JPS605798A - パルスモータ運転装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は制＠１対象をパルスモータで動作させる場合の
パルスモータの運転方式に関する。

〔発明の背景〕

液体クロマトグラフにおいて送液ポンプは溶離液を分離
カラムに供給したり、捷た分離カラムからの浴出液に発
色液を加えるなどしている重要な部分である。そして分
離分析の高速化のためには筒圧ポンプが要求され、さら
に高感式分析のためにはポンプの吐出流に脈流のない無
脈流ポンプが要求される。

ポンプの脈流は圧力変動として間接的に検知されるが、
脈流の主々原因は、例えば往復動形プランジャーポンプ
においては、プランジャーが吸引行程から吐出行程へ移
るときに、シリンダー内に大気圧で吸引された液体がい
きなり高圧流路に切換るためシリンダー内の液体が圧縮
され、その量が減少し、吐出流が減少し脈流となる。そ
の結果として圧力低下として検知される。

このためフィードバック回路により、圧力低下を検知し
パルスモータを加速させて圧力変動を補正するように制
御していた。

しかしこれには次のような欠点があった。

圧力低下を検知することによりパルスモータを高速で加
速しなければならないがパルスモータは急救に加速でき
ない欠点をもっている。

パルスモータは自起動周波数領域内では任意に加速する
ことができるが自起動周波数領域を越えて加速するとき
には、パルスモータが脱調しないようフィードバックル
ープの応答を達＜シたり、さらに増巾器を低くしだりし
てパルスがゆっくり増加するようにしていた。しかしこ
れは脱調は防げるが、今度は圧力が規定の値に達してパ
ルスレー）ｅ下げたときフィードバックルーズの応答を
遅くしであるためパルスレートが急に下がらずにゆっく
り下がってしまう。このためパルスモータは余分に−ｊ
速回転をすることになりその分だけポンプの吐出量が増
え過吐出による脈流となっていた。

一方、発光分析装置は試料を高温に熱して発光させその
元素固有のスペクトル線の強度を測定し試料の濃度を測
定するものであるが、希土類を含む数十種の元素を分析
するにはそれぞれの元素のスペクトル強度を測定するた
め分光器の波長もそれぞれに設定する必要がある。

発光分析で必要なのは各元素固有の分析線のスペクトル
で、それ以外のスペクトルは測定する必要がない。そこ
で分光器の波長駆動用パルスモータを分析線の近くの波
長までは高速でスキャンし、分析線の近傍だけを低速で
スキャンし精密に測定する。そして低速から高速へ、ま
た高速から低速へのつなぎは、パルスレートに傾斜をも
たせたスローアップ・スローダウン方式をとっていた。

これはパルスモータを高トルク、高速で使用する場合に
自起動領域からスルー領域へ移るときの常套手段である
。

コノスローアップ・スローダウンは数十徨の元素のため
には数十回くり返すため時間がかかりまたその分だけ試
料量も多く必要とガる欠点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は、パルスモータの駆動条件を変え
ることにより制御対象の動作を有益なものとし得るパル
スモータ運転方式を提供することにある。

本発明の第２の目的は、フィードバックループの応答を
パルスモータの性質に合せた不可逆カ時定数回路を効果
的に発揮させることにより、良好な圧力制御を得る徴証
送液ポンプを提供するにある。

本発明の第３の目的は波長スキャンのパルスモータの駆
動方法を変えることによ抄分析時間の短縮をはかった分
析装置を提供するものである。−〔発明の概要〕 本発明ハ、パルスモータをスローアップ・スローダウン
が分析時間を長くしていることに着目し、この解消手段
として、スローアップ・クイックダウンとして減速時の
時間を短縮させたものである。

