(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室と、該ポンプ室に配置された弁体と、前記ポンプ室に連通する流入路と、前記ポンプ室に連通する流出路と、前記流入路および前記流出路の各々に配置された複数のバルブとを有し、前記弁体の駆動および前記複数のバルブの開閉により、前記流入路から前記ポンプ室への流体の吸引工程と、前記ポンプ室から前記流出路への流体の吐出工程とを行うポンプ装置の駆動方法において、
前記吸引工程から前記吐出工程に切り換わる際、および前記吐出工程から前記吸引工程に切り換わる際の少なくとも一方では、前記複数のバルブを閉じて前記弁体の位置を移動させる補正工程を行い、
前記補正工程では、該補正工程の直後、閉状態から開状態に切り換えられるバルブを挟む両側での圧力差を解消する方向に前記弁体を移動させることを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【請求項２】
請求項１において、前記吸引工程から前記吐出工程に切り換わる際、および前記吐出工程から前記吸引工程に切り換わる際の双方で前記補正工程を行うことを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記弁体はダイヤフラム弁であることを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、前記吸引工程から前記吐出工程に切り換わる際に閉状態から開状態に切り換えられるバルブ、および前記吐出工程から前記吸引工程に切り換わる際に閉状態から開状態に切り換えられるバルブのうちの少なくとも一方のバルブを挟む両側の圧力差を直接、あるいは間接的に監視し、当該圧力差の監視結果に基づいて、前記補正工程を行うことを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれかの項において、前記補正工程は、予め設定された条件で行うことを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、前記流入路は複数、形成されているとともに、当該複数の流入路の各々に前記バルブが配置され、
前記吸引工程では、前記複数の流入路の各々から順次流体を前記ポンプ室に吸引し、前記吐出工程では、前記ポンプ室で混合された流体を前記流出路から吐出することを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【請求項７】
請求項６において、前記複数の流入路から流入する複数の流体のうち、混合比が最も低い流体が前記ポンプ室に流入する前に、当該流体よりも混合比の高い流体の少なくとも一部を前記ポンプ室に流入させることを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、前記流出路は複数、形成されているとともに、当該複数の流出路の各々に前記バルブが配置され、
前記吐出工程では、前記複数の流出路から順次、流体を吐出することを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のうちのいずれかの項において、前記流出路は、燃料電池の起電部に向けてメタノール水溶液を供給することを特徴とするポンプ装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁体の駆動およびバルブの開閉により、流入路からポンプ室に吸引した流体を流出路から吐出するポンプ装置の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の流体を所定の比率で混合して吐出するミキシングポンプ装置のうち、１台のポンプ機構で複数の流体を吸引、混合、吐出するものとしては、例えば、高速液体クロマトグラフィ装置において、複数種類の溶媒をプランジャポンプで吸引、混合してカラムに向けて吐出するミキシング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここに開示のミキシングポンプ装置では、例えば、ステッピングモータの一方方向の回転をカム機構を介してプランジャに伝達してポンプ室の内容積を拡大、縮小させる。そして、ポンプ室を拡大させる間、２つの流入路の各々に配置されたバルブを順次、開閉することにより、２つの流入路の各々から吸引した液体をポンプ室で混合する一方、ポンプ室を縮小させてポンプ室で混合した液体を吐出する。
【特許文献１】特許第３１１７６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のポンプ装置では、吐出工程から吸引工程に切り換わる際、ポンプ室とバルブの外側で圧力差があると、バルブを閉状態から開状態に切り換えた際、ポンプ室から流入路への逆流が発生し、２つの流体の混合比が変動するという問題点がある。また、ダイヤフラム弁などを用いたポンプ装置において、吐出工程から吸引工程に切り換わる際、あるいは吸引工程から吐出工程に切り換わる際、ダイヤフラム弁にバックラッシュ的な変形が発生し、吸引量や吐出量がばらつくという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、吐出工程と吸引工程とが切り換わる際に発生する際の不安定性を解消可能なポンプ装置の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、ポンプ室と、該ポンプ室に配置された弁体と、前記ポンプ室に連通する流入路と、前記ポンプ室に連通する流出路と、前記流入路および前記流出路の各々に配置された複数のバルブとを有し、前記弁体の駆動および前記複数のバルブの開閉により、前記流入路から前記ポンプ室への流体の吸引工程と、前記ポンプ室から前記流出路への流体の吐出工程とを行うポンプ装置の駆動方法において、前記吸引工程から前記吐出工程に切り換わる際、および前記吐出工程から前記吸引工程に切り換わる際の少なくとも一方では、前記複数のバルブを閉じて前記弁体の位置を移動させる補正工程を行い、前記補正工程では、該補正工程の直後、閉状態から開状態に切り換えられるバルブを挟む両側での圧力差を解消する方向に前記弁体を移動させることを特徴とする。
【０００７】
ポンプ装置では、吐出工程から吸引工程に切り換わる際、あるいは吸引工程から吐出工程に切り換わる際、ポンプ室とバルブの外側で圧力差があると、バルブを閉状態から開状態に切り換えた際、ポンプ室から流入路への逆流、あるいは流出路からポンプ室への逆流が発生するなど、吐出工程と吸引工程とが切り換わる際に不安定状態になりやすい。また、弁体は、吐出工程から吸引工程に切り換わる際、あるいは吸引工程から吐出工程に切り換わる際、バックラッシュ的な不安定が発生し、吸引量や吐出量がばらつきやすい。しかるに本発明では、前記吸引工程から前記吐出工程に切り換わる際、および前記吐出工程から前記吸引工程に切り換わる際の少なくとも一方では、前記複数のバルブの全てを閉じて前記弁体の位置を移動させるため、ポンプ室とバルブの外側で圧力差や、弁体のバックラッシュ的な不安定さを解消できるので、吸引量や吐出量の精度を向上することができる。
【０００８】
本発明において、前記吸引工程から前記吐出工程に切り換わる際、および前記吐出工程から前記吸引工程に切り換わる際の双方で前記補正工程を行うことが好ましい。
