JP3997318B2 - ポンプの制御方法及び制御装置 - Google Patents

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    • F04B49/06—Control using electricity

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小型定量注入ポンプを駆動するブラシ型整流子を備える直流モータの駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型の定量注入ポンプ等として用いられているダイアフラムポンプ等の吐出量を一定に制御する方法としては、ポンプの駆動手段としてパルスモータを用い印加するパルスのデューティ比を制御してポンプの吐出量を一定に制御するものが知られている。
【０００３】
また、ブラシ型整流子付きの直流モータをポンプの駆動源として用いる場合には、一定電圧の直流を印加してモータを連続回転させ、モータ出力軸のトルクを駆動機構を介してポンプに伝達し、ポンプの吐出側配管に流量制御弁等を介装してこれを制御することにより所定の一定流量に調節する用にしたものが知られている。
【０００４】
ところが、上記従来のポンプ制御方法や制御装置では下記の不都合がある。パルスモータは高精度ではあるがポンプもモータも高価であると共に、制御装置を含めた装置のスペースや重量等も大きくなる等の問題がある。また、通常の直流モータを用いて連続運転を行った場合には、図５の線Ａに示すように運転時間と共にモータの温度が上昇しかなりの高温になる不都合があり、更にポンプ吐出側に流量制御手段を必要とする。また図５の線Ｂに示すように、通常のブラシ型整流子付き直流モータにパルスを印加してポンプ吐出量を制御することは、パルスの印加毎に整流子に渦電流が流れてスパークが発生し整流子のブラシにカーボンが堆積してモータの耐用時間が短くなる不都合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑みて成されたもので，ポンプ吐出量の微小流量を安定的に供給制御することができると共に、小型軽量で耐用時間も長い低コストの定量注入ポンプの駆動に好適なモータの駆動制御方法及び駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、小型の定量注入ポンプの制御装置において、前記定量注入ポンプの駆動軸に出力軸を連結したブラシ型整流子を備える直流モータと、該直流モータの駆動制御回路とを備え、該駆動制御回路は前記直流モータに印加するパルスのデューティ比を任意に設定可能な無安定発振回路と、前記直流モータが回転しない程度のバイアス電圧と前記直流モータの駆動電圧とを設定する可変型定電圧調整回路とを有し、前記デューティ比とバイアス電圧と駆動電圧とを設定することにより、前記定量注入ポンプの注入量を設定することを特徴とする。
【０００７】
ブラシ型整流子を備える直流モータに該直流モータが回転しない程度のバイアス電圧を印加しておくことにより、駆動パルス印加時の突入起動電流を低減することができてブラシのカーボン堆積が防止でき、デューティ比制御可能なパルス駆動電流を前記直流モータに印可して駆動制御することにより長時間安定してポンプ吐出量を制御することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は，本発明に係るポンプの駆動制御装置の一例を示す構成図である。図２は、本発明に係るポンプを駆動する直流モータの制御回路である。図３に本発明における直流モータに印可する電流の電圧の一例を示す。図４は，本発明に係るポンプの吐出量制御の実例をしめすグラフである。図５は、直流モータの駆動時間に伴う温度上昇を表す曲線で，従来のポンプ駆動装置と本発明に係る駆動装置との比較を示す。
【００１０】
図１において、１は母管であり液槽３の液体を一定流量で吐出する小型のダイアフラムポンプ４の吐出側と注入管２により連通されている。ダイアフラムポンプ４はブラシ型整流子付の直流モータ５の出力軸に接続され、この直流モータ５は駆動制御装置６により駆動電流を印加されて駆動する。尚、必要に応じて母管 内の流量を検知する流量センサまたは圧力センサ７を配設し、センサ７の検知信号を駆動制御装置６に入力してダイアフラムポンプ４をフィードバック制御することも可能である。
【００１１】
駆動制御装置６は、図２に示すような制御回路を備える。図２は制御回路６であって、図のモータＭはブラシ型整流子付の直流モータ５である。制御回路６は、図３に示すパルス幅ＰＷ１（ｔ １ ）を設定するＣ１およびＶＲ１と、ＰＷ１＋ＰＷ２（ｔ ２ ）を設定するＣ２及びＶＲ２を備える無安定発信回路６ａを有し、バイアス電圧ＶＣＣ２を設定しモータＭの駆動電圧を一定の電圧ＶＣＣ１に調整する可変型定電圧調整回路６ｂを有する。ＳＲ１及びＳＲ２はモータＭの逆起電力による電流を防止するダイオードでありＴＲはスイッチング用トランジスタである。
【００１２】
この制御回路６の可変型定電圧調整回路６ｂにより、直流モータＭが停止している場合にもこの直流モータＭが回転しない程度のバイアス電圧ＶＣＣ２を常時負荷しておき、直流モータに駆動パルスＰＷ１を印加する際に発生する突入起動電流を低減する。
【００１３】
図４は本実施の形態による駆動制御装置６により直流モータを制御して小型ダイアフラムポンプ４を駆動した場合の吐出量の特性曲線であり、横軸を周波数（ダイアフラム作動回数／ｍｉｎ．），縦軸をポンプ吐出量としパルス幅（ＰＷ）をパラメータとした４つのケースにおける実験値を表している。横軸に併記した目盛は実験に用いた駆動制御装置の制御用ダイアルの目盛である。
【００１４】
図４に示す実験による特性曲線から明らかなように、２．０ｃｃ／ｍｉｎ〜２０．０ｃｃ／ｍｉｎ程度の吐出量のポンプにおいては一定パルス幅で周波数を制御することによっても、一定周波数でパルス幅を制御することによっても吐出量を制御することができる。
【００１５】
図５は、本発明に係る駆動制御装置と従来の制御装置及びバイアス電圧を負荷しない場合の矩形波による駆動制御装置についての直流モータ５の温度及び矩形波を印加した場合のスナバ電圧を測定した結果を示す比較図である。
【００１６】
図５において、Ａは従来の直流モータを電圧２Ｖで連続的（３６００ｒｐｍ）に駆動してポンプ吐出側で流量を制御した場合のモータ温度特性を示す。Ｂは直流モータに電圧４Ｖの矩形波を印加して駆動制御した場合の温度特性及びスナバ電圧を示す。Ｃは本発明に係る駆動制御装置６による場合で、１Ｖのバイアス電圧を印加し、４Ｖでパルス幅１０ｍｓの矩形波により直流モータを６０ｒｐｍで回転させた場合の温度特性とスナバ電圧を示す。
【００１７】
Ｃに示す曲線及び波形から，本発明による駆動制御装置においては直流モータの温度が連続運転方式より略半減し、スナバ電圧も低減している。２８０時間の連続運転後もブラシへのカーボン堆積が見られず実用的な耐用寿命があると判断できた。
【００１８】
上述したように本発明による直流モータの駆動制御方法によれば、直流モータの温度上昇が低減され、直流モータの回転数が正確に制御可能となりダイアフラムポンプ等のポンプを駆動する場合にポンプの吐出量を微小流量で正確にかつ安定的に供給制御することが出来ると共に、スナバ電圧が低減出きるため，ブラシ面にスパークが発生することも少なくブラシの磨耗も少なくなりブラシの寿命を長くすることができ、直流モータの耐用期間を長期化することが可能となり、ポンプの駆動制御装置の小型軽量化、低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るポンプの制御方法および制御装置のシステムを説明するための概略図である。
【図２】図１における駆動制御装置に内蔵された制御回路の構成を示す説明図である。
【図３】図２における制御回路で直流モータを駆動するパルス信号の波形を示す図である。
【図４】本発明の駆動制御方法による直流モータによりダイアフラムポンプを駆動した場合の吐出量特性を示す図である。
【図５】本発明の駆動制御方法及び従来の駆動制御方法の特性を比較説明するための図である。
【符号の説明】
４ ダイアフラムポンプ
５ 直流モータ
６ 制御装置
６ａ 無安定発振回路
６ｂ 電圧調整装置

Claims (1)

  1. 小型の定量注入ポンプの制御装置において、前記定量注入ポンプの駆動軸に出力軸を連結したブラシ型整流子を備える直流モータと、該直流モータの駆動制御回路とを備え、該駆動制御回路は前記直流モータに印加するパルスのデューティ比を任意に設定可能な無安定発振回路と、前記直流モータが回転しない程度のバイアス電圧と前記直流モータの駆動電圧とを設定する可変型定電圧調整回路とを有し、前記デューティ比とバイアス電圧と駆動電圧とを設定することにより、前記定量注入ポンプの注入量を設定することを特徴とする小型の定量注入ポンプの制御装置。
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