本発明の望ましい実施例では、ポンプの脈流がパルスモ
ータの速度制御を行うフィードバックループ内にパルス
モータ回路に一般に使われているスローアップ・スロー
ダウンが脈流を大きくしている原因であることを実験に
より確認し、この脈流の解消手段としてフィードバック
ループ内にコンデンサへの充電と放電との時定数を異な
らしめた不可逆時定数回路を付加することにより、スロ
ーアップ・クイックダウンによりパルスモータの制御を
良好がらしめ過吐出による脈流を無くすようにした。

〔発明の実施例〕

第１図は、従来から知られている微量送液ポンプの動作
原理図である。

ポンプ１はハートカム１１、プランジャー１２、シリン
ダー１３、逆止弁１４等から成る。

ポンプ１の吐出側は圧力検知素子２を通り分離カラム７
へ配管されている。

圧力検知素子２の出力電圧は抵抗Ｒ，＋　、Ｒ２を介し
てスイッチＳ１１増巾器Ａ２へ接続される。

増巾器Ａｌはホールドアンプでスイッチｓｌがａ接点側
にあるときは増巾器１の反転増巾器として働き、スイッ
チ８１がｂ接点側にあるときはホールドアンプとして働
くものとする。

増巾器Ａ２はコンパレータで圧力検知素子２の電圧と増
巾器Ａ２の出力電圧とを比較増巾する。

そしてＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３”Ｒ４のときは増巾器ＡＩは増
巾器１の反転増巾器となるから圧力検知素子の電圧がＶ
のときは増巾器Ａｌの出力電圧は一■でコンパレータの
出力電圧は零である。

増巾器Ａ３は加算増巾器で流量設定器３の電圧とスイッ
チＳ２の電圧を加算する。スイッチＳ２がａ接点側のと
きは加算電圧は零で、スイッチＳ２がｂ接点側のときは
コンパレータの出力電圧を加算する。

増巾器Ａ３の出力電圧は抵抗Ｒ７％　コンデンサＣ２の
フィルタ回路を通り、電圧−周波数変換器４（以下ＶＦ
コンバータと記す）の入力端に入る。

パルスモータ５はＶＦコンバータ４のパルス数に比例し
て歩進する。

パルスモータ５はポンプ１のバー　トカム１１を駆動し
同時にカム６を駆動する。カム６にはスイッチＳが取付
られスイッチＳはスイッチ５ｌｓＳ２を構成する。

動作を説明すると　７％−）カム１１の変位は第２図（
ａ）の如くで半回転が吐出行程、半回転が吸入行程で一
方のプランジャーが吐出行程のときは他のプランジャー
は吸入行程となる。

吐出圧力が零であれば大気圧でシリンダー１３内に吸入
された液体は脈流なしに吐出するが、吐出側に背圧があ
るときには第２図（ｂ）の如くノ・−トカムが吐出行程
に移っても直ちには吐出しない。

これは液体の圧縮率によるもので圧縮率の大きい液体は
ど吐出し々い時間が長くなる。

ポンプの吐出量の低下は圧力の低下として検知、される
から、圧力の低下を検知してポンプのノ（ルスモータを
所定の圧力に達するまで高速回転させればよいことにな
る。

スイッチＳはカム６により動作するがこの区間は・・−
トカム１１が吐出行程に移る前後に動作する。第２図（
Ｃ）はスイッチＳの状態図である。ノ・−トカム１１が
吐出行程に移る前に切換る。これは正常吐出時の圧力を
ホールドするためである。スイッチ８１がｂ接点側に移
ると増巾器Ａｌはホールドアンプとして動作する。この
状態では圧力が安定しているから増巾器Ａ２の入力は圧
力信号を■とすれば抵抗Ｒ４には一■が印加され、抵抗
Ｒ２には＋■が印加されるので増巾器Ａ２の入力和は零
とな抄出力も零となる。スイッチＳ２もｂ接点側に移っ
ているがｂ接点の電圧は零なので増巾器Ａ３の出力には
変化はない。従ってノくルスモータは正常回転を続ける
。

