CN1978186B - 阀驱动装置、阀驱动装置的控制方法及泵 - Google Patents
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Abstract
一种阀驱动装置、阀驱动装置的控制方法及泵，对于阀驱动装置(10)，设有通过以施力状态将由具有橡胶弹性的弹性体形成的膜片阀(5)(的边缘5d)与开口部(20)的周围(壳体9)抵接而将开口部(20)关闭的施力构件(弹簧4)，丝杆(2)和阀保持构件(3)卡合而将丝杆(2)的旋转变换为直线移动，同时，将丝杆(2)与阀保持构件(3)作成非卡合状态，开口部(20)由膜片阀(5)关闭，采用本发明，可使阀芯关闭状态的密封性稳定化，进而可提高阀芯关闭性能的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及通过电动机驱动使阀保持构件移动对流路进行开闭的阀驱动装置、阀驱动装置的控制方法及泵。
背景技术
以往，冰箱和空调机设有通过利用步进电动机等的驱动源使阀芯移动对制冷剂流路进行开闭从而对与流路共处的室进行温度控制的阀驱动装置。另外，近年来作为笔记本个人计算机等的随身设备的电源，虽开发有甲醇型燃料电池，但在将成为还原剂的燃料(甲醇和水)供给于该甲醇型燃料电池的燃料电极层(单元)时，也使用阀驱动装置以调节其流量。
如此，目前阀驱动装置用于各种领域，随着所搭载的装置小型化，如何精度良好地控制制冷剂和燃料等流体流量已成为重要的技术问题。作为精度良好地控制流体流量的对策之一，可举出提高阀芯关闭性能(密封性)的对策(例如参照专利文献1及专利文献2)。
专利文献1揭示了一种提高阀芯在关闭状态下的密闭性(密封性)的控制阀。现具体进行说明，专利文献1揭示了这样一种阀驱动装置：使步进电动机的驱动轴正反旋转，使升降体上下直线移动，并利用编码器对电动机的失速进行检测，控制膜片(控制阀)的开度。并且，在该阀驱动装置中，在流体的流入孔周围形成有突起，该突起与控制阀嵌合。因此，可提高阀芯关闭状态的密封性。
而专利文献2揭示了使药液喷嘴的排出精度提高的基板处理装置及排出控制方法。现具体进行说明，专利文献2揭示了这样一种基板处理装置，即其具有对通过药液的药液配管进行开闭的流量控制阀和编码器。在该基板处理装置中，利用编码器对电动机的失速进行检测，将流量控制阀作成关闭状态，或根据药液的性质对流量控制阀的移动量(行程)进行调节，就可提高药液喷嘴的排出精度。
如此，专利文献1和专利文献2所记载的发明是，利用编码器对电动机的失速进行检测，由控制阀或流量控制阀关闭流路并使突起和控制阀嵌合，或调节流量控制阀的行程，从而提高阀芯的密封性。
专利文献1：日本特开2005-54954号公报(图1)
专利文献2：日本特开2004-327775号公报(图4)
但是，专利文献1及专利文献2所记载的发明由于是如上所述那样，利用编码器对电动机的失速进行检测，通过电动机的掣子转矩维持阀的关闭状态，故从电动机及转子到阀的各构件的偏差重叠(累积)，其结果，阀芯在关闭状态的密封性不稳定。
例如，在控制阀或流量控制阀等的阀芯与流体的流入孔(或流出孔)抵接将流路关闭的状态下，由于电动机失速，故关闭流体的流入孔(或流出孔)的关闭力在阀芯的弹性变形行程内且电动机的掣子极数的范围内会发生偏差(每次关闭流路，关闭力都不同)。其结果，阀芯的关闭性能发生偏差，阀芯的关闭状态下的密封性不稳定。
另外，当关闭流路时，若阀芯受到过强的力的按压，则阀芯的弹性力因滞后作用而产生变化，或抵接部分持续磨损，结果，更引起上述的阀芯的关闭性能的偏差，阀芯的关闭状态的密封性越加不稳定。
