JP2002527669A - ポンプ制御装置及びその動作方法 - Google Patents

ポンプ制御装置及びその動作方法

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JP2002527669A
JP2002527669A JP2000576174A JP2000576174A JP2002527669A JP 2002527669 A JP2002527669 A JP 2002527669A JP 2000576174 A JP2000576174 A JP 2000576174A JP 2000576174 A JP2000576174 A JP 2000576174A JP 2002527669 A JP2002527669 A JP 2002527669A
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キライコ、エンリケ・エル
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Abstract

(57)【要約】 ポンプの制御装置であって、該ポンプの動作特性を検出して、その検出した動作特性に基づいてポンプ要素の動きを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明はポンプに関連し、より詳しくはポンプを制御する装置及び方法に関す
る。
【０００２】 背景 工業的なプロセス或いは別のプロセスにおいて、別の物質の流れ或いは導管の
中に流動可能な物質を一定量注入する必要がよく生じる。このような目的のため
に計量ポンプが開発され、電気或いは液圧で駆動することが可能である。従来の
電磁計量ポンプは、線形のソレノイドに半波或いは全波整流パルスを供給して、
該ソレノイドに機械的に連結されたダイヤフラムを移動させる。図1及び図２は
それぞれ、5気圧及び１０気圧のレベルで電磁計量ポンプを制御する従来の方法
を示す。従来の電磁計量ポンプでは、推定される最大ポンプ圧力に見あう或いは
それを超える最大エアギャップ（即ち、ゼロストローク）においてポンプ動作す
るのに充分なレベルで、ソレノイドに電力が供給される。また、電力が全ストロ
ーク位置において最大レベルで供給されるため、力とエネルギーの無駄であり、
過熱が起こる。金属クロージャ、及び他の金属部品、及び／または銅の巻き線を
有するソレノイドなどに過熱が起こると、通常は補正が必要となる。更に、余分
な力がアーマチュアに加わり、残留磁気に逆らって、ポンプのダイヤフラムが吸
入動作を行うためにアーマチュアが時間内に戻ることが可能な比較的強い戻しば
ね及び要素が必要になる。更に、低い圧力レベルに対してポンプ動作する場合、
ストロークの最後のアーマチュアの衝突によって、更に、各吸入ストロークにお
いて、強い戻しばねの影響でアーマチュアがストローク調節ストップに衝当する
ことによって、騒音が増大する。発生する機械的な応力によって修理の時期が早
まる。
【０００３】 これらの問題を解決するべく、図３及び図４に例示した異なった制御方法が用
いられた。図３において、半波を伴う全波整流正弦波からなるパルス列によって
、ソレノイドにエネルギーが与えられる。この制御方法によってポンプがより効
率的になり、発生する熱が低減されるため、より大きな能力のモデルを耐食性プ
ラスチックに完全に収容することができる。図４は、半波と全波パルスの比率を
変えて、低圧力の時にユーザーが力を減らすことができるもう1つの変更例を示
す。図３及び図４をよく見れば、図１及び図２に例示した従来の技術と比べ、無
駄な力とエネルギー（従って熱も）を削減できたことに気がつくであろう。制御
方法は、このように顕著に進歩したが、更に、ポンプ動作における力とエネルギ
ーの浪費を削減できる。
【０００４】 本発明の要約 本発明に従ったポンプの制御及びその動作方法によって、無駄な力とエネルギ
ー、及びそれらによって発生する熱の実質的な低減が可能となる。
【０００５】 より詳細には、本発明の一実施態様によれば、可動ポンプ要素を含むポンプの
制御装置は、ポンプの動作特性を検出するセンサと、検出した動作特性に基づい
てポンプ要素の動きを制御するセンサに応答する手段とを含む。
