JP3123803U

JP3123803U - 送液装置

Info

Publication number: JP3123803U
Application number: JP2006003692U
Authority: JP
Inventors: 文徳滝本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2016-05-17

Abstract

【課題】
プランジャポンプによる円滑な送液とプランジャシールの長寿命化を図る。
【解決手段】
表面を酸化物半導体（ジルコニア）で形成したプランジャ９を使用し、プランジャ９の表面に紫外線を照射する紫外線ランプＬを設ける。紫外線照射によりプランジャ９の表面の酸化物半導体（ジルコニア）は光触媒として作用し、優れた親水性を示す。親水性となったプランジャ９の表面には、水膜が形成されやすくなり、円滑な送液が可能となる。また、析出しやすい溶質を含んだ水溶液を送液する場合にもプランジャ表面の乾燥が起こりにくく、塩の析出によるプランジャシールの損傷を防ぎシールの寿命が長くなる。
【選択図】図１

Description

本考案は、プランジャを内蔵し、このプランジャを往復駆動させて送液する送液装置に関し、さらに詳細には種々の液体を送液して分析を行なう液体クロマトグラフ用送液装置に関する。

従来より、液体クロマトグラフ用送液装置の機構としては、主にプランジャ方式の送液装置（以下、「送液装置」）が多く採用されている（特許文献１等）。送液装置の主要部品であるプランジャの材質に求められる特性としては耐薬品性があること、プランジャと摺動するシールの摩耗を抑えるためプランジャ表面を平滑に製作できることが挙げられる。この特性を満たす材料として、サファイア、ジルコニアセラミックが多く使用されている。

以下、図３にしたがって従来の送液装置の構造を説明する。図３に示すカム軸７およびカム１２がモータ（図示せず）の回転軸に接続されて回転する。カム１２にはカムフォロワ１３が外接しており、カム１２の回転によってカムフォロワ１３も回転する。カムフォロワ１３と滑動するフォロワ軸３は円筒形状のクロスヘッド６と固着されているので、カム１２の回転はポンプヘッド４に滑合しているクロスヘッド６の直線往復運動に変換される。クロスヘッド６はバネ５により常に図の右方向（カム１２側）に付勢されているのでカム１２とカムフォロワ１３は常に係合を保っている。クロスヘッド６には円筒形状のプランジャ９が軸芯上に延設されており、プランジャ９の往復運動によって作動流体室Ｖの容積が周期的に増減する。

ポンプヘッド４とシール１１とプランジャ９で囲まれた作動流体室Ｖの容積がプランジャ９の右方への移動によって増大する期間に、作動流体は図の下方から作動流体室Ｖに吸入される。送液される作動流体の流れの方向を図３の下方から上方のみに限定するために逆止弁１および逆止弁８が挿入されており、この期間は図の上方からの作動流体の吸入は逆止弁１により防止されている。容積が減少する期間は図の下方への作動流体の流出が逆止弁８により防止されるので、作動流体は図の上方に逆止弁１を通過して吐出される。作動流体室Ｖ内の作動流体のクロスヘッド６方向への漏出はプランジャ９を囲む円環形状のシール１１により防止される。

作動流体が緩衝液等の固形物を溶かしたものである場合には、ある期間の使用によってその塩等がプランジャ９の表面に析出しシール１１との円滑な滑動を阻害するので、洗浄流路２には定期的に蒸留水など塩等を溶解する洗浄液を流すかまたは洗浄液を封入して、塩等を除去し円滑な滑動を回復または維持する必要がある。洗浄液の外部への漏出はシール１０とシール１１により防止される。

しかしながら、前述のような定期的な作業は煩雑であり、操作者は作業を怠りがちである。その結果、塩が析出してシールの劣化を引き起こす。そこで、プランジャに用いる材料を多孔質化し、微細な穴の中に水分を保持することでプランジャ表面が乾燥状態になった時もさらに水分を保持し、塩の析出を防ぐ試みもなされている（特許文献２）。
特開２００４−６０５１３号公報特開平１０−２０６４０５号公報

送液装置による円滑な送液動作のため、また、シールの長寿命化のためにプランジャとシールの間（摺動面）に均一な流体膜を形成しなければならない。液体クロマトグラフでは、高圧下（数十MPa）で多種多様な作動流体（移動相）が使用されるので、均一な流体膜を形成することが困難である。特に逆相系で多用される水系溶媒については、プランジャに用いられる材質が撥水作用を有し、流体膜が形成され難い。また、経験的に、移動相を水として使用する液体クロマトグラフシステムではシールの磨耗が早いことが知られている。

本考案は上記課題に鑑みて鋭意研究の結果なされたものであり、プランジャ表面に均一な流体膜を形成するためのものである。すなわち、本考案は、酸化物半導体からなる表面を有するプランジャと、前記プランジャの表面に紫外線を照射する紫外線照射部とを備え、前記プランジャを往復運動させて作動流体を送液することを特徴とする。プランジャの表面は、酸化物半導体の１つであるジルコニアであることを特徴とする。

プランジャに紫外線を照射する紫外線照射部（例えば紫外線ランプ）を設けることで、プランジャ表面のジルコニアが酸化物半導体光触媒として機能する。

さらに、本考案に係る送液装置は、紫外線照射部の点灯／消灯を切換える切換部を有することを特徴とする。

紫外線ランプをＯＮ／ＯＦＦするスイッチを設けることで、水系移動相を使用するときは紫外線ランプをＯＮにして紫外線を照射し、有機溶媒等の疎水性移動相を使用するときは紫外線ランプをＯＦＦにしてを照射しないようにすることができる。