如此，以往的阀驱动装置因阀芯的关闭状态的密封性难以稳定，故在阀芯关闭性能的可靠性方面欠佳。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作的，其目的在于，提供一种可使阀芯关闭状态的密封性稳定化进而可提高阀芯关闭性能的可靠性的阀驱动装置、阀驱动装置的控制方法及泵。
为实现上述的目的，本发明提供如下一种阀驱动装置。
(1)阀驱动装置具有：与利用电动机旋转的旋转构件卡合的直线移动构件；将上述旋转构件的旋转变换为直线移动的使上述直线移动构件直线移动的变换装置；随着上述直线移动构件的直线移动而将开口部开闭的膜片阀，其特征是，具有通过将由弹性体形成的上述膜片阀以施力状态与上述开口部抵接从而将所述开口部关闭的施力构件，所述变换装置是，将所述旋转构件与所述直线移动构件卡合而将所述旋转构件的旋转变换为直线移动，并将所述旋转构件与所述直线移动构件作成非卡合，所述开口部由所述膜片阀关闭。
采用本发明，由于在阀驱动装置中具有将旋转构件的旋转变换为直线移动并使直线移动构件进行直线移动的变换装置、和具有弹性且随着直线移动构件的直线移动将开口部开闭的膜片阀、以及通过以施力状态将膜片阀与开口部抵接从而将开口部关闭的施力构件，利用受到施力构件施力的膜片阀将旋转构件与直线移动构件作成非卡合而将开口部关闭，因此，可使膜片阀的关闭状态的密封性稳定化。
即，本发明的阀驱动装置设有施力构件，其通过以施力状态将膜片阀与开口部(例如流体的流入孔或流出孔)的周围抵接而将该开口部关闭。因此，在膜片阀的关闭状态下，即使旋转构件与直线移动构件是非卡合状态，通过该施力构件，也可稳定地获得将开口部关闭的关闭力。其结果，可将膜片阀的关闭状态中的密封性稳定化，进而可提高膜片阀的关闭性能的可靠性。
另外，如上所述，在膜片阀的关闭状态下，由于旋转构件与直线移动构件为非卡合状态，故不会将剩余的力施加在膜片阀上使膜片阀的弹力因滞后作用而产生变化或抵接部分持续磨损。因此，可防止膜片阀的关闭性能因这些原因而产生偏差，进而有利于提高膜片阀的关闭性能的可靠性。另外，通过防止抵接部分继续磨损，从而可有利于提高耐久性。
此外，在以往的阀驱动装置中，关闭开口部的关闭力在阀芯的弹性变形行程内且在电动机掣子极数的范围内发生偏差，故预测正确的关闭力是困难的，但采用本发明，由于从施力构件获得该关闭力，故可正确地设定该关闭力。另外，在以往的阀驱动装置中，从电动机及转子到阀的各构件的误差重叠(累积)，结果，阀芯的关闭状态的密封性不稳定，但采用本发明，由于利用施力构件的施力将开口部关闭，故可减少上述的累积误差(可减少涉及关闭的零件个数)，进而可使密封性稳定。
这里，“施力构件”只要可将膜片阀以施力状态与开口部的周围抵接，可以是任何构件，例如可举出螺旋弹簧、板簧、磁性弹簧、橡胶等构件。另外，大小、形状、截面积等其种类如何都不论。
另外，在本发明中，在膜片阀的关闭状态下，旋转构件和直线移动构件处于“非卡合”状态，其不仅包含旋转构件与直线移动构件完全不接触的场合，还包含旋转构件与直线移动构件一部分接触的场合。即，即使旋转构件与直线移动构件一部分接触，只要该接触部位是不影响关闭开口部的关闭力的部位，也可包含在该“非卡合”之内。另外，该“非卡合”也包含即使旋转构件与直线移动构件接触也不作用负荷的场合。
(2)在(1)所述的阀驱动装置中，其特征在于，所述直线移动构件具有与所述旋转构件卡合而受到按压的被按压部，通过按压该被按压部而使其直线移动。
采用本发明，上述的直线移动构件具有与旋转构件卡合而受到按压的被按压部，通过按压该被按压部而使其直线移动，因此，直到膜片阀处于关闭状态为止，被按压部被旋转构件按压，使直线移动构件直线移动，另一方面，在膜片阀处于关闭状态的场合，旋转构件与被按压部处于非卡合状态。并且，在该场合，通过上述的施力构件可稳定地获得对开口部进行关闭的力，进而可提高膜片阀关闭性能的可靠性。
