CN102536766A - 泵装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不依赖于外界空气温度可使排出流量稳定的泵装置及其控制方法。所述泵装置的控制方法包括：输出用于以从泵本体的排出口排出标准流量的气体的旋转速度来驱动电机的驱动信号；利用安装于所述泵本体的温度传感器，测量从所述排出口排出的气体的温度或所述泵本体的温度；根据所述温度传感器的输出中所包含的与所述气体温度相关的温度信号，计算从所述排出口排出的所述气体的实际流量；修正所述驱动信号，并将经过修正的驱动信号向所述电机输出，以使所述实际流量与所述标准流量一致。

Description

泵装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种作为诸如增压风机或增压泵而使用的泵装置及其控制方法。
背景技术
作为使气体燃料或氧气等气体上升至要求的压力的机器，这种称作增压风机或增压泵的泵装置广为人知。这种泵装置中，使用罗茨真空泵或隔膜泵等，例如，在下述专利文献1中，记载有作为燃料电池系统中的气体燃料的增压器而使用的隔膜泵。
将所述泵装置用于燃料电池中时，为了稳定流量而在泵排出侧设计流量检测器，并利用该流量检测器的检测信号控制泵的电机，这种方法较为普遍。然而，流量检测器耗费成本，并且在低流量运转时，因脉动的影响，无法检测出正确的流量，从而无法稳定地控制泵的运转。
对此，在专利文献2中，记载有检测外界空气温度并根据所检测的温度修正泵的旋转速度的燃料电池系统。因此，不使用流量检测器也可以控制风机的运转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2009-47084号公报
专利文献2：特开2007-234443号公报
发明内容
然而，本发明人通过实验发现：在基于外界空气温度的对泵排出流量的控制中，在电机旋转速度固定并改变外界空气温度时，根据温度的变化量(时间变化率)，排出流量会产生很大的偏差。即，基于外界空气温度的泵运转控制中，存在很难以较高的再现性使排出流量稳定的问题。
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种不依赖于外界空气温度即可使排出流量稳定的泵装置及其控制方法。
为了达成上述目的，本发明的实施方式所涉及的泵装置包括：泵本体、温度传感器以及控制器。
所述泵本体包括：吸入口、排出口、泵室、可动构件、以及驱动部。所述泵室可分别与所述吸入口和所述排出口连通。所述可动构件交互进行向所述泵室吸入气体和从所述泵室排出气体。所述驱动部驱动所述可动构件，并包括可以根据旋转速度改变所述排出口排出的气体的流量的电机。
所述温度传感器安装于所述泵本体上，测量从所述排出口排出的气体的温度或所述泵本体的温度，并输出包括与所述气体温度相关的信息的温度信号。
所述控制器具有输入部、计算部、以及输出部。所述输入部输入对从所述排出口排出的所述气体的标准流量进行指定的外部信号。所述计算部根据所述温度信号计算从所述排出口排出的所述气体的实际流量。所述输出部输出修正所述电机的旋转速度的修正信号，以使所述实际流量与所述标准流量一致。
另外，本发明的实施方式所涉及的泵装置的控制方法包括输出驱动信号，该驱动信号用于以从泵本体的排出口排出标准流量的气体的旋转速度来驱动电机。
利用安装于所述泵本体上的温度传感器测量从所述排出口排出的气体的温度或所述泵本体的温度。
根据所述温度传感器的输出中所包含的与所述气体的温度相关的温度信号，计算从所述排出口排出的所述气体的实际流量。
修正所述标准旋转速度，并将经过修正的旋转速度信号向所述电机输出，以使所述实际流量与所述标准流量一致。
附图说明
图1为适用于本发明的实施方式所涉及的泵装置的泵系统的示意图；
图2为示出了所述泵装置的结构的剖面图；
