CN108291897A - 送液装置、送液装置的送液控制方法以及送液装置的送液控制程序 - Google Patents

送液装置、送液装置的送液控制方法以及送液装置的送液控制程序 Download PDF

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Abstract

送液装置具备:多个柱塞泵,在抽吸流路与排出流路之间串联或者并联地流体连接;控制部,控制柱塞泵动作。控制部具备:补偿流量计算部,计算相对于设定流量与上述周期同步地随时间变化的正补偿流量。该补偿流量,是柱塞泵内的流体在预压行程中进行压缩以及发热后,对因排出行程中的冷却以及收缩造成的流量的缺损进行补偿的流量。补偿流量计算部,基于预压行程中上述柱塞泵内的流体的每单位时间的压力上升越大补偿流量也越大的相关性,来计算补偿流量。控制部为了得到补偿流量,至少修正1个柱塞泵的柱塞速度。

Description

送液装置、送液装置的送液控制方法以及送液装置的送液控 制程序
技术领域
本发明涉及送液装置、送液装置的送液控制方法以及送液装置的送液控制程序。
背景技术
图15示出液相色谱仪的示意图。
在流动相瓶101中储存有水或有机溶剂等的流动相。流动相通过流路管道102由送液泵103向后段进行高压送液。作为分析对象的样品,由样品注射器104向流动相导入以及混合,被向色谱柱105运送。在色谱柱105中,样品中的各成分物质依赖于与色谱柱以及流动相的亲和性而仅保持不同的时间后,从色谱柱出口被洗脱。
像这样依次被洗脱的各成分物质被检测器106检测。通过检测器106的流动相以及各成分物质被排出至废液瓶107。由检测器106得到的信号通过信号线108被输送至数据处理装置109,实施各成分物质的定性处理或定量处理。
在图15中,一个一个地绘制了流动相瓶101与送液泵103。这是被称作所谓的等度方式的构成。此外,还有如下的方法:设置多个(通常最大为4种)的流动相瓶,经由比例电磁阀使其依次被抽吸至1台送液泵,由此实现所希望的流动相组成。这种方法被称为低压梯度方式。
此外,也有如下的方法:分别使1台送液泵对应于多个(通常最大为2种)的流动相瓶,在各送液泵的出口(并且在样品注射器之前)使流动相合流,实现所希望的流动相组成。这种方法被称为高压梯度方式。
从前述的液相色谱仪的原理也可知,将流动相控制成所希望的组成是在确保分析结果的可靠性基础上的必须的要求。特别是在高压梯度方式中,送液泵的流量稳定性会给流动相组成的再现性带来直接的影响。此外,根据检测器的种类,也有使流动相的组成或压力等的脉动成为噪音而被感测的情况。
由于这些理由,对液相色谱仪的送液泵要求高的流量稳定性(低脉动性能)。首先,为了将液相色谱仪所利用的低流量(例如:数mL/min以下)以高压(例如:数+MPa)送液,一般使用柱塞泵方式。进而,由于在柱塞泵中,送液是间歇性的,因此出现了将两个柱塞流路串联或并联地连接,交替地补偿间歇性送液的双柱塞方式。最近,为了更精密地进行柱塞的驱动,也较多地采用在每个柱塞上配备单独的致动器的独立驱动方式。
图16是示出串联且独立驱动方式的双柱塞泵的构成的一例。泵大致分为一次侧子单元200与二次侧子单元210,由上述两个子单元构成。
在一次侧子单元200中,一次侧柱塞202在一次侧泵头201的内部往复。一次侧泵头201与一次侧柱塞202之间由一次侧密封部件203封闭。一次侧柱塞202经由一次侧直动机构204被一次侧电机205往复驱动。
在一次侧泵头201的入口与抽吸流路207之间,设置有一次侧止回阀206。一次侧止回阀206仅允许流动相从抽吸流路207向一次侧泵头201的方向通过。一次侧泵头201的出口经由1次2次连接流路209向二次侧子单元210连接。在1次2次连接流路209设置有一次侧压力传感器208。
一次侧子单元200与二次侧子单元210在机械方面大致相同。即,二次侧子单元210由二次侧泵头211、二次侧柱塞212、二次侧密封部件213、二次侧直动机构214、二次侧电机215、二次侧止回阀216构成。
通过二次侧子单元210后的流动相,通过排出流路217被向液相色谱仪的后段送液。在排出流路217设置有二次侧压力传感器218。
一次侧电机205以及二次侧电机215的动作由泵控制器219来控制。一次侧压力传感器208以及二次侧压力传感器218的输出被输入至泵控制器219。泵控制器219,例如由个人计算机(PC)或专用计算机来实现。
图17表示串联式送液泵的速度曲线的一例。横轴表示时间轴,纵轴表示一次侧以及二次侧的柱塞速度。在图17中的柱塞速度以图16中所示的箭头a的方向为正,箭头b的方向为负。
首先,向一次侧柱塞202施加负的速度,一次侧止回阀206打开,流动相被抽吸至一次侧泵头201。在此期间,二次侧止回阀216关闭,通过向二次侧柱塞212施加正的速度,得到所希望的合成流量。
若流动相向一次侧泵头201的抽吸结束,则本次向一次侧柱塞202施加正的速度,向二次侧柱塞212施加负的速度。一次侧止回阀206关闭,二次侧止回阀216打开。一次侧柱塞202排出流动相,另一方面,二次侧柱塞212抽吸流动相。由此,得到合成流量,该合成流量是从一次侧子单元200的排出量减去二次侧子单元210的抽吸量得到的部分。此时,通过适当地控制排出量和抽吸量的比例,即使柱塞的运动方向切换,也可以得到恒定的合成流量。
图18是高压下的串联式送液泵的速度曲线的一例。在该速度曲线中,***了预压行程,该预压行程用于将被抽吸至一次侧泵头201的流动相升压到***压力。预压行程在一次侧柱塞202进入排出行程时,使一次侧泵头201的内部的流动相成为已经被升压到***压力的状态。由此,与二次侧柱塞212进入抽吸行程相配合,一次侧泵头201能够立即开始排出。
该预压行程结束的时机,是通过对测量一次侧泵头201的内部压力的一次侧压力传感器208的输出与测量***压力的二次侧压力传感器218的输出进行比较而得到的。这样,即使在高压下也能得到稳定的合成流量。另外,该方法例如在专利文献1中公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3491948号公报
专利文献2:美国专利第8535016号说明书
专利文献3:美国专利第8297936号说明书
专利文献4:美国专利第8182680号说明书
专利文献5:美国专利申请公开第2013/0336803号说明书
专利文献6:日本特开2014-002153号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
