CN101427024A - 定量泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在流出侧阀门的两侧产生压力差的情况下、也能高精度地进行定量排出的定量泵装置。在定量泵装置(1)中，使用2台往复泵装置(10A、10B)，对于一个往复泵装置的排出期间的开始期间和结束期间，使其与另一个往复泵装置的排出期间的结束期间和开始期间重叠。另外，在吸入动作后、排出期间前，关闭流入侧阀门(11Ai、11Bi)和流出侧阀门(11Ao、11Bo)的双方阀门，使泵室内的容积膨胀或收缩，从而进行消除压力差的修正动作。

Description

定量泵装置

技术领域

本发明涉及具备多个往复泵装置的定量泵装置(metering pump device)。

背景技术

作为定量泵装置，有时会利用往复泵装置，但是对于这样的往复泵，在上死点或下死点，由于存在排出量必为0的点，因此，有定量排出的精度低的问题。对此提出了以下构成的技术方案，即并排连接2台往复泵装置，在一台往复泵装置结束排出时，使另一台往复泵开始排出，从而使整体的排出流量通常保持恒定(参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利特开2001-207951号公报

发明内容

然而，即使是如专利文献1中所揭示的往复泵装置，使2台往复泵装置具有相位差的情况下，若泵室内与公共排出口侧之间存在压力差，则在将流出侧阀门刚切换到开的状态之后，会引起流体从泵室向公共排出口侧流出、或是流体从公共排出口侧向泵室流入，存在排出量发生变动的问题。还有，在专利文献1中揭示的定量泵装置中，泵室中吸入了流体后，为了从泵室排出气泡，使流入侧阀门为开的状态，从而使得泵室内收缩，但是，这样的动作就无法防止泵室内与公共排出口侧之间存在压力差时的单位时间的排出量的偏差。

鉴于上述问题，本发明的课题是在于提供一种即使流出侧阀门的两侧存在压力差的情况下、也能高精度地进行定量排出的定量泵装置。

为解决上述课题，本发明中，是具备多个在流入侧以及流出侧分别连接流入侧阀门以及流出侧阀门的往复泵装置、并具备通过前述流出侧阀门与该多个往复泵装置连接的公共排出口的定量泵装置，其特征在于，具有控制前述流入侧阀门、前述流出侧阀门、以及前述往复泵装置的控制部，前述控制部对于前述多个往复泵装置的每一个往复泵装置错开时间设定排出期间和待机期间，同时对于该排出期间的开始期间以及结束期间，使其与其他往复泵装置的前述排出期间的结束期间以及开始期间重叠，在前述待机期间进行了向泵室内的吸入动作后，在前述排出期间之前，关闭前述流入侧阀门以及前述流出侧阀门的双方阀门，使泵室内的容积膨胀或收缩，从而进行消除泵室内的压力和公共排出口侧之间的压力差的修正动作。

本发明中，由于利用多台往复泵装置，对于排出期间的开始期间以及结束期间，使其与其他往复泵装置的排出期间的结束期间以及开始期间重叠，因此，即使往复泵装置中在上死点或下死点存在排出量为0的点，也可以使整体的排出流量通常保持恒定。另外，由于在吸入动作之后、排出期间之前，关闭流入侧阀门以及流出侧阀门的双方阀门，使泵室内的容积膨胀或收缩，从而进行消除压力差的修正动作，因此，即使在夹住流出侧阀门的两侧存在压力差的情况下，也能高精度地进行定量排出。

本发明中，也可以是多个往复泵装置分别通过不同的流入侧阀门与不同的的吸入口连接的构成，也可以采用具备通过前述流入侧阀门而与前述多个往复泵装置连接的公共吸入口的构成。

本发明中，前述往复泵装置的驱动源最好是步进电动机或AC同步电动机。对于这样的电动机，即使是停止通电时，也可以利用保持力而进行转子的位置保持。因而，即使是在进行阀体的位置保持的情况下，也与螺线管等不同，由于不需要一直通电，因此，也可以实现低耗电。另外，当前述往复泵装置的驱动源为步进电动机时，对应于该步进电动机的一步量的泵室的内容积的变化量最好是泵室整体内容积的1/100以下。若采用这样的构成，则可以实现分辨率高的定量泵装置。

本发明中，具备直接或间接监视前述往复泵装置的泵室内的压力和前述公共排出口侧之间的压力差的监视装置，前述控制部可以采用以下构成，即根据前述监视装置的监视结果，在泵室内的压力和前述公共排出口侧之间存在压力差时，使之进行前述修正动作。

本发明中，前述监视装置可以采用以下构成，即具备：监视前述多个往复泵装置的各个泵室内的压力的多个第1压力传感器；以及监视前述公共排出口侧的压力的第2压力传感器，将前述第1压力传感器和前述第2压力传感器的检测结果进行比较，从而监视所述压力差。

本发明中，前述监视装置可以采用以下构成，即具备监视前述多个往复泵装置的各个泵室内的压力的多个压力传感器，将该多个往复泵装置中的配置于进行前述吸入动作的往复泵装置的泵室中的压力传感器的检测结果、与配置于前述输出侧阀门为开的状态的往复泵装置的泵室中的压力传感器的检测结果进行比较，从而监视所述压力差。

可实现这样控制的定量泵装置，其特征在于，具备多个在流入侧以及流出侧分别连接流入侧阀门以及流出侧阀门的往复泵装置、并具备通过前述流出侧阀门与该多个往复泵装置连接的公共排出口，还具备监视前述多个往复泵装置的各个泵室内的压力的压力传感器。

