JPH11153085A - 液体の混合のためのポンプ搬送方法及び系 - Google Patents
液体の混合のためのポンプ搬送方法及び系Info
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- JPH11153085A JPH11153085A JP10251309A JP25130998A JPH11153085A JP H11153085 A JPH11153085 A JP H11153085A JP 10251309 A JP10251309 A JP 10251309A JP 25130998 A JP25130998 A JP 25130998A JP H11153085 A JPH11153085 A JP H11153085A
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Abstract
割合及び流量で混合することを許容する、例えば液体ク
ロマトグラフィーにおいて使用できるような新規なポン
プ搬送系を提供する。 【解決手段】 ポンプ(P)の上流に配置された液体混
合装置(MX)を含むポンプ搬送系において、各液体成
分の含まれている容器(RA、RB)から、それぞれの
オン/オフ型ソレノイド弁(EVA、EVB)の交互の
開放によりそれら液体成分を所定の割合で混合室(9)
へ導入し、その際予備室(8A、8B)の中のベローの
ような緩衝手段(11A、11B)を用いて各弁の開閉
の際の速度の不連続性の影響を除くようにポンプ入口に
おいて制御し、そしてポンプ(P)の排出量をこの入口
と排出端とにおいて制御する。
Description
配量及び流量と共に種々の液体を混合することを許容す
るポンプ搬送方法及びその系に関する。
それぞれの液体を入れた各容器をオン/オフ型弁によっ
て周期的にポンプの入口と連通させることにより、いく
つかの液体を定められた配量のもとに混合するためのポ
ンプ搬送系に関する。
を実現するポンプ搬送系は、多くの分野、中でもクロマ
トグラフィー系において使用することができる。
ために使用することができる。一般に例えば、2つのポ
ンプ搬送ユニットPU1、PU2(図1)を連結した往
復動ポンプは良く知られている。それらのそれぞれは、
吸込期の間に開放される一方向弁4により液体Lの出口
T1のための第1のT字管からやって来る入口ライン3
と連通するシリンダ2の中でスライドされるピストン1
を含む。ユニットPU1もPU2も、出口ライン5及び
排出期の間に開放される弁6によって第2の出口T字管
T2と連通する。これら2つのポンプ搬送ユニットは、
一方のポンプの吸込期がもう一方の排出期に相当するよ
うに位相がずらされている。
は減少し、従ってそれにより排出される流れも同様であ
る。もしこれら2つのユニットPU1、PU2の総合的
排出量を実質的に一定に保つべき場合には、それら2つ
のピストン1の各速度の合計が一定に保たれる必要があ
り、また従って、もう一方のユニットの排出期は最初の
もののそれが終了する前に開始される必要がある。それ
ら2つのユニットから同時に排出されるような周期部分
の間においてはその吸込速度はもちろんゼロである。
イド弁や空気作動式弁によって、各混合されるべき液体
を入れたいくつかの容器に連結することにより混合を行
なうことは良く知られている。例えば図2に図式的に示
されているように、例えば容器R1、R2、・・・Rn
からやって来るいくつかの液体の混合は、例えば本出願
人により出願されたフランス国特許FR2,726,3
32(米国特許US5,755,561)に記述されて
いるポンプのような、1つ以上のヘッドと、一定容量又
は脈動的容量のピストン式又はダイヤフラム式ポンプと
を含むことのできる良く知られた型の配量ポンプPの入
口に配置されたオン/オフ型ソレノイド弁EV1、EV
2・・・EVnによってヘッドHの中で行なわれる。そ
れらソレノイド弁は、周期的な切り換えとともに、そし
て正確な配量を得るために制御用プロセッサーPCによ
り制御されて、所望の液体混合物の%割合を決定する形
状因子に従って順次開放される。
体を混合するのは、これがただ1つのポンプ(市販で入
手できる全ての型より選ばれる)、比較的安価な要素の
組立物及び比較的単純な弁制御手段しか必要としないた
めに経済的な方法である。他方においてこの方法の欠点
は、これが著しい配量変動及び相当なポンプ搬送流量の
変化をもたらすと言うことである。これは主としてその
ものの作動原理によるものである。
