JP2745526B2 - 往復動型送液ポンプ - Google Patents
往復動型送液ポンプInfo
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- F04B11/005—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons
- F04B11/0058—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons with piston speed control
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04B49/20—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by changing the driving speed
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は２個のプランジャが往復移動して送液を行な
う比較的小型の送液ポンプ、所謂小プランジャ往復動型
送液ポンプに関するものである。
う比較的小型の送液ポンプ、所謂小プランジャ往復動型
送液ポンプに関するものである。
このような小プランジャ往復動型送液ポンプは、例え
ば液体クロマトグラフにおいて移動相を送液するために
使用される。
ば液体クロマトグラフにおいて移動相を送液するために
使用される。
（従来の技術） 小プランジャ往復動型送液ポンプは駆動用モータ、２
個のポンプヘッドをそれぞれ駆動するプランジャ、及び
駆動用モータの回転運動をプランジャの往復運動に変換
する変換機構を備えている。
個のポンプヘッドをそれぞれ駆動するプランジャ、及び
駆動用モータの回転運動をプランジャの往復運動に変換
する変換機構を備えている。
第４図に２個のポンプヘッドを備えた従来の小プラン
ジャ往復動型送液ポンプの角度θに対するプランジャ速
度特性を示す。
ジャ往復動型送液ポンプの角度θに対するプランジャ速
度特性を示す。
１は第１のポンプヘッドのプランジャ速度特性、２は
第２のポンプヘッドのプランジャ速度特性である。駆動
用モータの回転をプランジャの往復運動に変換する変換
機構としてカムが使用されているが、ｒはそのカムの回
転中心からの距離であり、縦軸のdr/dθは駆動用モータ
が等速回転しているときのプランジャ速度である。横軸
より上側は吐出側、下側は吸引側である。
第２のポンプヘッドのプランジャ速度特性である。駆動
用モータの回転をプランジャの往復運動に変換する変換
機構としてカムが使用されているが、ｒはそのカムの回
転中心からの距離であり、縦軸のdr/dθは駆動用モータ
が等速回転しているときのプランジャ速度である。横軸
より上側は吐出側、下側は吸引側である。
カムの形状はdr/dθが台形状になるように形成されて
いる。
いる。
送液される液体の吐出流量が吐出側プランジャ速度に
比例する理想的な液体の場合には、２台のポンプヘッド
の吐出流量の和である送液量は、駆動用モータを等速で
回転させたときに第４図に記号３で示されるようにカム
の全角度を通じて一定になる。
比例する理想的な液体の場合には、２台のポンプヘッド
の吐出流量の和である送液量は、駆動用モータを等速で
回転させたときに第４図に記号３で示されるようにカム
の全角度を通じて一定になる。
しかしながら、実際には台形状の送液を行なう始めの
部分（吐出開始区間）では、液体の圧縮性や逆止弁の応
答遅れなどによって高圧力になると送液できなくなり、
第５図に示されるように吐出流量及び圧力に欠損部分4,
5が生じる。これが周期的に生ずる脈流となり、高感度
で検出を行なうときのノイズの原因になる。
部分（吐出開始区間）では、液体の圧縮性や逆止弁の応
答遅れなどによって高圧力になると送液できなくなり、
第５図に示されるように吐出流量及び圧力に欠損部分4,
5が生じる。これが周期的に生ずる脈流となり、高感度
で検出を行なうときのノイズの原因になる。
この脈流を小さくするために、圧力が欠損する吐出開
始区間では駆動用モータの回転速度を通常時より速く回
転させることが行なわれている。
始区間では駆動用モータの回転速度を通常時より速く回
転させることが行なわれている。
第６図（Ａ）は高い圧力で送液する場合の脈流の補正
であり、（Ｂ）は低い圧力で送液する場合の脈流の補正
である。ａはカムの回転速度を一定にした場合の脈流、
