CN104114865A - 泵装置以及其控制方法 - Google Patents

泵装置以及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104114865A
CN104114865A CN201280069749.0A CN201280069749A CN104114865A CN 104114865 A CN104114865 A CN 104114865A CN 201280069749 A CN201280069749 A CN 201280069749A CN 104114865 A CN104114865 A CN 104114865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
pump
gas
valve
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280069749.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104114865B (zh
Inventor
野野村勇治
铃木佐智惠
丝山龙二
山中秋广
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Kiko Inc
Original Assignee
Ulvac Kiko Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Kiko Inc filed Critical Ulvac Kiko Inc
Publication of CN104114865A publication Critical patent/CN104114865A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104114865B publication Critical patent/CN104114865B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B45/047—Pumps having electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/10—Other safety measures
    • F04B49/103—Responsive to speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/20—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by changing the driving speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/1037—Flap valves
    • F04B53/1047—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements
    • F04B53/106—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements the valve being a membrane
    • F04B53/1065—Flap valves the valve being formed by one or more flexible elements the valve being a membrane fixed at its centre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/126—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/0085—Prime movers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00—Motor parameters
    • F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0209—Rotational speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/11—Kind or type liquid, i.e. incompressible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S417/00—Pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明提供一种能够不依赖外部空气温度而稳定控制吐出流量的泵装置以及其控制方法。上述泵装置的控制方法包括:输出用使吐出口吐出标准流量的气体的转动速度来驱动马达的驱动信号；通过安装于所述泵主体上的温度传感器测定由所述吐出口吐出的气体的温度或者所述泵主体的温度；基于所述温度传感器的输出信号所包含的与所述气体的温度相关的温度信号运算出由所述吐出口吐出的气体的实际流量；校正所述驱动信号，并将校正后的驱动信号输出给所述马达，以使所述实际流量与所述标准流量一致。

Description

泵装置以及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种例如作为升压风机或者升压泵使用的泵装置以及其控制方法。
背景技术
在现有技术中，作为使燃气和氧气等气体上升到所期望的压力的设备，人们公知一种被称为升压风机或者升压泵的泵装置。罗茨泵和隔膜泵等作为这种泵装置使用，例如在下述专利文献1中记载了一种于燃料电池系统中作为燃气升压风机来使用的隔膜泵。
在将上述泵装置于燃料电池系统中使用时，一般采用如下方法，即，为使流量保持稳定，在泵吐出侧设置流量检测器，利用该流量检测器的检出信号来控制泵的马达。但是，设置流量检测器不但花费成本，而且在低流量运转时会因脉动影响而无法检测出正确的流量，从而无法稳定控制泵的运转。
因而，在专利文献2中记载了一种燃料电池系统，该燃料电池系统能检测出外部空气温度，并基于检测出的外部空气温度来校正泵的转动速度。从而能够在不使用流量检测器的情况下控制风机的运转。
现有技术文献
专利文献1：日本发明专利公开公报特开2009-47084号
专利文献2：日本发明专利公开公报特开2007-234443号
发明内容
技术问题
但是，通过本发明者的实验明确证明，在基于外部空气温度控制泵的吐出流量的过程中，在使马达的转动速度保持一定，外部空气温度发生变化时，因为温度变化量(时间变化率)，吐出流量产生了很大的偏差。即，在基于外部空气温度控制泵的运转的过程中，很难以高再现性使吐出流量保持稳定。
鉴于以上情况，本发明的目的在于，提供一种能够不依存于外部空气温度而使吐出流量保持稳定的泵装置以及其控制方法。
问题解决方案
为达到上述目的，本发明的一个技术方案所涉及的泵装置，具有泵主体、温度传感器、控制器。
上述泵主体具有吸入口、吐出口、泵室、可动部件和驱动部。上述泵室可以分别与上述吸入口和上述吐出口连通。上述可动部件交替进行上述泵室的吸气和排气。上述驱动部包含马达，该马达能够驱动上述可动部件，并能够相应于转动速度使从上述吐出口吐出的气体流量发生变化。
上述温度传感器，安装于上述泵主体上，用于测定从上述吐出口吐出的气体的温度或者上述泵主体的温度，并且输出包含与上述气体温度相关的信息的温度信号。
上述控制器具有输入部、运算部、输出部。上述输入部被输入外部信号，该外部信号用来指定从上述吐出口吐出的上述气体的标准流量。上述运算部基于上述温度信号运算出从上述吐出口吐出的上述气体的实际流量。上述输出部输出用于校正上述马达的转动速度的校正信号，以使上述实际流量与上述标准流量一致。
另外，本发明的一个技术方案所涉及的泵装置的控制方法，包括：
输出驱动信号，该驱动信号用使泵主体的吐出口吐出标准流量气体的转动速度来驱动马达；
通过安装于泵主体上的上述温度传感器，测定从上述吐出口吐出的气体的温度或者上述泵主体的温度；
基于与上述温度传感器的输出信号所包含的的上述气体的温度相关的温度信号，运算出从上述吐出口吐出的上述气体的实际流量。
校正上述标准转动速度，并将校正后的转动速度信号输出给上述马达，以使上述实际流量与上述标准流量一致。
附图说明
图1是表示适用了本发明的一个实施方式所涉及的泵装置的泵系统的示意图。
