JP2012026430A - Drive control circuit for displacement pump and the displacement pump - Google Patents
Drive control circuit for displacement pump and the displacement pump Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012026430A JP2012026430A JP2010282270A JP2010282270A JP2012026430A JP 2012026430 A JP2012026430 A JP 2012026430A JP 2010282270 A JP2010282270 A JP 2010282270A JP 2010282270 A JP2010282270 A JP 2010282270A JP 2012026430 A JP2012026430 A JP 2012026430A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse signal
- moving body
- circuit
- drive coil
- level
- 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
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電磁式直動アクチュエータの駆動コイルへの給電を行なう容積型ポンプの駆動制御回路、およびポンプ室の容量を変化させるための可動体を電磁式直動アクチュエータによって駆動する容積型ポンプに関する。 The present invention relates to a drive control circuit for a positive displacement pump that feeds power to a drive coil of an electromagnetic linear actuator, and a positive displacement pump that drives a movable body for changing the capacity of a pump chamber by an electromagnetic linear actuator. .
ポンプ室の容積を変化させるためのダイヤフラムなどの可動体と、この可動体を往復動させるための電磁式直動アクチュエータを備える容積型ポンプが知られている。特許文献1に記載の容積型ポンプでは、電磁式直動アクチュエータは、筒状の駆動コイルと、駆動コイルの内側に挿入された磁性材料からなる移動体と、駆動コイルの軸線方向の両側に配置されたマグネットを備えており、駆動コイルに電力が供給されると、駆動コイルおよび移動体が電磁コイルとして機能し、電磁コイルとマグネットとの間に発生する電磁力(軸吸引力または磁気反発力)によって移動体が軸線方向へ移動する。可動体は移動体に取り付けられており、移動体の移動によって変位させられて、ポンプ室の容積を変化させる。
2. Description of the Related Art A positive displacement pump including a movable body such as a diaphragm for changing the volume of a pump chamber and an electromagnetic linear actuator for reciprocating the movable body is known. In the positive displacement pump described in
容積型ポンプの消費電力を低減させるためには、駆動コイルの消費電力を抑えることが必要となる。しかし、駆動コイルの消費電力を抑えることが可能な駆動制御回路は提案されていないのが現状である。 In order to reduce the power consumption of the positive displacement pump, it is necessary to suppress the power consumption of the drive coil. However, at present, no drive control circuit capable of suppressing the power consumption of the drive coil has been proposed.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、消費電力を低減することができる容積型ポンプの駆動制御回路および容積型ポンプを提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a drive control circuit for a positive displacement pump and a positive displacement pump capable of reducing power consumption.
上記の課題を解決するために、本発明は、
ポンプ室の容積を変化させる可動体に接続されている電磁式直動アクチュエータの移動体を、前記電磁式直動アクチュエータの駆動コイルを励磁することにより発生する電磁力によって、前記ポンプ室の容積が第1容積となる第1位置および当該ポンプ室の容積が前記第1容積よりも大きい第2容積となる第2位置との間で直線往復移動させる容積型ポンプの駆動制御回路であって、
前記移動体を前記第1位置および前記第2位置の間で直線往復移動させる往復駆動周期で、当該往復駆動周期の1/2以下の第1パルス幅のハイレベルまたはローレベルの第1パルス信号を1回出力する第1パルス信号発生回路と、
前記第1パルス信号の信号レベルが変化する変化時点で前記第1パルス幅よりも短い第2パルス幅のハイレベルまたはローレベルの第2パルス信号を出力する第2パルス信号発生回路と、
前記第1パルス信号がハイレベルおよびローレベルのいずれか一方となっている間、前記駆動コイルへ供給される励磁電流の方向を第1方向に維持するとともに、前記第1パルス信号がハイレベルおよびローレベルのいずれか他方となっている間、前記励磁電流の方向を前記第1方向とは反対の第2方向に維持する当該励磁電流の電流方向切替回路と、
前記第2パルス信号が前記変化時点で出力された信号レベルとなっている間、前記励磁電流の大きさを第1電流値に維持するとともに、前記第2パルス信号の信号レベルが前記
変化時点で出力された信号レベルとは異なる信号レベルとなっている間、前記励磁電流の大きさを前記第1電流値よりも小さい前記第2電流値に維持する定電流制御回路と、
を備えていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
The volume of the pump chamber is reduced by the electromagnetic force generated by exciting the moving body of the electromagnetic linear actuator connected to the movable body that changes the volume of the pump chamber by exciting the drive coil of the electromagnetic linear actuator. A drive control circuit for a positive displacement pump that linearly reciprocates between a first position that is a first volume and a second position that is a second volume in which the volume of the pump chamber is larger than the first volume,
A high-level or low-level first pulse signal having a first pulse width equal to or less than ½ of the reciprocating driving cycle in a reciprocating driving cycle in which the movable body is linearly reciprocated between the first position and the second position. A first pulse signal generation circuit that outputs
A second pulse signal generation circuit that outputs a second pulse signal having a high or low level with a second pulse width shorter than the first pulse width when the signal level of the first pulse signal changes;
While the first pulse signal is at one of high level and low level, the direction of the excitation current supplied to the drive coil is maintained in the first direction, and the first pulse signal is at high level and A current direction switching circuit for the exciting current that maintains the direction of the exciting current in a second direction opposite to the first direction while the other is at the low level;
While the second pulse signal is at the signal level output at the change time, the magnitude of the excitation current is maintained at the first current value, and the signal level of the second pulse signal is changed at the change time. A constant current control circuit that maintains the magnitude of the excitation current at the second current value smaller than the first current value while the signal level is different from the output signal level;
It is characterized by having.
本発明によれば、第1パルス信号発生回路から出力される第1パルス信号の信号レベルがハイレベルおよびローレベルのいずれか一方となっている間は、電流方向切替回路によって駆動コイルに第1方向の励磁電流が供給される。従って、駆動コイルへの励磁により発生する電磁力によって、移動体を第1位置から第2位置、あるいは、第2位置から第1位置へ移動させることができる。また、第1パルス信号の信号レベルがハイレベルおよびローレベルのいずれか他方に切り替わり、その信号レベルが維持されている間は、電流方向切替回路によって駆動コイルに第2方向の励磁電流が供給されるので、第1パルス信号の信号レベルがハイレベルおよびローレベルのいずれか一方となっている間とは逆方向の電磁力が発生する。従って、移動体を第2位置から第1位置へ、あるいは、第1位置から第2位置へ移動させることができる。 According to the present invention, while the signal level of the first pulse signal output from the first pulse signal generation circuit is one of the high level and the low level, the current direction switching circuit causes the drive coil to Directional excitation current is supplied. Therefore, the moving body can be moved from the first position to the second position or from the second position to the first position by the electromagnetic force generated by the excitation of the drive coil. Further, while the signal level of the first pulse signal is switched to either the high level or the low level, and the signal level is maintained, the excitation current in the second direction is supplied to the drive coil by the current direction switching circuit. Therefore, an electromagnetic force in the opposite direction to that generated while the signal level of the first pulse signal is either the high level or the low level is generated. Therefore, the moving body can be moved from the second position to the first position or from the first position to the second position.
ここで、第2パルス信号発生回路は、第1パルス信号の信号レベルが変化する変化時点(第1パルス信号の立ち上がり時点および立ち下がり時点)で第1パルス幅よりも短い第2パルス幅のハイレベルまたはローレベルの第2パルス信号を出力するとともに、定電流制御回路は、第2パルス信号が、変化時点で出力された信号レベルとなっている間、励磁電流の大きさを第1電流値に維持するとともに、第2パルス信号の信号レベルが変化時点で出力された信号レベルとは異なる信号レベルとなっている間、励磁電流の大きさを第1電流値よりも小さい第2電流値に維持する。この結果、移動体を第1位置から第2位置へ移動させる間に、あるいは、第2位置から第1位置へ移動させる間に、駆動コイルに供給される励磁電流の電流値は段階的に減少する。従って、一定の大きさの励磁電流を駆動コイルに供給し続ける場合と比較して、容積型ポンプの消費電力を抑えることができる。 Here, the second pulse signal generation circuit has a second pulse width high that is shorter than the first pulse width at the time of change when the signal level of the first pulse signal changes (rising time and falling time of the first pulse signal). In addition to outputting the second pulse signal at the level or low level, the constant current control circuit sets the magnitude of the excitation current to the first current value while the second pulse signal is at the signal level output at the time of change. And the magnitude of the excitation current is set to a second current value smaller than the first current value while the signal level of the second pulse signal is different from the signal level outputted at the time of change. maintain. As a result, while moving the moving body from the first position to the second position, or while moving the moving body from the second position to the first position, the current value of the excitation current supplied to the drive coil decreases stepwise. To do. Therefore, the power consumption of the positive displacement pump can be suppressed as compared with a case where an excitation current having a constant magnitude is continuously supplied to the drive coil.
本発明において、前記第1パルス信号の信号レベルが変化する前記変化時点で前記第2パルス幅よりも長く前記第1パルス幅よりも短い第3パルス幅のハイレベルまたはローレベルの第3パルス信号を出力する第3パルス信号発生回路と、前記第3パルス信号が前記変化時点で出力された信号レベルとは異なる信号レベルとなっている間、前記励磁電流の大きさを前記定電流制御回路による設定に優先して零とするパワーセーブ回路と、を有していることが望ましい。このようにすれば、第3パルス信号発生回路から出力される第3パルス信号は、その第3パルス幅が第2パルス幅よりも長く第1パルス幅よりも短いので、第2パルス信号が、変化時点で出力された信号レベルとは異なる信号レベルとなっている間に、第3パルス信号の信号レベルが、変化時点で出力された信号レベルとは異なる信号レベルとなる。また、第3パルス信号の信号レベルが、変化時点で出力された信号レベルとは異なる信号レベルとなると、パワーセーブ回路が、駆動コイルへ供給される励磁電流を零とする。この結果、移動体を第1位置から第2位置に移動させる間、あるいは、第2位置から第1位置へ移動させる間に、定電流制御回路によって第1電流値から第2電流値へと減少させた励磁電流の大きさを、更に、パワーセーブ回路によって零へと減少させることができる。従って、消費電力を抑制する効果が高い。 In the present invention, a third pulse signal having a high level or a low level having a third pulse width that is longer than the second pulse width and shorter than the first pulse width at the time of change when the signal level of the first pulse signal changes. And a third pulse signal generation circuit that outputs a signal level of the excitation current while the third pulse signal has a signal level different from the signal level output at the time of the change. It is desirable to have a power save circuit that makes zero prior to setting. In this way, the third pulse signal output from the third pulse signal generation circuit has a third pulse width longer than the second pulse width and shorter than the first pulse width. While the signal level is different from the signal level output at the time of change, the signal level of the third pulse signal is different from the signal level output at the time of change. Further, when the signal level of the third pulse signal becomes a signal level different from the signal level output at the time of change, the power saving circuit sets the excitation current supplied to the drive coil to zero. As a result, the constant current control circuit decreases the first current value to the second current value while moving the moving body from the first position to the second position or while moving the moving body from the second position to the first position. The magnitude of the excited excitation current can be further reduced to zero by the power saving circuit. Therefore, the effect of suppressing power consumption is high.
本発明において、駆動制御回路の製造コストを抑制するためには、前記電流方向切替回路、前記定電流制御回路および前記パワーセーブ回路は、1つのICに構成されているものを用いることが望ましい。 In the present invention, in order to reduce the manufacturing cost of the drive control circuit, it is desirable to use the current direction switching circuit, the constant current control circuit, and the power save circuit that are configured in one IC.
本発明において、前記往復駆動周期の1/2の基準周期で、当該基準周期の1/2の基準パルス幅のハイレベルの基準パルス信号を出力する基準パルス信号発生回路を有しており、前記第1パルス信号発生回路は、前記基準パルス信号に基づいて前記第1パルス幅が前記往復駆動周期の1/2の第1パルス信号を生成する分周回路であり、前記電流方向切
替回路は、Hブリッジ回路から構成されており、前記第1パルス信号発生回路および第2パルス信号発生回路は、それぞれ単安定マルチバイブレータ回路から構成されており、前記基準パルス信号の立ち上がりエッジを前記変化時点としていることが望ましい。このようにすれば、駆動制御回路の製造コストを抑制できる。
In the present invention, a reference pulse signal generation circuit that outputs a high-level reference pulse signal having a reference pulse width that is ½ of the reference period in a reference period that is ½ of the reciprocating drive period, The first pulse signal generation circuit is a frequency dividing circuit that generates a first pulse signal having a first pulse width that is ½ of the reciprocating drive period based on the reference pulse signal, and the current direction switching circuit includes: The first pulse signal generation circuit and the second pulse signal generation circuit are each composed of a monostable multivibrator circuit, and the rising edge of the reference pulse signal is the change time point. It is desirable. In this way, the manufacturing cost of the drive control circuit can be suppressed.
次に、本発明の容積型ポンプは、
ポンプ室の容積を変化させる可動体と、
前記可動体に接続された移動体および前記移動体を駆動するための電磁力を発生させるための駆動コイルを備える電磁式直動アクチュエータと、
上記の駆動制御回路とを有し、
前記駆動制御回路によって、前記電磁式直動アクチュエータの駆動コイルを励磁して、前記移動体を前記ポンプ室の容積が第1容積となる第1位置および当該ポンプ室の容積が前記第1容積よりも大きい第2容積となる第2位置との間で直線往復移動させることを特徴とする。
Next, the positive displacement pump of the present invention is
A movable body that changes the volume of the pump chamber;
An electromagnetic linear motion actuator comprising a moving body connected to the movable body and a drive coil for generating an electromagnetic force for driving the moving body;
Having the above drive control circuit,
The drive control circuit excites the drive coil of the electromagnetic linear actuator, and the movable body has a first position where the volume of the pump chamber becomes the first volume, and the volume of the pump chamber is greater than the first volume. It is characterized by linearly reciprocating between the second position having a larger second volume.
本発明によれば、ポンプ室の容積を第1容積から第2容積に変化させる間において、あるいは、ポンプ室の容積を第2容積から第1容積に変化させる間において、電磁式直動アクチュエータの駆動コイルに供給される励磁電流の電流値が段階的に減少する。従って、これらの間に一定の大きさの励磁電流を駆動コイルに供給し続ける場合と比較して、容積型ポンプの消費電力を抑えることができる。 According to the present invention, during the change of the volume of the pump chamber from the first volume to the second volume or during the change of the volume of the pump chamber from the second volume to the first volume, The current value of the excitation current supplied to the drive coil decreases stepwise. Therefore, the power consumption of the positive displacement pump can be suppressed as compared with the case where a constant excitation current is continuously supplied to the drive coil.
