JPH04234578A - ポンプ装置と流体供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧で液体を送り出す
ためのポンプ装置およびその方法に関し、特に液体クロ
マトグラフィーまたは超臨界流体クロマトグラフィーに
おける溶剤送出のためのポンプ装置およびその方法に関
する。

【０００２】

【技術背景】上記のポンプ装置は、分離管および各種移
送ラインを含むクロマトグラフ・システムを介して、分
離すべき移動相および試料をポンプで送り出す。クロマ
トグラフ分析では、分離管に送り込まれる液体の流量は
、広範囲にわたり調節可能でなければならない。一旦調
節したならば、流量変動により、分離された試料のクロ
マトグラフ検出器により発生されるクロマトグラフのピ
ーク下の保持時間および関連面積の変動を引き起こすの
で、流量を一定に保つことは非常に重要である。超臨界
流体または液体クロマトグラフィーで使用する流量感知
検出器には、ＲＩ検出器、誘電率検出器、導電率検出器
、ＮＰＤ、ＥＣＤおよび蛍光器を含む。ピーク下の面積
はクロマトグラフで分離する試料物質の濃度を表すもの
で、流量の変動は、定量測定の精度および再現性を損な
うことがある。さらに、多くの検出器は、流れおよび／
または圧力リップルに敏感である。

【０００３】クロマトグラフ溶剤の圧縮性は、高性能液
体クロマトグラフィーおよび超臨界流体クロマトグラフ
ィーで遭遇する高圧において顕著になる。この圧縮性に
より、流量変動の新たな原因を引き起こす。というもの
、ピストンは、実際の液体送り出しを開始する前に、液
体をその最終送出圧力にまで圧縮しなければならないか
らである。これにより、ポンプの周波数で起こる脈動を
伴う流出を生じる。しかし、脈動の振幅率は広範囲の流
量において実質的に一定のままであり、クロマトグラム
のピークの振幅が、低い流量において、小さくなるにつ
れて、脈動のクロマトグラフ結果に及ぼす影響はさらに
顕著になる。

【０００４】各々１つの往復ピストンのある２つの相互
接続ポンプ・ヘッドを有するデュアル・ピストン・ポン
プを使用することが知られている。該ピストンは、カム
およびカム軸、ボール・スクリュー・ドライブ、または
比較的滑らかな流出をもたらす位相差を可能にする他の
適切なメカニズムを介して駆動することができる。カム
および共用カム軸を介して駆動されるデュアル・ピスト
ン・ポンプについては、ＵＳＰ４，３５２，６３６に開
示されている。ボール・スクリュー・ドライブを組み込
んだある形式の往復ポンプについては、ＵＳＰ４，８８
３，４０９“高圧で液体を送り出すためのポンプ装置”
に開示されており、参考として本書に加えてある。図３
０に示すように、４，８８３，４０９特許では、各々２
つのポンプ・チャンバで逆向きに往復運動する２つの歯
車駆動ピストンを有するポンプ装置が開示される。該ピ
ストンは、スピンドルの回転動作をピストンの直線動作
に変えるためのボール・スクリュー・ドライブに連結さ
れている。行程容積は、ポンプ・サイクル中にスピンド
ルを回転させる量を変化させることにより変えることが
できる。さらに、ボール・スクリュー・ドライブでは、
ポンプ・サイクル中の時間に対して所望のピストン行程
容積を選択することができる。例えば、行程容積は、時
間の関数として直線的に変えたり、予圧縮相をもたらす
ために短い間加速させることができる。

【０００５】図３１は、図３０に示す既知ボール・スク
リュー、デュアル・チャンバ往復ポンプでの吸気サイク
ルの開始時を示し、一次ポンプ・チャンバンの出力は弁
を介して二次ポンプ・チャンバの入力に接続されている
。各ピストンの行程は、可逆駆動モータの回転角を制御
することにより変えることができる。一次ピストンで二
次ピストンの２倍の容積を押し退けることができるよう
に歯車比を選択する。一次および二次シリンダ１，２が
同じ直径である場合には、一次ピストンを二次ピストン
の２倍の速さで動作させなければならない。したがって
、一次ピストンの容積行程がＬであるならば、二次ピス
トンの容積行程はＬ／２になる。流出圧力は、背圧調整
器またはフロー・リストリクタを用いてＰｏで一定に保
つことができる。