ｂは脈流を補正するためのカムの回転速度、ｃは補正さ
れた脈流である。
であり、（Ｂ）は低い圧力で送液する場合の脈流の補正
である。ａはカムの回転速度を一定にした場合の脈流、
ｂは脈流を補正するためのカムの回転速度、ｃは補正さ
れた脈流である。
高い圧力での送液ほど圧力の欠損が大きいので、高い
圧力になるほど駆動用モータの回転速度を上げる必要が
ある。
圧力になるほど駆動用モータの回転速度を上げる必要が
ある。
（発明が解決しようとする課題） 脈流を駆動用モータの回転速度を変えることにより小
さくする方法では、圧力が高くなるほど駆動用モータの
回転速度を速くして補正しないとならないので、駆動用
モータの負担が大きくなり、出力の大きい駆動用モータ
が必要となる。
さくする方法では、圧力が高くなるほど駆動用モータの
回転速度を速くして補正しないとならないので、駆動用
モータの負担が大きくなり、出力の大きい駆動用モータ
が必要となる。
本発明は吐出開始区間における液の圧縮性などに基づ
く脈流を駆動用モータに負荷のかからない状態で補正す
ることのできる往復動型送液ポンプを提供することを目
的とするものである。
く脈流を駆動用モータに負荷のかからない状態で補正す
ることのできる往復動型送液ポンプを提供することを目
的とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明は駆動用モータ、２個のポンプヘッドをそれぞ
れ駆動するプランジャ、及び駆動用モータの回転運動を
プランジャの往復運動に変換する変換機構を備えた往復
動型送液ポンプであり、変換機構のカム形状をいずれの
プランジャの吐出開始区間においても駆動用モータの等
速回転時の送液量が他の区間の送液量より過剰になる形
状に設定し、その過剰送液区間では送液量に過剰分が現
われる低圧下での送液時にその過剰分に応じて駆動用モ
ータの回転速度を減速する。
れ駆動するプランジャ、及び駆動用モータの回転運動を
プランジャの往復運動に変換する変換機構を備えた往復
動型送液ポンプであり、変換機構のカム形状をいずれの
プランジャの吐出開始区間においても駆動用モータの等
速回転時の送液量が他の区間の送液量より過剰になる形
状に設定し、その過剰送液区間では送液量に過剰分が現
われる低圧下での送液時にその過剰分に応じて駆動用モ
ータの回転速度を減速する。
（作用） 送液される液体がプランジャの吐出側速度に比例する
ような理想的な状態では、駆動用モータを等速で回転さ
せるとプランジャの吐出開始区間では送液量が過剰にな
る。通常の液体の場合は液の圧縮性などにより吐出開始
区間では高圧で送液するときは送液量の欠損が起こるの
で、その欠損をカムの形状に基づく過剰分で相殺する。
ような理想的な状態では、駆動用モータを等速で回転さ
せるとプランジャの吐出開始区間では送液量が過剰にな
る。通常の液体の場合は液の圧縮性などにより吐出開始
区間では高圧で送液するときは送液量の欠損が起こるの
で、その欠損をカムの形状に基づく過剰分で相殺する。
圧力が低い状態で送液する場合は、駆動用モータを等
速で回転させるとカムの形状による送液過剰分がそのま
ま残って過剰送液となるので、その過剰送液区間ではカ
ムの回転速度を減速して送液量が一定になるようにす
る。
速で回転させるとカムの形状による送液過剰分がそのま
ま残って過剰送液となるので、その過剰送液区間ではカ
ムの回転速度を減速して送液量が一定になるようにす
る。
（実施例） 第２図に本発明が適用される小プランジャ往復動型送
液ポンプを示す。
液ポンプを示す。
10は駆動用ステッピングモータ、11はカム軸である。
カム軸11には小プーリ12、ベルト13及びカム軸11の大プ
ーリ14を介してステッピングモータ10の回転が伝達され
る。
カム軸11には小プーリ12、ベルト13及びカム軸11の大プ
ーリ14を介してステッピングモータ10の回転が伝達され
る。
カム軸11には２個のポンプヘッドを駆動するために２
個のカム15,16が固定されている。カム軸11にはまた、
円板17が取りつけられ、円板17には孔18があけられ、フ
ォトカプラ19によって孔18を検出することによりカム1
5,16の回転角度のホームポジションが検出される。
個のカム15,16が固定されている。カム軸11にはまた、
円板17が取りつけられ、円板17には孔18があけられ、フ
ォトカプラ19によって孔18を検出することによりカム1
5,16の回転角度のホームポジションが検出される。
