CN110621878B - 送液装置 - Google Patents

Abstract

送液装置包括：一次侧柱塞泵；二次侧柱塞泵，在所述一次侧柱塞泵的下游与所述一次侧柱塞泵串联连接；止回阀，设于所述一次侧柱塞泵的出口与所述二次侧柱塞泵的入口之间；一次侧压力传感器，与所述一次侧柱塞泵的泵室连通，检测所述一次侧柱塞泵的泵室内的压力；送液控制部，构成为控制所述一次侧柱塞泵及所述二次侧柱塞泵的操作；以及漏液侦测部，构成为基于所述待机时间中的所述一次侧压力传感器的输出值的变化，而侦测所述止回阀的漏液。所述送液控制部构成为控制所述一次侧柱塞泵的操作，以在所述二次侧柱塞泵进行的喷出操作中且所述一次侧柱塞泵进行的抽吸结束后，存在所述一次侧柱塞泵停止而不操作的待机时间。

Description

送液装置

技术领域

本发明涉及一种在液相色谱仪(liquid chromatograph)中用于流动相的送液的双柱塞(double plunger)方式的送液装置，特别涉及一种将一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵串联连接的串联式双柱塞方式的送液装置。

背景技术

作为液相色谱仪的送液装置的一种，已知串联式双柱塞方式的送液装置。串联式双柱塞方式的送液装置具有一次侧柱塞泵、及与所述一次侧柱塞泵串联连接的二次侧柱塞泵。一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵以按预先设定的流量稳定地进行送液的方式彼此互补地操作(例如参照专利文献1)。

在一次侧柱塞泵进行喷出操作的期间中，二次侧柱塞泵进行抽吸操作，二次侧柱塞泵抽吸由一次侧柱塞泵所喷出的液体的一部分。一次侧柱塞泵的喷出操作结束后，二次侧柱塞泵进行喷出操作，在此期间中一次侧柱塞泵进行液体的抽吸。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]美国专利第5637208号公开公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

所述那样的串联式双柱塞方式的送液装置中，在一次侧柱塞泵的出口与二次侧柱塞泵的入口之间设有止回阀，利用所述止回阀来防止二次侧柱塞泵进行喷出操作时液体向一次侧柱塞泵倒流。

但是，有时止回阀的阀体与阀座之间的液密性劣化而产生漏液。若在一次侧柱塞泵的出口与二次侧柱塞泵的入口之间的止回阀处产生漏液，则由二次侧柱塞泵所喷出的液体的一部分流向一次侧柱塞泵侧，二次侧柱塞泵进行的喷出工序中的送液流量未达设定流量，无法实现一定流量的送液，产生脉动而导致分析的保持时间再现性的劣化。

以前，并不存在侦测从二次侧柱塞泵向一次侧柱塞泵的倒流的方法。因此，当送液流量的控制精度降低时，难以采取适当的对策。

因此，本发明的目的在于能够侦测一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵之间的止回阀处的漏液。

[解决问题的技术手段]

本发明的送液装置包括：一次侧柱塞泵；二次侧柱塞泵，在所述一次侧柱塞泵的下游与所述一次侧柱塞泵串联连接；止回阀，设于所述一次侧柱塞泵的出口与所述二次侧柱塞泵的入口之间；一次侧压力传感器，与所述一次侧柱塞泵的泵室连通，检测所述一次侧柱塞泵的泵室内的压力；送液控制部，构成为控制所述一次侧柱塞泵及所述二次侧柱塞泵的操作，并且构成为控制所述一次侧柱塞泵的操作，以在所述二次侧柱塞泵进行的喷出操作中且所述一次侧柱塞泵进行的抽吸结束后，存在所述一次侧柱塞泵停止而不操作的待机时间；以及漏液侦测部，构成为基于所述待机时间中的所述一次侧压力传感器的输出值的变化而侦测所述止回阀的漏液。

本发明的送液装置中，设有检测一次侧柱塞泵的泵室内的压力的一次侧压力传感器。而且，一次侧柱塞泵构成为在自身的喷出操作结束且开始二次侧柱塞泵进行的喷出后，进行液体的抽吸，然后停止一定时间而不操作。将一次侧柱塞泵完成抽吸后停止的时间称为“待机时间”。

