JP3119380U - 送液ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャポンプにおいて磨耗粉等の粒子状物質が逆止弁に流入することを防ぎ、以て低流量域においても高精度の送液が可能な送液ポンプを提供する。
【解決手段】出口逆止弁６の弁入口にフィルタ３３を設けると共に、ポンプ室４内の流体の圧力を検知する圧力センサ８とその出力信号に基づいてポンプ室内圧力をモニタする圧力モニタ手段２３を備える。このように構成することにより、磨耗粉等の粒子状物質が出口逆止弁６に流入することが防止され、また、そのフィルタ３３のメンテナンスのために、ポンプ室４内圧力をモニタすることでフィルタ３３の目詰まりの状況をチェックできる。
【選択図】 図１

Description

本考案は、液体クロマトグラフィにおける移動相の送液等に用いて好適な送液ポンプに関する。

液体クロマトグラフィにおける送液ポンプは、高圧且つ正確な流量で送液することが要求されるため主にプランジャポンプが用いられる。プランジャポンプの基本的構成は、カムを介してモータにより駆動されてポンプ室内を往復運動するプランジャとポンプ室の入口及び出口にそれぞれ設けられた逆止弁とから成る。図３はこのような従来の液体クロマトグラフ用送液ポンプの基本的構成を示す。

以下、図３に従って従来の送液ポンプの構造及び動作を説明する。
同図において、１はポンプヘッド、２はプランジャ、３は液漏れを防ぎながらプランジャ２の摺動を可能にするプランジャシール、４はポンプヘッド１内に形成されるポンプ室、５、６はそれぞれ送液される液体の入口、出口に設けられた入口逆止弁、出口逆止弁である。７はポンプボディ、９はスプリング、１０はクロスヘッド、１１はモータ２０によって回転駆動されるカム、１２はカム１１の周縁に沿って転動するカムフォロワである。

プランジャ２は、先端側（図３では右側）がプランジャシール３を通してポンプ室４内に挿入され、基端側（図３では左側）がクロスヘッド１０に連結されている。クロスヘッド１０は、回転するカム１１からカムフォロワ１２を介して加えられる前進方向（図３では右方向）の力と、スプリング９によって加えられる後退方向（図３では左方向）の力とにより筒状のポンプボディ７内で往復運動を行う。この運動に連動してプランジャ２はポンプ室４内で往復運動し、この動きによりポンプ室４内は加圧と減圧が交互に繰り返され、これに伴う２つの逆止弁（入口逆止弁５、出口逆止弁６）の作用で入口から出口への液の流れが生じ、送液が行われる。

このようなプランジャポンプで高圧における流量精度を高めるためには、液体の圧縮による体積減少分を補正する必要がある。圧縮率補正は、出口側の外部流路に設けた圧力センサ８で送液圧力を検出し、その圧力から流量の補正値を圧縮率補正部２２で求め、これをフィードバックしてカム１１を駆動するモータ２０の回転数をモータ制御部２１を介して制御することにより行われる（例えば、非特許文献１参照）。なお、圧縮率補正部２２はポンプ制御用のコンピュータ（図示しない）内にソフトウェア的に構成される。

浅井、他「高速液体クロマトグラフ用シングル小プランジャポンプ」島津評論、島津製作所、１９７９年１２月、P７５〜８１

上記のように構成されたプランジャポンプでは、プランジャとプランジャシールが摩擦することで発生するプランジャシールの磨耗粉が出口逆止弁に流入して弁機能に支障を来すことがある。即ち、磨耗粉を噛み込んで弁の閉止が不完全となり、液の逆流（漏れ）が発生し、結果として送液精度が低下する。特に、近年需要の高まっている微小流量送液ポンプにおいては、僅かな漏れでも送液精度を大きく低下させるので、逆止弁における漏れの防止は重要な課題とされている。
本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、プランジャポンプにおいて磨耗粉等の粒子状物質が逆止弁に流入することを防ぎ、以て低流量域においても高精度の送液が可能な送液ポンプを提供することを目的とする。

本考案は、上記課題を解決するために、出口逆止弁の弁入口にフィルタを設けると共に、ポンプ室内の流体の圧力を検知する圧力センサとその出力信号に基づいてポンプ室内圧力をモニタする圧力モニタ手段を備える。このように構成することにより、磨耗粉等の粒子状物質が出口逆止弁に流入することが防止され、また、そのフィルタのメンテナンスのために、ポンプ室内圧力をモニタすることでフィルタの目詰まりの状況をチェックできる。

本考案は上記のように構成されているので、出口逆止弁における液の逆流（漏れ）が抑えられ、特に、低流量域における送液精度が向上し、また、フィルタの目詰まりの状況をチェックできるのでフィルタの適切なメンテナンスが可能となる。
また、フィルタの目詰まり状態の変化による送液圧力の変化に対しても圧縮率補正が有効に働くので、高い送液精度が維持される。

本考案が提供する送液ポンプは次のような特徴を有する。即ち、第１の特徴は出口逆止弁の弁入口にフィルタを設けた点にあり、第２の特徴はポンプ室内の圧力をモニタする手段を備えて構成した点である。
従って、最良の形態の基本的な構成は、上記２件を具備する送液ポンプである。