图2是表示上述泵装置的结构的纵向剖视图。
图3是表示通过基于环境温度来控制转动速度，以使泵运转时的流量变化状况的一个实验结果。
图4是表示通过基于马达表面温度来控制转动速度，以使泵运转时的流量变化状况的一个实验结果。
图5是表示上述泵装置的局部结构的框图。
图6是说明上述泵装置的控制方法的流程图。
图7是说明上述泵装置的控制方法的主要部分的流程图。
图8是说明上述泵装置的作用的一个实验结果。
图9是说明上述泵装置的作用的一个实验结果。
图10是用于说明校正系数的导出方法的马达转动速度变化的评价结果。
图11是用于说明校正系数的导出方法的马达转动速度变化的评价结果。
图12是表示被用作校正系数的近似函数的图。
图13是说明上述泵装置的作用的一个实验结果。
图14是表示本发明的第2实施方式所涉及的泵装置的结构的纵剖视图。
图15是表示适用于上述泵装置的阀机构的结构的剖面立体图。
图16是上述阀机构的纵向剖视图。
图17是表示适用于本发明的第3实施方式所涉及的泵装置的阀机构的剖面立体图。
图18是表示上述泵装置的吐出阀的局部纵向剖视图，(A)表示泵停止时的状态，(B)表示泵运转时的状态。
图19中(A)、(B)都是表示上述泵装置的吸入阀的结构例的局部纵剖视图。
图20是表示将上述泵装置的流量特性与比较例所涉及的泵装置的流量特性相比较后的一个实验结果。
具体实施方式
本发明的一个实施方式所涉及的泵装置，具有泵主体、温度传感器、控制器。
上述泵主体具有吸入口、吐出口、泵室、可动部件和驱动部。上述泵室可以分别与上述吸入口和上述吐出口连通。上述可动部件交替进行泵室的吸气和排气。上述驱动部包含马达，该马达能够驱动上述可动部件，并能够根据转动速度使从上述吐出口吐出的气体流量发生变化。
上述温度传感器设置于上述泵主体上，用于测定从上述吐出口吐出的气体的温度或者上述泵主体的温度，并且输出包含与上述气体温度相关的信息的温度信号。
上述控制器具有输入部、运算部、输出部。上述输入部被输入外部信号，该外部信号用来指定从上述吐出口吐出的上述气体的标准流量。上述运算部基于上述温度信号运算出从上述吐出口吐出的上述气体的实际流量。上述输出部输出用于校正上述马达的转动速度的校正信号，以使上述实际流量与上述标准流量一致。
在上述泵装置中，可动部件通过使泵室的容积呈周期性变化来交替进行泵室的吸气和排气。对于气体的种类没有特别限定，可以适用氧气以及烃类气体等对应于用途的各种气体。由吸入口导入到泵室的气体在泵室内通过可动部件升压后由吐出口吐出。可动部件由马达驱动，吐出的气体的流量由马达的转动速度或者转数控制。通过反复进行以上动作，能够使规定压力的气体由吐出口以规定流量被吐出。
控制器用使吐出口吐出标准流量气体的转动速度来驱动马达。由吐出口吐出的气体流量具有温度依赖性，例如，温度变高而密度降低，所以流量减少。因此，上述控制器通过安装于泵主体上的温度传感器测定由吐出口吐出的气体的温度，并基于该测定值来运算实际流量。然后，校正马达的转动速度，并用校正后的转动速度来驱动马达，以使运算出的实际流量与标准流量一致。
在上述泵装置中，由于基于吐出气体的温度来校正马达的驱动转动速度，所以与基于环境温度以及外部空气温度校正马达驱动转动速度的情况相比较，能够不依赖外部温度的变化量而稳定且高度精确地控制气体的吐出流量。
温度传感器输出与吐出气体温度相关的温度信号。温度传感器并不局限于直接测定由吐出口吐出的气体的温度的情况，也可以测定泵主体的特定部位的温度然后将该测定值视为气体温度。即，由泵主体吐出的气体的温度与泵主体的温度的相关程度比其与外部空气温度的相关程度密切，将泵主体的温度作为气体温度(近似温度)使用的情况下，也能以高再现性实现气体流量的控制。从而能够使温度传感器安装位置的自由度变高，在不阻碍气体流动的情况下掌握气体温度。
作为一个实施方式，温度传感器安装于马达上。由于泵主体的温度很多时候取决于马达的发热温度，因而例如通过测定马达的表面或者其附近的温度，能够获得气体的近似温度。或者，温度传感器也可以设置于泵室。通过采用这个结构，能够获得泵室内的气体温度，因此能够高度精确地控制流量。
上述控制部还可以具有存储部。上述存储部用于存储包含预先取得的上述泵主体的温度特性的校正系数。在这种情况下，上述运算部通过将上述校正系数与基于上述温度信号算出的气体流量相乘，运算出上述气体的实际流量。
通过加入了因考虑到泵主体温度特性而进行的校正，能够更加高度精确地控制由泵主体吐出的气体的流量。
作为泵主体的温度特性，例如包括因泵主体或者构成泵主体的部件的热变化所导致的吐出流量的变化。另外，校正系数还可以包括泵主体或者构成泵主体的部件的随时间的推移而产生的变化、泵主体的个体偏差等。
上述校正系数可以是上述温度特性的于第1温度到比第1温度高的第2温度的范围内的近似函数。在此种情况下，上述近似函数于上述第1温度与比上述第1温度高且比第2温度低的第3温度之间生成使上述马达的转动速度上升的校正信号。
因此能够使在第1温度与第3温度之间的气体的流量特性与在第3温度与第2温度之间的气体的流量特性相对应，从而能够使流量与转动速度于第1温度到第2温度的整个范围内具有线性相关。
上述泵装置还可以具有第1阀、第2阀和第3阀。
上述第1阀安装于上述吸入口与上述泵室之间，容许气体由上述吸入口向上述泵室流动，
上述第2阀安装于上述泵室与上述吐出口之间，在上述泵室的气体的压力在第1压力以上的情况下，容许上述气体由上述泵室向上述吐出口流动，
上述第3阀安装于上述泵主体上，在上述吸入口与上述吐出口之间的气体的压力在比上述第1压力大的第2压力以下的情况下，限制上述气体由上述吸入口向上述吐出口的流动。
在采用上述泵装置时，例如即便是在泵装置停止运行时，具有在第1压力以上且在第2压力以下的压力的气体由吸入口导入到泵室的情况下，也能通过第3阀阻止气体的流动，限制由吐出口吐出气体。从而能够抑制在泵装置停止运行时气体被意外吐出的情况的发生。
上述第2压力可以适当地被设定，例如，以导入到吸入口的气体的压力、或者在停止运转的状态下被吐出的气体的容许流量等为标准进行设定。“限制流动”包含“截断流动”、“不截断流动但使流量降低”的意思。
本发明的一个实施方式所涉及的泵装置的控制方法，包括：
输出驱动信号，该驱动信号用使泵主体的吐出口吐出标准流量的气体的转动速度来驱动马达；
通过安装于上述泵主体上的温度传感器，测定由上述吐出口吐出的气体的温度或者上述泵主体的温度；
基于上述温度传感器的输出信号所包含的的与上述气体温度相关的温度信号，运算出由上述吐出口吐出的上述气体的实际流量；
校正上述标准转动速度，并将校正后的转动速度信号输出给上述马达，以使上述实际流量与上述标准流量一致。
在上述泵装置的控制方法中，基于被吐出的气体的温度来校正马达的驱动转动速度，因此，与基于环境温度或者外部空气温度校正马达的驱动转动速度的情况相比较，能够不依赖于外部温度的变化量，稳定且高度精确地控制气体的吐出流量。
下面参照附图来说明本发明的实施方式。
<第1实施方式>
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的泵系统的图。本实施方式的泵系统1具有压力源2、泵装置3、处理部4和控制部5。
压力源2与泵装置3的吸入侧(一次侧)连接，处理部4与泵装置3的吐出侧(二次侧)连接。压力源2可以是收装具有规定压力的流体的罐、液化气瓶等容器，也可以是压缩机等压力发生源。泵装置3作为升压风机或升压泵发挥作用，用于将由压力源2导入的流体的压力由压力P1升高到规定压力P2，并且以规定流量向处理部4供应该流体。处理部4用于处理由泵装置3供应的流体，生成能量或动力等。控制部5用于控制包含泵装置3以及处理部4在内的整个系统。
泵系统1例如适用于燃料电池系统。在这种情况下，压力源2相当于燃料罐，泵装置3将燃气(例如城市煤气(甲烷)、LPG(液化石油气))升压后供应给处理部4。处理部4包括改质器、燃料电池、发电部等，其中，改质器用于将燃气转化为氢气，燃料电池用于储存氢气，发电部用于使氢气和氧气发生反应。
[泵装置]
接下来，参照图2详细说明泵装置3。图2是表示泵装置3的结构的剖视图。在本实施方式中，泵装置3由隔膜泵构成。
(泵主体)
泵装置3具有：金属制壳体10、驱动部20、可动部件30和控制器50。壳体10、驱动部20以及可动部件30构成泵装置3的泵主体。虽然在本实施方式中，控制器50安装在上述泵主体上，但并不局限于此，控制器50也可以安装在上述泵主体的外部。
壳体10具有：泵主体11、泵头12和泵头盖13。驱动部20具有马达21和马达箱22。
泵主体11于壳体10内部形成用于收装可动部件30的动作空间105。可动部件30具有隔膜31、固定在隔膜31上的固定用部件32、连接固定用部件32和马达21的连接杆33。
