CN101356370B - 泵装置的驱动方法 - Google Patents

Abstract

混合泵(1)在从吸入过程向排出过程切换时，进行使位移构件(17)沿着使泵室(2)的内部容积减少的方向位移的校正过程，在从排出过程向吸入过程切换时，进行使位移构件(17)沿着使泵室(2)的内部容积增加的方向位移的校正过程。在校正过程中，关闭泵室(2)的吸入口(30a、30b)及排出口(40a、40b)，使位移构件(17)位移，使密闭状态的泵室(2)的内部容积增加或减少。能够消除因位移构件(17)的驱动系统的齿隙而引起的不稳定性，能够消除泵室(2)内、与流体吸入侧或流体排出侧之间的压力差。这样，能够消除或抑制在吸入过程及排出过程的切换时的流体吸入量或流体排出量的误差。

Description

泵装置的驱动方法

技术领域

本发明涉及泵装置的驱动方法，是如隔膜泵等那样，通过使形成泵室的一部分的隔膜等的位移构件位移，从而从吸入口吸入流体，将吸入的流体从排出口排出。

背景技术

作为将多种流体以规定的比例混合后排出的混合泵装置，已知有一种是，将多种流体吸入单一的泵室，在该泵室内进行混合，形成混合流体，从该泵室排出混合流体。专利文献1中揭示了混合泵装置，它是在高速液体色谱分析装置中，用柱塞泵吸入多种溶剂进行混合，将得到的混合流体向柱排出。

在这里揭示的混合泵装置中，将步进电动机的旋转通过凸轮机构向柱塞传递，使泵室的内部容积增加或减少。在流体的吸入过程中，在扩大泵室的期间，依次打开配置在与泵室连通的2条流入路径的各路径中的阀，通过各流入路径向泵室内吸入流体，在泵室内进行混合。然后，进行排出过程，缩小泵室，从泵室排出混合液体。

专利文献1：特许第3117623号公报

但是，在该构成的混合泵装置中，在从排出过程向吸入过程切换时，有时在泵室的内压、与用阀隔开的流入路径侧的压力之间存在压力差。若将在有压力差的状态下关闭的阀打开，则流体暂时产生逆流，通过各流入路径吸入泵室的2种流体的吸入量将变化，它们的混合比将变动。

另外，在隔膜泵的情况下，在隔膜开始变形时，出现即使变形、但泵室容积不变化的不灵敏区。因此，在使用隔膜泵的混合泵装置中，在从排出过程向吸入过程切换时，或者从吸入过程向排出过程切换时，泵室的内部容积变化产生滞后，向泵室的流体吸取量、或从泵室的流体排出量产生误差。

发明内容

本发明的课题在于提出一种泵装置的驱动方法，它能够消除在排出过程与吸入过程之间进行切换时所产生的流体吸入动作、或流体排出动作的不稳定性。

为了解决上述课题，本发明的泵装置的驱动方法，包含以下过程：

在关闭泵室的排出口而打开其吸入口的状态下、使规定泵室的内周面的一部分的位移构件向该泵室的内部容积增加的方向位移、从而从该泵室的吸入口吸入流体的吸入过程；

在打开前述排出口而关闭前述吸入口的状态下、使前述位移构件向前述泵室的内部容积减少的方向位移、从而从该泵室的排出口排出流体的排出过程；以及

在将前述泵室的前述吸入口及前述排出口都关闭的状态下、使前述位移构件位移的校正过程，

按照前述吸入过程、前述校正过程及前述排出过程的顺序，或者按照前述排出过程、前述校正过程及前述吸入过程的顺序，进行这些过程的各过程。

在本发明的方法中，是在排出过程结束后进行校正过程，然后切换为吸入过程。或者，是在吸入过程结束后进行校正过程，然后切换为排出过程。在校正过程中，由于是关闭吸入口及排出口使位移构件位移，因此密闭状态的泵室的内部容积增加或减少，与之相应泵室内压也变化。因而，通过适当设定位移构件的位移方向及位置量，例如能够消除泵室的内压、与来自排出口的流体流出侧的压力之差。另外，在隔膜泵的情况下，由于能够利用泵室的内压变化而使隔膜位移，因此在这之后的吸入过程或排出过程中，若使隔膜位移，则泵室内部容积与位移相应、高精度地发生变化。这样，能够消除或抑制吸入过程及排出过程切换时的流体吸入量或流体排出量的误差。

这里，在交替进行前述吸入过程及前述排出过程时，最好在从前述吸入过程向前述排出过程切换时、以及从前述排出过程向前述吸入过程切换时的两种情况下进行前述校正过程。

另外，在前述吸入过程与前述排出过程之间进行的前述校正过程中，使前述位移构件沿着使前述泵室的内部容积减少的方向位移，在前述排出过程与前述吸入过程之间进行的前述校正过程中，反之，使前述位移构件沿着使前述泵室的内部容积增加的方向位移。

为了消除排出过程开始时刻的泵室内外的压力差，只要在前述吸入过程与前述排出过程之间进行的前述校正过程中，使前述位移构件位移，以便消除前述泵室的内压、与和前述排出口连通的流体排出侧流通路径的压力之差即可。另外，为了消除吸入过程开始时刻的泵室内外的压力差，只要在前述排出过程与前述吸入过程之间进行的前述校正过程中，使前述位移构件位移，以便消除前述泵室的内压、与和前述吸入口连通的流体吸入侧流通路径的压力之差即可。

在这种情况下，在前述吸入过程与前述排出过程之间进行的前述校正过程中，监视前述泵室的内压、与和前述排出口连通的流体排出侧流通路径的压力之差，并能够根据该监视结果，使前述位移构件位移。同样，在前述排出过程与前述吸入过程之间进行的前述校正过程中，监视前述泵室的内压、与和前述吸入口连通的流体吸入侧流通路径的压力之差，并能够根据该监视结果，使前述位移构件位移。

