JPH102280A - プランジャ往復動型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プランジャシールの寿命を向上させる。 【解決手段】 プランジャ４２を円柱状のセラミック製
のプランジャホルダ４３に固着し、このプランジャホル
ダ４３を洗浄部５０に設けたセラミック製のベアリング
５６にて摺動可能に保持する。カム４８の回転運動によ
りクロスヘッド４６が往復運動する際シリンダ４１の径
方向に振動し、この振動がプランジャホルダ４３に伝わ
るが、プランジャホルダ４３の支持点とシール２７、５
５とは近接しているため、該シールに半径方向に大きな
力が加わることを防止でき、シールの寿命を長く保つこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体クロマトグラ
フの送液ポンプ等に用いられるプランジャ往復動型ポン
プに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、液体クロマトグラフの送液ポン
プとして一般に使用されているプランジャ往復動型ポン
プの構成を示す断面図である。このポンプは、円筒形状
の中空のシリンダ１１等から成るポンプボディ１０、ポ
ンプ室２１が内部に形成されているポンプヘッド２０、
及び、ポンプボディ１０とポンプヘッド２０との間に設
けられたプランジャ洗浄部３０から構成される。

【０００３】プランジャホルダ１３に圧入又は溶着する
ことにより固着されたプランジャ１２は、シリンダ１１
端面に形成された貫通孔の内周壁にベアリング１４を介
して摺動可能に保持されている。シリンダ１１端部の内
壁面とプランジャホルダ１３との間にはバネ１５が設け
られ、シリンダ１１に嵌挿されたクロスヘッド１６によ
る押付力に対する付勢力をプランジャホルダ１３に与え
ている。クロスヘッド１６はシリンダ１１外側の端面に
カムフォロア１７を有し、このカムフォロア１７は図示
せぬモータにより回転するカム１８の周縁に接してい
る。

【０００４】シリンダ１１の貫通孔から突出したプラン
ジャ１２は、プランジャ洗浄部３０の略中央の洗浄室３
１を貫通してポンプ室２１に挿入されている。ポンプ室
２１の下面及び上面には、第１逆止弁２４を備える液体
吸引路２２、及び、第２逆止弁２５を備える液体吐出路
２３が形成されている。ポンプ室２１のプランジャ洗浄
部３０側の端面にはプランジャシール取付口２６が形成
されており、ここに第１プランジャシール２７が取り付
けられている。第１プランジャシール２７はプランジャ
１２の外径とほぼ同一内径の通口を有しており、この通
口を通ってプランジャ１２は挿入されている。

【０００５】プランジャ洗浄部３０の洗浄室３１の下面
及び上面には洗浄液供給路３２及び洗浄液排出路３３が
設けられており、常に新鮮な洗浄液が流されている。ま
た、洗浄室３１のポンプボディ１０側の端面にはプラン
ジャシール取付口３４が形成されており、ここに第２プ
ランジャシール３５が取り付けられている。第２プラン
ジャシール３５は第１プランジャシール２７と同じくプ
ランジャ１２の外径とほぼ同一内径の通口を有してお
り、この通口を通ってプランジャ１２が挿入されてい
る。

【０００６】上記構成において、プランジャ１２はポン
プ室２１内にて種々の液体に接触するため耐薬品性が必
要であり、サファイヤやセラミック等の材料が用いられ
る。プランジャホルダ１３は高い硬度が必要であり、熱
処理した金属が用いられる。また、プランジャ１２を保
持するベアリング１４は、硬いプランジャ１２に無理な
力が加わらないように、柔軟性を有する樹脂材が用いら
れる。更に、第１、第２プランジャシール２７、３５
は、液密性を高めるために、テフロン系の樹脂材から成
る円板状部材に通口の中心軸と同一円周上に周溝を設
け、その周溝に沿ってコイルバネを嵌め込んだ構造を有
している。

【０００７】上記構成のポンプでは、カム１８の回転運
動はそのカム１８のプロファイルにより決定される振幅
を有するクロスヘッド１６の水平方向への往復運動に変
換され、プランジャホルダ１３に固着されたプランジャ
１２の先端部はポンプ室２１に押し込まれ、又は、引き
出される。プランジャ１２が引き出されるときポンプ室
２１内は減圧し、液体吸引路２２の第１逆止弁２４が開
放して液体がポンプ室２１内に吸引される。一方、プラ
ンジャ１２が押し込まれるときポンプ室２１内は加圧さ
れ、液体吸引路２２の第１逆止弁２４が閉鎖し液体吐出
路２３の第２逆止弁２５が開放して液体がポンプ室２１
内から吐き出される。プランジャ１２の周壁に付着した
液体や第１プランジャシール２７とプランジャ１２との
接触面の隙間から漏れ出た液体は、洗浄室３１において
洗浄液により洗い流される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなポンプで
は、クロスヘッド１６は理想的には水平方向の往復運動
のみを行なうが、実際にはカム１８の回転運動に伴って
シリンダ１１の径方向にも力が加わるため、クロスヘッ
ド１６は径方向に振動をしながら往復運動する。プラン
ジャ１２及びプランジャホルダ１３はバネ１５の付勢力
によりクロスヘッド１６に押し付けられているため、ク
ロスヘッド１６の振動はプランジャ１２に伝わる。プラ
ンジャ１２はベアリング１４との密着面を支持点として
シリンダ１１の径方向に振動するため、特にこの支持点
から離れて位置する第１プランジャシール２７には通口
の径方向に大きな力が加わる。

【０００９】このため、第２プランジャシール３５と比
較して第１プランジャシール２７の消耗は激しく、寿命
が短くなり交換の頻度が高いという問題があった。ま
た、ベアリング１４も比較的柔らかい樹脂材から成るた
め、プランジャ１２が径方向に微動しつつ左右方向に往
復運動すると、摩耗が激しく寿命が短いという問題があ
った。

【００１０】本発明はこのような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
ジャシールやベアリング等の寿命を向上させることによ
り、信頼性の高いプランジャ往復動型ポンプを提供する
ことにある。

【００１１】

【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、往復動するクロスヘッドが嵌挿さ
れたシリンダを備えたポンプボディ部と、該クロスヘッ
ドに連動して往復動するプランジャにより液体の吸引・
吐出がなされるポンプ室を備えたポンプヘッド部と、ポ
ンプヘッド部とポンプボディ部との間にあって両者を連
結し洗浄液流路を備えた洗浄部とを具備し、ポンプボデ
ィ部と洗浄部、及び、洗浄部とポンプヘッド部との間に
液密性を有するシールをそれぞれ設けたプランジャ往復
動型ポンプにおいて、プランジャをセラミック製のプラ
ンジャ保持部に固着し、洗浄部において該プランジャ保
持部をセラミック製のベアリングにより摺動可能に保持
することを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係るポンプにおいて、プ
ランジャよりも太い外径を有する円柱状のプランジャ保
持部はシリンダの洗浄部側端面から突出し洗浄部内に往
復動可能に嵌挿され、このプランジャ保持部の端部に固
着されたプランジャが洗浄部のポンプヘッド部側端面か
ら突出してポンプ室に往復動可能に嵌挿される。洗浄部
において、プランジャ保持部はその周壁面に接触する硬
いセラミック製のベアリングによって保持される。すな
わち、ベアリングは２つのシールに挟まれた箇所に配置
され、一体化したプランジャとプランジャ保持部の全長
の中間部分を支持する。

【００１３】上記構成において、クロスヘッドが往復動
すると、プランジャ保持部はベアリングに案内されて滑
らかに摺動し、プランジャはポンプ室に押し込まれ、又
は、引き出される。このプランジャ動作により、液体は
ポンプ室へ吸引又は吐出される。ポンプ室内にてプラン
ジャ周壁に付着した液体は、プランジャが引き出された
際にプランジャ保持部側へ僅かに漏れるが、これは洗浄
部において洗浄液流路から供給される洗浄液により洗い
流される。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るプランジャ
往復動型ポンプによれば、一体化したプランジャとプラ
ンジャ保持部とをその中央付近においてベアリングによ
り支持しているため、ベアリングからその両側に位置す
るシールのいずれに対しても距離が短く、プランジャ保
持部が径方向に振動してもシールにおいて径方向に加わ
る力は小さい。このため、シールの寿命を延ばすことが
できる。

【００１５】また、一体として往復動するプランジャ及
びプランジャ保持部の全長の中間部分においてプランジ
ャよりも外径の大きいプランジャ保持部を支持するよう
にしたので、ベアリングとしてプランジャ保持部と同様
の硬いセラミックを使用してもプランジャ保持部が破断
する恐れは少なく、ベアリング自体の耐薬品性、耐摩耗
性も向上することができる。

【００１６】更には、プランジャとして外径の小さなも
のを使用し、これによりポンプ室内部の容積を小さくす
ることができる。このため、脈流や液体の置換性の改善
（いわゆる死空間を減らす）等、ポンプ性能を向上する
ことができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係るプランジャ往復動型ポン
プの一実施例について図１を参照しつつ説明する。図１
はこのプランジャ往復動型ポンプの構成を示す断面図で
ある。このポンプは、従来のもの（図２参照）と同様
に、ポンプボディ４０、ポンプヘッド２０及び洗浄部５
０から構成されるが、プランジャ４２及びプランジャホ
ルダ４３、並びに、それを保持するベアリング５６に特
徴を有している。