るためには、それらソレノイド弁の迅速な切り換えが必
要である。最大排出量において60rpmを有する回転
カムポンプを用いる次のような実際の場合、すなわち、
ソレノイド弁の切り換えサイクルが例えば5秒間継続す
るような実際の場合に、そしてもしその混合物A+B+
Cの中に1%の液体Aが含まれるような混合物を得るべ
き場合には、そのAの流れを制御するソレノイド弁(例
えばEV1)の開放時間は50msでなければならな
い。もし1%の精度を想定する場合は、その切換時間、
すなわちO(開放)+F(閉鎖)の累積時間は5msよ
りも小さくなければならず、すなわち各切換前縁当り<
2.5msでなければならない。この精度を保証するた
めには通常、切換時間が最大で1ないし2msのオーダ
ーであるようなソレノイド弁を使用する必要がある。
は吸込管内での1秒間当り数メートルに達し得るような
液体速度をもたらす。
閉鎖は、その中で、例えば2m/秒において流れている
液体柱の急激な停止をもたらし、これがある過剰圧力に
導いてこれがその閉鎖を遅延させ、そして混合物の中の
成分の所望の%割合を変化させてしまう。
きにソレノイド弁EV2は開放される。このソレノイド
弁EV2が同時的に開放しているときに、容器R2から
の吸込管の中に含まれている、それまで動いていなかっ
た液体柱は1msのオーダーの時間内に容器R1からの
液体柱と同じ速度(2m/秒)にならなければならな
い。充分な加速のために必要な圧力が大気圧よりも著し
く高いことは容易に判断できる。これが不可能であるの
で、そのポンプ搬送された液体の中に不可避的に著しい
キャビテーションが存在し、そして従って相当な割合の
流量の誤差がそのポンプ搬送系において存在する。その
結果、この液体混合過程を用いるポンプは一般に、脈動
する吸込流量を有する。その再発現がこのソレノイド弁
混合系の再発現と決して同期しないので、得られる混合
物の周期的な配量変化とともにある待ち時間現象が存在
する。
方法は、種々の成分のそれぞれの正確な配量と共にそれ
ら成分を入れたそれぞれの容器をそれぞれの弁によって
あるポンプの入口と周期的に連通させることにより、種
々の成分の混合を達成することを許容する。これは、そ
れら弁の開閉によって引き起こされる各成分の速度の周
期的変動を緩衝するための手段の使用を含むことを特徴
とする。例えば、内容積が上記周期的な速度変動に関連
して変化する変形可能な容積体を緩衝手段として使用す
ることができる。
そのポンプの入口はある成分混合室と連通しており、そ
の際この混合室はそれら弁と上記緩衝手段とを介して各
容器に連結される。
配置された、それぞれが一方の側面に一定の圧力を受
け、そしてその反対の側面にある1つの成分の圧力を受
けるような変形可能な壁要素を備えたいくつかの予備の
室を用いることを含む。
そのポンプの入口を混合されるべき各成分を入れたそれ
ぞれの容器と周期的に連通させるためのそれぞれの弁及
びポンプを含む。これは、それら弁の開閉による各成分
の速度の周期的変化を緩衝する手段が含まれていること
を特徴とする。
ンプの入口と連通し、かつそれら弁によってその緩衝手
段と間欠的に連通する混合室を含む。
手段は、その混合室の上流に置かれたいくつかの予備の
室を含み、その際これらの室のそれぞれには、一方の側
面に一定の圧力を受け、そしてその反対側の側面にある
1つの成分の圧力を受けるような変形可能な壁要素が設
けられている。
中の変形可能な壁要素は、外側へ開放しているベローの
壁である。
の剛的な構造体の中の室である。
室の中の混合物を攪拌する手段、モータ及びこのモータ
を攪拌手段に結合するある(例えば電磁式の)結合手段
を含む。
入口が成分混合室と連通しており、その際この混合室は
各弁と記緩衝手段とを介して各容器に連結される。
その際この系は、この室の容積をポンプ搬送流によって
変化させるための手段と、及びそれら混合されるべき各
成分の静圧をバランスさせるための手段とを含む。
た、可変容積の補償用室及び各補償用室の容積を各成分
の速度に影響を与える少なくとも1つのパラメータに従
って変化させるためのプロセッサーをも含むことができ
る。
イド弁であり、その際この系は、それらのソレノイド弁
のそれぞれを制御するための信号を作り出すプロセッサ
ーを含む。
流量制御のための手段を含む。これは、例えば位相のず
れた往復動ピストンを有する2つのポンプ搬送ユニット
を含み、その際それらのそれぞれは吸込期の間において
その混合室と連通し、その際これらのピストンはあるプ