カム15にはクロスヘッド20の基端部が接触して往復運
動し、クロスヘッド20の他端には第１のポンプヘッド24
のプランジャ21が取りつけられている。他方のカム16に
もクロスヘッド22の基端部が接触して往復運動し、クロ
スヘッド22には第２のポンプヘッド25のプランジャ23が
取りつけられている。
動し、クロスヘッド20の他端には第１のポンプヘッド24
のプランジャ21が取りつけられている。他方のカム16に
もクロスヘッド22の基端部が接触して往復運動し、クロ
スヘッド22には第２のポンプヘッド25のプランジャ23が
取りつけられている。
カム15,16は後で詳述され、また第１図に示されるよ
うな角度−プランジャ速度特性を示す形状に設計されて
いる。
うな角度−プランジャ速度特性を示す形状に設計されて
いる。
第１のポンプヘッド24ではプランジャ21の往復運動に
よって液26をサクションフィルタ29、入口ブロック27を
経て圧力センサ28の流路へ送液する。第２のポンプヘッ
ド25でもプランジャ23の往復運動によって液26をサクシ
ョンフィルタ29、入口ブロック27を経て圧力センサ28の
流路へ送液する。ポンプヘッド24,25において、ａは入
口逆止弁、ｂは出口逆止弁、ｃはシール部材である。
よって液26をサクションフィルタ29、入口ブロック27を
経て圧力センサ28の流路へ送液する。第２のポンプヘッ
ド25でもプランジャ23の往復運動によって液26をサクシ
ョンフィルタ29、入口ブロック27を経て圧力センサ28の
流路へ送液する。ポンプヘッド24,25において、ａは入
口逆止弁、ｂは出口逆止弁、ｃはシール部材である。
圧力センサ28の流路で第１のポンプヘッド24から送り
出された液と第２のポンプヘッド25から送り出された液
が合流し、ポンプ出口30からカラムにつながる流路に送
り出される。31はドレイン流路、32は廃液ビンである。
出された液と第２のポンプヘッド25から送り出された液
が合流し、ポンプ出口30からカラムにつながる流路に送
り出される。31はドレイン流路、32は廃液ビンである。
33はCPUである。CPU33には圧力センサ28の圧力信号と
フォトカプラ19からのホームポジション検出信号が送ら
れ、CPU33はステッピングモータ10の回転速度を制御す
る。
フォトカプラ19からのホームポジション検出信号が送ら
れ、CPU33はステッピングモータ10の回転速度を制御す
る。
カム15,16の形状は、カム回転角θに対するdr/dθ
（等速回転時のプランジャ速度）特性が第１図に示され
るものになるように、決定する。第１図で、1aは第１の
ポンプヘッドに関するもの、2aは第２のポンプヘッドに
関するものである。
（等速回転時のプランジャ速度）特性が第１図に示され
るものになるように、決定する。第１図で、1aは第１の
ポンプヘッドに関するもの、2aは第２のポンプヘッドに
関するものである。
以下に、第１図のdr/dθ特性のカム形状を示す。
０＜θ≦10 r＝15.5＋0.075θ2/294.14062 10＜θ≦25 r＝15.5＋（1.5θ−7.5）/294.14062 25＜θ≦70 r＝15.5＋（７θ2/180−４θ/9＋605/36）/
294.14062 70＜θ≦205 r＝15.5＋（５θ−173.75）/294.14062 205＜θ≦220 r＝15.5 ＋（−８θ2/90＋373θ/9−140735/36）/294.14062 220＜θ≦250 r＝15.5 ＋（−７θ2/180＋175θ/9−53615/36）/294.14062 250＜θ≦300 r＝15.5 ＋（−0.1255θ2＋62.75θ−6902.5）/294.14062 300＜θ≦340 r＝15.5＋（−12.55θ＋4392.5）/294.14
062 340＜θ≦360 r＝15.5 ＋（0.31375θ2−225.9θ＋4066.2）/294.14062 第１図に示されるように、一方のプランジャが吐出を
開始する区間では、駆動用モータを等速回転させるとす
れば両プランジャの速度の和が他の区間よりも大きくな
り、もし液体が吐出側プランジャ速度に正確に追従する
とすれば、送液量3aは吐出開始区間で記号Ａで示される
ように過剰になる。