【０００９】
本発明は、前記弁体としてダイヤフラム弁を用いたポンプ装置に適用すると効果的である。ダイヤフラム弁を用いたポンプ装置では、吐出工程から吸引工程に切り換わる際、あるいは吸引工程から吐出工程に切り換わる際、ダイヤフラム弁にバックラッシュ的な変形が発生し、吸引量や吐出量がばらつきやすいが、本発明を適用すれば、かかるばらつきを解消することができる。
【００１２】
本発明において、前記吸引工程から前記吐出工程に切り換わる際に閉状態から開状態に切り換えられるバルブ、および前記吐出工程から前記吸引工程に切り換わる際に閉状態から開状態に切り換えられるバルブのうちの少なくとも一方のバルブを挟む両側の圧力差を直接、あるいは間接的に監視し、当該圧力差の監視結果に基づいて、前記補正工程を行うことが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記補正工程は、予め設定された条件で行うように構成してもよい。
【００１４】
本発明において、前記流入路は複数、形成されているとともに、当該複数の流入路の各々に前記バルブが配置され、前記吸引工程では、前記複数の流入路の各々から順次流体を前記ポンプ室に吸引し、前記吐出工程では、前記ポンプ室で混合された流体を前記流出路から吐出してもよい。
【００１５】
この場合、前記複数の流入路から流入する複数の流体のうち、混合比が最も低い流体が前記ポンプ室に流入する前に、当該流体よりも混合比の高い流体の少なくとも一部を前記ポンプ室に流入させることが好ましい。このように構成すると、複数の流体を確実に混合することができる。
【００１６】
本発明において、前記流出路は複数、形成されているとともに、当該複数の流出路の各々に前記バルブが配置され、前記吐出工程では、前記複数の流出路から順次、流体を吐出するように構成してもよい。
【００１７】
本発明において、前記流出路は、例えば、燃料電池の起電部に向けてメタノール水溶液を供給する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、吸引工程から吐出工程に切り換わる際、および吐出工程から吸引工程に切り換わる際の少なくとも一方では、バルブの全てを閉じて弁体の位置を移動させるため、ポンプ室とバルブの外側で圧力差や、弁体のバックラッシュ的な不安定さを解消できるので、吸引量や吐出量の精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
［ミキシングポンプ装置の概略説明］
（装置構成）
図１は、本発明を適用したミキシングポンプ装置の基本構成を示す概念図である。図１に示すように、本形態のミキシングポンプ装置１では、ポンプ装置本体７で複数の流入口３０と流出口４０とが開口しており、図１には、２つの流入口３０ａ、３０ｂ、および２つの流出口４０ａ、４０ｂが開口している例を示してある。ポンプ装置本体７には、ポンプ室２と、ポンプ室２と流入口３０ａ、３０ｂに接続された流入路３（３ａ、３ｂ）と、ポンプ室２および流出口４０ａ、４０ｂに接続された複数の流出路４（４ａ、４ｂ）とが構成されている。ここで、流入路３（３ａ、３ｂ）および流出路４（４ａ、４ｂ）は、互いに独立してポンプ室２に連通している。
【００２１】
また、流入路３（３ａ、３ｂ）には流入側アクティブバルブ５（５ａ、５ｂ）が構成され、流出路４（４ａ、４ｂ）には流出側アクティブバルブ６（６ａ、６ｂ）が構成され、ポンプ室２に対してポンプ機構１３が構成されている。ここで、ポンプ機構１３は、ポンプ室２に配置された弁体１７と、この弁体１７を駆動するためのステッピングモータ１２を備えた駆動装置１０５とを備えている。また、流入側アクティブバルブ５ａ、５ｂおよび流出側アクティブバルブ６ａ、６ｂに対しては、これらのバルブの開閉を制御する制御装置（図示せず）が構成されている。
【００２２】
（動作）
図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示すミキシングポンプ装置の動作を示すタイミングチャート図、および弁体の位置と分解能との関係を示す説明図である。図３（ａ）〜（ｄ）は、ダイヤフラム弁の変形に関する説明図である。
【００２３】
本形態において、駆動装置１０５では、ステッピングモータ１２が一方方向に回転したときにポンプ室２の内容積が拡大する方向に弁体１７を駆動し、ステッピングモータ１２が他方方向に回転したときにポンプ室２の内容積が縮小する方向に弁体１７を駆動する。このような動作に連動して、制御装置は、複数のアクティブバルブ５、６の開閉を制御することにより、２つの流入路３の各々からポンプ室２に順次、吸引した流体をポンプ室２で混合した後、流出路４から吐出する。
【００２４】
図２（ａ）を参照して、本形態のミキシングポンプ装置１の動作をより具体的に説明する。ここで、２つの流入路３ａ、３ｂのうち、流入路３ａを介して第１の液体ＬＡを吸引し、流入路３ｂを介して第２の液体ＬＢを吸引するとともに、その際の第１の液体ＬＡと第２の液体ＬＢの流入量の比（混合比）が１：５である場合を説明する。なお、図２（ａ）において、最上段には、ポンプ機構１３の吸引、吐出を示してあり、ポンプ機構１３での吸引はステッピングモータ１２が例えば、時計回りに回転して弁体１７がポンプ室２の内容積を拡大させる方向に移動することにより行われ、ポンプ機構１３での吐出はステッピングモータ１２が例えば、反時計回りに回転して弁体１７がポンプ室２の内容積を縮小させる方向に移動することにより行われる。また、ポンプ機構１３の停止は、ステッピングモータ１２に対する給電が停止したときに行われる。なお、流入側アクティブバルブ５（５ａ、５ｂ）および流出側アクティブバルブ６（６ａ、６ｂ）のいずれにおいても、正のパルスが入力された以降、アクティブバルブ５、６は開状態にあり、負のパルスが入力された時点で閉状態に切り換わる。また、負のパルスが入力された以降、アクティブバルブ５、６は閉状態にあり、正のパルスが入力された時点で開状態に切り換わる。
【００２５】
図２（ａ）において、まず、時間ｔ１では、ステッピングモータ２への給電が停止されており、ポンプ機構１３は停止状態にある。また、時間ｔ１までは全てのアクティブバルブ５、６が閉状態にある。
【００２６】
この状態で時間ｔ１において、２つの流入側アクティブバルブ５ａ、５ｂのうち、液体ＬＢに対応する流入路３ｂに配置された流入側アクティブバルブ５ｂのみが開状態に切り換わる。次に、時間ｔ２でステッピングモータ１２に給電されてステッピングモータ１２が時計回りに回転すると弁体１７がポンプ室２の内容積を拡大させる方向に移動するため、流入路３ｂからポンプ室２に液体ＬＢが流入する。そして、時間ｔ３までステッピングモータ１２に１２５ステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ３でステッピングモータ１２への給電が停止すると、弁体１７が停止する。同時に、流入側アクティブバルブ５ｂが開状態から閉状態に切り換わる。その結果、流入路３ｂからポンプ室２への液体ＬＢの流入が停止する。それにより、液体ＬＢについては、全体の１／２の量がポンプ室２に流入する。
【００２７】
