JP2805792B2

JP2805792B2 - 送液装置

Info

Publication number: JP2805792B2
Application number: JP1021368A
Authority: JP
Inventors: 保猪俣; 由美麻生; 民三松浦; 恭知松本
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH02201071A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、高速液体クロマトグラフ装置に用いて好適
な送液装置に関する。

（従来の技術）次に図面を用いて従来例を説明する。第８図は従来の
送液装置を示す構成図である。図において、１は例えば
溶離液が貯留されたタンク、２は例えば溶離液等の排出
液を収容するタンク、10はタンク１から液体を吸引、吐
出して送液するポンプ、11はプランジャ、12はプランジ
ャ11に復元力を与えるばね、13はプランジャ11に連設さ
れたピストン、14はピストン13の反プランジャ側端面に
設けられた車輪、15は車輪14、ピストン13を介してプラ
ンジャ11を駆動する第１のカム、16はプランジャ11が出
入りして液体の吐出／吸入が成されるシリンダ、17はシ
リンダ16をシールするシール材、18はシリンダ16に液体
を吸入する場合に開く吸入弁、19はシリンダ16から液体
が吐出する場合に開く吐出弁である。

20はポンプ10の吸引時に吸引していた液体を吐出して
無脈流送液を行うダンパ、21はプランジャ、22はプラン
ジャ21に復元力を与えるばね、23はプランジャ21に連設
されたピストン、24はピストン23の反プランジャ側端面
に設けられた車輪、25は第１のカム15が設けられたカム
シャフト30に設けられ、車輪24、ピストン23を介してプ
ランジャ21を駆動する第２のカム、26はプランジャ21が
出入りして液体の吐出／吸入が成されるシリンダ、27は
シリンダ26をシールするシール材である。

31は第１のカム15、第２のカム25が設けられたカムシ
ャフト30を回転駆動するパルスモータ、32はカムシャフ
ト30上に設けられ、原点検出用の切欠が設けられた原点
検出ディスクである。

40は液体クロマトグラフ装置、41は試料を一定量採取
するインジェクタ、42は試料中の測定成分をクロマトグ
ラフィックに分離するカラム、43はカラム42で分離され
た測定成分の検出を行うディテクタである。

50はポンプ10及びダンパ20の運転状態に応じてモータ
31を制御するモータ制御部、51は例えば光を用いて原点
検出ディスク32の切欠を検出する原点検出手段、52はダ
ンパ20から送液される液体の圧力を検出する圧力検出手
段、53は圧力検出手段52と原点検出手段51との信号を取
込んで基準区間（例えば吐出弁19の閉じる前の圧力が安
定する区間）の圧力を記憶する記憶手段、54は記憶手段
53に記憶されている基準区間の圧力と現在の圧力を比較
する比較手段である。

次に、上記構成の作動を説明する。例えば、パルスモ
ータ31がパルス間隔Ｔ′（μsec）で駆動されて一定速
度で回転していると、理想的には、ダンパ20から第９図
に示すような平滑な圧力パターンの所謂無脈流の液体が
吐出されるはずである。しかし、現実には液体の圧縮や
吸入弁18、吐出弁19からの液体の洩れ等により、例え
ば、第10図に示すような負のピークである圧力ディップ
が生じる。この様な圧力ディップを回避するために、基
準区間の圧力P₀（第10図においてＡ区間の圧力）と他の
区間の圧力を比較手段54で比較し、検出された圧力が圧
力P₀よりも低くなったら、モータ制御手段50はパルスモ
ータ31増速し、圧力ディップを回避するようにしてい
た。

（発明が解決しようとする課題）上記構成の従来例において、液体クロマトグラフ装置
40のカラム42のスイッチングにより背圧の急激な変化
等、別の理由による大きな圧力変化にも反応し、かえっ
て脈動の増加や流量変動を起こし、更にこの場合パルス
モータ31にも過度な負担がかかるという問題点がある。