本発明において、前記駆動コイルが励磁されていない状態において、磁力によって前記移動体を前記第1位置または前記第2位置に選択的に保持するためのマグネットを有していることが望ましい。このようなマグネットを有していれば、ポンプ室の容積を第1容積から第2容積に変化させる際に、移動体を磁気的な吸引力に抗して第1位置から第2位置の側に離間させる必要があるので、移動体を第1位置から離すために大きな電磁力が必要となり、励磁開始時点の励磁電流は大きなものとなる。しかし、移動体が第1位置から離れた後には磁気的な吸引力は距離の二乗に反比例して弱まる。また、その一方で、移動体が第2位置に近づくに従って、移動体を第2位置に保持する磁気的な吸引力が距離の二乗に反比例して強まる。従って、駆動コイルに供給する励磁電流の電流値を段階的に減少させながら移動体を第1位置から第2位置まで移動させることが容易となる。同様に、ポンプ室の容積を第2容積から第1容積に変化させる際においても、駆動コイルに供給する励磁電流の電流値を段階的に減少させながら、第2位置から第1位置へ移動させることが容易となる。 In the present invention, it is desirable to have a magnet for selectively holding the moving body at the first position or the second position by a magnetic force when the drive coil is not excited. With such a magnet, when the volume of the pump chamber is changed from the first volume to the second volume, the moving body is moved from the first position to the second position against the magnetic attractive force. Therefore, a large electromagnetic force is required to move the moving body away from the first position, and the excitation current at the start of excitation becomes large. However, after the moving body leaves the first position, the magnetic attractive force weakens in inverse proportion to the square of the distance. On the other hand, as the moving body approaches the second position, the magnetic attractive force that holds the moving body at the second position increases in inverse proportion to the square of the distance. Therefore, it becomes easy to move the moving body from the first position to the second position while gradually decreasing the current value of the excitation current supplied to the drive coil. Similarly, when the volume of the pump chamber is changed from the second volume to the first volume, the current value of the excitation current supplied to the drive coil is gradually decreased and moved from the second position to the first position. It becomes easy.
本発明において、前記電磁式直動アクチュエータは、アクチュエータケースと、前記アクチュエータケースによって直動可能に支持されている移動体と、磁極面が前記移動体の移動方向に平行になるように前記移動体に取り付けた前記マグネットと、前記アクチュエータケースに取り付けられているヨークと、前記マグネットの前記磁極面に一定のギャップで対峙する対峙面が形成されるように、前記移動体の移動方向と直交する方向で前記ヨークに巻き回されている前記駆動コイルとを有し、前記ヨークは、前記移動体が前記第1位置に位置する状態において前記マグネットとのギャップが最小になる第1突部と、前記移動体が前記第2位置に位置する状態において前記マグネットとのギャップが最小になる第2突部と、を備えていることが望ましい。このようにすれば、マグネットは、移動体の移動方向と平行な磁極面を備え、駆動コイルは移動体の移動方向と直交する方向に巻き回された状態でマグネットの磁極面と対向している。従って、駆動コイルを励磁すると、駆動コイルを流れる励磁電流の向きとマグネットの磁界の方向とが直交してローレンツ力が発生する。ここで、ローレンツ力を利用すれば、駆動コイルおよびヨークを電磁コイル(電磁石)として機能させて移動体および可動体の推力を得る場合と比較して小さな励磁電流で所望の推力を得ることができる。また、駆動コイルはヨークに巻き回されているので
、駆動コイルを励磁すると、駆動コイルおよびヨークは電磁コイル(電磁石)として機能し、電磁コイルとマグネットとの間に電磁的な吸引力および電磁的な反発力が発生する。この結果、ローレンツ力と、電磁的な吸引力または電磁的な反発力とを可動体の推力とすることができるので、駆動コイルに供給する励磁電流を小さくできる。
In the present invention, the electromagnetic linear actuator includes an actuator case, a moving body supported by the actuator case so as to be linearly movable, and the moving body so that a magnetic pole surface is parallel to a moving direction of the moving body. A direction orthogonal to the moving direction of the moving body so that the magnet attached to the actuator case, the yoke attached to the actuator case, and the facing surface facing the magnetic pole surface of the magnet with a certain gap are formed. And the drive coil wound around the yoke, wherein the yoke has a first protrusion that minimizes a gap with the magnet in a state where the movable body is located at the first position; A second protrusion that minimizes a gap with the magnet in a state where the movable body is located at the second position. Desirable. In this way, the magnet has a magnetic pole surface parallel to the moving direction of the moving body, and the drive coil faces the magnetic pole surface of the magnet while being wound in a direction perpendicular to the moving direction of the moving body. . Accordingly, when the drive coil is excited, the direction of the excitation current flowing through the drive coil and the direction of the magnetic field of the magnet are orthogonal to generate a Lorentz force. Here, if the Lorentz force is used, a desired thrust can be obtained with a small excitation current compared to the case where the driving coil and the yoke function as electromagnetic coils (electromagnets) to obtain the thrust of the moving body and the movable body. . Further, since the drive coil is wound around the yoke, when the drive coil is excited, the drive coil and the yoke function as an electromagnetic coil (electromagnet), and an electromagnetic attractive force and electromagnetic force are generated between the electromagnetic coil and the magnet. Repulsive force is generated. As a result, the Lorentz force and the electromagnetic attractive force or the electromagnetic repulsive force can be used as the thrust of the movable body, so that the excitation current supplied to the drive coil can be reduced.
本発明において、前記可動体は、ダイヤフラムであり、前記第1位置では、前記ポンプ室の容積が最小となり、前記第2位置では、前記ポンプ室の容積が最大となることが望ましい。このようにすれば、電磁式直動アクチュエータによって容積型ポンプを効率良く駆動できる。 In the present invention, it is preferable that the movable body is a diaphragm, and the volume of the pump chamber is minimum at the first position, and the volume of the pump chamber is maximum at the second position. In this way, the positive displacement pump can be efficiently driven by the electromagnetic linear actuator.
本発明によれば、駆動制御回路は、電磁式直動アクチュエータの移動体を第1位置から第2位置へ移動させてポンプ室を拡大する間に、或いは、電磁式直動アクチュエータの移動体を第2位置から第1位置へ移動させてポンプ室を縮小する間に、電磁式直動アクチュエータの駆動コイルに供給される励磁電流の電流値を段階的に減少させる。従って、一定の大きさの励磁電流を駆動コイルに供給し続ける場合と比較して、容積型ポンプの消費電力を抑えることができる。 According to the present invention, the drive control circuit moves the moving body of the electromagnetic linear motion actuator from the first position to the second position to enlarge the pump chamber, or moves the moving body of the electromagnetic linear motion actuator. While moving the pump chamber from the second position to the first position and reducing the pump chamber, the current value of the excitation current supplied to the drive coil of the electromagnetic linear actuator is decreased stepwise. Therefore, the power consumption of the positive displacement pump can be suppressed as compared with a case where an excitation current having a constant magnitude is continuously supplied to the drive coil.
図面を参照しながら、本発明を適用した容積型ポンプを説明する。 A positive displacement pump to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
(全体構成)
図1は、本発明を適用した容積型ポンプの外観斜視図である。図2は図1の容積型ポンプの縦断面図である。容積型ポンプ1は、ポンプユニット2と、このポンプユニット2の下方に並列に配置された電磁式直動アクチュエータ3およびアクティブバルブ4を備えている。なお、以下の説明では、電磁式直動アクチュエータ3およびアクティブバルブ4が並んでいる方向を装置幅方向とし、この装置幅方向および上下方向と直交する方向を装置前後方向とする。電磁式直動アクチュエータ3は装置幅方向の左側に配置されており、アクティブバルブ4は装置幅方向の右側に配置されている。ポンプユニット2の左側部分には上方に突出する流出管5が設けられており、流出管5の上端開口は流体出口5aとなっている。アクティブバルブ4の下方には、流入管6が設けられており、流入管6の下端開口は流体入口6aとなっている。電磁式直動アクチュエータ3およびアクティブバルブ4はポンプ駆動制御回路7によって駆動制御される。ポンプ駆動制御回路7は、電磁式直動アクチュエータの駆動制御回路70を備えている。
(overall structure)
FIG. 1 is an external perspective view of a positive displacement pump to which the present invention is applied. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the positive displacement pump of FIG. The
図2に示すように、ポンプユニット2の内部にはポンプ室8が形成されている。流体入口6aとポンプ室8の間には流入側流路9が形成されており、流入側流路9には、この流入側流路9を開閉するアクティブバルブ4が配置されている。ポンプ室8と流体出口5aの間には流出側流路10が形成されている。流出側流路10には流体の逆流を防止するための逆止弁11が配置されている。
As shown in FIG. 2, a
ポンプ室8の底面はダイヤフラム(可動体)12によって規定されており、電磁式直動アクチュエータ3によってダイヤフラム12を往復動させることによりポンプ室8の容積が変化する。すなわち、容積型ポンプ1は、アクティブバルブ4を開けてポンプ室8の容積を拡大することによって流体入口6aからポンプ室8に流体を吸引し、アクティブバルブ4を閉めてポンプ室8の容積を縮小することによってポンプ室8に吸引した流体を流体出口5aから吐出する。
The bottom surface of the
(ポンプユニット)
図3は容積型ポンプ1の分解斜視図である。図2、図3を参照して、ポンプユニット2を説明する。ポンプユニット2は、上側ハウジング21と、上側ハウジング21の下方に配置された下側ハウジング22を有している。
(Pumping unit)
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
上側ハウジング21は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂から形成されている。流出管5は、上側ハウジング21の上端面の左側部分から上方に突出している。上側ハウジング21の下端面の左側部分には、図2に示すように、上方に窪む円形の第1凹部211が設けられている。第1凹部211の天井面の中央部分には流出管5に連通する第1流路212の下端開口212aが露出している。
The
下側ハウジング22は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂から形成されている。上端面の左側部分には上側ハウジング21の第1凹部211と嵌合する円形の上側突出部221が形成されている。上側突出部221の中央部分には、下方に窪む円形の第2凹部222が形成されている。上側突出部221は第1凹部211に嵌め込まれており、上側ハウジング21の第1凹部211と下側ハウジング22の第2凹部222によって流出管5と同軸に弁室13が形成されている。上側突出部221の外周面と第1凹部211の内周面との間にはOリング14が配置されている。弁室13内には逆止弁11が構成されている。
The
下側ハウジング22の左側部分の下面には、円形の下側突出部223が形成されている。下側突出部223の中心には、上方に窪む円形の第3凹部224が設けられている。第
