JP7070792B2

JP7070792B2 - イオンサプレッサ

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Publication number: JP7070792B2
Application number: JP2021508556A
Authority: JP
Inventors: 勝正坂本; 理悟藤原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2022-05-18
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Description

本発明は、イオンサプレッサに関する。

イオンクロマトグラフにおいては、分析対象の試料が溶離液とともに分離カラムに導入される。試料は、分離カラムを通過することによりイオン種成分ごとに分離され、溶離液とともに検出器のフローセルに導入される。フローセルに導入された試料の電気伝導度が順次検出されることによりクロマトグラムが生成される。分離カラムと検出器との間には、イオンサプレッサが配置されることがある。

特許文献１に記載されたイオンサプレッサにおいては、第一再生液流路支持体と第二再生液流路支持体との間に一対のイオン交換膜が配置され、一対のイオン交換膜の間に溶離液流路支持体が配置される。溶離液流路支持体、第一再生液流路支持体および第二再生液流路支持体には、溶離液流路、第一再生液流路および第二再生液流路がそれぞれ形成される。溶離液流路、第一再生液流路および第二再生液流路の各々には、固有の電荷量を有するメッシュ材が充填される。

分離カラムからの溶離液は、溶離液流路に導入された後、電気伝導計に到達する。電気伝導計を通過した溶離液は、再生液として第一再生液流路および第二再生液流路にそれぞれ導入される。溶離液流路の溶離液と、第一再生液流路および第二再生液流路との間で電気透析によるイオン交換が行われることにより、溶離液の電気伝導率が低下する。これにより、クロマトグラムのバックグラウンドが減少し、試料の分析精度が向上する。
国際公開第２０１９／２１３５２号

特許文献１には、第一再生液流路または第二再生液流路に電荷量が異なる複数のメッシュ材を積層して配置することが記載されている。また、この構成により、電気透析における電流効率を向上させつつ、当該再生液流路と溶離液流路との間のイオン交換膜の劣化を抑制し、イオンサプレッサを長寿命化することができることが記載されている。しかしながら、複数のメッシュ材を積層すると、メッシュ材に目詰まりが発生しやすくなるので、メッシュ材の耐久性が低下し、メッシュ材の劣化が促進されることがある。この場合、イオンサプレッサを長寿命化することが困難になる。

本発明の目的は、容易に長寿命化することが可能なイオンサプレッサを提供することである。

本発明の一局面に従う態様は、イオンクロマトグラフの分離カラムからの溶離液と電極液との間でイオン交換を行うイオンサプレッサであって、第１および第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される第１および第２の電極液シール部材と、前記第１の電極液シール部材と前記第２の電極液シール部材との間に配置される第１および第２のイオン交換膜と、前記第１のイオン交換膜と前記第２のイオン交換膜との間に配置され、溶離液を通過させるための溶離液流路を有する溶離液シール部材とを備え、前記第１の電極液シール部材は、電極液を通過させるための第１の電極液流路を有し、前記第２の電極液シール部材は、電極液を通過させるための第２の電極液流路を有し、前記第１の電極液シール部材の前記第１の電極液流路内には、電荷量が異なる複数の第１のメッシュ部材が積層され、前記複数の第１のメッシュ部材の各々は、複数の第１の線材からなる第１の線材群と、前記第１の線材群に交差する複数の第２の線材からなる第２の線材群とにより構成され、前記複数の第１のメッシュ部材の複数の第１の線材群はそれぞれ異なる方向に延び、前記複数の第１のメッシュ部材の複数の第２の線材群はそれぞれ異なる方向に延びかつ前記複数の第１の線材群と異なる方向に延びる、イオンサプレッサに関する。

本発明によれば、イオンサプレッサを容易に長寿命化することができる。

図１は本発明の一実施の形態に係るイオンサプレッサを備えるイオンクロマトグラフの構成を示す図である。図２は図１のイオンサプレッサの構成を示す分解斜視図である。図３は図２の一方の電極液シール部材の平面図である。図４は図３の電極液シール部材のＡ－Ａ線断面図である。図５はメッシュ部材の配置を説明するための図である。図６は図２の他方の電極液シール部材の平面図である。図７は参考例におけるメッシュ部材の配置を説明するための図である。図８は図２のイオンサプレッサの動作を説明するための図である。

（１）イオンクロマトグラフの構成
以下、本発明の実施の形態に係るイオンサプレッサについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るイオンサプレッサを備えるイオンクロマトグラフの構成を示す図である。図１に示すように、イオンクロマトグラフ２００は、イオンサプレッサ１００、溶離液供給部１１０、試料供給部１２０、分離カラム１３０、検出器１４０および処理部１５０を備える。

溶離液供給部１１０は、例えば薬液ボトル、送液ポンプおよび脱気装置を含み、水溶液等の溶離液を移動相として供給する。試料供給部１２０は、例えばインジェクタであり、分析対象の試料を溶離液供給部１１０により供給された溶離液とともに分離カラム１３０に導入する。分離カラム１３０は、図示しないカラム恒温槽の内部に収容され、所定の一定温度に調整される。分離カラム１３０は、導入された試料をイオン種成分ごとに分離する。

