JP2004320915A - Controller for reciprocating pump and reciprocating pump applying the same - Google Patents

Controller for reciprocating pump and reciprocating pump applying the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for reciprocating pump which can perform highly accurate fluid discharge control even if an induction motor is enlarged, and which can achieve it with a simple constitution, and a reciprocating pump to which the controller is applied. <P>SOLUTION: DC braking is performed by performing a half-wave rectification control to only a single phase (the U phase) of the induction motor 2 in the phase control during braking. In addition to it, a triac Q5 interposed in series to a freewheel diode D2 is turned on. By this, a current generated by power generating functions of the induction motor 2 is short-circuited and refluxed by the freewheel diode D2 interposed in parallel to the induction motor 2 during the period of not executing the DC braking. The generated current is discharged. That is to say, the current is refluxed by a circuit including the two phases (the U phase, the V phase) in the three-phase induction motor 2 and the freewheel diode D2 (the remaining one phase (the W phase) is stopped as control operation). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源に接続された誘導電動機の駆動に基づいてダイヤフラム、プランジャ、ベローズ等の作動部を往復動させてポンプ動作を行う往復動ポンプを制御するための往復動ポンプの制御装置およびそれを適用した往復動ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、往復動ポンプは、三相等の交流電源からの電力により三相等の誘導電動機を駆動させ、当該誘導電動機の駆動力をダイヤフラム等の作動部に伝えることにより作動部が押し出され、所定量の流体を吐出させる。そして、作動部を元の位置に戻す場合は、誘導電動機への電力供給を止めるとともに吐出側圧力に対する反力によるポンプ負荷と作動部を元の位置に戻すべく付勢された戻しばね等の弾性体の負勢力とを用いることとしていた(特許文献1参照)。
【0003】
ここで、より高精度な流体吐出制御を行なうために誘導電動機のロータを大型化して起動力を増加させた場合、制動力も増加させる必要がある。この際、制動力を増加させる方法としては、戻しばねの弾性力を強めることにより対応することも可能である。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−126052号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、戻しばねの弾性力を強くすると、戻しばねは、誘導電動機の駆動による作動部の移動方向に対して反対方向に付勢力を有するため、誘導電動機の所要起動トルクが大きくなる問題がある。誘導電動機の起動トルクが大きくなるとイナーシャも大きくなり、高精度の制御を達成することができない。また、戻しばねの弾性力を強くすることは、誘導電動機の駆動により、戻しばねの折損を引き起こし易くなる場合もあった。
【0006】
さらに、往復動ポンプの吐出動作のたびに誘導電動機を間欠駆動させる必要があるため、その度に大きな起動電流が流れることとなり、誘導電動機の発熱が大きくなる傾向にあった。
【0007】
一方で、誘導電動機を電気的に制動する方法も考えられるが、制動を行うために別系統の回路が必要となる場合があり、構成が複雑となる。また、誘導電動機をインバータを用いて制御する方法も考えられるが、この場合も回路構成が複雑であり、加えて、装置が大きくなる場合が多く、高価であるため、往復動ポンプの制御には適用し難い場合があった。
【0008】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、誘導電動機を大型化しても高精度な流体吐出制御を行うことのできる一方、簡単な構成で達成することのできる往復動ポンプの制御装置およびそれを適用した往復動ポンプを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る往復動ポンプの制御装置は、交流電源に接続された誘導電動機の駆動により流体を吐出するための作動部を往復動させる往復動ポンプに適用され、当該往復動ポンプを制御するための往復動ポンプの制御装置であって、前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装されたトライアックと、前記誘導電動機と並列に介装されたフリーホイルダイオードとを有し、前記誘導電動機の起動時に、前記トライアックを位相制御し、前記誘導電動機の制動時に、前記トライアックを単相半波制御すべく位相制御するとともに前記誘導電動機および前記フリーホイルダイオードに電流を還流させるものである。
【0010】
本発明に係る往復動ポンプの制御装置においては、交流電源と誘導電動機との間にトライアック(双方向サイリスタとも称される)が介装される。トライアックは、電圧の極性によらず1つのゲートでスイッチング制御可能な半導体素子である。トライアックは、サイリスタと同様に、ゲートに電流が流れることによりオンされるが、その構造上、一度オンされるとゲート電流が0になってもオフしないため、オフするためには回路を流れる電流がゼロになる必要がある。本発明に係る往復動ポンプは、交流電源を用いているため、半周期でゼロクロス(電流が0になる)し、オフされる。したがって、ゲート電流による起動信号をゼロクロス点を基に制御することにより、位相制御される。
【0011】
誘導電動機の起動時には、このような位相制御をすることにより、起動電流を低下させることができ、誘導電動機の起動トルクを低減させることができる。
【0012】
また、誘導電動機の制動時にも位相制御を行う。制動時の位相制御においては、誘導電動機を単相半波制御(例えば、単相について正極性(半周期)のみ整流)することにより、直流制動を行う。これに加えて、直流制動の行っていない期間(上記例において負極性の期間)に、誘導電動機の発電作用によって生じた電流を誘導電動機と並列に介装されたフリーホイルダイオード(還流ダイオード、バイパスダイオードとも称される)により、短絡、還流させることにより、放電させる。このように、極性の変わる半周期ごとに直流制動および還流・放電を繰り返すため、単に直流制動のみ行う場合に比べても急速な制動を行うことができる。
