JP2004351407A - 液体の微細分配器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な手段を用いて少量の液体を均一に分配できるようにする微細分配器を提供する。
【解決手段】液体微細分配器は複数の液体出口開口を有する一次分配ステージと、その下方に配置され、分配溝を備えた二次分配ステージとを含み、区域案内手段が一次分配ステージから二次分配ステージまで通じている。液体の出口開口と分配溝とが各々関連し、液体を出口開口から二次分配ステージまで導く案内手段は、一次分配ステージから分配溝まで、かつそこを通って分配溝の下方で液体の滴下縁部を形成するまで延在する。案内手段は三次元構造であり、規則的な穿孔を有し、液体の粘度に対応して均一な分配を行う構成とされている。分配溝は絞り手段によって、かつ流体力学的均衡の原理に基づいて液体の分配が行われる停滞空間として形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体の微細（若しくは精密）分配器（ｆｉｎｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ）に関し、またこの種の微細分配器を備えたコラムにも関する。微細分配器を備えたコラムのパッキングに均一に少量の液体を分配することができる。

少量の液体をパッキングに均一に散布しやすくする多数の液体分配器が知られている。この種の分配器は欧州特許公開公報第０５１２２７７号から知られており、該特許において、液体はポット（ｐｏｔｓ）における分配溝において下方へ、そしてこれらの分配溝から均一にフィンガ状の案内要素まで導かれる。液体は、ポットの開口から金網片（ワイヤピース）を経て案内要素まで導かれ、前記案内要素において更に滴下チップまで導かれる。各ポットにおける案内要素は液体分配器の全ての滴下チップがパッキングの上で均等に配分されて配置されるように放射状に外方へ折り曲げられている。

本発明の目的は簡単な手段を使用して少量の液体を均一に分配できるようにする更なる液体微細分配器を提供することである。この目的は特許請求の範囲の請求項１に記載の微細分配器によって解決される。

液体の微細分配器は複数の出口開口を有する一次分配ステージと、一次分配ステージの下方に配置され、分配溝を含む二次分配ステージとを含む。区域案内手段が一次分配ステージから二次分配ステージまで通じている。１つの出口開口若しくは一群の出口開口および分配溝は各案内手段に関連している。少なくとも１個の関連した出口開口から二次分配ステージまで液体を導くことができる各案内手段が一次分配ステージから関連する分配溝まで、またそこを通して延在し、ここまで送られてきた液体のための滴下縁部を分配溝の下方で形成している。各案内手段は少なくとも部分的に三次元の構造であって、また長方形の穿孔を有している。各案内溝は、絞り手段を使用して、かつ流体力学的均衡の原理によって液体の分配が行われる停滞空間として形成されている。

独立項２から８までは本発明による微細分配器の有利な実施例に関するものである。本発明による微細分配器を備えたコラムは請求項９および１０が記載しているものである。

本発明を添付図面に基づいて以下説明する。

平面図でコラム１２と液体分配器１とを部分的に示す断面図が図１に概略的に示されている。液体分配器１は液体の微細な（若しくは精密な）分配を実行できる微細分配器である。微細分配器１は、その構造が垂直の層１４によって形成されているパッキング構造１３の上方に配置されている。前記分配器は複数の微細分配要素１１を含み、該分配要素１１は主要流路１０の下方に配置され、前記層１４に対して横方向（垂直あるいは９０度とは相違する角度で）に整合されている。頂部に配置されている微細分配要素１１の部分は一次分配ステージを形成し、底部に配置された部分は二次分配ステージを形成している。

微細分配要素１１の詳細は図２に示されている。微細分配要素１１は、一次分配ステージの一部である流路３を含む。前記流路３は、これも角度をつけてもよい垂直の壁３１に出口開口３２を有している。前記壁３１の肉厚は典型的には液体２０が分配される最小の出口開口３２の直径よりも小さい。下方位置に設けられた出口開口３２の上方に別の出口開口（図示せず）あるいは数個の開口を設けることができる。頂部へ向けて開放している流路の代わりに、チューブの軸線レベルあるいはこのレベルの近くで出口開口が側部に配置されたチューブを使用することができる。

