JP2564588B2 - 低脈流ポンプ装置 - Google Patents
低脈流ポンプ装置Info
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- JP2564588B2 JP2564588B2 JP63006076A JP607688A JP2564588B2 JP 2564588 B2 JP2564588 B2 JP 2564588B2 JP 63006076 A JP63006076 A JP 63006076A JP 607688 A JP607688 A JP 607688A JP 2564588 B2 JP2564588 B2 JP 2564588B2
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- JP
- Japan
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- control
- pressure
- pulsating flow
- algorithm
- low
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- Reciprocating Pumps (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は低脈流ポンプ装置に係り、特に液体クロマト
グラフ等の高感度分析を行なう場合の好適な低脈流ポン
プ装置に関する。
グラフ等の高感度分析を行なう場合の好適な低脈流ポン
プ装置に関する。
液体クロマトグラフ装置で高感度分析を行う場合、低
脈流送液が大きなポイントとなる。液体クロマトグラフ
の送液ポンプのメカニズムは、モータにてカム軸を回転
させ、カムによりプランジャーを往復運動させて、吸引
口と吐出口に設けられた弁の作用により、溶液を連続的
に吸引・吐出するものである。この場合、吐出圧力が40
0〜500kgf/cm2にも及ぶため、吸引から吐出に至る過程
で液体の圧縮が起り、一時的に吐出量が少なくなるので
脈流が発生する。また、この流路系に気泡が混入した場
合、さらに大きら脈流が発生する。
脈流送液が大きなポイントとなる。液体クロマトグラフ
の送液ポンプのメカニズムは、モータにてカム軸を回転
させ、カムによりプランジャーを往復運動させて、吸引
口と吐出口に設けられた弁の作用により、溶液を連続的
に吸引・吐出するものである。この場合、吐出圧力が40
0〜500kgf/cm2にも及ぶため、吸引から吐出に至る過程
で液体の圧縮が起り、一時的に吐出量が少なくなるので
脈流が発生する。また、この流路系に気泡が混入した場
合、さらに大きら脈流が発生する。
こうした膜流を小さくするために、吐出圧力をモニタ
ーしながら、圧力リップルが小さくなるようにプランジ
ャーの速度をこまめに制御する方法がとられている。こ
のような制御法の代表例として、例えば特公昭61−3262
0号公報で開示されているように、学習機能による制御
法（以下、学習制御という）と、実時間による制御法
（以下、実時間制御という）とがある。
ーしながら、圧力リップルが小さくなるようにプランジ
ャーの速度をこまめに制御する方法がとられている。こ
のような制御法の代表例として、例えば特公昭61−3262
0号公報で開示されているように、学習機能による制御
法（以下、学習制御という）と、実時間による制御法
（以下、実時間制御という）とがある。
学習制御は、前周期の圧力パターンを参照し、圧力の
変動（脈流）が小さくなる方向に学習しながら（試行錯
誤しながら）、モータの回転数や位相を周期毎に順次変
化させてゆく方法である。この方法は、流量、圧力、溶
媒が一様ならば、時間とともに脈流が小さくなり、非常
に安定した送液が実現できる。また、圧力測定系の応答
の遅れやモータ制御の応答遅れも問題にならない。
変動（脈流）が小さくなる方向に学習しながら（試行錯
誤しながら）、モータの回転数や位相を周期毎に順次変
化させてゆく方法である。この方法は、流量、圧力、溶
媒が一様ならば、時間とともに脈流が小さくなり、非常
に安定した送液が実現できる。また、圧力測定系の応答
の遅れやモータ制御の応答遅れも問題にならない。
また、実時間制御は、圧力をモニターしながら圧力の
低下や増加を検出し、実時間でモータの回転数の制御や
位相の制御を行い、圧力を元のレベルに回復させる方法
である。この場合、系の変化に対して短時間で応答で