検出器１４０は、電気伝導度検出器であり、イオンサプレッサ１００を通過した分離カラム１３０からの試料および溶離液の電気伝導度を順次検出する。処理部１５０は、検出器１４０による検出結果を処理することにより、各イオン種成分の保持時間と電気伝導度との関係を示すクロマトグラムを生成する。

イオンサプレッサ１００は、溶離液流路１および電極液流路２，３を有し、分離カラム１３０と検出器１４０との間に配置される。分離カラム１３０を通過した試料および溶離液は、溶離液流路１を通して検出器１４０に導かれる。また、検出器１４０を通過した溶離液は、電極液として電極液流路２，３を通過した後、廃棄される。イオンサプレッサ１００においては、電気透析によるイオン交換が行われることにより、溶離液流路１を通過した溶離液の電気伝導度が低減される。イオンサプレッサ１００の詳細は後述する。

（２）イオンサプレッサの構成
図２は、図１のイオンサプレッサ１００の構成を示す分解斜視図である。図２に示すように、イオンサプレッサ１００は、溶離液シール部材１０、一対のイオン交換膜２０，３０、一対の電極液シール部材４０，５０、一対の電極６０，７０および一対の支持部材８０，９０を含む。溶離液シール部材１０、イオン交換膜２０，３０、電極液シール部材４０，５０、電極６０，７０および支持部材８０，９０の各々は、一方向（以下、流路方向と呼ぶ。）に延びる長尺形状を有する。

溶離液シール部材１０は、貫通孔１１，１２および開口部１３を有する。貫通孔１１，１２は、流路方向における一端部および他端部にそれぞれ配置される。開口部１３は、流路方向に延びるように貫通孔１１と貫通孔１２との間に配置される。開口部１３内の空間が溶離液流路１となる。本実施の形態においては、溶離液流路１にメッシュ部材１４が設けられる。

イオン交換膜２０，３０は、測定対象イオンが陰イオンである場合には陽イオン交換膜であり、測定対象イオンが陽イオンである場合には陰イオン交換膜である。イオン交換膜２０は、貫通孔２１～２４を有する。貫通孔２１，２３は、流路方向における一端部において、一端部から他端部に向かってこの順で配置される。貫通孔２２，２４は、流路方向における他端部において、他端部から一端部に向かってこの順で配置される。イオン交換膜３０は、貫通孔３１，３２を有する。貫通孔３１，３２は、流路方向における一端部および他端部にそれぞれ配置される。

電極液シール部材４０は、貫通孔４１～４４および開口部４５を有する。貫通孔４１，４３は、流路方向における一端部において、一端部から他端部に向かってこの順で配置される。貫通孔４２，４４は、流路方向における他端部において、他端部から一端部に向かってこの順で配置される。開口部４５は、流路方向に延びるように貫通孔４３と貫通孔４４との間に配置される。開口部４５内の空間が電極液流路２となる。電極液流路２には、互いに異なる電荷量を有するメッシュ部材４６，４７が設けられる。

電極液シール部材５０は、貫通孔５１，５２および開口部５３を有する。貫通孔５１，５２は、流路方向における一端部および他端部にそれぞれ配置される。開口部５３は、流路方向に延びるように貫通孔５１と貫通孔５２との間に配置される。開口部５３内の空間が電極液流路３となる。電極液流路３に、互いに異なる電荷量を有するメッシュ部材５４，５５が設けられる。電極液シール部材４０，５０の詳細については後述する。

電極６０は、例えば陽極であり、貫通孔６１～６６を有する。貫通孔６１，６３，６５は、流路方向における一端部において、一端部から他端部に向かってこの順で配置される。貫通孔６２，６４，６６は、流路方向における他端部において、他端部から一端部に向かってこの順で配置される。電極７０は、例えば陰極であり、貫通孔７１～７４を有する。貫通孔７１，７３は、流路方向における一端部において、一端部から他端部に向かってこの順で配置される。貫通孔７２，７４は、流路方向における他端部において、他端部から一端部に向かってこの順で配置される。

支持部材８０は、例えば樹脂材料により形成され、貫通孔８１～８６を有する。貫通孔８１，８３，８５は、流路方向における一端部において、一端部から他端部に向かってこの順で配置される。貫通孔８２，８４，８６は、流路方向における他端部において、他端部から一端部に向かってこの順で配置される。支持部材９０は、支持部材８０と同様の材料により形成され、貫通孔９１～９４を有する。貫通孔９１，９３は、流路方向における一端部において、一端部から他端部に向かってこの順で配置される。貫通孔９２，９４は、流路方向における他端部において、他端部から一端部に向かってこの順で配置される。

上方から下方に向かって、支持部材８０、電極６０、電極液シール部材４０、イオン交換膜２０、溶離液シール部材１０、イオン交換膜３０、電極液シール部材５０、電極７０および支持部材９０がこの順で上下方向に積層される。この場合、イオンサプレッサ１００の一端部において、貫通孔８１，６１，４１，２１，１１，３１，５１，７１，９１が重なる。イオンサプレッサ１００の他端部において、貫通孔８２，６２，４２，２２，１２，３２，５２，７２，９２が重なる。

