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    公开号:WO1986006815A1
    申请号:PCT/JP1986/000242
    申请日:1986-05-13
    公开日:1986-11-20
    发明作者:Toshio Tokuda；Tsunemi Tokieda；Norio Ishida
    申请人:Showa Denko Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:F16L55-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 液体クロマ トグラフ用脈流防止装置および方法
    [0002] 技術分野
    [0003] 本発明は液体クロマ トグラフ装置に係り、 特に送液の脈流 を平滑化する液体クロマ トグラフ用脈流防止装置および方法 に関する。 背景技術
    [0004] 液体ク口マ トグラフィ —において最も普及している送液方 式はプラ ンジャー型ボンブを用いプラ ンジャーの往復運動に よって行われる。 その際ブラ ンジャーの往復運動に連動して 送液に脈流が生ずる。 従来かかる脈流を平滑化するため複数 のプランジャーを用いて互いに補完し合って平滑化する様に 制御する方法があるが必ずしも完全に平滑化することは困難 であった。
    [0005] また別法として送液系に偏平管、 ベローズ、 スプリ ングを 用い、 あるいはべローズとスプリ ングとの組み合せ、 またダ ィ ャフラムと圧縮性液体との組み合せを用いる脈流防止装置 を挿入する方式があげられる。 上記各法のうち偏平管の体積 変化を利用するものは偏平管の長さを極度に長く しなければ 効果がなく、 長大な管ではデッ ドボリ ュ一ムが大となり液置 換は極めて不便である。 また、 ベローズを使用したものは圧 力 5 0 bar 程度までしか有効ではなく、 しかもべローズの複 雑な形態のため液置換もよ く ない。 スプリ ングの弾性を利用 するものは低圧範囲において有効でなく、 しかも液圧変化に 応じてスプリ ングの剛性、 弾性を調節しなければならない不 便があった。 更に、 ベロ—ズとスプリ ングとを組み合せた方 式は低圧から高圧まで、 或る程度有効であるがスプリ ングの 剛性調節を必要とする不便は避けられない。
    [0006] また、 特開昭 57 - 160060 号に開示された脈流防止装置のご と く偏平な流路室の片面をダイヤフラムで仕切りダイヤフラ ムに面して密閉した圧縮可能な液体を封入した圧縮室を設け た脈流防止装置においては脈流防止を効果的ならしめるため には、 圧縮室の容積を十分に大き く とる必要があり、 その為 にはダイヤフラムの大きさを相当大き く しなければならず、 コ ンバク トで性能のよい液体ク口マ トグラフィ一用の脈流防 止装置は得られない。
    [0007] 特開昭 57 - 160060 号では、 ビス ト ンポンプの最大容量 100 & 、 往復周期約 1秒で送液される液体の脈流を防止する圧 縮液室は、 口径 8 0 «、 高さ 8 8 «の円筒部と、 その下方の 深さ 1 0 «の円錐部より構成されている。 発明の開示
    [0008] 本発明は上記のような従来の問題点を解決するため液体ク 口マ トグラフィ ーにおいて通常用いられる圧力である 5 〜 400barの全領域において、 一様に、 脈流防止性能にすぐれ、 デッ ドボリ ュームが小さ く、 かつ操作性にすぐれた液体ク口 マ トダラフ用脈流防止装置を提供することにある。 本発明の液体クロマ トグラフ用脈流防止装置は、 圧力容器 内に設けられた送液室の偏平な両面をダイャフ ラ ムで仕切り 該ダイヤフラムに面して圧縮性物質を充塡した密閉圧縮室を 配設して成る。
    [0009] 圧縮室を送液室の片面にのみ設けた場合にはダイヤフ ラム が 1枚であるため同一送液量を圧縮室で吸収した場合、 ダイ ャフラムの変形が 2倍になる。 したがって変形を同一にする には圧縮室の容積を 2倍にしなければならず、 脈流防止装置 過大となる。