【０００６】 このセンサが、ポンプ要素の位置を検出する位置センサを含むことが好ましい
。また、このポンプ要素が、コイル及びアーマチュアを含むことが好ましい。こ
の制御手段は、コイルに供給する電力を調節する手段を含み得る。更に、この調
節手段が、ポンプ要素の速度に応答し得る。
【０００７】 別の実施例によれば、センサは、圧力差を検出する少なくとも１つの圧力トラ
ンスデューサを含む。
【０００８】 更に別の実施例では、本ポンプが、電磁計量ポンプ、ロストモーション液圧計
量ポンプ、または可変振幅液圧計量ポンプを含む。
【０００９】 更に、別の実施態様では、コイル、可動アーマチュア、及び該可動アーマチュ
アに連結されたダイヤフラムを有する電磁計量ポンプの制御装置が、該計量ポン
プの動作特性を検出するセンサと、該コイルに接続され、それに電力を供給する
ドライバ回路とを含む。手段が、前記ダイヤフラムにかかる負荷に応じて電力が
前記コイルに供給されるように前記ドライバ回路を制御するために、前記センサ
と前記ドライバ回路との間に接続されている。
【００１０】 本発明の別の実施態様によれば、コイル、可動アーマチュア、及び該可動アー
マチュアに連結されたダイヤフラムを有する電磁計量ポンプの制御装置が、アー
マチュアの位置を検出するセンサと、該コイルに接続され、それに電力を供給す
るドライバ回路とを含む。プログラミングされたプロセッサが、アーマチュアの
位置に基づいてコイルに電力が供給されるように、ドライバ回路を制御するため
にセンサに応答する。
【００１１】 本発明の別の実施態様によれば、コイル、或る範囲内で移動可能なアーマチュ
ア、及び該アーマチュアに連結されたポンプ要素を有するポンプの制御方法は、
該アーマチュアの位置を検出するステップと、該アーマチュアの位置に基づいて
該コイルに電力を供給するステップとを含む。
【００１２】 好適な実施例の説明 図５及び図６を参照すると、本発明を含み得る電磁計量ポンプ２０が例示され
ている。ロストモーション液圧計量ポンプ、可変振幅液圧計量ポンプ、又は他の
ポンプ装置のダイヤフラムの制御など、他のタイプのポンプに本発明を利用でき
ることに注意されたい。計量ポンプ２０は、リキッドエンド（liquid end）２４
に連結された本体２２を含む。本体２２は、コイル２８及び可動アーマチュア３
０を含む電磁用電源装置（ＥＰＵ）２６を収容する。ＥＰＵ２６は更に、コイル
２８及びアーマチュア３０と共に磁気回路を構成する極片３２を含む。アーマチ
ュア３０は、コイル２８が励起されない場合は、ストロークブラケット３６及び
／またはストローク長調節部材４０の端部３８のどちらかに接するように、（図
５及び図６に示される）少なくとも１つ、好ましくは複数の外周に間隔をおいて
配置された戻しバネ３４によって左側に押される。 アーマチュアは、（図６に示されている位置に対して側面から見ると）１０時の
位置と２時の位置との間に配置された戻しバネの押す力が、４時と８時との間に
配置された戻しバネより小さく、水平方向にバランスが保たれるのが好ましいと
いう点に注意されたい。この構成によって、アーマチュアを支持するベアリング
及びスリップスティックの摩耗が減り、理想的な動作拘束内でアーマチュアを動
作させるために必要な電流が少なくてすむ。
【００１３】 部材４０の端部３８の位置は、ストローク長調節ノブ４２のストロークブラケ
ット３６にねじ留めされている部材４０を回転させて、極片３２に対して端部３
８を前進させたり後退させて調節することができる。
【００１４】 シャフト４４はアーマチュア３０に連結され、このアーマチュア３０と共に移
動する。このシャフト４４は、本体２２とリキッドエンド２４との間をシールす
るようにそれらに係合しているポンプダイヤフラム４６に接続されている。コイ
ル２８への電力の供給をオン・オフして、アーマチュア３０、シャフト４０及び
ダイヤフラム４６が、図５及び図６に示されているそれぞれの位置と位置の間を
往復運動する。このような往復運動の間に、液体は、第１の取り付け具５０を介
して、第１の逆止弁５２を通って上側に引かれ、ダイヤフラム凹部５４に入る。
次に、流体は上方に流れ、逆止弁５６及び取り付け部５８を通って、ポンプ２０
の外部に流れる。
【００１５】 シャフト６２を有する位置センサ６０が、そのシャフト６２がアーマチュア３
０と接触するように配置され、アーマチュア３０の位置を表す信号を生成する。