图3为示出了通过基于环境温度进行旋转速度的控制来运转电机时的流量变化情况的实验结果；
图4为示出了基于电机表面温度进行旋转速度的控制来运转电机时的流量变化情况的实验结果；
图5为示出了所述泵装置的主要部分的结构框架图；
图6为说明所述泵装置的控制方法的流程图；
图7为说明所述泵装置的控制方法的主要部分的流程图；
图8为说明所述泵装置的作用的实验结果；
图9为说明所述泵装置的作用的实验结果；
图10为示出了用于说明修正系数的导出方法的电机旋转速度变化的评价结果示意图；
图11为示出了用于说明修正系数的导出方法的电机旋转速度变化的评价结果示意图；
图12为示出了作为修正系数而使用的近似函数的示意图；以及
图13为说明所述泵装置的作用的实验结果。
附图标记说明
3          泵装置
10         外壳
20         驱动部
30         可动构件
31         隔膜
41         吸入阀
42         排出阀
50     控制器
61     温度传感器
100    泵室
101    吸入口
102    排出口
具体实施方式
本发明的实施方式所涉及的泵装置具备：泵本体、温度传感器、以及控制器。
所述泵本体包括：吸入口、排出口、泵室、可动构件、以及驱动部。所述泵室可分别与所述吸入口和所述排出口连通。所述可动构件交互进行向所述泵室吸入气体和从所述泵室排出气体。所述驱动部驱动所述可动构件，并包括可以根据旋转速度改变所述排出口排出的气体的流量的电机。
所述温度传感器安装于所述泵本体上，测量从所述排出口排出的气体的温度或所述泵本体的温度，并输出包括与所述气体温度相关的信息的温度信号。
所述控制器具有输入部、计算部、以及输出部。所述输入部输入对从所述排出口排出的所述气体的标准流量进行指定的外部信号。所述计算部根据所述温度信号计算从所述排出口排出的所述气体的实际流量。所述输出部输出修正所述电机的旋转速度的修正信号，以使所述实际流量与所述标准流量一致。
所述泵装置中，可动构件通过使泵室的容积周期性地变化，从而交互进行向泵室吸入气体和从泵室排出气体。气体种类并无特别限制，可使用氧气或烃类气体等，根据用途不同，使用不同种类的气体。从吸入口导入至泵室的气体，在泵室中通过可动构件增压后从排出口排出。可动构件由电机驱动，排出气体的流量通过电机的旋转速度或旋转数控制。通过反复进行以上操作从排出口以指定流量排出指定压力的气体。
控制器以从排出口排出标准流量的气体的旋转速度来驱动电机。由于从排出口排出的气体的流量具有温度依赖性，例如，温度越高密度越低，进而，流量将减少。因此，所述控制器通过安装在泵本体上的温度传感器测量从排出口排出的气体的温度，并根据其测量值计算实际流量。并且，修正电机的旋转速度，并以经过修正的旋转速度来驱动电机，从而使计算的实际流量与标准流量一致。
所述泵装置中，根据排出气体的温度修正电机的驱动旋转速度，因此，与根据环境温度或外界空气温度修正电机的旋转速度的情况相比，不依赖于外界空气温度的变化量，可以稳定并高精度地控制气体的排出流量。
温度传感器输出与排出气体的温度相关的温度信号。温度传感器并不限定于直接测量从排出口排出的气体的温度，也可以测量泵本体的指定部位的温度并将该测量值视为气体的温度。即，确认了从泵本体排出的气体的温度与外界空气温度相比与泵本体的温度之间具有更强的相关性，即使在将泵本体的温度视为气体温度(模拟温度)的情况下，也可以以较高的再现性地实现排出气体的流量控制。因此，可以提高温度传感器安装位置的自由度，不阻碍气体的流通而掌握气体温度。
实施方式中，温度传感器安装于电机上。泵本体的温度多由电机的发热温度决定，因此，例如通过测量电机的表面或其附近的温度即可获得气体的模拟温度。或者，温度传感器也可以设置在泵室中。通过该结构，可以获得泵室内的气体温度，因此可以实现高精度的流量控制。
