ポンプシステム
【課題】様々な補正モードを用いて搬送流体の脈動を可及的に軽減できるようにする。
【解決手段】ポンプシステムは、少なくとも２つの周期、複数の補正モード、複数の補正度のそれぞれを組み合わせるとともに、標準モードとの周期を変えることなく搬送部材を往復動させて搬送流体を搬送するとともに、脈動率算出部によって各組合せについて脈動率を算出するとともに、最も脈動率の低い組合せを採用して搬送流体を搬送する。
【解決手段】ポンプシステムは、少なくとも２つの周期、複数の補正モード、複数の補正度のそれぞれを組み合わせるとともに、標準モードとの周期を変えることなく搬送部材を往復動させて搬送流体を搬送するとともに、脈動率算出部によって各組合せについて脈動率を算出するとともに、最も脈動率の低い組合せを採用して搬送流体を搬送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を搬送するためのポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無脈動を実現するためのポンプシステム及びその制御方法については、従来、種々の技術が提案されている。この種のポンプシステムとして、２つの同形のポンプを有し、各ポンプが、それぞれ１つのダイヤフラム、シリンダ、プランジャ、およびシリンダヘッド等を有しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このポンプシステムは、一方のポンプのプランジャと他方のポンプのプランジャとが位相がずれた状態で往復運動を行うように構成されているとともに、２つのポンプの合成吐出量が常に一定な、いわゆる無脈動ポンプシステムとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０８１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなポンプシステムは、同形の２つのポンプが用いられ、脈動が生じないように制御されて運転されるが、搬送流体の粘度や温度等の条件によっても各ポンプの脈動の度合いは異なる。このような場合には、ポンプの組み合わせや、搬送流体の条件等の種々の条件による脈動をできるだけ防止できるような多様な脈動補正が必要となる。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、様々な補正モードを用いて搬送流体の脈動を可及的に軽減できるようなポンプシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するために以下の技術的手段を講じた。
【０００８】
すなわち、本発明に係るポンプシステムは、所定周期の往復動によって搬送流体を搬送路内で搬送するための搬送部材と、この搬送部材を、搬送流体を吐出する吐出行程と、搬送流体を吸入する吸入行程とを併せて１つのサイクルとして駆動する駆動部と、搬送路内の搬送流体の流量を検出する流量信号検出部と、流量信号検出部によって測定される流量信号に基づいて搬送流体の脈動率を算出する脈動率算出部と、搬送部材の周期について第１周期、第２周期の少なくとも２つの周期を選択可能にする速度モード選択部と、搬送流体の吐出行程において、所定の加速区間、等速区間、減速区間の搬送部材を駆動する標準モードに対して、標準モードの等速区間よりも等速区間を延長するとともに、標準モードの加速区間、減速区間よりもその一方又は両方を短縮して、搬送部材を駆動する複数の補正モードを選択可能な補正方法選択部と、前記各補正モードにおいて延長される等速区間の延長幅を複数の補正度として設定して選択可能な補正度選択部と、を備え、少なくとも２つの周期、複数の補正モード、複数の補正度のそれぞれを組み合わせるとともに、標準モードとの周期を変えることなく搬送部材を往復動させて搬送流体を搬送するとともに、脈動率算出部によって各組合せについて脈動率を算出するとともに、最も脈動率の低い組合せを採用して搬送流体を搬送するように構成されてなることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、速度モード選択部による少なくとも２つの速度モード（第１周期、第２周期）、補正方法選択部による複数の補正モード、補正度選択部による複数の補正度のそれぞれを組み合わせ、各組合せで運転したときの搬送流体の脈動率を算出して比較することで、多数種類の補正をテストして最適な組合せを選択できる。これによって、搬送流体の脈動を可及的に軽減して、最適な搬送流体の搬送を実現できる。
【００１０】
また、本発明に係るポンプシステムは、前記補正方法選択部は、吐出行程の減速区間を標準モードの減速区間から短縮して等速区間を延長する第１補正モードと、吐出行程の加速区間及び減速区間を標準モードの加速区間及び減速区間から短縮して等速区間を延長する第２補正モードと、吐出行程の加速区間を標準モードの加速区間から短縮して等速区間を延長する第３補正モードとを選択可能に構成されてもよい。
【００１１】
