JPS63106382A - 送液ポンプ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は液体クロマトグラフで移動相を送り出すためな
どに使用される送液ポンプに関し、特に小プランジヤ往
復動型の送液ポンプに関するものである。

（従来の技術） 従来の送液ポンプには流量をモニタする手段が設けられ
ていない、そのため正常な送液が行なわれているかどう
かは圧力をモニタすることによって行なうしか方法がな
い。

通常、送液ポンプには圧力の上限と下限を検出するリミ
ッタが設けられているが、このリミッタでは送液系のど
こかに詰り又は洩れがあるということが検出できる程度
である。

（発明が解決しようとする問題点） 送液ポンプの圧力波形の細かな変化をＩｌｌすることに
よって、送液ポンプに発生するさまざまな異常を検知す
ることができる。しかし、そのような圧力波形の観察を
常に行なうことは測定方法の点から実際的ではなく、ま
た、そのような圧力波形を見ても十分な経験と知識を持
ち合わせていないと判断できない場合がある。そして、
送液ポンプの送液動作に異常が発生すると分析などの測
定データの信頼性に問題が生じてくる。

本発明は送液ポンプの送液動作の異常を自動的に検出し
、操作者に警告を与えることによって分析データなどの
信頼性を増し、かつ、送液ポンプの保守を容易にするこ
とを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 第１図に本発明の構成を示す。

２は送液ポンプ本体、４は送液ポンプ本体２の吐出圧力
を測定する測定手段、６は測定手段４からの信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、８はＡ／Ｄ変換器６
の出力を一定時間毎に又は１サイクル毎に取り込んで記
憶するメモリ、１０はメモリ８の記憶内容からポンプ動
作特性を抽出する特性抽出部、１２は送液ポンプ本体２
の正常動作条件を設定する設定部、１４は特性抽出部１
０の出力と設定部１２の設定条件とを比較し、抽出され
たポンプ動作特性が正常範囲にあるか否かを判断する比
較判断部、１６は比較判断部１４の判断結果を表示する
表示部である。

（実施例） 第２図は本発明の一実施例を表わす。

ポンプ本体２により移動相が供給される流路３には圧力
センサ１８が設けられている。圧力センサ１８の検出信
号は増幅器２０で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６によっ
てデジタル信号に変換され。

マイクロコンピュータ２２に取り込まれる。圧力センサ
１８と増幅器２０は第１図中の測定手段４を構成する。

マイクロコンピュータ２２には、ＣＰＵ２４゜測定デー
タを記憶するための第１図のメモリ８としての機能の他
に設定部１２として設定条件を記憶するＲＡＭ２５、動
作プログラムを格納しているＲＯＭ２６が設けられてい
る。ＲＡＭ２５、ＲＯＭ２６及びＣＰＵ２４は互いにバ
ス２８により接続されている。マイクロコンピュータ２
２は第１図中のメモリ８．特性抽出部１０、設定部１２
及び比較判断部１４を構成し、送液ポンプの全体のタイ
ミングの制御や状態判断を行なう。３０は動作を開始し
たり条件設定を行なうための操作部。

３２はポンプ２を駆動するポンプ駆動部であり、いずれ
もインタフェース（図示略）を介してマイクロコンピュ
ータ２２のバス２８に接続されている。

次に、本実施例の具体的な適用例について説明する。

ポンプの動作が正常な場合には、その圧力波形が第３図
に示されるようなものであるとする。Ｃはポンプの１サ
イクルを表わしている。ポンプが吸引工程にあるときに
は圧力の落込みがみられる。

そこで第１の例としてはこのような圧力の落込み部分を
十分とらえられる程度に圧力値のサンプリング周期を１
サイクルよりも十分に短かくし、また、圧力測定の分解
能も十分なものとする。

