JPH08303343A

JPH08303343A - プランジャー型ポンプ

Info

Publication number: JPH08303343A
Application number: JP13102595A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ura; 広浦; 功 ▲吉▼本; Isao Yoshimoto
Original assignee: SOUMA KOGAKU KK; YOSHIMOTO SEISAKUSHO KK
Current assignee: SOUMA KOGAKU KK; YOSHIMOTO SEISAKUSHO KK
Priority date: 1995-05-01
Filing date: 1995-05-01
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】大きな送液量まで安定して送液できる動作範
囲の広いポンプであってポンプ全体が大型化することの
ないプランジャー型ポンプを提供する。【構成】ポンプヘッド３内にプランジャー４の先端を
前進及び後退させて送液するプランジャー型ポンプであ
って、プランジャー４に連結されたカム体６０と、カム
体６０を回転させるモータ７を有する。カム体６０は、
プランジャー４の前進及び後退の運動の方向に平行な軸
の周りに形成された周状のカム溝６１を有し、このカム
溝６１は、その幅が一定であって軸方向に所定距離変位
している。プランジャー４の前進及び後退は、カム体６
０の回転に追従するとともにその回転の力によりプラン
ジャー４が前進及び後退する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願の発明は、液体を送るための
ポンプ例えば液体クロマトグラフィー装置等に使用され
る送液用のポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧液体クロマトグラフィ（Ｈｉｇｈ
ＰｒｅｓｓｕｒｅＬｉｑｕｉｄＣｈｒｏｍａｔｏｇ
ｒａｐｈｙ，ＨＰＬＣ）のようなシステムに使用される
ポンプは、高い圧力でかつ高い送液精度で送液できるこ
とが必要である。このようなポンプにはいくつかのタイ
プが存在するが、ポンプヘッド内にプランジャーの先端
を前進及び後退させて送液するプランジャー型ポンプが
多用されている。

【０００３】図６は、従来のプランジャー型ポンプの構
成の一例について説明する概略図である。図６に示すプ
ランジャー型ポンプは、吐出側配管１及び吸引側配管２
がそれぞれ接続されるポンプヘッド３と、このポンプヘ
ッド３内で先端が前進及び後退するプランジャー４と、
プランジャー４を先端面に固定したスピンドル５と、ス
ピンドル５を駆動するカム６と、カム６を回転させるモ
ータ７と、スピンドル５がカム６の周面の形状にしたが
って後退するように力を加えるバネ部材８と、プランジ
ャー４やスピンドル５等を収容した外カバー９などから
主に構成されている。

【０００４】ポンプヘッド３は筒状の部材であり、図６
ではその軸方向を上下にして配置した例が示されてい
る。このポンプヘッド３は、例えば上端面に吐出側配管
１が接続され下端面に吸引側配管２が接続される。図６
に示すように、ポンプヘッド３の内部は水平に設けた複
数の隔壁３１，３２，３３，３４によって仕切られ、上
から順に、吐出側配管接続室３５、吐出側予備室３６、
プランジャー室３７、吸引側予備室３８、吸引側配管接
続室３９になっている。各々の隔壁３１，３２，３３，
３４は、中心軸上に小さな開口３１０，３２０，３３
０，３４０が設けられている。各々の開口３１０，３２
０，３３０，３４０には、その開口３１０，３２０，３
３０，３４０の直径よりも大きな径の球形の弁３１１，
３２１，３３１，３４１が開口３１０，３２０，３３
０，３４０の上に載るようにして配置されている。

【０００５】なお、各々の隔壁を、上から順に、第一隔
壁３１、第二隔壁３２、第三隔壁３３、第四隔壁３４と
し、各々の隔壁に設けた開口３１０，３２０，３３０，
３４０を、第一開口３１０、第二開口３２０、第三開口
３３０、第四開口３４０とする。さらに、各々の開口３
１０，３２０，３３０，３４０に載せた球形の弁３１
１，３２１，３３１，３４１を、第一球形弁３１１、第
二球形弁３２１、第三球形弁３３１、第四球形弁３４１
とする。また尚、吸引側配管２は、液体をポンプヘッド
３に吸引させるため、所定の圧力をかけて液体を吸引側
配管接続室３９に供給している。