【０００６】このポンプのポンプ・サイクルを図３２に
示す。一次ピストンが下方に移動するにつれて、一次圧
が減少して逆止弁１０を開け、逆止弁２０を閉じるので
、Ｌと等しい流体容積を入口から吸入する。それと同時
に、二次ピストンが液体の容積（Ｌ／２）を出口に送り
出す。ポンプ・モータは次に方向を変え、一次ピストン
が上方に移動して容積Ｌを送り出す。この容積の半分（
Ｌ／２）が出口に送り出され、残りの半分は、その下方
動作により二次シリンダに作り出された真空を満たすた
めに用いられる。流体が非圧縮性であると仮定すると、
図３３（ａ）〜図３４（ｄ）に従ってＬ／サイクルの流
れが維持される。

【０００７】非圧縮性流体の容積流量Ｆｖは、次のよう
に表すことができる：Ｆｖ＝Ｌ×ｆｉ（単位式（１）時
間あたりの容積）ここで、Ｆｖ＝定義された出口圧にお
ける容積流量ｆｉ＝非圧縮性流体をポンプで送り込むと
きに流量Ｆｖを維持するために要求される単位時間あた
りのサイクルにおけるポンプ周波数Ｌ＝一次ピストン行
程容積

【０００８】質量流量Ｆｍは次のように表すことができ
る：Ｆｍ＝ρｉ×Ｆｖ＝ρｉ×Ｌ×ｆｉ（単位式（２）
時間あたりの質量）ここで、ρｏ＝出口圧で流体密度。 非圧縮性流体ではすべての圧力および温度で一定と仮定
。

【０００９】実際の流体は圧縮性であるから、式（１）
および式（２）は、往復ポンプの容積流量および質量流
量を正しく示していない。さらに、流体の圧縮性は圧力
および温度の関数である。液体クロマトグラフィーおよ
び超臨界流体クロマトグラフィー・システムでは、一般
に該圧縮性係数を一定とみなすが、かなり変動する。

【００１０】

【発明の目的】本発明では、最小の流量変動の所望圧力
および流量でポンプ流体を送り出すことにより、往復ポ
ンプの性能を著しく改善するための方法および装置を提
案する。また、本発明の目的は、次の点にもある。 （１）ポンプ流体の圧縮性における圧力および温度従属
性を考慮に入れることにより、往復ポンプにおけるポン
プ・ノイズおよび流れのノイズを著しく減少させること
。（２）流体補正により引き起こされる温度の周期的上
昇を考慮に入れることにより、流量変動を減少させるこ
と。（３）高圧流量計により流量を測定したり、期待さ
れる流量が達成されるまで、一次または二次ピストンま
たはその両ピストンのポンプ速度を増加させることによ
り、該漏れを補正すること。（４）定常流量に加えて、
小量の液体を噴出させることにより、流体流れの二次リ
ップルを補正すること。（５）一定質量流量および一定
圧力を達成するようにポンプ速度を調節すること。

【００１１】

【発明の概要】本発明の方法には、各種ポンプ・パラメ
ータを感知するステップ、およびポンプ流体の圧縮性、
圧縮中のポンプ流体の断熱加熱、ポンプ流体密度の変動
、逆止弁またはシリンダ／ピストン・シールの漏れ、お
よびピストンが方向を逆転するときに起こる流体流れの
一次および二次切換損失に合わせてポンプ速度を調節す
るステップを含む。ポンプ流体の圧縮性は、容積流量お
よび質量流量に直接影響を及ぼす。この影響は、他の液
体よりも、ＣＯ２などの超臨界流体を用いるときにより
顕著である。圧縮性が一定であるという仮定により、或
るポイントだけで、圧力／温度特性の最適な流体変動の
最小値が得られる。他の圧力および温度では、過補正ま
たは不足補正による流量変動が明らかになる。したがっ
て、本発明の目的は、ポンプ流体の圧縮性における圧力
および温度従属性を考慮に入れることにより、往復ポン
プにおけるポンプ・ノイズおよび流れのノイズを著しく
減少させることにある。

【００１２】流体の急速圧縮により流体温度の著しい上
昇を引き起こすので、ポンプ・サイクルの圧縮行程は等
温ではない。密度および質量流量も流体温度とともに変
化する。それにより、出口への正の流れパルスをもたら
し、流れリップルを生じる。温度変動により引き起こさ
れる流量変動を避けるために、通常は容積Ｃに圧縮され
る一次シリンダのポンプ流体が、異なる容積Ｃ′に圧縮
される。容積Ｃ′の値は容積Ｃよりも大きく、高い温度
および一定の質量流量で、流体がシステム圧力に達する
ように容積Ｃ′の値が計算される。したがって、流体補
正により引き起こされる温度の周期的上昇を考慮に入れ
ることにより、流量変動を減少させることが本発明の別
の目的である。