3凹部224の天井面224aは中心部分に向かって上方に傾斜するテーパー面となっており、中心部分には、弁室13に連通している第2流路225の下端開口225aが露出している。第2流路225の上端開口225bは弁室13の円形底面13aの中央部分に露出している。第3凹部224の天井面224aおよび内周側面は、ポンプ室8の天井面および内周面面を規定している。ポンプ室8、第2流路225、弁室13、第1流路212、および流出管5は同軸上に形成されており、第2流路225、弁室13、第1流路212、流出管5によって流出側流路10が構成されている。
A circular
下側突出部223の下方にはポンプ室8の底面を規定するダイヤフラム12が配置されている。ダイヤフラム12は、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)などからなるゴム製の弾性体であり、上方から見たときに円形の平面形状を備えている。ダイヤフラム12は、中央部分と外周縁部分が厚肉に形成されており、中央部分と外周縁部分との間には、上方に膨らむように湾曲する一定厚さの連結膜部分を備えている。ダイヤフラム12の中央部分の下側部分には、電磁式直動アクチュエータ3を接続する接続部12aが設けられている。
A
電磁式直動アクチュエータ3は、下側突出部223の外周側を利用して下側ハウジング22に取り付けられている。電磁式直動アクチュエータ3が取り付けられると、ダイヤフラム12は、その外周縁部分が、下側突出部223の円環状下端面と、電磁式直動アクチュエータ3との間に挟まれた状態となり、固定される。
The electromagnetic
下側ハウジング22の右側部分の下面には、上方に窪む円形の第4凹部226が形成されている。第4凹部226は下側から、扁平な大径部226aと、大径部分よりも小径の小径部226bを備えている。第4凹部226にはアクティブバルブ4の上端側部分がOリング15を介して挿入されている。
A circular
アクティブバルブ4を第4凹部226に挿入した状態では小径部226bの上端部分226cには空間が形成されるようになっており、この上端部分226cとポンプ室8の間には、これらの間を連通させる第3流路227が形成されている。第3流路227の右端開口は小径部226bの上端部分226cの内周側面に露出しており、第3流路227の左端開口は、ポンプ室8の天井面および第2流路225の下端部分に露出している。
In a state where the active valve 4 is inserted into the
(電磁式直動アクチュエータ)
図3〜図5を参照して電磁式直動アクチュエータ3を説明する。図4は移動体が上昇位置にある状態の電磁式直動アクチュエータ3の周辺の部分断面図である。図5は図4のA−A´線における電磁式直動アクチュエータ3の断面図である。
(Electromagnetic linear actuator)
The electromagnetic
電磁式直動アクチュエータ3は、下端が開口となっている箱型の上側ケース31と、上側ケース31の下端の開口を閉鎖するように取り付けられている下側ケース32を有している。上側ケース31および下側ケース32の内部には、上下方向に直動可能な移動体33と、この移動体33を移動させるための固定体34が配置されている。移動体33はその上端部分がダイヤフラム12の接続部12aに固定されており、移動体33が上下方向に往復移動すると、ダイヤフラム12は上下方向に往復動してポンプ室8の容積を変化させる。固定体34は、装置幅方向において移動体33の左側に配置されている第1固定体35と、右側に配置されている第2固定体36を備えている。
The electromagnetic
移動体33は、図3に示すように、側面がこの移動体の移動方向と平行になるように配置された直方体形状のマグネット331を備えている。マグネット331は2極着磁されており、装置幅方向を向いている左右の側面が異なる極に着磁された磁極面331a、331bとなっている。また、移動体は、マグネット331の磁極面331a、331bを
除く外周面部分を保持しているマグネットホルダ332を備えている。
As shown in FIG. 3, the moving
マグネットホルダ332は、マグネット331の前後の側面を装置前後方向から保持している前後の縦枠部332aと、前後の縦枠部332aの上端部を連結している上側枠部332bと、前後の縦枠部332aの下端部を連結している下側枠部332cを備えている。前後の縦枠部332aには、それぞれ、磁極面331a、331bと平行に突出するガイド突部333が設けられている。各ガイド突部333は直方体形状をしており、上下方向に所定の長さ寸法を備えている。上側枠部332bには、ダイヤフラム12との接続部334が上方に突出するように設けられている。下側枠部332cには、下方に突出するガイド軸335が設けられている。
The
第1固定体35および第2固定体36は、それぞれ、ヨーク37およびヨーク37に巻き回されている駆動コイル38を備えている。図5に示すように、第1固定体35は、その駆動コイル38が移動体33の磁極面331aと一定のギャップを開けて対向するように配置されており、第2固定体36は、その駆動コイル38が磁極面331bと一定のギャップを開けて対向するように配置されている。
The first
各ヨーク37は、それぞれ、上下方向に延びる軸部371と、軸部371の上端部分から内側に突出している第1突部372、および、軸部371の下端部分から内側に突出している第2突部373を備えている。
Each
各駆動コイル38は、ヨーク37における第1突部372と第2突部373との間の部位に、移動体の移動方向(上下方向)と直交する方向に巻き回されている。図5に示すように、各駆動コイル38は、移動体の移動方向と直交する平面による断面形状が長方形となっており、断面形状の一方の長辺となっている外周面部分38aがマグネットの各磁極面331a、331bと対向している。
Each
ここで、移動体33のマグネット331の装置前後方向の幅寸法は、外周面部分38aの装置前後方向の幅寸法よりも短く設定されている。また、移動体33のマグネット331の上下方向の長さ寸法aは、各ヨーク37における第1突部372と第2突部373との間の長さ寸法bよりも短い長さ寸法とされている(図4参照)。マグネット331の長さ寸法aは、上下方向において所定の移動範囲を移動体33が移動した際、マグネット331と第1突部372、第2突部373との間で磁気的な吸引力が働かない、または磁気的な吸引力の影響が小さい領域を有するようになっている。具体的には、この領域は、図12に示すグラフにおいて変位0mm、推力0mNを通過するほぼ直線の範囲である。
Here, the width dimension of the moving
さらに、図3に示すように、各ヨーク37の下端部分は下側ケース32によって保持されており、各ヨーク37の上端部分は枠状のスペーサ39によって支持されている。これにより、第1固定体35の駆動コイル38と第2固定体36の駆動コイル38は、移動体33の移動方向に沿って一定の間隔で維持されている。また、ヨーク37において、第1突部372および第2突部373の移動体33側の端は、駆動コイル38の外周面部分38aよりも移動体33の側に位置しており、軸部371から移動体33の側に突出する第1突部372の突出量と第2突部373の突出量は同一になっている。
Furthermore, as shown in FIG. 3, the lower end portion of each
下側ケース32は、扁平な直方体形状をしており、図4に示すように、上端面にヨーク37の保持部となる一対の凹部322が形成されている。装置幅方向における一対の凹部322の間には装置前後方向に延びる溝323が形成されており、溝323の中央部分には円形の貫通孔324が形成されている。貫通孔324にはマグネットホルダ332のガイド軸335が挿入されている。装置幅方向における一対の凹部322の外側には上方に突出する一対の係合突起325が形成されている。
The
上側ケース31は、図3に示すように、矩形の上板311と、上板311の四方の縁から下方に延びる4枚の側板312〜315を備えている。上板311には、その上端面から上方の突出する矩形の接続部316が設けられている。接続部316の中央部分には貫通孔316aが形成されており、この貫通孔316aの上端部分には外側に広がる段部316bが設けられている。下側ハウジング22に電磁式直動アクチュエータ3が取り付けられた状態では、段部316bの内側に下側ハウジング22の下側突出部223が挿入され、下側突出部223の円環状下端面と段部316bの円環状端面との間にダイヤフラム12の周縁部分が挟み込まれた状態となる。
As shown in FIG. 3, the
装置幅方向で平行に延びている2枚の側板312、314には、上下方向に延びる係合凹部317が形成されている。上側ケース31が下側ケース32に被せられると、一対の係合突起325が側板312、314の係合凹部317と係合して上側ケース31を下側ケース32に固定する。
Engaging
装置前後方向で平行に延びている2枚の側板313、315には、装置幅方向の中央部分の下端縁から一定の幅で上方に延びるガイド溝318が形成されている。ガイド溝318は、装置幅方向において第1固定体35と第2固定体36の中央に位置している。上側ケース31が下側ケース32に被せられる際には、図1に示すように、上側ケース31の前後のガイド溝318に、移動体33の前後のガイド突部333が挿入される。ここで、ガイド突部333およびガイド溝318は、移動体33を、各磁極面331a、331bと各駆動コイル38の間のギャップを一定に維持した状態で上下方向に案内するガイド機構40を構成しており、移動体33は、ガイド機構40によって、ポンプ室8、第2流路225、弁室13、第1流路212および流出管5の軸線上を案内される。
A
各ガイド溝318の上端縁318aは、移動体33の移動範囲の上限を規定している。すなわち、移動体33が図4に示す上昇位置(第1位置)33Aよりも上方に移動しようとすると、各ガイド溝318の上端縁318aに各ガイド突部333が当接して、その移動を阻止する。上昇位置33Aでは、移動体33のマグネット331の上端面331cは、各ヨーク37の第1突部372の上端面よりも下方に位置している。また、移動体33が上昇位置33Aに位置した状態では、ダイヤフラム12は、ポンプ室8の容積を最小容積(第1容積)としている。なお、移動体33の各ガイド突部333が上側ケース31のガイド溝318の上端縁318aに当接することにより、移動体33が上昇位置33Aに位置決めされるように構成することもできる。
The
また、下側ケース32の上端面32aは、移動体33の移動範囲の下限を規定している。すなわち、移動体33は下降位置(第2位置)33B(図10参照)よりも下方に移動しようとすると、各ガイド突部333が下側ケース32の上端面32aに当接して、その移動を阻止する。下降位置33Bでは、移動体33のマグネット331の下端面331dは、各ヨーク37の第2突部373の下端面よりも上方に位置している。また、移動体33が下降位置33Bに位置した状態では、ダイヤフラム12は、ポンプ室8を最大容積(第2容積)に拡大させている。なお、移動体33の各ガイド突部333が下側ケース32の上端面32aに当接することにより、移動体33が下降位置33Bに位置決めされるように構成することもできる。
Further, the upper end surface 32 a of the
また、移動体33が上昇位置33Aと下降位置33Bとの間を移動する間、マグネットホルダ332から下方に延びているガイド軸335が貫通孔324に挿入された状態が維持される。これにより、移動体33は移動方向に対して傾斜することなく、その姿勢が維持された状態で直動する。
Further, while the moving
(電磁式直動アクチュエータの駆動制御回路)
図6は駆動制御回路70のブロック図である。図7は駆動制御回路70における各信号および励磁電流のタイムチャートである。図8(a)は入力される信号レベルと定電流制御回路の設定との関係を示す表であり、図8(b)は入力される信号レベルとパワーセーブ回路の設定との関係を示す表である。
(Electromagnetic linear actuator drive control circuit)
FIG. 6 is a block diagram of the
駆動制御回路70は、駆動コイル38を励磁するための励磁電流を制御して、移動体33を上昇位置33Aおよび下降位置33Bの間で直線往復移動させる。駆動制御回路70は、基準パルス信号発生回路71、分周回路(第1パルス信号発生回路)72、Hブリッジ回路(電流方向切替回路)73、第1単安定マルチバイブレータ回路(第2パルス信号発生回路)74、第2単安定マルチバイブレータ回路(第3パルス信号発生回路)75、定電流制御回路76、および、パワーセーブ回路77を備えている。Hブリッジ回路73、定電流制御回路76、および、パワーセーブ回路77は、1つの駆動IC78に構成されている。
The
基準パルス信号発生回路71は、タイマ回路711と、このタイマ回路711から出力されパルス信号を整形する波形整形回路712を備えている。基準パルス信号発生回路71は、図7(a)に示すように、移動体33を上昇位置33Aおよび下降位置33Bの間で直線往復移動させる往復駆動周期を2Hとすると、この往復駆動周期の1/2の基準周期Hで、基準周期Hの1/2となる基準パルス幅t0の基準パルス信号S0を出力する。本例では、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させるための励磁を開始する往動用励磁開始時点T0、および、移動体33を下降位置33Bから上昇位置33Aへ移動させるための励磁を開始する復動用励磁開始時点T1で、基準パルス幅t0のハイレベルの基準パルス信号S0が出力されるようになっている。従って、往動用励磁開始時点T0および復動用励磁開始時点T1において、基準パルス信号S0の信号レベルがローレベルからハイレベルに変化する立ち上がりエッジが現れている。
The reference pulse
分周回路72は、基準パルス信号S0に基づいて基準周期Hに対応する第1パルス幅t1の第1パルス信号S1を生成する。図7(b)に示すように、第1パルス信号S1は、基準パルス信号S0が立ち上がる立ち上がりエッジにおいて、信号レベルがハイレベルとローレベルとの間で交互に変化するものである。本例では、往動用励磁開始時点T0において第1パルス信号S1の信号レベルがローレベルからハイレベルとなり、復動用励磁開始時点T1において第1パルス信号S1の信号レベルがハイレベルからローレベルとなる。
The
分周回路72と駆動IC78との間にはインバータ714、715、716が挿入されている。インバータ714、715、716は駆動IC78にロジック信号を入力するためのものであり、図7(c)に示すように、駆動IC78のIN1端子には第1パルス信号S1と同一のロジック信号L1が入力され、図7(d)に示すように、駆動IC78のIN2端子には、第1パルス信号S1のレベルを反転させたロジック信号L2が入力される。
Hブリッジ回路73は、IN1端子およびIN2端子に入力されるロジック信号L1、L2に基づいて動作するものであり、出力側のOUT1、OUT2が駆動コイル38に接続されている。Hブリッジ回路73は、ロジック信号L1がハイレベルであり、ロジック信号L2がローレベルとなっている間(第1パルス信号S1の信号レベルがハイレベルとなっている間)は、駆動コイル38へ供給される励磁電流の方向を第1方向D1に維持する。また、ロジック信号L1がローレベルであり、ロジック信号L2がハイレベルとなっている間(第1パルス信号S1の信号レベルがローレベルとなっている間)は、駆動コイル38へ供給される励磁電流の方向を第1方向D1とは反対の第2方向D2に維持する。
従って、本例では、往動用励磁開始時点T0から復動用励磁開始時点T1までの間は、駆動コイル38へ供給される励磁電流の方向が第1方向D1に維持され、復動用励磁開始時点T1から次の往動用励磁開始時点T0までの間は、駆動コイル38へ供給される励磁電流の方向が第2方向D2に維持される。
The
Therefore, in this example, during the period from the forward excitation start time T0 to the backward excitation start time T1, the direction of the excitation current supplied to the
第1単安定マルチバイブレータ回路74は、入力側が基準パルス信号発生回路71に接続されており、出力側が駆動IC78のATT2端子に接続されている。ATT2端子は定電流制御回路76への入力端子である。第1単安定マルチバイブレータ回路74は、基準周期Hで現れる基準パルス信号S0の立ち上がりエッジ(第1パルス信号S1の信号レベルの変化時点)において、第1パルス幅t1よりも短い第2パルス幅t2の第2パルス信号S2を出力する。本例では、図7(e)に示すように、往動用励磁開始時点T0における基準パルス信号S0の立ち上がりエッジで、第1単安定マルチバイブレータ回路74から第2パルス幅t2のローレベルの第2パルス信号S2が出力され、その後、信号レベルはハイレベルに維持される。また、復動用励磁開始時点T1における基準パルス信号S0の立ち上がりエッジで、第2パルス幅t2のローレベルの第2パルス信号S2が出力され、その後、信号レベルはハイレベルに維持される。なお、第1単安定マルチバイブレータ回路74には抵抗とコンデンサとを備える不図示のRC積分回路が接続されており、第2パルス幅t2は、RC積分回路の抵抗値により設定されている。
The first
第2単安定マルチバイブレータ回路75は、入力側が基準パルス信号発生回路71に接続されており、出力側が駆動IC78のPS端子に接続されている。PS端子は、パワーセーブ回路77への入力端子である。第2単安定マルチバイブレータ回路75は、基準周期Hで現れる基準パルス信号S0の立ち上がりエッジ(第1パルス信号S1の信号レベルの変化時点)において、第2パルス幅t2よりも長く第1パルス幅t1よりも短い第3パルス幅t3の第3パルス信号S3を出力する。本例では、図7(f)に示すように、往動用励磁開始時点T0における基準パルス信号S0の立ち上がりエッジで、第3パルス幅t3のハイレベルの第3パルス信号S3が出力され、その後、信号レベルはローレベルに維持される。また、復動用励磁開始時点T1における基準パルス信号S0の立ち上がりエッジで、第3パルス幅t3のハイレベルの第3パルス信号S3が出力され、その後、信号レベルはローレベルに維持される。なお、第2単安定マルチバイブレータ回路75には抵抗とコンデンサとを備える不図示のRC積分回路が接続されており、第3パルス幅t3は、RC積分回路の抵抗値により設定されている。
The second
定電流制御回路76は、駆動IC78のATT1端子から入力される信号レベルと、ATT2端子から入力される信号レベルに基づいて、Hブリッジ回路73を介して駆動コイル38に供給される励磁電流の電流値を設定する。図8(a)に示すように、本例の定電流制御回路76では、ATT1端子およびATT2端子から入力される信号レベルの組み合わせによって励磁電流の電流値を、予め定めた所定の電流値の100%の値、所定の電流値の80%の値、所定の電流値の50%の値、および、所定の電流値の20%の値の4段階に設定することができる。
The constant
本例では、図6に示すように、ATT1端子に入力される信号レベルがハイレベルに設定されている。従って、第1単安定マルチバイブレータ回路74からATT2端子に入力される第2パルス信号S2の信号レベルがローレベルとなっている間は、駆動コイル38に供給される励磁電流の電流値は予め設定した所定の電流値の80%の第1電流値に維持される。一方、第1単安定マルチバイブレータ回路74からATT2端子に入力される第2パルス信号S2の信号レベルがハイレベルとなっている間は、駆動コイル38に供給される励磁電流の電流値は所定電流値の20%の第2電流値に維持される。
In this example, as shown in FIG. 6, the signal level input to the ATT1 terminal is set to a high level. Therefore, while the signal level of the second pulse signal S2 input to the ATT2 terminal from the first
パワーセーブ回路77は、図8(b)に示すように、駆動IC78のPS端子に入力さ
れる信号レベルがハイレベルに維持されている間は駆動IC78を動作モードに設定し、PS端子に入力される信号レベルがローレベルに維持されている間は駆動IC78を待機モードに設定する。動作モードではHブリッジ回路73を介した駆動コイル38への給電が可能となり、待機モードではHブリッジ回路73を介した駆動コイル38への給電が停止される。本例では、第2単安定マルチバイブレータ回路75からPS端子に入力される第3パルス信号S3の信号レベルがハイレベルとなっている間は、駆動ICは動作モードに設定され、駆動コイル38への給電が行われる。第2単安定マルチバイブレータ回路75からPS端子に入力される第3パルス信号S3の信号レベルがローレベルとなっている間は、駆動ICは待機モードに設定され、駆動コイル38への給電が停止される。すなわち、駆動コイル38に供給される励磁電流は、定電流制御回路76による設定に優先して、零とされる。
As shown in FIG. 8B, the power save
駆動制御回路70によれば、駆動コイル38へ供給される励磁電流は、図7(g)に示すものとなる。
According to the
まず、往動用励磁開始時点T0において、基準パルス信号発生回路71から基準周期Hの1/2に対応する基準パルス幅t0のハイレベルの基準パルス信号S0が出力されると、分周回路72からは基準周期Hに対応する第1パルス幅t1のハイレベルの第1パルス信号S1が出力される。ここで、第1パルス信号S1の信号レベルがハイレベルとなっている間は、第1ロジック信号L1がハイレベルとなり、Hブリッジ回路73によって駆動コイル38に第1方向D1の励磁電流が供給されるようになる。また、往動用励磁開始時点T0は基準パルス信号S0の立ち上がりエッジとなっているので、第1単安定マルチバイブレータ回路74から第2パルス幅t2のローレベルの第2パルス信号S2が出力される。同時に、第2単安定マルチバイブレータ回路75から第3パルス幅t3のハイレベルの第3パルス信号S3が出力される。この結果、パワーセーブ回路77によって駆動IC78が動作モードに設定されるとともに、定電流制御回路76によって、駆動コイル38には、往動用励磁開始時点T0から第2パルス幅t2と対応する時間だけ所定の電流値の80%の第1電流値の第1励磁電流I1が供給される。
First, when the high-level reference pulse signal S0 having the reference pulse width t0 corresponding to 1/2 of the reference period H is output from the reference pulse
次に、図7(e)に示すように、第2パルス信号S2の第2パルス幅t2は第1パルス信号S1の第1パルス幅t1よりも短いので、第1パルス信号S1がハイレベルとなっている間に、第2パルス信号S2の信号レベルはローレベルからハイレベルへと変化する。第2パルス信号S2の信号レベルがハイレベルになると、定電流制御回路76によって、駆動コイル38には第1電流値よりも小さい第2電流値の第2励磁電流I2が供給される。
Next, as shown in FIG. 7E, since the second pulse width t2 of the second pulse signal S2 is shorter than the first pulse width t1 of the first pulse signal S1, the first pulse signal S1 is at a high level. Meanwhile, the signal level of the second pulse signal S2 changes from the low level to the high level. When the signal level of the second pulse signal S2 becomes high level, the constant
その後、第2単安定マルチバイブレータ回路75からの第3パルス信号S3の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化する。すなわち、第3パルス幅t3は、図7(f)に示すように、第2パルス幅t2よりも長く第1パルス幅t1よりも短いので、第2パルス信号S2の信号レベルがローレベルからハイレベルに変化した後の時点であって、第1パルス信号S1がハイレベルとなっている間に、第3パルス信号S3の信号レベルはハイレベルからローレベルに変化する。第3パルス信号S3の信号レベルがローレベルになると、パワーセーブ回路77によって駆動IC78は待機モードに設定され、駆動コイル38に供給される第3励磁電流I3は、零となる。
Thereafter, the signal level of the third pulse signal S3 from the second
次に、復動用励磁開始時点T1では、分周回路72から出力される第1パルス信号S1の信号レベルがハイレベルからローレベルとなる。そして、第1パルス信号S1の信号レベルがローレベルとなった状態が第1パルス幅t1に対応する時間だけ継続する。ここで、第1パルス信号S1の信号レベルがローレベルとなっている間は、第2ロジック信号L2がハイレベルとなり、Hブリッジ回路73によって駆動コイル38に第2方向D2の励
磁電流が供給されるようになる。また、復動用励磁開始時点T1は基準パルス信号S0の立ち上がりエッジとなっているので、第1単安定マルチバイブレータ回路74から第2パルス幅t2のローレベルの第2パルス信号S2が出力される。同時に、第2単安定マルチバイブレータ回路75から第3パルス幅t3のハイレベルの第3パルス信号S3が出力される。この結果、パワーセーブ回路77によって駆動IC78が動作モードに設定されるとともに、定電流制御回路76によって、駆動コイル38には、復動用励磁開始時点T1はから第2パルス幅t2と対応する時間だけ所定の電流値の80%の第1電流値の第1励磁電流I1が供給される。
Next, at the backward excitation start time T1, the signal level of the first pulse signal S1 output from the
その後、図7(e)に示すように、第2パルス信号S2の第2パルス幅t2は第1パルス信号S1の第1パルス幅t1よりも短いので、第1パルス信号S1がローレベルとなっている間に、第2パルス信号S2の信号レベルはローレベルからハイレベルへと変化する。第2パルス信号S2の信号レベルがハイレベルになると、定電流制御回路76によって、駆動コイル38には第1電流値よりも小さい第2電流値の第2励磁電流I2が供給される。
After that, as shown in FIG. 7E, the second pulse width t2 of the second pulse signal S2 is shorter than the first pulse width t1 of the first pulse signal S1, so the first pulse signal S1 becomes low level. Meanwhile, the signal level of the second pulse signal S2 changes from the low level to the high level. When the signal level of the second pulse signal S2 becomes high level, the constant
しかる後に、第2単安定マルチバイブレータ回路75からの第3パルス信号S3の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化する。すなわち、第3パルス幅t3は、図7(f)に示すように、第2パルス幅t2よりも長く第1パルス幅t1よりも短いので、第2パルス信号S2の信号レベルがローレベルからハイレベルに変化した後の時点であって、第1パルス信号S1がローレベルとなっている間に、第3パルス信号S3の信号レベルはハイレベルからローレベルに変化する。第3パルス信号S3の信号レベルがローレベルになると、パワーセーブ回路77によって駆動IC78は待機モードに設定され、駆動コイル38に供給される第3励磁電流I3は、零となる。
Thereafter, the signal level of the third pulse signal S3 from the second
(電磁式直動アクチュエータの動作)
図2、図7、図9〜図12を参照して、電磁式直動アクチュエータ3の駆動制御および動作を説明する。図9は電磁式直動アクチュエータの駆動制御および動作を説明するための説明図であり、移動体33が上昇位置33Aにある状態を示している。図10は移動体33が下降位置33Bにある状態の電磁式直動アクチュエータ周辺の部分断面図である。図11は移動体33の位置と推力との関係を駆動コイル38へ供給する励磁電流の電流値を変えて検証したグラフである。図11には移動体33の位置とダイヤフラム12から移動体33に働く反力との関係を示すグラフも示してある。図12はダイヤフラム12の反力を考慮した状態において移動体33の位置と推力との関係を駆動コイル38へ供給する励磁電流の電流値を変えて検証したグラフである。
(Operation of electromagnetic linear actuator)
The drive control and operation of the electromagnetic
なお、図11および図12における変位量0mmの位置では、移動体33およびダイヤフラム12は図2に示す位置にあり、移動体33の移動方向(上下方向)でマグネット331の中心と駆動コイル38の中心とが一致している。変位量0.6mmの位置では移動体33は図9に示す上昇位置33Aに位置しており、変位−0.6mmの位置では移動体33は図10に示す下降位置33Bに位置している。また、図11において、推力0gf、変位量0mmを通過する右上がりのグラフは駆動コイル38への給電が行なわれていない状態で、移動体33の各位置(変位)における推力を測定したものである。図11において、推力0gf、変位量0mmを通過する右下がりグラフは、駆動コイル38への給電が行なわれていない状態で、移動体33の各位置(変位)においてダイヤフラムから移動体33に働く反力を測定したものである。電流値に付与された−の符合は励磁電流を流す方向を示すものであり、図7(g)の第1方向D1に対応し、図9に示す方向に励磁電流を流すことを意味している。+の符合は、図7(g)の第2方向D2に対応し、図9に示す方向とは反対方向に励磁電流を流すことを意味している。また、推力に付与された符合は推力の働く方向を示すものであり、+の符合は上方を示しており、−の符合は下方を示
している。
11 and 12, the moving
まず、容積型ポンプが作動していない状態では、駆動コイル38への給電が行なわれていない。この状態では、移動体33は、マグネット331と各ヨーク37の第1突部372との磁気的な吸引力F1とダイヤフラム12の反力R1の作用によって、上昇位置33Aに保持されており、図9に示す状態となっている。
First, when the positive displacement pump is not operating, power is not supplied to the
本例では、移動体33が上昇位置33Aにあるときには、図11の電流値0mAのグラフに示すように、マグネット331と各ヨーク37の第1突部372との磁気的な吸引力F1によって約200mNの推力が上向きに発生している。一方、ダイヤフラム12は、移動体33が上昇位置33Aにあるときには、図9に示すように、ポンプ室8の容積を最小の最小容積に縮小しており、その中心部分が外周縁部分に対して上方に変位した状態となっている。従って、ダイヤフラム12は約100mNの反力R1を下向きに発生させている。この結果、図12に示すように、移動体33は、マグネット331と各ヨーク37の第1突部372との磁気的な吸引力F1からダイヤフラム12の反力R1を差し引いた上向きの力(約100mN)によって、上昇位置33Aで停止する。
In this example, when the moving
ここで、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させる際には、駆動制御回路70によって駆動コイル38への給電が行なわれる。より具体的には、図7に示すように、往動用励磁開始時点T0において、基準パルス信号発生回路71からは基準パルス幅t0のハイレベルの基準パルス信号S0が出力されるので、分周回路72から第1パルス幅t1のハイレベルの第1パルス信号S1が出力される。この結果、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させる際には、Hブリッジ回路73によって駆動コイル38には第1方向D1の励磁電流が供給されるようになる。
Here, when the moving
また、往動用励磁開始時点T0において、基準パルス信号発生回路71からハイレベルの基準パルス信号S0が出力されるので、第1単安定マルチバイブレータ回路74から第2パルス幅t2のローレベルの第2パルス信号S2が出力され、第2単安定マルチバイブレータ回路75から第3パルス幅t3のハイレベルの第3パルス信号S3が出力される。この結果、駆動IC78はパワーセーブ回路77により動作モードとなるとともに、定電流制御回路76により、駆動コイル38には、往動用励磁開始時点T0から第2パルス幅t2と対応する時間だけ第1電流値の第1励磁電流I1が供給される。
In addition, since the high-level reference pulse signal S0 is output from the reference pulse
本例では、図9に示すように、移動体33のマグネット331は、左側の磁極面331aがS極に着磁されており、右側の磁極面331bがN極に着磁されている。従って、第1方向D1として、磁極面331aと対向する左側の駆動コイル38には、磁極面331aと対向している外周面部分38aを構成している巻線部分を流れる励磁電流が装置前方から装置後方に向かう方向に励磁電流が流される。右側の磁極面331bと対向する右側の駆動コイル38には、磁極面331bと対向している巻線部分を流れる励磁電流が装置前方から装置後方に向かう方向に励磁電流が流される。
In this example, as shown in FIG. 9, in the
ここで、駆動コイル38の外周側には移動体33のマグネット331が位置しているので、給電によって駆動コイル38を流れる励磁電流の向きとマグネット331による磁界の向きが直交する。この結果、駆動コイル38への給電が行なわれると、フレミングの左手の法則により、駆動コイル38とマグネット331の磁界との間に働くローレンツ力が、移動体33を下方に移動させる力F2として働く。また、アンペールの右ネジの法則により、駆動コイル38への給電によって、駆動コイル38およびヨーク37は電磁コイル(電磁石)として機能する。すなわち、移動体33の左側に配置されている第1固定体35は、上側をS極とし、下側をN極とする電磁コイルとして機能する。移動体33の右側に配置されている第2固定体36は、上側をN極とし、下側をS極とする電磁コイルとし
て機能する。この結果、移動体33のマグネット331と、第1固定体35および第2固定体36の間には、上側において電磁的な反発力が発生し、下側において、電磁的な吸引力が発生する。これら電磁的な反発力および吸引力の合力F3は、移動体33を下方に移動させる力F2とともに、移動体33を下に向かって移動させるための推力となる。
Here, since the
移動体33を下方に移動させる力F2および電磁的な反発力および吸引力の合力F3による推力は、図11において電流値0mAのグラフと各電流値のグラフの推力の差として現れている。本例では、駆動コイル38へ−10mAの励磁電流を供給した場合には、電流値0mAのグラフと電流値−10mAのグラフの差として現れているように、100mN弱の下向きの推力が得られる。同様に、駆動コイル38へ−30mAの励磁電流を供給した場合には、200mNを超える下向きの推力が得られる。駆動コイル38へ−50mAの励磁電流を供給した場合には、300mNを超える下向きの推力が得られる。なお、電流値に付与された−の符合は励磁電流を流す方向を示すものである。
The force F2 for moving the moving
ここで、本例では、移動体33は、上昇位置33Aにおいて約100mNの上向きの力で上昇位置33Aに保持されている。従って、図12に示すように、移動体33が上昇位置33Aから離れる第1区間P1を移動する間は、図11に示すように、駆動制御回路70は第1電流値として−30mAの第1励磁電流I1を駆動コイル38へ供給して100mNを超える下向きの推力を発生させる。これにより、移動体33は上昇位置33Aから離れて、下方に向かって移動する。
Here, in this example, the moving
次に、移動体33が上昇位置33Aから離れると、マグネット331が各ヨーク37の第1突部372から離れるので、図11の電流値0mAのグラフに示すように、これらの間に働いていた磁気的な吸引力F1は距離の二乗に反比例して減少する。そして、移動体33が変位0.2mm〜−0.2mmの範囲では、マグネット331と各ヨーク37の第1突部372の間に磁気的な吸引力F1の影響をほとんど受けず、すなわち、磁気的な吸引力F1が実質的に零となる。
Next, when the moving
また、移動体33が変位0mmの位置にあるときには、図2に示すように、ダイヤフラム12は上下方向に変位していない。従って、図11のダイヤフラム12からの反力R1のグラフに示すように、ダイヤフラム12から移動体33へ反力R1が働かない状態となる。従って、移動体33が変位0mmの位置の近傍を通過する第2区間P2では、移動体33に対して僅かな推力を付与するだけで、移動体33を下降させることが可能となる。
Further, when the moving
本例では、図12に示すように、移動体33が変位0mmの位置の近傍を通過する第2区間P2では、第1励磁電流I1よりも小さな第2電流値の第2励磁電流I2を駆動コイル38へ供給することにより下向きの推力を発生させ、これにより移動体33を下降させる。より具体的には、駆動制御回路70の第1単安定マルチバイブレータ回路74から出力される第2パルス信号S2のパルス幅t2は、移動体33が上昇位置33Aから第2区間P2に達するまでの時間に対応するように設定されており、移動体33が第2区間P2に達した時点では、第1単安定マルチバイブレータ回路74からの第2パルス信号S2の信号レベルがローレベルからハイレベルに変化する。この結果、第2区間P2では、定電流制御回路76によって、駆動コイル38には、第2電流値の第2励磁電流I2が供給される。第2電流値は−7.5mAである。
In this example, as shown in FIG. 12, the second excitation current I2 having a second current value smaller than the first excitation current I1 is driven in the second section P2 in which the moving
その後、移動体33が下降位置33Bに接近すると、マグネット331が第2突部373に接近するので、マグネット331と第3突部373との間の磁気的な吸引力F4が働き出し、その吸引力F4の大きさは距離の二乗に反比例して増加する。また、吸引力F4は下向きに働く力なので、吸引力F4が移動体33を下に向かって移動させる推力となる。ここで、移動体33が下降位置33Bに接近すると、図10に示すようにダイヤフラム
12はその中心部分が外周縁部分に対して下方に変位した状態となるので、図11のダイヤフラム12からの反力R1のグラフに示すように、ダイヤフラム12から移動体33への反力R1は上向きに働く。しかし、図11に示されるように、ダイヤフラム12から移動体33に働く反力R1は、マグネット331と第3突部373との間の磁気的な吸引力F4と比較して小さいので、移動体33は吸引力F4によって下降位置33Bまで下降する。
Thereafter, when the moving
本例では、図12に示すように、移動体33が下降位置33Bに接近した第3区間P3においては、駆動コイル38へ供給する第3励磁電流I3を零とし、吸引力F4のみによって移動体33を下降させる。より具体的には、駆動制御回路70の第2単安定マルチバイブレータ回路75から出力される第3パルス信号S3のパルス幅t3は、移動体33が上昇位置33Aから第3区間P3に達するまでの時間に対応するように設定されており、移動体33が第3区間P3に達した時点では、第2単安定マルチバイブレータ回路75からの第3パルス信号S3の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化する。この結果、第3区間P3では、パワーセーブ回路77によって駆動IC78は待機モードに設定され、駆動コイル38への励磁電流の供給が停止する。すなわち、駆動コイル38に供給される第1方向D1の第3励磁電流I3は零となる。
In this example, as shown in FIG. 12, in the third section P3 in which the moving
しかる後に、移動体33が図10に示す下降位置33Bに至ると、マグネット331と各ヨーク37の第2突部373との磁気的な吸引力F4と、移動体33によって下方に変位させられたダイヤフラム12からの反力R1とがバランスして、移動体33が停止する。
Thereafter, when the
下降位置33Bでは、ダイヤフラム12は、ポンプ室8の容積を最大の最大容積に拡大させる。すなわち、下降位置33Bでは、容積型ポンプが作動し、電磁アクチュエータが動作している場合において、駆動コイル38への給電が行なわれていないので、移動体33のマグネット331と、各ヨーク37の第2突部373と間に磁気的な吸引力F4とダイヤフラム12からの反力R1とが作用し、移動体33が停止する。また、本例では、容積型ポンプが作動していない状態では、駆動コイル38への給電が行なわれていないので、移動体33は、マグネット331と各ヨーク37の第2突部373との磁気的な吸引力F1とダイヤフラム12の反力R1の作用によって、移動体33は下降位置33Bに保持される。
In the lowered
次に、移動体33を下降位置33Bから上昇位置33Aへ移動させる際には、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させる間とは同様の力が反対方向に働く。従って、駆動制御回路70は、図7に示すように、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させる場合に励磁電流を流す第1方向D1とは逆の第2方向D2の第1〜第3励磁電流I1〜I3をこの順番で駆動コイル38へ供給する。これにより、移動体33は、給電によって発生するローレンツ力および電磁的な吸引力および電磁的な吸引力の合力、および、マグネット331と第1突部372との間に磁気的な吸引力F1を推力として上昇し、上昇位置33Aに至る。
Next, when the moving
より具体的には、図7に示すように、駆動制御回路70の分周回路72から出力される第1パルス信号S1の第1パルス幅t1は、移動体33が上昇位置33Aから下降位置33Bに達するまでの時間に対応するように設定されており、移動体33が下降位置33Bに達した時点、すなわち、復動用励磁開始時点T1では、分周回路72から出力される第1パルス信号S1の信号レベルはハイレベルからローレベルへと変化する。そして、第1パルス信号S1の信号レベルがローレベルとなった状態は第1パルス幅t1に対応する時間継続する。この結果、移動体33を下降位置33Bから上昇位置33Aへ移動させる際には、Hブリッジ回路73によって、駆動コイル38には、第1方向D1とは逆の第2方向
D2の励磁電流が供給されるようになる。
More specifically, as shown in FIG. 7, the first pulse width t1 of the first pulse signal S1 output from the
また、復動用励磁開始時点T1では、基準パルス信号発生回路71からハイレベルの基準パルス信号S0が出力されるので、第1単安定マルチバイブレータ回路74から第2パルス幅t2のローレベルの第2パルス信号S2が出力され、第2単安定マルチバイブレータ回路75から第3パルス幅t3のハイレベルの第3パルス信号S3が出力される。この結果、パワーセーブ回路77によって駆動IC78は動作モードとなり、定電流制御回路76によって、駆動コイル38には、復動用励磁開始時点T1から第2パルス幅t2と対応する時間だけ第1電流値の第1励磁電流I1が供給される。
In addition, since the high level reference pulse signal S0 is output from the reference pulse
その後、第1単安定マルチバイブレータ回路74からの第2パルス信号S2の信号レベルがローレベルからハイレベルに変化すると、定電流制御回路76によって、駆動コイル38には、第2電流値の第2励磁電流I2が供給される。しかる後に、第2単安定マルチバイブレータ回路75からの第3パルス信号S3の信号レベルがハイレベルからローレベルに変化すると、パワーセーブ回路77によって駆動IC78は待機モードに設定され、駆動コイル38への励磁電流の供給が停止する。すなわち、駆動コイル38に供給される第2方向D2の第3励磁電流I3は零となる。
Thereafter, when the signal level of the second pulse signal S2 from the first
移動体33が上昇位置33Aに位置すると、マグネット331と各ヨーク37の第1突部372との磁気的な吸引力F1と、移動体33によって上方に変位させられたダイヤフラム12からの反力R1とがバランスして、移動体33が停止する。また、本例では、容積型ポンプが作動していない状態では、駆動コイル38への給電が行なわれておらず、上昇位置33Aでは、移動体33のマグネット331と、各ヨーク37の第1突部372と間に磁気的な吸引力F1が働いているので、移動体33は上昇位置33Aに保持される。
When the moving
ここで、本例では、図12に示すように、移動体33が上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動する往動時には、移動体33が上昇位置33Aから変位量0.2mmの位置へ移動するまでを第1区間P1として−30mAの第1励磁電流I1を供給している。移動体33が変位量0.2mmの位置から変位量−0.4mmの位置へ移動するまでを第2区間P2として−7.5mAの第2励磁電流I2を供給している。移動体33が変位量−0.4mmを通過して下降位置33Bに至るまでを第3区間P3として給電を停止している。一方、図12への記載は省略するが、移動体33を下降位置33Bから上昇位置33Aへ移動させる復動時には、移動体33が下降位置33Bから変位量−0.2mmの位置へ移動するまでを第1区間P1として30mAの第1励磁電流I1を供給し、移動体33が変位量−0.2mmの位置から変位量0.4mmの位置へ移動するまでを第2区間P2として7.5mAの第2励磁電流I2を供給し、移動体33が変位量0.4mmを通過して上昇位置33Aに至るまでを第3区間P3として給電を停止している。
Here, in this example, as shown in FIG. 12, when the moving
なお、移動体33が上昇位置33A或いは下降位置33Bから変位量0.4mmの位置へ移動するまでを第1区間P1として−30mAの第1励磁電流I1を供給し、移動体33が変位量0.4mmの位置から変位量0mmの位置へ移動するまでを第2区間P2として−7.5mAの第2励磁電流I2を供給し、移動体33が変位量0mmを通過した後に給電を停止してもよい。より具体的には、第1単安定マルチバイブレータ回路74および第2単安定マルチバイブレータ回路75にそれぞれ外付け接続されているRC積分回路の抵抗値を変更することにより、第2パルス信号の第2パルス幅t2、第3パルス信号の第3パルス幅t3の設定を変更して、第1励磁電流I1、第2励磁電流I2が印加されている区間を上記のように設定してもよい。このようにしても、移動体33を下方に移動させる推力を得ることができるので、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させることができる。
Note that the first excitation current I1 of −30 mA is supplied as the first section P1 until the moving
(逆止弁)
図13は弁室13周辺の部分断面図である。図13に示すように、逆止弁11は、第2流路225の上端開口225bが形成されている弁座111と、この弁座111に流体の流通方向の下流側から当接して上端開口225bを塞いでいる弁体112と、弁体112と弁室13の円形天井面13bとの間に挿入され、弁体112を所定の付勢力で弁座111に付勢している付勢部材を備えている。付勢部材は圧縮コイルバネ113であり、弁座111は弁室13の円形底面13aである。
(Check valve)
FIG. 13 is a partial cross-sectional view around the
弁体112は、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)などのゴム製の弾性材料からなり、弁座111に対向している円形の平板形状の閉鎖部112aと、この閉鎖部112aの下面から下方に向けて突出する円環状突部112bとを備えている。円環状突部112bは閉鎖部112aと同軸上に形成されており、弁座111において、第2流路225の上端開口225bの周りに当接している。円環状突部112bは、閉鎖部112aの下面の外周縁から外側に向かって下方に傾斜するように形成されており、閉鎖部112aから離れるのに従って厚さ寸法が減少するように先細りになっている。
The valve body 112 is made of a rubber elastic material such as EPDM (ethylene propylene diene rubber), and has a circular flat plate-shaped
また、弁体112は、閉鎖部112aの弁座111とは反対側に位置する上面に、圧縮コイルバネ113の当接位置を位置決めするための位置決め部112cを備えている。位置決め部112cは圧縮コイルバネ113の下端開口113aの内径に対応する外径を備える円柱形状の突部であり、円環状突部112bと同軸上に形成されている。
Further, the valve body 112 includes a
圧縮コイルバネ113は、上方に向かって内径の寸法が増加している。下端開口113aの内径は、第2流路225の上端開口225bの開口径よりも大きく、位置決め部112cの外径と同一に設定されている。位置決め部112cに圧縮コイルバネ113の下端開口113aを挿入した状態で逆止弁11を弁室13内に配置すると、圧縮コイルバネ113は、上端の円形端部が弁室13の円形天井面13bの第1流路212の下端開口212aの周りに当接し、下端の円形端部が閉鎖部112aの上面において円環状突部112bと対応する位置に当接し、圧縮された状態となる。これにより、圧縮コイルバネ113は、弁体112を弁座111に向けて付勢する。
The
逆止弁11は、ポンプ室8の容積がダイヤフラム12によって縮小されることによりポンプ室8が高圧になった場合などに、流出側流路10において圧縮コイルバネ113による所定の付勢力以上の所定圧力が流出方向にかかると、第2流路225の上端開口225bを開き、流出側流路10を開き状態とする。また、流出側流路10に流出方向とは反対方向に圧力がかかると、第2流路225の上端開口225bを閉じ、流出側流路10を閉じ状態とする。
The
(アクティブバルブ)
次に、図3、図14を参照してアクティブバルブ4を詳細に説明する。図14は流入側流路9を閉じている状態のアクティブバルブ4の周辺の部分断面図である。図3に示すように、アクティブバルブ4は、円筒形状の胴部41と、胴部41から上方に同軸で延びているオリフィス構成部42と、胴部41から下方に同軸で延びている流入管6を備えている。
(Active valve)
Next, the active valve 4 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the periphery of the active valve 4 in a state where the
オリフィス構成部42は胴部41よりも小径であり、流入管6はオリフィス構成部42よりも小径である。流入管6は容積型ポンプ1の流入管6を兼ねるものであり、下流端が流体入口6aとなっている。図4に示すように、アクティブバルブ4は、オリフィス構成部42が下側ハウジング22の第4凹部226の小径部226bに挿入され、胴部41の上端部分が大径部226aに挿入された状態で下側ハウジング22に取り付けられている。
The
オリフィス構成部42は、円柱形状部分421と、この円柱形状部分421の下端の外
周側に形成された円環状のフランジ部分422を備えている。円柱形状部分421には、その中心軸に沿って上下方向に貫通するオリフィス423が形成されている。オリフィス423の下端開口423aは円柱形状部分421の下端面に露出している。また、円柱形状部分421の下端面には、オリフィス423の下端開口423aの周りに円環状凹部424が形成されており、これにより、オリフィス423の下端開口423aの周縁は環状突部となっている。環状突部はオリフィス423の下端開口423aを開閉する弁体43の弁座44となる。
The
胴部41は、内側に、流入管6とオリフィス423とを連通させる流体流路45を備えている。流体流路45は、オリフィス423および流入管6と同軸上に設けられている。アクティブバルブ4が下側ハウジング22に固定されると、第3流路227、第4凹部226の上端部分226cおよびアクティブバルブ4によって、ポンプ室8から流体入口6aに至る流入側流路9が構成される。流体流路45内には軸線方向に往復移動可能な状態で弁体43が挿入されている。弁体43はオリフィス423の流体流路45の側の下端開口423aを開閉することによって流入側流路9を開閉する。
The
