(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出流路と、
互いに直列又は並列に接続された複数のプランジャポンプを有し、前記吐出流路へ送液対象の液を吐出するポンプ部であって、前記複数のプランジャポンプのうち少なくとも１つの前記プランジャポンプが、前記吐出流路へ液を吐出する吐出行程を実行していない非吐出時間中に前記吐出流路との間の連通が遮断される閉鎖ポンプである、ポンプ部と、
前記吐出流路内の圧力を送液圧力として検出する送液圧力センサと、
前記非吐出時間中における前記閉鎖ポンプの前記ポンプ室内の圧力を非吐出時圧力として検出する非吐出時圧力センサと、
前記送液圧力センサの出力と前記非吐出時圧力センサの出力に基づき、前記ポンプ室内へ液を吸引する吸引行程が完了した後でかつ前記非吐出時間中の前記閉鎖ポンプに、前記非吐出時圧力が前記送液圧力と略同一になるまで吐出動作させる予圧行程を実行させるように構成された予圧部と、
前記送液圧力が高いほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が高くなるように規定された相関関係を用い、前記送液圧力に基づいて前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成された予圧速度決定部と、を備え、
前記予圧部は、前記予圧行程において、前記予圧速度決定部により決定された速度で前記閉鎖ポンプを吐出動作させるように構成されている、送液装置。
【請求項２】
前記予圧部は、前記閉鎖ポンプに当該閉鎖ポンプの前記吸引行程が完了した直後に前記予圧行程を開始させるように構成されており、
前記予圧速度決定部は、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が前記吐出行程中の他のプランジャポンプの当該吐出行程が終了する直前に完了するように、前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成されている、請求項１に記載の送液装置。
【請求項３】
前記相関関係は、前記送液圧力と前記非吐出時圧力との差分が大きいほど前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度が高くなるように規定されており、
前記予圧速度決定部は、前記予圧行程の途中で前記相関関係を用いて前記閉鎖ポンプの吐出動作の新たな速度を決定するように構成され、
前記予圧部は、前記予圧速度決定部により前記閉鎖ポンプの吐出動作の新たな速度が決定されたときに、前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を前記新たな速度に変更するように構成されている、請求項１又は２に記載の送液装置。
【請求項４】
前記相関関係は、前記目標送液流量が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が高くなるように規定されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の送液装置。
【請求項５】
送液対象の液の圧縮率に関する情報を圧縮率として記憶する圧縮率記憶部をさらに備え、
前記相関関係は、送液対象の液の圧縮率が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が高くなるように規定されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の送液装置。
【請求項６】
前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が開始される際の前記吐出行程中の前記プランジャポンプが上死点又は上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点に達するまでに当該プランジャポンプが吐出動作することができる量を吐出動作可能量として算出するように構成された吐出動作可能量計算部をさらに備え、
前記相関関係は、前記吐出動作可能量が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が低くなるように規定されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の送液装置。
【請求項７】
吐出流路と、
互いに直列又は並列に接続された複数のプランジャポンプを有し、前記吐出流路へ送液対象の液を吐出するポンプ部であって、前記複数のプランジャポンプのうち少なくとも１つの前記プランジャポンプが、前記吐出流路へ液を吐出する吐出行程を実行していない非吐出時間中に前記吐出流路との間の連通が遮断される閉鎖ポンプである、ポンプ部と、
前記吐出流路内の圧力を送液圧力として検出する送液圧力センサと、
前記非吐出時間中における前記閉鎖ポンプの前記ポンプ室内の圧力を非吐出時圧力として検出する非吐出時圧力センサと、
前記送液圧力センサの出力と前記非吐出時圧力センサの出力に基づき、前記ポンプ室内へ液を吸引する吸引行程が完了した後でかつ前記非吐出時間中の前記閉鎖ポンプに、前記非吐出時圧力が前記送液圧力と略同一になるまで吐出動作させる予圧行程を実行させるように構成された予圧部と、
送液対象の液の圧縮率に関する情報を圧縮率として記憶する圧縮率記憶部と、
送液対象の液の圧縮率が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が高くなるように規定された相関関係を用い、前記圧縮率に基づいて前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成された予圧速度決定部と、を備え、
前記予圧部は、前記予圧行程において、前記予圧速度決定部により決定された速度で前記閉鎖ポンプを吐出動作させるように構成されている、送液装置。
【請求項８】
前記予圧部は、前記閉鎖ポンプに当該閉鎖ポンプの前記吸引行程が完了した直後に前記予圧行程を開始させるように構成されており、
前記予圧速度決定部は、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が当該閉鎖ポンプの前記吐出行程が開始される直前に完了するように、前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成されている、請求項７に記載の送液装置。
【請求項９】
前記相関関係は、前記目標送液流量が大きいほど前記予圧行程中における前記閉鎖ポンプの吐出動作の最高速度が高くなるように規定されている、請求項７又は８に記載の送液装置。
【請求項１０】
前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が開始される際の前記吐出行程中の前記プランジャポンプが上死点又は上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点に達するまでに当該プランジャポンプが吐出動作することができる量を吐出動作可能量として算出するように構成された吐出動作可能量計算部をさらに備え、
前記相関関係は、前記吐出動作可能量が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が低くなるように規定されている、請求項７から９のいずれか一項に記載の送液装置。
【請求項１１】
吐出流路と、
互いに直列又は並列に接続された複数のプランジャポンプを有し、前記吐出流路へ送液対象の液を吐出するポンプ部であって、前記複数のプランジャポンプのうち少なくとも１つの前記プランジャポンプが、前記吐出流路へ液を吐出する吐出行程を実行していない非吐出時間中に前記吐出流路との間の連通が遮断される閉鎖ポンプである、ポンプ部と、
