JP2019100258A - 液体ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】流量計を用いない場合であっても、液体の吐出量を正確に制御するとともに小型化することができる液体ポンプを提供する。【解決手段】液体が流入する流入口５２に接続され、第１吸入流路５３と第２吸入流路６３とを接続する吸入側接続流路５１，７５と、第１吐出流路５７と第２吐出流路６７とを接続し、液体が流出する流出口６８に接続された吐出側接続流路７６と、モータと、モータの回転に基づいて、第１圧力室５５の縮小及び第２圧力室６５の拡大と、第１圧力室の拡大及び第２圧力室の縮小とを交互に行う駆動機構と、吸入側接続流路及び吐出側接続流路の少なくとも一方に取り付けられ、取り付けられた流路内を流通する液体に含まれる気泡を検出する気泡センサ８１，８２と、気泡センサにより気泡が検出されていないことを条件として、モータの回転速度を調節して液体の吐出量を制御する制御部と、を備える液体ポンプ１０。【選択図】 図４

Description

本発明は、液体を吸入して吐出する液体ポンプに関する。

従来、可変速モータの回転によりダイヤフラムを往復動させて、液体を吸入及び吐出する液体ポンプがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の液体ポンプでは、可変速モータの回転速度を調節することにより、液体の吐出量を少量から多量まで制御できるとしている。

特開平１１−１５５３２４号公報

ところで、液体中に気泡が存在する場合は、液体の吐出量を正確に制御することができない。また、ダイヤフラムを往復動させる液体ポンプでは、液体の流れに脈動が生じるため、吐出量の制御性が低下するおそれがある。このため、特許文献１に記載の液体ポンプは、未だ改善の余地がある。なお、液体の吐出量を流量計により測定して制御することも考えられるが、装置の大型化や高コスト化が避けられない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、流量計を用いない場合であっても、液体の吐出量を正確に制御するとともに小型化することができる液体ポンプを提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するための第１の手段は、液体ポンプであって、
第１吸入流路と、
前記第１吸入流路に接続された第１圧力室と、
前記第１圧力室に接続された第１吐出流路と、
第２吸入流路と、
前記第２吸入流路に接続された第２圧力室と、
前記第２圧力室に接続された第２吐出流路と、
液体が流入する流入口に接続され、前記第１吸入流路と前記第２吸入流路とを接続する吸入側接続流路と、
前記第１吐出流路と前記第２吐出流路とを接続し、前記液体が流出する流出口に接続された吐出側接続流路と、
モータと、
前記モータの回転に基づいて、前記第１圧力室の縮小及び前記第２圧力室の拡大と、前記第１圧力室の拡大及び前記第２圧力室の縮小とを交互に行う駆動機構と、
前記吸入側接続流路及び前記吐出側接続流路の少なくとも一方に取り付けられ、取り付けられた流路内を流通する前記液体に含まれる気泡を検出する気泡センサと、
前記気泡センサにより前記気泡が検出されていないことを条件として、前記モータの回転速度を調節して前記液体の吐出量を制御する制御部と、
を備える。

上記構成によれば、吸入側接続流路は、液体が流入する流入口に接続され、第１吸入流路と第２吸入流路とを接続している。また、吐出側接続流路は、第１吐出流路と第２吐出流路とを接続し、液体が流出する流出口に接続されている。そして、駆動機構により、モータの回転に基づいて、第１圧力室の縮小及び第２圧力室の拡大と、第１圧力室の拡大及び第２圧力室の縮小とが交互に行われる。このため、第１圧力室及び第２圧力室から交互に液体を吐出することができ、１つの圧力室のみから液体を吐出する場合と比較して、液体の脈動を抑制することができる。すなわち、２つの圧力室から異なる液体をそれぞれ吐出するのではなく、あえて同一の液体を吐出することにより、液体の脈動を抑制することができる。

さらに、吸入側接続流路により流入口から第１吸入流路及び第２吸入流路へ液体を流通させることができるため、吸入側の流路を配置するスペースを小さくすることができる。同様に、吐出側接続流路により第１吐出流路及び第２吐出流路から流出口へ液体を流通させることができるため、吐出側の流路を配置するスペースを小さくすることができる。しかも、共通の駆動機構により、第１圧力室及び第２圧力室が縮小及び拡大される。したがって、液体ポンプを小型化することができる。

ここで、気泡センサが、吸入側接続流路及び吐出側接続流路の少なくとも一方に取り付けられ、取り付けられた流路内を流通する液体に含まれる気泡を検出する。そして、制御部は、気泡センサにより気泡が検出されていないことを条件として、モータの回転速度を調節して液体の吐出量を制御する。このため、液体に気泡が含まれていない状態で、モータの回転速度を調節して液体の吐出量を正確に制御することができる。したがって、流量計を用いない場合であっても、液体の吐出量を正確に制御することができる。一方、液体に気泡が含まれている場合は、モータの回転速度の調節による液体の吐出量の制御が行われないため、液体の吐出量が不正確になることを抑制することができる。

なお、吸入側接続流路を流通する液体に含まれる気泡は、第１圧力室及び第２圧力室へ交互に吸入されて吐出される。このため、基本的には、吸入側接続流路及び吐出側接続流路の少なくとも一方に取り付けられた気泡センサにより、液体に含まれる気泡を検出することができる。

第２の手段では、前記吸入側接続流路及び前記吐出側接続流路の少なくとも一方は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部を含み、前記気泡センサは、光学式の気泡センサであり、前記チューブ部に取り付けられており、前記チューブ部は、紫外線を遮る筐体内に収納されている。

上記構成によれば、吸入側接続流路及び吐出側接続流路の少なくとも一方は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部を含んでいる。そして、光学式の気泡センサは、透明なチューブ部に取り付けられている。このため、気泡センサは、透明なチューブ部を透過させた光に基づいて、気泡を検出することができる。透明な樹脂チューブによれば、光学式の気泡センサに必要な光の透過部を容易に形成することができる。