また、圧力検出手段52で得られる圧力信号はノイズが
含まれているため、圧力の減少／増加を判断するために
はノイズレベルよりも大きなレベルで判断しなければな
らない。また、圧力の変化を検出した後に、実際に増速
が始まるまで、また、増速が停止するまでには時間遅れ
が発生する。そのため、第11図に示すような鋭い圧力変
動が発生する問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、いかなる背圧や流量のもとでも確実に正確かつ無
脈流な送液が行える送液装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決する本発明は、第１のカム、第２のカ
ム及び原点検出ディスクからなるカムシャフトと、前記
第１のカムによって駆動され、液体の吸入及び吐出を行
うポンプと、前記第２のカムによって駆動され、前記ポ
ンプから吐出された液体を吸引し前記ポンプが液体を吐
出しないときに吸引した液体を吐出するダンパと、前記
カムシャフトを回転駆動する駆動部と、前記原点検出デ
ィスクの原点検出を行う原点検出手段と、前記ダンパか
ら吐出された液体の圧力を検出する圧力検出手段と、を
有する液送装置において、前記原点検出部と前記圧力検
出部からの信号を取込んで基準区間の圧力を出力するゲ
ート手段と、少なくとも増速終了角度より増速パターン
を前もって求めておく増速パターン演算手段と、該増速
終了パターン演算手段で求められた増速パターンと、増
速終了角度、増速係数及び増速開始角度が記憶された記
憶手段と、前記ゲート手段からの信号と前記記憶手段の
データとを取込んで、実際の増速終了角度を演算する演
算手段と、該演算手段からの信号を取込んで、前記駆動
部を制御する制御手段とを有したものである。

（作用）本発明の送液装置において、第１のカム、第２のカム
及び原点検出ディスクからなるカムシャフトは駆動部に
よって、回転駆動される。第１のカム、第２のカムによ
って、液体の吸入及び吐出を行うポンプと、ポンプから
吐出された液体を一部吸引しポンプが液体を吐出しない
ときに吸引した液体を吐出するダンパはそれぞれ駆動さ
れる。ゲート手段は原点検出ディスク部の原点検出を行
う原点検出部と、ダンパから吐出された液体の圧力を検
出する圧力検出手段からの信号を取込んで基準区間の圧
力を出力する。そして、増速パターン演算手段を用い
て、最適な増速パターンを前もって求めておく。演算手
段は増速終了角度演算手段で求められた最適な増速パタ
ーン及び増速終了角度、増速係数、増速開始角度が記憶
された記憶手段のデータと、ゲート手段からの信号とを
取込んで、増速終了角度を演算する。制御手段は演算手
段からの信号を取込んで駆動部を制御する。

（実施例）次に図面を用いて本発明の一実施例を説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は液体の圧
縮率と増速終了角度との関係を示す図、第３図は増速終
了角度演算手段における作動を説明するフロー図、第４
図は本実施例における圧力ドロップを説明する図、第５
図は増速終了角度と圧力との関係を説明する図、第６図
は第４図においてステッピングモータに加えられるパル
スのタイムインターバルを説明する図、第７図は第３図
に示すフローにおいて次のフローを説明する図である。

先ず第１図において、90は第１のカム75,第２のカム8
5及び原点検出92よりなるカムシャフトである。61は例
えば溶離液が貯留されたタンク、62は例えば溶離液等の
排出液を収容するタンク、70はタンク61から液体を吸
引、吐出して送液するポンプ、71はプランジャ、72はプ
ランジャ71に復元力を与えるばね、73はプランジャ71に
連設されたピストン、74はピストン73の反プランジャ側
端面に設けられた車輪、76はプランジャ71が出入りして
液体の吐出／吸入が成されるシリンダ、77はシリンダ76
をシールするシール材、78はシリンダ76に液体を吸入す
る場合に開く吸入弁、79はシリンダ76から液体が吐出す
る場合に開く吐出弁である。

80はポンプ70の吸引時に吸引していた液体を吐出して
無脈流送液を行うダンパ、81はプランジャ、82はプラン
ジャ81に復元力を与えるばね、83はプランジャ81に連設
されたピストン、84はピストン83の反プランジャ側端面
に設けられた車輪、86はプランジャ81が出入りして液体
の吐出／吸入が成されるシリンダ、87はシリンダ86をシ
ールするシール材である。

91はカムシャフト90を回転駆動するパルスモータであ
る。更に、カムシャフト90の原点検出ディスク92には原
点検出用の切欠が設けられている。

100は液体クロマトグラフ装置、101は試料を一定量採
取するインジェクタ、102は試料中の測定成分をクロマ
トグラフィックに分離するカラム、103はカラム102で分
離された測定成分の検出を行うディテクタである。