所望に応じて、位置センサ６０は、ダイヤフラム４６における圧力と、液体がポ
ンプから噴射される位置の圧力との差を表す信号を生成する１つ或いはそれ以上
のトランスデューサに置き換えることも可能である。この場合、かつ圧力差を低
く保ちながら所定の時間内で吐出ストロークを終了するように、コイル２８に供
給される電力が制御される。
【００１６】 パルサー回路６４が凹部６６に配置される。図９に示されているように、この
パルサー回路は、ゼロ検出回路７０に応答し、図１３により詳しく示されている
ドライバ回路７２を制御するための信号を生成するマイクロプロセッサ６８を含
む多数の回路要素を含む。好適な実施例では、マイクロプロセッサ６８は、オプ
トアイソレータ７３の入力ＩＮによって、ＳＣＲのＱ１及びＱ２又はＩＧＢＴ、
パワーＭＯＳＦＥＴなどの交差接続スイッチング要素に送られる制御信号を生成
する。抵抗Ｒ１−Ｒ５、ダイオードＤ１及びＤ２及びコンデンサＣ１によって、
必要に応じて適正なバイアス及びフィルタリングが行われる。ダイオードＤ３−
Ｄ６を有する全波整流器によって整流され、ＳＣＲのＱ１及びＱ２によって位相
が制御された出力をコイル２８に供給する。所望に応じて、代わりにマイクロプ
ロセッサ６８が、パルス幅を変調した出力又は真の可変ＤＣ出力をコイル２８に
供給するようにドライバ回路７２を制御することも可能である。
【００１７】 図７及び図８は、それぞれ６．９×１０５Ｐａ（１００ｐｓｉ）のシステム圧
力及び２．７６×１０５Ｐａ（４０ｐｓｉ）のシステム圧力における本発明の動
作を示す（このシステム圧力とは、ポンプ２０によって、別の圧力のかかった液
体を含むコンジットに送出される、該ポンプ２０から吐出された時点の液体の圧
力をさす）。図７及び図８の波形ダイヤグラムのそれぞれによって示されている
ように、好適に半波整流パルスの位相が制御され（即ち、全半波サイクル或いは
半波サイクルの制御可能に調節できる部分のどちらか）、アーマチュア３０の位
置及び速度（センサ６０によって検出される）に応じてコイル２８に供給され、
アーマチュア３０を全ストローク長（図５及び図６の調節ノブ４２の位置によっ
て決定される）移動させるのに必要な電力のみがコイル２８に供給され、無駄に
エネルギーの力を浪費することなく、かつ熱の発生を押さえることができる。図
７の波形図において、ヘッド圧力（即ち、ダイヤフラム４６が受ける圧力）は、
図５に示されている位置と図６に示されている位置との間をアーマチュア３０（
即ちダイヤフラム４６も）が移動する時、２．０７×１０５Ｐａ（３０ｐｓｉ）
から８．９７×１０５Ｐａ（１３０ｐｓｉ）に変化する。図８の波形図の場合、
アーマチュア３０がストローク長移動すると、ヘッド圧力は８．２８×１０４Ｐ
ａ（１２ｐｓｉ）から４．１４×１０５Ｐａ（６０ｐｓｉ）に変化する。どちら
の場合も、半波整流シヌソイドパルスが初めにコイル２８に供給され、そこでそ
のパルスの位相が、ＥＰＵ２６の飽和状態或いは飽和状態よりやや低い状態にな
るパルス幅となるように制御される。従って、アーマチュア３０が、大きな熱の
発生及び放散を伴わず可能な限り速い速度で加速される。従って、アーマチュア
３０がその移動リミットに近づくと、より幅の狭いパルスが供給される。図５及
び図６に示されているポンプのアーマチュアの位置によって変わるシステム圧力
で発生されるＥＰＵの力の軌道が、図１１及び図１２に示されている。比較的力
のロスが少なく、発生する熱のレベルと同様にノイズが低下する（ストロークの
最後でアーマチュアが極片３２に衝突しないため）ことが分かる。
【００１８】 図９を再度参照すると、電源ユニット７４がＥＰＵドライバにＡＣ出力を供給
し、またマイクロプロセッサ６８、及び位置センサ６０によって生成された出力
信号を受信する信号測定インターフェース回路７６にも電力を供給する。ゼロ検
出回路７０が、ＡＣ波形のゼロ交差を検出し、以下に記載する目的のためにマイ
クロプロセッサ６８に割り込み信号を送る。
【００１９】 上記に加え、マイクロプロセッサを必要に応じて他の入力／出力（Ｉ／Ｏ）回
路８４だけでなく、キーパッド８０及びディスプレイ８２に接続することもでき
る。マイクロプロセッサ６８（図示せず）は、一部が図１０Ａ−図１０Ｃに例示