次に、時間ｔ４において、流入側アクティブバルブ５ａのみが開状態に切り換わり、時間ｔ５でステッピングモータ１２に給電されてステッピングモータ１２が時計回りに回転すると弁体１７がポンプ室２の内容積を拡大させる方向に移動するため、流入路３ａからポンプ室２に液体ＬＡが流入する。そして、時間ｔ６までステッピングモータ１２に５０ステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ６でステッピングモータ１２への給電が停止すると、弁体１７が停止する。同時に、流入側アクティブバルブ５ａが開状態から閉状態に切り換わる。その結果、流入路３ａからポンプ室２への液体ＬＡの流入が停止する。それにより、液体ＬＡについては、全量がポンプ室２に流入する。
【００２８】
次に、時間ｔ７において、再び流入側アクティブバルブ５ｂのみが開状態に切り換わり、時間ｔ８でステッピングモータ１２に給電されてステッピングモータ１２が時計回りに回転すると弁体１７がポンプ室２の内容積を拡大させる方向に移動するため、流入路３ｂからポンプ室２に液体ＬＢが流入する。そして、時間ｔ９までステッピングモータ１２に１２５ステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ９でステッピングモータ１２への給電が停止すると、弁体１７が停止する。同時に、流入側アクティブバルブ５ｂが開状態から閉状態に切り換わる。その結果、流入路３ｂからポンプ室２への液体ＬＢの流入が停止する。それにより、液体ＬＢについては、全体の残り１／２の量がポンプ室２に流入し、液体ＬＢの流入が完了する。
【００２９】
次に、時間ｔ１１において、２つの流出側アクティブバルブ６ａ、６ｂのうち、流出側アクティブバルブ６ａのみが開状態に切り換わり、時間ｔ１２でステッピングモータ１２に給電されてステッピングモータ１２が反時計回りに回転すると弁体１７がポンプ室２の内容積を縮小させる方向に移動するため、ポンプ室２の混合流体は流出路４ａから吐出される。そして、時間ｔ１３までステッピングモータ１２に１５０ステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ１３でステッピングモータ１２への給電が停止すると、弁体１７が停止する。同時に、流出側アクティブバルブ６ａが開状態から閉状態に切り換わる。その結果、ポンプ室に流入した液体の１／２に相当する量の混合液体が流出路４ａから吐出される。
【００３０】
次に、時間ｔ１４において、２つの流出側アクティブバルブ６ａ、６ｂのうち、流出側アクティブバルブ６ｂのみが開状態に切り換わり、時間ｔ１５でステッピングモータ１２に給電されてステッピングモータ１２が反時計回りに回転すると弁体１７がポンプ室２の内容積を縮小させる方向に移動するため、ポンプ室２の混合流体は流出路４ｂから吐出される。そして、時間ｔ１６までステッピングモータ１２に１５０ステップ分のパルスが入力された後、時間ｔ１６でステッピングモータ１２への給電が停止すると、弁体１７が停止する。同時に、流出側アクティブバルブ６ｂが開状態から閉状態に切り換わる。その結果、ポンプ室２に流入した液体の１／２に相当する量の混合液体が流出路４ｂから吐出される。
【００３１】
さらに本形態では、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの期間、および時間ｔ１７から時間ｔ１８までの期間に補正動作を行う。すなわち、吸引工程から吐出工程に切り換わる上死点、および吐出工程から吸引工程に切り換わる下死点では、図２（ｂ）に示すように、分解能が低い傾向にある。このような傾向は、例えば、駆動装置１０５に歯車機構を用いた場合にそのバックラッシュにより発生しやすい。また、弁体１７自身、上死点や下死点ではバックラッシュ的な位置ずれが発生しやすい。特に、弁体１７としてダイヤフラム弁を用いた場合には、ダイヤフラム弁の変形が上死点や下死点でバックラッシュ的に発生しやすいので、補正動作を行う効果が大きい。
【００３２】
また、弁体１７としてダイヤフラム弁を用いた場合、ダイヤフラム弁の形状は、ポンプ室２の内圧と大気圧との圧力差を受けやすい。例えば、図３（ａ）に示すように、ポンプ室２の内圧＝大気圧の場合には、圧力差の影響でダイヤフラム弁１７０に不要な変形が発生することはないが、図３（ｂ）に示すように、ポンプ室２の内圧＞大気圧の場合には、その圧力差分だけ、ダイヤフラム弁１７０が膨らんだ状態となる。逆に、図３（ｃ）に示すように、ポンプ室２の内圧＜大気圧の場合には、その圧力差分だけ、ダイヤフラム弁１７０が凹んだ状態となる。
【００３３】
従って、吸引を終了した時間ｔ９においてポンプ室２が負圧となっているときには、図３（ｃ）に示す状態になり、吐出を終了した時間ｔ１６においてポンプ室２が正圧となっているときには、図３（ｂ）に示す状態になりやすい。このため、図３（ｃ）に示す状態で、時間ｔ１１で流出側アクティブバルブ６ａが開状態になってポンプ室２と流出管４ａのバルブ６ａより流出口４０ａ側とが連通すると、流出管４ａの流出口４０ａ側にあった混合液が、揚程差によってポンプ室２に逆流するおそれがある。このような事態が発生すると、混合液の吐出量が予定の量より少なくなってしまう。また、図３（ｂ）に示す状態で、時間ｔ１で流入側アクティブバルブ５ｂが開状態になってポンプ室２と流入管３ｂのバルブ５ｂより流入口３０ｂ側とが連通すると、ポンプ室２の混合液が流入管３ｂから逆流し、第２の液体ＬＢの流入量が予定の量より少なくなってしまう。
【００３４】
一方、吸引を終了した時間ｔ９、あるいは吐出を終了した時間ｔ１６でポンプ室２が大気圧と同等であっても、図３（ｄ）に示すように、流出管４ａ、４ｂが上方にあって流入管３ａ、３ｂが下方に位置するような場合、以下の問題が発生する。まず、時間ｔ９で吸入を終了した後において、ポンプ室２の圧力は、流入側アクティブバルブ５ｂの外側の圧力と同等であるため、時間ｔ１１で流出側アクティブバルブ６ａが開状態になってポンプ室２と流出管４ａの流出口４０ａ側とが連通すると、流出管４ａのバルブ６ａより流出口４０ｂ側にあった混合液が、揚程差によってポンプ室２に逆流するおそれがある。このような事態が発生すると、ダイヤフラム弁１７０が駆動される前にダイヤフラム弁１７０が膨らんでしまい、混合液の吐出量が予定の量より少なくなってしまう。また、吐出を終了した時間ｔ１６でポンプ室２が大気圧と同等であっても、時間ｔ１６で吐出を終了した後において、ポンプ室２の圧力は、流出側アクティブバルブ６ｂの外側の圧力と同等であるため、再度の吸引の際、時間ｔ１において、流入側アクティブバルブ５ｂが開状態になってポンプ室２と流入管３ｂの流入口側３０ｂとが連通すると、混合液が流入管３ｂを逆流するおそれがある。このような事態が発生すると、ダイヤフラム弁１７０が駆動される前にダイヤフラム弁１７０が凹んでしまい、第２の液体ＬＢの流入量が予定の量より少なくなってしまう。
【００３５】
そこで、本形態では、吸引から吐出に切り換わる際、および吐出から吸引に切り換わる際、弁体１７の位置を補正する補正工程を行う。例えば、吸引工程から吐出工程に切り換わる際には、ポンプ室２の内容積を縮小させる方向に弁体１７をわずかに移動させ、吐出工程から吸引工程に切り換わる際には、ポンプ室２の内容積を拡大させる方向に弁体１７をわずかに移動させる。より具体的には、図２（ａ）に示すように、吸引を終了した後、吐出を開始する前の時間ｔ１０から時間ｔ１１において、ステッピングモータ１２に給電してステッピングモータ１２を反時計回りに回転させてポンプ室２の内容積が縮小する方向に弁体１７を移動させる。逆に、吐出を終了した後、次の吸引を開始する前の時間ｔ１７から時間ｔ１８において、ステッピングモータ１２に給電してステッピングモータ１２を時計回りに回転させてポンプ室２の内容積が拡大する方向に弁体１７を移動させる。