また、溶離液流路１と電極液流路２とがイオン交換膜２０を挟んで対向し、溶離液流路１と電極液流路３とがイオン交換膜３０を挟んで対向する。貫通孔８３，６３，４３，２３および溶離液流路１の一端部が重なり、貫通孔８４，６４，４４，２４および溶離液流路１の他端部が重なる。貫通孔８５，６５および電極液流路２の一端部が重なり、貫通孔８６，６６および電極液流路２の他端部が重なる。貫通孔９３，７３および電極液流路３の一端部が重なり、貫通孔９４，７４および電極液流路３の他端部が重なる。

ここで、上方から下方にねじ部材１０１が貫通孔８１，６１，４１，２１，１１，３１，５１，７１，９１に挿通され、上方から下方にねじ部材１０２が貫通孔８２，６２，４２，２２，１２，３２，５２，７２，９２に挿通される。ねじ部材１０１，１０２の下端部には、ナット１０３，１０４がそれぞれ取り付けられる。これにより、溶離液シール部材１０、イオン交換膜２０，３０、電極液シール部材４０，５０および電極６０，７０が支持部材８０，９０により一体的に支持された状態でイオンサプレッサ１００が組み立てられる。

（３）電極液シール部材
図３は、図２の一方の電極液シール部材４０の平面図である。図４は、図３の電極液シール部材４０のＡ－Ａ線断面図である。また、図３には、電極液シール部材４０の一部の拡大図が示されている。図３に示すように、電極液シール部材４０は、樹脂材料またはゴム材料により形成され、流路方向に延びる矩形状を有する。

上記のように、電極液シール部材４０の流路方向における一端部には、貫通孔４１，４３が形成される。電極液シール部材４０の流路方向における他端部には、貫通孔４２，４４が形成される。貫通孔４１，４３は一端部から他端部に向かってこの順で配置され、貫通孔４１，４３は他端部から一端部に向かってこの順で配置される。

貫通孔４３と貫通孔４４との間には、流路方向に延びるように開口部４５が形成される。本実施の形態においては、流路方向における中央部近傍の開口部４５の幅は、一端部および他端部近傍の開口部４５の幅よりも大きい。開口部４５の空間が電極液流路２となる。図４に示すように、開口部４５内の空間にメッシュ部材４６およびメッシュ部材４７が積層された状態で設けられる。メッシュ部材４６の電荷量は、メッシュ部材４７の電荷量よりも大きい。

図３の左の拡大部分に示すように、メッシュ部材４６は、互いに交差する線材群４６Ａ，４６Ｂにより構成される。線材群４６Ａは第１の方向Ｄ１に平行に延びる複数の線材４６ａを含み、線材群４６Ｂは第２の方向Ｄ２に平行に延びる複数の線材４６ｂを含む。複数の線材４６ａと複数の線材４６ｂとにより取り囲まれた領域の各々が孔部４６ｃとなる。本実施の形態では、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とは９０度で交差し、各孔部４６ｃは正方形状を有するが、実施の形態はこれに限定されない。各孔部４６ｃは長方形状を有してもよいし、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とは９０度以外の角度で交差してもよい。

図３の右の拡大部分に示すように、メッシュ部材４７は、互いに交差する線材群４７Ａ，４７Ｂにより構成される。線材群４７Ａは、第３の方向Ｄ３に平行に延びる複数の線材４７ａを含み、線材群４７Ｂは第４の方向Ｄ４に平行に延びる複数の線材４７ｂを含む。複数の線材４７ａと複数の線材４７ｂとにより取り囲まれた領域の各々が孔部４７ｃとなる。本実施の形態では、第３の方向Ｄ３と第４の方向Ｄ４とは９０度で交差し、各孔部４７ｃは正方形状を有するが、実施の形態はこれに限定されない。各孔部４７ｃは長方形状を有してもよいし、第３の方向Ｄ３と第４の方向Ｄ４とは９０度以外の角度で交差してもよい。

図５は、メッシュ部材４６，４７の配置を説明するための図である。図５の上段の図においては、メッシュ部材４６の視認を容易にするために、メッシュ部材４７の図示が省略されている。図５の中段の図においては、メッシュ部材４７の視認を容易にするために、メッシュ部材４６の図示が省略されている。図５の下段の図においては、メッシュ部材４６，４７の両方が図示されている。

図５の上段および中段に示すように、メッシュ部材４６，４７は、第１の方向Ｄ１と第３および第４の方向Ｄ３，Ｄ４とが交差し、かつ第２の方向Ｄ２と第３および第４の方向Ｄ３，Ｄ４とが交差するように積層される。第１の方向Ｄ１と第３および第４の方向Ｄ３，Ｄ４との交差角度は、例えば５度以上８５度以下である。同様に、第２の方向Ｄ２と第３および第４の方向Ｄ３，Ｄ４との交差角度は、例えば５度以上８５度以下である。

上記のメッシュ部材４６，４７の配置によれば、線材群４６Ａ，４６Ｂ，４７Ａ，４７Ｂは、それぞれ異なる方向に延びる。この場合、図５の下段に示すように、一方のメッシュ部材の孔部が他方のメッシュ部材の線材により塞がれることが抑制される。そのため、メッシュ部材４６とメッシュ部材４７とを精密に位置合わせして積層する必要がない。これにより、メッシュ部材４６，４７に目詰まりが発生することを容易に防止することができる。

なお、本実施の形態では、各々が開口部を有する２枚の基材（電極液シール部材４０の前駆体）が準備され、これらの基材がメッシュ部材４６，４７を挟んだ状態で加熱および押圧される。これにより、電極液シール部材４０が製造されるとともに、開口部４５内にメッシュ部材４６，４７が配置される。この製造方法においては、メッシュ部材４６，４７の一部が２枚の基材の間に残存してもよい。メッシュ部材４６，４７の配置方法は実施の形態に限定されない。例えば、電極液シール部材４０が製造された後に、開口部４５の形状に加工されたメッシュ部材４６，４７が開口部４５の内壁に接合されてもよい。

他方の電極液シール部材５０は、一方の電極液シール部材４０と同様の構成を有するので、電極液シール部材５０については詳細な説明を省略し、簡単に説明する。図６は、図２の他方の電極液シール部材５０の平面図である。また、図６には、電極液シール部材５０の一部の拡大図が示されている。図６に示すように、電極液シール部材５０は、電極液シール部材４０と同様の材料および形状を有する。

上記のように、電極液シール部材５０の流路方向における一端部および他端部には、貫通孔５１，５２がそれぞれ形成される。貫通孔５１と貫通孔５２との間には、開口部５３が形成される。開口部５３の形状は、電極液シール部材４０の開口部４５の形状と同様である。開口部５３の空間が電極液流路３となる。開口部５３内の空間にメッシュ部材５４およびメッシュ部材５５が積層された状態で設けられる。メッシュ部材５４の電荷量は、メッシュ部材５５の電荷量よりも大きい。

図６の左の拡大部分に示すように、メッシュ部材５４は、互いに交差する線材群５４Ａ，５４Ｂにより構成される。線材群５４Ａは第５の方向Ｄ５に平行に延びる複数の線材５４ａを含み、線材群５４Ｂは第６の方向Ｄ６に平行に延びる複数の線材５４ｂを含む。複数の線材５４ａと複数の線材５４ｂとにより取り囲まれた領域の各々が孔部５４ｃとなる。

図６の右の拡大部分に示すように、メッシュ部材５５は、互いに交差する線材群５５Ａ，５５Ｂにより構成される。線材群５５Ａは、第７の方向Ｄ７に平行に延びる複数の線材５５ａを含み、線材群５５Ｂは第８の方向Ｄ８に平行に延びる複数の線材５５ｂを含む。複数の線材５５ａと複数の線材５５ｂとにより取り囲まれた領域の各々が孔部５５ｃとなる。

メッシュ部材５４，５５は、第５の方向Ｄ５と第７および第８の方向Ｄ７，Ｄ８とが交差し、かつ第６の方向Ｄ６と第７および第８の方向Ｄ７，Ｄ８とが交差するように積層される。第５の方向Ｄ５と第７および第８の方向Ｄ７，Ｄ８との交差角度は、例えば５度以上８５度以下である。同様に、第６の方向Ｄ６と第７および第８の方向Ｄ７，Ｄ８との交差角度は、例えば５度以上８５度以下である。

上記の配置によれば、線材群５４Ａ，５４Ｂ，５５Ａ，５５Ｂはそれぞれ異なる方向に延びる。この場合、一方のメッシュ部材の孔部が他方のメッシュ部材の線材により塞がれることが抑制される。そのため、メッシュ部材５４とメッシュ部材５５とを精密に位置合わせして積層する必要がない。これにより、メッシュ部材５４，５５に目詰まりが発生することを容易に防止することができる。

（４）参考例
図７は、参考例におけるメッシュ部材４６，４７の配置を説明するための図である。図７の上段の図においては、メッシュ部材４６の視認を容易にするために、メッシュ部材４７の図示が省略されている。図７の中段の図においては、メッシュ部材４７の視認を容易にするために、メッシュ部材４６の図示が省略されている。図７の下段の図においては、メッシュ部材４６，４７の両方が図示されている。

図７の上段および中段に示すように、参考例においては、メッシュ部材４６，４７は、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３とが平行となり、かつ第２の方向Ｄ２と第４の方向Ｄ４とが平行となるように積層される。この場合、メッシュ部材４６とメッシュ部材４７とを精密に位置合わせしない限り、図７の下段に示すように、一方のメッシュ部材の孔部の大部分が他方のメッシュ部材の線材により塞がれる。そのため、メッシュ部材４６，４７に目詰まりが発生しやすくなる。

（５）イオンサプレッサの動作
図８は、図２のイオンサプレッサ１００の動作を説明するための図である。図１の分離カラム１３０を通過した試料を含む溶離液は、図８のイオンサプレッサ１００の一端部から貫通孔８３，６３，４３，２３を通して溶離液流路１に導かれた後、他端部に向かって溶離液流路１を流れる。その後、溶離液は、イオンサプレッサ１００の他端部から貫通孔２４，４４，６４，８４を通して図１の検出器１４０に導かれる。上記のように、検出器１４０においては、試料および溶離液の電気伝導度が順次検出される。

検出器１４０を通過した溶離液は、電極液として２つに分岐される。一方の電極液は、イオンサプレッサ１００の他端部から貫通孔８６，６６を通して電極液流路２に導かれた後、一端部に向かって電極液流路２を流れる。その後、一方の電極液は、イオンサプレッサ１００の一端部から貫通孔６５，８５を通して外部に排出される。他方の電極液は、イオンサプレッサ１００の他端部から貫通孔９４，７４を通して電極液流路３に導かれた後、一端部に向かって電極液流路３を流れる。その後、他方の電極液は、イオンサプレッサ１００の他端部から貫通孔７３，９３を通して外部に排出される。

電極６０に正の電圧が印加され、電極７０に負の電圧が印加される。この場合、水の電気分解により、電極液流路２において水素イオンおよび酸素分子が生成され、電極液流路３において水酸化物イオンおよび水素分子が生成する。電極液流路２で生成された水素イオンは、イオン交換膜２０を透過して溶離液流路１に移動し、溶離液流路１において溶離液中のナトリウムイオンまたはカリウムイオン等の陽イオンと置換される。水素イオンと置換された陽イオンは、イオン交換膜３０を透過して電極液流路３に移動し、電極液流路３において水酸化物イオンと結合した後、電極液とともに排出される。

上記の動作によれば、溶離液流路１を移動する溶離液と、電極液流路２，３を移動する電極液との間でイオン交換が行われることにより、溶離液流路１を通過した溶離液の電気伝導度が低減される。これにより、図１の処理部１５０により生成されるクロマトグラムのバックグラウンドが減少する。その結果、試料の分析精度を向上させることができる。

また、本実施の形態においては、より大きい電荷量を有するメッシュ部材４６がメッシュ部材４７よりも電極６０に近い側に配置され、より大きい電荷量を有するメッシュ部材５４がメッシュ部材５５よりも電極７０に近い側に配置される。これにより、イオンサプレッサ１００の積層方向（上下方向）について、好適な電荷量分布が形成される。具体的には、電極６０，７０付近の電荷量が高くなり、溶離液流路１付近の電荷量が低くなる。

この配置によれば、電極６０，７０付近で酸化還元反応が効率よく促進される。そのため、イオンを濃度のムラがない状態で生成することができる。一方、電極液流路２を流れる電極液と溶離液流路１を流れる溶離液との間、および溶離液流路１を流れる溶離液と電極液流路３を流れる電極液との間のイオンの伝導の抵抗が大きくなる。この場合、過剰な電流が流れることが防止されることにより、電極液流路２，３において局所的に気泡が発生することが抑制される。その結果、イオン交換膜２０，３０の局所的な劣化が抑制され、イオンサプレッサ１００がより長寿命化される。

（６）効果
本実施の形態に係るイオンサプレッサ１００においては、電極液シール部材４０，５０が、電極６０と電極７０との間に配置される。イオン交換膜２０，３０が、電極液シール部材４０と電極液シール部材５０との間に配置される。溶離液シール部材１０が、イオン交換膜２０とイオン交換膜３０との間に配置される。電極液シール部材４０の電極液流路２内には、電荷量が異なる複数のメッシュ部材４６，４７が積層される。電極液シール部材５０の電極液流路３には、電荷量が異なる複数のメッシュ部材５４，５５が積層される。

メッシュ部材４６は、複数の線材４６ａからなる線材群４６Ａと、線材群４６Ａに交差する複数の線材４６ｂからなる線材群４６Ｂとにより構成される。メッシュ部材４７は、複数の線材４７ａからなる線材群４７Ａと、線材群４７Ａに交差する複数の線材４７ｂからなる線材群４７Ｂとにより構成される。線材群４６Ａ，４６Ｂ，４７Ａ，４７Ｂはそれぞれ異なる方向に延びる。

この構成によれば、複数のメッシュ部材４６，４７が積層された場合でも、メッシュ部材４６，４７のうち一方のメッシュ部材の孔部が他方のメッシュ部材の線材群により塞がれることが抑制される。この場合、メッシュ部材４６，４７を精密に位置合わせして積層する必要がないので、各メッシュ部材４６，４７に目詰まりが発生することを容易に防止することができる。また、各メッシュ部材４６，４７に過剰な圧力が加わらないので、各メッシュ部材４６，４７の耐久性が向上し、各メッシュ部材４６，４７が劣化しにくくなる。

同様に、メッシュ部材５４は、複数の線材５４ａからなる線材群５４Ａと、線材群５４Ａに交差する複数の線材５４ｂからなる線材群５４Ｂとにより構成される。メッシュ部材５５は、複数の線材５５ａからなる線材群５５Ａと、線材群５５Ａに交差する複数の線材５５ｂからなる線材群５５Ｂとにより構成される。線材群５４Ａ，５４Ｂ，５５Ａ，５５Ｂはそれぞれ異なる方向に延びる。

この構成によれば、複数のメッシュ部材５４，５５が積層された場合でも、メッシュ部材５４，５５のうち一方のメッシュ部材の孔部が他方のメッシュ部材の線材群により塞がれることが抑制される。この場合、メッシュ部材５４，５５を精密に位置合わせして積層する必要がないので、各メッシュ部材５４，５５に目詰まりが発生することを容易に防止することができる。また、各メッシュ部材５４，５５に過剰な圧力が加わらないので、各メッシュ部材５４，５５の耐久性が向上し、各メッシュ部材５４，５５が劣化しにくくなる。これらの結果、イオンサプレッサ１００を容易に長寿命化することができる。