弁体43は、円柱形状をしている。弁体43はステンレス製のパイプ431と、パイプ431の内側に上下方向に配列された円柱状の4つのマグネット432、隣り合うマグネット432との間に各々配置された3枚の円板状の磁性板433、上端および下端にそれぞれ配置された2枚の円盤状の磁性板434、上端の磁性板434の上に配置されたステンレス製の蓋板435、下端の磁性板434の下に配置されたステンレス製の底板436を備えている。なお、パイプ431、蓋板435、底板436として樹脂製のものを用いることもできる。蓋板435の上面には、円形のゴムシート437が接着等の方法で取り付けられている。ここで、隣り合うマグネット432は、互いに同一の極を相手方のマグネットの方に向けている。より詳細には、上端のマグネット432は上がS極、下がN極となるように配置されており、その下方に隣接配置されているマグネット432は上がN極、下がS極となるように配置されており、さらにその下方に配置されているマグネット432は上がS極、下がN極となるように配置されており、下端のマグネット432は上がN極、下がS極となるように配置されている。この結果、弁体43では、磁性板433が位置する個所に磁力線が集中している。
The
流体流路45は、弁体43を駆動するための駆動コイル46を巻き回しているコイルボビン47の内側に形成されている。コイルボビン47の外周側には円筒形のヨーク48が配置されている。
The
コイルボビン47は樹脂製であり、コイルボビン47の上端部分にはオリフィス構成部42を取り付けるための円環状の係合凹部471が形成されている。係合凹部471には、ゴムパッキン49を介してオリフィス構成部42のフランジ部分422が挿入されて固定される。オリフィス構成部42の円柱形状部分421の外周側には円環状の押さえ板50が上方から嵌め込まれており、この押さえ板50がコイルボビン47の上端面およびヨーク48の上端面に固定されることにより、オリフィス構成部42はコイルボビン47およびヨーク48に固定されている。押さえ板50は磁性材料から形成されている。
The
また、コイルボビン47は、上下方向に延びる筒状胴部472と、筒状胴部472の外周面で拡径する6つのフランジ部473を備えている。コイルボビン47の筒状胴部472および6つのフランジ部473によって囲まれた5つの空間は、駆動コイル46が巻回される5つの巻線部となっている。
In addition, the
コイルボビン47に巻回された5つの駆動コイル46は、励磁電流の向きを逆にするために、隣り合う駆動コイル46同士の巻回方向が逆である。また、5つの駆動コイル46
は、例えば、直列に電気的に接続される。あるいは、軸線方向の内側に位置する3つの駆動コイル46を並列に電気的に接続し、それらの接続部分に対して、軸線方向の両側の駆動コイル46を直列に電気的に接続した構成を採用することもできる。また、本例では、上端および下端の駆動コイル46の上下方向の寸法は、その間に位置している3つの駆動コイル46の上下方向の寸法の1/2としてある。弁体43において、上端および下端のマグネット432の上下方向の寸法は、その間の2つのマグネット432の上下方向の寸法の1/2としてある。この結果、弁体43が弁座44に当接して、オリフィス423の下端開口423aを閉鎖している状態では、磁性板433および磁性板434は、いずれも上下方向において駆動コイル46の中央位置に位置している。
The five drive coils 46 wound around the
Are electrically connected in series, for example. Alternatively, a configuration is adopted in which three
ここで、弁体43の外径寸法は、コイルボビン47の筒状胴部472の内径寸法よりもわずかだけ小さく、弁体43がコイルボビン47の筒状胴部472の内側の空間内に挿入された状態では、弁体43の外周側面とコイルボビン47の筒状胴部472の内周面との間を流体が流れる。
Here, the outer diameter dimension of the
(アクティブバルブの動作)
図14〜図16を参照してアクティブバルブ4の動作を説明する。図15はアクティブバルブ4の弁体43に働く力を説明するための説明図である。図16は流入側流路9を開いている状態のアクティブバルブ4の周辺の部分断面図である。アクティブバルブ4は、不図示の駆動制御回路によって駆動コイル46への給電が制御されることにより、駆動制御される。
(Active valve operation)
The operation of the active valve 4 will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the force acting on the
図15に示すように、駆動コイル46への給電が行なわれていない状態では、弁体43は、弁体43のマグネット432と押さえ板50との磁気的な吸引力F5によって閉鎖位置43Aに保持されている。閉鎖位置43Aでは、弁体43はコイルボビン47の内側の流体流路45を上端まで移動しており、弁体43の上端面にあるゴムシート437が弁座44に当接し、オリフィス423の下端開口423aを塞いでいる。これにより流入側流路9は閉じ状態となる。また、弁体43の磁性板433および磁性板434は、いずれも上下方向において駆動コイル46の中央位置に位置している。
As shown in FIG. 15, the
ここで、弁体43は、オリフィス423の下端開口423aが設けられている弁座44よりも流体の流通方向の上流側に位置しており、オリフィス423と同軸に形成されている流体流路45の中を流体の流通方向に移動するように構成されている。このため、流体入口6aからアクティブバルブ4の中へ流れ込む流体の流体圧(背圧)が弁体43を閉鎖位置43Aに向かって移動させる方向に力F6を働かせている。
Here, the
次に、流入側流路9を開き状態とする際には、駆動コイル46への給電を行なう。アクティブバルブ4では、マグネット432の外周側に筒状に巻き回された駆動コイル46が配置されているので、給電によって駆動コイル46を流れる励磁電流の向きとマグネット432による磁界の向きが直交する。この結果、図16に示すように、駆動コイル46への給電が行なわれると、マグネット432の磁束と駆動コイル46との間に働くローレンツ力が弁体43を閉鎖位置43Aから下方に移動させる力F7として働く。ここで、駆動コイル46への給電の開始時点では、弁体43の磁性板433および磁性板434は、いずれも上下方向において駆動コイル46の中央位置に位置しており、駆動コイル38と鎖交する磁界を効率よく形成しているので、力F7として大きな推力が発生する。従って、弁体43は、図15に示されている押さえ板50との間の磁気的な吸引力F5および流体入口6aからアクティブバルブ4内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力F6に抗して下方の開放位置43Bに移動する。
Next, when the
弁体43が開放位置43Bに移動すると、弁体43が弁座44から流体の流通方向の上
流側に離れ、ゴムシート437がオリフィス423の下端開口423aから離間する。これにより、流入側流路9は開き状態となる。開放位置43Bでは、弁体43は、その下端部がコイルボビン47の内部に形成された突状部474に当接し、あるいは当接せずにバランスして停止した開き位置に至る。開放位置43Bでは、流体入口6aから流入管6(流体流路45)を介して流入した流体は、弁体43の外周面とコイルボビン47の筒状胴部472との間に流れ込み、下端開口423aを介して、オリフィス423を通過し、ポンプ室8へ向かう。
When the
また、流入側流路9を閉じ状態とする際には、駆動コイル46への給電を停止する。駆動コイル46への給電を停止すると、図15に示されている押さえ板50との間の磁気的な吸引力F5および流体入口6aからアクティブバルブ4内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力F6により、弁体43は閉鎖位置43Aに移動し、弁体43は弁座44に当接し、上端のゴムシート437でオリフィス423の下端開口423aを塞いだ状態に戻る。従って、流入側流路9は閉じ状態となる。
Further, when the
なお、流入側流路9を閉じ状態とする際には、弁体43を閉じ位置から開き位置へ移動させる場合と反対方向の励磁電流を駆動コイル46へ供給するようにしてもよい。このようにすれば、弁体43は、弁体43のマグネット432と駆動コイル46との間に発生するローレンツ力、弁体43と押さえ板50との間の磁気的な吸引力F5および流体入口6aからアクティブバルブ4内へ流れ込む流体の流体圧に起因する力F6によって上方に移動する。弁体43が閉じ位置に至った後には、駆動コイル46への給電を停止すれば、弁体43は閉鎖位置43Aに保持される。
When the
(容積型ポンプの動作)
次に、容積型ポンプ1の動作を説明する。容積型ポンプ1の電磁式直動アクチュエータ3とアクティブバルブ4とは、ポンプ駆動制御回路7によって同期して駆動制御される。
(Operation of positive displacement pump)
Next, the operation of the
電磁式直動アクチュエータ3の駆動コイル38およびアクティブバルブ4の駆動コイル46に給電されていない状態では、図14に示すように、アクティブバルブ4の弁体43は閉鎖位置43Aに保持されており、アクティブバルブ4は流入側流路9を閉じ状態としている。また、電磁式直動アクチュエータ3の移動体33は、図4に示すように、上昇位置33Aに保持されており、ダイヤフラム12はポンプ室8の容積を最小の最小容積としている。逆止弁11は、圧縮コイルバネ113の付勢力によって第2流路225の上端開口225bを塞ぎ、流出側流路10を閉じ状態としている。
In a state where power is not supplied to the
ポンプ室8内への流体の吸引が行なわれる際には、アクティブバルブ4の駆動コイル46への給電によって弁体43が閉鎖位置43Aから開放位置43Bへ駆動され、流入側流路9が開き状態とされる。すなわち、アクティブバルブ4は図16に示す状態となる。これと並行して、電磁式直動アクチュエータ3の駆動コイル46への給電が行なわれ、これにより、移動体33が上昇位置33Aから下降位置33Bへ駆動される。この結果、図10に示すように、ポンプ室8の容積は最大の最大容積に拡大する。
When the fluid is sucked into the
移動体33が下降してダイヤフラム12が下方に変位すると、ポンプ室8には負圧が発生するので、流体はポンプ室8内に吸い込まれる。ポンプ室8内に負圧が発生した状態では、逆止弁11は第2流路225の上端開口225bを閉鎖し、流出側流路10を閉じ状態としている。
When the moving
次に、ポンプ室8からの流体の吐出が行なわれる際には、アクティブバルブ4の駆動コイル46への給電が停止される。この結果、図15に示すように、弁体43は開放位置43Bから閉鎖位置43Aに上昇して、流入側流路9が閉じ状態となる。これと並行して、
電磁式直動アクチュエータ3の駆動コイル46への給電が行なわれる。すなわち、流体の吸引時とは逆方向の励磁電流が駆動コイル46に供給され、移動体33が下降位置33Bから上昇位置33Aへ駆動される。この結果、図4、図9に示すように、ポンプ室8の容積は最小の最小容積に縮小する。
Next, when the fluid is discharged from the
Power is supplied to the
ここで、ポンプ室8の容積が縮小されるとポンプ室8は高圧となるので、流出側流路10では、圧縮コイルバネ113による弁体43の付勢力と対応する所定圧力以上の力が流出方向にかかる。この結果、流体は、弁体43を流出方向に移動させて、第2流路225の上端開口225bから流出し、流体出口5aから吐出される。
Here, since the
その後に容積型ポンプ1が待機状態となると、アクティブバルブ4の弁体43は閉鎖位置43Aに保持され、アクティブバルブ4は流入側流路9を閉じ状態とする。また、電磁式直動アクチュエータ3の移動体33は上昇位置33Aに保持され、ダイヤフラム12は、ポンプ室8の容積を最小容積とする。逆止弁11は、圧縮コイルバネ113の付勢力によって第2流路225の上端開口225bを塞ぎ、流出側流路10を閉じ状態とする。
Thereafter, when the
(作用効果)
本例によれば、容積型ポンプ1を駆動制御するポンプ駆動制御回路7において電磁式直動アクチュエータ3を駆動制御する駆動制御回路70は、電磁式直動アクチュエータ3の移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させてポンプ室8を拡大する際には、駆動コイル38に対して供給する励磁電流の電流値を3段階で減少させている。また、駆動制御回路70は、移動体33を下降位置33Bから上昇位置33Aへ移動させてポンプ室8を縮小する際にも、駆動コイル38に対して供給する励磁電流の電流値を3段階で減少させている。従って、移動体33を上昇位置33Aと下降位置33Bの間で移動させる間に一定の大きさの電流を駆動コイル38に供給し続ける場合と比較して、容積型ポンプ1の消費電力を低減させることができる。また、本例では、第3励磁電流I3を零としてあるので、一層の省電力化が図れている。
(Function and effect)
According to this example, the
さらに、本例によれば、駆動コイル38に対して供給される励磁電流が、移動体33が上昇位置33Aから下降位置33Bに接近するのに伴って小さくなるので、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bに移動させる際に一定の大きさの励磁電流を供給し続ける場合と比較して、下降位置33Bの近傍における移動体33の加速度を抑えることができる。従って、移動体33の各ガイド突部333が上側ケース31のガイド溝318の上端縁318aに当接することにより、移動体33が上昇位置33Aに位置決めされるように構成した場合などにおいては、移動体33とガイド溝318の上端縁318aの衝突の衝撃を抑制することができる。同様に、駆動コイル38に対して供給される励磁電流が、移動体33が下降位置33Bから上昇位置33Aに接近するのに伴って小さくなるので、移動体33を下降位置33Bから上昇位置33Aへ向かって移動させる際に、上昇位置33Aの近傍における移動体33の加速度を抑えることができる。従って、移動体33の各ガイド突部333が下側ケース32の上端面32aに当接することにより、移動体33が下降位置33Bに位置決めされるように構成した場合などにおいては、移動体33と下側ケース32の上端面32aの衝突の衝撃を抑制することができる。この結果、衝突音を抑制することができるとともに、装置の寿命を延ばすことができる。
Furthermore, according to this example, the excitation current supplied to the
また、本例によれば、電磁式直動アクチュエータ3の固定体34は、移動体33の移動方向と平行なマグネット331の磁極面331a、331bと対向し、移動体33の移動方向と直交する方向に巻き回されている駆動コイル38を備えている。従って、駆動コイル38への給電を行なって電磁式直動アクチュエータ3を励磁すると、駆動コイル38を流れる励磁電流の向きと、マグネット331の磁界の方向とが直交して、ローレンツ力が発生する。また、駆動コイル38はヨーク37に巻き回されているので、駆動コイル38
への給電を行なうと、駆動コイル38およびヨーク37は電磁コイル(電磁石)として機能し、電磁コイルとマグネット331との間に、電磁的な吸引力および電磁的な反発力が発生する。また、移動体33の移動方向に延びているヨーク37の両端に第1突部372、第2突部373が設けられているので、直動する移動体33がこれら突部372、373のいずれかに接近すると、マグネット331と突部372、373との間に磁気的な吸引力が発生する。すなわち、容積型ポンプ1では、ローレンツ力と、電磁的な吸引力および電磁的な反発力と、磁気的な吸引力とをダイヤフラム12の推力とすることができる。この結果、これら3つの力を用いて推力を得ることができるので、容積型ポンプ1によれば、ポンプ室8の容積を変化させるための可動体を効率よく駆動できる。よって、駆動コイル38に供給する励磁電流を抑えることができる。
Further, according to this example, the fixed
When power is supplied to, the
さらに、駆動コイル38への給電を停止して、電磁式直動アクチュエータ3を消磁状態とすると、マグネット331と第1突部372または第2突部373との磁気的な吸引力によって移動体33は上昇位置33Aまたは下降位置33Bに選択的に保持される。従って、駆動コイル38への給電を行なわなくても、外部から加わる振動などにより移動体33が移動してしまうことを防止できる。この結果、待機状態における電磁式直動アクチュエータ3の消費電力を抑えることができるので、容積型ポンプ1の消費電力を抑えることができる。
Furthermore, when power supply to the
また、本例では、Hブリッジ回路73、定電流制御回路76およびパワーセーブ回路77は、1つの駆動IC78に構成されている。従って、駆動制御回路70の製造コストを抑えることができる。
In this example, the
(変形例)
上記の実施の形態では、電磁式直動アクチュエータへ印加する励磁電流の電流値を3段階で制御しているが、励磁電流の電流値の制御はこれに限られるものではない。図17は、変形例における電磁式直動アクチュエータへ印加する励磁電流の電流値を示すタイムチャートである。
(Modification)
In the above embodiment, the current value of the excitation current applied to the electromagnetic linear actuator is controlled in three stages, but the control of the current value of the excitation current is not limited to this. FIG. 17 is a time chart showing the current value of the exciting current applied to the electromagnetic linear actuator in the modified example.