    [0010] さらに、 本発明に係る方法は、 液体ク 口マ トダラフ用脈流 防止装置において、 （a) 2個の圧縮室の総容積が 50〜300m (b) 圧縮室に充塡される圧縮性物質の圧縮率が （30〜200) x 1 0 "6/bar 、 (c) 2個の圧縮室の総容積と 2個のダイヤフ ラムの総面積との比が、 2 〜5m /αίの範囲とし、 5 〜400 bar の範囲の送液圧 P (bar) と送液の受ける圧力変動 Δ P (bar) との間には、 正の係数 αを介して次の関係式 ：
    [0011] Δ Ρ ≤ 5. 0 + ar ( P - 5 0 ) , 0 < α≤ 0. 1
    [0012] にて送液を行う ことが特徴である。
    [0013] 上記の厶 Ρと Ρとの比で表わされる （ Δ Ρ Ζ Ρ ) 値は、 い わゆる脈流率と称され、 脈流防止装置における脈流防止特性 を判断するための重要な指標値である。 しかるに、 従来の脈 流防止装置においては△ Ρは Ρに対して大き く、 このため許 容脈流率を超えた送液圧 Ρの領域における操作が不可能なも のが多い。 しかるに本発明は、 前記する通り液体クロマ トグ ラフィ 一において通常用いられる送液圧範囲である 5〜400 bar の全領域において脈流防止性能にすぐれ、 その脈流防止 性能を具体的に表現する適切な関係式の存在を確認するに至 つたものである。
    [0014] 本関係式は、 送液圧 （ P ) の比較的低い 5 〜 5 0 ba r 領域 において圧力変動厶 Pは 5 bar 以下かつ Δ Pくく Pであり、 ま た送液圧 （ P ) が 5 0 bar を超える領域においても圧力変動 △ P値は送液圧 P値の 1 0 %を超えないことを意味するもの である。
    [0015] 脈流率は装置のディ メ ンジョ ン、 装置各部と く に圧縮室、 送液室の容積、 ダイヤフラムの面積、 圧縮室に充塡される弾 性物質の弾性特性等の関与する多項関々係によって定まる。 本発明者は鋭意それらの間の関係を探求した結果、 上記に示 すように圧縮室の総容積が 50〜300m 圧縮室の総容積とダイ ャフラムの総面積との比が 2〜5m Z en！、 かつ、 圧縮室充填 物質の圧縮率が （30〜200) x 1 0 " 6 / bar なる条件との連関 において、 脈流率の指標値を判断しうる上記の送液圧 Pと圧 力変動 Δ Ρ との上記関係式を導出することができたものであ る。 図面の簡単な説明
    [0016] 第 1図は本発明装置の断面図である。
    [0017] 本発明装置を図面によって説明すると次の通りである。 第 1図は本発明装置の側面図を示す。
    [0018] ケーシング 1 aおよび 1 bは組立てボル ト 4 aおよび 4 b によって一体的に組み合わされて圧力容器を構成し、 流路ブ ロ ック 3には送液入口 7および送液出口 8が付設され、 ダイ ャフラム 2 aおよび 2 わ と、 流路ブロ ック 3 と、 により送液 室 6が形成される。 またダイヤフラム 2 aおよび 2 b と圧力 容器 1 aおよび 1 わにより 2つの圧縮室 5 aおよび 5 bが形 成される。 この圧縮室 5a , 5bには、 圧縮性物質、 例えば非流 動性ゴム弾性体であるシリ コーンゴム、 等が前記圧縮率を圧 縮室 5a , 5 b全体で満足するようにし、 また圧縮室 5 a , 5 bが同 じ圧縮効果をもつように、 これらの容積および圧縮率は実質 的に等しくするのが好ましい。 送液入口 7にはプラ ンジャ一 型ポンプからの送液配管が接続されており、 また送液出口 8 には分離力ラムへの配管が接繞される。 ダイヤフラム 2 a , 2 b 上の圧力分布が一様となるようにダイヤフラム 2 a は 2 b と 平行に配置されている。 送液プロ ック 3 は、 送液室 6 の中央 部で送液入口 7から送液出口 8の方向に延在して送液室 6を 画成するとともにデッ ドボリ ュームを少なくする。 また送液 入口 7および送液出口 8から流路が分岐して送液室 6に連通 している。
