JPH01227882A - 微流量ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は石油ストーブ、化学機器、医療機器などの液体
や気体の供給装置において、高精度で流体流量を制御し
得る微流量ポンプに関するものである。

［従来の技術］ 従来、微最な流体を高流量１１！度で吐出するためには
、ポンプの構成部品を高精度化し、＾１度で作動させる
必要があり、ポンプの構造が複雑で大型のものであった
。そして、従来のものは吐出流量の値を指令するのみで
、実際の吐出１ｆｉ１１．１１体の温度、比重、粘度な
どにより変化するので、高精度の安定した流量を得るに
は、これらの条件を一定に保つ必要があった。また、一
般工業用例えば化学プラントにおける大規模な流体供給
装置では、ポンプの吐出Ｆ＆量を流量計で計測し、これ
を電気信号に変換してポンプを制御したり、制御弁を１
１１１０する方法があるが、これらは大型で大流量のも
のに専ら用られている。

［発明が解決しようとする開題点］ 本発明の目的は構成が簡単で高精度が要求されない部品
で構成されるが、高精度で流量をｌｌｌＩＤシ得る微流
ｌポンプを提供することにある。

Ｅ問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成は流体を吸引
し吐出するポンプと、ポンプからの吐出流量を電気的に
検出する流量センサと、流量センサからの出力信号と流
量設定値の信号とを比較演算する演碑器と、演ｎＢの出
力を増幅してポンプの駆動電源とする増幅器とからなり
、これらを−体に構成したものである。

［作用］ ポンプ２１から吐出された流体の流ｍを流層センサ１３
で検出し、流量設定器３６により設定された設定値との
偏差を演算し、ポンプ２１の駆動部くアクチュエータ２
９）に補正した駆動電源を供給する。つまり、ポンプ２
１の吐出流量を７クチユエータ２９にフィードバックし
て吐出流−の精度を高めるものであり、ポンプ２１のみ
で設定値に相当する流量を吐出する必要はないので、高
精度な部品や高精度な動作は必要とされない。

アクチュエータ２９としてバイモルフ撮動板を用いるの
で、構成が簡単で小型であり、機械的な連結機構を必要
とせず、動作が安定であり、安定した流量が得られる。

［発明の実施例］ 第５図は本発明による微流量ポンプの概略構成を示す。

アクチュエータ２９により駆動されるダイヤフラム型の
ポンプ２１はポンプ室の膨張時流体をポンプ室へ吸い込
み、ポンプ室の収縮時流量センサ１３のセンサ室へ吐き
出す。センサ室の流出口に絞りが備えられているので、
センサ室の圧力変化が差動変圧器などからなる流量セン
サ１３により検出され、この検出信号が演算器１７ａへ
加えられる。演篩器１７ａで検出値と８１ｍ設定器３６
による流量設定値との偏差が求められ、増幅器１７ｂへ
加えられる。増幅器１７ｂで偏差に相当する電圧が増幅
されて交流としてアクチュエータ２９へ加えられ、流ｍ
設定値に相当する流量を得るようにポンプ２１のアクチ
ュエータ２９がＩＩＩ御される。

第１．２図は微流量ポンプの具体的構成を示す。

ポンプ２１は本体３３に、逆止弁２５，２を切り起して
なるゴムなどの弾性板を挾んで挟持板３２を重ね合せ、
この上にダイヤフラム２４の周縁部を押え板１９により
押し付け、さらにカップ形のカバー３１を重ね合せ、複
数のボルト２２により結合して構成される。カバー３１
で覆われる大気室４０において、アクチュエータ２９が
ダイヤフラム２４の上に重ね合せ結合され、中心部を挟
持板３２の突起２８と、カバー３１の突起２６に設けた
クツション２７との間に挟持される。

アクチュエータ２９は導電性金属からなる円形の電極板
２９ａの上下両面に圧電セラミックからなる電極板２９
ｂを重ね合せて結合したものであり（第４図）、これら
の電極板に結合した導線２３．３０が演碑増幅器１７へ
接続される。ダイヤフラム２４と挟持板３２との間に区
画されたポンプ室３９は、逆止弁２５、通路３５を経て
流入口１８へ連通される。また、ポンプ室３９は逆止弁
２、通路２０を経てｖｔｍセンサ１３のセンサ室４へ連
通される。

流層センサ１３は２分割体からなるハウジング７．９の
間にダイヤフラム３を挟持して、センサ室４と大気室１
２を区画したものである。センサ室４は絞り６を経て流
出口８に連通される。ダイヤフラム３に押え板５が重ね
合され、ハウジング９と押え板５との間にばね１６が介
装される。押え板５に可動鉄心１４が支持され、これを
取り囲む差動変圧器１５がカバー３８によりハウジング
９の壁部に支持される。ハウジング７．９とカバー３８
は複数のボルト１０により結合され、さらに通路２０の
部分にＯリング３４を介装して本体３３に結合される。

