JP2003107065A - 送液ポンプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液体クロマトグラフ等で用いられるダブルシリ
ンジ送液ポンプシステムにおいて１台の流路切換バルブ
を２台のポンプで共用する。 【解決手段】両者の合計吐出流量が所定値となるよう制
御された２台のポンプ１、２を備えると共に、第１のポ
ンプ１の口１３が送液先流路５に接続され且つ第２のポ
ンプ２の口２３が供給源流路４に接続された第１の状態
と、前記第１のポンプ１の口１３が供給源流路４に接続
され且つ前記第２のポンプ２の口２３が送液先流路５に
接続された第２の状態と、前記第１及び第２のポンプの
口１３、２３が共に送液先流路５に接続された第３の状
態とを切換えるバルブ３を備え、このバルブ３を前記第
１及び第２のポンプ１、２の吸入吐出動作に同期して切
換えるものである。したがって２台のポンプで１台のバ
ルブ３を共用でき、小型化、簡素化、低コストで従来と
変わらない性能のダブルシリンジ送液ポンプシステムを
実現する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、高速液体クロマト
グラフ等においてキャリア液を送液するための送液ポン
プシステムに関する。 【０００２】 【従来の技術】図３に従来のシングルシリンジ送液ポン
プシステムの基本構成を示す。図において、送液すべき
液体（液体クロマトグラフのキャリア液）４２を収容す
るリザーバ４１は供給源流路４と流路切換バルブ（以
下、単にバルブと略記する）３を通してポンプ１の口１
３に接続されている。ポンプ１はプランジャ駆動機構２
０によって駆動されるプランジャ１２がポンプ室１１内
を往復運動することによりポンプ１の口１３を通して吸
入吐出の動作を行うもので、一般にシリンジポンプ、ま
たはプランジャポンプと呼ばれるタイプのポンプであ
る。バルブ３は、円弧上に例えば６０度間隔で配列され
た複数のポートａ、ｂ、ｃの隣り合う２つを連通させる
連通溝３１を有するロータ（特に図示せず）をバルブ駆
動機構３０によって所定角度だけ回転させることでポン
プ１の口１３を供給源流路４、または送液先流路５のい
ずれかに切換え接続するものである。送液先流路５は、
図示しない試料導入部、カラム、検出器等に連なる流路
である。 【０００３】いま、図示の状態、即ちポートａ−ｂ間が
連通している状態で、プランジャ１２を引き込む（図で
は下方に動かす）と、リザーバ４１内の液体４２が供給
源流路４を通ってポンプ室１１内に吸引される。次に、
バルブ３を所定角度だけ動かしてポートｂ−ｃ間が連通
する状態にした後、プランジャ１２を押し出す（図では
上方に動かす）と、ポンプ室１１内の液体は押し出さ
れ、送液先流路５へ流れる。上記過程を繰り返すことで
継続的に送液が行われる。上記のように、この送液シス
テムではポンプ１とバルブ３は同期して駆動されること
が必要であるから、プランジャ駆動機構２０とバルブ駆
動機構３０は共通の制御部１０によってコントロールさ
れる。 【０００４】上記の動作過程で、吸入から吐出へ、或い
はその逆の切換えの中間状態としてポートｂがポートａ
またはｃのいずれにも連通しない状態がある。切換え時
の圧力の急変によるショックを緩和するために、この状
態、即ち、図３に示す状態からバルブ３を反時計方向に
３０度回した状態で、バルブ３を一時停止させ、ポンプ
室１１の内部の圧力をその直後に接続されるべき流路
（供給源流路４または送液先流路５）の圧力に合わせて
与圧、または圧抜きする行程が挿入されるのが普通であ
る。しかし、これらの行程は本発明を説明する上で直接
には必要がないので、以下においては、システムの動作
行程に当然含まれるものとして説明を省略する。 【０００５】ポンプ室内の液の置換を考慮して一般のシ
リンジポンプでは吸入口と吐出口を別々に設ける場合が
ある。図４は、そのような２つの口を持つシリンジポン
プを用いた場合の従来の送液ポンプシステムの一例を示
す。図においては、図３と機能的に同一の構成要素には
同じ番号を付してあるので再度の説明は省く。また、図
４では省略されているリザーバ４１、プランジャ駆動機
構２０、バルブ駆動機構３０、及び制御部１０等も図３
と同様に備えられているものとする。図３と相異する点
は、ポンプ１の口１３が２つあることに対応してバルブ
３の所要ポート数と連通溝の数も各１つ増えていること
である。ポンプ１の２つの口１３の１方は吸入口、他方
は吐出口として作用するものであるが、全体の動作は図
３に示すものと全く同等である。なお、図中でバルブ３
に点線で示したポートは無くてもよいものであるが、有
る場合はプラグで塞いでおく。 【０００６】図３及び図４のシングルシリンジ送液ポン
プシステムでは吸入と吐出の行程を交互に繰り返すので
吸入行程では送液が途切れ、このため送液流量に脈動を
生じる。脈動を防ぐために、２台のシリンジポンプを並
べて用い、一方が吸入行程にあるときは他方から吐出す
るようにして、両者の合計吐出量が常に所定の一定値と
なるように制御するダブルシリンジ送液ポンプシステム
も従来から利用されている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記のダブルシリンジ
送液ポンプシステムでは、脈動のない高精度の送液が可
能であるが、シングルシリンジ送液ポンプシステムを２
組並べて用いるものであるから、ポンプはもとより流路
切換バルブも２台必要となるため、装置の大型化、複雑
化を招きコストもかかることが問題点であった。本発明
は、このような事情に鑑みてなされたものであり、１台
の流路切換バルブを２台のポンプで共用するダブルシリ
ンジ送液ポンプシステムを提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、両者の合計吐出流量が所定値となるよう
に制御された２台のポンプを備えると共に、第１のポン
プの口が送液先流路に接続され且つ第２のポンプの口が
供給源流路に接続された第１の状態と、前記第１のポン
プの口が供給源流路に接続され且つ前記第２のポンプの
口が送液先流路に接続された第２の状態と、上記第１及
び第２の状態の中間状態として前記第１及び第２のポン
プの口が共に送液先流路に接続された第３の状態とを切
換える流路切換バルブを備え、この流路切換バルブを前
記第１及び第２のポンプの吸入吐出動作に同期して切換
えるように構成した。 【０００９】このように構成したことにより、２台のポ
ンプで１台の流路切換バルブを共用することができるの
で、装置は小型化、簡素化され、低コストで従来と変わ
らない性能のダブルシリンジ送液ポンプシステムを実現
することができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１に示
す。これはダブルシリンジ送液ポンプシステムであっ
て、同一性能のポンプ１及び２を備え、各ポンプのプラ
ンジャ１２、２２はプランジャ駆動機構２０により駆動
されて往復運動する（この往復運動における上下の折り
返し点をそれぞれ上死点、下死点と呼ぶ）。プランジャ
駆動機構２０は図示のようにそれぞれ別個に設けてもよ
く、また機構の一部を共用するものでもよい。ポンプ１
及び２は、図４で示したものと同様に、各２つずつの口
１３及び２３を有するものである。２台のポンプ１及び
２で共用されるバルブ３は、周辺に６０度間隔で配列さ
れた６つのポートｂ、ｂ’、ｃ、ｄ、ｄ’、ｅ（但し、
ポートｅは実際には使用しない）とセンターポートａを
持ち、１２０度隔てた周辺のポート間を連通する連通溝
３１と、センターポートａと周辺のポートの１つの間を
連通する連通溝３３とを備えたものであり、図示の状態
から左右に所定回転角（この場合６０度）だけ回転させ
ることで流路の接続状態を３通りに切換えることができ
る。その他、図中で図３におけると同一の符号を付した
ものは先に説明済みであるから、再度の説明は省略す
る。 【００１１】図１に示す送液システムは以下のように動
作する。 （１）図示の状態、即ちポートｂ−ｃ−ｄ間が連通する
状態では、ポンプ１は吐出行程の初期にあり、そのプラ
ンジャ１２は下死点から押し出し速度を加速しながら上
昇し、吐出量は漸増する。一方、ポンプ２は吐出行程の
終期にあり、そのプランジャ２２は押し出し速度を減速
しながら上死点に近づいており、その吐出量は漸減す
る。両ポンプ１、２から吐出される液体はポートｃで合
流して送液先流路５へ送液され、両ポンプ１、２の合計
吐出量は所定の一定値を保つように制御部１０により制
御されている。 （２）プランジャ２２が上死点に達し、その吐出量がゼ
ロになった時点で、バルブ３を反時計方向に６０度回転
し、ポートｃ−ｂ−ｂ’間、及びポートａ−ｄ’間が連
通する状態とする。この状態では、ポンプ１は引き続き
吐出行程にあり、ポンプ１のみで所定流量を送液する。
このとき、ポンプ１の２つの口１３は共に吐出口として
働く。一方、ポンプ２のプランジャ２２は上死点から反