所述控制器还可以具有存储部。所述存储部存储包含预先获得的所述泵本体温度特性的修正系数。此时，所述计算部通过将根据所述温度信号计算出的气体流量乘以所述修正系数，从而计算所述气体的实际流量。
通过施加考虑了泵本体的温度特性的修正，可以进一步高精度地控制从泵本体排出的气体的流量。
泵本体的温度特性，包含诸如根据由于泵本体或其构成零件的热变化所产生的排出流量的变化。并且，修正系数中可以进一步包含泵本体或其构成零件的随时间的变化或泵本体具有的个体差偏差等。
所述修正系数也可以为从第一温度至比所述第一温度高的第二温度之间的所述温度特性的近似函数。此时，所述近似函数在所述第一温度与比所述第一温度高并比所述第二温度低的第三温度之间生成使所述电机的旋转速度上升的修正信号。
因此，可以使第一温度和第三温度之间的气体流量特性与第三温度和第二温度之间的气体流量特性对应，并可以从第一温度至第二温度过程中使流量和旋转速度之间具有线性关联。
本发明的实施方式所涉及的泵装置的控制方法包括输出驱动信号，该驱动信号用于以从泵本体的排出口排出标准流量的气体的旋转速度来驱动电机。
利用安装于所述泵本体上的温度传感器，测量从所述排出口排出的气体温度或所述泵本体的温度。
基于所述温度传感器的输出中所包含的与所述气体温度相关的温度信号计算从所述排出口排出的所述气体的实际流量。
修正所述标准旋转速度，并将经过修正的旋转速度信号向所述电机输出，以使所述实际流量与所述标准流量一致。
所述泵装置的控制方法中，根据排出气体的温度修正电机的驱动旋转速度，因此，与根据环境温度或外界空气温度修正电机的驱动旋转速度的情况相比，不依赖于外界空气温度的变化量即可稳定且高精度地控制气体的排出流量。
以下，结合附图，说明本发明的实施方式。
图1为表示本发明的实施方式所涉及的泵系统的示意图。本实施方式的泵系统1具有压力源2、泵装置3、处理部4、以及控制部5。
压力源2连接于泵装置3的吸入侧(一次侧)，处理部4连接于泵装置3的排出侧(二次侧)。压力源2既可以为收纳指定压力的流体的罐、瓶等容器，也可以为压缩器等压力产生源。泵装置3作为将从压力源2导入的压力P1的流体提升至指定的压力P2，并以指定的流量提供给处理部4的增压风机或增压泵而发挥作用。处理部4处理泵装置3提供的流体，产生能量或动力等。控制部5控制包括泵装置3以及处理部4的整个系统。
泵系统1适用于例如燃料电池系统中。此时，压力源2相当于燃料罐，泵装置3对气体燃料(例如城市燃气(甲烷)、LPG(液化石油气))进行增压并提供给处理部4。处理部4中包括将气体燃料转换为氢气的转化器、储存氢气的燃料电池、使氢气和氧气发生反应的发电部等。
泵装置
其次，结合图2来详细说明泵装置3。图2为表示泵装置3的结构的剖面图。本实施方式中，泵装置3由隔膜泵构成。
泵本体
泵装置3具有金属制外壳10、驱动部20、可动构件30、以及控制器50。外壳10、驱动部20、以及可动构件30构成泵装置3的泵本体。本实施方式中，控制器50安装于所述泵本体中，但并不限定于此，也可以设置于所述泵本体的外部。
外壳10具有泵本体11、泵头12、以及泵头盖13。驱动部20具有电机21、以及电机壳22。
泵本体11在外壳10的内部形成容纳可动构件30的操作空间105。可动构件30具有隔膜31、固定于隔膜31上的夹具32、以及将夹具32连接于电机21的连杆33。
隔膜31由圆盘状的橡胶材料形成，其边缘部夹持于泵本体11和泵头12之间。夹具32固定于隔膜31的中央部，由设置成上下夹持隔膜31的多个零件构成。连杆33贯穿隔膜31的中心部，从而与夹具32成为一体。连杆33经由轴承34，与安装于电机21的旋转轴210上的偏心凸轮35的表面连接。
泵头12具有吸入口101、以及排出口102，配置于环状的底座110的上面。底座110安装于泵本体11的上部的开口端，与泵头12一同夹持隔膜31的边缘部。泵头12与隔膜31之间形成泵室100。