本体３３に結合される演算増幅器１７は、演篩器１７ａ
と増幅器１７ｂを備えた一般に知られている回路構成の
ものであり、ＦＩｔｌ設定器（つまみ）３６により吐出
流量が設定される。

なお、流量センサ１３は差圧検出方式のものを示したが
、他の流量センサでもよい。

次に、本発明による微流量ポンプの作動について説明す
る。第４図に示すように、アクチュエータ２９を構成す
るバイモルフ振動板の中央の電極板２９ａと、この両側
の電極板２９ｂとの間に交流電源を印加すると、通常は
平坦な円板状であったものが、湾曲変形する。すなわち
、バイモルフ振動板の中心が突起２６．２８により拘束
されているため、周縁側が上下に椀状に変形する。バイ
モルフ撮動板が上方へ椀状に変形する時ポンプ室３９が
膨張するので、流入口１８から通路３５、逆止弁２５を
経てポンプ室３９へ流体が吸引される。

一方、バイモルフ振動板が下方へ椀状に変形する時、ポ
ンプ室３９が収縮するので、流体が逆止弁２を押し開き
、通路２０を経てセンサ室４へ流入する。このようなポ
ンプ作用によりセンサ室４へ順次吐出された流体は、較
り６の流体抵抗に伴ってダイヤフラム３に、吐出流量に
ほぼ比例する圧力を及ぼす。この圧力はばね１６の力に
抗する可１１Ｊ鉄心１４の変位をもたらし、可動鉄心１
４の変位は差動変圧器１５の電圧変化として検出される
。この電圧がＷ４弾増幅器１７において流量設定器３６
により設定された電圧と比較され、その偏着に相当する
電圧が増幅され、交流電圧としてアクチュエータ２９へ
加えられる。こうして、アクチュエータ２９の振幅が流
量設定器３６で設定される吐出流量を得るように制御さ
れる。

電圧をｉｌＪ′ｗＪシてアクチュエータ２９の振幅を変
える代りに、電圧は一定とし、電源周波数を制御してア
クチュエータ２９の振動数を変えるようにしてもよい。

また、流量センサ１３で計測される吐出流ｌの計測時間
が瞬時の場合は、ポンプ２１の吐出流ｌにいわゆるハン
チング現象が生じることがあるので、計測時間を所定時
間（数秒）として平均流量を求め、これに基づいてアク
チュエータ２９をｔｌｌｌｌＩｌすることが好ましい。

第３図に示す実施例では、アクチュエータ２９を構成す
るバイモルフｒｊＡ＃Ｊ板に鳳ね合ゼて接着剤などによ
り結合されるダイヤフラム２４の中心に柱２４ａを一体
に形成し、これを挟持板３２の穴へ嵌合する一方、アク
チュエータ２９の上側を押えるクツション２７もｈバー
３１の突起２６に設けた穴へ嵌合支持される。これによ
りアクチュエータ２９の心ずれが抑えられる。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、流体を吸引し吐出するポンプと
、ポンプからの吐出流量を電気的に検出する［１センサ
と、流量センサからの出力信号と流量設定値の信号とを
比較演算する演痺器と、演算器の出力を増幅してポンプ
の駆動電源とする増幅器とを一体に構成したしたので、
ポンプの吐出流量の変化に基づく流体の圧力変化が、ダ
イヤスラムの機械的変位に変換され、この機械的変位を
電気的に検出して演算増幅器へ入力されるので、設定流
量との偏差に相当する電圧がポンプのアクチュエータへ
加えられ、したがって、作動が確実で、＾精度でポンプ
の吐出流量が設定値に維持される。

ポンプのアクチュエータとしてバイモルフ振動板を用い
ているので、構成が簡単であり、流量センサと演算増幅
器とを一体に結合したことにより、全体として小型で＾
精度のポンプが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る［Ｅｆｌポンプの正面断面図、第
２図は同側面図、第３図はアクチュエータの要部の他の
実施例を示す側面断面図、第４図はアクチュエータの動
作原理を示す正面図、第５図は微流量ポンプの概略構成
図である。 ３．２４：ダイヤフラム　４：センサ室　６：絞り　１
３：Ｒ１センサ　１４：可動鉄心　１７：演詐増幅器　
２９：アクチュエータ　３６：流量設定器　３９：ポン
プ室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体を吸引し吐出するポンプと、ポンプからの吐出流量
   を電気的に検出する流量センサと、流量センサからの出
   力信号と流量設定値の信号とを比較演算する演算器と、
   演算器の出力を増幅してポンプの駆動電源とする増幅器
   とからなり、これらを一体に構成したことを特徴とする
   微流量ポンプ。