JPH078321B2 - 擬似移動床の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、２種以上の成分を含む被処理液中の各成分を
個々に分離する擬似移動床の制御装置に関するものであ
る。

（発明の背景） 従来２種以上の成分を含む被処理液中の各成分を連続的
に分離する装置として擬似移動床が知られている。

これは、２種以上の成分を含む被処理液中の一方の成分
と他の成分とに対して異なる収着能を有する固体収着材
を充填した単位充填床を複数個無端状に直列連結し、こ
の無端状になっている単位充填床内に液体を一方向に循
環させ、この循環している液体の流れ方向に従って２種
以上の成分を含む被処理液の供給、固体収着材に収着さ
れにくい成分を含む液体の取出し、溶離液の供給および
収着され易い成分を含む液体の取出しを該無端に連結さ
れた単位充填床について間隔をおいて行うとともに、被
処理液および溶離液の供給並びに収着されにくい成分を
含む液体および収着され易い成分を含む液体の取出しの
ための各位置を循環している液体の流れ方向に沿って間
欠的に移動させるようにしたものである。

ところで、このような擬似移動床において、無端状に連
結されている単位充填床内に被処理液および溶離液が循
環する際に生じる圧力損失を補償するために、循環流路
中に循環ポンプが設けられているが、循環ポンプが１台
しか設置されていない場合には、循環ポンプの吐出圧が
背圧と全単位充填床の圧力損失との和になるので、その
吐出圧は非常に大きくなり、単位充填床をこの吐出圧に
耐える圧力容器としなければならないことから、循環ポ
ンプを複数台設置して、単位充填床内の圧力損失を各循
環ポンプで均等に分担して補償するようにした提案がな
されている。

一方、擬似移動床における各単位充填床を流れる液体の
物性及び流量は、流体の粘度が被処理液中の各成分の濃
度変化等によって変わることから一様でないために、全
ての循環ポンプを同一条件に制御できず、しかもキャビ
テーションの発生を抑えつつ循環ポンプの制御を行う必
要があることから、循環ポンプの制御が成分分離の効率
の点において大きい比重を占めると言われている。

このような擬似移動床における循環ポンプの制御方法と
して特開昭60-41507号公報がある。

この制御方法は、固体収着剤が充填され、且つ直列に配
列された４個以上の単位充填床からなり、前端と後端と
が流体通路で連結されていて無端状になっている充填床
に流体を一方向に循環させ、この循環流体に原料流体及
び脱着剤流体を導入し、同時にこれから非収着質に富む
流体及び収着質に富む流体を抜き出し、前記４種の流体
の導入口及び抜き出し口を循環流体の流れ方向に沿って
順次配置し、その位置を間歇的に移動させるクロマト分
離装置において、２個所以上の単位充填床間に回転数制
御装置を備えた循環ポンプと各循環ポンプの背圧を検出
する圧力検出器を設置し、床内に導入され、抜き出され
る前記４種の液体のうち３種の流体の流量を設置値に制
御し、他の１種の流体の流量を循環ポンプの背圧の１ま
たは２以上の平均値が常に一定となるよに制御し、且つ
各循環ポンプの回転数を個々に制御することによって循
環液体の流量を制御するとともに各循環ポンプの背圧を
低いレベルに制御するようにしたものである。

すなわち、循環ポンプの１台の循環流量が設定値になる
ように回転数が制御され、他の循環ポンプは１台下流に
設置された循環ポンプの背圧ができる限り低くなるよう
に回転数が制御される。

しかしながら、このような制御方法では、流量制御を行
っている１台の循環ポンプには、背圧の制御が行われて
いないため、この循環ポンプの後段で異常な圧力の上昇
や負圧などを起こし易く、その位置に液体の取り出し口
が来た場合には、当該取り出し口から逆に流体を吸込ん
だりする。またその位置に液体の導入口が来た場合に
は、圧力が高すぎて注入が難しかったりした。