しかしながら、一般に透明な樹脂チューブは、紫外線に長期間晒されることで白化する性質がある。その場合、気泡センサによる気泡検出の精度が低下するおそれがある。この点、チューブ部は紫外線を遮る筐体内に収納されているため、チューブ部が白化することを抑制することができる。また、光学式の気泡センサは、マイクロ波式の気泡センサや超音波式の気泡センサ等と比べて、小型化することができる。

透明な樹脂チューブで形成されたチューブ部が可撓性である場合は、チューブ部が撓んで垂れ下がるおそれがある。その場合、チューブ部の取り付けに支障をきたしたり、チューブ部の接続部から液体が漏れ易くなったりするおそれがある。

この点、第３の手段では、前記チューブ部において、前記気泡センサが取り付けられた部分以外の部分の外周に金属管が嵌められている。このため、金属管によりチューブ部を支えることができ、チューブ部が垂れ下がることを抑制することができる。さらに、金属管を固定することで、チューブ部を容易に固定することができる。しがって、チューブ部の取り付けを容易に行うことができるとともに、チューブ部の接続部から液体が漏れ易くなることを抑制することができる。

第４の手段では、前記吸入側接続流路及び前記吐出側接続流路は、前記チューブ部をそれぞれ含んでおり、前記気泡センサは、前記吸入側接続流路の前記チューブ部において前記流入口と前記第２吸入流路との間に取り付けられた第１気泡センサと、前記吐出側接続流路の前記チューブ部において前記第１吐出流路と前記流出口との間に取り付けられた第２気泡センサとを含んでいる。

上記構成によれば、気泡センサは、吸入側接続流路のチューブ部において流入口と第２吸入流路との間に取り付けられた第１気泡センサと、吐出側接続流路のチューブ部において第１吐出流路と流出口との間に取り付けられた第２気泡センサとを含んでいる。このため、流入口から吸入側接続流路、第２吸入流路、第２圧力室、第２吐出流路、吐出側接続流路、流出口へ順に流通する液体に含まれる気泡を、第１気泡センサにより検出することができる。一方、流入口から吸入側接続流路、第１吸入流路、第１圧力室、第１吐出流路、吐出側接続流路、流出口へ順に流通する液体に含まれる気泡を、第２気泡センサにより検出することができる。したがって、気泡が第１吸入流路及び第２吸入流路の一方にのみ流れた場合でも、気泡を漏れなく検出することができる。

第５の手段では、前記駆動機構は、前記第１圧力室を縮小及び拡大するように往復動する第１往復動部材と、前記第２圧力室を拡大及び縮小するように往復動する第２往復動部材と、前記第１往復動部材及び前記第２往復動部材を連結する連結部材と、を備え、前記モータの回転に基づいて、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを結ぶ方向へ前記連結部材が往復動させられ、前記吸入側接続流路において前記第１吸入流路と前記第２吸入流路とを接続する部分の長手方向、及び前記吐出側接続流路において前記第１吐出流路と前記第２吐出流路とを接続する部分の長手方向は、前記連結部材の往復動方向に平行である。

上記構成によれば、第１圧力室を縮小及び拡大するように往復動する第１往復動部材と、第２圧力室を拡大及び縮小するように往復動する第２往復動部材とが、連結部材により連結されている。そして、モータの回転に基づいて、第１圧力室と第２圧力室とを結ぶ方向へ連結部材が往復動させられる。このため、モータの回転に基づいて、第１往復動部材により第１圧力室が縮小されるとともに、第２往復動部材により第２圧力室が拡大される。また、モータの回転に基づいて、第１往復動部材により第１圧力室が拡大されるとともに、第２往復動部材により第２圧力室が縮小される。このため、第１圧力室及び第２圧力室から交互に液体を吐出することができる。

さらに、吸入側接続流路において第１吸入流路と第２吸入流路とを接続する部分の長手方向、及び吐出側接続流路において第１吐出流路と第２吐出流路とを接続する部分の長手方向は、連結部材の長手方向に平行である。このため、連結部材が往復動するスペースの側方に、吸入側接続流路、吐出側接続流路、及び気泡センサを配置することができる。したがって、連結部材、吸入側接続流路、吐出側接続流路、及び気泡センサを効率的に配置することができ、液体ポンプを小型化することができる。

第６の手段では、前記連結部材は、矩形板状に形成された板状部を含んでおり、前記板状部の第１主面の対角にそれぞれ第１摺動部材が取り付けられ、前記板状部の第２主面における前記第１摺動部材と重ならない対角にそれぞれ第２摺動部材が取り付けられており、前記第１摺動部材は、前記第１主面に対向して前記板状部に平行に配置された第１被摺動部材と摺動し、前記第２摺動部材は、前記第２主面に対向して前記板状部に平行に配置された第２被摺動部材と摺動する。

上記構成によれば、連結部材は、矩形板状に形成された板状部を含んでおり、板状部の第１主面の対角にそれぞれ第１摺動部材が取り付けられ、板状部の第２主面における第１摺動部材と重ならない対角にそれぞれ第２摺動部材が取り付けられている。すなわち、板状部において、第１摺動部材が取り付けられた対角と、第２摺動部材が取り付けられた対角とは異なっている。このため、第１摺動部材と第２摺動部材とは、板状部を介して重なり合っておらず、第１摺動部材を取り付ける取付部材（例えばねじ）と第２摺動部材を取り付ける取付部材とが干渉することを防ぐことができる。したがって、板状部、第１摺動部材、及び第２摺動部材を組み付けた構成を薄くすることができ、液体ポンプを小型化することができる。なお、第１主面及び第２主面は、矩形板状の板状部の面のうち最も大きい２つの面であり、第２主面は第１主面の裏面である。

そして、第１摺動部材は、第１主面に対向して板状部に平行に配置された第１被摺動部材と摺動し、第２摺動部材は、第２主面に対向して板状部に平行に配置された第２被摺動部材と摺動する。このため、第１主面の４つの角のうち２つの角に第１摺動部材が取り付けられ、第２主面の４つの角のうち２つの角に第２摺動部材が取り付けられた構成であっても、連結部材の中心線を中心とした連結部材の回転を抑制することができる。