ロセッサーと組み合わされた駆動用手段により制御され
る。このポンプは好ましくは、往復動ピストンを有する
第3のポンプ搬送ユニットを含み、その際その制御手段
は吸込期の間にそれら3つのピストンのそれぞれの速度
の合計を一定に維持するのに適している。
及び諸利点は、以下に添付の図面を参照してあげる非制
限的な具体例の記述より明らかとなるであろう。
ンプPの上流に配置されたn個の成分を混合するための
装置MXを含む。以下に記述する例においてこの数nは
簡単のために2に限定される。混合装置混合装置MX
(図3)は、好ましくは単一構造体7の中の、混合室9
の上流に配置されたn個(ここではnは2である)の予
備室8A、8Bを含む。各予備室と混合室9との間の連
通はそれぞれ、オン/オフ型の各ソレノイド弁EVA
(開放位置で示されている)及びEVB(閉鎖位置で示
されている)により間欠的に行なわれる。それら2つの
予備室8A、8Bは、それら混合されるべき液体成分を
入れた各容器RA、RBにライン10A、10Bによっ
て永久的に連通している。
な速度変化と関連して変化するような、ここでは膨張可
能な容積体よりなる、各ソレノイド弁EV1、EV2の
間欠的開閉の結果としてのその液体によりもたらされる
加速及び減速を緩衝するための手段11A、11Bを含
む。例えば、外表面が各予備室内の液体と接触してお
り、そして内部が構造体7の外側に連通しているベロー
を使用することができる。
質混合手段が配置されている。好ましくは磁化されたブ
レードが用いられて磁石14の取り付けられた回転円盤
13によって混合室9の外部から無接触で回転駆動さ
れ、その際上記円盤はモータ15に連結されている。
とは各成分の急激な流量変動の望ましくない影響を著し
く低下させる作用を有する。例えば、予備室8Bの中の
対応するソレノイド弁EVBの閉鎖によりもたらされる
圧力上昇は、ベロー11Bの収縮によって自動的に均衡
化される。逆に、例えば、予備室8Aの中での対応する
ソレノイド弁EVAの開放によりもたらされる圧力低下
はベロー11Aの膨張によって自動的に均衡化される。
て配置されている場合に、運転の調整が更に改善され
る。緩衝手段11A、11Bとしてのこの弾性的に変形
し得る容積体を各ソレノイド弁の上流においてできるだ
け近接させ、しかもこれらソレノイド弁をポンプP又は
混合室9にできるだけ近接させて配置することによっ
て、これらソレノイド弁が開放されたときに排出される
液体の量が減少する。この弾性的容積体は、加速を吸収
してそれにより、そのポンプ搬送される液体の中にキャ
ビテーションを生じさせることなく、しかもそれらソレ
ノイド弁の開閉時間を変動させないようにその生じた負
圧が充分に低くなるように計算される必要がある。
前の混合装置を、これらが正しい吸込容量を有している
かどうかにかかわらず配置することができるけれども、
好ましくは以下に記述するポンプ搬送装置よりも上流に
配置するのがよい。ポンプ搬送装置 本発明に従うポンプ搬送装置は、それぞれ液体混合物の
吸込期と排出期とを有するいくつかの往復動ポンプ搬送
ユニットを含む。
332(米国特許US5,755,561)に記述され
ているように、各ポンプ搬送モジュールは、(図4及び
5)ポンプケーシング2の内側空洞内に部分的に係合し
ているピストンを形成するロッド1を含む。ロッド1に
はヘッド16が設けられている。このヘッドとケーシン
グの末端との間にばね17が配置されていて、ビストン
に永久的な抜出し力を加えている。その反対側の端にお
いて本体2の内側空洞eは、例えば、ロッド1が後方へ
動いた時にその吸込期の間において開放するボール逆止
弁のような一方向弁19A及び排出期の間において開放
するもう1つの類似の弁19Bの設けられたライン18
に連通している。
グ2の中でのロッド1の降下はスラストボール21によ
ってヘッド16の上に支持されている無端のねじ20の
並進によって提供される。このねじ並進手段は、例えば
ねじ20に合致したナット22を含み、これは例えば定
置の電気モータ23の中空ロータの中に収容されていて
それにより回転駆動される。このねじの並進の方向は各
ポンプ作動半周期におけるモータ回転方向の反転によっ
て変えられる。
グ2の中でのロッド1の降下はヘッド16に支持されて
いるカム24の回転によってもたらされるが、その軸2
5はモータ26により回転駆動される。ケーシング2の
内部空洞の中でのロッド1の降下は、カムのカム軸につ
いての変位Δを変化させることによって得られる。モー
タ26は制御プロセッサーPCにより駆動される。