二次分配ステージの一部である、前記流路３の下方に位置するレベルに分配溝５が配置されている。前記分配溝は流路３と関連しており、該流路に対して少なくとも概ね平行に配列されている。噴射の形態で前記流路３から流出する液体２０を案内する区域案内手段４が前記流路３から関連する分配溝５まで、そしてそこを通って滴下縁部４５まで延在している。前記案内手段４は三次元の構造であり、また規則的に穿孔を有している。前記案内手段は例えば金属の織布、あるいは降下される液体の噴射２３が横方向の広がり２４によって予めその上で分配される細かい目の広がった格子から作られている。

分配溝５は２枚の金属板の側部材５１，５２を含み、該側部材は下方にテーパがつけられ、集束して空隙の位置まで延びる領域を形成している。区域面積での案内を行うように構成された案内手段４は分配溝５全体に亘る空隙において２枚の金属板の側部材５１，５２の内面と均一に接触することによって、流出する液体２０の流れに対して抵抗を加える絞り手段２５として機能する。一方のみを図示しているが、分配溝５の二つの端における金属板の帯片６は液体２０が側部から漏出しないように阻止する。分配溝５は２枚の金属板帯片６によって流路に固定することができる。案内手段４は、図示したものとは相違して２枚の金属板帯片６まで延在する幅を有している。このように、分配溝５は、流体力学的均衡の原理によって更なる液体の分配が発生しうる停滞空間として形成される。

滴下縁部４５は、ガセット（ｇｕｓｓｅｔ）状の切欠き部４７によって互いに区画されている狭幅のセグメント４６に細分されることが有利である。水平に配列されている微細分配要素１１の理想的な実施例においては、液体は全てのセグメント４６の下縁部に集まり、滴下縁部４５全体に亘り滴下縁部４５から滴２７の形態で分離される。金属板の側部材５２にはまた、上縁部において溝状のくぼみ５４を設けることができる。分配溝５に液体が溜まり過ぎると、これらくぼみがオーバフロー点として機能し、これによって過剰の液体の均一な分配が可能とされる。

流体力学的均衡に貢献する絞り手段２５の効果は液体２０の粘度および案内手段４の構造によって左右される。案内手段４の構造は分配すべき液体の粘度に対応して形成される。低粘度の液体２０を分配するためには、案内手段４は均一、かつ微細な構造を有することが有利である。高粘度を有する粘性の液体２０の分配に対しては、粗い構造、例えば溝構造を微細な構造の上に重ねることができる。粗い構造にした場合には、案内手段４と金属板の側部材５１および５２との間の空隙を比較的広くする。粘性の液体２０は主としてこれらの空隙を通して流れる。

案内手段４は金属織布、特に所謂「5綜絖シャフト織布」（ｆｉｖｅ ｓｈａｆｔ ｆａｂｒｉｃ）若しくは単純な四角網目の織布が好ましい。５綜絖織布は極めて異なる方法で二面が構成されている５接結アトラス織（ｆｉｖｅ ｂｉｎｄｉｎｇ Ａｔｌａｓ ｗｅａｖｅ）である。一方の面は特にトリックル（ｔｒｉｃｋｌｅ）フィルムを形成するのによく適している。このように、５綜絖織はパッキング構造体の製造に使用されることが好ましい。この織布はまた、本発明による微細分配器１に使用する上でも有利である。

図３は本発明による微細分配要素１１の第二実施例の断面を示す。ここでは、第二の区域案内手段５３が流路３を分配溝５に接続するものとして示されている。この第二の案内手段５２はまた、図示していない噴射として開口３２から出てくる分配すべき液体２０を第一の案内手段４まで下方へ導くような機能を有している。この第一の案内手段は流路３と第二の案内手段５３との間の自由空間を仕切っている。案内手段５３と共に、前記第一の案内手段は、図２に示すのとほぼ同様に形成されている分配溝５中へ液体を更に下方へ案内する。

