(57)【要約】【課題】誘導電動機を大型化しても高精度な流体吐出制御を行うことのできる一方、簡単な構成で達成することのできる往復動ポンプの制御装置およびそれを適用した往復動ポンプを提供する。【解決手段】制動時の位相制御においては、誘導電動機２を単相（Ｕ相）のみ半波整流制御することにより、直流制動を行う。これに加えて、フリーホイルダイオードＤ２に直列に介装されたトライアックＱ５がオンされる。これにより、直流制動の行われていない期間に、誘導電動機２の発電作用によって生じた電流を誘導電動機２と並列に介装されたフリーホイルダイオードＤ２により、短絡、還流させることとなり、生じた電流を放電させる。すなわち、三相誘導電動機２のうち二相（Ｕ相、Ｖ相）およびフリーホイルダイオードＤ２を含む回路で電流を還流させることとなる（残りの一相（Ｗ相）は停止制御）。【選択図】          図１
2004320915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続された誘導電動機の駆動により流体を吐出するための作動部を往復動させる往復動ポンプに適用され、当該往復動ポンプを制御するための往復動ポンプの制御装置であって、
前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装されたトライアックと、前記誘導電動機と並列に介装されたフリーホイルダイオードとを有し、
前記誘導電動機の起動時に、前記トライアックを位相制御し、前記誘導電動機の制動時に、前記トライアックを単相半波制御すべく位相制御するとともに前記誘導電動機および前記フリーホイルダイオードに電流を還流させることを特徴とする往復動ポンプの制御装置。
【請求項２】
前記交流電源は、三相交流電源であるとともに、前記誘導電動機は、三相誘導電動機であり、
前記トライアックは、各相毎に介装され、前記フリーホイルダイオードは、前記三相誘導電動機のいずれか二相と並列に介装され、前記制動時に、前記三相誘導電動機の他の一相を停止制御するとともに、前記二相の誘導電動機のうちいずれか一相を位相制御することを特徴とする請求項１記載の往復動ポンプの制御装置。
【請求項３】
前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装され、前記交流電源のゼロクロス時を検出するフォトカプラをさらに具備し、
前記トライアックは、前記フォトカプラで検出されたゼロクロス時に基づいて制御することを特徴とする請求項１または２記載の往復動ポンプの制御装置。
【請求項４】
前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装されたダイオードと、当該ダイオードに並列に介装された保護用トライアックとをさらに具備し、
前記起動時に当該保護用トライアックをオンし、前記制動時に前記保護用トライアックをオフした後に前記フリーホイルダイオードを含む回路をオンすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の往復動ポンプの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の往復動ポンプの制御回路と、
交流電源と、
流体を吐出するための作動部と、
前記作動部を往復動させる駆動力を生じさせる誘導電動機と、
前記作動部を前記誘導電動機の駆動による移動方向とは反対方向に付勢する弾性体とを具備することを特徴とする往復動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源に接続された誘導電動機の駆動に基づいてダイヤフラム、プランジャ、ベローズ等の作動部を往復動させてポンプ動作を行う往復動ポンプを制御するための往復動ポンプの制御装置およびそれを適用した往復動ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、往復動ポンプは、三相等の交流電源からの電力により三相等の誘導電動機を駆動させ、当該誘導電動機の駆動力をダイヤフラム等の作動部に伝えることにより作動部が押し出され、所定量の流体を吐出させる。そして、作動部を元の位置に戻す場合は、誘導電動機への電力供給を止めるとともに吐出側圧力に対する反力によるポンプ負荷と作動部を元の位置に戻すべく付勢された戻しばね等の弾性体の負勢力とを用いることとしていた（特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、より高精度な流体吐出制御を行なうために誘導電動機のロータを大型化して起動力を増加させた場合、制動力も増加させる必要がある。