特許 5795116 液体脱気システム内の浸透気化を制御する装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5795116

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】液体脱気システム内の浸透気化を制御する装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 61/00 20060101AFI20150928BHJP

   B01D 61/36 20060101ALI20150928BHJP

   B01D 69/04 20060101ALI20150928BHJP

   B01D 19/00 20060101ALI20150928BHJP

【ＦＩ】

   B01D61/00

   B01D61/36

   B01D69/04

   B01D19/00 H

【請求項の数】18

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-501298(P2014-501298)

(86)(22)【出願日】2012年3月26日

(65)【公表番号】特表2014-508644(P2014-508644A)

(43)【公表日】2014年4月10日

(86)【国際出願番号】US2012030507

(87)【国際公開番号】WO2012135088

(87)【国際公開日】20121004

【審査請求日】2013年9月24日

(31)【優先権主張番号】13/172,133

(32)【優先日】2011年6月29日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/356,839

(32)【優先日】2012年1月24日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/072,422

(32)【優先日】2011年3月25日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513237308

【氏名又は名称】アイデックス ヘルス アンド サイエンス エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ガーナー、ユーリ

(72)【発明者】

【氏名】リウ、クワン

(72)【発明者】

【氏名】シムズ、カール

【審査官】 岡田 三恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３５０９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３２３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０７７０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１３８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３３３２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２０３４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０４５９６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ６１／００

Ｂ０１Ｄ １９／００

Ｂ０１Ｄ ６１／３６

Ｂ０１Ｄ ６９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれの液体組成物を脱気する複数の脱気モジュールであって、前記脱気モジュールがそれぞれ、気体透過性で液体不透過性の膜によって透過水側と濃縮水側に分離されたチャンバを含み、前記チャンバの前記濃縮水側で液体が互いに切り離されている、複数の脱気モジュールと、
出口導管を通じて前記チャンバの前記透過水側を流動的に連通させるマニホルドであって、前記出口導管が、前記マニホルドと前記チャンバの前記透過水側に流動的に連通しているそれぞれの真空ポートとの間に個別に延び、前記マニホルドが、接続部で前記出口導管を主脱気ラインにさらに流動的に連通させるマニホルドと、
前記チャンバの前記透過水側を圧力設定点まで排気するように前記主脱気ラインに流動的に結合された真空ポンプと、
前記複数の脱気モジュールの合計の平均逆流量以上であるが、前記圧力設定点を維持するための前記真空ポンプの最大容量を画定する最大容量流量を超過しない流入量で、前記接続部と前記チャンバとの間の位置で空気の流入を可能にする空気通気口と
を備える液体脱気装置。

【請求項2】

前記流入量が、
Ｒ_ｂ≧Ｐ^＊（Ｎ−１）
によって決定され、上式で、
Ｒ_ｂ＝前記空気通気口に対する流入量、
Ｐ＝前記脱気モジュール間の最大浸透気化流量、及び
Ｎ＝脱気モジュールの数
である、請求項１に記載の液体脱気装置。

【請求項3】

前記流入量で空気の流入をともに可能にする複数の空気通気口を含む、請求項１に記載の液体脱気装置。

【請求項4】

前記空気通気口が、前記出口導管のそれぞれの中への空気流を可能にする、請求項３に記載の液体脱気装置。

【請求項5】

前記複数の空気通気口のそれぞれに対する前記流入量が、

【数1】

によって決定され、上式で、
Ｒ_１＝前記空気通気口のそれぞれに対する流入量、
Ｐ＝前記脱気モジュール間の最大浸透気化流量、及び
Ｎ＝脱気モジュールの数
である、請求項４に記載の液体脱気装置。

【請求項6】

それぞれの出口導管内で前記空気通気口の少なくとも１つと前記脱気モジュールの少なくとも１つとの間に流動的に挿入された第１のバッファ・チャンバであって、前記出口導管に対して開かれた第１の体積を画定し、前記第１の体積が吸気体積を超過する大きさである、第１のバッファ・チャンバを含み、前記吸気体積が、
Ｖ_ｉ＝（Ｐ_０／Ｐ_ｓｅｔ）・Ｖ_ｃｈ
として画定され、上式で、
Ｖ_ｉ＝吸気体積、
Ｐ_０＝前記圧力ポンプのポンプ圧力振動、
Ｐ_ｓｅｔ＝前記圧力設定点、及び
Ｖ_ｃｈ＝前記それぞれの脱気モジュール・チャンバの体積
である、請求項４に記載の液体脱気装置。

【請求項7】

前記空気通気口の少なくとも１つの下流に第２のバッファ・チャンバを含み、前記第２のバッファ・チャンバが、合計の瞬時逆流体積以上の大きさの第２の体積を画定する、請求項６に記載の液体脱気装置。

【請求項8】

前記脱気モジュールのそれぞれの出口導管に関連する複数の前記第２のバッファ・チャンバを含み、前記第２のバッファ・チャンバがそれぞれ、前記それぞれの出口導管に対する前記合計の瞬時逆流体積以上の大きさの個別の第２の体積を画定する、請求項７に記載の液体脱気装置。

【請求項9】

前記個別の第２の体積が、

【数2】

として決定され、上式で、
Ｖ＝個別の第２の体積、
Ｐ＝前記脱気モジュール間の最大浸透気化流量、
Ｒ_ｓ＝前記空気通気口のそれぞれに対する流入量、
Ｔ_ｏｆｆ＝前記真空ポンプのサイクル時間のうち、前記主脱気ラインで吸引が行われない部分
Ｎ＝脱気モジュールの数
である、請求項８に記載の液体脱気装置。

【請求項10】

複数の脱気モジュールを有し、前記脱気モジュールがそれぞれ、気体透過性で液体不透過性の膜によって透過水側と濃縮水側に分離されたチャンバを含み、前記チャンバの前記濃縮水側で液体が互いに切り離されており、前記複数の脱気モジュールのそれぞれから出口導管が延び、前記出口導管が、前記チャンバのそれぞれの透過水側を互いに流動的に結合し、接続部で真空ポンプに流動的に結合する液体脱気システム内で、液体の浸透気化を制御する方法であって、
（ａ）前記チャンバの前記濃縮水側へ液体組成物を送達するステップであって、第１のチャンバへ送達される第１の液体組成物が、第２のチャンバへ送達される第２の液体組成物とは異なる、送達するステップと、
（ｂ）前記第１及び第２のチャンバの少なくとも１つにおいてそれぞれの前記膜を通じて液体蒸気浸透気化流をもたらす圧力設定点まで、前記濃縮水側を排気するように、前記真空ポンプを動作させるステップと、
（ｃ）前記液体蒸気浸透気化流を抑制して、前記チャンバのうちの別のチャンバ内への前記浸透気化流の浸透を防止するステップと
を含む方法。

【請求項11】

前記抑制するステップが、前記複数の脱気モジュールの合計の平均逆流量以上であるが、前記圧力設定点を維持するための前記真空ポンプの最大容量を画定する最大容量流量を超過しない流入量で、前記接続部と前記チャンバとの間で前記システム内への空気流を可能にすることを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記流入量が、
Ｒ_ｂ≧Ｐ^＊（Ｎ−１）
によって決定され、上式で、
Ｒ_ｂ＝前記空気通気口に対する流入量、
Ｐ＝前記脱気モジュール間の最大浸透気化流量、及び
Ｎ＝脱気モジュールの数
である、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記流入量で前記システム内への空気流をともに可能にする複数の空気通気口を含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記空気通気口が、前記出口導管のそれぞれの中への空気流を可能にする、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記複数の空気通気口のそれぞれに対する前記流入量が、

【数3】

によって決定され、上式で、
Ｒ_１＝前記空気通気口のそれぞれに対する流入量、
Ｐ＝前記脱気モジュール間の最大浸透気化流量、及び
Ｎ＝脱気モジュールの数
である、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記抑制するステップが、前記第１のチャンバと第２のチャンバとの間に第１の体積バッファ・チャンバを流動的に連結することを含み、前記第１の体積バッファ・チャンバが、前記第１及び第２のチャンバの前記出口導管の少なくとも１つに対して開かれた第１の体積を画定し、前記第１の体積が、吸気体積を超過する大きさであり、前記吸気体積が、
Ｖ_ｉ＝（Ｐ_０／Ｐ_ｓｅｔ）・Ｖ_ｃｈ
として画定され、上式で、
Ｖ_ｉ＝吸気体積、
Ｐ_０＝前記圧力ポンプのポンプ圧力振動、
Ｐ_ｓｅｔ＝前記圧力設定点、及び
Ｖ_ｃｈ＝前記それぞれの脱気モジュール・チャンバの体積
である、請求項１０に記載の液体脱気装置。

