(57)【要約】【課題】送液される作動流体が緩衝液等の固形物を含む場合にもプランジャの表面への塩等の発生・析出およびそれに起因するシールの摩耗・損傷を防止する。【解決手段】コートプランジャ９Ｃの心材２１の表面を心材２１、たとえばサファイアとは異なる材質の被覆膜２０、たとえばＤＬＣで被覆する。これにより作動流体が緩衝液等の固形物を含む場合でもプランジャ９Ｃの表面への塩等の発生・析出およびそれに起因するシール１１の摩耗・損傷が防止され、長期間の安定な作動と保守工数の改善が可能になる。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャの心材の表面を心材とは異なる材質の被覆膜で被覆したプランジャを内蔵することを特徴とする液体クロマトグラフ用送液ポンプ。
【請求項２】
プランジャの心材を単結晶で構成したことを特徴とする請求項１記載の液体クロマトグラフ用送液ポンプ。
【請求項３】
プランジャの心材を超硬合金で構成したことを特徴とする請求項１記載の液体クロマトグラフ用送液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プランジャを内蔵しこのプランジャを往復駆動させて送液する液体クロマトグラフ用送液ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液体クロマトグラフ用送液ポンプのポンプ機構としては、主にプランジャ方式のポンプが多く採用されている。プランジャポンプの主要部品であるプランジャの材質に求められる特性としては耐薬品性があること、プランジャと摺動するシールの摩耗を抑えるためプランジャ表面を平滑に製作できることが挙げられる。この特性を満たす材料として、サファイア、ジルコニアセラミックが多く使用されている。
【０００３】
以下、図２（ａ）および図２（ｂ）にしたがって従来のプランジャポンプ（以下、場合によりポンプと呼ぶ）の構造を説明する。図２（ｂ）に示すモータ１４の回転軸、カム軸７およびカム１２が回転する。カム１２には図２（ａ）に示すカムフォロワ１３が外接しており、カム１２の回転によってカムフォロワ１３も回転する。カムフォロワ１３と滑動するフォロワ軸３は円筒形状のクロスヘッド６と固着されているので、カム１２の回転はポンプヘッド４に滑合しているクロスヘッド６の直線往復運動に変換される。クロスヘッド６はバネ５により常に図の右方向に付勢されているのでカム１２とカムフォロワ１３は常に係合を保っている。クロスヘッド６には円筒形状のプランジャ９が軸芯上に延設されており、プランジャ９の往復運動によって作動流体室Ｖの容積が周期的に増減する。逆止弁１および逆止弁８は、送液される作動流体（図示せず）の流れの方向を図２（ａ）の下方から上方のみに限定するために挿入されている。作動流体のクロスヘッド６方向への漏洩はプランジャ９を囲む円環形状のシール１１により防止される。
【０００４】
ポンプヘッド４とシール１１とプランジャ９で囲まれた作動流体室Ｖの容積がプランジャ９の右方への移動によって増大する期間に、作動流体は図の下方から作動流体室Ｖに吸入される。この期間は図の上方からの作動流体の吸入は逆止弁１により防止されている。容積が減少する期間は図の下方への作動流体の流出が逆止弁８により防止されるので、作動流体は図の上方に逆止弁１を通過してポンプから吐出する。
【０００５】
作動流体が緩衝液等の固形物を溶かしたものである場合には、ある期間の使用によってその塩等がプランジャ９の表面に析出しシール１１との円滑な滑動を阻害するので、洗浄流路２には定期的に蒸留水など塩等を溶解する洗浄液を流すかまたは洗浄液を封入して、塩等を除去し円滑な滑動を回復または維持する必要がある。洗浄液の外部への漏洩はシール１０とシール１１により防止される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液体クロマトグラフ用送液ポンプは以上のとおりであるが、従来のプランジャ９の主たる材質として使用されているサファイアはジルコニアセラミックと比較して平滑性に優れており、一般的にはシール１１の寿命はジルコニアセラミックの場合と比較して長い。しかしながら、作動流体が緩衝液等の固形物を溶かしたものである場合には、プランジャ９の材質としてサファイアを使用した時はジルコニアセラミックスを使用した時よりもシール１１の寿命が短く、プランジャ表面に固体の塩等がサファイア上に強固に析出し、洗浄流路２に繰り返し洗浄液を注入して塩等の洗浄を行っても洗浄液の供給が不十分なプランジャ９とシール１１の界面部分からプランジャ９の表面に固体の塩等が析出し、次第にプランジャ９とシール１１の摩擦が増大してシール１１の摩耗・損傷を生じ、その寿命を短縮していた。また塩等の発生はジルコニアセラミックについてもサファイアよりは少ないとはいえ、避けることができない。