【００１３】流体クロマトグラフィーでは、非常に低い
ポンプ流量の使用がますます一般的になっている。非常
に小さな流量で往復ポンプを使用するときには、逆止弁
またはシリンダ／ピストンのシールに漏れの生じること
がある。超臨界流体改質剤をポンプで送り出す時には、
この漏れを確認してそれを補正することが非常に重要で
ある。というのも、ＣＯ２中での改質剤の混合に直接的
影響を及ぼすからである。したがって、高圧流量計によ
り流量を測定したり、期待される流量が達成されるまで
、一次または二次ピストンまたはその両ピストンのポン
プ速度を増加させることにより、該漏れを補正すること
が発明の別の目的である。

【００１４】流体流れの二次リップルは、行程の上部で
ピストンが方向を逆にするときに起こる。というのは、
一部の流体が二次逆止弁を通って一次ピストンに流出す
るからである（二次切換損失）。定常流量に加えて、小
量の液体を噴出させることにより、この二次リップルを
補正することが本発明の別の目的である。計算値Ｃ′（
新しい容積）は、一次弁切換損失による測定実験値から
、大きいことが分かっている。本発明は、圧力を絶えず
監視して、最小圧力リップルを維持するためにＣ′値を
調整することにより、問題を補正する。生産Ｃ′と最適
測定Ｃ′との差が、一次弁の切換損失を確定する。圧縮
行程後に、流体がポンプ壁の温度まで下がるにつれて、
一次シリンダの流体密度は増加する。これにより、ポン
プ・サイクル中に質量流量および圧力の変動を引き起こ
す。したがって、本発明の別の目的は、一定質量流量お
よび一定圧力を達成するようにポンプ速度を調節するこ
とである。

【００１５】

【実施例】望ましい実施例では、各種ポンプ・パラメー
タを読み取り、ポンプ圧および質量流量の変動を減らす
ようにポンプ速度を調整するために、ＵＳＰ４，８８３
，４０９に記述された流体ポンプを変更した。

【００１６】特に、図１，図２に質量流量センサ、ポン
プ・ヘッド温度センサ、入口および出口圧センサを示す
が、そのいずれもが、電子ポンプ速度コントローラにフ
ィードバックを与える。ポンプ流体の圧縮性、圧縮中の
ポンプ流体の断熱加熱、ポンプ流体密度の変動、逆止弁
またはシリンダ／ピストン・シールの漏れ、およびピス
トンが方向を逆にするときに起こる流体流量の一次およ
び二次切換損失に適応させるために、ポンプ駆動モータ
の回転角および２つのピストンの対応する行程がマイク
ロプロセッサで実行されるファームウェアにより制御さ
れる。

【００１７】図３〜図５に、一次ピストン行程容積（図
３）、ＣＶ２を通る流量（図４）、および容積出力流量
Ｆｖ（図５）の関数として、圧縮性流体の流量パターン
を示す。一次送出行程では、一次シリンダの圧力が初期
吸気ＰｉからＰｏに増加する前に、一次ピストンが計算
可能な位置Ｃまで上方に移動する。出口からポンプへの
負流れ（理想的には一定圧力に保たれる）が、圧縮行程
中に起こる。補正されていない出口圧Ｆｖにおける換算
平均容積流量は、Ｃ×ｆに等しい。換算および不連続流
量を補正するために、ポンプ・モータは、可能な最大速
度で出口圧力に達するために必要な行程の２倍だけ一次
ピストンを移動させることにより、吸気時に流体を迅速
に圧縮するように指示される。

【００１８】図６〜図７に示すように、一次ピストンは
、位置Ｌから、下記のように定義される新しい位置まで
迅速に移動される：補正位置＝Ｃ−（Ｌ−Ｃ）＝２Ｃ−
Ｌ（式（３））