【００１８】細径のプランジャ４２は、長い円柱状のプ
ランジャホルダ４３に圧入又は溶着により固着されてい
る。プランジャ４２は耐薬品性を有するサファイヤやセ
ラミックから成り、プランジャホルダ４３は耐薬品性、
耐摩耗性を有するセラミックから成る。シリンダ４１の
洗浄部５０側の端面には、プランジャホルダ４３が周囲
に適当な間隙をもって貫通する貫通孔が形成されてい
る。洗浄部５０はその内部にプランジャホルダ４３が嵌
挿される案内孔が形成され、その案内孔のポンプヘッド
２０側にプランジャホルダ４３の外径に対し極く小さな
クリアランスにて嵌合する内径を有するセラミック製の
ベアリング５６が取り付けられている。このベアリング
５６は、プランジャホルダ４３が最も押し込まれた位置
（最大吐出位置）と最も引き出された位置（最大吸引位
置）との間で往復運動するに際し、プランジャホルダ４
３を保持しつつ案内するに充分な長軸方向の長さを有し
ている。

【００１９】ポンプ室２１の洗浄部５０側の端面にはプ
ランジャシール取付口２６が形成されており、ここに第
１プランジャシール２７が取り付けられている。第１プ
ランジャシール２７はプランジャ４２の外径とほぼ同一
内径の通口を有しており、この通口を通ってプランジャ
４２は挿入されている。また、洗浄室５１のポンプボデ
ィ４０側の端面にはプランジャシール取付口５４が形成
されており、ここに第２プランジャシール５５が取り付
けられている。第２プランジャシール５５はプランジャ
ホルダ４３の外径とほぼ同一内径の通口を有しており、
この通口を通ってプランジャホルダ４３は挿入されてい
る。洗浄室５１はベアリング５６よりもポンプボディ４
０側に位置しており、洗浄液供給路５２から供給される
洗浄液はプランジャホルダ４３の周壁に沿って流れ、洗
浄液排出路５３から排出される。

【００２０】上記構成のポンプでは、カム４８の回転運
動がクロスヘッド４６の左右方向の往復運動に変換さ
れ、バネ４５の付勢力と相まって、プランジャホルダ４
３を押し込み、又は、引き出す。プランジャホルダ４３
は、ベアリング５６の貫通孔の内周壁に沿って滑らかに
摺動し、その端部に固着されたプランジャ４２はポンプ
室２１に押し込む、又は、引き出される。従来と同様
に、プランジャ４２が引き出されるときポンプ室２１内
は減圧し、液体吸引路２２の第１逆止弁２４が開放して
液体がポンプ室２１内に吸引される。一方、プランジャ
４２が押し込まれるとポンプ室２１内は加圧され、液体
吸引路２２の第１逆止弁２４が閉鎖し液体吐出路２３の
第２逆止弁２５が開放して液体がポンプ室２１内から吐
き出される。

【００２１】ポンプ室２１内においてプランジャ４２周
壁に付着した液体は、プランジャ４２が引き出された際
に、洗浄部５０の、ベアリング５６とプランジャ４２と
で囲まれた空間に至り、更に、ベアリング５６とプラン
ジャホルダ４３の摺動面の極く僅かな隙間から洗浄室５
１側へ漏れ出す。この液体は、洗浄室５１において洗浄
液により洗い流される。洗浄液は、第２プランジャシー
ル５５の液密性によりシリンダ４１の内部へは漏れ込ま
ない。

【００２２】なお、以上説明した実施例は一例であっ
て、本発明の趣旨に沿って適宜変更や修正を行なえるこ
とは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るプランジャ往復動型ポンプの実
施例の断面図。

【図２】 従来のプランジャ往復動型ポンプの構成を示
す断面図。

【符号の説明】

２０…ポンプヘッド ２１…ポンプ室 ２７…第１プランジャシール ４０…ポンプボディ ４１…シリンダ ４２…プランジャ ４３…プランジャホルダ ４５…バネ ４６…クロスヘッド ５０…洗浄部 ５１…洗浄室 ５２…洗浄液供給路 ５３…洗浄液排出路 ５５…第２プランジャシール ５６…ベアリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復動するクロスヘッドが嵌挿されたシ
   リンダを備えたポンプボディ部と、該クロスヘッドに連
   動して往復動するプランジャにより液体の吸引・吐出が
   なされるポンプ室を備えたポンプヘッド部と、ポンプヘ
   ッド部とポンプボディ部との間にあって両者を連結し洗
   浄液流路を備えた洗浄部とを具備し、ポンプボディと洗
   浄部、及び、洗浄部とポンプヘッドとの間に液密性を有
   するシールをそれぞれ設けたプランジャ往復動型ポンプ
   において、プランジャをセラミック製のプランジャホル
   ダに固着し、洗浄部において該プランジャホルダをセラ
   ミック製のベアリングにより摺動可能に保持することを
   特徴とするプランジャ往復動型ポンプ。