DE102014005739A1

DE102014005739A1 - Hochdruckpumpe mit konstanter durchflussrate und hochdruck-flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter durchflussrate

Info

Publication number: DE102014005739A1
Application number: DE201410005739
Authority: DE
Inventors: Yugo c/o Hitachi High-Technol. Corp. Onoda; Daisuke c/o Hitachi High-Technol. Corp. Akieda; Hiroyuki c/o Hitachi High-Technol. Corp. Wada; Toyoaki c/o Hitachi High-Technol. Corp. Tanoue; Mitsuhiko c/o Hitachi High-Technol. Corp Ueda; Takashi c/o Hitachi High-Technol. Corp. Yagi
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-10-30
Also published as: CN104121177A; JP2014215125A; US20140318224A1

Abstract

Mit der vorgestellten Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate kann zuverlässig ein Lösungsmittel von einem Flüssigkeitsübertragungssystem auf der Niederdruckseite übertragen werden, auch wenn beim Mischen von Lösungsmitteln durch eine Hochdruck-Gradienten-Flüssigkeitsübertragung der Unterschied in den Mischungsverhältnissen groß ist. Dazu werden der an einem zweiten Drucksensor (114) erfaßte Druckwert und der an einem vierten Drucksensor (115) erfaßte Druckwert miteinander verglichen. Wenn der am zweiten Drucksensor (114) erfaßte Druckwert (PA1) gleich oder größer ist als der am vierten Drucksensor (115) erfaßte Druckwert (PA2), kommt ein zweites Rückschlagventil (117) in den offenen Zustand, und der Vorgang ist beendet. Wenn der erfaßte Druckwert (PA1) kleiner ist als der erfaßte Druckwert (PA2), wird festgestellt, ob eine Undichtigkeit vorliegt. Wenn keine Undichtigkeit vorliegt, wird die Art des Lösungsmittels ermittelt. Es wird ein Kompressionsweg für einen zweiten Kolben (116), der für jedes Lösungsmittel bestimmt und in einem Speicher gespeichert wurde, hinzuaddiert und der erste Kolben (103) entsprechend angetrieben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate für die Verwendung bei einem Hochgeschwindigkeits-Flüssigchromatograph.
2. Beschreibung des Stand der Technik
Bei Flüssigchromatographen wird manchmal zur Übertragung von Lösungsmitteln eine Gradienten-Flüssigkeitsübertragung verwendet. Zur Ausführung der Gradienten-Flüssigkeitsübertragung enthält der Flüssigchromatograph zwei Flüssigkeitsübertragungssysteme und steuert deren Flüssigkeitsübertragungsdrücke derart, daß das Mischungsverhältnis bei einer Anzahl von Lösungsmittelarten in der mobilen Phase bei der Übertragung zu einem Analyseabschnitt vorübergehend verändert wird.
Die JP-T-2008-500556 beschreibt eine Vorrichtung für einen Flüssigkeitsdurchfluß in der Größenordnung von nl/min ohne eine komplizierte Korrektur des Mischungsverhältnisses der Lösungsmittel bei der Gradienten-Flüssigkeitsübertragung.
Das heißt, daß die JP-T-2008-500556 eine Technik beschreibt, bei der Fluide (Lösungsmittel) von zwei Pumpen zusammengeführt werden und die Flußraten der beiden Pumpen so gesteuert werden, daß entsprechend dem Unterschied im Druck der beiden Pumpen eines der Fluide eine niedrige Durchflußrate aufweist.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Für die Gradienten-Flüssigkeitsübertragung sind die beiden Flüssigkeitsübertragungssysteme mit Rückschlagventilen versehen, die einen Rückfluß auf der jeweiligen Abgabeseite verhindern.
Wenn der Unterschied in den Mischungsverhältnissen der beiden Lösungsmittel, die von den beiden Flüssigkeitsübertragungssystemen übertragen werden, klein ist, sind die Rückschlagventile der beiden Flüssigkeitsübertragungssysteme offen. Wenn dagegen der Unterschied in den Mischungsverhältnissen der Lösungsmittel, die von den Flüssigkeitsübertragungssystemen übertragen werden, groß ist, kann es vorkommen, daß das Rückschlagventil auf der Seite, auf der das Mischungsverhältnis des Lösungsmittels klein ist, nicht in den offenen Zustand gelangt. Mit anderen Worten besteht die Möglichkeit, daß das Mischen nicht im gewünschten Verhältnis ausgeführt werden kann, wenn der Unterschied im Verhältnis der Lösungsmittel groß ist.
In diesem Fall können die Lösungsmittel nicht mit einem hohen Grad an Genauigkeit miteinander vermischt werden. Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann zwar für das Rückschlagventil im Flüssigkeitsübertragungssystem auf der Seite mit dem kleinen Mischungsverhältnis des Lösungsmittels ein Antriebsmechanismus vorgesehen werden, der so gesteuert wird, daß das Rückschlagventil zwangsweise in den offenen Zustand gebracht wird. Dadurch wird jedoch der Aufbau kompliziert und die Kosten dafür steigen an; das Vorsehen eines Antriebsmechanismus für das Rückschlagventil ist daher nicht besonders günstig.
Bei der herkömmlichen Technik wird nicht berücksichtigt, daß, wenn der Unterschied im Mischungsverhältnis der Lösungsmittel, die von den beiden Flüssigkeitsübertragungssystemen übertragen werden, groß ist, das Rückschlagventil auf der Seite mit dem kleinen Mischungsverhältnis der Lösungsmittel manchmal nicht öffnet, weshalb dieser Zustand auch nicht erwähnt wird. Im Ergebnis wurden daher auch keine Maßnahmen gegen diesen Nachteil in Betracht gezogen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate und ein Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate zu schaffen, mit der bzw. mit dem zuverlässig ein Lösungsmittel von einem Flüssigkeitsübertragungssystem auf der Seite mit kleinem Mischungsverhältnis übertragen werden kann, auch wenn der Unterschied im Mischungsverhältnis der Lösungsmittel groß ist, wenn die Lösungsmittel bei einer Hochdruck-Gradienten-Flüssigkeitsübertragung miteinander vermischt werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt die vorliegende Erfindung folgendes.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate geschaffen, die umfaßt: Eine erste Pumpe für die Abgabe eines ersten Lösungsmittels; eine zweite Pumpe für die Abgabe eines zweiten Lösungsmittels; einen Mischer zum Mischen des von der ersten Pumpe abgegebenen ersten Lösungsmittels mit dem von der zweiten Pumpe abgegebenen Lösungsmittel und zum Übertragen des Mischlösungsmittels; einen ersten Drucksensor im Durchgang zwischen der ersten Pumpe und dem Mischer, wobei der erste Drucksensor den Druck des von der ersten Pumpe abgegebenen ersten Lösungsmittels erfaßt; ein erstes Rückschlagventil im Durchgang zwischen dem ersten Drucksensor und dem Mischer; einen zweiten Drucksensor im Durchgang zwischen der zweiten Pumpe und dem Mischer, wobei der zweite Drucksensor den Druck des von der zweiten Pumpe abgegebenen zweiten Lösungsmittels erfaßt; ein zweites Rückschlagventil zwischen dem zweiten Drucksensor und dem Mischer; und einen Steuerabschnitt.