された制御ルーチンを実行するように好適にプログラムされている。マイクロプ
ロセッサ６８の動作とＥＰＵドライバ７２に送られるパルスが同期するように、
電源供給ユニット７４からマイクロプロセッサ６８に送られる割り込みに応答し
て図１０Ａ−図１０Ｃのソフトウェアが動作する。マイクロプロセッサ６８（図
示せず）によって実行されるソフトウェアのバランスは、図１０ａ−図１０ｃに
例示されたソフトウェアが実行されるべき時に決定される。この決定は、ユーザ
ーによって生成される開始信号、プロセスのある動作パラメータに応答する装置
によって生成される開始信号、或いは他の任意の信号に応答して行うこともでき
る。
【００２０】 初めに図１０Ａを参照すると、マイクロプロセッサ６８が、図１０Ａ−図１０
Ｃによって示されたソフトウェアの実行を決定すると、ブロック９６でアーマチ
ュア３０の位置を検出するように信号測定回路７６の出力をチェックする。次に
ブロック９８で、電源ユニット７４から供給されるＡＣ電圧の大きさを検出する
ために信号測定インターフェース回路７６を動作させる。次に、ブロック１００
で、マイクロプロセッサ６８へのフラッグがポンプ動作が中断されていることを
表すようにセットされているかどうかチェックする。セットされていない場合に
は、ブロック１０２で、アーマチュア３０のストロークが既に始まっているかど
うかチェックする。始まっていない場合には、ブロック１０８で、アーマチュア
３０が戻しバネ３４の力によって停止位置に戻っているかどうかをチェックする
。これは、位置センサ６０の出力及び信号検出回路７６をチェックして決定する
。アーマチュア３０が停止位置に戻っていない場合は、次の割り込みを受信する
とブロック１００に戻る。そうでない場合は、可変ＨＷＣ（半波サイクル数）を
初期値である０にセットするブロック１１０に進む。
【００２１】 ブロック１１０の次に、ブロック１１２で、ストローク長が、ストローク長調
節ノブ４２のセットによって決定されたようになっているかどうか決定する。ス
トローク長及びストロークの速度に基づいて、ブロック１１４で、以下に示すス
トローク中に超えてはならない最大の平均電力のレベルＡＰＭＡＸを計算する。
【００２２】
【数１】
【００２３】 ここでＣＰＭＡＸは、最大ストローク長（ＳＬＡＭＡＸ）、最大ストローク速
度（ＳＰＭＭＡＸ）及び最大圧力において許容できる最大の連続する電力を表す
ストアされた経験的に決められた値である（ＳＬＡＭＡＸ及びＳＰＭＭＡＸもス
トアされた値である）。ＳＰＭは実際のストローク速度であって、ユーザが決定
して入力するか、或いは外部装置によってセットされるパラメータである。ＳＬ
Ａは、ブロック１１２で決定されたストローク長である。
【００２４】 ＡＰＭＡＸの値は、それ以上の電力を加えてもより動作効率を高めることがで
きないコイル２８に加える最大電力を表す（実際、動作効率が低下し、過熱が起
こる）。ブロック１１４の次に、ブロック１１６で、可変ＴＳＰ（全ストローク
の電力を意味する）、ＳＥＣ（ストロークの最後で増分されるストローク終了カ
ウンタ）及びＳＦＣ（不良ストロークの最後に増分されるストローク不良カウン
タ）を０に初期化する。
【００２５】 ブロック１１６の後、及びストロークが既に進行中だと決定された場合のブロ
ック１０２の後に、ブロック１１８で、ＨＷＣの値を１増分し、図１０Ｂのブロ
ック１２０に進む。ブロック１２０で、ＨＷＣの値が３以下であるか決定するた
めにチェックする。３以下の場合には、ブロック１２２に進み、最大半波サイク
ルオン時間（即ち最大半波パルスの幅または期間）を表すマイクロプロセッサ６
８にストアされたＭＡＸＨＷＣＯＴの値を読み出す。この値は、電源ユニット７
４に供給されるＡＣ電源の周波数による。
【００２６】 次にブロック１２４で、可変ＨＷＣＯＴＳＴＲＯＫＥ（このストロークの半波
サイクルオン時間を示す）の値を、ＭＡＸＨＷＣＯＴから電圧補正時間ＶＣＯＭ
Ｐ及びストローク長調節期間ＳＬＡを差し引いた値にする。ＶＣＯＭＰ及びＳＬ
Ａのどちらか或いは両方が、計算或いは経験的な値に従って決められるか、或い
はパラメータによることもある。例えば、多数の正及び／又は負の経験的によっ
て決められたＶＣＯＭＰの値のそれぞれが、図１０Ａのブロック９８で検出され
たＡＣ線間電圧によって決まるあるアドレスの参照用テーブルにストアすること