前記吐出流路内の圧力を送液圧力として検出する送液圧力センサと、
前記非吐出時間中における前記閉鎖ポンプの前記ポンプ室内の圧力を非吐出時圧力として検出する非吐出時圧力センサと、
前記送液圧力センサの出力と前記非吐出時圧力センサの出力に基づき、前記ポンプ室内へ液を吸引する吸引行程が完了した後でかつ前記非吐出時間中の前記閉鎖ポンプに、前記非吐出時圧力が前記送液圧力と略同一になるまで吐出動作させる予圧行程を実行させるように構成された予圧部と、
前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が開始される際の前記吐出行程中の前記プランジャポンプが上死点又は上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点に達するまでに当該プランジャポンプが吐出動作することができる量を吐出動作可能量として算出するように構成された吐出動作可能量計算部と、
前記吐出動作可能量が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が低くなるように規定された相関関係を用い、前記吐出動作可能量に基づいて前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の速度を決定するように構成された予圧速度決定部と、を備え、
前記予圧部は、前記予圧行程において、前記予圧速度決定部により決定された速度で前記閉鎖ポンプを吐出動作させるように構成されている、送液装置。
【請求項１２】
前記予圧部は、前記閉鎖ポンプに当該閉鎖ポンプの前記吸引行程が完了した直後に前記予圧行程を開始させるように構成されており、
前記予圧速度決定部は、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が当該閉鎖ポンプの前記吐出行程が開始される直前に完了するように、前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成されている、請求項１１に記載の送液装置。
【請求項１３】
前記相関関係は、前記目標送液流量が大きいほど前記予圧行程中における前記閉鎖ポンプの吐出動作の最高速度が高くなるように規定されている、請求項１１又は１２に記載の送液装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）や超臨界流体クロマトグラフ（ＳＦＣ）などの流体クロマトグラフにおいて移動相を送液するために用いられる送液装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＨＰＬＣシステムに用いられる送液装置は、移動相を高圧で安定して送液する能力が求められる。そのため、２つのプランジャポンプが直列又は並列に接続されたダブルプランジャ方式の送液装置が一般的に用いられている。【０００３】
例えば、２つのプランジャポンプが直列に接続された送液装置は、上流側の１次側プランジャポンプと下流側の２次側プランジャポンプが相補的に動作するものであるが、その吐出行程として１次側プランジャポンプによる送液行程と、２次側プランジャポンプによる送液行程がある。【０００４】
１次側プランジャポンプによる吐出行程では、１次側プランジャポンプが液を吐出している間に２次側プランジャポンプは吸引動作を行ない、１次側プランジャポンプにより吐出される液の一部を２次側プランジャポンプが吸引する。２次側プランジャポンプによる吐出行程では、２次側プランジャポンプが吐出動作を行ない、その間に１次側プランジャポンプが吸引動作を行なう。【０００５】
１次側プランジャポンプによる吐出行程では、１次側プランジャポンプの吐出流量から２次側プランジャポンプの吸引流量を差し引いた流量が送液装置の送液流量となり、２次側プランジャポンプによる吐出行程では、２次側プランジャポンプの吐出流量が送液装置の送液流量となる。【０００６】
このような直列型ダブルプランジャ方式の送液装置は、１次側プランジャポンプの入口側と出口側のそれぞれに逆流を防止するバルブが設けられている。１次側プランジャポンプが吐出動作を行なうときは入口側のバルブが閉じて出口側のバルブが開き、１次側プランジャポンプが吸引動作を行なうときは入口側のバルブが開いて出口側のバルブが閉じるようになっている。【０００７】
１次側プランジャポンプの吸引動作は出口側のバルブが閉じた状態で行なわれるため、１次側プランジャポンプの吸引動作が完了した後の１次側プランジャポンプのポンプ室内の圧力がシステム圧力（ＨＰＬＣやＳＦＣの分析流路内の圧力）よりも低い状態となる。この状態で吐出動作を行なうポンプを２次側プランジャポンプから１次側プランジャポンプに切り替えると、１次側プランジャポンプのポンプ室内がシステム圧力と同じ圧力に上昇するまで１次側プランジャポンプから液が吐出されず、その結果、一時的に送液流量が低下して送液流量の安定性が低下する。【０００８】
このような問題から、２次側プランジャポンプによる吐出行程の間に、１次側プランジャポンプは液の吸引動作に加えて、ポンプ室内がシステム圧力に近い圧力にまで高められるようにプランジャを吐出方向へ駆動する予圧動作を行なうようになっていることが一般的である。【０００９】
これは、２つのプランジャポンプが並列に接続された並列型ダブルプランジャ方式の送液装置においても同様であり、一方のプランジャポンプが吐出動作を行なっている間に、他方のプランジャポンプは吸引動作と予圧動作を行なうようになっている。【００１０】
予圧動作が行なわれると、ポンプ室内に吸引された移動相が圧縮されて発熱し、移動相の温度が上昇して体積が膨張する。その後、ポンプ室から吐出された移動相は流路を流れている過程において流路壁面などによって熱を奪われて冷却され、体積が収縮する。このような体積収縮が起こると、実際の送液流量とプランジャ断面積とプランジャの駆動速度の積によって求められる送液流量の理想的な値との間に誤差が生じ、送液精度の低下や脈動の原因となる。【００１１】
移動相の体積収縮による上記の問題への対策として、移動相の発熱・冷却過程の事前知識に基づいてプランジャ速度を制御するフィードフォワード制御や、システム圧力が目標値に等しくなるようプランジャ速度を制御するフィードバック制御を行なうことが提案されている（特許文献１から５を参照。）。これらの制御を総じて熱補償制御と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】ＵＳ８５３５０１６Ｂ２
【特許文献２】ＵＳ９３６０００６Ｂ２
【特許文献３】ＵＳ８２９７９３６Ｂ２
【特許文献４】ＵＳ２０１４１９３２７５Ａ１
【特許文献５】ＵＳ２０１３３３６８０３Ａ１
【特許文献６】ＷＯ２０１７／０９４０９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のような熱補償制御により、理論上は、送液精度の低下や脈動といった問題の発生を抑制することができる。しかし、実際には、これらの熱補償制御を実施しても無視できない脈動が発生することがある。【００１４】
そもそも、脈動の原因である送液過程での移動相の体積変化は、予圧行程で発熱した移動相が、温度が上昇した状態のままポンプ室から吐出されることに起因する。したがって、予圧行程での移動相の温度上昇を抑制することができれば、脈動も抑制される。【００１５】