即使设计了上述的提高流量稳定性的结构,也明确了存在不能除去的脉动。如图19所示,在一次侧预压结束而刚刚转移到排出后,发现合成流量缺损的现象。这是因为在预压行程中,一次侧泵头201的内部的流动相由于隔热的压缩而发热后,在排出行程中,通过与一次侧泵头201进行热交换而冷却以及收缩,从而出现流量的缺损。
流动相的冷却以及收缩终结后,恢复本来的流量以及压力。这样的预压行程中发热以及在后续的排出行程中随着冷却以及收缩产生的脉动被称为热效应脉动。针对该问题,已经提出了用于提供消除脉动的补偿流量的几个方法(例如,参照专利文献2~6。)。
本发明的目的在于,提供一种即使是流体在预压中发热的情况下也能得到稳定流量的送液装置、送液装置的送液控制方法以及送液装置的送液控制程序。
用于解决上述技术问题的方案
本发明的实施方式的送液装置具备:多个柱塞泵,在排出流路和抽吸流路之间串联或并联地流体连接;控制部,控制上述柱塞泵的动作。上述控制部使上述柱塞泵周期性地动作,在上述周期内,包括:抽吸行程,将流体抽吸至上述柱塞泵;预压行程,对于至少一个上述柱塞泵将上述柱塞泵内的流体压力升压至上述排出流路内的流体压力;排出行程,将上述柱塞泵内的流体向上述排出流路侧排出,上述控制部,在上述柱塞泵中的1个处于上述抽吸行程时,至少1个其他的上述柱塞泵处于上述排出行程,由此进行实质上连续的流体排出,进而上述控制部具备:补偿流量计算部,相对于设定流量,计算与上述周期同步地随时间变化的正的补偿流量,上述补偿流量,是对上述柱塞泵内的流体在上述预行程中压缩及发热后因上述排出行程的冷却及收缩造成的流量缺损进行补偿的流量,上述补偿流量计算部,基于上述预压行程中的上述柱塞泵内的流体的每单位时间的压力上升越大则上述补偿流量越大的相关性,或基于上述柱塞泵内的流体被测量出的上升温度来计算上述补偿流量,上述控制部,为了得到上述补偿流量而修正至少一个上述柱塞泵的柱塞速度。
本发明的实施方式的送液装置的送液控制方法,使在抽吸流路与排出流路之间串联或并联地流体连接的多个柱塞泵周期性地动作,在上述周期内,包括:抽吸行程,将流体抽吸至上述柱塞泵;预压行程,对于至少一个上述柱塞泵将上述柱塞泵内的流体压力升压到上述排出流路内的流体压力;排出行程,将上述柱塞泵内的流体向上述排出流路侧排出,在一个上述柱塞泵处于上述抽吸行程时,至少一个其他的上述柱塞泵处于上述排出行程,由此进行实质上连续的流体排出,进而包括:补偿流量计算步骤,相对于设定流量,计算与上述周期同步地随时间变化的正的补偿流量;修正步骤,为了得到上述补偿流量,修正至少一个上述柱塞泵的柱塞速度,上述补偿流量,是对上述柱塞泵内的流体在上述预压行程中进行压缩以及发热后、因上述排出行程中的冷却以及收缩而造成的流量缺损进行补偿的流量,上述补偿流量计算步骤,基于上述预压行程中的上述柱塞泵内的流体的每单位时间的压力上升越大则上述补偿流量越大的相关性,或基于上述柱塞泵内的流体被测量出的上升温度,计算上述补偿流量。
本发明的实施方式的送液装置的送液控制程序是用于在计算机上执行本发明的实施方式的送液装置的送液控制方法的各步骤的程序。
发明效果
根据本发明的实施方式的送液装置、送液装置的送液控制方法以及送液装置的送液控制程序,即使在流体在预压中发热的情况下也能得到稳定流量。
附图说明
图1是用于说明送液装置的一实施方式的构成的示意构成图。
图2是用于说明送液装置的送液控制方法的一实施方式的补偿流量的计算流程图。
图3是用于说明该实施方式中的补偿流量的计算过程的图表。
图4是用于说明通过图1的实施方式以图3的一半的流量送液时的热补偿流量的计算过程的图表。
图5是用于说明将计算出的补偿流量应用于柱塞速度的方法的一例的图表。
图6是用于说明将计算出的补偿流量应用于柱塞速度的方法的另一例的图表。
图7是用于说明将计算出的补偿流量应用于柱塞速度的方法的再一例的图表。
图8是用于说明1电机凸轮方式的送液装置的一实施方式的结构的示意构成图。
图9是用于说明该实施方式的效果的数据。
图10是用于说明送液装置的其他实施方式的构成的示意构成图。
图11是用于说明该实施方式中的柱塞速度以及补偿流量的图表。
图12是用于说明该实施方式的效果的数据。
图13是用于说明送液装置的其他实施方式的构成的示意构成图。
图14是用于说明送液装置的送液控制方法的其他实施方式的补偿流量的计算流程图。
图15是用于说明液相色谱仪的示意构成图。
图16是用于说明串联型双柱塞泵的构成的一例的示意构成图。
图17是用于说明图16的送液装置的速度曲线的一例的图表。
图18是用于说明在高压下的图16的送液装置的速度曲线的一例的图表。
图19用于说明串联型双柱塞泵的不良情况的图表。
具体实施方式
在本发明的实施方式的送液装置中,例如上述补偿流量计算部,是基于在上述预压行程中的上述柱塞内的流体的每单位时间的压力上升越大、则上述补偿流量也越大的上述相关性,计算上述补偿流量,在每个计算周期,计算上述预压行程中的上述柱塞泵内的流体每单位时间的压力上升,计算与上述压力上升成比例的每单位时间的压力上升,计算与上述压力上升成比例的每单位时间的发热量,根据在前次计算周期中计算的上升温度计算因时间经过而冷却后的上升温度,根据上述冷却后的上升温度与上述发热量来计算当前的上升温度,根据上述当前的上升温度与上述柱塞泵内的剩余容量来计算流体的热膨胀体积,根据每单位时间的上述热膨胀体积的变化来计算上述补偿流量。进而,上述补偿流量计算部,例如在流体的热膨胀率为β、温度为T、定压比热为Cp、密度为ρ时,以βT/Cpρ作为每单位时间的上述压力上升与上述发热量的比例系数来计算所述发热量。
此外,上述补偿流量计算部,例如,对上述排出行程中的上述柱塞泵内的流体,将上述冷却后的上升温度作为上述当前的上升温度。
此外,上述补偿流量计算部,例如,以在上述抽吸行程中上述柱塞泵内的流体没有发热的方式来计算上述当前的上升温度。
此外,上述补偿流量计算部,例如,根据测量上述预压行程中的上述柱塞泵内的流体的压力的压力传感器的输出,计算上述压力上升。
此外,也可以是,上述补偿流量计算部,以上述压力上升与上述预压行程的上述柱塞泵的柱塞速度以及上述排出流路内的流体压力这两者成比例的方式,根据计算求出上述压力上升。
此外,也可以是,在本发明的实施方式的送液装置中,例如,该送液装置具备温度计,用于测量进行上述预压行程的上述柱塞泵内的流体温度,上述补偿流量计算部使用上述温度计的输出,基于上述测量出的上升温度计算出上述流体补偿流量,在每个计算周期,根据上述柱塞泵内的流体的上升温度和剩余容量来计算流体的热膨胀体积,根据每单位时间的上述热膨胀体积的变化计算上述补偿流量。
