(57)【要約】計量ポンプは、機械的歯車を経由して徐々に減少される同期モータを具備し、モータの回転運動は、膜ポンプを駆動するストローク運動に転換される。モータに対して電子制御装置が割り当てられ、送出量に関して外部インパルスによって作動されてもよい。同時に、受け取ったインパルスのために結果として得られる公称送出量が、１回の操作サイクルでポンプが送出する量と等しいかまたはそれよりも多い場合に、ポンプの完全操作サイクルを常に通過するように、制御装置は操作される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータを備え、これの下流に回転ロータ運動を直進ストローク運動に転換するための歯車装置を備え、これによって駆動される振動ポンプを備え、電子制御装置を備えた計量ポンプであって、前記制御装置は外部インパルス発生器にしたがって前記モータを作動し、予め規定された計測量が各インパルスに割り当てられ、前記ポンプの操作サイクルの予め規定された部分を通過するために、前記ポンプが前記操作サイクルの前記予め規定された部分に送出する送出量に等しいかまたはこれよりも多い計測量に対応するインパルスの数を前記制御装置が受け取ったときのみに、前記モータが作動されるように、前記制御装置が前記モータを作動する計量ポンプ。
【請求項２】
前記制御装置は、１回の操作サイクルで前記ポンプによって送出される量に等しいかまたはこれよりも多い計測量に対応するインパルスの数を得たときに、前記ポンプの完全操作サイクルを通過するために、前記モータを作動する請求項１記載の計量ポンプ。
【請求項３】
前記制御装置は、前記受け取ったインパルスにしたがって計測量を求め、依然として送出されるべき量を決定するために既に送出された量をこれから引き、適切な場合には送出のために前記モータを作動する請求項１または２に記載の計量ポンプ。
【請求項４】
前記モータは同期モータである請求項１〜３のいずれか１項に記載の計量ポンプ。
【請求項５】
前記モータの供給電圧の電源周波数によって操作サイクルが決定される請求項１〜４のいずれか１項に記載の計量ポンプ。
【請求項６】
操作サイクルまたは部分サイクルごとに前記ポンプによって送出される量が求められ前記制御装置に保管されているため、前記ポンプの送出量がキャリブレートされてもよい請求項１〜５のいずれか１項に記載の計量ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、請求項１の導入部に特定された特徴にしたがった計量ポンプに関する。
【０００２】
計量ポンプでは、基本的に構造に２種類の区別があり、すなわち、電磁気駆動型のものと電気モータ駆動型のものとである。第１の構造型では、送出量の制御は、ストローク磁石が駆動される周波数を経由して行われ、さらに、原則としてストローク容量は機械的位置決めねじによって、すなわち、操作サイクルごとの送出量によって、変えることができる。対照的に、請求項１の導入部にしたがった種類の電気モータ駆動型の計量ポンプでは、そのような機械的ストローク調整は正式には提供されておらず、実際、技術的に比較的複雑である。これらのポンプでは、ポンプの振動運動が、クランク機構または適切なブロックガイドで歯車によって作られ、ポンプのより緻密な感触の制御が可能であるように、モータの回転運動は、普通、徐々に減少される。ステッピングモータを適用すると、このためのモータステップの間の間隔が、しかるべく変えられる。しかし、後者の構造型は、そのモータのため比較的高価であり、さらに、複雑な電子制御が必要である。
【０００３】
時間および量に関して計量ポンプによって送出されるべき流れを別の送出流れ（主要送出流れ）へ適合させるために、これらの２つの流れの間の所定の混合率を確実にするために、インパルス制御装置を設けることが普通である。このために、両方の構造の計量ポンプは、普通、外部インパルス発生器用の入力端子を有する。同時に、予め設定されるべき計測量、すなわち、計量ポンプによって送出されるべき一定の容量は、外部インパルス発生器の各インパルスに割り当てられ、これは、主要送出流れの押出量にしたがって時間的に間隔をおいてインパルスを発する。電磁式駆動装置を備えた冒頭に言及した計量ポンプでは、インパルスごとに送出されるべきこの計測量は、普通、機械的ストローク調整によって設定され、電気モータに駆動される計量ポンプでは、これは、もっぱらストローク速度を、したがって駆動モータの回転速度を、変えることによって可能である。
【０００４】
このために必要な制御装置を備えたステッピングモータおよびサーボモータ、および、制御可能な回転速度を備えた電気モータは、比較的高価である。したがって、回転速度変化のない電気モータ駆動装置を備えた計量ポンプで、簡略な構造型のこれらの計量ポンプで、外部インパルス制御の可能性なしで済ます。