【００１９】図８に、その結果としてのフローパターン
を示す。ポンプ周波数は、係数Ｌ／Ｃだけ増加されて、
換算流量を補正し、次のように定義される：新しいポン
プ周波数ｆ＝（Ｌ／Ｃ）×ｆｉ（式（４））流体圧縮性
を補正することにより、流量は非圧縮性流体の流量に戻
る。ここで：Ｆｖ（補正後）＝Ｃ×ｆ＝Ｃ×（Ｌ／Ｃ）
×ｆｉ＝Ｌ×ｆｉ（式（５））

【００２０】理想的ポンプでは、一次ピストンが位置Ｌ
から位置Ｃまで移動するときに、ポンプ流体の温度が一
定であることを仮定することができる。さらに、一次シ
リンダの流体の質量は、次に示すように一定のままであ
る：（Ｄ＋Ｌ）×ρｉ＝（Ｄ＋Ｃ）×ρｏ（式（６））
または（Ｄ＋Ｌ）／（Ｄ＋Ｃ）＝ρｏ／ρｉここで、Ｄ
＝一次ピストンのデッドボリュームＬ＝一次容積行程Ｃ
＝一次シリンダ圧が出口圧Ｐｏ（未知）に丁度達したと
きの一次ピストンの位置ρｉ＝吸気行程直後の流体密度
（入口圧における密度）ρｏ＝圧縮行程直後の流体密度
（出口圧における密度）

【００２１】ρｉおよびρｏはともに、用いる特定流体
の状態式から得ることができる。ポンプ流体は、圧縮す
ると、容積Ｃに移動するピストンよりも前に出口圧力に
達するように、熱せられて膨張しようとする。この作用
により、高速の正フロー・パルスをポンプ出口まで進ま
せる（図１２）。質量流量は、流体密度の減少により、
圧縮行程の直後に、計算値以下になる。質量流量は、流
体とポンプ本体の間の熱交換の時定数に従って継続して
増加する。この現象により生じる流れの波形を図１３に
示す。この作用は、超臨界圧縮ガスなどの高圧縮性を有
する流体においてさらに劇的である。２００バール以上
の出口圧における超臨界二酸化炭素では、１０℃以上の
温度上昇が計算され、実験的に確証されている。

【００２２】この大きな流れリップルを抑え実質的に排
除するために、一次シリンダの流体を異なる容積Ｃ′に
圧縮する。値Ｃ′は、Ｃよりも大きく、高い温度におい
て流体がシステム圧に達するように計算される。図１４
に示すように、二次シリンダにおいて作り出された真空
を満たすために、一次ピストンが同じ行程だけ（容積２
Ｃ′−Ｌまで）さらに移動される。二酸化炭素の断熱補
正では、図１５に示す流れ波形および図１６の実際のグ
ラフをもたらす。

【００２３】ポンプ速度は、減少した密度による損失流
量、および変動する密度による流れリップルの排除を考
慮に入れることにより、一定の質量流量を確保するよう
にもプログラムされている。特に、後圧縮温度は、流体
密度を時間の関数として表すことができるように、時間
の関数として最初に表される。この式から、一定質量流
量に要求されるピストン速度を誘導することができる。

【００２４】ポンプ流体を高速圧縮すると、流体が熱く
なり膨張するので、密度が減少する。ポンプ本体に熱が
移ると、ポンプで送り込まれる流体は冷却して、密度が
増加する。密度変動速度は、ポンプ内の流体とその周囲
との間の熱交換の時間関数ｆ（ｔ）を用いて決定するこ
とができる。一定質量流量では：ｄ〔Ｖ（ｔ）−ρ（ｔ
）〕／ｄｔ＝−ｆＶ（ｔ）〔ｄρ（ｔ）／ｄｔ〕＋ρ（
ｔ）〔ｄＶ（ｔ）／ｄｔ〕＝−ｆ（式（７））Ｐ（ｔ）
は、以下の関数により近似することができる：ρ（ｔ）
＝ρｉ＋（ρｆ−ρｉ）（１−ｅ−ｔ／τ）ρｉ＝高速
圧縮行程直後の初期流体密度ρｆ＝定常ポンプ温度およ
び出口圧力における最終密度ｔ＝時間ｅ（ｔ）＝時間の
関数としての流体密度Ｖ（ｔ）＝出口圧力における流体
を満たしたポンプ容積τ＝流体とポンプ壁の間の熱交換
の熱時定数。３秒。ｆ＝要求される質量流量