【００３６】
ここで、補正工程については、予め設定した条件に沿って制御装置がバルブ５、６および弁体１７に補正工程を行わせる構成を採用することができる。
【００３７】
なお、本形態では、バルブ５、６のうち、吸引から吐出に切り換わる際、および吐出から吸引に切り換わる際に、閉状態から開状態に切り換えられるバルブ５ｂ、６ａについて、それを挟む両側位置の圧力差を直接、あるいは間接的に監視し、補正工程では、その監視結果に基づいて、かかる圧力差を解消する方向に弁体１７を移動させる方法を採用する。ここで、バルブ５ｂ、６ａの両側位置の圧力差を直接、監視する方法としては、ポンプ室２、流入管３ｂにおけるバルブ５ｂより外側位置、および流出管４ａにおけるバルブ６ａより外側位置の各々圧力センサを配置し、これらの圧力センサでの検出結果により圧力差を検出する方法がある。また、バルブ５ｂ、６ａの両側位置の圧力差を間接的に監視する方法としては、流出管４ａの流出口４０ａの高さ位置を検出しておく一方、図３（ｄ）に示す第２の液体ＬＢの液面位置を監視する方法がある。
【００３８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のミキシングポンプ装置１では、弁体１７の駆動および複数のアクティブバルブ５、６の開閉により、複数の流入路３の各々からポンプ室２に順次、吸引した液体を混合した後、流出路４から混合液を吐出するにあたって、駆動装置１０５は、ステッピングモータ１２が一方方向に回転したときにポンプ室２の内容積が拡大する方向に弁体１７を駆動し、ステッピングモータ１２が他方方向に回転したときにポンプ室２の内容積が縮小する方向に弁体１７を駆動する。このため、弁体１７の位置にかかわらず、ステッピングモータ１２が一方方向に回転している間、流出路４に配置したアクティブバルブ６を閉状態とし、流入路３に配置したアクティブバルブ５を順次開閉させるだけで、複数の流体を所定の比率でポンプ室２に吸引することができ、ステッピングモータ１２が他方方向に回転している間、流入路３に配置したアクティブバルブ５を閉状態とし、流出路４に配置したアクティブバルブ６を開状態にするだけでポンプ室２から混合流体を吐出することができる。従って、ステッピングモータ１２の一方向の回転をカム機構を介して弁体１７に伝達する構成と違って、カムの位置などをフォトインタラプタで監視する必要がない。それ故、ミキシングポンプ装置１の構成を簡素化できるので、小型化および低コスト化を図ることができる。
【００３９】
また、本形態では、ステッピングモータ１２に供給する信号パターンを変えるだけで、弁体１７のストロークを容易に変更できる。従って、使用する液体の種類に応じて、弁体１７のストロークを最適な長さに設定できるなどの利点もある。
【００４０】
さらに、制御装置は、流入路３ａ、３ｂから流入する第１の液体ＬＡおよび第２の液体ＬＢのうち、混合比が低い第１の液体ＬＡがポンプ室２に吸引する前に、混合比の高い第２の液体ＬＢの一部がポンプ室２に流入するようにアクティブバルブ５、６の開閉を制御する。このため、第１の液体ＬＡがポンプ室２の隅、たとえば、アクティブバルブ５ａ付近に偏在することを防止できるので、第１の液体ＬＡと第２の液体ＬＢとを確実に混合することができる。特に、本形態では、混合比が高い第２の液体ＬＢを全量の１／２に相当する分だけポンプ室２に吸引した後、混合比の低い第１の液体ＬＡをポンプ室２に吸引し、しかる後に、第２の液体ＬＢの残り１／２をポンプ室２に吸引しているため、第１の液体ＬＡと第２の液体ＬＢとをより確実に混合することができる。
【００４１】
さらにまた、本形態では、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの期間、および時間ｔ１７から時間ｔ１８までの期間に補正動作を行っているため、弁体１７が上死点や下死点に到達した場合でも、上死点や下死点から戻してから吸引および吐出を行うことになる。このため、吸引量および吐出量の精度が高い。特に弁体１７がダイヤフラム弁の場合、吐出工程から吸引工程に切り換わる際、あるいは吸引工程から吐出工程に切り換わる際、ダイヤフラム弁にバックラッシュ的な変形が発生し、吸引量や吐出量がばらつきやすいが、本発明を適用すれば、かかるばらつきを解消することができる。
【００４２】
さらに、弁体１７としてダイヤフラム弁１７０を用いた場合には、ポンプ室２の内圧と大気圧との圧力差によってダイヤフラム弁１７０に不要な変形が発生することがあるが、本形態では、かかる変形を補正して吸引および吐出を行うため、吸引量および吐出量の精度が高い。
【００４３】
［ミキシングポンプ装置の具体的な構成］
図４は、本発明を適用したミキシングポンプ装置の基本構成を示す概念図である。図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るミキシングポンプ装置を斜め上方からみたときの分解斜視図および斜め下方からみたときの分解斜視図である。図６は、本発明を適用したミキシングポンプ装置の断面構成を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態に係るミキシングポンプ装置の断面構成を示す説明図である。
【００４４】
図４に示すように、図５〜図１３を参照して以下に説明する本形態のミキシングポンプ装置１において、ポンプ装置本体７には、ポンプ室２と、ポンプ室２に連通する２つの流入路４と、ポンプ室２に連通する６つの流出路５とが構成されている。ここで、２つの流入路３および６つの流出路４は、互いに独立してポンプ室２に連通している。また、２つの流入路３の各々には流入側アクティブバルブ５が構成され、６つの流出路４の各々には流出側アクティブバルブ６が構成されている。ポンプ室２に対してはポンプ機構１３が構成されており、ポンプ機構１３は、ポンプ室２に配置されたダイヤフラム弁１７０と、このダイヤフラム弁１７０を駆動するためのステッピングモータを備えた駆動装置１０５と、流入側アクティブバルブ５および流出側アクティブバルブ６の開閉を制御する制御装置（図示せず）とが構成されている。このように構成したミキシングポンプ装置１においても、駆動装置１０５では、ステッピングモータが一方方向に回転したときにポンプ室２の内容積が拡大する方向にダイヤフラム１７０を駆動し、ステッピングモータ１２が他方方向に回転したときにポンプ室２の内容積が縮小する方向にダイヤフラム弁１７０を駆動する。このような動作に連動して、制御装置は、複数のアクティブバルブ５、６の開閉を制御することにより、２つの流入路３の各々からポンプ室２に順次、吸引した流体をポンプ室２で混合した後、流出路４から吐出する。このようなミキシングポンプ装置１において、流入側アクティブバルブ５ａ、５ｂおよび流出側アクティブバルブ６ａ、６ｂの開閉は制御装置（図示せず）によって行われる。
【００４５】
