JP2014523499A - 往復動界面動電ポンプの差動圧力制御のシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
[0001]本出願は米国特許法第119条に基づいて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる2011年5月5日に出願した「SYSTEM AND METHOD OF DIFFERENTIAL PRESSURE CONTROL OF A RECIPROCATING ELECTROKINETIC PUMP」という名称の米国特許仮出願第61/482,960号の優先権を主張するものである。
参照による組み込み
[0002]本明細書で述べられるすべての公報および特許出願は、それぞれの個々の公報および特許出願が具体的に個別に参照により組み込まれた場合と同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
[00066]この方式を用いることにより、流量体積と差分積分値の間の良好な相関を生じる。
∫(PS2(t)−PS2(t0))dt×定数 (いわゆる曲線の下の面積または積分)
ただし定数は、粘性、密度、および/または摩擦などの流体の1つまたは複数の特性に関連する。これらの特性の1つまたは複数は、例えばポンプの動作温度、供給流体の温度、貯蔵器または供給サイトを取り囲む温度などの環境条件の変動に応じて変化し得る。
∫(PS1−逆止弁クラッキング圧力−PS2)dt×定数
逆止弁クラッキング圧力補償は、この実施形態において述べたが、本明細書で述べられる他の制御方式に適用することができる。
EKポンプ動作のための温度補償
[000104]周囲温度または流体温度を測定するために温度センサを追加することによって、より多くの影響を補償することができる。流体の粘性および密度は温度と共に変化する。またほとんどの圧力センサに対して何らかの温度の影響がある。したがって図11に示されるように温度センサ185を追加することによって温度の測定、および温度によって引き起こされる供給流体への変動に基づく補償方式が可能になる。温度センサ185は、入口逆止弁142と、ポンプチャンバ122/PS1 152の場所との間に示される。温度センサ185は、図11に示される流体経路に沿っていくつか異なる場所に配置することもできる。
[000115]図14は、2つの矩形波ポンプ制御信号、および単一圧力センサ差動圧力制御システムからの対応する圧力センサトレースのグラフを示す。この例示の実施例では差動圧力制御システムは、行程体積を求めるために単一の圧力センサ出力からのデータ(すなわち所与のポンプ駆動信号に対するトレース曲線の積分)を利用することになる。単一圧力センサシステム構成は上記の図6に示される。この実施例ではポンプ駆動信号は約2.7ボルトの一定電圧である。ベースライン圧力センサ出力信号は約75mVである。第1のパルスの持続時間(t1)は860msである。この実施例では圧力センサ出力は4msごとに読み取られる。システムコントローラは、ポンプ駆動信号が印加されたときに圧力センサの読みの積分を開始し、圧力センサ出力電圧が定められた値より低く減少するまで積分を継続するための、コンピュータ可読命令を含む。典型的にはこの値は、システムがベース圧力(ここでは75mVのセンサ電圧)まで戻ったことを出力信号が示した後のものとなる。その後は、取得した積分値は体積に変換され、次いで目標流量と比較される。積分値は、行程が進行するのに従ってリアルタイムで計算できることを理解されたい。このリアルタイムの行程体積計算は、EKエンジンへの電力の流れを停止するようにコントローラに戻るポンプオフトリガ信号として用いることができる。この実施例では、t1の間に供給される体積は、単一のセンサ出力値を利用して計算され、行程当たりの目標量を超えるように決定される。結果として、後続の一定電圧ポンプ駆動信号は、より短い持続時間となるように調整される。この図では補正量は36msである。この実施例では、t2すなわち後続のポンプ行程持続時間は36msだけ減少されて824msの新しいポンプオン持続時間となる。
Claims (32)
- 目標行程体積を供給するように界面動電ポンプの出力を制御する方法であって、
約1秒であるポンプ行程持続時間の間、前記界面動電ポンプにポンプ駆動信号を印加するステップと、
前記ポンプ行程持続時間の間にポンピングされた供給流体の体積を求めるステップと、
前記ポンピングされた供給流体の前記体積を前記目標行程体積と比較するステップと、
前記比較するステップに基づいて、前記界面動電ポンプに前記ポンプ駆動信号を印加する新しい時間間隔を発生するステップと、
前記新しい時間間隔の間、前記界面動電ポンプに前記ポンプ駆動信号を印加するステップと
を含む方法。 - 請求項1に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記新しい時間間隔と前記ポンプ行程持続時間の差が100msを超えない、方法。
- 請求項1に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記新しい時間間隔が、前記界面動電ポンプ構成要素の可逆ファラデー限界内に前記界面動電ポンプを維持する持続時間である、方法。
- 請求項1に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記ポンプ行程持続時間が、前記界面動電ポンプの可逆ファラデー動作パラメータ内に留まるように選択される、方法。
- 請求項1に記載の方法において、新しい時間間隔を発生する前記ステップが、供給流体温度に関係する温度補償に部分的に基づく、方法。
- 請求項1に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、体積を求める前記ステップが、差動圧力流量技法の使用を含む、方法。
- 請求項6に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記差動圧力流量技法が、ポンプ出口と連絡する少なくとも1つの圧力センサからの入力に基づく、方法。
- 請求項6に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記差動圧力流量技法が流量制限器を使用し、少なくとも1つの圧力センサからの入力に基づく、方法。
- 請求項6に記載の方法において、前記体積を決定する前記ステップが、ポンプ駆動信号を印加する前記最初のステップの後の2つの差動圧力信号の比較に基づく、方法。
- 請求項6に記載の方法において、前記体積を決定する前記ステップが、ポンプ駆動信号を印加する前記ステップの間の圧力センサの積分に基づく、方法。
- 請求項6に記載の方法において、前記体積を決定する前記ステップが、ポンプ駆動信号を印加する前記ステップの間の2つの圧力センサの差の積分に基づく、方法。
- 請求項6に記載の方法において、前記体積を決定する前記ステップが、ポンプ駆動信号を印加する前記ステップの間に圧力センサから読み取られる推定供給条件に基づく、方法。
- 請求項12に記載の方法において、ポンプ駆動信号を印加する前記ステップの持続時間が、ポンプ駆動信号を印加する前記ステップの間に圧力センサから読み取られる前記推定供給条件に基づいて調整される、方法。
- 請求項6に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記差動圧力流量測定技法が、1対の圧力センサからの入力を用いる、方法。
- 請求項9に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記圧力センサの1つが前記ポンプ出口と通信する、方法。
- 請求項9に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記圧力センサの1つが、前記界面動電ポンプの前記出力に働く背圧を示すように配置される、方法。
- 請求項1に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記新しい時間間隔に対してポンプ駆動信号を印加する前記ステップの前に、ポンプ駆動信号を印加する前記最初のステップに用いられたポンプ駆動信号と逆極性のポンプ駆動信号を印加するステップをさらに含み、逆極性のポンプ駆動信号を印加する前記ステップの持続時間は前記ポンプ行程持続時間と同じである、方法。
- 請求項1に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、前記新しい時間間隔に対して前記ポンプ駆動信号を印加するステップの後に、前記新しい時間間隔に対してポンプ駆動信号を印加する前記ステップに用いられた前記ポンプ駆動信号と逆極性のポンプ駆動信号を印加するステップをさらに含み、逆極性のポンプ駆動信号を印加する前記ステップの持続時間は、前記新しい時間間隔持続時間と同じである、方法。
- 請求項1に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、印加する前記ステップの間の前記ポンプ駆動信号が一定電圧である、方法。
- 請求項1に記載の界面動電ポンプの出力を制御する方法において、印加する前記ステップの間の前記ポンプ駆動信号が一定電流である、方法。
- 請求項1に記載の方法において、ポンプ駆動信号を印加する前記ステップの持続時間が、ポンプ駆動信号ステップを印加する前記ステップの直前に圧力センサから読み取られる前記推定供給条件に基づいて調整される、方法。
- 請求項1に記載の方法において、ポンピングされた供給流体の体積を求める前記ステップの結果に従って総体積供給量カウンタをデクリメントするステップをさらに含む、方法。
- 請求項1に記載の方法において、ポンピングされた供給流体の体積を求める前記ステップの結果に従って総体積供給量カウンタをインクリメントするステップをさらに含む、方法。
- 請求項23に記載の方法において、ポンピングされた供給流体の体積を求める前記ステップの結果が、前記総体積供給量カウンタの最後の供給インクリメントであるときに、ポンプ停止信号を発生するステップをさらに含む、方法。
- 請求項23に記載の方法において、ポンピングされた供給流体の体積を求める前記ステップの結果が、前記総体積供給量カウンタの最後の供給デクリメントであるときに、ポンプ停止信号を発生するステップをさらに含む、方法。
- 流体を供給するためのシステムであって、
入口および出口を有する出口チャンバ内の隔壁を偏向するように構成された界面動電ポンプと、
前記入口と連通する第1の逆止弁と、
前記出口と連通する第2の逆止弁と、
前記第1の逆止弁と前記第2の逆止弁の間の前記システム内の圧力を示すように配置された圧力センサと、
前記界面動電ポンプおよび前記圧力センサと通信するコンピュータコントローラであって、前記圧力センサからの信号に少なくとも部分的に基づいて前記界面動電ポンプの出力を求め、前記隔壁の前記出口チャンバへの各偏向の後に行程時間供給量調整を発生するためのコンピュータ可読命令を含んだ、コンピュータコントローラと、
を備えるシステム。 - 請求項26に記載のシステムにおいて、もう1つの圧力センサおよび流量制限器をさらに備え、前記圧力センサは前記出口チャンバの圧力を示すように配置され、前記流量制限器は前記出口チャンバ出口と前記第2の逆止弁の間に配置され、前記もう1つの圧力センサは前記流量制限器と前記第2の逆止弁の間の前記システム内の圧力を示すように配置される、システム。
- 請求項26に記載のシステムにおいて、供給流体を含み、前記出口チャンバ入口と連通する出口を有する貯蔵器をさらに備える、システム。
- 請求項26に記載のシステムにおいて、前記出口チャンバ出口と通信する供給導管をさらに備える、システム。
- 請求項26に記載のシステムにおいて、流量制限器をさらに備え、前記流量制限器は前記出口チャンバ出口と前記第2の逆止弁の間に配置され、前記圧力センサは前記流量制限器と前記出口チャンバの間の前記システム内の圧力を示すように配置される、システム。
- 請求項26に記載のシステムにおいて、もう1つの圧力センサおよび流量制限器をさらに備え、前記流量制限器は前記第2の逆止弁と供給導管の間に配置され、前記圧力センサは前記供給導管内の前記流量制限器の下流側の圧力を示すように配置される、システム。
- 請求項26に記載のシステムにおいて、前記コンピュータコントローラと通信するユーザ入力装置をさらに備え、前記コンピュータコントローラは前記ユーザ入力装置との間で信号を供給し受け取るように適合され構成される、システム。
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