JPS6181584A - 送液ポンプ - Google Patents

送液ポンプ

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Publication number
JPS6181584A
JPS6181584A JP20434484A JP20434484A JPS6181584A JP S6181584 A JPS6181584 A JP S6181584A JP 20434484 A JP20434484 A JP 20434484A JP 20434484 A JP20434484 A JP 20434484A JP S6181584 A JPS6181584 A JP S6181584A
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JP
Japan
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pump
plunger pump
discharge
pressure
signal
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JP20434484A
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Inventor
Katsuhiko Saito
勝彦 斉藤
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)、産業上の利用分野 本発明は、主プランジャポンプと従プランジャポンプと
を用い、脈流の発生のない送液を行なう送液ポンプに関
するものである。
(ロ)、従来技術 液体クロマトグラフは、水、ヘキサン等の液体を移動相
とし、これを送液ポンプによりインジェクタに送液し、
インジェクタに注入された試料を移動相と共にカラムに
送液し、ここで試料の分離溶出を行ない、分離溶出され
た試料成分を検出器に導入し、その濃度測定から定1j
i:を行なうものである。
液体クロマトグラフに使用される送液ポンプば、送液す
べき移動相を広い流量範囲において常に定量的に送るこ
とが、分析精度を維持するための不可欠の条件となって
いる。
液体クロマトグラフ用の送液ポンプとしては、シングル
プランジャの往復動型小プランノヤボンプが広く使用き
れているが、プランジャがシングルであるためBM、流
の発生を必然的に伴なうものである。
そこで、脈流の発生を除く目的でダブルグランジャ型ポ
ンプが使用されているので、これを第2図によシ説明す
る。
第2図(イ)はダブルプランジャ型ポンプの系統図、同
図113)はダブルプランジャ型ポンプの理想的な吐出
kk 、吸入量時性を示す波形図、同図(qは実際のそ
の吐出i特性を示す波形図である。
第2図(5)において、■は第1のプランジャポンプ、
I(1第2のプランジャポンプで、両者は共に並列接続
されている。。第1のプランジャポンプ■と第2のプラ
ンジャポンプ■は共に同一の礪成部材を使用し、同一構
造であシ、単に一方のポンプが吸引行程にあるときに、
他方のポンプは吐出行程を行なう点で相違し、このため
カムの取付位相を異にしているだけであるから、両者の
ポンプの同一構成部材には同一参照符号を付して説明す
る。
41は移動相42が注入された容器、43はサクション
フィルタであり、移動相42内の塵等の排除を行なう。
44はシリンダであシ、その内部にポンプ室44αが設
けられ、ポンプ、%44dにおいてはプランジャ46と
これに固層されたシール体47が移動可能に位置してい
る。48はプランジャホルダであり、その右側面にはロ
ーラ49が軸支されており、このローラ49はカム52
の外形円と接している。50はばねで、シリンダ44の
石側面とプランジャホルダ48の左O1:1mとの間に
装架され、プランジャホルダ48に右方向への付勢を与
えている。51は固定壁であり、プランジャホルダ48
が左右方向に摺動自在に係合されている。カム52はモ
ータ53にリンク機構を介して接続されて2す、第1の
プランジャポンプIに吸引行程を開始させる位相でカム