【０００５】
（発明の簡単な開示）
この背景に対して、本発明の目的は、請求項１の導入部にしたがった種類の、速度制御可能ではない駆動装置で操作される計量ポンプを設計することであり、そのストローク容量は、インパルス信号による外部制御も可能であるように簡略な手段によって、変えられなくてもよい。特に、計量ポンプによって行われる送出または混合が、外部制御（インパルス制御）によって予め規定された値を決して超えないことを確実にすべきである。
【０００６】
本発明によると、この目的は、請求項１に特定された特徴によって達成される。本発明の有利な形成は、従属請求項および下記の説明に記載される。
【０００７】
本発明の基本的概念は、まず、少なくとも制御装置によって多くのインパルスが登録されたときに、予め規定された送出量がポンプによって送出され、これから結果として得られる計測量（公称送出量）が、ポンプの予め選択された最小送出量に等しいかまたはこれよりも多いようにすることである。
【０００８】
計量ポンプに位置認識が装着される限り、操作サイクルの予め規定された部分が選択されてもよく、この操作サイクルでポンプによって送出される量が規定されるため、位置認識によって、モータ位置をポンプのストローク位置へ割り当てることが可能になる。しかし、モータは、操作サイクルの一部を通過するように作動されるだけではなく、各場合に、少なくとも、完全操作サイクルを通過することが好ましい。送出量は、次いで、ポンプのストローク容量によって決定される。適用された構成要素を適切に選択することによって、モータおよび／またはポンプの位置決定を完全になくすことができるため、そのような制御装置は多大な技術的努力なしで実現することができるという利点がある。操作サイクルがひとたび完全に通過されると、いずれにせよモータ／ポンプの位置に関係なくサイクルの開始時に、完全なポンプストロークが実施され、したがって少なくとも、ポンプが完全な操作ストロークで産する量が、ほぼ送出される。たとえば、膜ポンプの場合、モータの制御が開始すると無負荷中間位置にあるそのようなポンプでは普通のことであるが、操作ストロークの前半が通過し、次いで完全に戻るストローク、操作ストロークの他方の半分が通過し、そのため、合計では、完全操作ストロークの送出量が送出される。
【０００９】
本発明による計量ポンプは、基本的に、異なる構造型の電気モータで、たとえば、直流モータでまたは非同期モータで、操作されてもよい。有利なことに、所定の交流電圧、好ましくは電源電圧を加えたりまたはこれから切断するために、モータを制御するのに電子スイッチで十分であるため、同期モータが電気モータとして適用される。同期モータは、予め規定された電源周波数が与えられると一定の速度で作動するため、これは、単に、完全操作ストロークを通過するために、予め規定された時間の間、スイッチを入れられるだけである。電気モータとポンプとの間の歯車は、通常、歯車減速装置を含むため、純粋時間制御ででさえ、位置認識が存在しない場合でも、比較的高精度の計量手順を達成する。
【００１０】
モータの回転は供給電圧の周波数によって決定されるため、特に、これを固定された時間設定にしたがって制御するのではなく、供給電圧の電源供給周波数の予め規定された数にしたがって制御することが好ましい。同時に、電源供給の周波数変動ででさえ位置認識なしで高い計量精度が達成されることを確実にすることができる。さらに、モータは、制御側の変更なしで５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの電源周波数で操作されてもよい。
【００１１】
計量の精度をさらに上げるために、キャリブレートされることができるようにポンプを装備することが有用である。同時に、１回の操作サイクルでまたは適切な場合には部分サイクルでポンプによって送出される実際の量が求められ、制御装置に保管される。
【００１２】
制御装置において、制御側に設定されることが好ましい所定の計測量（公称送出量）が、各外部インパルスに割り当てられる。制御装置内で、入ってくるインパルスおよびこれらから結果として得られる各場合の計測量が、計測量の合計が１回の操作サイクルでポンプの送出量に等しいかまたはこれよりも大きい値に達するまで、加えられる。制御装置において、この操作サイクルでポンプによって送出された量が考慮に入れられ、したがってこれを全体の計測量から引く。このようにして計測量の残りの部分はなくなることなく、量に関して計算に入れられる。逆に、制御装置において、インパルスの時間的間隔が再び大きくなったときにこの不足量を依然として送出するために、電源周波数によって制限されたモータ回転速度のためインパルスによって与えられた計測量よりも、ポンプの送出量が不足したままか否かも注意される。