此外,上述补偿流量计算部,例如,将在上述排出行程中的上述柱塞泵内的流体的每单位时间的热膨胀的减少量作为上述补偿流量。
本发明的实施方式的送液装置,例如,作为上述柱塞泵具备一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵,在上述抽吸流路与上述排出流路之间,一次侧止回阀、上述一次侧柱塞泵、二次侧止回阀、上述二次侧柱塞泵,从上述抽吸流路侧以该顺序串联地流体连接,上述一次侧柱塞泵,具备:一次侧泵头;一次侧柱塞,在上述一次侧泵头内沿着轴方向往复运动;一次侧密封部件,封闭上述一次侧泵头与上述一次侧柱塞之间;一次侧入口流路以及一次侧出口流路,设置于上述一次侧泵头;一次侧驱动机构,使上述一次侧柱塞往复运动,上述二次侧柱塞泵,具备:二次侧泵头;二次侧柱塞,在上述二次侧泵头部内沿轴方向往复运动;二次侧密封部件,封闭上述二次侧泵头与上述二次侧柱塞之间;二次侧入口流路以及二次侧出口流路,设置于上述二次侧泵头;二次侧驱动机构,使上述二次侧柱塞往复运动,在上述周期中,上述抽吸行程,包括:一次侧抽吸行程,使上述一次侧柱塞在远离上述一次侧泵头的方向上移动,将流体抽吸至上述一次侧柱塞泵;以及二次侧排出行程,使上述二次侧柱塞在接近上述二次侧泵头的方向上移动,将上述二次侧泵头内的流体向上述排出流路排出;一次侧预压行程即上述预压行程,使上述一次侧柱塞在接近上述一次侧泵头的方向上移动,将上述一次侧泵头内的流体压力升压到上述排出流路的流体压力,上述排出行程,包括:一次侧排出行程,在上述一次侧预压行程之后,进而使上述一次侧柱塞在接近上述一次侧泵头的方向上移动,使上述一次侧泵头内的流体经由上述二次侧泵头向上述排出流路排出;以及二次侧抽吸行程,使上述二次侧柱塞在远离上述二次侧泵头的方向上移动,从上述一次侧泵头将流体抽吸至上述二次侧泵头,上述一次侧排出行程大致在上述二次侧抽吸行程的期间进行,上述二次侧排出行程大致在上述一次侧抽吸行程的期间与上述一次侧预压行程的期间进行,上述控制部为了得到上述补偿流量,对上述一次侧排出行程中的上述一次侧柱塞的速度以及上述二次侧抽吸行程中的上述二次侧柱塞的速度中的至少一方进行修正。
此处,“一次侧排出行程大致在二次侧抽吸行程的期间进行”,“二次侧排出行程大致在一次侧抽吸行程的期间与一次侧预压行程的期间进行”,是指存在一次侧排出行程的期间的一部分与二次侧排出行程的期间的一部分重叠的情况。设置有所谓的交接区间,例如,在排出行程快要结束时逐渐减少排出行程中的一个柱塞泵的柱塞速度的同时,将另一个柱塞泵从预压行程或抽吸行程切换到排出行程而使柱塞速度逐渐增加。
在该方式中,上述控制部,例如通过增加上述一次侧排出行程中的上述一次侧柱塞的速度来提供上述补偿流量。
此外,也可以是,在该方式中,上述控制部通过减少上述二次侧抽吸行程中的上述二次侧柱塞的速度来提供上述补偿流量。
此外,也可以是,在该方式中,上述控制部,在增加上述一次侧排出行程中的一次侧柱塞的速度的同时,增加上述二次侧抽吸行程中的上述二次侧柱塞的速度,并且使上述一次侧柱塞的速度的增加量的大小大于上述二次侧柱塞的速度的增加量的大小,由此提供上述补偿流量。
在本发明的实施方式的送液装置中,例如,多个上述柱塞泵,在上述抽吸流路与上述排出流路之间,分别经由入口止回阀、分别经由入口止回阀而与上述抽吸流路并联地流体连接、分别经由出口止回阀而与上述排出流路并联地流体连接,上述柱塞泵分别具备:泵头;柱塞,在上述泵头内沿轴向往复运动;密封部件,封闭上述泵头与上述柱塞之间;入口流路及出口流路,被设置于上述泵头;驱动机构,使上述柱塞往复运动,在上述周期中,包括:上述抽吸行程,使上述柱塞在远离上述泵头的方向上移动,从上述入口流路将流体抽吸至上述泵头;上述预压行程,使上述柱塞向接近上述泵头的方向移动,使上述泵头内的流体压力升压到上述出口流路的流体压力;上述排出行程,在上述预压行程之后,进一步使上述柱塞在接近上述泵头的方向上移动,将上述泵头内的流体向上述出口流路排出,上述控制部,为了得到上述补偿流量,修正至少一个上述柱塞泵的柱塞速度。
在该方式中,上述控制部,例如通过增加上述排出行程中的上述柱塞泵的柱塞速度来提供上述补偿流量。
在本发明的实施方式的送液装置的送液控制方法中,例如,上述补偿流量计算步骤,是基于上述相关性计算上述补偿流量的步骤,在每个计算周期,包括:压力上升计算步骤,计算上述预压行程中的上述柱塞泵内的流体的每单位时间的压力上升;发热量计算步骤,计算与上述压力上升成比例的每单位时间的发热量;冷却后温度计算步骤,根据前次的计算周期中计算的上升温度,计算因时间经过而冷却后的上升温度;当前温度计算步骤,根据上述冷却后的上升温度与上述发热量计算当前的上升温度;热膨胀体积计算步骤,根据上述当前的上升温度与上述柱塞泵内的剩余容量来计算流体的热膨胀体积;补偿流量计算步骤,根据每单位时间的上述热膨胀体积的变化来计算上述补偿流量。
进而,发热量计算步骤,例如在流体的热膨胀率为β、温度为T、定压比热为Cp、密度为ρ时,以βT/Cpρ作为每单位时间的上述压力上升与上述发热量的比例系数来计算上述发热量。
此外,上述当前温度计算步骤,例如,对上述排出行程中的上述柱塞泵内的流体,将上述冷却后的上升温度作为上述当前的上升温度。
此外,上述当前温度计算步骤,例如,以在上述抽吸行程中上述柱塞泵内的流体没有发热的方式来计算上述当前的上升温度。
此外,上述补偿流量计算步骤,例如,将上述排出行程中的上述柱塞泵内的流体的每单位时间的热膨胀体积的减少量作为补偿流量。
此外,上述压力上升计算步骤,例如,根据测量上述预压行程中的上述柱塞泵内的流体的压力的压力传感器的输出,计算上述压力上升。
此外,也可以是,上述压力上升计算步骤,以上述压力上升与上述预压行程中的上述柱塞泵的柱塞速度以及上述排出流路内的流体压力这两者成比例的方式,根据计算求出上述压力上升。
此外,也可以是,在本发明的实施方式的送液装置的送液控制方法中,例如,上述压力上升计算步骤,是使用测量进行上述预压行程的上述泵内的流体温度的温度计的输出,基于上述测量的上升温度来计算上述补偿流量的步骤,在每个计算周期中,包括:热膨胀体积计算步骤,,根据上述柱塞泵内的流体的上升温度与剩余容量计算流体的热膨胀体积;补偿流量计算步骤,根据每单位时间的上述热膨胀体积的变化,计算上述补偿流量。
此外,上述补偿流量计算步骤,例如,将上述排出行程中的上述柱塞泵内的流体的每单位时间的热膨胀体积的减少量作为补偿流量。
此外,上述修正步骤,例如,通过增加上述排出行程中的上述柱塞泵的柱塞速度来提供上述补偿流量。
