JPH08284809A - 流出液体量をほぼ一定に保つポンプシステム - Google Patents

流出液体量をほぼ一定に保つポンプシステム

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JPH08284809A
JPH08284809A JP7302027A JP30202795A JPH08284809A JP H08284809 A JPH08284809 A JP H08284809A JP 7302027 A JP7302027 A JP 7302027A JP 30202795 A JP30202795 A JP 30202795A JP H08284809 A JPH08284809 A JP H08284809A
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pump
primary
piston
liquid
pump system
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Francois Couillard
クヤール フランソワ
Dominique Garnier
ガルニエ ドミニク
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】一定流量を自由に調整できるポンプシステムを
提供する。 【解決手段】一方向性弁Ｖ１ｎによってｎ個のタンクに
接続され、ポンプユニットＰ１〜Ｐｎと、それから液体
を供給される収集ヘッドＣＨと、ほぼ一定流量で液体を
送入する一次及び二次ポンプユニットで構成する。ピス
トンはモータ１２でねじ９を駆動して変位され、ピスト
ン位置検出器、圧力検知器Ｃ１〜Ｃｎ，Ｃｓと協動する
制御セット１７〜２０がシステムがほぼ一定流量を得る
よう各ポンプユニットの流量割合を保ち、位相とピスト
ンのストロークと速速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧力下にある流体をほぼ
一定の流量で供給する制御されたポンプシステムに関
し、特に液体クロマトグラフィー設備に流体を注入する
ことに使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】液体クロマトグラフィー設備は一般に１
又は数個のポンプを含む。それらはタンクから溶剤又は
溶剤の混合物から成る「移動相」を引き出して、「固定
相」と呼ばれる粉状の物質を充満した分離コラムＳＣ
（図１，２）の中に放出する。分離すべき（分析クロマ
トグラフィーの場合）又は純化すべき（準備的クロマト
グラフィーの場合）液体混合物又はサンプルが注入器Ｌ
Ｓによって「固定相」の中を通される。利用できる流量
は場合によるが数マイクロリットル／分から数十リット
ル／分の範囲に亘る。その中の支配的圧力は０.１Ｍパ
スカルから数十Ｍパスカルの間の範囲である。コラムの
中でサンプルに対して固定相と移動相の間で競合が起こ
る。サンプル成分は多少とも固定相によって保持される
が、それはその分子構造（現像の程度は保持時間として
引用される時間によって特性づけられる）と、クロマト
グラフィー条件（使用する固定相と移動相の型、流量
等）に依存する。
【０００３】適当な検知器ＥＳがコラムからの溶離液の
通過を示す。分析クロマトグラフィーの場合は検知器に
よって与えられる情報は検知される信号のピークの面積
の測定による量的な結果と、保持時間の測定による質的
な結果とを与える。準備的クロマトグラフィーの場合
は、検知器によって与えられるデータは、コレクタによ
って所望の溶離液を回復するためにコレクタ弁を開くた
めの正しい時間をオペレータに示す。
【０００４】以上に定義する動作原理は「アイソクラテ
ィック」モードと称されるモードで動作するクロマトグ
ラフィーのそれである。それは移動相の成分組成が分離
期間中一定であるような場合に対応する。「溶離傾斜」
モードと称されるもう一つのモードがあるが、それは移
動相の組成を分離期間中所望の結果を得るために変化さ
せる必要がある、より複雑な場合に対応する。
【０００５】液体クロマトグラフィーの動作のために、
「低圧」法即ち「上流傾斜」法か、「高圧」法即ち「下
