JP2639054B2 - プランジャーポンプを用いた送液装置 - Google Patents

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ーが往復動して送液を行なうポン
プヘッドを２台以上有するプランジャーポンプを備えた
送液装置に関するものである。

このような送液装置は、例えば液体クロマトグラフに
おいて移動相を送液するために利用される。

（従来の技術） プランジャーポンプを用いた送液装置には、プランジ
ャーが往復動するポプヘッドを２台以上有するプランジ
ャーポンプ、このプランジャーポンプ出口につながる流
路に設けられた圧力センサ、この圧力センサの検出信号
を入力し前記ポンプヘッドのモータの駆動手段を制御す
る制御部を備えた送液装置がある。

（発明が解決しようとする課題） リザーバに収容された移動相などの溶液をプランジャ
ーポンプで送液する際、リザーバ中の溶液に溶解してい
た酸素や窒素などが気体として出てくると、これがポン
プヘッドに入ってくる。例えば、ポンプヘッドが２台並
列に接続されている場合、一方のポンプヘッドが吐出サ
イクルに入るときは他方のポンプヘッドによって出口側
の圧力が保たれた状態になっている。もし、一方のポン
プヘッドに気泡が入り、そのポンプヘッドが吐出状態に
なると、そのポンプヘッド内で気泡が圧縮され、出口側
の弁を開いて送液を行なうことができなくなる。

例えば、具体的な例として、正常なポンプヘッドの送
液により30Kgf/cm²の圧力が生じているとすると、気泡
の入ったポンプヘッドでは気泡を完全に圧縮した上で30
Kgf/cm²の圧力が１行程で発生しないと、出口側の弁を
開いて送液ができなくなる。したがって、１行程分より
大きな気泡が入った場合、そのポンプヘッドでは全く送
液ができなくなる。この現象がいわゆる片肺現象と称さ
れているものである。

本発明は、２台以上のポンプヘッドが並列に接続され
たプランジャーポンプが有する送液装置において、一部
のポンプヘッドに気泡が入って送液できない状態になっ
た場合に、その状態から回復できる手段を備えた送液装
置を提供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、第１図に示されるように、圧力センサ18
の検出信号に基づいて送液状態が正常であるか異常であ
るかを判断する送液状態判断手段２を設ける。送液状態
判断手段２では、圧力が一定値以下に低下するとその対
応するポンプヘッドの次の吐出サイクルでは、そのポン
プヘッドの出口圧力を低下させるようにモータ駆動手段
３を制御する。４は駆動モータである。

（作用） 並列に配置されたポンプヘッドの１つに気泡が入って
その吐出圧力が低下したとき、次のサイクルでは、その
ポンプヘッドの出口圧力を低下させることにより、ポン
プヘッドに入った気泡は圧縮されずにポンプヘッド出口
から出ていく。

（実施例） 第２図は本発明を液体クロマトグラフに適用した一実
施例を表わす。

10はリザーバであり、移動相11が収容されている。

12,13はプランジャーポンプの２台のポンプヘッドで
あり、移動相11を送液する流路に並列に設けられてい
る。各ポンプヘッド12,13には往復動するプランジャー1
2a,13aがそれぞれ設けられており、プランジャー12a,13
aからの液漏れを防ぐためにシール12b,13bがそれぞれ備
えられている。プランジャー12aの基端部はカム12cと当
接し、カム12cの回転によりプランジャー12aが往復移動
する。他方のプランジャー13aの基端部にもカムが当接
しているが、図示は省略されている。両ポンプヘッド1
2,13のカムは共通のカム軸（図示略）に取りつけられ、
そのカム軸はパルスモータ（図示略）によって駆動され
る。カムを回転させるカム軸にはまた、ホームポジショ
ンを検出するためにセンサ（図示略）が設けられてい
る。

ポンプヘッド12の流路の入口側にはチェックバルブ12
dが設けられ、出口側にはチェックバルブ12eが設けられ
ている。他方のポンプヘッド13でも同様であり、その流
路の入口側にはチェックバルブ13dが設けられ、出口側
にはチェックバルブ13eが設けられている。

両ポンプヘッド12,13の出口につながる流路は合流し
て１本の流路14となり、サンプル注入器15を経てカラム
16に導かれ、カラム16から検出器17を経て排出される。

流路14には圧力センサ18が設けられ、またバイパス流
路19が設けられている。バイパス流路19はバルブ20を経
て開放されるようになっている。

21は制御部であり、圧力センサ18からの圧力検出信号
を入力し、ポンプヘッド12,13のプランジャーを駆動す
るパルスモータを制御する。制御部21は例えばマイクロ
コンピュータによって実現される。

次に、本実施例の動作について説明する。

リザーバ10から２つに分かれた流路は、ポンプヘッド
12,13に入り、それぞれのプランジャー12a,13aの往復動
とチェックバルブ12d,12e,13d,13eの作用により、第３
図（Ａ）に示されるように吸入と吹出を交互に行ない、
一定流量の送液を行なう。Ａはポンプヘッド12のプラン
ジャー12aの移動速度、Ｂはポンプヘッド13のプランジ
ャー13aの移動速度である。

ポンプヘッド12,13から送液された移動相は圧力セン
サ18、サンプル注入器15、カラム16及び検出器17へと流
れるが、カラム16には微細な充填剤が充填されているの
で、移動相がカラム16を通るときに圧力差が生じ、ポン
プヘッド12,13に一定の背圧を生じさせる。

ポンプヘッド12,13に気泡が存在せず、正常な送液が
行なわれている時は、圧力センサ18の検出圧力は第３図
（Ｂ）に示されるようにほぼ一定値を示す。

いま、記号Ａで示されるポンプヘッド12に気泡が入っ
たとする。気泡の入ったポンプヘッド12の吐出サイクル
では気泡が圧縮されて送液が行なわれなくなるので、第
３図（Ｃ）に示されるようにポンプヘッド12の吐出サイ
クルで圧力の低下が現われる。そこで、本実施例では、
第３図（Ｄ）に示されるように、気泡の入ったポンプヘ
ッド12の吐出を行なう前に、ポンプヘッド駆動用のモー
タを一定時間停止させて流路14の圧力を低下させる。流
路14の圧力が低下した状態で駆動用モータを再び動作さ
せると、気泡の入ったポンプヘッド12では低圧力下で吐
出が開始されることになり、気泡は圧縮されずにポンプ
ヘッド12の出口から出ていく。

本実施例の動作を第４図にまとめて示す。

制御部21では圧力波形が正常であるかどうかをチェッ
クし（ステップ）１、圧力が一定値以下に低下する異常
が発生すると、どのポンプヘッドに気泡が入ったかを判
断する（ステップ２）。制御部21はパルスモータを介し
てカムを制御しているので、カムの回転角からどのポン
プヘッドに気泡が入ったかを判断することができる。次
のサイクルでその気泡の入ったポンプヘッドが吐出する
ときには、一定時間モータを停止した後に吐出を行なっ
て低圧力下で送液し（ステップS3）、その後、送液を通
常状態に戻す（ステップS4）。

このサイクルは気泡がなくなって圧力が正常値に戻る
まで繰り返される。ポンプヘッド内の気泡が出て送液が
できるようになると、気泡が入る前の状態と同じ送液状
態に戻る。

実施例では気泡が入ったときにその気泡の入ったポン
プヘッドの吐出前にモータを止めるようにしているが、
その気泡の入ったポンプヘッドの吐出速度を遅くするこ
とによってポンプヘッド出口側の流路14の圧力を低下さ
せるようにしてもよい。

本実施例の他の動作としては、制御部21によってポン
プヘッド12又は13に気泡が入ったことが検出されると、
次のその気泡の入ったポンプヘッドの吐出サイクルでは
バルブ20をあけて流路14の圧力を低下させる。その際、
ポンプヘッドの駆動モータの動作は気泡が入ったか否か
に拘らず一定状態を維持する。

（発明の効果） 本発明ではポンプヘッドに気泡が入ると、その気泡の
入ったポンプヘッドの吐出サイクルで出口側流路の圧力
を低下させることにより、気泡を出口側流路に出させる
ようにしたので、ポンプヘッドに入った気泡を自動的に
排出させて送液動作を正常に戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を示すブロック図、第２図は一実施例を
示す流路図、第３図（Ａ）から同図（Ｄ）は一実施例に
おける動作を説明する波形図、第４図は動作の一例を示
すフローチャート図である。 ２……送液状態判断手段、３……モータ駆動手段、４…
…モータ、12,13……ポンプヘッド、12a,13a……プラン
ジャー、16……カラム、18……圧力センサ、20……バル
ブ、21……制御部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プランジャーが往復動するポンプヘッドを
   ２台以上有するプランジャーポンプ、このプランジャー
   ポンプ出口につながる流路に設けられた圧力センサ、こ
   の圧力センサの検出信号を入力し前記ポンプヘッドのモ
   ータ駆動手段を制御する制御部を備えた送液装置におい
   て、 前記制御部には前記圧力センサの検出信号が一定値以下
   に低下するとその対応するポンプヘッドの次の吐出サイ
   クルではそのポンプヘッドの出口圧力を低下させるよう
   に前記モータ駆動手段を制御する送液状態判断手段を備
   えたことを特徴とする送液装置。