泵头12具有在吸入口101和泵室100之间连通的吸入通路T1，以及在泵室100和排出口102之间连通的排出通路T2。泵室100经由吸入通路T1以及排出通路T2，可分别与吸入口101以及排出口102连通。吸入通路T1以及排出通路T2中，分别安装有吸入阀41(第一阀)以及排出阀42(第二阀)。
吸入阀41安装于泵头12上，以便使形成吸入通路T1的吸入孔h1闭塞。吸入阀41由安装于面对泵室100的吸入孔h1的端部的簧片阀构成，允许流体从吸入口101向泵室100流动。吸入阀41的开阀压力(打开吸入阀41所需的最低压力)并无特别限定，只要具有操作泵装置时向泵室100导入指定流量的气体程度的开阀压力即可。
另一方面，排出阀42安装于泵头12上，以便使形成排出通路T2的排出孔h2闭塞。排出阀42由安装于泵室100的相反侧的排出孔h2的端部的簧片阀构成，允许流体从泵室100向排出口102流动。排出阀42的开阀压力(打开排出阀42所需的最低压力)并无特别限定，设定为可得到所需的排出压力的压力，本实施方式中，设定为比吸入阀41的开阀压力大的压力(第一压力)。
泵头盖13安装于泵头12的上部。吸入通路T1以及排出通路T2通过组合泵头12和泵头盖13而分别得以形成。泵本体11、泵头12、以及泵头盖13使用多个螺钉构件B固定为一体。
电机21由可控制旋转速度的直流无刷电机构成，收纳于圆筒状的电机壳22的内部。电机21具有旋转轴210、定子211、以及转子212。定子211固定于电机壳22的内面，转子212固定于旋转轴210的周围。旋转轴210经由轴承23、24支撑于电机壳22上，其前端安装于偏心凸轮35的旋转中心。
偏心凸轮35以其旋转中心相对于轴承34的内圈偏心的方式形成。因此，若由于电机21的驱动，旋转轴210沿其轴系旋转，则通过偏心凸轮35与旋转轴210同时旋转，可动构件30在操作空间105的内部，上下方向往返移动。因此，泵室100的容积周期性地发生变化，获得指定的泵功能。可动构件30的往返移动量(冲程量)由偏心凸轮35的偏心量决定。
控制器
控制器50配置于驱动部20的电机壳22的内部。控制器50具有IC芯片等各种电子零件，由电性连接于控制部5以及电机21的线路基板构成。控制器50接收从控制部5输入的控制信号(Vsp)，并驱动电机21。
隔膜泵的气体排出流量(标准升/分钟(NL/min))一般相对于电机的旋转速度的变化而直线性地变化。因此，气体温度固定的情况下，通过控制电机的旋转速度可以获得稳定的流量。所述控制信号(Vsp)对电机旋转速度(以下称为标准旋转速度)进行，该标准旋转速度用于获得根据标准温度(20℃)下的气体密度而计算出的流量(以下称为标准流量)。标准旋转速度使用控制信号(Vsp)的电压值来调整。
另一方面，若环境温度发生变化，则存在即使控制信号(Vsp)相同流量也会发生变化的问题。例如，若温度升高，则根据波义耳-查理定律，气体密度将变小。由于隔膜泵为吸入一定体积的气体来压缩的结构，若吸入的气体的密度变小，则排出流量将降低。因此，为了获得所需流量，必须提高电机的旋转速度(旋转数)。
作为这种现象的解决方法，已知有检测环境温度，根据该温度改变控制信号(Vsp)的偏移值的方法。然而，通过实验确认了在此方法中，气体温度并不会按照环境温度变化的速度而变化，难以进行稳定的流量控制(图3)。
因此，本实施方式的泵装置3具有测量驱动部20的温度的温度传感器61。温度传感器61搭载于控制器50的上方，但并不限定于此，也可以直接安装于电机壳22等上。温度传感器61测量驱动部20的温度，并将该测量结果输出至控制器50。温度传感器61中使用热敏电阻或热电偶等测温元件。
温度传感器61的测量对象为电机壳22的内部温度，即电机21的温度。泵装置3的外壳10由金属制成，外壳10的温度受电机21的温度的影响。另一方面，从吸入口101吸入并从排出口102排出的气体接收来自外壳10的热量。因此，可以将从排出口102排出的气体的温度视为外壳10的温度。这样，本实施方式的温度传感器61通过测量驱动部20的温度，从而输出与排出气体的温度相关的温度信号。