Der Steuerabschnitt steuert die von der ersten Pumpe abgegebene Menge des ersten Lösungsmittels und die von der zweiten Pumpe abgegebene Menge des zweiten Lösungsmittels und verändert das Mischungsverhältnis zwischen dem ersten Lösungsmittel und dem zweiten Lösungsmittel im Mischer. Der Steuerabschnitt stellt unter anderem auf der Basis des vom ersten Drucksensor erfaßten Drucks fest, ob das erste Rückschlagventil im offenen oder geschlossenen Zustand ist, und wenn das erste Rückschlagventil im geschlossenen Zustand ist, erhöht der Steuerabschnitt den Abgabedruck der ersten Pumpe, um das erste Rückschlagventil in den offenen Zustand zu bringen. Der Steuerabschnitt stellt darüberhinaus unter anderem auf der Basis des vom zweiten Drucksensor erfaßten Drucks fest, ob das zweite Rückschlagventil im offenen oder geschlossenen Zustand ist, und wenn das zweite Rückschlagventil im geschlossenen Zustand ist, erhöht der Steuerabschnitt den Abgabedruck der zweiten Pumpe, um das zweite Rückschlagventil in den offenen Zustand zu bringen.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate geschaffen, das umfaßt: Die Abgabe eines ersten Lösungsmittels von einer ersten Pumpe an einen Mischer über einen ersten Drucksensor und ein erstes Rückschlagventil und die Abgabe eines zweiten Lösungsmittels von einer zweiten Pumpe an den Mischer über einen zweiten Drucksensor und ein zweites Rückschlagventil; und das Steuern der von der ersten Pumpe abgegebenen Menge des ersten Lösungsmittels und der von der zweiten Pumpe abgegebenen Menge des zweiten Lösungsmittels, um das Mischungsverhältnis zwischen dem ersten Lösungsmittel und dem zweiten Lösungsmittel im Mischer zu verändern. Das Verfahren umfaßt des weiteren die Schritte des Feststellens, unter anderem auf der Basis des Drucks, der vom ersten Drucksensor erfaßt wird, ob das erste Rückschlagventil im offenen oder geschlossenen Zustand ist; des Erhöhens des Abgabedrucks der ersten Pumpe, um das erste Rückschlagventil in den offenen Zustand zu bringen, wenn das erste Rückschlagventil im geschlossenen Zustand ist; des Feststellens, unter anderem auf der Basis des Drucks, der vom zweiten Drucksensor erfaßt wird, ob das zweite Rückschlagventil im offenen oder geschlossenen Zustand ist; und des Erhöhens des Abgabedrucks der zweiten Pumpe, um das zweite Rückschlagventil in den offenen Zustand zu bringen, wenn das zweite Rückschlagventil im geschlossenen Zustand ist.
Mit der erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate und dem erfindungsgemäßen Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate kann zuverlässig ein Lösungsmittel von einem Flüssigkeitsübertragungsverfahren auf der Seite mit einem kleinen Mischungsverhältnis übertragen werden, auch wenn beim Mischen der Lösungsmittels während einer Hochdruck-Gradienten-Flüssigkeitsübertragung der Unterschied in den Mischungsverhältnissen groß ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung in der Form einer Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flußdiagramm für einen Vorkompressionsprozeß beim Bewegen eines ersten Kolbens in Kompressionsrichtung.
3 ist eine Funktionsblockdarstellung eines wesentlichen Teils einer Datenverarbeitungseinheit.
4 zeigt graphisch die Beziehung zwischen den Übertragungsdrücken und der Anzahl der Kompressionsimpulse der Lösungsmittel.
5 zeigt graphisch die experimentellen Ergebnisse, wenn nur der Wert von einem vierten Drucksensor für die Steuerung bei einer Änderung der Mischungsverhältnisse der Lösungsmittel verwendet wird, die von entsprechenden Flüssigkeitsübertragungssystemen übertragen werden.
6 zeigt graphisch die mit dem Druck in Verbindung stehenden Ergebnisse, wenn der Betrieb eines zweiten Kolbens oder eines ersten Kolbens so gesteuert wird, daß der Druckwert zum Zeitpunkt des Endes der Kompression gleich dem vom vierten Drucksensor oder einem dritten Drucksensor erfaßten Druck ist.
7 ist ein Flußdiagramm für die Veränderung eines Rückkoppelkoeffizienten bei einer zweiten Ausführungsform.
8 zeigt schematisch den Gesamtaufbau eines Flüssigchromatographen bei der vorliegenden Erfindung.
Im folgenden werden bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Bei den folgenden Ausführungsformen wird die Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate der vorliegenden Erfindung bei einem Flüssigchromatographen verwendet.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Erste Ausführungsform)
Es erfolgt nun zuerst eine Beschreibung des Gesamtaufbaus eines Flüssigchromatographen bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 8 zeigt den Gesamtaufbau eines Flüssigchromatographen. In der 8 umfaßt der Flüssigchromatograph 1500 einen Flüssigchromatographieabschnitt 1501 zum Separieren und Analysieren einer Mischprobe und einen Steuerabschnitt 1509 zum Steuern der Bestandteile des Flüssigchromatographieabschnitts 1501.
Der Flüssigchromatographieabschnitt 1501 umfaßt eine Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung (einen Flüssigkeitsübertragungsabschnitt) 1502 zum Übertragen von Lösungsmitteln auf der Basis einer Anweisung von einer Datenverarbeitungseinheit 1507 des Steuerabschnitts 1509; einen automatischen Probenehmer (einen Probeneinbringabschnitt) 1503 zum Einbringen einer Probe in das von der Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung 1502 übertragene Lösungsmittel auf der Basis einer Anweisung vom Steuerabschnitt 1509; eine Trennsäule (einen Trennabschnitt) 1504 zum Abtrennen einer Komponente aus der vom automatischen Probenehmer 1503 übertragenen Probe; und einen Detektor (einen Detektorabschnitt) 1505 zum Erfassen der von der Trennsäule 1504 abgetrennten Komponente, Umwandeln der erfaßten Komponente in ein elektrisches Signal und Ausgabe des elektrischen Signals zu der Datenverarbeitungseinheit 1507 des Steuerabschnitts 1509.
Der Steuerabschnitt 1509 umfaßt die Datenverarbeitungseinheit 1507, die Anweisungen und Daten mit den verschiedenen Teilen des Flüssigchromatographieabschnitts 1501 austauscht und den Betrieb der verschiedenen Teile davon steuert; eine Eingabevorrichtung 1506 für die Aufnahme von Anweisungen und dergleichen von einem Bediener; und eine Ausgabevorrichtung 1508, an der die Erfassungsergebnisse des Detektors 1505 angezeigt werden und die ein graphischer Benutzerinterface (GUI) und dergleichen für die verschiedenen Arbeitsvorgänge des Flüssigchromatographieabschnitts 1501 und des Steuerabschnitts 1509 enthält.
Die Meßwerte für die Komponenten, die vom Detektor 1505 erfaßt werden, werden von der Datenverarbeitungseinheit 1507 aufgenommen. Die Analyseergebnisse für eine Probe werden zur Ausgabevorrichtung (den Anzeigeabschnitt) 1508 gesendet und dort angezeigt.
Der Flüssigkeitsübertragungsabschnitt 1502 der 8 wird bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von einer Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate gebildet.
Die 1 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus des Flüssigkeitsübertragungsabschnitts 1502, der Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate, bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in der 1 gezeigt, umfaßt der Flüssigkeitsübertragungsabschnitt 1502 eine Pumpe A 100 und eine Pumpe B 101. Das von der Pumpe A 100 abgegebene Lösungsmittel und das von der Pumpe B 101 abgegebene Lösungsmittel werden in einer Mischvorrichtung (einem Mischer) 102 zusammengeführt und dort vermischt.