第７の手段では、前記第１吸入流路、前記第１吐出流路、前記第２吸入流路、前記第２吐出流路、前記吸入側接続流路、及び前記吐出側接続流路は、共通の平面に沿って配置されている。このため、液体ポンプの流路を共通の平面に沿って効率的に配置することができ、液体ポンプを薄型化することができる。

第８の手段では、弁入口、第１弁出口、及び第２弁出口を有する３方向切換弁を備え、前記弁入口は、前記流出口に直接接続されており、前記第１弁出口は、前記液体を吐出する出口であり、前記第２弁出口は、前記液体に含まれる気泡を排出する出口であり、上方に向けて開口している。

上記構成によれば、３方向切換弁の弁入口は、液体が流出する流出口に直接接続されている。このため、流出口と弁入口とを接続する配管が不要であり、液体ポンプを小型化することができる。第１弁出口は、液体を吐出する出口であるため、３方向切換弁により弁入口と第１弁出口とを接続することで、第１弁出口から液体を吐出することができる。また、第２弁出口は、液体に含まれる気泡を排出する出口であり、上方に向けて開口している。このため、３方向切換弁により弁入口と第２弁出口とを接続することで、上方に向けて開口した第２弁出口から気泡を容易に排出することができる。

第９の手段では、前記制御部は、前記気泡センサにより前記気泡が検出された場合に、前記３方向切換弁により前記弁入口と前記第２弁出口とを接続させ、前記気泡センサにより前記気泡が検出された期間が所定期間を超えた場合に異常であると判定する。

上記構成によれば、制御部は、気泡センサにより気泡が検出された場合に、３方向切換弁により弁入口と第２弁出口とを接続させる。このため、液体に一時的に気泡が含まれた場合に、気泡を排出することができる。さらに、制御部は、気泡センサにより気泡が検出された期間が所定期間を超えた場合に異常であると判定する。このため、液体の流入口に接続された配管等の端部が液体タンクの液面よりも上方にある場合等、気泡の混入を防げない場合には、異常であると判定することができる。

第１０の手段は、液体ポンプであって、
液体が流入する流入口に接続された吸入流路と、
前記吸入流路に接続された圧力室と、
前記圧力室と前記液体が流出する流出口とを接続する吐出流路と、
モータと、
前記モータの回転に基づいて、前記圧力室の縮小及び拡大を交互に行う駆動機構と、
前記吸入流路及び前記吐出流路の少なくとも一方に取り付けられ、取り付けられた流路内を流通する前記液体に含まれる気泡を検出する気泡センサと、
前記気泡センサにより前記気泡が検出されていないことを条件として、前記モータの回転速度を調節して前記液体の吐出量を制御する制御部と、
を備え、
前記吸入流路及び前記吐出流路の少なくとも一方は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部を含み、
前記気泡センサは、光学式の気泡センサであり、前記チューブ部に取り付けられており、
前記チューブ部は、紫外線を遮る筐体内に収納されている。

上記構成によれば、吸入流路は、液体が流入する流入口に接続され、圧力室に接続されている。また、吐出流路は、圧力室と、液体が流出する流出口とを接続している。そして、駆動機構により、モータの回転に基づいて、圧力室の縮小及び拡大が交互に行われる。このため、圧力室への液体の吸入と、圧力室からの液体の吐出とを行うことができる。

ここで、気泡センサが、吸入流路及び吐出流路の少なくとも一方に取り付けられ、取り付けられた流路内を流通する液体に含まれる気泡を検出する。そして、制御部は、気泡センサにより気泡が検出されていないことを条件として、モータの回転速度を調節して液体の吐出量を制御する。このため、液体に気泡が含まれていない状態で、モータの回転速度を調節して液体の吐出量を正確に制御することができる。したがって、流量計を用いない場合であっても、液体の吐出量を正確に制御することができる。一方、液体に気泡が含まれている場合は、モータの回転速度の調節による液体の吐出量の制御が行われないため、液体の吐出量が不正確になることを避けることができる。

さらに、吸入流路及び吐出流路の少なくとも一方は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部を含んでいる。そして、光学式の気泡センサは、透明なチューブ部に取り付けられている。このため、気泡センサは、透明なチューブ部を透過させた光に基づいて、気泡を検出することができる。透明な樹脂チューブによれば、光学式の気泡センサに必要な光の透過部を容易に形成することができる。

しかしながら、一般に透明な樹脂チューブは、紫外線に長期間晒されることで白化する性質がある。その場合、気泡センサによる気泡検出の精度が低下するおそれがある。この点、チューブ部は紫外線を遮る筐体内に収納されているため、チューブ部が白化することを抑制することができる。また、光学式の気泡センサは、マイクロ波式の気泡センサや超音波式の気泡センサ等と比べて、小型化することができる。

第１１の手段では、前記チューブ部において、前記気泡センサが取り付けられた部分以外の部分の外周に金属管が嵌められている。

上記構成によれば、第３の手段と同様の作用効果を奏することができる。

液体ポンプの斜視図。 液体ポンプの部分透視斜視図。 クランク機構を示す縦断面図。 流路、圧力室、及び連結部材を示す縦断面図。

以下、液肥供給システムに用いられる液体ポンプに具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。図１，２に示すように、液体ポンプ１０は、モータ部２０、ポンプ部３０、及び制御部９０を備えている。制御部９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、及び入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータである。液体ポンプ１０は、制御部９０によりモータ部２０の駆動状態を制御することで、ポンプ部３０により液肥（液体）を吸入及び吐出させる。

モータ部２０は、モータや、モータの回転速度を減速する減速機等を備えている。モータの回転速度（駆動状態）は、制御部９０により制御される。図３の縦断面図に示すように、モータ部２０の出力軸２１は、ポンプ部３０の内部に挿入されている。ポンプ部３０は、クランク機構４０を備えている。出力軸２１には、クランク機構４０のクランク軸４１が接続されている。出力軸２１の中心線とクランク軸４１の中心線とは一致している。クランク軸４１は、ベアリング２２を介して、ポンプ部３０の本体３１により回転自在に支持されている。本体３１は、紫外線を遮る金属等により形成されている。本体３１は直方体状（箱型）に形成されており、本体３１の内部には空間が形成されている。