かかる構成によれば、補正方法選択部による第１補正モードから第３補正モードの３種類の補正モードと、速度モード、補正度とを組合せ、各組合せにおける脈動率を算出して、これが最小となる組合せを選択することで、搬送流体の脈動を可及的に軽減して、最適な搬送流体の搬送を実現できる。
【００１２】
また、本発明に係るポンプシステムは、前記補正度選択部は、所定の第１補正度と、第１補正度よりも等速区間を大きく延長する第２補正度と、第２補正度よりも等速区間を大きく延長する第３補正度を選択可能に構成されてもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、補正方法選択部による第１補正度から第３補正度の３種類の補正度と、速度モード、補正方法（補正モード）とを組合せ、各組合せにおける脈動率を算出して、これが最小となる組合せを選択することで、搬送流体の脈動を可及的に軽減して、最適な搬送流体の搬送を実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、様々な補正モードを用いて搬送流体の脈動を可及的に軽減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ポンプシステムの構成図である。
【図２】高速モードにおける搬送部材の標準速度波形及び補正用速度波形である。
【図３】低速モードにおける搬送部材の標準速度波形及び補正用速度波形である。
【図４】高速モードにおけるタイムテーブルである。
【図５】低速モードにおけるタイムテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。本発明に係るポンプシステムは、図１に示すように、搬送流体を貯留するタンク１０９と、タンク１０９に接続されるとともに搬送流体を所定方向に搬送する搬送路（配管）１１０を含む送液部１００と、この搬送路１１０に接続されるとともに、所定の往復動によって搬送流体を圧送する搬送部材１０３と、搬送部材１０３を操作するための操作部２００と、搬送部材１０３を駆動する駆動部１０１と、搬送部材１０３、駆動部１０１等を操作するための操作部２００と、操作部２００とともに、搬送部材１０３と駆動部１０１を制御する制御部３００とを有する。
【００１７】
搬送路１１０は、その中途部で、搬送部材１０３と接続されている。搬送路１１０には複数（図例では２つ）の搬送部材１０３が接続されている。搬送路１１０は、その中途部に設けたポンプヘッド（ポンプ室）１０４に搬送部材１０３が接続される。これにより、搬送部材１０３はその往復動によってポンプヘッド１０４内に搬送流体を吸入し、そしてポンプヘッド１０４外に搬送流体を吐出できるように構成される。
【００１８】
搬送路１１０は、搬送部材１０３よりも下流側に、流量信号検出部１０６を有する。さらに、搬送路１１０には、流量信号検出部１０６よりも下流側に、３方電動制御弁１０７が設けられ、この３方電動制御弁１０７の下流側に圧力計１０８が設けられている。３方電動制御弁１０７には、所定の搬送流体をタンク１０９に戻すための配管１１０が接続されており、この配管１１０の中途部には、圧力計１０８及び背圧弁１１１が設けられている。
【００１９】
本実施形態において、搬送部材１０３には、プランジャ式が採用される。搬送部材１０３には、プランジャ式以外に、ピストン式、ダイヤフラム式その他の種々の方式のものが採用される。搬送部材１０３は、駆動部１０１によって所定の周期で往復動をすることで、ポンプヘッド１０４に搬送流体を吸入し、そして吸引した搬送流体を搬送路１１０の下流側に吐出する。
【００２０】
搬送路１１０において、搬送部材１０３の上流側（タンク１０９側）には、搬送流体の上流側への逆流を防止する逆止弁１０５が設けられている。また、搬送路１１０において、搬送部材１０３の下流側には、搬送部材１０３によってポンプヘッド１０４から吐出された搬送流体のポンプヘッド１０４内への逆流を防止する逆止弁１０５が設けられている。
【００２１】
駆動部１０１は、２つの搬送部材１０３のそれぞれに１つずつ設けられる。本実施形態において、駆動部１０１には、例えばリニアアクチュエータが採用される。駆動部１０１としてのリニアアクチュエータは、電流制御によって搬送部材１０３の速度と変位（位置）を制御する。駆動部１０１には、アクチュエータの変位（位置）に係る信号を検出する変位信号検出部１０２が接続される。なお、図１〜図５において、２つの駆動部１０１は、一方が♯１、他方が♯２で示される。
【００２２】
操作部２００は、ポンプシステムの運転・停止を行う運転・停止実行部２０１と、搬送部材１０３、駆動部１０１部を複数の周期で選択的に駆動できるように、その速度モードを選択可能な速度モード選択部２０２と、搬送流体の脈動を軽減するための複数の補正方法（補正モード）を選択・設定可能な補正方法選択部２０３と、補正方法選択部２０３で選択される補正方法の補正の度合い（補正度）を選択・設定可能な補正度選択部２０４と、速度モード選択部２０２の速度モード（周期）、補正方法選択部２０３の補正方法、及び補正度選択部２０４の補正度を組み合わせて、最適な脈動補正を実行するオートチューニング実行部２０５と、搬送部材１０３の有効面積を設定する有効面積設定部２０６と、搬送流体の流量を選択・設定可能な流量設定部２０７と、搬送路１１０の搬送流体の脈動率を算出する脈動率算出部２０８と、ポンプシステムを使用する使用者に対する情報や、設定項目を表示する表示部２０９と、を有する。