Die Pumpe A 100 umfaßt einen ersten Zylinder 120; einen ersten Kolben 103, der sich im ersten Zylinder 120 hin und her bewegt; einen dritten Zylinder 121; einen dritten Kolben 104, der sich im dritten Zylinder 121 hin und her bewegt; einen Lösungsmitteleinlaßanschluß 108 und ein drittes Rückschlagventil (eine Rückströmsperre) 107 am Lösungsmitteleinlaßanschluß 108. In einem Vorkompressionsprozeß, wenn der erste Kolben 103 sich in der Lösungsmittelansaugrichtung 105 bewegt, öffnet sich das dritte Rückschlagventil 107, um Flüssigkeit (ein erstes Lösungsmittel) mit Atmosphärendruck am Lösungsmitteleinlaßanschluß 108 anzusaugen. Dadurch füllt sich die erste Kammer 109 im ersten Zylinder 120 mit der Flüssigkeit mit Atmosphärendruck.
Wenn die erste Kammer 109 mit der Flüssigkeit mit Atmosphärendruck gefüllt ist und sich der erste Kolben 103 in der Kompressionsrichtung 106 bewegt, wird das so eingebrachte erste Lösungsmittel unter Druck gesetzt. Der erste Zylinder 120 umfaßt einen ersten Drucksensor 110, der zwischen dem ersten Zylinder 120 und dem dritten Zylinder 121 angeordnet ist und der den Druck im ersten Zylinder 120 mißt. Der erste Drucksensor 110 mißt, wie stark die Innenseite des ersten Zylinders 120 unter Druck steht.
Zwischen dem ersten Drucksensor 110 und dem dritten Zylinder 121 ist ein erstes Rückschlagventil (eine Rückströmsperre) 112 angeordnet. Zwischen dem dritten Zylinder 121 und der Mischvorrichtung 102 ist ein dritter Drucksensor 111 angeordnet. Wenn der am ersten Drucksensor 110 erfaßte Druckwert P_A1 größer ist als der am dritten Drucksensor 111 erfaßte Druckwert P_A2, öffnet sich das erste Rückschlagventil 112, so daß sich die dritte Kammer 113 des dritten Zylinders 121 mit dem unter Druck stehenden Lösungsmittel füllt.
Die Pumpe B 101 hat den gleichen Aufbau wie die Pumpe A 100. Das heißt, daß die Pumpe B 101 einen zweiten Zylinder 123; einen zweiten Kolben 116, der sich im zweiten Zylinder 123 hin und her bewegt; einen vierten Zylinder 122; einen vierten Kolben 118, der sich im vierten Zylinder 122 hin und her bewegt; einen Lösungsmitteleinlaßanschluß 124 und ein viertes Rückschlagventil (eine Rückströmsperre) 119 am Lösungsmitteleinlaßanschluß 124 umfaßt. Wenn sich der zweite Kolben 116 in der Lösungsmittelansaugrichtung 105 bewegt, öffnet sich das Rückschlagventil 119, um Flüssigkeit (ein zweites Lösungsmittel) mit Atmosphärendruck am Lösungsmitteleinlaßanschluß 124 anzusaugen, so daß sich die zweite Kammer 125 im zweiten Zylinder 123 mit der Flüssigkeit mit Atmosphärendruck füllt.
Wenn die zweite Kammer 125 mit der Flüssigkeit mit Atmosphärendruck gefüllt ist und wenn sich der zweite Kolben 116 in der Kompressionsrichtung 106 bewegt, wird das so eingebrachte zweite Lösungsmittel unter Druck gesetzt. Der zweite Zylinder 123 umfaßt einen zweiten Drucksensor 114, der zwischen dem zweiten Zylinder 123 und dem vierten Zylinder 122 angeordnet ist und der den Druck im zweiten Zylinder 123 mißt. Der zweite Drucksensor 114 mißt, wie stark die Innenseite des zweiten Zylinders 123 unter Druck steht.
Zwischen dem zweiten Drucksensor 114 und dem vierten Zylinder 122 ist ein zweites Rückschlagventil (eine Rückströmsperre) 117 angeordnet. Zwischen dem vierten Zylinder 122 und der Mischvorrichtung 102 ist ein vierter Drucksensor 115 angeordnet. Wenn der am zweiten Drucksensor 114 erfaßte Druckwert P_A1 größer ist als der am vierten Drucksensor 115 erfaßte Druckwert P_A2, öffnet sich das zweite Rückschlagventil 117, so daß sich die vierte Kammer 126 des vierten Zylinders 122 mit dem unter Druck stehenden Lösungsmittel füllt.
Die wie beschrieben unter Druck gesetzten ersten und zweiten Lösungsmittel werden in der Mischvorrichtung 102 entsprechend der Durchflußrate an der Pumpe A 100 und der Durchflußrate an der Pumpe B 101 in einem beliebigen Mischverhältnis vermischt.
Die 2 ist ein Flußdiagramm für die Datenverarbeitungseinheit 1507 bei dem Vorkompressionsprozeß, in dem sich der erste Kolben 103 in der Kompressionsrichtung 106 bewegt. Die 3 ist eine Funktionsblockdarstellung eines wesentlichen Teils der Datenverarbeitungseinheit 1507. Die Datenverarbeitungseinheit 1507 umfaßt in der 3 Druckvergleichsabschnitte 1510A und 1511A, Feststellungsabschnitte 1510B und 1511B, Antriebsbefehlabschnitte 1510C und 1511C und einen Speicher 1512.
Anhand der 2 und 3 wird nun der Arbeitsablauf an der Datenverarbeitungseinheit 1507 beschrieben.
Die Datenverarbeitungseinheit 1507 nimmt vom zweiten Drucksensor 114 den Wert des erfaßten Drucks auf und vom vierten Drucksensor 115 den Wert des dort erfaßten Drucks (Schritt S201). Der Druckvergleichsabschnitt 1511A vergleicht die erfaßten Druckwerte miteinander. Der Feststellungsabschnitt 1511B stellt fest, ob der am zweiten Drucksensor 114 erfaßte Druckwert P_A1 gleich oder größer ist als der am vierten Drucksensor 115 erfaßte Druckwert P_A2 (Schritt S202). Im Schritt S202 kommt, wenn der erfaßte Druckwert P_A1 gleich oder größer ist als der erfaßte Druckwert P_A2, das zweite Rückschlagventil 117 in den offenen Zustand, woraufhin der Betrieb der Datenverarbeitungseinheit 1507 beendet ist (Schritt S203).
Wenn der erfaßte Druckwert P_A1 kleiner ist als der erfaßte Druckwert P_A2, geht im Schritt S202 der Prozeß weiter zum Schritt S204, in dem der Feststellungsabschnitt 1511B feststellt, ob eine Undichtigkeit vorliegt. Während der Vorkompression wird der zweite Drucksensor 114 dazu verwendet, den Eindrückweg des zweiten Kolbens 116 und den Druckanstiegswert zu dieser Zeit zu messen. Damit kann eine Undichtigkeit festgestellt werden, das heißt es ist möglich festzustellen, ob das zweite Lösungsmittel aus der Pumpe B 101 entweicht. Wenn eine Undichtigkeit vorhanden ist, steigt nämlich der Druck nicht an, obwohl das Lösungsmittel vom zweiten Kolben 116 zusammengedrückt wird. Beim Vorhandensein einer Undichtigkeit gibt der Feststellungsabschnitt 1511B eine Anweisung an den Anzeigeabschnitt 1508 aus, das Vorhandensein der Undichtigkeit und damit eines Undichtigkeitsfehler anzuzeigen. Damit steigt der Prozeß aus der Schleife aus (Schritt S205).
