JPH04253693A - 送液システム - Google Patents

送液システム

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JPH04253693A
JPH04253693A JP3249418A JP24941891A JPH04253693A JP H04253693 A JPH04253693 A JP H04253693A JP 3249418 A JP3249418 A JP 3249418A JP 24941891 A JP24941891 A JP 24941891A JP H04253693 A JPH04253693 A JP H04253693A
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JP
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liquid
container
delivery system
flow rate
liquid level
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JP3249418A
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Inventor
Antonis Chris Ioannides
アントニス、クリス、イオアニデス
Alan Pindar
アラン、ピンダー
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OXFORD GRYCOSYST Ltd
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OXFORD GRYCOSYST Ltd
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0289—Apparatus for withdrawing or distributing predetermined quantities of fluid
    • B01L3/0293—Apparatus for withdrawing or distributing predetermined quantities of fluid for liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/32—Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • G05D7/0641—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means using a plurality of throttling means
    • G05D7/0658—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means using a plurality of throttling means the plurality of throttling means being arranged for the control of a single flow from a plurality of converging flows
    • G—PHYSICS
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  • Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
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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、液体を制御可能の一定
流量で送液するため液体クロマトグラフィーなどの用途
に使用されるシステムに関するものである。
【０００２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、制御さ
れた流量で送液するシステムにおいて、ガスによって予
圧され液体を受ける内部容積を有する容器と、前記液体
を前記圧力のもとに前記容器から送出するように成され
た前記容器の排出口と、容器からの液体流量を測定する
手段と、前記液体流量を制御するように前記測定手段か
らの信号に対応して前記ガス圧を制御するコントローラ
とを含む送液システムが提供される。
【０００３】