本发明中，当前述往复泵装置的台数是2台时，前述控制装置只要将进行前述吸入动作时的泵室的膨胀速度设定为高于前述排出期间的泵室的收缩速度即可。

在本发明有关的定量泵装置中，由于利用多台往复泵装置，对于排出期间的开始期间以及结束期间，使其与其他往复泵装置的排出期间的结束期间以及开始期间重叠，因此，即使往复泵装置中在上死点或下死点存在排出量为0的点，也可以使整体的排出流量通常保持恒定。另外，由于在吸入动作之后、排出期间之前，关闭流入侧阀门以及流出侧阀门的双方阀门，使泵室内的容积膨胀或收缩，从而进行消除压力差的修正动作，因此，即使是流入侧阀门的流入侧和流出侧阀门的流出侧存在压力差的情况，作为结果是，即使夹住流出侧阀门的两侧存在压力差的情况下，也能高精度地进行定量排出。

附图说明

图1是表示本发明的实施形态1的定量泵装置的基本构成的概念图。

图2是表示图1中所示的定量泵装置的构成例的立体图。

图3是表示图2中所示的定量泵装置的主体部分的纵向剖视图。

图4是表示采用了本发明的定量泵装置的动作的时序图。

图5是表示采用了本发明的定量泵装置的动作的另一个时序图。

图6是表示本发明的实施形态2的定量泵装置的基本构成的概念图。

图7是表示本发明的实施形态3的定量泵装置的基本构成的概念图。

图8是对采用了本发明的定量泵装置中使用的往复泵装置进行纵向切割的状态的分解立体图。

图9是表示在采用了本发明的定量泵装置中、作为流入侧阀门以及流出侧阀门使用的有源阀门的纵切面的说明图。

图10是表示在采用了本发明的定量泵装置中、对作为流入侧阀门以及流出侧阀门使用的另一个有源阀门的纵切面从斜上方来看的说明图。

标号说明

1……定量泵装置

10A、10B……往复泵装置

11Ai、11Bi……流入侧阀门

11Ao、11Bo……流出侧阀门

12Ai、12Bi、12i……流入通路

12Ao、12Bo、12o……流出通路

13o……公共排出口

13i……公共吸入口

14A、14B、14o……压力传感器(监视装置)

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施形态。

[实施形态1](装置结构)图1是表示采用了本发明的定量泵装置的基本构成的概念图。图2是表示采用了本发明的定量泵装置的构成例的立体图。图3是表示图2中所示的定量泵装置的主体部分的纵向剖视图。

如图1所示，本形态的定量泵装置1是进行液体或气体的定量排出的装置，具备在流入通路12Ai、12Bi以及流出通路12Ao、12Bo分别连接流入侧阀门11Ai、11Bi以及流出侧阀门11Ao、11Bo的2台往复泵装置10A、10B。对于2台往复泵装置10A、10B，在通过流出侧阀门11Ao、11Bo而连接的公共的流出通路12o构成公共排出口13o。另外，在本形态的定量泵装置1中，对于2台往复泵装置10A、10B，在通过流入侧阀门11Ai、11Bi而连接的公共的流入通路12i构成公共吸入口13i。这里，往复泵装置10A、10B互相具有相同的构成，同时流入侧阀门11Ai、11Bi以及流出侧阀门11Ao、11Bo都具有相同的构成。另外，流入通路12Ai、12Bi互相具有相同的构成，流出通路12Ao、12Bo互相具有相同的构成。

本形态的定量泵装置1，例如如图2所示，具备：由多片平板层叠的长方体形状的主体部分2、以及通过连接器或电缆与该主体部分2连接的控制装置3(控制部)。主体部分2是将底板75、基板76、通路构成板77、以及通过覆盖该通路构成板77的上表面而阻塞通路的上表面的上板78按照该顺序进行叠层，在上板78上，与构成公共排出口13o的导管781、以及构成公共吸入口13i的导管782连接。

详细情况如后所述，如图3所示，往复泵装置10A、10B的任一个都具备：由配置于泵室20中的隔膜阀170形成的阀体；以及具备驱动该阀体使泵室20内容积收缩、膨胀的步进电动机(驱动源)的驱动装置105，当步进电动机向一个方向旋转时，向着泵室20的内容积扩大的方向驱动隔膜阀170，当步进电动机向另一个方向旋转时，向着泵室20的内容积收缩的方向驱动隔膜阀170。这里，与步进电动机的一步量对应的泵室20的内容积的变化量，为泵室20整体内容积的1/100以下。

另外，流入侧阀门11Ai、11Bi以及流出侧阀门11Ao、11Bo分别是具备阀体(隔膜阀260)以及线性执行机构201的有源阀门，分别独立地进行开关动作。

(动作)图4是表示本形态的定量泵装置的动作的时序图，这样的控制由图2所示的控制装置3进行。

图4(a)中表示2台往复泵装置10A、10B中的第1往复泵装置10A由步进电动机驱动阀体的状态，表示的状态是，在波形向上期间，泵室20收缩并排出流体，在波形向下期间，泵室20膨胀并吸入液体。图4(b)、(c)中表示与第1往复泵装置10A相对应的流入侧阀门11Ai以及流出侧阀门11Ao进行驱动的状态，若输入波形向上的信号，则之后直到输入波形向下的信号为止，阀门为开的状态，若输入波形向下的信号，则之后直到输入波形向上的信号为止，阀门为关的状态。图4(d)中表示第2往复泵装置10B由步进电动机驱动阀体的状态，表示的状态是，在波形向上期间，泵室20收缩并排出液体，在波形向下期间，泵室20膨胀并吸入液体。图4(e)、(f)中表示与第2往复泵装置10B相对应的流入侧阀门11Bi以及流出侧阀门11Bo进行驱动的状态，若输入波形向上的信号，则之后直到输入波形向下的信号为止，阀门为开的状态，若输入波形向下的信号，则之后直到输入波形向上的信号为止，阀门为关的状态。图4(g)中表示对从第1往复泵装置10A以及第2往复泵装置10B排出的液体的排出量(来自公共排出口13o的排出量)进行合成后的结果，图4(h)中表示对第1往复泵装置10A以及第2往复泵装置10B吸入的液体的吸入量进行合成后的结果(来自公共吸入口13i的吸入量)。