そして、例えば逆止弁に動作不良がある場合、正常時と
同一の流速と圧力で運転したにも拘らず第４図に示され
るような圧力波形がみられる。

そこで、実際に得られた１周期の圧力波形について第５
図に示されるような脈動の大きさａ、圧力がある値まで
復帰する時間すを測定し、正常範囲とする値と比較すれ
ばこのポンプが正常に動作しているかどうかをチェック
することができる。

そして、この測定を圧力の分解能、サンプリング周期と
もに十分な細かさで行なえば、第５図に示されるａ、ｂ
などの特性を正確に知ることができ、判定の確実さも大
きくなる。

この例では第２図で操作部３０からＲＡＭ２５にポンプ
の正常動作を示すパラメータａとｂを記憶させておく。

第６図にこの例の動作の手順を示す。

ＣＰＵ２４はポンプ本体２のプランジャが初期位置にき
たときデータ採取を開始する。そしてこのデータ採取を
ある一定時間間隔で行ない、その度に測定した圧力値（
Ａ／Ｄ変換されたもの）をＲＡＭ２５の所定の位置に記
憶していく（ステップＳＬ、Ｓ２）。ポンプ動作の１周
期分が完了したときにこのデータ採取も１周期分完了す
る（ステップＳ３）、このようにして、ＲＡＭ２５内に
ポンプ１周期分の圧力波形が取り込まれたことになる。

次に、その記憶された１周期分のデータから特性として
脈動の大きさａと復帰時間すを算出しくステップＳ４）
、設定された値ａ、ｂと比較する（ステップＳ５）、そ
の測定された特性が正常動作範囲内である場合には、再
び同様にしてデータを採取し、比較判断を進めていく（
ステップＳ６→Ｓ１）。

一方、設定値と比較した結果、特性値ａ、ｂが正常範囲
内でない場合には表示部に表示することによって操作者
にり告を与える（ステップＳ７）。

送液ポンプによって、発生しやすい異常の種類やその圧
力波形の現われ方は異なるが、それらは通常、再現可能
なものであり、それぞれに応じた判定をすればよく１本
発明は第３図や第４図で示されるような圧力波形以外の
ポンプに対しても全く同様に適用することが可能である
。

次に、他の適用例について説明する。

ポンプの動作に何らかの異常があった場合、連続した圧
力波形を調べることによって得られる情報もある０例え
ば、第８図に示されるような圧力波形はポンプヘッド内
に気泡が残っているときに観察される。したがって、メ
モリ内に取り込まれた波形について脈動が基準値よりも
大であり、がっ、それが徐々に減少しつつあれば、ポン
プヘッド内に気泡があると判断することができる。この
ようにコンピュータ部に動作させることにより操作者は
現在気泡があることを知り、その結果、気泡の自然な排
出を持つか、ポンプの流速を増加して排出を早めるとい
った行為をとることができる。

この例では、マイクロコンピュータ２２はポンプ本体駆
動の制御を行なうと同時に、吐出圧力を測定し、ポンプ
動作の各工程について第７図に示されるような圧力の最
小値Ｃと最大値すをデータとして入力し、これらをある
期間１例えばポンプ動作の連続した１００工程について
ＲＡＭ２５の所定の位置に記憶していく。

次に第９図によりこの適用例の動作を説明する。

ポンプ動作の各工程について圧力の最小値Ｃと最大値ｄ
を採取し、それらを記憶していく（ステップＳｌｌ、５
１２）、そしてそのデータ採取を所定の工程数、例えば
１００工程、につぃて行なった後（ステップ３１３）、
操作部３ｏから設定された条件に従ってその連続した波
形がどのようなポンプ動作の状態であるかを判定する（
ステップ５１４）。そしてその判定結果からポンプ動作
が正常である場合には、再びデータ採取を開始しくステ
ップＳ１５→５ｌｌ）、同様の動作を繰り返す。一方、
判定結果からポンプ動作が異常である場合には、どのよ
うな異常であるかを表示しくステップ５１６）、再びデ
ータ採取を開始して同様の動作を緑り返していく（ステ
ップＳ１６→５ｌｌ）。