294.14062 70＜θ≦205 r＝15.5＋（５θ−173.75）/294.14062 205＜θ≦220 r＝15.5 ＋（−８θ2/90＋373θ/9−140735/36）/294.14062 220＜θ≦250 r＝15.5 ＋（−７θ2/180＋175θ/9−53615/36）/294.14062 250＜θ≦300 r＝15.5 ＋（−0.1255θ2＋62.75θ−6902.5）/294.14062 300＜θ≦340 r＝15.5＋（−12.55θ＋4392.5）/294.14
062 340＜θ≦360 r＝15.5 ＋（0.31375θ2−225.9θ＋4066.2）/294.14062 第１図に示されるように、一方のプランジャが吐出を
開始する区間では、駆動用モータを等速回転させるとす
れば両プランジャの速度の和が他の区間よりも大きくな
り、もし液体が吐出側プランジャ速度に正確に追従する
とすれば、送液量3aは吐出開始区間で記号Ａで示される
ように過剰になる。
第３図は本実施例における圧力と駆動用モータの回転
速度の関係を表わしたものである。
速度の関係を表わしたものである。
（Ａ）はほとんど圧力がない状態で送液される場合の
脈流補正を示している。駆動用モータを等速で回転させ
ればａで示されるように吐出開始区間では送液量に過剰
分Ａが発生する。そこでｂに示されるようにカムの回転
速度がその吐出開始区間で減速されるように駆動用モー
タを減速すると、ｃに示されるように送液量が一定とな
る。
脈流補正を示している。駆動用モータを等速で回転させ
ればａで示されるように吐出開始区間では送液量に過剰
分Ａが発生する。そこでｂに示されるようにカムの回転
速度がその吐出開始区間で減速されるように駆動用モー
タを減速すると、ｃに示されるように送液量が一定とな
る。
（Ｂ）は低い圧力で送液される場合の脈流補正を示し
ている。駆動用モータを等速で回転させると、ａに示さ
れるように、過剰送液するようにカムを修正した区間で
時間的に後の部分に送液量過剰分Ａ′現われる。そこで
その区間を補正するために、ｂに示されるようにモータ
の回転速度を減速すると、ｃのように送液量が一定とな
る。
ている。駆動用モータを等速で回転させると、ａに示さ
れるように、過剰送液するようにカムを修正した区間で
時間的に後の部分に送液量過剰分Ａ′現われる。そこで
その区間を補正するために、ｂに示されるようにモータ
の回転速度を減速すると、ｃのように送液量が一定とな
る。
（Ｃ）は高い圧力で送液される場合の脈流補正を示し
ている。この場合は高い圧力による送液量の欠損分とカ
ムの修正による送液量過剰分とが相殺されて、駆動用モ
ータが等速回転したときの送液量ａが一定となり、駆動
用モータの回転速度ｂを補正する必要がない。
ている。この場合は高い圧力による送液量の欠損分とカ
ムの修正による送液量過剰分とが相殺されて、駆動用モ
ータが等速回転したときの送液量ａが一定となり、駆動
用モータの回転速度ｂを補正する必要がない。
圧力と最適補正の量（駆動用モータの減速区間）の関
係は流体によって異なるので、予め設定を行なうか又は
圧力をモニタしながら自動的に求めるようにしてもよ
い。
係は流体によって異なるので、予め設定を行なうか又は
圧力をモニタしながら自動的に求めるようにしてもよ
い。
また、駆動用モータを減速させることによる補正は脈
流を小さくする必要性が高い低流量域で行なう。流量が
大きくなり、高周波で送液される流量域では、脈流が小
さくなり駆動用モータの回転速度を減速させる補正は必
要ではなくなり、カムは等速で回転させればよい。
流を小さくする必要性が高い低流量域で行なう。流量が
大きくなり、高周波で送液される流量域では、脈流が小
さくなり駆動用モータの回転速度を減速させる補正は必
要ではなくなり、カムは等速で回転させればよい。
（発明の効果） 本発明ではプランジャを往復動させるカム形状を改良
して、いずれのプランジャの吐出開始区間においても駆
動用モータの等速回転時の送液量が他の区間の送液量よ
り過剰になるようにしたので、駆動用モータの回転速度
を補正するとしても低い圧力で送液するときに回転速度
を減速し、高い圧力下では等速回転を行なわせる。その
ため、従来のように高い圧力下で回転速度を大きくする
ような補正に比べて、駆動用モータの負担が軽くなり、
より低出力の駆動用モータを用いることができるように
なる。
して、いずれのプランジャの吐出開始区間においても駆
動用モータの等速回転時の送液量が他の区間の送液量よ
り過剰になるようにしたので、駆動用モータの回転速度
を補正するとしても低い圧力で送液するときに回転速度
を減速し、高い圧力下では等速回転を行なわせる。その
