JPH06101634A - 往復送液装置 - Google Patents

往復送液装置

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JPH06101634A
JPH06101634A JP4247603A JP24760392A JPH06101634A JP H06101634 A JPH06101634 A JP H06101634A JP 4247603 A JP4247603 A JP 4247603A JP 24760392 A JP24760392 A JP 24760392A JP H06101634 A JPH06101634 A JP H06101634A
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JP
Japan
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check
valve
solvent
pressure
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP4247603A
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English (en)
Inventor
Sadafumi Onuma
定文 大沼
Yoshitada Takada
芳矩 高田
Kenji Yasuda
健二 保田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、一定流量を送液する往復送液
装置を提供することにある。 【構成】液体を送液する往復送液装置において、図6に
示すように吸入側や吐出側のチェック弁の組合せ数を3
組以上とした。 【効果】本発明によれば、溶媒を送液するとき、溶媒の
粘性率に関係なく、圧力リップルが少なく、一定流量で
送液できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体を送液する往復送
液装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液体を送液する送液装置は、液体クロマ
トグラフでは、チェック弁が使用されている。液体クロ
マトグラフの往復送液装置において、溶媒の流れを開閉
するチェック弁はチェックボール室に弁座と弁座に接す
るチェックボール1個の組合せで行われている。また、
現在の液体クロマトグラフで使用されている送液装置
は、液の吸入側や吐出側のチェック弁が、上記構造のも
のが各2組で構成されているものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、粘
性率約0.4mpas(1mpas=1cp)以上の溶媒を送液した
時、粘性率が高いためチェックボールと弁座の組合せで
溶媒の流れの開閉が良好に行われるため、圧力リップル
は少ない。しかし、約0.4mpas 以下の溶媒を送液する
とチェック弁が瞬間的には閉まりにくくなり、圧力リッ
プルが大きくなる。ゆえに、流量不足,流量不安定を起
こし、クロマトグラムのリテンションタイム,ピーク高
さや面積の再現性などに悪影響をおよぼす。すなわち、
定性,定量にも悪影響をおよぼす。
【0004】本発明の目的は、溶媒を送液するとき、溶
媒の粘性率に関係なく、圧力リップルが少なく、一定流
量で送液できる送液装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】従来の液体を送液する往
復送液ポンプは、粘性率約0.4mpas 以下の溶媒を送液
する時、チェック弁体内で溶媒の流れの開閉を行うが圧
力リップルに対して充分な効果が得られなかった。
【0006】そこで本発明は、上記の問題を解決するた
め、吸引側と吐出側のチェック弁数を3組以上組み合わ
せて圧力リップルが少なくすることにより課題を解決す
ることができる。
【0007】
【作用】往復送液装置は、送液するとき、吸引−吐出パ
ターンのモードに従ってプランジャなどが往復運動を
し、それに伴い、吸入弁や吐出弁のチェック弁が開閉さ
れて送液される。この時吸入弁や吐出弁として用いられ
ているチェック弁の溶媒の流れによる開閉時間が溶媒,
圧力,流量などによりばらつきが生じ圧力リップルが大
きくなり、一定流量が送液できなくなる。この開閉時間
のばらつきを最少にするには、吸入側および吐出側のチ
ェック弁数を1組よりは2組,2組よりは3組と数を増
やすことにより粘性率の低い溶媒を送液したとき、より
効果的となる。
【0008】
【実施例】以下実施例を図1から図10を用いながら説
明する。
【0009】液体を送液する往復送液装置の実施例を図
1で説明する。
【0010】パルスモータ1により、プーリ2,タイミ
ングベルト3,プーリ4を経由してカム軸5および第1
カム6,第2カム7が回転する。これにより第1シリン
ダ8,第2シリンダ9の内部にある第1プランジャ1
0,第2プランジャ11が往復運動を行う。第1シリン
ダ8には、チェック弁が吸入側と吐出側に各2組が付属
され一方向に送流する。第1シリンダ8内の第1プラン
ジャ10と第2シリンダ9内の第2プランジャ11は後
述するが異なった位相で往復運動をすることにより、1
周期内の圧力の変動を小さく押えている。
【0011】溶媒14は、位相の異なった第1プランジ
ャ10,第2プランジャ11の往復運動により、吸引側
チェック弁12,吐出側チェック弁13が開閉し、圧力
センサ15へと送液される。この圧力センサ15の情報
は、信号処理回路16を経由して制御回路17に入り、
圧力変動を最少にするべくパルスモータ駆動回路18へ
駆動パルスを送り、駆動速度を調整する。
【0012】図2は図3を用いて動作原理を説明する。
【0013】図2は、吸引および吐出パターンを示し、
図3は、第1シリンダ8,第2シリンダ9の往復と吸引
側チェック弁12,吐出側チェック弁13の開閉および
溶媒の流れ方向をモード1からモード4まで4モードに
区分してその動作状態を示している。カム回転角度0〜
120°のモード1区間では、第1プランジャ10が吸
引側に移動し始まると吸入側チェック弁12が閉→開に
なり100μl吸引し、第2プランジャ11は吐出側に
移動し始まると吐出側チェック弁13は、開→閉になり
33.3μl 吐出する。
【0014】カム回転角度120〜240°前半のモー
ド2区間はモード1の第1プランジャ10が吸引した溶
媒100μlを大気圧から高圧にするため、倍速により
圧縮する区間で第1プランジャ10が吐出側へ移動し始
まると吸引側チェック弁12は開→閉となり、カム軸5
を倍速回転させ溶媒14を大気圧から高圧に圧縮させ
る。
【0015】この時第2プランジャ11は吐出状態にあ
り、吐出側チェック弁13は、閉になっているので3
3.3/2μl 送液するが、前記の倍速回転により、第
1プランジャ10と第2プランジャ11は総量で33.
