JP7444333B2 - Fluid control device and blockage detection method - Google Patents
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Description
本発明は、流体制御装置、および閉塞状態の検知方法に関する。 The present invention relates to a fluid control device and a method for detecting a blockage state.
圧電ポンプと制御回路とを備える流体制御装置が開発されているが、性能、例えば圧力を向上させて利用するために、複数の圧電ポンプを直列に接続して利用することが特許文献1に記載されている。具体的に、2個の圧電ポンプを直列接続した流体制御装置では、第1圧電ポンプと第2圧電ポンプとが直列的に接続されている。 A fluid control device including a piezoelectric pump and a control circuit has been developed, but Patent Document 1 describes the use of a plurality of piezoelectric pumps connected in series in order to improve performance, such as pressure. has been done. Specifically, in a fluid control device in which two piezoelectric pumps are connected in series, a first piezoelectric pump and a second piezoelectric pump are connected in series.
しかし、2個の圧電ポンプを直列した流体制御装置は、1個の圧電ポンプを利用する流体制御装置に比べて流路が長くなるので、上流側から流れてくる異物や流路の内壁から剥がれる異物などによって流路内にコンタミネーションが生じる可能性が高くなる。流路内にコンタミネーションが生じると流路内に閉塞状態が発生して、圧電ポンプの温度が上昇し、圧電ポンプの圧電素子にクラックが生じるなどの故障の可能性が高くなる。 However, a fluid control device that uses two piezoelectric pumps in series has a longer flow path than a fluid control device that uses one piezoelectric pump, so there is a risk of foreign matter flowing from the upstream side or coming off from the inner wall of the flow path. There is a high possibility that contamination will occur in the flow path due to foreign objects. When contamination occurs in the flow path, a blockage state occurs in the flow path, the temperature of the piezoelectric pump increases, and the possibility of failure such as cracking of the piezoelectric element of the piezoelectric pump increases.
そこで、本開示の目的は、流路内に閉塞状態が発生したことを簡便に検知することができる流体制御装置、および閉塞状態の検知方法を提供する。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a fluid control device that can easily detect the occurrence of a blockage state in a flow path, and a method for detecting a blockage state.
本開示の一形態に係る流体制御装置は、第1流路と、第1流路の一端に接続される第1圧電ポンプと、第2圧電ポンプと、一端が第1圧電ポンプに接続し、他端が第2圧電ポンプに接続する第2流路と、一端が第2圧電ポンプに接続される第3流路と、第1圧電ポンプおよび第2圧電ポンプの駆動を制御することができる制御部と、第1圧電ポンプおよび第2圧電ポンプの各々の電気量を検出する、または、第1圧電ポンプと第2圧電ポンプの電気量の差を検出する検出部と、を備え、制御部は、第1流路の他端から第3流路の他端に流体を流す所定の駆動条件で第1圧電ポンプおよび第2圧電ポンプを駆動させているときに、第1圧電ポンプの電気量が第2圧電ポンプの電気量以下となる関係を検出部で検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断することができる。 A fluid control device according to an embodiment of the present disclosure includes a first flow path, a first piezoelectric pump connected to one end of the first flow path, a second piezoelectric pump, and one end connected to the first piezoelectric pump, A second flow path whose other end is connected to the second piezoelectric pump, a third flow path whose one end is connected to the second piezoelectric pump, and a control capable of controlling the driving of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump. and a detection unit that detects the quantity of electricity of each of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump, or detects the difference between the quantities of electricity of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump, and the control unit , when the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump are driven under predetermined driving conditions that cause fluid to flow from the other end of the first flow path to the other end of the third flow path, the amount of electricity of the first piezoelectric pump is When the detection unit detects a relationship in which the amount of electricity is less than or equal to the amount of electricity of the second piezoelectric pump, it can be determined that a blockage state has occurred in the flow path.