クランク軸４１には、クランクピン４２が接続されている。クランクピン４２は、出力軸２１（クランク軸４１）の中心線から偏心した位置でクランク軸４１に接続されている。このため、出力軸２１が回転すると、クランクピン４２は出力軸２１を中心として公転する。

クランクピン４２の外周には、ボルト４３によりベアリング４４を介してローラ４５が取り付けられている。すなわち、ローラ４５は、ベアリング４４を介して、クランクピン４２により回転自在に支持されている。

図４の縦断面図に示すように、本体３１の長手方向（同図の左右方向）の両端には、第１流路ブロック５０及び第２流路ブロック６０がそれぞれ取り付けられている。第１，第２流路ブロック５０，６０は、紫外線を遮る樹脂等により、略同一の形状に形成されている。

第１流路ブロック５０には、第１吸入流路５３、第１圧力室５５、及び第１吐出流路５７が形成されている。第１流路ブロック５０には、流入流路５１が形成されている。流入流路５１の一端は、第１流路ブロック５０の外部に開口した流入口５２に接続されており、流入流路５１の他端は第１吸入流路５３に接続されている。流入口５２には、配管等の一端が接続され、配管等の他端は液肥タンクに貯留された液肥の内部に挿入される。第１圧力室５５の一端には第１吸入流路５３が接続されており、第１圧力室５５の他端には第１吐出流路５７が接続されている。第１圧力室５５は、第１ダイヤフラム５４（第１往復動部材）により区画されている。

同様に、第２流路ブロック６０には、第２吸入流路６３、第２圧力室６５、及び第２吐出流路６７が形成されている。第２圧力室６５の一端には第２吸入流路６３が接続されており、第２圧力室６５の他端には第２吐出流路６７が接続されている。第２吐出流路６７は、液肥が流出する流出口６８に接続されている。第２圧力室６５は、第２ダイヤフラム６４（第２往復動部材）により区画されている。

第１吸入流路５３及び第２吸入流路６３には、それぞれ第１圧力室５５及び第２圧力室６５へ流入する方向にのみ液肥を流通させるチェック弁７１，７２が設けられている。第１吐出流路５７及び第２吐出流路６７には、それぞれ第１圧力室５５及び第２圧力室６５から流出する方向にのみ液肥を流通させるチェック弁７３，７４が設けられている。

第１吸入流路５３と第２吸入流路６３とは、チューブ７５により接続されている。チューブ７５（チューブ部）は、透明な樹脂チューブにより形成されている。チューブ７５には、気泡センサ８１が取り付けられている。すなわち、チューブ７５において、流入口５２と第２吸入流路６３との間に気泡センサ８１が取り付けられている。気泡センサ８１（第１気泡センサ）は、光学式の気泡センサであり、本体３１に固定されている。気泡センサ８１は、チューブ７５を透過させた光に基づいて、チューブ７５内を流通する液肥に含まれる気泡を検出する。気泡センサ８１は、気泡の検出結果を制御部９０へ出力する。なお、流入流路５１及びチューブ７５により、吸入側接続流路が構成されている。

同様に、第１吐出流路５７と第２吐出流路６７とは、チューブ７６により接続されている。チューブ７６（チューブ部）は、透明な樹脂チューブにより形成されている。チューブ７６には、気泡センサ８２が取り付けられている。すなわち、チューブ７６において、第２吐出流路６７と流出口６８との間に気泡センサ８２が取り付けられている。気泡センサ８２（第２気泡センサ）は、本体３１に固定されている。気泡センサ８２は、気泡センサ８１と同様の気泡センサである。気泡センサ８２は、気泡の検出結果を制御部９０へ出力する。なお、チューブ７６により、吐出側接続流路が構成されている。

チューブ７５，７６は、可撓性であり、自重により撓んで垂れ下がるおそれがある。その場合、チューブ７５，７６の取り付けに支障をきたしたり、チューブ７５，７６の接続部から液体が漏れ易くなったりするおそれがある。

この点、チューブ７５において、気泡センサ８１が取り付けられた部分以外の部分の外周には、それぞれステンレス管７７Ａ，７７Ｂ（金属管）が嵌められている。同様に、チューブ７６において、気泡センサ８２が取り付けられた部分以外の部分の外周には、それぞれステンレス管７８Ａ，７８Ｂ（金属管）が嵌められている。ステンレス管７７Ａ，７８Ｂの一端は、本体３１に固定されている。ステンレス管７７Ｂ，７８Ａの一端は、本体３１に固定されている。そして、本体３１、第１流路ブロック５０、第２流路ブロック６０、及び蓋３９（図３参照）の内部に、チューブ７５，７６が収納されている。

流入流路５１、第１吸入流路５３、第１吐出流路５７、第２吸入流路６３、第２吐出流路６７、チューブ７５、及びチューブ７６は、共通の平面に沿って配置されている。詳しくは、流入流路５１、第１吸入流路５３、第１吐出流路５７、第２吸入流路６３、第２吐出流路６７、チューブ７５、及びチューブ７６のそれぞれの中心軸は、共通の平面上に配置されている。

第１ダイヤフラム５４と第２ダイヤフラム６４とは、連結部材４６により連結されている。連結部材４６は、ロッド部４７Ａ，４７Ｂと板状部４８とを備えている。ロッド部４７Ａ，４７Ｂは、円柱状に形成されている。板状部４８は、矩形板状に形成されている。ロッド部４７Ａの一端が第１ダイヤフラム５４に接続されており、ロッド部４７Ａの他端が板状部４８に接続されている。ロッド部４７Ｂの一端が第２ダイヤフラム６４に接続されており、ロッド部４７Ｂの他端が板状部４８に接続されている。

図３に示すように、本体３１は、モータ部２０と反対側に突出した突出部３２を有している。突出部３２（第１被摺動部材）の端面３２ａは、出力軸２１に垂直になっている。板状部４８において端面３２ａに対向する主面４８ａ（第１主面）は、端面３２ａに平行になっている。板状部４８において主面４８ａの裏面である主面４８ｂ（第２主面）は、主面４８ａに平行になっている。主面４８ａ，４８ｂは、矩形板状の板状部４８の面のうち最も大きい２つの面である。

主面４８ｂに対向してガイド部材３４が配置されている。ガイド部材３４（第２被摺動部材）は、本体３１に固定されている。ガイド部材３４において主面４８ｂに対向する面３４ａは、主面４８ｂに平行になっている。

板状部４８の主面４８ａの対角に、それぞれ第１摺動部材３５が取り付けられている。図４に示すように、板状部４８の主面４８ｂにおける第１摺動部材３５と重ならない対角に、それぞれ第２摺動部材３６が取り付けられている。すなわち、第１摺動部材３５と第２摺動部材３６とは、板状部４８の表面と裏面とにそれぞれ取り付けられている。さらに、第１摺動部材３５と第２摺動部材３６とは、板状部４８において重なり合わない位置に取り付けられている。摺動部材３５，３６は、突出部３２及びガイド部材３４との摩擦係数が小さい材料、例えばフッ素樹脂等により、板状に形成されている。摺動部材３５，３６は、ねじ（取付部材）によりそれぞれ板状部４８に取り付けられている。そして、摺動部材３５，３６は、突出部３２及びガイド部材３４に対してそれぞれ摺動可能になっている。また、ロッド部４７Ａ，４７Ｂを中心とした連結部材４６の回転が、摺動部材３５，３６、突出部３２、及びガイド部材３４により規制されている。

板状部４８には、貫通孔４９が形成されている。貫通孔４９には、上記クランクピン４２及びローラ４５が挿入されている。第１圧力室５５と第２圧力室６５とを結ぶｘ方向（ロッド部４７Ａ，４７Ｂの中心線方向）における貫通孔４９の幅Ｗｘは、ローラ４５の外径と略等しくなっている。クランクピン４２に垂直且つｘ方向に垂直なｙ方向における貫通孔４９の幅Ｗｙは、ローラ４５がクランク軸４１を中心として公転する際にローラ４５がｙ方向に移動する範囲よりも広くなっている。

ロッド部４７Ａ，４７Ｂは、それぞれ本体３１の支持部３７Ａ，３７Ｂにより、ｘ方向に往復動可能に支持されている。また、クランク軸４１又はクランクピン４２を中心とした連結部材４６の回転が、支持部３７Ａ，３７Ｂにより規制されている。なお、支持部３７Ａ，３７Ｂの機能を、軸受け等の支持部材により実現してもよい。

そして、モータ部２０の出力軸２１が回転することにより、連結部材４６がｘ方向に往復動させられる。これにより、第１圧力室５５が第１ダイヤフラム５４により縮小されると共に、第２圧力室６５が第２ダイヤフラム６４により拡大される。このため、第１圧力室５５から液肥が吐出されると共に、第２圧力室６５に液肥が吸入される。続いて、第１圧力室５５が第１ダイヤフラム５４により拡大されると共に、第２圧力室６５が第２ダイヤフラム６４により縮小される。このため、第１圧力室５５に液肥が吸入されると共に、第２圧力室６５から液肥が吐出される。すなわち、圧力室５５，６５から、交互に液肥が吐出される。なお、クランク軸４１、クランクピン４２、ベアリング４４、ローラ４５、連結部材４６により、クランク機構４０が構成されている。クランク機構４０、摺動部材３５，３６、ガイド部材３４、本体３１（突出部３２、支持部３７Ａ，３７Ｂ）、及びダイヤフラム５４，６４により、駆動機構が構成されている。

チューブ７５の長手方向、及びチューブ７６の長手方向は、連結部材４６の往復動方向（ｘ方向）に平行である。すなわち、本体３１の内部の空間において、連結部材４６の両側に、チューブ７５，気泡センサ８１とチューブ７６，気泡センサ８２とがそれぞれ配置されている。図３に示すように、この空間は、蓋３９により閉じられている。蓋３９は、紫外線を遮る樹脂等により、板状に形成されている。なお、本体３１、第１流路ブロック５０、第２流路ブロック６０、及び蓋３９により、筐体が構成されている。

液体ポンプ１０は、３方向切換弁８４を備えている。３方向切換弁８４は、弁入口８５、第１弁出口８６、及び第２弁出口８７を有しており、弁入口８５、第１弁出口８６、及び第２弁出口８７の接続状態を切り換える周知の切換弁である。弁入口８５は、上記流出口６８に直接接続されており、流出口６８から流出した液肥が流入する。第１弁出口８６は、液肥を吐出する出口であり、液肥を使用する装置等へ液肥を送る配管等が接続される。第２弁出口８７は、液肥に含まれる気泡を排出する出口であり、上方に向けて開口している。すなわち、液体ポンプ１０は、第２弁出口８７が上方を向くように配置される。このため、吸入流路５３，６３、及び吐出流路５７，６７は、鉛直方向（ｙ方向）に平行となっている。チューブ７５，７６は、水平方向（ｘ方向）に平行となっている。３方向切換弁８４の接続状態は、制御部９０により制御される。

制御部９０は、モータ部２０の出力軸２１の回転速度（モータの回転速度）を調節して、液肥の吐出量を制御する。ただし、制御部９０は、気泡センサ８１又は気泡センサ８２により気泡が検出された場合に、３方向切換弁８４により弁入口８５と第２弁出口８７とを接続させる。この場合は、第１弁出口８６から液肥が吐出されず、出力軸２１の回転速度の調節による液体の吐出量の制御が行われない。また、制御部９０は、気泡センサ８１又は気泡センサ８２により気泡が検出された期間が所定期間を超えた場合に、異常であると判定する。制御部９０は、異常であると判定した場合に、警告灯や警報により異常を報知する。すなわち、制御部９０は、気泡センサ８１及び気泡センサ８２により気泡が検出されていないことを条件として、モータ部２０の出力軸２１の回転速度を調節して液肥の吐出量を制御する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・クランク機構４０及びダイヤフラム５４，６４を含む駆動機構により、モータ部２０の出力軸２１の回転に基づいて、第１圧力室５５の縮小及び第２圧力室６５の拡大と、第１圧力室５５の拡大及び第２圧力室６５の縮小とが交互に行われる。このため、第１圧力室５５及び第２圧力室６５から交互に液肥を吐出することができ、１つの圧力室のみから液肥を吐出する場合と比較して、液肥の脈動を抑制することができる。すなわち、２つの圧力室から異なる液肥をそれぞれ吐出するのではなく、あえて同一の液肥を吐出することにより、液肥の脈動を抑制することができる。