此外,也可以是,上述修正步骤,通过减少上述抽吸行程中的上述柱塞泵的柱塞速度来提供上述补偿流量。
此外,也可以是,上述修正步骤,通过增加上述排出行程中的上述柱塞泵的柱塞速度的同时,增加上述抽吸行程中的上述柱塞泵的柱塞速度,并且,使上述排出行程中的上述柱塞泵柱塞速度的增加量的大小大于上述抽吸行程中的上述柱塞泵柱塞的柱塞速度的增加量,由此提供上述补偿流量。
一边参照附图一边对本发明的一实施方式进行说明。
图1是用于说明送液装置的一实施方式的示意构成图。图2是用于说明送液装置的送液控制方法的一实施方式中的补偿流量的计算流程图。图3是用于说明该实施方式中的补偿流量的计算过程的图表。
如图1所示,该实施方式的送液装置,与图16所示的送夜装置相比较,泵控制器220(控制部)具备补偿流量计算部221。该实施方式的送液装置的其他构成与图16所示的送液装置相同。
补偿流量计算部221相对于设定流量计算与一次侧柱塞202以及二次侧柱塞212的动作周期同步地时间变化的正的补偿流量。该补偿流量为补偿一次侧子单元200的一次侧泵头201内的流动相(流体)在预压行程中压缩及发热后、在排出行程中因冷却及收缩而造成的流量缺损的流量。补偿流量计算部221,基于在预压行程中的一次侧泵头201内的流动相的每单位时间的压力上升越大补偿流量越大的相关性,来计算补偿流量。
参照图1~图3,对补偿流量的计算过程进行说明。
补偿流量计算部221判断一次侧子单元200处于预压行程、排出行程、抽吸行程之中的哪个行程(步骤S1)。
若一次侧子单元200的一次侧柱塞202进入预压行程,则一次侧泵头201内的压力上升。补偿流量计算部221根据一次侧压力传感器208的输出来测量一次侧泵头201内的压力(步骤S11)。
通过补偿流量计算部221,在某个计算周期中,计算每单位时间的压力上升(步骤S12)。然后,求出与压力上升成比例的发热量(步骤S13)。在流动相(流体)的热膨胀率为β、温度为T、定压比热为Cp、密度为ρ时,在热力学上知晓该比例系数(每单位压力上升的温度上升量)为βT/(Cpρ)
补偿流量计算部221,计算在前次的计算周期中求出的上升温度被冷却。首先,读取在前次的计算周期中求出的上升温度(步骤S14)。接着,计算冷却后的上升温度(步骤S15)。冷却的程度根据流动相的冷却时间常数(已知)与计算周期的时间宽度,通过指数衰减计算求出。此外,因时间经过而冷却速度取决于流动相的物性值以及一次侧泵头201的内径尺寸。例如,在一次侧泵头201的内径尺寸较大时,冷却速度变慢。此外,也可以是,冷却速度对一次侧泵头201内部的空间部分分配不同的值。此外,也可以是,一次侧泵头201内部的空间部分越接近壁面,冷却速度越快。
接着,补偿流量计算部221将步骤S13求出的发热量与由步骤S15求出的冷却后的上升温度相加(步骤S16)。这样,补偿流量计算部221,通过在一次侧预压行程中计算流动相的发热和冷却两者,求出一次侧泵头201内的流动相的当前上升温度。
另外,一次侧泵头201内的流动相的发热的计算与冷却的计算的顺序没有限制。例如,可以在计算发热量之前,计算冷却后的上升温度,也可以并行地计算发热量与冷却后的上升温度。
接着,补偿流量计算部221计算一次侧泵头201内的剩余容量(步骤S17),计算流动相的热膨胀体积(步骤S18)。通过计算流动相的当前的上升温度、一次侧泵头201内的体积与流动相的热膨胀率的积,能够求出流动相的热膨胀量。
补偿流量计算部221计算补偿流量(步骤S19)。补偿流量基于每单位时间的热膨胀体积的变化得到。
返回到步骤S1。一次侧子单元200在一次侧预压行程的期间,反复进行步骤S11~S19。
若一次侧子单元200进入排出行程,则一次侧压力的上升停止。即,没有流动相的发热而仅冷却。而且,一次侧泵头201内的流动相的热膨胀量单调减少。
若一次侧子单元200处于排出行程,则补偿流量计算部221读取前次计算的上升温度(步骤S21),根据指数衰减计算来计算流动相的冷却后的上升温度(步骤S22)。
补偿流量计算部221计算一次侧泵头201内的剩余容量(步骤S23),计算流动相的热膨胀体积(步骤S24)。此时,补偿流量计算部221将在步骤S22中计算的冷却后的上升温度作为当前的上升温度。
补偿流量计算部221计算补偿流量(步骤S25)。补偿流量计算部221将一次侧泵头201内的流动相的每单位时间的热膨胀体积的减少量作为补偿流量。补偿流量为正值。
泵控制器220,修正一次侧柱塞202的速度或二次侧柱塞212的速度,或修正两者的速度,以得到由补偿流量计算部221计算的正补偿流量(修正步骤)。由此消除了热效应脉动。
若一次侧子单元200进入抽吸行程,则补偿流量计算部221将一次侧泵头201内的流动相的上升温度复位为零。(步骤S31)
上述说明的实施方式的各步骤,可以通过制作用于处理各步骤的程序,并使用计算机执行该程序来实现。
图4,是用于说明根据图1所示的送液装置的实施方式、以图3的一半的流量送液时的热补偿流量的计算过程的图表。
补偿流量计算部221与图3的情况相同,在一次侧预压行程中计算一次侧泵头201内的流动相的发热与冷却两者,在排出中仅计算冷却。由于一次侧压力上升的斜率成为图3的一半,所以在一次侧预压行程中的流动相的每单位时间内发热量也变成一半。因此,与图3的情况相比,较低地计算一次侧流动相的到达温度。结果,补偿流量也变小,能得到合适的补偿流量。
图5~图7示出将计算出的补偿流量应用于柱塞速度的方法的一例。
在图5中,泵控制器220通过在一次侧排出行程中增加一次侧速度(一次侧柱塞202的速度),增加一次侧子单元200的排出量而补偿流量。
在图6中,泵控制器220通过在二次侧抽吸行程中减少二次侧速度(二次侧柱塞212的速度),减少二次侧子单元210的抽吸量而补偿流量。
在图7中,泵控制器220增加一次侧排出行程中的一次侧速度(一次侧柱塞202的速度),增加一次侧子单元200的排出量,同时增加二次侧抽吸行程中的二次侧速度(二次侧柱塞212的速度),增加二次侧子单元210的抽吸量,通过使一次侧速度的增加幅度比二次侧速度的增加幅度大,得到所希望的流量补偿量。即,一次侧子单元200的排出量的增加量比二次侧子单元210的抽吸量的增加量多。图7的方法,也能够应用于一次侧与二次侧的速度比恒定的驱动机构方式(1电机凸轮方式或1电机滚珠丝杠方式等)。
此外,在如上所述地设置有交接区间的情况下,一次侧子单元200的排出行程刚刚开始后的时期与二次侧子单元210的排出行程快要结束的时期重叠。此外,一次侧子单元200的排出行程快要结束的时期与二次侧子单元210的排出行程刚刚开始后的时期重叠。
在这种情况下,为了得到所希望的流量补偿量,能够在一次侧子单元200的排出行程刚刚开始后的时期,即在二次侧子单元210的排出行程快要结束后的时期的交接区间,例如,可以在以下方式中任选其一:
(A)增加一次侧柱塞202的速度(一次侧子单元200的排出量),
(B)增加二次侧柱塞212的速度(二次侧子单元210的排出量),
(C)增加一次侧柱塞202的速度的同时,增加二次侧柱塞212的速度。
上述(C)的方法,也可以通过一次侧柱塞202与二次侧柱塞212的速度比恒定的驱动机构方式来实现。但是,在这种情况下,与柱塞速度不修正的情况相比,交接区间会变短。
图8表示1电机凸轮方式的送液装置的一实施方式。在图8中,对与图1起到相同功能的部分赋予同样的附图标记。
在一次侧子单元200a中,一次侧的柱塞202通过一次侧凸轮222的旋转运动与一次侧十字头223一起往复运动。此外,在二次侧子单元210a中,二次侧柱塞212通过二次侧凸轮224的旋转运动与二次侧十字头225一起往复运动。
一次侧凸轮222与二次侧凸轮224被安装于一根轴226。轴226经由皮带227由电机228使其旋转。电机228的旋转由泵控制器220控制。
图9是表示图1所示的送液装置的实施方式的效果的数据。在图9中,横轴表示时间。纵轴表示在排出流路中的流动相的压力和流量设定值。
图9上段的图表,是未提供热补偿流量时的压力波形。观测到周期性的压力下降。这是伴随流动相冷却的热效应脉动。
图9下段的图表,是提供给送液装置的一实施方式的补偿流量时的压力波形。在刚刚预压后就加上正的补偿流量。由此,可消除在上段的图表中所看到的压力的下降,改善送液稳定性。
图10表示送液装置的其他实施方式的构成。该实施方式是所谓的并联型泵。
泵大致分为右侧子单元300与左侧子单元310,并由右侧子单元300与左侧子单元310构成。
右侧子单元300与左侧子单元310,与参照图1说明的一次侧子单元200以及二次侧子单元210在机械方面为大致相同的构成,具有还设计了右侧出口止回阀309或左侧出口止回阀319这样的构成。
即,右侧子单元300由如下构成:右侧泵头301、右侧柱塞302、右侧密封部件303、右侧直动机构304、右侧电机305、右侧入口止回阀306、右侧出口止回阀309。
此外,左侧子单元310由如下构成:左侧泵头311、左侧柱塞312、左侧密封部件313、左侧直动机构314、左侧电机315、左侧入口止回阀316、左侧出口止回阀319。
右侧子单元300与左侧子单元310,在抽吸流路307与排出流路317之间并联地流体连接。右侧入口止回阀306与左侧入口止回阀316被连接至抽吸流路307。右侧出口止回阀309与左侧出口止回阀319被连接至排出流路317。在排出流路317设置有排出流路压力传感器318。
由泵控制器320来控制右侧电机305以及左侧电机315的动作。将排出流路压力传感器318的输出输入至泵控制器320,泵控制器320由例如个人电脑(PC)或专用电脑来实现。泵控制器320具备补偿流量计算部321。
图11是用于说明图10的实施方式的泵中的柱塞速度以及补偿流量的图表。
在并联泵中,右侧子单元300与左侧子单元310双方进行预压。因此,补偿流量计算部321对右侧子单元300与左侧子单元310分别计算流动相的发热及冷却,求出补偿流量,合计左右的补偿流量。由此,求出整体的补偿流量。例如通过增加排出行程中的子单元的柱塞速度并增加排出量来提供补偿流量。
另外,补偿流量计算部321,以与右侧柱塞302的速度和排出流路317内的流动相压力的两者成比例的方式,根据计算求出在预压行程中的右侧泵头301内的流动相压力。同样,补偿流量计算部321,以与左侧柱塞312的速度和排出流路317内的流动相压力的两者成比例的方式,根据计算求出在预压行程中的左侧泵头311内的流动相压力。
图12是表示图10所示的送液装置的实施方式的效果的数据。在图12中,横轴表示时间。纵轴表示排出流路中的流动相的压力与流量设定值。上段的图表,是未提供热补偿流量时的压力波形。下段的图表,是提供其他实施方式的补偿流量时的压力波形。
与图9中表示的送液装置的一实施方式即串联泵相同,即便在作为送液装置的另一实施方式即并联泵中,也可以消除热效应脉动,改善送液稳定性。
也可以是,在参照图10说明的并联泵的实施方式中,设置有用于测量右侧泵头301内流体压力的右侧压力传感器与用于测量左侧泵头311内流体压力的左侧压力传感器。此时,补偿流量计算部321,基于右侧压力传感器或左侧压力传感器的输出,求出在预压行程中的右侧泵头301内的流体压力或左侧泵头311内的流动相的压力。
此外,该实施方式是在右侧子单元300与左侧子单元310中具备单独的致动器的独立驱动方式,但并联泵的实施方式,也可以是右侧柱塞与左侧柱塞的速度比恒定的驱动机构方式(1电机凸轮方式或者1电机滚珠丝杠方式等)。
在这种情况下,为了得到补偿流量,排出行程中的一个柱塞泵的柱塞速增加而排出量增加的同时,在抽吸行程中的另一个柱塞泵的柱塞速度也增加而抽吸量增加。这些柱塞泵在抽吸流路和排出流路之间并联地流体连接,因此即使抽吸行程中的另一个柱塞泵的抽吸量增加,也不会影响到排出流路内的流动相的压力以及流量。
另外,若在抽吸行程中柱塞速度增加而流动相的抽吸量增加,则抽吸行程的期间与柱塞速度不增加的情况相比变得稍短。与此相应地,预压行程的期间或排出行程的期间或它们的两者期间也变得稍短。
此外,与在串联双柱塞泵中说明的相同,在并列双柱塞泵设置有交接区间的情况下,右侧子单元300的排出行程刚刚开始后的时期与左侧子单元310的排出行程快要结束的时期重叠。此外,右侧子单元300的排出行程快要结束的时期与左侧子单元310的排出行程刚刚开始后的时期重叠。
在这种情况下,为了得到所希望的流量补偿量,可以在以下方式中任选其一:
(a)增加排出行程刚刚开始后的子单元的柱塞速度(排出量);
(b)增加排出行程快要结束时的子单元的柱塞速度;
(c)增加排出行程刚刚开始后的子单元的柱塞速度,同时增加排出行程快要结束时的子单元的柱塞速度。
上述(c)的方法,也能够应用于右侧柱塞302与左侧柱塞312的速度比恒定的驱动机构方式。但是,在这种情况下,交接区间与柱塞速度未修正的情况相比,交接区间变短。
此外,参照图10说明的并联泵的实施方式,具备并联地连接的右侧子单元300与左侧子单元310,但在本发明的实施方式中,并联连接的子单元数量不限于2台。在本发明的送液装置的实施方式中,也可以是并联地连接3台以上的子单元(柱塞泵)的构成。
接着,参照图13与图14说明其他实施方式。
图13是用于说明送液装置的其他实施方式的构成的示意构成图。图14是用于说明送液装置的送液控制方法的其他实施方式的补偿流量的计算流程图。在图13中,对与图1起到相同功能的部分,赋予相同的附图标记。
如图13所示,该实施方式的送液装置与图1所示的送液装置相比,还具备用于测量一次侧子单元200的一次侧泵头201内的流体温度的温度计230。温度计230例如具备对温度变化跟踪性良好的细热电偶来作为传感器。此外,泵控制器220具备补偿流量计算部231。该实施方式的送液装置的其他构成与图1所示的送液装置相同。
补偿流量计算部231,使用温度计230的输出,在每个计算周期,根据一次侧泵头201的流动相的测量的上升温度与一次侧泵头201的剩余容量来计算流体的热膨胀体积,根据每单位时间的热膨胀体积的变化来计算补偿流量。
参照图13与图14对补偿流量的计算过程进行说明。
补偿流量计算部231判断一次侧子单元200处于预压行程、排出行程、抽吸行程中的哪个行程(步骤S41)。
在一次侧子单元200为预压行程中时,补偿流量计算部231,在某个计算周期,计算一次侧泵头201内的剩余容量与流动相的上升温度(步骤S51)。补偿流量计算部231,使用温度计230的输出来计算流动相的上升温度。流动相的上升温度,例如以抽吸行程中的一次侧泵头201内的流动相的温度为基准进行计算。
补偿流量计算部231,计算一次侧泵头201内的剩余容量、流动相的上升温度,以及流动相的热膨胀率的积,求出流动相的热膨胀体积(步骤S52)。
补偿流量计算部231,基于每单位时间的热膨胀体积的变化来计算补偿流量(步骤S53)。
返回到步骤S41。一次侧子单元200在一次侧预压行程的期间中,重复步骤S51~S53。
在一次侧子单元200为排出行程中时,补偿流量计算部231,与步骤S51同样地计算一次侧泵头201内的剩余容量与流动相的上升温度(步骤S61)。若一次侧子单元200进入排出行程,则如上所述,一次侧压力的上升停止,流动相的发热消失而仅冷却,一次侧泵头201内的流动相的热膨胀量单调递减。
补偿流量计算部231,与步骤S52同样地计算流动相的热膨胀体积(步骤S62)。
补偿流量计算部231,与步骤S53同样地计算补偿流量(步骤S63)。这里的补偿流量,是一次侧泵头201内的流动相的每单位时间的热膨胀体积的减少量。另外,补偿流量为正值。
泵控制器220,对一次侧柱塞202的速度或二次侧柱塞212的速度或两者的速度进行修正(修正步骤),以得到补偿流量计算部231计算的正的补偿流量。由此,消除了热效应脉动。
一次侧子单元200在抽吸行程时,补偿流量计算部231基于温度计230的输出将一次侧泵头201内的流动相的上升温度复位为零(步骤S71)。此时的温度计230的输出是在步骤S51、61中计算流动相的上升温度时的基准。
另外,在上述说明的实施方式的各步骤,通过制作用于处理各步骤的程序,并使用计算机执行该程序来实现。
参照图14说明补偿流量的计算过程,与参照图2说明的计算过程相比,无需一次侧泵头201内的流动相的压力上升、发热量、冷却后的上升温度、当前的上升温度等的计算过程(步骤S11~S16,S21~S22)。这样,通过直接测量一次侧泵头201内的流动相的温度,补偿流量的计算过程变得简单。
另外,具备用于测量进行预压行程的柱塞泵内的流体温度的温度计,补偿流量计算部使用温度计的输出来计算补偿流量,这样的构成当然能够应用于并联泵(例如图10所示的并联双柱塞泵)。
但是,在专利文献2中,公开了补偿热效应脉动的送液装置。该送液装置被限定为串联型泵。该送液装置在预测***压力的时间发展的基础上,在产生热效应脉动的时机(从一次侧向二次侧的填充行程)进行恒压反馈。通过恒压反馈修正二次侧的速度,将***压力维持在预测值。
然而,在高压梯度***中,难以确定两个泵中的哪一个产生热效应脉动。如果一个泵脉动却补偿给另一个泵,虽然***压力被保持,但浓度比率的正确性反而恶化。
此外,在专利文献3中记载有,为了避免因隔热压缩而比设想的预压过剩,减少预压量。此外,记载了在预压后,温度降低而流量减少,为了消除这一点,加上正的补偿流量。
但是,预压力到底只是假定是隔热的。在预压时间长的情况下,由于成为隔热过程与等温过程的中间,所以补偿量应该变小,但在该专利文献3中没有考虑这一点。
此外,在专利文献4中记载有将专利文献2所述的送液装置改良之后得到的送液装置。该送液装置仅在一次侧反馈压力,在二次侧不改变驱动模式,在这一点上与专利文献2的送液装置不同。
但是,该送液装置具有在上述那样的高压梯度***中产生的问题。
此外,在专利文献5、6中公开了通过在预压中停止柱塞来测量由冷却产生的减压,计算预压后的补偿流量的方法。此外,作为别的方法,公开了反馈柱塞位置,以使在预压中(消除由冷却引起的减压)压力恒定,通过预压后外插柱塞的运动来补偿流量。
但是,当达到高流量(数mL/min)时,预压时间缩短(100毫秒左右),存在难以确保用于计算补偿流量的柱塞动作的时间的问题。
本发明的实施方式不会产生这些不良情况,即使是流动相在预压中发热的情况下也能够得到稳定的流量。
例如,本发明的实施方式并非恒压反馈,因此在高压梯度***中,另一个泵不会补偿一个的泵的热效应脉动。
此外,本发明的实施方式,能够在预压行程慢与快的情况下,基于相同的流动相的物性值来计算补偿流量,无需单独地调整。
此外,本发明的实施方式不需要在预压行程中进行用于热补偿的特殊的柱塞驱动。
此外,本发明的实施方式由于流动相的发热比例系数可根据一般公开的物性值进行计算,所以有通用性。
此外,本发明的实施方式可以对每个泵头内部的空间部分计算冷却,可以进行更细微的补偿。
此外,本发明的实施方式,在为了提供补偿流量而改变柱塞速度时,可以改变一个柱塞速度,也可以改变两个柱塞速度。特别是,后者表示即使是用一个电机驱动多个柱塞的方式的泵也可以利用本发明的实施方式。
以上说明了本发明的实施方式,但所述实施方式中的构成、配置、数值等只是一个例子,本发明不限于此,而能够在权利要求书中记载的本发明的范围内进行各种变更。
本发明的实施方式的送液装置可适用于例如超高压LC(UHPLC)用的送液泵或化学设备等的液体送出用柱塞泵等。
附图标记说明
200、200a 一次侧子单元(一次侧柱塞泵)
201 一次侧泵头
202 一次侧柱塞
203 一次侧密封部件
206 一次侧止回阀
207 抽吸流路
208 一次侧压力传感器
210、210a 二次侧子单元(二次侧柱塞泵)
211 二次侧泵头
212 二次侧柱塞
213 二次侧密封部件
216 二次侧止回阀
217 排出流路
218 二次侧压力传感器
220 泵控制器(控制部)
221、231 补偿流量计算部
230 温度计
300 右侧子单元(柱塞泵)
310 左侧子单元(柱塞泵)
301 右侧泵头
302 右侧柱塞
303 右侧密封部件
306、316 入口止回阀
307 抽吸流路
309、319 出口止回阀
311 左侧泵头
312 左侧柱塞
313 左侧密封部件
317 排出流路
318 排出流路传感器
320 泵控制器(控制部)
321 补偿流量计算部

Claims (28)

1.一种送液装置,其特征在于,具备:
多个柱塞泵,在抽吸流路和排出流路之间串联或并联地流体连接;
控制部,控制所述柱塞泵的动作,
所述控制部使所述柱塞泵周期性地动作,
在所述周期中,包括:
抽吸行程,将流体抽吸至所述柱塞泵;
预压行程,对于至少一个所述柱塞泵将所述柱塞泵内的流体压力升压至所述排出流路内的流体压力;
排出行程,将所述柱塞泵内的流体向所述排出流路侧排出,
所述控制部,在所述柱塞泵中的一个处于所述抽吸行程时,至少一个其他所述柱塞泵处于所述排出行程,由此进行实质上连续的流体排出,
进而,所述控制部具备补偿流量计算部,相对于设定流量,计算与所述周期同步地随时间变化的正的补偿流量,
所述补偿流量是对所述柱塞泵内的流体在所述预压行程中压缩及发热后、因所述排出行程中的冷却及收缩造成的流量缺损进行补偿的流量,
所述补偿流量计算部,基于所述预压行程中的所述柱塞泵内的流体的每单位时间的压力上升越大、则所述补偿流量越大的相关性,或基于所述柱塞泵内的流体被测量出的上升温度来计算所述补偿流量,
所述控制部,为了得到所述补偿流量而修正至少一个所述柱塞泵的柱塞速度。
2.如权利要求1所述的送液装置,其特征在于,所述补偿流量计算部,基于所述相关性来计算所述补偿流量,
在每个计算周期,
计算所述预压行程中的所述柱塞泵内的流体的每单位时间的压力上升,
计算与所述压力上升成比例的每单位时间的发热量,
根据在前次计算周期中计算的上升温度,计算因时间经过而冷却后的上升温度,
根据所述冷却后的上升温度与所述发热量计算当前的上升温度,
根据所述当前的上升温度与所述柱塞泵内的剩余容量,计算流体的热膨胀体积,
根据每单位时间的所述热膨胀体积的变化计算所述补偿流量。
3.如权利要求2所述的送液装置,其特征在于,所述补偿流量计算部,在流体的热膨胀率为β、温度为T、定压比热为Cp、密度为ρ时,以βT/Cpρ作为每单位时间的所述压力上升与所述发热量的比例系数来计算所述发热量。
4.如权利要求2或3所述的送液装置,其特征在于,所述补偿流量计算部,对所述排出行程中的所述柱塞泵内的流体,将所述冷却后的上升温度作为所述当前的上升温度。
5.如权利要求2~4的任一项所述的送液装置,其特征在于,所述补偿流量计算部,以在所述抽吸行程中所述柱塞泵内的流体没有发热的方式来计算所述当前的上升温度。
6.如权利要求2~5的任一项所述的送液装置,其特征在于,所述补偿流量计算部,根据测量所述预压行程中的所述柱塞泵内的流体的压力的压力传感器的输出,计算所述压力上升。
7.如权利要求2~5的任一项所述的送液装置,其特征在于,所述补偿流量计算部,以所述压力上升与所述预压行程中的所述柱塞泵的柱塞速度以及所述排出流路内的流体压力这两者成比例的方式,根据计算求出所述压力上升。
8.如权利要求1所述的送液装置,其特征在于,该送液装置具备温度计,用于测量进行所述预压行程的所述柱塞泵内的流体温度,所述补偿流量计算部使用所述温度计的输出,基于所述测量出的上升温度计算出所述流体补偿流量,在每个计算周期,根据所述柱塞泵内的流体的上升温度与剩余容量来计算流体的热膨胀体积,根据每单位时间的所述热膨胀体积的变化来计算所述补偿流量。
9.如权利要求2~8的任一项所述的送液装置,其特征在于,所述补偿流量计算部,将在所述排出行程中的所述柱塞泵内的流体的每单位时间的热膨胀体积的减少量作为所述补偿流量。
10.如权利要求1~9的任一项所述的送液装置,其特征在于,具备一次侧柱塞泵与二次侧柱塞泵作为所述柱塞泵,
在所述抽吸流路与所述排出流路之间,一次侧止回阀、所述一次侧柱塞泵、二次侧止回阀、所述二次侧柱塞泵从所述抽吸流路侧按照该顺序串联地流体连接,
所述一次侧柱塞泵,具备:一次侧泵头;一次侧柱塞,在所述一次侧泵头内沿着轴方向往复运动;一次侧密封部件,将所述一次侧泵头与所述一次侧柱塞之间封闭;一次侧入口流路以及一次侧出口流路,设置于所述一次侧泵头;一次侧驱动机构,使所述一次侧柱塞往复运动,
所述二次侧柱塞泵,具有:二次侧泵头;二次侧柱塞,在所述二次侧泵头部内沿轴方向往复运动;二次侧密封部件,将所述二次侧泵头与所述二次侧柱塞之间封闭;二次侧入口流路以及二次侧出口流路,设置于所述二次侧泵头;二次侧驱动机构,使所述二次侧柱塞往复运动,
在上述周期中,
作为所述抽吸行程,包括:一次侧抽吸行程,使所述一次侧柱塞在远离所述一次侧泵头的方向上移动,将流体抽吸至所述一次侧柱塞泵;以及二次侧抽吸行程,使所述二次侧柱塞在远离所述二次侧泵头的方向上移动,从所述一次侧泵头将流体抽吸至所述二次侧泵头,
作为所述预压行程,包括:一次侧预压行程,使所述一次侧柱塞在接近所述一次侧泵头的方向上移动,将所述一次侧泵头内的流体压力升压到所述排出流路的流体压力,
作为所述排出行程,包括:一次侧排出行程,在所述一次侧预压行程之后,进而使所述一次侧柱塞在接近所述一次侧泵头的方向上移动,使所述一次侧泵头内的流体经由所述二次侧泵头向所述排出流路排出;以及二次侧排出行程,使所述二次侧柱塞在接近所述二次侧泵头的方向上移动,使所述二次侧泵头内的流体向所述排出流路排出,
所述一次侧排出行程大致在所述二次侧抽吸行程的期间进行,
所述二次侧排出行程大致在所述一次侧抽吸行程的期间与所述一次侧预压行程的期间进行,
所述控制部为了得到所述补偿流量,对所述一次侧排出行程中的所述一次侧柱塞的速度以及所述二次侧抽吸行程中的所述二次侧柱塞的速度中的至少一方进行修正。
11.如权利要求10所述的送液装置,其特征在于,所述控制部,通过增加所述一次侧排出行程中的所述一次侧柱塞的速度来提供所述补偿流量。
12.如权利要求10所述的送液装置,其特征在于,所述控制部,通过减少所述二次侧抽吸行程中的所述二次侧柱塞的速度来提供所述补偿流量。
13.如权利要求10所述的送液装置,其特征在于,所述控制部在增加所述一次侧排出行程中的所述一次侧柱塞的速度的同时,增加所述二次侧抽吸行程中的所述二次侧柱塞的速度,并且所述一次侧柱塞的速度的增加量的大小大于所述二次侧柱塞的速度的增加量的大小,由此来提供所述补偿流量。