【請求項17】

前記抑制するステップが、前記第１のチャンバと第２のチャンバとの間に第２の体積バッファ・チャンバを流動的に連結することを含み、前記第２の体積バッファ・チャンバが、前記第１及び第２のチャンバの前記出口導管の少なくとも１つに対して開かれた第２の体積を画定し、第２の体積が合計の瞬時逆流体積以上の大きさである、請求項１０に記載の方法。

【請求項18】

前記脱気モジュールのそれぞれの出口導管に関連する複数の前記第２の体積バッファ・チャンバを含み、前記第２の体積バッファ・チャンバがそれぞれ、前記それぞれの出口導管に対する前記合計の瞬時逆流体積以上の大きさの個別の第２の体積を画定する、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に液体脱気システムに関し、詳細には、脱気チャンバ内の浸透気化を最小にするように特に構成された液体脱気装置に関する。本発明の装置は、液体クロマトグラフィの適用分野で利用される脱気システムの浸透気化を制御するように特に適合することができる。

【背景技術】

【0002】

膜を通じた溶剤の浸透気化は、膜分離の適用分野で利用されてきたよく知られている現象である。たとえば、従来技術は、膜の濃縮水側で比較的低い蒸気圧の成分を濃縮させる目的で膜を通じた溶剤の浸透気化を使用する例に富んでいる。さらに、膜の透過水側で溶剤成分を選択的に回収するために、膜を通じた浸透気化を利用する蒸留動作が実行されてきた。

【0003】

浸透気化の有益な態様は以前から知られており、意図的な溶剤分離処理で利用されてきたが、それぞれの溶剤の相対濃度が既知及び／又は一定であることが望ましい混合溶剤の適用分野では、そのような浸透気化特性は相当な悪影響を有する可能性がある。そのような混合溶剤の適用分野の特定の例は、液体クロマトグラフィ・システムの例であり、２つ以上の溶剤の移動相が使用される。しかし、時間とともに移動相の相対濃度に変化が生じる可能性があり、それによってクロマトグラフィ分析の精度に悪影響を与えることが、本出願人らによって認識されている。

【0004】

浸透気化の影響は、比較的低い処理量の移動相体積を利用するクロマトグラフィ・システムの分析精度にとって、又はクロマトグラフィ器具類が周期的に動作されるだけであり、各動作間で供給ラインを完全にフラッシングしない場合の分析精度にとって、特に有害である。たとえば、１時間当たり数ナノリットル又は数マイクロリットル程度の移動相流量を利用するシステムには、移動相を構成する溶剤の相対濃度がクロマトグラフィ器具類を通じた検体の輸送中に実質上変更されるというリスクがある。

【0005】

具体的には、液体クロマトグラフィ・システムは通常、気体透過性で液体不透過性の膜を通じて液体の移動相が脱気環境に露出される脱気チャンバを用いる。そのような脱気環境は、たとえば、排気ポンプによって維持される比較的低い絶対圧、又は脱気チャンバの透過水側へ通された掃引流体の比較的低い標的材料の分圧とすることができる。通常、脱気動作は、脱気チャンバを通過する移動相上で脱気性能を最大にするように構成及び制御されてきた。そのため、真空ポンプは通常、膜の透過水側で比較的低い絶対圧を維持するようにプログラムされ、又は掃引流体の場合、標的気体種の濃度をほとんど若しくはまったく含有しない掃引流体が移動相から引き出される。どちらの場合も、標的気体の濃度勾配は、膜を通って標的気体を透過水側へ伝達するように維持される。脱気チャンバ内で常にそのような大きな標的気体の濃度勾配を維持する結果、浸透気化が生じる可能性がある。特に、透過水側が上記の条件で維持された状態で脱気チャンバ内の移動相の滞留時間が比較的長くなることで、比較的高い蒸気圧の溶剤成分が膜を通じて浸透気化し、その結果、相対的な溶剤濃度の変化を引き起こす傾向がある。その結果、特に脱気チャンバ内でのそのような移動相の滞留時間が比較的長い場合、又は脱気チャンバの透過水側が進行中の浸透気化効果を促している場合、脱気チャンバの濃縮水側の移動相は、比較的低い蒸気圧の成分材料中に濃縮される可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第６，２４８，１５７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明の一目的は、膜を通じて２つ以上の成分材料を有する移動相の浸透気化を制御する装置を提供することである。

【0008】

本発明の別の目的は、膜を通じて２つ以上の成分材料を有する移動相の浸透気化を制限するのに有効な環境を膜の透過水側に確立する装置を提供することである。

【0009】

本発明のさらなる目的は、真空脱気システム内の圧力振動を減衰させる装置を提供することである。

【0010】

本発明のさらなる目的は、真空脱気システム内の複数の別個の脱気チャンバ間で浸透気化した溶剤の交差汚染を阻止することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明によれば、真空ポンプ・サイクルの非吸引期間中に生じる浸透気化した溶剤の逆流を抑制することによって、浸透気化した溶剤の交差汚染を実質上解消することができる。抑制は、脱気チャンバの下流に体積を追加するという形、及び／又は起こりうる逆流とは反対の方向に空気／気体の流れを駆動するという形で行うことができる。負圧の脱気環境では、抑制する空気流は、周囲に対するシステム内の圧力差によって生じさせることができる。

【0012】

一実施例では、本発明の液体脱気装置は、それぞれの液体組成物を脱気する複数の脱気モジュールを含み、脱気モジュールはそれぞれ、気体透過性で液体不透過性の膜によって透過水側と濃縮水側に分離されたチャンバを含み、これらのチャンバの濃縮水側では液体が互いに切り離されている。この装置は、出口導管を通じてチャンバの透過水側を流動的に連通させるマニホルドをさらに含み、出口導管は、マニホルドとチャンバの透過水側に流動的に連通しているそれぞれの真空ポートとの間に個別に延び、マニホルドは、接続部で出口導管を主脱気ラインにさらに流動的に連通させる。この装置の真空ポンプは、チャンバの透過水側を圧力設定点まで排気するように主脱気ラインに流動的に結合される。この装置は、複数の脱気モジュールの合計の平均逆流量以上であるが、圧力設定点を維持するための真空ポンプの最大容量を画定する最大容量流量を超過しない流入量で、接続部とチャンバとの間で装置内への空気流を可能にする空気通気口をさらに含む。

【0013】

別の実施例では、液体脱気システム内の液体の浸透気化を制御する方法は、複数の脱気モジュール内のチャンバの濃縮水側へ液体組成物を送達することを含み、第１のチャンバへ送達される第１の液体組成物は、第２のチャンバへ送達される第２の液体組成物とは異なる。これらのチャンバのそれぞれの透過水側に流動的に結合された真空ポンプは、複数のチャンバのうちの第１及び第２のチャンバの少なくとも１つにおいてそれぞれの膜を通じて液体蒸気浸透気化流をもたらす圧力設定点まで、チャンバの透過水側を排気するように動作される。この方法は、液体蒸気浸透気化流を抑制して、これらのチャンバのうちの別のチャンバ内への浸透気化流の浸透を防止することをさらに含む。

【0014】

一態様では、液体脱気装置は、膜を通じた浸透気化を、膜の透過水側に浸透気化制御空間を確立することによって制限するように構成される。浸透気化制御空間は、真空チャンバ内で膜と遮蔽部材との間に画定される。遮蔽部材は、比較的溶剤蒸気濃度に富んだ膜の透過水側に接触している環境を維持するように、実質上気体及び液体不透過性とすることができ、それによって膜を越えたさらなる液体の浸透気化を制限する。

【0015】

液体脱気装置はまた、真空ポンプによって生成される圧力振動を減衰させることによって、浸透気化を制限するように構成することができる。減衰は、排気ライン内で脱気チャンバと真空ポンプとの間の空気濾過を通じて実現することができる。空気濾過は、流量制限及び体積の追加の１つ又は複数を通じて実施することができ、圧力センサと制御された真空ポンプとの間に流動的に挿入されたときに特に有効であろう。