也可以代替监视压力的闭环控制，在前述校正过程中，根据预先设定的条件使前述位移构件位移，进行这样的开环控制。

接着，在吸入多种不同的流体、进行混合时，只要对前述泵室预先形成多个前述吸入口，在前述吸入过程中，依次打开关闭状态的多个前述吸入口，重复吸入流体的吸入动作，在前述泵室内形成不同种类的流体以预先规定的比例混合的混合流体即可。

另外，在这种情况下，最好在将混合比最低的流体吸入前述泵室之前，将混合比高于该流体的流体的至少一部分吸入前述泵室。这样，通过将吸入量多的流体分几次吸入，就能够确实在泵室内进行流体的混合。

接着，在将吸入泵室的流体分配给不同的供给方时，只要对前述泵室预先形成多个前述排出口，在前述排出过程中，依次打开关闭状态的多个前述排出口，排出流体即可。

另外，本发明的驱动方法，若用于使用位移构件是隔膜的隔膜泵构成的泵装置，则是有效果的。通过在吸入过程开始前、或排出过程开始前进行的校正过程中使隔膜位移，则由于在吸入过程或排出过程中，泵室内部容积与隔膜的位移相应、高精度地增加或减少，因此能够正确进行流体的吸入动作及流体的排出动作。

附图说明

图1所示为采用本发明的混合泵装置的基本构成的概念图。

图2A所示为图1所示的混合泵装置的动作时序图。

图2B所示为位移构件的位置与分辨率的关系的说明图。

图3A为关于隔膜的变形的说明图。

图3B为关于隔膜的变形的说明图。

图3C为关于隔膜的变形的说明图。

图3D为关于隔膜的变形的说明图。

图4所示为采用本发明的混合泵装置的基本构成的概念图。

图5A为采用本发明的混合泵装置的立体图。

图5B所示为图5A所示的混合泵装置的流通路径等的平面说明图。

图6为从斜上方来看图5A的混合泵装置时的分解立体图。

图7所示为图5A的混合泵装置的剖面构成的说明图。

图8为纵向分割图5A的混合泵装置的状态的分解立体图。

图9A所示为在图8所示的混合泵装置中使泵室的内部容积膨胀的状态的说明图。

图9B所示为在图8所示的混合泵装置中使泵室的内部容积收缩的状态的说明图。

图10A为图8所示的泵机构的旋转体所用的转子的立体图。

图10B为图10A所示的转子的平面图。

图10C为图10A所示的转子的剖视图。

图11A为图8所示的泵机构的旋转体所用的移动体的立体图。

图11B为图11A所示的移动体的平面图。

图11C为图11A所示的移动体的剖视图。

图12为从斜上方来看将作为采用本发明的混合泵装置的主动(active)阀使用的阀的主要部分沿轴向切断的部分时的说明图。

图13所示为图12所示的阀的磁力线的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施形态。

图1所示为采用本发明的混合泵装置的基本构成的概念图。如图1所示，混合泵装置1具有泵室2，对该泵室2形成多个、在本例中为2个的吸入口30a及30b；以及多个、在本例中为2个的排出口40a及40b。流入路径3a及3b分别与吸入口30a及30b连通，流出路径4a及4b分别与排出口40a及40b连通。利用这些泵室2、吸入口30a及30b、排出口40a及40b、流入路径3a及3b、以及流出路径4a及4b，构成泵装置本体7。

对吸入口30a及30b，配置将它们分别进行开关用的流入侧主动阀5a及5b。对排出口40a及40b，也配置将它们分别进行开关用的流出侧主动阀6a及6b。利用控制装置18，对这些流入侧主动阀5a及5b、和流出侧主动阀6a及6b进行开关驱动。

另外，泵室2的内周面的一部分，利用活塞、隔膜等位移构件17来规定。位移构件17能够向泵室的内外方向位移，在本例中，利用具有步进电动机12的驱动装置105使位移构件17位移。利用这些位移构件17及驱动装置105，构成泵驱动机构13。驱动装置105的步进电动机12向某一方向旋转时，位移构件17沿着泵室2的内部容积增加的A方向位移，步进电动机12向反方向旋转时，位移构件17沿着泵室2的内部容积减少的B方向位移。

在该构成的混合泵装置1的吸入过程中，利用控制装置18，例如打开一方的流入侧主动阀5b，关闭另一方的流入侧主动阀5a、和流出侧主动阀6a及6b，则在这样的状态下，利用驱动装置105使位移构件17沿A方向位移，从而从流入路径3b通过吸入口30b将流体LB吸入泵室2。接着，切换流入侧主动阀5a及5b的开关状态，使位移构件17再沿A方向位移，从而从另一方的流入路径3a通过吸入口30a将流体LA吸入泵室2。将吸入的流体LA及LB在泵室2内混合。

在混合泵装置1的排出过程中，例如利用控制装置18，打开一方的流出侧主动阀6a，关闭另一方的流出侧主动阀6b、和流入侧主动阀5a及5b，在这样的状态下，利用驱动装置105使位移构件17沿B方向位移，从而将混合流体从泵室2通过排出口40a向流出路径4a排出。接着，切换流出侧主动阀6a及6b的开关状态，使位移构件17再沿B方向位移，从而将混合流体从另一方的排出口40b向流出路径4b排出。

这里，在混合泵装置1中，在这样的吸入过程与排出过程之间，进行以下说明的校正过程。

图2A及图2B所示为图1所示的混合泵装置的动作时序图及位移构件的位置与分辨率的关系的说明图。参照图2A，具体说明混合泵装置1的动作。以下的说明是通过2条流入路径3a及3b吸入的第1液体LA与第2液体LB的流入量之比(混合比)为1∶5的情况。

在图2A中，最上部是表示由泵驱动机构13产生的吸入动作及排出动作，由泵驱动机构13产生的吸入动作，是步进电动机12例如顺时针旋转，位移构件17沿着使泵室2的内部容积增加的A方向(参照图1)位移，通过上述这样来进行的。由泵驱动机构13产生的排出动作，是步进电动机12例如逆时针旋转，位移构件17沿着使泵室2的内部容积减少的B方向(参照图1)位移，通过上述这样来进行的。泵驱动机构13的停止，是通过停止对步进电动机12供电来进行的。