そこで、本発明は、送液装置の予圧行程での送液対象の液が温度上昇することを抑制できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、予圧行程中のプランジャポンプの吐出動作の速度（これを、予圧速度という。）と送液対象の液の発熱の大きさとの関係に注目した。予圧速度が低い場合、液の発熱は予圧行程中に十分にポンプヘッドに吸収される。予圧行程は等温的に行なわれるので、液の温度上昇幅は小さくなり、送液過程での液の体積変化も小さくなる。その結果、脈動が抑制される。なお、ポンプヘッドに発熱が吸収されるための時定数は１ｓから数ｓのオーダーである。【００１７】
反対に、予圧速度が高い場合、液の発熱は予圧行程中にポンプヘッドで吸収しきれない。つまり、予圧行程は断熱的に行なわれるので、液の温度上昇幅が大きくなり、送液過程での液の体積変化も大きくなる。その結果、比較的大きな脈動が発生する。【００１８】
したがって、予圧速度をなるべく低くすることが、送液対象の液の温度上昇を抑制し、脈動の発生を抑制することを可能にする。しかし、予圧速度をなるべく低くして予圧行程を等温的なものに近づけることは、容易に実現できるものではない。それは、次のような制約があるからである。【００１９】
第１の制約として、システム圧力（送液圧力ともいう。）による制約がある。液体クロマトグラフでは、システム圧力が数ＭＰａから１００ＭＰａを超えるまでの広い値を取りうる。予圧行程が完了するまでに必要なプランジャポンプの吐出動作量、すなわちプランジャの移動距離（予圧距離）は、システム圧力に比例する。システム圧力が高い場合、予圧距離が長くなるため、そのプランジャポンプが吐出行程へ移行するまでに予圧行程を完了させるためには、予圧速度をある程度高くする必要がある。しかし、そのような高い予圧速度はシステム圧力が低い場合には過剰になり、必要以上に短時間に予圧行程が完了することとなる。その結果、予圧行程が断熱的になりうる。【００２０】
第２の制約として、送液対象の液の圧縮率による制約がある。予圧距離は送液対象の液の圧縮率に比例する。液体クロマトグラフにおいて移動相として使用される水と有機溶媒では、有機溶媒は水よりも圧縮率が高く、その圧縮率差は約３倍にもなる。そのため、送液対象の液が有機溶媒の場合、送液対象の液が水の場合に比べて予圧距離が長くなる。そのため、圧縮率の高い液を基準に予圧速度を設定すると、それよりも圧縮率の低い液に対しては過剰な予圧速度となり、必要以上に短時間に予圧行程が完了することとなる。その結果、予圧行程が断熱的になりうる。【００２１】
第３の制約として、あるプランジャポンプが予圧行程を実行している場合、その予圧行程を、別のプランジャポンプの吐出行程が完了し、そのプランジャポンプが吐出行程へ移行するタイミングまでに完了しなければならないという時間的な制約がある。プランジャの動作距離には限界があり、上死点（プランジャをポンプ室内へ最も押し込んだ位置）を超えて動作させることはできない。そのため、吐出行程中のプランジャポンプのプランジャが上死点（あるいは減速距離を確保するために上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点）に達するまでに、予圧行程を完了しなければならない。吐出行程中のプランジャポンプのプランジャが上死点に近い場合には、予圧行程中のプランジャポンプが吐出行程に移行するタイミングが近いため、早く予圧行程を完了させるためにある程度高い予圧速度が必要になる。しかし、吐出行程中のプランジャポンプのプランジャがまだ上死点から遠い場合には、そのような高い予圧速度は過剰であり、必要以上に短時間に予圧行程が完了することとなる。その結果、予圧行程が断熱的になりうる。【００２２】
第４の制約として、送液流量による制約がある。液体クロマトグラフや超臨界流体クロマトグラフでは、送液流量が数ｕＬ／ｍｉｎから数ｍＬ／ｍｉｎまでの広い値をとりうる。ダブルプランジャ方式の送液装置では、吐出行程を実行するプランジャポンプが切り替わる周期（これをポンプ周期という。）は送液流量に反比例するので、上記の流量範囲においてポンプ周期は約３桁の範囲をとる。送液流量が高い場合、ポンプ周期は１ｓ以下になることがあり、予圧行程に割り当てることができる時間が短くなるため、予圧速度をある程度高くする必要がある。しかし、そのような高い予圧速度は、送液流量が低い場合には過剰になり、必要以上に短時間に予圧行程が完了することとなる。その結果、予圧行程が断熱的になりうる。【００２３】
ここで、特許文献６には、設定流量（目標送液流量）に基づいて予圧行程に費やされる時間（これを予圧時間という。）が求められ、その予圧時間内に予圧が完了するように予圧速度が決定されることが記載されている。したがって、特許文献６に開示の技術を用いれば、上記第４の制約に対応した送液装置を構成することが可能であると考えられる。しかし、特許文献６では、予圧行程中における液の温度上昇を抑制することについて何ら述べられておらず、上記第１、第２及び第３の制約について記載も示唆もなされていない。したがって、当業者は、特許文献６の存在を知ったとしても、上記第１、第２及び第３の制約に対応した送液装置を構成することはできない。【００２４】
本発明に係る送液装置は、上記第１から第３の制約のそれぞれに対応した第１から第３の形態を有する。それら第１から第３の形態はいずれも、吐出流路、ポンプ部、送液圧力センサ、非吐出時圧力センサ、予圧部及び予圧速度決定部を備えている。【００２５】
ポンプ部は、互いに直列又は並列に接続された複数のプランジャポンプを有し、前記吐出流路へ送液対象の液を吐出するものである。前記複数のプランジャポンプのうち少なくとも１つの前記プランジャポンプが、前記吐出流路へ液を吐出する吐出行程を実行していない非吐出時間中に前記吐出流路との間の連通が遮断される閉鎖ポンプである。本発明の送液装置が２つのプランジャポンプが互いに直列に接続された直列型ダブルプランジャ方式のものである場合、一次側（上流側）のプランジャポンプが閉鎖ポンプに該当する。また、本発明の送液装置が２つのプランジャポンプが互いに並列に接続された並列型ダブルプランジャ方式のものである場合、両方のプランジャポンプが閉鎖ポンプに該当する。非吐出時間中に吐出流路との間の連通が遮断される閉鎖ポンプは、吸引行程が完了した後のポンプ室内の圧力が吐出流路内の圧力よりも低く（例えば、大気圧）なる。そのため、閉鎖ポンプは、吸引行程が完了した後で吐出行程へ移行する前に、予圧行程を実行してポンプ室内の圧力を吐出流路内の圧力、すなわち送液圧力と同程度の圧力にまで高めておく必要がある。【００２６】
送液圧力センサは、前記吐出流路内の圧力を送液圧力として検出するものである。非吐出時圧力センサは、前記非吐出時間中における前記閉鎖ポンプの前記ポンプ室内の圧力を非吐出時圧力として検出するものである。【００２７】
予圧部は、前記送液圧力センサの出力と前記非吐出時圧力センサの出力に基づき、前記ポンプ室内へ液を吸引する吸引行程が完了した後でかつ前記非吐出時間中の前記閉鎖ポンプに、前記非吐出時圧力が前記送液圧力と略同一になるまで吐出動作させる予圧行程を実行させるように構成されている。非吐出時圧力が送液圧力と略同一であるか否かは、例えば、非吐出時圧力が送液圧力との差分が予め決められた範囲内に収まったか否かにより判断することができる。【００２８】
予圧速度決定部は、前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度、すなわち予圧速度を決定するように構成されている。前記予圧部は、前記予圧行程において、前記予圧速度決定部により決定された予圧速度で前記閉鎖ポンプを動作させるように構成されている。【００２９】
本発明に係る送液装置の第１の形態は、上述の第１の制約に対応したものである。すなわち、当該第１の形態では、前記予圧速度決定部が、前記送液圧力が高いほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度（以下、最高予圧速度という。）が高くなるように規定された相関関係を用い、前記送液圧力に基づいて予圧速度を決定するように構成されている。【００３０】