・チューブ７５により流入口５２から第１吸入流路５３及び第２吸入流路６３へ液体を流通させることができるため、吸入側の流路を配置するスペースを小さくすることができる。同様に、チューブ７６により第１吐出流路５７及び第２吐出流路６７から流出口６８へ液体を流通させることができるため、吐出側の流路を配置するスペースを小さくすることができる。しかも、共通の駆動機構により、第１圧力室５５及び第２圧力室６５が縮小及び拡大される。したがって、液体ポンプ１０を小型化することができる。

・制御部９０は、気泡センサ８１，８２により気泡が検出されていないことを条件として、モータ部２０の出力軸２１の回転速度を調節して液肥の吐出量を制御する。このため、液肥に気泡が含まれていない状態で、モータ部２０の出力軸２１の回転速度を調節して液肥の吐出量を正確に制御することができる。したがって、流量計を用いない場合であっても、液肥の吐出量を正確に制御することができる。一方、液肥に気泡が含まれている場合は、モータ部２０の出力軸２１の回転速度の調節による液肥の吐出量の制御が行われないため、液肥の吐出量が不正確になることを抑制することができる。

・液肥の流路は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ７５，７６を含んでいる。そして、光学式の気泡センサ８１，８２は、透明なチューブ７５，７６にそれぞれ取り付けられている。このため、気泡センサ８１，８２は、透明なチューブ７５，７６を透過させた光に基づいて、気泡を検出することができる。透明な樹脂チューブによれば、光学式の気泡センサ８１，８２に必要な光の透過部を容易に形成することができる。

・一般に透明な樹脂チューブは、紫外線に長期間晒されることで白化する性質がある。その場合、気泡センサ８１，８２による気泡検出の精度が低下するおそれがある。この点、チューブ７５，７６は紫外線を遮る本体３１、流路ブロック５０，６０、及び蓋３９内に収納されているため、チューブ７５，７６が白化することを抑制することができる。また、光学式の気泡センサ８１，８２は、マイクロ波式の気泡センサや超音波式の気泡センサ等と比べて、小型化することができる。

・チューブ７５において、気泡センサ８１が取り付けられた部分以外の部分の外周にステンレス管７７Ａ，７７Ｂが嵌められている。チューブ７６において、気泡センサ８２が取り付けられた部分以外の部分の外周にステンレス管７８Ａ，７８Ｂが嵌められている。このため、ステンレス管７７Ａ，７７Ｂによりチューブ７５を支えることができ、チューブ７５が垂れ下がることを抑制することができる。ステンレス管７８Ａ，７８Ｂによりチューブ７６を支えることができ、チューブ７６が垂れ下がることを抑制することができる。さらに、ステンレス管７７Ａ〜７８Ｂを固定することで、チューブ７５，７６を容易に固定することができる。しがって、チューブ７５，７６の取り付けを容易に行うことができるとともに、チューブ７５，７６の接続部から液肥が漏れ易くなることを抑制することができる。

・液体ポンプ１０は、チューブ７５において流入口５２と第２吸入流路６３との間に取り付けられた気泡センサ８１と、チューブ７６において第１吐出流路５７と流出口６８との間に取り付けられた気泡センサ８２とを備えている。このため、流入口５２から流入流路５１、チューブ７５、第２吸入流路６３、第２圧力室６５、第２吐出流路６７、流出口６８へ順に流通する液肥に含まれる気泡を、気泡センサ８１により検出することができる。一方、流入口５２から流入流路５１、第１吸入流路５３、第１圧力室５５、第１吐出流路５７、チューブ７６、流出口６８へ順に流通する液肥に含まれる気泡を、気泡センサ８２により検出することができる。したがって、気泡が第１吸入流路５３及び第２吸入流路６３の一方にのみ流れた場合でも、気泡を漏れなく検出することができる。

・チューブ７５の長手方向、及びチューブ７６の長手方向は、連結部材４６の長手方向に平行である。このため、連結部材４６が往復動するスペースの側方に、チューブ７５，７６及び気泡センサ８１，８２を配置することができる。したがって、本体３１内に、連結部材４６、チューブ７５，７６、及び気泡センサ８１，８２を効率的に配置することができ、液体ポンプ１０を小型化することができる。

・連結部材４６は、矩形板状に形成された板状部４８を含んでおり、板状部４８の主面４８ａの対角にそれぞれ第１摺動部材３５が取り付けられ、板状部４８の主面４８ｂにおける第１摺動部材３５と重ならない対角にそれぞれ第２摺動部材３６が取り付けられている。すなわち、板状部４８において、第１摺動部材３５が取り付けられた対角と、第２摺動部材３６が取り付けられた対角とは異なっている。このため、第１摺動部材３５と第２摺動部材３６とは、板状部４８を介して重なり合っておらず、第１摺動部材３５を取り付けるねじと第２摺動部材３６を取り付けるねじとが干渉することを防ぐことができる。したがって、板状部４８、第１摺動部材３５、及び第２摺動部材３６を組み付けた構成を薄くすることができ、液体ポンプ１０を小型化することができる。

・第１摺動部材３５は、主面４８ａに対向して板状部４８に平行に配置された突出部３２と摺動し、第２摺動部材３６は、主面４８ｂに対向して板状部４８に平行に配置されたガイド部材３４と摺動する。このため、主面４８ａの４つの角のうち２つの角に第１摺動部材３５が取り付けられ、主面４８ｂの４つの角のうち２つの角に第２摺動部材３６が取り付けられた構成であっても、ロッド部４７Ａ，４７Ｂの中心線を中心とした連結部材４６の回転を抑制することができる。

・流入流路５１、第１吸入流路５３、第１吐出流路５７、第２吸入流路６３、第２吐出流路６７、及びチューブ７５，７６は、共通の平面に沿って配置されている。このため、液体ポンプ１０の流路を共通の平面に沿って効率的に配置することができ、液体ポンプ１０を薄型化することができる。