この際、制動力を増加させる方法としては、戻しばねの弾性力を強めることにより対応することも可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１２６０５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、戻しばねの弾性力を強くすると、戻しばねは、誘導電動機の駆動による作動部の移動方向に対して反対方向に付勢力を有するため、誘導電動機の所要起動トルクが大きくなる問題がある。誘導電動機の起動トルクが大きくなるとイナーシャも大きくなり、高精度の制御を達成することができない。また、戻しばねの弾性力を強くすることは、誘導電動機の駆動により、戻しばねの折損を引き起こし易くなる場合もあった。
【０００６】
さらに、往復動ポンプの吐出動作のたびに誘導電動機を間欠駆動させる必要があるため、その度に大きな起動電流が流れることとなり、誘導電動機の発熱が大きくなる傾向にあった。
【０００７】
一方で、誘導電動機を電気的に制動する方法も考えられるが、制動を行うために別系統の回路が必要となる場合があり、構成が複雑となる。また、誘導電動機をインバータを用いて制御する方法も考えられるが、この場合も回路構成が複雑であり、加えて、装置が大きくなる場合が多く、高価であるため、往復動ポンプの制御には適用し難い場合があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、誘導電動機を大型化しても高精度な流体吐出制御を行うことのできる一方、簡単な構成で達成することのできる往復動ポンプの制御装置およびそれを適用した往復動ポンプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る往復動ポンプの制御装置は、交流電源に接続された誘導電動機の駆動により流体を吐出するための作動部を往復動させる往復動ポンプに適用され、当該往復動ポンプを制御するための往復動ポンプの制御装置であって、前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装されたトライアックと、前記誘導電動機と並列に介装されたフリーホイルダイオードとを有し、前記誘導電動機の起動時に、前記トライアックを位相制御し、前記誘導電動機の制動時に、前記トライアックを単相半波制御すべく位相制御するとともに前記誘導電動機および前記フリーホイルダイオードに電流を還流させるものである。
【００１０】
本発明に係る往復動ポンプの制御装置においては、交流電源と誘導電動機との間にトライアック（双方向サイリスタとも称される）が介装される。トライアックは、電圧の極性によらず１つのゲートでスイッチング制御可能な半導体素子である。トライアックは、サイリスタと同様に、ゲートに電流が流れることによりオンされるが、その構造上、一度オンされるとゲート電流が０になってもオフしないため、オフするためには回路を流れる電流がゼロになる必要がある。本発明に係る往復動ポンプは、交流電源を用いているため、半周期でゼロクロス（電流が０になる）し、オフされる。したがって、ゲート電流による起動信号をゼロクロス点を基に制御することにより、位相制御される。
【００１１】
誘導電動機の起動時には、このような位相制御をすることにより、起動電流を低下させることができ、誘導電動機の起動トルクを低減させることができる。
【００１２】
また、誘導電動機の制動時にも位相制御を行う。制動時の位相制御においては、誘導電動機を単相半波制御（例えば、単相について正極性（半周期）のみ整流）することにより、直流制動を行う。これに加えて、直流制動の行っていない期間（上記例において負極性の期間）に、誘導電動機の発電作用によって生じた電流を誘導電動機と並列に介装されたフリーホイルダイオード（還流ダイオード、バイパスダイオードとも称される）により、短絡、還流させることにより、放電させる。このように、極性の変わる半周期ごとに直流制動および還流・放電を繰り返すため、単に直流制動のみ行う場合に比べても急速な制動を行うことができる。
【００１３】
以上のように、起動時において位相制御することにより起動電流を低減させ、制動時において電気的な制動を行うことができるため、誘導電動機を大型化しても、戻りばねを大きくすることもなく、高精度な流体吐出制御を行うことができる。
【００１４】
また、直流制動のために別系統の回路を増やすことなく簡単な構成で安価に上記効果を達成することができる。
【００１５】
好ましくは、前記交流電源は、三相交流電源であるとともに、前記誘導電動機は、三相誘導電動機であり、前記トライアックは、各相毎に介装され、前記フリーホイルダイオードは、前記三相誘導電動機のいずれか二相と並列に介装され、前記制動時に、前記三相誘導電動機の他の一相を停止制御するとともに、前記二相の誘導電動機のうちいずれか一相を位相制御するように構成される。
【００１６】
この場合、一般的な三相交流を用い、他からの始動トルクの必要がなく定常時速度安定性に優れた汎用の三相誘導電動機を用いて構成することができるため、より低価格で信頼性を高く維持することができる。また、制動時において、三相誘導電動機のうち二相およびフリーホイルダイオードを含む回路で電流を還流させることとなる。この際、当該二相は、直列接続となるため、一相についてのみ位相制御し、他の一相はオン状態を維持しておけば、位相制御を二相について行うとともに同期を取る必要がないため、制御を容易に行うことができる。
【００１７】
好ましくは、前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装され、前記交流電源のゼロクロス時を検出するフォトカプラをさらに具備し、前記トライアックは、前記フォトカプラで検出されたゼロクロス時に基づいて制御するように構成される。
【００１８】
前述のように、トライアックは、ゼロクロスしないとオフすることができない。そのためゼロクロス時を検出することが必要となる。一方、フォトカプラは、ＬＥＤとフォトトランジスタとで構成され、入力側と出力側とが電気的に絶縁された素子である。このようなフォトカプラを交流電源のゼロクロス検出用に介装することにより、従来の構成から大きく仕様変更を行うことなく、容易な構成で回路を構成することができる。
【００１９】
好ましくは、前記交流電源と前記誘導電動機との間に介装されたダイオードと、当該ダイオードに並列に介装された保護用トライアックとをさらに具備し、起動時に当該保護用トライアックをオンし、前記制動時に前記保護用トライアックをオフした後に前記フリーホイルダイオードを含む回路をオンするように構成される。
【００２０】
前述のように、トライアックは、ゼロクロスしないとオフすることができない。したがって、誘導電動機に送信する制動信号と、フリーホイルダイオードを含む回路に送信するオン信号とが同時に送られると、誘導電動機は、ゼロクロス前で完全に制動制御に移行していない場合がある。この場合、交流電源に短絡電流が流れる可能性があり、交流電源に余計な負荷をかけてしまうため、好ましくない。
【００２１】
このため、起動時にトライアックをオンすることにより、交流電源から交流電流を流すとともに、制動時にトライアックをオフすることにより、交流電源からの電流のみダイオードを通じて流すようにし、当該ダイオードにより、交流電源に短絡電流が流れないようにした上で、フリーホイルダイオードを含む回路をオンすることにより、交流電源に短絡電流が流れるのを効果的に防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係る往復動ポンプは、上記の往復動ポンプの制御回路と、交流電源と、流体を吐出するための作動部と、前記作動部を往復動させる駆動力を生じさせる誘導電動機と、前記作動部を前記誘導電動機の駆動による移動方向とは反対方向に付勢する弾性体とを具備するものである。
【００２３】
上記のような制御回路を用いて制御を行いつつ、弾性体による付勢力を用いて制動制御することにより、より高精度な制御を行うことができるとともに、誘導電動機の大型化によっても、弾性体の弾性力を強くすることなく、より高精度な制御を行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態における往復動ポンプの制御装置を示す概略回路図である。
【００２５】
本実施形態における往復動ポンプの制御装置３は、交流電源１に接続された誘導電動機２の駆動により流体を吐出するための作動部（後述）を往復動させる往復動ポンプに適用され、当該往復動ポンプを制御するための往復動ポンプの制御装置であって、前記交流電源１と前記誘導電動機２との間に介装されたトライアックＱ１〜Ｑ３と、前記誘導電動機２と並列に介装されたフリーホイルダイオードＤ２とを有し、前記誘導電動機２の起動時に、前記トライアックＱ１〜Ｑ３を位相制御し、前記制動時に、前記トライアックＱ１を単相半波制御すべく位相制御するとともに前記誘導電動機２および前記フリーホイルダイオードＤ２に電流を還流させるものである。
【００２６】
また、前記交流電源１は、三相交流電源（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相を有する）であるとともに、前記誘導電動機２は、三相誘導電動機（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を有する）であり、前記トライアックＱ１〜Ｑ３は、各相毎（Ｒ相およびＵ相間、Ｓ相およびＶ相間、Ｔ相およびＷ相間）に介装され、前記フリーホイルダイオードＤ２は、前記三相誘導電動機２のいずれか二相（Ｕ相およびＶ相）と並列に介装され、前記制動時に、前記三相誘導電動機２の他の一相（Ｗ相）を停止制御するとともに、前記二相（Ｕ相およびＶ相）の誘導電動機２のうちいずれか一相（Ｕ相）を位相制御するように構成される。さらに、本実施形態においては、制動時以外にフリーホイルダイオードＤ２に短絡電流が流れないために、フリーホイルダイオードに直列接続されたトライアックＱ５が介装されている。
【００２７】
本発明に係る往復動ポンプの制御装置３においては、図１に示すように、交流電源１と誘導電動機２との間にトライアックＱ１〜Ｑ３（双方向サイリスタとも称される）が介装される。トライアックＱ１〜Ｑ３は、電圧の極性によらず１つのゲートでスイッチング制御可能な半導体素子である。トライアックＱ１〜Ｑ３は、サイリスタと同様に、ゲートに電流が流れる（トリガ信号を受信する）ことによりオンされるが、その構造上、一度オンされるとゲート電流が０になってもオフしないため、オフするためにはトライアックＱ１〜Ｑ３を流れる電流がゼロになる必要がある。本発明に係る往復動ポンプは、交流電源１を用いているため、半周期でゼロクロス（電流が０になる）し、オフされる。したがって、ゲート電流による起動信号をゼロクロス点を基に制御することにより、位相制御される。
【００２８】
図２は図１の制御装置の動作を示すタイムチャートである。図２（ａ）は起動信号を示し、図２（ｂ）〜図２（ｆ）は各トライアックＱ１〜Ｑ５のスイッチング制御状態を示し、図２（ｇ）はトライアックＱ１〜Ｑ５による誘導電動機２の回転数変化を示す。なお、トライアックＱ４については、後述する。また、図３は図２の位相制御時における誘導電動機の電圧波形を示す図である。図３（ａ）は起動時の電圧波形を示し、図３（ｂ）は制動時のＵ相についての電圧波形を示す。なお、本来は、ゼロクロスを過ぎても誘導電動機２により誘導電流が発生するため、トライアックは、すぐにはオフしないが、図３では簡単のため、誘導電動機２による誘導分は無視して示してある。また、図３では簡単のため、位相角が一定であるが、後述するように、誘導電動機２が適宜最適に制御されるべく変化してもよい。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、外部からの起動信号により、誘導電動機２の起動制御が行われる（時刻ｔ０）。この際、トライアックＱ１〜Ｑ３の各ゲートに起動信号を送信し、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すように、トライアックＱ１〜Ｑ３について、上記のような位相制御をする。図３（ａ）に示すような位相制御を行うことにより、起動電流を低下させることができ、誘導電動機２の起動トルクを低減させることができる。誘導電動機２が所定の回転数になると（時刻ｔ１）トライアックＱ１〜Ｑ３は、オン状態（全位相で電流が流れる状態）に制御され、誘導電動機２は、定動し、往復動ポンプの作動部（後述）を流体吐出方向へ駆動させる。
【００３０】
また、所定期間の後（時刻ｔ２）、誘導電動機２の制動制御が行われる。この誘導電動機２の制動時にも位相制御を行う。制動時の位相制御においては、誘導電動機２を単相のみ半波整流制御（本実施形態において、単相（Ｕ相）について図３（ｂ）に示されるような正極性（半周期）のみ整流）することにより、直流制動を行う。これに加えて、フリーホイルダイオードＤ２（還流ダイオード、バイパスダイオードとも称される）に直列に介装されたトライアックＱ５がオンされる（時刻ｔ３）。これにより、直流制動の行われていない期間（上記例において負極性の期間、すなわち、図３（ｂ）において波形が破線になっている期間）に、誘導電動機２の発電作用によって生じた電流を誘導電動機２と並列に介装されたフリーホイルダイオードＤ２により、短絡、還流させることとなり、生じた電流を放電させる。すなわち、三相誘導電動機２のうち二相（Ｕ相、Ｖ相）およびフリーホイルダイオードＤ２を含む回路で電流を還流させることとなる（残りの一相（Ｗ相）は停止制御）。
【００３１】
この際、当該二相（Ｕ相、Ｖ相）は、直列接続となるため、一相（Ｕ相について）についてのみトライアックＱ１によって位相制御し、他の一相（Ｖ相）はトライアックＱ２によってオン状態を維持しておけば、位相制御を二相（Ｕ相、Ｖ相）について行うとともに互いに同期を取る必要がないため、制御を容易に行うことができる。このように、極性の変わる半周期ごとに直流制動および還流・放電を繰り返すため、単に直流制動のみ行い、放電の期間が設けられない場合に比べても急速な制動を行うことができる。
【００３２】
以上のように、起動時において位相制御することにより起動電流を低減させ、制動時において電気的な制動を行うことができるため、誘導電動機２を大型化しても、戻りばねを大きくすることもなく、高精度な流体吐出制御を行うことができる。
【００３３】
また、直流制動のために別系統の回路を増やすことなく簡単な構成で安価に上記効果を達成することができる。
【００３４】
さらに、一般的な三相交流を用い、他からの始動トルクの必要がなく定常時速度安定性に優れた汎用の三相誘導電動機２を用いて構成することができるため、より低価格で信頼性を高く維持することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、上記のように、三相交流電源１および三相誘導電動機２を用いた実施形態を例にとって説明したが、本発明は、これに限定するものではなく、単相誘導電動機や、他の多相誘導電動機についても適用可能である。
【００３６】
本実施形態においては、図１に示すように、前記交流電源１と前記誘導電動機２との間に介装されたダイオードＤ１と、当該ダイオードＤ１に並列に介装された保護用トライアックＱ４とをさらに具備し、起動時に当該保護用トライアックＱ４をオンし、前記制動時に前記保護用トライアックＱ４をオフした後に前記フリーホイルダイオードＤ２を含む回路をオンするように構成される。
【００３７】
前述のように、トライアックは、ゼロクロスしないとオフすることができない。したがって、誘導電動機２に送信する制動信号と、フリーホイルダイオードＤ２を含む回路に送信するオン信号とが同時に送られると、誘導電動機２は、ゼロクロス前で完全に制動制御に移行していない場合がある。この場合、交流電源１にフリーホイルダイオードＤ２を介して短絡電流が流れる可能性があり、交流電源１に余計な負荷をかけてしまうため、好ましくない。
【００３８】
このため、起動時（時刻ｔ１）にトライアックＱ４をオンすることにより、交流電源１から交流電流を流すとともに、制動時（時刻ｔ２）にトライアックＱ４をオフすることにより、交流電源１からの電流のみダイオードＤ１を通じて流すようにし、当該ダイオードＤ１により、交流電源１に短絡電流が流れないようにした上で（時刻ｔ３）、フリーホイルダイオードＤ２を含む回路をオンすることにより、交流電源１に短絡電流が流れるのを効果的に防止することができる。
【００３９】
上記時刻ｔ２およびｔ３の期間（デッドタイムＤＴ）を設けることによって、より信頼性の高い制御装置を構成することができる。
【００４０】
なお、デッドタイムＤＴは、トライアックの特性に合わせて種々設定可能である。また、ハードウェア的手段、ソフトウェア的手段に関わらず、交流電流を好適にモニタすることにより、デッドタイムＤＴを不要としたり、短くすることができる。
【００４１】
ここで、各トライアックＱ１〜Ｑ５を制御するための手段について説明する。本実施形態においては、図１に示すように、前記交流電源１と前記誘導電動機２との間に介装され、前記交流電源１のゼロクロス時を検出するフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３をさらに具備し、前記トライアックＱ１〜Ｑ５は、前記フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３で検出されたゼロクロス時に基づいて制御するように構成される。
【００４２】
図１の場合、起動時および定動時（三相運転時）の交流電源１のゼロクロス時を検出するフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、三相交流電源１の各相を独立して検出するために、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、スター結線されている三相交流電源１に対応してスター結線される。また、制動時（単相運転時）の交流電源１（の位相制御を行うＵ相）のゼロクロス時を検出するために、フォトカプラＰＣ４は、直列接続となっている誘導電動機２のＵ相およびＶ相に並列に介装される。また、図１に示すように、ダイオードＤ４が制動時のＵ相における位相制御の極性方向電流のみを通す向きに、フォトカプラＰＣ４に対して直列に介装されており、制動時に誘導電動機２で発生した電流がフォトカプラＰＣ４に流れないように構成されている。
【００４３】
前述のように、トライアックＱ１〜Ｑ５は、ゼロクロスしないとオフすることができない。そのためゼロクロス時を検出することが必要となる。一方、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、ＬＥＤとフォトトランジスタとで構成され、入力側と出力側とが電気的に絶縁された素子である。このようなフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３を交流電源１のゼロクロス検出用に介装することにより、従来の構成から大きく仕様変更を行うことなく、容易な構成で回路を構成することができる。
【００４４】
ここで、このフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ４を用いて制御するための具体例について説明する。図４は図１の制御装置の電気的制御の一例を示すための概略図である。本実施形態においては、三相交流電源１のそれぞれの相間についての電源電圧を検出する電源電圧検出器３１と、当該電源電圧検出器３１で検出された電圧と、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ４からの信号および起動信号とが入力され、好適に制御するためのトリガ信号をトライアックＱ１〜Ｑ５に出力するＣＰＵ３２とを具備している。
【００４５】
電源電圧検出器３１は、交流電源１の各相間の電源電圧を検出し、ＣＰＵ３２に伝達する。ＣＰＵ３２は、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ４で検出されたゼロクロス信号を基準として、電源電圧検出器３１で検出された電圧に応じて最適となる位相角を演算し、トライアックＱ１〜Ｑ５のそれぞれにトリガ信号を送信する。位相角が変化することにより、誘導電動機２の発熱および停止精度が変化するため、本実施形態においては、実験等で求められた最適値になるように、ＣＰＵ３２の内部に各電源電圧に応じたテーブルデータを具備しており、当該テーブルデータを電源電圧検出器３１で検出された電圧値と照合してトリガ信号を調整する。
【００４６】
また、フォトカプラＰＣ４は、制動制御開始の起点として、所定の定動期間後のゼロクロス信号を検出し、これに基いてトライアックＱ１を位相制御し、トライアックＱ３，Ｑ４のそれぞれをオフするとともに、デッドタイムＤＴ後、トライアックＱ５をゼロクロススタートさせる。
【００４７】
なお、起動時および制動時における位相制御、定動への移行時期、制動時期、デッドタイムＤＴの制御は、外部から設定されてもよく、予め内部的に設定されていてもよい。
【００４８】
このようなＣＰＵ３２の設定を最適化することにより、より安定かつ設定変更容易な往復動ポンプの制御回路３を構成することができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、短絡防止用にダイオードＤ１および保護用トライアックＱ４を介装しているが、上記のようにＣＰＵ３２における制御を最適化することにより、これらの素子は、必ずしも必要ではなく、より簡単な構成とすることができる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、図４に示すように、ＣＰＵ３２を用いて電気的に（ソフトウェア的に）制御することとしたが、コンデンサやコンパレータ等の素子を用いて回路構成により機械的に（ハードウェア的に）制御してもよい。
【００５１】
次に、本実施形態の制御装置を適用した往復動ポンプについて説明する。図５は図１の制御装置を適用した往復動ポンプの概略図である。図５においては、ポンプ部４についてのみ拡大断面図として表すとともに、その他の構成については、ブロック図で表し、詳細については省略する。また、図５においても、交流電源１は三相であるが、結線は省略して概念的に示してある。
【００５２】
本実施形態の往復動ポンプは、図５に示すように、上記の往復動ポンプの制御回路３と、交流電源１と、流体を吐出するための作動部４１を含むポンプヘッド部４と、前記作動部４１を往復動させる駆動力を生じさせる誘導電動機２と、作動部４１を前記誘導電動機２の駆動による移動方向とは反対方向に付勢する弾性体である戻りばね４２とを具備するものである。
【００５３】
ポンプヘッド部４は、前述の作動部４１および戻りばね４２と、流体を流入する流入側搬送路を有する流入搬送部４３と、作動部４１により流体が吐出される吐出側搬送路を有する吐出側搬送部４４とを具備する。作動部４１は、誘導電動機２の駆動により往復動するシャフト部４１１と、流体との接触部であるダイヤフラム４１２とを具備している。
【００５４】
図５の往復動ポンプは、さらに、誘導電動機２の回転運動を直線運動に変換するために、カム機構や、ラック＆ピニオン機構等の直線運動変換機構５を具備している。
【００５５】
起動信号により、交流電源１から制御装置３を介して誘導電動機２が起動すると、当該誘導電動機２の駆動による回転運動がカム機構等の直線運動変換機構５により直線運動に変換されて、ポンプヘッド部４のシャフト部４１１をダイヤフラム４１２を押圧する方向へ移動させる。このシャフト部４１１にダイヤフラム４１２が押圧されるため、ポンプヘッド部４に流入している流体が吐出側搬送部４４の吐出側搬送路を通過して吐出される。また、シャフト部４１１がダイヤフラム４１２側へ移動したことにより、戻りばね４２がシャフト部４１１をダイヤフラム４１２から離れる方向に付勢される。
【００５６】
制御装置３により誘導電動機２が制動制御されると、誘導電動機２が電気的に制動されるとともに、戻りばね４２の付勢力によりシャフト部４１１がダイヤフラム４１２から離れる方向へ移動する。これにより、ダイヤフラム４１２もシャフト部４１１からの押圧力が減少するとともに、流入側搬送部４３の流入側搬送路から流入してくる流体の反力によって、シャフト部４１１側へ押し戻される。この際、流入側搬送部４３からの流体は、次回、作動部４２が作動する際の吐出分としてポンプヘッド部４内に貯留される。
【００５７】
このように、上記のような制御回路３を用いて制御を行いつつ、弾性体である戻りばね４２による付勢力を用いて制動制御することにより、より高精度な制御を行うことができるとともに、誘導電動機２の大型化によっても、弾性体である戻りばね４２の弾性力を強くすることなく、より高精度な制御を行うことができる。
【００５８】
なお、作動部４１は、シャフト部４１１およびダイヤフラム４１２で構成される場合だけでなく、プランジャタイプや、ベローズを用いるもの等、いずれの形態の往復動ポンプについても適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明に係る往復動ポンプの制御回路によれば、起動時において位相制御することにより起動電流を低減させ、制動時において電気的な制動を行うことができるため、誘導電動機２を大型化しても、戻りばねを大きくすることもなく、高精度な流体吐出制御を行うことができる。
【００６０】
また、直流制動のために別系統の回路を増やすことなく簡単な構成で安価に上記効果を達成することができる。
【００６１】
さらに、一般的な三相交流を用い、他からの始動トルクの必要がなく定常時速度安定性に優れた汎用の三相誘導電動機２を用いて構成することができるため、より低価格で信頼性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における往復動ポンプの制御装置を示す概略回路図である。
【図２】図１の制御装置の動作を示すタイムチャートである。
【図３】図１の制御装置の電気的制御の一例を示すための概略図である。
【図４】図１の制御装置の電気的制御の一例を示すための概略図である。
【図５】図１の制御装置を適用した往復動ポンプの概略図である。
【符号の説明】
１  交流電源（三相交流電源）
２  誘導電動機（三相誘導電動機）
３  制御装置
４１  作動部
４２  戻りばね
Ｄ２  フリーホイルダイオード
ＰＣ１〜ＰＣ４  フォトカプラ
Ｑ１〜Ｑ５  トライアック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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