这里，“被按压部”只要是与旋转构件卡合而被按压的部位，任何构件都可以，例如在旋转构件是外螺纹的场合，也可是与该外螺纹接触的内螺纹的斜面，只要旋转构件具有凸缘，也可是由该凸缘按压的部位(构件)。
(3)在(2)所述的阀驱动装置中，其特征在于，所述旋转构件与所述被按压部通过螺纹结合或凸轮结合而卡合。
采用本发明，由于上述的旋转构件和被按压部通过螺纹结合(外螺纹和内螺纹或齿轮齿条副)或凸轮结合而卡合，故直到膜片阀处于关闭状态为止，例如内螺纹的被按压部(与外螺纹接触的斜面)由外螺纹的旋转构件按压，使直线移动构件直线移动，另一方面，在膜片阀处于关闭状态的场合，外螺纹的旋转构件与内螺纹的被按压部处于非卡合状态。并且，在该场合，通过上述施力构件可稳定地获得将开口部关闭的力，进而可提高膜片阀关闭性能的可靠性。
(4)在(2)所述的阀驱动装置中，其特征在于，所述旋转构件与所述被按压部具有使两者形成非卡合并利用所述膜片阀使所述开口部关闭的间隙。
采用本发明，由于上述的旋转构件与被按压部具有使两者形成非卡合并利用所述膜片阀使开口部关闭的间隙，故通过使具有被按压部的直线移动构件向与按压被按压部的方向相反的方向进行直线移动，从而可简单地作成旋转构件与被按压部的非卡合状态。其结果，与上述相同，通过施力构件可稳定地获得将开口部关闭的力，进而可提高膜片阀关闭性能的可靠性。
在本发明的阀驱动装置中，所述电动机是步进电动机，所述旋转构件是固定在所述电动机旋转轴上的丝杆，所述直线移动构件可作成通过向轴向具有间隙的螺纹结合而与所述丝杆卡合并受到止转的结构。在该场合，最好作成这种结构：所述直线移动构件可作成对所述膜片阀进行保持的阀保持构件，该阀保持构件形成为与所述丝杆同心状，在内部形成与所述丝杆卡合的螺纹部，并在外周部设有支承所述施力构件的弹簧支承部。若如此构成，则可将本发明的阀驱动装置作成小型的结构。在本发明的阀驱动装置中，当所述开口部通过所述膜片阀而被关闭时，所述阀保持构件的螺纹部的螺纹只要利用与所述丝杆的轴向的间隙设定在不与所述丝杆的螺纹卡合的中间位置，就可将所述膜片阀作成仅利用所述施力构件的施力将所述开口部关闭的结构。
(5)一种阀驱动装置的控制方法，是所述(1)至(4)中任一项所述的阀驱动装置的控制方法，其特征在于，驱动所述直线移动构件直到利用所述施力构件将所述膜片阀与所述开口部抵接关闭为止，并停止在所述旋转构件与所述直线移动构件的非卡合的位置。
采用本发明，由于是上述的阀驱动装置的控制方法，驱动直线移动构件，直到利用施力构件将膜片阀与开口部抵接、关闭，并使其停止在旋转构件与直线移动构件的非卡合的位置，故在膜片阀的关闭状态下，通过上述的施力构件可稳定地获得关闭开口部的关闭力，进而可提高膜片阀关闭性能的可靠性。
(6)在(5)所述的阀驱动装置的控制方法中，其特征在于，驱动所述直线移动构件直到利用所述施力构件将所述膜片阀与所述开口部抵接、关闭，并在利用所述直线移动构件使所述膜片阀抵接关闭后，使所述旋转构件逆旋转并使其停止在所述旋转构件与所述直线移动构件的非卡合的位置。
采用本发明，由于驱动直线移动构件，直到利用施力构件将膜片阀与开口部抵接、关闭，在利用直线移动构件使膜片阀抵接关闭后，使旋转构件逆旋转并使其停止在旋转构件与直线移动构件的非卡合的位置，因此，只要控制电动机的旋转方向，就可简单地作成旋转构件与直线移动构件的非卡合状态。并且在该非卡合状态下，通过上述的施力构件可简单且稳定地获得将开口部关闭的力。
具体地说，所述电动机是步进电动机，所述旋转构件是固定在所述电动机旋转轴上的丝杆，所述直线移动构件是对所述膜片阀进行保持的阀保持构件，其通过在轴向具有间隙的螺纹结合而与所述丝杆卡合并受到止转，通过使所述电动机旋转而使所述丝杆旋转，使与该丝杆卡合的所述阀保持构件直线移动，使所述膜片阀与所述开口部抵接，然后，通过使所述电动机逆旋转，利用与所述阀保持构件的所述轴向的间隙使所述丝杆停止在非卡合的位置，可作成仅利用所述施力构件的施力使所述膜片阀与所述开口部抵接并关闭的结构。