一次侧柱塞泵进行液体抽吸后的一次侧柱塞泵的泵室内的压力通常成为大气压。因此，一次侧柱塞泵的操作停止的“待机时间”中维持于大气压。但是，若在一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵之间的止回阀处产生漏液，则从二次侧柱塞泵侧倒流的液体流入一次侧柱塞泵的泵室，一次侧柱塞泵的泵室内的压力上升。由此，一次侧压力传感器的输出值上升。

也就是说，通过监视待机时间中的一次侧压力传感器的输出值，从而能够侦测一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵之间的止回阀处的漏液。因此，漏液侦测部监视待机时间中的一次侧压力传感器的输出值，并基于所述输出值的变化而侦测漏液。

进而，一次侧柱塞泵的操作停止的“待机时间”中的一次侧柱塞泵的泵室内的压力与从二次侧柱塞泵倒流而流入一次侧柱塞泵的泵室的液量成比例地上升。由此，能够基于一次侧压力传感器的输出值的上升率而计算液体向一次侧柱塞泵侧的倒流量、也就是止回阀的漏液量。

因此，本发明的送液装置的进而优选的实施方式中，还包括：关系式保持部，保持表示一次侧压力传感器的输出值的上升率与止回阀的每单位时间的漏液量的关系的关系式，漏液侦测部构成为基于一次侧柱塞泵停止的待机时间中的一次侧压力传感器的输出值的上升率、及保持在关系式保持部的关系式，而计算止回阀的每单位时间的漏液量。

一次侧压力传感器的输出值的上升率与止回阀的漏液量的关系也能够通过实验而预先求出。但是，一次侧压力传感器的压力传感器的输出值的上升率与止回阀处的漏液量的关系性视液体的压缩率而变化，液体的压缩率视液体的组成、温度等而变化。

因此，为了获得更准确的关系式，送液装置也可具备导出这种关系式的功能。为了导出关系式，能够利用一次侧柱塞泵的预压操作。所谓此处的“预压操作”，是指在二次侧柱塞泵进行的喷出操作中且经过所述待机时间后，使一次侧柱塞泵进行喷出操作，直至一次侧柱塞泵的泵室内的压力与二次侧柱塞泵的泵室内的压力成为大致相同为止。所谓一次侧柱塞泵的泵室内的压力与二次侧柱塞泵的泵室内的压力“成为大致相同”，除了一次侧柱塞泵的泵室内的压力与二次侧柱塞泵的泵室内的压力成为完全相同以外，也包括一次侧柱塞泵的泵室内的压力成为比二次侧柱塞泵的泵室内的压力略小的压力。

此外，能够在所述预压操作中导出所述关系式限于未在一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵之间的止回阀处产生漏液的情况。其原因在于，若在一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵之间的止回阀处产生漏液，则在预压操作前的“待机时间”中，一次侧柱塞泵的泵室内的压力会达到与二次侧柱塞泵的泵室内的压力相同程度的压力，因此并未进行一次侧柱塞泵所进行的喷出操作而预压操作结束。

因此，本发明的送液装置的进而优选的实施方式中，还包括：二次侧压力传感器，与二次侧柱塞泵的泵室连通，检测二次侧柱塞泵的泵室内的压力；预压操作部，构成为在二次侧柱塞泵进行的喷出操作中且经过待机时间后，执行预压操作，所述预压操作使一次侧柱塞泵进行喷出操作直至一次侧压力传感器的输出值与二次侧压力传感器的输出值成为大致相同为止；以及关系式导出部，在所述预压操作的执行中，基于所述一次侧柱塞泵的柱塞的驱动量及所述一次侧压力传感器的输出的上升率而求出所述关系式。而且，由关系式导出部所导出的关系式保持在关系式保持部。