流傾斜」法か、何れかが使われる。
【０００６】「低圧」ポンプシステムでは図１に示すよ
うに、１つのポンプＰだけが使用され、その入口は混合
用の室ＭＣに接続されている。溶剤Ａ，Ｂ，Ｃを含むタ
ンクがこの混合室ＭＣに溶剤Ａ，Ｂ，Ｃ毎にソレノイド
弁、ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３によって接続されている。
付属する制御装置ＰＣが注入される溶剤の間の所望の濃
度比の関数としてのそれぞれの開放時間の間の予め定め
る比を観察しながらソレノイド弁の開き具合を１つ１つ
調整する。コラムＳＣから来る溶離液の通過は検知器Ｅ
Ｓによつて検知される。
【０００７】この型のシステムは唯一のポンプで動作す
るという利点をもつが、その動作方法に固有の欠点もも
っている。各ソレノイド弁（例えばＥＶ２，ＥＶ３）が
開く時、慣性のためにタンクから来る供給用パイプの中
の溶液はポンプの吸引力によって加えられる強い加速に
すぐに従うことを妨げられる。すると空洞化現象の発生
する泡が生じる。結果として、得られた混合は正確さを
失い、継続的に液体に混入したガスの割合によって、瞬
間の流量が変化することを免れない。ガスを生成するこ
とにより影響をうけた溶液が互いに混合されるとこの効
果は増幅される。
【０００８】「高圧」ポンプシステムでは、図２に示す
ように、溶液毎に１つのポンプが使用され、すべてのポ
ンプＰＡ，ＰＢ，ＰＣの出口がダイナミック型の混合室
ＭＣに並列に接続される。溶液の混合は各ポンプの流量
比を保ったまま行われる。混合は高い圧力の下で行われ
るから、泡の生成は殆どの場合は防ぐことができ、各成
分の割合は各ポンプの流量を制御することによって容易
に決定できる。この型のポンプの欠陥は、「低圧」シス
テムで得られるものと比べて動作のダイナミックが減少
することである。事実、その流量は出口の圧力に大きく
依存し、その流量のダイナミックは５から１０の比で減
少するので、得られる傾斜は正確さを欠く。
【０００９】使用するポンプは一般に１乃至数個のピス
トンを含み、これらは動力手段によってポンプ胴体の中
を交互に動かされる。ピストンはロータリ・カムと接触
を保つ。カムの形とその偏心度、および／又はその駆動
速度は汲み出される液体の流量を変化させるために調整
される。ピストンはまたボールによってナットと接触し
ている。これらのナットはエンドレスのねじによって交
互に動かされる。１乃至数個の直流又はステッピングモ
ータがマイクロ計算機によって制御されてねじを回転さ
せる。
【００１０】例えば、特許ＥＰ４０,１６１号、ＥＰ１
９４,４５０号又はＥＰ３０９,５９８号等は液体クロマ
トグラフィーに使用するためのポンプとその実施例につ
いて記述していて、その中でポンプは数種の溶剤につい
て溶離傾斜を得るためにソレノイド弁と協動している。
【００１１】
【解決すべき課題】従来技術の前記のような欠陥を改善
し一定流量をフレキシブルに調整できるポンプシステム
を提供することが課題である。
【００１２】
【課題を解決する手段】本発明のポンプシステムはモジ
ュール型のものとして、課題を解決する。この方式で
は、単位のポンプモジュールを組合わせることによっ
て、容易に構成を変更できる大きな自由度を得ることが
でき、実際の駆動手段そのものの構造を変えることなし
に自由にシステムの動作特性を変更することができる。
【００１３】本発明のポンプシステムはそれぞれが吸い
込み位相と放出位相とをもつ往復運動ポンプユニットを
直列に組合わせることによって得られるポンプセットを
少くとも１式含む。これらのポンプユニットは相互に位
相をずらしてある。各ユニットはポンプ胴体の中を密着
しながら滑動し、調節可能な往復運動手段と協動するピ
ストンを含む。
【００１４】本発明のポンプシステムの特徴は各ポンプ
セットがそれぞれ少くとも１ケの一次ポンプユニットを
含む１より大きい数であるｎ個の一次ポンプモジュール
を含み、各モジュールが吸い込み位相の間だけ開く一方
向性の制御手段をもつｎ本のパイプでｎ個の液体タンク
のそれぞれに接続されていることと、該セットが更に１
つの二次ポンプユニットと１つの収集ヘッドとを含み、
これらがｎ個の非可逆弁によって前記ｎ本のパイプと並
列に接続されていて、二次ポンプユニットを動作させる