・３方向切換弁８４の弁入口８５は、液肥が流出する流出口６８に直接接続されている。このため、流出口６８と弁入口８５とを接続する配管が不要であり、液体ポンプ１０を小型化することができる。第１弁出口８６は、液肥を吐出する出口であるため、３方向切換弁８４により弁入口８５と第１弁出口８６とを接続することで、第１弁出口８６から液肥を吐出することができる。また、第２弁出口８７は、液肥に含まれる気泡を排出する出口であり、上方に向けて開口している。このため、３方向切換弁８４により弁入口８５と第２弁出口８７とを接続することで、上方に向けて開口した第２弁出口８７から気泡を容易に排出することができる。

・制御部９０は、気泡センサ８１又は気泡センサ８２により気泡が検出された場合に、３方向切換弁８４により弁入口８５と第２弁出口８７とを接続させる。このため、液肥に一時的に気泡が含まれた場合に、気泡を排出することができる。さらに、制御部９０は、気泡センサ８１又は気泡センサ８２により気泡が検出された期間が所定期間を超えた場合に異常であると判定する。このため、液肥の流入口５２に接続された配管が外れたり、液肥タンク内の液肥が空になったりした場合等、気泡の混入を防げない場合には、異常であると判定することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と
同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・３方向切換弁８４の第２弁出口８７を水平方向に向けて開口させることもできる。

・制御部９０は、気泡センサ８１又は気泡センサ８２により気泡が検出された場合に、３方向切換弁８４により弁入口８５と第２弁出口８７とを接続させること、及び気泡センサ８１又は気泡センサ８２により気泡が検出された期間が所定期間を超えた場合に異常であると判定することの一方のみを行ってもよい。制御部９０が、気泡センサ８１又は気泡センサ８２により気泡が検出された期間が所定期間を超えた場合に異常であると判定することのみを行う場合は、３方向切換弁８４を省略することもできる。

・第１吸入流路５３、第１吐出流路５７、第２吸入流路６３、第２吐出流路６７、及びチューブ７５，７６のうち一部のみが、共通の平面に沿って配置されていてもよい。

・チューブ７５の長手方向、及びチューブ７６の長手方向が、連結部材４６の長手方向に平行でない構成を採用することもできる。

・第１摺動部材３５を板状部４８の主面４８ａの四隅にそれぞれ取り付け、第２摺動部材３６を板状部４８の主面４８ｂの四隅にそれぞれ取り付けることもできる。

・気泡センサ８１，８２の一方を省略することもできる。その場合であっても、流入流路５１を流通する液肥に含まれる気泡は、第１圧力室５５及び第２圧力室６５へ交互に吸入されて吐出される。このため、基本的には、チューブ７５，７６の少なくとも一方に取り付けられた気泡センサにより、液肥に含まれる気泡を検出することができる。

・チューブ７５及び気泡センサ８１を省略し、第１吐出流路５７を流出口６８とは異なる流出口に接続することもできる。そして、２つの流出口から、別々の装置等へそれぞれ液肥を吐出することもできる。この場合であっても、液肥の脈動を抑制することができる利点、及び気泡を漏れなく検出することができる利点を除いて、上記実施形態と同様の利点を有する。

・チューブ７５，７６及び気泡センサ８１，８２を省略し、第２吸入流路６３を流入口５２とは異なる流入口に接続し、第１吐出流路５７を流出口６８とは異なる流出口に接続することもできる。そして、２つの流入口から互いに異なる液肥を吸入し、２つの流出口から別々の装置等へそれぞれ液肥を吐出することもできる。この場合に、第１吸入流路５３及び第１吐出流路５７の少なくとも一方は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部を含み、チューブ部に気泡センサ８２を取り付けるとよい。また、第２吸入流路６３及び第２吐出流路６７の少なくとも一方は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部を含み、チューブ部に気泡センサ８１を取り付けるとよい。

上記構成によっても、液体に気泡が含まれていない状態で、モータ部２０の出力軸２１の回転速度を調節して液肥の吐出量を正確に制御することができる。したがって、流量計を用いない場合であっても、液肥の吐出量を正確に制御することができる。一方、液肥に気泡が含まれている場合は、モータ部２０の出力軸２１の回転速度の調節による液肥の吐出量の制御が行われないため、液肥の吐出量が不正確になることを避けることができる。さらに、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部によれば、光学式の気泡センサに必要な光の透過部を容易に形成することができる。また、チューブ部は紫外線を遮る本体３１、第１流路ブロック５０、第２流路ブロック６０、及び蓋３９内に収納されているため、チューブ部が白化することを抑制することができる。また、光学式の気泡センサは、マイクロ波式の気泡センサや超音波式の気泡センサ等と比べて、小型化することができる。

・ステンレス管７７Ａ，７８Ｂを、本体３１と気泡センサ８１との間に挟むだけでもよい。ステンレス管７７Ｂ，７８Ａを、本体３１と気泡センサ８２との間に挟むだけでもよい。また、チューブ７５，７６に嵌めたステンレス管７７Ａ〜７８Ｂを省略することもできる。

・気泡センサ８１，８２として、超音波式の気泡センサや、マイクロ波式の気泡センサを採用することもできる。その場合は、チューブ７５，７６に代えて不透明の配管を用いることができる。

・ダイヤフラム５４，６４に代えて、ピストン（往復動部材）及びシリンダを採用することもできる。すなわち、液体ポンプ１０は、ピストン式の液体ポンプであってもよい。

・液体ポンプ１０は、液肥に限らず、薬液や純水等、その他の液体を吸入及び吐出してもよい。

１０…液体ポンプ、２０…モータ部（モータ）、２１…出力軸、３０…ポンプ部、３１…本体、３２…突出部（第１被摺動部材）、３２ａ…端面、３４…ガイド部材（第２被摺動部材）、３４ａ…面、３５…第１摺動部材、３６…第２摺動部材、３７Ａ…支持部、３７Ｂ…支持部、３９…蓋、４０…クランク機構、４２…クランクピン、４４…ベアリング、４５…ローラ、４６…連結部材、４７Ａ…ロッド部、４７Ｂ…ロッド部、４８…板状部、４８ａ…主面（第１主面）、４８ｂ…主面（第２主面）、４９…貫通孔、５０…第１流路ブロック、５２…流入口、５３…第１吸入流路、５４…第１ダイヤフラム（第１往復動部材）、５５…第１圧力室、５７…第１吐出流路、６０…第２流路ブロック、６３…第２吸入流路、６４…第２ダイヤフラム（第２往復動部材）、６５…第２圧力室、６７…第２吐出流路、６８…流出口、７５…チューブ（チューブ部）、７６…チューブ（チューブ部）、８１…気泡センサ（第１気泡センサ）、８２…気泡センサ（第２気泡センサ）、８４…３方向切換弁、８５…弁入口、８６…第１弁出口、８７…第２弁出口、９０…制御部。