このように、複数回の連続した工程についての波形から
ポンプ動作の異常を判断する場合、ポンプによって起り
うる異常やその圧力波形の表われ方は異なっている。し
かしこの場合も再現可能なものであり、他の異常につい
ても一般的に適用可能なものである。

次に、本発明をダブルプランジャ型ポンプに適用した例
を説明する。

ダブルプランジャ型のポンプは２つのプランジャの動き
を半周期ずらすことによって、脈動の少ない送液を実現
するものである。

第１０図にダブルプランジャ型ポンプを示す。

２台のポンプヘッド２ａ、２ｂのそれぞれの出口が流路
３に接続され、ポンプヘッド２ａ、２ｂの入口側はそれ
ぞれリザーバに接続されている。

ポンプヘッド２ａの入口側には入口側チェック弁３４ａ
が設けられ、出口側には出口側チェック弁３６ａが設け
られ、ポンプヘッド２ｂの入口側には入口側チェック弁
３４ｂが設けられ、出口側には出口側チェック弁３６ｂ
が設けられている。

これらのチェック弁３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは
液がポンプヘッド２ａ、２ｂの入口側から出口側に向っ
て一方向にのみ流れるように作用している。

ポンプヘッド２ａにはシール４２ａで液漏れが防止され
た状態でプランジャ４０ａが往復移動可能に設けられて
おり、ポンプヘッド２ｂにはシール４２ｂで液漏れが防
止された状態でプランジャ４０ｂが往復移動可能に設け
られている。プランジャ４０ａと４０ｂが半周期ずれて
往復移動することにより送液動作を行なう。

このダブルプランジャ型ポンプは第２図のポンプ２と百
き換えて配置される。

第１１図（Ａ）はプランジャ４０ａｔ　４０ｂの移動速
度を表わしたものであり、上側は吐出側、下側は吸引側
である。４４ａはプランジャ４０ａについてのもの、４
４ｂはプランジャ４０ｂについてのものである。

このダブルプランジャ型ポンプが正常に動作している場
合は、圧力センサ１８（第２図参照）による吐出圧力の
検出波形は第１１図（Ｂ）に示されるような波形を示す
。

ポンプの故障として頻度の高いものとしては、チェック
弁に傷がついたりゴミが付着したりして。

チェック弁が正常に機能を果さなくなるものがある。第
１２図から第１５図にはチェック弁の動作が不良の場合
の吐出圧力の検出波形を表わしている。

第１２図はポンプヘッド２ｂの出口弁３６ｂに傷がある
場合、第１３図はポンプヘッド２ａの入口弁３４ａに傷
がある場合、第１４図はポンプヘッド２ａの出口弁３６
ａに傷がある場合、第１５図はポンプヘッド２ｂの入口
弁３４ｂに傷がある場合をそれぞれ表わしている。すな
わち、第１２図及び第１３図に示されるようにポンプヘ
ッド２ｂの出口弁３６ｂ又はポンプヘッド２ａの入口弁
３４ａに傷がある場合にはポンプヘッド２ａの吐出区間
で圧力の大きな低下、っまり送液の欠落が表われ、第１
４図及び第１５図に示されるようにポンプヘッド２ａの
出口弁３６ａ又はポンプヘッド２ｂの入口弁３４ｂに傷
がある場合にはポンプヘッド２ｂの吐出区間で圧力の大
きな低下が表われる。

このような特徴のある圧力波形がｗｔ察されたときにそ
の旨の表示を自動的に行なえば、使用者は何れかの弁の
補修が必要であると認識することができる。

この例の動作は第６図に示された手順と同様に行なうこ
とができる。ただし、ステップＳ４の特性抽出からステ
ップＳ５の設定値との比較においては次の内容の操作を
行なう。

