(57)【要約】  本発明は、ピストンポンプ（１０）とそのポンプ用のピストンアセンブリ（３０）に関する。ピストンポンプは、シリンダーの軸Ａの周りに形成された内壁面（２２）を有するシリンダー（２０）と、シリンダー軸に沿って摺動するピストンアセンブリ（３０）とを備えている。このピストンアセンブリは、内壁面とほぼ密接する摺動可能な可撓性シール（３４）と、シールのサイズを大きくしたり小さくしたりするために軸の径方向に移動可能な周辺に配置された複数の部材（３７）を有するシール装着部（４４）とを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーの軸の周りに形成された内壁面を有するシリンダーと、シリンダー軸に沿って摺動するピストンアセンブリとを備えたピストンポンプであって、
ピストンアセンブリは、内壁面とほぼ密接する摺動可能な可撓性シールと、シールのサイズを大きくしたり小さくしたりするために軸の径方向に移動可能な周辺に配置された複数の部材を有するシール装着部とを含む、ピストンポンプ。
【請求項２】
複数の部材はそれぞれ、一体となって円錐形状を形成する表面を含み、ピストンアセンブリは、シールのサイズを大きくしたり小さくしたりするように円錐形状に対して作用するように軸に沿って移動可能な調節器をさらに含む、請求項１記載のポンプ。
【請求項３】
円錐形状は雄型であり、調整器は雌型であり、ピストンアセンブリは適宜、ロッカーをさらに含み、使用の際ロッカーの周りを部材が枢動し得る、請求項２記載のポンプ。
【請求項４】
ロッカーはピストンアセンブリを駆動する心棒を有し、調整器は心棒においてロッカー上に取り付けられている、請求項３記載のポンプ。
【請求項５】
シール装着部を形成する複数の部材は互いに弾性的に付着されている、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のポンプ。
【請求項６】
シールは複数の部材の端で支持されているほぼ平坦な端を有している、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のポンプ。
【請求項７】
シリンダー軸に沿って摺動するピストンアセンブリであって、ピストンアセンブリは、シリンダー壁面とほぼ密接する摺動可能な可撓性シールと、シールのサイズを大きくしたり小さくしたりするために軸の径方向に移動可能な周辺に配置された複数の部材を有するシール装着部とを含む、ピストンアセンブリ。
【請求項８】
請求項２乃至６記載のピストンアセンブリのいずれか１つの特徴を含む、請求項７記載のピストンアセンブリ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６記載のいずれか１つのポンプで使用されているピストンシール、又は、請求項７又は８のピストンアセンブリで使用されているピストンシール。
【請求項１０】
本明細書で実質的に記載され、適宜図面から参照されるポンプ、ピストンアセンブリ、又はシール。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のポンプを使用するクロマトグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主としてピストンポンプに関し、特に、そのポンプのピストンアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
クロマトグラフィのような多くの生化学的処理においては、液体を１つの領域から別の領域に移動させる必要がある。液体を移動させる手段は、汎用性を高めるために比較的低く（１バール以下）ゲージ圧と比較的高い（約２００バール）ゲージ圧の両方を発生可能であることが非常に重要である。さらに、そのようなポンプは吸引力（負のゲージ圧）を発生させる必要もある。ピストンポンプは十分正常に作動するということは分かっているが、特に高圧下ではピストンシールからの漏れが問題であった。
【０００３】
近年の商業的圧力のもとでは、完全に機能する製品をいち早く市場に投入することが望ましいとされている。ピストンポンプを必要とする場合は、エラストマー成形物によって形成されたピストンシールを使うことが一般的である。試用中にこれらのシールの漏れが発見されると、そのシールの漏れを防ぐために新しいシールを製造している間、大幅な遅延が発生するおそれがある。作動中に、シールが磨耗して漏れが生じることがあるので、シールの寿命もまた考慮すべき重要事項である。
【０００４】
さらに、希少又は高価な液体が使用される場合、廃液が発生するのは望ましくない。ピストンポンプにおいて廃液が発生する原因の１つはピストンのストロークの端のデッドスペースである。
【０００５】
また、液体を移動する手段は簡単に洗い流して洗浄できなければならない。複雑な形状のシールはデッドスペースが多いだけでなく細部まで洗浄するのが困難である。
【０００６】
本発明の実施形態は上述の問題に対処するピストンポンプとピストンアセンブリを提供するものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によると、シリンダーの軸の周りに形成された内壁面を有するシリンダーと、シリンダー軸に沿って摺動するピストンアセンブリを備えている、ピストンポンプが提供される。このピストンアセンブリは、内壁面とほぼ密接する摺動可能な可撓性シールと、シールのサイズを大きくしたり小さくしたりするために軸の径方向に移動可能な周辺に配置された複数の部材を有するシール装着部と、を含む。
【０００８】
一実施形態において、複数の部材はそれぞれ、一体となって円錐形状を形成する表面を含み、ピストンアセンブリは、シールのサイズを大きくしたり小さくしたりするように円錐形状に対して作用するように軸に沿って移動可能な調節器をさらに含む。
【０００９】
円錐形状は雄型であり、調整器は雌型であることが望ましく、ピストンアセンブリはさらにロッカーを含み、使用の際このロッカーの周りを部材が枢動し得ることが望ましい。
【００１０】
ロッカーはピストンアセンブリを駆動する心棒を有し、調整器はその心棒においてロッカー上に取り付けられていることが望ましい。
【００１１】
シール装着部を形成する複数の部材は互いに弾性的に互いに付着されていることが望ましい。
【００１２】
シールは複数の部材の端で支持されているほぼ平坦な端を有していることが望ましい。
【００１３】
本発明の第２の態様によると、シリンダー軸に沿って摺動するピストンアセンブリが提供される。このピストンアセンブリは、シリンダー壁面とほぼ密接する摺動可能な可撓性シールと、シールのサイズを大きくしたり小さくしたりするために軸の径方向に移動可能な周辺に配置された複数の部材を有するシール装着部と、を含む。
【００１４】
ピストンアセンブリは第１の態様のいずれか１つ以上の特徴を含んでいることが望ましい。
【００１５】
本発明の第３の態様によると、第１の態様のポンプで使用されているピストンシール、又は第２の態様のピストンアセンブリで使用されているピストンシールが提供される。
【００１６】
本発明の第４の態様によると、第１の態様によるポンプを使用するクロマトグラフィ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の概要は上述のとおりであるが、様々な方法で実施することができる。例示的な実施形態の１つを図を参照しながら以下のとおり説明する。
【図１】クロマトグラフィ装置に接続された本発明のポンプの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１はピストンポンプ１０を示す。このポンプは軸Ａを有するシリンダー２０とピストンアセンブリ３０を含む。ピストンは使用の際、矢印Ｂの方向に軸Ａに沿ってシリンダー内を摺動し、モーター（図示せず）等によって駆動され、ピストンアセンブリ３０の心棒３２に接続され得る。この動きによりシリンダーのヘッドスペース２４で圧力変化（吸引を含む）が起こり、それにより液体が生化学装置（この場合はクロマトグラフィ装置５０）に流入（又は流出）することができる。
【００１９】
ピストンアセンブリ３０は可撓性エラストマーシール３４を有し、このシール３４はシリンダーを封止してシリンダーの内壁面２２に対して摺動する。このシールはヘッドスペース２４にわたって延びている平坦な先端面３６を有している。このような構成により、ピストンがストロークの端に到達したときにデッドスペースを減らす。可撓性シール３４はシール装着部４４に支持されているのでその平坦面３４を維持することができる。
【００２０】
シール装着部４４は複数の弾性部材又は弾性的に接続された部材３７によって形成され、工作機械コレットの指状部材のように軸Ａの周りに配置されている。１２個の部材が想定されるが、より多い又はより少ない個数の部材でも適切であろう。装着部４４の部材は心棒３２の端に配置されているロッカー３８に支持されている。ロッカーは枢動点３１において各部材の枢軸として作用する。部材は枢動点３１を越えてシールから遠位の端まで延び、軸Ａに向かって細くなり、全体として雄型円錐形状３３を形成している。
【００２１】
ピストンアセンブリは調整器３５も含み、この調整器３５は心棒３２に形成されたねじ山４０に係合するねじ部分３９を有する。調節器は雌型円錐形状４２も含み、この雌型円錐形状４２は部材によって形成された雄型円錐形状３３と係合する。
【００２２】
適切な封止力を見出すことが望ましく、その封止力は様々な装置の様々な用途に合わせて調節する必要があるため、封止力は、調整器３５を回転させ、それにより調整器３５のねじ山４０上での移動及び心棒３２及びロッカー３８に対する移動を引き起こす手段によって調節することが可能になっている。調整器をロッカー３８に向けて動かすことにより、円錐形状は係合し、部材３７の上端は矢印Ｃの方向に向かって力がかけられる。次に、部材３７は枢動点３１の周りを枢動し、矢印Ｄの方向に向かってシール３４において径方向外向きに動く。調整器がロッカー３８から離れると、逆の動きが生じる。
【００２３】
このように、調整可能な封止力がシール３４において生成され得る。実際には、一度適切な封止力が確立されるとねじ部３９及び４０は必要がなくなり、固定位置「調整器」３５を使用でき、あるいは、シンプルな配置を使用できる。例えば、適切な空間を設けるためにシムやスペーサウォッシャを使用することが可能である。
【００２４】
上述した実施形態は本発明の実例である。添付の請求項で規定している本発明の範囲を逸脱することなく変形、追加、削除をすることが可能である。例えば、断面においてシリンダーとシールがほぼ円状であることが想定できるが、他の形状でも可能である。シール３４を除き、シリンダーやピストンアセンブリには金属製やプラスチック製の材料が使用されることが想定されるが、例えば、腐食性又は侵襲性の液体を排出する必要があるときには、セラミック材料などの他の材料も使用することができる。シール材料としては、天然ゴム、ＥＰＤＭ、ネオプレン、シリコーン、ウレタン、エチレンプロピレン（ＥＰ）等のポリマーやこれらポリマーの組合せを含むあらゆる可撓性ゴム材料が想定できる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ピストンポンプ
２０  シリンダー
２２  内壁面
２４  ヘッドスペース
３０  ピストンアセンブリ
３１  枢動点
３２  心棒
３３  雄型円錐形状
３４  可撓性エラストマーシール
３５  調整器
３６  先端面
３７  部材
３８  ロッカー
３９  ねじ部分
４０  ねじ山
４２  雌型円錐形状
４４  シール装着部
５０  クロマトグラフィ装置
【図１】
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【国際調査報告】
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