进而优选的实施方式中，送液控制部构成为在由所述漏液侦测部侦测到所述止回阀处的漏液时，基于由漏液侦测部所计算出的漏液量而使二次侧柱塞泵的喷出速度上升，由此补偿由所述漏液所致的送液流量的缺失。所谓“补偿由漏液所致的送液流量的缺失”，是指加上漏液量而使二次侧柱塞泵的喷出速度上升，由此使送液流量成为所设定的流量。例如当设定流量为αμL/min，所计算出的漏液量为βμL/min时，以自二次侧柱塞泵的喷出流量成为(α+β)μL/min的方式控制二次侧柱塞泵的喷出速度。这样，通过利用二次侧柱塞泵的喷出速度来补偿由漏液所致的送液流量的缺失，从而即便在一次侧柱塞泵的出口与二次侧柱塞泵的入口之间的止回阀处产生漏液时，也能够抑制二次侧柱塞泵的喷出工序中的送液流量的降低，抑制脉动的产生而实现送液流量的稳定化。

[发明的效果]

本发明的送液装置基于一次侧柱塞泵停止且二次侧柱塞泵进行喷出操作时的一次侧压力传感器的输出值的变化，来侦测止回阀的漏液，因此能够迅速地侦测设于一次侧柱塞泵的出口与二次侧柱塞泵的入口之间的止回阀处的漏液。若能够侦测止回阀处的漏液，则也能够以应对所述漏液的方式使二次侧柱塞泵的喷出速度上升而抑制送液流量的降低，因而可实现送液流量的稳定化。

附图说明

图1为表示送液装置的一实施例的概略截面结构图。

图2为表示未产生所述实施例的止回阀处的漏液时的送液中的一次侧柱塞泵、二次侧柱塞泵及控制装置各自的操作的流程图。

图3为表示产生所述实施例的止回阀处的漏液时的送液中的一次侧柱塞泵、二次侧柱塞泵及控制装置各自的操作的流程图。

图4为表示一次侧压力传感器与二次侧压力传感器各自的测定值的时间变化的图表。

[符号的说明]

1：送液装置

2：一次侧柱塞泵

3、23：泵头

4、24：泵室

6、28：泵体

8、30：十字头

10、32：柱塞

12、34：马达

14、36：进给螺杆

16、26：止回阀

20：一次侧压力传感器

22：二次侧柱塞泵

40：二次侧压力传感器

42：控制部

44：送液控制部

46：漏液侦测部

48：预压操作部

50：关系式保持部

52：关系式导出部

具体实施方式

以下，使用图式对本发明的送液装置的一实施例进行说明。

首先，使用图1对送液装置的结构进行说明。

本实施例的送液装置1具备一次侧柱塞泵2及二次侧柱塞泵22。一次侧柱塞泵2与二次侧柱塞泵22彼此串联连接。

一次侧柱塞泵2具备在内部具有泵室4的泵头3、及泵体6。泵头3设于泵体6的前端。在泵头3设有使液体流入泵室4的入口部及使液体从泵室4流出的出口部。在泵头3的入口部设有防止液体倒流的止回阀16。

柱塞10的前端可滑动地插入泵室4。柱塞10的基端由收容在泵体6内的十字头(crosshead)8所保持。十字头8通过进给螺杆14的旋转而在泵体6内沿一个方向(图中为左右方向)移动，伴随于此而柱塞10沿一个方向移动。在泵体6的基端部设有使进给螺杆14旋转的一次侧柱塞泵驱动用马达12。一次侧柱塞泵驱动用马达12为步进马达(steppingmotor)。

二次侧柱塞泵22具备在内部具有泵室24的泵头23、及泵体28。泵头23设于泵体28的前端。在泵头23设有使液体流入泵室24的入口部及使液体从泵室24流出的出口部。在泵头23的入口部设有防止液体倒流的止回阀26。

柱塞32的前端可滑动地插入泵室24。柱塞32的基端由收容在泵体28内的十字头30所保持。十字头30通过进给螺杆36的旋转而在泵体28内沿一个方向(图中为左右方向)移动，伴随于此而柱塞32沿一个方向移动。在泵体28的基端部设有使进给螺杆36旋转的二次侧柱塞泵驱动用马达34。二次侧柱塞泵驱动用马达34为步进马达。

泵头3的入口部经由流路而连接于蓄积送液对象的液体的容器(图示省略)。泵头23的入口部经由连结流路18而与泵头3的出口部连接。在连结流路18上设有检测泵室4内的压力(P1)的一次侧压力传感器20。