本形态中，各个时间的每个动作如后所述，控制装置3首先如图4的上部所示，对于2台往复泵装置10A、10B的每一个错开时间设定排出期间T1A、T1B和待机期间T2A、T2B，同时对于一个往复泵装置(例如第1往复泵装置10A)的排出期间(例如排出期间T1A)的开始期间以及结束期间，使其与另一个往复泵装置(例如第2往复泵装置10B)的排出期间(例如排出期间T1B)的结束期间以及开始期间重叠。

另外，控制装置3在待机期间T2A、T2B中进行了向泵室20内的吸入动作后，在排出期间T1A、T1B之前，关闭流入侧阀门11Ai、11Bi以及流出侧阀门11Ao、11Bo的双方阀门，使泵室20内的容积收缩，从而进行消除压力差的修正动作。

图4中，首先，时间t0之前，往复泵装置10A、10B为停止状态，各个泵室20中为结束吸入液体(流体)的状态。另外，所有阀门为关闭的状态。在该状态下，如图4(a)、(b)、(c)所示，在时间t0，与第1往复泵装置10A相对应的流出侧阀门11Ao变为开的状态后，在时间t1，第1往复泵装置10A中向着使泵室20收缩的方向驱动阀体，其结果是开始进行液体的排出。该排出在到时间t8为止的排出期间T1A内持续进行，其间第1往复泵装置10A定量排出液体。

然后，在时间t8，与第1往复泵装置10A相对应的流出侧阀门11Ao变为关闭的状态、液体的排出停止后，该停止在到时间t13为止的待机期间T2A内持续进行。在该待机期间T2A中，在时间t9与第1往复泵装置10A相对应的流入侧阀门11Ai变为开的状态后，在时间t10～t11期间，第1往复泵装置10A中向着使泵室20膨胀的方向驱动阀体，进行液体的吸入动作。

接着，在时间t13，与第1往复泵装置10A相对应的流出侧阀门11Ao再次变为开的状态后，在时间t14，第1往复泵装置10A中再次向着使泵室20收缩的方向驱动阀体，开始进行液体的排出。该排出在到时间t22为止的排出期间T1A内持续进行，其间第1往复泵装置10A定量排出液体。

然后，在时间t22，与第1往复泵装置10A相对应的流出侧阀门11Ao变为关闭的状态、液体的排出停止后，该停止在到时间t27为止的待机期间T2A内持续进行。在该待机期间T2A中，在时间t23与第1往复泵装置10A相对应的流入侧阀门11Ai变为开的状态后，在时间t24～t25期间，第1往复泵装置10A中向着使泵室20膨胀的方向驱动阀体，进行液体的吸入动作。这样一连串的动作在之后反复进行。

另一方面，如图4(d)、(e)、(f)所示，第2往复泵装置10B也进行同样的动作，但是其时刻错开了。因而，在时间t6，与第2往复泵装置10B相对应的流出侧阀门11Bo变为开的状态后，在时间t7，第2往复泵装置10B中向着使泵室20收缩的方向驱动阀体，开始进行液体的排出。该排出在到时间t15为止的排出期间T1B内持续进行，其间第2往复泵装置10B定量排出液体。接着，在时间t15，与第2往复泵装置10B相对应的流出侧阀门11Bo变为关闭的状态，液体的排出停止，该停止在到时间t20为止的待机期间T2B内持续进行。在该待机期间T2B中，在时间t16与第2往复泵装置10B相对应的流入侧阀门11Bi变为开的状态后，在时间t17～t18期间，第2往复泵装置10B中向着使泵室20膨胀的方向驱动阀体，进行液体的吸入动作。这样一连串的动作在之后反复进行。

这里，如时间t7～t8或时间t21～t22那样，第1往复泵装置10A的排出期间T1A的结束期间、与第2往复泵装置10B的排出期间T1B的开始期间重叠，如时间t14～t15那样，第2往复泵装置10B的排出期间T1B的结束期间、与第1往复泵装置10A的排出期间T1A的开始期间重叠。因此，如图4(h)所示，虽然液体的吸入是断断续续地进行的，但如图4(g)所示，对从第1往复泵装置10A以及第2往复泵装置10B排出的液体的排出量(来自公共排出口的排出量)进行合成后的排出速度(单位时间的排出量)通常是恒定的。

(对压力差的修正动作)本形态的定量泵装置1中，若泵室20内与公共排出口13o侧之间存在压力差，则在将流出侧阀门11Ao、11Bo刚切换到开的状态之后，会引起液体从泵室20向公共排出口13o侧流出、或是液体从公共排出口13o侧向泵室20流入，排出量发生变动。