ための往復運動変位手段が一次ポンプユニットが収集ヘ
ッドに向けて放出する液体の一部を間欠的に吸い込み、
その後その液体を収集ヘッドに向かって放出して、収集
ヘッドからシステム外に出る流量を実質的に常に一定に
保つことである。
【００１５】１つの実施例では各一次ポンプモジュール
が、一次ポンプユニットより上流に更に第２のポンプユ
ニットを含んでいて、この第２のポンプユニットの往復
運動変位手段が吸い込み期間に流量をほぼ一定にするの
に適している。
【００１６】第１のポンプユニットの往復運動変位手段
はその放出位相の開始に先立って、放出されるべき液体
を前もって圧縮しておくのに適していることが好まし
い。
【００１７】１つの実施例において、各ポンプユニット
の往復変位手段は例えばナット即ちねじつきのリングと
ねじつきのロッドとを含み、ナット即ちねじつきのリン
グをねじつきロッドに対して一方向又は反対方向に動か
し、それによってポンプユニットのピストンを駆動す
る。ポンプユニットの変位を制御する手段は各一次ポン
プユニットの放出の期間に収集ヘッドに入る液体の総量
が二次ユニットに吸い込まれる量のほぼ倍になるように
制御する。
【００１８】ポンプユニットの往復変位手段はモータに
よって回転させられて偏心度を調整できるエキセントリ
ックなカムであってもよい。カムの偏心度は一次ポンプ
ユニットの放出の期間に収集ヘッドに入る液体の総量が
二次ユニットのピストンによって吸い込まれる量のほぼ
倍になるように選択される。
【００１９】制御セットは例えば、各ポンプユニットの
圧力を測定する手段と、各ポンプユニットのピストンの
位置を検出する手段と、該測定手段と検出手段とに接続
されて、収集ヘッドの中に開いている一次モジュールの
液体放出量を適当な一定の放出量とするためにそれらの
ピストンを動かすようにプログラムされている、マイク
ロ計算機とを含む。
【００２０】制御セットは前記測定器と検出器とから来
る信号を収集するためのインターフェイスモジュール
と、各ピストンに対する駆動手段を制御するためのイン
ターフェイスモジュールとを含んでいてもよい。
【００２１】別の実施例ではポンプシステムは収集ヘッ
ドの入口に並列に接続されている少くとも２ケの一次ポ
ンプモジュールを含み、その各々が少くとも１ケのポン
プユニット（普通第１、第２の２つのユニット）を含
み、収集ヘッドから流出する一定流量の液体混合物の中
で各モジュールからの液体が定められた割合を占めるよ
うに制御セットが一次ポンプモジュールの中のポンプユ
ニットのピストンを動かすようにプログラムされてい
る。
【００２２】制御セットはまた各一次ポンプモジュール
の第２のポンプユニットによって、そのモジュールの吸
い込む液体の量を決められた割合にするようにプログラ
ムされることもある。
【００２３】１つの実施例において、各ポンプユニット
の駆動手段がインターフェイスモジュールを介してマイ
クロ計算機によって制御されるモータと、モータのロー
タと一体となっているナットとボールスラストによって
このユニットのピストンと接しているねじ切りされたロ
ッドとを含んでいる。
【００２４】各ポンプユニットが反対方向に動く２つの
ピストンと、それらを一緒に又は別々に駆動してポンプ
システムの信頼度を増すようにする手段とを含むことも
ある。
【００２５】本発明のシステムは大きな安定度で数個の
タンクから並列に入ってくる液体の精密な混合割合と放
出量とを得ることができる。吸い込み量を安定させるこ
ともできる。各ピストンの変位のパターンをソフトウェ
アで正確に制御できるので、これらを実現するのは容易
である。
【００２６】ポンプモジュールの直列又は直列／並列の
構成の変更によって必要となる動作条件の修正も同じ理
由で容易に行うことができる。
【００２７】ピストンの動きを精細に制御できるので、
吸い上げ位相における強すぎる加速度による過渡現象を
避け、気泡の生成を予防することもできる。
【００２８】液体が収集ヘッドで高圧で混合されるの
で、物理−化学的相互反作用からくる気泡の出現も予防
できる。
【００２９】
【実施例】本発明のポンプシステムはポンプモジュール
から成る。
【００３０】各ポンプモジュール（図３，４）は円筒型
の内部空洞２をもつポンプ胴体１を含む。ロッド３が胴