(7)在(5)所述的阀驱动装置的控制方法中，其特征在于，驱动所述直线移动构件，直到利用所述施力构件将所述膜片阀与所述开口部抵接、关闭，并利用所述直线移动构件使所述膜片阀在即将抵接关闭之前停止，并停止在所述旋转构件与所述直线移动构件的非卡合的位置。
采用本发明，由于将直线移动构件驱动而直到利用施力构件将膜片阀与开口部抵接并关闭，并利用直线移动构件使膜片阀在即将抵接关闭之前停止，停止在旋转构件与直线移动构件的非卡合的位置，因此，可简单地作成旋转构件与直线移动构件的非卡合状态。尤其，由于与上述的控制方法不同，不必改变电动机的旋转方向，故可将控制电动机的控制程序简单化，并可稳定地获得关闭开口部的力。
具体地说，所述电动机是步进电动机，所述旋转构件是固定在所述电动机旋转轴上的丝杆，所述直线移动构件是对所述膜片阀进行保持的阀保持构件，其通过沿轴向具有间隙的螺纹结合而与所述丝杆卡合并受到止转，通过使所述电动机旋转而使所述丝杆旋转，并使与该丝杆卡合的所述阀保持构件直线移动，在所述膜片阀与所述开口部抵接后，使所述丝杆利用与所述阀保持构件的所述轴向的间隙而停止在非卡合的位置，就可仅利用所述施力构件的施力而使所述膜片阀与所述开口部抵接、关闭。
(8)一种泵，是具有前述的阀驱动装置的泵，其特征在于，包括：与流入孔连通的流入道；配置在所述流入道内的流入侧的所述阀驱动装置；与所述流入道连接的泵室；配置在所述泵室内的泵机构；从所述泵室延伸并与多个流出孔分别连通的多个流出道；分别配置在所述多个流出道内的流出侧的所述阀驱动装置。
采用本发明，由于泵设有流入道及流出道、配置在流入道内的流入侧的所述阀驱动装置、与流入道连接的泵室、配置在泵室内的泵机构、和分别配置在多个流出道内的流出侧的所述阀驱动装置，故可提供一种使膜片阀关闭性能的可靠性提高的泵。
采用本发明的阀驱动装置、阀驱动装置的控制方法及泵，不是利用电动机的掣子转矩，而是利用设在阀驱动装置上的施力构件稳定获得对开口部进行关闭的关闭力，因此，可使膜片阀关闭状态的密封性稳定化，进而可提高膜片阀关闭性能的可靠性。另外，可防止因膜片阀的滞后作用或磨损造成膜片阀的关闭性能偏差。此外，可正确设定膜片阀的关闭力。
附图说明
图1是本发明实施形态的阀驱动装置的纵剖视图。
图2是本发明实施形态的阀驱动装置的分解图。
图3是将图1所示的阀驱动装置的中心部放大后的放大图。
图4是表示图1所示的阀驱动装置开口部被开闭状态的示图。
图5是将图4所示的阀驱动装置的中心部放大后的放大图。
图6是用来说明本发明实施形态的阀驱动装置控制方法的说明图。
具体实施方式
下面，根据附图说明实施本发明用的最佳形态。下面说明的阀驱动装置可搭载在具有流入道、流出道、泵室及泵机构等的泵上。
(机械结构)
图1是本发明实施形态的阀驱动装置10的纵剖视图。图2是本发明实施形态的阀驱动装置10的分解图。图2的左半部分表示各零件的纵剖视图，图2的右半部分表示各零件的俯视剖视图。
在图1及图2中，阀驱动装置10包括：作为驱动源的步进电动机(下面仅称为电动机)1；内设有电动机1的壳体6；形成流体的流入口(流入孔)8a及流体的流出口(流出孔)8b并与壳体6卡合的壳体8。
在电动机1的旋转轴1a上压入固定有例如由右螺纹构成的丝杆2，该丝杆2向与电动机1的旋转方向相同的方向进行旋转。并且，在丝杆2上螺纹嵌合有阀保持构件3的内螺纹3a。即，相当于直线移动构件的一个例子的阀保持构件3相对于相当于旋转构件的一个例子的丝杆2而形成同心状，通过形成在内部的内螺纹3a而与丝杆2卡合。因此，当从丝杆2侧看电动机1向CCW方向(逆时针方向)旋转时，阀保持构件3就靠近电动机1，而当从丝杆2侧看电动机1向CW方向(顺时针方向)旋转时，阀保持构件3就远离电动机1。如此，因丝杆2与阀保持构件3通过螺纹结合而卡合，阀保持构件3受到止转，因此，丝杆2的旋转被变换为直线移动。