【0013】
以上のように、起動時において位相制御することにより起動電流を低減させ、制動時において電気的な制動を行うことができるため、誘導電動機を大型化しても、戻りばねを大きくすることもなく、高精度な流体吐出制御を行うことができる。
【0014】
また、直流制動のために別系統の回路を増やすことなく簡単な構成で安価に上記効果を達成することができる。
【0015】
好ましくは、前記交流電源は、三相交流電源であるとともに、前記誘導電動機は、三相誘導電動機であり、前記トライアックは、各相毎に介装され、前記フリーホイルダイオードは、前記三相誘導電動機のいずれか二相と並列に介装され、前記制動時に、前記三相誘導電動機の他の一相を停止制御するとともに、前記二相の誘導電動機のうちいずれか一相を位相制御するように構成される。
【0016】
この場合、一般的な三相交流を用い、他からの始動トルクの必要がなく定常時速度安定性に優れた汎用の三相誘導電動機を用いて構成することができるため、より低価格で信頼性を高く維持することができる。また、制動時において、三相誘導電動機のうち二相およびフリーホイルダイオードを含む回路で電流を還流させることとなる。この際、当該二相は、直列接続となるため、一相についてのみ位相制御し、他の一相はオン状態を維持しておけば、位相制御を二相について行うとともに同期を取る必要がないため、制御を容易に行うことができる。
【0017】
好ましくは、前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装され、前記交流電源のゼロクロス時を検出するフォトカプラをさらに具備し、前記トライアックは、前記フォトカプラで検出されたゼロクロス時に基づいて制御するように構成される。
【0018】
前述のように、トライアックは、ゼロクロスしないとオフすることができない。そのためゼロクロス時を検出することが必要となる。一方、フォトカプラは、LEDとフォトトランジスタとで構成され、入力側と出力側とが電気的に絶縁された素子である。このようなフォトカプラを交流電源のゼロクロス検出用に介装することにより、従来の構成から大きく仕様変更を行うことなく、容易な構成で回路を構成することができる。
【0019】
好ましくは、前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装されたダイオードと、当該ダイオードに並列に介装された保護用トライアックとをさらに具備し、起動時に当該保護用トライアックをオンし、前記制動時に前記保護用トライアックをオフした後に前記フリーホイルダイオードを含む回路をオンするように構成される。
【0020】
前述のように、トライアックは、ゼロクロスしないとオフすることができない。したがって、誘導電動機に送信する制動信号と、フリーホイルダイオードを含む回路に送信するオン信号とが同時に送られると、誘導電動機は、ゼロクロス前で完全に制動制御に移行していない場合がある。この場合、交流電源に短絡電流が流れる可能性があり、交流電源に余計な負荷をかけてしまうため、好ましくない。
【0021】
このため、起動時にトライアックをオンすることにより、交流電源から交流電流を流すとともに、制動時にトライアックをオフすることにより、交流電源からの電流のみダイオードを通じて流すようにし、当該ダイオードにより、交流電源に短絡電流が流れないようにした上で、フリーホイルダイオードを含む回路をオンすることにより、交流電源に短絡電流が流れるのを効果的に防止することができる。
【0022】
また、本発明に係る往復動ポンプは、上記の往復動ポンプの制御回路と、交流電源と、流体を吐出するための作動部と、前記作動部を往復動させる駆動力を生じさせる誘導電動機と、前記作動部を前記誘導電動機の駆動による移動方向とは反対方向に付勢する弾性体とを具備するものである。
【0023】
上記のような制御回路を用いて制御を行いつつ、弾性体による付勢力を用いて制動制御することにより、より高精度な制御を行うことができるとともに、誘導電動機の大型化によっても、弾性体の弾性力を強くすることなく、より高精度な制御を行うことができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態を説明する。図1は本発明の一実施形態における往復動ポンプの制御装置を示す概略回路図である。
【0025】
本実施形態における往復動ポンプの制御装置3は、交流電源1に接続された誘導電動機2の駆動により流体を吐出するための作動部(後述)を往復動させる往復動ポンプに適用され、当該往復動ポンプを制御するための往復動ポンプの制御装置であって、前記交流電源1と前記誘導電動機2との間に介装されたトライアックQ1〜Q3と、前記誘導電動機2と並列に介装されたフリーホイルダイオードD2とを有し、前記誘導電動機2の起動時に、前記トライアックQ1〜Q3を位相制御し、前記制動時に、前記トライアックQ1を単相半波制御すべく位相制御するとともに前記誘導電動機2および前記フリーホイルダイオードD2に電流を還流させるものである。
【0026】
また、前記交流電源1は、三相交流電源(R相、S相、T相を有する)であるとともに、前記誘導電動機2は、三相誘導電動機(U相、V相、W相を有する)であり、前記トライアックQ1〜Q3は、各相毎(R相およびU相間、S相およびV相間、T相およびW相間)に介装され、前記フリーホイルダイオードD2は、前記三相誘導電動機2のいずれか二相(U相およびV相)と並列に介装され、前記制動時に、前記三相誘導電動機2の他の一相(W相)を停止制御するとともに、前記二相(U相およびV相)の誘導電動機2のうちいずれか一相(U相)を位相制御するように構成される。さらに、本実施形態においては、制動時以外にフリーホイルダイオードD2に短絡電流が流れないために、フリーホイルダイオードに直列接続されたトライアックQ5が介装されている。
【0027】
本発明に係る往復動ポンプの制御装置3においては、図1に示すように、交流電源1と誘導電動機2との間にトライアックQ1〜Q3(双方向サイリスタとも称される)が介装される。トライアックQ1〜Q3は、電圧の極性によらず1つのゲートでスイッチング制御可能な半導体素子である。トライアックQ1〜Q3は、サイリスタと同様に、ゲートに電流が流れる(トリガ信号を受信する)ことによりオンされるが、その構造上、一度オンされるとゲート電流が0になってもオフしないため、オフするためにはトライアックQ1〜Q3を流れる電流がゼロになる必要がある。本発明に係る往復動ポンプは、交流電源1を用いているため、半周期でゼロクロス(電流が0になる)し、オフされる。したがって、ゲート電流による起動信号をゼロクロス点を基に制御することにより、位相制御される。
【0028】
図2は図1の制御装置の動作を示すタイムチャートである。図2(a)は起動信号を示し、図2(b)〜図2(f)は各トライアックQ1〜Q5のスイッチング制御状態を示し、図2(g)はトライアックQ1〜Q5による誘導電動機2の回転数変化を示す。なお、トライアックQ4については、後述する。また、図3は図2の位相制御時における誘導電動機の電圧波形を示す図である。図3(a)は起動時の電圧波形を示し、図3(b)は制動時のU相についての電圧波形を示す。なお、本来は、ゼロクロスを過ぎても誘導電動機2により誘導電流が発生するため、トライアックは、すぐにはオフしないが、図3では簡単のため、誘導電動機2による誘導分は無視して示してある。また、図3では簡単のため、位相角が一定であるが、後述するように、誘導電動機2が適宜最適に制御されるべく変化してもよい。
【0029】
図2(a)に示すように、外部からの起動信号により、誘導電動機2の起動制御が行われる(時刻t)。この際、トライアックQ1〜Q3の各ゲートに起動信号を送信し、図2(b)〜図2(d)に示すように、トライアックQ1〜Q3について、上記のような位相制御をする。図3(a)に示すような位相制御を行うことにより、起動電流を低下させることができ、誘導電動機2の起動トルクを低減させることができる。誘導電動機2が所定の回転数になると(時刻t)トライアックQ1〜Q3は、オン状態(全位相で電流が流れる状態)に制御され、誘導電動機2は、定動し、往復動ポンプの作動部(後述)を流体吐出方向へ駆動させる。