另外，流入侧主动阀5a及5b、和流出侧主动阀6a及6b，都是在正脉冲输入以后成为打开状态，在负脉冲输入的时刻切换为关闭状态。另外，负脉冲输入以后成为关闭状态，在正脉冲输入的时刻切换为打开状态。

在图2A中，首先，在时刻t1，停止对步进电动机2的供电，泵驱动机构13处于停止状态。另外，在时刻t1以前，全部主动阀5a、5b、6a、6b处于关闭状态。

在该状态下，在时刻t1，2个流入侧主动阀5a及5b中，仅配置在与液体LB相对应的流入路径3b的流入侧主动阀5b切换为打开状态。接着，在时刻t2，对步进电动机12供电，步进电动机12顺时针旋转，位移构件17沿着使泵室2的内部容积增加的A方向位移。其结果，液体LB从流入路径3b流入泵室2。在对步进电动机12输入125步大小的脉冲后的时刻t3，停止对步进电动机12供电，位移构件17也停止。同时，流入侧主动阀5b从打开状态切换为关闭状态。其结果，停止液体LB从流入路径3b向泵室2流入。通过该吸入动作，液体LB的全部流入量的1/2流入泵室2。

接着，在时刻t4，仅流入侧主动阀5a切换为打开状态，在时刻t5，对步进电动机12供电，步进电动机12沿同一方向(顺时针)旋转，位移构件17再沿着同一方向(使泵室2的内部容积增加的A方向)位移。其结果，液体LA从流入路径3a流入泵室2。然后，在对步进电动机12输入50步大小的脉冲后的时刻t6，停止对步进电动机12供电，位移构件17的位移也停止。同时，流入侧主动阀5a从打开状态切换为关闭状态。其结果，停止液体LA从流入路径3a向泵室2流入。通过该吸入动作，液体LA的全部流入量流入泵室2。

接着，在时刻t7，仅流入侧主动阀5b再一次切换为打开状态，在时刻t8，对步进电动机12供电，步进电动机12沿同一方向(顺时针)旋转。通过这样，位移构件17再沿着同一方向(使泵室2的内部容积增加的A方向)位移，液体LB从流入路径3b流入泵室2。然后，在对步进电动机12输入125步大小的脉冲后的时刻t9，停止对步进电动机12供电，位移构件17的位移也停止。同时，流入侧主动阀5b从打开状态切换为关闭状态。其结果，停止液体LB从流入路径3b向泵室2流入。通过这样，液体LB的全部流入量的剩下的1/2流入泵室2。

通过以上那样吸入过程结束后，在时刻t10与时刻t11之间，进行校正过程，之后切换为排出过程。关于校正过程将在后面说明，首先，说明从时刻t11开始的排出过程。

在时刻t11，2个流出侧主动阀6a及6b中，仅流出侧主动阀6a切换为打开状态，在时刻t12，对步进电动机12供电，步进电动机12沿反方向即逆时针旋转。通过这样，位移构件17沿着使泵室2的内部容积减少的B方向位移，泵室2的混合液体从流出路径4a排出。然后，在对步进电动机12输入150步大小的脉冲后的时刻t13，若停止对步进电动机12供电，则位移构件17的位移停止。同时，流出侧主动阀6a从打开状态切换为关闭状态。其结果，相当于流入泵室2的液体的1/2的量的混合液体从流出路径4a排出。

接着，在时刻t14，2个流出侧主动阀6a及6b中，仅流出侧主动阀6b切换为打开状态，在时刻t15，对步进电动机12供电，步进电动机12沿同一方向(逆时针)旋转，位移构件17再沿着使泵室2的内部容积减少的B方向位移，泵室2的混合液体从流出路径4b排出。然后，在对步进电动机12输入150步大小的脉冲后的时刻t16，停止对步进电动机12供电，位移构件17的位移停止。同时，流出侧主动阀6b从打开状态切换为关闭状态。其结果，相当于流入泵室2的液体的1/2的量的混合液体从流出路径4b排出。然后，在时刻t17与t18之间，进行校正过程，之后结束动作。

这里，说明时刻t10至时刻t11的期间、以及时刻t17至时刻t18的期间中进行的校正过程。在位移构件17的位移方向切换时刻、即从吸入过程向排出过程切换的上死点及从排出过程向吸入过程切换的下死点，如图2B所示，存在定位分辨率降低的倾向。在例如驱动装置105采用齿轮机构时，这样的倾向是由于其齿隙而发生的。另外，在上死点或下死点，位移构件17还对动作产生响应滞后，容易发生位置偏移。

特别是，在使用隔膜作为位移构件17时，在隔膜的位移方向切换的上死点或下死点，对位移容易发生响应滞后。另外，隔膜的形状容易受到泵室2的内压与大气压的压力差。参照图3A～3D说明这一点。

例如，如图3A所示，在泵室2的内压等于大气压时，不会因压力差的影响而对隔膜170产生不必要的位移。如图3B所示，在泵室2的内压大于大气压时，因该压力差的缘故，形成隔膜170膨胀的状态。反之，如图3C所示，在泵室2的内压低于大气压时，因该压力差的缘故，形成隔膜170收缩的状态。

因而，在结束吸入动作的时刻t9、泵室2成为负压时，容易成为图3C所示的状态。另外，在结束排出动作的时刻t16、泵室2成为正压时，容易成为图3B所示的状态。因此，在图3C所示的状态下，若在时刻t11流出侧主动阀6a成为打开状态，泵室2从流出管4a的阀6a与流出口40a一侧连通，则在流出管4a的流出口40a一侧的混合液有可能因扬程差而向泵室2产生逆流。若发生这样的事态，则混合液的排出量将少于预定的量。另外，在图3B所示的状态下，若在时刻t1流入侧主动阀5b成为打开状态，泵室2从流入管3b的阀5b与流入口30b一侧连通，则泵室2的混合液从流入管3b产生逆流，第2液体LB的流入量将少于预定的量。