本開示の一形態に係る閉塞状態の検知方法は、第1流路と、第1流路の一端に接続される第1圧電ポンプと、第2圧電ポンプと、一端が第1圧電ポンプに接続し、他端が第2圧電ポンプに接続する第2流路と、一端が第2圧電ポンプに接続される第3流路と、第1圧電ポンプおよび第2圧電ポンプの駆動を制御することができる制御部と、第1圧電ポンプおよび第2圧電ポンプの各々の電気量を検出する、または、第1圧電ポンプと第2圧電ポンプの電気量の差を検出する検出部と、を備える流体制御装置において、流路の閉塞状態を検知する検知方法であって、第1流路の他端から第3流路の他端に流体を流す所定の駆動条件で第1圧電ポンプおよび第2圧電ポンプを駆動させるステップと、第1圧電ポンプの電気量および第2圧電ポンプの電気量を検出するステップと、第1圧電ポンプの電気量が第2圧電ポンプの電気量以下となる関係を検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断するステップとを、含む。 A method for detecting a blockage state according to an embodiment of the present disclosure includes a first flow path, a first piezoelectric pump connected to one end of the first flow path, a second piezoelectric pump, and one end connected to the first piezoelectric pump. and controlling the drive of the second flow path whose other end is connected to the second piezoelectric pump, the third flow path whose one end is connected to the second piezoelectric pump, the first piezoelectric pump, and the second piezoelectric pump. and a detection unit that detects the amount of electricity of each of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump, or detects the difference in the amount of electricity of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump. A detection method for detecting a blockage state of a flow path in an apparatus, wherein the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump are operated under predetermined driving conditions to cause fluid to flow from the other end of the first flow path to the other end of the third flow path. and detecting the amount of electricity of the first piezoelectric pump and the amount of electricity of the second piezoelectric pump, and when a relationship is detected in which the amount of electricity of the first piezoelectric pump is equal to or less than the amount of electricity of the second piezoelectric pump. , and determining that a blockage condition has occurred in the flow path.
本開示によれば、第1圧電ポンプの電気量が第2圧電ポンプの電気量以下となる関係を検出することで、流路内に閉塞状態が発生したことを簡便に検知することができる。 According to the present disclosure, by detecting a relationship in which the amount of electricity of the first piezoelectric pump is equal to or less than the amount of electricity of the second piezoelectric pump, it is possible to easily detect that a blockage state has occurred in the flow path.
以下に、本実施の形態に係る流体制御装置について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Below, a fluid control device according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
(実施の形態)
以下の実施の形態では、2個の圧電ポンプを直列したポンプユニット(流体制御装置)がネブライザに利用される一例について説明する。ネブライザは、喘息などの患者が薬液を経口吸入するための器具であり、ポンプユニットで強力な空気流を作り薬液を霧化する。当該ポンプユニットが利用される装置はネブライザに限定されず、ポンプユニットを、例えばアロマディフューザや加湿器などの吐出系のデバイスに利用しても、鼻水吸引器などの吸引系のデバイスに利用してもよい。
(Embodiment)
In the following embodiment, an example will be described in which a pump unit (fluid control device) in which two piezoelectric pumps are connected in series is used in a nebulizer. A nebulizer is a device used by patients suffering from asthma or other conditions to inhale medicinal solutions orally, and uses a pump unit to create a powerful airflow to atomize the medicinal solution. The device in which the pump unit is used is not limited to a nebulizer; for example, the pump unit can be used in a discharge device such as an aroma diffuser or a humidifier, or in a suction device such as a nasal aspirator. Good too.