【０００６】一方、上記ポンプヘッド３のプランジャー
室３７の側面部分には、プランジャー４の先端が進入す
るための側面開口３７０が設けられている。そして、こ
の開口に接続するようにして外カバー９が配置され、側
方に延びている。外カバー９は、ほぼ円筒状の部材であ
り横にして配置されている。外カバー９は、側面開口３
７０に接続された先端部９１と、この先端部９１の側方
に位置し先端部９１よりも径の大きな本体部９２とから
構成されている。

【０００７】プランジャー４は、外カバー９の中心軸に
沿って水平に配置されている。プランジャー４の先端
は、上記ポンプヘッド３のプランジャー室３７に進退可
能となっており、後端は外カバー９の本体部９２の内部
のほぼ中央に位置している。プランジャー４と外カバー
９の先端部９１の隙間には、Ｏリングシール等のシール
材９３が配置されており、ポンプヘッド３内の液体が外
カバー９の本体部９２側に漏出しないようになってい
る。但し、プランジャー４がシール材９３との接触箇所
で滑りながら前後に移動可能になっている。

【０００８】スピンドル５は、外カバー９の本体部９２
の内径よりも少し小さな外径の円柱状の部材である。外
カバー９の後端は開口になっており、スピンドル５の後
端は、この外カバー９の開口から少し露出した状態とな
っている。このようにして露出させたスピンドル５の後
端面には、カム６が接触している。カム６は、外カバー
９の中心軸に垂直で水平な方向を回転軸として回転する
カム本体６１と、このカム本体６１の先端に設けられて
スピンドル５の後端面に接触するリング状のベアリング
６２とから構成されている。そして、カム本体６１に
は、上記回転軸の周りにカム６を回転させるモータ７が
連結されている。

【０００９】一方、外カバー９の本体部９２の内側に
は、コイルスプリングよりなるバネ部材８が配置されて
いる。外カバー９の本体部９２の長さはスピンドル５の
長さの２倍程度であり、スピンドル５の先端側には相当
程度の大きさの空隙が形成されている。コイルスプリン
グよりなるバネ部材８は、プランジャー４を取り巻くよ
うにして配置されてこの空隙部分を占めている。

【００１０】上記構成に係る従来例のプランジャー型ポ
ンプの動作について、以下に説明する。モータ７が駆動
されてカム６が回転すると、カム６とスピンドル５の後
端面との接触点（線）が例えば後方に変位し、バネ部材
８の力によってスピンドル５は後方に移動する。これに
よってプランジャー４も後退しプランジャー４の先端が
プランジャー室３７の内部で後退する。尚、プランジャ
ー４の先端縁は、最も後方の位置でプランジャー室３７
を僅かに出た程度の位置に位置する。

【００１１】プランジャー４の後退によってプランジャ
ー室３７内の圧力が下がる。この結果、プランジャー室
３７内の圧力が吸引側予備室３８内の圧力よりも下が
る。この際、第三球形弁３３１は第三開口３３０の上に
単に載っているだけなので、プランジャー室３７の圧力
低下によって僅かに浮いた状態となり、第三開口３３０
が開いた状態となる。これによって吸引側予備室３８に
あった液体がプランジャー室３７内に吸引される。ま
た、吸引側予備室３８内の液体がプランジャー室３７に
吸引される結果、吸引側予備室３８内の圧力が吸引側配
管接続室３９内の圧力よりも低下する。第四球形弁３４
１は同様に第四隔壁３４の第四開口３４０の上に載って
いるだけなので、この圧力低下によって第四開口３４０
が開き吸引側配管接続室３９内の液体が吸引側予備室３
８内に吸引されてこれを満たす。一方、第二開口３２０
の上に載せられた第二球形弁３２１は、プランジャー４
の後退によるプランジャー室３７の圧力低下によって第
二開口３２０に押し付けられた状態となる。従って、こ
の第二開口３２０は閉じたままである。

【００１２】モータ７がさらに駆動されてカム６が回転
すると、カム６の周面の形状に従ってカム６とスピンド
ル５の後端面との接触箇所が前方に変位する。即ち、カ
ム６の周面のうちの回転中心からの距離が長い部分（突
出部分）がスピンドル５の後端面に接触してスピンドル
５を前進させる。これによってスピンドル５の先端面に
固定されたプランジャー４が前進し、プランジャー４の
先端がプランジャー室３７内に進入してプランジャー室
３７内を前進する。