在泵头23的出口部连接着出口流路38。出口流路38例如通至液相色谱仪的分析流路。在出口流路38上设有检测泵室24内的压力(P2)的二次侧压力传感器40。

一次侧柱塞泵驱动用马达12及二次侧柱塞泵驱动用马达34的操作是由控制部42进行控制。控制部42具备送液控制部44、漏液侦测部46、预压操作部48、关系式保持部50及关系式导出部52。控制装置42是利用专用的计算机或通用的个人计算机(personalcomputer)而实现。送液控制部44、漏液侦测部46、预压操作部48及关系式导出部52为通过设于控制装置42的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等运算元件执行规定的程序从而获得的功能。关系式保持部50为利用设于控制装置42的存储装置的一部分存储区域而实现的功能。

送液控制部44构成为控制一次侧柱塞泵2及二次侧柱塞泵22的操作，使得一次侧柱塞泵2与二次侧柱塞泵22互补地操作而按预先设定的流量进行送液。

漏液侦测部46构成为基于二次侧柱塞泵22进行喷出操作且一次侧柱塞泵2停止的“待机时间”中的一次侧压力传感器20的输出值，而侦测止回阀26的漏液并且算出其漏液量。关于“待机时间”及漏液量的算出，将在下文中描述。

预压操作部48构成为在二次侧柱塞泵22进行喷出操作的期间中且经过“待机时间”后，使一次侧柱塞泵2执行下文描述的预压操作。

关系式保持部50保持用于由漏液侦测部46基于一次侧压力传感器20的输出值而算出止回阀26的漏液量的关系式。所谓保持在关系式保持部50的关系式，其是表示一次侧压力传感器20的输出值的每单位时间的上升值(上升率)与止回阀26的每单位时间的漏液量的关系性。所述关系式既可预先通过实验而求出，也可由下文描述的关系式导出部52导出。

关系式导出部52构成为在一次侧柱塞泵2的预压操作中导出所述关系式。关于具体的导出方法，将在下文中描述。

将通过所述各部44、46、48、50及52而实现的一次侧柱塞泵2、二次侧柱塞泵22及控制装置42的操作的一例示于图2及图3。图2为止回阀26中未产生漏液时的操作，图3为止回阀26中产生漏液时的操作。

首先，使用图1与图2对未在止回阀26处产生漏液时的操作进行说明。

送液控制部44在使一次侧柱塞泵2开始液体的喷出操作时(步骤S11)，使二次侧柱塞泵22开始抽吸操作(步骤S21)。当一次侧柱塞泵2进行喷出操作时，止回阀16关闭且止回阀26打开，来自泵头3的出口部的液体经由连结流路18、止回阀26及泵室24而喷出至出口流路38。二次侧柱塞泵22以比一次侧柱塞泵2的喷出流量更小的流量进行抽吸操作，从泵头3喷出的液体的一部分蓄积在泵室24内。

送液控制部44在规定的时机结束一次侧柱塞泵2的喷出操作，此时使二次侧柱塞泵22开始喷出操作(步骤S12、步骤S22)。当开始二次侧柱塞泵22的喷出操作时，由于泵室24内的压力高于泵室4内的压力而止回阀26关闭。

送液控制部44开始二次侧柱塞泵22的喷出操作后，使一次侧柱塞泵2高速进行抽吸操作(步骤S13)，然后待机一定时间。将一次侧柱塞泵2结束抽吸操作后待机而不操作的时间称为“待机时间”。在所述待机时间中，漏液侦测部46监视一次侧压力传感器20的输出值P1，并计算其上升率(步骤S31)。当未产生止回阀26处的漏液时，一次侧柱塞泵2的泵室4内的压力并未变动，而维持于大气压，因此一次侧压力传感器20的输出值P1的上升率几乎等于0。此时，漏液侦测部46判定为并无止回阀26处的漏液(步骤S32)。

此外，所谓输出值P1的上升率“几乎为0”，也包含即便不完全为0，但考虑到一次侧压力传感器20的输出信号的噪声(noise)等而可认为与0同等那样的值。输出值P1的上升率是否“几乎为0”例如能够根据通过计算而求出的输出值P1的上升率是否超过预先设定的阈值来判断。