Im Schritt S204 geht, wenn der Feststellungsabschnitt 1511B festgestellt hat, daß keine Undichtigkeit vorliegt, der Prozeß zum Schritt S206 weiter, in dem die Art des Lösungsmittels identifiziert wird.
Es ist möglich, die Art des Lösungsmittels aus dem Kompressionsweg (dem Antriebsausmaß) des hineingedrückten zweiten Kolbens 116 und aus dem Anstieg in dem vom zweiten Drucksensor 114 während der Vorkompression erfaßten Druckwert festzustellen. Verschiedene Lösungsmittel oder Lösungsmittel mit unterschiedlichen Zusammensetzungen haben verschiedene Volumenelastizitätskoeffizienten. Durch Berechnen des Volumenelastizitätskoeffizienten kann daher die Art des Lösungsmittels bestimmt werden.
Im folgenden wird die Bestimmung des Volumenelastizitätskoeffizienten anhand der 4 beschrieben.
Die 4 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Übertragungsdruck und der Anzahl der Kompressionsimpulse der einzelnen Lösungsmittel. In der 4 ist an der Längsachse 401 die Anzahl der Kompressionsimpulse angegeben und an der horizontalen Achse der Druck. Die Anzahl der erforderlichen Kompressionsimpulse beim Zusammendrücken von Wasser als Lösungsmittel ist in der Form von schwarzen Kreisen 403 angetragen. Die Anzahl der erforderlichen Kompressionsimpulse beim Zusammendrücken von Methanol als Lösungsmittel ist in der Form von schwarzen Quadraten 404 angetragen.
Die Volumenelastizitätskoeffizienten sind Werte für die physikalischen Eigenschaften von Wasser und Methanol. Die Ergebnisse der Berechnung auf der Basis der folgenden Gleichung (1), die eine Definitionsgleichung für den Volumenelastizitätskoeffizienten ist, lassen sich mit den gestrichelten Linien 405 (für Wasser) bzw. 406 (für Methanol) darstellen. ΔV = (ΔP/K)·V (1).
Das Symbol V steht dabei für das Volumen bei Atmosphärendruck, ΔV für die Volumenänderung, ΔP für die Druckänderung und K für den Volumenelastizitätskoeffizienten.
Der aus der obigen Gleichung (1) abgeleitete Volumenelastizitätskoeffizient K ist kein Wert, den ein Lösungsmittel per se besitzt, sondern ein numerischer Wert für das Gesamtsystem. Deshalb liegen die schwarzen Kreise 403 und die schwarzen Quadrate 404, die experimentelle Werte darstellen, nicht auf den Kurven 405 und 406, die aus der obigen Gleichung (1) erhalten werden.
Damit die aus der Gleichung (1) erhaltenen Werte bei der Verwendung der Volumenelastizitätskoeffizienten als Werte für die physikalischen Eigenschaften mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmen, wird nach der Einführung einer Korrektur eine Funktion g(ΔP) angegeben. Vor der Einführung der Korrektur wird eine Funktion f(ΔP) durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt: ΔV = (ΔP/K)·V = f(ΔP) (2).
Nach der Einführung der Korrektur wird die Funktion g(ΔP) durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt: ΔV = g(ΔP) (3).
Die folgende Gleichung (4) ist ein Beispiel für die Funktion g(ΔP) nach der Einführung der Korrektur: ΔV = g(ΔP) = (ΔP/K)(V + aΔP) (4).
Die Funktion g(ΔP) nach der Korrektur ist nicht auf die obige Gleichung (4) beschränkt, sie kann zum Beispiel auch eine polynomische Annäherung von ΔP sein, wie es in der folgenden Gleichung (5) gezeigt ist. Die Symbole a, b, c und n sind dabei Konstanten aus realen Zahlen. ΔV = g(ΔP) = (ΔP/K)(V + aΔP + bΔP² + cΔP³ + ... + nΔPⁿ) (5).
Andererseits ist auch der Volumenelastizitätskoeffizient K eine Funktion des Drucks ΔP; er kann deshalb in die Korrekturfunktion g(ΔP) aufgenommen werden, wie es die folgende Gleichung (6) zeigt: K = K(ΔP) = K(1 + a'ΔP + b'ΔP² + c'ΔP³ + ... + n'ΔPⁿ) (6).
Die Symbole a', b', c' und n' stehen dabei für Konstanten aus realen Zahlen.
Es wird angenommen, daß mit zunehmendem Druck das Ausgangsvolumen durch einen Proportionalitätsfaktor ”a” zunimmt. Es kann auch angenommen werden, daß eine Undichtigkeit auftritt. Durch die Verwendung der Korrekturfunktion stimmen die Kurvenlinie 408 für Methanol und die Kurvenlinie 407 für Wasser mit den experimentellen Ergebnissen überein. Auf diese Weise kann die Korrekturfunktion g(ΔP) auch dazu verwendet werden, die Volumenelastizitätskoeffizienten von anderen Lösungsmitteln als Wasser und Methanol auf der Basis eines Hubvorgangs des Kolbens abzuleiten.
Wenn die Anzahl der Kompressionsimpulse bei den Drücken der 4 aufgrund einer großen Undichtigkeit oder von Blasen stark zunimmt, wird im Schritt der Feststellung einer Undichtigkeit in der 2 festgestellt, daß aufgrund einer Undichtigkeit oder des Vorhandenseins von Blasen ein Fehler vorliegt.
Wie beschrieben bestimmt der Feststellungsabschnitt 1511B den Volumenelastizitätskoeffizienten und identifiziert die Art des Lösungsmittels. Dann addiert der Feststellungsabschnitt 1511B den Kompressionsweg (das Antriebsausmaß), das vorher für jedes Lösungsmittel bestimmt und im Speicher 1512 gespeichert wurde, und gibt einen Antriebsbefehl an den Antriebsbefehlabschnitt 1511C (Schritt S207) aus. Der Prozeß kehrt dann zum Schritt S202 zurück. Der Antriebsbefehlabschnitt 1511C gibt einen Antriebsbefehl an einen Antriebsmotor 127B aus, der den zweiten Kolben 116 antreibt. Das Antriebsausmaß und die Betriebsposition des Antriebsmotors 127B werden vom Feststellungsabschnitt 1511B erfaßt.
Solange der Wert P_A1 am zweiten Drucksensor 114 kleiner ist als der Wert P_A2 am vierten Drucksensor 115, wird die Schleife weiter durchlaufen, bis mit zunehmendem Kompressionsweg der Wert P_A1 am zweiten Drucksensor 114 größer wird als der Wert P_A2 am vierten Drucksensor 115.
Die obige Beschreibung des Betriebsablaufs betrifft die Pumpe B 101. Bei der Pumpe A 100 sind die entsprechenden Drucksensoren der erste Drucksensor 110 und der dritte Drucksensor 111. Unter Verwendung des Druckvergleichsabschnitts 1510A, des Feststellungsabschnitts 1510B, des Antriebsbefehlabschnitts 1510C und des Antriebsmotors 127A wird der gleiche Steuervorgang ausgeführt.
Die 5 zeigt graphisch die experimentellen Ergebnisse, wenn die Steuerung wie im folgenden beschrieben ausgeführt wird. Bei der Verwendung der Pumpe A 100 und der Pumpe B 101 zum Mischen der Lösungsmittel, erfolgt die Steuerung während der Änderung des Mischungsverhältnisses der von der Pumpe A 100 und der Pumpe B 101 beförderten Lösungsmittel unter Verwendung nur des Werts vom vierten Drucksensor 115. In der 5 sind an der Längsachse 501 der Druckwert und an der horizontalen Achse 502 die Zeit angetragen.
Der Wert am vierten Drucksensor 115 der Pumpe B 101 wird mit der gestrichelten Linie 503 angegeben. Der Wert am zweiten Drucksensor 114 der Pumpe B 101 wird mit der ausgezogenen Linie 504 angegeben.
Wenn das Mischungsverhältnis des von der Pumpe B 101 beförderten Lösungsmittels 2 beträgt, erreicht der Wert 504 am zweiten Drucksensor 114 auch nach dem Kompressionsprozeß 505 nicht den Wert 503 am vierten Drucksensor 115. Im Prozeß 506, in dem der zweite Kolben 116 der Pumpe B 101 das Lösungsmittel befördert, ist zwar der Wert 504 am zweiten Drucksensor 114 erhöht, er erreicht jedoch immer noch nicht den Wert 503 am vierten Drucksensor 115.
Wenn das Mischungsverhältnis des von der Pumpe B 101 beförderten Lösungsmittels 3 beträgt, erreicht der Wert am zweiten Drucksensor 114 im Kompressionsprozeß nicht den Wert 503 am vierten Drucksensor 115. Im Flüssigkeitsübertragungsprozeß erreicht jedoch der Druck am zweiten Drucksensor 114 den Wert 503 am vierten Drucksensor 115 (Druck 507), und es kann festgestellt werden, daß das zweite Rückschlagventil 117 offen ist.
Wenn das Mischungsverhältnis des von der Pumpe B 101 beförderten Lösungsmittels 4 beträgt, erreicht der Wert 504 am zweiten Drucksensor 114 im Kompressionsprozeß den Wert 503 am vierten Drucksensor 115 (Druck 508), und es kann festgestellt werden, daß das zweite Rückschlagventil 117 offen ist.
Wie bei den experimentellen Ergebnissen der 5 gezeigt, muß, wenn die Lösungsmittel im Hochdruck-Gradienten-Flüssigkeitsübertragungsprozeß gemischt werden, das zweite Rückschlagventil 117 oder das erste Rückschlagventil 112 für das Lösungsmittel mit dem kleinen Mischungsverhältnis geöffnet werden. Dazu ist es erforderlich, die Druckwerte am zweiten Drucksensor 114 und am ersten Drucksensor 110 oder die Druckwerte am vierten Drucksensor 115 und am dritten Drucksensor 111 zu überwachen.
Die 6 zeigt graphisch die mit dem Druck in Beziehung stehenden Ergebnisse, die erhalten werden, wenn der Betrieb des zweiten Kolbens 116 so gesteuert wird, daß der Druckwert am zweiten Drucksensor 114 zum Zeitpunkt des Endes der Kompression gleich dem am vierten Drucksensor 114 ist oder wenn der Betrieb des ersten Kolbens 103 so gesteuert wird, daß der Druckwert am ersten Drucksensor 110 zum Zeitpunkt des Endes der Kompression gleich dem am dritten Drucksensor 111 ist. In der 6 sind an der Längsachse 601 die Druckwerte und an der horizontalen Achse 602 die Zeit angetragen. Die experimentelle Bedingung, bei der die Druckwerte der 6 erhalten werden, ist die, daß das Mischungsverhältnis des von der Pumpe B 101 beförderten Lösungsmittels 1 beträgt. Wie in der 6 gezeigt, erreicht auch bei einem kleinen Mischungsverhältnis der Druck am Ende der Kompression den am vierten Drucksensor 115 erfaßten Druckwert (Druck 603). Es kann damit bestätigt werden, daß die Vorkompression richtig ausgeführt wurde.
Das heißt, daß die Datenverarbeitungseinheit 1507 die Schritte S202, S204, S206 und S207 der 2 ausführt, um den Betrieb des zweiten Kolbens 116 so zu steuern, daß die am zweiten Drucksensor 114 und am vierten Drucksensor 115 erfaßten Druckwerte gleich sind. Auf diese Weise kann das zweite Rückschlagventil 117 in den offenen Zustand gebracht werden, auch wenn das Mischungsverhältnis klein ist. Gleichermaßen wird der Betrieb des ersten Kolbens 103 so gesteuert, daß die am ersten Drucksensor 110 und am dritten Drucksensor 111 erfaßten Druckwerte gleich sind. Auf diese Weise kann das erste Rückschlagventil 112 auch bei einer niedrigen Durchflußrate in den offenen Zustand gebracht werden.
Es wurde oben ein Beispiel beschrieben, bei dem die am zweiten Drucksensor 114 und am vierten Drucksensor 115 erfaßten Druckwerte gleich sind und die am ersten Drucksensor 110 und am dritten Drucksensor 111 erfaßten Druckwerte gleich sind. Der Betrieb des zweiten Kolbens 116 kann jedoch auch so gesteuert werden, daß der am zweiten Drucksensor 114 erfaßte Druckwert in einem vorgegebenen Bereich (von z. B. 0,3 MPa) größer ist als der am vierten Drucksensor 115 erfaßte Druckwert. Gleichermaßen kann der Betrieb des ersten Kolbens 103 auch so gesteuert werden, daß der am ersten Drucksensor 110 erfaßte Druckwert in einem vorgegebenen Bereich (von z. B. 0,3 MPa) größer ist als der am dritten Drucksensor 111 erfaßte Druckwert.
Da der Druck so gesteuert wird, daß die erfaßten Druckwerte innerhalb des angegebenen Bereichs liegen, können das zweite Rückschlagventil 117 und das erste Rückschlagventil 112 zuverlässig in den offenen Zustand gebracht werden, ohne daß Probleme mit pulsierenden Drücken und einer Abnahme der Durchflußgenauigkeit durch ein Überschwingen aufgrund einer übermäßigen Kompression auftreten.
Es wird somit ein Flüssigchromatograph geschaffen, bei dem mit einer Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate das Lösungsmittel vom Flüssigkeitsübertragungssystem auf der Seite mit dem kleinen Mischungsverhältnis zuverlässig übertragen wird, auch wenn der Unterschied im Mischungsverhältnis der Lösungsmittel groß ist, wenn die Lösungsmittel bei der Hochdruck-Gradienten-Flüssigkeitsübertragung gemischt werden. Damit läßt sich mit dem Flüssigchromatographen auch das Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate ausführen.
(Zweite Ausführungsform)
Es folgt nun eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die oben beschriebene erste Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem der erste Drucksensor 110 und der zweite Drucksensor 114 vorgesehen sind und die zugehörigen Rückschlagventile geöffnet werden, um die Vorkompression richtig durchzuführen.
In der 5 kann in dem Fall, daß das Mischungsverhältnis des von der Pumpe B 101 beförderten Lösungsmittels 4% beträgt, auch dadurch eine geeignete Vorkompression erfolgen, daß bei der Steuerung nur der vierte Drucksensor 115 für die Messung verwendet wird. Es kann damit eine Gradienten-Flüssigkeitsübertragung erfolgen. Auf diese Weise kann, wenn der Betrieb des ersten Kolbens 103 oder des dritten Kolbens 104 in dem Fall gesteuert wird, daß das Mischungsverhältnis von einem der Lösungsmittel gleich 4% oder mehr ist, das erste Rückschlagventil 112 oder das zweite Rückschlagventil 117 in den offenen Zustand gebracht werden.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Steuerung für ein beliebiges Mischungsverhältnis von zum Beispiel weniger als 10%, wobei das Mischungsverhältnis auf der niedrigeren Seite gleich 4% oder größer ist, auf die folgende Weise. Zur Vergrößerung des Kompressionswegs wird ein Rückkoppelkoeffizient auf einen Wert gesetzt, der größer ist als der übliche Wert, wodurch das Rückschlagventil zuverlässig in den offenen Zustand gebracht wird.