【0016】

本発明の一実施例では、液体脱気装置は、液体入口及び液体出口並びに真空ポートを有するチャンバを画定する本体を含む。チャンバ内には、チャンバを透過水側と濃縮水側に分離するように、気体透過性で液体不透過性の膜が配置され、チャンバの濃縮水側は、液体入口及び液体出口と液体で連通している。チャンバの透過水側は、真空ポートと流動的に連通している。液体脱気装置は、チャンバの透過水側に配置されて膜と真空ポートとの間に挿入された遮蔽部材をさらに含む。遮蔽部材は、膜と遮蔽部材との間に実質上閉じた浸透気化制御空間を画定する。浸透気化制御空間は、チャンバの濃縮水側の体積の約３０倍以下の体積を有する。液体脱気装置はまた、真空ポートを通じてチャンバの透過水側を排気するポンプを含む。

【0017】

いくつかの実施例では、液体脱気装置は、流体経路内でチャンバとポンプとの間に流量制限器をさらに含み、この流量制限器は、真空ポンプの振動速度より大きい時間定数を有する空気圧振動緩衝器を作るのに適している。

【0018】

別の実施例では、液体脱気装置は、チャンバを通じて輸送される液体を脱気する脱気モジュールを含み、脱気モジュールは、チャンバを透過水側と濃縮水側に分離する気体透過性で液体不透過性の膜を含む。チャンバの濃縮水側は、液体のための液体入口及び液体出口と液体で連通しており、チャンバの透過水側は、脱気モジュールの真空ポートと流動的に連通している。この装置は、チャンバの透過水側を排気するように脱気ラインを通じて脱気モジュールの真空ポートに流動的に結合された真空ポンプをさらに含む。チャンバの透過水側の圧力を感知する圧力センサが含まれており、圧力センサ及び真空ポンプに通信可能に結合されたコントローラへ信号を伝送し、コントローラは、圧力センサから受け取ったチャンバの圧力を示す信号に応答して真空ポンプ動作を制御する。この装置は、脱気ライン内で真空ポンプと圧力センサとの間に流動的に挿入された空気濾過装置をさらに含み、空気濾過装置は、第１の流量制限器と、脱気ラインに対して開かれた体積を画定する体積交換チャンバとの１つ又は複数を含む。空気濾過装置は、真空ポンプによって脱気ライン内で生じる圧力振動を減衰させることが可能であり、空気濾過装置によって提供される減衰は少なくとも１０％である。

【0019】

さらなる液体脱気装置は、１つ又は複数の液体組成物を脱気する複数の脱気モジュールを含み、脱気モジュールはそれぞれ、気体透過性で液体不透過性の膜によって透過水側と濃縮水側に分離されたチャンバを含む。これらのチャンバの濃縮水側では、互いに液体を切り離すことができ、マニホルドが、それぞれの個別の脱気ラインを通じてチャンバの透過水側を流動的に連通させており、脱気ラインは、マニホルドとチャンバの透過水側に流動的に連通しているそれぞれの真空ポートとの間に個別に延びる。マニホルドは、接続部で個別の脱気ラインを主脱気ラインにさらに流動的に連通させる。この装置はまた、チャンバの透過水側を排気するように主脱気ラインに流動的に結合された真空ポンプを含む。それぞれの個別の脱気ラインに沿って接続部と脱気モジュールの少なくとも１つとの間に、バッファ・チャンバを流動的に挿入することができ、バッファ・チャンバは、個別の脱気ラインに対して開かれた第１の体積を画定する。第１の体積は、吸気体積を超過する大きさであり、吸気体積は、［（Ｐ_０／Ｐ_ｓｅｔ）×（１００％）」×Ｖ_ｃｈと定義することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の液体脱気装置の概略図である。

【図2】図１の概略図の一部分の拡大図である。

【図3】図１及び図２の概略図の一部分の拡大図である。

【図4】本発明の液体脱気装置の一部分の概略図である。

【図5】本発明の液体脱気装置の一部分の概略図である。

【図6】本発明の液体脱気装置の一部分の概略図である。

【図7】本発明の液体脱気装置の一部分の概略図である。

【図8】本発明の液体脱気装置の概略図である。

【図9】本発明の液体脱気装置の概略図である。

【図10】本発明の液体脱気装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

上記に挙げた目的及び利点について、本発明が表す他の目的、特徴、及び進歩とともに、本発明の様々な可能な形状を表すための添付の図面を参照して説明する詳細な実施例の点から次に提示する。本発明の他の実施例及び態様は、当業者には把握されるものと理解される。

【0022】

次に図面を参照し、第１に図１を参照すると、液体脱気装置８内の浸透気化制御システム１０は、以下でより詳細に説明するように、最小の体積の浸透気化制御空間１２を提供するように構成される。液体脱気装置８は、チャンバ１６を画定する本体１４を含み、チャンバ１６内を浸透気化制御システム１０が動作可能に延びる。本体１４は、１つ又は複数の構成要素部品を備えることができ、液体入口１８及び液体出口２０を画定する。本体１４は真空ポート２２をさらに画定し、真空ポート２２は、チャンバ１６とポート２２に結合された真空ポンプ１７との間で流動的連通を確立する。

【0023】

本体１４は、ポリフェニレン・スルフィド、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ：ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｅｔｈｅｒ ｋｅｔｏｎｅ）、非多孔質金属、又は非多孔質ガラスなどの非多孔質で吸収性のない材料から製作することができる。そのような材料は、その外壁を通じた溶剤の浸透気化を阻止する。図１に示す実施例では、本体１４は、透過水側３０と濃縮水側３２に分離された真空チャンバ１６を画定し、チャンバ１６の濃縮水側３２は、液体入口接続部２６及び液体出口接続部２８で、それぞれ液体入口１８及び液体出口２０と液体で連通している。チャンバ１６の透過水側３０は、真空ポート２２と流動的に連通している。図１に示す実施例では、膜２４は、チャンバ１６を通って液体入口接続部２６から液体出口接続部２８へ液体材料を輸送する管の形である。したがって、膜２４の濃縮水側３２は、膜２４によって形成された管の内腔であり、透過水側３０は、チャンバ１６のうち、管状膜２４の外部の空間である。

【0024】

膜２４は、チャンバ１６内に様々な形状で配置することができ、膜２４が実質上、膜２４の濃縮水側で入口接続部２６からチャンバ１６に入る移動相の液体部分を含有するという要件のみによって制限される。したがって、膜２４は、チャンバ１６を透過水側３０と濃縮水側３２に分離するのに適した任意の形状で構成することができ、チャンバ１６の濃縮水側は、液体入口接続部２６及び液体出口接続部２８と液体で連通しており、チャンバ１６の透過水側３０は、真空ポート２２と流動的に連通している。

【0025】

膜２４は、液体材料の通過を実質上阻止するために、気体透過性で液体不透過性とするできることが好ましい。したがって、膜２４は、商品名Ｔｅｆｌｏｎ ＡＦ（登録商標）でＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、伸展ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ：ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、及び全フッ化コポリマーなどのフロウロポリマー（ｆｌｏｕｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）を含む様々な材料から製作することができる。真空脱気チャンバ内の管状膜の例示的な構造は、参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，２４８，１５７号に記載されている。

【0026】

膜２４は液体材料の透過を実質上防止するが、溶剤蒸気は膜２４の壁を通ってチャンバ１６の透過水側３０へ拡散しうることが理解される。上記のように、膜２４を通じた溶剤蒸気の拡散は、膜２４の濃縮水側と透過水側との間で溶剤蒸気の分圧が異なることによってもたらされることがある。液体脱気システムの場合、混合溶剤の移動相は、移動相内の各溶剤間で不均衡な浸透気化速度を有することがある。したがって、移動相内で一貫した正確な溶剤の配合を維持するために、膜２４を越える溶剤の浸透気化を最小にすることが望ましい。

【0027】

分圧に関するヘンリーの法則は、気体透過性の膜２４を通って液体の移動相内の気体種をチャンバ１６の透過水側３０へ移動させる動作パラメータを制御する。具体的には、膜を越えて移動させるには、透過水側３０は、液体の移動相内で見られるものより低い標的気体種の相対濃度又は分圧を呈する。液体クロマトグラフィの適用分野の場合、液体の移動相内の臨界気体種濃度は、移動相でガス抜けなく持続可能な最大の標的気体種の溶質濃度である。たとえば、メタノールと水はそれぞれ、２つの溶剤の任意の混合の組合せで最高３８％の空気をガス抜けなく個別に保持することができる。したがって、メタノール／水の検体から空気を抜くための透過水側３０の最大圧力は、以下の関係式から計算することができる。
Ｐ_{ｄｅｇａｓ}＝（０．３８）（周囲気圧）

【0028】

周囲気圧値は、システムによって導入される圧力の既知の減少を考慮しなければならない。たとえば、ガス抜けを防止するのに十分なほど低い気体濃度で移動相を維持するために許容可能な透過水側３０の正確な最大圧力を計算するには、移動相の供給容器と移動相のポンプとの間の流量制限を、周囲気圧から差し引かなければならない。

【0029】

しかし、いくつかの適用分野では、移動相のガス抜けを防止するためだけのレベルで計算されるそのような圧力値は、移動相を十分に脱気するには不十分である。したがって、移動相の所望の脱気を実現するのに必要な透過水側３０の気体圧力は、各組の動作条件に対して評価される可能性が高い。通常、脱気速度は、チャンバ１６の透過水側３０の標的気体の分圧が低減するにつれて増大する。そのような環境を実現するために、チャンバ１６の透過水側３０は、真空ポート２２を真空ポンプ１７に結合することによって、比較的低い全体的な絶対圧まで排気することができる。

【0030】

透過水側３０の均衡点圧力は、移動相内の各溶剤成分の蒸気圧の和として計算される。ドルトンの法則の作用によって、溶剤蒸気が空隙を充填し、空隙は、対応する溶剤にそのような空隙が露出されたときにその関連する分圧が対応する溶剤蒸気圧を満足させる程度に充填される。そのような構成は浸透気化制御システム１０内にあり、浸透気化制御空間１２のみを、濃縮水側３２に配置された溶剤成分の対応する溶剤蒸気圧まで、溶剤蒸気で充填することができる。これらの溶剤の浸透気化は、対応する蒸気圧に等しい分圧まで各溶剤蒸気が浸透気化制御空間１２を充填する範囲内でのみ発生し、その時点でさらなる浸透気化は終わる。したがって、本出願人らは、チャンバ１６の透過水側３０に遮蔽部材３６を配置し、膜２４と真空ポート２２との間に挿入することで、膜２４と遮蔽部材３６との間に画定された浸透気化制御空間１２を確立することにより、チャンバ１６の透過水側３０の体積を最小にすることによって、濃縮水側３２からの液体の移動相の浸透気化を制限できると判定した。このようにして、溶剤の浸透気化を可能な限り少なくして、上記の均衡点圧力に到達する。浸透気化制御空間１２によって画定される空隙を最小にすることで、急速な圧力の安定化、低い体積要件など、様々な他の動作上の利点を提供する。

【0031】

一実施例では、遮蔽部材３６は、膜２４近傍に溶剤蒸気透過性障壁を確立することによって、浸透気化制御空間１２を画定する。その結果、遮蔽部材３６は、低い溶剤蒸気透過性を呈することができ、特に膜２４の濃縮水側３２の移動相から浸透気化する溶剤蒸気に対して低い透過性を呈することができる。したがって、遮蔽部材３６は、膜２４の溶剤蒸気透過性より小さい溶剤蒸気透過性を呈することができる。

【0032】

いくつかの実施例では、遮蔽部材３６は、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ：ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、Ｔｅｆｚｅｌ（商標）、又は他の適した材料などの１つ又は複数のポリマー材料から製作することができる。図示の実施例では、遮蔽部材３６は、管状膜２４を取り囲む管から形成される。遮蔽部材３６は、膜２４の周りで同心円状であっても同心円状でなくてもよい。遮蔽部材３６は、管状膜２４を取り囲んで、膜２４と遮蔽部材３６との間に実質上閉じた浸透気化制御空間１２を画定することができる。いくつかの実施例では、遮蔽部材３６は、管状膜２４が入口接続部２６と出口接続部２８との間に延びるときに管状膜２４を取り囲むことができる。したがって遮蔽部材３６は、入口接続部２６から出口接続部２８まで連続して延びることができ、その結果、浸透気化制御空間１２が入口接続部２６から出口接続部２８まで連続して画定される。

【0033】

しかし、遮蔽部材３６は、所望の浸透気化制御空間１２を確立するために、様々な形状で提供することができる。図示の実施例では、浸透気化制御空間１２は、入口接続部２６から出口接続部２８へ連続して画定されている。しかし他の実施例では、浸透気化制御空間１２は、入口接続部２６と出口接続部２８との間の位置など、膜２４近傍の１つ又は複数の別個の位置のみで画定することができる。遮蔽部材３６は、膜２４と遮蔽部材３６との間に浸透気化制御空間１２を適当に画定するように、管状以外の形状で提供することもできる。

【0034】

１つの特定の実施例では、管状膜２４は、０．０２７９４ｃｍ（０．０１１インチ）の内径「Ｘ_１」及び０．０１２７ｃｍ（０．００５インチ）の壁厚さを有することができる。遮蔽部材３６は、管状膜２４を同心円状又は他の形状で取り囲むことができ、０．０７６２ｃｍ（０．０３０インチ）の内径「Ｘ_２」及び０．１５７５ｃｍ（０．０６２インチ）の外径「Ｘ_３」を有する。したがって、そのような構成では、膜２４と遮蔽部材３６の内壁３７との間の平均距離は、約０．０１７７８ｃｍ（０．００７インチ）である。典型的な実施例では、遮蔽壁３６の内壁３７は、浸透気化制御空間を画定する際に、膜２４から約０．０７６２ｃｍ（０．０３インチ）未満隔置することができる。いくつかの実施例では、浸透気化制御空間１２は、膜２４と遮蔽部材３６との間に、チャンバ１６の濃縮水側３２によって画定される体積の約３０倍以下の体積を有する。本出願人らは、比（浸透気化制御空間の体積：濃縮水側の体積）が約３０：１未満である場合、クロマトグラフィ分析の許容可能な誤差範囲内の混合溶剤系の相対濃度範囲を可能にする程度まで、濃縮水側３２の液体の浸透気化を制限できることを見出した。したがって、上記の比は、浸透気化を適当に最小化する経験的実証に関する本出願人らによる理解を表す。しかし、そのような比は、好ましくは実質上３０：１未満、たとえば約１０：１未満、さらに好ましくは約３：１未満とすることができることがさらに分かった。膜２４を越える溶剤の浸透気化を制御し、且つ溶剤の脱気を容易にするために、所望の機能的な浸透気化制御空間を提供するには、浸透気化制御空間と膜の濃縮水側に画定される空間との相対的な体積比を、少なくとも約１：１とすることができる。浸透気化制御空間３４と濃縮水側３２との間の相対的な体積は、動作システム及びそれに関連する材料並びに動作条件の特定のパラメータに適するように確立することができる。

【0035】

上記の相対的な体積比は、遮蔽部材３６及び／又は管状膜２４が実質上管状でない構成には該当しないことがあることも理解されたい。したがって、浸透気化制御空間１２は、膜２４と遮蔽部材３６との間の制限された空間として定義できることを理解されたい。典型的な実施例では、膜２４と遮蔽部材３６の内壁３７との間の平均距離は、少なくとも約０．００２５４ｃｍ（０．００１インチ）とすることができ、約０．００２５４ｃｍ（０．００１インチ）〜約０．０７６２ｃｍ（０．０３インチ）とすることができる。そのような範囲は、膜２４を通る溶剤の浸透気化の意味のある制限と、膜２４の濃縮水側３２の溶剤の十分な脱気とを同時に容易にするように、本出願人らによって決定されたものである。

【0036】

膜２４の濃縮水側３２で液体の移動相の脱気を可能にするために、液体の移動相から気体を除去するのに十分なほど低い標的種の分圧を確立及び維持するように、チャンバ１６の透過水側３０を動的に制御することができる。したがって、これらの図に示す真空脱気構成では、チャンバ１６の透過水側３０は、真空ポート２２に流動的に結合することができ、その結果、液体の移動相の脱気を実現する標的気体の分圧を確立及び維持するのに十分な程度まで、真空ポンプにより透過水側３０を排気することができる。そのような流動的連通は、膜２４まで延び、したがって、気体透過性の膜２４を通って液体の移動相から除去された気体は、真空ポート２２を通ってチャンバ１６から外へ排気することができる。

【0037】

米国特許第６，２４８，１５７号に記載されているシステムなどの従来の脱気システムは、妨害されない形で真空ポート出口に接続された流体環境に対する膜の透過水側表面の直接露出を確立する（米国特許第６，２４８，１５７号の図２参照）。本明細書に記載の遮蔽部材３６は、少なくとも脱気分子をチャンバ１６から除去する程度に、障壁を提示する。したがって、遮蔽部材３６は、実質上閉じた浸透気化制御空間１２を維持しながら気体種の制限された迂回を可能にするような形状とすることができる。複数の手法を利用して、チャンバ１６からの脱気分子の除去を容易にすることができる。たとえば、遮蔽部材３６は、制限された気体流を可能にする１つ又は複数の開口４０を備えることができる。図４の拡大図では、開口４０は、遮蔽部材３６の壁内に形成されたスリットとすることができる。スリット４０は、遮蔽部材３６を少なくとも部分的に貫通することができ、好ましくは、遮蔽部材３６を通って制限された気体を逃すための経路を確立することができる。スリット４０は、ドルトンの法則による溶剤蒸気の浸透気化を制限するために、浸透気化制御空間１２からの脱気蒸気の流出と、実質上閉じた浸透気化制御空間１２の維持との所望の均衡を提供するように、任意の所望の数、寸法、又は構成で遮蔽部材３６に提供することができる。たとえば、開口４０は、管状の遮蔽部材３６の内腔軸に対して長手方向に実質上平行に形成されたスリットの形とすることができる。遮蔽部材３６内の１つ又は複数の開口４０に対するそのような構成は、遮蔽部材３６の構造的強度を損なうことなく十分な脱気効率を実現することが、本出願人によって明らかになった。しかし、本出願人らは、異なる形状の組合せを含む複数の形状のいずれかで、１つ又は複数の開口を提供できることを企図する。スリットの例では、開口４０は、浸透気化制御空間１２から出る所望の程度の気体流を確立するように、長手方向、横方向、螺旋状、又はこれらの任意の組合せで形成することができる。したがって、開口４０は、孔、バルブ、経路などの形とすることができる。図５〜７は、遮蔽部材３６内の１つ又は複数の開口４０に対する例示的な代替実施例を示す。

【0038】

図示の実施例のそれぞれでは、遮蔽部材３６は、少なくとも浸透気化制御空間１２から、遮蔽部材３６によって浸透気化制御空間１２から分離された透過水側３０のチャンバ空間３１への制限された気体流を可能にするように適合される。いくつかの実施例では、遮蔽部材３６は、浸透気化制御空間１２とチャンバ空間３１との間で気体流を可能にするように適合することができる。遮蔽部材３５は、浸透気化制御空間１２からチャンバ空間３１へ制限された気体の通過を実現するように、様々な形状とすることができることが企図される。いくつかの実施例では、遮蔽部材３６内の１つ又は複数の開口４０は、浸透気化制御空間１２とチャンバ空間３１との間の絶対圧力差が少なくとも１ミリメートルＨｇであるときのみ、浸透気化制御空間３４からチャンバ空間３１への気体の通過を可能にする。したがって、そのような典型的な実施例では、透過水側３０の標的気体の分圧を低減させることによって気体透過性の膜２４を通じた濃縮水側３２の液体の脱気を実現することで、膜２４に対する遮蔽部材３６の「密閉効果」により浸透気化制御空間１２の絶対圧を増大させる。遮蔽部材３６は、絶対圧力差の閾値に到達したときのみ、浸透気化制御空間１２からチャンバ空間３１への気体の通過を可能にするように構成することができ、浸透気化制御空間１２の絶対圧は、チャンバ空間３１の絶対圧より差分値の閾値だけ大きい。上記のように、そのような絶対圧力差の閾値は、少なくとも１ｍｍＨｇである。

【0039】

本発明の１つの特定の実施例では、開口４０は、管状の遮蔽部材３６の中心内腔軸と実質上長手方向に位置合わせされた１つ又は複数のスリットを備えることができ、１つ又は複数のスリットは、約１００ｍｍＨｇのチャンバ空間３１の絶対圧で約１０〜５０ＳＣＣＭの空気流の制限をもたらすような幅、長さ、及び浸入深さとすることができる。そのような空気流量制限を実現するために、１つ又は複数の開口４０は、遮蔽部材３６の壁を部分的又は完全に貫通することができる。一実施例では、たとえば、気体通過スリット開口４０は、軸方向に沿って標準的なカミソリ刃で遮蔽部材３６内へ切り込むことによって、遮蔽部材３６に作ることができる。

【0040】

図示の実施例では、入口接続部２６と出口接続部２８のそれぞれにおいて、適したフェルール２７、２９で管状の遮蔽部材３６／膜２４のアセンブリを固定することができ、フェルール２７、２９は、入口接続部２６及び出口接続部２８で遮蔽部材３６をクリンプ係合するような形状である。それぞれのナット２７ａ、２９ａは、フェルール２７、２９を押さえて本体１４と遮蔽部材３６との間にクリンプ係合させるように従来どおり動作する。

【0041】

真空ポート２２に結合された真空ポンプの動作によって引き起こされるチャンバ１６内の圧力変動による空気蒸気交換を制限するために、真空ポート２２などでチャンバ１６と真空ポンプとの間に流量制限器５２を含むことによって、空気濾過デバイスを確立することができる。図示の実施例では、流量制限器５２は、真空ポート２２に配置された毛細管の形であり、毛細管は、真空ポンプの振動速度より大きい時間定数を有する空気圧振動緩衝器を作るのに適している。流量制限器５２の空気圧振動の減衰は、以下の関係式によって計算することができる。

【0042】

【数1】

上式で、Ｆ＝Ｔ_Ｎ−変動の頻度
Ｔ＝（Ｖ×１２８×μ×Ｌ）÷（π×ｄ^４×Ｐ）
Ｖ＝チャンバ体積
μ＝空気の動粘度
Ｌ＝制限器の長さ
ｄ＝制限器の内径
Ｐ＝圧力
である。

【0043】

流量制限器５２は、真空ポンプの往復変位動作によって引き起こされるチャンバ１６内の圧力変動を低減させるのに有効な形状とすることが好ましい。したがって、流量制限器５２及びチャンバ１６の時間定数は、真空ポンプ１７の往復ピストンによって生じる正の変位の振動速度より大きくするべきである。特定の実施例では、流量制限器５２は、流量制限器５２の両端間で最高約１ｍｍＨｇの絶対圧力差を可能にするような形状である。一実施例では、流量制限器５２は、０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径及び１．２７ｃｍ（０．５インチ）の長さを有する毛細管であり、チャンバ１６の体積は約２８ｃｍ^３である。しかし、流量制限器５２及びチャンバ１６は、本発明の空気圧振動減衰性能を満足させるように、様々な形状で提供することができる。

【0044】

流量制限器５２は、チャンバ１６内の圧力変動を低減させるのに有効であるが、それにもかかわらず、流量制限器５２と真空ポンプ１７との間の圧力センサ７０上でそのような圧力変動が生じることがある。センサ７０によって検出されるそのような圧力振動により、コントローラ７２に対する補正プログラムがなければ、コントローラ７２は、チャンバ１６内の圧力設定点を維持しようとして、変動する速度で真空ポンプ１７を駆動することがある。真空ポンプ１７の速度変化は、圧力センサ７０によって検出される圧力振動と脱気チャンバ１６内の圧力振動との両方を悪化させることがある。実際には、脱気チャンバ１６内の圧力設定点を維持する閉ループ制御方式では、圧力センサ７０によって検出される圧力振動により、システムは、脱気チャンバ１６内の圧力振動を実際に生じさせることがあり、流量制限器５２の減衰特性に打ち勝ち、それによって場合によっては望ましくない浸透気化を招く。

【0045】

脱気チャンバ１６内の圧力振動と圧力センサ７０の感知点６８の圧力振動との両方を低減させるために、真空ポンプ１７と感知位置６８との間に空気濾過装置７４を動作可能に位置決めすることができる。空気濾過装置７４は、体積交換チャンバ７６及び流量制限器７８の１つ又は複数を含む。図８に示す実施例では、体積交換チャンバ７６は、流量制限器７８の下流に配置される。しかし、交換チャンバ７６及び流量制限器７８の相対的な位置を逆にすることができ、流量制限器７８が交換チャンバ７６の下流に位置することも企図される。この適用分野の目的で、「下流」及び「上流」という用語は、脱気チャンバ１６から真空ポンプ１７の排出管８０への優勢な気体の流れ方向を指すものとする。したがって、ある構成要素が浸透気化制御システム内の別の構成要素又は位置から「下流」に配置されている場合、その構成要素は他方の構成要素又は位置に対して排出管８０の近位に配置されている。

【0046】

体積交換チャンバ７６及び流量制限器７８は、空気濾過装置７４の上流で圧力振動を減衰させるように、個別に又は協働して機能することができる。したがって、交換チャンバ７６と流量制限器７８のそれぞれの減衰の寄与は、それぞれの浸透気化制御／脱気システム内で最適に実行するように、空気濾過装置７４の構造内で割り当てることができる。一態様では、たとえば、流量制限器７８は、流量制限器７８の両端間の圧力降下による減衰の寄与に関して制限することができる。具体的には、流量制限器７８の両端間の圧力降下の大きさは、真空ポンプ１７に対する所望の動作範囲内の大きさであることが好ましく、したがって真空ポンプ１７は、流量制限器７８によって圧力の変化が引き起こされても脱気チャンバ１６内で圧力設定点を維持する能力を保持する。場合によっては、流量制限器７８は、真空ポンプ１７の電力消費（速度）をそれほど増大させることなく、圧力振動の減衰に寄与するように設計される。一実施例では、流量制限器７８は、脱気チャンバ１６を真空ポンプ１７に結合する脱気ライン７１の公称内径より実質上小さい内径を有する毛細管とすることができる。たとえば、流量制限器７８の毛細管は、０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径及び５．０８ｃｍ（２インチ）の長さを有することができる。しかし、様々な寸法の毛細管、並びに様々な他の形状又はデバイスを利用して、所望の流量制限を実現することができることを理解されたい。

【0047】

空気濾過装置７４の体積交換チャンバ７６は、センサ位置６８と真空ポンプ１７との間に追加の「デッド・スペース」体積を提供することができる。交換チャンバ７６のそのような体積、並びに流量制限器７８の流量制限は、上記の関係式にしたがって空気圧振動の減衰を提供するように、個別に又は協働して動作する。すなわち、空気濾過デバイス７４によって提供される減衰を計算することができ、「Ｖ」は交換チャンバ７６の体積であり、「Ｌ」及び「ｄ」はそれぞれ流量制限器７８の直径及び長さの寸法である。空気濾過装置７４によって提供される圧力振動の減衰は、少なくとも１０％とすることができ、いくつかの実施例では少なくとも５０％とすることができる。

【0048】

交換チャンバ７６は、脱気ライン７１に流動的に結合された別個のチャンバ本体、又は拡大及び／若しくは延長された脱気ライン７１を含めて、様々な形状のいずれかで提供することができることが企図される。上記の関係式で説明したように、真空ポンプ１７によって汲み上げられる体積、及びいくつかの実施例ではセンサ位置６８の下流で汲み上げられる体積が増大することで、脱気ライン７１及び脱気チャンバ１６内の圧力振動の減衰に寄与する。一実施例では、交換チャンバ７６は、全体的な追加の体積が５〜１０ミリリットルになるように、脱気ライン７１の長さを延ばした形とすることができる。しかし、交換チャンバ７６の他の体積及び形状が本発明によって企図される。

【0049】

いくつかの液体脱気システムは、別個の液体の移動相流を脱気するように割り当てられた複数の別個の脱気チャンバを伴う。場合によっては、そのような別個の移動相流は、同一の移動相組成物を含有することができる。しかし、他の場合、そのような移動相流は別個の移動相組成物を運ぶことができる。通常、そのような複数の脱気チャンバの真空脱気は、マニホルドを通じて脱気チャンバのそれぞれに流動的に結合された単一の真空ポンプを通じて行われる。真空ポンプの往復特性によって引き起こされる圧力振動により、１つのチャンバからの浸透気化した溶剤が、マニホルドを通って異なる真空チャンバ内へ逆行して伝達される可能性があることが分かった。具体的には、真空ポンプ・サイクルの吸気以外の部分でマニホルド内の圧力が増大することで、空気及び浸透気化した溶剤がマニホルドから脱気チャンバ内へ「逆」の進路をとる可能性がある。

【0050】

脱気チャンバ内への浸透気化した溶剤のそのような「交差汚染」を制限又は防止するために、マニホルドとそれぞれの脱気チャンバとの間に第１の体積バッファ・チャンバを配置することができる。本発明の例示的な実施例を図９に示し、図９では、浸透気化制御システム１１０は複数の液体脱気装置１０８ａ〜１０８ｄを含み、液体脱気装置１０８ａ〜１０８ｄはそれぞれ、浸透気化制御システム８を参照して上述したものに類似の脱気チャンバ１１６ａ〜１１６ｄ及び流量制限器１５２ａ〜１５２ｄを含む。しかし、脱気装置１０８ａ〜１０８ｄは、互いに又は脱気装置８に同一又はさらに類似である必要はないことを理解されたい。浸透気化制御システム１１０は、個別の脱気ライン１７１ａ〜１７１ｄを主脱気ライン１７１に流動的に結合するマニホルド１８６をさらに含む。マニホルド１８６は、真空ポンプ１１７に結合する単一の脱気ライン１７１内へそれぞれの脱気ライン１７１ａ〜１７１ｄを結合するのに適した任意の形状を含むことができる。一実施例では、マニホルド１８６は、マニホルド１８６へのそれぞれの脱気装置接続部１０４ａ〜１０４ｄと、マニホルド１８６を脱気ライン１７１に流動的に結合する接続部１０５とを確立する配管及び接続接合部の組合せを含むことができる。いくつかの実施例では、浸透気化制御システム１１０は、センサ位置１６８で圧力を検出する圧力センサ１７０と、圧力センサ１７０によって生成される信号に基づいて真空ポンプ１１７を制御するコントローラ１７２と、体積交換チャンバ１７６及び流量制限器１７８を含む空気濾過デバイス１７４とを含む。

【0051】

上記のように、浸透気化制御システム１１０は、それぞれ脱気チャンバ１１６ａ〜１１６ｄと真空ポンプ１１７との間に流動的に結合された第１の体積バッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄを含むことができる。図示の実施例では、第１の体積バッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄは、それぞれの流量制限器１５２ａ〜１５２ｄとマニホルド接続部１０４ａ〜１０４ｄとの間で、それぞれの個別の脱気ライン１７１ａ〜１７１ｄに流動的に結合することができる。しかし、浸透気化制御システム１１０は、脱気チャンバ１１６ａ〜１１６ｄの１つ又は複数への浸透気化した溶剤の交差汚染を適当に阻止するために、様々な形状及び構成のいずれかで１つ又は複数の体積バッファ・チャンバを組み込むことができることを理解されたい。したがって、第１の体積バッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄの図示の実施例は単なる例示であり、具体的には別法として、流量制限器１５２〜１５２ｄの上流又はマニホルド接続部１０４ａ〜１０４ｄの下流にそれぞれ配置された１つ又は複数のバッファ・チャンバを含むことができる。

【0052】

上記の浸透気化した溶剤の交差汚染を実質上阻止するために、第１の体積バッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄは、真空ポンプ１１７の吸気／排気の行程サイクルによって引き起こされる圧力振動をそれぞれの脱気ライン１７１ａ〜１７１ｄで減らすのに適した寸法及び形状とすることができる。特定の実施例では、第１のバッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄの体積は、圧力振動によって生じるそれぞれの脱気チャンバ１１６ａ〜１１６ｄへの理論上の吸気体積を超過するように選択することができる。以下の関係式を使用して、各脱気チャンバ１１６ａ〜１１６ｄへの理論上の吸気体積を計算する。
Ｖ_ｉ＝（Ｐ_０／Ｐ_ｓｅｔ）・Ｖ_ｃｈ
上式で、
Ｖ_ｉ＝吸気体積
Ｐ_０＝ポンプ圧力振動
Ｐ_ｓｅｔ＝それぞれのチャンバ内の圧力設定点
Ｖ_ｃｈ＝それぞれの脱気チャンバ体積
である。

【0053】

したがって、一実施例では、第１の体積バッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄはそれぞれ、それぞれの吸気体積（Ｖ_ｉ）を超過する体積を有する形状とすることができる。しかし、第１の体積バッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄに対する体積は等しくても等しくなくてもよく、そのような第１の体積バッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄの１つ又は複数は、関連する脱気チャンバ１１６ａ〜１１６ｄの吸気体積を超過しないこともあることを理解されたい。特定の実施例では、バッファ・チャンバ１９０ａ〜１９０ｄは、それぞれの脱気ライン１７１ａ〜１７１ｄ内の追加の「デッド・スペース」体積として提供することができ、それぞれの脱気ライン１７１ａ〜１７１ｄに流動的に結合された別個のチャンバ本体、又は拡大及び／若しくは延長された脱気ライン１７１ａ〜１７１ｄを含めて、様々な形状のいずれかで提供することができる。一実施例では、第１のバッファ・チャンバの体積は、全体的な追加の体積が０．２〜１ｍｌになるように、それぞれの脱気ラインの長さを延ばした形とすることができる。

【0054】

脱気チャンバ内への浸透気化した溶剤の「交差汚染」を制限又は防止する別の実施例を図１０に示し、図１０では、浸透気化制御システム２１０は複数の液体脱気装置２０８ａ〜２０８ｄを含み、液体脱気装置２０８ａ〜２０８ｄはそれぞれ、浸透気化制御システム８、１１０を参照して上述したものに類似の脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄ及び流量制限器２５２ａ〜２５２ｄを含む。脱気装置２０８ａ〜２０８ｄは、互いに又は脱気装置８、１１０に同一又はさらに類似である必要はないことを理解されたい。たとえば、脱気装置２１０は、図１０に示す構成要素の１つ又は複数を含んでも含まなくてもよい。しかし、図示の実施例では、浸透気化制御システム２１０は、個別の脱気ライン又は出口導管２７１ａ〜２７１ｄを主脱気ライン２７１に流動的に結合するマニホルド２８６を含む。マニホルド２８６は、真空ポンプ２１７に結合する単一の脱気ライン２７１内へそれぞれの脱気ライン２７１ａ〜２７１ｄを結合するのに適した任意の形状を含むことができる。一実施例では、マニホルド２８６は、マニホルド２８６へのそれぞれの脱気装置接続部２０４ａ〜２０４ｄと、マニホルド２８６を脱気ライン２７１に流動的に結合する接続部２０５とを確立する配管及び接続接合部の組合せを含むことができる。いくつかの実施例では、浸透気化制御システム２１０は、センサ位置２６８で圧力を検出する圧力センサ２７０と、圧力センサ２７０によって生成される信号に基づいて真空ポンプ２１７を制御するコントローラ２７２と、体積交換チャンバ２７６及び流量制限器２７８を含む空気濾過デバイス２７４とを含む。

【0055】

浸透気化制御システム２１０は、それぞれの脱気チャンバ２１６Ａ〜２１６Ｄと真空ポンプ２１７との間に流動的に結合された第１の体積バッファ・チャンバ２９０ａ〜２９０ｄを含むことができる。第１の体積バッファ・チャンバ２９０ａ〜２９０ｄは実質上、浸透気化制御システム１１０に関して上述したとおりとすることができる。

【0056】

浸透気化制御システム２１０は、それぞれのチャンバ２１６ａ〜２１６ｄと真空ポンプ２１７との間に流動的に結合された第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄをさらに含むことができる。図示の実施例では、第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄは、それぞれの第１の体積バッファ・チャンバ２９０ａ〜２９０ｄとマニホルド接続部２０４ａ〜２０４ｄとの間で個別の脱気ライン２７１ａ〜２７１ｄに流動的に結合することができる。しかし、浸透気化制御システム２１０は、脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄの１つ又は複数への浸透気化した溶剤の交差汚染を適当に阻止するために、様々な構成及び形状のいずれかで１つ又は複数の第２の体積バッファ・チャンバを組み込むことができることを理解されたい。したがって、第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄの図示の実施例は単なる例示であり、具体的には別法として、マニホルド接続部２０４ａ〜２０４ｄの下流に配置された体積バッファ・チャンバを含むことができ、且つ／若しくは第１の体積バッファ・チャンバ２９０ａ〜２９０ｄを含まなくてもよく、並びに／又は浸透気化制御システム２１０の他の構成要素に対する第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄの他の構成及び相対的な位置を含むことができる。

【0057】

上記の実施例では浸透気化溶剤の交差汚染の相当な低減が実現されるが、それにもかかわらず、真空ポンプ２１７のポンピング・サイクルのうち、脱気ライン２７１、２７１ａ〜２７１ｄ及びマニホルド２８６の気体が真空ポンプ２１７内へ能動的に引き込まれない期間中、浸透気化した溶剤の「逆流」の拡散が生じる可能性がある。そのような「非吸引」期間は、ポンピング・サイクルの排出区間、並びにポンピング・サイクルの吸気区間のうち、脱気ライン２７１内の圧力より低い真空ポンプ２１７内の圧力を生じさせる（その時点で真空ポンプ２１７内への吸引を行うことができる）前の部分によって定義することができる。真空ポンプ２１７の「非吸引」期間中、脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄ内では脱気及び溶剤の浸透気化が継続される。それぞれの脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄにおいて脱気及び／又は浸透気化が異なる速度で生じた場合、局所的に高い相対的な圧力が生成され、マニホルド２８６を通じて、比較的低い脱気及び／又は浸透気化速度を有する他の脱気ライン２７１ａ〜２７１ｄへ「瞬時逆流」を引き起こし、その結果、比較的低い圧力をもたらす。場合によっては、そのような瞬時逆流は、浸透気化した溶剤を含む可能性があり、浸透気化した溶剤は、最終的に他の脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄ内へ拡散して交差汚染する可能性がある。

【0058】

その目的で、「合計の瞬時逆流体積」という用語は、以下を意味するものとする。
Ｖ_０＝Ｐ^＊Ｔ_ｏｆｆ
上式で、
Ｖ_０＝合計の瞬時逆流体積
Ｐ＝最大浸透気化流量（ｃｍ^３／分）
Ｔ_ｏｆｆ＝各ポンプ・サイクルのうち、吸引が適用されない時間部分
である。

【0059】

この適用分野の目的で、「最大浸透気化流量」という用語は、複数の脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄのいずれか１つからの単一の最も大きい浸透気化流量を意味する。

【0060】

浸透気化した溶剤の交差汚染を解消するための１つの提案は、個別の各脱気ライン２７１ａ〜２７１ｄ内にチェック・バルブを位置決めすることである。しかし、この解決策は、脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄ内で浸透気化する溶剤蒸気に適合している材料からなるチェック・バルブの利用可能性に制限される。多くの浸透気化した溶剤は、一般的なチェック・バルブ材料にとって有害であり、したがって、チェック・バルブを用いることで適用可能性が制限される。さらに、圧力及び逆流によりチェック・バルブに亀裂が入ることで、交差汚染の低減効率に影響を与えることがある。

【0061】

瞬時逆流による溶剤の交差汚染を減少又は解消する別の手法は、マニホルド２８６内の空気通気口２９６を通じて入口空気流を導入することである。入口空気流は、マニホルド２８６内の全圧と大気圧などの外部環境との間の差圧によって動かされる。空気通気口２９６は、たとえば毛細管、焼結フリット、オリフィス、又は制限された流量でマニホルド２８６内への空気流を可能にする他の構造の形をとることができる。通気口２９６を通る排出空気流は、上記の瞬時逆流による浸透気化の交差汚染の駆動力である脱気ライン２７１ａ〜２７１ｄ間の圧力差を軽減する。個別の脱気ライン２７１ａ〜２７１ｄ間の圧力差を実質上軽減するために、空気通気口２９６を通る空気流量（Ｒ_Ａ）は、次のように、脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄの合計の平均逆流量を超過することができる。
Ｒ_Ａ＝Ｐ^＊（Ｎ−１）
上式で、
Ｒ_Ａ＝合計の平均逆流量（ｃｍ^３／分）
Ｐ＝最大浸透気化流量（ｃｍ^３／分）
Ｎ＝脱気チャンバの数
である。

【0062】

浸透気化制御システム内で複数のチャンバが用いられるとき、比較的大きい空気通気口流量が必要とされ、これはシステムの脱気効率を制限する可能性もある。さらに、浸透気化制御システム内へ通されたあらゆる空気流は、通過する液体組成物を脱気するのに有効な脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄ内の選択された圧力設定点を維持するため、真空ポンプ２１７の最大容量として定義される最大容量流量を超過してはならない。言い換えれば、「最大容量流量」は、真空ポンプ２１７がそれにもかかわらず脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄの透過水側で選択された圧力設定点を維持できる最大空気入口流量である。