隔膜31由圆盘形的橡胶材料形成，其周缘部被夹持于泵主体11和泵头12之间。固定用部件32固定于隔膜31的中央部，由从上下夹住隔膜31而组装在一起的多个部件构成。连接杆33与固定用部件32形成一体，并且贯穿隔膜31的中心部。连接杆33通过轴承34与安装于马达21的转轴210上的偏心凸轮35的周面连接。
泵头12具有吸入口101和吐出口102，配置于环状的基座110的上表面。基座110安装于泵主体11的上部的开口端部，与泵头12一起夹持隔膜31的周缘部。在泵头12与隔膜31之间形成有泵室100。
泵头12具有：吸入通路T1，其在吸入口101与泵室100之间并且连接吸入口101与泵室100；吐出通路T2，其在泵室100与吐出口102之间并且连接泵室100与吐出口102。泵室100能够通过吸入通路T1以及吐出通路T2分别与吸入口101以及吐出口102连通。在吸入通路T1以及吐出通路T2上分别安装有吸入阀41(第1阀)以及吐出阀42(第2阀)。
吸入阀41安装于泵头12上，并使形成吸入通路T1的吸入孔h1封闭。吸入阀41具有安装于吸入孔h1的与泵室100相面对的端部的簧片阀，容许流体由吸入口101流向泵室100。对于吸入阀41的开阀压力(打开吸入阀41所需要的最低压力)并没有特别限定，只要所具有的开阀压力能在泵装置运行时向泵室100导入规定流量的气体即可。
另外，吐出阀42安装于泵头12上，并使形成吐出通路T2的吐出孔h2封闭。吐出阀42具有安装于吐出孔h2的位于与泵室100相反一侧的端部的簧片阀，容许流体由泵室100流向吐出口102。吐出阀42的开阀压力(打开吐出阀42所需要的最低压力)并没有特别限定，可以被设定为能够得到目标吐出压力的压力，在本实施方式中，吐出阀42的开阀压力被设定为比吸入阀41的开阀压力大的压力(第1压力)。
泵头盖13安装于泵头12的上部。泵头12和泵头盖13组装在一起从而分别形成吸入通路T1以及吐出通路T2。泵主体11、泵头12以及泵头盖13通过多个螺丝部件B固定为一个整体。
马达21由能够控制转动速度的直流无刷马达构成，收装于圆筒状的马达箱22的内部。马达21具有转轴210、定子211和转子212。定子211固定于马达箱22的内表面上，转子212固定于转轴210的周围。转轴210通过轴承23、24支承在马达箱22上，在其前端部安装有偏心凸轮35，该偏心凸轮35以转轴210为中心转动。
偏心凸轮35以其转动中心相对于轴承34的内圈偏心的方式形成。因此，在通过马达21的驱动使转轴210转动时，偏心凸轮35与转轴210一起转动，使得可动部件30于动作空间105内部在上下方向往复移动。从而能够使泵室100的容积呈周期性变化，获得规定的泵功能。可动部件30的往复移动量(行程量)取决于偏心凸轮35的偏心量。
(控制器)
控制器50配置于驱动部20的马达箱22内部。控制器50具有IC芯片(Integrated Circuit，集成电路)等各种电子部件，由与控制部5以及与马达21电连接的配线基板构成。控制器50接收由控制部5输入的控制信号(Vsp)从而驱动马达21。
通常，隔膜泵的气体的吐出流量(NL/min)相对于马达转动速度的变化呈直线变化。因此，在气体温度一定的情况下，通过控制马达的转动速度，能够得到稳定的流量。上述控制信号(Vsp)指定马达转动速度(以下称为标准转动速度)，该马达转动速度用于得到基于气体在标准温度(20℃)时的气体密度所算出的流量(以下称为标准流量)。而且，根据控制信号(Vsp)的电压值来调整标准转动速度。
另外，当环境温度发生变化时，即使控制信号(Vsp)相同，流量也会出现变化。例如，当温度升高时，依据波义耳-查理定律，气体密度会变小。由于隔膜泵的结构为吸入并压缩一定容积的气体，所以，当吸入气体的密度变小时，吐出流量则降低。因此，为了得到目标流量，就必须提高马达的转动速度(转数)。
作为解决这个问题的对策，人们公知如下的一种方法，即，检测出环境温度，并根据该温度来改变控制信号(Vsp)的偏移值。但是通过实验证明(图3)，在这个方法中，根据环境温度的变化速度，气体温度无法与环境温度保持一致，从而难以稳定控制流量。
因而，本实施方式中的泵装置3具有用于测定驱动部20的温度的温度传感器61。温度传感器61搭载于控制器50上，但并不局限于此，也可以直接安装于马达箱22上等。温度传感器61测定驱动部20的温度，并将该测定结果输出给控制器50。温度传感器61可以使用热敏电阻以及热电偶等温度检测元件。
温度传感器61的测定对象为马达箱22的内部温度，即马达21的温度。泵装置3的壳体10为金属制，壳体10的温度受马达21的温度影响。另外，由吸入口101吸入并由吐出口102吐出的气体受到来自壳体10的热量的影响。因此，由吐出口102吐出的气体的温度可以视为壳体10的温度。如此，本实施方式中的温度传感器61通过测定驱动部20的温度，输出与吐出气体的温度相关的温度信号。
图3表示环境温度以不同速度变化时，环境温度与气体的吐出流量的关系。在实验中，在使马达的转动速度保持一定，环境温度的变化范围为－15℃～75℃时，表示出了以下几种情况下的流量变化：环境温度缓慢(7.5h)上升时、环境温度缓慢(7.5h)下降时、环境温度快速(3h)上升时、环境温度(3h)快速下降时。流量由以下密度变化公式(公式(1))算出。
QT＝QT0(273+T0)/(273+T)               (1)
在此，QT是在温度T时的流量[NL/min]，QT0是在标准温度T0时的流量[NL/min]，T是环境温度[℃]，T0是标准温度(20℃)。
如图3所示，在基于环境温度算出吐出流量的方法中，根据环境温度的变化速度，流量会发生较大的偏差。因而，不能够以较高的再现性获得对应于温度变化的流量，故无法稳定控制流量。
另外，图4表示在环境温度以不同速度变化时，马达的表面温度与气体的吐出流量的关系。马达转动速度以及环境温度的变化速度与图3所示实验中的马达转动速度以及环境温度的变化速度相同。流量由以下密度变化公式(公式(2))算出。
Qt＝QT0(273+T0)/(273+t)                (2)
在此，Qt是在温度t时的流量[NL/min]，QT0是在标准温度T0时的流量[NL/min]，t是马达表面温度[℃]，T0是标准温度(20℃)。
如图4所示，采用基于马达的表面温度算出吐出流量的方法，能够不依赖环境温度的变化速度，以高再现性获得气体流量。这个结果给出了如下启示：马达表面温度与流量变化的相关程度比环境温度与流量变化的相关程度密切。因此，通过基于马达表面温度控制马达的驱动，能够以目标吐出流量使泵稳定运转。
图5是表示控制器50的结构的框图。
控制器50具有第1输入端子51、第2输入端子52、第3输入端子53和输出部54。控制信号(Vsp)由外部(控制部5)输入给第1输入端子51。温度传感器61的输出信号输入给第2输入端子52。转动传感器62的输出信号输入给第3输入端子53。输出部54向马达21输出驱动信号。
控制器50接收控制信号(Vsp)以驱动马达21，使与控制信号(Vsp)相对应的标准流量的气体由吐出口102被吐出。控制器50基于转动传感器62的输出信号来监测马达21的转动速度。转动传感器62安装于马达箱22的内部，测定马达21的转轴210的转动速度。转动传感器62例如可以使用旋转编码器等。
控制器50还具有：CPU55(运算部)，其基于温度传感器61的输出信号，由上述公式(2)算出气体的吐出流量；存储器56(存储部)，其存储适宜的校正系数。CPU55基于温度传感器61的输出信号运算出由吐出口102吐出的气体的实际流量。然后，生成用于校正马达21转动速度的校正信号，并将该校正信号作为驱动信号(Vsp′)输出，以使运算出的实际流量与上述标准流量一致。
CPU55可以由一片芯片构成，也可以由多片芯片构成。控制器50例如可以由用于控制的微处理器、驱动马达21的驱动IC构成。
[泵装置的动作]
接下来，对采用了上述结构的泵装置3的典型的动作例子进行说明。图6表示泵装置3的控制流程。
泵装置3通过由控制部5输入控制信号(Vsp)，从而以标准转动速度起动马达21(步骤1、2)。控制部5通过将由泵装置3供应到处理部4的燃气的吐出流量维持在与上述标准转动速度相对应的标准流量，从而使泵系统1正常运转。
马达21通过转轴210带动偏心凸轮35转动，使可动部件30于动作空间105内以规定行程作往复移动。从而使区划泵室100的隔膜31上下移动，泵室100的容积呈周期性变化。