【0030】
また、所定期間の後(時刻t)、誘導電動機2の制動制御が行われる。この誘導電動機2の制動時にも位相制御を行う。制動時の位相制御においては、誘導電動機2を単相のみ半波整流制御(本実施形態において、単相(U相)について図3(b)に示されるような正極性(半周期)のみ整流)することにより、直流制動を行う。これに加えて、フリーホイルダイオードD2(還流ダイオード、バイパスダイオードとも称される)に直列に介装されたトライアックQ5がオンされる(時刻t)。これにより、直流制動の行われていない期間(上記例において負極性の期間、すなわち、図3(b)において波形が破線になっている期間)に、誘導電動機2の発電作用によって生じた電流を誘導電動機2と並列に介装されたフリーホイルダイオードD2により、短絡、還流させることとなり、生じた電流を放電させる。すなわち、三相誘導電動機2のうち二相(U相、V相)およびフリーホイルダイオードD2を含む回路で電流を還流させることとなる(残りの一相(W相)は停止制御)。
【0031】
この際、当該二相(U相、V相)は、直列接続となるため、一相(U相について)についてのみトライアックQ1によって位相制御し、他の一相(V相)はトライアックQ2によってオン状態を維持しておけば、位相制御を二相(U相、V相)について行うとともに互いに同期を取る必要がないため、制御を容易に行うことができる。このように、極性の変わる半周期ごとに直流制動および還流・放電を繰り返すため、単に直流制動のみ行い、放電の期間が設けられない場合に比べても急速な制動を行うことができる。
【0032】
以上のように、起動時において位相制御することにより起動電流を低減させ、制動時において電気的な制動を行うことができるため、誘導電動機2を大型化しても、戻りばねを大きくすることもなく、高精度な流体吐出制御を行うことができる。
【0033】
また、直流制動のために別系統の回路を増やすことなく簡単な構成で安価に上記効果を達成することができる。
【0034】
さらに、一般的な三相交流を用い、他からの始動トルクの必要がなく定常時速度安定性に優れた汎用の三相誘導電動機2を用いて構成することができるため、より低価格で信頼性を高く維持することができる。
【0035】
なお、本実施形態においては、上記のように、三相交流電源1および三相誘導電動機2を用いた実施形態を例にとって説明したが、本発明は、これに限定するものではなく、単相誘導電動機や、他の多相誘導電動機についても適用可能である。
【0036】
本実施形態においては、図1に示すように、前記交流電源1と前記誘導電動機2との間に介装されたダイオードD1と、当該ダイオードD1に並列に介装された保護用トライアックQ4とをさらに具備し、起動時に当該保護用トライアックQ4をオンし、前記制動時に前記保護用トライアックQ4をオフした後に前記フリーホイルダイオードD2を含む回路をオンするように構成される。
【0037】
前述のように、トライアックは、ゼロクロスしないとオフすることができない。したがって、誘導電動機2に送信する制動信号と、フリーホイルダイオードD2を含む回路に送信するオン信号とが同時に送られると、誘導電動機2は、ゼロクロス前で完全に制動制御に移行していない場合がある。この場合、交流電源1にフリーホイルダイオードD2を介して短絡電流が流れる可能性があり、交流電源1に余計な負荷をかけてしまうため、好ましくない。
【0038】
このため、起動時(時刻t)にトライアックQ4をオンすることにより、交流電源1から交流電流を流すとともに、制動時(時刻t)にトライアックQ4をオフすることにより、交流電源1からの電流のみダイオードD1を通じて流すようにし、当該ダイオードD1により、交流電源1に短絡電流が流れないようにした上で(時刻t)、フリーホイルダイオードD2を含む回路をオンすることにより、交流電源1に短絡電流が流れるのを効果的に防止することができる。
【0039】
上記時刻tおよびtの期間(デッドタイムDT)を設けることによって、より信頼性の高い制御装置を構成することができる。
【0040】
なお、デッドタイムDTは、トライアックの特性に合わせて種々設定可能である。また、ハードウェア的手段、ソフトウェア的手段に関わらず、交流電流を好適にモニタすることにより、デッドタイムDTを不要としたり、短くすることができる。
【0041】
ここで、各トライアックQ1〜Q5を制御するための手段について説明する。本実施形態においては、図1に示すように、前記交流電源1と前記誘導電動機2との間に介装され、前記交流電源1のゼロクロス時を検出するフォトカプラPC1〜PC3をさらに具備し、前記トライアックQ1〜Q5は、前記フォトカプラPC1〜PC3で検出されたゼロクロス時に基づいて制御するように構成される。
【0042】
図1の場合、起動時および定動時(三相運転時)の交流電源1のゼロクロス時を検出するフォトカプラPC1〜PC3は、三相交流電源1の各相を独立して検出するために、フォトカプラPC1〜PC3は、スター結線されている三相交流電源1に対応してスター結線される。また、制動時(単相運転時)の交流電源1(の位相制御を行うU相)のゼロクロス時を検出するために、フォトカプラPC4は、直列接続となっている誘導電動機2のU相およびV相に並列に介装される。また、図1に示すように、ダイオードD4が制動時のU相における位相制御の極性方向電流のみを通す向きに、フォトカプラPC4に対して直列に介装されており、制動時に誘導電動機2で発生した電流がフォトカプラPC4に流れないように構成されている。
【0043】
前述のように、トライアックQ1〜Q5は、ゼロクロスしないとオフすることができない。そのためゼロクロス時を検出することが必要となる。一方、フォトカプラPC1〜PC3は、LEDとフォトトランジスタとで構成され、入力側と出力側とが電気的に絶縁された素子である。このようなフォトカプラPC1〜PC3を交流電源1のゼロクロス検出用に介装することにより、従来の構成から大きく仕様変更を行うことなく、容易な構成で回路を構成することができる。
【0044】
ここで、このフォトカプラPC1〜PC4を用いて制御するための具体例について説明する。図4は図1の制御装置の電気的制御の一例を示すための概略図である。本実施形態においては、三相交流電源1のそれぞれの相間についての電源電圧を検出する電源電圧検出器31と、当該電源電圧検出器31で検出された電圧と、フォトカプラPC1〜PC4からの信号および起動信号とが入力され、好適に制御するためのトリガ信号をトライアックQ1〜Q5に出力するCPU32とを具備している。
【0045】
電源電圧検出器31は、交流電源1の各相間の電源電圧を検出し、CPU32に伝達する。CPU32は、フォトカプラPC1〜PC4で検出されたゼロクロス信号を基準として、電源電圧検出器31で検出された電圧に応じて最適となる位相角を演算し、トライアックQ1〜Q5のそれぞれにトリガ信号を送信する。位相角が変化することにより、誘導電動機2の発熱および停止精度が変化するため、本実施形態においては、実験等で求められた最適値になるように、CPU32の内部に各電源電圧に応じたテーブルデータを具備しており、当該テーブルデータを電源電圧検出器31で検出された電圧値と照合してトリガ信号を調整する。
【0046】
また、フォトカプラPC4は、制動制御開始の起点として、所定の定動期間後のゼロクロス信号を検出し、これに基いてトライアックQ1を位相制御し、トライアックQ3,Q4のそれぞれをオフするとともに、デッドタイムDT後、トライアックQ5をゼロクロススタートさせる。
【0047】
なお、起動時および制動時における位相制御、定動への移行時期、制動時期、デッドタイムDTの制御は、外部から設定されてもよく、予め内部的に設定されていてもよい。