図1は、実施の形態に係るネブライザ1の構成を説明するための概略図である。ネブライザ1は、ポンプユニット10と、エアノズル20と、霧化ノズル30と、薬液タンク40と、マウスピース50とを含む。患者Pは、マウスピース50の先端部を口でくわえ、当該先端部から吐出される霧化された薬液を吸入する。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of a nebulizer 1 according to an embodiment. The nebulizer 1 includes a
ポンプユニット10は、圧縮空気を作り出すためのポンプで、性能、例えば圧力を向上させるために2個の圧電ポンプを直列してある。ポンプユニット10は、圧電ポンプを用いることで、モータを用いたポンプに比べてサイズおよび重量を軽減することができる。なお、圧電ポンプは、図示していないが筐体内に圧電素子とポンプ室とを有しており、駆動による圧電素子の変位によってポンプ室の体積、圧力を変動させて流体を搬送している。なお、ポンプユニット10の詳細な構成については、後述する。
The
エアノズル20は、ポンプユニット10で作り出された圧縮空気を霧化ノズル30に向けて送り出す。霧化ノズル30の先端では、エアノズル20により作り出された強力な空気流により負圧が生じ、配管42を通って薬液タンク40から薬液が吸い上げられる。霧化ノズル30の先端まで吸い上げられた薬液は、エアノズル20からの空気流により霧化されマウスピース50を通って患者Pの経口にまで送り出される。
The
次に、ポンプユニット10について図面を参照して詳しく説明する。図2は、実施の形態に係るポンプユニット10の構成を示す概略図である。図3は、実施の形態に係るポンプユニット10の制御を説明するためのブロック図である。
Next, the
ポンプユニット10は、図2に示すように、第1流路11と、u圧電ポンプ12(第1圧電ポンプ)と、第2流路13と、d圧電ポンプ14(第2圧電ポンプ)と、第3流路15とを含む。第1流路11は、空気を取り入れる上流側に設けられた流路である。u圧電ポンプ12は、第1流路11の下流側に接続される。第2流路13は、u圧電ポンプ12とd圧電ポンプ14とを繋ぐ流路である。d圧電ポンプ14は、u圧電ポンプ12に対して直列に接続される。第3流路15は、d圧電ポンプ14に接続され下流側に設けられる流路である。
As shown in FIG. 2, the
ポンプユニット10は、u圧電ポンプ12とd圧電ポンプ14とを直列に繋ぐことで圧力を向上させることができる。しかし、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14は、圧電素子を振動させて空気を圧縮するため、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14自体が発熱する。特に、u圧電ポンプ12の発熱により熱せられた空気が送られてくる下流側のd圧電ポンプ14は、より温度が上昇することになる。さらに、ポンプユニット10は、流路内でコンタミネーションが生じると、流路内が閉塞状態となり空気の流れが滞ることになり、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の温度がより上昇することになる。u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の温度が高温になると、圧電素子にクラックが発生するなどの不具合が生じる。
The
そこで、ポンプユニット10において、流路内に閉塞状態が発生したか否かを検知することが望まれるが、新たにコンタミネーションを検知するためのセンサ等を設けたのでは製造コストが増加するなどのデメリットが大きい。本実施の形態では、新たにコンタミネーションを検知するためのセンサ等を設けることなく、ポンプユニット10で流路内に閉塞状態が発生したか否かを簡便に検知することができる構成について説明する。
Therefore, it is desirable for the
また、本実施の形態では、ポンプユニット10で流路内に閉塞状態が発生したか否かを検知するだけでなく、閉塞状態を解消するために流路内に生じたコンタミネーションを排出する構成も有している。具体的に、ポンプユニット10は、図2に示すように、第1流路11に接続され、流路外と繋がる第1分岐路16と、第1分岐路16に設けられるuバルブ17(第1バルブ)と、第2流路13に接続され、流路外と繋がる第2分岐路18と、第2分岐路18に設けられるdバルブ19(第2バルブ)と、をさらに含む。なお、ポンプユニット10は、コンタミネーションを排出する構成を有していない構成であってもよい。
Furthermore, in this embodiment, the
ポンプユニット10は、図3に示すように、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動、ならびに、uバルブ17およびdバルブ19の開閉を制御することができる制御回路100と、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の各々の電流を検出する電流センサ200(検出部)と、を含む。図示していないがネブライザ1は、ポンプユニット10を駆動するために必要な電力を供給する電源を有している。
As shown in FIG. 3, the
制御回路100は、制御中枢としてのCPU(Central Processing Unit)、CPUが動作するためのプログラムや制御データ等を記憶しているROM(Read Only Memory)、CPUのワークエリアとして機能するRAM(Random Access Memory)、周辺機器との信号の整合性を保つための入出力インターフェイス等を設けてある。
The
ポンプユニット10は、起動すると、第1流路11の上流側(図中左側)から吸った空気を、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14で圧縮し、第3流路15の下流側(図中右側)からエアノズル20に圧縮空気を送り出す。そのため、制御回路100は、第1流路11の上流側から第3流路15の下流側に流体を流す所定の駆動条件でu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を駆動させる。例えば、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14をそれぞれ定電圧で駆動する。特に、u圧電ポンプ12とd圧電ポンプ14とで駆動条件を異ならせる必要がなければ、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を、同じ電圧で定電圧駆動させる。
When the
u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を同じ電圧で定電圧駆動させた場合であっても、d圧電ポンプ14がu圧電ポンプ12の下流側にあるため、より圧縮された空気がd圧電ポンプ14に送られる。そのため、通常状態においては、d圧電ポンプ14の背圧がu圧電ポンプ12の背圧よりも高くなるので、d圧電ポンプ14を駆動する電流Idがu圧電ポンプ12を駆動する電流Iuよりも低くなる。その結果、電流センサ200では、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idよりも高い関係が検出される。
Even if the u
しかし、図2に示すように第2流路13にコンタミネーション130が生じると流路内の空気の流れが妨げられ、流路内に閉塞状態が発生する。なお、閉塞状態には、流路内の空気の流れを完全に妨げる状態だけに限られず、通常状態より流路内の空気の流れが減る程度の妨げる状態も含まれる。流路内に閉塞状態が発生すると、u圧電ポンプ12での背圧が高くなり、u圧電ポンプ12を駆動する電流Iuがd圧電ポンプ14を駆動する電流Idと同程度、または電流Id以下となる。制御回路100は、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下となる関係を電流センサ200で検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断することができる。
However, as shown in FIG. 2, when
つまり、制御回路100は、第1流路11の上流側から第3流路15の下流側に流体を流す所定の駆動条件でu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を駆動したときに、流路内に閉塞状態が発生するとu圧電ポンプ12の電流Iuとd圧電ポンプ14の電流Idとの関係が同等または逆転することを利用している。なお、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動条件は、定電圧で駆動させる条件に限られず、定電流で駆動させる条件など他の駆動条件であってもよい。また、u圧電ポンプ12の駆動条件とd圧電ポンプ14の駆動条件とが同じでなくてもよく、例えば、下流側のd圧電ポンプ14の仕事量が上流側のu圧電ポンプ12の仕事量より大きくなるように、u圧電ポンプ12の駆動条件とd圧電ポンプ14の駆動条件とを異ならせてもよい。ただし、駆動条件を異ならせる場合、通常状態において、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idより高くなる範囲で駆動させる必要がある。
In other words, the
また、制御回路100は、電流センサ200でu圧電ポンプ12の電流Iuとd圧電ポンプ14の電流Idとを検出して流路内に閉塞状態が発生したか否かを判断したが、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を定電流で駆動させるのであれば、電流センサ200に代えて電圧センサを設けて、電圧センサでu圧電ポンプ12の電圧Vuとd圧電ポンプ14の電圧Vdとを検出して流路内に閉塞状態が発生したか否かを判断する。もちろん、制御回路100は、圧電ポンプ12の電力Wuとd圧電ポンプ14の電力Wdとを求め流路内に閉塞状態が発生したか否かを判断してもよい。
In addition, the
制御回路100は、流路内に閉塞状態が発生したと判断した場合、原因である流路内のコンタミネーション130を排出するために、dバルブ19を開く状態に制御する。図4は、実施の形態に係るポンプユニットの動作状態と、圧電ポンプの電流と、およびバルブの開閉との関係を示す図である。図4に示すように、制御回路100は、ポンプユニット10の動作状態が通常状態の場合、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idよりも高くなり、uバルブ17およびdバルブ19を閉じた状態に制御する。
When the
制御回路100は、ポンプユニット10の動作状態が閉塞状態になると、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idと同程度、またはより低くなり、uバルブ17を閉じた状態でdバルブ19を開いた状態に制御する。このとき、制御回路100は、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を継続させる。dバルブ19を開いた状態にすると、第2流路13が大気開放されることになるので、第2流路13内の空気が第2分岐路18を通って流路外に排出される。コンタミネーション130は、流路外に排出される第2流路13内の空気とともに排出されるので、流路内で発生していた閉塞状態が解消される。なお、制御回路100は、ポンプユニット10の動作状態が閉塞状態になった場合、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を停止させてもよい。
The
次に、ポンプユニット10における閉塞状態の検知と閉塞状態を解消する動作についてフローチャートを用いて説明する。図5は、実施の形態に係るポンプユニット10の動作を説明するためのフローチャートである。まず、ポンプユニット10を起動した場合、制御回路100は、所定の駆動条件でu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を駆動させる(ステップS101)。
Next, the detection of a blockage state in the
制御回路100は、所定の駆動条件でu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を駆動させた状態で、u圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idを電流センサ200に検出させる(ステップS102)。電流センサ200が検出したu圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idは、制御回路100に入力される。
The
制御回路100は、検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以上か否かを判断する(ステップS103)。図4に示すように、制御回路100は、検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idより高い場合、ポンプユニット10の動作状態が通常状態と判断することができる。一方、制御回路100は、検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下の場合、ポンプユニット10の動作状態が閉塞状態と判断することができる。
The
検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idより高いと判断した(ステップS103でNO)、制御回路100は、ポンプユニット10の動作状態が通常状態と判断して、処理をS102に戻す。つまり、制御回路100は、所定の駆動条件でのu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を継続させつつ、電流センサ200によるu圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idの検出を継続させる。
When determining that the detected current Iu of the u