第二の案内手段５３は、溝３と分配溝５との間で機械的に安定した接続を提供する、成形した金属板片である。特に、前記第二の案内手段は分配溝５の一方の側部材を形成している。第二の側部材５２はスポット溶接によって第一の案内手段４と第二の案内手段５３とに接続することができる。分配溝５の空隙の幅は第一の案内手段４の厚さによって決まる。

流路における隣接する出口開口３２間の最大距離は１メートルに達し、好ましくは５０センチメートル以下であることが好ましい。出口開口３２の直径は、各出口開口３２を通して一時間当り１から３０リットルの間の分配すべき液体２０が流出できるような大きさであるように選択される。

パッキング１３は垂直の層１４を有しており、分配器１の分配流路５はこれらの層１４に対して横方向に（垂直あるいは９０度から相違する角度で）配置されている。前記層１４は例えばフォイルから作られ、それぞれ三次元の構造であり、かつ規則的に穿孔を有している。微細分配器１の第一の案内手段４はまた、このフォイルあるいは類似のものから製造することが有利である。

図４に示す実施例において、液体分配器１は同じレベルに配置されている主要流路１０と補助流路３（一次分配ステージ）とを含む。微細分配要素１１は図３に示すものと概ね同じに構成されている。主要流路の下方の区画には分配溝５が跨いでいることが有利である。

図５に示す実施例においては、チューブ状の案内具７内にある液体２３は補助流路３から微細分配要素１１の二次分配ステージまで送り出される。二次分配ステージの分配溝５はここでは補助流路３に対して横方向に向けられている。案内具７は欧州特許公開公報第１１５３６４０号のような刊行物に記載されているように、案内手段４上のらせん状通路上で液体２３を導く。案内手段４は三次元の構造と、また下側領域４′において規則的に穿孔を有している。前記下側領域４′は滑らかな金属板のフォイル上に位置している金属織布から構成することができる。液体２３は、最初は落下線の方向に金属板フォイル上を流れ、その後横方向に、すなわち落下線に対して横方向に前記織布および分配溝５によって分配される。分配溝５にはそれぞれ１個のみの案内具７が関連している。図示された補助流路３の第二の案内具７′が一点鎖線で示されている。この第二の案内具７′は（図示していない）分配溝５に関連する。欧州特許公開公報第１１５３６４０号から知られている液体分配器は更に、微細分配要素１１を備えた微細分配器を記載している。微細分配要素１１があるために、隣接する補助流路３の間の距離は既知の分配器よりもより大きいものを選択することができる。分配溝５は有利に４０から６０センチメートルの長さを有している。

コラム状のパッキング構造体の上に配置される液体分配器の概略平面図である。 コラムにおいて使用することが可能である、本発明による微細分配器の微細分配要素を標す。 本発明による微細分配要素の第二実施例の断面図である。 本発明による液体分配器の別の実施例を示す。 本発明による液体分配器の別の実施例を示す。

符号の説明

１ 微細分配器
３ 流路
４ 案内手段
５ 分配溝
１０ 主要流路
１２ コラム
１３ パッキング構造体
１４ 垂直壁
２０ 液体
２３ 流出液体
２５ 絞り手段
３１ 側壁
３２ 出口開口
４５ 滴下縁部
４７ 切欠き部
５１ 側部材
５２ 側部材
５３ 案内手段

Claims (10)