次にハートカム１１が吸入・吐出の変化点（θ＝０６　
）を通過すると液体の圧縮率のため吐出圧が低下を始め
る。圧力が低下すると圧力変換素子の出力電圧も低下し
、増巾器Ａ２の抵抗几２側の印加電圧のみが低下するか
らコンパレータとして動作する増巾器Ａ２は出力端に電
源電圧に近い電圧を出力する。

スイッチＳ２のｂｉ点に電圧が印加されると増巾器Ａ３
は入力電圧が加算され第３図（ａ）の如く出力する。

増巾器Ａ３の出力電圧は抵抗Ｒ７とコンデンサＣｚｋ介
してＶＦコンバータ４に入力される。

抵抗Ｒ７とコンデンサＣ２はＶＦコンバータの入力電圧
が急激に増加し、出力周波数が急激に増加したときにパ
ルスモータ５が応答しきれガいだめ第３図（ｂ）の如く
ゆっくり電圧を上昇させる。これはパルスモータが第４
図の如く自起動周波数領域Ａ内のパルスで駆動する場合
と、最初自起動周波数領域内で運転し、その後ゆっくり
加速を行ってスルー領域Ｂ内で運転するいわゆるスロー
アップの場合とがある。

自起動周波数領域Ａ内で加速する場合には問題ないが、
本ポンプのように高トルクでかつ高速運転するとなると
上記２つの領域にまたがって運転する場合にはスローア
ップをさせるための回路が必要となるためである。

パルスモータ５が高速回転して圧力が上昇し、圧力変換
素子の出力がｖ′からＶに達した時点で増巾器Ａ２の出
力電圧は零となる。

増巾器Ａ３のスイッチＳ２からの加算電圧が零となるの
で増巾器Ａ３の入力電圧は流量設定器３の電圧のみとな
り増巾器Ａ３の出力電圧も流量設定器３の電圧のみとな
る。

しかしここで問題なのはコンデンサＣ２に充電された電
圧は抵抗Ｒ７を介して第３ｂ図の如くゆつく抄と時間ｔ
ｓ’ｔで放電する。ＶＦコンバータ４の入力電圧が増巾
器Ａ３の出力電圧に低下する壕では余分な電圧をＶＦ’
コンバータに加えたことになりこの分だけ余分なパルス
を加えたことになるからポンプの吐出量が増加し脈流と
なる欠点を有していた。

第５図は本発明になる微量送液ポンプの原理図である。

第１図と同符号は同機能を有する。

ダイオードＤ＋は抵抗Ｒ７に直列接続され、増巾器Ａ３
の出力端とＶＰコンバータ４の入力端間にはさらにダイ
オードＤ２、抵抗Ｒ８が並列接続される。

今増巾器Ａ３の電圧が第３図（ａ）の１１の如く増加し
たとするとコンデンサＣ，にはダイオードＤｔ、抵抗Ｒ
７を通して充電しその電圧は第３図（ｂ）の如くゆっく
りと電圧が増加する。

次に第３図（ａ）のｔ２の如く減少したとするとコンデ
ンサＣ２の電圧は抵抗Ｒｓ　％ダイ、オードＤ２を通し
て放電する。放電の速さはＲ８−几９であれば第３図（
ｂ）と同様にゆっくりと放電するが、Ｒｓ＞Ｒｅとすれ
ば放電は速くなり第３図（Ｃ）の如くなる。

従ってＶＦコンバータに加える余分な電圧が小さくなり
余分なパルスも小さくなるからポンプの過吐出も小さく
なり脈流を小さくできる効果がある。

この例において、制御回路の出力とＶＦコンバータの入
力間に設けられた不可逆時定数回路は、制御回路の出力
端とＶＦコンバータの入力端間に、第１のダイオードと
第１の抵抗の直列回路と、さらに第２のダイオードと第
２の抵抗の直列回路とを、ダイオードの方向が逆に々る
ように並列接続している。そして、ＶＦコンバータの入
力とグランド間にコンデンサを接続している。