き、突発的な気泡の混入に対しても比較的小さな脈流に
抑えることができる。
低下や増加を検出し、実時間でモータの回転数の制御や
位相の制御を行い、圧力を元のレベルに回復させる方法
である。この場合、系の変化に対して短時間で応答で
き、突発的な気泡の混入に対しても比較的小さな脈流に
抑えることができる。
しかしながら、上記の学習制御は、前周期と同じ圧力
パターンが得られることが前提条件となっているため、
流量の変更や気泡の混入といった系の変化に弱いという
欠点がある。
パターンが得られることが前提条件となっているため、
流量の変更や気泡の混入といった系の変化に弱いという
欠点がある。
また、実時間制御は、圧力測定系の応答の遅れやモー
タ制御系の応答遅れによる脈流が必ず残るという欠点が
ある。
タ制御系の応答遅れによる脈流が必ず残るという欠点が
ある。
このように、低脈流化制御法は、それぞれ長所・短所
をもっている。そして、液体クロマトグラフの分析目的
及び手法は、多種多様であり、１つの低脈流化制御法で
すべての分析手法をカバーできないという問題があっ
た。
をもっている。そして、液体クロマトグラフの分析目的
及び手法は、多種多様であり、１つの低脈流化制御法で
すべての分析手法をカバーできないという問題があっ
た。
本発明の目的は、状況に応じて最適な制御法が選択で
き、高感度分析を可能とした低脈流ポンプ装置を提供す
ることである。
き、高感度分析を可能とした低脈流ポンプ装置を提供す
ることである。
上記目的を達成するために、本発明の低脈流ポンプ
は、駆動手段と、該駆動手段により往復移動され送液を
行なうプランジャと、該プランジャの吐出圧力を検出す
る圧力検出手段と、学習制御に関する低脈流化アルゴリ
ズム及び実時間制御に関する低脈流化アルゴリズムが内
蔵され、前記圧力検出手段からの圧力信号に応じて、前
記学習制御に関する低脈流化アルゴリズム又は前記実時
間制御に関する低脈流化アルゴリズムのどちらかの最適
な低脈流化アルゴリズムを１つ選択するための選択手
段、このアルゴリズムによって前記駆動手段を制御する
制御手段と、を具備したものである。
は、駆動手段と、該駆動手段により往復移動され送液を
行なうプランジャと、該プランジャの吐出圧力を検出す
る圧力検出手段と、学習制御に関する低脈流化アルゴリ
ズム及び実時間制御に関する低脈流化アルゴリズムが内
蔵され、前記圧力検出手段からの圧力信号に応じて、前
記学習制御に関する低脈流化アルゴリズム又は前記実時
間制御に関する低脈流化アルゴリズムのどちらかの最適
な低脈流化アルゴリズムを１つ選択するための選択手
段、このアルゴリズムによって前記駆動手段を制御する
制御手段と、を具備したものである。
上記構成によれば、予め複数の低脈流化アルゴリズム
を制御手段に内蔵しておき、その中からプランジャの吐
出圧力のパターンに最も適した低脈流化アルゴリズムを
選択すると、その低脈流化アルゴリズムに基づいて制御
手段が駆動手段を制御するため、吐出圧力の脈流を小さ
く抑えることが可能となる。
を制御手段に内蔵しておき、その中からプランジャの吐
出圧力のパターンに最も適した低脈流化アルゴリズムを
選択すると、その低脈流化アルゴリズムに基づいて制御
手段が駆動手段を制御するため、吐出圧力の脈流を小さ
く抑えることが可能となる。
以下に本発明の一実施例を図面に従って説明する。
第１図は本発明に係る低脈流ポンプ装置の全体構成を
示している。図において、ステッピングモータ１と並列
してカム軸２が配置され、このカム軸２には一対のカム
３が固定されている。一対のカム３のカム面には一対の
プランジャ４の一端が接触され、そしてプランジャ４の
他端にはそれぞれ第１シリンダ５と第２シリンダ６が配
設されている。また第１シリンダ５には吸引弁5Aと吐出
弁5Bが設けられている。また吸引弁5Aは配管７を介して
容器８に、吐出弁5Bは配管９を介して第２シリンダ６に
それぞれ接続されている。さらに第２シリンダ６には配
管10が接続され、この配管10の途中に圧力センサ11が設
けられている。圧力センサ11は制御部12につなげられ、
制御部12はモータ駆動部13を介してステッピングモータ
１に接続されている。制御部12には低脈流化制御法とし
て学習制御と実時間制御の２つのアルゴリズムが組込ま
れている。また14は上記２つのアルゴリズムのどちらか
を選択するためのスイッチ、15はカム軸２に固定された
フォトインタラプタであり、スイッチ14およびフォトイ
ンタラプタ15は共に制御部12に接続されている。
示している。図において、ステッピングモータ１と並列
してカム軸２が配置され、このカム軸２には一対のカム
３が固定されている。一対のカム３のカム面には一対の
プランジャ４の一端が接触され、そしてプランジャ４の
他端にはそれぞれ第１シリンダ５と第２シリンダ６が配
設されている。また第１シリンダ５には吸引弁5Aと吐出
弁5Bが設けられている。また吸引弁5Aは配管７を介して
容器８に、吐出弁5Bは配管９を介して第２シリンダ６に
それぞれ接続されている。さらに第２シリンダ６には配
管10が接続され、この配管10の途中に圧力センサ11が設
けられている。圧力センサ11は制御部12につなげられ、
制御部12はモータ駆動部13を介してステッピングモータ
１に接続されている。制御部12には低脈流化制御法とし
て学習制御と実時間制御の２つのアルゴリズムが組込ま
れている。また14は上記２つのアルゴリズムのどちらか
を選択するためのスイッチ、15はカム軸２に固定された
フォトインタラプタであり、スイッチ14およびフォトイ
ンタラプタ15は共に制御部12に接続されている。
なお、ステッピングモータ１、カム３等は駆動手段
を、圧力センサ11は圧力検出手段を、制御部12、モータ
駆動部13、スイッチ14等は制御手段を各々構成してい
る。
を、圧力センサ11は圧力検出手段を、制御部12、モータ
駆動部13、スイッチ14等は制御手段を各々構成してい
る。
次に本実施例の作用について説明する。
ステッピングモータ１の回転によりカム３を回転させ
ると、このカム３の回転によりプランジャ４が往復運動
する。プランジャ４の往復運動により吸引弁5Aと吐出弁
5Bが開閉し、容器８内の溶液が第１シリンダ５内に吸引
される。吸引された溶液は同シリンダ５内で圧縮され
て、第２シリンダ６を経て外部へ吐出される。この圧縮
の間、第１シリンダ５からの吐出が途絶えるため、全体
の吐出量が減少し、脈流の原因となる。
ると、このカム３の回転によりプランジャ４が往復運動
する。プランジャ４の往復運動により吸引弁5Aと吐出弁
5Bが開閉し、容器８内の溶液が第１シリンダ５内に吸引
される。吸引された溶液は同シリンダ５内で圧縮され
て、第２シリンダ６を経て外部へ吐出される。この圧縮
の間、第１シリンダ５からの吐出が途絶えるため、全体
の吐出量が減少し、脈流の原因となる。
そこで、本実施例では、この溶液の圧縮区間にステッ
ピングモータ１を高速運転することによって、脈流を低
減する方式を採用している。脈流の大小は、ステッピン
グモータ１の高速運転制御の開始と終了のタイミングに
より、大きく左右される。したがって、適切に制御すれ
ば、脈流をほとんど無くすることが可能となる。
ピングモータ１を高速運転することによって、脈流を低
減する方式を採用している。脈流の大小は、ステッピン
グモータ１の高速運転制御の開始と終了のタイミングに
より、大きく左右される。したがって、適切に制御すれ
ば、脈流をほとんど無くすることが可能となる。
ここで、本実施例における低脈流化の制御法を第２図
により説明する。
により説明する。
予め、学習制御と実時間制御の２種類の制御法をメモ
リ17に記憶させておく。またカム３の位相はフォトイン
タラプタ15により検出され、その検出信号は制御部12に
送信されるため、制御部12はこの信号によってステッピ
ングモータ１の高速運転区間（溶液圧縮区間）を知るこ
とができる。同時に吐出圧力は圧力センサ11により検出
され、その検出信号はA/D変換器16を介して制御部12に
送信され、制御部12はこの信号によって吐出圧力を検知
する。そして、吐出圧力の状況を判断しながら、人がス
イッチ14をON/OFFして、上記２種類の制御法のうち最適
な制御法を選択する。制御部12は選択された制御法に基
づいて、モータ駆動部13に制御信号を送る。モータ駆動
部13は制御信号によりステッピングモータ１を駆動す
る。
リ17に記憶させておく。またカム３の位相はフォトイン
タラプタ15により検出され、その検出信号は制御部12に
送信されるため、制御部12はこの信号によってステッピ
ングモータ１の高速運転区間（溶液圧縮区間）を知るこ
とができる。同時に吐出圧力は圧力センサ11により検出
され、その検出信号はA/D変換器16を介して制御部12に
送信され、制御部12はこの信号によって吐出圧力を検知
する。そして、吐出圧力の状況を判断しながら、人がス
イッチ14をON/OFFして、上記２種類の制御法のうち最適
な制御法を選択する。制御部12は選択された制御法に基
づいて、モータ駆動部13に制御信号を送る。モータ駆動
部13は制御信号によりステッピングモータ１を駆動す
る。
上記２種類の制御法のうち、いずれの制御法を選択す
るのが最適かという判断は、分析手法の種類に応じてな
される。
るのが最適かという判断は、分析手法の種類に応じてな
される。
例えば、学習制御は、流量・吐出圧力をほぼ一定か、
あるいは比較的ゆるやかに変化させて分析する手段、い
わゆるイソクラティック法に適する。これはポンプの吸
引・吐出のサイクルが前周期と同じパターンで再現され
ることが期待できるためである。
あるいは比較的ゆるやかに変化させて分析する手段、い
わゆるイソクラティック法に適する。これはポンプの吸
引・吐出のサイクルが前周期と同じパターンで再現され
ることが期待できるためである。
これに対し、実時間制御は、溶媒の組成や流量を変化
させながら分析する手法、いわゆるグラジェント法に適
する。これは溶媒の組成が換わることにより圧縮率が変
化し、また流量が変わることにより圧力が変化するとい
うように再現性に乏しいことと、溶媒として水とメタノ
ールを使用した場合、溶液中に気泡が生じて圧縮率が大
きく変化するためである。
させながら分析する手法、いわゆるグラジェント法に適
する。これは溶媒の組成が換わることにより圧縮率が変
化し、また流量が変わることにより圧力が変化するとい
うように再現性に乏しいことと、溶媒として水とメタノ
ールを使用した場合、溶液中に気泡が生じて圧縮率が大
きく変化するためである。
実際に上記２つの制御法を、吐出圧力のパターンに再
現性がある場合と再現性がない場合について実験したデ
ータを第３図および第４図に示す。
現性がある場合と再現性がない場合について実験したデ
ータを第３図および第４図に示す。
第３図（ａ）のように吐出圧力のパターンに再現性が
ある場合、学習制御によれば、同図（ｂ）に示すよう
に、脈流を次第に小さくして、最終的には脈流を皆無に
することができるが、実時間制御によると、同図（ｃ）
に示すように、脈流を完全に無くすことはできない。
ある場合、学習制御によれば、同図（ｂ）に示すよう
に、脈流を次第に小さくして、最終的には脈流を皆無に
することができるが、実時間制御によると、同図（ｃ）
に示すように、脈流を完全に無くすことはできない。
また、第４図（ａ）のように吐出圧力のパターンに再
現性がない場合、学習制御によると、同図（ｂ）に示す
ように、脈流を小さくすることが不可能であるが、実時
間制御によれば、同図（ｃ）に示すように、脈流を完全
に無すことはできないが、小さくすることはできる。
現性がない場合、学習制御によると、同図（ｂ）に示す
ように、脈流を小さくすることが不可能であるが、実時
間制御によれば、同図（ｃ）に示すように、脈流を完全
に無すことはできないが、小さくすることはできる。
本実施例によれば、吐出圧力のパターンに再現性があ
れば学習制御によって、また再現性がなければ実時間制
御によって制御されるので、吐出圧力の脈動が極めて小
さくなる。
れば学習制御によって、また再現性がなければ実時間制
御によって制御されるので、吐出圧力の脈動が極めて小
さくなる。
なお、低脈流化アルゴリズムの内容は、第５図に示し
たフローチャートのように組立てられている。これにつ
いて説明すると、まずステップ30で設定流量からモータ
の回転数を求め、モータを運転する。ステップ31でフォ
トインタラプタからの信号により、カムが原点にあるか
否かを判断し、原点にあれば、ステップ32でその時の吐
出圧力を読出し、この吐出圧力を周期内での基準圧力と
する。次にステップ33で高速運転区間に入っているか否
かを判断し、高速運転区間に入ったならば、ステップ34
でその時の吐出圧力を読出す。そして、ステップ35で吐
出圧力と基準圧力とを比較し、吐出圧力が基準圧力より
も低かったらステップ36でモータの回転数を高速にし、
高かったらステップ37でモータの回転数を設定会点数に
戻す。次に、ステップ38で高速運転区間中か否かを判断
し、高速運転区間中であれば、ステップ34へ行き上記ス
テップ34〜37の過程を繰返し、高速運転区間が終われ
ば、ステップ30へ行きモータの回転を設定回転数にし、
この周期を終了する。以上の過程を一周期として、これ
を繰返して行なう。
たフローチャートのように組立てられている。これにつ
いて説明すると、まずステップ30で設定流量からモータ
の回転数を求め、モータを運転する。ステップ31でフォ
トインタラプタからの信号により、カムが原点にあるか
否かを判断し、原点にあれば、ステップ32でその時の吐
出圧力を読出し、この吐出圧力を周期内での基準圧力と
する。次にステップ33で高速運転区間に入っているか否
かを判断し、高速運転区間に入ったならば、ステップ34
でその時の吐出圧力を読出す。そして、ステップ35で吐
出圧力と基準圧力とを比較し、吐出圧力が基準圧力より
も低かったらステップ36でモータの回転数を高速にし、
高かったらステップ37でモータの回転数を設定会点数に
戻す。次に、ステップ38で高速運転区間中か否かを判断
し、高速運転区間中であれば、ステップ34へ行き上記ス
テップ34〜37の過程を繰返し、高速運転区間が終われ
ば、ステップ30へ行きモータの回転を設定回転数にし、
この周期を終了する。以上の過程を一周期として、これ
を繰返して行なう。
以上説明したように、本願発明によれば、内蔵されて
いる学習制御に関する低脈流化アルゴリズム又は実時間
制御に関する低脈流化アルゴリズムのどちらかの最適な
低脈流化アルゴリズムを１つ選択するための選択手段が
低脈流ポンプに設けられているため、プランジャの吐出
圧力のパターンに最も適した低脈流化アルゴリズムを選
択することができ、吐出圧力の脈流を小さく抑えること
ができる。
いる学習制御に関する低脈流化アルゴリズム又は実時間
制御に関する低脈流化アルゴリズムのどちらかの最適な
低脈流化アルゴリズムを１つ選択するための選択手段が
低脈流ポンプに設けられているため、プランジャの吐出
圧力のパターンに最も適した低脈流化アルゴリズムを選
択することができ、吐出圧力の脈流を小さく抑えること
ができる。
第１図は本発明に係る低脈流ポンプ装置の全体構成図、
第２図は第１図の低脈流ポンプを制御する制御ブロック
図、第３図は再現性のある脈流に対して学習制御による
場合と実時間制御による場合の吐出圧力の波形図、第４
図は再現性のない脈流に対して学習制御による場合と実
時間制御による場合の吐出圧力の波形図、第５図は低脈
流化アルゴリズムの内容を示すフローチャートである。 １……ステッピングモータ、２……カム軸、 ３……カム、４……プランジャ、５……第１シリンダ、 5A……吸引弁、5B……吐出弁、 ６……第２シリンダ、7,9,10……配管、 ８……容器、11……圧力センサ、12……制御部、 13……モータ駆動部、14……スイッチ、 15……フォトインタラプタ、 16……A/D変換器、17……メモリ。
第２図は第１図の低脈流ポンプを制御する制御ブロック
図、第３図は再現性のある脈流に対して学習制御による
場合と実時間制御による場合の吐出圧力の波形図、第４
図は再現性のない脈流に対して学習制御による場合と実
時間制御による場合の吐出圧力の波形図、第５図は低脈
流化アルゴリズムの内容を示すフローチャートである。 １……ステッピングモータ、２……カム軸、 ３……カム、４……プランジャ、５……第１シリンダ、 5A……吸引弁、5B……吐出弁、 ６……第２シリンダ、7,9,10……配管、 ８……容器、11……圧力センサ、12……制御部、 13……モータ駆動部、14……スイッチ、 15……フォトインタラプタ、 16……A/D変換器、17……メモリ。
Claims (1)
- 【請求項１】駆動手段と、該駆動手段により往復移動さ
れ送液を行なうプランジャと、該プランジャの吐出圧力
を検出する圧力検出手段と、学習制御に関する低脈流化
アルゴリズム及び実時間制御に関する低脈流化アルゴリ
ズムが内蔵され、前記圧力検出手段からの圧力信号に応
じて、前記学習制御に関する低脈流化アルゴリズム又は
前記実時間制御に関する低脈流化アルゴリズムのどちら
かの最適な低脈流化アルゴリズムを１つ選択するための
選択手段、このアルゴリズムによって前記駆動手段を制
御する制御手段と、を具備する低脈流ポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006076A JP2564588B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 低脈流ポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006076A JP2564588B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 低脈流ポンプ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01182579A JPH01182579A (ja) | 1989-07-20 |