一方、検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下と判断した(ステップS103でYES)、制御回路100は、ポンプユニット10の動作状態が閉塞状態と判断して、dバルブ19を開く状態に制御する(ステップS104)。つまり、制御回路100は、第2流路13を大気開放して、コンタミネーション130を流路外に排出する。ここで、dバルブ19を開く時間は、制御回路100において予め定められている。制御回路100は、所定の時間(例えば、2~3秒)dバルブ19を開いた後、dバルブ19を閉じる状態に制御する。
On the other hand, when the detected current Iu of the u
ステップS104での処理で、コンタミネーション130が流路外に排出されていれば、流路内の閉塞状態は解消されている。そこで、制御回路100は、dバルブ19を閉じる状態に制御した後、流路内の閉塞状態が解消されているか否かを確認するために、u圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idを電流センサ200に検出させる(ステップS105)。電流センサ200が検出したu圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idは、制御回路100に入力される。
If the
制御回路100は、検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下か否かを判断する(ステップS106)。制御回路100は、検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idより高い場合、流路内の閉塞状態が解消され、ポンプユニット10の動作状態が通常状態に戻ったと判断することができる。一方、制御回路100は、検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下の場合、流路内の閉塞状態が解消されずポンプユニット10の動作状態が閉塞状態のままであると判断することができる。
The
検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下と判断した(ステップS106でYES)、制御回路100は、流路内の閉塞状態が解消されていないと判断して、処理をステップS104に戻し、dバルブ19を再度開く状態に制御する。
When the detected current Iu of the u
一方、検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idより高いと判断した(ステップS106でNO)、制御回路100は、流路内の閉塞状態が解消されポンプユニット10の動作状態が通常状態に戻ったと判断する。制御回路100は、所定の駆動条件でのu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を継続させるが、ユーザからu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を停止させる入力を受け付けたか否かを判断する(ステップS107)。
On the other hand, the
ユーザからu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を停止させる入力を受け付けていない場合(ステップS107でNO)、制御回路100は、処理をS102に戻す。つまり、制御回路100は、所定の駆動条件でのu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を継続させつつ、電流センサ200によるu圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idの検出を継続させる。
If the input to stop driving the u
一方、ユーザからu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を停止させる入力を受け付けた場合(ステップS107でYES)、制御回路100は、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を停止して、処理を終了する。
On the other hand, when receiving an input from the user to stop driving the u
以上のように、実施の形態に係るポンプユニット10は、第1流路11と、第1流路11の一端に接続されるu圧電ポンプ12と、d圧電ポンプ14と、一端がu圧電ポンプ12に接続し、他端がd圧電ポンプ14に接続する第2流路13と、一端がd圧電ポンプ14に接続される第3流路15と、を備える。ポンプユニット10は、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を制御することができる制御回路100と、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の各々の電流を検出する電流センサ200と、をさらに備える。制御回路100は、第1流路11の他端(上流側)から第3流路15の他端(下流側)に流体を流す所定の駆動条件でu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を駆動させているときに、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下となる関係を電流センサ200で検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断することができる。
As described above, the
これにより、実施の形態に係るポンプユニット10は、新たにコンタミネーションを検知するためのセンサ等を設けることなく、u圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idを検出することで、流路内に閉塞状態が発生したことを簡便に検知することができる。
As a result, the
所定の駆動条件は、d圧電ポンプ14とu圧電ポンプ12とを同じ電流で駆動する条件、または、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idより高くなる範囲で駆動する条件であることが好ましい。
The predetermined driving condition is a condition where the d
電流センサ200で電流を検出するのではなく、電圧、または電力を検出する検出部であってもよい。なお、本開示では、電流、電圧、または電力を総称して電気量と記載する。
The
所定の駆動条件は、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を定電圧で駆動する条件であることが好ましい。特に、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14は、同じ電圧で定電圧駆動されることが好ましい。