く知られた具体例に対してその入口側及び排出側におい
て一定の流量が得られるように改善されている。
動ポンプ搬送ユニットPU3を使用する(図6)ことに
より得られる。この第3のユニットPU3は、ライン2
7により混合装置MXの出口に永久的に連通している。
各ユニットPU1及びPU2には、第3ユニットPU3
より排出された液体が一方向弁28を通して供給され
る。これらの容積の液体が、それら2つのユニットPU
1、PU2から前と同様に排出用T字管29の方向へ一
方向弁30を通して排出される。
しい流量調整は第3ユニットPU3の中のピストンの変
位速度及びこのものの、各ユニットPU1、PU2の各
ピストンと関連する位相のシフトを調節してそれら3つ
のピストンの速度の合計が吸込期の間中一定となるよう
にすることにより達成される。
たポンプとの上述した組み合わせとともに、それら種々
の液体を配量する各ソレノイド弁のための制御信号の形
状因子が所望の混合物に従って変化する場合に、混合物
の得られる配量及び流量の精度は図7より明らかなよう
に優れている。これは、各ソレノイド弁を制御する信号
の形状因子がどのようであっても、混合物の流量にも当
てはまり、そしてこれは再現性を有する。
ノイド弁のそれぞれの開放時間がそれら開放時間の合計
を一定にするように変化する場合の、混合物の液体成分
の1つと混合される物質の配量割合の変化が20mnの
時間間隔の間に完全な直線性であることを示す。
によれば、ある混合物の入っている容器REに連結され
た隣接通路32の間欠的な連結を許容するインゼクタ3
1が混合装置MXとポンプPとの間に回路27の上で間
挿されている。このインゼクタは、同様にコンピュータ
PCにより制御されるソレノイド弁EVCを含む。例え
ば、ボール/スプリング型の一方向逆止弁33が回路2
7の上で間挿されている。隣接通路32を通しての上記
混合物の注入期間において混合装置MXの各弁EVA、
EVBは閉じたままに保たれており、そしてソレノイド
弁EVCが開放されている。逆止弁33が注入された混
合物の混合装置MXの方向への拡散を防止する。装置M
Xからの混合物のための吸込操作が再開された時に、そ
の混合された各成分のあらかじめ定められたそれぞれの
比率がそのようにして、なんらの追随効果を表わすこと
なく保証される。
他の種々の具体例を用いることができる: a) 例えば、その容積がポンプ搬送された流れに従い
調節されるような可変容積の混合室を使用することがで
きる。 b) 各ベローの、予備室8A、8Bに対して外側の面
に、一定ではあるけれども混合装置MXの中に入れられ
る混合成分の圧力に従って調節可能な逆圧が印加される
のを許容する周知の型の手段を用いることもできる。 c) 成分速度の変動を、それら予備室8A、8Bの中
でのその生ずる圧力の相殺によって正常化する好ましい
具体例の1つを記述した。しかしなから、他の種々の制
御手段を使用することもできる。例えば、各ベローを次
のような可変容積の補償用室、すなわち各成分の速度に
影響を与える少なくとも1つのパラメータに従って各補
償用室の容積を変化させるようにプログラムされたコン
ピュータによりもっぱら容積が調節されるような可変容
積の補償用室によって置き換えることができる。このコ
ンピュータは、例えば各成分に加えられる加速度がある
あらかじめ定められた変化パターンに従うようにプログ
ラムされていることができる。
往復動ポンプ搬送ユニットを有するポンプの配置を図式
的に示す図である。
混合する型のポンプ搬送系を図式的に示す図である。
を模式的に示す断面図である。
ある。
る。
口及び排出端における制御された流量を得るための組み
合わせを図式的に示す図である。
時間の合計が一定になるようにして両弁の開放時間を変
えた場合の、混合物中の一成分中に含まれた物質の配量
割合が完全に直線的に変化することを示す図である。
るためのブロックをさらに含む変形態様を示す図であ
る。
Claims (19)
- 【請求項1】 各液体成分を入れている容器(RA、R
B)を、それぞれの弁(EVA、EVB)によりある吸
引ポンプ(P)の入口と周期的に連通させることによっ
て、それら液体成分をそれぞれ正確に配量しながら混合
するようにしたポンプ搬送方法において、それら弁の開
閉によりもたらされる各成分の周期的な速度変化を緩衝
する手段が用いられていることを特徴とする、上記方
法。 - 【請求項2】 上記周期的な速度変化を緩衝する手段
(11A、11B)が、上記周期的速度変化と関連して