可动部件30使泵室100的容积呈周期性变化，交替进行泵室100的吸气和排气。即，压力P1(例如2kPa(表压))的燃气由与吸入口101连接的压力源2通过吸入阀41被导入到泵室100。被导入到泵室100的燃气在泵室100内被可动部件压缩而升压，从而打开吐出阀42。通过反复进行上述动作，从而使压力P2(例如15kPa(表压))的燃气由吐出口102向处理部4被吐出。
起动泵装置3时，控制器50将控制信号(Vsp)作为驱动信号输出给马达21。控制信号(Vsp)是以用气体在标准温度(20℃)时的密度算出的流量为标准的转动速度指定信号，在由吐出口102吐出的气体的温度为标准温度的情况下，能够以与控制信号(Vsp)所指定的转动速度(标准转动速度)相对应的吐出流量(标准流量)吐出气体。
另外，当气体温度与标准温度不同时，吐出流量根据气体温度与标准温度的温差如图4所示那样变化。因此，为了运算出实际的吐出流量，控制器50由温度传感器61获取马达21的表面温度(步骤3)。如上所述，由于马达21的表面温度与气体的流量变化密切相关，因此在本实施方式中，将马达的表面温度视为气体温度，通过运算求出实际吐出的气体的流量(实际流量)。在计算实际流量时，利用上述公式(2)。然后，控制器50生成用于校正马达21的转动速度的校正信号(Vsp′)，并用该校正后的转动速度来驱动马达，以使运算出的实际流量与标准流量一致(步骤4、5)。
控制器50通过重复步骤3～步骤5，从而将泵装置3的吐出流量维持在标准流量。此外，在控制信号(Vsp)发生变化的情况下，用与上述相同的处理来执行步骤1～步骤5。
图7是表示生成校正信号(Vsp′)的详细过程的流程图。
在生成校正信号(Vsp′)时，控制器50的CPU55依据基于温度传感器61的输出信号检测出的马达表面温度(t)，利用上述公式(2)算出密度变化量D(t)(步骤401)。其次，CPU55由存储器56获取与上述温度t相对应的校正系数C(t)(步骤402)。接下来，CPU55通过将密度变化量D(t)和校正系数C(t)分别与标准流量QT0相乘，从而算出温度校正后的标准流量(实际流量)Qt(步骤403)。然后，CPU55将由转动传感器62获得的马达21的转动速度和与实际流量Qt相对应的转动速度相互比较，生成使实际流量Qt与标准流量QT0一致的校正信号(Vsp′)(步骤404)。
校正系数C(t)用于校正因泵主体的温度特性而导致的吐出流量的变化。上述温度特性包括壳体100的热变形、隔膜31随时间的推移而产生的劣化、马达21的热特性等。在算出实际流量Qt时，虽然并不一定必须乘上校正系数C(t)，但是乘上校正系数C(t)，能够在从低温区域至高温区域的整个区域以稳定的流量来运转泵。
这里，在不使用校正系数C(t)、通过基于Qt＝QT0×D(t)生成的校正信号来运转泵装置时的吐出流量以及马达转动速度对环境温度的依赖性分别由图8以及图9来表示。
图8表示使马达转动速度保持一定，环境温度在-15℃～75℃范围进行变化时的流量变化。坐标图的横轴为马达表面温度。纵轴的流量为设置于泵的吐出侧的流量计的测定值(任意单位)。为便于比较，用虚线表示由密度变化公式(公式(2))算出的流量的理论值。另外，图9表示使吐出流量保持一定，环境温度在-15℃～75℃范围进行变化时的马达转动速度的变化。输入流量计的值来控制马达的转动速度以使流量保持一定。图中的虚线表示用于得到由密度变化公式(公式(2))算出的流量的转动速度的理论值。
如图8以及图9所示，可得知，在15℃以上且在60℃以下的温度区域(区域A)中，泵的吐出流量和马达转动速度的实际值与理论值大致相同，即便是不使用校正系数C(t)也能够实现高再现性的流量控制。相对于此，在-10℃以上且在15℃以下的温度区域(区域B)中，吐出流量和马达转动速度的实际值偏离理论值，存在温度越低，与理论值差别越大的倾向。
基于密度变化量D(t)的流量的温度校正于B区域中偏离理论值的理由可以认为是，与泵主体(壳体10、驱动部20、可动部件30)所具有的温度特性有较大的关系。上述温度特性例如包括因吸入阀41、吐出阀42、隔膜31等橡胶制部件的温度引起的弹性变化、马达21自身所具有的温度特性、还有构成温度传感器61以及控制器50的半导体部件所具有的温度特性等。
在本实施方式中，事先获得这些泵主体的温度特性，作为温度函数求出校正系数C(t)。然后，如以下公式(3)所示，通过将校正系数C(t)和密度变化量D(t)与标准流量(QT0)相乘，从而算出实际流量(Qt)。
Qt＝QT0×C(t)×D(t)                        (3)
从而，不仅是对于高温一侧的区域A，而且对于低温一侧的区域B也能够执行与理论值相对应的马达转动速度的控制。
校正系数C(t)例如为马达表面温度在-10℃(第1温度)到60℃(第2温度)时的上述温度特性的近似函数。若要说明校正系数C(t)的导出方法，首先，如图10所示那样以马达表面温度为20℃时的转动速度为标准将图9的转动速度特性标准化。其次，如图11所示，由密度变化量D(t)除该标准化的转动速度特性的值，求出转动速度的温度函数C(t)′。然后，如图12所示，算出函数C(t)′的近似式，将该近似式作为校正系数C(t)。在这里，用5次近似式求出了校正系数C(t)，但近似的次数并不局限于此。
通过使用如上述那样导出的校正系数C(t)来运算实际流量Qt，从而能够生成例如在-10℃以上15℃(第3温度)以下的区域B中使马达21的转动速度上升到接近于理论值的校正信号(Vsp′)。从而能够使-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相对应，在整个10℃～60℃温度范围内得到流量与转动速度之间的线性相关，实现稳定的流量控制。
例如，图13表示对本实施方式中的泵装置3进行运转试验时的实验结果。在实验中，一边吐出设定流量(3.4NL/min以及0.6NL/min)的气体一边用流量计测定当环境温度缓慢下降时的流量。如图所示，能够不依赖于环境温度，以各设定流量来稳定运转泵。此外，设定流量为3.4NL/min时的流量误差为±2％(0.07NL/min)，设定流量为0.6NL/min时的流量误差为±5％(0.03NL/min)。
校正系数C(t)作为泵装置3的温度特性存储在存储器56中。可以对于各个泵装置分别设定校正系数C(t)，也可以对于多个泵装置共同设定一个校正系数C(t)。
校正系数C(t)的温度范围并不局限于上述例子，可以设定为与泵装置的使用条件相对应的适宜的温度范围。
校正系数C(t)不仅可以包含上述泵主体的温度特性，还可以包含其他的参数。例如校正系数C(t)还可以包含用于校正泵主体的个体差异的参数。由于构成泵的各部件的尺寸、组装精度的偏差，即便在转动速度相同时，有时也会因泵主体不同而使吐出流量例如在±5％范围内发生偏差。因此，因泵主体的个体差异，使得在泵每转动1次时吐出流量便有所不同。由此确定作为标准的泵(标准泵)，计算出每个泵与该标准泵的流量比，并且将流量比的值添加到校正系数C(t)中。从而能够抑制因泵主体的个体差异的不同而引起流量变化。
另外，校正系数C(t)还可以包括用于校正泵随时间的推移而产生的变化的参数。例如，有时由于因长期运转所产生的隔膜、阀门(吸入阀、吐出阀)等的硬度变化也会引起流量发生变化。因而，由长期评价的结果求出因时间而发生变化的流量比，并将该流量比的值添加到校正系数C(t)中。从而能够抑制因泵装置的长期运转引起的流量变化，稳定供应规定的设定流量。
<第2实施方式>
图14是表示本发明的第2实施方式所涉及的泵装置的结构的剖视图。下面，主要对其与第1实施方式中结构不同之处进行说明，对于与上述第1实施方式相同的结构，用与第1实施方式中相同的标记来表示，并省略或简化其说明。
本实施方式中的泵装置300的结构为，在第1实施方式中所说明的泵装置3上添加阀机构80(第3阀)。与第1实施方式相同，泵装置300适用于图1所示的泵系统1，由控制部5控制该泵装置300的驱动。
阀机构80安装于吐出口102，具有于泵装置3停止运转时限制气体由气体的吐出口102流出的功能。图15、图16分别为表示阀机构80的结构的剖面立体图及剖视图。阀机构80具有橡胶制的阀部件81、收装阀部件81的金属制的罩壳82。
罩壳82具有：入口端部821，其与壳体10的吐出口102连接；出口端部822，其与连通处理部4的管路(省略图示)连接。入口端部821的周围装有密封环84，使用该密封环84将入口端部821密封安装于吐出口102内部。
在罩壳82的内部，在入口端部821与出口端部822之间形成有连通二者的内部通路823。在内部通路823的大致中央部，形成有垂直于内部通路823的壁面的壁部83，该壁部83于中心部和中心部周围具有多个孔831，通过这些孔831能够使入口端部821和出口端部822相连通。
