JP4037040B2

JP4037040B2 - 往復動ポンプの作動制御方法

Info

Publication number: JP4037040B2
Application number: JP2000198067A
Authority: JP
Inventors: 篤生西田
Original assignee: 共立機巧株式会社
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002013483A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出量可変型のポンプを、その吐出量を大幅に抑制しても、支障無く確実に運転出来る様にする為の、往復動ポンプの作動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、往復動ポンプの吐出能力（量）を、その時々の使用情況に応じて調節するには、駆動用モータの回転数を増減するか、又は、モータを定速のままで間欠運転するか、或いは、プランジャのストローク可変機構を付設する方法が採られて来た。
【０００３】
ところが、回転数を調節する方法によると、特に、ポンプが小形の場合には、回転数を下げ過ぎることによって、回転トルクが著しく低下し、プランジャの作動が不確実乃至は不能になる不具合が生じて来る。
そこで、この様な不都合の解消策として、次の様な方法が考えられて来た。
（１）モータの回転数が設定レベル以下では、ポンプが作動しない様に設計する。
（２）回転トルクに余裕のある大形モータを使用する。
（３）吐出能力が相異する２台のポンプを並設し、その時々の必要吐出量に応じて、両ポンプを使い分ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、低トルク域ではポンプを作動させない方法は、使い勝手や経済性からして得策ではない。
又、吐出量を押さえた運転時の為に、回転トルクに余裕のあるモータを使うのは、甚だ不経済である。
ましてや、２台のポンプを使い分ける方法は、経済的不利は勿論、軽量・コンパクト化指向に反する。
【０００５】
そして、定速回転するモータにより、プランジャを、間欠作動させる方法によると、例えば、流体の配管中に、少量の披混合流体をポンプで注入する場合に、プランジャの作動期間に比べて、その休止期間が長くなるに連れて、注入ムラや、流体同士の混合ムラが顕著になって来る。
【０００６】
更に、プランジャのストローク可変機構を設ける方法は、構造がかなり複雑になる分、製作コストが嵩み、且つ、保守・点検の負担も増す。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、既存の往復動ポンプの基本構造は変えずに、モータの作動制御機構に工夫を凝らすことによって、その最大吐出量から、著しく抑制された吐出量に至るまで、支障無く着実に稼働させられる様に構成した、往復動ポンプの作動制御装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為の、本発明の往復動ポンプの作動制御方法は、吐出量の調節機能を備えた往復動ポンプの作動制御方法であって、駆動率は、その最大吐出量に対する各調節時の吐出量の割合を表わし、前記駆動率が、手動操作によって、又は、外部からの関連情報に基づいて任意に設定した設定値以上では、ポンプの駆動モータの回転速度を駆動率に対応した速さになる様に制御し、前記駆動率が、前記設定値以下では、ポンプの駆動モータを、前記設定値に対応した回転速度で、かつ、所定の時間を隔てて間欠回転させる様に制御することを特徴とする。以後、前記の設定値を、便宜的に、「運転モード切替値」と呼ぶことにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例に就いて、図１，図２を参照しながら説明する。
図１に示した、この実施例の、吐出量可変型の往復動ポンプＡは、例えば、辺地の簡易水道の送水管中に、殺菌液を定量注入する等の使途に適する様に設計されている。
【００１０】
公知の構造を備えた、この往復動ポンプＡのポンプ本体１は、殺菌液Ｃの貯留タンクＤの頂壁ｄから垂下した組付用パイプ２の下端に取付けた状態で、液層中に侵漬されている。１ａは吸入口、１ｂは吐出口、３は吐出口配管である。
【００１１】
ポンプ本体１内には、図示は省いたが、プランジャが、往復動自在に組み込まれている。
このプランジャの上端に連結した、往復動杆４は、その上端部を、頂壁ｄを貫いて上方に突出させている。
【００１２】
頂壁ｄ上には、プランジャの駆動機構を設置している。
即ち、５はプランジャを駆動するモータで、その出力軸は、減速機構６を介し、螺旋溝７ａを設けた円筒カム７に連結されている。
【００１３】
この螺旋溝７ａに、カムフォロア８を遊嵌させることによって、プランジャを往復動させることが出来る。
【００１４】
更に、モータ５には、その回転数検出手段１１を付設している。これは、周知の構造のものである。
又、円筒カム８の上方には、円筒カム８の上面に設けた基準位置マーク（図示略）を検出することにより、プランジャの往復動の基準位置を検知する為の、基準位置センサ１２を取付けている。