【００２３】
運転・停止実行部２０１は、ポンプシステムの運転、停止、待機の各モードを実行する。運転・停止実行部は、操作部２００によって自動的に各モードが制御されるように構成される。また、ポンプシステムの使用者によって各モードを操作できるように、操作部２００に運転・停止実行部２０１に連動する操作ボタンが設けられていてもよい。
【００２４】
速度モード選択部２０２は、ポンプの運転速度について、高速モード、低速モードの２種類の速度モードを選択できるように構成される。この速度モードは、搬送部材１０３、及び駆動部１０１の運転周期に関する。すなわち、搬送部材１０３、駆動部１０１は、所定の周期で運転される（搬送部材１０３と駆動部１０１の周期は同じである）が、高速モードと低速モードでは搬送部材１０３、駆動部１０１の周期が異なる。具体的には、高速モードにおける搬送部材１０３、駆動部１０１の周期は、低速モードの周期よりも小さい。
【００２５】
この点について図２、図３を参照しながら詳細に説明する。図２（ａ）は、高速モードでポンプシステムを通常運転（標準モード）したときの搬送部材１０３の速度波形を示し、図３（ａ）は、低速モードでポンプシステムを通常運転（標準モード）したときの搬送部材１０３の速度波形を示す。以下、この図２（ａ）、図３（ａ）に係る速度波形を「標準モードにおける速度波形」という。本実施形態では、標準モードとして、高速モードと低速モードの２種類の速度モードが用意されている。
【００２６】
図２、図３では、縦軸に搬送部材１０３の速度、横軸に時間がとられる。図２、図３に示すように、搬送部材１０３は、搬送流体をポンプヘッド１０４から吐出する吐出行程と、搬送流体をポンプヘッド１０４に吸入する吸入行程とを合わせて１サイクル（周期）とし、これを繰り返す。
【００２７】
高速モードと低速モードとでは、搬送部材１０３の周期が異なる。図２の高速モードでは、搬送部材１０３の周期は、１秒である（以下、高速モードにおける周期を「第１周期」という）。図３の低速モードでの周期は、高速モードの周期よりも長い２秒である（以下、低速モードにおける周期を「第２周期」という）。
【００２８】
標準モードにおける速度波形では、吐出行程は、例えば図２（ａ），図３（ａ）に示すように、搬送部材１０３を所定の加速度で移動させる加速区間と、加速区間終了後に、等速で搬送部材１０３を移動させる等速区間と、等速区間終了後に、搬送部材１０３を減速させる減速区間とを有する。
【００２９】
吐出行程における加速区間は、高速モードにおいて０．１秒（図２参照）、低速モードにおいて０．２秒（図３参照）である。また、吐出行程における等速区間は、高速モードにおいて０．４秒、低速モードにおいて０．８秒である。また、吐出行程における減速区間は、高速モードにおいて０．１秒、低速モードにおいて０．２秒である。
【００３０】
吸入行程は、ポンプヘッド１０４に負圧を生じさせて搬送流体を吸入すべく、搬送部材１０３を、吐出行程の場合とは反対の方向に移動させるものである。吸入行程は、所定の加速度で搬送部材１０３を移動させる加速区間と、加速行程終了後に、搬送部材１０３を等速で移動させる等速区間と、等速区間終了後に、所定の加速度で搬送部材１０３を減速して移動させる減速区間とを有する。
【００３１】
吸入行程における加速区間は、高速モードにおいて０．１秒、低速モードにおいて０．２秒である。また、吸入行程における等速区間は、高速モードにおいて０．２秒、低速モードにおいて０．４秒である。また、吸入行程における減速区間は、高速モードにおいて０．１秒、低速モードにおいて０．２秒である。
【００３２】
図２、図３は、２つの搬送部材１０３のうち、一方の搬送部材１０３の速度波形を実線で示し、他方の搬送部材１０３の速度波形を破線で示す。図２、図３に示すように、２つの搬送部材１０３の速度波形は同形とされるが、一方の搬送部材１０３の速度波形と、他方の搬送部材１０３の速度波形は時間軸（横軸）に対して互いにずれるように構成される。具体的には、一方の搬送部材１０３の速度波形（実線）における減速区間の開始時点と、他方の搬送部材１０３の速度波形（破線）の加速区間の開始時点とが一致するように設定されている。
【００３３】
さらに、一方の搬送部材１０３の減速区間と他方の搬送部材１０３の加速区間は一致している（図２（ａ）、図３（ａ）参照）。すなわち、一方の搬送部材１０３の減速区間と他方の搬送部材１０３の加速区間は同時に開始され、かつ、同時に終了するように設定される。同様に、一方の搬送部材１０３の加速区間と他方の搬送部材１０３の減速区間は、同時に開始され、かつ、同時に終了するように設定される。
【００３４】