図５（ａ）、（ｂ）、図６、および図７に示すように、本形態のミキシングポンプ装置１は、ボックス状の装置本体７の一方の面７１に、図１を参照して説明した流入口３０および流出口４０を構成するパイプが接続されている。ここで、ポンプ装置本体７は、後述するポンプ機構１３やアクティブバルブ５、６に対する配線基板７４、底板７５、ベース板７６、後述する流路が溝状に形成された流路構成板７７、この流路構成板の上面を覆うことにより流路の上面を塞ぐ封止シート７８、前記のパイプが連結された上板７９がこの順に積層された構造を有している。
【００４６】
ベース板７６には、後述するポンプ機構１３やアクティブバルブ５、６の配置空間などを構成するための穴１３７、６７ａ〜６７ｈが形成されている。また、流路構成板７７において、その中心位置にはポンプ室２を構成するための丸い貫通穴２１が形成されており、この貫通穴２１の周りには、流路構成板７７の下面側に、アクティブバルブ５、６の弁室を構成する凹部（図示せず）が形成されている。また、貫通穴２１からは８本の溝４１ａ〜４１ｈが放射状に延びている。また、流路構成板７７の溝４１ａ〜４１ｈの近傍には溝４２ａ、４２ｂ・・などが形成されている。
【００４７】
本形態では、８本の溝４１ａ〜４１ｈによって流入路３および流出路４が構成されている。すなわち、ベース板７６、流路構成板７７および封止シート７８を重ねると、溝４１ａ〜４１ｆ、４２ａ、４２ｂ・・・によって流入路３および流出路４が形成されるとともに、流入路３および流出路４の各々に流入側アクティブバルブ５および流出側アクティブバルブ６が配置された状態となる。
【００４８】
このように本形態では、アクティブバルブ５、６をポンプ室２の周りに平面状に配置されているため、流入路３および流出路４の各々において流路を短くでき、かつ、ミキシングポンプ装置１の薄型化を図ることができる。また、各流出路４からの吐出量のばらつきを抑えることができるので、適量の流体を精度よく吐出することができる。しかも、複数の流出路４では、ポンプ室２から流出側アクティブバルブ６までの流路の長さが等しい。このため、各流出路４を介しての吐出量を高い精度で制御することができる。また、流入口３０および流出口４０は、ポンプ装置本体７の同一の面７１で開口しているため、ミキシングポンプ装置１と外部との接続が容易である。さらに、ポンプ装置本体７は、流入路３および流出路４が一方面側に溝状に形成された流路構成板７７と、この路構成板７７の一方面側に重ねて配置された封止シート７８とを備えているため、小型のポンプ装置本体７に対して多数の流路を形成でき、かつ、ミキシングポンプ装置１を効率よく生産できる。
【００４９】
さらにまた、２つ流入路３および６つの流出路４の構成は互いに同一で、かつ、流入側アクティブバルブ５および流出側アクティブバルブ６の構成は互いに同一である。このため、流入路３および流出路４についてはいずれを流入路３あるいは流出路４として利用してもよい。従って、２種類の液体に限らず、３種類以上の液体を混合し、吐出することもできる。
【００５０】
（ポンプ機構の詳細構成）
以下、本発明を適用したミキシングポンプ装置１に用いたポンプ機構１３の一例を説明する。図８は、本発明を適用したミキシングポンプ装置を縦に分割した状態の分解斜視図である。図９（ａ）、（ｂ）は、図８に示すミキシングポンプ装置においてポンプ室の内容積を膨張させた状態を示す説明図、およびポンプ室の内容積を収縮させた状態を示す説明図である。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図８に示すポンプ機構の回転体に用いたロータの斜視図、平面図、および断面図である。図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図８に示すポンプ機構の回転体に用いた移動体の斜視図、平面図および断面図である。
【００５１】
図８および図９（ａ）において、本形態のポンプ機構１３は、概ね、流入路３および流出路４に連通するポンプ室２の内容積を膨張収縮させて液体の吸入および吐出を行う弁体としてのダイヤフラム弁１７０と、ダイヤフラム弁１７０を駆動する駆動装置１０５とを備えている。
【００５２】
駆動装置１０５は、以下に説明するように、環状のステータ１２０と、このステータ１２０の内側に同軸状に配置された回転体１０３と、この回転体１０３の内側に同軸状に配置された移動体１６０と、回転体１０３の回転を移動体１６０を軸線方向に移動させる力に変換して移動体１６０に伝達する変換機構１４０とを備えている。ここで、駆動装置１０５は、ベース板７６に形成された空間内において、底板７５とベース板７６との間に搭載された状態にある。
【００５３】
駆動装置１０５において、ステータ１２０は、ボビン１２３に巻回されたコイル１２１、およびコイル１２１を覆うように配置された２枚のヨーク１２５からなるユニットが軸線方向に２段に積層された構造になっている。この状態で、上下２段のいずれのユニットにおいても、２枚のヨーク１２５の内周縁から軸線方向に突き出た極歯が周方向に交互に並んだ状態となり、ステッピングモータのステータとして機能する。
【００５４】
図８、図９および図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、回転体１０３は、上方に開口するカップ状部材１３０と、このカップ状部材１３０の円筒状の胴部１３１の外周面に固着された環状のロータマグネット１５０とを備えている。カップ状部材１３０の底壁１３３の中央には、軸線方向上側に凹む凹部１３５が形成され、底板７５には、凹部１３５内に配置されたボール１１８を受ける軸受部７５１が形成されている。また、ベース板７６の上端側の内面には環状段部７６６が形成されている一方、カップ状部材１３０の上端部分には、胴部１３１の上端部分と環状のフランジ部１３４とによって、ベース板７６側の環状段部７６６に対向する環状段部が形成されており、これらの環状段部で区画形成された環状空間内には、環状のリテーナ１８１およびこのリテーナ１８１によって周方向に離間した位置に保持されたベアリングボール１８２からなる軸受１８０が配置されている。このようにして、回転体１０３は、軸線周りに回転可能な状態でポンプ装置本体７に支持された状態にある。
【００５５】
回転体１０３において、ロータマグネット１５０の外周面は、ステータ１２０の内周面に沿って周方向に並ぶ極歯に対向している。ここで、ロータマグネット１５０の外周面では、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に並んでおり、ステータ１２０とカップ状部材１３０とはステッピングモータを構成している。
【００５６】
図８、図９および図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、移動体１６０は、底壁１６１と、底壁１６１の中央から軸線方向に突き出た円筒部１６３と、この円筒部１６３の周りを囲むように円筒状に形成された胴部１６５とを備えており、胴部１６５の外周には雄ネジ１６７が形成されている。
【００５７】