因此，本形态基于定量泵装置1的使用状况，控制装置3进行条件设定，设公共排出口13o侧的压力高于泵室20内的压力。即，控制装置3根据事先设定的条件，在待机期间T2A、T2B进行了向泵室20内的吸入动作后，在排出期间T1A、T1B之前，在时间t5～t6、t12～t13、t19～t20，关闭流入侧阀门11Ai以及流出侧阀门11Ao的双方阀门(或是流入侧阀门11Bi以及流出侧阀门11Bo的双方阀门)，向着使第1往复泵装置10A(或第2往复泵装置10B)的泵室20内的容积收缩的方向驱动阀体，进行修正动作。例如，在待机期间T2A进行了向泵室20内的吸入动作后，在排出期间T1A之前，在时间t5～t6、t19～t20，关闭与第1往复泵装置10A相对应的流入侧阀门11Ai以及流出侧阀门11Ao的双方阀门，向着使第1往复泵装置10A的泵室20内的容积收缩的方向驱动阀体，增大泵室20内的压力，消除与公共排出口13o侧的压力差。另外，在待机期间T2B进行了向泵室20内的吸入动作后，在排出期间T1B之前，在时间t12～t13，关闭与第2往复泵装置10B相对应的流入侧阀门11Bi以及流出侧阀门11Bo的双方阀门，向着使第2往复泵装置10B的泵室20内的容积收缩的方向驱动阀体，增大泵室20内的压力，消除与公共排出口13o侧的压力差。

还有，本发明中，是设公共排出口13o侧的压力高于泵室20内的压力，而增大排出前的泵室20内的压力，但是当公共排出口13o侧的压力低于泵室20内的压力时，如图5所示，只要在待机期间T2A、T2B，进行了向泵室20内的吸入动作后，在排出期间T1A、T1B之前，在时间t5～t6、t12～t13、t19～t20，关闭流入侧阀门以及流出侧阀门的双方阀门，向着使泵室20内的容积膨胀的方向驱动阀体，进行修正动作即可。

(本形态的主要效果)如上所述，本形态的定量泵装置1中，由于利用2台往复泵装置10A、10B，对于其中一个往复泵装置的排出期间的开始期间以及结束期间，使其与另一个往复泵装置的排出期间的结束期间以及开始期间重叠，因此，即使往复泵装置10A、10B中在上死点或下死点存在排出量为0的点，也可以使整体的排出流量通常保持恒定。

另外，由于在吸入动作之后、排出期间T1A、T1B之前，关闭流入侧阀门以及流出侧阀门的双方阀门，使泵室20内的容积膨胀或收缩，从而进行消除压力差的修正动作T3A、T3B，因此，即使在夹住流出侧阀门11Ao、11Bo的两侧存在压力差的情况下，也能高精度地进行定量排出。从而，在使用隔膜阀作为阀体的情况下，虽然由于泵室20的内压与大气压的压力差，会使隔膜阀发生不必要的变形，但是本形态中，可以修正这样的变形而进行吸入以及排出，吸入量以及排出量的精度高。

另外，在往复泵装置10A、10B中，由于利用提供给驱动装置105中使用的步进电动机的信号模式进行动作的控制，因此，与利用凸轮机构来控制往复泵装置的动作的构成不同，由于仅改变提供给步进电动机的信号模式就可以容易地改变阀体(隔膜阀170)的移动速度，因此，可以使单位时间的排出量稳定对应从较少的条件到较多的条件。另外，即使是在单位时间排出量多的条件的情况下，由于隔膜阀170的往复次数较少即可，因此定量泵装置1的寿命长。

另外，由于流入侧阀门11Ai、11Bi以及流出侧阀门11Ao、11Bo是分别独立进行开关动作的有源阀门，因此可以避免流入侧以及流出侧的双方都变为开的状态。因而，即使阀门吸入侧13i比排出口13o侧的压力要高，也不会发生顺流，定量泵装置1通常可以进行定量排出。另外，若流入侧阀门11Ai、11Bi以及流出侧阀门11Ao、11Bo全部为开的状态，使往复泵装置10A、10B进行动作，则可以从往复泵装置10A、10B除去液体。从而，可以容易地进行防止冻结等。

而且，在本形态的定量泵装置1中，由于吸入侧与排出侧是同一构成，因此可以调换吸入侧和排出侧而进行工作。因而，也可以从排出侧到吸入侧进行液体的回收。

还有，在往复泵装置10A、10B的驱动装置105中，使用步进电动机作为驱动源，与该步进电动机的一步量对应的泵室20的内容积的变化量为泵室20的整体内容积的1/100以下。因此，本形态的定量泵装置1的分辨率高。另外，步进电动机即使是在停止通电时，也可以利用保持力进行转子的位置保持。因而，即使是在进行隔膜阀170的位置保持的情况下，也与螺线管等不同，由于不需要一直通电，因此可以实现低耗电。根据该观点，也可以用AC同步电动机来代替步进电动机。

[实施形态2]实施形态1中，是预先设定了使之进行图4或图5所示的修正动作，但是在本形态中，设置直接或间接监视往复泵装置10A、10B的泵室20内的压力和公共排出口13o侧之间的压力差的监视装置，控制装置3基于监视装置的监视结果，当泵室20内的压力和公共排出口侧之间存在压力差时，进行参照图4或图5所说明的修正动作。

作为这样的监视装置，在本形态中，如图6所示，使用监视往复泵装置10A、10B的各个泵室20内的压力的第1压力传感器14A、14B，以及监视公共排出口13o侧的压力的第2压力传感器14o。在这样构成的监视装置中，例如，在结束了向泵室20内的吸入动作后，比较第1压力传感器14A、14B和第2压力传感器14o的检测结果来监视压力差。然后，控制装置3根据该监视结果，决定以图4所示的条件、以及图5所示的条件中的哪一个条件进行修正动作。另外，当泵室20内的压力和公共排出口侧之间没有压力差时，不进行修正动作。

[实施形态3]实施形态1中，是预先设定了使之进行图4或图5所示的修正动作，但是在本形态中，与实施形态2相同，设置直接或间接监视往复泵装置10A、10B的泵室20内的压力和公共排出口13o侧之间的压力差的监视装置，控制装置3基于监视装置的监视结果，当泵室20内的压力和公共排出口侧之间存在压力差时，进行参照图4或图5所说明的修正动作。