Claims (11)

1. 第１吸入流路と、
   前記第１吸入流路に接続された第１圧力室と、
   前記第１圧力室に接続された第１吐出流路と、
   第２吸入流路と、
   前記第２吸入流路に接続された第２圧力室と、
   前記第２圧力室に接続された第２吐出流路と、
   液体が流入する流入口に接続され、前記第１吸入流路と前記第２吸入流路とを接続する吸入側接続流路と、
   前記第１吐出流路と前記第２吐出流路とを接続し、前記液体が流出する流出口に接続された吐出側接続流路と、
   モータと、
   前記モータの回転に基づいて、前記第１圧力室の縮小及び前記第２圧力室の拡大と、前記第１圧力室の拡大及び前記第２圧力室の縮小とを交互に行う駆動機構と、
   前記吸入側接続流路及び前記吐出側接続流路の少なくとも一方に取り付けられ、取り付けられた流路内を流通する前記液体に含まれる気泡を検出する気泡センサと、
   前記気泡センサにより前記気泡が検出されていないことを条件として、前記モータの回転速度を調節して前記液体の吐出量を制御する制御部と、
   を備える液体ポンプ。
2. 前記吸入側接続流路及び前記吐出側接続流路の少なくとも一方は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部を含み、
   前記気泡センサは、光学式の気泡センサであり、前記チューブ部に取り付けられており、
   前記チューブ部は、紫外線を遮る筐体内に収納されている、請求項１に記載の液体ポンプ。
3. 前記チューブ部において、前記気泡センサが取り付けられた部分以外の部分の外周に金属管が嵌められている、請求項２に記載の液体ポンプ。
4. 前記吸入側接続流路及び前記吐出側接続流路は、前記チューブ部をそれぞれ含んでおり、
   前記気泡センサは、前記吸入側接続流路の前記チューブ部において前記流入口と前記第２吸入流路との間に取り付けられた第１気泡センサと、前記吐出側接続流路の前記チューブ部において前記第１吐出流路と前記流出口との間に取り付けられた第２気泡センサとを含んでいる、請求項２又は３に記載の液体ポンプ。
5. 前記駆動機構は、前記第１圧力室を縮小及び拡大するように往復動する第１往復動部材と、前記第２圧力室を拡大及び縮小するように往復動する第２往復動部材と、前記第１往復動部材及び前記第２往復動部材を連結する連結部材と、を備え、
   前記モータの回転に基づいて、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを結ぶ方向へ前記連結部材が往復動させられ、
   前記吸入側接続流路において前記第１吸入流路と前記第２吸入流路とを接続する部分の長手方向、及び前記吐出側接続流路において前記第１吐出流路と前記第２吐出流路とを接続する部分の長手方向は、前記連結部材の往復動方向に平行である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体ポンプ。
6. 前記連結部材は、矩形板状に形成された板状部を含んでおり、
   前記板状部の第１主面の対角にそれぞれ第１摺動部材が取り付けられ、前記板状部の第２主面における前記第１摺動部材と重ならない対角にそれぞれ第２摺動部材が取り付けられており、
   前記第１摺動部材は、前記第１主面に対向して前記板状部に平行に配置された第１被摺動部材と摺動し、前記第２摺動部材は、前記第２主面に対向して前記板状部に平行に配置された第２被摺動部材と摺動する、請求項５に記載の液体ポンプ。
7. 前記第１吸入流路、前記第１吐出流路、前記第２吸入流路、前記第２吐出流路、前記吸入側接続流路、及び前記吐出側接続流路は、共通の平面に沿って配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体ポンプ。
8. 弁入口、第１弁出口、及び第２弁出口を有する３方向切換弁を備え、
   前記弁入口は、前記流出口に直接接続されており、
   前記第１弁出口は、前記液体を吐出する出口であり、
   前記第２弁出口は、前記液体に含まれる気泡を排出する出口であり、上方に向けて開口している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体ポンプ。
9. 前記制御部は、前記気泡センサにより前記気泡が検出された場合に、前記３方向切換弁により前記弁入口と前記第２弁出口とを接続させ、前記気泡センサにより前記気泡が検出された期間が所定期間を超えた場合に異常であると判定する、請求項８に記載の液体ポンプ。
10. 液体が流入する流入口に接続された吸入流路と、
    前記吸入流路に接続された圧力室と、
    前記圧力室と前記液体が流出する流出口とを接続する吐出流路と、
    モータと、
    前記モータの回転に基づいて、前記圧力室の縮小及び拡大を交互に行う駆動機構と、
    前記吸入流路及び前記吐出流路の少なくとも一方に取り付けられ、取り付けられた流路内を流通する前記液体に含まれる気泡を検出する気泡センサと、
    前記気泡センサにより前記気泡が検出されていないことを条件として、前記モータの回転速度を調節して前記液体の吐出量を制御する制御部と、
    を備え、
    前記吸入流路及び前記吐出流路の少なくとも一方は、透明な樹脂チューブにより形成されたチューブ部を含み、
    前記気泡センサは、光学式の気泡センサであり、前記チューブ部に取り付けられており、
    前記チューブ部は、紫外線を遮る筐体内に収納されている液体ポンプ。
11. 前記チューブ部において、前記気泡センサが取り付けられた部分以外の部分の外周に金属管が嵌められている、請求項１０に記載の液体ポンプ。

Images