【００２５
】容積流量（ピストン速度）であるｄＶ（ｔ）／ｄｔに
ついて式（７）を解く。任意の流体において、エントロ
ピー“ｓ”は、圧力および温度の関数である。これは、
次のように表すことができる：ｓ＝ｓ（Ｐ，Ｔ）（式（
８））したがって、定エントロピー曲線は、次のように
表すことができる：ｓ（Ｐ，Ｔ）＝一定（式（９））

【００２６】ポイントＬにおける流体温度および圧力は
、既知である（ポンプ・ヘッド温度および入口圧）。 ポイントＣ′では、圧力は出口圧と等しく、温度は未知
である。したがって、次のように書くことができる：ｓ
（Ｐｏ，Ｔｃ）＝ｓ（Ｐｉ，Ｔｉ）（式（１０））式１
０での唯一の未知数は、圧縮温度Ｔｃ′である。Ｔｃ′
について解いた後で、流体状態式にＴｃ′を代入するこ
とができる：Ｐ＝Ｐ（ρ，Ｔ）（式（１１））ポイント
Ｃ′（Ｐｃ′）において新しい密度を見つける。

【００２７】特定流体のための密度およびエントロピー
索引テーブルは、この流体のための状態式とともに用い
ることができる。“汎用”状態式は、多くの異なる流体
に適用することができ、コンピュータ数学的処理を簡単
にすることができるので、使用することが推奨されてい
る。値Ｃ′は、次の式から得ることができる：（Ｄ＋Ｌ
）／（Ｄ＋Ｃ′）＝ρｃ′／ρＬ（式（１２））

【００
２８】図１７は、一次ピストン行程と、一定容積流量と
一定質量流量との間の関係を示す。図１８は、一定質量
流量を維持するように、Ｃ′およびプログラミング容積
性流れを用いた二酸化炭素におけるフロー・パターンを
示す。

【００２９】非常に低い流量では、逆止弁またはシリン
ダ／ピストン・シールから漏れることがある。高圧流量
計により流量を測定して、期待される流量が達成される
までポンプ速度を増加させることにより、絶対流れ補正
をすることができる。いずれかの側が他の側よりも多く
漏れている場合、関連する各ポンプ・サイクル中の流れ
が不均一である。これは、図２１および図２２に示すよ
うな流れリップルになる。このリップルは、定常流れが
得られるまで、漏れている側のピストンの速度を増加さ
せることにより、最小にすることができる（図２３）。 漏れの多い側の実際の流れは、漏れの少ない側の流れに
まで増加するので、この手法は、リップルを平滑にする
ことの他に、絶対流れも補正する。

【００３０】高圧流量計を使用しない別の実施例では、
大略同じ出口圧および要求される流量を得るために、値
の選択される固定リストリアクタに流体を送り出すこと
により、示差漏れ流れリップルを最小にすることができ
る。図２５および図２６に、固定リストリアクタを用い
るときの漏れのある一次および二次側圧力パターンを示
す。出口圧は、マイクロプロセッサにより監視および分
析され、圧力リップルを補正するために対応するピスト
ンをより速く移動できるように、どの側が漏れているか
を示す。図２７に、漏れ補正後の圧力およびフロー・パ
ターンを示す。図２８は図２７の実際のグラフである。

【００３１】二次リップルは、二次側でポンプ送出を始
めるときにピストンが方向を変えるときに失われる流れ
による負リップルであり、小さな流量で特に明らかであ
る。ポンプ・サイクル中に液体の追加容積を噴射させる
ことにより、この二次リップルを補正し、流量を平滑に
する。ピストンが方向を変える直後の非常に短い間だけ
許容される最大速度に、ポンプ速度を設定することによ
り、噴射が行われる。噴射される流体質量は、フロー・
ダイヤグラムの負リップルの面積から概算することがで
きる。圧力および流れ変換器を組み込んだフィードバッ
ク・ループを示す簡略化ブロック図を図１，２に示す。 流れリップルを最小にするために、質量流量センサまた
は圧力変換器の出力を調べながら、ポンプ駆動装置の調
整をすることができる。

【００３２】本発明は、圧力波形を絶えず監視して、所
望圧力を維持するために圧縮性補正を変更することによ
り、一次弁切換損失の自動的補正をもたらす。圧力波形
を分析することにより、ファームウェアは、不足補正お
よび過補正を検出したり、それに応じて補正量を増減さ
せることができる。図２９は、システムの作動する様子
を示すフローチャートであり、特に、一次弁切換損失の
自動補正のために以下の３つの一般的ステップが要求さ
れる：１）最初に、実験的補正Ｃｅが、理論的計算値Ｃ
′と等しくなるように設定される。２）容積性“ウィン
ドウ・ユニット”が入力される。例えば、０．１マイク
ロリットル。３）制御ループが、入力され、圧縮行程後
に始まるサイクル毎に繰り返される。