作为这样的监视装置，在本形态中，如图7所示，使用监视往复泵装置10A、10B的各个泵室20内的压力的压力传感器14A、14B。在这样构成的监视装置中，例如，在时间t19，将配置于结束了向泵室20内的吸入动作的往复泵装置10B的泵室20中的压力传感器14B的检测结果、与配置于往复泵装置10A的泵室20中的压力传感器14A的检测结果进行比较，监视泵室20内与公共排出口侧的压力差。这是由于，在时间t14，往复泵装置10A的压力传感器14A的检测结果与公共排出口侧的压力相等。然后，控制装置3根据该监视结果，决定以图4所示的条件、以及图5所示的条件中的哪一个条件来进行在时间t19～t20进行的修正动作。另外，当泵室20内的压力和公共排出口侧之间没有压力差时，不进行修正动作。

(往复泵装置的具体构成例)参照图3以及图8，说明用于本形态的定量泵装置的往复泵装置10A、10B的具体构成例。

图8是对采用了本发明的定量泵装置中使用的往复泵装置进行纵向切割的状态的分解立体图。如图3以及图8所示，本形态的定量泵装置1的主体部分2具有将底板75、基板76、通路构成板77、以及上板78依次叠层的构造，在形成于基板76上的孔内构成往复泵装置10A、10B。本形态中的往复泵装置10A、10B包括泵室20、使泵室20的内容积膨胀收缩从而进行液体的吸入和排出的隔膜阀170(阀体)、以及驱动隔膜阀170的驱动装置105。

驱动装置105包括环形定子120、在该定子120的内侧同轴配置的旋转体103、在该旋转体103的内侧同轴配置的移动体160、以及将旋转体103的旋转转换为使移动体160向轴线方向移动的力并传递给移动体160的转换机构140。这里，驱动装置105是在形成于基板76的空间内，在接地板79与基板76之间安装的状态。

驱动装置105中，定子120是由卷绕于线圈架123的线圈121、以及覆盖线圈121而配置的2片轭125所构成的单元在轴线方向上叠层成2段而构成的。在该状态下，在上下2段的任一单元中，从2片轭125的内周边缘向轴线方向突出的极齿成为在圆周方向交替排列的状态，起到作为步进电动机的定子的功能。

旋转体103包括在上方开口的帽状构件130、以及在该帽状构件130的圆筒状的躯干部131的外周面上固定的环形转子磁铁150。在帽状构件130的底壁133的中央，形成向轴线方向上侧凹进的凹部135，在接地板79上形成承载配置于凹部135内的球体118的轴承部751。另外，在基板76的上端侧的内表面上形成环形台阶部766，同时在帽状构件130的上端部分，利用躯干部131的上端部分和环形凸缘部134，形成与基板76侧的环形台阶部766对向的环形台阶部，在由这些环形台阶部划分而形成的环形空间内，配置由环形保持架181、和由该保持架181在圆周方向上保持在分开的位置上的轴承球182构成的轴承180。这样，旋转体103处于能绕着轴线旋转的状态并由主体部分2支撑的状态。

在旋转体103中，转子磁铁150的外周面与沿定子120的内周面在圆周方向上排列的极齿对向。这里，在转子磁铁150的外周面，S极与N极在圆周方向交替排列，定子120与帽状构件130构成步进电动机。

移动体160包括底壁161、从底壁161的中央向轴线方向突出的圆筒部163、以及形成为圆筒状以使其包围该圆筒部163的四周的躯干部165，在躯干部165的外周形成外螺纹167。

本形态中，在构成利用旋转体103的旋转而使移动体160在轴线方向反复移动用的转换机构140时，在帽状构件130的躯干部131的内周面，在圆周方向分开的4个位置上形成内螺纹137，同时在移动体160的躯干部165的外周面，形成与帽状构件130的内螺纹137卡合而构成动力传递机构141的外螺纹167。因而，若在帽状构件130的内侧配置移动体160，而使外螺纹167与内螺纹137相互啮合，则移动体160成为支撑在帽状构件130的内侧的状态。另外，在移动体160的底壁161，在圆周方向形成6个长孔169作为贯通孔，同时从基板76延伸6个突起769，通过将突起769的下端部嵌入到长孔169中，从而构成防止共轴转动的机构149。即，在帽状构件130旋转时，由于利用由突起769和长孔169构成的共轴转动防止机构149，阻止移动体160的旋转，因此，帽状构件130的旋转通过由其内螺纹137和移动体160的外螺纹167构成的动力传递机构141向移动体160传递，其结果是，移动体160根据旋转体103的旋转方向，向轴线方向的一侧和另一侧直线移动。

隔膜阀170与移动体160直接连接。隔膜阀170具有帽状，该帽状包括底壁171、从底壁171的外周边缘向轴线方向上升的圆筒状的躯干部173、以及从该躯干部173的上端向外周侧展宽的凸缘部175，底壁171的中央部分为覆盖移动体160的圆筒部163的状态，从它们的上下方向，用紧固螺丝178和螺帽179固定。另外，隔膜阀170的凸缘部175的外周边缘为起到作为液体密封性和定位功能的厚壁部，该厚壁部在通路构成板77的贯通孔21的周围，在基板76和通路构成板77之间固定。这样，隔膜阀170规定了泵室20的下表面，而且确保了泵室20周围的基板76和通路构成板77之间的液体密封性。