補正方法選択部２０３は、第１補正モード、第２補正モード、第３補正モードの３つの補正方法（モード）を選択可能に構成される。以下、この補正方法について図２、図３を参照して説明する。
【００３５】
第１補正モードは、標準モードにおける速度波形に比べて以下の点が異なる。すなわち、第１補正モードは、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、２つの搬送部材１０３の減速区間における速度を標準モードの速度波形とは異なるように動作させる。具体的には、破線で示される搬送部材１０３の速度波形では、標準モードの速度波形に比べて等速区間が延長される（等速区間の終了時点が標準モードよりも遅くなる）。
【００３６】
しかも、等速区間終了後に、第１補正モードにおける減速区間の終了時点が、標準標準モードの減速区間の終了時点と同じになるように、この第１補正モードにおける減速区間では、標準モードの減速区間における加速度よりも大きな加速度で搬送部材１０３を減速させる。
【００３７】
第２補正モードは、第１補正モードと同様に、２つの搬送部材１０３の等速区間を標準モードの速度波形よりも延長するとともに、減速区間の終了時点が標準モードの速度波形の減速区間の終了時点と同じになるように、標準モードの速度波形の減速区間の加速度よりも大きな加速度で搬送部材１０３を移動させる。
【００３８】
これに加えて、第２補正モードでは、２つの搬送部材１０３の速度波形において、加速区間が標準モードの加速区間に比して短縮され、この加速区間における搬送部材１０３の加速度は標準モードの加速区間の加速度よりも大きくされる。しかも、等速区間の開始時点が標準モードの等速区間よりも早くなり、等速区間が延長される。
【００３９】
第３補正モードは、２つの搬送部材１０３の加速区間の加速度を標準モードの速度波形における加速区間よりも大きくして、標準モードよりも加速区間を短縮し、等速区間の開始時点（加速区間の終了時点）を早めて等速区間を延長する。
【００４０】
なお、各補正モードでは、上記のようにすることで、吐出行程において吐出される搬送流体が増量する。これに対応して、吸入行程においても同量の搬送流体を吸入できるように、標準モードの速度波形における吸入行程に比して、各補正モードの吸入行程における吸入量が増加されるように駆動部１０１を介して搬送部材１０３が移動させられる。
【００４１】
補正度選択部２０４は、第１補正度、第２補正度、第３補正度の３つの補正度を選択可能に構成される。ここで、「補正度」とは、上記の補正モードにおいて、等速区間を延長する場合の延長の度合い（延長幅、単位：［秒］）をいう。本実施形態では、第１補正度よりも第２補正度が大きくされ、第２補正度よりも第３補正度が大きくなるように設定されている。
【００４２】
例えば、高速モードの第１補正モード（図２（ｂ））において、第１補正度が適用された場合は、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒（図２（ａ）の０．１秒〜０．５秒の範囲、及び０．６秒〜１．０秒の範囲）であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．４２秒（図２（ｂ）及び図４においてｔ１１から加速区間の０．１秒を差し引いた区間、及びｔ’１１から加速区間の０．１秒を差し引いた区間（０．５２秒−０．１秒））となり、０．０２秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における減速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０８秒に短縮される。なお、図４、図５は、図２、図３に示すｔ１１〜ｔ３１、ｔ‘１１〜ｔ’３１に係る数値と補正モード、補正度との関係を示す表である。図４、図５に示す数値の単位はいずれも［秒］である。
【００４３】
高速モードの第１補正モードにおいて、第２補正度が適用された場合は、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．４４秒（図４を参照して、０．５４秒（ｔ１１,ｔ’１１）−０．１秒）となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０６秒に短縮される。
【００４４】
高速モードの第１補正モードにおいて、第３補正度が適用された場合は、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．４６秒（図４を参照して、０．５６秒（ｔ１１，ｔ’１１）−０．１秒）となり、０．０６秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．１秒から０．０４秒に短縮される。
【００４５】