【００１５】
吐出量の調節機能を備えた往復動ポンプＡには、図１に示した様に、その運転モード切替用の作動制御装置Ｂを付設している。
ここで、往復動ポンプＡの最大吐出量に対する、各調節時の吐出量の割合を、ポンプの駆動率と定義して置くことにする。
【００１６】
作動制御装置Ｂは、このポンプ駆動率を任意に変えられる様にする為の、駆動率設定手段を設けている。
そして、この設定駆動率に基づいて、モータ５を、連続運転、又は、間欠運転のいずれに切替えるかを判断する、運転モード判別手段、その他を設けている。
【００１７】
図２に、この作動制御装置Ｂの、作動フローチャートを例示した。
【００１８】
次に、作動制御装置Ｂの作動に就いて、このフローチャートを参照しながら説明する。
今、往復動ポンプＡの運転モード切替値を、例えば、２０％に設定したとする。
【００１９】
この２０％の設定値は、ポンプの吐出量を減らすべく、モータ５の回転数を下げることによって、回転トルクが低下しても、プランジャを支障無く作動させ続け得るか否かの判断に基づいて決定されるものである。
【００２０】
この設定値は、往復動ポンプＡの作動マニュアルに従って、手動で設定するか、或いは、ポンプの作動環境、例えば、扱う流体の特性や温度等の外部からの関連情報を入力されることによって、ポンプの駆動率設定手段が自動的に設定する。
【００２１】
ポンプ駆動率が設定されると、モータの運転モード判別手段が、運転モード切替値から、連続運転モードにするか、又は、間欠運転モードにするかを自動的に判断する。
即ち、ポンプ駆動率が２０％以上なら連続運転モード、それ以下なら間欠運転モードと判断する。
連続運転モードを選択した場合には、適正回転数算出手段が、ポンプ駆動率に基づいて、適正回転数を算定する。
そして、モータ５を、この適正回転数で回転させる。
【００２２】
次に、モータ５の間欠運転モードが選択された場合（ポンプ駆動率が２０％以下の場合）には、適正回転間隔算出手段が、設定済みの運転モード切替値から、適正運転間隔を算定する。
そして、モータ５を、この適正回転間隔で間欠回転させる。
【００２３】
モータ５を停止させる時には、プランジャの基準位置センサ１２が、基準位置を検出した時、モータ５の回転を停止させる。
これによって、往復動ポンプＡの再起動時の、誤作動を無くすことが出来る。
【００２４】
運転モード切替値を、例えば、１０％とかなり低く押さえた状態でも、モータ５の間欠回転の間隔をさほど長くしなくて済み、従って、間欠運転時に起こり易い注入ムラや混合ムラも、実用上差し支えない程度に留められる。
【００２５】
尚、上記実施例に於いて、モータ５の回転数の制御の仕方は、インバーター制御に代表される、周知の様々な制御方式の中から適宜に選定すればよい。
又、間欠運転の制御方法としては、基準位置センサ１２を利用する他に、タイマー回路等、公知の間欠通電手段を用いることも出来る。
そして、往復動ポンプは、勿論、図示のタイプのものに限られない。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかな様に、本発明による往復動ポンプの作動制御装置によれば、冒頭に記した従来技術に比べて、以下に列挙した如き実用上の優れた効果が得られる。
（ａ）モータの回転トルクが大幅に低下する回転域でも、ポンプを正常運転させられる。
（ｂ）従って、殊更に、回転トルクに余裕のある大形モータを使わなくて済む。
（ｃ）ましてや、２台のポンプを並設する等の、極めて不経済な構造を採用しなくて済む。
（ｄ）モータを、定速回転状態で間欠運転する方法の難点である、吐出量を抑制して行くに連れて、注入ムラや混合ムラが著しくになる問題を解決出来る。
（ｅ）プランジャのストローク可変機構を付設する方法の様に、構造の複雑化を招かなくて済む。
（ｆ）総じて言えば、ポンプの製作コストを上昇させることなく、低い稼働率での運転時の、吐出精度を確保し、又、注入ムラや混合ムラを許容し得るレベルに留められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、往復動ポンプへの作動制御装置の接続状態を示した見取図である。
【図２】同上、作動制御装置の、作動フローチャートの一例である。
【符号の説明】
Ａ往復動ポンプ
Ｂ作動制御装置
Ｃ殺菌液
Ｄ貯留タンク
ｄ頂壁
１ポンプ本体
１ａ吸入口
１ｂ吐出口
２組付用パイプ
３吐出口配管
４往復動杆
５モータ
６減速機構
７円筒カム
７ａ螺旋溝
８カムフォロア
１１回転数検出手段
１２基準位置センサ

Claims

吐出量の調節機能を備えた往復動ポンプの作動制御方法であって、
駆動率は、その最大吐出量に対する各調節時の吐出量の割合を表わし、
前記駆動率が、手動操作によって、又は、外部からの関連情報に基づいて任意に設定した設定値以上では、ポンプの駆動モータの回転速度を駆動率に対応した速さになる様に制御し、
前記駆動率が、前記設定値以下では、ポンプの駆動モータを、前記設定値に対応した回転速度で、
かつ、所定の時間を隔てて間欠回転させる様に制御することを特徴とする往復動ポンプの作動制御方法。