另一方面，在结束吸入的时刻t9、或结束排出的时刻t16，即使泵室2与大气压相同，但如图3D所示，在流出管4a及4b位于上方、流入管3a及3b位于下方时，也发生下面那样的问题。首先，在时刻t9结束吸入之后，由于泵室2的压力与流入侧主动阀5b的外侧的压力相等，因此若在时刻t11流出侧主动阀6a成为打开状态，泵室2与流出管4a的流出口40a一侧连通，则在比流出管4a的阀6a位于流出口40b一侧的混合液有可能因扬程差而向泵室2产生逆流。若发生这样的事态，则在驱动隔膜170之前隔膜170膨胀，混合液的排出量将少于预定的量。另外，在结束排出的时刻t16，泵室2即使与大气压相等，但在时刻t16结束排出之后，由于泵室2的压力与流出侧主动阀6b的外侧的压力相等，因此若在再次吸入时，在时刻t1流入侧主动阀5b成为打开状态，泵室2与流入管3b的流入口30b一侧连通，则有可能混合液在流入管3b中产生逆流。若发生这样的事态，则在驱动隔膜170之前隔膜170凹陷，第2液体LB的流入量将少于预定的量。

为了避免这样的弊病，在从吸入过程向排出过程切换时、及从排出过程向吸入过程切换时，进行对位移构件17的位置进行校正用的校正过程。在从吸入过程向排出过程切换时，使位移构件17稍微沿着泵室2的内部容积减少的方向位移，在从排出过程向吸入过程切换时，使位移构件17稍微沿着泵室2的内部容积增加的方向位移。

若更详细地进行说明，则如图2A所示，在结束吸入之后，在开始排出之前的时刻t10至时刻t11中，对步进电动机12供电，使步进电动机12逆时针旋转，使位移构件17沿着泵室2的内部容积减少的方向位移。反之，在结束排出之后，在开始下一次吸入之前的时刻t17至时刻t18中，对步进电动机12供电，使步进电动机12顺时针旋转，使位移构件17沿着泵室2的内部容积增加的方向位移。

这里，在校正过程中，可以根据预先设定的条件，在控制装置18的控制下，驱动阀5a、5b、6a、6b及位移构件17。

另外，也可以采用这样的方法，即在从吸入向排出切换时、及从排出向吸入切换时，直接或间接地监视从关闭状态向打开状态切换的阀5b及6a的两侧位置的压力差，在校正过程中，根据该监视结果，使位移构件17向消除这样的压力差的方向位移。

为了直接监视阀5b及6a的两侧位置的压力差，只要在泵室2、流入管3b中的阀5b的外侧位置、以及流出管4a中的阀6a的外侧位置配置压力传感器，根据由这些压力传感器得到的检测结果，来检测压力差即可。另外，为了间接监视阀5b及6a的两侧位置的压力差，只要测定流出管4a的流出口40a的高度位置，监视图3D所示的第2液体LB的液面位置即可。

如上所述，在混合泵装置1中，步进电动机12向某一方向旋转时，位移构件17沿着泵室2的内部容积增加的A方向位移，步进电动机12向反方向旋转时，位移构件17沿着泵室2的内部容积减少的B方向位移。因此，不管位移构件17的位置如何，在步进电动机12向某一方向旋转期间，仅使配置在流出路径4a及4b中的主动阀6a及6b为关闭状态，依次使配置在流入路径3a及3b中的主动阀5a及5b进行开关，就能够将多种流体以规定的比例吸入泵室2。另外，在步进电动机12向反方向旋转期间，仅使配置在流入路径3a及3b中的主动阀5a及5b为关闭状态，使配置在流出路径4a及4b中的主动阀6a及6b的一方或双方为打开状态，能够从泵室2排出混合流体。因而，与将步进电动机12的旋转通过凸轮机构向位移构件17传递的构成不同，不需要用光电断续器来监视凸轮的位置等。因此，能够简化混合泵装置1的构成，因此能够力图实现小型化及低成本。

另外，通过仅改变供给步进电动机12的信号模式，就能够容易改变位移构件17的位移量(行程)。因而还具有的优点是，能够根据使用的液体的种类，最佳设定位移构件17的位移量(行程)等。

再有，控制装置18控制主动阀5a、5b、6a、6b的开关，使得在从流入路径3a及3b流入的第1液体LA及第2液体LB中，在将混合比低的第1液体LA吸入泵室2之前，使混合比高的第2液体LB的一部分流入泵室2。为此，由于能够防止第1液体LA偏于泵室2的一角、例如主动阀5a的附近，所以能够确实将第1液体LA与第2液体LB进行混合。特别是，由于在仅将混合比高的第2液体LB的相当于总量的1/2部分吸入泵室2之后，将混合比低的第1液体LA吸入泵室2，然后，将第2液体LB的剩下的1/2吸入泵室2，因此能够更确实将第1液体LA与第2液体LB进行混合。

再有另外，在时刻t10至时刻t11的期间、以及时刻t17至时刻t18的期间中，进行校正过程。即使位移构件17到达上死点或下死点的情况下，也在从上死点或下死点返回之后进行吸入及排出。因此，吸入量及排出量的精度高。特别是，在位移构件17是隔膜的情况下，在从排出过程向吸入过程切换时、或从吸入过程向排出过程切换时，产生即使隔膜位移但泵室的内部容积也不变化那样的、不灵敏状态下的位移，吸入量或排出量容易产生误差。通过当中夹入校正过程，能够消除这样的误差。

再有，在使用隔膜作为位移构件17时，有时因泵室2的内压与大气压的压力差而使隔膜产生不必要的变形。由于在进行校正过程、校正这样的变形之后，进行吸入及排出，因此吸入量及排出量的精度高。

[混合泵装置的具体构成例]