体の底にある開口から内部空洞２の中に一部分を密着さ
せて入っている。シール手段４がロッドの回りを封止し
内部空洞を隔離する。ロッド３はヘッド５をもつ。ヘッ
ドと胴体の底との間にばね６があって、ピストンに常時
吸い込み方向の力を与えている。
【００３１】胴体の反対側で内部空洞２は吸い込み位相
の間開く一方向弁８のあるパイプ７と流通していて、吸
い込み位相の時ロッド３は例えばボールチェック弁のよ
うに後退する。圧力検知器Ｃは例えば弁８の下流のパイ
プ７の中に置かれている。
【００３２】第１の実施例（図３）では、ボールスラス
ト１０によってヘッド５と接するエンドレスねじ９の並
進運動によってロッド３を内部空洞２の中に深く又は浅
く挿入する。ねじ９を並進させる手段は例えばねじにか
み合っているナット１１を含んでいて、ナットは例えば
定置電気モータ１２のロータの軸の空洞の中にとりつけ
てあって回転させられる。ねじの並進運動の方向はモー
タの回転方向をポンプの半サイクル毎に反転させること
によって変えられる。
【００３３】第２の実施例（図４）では、ロッド３の内
部空洞への挿入の深さはヘッド５と接するカム１３の回
転によって決められる。カムの軸１４はモータ１５によ
って回転させられる。空洞２への挿入の深さの決定は軸
に接するカムの偏心度を変えることによって行われる。
【００３４】本発明のポンプシステムは少くとも１ケの
一次ポンプＰ（図５）又は直列な２ケの一次ポンプ（図
６）を、一次ポンプと位相をずらしてある二次ポンプＳ
と直列に相互接続したものからなる、少くとも１つのポ
ンプモジュールを含む。一次ポンプモジュールは溶剤の
ような汲む出すべき液体を含むタンクＲと、一方向性の
非可逆弁Ｖ１をもつパイプＴによって流通している。該
液体を収集ヘッドＣＨに流すための第２の非可逆弁Ｖ２
が該パイプの一次モジュールから見て下流の所に挿入さ
れている。放出位相の間二次モジュールＳが（図示して
いない）クロマトグラフィーカラムへ向けて該液体を例
えばパイプＴＳ経由で収集ヘッドＣＨの中に流し込む。
【００３５】一次ポンプＰのピストンＰＡの放出位相の
間（位相ｊはＯからΠの間）、容量△ＶＡを前方移動則
ｆ(ｘ)に従って収集ヘッドＣＨに向けて押し出している
時二次モジュールのピストンＰＳには容量△ＶＳ＝△Ｖ
Ａ／2 を後方移動則ｇ(ｘ)に従って、一次モジュールに
よって押し出される容量△ＶＡの中から吸い上げること
が命令される。従ってパイプＣＨに向けられる容量は△
ＶＡ／2 となる（△ＶＡ−△ＶＳ）。同じ一次モジュー
ルのピストンＰＡが汲み上げ位相（位相ｊはΠから２Π
の間）になり弁Ｖ２が閉じられると、二次モジュールの
ピストンＰＳは放出位相になり、先に吸い上げた容量△
ＶＳ＝△ＶＡ／2 をパイプＴＳに向って押し出す。
【００３６】移動則ｆ(ｘ)とｇ(ｘ)とが、それらの微分
係数の和ｆ'(ｘ)＋ｇ'(ｘ)が常に一定であるように選ば
れていれば、パイプＴＳを通過させられる容量は常に一
定になる。二次ポンプＳの放出位相の間、即ちΠと２Π
の間（図９Ａ，９Ｂ）ピストンＰＳにはｙ＝ａｘ＋ｂと
いう公式の直線的な動きが課せられ、一定の流量を保
つ。ここで直線ｙの傾斜はａ＝ｆ'(ｘ)＋ｇ'(ｘ)であ
る。一次ピストンＰＡの速度ｆ'(ｘ)は逆方向移動の位
相に入るけれどここではゼロになると考えられる。何故
ならばパイプＣＨ中の液体に及ぼす効果は弁Ｖ２の閉じ
ることによって阻止されるからである。
【００３７】この状態の観察によれば比較的低い圧力の
液体についてのみ一定の流量を与える。この場合圧縮が
無視出来るからである。反対の場合、吸い込み位相の
時、一次ポンプの室内の圧力がほぼ大気圧に近いことを
考慮に入れなければならない。放出を始めることができ
るまでに一次ポンプの室内の圧力を二次モジュールの圧
力にまで上げておかなければならない。それ故ｊ＝２Π
の時必要な放出圧力に到達する時間があるように（図９
Ａの）吸い込み曲線ｆ２(ｘ)に従うことが望ましい。
【００３８】図６の実施例では、ポンプシステムは１つ
のタンクＲに同じパイプ上で直列になつている２つの一
次ポンプＰとＺとを含む。一次ポンプＰと二次ポンプＳ
との変位図（図１０Ａ，１０Ｂ）は図５の実施例の対応
するユニットのものと同じである。上流の一次ポンプユ
ニットＺはそのピストンがＯと２Πの間ではＶ／2 −Ｖ