第５図においてＲ７＞＞Ｒ８ならば放電の時定数は抵抗
Ｒ８とコンデンサーＣ２で決まるからダイオードＤ１は
無くても効果は同じである。

第６図は従来の発光分析装置の原理図である。

試料１０１は発光補助装置１０２により発光し光源１０
３となる。光源１０３の光は回折格子１０４により単色
になり光電変換装置１０５によ沙測定される。１包析格
子１０４はパルスモータ１０６により駆動され、パルス
モータ１０６は制御器１０７でパルス制御される。

第７図（ａ）はスキャンパターンの図である。分析線の
近傍は低速で波長スキャンシ、その前後ではスローアッ
プ６スローダウンによす高速スキャンを行う。第７図（
ｂ）は波長と信号の関係を示す図で低速域で分析線のス
ペクトルを記録した状態を示す。第７図（ａ）において
Ｔｔは高速区間、Ｔａはスローダウン区間　Ｔ、は低速
区間、Ｔｍはスローアップ区間である。

ここでスローアップ区間Ｔ、はパルスモータの特性上や
むを得ない区間であるが、従来はＴＤもＴ、と同じにし
ていた。このためスローダウンにも時間がかかり、スロ
ープツブ・スローダウンを何十回とくや返す発光分析装
置等においてはとの時間のために全体の分析時間が長く
なる欠点を有した。

第８図は本発明の他の実施例に基づくスキャンパターン
図である。

第７図と異るのはスローダウンＴ−を短がくしたもので
ある。つまり高速区間Ｔｔの時間を長くしてスローダウ
ンＴ４の時間を短くシ、クイ峰つンとしスキャン時間の
短縮をはかった。

〔発明の効果〕

本発明を液体クロマトグラフの送液ポンプに適用すれば
、ポンプの脈流を小さくすることができるので液体クロ
マトグラフにおいて高感度分析が出来るという効果があ
る。また、光度計に適用すれば、パルスモータをスロー
アップ拳クイックダウンとすることにより分析時間を短
縮し、さらに試料量の消費を少くてすむ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の微量送液ポンプの動作原理図、第２図お
よび第３図はポンプの動作説明図、第４図はパルスモー
タの運転状況説明図、第５図は本発明の一実施例の概略
構成を示す図、第６図は従来の発光分析装置の説明図、
第７図は従来の光度計における速度パターンの図、第８
図は本発明を光度計に適用した実施例の速度パターン図
である。 ■・・・ポンプ、２・・・圧力変換素子、３・・・流量
設定器、４・・・ＶＦコンバータ、５・・・パルスモー
タ、７・・・カラム、Ｒ７、Ｒ８・・・抵抗、Ｄｌ、Ｄ
２・・・ダイオード、Ｃ２・・・コンデンサ、１０２・
・・発光装置、１０４・・・回折格子、１０６・・・パ
ルスモータ、１０７・・・制茅２目 （久） θ　ｌとθ　３６θ　□ 某３　口 く久） ｉｔ　ｉｚ　ｔ３ （Ｃ） ｔ、ｔｚ　Ｚ’Ｊ 第　６図 ＄７　固 （＋２） 波長

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、増速時と減速時のパルスレートを異るようにしたこ
   とを特徴とするパルスモータ運転方式。 ２、　パルスモータで駆動されるポンプと、該ポンプの
   吐出側に配管された圧力検知素子と、該圧力検知素子の
   出力が一定となる如くに制御する制御回路と、制御回路
   の出力をパルスに変換するＶＰコンバータからなる装置
   のパルスモータ運転方式ニオいて、上記ＶＦコンバータ
   のパルスレートハスロアツブ、クイックダウンであるこ
   とを特徴とスルパルスモータ運転方式。 ３、光度計の回折格子をパルスモータで運転する方式に
   おいて、あらかじめ設ボされた回転数をパルス数で設定
   し、回転を低速と高速の多段階で行うことを特徴とする
   パルスモータ運転方式。