JP3783303B2 - プランジャ型送液ポンプ - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
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    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/042—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being cams

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体クロマトグラフ等に用いられるプランジャ型精密送液ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プランジャ型送液ポンプ１０は図２に示すように、ポンプヘッド１１、ポンプボディ１２、及び、両者の間に設けられた接続部１３から構成される。ポンプヘッド１１には円柱状の空間であるシリンダ１５が設けられ、このシリンダ１５内にはプランジャ１６が挿入されている。ポンプヘッド１１内には、シリンダ１５に接続して吸入路１７及び吐出路１８が設けられ、それらには吸入側チェック弁１９及び吐出側チェック弁２０が設けられている。
【０００３】
プランジャ１６は接続部１３を通ってポンプボディ１２に延び、ポンプボディ１２内で太径のプランジャ保持部２１に固定されている。ポンプボディ１２には往復動可能なシャフト２２が設けられ、プランジャ保持部２１はこのシャフト２２の内部に設けられた空間内でその前後を保持されている。プランジャ保持部２１の前後端は球面状となっており、一方、それを受けるシャフト２２の端面は平面状となっている。これにより、プランジャ１６は横方向（中心軸に対して直角方向）の移動の自由度Ｆtr及び回転（首振り）の自由度Ｆroを有する。
【０００４】
シャフト２２はカム２５及びスプリング２６により往復駆動され、その動きは、後端に設けられたカムフォロア２７及び側面に設けられたベアリング２８により、軸方向にのみ移動可能なように規制されている。
【０００５】
プランジャ１６の先端側とポンプヘッド１１との間、及び、プランジャ１６の後端側と接続部１３との間には、それぞれシール３０、３１が設けられ、先端側のシール３０によりシリンダ１５からの液漏れが防止され、先端側及び後端側のシール３０、３１によりプランジャ洗浄液の漏れが防止される。
【０００６】
プランジャ１６はこのように前後で２個のシール３０、３１により保持されているため、プランジャ１６の移動は両シール３０、３１の中心を結ぶ線上に規制される。一方、シャフト２２も上記のようにベアリング２８により定まる軸方向にしか移動できないように規制されている。従って、ポンプ１０を組み立てる際にこれらプランジャ１６の移動軸とシャフト２２の移動軸とが横ズレ又は傾きを有すると、プランジャ１６の動きが不正確になったり、シール３０、３１に無理な力がかかって損傷する場合が生ずる。このため上記の通り、プランジャ１６とシャフト２２との接触部が球面と平面にされ、横方向移動及び回転の自由度を有するように考慮されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
プランジャ１６に上記の通り移動及び回転の自由度を与えるために、プランジャ保持部２１がシャフト２２の内部に設けられた空間内で前後を保持される際、数十μｍ程度の僅かなギャップが設けられている。しかし、このギャップのためにプランジャ１６の動きとポンプ１０の実際の吸引・吐出動作との間に時間的ズレが生じ、送液時の圧力変動を引き起こしたり、低圧グラジエント送液の際に目的濃度と実際の濃度との間にズレを生ずるという問題がある。このギャップの大きさは個々のポンプ毎に異なるため、このような濃度のズレを予め見込むということもできない。
【０００８】
また、ポンプ１０を組み立てる際には上記のようにプランジャ１６の移動軸とシャフト２２の移動軸との或る程度の横ズレ又は傾きは許容されるようになっているが、ポンプ１０が稼働する際には、両軸の傾きはシャフト２２とプランジャ１６とのスムーズな動きを妨げる。すなわち、図３に示すように両軸５２、５３が傾いた状態でシャフト２２がプランジャ保持部２１を押すと、シャフト側の平面状端面５４とプランジャ保持部側の球面状端面５５との接触点ＰはＰ’に移動する。この接触点移動の際の摩擦力により、プランジャ１６のシール３０、３１に無理な力がかかり、シール３０、３１が損傷したり液漏れを起こしたりする。
【０００９】
本発明はこれらの課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、プランジャの遊びをなくして正確な送液を行ない得るようにするとともに、ポンプ内部に無理な力をかけない構造を有するプランジャ型送液ポンプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明は、カムにより往復駆動されるシャフトと、スプリングにより前記シャフトに押し付けられ前記シャフトにより駆動されてシリンダ内を往復動するプランジャとを備えたプランジャ型送液ポンプにおいて、前記プランジャは、前記シャフト側にフランジ部を有し、前記フランジ部の両面に、それぞれボール溝を有しないスラストベアリングが配され、前記スプリングで付勢された保持部材と前記シャフトとにより前記スラストベアリングを挟持することにより、前記プランジャと前記シャフトを接触させたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態及び効果】
プランジャはスプリングにより、スラストベアリングを介してシャフトに押し付けられる。従って、カムとプランジャとの間に遊び（ギャップ）が存在しないため、カムプロファイルの半径増加或いは半径減少のいずれの局面においても、シャフトの動きは直ちにプランジャに伝達され、遅れのない吸入・吐出が行なわれる。これにより、送液の圧力変動は最小限に抑えられ、正確な低圧グラジエント送液が可能となる。
【００１２】
また、スラストベアリングにボール溝を有しないタイプのものを用いているため、シャフトの軸とプランジャの軸との横ズレ（軸に垂直な方向のズレ）が許容されることはもちろん、シャフトの軸とプランジャの軸とが傾いている場合でも、上で説明したように接触点の移動による摩擦のため、シールに無理な力がかかるということが防止される。
【００１３】
【実施例】
本発明の一実施例であるプランジャ型送液ポンプの構造を図１により説明する。基本的な構造は図２に示した従来のものと同様であるが、本実施例のポンプ４０はプランジャ保持部４１とシャフト４２との接触部分において異なっている。すなわち、プランジャ保持部４１からは軸に対して垂直な平面状のフランジ４３が張り出している。このフランジ４３の両面はそれぞれスラストベアリング４４、４５を介して、シャフト４２の端面及びスプリング２６で付勢された保持部材４７により挟持されている。ここで用いるスラストベアリング４４、４５は軌道盤にボール溝を持たないタイプのもので、軌道盤は横方向（軌道盤の面に平行な方向、すなわちシャフト４２、プランジャ１６の軸に対して垂直な方向）には互いに自由に変位可能となっている。
【００１４】
本実施例に係るプランジャポンプ４０ではこのように、プランジャ保持部４１がスプリング２６によりスラストベアリング４４、４５を介してシャフト４２の端面に押し付けられているため、両者の間に遊び（ギャップ）がなく、液体の吸入・吐出時の遅れが生じない。また、スラストベアリング上下の軌道盤が互いに自由に変位可能であるため、シャフト４２の軸とプランジャ１６の軸とが横ズレ（軸に垂直な方向のズレ）していてもポンプ４０は組立可能であり、ポンプ稼働時もシャフト４２及びプランジャ１６は問題なく動く。さらに、シャフト４２の軸とプランジャ１６の軸とが傾いている場合でも、現在の加工精度で生じる程度の傾きであればスラストベアリング４４、４５は十分取り付け可能であり、また、上記説明した通り、ポンプ稼働時にシール３０、３１に無理な力がかかるということもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例であるプランジャ型送液ポンプの断面図。
【図２】 従来のプランジャ型送液ポンプの断面図。
【図３】 シャフトの軸とプランジャの軸とが傾いている場合に生じる問題を説明した図。
【符号の説明】
１０、４０…プランジャ型送液ポンプ
１１…ポンプヘッド
１２…ポンプボディ
１３…接続部
１５…シリンダ
１６…プランジャ
２１、４１…プランジャ保持部
２２、４２…シャフト
２５…カム
２６…スプリング
２８…ベアリング
３０、３１…シール
４３…プランジャ保持部のフランジ
４４、４５…スラストベアリング
４７…保持部材

Claims (1)

  1. カムにより往復駆動されるシャフトと、スプリングにより前記シャフトに押し付けられ前記シャフトにより駆動されてシリンダ内を往復動するプランジャとを備えたプランジャ型送液ポンプにおいて、
    前記プランジャは、前記シャフト側にフランジ部を有し、
    前記フランジ部の両面に、それぞれボール溝を有しないスラストベアリングが配され、
    前記スプリングで付勢された保持部材と前記シャフトとにより前記スラストベアリングを挟持することにより、
    前記プランジャと前記シャフトを接触させた
    ことを特徴とするプランジャ型送液ポンプ。
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