下面，说明采用本发明的混合泵装置的具体构成例。

首先，为了容易理解，参照图4说明以下叙述的混合泵装置的基本构成。由于本例的混合泵装置的基本构成与图1所示的混合泵1相同，因此对于图中相对应的部位，附加同一标号。

如图4所示，本例的混合泵装置1A的泵装置本体7具有：室2；与泵室2连通的2个流入路径3a及3b；以及与泵室2连通的6个流出路径4a～4f。2个流入路径3a及3b、和6个流出路径4a～4f互相独立与泵室2连通。2个流入路径3a及3b中，分别配置流入侧主动阀5a及5b。6个流出路径4a～4f中，分别配置流出侧主动阀6a～6f。

泵驱动机构13具有：规定泵室2的内周面的一部分的隔膜170；具有使该隔膜170位移用的步进电动机12的驱动装置105；以及控制流入侧主动阀5a及5b和流出侧主动阀6a～6f的开关的控制装置18。

下面，图5A及图5B为混合泵装置1A的立体图及平面构成图。图6为它的分解立体图，图7为表示它的剖面构成的说明图。

参照这些图进行说明，混合泵装置1A在盒状的泵装置本体7的一个面71上，连接规定吸入口30a及30b、和排出口40a～40f的管子。泵装置本体7具有：泵驱动机构13；以及将主动阀5a、5b、6a～6f的布线基板74、底板75、基座板76、后述的流通路径形成为沟槽状的流通路径构成板77、通过覆盖在该流通路径构成板的上面来封闭流通路径的上面的封闭片78、以及连接前述管子的上板79按该顺序层叠而成的结构。

在基座板76上，形成构成泵驱动机构13及主动阀5a、5b、6a～6f的配置空间等用的孔137、及67a～67h。另外，在流通路径构成板77上，在其中心位置，形成构成泵室2用的圆形贯通孔21，在该贯通孔21的周围，在流通路径构成板77的下面侧，形成构成主动阀5a、5b、6a～6f的阀室的凹下部分(未图示)。另外，从贯通孔21呈放射状延伸8条槽41a～41h。另外，在流通路径构成板77的槽41a～41h的附近形成槽42a、42b、…等。

利用8条槽41a～41h形成流入路径3a及3b和流出路径4a～4f。即，若重叠基座板76、流通路径构成板77及封闭片78，则形成的状态是，利用槽41a～41f、42a、42b…形成流入路径3a及3b和流出路径4a～4f，同时对流入路径3a及3b和流出路径4a～4f的各路径配置流入侧主动阀5a、5b和流出侧主动阀6a～6f。

由于主动阀5a、5b、6a～6f呈平面状配置在泵室2的周围，因此能够缩短流入路径3a及3b和流出路径4a～4f的各路径，而且能够力图实现混合泵装置1A的薄型化。另外，由于能够抑制来自各流出路径4a～4f的排出量的误差，因此能够高精度地排出适量的液体。而且，在多个流出路径4a～4f中，从泵室2到流出侧主动阀6a～6f的流通路径的长度相等。因此，能够高精度地控制通过各流出路径4a～4f的排出量。另外，由于流入口30a及30b和流出口40a～40f在泵装置本体7的同一面71进行开口，因此混合泵装置1A与外部容易连接。再有，由于泵装置本体7具有：在一面侧将流入路径3a及3b和流出路径4a～4f形成为沟槽状的流通路径构成板77；以及与该流通路径构成板77的一面侧重叠配置的封闭片78，因此能够对小型的泵装置本体7形成多个流通路径，而且能够以高效率生产混合泵装置1A。

再有另外，2个流入路径3a及3b和6个流出路径4a～4f的构成互相相同，而且流入侧主动阀5a、5b和流出侧主动阀6a～6f的构成互相相同。因此，对于流入路径3a及3b和流出路径4a～4f，也可以利用任何一个作为流入路径3a及3b或流出路径4a～4f。因而，不限于2种液体，也可以将3种以上的液体进行混合、排出。

(泵驱动机构的详细构成)

参照图8～图11，说明混合泵装置1A中装入的泵驱动机构13。图8为纵向分割混合泵装置1A的状态的分解立体图。图9A及9B所示为使泵室膨胀的状态的说明图、及使泵室收缩的状态的说明图。图10A～10C分别为图8所示的泵驱动机构的旋转体所用的转子的立体图、平面图、及剖视图。图11A～11C分别为图8所示的泵驱动机构的旋转体所用的移动体的立体图、平面图、及剖视图。

如图8及图9A所示，泵驱动机构13实质上具有：使得与流入路径3a及3b和流出路径4a～4f连通的泵室2膨胀收缩、进行液体的吸入及排出的作为位移构件的隔膜170；以及驱动隔膜170的驱动装置105。

驱动装置105具有：环状的定子120；以同轴状配置在该定子120的内侧的旋转体103；以同轴状配置在该旋转体103的内侧的移动体160；以及将旋转体103的旋转变换为使移动体160沿轴向移动的力、并向移动体160传递的变换机构140。驱动装置105在基座板76上形成的空间内，处于安装在底板75与基座板76之间的状态。

定子120形成由卷绕在线圈架123上的线圈121、以及覆盖线圈121那样配置的2块轭铁125构成的单元沿轴向层叠2层的结构。在上下2层的各单元中，沿圆周方向交替排列从2块轭铁125的内周边缘沿轴向突出的极齿。

如图8、图9及图10A～图10C所示，旋转体103具有：上方开口的杯状构件130；以及在该杯状构件130的圆筒状的杯体部131的外周面固定的环状的转子永磁体150。在杯状构件130的底壁133的中间，形成向轴向上侧凹陷的凹下部分135，在底板75上，形成支承配置在凹下部分135内的球118的轴承部751。另外，在基座板76的上端侧的内表面形成环状台阶部766。在杯状构件130的上端部分，利用杯体部131的上端部分及环状的凸缘部134，形成与基座板76一侧的环状台阶部766相对的环状台阶部。在用这些环状台阶部包围形成的环状空间内，配置由环状的保持架181及利用该保持架181沿圆周方向保持分开的距离的轴承球182构成的轴承180。这样，旋转体103处于能够绕轴线旋转的状态下被泵装置本体7支持的状态。