Preferably, the predetermined driving condition is a condition in which the u
ポンプユニット10は、第1流路11に接続され、流路外と繋がる第1分岐路16と、第1分岐路16に設けられるuバルブ17と、さらに備えることが好ましい。制御回路100は、uバルブ17の開閉を制御することが可能であり、第1流路11内に閉塞状態が発生したと判断した場合にuバルブ17を開く状態に制御することができることが好ましい。これにより、ポンプユニット10は、第1流路11内のコンタミネーションを流路外に排出させ、第1流路11内の閉塞状態を解消できる。
It is preferable that the
ポンプユニット10は、第2流路13に接続され、流路外と繋がる第2分岐路18と、第2分岐路18に設けられるdバルブ19と、をさらに備えることが好ましい。制御回路100は、dバルブ19の開閉を制御することが可能であり、第2流路13内に閉塞状態が発生したと判断した場合にdバルブ19を開く状態に制御することができることが好ましい。これにより、ポンプユニット10は、第2流路13内のコンタミネーションを流路外に排出させ、第2流路13内の閉塞状態を解消できる。
It is preferable that the
制御回路100は、dバルブ19を開くときに、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動させることができることが好ましい。
Preferably, the
制御回路100は、dバルブ19を開くときに、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の駆動を停止させることができてもよい。
The
制御回路100は、dバルブ19を所定の時間開いてdバルブ19を閉じた後、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下となる関係を電流センサ200で検出した場合、再度dバルブ19を開く状態に制御することができることが好ましい。これにより、ポンプユニット10は、流路内に残っているコンタミネーションを流路外に排出させ、流路内の閉塞状態を解消できる。
When the
ポンプユニット10において、流路の閉塞状態を検知する検知方法であって、第1流路11の他端(上流側)から第3流路15の他端(下流側)に流体を流す所定の駆動条件でu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14を駆動させるステップと、u圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idを検出するステップと、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下となる関係を検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断するステップとを、含む。
This is a detection method for detecting a blockage state of a flow path in the
これにより、実施の形態に係る閉塞状態の検知方法は、新たにコンタミネーションを検知するためのセンサ等を設けることなく、u圧電ポンプ12の電流Iuおよびd圧電ポンプ14の電流Idを検出することで、流路内に閉塞状態が発生したことを簡便に検知することができる。
As a result, the method for detecting a blockage state according to the embodiment can detect the current Iu of the u
(その他の変形例)
前述の実施の形態に係るポンプユニット10では、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下となる関係を検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断してdバルブ19を開く状態に制御すると説明した。しかし、流路内の閉塞状態を解消する制御として、dバルブ19を開く状態に制御することは一例であり、他の制御であってもよい。
(Other variations)
In the
図6は、変形例に係るポンプユニットの動作状態と、圧電ポンプの電流と、およびバルブの開閉との関係を示す図である。図6に示すように、ポンプユニット10の動作状態が通常状態の場合、制御回路100は、図4と同じく、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idよりも高くなり、uバルブ17およびdバルブ19を閉じた状態に制御する。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the operating state of the pump unit, the current of the piezoelectric pump, and the opening and closing of the valve according to the modification. As shown in FIG. 6, when the operating state of the
流路内でコンタミネーションが生じ、u圧電ポンプ12の背圧がd圧電ポンプ14の背圧と同程度の場合、制御回路100は、電流センサ200で検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Idと同程度となるので、流路内に第1閉塞状態が発生したと判断する。
When contamination occurs in the flow path and the back pressure of the u
u圧電ポンプ12の背圧がd圧電ポンプ14の背圧と同程度の第1閉塞状態の場合、u圧電ポンプ12からの空気の流れを大きく妨げるものではないので、第2流路13にコンタミネーションが生じたと推測できる。そこで、制御回路100は、ポンプユニット10の動作状態が第1閉塞状態になると、uバルブ17を閉じた状態でdバルブ19を開いた状態に制御する。dバルブ19を開いた状態にすると、第2流路13が大気開放されることになるので、第2流路13内の空気が第2分岐路18を通って流路外に排出され、第2流路13内のコンタミネーションが流路外に排出される。
When the back pressure of the u
流路内でコンタミネーションが生じ、u圧電ポンプ12の背圧がd圧電ポンプ14の背圧より高くなる場合、制御回路100は、電流センサ200で検出したu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下となるので、流路内に第2閉塞状態が発生したと判断する。
When contamination occurs in the flow path and the back pressure of the u
u圧電ポンプ12の背圧がd圧電ポンプ14の背圧より高い第2閉塞状態の場合、u圧電ポンプ12からの空気の流れを大きく妨げられており、第1流路11をコンタミネーションが塞いでいると推測できる。そこで、制御回路100は、ポンプユニット10の動作状態が第2閉塞状態になると、dバルブ19を閉じた状態でuバルブ17を開いた状態に制御する。uバルブ17を開いた状態にすると、第1流路11が大気開放されることになるので、第1流路11内の空気が第1分岐路16を通って流路外に排出され、第1流路11内のコンタミネーションが流路外に排出される。
When the back pressure of the u
なお、上述の流路内の閉塞状態を解消する制御において、u圧電ポンプ12の駆動または停止、d圧電ポンプ14の駆動または停止の各々の制御を組み合わせてもよい。
In addition, in the control for eliminating the blockage state in the flow path described above, the driving or stopping of the u
前述の実施の形態に係るポンプユニット10では、電流センサ200でu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の各々の電流を検出し、u圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下となる関係を検出すると説明した。しかし、電流センサ200は、必ずしもu圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の各々の電流を検出する必要はなく、それらの差分のみを検出してu圧電ポンプ12の電流Iuがd圧電ポンプ14の電流Id以下となる関係を検出してもよい。電流センサ200で差分のみを検出する一例として、例えば、u圧電ポンプ12の電流Iuを基準としたときのd圧電ポンプ14の電流Idの比率を検出してもよい。なお、基準となるu圧電ポンプ12の電流Iuは予め設定しておき、u圧電ポンプ12の電流Iu自体は検出しない。また、電流センサ200に代えて電圧センサを設ける場合も同様、u圧電ポンプ12およびd圧電ポンプ14の各々の電圧を検出する必要はなく、それらの差分のみを検出してもよい。
In the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that equivalent meanings and all changes within the scope of the claims are included.
1 ネブライザ、10 ポンプユニット、11 第1流路、12,14 圧電ポンプ、13 第2流路、15 第3流路、16 第1分岐路、17,19 バルブ、18 第2分岐路、20 エアノズル、30 霧化ノズル、40 薬液タンク、42 配管、50 マウスピース、100 制御回路、200 電流センサ。 Reference Signs List 1 nebulizer, 10 pump unit, 11 first channel, 12, 14 piezoelectric pump, 13 second channel, 15 third channel, 16 first branch channel, 17, 19 valve, 18 second branch channel, 20 air nozzle , 30 atomization nozzle, 40 chemical tank, 42 piping, 50 mouthpiece, 100 control circuit, 200 current sensor.
Claims (11)
前記第1流路の一端に接続される第1圧電ポンプと、
第2圧電ポンプと、
一端が前記第1圧電ポンプに接続し、他端が前記第2圧電ポンプに接続する第2流路と、
一端が前記第2圧電ポンプに接続される第3流路と、
前記第1圧電ポンプおよび前記第2圧電ポンプの駆動を制御することができる制御部と、
前記第1圧電ポンプおよび前記第2圧電ポンプの各々の電気量を検出する、または、前記第1圧電ポンプと前記第2圧電ポンプの電気量の差を検出する検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記第1流路の他端から前記第3流路の他端に流体を流す所定の駆動条件で前記第1圧電ポンプおよび前記第2圧電ポンプを駆動させているときに、前記第1圧電ポンプの電気量が前記第2圧電ポンプの電気量以下となる関係を前記検出部で検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断することができる、流体制御装置。 a first flow path;
a first piezoelectric pump connected to one end of the first flow path;
a second piezoelectric pump;
a second flow path connected to the first piezoelectric pump at one end and connected to the second piezoelectric pump at the other end;
a third flow path having one end connected to the second piezoelectric pump;
a control unit capable of controlling driving of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump;
A detection unit that detects the amount of electricity of each of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump, or detects the difference in the amount of electricity of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump,
The control unit includes:
When the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump are being driven under predetermined driving conditions that cause fluid to flow from the other end of the first flow path to the other end of the third flow path, the first piezoelectric pump If the detection unit detects a relationship in which the amount of electricity of the second piezoelectric pump is equal to or less than the amount of electricity of the second piezoelectric pump, it can be determined that a blockage state has occurred in the flow path.