阀部件81由隔膜阀构成。即，阀部件81大致呈圆盘状，通过将形成于阀部件81的中心部的轴部811安装在壁部83的中心孔内，从而使该阀部件81配置于内部通路823。阀部件811的周缘部812与形成于壁部83的与出口端部822相面对的表面上的阀座832弹性接触，以阻止流体由出口端部822一侧向入口端部821一侧流动。即，阀部件81作为倒流截止阀发挥功能。
另外，阀部件81在以规定压力以上的压力被打开时，容许流体由入口端部821一侧向出口端部822一侧的正方向流动。这种情况下，如图16所示，由于周缘部812向出口端部一侧发生弹性变形，因而使阀部件81离开阀座832，由阀部件81截断内部通路823的状态被解除。另外，由于阀部件81构成为根据由吐出口102吐出的气体的第1压力以上第2压力以下的压力，开度连续变化的结构，因而能够使吐出流量连续变化。在比上述规定压力低的流体压力下，周缘部812与阀座32相接触，从而保持截断内部通路823的状态。
阀部件81可以使用具有耐各种工艺气体的橡胶材料。例如在使用甲烷以及丙烷等作为工艺气体的情况下，可以使用丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟橡胶(FKM)等。对于阀部件81的厚度和大小，并没有特别限定，可以分别设定为可确保对应于各种规格的开阀压力的厚度和大小。阀部件81并不局限于隔膜阀，也可以由簧片阀以及蝶阀等其他种类的阀构成。
即，阀部件81的开阀压力(打开阀部件81所需的最低压力)至少要设定为比吐出阀42的开阀压力(第1压力)高的压力。并且，阀部件81限制规定压力(第2压力)以下的气体的流动，该规定压力(第2压力)高于该阀部件81的开阀压力。
根据泵系统1的压力源2所供应的气体的压力P1来决定阀部件81的开阀压力。在本实施方式中，阀部件81的开阀压力被设定为比压力源2的气体压力P1高的压力。从而，即便是在压力源2的气体压力P1比吐出阀42的开阀压力大的情况下，也能够于泵装置300停止运转时截断气体由吐出口102向处理部4流出，从而能够可靠地防止气体向处理部4流出。
<第3实施方式>
接下来说明本发明的第3实施方式。下面，主要说明与第1实施方式中结构不同之处，对于与上述第1实施方式中结构相同之处，用与第1实施方式相同的标记来表示，并省略或简化其说明。
图17是表示适用于本发明的第3实施方式所涉及的泵装置的阀机构80A的剖面立体图。与在第1实施方式中相同，本实施方式所涉及的泵装置适用于图1所示的泵系统1，由控制部5控制该泵装置的驱动。
本实施方式中的阀机构80A(第3阀门)，从在阀部件81上形成连通入口端部821和出口端部822的通孔81a的层面上来说，其结构与上述第2实施方式中的阀机构80的结构不同。即，本实施方式中的阀机构80A构成为，即便是在由吐出口101吐出并输入到入口端部821的气体的压力比阀部件81的开阀压力小的情况下，也能够通过通孔81a将气体限制在规定流量以下(例如，0.1～0.5NL/min),并使该气体向处理部4一侧流出。本实施方式例如可以适用于在泵装置停止运行时也需要向处理部4一侧供应规定流量以下气体的系统。
图18中(A)、(B)是表示本实施方式所涉及的泵装置所适用的吐出阀42以及其周边结构的局部剖视图。吐出阀42安装于泵头12上，并封闭形成吐出通路T2(图2)的吐出孔h2。
吐出阀42具有簧片阀类型的阀体420、限制阀体420的开阀量的限制部件91。
阀体420具有：第1端部421，其固定于泵头12上；第2端部422，其为与第1端部相反一侧的自由端。在泵室100的压力达不到述第1压力的情况下，第2端部422与泵头12相接触，从而维持吐出孔h2的封闭状态。另外，在泵室100内的压力在上述第1压力以上的情况下，阀部件420的第2端部422随着通过吐出孔h2的气体的流动向图中上方移动，打开吐出孔h2。
限制部件91由金属板的冲压成型体等形成，具有：固定部911，其固定于泵头12上；限制部912，其与阀体420的第2端部422相对。固定部911与阀体420的第1端部421一起通过固定用部件90固定于泵头12上。限制部912形成为与阀体420平行的板状，与阀体420通过隔开规定间隔G1相对配置。间隔G1通过限制部912相对于固定部911的弯曲高度来调整。如图18(B)所示，限制部件91通过限制部912将阀体420的移动量(开阀量)限定在间隔G1的大小。
另外，吸入阀41也具有与上述吐出阀42相同的结构。图19中(A)、(B)分别表示吸入阀41的结构的例子。
图19中(A)所示吸入阀41A具有簧片阀类型的阀体410和限制部件92。阀体410具有：第1端部410，其固定于泵头12上；第2端部412，其为第1端部的相反一侧的自由端。限制部件92由具有与阀体410大致相同的长度的金属板形成，且与阀体410通过隔开规定间隔G2相对配置。间隔G2的大小通过配置于阀体410与限制部件92之间的垫片93的厚度来调整。限制部件92将阀体410的移动量(开阀量)限定在间隔G2的大小。
限制部件92和垫片93通过固定用部件90一体固定于泵头12上，垫片93也具有将阀部件410的第1端部411固定于泵头12上的功能。尤其是，为了确保泵室100的容积，吸入阀41A设置在形成于泵头12上的具有规定深度的沉孔12a内。
与吸入阀41A相同，图19中(B)所示的吸入阀41B具有阀体410和限制部件94。限制部件94由金属板的冲压成型体等形成，具有：固定部941，其固定于泵头12上；限制部942，其与阀体410的第2端部412相对；结构部943，其形成于固定部941与限制部942之间。限制部942与阀体410通过隔开规定间隔G2相对配置。结构部943，其与垂直于长边方向(Y轴方向)的短边方向相对的两个侧部敞开，形成在厚度方向(Z轴方向)具有比间隔G2大的规定高度的空间部S。间隔G2的大小由配置于阀体410与限制部件92之间的垫片93的厚度来调整。限制部件92将阀体410的移动量(开阀量)限制在间隔G2的大小。
在这个例子中，同样，限制部件94以及垫片93通过固定用部件90一起固定于泵头12上，垫片93也具有将阀部件410的第1端部411固定于泵头12上的功能。为了确保泵室100的容积，吸入阀42B设置在形成于泵头12上的具有规定深度的沉孔12a内。在这个例子中，限制部件94的限制部942，由于其具有两个侧部敞开的形状，因此可以有效地将由吸入口h1吸入的气体导向限制部件94的外部。
还有，由于限制部件94具有如上述那样构成的结构部943，所以在阀体410的顶端部与限制部942接触的状态下，阀体410的中央部能够发生变形，并侵入空间S内。从而能够促进气体流动，于高流量区域(高转数区域)也能得到稳定的流量特性。
对于间隔G1、G2的大小并没有特别限定，可以设定为阀体410、420能够随着可动部件30的往复移动而开关吐出孔h1、h2的大小，例如为0.1mm～1mm。
阀体410、420使用具有耐燃气性的橡胶材料。例如在燃气含有甲烷以及丙烷的情况下，可以使用丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟橡胶(FKM)等。对于阀体的厚度和大小，并没有特别限定，可以分别设定为可确保对应于各种规格的开阀压力的厚度和大小。
既可以使用构成吸入阀41(41A、41B)的限制部件92、94代替限制部件91来构成吐出阀42，又可以使用构成吐出阀42的限制部件91代替限制部件92、94来构成吸入阀(41A、41B)。另外，具有限制部件91、92、94的吐出阀42和吸入阀41同样也能够适用于上述第1、第2实施方式。
在采用了上述结构的本实施方式的泵装置中，由于在吸入阀41和吐出阀41上分别设有用于规制开阀量的限制部件91，所以不仅能够确保稳定的密封性、良好的追随性，还能够实现各阀41、42的正确的开闭动作。从而能够稳定吐出与马达21驱动转数相对应的流量的气体，并且能够在整个高转数区域得到直线型的流量特性。
图20表示将安装了具有包括上述结构的限制部件91、92、94的吸入阀和吐出阀的本实施方式所涉及的泵装置的流量特性(P1)与不具有上述限制部件的比较例所涉及的泵装置的流量特性(P2)进行比较后的一个实验结果。在图20中，横轴表示由控制部5向马达21输出的指令电压，相当于马达21的转数。
如图20所示，在比较例所涉及的泵装置中，随着转数的增加其线性降低，且在低流量区域(低转数区域)中吐出流量产生了偏差。其理由在于，由于在仅固定阀体的一个端部的阀结构中，阀体的开阀量没有限制，所以密封性会出现偏差，或者是由于与泵室内的压力变化相对应的追随性降低。因此，在比较例所涉及的泵装置中，有时难以以稳定的流量送出气体。
与此相对，与比较例相比，在本实施方式所涉及的泵装置中，在高转数区域的线性较高。另外，与比较例相比，在低流量区域也能确保稳定的流量。其理由在于，通过上述限制部件规制阀体的开阀量，能实现稳定的密封性和追随性的提高。如上所示，采用本实施方式能够在低流量区域至高流量区域的整个区域确保稳定的吐出流量，并且能够高度精确地控制流量。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅局限于上述实施方式，理所当然地可以在不脱离本发明主旨和精神的范围内增加各种变形。
例如，在以上的实施方式中，作为泵装置例举说明了以一定流量吐出燃气的升压风机的例子，但是代替于此或者除此之外，本发明也可以适用于在相同的燃料电池系统中以一定的流量吐出氧化剂气体(空气或氧气)的风机。在这个例子中，由于氧气的密度因环境温度而发生变化，因此通过使用上述温度校正公式(公式(3))能够以设定流量稳定供应氧气。
在上述例子中，校正系数C(t)中也可以包含用于校正因大气压变化所致的流量误差的参数。即，根据使用泵装置的场所以及天气，因大气压变化会导致空气密度发生变化，所以即便是泵的转数相同，吐出流量也会发生变化。因而，按照基于大气压的差别的气体密度变化公式，例如预先求出以1个大气压(1.01325×105Pa)为标准的流量比，并将该流量比添加到校正系数C(t)中。从而能够在不受大气压变化影响的情况下以一定的流量稳定供应气体。
另外，在以上的实施方式中，将驱动部20的温度(马达表面温度)视为气体温度来算出气体的密度变化，但泵主体的测温部位并不局限于驱动部20，例如也可以是壳体10的表面温度或内部温度。还有，也可以于泵头12上设置温度传感器，测定与气体接近的部位的温度并输出到控制部50。还有，也可以直接测定吐出气体的温度，在这种情况下，例如也可以于吐出口102设置温度传感器。
另外，控制部50并不局限于安装于泵主体上的例子，也可以配置于泵主体的外部。例如，控制器50可以搭载于泵系统的控制基板上，在这种情况下，其通过有线或者无线与马达21、温度传感器61以及转动传感器62等电相接。上述控制基板可以是控制器5的构成基板，也可以是与控制器5不同的其他基板。
还有，在以上的实施方式中，虽然泵装置由隔膜泵构成，但并不局限于此，本发明也可以适用于罗茨泵等其他泵装置。在使用罗茨泵的情况下，相对配置的转子被用作使泵室容积发生变化的可动部件。
附图标记说明
3：泵装置；10：壳体；20：驱动部；30：可动部件；31：隔膜；41：吸入阀；42：吐出阀；50：控制器；61：温度传感器；80：阀机构；91、92、94：限制部件；100：泵室；101：吸入口；102：吐出口。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种泵装置，具有泵主体、温度传感器、控制器，其中，
所述泵主体具有吸入口、吐出口、泵室、可动部件、驱动部，其中，所述泵室能够与所述吸入口以及所述吐出口分别连通，所述可动部件交替进行所述泵室的吸气和排气，所述驱动部驱动包括马达，该马达驱动所述可动部件，并能够根据转动速度使由所述吐出口吐出的气体的流量发生变化，
所述温度传感器安装于所述泵主体上，通过测定由所述吐出口吐出的气体的温度或者所述泵主体的温度，来输出与所述气体温度相关的温度信号，
所述控制器具有：输入部、运算部、输出部，其中，所述输入部被输入用于指定由所述吐出口吐出的所述气体的标准流量的外部信号，所述运算部基于所述温度信号运算出由所述吐出口吐出的所述气体的实际流量，所述输出部输出用于校正所述马达的转动速度的校正信号，以使所述实际流量与所述标准流量一致。
2.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，
所述控制器还具有存储部，所述存储部用于存储包含预先获得的所述泵主体的温度特性的校正系数，
所述运算部通过将所述校正系数与基于所述温度信号算出的气体流量相乘，运算出所述实际流量。
3.根据权利要求2所述的泵装置，其特征在于，
所述校正系数为所述温度特性于从第1温度到比所述第1温度高的第2温度的范围内的近似函数，
所述近似函数于所述第1温度与比所述第1温度高且比所述第2温度低的第3温度之间生成使所述马达的转动速度上升的校正系数。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的泵装置，其特征在于，
还具有第1阀、第2阀、第3阀，其中，
所述第1阀安装于所述吸入口与所述泵室之间，容许气体由所述吸入口向所述泵室流动，
所述第2阀安装于所述泵室与所述吐出口之间，在所述泵室的气体的压力在第1压力以上的情况下，容许所述气体由所述泵室向所述吐出口流动，
所述第3阀安装于所述泵主体，在所述吸入口与所述吐出口之间的气体的压力在大于所述第1压力的第2压力以下的情况下，限制所述气体由所述吸入口向所述吐出口流动。
5.根据权利要求4所述的泵装置，其特征在于，
所述第3阀包括阀部件，所述阀部件的开度根据所述第1压力以上第2压力以下的压力而连续变化。
6.根据权利要求5所述的泵装置，其特征在于，
所述阀部件具有通孔，所述通孔在所述阀部件完全关闭时容许规定流量以下的气体流动。
7.根据权利要求4～6中的任意一项所述的泵装置，其特征在于，
所述第1阀以及所述第2阀分别具有阀体和限制部件，其中，
所述阀体具有固定于所述泵主体上的第1端部和随所述气体的流动而移动的第2端部，所述限制部件与所述阀体隔开间隔而相对配置，并限制所述第2端部的移动量。
8.根据权利要求1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上。
9.根据权利要求1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。
10.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，
所述泵主体为隔膜泵。
11.根据权利要求2所述的泵装置，其特征在于，
所述校正系数包含用于校正因大气压变化所致的流量误差的参数。
12.一种泵装置的控制方法，包括，
输出用使泵主体吐出口吐出标准流量的气体的转动速度来驱动马达的驱动信号；
通过安装于所述泵主体上的温度传感器测定由所述吐出口吐出的气体的温度或者所述泵主体的温度；
基于所述温度传感器的输出信号所包含的与所述气体的温度相关的温度信号，运算出由所述吐出口吐出的所述气体的实际流量；
校正所述驱动信号，并将校正后的驱动信号输出给所述马达，以使所述实际流量与所述标准流量一致。
13.根据权利要求12所述的泵装置的控制方法，其特征在于，
通过将包含预先获得的所述泵主体的温度特性的校正系数与基于所述温度信号所算出的气体流量相乘，从而运算出所述气体的实际流量。
14.根据权利要求13所述的泵装置的控制方法，其特征在于，
所述校正系数为所述温度特性的于第1温度到比所述第1温度高的第2温度的范围内的近似函数，
所述近似函数生成于所述第1温度和比所述第1温度高且比所述第2温度低的第3温度之间使所述马达的转动速度上升的校正系数。
15.根据权利要求13所述的泵装置的控制方法，其特征在于，
所述校正系数包含用于校正因大气压变化所致的流量误差的参数。

Claims (13)

1.一种泵装置，具有泵主体、温度传感器、控制器，其中，
所述泵主体具有吸入口、吐出口、泵室、可动部件、驱动部，其中，所述泵室能够与所述吸入口以及所述吐出口分别连通，所述可动部件交替进行所述泵室的吸气和排气，所述驱动部驱动包括马达，该马达驱动所述可动部件，并能够根据转动速度使由所述吐出口吐出的气体的流量发生变化，
所述温度传感器安装于所述泵主体上，通过测定由所述吐出口吐出的气体的温度或者所述泵主体的温度，来输出与所述气体温度相关的温度信号，
所述控制器具有：输入部、运算部、输出部，其中，所述输入部被输入用于指定由所述吐出口吐出的所述气体的标准流量的外部信号，所述运算部基于所述温度信号运算出由所述吐出口吐出的所述气体的实际流量，所述输出部输出用于校正所述马达的转动速度的校正信号，以使所述实际流量与所述标准流量一致。
2.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，
所述控制器还具有存储部，所述存储部用于存储包含预先获得的所述泵主体的温度特性的校正系数，
所述运算部通过将所述校正系数与基于所述温度信号算出的气体流量相乘，运算出所述实际流量。
3.根据权利要求2所述的泵装置，其特征在于，
所述校正系数为所述温度特性于从第1温度到比所述第1温度高的第2温度的范围内的近似函数，