図17(a)に示すように、移動体33の往動または復動において、駆動コイル38の励磁時点から第1励磁電流I1と、第1励磁電流よりも小さい第2励磁電流I2をこの順番に供給するようにしても、消費電力を抑えることができる。このような制御は、例えば、駆動制御回路70から、第2単安定マルチバイブレータ回路75およびパワーセーブ回路77を省略することにより、実現できる。
As shown in FIG. 17A, in the forward movement or backward movement of the moving
また、本例の駆動IC78では定電流制御回路76が励磁電流を4段階で設定可能となっているので、この機能を活用することにより、励磁電流を3段階、4段階で制御してもよい。このような制御は、例えば、新たに単安定マルチバイブレータ回路を設け、この単安定マルチバイブレータ回路から所定のパルス幅のパルス信号をATT1端子に入力するように構成することにより実現できる。さらに、このような制御を行なう際にも、パワーセーブ回路77を利用すれば、図17(b)に示すように、励磁電流を最大5段階で減少させるように制御することができる。
Further, in the
また、容積型ポンプ1の電磁式直動アクチュエータ3とアクティブバルブ4とは、ポンプ駆動制御回路7によって同期して駆動制御されているので、これら電磁式直動アクチュエータ3とアクティブバルブ4の同期を取るための信号として、駆動制御回路70の基準パルス信号発生回路71から出力される基準パルス信号S0、あるいは、分周回路72から出力される第1パルス信号S1を用いることができる。
Further, since the electromagnetic
なお、電流方向切替回路はHブリッジ回路73に限定されるものではなく、第1パルス
信号S1の信号レベルに基づいて駆動コイル38へ供給される励磁電流の方向を切り替えることが可能な回路であれば採用することができる。
Note that the current direction switching circuit is not limited to the H-
また、上記の例では、基準パルス信号発生回路71が出力する基準パルス信号S0に基づいて、分周回路72から第1パルス信号S1を生成しているが、基準パルス信号発生回路71および分周回路72の替りに、第1パルス信号S1を発生させるパルス発生回路を採用することもできる。また、第1パルス信号S1の信号レベルがハイレベルとローレベルの間で変化する変化時点において第2パルス幅t2の第2パルス信号S2を発生させることができるパルス信号発生回路であれば、第1単安定マルチバイブレータ回路74に替えて採用することができる。同様に、第1パルス信号S1の信号レベルがハイレベルとローレベルの間で変化する変化時点において、第3パルス幅t3の第3パルス信号S3を発生させることができるパルス信号発生回路であれば、第2単安定マルチバイブレータ回路75に替えて採用することができる。例えば、分周回路72、第1単安定マルチバイブレータ回路74、および、第2単安定マルチバイブレータ回路75の替りに、それぞれ独立した3つのパルス発生装置を採用し、第1のパルス発生装置から第1パルス幅t1の第1パルス信号S1を出力し、第2のパルス発生装置から第2パルス幅t2の第2パルス信号S2を出力し、第3のパルス発生装置から第3パルス幅t3の第3パルス信号S3を出力するように構成するとともに、第1パルス信号S1、第2パルス信号S2および第3パルス信号S3を同期させる同期手段を備えるように構成することができる。
In the above example, the first pulse signal S1 is generated from the
また、上記の例において、往動用励磁開始時点T0において、分周回路72から第1パルス幅t1のローレベルの第1パルス信号が出力されるように構成して、移動体33の往動と復動が上記の例とは逆になるようにしてもよい。
Further, in the above example, the low-level first pulse signal having the first pulse width t1 is output from the
さらに、上記の例では、第1パルス信号S1の第1パルス幅t1は、往復駆動周期2Hの1/2の基準周期Hに対応するものとなっているが、これより短くすることもできる。例えば、上記の例において、第1パルス幅t1を基準周期Hに対応するパルス幅よりも短くすれば、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させる時間を、移動体33を下降位置33Bから上昇位置33Aへ移動させる時間よりも短くすることが可能となる。また、往動用励磁開始時点T0において、第1パルス幅t1のローレベルの第1パルス信号が出力されるようにして、移動体33の往動と復動が上記の例とは逆になるように構成したときに、第1パルス信号S1の第1パルス幅t1を短くすれば、移動体33を下降位置33Bから上昇位置33Aへ移動させる時間を、移動体33を上昇位置33Aから下降位置33Bへ移動させる時間よりも短くすることができる。
Furthermore, in the above example, the first pulse width t1 of the first pulse signal S1 corresponds to the reference period H that is ½ of the
(その他の実施の形態)
次に、図18、図19に示すような電磁式直動アクチュエータを搭載する容積型ポンプでも、駆動制御回路70を用いて電磁式直動アクチュエータを駆動制御できる。図18は変形例の電磁式直動アクチュエータを説明するための説明図である。図18では、移動体33と固定体34の配置をマグネット331、ヨーク37および駆動コイル38の配置で示している。また、図19では、マグネット331、ヨーク37および駆動コイル38は、移動体33の移動方向と直交する平面で切断した状態を示してある。
(Other embodiments)
Next, even with a positive displacement pump equipped with an electromagnetic linear actuator as shown in FIGS. 18 and 19, the
上記の実施の形態では、移動体33を装置幅方向の両側から挟むようにして第1固定体35と第2固定体36が配置されているが、図18(a)に示すように、第1固定体35および第2固定体36のいずれか一方を省略することができる。すなわち、移動体33を、この移動体33と対向する一つの固定体34によって直動駆動してもよい。
In the above embodiment, the first
また、移動体33のマグネットを上下方向に延びる多角柱形状とするとともに、その各側面を磁極面としておき、磁極面と対応する数だけ固定体を備えるように構成することも
できる。この場合には、図18(b)に示すように、例えば、移動体33が四角柱形状のマグネット331Aを備えるものとする。また、マグネット331Aにおいては、移動体33の移動方向と平行な4つの側面をそれぞれ磁極面331a、331a´、331b、331b´とする。そして、これらの磁極面331a、331a´、331b、331b´のそれぞれと駆動コイル38が対向するように4つの固定体34を配置する。固定体34の数を増やせば大きな推力を得ることができるので、容積型ポンプの効率を向上させることができる。
In addition, the magnet of the moving
さらに、図18(c)に示すように、移動体33のマグネット331Bとしては、上下方向に延びる円柱形状のものであって、周方向に分極着磁したものを用いることもできる。この場合には、分極着磁によって形成された磁極面331a、331a´、331b、331b´と対応する数だけ固定体34を備え、磁極面と対向する位置に、駆動コイル38がマグネットの各磁極面と対向するように各固定体34を配置すればよい。
Furthermore, as shown in FIG. 18 (c), the
図19はさらに別の変形例の電磁式直動アクチュエータを説明するための説明図である。図19では、移動体33と固定体34の配置をマグネット331、ヨーク37および駆動コイル38の配置で示している。また、図19では、マグネット331、ヨーク37および駆動コイル38は、移動体33の移動方向と平行な平面で切断した状態を示してある。
FIG. 19 is an explanatory view for explaining an electromagnetic linear actuator of still another modification. In FIG. 19, the arrangement of the moving
図19(a)に示すように、本例では、ダイヤフラム12が取り付けられる移動体33の側にヨーク37および駆動コイル38を備えており、固定体34の側にマグネット331を備えている。本例においても、マグネット331は、磁極面331aが移動体33の移動方向に平行となるように配置されている。また、ヨーク37の両端にはマグネット331の側に突出する第1突部372および第2突部373が設けられており、駆動コイル38は移動体33の移動方向と直交する方向に巻き回された状態で、マグネット331の磁極面331aに対向するように配置されている。さらに、マグネット331の移動体33の移動方向における長さ寸法は、ヨーク37の移動体33の移動方向における長さ寸法よりも短く設定されている。なお、本例では、移動体33は、マグネット331と第2突部373との間の磁気的吸引力F4によって上昇位置33Aに保持される。また、移動体33は、マグネット331と第1突部372との間の磁気的吸引力F4によって下降位置33Bに保持される。
As shown in FIG. 19A, in this example, a
図19(b)に示す例は、ヨーク37および駆動コイル38を備える移動体33の回りに、マグネット331を備える固定体34を複数配置したものである。この場合には、各固定体34の各マグネット331は、同一の極が駆動コイル38の外周面と対向するように配置しておく。また、この場合には、第1突部372、第2突部373を円盤状に形成することにより、第1突部372および第2突部373を各マグネットに向かって突出させる。固定体34の数を増やせば大きな推力を得ることができるので、容積型ポンプの効率を向上させることができる。
In the example shown in FIG. 19B, a plurality of fixed
図19に示す例においても、駆動コイル38への給電を行なうと、フレミングの左手の法則により、駆動コイル38を流れる励磁電流の向きと、マグネット331の磁界の方向とが直交して、ローレンツ力が発生する。また、アンペールの右ネジの法則により、駆動コイル38はヨーク37に巻き回されているので、駆動コイル38への給電を行なうと、駆動コイル38およびヨーク37は電磁コイル(電磁石)として機能し、電磁コイルとマグネット331との間に、電磁的な吸引力および電磁的な反発力が発生する。さらに、移動体33の移動方向に延びているヨーク37の両端に第1突部372、第2突部373が設けられているので、直動する移動体33がこれら第1、第2突部372、373のいずれかに接近すると、マグネット331と第1、第2突部372、373との間に磁気的な
吸引力が発生する。すなわち、容積型ポンプ1では、ローレンツ力と、電磁的な吸引力および電磁的な反発力と、磁気的な吸引力とをダイヤフラム12の推力とすることができる。
Also in the example shown in FIG. 19, when power is supplied to the
(容積型ポンプの変形例)
次に、図20を参照して、容積型ポンプの変形例を説明する。上記の実施の形態では、流入側流路9に給電によって駆動されるアクティブバルブ4が配置されているが、パッシブバルブを配置することができる。図20はアクティブバルブ4に代えてパッシブバルブを配置した変形例の容積型ポンプの縦断面図である。なお、本例の容積型ポンプ1Aは上記の実施の形態の容積型ポンプ1と同様の構成を備えているので、対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
(Modification of positive displacement pump)
Next, a modification of the positive displacement pump will be described with reference to FIG. In the above-described embodiment, the active valve 4 that is driven by power feeding is disposed in the inflow
容積型ポンプ1Aでは、上側ハウジング21の上端面の右側部分から流入管6が突出している。流入管6の上端は流体入口6aとなっている。上側ハウジング21の下端面の右側部分には、上方に窪む円形の第5凹部81が設けられている。第5凹部81の天井面の中央部分には流入管6に連通する第4流路82の下端開口82aが露出している。
In the
下側ハウジング22の上端面32aの右側部分には上側ハウジング21の第5凹部81と嵌合する円形の第2上側突出部83が形成されている。第2上側突出部83の中央部分には、下方に窪む円形の第6凹部84が形成されている。第2上側突出部83は第5凹部81に嵌め込まれており、上側ハウジング21の第5凹部81と下側ハウジング22の第6凹部84によって流入管6と同軸に流入側弁室85が形成されている。第2上側突出部83の外周面と第5凹部81の内周面との間にはOリング86が配置されている。流入側弁室85内にはパッシブバルブ87が構成されている。
A circular second
下側ハウジング22の流入側弁室85と弁室13との間には、ハウジング内流路88が形成されている。ハウジング内流路88は、流入側弁室85から下方に延びる第1流路部分89と、第1流路部分89の下端から装置幅方向を弁室13の側に向かって延びる第2流路部分90と、第2流路部分90の左端から上方に延びる第3流路部分91を備えている。第1流路部分89の上端開口89aは流入側弁室85の円形底面85aの中央部分に露出しており、第3流路部分91の上端開口91aは弁室13の円形底面13aの中央部分に露出している。ポンプ室8は下側ハウジング22の装置幅方向の中央部分に形成されており、第2流路部分90の装置幅方向の中央部分はポンプ室8の上端部分に連通している。ポンプ室8の下方には電磁式直動アクチュエータ3が配置されている。
Between the inflow
パッシブバルブ87は、第4流路82の下端開口82aが形成されている弁座92と、この弁座92に流体の流通方向の下流側から当接して下端開口82a塞いでいる弁体93と、弁体93と流入側弁室85の円形底面85aとの間に挿入され、弁体93を所定の付勢力で弁座92に付勢している付勢部材を備えている。ここで、弁座92は流入側弁室85の円形天井面85bであり、付勢部材は圧縮コイルバネ94である。なお、弁体93は逆止弁11の弁体112と同様の構成を備えており、圧縮コイルバネ94は逆止弁11の圧縮コイルバネ113と同様の構成を備えているので、その説明を省略する。
The
ここで、パッシブバルブ87は、ポンプ室8の容積が拡大されることによりポンプ室8に負圧が発生した場合などに、流入側流路9において圧縮コイルバネ94による所定の付勢力以上の所定圧力が流出方向にかかると第4流路82の下端開口82aを開く。また、流入側流路9に流出方向とは反対方向に圧力がかかったときに上端開口89aを閉じる。
Here, the
なお、ポンプ室8の容積を変化させるための可動体としては、ダイヤフラム12以外のものを用いることができる。例えば、シリンダのように、ポンプ室8の底面を移動体33
の移動に伴って昇降させるように構成してもよい。
In addition, as a movable body for changing the volume of the
You may comprise so that it may raise / lower with this movement.