第１６図に吐出波形を示すが、Ａ、Ｂは各ポンプヘッド
２ａ、２ｂの吐出期間における吐出の開始から脈動によ
り圧力が最低となる点までのプランジャの変位、又はプ
ランジャを駆動するカムの回転角である。プランジャの
変位等に代えて時間を測定してもよい、ポンプヘッド２
ａ、２ｂが正常な場合にはＡとＢはほぼ等しい、しかし
第１２図から第１５図に示されるような異常が発生する
と、例えば第１７図のようにＡが大きくなり、Ｂがほぼ
０となる。従って、Ａ＞＞Ｂであればポンプヘッド２ａ
の吐出期間で圧力低下が起っており。

Ａ＜＜Ｂであればポンプヘッド２ｂの吐出期間で圧力低
下が起っていると判断することができる。

そこで、その内容を表示して警告するようにすればよい
。そして、Ａ＞＞Ｂのときはポンプヘッド２ｂの出口弁
３６ｂ又はポンプヘッド２ａの入口弁３４ａを補修し、
Ａ＜＜Ｂのときはポンプヘッド２ａの出口弁３６ａ又は
ポンプヘッド２ｂの入口弁３４ｂを補修すればよい。

さらに、第１２図と第１３図の圧力波形の区別をつける
ようにすれば、ポンプヘッド２ｂの出口弁３６ｂとポン
プヘッド２ａの入口弁３４ａのいずれが異常であるかを
表示することができる。第１４図と第１５図の波形の区
別についても同様である。この区別を行なうためには、
第１７図のＡとＢの大小関係の比較だけではなく、圧力
の低下のときの傾きを検出し、その傾きが急激な場合に
は出口弁に異常があり、その傾きが緩やかな場合には入
口弁に異常があると判断し、その旨を表示するようにす
ればよい。

（発明の効果） 本発明によればポンプの動作の異常を自動的に検出し警
告することができるので、従来の単純な圧力の上限リミ
ッタや下限リミッタでは判断することのできなかった異
常を知ることができ、目的とする分析データなどの信頼
性が向上する。

また、圧力波形を判断するための操作者の労力を軽減す
ることができ、ポンプの異常を見逃すことも少なくなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は一実
施例を示すブロック図、第３図はポンプの正常動作を示
す圧力波形図、第４図はポンプの異常動作を示す圧力波
形図、第５図はポンプ動作の特性を示す図、第６図は一
適用例の動作を示すフローチャート、第７図はポンプの
他の特性を示す圧力波形図、第８図はポンプの異常動作
を示す圧力波形図、第９図は他の適用例の動作を示すフ
ローチャート、第１０図はダブルプランジャ型ポンプを
示す概略図、第１１（Ａ）はダブルプランジャ型ポンプ
のプランジャの移動速度を示す図、同図（Ｂ）は吐出圧
力の検出波形を示す図、第１２図から第１５図はチェッ
ク弁の動作が不良の場合の吐出圧力の検出波形を示す図
、第１６図は吐出圧力の特性を示す図、第１７図はチェ
ック弁の動作が不良の場合の吐出圧力の検出波形を拡大
して示す図である。 ２・・・・・・ポンプ本体、２ａ、２ｂ・・・・・・ポ
ンプヘッド、４・・・・・・測定手段、６・・・・・・
Ａ／Ｄ変換器、８・・・・・・メモリ、１０・・・・・
・特性抽出部、１２・・・・・・設定部、１４・・・・
・・比較判断部、１６・・・・・・表示部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送液ポンプ本体と、この送液ポンプ本体の吐出圧
   力を測定する手段と、この測定手段からの信号をデジタ
   ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の
   出力を一定時間毎に又は１サイクル毎に取り込んで記憶
   するメモリと、このメモリの記憶内容からポンプ動作特
   性を抽出する特性抽出部と、送液ポンプ本体の正常動作
   条件を設定する設定部と、前記特性抽出部の出力と前記
   設定部の設定条件とを比較し、抽出されたポンプ動作特
   性が正常範囲にあるか否かを判断する比較判断部と、こ
   の比較判断部の判断結果を表示する表示部とを備えた送
   液ポンプ。