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決する液体クロマトグラフ用送液ポンプを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体クロマトグラフ用送液ポンプは、上記課題を解決するために、プランジャの心材の表面を心材とは異なる材質の被覆膜で被覆するものである。この被覆によって、プランジャは平滑性を維持しつつ化学的な安定性を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の液体クロマトグラフ用送液ポンプを図１（ａ）および図１（ｂ）にしたがって説明する。カム軸７の周囲を回転するカム１２の回転運動はカムフォロワ１３の回転およびクロスヘッド６の直線往復運動を介してクロスヘッド６と固着しているコートプランジャ９Ｃの直線往復運動を生じ、作動流体室Ｖの容積を周期的に増減させる。作動流体室Ｖを経由する作動流体の流れの方向は逆止弁８および逆止弁１により図の下方から上方へのみ行われるので、作動流体は作動流体室Ｖの容積が増大する期間は逆止弁８を通過して下方より作動流体室Ｖへ導入され、作動流体室Ｖの容積が減少する期間は逆止弁１を通過して上方へ吐出される。
【００１０】
本発明のプランジャポンプにおいては図１（ｂ）に示すごとく、コートプランジャ９Ｃの心材２１の表面を心材２１とは異なる材質からなる被覆膜２０で被覆したコートプランジャ９Ｃを内蔵する。たとえば心材２１としてサファイアを使用し、その表面を平滑に研磨した後、被覆膜２０としてＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄＬｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ、ダイヤモンド状カーボン）を被覆する。ＤＬＣはサファイアに比較して化学的に安定であり、作動流体に侵されたり、作動流体に含まれる物質と反応したり、作動流体中の塩等を析出したりする傾向がはるかに小さい。なお、図１において図２と同一の番号または記号を付する部品は図２と同一である。
【００１１】
本発明のプランジャポンプについては上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施例を挙げることができる。たとえばコートプランジャ９Ｃの心材２１として超硬合金を使用したもの、被覆膜２０としてＤＬＣ膜に変えてジルコニアセラミックの薄膜をＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）で作成したもの、またはそれらを組み合わせたものなど、種々の心材２１および被覆膜２０を使用することができる。すなわちジルコニアセラミックは単体ではサファイアに比較して表面の平滑性に劣っているが、被覆膜２０として使用すれば、平滑性はサファイアに依存し、化学的安定性はジルコニアセラミックに依存するコートプランジャ９Ｃを実現することができる。本発明はコートプランジャ９Ｃの心材２１が被覆膜２０の材質と異なるものであればよく、心材２１の材質、被覆膜２０の材質、被覆膜２０の作成方法は限定されない。また図１の実施例ではコートプランジャ９Ｃの端面は被覆されていないが、端面を含めて被覆膜２０で被覆しても良い。本発明はこれらをすべて包含する。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したとおりであるから、プランジャの心材とは異なる材質の被覆膜で心材の表面を被覆したプランジャの内蔵によって、心材の平滑性を保ったまま化学的に安定なプランジャ表面を提供でき、作動流体が緩衝液等の固形物を含む場合でもプランジャの表面への塩等の発生・析出およびそれに起因するシールの摩耗・損傷を防止し、長期間の安定な作動と保守工数の改善を実現した液体クロマトグラフ用送液ポンプを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のプランジャポンプの構造を示す断面図、（ｂ）はプランジャ部の構造を示す断面図である。
【図２】（ａ）は従来のプランジャポンプの構造を示す断面図、（ｂ）はカムとモータの接続を示す斜視図である。
【符号の説明】
６…クロスヘッド
９…プランジャ
１０…シール
１１…シール
９Ｃ…コートプランジャ
２０…被覆膜
２１…心材
Ｖ…作動流体室
【図１】
2004060513.tif 000003
【図２】
2004060513.tif 000004