ができる。期間ＳＬＡは、ストローク長調節ノブ４２によってセットされたスト
ローク長に基づいて決定することができる。詳細には、経験的に決められた多数
のＳＬＡの値のそれぞれが、ブロック１１２で決定されたストローク長に基づい
て決まる、あるアドレスにおける参照用テーブルにストアすることができる。ブ
ロック１２４の次に、ブロック１２６で、ＨＷＣＯＴストロークのその時の値に
よって決定された期間、半波整流パルスをコイル２８に加えるように、ＥＰＵド
ライバ回路７２を動作させる。
【００２７】 次に、ブロック１２８で、ブロック１２６でコイル２８に印加される全電力を
計算し、ブロック１３０で、全ストロークの間にコイル２８に加えられる全電力
を表すＴＳＰの値を累積する。このＴＳＰ値は、現行のストロークの間にコイル
２８に加えられる前のパルスの累積した電力、及びプログラミングによる現行の
パスにおいてブロック１２６で加えられる電力に等しい。
【００２８】 ブロック１２０で、ＨＷＣの値が３より大きいと決定すると、ブロック１４０
で、アーマチュア３０の位置が全ストローク長の９０％より長いかどうか決定す
る（換言すれば、ブロック１４０で、アーマチュア３０がその移動の最後の１０
％以内であるかどうかチェックする）。９０％より長くない場合は、ＨＷＣＯＴ
の値は、以下に示す式によってブロック１４２で計算される。
【００２９】
【数２】
【００３０】 上式の期間ＣＯＲＲの多数の値のそれぞれを、アーマチュア３０が最後のサイ
クルから移動した距離、アーマチュア３０の現行の位置、及びＨＷＣの現行の値
（即ち、現行のストローク中にコイル２８に加えられた半波の数）によって決ま
るあるアドレスにおける参照用テーブルにストアすることができる。ブロック１
４２で、ストロークが進行するとき、各サイクルに加えられる電力を低下させる
。その次に、ブロック１４４で、ＨＷＣＯＴの値に従って好適に位相が制御され
た半波整流パルスをコイル２８に加えるように、ドライバ７２を動作させる。ブ
ロック１４４の次にブロック１２８に進む。
【００３１】 ブロック１４０で、アーマチュア３０の位置がストローク長の１０％以内であ
ると決定する場合、ブロック１４６で、その移動の最後でコイルを保持するのに
十分な電圧をコイル２８にかけるように、ＥＰＵドライバ７２を制御する。好ま
しくは、この値は、移動リミットの端部にアーマチュア３０の保持には足りるが
、大きな電力の浪費とならないようにそれほど高くない値が選択される。ブロッ
ク１４６の後に、ブロック１４８で、ストローク終了カウンタＳＥＣを１増分し
、ブロック１２８に進む。
【００３２】 現行のサイクルの電力及び全ストロークの電力がブロック１２８及び１３０で
計算されると、ブロック１５０で、ＨＷＣの値がマイクロプロセッサ６８にスト
アされた最大半波サイクル値ＭＡＸＨＷＣ以下かどうか決定する。そのような場
合には、図１０Ｃのブロック１５２に進み、ストローク終了カウンタＳＥＣにス
トアされた現行の値が４以上かどうか決定する。そうでない場合は、次の割り込
みを受信した時に、図１０Ａのブロック１００に戻る。一方、ＳＥＣが４以上の
場合には、ブロック１５４に進み、現行の計算された全ストロークの電力ＴＳＰ
が、図１０Ａのブロック１１４で計算された最大平均電力以下であるか決定する
。 そのような場合には、ブロック１５６で、現行のストロークが成功して終了した
ことを示すフラッグがセットされる。次にブロック１５８で、戻しバネ３４によ
って、ストロークブラケット３６及びストローク長調節部材４０の端部３８の両
方或いはそのどちらかに当接する停止位置にアーマチュア３０が戻るようにコイ
ル２８への電力の供給を停止する。
【００３３】 ブロック１５４で、全ストロークの電力がブロック１１４によって計算された
最大平均電力の値を超えると決定される場合は、ブロック１６０で、現行のスト
ロークが失敗して終了したことを表すフラッグがセットされ、ブロック１６２が
ストローク不良カウンタが１増分される。その後、ブロック１６４で、ストロー
ク不良カウンタＳＦＣの現行位置が５より大きいかどうか決定する。そのような
場合には、ブロック１６６で、現行のストロークが中断モードに入ったことを示
すフラッグがセットされ、ブロック１６８で、所定の時間、例えば３０秒、中断