高速モードの第２補正モード（図２（ｃ））において、第１補正度が適用された場合は、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．４４秒（図２（ｃ）及び図４において、ｔ２２（０．５２秒）からｔ２１（０．０８秒）を差し引いた区間、及び、ｔ’２２（０．５２秒）からｔ’２１（０．０８秒）を差し引いた区間）となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０８秒に短縮される。また、速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０８秒に短縮される。
【００４６】
高速モードの第２補正モードにおいて、第２補正度が適用された場合には、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．４８秒（０．５４秒（ｔ２２，ｔ’２２）−０．０６秒（ｔ２１，ｔ’２１））となり、０．０８秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０６秒に短縮される。また、速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０６秒に短縮される。
【００４７】
高速モードの第２補正モードにおいて、第３補正度が適用された場合には、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．５２秒（０．５６秒（ｔ２２,ｔ’２２）−０．０４秒（ｔ２１，ｔ’２１））となり、０．１２秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０４秒に短縮される。また、速度波形における吐出行程の減速区間は、０．１秒から、０．０４秒に短縮される。
【００４８】
高速モードの第３補正モード（図２（ｄ））において、第１補正度が適用された場合には、標準モードにおける吐出行程の等速区間が０．４秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．４２秒（図２（ｄ）及び図４において、標準モードの等速区間０．４秒に、標準モードの加速区間０．１秒から短縮された加速区間ｔ３１又はｔ’３１（０．０８秒）を差し引いた区間（０．０２秒）を加えた区間）となり、０．０２秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０８秒に短縮される。
【００４９】
高速モードの第３補正モードにおいて、第２補正度が適用された場合には、標準モードにおける吐出行程の等速区間が０．４秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．４４秒（図２（ｄ）及び図４を参照し、０．４秒＋（０．１秒−０．０６秒））となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０６秒に短縮される。
【００５０】
高速モードの第３補正モードにおいて、第３補正度が適用された場合には、標準モードにおける吐出行程の等速区間が０．４秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．４６秒（図２（ｄ）及び図４を参照し、０．４秒＋（０．１秒−０．０４秒））となり、０．０６秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０４秒に短縮される。
【００５１】
低速モードの第１補正モード（図３（ｂ））において第１補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒（図３（ａ）を参照し、０．２秒から１．０秒までの区間、及び１．２秒から２．０秒までの区間）であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．８４秒（図３（ｂ）、図５を参照し、ｔ１１（１．０４秒）から加速区間の０．２秒を差し引いた区間、又はｔ’１１（１．０４秒）から加速区間の０．２秒を差し引いた区間）となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１６秒に短縮される。
【００５２】
低速モードの第１補正モードにおいて第２補正度が適用された場合には、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．８８秒（図３（ｂ）及び図５を参照し、１．０８秒（ｔ１１，ｔ’１１）−０．２秒（加速区間））となり、０．０８秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１２秒に短縮される。
【００５３】
低速モードの第１補正モードにおいて第３補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．９２秒（図３（ｂ）及び図５を参照し、１．１２秒（ｔ１１,ｔ’１１）−０．２秒（加速区間））となり、０．１２秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．０８秒に短縮される。
【００５４】