转子永磁体150的外周面，与沿定子120的内周面，沿圆周方向排列的极齿相对。在转子永磁体150的外周面上，S极与N构沿圆周方向交替排列，定子120及杯状构件130构成步进电动机。

如图8、图9及图11A～图11C所示，移动体160具有：底壁161；从底壁161的中间沿轴向突出的圆筒部163；以及包该圆筒部163的周围那样形成为圆筒状的筒体部165，在筒体部165的外周形成阳螺纹167。

为了构成利用旋转体103的旋转而使移动体160在轴向往复移动用的变换机构140，如图8、图9、图10A～图10C及图11A～图11C所示，在杯状构件130的杯体部131的内周面上，在圆周方向上分开的4处，形成阴螺纹137。另外，在移动体160的筒体部165的外周面上，形成与杯状构件130的阴螺纹137啮合、构成动力传递机构141的阳螺纹167。因而，若在杯状构件130的内侧配置移动体160，使得阳螺纹167与阴螺纹137啮合，则移动体160成为支持在杯状构件130的内侧的状态。

在移动体160的底壁161上，沿圆周方向形成6个长孔169作为贯通孔，另一方面，从基座板76延伸6条突起769，突起769的下端部嵌入长孔169，通过这样构成从动旋转防止机构149。即，在杯状构件130旋转时，由于移动体160利用由突起769及长孔169构成的从动旋转防止机构149而被阻止旋转，因此杯状构件130的旋转通过由其阴螺纹137及移动体160的阳螺纹167构成的动力传递机构141向移动体160传递，其结果，移动体160根据旋转体103的旋转方向而向轴向的一侧及另一侧直线移动。

(位移构件的构成)

再参照图8及图9A进行说明，隔膜170直接与移动体160连接。隔膜170具有：底壁171；从底壁171的外周边缘沿轴向上升的圆筒状的筒体部173；以及从该筒体部173的上端向外周侧扩展的凸缘部175，形成杯状，底壁171的中间部分在把移动体160的圆筒部163盖住的状态下，从它们的上下方向用止动螺丝178及帽盖179固定。另外，隔膜170的凸缘部175的外周边缘形成厚壁部，利用该厚壁部确保液密性，另外，该厚壁部起到作为定位部的功能。厚壁部在流通路径构成板77的贯通孔21的周围，固定在基座板76与流通路径构成板77之间。这样，隔膜170规定泵室2的下表面，而且在泵室2的周围确保基座板76与流通路径构成板77之间的液密性。

隔膜170的筒体部173处于弯折成截面为U字形的状态，弯折部分172的形状因移动体160的位置而变化。在由移动体160的圆筒部163的外周面形成的第1壁面168、与从基座板76延伸的凸起769的内周面形成的第2壁面768之间构成的环状空间内，配置隔膜170的截面U字形的弯折部分172。因而，在图9A、9B所示的状态下，以及在向这些图所示的状态转移的途中的状态的任一状态下，隔膜170的弯折部分172也都是维持保持在环状空间内的状态不变、而沿第1壁面168及第2壁面768展开或卷起那样进行变形。

另外，如图8、图9A、及图10A～图10C所示，在杯状构件130的底壁133，在圆周方向的遍及270°的角度范围内形成1条槽136，另外从移动体160的底面向下方形成突起166。这里，移动体160不绕轴线旋转，但沿轴向移动，与此相反，旋转体103绕轴线旋转，但不沿轴向移动。因而，突起166及槽136起到作为规定旋转体103及移动体160的停止位置的止挡的功能。即，槽136的深度在圆周方向中变化，若移动体160向轴线下方移动，则突起166嵌入在槽136内，同时因旋转体103的旋转而使槽136的端部与突起166接触。其结果，阻止旋转体103的旋转，规定了旋转体103及移动体160的停止位置、即隔膜170的内部容积的最大膨胀位置。

(泵驱动机构的动作)

在这样构成的泵驱动机构13中，若对定子120的线圈121供电，则杯状构件130旋转，该旋转通过变换机构140向移动体160传递。因而，移动体160沿轴向进行往复直线运动。其结果，由于隔膜170随移动体160的移动而变形，使泵室2膨胀或收缩，因此在泵室2内，进行从流入路径3a及3b的液体流入、及向流出路径4a～4f的液体流出。其间，隔膜170的弯折部分172维持保持在环状空间内的状态不变，而沿第1壁面168及第2壁面768展开或卷起那样进行变形，不发生强制性的滑动。而且，隔膜170即使从泵室2的流体受到压力，也由于内外侧都被规定在环状空间内，因此不变形。再有，移动体160的下方位置被利用杯状构件130的槽136及移动体160的突起166所构成的止挡所规定。这样，随着杯状构件130的旋转，隔膜170高精度地位移。另外，在驱动装置105中，在步进电动机向一个方向旋转时，使隔膜170沿着泵室2的内部容积增加的方向位移，在步进电动机向另一个方向旋转时，使隔膜170沿着泵室2的内部容积减少的方向位移。

如上所述，在泵驱动机构13中，将利用步进电动机机构产生的旋转体103的旋转，通过利用由阳螺纹167及阴螺纹137构成的动力传递机构141的变换机构140，向移动体160传递，使固定了隔膜170的移动体160进行往复直线运动。因此，由于使用所必需的最低限度的构件从驱动装置105到隔膜170传递动力，因此能够力图实现泵驱动机构13的小型化、薄型化及低成本。另外，通过减小动力传递机构141的阳螺纹167及阴螺纹137的导入角，或者增加驱动侧的定子的极齿，能够进行移动体160的微小进给。因而，由于能够精密控制泵室2的容积，所以能够以高精度进行定量排出。

再有，隔膜170的弯折部分172维持保持在环状空间内的状态不变，而沿第1壁面168及第2壁面768展开或卷起那样进行变形，不发生强制性的滑动。因而，不产生无谓的载荷，而且，隔膜170的寿命长。另外，隔膜170即使从泵室2的流体受到压力，也不变形。因此，根据泵驱动机构13，能够以高精度进行定量排出，而且，可靠性也高。