图3显示使环境温度以不同速度变化时的环境温度和气体排出流量之间的关系。实验中，使电机的旋转速度固定，显示使环境温度在-15℃至75℃之间缓慢(7.5h)上升以及下降时和快速(3h)上升以及下降时的流量变化。使用以下密度变化式(式(1))计算出流量。
QT＝QT0(273+T0)/(273+T)    (1)
其中，QT为温度T下的流量(NL/min)，QT0为标准温度T0下的流量(NL/min)，T为环境温度[℃]，T0为标准温度(20℃)。
如图3所示，在根据环境温度计算排出流量的方法中，根据环境温度的变化速度，流量会发生较大偏差。这样，无法高再现性地获得与温度变化相对应的流量，无法进行稳定的流量控制。
另一方面，图4显示使环境温度以不同速度变化时的电机的表面温度和气体排出流量之间的关系。电机旋转速度以及环境温度的变化速度与图3的实验中的相同。使用以下密度变化式(式(2))计算出流量。
Qt＝QT0(273+T0)/(273+t)    (2)
其中，Qt为温度t下的流量(NL/min)，QT0为标准温度T0下的流量(NL/min)，t为电机表面温度[℃]，T0为标准温度(20℃)。
如图4所示，利用根据电机的表面温度计算排出流量的方法，可以不依赖于环境温度的变化速度而以高再现性获得气体流量。其结果，表明了相对于电机表面温度的流量变化比相对于环境温度变化的流量变化具有更高的相关性。因此，通过根据电机表面温度控制电机的驱动可以按所需的排出流量来稳定地运转泵。
图5为表示控制器50的结构框架图。
控制器50具有第一输入端子51、第二输入端子52、第3输入端子53、以及输出部54。第一输入端子51输入来自外部(控制部5)的控制信号(Vsp)。第二输入端子51输入来自温度传感器61的输出信号。第三输入端子输入来自旋转传感器62的输出信号。输出部54向电机21输出驱动信号。
控制器50接收控制信号(Vsp)并驱动电机21，并使与控制信号(Vsp)对应的标准流量的气体从排出口102排出。控制器50根据旋转传感器62的输出监控电机21的旋转速度。旋转传感器62安装于电机壳22的内部，测量电机21的旋转轴210的旋转速度。旋转传感器62中使用例如旋转编码器等。
控制器50进一步具有根据温度传感器61的输出并通过所述式(2)计算气体的排出流量的CPU55(计算部)、以及存储适当的修正系数的存储器56(存储部)。CPU55根据温度传感器61的输出计算从排出口102排出的气体的实际流量。并且，生成修正电机21的旋转速度的修正信号，并将该修正信号作为驱动信号(Vsp’)输出，从而使所计算出的实际流量与所述标准流量一致。
CPU55既可以由1个芯片构成，也可以由多个芯片构成。控制器55可以由例如用于控制的微处理器以及用于驱动电机21的驱动IC构成。
泵装置的操作
接下来，说明如以上构成的泵装置3的典型操作例。图6为泵装置3的控制流程图。
泵装置3通过从控制部5输入控制信号(Vsp)从而以标准旋转速度启动电机21(步骤1，步骤2)。控制部5通过将从泵装置3向处理部4提供的气体燃料的排出流量保持在对应于所述标准旋转速度的标准流量，而使泵系统1正常运转。
电机21经由旋转轴210而使偏心凸轮35旋转，并使可动构件30在操作空间105内以指定冲程往返移动。因此，划分泵室100的隔膜31上下移动，泵室100的容积周期性地变化。
可动构件30使泵室100的容积周期性地发生变化，交互进行向泵室100吸入气体和从泵室100排出气体。即，从连接于吸入口101的压力源2，经由吸入阀41，向泵室100导入压力P1(例如2kPa(表压力))的气体燃料。向泵室100导入的气体燃料在泵室100中由可动构件压缩而增压，并使排出阀42打开。通过反复进行以上操作，从排出口102向处理部4排出压力P2(例如15kPa(表压力))的气体燃料。
泵装置3启动时，控制器50将控制信号(Vsp)作为驱动信号向电机21输出。控制信号(Vsp)为以根据标准温度(20℃)下的气体密度计算出的流量为标准的旋转速度指定信号。从排出口102排出的气体的温度为标准温度时，气体以对应控制信号(Vsp)指定的旋转速度(标准旋转速度)的排出流量(标准流量)排出。
另一方面，气体温度与标准温度不同时，根据它们的温度差，排出流量如图4所示的那样发生变化。因此，控制器50为了计算实际的排出流量，从温度传感器61获得电机21的表面温度(步骤3)。如上所述，由于电机21的表面温度与气体的流量变化具有较强的相关性，因此，本实施方式中，将电机表面温度视为气体温度并通过计算求得实际排出的气体流量(实际流量)。实际流量的计算使用所述式(2)。并且，控制器50生成电机21的旋转速度经修正的修正信号(Vsp’)，并以经过修正的旋转速度来驱动电机，从而使所计算的实际流量与标准流量一致(步骤4、5)。
控制器50通过反复执行步骤3～步骤5，将泵装置3的排出流量保持在标准流量。另外，控制信号(Vsp)发生变化时，处理与所述相同，执行步骤1～步骤5。
图7为表示修正信号(Vsp’)的生成的详情的步骤流程图。
生成修正信号(Vsp’)时，控制器50的CPU55根据基于温度传感器61的输出而检测到的电机表面温度(t)，使用所述式(2)计算密度变化量D(t)(步骤401)。其次，CPU55从存储器56获得与所述温度t对应的修正系数C(t)(步骤402)。接着，CPU55通过将标准流量(QT0)分别与密度变化量D(t)以及修正系数C(t)相乘来计算经过了温度修正的标准流量(实际流量)Qt(步骤403)。然后，CPU55利用旋转传感器62将电机21的旋转速度和与实际流量Qt对应的旋转速度相互比较，生成用于使实际流量Qt与标准流量QT0一致的修正信号(Vsp’)(步骤404)。
修正系数C(t)用于修正因泵本体的温度特性而引起的排出流量的变化。所述温度特性包括外壳10的热变形、隔膜31的长时间使用而引起的劣化、电机21的热特性等。计算实际流量Qt时并非必须要乘以修正系数C(t)，但通过乘以修正系数C(t)，可以在低温区域至高温区域之间以稳定的流量运转泵。
其中，分别将通过不使用修正系数C(t)，根据Qt＝QT0×D(t)而生成的修正信号运转泵装置时的排出流量以及电机旋转速度对环境温度的依赖性示于图8以及图9中。
图8显示了使电机旋转速度固定并使环境温度在-15℃至75℃之间变化时的流量变化。图表的横轴为电机表面温度。纵轴的流量为设置于泵排出侧的流量计的测量值(任意单位)。为了进行比较，用虚线表示利用密度变化式(式(2))计算出的理论流量。另一方面，图9显示了使排出流量固定并使环境温度在-15℃至75℃之间变化时的电机旋转速度变化。输入流量计的值并控制电机的旋转速度以使流量固定。图中的虚线表示用于获得利用密度变化式(式(2))计算出的流量的理论旋转速度。
如图8以及图9所示，可知在15℃以上60℃以下的温度区域(区域A)中，泵的排出流量以及电机旋转速度与理论值大致一致，即使不使用修正系数C(t)也可以实现高再现性的流量控制。相对的，在-10℃以上15℃以下的温度区域(区域B)中，排出流量以及电机旋转速度与理论值不一致，存在温度越低与理论值之间的差异越大的倾向。
基于密度变化量D(t)的流量的温度修正在区域B中与理论值不一致的原因可以认为是与泵本体(外壳10、驱动部20、可动构件30)具有的温度特性之间的相关性较强。所述温度特性包括因例如吸入阀41、排出阀42、隔膜31等橡胶制零件的温度而发生的弹性变化或电机21自身具有的温度特性，进一步还包括构成温度传感器61或控制器50的半导体零件所具有的温度特性等。
本实施方式中，预先获得这些泵本体的温度特性，并将其作为温度的函数求得修正系数C(t)。然后，如以下式(3)所示，通过将修正系数C(t)乘以密度变化量D(t)以及标准流量(QT0)，计算出实际流量(Qt)。
Qt＝QT0×C(t)×D(t)    (3)
因此，不仅是对高温侧的区域A，对低温侧的区域B也可以执行与理论值对应的电机的旋转控制。
修正系数C(t)例如为电机表面温度在-10℃(第一温度)至60℃(第二温度)之间的所述温度特性的近似函数。若说明修正系数C(t)的导出方法，首先，如图10所示以电机表面温度为20℃时的旋转速度为标准，将图9的旋转速度特性标准化。其次，如图11所示，将该经过标准化的旋转速度特性除以密度变化量D(t)，由此来得到旋转速度的温度函数C(t)’。然后，如图12所示，计算出函数C(t)’的近似式，将其作为修正系数C(t)。其中，用5次近似式求出修正系数C(t)，但近似的次数并不限定于此。
通过使用以上所导出的修正系数C(t)计算实际流量Qt，例如可以生成使电机21的旋转速度在-10℃以上15℃(第三温度)以下的区域B内向理论值上升的修正信号(Vsp’)。因此，可以使-10℃～15℃之间的气体的流量特性与15℃～60℃之间的气体的流量特性对应，得到在-10℃至60℃的温度范围内的流量与旋转速度之间的线性相关性，并可以实现稳定的流量控制。
例如图13为进行本实施方式的泵装置3的运行实验时的实验结果。在实验中，使用流量计测量使设定流量(3.4NL/min以及0.6NL/min)的气体排出并且使环境温度缓慢降低时的流量。如图所示，可以不依赖于环境温度而以各设定流量稳定地运转泵。另外，设定流量3.4NL/min下的流量误差为±2％(0.07NL/min)，设定流量0.6NL/min下的流量温差为±5％(0.03NL/min)。
修正系数C(t)作为泵装置3的温度特性存储于存储器56中。可相对于各个泵装置而分别设定修正系数C(t)，也可对多个泵装置设定通用的修正系数C(t)。
修正系数C(t)的温度范围并不限定于所述示例，可以根据泵装置的使用条件设定为适当的温度范围。
修正系数C(t)不仅包括所述泵本体的温度特性，也可以包括其他参数。例如，修正泵本体的个体差异的参数也可以包括在修正系数C(t)中。泵本体的偏差由于构成泵的各零件的尺寸，组装精度的偏差，使得相同旋转速度下的排出流量可能会产生在例如±5％的范围内的偏差。因此，泵本体的个体差异使得每次旋转时的排出流量都产生差异。因此，确定作为标准的泵(标准泵)，计算每个泵与标准泵的流量比，并将该值加入到修正系数C(t)中。从而可以减小因个体差异的偏差而导致的流量的变化。
并且，修正泵随时间的变化的参数也可以包括于修正系数C(t)中。例如，在长期运转中，流量可能会由于隔膜、阀(吸入阀、排出阀)等的硬度发生变化而变化。因此，从长期评价的结果，求得随时间变化的流量的比值，并将该值加入到修正系数C(t)中。因此，可以减小泵装置长期运转中的流量变化，稳定并提供指定的设定流量。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不仅仅限定于所述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以施加各种变更。
例如，在以上实施方式中，说明了泵装置应用于将气体燃料以一定流量排出的增压风机中的示例，将此替换或者在此之上，也可以在相同的燃料电池系统中在以一定流量排出氧化剂气体(大气或氧气)的增压风机中应用本发明。在此例中，氧气的密度根据环境温度而发生变化，因此，通过使用所述温度修正式(式(3))，可以按设定流量稳定地提供氧气。
在所述例中，修正系数C(t)中，可以加入修正因大气压变化而产生的流量误差的参数。即，根据使用泵的场所或天气，空气密度因大气压的变化而发生改变，泵的旋转速度即使相同，排出流量也会发生变化。因此，通过根据大气压差的气体密度变化式预先求得以例如1个大气压(1.01325×105Pa)为标准时的流量比，并将其加入到修正系数C(t)中。因此，可以不受大气压变化的影响而稳定地提供一定的流量。
并且，在以上实施方式中，将驱动部20的温度(电机表面温度)视为气体的温度而计算气体的密度变化，但泵本体的测温部位并不限定于驱动部20，例如也可以为外壳10的表面或内部温度。并且，也可以在泵头12上安装温度传感器，向控制器50输出在气体附近部位所测量的温度。也可以进一步直接测量排出气体的温度，此时，也可以在例如排出口102处设置温度传感器。
另外，控制器50并不限定于安装在泵本体内的示例，也可以配置于泵本体的外部。例如，控制器50也可以搭载于泵系统的控制基板上，这种情况下，通过有线或无线的方式，与电机21、温度传感器61以及旋转传感器62等电性连接。所述控制基板既可以是控制部5的构成基板，也可以是与控制部5不同的基板。
进一步地，以上的实施方式中，泵装置由隔膜泵构成，但并不限定于此，本发明也可以应用于罗茨真空泵等其他泵装置中。罗茨真空泵的情况下，作为使泵室的容积变化的可动构件，对应相对向配置的转子。

Claims (9)

1.一种泵装置，其特征在于，包括：
泵本体，该泵本体具有吸入口、排出口、可分别与该吸入口以及该排出口连通的泵室、交互进行向该泵室吸入气体与从该泵室排出气体的可动构件、以及驱动部；该驱动部驱动该可动构件，并包括能根据旋转速度使从该排出口排出的气体的流量发生变化的电机；
温度传感器，该温度传感器安装于该泵本体上，通过测量从该排出口排出的气体的温度或该泵本体的温度来输出与该气体的温度相关的温度信号；以及
控制器，该控制器具有输入对从该排出口排出的该气体的标准流量进行指定的外部信号的输入部、根据该温度信号计算从该排出口排出的该气体的实际流量的计算部、以及输出修正该电机的旋转速度的修正信号以使该实际流量与该标准流量一致的输出部。
2.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，
所述控制器进一步具有存储修正系数的存储部，该修正系数包括预先获取的所述泵本体的温度特性；
所述计算部通过将根据所述温度信号计算出的气体流量乘以该修正系数来计算所述气体的实际流量。
3.如权利要求2所述的泵装置，其特征在于，
所述修正系数为从第一温度至比该第一温度高的第二温度之间的所述温度特性的近似函数，
该近似函数在该第一温度和比该第一温度高并比该第二温度低的第三温度之间生成使所述电机的旋转速度上升的所述修正信号。
4.如权利要求2所述的泵装置，其特征在于，所述温度传感器安装于所述驱动部。
5.如权利要求2所述的泵装置，其特征在于，所述温度传感器安装于所述泵室。
6.如权利要求1所述的泵装置，其特征在于，所述泵本体为隔膜泵。
7.一种泵装置的控制方法，其特征在于，包括：
输出用于以从泵本体的排出口排出标准流量的气体的旋转速度来驱动电机的驱动信号；
利用安装于该泵本体的温度传感器测量从该排出口排出的气体的温度或该泵本体的温度；
根据该温度传感器的输出中所包含的与该气体的温度相关的温度信号，计算从该排出口排出的该气体的实际流量；以及
修正该驱动信号，并将经过修正的驱动信号向该电机输出，以使该实际流量与该标准流量一致。
8.如权利要求7所述的泵装置的控制方法，其特征在于，所述气体实际流量的计算是通过将根据所述温度信号计算出的气体流量乘以包括预先获取的所述泵本体的温度特性的修正系数来计算所述气体的实际流量。
9.如权利要求8所述的泵装置的控制方法，其特征在于，
所述修正系数为从第一温度至比该第一温度高的第二温度之间的所述温度特性的近似函数，
该近似函数在该第一温度和比该第一温度高并比该第二温度低的第三温度之间生成使所述电机的旋转速度上升的修正信号。
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