また背圧の制御を行っている循環ポンプにおいては、背
圧を構成している成分の中に系内の最低圧力が含まれて
いるため、循環ポンプをどの様に調節しても背圧を目標
の圧力に制御できないことがあり、他に設けた系内圧の
制御装置による誤差により影響を受けて不安定になりや
すく、また流量制御が１台の循環ポンプだけしか対象に
していないので、追従能力が遅い。これを改善するため
に制御系の利得を高める（比例帯を狭くする、積分時間
を短くする）と暴走に至ることも屡々で、その目的を達
成することは困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、各単位充填床の圧力損失を適切に補償で
きて、しかも正確にかつ迅速に流量の制御を行うことが
できるようにすることにより、被処理液中の各成分を高
効率で分離することができる擬似移動床の制御装置を提
供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明による擬似移動床の制御装置は、固体収着材が充
填された単位充填床を多数個用いて無端直列状に連結し
て循環流路を形成し、該循環流路に該単位充填床の１個
宛又は複数個宛に対して１台の循環ポンプを複数配置し
て該循環流路中に液体を一方向に循環させ、さらに該循
環流路中に２種以上の成分を含む被処理液および溶離液
を導入し、同時に該循環流路から該固体収着材に対して
収着質に富む液体および非収着質に富む液体を取り出す
ための導入口並びに取り出し口を循環液体の流れ方向に
沿って順次配置し、その位置を予め設定した工程に従っ
て間欠的に移動させる擬似移動床において、前記各循環
ポンプの入口圧力を夫々調節する圧力調節手段と、前記
循環流路中の流量を検出する流量検出器と、前記各循環
ポンプの入口圧力を夫々検出する圧力検出器と、前記流
量検出器からの流量値および前記各圧力検出器からの圧
力値を入力信号として前記各圧力調節手段を個々に制御
する制御手段とを備え、前記制御手段は前記流量値と予
め設定された流量目標値との差に基づく流量制御信号
と、前記各圧力値を平均して得られた平均圧力値と該各
圧力値との差に基づく夫々の圧力制御信号との和からな
る各制御信号を該圧力値に夫々対応する循環ポンプの前
記圧力調節手段に夫々出力するように構成したことを特
徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明による擬似移動床の一実施例を示す概略
図である。

図中、101〜108は固体収着材が充填された単位充填床
で、図示の如く無端状に直列連結されている。A1〜A8は
循環ポンプで、各単位充填床間に夫々配置され、単位充
填床内に供給される液体を矢印方向に循環させる。RC1
〜RC8は各循環ポンプA1〜A8の回転数を制御する回転数
制御器で、後述する制御手段からの信号により各循環ポ
ンプA1〜A8の回転数を制御する。PG1〜PG8は循環ポンプ
A1〜A8の入口圧力を検出する圧力検出器で、検出した圧
力値を制御手段に入力するようにしている。FICは循環
流路中の流量を検出する流量検出器で、検出した流量を
制御手段に入力するようになっている。ａは被処理液、
ｂは収着されにくい成分を含む液体（以下非収着質液体
と称す）、ｃは溶離液、ｄは収着され易い成分を含む液
体（以下収着質液体と称す）を示し、第１図に示す状態
において被処理液ａを循環ポンプA4の入口側から導入さ
れ、非収着質液体ｂは循環ポンプA6の吐出側から取り出
され、溶離液ｃは循環ポンプA8の入口側から導入され、
収着質液体ｄは循環ポンプA2の吐出側から取り出され
る。

１は例えばマイクロコンピュータからなる制御手段で、
入力される流量検出器FICからの流量値および予め設定
された流量目標値並びに入力される圧力検出器PG1〜PG8
からの圧力検出器に基づいて、各循環ポンプA1〜A8の個
々の回転数を決定する制御信号を夫々回転数制御装置RC
1〜RC8に出力する。この制御手段１から出力される制御
信号は、流量制御信号と圧力制御信号とを加算したもの
であって、流量制御信号は流量検出器FICからの流量値
と予め設定された流量値との差より算出され、また圧力
制御信号は圧力検出器PG1〜PG8からの圧力検出値から全
循環ポンプA1〜A8の入口圧力の平均値を求め、この平均
値を圧力調節演算の目標値として夫々の入口圧力値との
差より算出される。

第２図は制御手段１において、循環ポンプA1の制御を対
象とした制御回路の基本的な構成を示している。

F₁は流量検出器FICからの流量信号、S₁は予め定められ
た流量設定値、P₁〜P₈は圧力検出器PG1〜PG8からの圧力
信号、Ｘは制御信号、I₁〜I₅は符号変換器、AI₁〜AI₆は
符号変換器付の加算器、II₁〜II₂は符号変換器付の積分
器、PO₁〜PO₃はポテンシオメータを示している。

加算器AI₁〜AI₂符号変換器I₁、I₂，積分器II₁，ポテン
シオメータP0₁により流量調節計が構成され、検出され
た流量と予め設定された流量との差より算出される流量
制御信号が加算器AI₃の一方に入力される。

一方、圧力検出器PG1〜PG8からの圧力信号P₁〜P₈は加算
器AI₆で加算され、ポテンシオメタPO₃で全循環ポンプA1
〜A8の入口圧力の圧力平均値が求められ、この入口圧力
の圧力平均値と循環ポンプA1の入口圧力P₁とを加算器AI
₄で比較し、その差より算出される圧力制御信号が加算
器AI₃の他方に入力され、この加算器AI₃から流量制御信
号と圧力制御信号とを加算して得られた制御信号Ｘが循
環ポンプA1の回転数制御装置とRC1に出力される。

そして、他の循環ポンプA2〜A8についても同様にして流
量制御信号と圧力制御信号とを加算して制御信号により
制御を行う。

すなわち、全ての循環ポンプA1〜A8は流量制御信号を含
む制御信号によりその回転数が制御されているので、流
量制御の追従性が早くしかも誤差が少ないため、被処理
液ａ、非収着質液体ｂ、溶離液c,収着質液体ｄの供給お
よび取り出しの位置を次の工程位置に移動させても、循
環流路中における液体を速やかに予め設定した流量で循
環させることが可能となる。

また、全ての循環ポンプA1〜A8は圧力制御信号を含む制
御信号によりその回転数が制御されているので、全ての
循環ポンプの入口圧力を圧力平均値に等しくすることが
でき、循環流路内への被処理液および溶離液の導入並び
に循環流路からの非収着質液体および収着質液体の取り
出しをスムーズに行うことが可能となる。

第１図に示した装置により、果糖とぶどう糖の混合液を
被処理液とし、水を溶離液として果糖（収着質液体）と
ぶどう糖（非収着質液体）とに分離したときの各循環ポ
ンプA1〜A8の圧力値を第１表に示す。

また、第１図に示した装置において、制御手段１を使用
せずに従来の制御方法（特開昭60-41507号）で同じ被処
理液および溶離液を用いて分離したときの各循環ポンプ
の圧力値を第２表に示す。

なお、上記した実施例において、流量および圧力の制御
は循環ポンプの回転数を調節することにより行なってい
るが、第３図に示すように各循環ポンプB1〜B8の吐出側
に夫々圧力調節弁CV1〜をCV8け、この圧力調節弁CV1〜C
V8を制御装置１からの制御信号によって制御するように
してもよく、その際各循環ポンプB1〜B8は一定回転数で
回転させる。

また、上記各実施例はいずれも１つの単位充填床に１つ
の循環ポンプを設けているが、隣接する複数の単位充填
床に対して１つの循環ポンプを設けるようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、全循環ポン
プの入口圧力を循環流路中の流量の変動と各循環ポンプ
の入口圧力の変動とに応じて制御するようにしているの
で、流量制御の追従性が早く、しかも圧力バランスを良
好に維持することができ、効率よく被処理液から各種成
分を分取することが可能となり、その実用上の利益は大
なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図はブロ
ック図、第３図は本発明の他の実施例を示す概略図であ
る。 1:制御手段 101〜108:単位充填床 A1〜A8,B1〜B8:循環ポンプ PG1〜PG8:圧力検出器 FIC:流量検出器 RC1〜RC8:回転数制御装置 CV1〜CV8:圧力調節弁 AI₁〜AI₆：加算器、II₁，II₂：積分器 I₁〜I₅：符号変換器 P0₁〜P0₃：ポテンシオメータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体収着材が充填された単位充填床を多数
   個用いて無端直列状に連結して循環流路を形成し、該循
   環流路に該単位充填床の１個宛又は複数個宛に対して１
   台の循環ポンプを複数配置して該循環流路中に液体を一
   方向に循環させ、さらに該循環流路中に２種以上の成分
   を含む被処理液および溶離液を導入し、同時に該循環流
   路から該固体収着材に対して収着質に富む液体および非
   収着質に富む液体を取り出すための導入口並びに取り出
   し口を循環液体の流れ方向に沿って順次配置し、その位
   置を予め設定した工程に従って間欠的に移動させる擬似
   移動床において、前記各循環ポンプの入口圧力を夫々調
   節する圧力調節手段と、前記循環流路中の流量を検出す
   る流量検出器と、前記各循環ポンプの入口圧力を夫々検
   出する圧力検出器と、前記流量検出器からの流量値およ
   び前記各圧力検出器からの圧力値を入力信号として前記
   各圧力調節手段を個々に制御する制御手段とを備え、前
   記制御手段は前記流量値と予め設定された流量目標値と
   の差に基づく流量制御信号と、前記各圧力値を平均して
   得られた平均圧力値と該各圧力値との差に基づく夫々の
   圧力制御信号との和からなる各制御信号を該各圧力値に
   夫々対応する循環ポンプの前記圧力調節手段に夫々出力
   するように構成したことを特徴とする制御装置。