上記第１の形態において、前記予圧部は、前記閉鎖ポンプに当該閉鎖ポンプの前記吸引行程が完了した直後に前記予圧行程を開始させるように構成されており、前記予圧速度決定部は、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が前記吐出行程中の他のプランジャポンプの当該吐出行程が終了する直前に完了するように、前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成されていることが好ましい。そうすれば、予圧行程を可能な限り長く行なうことができるので、予圧速度が遅くなり、予圧行程が断熱的に行なわれることが抑制される。【００３１】
また、上記第１の形態において、前記相関関係は、前記送液圧力と前記非吐出時圧力との差分が大きいほど前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度が高くなるように規定されていることが好ましい。その場合、前記予圧速度決定部は、前記予圧行程の途中で前記相関関係を用いて前記閉鎖ポンプの吐出動作の新たな速度を決定するように構成され、前記予圧部は、前記予圧速度決定部により前記閉鎖ポンプの吐出動作の新たな速度が決定されたときに、前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を前記新たな速度に変更するように構成される。これにより、予圧行程中のプランジャポンプの予圧速度を送液圧力と非吐出時圧力との差分に応じたものとすることができる。【００３２】
さらに、上記第１の形態は上述の第４の制約にも対応させることができる。すなわち、前記相関関係を、前記目標送液流量が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が高くなるように規定することができる。これにより、予圧行程中のプランジャポンプの予圧速度を予め設定された目標送液流量に応じたものとすることができる。【００３３】
また、上記第１の形態を上述の第２の制約にも対応させることができる。その場合、送液対象の液の圧縮率に関する情報を圧縮率として記憶する圧縮率記憶部をさらに備え、前記相関関係は、送液対象の液の圧縮率が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が高くなるように規定される。これにより、予圧行程中のプランジャポンプの予圧速度を送液対象の液の圧縮率に応じたものとすることができる。【００３４】
また、上記第１の形態を上述の第３の制約にも対応させることができる。すなわち、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が開始される際の前記吐出行程中の前記プランジャポンプが上死点又は上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点に達するまでに当該プランジャポンプが吐出動作することができる量を吐出動作可能量として算出するように構成された吐出動作可能量計算部をさらに備えさせることができる。この場合、前記相関関係を、前記吐出動作可能量が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が低くなるように規定することができる。これにより、予圧行程時のプランジャポンプの予圧速度を、吐出行程中の他のプランジャポンプの状態に応じたものとすることができる。【００３５】
本発明に係る送液装置の第２の形態は、上述の第２の制約に対応したものである。すなわち、当該第２の形態は、送液対象の液の圧縮率に関する情報を圧縮率として記憶する圧縮率記憶部を備えている。そして、前記予圧速度決定部は、送液対象の液の圧縮率が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が高くなるように規定された相関関係を用い、前記圧縮率に基づいて前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成されている。これにより、予圧行程中のプランジャポンプの予圧速度が送液対象の液の圧縮率に応じたものとなる。【００３６】
上記第２の形態においても、前記予圧部は、前記閉鎖ポンプに当該閉鎖ポンプの前記吸引行程が完了した直後に前記予圧行程を開始させるように構成されており、前記予圧速度決定部は、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が前記吐出行程中の他のプランジャポンプの当該吐出行程が終了する直前に完了するように、前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成されていることが好ましい。そうすれば、予圧行程を可能な限り長く行なうことができるので、予圧速度が遅くなり、予圧行程が断熱的に行なわれることが抑制される。【００３７】
また、上記第２の形態も上述の第４の制約に対応させることができる。すなわち、前記相関関係を、前記目標送液流量が大きいほど前記予圧行程中における前記閉鎖ポンプの吐出動作の最高速度が高くなるように規定することができる。これにより、予圧行程中のプランジャポンプの予圧速度を予め設定された目標送液流量に応じたものとすることができる。【００３８】
また、上記第２の形態も上述の第３の制約に対応させることができる。すなわち、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が開始される際の前記吐出行程中の前記プランジャポンプが上死点又は上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点に達するまでに当該プランジャポンプが吐出動作することができる量を吐出動作可能量として算出するように構成された吐出動作可能量計算部をさらに備えさせることができる。この場合、前記相関関係を、前記吐出動作可能量が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が低くなるように規定することができる。これにより、予圧行程中のプランジャポンプの予圧速度を、吐出行程中の他のプランジャポンプの状態に応じたものとすることができる。【００３９】
本発明に係る送液装置の第３の形態は、上述の第３の制約に対応したものである。すなわち、当該第３の形態は、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が開始される際の前記吐出行程中の前記プランジャポンプが上死点又は上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点に達するまでに当該プランジャポンプが吐出動作することができる量を吐出動作可能量として算出するように構成された吐出動作可能量計算部を備えている。そして、前記予圧速度決定部は、前記吐出動作可能量が大きいほど前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の最高速度が低くなるように規定された相関関係を用い、前記吐出動作可能量に基づいて前記閉鎖ポンプの前記予圧行程中の吐出動作の速度を決定するように構成されている。これにより、予圧行程時のプランジャポンプの予圧速度が、吐出行程中の他のプランジャポンプの状態に応じたものとなる。【００４０】