低速モードの第２補正モードにおいて第１補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒（図３（ａ））であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．８８秒（図３（ｃ）及び図５を参照し、ｔ２２の区間（１．０４秒）からｔ２１の区間（０．１６秒）を差し引いた区間、及びｔ’２２の区間（１．０４秒）からｔ’２１の区間（０．１６秒）を差し引いた区間）となり、０．０８秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードにおける加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１６秒に短縮される。さらに、第２補正モードにおける減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１６秒に短縮される。
【００５５】
低速モードの第２補正モードにおいて第２補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．９６秒（図３（ｃ）、図５を参照し、１．０８秒（ｔ２２，ｔ’２２）−０．１２秒（ｔ２１,ｔ’２１））となり、０．１６秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードにおける加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１２秒に短縮される。さらに、第２補正モードにおける減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１２秒に短縮される。
【００５６】
低速モードの第２補正モードにおいて第３補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が１．０４秒（図３（ｃ）及び図５を参照し、１．１２秒（ｔ２２，ｔ’２２）−０．０８秒（ｔ２１,ｔ’２１））となり、０．２４秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードにおける加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．０８秒に短縮される。さらに、第２補正モードにおける減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．０８秒に短縮される。
【００５７】
低速モードの第３補正モードにおいて第１補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒（図３（ａ）参照）であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．８４秒（図３（ｄ）及び図５を参照し、標準モードにおける等速区間の０．８秒に、標準モードにおける加速区間の０．２秒から短縮された加速区間ｔ３１又はｔ’３１の区間である０．１６秒を差し引いた区間の０．０４秒を加えた区間）となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１６秒に短縮される。
【００５８】
低速モードの第３補正モードにおいて第２補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．８８秒（図３（ｄ）及び図５を参照し、０．８秒＋（０．２秒−０．１２秒（ｔ３１，ｔ’３１）））となり、０．０８秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１２秒に短縮される。
【００５９】
低速モードの第３補正モードにおいて第３補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．９２秒（図３（ｄ）及び図５を参照し、０．８秒＋（０．２秒−０．０８秒（ｔ３１,ｔ’３１）））となり、０．１２秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．０８秒に短縮される。
【００６０】
オートチューニング実行部２０５は、高速モード、低速モードの速度モード、補正モード、補正度をそれぞれ組み合わせてポンプシステムの運転を実行するためのものである。有効面積設定部２０６は、搬送部材１０３が搬送流体を搬送するために有効な面積を設定するためのものである。流量設定部２０７は、搬送路１１０の搬送流体の流量を選択・設定できるように構成される。
【００６１】
脈動率算出部２０８は、流量信号検出部１０６から送信される流量信号に基づいて、搬送流体の脈動率を算出する。
【００６２】
この脈動率（Ｘ）は、以下の式により算出される。
Ｘ＝１／２×｛（Ｑｍａｘ−Ｑｍｉｎ）／Ｑａｖｅ｝×１００［±％］
【００６３】
ここで、Ｑｍａｘは、所定時間内における搬送流体の流量の最大値であり、Ｑｍｉｎは、同じ所定時間内における搬送流体の流量の最小値である。また、Ｑａｖｅは、同じ所定時間内における搬送流体の平均流量である。
【００６４】