所述近似函数于所述第1温度与比所述第1温度高且比所述第2温度低的第3温度之间生成使所述马达的转动速度上升的校正系数。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的泵装置，其特征在于，
还具有第1阀、第2阀、第3阀，其中，
所述第1阀安装于所述吸入口与所述泵室之间，容许气体由所述吸入口向所述泵室流动，
所述第2阀安装于所述泵室与所述吐出口之间，在所述泵室的气体的压力在第1压力以上的情况下，容许所述气体由所述泵室向所述吐出口流动，
所述第3阀安装于所述泵主体，在所述吸入口与所述吐出口之间的气体的压力在大于所述第1压力的第2压力以下的情况下，限制所述气体由所述吸入口向所述吐出口流动。
5.根据权利要求4所述的泵装置，其特征在于，
所述第3阀包括阀部件，所述阀部件的开度根据所述第1压力以上第2压力以下的压力而连续变化。
6.根据权利要求5所述的泵装置，其特征在于，
所述阀部件具有通孔，所述通孔在所述阀部件完全关闭时容许规定流量以下的气体流动。
7.根据权利要求4～6中的任意一项所述的泵装置，其特征在于，
所述第1阀以及所述第2阀分别具有阀体和限制部件，其中，
所述阀体具有固定于所述泵主体上的第1端部和随所述气体的流动而移动的第2端部，所述限制部件与所述阀体隔开间隔而相对配置，并限制所述第2端部的移动量。
8.根据权利要求1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上。
9.根据权利要求1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。
10.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，
所述泵主体为隔膜泵。
11.一种泵装置的控制方法，包括，
输出用使泵主体吐出口吐出标准流量的气体的转动速度来驱动马达的驱动信号；
通过安装于所述泵主体上的温度传感器测定由所述吐出口吐出的气体的温度或者所述泵主体的温度；
基于所述温度传感器的输出信号所包含的与所述气体的温度相关的温度信号，运算出由所述吐出口吐出的所述气体的实际流量；
校正所述驱动信号，并将校正后的驱动信号输出给所述马达，以使所述实际流量与所述标准流量一致。
12.根据权利要求11所述的泵装置的控制方法，其特征在于，
通过将包含预先获得的所述泵主体的温度特性的校正系数与基于所述温度信号所算出的气体流量相乘，从而运算出所述气体的实际流量。
13.根据权利要求12所述的泵装置的控制方法，其特征在于，
所述校正系数为所述温度特性的于第1温度到比所述第1温度高的第2温度的范围内的近似函数，
所述近似函数生成于所述第1温度和比所述第1温度高且比所述第2温度低的第3温度之间使所述马达的转动速度上升的校正系数。
CN201280069749.0A 2012-02-16 2012-02-16 泵装置以及其控制方法 Active CN104114865B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/001022 WO2013121462A1 (ja) 2012-02-16 2012-02-16 ポンプ装置及びその制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104114865A true CN104114865A (zh) 2014-10-22
CN104114865B CN104114865B (zh) 2016-10-05

Family

ID=48983634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280069749.0A Active CN104114865B (zh) 2012-02-16 2012-02-16 泵装置以及其控制方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9695815B2 (zh)
EP (1) EP2816234B1 (zh)
JP (1) JP5892559B2 (zh)
KR (1) KR101607797B1 (zh)
CN (1) CN104114865B (zh)
CA (1) CA2880473C (zh)
TW (1) TWI512196B (zh)
WO (1) WO2013121462A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107429682A (zh) * 2015-04-14 2017-12-01 大陆汽车有限公司 用于确定泵的隔膜的温度的方法
CN109386604A (zh) * 2017-08-10 2019-02-26 本田技研工业株式会社 液压控制装置
CN109427622A (zh) * 2017-08-25 2019-03-05 株式会社斯库林集团 泵装置及基板处理装置
CN110159515A (zh) * 2018-01-09 2019-08-23 宁波捷尔天电气有限公司 隔膜泵

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6874707B2 (en) 2001-05-31 2005-04-05 Terra Spase System for automated monitoring and maintenance of crops including computer control of irrigation and chemical delivery using multiple channel conduit
WO2017022725A1 (ja) * 2015-08-03 2017-02-09 アルバック機工株式会社 流量制御システム及びその制御方法
CN105587650B (zh) * 2015-12-22 2018-12-25 佛山市威灵洗涤电机制造有限公司 增压泵的输出电压控制方法及装置
US11193225B2 (en) 2016-03-17 2021-12-07 Card-Monroe Corp. Tufting machine and method of tufting
US10233578B2 (en) 2016-03-17 2019-03-19 Card-Monroe Corp. Tufting machine and method of tufting
KR101990927B1 (ko) * 2017-07-13 2019-06-19 주식회사 포스코 열역학식 펌프 효율 진단 장비의 센서 교정 장치
EP3662163A4 (en) * 2017-08-01 2021-02-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. VACUUM PUMPS
IT202000005674A1 (it) * 2020-03-17 2021-09-17 Comet Spa Valvola di controllo idrodinamica
US11585029B2 (en) 2021-02-16 2023-02-21 Card-Monroe Corp. Tufting maching and method of tufting

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1107556A (zh) * 1994-02-28 1995-08-30 北京市西城区新开通用试验厂 数控调节计量风机
JP2005251694A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2007234443A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法
CN101372958A (zh) * 2007-08-21 2009-02-25 Ulvac机工株式会社 隔膜泵
CN102536766A (zh) * 2010-11-30 2012-07-04 Ulvac机工株式会社 泵装置及其控制方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4563134A (en) * 1985-06-24 1986-01-07 General Motors Corporation Cylinder head with pressure regulator valve