上記第３の形態においても、前記予圧部は、前記閉鎖ポンプに当該閉鎖ポンプの前記吸引行程が完了した直後に前記予圧行程を開始させるように構成されており、前記予圧速度決定部は、前記閉鎖ポンプの前記予圧行程が前記吐出行程中の他のプランジャポンプの当該吐出行程が終了する直前に完了するように、前記予圧行程中の前記閉鎖ポンプの吐出動作の速度を決定するように構成されていることが好ましい。そうすれば、予圧行程を可能な限り長く行なうことができるので、予圧速度が遅くなり、予圧行程が断熱的に行なわれることが抑制される。【００４１】
また、上記第３の形態も上述の第４の制約に対応させることができる。すなわち、前記相関関係を、前記目標送液流量が大きいほど前記予圧行程中における前記閉鎖ポンプの吐出動作の最高速度が高くなるように規定することができる。これにより、予圧行程中のプランジャポンプの予圧速度を予め設定された目標送液流量に応じたものとすることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係る送液装置の第１の形態では、予圧速度決定部が、送液圧力が高いほど予圧行程中の閉鎖ポンプの最高予圧速度が高くなるように規定された相関関係を用い、送液圧力に基づいて予圧速度を決定するように構成されているので、閉鎖ポンプの予圧速度が送液圧力に応じたものとなる。これにより、送液圧力が低いときはそれだけ予圧速度も低くなるので、予圧行程が等温的に行なわれやすくなり、予圧行程において送液対象の液の温度上昇が抑制される。【００４３】
本発明に係る送液装置の第２の形態では、予圧行程中の閉鎖ポンプの予圧速度が送液対象の液の圧縮率に応じたものとなる。これにより、送液対象の液の圧縮率が低いときはそれだけ予圧速度も低くなるので、予圧行程が等温的に行なわれやすくなり、予圧行程において送液対象の液の温度上昇が抑制される。【００４４】
本発明に係る送液装置の第３の形態では、予圧行程中のプランジャポンプの予圧速度が、吐出行程中の他のプランジャポンプの状態に応じたものとなる。これにより、閉鎖ポンプが予圧行程を開始する際に吐出行程にある他のプランジャポンプが上死点又は上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点から遠いときはそれだけ最高予圧速度も低くなるので、予圧行程が等温的に行なわれやすくなり、予圧行程において送液対象の液の温度上昇が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】送液装置の一実施例を示す概略構成断面図である。
【図２Ａ】同実施例で用いられる予圧速度と送液圧力との相関関係の一例を示すグラフである。
【図２Ｂ】同実施例で用いられる予圧速度と送液圧力との相関関係の他の例を示すグラフである。
【図３Ａ】図２Ａの相関関係を用いたときの一次側ポンプの予圧動作及び吐出動作の速度とそのときの一次側ポンプのポンプ室内の圧力Ｐ１を示すグラフである。
【図３Ｂ】図３Ａよりも送液圧力Ｐ２が低い場合の一次側ポンプの予圧動作及び吐出動作の速度とそのときの一次側ポンプのポンプ室内の圧力Ｐ１を示すグラフである。
【図４Ａ】図２Ｂの相関関係を用いたときの一次側ポンプの予圧動作及び吐出動作の速度とそのときの一次側ポンプのポンプ室内の圧力Ｐ１を示すグラフである。
【図４Ｂ】図４Ａよりも送液圧力Ｐ２が低い場合の一次側ポンプの予圧動作及び吐出動作の速度とそのときの一次側ポンプのポンプ室内の圧力Ｐ１を示すグラフである。
【図５】同実施例で用いられる予圧速度と送液流量との相関関係の一例を示すグラフである。
【図６】同実施例の一次側ポンプの送液動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】送液装置の他の実施例を示す概略構成断面図である。
【図８】同実施例で用いられる予圧速度と圧縮率との相関関係の一例を示すグラフである。
【図９】送液装置のさらに他の実施例を示す概略構成断面図である。
【図１０】同実施例で用いられる予圧速度と吐出動作可能量との相関関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明に係る送液装置の一実施例について図面を用いて説明する。
【００４７】
送液装置の一実施例について図１を用いて説明する。
【００４８】
この実施例の送液装置１は、２つのプランジャポンプ、すなわち一次側ポンプ２と二次側ポンプ２２を備えている。一次側ポンプ２と二次側ポンプ２２は互いに直列に接続されている。一次側ポンプ２と二次側ポンプ２２は吐出流路３８を通じて液を送液するポンプ部を構成している。
【００４９】
一次側ポンプ２は、内部にポンプ室４を有するポンプヘッド３と、ポンプボディ６を備えている。ポンプヘッド３はポンプボディ６の先端に設けられている。ポンプヘッド３には、ポンプ室４に液を流入させる入口部とポンプ室４から液を流出させる出口部が設けられている。ポンプヘッド３の入口部に、液の逆流を防止する逆止弁１６が設けられている。
【００５０】
ポンプ室４にはプランジャ１０の先端が摺動可能に挿入されている。プランジャ１０の基端はポンプボディ６内に収容されたクロスヘッド８によって保持されている。クロスヘッド８は送りネジ１４の回転によりポンプボディ６内で一方向（図において左右方向）に移動し、それに伴ってプランジャ１０が一方向に移動する。ポンプボディ６の基端部に送りネジ１４を回転させる一次側ポンプ駆動用モータ１２が設けられている。一次側ポンプ駆動用モータ１２はステッピングモータである。
【００５１】
二次側ポンプ２２は、内部にポンプ室２４を有するポンプヘッド２３と、ポンプボディ２８を備えている。ポンプヘッド２３はポンプボディ２８の先端に設けられている。ポンプヘッド２３には、ポンプ室２４に液を流入させる入口部とポンプ室２４から液を流出させる出口部が設けられている。ポンプヘッド２３の入口部に、液の逆流を防止する逆止弁２６が設けられている。
【００５２】
ポンプ室２４にはプランジャ３２の先端が摺動可能に挿入されている。プランジャ３２の基端はポンプボディ２８内に収容されたクロスヘッド３０によって保持されている。クロスヘッド３０は送りネジ３６の回転によりポンプボディ２８内で一方向（図において左右方向）に移動し、それに伴ってプランジャ３２が一方向に移動する。ポンプボディ２８の基端部に送りネジ３６を回転させる二次側ポンプ駆動用モータ３４が設けられている。二次側ポンプ駆動用モータ３４はステッピングモータである。
【００５３】
ポンプヘッド３の入口部は、送液対象の液を貯留する容器（図示は省略）に、流路を介して接続されている。ポンプヘッド２３の入口部は、連結流路１８を介して、ポンプヘッド３の出口部と接続されている。連結流路１８上にポンプ室４内の圧力（Ｐ１）を検出する一次側圧力センサ２０が設けられている。一次側圧力センサ２０は、一次側ポンプ２が吐出行程にない非吐出時間中における一次側ポンプ２のポンプ室４内の圧力を非吐出時圧力として検出するためのものである。
【００５４】
ポンプヘッド２３の出口部には吐出流路３８が接続されている。吐出流路３８は、例えば液体クロマトグラフの分析流路に通じている。吐出流路３８上にポンプ室２４内の圧力（Ｐ２）を送液圧力として検出する二次側圧力センサ４０が設けられている。
【００５５】
一次側ポンプ駆動用モータ１２及び二次側ポンプ駆動用モータ３４の動作は、制御部４２により制御される。制御部４２は、吐出流路３８を通じて送液される液の流量が予め設定された目標流量となるように、一次側ポンプ２と二次側ポンプ２２を相補的に動作させるように構成されている。
【００５６】
一次側ポンプ２と二次側ポンプ２２の相補的な動作について説明すると、一次側ポンプ２が液を吐出する吐出行程を実行している間に、二次側ポンプ２２は液を吸引する吸引行程を実行し、一次側ポンプ２から吐出された液の一部が二次側ポンプ２２のポンプ室２４内に吸引される。二次側ポンプ２２の吸引行程が完了すると、二次側ポンプ２は吐出行程へ移行する。このとき、一次側ポンプ２は吸引行程へ移行し、吸引行程が完了した後、予圧行程が実行される。