在规定的待机时间经过后，二次侧柱塞泵22的喷出操作结束为止的期间中，预压操作部48使一次侧柱塞泵2执行预压操作(步骤S14、步骤S15)。所谓预压操作，是在二次侧柱塞泵22的喷出操作结束前，预先使一次侧柱塞泵2的泵室4内的压力成为与二次侧柱塞泵22的泵室24内的压力相同的压力的操作。所述预压操作中，预压操作部48取入一次侧压力传感器20的输出值P1及二次侧压力传感器40的输出值P2，以泵室4内的压力与泵室24内的压力成为大致相同的方式，对一次侧柱塞泵2一边进行反馈控制一边进行喷出驱动。

在所述预压操作中，关系式导出部52导出一次侧压力传感器20的输出值的上升率与止回阀26的每单位时间的漏液量的关系式(步骤S33)。通过在所述预压操作中监视一次侧压力传感器20的输出值P1，从而能够求出将一次侧柱塞泵2的柱塞10向喷出方向仅驱动一定距离时的一次侧压力传感器20的输出值P1的上升量。由此，能够研究当前送液的液体的特性(压缩率)。

例如，设使步进马达12旋转一脉冲时一次侧柱塞泵2喷出1.0μL的液体。当在预压操作中使步进马达12旋转一脉冲时，由一次侧压力传感器20所检测到的压力值上升5MPa时，能够计算为1.0μL/脉冲÷5.0MPa/脉冲＝0.2μL/MPa。

也就是说，由一次侧压力传感器20所检测到的压力值P1上升1MPa时，意味着0.2μL的液体流入一次侧压力传感器20。因此，若设止回阀26处的漏液量为X(μL/sec))，一次侧压力传感器20的输出值P1的上升率为ΔP1(MPa/sec)，则求出X的关系式成为X＝0.2×ΔP1。

这样求出的关系式保存在关系式保持部50(步骤S34)。

然后，送液控制部44使二次侧柱塞泵22的喷出操作结束(步骤S23)，再次使一次侧柱塞泵2开始喷出操作(步骤S11)。

接着，使用图1与图3对在止回阀26处产生漏液时的操作进行说明。

关于一次侧柱塞泵2的喷出操作(步骤S11)及二次侧柱塞泵22的抽吸操作(步骤S22)，与在止回阀26处未产生漏液时相同。

送液控制部44开始二次侧柱塞泵22的喷出操作后，使一次侧柱塞泵2高速进行抽吸操作(步骤S13)，然后待机一定时间。在所述待机时间中，漏液侦测部46监视一次侧压力传感器20的输出值P1，并计算其上升率(步骤S31)。当产生止回阀26处的漏液时，一次侧柱塞泵2的泵室4内的压力上升，其上升率与止回阀26处的每单位时间的泄漏量相应地变高。漏液侦测部46使用所计算出的上升率及保持在关系式保持部50的关系式，计算止回阀26处的每单位时间的泄漏量(步骤S35)。

送液控制部44基于由漏液侦测部46所算出的每单位时间的漏液量，计算用于补偿因所述漏液而产生的送液流量的缺失的二次侧柱塞泵的喷出速度(修正喷出速度)(步骤S36)。例如当送液流量的设定值为100μL/min时，若设由漏液侦测部46所算出的止回阀26处的漏液量为1μL/sec(60μL/min)，则用于补偿由所述漏液所致的送液流量的缺失的二次侧柱塞泵22的喷出流量能够计算为

100μL/min+60μL/min＝160μL/min。

送液控制部44以从二次侧柱塞泵22喷出这样计算出的流量的液体的方式，计算二次侧柱塞泵22的喷出速度。

二次侧柱塞泵22以由送液控制部44所计算出的喷出速度而操作(步骤S24)。由此，利用二次侧柱塞泵22的喷出速度的上升来弥补因止回阀26处的漏液而产生的送液流量的缺失，实现送液流量的稳定化，抑制脉动的产生。