【００１３】
（発明の詳細な説明）
よりよく理解するために、本発明は今後、実施例によって説明される。基本構造がたとえばドイツ特許第ＤＥ１９６　２３　５３７　Ａ１号から公知である計量ポンプは、同期モータの形態である駆動モータで駆動される。モータは減速歯車装置を駆動し、これはさらに回転運動をストローク運動に転換し、これが今度は膜ポンプを駆動する。膜ポンプは、１完全ポンプストロークで１ｍｌを送出する。ポンプの１操作サイクルは、膜ポンプがポンプチャンバ内に流体を吸引する戻りストロークと、ポンプチャンバ内に位置する流体が圧力下で放出される作業ストロークと、から構成される。歯車は機械的な正嵌合であるため、画成された部分ストロークがモータの各回転に割り当てられる。ポンプの操作サイクル（戻りストロークおよび作業ストローク）は、このようにして、力学によって予め決められたモータ回転数に対応する。５０、６０、または別の電源周波数ででさえ選択的に操作されてもよい同期モータは、モータに供給された電源供給周波数によって（すなわち、モータは電源供給に電導式に接続されていた）ポンプの操作サイクルを決定する制御装置を具備する。モータの画成された回転角度が、各電源周波数に割り当てられ、したがって、モータデータおよび公知の機械的歯車装置比のため、ポンプは完全操作サイクルを通過するように、何回電源周波数が必要であるかを苦労せずに決定することができる。したがって、完全操作サイクルを通過するときに１ｍｌの量が常に送出されるため、ポンプまたはモータ用の位置認識を必要としない。この量は、計算によって前もって求められており、制御装置に入力されている。
【００１４】
今、この計量ポンプが、変動する主要送出流れ内に混合すべきである場合、送出量の同期が必要である。このために、普通、外部主要送出流れにインパルス発生器が設けられ、これは、外部主要送出流れが所定の量に達すると常にインパルスを出力し、そのため、計量ポンプは適切な計測量を送出し、すなわち、この主要送出流れに混合する。本実施例において、インパルスごとに排出されるべき計測量は、０．３ｍｌであるべきである。
【００１５】
したがって、送出の開始時に制御装置が第１の外部インパルスを得る場合、まず、０．３ｍｌの計測量（公称送出量）が、モータ制御装置に保管される。次いで、保管内容物が１回の操作サイクルでポンプによって送出される１ｍｌの量に対応するより大きい量かどうかがチェックされてもよい。これが先の実施例のように事例とは違う場合には、計測量は、公称送出量として保管場所内に留まる。
【００１６】
次のインパルスを受け取ると、まず保管場所の計測量が０．３ｍｌだけ増加し、すぐにまた、結果として得られる０．６ｍｌの計測量が、１回の操作サイクルでポンプによって送出される１ｍｌの量よりも多いかまたは等しいかに関して比較される。これは事例ではないため、計測量は保管場所内に留まる。
【００１７】
第４のインパルスが受け取られると、保管場所の計測量は１．２ｍｌへ増加する。この量は、１回の操作サイクルでポンプによって送出される１ｍｌの量よりも多いため、電気モータは、ポンプの完全操作サイクルに対応する電源周波数の数の間、制御装置によって作動される。次いで、保管内容物が、１ｍｌの送出された量だけ減少され、そのため、０．２ｍｌの計測量が残り、これは、次のインパルスを受け取るときに考慮に入れられる。
【００１８】
このようにして、簡略に作られた送出ポンプ（同期モータおよびあまり複雑ではないモータ制御装置を備えた）でさえ、特に外部送出流れに加えるときには、比較的正確な計量を行うことができる。
【国際公開パンフレット】
2004504543.tif 000002
2004504543.tif 000003
2004504543.tif 000004
2004504543.tif 000005
2004504543.tif 000006
2004504543.tif 000007
2004504543.tif 000008
2004504543.tif 000009
2004504543.tif 000010
2004504543.tif 000011
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004504543.tif 000012
【国際調査報告】
2004504543.tif 000013
2004504543.tif 000014
2004504543.tif 000015
2004504543.tif 000016