図１に本考案の一実施例を示す。同図において、図３と機能的に同一の構成要素には同符号を付して示すので再度の説明は省く。また、図３に示されている圧縮率補正に関する構成要素は、圧力センサ８以外は本考案に直接関係ないので図１では省略されている。
本実施例に特徴的な構成は、出口逆止弁６の入口にフィルタ３３を設けたこと、及び、送液圧力を検知する圧力センサ８をポンプヘッド１に直結して設け、さらにその出力信号をモニタする圧力モニタ手段２３を設けたことである。フィルタ３３としては、金属（ステンレス）、樹脂（フッ素樹脂、ＰＥＥＫ）、ガラス等の微粒や繊維を集成したものを用い、プランジャシール３の磨耗粉などの粒子状物質をここで阻止し、出口逆止弁６における漏れを防ぐ。フィルタ３３は、目詰まりしたときは交換可能に構成されている。

図２は、出口逆止弁６の拡大断面図を示す。
この例は、ボール３１とボールシート３２を主な構成要素とするボールチェックバルブであって、逆止弁としての作用はよく知られているところである。筒状の弁体３０の外周に設けたネジ３４によりポンプヘッド１に螺入されており、流体の入口（図２では下側）にフィルタ３３が嵌設されている。このフィルタ３３が目詰まりしたときは、ネジ３４を緩めて出口逆止弁６をポンプヘッド１から取り外し、フィルタ３３を交換することができる。

フィルタ３３の交換時期を知るために圧力センサ８が利用される。圧力センサ８は、前述したように、圧縮率補正を主目的として備えられているものであるが、本実施例ではこれをフィルタ３３の目詰まり状況をモニタするためにも利用する。即ち、フィルタ３３に目詰まりが生じると抵抗が増加するので、同じ流量で送液するにもより高い圧力を必要とし、ポンプ室４内の圧力が上昇する。従って、ポンプ室４内の圧力を検知する圧力センサ８の出力信号を圧力モニタ手段２３でモニタすることでフィルタ３３の交換時期を知るための情報が得られる。

圧力モニタ手段２３としては、最も簡単な場合は、適当な表示装置に圧力センサ８の出力信号を表示するだけでもよい。熟練したオペレータであればこれを随時チェックすることにより自身で交換時期を判断することができる。コンピュータの判断機能を利用してこの作業を自動化し、圧力センサ８の出力信号が設定した限界値を越えたときにフィルタ交換のためのアラームを発信するように圧力モニタ手段２３を構成してもよい。いずれの場合も、このような手段自体は現在の技術知識の範囲内で容易に設計製作できるものであり、また、前述した圧縮率補正と同じくコンピュータ内でソフトウェア的に実現できるものである。

圧力センサ８は圧縮率補正にも用いられるが、本考案においては、フィルタ３３の上流側に当たるポンプ室４内の圧力を検知して補正を行うことになるので、フィルタ３３の目詰まりによる圧力変化に対しても圧縮率補正が有効に働き、フィルタ３３の目詰まりの程度により送液流量が変化することはない。即ち、フィルタ３３を設けたことにより送液精度が低下することはない。

上記実施例は、ポンプ１台のみで送液するシングルプランジャポンプの例であるが、脈流を抑えるために２台のポンプを直列または並列に連結して用いる公知のダブルプランジャポンプに対しても同様に本考案を適用することができる。

なお、上記実施例は逆止弁としてボールチェックバルブを用いた例であるが、ダイアフラム弁、リード弁など他の方式の逆止弁を用いてもよい。また、圧力センサ８はポンプヘッド１に直結するものに限らず、ポンプ室４の内圧を検知可能な任意の位置に設けることができる。

本考案は液体クロマトグラフィに利用できる。

本考案の一実施例を示す図である。 本考案の一実施例の部分拡大図である。 従来の基本構成を示す図である。

符号の説明

１ ポンプヘッド
２ プランジャ
３ プランジャシール
４ ポンプ室
５ 入口逆止弁
６ 出口逆止弁
７ ポンプボディ
８ 圧力センサ
９ スプリング
１０ クロスヘッド
１１ カム
１２ カムフォロワ
２０ モータ
２１ モータ制御部
２２ 圧縮率補正部
２３ 圧力モニタ手段
３０ 弁体
３１ ボール
３２ ボールシート
３３ フィルタ
３４ ネジ

Claims (1)

1. 入口及び出口にそれぞれ入口逆止弁及び出口逆止弁を有するポンプ室内でプランジャが往復動することにより前記入口から前記出口へ向けて流体の流れが生じるように構成された送液ポンプにおいて、前記出口逆止弁の入口にフィルタを設けると共に、前記ポンプ室内と連通した位置に配設してポンプ室内の流体の圧力を検知する圧力センサと該圧力センサの出力信号に基づきポンプ室内圧力をモニタする圧力モニタ手段を備えることを特徴とする送液ポンプ。

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