【００３３】制御ループには、追跡または収束フラグの
いずれもが立てられていなかったり、補正逆転（これは
補正方向が最後のサイクルから変わったことを示す）が
ない場合に、分岐するシステムを含む。この場合、ウィ
ンドウは，その前のサイズの２倍まで広げられる。次に
、システムが不足補正または過補正である場合に、補正
Ｃｅは、ウィンドウ・サイズにより各々増加または減少
される。

【００３４】補正逆転があったり、ウィンドウ・サイズ
が１よりも大きい場合に、システムは、目標に収束され
ることが決定される。この場合、ウィンドウは，その前
のサイズの半分に閉じられる。システムが不足補正また
は過補正である場合、補正Ｃｅは、ウィンドウ・サイズ
により各々増加または検証される。そして、収束フラグ
が立てられる。補正逆転があったり、ウィンドウ・サイ
ズが１にセットされた場合、システムは、目標を追跡さ
れることが決定される。過補正の場合、補正値Ｃｅは、
１つのウィンドウ・ユニットにより減少される。不足補
正の場合、Ｃｅは、１つのウィンドウ・ユニットにより
増加される。追跡フラグが立てられる。

【００３５】追跡フラグが立てられて、補正逆転がない
場合には、追跡中の遅いターゲット・ドリフトを円滑に
制御するために、フラグはクリアされ、ウィンドウ・サ
イズは変化されないままである。収束フラグが立てられ
て、補正逆転がない場合には、首尾よく収束させるよう
に、フラグがクリアされ、ウィンドウ・サイズは変化さ
れないままである。

【００３６】これまで述べたポンプ方法および装置によ
り最適の結果が得られるが、特別に既述した実施例で説
明したように、本発明の範囲から逸脱することなく、本
発明の変更および修正を行うことができる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
往復ポンプの性能が著しく改善され、最小変動の所望圧
および流量で、液体や超臨界流体を送り出すことができ
る。したがって、本発明の装置および方法を、液体クロ
マトグラフィーおよび超臨界流体クロマトグラフィー・
システムに好適に応用することができる。更に、本発明
によれば、次のような効果を奏することができる。 （１）ポンプ・ノイズおよび流れノイズを著しく減少さ
せることができる。（２）流量変動を減少させることが
できる。（３）一次または二次ピストンの漏れを補正す
ることができる。（４）流体流れの二次リップルを補正
することができる。（５）一定質量流量および一定圧力
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブロックダイヤグラムを示す図である
。