／2 まで直線的に動き、Πと２Πの間では二次ユニット
ＳのＯからΠの動きと大きさが等しく符号が逆の動き方
をする（図１０Ｃ）。
【００３９】この実施例の特徴は吸い上げ位相の間も流
量が一定なことである。これは特に模擬移動床クロマト
グラフィーの動作や吸い込み管が長くて空洞がガス気泡
を生成し易い時などに適している。
【００４０】吸い込み期間中の空洞現象を防ぐために
は、一次ピストンＰＡの移動則ｆ(ｘ)をその加速度ｆ''
(ｘ)が一定になるように選ぶ。
【００４１】図７の実施例では数個の入口をもつ収集ヘ
ッドＣＨを用いることによって溶離傾斜を得る。図示の
例ではシステムは３ケの一次ポンプモジュールＰ1，Ｐ
2，Ｐ3 をもち、それぞれが非可逆吸い込み弁Ｖ11〜Ｖ1
3 をもつパイプＣＡ1〜ＣＡ3を通って混合されるべき３
つの液体を含む３ケのタンクＲ1，Ｒ2，Ｒ3 とそれぞれ
パイプで連通している。パイプＣＡ1，ＣＡ2，ＣＡ3 は
非可逆弁Ｖ21，Ｖ22，Ｖ23によって収集ヘッドＣＨに対
して開かれる。システムには唯１つの二次モジュールＳ
があり、これは自由に収集ヘッドＣＨと連通している。
【００４２】その数が何個であっても一次モジュールＰ
は互いに同位相で動作する。それぞれのモジュールから
収集ヘッドＣＨに放出されるべき液体の割合は先の例の
ように次のようにした場合それぞれのピストンの動くス
トロークを変えることによって調節することができる： − ３つの一次モジュールの室の容量△Ｖ(Ｐ1)、△Ｖ
(Ｐ2)、△Ｖ(Ｐ3)の和は二次モジュールＳによって吸い
上げられ、放出される容量の２倍になるようにする。そ
れ故このポンプシステムの流量は常に一定であり、そし
て − 移動則の微分係数ｆ'1(ｘ)，ｆ'2(ｘ)，ｆ'3(ｘ)の
和と、ｇ(ｘ)とは常に一定であり、一次ピストンの速度
ｆ'(ｘ)は逆移動の位相ではゼロであるという、前と同
じ前提である。
【００４３】より一般的にはｎ(ｎ＞1) を一次モジュー
ルの数とし、ａを常数として、一次ピストンの移動スト
ロークが次のように調節されているとする。即ち 又、次の等式が常に成立する： ｇ'(ｔ) ＋ 〓n ｆ'n(ｔ)＝ａ (2)
【００４４】ここで ｆ'n(ｔ) は一次ポンプＰn のピス
トンの変位速度である。
【００４５】そのような条件の下で、一次モジュールＰ
のレベルで、どのような構成要素の割合に変化があって
も二次ポンプユニットは排出する流れを一定に保つこと
によってシステムが同じ流体の量を排出するように動作
する。
【００４６】図７の実施例では、これらの条件は駆動用
モータのそれぞれに適当な回転の方向と速度とを常に与
えることによつて達成する。
【００４７】図８の実施例では、それぞれのピストンに
関連するカムＣP1〜ＣP3 および二次ピストンのカムＣ
ｓを同じモータ１５で駆動することができる。しかし各
ピストンに伝えるべき往復運動をもっと正確に制御する
ためには各カムに別々のモータを使うことが好ましい。
【００４８】カムＣP1〜ＣP3の偏心量は混合すべきそれ
ぞれの液体量の割合の関数として、一次ポンプＰ1，Ｐ
2，Ｐ3 の偏心度の和が、単一の一次ポンプが使われた
場合のカムの偏心量ｄに等しくなるように制御される。
ここに示す例では、３つのポンプの流量の構成分はカム
ＣP1〜ＣP3 を調整することによって、０.５ｄ，０.３
５ｄ，０.１５ｄの割合で混合される。
【００４９】空洞化を避けると共に一定の加速度を得ら
れるようにする、一次ピストン駆動用のカムの実施例は
例えばパラボラの弧から成るカムの形を選択することか
ら成る。
【００５０】図１２のポンプシステムはインターフェイ
スカード１８をもつマイクロ計算機１７を含む制御セッ
トにより制御される。角エンコーダＡＣ1，ＡＣ2，ＡＣ
n およびＡＣs はそれぞれｎ個（ｎＺ1）の一次モジュ
ールＰ1〜Ｐn および二次モジュールＳの各々と関連す
る。これらの角エンコーダから来る信号は、図１２の場
合はねじの回転の角度とその方向を示すものであり、図
４から８までの実施例では各カムの回転の角度と方向を
示すものであるが、何れもマイクロ計算機と関係するイ
ンターフェイスカード１８に受けとられる。各モジュー
ルの中の圧力を測定するための圧力検知器Ｃ1，Ｃ2，・・
・Ｃn およびＣs もこのカード１８に接続されている。