在该状态下，隔膜阀170的躯干部173为切面呈U字形折叠的状态，折叠部分172根据移动体160的位置而变化形状。然而本形态中，在由移动体160的圆筒部163的外周面形成的第1壁面168、和由从基板76延伸出来的突起769的内周面构成的第2壁面768之间所构成的环形空间内，配置隔膜阀170的切面呈U字形的折叠部分172。因而，不管隔膜阀170是何种状态，折叠部分172都能以在环形空间内所保持的状态那样进行变形，使其沿着第1壁面168或第2壁面768展开或卷起。

另外，在帽状构件130的底壁133上，在圆周方向的270°的角度范围内形成1条槽136，同时从移动体160的底面朝着下方形成突起(未图示)。这里，移动体160没有绕轴线旋转，而是沿轴线方向的移动，而与之相反，旋转体103绕轴线旋转，而不沿轴线方向移动。因而，突起和槽136起到规定旋转体103和移动体160的停止位置的止挡的功能。即，若槽136在圆周方向的深度发生变化、移动体160向轴线方向的下方移动时，则突起嵌入槽136内，同时通过旋转体103的旋转使槽136的端部与突起接触。其结果是，阻止旋转体103的旋转，规定了旋转体103和转动体160的停止位置、即隔膜阀170的内容积的最大膨胀位置。

在这样构成的往复泵装置10A、10B的驱动装置105中，步进电动机向一个方向旋转时，向着泵室20的内容积扩大的方向驱动隔膜阀170，当步进电动机向另一个方向旋转时，向着泵室20的内容积缩小的方向驱动隔膜阀170。即，若给定子120的线圈121供电，则帽状构件130旋转，该旋转通过转换机构140传递给移动体160。从而，移动体160在轴线方向上进行往返的直线运动。其结果是，隔膜阀170根据移动体160的移动而相应变形，使泵室20的内容积膨胀、收缩，因此在泵室20中进行从流入通路12Ai、12Bi的液体的流入，和向着流出通路12Ao、12Bo的液体的流出。

这样，在本形态的往复泵装置10A、10B中，将利用步进电动机机构产生的旋转体103的旋转，通过采用由外螺纹167和内螺纹137构成的动力传递机构141的转换机构140，传递给移动体160，使固定了隔膜阀170的移动体160作往复的直线运动。因此，由于从驱动装置105到隔膜阀170，以必需的最低限度的构件传递动力，从而可以实现往复泵装置10A、10B的小型化、薄型化以及低成本化。另外，通过减小动力传递机构141中外螺纹167和内螺纹137的升角，或增加驱动侧的定子的极齿，可以进行移动体160的微量进给。因而，可以对泵室20的内容积进行精密的控制，从而可以高精度地进行定量排出。

另外，本形态中使用了隔膜阀170，该隔膜阀170的折叠部分172以在环形空间内所保持的状态那样进行变形，使其沿着第1壁面168及第2壁面768展开或卷起，不会发生勉强滑动。因而，不会发生无用的负载，且隔膜阀170的寿命也长。另外，隔膜阀170即使承受来自泵室20的液体的压力，也不发生变形。因此，根据本形态的往复泵装置10A、10B，可以高精度地进行定量排出，且可靠性也高。

而且，由于旋转体103对主体部分2是通过轴承球182支撑的，且可绕轴线旋转，因此滑动损耗小，且由于旋转体103在轴线方向上稳定保持，所以轴线方向中的推力稳定。因此，可以实现驱动装置105的小型化，能够提高耐久性以及排出性能。

还有，上述形态中，作为转换机构140的动力传递机构141使用了螺丝，但也可以使用凸轮槽。另外，上述形态中的阀体使用了帽状的隔膜阀，但也可以使用其他形状的隔膜阀或具有O形圈的活塞。

[有源阀门的具体构成例]参照图3和图9，对本形态的定量泵装置中作为流入侧阀门11Ai、11Bi和流出侧阀门11Ao、11Bo所使用的有源阀门的具体构成例进行说明。图9是表示在采用了本发明的定量泵装置1中作为流入侧阀门11Ai、11Bi和流出侧阀门11Ao、11Bo所使用的有源阀门的纵切面的说明图。

图3和图9中，有源阀门包括构成驱动源的步进电动机301、流入口308a以及流出口308b。在步进电动机301的旋转轴301a上，压入固定了例如由右旋螺纹构成的导螺杆302，该导螺杆302与步进电动机301的旋转方向同方向旋转。阀门保持构件303的内螺纹303a与导螺杆302进行螺纹嵌合。因而，若从导螺杆302侧来看，步进电动机301绕CCW方向(逆时针方向)旋转时，则阀门保持构件303靠近步进电动机301，另一方面，若从导螺杆302侧来看，步进电动机301绕CW方向(顺时针方向)旋转时，则阀门保持构件303远离步进电动机301。即，由于导螺杆302与阀门保持构件303通过螺纹耦合而卡合，且阀门保持构件303被停止转动，因此导螺杆302的旋转变换为直线运动。

在阀门保持构件303的外周侧同心状地设置弹簧座303b，利用该弹簧座303b和步进电动机301，来保持弹簧304。弹簧304由压缩螺旋弹簧构成，将阀门保持构件303向离开步进电动机301的方向压紧。还有，本实施形态中采用了压缩螺旋弹簧，但也可以采用例如“拉伸螺旋弹簧”。这种情况下，可以在阀门保持构件303的弹簧座303b的反面保持拉伸螺旋弹簧。

在阀门保持构件303的中央部设置了凸形的隔膜保持部303c，该隔膜保持部303c与隔膜阀260的下凹部260a嵌合。这里，隔膜阀260的外周部260b被基板76和通路构成板77夹住而固定，且外周侧的凸缘260e也被夹住而固定。凸缘260e防止流体从基板76和通路构成板77之间的间隙漏出，有利于提高密封性。另外，由于隔膜阀260的膜部260c容易变形，所以形成为圆弧状而不使应力集中。还有，隔膜阀260在与下凹部260a的反向侧与通路构成板77接触的部分，也同心状地形成凸缘260d。