紫外線を照射された酸化物半導体光触媒は高い親水性を示すので、プランジャ表面に均一な水膜が形成される。均一な水膜が形成されたプランジャにより円滑な送液動作が行なわれ、析出しやすい溶質を含んだ水溶液を送液する場合にもプランジャ表面の乾燥が起こりにくくなる。プランジャ表面が乾燥しにくくなることで、塩の析出が抑制され、プランジャシールの損傷を防ぎ、シールの長寿命化を図ることができる。水系の移動相を利用するときにのみ紫外線ランプを照射するようにすることで、多様な用途に対応することが可能となり、また、紫外線ランプの長寿命化を図ることができる。

液体クロマトグラフ用送液装置を例に、本考案の送液装置を図１を参照しつつ説明する。図１において図３と同一の番号または記号を付する部品は図３と同一である。カム軸７の周囲を回転するカム１２の回転運動はカムフォロワ１３の回転およびクロスヘッド６の直線往復運動を介してクロスヘッド６と固着しているプランジャ９の直線往復運動を生じ、作動流体室Ｖの容積を周期的に増減させる。作動流体室Ｖを経由する作動流体の流れの方向は逆止弁８および逆止弁１により図の下方から上方へのみ行われるので、作動流体は作動流体室Ｖの容積が増大する期間は逆止弁８を通過して下方より作動流体室Ｖへ導入され、作動流体室Ｖの容積が減少する期間は逆止弁１を通過して上方へ吐出される。

本考案に係る送液装置では、プランジャ９の表面に紫外線を照射する紫外線ランプＬが設けられている。紫外線を発するものであれば、小型のものでもよい。例えば直径３ｍｍ程度の紫外線ランプを入手することが可能であるので、小型の送液装置にも紫外線ランプを設置することができる。

紫外線ランプＬはプランジャ９の表面に紫外線を照射する。作動流体室Ｖの容積が最も減少する状態（プランジャ９が最も前進した位置、図２（ａ））では、プランジャ９のクロスヘッド６に近い側に紫外線が照射される。図中、プランジャ９上に示した斜線部は紫外線照射により改質された部分を示している。カム１２が回転し、プランジャ９の動作を作動流体室Ｖの容積が最も増大する状態（プランジャ９が最も後退した位置、図２（ｂ））になる範囲まで、紫外線ランプＬはプランジャ９の表面に紫外線を照射する。プランジャ９は送液時には直線往復運動を繰り返すので、クロスヘッド６の直線往復運動において、プランジャ９が最も後退した位置から最も前進した位置までの範囲で紫外線ランプＬからプランジャ９の表面に紫外線が照射される（図２（ｂ）、（ｃ））。紫外線照射によって親水性になったプランジャ９の表面には水膜が形成されやすくなり、プランジャ９とシール１１との摩擦が減少してシールの磨耗が低減される。形成された水膜により動作が円滑になり、安定した送液が可能となる。

なお、プランジャ９はプランジャシール１１を超えて後退することはないので、プランジャ９の先端部には紫外線は照射されないが、本考案の効果は十分に得られる。

送液装置本体の電源が投入されている間、紫外線ランプＬは常に点灯している必要はない。消灯／点灯する制御を送液装置本体の制御部（図示せず）から行い、必要の無いとき、例えば疎水性の液体を送液するときには、紫外線ランプを消灯しておけばよい。このようにすると、水系・疎水性の液体の種類を問わず使用することができるので、幅広い運用が可能になる。また、不必要時には紫外線ランプＬによる電力の消費を抑え、紫外線ランプＬの寿命を長くすることができる。

また、上記実施例は本考案の単に一例にすぎず、本考案の趣旨の範囲で適宜変更や修正したものも本考案に包含されることは明らかである。例えば、プランジャ９を心材と被覆材を別の材質で形成するものである。心材には超硬合金を使用したものを使用し、表面を被覆する材質としてとしてジルコニアの薄膜をＰＶＤ法（Physical Vapor Deposition法）で作成したものを使用することができる。また図１の実施例では、１つの紫外線ランプによりプランジャ表面に対して一方からのみ紫外線を照射するものを例示したが、紫外線ランプを多数設けて様々な角度から光照射するようにしても良い。

本考案は、分析・分取の用に供される液体クロマトグラフ装置の送液装置として用いられる。

本考案の送液装置の構造を示す図である。プランジャ部への紫外線の照射状態を示すを示す図である。従来の送液装置の構造を示す図である。

符号の説明

１・・・逆止弁
２・・・洗浄流路
３・・・フォロワ軸
４・・・ポンプヘッド
５・・・バネ
６・・・クロスヘッド
７・・・カム軸
８・・・逆止弁
６・・・クロスヘッド
９・・・プランジャ
１０・・・シール
１１・・・シール
Ｖ・・・作動流体室
Ｌ・・・紫外線ランプ

Claims

酸化物半導体からなる表面を有するプランジャと、
前記プランジャの表面に紫外線を照射する紫外線照射部とを備え、
前記プランジャを往復運動させて作動流体を送液することを特徴とする送液装置。
前記プランジャの表面はジルコニアであることを特徴とする請求項１に記載の送液装置。
前記紫外線照射部の点灯／消灯を切換える切換部を有することを特徴とする請求項１から２のいずれか１項に記載の送液装置。