1・1A・容積型ポンプ、2・ポンプユニット、3・電磁式直動アクチュエータ、4・アクティブバルブ、5・流出管、5a・流体出口、6・流入管、6a・流体入口、7・ポンプ駆動制御回路、8・ポンプ室、9・流入側流路、10・流出側流路、11・逆止弁、12・ダイヤフラム、12a・接続部、13・弁室、13a・円形底面、13b・円形天井面、14・15・Oリング、21・上側ハウジング、22・下側ハウジング、31・上側ケース、32・下側ケース、32a・上端面、33・移動体、33A・移動体、33・移動体、33A・上昇位置、33B・下降位置、34・固定体、35・第1固定体、36・第2固定体、37・ヨーク、38・駆動コイル、38a・外周面部分、39・スペーサ、40・ガイド機構、41・胴部、42・オリフィス構成部、43・弁体、43A・閉鎖位置、43B・開放位置、44・弁座、45・流体流路、46・駆動コイル、47・コイルボビン、48・ヨーク、49・ゴムパッキン、50・押さえ板、70・駆動制御回路、71・基準パルス信号発生回路、72・分周回路(第1パルス信号発生回路)、73・Hブリッジ回路(電流方向切替回路)、74・第1単安定マルチバイブレータ回路(第2パルス信号発生回路)、75・第2単安定マルチバイブレータ回路(第3パルス信号発生回路)、76・定電流制御回路、77・パワーセーブ回路、78・駆動IC、81・凹部、82・第4流路、83・第2上側突出部、84・凹部、85・流入側弁室、85a・円形底面、85b・円形天井面、86・リング、87・パッシブバルブ、88・ハウジング内流路、89・第1流路部分、89a・上端開口、90・第2流路部分、91・第3流路部分、92・弁体、93・弁座、94・圧縮コイルバネ、111・弁座、112・弁体、112a・閉鎖部、112b・円環状突部、112c・位置決め部、113・圧縮コイルバネ、113a・下端開口、211・第1凹部、212・第1流路、212a・下端開口、221・上側突出部、222・第2凹部、223・下側突出部、224・第3凹部、224a・天井面、225・第2流路、225a・下端開口、225b・上端開口、226・第4凹部、226a・大径部、226b・小径部、226c・上端部分、227・第3流路、311・上板、312〜315・側板、316・接続部、316a・貫通孔、316b・段部、317・係合凹部、318・ガイド溝、318a・上端縁、322・凹部、323・溝、324・貫通孔、325・係合突起、331・331A・331B、マグネット、331a・331b・磁極面、331c・上端面、332・マグネットホルダ、332・下側枠部、332a・縦枠部、332b・上側枠部、332c・下側枠部、333・ガイド突部、334・接続部、335・ガイド軸、371・軸部、372・第1突部、373・第2突部、421・円柱形状部分、422・フランジ部分、423・オリフィス、423a・下端開口、424・円環状凹部、431・パイプ、432・マグネット、433・磁性板、434・磁性板、435・蓋板、436・底板、437・ゴムシート、471・係合凹部、472・筒状胴部、473・フランジ部、474・突状部、711・タイマ回路、712・波形整形回路、713・分周器、714〜716・インバータ、D1・第1方向、D2・第2方向、I1〜I3・励磁電流、L1・L2・ロジック信号、P1〜P3・区間、S0・基準パルス信号、S1・第1パルス信号、S2・第2パルス信号、S3・第3パルス信号、T0・往動用励磁開始時点、T1・復動用励磁開始時点、t0・基準パルス幅、t1・第1パルス幅・t2・第2パルス幅、t3・第3パルス幅
1.1A
Claims (8)
前記移動体を前記第1位置および前記第2位置の間で直線往復移動させる往復駆動周期で、当該往復駆動周期の1/2以下の第1パルス幅のハイレベルまたはローレベルの第1パルス信号を1回出力する第1パルス信号発生回路と、
前記第1パルス信号の信号レベルが変化する変化時点で前記第1パルス幅よりも短い第2パルス幅のハイレベルまたはローレベルの第2パルス信号を出力する第2パルス信号発生回路と、
前記第1パルス信号がハイレベルおよびローレベルのいずれか一方となっている間、前記駆動コイルへ供給される励磁電流の方向を第1方向に維持するとともに、前記第1パルス信号がハイレベルおよびローレベルのいずれか他方となっている間、前記励磁電流の方向を前記第1方向とは反対の第2方向に維持する当該励磁電流の電流方向切替回路と、
前記第2パルス信号が前記変化時点で出力された信号レベルとなっている間、前記励磁電流の大きさを第1電流値に維持するとともに、前記第2パルス信号の信号レベルが前記変化時点で出力された信号レベルとは異なる信号レベルとなっている間、前記励磁電流の大きさを前記第1電流値よりも小さい前記第2電流値に維持する定電流制御回路と、
を備えていることを特徴とする容積型ポンプの駆動制御回路。 The volume of the pump chamber is reduced by the electromagnetic force generated by exciting the moving body of the electromagnetic linear actuator connected to the movable body that changes the volume of the pump chamber by exciting the drive coil of the electromagnetic linear actuator. A drive control circuit for a positive displacement pump that linearly reciprocates between a first position that is a first volume and a second position that is a second volume in which the volume of the pump chamber is larger than the first volume,
A high-level or low-level first pulse signal having a first pulse width equal to or less than ½ of the reciprocating driving cycle in a reciprocating driving cycle in which the movable body is linearly reciprocated between the first position and the second position. A first pulse signal generation circuit that outputs
A second pulse signal generation circuit that outputs a second pulse signal having a high or low level with a second pulse width shorter than the first pulse width when the signal level of the first pulse signal changes;
While the first pulse signal is at one of high level and low level, the direction of the excitation current supplied to the drive coil is maintained in the first direction, and the first pulse signal is at high level and A current direction switching circuit for the exciting current that maintains the direction of the exciting current in a second direction opposite to the first direction while the other is at the low level;
While the second pulse signal is at the signal level output at the change time, the magnitude of the excitation current is maintained at the first current value, and the signal level of the second pulse signal is changed at the change time. A constant current control circuit that maintains the magnitude of the excitation current at the second current value smaller than the first current value while the signal level is different from the output signal level;
A drive control circuit for a positive displacement pump.
前記第1パルス信号の信号レベルが変化する前記変化時点で前記第2パルス幅よりも長く前記第1パルス幅よりも短い第3パルス幅のハイレベルまたはローレベルの第3パルス信号を出力する第3パルス信号発生回路と、
前記第3パルス信号が前記変化時点で出力された信号レベルとは異なる信号レベルとなっている間、前記励磁電流の大きさを前記定電流制御回路による設定に優先して零とするパワーセーブ回路と、
を有していることを特徴とする容積型ポンプの駆動制御回路。 In claim 1,
A third pulse signal having a third pulse width that is longer than the second pulse width and shorter than the first pulse width is output at the time when the signal level of the first pulse signal changes. A 3-pulse signal generation circuit;
While the third pulse signal has a signal level different from the signal level output at the time of the change, the power saving circuit sets the magnitude of the exciting current to zero in preference to the setting by the constant current control circuit. When,
A drive control circuit for a positive displacement pump.
前記電流方向切替回路、前記定電流制御回路および前記パワーセーブ回路は、1つのICに構成されていることを特徴とする容積型ポンプの駆動制御回路。 In claim 2,
The drive control circuit for a positive displacement pump, wherein the current direction switching circuit, the constant current control circuit, and the power save circuit are configured in one IC.
前記往復駆動周期の1/2の基準周期で、当該基準周期の1/2の基準パルス幅のハイレベルの基準パルス信号を出力する基準パルス信号発生回路を有しており、
前記第1パルス信号発生回路は、前記基準パルス信号に基づいて前記第1パルス幅が前記往復駆動周期の1/2の第1パルス信号を生成する分周回路であり、
前記電流方向切替回路は、Hブリッジ回路から構成されており、
前記第1パルス信号発生回路および第2パルス信号発生回路は、それぞれ単安定マルチバイブレータ回路から構成されており、前記基準パルス信号の立ち上がりエッジを前記変化時点としていることを特徴とする容積型ポンプの駆動制御回路。 In claim 3,
A reference pulse signal generation circuit that outputs a high-level reference pulse signal having a reference pulse width that is ½ of the reference period at a reference period that is ½ of the reciprocating drive period;
The first pulse signal generation circuit is a frequency dividing circuit that generates a first pulse signal having a first pulse width that is ½ of the reciprocating drive period based on the reference pulse signal.
The current direction switching circuit is composed of an H-bridge circuit,
Each of the first pulse signal generation circuit and the second pulse signal generation circuit is composed of a monostable multivibrator circuit, and the rising edge of the reference pulse signal is the change time point. Drive control circuit.
前記可動体に接続された移動体および前記移動体を駆動するための電磁力を発生させるための駆動コイルを備える電磁式直動アクチュエータと、
請求項1ないし4のうちのいずれかの項に記載の駆動制御回路とを有し、
前記駆動制御回路によって、前記電磁式直動アクチュエータの駆動コイルを励磁して、前記移動体を前記ポンプ室の容積が第1容積となる第1位置および当該ポンプ室の容積が前記第1容積よりも大きい第2容積となる第2位置との間で直線往復移動させることを特徴とする容積型ポンプ。 A movable body that changes the volume of the pump chamber;
An electromagnetic linear motion actuator comprising a moving body connected to the movable body and a drive coil for generating an electromagnetic force for driving the moving body;
A drive control circuit according to any one of claims 1 to 4,
The drive control circuit excites the drive coil of the electromagnetic linear actuator, and the movable body has a first position where the volume of the pump chamber becomes the first volume, and the volume of the pump chamber is greater than the first volume. A positive displacement pump characterized in that it is linearly reciprocated between a second position having a larger second volume.
前記駆動コイルが励磁されていない状態において、磁力によって前記移動体を前記第1位置または前記第2位置に選択的に保持するためのマグネットを有していることを特徴とする容積型ポンプ。 In claim 5,
A positive displacement pump having a magnet for selectively holding the moving body at the first position or the second position by a magnetic force when the drive coil is not excited.
前記電磁式直動アクチュエータは、
アクチュエータケースと、
前記アクチュエータケースによって直動可能に支持されている移動体と、
磁極面が前記移動体の移動方向に平行になるように前記移動体に取り付けた前記マグネットと、
前記アクチュエータケースに取り付けられているヨークと、
前記マグネットの前記磁極面に一定のギャップで対峙する対峙面が形成されるように、前記移動体の移動方向と直交する方向で前記ヨークに巻き回されている前記駆動コイルとを有し、
前記ヨークは、前記移動体が前記第1位置に位置する状態において前記マグネットとのギャップが最小になる第1突部と、前記移動体が前記第2位置に位置する状態において前記マグネットとのギャップが最小になる第2突部と、
を備えていることを特徴とする容積型ポンプ。 In claim 6,
The electromagnetic linear actuator is
An actuator case,
A movable body supported by the actuator case so as to be linearly movable;
The magnet attached to the moving body such that the magnetic pole surface is parallel to the moving direction of the moving body;
A yoke attached to the actuator case;
The drive coil wound around the yoke in a direction perpendicular to the moving direction of the moving body so that a facing surface facing the magnetic pole surface of the magnet with a certain gap is formed;
The yoke includes a first protrusion that minimizes a gap with the magnet when the movable body is located at the first position, and a gap between the yoke and the magnet when the movable body is located at the second position. A second protrusion that minimizes
A positive displacement pump comprising:
前記可動体は、ダイヤフラムであり、
前記第1位置では、前記ポンプ室の容積が最小となり、
前記第2位置では、前記ポンプ室の容積が最大となることを特徴とする容積型ポンプ。 In claim 7,
The movable body is a diaphragm,
In the first position, the volume of the pump chamber is minimized,
The positive displacement pump, wherein the pump chamber has a maximum volume at the second position.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010282270A JP5689671B2 (en) | 2010-06-21 | 2010-12-17 | Positive displacement pump drive control circuit and positive displacement pump |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010141047 | 2010-06-21 | ||
JP2010141047 | 2010-06-21 | ||
JP2010282270A JP5689671B2 (en) | 2010-06-21 | 2010-12-17 | Positive displacement pump drive control circuit and positive displacement pump |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012026430A true JP2012026430A (en) | 2012-02-09 |
JP5689671B2 JP5689671B2 (en) | 2015-03-25 |
Family
ID=45779633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010282270A Expired - Fee Related JP5689671B2 (en) | 2010-06-21 | 2010-12-17 | Positive displacement pump drive control circuit and positive displacement pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5689671B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51150703A (en) * | 1975-06-19 | 1976-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | A magnetic pump driving method |
JPH03293956A (en) * | 1990-04-09 | 1991-12-25 | Nippon Conlux Co Ltd | Linear motor |
-
2010
- 2010-12-17 JP JP2010282270A patent/JP5689671B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51150703A (en) * | 1975-06-19 | 1976-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | A magnetic pump driving method |
JPH03293956A (en) * | 1990-04-09 | 1991-12-25 | Nippon Conlux Co Ltd | Linear motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5689671B2 (en) | 2015-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4603433B2 (en) | Electromagnetic reciprocating fluid device | |
JP2006296127A (en) | Electromagnetic actuator | |
US20180023723A1 (en) | Electromagnetic actuator | |
JP2012014035A (en) | Lens driving device, autofocus camera and mobile terminal with camera | |
JP2017187694A (en) | Drive device and lens unit | |
JP5689671B2 (en) | Positive displacement pump drive control circuit and positive displacement pump | |
TWI662211B (en) | Flow path switching valve and manufacturing method thereof | |
JP5653285B2 (en) | Positive displacement pump | |
WO2011136259A1 (en) | Method for controllably driving positive-displacement pump, and positive-displacement pump | |
JP5739720B2 (en) | Positive displacement pump drive control method and positive displacement pump | |
JP5739721B2 (en) | Positive displacement pump | |
JP2006042431A (en) | Linear actuator, pump device and compressor device each using the same | |
WO2011136257A1 (en) | Positive-displacement pump and check valve | |
JP2006246550A (en) | Drive unit of electromagnetic capacity type pump | |
JP5209672B2 (en) | Electromagnetic reciprocating fluid device | |
JP5653286B2 (en) | Check valve | |
US20070025861A1 (en) | Electromagnetic pump driving method | |
US10731464B2 (en) | Linear actuator and method for operating such a linear actuator | |
CN109496252B (en) | Oscillating displacement pump with an electric drive and method for operating the same | |
JP2017157493A (en) | Electromagnetic actuator and electromagnetic relay using the same | |
JP2013015031A (en) | Positive-displacement pump | |
JP5722712B2 (en) | Pump device | |
US7621724B2 (en) | Stator for solenoid pumps | |
JP2004060641A (en) | Solenoid operated diaphragm pump | |
WO2014125771A1 (en) | Linear actuator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141111 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150129 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5689671 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |