JP5802376B2 - Control method of solenoid-driven diaphragm pump - Google Patents
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Description
本発明は、ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump.
例えば井戸水を飲料用とする場合、少なくとも井戸水に除菌剤を注入し、井戸水に含まれる雑菌の処理を予め行なう。井戸水などに除菌剤を注入する除菌装置は、薬液を貯留する薬液槽と、薬液槽からの薬液を井戸水に規定量吐出するポンプなどから構成されている。 For example, when well water is used for beverages, a sterilizing agent is injected into at least well water, and treatment of germs contained in the well water is performed in advance. A sterilization apparatus that injects a sterilizing agent into well water or the like includes a chemical solution tank that stores a chemical solution, and a pump that discharges a prescribed amount of the chemical solution from the chemical solution tank to the well water.
注入用のポンプは、ダイヤフラムを用いたダイヤフラムポンプが、小型で、除菌装置などに組み込み易く、また少量の液体を精密に注入するに適した特性を有している点などから多く使用されている。またダイヤフラムポンプには、ソレノイド（筒型コイル）でダイヤフラムを作動させるソレノイド駆動式が、安価で、構造が簡易なことから広く用いられている。 Pumps for injection are often used because diaphragm pumps using diaphragms are small, easy to incorporate into a sterilization device, etc., and have characteristics suitable for precisely injecting a small amount of liquid. Yes. For the diaphragm pump, a solenoid drive type in which the diaphragm is operated by a solenoid (cylindrical coil) is widely used because it is inexpensive and has a simple structure.
従来のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御技術例が、特許文献１に記載されている。この例は、ソレノイドに供給されている直流電圧を検出する検出回路を備え、商用電流を全波整流して生成した直流電圧をソレノイドに通電する際、ソレノイドへの直流電圧を直接、ＰＷＭスイッチングにより目標値に制御する技術である。
A control technology example of a conventional solenoid-driven diaphragm pump is described in
また特許文献２には、プランジャの位置を磁場検出手段により検出し、通電電流を制御するソレノイド駆動回路が提案されている。
ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプは、吐出時プランジャがソレノイドなどに衝突し、プランジャから衝突音が発生する。この衝突音が、ダイヤフラムポンプが設置されている周囲の環境によっては耳障りな騒音と感じられることがある。 In the solenoid-driven diaphragm pump, the plunger collides with the solenoid or the like during discharge, and a collision sound is generated from the plunger. This collision sound may be felt as annoying noise depending on the surrounding environment where the diaphragm pump is installed.
更に従来ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプは、製品ごとのばらつきや、温度変化があった場合でも、吐出量が一定となるよう、予め通電電流や通電時間に余裕をもった設定をしている。そのため必要以上の吸引力が常にプランジャに付与され、騒音を大きくさせることがある。 Furthermore, conventional solenoid-driven diaphragm pumps are previously set with sufficient current and time so that the discharge amount is constant even when there is variation between products or temperature changes. Therefore, a suction force more than necessary is always applied to the plunger, which may increase noise.
またソレノイドに一定の電圧を印加しても、プランジャとソレノイドとの距離が近づくにつれ、プランジャにかかる推力が増加する。そのため衝突直前で推力が最も大きくなり、衝突速度が速くなることから、騒音を大きくさせることがあった。またソレノイドのインダクタンスが低下して、ソレノイドを流れる電流量が増加し、プランジャの推力が増大することもある。 Even if a constant voltage is applied to the solenoid, the thrust applied to the plunger increases as the distance between the plunger and the solenoid decreases. For this reason, the thrust is maximized immediately before the collision, and the collision speed is increased, which may increase the noise. In addition, the solenoid inductance may decrease, the amount of current flowing through the solenoid may increase, and the plunger thrust may increase.
一方、ソレノイドとプランジャとの間にゴム等からなる弾性材を設けたダイヤフラムポンプの例も知られている。ところが弾性体を設けても、金属製のプランジャとソレノイドとが衝突して発生する耳障りな衝突音を解消させることはできなかった。また弾性体を設けプランジャがソレノイドから離れると、始動時に発生するプランジャの推力が弱くなる。電流量を増加させプランジャの推力を強めると、始動後推力が過剰となり、プランジャの衝突速度を速くし、騒音を増大させる。 On the other hand, an example of a diaphragm pump in which an elastic material made of rubber or the like is provided between a solenoid and a plunger is also known. However, even if an elastic body is provided, it has not been possible to eliminate the annoying collision sound generated by the collision between the metal plunger and the solenoid. Further, if the elastic body is provided and the plunger is separated from the solenoid, the thrust of the plunger generated at the time of starting becomes weak. If the amount of current is increased to increase the plunger thrust, the thrust after starting becomes excessive, increasing the collision speed of the plunger and increasing the noise.
また単位時間当たりのストローク数が多くなると、ソレノイドへの通電電流のＯＮ/ＯＦＦ比率、すなわちデューティ比が高くなり、ソレノイドの温度が上昇する。するとソレノイドの電気抵抗が高くなり、一定の電圧では電流量が減少し、プランジャのストローク不足をきたすおそれがあった。 Further, when the number of strokes per unit time increases, the ON / OFF ratio of the energization current to the solenoid, that is, the duty ratio increases, and the temperature of the solenoid rises. As a result, the electrical resistance of the solenoid increases, and the amount of current decreases at a constant voltage, which may result in insufficient plunger stroke.
またソレノイドへの電圧印加を停止しても、プランジャを前進方向に付勢する磁気がソレノイドに残留する。戻しばねのばね力を強化し、残留磁気に抗して、電圧印加の停止と同時にプランジャを復帰させようとすると、プランジャの戻り速度が大きくなり、衝突音が大きくなる。 Even when the voltage application to the solenoid is stopped, the magnetism that urges the plunger in the forward direction remains in the solenoid. If the spring force of the return spring is strengthened and the plunger is returned at the same time as the application of voltage is stopped against the residual magnetism, the return speed of the plunger increases and the collision noise increases.
特許第４３１２９４１号の公報に記載の発明は、ソレノイドを定電圧駆動しているものであり、上記のようなダイヤフラムポンプの騒音を解決するものではない。 The invention described in Japanese Patent No. 4312941 is that the solenoid is driven at a constant voltage, and does not solve the noise of the diaphragm pump as described above.
また、特開２００８-２８０８３号公報に記載の発明の場合、電源電圧や周囲温度の変動、コイル抵抗の製造時のバラツキなどを考慮して、正常な作動を保証するために大きな電力を供給する必要がある。しかし、これらの環境及びソレノイド自体に起因する要因よりも、最も大きな変動要因である負荷側の最高圧力に対抗する推力を発生しなくてはならないことが、騒音問題の解決と相反する要素である。 In the case of the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-28083, a large amount of power is supplied in order to guarantee normal operation in consideration of fluctuations in power supply voltage and ambient temperature, variations in coil resistance manufacturing, and the like. There is a need. However, the fact that the thrust against the maximum pressure on the load side, which is the biggest fluctuation factor, must be generated rather than the factors caused by these environments and the solenoid itself, is an element that conflicts with the solution to the noise problem. .
また特開２００８-２８０８３号公報には、ソレノイドに流れる電流量をフィードバックしても、磁極空隙量が最小の時には必要以上の無駄な電力が投入されているとの記載が見られる。また、上記の回路に必要となる磁場検出センサーの感度、温度特性、設置構造に伴う検出距離の誤差など、実用とするには、解決すべき多くの技術的課題が残っていると思われる。 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-28083 discloses that even if the amount of current flowing through the solenoid is fed back, unnecessary power is consumed more than necessary when the magnetic pole gap amount is minimum. In addition, it seems that many technical problems to be solved remain to be put into practical use, such as the sensitivity of the magnetic field detection sensor required for the above circuit, temperature characteristics, and detection distance errors associated with the installation structure.
本発明は、上記課題を解決し、発生する騒音を低減させたソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump that solves the above-described problems and reduces generated noise.
本発明は、上記課題を解決するため、ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法を次のように構成した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured as follows in a method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump.
ダイヤフラムポンプは、筒状コイルであるソレノイドと、ソレノイドにより往復動されるプランジャと、プランジャにより作動するダイヤフラムと、プランジャを戻す戻しばねと、ソレノイドを作動させる電装部などから構成されている。 The diaphragm pump includes a solenoid that is a cylindrical coil, a plunger that is reciprocated by the solenoid, a diaphragm that is actuated by the plunger, a return spring that returns the plunger, an electrical component that actuates the solenoid, and the like.
電装部は、商用電源の交流を整流する整流器（例えばダイオードブリッジ）と、平滑回路（例えばコンデンサ）と、直流電圧を変圧するコンバータ部（例えばＦＥＴスイッチング回路）と、直流電圧を計測する直流電圧計測回路などから構成されている。 The electrical unit includes a rectifier (for example, a diode bridge) that rectifies AC of a commercial power supply, a smoothing circuit (for example, a capacitor), a converter unit (for example, an FET switching circuit) that transforms a DC voltage, and a DC voltage measurement that measures the DC voltage. It consists of a circuit.
１、 電装部は、所定の基本電圧Ｖ１を所定時間ソレノイドに印加し、ダイヤフラムポンプを作動させる。
基本電圧Ｖ１は、次のようにして求める。ダイヤフラムポンプが使用される現場での水圧を受けたダイヤフラムが、その水圧に対抗して作動し得る力に、戻しばねのばね力を加算し、その値からダイヤフラムがプランジャを作動方向に引き出す弾性力を減算する。更にその値に、プランジャ自体を停止状態から駆動させるに必要とされる駆動力を含め、かかる推力（以下、始動時必要推力という。）を生じさせるに必要とするソレノイドへの印加電力を求める。基本電圧Ｖ１は、このようにして求められた電力に等しいか、それを適宜上回る電圧値である。
1. The electrical component applies a predetermined basic voltage V1 to the solenoid for a predetermined time, and operates the diaphragm pump.
The basic voltage V1 is obtained as follows. The elastic force by which the diaphragm that receives the water pressure at the site where the diaphragm pump is used adds the spring force of the return spring to the force that can act against the water pressure, and the diaphragm pulls the plunger in the operating direction from that value Is subtracted. Further, the value including the driving force required to drive the plunger itself from the stopped state is obtained as the value, and the applied electric power to the solenoid required to generate such a thrust (hereinafter referred to as “starting required thrust”) is obtained. The basic voltage V1 is a voltage value equal to or higher than the electric power thus obtained.
基本電圧Ｖ１は、例えば次の式で求められる。
Ｖ１=Ｖ０+Ｐｓ/Ｐｍａｘ ×(Ｖｍａｘ-Ｖ０)
ここで、Ｐｓは、ダイヤフラムポンプが使用される現場の使用圧力で、任意の値とすることが可能であり、Ｐｍａｘはダイヤフラムポンプの最高仕様圧力、Ｖ０は圧力ヘッド０ｍ時（水）における電圧、Ｖｍａｘは、Ｐｍａｘ時における電圧である。また、Ｐｓ及びＰｍａｘには、薬液を主流体に混入させる混入部に装着された逆流防止用、及びオーバーフィード防止用の逆止弁の損失圧力が加算してある。ＶｍａｘおよびＶ０は、実験により求めるか、ソレノイドの推力×ストローク特性の表から算出する。
The basic voltage V1 is obtained by the following equation, for example.
V1 = V0 + Ps / Pmax × (Vmax−V0)
Here, Ps is a working pressure at the site where the diaphragm pump is used, and can be set to an arbitrary value, Pmax is a maximum specification pressure of the diaphragm pump, V0 is a voltage at a pressure head of 0 m (water), Vmax is a voltage at Pmax. Further, Ps and Pmax are added with the pressure loss of a check valve for preventing a backflow and for preventing an overfeed attached to a mixing portion for mixing the chemical into the main fluid. Vmax and V0 are obtained by experiment or calculated from a table of solenoid thrust × stroke characteristics.
２、 プランジャが始動した後に、第２電圧Ｖ２をソレノイドに印加させる。第２電圧Ｖ２は、停止時必要推力を生じさせる電圧より大きく、基本電圧Ｖ１の値より小さい値である。 2. After the plunger is started, the second voltage V2 is applied to the solenoid. The second voltage V2 is larger than the voltage that generates the necessary thrust at the time of stop and smaller than the value of the basic voltage V1.
停止時必要推力とは、ダイヤフラムポンプが使用される現場での水圧を受けたダイヤフラムが、その水圧に対抗して作動し得る力と、プランジャを戻す戻しばねのばね力とを加算し、ダイヤフラムがプランジャを押し返す弾性力を加算させた値で、プランジャ自体を駆動させる駆動力を含まないものである。 The thrust required for stopping is the sum of the force that the diaphragm that receives the water pressure at the site where the diaphragm pump is used can operate against the water pressure and the spring force of the return spring that returns the plunger. A value obtained by adding the elastic force to push back the plunger does not include the driving force for driving the plunger itself.
３、 第２電圧Ｖ２の値を、基本電圧Ｖ１の値の６０〜９０％の範囲に設定した。基本電圧Ｖ１、及び第２電圧Ｖ２の印加は、台形波状でも矩形波状でも、またそれらの組み合わせのいずれであってもよい。 3. The value of the second voltage V2 was set in the range of 60 to 90% of the value of the basic voltage V1. The application of the basic voltage V1 and the second voltage V2 may be trapezoidal, rectangular, or any combination thereof.
４、 基本電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２を矩形波状とし、基本電圧Ｖ１の通電時間Ｔ１を、第２電圧Ｖ２の通電時間Ｔ２より短くし設定した。すなわち、プランジャが移動を開始した後早期に電圧を低下させる。 4. The basic voltage V1 and the second voltage V2 are rectangular waves, and the energization time T1 of the basic voltage V1 is set shorter than the energization time T2 of the second voltage V2. That is, the voltage is lowered early after the plunger starts moving.
５、 第２電圧Ｖ２の値を、基本電圧Ｖ１の６０〜８０％の値とした。更に、第２電圧Ｖ２の値と基本電圧Ｖ１の値の間に、基本電圧Ｖ１の７０〜９０％とした中間電圧Ｖ１．５を設定してもよい。その際基本電圧Ｖ１と中間電圧Ｖ１．５と第２電圧Ｖ２とを、矩形波状に印加し、３段階に変化する電圧とした。尚、中間電圧Ｖ１．５は、第２電圧Ｖ２より高い値に設定する。 5. The value of the second voltage V2 was 60 to 80% of the basic voltage V1. Further, an intermediate voltage V1.5 that is 70 to 90% of the basic voltage V1 may be set between the value of the second voltage V2 and the value of the basic voltage V1. At this time, the basic voltage V1, the intermediate voltage V1.5, and the second voltage V2 were applied in a rectangular wave shape to obtain a voltage that changed in three stages. The intermediate voltage V1.5 is set to a value higher than the second voltage V2.
６、 初期通電時の平均電流値を測定し、初期通電以降の電流値が目標電流値になるように基本電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２に補正を行なう。尚、ソレノイドへの通電は短時間で、また波形が複雑であるため、平均電流値は、例えば１ストローク中の最大電流値を用いたり、立ち上がりの遅れを除外するため、所定時間経過後に計測した平均値を用いる。 6. The average current value at the time of initial energization is measured, and the basic voltage V1 and the second voltage V2 are corrected so that the current value after the initial energization becomes the target current value. Since the solenoid is energized in a short time and the waveform is complex, the average current value is measured after a predetermined time has elapsed, for example, to use the maximum current value in one stroke or to exclude the delay in rising. Use the average value.
７、 通電時間を長く設定して、ソレノイドへの印加電圧の値を低くし、プランジャの速度を低下させる。圧力Ｐｓに基づいて設定された印加電圧が低い場合、ストローク速度に関係なく全運転領域において上記制御を行なう。 7. Set a longer energization time to lower the voltage applied to the solenoid and lower the plunger speed. When the applied voltage set based on the pressure Ps is low, the above control is performed in the entire operation region regardless of the stroke speed.
圧力Ｐｓに基づいて設定された印加電圧が高い場合、ストローク速度が遅い領域で、上記制御を行なう。印加電圧が高く、ストローク速度が早い場合、圧力Ｐｓに応じて印加電圧を高くし、通電時間を短く設定する。 When the applied voltage set based on the pressure Ps is high, the above control is performed in a region where the stroke speed is low. When the applied voltage is high and the stroke speed is fast, the applied voltage is increased according to the pressure Ps, and the energization time is set short.
すなわち、通電時間Ｔを調整して、印加電圧を低くするとともに、ソレノイドに供給される時間当たりの平均電力、すなわち電圧×電流×通電時間×単位時間/ストローク速度を所定値以下とする。また、通電時間Ｔを調整して、平均電力が、ソレノイドの最大使用電力以下となるようにしてもよい。 That is, the energization time T is adjusted to lower the applied voltage, and the average power supplied to the solenoid per time, that is, voltage × current × energization time × unit time / stroke speed is set to a predetermined value or less. Further, the energization time T may be adjusted so that the average power becomes equal to or less than the maximum power consumption of the solenoid.
８、 ソレノイドへの電圧印加終了後、プランジャが後方端に衝突する以前に、第３電圧Ｖ３をソレノイドに印加する。ソレノイドへの電圧印加が終了し、その後、ソレノイドと並列に接続された保護回路に流れる電流値が閾値Ｉ０以下となった時点で、第３電圧Ｖ３をソレノイドに印加する。第３電圧Ｖ３は、基本電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２より低く、かつ後退動作中のプランジャに第３電圧Ｖ３をソレノイドに印加しても、前進動作に転ずることがない程度に低い電圧である。 8. After the voltage application to the solenoid is completed, the third voltage V3 is applied to the solenoid before the plunger collides with the rear end. When the voltage application to the solenoid is completed, and then the value of the current flowing through the protection circuit connected in parallel with the solenoid becomes equal to or less than the threshold value I0, the third voltage V3 is applied to the solenoid. The third voltage V3 is lower than the basic voltage V1 and the second voltage V2, and is low enough that the third voltage V3 is not shifted to the forward movement even if the third voltage V3 is applied to the solenoid during the backward movement.
本発明にかかるソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプは、次の効果を有する。 The solenoid-driven diaphragm pump according to the present invention has the following effects.
ダイヤフラムポンプが使用される状態に基づいた所定の基本電圧Ｖ１が印加されるので、ソレノイドに過剰な電圧が印加されず、プランジャの移動速度を低くし、プランジャによる衝突音を小さくできる。 Since the predetermined basic voltage V1 based on the state in which the diaphragm pump is used is applied, an excessive voltage is not applied to the solenoid, the moving speed of the plunger can be lowered, and the collision sound by the plunger can be reduced.
プランジャが作動した後に、基本電圧Ｖ１より小さい値に設定した第２電圧Ｖ２を印加するので、ダイヤフラムポンプを確実に作動できるとともに、始動時より推力を低くでき、プランジャによる騒音を小さくできる。 Since the second voltage V2 set to a value smaller than the basic voltage V1 is applied after the plunger is actuated, the diaphragm pump can be operated reliably, the thrust can be lowered from the start, and the noise from the plunger can be reduced.
すなわち、プランジャの駆動を伴う始動時必要推力の方が、プランジャの初期駆動力を含まない停止時必要推力よりはるかに大きい。そのためプランジャに、第２電圧Ｖ２を印加することにより、プランジャの推力を低下させ、衝突音を更に小さくできる。電圧変動を多段にすると、推力の変動幅が小さくなり、安定した制御を図ることができる。 In other words, the required thrust at start-up accompanied by the driving of the plunger is much larger than the required thrust at stop not including the initial driving force of the plunger. Therefore, by applying the second voltage V2 to the plunger, it is possible to reduce the thrust of the plunger and further reduce the collision sound. When the voltage fluctuation is multistage, the fluctuation range of the thrust is reduced, and stable control can be achieved.
ソレノイドへの通電量を制御できるため、製品のバラツキや、電気抵抗の変動等を考慮して過大な電圧を予め設定する必要がなく、プランジャの衝突速度を低くし、プランジャによる騒音を小さくできる。 Since the energization amount to the solenoid can be controlled, it is not necessary to set an excessive voltage in advance in consideration of variations in products, fluctuations in electrical resistance, and the like, so that the collision speed of the plunger can be reduced and the noise caused by the plunger can be reduced.
電圧×電流×通電時間×単位時間/ストローク速度の値が所定値以下となるように、例えば通電時間Ｔを調整することとしたので、印加電圧を低くして騒音を小さくし、かつ温度を過大に上昇させない。 For example, the energization time T is adjusted so that the value of voltage x current x energization time x unit time / stroke speed is less than or equal to a predetermined value, so the applied voltage is lowered to reduce noise and the temperature is excessive. Do not raise.
プランジャが後方端に衝突する直前に第３電圧Ｖ３をソレノイドに印加したので、プランジャの後退速度が低下して衝突速度が低くなり、衝突音を低減できる。したがって、残留磁気に対抗して戻しばねのばね力を強く設定しても、衝突直前にプランジャの速度を低下させて、騒音の発生を低減できる。 Since the third voltage V3 is applied to the solenoid immediately before the plunger collides with the rear end, the retreat speed of the plunger is lowered, the collision speed is lowered, and the collision sound can be reduced. Therefore, even if the spring force of the return spring is set strongly against the residual magnetism, the speed of the plunger can be reduced just before the collision, and the generation of noise can be reduced.
本発明にかかるソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法の一実施形態について説明する。 An embodiment of a method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to the present invention will be described.
図１、図２に、ダイヤフラムポンプ１０を示す。図１は、後述するダイヤフラム１８が後退している状態であり、図２は、ダイヤフラム１８が前進している状態である。
A
ダイヤフラムポンプ１０は、ケース本体１２と、筒形コイルであるソレノイド１４と、プランジャ１６と、ダイヤフラム１８と、裏蓋２０と、裏蓋２０にねじ込まれた調整ねじ２２と、ポンプ本体２４などから構成されている。以下基本的に、ソレノイド１４側から見て、ポンプ本体２４側を前方とし、その逆を後方として説明する。
The
ケース本体１２は、円筒状で、金属材料、あるいは樹脂材などから形成されている。ケース本体１２の内部には、ソレノイド１４がねじ２６により固定されている。ケース本体１２の後方には、裏蓋２０がねじ２８により固定されている。ケース本体１２の前方には、ポンプ本体２４が、ねじ３０等により液密に取り付けられている。
The
ソレノイド１４は円筒状のコイルで、中心にはプランジャ１６が前後方向に沿って移動自在に設けられている。ソレノイド１４の入力端子（図示せず。）には、後述する制御装置６０からの電力線８６が接続されている。
The
プランジャ１６は、軸部３２と、軸部３２に取り付けられた可動鉄心３４と、軸部３２の後方に設けられた補助磁極板３６などから構成されている。軸部３２は、ソレノイド１４の中心に設けられた孔１５内に、軸受１７を介して摺動自在に設けられている。可動鉄心３４は、軸部３２に一体に固定してあり、ソレノイド１４の後方に形成された凹部４０内に摺動自在に収納されている。可動鉄心３４は、プランジャ１６が所定位置まで前進すると、ソレノイド１４の後面４６に当接し、プランジャ１６の前進を停止させる。
The
可動鉄心３４とソレノイド１４の間には、戻しばね４４が設けられている。戻しばね４４は、コイルばねで、プランジャ１６を所定のばね力で後方に付勢している。
A
補助磁極板３６は、金属板で、軸部３２に一体に取り付けられており、プランジャ１６を前進させるときに磁気回路を形成し、プランジャ１６の推力を増加させる。また補助磁極板３６は、プランジャ１６が後退すると、調整ねじ２２の前端部５２に当接し、プランジャ１６の後退を停止させる。調整ねじ２２は、裏蓋２０にねじで組み付けられており、調整ねじ２２を裏蓋２０に対して左右に回すことにより、前端部５２を任意の位置に設定できる。
The auxiliary
ダイヤフラム１８は、板状で、弾性材料からなり、ポンプ本体２４に形成された圧送室５４に臨ませて取り付けられている。ダイヤフラム１８は、中心部分が軸部３２の先端に組み付けられ、外周部分がケース本体１２の前端縁とポンプ本体２４との間に液密に固定されている。ダイヤフラム１８の形状、材質は特に問わない。
The
ポンプ本体２４には、上述した圧送室５４がほぼ中央に形成してあり、図の下方に流入口９６が、図の上方に流出口９８が設けられている。圧送室５４の流入口９６側には流入用一方向ボール弁５６が、また流出口９８側には流出用一方向ボール弁５８がそれぞれ設けられている。ポンプ本体２４の流入口９６には、貯留槽１００（図３参照。）からの送液管１０２がソケット１０４により連結している。またポンプ本体２４の流出口９８には、送液管１０６がソケット１０８により連結している。
The pump
送液管１０６の他端は、通水管１１０（図３参照。）の混入部（図示せず。）に延びている。混入部は、送液管１０６から送られた液体、例えば除菌剤を、通水管１１０内を流れる流体、例えば井戸水内に流出させ、除菌剤を井戸水に混入させる。混入部の下流側の通水管１１０は、例えばろ過装置などを介して家庭用の蛇口などに接続されている。またダイヤフラムポンプ１０には、図３に示す制御装置６０が接続されている。
The other end of the
次に、制御装置６０について説明する。
Next, the
制御装置６０は、図３に示すように電源装置６２と、記憶装置６４と、入力装置６６と、表示装置６８と、コントロール部７０と、制御部７２などから構成されている。
As shown in FIG. 3, the
電源装置６２は、整流・平滑回路７４と、直流電圧生成部７６と、制御電源部７８などから構成されている。電源装置６２には、商用電源２００が接続されている。ダイヤフラムポンプ１０のメインスイッチ（図示せず。）がオンされると、商用電源２００から整流・平滑回路７４に電力が送られる。
The
整流・平滑回路７４は、例えばダイオードブリッジとコンデンサなどからなり、商用電源２００からの電力を整流し、かつ平滑にする。整流・平滑回路７４は、電力線９０で直流電圧生成部７６と、また電力線９２で制御電源部７８に接続し、整流・平滑回路７４で、整流、平滑された電力は、電力線９０を通って直流電圧生成部７６に、また電力線９２を通って制御電源部７８に送り出される。
The rectification / smoothing
直流電圧生成部７６は、例えばＦＥＴスイッチング回路であり、電力線９４でコントロール部７０に、また信号線１３０で制御部７２に接続している。直流電圧生成部７６は、整流・平滑回路７４で整流された電力を受けると、制御部７２からの指示に従い、所定の電圧の直流電圧を生成する。生成された電圧は、コントロール部７０に印加される。
The DC
制御電源部７８は、電力線１３２で制御部７２に接続しており、整流・平滑回路７４からの電力を制御部７２に必要な電圧に変換し、安定した電力を制御部７２に供給する。
The control
制御部７２には、制御電源部７８からの電力線１３２の他、信号線６５で記憶装置６４と、信号線６７で入力装置６６と、信号線６９で表示装置６８と接続している。
In addition to the
また制御部７２には、後述する貯留槽１００の水位センサ１１２、通水管１１０に設けられた流量センサ１１４及び圧力センサ１１６からの信号線１２０、１２２、１２４が接続されている。
The
水位センサ１１２は、貯留槽１００に貯留されている薬剤の量を計測し、その値を制御部７２に送り出す。流量センサ１１４は、通水管１１０内を流れる流体の単位時間当たりの流量を計測し、その値を制御部７２に送り出す。圧力センサ１１６は、通水管１１０内に生じている圧力を計測し、その値を制御部７２に送り出す。
The
記憶装置６４には、予め各種設定条件や閾値、設定値テーブルなどが記憶されている。また記憶装置６４は、制御部７２からの指示に従い各種情報を記憶するとともに、制御部７２からの要求に従い各種情報を読み出し送出する。記憶装置６４は、磁気装置であっても、固体メモリであっても、その他の手段を用いたものでもよく、種類は特に限定しない。
The
入力装置６６は、例えばタッチパネル式の入力装置であり、作業者が入力した例えば薬液の設定濃度や圧力値など所定の情報を制御部７２に送出する。表示装置６８は、例えば液晶パネルなどであり、ダイヤフラムポンプ１０の作動状況や、通水管１１０内の通水状況、入力された各種設定条件などを、制御部７２からの指示に従い表示する。
The
更に制御部７２は、コントロール部７０と、各信号線を介して接続されている。コントロール部７０は、電圧計測部８０と、電流計測部８２と、ＯＮ／ＯＦＦスイッチング部８４などから構成されている。制御部７２と電圧計測部８０は信号線８１で、電流計測部８２とは信号線８３で、ＯＮ／ＯＦＦスイッチング部８４とは信号線８５で接続されている。
Further, the
電圧計測部８０は、直流電圧生成部７６からソレノイド１４に印加されている電圧の値を計測し、その値を制御部７２に送り出す。電流計測部８２は、ソレノイド１４を流れている電流の値を計測し、その値を制御部７２に送り出す。
The
ＯＮ／ＯＦＦスイッチング部８４は、電力線８６を介してダイヤフラムポンプ１０のソレノイド１４に接続し、制御部７２からの指示に従い、直流電圧生成部７６からの通電をオンオフ操作し、所定電圧の直流電圧をソレノイド１４に印加する。
The ON /
ソレノイド１４には、入力端子（図示せず。）が設けられている。入力端子には、上述したようにコントロール部７０（ＯＮ／ＯＦＦスイッチング部８４）から延びる電力線８６が接続してあり、電力線８６を介して電力が供給されるとソレノイド１４が励磁される。
The
次に、制御部７２によるダイヤフラムポンプ１０の制御方法について説明する。
Next, a method for controlling the
制御部７２は、圧力センサ１１６から送られてきた通水管１１０内の水圧の値に基づいて、ダイヤフラム１８を作動させるに要する基本電圧Ｖ１を求める。基本電圧Ｖ１は、使用圧力Ｐｓに対応したデータテーブルとして制御部７２の記憶装置６４に記憶されている。制御部７２は、求められた基本電圧Ｖ１の値に基づき、指示信号を直流電圧生成部７６に送り出す。求められた基本電圧Ｖ１の値は、ダイヤフラムポンプ１０から薬剤を通水管１１０内に注入するに十分な圧力、つまり始動時必要推力が形成される値である。なお、圧力センサ１１６を使用せず、入力装置６６から所望の圧力を手動で入力し、入力された圧力値に基づいて基本電圧Ｖ１を求める方式としてもよい。
The
また制御部７２は、入力装置６６から所望の注入比率が入力されると、流量センサ１１４から送られてきた通水管１１０内の流量に基づき、単位時間当たりに注入する薬剤の注入量を算出し、オン信号を送出する時間間隔を算出する。尚、オン状態の長さは、設定された基本電圧Ｖ１でダイヤフラム１８が規定量移動する時間から設定する。
In addition, when a desired injection ratio is input from the
このようにして、各種条件が設定されると、制御部７２は各部にそれぞれの指示信号を送出する。直流電圧生成部７６は、制御部７２からの指示に従い所定の電圧の直流電圧をコントロール部７０に印加する。
In this way, when various conditions are set, the
制御部７２からＯＮ／ＯＦＦスイッチング部８４には、所定の時間間隔で電圧をオンさせる指示が送り出される。ＯＮ／ＯＦＦスイッチング部８４は、制御部７２からの指示に従い、直流電圧生成部７６からの電圧を所定時間オンし、オン状態が終了して所定時間経過した後再びオンにする。ＯＮ／ＯＦＦスイッチング部８４がオン状態となることにより、ダイヤフラムポンプ１０に所定の電圧が印加される。
An instruction to turn on the voltage at a predetermined time interval is sent from the
ダイヤフラムポンプ１０は、所定の電圧が印加されると、ソレノイド１４に電流が流れ、磁力が発生し、プランジャ１６が吸引される。プランジャ１６が吸引されると、ダイヤフラム１８が図２に示すように圧送室５４内で前進する。すると流入用一方向ボール弁５６が閉じ、流出用一方向ボール弁５８が開き、所定量の薬剤が所定の圧力でダイヤフラムポンプ１０から流出される。
When a predetermined voltage is applied to the
ダイヤフラムポンプ１０から流出した薬剤は、送液管１０６を通り、通水管１１０の混入部に送られ、通水管１１０内を通過する流体（井戸水のろ過水）に混入される。また直流電圧生成部７６から印加された電圧と、ダイヤフラムポンプ１０を流れる電流は、それぞれ電圧計測部８０および電流計測部８２で計測され、計測された値は制御部７２に送り出される。
The medicine that has flowed out of the
一方ＯＮ／ＯＦＦスイッチング部８４で通電が停止されると、ソレノイド１４での磁力が消失し、プランジャ１６が戻しばね４４のばね力で後方に移動する。プランジャ１６は、補助磁極板３６が調整ねじ２２に当接するまで後退する。プランジャ１６が後退することにより、ダイヤフラム１８が圧送室５４内で後退し、流入用一方向ボール弁５６が開き、流出用一方向ボール弁５８が閉じ、所定量の薬剤が貯留槽１００からダイヤフラムポンプ１０内に流入される。
On the other hand, when energization is stopped by the ON /
ダイヤフラムポンプ１０は、コントロール部７０からの電圧の印加に従って作動し、所定量の薬剤をその都度通水管１１０のろ過水に混入させる。またソレノイド１４を流れる電流は、電流計測部８２で計測され、制御部７２に送り出される。
The
次に、ダイヤフラムポンプ１０の制御方法の一例について具体的に説明する。
Next, an example of a control method of the
上記基本電圧Ｖ１は、例えば次の式で求める。 The basic voltage V1 is obtained by the following equation, for example.
Ｖ１=Ｖ０+Ｐｓ/Ｐｍａｘ×(Ｖｍａｘ-Ｖ０)。ここで、Ｐｓは、ダイヤフラムポンプ１０が使用される現場の使用圧力、Ｐｍａｘはダイヤフラムポンプ１０の最高仕様圧力、Ｖ０は圧力ヘッド０ｍ時における無圧時電圧、Ｖｍａｘは、Ｐｍａｘ時における最高時電圧である。また、Ｐｓ及びＰｍａｘには、薬液を主流体に混入させる混入部に装着された逆流防止用、及びオーバーフィード防止用の逆止弁の損失圧力が加算してある。
V1 = V0 + Ps / Pmax × (Vmax−V0). Here, Ps is a working pressure at which the
制御部７２は、直流電圧生成部７６に、基本電圧Ｖ１がソレノイド１４に印加されるように指示を送る。これにより、ダイヤフラムポンプ１０は、使用される現場において薬剤を通水管１１０に注入するに必要、かつ十分な値の電流がソレノイド１４に付与され、確実にダイヤフラム１８が作動する上に、プランジャ１６の推力を必要最小限に設定でき、ダイヤフラムポンプ１０が発生する騒音を効果的に低減できる。
The
次に、ダイヤフラムポンプ１０の制御方法の第２の例について説明する。
基本電圧Ｖ１を印加した後、基本電圧Ｖ１と異なる第２電圧Ｖ２を印加する。第２電圧Ｖ２の値は、基本電圧Ｖ１の値の６０％〜９０％の値である。第２電圧Ｖ２の値は、通水管１１０内の圧力値、戻しばね４４の戻しばね強さを加算し、その値からダイヤフラム１８がプランジャ１６を前方に引く力を減算した値で、かつプランジャ１６が停止した状態から始動するに必要される駆動力を含まない推力、（以下、この値を停止時必要推力という。）を生成する電圧より大きい値である。第２電圧Ｖ２をソレノイド１４に印加する時間は、基本電圧Ｖ１を印加する時間の４／３程度である。なお、印加時間の比率はこれに限るものではない。
Next, a second example of the control method of the
After applying the basic voltage V1, a second voltage V2 different from the basic voltage V1 is applied. The value of the second voltage V2 is 60% to 90% of the value of the basic voltage V1. The value of the second voltage V2 is a value obtained by adding the pressure value in the
これによりダイヤフラムポンプ１０は、ダイヤフラムポンプ１０を起動させる時には十分に大きな推力をプランジャ１６に付与し、プランジャ１６が起動した後は、印加電圧を第２電圧Ｖ２に下げ、薬剤を通水管１１０内に混入させるに必要にして十分な値を確保する。したがってダイヤフラムポンプ１０は、確実に起動し薬剤を注入するとともに、起動後はプランジャ１６に付与される推力が低下して、プランジャ１６がソレノイド１４に衝突する衝突音を従来より低減できる。尚、基本電圧Ｖ１および第２電圧Ｖ２の波形は、台形波状でも矩形波状でもよい。
Thus, the
次に、ダイヤフラムポンプ１０の制御方法の第３の例について説明する。
この制御方法は、基本電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の間に、中間電圧Ｖ１．５を加える。中間電圧Ｖ１．５の値は、基本電圧Ｖ１の値の７０％〜９０％であり、かつ第２電圧Ｖ２の値より高い値である。このように、３段階で電圧を変更すれば、プランジャ１６に加えられる推力の変化を小さくし、ダイヤフラムポンプ１０を安定して作動できる。
Next, a third example of the control method of the
In this control method, an intermediate voltage V1.5 is applied between the basic voltage V1 and the second voltage V2. The value of the intermediate voltage V1.5 is 70% to 90% of the value of the basic voltage V1, and is higher than the value of the second voltage V2. In this way, if the voltage is changed in three stages, the change in thrust applied to the
次に、ダイヤフラムポンプ１０の制御方法の第４の例について説明する。
これは電源投入後のプランジャ１６が１往復する間の、ソレノイド１４を流れる電流を電流計測部８２が計測し、その計測電流値を制御部７２に送り、それを目標電流値として記憶する。そしてそれ以降の運転において、制御部７２は、電流計測部８２で計測された運転中計測電流値と、記憶装置６４に記憶されている目標電流値とを比較し、運転中計測電流値が目標電流値以上となるように直流電圧生成部７６で生成される基本電圧Ｖ１や第２電圧Ｖ２を調整する。
Next, the 4th example of the control method of the
This is because the
これにより、周囲温度やソレノイドコイル抵抗のバラツキ、温度上昇による電気抵抗の上昇などの変動要因に対応することができる。 Thereby, it is possible to cope with fluctuation factors such as variations in ambient temperature, solenoid coil resistance, and increase in electrical resistance due to temperature rise.
電流計測部８２で計測された電流値は、プランジャ１６が移動することにより、ソレノイド１４のインダクタンスが変化して変動することがある。そのため、計測電流値としては、プランジャ１６の１ストローク中の最大電流値を用いるか、立ち上りの遅れを除くため通電を開始してから所定時間経過後の所定時間内の平均電流値を用いるのが好ましい。
The current value measured by the
計測電流値は、基本電圧Ｖ１や第２電圧Ｖ２に補正を行ない、目標電流値の値に近づける。これにより、ソレノイド１４などに製品上のばらつきがあったり、ソレノイド１４の温度が変化し抵抗値に変動があっても、ダイヤフラムポンプ１０を確実に作動させるとともに、不要に大きな電圧をソレノイド１４に印加させることがなく、プランジャ１６が衝突する際の速度を低下させ、騒音を小さくできる。
The measured current value is corrected to the basic voltage V1 and the second voltage V2 to be close to the target current value. As a result, even if there is a variation in the product of the
次に、ダイヤフラムポンプ１０の制御方法の第５の例について説明する。
直流電圧生成部７６で生成する電圧の値を低く設定し、プランジャ１６の移動速度を低下させて、衝突音を小さくする。一方プランジャ１６の移動速度を低下させると、プランジャ１６が１往復する時間が長くなる。したがって、ソレノイド１４に印加する電圧の低下に伴い、通電時間を所定量長く設定する。これにより、プランジャ１６を確実に作動させるとともに衝突時のプランジャ１６の速度を低下させ、プランジャ１６による衝突音を小さくできる。
Next, a fifth example of the control method of the
The value of the voltage generated by the
この例においては、ソレノイド１４の温度上昇を考慮して、複数の場合分けを行なう。
In this example, a plurality of cases are classified in consideration of the temperature rise of the
通水管１１０内の圧力Ｐｓが低いときは、ストローク速度（単位時間当たりのストローク数）、つまり通電間隔にかかわらず、通電時間Ｔを長く設定し、その分印加電圧を低くする。これによりプランジャ１６の速度が低下し、衝突音を低減できる。またこの場合は、印加電圧が低いためソレノイド１４の温度が過大に上昇するおそれはない。
When the pressure Ps in the
通水管１１０内の圧力Ｐｓが高い場合は、印加電圧も高く、電流量も大きくなる。その場合ストローク速度が遅い（すなわち、通電間隔が長い）領域では、通電時間Ｔを長く設定し、印加電圧を低くする。これにより、プランジャ１６の速度を遅くし、衝突音を小さくできる。
When the pressure Ps in the
通水管１１０内の圧力Ｐｓが高く、かつストローク速度が速い（通電間隔が短い）運転領域では、圧力Ｐｓに応じて印加電圧を高くし、通電時間を短く設定する。この場合通電時間を長く設定すると、ソレノイド１４の温度が過大に上昇するおそれもある。
In an operation region where the pressure Ps in the
このように設定することにより、所定の電力により、必要な駆動力をソレノイド１４に付与するとともに、プランジャ１６の移動速度を低減させ、プランジャ１６による騒音を低減させることができる。
By setting in this way, it is possible to apply a necessary driving force to the
したがって、ダイヤフラムポンプ１０を確実に作動させるとともに、ソレノイド１４に付与される時間当たりの平均電力を抑制し、プランジャ１６の移動速度を低下させ、衝突音を低減させることができる。
Therefore, the
更に、ソレノイド１４に通電される電流値を電流計測部８２で計測し、計測された電流値と印加された電圧値とを乗算して瞬時電力Ｗｍを求める。求められた瞬時電力Ｗｍにデューティー比を乗算して、運転中の平均電力Ｗａを演算する。そして、平均電力Ｗａが予め求められた閾値以下となるように通電時間を調整してもよい。
Furthermore, the current value supplied to the
また運転中の平均電力Ｗａを、ソレノイド１４の使用可能な最大電力と比較し、使用可能な最大電力以下となるように、通電時間Ｔを調整してもよい。
Further, the energization time T may be adjusted so that the average power Wa during operation is compared with the maximum usable power of the
次に、ダイヤフラムポンプ１０の制御方法の第６の例について説明する。
ソレノイド１４への電圧印加を停止させた後、所定時間Ｔ３経過後、第３電圧Ｖ３をソレノイド１４に印加する。第３電圧Ｖ３は、プランジャ１６を前進させる方向への電圧であり、これにより、プランジャ１６が調整ねじ２２に衝突する直前の後退速度が低下される。したがって、調整ねじ２２にプランジャ１６が衝突するときの衝突音を小さくさせることができる。
Next, a sixth example of the control method of the
After the voltage application to the
また、電圧印加を停止させた後には、逆起電力が発生する。そして、逆起電力により発生した高電圧によりＯＮ/ＯＦＦスイッチング回路が破壊されるのを防止するため、ダイオードと抵抗からなる保護回路が、ソレノイド１４と並列に接続されている場合がある。そのような構成を有している場合は、電圧印加を停止させた後、ソレノイド１４と並列に接続された保護回路に流れる電流が閾値Ｉ０以下となった時点で、第３電圧Ｖ３をソレノイド１４に印加するようにしてもよい。
In addition, after the voltage application is stopped, a counter electromotive force is generated. In order to prevent the ON / OFF switching circuit from being destroyed by the high voltage generated by the counter electromotive force, a protection circuit composed of a diode and a resistor may be connected in parallel with the
保護回路に流れる電流が０になった時点で、第３電圧Ｖ３をソレノイドに印加した場合には、電圧印加から推力が発生するまでの時間的な遅れを原因とする衝突による騒音が発生してしまう。そのため、閾値Ｉ０をある程度高い値とすることにより、時間的な遅れを補償し、時間的な遅れによる衝突の騒音を回避する。 When the third voltage V3 is applied to the solenoid when the current flowing through the protection circuit becomes zero, noise caused by a collision is generated due to a time delay from the voltage application until the thrust is generated. End up. Therefore, by setting the threshold value I0 to a relatively high value, a time delay is compensated for and collision noise due to the time delay is avoided.
プランジャ１６が戻る時間は、残留磁気と、プランジャ１６の質量と、戻しばね４４のばね力等により決定され、またプランジャ１６を前進させる際に印加される電圧や電流値などからも影響を受けるため、所定時間Ｔ３を印加電圧に応じて変更する。
The return time of the
また、電流検出により第３電圧Ｖ３の印加タイミングを決定する方式とすれば、所定時間Ｔ３の参照テーブルは不要となり、最適な電流値Ｉ０を適宜実験等により求め、入力装置６６からの入力値と記憶装置６４に記憶された値に基づいて調整可能とすればよい。
In addition, if the method of determining the application timing of the third voltage V3 by current detection is used, a reference table for the predetermined time T3 is not necessary, and an optimal current value I0 is obtained through experiments or the like as appropriate, The adjustment may be made based on the value stored in the
一方戻しばね４４のばね力を低減させても、後退時におけるプランジャ１６の衝突速度を低下できる。しかし、戻しばね４４のばね力を低減させると、プランジャ１６を復帰させる復元力が低下し、高速作動時に、プランジャ１６の作動が追従できなくなるおそれがある。また、ソレノイド１４への電圧の印加を停止させても、ソレノイド１４には、プランジャ１６を前進させる方向の磁気が残留する。その残留磁気のため、戻しばね４４のばね力を低下させると、通電を停止させてからプランジャ１６の後退動作が終了するまでの時間が長くかかる。
On the other hand, even if the spring force of the
第３電圧Ｖ３は、ダイヤフラム１８に加えられる圧力の圧力ヘッドが０ｍのときの無圧時電圧Ｖ０とするのが好ましい。無圧時電圧Ｖ０は、無圧時電圧Ｖ０をソレノイド１４に印加した場合、プランジャ１６をわずかに前進させる程度の推力を発生させる。
The third voltage V3 is preferably a no-pressure voltage V0 when the pressure head of the pressure applied to the
以上述べたように、上記制御方法によれば、プランジャ１６がソレノイド１４や後退側の調整ねじ４４などに衝突する際の衝突速度を低下させることができ、プランジャ１６が衝突した際に発生させる衝突音を低減できる。これにより、ダイヤフラムポンプ１０の、プランジャ１６による騒音の発生を効果的に低減させることができる。
As described above, according to the above control method, the collision speed when the
井戸水などに除菌剤を所定量ずつ注入する除菌器などに利用できる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ ソレノイドにより駆動され、ダイヤフラムを作動させるプランジャと、所定電圧の直流電圧を生成する直流電圧生成部と、前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を前記ソレノイドに印加する電圧印加部と、前記直流電圧生成部と前記電圧印加部を制御するソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法において、
前記ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプが使用される圧力Ｐｓに対応して前記ソレノイドに印加する基本電圧Ｖ１を求め、
前記ソレノイドに前記基本電圧Ｖ１を印加して前記ダイヤフラムを作動させることを特徴としたソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［２］ 前記ダイヤフラムポンプの吐出圧力の圧力ヘッドが０ｍの状態における前記ソレノイドへの無圧時電圧をＶ０、前記ダイヤフラムポンプの最高仕様圧力Ｐｍａｘ時における前記ソレノイドへの最大電圧の値をＶｍａｘとしたとき、
前記基本電圧Ｖ１の値を、Ｖ０+Ｐ/Ｐｍａｘ×(Ｖｍａｘ-Ｖ０)としたことを特徴とする［１］に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［３］ 前記基本電圧Ｖ１を前記ソレノイドに印加した後、該基本電圧Ｖ１の値より小さい値の第２電圧Ｖ２を印加させることを特徴とする［１］または［２］に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［４］ 前記第２電圧Ｖ２の値は、前記基本電圧Ｖ１の値の６０〜９０％の値としたことを特徴とする［３］に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［５］ 前記基本電圧Ｖ１及び前記第２電圧Ｖ２を矩形波状に印加し、かつ前記基本電圧Ｖ１の通電時間Ｔ１を、前記第２電圧Ｖ２の通電時間Ｔ２より短くしたことを特徴とする［３］または［４］に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［６］ ソレノイドにより駆動され、ダイヤフラムを作動させるプランジャと、所定電圧の直流電圧を生成する直流電圧生成部と、前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を前記ソレノイドに印加する電圧印加部と、前記ソレノイドを流れる電流を計測する電流計測部と、
前記直流電圧生成部と前記電圧印加部とを制御する制御部と、を備えたソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプを制御するソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法において、
前記ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプが使用される圧力Ｐｓに対応した基本電圧Ｖ１を求め、求められた前記基本電圧Ｖ１を前記ソレノイドに印加し、
前記圧力Ｐｓにおける運転初期時に、前記プランジャが１往復した間に流れた電流値を前記電流計測部で計測し、
前記電流計測部で計測された運転初期時の計測電流値を目標電流値とし、
前記運転初期時以降において計測された運転中計測電流値と前記目標電流値とを比較し、前記運転中計測電流値が前記目標電流値以上になるように、前記ソレノイドに印加する電圧の値を調整することを特徴としたソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［７］ 前記運転中計測電流値および前記運転初期時の計測電流値は、前記プランジャが１往復する間に流れた最大電流値、あるいは、前記ソレノイドへの通電を開始してから所定時間経過後に計測した所定時間内の電流値の平均値としたことを特徴とする［６］に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［８］ ソレノイドにより駆動され、ダイヤフラムを作動させるプランジャと、所定電圧の直流電圧を生成する直流電圧生成部と、前記直流電圧生成部で生成された直流電圧を前記ソレノイドに印加する電圧印加部と、前記ソレノイドを流れる直流電流を計測する電流計測部と、直流電圧生成部と電圧印加部とを制御する制御部とを備えたソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプを制御するソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法において、
前記ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプが使用される圧力Ｐｓに対応した前記ソレノイドに印加する基本電圧Ｖ１と、該基本電圧Ｖ１により流れる直流電流値と、設定された単位時間当たりのストローク数と、前記直流電流の通電時間Ｔ１の条件下で作動した場合の前記ソレノイドの温度を算出し、
算出された前記ソレノイドの推定算出温度が許容範囲内に含まれるように、前記基本電圧Ｖ１を低くするとともに、該基本電圧Ｖ１の低下に対応させて前記通電時間を延長させたことを特徴とするソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［９］ 前記圧力Ｐｓに基づいて設定された基本電圧Ｖ１と該基本電圧Ｖ１により流れる直流電流値とを乗算して、瞬時電力Ｗｍを求め、
前記直流電流の通電時間と単位時間当たりのストローク数とを乗算し、乗算した値を単位時間で除算することにより該直流電流のデューティー比を求め、
前記瞬時電力Ｗｍに前記デューティー比を乗算して、平均電力Ｗａを求め、
前記ソレノイドの推定算出温度に代え、前記平均電力Ｗａが閾値以下となるよう、前記直流電流の通電時間Ｔ１を設定することを特徴とする［８］に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［１０］ 前記圧力Ｐｓに基づいて設定された基本電圧Ｖ１と該基本電圧Ｖ１により流れる直流電流値とを乗算して、瞬時電力Ｗｍを求め、
前記直流電流の通電時間と単位時間当たりのストローク数とを乗算し、乗算した値を単位時間で除算することにより該直流電流のデューティー比を求め、
前記瞬時電力Ｗｍに前記デューティー比を乗算して、平均電力Ｗａを求め、
前記ソレノイドの推定算出温度に代え、前記平均電力Ｗａが前記ソレノイドの使用可能な最大電力になるように、前記通電時間Ｔ１を設定することを特徴とした［８］に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［１１］ 前記ソレノイドへの電圧印加が終了した時点より、所定時間Ｔ３が経過した時点で、第３電圧Ｖ３を、通電時間Ｔ０の間、前記ソレノイドに印加することを特徴とする［１］〜［１０］のいずれか１項に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［１２］ 前記ソレノイドへの電圧印加が終了し、その後、該ソレノイドと並列に接続された保護回路に流れる電流値が閾値Ｉ０以下となった時点で、第３電圧Ｖ３を、通電時間Ｔ０の間、前記ソレノイドに印加することを特徴とする［１］〜［１０］のいずれか１項に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
［１３］ 前記第３電圧Ｖ３の値を、無圧時電圧Ｖ０の値としたことを特徴とする請求項［１１］または［１２］に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。
It can be used for a sterilizer that injects a predetermined amount of a sterilizing agent into well water or the like.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1] A plunger that is driven by a solenoid and operates a diaphragm, a DC voltage generator that generates a DC voltage of a predetermined voltage, and a voltage application unit that applies the DC voltage generated by the DC voltage generator to the solenoid. In the control method of the solenoid-driven diaphragm pump for controlling the DC voltage generator and the voltage application unit,
A basic voltage V1 to be applied to the solenoid corresponding to the pressure Ps at which the solenoid-driven diaphragm pump is used is obtained.
A control method for a solenoid-driven diaphragm pump, wherein the diaphragm is operated by applying the basic voltage V1 to the solenoid.
[2] When the pressure head of the discharge pressure of the diaphragm pump is 0 m, the non-pressure voltage to the solenoid is V0, and the maximum voltage value to the solenoid at the maximum specification pressure Pmax of the diaphragm pump is Vmax. When
The method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to [1], wherein the value of the basic voltage V1 is V0 + P / Pmax × (Vmax−V0).
[3] The solenoid drive type according to [1] or [2], wherein after applying the basic voltage V1 to the solenoid, a second voltage V2 having a value smaller than the value of the basic voltage V1 is applied. Diaphragm pump control method.
[4] The method of controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to [3], wherein the value of the second voltage V2 is 60 to 90% of the value of the basic voltage V1.
[5] The basic voltage V1 and the second voltage V2 are applied in a rectangular waveform, and the energization time T1 of the basic voltage V1 is shorter than the energization time T2 of the second voltage V2. ] Or the solenoid-driven diaphragm pump control method according to [4].
[6] A plunger that is driven by a solenoid and operates a diaphragm, a DC voltage generator that generates a DC voltage of a predetermined voltage, and a voltage application unit that applies the DC voltage generated by the DC voltage generator to the solenoid. A current measuring unit for measuring a current flowing through the solenoid;
In a control method of a solenoid-driven diaphragm pump that controls a solenoid-driven diaphragm pump comprising: a controller that controls the DC voltage generator and the voltage application unit;
Obtaining a basic voltage V1 corresponding to a pressure Ps at which the solenoid-driven diaphragm pump is used, and applying the obtained basic voltage V1 to the solenoid;
At the initial stage of operation at the pressure Ps, the current measurement unit measures the current value that flows while the plunger reciprocates once,
The measured current value at the initial stage of operation measured by the current measuring unit is set as a target current value,
The measured current value during operation measured after the initial operation and the target current value are compared, and the value of the voltage applied to the solenoid is set so that the measured current value during operation is equal to or greater than the target current value. A method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump characterized by adjusting.
[7] The measured current value during operation and the initial measured current value are the maximum current value that flows while the plunger reciprocates once, or after a predetermined time has elapsed since the start of energization of the solenoid. The method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to [6], wherein an average value of the measured current values within a predetermined time is used.
[8] A plunger that is driven by a solenoid and operates a diaphragm, a DC voltage generator that generates a DC voltage of a predetermined voltage, and a voltage application unit that applies the DC voltage generated by the DC voltage generator to the solenoid. In a control method for a solenoid-driven diaphragm pump that controls a solenoid-driven diaphragm pump that includes a current measuring unit that measures a DC current flowing through the solenoid, and a control unit that controls a DC voltage generating unit and a voltage applying unit. ,
The basic voltage V1 applied to the solenoid corresponding to the pressure Ps at which the solenoid-driven diaphragm pump is used, the direct current value flowing by the basic voltage V1, the set number of strokes per unit time, and the direct current The temperature of the solenoid when operated under the condition of the energization time T1 is calculated,
The basic voltage V1 is lowered so that the calculated estimated temperature of the solenoid is within an allowable range, and the energization time is extended in response to a decrease in the basic voltage V1. Control method of solenoid-driven diaphragm pump.
[9] The instantaneous power Wm is obtained by multiplying the basic voltage V1 set based on the pressure Ps by the direct current value flowing through the basic voltage V1,
Multiply the energizing time of the direct current by the number of strokes per unit time, and determine the duty ratio of the direct current by dividing the multiplied value by the unit time,
Multiplying the instantaneous power Wm by the duty ratio to obtain an average power Wa,
The method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to [8], wherein the DC current energization time T1 is set so that the average power Wa is equal to or less than a threshold value instead of the estimated calculation temperature of the solenoid.
[10] The instantaneous power Wm is obtained by multiplying the basic voltage V1 set based on the pressure Ps by the direct current value flowing by the basic voltage V1.
Multiply the energizing time of the direct current by the number of strokes per unit time, and determine the duty ratio of the direct current by dividing the multiplied value by the unit time,
Multiplying the instantaneous power Wm by the duty ratio to obtain an average power Wa,
The solenoid-driven diaphragm pump according to [8], wherein the energization time T1 is set so that the average power Wa becomes the maximum power usable by the solenoid instead of the estimated calculation temperature of the solenoid. Control method.
[11] The third voltage V3 is applied to the solenoid during the energization time T0 when a predetermined time T3 has elapsed from the time when the voltage application to the solenoid is completed. [10] The method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to any one of [10].
[12] When the voltage application to the solenoid is completed and then the value of the current flowing through the protection circuit connected in parallel with the solenoid becomes equal to or less than the threshold value I0, the third voltage V3 is applied during the energization time T0. The method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to any one of [1] to [10], wherein the solenoid-driven diaphragm pump is applied to the solenoid.
[13] The method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to [11] or [12], wherein the value of the third voltage V3 is a value of the no-voltage voltage V0.
１０…ダイヤフラムポンプ １２…ケース本体 １４…ソレノイド １６…プランジャ
１８…ダイヤフラム ２２…調整ねじ ２４…ポンプ本体 ３２…軸部
３６…補助磁極板 ５４…圧送室 ５６…流入用一方向ボール弁
５８…流出用一方向ボール弁 ６０…制御装置 ７０…コントロール部
７２…制御部 ７４…整流・平滑回路 ７６…直流電圧生成部 ８０…電圧計測部
８２…電流計測部 ８４…スイッチング部 １００…貯留槽 ２００…商用電源
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記通水管内の水圧を計測する圧力センサからの水圧値Ｐｓに対応して前記ソレノイドに印加する基本電圧Ｖ１を求め、
前記ソレノイドに前記基本電圧Ｖ１を印加して前記ダイヤフラムを作動させることを特徴としたソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。 A plunger driven by a solenoid to actuate the diaphragm, a DC voltage generator that generates a DC voltage of a predetermined voltage that is rectified and smoothed, and a voltage application that applies the DC voltage generated by the DC voltage generator to the solenoid A solenoid-driven diaphragm pump that controls the direct current voltage generation unit and the voltage application unit, and causes the fluid to flow into the fluid flowing through the water pipe by the diaphragm.
A basic voltage V1 applied to the solenoid corresponding to a water pressure value Ps from a pressure sensor that measures the water pressure in the water pipe,
A control method for a solenoid-driven diaphragm pump, wherein the diaphragm is operated by applying the basic voltage V1 to the solenoid.
前記基本電圧Ｖ１の値を、Ｖ０+Ｐ/Ｐｍａｘ×(Ｖｍａｘ-Ｖ０)としたことを特徴とする請求項１に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。 When the non-pressure voltage to the solenoid when the pressure head of the discharge pressure of the diaphragm pump is 0 m is V0, and the maximum voltage value to the solenoid at the maximum specification pressure Pmax of the diaphragm pump is Vmax,
2. The method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to claim 1, wherein the value of the basic voltage V1 is V0 + P / Pmax × (Vmax−V0).
前記直流電圧生成部と前記電圧印加部とを制御する制御部と、を備えたソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプを制御するソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法において、
前記ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプが使用される圧力Ｐｓに対応した基本電圧Ｖ１を求め、求められた前記基本電圧Ｖ１を前記ソレノイドに印加し、
前記圧力Ｐｓにおける運転初期時に、前記プランジャが１往復した間に流れた電流値を前記電流計測部で計測し、
前記電流計測部で計測された運転初期時の計測電流値を目標電流値とし、
前記運転初期時以降において計測された運転中計測電流値と前記目標電流値とを比較し、前記運転中計測電流値が前記目標電流値以上になるように、前記ソレノイドに印加する電圧の値を調整することを特徴としたソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。 A plunger driven by a solenoid to actuate the diaphragm; a DC voltage generator that generates a predetermined DC voltage; a voltage application unit that applies the DC voltage generated by the DC voltage generator to the solenoid; and the solenoid A current measurement unit that measures the current flowing through
In a control method of a solenoid-driven diaphragm pump that controls a solenoid-driven diaphragm pump comprising: a controller that controls the DC voltage generator and the voltage application unit;
Obtaining a basic voltage V1 corresponding to a pressure Ps at which the solenoid-driven diaphragm pump is used, and applying the obtained basic voltage V1 to the solenoid;
At the initial stage of operation at the pressure Ps, the current measurement unit measures the current value that flows while the plunger reciprocates once,
The measured current value at the initial stage of operation measured by the current measuring unit is set as a target current value,
The measured current value during operation measured after the initial operation and the target current value are compared, and the value of the voltage applied to the solenoid is set so that the measured current value during operation is equal to or greater than the target current value. A method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump characterized by adjusting.
前記ソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプが使用される圧力Ｐｓに対応した前記ソレノイドに印加する基本電圧Ｖ１と、該基本電圧Ｖ１により流れる直流電流値と、設定された単位時間当たりのストローク数と、前記直流電流の通電時間Ｔ１の条件下で作動した場合の前記ソレノイドの温度を算出し、
算出された前記ソレノイドの推定算出温度が許容範囲内に含まれるように、前記基本電圧Ｖ１を低くするとともに、該基本電圧Ｖ１の低下に対応させて前記通電時間を延長させたことを特徴とするソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。 A plunger driven by a solenoid to actuate the diaphragm; a DC voltage generator for generating a predetermined DC voltage; a voltage applying unit for applying the DC voltage generated by the DC voltage generator to the solenoid; and the solenoid In a method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump that controls a solenoid-driven diaphragm pump that includes a current measuring unit that measures a DC current flowing through the controller, and a controller that controls a DC voltage generating unit and a voltage applying unit,
The basic voltage V1 applied to the solenoid corresponding to the pressure Ps at which the solenoid-driven diaphragm pump is used, the direct current value flowing by the basic voltage V1, the set number of strokes per unit time, and the direct current The temperature of the solenoid when operated under the condition of the energization time T1 is calculated,
The basic voltage V1 is lowered so that the calculated estimated temperature of the solenoid is within an allowable range, and the energization time is extended in response to a decrease in the basic voltage V1. Control method of solenoid-driven diaphragm pump.
前記直流電流の通電時間と単位時間当たりのストローク数とを乗算し、乗算した値を単位時間で除算することにより該直流電流のデューティー比を求め、
前記瞬時電力Ｗｍに前記デューティー比を乗算して、平均電力Ｗａを求め、
前記ソレノイドの推定算出温度に代え、前記平均電力Ｗａが閾値以下となるよう、前記直流電流の通電時間Ｔ１を設定することを特徴とする請求項８に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。 Multiplying the basic voltage V1 set based on the pressure Ps and the direct current value flowing by the basic voltage V1 to obtain the instantaneous power Wm,
Multiply the energizing time of the direct current by the number of strokes per unit time, and determine the duty ratio of the direct current by dividing the multiplied value by the unit time,
Multiplying the instantaneous power Wm by the duty ratio to obtain an average power Wa,
9. The method for controlling a solenoid-driven diaphragm pump according to claim 8, wherein the DC current energizing time T1 is set so that the average power Wa is equal to or less than a threshold value, instead of the estimated calculation temperature of the solenoid.
前記直流電流の通電時間と単位時間当たりのストローク数とを乗算し、乗算した値を単位時間で除算することにより該直流電流のデューティー比を求め、
前記瞬時電力Ｗｍに前記デューティー比を乗算して、平均電力Ｗａを求め、
前記ソレノイドの推定算出温度に代え、前記平均電力Ｗａが前記ソレノイドの使用可能な最大電力になるように、前記通電時間Ｔ１を設定することを特徴とした請求項８に記載のソレノイド駆動式ダイヤフラムポンプの制御方法。 Multiplying the basic voltage V1 set based on the pressure Ps and the direct current value flowing by the basic voltage V1 to obtain the instantaneous power Wm,
Multiply the energizing time of the direct current by the number of strokes per unit time, and determine the duty ratio of the direct current by dividing the multiplied value by the unit time,
Multiplying the instantaneous power Wm by the duty ratio to obtain an average power Wa,
9. The solenoid-driven diaphragm pump according to claim 8, wherein the energization time T <b> 1 is set so that the average power Wa becomes the maximum usable power of the solenoid instead of the estimated calculation temperature of the solenoid. Control method.
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