ため、従来のように高い圧力下で回転速度を大きくする
ような補正に比べて、駆動用モータの負担が軽くなり、
より低出力の駆動用モータを用いることができるように
なる。
第１図は一実施例のプランジャ速度特性と等速回転時の
送液量の関係を示す図、第２図は一実施例の構成を示す
図、第３図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ圧力が異
なる状態での一実施例の動作を示す図、第４図は従来の
送液ポンプのプランジャ速度特性と等速回転時の送液量
の関係を示す図、第５図は従来の送液ポンプの吐出流量
と圧力の関係を示す図、第６図（Ａ），（Ｂ）は異なる
圧力下での従来の送液ポンプの脈流補正を示す図であ
る。 1a,2a……プランジャ速度特性、10……ステッピングモ
ータ、15,16……カム、21,23……プランジャ、24,25…
…ポンプヘッド、33……CPU。
送液量の関係を示す図、第２図は一実施例の構成を示す
図、第３図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ圧力が異
なる状態での一実施例の動作を示す図、第４図は従来の
送液ポンプのプランジャ速度特性と等速回転時の送液量
の関係を示す図、第５図は従来の送液ポンプの吐出流量
と圧力の関係を示す図、第６図（Ａ），（Ｂ）は異なる
圧力下での従来の送液ポンプの脈流補正を示す図であ
る。 1a,2a……プランジャ速度特性、10……ステッピングモ
ータ、15,16……カム、21,23……プランジャ、24,25…
…ポンプヘッド、33……CPU。
Claims (1)
- 【請求項１】駆動用モータ、２個のポンプヘッドをそれ
ぞれ駆動するプランジャ、及び前記駆動用モータの回転
運動を前記プランジャの往復運動に変換する変換機構を
備えた送液ポンプにおいて、 前記変換機構のカム形状は、いずれのプランジャの吐出
開始区間においても駆動用モータの等速回転時の送液量
が他の区間の送液量より過剰になる形状に設定され、 その過剰送液区間では送液量に過剰分が現われる低圧下
での送液時にその過剰分に応じて駆動用モータの回転速
度を減速することを特徴とする往復動型送液ポンプ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077585A JP2745526B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 往復動型送液ポンプ |
| EP88116666A EP0334994B1 (en) | 1988-03-28 | 1988-10-07 | Reciprocating type fluid delivery pump |
| DE8888116666T DE3874883T2 (de) | 1988-03-28 | 1988-10-07 | Fluessigkeitsfoerdernde kolbenpumpe. |
| US07/574,174 US5114314A (en) | 1988-03-28 | 1990-08-29 | Reciprocating type fluid delivery pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63077585A JP2745526B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 往復動型送液ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01247769A JPH01247769A (ja) | 1989-10-03 |
| JP2745526B2 true JP2745526B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=13638054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63077585A Expired - Fee Related JP2745526B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 往復動型送液ポンプ |
Country Status (4)
| Country | Link |
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