モードフラッグを維持するように動作可能なタイマをスタートさせる。次に、次
の割り込みを受信すると、図１０Ａのブロック１００に戻り、次にブロック１７
０で、３０秒のタイマが終了したかどうか決定する。そのような場合には、ブロ
ック１７２が、中断モードフラッグをクリア即ちリセットする。
【００３４】 ブロック１７２の後、或いは３０秒のタイマが終了した場合のブロック１７０
の後に、次の割り込みを受信するとブロック１００に戻る。
【００３５】 ブロック１６４で、ストローク不良カウンタＳＦＣの現行の値が５以下と決定
されると、次の割り込みを受信すると図１０Ａのブロック１００に進む。
【００３６】 従って、前記のプログラムは初めに、ＶＣＯＭＰ及びＳＬＡの値に従って位相
が制御された３つの半波整流パルスをコイル２８に加え、図１０Ｂのブロック１
４２で行われた計算に従って位相が制御された半波整流パルスが、ストローク長
リミットの９０％になるまで加えられる。一般に、このインターバルの間、パル
ス幅が９０％の地点に至るまで狭められ、その後、保持力がコイル２８に加えら
れる。コイル２８にパルスが加えられると、ストローク中にコイルに加えられる
電力が累積され、電力レベルが最大平均電力レベルを越えると、ストロークが失
敗して終了したことになる。５以上のストロークが不完全に終わった場合は、ポ
ンプ２０の次の動作が３０秒間中断される。
【００３７】 本発明は、他のポンプに比べて以下の重要な利点がある。
【００３８】 １．本発明のポンプ制御は、脈動圧力が弱く、ピーク圧力も低い。従って、過
剰のポンプ動作となる過剰のエネルギーが実質的に発生しないため精度が高まる
。
【００３９】 ２．本ポンプは、アーマチュア３０が極片３２に接触する直前に、電力を低下
させるため、ストロークの最後におけるアーマチュア３０の衝撃が低減され、従
来の電磁ポンプと比べかなり静かである。特にある環境下で、過剰ポンプ動作と
なる吐出ストロークの最後における流体の慣性が小さくなるため、精度が改善さ
れる。
【００４０】 ３．本発明の制御方法によって、様々な要素の応力が減小し、ポンプの寿命が
延びる。ストローク長が時間の経過と共に長くなりにくいため、精度が改善され
る。更に、過熱即ち熱膨張が低減され、戻しバネの剛性を低くできるため、応力
がより小くなる。
【００４１】 ４．本ポンプは、同等の他のポンプより低い電力で動作する。
【００４２】 ５．本発明のポンプは、物質の圧力が最大定格出力より低い場合は、より粘着
性の物質を送出することができる。ソフトウェアは、自動的に時間に対するアー
マチュアの位置を検出して高粘着性の流体の状態を検出し、粘着性流体がリキッ
ドエンド２４を通るように最大５０％まで電力を上げる。これによって、化学物
質が一時的に粘着質になった場合でも、ストロークを完了することができ、精度
が高まる。
【００４３】 ６．本ポンプは、定格電圧より低い電圧で使用される場合も、完全なポンプ出
力を達成することができる。定格電圧より低い場合は、ソフトウェアが、アーマ
チュアの移動速度が低いことを検出して、ストロークが完了されるように出力を
上げる。
【００４４】 ７．本発明のポンプは、必要に応じてコイルにかかる出力の位相を戻す（即ち
減少させる）ことで、過熱が発生することなく定格電圧より高い電圧で用いるこ
とができる。従って、本発明のポンプは、定格電圧に合わせてコイルを代える必
要がない。
【００４５】 ８．本発明のポンプは、自動圧力制御を行うことができるため、圧力調節ねじ
または他の圧力調節手段を必要としない。
【００４６】 ９．本発明のポンプは、より多様な装置と適合できるため、様々に適用可能で
ある。
【００４７】 １０．本発明のポンプは、マイクロプロセッサ６８のプログラムを変更してポ
ンプの特性を変えることができるため、外部でプログラミングが可能である。
【００４８】 上記したように、本発明は、電磁計量ポンプへの使用に制限されるものではな
い。本発明の制御装置は、所望に応じて、ロストモーション液圧計量ポンプ又は
可変振幅液圧計量ポンプ、又は任意の他の好適な装置の制御要素を動作させるた
めに用いることもできる。
【００４９】 以上の説明から、当業者には、本発明の様々な改変が可能なことは明らかであ
ろう。従って、上記した記述は例示目的であり、また当業者に好適な実施方法を
示し、当業者が本発明を作製して利用できるようにするものである。上記したク
レームの請求の範囲内である全ての改変の独占的な権利は留保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の電磁計量ポンプのアーマチュアの位置によって変化する発生したアーマ
チュアの力を例示する理想的なグラフである。
【図２】 従来の電磁計量ポンプのアーマチュアの位置によって変化する発生したアーマ
チュアの力を例示する理想的なグラフである。
【図３】 従来の電磁計量ポンプのアーマチュアの位置によって変化する発生したアーマ
チュアの力を例示する理想的なグラフである。
【図４】 従来の電磁計量ポンプのアーマチュアの位置によって変化する発生したアーマ
チュアの力を例示する理想的なグラフである。
【図５】 本発明に従って制御され得る電磁計量ポンプの断面図である。
【図６】 本発明に従って制御され得る電磁計量ポンプの断面図である。
【図７】 図５に例示したポンプの６．９×１０５Ｐａ（100psi）のシステム圧力におけ
る、ヘッド圧力、アーマチュアの位置、及び供給されるパルス波形を例示する波
形のダイヤグラムである。
【図８】 図６に例示したポンプの２．８×１０５Ｐａ（40psi）のシステム圧力におけ
る、ヘッド圧力、アーマチュアの位置、及び供給されるパルス波形を例示する波
形のダイヤグラムである。
【図９】 本発明に従ったポンプ制御のブロック図である。
【図１０Ａ】 同じ文字の線に沿って図１０Ｂ及び図１０Ｃと組合わせると、本発明を具現す
る図９のマイクロプロセッサによって実行されるプログラミングのフローチャー
トとなる。
【図１０Ｂ】 同じ文字の線に沿って図１０Ａ及び図１０Ｃと組合わせると、本発明を具現す
る図９のマイクロプロセッサによって実行されるプログラミングのフローチャー
トとなる。
【図１０Ｃ】 同じ文字の線に沿って図１０Ａ及び図１０Ｂと組合わせると、本発明を具現す
る図９のマイクロプロセッサによって実行されるプログラミングのフローチャー
トとなる。
【図１１】 図５のポンプのアーマチュアの位置によって変化するアーマチュアの力を例示
する図１−図４に類似の理想的なグラフである。
【図１２】 図６のポンプのアーマチュアの位置によって変化するアーマチュアの力を例示
する図１−図４に類似の理想的なグラフである。
【図１３】 図９のドライバ回路の模式的な回路である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１２月１日（２０００．１２．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライアン、ライアム アイルランド国・ライムリック・アードナ クラシャ・ルーウエスト Ｆターム(参考） 3H045 AA02 AA22 BA02 BA32 BA37 BA40 CA21 CA23 CA24 CA30 DA08 DA43 DA47 EA04 EA12 EA16 EA23 EA26 EA38 EA42 EA49 3H075 AA01 BB04 BB13 BB30 CC17 CC36 DB08 DB49 EE03 EE04 EE05 EE06 EE08 EE12 3H077 AA01 CC02 CC07 DD05 DD12 EE15 EE24 EE29 FF22 FF32 FF54 FF55

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可動ポンプ要素を有するポンプの制御装置であって、 前記ポンプの動作特性を検出するセンサと、 検出した動作特性に基づいて前記ポンプ要素の動きを制御するために前記セン
    サに応答する手段とを含むことを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】 前記センサが、ポンプ要素の位置を検出する位置センサを
    有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記ポンプ要素がコイル及びアーマチュアを含むことを特
    徴とする請求項１に記載の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記制御手段が、前記コイルに送られる電力を調節する手
    段を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記調節手段が、ポンプ要素の速度に応答することを特徴
    とする請求項４に記載の制御手段。
  6. 【請求項６】 前記センサが、圧力差を検出する少なくとも１つの圧力ト
    ランスデューサを含むことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記ポンプが、電磁計量ポンプを含むことを特徴とする請
    求項１に記載の制御装置。
  8. 【請求項８】 前記ポンプが、ロストモーション液圧計量ポンプを含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  9. 【請求項９】 前記ポンプが、可変振幅液圧計量ポンプを含むことを特徴
    とする請求項１に記載の制御装置。
  10. 【請求項１０】 コイルと、可動アーマチュアと、及び前記可動アーマチ
    ュアに連結されたダイヤフラムとを有する電磁計量ポンプの制御装置であって、 前記計量ポンプの動作特性を検出するセンサと、 前記コイルに接続され、そこに電力を供給するドライバ回路と、 前記ダイヤフラムにかかる負荷に応じて電力が前記コイルに供給されるように
    前記ドライバ回路を制御するために、前記センサと前記ドライバ回路との間に接
    続された手段とを含むことを特徴とする制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記センサが、アーマチュアの位置を検出する位置セン
    サを含むことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記制御手段が、プログラムされたプロセッサを含むこ
    とを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記制御手段が、前記アーマチュアの位置に応じて、前
    記コイルに供給する電力を調整するための手段を含むことを特徴とする請求項１
    ０に記載の制御装置。
  14. 【請求項１４】 前記調節手段が、位相コントローラを含むことを特徴と
    する請求項１４に記載の制御装置。
  15. 【請求項１５】 前記調節手段が、パルス幅変調器を含むことを特徴とす
    る請求項１３に記載の制御装置。
  16. 【請求項１６】 前記制御手段が、前記負荷に供給されるＤＣ出力を変動
    する手段を含むことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
  17. 【請求項１７】 コイル、可動アーマチュア、及び該可動アーマチュアに
    連結されたダイヤフラムを有する電磁計量ポンプの制御装置であって、 アーマチュアの位置を検出するセンサと、 前記コイルに接続され、そこに電力を供給するドライバ回路と、 前記アーマチュアの位置に応じて前記コイルに電力を供給するべく前記ドライ
    バ回路を制御するために、センサに応答するプログラムされたプロセッサとを含
    むことを特徴とする制御装置。
  18. 【請求項１８】 前記プロセッサが、前記アーマチュアの位置に応じて、
    前記コイルに供給する電力を調節する手段を含むことを特徴とする請求項１７に
    記載の制御装置。
  19. 【請求項１９】 前記調節手段が、位相コントローラを含むことを特徴と
    する請求項１８に記載の制御装置。
  20. 【請求項２０】 前記調節手段が、パルス幅変調器を含むことを特徴とす
    る請求項１８に記載の制御装置。
  21. 【請求項２１】 前記プロセッサが、前記負荷に供給されるＤＣ出力を変
    える手段を含むことを特徴とする請求項１７に記載の制御装置。
  22. 【請求項２２】 コイルと、ある一定の範囲内の位置間を移動可能なアー
    マチュアと、該アーマチュアに連結されたポンプ要素とを有するポンプを制御す
    る方法であって、 前記アーマチュアの位置を検出するステップと、 前記アーマチュアの位置に基づいて前記コイルに電力を供給するステップとを
    含むことを特徴とする方法。
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