（７）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、電極液シール部材４０の電極液流路２内に２枚のメッシュ部材４６，４７が積層されるが、実施の形態はこれに限定されない。電極液流路２内に３枚以上のメッシュ部材が積層されてもよい。この場合、電極液流路２内において、複数のメッシュ部材の複数の線材がそれぞれ異なる方向に延びるように複数のメッシュ部材が積層される。

同様に、上記実施の形態において、電極液シール部材５０の電極液流路３内に２枚のメッシュ部材５４，５５が積層されるが、実施の形態はこれに限定されない。電極液流路３内に３枚以上のメッシュ部材が積層されてもよい。この場合、電極液流路３内において、複数のメッシュ部材の複数の線材がそれぞれ異なる方向に延びるように複数のメッシュ部材が積層される。

また、電極液流路２内に積層されるメッシュ部材の枚数と、電極液流路３内に積層されるメッシュ部材の枚数とは、同じでもよいし、異なってもよい。さらに、電極液流路２，３内のいずれか一方に複数のメッシュ部材が積層され、電極液流路２，３内の他方に１枚のメッシュ部材が配置されてもよい。

ここで、陰極側流路である電極液流路３における水素分子の生成量は、陽極側流路である電極液流路２における酸素分子の生成量の約２倍である。すなわち、電極液流路３においては、電極液流路２よりも多量のガス（気泡）が発生する。本発明者らは、種々の実験および考察を行った結果、このような多量の気泡が電極液流路３において電極液を逆流させる場合には、透析効率が低下する可能性があるという知見を得た。

そこで、電極液流路２内に積層されるメッシュ部材の枚数を電極液流路３内に配置または積層されるメッシュ部材の枚数よりも多くしてもよい。この場合、電極液流路３における流路抵抗が電極液流路２における流路抵抗よりも小さくなるので、電極液流路３に電極液流路２よりも多い量の電極液を供給することが容易になる。そのため、電極液流路３において多量の気泡が発生した場合でも、電極液が逆流することが抑制される。これにより、電極液流路３における電極液の逆流による透析効率の低下を防止することができる。

（ｂ）上記実施の形態において、溶離液流路１に溶離液を導入するための貫通孔２４，４４，６４，８４がイオン交換膜２０、電極液シール部材４０、電極６０および支持部材８０にそれぞれ形成されるが、実施の形態はこれに限定されない。溶離液流路１に溶離液を導入するための複数の貫通孔がイオン交換膜３０、電極液シール部材５０、電極７０および支持部材９０にそれぞれ形成されてもよい。

同様に、上記実施の形態において、溶離液流路１から溶離液を排出するための貫通孔２３，４３，６３，８３がイオン交換膜２０、電極液シール部材４０、電極６０および支持部材８０にそれぞれ形成されるが、実施の形態はこれに限定されない。溶離液流路１から溶離液を排出するための複数の貫通孔がイオン交換膜３０、電極液シール部材５０、電極７０および支持部材９０にそれぞれ形成されてもよい。

（ｃ）上記実施の形態において、検出器１４０から排出される溶離液が電極液として電極液流路２，３に供給されるが、実施の形態はこれに限定されない。別途準備された溶離液が電極液として電極液流路２，３に供給されてもよい。

（ｄ）上記実施の形態において、２つのねじ部材１０１，１０２によりイオンサプレッサ１００の一端部および他端部が固定されるが、実施の形態はこれに限定されない。例えば４つのねじ部材によりイオンサプレッサ１００の四隅の近傍が固定されてもよい。また、支持部材９０の貫通孔９１，９２がねじ孔である場合には、ねじ部材１０１，１０２にナット１０３，１０４が取り付けられなくてもよい。

（８）態様
（第１項）一態様に係るイオンサプレッサは、
イオンクロマトグラフの分離カラムからの溶離液と電極液との間でイオン交換を行うイオンサプレッサであって、
第１および第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される第１および第２の電極液シール部材と、
前記第１の電極液シール部材と前記第２の電極液シール部材との間に配置される第１および第２のイオン交換膜と、
前記第１のイオン交換膜と前記第２のイオン交換膜との間に配置され、溶離液を通過させるための溶離液流路を有する溶離液シール部材とを備え、
前記第１の電極液シール部材は、電極液を通過させるための第１の電極液流路を有し、
前記第２の電極液シール部材は、電極液を通過させるための第２の電極液流路を有し、
前記第１の電極液シール部材の前記第１の電極液流路内には、電荷量が異なる複数の第１のメッシュ部材が積層され、
前記複数の第１のメッシュ部材の各々は、複数の第１の線材からなる第１の線材群と、前記第１の線材群に交差する複数の第２の線材からなる第２の線材群とにより構成され、
前記複数の第１のメッシュ部材の複数の第１の線材群はそれぞれ異なる方向に延び、前記複数の第１のメッシュ部材の複数の第２の線材群はそれぞれ異なる方向に延びかつ前記複数の第１の線材群と異なる方向に延びてもよい。