Es folgt nun eine Beschreibung des Rückkoppelkoeffizienten bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Da ein unter hohem Druck stehendes Lösungsmittel übertragen wird, ist die Steuerung der Pumpe in einem Hochdruck-Chromatographen im Kompressionsprozeß sehr wichtig. Wenn die Kompression nicht ausreicht, kann das Lösungsmittel nicht unter hohen Druck gesetzt werden, so daß der Flüssigkeitsübertragungsdruck am Ende der Kompression ein Unterschwingen verursacht. Wenn die Kompression zu hoch ist, verursacht der Flüssigkeitsübertragungsdruck am Ende der Kompression ein Überschwingen. Bei einem Flüssigchromatograph ist besonders ein Überschwingen nicht erwünscht, da dabei die Säule Schaden nehmen und brechen kann.
Zur Verringerung der Druckschwankungen ist die Steuerung des Kompressionswegs, d. h. der Anzahl von Kompressionsimpulsen wichtig.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Proportionalsteuerung wie im folgenden beschrieben ausgeführt. Der Flüssigkeitsübertragungsdruck an einem Zwischenpunkt, an dem der Einfluß aus der Flüssigkeitsübertragung von nur dem dritten Kolben 104 am geringsten ist, oder an einem vorgegebenen Punkt nach einem solchen Zwischenpunkt wird als Bezugsflüssigkeitsübertragungsdruck genommen. Die Abweichung, das heißt der Unterschied zwischen diesem Bezugsflüssigkeitsübertragungsdruck und dem Druck zum Zeitpunkt des Endes der Kompression, wird mit einem Proportionalkoeffizient multipliziert. Der dabei erhaltene Wert wird zum Kompressionsweg des nächsten Zyklus zurückgeführt.
Wenn der Kompressionsweg ΔL ist, der Bezugsflüssigkeitsübertragungsdruck p und der Druckwert am ersten Drucksensor 110 pi (i = 1, 2, 3 ...), wird der Kompressionsweg ΔL_alt vom gegenwärtigen Zyklus bei der Proportionalsteuerung durch den Kompressionsweg ΔL_neu im nächsten Zyklus ersetzt (d. h. zurückgeführt).
Die Beziehung zwischen den Symbolen p, pi, ΔLalt und ΔLneu wird durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt: ΔLneu = ΔLalt – k_pΣ(pi – p) (5).
In der Gleichung (5) steht das Symbol k_p für den Proportionalkoeffizient, der unter der Bedingung, daß vom Starten des Antriebs der Pumpe bis zum Eintreten eines stabilen Zustands kein Überschwingen auftritt, aus einem experimentellen Wert als der Wert bestimmt wird, der so groß ist wie möglich.
Wenn aufgrund einer übermäßigen Kompression ein Überschwingen auftritt, das heißt wenn Σ(pi – p) ein positiver Wert ist, ist [–k_pΣ(pi – p)], der Rückkoppelterm in der Gleichung (5), positiv. Durch die Rückkopplung wird damit das Überschwingen verringert.
Wenn andererseits die Kompression nicht ausreicht (wenn ein Unterschwingen auftritt), das heißt wenn Σ(pi – p) ein negativer Wert ist, ist [–k_pΣ(pi – p)], der Rückkoppelterm, negativ. Durch die Rückkopplung wird damit das Unterschwingen verringert.
Wenn die Abweichung (pi – p) groß ist, ist auch der zurückgeführte Wert groß. Wenn die Abweichung klein ist, ist der zurückgeführte Wert ebenfalls klein.
Auf diese Weise erfolgt die Proportionalsteuerung. Die Anzahl der Kompressionsimpulse, die im nächsten Zyklus verwendet wird, wird mittels Rückkopplung gesteuert. Dadurch gleichen sich schließlich der Bezugsflüssigkeitsübertragungsdruck und der Druckwert zum Zeitpunkt des Endes der Kompression aneinander an.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Rückkoppelkoeffizient k_p in Abhängigkeit davon geändert, ob der Wert des Mischungsverhältnisses von einem der Lösungsmittel kleiner ist als 10% oder ob es gleich oder größer ist als 10%. Der Rückkoppelkoeffizient k_p (der erste Proportionalkoeffizient) wird im Falle von 10% oder mehr unter der Bedingung, daß vom Start des Antriebs der Pumpe bis zum Erreichen des stabilen Zustands kein Überschwingen auftritt, aus dem experimentellen Wert als der Wert bestimmt, der so groß ist wie möglich. Der Rückkoppelkoeffizient k_p (der zweite Proportionalkoeffizient) ist im Falle von weniger als 10% größer als der Rückkoppelkoeffizient für den Fall von 10% oder mehr. Auch wenn das Mischungsverhältnis von einem der Lösungsmittel klein ist (z. B. im Fall von 1%), kann der Wert von k_p vorab durch ein Experiment so bestimmt werden, daß das erste Rückschlagventil 112 und das zweite Rückschlagventil 117 zuverlässig öffnen.
Die 7 ist ein Flußdiagramm für die Änderung des Rückkoppelkoeffizienten bei der zweiten Ausführungsform.
In der 7 legt die Datenverarbeitungseinheit 1507 die Führungsgrößen (den Rückkoppelkoeffizient usw.) fest, die für die Gradienten-Flüssigkeitsübertragung erforderlich sind (Schritt S700). Der Feststellungsabschnitt 1510B oder 1511B stellt fest, ob das Mischungsverhältnis für eines der Lösungsmittel im Gradienten-Flüssigkeitsübertragungsvorgang zum gegenwärtigen Zeitpunkt kleiner ist als 10% (Schritt S701).
Wenn im Schritt S701 das Mischungsverhältnis oder das Gradientenverhältnis nicht kleiner ist als 10%, geht der Prozeß zum Schritt S702 weiter, in dem der Rückkoppelkoeffizient auf einen Standardwert [einen im Speicher 1512 gespeicherten Anfangswert (erster Rückkoppelkoeffizient)] gesetzt wird, woraufhin der Prozeß zum Schritt S704 weitergeht.
Wenn im Schritt S701 das Mischungsverhältnis oder das Gradientenverhältnis kleiner ist als 10%, wird zum Schritt S703 weitergegangen, in dem der Rückkoppelkoeffizient zu einem zweiten Rückkoppelkoeffizient (im Speicher 1512 gespeichert) geändert wird, der größer ist als der Anfangswert, woraufhin zum Schritt S704 übergegangen wird.
Im Schritt S704 stellt der Feststellungsabschnitt 1510B oder 1511B fest, ob die Abgabe (die Flüssigkeitsübertragung) für einen Zyklus beendet ist. Wenn festgestellt wird, daß die Abgabe für einen Zyklus beendet ist, wird zum Schritt S705 weitergegangen.
Im Schritt S705 wird festgestellt, ob die Abgabe (die Flüssigkeitsübertragung) für alle Zyklen beendet ist. Wenn die Abgabe für alle Zyklen beendet ist, ist der Prozeß zu Ende. Wenn im Schritt S705 festgestellt wird, daß die Abgabe noch nicht für alle Zyklen beendet ist, wird zum Schritt S700 zurückgekehrt.
Wie bei der ersten Ausführungsform umfaßt auch die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Flüssigchromatographen und ein Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate für den Flüssigchromatographen mit einer Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate, bei dem bzw. bei der ein Lösungsmittel von einem Flüssigkeitsübertragungssystem auf der niedrigen Druckseite auch dann zuverlässig übertragen werden kann, wenn der Unterschied im Mischungsverhältnis bei der Mischung der Lösungsmittel bei der Hochdruck-Gradienten-Flüssigkeitsübertragung groß ist.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Beispiel dafür, wie die Übertragung des Lösungsmittels vom Flüssigkeitsübertragungssystem auf der Seite des einen Lösungsmittels mit kleinem Wert für das Mischungsverhältnis durch Ändern des Rückkoppelkoeffizienten zuverlässig ausgeführt werden kann. Der erste Drucksensor 110 und der zweite Drucksensor 114 können dabei weggelassen werden. Es können aber auch der erste Drucksensor 110 und der zweite Drucksensor 114 zur Überwachung der zugehörigen Druckwerte vorgesehen werden. Auf diese Weise kann überprüft werden, ob das erste Rückschlagventil 112 und das zweite Rückschlagventil 117 im offenen Zustand sind.
Die weitere Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform; eine Erläuterung davon entfällt daher.
Die Beziehung zwischen der Position des ersten Kolbens 103 und dem am Drucksensor 110 erfaßten Druckwert wird vorab in Abhängigkeit davon bestimmt, ob das erste Rückschlagventil 112 im offenen oder im geschlossenen Zustand ist, und im Speicher 1512 gespeichert. Der Grund dafür ist, daß die Beziehung zwischen der Position des ersten Kolbens 103 und dem am Drucksensor 110 erfaßten Druckwert bei einem offenen Zustand des Rückschlagventils 112 eine andere ist als bei einem geschlossenen Zustand des Rückschlagventils 112. Bei der tatsächlichen Gradienten-Flüssigkeitsübertragung werden dann die Position des ersten Kolbens 103 und der am Drucksensor 110 erfaßte Druckwert aufgenommen. Außerdem wird auf die im Speicher 1512 gespeicherte Beziehung Bezug genommen. Damit kann festgestellt werden, ob das erste Rückschlagventil 112 geschlossen oder offen ist.
Die Beziehung zwischen dem zweiten Rückschlagventil 117, der Position des zweiten Kolbens 116 und dem zweiten Drucksensor 114 ist die gleiche wie die obengenannte Beziehung zwischen dem ersten Rückschlagventil 112, dem ersten Kolben 103 und dem ersten Drucksensor 110.
Die obige Flüssigkeitsübertragungsvorrichtung (die Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate) 1502 wird im Betrieb zum Beispiel von der Datenverarbeitungseinheit 1507 des Flüssigchromatgraphen gesteuert. Die Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate kann auch alleine vorhanden sein. In diesem Fall wird die Funktion der Datenverarbeitungseinheit der 3 in die Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate integriert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-500556 [0003, 0004]

Claims

Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate, mit einer ersten Pumpe zur Abgabe eines ersten Lösungsmittels; einer zweiten Pumpe zur Abgabe eines zweiten Lösungsmittels; einem Mischer zum Mischen des von der ersten Pumpe abgegebenen ersten Lösungsmittels mit dem von der zweiten Pumpe abgegebenen Lösungsmittel und zum Übertragen der gemischten Lösungsmittel; einem ersten Drucksensor im Durchgang zwischen der ersten Pumpe und dem Mischer, wobei der erste Drucksensor den Druck des von der ersten Pumpe abgegebenen ersten Lösungsmittels erfaßt; einem ersten Rückschlagventil im Durchgang zwischen dem ersten Drucksensor und dem Mischer; einem zweiten Drucksensor im Durchgang zwischen der zweiten Pumpe und dem Mischer, wobei der zweite Drucksensor den Druck des von der zweiten Pumpe abgegebenen zweiten Lösungsmittels erfaßt; einem zweiten Rückschlagventil zwischen dem zweiten Drucksensor und dem Mischer; und mit einem Steuerabschnitt, der dafür vorgesehen ist, um die von der ersten Pumpe abgegebene Menge des ersten Lösungsmittels und die von der zweiten Pumpe abgegebene Menge des zweiten Lösungsmittels zum Verändern des Mischungsverhältnisses zwischen dem ersten Lösungsmittel und dem zweiten Lösungsmittel im Mischer zu steuern, um unter anderem auf der Basis des vom ersten Drucksensor erfaßten Drucks festzustellen, ob das erste Rückschlagventil im offenen oder geschlossenen Zustand ist, und um, wenn das erste Rückschlagventil im geschlossenen Zustand ist, den Abgabedruck der ersten Pumpe zu erhöhen, um das erste Rückschlagventil in den offenen Zustand zu bringen, und um unter anderem auf der Basis des vom zweiten Drucksensor erfaßten Drucks festzustellen, ob das zweite Rückschlagventil im offenen oder geschlossenen Zustand ist, und um, wenn das zweite Rückschlagventil im geschlossenen Zustand ist, den Abgabedruck der zweiten Pumpe zu erhöhen, um das zweite Rückschlagventil in den offenen Zustand zu bringen.
Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 1, mit des weiteren einem dritten Drucksensor im Durchgang zwischen dem ersten Rückschlagventil und dem Mischer; und mit einem vierten Drucksensor im Durchgang zwischen dem zweiten Rückschlagventil und dem Mischer, wobei der Steuerabschnitt den Abgabedruck der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe, je nachdem, welche Pumpe das Lösungsmittel mit dem kleineren Mischungsverhältnis abgibt, derart steuert, daß der am ersten Drucksensor erfaßte Druckwert gleich oder in einem vorgegebenen Bereich größer ist als der am dritten Drucksensor erfaßte Druckwert, oder der am zweiten Drucksensor erfaßte Druckwert gleich oder in einem vorgegebenen Bereich größer ist als der am vierten Drucksensor erfaßte Druckwert.
Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 2, mit des weiteren einem Anzeigeabschnitt, wobei der Steuerabschnitt feststellt, ob der am ersten Drucksensor oder zweiten Drucksensor erfaßte Druckwert kleiner ist als der am dritten Drucksensor oder vierten Drucksensor erfaßte Druckwert, wobei, wenn der am ersten Drucksensor oder zweiten Drucksensor erfaßte Druckwert kleiner ist als der am dritten Drucksensor bzw. vierten Drucksensor erfaßte Druckwert, der Steuerabschnitt auf der Basis des Ausmaßes des Antriebs der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe und eines erhöhten Werts für den am ersten Drucksensor oder zweiten Drucksensor erfaßten Druckwert feststellt, ob das erste Lösungsmittel oder das zweite Lösungsmittel an der ersten Pumpe bzw. der zweiten Pumpe austritt, und wobei, wenn festgestellt wird, daß das erste Lösungsmittel oder das zweite Lösungsmittel austritt, der Steuerabschnitt den Anzeigeabschnitt anweist, anzuzeigen, daß das erste Lösungsmittel oder das zweite Lösungsmittel austritt.
Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 3, wobei, wenn festgestellt wird, daß das erste Lösungsmittel oder das zweite Lösungsmittel nicht aus der ersten Pumpe bzw. der zweiten Pumpe austritt, der Steuerabschnitt die Art des ersten Lösungsmittels oder des zweiten Lösungsmittels auf der Basis des Ausmaßes des Antriebs der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe und des am ersten Drucksensor oder am zweiten Drucksensor erfaßten Druckwerts ermittelt und dann entsprechend der Art des so identifizierten Lösungsmittels ein zusätzliches Antriebsausmaß zu der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe addiert.
Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt den Unterschied zwischen dem am ersten Drucksensor oder am zweiten Drucksensor erfaßten Druckwert und einem vorgegebenen Bezugsflüssigkeitsübertragungsdruck aufnimmt, der Steuerabschnitt eine Proportionalsteuerung ausführt, bei der die erste Pumpe oder die zweite Pumpe entsprechend einem Wert angetrieben wird, der durch Multiplizieren des so erhaltenen Unterschieds mit einem Proportionalitätskoeffizient erhalten wird, wobei der Proportionalitätskoeffizient aus einem ersten Proportionalitätskoeffizient und einem zweiten Proportionalitätskoeffizient besteht, wobei der erste Proportionalitätskoeffizient verwendet wird, wenn das von der ersten oder der zweiten Pumpe übertragene Lösungsmittel ein vorgegebenes oder größeres Mischungsverhältnis aufweist, und wobei der zweite Proportionalitätskoeffizient verwendet wird, wenn das Lösungsmittel ein Mischungsverhältnis aufweist, das kleiner ist als das vorgegebene Mischungsverhältnis, wobei der zweite Proportionalitätskoeffizient größer ist als der erste Proportionalitätskoeffizient.
Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate, mit den Schritten: Abgabe eines ersten Lösungsmittels von einer ersten Pumpe an einen Mischer über einen ersten Drucksensor und ein erstes Rückschlagventil; Abgabe eines zweiten Lösungsmittels von einer zweiten Pumpe an den Mischer über einen zweiten Drucksensor und ein zweites Rückschlagventil; Steuern der von der ersten Pumpe abgegebenen Menge des ersten Lösungsmittels und der von der zweiten Pumpe abgegebenen Menge des zweiten Lösungsmittels, um das Mischungsverhältnis zwischen dem ersten Lösungsmittel und dem zweiten Lösungsmittel im Mischer zu verändern; Feststellen, unter anderem auf der Basis des Drucks, der vom ersten Drucksensor erfaßt wird, ob das erste Rückschlagventil im offenen oder geschlossenen Zustand ist; Erhöhen des Abgabedrucks der ersten Pumpe, um das erste Rückschlagventil in den offenen Zustand zu bringen, wenn das erste Rückschlagventil im geschlossenen Zustand ist; Feststellen, unter anderem auf der Basis des Drucks, der vom zweiten Drucksensor erfaßt wird, ob das zweite Rückschlagventil im offenen oder geschlossenen Zustand ist; und Erhöhen des Abgabedrucks der zweiten Pumpe, um das zweite Rückschlagventil in den offenen Zustand zu bringen, wenn das zweite Rückschlagventil im geschlossenen Zustand ist.
Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 6, mit den weiteren Schritten: Anordnen eines dritten Drucksensors im Durchgang zwischen dem ersten Rückschlagventil und dem Mischer, Anordnen eines vierten Drucksensors im Durchgang zwischen dem zweiten Rückschlagventil und dem Mischer, und Steuern des Abgabedrucks der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe, je nachdem, welche Pumpe das Lösungsmittel mit dem kleineren Mischungsverhältnis abgibt, derart, daß der am ersten Drucksensor erfaßte Druckwert gleich oder in einem vorgegebenen Bereich größer ist als der am dritten Drucksensor erfaßte Druckwert, oder der am zweiten Drucksensor erfaßte Druckwert gleich oder in einem vorgegebenen Bereich größer ist als der am vierten Drucksensor erfaßte Druckwert.
Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 6, mit den weiteren Schritten: Feststellen, ob der am ersten Drucksensor oder zweiten Drucksensor erfaßte Druckwert kleiner ist als der am dritten Drucksensor oder vierten Drucksensor erfaßte Druckwert, wobei, wenn der am ersten Drucksensor oder zweiten Drucksensor erfaßte Druckwert kleiner ist als der am dritten Drucksensor bzw. vierten Drucksensor erfaßte Druckwert, auf der Basis des Ausmaßes des Antriebs der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe und eines erhöhten Werts für den am ersten Drucksensor oder zweiten Drucksensor erfaßten Druckwerts festgestellt wird, ob das erste Lösungsmittel oder das zweite Lösungsmittel an der ersten Pumpe bzw. der zweiten Pumpe austritt, und wobei, wenn festgestellt wird, daß das erste Lösungsmittel oder das zweite Lösungsmittel austritt, der Anzeigeabschnitt angewiesen wird anzuzeigen, daß das erste Lösungsmittel oder das zweite Lösungsmittel austritt.
Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 8, mit den weiteren Schritten, wenn festgestellt wird, daß das erste Lösungsmittel oder das zweite Lösungsmittel nicht aus der ersten Pumpe bzw. der zweiten Pumpe austritt, die Art des ersten Lösungsmittels oder des zweiten Lösungsmittels auf der Basis des Ausmaßes des Antriebs der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe und des am ersten Drucksensor oder am zweiten Drucksensor erfaßten Druckwerts identifiziert wird und dann entsprechend der Art des so identifizierten Lösungsmittels ein zusätzliches Antriebsausmaß zu der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe addiert wird.
Hochdruck-Flüssigkeitsübertragungsverfahren mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 6, mit den weiteren Schritten: Aufnehmen des Unterschieds zwischen dem am ersten Drucksensor oder am zweiten Drucksensor erfaßten Druckwert und einem vorgegebenen Bezugsflüssigkeitsübertragungsdruck, und Ausführen einer Proportionalsteuerung, bei der die erste Pumpe oder die zweite Pumpe entsprechend einem Wert angetrieben wird, der durch Multiplizieren des so erhaltenen Unterschieds mit einem Proportionalitätskoeffizient erhalten wird, wobei der Proportionalitätskoeffizient aus einem ersten Proportionalitätskoeffizient und einem zweiten Proportionalitätskoeffizient besteht, wobei der erste Proportionalitätskoeffizient verwendet wird, wenn das von der ersten oder der zweiten Pumpe übertragene Lösungsmittel ein vorgegebenes oder größeres Mischungsverhältnis aufweist, und wobei der zweite Proportionalitätskoeffizient verwendet wird, wenn das Lösungsmittel ein Mischungsverhältnis aufweist, das kleiner ist als das vorgegebene Mischungsverhältnis, wobei der zweite Proportionalitätskoeffizient größer ist als der erste Proportionalitätskoeffizient.
Flüssigchromatograph mit einer Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate nach Anspruch 1; einem Probenzuführabschnitt zum Zuführen einer Probe zu einer Mischflüssigkeit, die von der Hochdruckpumpe mit konstanter Durchflußrate abgegeben wird; einer Trennsäule zum Abtrennen einer Komponente von der vom Probenzuführabschnitt zugeführten Probe; einem Detektor zum Erfassen der an der Trennsäule abgetrennten Komponente; und mit einem Steuerabschnitt zum Steuern des Betriebs des Probenzuführabschnitts und des Detektors.
Flüssigchromatograph nach Anspruch 11, mit des weiteren einem dritten Drucksensor im Durchgang zwischen dem ersten Rückschlagventil und dem Mischer; und mit einem vierten Drucksensor im Durchgang zwischen dem zweiten Rückschlagventil und dem Mischer, wobei der Steuerabschnitt den Abgabedruck der ersten Pumpe oder der zweiten Pumpe, je nachdem, welche Pumpe das Lösungsmittel mit dem kleineren Mischungsverhältnis abgibt, derart steuert, daß der am ersten Drucksensor erfaßte Druckwert gleich dem am dritten Drucksensor erfaßten Druckwert ist oder der am zweiten Drucksensor erfaßte Druckwert gleich dem am vierten Drucksensor erfaßten Druckwert ist.