【0048】
このようなCPU32の設定を最適化することにより、より安定かつ設定変更容易な往復動ポンプの制御回路3を構成することができる。
【0049】
また、本実施形態においては、短絡防止用にダイオードD1および保護用トライアックQ4を介装しているが、上記のようにCPU32における制御を最適化することにより、これらの素子は、必ずしも必要ではなく、より簡単な構成とすることができる。
【0050】
なお、本実施形態においては、図4に示すように、CPU32を用いて電気的に(ソフトウェア的に)制御することとしたが、コンデンサやコンパレータ等の素子を用いて回路構成により機械的に(ハードウェア的に)制御してもよい。
【0051】
次に、本実施形態の制御装置を適用した往復動ポンプについて説明する。図5は図1の制御装置を適用した往復動ポンプの概略図である。図5においては、ポンプ部4についてのみ拡大断面図として表すとともに、その他の構成については、ブロック図で表し、詳細については省略する。また、図5においても、交流電源1は三相であるが、結線は省略して概念的に示してある。
【0052】
本実施形態の往復動ポンプは、図5に示すように、上記の往復動ポンプの制御回路3と、交流電源1と、流体を吐出するための作動部41を含むポンプヘッド部4と、前記作動部41を往復動させる駆動力を生じさせる誘導電動機2と、作動部41を前記誘導電動機2の駆動による移動方向とは反対方向に付勢する弾性体である戻りばね42とを具備するものである。
【0053】
ポンプヘッド部4は、前述の作動部41および戻りばね42と、流体を流入する流入側搬送路を有する流入搬送部43と、作動部41により流体が吐出される吐出側搬送路を有する吐出側搬送部44とを具備する。作動部41は、誘導電動機2の駆動により往復動するシャフト部411と、流体との接触部であるダイヤフラム412とを具備している。
【0054】
図5の往復動ポンプは、さらに、誘導電動機2の回転運動を直線運動に変換するために、カム機構や、ラック&ピニオン機構等の直線運動変換機構5を具備している。
【0055】
起動信号により、交流電源1から制御装置3を介して誘導電動機2が起動すると、当該誘導電動機2の駆動による回転運動がカム機構等の直線運動変換機構5により直線運動に変換されて、ポンプヘッド部4のシャフト部411をダイヤフラム412を押圧する方向へ移動させる。このシャフト部411にダイヤフラム412が押圧されるため、ポンプヘッド部4に流入している流体が吐出側搬送部44の吐出側搬送路を通過して吐出される。また、シャフト部411がダイヤフラム412側へ移動したことにより、戻りばね42がシャフト部411をダイヤフラム412から離れる方向に付勢される。
【0056】
制御装置3により誘導電動機2が制動制御されると、誘導電動機2が電気的に制動されるとともに、戻りばね42の付勢力によりシャフト部411がダイヤフラム412から離れる方向へ移動する。これにより、ダイヤフラム412もシャフト部411からの押圧力が減少するとともに、流入側搬送部43の流入側搬送路から流入してくる流体の反力によって、シャフト部411側へ押し戻される。この際、流入側搬送部43からの流体は、次回、作動部42が作動する際の吐出分としてポンプヘッド部4内に貯留される。
【0057】
このように、上記のような制御回路3を用いて制御を行いつつ、弾性体である戻りばね42による付勢力を用いて制動制御することにより、より高精度な制御を行うことができるとともに、誘導電動機2の大型化によっても、弾性体である戻りばね42の弾性力を強くすることなく、より高精度な制御を行うことができる。
【0058】
なお、作動部41は、シャフト部411およびダイヤフラム412で構成される場合だけでなく、プランジャタイプや、ベローズを用いるもの等、いずれの形態の往復動ポンプについても適用可能である。
【0059】
【発明の効果】
本発明に係る往復動ポンプの制御回路によれば、起動時において位相制御することにより起動電流を低減させ、制動時において電気的な制動を行うことができるため、誘導電動機2を大型化しても、戻りばねを大きくすることもなく、高精度な流体吐出制御を行うことができる。
【0060】
また、直流制動のために別系統の回路を増やすことなく簡単な構成で安価に上記効果を達成することができる。
【0061】
さらに、一般的な三相交流を用い、他からの始動トルクの必要がなく定常時速度安定性に優れた汎用の三相誘導電動機2を用いて構成することができるため、より低価格で信頼性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における往復動ポンプの制御装置を示す概略回路図である。
【図2】図1の制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図3】図1の制御装置の電気的制御の一例を示すための概略図である。
【図4】図1の制御装置の電気的制御の一例を示すための概略図である。
【図5】図1の制御装置を適用した往復動ポンプの概略図である。
【符号の説明】
1 交流電源(三相交流電源)
2 誘導電動機(三相誘導電動機)
3 制御装置
41 作動部
42 戻りばね
D2 フリーホイルダイオード
PC1〜PC4 フォトカプラ
Q1〜Q5 トライアック
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a control device for a reciprocating pump for controlling a reciprocating pump for performing a pump operation by reciprocating an operating unit such as a diaphragm, a plunger, and a bellows based on driving of an induction motor connected to an AC power supply, and It relates to a reciprocating pump to which it is applied.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a reciprocating pump drives an induction motor such as a three-phase motor with electric power from an AC power supply such as a three-phase motor, and transmits a driving force of the induction motor to an operating unit such as a diaphragm, whereby the operating unit is pushed out and a predetermined amount of the driving force is pushed out. Discharge the fluid. When returning the operating portion to the original position, the power supply to the induction motor is stopped, and the pump load due to the reaction force against the discharge side pressure and the elasticity of the return spring or the like urged to return the operating portion to the original position. The negative force of the body is used (see Patent Document 1).