US5520517A (en) * 1993-06-01 1996-05-28 Sipin; Anatole J. Motor control system for a constant flow vacuum pump
FR2780451B1 (fr) * 1998-06-29 2002-02-08 Imaje Sa Pompe a membrane
JP2003021071A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Nagano Keiki Co Ltd ガス昇圧装置
JP3638911B2 (ja) * 2002-02-26 2005-04-13 株式会社カワサキプレシジョンマシナリ 流量制御装置
US8540493B2 (en) * 2003-12-08 2013-09-24 Sta-Rite Industries, Llc Pump control system and method
JP4801726B2 (ja) * 2006-03-07 2011-10-26 シーケーディ株式会社 ガス流量検定ユニット付ガス供給ユニット
JP4952114B2 (ja) * 2006-07-26 2012-06-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
PE20081617A1 (es) * 2006-12-01 2008-11-12 Bajaj Auto Ltd Metodo y unidad de control para controlar una bomba de motor
JP5187477B2 (ja) * 2006-12-07 2013-04-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US10100827B2 (en) * 2008-07-28 2018-10-16 Eaton Intelligent Power Limited Electronic control for a rotary fluid device
JP2010138708A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Nissan Motor Co Ltd ガス状態推定装置
CA2691228C (en) * 2010-01-27 2016-11-29 Trido Industries Inc. Control system for a chemical injection pump
EP2530325B1 (en) * 2010-01-29 2018-10-17 Ulvac Kiko, Inc. Pump

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1107556A (zh) * 1994-02-28 1995-08-30 北京市西城区新开通用试验厂 数控调节计量风机
JP2005251694A (ja) * 2004-03-08 2005-09-15 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2007234443A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法
CN101372958A (zh) * 2007-08-21 2009-02-25 Ulvac机工株式会社 隔膜泵
CN102536766A (zh) * 2010-11-30 2012-07-04 Ulvac机工株式会社 泵装置及其控制方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107429682A (zh) * 2015-04-14 2017-12-01 大陆汽车有限公司 用于确定泵的隔膜的温度的方法
US10677131B2 (en) 2015-04-14 2020-06-09 Vitesco Technologies GmbH Method for determining a temperature of a diaphragm of a pump
CN109386604A (zh) * 2017-08-10 2019-02-26 本田技研工业株式会社 液压控制装置
CN109386604B (zh) * 2017-08-10 2020-07-28 本田技研工业株式会社 液压控制装置
CN109427622A (zh) * 2017-08-25 2019-03-05 株式会社斯库林集团 泵装置及基板处理装置
CN109427622B (zh) * 2017-08-25 2022-04-01 株式会社斯库林集团 泵装置及基板处理装置
CN110159515A (zh) * 2018-01-09 2019-08-23 宁波捷尔天电气有限公司 隔膜泵

Also Published As

Publication number Publication date
EP2816234A4 (en) 2015-12-23
EP2816234A1 (en) 2014-12-24
JPWO2013121462A1 (ja) 2015-05-11
EP2816234B1 (en) 2019-01-16
CN104114865B (zh) 2016-10-05
JP5892559B2 (ja) 2016-03-23
KR20140110057A (ko) 2014-09-16
CA2880473A1 (en) 2013-08-22
US20160003251A1 (en) 2016-01-07
TW201335485A (zh) 2013-09-01
WO2013121462A1 (ja) 2013-08-22
TWI512196B (zh) 2015-12-11
US9695815B2 (en) 2017-07-04
CA2880473C (en) 2017-03-07
KR101607797B1 (ko) 2016-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104114865A (zh) 泵装置以及其控制方法
CN102536766B (zh) 泵装置及其控制方法
CN1285896C (zh) 压力传感器、压力控制装置及压力式流量控制装置的温度漂移修正装置
CN1809737A (zh) 压力传感器和压力控制装置以及压力式流量控制装置的自动零点修正装置
TW200710374A (en) Absolute flow rate calibration system in flow rate control device
CN102640070A (zh) 压力式流量控制装置
KR20200115555A (ko) 절대압 및 차압 변환기를 지닌 질량 유량 제어기
JP2014062806A (ja) 流量センサの自己校正機構及び自己校正方法
CN108121370B (zh) 一种真空环境气体流量的测控方法及测控系统
CN101968661B (zh) 真空系统氦气恒压控制装置及恒压控制方法
JP2015510223A (ja) 燃料電池に空気を供給するための方法
JP2004138425A (ja) 圧力式流量制御装置の温度測定装置
US20200278225A1 (en) Flow rate measurement method and flow rate measurement apparatus
CN110118590A (zh) 液位传感器检测装置
RU137105U1 (ru) Стенд для калибровки датчиков давления
CN108955781A (zh) 一种强腐蚀性液态介质流量的数字变频计量控制器
CN116635627A (zh) 用于控制流体系统中的压力或流量的装置
JP2007149398A (ja) 燃料ガス供給システム及び燃料ガス供給制御方法
TW201719131A (zh) 腔體壓力量測方法
JP2009204321A (ja) 流量推定方法および流量推定装置
JP2017181394A (ja) 加圧試験方法
JP2009116904A (ja) 圧力式流量制御装置
CN105353807A (zh) 一种铁谱制作油液流速控制系统
KR20090029422A (ko) 압력 미세 안정화 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant