JP2001147222A - 送液装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脈動の時間的変化を生じさずに、駆動用モー
タの加速区間のみならず他の区間における脈動成分も抑
制する。 【解決手段】 回転速度パターンを変更するとき、モー
タ制御部３６により記憶部３４から読み出した回転速度
パターンに基づいて駆動用モータ２０を回転させる。回
転速度演算部３２は、圧力検出部２８からの圧力情報及
び回転角検出部３０からの回転角情報に基づいて、駆動
用モータ２０の１回転中における各回転角区間の平均圧
力値及び全回転角区間の総合平均圧力値を算出し、各回
転角区間について平均圧力値が総合平均圧力値になるよ
うに修正した新たな回転速度パターンを記憶部３４に記
憶する。モータ制御部３６は、回転速度パターンを変更
する信号が入力されない限り、記憶部３４の新たな回転
速度パターンに基づいて駆動用モータ２０を回転させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体クロマトグラ
フやフローインジェクション分析装置などの分析機器に
おいて使用される送液装置に関し、特に、記憶部に記憶
された回転速度パターンに基づいてモータ制御部により
回転を制御される駆動用モータの回転により駆動される
プランジャの往復運動により送液を行なうプランジャ往
復動型送液装置に関するものである。このようなプラン
ジャ往復動型送液装置を適用した送液装置として、２台
のポンプ室が直列に接続され、それぞれのプランジャの
往復運動により連続的な送液を行なう直列ダブルプラン
ジャポンプや、２台のポンプ室が並列に接続され、か
つ、それぞれの液出口が合流され、それぞれのプランジ
ャの往復運動により連続的な送液を行なう並列ダブルプ
ランジャポンプがある。

【０００２】

【従来の技術】プランジャ往復動型送液装置では、モー
タ制御回路によって回転速度を制御される駆動用モータ
の回転に追従するカムの回転運動によってポンプ室内で
プランジャが往復運動する。そのプランジャの往復運動
と、ポンプ室の液入口側と液出口側にそれぞれ設けられ
た逆止弁の作用により、移動相などの溶媒がポンプ室内
に吸引され、試料注入部側及びカラム側へと吐出され
る。

【０００３】溶媒を吐出する際、溶媒の圧縮や逆止弁か
らの漏れなどにより送液圧力が落ち込み、分析結果に悪
影響を与える送液の圧力変動、すなわち脈動が発生す
る。従来の送液装置では、脈動を抑制するために、プラ
ンジャの原点位置を検出する原点検出手段を利用して吐
出開始時に駆動用モータの回転速度を加速することによ
って溶媒の圧縮を早めたり、溶媒の送液圧力を検出する
圧力検出手段を利用して送液圧力を監視しながら駆動用
モータの回転速度を調整（フィードバック制御方式）し
たりしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、吐出開始時に
駆動用モータの回転速度を加速して溶媒の圧縮を早める
方法では溶媒の圧縮に起因する脈動成分は除去できる
が、加速区間でしか脈動を補正できず、他の区間におけ
る脈動成分を除去することができないという問題があっ
た。また、フィードバック制御方式では、例えばポンプ
室内に気泡が入った場合に圧力変動を抑制しようとする
方向に駆動用モータの回転速度を制御してしまうため、
脈動の形や大きさが時間とともに変化するという結果を
招き、かえって送液の安定性が悪くなるという問題があ
った。

【０００５】そこで本発明は、脈動の時間的変化を生じ
させることなく、駆動用モータの加速区間のみならず他
の区間における脈動成分も抑制し、脈動の小さい安定し
た送液を実現できる送液装置を提供すること目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、記憶部に記憶
された回転速度パターンに基づいてモータ制御部によっ
て回転速度を制御される駆動用モータにより駆動される
プランジャの往復運動により送液を行なうプランジャ往
復動型送液装置であって、送液圧力を検出する圧力検出
手段と、駆動用モータの回転角を検出する回転角検出手
段と、駆動用モータの回転に伴なう圧力検出手段及び回
転角検出手段の検出情報に基づいて、送液圧力値を予め
設定された複数の回転角区間に分割して取り込み、各回
転角区間ごとに脈動を抑制する方向に駆動用モータの回
転速度を修正して回転速度パターンを求め、記憶部の回
転速度パターンを変更することのできる回転速度演算部
とを備えるものである。

【０００７】回転速度パターン変更の信号が入力される
と、回転速度演算部は、駆動用モータの回転に伴なう圧
力検出手段及び回転角検出手段の検出情報に基づいて、
送液圧力値を予め設定された複数の回転角区間に分割し
て取り込み、各回転角区間ごとに脈動を抑制する方向に
駆動用モータの回転速度を修正して回転速度パターンを
求め、記憶部の回転速度パターンを変更する。モータ制
御部は、記憶部の回転速度パターンに基づいて各回転角
区間ごとに回転速度を制御して駆動用モータを回転させ
るので、回転速度パターン変更の信号入力がない限り、
駆動用モータは同じ回転速度パターンに基づいて回転す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】回転速度演算部での回転速度パタ
ーンの修正方法の具体例を例示すると、各回転角区間の
圧力検出値が全回転角区間の平均値になるように回転速
度パターンを求める方法である。全回転角区間における
送液圧力値の平均値を算出し、各回転角区間の送液圧力
値が全回転角区間の平均値になるように各回転角区間ご
とに駆動用モータの回転速度を算出して、回転速度パタ
ーンを求める。また、各回転角区間の圧力検出値が予め
設定された一定の値になるように各回転角区間ごとに駆
動用モータの回転速度を算出するようにしてもよい。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明を直列ダブルプランジャポン
プに適用した一実施例を表す概略構成図である。１次側
ポンプ室２ａと２次側ポンプ室４ａがあり、１次側ポン
プ室２ａにつながる液入口側の流路６には逆止弁８が備
えられており、液出口側の流路１０には逆止弁１２が備
えられている。流路１０は２次側ポンプ室４ａの液入口
側の流路でもある。２次側ポンプ室４ａの液出口側の流
路１４は、試料注入部及びカラムへ接続されている。流
路１４には送液圧力を検出する圧力センサ１６が設けら
れている。

【００１０】１次側ポンプ室２ａにプランジャ２ｂが、
２次側ポンプ室４ａにプランジャ４ｂが往復移動可能に
配置されている。プランジャ２ｂ，４ｂの基端部には、
カム２ｃ，４ｃが接触している。カム２ｃ，４ｃは、駆
動用モータ２０の回転軸１８に取り付けられており、回
転軸１８を介して、駆動用モータ２０の回転に追従して
回転する。駆動用モータ２０としてステッピングモータ
を使用する。回転軸１８には、周囲の一部に切欠き部が
形成された原点検出用ディスク２２が取り付けられてお
り、ディスク２２は駆動用モータ２０の回転に追従して
回転する。ディスク２２の付近には、その切欠き部を検
出する原点検出用フォトセンサ２４が配置されている。
圧力センサ１６及びフォトセンサ２４はマイクロコンピ
ュータ２６に電気的に接続されており、それらの検出信
号はマイクロコンピュータ２６に送られる。

【００１１】マイクロコンピュータ２６は以下に示す機
能を備えている。圧力センサ１６の検出信号に基づいて
送液圧力を検出する圧力検出部２８が設けられている。
フォトセンサ２４の原点位置を示す検出信号と後述する
モータ制御部３６からの駆動用モータ２０を駆動する駆
動パルス数に基づいて駆動用モータ２０の回転角を検出
する回転角検出手段３０が設けられている。この実施例
では、本発明を構成する圧力検出手段は圧力センサ１６
及び圧力検出部２８によって実現され、回転角検出手段
はディスク２２、フォトセンサ２４及び回転角検出部３
０によって実現される。

【００１２】回転速度演算部３２は、圧力検出部２８か
らの圧力情報及び回転角検出部３０からの回転角情報に
基づいて、送液圧力値を予め設定された複数の回転角区
間に分割して取り込み、各回転角区間ごとに平均圧力値
を算出し、全回転角区間における総合平均圧力値を算出
し、各回転角区間について平均圧力値が総合平均圧力値
になるように駆動用モータの回転速度を演算して、各回
転角区間の回転速度を示す回転速度パターンを求めて、
記憶部３４が記憶している回転速度パターンを変更でき
るものである。この実施例では、駆動用モータ２０の１
回転（３６０°）を等間隔に２０区間に分割したので、
１回転角区間は１８°である。記憶部３４は、予め設定
された回転速度パターン又は回転速度演算部３２により
変更された回転速度パターンを記憶している。モータ制
御部３６は、回転角検出部３０の回転角情報及び記憶部
３４の回転速度パターンに基づいて駆動用モータ２０の
回転速度を制御する。

【００１３】送液時には、モータ制御部３６の制御によ
って駆動用モータ２０が回転し、回転軸１８、カム２
ｃ，４ｃ及びディスク２２が回転し、カム２ｃ，４ｃの
回転に連動してプランジャ２ｂ，４ｂが往復運動する。
プランジャ２ｂが前進（吐出）するときはプランジャ４
ｂが後退（吸引）し、逆止弁８が閉じて、１次側ポンプ
室２ａの液が流路１０及び逆止弁１２を介して２次側ポ
ンプ室４ａに送られる。このとき、１次側ポンプ室２ａ
の吐出流量と２次側ポンプ室４ａの吸引流量の流量差が
ポンプ全体の吐出流量となる。プランジャ２ｂが後退す
る時はプランジャ４ｂが前進し、逆止弁１２が閉じて、
１次側ポンプ室２ａに流路６及び逆止弁８を介して液が
充填されるとともに、２次側ポンプ室４ａの液が吐出さ
れる。このときは、２次側ポンプ室４ａの吐出流量がポ
ンプ全体の吐出流量となる。

【００１４】図２はこの実施例の回転速度パターン変更
時の動作を示すフロー図である。記憶部３４には図３に
示される回転速度パターンが記憶されているものとす
る。まず、駆動用モータ２０を回転させてディスク２
２、フォトセンサ２４及び回転角検出部３０によって原
点を検出した後、モータ制御部３６は図３のような回転
速度パターンを記憶部３４から読み出す。回転速度パタ
ーンを変更するときは使用者により回転速度パターン変
更ボタンが押されて回転速度パターンを変更する信号が
マイクロコンピュータ２６に入力される。回転速度パタ
ーンを変更しないときはモータ制御部３６により記憶部
３４から読み出した回転速度パターンに基づいて駆動用
モータ２０を回転させる。

【００１５】回転速度パターンを変更するとき、モータ
制御部３６により記憶部３４から読み出した回転速度パ
ターンに基づいて駆動用モータ２０を回転させる。その
とき、回転速度演算部３２は、圧力検出部２８からの圧
力情報及び回転角検出部３０からの回転角情報に基づい
て、図４に示すような、駆動用モータ２０の１回転中に
おける各回転角区間の平均圧力値を得るとともに、全回
転角区間における総合平均圧力値を算出する。

【００１６】回転速度演算部３２は、各回転角区間につ
いて平均圧力値が総合平均圧力値になるように、平均圧
力値が総合平均圧力値よりも高い回転角区間では速度を
下げ、逆に平均圧力値が総合平均圧力値よりも低い回転
角区間では速度を上げるように回転速度パターンを修正
することによって、図５に示すような回転速度パターン
を求め、記憶部３４に記憶されている回転速度パターン
を変更する。これにより、駆動用モータ２０の加速区間
のみならず他の区間における脈動成分も抑制することが
できる。

【００１７】その後、モータ制御部３６は記憶部３４か
ら新たな回転速度パターンを読み出し、モータ制御部３
６はその新たな回転速度パターンに基づいて駆動用モー
タ２０を回転させる。モータ制御部３６は記憶部３４の
回転速度パターンに基づいて各回転角区間ごとに回転速
度を制御して駆動用モータ２０を回転させるので、回転
速度パターン変更の信号入力がない限り、駆動用モータ
２０は同じ回転速度パターンに基づいて回転される。こ
れにより、フィードバック制御方式のように脈動の時間
的変化を生じさせることはない。

【００１８】回転速度パターンを変更する際、新たな回
転速度パターンを求めた後、連続して二度、三度と新た
な回転速度パターンを求める作業を繰り返すようにすれ
ば、さらに信頼性のある回転速度パターンを求めること
ができる。このように、脈動の時間的変化を生じさせる
ことなく、駆動用モータ２０の全回転角区間において脈
動成分を抑制できるので、脈動の小さい安定した送液を
実現できる。

【００１９】上記の実施例では、駆動用モータ２０の１
回転分を等間隔の回転角区間に分割しているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、圧力変動の大きい回
転角区間についてはより細かい区間に分割するなど、ど
のように分割してもよい。また、各回転角区間の平均圧
力値を得る際、駆動用モータ２０を１回転させて平均圧
力値を算出しているが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、駆動用モータ２０を複数回転にわたって回転
させて、各回転角区間について、各回転時の平均圧力値
の平均を取るようにしてもよい。

【００２０】また、上記の実施例では、本発明を直列ダ
ブルプランジャポンプに適用しているが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えばポンプ室が１つのシ
ングルプランジャポンプや、逆止弁を入口側及び出口側
にそれぞれ備えた２つのポンプ室が並列に配置された並
列ダブルプランジャポンプなど、プランジャの往復運動
により送液を行なう送液装置であれば、本発明を適用す
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の送液装置で
は、回転速度パターンを変更できるようにし、変更の際
には、回転速度演算部により、駆動用モータが１回転し
たときの圧力検出手段及び回転角検出手段の検出情報に
基づいて、送液圧力値を複数の回転角区間に分割して取
り込み、各回転角区間ごとに脈動を抑制する方向に駆動
用モータの回転速度を修正して回転速度パターンを求め
て記憶しておき、次回に回転速度パターンを変更する時
までその回転速度パターンに基づいて駆動用モータを回
転させるようにしたので、脈動の時間的変化を生じさせ
ることなく、駆動用モータが１回転する間に発生するす
べての脈動成分を抑制でき、脈動の少ない安定した送液
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 直列ダブルプランジャポンプに適用した一実
施例を表す概略構成図である。

【図２】 同実施例の回転速度パターン変更時の動作を
示すフロー図である。

【図３】 変更前の回転速度パターンを示す図である。

【図４】 回転速度パターン変更時に回転速度演算部に
より算出した各回転角区間ごとの平均圧力値を示す図で
ある。

【図５】 変更後の回転速度パターンを示す図である。

【符号の説明】

２ａ １次側ポンプ室 ４ａ ２次側ポンプ室 ２ｂ，４ｂ プランジャ ２ｃ，４ｃ カム ６，１０，１４ 流路 ８，１２ 逆止弁 １６ 圧力センサ １８ 回転軸 ２０ 駆動用モータ ２２ 原点検出用ディスク ２４ 原点検出用フォトセンサ ２６ マイクロコンピュータ ２８ 圧力検出部 ３０ 回転角検出部 ３２ 回転速度演算部 ３４ 記憶部 ３６ モータ制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記憶部に記憶された回転速度パターンに
   基づいてモータ制御部によって回転速度を制御される駆
   動用モータにより駆動されるプランジャの往復運動によ
   り送液を行なうプランジャ往復動型送液装置において、 送液圧力を検出する圧力検出手段と、 前記駆動用モータの回転角を検出する回転角検出手段
   と、 前記駆動用モータの回転に伴なう前記圧力検出手段及び
   前記回転角検出手段の検出情報に基づいて、送液圧力値
   を予め設定された複数の回転角区間に分割して取り込
   み、各回転角区間ごとに脈動を抑制する方向に前記駆動
   用モータの回転速度を修正して回転速度パターンを求
   め、前記記憶部の回転速度パターンを変更することので
   きる回転速度演算部と、を備えたことを特徴とする送液
   装置。
2. 【請求項２】 前記回転速度演算部は、各回転角区間の
   送液圧力値が全回転角区間の平均値になるように回転速
   度パターンを求めるものである請求項１に記載の送液装
   置。