容積が変化する変形可能な容積調節体である、請求の範
囲1に従う方法。 - 【請求項3】 ポンプ入口が成分混合室(9)と連通し
ており、その際この混合室は上記各弁及び上記緩衝手段
を介して上記各容器に連結されている、請求項1又は2
に従う方法。 - 【請求項4】 混合室(9)より上流に置かれた予備の
各室(8A、8B)を用い、その際それぞれの予備室
に、一方の側面が一定の圧力のもとにあり、そして反対
側の側面がある1つの成分の圧力を受ける変形可能な壁
要素(W)が設けられている、請求項3に従う方法。 - 【請求項5】 ポンプ(P)と、このポンプの入口が各
混合されるべき成分を入れているそれぞれの容器(R
A、RB)と連通するのを許容するそれぞれの弁(EV
A、EVB)とを含む、いくつかの液体成分をそれぞれ
正確に配量しながら混合するようにしたポンプ搬送系に
おいて、それら弁の開閉によりもたらされる各成分の周
期的な速度変化を緩衝する手段(11A、11B)が設
けられていることを特徴とする、上記ポンプ搬送系。 - 【請求項6】 ポンプ(P)の入口と連通しており、そ
して各弁(EVA、EVB)を介して上記緩衝手段と間
欠的に連通する混合室(9)を含む、請求項5に従うポ
ンプ搬送系。 - 【請求項7】 上記混合室(9)よりも上流に配置され
ていて、それぞれ、一方の側面に一定の圧力を受け、そ
の反対側の壁面に1つの成分の圧力を受ける変形可能な
壁要素(W)の設けられた予備の室(8A、8B)の中
に上記緩衝手段(11A、11B)が置かれている、請
求項5又は6に従うポンプ搬送系。 - 【請求項8】 各予備室(8A、8B)の中の変形可能
な壁要素(W)が、外部へ開放されたベローの壁であ
る、請求項7に従うポンプ搬送系。 - 【請求項9】 予備室(8A、8B)及び混合室(9)
が単一の剛的構造体(7)の内側に配置されている、請
求項7又は8に従うポンプ搬送系。 - 【請求項10】 混合室(9)の中の混合物を攪拌する
手段(12)と、モータ(15)と、及びこのモータに
連結されて上記攪拌手段を駆動する駆動手段(13、1
4)とを含む、請求項6ないし9のいずれかに従うポン
プ搬送系。 - 【請求項11】 駆動手段が電磁式手段である、請求項
10に従うポンプ搬送系。 - 【請求項12】 各弁(EVA、EVB)がオン/オフ
型ソレノイド弁であり、その際この系がこのソレノイド
弁を駆動する対応的信号を作り出すための制御手段(P
C)を含んでいる、請求項5ないし11のいずれかに従
うポンプ搬送系。 - 【請求項13】 ポンプ(P)が、入口のところに流量
制御手段を含んでいる、請求項5ないし12のいずれか
に従うポンプ搬送系。 - 【請求項14】 ポンプ(P)が、位相のずれた2つの
ポンプ搬送ユニット(PU1、PU2)を含み、その際
これら各ユニットは、それぞれ吸込期と排出期とを有し
て、吸込期において混合室(9)に連通する各往復動ピ
ストンと、及びこれら2つのピストンのそれぞれの速度
の合計を一定に維持するのに適したプロセッサー(P
C)に組み合わされた、それら位相のずれた2つのポン
プ搬送ユニットの各作動手段(20ないし26)とを有
している、請求項6ないし12のいずれかに従うポンプ
搬送系。 - 【請求項15】 往復動ピストンを有する第3のポンプ
搬送ユニット(PU3)を含み、その際上記の各作動手
段(20ないし26)が、ポンプの吸込流量を一定に維
持するようにそれら3つのピストンの速度の合計を一定
に保つのに適したプロセッサー(PC)と組み合わされ
ている、請求項14に従うポンプ搬送系。 - 【請求項16】 混合室(9)が可変の容積を有し、そ
の際この系がそのポンプ搬送された流れに従ってその室
の容積を変化させるための、可動のピストン等の手段を
含んでいる、請求項6ないし15のいずれかに従うポン
プ搬送系。 - 【請求項17】 それら混合されるべき成分の静圧を均
衡化させる手段を含む、請求項7ないし15のいずれか
に従うポンプ搬送系。 - 【請求項18】 各成分の速度変化を緩衝する手段が、
可変容積の補償用室と、及びこの補償用室の容積を各成
分の速度に影響を与える少なくとも1つのパラメータに
従って変化させるためのプロセッサー(PC)とを含
む、請求項7に従うポンプ搬送系。 - 【請求項19】 ポンプ(P)の中へもう1つの混合物
を間欠的に注入するための手段(31ないし33)を含
む、請求項5ないし18のいずれかに従うポンプ搬送
系。
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