在这样构成的无源阀门中，利用弹簧304将阀门保持构件303离开步进电动机301的方向压紧。因而，阀门保持构件303进行直线运动的动作时，保持导螺杆302的螺纹部中的步进电动机301侧的斜面、与阀门保持构件303的内螺纹303a中的与步进电动机301侧反向侧的斜面接触的状态，即保持导螺杆302与阀门保持构件303卡合的状态。与之相反，当孔277被隔膜阀260关闭时，弹簧304的压紧力与隔膜阀260从通路构成板77受到的反作用力相平衡，保持导螺杆202的螺纹部中的与步进电动机301侧反向侧的斜面、与阀门保持构件303的内螺纹303a中的步进电动机301侧的斜面不接触的状态，即保持导螺杆302与阀门保持构件303游离而不卡合的状态，隔膜阀260利用弹簧304压紧在关闭孔277的方向上。因而，可以确实地关闭孔277。

[有源阀门的另一个具体构成例]参照图3和图10，对本形态的定量泵装置中作为流入侧阀门11Ai、11Bi和流出侧阀门11Ao、11Bo所使用的有源阀门的另一个具体构成例进行说明。

图9是表示在采用了本发明的定量泵装置中将作为流入侧阀门11Ai、11Bi以及流出侧阀门11Ao、11Bo所使用的有源阀门的纵切面从斜上方来看时的说明图。如图3和图9所示，作为流入侧阀门11Ai、11Bi以及流出侧阀门11Ao、11Bo所使用的有源阀门，在基板76的孔765内具备线性执行机构201，该线性执行机构201包括圆筒状的固定体203、以及配置于该固定体203内侧的近似圆柱形的可动体205。固定体203包括：环状卷绕于线圈架231的线圈233；以及从线圈233的外周面向线圈233的轴线方向的两侧绕入的、一个前端部236a和另一个前端部236b在线圈233的内周侧通过缺口237在轴线方向相对的固定体侧轭铁235。可动体205包括：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在轴线方向两侧层叠的一对磁体253a、253b。作为一对磁体253a、253b，可以使用Nd-Fe-B系或Sm-Co系的稀土类磁体、或是树脂磁体。另外，可动体205中，对于一对磁体253a、253b，在各自的与第1可动体侧轭铁251的反向侧的端面上层叠第2可动体侧轭铁255a、255b。

一对磁体253a、253b都是在轴线方向上磁化，同极相向于第1可动体侧轭铁251。以下，在本形态中，设一对磁体253a、253b的N极向着第1可动体侧轭铁251，S极向着轴线方向中的外侧，以此进行说明，但磁化方向也可以与之相反。

这里，第1可动体侧轭铁251的外周面从一对磁体253a、253b的外周面向外周侧伸出。还有，第2可动体侧轭铁255a、255b的外周面也从一对磁体253a、253b的外周面向外周侧伸出。

另外，在第1可动体侧轭铁251的轴线方向的两个端面上形成凹部，对于这些凹部，分别嵌入一对磁体253a、253b，利用粘合剂等进行固定。还有，对于第1可动体侧轭铁251、一对磁体253a、253b、以及第2可动体侧轭铁255a、255b的固定，只要采用粘合、压入、或将这些方法合用而形成一体化的构成即可。

另外，在固定体203的轴线方向的两侧的开口部上固定了轴承板271a、271b(轴承构件)，从第2可动体侧轭铁255a、255b向轴线方向的两侧突出的支轴257a、257b都插入轴承板271a、271b的孔中，且可自由滑动。这样，可动体205以在轴线方向可以往复移动的状态被支撑于固定体203上。这种状态下，可动体205的外周面与固定体203的内周面以固定的间隙而对置，且固定体侧轭铁235的前端部236a、236b彼此之间在第1可动体侧轭铁251的外周面与线圈233的内周面之间的间隙内在轴线方向上，为相互对置的状态。还确保了可动体205与固定体侧轭铁235之间的间隙。另外，对于第2可动体侧轭铁255a、255b和支轴257a、257b的固定，只要采用粘合、压入、或将这些方法合用而形成一体化的构成即可。

这样构成的线性执行机构201在本形态中，在一个支轴257b的前端部上连接轴体259，对于该轴体259，与配置于阀室270的隔膜阀260的中央部分连接。在隔膜阀260的外周侧上形成环形厚壁部261，起到作为液体密封性和定位的功能，在隔膜阀260中，包含该环形厚壁部261的外周侧被夹在基板76和通路构成板77之间，确保液体的密封。

在这样构成的线性执行机构201中，面向附图的右侧，电流从对面侧向靠近自己的一侧流过线圈233，面向附图的左侧，电流从靠近自己的一侧向对面侧流过线圈33，在此期间，可动体205如箭头A所示，接受由洛仑兹力产生的轴线方向上的推力而移动。其结果是关闭构成通路的中途部分的孔277，切断通路。与之相反，若与线圈233的通电方向相反，则可动体205如箭头B所示，沿轴线方向下降，打开构成通路的中途部分的孔277。

还有，本形态的线性执行机构201中，利用磁力推进可动体205，同时在轴线方向的一侧，在轴承板271a和第2可动体侧轭铁255a之间，配置作为压紧构件的圆锥台形状的螺旋弹簧291。因而，在可动体205下降时，一边使压缩弹簧变形，一边移动，在可动体205上升时，在压缩弹簧的形变回复力的辅助下进行高速移动。