【実施例】以下、本発明を図１乃至図６について説明す
る。
【０００４】図１は液状溶媒などの液体を容器１から排
出口２を通して制御された流量で送液するシステムを示
す。容器１は圧力制御システム３から制御圧で送出され
るガスによって加圧されるので、前記液体はこの制御圧
のもとに排出口２を通して押し出され、実質的に制御さ
れた流量で流れる。この流量は送液される負荷（図示さ
れず）の流れ抵抗の変動のみに影響される。
【０００５】圧力制御システム３から容器１に加えられ
る圧力はコントロールシステム４によって制御され、こ
のコントロールシステム４は液体流量をモニタして、圧
力制御システム３からのガス送出量を制御する。コント
ロールシステム４は、容器１の中の液体レベルが液体排
出口２からの送出に伴って低下するに際に、ガスを所要
の圧に保持し、負荷の流れ抵抗が変動しても、ガス圧を
所要レベルに保持する。また送液流量は、コントロール
システム４の制御によりガス圧を変動させる事によって
所望のように変更する事ができる。
【０００６】液体が排出口２を通して送出される際に、
容器１の中の液体レベルは上方許容レベルから下方許容
レベルに達するまで下降する。液体が上方レベルから下
降する際に液体の運動は上方液体レベル検出器５によっ
て検出され、液体レベルが下方レベルに達する時、下方
液体レベル検出器６によって検出される。液体レベルが
上方検出レベルから下方検出レベルまで下降するに要す
る時間は負荷に対する送液流量の測定値を与える。これ
は、容器１中の２つの検出器５、６の間の液体体積が既
知だからである。この時間情報から、システム３によっ
て与えられる圧力をさらに正確に調整して排出口２にお
いて所要の流量を生じる事ができる。
【０００７】圧力制御システム３は高圧源７から圧下ガ
スの供給を受ける。
【０００８】図１は、液体流量測定手段としての液体レ
ベル検出器を使用する操作に必要な最小限度のシステム
を示す。
【０００９】図２は、容器に液体を補充する構造を含む
システム全体を示す。図２において、容器１１は圧力制
御システム１３から制御圧で送出されるガスによって予
圧されるので、液体がこの制御圧のもとに排出口１２か
ら押し出され、送液される負荷（図示されず）の流れ抵
抗の変動のみに影響される制御流量で流出する。圧力制
御システム１３から容器１１に加えられる圧力はコント
ロールシステム１４によって制御され、このコントロー
ルシステムは液体流量をモニタして、圧力制御システム
１３からのガス送出量を制御する。コントロールシステ
ム１４は、容器１１の中の液体レベルが液体排出口１２
からの液体送出に伴って低下するに際に、ガスを所要の
圧に保持し、負荷の流れ抵抗が変動しても、ガス圧を所
要レベルに保持する。また送液流量は、コントロールシ
ステム１４の制御によりガス圧を変動させる事によって
所望のように変更する事ができる。
【００１０】液体が排出口１２を通して送出される際に
、容器１１の中の液体レベルは上方許容レベルから下方
許容レベルに達するまで下降する。液体が上方レベルか
ら下降する際に液体の運動は上方液体レベル検出器１５
によって検出され、液体レベルが下方レベルに達する時
、下方液体レベル検出器１６によって検出される。液体
レベルが上方検出レベルから下方検出レベルまで下降す
るに要する時間は負荷に対する送液流量の測定値を与え
る。これは、容器１１中の２つの検出器１５、１６の間
の液体体積が既知だからである。
【００１１】図２の構造において、液体レベルが下方液
体レベル検出器１６に達すると、検出器１６が作動され
て容器１１が補充される。この補充中に、コントロール
システム１４が圧力制御システム１３に命令して、それ
までと同一の制御圧を排出口１２に加えさせるので、排
出口１２を通して液体が送出され続ける。
【００１２】容器１１を補充するために、弁１８が開か
れてタンク１９から液体を流出させる。タンク１９も圧
力制御システム１３から予圧されるが、容器１１に加え
られる圧よりも少し高い圧を加えられる。従って液体が
タンク１９から容器１１に流れてこの容器１１を補充す
るが、同時に液体は排出口１２を通して負荷に送液され
続ける。補充が継続される際に、容器１１の中の液体レ
ベルが上昇して、上方液体レベル検出器１５によって検
出される上方許容レベルに達する。そこでこの検出器１
５が作動されて、弁１８を閉鎖させ液体補充を完了する
。補充操作中、排出口１２を通しての液体流出が継続し
、このようにして常に間断のない無脈動送液を生じる。
【００１３】コントロールシステム１４は、補充中に容
器１１の中の圧が所要レベルから変動しないように保証
し、また容器１１の中の圧の変動は直ちに圧力制御シス