ピストンを駆動するために用いられる電気モータ（低慣
性の直流モータ又はステッピングモータ）は電力インタ
ーフェイス１９から給電され、インターフェイス１９自
身は電源２０に接続されている。
【００５１】マイクロ計算機１７は角エンコーダＡＣと
圧力検知器Ｃによって供給されるデータから各モータ１
２の回転の方向と回転速度とを決める制御信号を作り出
して、継続的に一定の流量を得るようにし、且つ例えば
式(1)と(2)、および図９，１１，１４の変位曲線に従っ
て空洞化現象を避けるようにプログラムされている。
【００５２】各ポンプの配分を修正しなければならない
場合、各一次ピストンの変位則は単に制御ソフトウェア
を修正することで変更ができる。システムから供給され
る混合物の割合はこのようにして、流量や規則性を変え
ることなしに任意に修正することができるのである。
【００５３】ポンプユニットＰ，ＳおよびＺによってい
ろいろな組合わせができる。
【００５４】基本的なポンプシステムは上述のように、
収集ヘッドＣＨに連結する少くとも１つの一次モジュー
ル（１つの一次ポンプユニットＰ又は２つの一次ポンプ
ＰとＺとを直列にしたもの）と１つの二次ポンプＳとを
含む（図５，６）。この基本的な組合わせは数ケの一次
モジュールを並列に１つの収集ヘッドＣＨに連結するこ
とによって容易に修飾することができる（図１２）。
【００５５】例えば図１３の実施例のように、１つの収
集ヘッドＣＨにそれぞれ２つの一次ポンプユニットＰと
Ｚとを直列にしたものを含む一次モジュールの列を数系
統接続することもできる。モジュールＰＡ，ＰＢ，ＰＣ
とモジュールＳとは図１４Ａ，１４Ｂに示すように、図
７，１０に示すと同じように動作する。モジュールＺ
A，ＺB，ＺC は図１４Ｃの変位図に従うように制御され
る。これらによるパイプの延長の割合は図６の単一のモ
ジュールＺの時と同様であり、それぞれの溶離傾斜によ
る比例係数をもつ。
【００５６】各単一のピストンポンプユニットを反対に
配列された２つのピストンをもつモジュールにおき代
え、これらを気圧による手段によって各駆動制御（ねじ
／ナット又はカム）に接続し、それぞれの接続をソレノ
イド弁によって制御するようにすることも本発明の範囲
に属する。ポンプユニットを駆動する為には１つのピス
トンで十分である。それ故保守のためや故障の場合には
ソレノイド弁を切換えることによっていくつかの中の１
つのピストンだけを切り離して処理することも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】低圧ポンプシステムとして知られる型のシステ
ムの例を示す。
【図２】高圧ポンプシステムとして知られる型のシステ
ムの例を示す。
【図３】ボールねじの回転によって駆動される往復運動
ポンプユニットを示す。
【図４】カムの回転によって駆動される同様のポンプユ
ニットを示す。
【図５】ピストンを動かすのにボールねじを用い、１つ
の収集ヘッドをもつ、本発明の第１の実施例を示す。
【図６】ポンプモジュールが直列な２つの一次ポンプユ
ニットを含む、別の実施例を示す。
【図７】数ケの一次ポンプユニットを並列に１つの収集
ヘッドに連結するシステムの具体例を模式的に示す。
【図８】図７と同様の第２のポンプシステムのピストン
をカムで動かすことを示す。
【図９Ａ，９Ｂ】図５について、一次および二次ピスト
ンのそれぞれの変位振幅ｆ(ｘ)，ｇ(ｘ)が１つの一次ポ
ンプモジュールのポンプサイクルの間にどう変化するか
を図式的に示す。
【図１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ】図６について、一次およ
び二次ピストンのそれぞれの変位振幅ｆ(ｘ)，ｇ(ｘ)が
直列な２つの一次ポンプをもつ図６の実施例においてど
う変化するかを図式的に示す。
【図１１Ａ，図１１Ｂ】図７について、種々の並列な一
次モジュールと二次モジュールのピストンのそれぞれの
変位振幅ｆ(ｘ)，ｇ(ｘ)が１つのポンプサイクルの間に
どのように変化するかを図式的に示す。
【図１２】本発明のシステムの具体化に適する制御セッ
トを図式的に示す。
【図１３】２つのポンプユニットを直列にしたモジュー
ルを並列接続して用いるモードを示す。