图4为与在止回阀26处产生漏液时的未修正二次侧柱塞泵22的喷出速度时与修正了喷出速度时的送液压力的差异有关的验证数据。所述图中，下侧的图表是表示一次侧压力传感器20的测定值(MPa)的时间变化，上侧的图表是表示二次侧压力传感器40的测定值(MPa)的时间变化。所述验证中，在前半的送液循环中并未修正二次侧柱塞泵22的喷出速度，在后半的送液循环中修正二次侧柱塞泵22的喷出速度，以弥补止回阀26处的漏液所致的送液流量的缺失。

若是在设于一次侧柱塞泵2与二次侧柱塞泵22之间的止回阀26处未产生漏液时，则在一次侧柱塞泵2的吸入操作(图中记载为一次侧吸入)结束后的待机时间中，一次侧柱塞泵2的泵室4内的压力会维持于大气压。但是，所述验证中，得知一次侧柱塞泵2的吸入操作刚结束后压力上升，在止回阀26处产生漏液。

在未修正二次侧柱塞泵22的喷出速度的前半的送液循环中，由于止回阀26处的漏液而送液压力(二次侧压力传感器40的测定值)缺失，产生约0.22MPa的脉动。相对于此，得知在修正了二次侧柱塞泵22的喷出速度的后半的送液循环中，所述脉动被抑制为约0.05MPa。由此确认到，通过二次侧柱塞泵22的喷出速度的修正而实现送液流量的稳定化，获得脉动的抑制效果。

Claims (5)

1.一种送液装置，其特征在于，包括：

一次侧柱塞泵；

二次侧柱塞泵，在所述一次侧柱塞泵的下游与所述一次侧柱塞泵串联连接；

止回阀，设于所述一次侧柱塞泵的出口与所述二次侧柱塞泵的入口之间；

一次侧压力传感器，与所述一次侧柱塞泵的泵室连通，检测所述一次侧柱塞泵的所述泵室内的压力；

预压操作部，构成为在所述二次侧柱塞泵进行的喷出操作中且经过所述一次侧柱塞泵停止而不操作的待机时间后，执行预压操作；

送液控制部，构成为控制所述一次侧柱塞泵及所述二次侧柱塞泵的操作，且构成为控制所述一次侧柱塞泵的操作，以在所述二次侧柱塞泵进行的喷出操作中且所述一次侧柱塞泵进行的抽吸结束后，存在所述一次侧柱塞泵停止而不操作的所述待机时间；以及

漏液侦测部，构成为在所述预压操作部执行所述预压操作之前，基于所述待机时间中的所述一次侧压力传感器的输出值的变化而侦测所述止回阀的漏液。

2.根据权利要求1所述的送液装置，其中

所述漏液侦测部构成为基于所述待机时间中的所述一次侧压力传感器的输出值，计算所述止回阀的漏液量。

3.根据权利要求2所述的送液装置，还包括：

关系式保持部，保持表示所述一次侧压力传感器的输出值的上升率与所述止回阀的每单位时间的漏液量的关系的关系式，

所述漏液侦测部构成为基于所述待机时间中的所述一次侧压力传感器的输出值的上升率、及保持在所述关系式保持部的所述关系式，而计算所述止回阀的每单位时间的漏液量。

4.根据权利要求3所述的送液装置，还包括：

二次侧压力传感器，与所述二次侧柱塞泵的泵室连通，检测所述二次侧柱塞泵的所述泵室内的压力，其中所述预压操作使所述一次侧柱塞泵进行喷出操作直至所述一次侧压力传感器的输出值与所述二次侧压力传感器的输出值成为大致相同为止；以及

关系式导出部，构成为基于所述预压操作的执行中所述一次侧柱塞泵的柱塞的驱动量及所述一次侧压力传感器的输出的上升率而求出所述关系式，且

所述关系式保持部构成为保持由所述关系式导出部所导出的所述关系式。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的送液装置，其中所述送液控制部构成为在由所述漏液侦测部侦测到所述止回阀处的漏液时，基于由所述漏液侦测部所计算出的漏液量而使所述二次侧柱塞泵的喷出速度上升，由此补偿由所述漏液所致的送液流量的缺失。

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