再有另外，由于旋转体103对泵装置本体7通过轴承球182支持，能够绕轴线旋转，因此滑动损耗小，而且，旋转体103被稳定保持在轴向，所以轴向的推力稳定。故而，能够力图实现驱动装置105的小型化，提高耐久性，提高排出性能。

另外，作为变换机构140的动力传递机构141，是利用了螺纹，但也可以利用凸轮槽。再有，作为位移构件，是采用了杯状的隔膜，但也可以采用其它形状的隔膜、或具有O形环的活塞。

另外，吸入口及排出口的个数也可以是上述以外的个数。再有另外，封闭上面的封闭片78、以及连接前述管子的上板79是由其它构件形成，但也可以是没有上板79的管子而对封闭片78仅开有流出孔、并通过密封构件连接那样构成。

(主动阀的构成)

图12及图13分别为从斜上方来看将作为混合泵装置1A的主动阀5a、5b、6a～6f使用的阀的主要部分沿轴向切断的部分时的说明图、以及该阀的磁力线的说明图。

如这些图所示，主动阀5a、5b(以下，称为主动阀5)、以及主动阀6a～6f(以下，称为主动阀6)在基座板76的孔57、67a～67h内具有直线执行器201，该直线执行器201具有：圆筒状的固定体203；以及配置在该固定体203的内侧的近似圆柱状的可动体205。固定体203具有：卷绕在线圈架231上呈环状的线圈233；以及从线圈233的外周面绕到线圈233的轴向的两侧、并且一个前端部236a与另一个前端部236b在线圈233的内周侧通过缝隙237在轴向相对的固定体侧轭铁235。可动体205具有：圆板状的第1可动体侧轭铁251；以及对该第1可动体侧轭铁251在轴向两侧层叠的一对磁铁253a及253b。作为一对磁铁253a及253b，可以采用Nd-Fe-B系列或Sm-Co系列的稀土类磁铁、或树脂磁铁。另外，在可动体205中，对一对磁铁253a及253b的各磁铁，在与第1可动体侧轭铁251相反侧的端面，层叠第2可动体侧轭铁255a及255b。

一对磁铁253a及253b都沿轴向磁化，使同极性面向第1可动体侧轭铁251的一方。一对磁铁253a及253b的各磁铁，是作为使N极面向第1可动体侧轭铁251的一方、而使S极面向轴向的外侧的磁铁进行说明的，但关于磁化方向，也可以反过来。

第1可动体侧轭铁251的外周面，从一对磁铁253a及253b的外周面向外周侧突出。另外，第2可动体侧轭铁255a及255b的外周面，也从一对磁铁253a及253b的外周面向外周侧突出。

在第1可动体侧轭铁251的轴向的两端面形成凹下部分，将一对磁铁253a及253b分别对这些凹下部分嵌入，用粘接剂等固定。另外，关于第1可动体侧轭铁251、一对磁铁253a及253b、和第2可动体侧轭铁255a及255b的固定，只要采用粘接、压入、或并用粘接压入而形成一体化的构成即可。

在固定体203的轴向的两侧的开口部固定轴承板271a及271b(轴承构件)，从第2可动体侧轭铁255a及255b向轴向的两侧突出的支承轴257a及257b，都插入轴承板271a及271b的孔中，能自由滑动。这样，可动体205以沿轴线能够往复移动的状态支持在固定体203上。在该状态下，可动体205的外周面与固定体203的内周面通过规定的间隙相对，而且固定体侧轭铁235的前端部236a与236b彼此之间，在第1可动体侧轭铁251的外周面与线圈233的内周面的间隙内处于沿轴向相对的状态。另外，在可动体205与固定体侧轭铁235之间确保有间隙。另外，为了第2可动体侧轭铁255a及255b与支承轴257a及257b的固定，只要采用粘接、压入、或并用粘接压入而形成一体化的构成即可。

在这样构成的直线执行器201中，在面向图纸的右侧电流从里侧向外侧流过线圈233、而在面向图纸的左侧电流从外侧向里侧流过线圈233的期间，磁力线如图13所示那样表示。因而，可动体205首先如用箭头A所示，根据洛仑兹力，在轴向受到推力而移动。与此相反，若使对线圈233的通电方向反向，则可动体205如用箭头B所示，沿轴线下降。

在直线执行器201中，用磁力推进可动体205，同时在轴线的一侧，在轴承板271a与第2可动体侧轭铁255a之间，配置作为靠紧构件的截锥形的螺旋弹簧291。因而，在可动体205下降时，一面使压缩弹簧变形，一侧移动，在可动体205上升时，压缩弹簧的形状复原力起到辅助作用，以高速移动。

在这样构成的直线执行器201中，在一个支承轴257b的端部，连接阀室270(凹下部分68a～68h)中配置的隔膜阀260的中间部分。在隔膜260的外周侧，形成液密性及起到作为定位功能的环状厚壁部261，在隔膜260中，包含该环状厚壁部261的外周侧被夹在基座板76与流通路径构成板77之间，确保液密性。

位移构件不限于隔膜260，也可以使用波纹管阀、或其它的阀体。另外，支承轴257a及257b与位移构件可以是将分开的构件结合而构成的，支承轴257a及257b与位移构件也可以是形成为一体而构成的。

如上所述，在可动体205中，一对磁铁253a及253b的各磁铁使同极性相对，磁的相斥力起作用，但由于在磁铁253a与253b之间配置第1可动体侧轭铁251，因此能够以同极性相对的状态固定一对磁铁253a及253b。

另外，在可动体205中，由于一对磁铁253a及253b的各磁铁使同极性面向第1可动体侧轭铁251，因此从第1可动体侧轭铁251产生径向强的磁通。因而，若使第1可动体侧轭铁251与线圈233的周面彼此之间相对，则能够对可动体205赋予大的推力。

