JP2699451B2

JP2699451B2 - プランジャポンプ

Info

Publication number: JP2699451B2
Application number: JP63241290A
Authority: JP
Inventors: 滋明藤本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-09-26
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1998-01-19
Anticipated expiration: 2013-01-19
Also published as: JPH0286968A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はプランジャが往復移動することによって送液
するプランジャポンプに関し、特にプランジャを１台備
えたシングルプランジャポンプに関するものである。

プランジャポンプは例えば液体クロマトグラフやフロ
ーインジェクション分析装置などにおいて、高圧、定流
量で、かつ脈流の少ない状態で送液する場合に利用され
る。

（従来の技術）プランジャポンプはプランジャの往復移動によって吸
入と吐出を繰り返すが、シングルプランジャポンプでは
吸入の際は送液することができない。そのため、吐出流
路に容量の大きなダンパを設け、吸入を高速で行ない、
吐出を一定速度で行なうことによって脈流を小さくして
いる。

（発明が解決しようとする課題）従来のシングルプランジャポンプでは、容量の大きな
ダンパが必要であるだけでなく、吸入を短時間で行なう
ため気泡が発生しやすい。

液体クロマトグラフィーで移動相の組成を時間ととも
に変化させるグラジエント溶出法には、吸入の１サイク
ルで複数の移動相の電磁弁を切り替えて移動相の組成を
設定された組成にする低圧グラジエント方式があるが、
低圧グラジエント方式では高速吸入を行なうシングルプ
ランジャポンプは使用することができない。

シングルプランジャポンプの上記の欠点を除くには、
２台のポンプヘッドを直列又は並列に接続したダブルプ
ランジャ方式にすればよいが、プランジャを２個駆動す
る構造になるため、高価になることは避けられない。

また、圧縮性のある液を高圧で送液すると、プランジ
ャが吐出を開始したときには吐出がすぐに行なわれず、
送液の欠落が起こる。

本発明はシングルプランジャポンプの欠点である吸入
を高速で行なわなければならない点、吐出ができない時
間帯がある点、及び圧縮性のある液送液しても送液の欠
落が発生しないようにすることを解決することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段）本発明では、プランジャが往復移動するチャンバをシ
ール部材によってプランジャの先端側の主チャンバと基
端側の副チャンバに分離し、主チャンバの流路の入口と
出口にはそれぞれ逆止弁を設け、主チャンバの流路の出
口を副チャンバの流路の入口に接続し、プランジャの径
を先端側で太く、基端側で細くし、径の変化部分が副チ
ャンバ内でのみ往復移動するようにプランジャを駆動
し、主チャンバの流路の入口から吸入し、副チャンバの
流路の出口から吐出するプランジャポンプ本体と、主チ
ャンバからの吐出の初めの時間でプランジャ速度を速く
する制御部と、を備えている。

（作用）プランジャの先端部が主プランジャ内で移動すること
により主プランジャ内の容積が変化することと、主チャ
ンバの流路の入口と出口の逆止弁の作用によって主チャ
ンバの送液が行なわれる。副チャンバにおいては、プラ
ンジャの往復移動によってプランジャの径の変化部分が
往復移動することにより、副チャンバ内の容積が変化す
る。

プランジャが先端方向に移動するときは主チャンバか
ら送液され、副チャンバにおいてはプランジャの径の変
化部分が先端方向に移動することによって副チャンバの
容積も増大するが、主チャンバの送液量は副チャンバの
容積増大量よりも大きいため、副チャンバ出口から送液
される。

プランジャが基端方向に移動するときは主チャンバが
吸入動作をし、このときは主チャンバの出口側逆止弁に
よって主チャンバと副チャンバの間の液の移動は停止す
る。副チャンバにおいてはプランジャの径の変化部分が
基端側に移動することによって容積が減少し、副チャン
バ内の液が副チャンバ出口から送液される。

このように、プランジャの往復移動のいずれの方向に
対しても副チャンバの出口からは送液が行なわれ、吐出
ができない時間帯がなくなる。そして、連続して吐出が
行なわれるため吸入を高速で行なう必要がない。

圧縮性のある液を高圧で送液すると、主チャンバが吐
出を開始するときに吐出がすぐに行なわれず、送液の欠
落が起こる。そこで、この欠落量に対応した量だけ余分
に吐出を行なうように、主チャンバからの吐出の初めの
時間でプランジャ速度を速くすることにより、液の圧縮
性による欠落が補正される。

（実施例）第１図は一実施例におけるプランジャポンプ本体を表
わす。

２はチャンバであり、チャンバ２内をプランジャ４が
往復移動する。チャンバ２はシール部材６によってプラ
ンジャ４の先端側の主チャンバ2aと基端側の副チャンバ
2bに分離されている。

主チャンバ2aの流路の入口には逆止弁８が設けられ、
流路の出口には逆止弁10が設けられている。逆止弁10に
つながる流路12は副チャンバ2bの入口に接続されてい
る。主チャンバ2aの入口がこのポンプの吸入口であり、
副チャンバ2bの出口がこのポンプの吐出口である。

プランジャ４は先端部分4aの径が太く、基端部分4bの
径が先端部分4aの径よりも細くなっている。プランジャ
４の径の変化部分4cは副チャンバ2b内に存在し、プラン
ジャ４の往復移動の範囲はこの変化部分4cが副チャンバ
2b内から出ないように駆動が規制されている。プランジ
ャ４は副チャンバ2bのシール部材14によってチャンバ２
の外部とシールされている。

プランジャ４の基端にはプランジャ保持部16が設けら
れており、プランジャ保持部16の基端にはカム20が当接
し、プランジャ保持部16はバネ18によってカム20の方向
に押しつけられている。17はスライドベアリングであ
る。

カム20の形状は、設定され吸入と吐出を行なうような
形状にプログラムされている。

いま、プランジャの先端部分4aと基端部分4bの断面積
の比が2:1であるとした場合の動作を第２図に説明す
る。

主チャンバ2aの流路の入口と出口には逆止弁8,10が設
けられているので、プランジャ４が往復移動することに
よって主チャンバ2aからは第２図（Ａ）に示される送液
が行なわれる。

副チャンバ2bにおいては、プランジャの径の変化部分
4cの往復移動によって、第２図（Ｂ）に示されるように
容積が変化する。副チャンバ2bの容積の変化は主チャン
バ2aの容積の変化と逆である。すなわち、主チャンバ2a
から副チャンバ2bへ吐出がなされるときは副チャンバ2b
では容積が増大し、主チャンバ2aが吸入するときは副チ
ャンバ2bは吐出を行なう。そして、副チャンバ2bの吸
入、吐出の速度はプランジャ４の先端部4aと基端部4bの
径の比が2:1であるので、主チャンバ2aの吸入、吐出の
速度の1/2になる。

主チャンバ2aの吐出と副チャンバ2bの吸入、吐出する
量を合成したもの、すなわち副チャンバ2bからの送液
は、第２図（Ｃ）に示されるように脈流のない一定速度
での送液になる。

第１図の実施例のように基端部4bの断面積が先端部4a
の断面積の1/2の場合は、主チャンバ2aにおけるプラン
ジャの吐出時の速度と吸入時の速度が一定になるように
制御すればよい。しかし、チャンバ４の先端部4aと基端
部4bの断面積の比は2:1に限定されない。例えば、基端
部4bの断面積が先端部4aの断面積の1/2より小さくなっ
た場合は、主チャンバ2a側では吸入を低速で、吐出を高
速で行なうようにすればよい。ただし、プランジャ４の
基端部4bの断面積はプランジャ４の強度に影響するので
あまり小さくすることはできない。逆に、基端部4bの断
面積が先端部4aの断面積の1/2より大きくなった場合
は、主チャンバ2a側では吸入を高速で、吐出を低速で行
なうようにすればよい。

第２図に示した送液動作は送液される液体の圧縮性を
問題にしない理想的な送液である。しかし、圧縮性のあ
る液を高圧で送液すると、主チャンバ2aが吐出を開始す
るときに吐出がすぐに行なわれず、送液の欠落が起こ
る。ここで、第３図に示されるように、この欠落量に対
応した量だけ余裕に吐出を行なうように、主チャンバ2a
からの吐出の初めの時間でプランジャ速度を速くすれば
よい。a,bは速められた部分である。もし、圧縮性のな
い液体でこのような部分的に吐出速度を速めた送液を行
なうと、第３図（Ｃ）に示されるように余分な送液がｃ
が行なわれる。しかし、圧縮性のある液体の送液の場合
は第３図（Ｄ）に示されるように液の圧縮性による欠落
が補正される。

図には示されていないが、プランジャ４の移動速度を
制御するために、制御部が設けられている。

第１図の実施例はプランジャ４を駆動するためにカム
20を用いた機構を示しているが、プランジャを駆動する
にはカム駆動以外にクランク駆動も一般的に行なわれて
いる。クランク駆動ではクランクシャフトの回転速度を
制御することによりプランジャの速度を制御する。クラ
ンク駆動も本発明に含まれるものである。

（発明の効果）本発明のプランジャポンプでは、プランジャが往復移
動するチャンバをシール部材によってプランジャの先端
側の主チャンバと基端側の副チャンバに分離し、主チャ
ンバの流路の入口と出口にはそれぞれ逆止弁を設け、主
チャンバの流路の出口を副チャンバの流路の入口に接続
し、プランジャの径を先端側で太く、基端側で細くし、
径の変化部分が副チャンバ内でのみ往復移動するように
プランジャを駆動し、主チャンバの流路の入口から吸入
し、副チャンバの流路の出口から吐出するようにし、か
つ、主チャンバからの吐出の初めの時間でプランジャ速
度が速くなるように制御するので、シングルプランジャ
ポンプでありながら送液ができない区間をなくし、圧縮
性のある液でも脈流の小さい送液を行なうことができ
る。

吸入の速度を遅くすることができるため、吸入の一工
程で２以上の液を吸入して混合する定圧グラジエント方
式の液体クロマトグラフにもこのプランジャポンプを使
用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す断面図、第２図（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）は実施例を用いて圧縮性のない液を送液
する場合の動作の一例を示す図、第３図（Ａ）から同図
（Ｄ）は実施例の送液の動作を示す図である。２……チャンバ、2a……主チャンバ、2b……副チャン
バ、４……プランジャ、4a……プランジャ先端部、4b…
…プランジャ基端部、4c……プランジャの径の変化部
分、６……シール部材、8,10……逆止弁、12……接続用
流路、20……カム。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プランジャが往復移動するチャンバがシー
ル部材によってプランジャの先端側の主チャンバと基端
側の副チャンバに分離され、主チャンバの流路の入口と
出口にはそれぞれ逆止弁が設けられ、主チャンバの流路
の出口が副チャンバの流路の入口に接続され、プランジ
ャの径は先端側で太く、基端側で細くなり、径の変化部
分が副チャンバ内でのみ往復移動するようにプランジャ
が駆動され、主チャンバの流路の入口から吸入され、副
チャンバの流路の出口から吐出されるプランジャポンプ
本体と、主チャンバからの吐出の初めの時間でプランジャ速度を
速くする制御部と、を備えたことを特徴とするプランジ
ャポンプ。