テム１３によって修正されるので、液体は排出口１２か
ら実質的に同一流量で流出する。従って送液量が直接に
経過時間に関連しているので流量を算出する事ができる
。あるいは送液量は圧力制御システム１３から送出され
たガスの量によって計算する事ができる。
【００１４】補充中に液体を容器１１の中で上昇させる
ためには、容器１１の頂点の圧が容器底部、すなわち排
出口１２の圧より低い必要がある。排出口１２の圧は一
定でなければならないので、これは圧力制御システム１
３によって容器頂点の圧を低下させる事によって達成さ
れる。
【００１５】しかし、容器１１の頂点と底部との垂直間
隔を縮小させるため、容器１１の他の構造を使用する事
ができる。図３と図４はこのような構造を示し、この場
合、容器１１ａは水平に配置され、小スペースを占める
ようにコイル状を成す。上方検出器１５ａと下方検出器
１６ａの位置を示す。この構造においては、液体がコイ
ル管の壁面から分離しない程度にコイル状管の内径が液
体の表面張力より小でなければならない。実際上、純水
のばあい、約３ｍｍ以下の直径が必要であるが、この直
径は相異なる表面張力および／または密度を有する液体
について相違するであろう。
【００１６】図５に図示の他の実施態様においては、容
器１１ｂの中心部分が球根状を成し、このようにして上
方液体レベルの下方液体レベルの検出精度を保持しなが
ら、与えられた容量に対する容器の高さを低下させる。 上方検出器１５ｂと下方検出器１６ｂが図示されている
。
【００１７】前記の容器１１の補充中に、液体レベルが
上方レベルに回復される際に、排出口１２において圧力
の小さな擾乱が生じるが、これは図３、図４および図５
に図示の実施態様によって最小限に成される。
【００１８】タンク１９そのものも随時補充されなけれ
ばならない。これは、容器１１が補充されていない時に
実施される。弁１８を閉じ、他の弁２０を解放して、タ
ンク１９を圧力制御システム１３を通して大気に連通し
ながら、タンク１９の中の液体レベルが容器通気孔に達
しつぎに検出器２２によって検出されるまで、タンク２
１から液体を重力で流下させる。つぎに弁２０を閉じ、
再びタンク１９を圧力制御システム１３から加圧する。 タンク１９が補充されている時、検出器２２がタンクの
オーバフローを防止するが、この検出器２２はタンク１
９の中の液体レベルが検出器２２に達しない液体の不足
状態をも検出する。
【００１９】コントロールシステム１４は、弁１８、２
０の開閉、および高圧源１７から圧下ガスを受ける圧力
制御システム１３中のガス流量を制御する。
【００２０】図６について述べれば、溶媒などの液体を
容器３１または容器４１から共通排出口３２を通して送
出するための図２と類似のシステムが図示されている。 まず容器３１について考慮すれば、容器３１は圧力制御
システム３３から制御圧で送出されるガスによって予圧
されるので、液体がこの制御圧のもとに排出口３２から
押し出され、送液される負荷（図示されず）の流れ抵抗
の変動のみに影響される制御流量で流出する。圧力制御
システム３３から容器３１に加えられる圧力はコントロ
ールシステム３４によって所定レベルに制御され、この
コントロールシステム３４は圧力制御システム３３から
のガス送出量を制御する。コントロールシステム３４は
、容器３１の中の液体レベルが液体排出口３２からの送
出に伴って低下するに際に、ガス圧を制御レベルに保持
し、負荷の流れ抵抗が変動しても、ガス圧をこのレベル
に保持し続ける。また送液流量は、コントロールシステ
ム３４の制御によりガス圧を変動させる事によって所望
のように変更する事ができる。
【００２１】再び図２について述べれば、容器１１の補
充中に排出口１２からの流れはモニタされず、従って排
出口１２を通る流れを直接に測定する事ができない。こ
れは、容器１１を補充する時間に対して、負荷の流れ抵
抗がゆっくりとしか変動しない場合には問題ない。しか
し、一部の用途においては流れの実質的に連続的な測定
を実施できる事が重要であり、図６の構造はこのような
用途に対応する。この構造において容器４１は圧力制御
システム３３とコントロールシステム３４によって制御
されるように接続され、容器３１と同一の制御圧を受け
また同一負荷に液体を送液する。
【００２２】容器３１が補充される時には容器４１から
液体が流出し、またその逆となるので、液体流とその測
定は容器３１と容器４１とから交互に実施され、負荷へ
の流れは平滑で連続的となる。三方弁４７が容器３１ま
たは容器４１から排出口３２への流れを可能とする。
【００２３】図２の構造において液体が容器１１から排
出口１２を通して送出される場合と同様に、容器３１の
