(57)【要約】【課題】  送液装置に備えられた逆止弁の弁体・弁座の固着を解消する。【解決手段】  プランジャポンプの吸入口（１２，２２）・吐出口（１２，２３）と連通する流路切換弁を配設し、弁体・弁座の固着を解消させるための流路と、通常の送液のための流路を切換可能にする。送液不良を生じたプランジャポンプ１０の吸入口にプランジャポンプ２０の吐出口１２を連通させる。プランジャポンプ２０によって送液された液体は流路切換弁２５とバイパス流路２７、流路切換弁１４を経てプランジャポンプ１０の吸入口１２に到達し、吸入口１２の弁座・弁体を固着させている塩などを溶解・除去する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送液される液体が貯留されるリザーバに連通される上流側流路、
前記液体が送液される先の流路に連通される下流側流路、
第１のプランジャポンプの吸入口に連通される流路、
前記第１のプランジャポンプの吐出口に連通される流路、
第２のプランジャポンプの吸入口に連通される流路、
前記第２のプランジャポンプの吐出口に連通される流路が接続される流路切換機構を備え、
前記流路切換機構は、
前記第１のプランジャポンプの吐出口、前記第２のプランジャポンプの吐出口、前記下流側流路を連通し、前記第１のプランジャポンプの吸入口、前記第２のプランジャポンプの吸入口、前記上流側流路を連通する第１の状態と、
前記第１のプランジャポンプの吐出口、前記第２のプランジャポンプの吸入口を連通する第２の状態とを切り換えることを特徴とする送液装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送液装置において、
前記流路切換機構の第２の状態は、さらに前記第２のプランジャポンプの吐出口、前記第１のプランジャポンプの吸入口を連通することを特徴とする送液装置。
【請求項３】
請求項２に記載の送液装置において、
前記第１のプランジャポンプの吐出口、前記第２のプランジャポンプの吸入口、前記上流側流路を連通し、前記第２のプランジャポンプの吐出口、前記第１のプランジャポンプの吸入口、前記下流側流路を連通する第３の状態とを切り換えることを特徴とする送液装置。
【請求項４】
請求項３に記載の送液装置において、
前記下流側流路に圧力センサを備え、
前記圧力センサの出力に基づいて前記第１及び第２のプランジャポンプでの送液不良の有無を判定し、
不具合を生じた一方のプランジャポンプの吸入口と、他方のプランジャポンプの吐出口を連通するように前記流路切換機構を切換える制御部を備えたことを特徴とする送液装置。
【請求項５】
請求項２〜４いずれか１項に記載の送液装置において、
前記流路切換機構は、６ポートロータリーバルブであることを特徴とする送液装置。
【請求項６】
請求項１から６いずれか１項に記載の送液装置の前記下流側流路に、試料を流路に導入するインジェクタ、前記試料を成分毎に分離するカラム、分離された成分を検出する検出器を備えた液体クロマトグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフに用いられる送液装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液体クロマトグラフの構成を図４（ａ）に示す。リザーバ１に入れられた液体（移動相）は、送液装置２で吸引され、送液される。送液装置２の下流側には、圧力センサ３が設置され、送液の状態が確認される。インジェクタ４から導入された試料は、送液装置２によって送液された移動相とともにカラム５に流入する。導入された試料は、カラム５で成分ごとに分離される。カラム５は、カラムオーブン６で一定温度に維持されている。カラム５で分離された試料は、時間を追って成分ごとに検出器７を通過し、検出器７の下流に設置された廃液瓶９に使用済み移動相とともに貯留される。検出器７は、そのフローセル部を試料成分が通過すると、試料成分の濃度に対応して検出信号を発する。検出信号は制御部８に伝送され、制御部８においてデータ処理が行なわれる。また、制御部８は、送液装置２の流量やカラムオーブン６の温度、検出器７の検出条件の設定がされ、分析の設定条件に応じた動作を実行する。