[0003]
Here, when the rotor of the induction motor is increased in size to increase the starting force in order to perform fluid discharge control with higher accuracy, it is necessary to increase the braking force. At this time, as a method of increasing the braking force, it is possible to respond by increasing the elastic force of the return spring.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-126052
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the elastic force of the return spring is increased, the return spring has a biasing force in a direction opposite to the moving direction of the operating portion driven by the induction motor, and thus there is a problem that the required starting torque of the induction motor increases. When the starting torque of the induction motor increases, the inertia also increases, and high-precision control cannot be achieved. In addition, increasing the elastic force of the return spring sometimes causes breakage of the return spring due to driving of the induction motor.
[0006]
Further, the induction motor needs to be intermittently driven each time the discharge operation of the reciprocating pump is performed, so that a large starting current flows each time, and the heat generation of the induction motor tends to increase.
[0007]
On the other hand, a method of electrically braking the induction motor is also conceivable, but a circuit of another system may be required to perform the braking, and the configuration is complicated. In addition, a method of controlling the induction motor using an inverter is also conceivable, but also in this case, the circuit configuration is complicated, and in addition, the device is often large and expensive, so that control of the reciprocating pump is difficult. In some cases it was difficult to apply.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the related art, and it is possible to perform high-precision fluid discharge control even when the size of an induction motor is increased, but to achieve a reciprocating motion that can be achieved with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a pump control device and a reciprocating pump to which the control device is applied.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The control device for a reciprocating pump according to the present invention is applied to a reciprocating pump for reciprocating an operating unit for discharging a fluid by driving an induction motor connected to an AC power supply, for controlling the reciprocating pump. A control device for a reciprocating pump, comprising: a triac interposed between the AC power supply and the induction motor; and a freewheel diode interposed in parallel with the induction motor. The phase control of the triac is performed at the time of starting, and the phase control is performed so that the triac is controlled to a single-phase half-wave at the time of braking of the induction motor, and the current is returned to the induction motor and the freewheel diode.
[0010]
In the control device for a reciprocating pump according to the present invention, a triac (also called a bidirectional thyristor) is interposed between the AC power supply and the induction motor. A triac is a semiconductor element that can be switched by one gate regardless of the polarity of a voltage. Like a thyristor, a triac is turned on when a current flows through the gate. However, once turned on, the triac does not turn off even if the gate current becomes zero. Must be zero. Since the reciprocating pump according to the present invention uses an AC power supply, it crosses zero (current becomes 0) in a half cycle and is turned off. Therefore, the phase is controlled by controlling the start signal based on the gate current based on the zero cross point.
[0011]
At the time of starting the induction motor, by performing such phase control, the starting current can be reduced, and the starting torque of the induction motor can be reduced.
[0012]
Also, the phase control is performed when the induction motor is braked. In the phase control at the time of braking, DC braking is performed by performing single-phase half-wave control of the induction motor (for example, rectifying only positive polarity (half cycle) for a single phase). In addition, during a period in which DC braking is not performed (in the above example, a period of negative polarity), a current generated by the power generation operation of the induction motor is fed to a free wheel diode (a freewheel diode, a bypass diode) interposed in parallel with the induction motor. (Also referred to as a diode) to cause a short circuit and reflux to discharge. As described above, since the DC braking and the recirculation / discharge are repeated every half cycle in which the polarity is changed, the braking can be performed more rapidly than when only the DC braking is performed.
[0013]
As described above, since the starting current is reduced by performing phase control at the time of starting and electric braking can be performed at the time of braking, even if the size of the induction motor is increased, the return spring is not increased, and Highly accurate fluid discharge control can be performed.
[0014]
Further, the above effects can be achieved at a low cost with a simple configuration without increasing the number of separate circuits for DC braking.
[0015]
Preferably, the AC power supply is a three-phase AC power supply, the induction motor is a three-phase induction motor, the triac is interposed for each phase, and the free wheel diode is the three-phase induction power supply. The two-phase induction motor is interposed in parallel with the two-phase induction motor, and during the braking, one phase of the two-phase induction motor is controlled while the other phase of the three-phase induction motor is stopped. Is configured.
[0016]
In this case, a general-purpose three-phase AC motor can be used, and a general-purpose three-phase induction motor that has excellent steady-state speed stability without the need for starting torque from others can be used. It is possible to maintain high performance. Also, at the time of braking, current is circulated in a circuit including a two-phase and free-wheel diode of a three-phase induction motor. At this time, since the two phases are connected in series, if only one phase is controlled in phase and the other phase is kept on, there is no need to perform phase control for two phases and synchronize. Therefore, control can be easily performed.
[0017]
Preferably, the photovoltaic device further comprises a photocoupler interposed between the AC power supply and the induction motor and detecting a zero-crossing time of the AC power supply, wherein the triac is controlled based on the zero-crossing time detected by the photocoupler. It is configured to
[0018]
As described above, the triac cannot be turned off without zero crossing. Therefore, it is necessary to detect the time of zero crossing. On the other hand, a photocoupler is an element that includes an LED and a phototransistor, and whose input side and output side are electrically insulated. By interposing such a photocoupler for zero-cross detection of an AC power supply, a circuit can be configured with a simple configuration without greatly changing the specification from the conventional configuration.
[0019]
Preferably, it further comprises a diode interposed between the AC power supply and the induction motor, and a protection triac interposed in parallel with the diode, and turns on the protection triac at startup, The circuit including the free wheel diode is turned on after the protection triac is turned off during braking.
[0020]
As described above, the triac cannot be turned off without zero crossing. Therefore, when the braking signal transmitted to the induction motor and the ON signal transmitted to the circuit including the free wheel diode are simultaneously transmitted, the induction motor may not completely shift to the braking control before the zero crossing. In this case, a short-circuit current may flow in the AC power supply, and an extra load is applied to the AC power supply, which is not preferable.
[0021]
For this reason, by turning on the triac at the time of starting, an AC current flows from the AC power supply, and by turning off the triac at the time of braking, only the current from the AC power supply flows through the diode, and the diode is short-circuited to the AC power supply. By turning on the circuit including the free wheel diode after preventing the current from flowing, it is possible to effectively prevent the short-circuit current from flowing into the AC power supply.
[0022]
Further, the reciprocating pump according to the present invention includes a control circuit for the reciprocating pump, an AC power supply, an operating unit for discharging fluid, and an induction motor for generating a driving force for reciprocating the operating unit. And an elastic body for urging the operating portion in a direction opposite to a moving direction of the induction motor driven by the driving.