【図１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ】図１３の一次ピストンと
二次ピストンとを制御する場合に得られる対応する変位
を示すダイヤグラムである。 ３ ピストンのロッド ４ シール手段 ８ 非可逆弁（一方向弁） ９ エンドレスねじ １０ スラストヘッド １１ ナット １２ 定置電気モータ Ｐ，Ｓ： それぞれ一次ポンプモジュール，二次ポンプ
モジュール ＰＡ，ＰＢ，ＰＣおよびＰ1，Ｐ2，Ｐn ：一次ポンプユ
ニット又は単に一次ポンプ Ｚ： 第２の一次ポンプユニット ＣＨ： 収集ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランソワ クヤール フランス国 56450 ノヤロ ラ メテリ ドゥ ポン（番地なし) (72)発明者 ドミニク ガルニエ フランス国 78630 オルジュヴァル ル ュー ド ラ ヴェルト サル 87番

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 共通の収集ヘッド（ＣＨ）の出口から流
    出する液体量を常にほぼ一定に保つポンプシステムにお
    いて、該システムが：調整可能な往復変位手段の動作に
    よってポンプ胴体（１）の中を内壁に密着して摺動する
    ピストン（３）の往復変位により交互に吸込み位相と放
    出位相で動作する一次ポンプ手段と二次ポンプ手段及び
    該一次および二次ポンプ手段がパイプによって連結され
    る共通の収集ヘッド（ＣＨ）を含み、 該二次ポンプ手段は該一次ポンプ手段に対して位相をず
    らして動作し、該一次ポンプ手段が放出する液体の一部
    分を間けつ的に吸込み、その後前記収集ヘッド（ＣＨ）
    に連結するパイプ（ＴＳ）にこれを放出すること；該一
    次ポンプ手段はそれぞれが少くとも１個のポンプユニッ
    トを含むｎ（ｎ＞１）個の一次ポンプモジュール（Ｐ）
    を含み、該モジュールはそれぞれ第１の一方向性弁（Ｖ
    １）によって液体のタンク（Ｒ）と連結していて、該タ
    ンクから吸い込んだ液体を第２の一方向性弁（Ｖ２）を
    経由して収集ヘッド（ＣＨ）に流入させること；前記二
    次ポンプ手段は少くとも１個の二次ポンプ（Ｓ）を含
    み、一次ポンプモジュール（Ｐ）から来る液体の一部分
    を収集ヘッドに間けつ的に流入させられること；前記一
    次ポンプモジュールのピストンを動かす変位手段によっ
    て前記ｎ個の一次ポンプモジュールから流出される液体
    量の和が、前記二次ポンプユニット（Ｓ）によって流出
    される液体量と常に等しいように制御すること、および
    前記二次ポンプ（Ｓ）のピストンを動かす変位手段が、
    少くとも前記第２の一方向性弁（Ｖ２）が開いている時
    間の間ｎ個の前記一次ポンプユニット（Ｐ）のピストン
    の変位量の和と、該二次ポンプのピストンの速度とが一
    定となるように、変位則ｇ（ｔ）を常に与えるのに適す
    ることを特徴とするポンプシステム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のポンプシステムにおい
    て、前記一次ポンプモジュールがそれぞれ直列に連結さ
    れている第１および第２のポンプユニット（Ｐ，Ｚ）を
    含み、該第２のポンプユニット（Ｚ）が吸い込み位相の
    間ほぼ一定の流量を与えるために前記往復変位手段と協
    動することを特徴とするポンプシステム。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２の何れかに記載のポンプ
    システムにおいて、各一次ポンプユニット（Ｐ）に関連
    する往復変位手段が各放出位相の始まる前に放出する液
    体を前もって圧縮しておくのに適することを特徴とする
    方法。
  4. 【請求項４】 前項までの何れか１つの請求項に記載の
    ポンプシステムにおいて、各ポンプユニット（Ｐ，Ｚ，
    Ｓ）に関する往復変位手段がねじつきリング状ナット
    （１１）とねじつきロッド（９）、該ナット（１１）を
    該ロッド（９）に対して一方向および反対方向に交互に