【図２】本発明の他のブロックダイヤグラムを示す図で
ある。

【図３】圧縮性流体における一次ピストン行程を示す図
である。

【図４】図３における通過流量パターンを示す図である
。

【図５】図３における出口流量パターンを示す図である
。

【図６】圧縮性流体に対する補正が採用された圧縮性流
体における一次ピストン行程を示す図である。

【図７】図６における通過流量パターンを示す図である
。

【図８】図６における出口流量パターンを示す図である
。

【図９】圧縮性流体に対する補正が採用されているが、
有限のポンプ・モータ・速度での圧縮性流体における一
次ピストン行程を示す図である。

【図１０】図９における通過流量パターンを示す図であ
る。

【図１１】図９における出口流量パターンを示す図であ
る。

【図１２】等温圧縮を仮定して計算した圧縮値での超臨
界ＣＯ２における一次ピストン行程を示す図である。

【図１３】図１２におけるフロー・パターンを示す図で
、これは従来のポンプの実際の出力であり、流体流れの
変動を示している。

【図１４】断熱補正Ｃ′および一定容積流量での超臨界
流体ＣＯ２における一次ピストン行程を示す図である。

【図１５】図１４におけるフロー・パターンを示す図で
ある。

【図１６】図１５の実際のポンプ出力における変動とボ
ール・スクリュー・ノイズを示す図である。

【図１７】一定の容積流量および一定の質量と一次ピス
トン行程との間の関係を示す図である。

【図１８】断熱補正Ｃ′を使用し、一定の質量流量を保
持するように容積流量をプログラミングしたＣＯ２の圧
力およびフローパターンを示す図である。

【図１９】図１８の実際のポンプ出力を示す図である。

【図２０】一定の出口圧で不均衡な漏れを有するポンプ
の非常に低いフロー・パターンのうちの一次ピスト行程
を示す図である。

【図２１】図２０における一定の出口圧での一次漏れに
対するフロー・パターンを示す図である。

【図２２】図２０における一定の出口圧での二次漏れに
対するフロー・パターンを示す図である。

【図２３】図２０における漏れ補正後の圧力およびフロ
ー・パターンを示す図である。

【図２４】固定リストリアクタを使用し、漏れ補正をし
た後の一次および二次漏れの圧力パターンにおける一次
ピストン行程を示す図である。

【図２５】図２４における一次漏れ圧力パターンを示す
図である。

【図２６】図２４における二次漏れ圧力パターンを示す
図である。

【図２７】図２４における漏れ補正後の圧力およびフロ
ー・パターンを示す図である。

【図２８】図２７の実際のポンプ出力を示す図である。

【図２９】圧縮追跡アルゴリズムのフロー・チャートで
ある。

【図３０】従来のポンプ装置のダイアグラムである。

【図３１】ポンプ・サイクル中の一次および二次ピスト
ンのダイアグラムである。

【図３２】ポンプ・サイクル中の一次および二次ピスト
ンの他のダイアグラムである。

【図３３】（ａ）は理想的な非圧縮性流体における一次
ピストン行程で、（ｂ）は（ａ）における逆止弁１の通
過流量パターンである。

【図３４】（ｃ）は図３３における逆止弁２の通過流量
パターンで、（ｄ）は図３３における出口流量パターン
である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　一次シリンダ２　　　　　　　
　　　二次シリンダ１０，２０　　逆止弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　それぞれが入口弁および出口弁を有し
   、ポンプ装置により誘導される流体が第１のポンプ室の
   入口弁に導かれ第２のポンプ室の出口弁から流出され、
   第１のポンプ室の出口弁と第２のポンプ室の入口弁を通
   して相互に連結され、かつ該第１のポンプ室は第２のポ
   ンプ室より大きいポンプ容量を有する第１および第の２
   ポンプ室、各自、第１および第２のポンプ室の相外に往
   復動し、第１のピストンが降下し、かつ第１および第２
   のポンプ室の間の前記弁が閉じる際に、前記流体を第１
   のポンプ室に流入させる一方、第２のポンプ室が流体を
   流出させ、第１のピストンが上昇し、第２のピストンが
   降下する際に、流体を第２のポンプ室に満たし、前記出
   口弁を通して第２のポンプ室から流出させる第１および
   第２のピストン、前記ピストンを作動させる駆動手段、
   ポンプにより誘導される流体の温度および圧力に相当す
   る温度信号および圧力信号を発生するための前記ポンプ
   室に連結された感知手段、前記温度および圧力信号に相
   当する駆動信号を発生し、ポンプ装置の出口流体流の脈
   動を最小にするために前記第１および第２のピストンの
   速度および位置を調整するための駆動手段であって、ポ
   ンプサイクルの初期に流体を所望の圧力および流量に速
   やかに圧縮する指令を出して該流体の圧縮性を補正する
   駆動手段に連結されたコントローラ、からなることを特
   徴とする、液体または超臨界流体を最小変動の所望圧お
   よび流量で分配するための複数シリンダ往復ポンプ装置
   。
2. 【請求項２】　　複数のシリンダとピストン、ポンプパ
   ラメータを感知し、該感知パラメータに相当するフィー
   ドバック信号を発生するための感知手段、前記感知手段
   および、前記ピストンの動きを前記感知パラメータの補
   正に適合させて液体または超臨界流体を所望のポンプ圧
   および流量に分配するようにコントロールするための前
   記フィードバック信号に応じた駆動信号を発生する駆動
   手段に連結されたコントローラ、からなることを特徴と
   する、液体または超臨界流体を最小変動の所望圧および
   流量で分配するための複数シリンダポンプ装置。
3. 【請求項３】　　流体の温度と圧力、およびポンプサイ
   クルを感知し、ポンプ速度を、流体が最小変動で所望圧
   および質量流量で誘導される前記温度および圧力の変化
   に起因する流体の密度変化の補正に適合させる、ことを
   特徴とする、液体または超臨界流体を最小変動の所望圧
   および質量流量で分配する方法。