[0023]
By performing the braking control using the biasing force of the elastic body while performing the control using the control circuit as described above, it is possible to perform more precise control. Control can be performed with higher precision without increasing the elastic force of
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a control device for a reciprocating pump according to an embodiment of the present invention.
[0025]
The control device 3 of the reciprocating pump according to the present embodiment is applied to a reciprocating pump that reciprocates an operating unit (discussed below) for discharging a fluid by driving an induction motor 2 connected to an AC power supply 1. A control device for a reciprocating pump for controlling a dynamic pump, comprising a triac Q1 to Q3 interposed between the AC power supply 1 and the induction motor 2, and interposed in parallel with the induction motor 2. A freewheel diode D2 for controlling the phase of the triacs Q1 to Q3 when the induction motor 2 is started, and controlling the phase for controlling the triac Q1 to perform a single-phase half-wave control during braking. 2 and the freewheel diode D2.
[0026]
The AC power supply 1 is a three-phase AC power supply (having R, S, and T phases), and the induction motor 2 is a three-phase induction motor (having U, V, and W phases). The triacs Q1 to Q3 are interposed for each phase (between the R and U phases, between the S and V phases, between the T and W phases), and the free wheel diode D2 is connected to the three-phase induction motor 2. And the other phase (W-phase) of the three-phase induction motor 2 is stopped and controlled at the time of braking, and the two-phase (U-phase and U-phase) And the V phase) of the induction motor 2 is configured to control the phase of any one phase (U phase). Further, in the present embodiment, a triac Q5 connected in series with the free wheel diode is provided so that a short-circuit current does not flow through the free wheel diode D2 except during braking.
[0027]
In the reciprocating pump control device 3 according to the present invention, triacs Q1 to Q3 (also referred to as bidirectional thyristors) are interposed between the AC power supply 1 and the induction motor 2 as shown in FIG. . The triacs Q1 to Q3 are semiconductor elements that can be switched by one gate regardless of the polarity of the voltage. Like the thyristor, the triacs Q1 to Q3 are turned on when a current flows through the gate (receiving a trigger signal). However, once turned on, the triacs Q1 to Q3 do not turn off even if the gate current becomes zero. To turn off, the current flowing through the triacs Q1 to Q3 needs to be zero. Since the reciprocating pump according to the present invention uses the AC power supply 1, the reciprocating pump is zero-crossed (current becomes 0) in a half cycle and is turned off. Therefore, the phase is controlled by controlling the start signal based on the gate current based on the zero cross point.
[0028]
FIG. 2 is a time chart showing the operation of the control device of FIG. 2A shows a start signal, FIGS. 2B to 2F show switching control states of the respective triacs Q1 to Q5, and FIG. 2G shows a state of the induction motor 2 by the triacs Q1 to Q5. It shows the change in the rotation speed. The triac Q4 will be described later. FIG. 3 is a diagram showing a voltage waveform of the induction motor during the phase control of FIG. FIG. 3A shows a voltage waveform at the time of startup, and FIG. 3B shows a voltage waveform for the U phase at the time of braking. The triac is not turned off immediately because an induction current is generated by the induction motor 2 even after the zero crossing, but for simplicity in FIG. 3, the induction by the induction motor 2 is ignored. is there. Although the phase angle is constant in FIG. 3 for simplicity, it may be changed so that the induction motor 2 is appropriately and optimally controlled as described later.
[0029]
As shown in FIG. 2A, start control of the induction motor 2 is performed by an external start signal (time t). 0 ). At this time, a start signal is transmitted to each gate of the triacs Q1 to Q3, and the above-described phase control is performed on the triacs Q1 to Q3 as shown in FIGS. 2 (b) to 2 (d). By performing the phase control as shown in FIG. 3A, the starting current can be reduced, and the starting torque of the induction motor 2 can be reduced. When the induction motor 2 reaches a predetermined rotation speed (time t 1 3) The triacs Q1 to Q3 are controlled to be in an on state (a state in which current flows in all phases), and the induction motor 2 operates in a constant manner to drive an operating portion (described later) of the reciprocating pump in the fluid discharge direction.
[0030]
After a predetermined period (time t 2 ), The braking control of the induction motor 2 is performed. The phase control is also performed when the induction motor 2 is braked. In the phase control at the time of braking, the induction motor 2 is subjected to the single-phase only half-wave rectification control (in this embodiment, the single-phase (U-phase) is rectified only to the positive polarity (half cycle) as shown in FIG. 3B). ) To perform DC braking. In addition, the triac Q5 interposed in series with the free wheel diode D2 (also referred to as a freewheeling diode or a bypass diode) is turned on (time t). 3 ). As a result, during the period in which the DC braking is not performed (the period of the negative polarity in the above example, that is, the period in which the waveform is a broken line in FIG. 3B), the current generated by the power generation action of the induction motor 2 is reduced. The freewheel diode D2 interposed in parallel with the induction motor 2 causes a short circuit and reflux, and discharges the generated current. That is, the current is circulated by the circuit including the two phases (U phase, V phase) and the free wheel diode D2 of the three-phase induction motor 2 (the remaining one phase (W phase) is stop control).
[0031]
At this time, since the two phases (U-phase and V-phase) are connected in series, only one phase (for the U-phase) is phase-controlled by the triac Q1, and the other phase (V-phase) is turned on by the triac Q2. If the state is maintained, phase control is performed for two phases (U phase and V phase) and there is no need to synchronize with each other, so that control can be easily performed. As described above, since the DC braking and the reflux / discharge are repeated every half cycle in which the polarity is changed, only the DC braking is performed, and the braking can be performed more rapidly than in the case where the discharging period is not provided.
[0032]
As described above, the starting current can be reduced by controlling the phase at the time of starting, and the electric braking can be performed at the time of braking. Therefore, even if the size of the induction motor 2 is increased, the return spring is not increased. In addition, highly accurate fluid discharge control can be performed.
[0033]
Further, the above effects can be achieved at a low cost with a simple configuration without increasing the number of separate circuits for DC braking.
[0034]
Furthermore, since it is possible to use a general-purpose three-phase induction motor 2 that uses a general three-phase alternating current, does not require any other starting torque, and has excellent steady-state speed stability, it can be configured at a lower cost and reliability. It is possible to maintain high performance.
[0035]
In the present embodiment, as described above, the embodiment using the three-phase AC power supply 1 and the three-phase induction motor 2 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The invention is also applicable to induction motors and other polyphase induction motors.
[0036]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a diode D1 interposed between the AC power supply 1 and the induction motor 2 and a protection triac Q4 interposed in parallel with the diode D1 are connected. The protection triac Q4 is turned on at the time of startup, and the circuit including the free wheel diode D2 is turned on after the protection triac Q4 is turned off at the time of braking.
[0037]
As described above, the triac cannot be turned off without zero crossing. Therefore, when the braking signal transmitted to the induction motor 2 and the ON signal transmitted to the circuit including the free wheel diode D2 are simultaneously transmitted, the induction motor 2 may not completely shift to the braking control before the zero crossing. is there. In this case, a short-circuit current may flow into the AC power supply 1 via the free wheel diode D2, and an unnecessary load is applied to the AC power supply 1, which is not preferable.
[0038]
Therefore, at the time of startup (time t 1 ) Turns on the triac Q4, so that an AC current flows from the AC power supply 1 and a braking operation (time t). 2 ), The triac Q4 is turned off so that only the current from the AC power supply 1 flows through the diode D1, and the diode D1 prevents short-circuit current from flowing into the AC power supply 1 (at time t). 3 By turning on the circuit including the free wheel diode D2, it is possible to effectively prevent a short-circuit current from flowing into the AC power supply 1.
[0039]
Time t 2 And t 3 (Dead time DT), it is possible to configure a more reliable control device.
[0040]
The dead time DT can be variously set in accordance with the characteristics of the triac. Further, the dead time DT can be made unnecessary or shortened by suitably monitoring the alternating current irrespective of hardware means or software means.
[0041]
Here, means for controlling each of the triacs Q1 to Q5 will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, further provided are photocouplers PC1 to PC3 interposed between the AC power supply 1 and the induction motor 2 and detecting a zero-cross time of the AC power supply 1, The triacs Q1 to Q5 are configured to perform control based on a zero crossing time detected by the photocouplers PC1 to PC3.
[0042]
In the case of FIG. 1, the photocouplers PC1 to PC3 that detect the zero-crossing time of the AC power supply 1 at the time of startup and at the time of constant operation (during three-phase operation) are used to detect each phase of the three-phase AC power supply 1 independently. The photocouplers PC1 to PC3 are star-connected in correspondence with the star-connected three-phase AC power supply 1. Further, in order to detect a zero-crossing time of the AC power supply 1 (U-phase for controlling the phase) during braking (during single-phase operation), the photocoupler PC4 is connected to the U-phase of the induction motor 2 connected in series. It is interposed in parallel with the V phase. As shown in FIG. 1, the diode D4 is interposed in series with the photocoupler PC4 in a direction in which only the polarity direction current of the phase control in the U phase at the time of braking is passed. The generated current is configured not to flow through the photocoupler PC4.
[0043]
As described above, the triacs Q1 to Q5 cannot be turned off without zero crossing. Therefore, it is necessary to detect the time of zero crossing. On the other hand, each of the photocouplers PC1 to PC3 is an element including an LED and a phototransistor, and whose input side and output side are electrically insulated. By interposing such photocouplers PC1 to PC3 for zero-cross detection of the AC power supply 1, it is possible to configure a circuit with a simple configuration without greatly changing specifications from the conventional configuration.
[0044]
Here, a specific example for controlling using the photocouplers PC1 to PC4 will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of electrical control of the control device of FIG. In the present embodiment, a power supply voltage detector 31 that detects a power supply voltage between the respective phases of the three-phase AC power supply 1, a voltage detected by the power supply voltage detector 31, and signals from the photocouplers PC1 to PC4. And a start signal, and a CPU 32 for outputting a trigger signal to the triacs Q1 to Q5 for suitably controlling.
[0045]
The power supply voltage detector 31 detects a power supply voltage between the phases of the AC power supply 1 and transmits it to the CPU 32. The CPU 32 calculates an optimum phase angle according to the voltage detected by the power supply voltage detector 31 based on the zero cross signal detected by the photocouplers PC1 to PC4, and outputs a trigger signal to each of the triacs Q1 to Q5. Send. As the phase angle changes, the heat generation and the stop accuracy of the induction motor 2 change. In the present embodiment, the CPU 32 adjusts each power supply voltage according to each power supply voltage so that the optimum value obtained by an experiment or the like is obtained. It has table data and checks the table data with the voltage value detected by the power supply voltage detector 31 to adjust the trigger signal.
[0046]
Further, the photocoupler PC4 detects a zero-cross signal after a predetermined fixed period as a starting point of the braking control, and based on this, controls the phase of the triac Q1 to turn off each of the triacs Q3 and Q4, After the time DT, the triac Q5 is zero-cross started.
[0047]
Note that the phase control at the time of starting and braking, the transition timing to the constant operation, the braking timing, and the control of the dead time DT may be set externally or may be set internally in advance.
[0048]
By optimizing the settings of the CPU 32, it is possible to configure the control circuit 3 of the reciprocating pump that is more stable and easy to change the settings.
[0049]
Further, in the present embodiment, the diode D1 and the protection triac Q4 are interposed for short-circuit prevention. However, by optimizing the control in the CPU 32 as described above, these elements are not necessarily required. , A simpler configuration can be achieved.
[0050]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, electrical control (software control) is performed using the CPU 32, but mechanical control is performed using a circuit configuration using elements such as a capacitor and a comparator. (In terms of hardware).
[0051]
Next, a reciprocating pump to which the control device of the present embodiment is applied will be described. FIG. 5 is a schematic diagram of a reciprocating pump to which the control device of FIG. 1 is applied. In FIG. 5, only the pump section 4 is shown as an enlarged sectional view, and other configurations are shown in a block diagram, and details are omitted. Also in FIG. 5, the AC power supply 1 has three phases, but the connection is omitted and conceptually shown.
[0052]
As shown in FIG. 5, the reciprocating pump according to the present embodiment includes a control circuit 3 for the reciprocating pump, an AC power supply 1, a pump head unit 4 including an operating unit 41 for discharging fluid, and A motor including an induction motor 2 for generating a driving force for reciprocating the operating portion 41 and a return spring 42 which is an elastic body for urging the operating portion 41 in a direction opposite to a moving direction of the induction motor 2 when driven. It is.
[0053]
The pump head section 4 includes the above-described operating section 41 and the return spring 42, an inflow transport section 43 having an inflow-side transport path through which fluid flows, and a discharge side having a discharge-side transport path through which the fluid is discharged by the operating section 41. And a transport unit 44. The operating section 41 includes a shaft section 411 that reciprocates by driving the induction motor 2 and a diaphragm 412 that is a contact section with a fluid.
[0054]
The reciprocating pump shown in FIG. 5 further includes a linear motion converting mechanism 5 such as a cam mechanism and a rack and pinion mechanism for converting the rotational motion of the induction motor 2 into a linear motion.
[0055]
When the induction motor 2 is started from the AC power supply 1 via the control device 3 by the start signal, the rotational motion caused by the drive of the induction motor 2 is converted into a linear motion by a linear motion converting mechanism 5 such as a cam mechanism, and the pump head is driven. The shaft section 411 of the section 4 is moved in a direction in which the diaphragm 412 is pressed. Since the diaphragm 412 is pressed by the shaft portion 411, the fluid flowing into the pump head portion 4 is discharged through the discharge-side transport path of the discharge-side transport portion 44. In addition, the return spring 42 is urged in a direction in which the shaft 411 is separated from the diaphragm 412 by the movement of the shaft 411 toward the diaphragm 412.
[0056]
When the braking of the induction motor 2 is controlled by the control device 3, the induction motor 2 is electrically braked, and the shaft 411 moves in a direction away from the diaphragm 412 by the urging force of the return spring 42. As a result, the diaphragm 412 also has a reduced pressing force from the shaft portion 411 and is pushed back toward the shaft portion 411 by the reaction force of the fluid flowing from the inflow-side transport path of the inflow-side transport portion 43. At this time, the fluid from the inflow side transport unit 43 is stored in the pump head unit 4 as a discharge amount when the operating unit 42 operates next time.
[0057]
As described above, by performing the braking control using the biasing force of the elastic return spring 42 while performing the control using the control circuit 3 as described above, more accurate control can be performed, and Even if the size of the induction motor 2 is increased, higher-precision control can be performed without increasing the elastic force of the return spring 42, which is an elastic body.
[0058]
The operating section 41 is applicable not only to the case where the shaft section 411 and the diaphragm 412 are used, but also to any type of reciprocating pump such as a plunger type or a type using a bellows.
[0059]
【The invention's effect】
According to the control circuit of the reciprocating pump according to the present invention, the starting current can be reduced by performing phase control at the time of starting, and electric braking can be performed at the time of braking. Thus, the fluid discharge control can be performed with high accuracy without increasing the size of the return spring.
[0060]
Further, the above effects can be achieved at a low cost with a simple configuration without increasing the number of separate circuits for DC braking.
[0061]
Furthermore, since it is possible to use a general-purpose three-phase induction motor 2 that uses a general three-phase alternating current, does not require any other starting torque, and has excellent steady-state speed stability, it can be configured at a lower cost and reliability. It is possible to maintain high performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing a control device of a reciprocating pump according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a time chart illustrating an operation of the control device of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of electrical control of the control device of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of electrical control of the control device of FIG. 1;
FIG. 5 is a schematic diagram of a reciprocating pump to which the control device of FIG. 1 is applied.
[Explanation of symbols]
1 AC power supply (three-phase AC power supply)
2 Induction motor (three-phase induction motor)
3 control device
41 Working part
42 Return spring
D2 free wheel diode
PC1 to PC4 Photocoupler
Q1 to Q5 Triac

Claims (5)

交流電源に接続された誘導電動機の駆動により流体を吐出するための作動部を往復動させる往復動ポンプに適用され、当該往復動ポンプを制御するための往復動ポンプの制御装置であって、
前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装されたトライアックと、前記誘導電動機と並列に介装されたフリーホイルダイオードとを有し、
前記誘導電動機の起動時に、前記トライアックを位相制御し、前記誘導電動機の制動時に、前記トライアックを単相半波制御すべく位相制御するとともに前記誘導電動機および前記フリーホイルダイオードに電流を還流させることを特徴とする往復動ポンプの制御装置。
A control device for a reciprocating pump applied to a reciprocating pump for reciprocating an operating unit for discharging a fluid by driving an induction motor connected to an AC power supply, for controlling the reciprocating pump,
A triac interposed between the AC power supply and the induction motor, and a free wheel diode interposed in parallel with the induction motor,
When starting the induction motor, controlling the phase of the triac, and controlling the phase of the triac to perform a single-phase half-wave control while braking the induction motor, and circulating a current to the induction motor and the freewheel diode. Characteristic reciprocating pump control device.
前記交流電源は、三相交流電源であるとともに、前記誘導電動機は、三相誘導電動機であり、
前記トライアックは、各相毎に介装され、前記フリーホイルダイオードは、前記三相誘導電動機のいずれか二相と並列に介装され、前記制動時に、前記三相誘導電動機の他の一相を停止制御するとともに、前記二相の誘導電動機のうちいずれか一相を位相制御することを特徴とする請求項1記載の往復動ポンプの制御装置。
The AC power supply is a three-phase AC power supply, and the induction motor is a three-phase induction motor,
The triac is interposed for each phase, the free wheel diode is interposed in parallel with any two phases of the three-phase induction motor, and the other phase of the three-phase induction motor at the time of braking. The control device for a reciprocating pump according to claim 1, wherein stop control is performed and one of the two-phase induction motors is phase-controlled.
前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装され、前記交流電源のゼロクロス時を検出するフォトカプラをさらに具備し、
前記トライアックは、前記フォトカプラで検出されたゼロクロス時に基づいて制御することを特徴とする請求項1または2記載の往復動ポンプの制御装置。
It further includes a photocoupler that is interposed between the AC power supply and the induction motor, and detects a zero-crossing time of the AC power supply,
3. The control device for a reciprocating pump according to claim 1, wherein the triac is controlled based on a zero-crossing time detected by the photocoupler.
前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装されたダイオードと、当該ダイオードに並列に介装された保護用トライアックとをさらに具備し、
前記起動時に当該保護用トライアックをオンし、前記制動時に前記保護用トライアックをオフした後に前記フリーホイルダイオードを含む回路をオンすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の往復動ポンプの制御装置。
A diode interposed between the AC power supply and the induction motor, and a protection triac interposed in parallel with the diode,
The reciprocating motion according to any one of claims 1 to 3, wherein the protection triac is turned on at the time of starting, and the circuit including the free wheel diode is turned on after turning off the protection triac at the time of braking. Pump control device.
請求項1〜4のいずれかに記載の往復動ポンプの制御回路と、
交流電源と、
流体を吐出するための作動部と、
前記作動部を往復動させる駆動力を生じさせる誘導電動機と、
前記作動部を前記誘導電動機の駆動による移動方向とは反対方向に付勢する弾性体とを具備することを特徴とする往復動ポンプ。
A control circuit for the reciprocating pump according to any one of claims 1 to 4,
AC power supply,
An operating part for discharging a fluid,
An induction motor for generating a driving force for reciprocating the operating portion,
An elastic body for urging the operating portion in a direction opposite to a moving direction of the induction motor driven by the induction motor.
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