中の液体レベルが下降して下方許容レベルに達し、これ
が下方液体レベル検出器３６によって検出される。従っ
て検出器３６が作動され、これによりシステムを補充さ
せる。この補充に際して弁４７が切り替えられ、液体は
容器４１から排出口３２を通して送出され続ける。コン
トロールシステム３４が圧力制御システム３３に命令し
て同一制御圧を容器４１に加え続ける。
【００２４】容器３１を補充するため、弁３８が開かれ
て液体をタンク３９から流出させる。タンク３９は高圧
供給源３７から、容器３１に供給される圧より少し高い
圧で予圧され、従って第２圧力制御システム出力を必要
としない。このようにして液体が容器４１から排出口３
２を通して負荷に送液され続けながら、容器３１の補充
のためにタンク３９から液体が容器３１の中に流れる。
【００２５】容器３１を補充するためにタンク３９から
流出する液体はレストリクター５４を通り、このレスト
リクターは液体流量を圧力制御システム３３が容易に補
正できる流量に制限する。このようなレストリクターを
図２の構造に付加する事もできよう。液体が容器３１を
補充しつづけるに従って、液体レベルが上昇して高許容
レベルに達し、この許容レベルが他方の液体レベル検出
器３５によって検出される。この検出器３５が作動され
て弁３８を閉鎖させ、補充を完了する。
【００２６】この補充操作中、液体が排出口３２を通し
て流出を継続し、このようにして常に中断されない無脈
動送液が保証される。
【００２７】容器３１が補充されている間に容器４１の
中において液体が上方液体レベルから下方液体レベルま
で下降する時間が負荷に対する送液流量の測定値を与え
、また逆に容器４１の補充の場合も同様である。容器３
１と４１のそれぞれの２検出器間の液体容積が既知であ
るので、送液流量を容易に計算する事ができる。この場
合、排出口３２において所望の流量を生じるように、圧
力制御システム３３の圧をさらに正確に調整する事がで
きる。
【００２８】容器４１は弁４８を通して補充タンク３９
に接続され、また容器４１はその上方許容液体レベルと
下方許容液体レベルとを検出するためにそれぞれレベル
検出器４５と４６とを有する。コントロールシステム３
４は、弁３８、４７、４８およびタンク３９の予圧通気
制御用の三方弁５３の開閉を制御し、また液体検出器３
５、３６、４５および４６から信号を受ける。ガスが液
体システムの中に入る事を防止するように、検出器５２
が配置されて、タンク３９の液体不足状態を検出する。
【００２９】
【発明の効果】液体クロマトグラフィーなどの用途にお
いては、処理される液体量がきわめて微量であって、マ
イクロリットルのオーダである。付図に図示の本発明の
実施態様の用途はこの分野に限定されるものでなく、本
発明は特に小量の送液に有効な事が発見された。付図に
図示の構造を液体クロマトグラフィーに使用する場合、
上方液体レベル検出器（５，１５，１５ａ，１５ｂ，３
５，４５）と下方液体レベル検出器（６，１６，１６ａ
，１６ｂ，３６，４６）の間の液体量は約２００マイク
ロリットルであり、送液流量は毎分２０乃至４００マイ
クロリットルの範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶媒送液システムのダイヤグラム
【図２】補充装置を備えた図１の溶媒送液システムのダ
イヤグラム
【図３】図２のシステムの容器の他の実施態様の平面図
【図４】図２のシステムの容器の他の実施態様の側面図
【図５】図２のシステムの容器のさらに他の実施態様の
側面図
【図６】２本の容器を備えた図２にシステムと類似の実
施態様のダイヤグラム
【符号の説明】
１，１１，１１ａ，１１ｂ，３１，４１　　容器２，１
２，３２　　液体排出口 ３，１３，３３　　圧力制御システム ４，１４，３４　　コントロールシステム５，１５，１
５ａ，１５ｂ，３５，４５　　上方液体レベル検出器 ６，１６，１６ａ，１６ｂ，３６，４６　　下方液体レ
ベル検出器 ７，１７，３７　　圧力源 １８，３８，４８　　補充弁 １９，３９　　補充タンク ２１，５１　　追加補充タンク ２２，５２　　液体レベル検出器 ４７，５３　　三方弁

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】制御された流量で送液するシステムにおい
    て、ガスによって予圧され液体を受ける内部容積を有す
    る容器と、前記液体を前記圧力のもとに前記容器から送
    出するように成された前記容器の排出口と、容器からの
    液体流量を測定する手段と、前記液体流量を制御するよ
    うに前記測定手段からの信号に対応して前記ガス圧を制
    御するコントローラとを含む事を特徴とする送液システ
