JPH1026550A

JPH1026550A - 距離又は液位の測定装置及び測定方法

Info

Publication number: JPH1026550A
Application number: JP8198567A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Natsui; 健夏井; Takuji Asakawa; 卓司浅川
Original assignee: NIPPON AUTOM KK; Nippon Automation Co Ltd
Current assignee: NIPPON AUTOM KK; Nippon Automation Co Ltd
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】距離又は液位の測定装置の簡略化、測定精度
の向上を図る。【解決手段】モータ又はバイモルフ振動子から構成さ
れるポンプ１の動力部は駆動用電源２と電気的に接続さ
れている。動力部に加わる負荷を測定するため、該動力
部の端子１ｃ，１ｄ間に接続されたインピーダンス測定
装置３を配設する。ポンプ１の動力部から直接導き出さ
れるインピーダンスからポンプ１に加わる圧力を測定で
きるため、従来のように圧力そのものを測定するセンサ
等が不要で、装置の簡略化を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンピング動作を
行うモータ若しくはバイモルフ振動子を備えたポンプを
用いた距離又は液位の測定装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポンピング動作を行うモータ若し
くはバイモルフ振動子と、固定されたモータ若しくはバ
イモルフ振動子に一定電流又は一定電圧を印加して駆動
する駆動部と、を含んで構成され、吸込口から吸い込ん
だ液体や気体等の流体を吐出口から吐出するポンプが知
られている。

【０００３】なお、前記バイモルフ振動子は、反対方向
に分極した２枚の圧電素子（例えば、圧電セラミック）
２０，２１を貼り合わせ、中間に金属（例えば、リン青
銅板）２２を挟んで一方の端子とし、圧電素子２０，２
１両面に取り付けた電極同士を繋いで他方の端子として
構成したものであり、前記電極に一定電流又は一定電圧
を印加すると一方の圧電素子２０は伸び、他方の圧電素
子２１は縮む性質を有し、交流の印加によりその周期に
より振動するものである（図２参照）。そして、かかる
バイモルフ振動子をポンピング動作手段として用いた圧
電ポンプは、一般には、図３に示すように、ポンプ本体
２３内にバイモルフ振動子２４を弾性体２５によりモー
ルドして内蔵し、ポンプ本体２３の壁部に、夫々逆止弁
２６を備えた流体の吸込口２７と吐出口２８とを設けた
構成であり、小型化、低消費電力等の利点を有してい
る。

【０００４】ところで、これらのポンプを、その吐出口
を測定対象に対向させて配設し、或いは吐出口を液体が
貯留された容器内に臨ませるように配設し、ポンプから
測定対象に対して流体を吐出させたときのポンプに加わ
る圧力を測定して測定対象までの距離や測定対象となっ
ている液体の液位を測定することが行われている。

【０００５】この距離や液位の測定のためには、ポンプ
に加わる圧力を測定しなければならないが、その手段と
しては、従来、例えば、圧力センサを吸込口又は吐出口
付近に配設すると共に、そのセンサにセンサの値を読み
取る装置を接続して測定するのが通常である。また、こ
の読み取り装置に制御機構を接続して、読み取ったセン
サの値に基づいて液量等の調整部にフィードバックして
流量等を制御することが行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
ポンプの駆動部とは別にポンプに加わる圧力を直接測定
するセンサやセンサの値を読み取る装置を吐出口や吸込
口付近に設けることが必要であった。従って、ポンプを
含めた装置全体の複雑化を来し、製作コストも嵩むとい
う問題点があった。また、ポンプの受ける圧力そのもの
を測定するセンサ及び読み取り装置を用いているため、
双方の誤差が累積することにより、制御性能に影響を及
ぼす場合がある。

【０００７】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、ポンピング動作を行うモータ若しくはバイモルフ振
動子を備えたポンプにおいて、その特性を利用して、ポ
ンプに加わる圧力を測定する構成とすることにより、装
置の簡略化、距離又は液位の測定精度の向上、制御性能
の向上等を図ることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成するため鋭意検討した結果、バイモルフ振動子又
はモータを固定し、一定電流又は一定電圧で駆動させる
とバイモルフ振動子又はモータのインピーダンスは一定
となるが、受けた圧力によってそのインピーダンスが変
化する特性を見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明の距離又は液位の測定装
置は、モータ又はバイモルフ振動子から構成される動力
部、該動力部に一定電流又は一定電圧を印加して駆動す
る駆動用電源、流体の吸込口、該流体の吐出口を備えた
ポンプを有し、測定対象に対し吐出口から流体を吐出し
たときのポンプに加わる圧力に基づき、測定対象までの
距離又は測定対象の液位を測定する距離又は液位の測定
装置において、前記駆動用電源と電気的に接続されてい
る動力部の端子間に配設され、該動力部のインピーダン
ス変化を測定するインピーダンス測定装置を有すること
を特徴とする。

【００１０】また、本発明の距離又は液位の測定方法
は、モータ又はバイモルフ振動子から構成される動力
部、該動力部に一定電流又は一定電圧を印加して駆動す
る駆動用電源、流体の吸込口、該流体の吐出口を備えた
ポンプを有し、測定対象に対し吐出口から流体を吐出し
たときのポンプに加わる圧力に基づき、測定対象までの
距離又は測定対象の液位を測定する距離又は液位の測定
方法において、前記駆動用電源と電気的に接続されてい
る動力部の端子間のインピーダンス変化を測定し、該イ
ンピーダンス変化からポンプに加わる圧力を測定するこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。図１は、本発明を液位の測定装置
として用いた場合の実施の形態を示しており、ポンピン
グ動作を行うモータ若しくはバイモルフ振動子（図示せ
ず）を動力部として有するポンプ１と、該モータ若しく
はバイモルフ振動子に一定電流又は一定電圧を印加して
駆動する駆動用電源２と、を有して構成されている。

【００１２】ポンプ１には、その底部に設けられたパイ
プからなる吸込口１ａと吐出口１ｂとが設けられてお
り、吸込口１ａから吸い込んだ流体（例えば、空気）を
吐出口１ｂから、液体が貯留された容器５内に吐出する
ように構成されている。また、モータ又はバイモルフ振
動子は各隅部がポンプ１のケース内に固定されて配設さ
れている。

【００１３】前記駆動用電源２としては、一定電圧若し
くは一定電流を発生する装置が使用されており、この駆
動用電源２のプラス端子２ａが、ポンプ１の動力部であ
るモータ若しくはバイモルフ振動子の２つの端子のうち
一方の端子１ｃに接続され、マイナス端子２ｂが、他方
の端子１ｄに接続されている。

【００１４】ここで、モータ若しくはバイモルフ振動子
を使用したポンプ１においては、上記したようにモータ
若しくはバイモルフ振動子を固定して、一定電流又は一
定電圧で駆動すると、これらのインピーダンスが一定と
なる一方、吸込口或いは吐出口を介して圧力を受けると
そのインピーダンスが変化する特性を有している。

【００１５】従って、ポンプ１におけるインピーダンス
値から、容器５内の液体中に開口された吐出口１ｂを介
して動力部に加わる圧力を測定することができ、さら
に、液位の変化も、液位の変化に伴って動力部に加わる
圧力が変化することから、インピーダンス値の変化して
捉えられる。本実施の形態では、このインピーダンスを
測定するため、モータ若しくはバイモルフ振動子の２つ
の端子間、即ち、端子１ｃ，１ｄ間にインピーダンス測
定装置３を接続している。なお、測定されたインピーダ
ンス値は、電流又は電圧に変換され、制御部４に出力さ
れる。

【００１６】本実施の形態によれば、ポンプ１の動力部
のインピーダンス値を測定することにより、ポンプ１の
動力部が受けた圧力を測定でき、その圧力から液位を測
定することができる。従って、液位の変化に伴い圧力が
変化すれば、インピーダンス値も変化するため、液位の
変化量も測定できる。その結果、容器５内の液体を一定
量に保ったり、一定の変化量で保持したい場合には、制
御部４を容器５の流量調整部（図示せず）と接続してお
くことで、該制御部４からの制御信号に基づき流量調整
することができる。

【００１７】なお、本実施の形態では液位の測定装置と
して本発明を用いた場合について説明しているが、距離
の測定装置として本発明を用いることもできる。この場
合には、測定対象となる物体（図示せず）をポンプ１の
吐出口１ｂと対面するように配置し、該物体に対し流体
を吐出させる。その結果、流体は該物体に衝突した後、
吐出口１ｂに跳ね返され、吐出口１ｂを介して動力部が
所定の圧力を受ける。そして、インピーダンス測定装置
３により、対応するインピーダンス値が測定される。こ
れを電流又は電圧に変換して制御部４内で換算すること
により測定対象物体までの距離を測定できることにな
る。この場合も、測定対象となっている物体の距離が変
化すれば、吐出口１ｂを介して動力部が受ける圧力も変
化するため、インピーダンス測定装置３により測定され
るインピーダンス値の変化として捉えられる。

【００１８】また、上記した説明では、距離又は液位の
測定装置を構成するものとして、インピーダンス測定装
置３を配設し、そこからインピーダンスを測定している
が、請求項２で示した本発明の方法では、距離又は液位
の測定装置の構成物としてインピーダンス測定装置を有
していなくてもよい。距離又は液位の測定装置とは別の
外部装置に接続してインピーダンスを測定するようにし
てもい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポンプの動力部であるモータ又はバイモルフ振動子から
直接導き出されるインピーダンスからポンプに加わる圧
力を測定するようにしている。このため、従来のよう
に、圧力そのものを測定するセンサ等が不要であり、装
置の簡略化を図れ、装置全体の製作コスト低減を図るこ
とができる。また、インピーダンス変化を測定し、それ
を直接距離又は液位の測定に利用しているため、別途セ
ンサを配設してポンプの受ける圧力そのものを測定する
場合と比較して、測定誤差や誤差の累積が発生し難くな
り、測定性能及び制御性能の向上も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図２】バイモルフ振動子の一例を示す斜視図であ
る。

【図３】バイモルフ振動子を備えた圧電ポンプの一例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ポンプ１ａ吸込口１ｂ吐出口２駆動用電源３インピーダンス測定装置４制御部５容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータ又はバイモルフ振動子から構成さ
れる動力部、該動力部に一定電流又は一定電圧を印加し
て駆動する駆動用電源、流体の吸込口、該流体の吐出口
を備えたポンプを有し、測定対象に対し吐出口から流体
を吐出したときのポンプに加わる圧力に基づき、測定対
象までの距離又は測定対象の液位を測定する距離又は液
位の測定装置において、前記駆動用電源と電気的に接続されている動力部の端子
間に配設され、該動力部のインピーダンス変化を測定す
るインピーダンス測定装置を有することを特徴とする距
離又は液位の測定装置。
【請求項２】モータ又はバイモルフ振動子から構成さ
れる動力部、該動力部に一定電流又は一定電圧を印加し
て駆動する駆動用電源、流体の吸込口、該流体の吐出口
を備えたポンプを有し、測定対象に対し吐出口から流体
を吐出したときのポンプに加わる圧力に基づき、測定対
象までの距離又は測定対象の液位を測定する距離又は液
位の測定方法において、前記駆動用電源と電気的に接続されている動力部の端子
間のインピーダンス変化を測定し、該インピーダンス変
化からポンプに加わる圧力を測定することを特徴とする
距離又は液位の測定方法。