【００５７】
二次側ポンプ２２の吐出行程中、すなわち一次側ポンプ２が吐出行程でない非吐出時間中は、逆止弁２６が閉じた状態となる。これにより、一次側ポンプ２のポンプ室４と吐出流路３８との間の連通が遮断される。このように、非吐出時間中に吐出流路３８との間の連通が遮断されるポンプを、本願では閉鎖ポンプと称する。この実施例の送液装置は、直列型ダブルプランジャ方式であるため、一次側ポンプ２のみが閉鎖ポンプに該当するが、並列型ダブルプランジャ方式の場合は双方のプランジャポンプが閉鎖ポンプに該当する。
【００５８】
また、一次側圧力センサ２０により検出される非吐出時圧力Ｐ１及び二次側圧力センサ４０により検出される送液圧力Ｐ２は制御部４２に取り込まれる。制御部４２は、後述する予圧行程中における非吐出時圧力Ｐ１と送液圧力Ｐ２に基づいて一次側ポンプ駆動用モータ１２の動作を制御するように構成されている。
【００５９】
制御部４２は、予圧部４４、予圧速度決定部４６及び相関関係保持部４８を備えている。制御部４２は、例えば、マイクロコンピュータなどの演算素子を有するコンピュータ回路によって実現されるものである。予圧部４４及び予圧速度決定部４６は、制御部４２の演算素子が所定のプログラムを実行することによって得られる機能であり、相関関係保持部４８は制御部４２に設けられた記憶装置の一部の領域によって実現される機能である。
【００６０】
予圧部４４は、一次側ポンプ２が吐出行程にない非吐出時間中であってポンプ室４に液を吸引する吸引行程が完了した後で、一次側ポンプ２に予圧行程を実行するように構成されている。予圧行程とは、吸引行程を完了した一次側ポンプ２が吐出行程へ移行する前のタイミングで、非吐出時圧力Ｐ１が送液圧力Ｐ２と略同一の圧力になるまで一次側ポンプ２を吐出動作させる行程である。一次側ポンプ２が予圧行程を開始するタイミングは、例えば一次側ポンプ２の吸引行程が完了した直後である。
【００６１】
予圧速度決定部４６は、一次側ポンプ２の予圧行程中における吐出動作の速度、すなわち予圧速度を決定するように構成されている。予圧速度決定部４６は、相関関係保持部４８に保持された相関関係を用いて、一次側ポンプ２の予圧速度を決定する。予圧部４４は、予圧行程において一次側ポンプ２を予圧速度決定部４６により決定された予圧速度で動作させる。
【００６２】
相関関係保持部４８に保持される相関関係として、図２Ａや図２Ｂに示されているように、送液圧力Ｐ２と非吐出時圧力Ｐ１の差圧ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）が大きいほど予圧速度Ｖが高くなるように規定されたものが挙げられる。なお、図２Ａでは、予圧速度Ｖが差圧ΔＰに対して直線的に比例するように描かれているが、相関関係は曲線的に描かれるものであってもよい。また、図２Ｂでは、相関関係が階段状に描かれており、差圧ΔＰが複数段にレベル分けされており、差圧ΔＰが属するレベルによって予圧速度Ｖが決定されるように規定されたものである。なお、本発明はこれらに限定されるものではなく、予圧速度Ｖと差圧ΔＰとが正の相関関係をもつものであればよい。
【００６３】
図２Ａに示された相関関係を用いて予圧速度Ｖを計算する場合、予圧速度Ｖは次式によって求めることができる。
Ｖ＝Ｃ１×ΔＰ
Ｃ１は予圧行程が二次側ポンプ２２の吐出行程が終了するまでに完了するように設定された比例係数である。
【００６４】
予圧速度決定部４６は、上記の相関関係を用いて予圧速度Ｖの初期値を決定し、予圧行程中、一定の速度で一次側ポンプ２を動作させるようにしてもよいし、一定時間ごとに差圧ΔＰを求め、その都度、求めたΔＰと上記の相関関係を用いて予圧速度Ｖを再決定するようにしてもよい。予圧行程中に予圧速度Ｖが再決定された場合、予圧部４４は一次側ポンプ２の予圧速度を再決定されたものに変更する。
【００６５】
上記の相関関係を用いて予圧速度Ｖの初期値を決定し、一定時間ごとに差圧ΔＰを求め、その都度、求めたΔＰと上記の相関関係を用いて予圧速度Ｖを再決定する場合、図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、予圧速度Ｖが初期値を最高速として連続的に低下するように時間変化することになる。このように動作させると、送液圧力Ｐ２が高いときは予圧速度Ｖの初期値（最高速）が高くなり（図３Ａ参照）、送液圧力Ｐ２が低いときは予圧速度Ｖの初期値が低くなる（図３Ｂ参照）。これにより、送液圧力に拘わらず予圧行程に要する時間をほぼ一定に保つことができるので、予圧行程が等温的になされやすくなる。
【００６６】
また、このように動作させると、予圧行程が開始された直後は予圧速度Ｖが比較的高いので液の圧縮が断熱的に行なわれ、少なからず液が発熱する。しかし、この発熱は、予圧行程に要する時間を長くとることによって予圧行程が完了するまでの間に一部をポンプヘッド３に吸収させることができ、液の圧縮を等温的なものに近づけることができる。また、予圧速度Ｖは時間とともに連続的に低下するため、液の発熱も時間とともに小さくなり、予圧行程が完了するころには液の圧縮が等温的になる。これにより、予圧行程の全体が等温的なものとなる。
【００６７】
予圧行程の途中で予圧速度Ｖを再決定することの利点として、送液圧力Ｐ２の変化に追随できることも挙げられる。これにより、グラジエント分析など送液圧力Ｐ２が変化するような送液条件で送液を行なう場合に、送液の安定性をさらに向上させることができる。
【００６８】
また、予圧速度Ｖと差圧ΔＰとの相関関係は、図２Ａに示されているように、差圧ΔＰがゼロ又はゼロに近い状態でも予圧速度がゼロにならないように規定されていることが好ましい。そうすれば、予圧行程が進行して差圧ΔＰがゼロ又はゼロに近くなった場合でも、有限の時間内に一次側ポンプ２の予圧を完了することが担保される。
【００６９】
また、予圧速度Ｖと差圧ΔＰとの相関関係として、図２Ｂに示されているような、階段状で描かれるものを用い、一定時間ごとにその相関関係を用いて予圧速度Ｖを再決定するようにすると、送液圧力Ｐ２がある程度高い値をとるときは、図４Ａに示されているように、予圧速度Ｖが初期値を最高速として段階的に低下することになる。一方で、送液圧力Ｐ２が、予圧速度Ｖの初期値が最低限度の高さに設定されるような低い値をとるときは、予圧速度Ｖが最低限度の高さのままで推移することになる。このように動作させても、送液圧力Ｐ２が高いときは予圧速度Ｖの初期値（最高速）が高くなり（図４Ａ参照）、送液圧力Ｐ２が低いときは予圧速度Ｖの初期値が低くなる（図４Ｂ参照）。これにより、送液圧力に拘わらず予圧行程に要する時間をほぼ一定に保つことができるので、予圧行程が等温的になされやすくなる。
【００７０】
また、予圧速度Ｖは送液流量Ｌとも相関させることができる。図５は予圧速度Ｖと送液流量Ｌとの相関関係の一例を示している。図５では、予圧速度Ｖが送液流量Ｌに対して直線的に比例する相関関係を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、予圧速度Ｖと送液流量Ｌとが正の相関関係をもつものであればよい。したがって、相関関係は、曲線的に描かれるものや階段状に描かれるものであってもよい。なお、送液流量Ｌとは、予め設定された目標流量である。
【００７１】
送液流量Ｌが大きいときは二次側ポンプ２２の吐出動作の速度が高くなるため、一次側ポンプ２の予圧行程に割り当てられる時間が短くなる。これに対し、送液流量Ｌが比較的小さいときは、二次側ポンプ２２の動作速度も遅くなるため、一次側ポンプ２の予圧行程に割り当てられる時間を比較的長くとることができる。すなわち、送液流量Ｌが小さいときは予圧速度Ｖも低くすることができ、予圧行程をより等温的に行なうことができる。