    ム。
  2. 【請求項２】前記測定手段は、前記容器中へのガス流量
    を測定して液体流量を誘導する手段を含む事を特徴とす
    る請求項１に記載の送液システム。
  3. 【請求項３】前記測定手段は、容器中において液体レベ
    ルが上方液体レベルから下方液体レベルまで下降する時
    間を測定して液体流量を誘導する手段を含む事を特徴と
    する請求項１に記載の送液システム。
  4. 【請求項４】補充手段と、容器中の下方液体レベルの検
    出に際して前記補充手段を作動して前記容器を補充する
    するように成された下方液体レベル検出器とを含む事を
    特徴とする請求項３に記載の送液システム。
  5. 【請求項５】容器中の上方液体レベルの検出に際して前
    記補充手段を作動して前記容器の補充を停止するように
    成された上方液体レベル検出器を含む事を特徴とする請
    求項４に記載の送液システム。
  6. 【請求項６】容器の補充のため前記補充手段によって使
    用されるように成された液体タンクを含む事を特徴とす
    る請求項４に記載の送液システム。
  7. 【請求項７】前記タンクを他のタンクの液体をもって補
    充するための手段を含む事を特徴とする請求項６に記載
    の送液システム。
  8. 【請求項８】前記容器は実質的に水平に配置された管を
    含む事を特徴とする請求項１に記載の送液システム。
  9. 【請求項９】前記管はコイル状を成す事を特徴とする請
    求項８に記載の送液システム。
  10. 【請求項１０】前記容器は、小断面の上方区域と下方区
    域との間に配置された拡大断面の中央区域を有する事を
    特徴とする請求項１に記載の送液システム。
  11. 【請求項１１】前記小断面の上方区域に配置された上方
    液体レベル検出器と、前記小断面の下方区域に配置され
    た下方液体レベル検出器とを含む事を特徴とする請求項
    １０に記載の送液システム。
  12. 【請求項１２】毎分、マイクロリットルのオーダの小液
    体流量を送液するように成された事を特徴とする請求項
    １に記載の送液システム。
  13. 【請求項１３】それぞれガスによって予圧され液体を受
    ける内部容積を有する第１および第２容器と、前記液体
    を前記圧力のもとに前記各容器から送出するように前記
    のそれぞれの容器に連通された排出口と、前記各容器か
    らの液体流量を測定する手段と、前記液体流量を制御す
    るように前記測定手段からの信号に対応して前記ガス圧
    を制御するコントローラとを含む事を特徴とする送液シ
    ステム。
  14. 【請求項１４】一方の容器が補充される間に他方の容器
    が液体を送出するように前記容器を相互に切り替える手
    段を有する事を特徴とする請求項１３に記載の送液シス
    テム。
  15. 【請求項１５】前記の各容器の補充手段と、前記補充手
    段と前記容器との間に接続されたレストリクターとを含
    む事を特徴とする請求項１４に記載の送液システム。
JP3249418A 1990-09-27 1991-09-27 送液システム Pending JPH04253693A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9021094.9 1990-09-27
GB909021094A GB9021094D0 (en) 1990-09-27 1990-09-27 Liquid delivery systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04253693A true JPH04253693A (ja) 1992-09-09

Family

ID=10682877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3249418A Pending JPH04253693A (ja) 1990-09-27 1991-09-27 送液システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5294023A (ja)
EP (1) EP0477811B1 (ja)
JP (1) JPH04253693A (ja)
DE (1) DE69121344T2 (ja)
GB (1) GB9021094D0 (ja)

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