还有，关于阀体，并不限于隔膜阀，也可以使用真空阀、其他的阀体。另外，对于支轴257a、257b和阀体，可以是作为分开的构件结合而构成，也可以是支轴257a、257b和阀体形成一体化的构成。

如上所述，本形态中，可动体205中的一对磁体253a、253b分别是同极相向，磁的排斥力起作用，但由于在磁体253a、253b之间配置第1可动体侧轭铁251，因此可以以同极相向的状态来固定一对磁体253a、253b。

还有，由于可动体205中的一对磁体253a、253b分别将同一个极向着第1可动体侧轭铁251，因此，从第1可动体侧轭铁251，在半径方向上发生强磁通。因而，若使第1可动体侧轭铁251与线圈233的周面互相对置，则可赋予可动体205大的推力。

而且，由于使磁体253a、253b在轴线方向上磁化即可，因此与半径方向磁化磁体253a、253b不同，即使是在小型化的情况下也容易磁化，适用于批量生产。

而且，本形态中，由于第1可动体侧轭铁251的外周面从一对磁体253a、253b的外周面向外周侧伸出，所以即使是设置固定体侧轭铁235的情况下，对于可动体205也可以减小作用于轴线方向垂直的方向上的磁引力。同样地，由于第2可动体侧轭铁255a、255b的外周面从一对磁体253a、253b的外周面向外周侧伸出，所以即使是设置固定体侧轭铁235的情况下，对于可动体205也可以减小作用于轴线方向垂直的方向上的磁引力。因而，其优点在于容易进行组装作业，且可动体205不易倾斜。

另外，本形态中，由于在线圈33的外周侧配置了磁体253a、253b，因此与在线圈233的外侧配置磁体253a、253b的情况比较，磁体253a、253b可以较小，所以可以低价得到有源阀门。还有，由于在外侧配置线圈233，因此可以仅用固定侧轭铁来闭合磁路。

而且，由于在固定体203中，在轴线方向开口的开口部保持了支撑支轴257a、257b使其在轴线方向可移动的轴承板271a、271b，所以不需要另外配置轴承构件。还有，由于能够以固定体203为基准来固定轴承板271a、271b，因此具有支轴257a、257b不倾斜的优点。

[定量泵装置的用途]采用了本发明的定量泵装置1可用于例如对各种燃料电池的改性器定量供给水。采用了本发明的定量泵装置1也可用于：对分解、除去来自柴油机的排气中的氮氧化物用的改性器定量供给尿素水溶液、以及点滴液的送液等。尤其适用于吸入侧和排出侧之间存在大的压力差的技术领域中的定量排出。

[其他实施形态]上述形态中使用了2台往复泵装置10A、10B，但是对于使用3台以上的往复泵装置的定量泵装置，本发明也同样适用。

Claims (9)

1.一种定量泵装置，是具备多个在流入侧以及流出侧分别连接流入侧阀门以及流出侧阀门的往复泵装置、并具备通过所述流出侧阀门与该多个往复泵装置连接的公共排出口的定量泵装置，其特征在于，

具有控制所述流入侧阀门、所述流出侧阀门以及所述往复泵装置的控制部，所述控制部对于所述多个往复泵装置的每一个往复泵装置错开时间设定排出期间和待机期间，并对于该排出期间的开始期间以及结束期间，使其与其他往复泵装置的所述排出期间的结束期间以及开始期间重叠，在所述待机期间进行了向泵室内的吸入动作后，在所述排出期间之前，关闭所述流入侧阀门以及所述流出侧阀门这两个阀门，使泵室内的容积膨胀或收缩，从而进行消除泵室内的压力和公共排出口侧之间的压力差的修正动作。

2.如权利要求1所述的定量泵装置，其特征在于，

具备通过所述流入侧阀门而与所述多个往复泵装置连接的公共吸入口。

3.如权利要求1所述的定量泵装置，其特征在于，

所述往复泵装置的驱动源是步进电动机或交流同步电动机。

4.如权利要求1所述的定量泵装置，其特征在于，

所述往复泵装置的驱动源为步进电动机，与该步进电动机的一步量对应的泵室的内容积的变化量为泵室整体内容积的1/100以下。

5.如权利要求1所述的定量泵装置，其特征在于，

具备直接或间接监视所述往复泵装置的泵室内的压力和所述公共排出口侧之间的压力差的监视装置，所述控制部根据所述监视装置的监视结果，在泵室内的压力和所述公共排出口侧之间存在压力差时，进行所述修正动作。

6.如权利要求5所述的定量泵装置，其特征在于，

所述监视装置具备：监视所述多个往复泵装置的各个泵室内的压力的多个第1压力传感器；以及监视所述公共排出口侧的压力的第2压力传感器，将所述第1压力传感器和第2压力传感器的检测结果进行比较，从而监视所述压力差。

7.如权利要求5所述的定量泵装置，其特征在于，

所述监视装置具备监视所述多个往复泵装置的各个泵室内的压力的多个压力传感器，将该多个往复泵装置中的配置于进行所述吸入动作的往复泵装置的泵室中的压力传感器的检测结果、与配置于所述输出侧阀门为开的状态的往复泵装置的泵室中的压力传感器的检测结果进行比较，从而监视所述压力差。

8.如权利要求1所述的定量泵装置，其特征在于，

所述往复泵装置的台数为2台，所述控制装置将进行所述吸入动作时的泵室的膨胀速度设定为高于所述排出期间的泵室的收缩速度。

9.一种定量泵装置，是具备多个在流入侧以及流出侧分别连接流入侧阀门以及流出侧阀门的往复泵装置、并具备通过所述流出侧阀门与该多个往复泵装置连接的公共排出口的定量泵装置，其特征在于，

还具备监视所述多个往复泵装置的各泵室内的压力的压力传感器。

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