3μl 送液する。
【0016】カム回転角度120〜240°後半のモー
ド3区間は溶媒14の圧縮が完了し、吐出する区間で、
吸引側チェック弁12と吐出側チェック弁13は開によ
り、第1プランジャ8と第2プランジャ11が吐出側に
移動しているので総量で(33.3μl/2)×2=3
3.3μl 送液している。
【0017】カム回転角度240〜360°のモード4
区間では、吸入側チェック弁12は閉にあり、吐出側チ
ェック弁13は、開のままになっている。第1プランジ
ャ10は吐出側へ移動していて、83.3μl 吐出し、
第2プランジャ11は、吸引側へ移動し、第1プランジ
ャ10で吐出された溶媒14を50μl吸引し、総量で
83.3μl−50μl=33.3μl送液する。
【0018】図4は図1の第1シリンダ部の詳細図でポ
ンプヘッド21には、吸入弁組22と吐出弁組25が取
付けられる。ポンプヘッド21には、ポンプシール27
が奥に入っている。プレート28には、第1プランジャ
10の軸受29がストップリング30で抜止めされ、ポ
ンプヘッド21に挿入されている。ここで吸入弁ホルダ
23にチェック弁24 2個が挿入された吸入弁組22
と吐出弁ホルダ26にチェック弁24 2個が挿入され
た吐出弁組25が組み合わされて使用される。図5は従
来のチェック弁で、弁体35のチェックボール室36に
は、チェックボール37が1個入っており、それぞれが
分解でき弁座38とチェックボール37で溶媒の流れの
開閉を行っている。
【0019】図6は本発明の実施例で、図4と同様にポ
ンプヘッド21に、吸入弁組41と吐出弁組43が取付
けられている。吸入弁ホルダ42にチェック弁24 3
個が挿入された吸入弁組41と吐出弁ホルダ44にチェ
ック弁24 3個が挿入された吐出弁組43が組み合わ
されて使用される。この状態で図3のモード4→モード
1に切替わったとき、吸入側チェック弁12は図6にお
いてチェックボール37が実線の位置(弁座38のシー
ル面39にチェックボール37が接している位置)から
チェックボール37が破線の位置(チェックボール室の
最上部40の位置)へ移行し閉→開になる。吐出弁側チ
ェック弁13は、図5のチェックボール室36内でチェ
ックボール37が破線の最上部にあった位置から実線の
シール面39に達してチェック弁は開→閉になる。この
時の閉じ時間は溶媒の粘性率,圧力,流量により変わ
る。すなわち閉じ時間が小さければ小さい程良い。
【0020】同じようにモードがモード1→モード2,
モード2→モード3,モード3→モード4と変ったとき
吸入側チェック弁12や、吐出弁側チェック弁13は上
記のように開閉を繰返す。特にいずれのチェック弁にお
いても開→閉になるときに、いかに閉じるまでの時間を
小さくするかが重要である。このことが圧力リップルを
より小さくする鍵となる。
【0021】従来のチェック弁を用いたチェック弁数各
1組およびチェック弁数各2組と本発明のチェック弁数
各3組を用いた圧力リップルを表1の一般に使用される
メタノールと、極性および粘度の小さいn−ヘキサンや
ペンタンについて実験を行った。
【0022】
【表1】
【0023】その結果は図8〜図10に示す(測定条件
は、流速500μl/min,負荷4×150mm(OD
S),測定時間60分)。
【0024】図8〜図10の圧力リップル分布は、図7
により計算した。すなわち微圧力リップル部をΔPと
し、そのΔP/2を相対圧力Pとして、0〜−P×1%
範囲の圧力リップル数をN1,0〜−P×2%範囲の圧
力リップル数をN2,0〜−P×3%範囲の圧力リップ
ル数をN3 ……とし、測定時間60分間の総圧力リップ
ル数をNとしてそれぞれの割合を求めた。
【0025】図8〜図10の結果からメタノールでは、
従来品のチェック弁数各1組の0〜−P×1%以上の圧
力リップル数は86.8% ,0〜−P×2%以上の圧力
リップル数は34.4% を示し、チェック弁数各2組の
ものは、0〜−P×1%以上の圧力リップル数が74.