転して下降に移り吸引行程となり、リザーバ４１から供
給源流路４及び連通溝３３を通して液体４２をポンプ２
に吸引する。 （３）プランジャ２２が下死点に達した後、バルブ３を
戻し（時計方向に６０度回転）、ポートｂ−ｃ−ｄ間が
連通する状態とする。この状態では、ポンプ１はまだ吐
出行程にあるがその吐出量は漸減、代ってポンプ２が吐
出行程に入り、両ポンプ１、２の合計吐出量が所定の一
定値を保ちながらポンプ２の吐出量は漸増する。 （４）ポンプ１のプランジャ１２が上死点に達した時点
で、バルブ３を時計方向に更に６０度回転し、ポートｃ
−ｄ−ｄ’間、及びポートａ−ｂ’間が連通する状態と
する。この状態では、ポンプ１は反転して吸引行程に移
り、ポンプ２は引き続き吐出行程にあり、ポンプ２のみ
で所定流量を送液する。 （５）プランジャ１２が下死点に達した後、バルブ３を
戻し（反時計方向に６０度回転）、上記（１）の状態と
する。以下、（１）〜（５）の過程を繰り返す。上記各
行程において、バルブ３を切換える中間過程で、先述し
た圧力急変によるショックを避けるための与圧または圧
抜きを行うことは従来と同様に可能である。なお、上記
説明中の上、下、は図１中での位置関係や運動方向を表
す。 【００１２】図２は、本発明の別の実施形態を示す。同
図に示すシステムでは、バルブ３は、４５度間隔で配列
された８つのポートを持ち（但し、そのうち２つのポー
トｅ、ｆは塞がれているものとし、実質的には６ポート
である）、２つの連通溝３１及び３２は９０度隔てた３
つのポートをそれぞれ連通させることができる。図では
省略されているリザーバ４１、プランジャ駆動機構２
０、バルブ駆動機構３０、及び制御部１０等は図１と同
様に備えられているものとする。図２の送液システムの
動作は、所定回転角が４５度となる点を除けば上記図１
の場合と全く同様であって、バルブにセンターポートを
必要としないことが図１の場合に比較しての利点であ
る。 【００１３】上記は本発明の幾つかの実施形態を例示し
たものであって、本発明をこれに限定するものではな
く、例えば、ポンプについては、上記のシリンジポンプ
に限らず、プランジャの往復運動により液体を吸入吐出
するポンプは全て本発明に適用できる。また、上記説明
中のバルブのポート数や回転角度の数値についても本発
明はこれに限定されるものではない。 【００１４】 【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ダ
ブルシリンジ送液ポンプシステムにおいて１台の流路切
換バルブを２台のポンプで共用することができるので、
装置は小型化、簡素化され、低コストで従来と変わらな
い性能の送液ポンプシステムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施形態を示す図である。 【図２】本発明の他の実施形態を示す図である。 【図３】従来の送液ポンプシステムの一例を示す図であ
る。 【図４】従来の送液ポンプシステムの他の一例を示す図
である。 【符号の説明】 １、２…ポンプ ３…バルブ ４…供給源流路 ５…送液先流路 １０…制御部 ２０…プランジャ駆動機構 ３０…バルブ駆動機構 ３１、３３…連通溝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】プランジャの往復運動により液体を吸入吐
   出するポンプと、該ポンプの口を前記液体の供給源流路
   と送液先流路とに切換接続する流路切換バルブと、前記
   ポンプの吸入動作時は当該ポンプの口を供給源流路に接
   続し吐出動作時は当該ポンプの口を送液先流路に接続す
   るように前記流路切換バルブを切換制御するバルブ駆動
   部を備えて成る送液ポンプシステムにおいて、前記ポン
   プとして吸入吐出の各行程において両者の合計吐出流量
   が所定値となるように制御された第１及び第２のポンプ
   を備えると共に、前記流路切換バルブとして前記第１の
   ポンプの口が前記送液先流路に接続され且つ前記第２の
   ポンプの口が前記供給源流路に接続された第１の状態
   と、前記第１のポンプの口が前記供給源流路に接続され
   且つ前記第２のポンプの口が前記送液先流路に接続され
   た第２の状態と、上記第１及び第２の状態の中間状態と
   して前記第１及び第２のポンプの口が共に前記送液先流
   路に接続された第３の状態とを切換える流路切換バルブ
   を備えたことを特徴とする送液ポンプシステム。