JP3118651U - 液体クロマトグラフ用送液ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ボールとボールシート間のシール性を高めると共に食い付きを抑えた逆止弁を提供し、以て低流量域においても高精度の送液が可能な液体クロマトグラフ用送液ポンプを提供する。
【解決手段】逆止弁におけるボールシート３２上のボールとの接触面３２ａに、ボールシート３２中心の円孔３４と同心の円環状の溝３６を設ける。このように構成することにより、ボール３１とボールシート３２間に異物を噛み込んだ場合でも異物が溝３６に入り込むことでシール性が損なわれることが無く、また、ボールシート表面の割れや欠けも溝３６を越えて延びることは少ないから漏れの発生に至る可能性が小さくなる。さらに、溝３６が存在することで接触面積が適度に減少し食い付きの発生が抑えられ、面圧が高くなることでシール性も向上する。
【選択図】 図１

Description

本考案は液体クロマトグラフィのための送液ポンプに関し、さらに詳しくは、ポンプの一部を構成する逆止弁に関する。

液体クロマトグラフ用送液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流体出入口である吐出口及び吸入口にそれぞれ設けられた逆止弁とから成る（例えば、特許文献１参照）。図５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一例を示す断面図である。

以下、図５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シール材、４はポンプヘッド１内に形成されるポンプ室、５ａ、５ｂはそれぞれ送液される液体の吸入口、吐出口であり、各々逆止弁６を備えている。７はポンプボディ、８はベアリング、９はスプリング、１０はクロスヘッド、１１は図示しないモータ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５では左側）がシール材３を通してポンプ室４内に挿入され、基端側（図５では右側）がクロスヘッド１０に連結されている。ベアリング８により軸支されるクロスヘッド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５では左方向）の力と、スプリング９によって加えられる後退方向（図５では右方向）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６の作用で吸入口５ａから吐出口５ｂへの液の流れが生じ、送液が行われる。

図６は、図５における逆止弁６の概略構造を断面図で示したものである。
同図において、３０は内部を流路が貫通する円筒形の弁体であって、その一端には流体の出口３３を有し、他端には円板状のボールシート３２が嵌設され、その中心に流体の入口となる円孔３４が穿設されている。出口３３と入口側の円孔３４は中間の拡径された弁室３５を介して連通し、円筒を貫通する流路を形成している。弁室３５内にはボール３１が、弁室３５内を円筒の軸方向に移動可能に設けられている。

このように構成された逆止弁６は以下のように動作する。
流体が入口側の円孔３４から矢印方向（順方向）に流れるときは、ボール３１は流体の流れに押し上げられてボールシート３２から離れ、流体の流れを許す。流体が矢印と逆方向に流れようとすると、ボール３１はボールシート３２に押し付けられて流路を閉塞し、流体の流れを阻止する。このような動作により流体を一方向に流す機能を果たすことができる。

図４（Ａ）は、従来の逆止弁６におけるボール３１とボールシート３２の接触部の拡大断面図、同図（Ｂ）はボールシート３２の平面図である。
図４（Ａ）に示すように、流路が閉塞された状態ではボール３１とボールシート３２は接触幅Ｗを持つ接触面３２ａで接触している。即ち、同図（Ｂ）に示すように、ボールシート３２の表面に中心の円孔３４を囲む一定幅の円環状の接触面３２ａが形成される。

特開平０９−３１８６１１号公報

上記のように構成された液体クロマトグラフ用送液ポンプにおける逆止弁では、ボールとボールシート間のシール性が重要である。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、シール性の確保は重要な課題である。
ボールとボールシート間の漏れの原因としては、接触面への異物の噛み込み、ボールシート面のキズや欠け、或いは接触面の面圧の不足、等が挙げられる。

また、漏れの他に送液精度に影響する現象として、ボールとボールシート間の接触面の食い付きがある。これは、弁が開くとき、即ちボールとボールシート間が離れるべきときに離れ難くなる現象であって、接触面積が広く、接触面が滑らかで、且つ面圧の高い場合に生じやすい。食い付きを抑える対策はシール性を低下させる場合が多く、食い付きの防止とシール性の向上を両立させることは困難な問題であった。
本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ボールとボールシート間のシール性を高めると共に食い付きを抑えた逆止弁を提供し、以て、低流量域においても高精度の送液が可能な液体クロマトグラフ用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、液体クロマトグラフ用送液ポンプの逆止弁におけるボールシート上のボールとの接触面に、ボールシート中心の円孔と同心の円環状の溝を設ける。
このように構成することにより、ボールとボールシート間に異物を噛み込んだ場合でも異物が溝に入り込むことでシール性が損なわれることが無く、また、ボールシート表面の割れや欠けも溝を越えて延びることは少ないから漏れの発生に至る可能性が小さくなる。さらに、溝が存在することで接触面積が適度に減少し食い付きの発生が抑えられ、面圧が高くなることでシール性も向上する。