在阀保持构件3的外周侧，同心状设有弹簧支承部3b，由该弹簧支承部3b和电动机1保持弹簧4。弹簧4由压缩螺旋弹簧构成，向离开电动机1的方向对阀保持构件3进行施力。在本实施形态中，虽采用了压缩螺旋弹簧，但也可采用例如“拉伸螺旋弹簧”。在该场合，阀保持构件3的弹簧支承部3b的相反面可保持拉伸螺旋弹簧。
在阀保持构件3的中央部设有凸状的膜片保持部3c，该膜片保持部3c与膜片阀5的凹部5a嵌合。另外，在阀保持构件3中，在弹簧支承部3b与膜片保持部3c之间的凸缘部形成有3个圆弧状的止转孔部3d(参照图2)。
在内设有电动机1的壳体6上形成有立起部6a，该立起部6a被三分割以与上述的止转孔部3d卡合(参照图2)。另外如图2所示，壳体6上开设有使构成阀的膜片阀5的背压向电动机1侧释放用的背压释放孔6b和将电动机1运转时的热量予以释放的热量释放孔6c，并设有对电动机1进行安装定位用的板簧7可进入的槽6d，穿过电动机1的给电用配线的槽6e。另外，作为使丝杆2的旋转变换为直线移动而使阀保持构件3直线移动的“变换装置”，可考虑立起部6a和与其卡合的止转孔部3d。板簧7具有嵌入电动机1两侧的止脱部7a、弹簧部7b及弹簧部7c，利用这些各部分的作用而将电动机1安装在壳体6上。
另一方面，在壳体6与壳体9之间，夹装有由具有橡胶弹性的弹性体形成的膜片阀5。更具体地说，膜片阀5的外周部5b夹入壳体6与壳体9之间被固定(参照图1)，同时，边缘5e也被夹入固定。边缘5e可防止流体从壳体6与壳体9之间的间隙漏出，提高密封性。由于膜片阀5的膜部5c容易变形，故其形成圆弧状以使应力不集中。
在夹装了膜片阀5、壳体9及密封环11后，壳体8与壳体6卡合。壳体9上形成有使从流入口8a流入的流体通过的流路9a和使流出到流出口8b的流体流通的流路9b。这里，由膜片阀5和壳体9形成流路的一部分。因此，从流入口8a流入、通过流路9a的流体通过开口部20后，经由膜片阀5和壳体9构成的流路而到流路9b。密封环11配置成被夹在壳体8与壳体9之间，防止流体从壳体8与壳体9之间漏出，提高密封性。
接着，根据图3详细说明阀驱动装置10的中心部(膜片阀5附近)。图3是将图1所示的阀驱动装置10的中心部放大后的放大图。
如图3所示，在膜片阀5凹部5a的与电动机1相反侧的面上形成有尖细的同心状的边缘5d。该边缘5d的与壳体9抵接的面是关闭开口部20时的密封面。另外，膜片保持部3c的直径小于尖细的边缘5d的直径。由此，在边缘5d上由膜片保持部3c作用着充分的压力，以稍许的力就可获得稳定的高可靠性的密封性。
另外，在图3中，在阀处于开口状态下，丝杆2和膜片保持部3c的内螺纹3a，其螺距和螺纹牙角度是相同的。在旋转轴1a的轴向产生间隙Z。
这里，在本实施形态的阀驱动装置10中，如上所述，阀保持构件3受到弹簧4的向离开电动机1的方向的施力。因此，当阀保持构件3进行直线移动动作时，丝杆2(的螺纹部)的电动机1侧的斜面和阀保持构件3的内螺纹3a中的与电动机1相反侧的斜面被保持成接触的状态，即丝杆2与阀保持构件3被保持成卡合的状态。
另一方面，当由膜片阀5的边缘5d关闭开口部20时，丝杆2(的螺纹部)中的与电动机1侧相反侧的斜面和阀保持构件3的内螺纹3a中的电动机1侧的斜面被保持成不接触的状态，即丝杆2和阀保持构件3在与间隙Z之间被保持成非卡合的状态。
现根据图4及图5详细说明对于关闭开口部20的状态。图4是表示图1所示的阀驱动装置10的开口部20被开闭的状态的示图。图5是将图4所示的阀驱动装置10的中心部放大后的放大图。图4(a)及图5(a)分别是与图1及图3相同的示图。
如图4(a)及图5(a)所示，当阀保持构件3作直线移动时，丝杆2与阀保持构件3受到弹簧4的施力而卡合。
另一方面，如图4(b)及图5(b)所示，当由膜片阀5(的边缘5d)将开口部20关闭时，弹簧4的施力与膜片阀5受到的来自壳体9的反作用的力处于平衡，丝杆2和阀保持构件3在间隙Z之间处于非卡合状态。即，膜片阀5(的边缘5d)因弹簧4而以施力状态抵接在开口部20的周围，其结果，开口部20被关闭。
(本实施形态的效果)
采用本实施形态的阀驱动装置10，由于利用弹簧4可稳定地获得将开口部20关闭的关闭力，故可使膜片阀5的关闭状态的密封性稳定化，进而可提高膜片阀5的关闭性能的可靠性。
另外，在膜片阀5的关闭状态下，由于在间隙Z之间丝杆2和阀保持构件3处于非卡合状态，故不会有过剩的力作用于膜片阀5，可防止因膜片阀5的滞后作用或磨损造成关闭性能的偏差。而通过预先计测弹簧4的施力，从而可正确地设定膜片阀5在关闭状态下关闭力有多大。
此外，采用本实施形态的阀驱动装置10，由于将弹簧4设在外侧，将丝杆2设在内侧，故丝杆2成为弹簧4的轴心的一部分，结果，可防止弹簧4偏斜，进而可获得稳定的关闭力。由于将阀保持构件3的膜片保持部3c作成比开口部20还小的小径，故当凹部5a关闭时，膜片阀5均匀地进行变形，进而可获得稳定的高可靠性的密封性。
再有，由于对电动机1的定位固定方法采用利用板簧7从一个方向进行固定的方法，故可容易地安装电动机1，并可防止制造成本上升。
(其它实施形态)
在本实施形态中，丝杆2和阀保持构件3通过外螺纹和内螺纹3a而卡合，但例如也可通过齿轮齿条副卡合。另外，在本实施形态中，作为与丝杆2卡合并受到按压的被按压部的一个例子，可考虑阀保持构件3的内螺纹3a，但本发明不限于此。例如，在将丝杆2置换成凸轮的场合，作为被按压部，与该凸轮抵接的部位(构件)成为被按压部。
本实施形态的阀驱动装置10与图1～图4所示的阀驱动装置10不同，可作各种变形：流入口8a与流出口8b既可相反，也可两者不是圆孔，是四方孔等，丝杆2也可与旋转轴1a一体，阀保持构件3与膜片阀5的结合状态也可是凹凸相反，膜片阀5中的边缘5d也可是带有圆形的形状，也可是边缘形成在壳体9侧，而不是形成在膜片阀5侧。
(控制方法)
图6是用来说明本发明实施形态的阀驱动装置10的控制方法的说明图。
首先用图4(a)及图5(a)说明，当阀保持构件3向离开电动机1的方向进行直线移动动作时，丝杆2(的螺纹部)中的电动机1侧的斜面和阀保持构件3的内螺纹3a中的与电动机1侧相反侧的斜面因弹簧4的施力而成为接触的状态(参照图6(a))。更具体地说，当向电动机1赋予脉冲电压、使丝杆2向CCW方向旋转时，阀保持构件3就向离开电动机1的方向前进，此时，丝杆2和阀保持构件3卡合。
并且，当阀保持构件3的边缘5d与壳体9抵接时，膜片阀5开始受到壳体9的反作用的力，当该反作用的力和弹簧4的施力平衡时，丝杆2(的螺纹部)中的与电动机1侧相反侧的斜面和阀保持构件3的内螺纹3a中的电动机1侧的斜面转变成非接触的状态(图6(b))。
如此，本控制方法是，驱动膜片阀5的边缘5d直到与开口部20抵接、关闭，并驱动电动机1直到边缘5d沉入的位置的前端，同时在利用阀保持构件3使膜片阀5沉入的跟前，使阀保持构件3的直线移动停止。即，从利用弹簧4将边缘5d压扁一定量而关闭膜片阀5的位置使丝杆2稍许前进、停止(图6(a)→图6(b))。由此，可将丝杆2和阀保持构件3作成非卡合状态，进而可稳定地获得将开口部20关闭的关闭力。另外，要使阀保持构件3的直线移动停止在所需的位置，则只要适当调节赋予电动机1的脉冲电压(脉冲数)即可，不必改变电动机1的旋转方向，故可将控制电动机1的控制程序简单化，并可稳定地获得将开口部20关闭的关闭力。
接着，用图6(c)及图6(d)说明阀驱动装置10的另一控制方法。