【００１３】この前進によってプランジャー室３７内の
液体は圧縮された状態となって圧力が上昇する。この圧
力上昇によって、第二球形弁３２１は第二開口３２０か
ら浮いた状態となり、第二開口３２０が開いた状態とな
る。これによってプランジャー室３７内の液体は吐出側
予備室３２内に吐出される。吐出側予備室３２に液体が
吐出されると吐出側予備室３２内の液体の圧力が上が
り、その上の第一球形弁３１１が浮いて第一開口３１０
が開いた状態となる。これによって吐出側予備室３６内
の液体が吐出側配管接続室３５に吐出される。この結
果、吐出側配管接続室３５から吐出側配管１を通って液
体が吐出される。この際、下方の第三球形弁３３１は、
上記プランジャー室３７の圧力上昇によって第三開口３
３０に押し付けられた状態となるので、第三開口３３０
は閉じたままである。

【００１４】さらにモータ７の駆動が続いてカム６が回
転すると、プランジャー４の先端が後退してプランジャ
ー室３７内の圧力が再び低下し、前述と同様に吸引側予
備室３８からプランジャー室３７に液体が吸引される。
以下、このような動作を繰り返し、吸引側配管２からプ
ランジャー室３７への液体の吸引と、プランジャー室３
７から吐出側配管１への液体の吐出とを交互に繰り返
す。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなプランジ
ャー型ポンプにおいては、送液量を任意に設定できるこ
とが重要な条件となっており、ダイナミックレンジが広
く取れるという意味から、小量から大量までの広い範囲
に亘って任意の送液量を設定できるようになっているこ
とが要請されている。

【００１６】ここで、ＨＰＬＣのようなシステムでは、
管を細くして高圧で送液を行っているが、このような細
い管を使用したシステムで送液量を大きくするには、送
液速度を高くしていかなければならない。しかしなが
ら、上記従来のプランジャー型ポンプでは、送液速度を
高くした場合、次のような問題があった。

【００１７】即ち、図６に示すようなプランジャー型ポ
ンプにおいて送液速度を高くするには、モータの回転速
度を高くしてカムの回転速度を高くし、これによってプ
ランジャーの進退速度を上げていくことになる。しかし
ながら、カムの回転速度を例えば１５０ｒｐｍ程度まで
高くしていくと、バネ部材の弾性によるスピンドルの後
退動作がカムの回転に追従できなくなってしまう。つま
り、スピンドルが完全に元の位置に戻らないうちにカム
の突出部分が回転してきてしまい、スピンドルを前進さ
せてしまう。このようなスピンドルの不追従があると、
ポンプヘッドにおける液体の吐出量と吸引量のバランス
が悪くなり、送液量が一定化せずに非常に不安定にな
る。

【００１８】これを解決するには、バネ部材の弾性を大
きくしてカムの素早い動きにスピンドルが追従するよう
にする方法がある。しかしながら、プランジャーを前進
させる場合にはバネ部材の弾性に逆らってカムがスピン
ドルを押し出す訳であるから、バネ部材の弾性を大きく
するということは、カムを回転させるモータとしてはそ
の負荷が大きくなることになる。従って、バネ部材の弾
性の増大に対応して大きな負荷に耐え得る大型のモータ
を使用しなければならなくなってしまい、ポンプ全体が
大型化してしまう。本願の発明は、このような課題を解
決するためになされたものであり、大きな送液量まで安
定して送液できるような動作範囲の広いポンプであって
かつポンプ全体が大型化することのないプランジャー型
ポンプを提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
願の請求項１の発明は、ポンプヘッド内にプランジャー
の先端を前進及び後退させて送液するプランジャー型ポ
ンプであって、プランジャーに連結されたカム体と、カ
ム体を回転させるモータとを有し、カム体は、プランジ
ャーの前進及び後退がカム体の回転に追従するとともに
その回転の力によりプランジャーが前進及び後退する形
状を有しているという構成を有する。同様に上記目的達
成のため、請求項２の発明は、上記請求項１の発明の構
成において、カム体は、プランジャーの前進及び後退の
運動の方向に平行な軸の周りに形成された周状のカム溝
を有し、このカム溝は、その幅が一定であって前記軸の
方向に所定距離変位しており、プランジャーは、このカ
ム溝に取り付けられてカム体の回転により前記軸方向に
前進及び後退するよう構成されている。

【００２０】

【実施例】以下、本願発明の実施例を説明する。図１、
図２及び図３は、本願発明のプランジャー型ポンプの実
施例を説明する概略図であり、図１は平面断面概略図、
図２は図１に示すプランジャー型ポンプの断面Ｘ−Ｘに
おける矢印方向で見た正面断面概略図、図３は図１のプ
ランジャー型ポンプの断面Ｙ−Ｙにおける側断面概略
図、図４は、図１のプランジャー型ポンプの主要部の斜
視分解概略図である。

【００２１】図１から図４に示すに示すプランジャー型
ポンプは、吐出側配管１及び吸引側配管２がそれぞれ接
続されるポンプヘッド３と、このポンプヘッド３内で先
端が前進及び後退するプランジャー４と、プランジャー
４に連結されたカム体６０とから主に構成されている。

【００２２】本実施例のプランジャー型ポンプは、横に
並べて配置された二つのポンプヘッド３を用いている。
そして、各々のポンプヘッド３についてプランジャー４
がそれぞれ設けられて進退するよう構成されている。各
々のポンプヘッド３は、ほぼ円柱状の部材であり、その
軸方向をプランジャー４の進退方向にして配置されてい
る。各々のポンプヘッド３には、吐出管１１及び吸引管
２１の取付孔が上下に設けられ、後述する吐出管１１及
び吸引管２１がそれぞれ嵌め込まれている。また、図２
に示すように、各々のポンプヘッド３は、上側の吐出管
１１の取付孔と下側の吸引管２１の取付孔とをつなぐよ
うにして設けた送液孔３００を有している。この送液孔
３００は、送液動作を行うポンプヘッド３の主要部分で
あり、内径０．５ｍｍ程度で上下方向に延びる空間であ
る。

【００２３】吐出管１１及び吸引管２１は、両方ともほ
ぼ円柱状の部材であり、ポンプヘッド３の上下の取付孔
にねじ込み等の方法によって取り付けられている。ま
ず、上側の吐出管１１から説明する。吐出管１１は、管
の中心軸上に上端面から下方に延びる吐出側配管接続孔
を有し、この吐出側配管接続孔に吐出側配管１が接続さ
れている。吐出側配管接続孔の下側には、吐出側予備室
１２が形成されており、吐出側配管接続孔と吐出側予備
室１２とは径の細い連通孔１３で連通している。吐出側
予備室１２は直径４ｍｍ程度、高さ４ｍｍ程度の空間で
ある。この吐出側予備室１２の底部即ち吐出管１１の下
端部には、直径２ｍｍ程度の吐出側開口１４が形成され
ている。そして、この吐出側開口１４の上に載った状態
で吐出側球形弁１５が吐出側予備室１２内に配置されて
いる。この吐出側球形弁１５の直径は３ｍｍ程度であ
る。

【００２４】一方、下側の吸引管２１は、上側の吐出管
１１と大体同様な構造であり、送液孔３００を挟んで吐
出管１１と向かい合うようにして配置されている。吸引
管２１は、同様にポンプヘッド３の下側の取付孔にねじ
込み等の方法により取り付けられている。吸引管２１の
下端面から管の中心軸上に上方に延びる吸引側配管接続
孔が形成され、この吸引側配管接続孔に吸引側配管２が
接続されている。吸引側配管接続孔の上側には、吸引側
予備室２２が形成されており、吸引側配管接続孔と吸引
側予備室２２とは径の細い連通孔２３で連通している。
吸引側予備室２２の大きさは同様に直径４ｍｍ程度、高
さ４ｍｍ程度である。吸引側予備室２２の内部には同様
に吸引側球形弁２４が配置されており、連通孔の上部開
口部分に載った状態で配置されている。そして、吸引側
予備室２２の上部即ち吸引管２１の上端部には、直径２
ｍｍ程度の吸引側開口２５が形成されている。尚、各々
のポンプヘッド３に接続された吐出側配管１は、不図示
の結合部において一つの管に結合しており、最終的には
一つの配管となって目的とするシステムに送液が行われ
るようになっている。また一方、各々の吸引側配管２
は、一つの配管から不図示の分岐部で分岐したものとな
っている。

【００２５】そして、各々のポンプヘッド３は、水平な
軸上に延びるプランジャー孔３０１を有し、プランジャ
ー孔３０１の先端は上記送液孔３００に達しており、送
液孔３００とプランジャー孔３０１とはＴ字形につなが
って連通している。プランジャー孔３０１の径は、プラ
ンジャー４の外径に適合した形状であり、図２に示すよ
うにプランジャー４はこのプランジャー４に挿入されて
配置されている。プランジャー４の周面とプランジャー
孔３０１の内面との間は、プランジャー４の進退運動を
許容する程度の僅かな隙間が形成されている。