1%,0〜−P×2%以上の圧力リップル数は1.2%
となりチェック弁数各2組のものの方が圧力リップル数
が極めて小さい。また本発明品の実施例では0〜−P×
1%以上の圧力リップル数は33.3% ,0〜−P×2
%以上の圧力リップル数は0%であり、従来品のチェッ
ク弁数2組より、0〜−P×1%を超える圧力リップル
数が大幅に少ないことを示している。さらに、ヘキサン
のように粘性率および極性の小さい溶媒でも、その効果
は大きく、本実施例では0〜−P×2%以上の圧力リッ
プル数は従来品のチェック弁数各2組では、24.5%
に対し本発明では15.2%とさらにその効果は大きい
ことを示している(チェック弁数各1組と各2組とで
は、0〜−P×2%以上の圧力リップル数は前者が8
0.3%,後者が24.5%とメタノールと同様チェック
弁数各2組の方が極めて小さくその効果は大きい。)。
またペンタンにおいても、図10に示すように従来品の
チェック弁数各2組では0〜−P×2%以上の圧力リッ
プル数は56.1% に対し、本発明では32%と少なく
より効果があることを示している(チェック弁数各1組
と各2組とでは0〜−P×2%以上の圧力リップル数は
前者が84.7%,後者が56.1%と後者の方が極めて
小さくその効果も大きい。)。すなわちチェック弁数が
各1組よりは、各2組の方が、各2組より各3組の方が
圧力リップルの絶対値が小さい方へ集中しているため、
溶媒を安定して送液していることを示している。
【0026】その理由として 吸入側と吐出側のチェック弁数各1組はチェック弁
が各1個のため、チェックボールと弁座の開閉時間のば
らつきがそのまま圧力リップルとして表われるが各2組
ではチェック弁数が各2個あるため相乗効果でチェック
ボールと弁座の相互間のばらつきが少なくなり圧力リッ
プル数は各1組より少なくなる。
【0027】 チェック弁数各3組は、上記理由によ
り各2組よりチェックボールと弁座の開閉時間の相互間
のばらつきが少なくなり圧力リップル数も少なくなる。
【0028】があげられる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、液体を送液する往復送
液装置において、粘性の低い溶媒から粘性の高い溶媒ま
で広範囲に亘り圧力リップルの小さい、かつ一定流量の
送液ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポンプの原理図である。
【図2】往復送液装置の吸引−吐出パターンを示す図で
ある。
【図3】往復送液装置の動作原理図である。
【図4】吐出弁組/吐出弁組取付図である。
【図5】従来のチェック弁断面図である。
【図6】本発明の吐出弁組/吐出弁組取付図である。
【図7】圧力リップル分布の計算を示す図である。
【図8】メタノールのリップル分布を示す図である。
【図9】ヘキサンのリップル分布を示す図である。
【図10】ペンタンのリップル分布を示す図である。
【符号の説明】
1…パルスモータ、2…プーリ、3…タイミングベル
ト、4…プーリ、5…カム軸、6…第1カム、7…第2
カム、8…第1シリンダ、9…第2シリンダ、10…第
1プランジャ、11…第2プランジャ、12…吸引側チ
ェック弁、13…吐出弁側チェック弁、14…溶媒、1
5…圧力センサ、16…信号処理回路、17…制御回
路、18…パルスモータ駆動回路、21…ポンプヘッ
ド、22…吸入弁組、24…吸入弁ホルダ、25…吐出
弁組、26…吐出弁ホルダ、27…ポンプシール、28
…プレート、29…軸受、30…ストップリング、35
…弁体、36…チェックボール室、37…チェックボー
ル、38…弁座、39…シール面、40…チェックボー
ルの最上部、41…吸引側チェック弁、42…吸入弁ホ
ルダ、43…吐出弁側チェック弁、44…吐出弁ホル
ダ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液の吸入側と吐出側にボール式チェック弁
    (以下チェック弁とする)を設け液体を送液する往復送
    液装置において、吸入側又は吐出側のチェック弁の組合
    せ数を3組以上にしたことを特徴とする往復送液装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、弁座と接するチェック
    ボールの直径は1.5mm〜5mm までの範囲に適用するこ
    とを特徴とする往復送液装置。
  3. 【請求項3】請求項1又は2において、弁体,弁座,チ
    ェックボールが一体構造になっているチェック弁を3組
    以上一体化したことを特徴とする往復送液装置。
JP4247603A 1992-09-17 1992-09-17 往復送液装置 Pending JPH06101634A (ja)

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JP4247603A JPH06101634A (ja) 1992-09-17 1992-09-17 往復送液装置

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JP (1) JPH06101634A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007527534A (ja) * 2004-03-05 2007-09-27 ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド 圧力を測定する装置および方法
CN105223972A (zh) * 2015-10-29 2016-01-06 中国科学院理化技术研究所 微量液体输送装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007527534A (ja) * 2004-03-05 2007-09-27 ウオーターズ・インベストメンツ・リミテツド 圧力を測定する装置および方法
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