| JP2564588B2 true JP2564588B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=11628480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63006076A Expired - Lifetime JP2564588B2 (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | 低脈流ポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564588B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8123496B2 (en) | 2005-10-19 | 2012-02-28 | Hitachi High-Technologies Corporation | Two-unit pump for liquid chromatograph with flow sensor arrangement |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4955342B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2012-06-20 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 液体クロマトグラフ装置及び試料導入装置 |
| JP4511578B2 (ja) | 2007-08-28 | 2010-07-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 送液装置、液体クロマトグラフ、および送液装置の運転方法 |
| US12007373B2 (en) * | 2019-03-13 | 2024-06-11 | Shimadzu Corporation | Liquid chromatograph |
| WO2020183638A1 (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 株式会社島津製作所 | 液体クロマトグラフ分析システム |
| WO2023106033A1 (ja) * | 2021-12-10 | 2023-06-15 | 株式会社日立ハイテク | 液体クロマトグラフの制御方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5698572A (en) * | 1980-01-07 | 1981-08-08 | Hitachi Ltd | Method of driving water wheel or pump water wheel |
| JPS5770976A (en) * | 1980-10-18 | 1982-05-01 | Nikkiso Co Ltd | Non-pulsation metering pump |
| JPS58148958A (ja) * | 1982-02-27 | 1983-09-05 | Shimadzu Corp | 高速液体クロマトグラフの送液装置 |
| JPS6132620A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-15 | Hitachi Ltd | レベル変換回路 |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63006076A patent/JP2564588B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8123496B2 (en) | 2005-10-19 | 2012-02-28 | Hitachi High-Technologies Corporation | Two-unit pump for liquid chromatograph with flow sensor arrangement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01182579A (ja) | 1989-07-20 |
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