【００２６】各々のポンプヘッド３の後端面には、プラ
ンジャー孔３０１よりも大きな径のシール材取付用凹部
が形成されており、このシール材取付用凹部にシール材
３０２がねじ込みによって取り付けられている。シール
材３０２は、プランジャー４を貫通させた状態で配置さ
れており、プランジャー孔３０１からの液体の漏出を防
止するよう機能する。

【００２７】上記各ポンプヘッド３内で先端が進退する
プランジャー４は、外径３ｍｍ程度の丸棒状の部材であ
り、上述の如くポンプヘッド３のプランジャー孔３０１
に挿入されて配置されている。このプランジャー４の後
端は、プランジャー４を保持するプランジャー保持体４
１に固定されている。プランジャー保持体４１は、後述
するカム体６０に係合する部材であり、図４に示すよう
に、円柱状の部材の後半部分を断面半月状に切り欠いた
ような外形の部材である。

【００２８】図１及び図２に示すように、プランジャー
４の後端は、プランジャー保持体４１に埋め込まれた状
態で固定されている。プランジャー保持体４１は、先端
面に図１及び図２に示すような小さな円柱状の突出部が
あり、その突出部の側面に設けたねじ孔に止めねじ４１
１をねじ込むことにより、プランジャー４がプランジャ
ー保持体４１に固定されている。

【００２９】プランジャー保持体４１の断面半月状に切
り欠いた後半部分には、後述のカム体６０に係合するカ
ム係合体４２が取り付けられている。カム係合体４２
は、図４に示すような短い円柱状の部材であり、その軸
方向がプランジャー４の進退方向に対して垂直な水平方
向になるようにして配置されている。図１に示すよう
に、カム係合体４２は、細い円柱状の突出部を後方に有
し、プランジャー保持体４１の後半部分には、このカム
係合体４２の突出部が嵌め込まれる取付孔が設けられて
いる。そして、プランジャー保持体４１の後端面には、
取付孔にまで達するねじ孔が設けられており、突出部を
取付孔に嵌め込んだ状態でねじ孔に止めねじ４２１をね
じ込むことにより、カム係合体４２がプランジャー保持
体４１に取り付けられている。尚、このようなカム係合
体４２の周面には、周方向に回転するニードルベアリン
グ４３が設けられている。

【００３０】図４に示すように、プランジャー保持体４
１は、各々のプランジャー４を保持するように横に並ん
で二つ設けられた左右一対のものである。各々のプラン
ジャー保持体４１は、それらの後半部分に設けたカム係
合体４２を内側に向かい合わせた状態で配置されてい
る。このような左右一対のプランジャー保持体４１は、
大きなほぼ円柱状の枠体４４に保持されている。図３に
示すように、枠体４４は、横に並んで設けられた二つの
断面円形の貫通孔を有し、図４に示すプランジャー保持
体４１の円柱状の前半部分がこの断面円形の貫通孔の内
部に位置している。貫通孔の内径は、プランジャー保持
体４１の前半部分の外径よりも僅かに大きく、両者の間
には１ｍｍ程度の隙間が存在している。そして、その隙
間には不図示の板バネが配置されており、プランジャー
保持体４１の進退運動を許容しつつプランジャー保持体
４１の周面が貫通孔の内面を擦らないよう構成されてい
る。

【００３１】また、図１に示すように、上述したポンプ
ヘッド３は、枠体４４の貫通孔の先端開口部分に嵌め込
まれるようにして枠体４４に取り付けられている。枠体
４４の先端部の周面には、貫通孔にまで達するねじ孔が
数カ所設けられており、このねじ孔に止めねじ４４１を
ねじ込むことにより、各々のポンプヘッド３が枠体４４
に固定されている。尚、図２に示すように、枠体４４の
先端部には、小さな円形の空気孔４４２が設けられてい
る。この空気孔４４２は、枠体４４内でのプランジャー
保持体４１の運動により圧縮された空気を逃がしたりす
る目的で設けられている。

【００３２】次に、本実施例のプランジャー型ポンプの
大きな特徴点の一つであるカム体６０の構成について説
明する。本実施例のカム体６０は、上記プランジャー４
の進退動作がカム体６０の回転に追従するとともにその
回転の力によりプランジャー４が進退する形状を有して
いる。