    動かし、これによってピストン（３）を駆動するための
    駆動手段（１２）、および前記一次および二次ポンプユ
    ニットのピストンの変位を請求項１に規定する変位則を
    満足するように制御するのに適する制御セット（１７）
    を含むことを特徴とするポンプシステム。
  5. 【請求項５】 請求項１から３までの何れか１項に記載
    のポンプシステムにおいて、各ポンプユニット（Ｐ，
    Ｚ，Ｓ）に関する往復変位手段が、モータ（１５）によ
    って回転させられて偏心度を調整し得るカム（ＣＳ，Ｃ
    p1，・・・Ｃpn）を含み、収集ヘッドに放出される混合物
    の中の各ポンプからの液体の量を予め定めた割合とする
    ように各カムの偏心度を選び、カムの回転を制御するた
    めの制御セット（１７，１８，ＡＣ）が各一次ポンプユ
    ニット（Ｐ）のピストンを請求項１に規定する液体量の
    和を流出させるように駆動することを特徴とするポンプ
    システム。
  6. 【請求項６】 前項までの何れか１つの請求項に記載の
    ポンプシステムにおいて、制御セットが一次ポンプ手段
    から来る液体の量の総和を二次ポンプユニット（Ｓ）の
    ピストンの吸い込む量のほぼ２倍となるように制御する
    のに適することを特徴とするポンプシステム。
  7. 【請求項７】 前項までの何れか１つの請求項に記載の
    ポンプシステムにおいて、制御セット（１７）が各ポン
    プユニットの圧力を測定するたの手段（Ｃ1〜Ｃn，Ｃ
    s）とポンプユニットの各ピストンの位置を検出するた
    めの手段（ＡＣ1〜ＡＣn，ＡＣs）と、該測定手段およ
    び検出手段に接続され、複数個の一次ポンプモジュール
    に適する定められた流出量を得るようにそれぞれのピス
    トンを動かすようにプログラムされたマイクロ計算機
    （１７，１８）とを含むことを特徴とするポンプシステ
    ム。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載のポンプシステムにおい
    て、制御セットが前記該測定手段と検出手段とによって
    供給される測定信号を取得するためのインターフェイス
    モジュール（１８）とそれぞれのピストンに対する駆動
    手段を制御するためのインターフェイスモジュール（１
    ９）とを含むことを特徴とするポンプシステム。
  9. 【請求項９】 前項までの何れか１つの請求項に記載の
    ポンプシステムにおいて、該システムが収集ヘッド（Ｃ
    Ｈ）の入口に並列に接続されている数個の一次ポンプモ
    ジュールを含み、各モジュールが少くとも１つのポンプ
    ユニット（Ｐ）を含み、制御セット（１７，１８）が該
    ポンプシステムによって一定の流量の液体混合物の中の
    各液体の定められた割合を得るように一次ポンプモジュ
    ールのピストンを動かすようにプログラムされているこ
    とを特徴とするポンプシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載のポンプシステムにお
    いて、制御セット（１７，１８）が吸い込まれる流体を
    各一次ポンプモジュールの第２のポンプユニット（Ｚ）
    によって一定流量にするようにプログラムされているこ
    とを特徴とするポンプシステム。
  11. 【請求項１１】 各ポンプユニットが反対方向の２つの
    ピストンと、それらを一緒又は別々に駆動する手段とを
    含むことを特徴とする前項までの何れか１つの請求項に
    記載のポンプシステム。
  12. 【請求項１２】 ピストンを動かすための変位手段が吸
    い込み位相の間種々のピストンに加わる加速度を一定に
    保つのに適していることを特徴とする、前項までの何れ
    か１つの請求項に記載のポンプシステム。
JP7302027A 1994-10-26 1995-10-26 流出液体量をほぼ一定に保つポンプシステム Pending JPH08284809A (ja)

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