    [0019] 液体クロマ トグラフ用プランジャーは通常その 1 ス トロー クによつて最大 100 μ & 程度の送液を行う。 プランジャーは 往復運動を行うため、 たとえば 2秒で 1往復する場合、 液は 1秒間に最大量 100 / £ 送られ、 次の 1秒間は何等送液は行 われない。 このようなサイ クルが連続く り返される。 したが つてこの場合 1秒間隔の脈流を生ずることになる。 このよう にして送られた液を本装置に通した場合、 プラ ンジャーの送 液ス トロークの間は流量が上昇し系の圧力は上昇する。 圧上 昇に伴いダイヤフラム 2a , 2bはそれぞれ圧縮室 5 a , 5b側に押 圧され、 圧縮室に充塡された非流動性ゴム弾性体は圧縮され 圧上昇は緩和される。 ブランジャーの非送液ス トロ—クの間 は上記圧縮された非流動性ゴム弾性体はダイ ャフラム 2a , 2b を押し返して送液が行われ、 液の圧力減少を緩和する。 かく して脈流の平滑化が行われる。
    [0020] さて前記した通り、 液体ク ロマ トグラフ用プランジャーボ ンプはブランジャ—の送液ス トロニクにより通常最大量 100 a a 程度の送液を行うため脈流を防止あるいは緩和するため には最大流量の約半量に相当する 5 0 £ 程度をプランジャ 一の送液ス トロークの間、 圧縮室の圧縮により、 できるだけ 小さい圧上昇に抑えて吸収できればよいことになる。 その目 的を達するには圧縮室の容積をできるだけ大にし、 できるだ け圧縮率の犬なる圧縮性物質を圧縮室に充填し、 面積ができ るだけ大、 かつ弾性限界のできるだけ大なるダイヤフラムを 使用することが望ましい。
    [0021] しかしながら、 圧縮室の容積およびダイャフラムの面積を 大き くすると、 コ ンパク トな脈流防止装置は得られない。 さ らに、 多数の実際的試行経験によれば液体クロマ トグラフ用 脈流防止装置においては装置全体のディ メ ンジョ ン、 装置に 使用される材料の物性等により脈流防止を目的とする種々の 制約の存在することが認められる。
    [0022] 圧縮室の容積は現実の液体ク口マ トグラフの大きさから見 れば 50〜300 m の範囲が好ましく、 望ましく は 100〜200m jg の範囲が適当である。 圧縮室の容積が 300m を超えるものは コ ンパク ト性の要望から遠ざかり、 また 5 0 m £ 以下では容 量過少で充分な性能を得ることができない。
    [0023] また、 圧縮室に充塡する圧縮性物質の圧縮率について実際 試行柽験から検討するに 5 0 U & の送液を 5 bar 程度の圧上 昇で吸収できれば脈流防止に十分であり、 そのためには上記 圧縮室の容積範囲 50〜300m に対して必要な圧縮率は、 （30 〜200) X 1 0 _ 6ノ b a r であればよいことが判明した。 したが つて圧縮室の大きさに応じて最適の圧縮率を選定することが 望ましい。 たとえば圧縮室の総容積 150m £ 、 圧縮性物質とし て非流動性ゴム弾性体であるシ リ コー ンゴムを使用すればそ の圧縮率は（100〜： 150) X 1 0 Z bar (ただし送液圧 1 0 bar 以上の場合） であり、 送液量 5 0 μ & は約 2 〜 3 bar の圧上 昇で吸収されることになる。 これは液体クロマ トグラフ用脈 流防止装置として十分に満足すべき性能である。
    [0024] ダイ ヤフラムの面積は、 出来るだけ大きい方が変形が小さ いので望ましいが脈流防止装置のディ メ ンジョ ンが大となり コ ンパク ト性の要求を満足できないものとなる他、 圧縮室の 密閉方法が技術的に困難になる。 またダイ ャフ ラムの面積が 小さすぎれば変形が大となり弾性限界を超えダイ ヤフ ラムの 破損を生ずるおそれがある。 現実的に最も望ましい材料であ るステン レス等による金属質ダイヤフラムについて銳意検討 した結果、 圧縮室の容積に対してダイヤフラムの面積比が 2 〜5m ノ αίの範囲が最適であることが判明した。
    [0025] 一般に、 送液室容量は 1 ス トロークの送液量の約 2倍とさ れる。 発明を実施するための最良の形態
    [0026] 第 1図に示す脈流防止装置において圧縮室にシリ コーンゴ ム （圧縮率（100〜150) X 1 0 _ 6ノ bar を充塡したもの （本発 明） および市販のベロ一ズダンパとスブリ ングとを組合せた もの （比較例） について脈流率 （圧力変動ノ送液圧） と送液 圧との関係を求めた。
    [0027] 送液量は 2m £ / m i n 、 送液圧は各種カラムを連結すること により変動させた。 ポンプにはプランジャー型ポンプを使用 し、 1 ス トロークの送液量は 100 、 毎面 2 0回の往復運 動を行なった。 圧縮室の総容積は 100m £ 、 ダイャフラムの総 面積は 3 0 ciJ、 送液室の容積は 200 であった。 成績を第 1表に示す。 本表から明らかな通り本発明装置の脈流率は比 較例より も、 送液圧の試験領域全域にわたり一様に低値であ り圧力変動は全域で 5 %もしく は以下であることが知られる
    [0028] (第 1表）
    [0029]
    [0030] 産業上の利用可能性
    [0031] 以上に説明する通り、 本発明の液体ク ロマ トグラフィ ー用 脈流防止装置は十分な脈流防止効果を発揮する装置として性 能的にすぐれており、 しかも圧縮室の形状、 ダイヤフラムの 形状等構成要素の形状が複雑でないため装置の操作性にすぐ れ、 デ フ ドボリ ユームも小であるなどの利点を有する もので ある。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 圧力容器 （la , lb) 内に設けた偏平な送液室（6) の偏 平な両面をダイヤフラム （2a , 2b) で仕切り該ダイヤフラム (2a , 2b) に面して圧縮性物質を充塡した密閉圧縮 5a ， 5b) を配設した液体ク ロマ トグラフ用脈流防止装置。
    2. 2個の圧縮室 （5a , 5b) の総容積を 50〜300mjg 、 圧縮 室に充塡される圧縮性物質の圧縮率を （30〜200) x 1 0 "6/ bar 2偭の圧縮室 （5a , 5b) の縫容積と 2個のダイヤフラム (2a, 2b) の総面積との比を、 2 〜 5 m£ Ζαίの範囲にとるこ とを特徴とする請求の範囲第 1項記載の液体ク口マ トグラフ 用脈流防止装置。
    3. 往復運動を行う液体ク ロマ トグラフ用プラ ンジャーよ り液体クロマ 卜グラフ用脈流防止装置を介して液体クロマ ト グラフ用カラムに、 5 〜400barの送液圧力 （ P ) で送液を行 なう際に、 該液体クロマ トグラフ用脈流防止装置を、 圧力容 器 （la , lb) 内に設けた偏平な送液室（6) の偏平な両面をダ ィ ャフラム （2a , 2b) で仕切り該ダイ ヤフラム (2a , 2b) に 面して圧縮性物質を充塡した密閉圧縮室 （5a , 5b) を配設し た装置とし、 2個の圧縮室 （5a , 5b) の総容積を 50〜300m 、 圧縮室に充瑱される圧縮性物質の圧縮率を （30〜200) x 1 0一6 /bar 、 2個の圧縮室 （5a , 5b) の総容積と 2個のダイヤフ ラム （2a , 2b) の総面積との比を、 2 〜 5 mi <^の範囲に とることによって、 圧力変動 （Δ Ρ ) ≤ 5. 0 + or ( P — 5 0 ) —伹し、 0 < «≤ 0. 1—とする脈流防止方法。
    4. 送液圧力 （ P ) が 50〜400barである請求の範囲第 3項 記載の脈流防止方法。
    5. 前記送液室（6) の容量を 1 ス トローク当り送液量の約 2倍としたことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の脈流防 止方法。
    6. 送液ブロ ック（3) を圧力容器 （la , lb) の送液入口（7) から送液出口（8) に延在させたことを特徴とする請求の範囲 第 3項記載の脈流防止方法。
    类似技术:
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    公开号 | 公开日
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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