【００７２】
予圧速度Ｖを差圧ΔＶ及び送液流量Ｌと相関させる場合、その相関式は以下のように表すことができる。
Ｖ＝Ｃ２×ΔＰ×Ｌ
Ｃ２は予圧行程が二次側ポンプ２２の吐出行程が終了するまでに完了するように設定された比例係数である。
【００７３】
この実施例の一次側ポンプ２の送液動作の一例について図１とともに図６のフローチャートを用いて説明する。ここでは、予圧行程中における予圧速度を時間的に変化させる場合について説明する。
【００７４】
一次側ポンプ２はポンプ室４に液を吸引する吸引行程を実施する（ステップＳ１）。この吸引行程では、プランジャ１０を高速（例えば最高速度）で吸引側（図１において左側）へ駆動することにより、吸引行程を短時間で完了させる。これは、その後の予圧行程に割り当てられる時間を長くとるためである。
【００７５】
一次側ポンプ２の吸引行程が完了した後、予圧部４４はすぐに予圧行程を一次側ポンプ２に実行させる。このとき、予圧速度決定部４６は、送液圧力Ｐ２と非吐出時圧力Ｐ１との差圧ΔＰを計算する（ステップＳ２）。差圧ΔＰがゼロ又はほぼゼロでない場合（ステップＳ３）、予圧速度決定部４６は、相関関係保持部４８に保持されている相関関係を用い、その差圧ΔＰ、又は差圧ΔＰと送液流量Ｌに基づいて、予圧速度を決定する（ステップＳ４）。予圧部４４は予圧速度決定部４８により決定された速度で一次側ポンプ２を吐出動作させる（ステップＳ５）。
【００７６】
上記の動作は、差圧ΔＰがゼロ又はほぼゼロになるまで繰り返し実行される（ステップＳ３〜Ｓ５）。これにより、図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、予圧行程中における予圧速度が時間とともに連続的に低下していく。予圧行程は、差圧ΔＰがゼロ又はほぼゼロになったときに完了する（ステップＳ６）。その後、一次側ポンプ２は吐出行程へ移行する（ステップＳ７）。
【００７７】
送液装置の他の実施例について図７を用いて説明する。
【００７８】
上記実施例の送液装置１とこの実施例の送液装置１ａとは、制御部４２が圧縮率保持部５０を備え、相関関係保持部４８が予圧速度Ｖと送液対象の液の圧縮率ｋとの相関関係を保持している点において相違している。圧縮率保持部５０は、制御部４２に設けられた記憶装置の一部の領域によって実現される機能である。
【００７９】
圧縮率保持部５０は、送液対象の液の実際の圧縮率又はその予測値を保持するように構成されている。送液対象の液の圧縮率が事前にわかっている場合には、ユーザにより入力された実際の圧縮率を圧縮率保持部５０に保持させることができる。また、送液対象の液の圧縮率は、一次側ポンプ２の予圧行程の際のプランジャ１０の吐出方向への動作量と非吐出時圧力Ｐ１の上昇量を用いて計算により求めることができるので、１周期前の予圧行程中に計算によって求められた圧縮率を予測値として圧縮率保持部５０に保持させるようにしてもよい。
【００８０】
相関関係保持部４８には、図８に示されているような、予圧速度Ｖと送液対象の液の圧縮率ｋとの相関関係が保持されている。この相関関係は、圧縮率が大きいほど予圧速度Ｖが高くなるように規定されている。すなわち、予圧速度Ｖと圧縮率ｋとは正の相関関係をもっている。図８では、予圧速度Ｖが圧縮率ｋに対して直線的に比例する相関関係を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、予圧速度Ｖと圧縮率ｋとが正の相関関係をもつものであればよい。したがって、相関関係は、曲線的に描かれるものや階段状に描かれるものであってもよい。
【００８１】
この実施例の送液装置１ａにおいて、予圧速度決定部４６は、上述した予圧速度Ｖと差圧ΔＰとの相関関係に加えて、又は上述した予圧速度Ｖと差圧ΔＰとの相関関係の代わりに、予圧速度Ｖと圧縮率ｋとの相関関係を用いて予圧速度Ｖを決定するように構成されている。
【００８２】
予圧速度Ｖと圧縮率ｋとの相関関係を用いて予圧速度Ｖを決定するため、送液対象の液の圧縮率ｋが小さいときは予圧速度Ｖが小さくなり、圧縮率ｋが大きいときは予圧速度Ｖが大きくなる。これにより、送液対象の液の圧縮率に拘わらず同程度の長さの時間で予圧行程を完了させることができるため、予圧行程に要する時間が必要以上に短くなることがない。これにより、予圧行程における液の圧縮が等温的になりやすい。
【００８３】
図８に示された相関関係を用いて予圧速度Ｖを計算する場合、予圧速度Ｖは次式によって求めることができる。
Ｖ＝Ｃ３×ｋ
Ｃ３は予圧行程が二次側ポンプ２２の吐出行程が終了するまでに完了するように設定された比例係数である。
【００８４】
さらに、予圧速度Ｖを差圧ΔＰ及び圧縮率ｋと相関させる場合、予圧速度Ｖを求めるための相関式は以下のようになる。
Ｖ＝Ｃ４×ΔＰ×ｋ
Ｃ４は予圧行程が二次側ポンプ２２の吐出行程が終了するまでに完了するように設定された比例係数である。
【００８５】
さらに、予圧速度Ｖを差圧ΔＰ、送液流量Ｌ及び圧縮率ｋと相関させる場合、予圧速度Ｖを求めるための相関式は以下のようになる。
Ｖ＝Ｃ５×ΔＰ×Ｌ×ｋ
Ｃ５は予圧行程が二次側ポンプ２２の吐出行程が終了するまでに完了するように設定された比例係数である。
【００８６】
送液装置のさらに他の実施例について図９を用いて説明する。
【００８７】
上記実施例の送液装置１ａとこの実施例の送液装置１ｂとは、制御部４２が吐出動作可能量計算部５２を備え、相関関係保持部４８が予圧速度と吐出動作可能量計算部５２との相関関係を保持している点において相違している。吐出動作可能量計算部５２は、制御部４２の演算素子が所定のプログラムを実行することによって得られる機能である。
【００８８】
一次側ポンプ２のプランジャ１０の位置と二次側ポンプ２２のプランジャ３２の位置の相対的な関係は常に一定ではなく、それぞれのプランジャ１０，３２の位置はその時点までの動作履歴の影響を受ける。したがって、一次側ポンプ２が予圧行程を開始する段階で、吐出行程中である二次側ポンプ２２のプランジャ３２の位置が上死点から遠い場合と上死点に近い場合の両方が想定される。
【００８９】
二次側ポンプ２２のプランジャ３２が上死点から遠い場合には、プランジャ３２が上死点に達するまでにプランジャ３２を吐出方向へ動作させることができる距離（これを吐出動作可能量αと称する。）は多く残っている。このため、一次側ポンプ２の予圧行程に比較的長い時間を割り当てることができ、予圧速度が比較的低くすることができる。一方で、二次側ポンプ２２のプランジャ３２が上死点に近い場合には、吐出動作可能量αは少ない。このため、一次側ポンプ２の予圧行程に割り当てられる時間は短くなり、予圧速度を高くする必要がある。
【００９０】
二次側ポンプ２２の吐出動作可能量αは、制御部４２側で計算によって求めることができる。制御部４２は、二次側ポンプ２２のプランジャ３２が下死点から上死点に達するまでに二次側ポンプ駆動モータ３４に与えことができる制御パルス数（最大制御パルス数という。）を把握している。そのため、一次側ポンプ２の予圧行程の開始時点で二次側ポンプ駆動モータ３４にすでに与えられている制御パルス数を最大制御パルス数から差し引けば、プランジャ３２が上死点に達するまでに与えることのできる制御パルス数、すなわち吐出動作可能量αを求めることができる。
【００９１】