【００３３】即ち、カム体６０は、図４に示すように円
柱状の部材の周面に所定のカム溝６１を形成した形状の
部材である。カム体６０は、その中心軸方向がプランジ
ャー４の進退方向とが、同じ水平面内で平行になるよう
にして配置されている。カム体６０の周面に設けられた
カム溝６１は、幅（軸方向の距離）及び深さ（径方向の
距離）が一定であるが、周方向に溝をたどっていくとそ
の位置が軸方向に変位した形状になっている。即ち、あ
る位置においては、最も先端側（プランジャー４側）に
位置する（この位置を最前部という）が、周方向にたど
っていくと徐々に後端側（モータ７側）に変位し、ある
位置では最も後端側に位置した（この位置を最後部とい
う）状態となる。そしてさらに周方向にたどっていく
と、徐々に先端側に変位して当初の最前部になるような
溝の形状となっている。最前部と最後部とはカム体６０
の周面の丁度反対側に位置し、最前部と最後部とは１８
０度の間隔をおいて向かい合っている。

【００３４】このようなカム溝６１には、上述したプラ
ンジャー保持体４１のカム係合体４２が係合している。
具体的には、カム係合体４２の周囲に設けられたニード
ルベアリング４３の外径は、カム溝６１の幅に適合した
寸法を有し、ニードルベアリング４３の表面がカム溝６
１の側面に僅かに接触した状態でカム係合体４２がカム
溝６１に嵌入している。尚、図４に示す通り、左右一対
のプランジャー保持体４１は、カム溝６１の両側に位置
し、各々の側からカム係合体４２を嵌入させている。

【００３５】このようなカム体６０の後端には、カム体
６０を回転させるモータ７の出力軸７１が連結されてい
る。モータ７の出力軸７１の中心はカム体６０の中心軸
に一致し、中心軸の周りにカム体６０が回転するよう構
成されている。具体的には、カム体６０は図４に示すよ
うな円柱状の突出部６５を後端面に有している。この突
出部６５は、軸方向に延びるモータ取付孔を有し、モー
タ７の出力軸７１はこのモータ取付孔にねじ込むなどの
方法により固定されている。尚、図１に示すように、突
出部６５の側面にはモータ取付孔にまで達するねじ孔が
設けられており、このねじ孔に止めねじ７２がねじ込ま
れることにより、上記出力軸７１の固定を補強してい
る。

【００３６】また、図１及び図２に示すように、カム体
６０の周囲には、カム体カバー６２が設けられている。
カム体カバー６２は、上述した枠体４４と同じ外径を有
するほぼ有底円筒状の部材であり、その先端開口部分が
枠体４４の後端部分に接続された状態で配置されてい
る。また、カム体カバー６２の底部には、上記カム体６
０の突出部６５が貫通する開口が設けられている。そし
て、この開口の周面にはスライドベアリング６３が設け
られており、出力軸７１の回転をスムーズなものにして
いる。また尚、図１に示すように、カム体６０の後端面
とカム体カバー６２の底部との間にも、スライドベアリ
ング６４が配置されている。つまり、カム体カバー６２
は、二つのスライドベアリング６３，６４を介してカム
体６０の回転を許容しつつカム体６０の周囲を覆ってい
る。

【００３７】上記構成に係る本実施例のプランジャー型
ポンプの作用について、以下に説明する。まず、初期状
態では、右側のプランジャー４（図１では下側のプラン
ジャー４）の先端が送液孔３００の内部の最先端位置に
達しており、左側のプランジャー４（図１では上側のプ
ランジャー４）の先端は送液孔３００から退出してポン
プヘッド３の後端面にほぼ相当する平面上に位置してい
る。

【００３８】以下の説明では、左側のプランジャー４の
動作をまず説明する。初期状態においてモータ７が駆動
されると、出力軸７１を介してカム体６０が回転する。
カム体６０が回転すると、カム溝６１にカム係合体４２
が嵌入しているため、左側のプランジャー保持体４１は
前進することになる。即ち、左側のプランジャー保持体
４１に取り付けられたカム係合体４２は、カム体６０の
回転に従ってカム溝６１に沿って相対的に移動する。こ
のカム係合体４２にとってはカム溝６１は徐々に先端方
向に変位するようになっており、その一方で図３に示す
通りプランジャー保持体４１は枠体４４によってカム体
６０の回転軸の周りの回転運動が規制されているから、
カム体６０の回転に従ってカム係合体４２は直線的に前
進し、この結果プランジャー保持体４１も直線的に前進
することになる。