110はポンプ70及びダンパ80の運転状態に応じてモー
タ91を制御する制御手段、111は例えば光を用いて原点
検出ディスク92の切欠を検出する原点検出手段、112は
ダンパ80から送液される液体の圧力を検出する圧力検出
手段、113は原点検出手段111と圧力検出手段112からの
信号を取込んで、基準区間の圧力を出力するゲート手段
である。116は増速終了角度を変化させ、基準区間の圧
力における被測定液体の最適な増速終了角度及び増速パ
ターンを前もって求めておく増速パターン演算手段であ
る。114は、増速終了角度演算手段116で求められた増速
終了角度及び増速パターンと増速係数、増速開始角度が
記憶された記憶手段、115はゲート手段113からの信号と
記憶手段114のデータとを取込んで、増速終了角度を演
算し、制御手段110に演算結果を出力する演算手段であ
る。

次に、上記構成の作動を説明する。最初に、増速終了
角度演算手段116を用いて、被測定液体の基準区間の圧
力における増速終了角度の設定を行う。第２図に示すよ
うに、被測定液体の増速終了角度は圧縮率の小さな水
と、圧縮率の大きなヘキサンとの間にある。

そこで、第３図に示すように、まず、コンソールに設
けてある圧力補正キーを押す（ステップ１）。次に、ポ
ンプ70が動いている圧力でのヘキサンの増速終了角度
で、ポンプ70を動かす（ステップ２）。このときのリッ
プル１（圧力プロファイル）を調べる（ステップ３）。
次に、ポンプ70が動いている圧力での水の増速終了角度
で、ポンプ70を動かす（ステップ４）。このときのリッ
プル２（圧力プロファイル）を調べる（ステップ５）。
リップル１とリップル２より被測定液体の増速終了角度
を決める（ステップ６）。そして、計算された増速終了
角度でのリップルを調べる（ステップ７）。少しずつ増
速終了角度を変更して最もよいリップルが獲られる増速
終了角度を見つける（ステップ８）。被測定液体の増速
パターンを計算する（ステップ９）。基準圧力における
増速終了角度を表示する（ステップ10）。最後に、求め
られた増速終了角度及び増速パターンを記憶手段114に
記憶させる（ステップ11）。

ところで、第４図に示すように、カムシャフト90が一
定速度で回転した時、カムシャフト90の回転角α_１とα
_２との間（基準区間の後）のポンプ70側の吐出流量Ｅ
（斜線部）は液体が圧縮されたり、吐出弁79などから液
体が逆流したりしてポンプ70の吐出速度の立上がりが遅
れたため、送液装置から吐出されない部分である。その
ため、送液装置から吐出される流量はＣ（一点鎖線で示
す）のようになる。そこで、この流量のドロップを補償
するため、ドロップ域では増速をする必要がある。しか
し、第５図に示すように、増速をしすぎると圧力は高く
なるので、本実施例においては次のような作動を行う。

制御手段110はパルスモータ91を一定速度で駆動す
る。

基準区間の圧力Pxを圧力検出手段112及びゲート手段1
13を用いて演算手段115に取込む。

そして、第６図に示すように、制御手段110は記憶手
段114に記憶してある増速開始角度α_１から前もって求
めた増速終了角度α_２まで、記憶手段114に記憶されて
いる増速パターンに従い、パルスモータ91を増速し（パ
ルスのタイムインターバルをＴ→Ｔ・b/a;b/aは増速係
数）、流量のドロップを補償する。

更に、次回同じ被測定液体を用いる場合、第７図に示
すように、前回表示された増速終了角度をコンソールに
入力する（ステップ12）ことによって、最適な増速パタ
ーンを増速パターン演算手段116が計算し（ステップ1
3）、得られた増速パターンを記憶手段114に記憶させる
（ステップ14）ことによって最適な条件でポンプ10を動
かすことができる。

この様な構成によれば、増速スピードであるタイムイ
ンターバルは固定されているので、急激な圧力変動があ
ってもパルスモータ91にも過度な負担がかかることがな
い。

また、本実施例の制御では圧力変化を捕らえて制御す
るのではないので、従来のような圧力の減少／増加を判
断するためにはノイズレベルよりも大きなレベルで判断
しなければならないとか、圧力の変化を検出した後に、
実際に増速が始まるまで、また、増速が停止するまでに
は時間遅れが発生するような問題点がない。