上記の吐出動作可能量αの計算方法を少し修正することもできる。送液流量Ｌが大きい場合には、二次側ポンプ２２のプランジャ３２の動作速度も大きくなり、上死点での瞬時停止・反転が困難になることがある。そこで、上死点のわずかに手前に減速開始基準点を設け、二次側ポンプ２２のプランジャ３２が減速開始基準点に達したら動作速度を徐々に減少させて、上死点でゆるやかに停止・反転させるようにしてもよい。この場合は、上死点の位置を表す最大制御パルス数の代わりに、減速開始基準点の位置を表すパルス数から二次側ポンプ２２のプランジャ３２の制御パルス数を差し引くことで、吐出動作可能量αを求めることができる。このとき、一次側ポンプ２のプランジャ１０は二次側ポンプ２２のプランジャ３２が減速開始基準点に達するまでに予圧を完了する。したがって、二次側ポンプ２２のプランジャ３２の減速に合わせて一次側ポンプ２のプランジャ１０が加速しながら吐出するようにすることで、合計として所望の送液流量を得ることができる。
【００９２】
相関関係保持部４８には、図１０に示されているように、吐出動作可能量αが大きいほど予圧速度Ｖが小さくなるように規定された相関関係が保持されている。なお、図１０では、予圧速度Ｖが吐出動作可能量αに対して反比例するように描かれているが、本発明はこれに限定されるものではなく、予圧速度Ｖと吐出動作可能量αとが負の相関関係をもつものであればよい。したがって、相関関係は、直線的に描かれるものや階段状に描かれるものであってもよい。
【００９３】
この実施例の送液装置１ｂにおいて、予圧速度決定部４６は、上述した予圧速度Ｖと差圧ΔＰとの相関関係や予圧速度Ｖと圧縮率ｋとの相関関係に加えて、又は上述した予圧速度Ｖと差圧ΔＰとの相関関係や予圧速度Ｖと圧縮率ｋとの相関関係の代わりに、予圧速度Ｖと吐出動作可能量αとの相関関係を用いて予圧速度Ｖを決定するように構成されている。
【００９４】
図１０に示される相関関係を用いて予圧速度Ｖを決定すると、二次側ポンプ２２の吐出動作可能量αが小さいときは予圧速度Ｖが大きくなり、吐出動作可能量αが大きいときは予圧速度Ｖが小さくなる。このため、予圧行程に要する時間が必要以上に短くなることがない。これにより、予圧行程における液の圧縮が等温的になりやすい。
【００９５】
図１０に示された相関関係を用いて予圧速度Ｖを計算する場合、予圧速度Ｖは次式によって求めることができる。
Ｖ＝Ｃ６／α
Ｃ６は予圧行程が二次側ポンプ２２の吐出行程が終了するまでに完了するように設定された比例係数である。
【００９６】
また、予圧速度Ｖは、差圧ΔＰ、送液流量Ｌ、液の圧縮率ｋ及び予圧動作可能量αのすべてと相関させることができる。その場合、予圧速度Ｖは、以下の式（１）により求めることができる。
0006753532.tif 000002
Ｃ７は一次側ポンプ２及び二次側ポンプ２２の設計によって決まる機械的な定数である。
【００９７】
式（１）によって予圧行程に割り当てられる時間が最大化される（よって最も等温的に予圧される）ことを説明する。予圧行程中の一次側ポンプ２の予圧行程が完了するまでの残り時間（残り予圧時間）は、次式（２）によって求めることができる。
0006753532.tif 000003
Ｃ８は一次側ポンプ２の設計によって決まる機械的な定数である。
【００９８】
また、同時刻に吐出行程中の二次側ポンプ２２の吐出行程が終了するまでの残り時間（残り吐出時間は、次式（３）によって求めることができる。
0006753532.tif 000004
Ｃ９は二次側ポンプ２２の設計によって決まる機械的な定数である。
【００９９】
一次側ポンプ２と二次側ポンプ２２が連携して連続的な送液を実現するためには、二次側ポンプ２２の吐出行程が終了するまでに一次側ポンプ２が予圧行程を完了しなければならない。すなわち、次のような制約がある。
残り吐出時間≧残り予圧時間        （４）
【０１００】
一次側ポンプ２の予圧行程をより等温的に実施するためには、予圧行程に割り当てられる時間を最大化する必要がある。すなわち、
残り吐出時間＝残り予圧時間        （５）
である。したがって、上記式（５）に上記式（２）及び（３）を代入することにより、上記式（１）が得られる。
【０１０１】
ここで、圧縮率ｋとして、事前に計算によって求めた予測値を用いた場合、その予測値ｋと実際の液の圧縮率との間にずれがある場合も考えられ、そのような場合は下記のような挙動が実現される。
【０１０２】
圧縮率の予測値ｋが実際の圧縮率よりも大きい場合、予圧行程の初期において予圧速度が大きく計算される。そのため移動相が予想よりも早く昇圧される。このとき予圧速度Ｖを再計算すると、残り予圧圧力が予想よりも早く減少するので、再計算された予圧速度Ｖは小さくなる。そのため図３Ａや図３Ｂに示されているような、連続的に減少する予圧速度プロファイルが得られる。
【０１０３】
逆に、圧縮率の予測値ｋが実際の圧縮率よりも小さい場合、予圧行程の初期において予圧速度Ｖが小さく計算される。そのため移動相が予想よりも遅く昇圧される。このとき予圧速度Ｖを再計算すると、残り予圧圧力が予想よりも遅く減少するので、再計算された予圧速度Ｖは大きくなる。そのため、図３Ａや図３Ｂに示されているような連続的に減少する速度プロファイルとは逆に、連続的に増加する速度プロファイルが得られる。
【０１０４】
いずれの場合にも、二次側ポンプ２２の残り吐出時間内に、一次側ポンプ２の予圧行程が完了することが担保される。しかし、予圧行程中の液の断熱圧縮による発熱を抑制するためには、図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、予圧速度が時間とともに連続的に減少することが好ましい。そのため、液の圧縮率の予測値ｋが実際の液の圧縮率よりも小さくならないように、移動相として用いられる液の中で最大となるような値を予測値ｋとして用いてもよい。より具体的に言えば、移動相として汎用的に用いられる液の中で圧縮率が最も大きい部類に入るヘキサンの値（１．６ ＧＰａ-1）を用いることができる。あるいは，この実施例の送液装置を超臨界クロマトグラフの送液ポンプとして用いる場合、移動相である液化二酸化炭素を想定して、より高い圧縮率の値を予測値として用いてもよい。
【０１０５】
以上において述べたように、本発明の様々な実施形態を単独で又は組み合わせて用いることで、液体クロマトグラフの送液ポンプに求められる広い圧力範囲、広い流量範囲、移動相の圧縮率の違い、閉鎖ポンプとその他のプランジャポンプとの連携に対する要求の全てを満たすような予圧速度Ｖが提供される。さらに、より一般的で温和な送液条件（低〜中圧力、低〜中流量、移動相の圧縮率が小さい場合、相補的ポンプのプランジャが上死点又は上死点のわずかに手前に設けられた減速開始基準点から遠い場合）においては、移動相の予圧行程がより等温的になされる。等温的な予圧行程は移動相の昇温を抑制し、熱補償制御による流量補償を小さくすることを可能にする。熱補償制御に理想的な状態からのずれがある場合でも、補償しきれない脈動が残存することを抑制する。このような脈動は送液ポンプの送液安定性を向上し、ひいてはクロマトグラフィー分析の再現性を向上する。
【符号の説明】
【０１０６】
１，１ａ，１ｂ      送液装置
２      一次側ポンプ（閉鎖ポンプ）
３，２３      ポンプヘッド
４，２４      ポンプ室
６，２８      ポンプボディ
８，３０      クロスヘッド
１０，３２      プランジャ
１２，３４      モータ
１４，３６      送りネジ
１６，２６      逆止弁
２０，４０      圧力センサ
２２      二次側ポンプ
４２      制御部
４４      予圧部
４６      予圧速度決定部
４８      相関関係保持部
５０      圧縮率保持部
５２      吐出動作可能量保持部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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