再有，由于只要沿轴向磁化磁铁253a及253b即可，因此与沿径向磁化磁铁253a及253b的情况不同，即使在小型化的情况下也容易磁化，适于批量生产。

而且，由于第1可动体侧轭铁251的外周面从一对磁铁253a及253b的外周面向外周侧突出，因此即使在设置固定体侧轭铁235的情况下，对可动体205也能够减小作用于与轴向垂直的方向的磁吸力。同样，由于第2可动体侧轭铁255a及255b的外周面从一对磁铁253a及253b的外周面向外周侧突出，因此即使在设置固定体侧轭铁235的情况下，对可动体205也能够减小作用于与轴向垂直的方向的磁吸力。因而，具有容易进行组装作业、而且可动体205不容易倾斜的优点。

另外，由于将磁铁253a及253b配置在线圈233的外周侧，因此与将磁铁253a及253b比线圈233配置在外侧的情况相比，由于磁铁253a及253b可以比较小，因此能够廉价构成主动阀5及6。另外，由于将线圈233配置在外侧，因此仅用固定侧轭铁就能够将磁路闭合。

再有，在固定体203中，由于在轴向开口的开口部保持轴承板271a及271b，而该轴承板271a及271b支持支承轴257a及257b，能够沿轴向移动，因此不需要另外配置轴承构件。另外，由于能够以固定体203为基准来固定轴承板271a及271b，因此具有支承轴257a及257b不倾斜的优点。

[混合泵装置的用途]

采用本发明的混合泵装置，例如能够用于从甲醇直接取出质子、从而进行发电的直接甲醇型燃料电池(以下，称为DMFC：Direct Methanol Fuel Cell)。这样的DMFC具有：有起电部(电池单元)的起电装置；以及将甲醇水溶液进行压送的送液泵，电池单元具有：有阳极集电体及阳极催化剂层的阳极(燃料极)；有阴极集电体及阴极催化剂层的阴极(空气极)；以及配置在阳极与阴极之间的电解质膜。利用送液泵对阳极供给甲醇水溶液，利用送气泵或风机对阴极供给空气。

因而，作为送液泵，若使用采用本发明的混合泵装置，则能够将甲醇和水、甲醇和甲醇水溶液、甲醇水溶液和水、或甲醇水溶液彼此之间适当混合，对电池单元供给将甲醇浓度进行了调整的甲醇水溶液。另外，在DMFC的起电部即电池单元的阳极中，甲醇氧化的活性低，伴有电压损失。另外，在阴极中也有电压损失。因此，从1个电池单元取出的输出极低，所以为了得到规定的输出，在DMFC中使用多个电池单元。在这种情况下，若使用采用本发明的混合泵装置1A，则也能够对各电池单元供给将甲醇浓度进行了调整的甲醇水溶液。

另外，采用本发明的混合泵装置的用途不限于燃料电池，例如可以用作为调合多种药液来调合复合药用的泵。再有，也可以用作为冰箱的制冰泵，用于从流出路径对每种制冰组排出色、香、味不同的果汁饮料液。

[其它的实施形态]

在上述的实施形态中，是以使用隔膜170作为位移构件17的例子为中心进行说明的，但也可以将本发明适用于使用柱塞作为位移构件的类型的混合泵装置。另外，在上述的实施形态中，是构成多个流出路径的例子，但也可以将本发明适用于流出路径为1个的混合泵装置。

另外，在上述的实施形态中，是将本发明适用于混合泵装置，但也可以将本发明适用于排出1种液体的定量泵。

Claims (8)

1.一种泵装置的驱动方法，包含以下过程：

在关闭泵室的排出口而打开其吸入口的状态下、使规定泵室的内周面的一部分的位移构件向该泵室的内部容积增加的方向位移、从而从该泵室的吸入口吸入流体的吸入过程；

在打开所述排出口而关闭所述吸入口的状态下、使所述位移构件向所述泵室的内部容积减少的方向位移、从而从该泵室的排出口排出流体的排出过程；以及

在将所述泵室的所述吸入口及所述排出口都关闭的状态下、使所述位移构件位移的校正过程，

按照所述吸入过程、所述校正过程及所述排出过程的顺序，或者按照所述排出过程、所述校正过程及所述吸入过程的顺序，进行这些过程的各过程，以及

在所述吸入过程与所述排出过程之间进行的所述校正过程中，使所述位移构件位移，以便消除所述泵室的内压、与和所述排出口连通的流体排出侧流通路径的压力之差，

在所述排出过程与所述吸入过程之间进行的所述校正过程中，使所述位移构件位移，以便消除所述泵室的内压、与和所述吸入口连通的流体吸入侧流通路径的压力之差。

2.如权利要求1所述的泵装置的驱动方法，其特征在于，

将所述校正过程夹在当中地交替进行所述吸入过程及所述排出过程。

3.如权利要求1所述的泵装置的驱动方法，其特征在于，

在所述吸入过程与所述排出过程之间进行的所述校正过程中，监视所述泵室的内压、与和所述排出口连通的流体排出侧流通路径的压力之差，并根据该监视结果，使所述位移构件位移，

在所述排出过程与所述吸入过程之间进行的所述校正过程中，监视所述泵室的内压、与和所述吸入口连通的流体吸入侧流通路径的压力之差，并根据该监视结果，使所述位移构件位移。

4.如权利要求1所述的泵装置的驱动方法，其特征在于，

在所述校正过程中，根据预先设定的条件使所述位移构件位移。

5.如权利要求1所述的泵装置的驱动方法，其特征在于，

对所述泵室预先形成多个所述吸入口，

在所述吸入过程中，依次打开关闭状态的多个所述吸入口，重复吸入流体的吸入动作，在所述泵室内形成不同种类的流体以预先规定的比例混合的混合流体。

6.如权利要求5所述的泵装置的驱动方法，其特征在于，

在将混合比最低的流体吸入所述泵室之前，将混合比高于该流体的流体的至少一部分吸入所述泵室。

7.如权利要求1所述的泵装置的驱动方法，其特征在于，

对所述泵室预先形成多个所述排出口，

在所述排出过程中，依次打开关闭状态的多个所述排出口，排出流体。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的泵装置的驱动方法，其特征在于，

所述位移构件是隔膜。

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