【００３９】プランジャー保持体４１が前進すると、そ
の先端に固定されたプランジャー４も前進し、プランジ
ャー４の先端がポンプヘッド３内の送液孔３００に達し
た状態となる。さらにモータ７が駆動されてカム体６０
が回転してカム係合体４２がカム溝６１の最前部まで達
すると、プランジャー４の先端が送液孔３００内の最先
端位置に達する。このようにしてプランジャー４の先端
が送液孔３００内で前進すると、送液孔３００内の液体
が圧縮されて圧力が上がる。この圧力上昇によって、送
液孔３００の上方の吐出側開口１４を塞いでいた吐出側
球形弁１５が浮上して吐出側開口１４が開いた状態とな
る。この結果、送液孔３００内の液体が吐出側開口１４
を通って吐出され、吐出側予備室１２を経由して吐出側
配管１に送液される。一方、下側の吸引側球形弁２４は
送液孔３００内の圧力上昇によって吸引側開口２４に押
し付けられた状態となり、吸引側開口２４は閉じたまま
である。

【００４０】さらにモータ７が駆動されてカムが回転す
ると、カム係合体４２は、徐々に後方に変位する溝部分
に沿って相対的に移動するから、プランジャー保持体４
１は後退するようになる。プランジャー保持体４１の後
退によってプランジャー４の先端は送液孔３００内を後
退して送液孔３００から抜け出た状態となる。このよう
なプランジャー４の先端の後退によって送液孔３００内
の圧力が低下する。この圧力低下によって吸引側球形弁
２４が浮上し、吸引側開口２５が開いた状態となる。こ
の結果、吸引側予備室２２内の液体が吸引側開口２５を
通って送液孔３００に吸引される。吸引側予備室２２内
の液体が送液孔３００に吸引される結果、吸引側予備室
２２内の圧力が低下して吸引側配管２から吸引側予備室
２２に液体が吸引されて充填される。

【００４１】そしてさらにカム体６０が回転して、カム
溝６１の最後部の位置にカム係合体４２が達すると、プ
ランジャー保持体４１は当初の初期状態の位置に戻り、
プランジャー４の先端部もポンプヘッド３の後端面上に
ほぼ相当する初期状態の位置に戻る。引き続いてモータ
７が駆動されてカム体６０が回転すると、プランジャー
４は再び前進して上述の吐出動作を行い、以後、カム体
６０の回転に従って上記動作を繰り返す。

【００４２】一方、右側のプランジャー４及びプランジ
ャー保持体４１は、上記左側のプランジャー４及びプラ
ンジャー保持体４１とは１８０度位相の異なった動作を
繰り返す。つまり、初期状態からカム体６０が回転を始
めると、カム係合体４２が徐々に後方に変位してプラン
ジャー保持体４１が後退し、プランジャー４の先端が送
液孔３００内で後退して送液孔３００から抜け出る。こ
れによって送液孔３００内の圧力が低下し、上述と同様
に吸引側予備室から液体が送液孔３００内に吸引され
る。さらにカム体６０が回転してカム係合体４２がカム
溝６１の最後部を通過するとプランジャー保持体４１が
後退から前進に反転し、カム溝６１の最前部にカム係合
体４２が達すると、プランジャー４の先端が送液孔３０
０内の最先端位置に達して上述と同様に吐出動作が行わ
れる。

【００４３】図５は、上記のような本実施例のプランジ
ャー型ポンプの作用を時系列的に説明したグラフであ
る。図５中、（ａ）が上記左側のプランジャー４による
吐出及び吸引の動作を示し、（ｂ）が上記右側のプラン
ジャー４による吐出及び吸引の動作を示している。図５
に示すように、各々のポンプヘッド３内で行われる吐出
及び吸引の動作は、カムの回転に同期して正弦波状に交
互に繰り返される。そして、左側のプランジャー４によ
る吐出及び吸引の動作は右側のプランジャー４による動
作に対して１８０度の位相差を有する。