尚、本発明は上記実施例に限るものではない。上記実
施例においては増速パターン演算手段116は被測定液体
の増速終了角度を求めるようにしていたが、被測定液体
の圧縮率を求め、これにより増速パターンを算出するよ
うにすれば、文献等により被測定液体の圧縮率を調べ、
直接入力することによって、増速パターンが算出でき
る。

（発明の効果）以上述べたように本発明によれば、従来の液送装置
に、原点検出部と圧力検出部からの信号を取込んで基準
区間の圧力を出力するゲート手段、被測定液体より圧縮
率の大きな液体と小さな液体の増速側終了角度でポンプ
を動かして、そのときのリップルを調べ、それらのリッ
プルから被測定液体の増速終了角度を求めて最良のリッ
プルとなる増速終了角度を見つけ、被測定液体の増速パ
ターンを前もって求めておく増速パターン演算手段、該
増速終了パターン演算手段で求められた増速パターン
と、増速終了角度、増速係数及び増速開始角度が記憶さ
れた記憶手段、前記ゲート手段からの信号と前記記憶手段のデータと
を取込んで、比例計算により実際の増速終了角度を演算
する演算手段と、前記記憶手段に記憶してある増速開始角度から、前も
って求めた増速終了角度まで、前記記憶手段に記憶され
ている増速パターンに従い前記駆動部を制御する制御手
段を付加したので、いかなる背圧や流量のもとでも確実
に正確かつ無脈流な送液が行え、更に、いかなる背圧変
化や流量変化のもとでも無脈送液ができる送液装置を実
現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は液体
の圧縮率と増速終了角度との関係を示す図、第３図は増
速終了角度演算手段における作動を説明するフロー図、
第４図は本実施例における圧力ドロップを説明する図、
第５図は増速終了角度と圧力との関係を説明する図、第
６図は第４図においてステッピングモータに加えられる
パルスのタイムインターバルを説明する図、第７図は第
３図に示すフローにおいて次のフローを説明する図、第
８図は従来の送液装置の構成図、第９図及び第10図は第
８図における制御を説明する図、第11図は第８図におけ
る問題点を説明する図である。これらの図において、 10,70……ポンプ、15,75……第１のカム 20,80……ダンパ、25,85……第２のカム 31,91……パルスモータ 40,100……液体クロマトグラフ装置 50……モータ制御手段 51,111……原点検出手段 52,112……圧力検出手段 53,114……記憶手段 54……比較手段、90……カムシャフト 62……原点検出ディスク 110……モータ制御手段 113……ゲート手段、115……演算手段 116……増速パターン演算手段

フロントページの続き (72)発明者松本恭知東京都武蔵野市中町２丁目９番32号横河電機株式会社内 (56)参考文献特開昭63−168557（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 49/06 G01N 30/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のカム、第２のカム及び原点検出ディ
スクからなるカムシャフトと、前記第１のカムによって駆動され、液体の吸入及び吐出
を行うポンプと、前記第２のカムによって駆動され、前記ポンプから吐出
された液体を吸引し前記ポンプが液体を吐出しないとき
に吸引した液体を吐出するダンパと、前記カムシャフトを回転駆動する駆動部と、前記原点検出ディスクの原点検出を行う原点検出手段
と、前記ダンパから吐出された液体の圧力を検出する圧力検
出手段と、を有する液送装置において、前記原点検出部と前記圧力検出部からの信号を取込んで
基準区間の圧力を出力するゲート手段と、被測定液体より圧縮率の大きな液体と小さな液体の増速
側終了角度でポンプを動かして、そのときのリップルを
調べ、それらのリップルから被測定液体の増速終了角度
を求めて最良のリップルとなる増速終了角度を見つけ、
被測定液体の増速パターンを前もって求めておく増速パ
ターン演算手段と、該増速終了パターン演算手段で求められた増速パターン
と、増速終了角度、増速係数及び増速開始角度が記憶さ
れた記憶手段と、前記ゲート手段からの信号と前記記憶手段のデータとを
取込んで、比例計算により実際の増速終了角度を演算す
る演算手段と、前記記憶手段に記憶してある増速開始角度から、前もっ
て求めた増速終了角度まで、前記記憶手段に記憶されて
いる増速パターンに従い前記駆動部を制御する制御手段
とを有したことを特徴とする送液装置