本形態では、回転体１０３の回転によって移動体１６０を軸線方向で往復移動させるための変換機構１４０を構成するにあたって、まず、図８、図９、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、カップ状部材１３０の胴部１３１の内周面には、周方向に離間する４箇所に雌ネジ１３７を形成する一方、移動体１６０の胴部１６５の外周面には、カップ状部材１３０の雌ネジ１３７に係合して動力伝達機構１４１を構成する雄ネジ１６７が形成されている。従って、雄ネジ１６７と雌ネジ１３７とが噛み合うようにカップ状部材１３０の内側に移動体１６０を配置すれば、移動体１６０はカップ状部材１３０の内側に支持された状態となる。また、移動体１６０の底壁１６１には、周方向に６個の長穴１６９が貫通穴として形成されている一方、ベース板７６からは６本の突起７６９が延びて、突起７６９の下端部が長穴１６９に嵌ることにより、供回り防止機構１４９が構成されている。すなわち、カップ状部材１３０が回転した際、移動体１６０は、突起７６９と長穴１６９からなる供回り防止機構１４９によって回転が阻止されているので、カップ状部材１３０の回転は、その雌ネジ１３７および移動体１６０の雄ネジ１６７からなる動力伝達機構１４１を介して移動体１６０に伝達される結果、移動体１６１は、回転体１０３の回転方向に応じて軸線方向の一方側および他方側に直線移動することになる。
【００５８】
（弁体の構成）
再び図８および図９（ａ）において、本形態では、移動体１６０には、ダイヤフラム弁１７０が直接、連結されている。ダイヤフラム弁１７０は、底壁１７１と、底壁１７１の外周縁から軸線方向に立ち上がる円筒状の胴部１７３と、この胴部１７３の上端から外周側に広がるフランジ部１７５とを備えたカップ形状を有しており、底壁１７１の中央部分が、移動体１６０の円筒部１６３に被さった状態で、それらの上下方向から、止めネジ１７８とキャップ１７９とに固定されている。また、ダイヤフラム弁１７０のフランジ部１７５の外周縁は、液密性と位置決めとして機能する肉厚部になっており、この肉厚部は、流路構成板７７の貫通穴２１の周囲において、ベース板７６と流路構成板７７との間に固定されている。このようにして、ダイヤフラム１７０は、ポンプ室２の下面を規定し、かつ、ポンプ室２の周りにおいてベース板７６と流路構成板７７との間の液密を確保している。
【００５９】
この状態で、ダイヤフラム弁１７０の胴部１７３は、断面Ｕ字状に折り返された状態にあり、折り返し部分１７２は、移動体１６０の位置によって形状が変化することになる。しかるに本形態では、移動体１６０の円筒部１６３の外周面からなる第１の壁面１６８と、ベース板７６から延びた突起７６９の内周面からなる第２の壁面７６８との間に構成された環状空間内に、ダイヤフラム弁１７０の断面Ｕ字状の折り返し部分１７２を配置してある。従って、図９（ａ）、（ｂ）に示す状態、および図９（ａ）、（ｂ）に示す状態に移行する途中の状態のいずれにおいても、ダイヤフラム弁１７０の折り返し部分１７２は、環状空間内に保持された状態のまま、第１の壁面１６８および第２の壁面７６８に沿って展開あるいは巻き上げるように変形する。
【００６０】
また、本形態では、図８、図９（ａ）、および図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、カップ状部材１３０の底壁１３３には、周方向における２７０°の角度範囲にわたって１本の溝１３６が形成されている一方、移動体１６０の底面からは下方に向けて突起１６６が形成されている。ここで、移動体１６０は、軸線回りに回転しないが、軸線方向に移動するのに対して、回転体１０３は、軸線回りに回転するが、軸線方向に移動しない。従って、突起１６６と溝１３６は、回転体１０３および移動体１６０の停止位置を規定するストッパとして機能する。すなわち、溝１３６は、周方向において深さが変化しており、移動体１６０が軸線方向の下方に移動すると、突起１６６が溝１３６内に嵌るとともに、回転体１０３の回転により溝１３６の端部が突起１６６に当接する。その結果、回転体１０３の回転が阻止され、回転体１０３および移動体１６０の停止位置、すなわちダイヤフラム弁１７０の内容積の最大膨張位置が規定されることになる。
【００６１】
（動作）
このように構成したポンプ機構１３において、ステータ１２０のコイル１２１に給電すると、カップ状部材１３０が回転し、その回転が変換機構１４０を介して移動体１６０に伝達される。従って、移動体１６０は軸線方向で往復直線運動を行う。その結果、ダイヤフラム弁１７０が移動体１６０の移動に合わせて変形し、ポンプ室２の内容積を膨張、収縮させるので、ポンプ室２では、流入路３からの液体の流入と、流出路４に向けての液体の流出が行われる。その間、ダイヤフラム弁１７０の折り返し部分１７２は、環状空間内に保持された状態のまま、第１の壁面１６８および第２の壁面７６８に沿って展開あるいは巻き上げるように変形し、無理な摺動が発生しない。しかも、ダイヤフラム弁１７０は、ポンプ室２の流体から圧力を受けても、環状空間内に内外側とも規定されているため、変形しない。さらに、移動体１６０の下方位置は、カップ状部材１３０の溝１３６および移動体１６０の突起１６６によって構成されたストッパにより規定されることになる。よって、カップ状部材１３０の回転に伴い、ダイヤフラム弁１７０は高精度に容積変化をする。また、駆動装置１０５では、ステッピングモータが一方方向に回転したときにポンプ室２の内容積が拡大する方向にダイヤフラム弁１７０を駆動し、ステッピングモータが他方方向に回転したときにポンプ室２の内容積が縮小する方向にダイヤフラム弁１７０を駆動する。
【００６２】
以上説明したように、本形態のポンプ機構１３では、ステッピングモータ機構による回転体１０３の回転を、雄ネジ１６７および雌ネジ１３７からなる動力伝達機構１４１を利用した変換機構１４０を介して移動体１６０に伝達して、ダイヤフラム弁１７０が固定された移動体１６０を往復直線運動させる。このため、駆動装置１０５からダイヤフラム弁１７０まで、必要最小限の部材で動力を伝達するので、ポンプ機構１３の小型化、薄型化および低コスト化を図ることができる。また、動力伝達機構１４１における雄ネジ１６７および雌ネジ１３７のリード角を小さく、あるいは駆動側のステータの極歯を増加することで、移動体１６０の微小送りを行うことができる。従って、ポンプ室２の容積を厳密に制御できるので、高い精度で定量吐出を行うことができる。
【００６３】
さらに、本形態ではダイヤフラム弁１７０を用いているが、このダイヤフラム弁１７０の折り返し部分１７２は、環状空間内に保持された状態のまま、第１の壁面１６８および第２の壁面７６８に沿って展開あるいは巻き上げるように変形し、無理な摺動が発生しない。従って、無駄な負荷が発生せず、かつ、ダイヤフラム弁１７０の寿命が長い。また、ダイヤフラム弁１７０は、ポンプ室２の流体から圧力を受けても、変形しない。それ故、本形態のポンプ機構１３によれば、高い精度で定量吐出を行うことができ、かつ、信頼性も高い。
【００６４】
さらにまた、回転体１０３は、ポンプ装置本体７に対してベアリングボール１８２を介して軸線周りに回転可能に支持されているため、摺動ロスが小さく、かつ、回転体１０３は軸線方向に安定して保持されるので、軸線方向における推力が安定している。それ故、駆動装置１０５の小型化、耐久性の向上、吐出性能の向上を図ることができる。
【００６５】
