JPH06336974A - 無脈流プランジャポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】対のシリンダ４、５内のプランジャ６、７を周
期的に吐出方向に移動させる駆動力をカム機構により伝
達する。対のプランジャ６、７は連動機構27により、お
互いに他方が吐出方向へ移動する力を利用して吸入方向
に相対移動する。その連動機構27は、プランジャ６、７
の吸入方向への弾性力を作用させるバネ30を介しプラン
ジャ６、７の往復移動方向に変位可能である。 【効果】小型化、低コスト化、カムフォロアの耐久性向
上、騒音の低減を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも一対のシリ
ンダ内におけるプランジャの往復により流体の吸入と吐
出とを行なう無脈流プランジャポンプに関し、例えば液
体クロマトグラフィーにおいて高圧かつ大流量の液体を
無脈流で送り出すのに利用される。

【０００２】

【従来の技術】図５に示す無脈流プランジャポンプ１０
０は、一対のシリンダ１０５、１０６と、各シリンダ１
０５、１０６内にシール１０９、１１０を介し往復移動
可能に挿入されるプランジャ１０７、１０８と、そのプ
ランジャ１０７、１０８の駆動力を発生する駆動装置
と、カム機構とを備える。その駆動装置はモータ１１５
を有し、そのカム機構はそのモータ１１５により回転駆
動される一対のカム１１３、１１４と、プランジャ１０
７、１０８に取り付けられたローラ状のカムフォロア１
１１、１１２とを有する。各カム１１３、１１４の回転
によりカムフォロア１１１、１１２を介し各プランジャ
１０７、１０８は周期的に吐出方向（図において右方）
に押される。また、各シリンダ１０５、１０６にはリタ
ーンスプリング１１６、１１７が内蔵され、各プランジ
ャ１０７、１０８を吸入方向（図において左方）へ付勢
する。各シリンダ１０５、１０６は、逆止弁１０２、１
０４が設けられている入口と、逆止弁１０１、１０３が
設けられている出口とを有し、その入口は液体タンク１
２０に接続され、その出口は互いに接続されている。

【０００３】そのカム１１３、１１４の回転によりプラ
ンジャ１０７、１０８が吐出方向に移動することでシリ
ンダ１０５、１０６から液体が吐出され、そのリターン
スプリング１１６、１１７の弾性力によりプランジャ１
０７、１０８が吸入方向に移動することでシリンダ１０
５、１０６に液体が吸入される。

【０００４】その両シリンダ１０５、１０６から吐出さ
れる液体が無脈流になるように、両カム１１３、１１４
の輪郭面が定められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のポンプによ
り高圧の液体を大量に送り出すためにはリターンスプリ
ング１１６、１１７の弾性力を大きくする必要がある。
そうすると、ポンプの構成部材の強度や駆動力等も大き
くする必要があるため、大型化すると共に製造コストが
増大するという問題がある。また、リターンスプリング
１１６、１１７の弾性力が大きくなると、上記カムフォ
ロア１１１、１１２に作用する力が大きくなるため、そ
のカムフォロア１１１、１１２の耐久性が低下してしま
う。さらに、高圧の液体を吐出するためにはシリンダ１
０５、１０６とプランジャ１０７、１０８との間へのシ
ール１０９、１１０の嵌め合いを密にする必要がある
が、そうするとプランジャ１０７、１０８とシール１０
９、１１０との摩擦が大きくなるため、リターンスプリ
ング１１６、１１７の弾性力ではプランジャ１０７、１
０８を円滑に作動させることができなくなり、プランジ
ャ１０７、１０８の動きが断続的になってカム１１３、
１１４とカムフォロア１１１、１１２との衝突によるハ
ンマー音が発生する。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ことのできる無脈流プランジャポンプを提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
対のシリンダと、各シリンダ内に往復移動可能に挿入さ
れたプランジャと、各プランジャを周期的に吐出方向に
移動させるための駆動力を発生する駆動装置と、その駆
動力を各プランジャに伝達するカム機構とを備え、対と
なるプランジャが互いに逆方向に往復移動することで流
体の吸入と吐出とを行なう無脈流プランジャポンプにお
いて、その対となるプランジャは、お互いに他方が吐出
方向へ移動する力を利用して吸入方向に相対移動するこ
とができるように、連動機構によって連動され、その連
動機構は、プランジャの吸入方向への弾性力を作用させ
るバネを介しプランジャの往復移動方向に変位可能に支
持されている。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、対となるプランジャは連動
機構を介し互いに他方が吐出方向へ移動する力を利用し
て吸入方向へ相対移動するので、吸入時にプランジャの
一方を吸入方向へリターンスプリングの弾性力により移
動させるのに比べ、各プランジャを駆動する力を低減で
きる。その連動機構は、プランジャの往復移動方向にバ
ネを介し変位可能に支持されているので、両シリンダか
ら吐出される液体が無脈流になるようにカム輪郭面形状
に応じて往復移動する両プランジャの動きに対応して変
位することができる。これにより、吸入時においては、
プランジャの一方は吸入方向へ駆動装置の発する駆動力
に基づき移動することになり、かつ、連動機構を介しプ
ランジャの吸入方向への弾性力が作用するので、吸入方
向へ円滑に移動することができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。

【００１０】図１、図２に示す無脈流プランジャポンプ
１は、液体クロマトグラフィーのためのキャリヤ液を無
脈流で吐出するものであり、一対のシリンダ４、５と、
各シリンダ４、５内にシール１６、１７を介し軸方向に
往復移動可能に挿入されるプランジャ（往復部材）６、
７と、そのプランジャ６、７を周期的に吐出方向に移動
させるための駆動力を発生する駆動装置と、対となるプ
ランジャ６、７を連動させる連動機構２７と、それらシ
リンダ４、５、プランジャ６、７、駆動装置および連動
機構２７が取り付けられるハウジングとを備える。

【００１１】各シリンダ４、５はハウジングに固定さ
れ、軸方向が平行となるよう並列する円筒状のシリンダ
本体４ａ、５ａと、各シリンダ本体４ａ、５ａの一端に
設けられた出入り口とを有し、各入り口は逆止弁１２、
１４と共通の吸入用配管１８を介しキャリア液３のリザ
ーバ容器２に接続され、各出口は逆止弁１１、１３を介
し共通の吐出用配管１９に接続されている。

【００１２】各プランジャ６、７は、シリンダ４、５の
外部においてハウジングに固定されたホルダー２０、２
１に、軸方向に往復移動可能に支持されている。これに
より、各プランジャは前記シール１６、１７とホルダー
２０、２１とにより２位置で支持されるので、軸方向に
安定して往復移動する。

【００１３】その駆動装置は、ハウジングに固定された
モータ１０と、このモータ１０によりチェーン巻き掛け
伝動機構２６を介し回転駆動されるカム軸２４とを有す
る。そのカム軸２４は、ハウジングに固定されたホルダ
ー２５に回転可能に支持されている。

【００１４】そのカム軸２４に一対のカム８、９が固定
され、各プランジャ６、７にローラ状のカムフォロア２
２、２３が回転可能に取り付けられている。各カム８、
９の外周の輪郭面に追従してカムフォロア２２、２３を
介し各プランジャ６、７が往復移動することで、各シリ
ンダ４、５からキャリア液３の吐出と吸入がなされる。
両カム８、９の外周の輪郭面は、図２においては略記し
ているが、両シリンダ４、５から共通の吐出用配管１９
を介し吐出される液体が無脈流になるように定められ
る。例えば、図３において、一点鎖線は一方のシリンダ
４における両カム８、９の回転角度に対する液体の吸入
流量および吐出流量の関係を示し、二点鎖線は他方のシ
リンダ５における両カム８、９の回転角度に対する液体
の吸入流量および吐出流量の関係を示し、両シリンダ
４、５から共通の吐出用配管１９を介し吐出される液体
の流量が一定値Ｑとなって脈流が生じないように、両カ
ム８、９の輪郭面が定められる。

【００１５】その連動機構２７は、対となるプランジャ
６、７の一方が吐出方向に駆動される場合は、その駆動
力を利用してプランジャ６、７の他方を一方に対し吸入
方向（図において左方）に相対移動させ、対となるプラ
ンジャ６、７の他方が吐出方向に駆動される場合は、そ
の駆動力を利用してプランジャ６、７の一方を他方に対
し吸入方向に相対移動させるものである。すなわち、そ
の連動機構２７はリンクロッド２８を有し、そのリンク
ロッド２８の一端は一方のプランジャ６に連結具２８ａ
を介し相対回転可能に連結され、他端は他方のプランジ
ャ７に連結具２８ｂを介し相対回転可能に連結され、中
央部は支持部材２９に連結具２８ｃを介し相対回転可能
に連結されている。その支持部材２９は、圧縮コイルバ
ネ３０を介しハウジング３２に支持され、これにより、
リンクロッド２８はプランジャ６、７の往復移動方向に
変位可能とされている。また、そのバネ３０はプランジ
ャ６、７の吸入方向への弾性力を支持部材２９に作用さ
せる。これより、一方のプランジャ６が他方のプランジ
ャ７に対し相対的に吐出方向に移動すると、リンクロッ
ド２８が中央部回りに揺動し、この揺動により他方のプ
ランジャ７は一方のプランジャ６に対し相対的に吸入方
向に移動する。同様に、他方のプランジャ７が一方のプ
ランジャ６に対し相対的に吐出方向に移動すると、リン
クロッド２８が中央部回りに揺動し、この揺動により一
方のプランジャ６は他方のプランジャ７に対し相対的に
吸入方向に移動する。

【００１６】上記構成によれば、カム軸２４を回転駆動
して一対のカム８、９を回転させると、そのカム輪郭面
形状に応じて一対のプランジャ６、７が往復移動し、一
対のシリンダ４、５から吐出用配管１９を介しキャリヤ
液３が無脈流で吐出され、また、各シリンダ４、５内に
リザーバ容器２からキャリヤ液３が吸入される。その対
となるプランジャ６、７は、連動機構２７を介し互いに
他方が吐出方向へ駆動する力を利用して吸入方向へ相対
移動するので、各プランジャ６、７を吸入方向へリター
ンスプリングの弾性力により移動させるのに比べ、各プ
ランジャ６、７を駆動する力を低減でき、キャリヤ液３
を高圧かつ大量に送り出す場合であっても小型化してコ
ストを低減できる。また、各プランジャ６、７に作用す
る力が低減されるので、カムフォロア２２、２３の耐久
性を向上できる。その連動機構２７のリンクロッド２８
は、プランジャ６、７の往復移動方向に変位可能にバネ
３０を介し支持されているので、両シリンダ４、５から
吐出される液体が無脈流になるようにカム８、９の輪郭
面形状に応じて往復移動する両プランジャ６、７の動き
に対応して変位することができる。これにより、吐出時
においては、両プランジャ６、７が共に吐出方向に移動
するので、連動機構２７のリンクロッド２８は吐出方向
に変位してバネ３０を圧縮することができる。また、吸
入時においては、各プランジャ６、７の一方は、駆動装
置の発する駆動力に基づき吸入方向へ移動することにな
り、かつ、吸入方向に変位するリンクロッド２８を介し
吐出時に圧縮されたバネの弾性力が作用するので、吸入
方向へ円滑に移動し、カム８、９とカムフォロア２２、
２３との衝突によるハンマー音の発生を防止することが
できる。

【００１７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、連動機構の構成はリンクロッドを
用いるものに限定されず、図４に示すように、各プラン
ジャ６、７にそれぞれラック４０、４１を連結し、両ラ
ック４０、４１に噛み合うピニオン４２を支持部材４３
により回転可能に支持し、その支持部材４３をガイド４
４によりプランジャ６、７の往復移動方向に変位可能に
支持し、その支持部材４３にバネ３０により弾性力を作
用するようにしてもよい。なお、図４において他は上記
実施例と同様で同一部分は同一符号で示す。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、高圧の液体を大量に送
り出す無脈流プランジャポンプの小型化、低コスト化を
図れ、カムフォロアの耐久性を向上でき、さらに、カム
とカムフォロアとの衝突を防止して騒音を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のプランジャポンプの構成図

【図２】本発明の実施例のプランジャポンプの部分側面
図

【図３】無脈流プランジャポンプにおけるカムの回転角
度と吐出流量との関係例を示す図

【図４】本発明の変形例を示すプランジャポンプの構成
図

【図５】従来例を示すプランジャポンプの構成図

【符号の説明】

４、５ シリンダ ６、７ プランジャ ８、９ カム ２２、２３ カムフォロア ２７ 連動機構 ３０ バネ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一対のシリンダと、各シリン
   ダ内に往復移動可能に挿入されたプランジャと、各プラ
   ンジャを周期的に吐出方向に移動させるための駆動力を
   発生する駆動装置と、その駆動力を各プランジャに伝達
   するカム機構とを備え、対となるプランジャが互いに逆
   方向に往復移動することで流体の吸入と吐出とを行なう
   無脈流プランジャポンプにおいて、その対となるプラン
   ジャは、お互いに他方が吐出方向へ移動する力を利用し
   て吸入方向に相対移動することができるように、連動機
   構によって連動され、その連動機構は、プランジャの吸
   入方向への弾性力を作用させるバネを介しプランジャの
   往復移動方向に変位可能に支持されていることを特徴と
   する無脈流プランジャポンプ。