前記第2圧電ポンプと前記第1圧電ポンプとを同じ電流または同じ電圧で駆動する条件、または、
前記第1圧電ポンプの電気量が前記第2圧電ポンプの電気量より高くなる範囲で駆動する条件である、請求項1に記載の流体制御装置。 The predetermined driving conditions are:
a condition in which the second piezoelectric pump and the first piezoelectric pump are driven with the same current or the same voltage, or
The fluid control device according to claim 1, wherein the condition is that the first piezoelectric pump is driven in a range where the amount of electricity is higher than the amount of electricity of the second piezoelectric pump.
前記制御部は、
前記第1圧電ポンプの電気量が前記第2圧電ポンプの電気量以下となる関係を前記検出部で検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断することができる、請求項1または請求項2に記載の流体制御装置。 The predetermined driving condition is a condition in which the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump are driven at a constant voltage,
The control unit includes:
If the detection unit detects a relationship in which the amount of electricity of the first piezoelectric pump is equal to or less than the amount of electricity of the second piezoelectric pump, it can be determined that a blockage state has occurred in the flow path. The fluid control device according to claim 2.
前記第1分岐路に設けられる第1バルブと、をさらに備え、
前記制御部は、
前記第1バルブの開閉を制御することが可能であり、
前記第1流路内に閉塞状態が発生したと判断した場合に前記第1バルブを開く状態に制御することができる、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の流体制御装置。 a first branch path connected between one end and the other end of the first flow path and connected to the outside of the flow path;
further comprising a first valve provided in the first branch path,
The control unit includes:
It is possible to control opening and closing of the first valve,
The fluid control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first valve is controlled to be opened when it is determined that a blockage state has occurred in the first flow path.
前記第2分岐路に設けられる第2バルブと、をさらに備え、
前記制御部は、
前記第2バルブの開閉を制御することが可能であり、
前記第2流路内に閉塞状態が発生したと判断した場合に前記第2バルブを開く状態に制御することができる、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の流体制御装置。 a second branch path connected between one end and the other end of the second flow path and connected to the outside of the flow path;
further comprising a second valve provided in the second branch path,
The control unit includes:
It is possible to control opening and closing of the second valve,
The fluid control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the second valve can be controlled to be opened when it is determined that a blockage state has occurred in the second flow path.
前記第1流路の他端から前記第3流路の他端に流体を流す所定の駆動条件で前記第1圧電ポンプおよび前記第2圧電ポンプを駆動させるステップと、
前記第1圧電ポンプの電気量および前記第2圧電ポンプの電気量を検出するステップと、
前記第1圧電ポンプの電気量が前記第2圧電ポンプの電気量以下となる関係を検出した場合、流路内に閉塞状態が発生したと判断するステップとを、含む、閉塞状態の検知方法。 a first flow path, a first piezoelectric pump connected to one end of the first flow path, and a second piezoelectric pump, one end connected to the first piezoelectric pump and the other end connected to the second piezoelectric pump. a third flow path whose one end is connected to the second piezoelectric pump; a control unit capable of controlling driving of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump; A fluid control device comprising: a detection unit that detects the amount of electricity of each of the piezoelectric pump and the second piezoelectric pump, or detects a difference in the amount of electricity of the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump; A detection method for detecting a blocked state of a road, the method comprising:
driving the first piezoelectric pump and the second piezoelectric pump under predetermined driving conditions that cause fluid to flow from the other end of the first flow path to the other end of the third flow path;
detecting the amount of electricity of the first piezoelectric pump and the amount of electricity of the second piezoelectric pump;
A method for detecting a blockage state, the method comprising: determining that a blockage state has occurred in a flow path when a relationship in which the quantity of electricity of the first piezoelectric pump is equal to or less than the quantity of electricity of the second piezoelectric pump is detected.
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