52を取付けたときは、第2のプランジャポンプ■に吐
出行程を開始きせる位相でカム52を取付ける。
次に、その作用を説明すると、第1のプランジャポンプ
Iのカム52がモータ53によシ一方向に回Ik:范劫
され、その外形円の変位をローラ49を介し、ばね50
の付勢に抗してプランジャホルダ48とグランジャ46
とを左方向に移動させ、ポンプ室44α内に吸引された
移動相42をチェック弁451Si介して送液を開始す
る。
一方、第2のプランジャポンプ■のカム52もモータ5
3により回転され、その外形円の変位によシばfl15
0の付勢を受け、グランジャ46とプランジャホルダ4
8とが右方向に移動され、容器41内のり動相42をポ
ンプ室44α内に吸引する。
このように吸引、吐出作用を第1のプランジャポンプ1
と第2のプランジャポンプ什とが交互に反復することに
より、移動相が連続して送液される。第2図(B)に第
1のプランジャポンプIと第2のプランジャボンプロと
の吸引、吐出量特性を示すが、このような理想特性を呈
する場合は脈流を生じることがない。
しかしながら、液体クロマトグラフに使用される送液ポ
ンプは、通常は移動相を例えば200 Kq/檜 程度の晶圧を与えて送液するのであるが、移動相として
水を使用した場合は280に9/  の圧力にて1.3
圀 %の体積収縮、即ち圧縮率を持ち、ヘキサンについては
同じ圧力で4.3%の、メタノールについては同じ圧力
で3.3%の圧縮率を持つため、第2図(至)に示すよ
うに第1のプランジャポンプIが吐出行程を開始する時
刻t。l ’! 1 t4 +・・・と第2のプランジ
ャポンプ■が吐出行程を開始する時刻tl+t、・・・
とにおいて、移動相に吐出圧を加えられることによる体
積圧縮が生じ、同図(qに示すように時刻t。、tl、
ら、・・・において脈流を発生する。
さらに、この脈流は、移動相の圧縮率の他に、チェック
弁の応答遅れやそのばらつきなどによる不確実な動作に
よっても発生する。
(ハ)、目的 本発明は、前記した従来技術の有する欠点を解消するも
のであって、主プランジャポンプを一定流量で吐出させ
、一定流惜の吐出行程の終了間近かの圧力を検出し、こ
れを圧力設定信号として従プランジャポンプを一定吐出
圧動作を行なわせ、送出液である移動相の圧縮率やチェ
ック弁の応答遅れ等の影響による脈流の発生のない吐出
を行なう送液ポンプを提供することを目的とする。
に)、構成 本発明は、一定流量吐出を行なう主プランジャポンプと
一定圧吐出を行なう従プランジャポンプとを並列接続し
、主プランジャポンプが一足流量吐出開始後の位置を検
出する第1の位置検出器と、一定流量吐出終了前の位f
を検出する第2の位置検出器とを設け、第2の位置検出
器によシ発生される位置信号と同期して、主プランジャ
ポンプと従グラ/ジャポンプとから送出される送出液の
圧力を検出する圧カセ/すからの圧力信号をサンプリン
グし、これを従プランジャポンプに一定圧吐出動作を行
なわせるための圧力設定信号とし、第1の位置検出器か
らの位置信号の発生される迄、換言すると主プランジャ
ポンプの一定流量吐出終了時よりも前の時間から、その
吸引行程時間を含め、主プランジャポンプの一足流量吐
出開始後より後までの時間にわたって、従プランジャポ
ンプに一定圧吐出動作を行なわせ、脈流の発生を防止す
るものである。
(ホ)、実施例 以下に本発明の送液ボンダの実施例を液体クロマトグラ
フに適用した例について第1図を参照しながら説明する
第1図囚は本発明の実施例の系統図、同図■は主プラン
ジャポンプと従プランジャポンプとの吐出室および吸引
量との関係を説明する波形図、同図(Qは主プランジャ
ポンプの一定流に吐出後の初期と終期の時点に発生され
る位置パルス波形図、同図0は送出液の圧力信号波形図
である。
嬉1図囚において、水、ヘキサン等の与動相2が充填さ
れた容器であシ、3はM#の除去用サクションフィルタ
である。
Mi一定流量吐出を行なう主プランジャポンプで、以下
に記載する部材から構成されている。
4は主プランジャポンプMの固定されたシリンダであり
、4αはポンプ室、5αと5bはチェック弁である。6
はプランジャ、7はシール体、9はプシンジャホルダで
あり、シール体7はシリンダ4に固定されていて、ポン
プ室4αを液密状態に保つ。8はばねで、シリンダ4の
右側側面とプシンジャホルダ9の左側側面との間に装架
され、プランジャホルダ9に右方向の付勢を与えている
10はプランジャホルダ9の内部に穿設された空間部に
その半分が位置し、他の半分が露出するローラで、不図
示の軸受装置に軸支され、後述するカムの外形円と摺接
している。11は固定壁で、これに穿設された孔にプラ
ンジャホルダ9が左右方向に移動自在に嵌入されている
。12はカムで、その形状は主プランジャポンプMか一
定流量を吐出できる形状に形成され、そして偏芯した位
置に回転軸13が軸層されており、この回転軸13は一
方向に回転するステップモータの如きモータ14に軸層
されている。カム12はモータ14によシ矢印で示す方
向に回転駆動され、その外形円と摺接するローラ10を
介してプランジャホルダ9に固着されたプランジャ6を
ばね8の作用下において左右方向に駆動させる。なお、
前記したカム12はその半回転により吐出行程を、他の
半回転により吸引行程を行なうものである。12cLは
カム120面上に1役された孔であり、カム12が半回
転して主プランジャポンプMに最終吐出行程を行なわし
める位置よりも若干手前の位置に配設されている。そし
て、カム12が回転し、主プランジャポンプMに最終吐
出行程を行なわしめる位置よりも若干手前の位置に位置
させたときの回転変位された孔12αの到達を検出する
磁気抵抗素子、コイル又はホトマイクロセンナの如き検
出器12bが配設され、孔12αと検出器12Aとによ
り主プランジャポンプMの一定圧吐出動作の最終位置よ
りも若干手前の位置を検出する第2の位置検出器を構成
する。この位置検出器により、後述する第1図(qに示
す位置パルスSl 、 b2 、・・・を発生し、これ
を後述する圧力センサから発信される圧カイを号をコン
トローラにサンプリングさせるための信号として使用さ
れる。12Cは同様にカム12に穿設された孔でおり、
カム12が回転し主プランジャポンプMに一定流量の吐
出を開始させてから若干経過した位置に配設されている
。そして、カム12が回転し、主プランジャポンプMが
一定流量の吐出を開始させてから若干経過したときの回
転変位された孔12Cの到達を検出する同様の磁気抵抗
素子、コイル又はホトクロセンサの如き検出器12d。
が配設されており、その孔12Cと検出器12dとによ
り主プランジャポンプMが一定流量の吐出開始を行なっ
てから若干経過した位置を検出する第1の位置検出器を
構成する。この位置検出器により、後述する第1図(Q
に示す位置パルスh1g−2,・・・を発生し、後述す
る従プランジャポンプを駆動するモータを逆転させるた
めの信号として使用される。
Sは従プランジャポンプであり、その1ストロークの最
大吐出流鐘は、主プランジャポンプMが吸引行程を行な
っている間に行なわれる必要な吐出量を十分にカバーで
きるものでなければならず、また脈流除去のため一定圧
吐出を行なう機能を有している。以下に、その構成部材
について説明する。
15は従プランジャポンプSの固定されたシリンダであ
シ、15αはポンプ室であり、その1ストロークの最大
吐出量は、従プランジャポンプSが主プランジャポンプ
Mの一定流量の吐出終了位置よりも若干手前の位置から
主プランジャポンプMの吸引行程を含め、次の一定流量
の吐出開始位置より若干経過した位置まで一定圧吐出を
行なうため、主プランジャポンプMの1ストロークの吐
出量よりもよシ犬であることが必安である。16αと1
6bはチェック弁、17はプランジャ、18はシリンダ
15に固着されたシール体、20はプランジャ17と連
接されたラック、21はラック酸でろシビニオン23と
噛合い停会している。25は可逆回転可能なステップモ
ータの如きモータであり、ビニオン23と回転軸24を
介して軸層されている。19はラック歯21とピニオン
23とのバックラッシュを除去するためのばねで、シリ
ンダ15の右側側面とラック20の左和1j側面とのr
dlに装架烙れている。22は固定壁であり、ラック2
0が矢印方向に示すように左方方向にOJjt可NUに
嵌合されている。26はラック20の右側端面が進入し
うる孔部を設けられた固定壁であり、発光素子27と受
光素子28とが設けられ、これによシ第3の位置検出器
を構成する。そして、ランク20の右側端面が右方向に
移動し、発光素子270発光光を遮光する位置に到達し
たとき、即ち従プランジャポンプSが吸引行程を終了し
吐出行程に入る位1道であるランク20のホームポジシ
ョンを検出し、これを後述するコントローラに加え、従
プランジャポンプSのモータ25を正伝させるための信
号とする。
29は圧力センサで、主プランジャポンプMと従プラン
ジャポンプSの送液される移動相の圧力を検出するもの
である。
30はインジェクタで、注入された試料を送液された移
動相と共にカラム31に送液し、分離浴出された各試料
成分を検出器32に送液し、各試料成分の濃度測定を行
なう。
33はコントローラで、リードl、を介して主プランジ
ャポンプMのモータ14を一方向にのみ回転枢動させ、
圧力センサ29からリード13を介して連続入力される
圧力信号を、第2の位置検出器によシ検出された第1図
0に示す位置パルスS、。
−・・・・を得、これを従プランジ゛ヤボンプSに一寛
圧吐出動作を行なわせるだめの基準信号とな12、その
仮に入力される圧力センサ29からの圧力1に号と比較
し、その偏走信号が岑となるようにリードl、を介して
モータ25の駆!JJ制御を行なう。また、113の位
t*検出器からの就プランジャポンプSのホームポジシ
ョン位置を示す信号がリードe、ヲ介して人力されると
、リードl、f介してモータ25に正転を行なわせるた
め駆動制御を行ない、さらに第1の位置検出器により検
出された第1図(C)に示す位置パルスfh ! tt
 ”・・がリードl、を介して入力されたときに、若干
の遅延【時間r幻、たセ2:にリード12を介してモー
タ25に逆転を行なわせるための駆動制御を行なう。
次に、第1図の)について断、明する。?i: ql+
け吐出量、吸入鮒を示し、横軸は時間糊Iである。mは
主プランジャポンプMの吸引、吐出波彩であり、時点t
。からt、とt、から’11が吐出行程を、時点t6か
らt7は吸引行程を示す。前記したように主プランジャ
ポンプMは時点t0とt、とから吐出行程に入るが、移
動相の持つ圧縮率、チェック弁の遅れ等により点% m
’に示すように非線形な立上り特性の吐出を行なった後
に一定流量の吐出を行なう。
Sは従プランジャポンプSの吸引、吐出波形であり、時
点t0を言めt、まで、時点t4からt、まで、時点’
II以後は吐出行程を、特に時点t0を含めt。
までと、t5からt、までと、tl、以後とにおいて一
足圧吐出動作を行ない、そして時点らからζまで、t、
からt、。までを吸引行程を行なう。
fは、主プランジャポンプMと従プランジャポンプSと
の総合吐出量を示す。
時点1.とt8における点e、とetは、主プランジャ
ポンプMが一定流量の吐出開始をしてから若干経過した
位置を示し、これを第1の位置検出器により検出し、第
1図(qに示すパルス史1+tt・・・が発生され、ま
た時点t、とtInにおける点d、1とd。
は主プランジャポンプMが一定流量の吐出終了位置よシ
も若干手前の位置を示し、これを第2の位置検出器によ
υ検出し、第1図0に示すパルスS1゜Sl、・嗜・が
発生される。
第1図0は圧力センサ29よシ発生される圧力信号を示
し、rlとr、は第2の位置検出器により発生される位
置パルスS、 、 S、 、・・φによりコントローラ
33にサンプリングされる圧力設定信号を示す。なお、
時点t0を含めtlまで、t、からt、まで、tl。以
後が従プランジャポンプSに一定圧吐出を行なわせるた
めに用いられる圧力信号利用範囲を示す。
次に、かかる構成を持つ本実施例装置の作用を説明する
第1図囚に示す状態において、主プランジャポンプMが
吐出行程を開始する状態に、従プランジャポンプSは吸
引行程を開始する状態にあるものとする。
コントローラ33からの駆動信号がリード11をモータ
14に入力され引続き一方向に回転駆動され、カム12
を矢印方向に回転させ、ローラ10を介してプランジャ
ホルダ9を左方向に移動させ、これに伴ないばね8の付
勢に抗してプランジャ6をポンプ冨4αにおいて左方向
に移動開始させ、ポンプ冨4α内に吸引された移動相2
をチェック弁5bを介し導管P4に送液開始する。
なお、この際、移動相2の持つ圧縮率、チェック弁の作
動遅れにより、第1図(ロ)に示す時点t0から非線形
立上り特性m′を呈し、その後に一定流量の吐出が行な
われる。カム12が反時計方向に回動され、孔12Cが
検出器12dの直下に到達する時、(It、において、
第1図(qに示す位置パルス史、を発生し、これをリー
ド14を介してコントローラ33に入力される。
コントローラ33は、位置パルス史、を入力されてから
若干の遅延時間を経過した後にリード!、を介してモー
タ25に逆転させるための駆動制御を行なわせ、ピニオ
/23を時計方向に回転開始させる。そして、ラック2
0を右方向に移動させ、グランジャ17をポンプ室15
αにおいて右方向に移rX/I開始させ、容器1内の移
動相2を導管P、、P、。
チェック弁16Cを介してポンプ室15αに時点t、か
ら吸引開始を行ない、これを時点t4まで続行する。
このように従プランジャポンプSが吸引行程を行ない、
その終了時点t4に達すると、ラック20は発光素子2
7の発元光の受光素子28による受光が遮断され、これ
をリード16を介してコントローラ33に入力する。コ
ントローラ33はその信号が入力されると、リード12
を介しモータ25に正転を行なわせる駆動制御を行なわ
せる。
この間に、一定流量の吐出行程に入っている主プランジ
ャポンプMにおいて、カム12は反時計方向の回転を続
行し、主プランジャポンプMが一定流量の最終吐出位置
よりも若干手前の位置でめる時点t、において、孔12
CLがホトマイクロセンサ12bの直下に到達し、この
孔12αとホトマイクロセンサ12bとよシなる第2の
位置検出器より第1図(qに示す位置パルスSIを発生
し、とn?リード!5を介してコントローラ33に入力
される。こnによりコントローラ33は圧力センサ29
から出力される圧力信号をサンプリングし、第1図0に
示す圧力設定信号かを得、これを基準信号としその後に
入力される時点t、−1での圧力信号と比較し、その偏
差信号が零とする制御信号を得、これによりリードl、
を介してモータ25の駆動制御を行ない、時点t、から
t8にわたって従プランジャポンプSK一定圧吐出を行
なわせる。
第1図の)に明白に示されているように、主プランジャ
ポンプMの一定流量吐出行程の終了前に圧力センサ29
からサンプリングした圧力信号を圧f。
力設定信号!□とじているため、移動相2の圧縮率やチ
ェック弁の作動遅れ等の影響のない状態の圧力信号とな
っている点と、′主プランジャポンプMが一定流量の吐
出を終了する前に従プランジャポンプSが前記した圧力
信号をその設定信号として一定圧吐出動作を開始するた
め、主プランジャポンプMから従プランジャポンプSへ
の吐出行程の切換りの際の脈流の発生を阻止することが
できる。
主プランジャポンプMは第1図(ロ)に示す時点t6か
ら吸引行程に入るが、この場合カム12の外形円か右方
向に移動を開始し、ばね8の付勢を受けてプランジャ6
とプランジャホルダ9が右方向に移動を開始し、移動相
2を導管P、、P、、チェック弁5αを介してポンプ室
4α内に吸引される。カム120回転続行により、主プ
ランジャポンプMけ時点t、まで吸引動作を行ない、時
点t、から吐出動作を行なう。この場合にカム12の外
形円は左方向に移動を開始するため、プシンジャホルダ
9とプランジャ6を左方向に移動を開始させ、ポンプ室
4α内の移動相2をチェック弁5bを介して吐出する。
主プランジャポンプN1が鋪1図(B)に点線m′で示
す非直線立上り特性を呈しながら、一定流量の吐出動作
を開始する。カム12に設けられた孔12.?が回転変
位し、ホトマイクロセ/す12dの直下を通過する時点
t、において第1図(Qに示す位置ハルスt、を発生し
、これをリード14で介してコントローラ33に入力さ
れる。若干の迎延時間を経た後にリードl、を介しモー
タ25に逆転を行なわせるだめの駆動制御をする。これ
によシビ二  □オン23は時計方向に回動させ、ラン
ク20を右方向に移動させ、プランジャ17を右方向に
移動させ、移動相2をポンプ室15αに吸引させる動作
を開始し、これを時点t、からt、。まで行なう。
この間に主プランジャポンプMは一定流量の吐出動作を
行ない、時点t1゜においてカム12に設けられた孔1
2αがホトマイクロセンナの如き検出器12bの直下を
通過し、このとき位置パルスS、を発生する。これをリ
ードg、を介してコントローラ33に入力させ、圧力セ
ンサ29に入力される圧力信これを従プランジャポンプ
Sに一定圧吐出動作を行なわせるだめの基準信号となる
なお、本実施例において説明した液体クロマトグラフ用
の送液ボンダは、その他の一般的な送液ポンプとして用
いうろことは勿論である。
(へ)、効果 以上説明したように本発明によると、一定流量の吐出を
行なう主プランジャポンプと一定圧吐出を行なう従プラ
ンジャポンプとを並列接続し、主プランジャポンプの一
定流量吐出終了位置よシも若干手前の位置を検出する第
2の位置検出器より発生される位置パルスに同期し、そ
の位置における吐出液の圧力を検出し、これを従プラン
ジャポンプに一定圧動作を行なわせるための圧力設定f
g号として用い、さらに主プランジャポンプの一定流量
吐出開始位置よシも若干後の位置を検出する第1の位置
検出器からの位置パルスの発止時点まで間を、従プラン
ジャボングに一定圧吐出動作を行なわせる構成であるか
ら、送液される液体の圧縮率、送液される液体の相違に
よる圧ね率の相違やチェック弁の作動遅れ等があっても
、主プランジャポンプから従プランジャポンプへの切換
の際の脈流の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に関するものを示し、同図(A)は本発
明の送液ポンプの実施列の系統図、同図(B)は主プラ
ンジャポンプと従プランジャポンプとの吸引、吐出祉の
波形図、同図(qは位置パルス波形図、同図0は圧力信
号波形図、第2図は従来装置に関するものを示し、同図
(5)はダブルプランジャポンプの系統図、同図(ロ)
はその理想的な吸引、吐出゛にを示す波形図、同図(q
は実際の吐出オ波形図である。 lは容器、2は移動相、3はサクションフイルク、4と
15はシリンダ、4αと15αはポンプ室、5α、 5
 、!I、 16αと16.6はチェック弁、6と17
はプランジャ、7と18はシール体、9はプランジャホ
ルダ、8と19はばね、10はローラ、”’    (
B)22と26は固定壁、12はカム、12aと12C
はカムに設けられた孔、12bとl’%はホトマイクロ
センサ、13と24は連結軸、14と25はモータ、2
0はラック、21はラック歯、23はビニオン、27は
発光素子、28は受光素子、29は圧力上ンサ、30は
インジェクタ、31はカラム、32は検出器、33はコ
ントローラ、l、 、z、 、is、   (C)l、
 、l、 、l、はリード線、Pl +P2 +”$ 
+P4 +P5 +P6 +P7は4管である。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、一定流量吐出を行なう主プランジャポンプと、
    前記ポンプと並列接続されていて、一定圧吐出を行なう
    従プランジャポンプと、前記主プランジャポンプと従プ
    ランジャポンプとから吐出される吐出液の圧力を検出す
    る圧力センサと、前記主プランジャポンプの一定流量吐
    出開始時後の位置を検出する第1の位置検出器と、前記
    主プランジャポンプの一定流量吐出終了時前の位置を検
    出する第2の位置検出器と、前記第2の位置検出器の位
    置信号の発生と同期してサンプリングされた前記圧力セ
    ンサからP圧力信号を用いて前記従プランジャポンプに
    一定圧吐出動作を開始させ、前記第10位置検出器の位
    置信号の発生される迄前記従プランジャポンプに一定圧
    吐出動作を継続させる制御を行なうコントローラとを備
    える送液ポンプ。
JP20434484A 1984-09-28 1984-09-28 送液ポンプ Pending JPS6181584A (ja)

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