首先，与上述相同，使丝杆2和阀保持构件3从卡合的状态转变成在间隙Z之间的非卡合的状态(参照图6(a)→图6(b))。并且，再将规定行程动作以上的脉冲电压赋予电动机1，从而将丝杆2(的螺纹部)中的与电动机1相反侧的斜面和阀保持构件3的内螺纹3a中的电动机1侧的斜面转变为接触的状态(图6(b)→图6(c))。即，丝杆2和阀保持构件3再卡合。此时，膜片阀5的边缘5d的前端与开口部20的周围抵接并被压扁(参照图6(c))。
然后，以规定的时间在间隙Z的范围内使电动机1向CW方向旋转(反转)。更具体地说，例如以将向CCW方向旋转的规定数的脉冲电压赋予电动机1并结束后为契机，对电动机1赋予向CW方向旋转的4～5步进数的脉冲电压。由此，在间隙Z的范围内可使电动机1稍许(例如将旋转轴1a作成约90度)反转。在本实施形态中，由于不需要编码器，故可降低制造成本，有助于电动机1的小型化。但也可在电动机1上设置编码器，由此以检测出电动机1失速为契机，赋予上述的4～5步进数的脉冲电压。
当在间隙Z的范围内使电动机1稍许反转时，在阀保持构件3因弹簧4的施力而受到按压的状态下，阀处于关闭状态。即，丝杆2(的螺纹部)中的与电动机1侧相反侧的斜面和阀保持构件3的内螺纹3a中的电动机1侧的斜面转变为非接触的状态(图6(d))。此时，边缘5d因弹力(复原力)而复原到膜片阀5受到壳体9的反作用力与弹簧4的施力平衡的位置，边缘5d的前端处于稍许凹入的状态。
如此，本控制方法，在利用弹簧4将膜片阀5的边缘5d与开口部20的周围抵接并使电动机1驱动直到沉入边缘5d的位置的前端并利用阀保持构件3使膜片阀5沉入后，在使其后退并处于丝杆2和阀保持构件3的非卡卡合的位置，使阀保持构件3的直线移动停止(图6(c)→图6(d))。由此，可稳定地获得将开口部20关闭的关闭力。另外，本控制方法只要控制电动机1的旋转方向，就可简单地作成丝杆2与阀保持构件3的非卡合状态，故可简单而容易且稳定地获得将开口部20关闭的关闭力。
如上所述，采用上述的阀驱动装置10的控制方法，可不利用电动机转矩确保密封性，而可利用弹簧4的施力确保稳定的密封性，并可提供在膜片阀5、丝杆2上不残留较大应力的高耐久性的阀。此外，可稳定地获得利用弹簧4的施力将开口部20关闭的关闭力，故可提高膜片阀5关闭性能的可靠性。
在图6(d)所示的状态下，在进一步使电动机1向CW方向旋转的场合，阀保持构件3在图6(a)所示的状态下被拉到电动机1侧，阀被打开。这样，也可通过赋予电动机1的脉冲数来控制阀的开度。
产业上的实用性
本发明的阀驱动装置、阀驱动装置的控制方法及泵，作为可提高阀芯关闭性能的可靠性是有用的。
Claims (13)
1.一种阀驱动装置，具有：与利用电动机旋转的旋转构件卡合的直线移动构件；
将所述旋转构件的旋转变换为直线移动的使所述直线移动构件直线移动的变换装置；
随着所述直线移动构件的直线移动而将开口部开闭的膜片阀，其特征在于，
具有施力构件，该施力构件将用由弹性体形成的所述膜片阀以施力状态与所述开口部抵接而将所述开口部关闭，
所述变换装置使所述旋转构件与所述直线移动构件卡合而将所述旋转构件的旋转变换为所述直线移动构件的直线移动，在所述膜片阀将所述开口部关闭时，通过所述施力构件的施力与所述膜片阀受到的来自阀驱动装置壳体的反作用力之间的平衡，使所述旋转构件与所述直线移动构件形成非卡合。
2.如权利要求1所述的阀驱动装置，其特征在于，所述直线移动构件具有与所述旋转构件卡合而受到按压的被按压部，通过按压该被按压部而使所述直线移动构件直线移动。
3.如权利要求2所述的阀驱动装置，其特征在于，所述旋转构件与所述被按压部通过螺纹结合或凸轮结合而卡合。
4.如权利要求2所述的阀驱动装置，其特征在于，所述旋转构件与所述被按压部具有在所述膜片阀使所述开口部关闭的状态下能使所述旋转构件与所述被按压部形成非卡合的间隙。
5.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述电动机是步进电动机，所述旋转构件是固定在所述电动机旋转轴上的丝杆，所述直线移动构件通过在轴向具有间隙的螺纹结合而与所述丝杆卡合并受到止转。
6.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述直线移动构件是对所述膜片阀进行保持的阀保持构件，该阀保持构件与所述丝杆形成同心状，并在内部形成有与所述丝杆卡合的螺纹部，在外周部设有支承所述施力构件的弹簧支承部。
7.如权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，当所述开口部被所述膜片阀关闭时，所述阀保持构件的螺纹部的螺纹通过与所述丝杆之间在轴向的间隙而设定在不与所述丝杆的螺纹卡合的中间位置，所述膜片阀仅利用所述施力构件的施力将所述开口部关闭。
8.一种阀驱动装置的控制方法，对权利要求1至4中任一项所述的阀驱动装置进行控制，其特征在于，
驱动所述直线移动构件，直到利用所述施力构件将所述膜片阀与所述开口部抵接关闭为止，并在所述旋转构件与所述直线移动构件间非卡合的时刻停止。
9.如权利要求8所述的阀驱动装置的控制方法，其特征在于，驱动所述直线移动构件，直到利用所述施力构件将所述膜片阀与所述开口部抵接、关闭为止，并在利用所述直线移动构件将所述膜片阀抵接关闭后，使所述旋转构件逆旋转并使其在所述旋转构件与所述直线移动构件间非卡合的时刻停止。
10.如权利要求9所述的阀驱动装置的控制方法，其特征在于，所述电动机是步进电动机，所述旋转构件是固定在所述电动机旋转轴上的丝杆，所述直线移动构件是对所述膜片阀进行保持的阀保持构件，其通过轴向具有间隙的螺纹结合而与所述丝杆卡合并受到止转，
通过使所述电动机旋转而使所述丝杆旋转，以使与该丝杆卡合的所述阀保持构件直线移动，使所述膜片阀与所述开口部抵接，
然后，通过使所述电动机逆旋转而利用所述丝杆与所述阀保持构件的所述轴向的间隙使所述丝杆在所述丝杆与所述阀保持构件非卡合的位置上停止，
仅利用所述施力构件的施力而使所述膜片阀与所述开口部抵接、关闭。
11.如权利要求8所述的阀驱动装置的控制方法，其特征在于，驱动所述直线移动构件，直到利用所述施力构件将所述膜片阀与所述开口部抵接、关闭为止，并利用所述直线移动构件在所述膜片阀即将抵接关闭之前停止，以在所述旋转构件与所述直线移动构件间非卡合的时刻停止。
12.如权利要求11所述的阀驱动装置的控制方法，其特征在于，所述电动机是步进电动机，所述旋转构件是固定在所述电动机旋转轴上的丝杆，所述直线移动构件是对所述膜片阀进行保持的阀保持构件，其通过轴向具有间隙的螺纹结合而与所述丝杆卡合并受到止转，
通过使所述电动机旋转而使所述丝杆旋转，并使与该丝杆卡合的所述阀保持构件直线移动，
所述膜片阀与所述开口部抵接后，利用所述丝杆与所述阀保持构件间的所述轴向的间隙使所述丝杆停止在所述丝杆与所述阀保持构件非卡合的位置，
仅利用所述施力构件的施力而使所述膜片阀与所述开口部抵接、关闭。
13.一种泵，具有权利要求1至7中任一项所述的阀驱动装置，其特征在于，包括：
与流入孔连通的流入道；
配置在所述流入道内的流入侧的所述阀驱动装置；
与所述流入道连接的泵室；
配置在所述泵室内的泵机构；
从所述泵室延伸并与多个流出孔分别连通的多个流出道；
分别配置在各个所述流出道内的流出侧的所述阀驱动装置。
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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 | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120321 Termination date: 20131208 |