【０００３】
液体クロマトグラフでは、高圧（数十MPa）条件下で脈流の少ない高精度な送液が求められる。そのために、送液装置２としてはプランジャポンプが多用される。プランジャポンプは、プランジャの往復運動により液体を吸引・吐出することで送液するもので、液体クロマトグラフに適した送液装置である。特に、並列型ダブルプランジャポンプは、シングルプランジャポンプや直列デュアルプランジャポンプ等と比較すると、吐出時と吸引時の流量の差が小さいという特徴を持っており、高精度な送液に適している。
【０００４】
並列型ダブルプランジャポンプは、２台のプランジャポンプが、共通の吸入口（分岐点）及び共通の吐出口（合流点）を持つように並列に配置されたものである。各プランジャポンプには、それぞれのカムＣ１，Ｃ２の回転運動により駆動され往復動を行なうプランジャＰ１，Ｐ２が備えられている。カムＣ１，Ｃ２はその回転位相差が常に一定となるように互いに固定されており、１台のモータ（図示しない）によって一定の速度で回転駆動される。両プランジャポンプのカムＣ１，Ｃ２のカムプロファイルを、図４（ｂ）に示す。プランジャＰ１（実線）が吐出流量最大の位置にあるとき、プランジャＰ２（破線）は吸引流量最大の位置にある。プランジャＰ１での吐出流量が減少し始めると、その減少分を補うだけの流量の吐出をプランジャＰ２が担う。このように、両プランジャＰ１及びＰ２による吐出流量の合計（すなわち、合流点における流量）が常に一定となるように設計されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
長時間にわたって送液を休止していると、移動相に含まれる不純物や成分が逆止弁の弁座や弁体に付着し、弁体と弁座が粘着するようになったり、移動相が乾燥して塩が析出し弁体と弁座が固着したりすることがある。プランジャポンプの吸入口及び吐出口に配設される逆止弁は、弁体が弁座に押し付けられることで逆流を防ぐので、特に吸引側の逆止弁で生じやすい。送液するときに、これが原因となり、送液が正常に行われない不具合（送液不良）が発生することになる。送液不良を解消するための構成として、例えば流路に発生した気泡を除去するための構成として、プランジャポンプの上流側に補助ポンプを設けるものが提案されている（特許文献２）。主ポンプに気泡が生じた場合でも速やかに正常な送液状態に復帰させるようにしたものである。
【０００６】
弁体・弁座による逆止弁を用いず、流路切換バルブを用いたものも提案されている。例えば、両者の合計吐出流量が所定値となるよう制御された２台のポンプを備えると共に、第１ポンプ１の口が送液先流路に接続され且つ第２ポンプの口が供給源流路に接続された第１の状態と、第１のポンプの口が供給源流路に接続され且つ第２ポンプの口が送液先流路に接続された第２の状態と、第１及び第２のポンプの口が共に送液先流路に接続された第３の状態とを切り換えるバルブを備え、このバルブを第１及び第２のポンプの吸入吐出動作に同期して切り換えるものである。（特許文献３）
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２７２４４９号公報
【特許文献２】特開平４−１１０６５６号公報
【特許文献３】特開２００３−１０７０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
主ポンプの送液不良を解消させるための補助ポンプを設ける場合、デッドボリュームが増加することとなる。これについて特許文献２では、主ポンプの下流に分析流路とドレイン流路の切り換えバルブを設け、ドレイン流路側の補助ポンプを配設し吸引することで、デッドボリュームの増加の問題を解決することを提案している。しかし、補助ポンプは主ポンプと同程度の送液能力を有する必要があることを考慮すれば、コストが増加することを免れない。また、補助ポンプが送液不良を生じる可能性は、分析のための主ポンプと同程度に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。本発明に係る送液装置は、送液される液体が貯留されるリザーバに連通される上流側流路、前記液体が送液される先の流路に連通される下流側流路、第１のプランジャポンプの吸入口に連通される流路、前記第１のプランジャポンプの吐出口に連通される流路、第２のプランジャポンプの吸入口に連通される流路、前記第２のプランジャポンプの吐出口に連通される流路が接続される流路切換機構を備え、前記流路切換機構は、前記第１のプランジャポンプの吐出口、前記第２のプランジャポンプの吐出口、前記下流側流路を連通し、前記第１のプランジャポンプの吸入口、前記第２のプランジャポンプの吸入口、前記上流側流路を連通する第１の状態と、前記第１のプランジャポンプの吐出口、前記第２のプランジャポンプの吸入口を連通する第２の状態とを切り換えることを特徴とする。この構成により、ダブルプランジャポンプに２つの三方弁を備え、２つのプランジャポンプを並列に接続して送液する状態と、直列に接続する状態との切り換えが可能になる。
【００１０】
さらに、前記流路切換機構の第２の状態は、さらに前記第２のプランジャポンプの吐出口、前記第１のプランジャポンプの吸入口を連通することができる。この構成により、２つのプランジャポンプの間で液を循環させる流路を形成することが可能になる。
【００１１】
さらに、前記第１のプランジャポンプの吐出口、前記第２のプランジャポンプの吸入口、前記上流側流路を連通し、前記第２のプランジャポンプの吐出口、前記第１のプランジャポンプの吸入口、前記下流側流路を連通する第３の状態とを切り換えることができる。この構成により、正常に動作を行うプランジャポンプによって不具合を生じた側のプランジャポンプの吸入口に対して送液をしつつ、下流側へ連通するという分岐する流路を形成しており、分岐後の流路抵抗の大小を生じさせることが可能となる。
【００１２】
さらに、前記下流側流路に圧力センサを備えるとよい。前記圧力センサの出力に基づいて前記第１及び第２のプランジャポンプでの送液不良の有無を判定し、不具合を生じた一方のプランジャポンプの吸入口と、他方のプランジャポンプの吐出口を連通するように前記流路切換機構を切り換えることができる。
【００１３】
流路切換機構として、６ポートロータリーバルブを適用することができる。送液装置の前記下流側流路に、試料を流路に導入するインジェクタ、前記試料を成分毎に分離するカラム、分離された成分を検出する検出器を備え、液体クロマトグラフを構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の如く構成することにより、リザーバから液が供給される流路を第１及び第２のプランジャポンプに分岐して供給し、第１及び第２のプランジャポンプから液体が吐出される流路を合流する状態と、第１（第２）のプランジャポンプからの吐出口と第２（第１）のプランジャポンプへの吸引口に繋がる状態とが切り換えられるので、第１（第２）のプランジャポンプから吐出された液体が第２（第１）のプランジャポンプに吸入される。これにより、いずれか一方のプランジャポンプの逆止弁が、その弁体と弁座とが粘着・固着された状態となっていても、他方のプランジャポンプの送液により不純物や析出した塩は除去又は溶解され、或いは送液の圧力で押し上げられ、逆止弁として正常に作動するようになる。よって、不純物の粘着や塩の析出による固着によって引き起こされていた不具合を送液装置の分解作業をせずとも解消することが可能となる。さらに、送液不良を解消するための補助ポンプを別途設ける必要もなくなる。装置起動時に行うようにすれば、操作者が操作を意識する必要もなく、操作者の負担が軽減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明について、以下、図に沿って説明する。
図１は、２つのプランジャポンプそれぞれの吸入口・吐出口付近の流路について示したものである。まず、通常の送液を行なう動作においては、三方弁１４，１５，２４，２５は、実線で記された流路が連通される状態にある。上流側のリザーバから供給され分岐点で分岐された液体は、プランジャ１１（２１）の往復動により三方弁１４（２４）を経て第１（第２）のプランジャポンプ１０（２０）に吸引され、吐出されて、三方弁１５（２５）を経て合流点で合流し、下流側に送液される。
【００１６】
第１のプランジャポンプ１０が不具合を生じたとき、三方弁１４，２５については破線で記された流路が、三方弁１５，２４については実線で記された流路が連通されるように切り換える。つまり、２つのプランジャポンプを直列に接続する流路（以降、“直列流路”と称する）を形成させるのである。リザーバからの液体は三方弁２４を経て、第２のプランジャポンプ２０に吸引され吐出された液体は、三方弁２５（破線の流路）から流路２７、三方弁１４（破線の流路）を経て、第１のプランジャポンプ１０の吸入口１２に配設された逆止弁の弁体・弁座に到達する。弁体・弁座を固着させている塩等は、液体により溶解又は除去され、或いは送液の圧力で押し上げられる。弁体は、プランジャポンプ１０の吸入／吐出の動作に連動して、弁座から離脱／弁座と当接する動作を行うようになり、第１のプランジャポンプは正常に動作するようになる。
【００１７】
第２のプランジャポンプ２０が不具合を生じたときは、三方弁１５，２４については破線で記された流路が、三方弁１４，２５については実線で記された流路が連通されるように切り換える。同様に、第２のプランジャポンプ２０の吸入口２２に配設された逆止弁の弁体・弁座を固着させている塩等が液体により溶解又は除去され、或いは送液の圧力で押し上げられ、第２のプランジャポンプ２０は正常に吸入／吐出を行うようになる。
【００１８】
三方弁１４，１５，２４，２５を破線の流路が連通されるように切り換えると、リザーバにつながる流路は三方弁１４，２４によって封止され、下流側への流路は三方弁１５，２５によって封止される。つまり、２つのプランジャポンプと外部との液体の出入がなくなり、第１のプランジャポンプ１０と第２のプランジャポンプ２０との間で液体が循環される流路（以降、“循環流路”と称する）が形成される。リザーバの液体を余分に消費することを望まない場合に、この状態にすることが有効である。
【００１９】
送液装置を起動したときに一定時間（例えば５分）、直列流路或いは循環流路を形成して動作させた後に、分析を行うための通常の流路に切り換えるようにすれば、操作者が操作を意識する必要もなく、操作者の負担が軽減される。
【００２０】
図３は、本発明に係る送液装置を液体クロマトグラフに適用した構成を示している。分岐点と合流点の間に流路切換機構３０が設けられ、上述のように流路の切り換えが行なわれる。流路切換機構３０を制御部８によって流路の切り換えを行なうように構成すれば、制御部８で設定した条件にしたがって、流路の切り換えを行なうことができる。
【００２１】
図１の流路切換機構３０（１点鎖線で囲った部分）は、図２（ａ）に示すように、６つのポートを有する流路切換弁とし、流路や制御部の構造を簡素化することが可能である。流路切換弁３５のポートａにリザーバから液体を導入する流路、ポートｂに第１のプランジャポンプの吸引口１２に繋がる流路、ポートｃに第２のプランジャポンプの吐出口２３につながる流路、ポートｄに下流側への流路、ポートｅに第１のプランジャポンプの吐出口１３につながる流路、ポートｆに第２のプランジャポンプの吸引口２２に繋がる流路が接続される。ポートａ〜ｆはロータの回転軸を中心とする円周上に時計回りに１８０，１２０，６０，０，３００，２４０度の位置に形成される。流路を切り換えるために動作するロータには、ロータ軸を中心とする円周上に約１２０度の円弧状にロータ溝ｋ，ｍが対向して形成され、通常の送液時には、一方のロータ溝ｍがポートｆ，ａ，ｂを連通させ、他方のロータ溝ｋがポートｃ，ｄ，ｅを連通させる。図２（ａ）の状態では、ポートａが分岐点、ポートｄが合流点となる。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、ロータを９０度（時計回り）回転させ、ロータ溝ｋ、ｍの位置を変更すると、ロータ溝ｋがポートｂとポートｃとを連通させ、ロータ溝ｍがポートｅとポートｆとを連通させる状態となる。この状態では、ポートａ及びポートｄは他のいずれのポートとも連通されず、流路として上述の循環流路と等価である。このように、ロータを回転させる角度を変更することで、他の流路を形成することが可能であり、上述のものと比べて簡単な構成で同じ効果を得ることが可能である。
【００２３】
図２（ｃ）に示すように、ロータを６０度（時計回り）回転させ、ロータ溝ｋ、ｍの位置を変更すると、ロータ溝ｋがポートｂ，ｃ，ｄを連通させ、ロータ溝ｍがポートａ，ｅ，ｆを連通させる状態となる。この状態は、第１のプランジャポンプ１０に送液不良が生じ、第２のプランジャポンプ２０は正常である場合に有効である。この状態では、第２のプランジャポンプ２０の吸入口２２に繋がるポートｆと連通されるのは、ポートａ（リザーバ）とポートｅ（第１のプランジャポンプ１０の吐出口１３）である。第２のプランジャポンプ２０で吸引動作が行なわれると、リザーバ、ポートａ、ポートｆ、吸入口２２を経て第２のプランジャポンプ２０に液体が供給される。第１のプランジャポンプ１０の吐出口１３については、第１のプランジャポンプ１０が不具合を生じているので、第２のプランジャポンプ２０が吸引の動作を開始した当初は、液体を供給することはなく、液体はリザーバからのみの供給となる。
【００２４】
第２のプランジャポンプ２０の吐出口２３から吐出された液体は、流路切換弁３５のポートｃに流入する。ポートｃから流入した液体は、ポートｂとポートｄの２つの流路に分岐される。分岐された流路に流入する液体は、その先の流路の流路抵抗の比率に応じて分配される。ポートｂとポートｄの流路の流路抵抗について検討すると、ポートｂについては不具合を生じた第１のプランジャポンプ１０の吸入口１２と吐出口１３を経てロータ溝ｍのポートｅからポートｆまでの流路の合計の流路抵抗を有し、ポートｄについては下流側の流路（合流点からカラム５、検出器７等を経て排出口までの流路）の合計の流路抵抗を有することになる。ポートｃから流入した液体は、これらの流路抵抗の比率で分配される。
【００２５】
第１のプランジャポンプ１０に配設された逆止弁の弁体と弁座とが強固に固着し、第２のプランジャポンプ２０の送液のみでは復旧しない場合でも、第２のプランジャポンプ２０で送液された液体は上述のように分配されて（この場合、全てがポートｄに）送液されるので、通常の分析流路に液体が流れることで過度な圧力が生じることはなく、第２のプランジャポンプ２０への負担が軽減される。
【００２６】
第２のプランジャポンプ２０で送液不良を生じた場合には、ロータ溝ｍがポートａ，ｂ，ｃを、ロータ溝ｋがポートｄ，ｅ，ｆを連通させる位置になるようにロータを回転させればよい。
【００２７】
ポートａ〜ｆ、ロータ溝ｋ，ｍについては、ポートａ〜ｆまでが形成されるステータと、ロータ溝ｋ，ｍが形成されるロータとの接触面における位置関係を例示しているだけであり、適宜変更可能である。例えば、図５に示すように、ポートａ〜ｆをロータの回転軸を中心とする円周上に時計回りに１８０，１３５，４５，０，３１５，２２５度の位置に形成し、ロータ溝ｋ，ｍをロータの回転軸を中心とする円周上に約９０度の円弧状に対向させて形成してもよい。図５（ａ）が通常の送液時であり、一方のロータ溝ｍがポートｆ，ａ，ｂを連通させ、他方のロータ溝ｋがポートｃ，ｄ，ｅを連通させる状態である。図５（ｂ）は、ロータを９０度（時計回り）回転させ、ロータ溝ｋが、ポートｂとポートｃとを連通させ、ロータ溝ｍがポートｅとポートｆとを連通させる状態である。図５（ｃ）は、ロータを４５度（時計回り）回転させ、ロータ溝ｋが、ポートｂ，ｃ，ｄを連通させ、ロータ溝ｍがポートａ，ｅ，ｆを連通させる状態である。
【００２８】
プランジャポンプの下流側には、圧力センサが設けられており、また、プランジャポンプはモータの回転軸に接続されたカムによって回転運動が往復動に変換されて動作し、カムの形状とモータの回転角から、吐出を行なっているか吸入を行なっているかを判定することが可能である。これらの構成から、第１のプランジャポンプ１０、第２のプランジャポンプ２０のいずれで送液不良を生じているかを判断することが可能である。例えば、第１のプランジャポンプ１０の吐出量が最大になるときに、圧力センサによって圧力上昇が検知されなければ、第１のプランジャポンプ１０の送液に不具合があると判断される。
【００２９】
送液装置を起動したとき、或いは、通常の流路で送液中にいずれかのプランジャポンプに不具合が生じたと判断したとき、不具合が生じた側のプランジャポンプの吸引口と正常な側のプランジャポンプの吐出口を連通するように切り換えて、送液不良を解消するようにすると良い。また、不具合を解消するために切り換えられた状態の流路は、通常分析を行うための流路ではないので、制御部に設定した流量で送液を継続する必要はない。例えば、微量の送液を行なうシステムの場合では、送液流量を増加させて、塩が溶解等するまでの時間を短縮することが期待できる。ただし、検出器までの流路全体の構成（ミクロ分析用のシステムであるのか、コンベンショナル分析用のシステムであるのか）を考慮して、流量の変化をさせることが好ましい。
【００３０】
また、移動相中の不純物や成分などが吸引側の逆止弁に付着して弁体と弁座が固着されることによって生じる弁の動作不良について説明を行ってきたが、本発明は、２つあるプランジャポンプのうち一方のプランジャポンプ内に気泡が存在することで起きる送液不良や、吐出側の逆止弁が上記の吸引側逆止弁と同様に弁体と弁座が固着状態にありこの吐出側逆止弁が配設されているプランジャポンプ内に気泡が存在し吐出側逆止弁を動作させるだけの吐出圧力が得られないことによって生じる送液不良や、吐出側逆止弁と吸引側逆止弁両方が動作不良になることで生じる送液不良の復帰にも効果がある。
【００３１】
上記実施例は本発明の単に一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正することも可能である。これら変更や修正したものも本発明に包含されることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
液体クロマトグラフのような送液装置を有する分析装置に最適であるほか、工場の生産ラインに用いられる大流量の送液装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る送液装置の流路構成を示す図である。
【図２】本発明に係る送液装置の他の実施例である。
【図３】本発明に係る送液装置を液体クロマトグラフで用いた構成を示す図である。
【図４】(a)一般的な液体クロマトグラフの構成、(b)カムのプロファイルを示す図である。
【図５】本発明に係る送液装置の他の実施例である。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・リザーバ
２・・・送液装置（並列ダブルプランジャポンプ）
３・・・圧力センサ
４・・・インジェクタ
５・・・カラム
６・・・カラムオーブン
７・・・検出器
８・・・制御部
９・・・廃液瓶
１０・・・第１のプランジャポンプ
１１・・・プランジャ
１２・・・吸入口（逆止弁）
１３・・・吐出口（逆止弁）
１４，１５・・・三方弁
１７・・・バイパス流路
２０・・・第２のプランジャポンプ
２１・・・プランジャ
２２・・・吸入口（逆止弁）
２３・・・吐出口（逆止弁）
２４，２５・・・三方弁
２７・・・バイパス流路
３５・・・流路切換弁
ａ〜ｆ・・・ポート
【図１】
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【図２】
2008216168.tif 000004
【図３】
2008216168.tif 000005
【図４】
2008216168.tif 000006
【図５】
2008216168.tif 000007