【００４４】前述の通り、各々の吐出側配管１は一つの
配管（不図示）に結合されている。図５中の（ｃ）は、
左側のプランジャー４の動作と右側のプランジャー４の
動作とを重ね合わせたものであり、各々の吐出側配管１
を結合した配管内での送液動作に相当している。この
（ｃ）に示す通り、１８０度位相の異なる二つのプラン
ジャー４の動作を重ね合わせると、送液量の時間的変化
が平坦化される。このような観点から、１２０度ずつ位
相の異なる三つのプランジャー、さらには９０度ずつ位
相の異なる四つのプランジャーのように、さらに多くの
プランジャーを使用してそれぞれのポンプヘッド内で進
退させるようにすると、さらに送液量が平坦化される。

【００４５】上記構成及び作用の説明から分かる通り、
本実施例のプランジャー型ポンプにおいては、カム体６
０の回転に従ってプランジャー４が前進及び後退する。
即ち、従来のようにバネ部材の力を利用してプランジャ
ー４を後退させる構成ではない。このため、モータ７の
回転速度を高くしてカム体６０を高速回転させた場合で
も、プランジャー４はカム体６０の回転に遅れることな
く追従して進退する。従って、送液量を多くするためカ
ム体６０を高速回転させても、吐出量と吸引量のバラン
スが悪くなったり、送液量が一定化せずに非常に不安定
になったりする問題が発生しない。また、大型のモータ
７を使用する必要がないので、ポンプ全体を大型化させ
ることがない。具体的な送液量について例示すると、上
記のような構成のプランジャー型ポンプでは、例えば内
径０．２５ｍｍ程度の配管に毎分２０ミリリットル程度
の流量で送液することが可能となる。

【００４６】また、構造上のメリットについて説明する
と、上記実施例のプランジャー型ポンプでは、カム体６
０の周面のカム溝６１にプランジャー保持体４１のカム
係合体４２を嵌入させた構造なので、カム体６０の回転
軸とプランジャー保持体４１の中心軸とが接近した配置
となっている。このため、ポンプ全体がコンパクトにま
とめられており、占有スペースが小さくて済むというメ
リットがある。本願発明のプランジャー型ポンプは、前
述したＨＰＬＣの他、高圧の液体で物体を洗浄する高圧
洗浄器や高圧の水流で物体を切断するウォーターカッタ
ーのようなシステムにも利用することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１又は
２のプランジャー型ポンプによれば、カム体の回転に追
従してプランジャーが進退するとともにカム体の回転の
力によりプランジャーが進退するので、バネ部材を使用
してプランジャーを後退させるようにする必要がない。
このため、送液量を多くするためカムを高速回転させた
場合でも、吐出量と吸引量のバランスが悪くなったり、
送液量が一定化せずに非常に不安定になったりする問題
が発生せず、広い動作範囲で安定した送液が行える。ま
た、大型のモータを使用する必要がないので、ポンプ全
体を大型化させることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のプランジャー型ポンプの実施例を説
明する図であり、平面断面概略図である。

【図２】図１に示すプランジャー型ポンプの断面Ｘ−Ｘ
における矢印方向で見た正面断面概略図である。

【図３】図１のプランジャー型ポンプの断面Ｙ−Ｙにお
ける側断面概略図である。

【図４】図１のプランジャー型ポンプの主要部の斜視分
解概略図である。

【図５】実施例のプランジャー型ポンプの作用を時系列
的に説明したグラフである。

【図６】従来のプランジャー型ポンプの構成の一例につ
いて説明する概略図である。

【符号の説明】

１吐出側配管２吸引側配管３ポンプヘッド３００送液孔４プランジャー４１プランジャー保持体４２カム係合体４４枠体６０カム体６１カム溝７モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプヘッド内にプランジャーの先端を
前進及び後退させて送液するプランジャー型ポンプであ
って、プランジャーに連結されたカム体と、カム体を回転させ
るモータとを有し、カム体は、プランジャーの前進及び
後退がカム体の回転に追従するとともにその回転の力に
よりプランジャーが前進及び後退する形状を有している
ことを特徴とするプランジャー型ポンプ。
【請求項２】前記カム体は、前記プランジャーの前進
及び後退の運動の方向に平行な軸の周りに形成された周
状のカム溝を有し、このカム溝は、その幅が一定であっ
て前記軸の方向に所定距離変位しており、前記プランジ
ャーは、このカム溝に取り付けられてカム体の回転によ
り前記軸方向に前進及び後退するよう構成されているこ
とを特徴とする請求項１記載のプランジャー型ポンプ。