なお、上記形態では、変換機構１４０の動力伝達機構１４１としてネジを利用したが、カム溝を利用してもよい。さらに、上記形態では弁体として、カップ状のダイヤフラム弁を用いたが、その他の形状のダイヤフラム弁、あるいはＯリングを備えたピストンを用いてもよい。
【００６６】
また、上記形態では、流入口８０が１個、流出口４０が８個の例を掲げたが、流入口８０は複数でもかまわない。また、流入口８０、ポンプ機構１３、流出口４０がそれぞれ１個でも、また、それらを組み合わせてもよい。また、上記形態では、流出路４を均等の長さとしたが、均等でなしに用途により配置してもよい。さらに、上記形態では、還流口９０が設けてあるが、不要の場合はなくてもよい。さらにまた、上記形態では、上面を塞ぐ封止シート７８、前記のパイプが連結された上板７９が別体で図示してあるが、上板７９のパイプがなく、封止シート７８に流出穴だけを開け、シール部材を介して接続するように構成してもよい。
【００６７】
［アクティブバルブの構成］
図１２および図１３はそれぞれ、本発明を適用したミキシングポンプ装置１のアクティブバルブ５、６として用いたバルブの要部を軸線方向に切断したものを斜め上方からみたときの説明図、およびこのバルブの磁力線を示す説明図である。
【００６８】
図１２および図１３に示すように、アクティブバルブ５、６は、ベース板７６の穴５７、６７ａ〜６７ｈ内にリニアアクチュエータ２０１を備えており、このリニアアクチュエータ２０１は、円筒状の固定体２０３と、この固定体２０３の内側に配置された略円柱状の可動体２０５とを有している。固定体２０３は、ボビン２３１に環状に巻回されたコイル２３３と、コイル２３３の外周面からコイル２３３の軸線方向の両側を回りこんで一方の先端部２３６ａと他方の先端部２３６ｂがコイル２３３の内周側でスリット２３７を介して軸線方向で対向する固定体側ヨーク２３５を備えている。可動体２０５は、円板状の第１の可動体側ヨーク２５１と、この第１の可動体側ヨーク２５１に対して軸線方向の両側に積層された一対の磁石２５３ａ、２５３ｂとを有している。一対の磁石２５３ａ、２５３ｂとしては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系やＳｍ−Ｃｏ系の希土類磁石、あるいは樹脂磁石を用いることがきる。また、可動体２０５において、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂの各々には、第１の可動体側ヨーク２５１とは反対側の端面に第２の可動体側ヨーク２５５ａ、２５５ｂが積層されている。
【００６９】
本形態では、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂは、いずれも軸線方向に着磁されており、第１の可動体側ヨーク２５１の方に同極を向けている。以下、本形態では、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂは各々、第１の可動体側ヨーク２５１の方にＮ極を向け、軸線方向における外側にＳ極を向けているものとして説明するが、着磁方向についてはその逆であってもよい。
【００７０】
ここで、第１の可動体側ヨーク２５１の外周面は、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂの外周面から外周側に張り出している。また、第２の可動体側ヨーク２５５ａ、２５５ｂの外周面も、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂの外周面から外周側に張り出している。
【００７１】
なお、第１の可動体側ヨーク２５１の軸線方向における両端面には凹部が形成され、これらの凹部に対して一対の磁石２５３ａ、２５３ｂが各々嵌め込まれ、接着剤などで固定されている。なお、第１の可動体側ヨーク２５１、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂ、および第２の可動体側ヨーク２５５ａ、２５５ｂの固定については、接着、圧入、あるいはそれらを併用して一体化した構成を採用すればよい。
【００７２】
また、固定体２０３の軸線方向における両側の開口部には軸受板２７１ａ、２７１ｂ（軸受部材）が固定されており、第２の可動体側ヨーク２５５ａ、２５５ｂから軸線方向の両側に突き出た支軸２５７ａ、２５７ｂは、いずれも軸受板２７１ａ、２７１ｂの穴に摺動自在に挿入されている。このようにして、可動体２０５は、軸線方向に往復移動可能な状態で固定体２０３に支持されている。この状態で、可動体２０５は、外周面が固定体２０３の内周面に所定の隙間を介して対向し、かつ、固定体側ヨーク２３５の先端部２３６ａ、２３６ｂ同士は、第１の可動体側ヨーク２５１の外周面とコイル２３３の内周面との隙間内で軸線方向に対向する状態にある。また、可動体２０５と固定体側ヨーク２３５との間には間隙が確保されている。なお、第２の可動体側ヨーク２５５ａ、２５５ｂと支軸２５７ａ、２５７ｂとの固定には、接着、圧入、あるいはそれらを併用して一体化した構成を採用すればよい。
【００７３】
このように構成したリニアアクチュエータ２０１において、図面に向かって右側では向こう側から手前側に向かってコイル２３３に電流が流れ、図面に向かって左側では手前側から向こう側にコイル３３に電流を流れる期間では、磁力線は、図１３に示すように表される。従って、可動体５は、まず、矢印Ａで示すように、ローレンツ力により軸線方向において推力を受け、移動する。これに対して、コイル２３３への通電方向を反転させると、可動体２０５は、矢印Ｂで示すように、軸線方向に沿って下降する。
【００７４】
なお、本形態のリニアアクチュエータ２０１では、可動体２０５を磁力で推進するとともに、軸線方向の一方側において、軸受板２７１ａと第２の可動体側ヨーク２５５ａとの間に、付勢部材としての円錐台形状のコイルバネ２９１を配置してある、従って、可動体２０５が下降する際には、圧縮バネを変形させながら移動し、可動体２０５が上昇する際には、圧縮バネの形状復帰力が補助して、高速で移動する。
【００７５】
このように構成したリニアアクチュエータ２０１において、本形態では、一方の支軸２５７ｂの端部には、弁室２７０（凹部６８ａ〜６８ｈ）に配置されたダイヤフラム弁２６０の中央部分が接続されている。ダイヤフラム弁２６０の外周側には、液密性と位置決めとして機能する環状肉厚部２６１が形成されており、ダイヤフラム弁２６０において、この環状肉厚部２６１を含む外周側がベース板７６と流路構成板７７との間に挟まれて液密が確保されている。
【００７６】
なお、弁体については、ダイヤフラム弁２６０に限らず、ベローズ弁、その他の弁体を用いてもよい。また、支軸２５７ａ、２５７ｂと弁体については別体のものを結合させた構成であっても、支軸２５７ａ、２５７ｂと弁体が一体に形成されている構成であってもよい。
【００７７】
以上説明したように、本形態では、可動体２０５において一対の磁石２５３ａ、２５３ｂは各々、同極を向けており、磁気的反発力が作用しているが、磁石２５３ａ、２５３ｂの間に第１の可動体側ヨーク２５１が配置されているため、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂを同極を向けた状態で固定することができる。
【００７８】
