專(zhuān)利名稱(chēng)：泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，是如隔膜泵等那樣，通過(guò)使形成泵室的一 部分的隔膜等的位移構(gòu)件位移，從而從吸入口吸入流體，將吸入的流體從排出 口排出。
背景技術(shù)：
作為將多種流體以規(guī)定的比例混合后排出的混合泵裝置，已知有一種是， 將多種流體吸入單一的泵室，在該泵室內(nèi)進(jìn)行混合，形成混合流體，從該泵室 排出混合流體。專(zhuān)利文獻(xiàn)1中揭示了混合泵裝置，它是在高速液體色譜分析裝 置中，用柱塞泵吸入多種溶劑進(jìn)行混合，將得到的混合流體向柱排出。
在這里揭示的混合泵裝置中，將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)向柱塞傳 遞，使泵室的內(nèi)部容積增加或減少。在流體的吸入過(guò)程中，在擴(kuò)大泵室的期間，
依次打開(kāi)配置在與泵室連通的2條流入路徑的各路徑中的閥，通過(guò)各流入路徑
向泵室內(nèi)吸入流體，在泵室內(nèi)進(jìn)行混合。然后，進(jìn)行排出過(guò)程，縮小泵室，從 泵室排出混合液體。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:特許第3117623號(hào)公報(bào)
但是，在該構(gòu)成的混合泵裝置中，在從排出過(guò)程向吸入過(guò)程切換時(shí)，有時(shí) 在泵室的內(nèi)壓、與用閥隔開(kāi)的流入路徑側(cè)的壓力之間存在壓力差。若將在有壓 力差的狀態(tài)下關(guān)閉的閥打開(kāi)，則流體暫時(shí)產(chǎn)生逆流，通過(guò)各流入路徑吸入泵室 的2種流體的吸入量將變化，它們的混合比將變動(dòng)。
另外，在隔膜泵的情況下，在隔膜開(kāi)始變形時(shí)，出現(xiàn)即使變形、但泵室容 積不變化的不靈敏區(qū)。因此，在使用隔膜泵的混合泵裝置中，在從排出過(guò)程向 吸入過(guò)程切換時(shí)，或者從吸入過(guò)程向排出過(guò)程切換時(shí)，泵室的內(nèi)部容積變化產(chǎn) 生滯后，向泵室的流體吸取量、或從泵室的流體排出量產(chǎn)生誤差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提出一種泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，它能夠消除在排出過(guò)程與 吸入過(guò)程之間進(jìn)行切換時(shí)所產(chǎn)生的流體吸入動(dòng)作、或流體排出動(dòng)作的不穩(wěn)定性。
為了解決上述課題，本發(fā)明的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，包含以下過(guò)程 在關(guān)閉泵室的排出口而打開(kāi)其吸入口的狀態(tài)下、使規(guī)定泵室的內(nèi)周面的一
部分的位移構(gòu)件向該泵室的內(nèi)部容積增加的方向位移、從而從該泵室的吸入口
吸入流體的吸入過(guò)程；
在打開(kāi)前述排出口而關(guān)閉前述吸入口的狀態(tài)下、使前述位移構(gòu)件向前述泵
室的內(nèi)部容積減少的方向位移、從而從該泵室的排出口排出流體的排出過(guò)程；
以及在將前述泵室的前述吸入口及前述排出口都關(guān)閉的狀態(tài)下、使前述位移構(gòu) 件位移的校正過(guò)程，
按照前述吸入過(guò)程、前述校正過(guò)程及前述排出過(guò)程的順序，或者按照前述 排出過(guò)程、前述校正過(guò)程及前述吸入過(guò)程的順序，進(jìn)行這些過(guò)程的各過(guò)程。
在本發(fā)明的方法中，是在排出過(guò)程結(jié)束后進(jìn)行校正過(guò)程，然后切換為吸入 過(guò)程?；蛘?，是在吸入過(guò)程結(jié)束后進(jìn)行校正過(guò)程，然后切換為排出過(guò)程。在校 正過(guò)程中，由于是關(guān)閉吸入口及排出口使位移構(gòu)件位移，因此密閉狀態(tài)的泵室 的內(nèi)部容積增加或減少，與之相應(yīng)泵室內(nèi)壓也變化。因而，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定位移 構(gòu)件的位移方向及位置量，例如能夠消除泵室的內(nèi)壓、與來(lái)自排出口的流體流 出側(cè)的壓力之差。另外，在隔膜泵的情況下，由于能夠利用泵室的內(nèi)壓變化而 使隔膜位移，因此在這之后的吸入過(guò)程或排出過(guò)程中，若使隔膜位移，則泵室 內(nèi)部容積與位移相應(yīng)、高精度地發(fā)生變化。這樣，能夠消除或抑制吸入過(guò)程及 排出過(guò)程切換時(shí)的流體吸入量或流體排出量的誤差。
這里，在交替進(jìn)行前述吸入過(guò)程及前述排出過(guò)程時(shí)，最好在從前述吸入過(guò) 程向前述排出過(guò)程切換時(shí)、以及從前述排出過(guò)程向前述吸入過(guò)程切換時(shí)的兩種 情況下進(jìn)行前述校正過(guò)程。
另外，在前述吸入過(guò)程與前述排出過(guò)程之間進(jìn)行的前述校正過(guò)程中，使前 述位移構(gòu)件沿著使前述泵室的內(nèi)部容積減少的方向位移，在前述排出過(guò)程與前
述吸入過(guò)程之間進(jìn)行的前述校正過(guò)程中，反之，使前述位移構(gòu)件沿著使前述泵 室的內(nèi)部容積增加的方向位移。
為了消除排出過(guò)程開(kāi)始時(shí)刻的泵室內(nèi)外的壓力差，只要在前述吸入過(guò)程與 前述排出過(guò)程之間進(jìn)行的前述校正過(guò)程中，使前述位移構(gòu)件位移，以便消除前 述泵室的內(nèi)壓、與和前述排出口連通的流體排出側(cè)流通路徑的壓力之差即可。 另外，為了消除吸入過(guò)程開(kāi)始時(shí)刻的泵室內(nèi)外的壓力差，只要在前述排出過(guò)程 與前述吸入過(guò)程之間進(jìn)行的前述校正過(guò)程中，使前述位移構(gòu)件位移，以便消除 前述泵室的內(nèi)壓、與和前述吸入口連通的流體吸入側(cè)流通路徑的壓力之差即 可。
在這種情況下，在前述吸入過(guò)程與前述排出過(guò)程之間進(jìn)行的前述校正過(guò)程 中，監(jiān)視前述泵室的內(nèi)壓、與和前述排出口連通的流體排出側(cè)流通路徑的壓力 之差，并能夠根據(jù)該監(jiān)視結(jié)果，使前述位移構(gòu)件位移。同樣，在前述排出過(guò)程 與前述吸入過(guò)程之間進(jìn)行的前述校正過(guò)程中，監(jiān)視前述泵室的內(nèi)壓、與和前述 吸入口連通的流體吸入側(cè)流通路徑的壓力之差，并能夠根據(jù)該監(jiān)視結(jié)果，使前 述位移構(gòu)件位移。
也可以代替監(jiān)視壓力的閉環(huán)控制，在前述校正過(guò)程中，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條 件使前述位移構(gòu)件位移，進(jìn)行這樣的開(kāi)環(huán)控制。
接著，在吸入多種不同的流體、進(jìn)行混合時(shí)，只要對(duì)前述泵室預(yù)先形成多 個(gè)前述吸入口，在前述吸入過(guò)程中，依次打開(kāi)關(guān)閉狀態(tài)的多個(gè)前述吸入口，重 復(fù)吸入流體的吸入動(dòng)作，在前述泵室內(nèi)形成不同種類(lèi)的流體以預(yù)先規(guī)定的比例 混合的混合流體即可。
另外，在這種情況下，最好在將混合比最低的流體吸入前述泵室之前，將 混合比高于該流體的流體的至少一部分吸入前述泵室。這樣，通過(guò)將吸入量多 的流體分幾次吸入，就能夠確實(shí)在泵室內(nèi)進(jìn)行流體的混合。
接著，在將吸入泵室的流體分配給不同的供給方時(shí)，只要對(duì)前述泵室預(yù)先 形成多個(gè)前述排出口，在前述排出過(guò)程中，依次打開(kāi)關(guān)閉狀態(tài)的多個(gè)前述排出 口，排出流體即可。
另外，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)方法，若用于使用位移構(gòu)件是隔膜的隔膜泵構(gòu)成的泵 裝置，則是有效果的。通過(guò)在吸入過(guò)程開(kāi)始前、或排出過(guò)程開(kāi)始前進(jìn)行的校正
過(guò)程中使隔膜位移，則由于在吸入過(guò)程或排出過(guò)程中，泵室內(nèi)部容積與隔膜的 位移相應(yīng)、高精度地增加或減少，因此能夠正確進(jìn)行流體的吸入動(dòng)作及流體的 排出動(dòng)作。
圖1所示為采用本發(fā)明的混合泵裝置的基本構(gòu)成的概念圖。 圖2A所示為圖l所示的混合泵裝置的動(dòng)作時(shí)序圖。
圖2B所示為位移構(gòu)件的位置與分辨率的關(guān)系的說(shuō)明圖。 圖3A為關(guān)于隔膜的變形的說(shuō)明圖。 圖3B為關(guān)于隔膜的變形的說(shuō)明圖。 圖3C為關(guān)于隔膜的變形的說(shuō)明圖。 圖3D為關(guān)于隔膜的變形的說(shuō)明圖。
圖4所示為采用本發(fā)明的混合泵裝置的基本構(gòu)成的概念圖。 圖5A為采用本發(fā)明的混合泵裝置的立體圖。
圖5B所示為圖5A所示的混合泵裝置的流通路徑等的平面說(shuō)明圖。 圖6為從斜上方來(lái)看圖5A的混合泵裝置時(shí)的分解立體圖。 圖7所示為圖5A的混合泵裝置的剖面構(gòu)成的說(shuō)明圖。 圖8為縱向分割圖5A的混合泵裝置的狀態(tài)的分解立體圖。 圖9A所示為在圖8所示的混合泵裝置中使泵室的內(nèi)部容積膨脹的狀態(tài)的 說(shuō)明圖。
圖9B所示為在圖8所示的混合泵裝置中使泵室的內(nèi)部容積收縮的狀態(tài)的 說(shuō)明圖。
圖IOA為圖8所示的泵機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)體所用的轉(zhuǎn)子的立體圖。 圖IOB為圖IOA所示的轉(zhuǎn)子的平面圖。 圖IOC為圖IOA所示的轉(zhuǎn)子的剖視圖。
圖IIA為圖8所示的泵機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)體所用的移動(dòng)體的立體圖。 圖IIB為圖IIA所示的移動(dòng)體的平面圖。 圖IIC為圖IIA所示的移動(dòng)體的剖視圖。
圖12為從斜上方來(lái)看將作為采用本發(fā)明的混合泵裝置的主動(dòng)(active)閩
使用的閥的主要部分沿軸向切斷的部分時(shí)的說(shuō)明圖。 圖13所示為圖12所示的閥的磁力線(xiàn)的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照
本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖l所示為采用本發(fā)明的混合泵裝置的基本構(gòu)成的概念圖。如圖1所示，
混合泵裝置1具有泵室2，對(duì)該泵室2形成多個(gè)、在本例中為2個(gè)的吸入口 30a 及30b;以及多個(gè)、在本例中為2個(gè)的排出口 40a及40b。流入路徑3a及3b 分別與吸入口 30a及30b連通，流出路徑4a及4b分別與排出口 40a及40b連 通。利用這些泵室2、吸入口30a及30b、排出口40a及40b、流入路徑3a及 3b、以及流出路徑4a及4b，構(gòu)成泵裝置本體7。
對(duì)吸入口 30a及30b，配置將它們分別進(jìn)行開(kāi)關(guān)用的流入側(cè)主動(dòng)閥5a及 5b。對(duì)排出口40a及40b，也配置將它們分別進(jìn)行開(kāi)關(guān)用的流出側(cè)主動(dòng)閥6a及 6b。利用控制裝置18，對(duì)這些流入側(cè)主動(dòng)閥5a及5b、和流出側(cè)主動(dòng)閥6a及 6b進(jìn)行開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)。
另外，泵室2的內(nèi)周面的一部分，利用活塞、隔膜等位移構(gòu)件17來(lái)規(guī)定。 位移構(gòu)件17能夠向泵室的內(nèi)外方向位移，在本例中，利用具有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12 的驅(qū)動(dòng)裝置105使位移構(gòu)件17位移。利用這些位移構(gòu)件17及驅(qū)動(dòng)裝置105， 構(gòu)成泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13。驅(qū)動(dòng)裝置105的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，位移 構(gòu)件17沿著泵室2的內(nèi)部容積增加的A方向位移，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12向反方向旋 轉(zhuǎn)時(shí)，位移構(gòu)件17沿著泵室2的內(nèi)部容積減少的B方向位移。
在該構(gòu)成的混合泵裝置1的吸入過(guò)程中，利用控制裝置18，例如打開(kāi)一方 的流入側(cè)主動(dòng)閥5b，關(guān)閉另一方的流入側(cè)主動(dòng)閥5a、和流出側(cè)主動(dòng)閥6a及6b， 則在這樣的狀態(tài)下，利用驅(qū)動(dòng)裝置105使位移構(gòu)件17沿A方向位移，從而從 流入路徑3b通過(guò)吸入口 30b將流體LB吸入泵室2。接著，切換流入側(cè)主動(dòng)閥 5a及5b的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使位移構(gòu)件17再沿A方向位移，從而從另一方的流入路 徑3a通過(guò)吸入口 30a將流體LA吸入泵室2。將吸入的流體LA及LB在泵室2 內(nèi)混合。
在混合泵裝置1的排出過(guò)程中，例如利用控制裝置18，打開(kāi)一方的流出側(cè)
主動(dòng)閥6a，關(guān)閉另一方的流出側(cè)主動(dòng)閥6b、和流入側(cè)主動(dòng)閥5a及5b，在這樣 的狀態(tài)下，利用驅(qū)動(dòng)裝置105使位移構(gòu)件17沿B方向位移，從而將混合流體 從泵室2通過(guò)排出口 40a向流出路徑4a排出。接著，切換流出側(cè)主動(dòng)閥6a及 6b的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使位移構(gòu)件17再沿B方向位移，從而將混合流體從另一方的 排出口 40b向流出路徑4b排出。
這里，在混合泵裝置l中，在這樣的吸入過(guò)程與排出過(guò)程之間，進(jìn)行以下 說(shuō)明的校正過(guò)程。
圖2A及圖2B所示為圖l所示的混合泵裝置的動(dòng)作時(shí)序圖及位移構(gòu)件的位 置與分辨率的關(guān)系的說(shuō)明圖。參照?qǐng)D2A，具體說(shuō)明混合泵裝置1的動(dòng)作。以下 的說(shuō)明是通過(guò)2條流入路徑3a及3b吸入的第1液體LA與第2液體LB的流入 量之比(混合比)為1: 5的情況。
在圖2A中，最上部是表示由泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13產(chǎn)生的吸入動(dòng)作及排出動(dòng)作， 由泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13產(chǎn)生的吸入動(dòng)作，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12例如順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，位移構(gòu) 件17沿著使泵室2的內(nèi)部容積增加的A方向(參照?qǐng)Dl)位移，通過(guò)上述這樣來(lái) 進(jìn)行的。由泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13產(chǎn)生的排出動(dòng)作，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12例如逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 位移構(gòu)件17沿著使泵室2的內(nèi)部容積減少的B方向(參照?qǐng)Dl)位移，通過(guò)上述 這樣來(lái)進(jìn)行的。泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13的停止，是通過(guò)停止對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電來(lái)進(jìn) 行的。
另外，流入側(cè)主動(dòng)闊5a及5b、和流出側(cè)主動(dòng)閥6a及6b，都是在正脈沖 輸入以后成為打開(kāi)狀態(tài)，在負(fù)脈沖輸入的時(shí)刻切換為關(guān)閉狀態(tài)。另外，負(fù)脈沖 輸入以后成為關(guān)閉狀態(tài)，在正脈沖輸入的時(shí)刻切換為打開(kāi)狀態(tài)。
在圖2A中，首先，在時(shí)刻tl，停止對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)2的供電，泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 13處于停止?fàn)顟B(tài)。另外，在時(shí)刻tl以前，全部主動(dòng)閥5a、 5b、 6a、 6b處于關(guān) 閉狀態(tài)。
在該狀態(tài)下，在時(shí)刻tl， 2個(gè)流入側(cè)主動(dòng)閥5a及5b中，僅配置在與液體 LB相對(duì)應(yīng)的流入路徑3b的流入側(cè)主動(dòng)閥5b切換為打開(kāi)狀態(tài)。接著，在時(shí)刻 t2，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，位移構(gòu)件17沿著使 泵室2的內(nèi)部容積增加的A方向位移。其結(jié)果，液體LB從流入路徑3b流入泵 室2。在對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12輸入125步大小的脈沖后的時(shí)刻t3，停止對(duì)步進(jìn)電
動(dòng)機(jī)12供電，位移構(gòu)件17也停止。同時(shí)，流入側(cè)主動(dòng)閥5b從打開(kāi)狀態(tài)切換 為關(guān)閉狀態(tài)。其結(jié)果，停止液體LB從流入路徑3b向泵室2流入。通過(guò)該吸入 動(dòng)作，液體LB的全部流入量的1/2流入泵室2。
接著，在時(shí)刻t4，僅流入側(cè)主動(dòng)閥5a切換為打開(kāi)狀態(tài)，在時(shí)刻t5，對(duì)步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12沿同一方向(順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)，位移構(gòu)件17再 沿著同一方向(使泵室2的內(nèi)部容積增加的A方向)位移。其結(jié)果，液體LA從 流入路徑3a流入泵室2。然后，在對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12輸入50步大小的脈沖后的 時(shí)刻t6，停止對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，位移構(gòu)件17的位移也停止。同時(shí)，流入 側(cè)主動(dòng)閥5a從打開(kāi)狀態(tài)切換為關(guān)閉狀態(tài)。其結(jié)果，停止液體LA從流入路徑3a 向泵室2流入。通過(guò)該吸入動(dòng)作，液體LA的全部流入量流入泵室2。
接著，在時(shí)刻t7,僅流入側(cè)主動(dòng)閥5b再一次切換為打開(kāi)狀態(tài)，在時(shí)刻t8， 對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12沿同一方向(順時(shí)針)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)這樣， 位移構(gòu)件17再沿著同一方向(使泵室2的內(nèi)部容積增加的A方向)位移，液體 LB從流入路徑3b流入泵室2。然后，在對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12輸入125步大小的脈 沖后的時(shí)刻t9，停止對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，位移構(gòu)件17的位移也停止。同時(shí)， 流入側(cè)主動(dòng)閥5b從打開(kāi)狀態(tài)切換為關(guān)閉狀態(tài)。其結(jié)果，停止液體LB從流入路 徑3b向泵室2流入。通過(guò)這樣，液體LB的全部流入量的剩下的1/2流入泵室 2。
通過(guò)以上那樣吸入過(guò)程結(jié)束后，在時(shí)刻t10與時(shí)刻tll之間，進(jìn)行校正過(guò) 程，之后切換為排出過(guò)程。關(guān)于校正過(guò)程將在后面說(shuō)明，首先，說(shuō)明從時(shí)刻tll 開(kāi)始的排出過(guò)程。
在時(shí)刻tll， 2個(gè)流出側(cè)主動(dòng)閥6a及6b中，僅流出側(cè)主動(dòng)閥6a切換為打 開(kāi)狀態(tài)，在時(shí)刻tl2，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12沿反方向即逆時(shí) 針旋轉(zhuǎn)。通過(guò)這樣，位移構(gòu)件17沿著使泵室2的內(nèi)部容積減少的B方向位移， 泵室2的混合液體從流出路徑4a排出。然后，在對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12輸入150步 大小的脈沖后的時(shí)刻t13，若停止對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，則位移構(gòu)件17的位 移停止。同時(shí)，流出側(cè)主動(dòng)閥6a從打開(kāi)狀態(tài)切換為關(guān)閉狀態(tài)。其結(jié)果，相當(dāng) 于流入泵室2的液體的1/2的量的混合液體從流出路徑4a排出。
接著，在時(shí)刻tl4， 2個(gè)流出側(cè)主動(dòng)閥6a及6b中，僅流出側(cè)主動(dòng)闊6b切
換為打開(kāi)狀態(tài)，在時(shí)刻tl5，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12沿同一方
向(逆時(shí)針)旋轉(zhuǎn)，位移構(gòu)件17再沿著使泵室2的內(nèi)部容積減少的B方向位移， 泵室2的混合液體從流出路徑4b排出。然后，在對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12輸入150步 大小的脈沖后的時(shí)刻t16，停止對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，位移構(gòu)件17的位移停 止。同時(shí)，流出側(cè)主動(dòng)闊6b從打開(kāi)狀態(tài)切換為關(guān)閉狀態(tài)。其結(jié)果，相當(dāng)于流 入泵室2的液體的1/2的量的混合液體從流出路徑4b排出。然后，在時(shí)刻tl7 與U8之間，進(jìn)行校正過(guò)程，之后結(jié)束動(dòng)作。
這里，說(shuō)明時(shí)刻tlO至?xí)r刻tll的期間、以及時(shí)刻U7至?xí)r刻tl8的期間 中進(jìn)行的校正過(guò)程。在位移構(gòu)件17的位移方向切換時(shí)刻、即從吸入過(guò)程向排 出過(guò)程切換的上死點(diǎn)及從排出過(guò)程向吸入過(guò)程切換的下死點(diǎn)，如圖2B所示， 存在定位分辨率降低的傾向。在例如驅(qū)動(dòng)裝置105采用齒輪機(jī)構(gòu)時(shí)，這樣的傾 向是由于其齒隙而發(fā)生的。另外，在上死點(diǎn)或下死點(diǎn)，位移構(gòu)件17還對(duì)動(dòng)作 產(chǎn)生響應(yīng)滯后，容易發(fā)生位置偏移。
特別是，在使用隔膜作為位移構(gòu)件17時(shí)，在隔膜的位移方向切換的上死 點(diǎn)或下死點(diǎn)，對(duì)位移容易發(fā)生響應(yīng)滯后。另外，隔膜的形狀容易受到泵室2的 內(nèi)壓與大氣壓的壓力差。參照?qǐng)D3A 3D說(shuō)明這一點(diǎn)。
例如，如圖3A所示，在泵室2的內(nèi)壓等于大氣壓時(shí)，不會(huì)因壓力差的影 響而對(duì)隔膜170產(chǎn)生不必要的位移。如圖3B所示，在泵室2的內(nèi)壓大于大氣 壓時(shí)，因該壓力差的緣故，形成隔膜170膨脹的狀態(tài)。反之，如圖3C所示， 在泵室2的內(nèi)壓低于大氣壓時(shí)，因該壓力差的緣故，形成隔膜170收縮的狀態(tài)。
因而，在結(jié)束吸入動(dòng)作的時(shí)刻t9、泵室2成為負(fù)壓時(shí)，容易成為圖3C所 示的狀態(tài)。另外，在結(jié)束排出動(dòng)作的時(shí)刻t16、泵室2成為正壓時(shí)，容易成為 圖3B所示的狀態(tài)。因此，在圖3C所示的狀態(tài)下，若在時(shí)刻tll流出側(cè)主動(dòng)閥 6a成為打開(kāi)狀態(tài)，泵室2從流出管4a的閥6a與流出口 40a—側(cè)連通，則在流 出管4a的流出口 40a —側(cè)的混合液有可能因揚(yáng)程差而向泵室2產(chǎn)生逆流。若 發(fā)生這樣的事態(tài)，則混合液的排出量將少于預(yù)定的量。另外，在圖3B所示的 狀態(tài)下，若在時(shí)刻tl流入側(cè)主動(dòng)閥5b成為打開(kāi)狀態(tài)，泵室2從流入管3b的 閥5b與流入口 30b—側(cè)連通，則泵室2的混合液從流入管3b產(chǎn)生逆流，第2 液體LB的流入量將少于預(yù)定的量。
另一方面，在結(jié)束吸入的時(shí)刻t9、或結(jié)束排出的時(shí)刻U6，即使泵室2與 大氣壓相同，但如圖3D所示，在流出管4a及4b位于上方、流入管3a及3b 位于下方時(shí)，也發(fā)生下面那樣的問(wèn)題。首先，在時(shí)刻t9結(jié)束吸入之后，由于 泵室2的壓力與流入側(cè)主動(dòng)閥5b的外側(cè)的壓力相等，因此若在時(shí)刻tll流出 側(cè)主動(dòng)閥6a成為打開(kāi)狀態(tài)，泵室2與流出管4a的流出口 40a—側(cè)連通，則在 比流出管4a的閥6a位于流出口 40b —側(cè)的混合液有可能因揚(yáng)程差而向泵室2 產(chǎn)生逆流。若發(fā)生這樣的事態(tài)，則在驅(qū)動(dòng)隔膜170之前隔膜170膨脹，混合液 的排出量將少于預(yù)定的量。另外，在結(jié)束排出的時(shí)刻t16，泵室2即使與大氣 壓相等，但在時(shí)刻tl6結(jié)束排出之后，由于泵室2的壓力與流出側(cè)主動(dòng)閥6b 的外側(cè)的壓力相等，因此若在再次吸入時(shí)，在時(shí)刻tl流入側(cè)主動(dòng)閥5b成為打 開(kāi)狀態(tài)，泵室2與流入管3b的流入口 30b —側(cè)連通，則有可能混合液在流入 管3b中產(chǎn)生逆流。若發(fā)生這樣的事態(tài)，則在驅(qū)動(dòng)隔膜170之前隔膜170凹陷， 第2液體LB的流入量將少于預(yù)定的量。
為了避免這樣的弊病，在從吸入過(guò)程向排出過(guò)程切換時(shí)、及從排出過(guò)程向 吸入過(guò)程切換時(shí)，進(jìn)行對(duì)位移構(gòu)件17的位置進(jìn)行校正用的校正過(guò)程。在從吸 入過(guò)程向排出過(guò)程切換時(shí)，使位移構(gòu)件17稍微沿著泵室2的內(nèi)部容積減少的 方向位移，在從排出過(guò)程向吸入過(guò)程切換時(shí)，使位移構(gòu)件17稍微沿著泵室2 的內(nèi)部容積增加的方向位移。
若更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明，則如圖2A所示，在結(jié)束吸入之后，在開(kāi)始排出之 前的時(shí)刻UO至?xí)r刻tll中，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12供電，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)，使位移構(gòu)件17沿著泵室2的內(nèi)部容積減少的方向位移。反之，在結(jié)束 排出之后，在開(kāi)始下一次吸入之前的時(shí)刻tl7至?xí)r刻tl8中，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12 供電，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使位移構(gòu)件17沿著泵室2的內(nèi)部容積增 加的方向位移。
這里，在校正過(guò)程中，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件，在控制裝置18的控制 下，驅(qū)動(dòng)閥5a、 5b、 6a、 6b及位移構(gòu)件17。
另外，也可以采用這樣的方法，即在從吸入向排出切換時(shí)、及從排出向吸 入切換時(shí)，直接或間接地監(jiān)視從關(guān)閉狀態(tài)向打開(kāi)狀態(tài)切換的閥5b及6a的兩側(cè) 位置的壓力差，在校正過(guò)程中，根據(jù)該監(jiān)視結(jié)果，使位移構(gòu)件17向消除這樣
的壓力差的方向位移。
為了直接監(jiān)視閥5b及6a的兩側(cè)位置的壓力差，只要在泵室2、流入管3b 中的閥5b的外側(cè)位置、以及流出管4a中的閥6a的外側(cè)位置配置壓力傳感器， 根據(jù)由這些壓力傳感器得到的檢測(cè)結(jié)果，來(lái)檢測(cè)壓力差即可。另外，為了間接 監(jiān)視閥5b及6a的兩側(cè)位置的壓力差，只要測(cè)定流出管4a的流出口 40a的高 度位置，監(jiān)視圖3D所示的第2液體LB的液面位置即可。
如上所述，在混合泵裝置1中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，位移構(gòu) 件17沿著泵室2的內(nèi)部容積增加的A方向位移，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12向反方向旋轉(zhuǎn) 時(shí)，位移構(gòu)件17沿著泵室2的內(nèi)部容積減少的B方向位移。因此，不管位移 構(gòu)件17的位置如何，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12向某一方向旋轉(zhuǎn)期間，僅使配置在流出 路徑4a及4b中的主動(dòng)閥6a及6b為關(guān)閉狀態(tài)，依次使配置在流入路徑3a及 3b中的主動(dòng)闊5a及5b進(jìn)行開(kāi)關(guān)，就能夠?qū)⒍喾N流體以規(guī)定的比例吸入泵室2。 另外，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12向反方向旋轉(zhuǎn)期間，僅使配置在流入路徑3a及3b中 的主動(dòng)閥5a及5b為關(guān)閉狀態(tài)，使配置在流出路徑4a及4b中的主動(dòng)閥6a及 6b的一方或雙方為打開(kāi)狀態(tài)，能夠從泵室2排出混合流體。因而，與將步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)12的旋轉(zhuǎn)通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)向位移構(gòu)件17傳遞的構(gòu)成不同，不需要用光電斷 續(xù)器來(lái)監(jiān)視凸輪的位置等。因此，能夠簡(jiǎn)化混合泵裝置1的構(gòu)成，因此能夠力 圖實(shí)現(xiàn)小型化及低成本。
另外，通過(guò)僅改變供給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12的信號(hào)模式，就能夠容易改變位移 構(gòu)件17的位移量(行程)。因而還具有的優(yōu)點(diǎn)是，能夠根據(jù)使用的液體的種類(lèi)， 最佳設(shè)定位移構(gòu)件17的位移量(行程)等。
再有，控制裝置18控制主動(dòng)閥5a、 5b、 6a、 6b的開(kāi)關(guān)，使得在從流入路 徑3a及3b流入的第1液體LA及第2液體LB中，在將混合比低的第1液體LA 吸入泵室2之前，使混合比高的第2液體LB的一部分流入泵室2。為此，由于 能夠防止第1液體LA偏于泵室2的一角、例如主動(dòng)閥5a的附近，所以能夠確 實(shí)將第1液體LA與第2液體LB進(jìn)行混合。特別是，由于在僅將混合比高的第 2液體LB的相當(dāng)于總量的1/2部分吸入泵室2之后，將混合比低的第l液體 LA吸入泵室2，然后，將第2液體LB的剩下的1/2吸入泵室2，因此能夠更確 實(shí)將第1液體LA與第2液體LB進(jìn)行混合。
再有另外，在時(shí)刻tlO至?xí)r刻tll的期間、以及時(shí)刻tl7至?xí)r刻tl8的期 間中，進(jìn)行校正過(guò)程。即使位移構(gòu)件17到達(dá)上死點(diǎn)或下死點(diǎn)的情況下，也在 從上死點(diǎn)或下死點(diǎn)返回之后進(jìn)行吸入及排出。因此，吸入量及排出量的精度高。 特別是，在位移構(gòu)件17是隔膜的情況下，在從排出過(guò)程向吸入過(guò)程切換時(shí)、 或從吸入過(guò)程向排出過(guò)程切換時(shí)，產(chǎn)生即使隔膜位移但泵室的內(nèi)部容積也不變 化那樣的、不靈敏狀態(tài)下的位移，吸入量或排出量容易產(chǎn)生誤差。通過(guò)當(dāng)中夾 入校正過(guò)程，能夠消除這樣的誤差。
再有，在使用隔膜作為位移構(gòu)件17時(shí)，有時(shí)因泵室2的內(nèi)壓與大氣壓的 壓力差而使隔膜產(chǎn)生不必要的變形。由于在進(jìn)行校正過(guò)程、校正這樣的變形之 后，進(jìn)行吸入及排出，因此吸入量及排出量的精度高。 [混合泵裝置的具體構(gòu)成例]
下面，說(shuō)明采用本發(fā)明的混合泵裝置的具體構(gòu)成例。
首先，為了容易理解，參照?qǐng)D4說(shuō)明以下敘述的混合泵裝置的基本構(gòu)成。 由于本例的混合泵裝置的基本構(gòu)成與圖1所示的混合泵1相同，因此對(duì)于圖中 相對(duì)應(yīng)的部位，附加同一標(biāo)號(hào)。
如圖4所示，本例的混合泵裝置1A的泵裝置本體7具有室2;與泵室2 連通的2個(gè)流入路徑3a及3b;以及與泵室2連通的6個(gè)流出路徑4a 4f。 2 個(gè)流入路徑3a及3b、和6個(gè)流出路徑4a 4f互相獨(dú)立與泵室2連通。2個(gè)流 入路徑3a及3b中，分別配置流入側(cè)主動(dòng)閥5a及5b。 6個(gè)流出路徑4a 4f中， 分別配置流出側(cè)主動(dòng)閥6a 6f。
泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13具有規(guī)定泵室2的內(nèi)周面的一部分的隔膜170;具有使該 隔膜170位移用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng)裝置105;以及控制流入側(cè)主動(dòng)閥5a 及5b和流出側(cè)主動(dòng)閥6a 6f的開(kāi)關(guān)的控制裝置18。
下面，圖5A及圖5B為混合泵裝置1A的立體圖及平面構(gòu)成圖。圖6為它 的分解立體圖，圖7為表示它的剖面構(gòu)成的說(shuō)明圖。
參照這些圖進(jìn)行說(shuō)明，混合泵裝置1A在盒狀的泵裝置本體7的一個(gè)面71 上，連接規(guī)定吸入口 30a及30b、和排出口 40a 40f的管子。泵裝置本體7具 有泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13;以及將主動(dòng)閥5a、 5b、 6a 6f的布線(xiàn)基板74、底板75、 基座板76、后述的流通路徑形成為溝槽狀的流通路徑構(gòu)成板77、通過(guò)覆蓋在
該流通路徑構(gòu)成板的上面來(lái)封閉流通路徑的上面的封閉片78、以及連接前述管
子的上板79按該順序?qū)盈B而成的結(jié)構(gòu)。
在基座板76上，形成構(gòu)成泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13及主動(dòng)閥5a、 5b、 6a 6f的配 置空間等用的孔137、及67a 67h。另外，在流通路徑構(gòu)成板77上，在其中 心位置，形成構(gòu)成泵室2用的圓形貫通孔21，在該貫通孔21的周?chē)诹魍?路徑構(gòu)成板77的下面?zhèn)?，形成?gòu)成主動(dòng)闊5a、 5b、 6a 6f的閥室的凹下部分 (未圖示)。另外，從貫通孔21呈放射狀延伸8條槽41a 41h。另外，在流通 路徑構(gòu)成板77的槽41a 41h的附近形成槽42a、 42b、…等。
利用8條槽41a 41h形成流入路徑3a及3b和流出路徑4a 4f。 g卩，若 重疊基座板76、流通路徑構(gòu)成板77及封閉片78，則形成的狀態(tài)是，利用槽41a 41f、 42a、 42b…形成流入路徑3a及3b和流出路徑4a 4f，同時(shí)對(duì)流入路徑 3a及3b和流出路徑4a 4f的各路徑配置流入側(cè)主動(dòng)閥5a、 5b和流出側(cè)主動(dòng) 閥6a 6f 。
由于主動(dòng)閥5a、 5b、 6a 6f呈平面狀配置在泵室2的周?chē)?，因此能夠縮 短流入路徑3a及3b和流出路徑4a 4f的各路徑，而且能夠力圖實(shí)現(xiàn)混合泵 裝置1A的薄型化。另外，由于能夠抑制來(lái)自各流出路徑4a 4f的排出量的誤 差，因此能夠高精度地排出適量的液體。而且，在多個(gè)流出路徑4a 4f中， 從泵室2到流出側(cè)主動(dòng)闊6a 6f的流通路徑的長(zhǎng)度相等。因此，能夠高精度 地控制通過(guò)各流出路徑4a 4f的排出量。另外，由于流入口 30a及30b和流 出口 40a 40f在泵裝置本體7的同一面71進(jìn)行開(kāi)口 ，因此混合泵裝置1A與 外部容易連接。再有，由于泵裝置本體7具有在一面?zhèn)葘⒘魅肼窂?a及3b 和流出路徑4a 4f形成為溝槽狀的流通路徑構(gòu)成板77;以及與該流通路徑構(gòu) 成板77的一面?zhèn)戎丿B配置的封閉片78，因此能夠?qū)π⌒偷谋醚b置本體7形成 多個(gè)流通路徑，而且能夠以高效率生產(chǎn)混合泵裝置1A。
再有另外，2個(gè)流入路徑3a及3b和6個(gè)流出路徑4a 4f的構(gòu)成互相相同， 而且流入側(cè)主動(dòng)閥5a、 5b和流出側(cè)主動(dòng)閥6a 6f的構(gòu)成互相相同。因此，對(duì) 于流入路徑3a及3b和流出路徑4a 4f，也可以利用任何一個(gè)作為流入路徑 3a及3b或流出路徑4a 4f。因而，不限于2種液體，也可以將3種以上的液 體進(jìn)行混合、排出。
1
(泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的詳細(xì)構(gòu)成)
參照?qǐng)D8 圖11，說(shuō)明混合泵裝置1A中裝入的泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13。圖8為縱 向分割混合泵裝置1A的狀態(tài)的分解立體圖。圖9A及9B所示為使泵室膨脹的 狀態(tài)的說(shuō)明圖、及使泵室收縮的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖10A 10C分別為圖8所示 的泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)體所用的轉(zhuǎn)子的立體圖、平面圖、及剖視圖。圖11A 11C 分別為圖8所示的泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)體所用的移動(dòng)體的立體圖、平面圖、及剖 視圖。
如圖8及圖9A所示，泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13實(shí)質(zhì)上具有使得與流入路徑3a及 3b和流出路徑4a 4f連通的泵室2膨脹收縮、進(jìn)行液體的吸入及排出的作為 位移構(gòu)件的隔膜170;以及驅(qū)動(dòng)隔膜170的驅(qū)動(dòng)裝置105。
驅(qū)動(dòng)裝置105具有環(huán)狀的定子120;以同軸狀配置在該定子120的內(nèi)側(cè) 的旋轉(zhuǎn)體103;以同軸狀配置在該旋轉(zhuǎn)體103的內(nèi)側(cè)的移動(dòng)體160;以及將旋 轉(zhuǎn)體103的旋轉(zhuǎn)變換為使移動(dòng)體160沿軸向移動(dòng)的力、并向移動(dòng)體160傳遞的 變換機(jī)構(gòu)140。驅(qū)動(dòng)裝置105在基座板76上形成的空間內(nèi)，處于安裝在底板 75與基座板76之間的狀態(tài)。
定子120形成由巻繞在線(xiàn)圈架123上的線(xiàn)圈121、以及覆蓋線(xiàn)圈121那樣 配置的2塊軛鐵125構(gòu)成的單元沿軸向?qū)盈B2層的結(jié)構(gòu)。在上下2層的各單元 中，沿圓周方向交替排列從2塊軛鐵125的內(nèi)周邊緣沿軸向突出的極齒。
如圖8、圖9及圖10A 圖IOC所示，旋轉(zhuǎn)體103具有上方開(kāi)口的杯狀 構(gòu)件130;以及在該杯狀構(gòu)件130的圓筒狀的杯體部131的外周面固定的環(huán)狀 的轉(zhuǎn)子永磁體150。在杯狀構(gòu)件130的底壁133的中間，形成向軸向上側(cè)凹陷 的凹下部分135，在底板75上，形成支承配置在凹下部分135內(nèi)的球118的軸 承部751。另外，在基座板76的上端側(cè)的內(nèi)表面形成環(huán)狀臺(tái)階部766。在杯狀 構(gòu)件130的上端部分，利用杯體部131的上端部分及環(huán)狀的凸緣部134，形成 與基座板76 —側(cè)的環(huán)狀臺(tái)階部766相對(duì)的環(huán)狀臺(tái)階部。在用這些環(huán)狀臺(tái)階部 包圍形成的環(huán)狀空間內(nèi)，配置由環(huán)狀的保持架181及利用該保持架181沿圓周 方向保持分開(kāi)的距離的軸承球182構(gòu)成的軸承180。這樣，旋轉(zhuǎn)體103處于能 夠繞軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下被泵裝置本體7支持的狀態(tài)。
轉(zhuǎn)子永磁體150的外周面，與沿定子120的內(nèi)周面，沿圓周方向排列的極
齒相對(duì)。在轉(zhuǎn)子永磁體150的外周面上，S極與N構(gòu)沿圓周方向交替排列，定 子120及杯狀構(gòu)件130構(gòu)成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。
如圖8、圖9及圖11A 圖IIC所示，移動(dòng)體160具有底壁161;從底壁 161的中間沿軸向突出的圓筒部163;以及包該圓筒部163的周?chē)菢有纬蔀?圓筒狀的筒體部165，在筒體部165的外周形成陽(yáng)螺紋167。
為了構(gòu)成利用旋轉(zhuǎn)體103的旋轉(zhuǎn)而使移動(dòng)體160在軸向往復(fù)移動(dòng)用的變換 機(jī)構(gòu)140，如圖8、圖9、圖10A 圖IOC及圖11A 圖IIC所示，在杯狀構(gòu)件 130的杯體部131的內(nèi)周面上，在圓周方向上分開(kāi)的4處，形成陰螺紋137。 另外，在移動(dòng)體160的筒體部165的外周面上，形成與杯狀構(gòu)件130的陰螺紋 137嚙合、構(gòu)成動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)141的陽(yáng)螺紋167。因而，若在杯狀構(gòu)件130的 內(nèi)側(cè)配置移動(dòng)體160，使得陽(yáng)螺紋167與陰螺紋137嚙合，則移動(dòng)體160成為 支持在杯狀構(gòu)件130的內(nèi)側(cè)的狀態(tài)。
在移動(dòng)體160的底壁161上，沿圓周方向形成6個(gè)長(zhǎng)孔169作為貫通孔， 另一方面，從基座板76延伸6條突起769，突起769的下端部嵌入長(zhǎng)孔169， 通過(guò)這樣構(gòu)成從動(dòng)旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)149。 g卩，在杯狀構(gòu)件130旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于移動(dòng) 體160利用由突起769及長(zhǎng)孔169構(gòu)成的從動(dòng)旋轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)149而被阻止旋轉(zhuǎn)， 因此杯狀構(gòu)件130的旋轉(zhuǎn)通過(guò)由其陰螺紋137及移動(dòng)體160的陽(yáng)螺紋167構(gòu)成 的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)141向移動(dòng)體160傳遞，其結(jié)果，移動(dòng)體160根據(jù)旋轉(zhuǎn)體103 的旋轉(zhuǎn)方向而向軸向的 一 側(cè)及另 一 側(cè)直線(xiàn)移動(dòng)。
(位移構(gòu)件的構(gòu)成)
再參照?qǐng)D8及圖9A進(jìn)行說(shuō)明，隔膜170直接與移動(dòng)體160連接。隔膜170
具有底壁171;從底壁171的外周邊緣沿軸向上升的圓筒狀的筒體部173;
以及從該筒體部173的上端向外周側(cè)擴(kuò)展的凸緣部175，形成杯狀，底壁171 的中間部分在把移動(dòng)體160的圓筒部163蓋住的狀態(tài)下，從它們的上下方向用 止動(dòng)螺絲178及帽蓋179固定。另外，隔膜170的凸緣部175的外周邊緣形成 厚壁部，利用該厚壁部確保液密性，另外，該厚壁部起到作為定位部的功能。 厚壁部在流通路徑構(gòu)成板77的貫通孔21的周?chē)?，固定在基座?6與流通路 徑構(gòu)成板77之間。這樣，隔膜170規(guī)定泵室2的下表面，而且在泵室2的周 圍確?；?6與流通路徑構(gòu)成板77之間的液密性。
隔膜170的筒體部173處于彎折成截面為U字形的狀態(tài)，彎折部分172的 形狀因移動(dòng)體160的位置而變化。在由移動(dòng)體160的圓筒部163的外周面形成 的第1壁面168、與從基座板76延伸的凸起769的內(nèi)周面形成的第2壁面768 之間構(gòu)成的環(huán)狀空間內(nèi)，配置隔膜170的截面U字形的彎折部分172。因而， 在圖9A、 9B所示的狀態(tài)下，以及在向這些圖所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的途中的狀態(tài)的 任一狀態(tài)下，隔膜170的彎折部分172也都是維持保持在環(huán)狀空間內(nèi)的狀態(tài)不 變、而沿第1壁面168及第2壁面768展開(kāi)或巻起那樣進(jìn)行變形。
另外，如圖8、圖9A、及圖10A 圖IOC所示，在杯狀構(gòu)件130的底壁133， 在圓周方向的遍及270。的角度范圍內(nèi)形成1條槽136，另外從移動(dòng)體160的 底面向下方形成突起166。這里，移動(dòng)體160不繞軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，但沿軸向移動(dòng)， 與此相反，旋轉(zhuǎn)體103繞軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，但不沿軸向移動(dòng)。因而，突起166及槽136 起到作為規(guī)定旋轉(zhuǎn)體103及移動(dòng)體160的停止位置的止擋的功能。即，槽136 的深度在圓周方向中變化，若移動(dòng)體160向軸線(xiàn)下方移動(dòng)，則突起166嵌入在 槽136內(nèi)，同時(shí)因旋轉(zhuǎn)體103的旋轉(zhuǎn)而使槽136的端部與突起166接觸。其結(jié) 果，阻止旋轉(zhuǎn)體103的旋轉(zhuǎn)，規(guī)定了旋轉(zhuǎn)體103及移動(dòng)體160的停止位置、即 隔膜170的內(nèi)部容積的最大膨脹位置。
(泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作)
在這樣構(gòu)成的泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13中，若對(duì)定子120的線(xiàn)圈121供電，則杯狀 構(gòu)件130旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)通過(guò)變換機(jī)構(gòu)140向移動(dòng)體160傳遞。因而，移動(dòng)體160 沿軸向進(jìn)行往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。其結(jié)果，由于隔膜170隨移動(dòng)體160的移動(dòng)而變形， 使泵室2膨脹或收縮，因此在泵室2內(nèi)，進(jìn)行從流入路徑3a及3b的液體流入、 及向流出路徑4a 4f的液體流出。其間，隔膜170的彎折部分172維持保持 在環(huán)狀空間內(nèi)的狀態(tài)不變，而沿第1壁面168及第2壁面768展開(kāi)或巻起那樣 進(jìn)行變形，不發(fā)生強(qiáng)制性的滑動(dòng)。而且，隔膜170即使從泵室2的流體受到壓 力，也由于內(nèi)外側(cè)都被規(guī)定在環(huán)狀空間內(nèi)，因此不變形。再有，移動(dòng)體160的 下方位置被利用杯狀構(gòu)件130的槽136及移動(dòng)體160的突起166所構(gòu)成的止擋 所規(guī)定。這樣，隨著杯狀構(gòu)件130的旋轉(zhuǎn)，隔膜170高精度地位移。另外，在 驅(qū)動(dòng)裝置105中，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，使隔膜170沿著泵室2的 內(nèi)部容積增加的方向位移，在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，使隔膜170沿
著泵室2的內(nèi)部容積減少的方向位移。
如上所述，在泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13中，將利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)體103 的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)利用由陽(yáng)螺紋167及陰螺紋137構(gòu)成的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)141的變換 機(jī)構(gòu)140，向移動(dòng)體160傳遞，使固定了隔膜170的移動(dòng)體160進(jìn)行往復(fù)直線(xiàn) 運(yùn)動(dòng)。因此，由于使用所必需的最低限度的構(gòu)件從驅(qū)動(dòng)裝置105到隔膜170傳 遞動(dòng)力，因此能夠力圖實(shí)現(xiàn)泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13的小型化、薄型化及低成本。另外， 通過(guò)減小動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)141的陽(yáng)螺紋167及陰螺紋137的導(dǎo)入角，或者增加驅(qū) 動(dòng)側(cè)的定子的極齒，能夠進(jìn)行移動(dòng)體160的微小進(jìn)給。因而，由于能夠精密控 制泵室2的容積，所以能夠以高精度進(jìn)行定量排出。
再有，隔膜170的彎折部分172維持保持在環(huán)狀空間內(nèi)的狀態(tài)不變，而沿 第1壁面168及第2壁面768展開(kāi)或巻起那樣進(jìn)行變形，不發(fā)生強(qiáng)制性的滑動(dòng)。 因而，不產(chǎn)生無(wú)謂的載荷，而且，隔膜170的壽命長(zhǎng)。另外，隔膜170即使從 泵室2的流體受到壓力，也不變形。因此，根據(jù)泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13，能夠以高精度 進(jìn)行定量排出，而且，可靠性也高。
再有另外，由于旋轉(zhuǎn)體103對(duì)泵裝置本體7通過(guò)軸承球182支持，能夠繞 軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，因此滑動(dòng)損耗小，而且，旋轉(zhuǎn)體103被穩(wěn)定保持在軸向，所以軸向 的推力穩(wěn)定。故而，能夠力圖實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置105的小型化，提高耐久性，提高 排出性能。
另外，作為變換機(jī)構(gòu)140的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)141，是利用了螺紋，但也可以 利用凸輪槽。再有，作為位移構(gòu)件，是采用了杯狀的隔膜，但也可以采用其它 形狀的隔膜、或具有O形環(huán)的活塞。
另外，吸入口及排出口的個(gè)數(shù)也可以是上述以外的個(gè)數(shù)。再有另外，封閉 上面的封閉片78、以及連接前述管子的上板79是由其它構(gòu)件形成，但也可以 是沒(méi)有上板79的管子而對(duì)封閉片78僅開(kāi)有流出孔、并通過(guò)密封構(gòu)件連接那樣 構(gòu)成。
(主動(dòng)閥的構(gòu)成)
圖12及圖13分別為從斜上方來(lái)看將作為混合泵裝置1A的主動(dòng)閥5a、 5b、 6a 6f使用的閥的主要部分沿軸向切斷的部分時(shí)的說(shuō)明圖、以及該閥的磁力線(xiàn) 的說(shuō)明圖。
如這些圖所示，主動(dòng)閥5a、5b(以下，稱(chēng)為主動(dòng)閥5)、以及主動(dòng)閥6a 6f (以 下，稱(chēng)為主動(dòng)閥6)在基座板76的孔57、 67a 67h內(nèi)具有直線(xiàn)執(zhí)行器201，該 直線(xiàn)執(zhí)行器201具有圓筒狀的固定體203;以及配置在該固定體203的內(nèi)側(cè) 的近似圓柱狀的可動(dòng)體205。固定體203具有巻繞在線(xiàn)圈架231上呈環(huán)狀的 線(xiàn)圈233;以及從線(xiàn)圈233的外周面繞到線(xiàn)圈233的軸向的兩側(cè)、并且一個(gè)前 端部236a與另一個(gè)前端部236b在線(xiàn)圈233的內(nèi)周側(cè)通過(guò)縫隙237在軸向相對(duì) 的固定體側(cè)軛鐵235?？蓜?dòng)體205具有圓板狀的第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251;以 及對(duì)該第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251在軸向兩側(cè)層疊的一對(duì)磁鐵253a及253b。作為 一對(duì)磁鐵253a及253b，可以采用Nd-Fe-B系列或Sm-Co系列的稀土類(lèi)磁鐵、 或樹(shù)脂磁鐵。另外，在可動(dòng)體205中，對(duì)一對(duì)磁鐵253a及253b的各磁鐵，在 與第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251相反側(cè)的端面，層疊第2可動(dòng)體側(cè)軛鐵255a及255b。
一對(duì)磁鐵253a及253b都沿軸向磁化，使同極性面向第l可動(dòng)體側(cè)軛鐵251 的一方。 一對(duì)磁鐵253a及253b的各磁鐵，是作為使N極面向第1可動(dòng)體側(cè)軛 鐵251的一方、而使S極面向軸向的外側(cè)的磁鐵進(jìn)行說(shuō)明的，但關(guān)于磁化方向， 也可以反過(guò)來(lái)。
第l可動(dòng)體側(cè)軛鐵251的外周面，從一對(duì)磁鐵253a及253b的外周面向外 周側(cè)突出。另外，第2可動(dòng)體側(cè)軛鐵255a及255b的外周面，也從一對(duì)磁鐵253a 及253b的外周面向外周側(cè)突出。
在第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251的軸向的兩端面形成凹下部分，將一對(duì)磁鐵253a 及253b分別對(duì)這些凹下部分嵌入，用粘接劑等固定。另外，關(guān)于第l可動(dòng)體 側(cè)軛鐵251、 一對(duì)磁鐵253a及253b、和第2可動(dòng)體側(cè)軛鐵255a及255b的固 定，只要采用粘接、壓入、或并用粘接壓入而形成一體化的構(gòu)成即可。
在固定體203的軸向的兩側(cè)的開(kāi)口部固定軸承板271a及271b(軸承構(gòu)件)， 從第2可動(dòng)體側(cè)軛鐵255a及255b向軸向的兩側(cè)突出的支承軸257a及257b， 都插入軸承板271a及271b的孔中，能自由滑動(dòng)。這樣，可動(dòng)體205以沿軸線(xiàn) 能夠往復(fù)移動(dòng)的狀態(tài)支持在固定體203上。在該狀態(tài)下，可動(dòng)體205的外周面 與固定體203的內(nèi)周面通過(guò)規(guī)定的間隙相對(duì)，而且固定體側(cè)軛鐵235的前端部 236a與236b彼此之間，在第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251的外周面與線(xiàn)圈233的內(nèi)周 面的間隙內(nèi)處于沿軸向相對(duì)的狀態(tài)。另外，在可動(dòng)體205與固定體側(cè)軛鐵235
之間確保有間隙。另外，為了第2可動(dòng)體側(cè)軛鐵255a及255b與支承軸257a 及257b的固定，只要采用粘接、壓入、或并用粘接壓入而形成一體化的構(gòu)成 即可。
在這樣構(gòu)成的直線(xiàn)執(zhí)行器201中，在面向圖紙的右側(cè)電流從里側(cè)向外側(cè)流 過(guò)線(xiàn)圈233、而在面向圖紙的左側(cè)電流從外側(cè)向里側(cè)流過(guò)線(xiàn)圈233的期間，磁 力線(xiàn)如圖13所示那樣表示。因而，可動(dòng)體205首先如用箭頭A所示，根據(jù)洛 侖茲力，在軸向受到推力而移動(dòng)。與此相反，若使對(duì)線(xiàn)圈233的通電方向反向， 則可動(dòng)體205如用箭頭B所示，沿軸線(xiàn)下降。
在直線(xiàn)執(zhí)行器201中，用磁力推進(jìn)可動(dòng)體205，同時(shí)在軸線(xiàn)的一側(cè)，在軸 承板271a與第2可動(dòng)體側(cè)軛鐵255a之間，配置作為靠緊構(gòu)件的截錐形的螺旋 彈簧291。因而，在可動(dòng)體205下降時(shí)， 一面使壓縮彈簧變形， 一側(cè)移動(dòng)，在 可動(dòng)體205上升時(shí)，壓縮彈簧的形狀復(fù)原力起到輔助作用，以高速移動(dòng)。
在這樣構(gòu)成的直線(xiàn)執(zhí)行器201中，在一個(gè)支承軸257b的端部，連接閥室 270(凹下部分68a 68h)中配置的隔膜閥260的中間部分。在隔膜260的外周 側(cè)，形成液密性及起到作為定位功能的環(huán)狀厚壁部261，在隔膜260中，包含 該環(huán)狀厚壁部261的外周側(cè)被夾在基座板76與流通路徑構(gòu)成板77之間，確保 液密性。
位移構(gòu)件不限于隔膜260，也可以使用波紋管閥、或其它的閥體。另外， 支承軸257a及257b與位移構(gòu)件可以是將分開(kāi)的構(gòu)件結(jié)合而構(gòu)成的，支承軸 257a及257b與位移構(gòu)件也可以是形成為一體而構(gòu)成的。
如上所述，在可動(dòng)體205中， 一對(duì)磁鐵253a及253b的各磁鐵使同極性相 對(duì)，磁的相斥力起作用，但由于在磁鐵253a與253b之間配置第l可動(dòng)體側(cè)軛 鐵251，因此能夠以同極性相對(duì)的狀態(tài)固定一對(duì)磁鐵253a及253b。
另外，在可動(dòng)體205中，由于一對(duì)磁鐵253a及253b的各磁鐵使同極性面 向第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251，因此從第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251產(chǎn)生徑向強(qiáng)的磁通。 因而，若使第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251與線(xiàn)圈233的周面彼此之間相對(duì)，則能夠?qū)?可動(dòng)體205賦予大的推力。
再有，由于只要沿軸向磁化磁鐵253a及253b即可，因此與沿徑向磁化磁 鐵253a及253b的情況不同，即使在小型化的情況下也容易磁化，適于批量生
產(chǎn)。
而且，由于第1可動(dòng)體側(cè)軛鐵251的外周面從一對(duì)磁鐵253a及253b的外 周面向外周側(cè)突出，因此即使在設(shè)置固定體側(cè)軛鐵235的情況下，對(duì)可動(dòng)體205 也能夠減小作用于與軸向垂直的方向的磁吸力。同樣，由于第2可動(dòng)體側(cè)軛鐵 255a及255b的外周面從一對(duì)磁鐵253a及253b的外周面向外周側(cè)突出，因此 即使在設(shè)置固定體側(cè)軛鐵235的情況下，對(duì)可動(dòng)體205也能夠減小作用于與軸 向垂直的方向的磁吸力。因而，具有容易進(jìn)行組裝作業(yè)、而且可動(dòng)體205不容 易傾斜的優(yōu)點(diǎn)。
另外，由于將磁鐵253a及253b配置在線(xiàn)圈233的外周側(cè)，因此與將磁鐵 253a及253b比線(xiàn)圈233配置在外側(cè)的情況相比，由于磁鐵253a及253b可以 比較小，因此能夠廉價(jià)構(gòu)成主動(dòng)閥5及6。另外，由于將線(xiàn)圈233配置在外側(cè)， 因此僅用固定側(cè)軛鐵就能夠?qū)⒋怕烽]合。
再有，在固定體203中，由于在軸向開(kāi)口的開(kāi)口部保持軸承板271a及271b， 而該軸承板271a及271b支持支承軸257a及257b，能夠沿軸向移動(dòng)，因此不 需要另外配置軸承構(gòu)件。另外，由于能夠以固定體203為基準(zhǔn)來(lái)固定軸承板271a 及271b，因此具有支承軸257a及257b不傾斜的優(yōu)點(diǎn)。 [混合泵裝置的用途]
采用本發(fā)明的混合泵裝置，例如能夠用于從甲醇直接取出質(zhì)子、從而進(jìn)行 發(fā)電的直接甲醇型燃料電池(以下，稱(chēng)為DMFC: Direct Methanol Fuel Cell)。 這樣的DMFC具有有起電部(電池單元)的起電裝置；以及將甲醇水溶液進(jìn)行
壓送的送液泵，電池單元具有有陽(yáng)極集電體及陽(yáng)極催化劑層的陽(yáng)極(燃料極)； 有陰極集電體及陰極催化劑層的陰極(空氣極)；以及配置在陽(yáng)極與陰極之間的 電解質(zhì)膜。利用送液泵對(duì)陽(yáng)極供給甲醇水溶液，利用送氣泵或風(fēng)機(jī)對(duì)陰極供給空氣。
因而，作為送液泵，若使用采用本發(fā)明的混合泵裝置，則能夠?qū)⒓状己退?甲醇和甲醇水溶液、甲醇水溶液和水、或甲醇水溶液彼此之間適當(dāng)混合，對(duì)電 池單元供給將甲醇濃度進(jìn)行了調(diào)整的甲醇水溶液。另外，在DMFC的起電部即
電池單元的陽(yáng)極中，甲醇氧化的活性低，伴有電壓損失。另外，在陰極中也有 電壓損失。因此，從1個(gè)電池單元取出的輸出極低，所以為了得到規(guī)定的輸出，
在DMFC中使用多個(gè)電池單元。在這種情況下，若使用采用本發(fā)明的混合泵裝 置1A，則也能夠?qū)Ω麟姵貑卧┙o將甲醇濃度進(jìn)行了調(diào)整的甲醇水溶液。
另外，采用本發(fā)明的混合泵裝置的用途不限于燃料電池，例如可以用作為 調(diào)合多種藥液來(lái)調(diào)合復(fù)合藥用的泵。再有，也可以用作為冰箱的制冰泵，用于 從流出路徑對(duì)每種制冰組排出色、香、味不同的果汁飲料液。 [其它的實(shí)施形態(tài)]
在上述的實(shí)施形態(tài)中，是以使用隔膜170作為位移構(gòu)件17的例子為中心 進(jìn)行說(shuō)明的，但也可以將本發(fā)明適用于使用柱塞作為位移構(gòu)件的類(lèi)型的混合泵 裝置。另外，在上述的實(shí)施形態(tài)中，是構(gòu)成多個(gè)流出路徑的例子，但也可以將 本發(fā)明適用于流出路徑為l個(gè)的混合泵裝置。
另外，在上述的實(shí)施形態(tài)中，是將本發(fā)明適用于混合泵裝置，但也可以將 本發(fā)明適用于排出l種液體的定量泵。
權(quán)利要求
1.一種泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包含以下過(guò)程在關(guān)閉泵室的排出口而打開(kāi)其吸入口的狀態(tài)下、使規(guī)定泵室的內(nèi)周面的一部分的位移構(gòu)件向該泵室的內(nèi)部容積增加的方向位移、從而從該泵室的吸入口吸入流體的吸入過(guò)程；在打開(kāi)所述排出口而關(guān)閉所述吸入口的狀態(tài)下、使所述位移構(gòu)件向所述泵室的內(nèi)部容積減少的方向位移、從而從該泵室的排出口排出流體的排出過(guò)程；以及在將所述泵室的所述吸入口及所述排出口都關(guān)閉的狀態(tài)下、使所述位移構(gòu)件位移的校正過(guò)程，按照所述吸入過(guò)程、所述校正過(guò)程及所述排出過(guò)程的順序，或者按照所述排出過(guò)程、所述校正過(guò)程及所述吸入過(guò)程的順序，進(jìn)行這些過(guò)程的各過(guò)程。
2. 如權(quán)利要求1所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 將所述校正過(guò)程夾在當(dāng)中地交替進(jìn)行所述吸入過(guò)程及所述排出過(guò)程。
3. 如權(quán)利要求1所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 在所述吸入過(guò)程與所述排出過(guò)程之間進(jìn)行的所述校正過(guò)程中，使所述位移構(gòu)件沿著使所述泵室的內(nèi)部容積減少的方向位移，在所述排出過(guò)程與所述吸入過(guò)程之間進(jìn)行的所述校正過(guò)程中，使所述位移 構(gòu)件沿著使所述泵室的內(nèi)部容積增加的方向位移。
4. 如權(quán)利要求1所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 在所述吸入過(guò)程與所述排出過(guò)程之間進(jìn)行的所述校正過(guò)程中，使所述位移構(gòu)件位移，以便消除所述泵室的內(nèi)壓、與和所述排出口連通的流體排出側(cè)流通 路徑的壓力之差，在所述排出過(guò)程與所述吸入過(guò)程之間進(jìn)行的所述校正過(guò)程中，使所述位移 構(gòu)件位移，以便消除所述泵室的內(nèi)壓、與和所述吸入口連通的流體吸入側(cè)流通 路徑的壓力之差。
5. 如權(quán)利要求4所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 在所述吸入過(guò)程與所述排出過(guò)程之間進(jìn)行的所述校正過(guò)程中，監(jiān)視所述泵 室的內(nèi)壓、與和所述排出口連通的流體排出側(cè)流通路徑的壓力之差，并根據(jù)該 監(jiān)視結(jié)果，使所述位移構(gòu)件位移，在所述排出過(guò)程與所述吸入過(guò)程之間進(jìn)行的所述校正過(guò)程中，監(jiān)視所述泵 室的內(nèi)壓、與和所述吸入口連通的流體吸入側(cè)流通路徑的壓力之差，并根據(jù)該 監(jiān)視結(jié)果，使所述位移構(gòu)件位移。
6. 如權(quán)利要求4所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 在所述校正過(guò)程中，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件使所述位移構(gòu)件位移。
7. 如權(quán)利要求1所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，對(duì)所述泵室預(yù)先形成多個(gè)所述吸入口， 在所述吸入過(guò)程中，依次打開(kāi)關(guān)閉狀態(tài)的多個(gè)所述吸入口，重復(fù)吸入流體 的吸入動(dòng)作，在所述泵室內(nèi)形成不同種類(lèi)的流體以預(yù)先規(guī)定的比例混合的混合流體。
8. 如權(quán)利要求7所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 在將混合比最低的流體吸入所述泵室之前，將混合比高于該流體的流體的至少一部分吸入所述泵室。
9. 如權(quán)利要求1所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 對(duì)所述泵室預(yù)先形成多個(gè)所述排出口 ，在所述排出過(guò)程中，依次打開(kāi)關(guān)閉狀態(tài)的多個(gè)所述排出口，排出流體。
10. 如權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的泵裝置的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于， 所述位移構(gòu)件是隔膜。
全文摘要
混合泵(1)在從吸入過(guò)程向排出過(guò)程切換時(shí)，進(jìn)行使位移構(gòu)件(17)沿著使泵室(2)的內(nèi)部容積減少的方向位移的校正過(guò)程，在從排出過(guò)程向吸入過(guò)程切換時(shí)，進(jìn)行使位移構(gòu)件(17)沿著使泵室(2)的內(nèi)部容積增加的方向位移的校正過(guò)程。在校正過(guò)程中，關(guān)閉泵室(2)的吸入口(30a、30b)及排出口(40a、40b)，使位移構(gòu)件(17)位移，使密閉狀態(tài)的泵室(2)的內(nèi)部容積增加或減少。能夠消除因位移構(gòu)件(17)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的齒隙而引起的不穩(wěn)定性，能夠消除泵室(2)內(nèi)、與流體吸入側(cè)或流體排出側(cè)之間的壓力差。這樣，能夠消除或抑制在吸入過(guò)程及排出過(guò)程的切換時(shí)的流體吸入量或流體排出量的誤差。
文檔編號(hào)F04B13/00GK101356370SQ20078000128
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者村松健次, 橫澤滿(mǎn)雄 申請(qǐng)人:日本電產(chǎn)三協(xié)株式會(huì)社;松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社