14.如权利要求1~9的任一项所述的送液装置,其特征在于,多个所述柱塞泵,在所述抽吸流路与所述排出流路之间,分别经由入口止回阀而与所述抽吸流路并联地流体连接、分别经由出口止回阀而与所述排出流路并联地流体连接,
所述柱塞泵各自具有:泵头;柱塞,在所述泵头内沿着轴方向往复运动;密封部件,将所述泵头与所述柱塞之间封闭;入口流路及出口流路,设置于所述泵头;驱动机构,使所述柱塞往复运动,
在所述周期中,包括:
所述抽吸行程,使所述柱塞在远离所述泵头的方向上移动,将流体从所述入口流路抽吸至所述泵头;
所述预压行程,使所述柱塞在接近所述泵头的方向上移动,使所述泵头内的流体压力升压至所述出口流路的流体压力;
所述排出行程,在所述预压行程之后,进一步使所述柱塞在接近所述泵头的方向上移动,将所述泵头内的流体向所述出口流路排出。
所述控制部,对至少1个所述柱塞泵的柱塞速度进行修正,以得到所述补偿流量。
15.如权利要求14所述的送液装置,其特征在于,所述控制部,通过增加所述排出行程中的所述柱塞泵的柱塞速度来提供所述补偿流量。
16.一种送液装置的送液控制方法,其特征在于,使在抽吸流路与排出流路之间串联或并联地流体连接的多个柱塞泵周期性地动作,
在所述周期内,包括:
抽吸行程,将流体抽吸至所述柱塞泵;
预压行程,对于至少一个所述柱塞泵,将所述柱塞泵内的流体压力升压到所述排出流路内的流体压力;
排出行程,将所述柱塞泵内的流体向所述排出流路侧排出,
在所述柱塞泵中的一个处于所述抽吸行程时,至少一个其他的所述柱塞泵处于所述排出行程,由此进行实质上连续的流体排出,
还包括:补偿流量计算步骤,相对于设定流量,计算与所述周期同步地随时间变化的正补偿流量;
修正步骤,修正至少一个所述柱塞泵的柱塞速度,以得到所述补偿流量,
所述补偿流量,是对所述柱塞泵内的流体在所述预压行程中压缩以及发热后、因所述排出行程中的冷却以及收缩造成的流量缺损进行补偿的流量,
所述流量计算步骤,基于所述预压行程中的所述柱塞泵内的流体的每单位时间的压力上升越大、则所述补偿流量越大的相关性,或基于所述柱塞泵内的流体被测量出的上升温度,计算所述补偿流量。
17.如权利要求16所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述补偿流量计算步骤,是基于所述相关性计算所述补偿流量的步骤,
在每个计算周期,包括:
压力上升计算步骤,计算所述预压行程中的所述柱塞泵内的流体的每单位时间的压力上升;
发热量计算步骤,计算与所述压力上升成比例的每单位时间的发热量;
冷却后温度计算步骤,根据在前次计算周期中计算的上升温度,计算因时间经过而冷却后的上升温度;
当前温度计算步骤,根据所述冷却后的上升温度与所述发热量,计算当前的上升温度;
热膨胀体积计算步骤,根据所述当前的上升温度与所述柱塞泵内的剩余容量,计算流体的热膨胀体积;
补偿流量计算步骤,根据每单位时间的所述热膨胀体积的变化,计算所述补偿流量。
18.如权利要求17所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,发热量计算步骤,在流体的热膨胀率为β、温度为T、定压比热为Cp、密度为ρ时,以βT/Cpρ作为每单位时间的所述压力上升与所述发热量的比例系数来计算所述发热量。
19.如权利要求17或18所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述当前温度计算步骤,对所述排出行程中的所述柱塞泵内的流体,将所述冷却后的上升温度作为所述当前的上升温度。
20.如权利要求17~19的任一项所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述当前温度计算步骤,以在所述抽吸行程中所述柱塞泵内的流体没有发热的方式来计算所述当前的上升温度。
21.如权利要求17~20的任一项所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述压力上升计算步骤,根据测量所述预压行程中的所述柱塞泵内的流体的压力的压力传感器的输出,来计算所述压力上升。
22.如权利要求17~20的任一项所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述压力上升计算步骤,以所述压力上升与所述预压行程中的所述柱塞泵的柱塞速度以及所述排出流路内的流体压力这两者成比例的方式,根据计算求出所述压力上升。
23.如权利要求16所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述压力上升计算步骤,是使用测量进行所述预压行程的所述柱塞内的流体温度的温度计的输出,基于所述测量的上升温度来计算所述补偿流量的步骤,
每个计算周期,包括:
热膨胀体积计算步骤,根据所述柱塞泵内的流体上升温度与剩余容量,计算流体的热膨胀体积;
补偿流量计算步骤,根据每单位时间的所述热膨胀体积的变化,计算所述补偿流量。
24.如权利要求17~23的任一项所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述补偿流量计算步骤,将所述排出行程中的所述柱塞泵内的流体的每单位时间的热膨胀体积的减少量作为补偿流量。
25.如权利要求16~24的任一项所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述修正步骤,通过增加所述排出行程中的所述柱塞泵的柱塞速度来提供所述补偿流量。
26.如权利要求16~24的任一项所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述修正步骤,通过减少所述抽吸行程中的所述柱塞泵的柱塞速度来提供所述补偿流量。
27.如权利要求16~24的任一项所述的送液装置的送液控制方法,其特征在于,所述修正步骤,在增加所述排出行程中的所述柱塞泵的柱塞速度的同时,增加所述抽吸行程中的所述柱塞泵的柱塞速度,并且,使所述排出行程中的所述柱塞泵的柱塞速度的增加量的大小大于所述抽吸行程中的所述柱塞泵的柱塞速度的增加量的大小,由此来提供所述补偿流量。
28.一种送液装置的送液控制程序,其特征在于,用于使计算机执行如权利要求16~27中任一项所述的送液装置的送液控制方法的各步骤。
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