また、可動体２０５において一対の磁石２５３ａ、２５３ｂは各々、同極を第１の可動体側ヨーク２５１に向けているため、第１の可動体側ヨーク２５１からは、半径方向に強い磁束が発生する。従って、第１の可動体側ヨーク２５１とコイル２３３の周面同士を対向させておけば、可動体２０５に大きな推力を付与することができる。
【００７９】
さらに、磁石２５３ａ、２５３ｂを軸線方向で着磁すればよいので、磁石２５３ａ、２５３ｂを半径方向に着磁する場合と違って、小型化した場合でも着磁が容易であり、量産に適している。
【００８０】
しかも、本形態では、第１の可動体側ヨーク２５１の外周面が、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂの外周面から外周側に張り出しているため、固定体側ヨーク２３５を設けた場合でも、可動体２０５に対して軸線方向と垂直方向に作用する磁気吸引力を小さくできる。同様に、第２の可動体側ヨーク２５５ａ、２５５ｂの外周面が、一対の磁石２５３ａ、２５３ｂの外周面から外周側に張り出しているため、固定体側ヨーク２３５を設けた場合でも、可動体２０５に対して軸線方向と垂直方向に作用する磁気吸引力を小さくできる。従って、組み立て作業を行いやすく、かつ、可動体２０５が傾きにくいという利点がある。
【００８１】
また、本形態において、磁石２５３ａ、２５３ｂをコイル３３の外周側に配置したため、コイル２３３よりも磁石２５３ａ、２５３ｂを外側に配置した場合と比較して、磁石２５３ａ、２５３ｂが小さくてよいので、アクティブバルブ５、６を安価に構成できる。また、コイル２３３を外側に配置したので、固定側ヨークのみで磁路を閉じることができる。
【００８２】
さらに、固定体２０３において、軸線方向に開口する開口部には支軸２５７ａ、２５７ｂを軸線方向に移動可能に支持する軸受板２７１ａ、２７１ｂが保持されているため、軸受部材を別途、配置する必要がない。また、固定体２０３を基準に軸受板２７１ａ、２７１ｂを固定できるので、支軸２５７ａ、２５７ｂが傾かないという利点がある。
【００８３】
［ミキシングポンプ装置の用途］
本発明を適用したミキシングポンプ装置１は、例えば、メタノールから直接、プロトンを取り出すことにより発電を行うダイレクトメタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）に用いることができる。このようなＤＭＦＣは、起電部（セル）を有する起電装置と、メタノール水溶液を圧送する送液ポンプとを備えており、セルは、アノード集電体とアノード触媒層とを有するアノード極（燃料極）と、カソード集電体とカソード触媒層とを有するカソード極（空気極）と、アノード極とカソード極の間に配置される電解質膜とを備えている。アノード極へは、送液ポンプによってメタノール水溶液が供給され、カソード極へは、送気ポンプあるいは、ブロワーによって空気が供給される。従って、送液ポンプとして、本発明を適用したミキシングポンプ装置１を用いれば、メタノールと水、メタノールとメタノール水溶液、メタノール水溶液と水、メタノール水溶液同士を適宜、混合して、メタノール濃度を調整したメタノール水溶液をセルに供給することができる。また、ＤＭＦＣの起電部であるセルのアノード極では、メタノール酸化の活性が低く電圧ロスを伴ってしまう。また、カソード極でも電圧ロスがある。そのため、１つのセルから取り出せる出力は極めて低いので、所定の出力を得るために、ＤＭＦＣでは、複数のセルが用いられている。このような場合でも、本発明を適用したミキシングポンプ装置１を用いれば、メタノール濃度を調整したメタノール水溶液を各セルに供給することができる。
【００８４】
また、本発明を適用したミキシングポンプ装置１の用途は、燃料電池に限ったものではなく、例えば、複数の薬液を調合して複合薬を調合するためのポンプして用いることができる。さらには、冷蔵庫の製氷ポンプとして用い、製氷ブロック毎に味や色、香りが異なるシャベット液を流出路から吐出するのに用いてもよい。
【００８５】
［その他の実施の形態］
上記形態では、弁体１７としてダイヤフラム弁１７０を用いた例を中心に説明したが、弁体としてプランジャを用いたタイプのミキシングポンプ装置に本発明を適用してもよい。また、上記形態では、流出路４が複数、構成されている例であったが、流出路４が１つのミキシングポンプ装置に本発明を適用してもよい。
【００８６】
また、上記形態では、ミキシングポンプ装置に本発明を適用したが、１種類の液体を吐出する定量ポンプに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明を適用したミキシングポンプ装置の基本構成を示す概念図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、図１に示すミキシングポンプ装置の動作を示すタイミングチャート図、および弁体の位置と分解能との関係を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、ダイヤフラム弁の変形に関する説明図である。
【図４】本発明を適用したミキシングポンプ装置の基本構成を示す概念図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用したミキシングポンプ装置の斜視図およびその流路などを平面的に示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るミキシングポンプ装置を斜め上方からみたときの分解斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るミキシングポンプ装置の断面構成を示す説明図である。
【図８】本発明を適用したミキシングポンプ装置を縦に分割した状態の分解斜視図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、図８に示すミキシングポンプ装置においてポンプ室の内容積を膨張させた状態を示す説明図、およびポンプ室の内容積を収縮させた状態を示す説明図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図８に示すポンプ機構の回転体に用いたロータの斜視図、平面図、および断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図８に示すポンプ機構の回転体に用いた移動体の斜視図、平面図および断面図である。
【図１２】本発明を適用したミキシングポンプ装置のパッシブバルブ５、６として用いたバルブの要部を軸線方向に切断したものを斜め上方からみたときの説明図である。
【図１３】図１２に示すバルブの磁力線を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  ミキシングポンプ装置
２  ポンプ室
３  流入路
４  流出路
５  流入側アクティブバルブ
６  流出側アクティブバルブ
７  ポンプ装置本体
１２  ステッピングモータ
１３  ポンプ機構
１７  弁体
１０５  駆動装置
１７０  ダイヤフラム弁（弁体）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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