本考案は上記のように構成されているので、液体クロマトグラフ用送液ポンプの逆止弁における漏れが少なく、食い付きの発生も抑えられるので、送液精度が向上し、特に近年要求の高い微小流量域での安定した送液が可能となる。

本考案の最良の実施形態の基本的な構成は、ボールとボールシートとの接触面に溝を有する逆止弁を用いて構成された液体クロマトグラフ用送液ポンプである。

図１に本考案の一実施例である逆止弁の要部を示す。本実施例逆止弁の全体構成は従来（図６）と同様であり、またこれを用いた液体クロマトグラフ用送液ポンプの全体構成も従来（図５）と同様である。
図１において、図４に示す従来構成と同一の構成要素には同符号を付すことにより再度の説明を省く。

図１（Ａ）は、本実施例逆止弁におけるボール３１とボールシート３２の接触部の拡大断面図、同図（Ｂ）はボールシート３２の平面図であって、それぞれ従来例である図４の（Ａ）（Ｂ）に対比して示されている。
本実施例が従来例と相違する点は、同図（Ａ）に示すように、ボールシート３２上のボール３１との接触面３２ａの中央付近に溝３６を設けたことである。溝３６は、同図（Ｂ）に示すように、ボールシート３２の中心の円孔３４を囲むように円環状に刻設される。数値例を挙げると、通常、接触幅Wは５０μm程度であるが、これに対して溝幅wは１０μm程度とする。

図２および図３は、本実施例においてボールシート３２上に設けた溝３６の作用を従来構成と比較して示したもので、図２、図３共に（Ａ）は従来の場合、（Ｂ）は本考案の場合を示す。
以下、図２、図３を参照して本考案の作用を説明する。

第１の作用として、異物３７がボール３１とボールシート３２間に挟まった場合、従来構成では、図２（Ａ）のように、ボール３１とボールシート３２間に隙間が生じて漏れが発生するが、本実施例では同図（Ｂ）のように、異物３７が溝３６に入り込むことにより漏れに影響を与えない。

第２の作用として、ボールシート３２の接触面３２ａに割れや欠け３８が発生した場合、従来構成では、図３（Ａ）のように、ボール３１とボールシート３２間の密着性が損なわれて漏れが発生するが、本実施例では接触面３２ａが溝３６により２分割されているため割れや欠け３８が溝３６を越えて接触面３２ａを横断することは少なく、同図（Ｂ）のように、どちらか一方の面は正常に機能する場合が多いので漏れに影響することは少ない。

第３の作用（図示しない）として、溝３６が存在することで接触面積が適度に減少するため食い付きが起こり難くなり、また、面圧が高くなるためシール性も向上する。

上記実施例は溝３６を１本だけ設けた例であるが、複数本設けることによりさらに効果を高める可能性もある。

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。 本考案の作用を説明する図である。 本考案の作用を説明する図である。 従来の構成を示す図である。 従来の構成を示す図である。 従来の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 シール材
４ ポンプ室
５ａ 吸入口
５ｂ 吐出口
６ 逆止弁
７ ポンプボディ
８ ベアリング
９ スプリング
１０ クロスヘッド
１１ カム
１２ カムフォロワ
３０ 弁体
３１ ボール
３２ ボールシート
３２ａ 接触面
３３ 出口
３４ 円孔
３５ 弁室
３６ 溝
３７ 異物
３８ 欠け

Claims (1)

1. 吸入口及び吐出口にそれぞれ逆止弁を有し、該逆止弁はその内部流路中に流体の流れ方向に応じて離合するボールとボールシートを備えると共に、該ボールシートは中心に前記流体の通路となる円孔を有し、該円孔の周縁に前記ボールが接することにより前記通路が閉塞されるように構成されて成るものにおいて、前記ボールシート上の前記ボールとの接触面に前記円孔と同心の円環状の溝を設けたことを特徴とする液体クロマトグラフ用送液ポンプ。

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