このイオンサプレッサにおいては、第１および第２の電極液シール部材が、第１の電極と第２の電極との間に配置される。第１および第２のイオン交換膜が、第１の電極液シール部材と第２の電極液シール部材との間に配置される。溶離液シール部材が、第１のイオン交換膜と第２のイオン交換膜との間に配置される。第１の電極液シール部材の第１の電極液流路内には、電荷量が異なる複数の第１のメッシュ部材が積層される。

複数の第１のメッシュ部材の各々は、複数の第１の線材からなる第１の線材群と、第１の線材群に交差する複数の第２の線材からなる第２の線材群とにより構成される。複数の第１のメッシュ部材の複数の第１の線材群はそれぞれ異なる方向に延び、複数の第１のメッシュ部材の複数の第２の線材群はそれぞれ異なる方向に延びかつ複数の第１の線材群と異なる方向に延びる。

この構成によれば、複数の第１のメッシュ部材が積層された場合でも、いずれかの第１のメッシュ部材の目（第１および第２の線材群により形成される孔部）が他の第１のメッシュ部材の第１または第２の線材群により塞がれることが抑制される。この場合、複数の第１のメッシュ部材を精密に位置合わせして積層する必要がないので、各第１のメッシュ部材に目詰まりが発生することを容易に防止することができる。また、各第１のメッシュ部材に過剰な圧力が加わらないので、各第１のメッシュ部材の耐久性が向上し、各第１のメッシュ部材が劣化しにくくなる。その結果、イオンサプレッサを容易に長寿命化することができる。

（第２項）第１項に記載のイオンサプレッサにおいて、
前記複数の第１のメッシュ部材の前記複数の第１の線材群は、５度以上８５度以下の角度で互いに交差し、
前記複数の第１のメッシュ部材の前記複数の第２の線材群は、５度以上８５度以下の角度で互いに交差してもよい。

この場合、いずれかの第１のメッシュ部材の目が他の第１のメッシュ部材の第１または第２の線材群により塞がれることをより容易に抑制することができる。

（第３項）第１または２項に記載のイオンサプレッサにおいて、
前記複数の第１のメッシュ部材は、電荷量が小さい第１のメッシュ部材ほど前記溶離液流路に近い位置に配置された状態で積層されてもよい。

この場合、第１および第２の電極のうち一方の電極付近の電荷量が高くなるので、当該電極付近で酸化還元反応が効率よく促進される。そのため、イオンを濃度のムラがない状態で生成することができる。

一方、溶離液流路付近の電荷量が低くなるので、第１の電極液流路を流れる電極液と溶離液流路を流れる溶離液との間のイオンの伝導の抵抗が大きくなる。この場合、過剰な電流が流れることが防止されることにより、第１の電極液流路において局所的に気泡が発生することが抑制される。これにより、一方のイオン交換膜の局所的な劣化が抑制される。その結果、イオンサプレッサを長寿命化することができる。

（第４項）第１または２項に記載のイオンサプレッサにおいて、
前記第２の電極液シール部材の前記第２の電極液流路内には、電荷量が異なる複数の第２のメッシュ部材が積層され、
前記複数の第２のメッシュ部材の各々は、複数の第３の線材からなる第３の線材群と、前記第３の線材群に交差する複数の第４の線材からなる第４の線材群とにより構成され、
前記複数の第２のメッシュ部材の複数の第３の線材群はそれぞれ異なる方向に延び、前記複数の第２のメッシュ部材の複数の第４の線材群はそれぞれ異なる方向に延びかつ前記複数の第３の線材群と異なる方向に延びてもよい。

この構成によれば、複数の第２のメッシュ部材が積層された場合でも、いずれかの第２のメッシュ部材の目（第３および第４の線材群により形成される孔部）が他の第２のメッシュ部材の第３または第４の線材群により塞がれることが抑制される。この場合、複数の第２のメッシュ部材を精密に位置合わせして積層する必要がないので、各第２のメッシュ部材に目詰まりが発生することを容易に防止することができる。また、各第２のメッシュ部材に過剰な圧力が加わらないので、各第２のメッシュ部材の耐久性が向上し、各第２のメッシュ部材が劣化しにくくなる。その結果、イオンサプレッサを容易により長寿命化することができる。

（第５項）第４項に記載のイオンサプレッサにおいて、
前記複数の第２のメッシュ部材の前記複数の第３の線材群は、５度以上８５度以下の角度で互いに交差し、
前記複数の第２のメッシュ部材の前記複数の第４の線材群は、５度以上８５度以下の角度で互いに交差してもよい。

この場合、いずれかの第２のメッシュ部材の目が他の第２のメッシュ部材の第３または第４の線材群により塞がれることをより容易に抑制することができる。

（第６項）第４項に記載のイオンサプレッサにおいて、
前記複数の第２のメッシュ部材は、電荷量が小さい第２のメッシュ部材ほど前記溶離液流路に近い位置に配置された状態で積層されてもよい。

この場合、第１および第２の電極のうち他方の電極付近の電荷量が高くなるので、当該電極付近で酸化還元反応が効率よく促進される。そのため、イオンを濃度のムラがない状態で生成することができる。