【0063】

代替手法は、図１０に示すように、個別の出口導管２７１ａ〜２７１ｄのそれぞれにおいて空気通気口２９６ａ〜２９６ｄを含むことができる。個別の空気通気口２９６ａ〜２９６ｄは、外部環境からそれぞれの接続部２９７ａ〜２９７ｄなどで、個別の出口導管２７１ａ〜２７１ｄ内への空気流を可能にすることができる。空気通気口２９６の場合と同様に、個別の空気通気口２９６ａ〜２９６ｄは、毛細管、多孔質フリットなどを含む様々なオリフィスを通じて、個別の出口導管２７１ａ〜２７１ｄへの空気の流入を可能にすることができる。個別の空気通気口２９６ａ〜２９６ｄを通る空気の流量はそれぞれ、次のように、任意の脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄからの最大浸透気化流量を超過することができる。

【0064】

【数2】

上式で、
Ｒ_１＝個別の空気通気口流量（ｃｍ^３／分）
である。

【0065】

この構成の全体的な空気通気口の流れは、主空気通気口２９６を通る空気通気口流に同等となるように設計されるが、個別の空気通気口２９６ａ〜２９６ｄ間で分割される。したがって、この場合も、脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄ間で浸透気化した溶剤の交差汚染を減少又は解消するために、この解決策では比較的大きい抽気流量が必要とされる。

【0066】

Ｒ_Ａ又はＲ_１が、真空ポンプの最大容量流量を超過する場合、又は単に大きいことが望ましい場合、脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄ内への浸透気化した溶剤の交差汚染を相当減少又は解消するために必要な空気通気口流量を低減させるために、図１０に示す個別の出口導管２７１ａ〜２７１ｄ内に、第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄを位置決めすることができる。図示の実施例では、第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄは、空気通気口２９６ａ〜２９６ｄの下流に配置されているが、浸透気化制御システム２１０内では第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄに対する様々な形状及び相対的な位置を用いることができることが企図される。第２のバッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄの体積は、浸透気化流量が異なる結果、それぞれの脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄへの個別の瞬時逆流体積を超過するように構成することができる。以下の関係式を使用して、各脱気チャンバ２１６ａ〜２１６ｄへの個別の瞬時逆流体積を計算する。選択された個別の空気通気口流量（Ｒ_ｓ）は、任意の脱気チャンバからの最大浸透気化流量より小さい。

【0067】

【数3】

上式で、
Ｖ_ｂ＝個別の瞬時逆流体積
Ｔ_ｏｆｆ＝各ポンプ・サイクルのうち、吸引が適用されない時間部分

【数4】

である。

【0068】

選択された個別の流量（Ｒ_ｓ）が上記で計算した個別の空気流量（Ｒ_−１）に接近し、又はこれを超過するとき、第２のバッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄの必要な体積はゼロに到達し、理論的には負になる。そのようなゼロの体積の第２のバッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄは、空気通気口流量Ｒ_Ａ、Ｒ_１が最大浸透気化流量を超過した場合に達成され、真空脱気システムの有効性を劣化させることなく達成することができる。

【0069】

システム２１０などの浸透気化制御システムに対する典型的な構成では、真空ポンプ２１７の上部空間内の圧力が脱気ライン２７１内の圧力より小さくなるまで、ポンプ・サイクルの吸気区間では脱気ライン２７１上で吸引を実行しないため、真空ポンプ２１７のＴ_ｏｆｆはポンプ・サイクル時間の２分の１より大きい。場合によっては、Ｔ_ｏｆｆは、真空ポンプ２１７に対する全サイクル時間の８０〜９０％とすることができる。

【0070】

したがって、第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄはそれぞれ、それぞれの個別の瞬時逆流体積（Ｖ_ｂ）を超過する体積を有する形状とすることができる。しかし、第２の体積バッファ・チャンバ（２９２ａ〜２９２ｂ）に対する体積は等しくても等しくなくてもよく、そのような第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄの１つ又は複数は、関連する出口導管２７１ａ〜２７１ｄの瞬時逆流体積を超過しないこともあることを理解されたい。第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｂは、それぞれの出口導管２７１ａ〜２７１ｄ内の追加の「デッド・スペース」体積として提供することができ、それぞれの出口導管２７１ａ〜２７１ｄに流動的に結合された別個のチャンバ本体、又は拡大及び／若しくは延長された出口導管２７１ａ〜２７１ｄを含めて、様々な形状のいずれかで提供することができる。

【0071】

第２の体積バッファ・チャンバ２９２ａ〜２９２ｄを組み込むことで、必要な空気通気口流量Ｒ_ｓは、空気通気口流量Ｒ_１より実質上小さくなるように低減させることができ、その結果、真空ポンプは、脱気性能を損なうことなく抽気流を収容することが可能になる。以下の関係式は、選択された第２の体積バッファ・チャンバの体積（Ｖ_ｓ）が個別の瞬時逆流体積（Ｖ_ｂ）を超過する場合に必要な空気通気口流量を明らかにする。

【0072】

【数5】

上式で、
Ｖ_ｓ≧Ｖ_ｂ
Ｒ＝浸透気化した溶剤の交差汚染を実質上低減又は解消するために必要な空気通気口流量
である。

【0073】

上記の関係式に記述した体積及び流量は、浸透気化した溶剤の「スラグ」流方式を想定しており、逆流の拡散及び流れの混合現象を考慮しない。したがって、逆流の拡散及び流れの混合による浸透気化の交差汚染がすべて最小化又は防止されるという信頼レベルを高めるために、計算された体積／流れを２〜５倍増大させることが適当であろう。

【実施例】

【0074】

浸透気化制御システムは、第１及び第２の脱気チャンバを含み、第１及び第２の脱気チャンバはそれぞれ、１１ｃｍ^３の体積を有し、配管の形の膜の全長は約６５ｃｍである。システム内の圧力は５０ｍｍＨｇに設定される。第１のチャンバは、水性溶剤の移動相で動作し、第２のチャンバは、低流量条件でアセトニトリル（ＡＣＮ：ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）溶剤の移動相で動作する。そのような条件下では、アセトニトリル（ＡＣＮ）は、約３０マイクロリットル／時の透過性を有し、第１のチャンバ内の水性溶剤はほぼゼロの透過性を有する。第２のチャンバ内のアセトニトリル（ＡＣＮ）の透過性は、約０．２ＳＣＣＭ（又は５０ｍｍＨｇで約３ＣＣＭ）をもたらす。

【0075】

真空ポンプは１５ＲＰＭで動作し、Ｔ_ｏｆｆがサイクル時間の９０％であり、その結果、Ｔ_ｏｆｆは１サイクル当たり約３．６秒である。したがって、真空ポンプ・サイクルの非吸引部分（約３．６秒）中、約０．１８ｃｃのアセトニトリル（ＡＣＮ）蒸気が第２の脱気チャンバからシステム内へ浸透気化され、その結果、システムのチャンバ当たりのアセトニトリル（ＡＣＮ）蒸気は約０．０９ｃｃになる。第１の脱気チャンバ内への交差汚染を防止するために、第１の脱気チャンバを交差汚染するのに利用可能な個別の瞬時逆流体積（０．０９ｃｃ）以上の第２の体積バッファ・チャンバが提供される。したがって、第２の体積バッファ・チャンバは、０．２〜０．５ｃｃの体積を呈する。

【0076】

第１の脱気チャンバ内への浸透気化したアセトニトリル（ＡＣＮ）蒸気のあらゆる交差汚染をさらに低減又は解消するために、各脱気ラインに空気通気口が追加され、それによって第２の体積バッファ・チャンバを連続して空気でパージすることができる。空気通気口を通じて流れる空気流は、システムの圧力設定点を維持するために真空ポンプの最大能力より小さく、チャンバごとのアセトニトリル（ＡＣＮ）蒸気流量（０．１ＳＣＣＭ又は５０ｍｍＨｇで１．５ＣＣＭ）に等しく、又はこれよりわずかに大きくすることができる。この実例で用いられる空気通気口は、それぞれの脱気ライン内のオリフィスに結合された毛細管を構成し、これらの毛細管は、０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径及び１．２７ｃｍ（０．５インチ）の長さを有する。そのような空気通気口の結果、その中を通る空気流は約０．１〜０．３ＳＣＣＭになる。

【0077】

本発明について、特許法令に準拠するため、また新規な原理を適用し、必要に応じて本発明の実施例を構築及び使用するのに必要な情報を当業者に提供するため、本明細書ではかなり詳細に説明した。しかし、本発明は特に異なるデバイスによって得られること、及び本発明自体の範囲から逸脱することなく様々な修正形態を実現できることを理解されたい。

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図1】

【図8】

【図9】

【図10】