JP4644997B2 - 送液ポンプシステム - Google Patents

Description

【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１３に接続されている。ポンプ１はプランジャ駆動機構２０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２０、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. 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、
   前記流路切換バルブとして
   前記第１のポンプの出口が前記送液先流路に接続され且つ前記第２のポンプの入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のポンプの入口が前記供給源流路に接続され且つ前記第２のポンプの出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のポンプの出口が共に前記送液先流路に接続された第３の状態と
   を切換えるように流路溝が設けられた１つの流路切換バルブ
   を備えたことを特徴とする送液ポンプシステム。

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