1. 複数の出口開口を有する一次分配ステージと、前記一次分配ステージの下方に配置され、分配溝（５）を含む二次分配ステージとを備え、前記一次分配ステージから前記二次分配ステージまで通じている区域案内手段（４）を備えた、液体（２０）の微細分配器であって、１つの出口開口、若しくは一群の出口開口および分配溝が各前記案内手段に関連しており、前記案内手段によって液体（２３）を少なくとも１個の関連した出口開口から二次分配ステージまで導くことが可能であり、前記案内手段は前記一次分配ステージから関連の分配溝まで、そしてそこを通って延在し、供給された液体のための滴下縁部を前記分配溝の下方に形成しており、各案内手段は少なくとも部分的に三次元の構造であり、規則的に穿孔を有しており、各分配溝が、絞り手段（２５）を使用して、かつ流体力学的均衡の原理によって液体の分配が行われる停滞空間として構成されていることを特徴とする液体（２０）の微細分配器。
2. 前記分配溝（５）が２枚の金属板の側部材（５１，５２）によって形成されており、前記金属板側部材の間の領域が空隙となるまで下方へテーパがつけられ、該領域が前記案内手段（４）と共に絞り手段（２５）を形成しており、その絞り手段の作用は液体（２０）の粘度と前記案内手段の構造とによって変わり、滴下縁部（４５）および（または）一方の前記金属板の側部材（５２）の上縁部とは規則的な間隔でガセット状の切欠き部（４７）あるいはノッチ状くぼみを有することが好ましいことを特徴とする請求項１に記載の微細分配器。
3. 前記案内手段（４）の構造が分配すべき液体の粘度に対応して構成されており、前記案内手段が低粘度の液体を分配するための微細構造体で均一に構成されており、高粘度の液体を分配するためには粗い構造体、例えば溝構造体が前記微細構造体の上に重ねられていることを特徴とする請求項２に記載の微細分配器。
4. 前記案内手段（４）が金属織布、特に所謂「５綜絖織布」若しくは単純な四角網目の織布であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の微細分配器。
5. 一次分配ステージが複数の流路（３）を含み、出口開口（３２）が前記流路の側壁（３１）に配置されており、二次分配ステージの分配溝（５）がそれぞれ前記流路の１個と関連しており、対応する流路に対して少なくとも概ね平行に配列されており、区域案内手段（４）が前記流路の１個からそれぞれ関連する分配溝まで、そしてそれを通して延在しており、前記流路が頂部に向かって開放しているか、あるいはチューブとして構成することができることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の微細分配器。
6. 前記の区域案内手段（４）が第一の案内手段であり、第二の区域案内手段（５３）が前記流路を前記分配溝に接続しており、この第二の案内手段が分配すべき液体（２０）を第一の分配手段まで下方へ導く機能を有しており、前記第二の案内手段（５３）が特に前記流路（３）と前記分配溝（５）との間の機械的に安定した接続を提供し、こうして前記分配溝の一方の側部材を形成することができる成形された金属板であることを特徴とする請求項５に記載の微細分配器。
7. 各流路（３）について、隣接する出口開口（３２）の間の最大距離が１メートルに達し、好ましくは５０センチメートル以下であり、分配すべき液体（２０）の量が各出口開口から一時間あたり１から３０リットルの間の量で流出できることを特徴とする請求項５または６に記載の微細分配器。
8. 一次分配ステージが複数の流路（３）を含み、前記流路の側方に配置されたチューブ状の案内具が液体を前記出口開口（３２）まで垂直に下方へ導き、前記二次分配ステージの分配溝（５）が前記一次分配ステージの流路に対して横方向に配列しうることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の微細分配器。
9. パッキング（１３）が垂直層（１４）を有し、分配器の分配溝（５）がこれらの垂直層に対して横方向、すなわち垂直に、あるいは９０度とは相違する角度で配置されていることを特徴とする整列されたパッキング（１３）と請求項１から８までのいずれか１項に記載の液体（２０）用の微細分配器とを備えたコラム。
10. 前記パッキング（１３）の層（１４）が三次元の構造で、規則的に穿孔をそれぞれ有するフォイルから作られ、前記微細分配器（１）の前記第一の案内手段（４）が同じフォイルあるいは類似のものから作られることを特徴とする請求項９に記載のコラム。

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