一方、溶離液流路付近の電荷量が低くなるので、第２の電極液流路を流れる電極液と溶離液流路を流れる溶離液との間のイオンの伝導の抵抗が大きくなる。この場合、過剰な電流が流れることが防止されることにより、第２の電極液流路において局所的に気泡が発生することが抑制される。これにより、他方のイオン交換膜の局所的な劣化が抑制される。その結果、イオンサプレッサをさらに長寿命化することができる。

（第７項）第１または２項に記載のイオンサプレッサにおいて、
前記第１の電極は、正の電圧が印加される陽極であり、
前記第２の電極は、負の電圧が印加される陰極であり、
前記第２の電極液シール部材の前記第２の電極液流路内には、１または複数の第２のメッシュ部材が配置または積層され、
前記第１の電極液流路内に積層される第１のメッシュ部材の数は、前記第２の電極液流路内に配置または積層される第２のメッシュ部材の数よりも多くてもよい。

陰極側流路である第２の電極液流路における水素分子の生成量は、陽極側流路である第１の電極液流路における酸素分子の生成量の約２倍である。すなわち、第２の電極液流路においては、第１の電極液流路よりも多量のガス（気泡）が発生する。本発明者らは、種々の実験および考察を行った結果、このような多量の気泡が第２の電極液流路において電極液を逆流させる場合には、透析効率が低下する可能性があるという知見を得た。

上記の構成によれば、第２の電極液流路における流路抵抗が第１の電極液流路における流路抵抗よりも小さくなるので、第２の電極液流路に第１の電極液流路よりも多い量の電極液を供給することが容易になる。そのため、第２の電極液流路において多量の気泡が発生した場合でも、電極液が逆流することが抑制される。これにより、第２の電極液流路における電極液の逆流による透析効率の低下を容易に防止することができる。

Claims

イオンクロマトグラフの分離カラムからの溶離液と電極液との間でイオン交換を行うイオンサプレッサであって、
第１および第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される第１および第２の電極液シール部材と、
前記第１の電極液シール部材と前記第２の電極液シール部材との間に配置される第１および第２のイオン交換膜と、
前記第１のイオン交換膜と前記第２のイオン交換膜との間に配置され、溶離液を通過させるための溶離液流路を有する溶離液シール部材とを備え、
前記第１の電極液シール部材は、電極液を通過させるための第１の電極液流路を有し、
前記第２の電極液シール部材は、電極液を通過させるための第２の電極液流路を有し、
前記第１の電極液シール部材の前記第１の電極液流路内には、電荷量が異なる複数の第１のメッシュ部材が積層され、
前記複数の第１のメッシュ部材の各々は、複数の第１の線材からなる第１の線材群と、前記第１の線材群に交差する複数の第２の線材からなる第２の線材群とにより構成され、
前記複数の第１のメッシュ部材の複数の第１の線材群はそれぞれ異なる方向に延び、前記複数の第１のメッシュ部材の複数の第２の線材群はそれぞれ異なる方向に延びかつ前記複数の第１の線材群と異なる方向に延びる、イオンサプレッサ。
前記複数の第１のメッシュ部材の前記複数の第１の線材群は、５度以上８５度以下の角度で互いに交差し、
前記複数の第１のメッシュ部材の前記複数の第２の線材群は、５度以上８５度以下の角度で互いに交差する、請求項１記載のイオンサプレッサ。
前記複数の第１のメッシュ部材は、電荷量が小さい第１のメッシュ部材ほど前記溶離液流路に近い位置に配置された状態で積層される、請求項１または２記載のイオンサプレッサ。
前記第２の電極液シール部材の前記第２の電極液流路内には、電荷量が異なる複数の第２のメッシュ部材が積層され、
前記複数の第２のメッシュ部材の各々は、複数の第３の線材からなる第３の線材群と、前記第３の線材群に交差する複数の第４の線材からなる第４の線材群とにより構成され、
前記複数の第２のメッシュ部材の複数の第３の線材群はそれぞれ異なる方向に延び、前記複数の第２のメッシュ部材の複数の第４の線材群はそれぞれ異なる方向に延びかつ前記複数の第３の線材群と異なる方向に延びる、請求項１または２記載のイオンサプレッサ。
前記複数の第２のメッシュ部材の前記複数の第３の線材群は、５度以上８５度以下の角度で互いに交差し、
前記複数の第２のメッシュ部材の前記複数の第４の線材群は、５度以上８５度以下の角度で互いに交差する、請求項４記載のイオンサプレッサ。
前記複数の第２のメッシュ部材は、電荷量が小さい第２のメッシュ部材ほど前記溶離液流路に近い位置に配置された状態で積層される、請求項４記載のイオンサプレッサ。
前記第１の電極は、正の電圧が印加される陽極であり、
前記第２の電極は、負の電圧が印加される陰極であり、
前記第２の電極液シール部材の前記第２の電極液流路内には、１または複数の第２のメッシュ部材が配置または積層され、
前記第１の電極液流路内に積層される第１のメッシュ部材の数は、前記第２の電極液流路内に配置または積層される第２のメッシュ部材の数よりも多い、請求項１または２記載のイオンサプレッサ。