表示部２０９は、搬送流体の種類、流量、速度モード、補正方法（補正モード）、補正度、搬送部材１０３の有効面積、脈動率その他の種々の情報を表示できるように構成される。表示部２０９は、タッチパネル方式であってもよく、この表示部２０９を介して所定の数値を入力できるようになっていてもよい。
【００６５】
制御部３００は、設定値演算部３０１と、目標変位テーブル３０２と、変位フィードバック信号処理部３０３と、運転制御部３０４と、電流制御部３０５と、駆動制御部３０６を有する。制御部３００には、２つの搬送部材１０３、２つの駆動部１０１に対応して、２つの目標変位テーブル３０２、２つの変位フィードバック信号処理部３０３、２つの運転制御部３０４、２つの電流制御部３０５、及び２つの駆動制御部３０６が設けられる。
【００６６】
設定値演算部３０１は、操作部２００で設定された設定信号を受信し、これに基づいて所定の演算を行い、演算結果に係る信号を目標変位テーブル３０２に送信する。これにより、搬送部材１０３の所定の速度波形が設定される。目標変位テーブル３０２は、設定値演算部３０１からの送信された信号を変位テーブルに書き込み、同時にそのデータファイルを作成保存する。変位フィードバック信号処理部３０３は、変位信号検出部１０２からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００６７】
運転制御部３０４は、操作部２００によって設定・選択された運転モードの制御、および目標変位テーブル３０２の信号と、変位フィードバック信号処理部３０３で検知される信号との比較演算処理を行う。電流制御部３０５は、駆動部１０１を制御するために駆動制御部３０６に送る電流量を制御する。駆動制御部３０６は、電流制御部３０５から送られる電流を駆動部１０１に送るタイミングを制御することで、駆動部１０１を所定の周期で駆動する。
【００６８】
上記構成のポンプシステムにおいて、オートチューニング実行部は、速度モード選択部の速度モード（高速モード又は低速モード）、補正方法選択部の補正モード（第１補正モード〜第３補正モード）、補正度選択部（第１補正度〜第３補正度）のそれぞれを順次組合せ、全ての補正の組合せについて搬送流体を所定時間だけテスト搬送する（例えば、高速モードと第１補正モードと第１補正度の組合せ、高速モードと第１補正モードと第２補正度の組合せ、…）。このとき、各補正の組み合わせにおける第１周期、第２周期は、標準モードの場合と、補正が適用された場合とで変化しない。すなわち、第１周期において、各補正モード、各補正度が適用されたとしても、その周期は１秒で変わらず、第２周期において、各補正モード、各補正度が適用されたとしても、その周期は２秒で変わらない。
【００６９】
脈動率算出部は、上記の全ての補正の組合せについて、搬送流体の脈動率を算出する。オートチューニング実行部は、全ての補正の組合せについての脈動率について比較をし、最も脈動率の低い補正の組合せを特定する。これによって特定された補正の組合せを用いて、オートチューニング実行部は、搬送流体の搬送を実行するように運転制御部３０４に制御信号を送信する。
【００７０】
これによって、ポンプシステムは、搬送流体の粘度、圧力、温度の種々の条件による脈動を可及的に低減し、搬送流体の最適な無脈動搬送を実現できるようになる。
【００７１】
なお、本発明は上記の実施形態に限らず、発明思想を逸脱しない範囲において適宜変更・変形が可能である。
【００７２】
例えば、上記の実施形態では、速度モードの高速モードの周期を１秒とし、低速モードの周期を２秒とした例を示したが、これに限らず、周期は、搬送流体に応じて適宜選択できる。また、上記の実施形態では、高速モードと低速モードの２種類の速度モードを選択可能なポンプシステムを例示したが、これに限らず、３種類以上（少なくとも２種類以上）の速度モードを選択可能に構成してもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、補正度について、第１補正度、第２補正度、第３補正度の３種類の補正度を選択できるポンプシステムを例示したが、これに限らず、２種類、又は４種類以上の補正度を選択可能に構成してもよい。
【００７４】
また、上記の実施形態では、搬送路１１０を流れる搬送流体の流量信号に基づいて脈動率を算出する例を示したが、これに限らず、搬送流体の圧力に基づいて脈動率を算出することも可能である。
【００７５】
また、吐出工程及び吸入工程における加速区間、等速区間、減速区間は、上記の実施形態で例示した数値に限らず、第１周期、第２周期の大きさに応じて適宜変更可能である。
【００７６】
また、上記の実施形態では、第１補正度よりも第２補正度が大きく、第２補正度よりも第３補正度が大きくされた例を示したが、これに限らず、第１補正度よりも第２補正度を小さくし、第２補正度よりも第３補正度を小さくする等の他、第１補正度〜第３補正度を適宜変更できる。
【符号の説明】
【００７７】
１００…送液部、１０１…駆動部、１０２…変位信号検出部、１０３…搬送部材、１０４…ポンプヘッド、１０５…逆止弁、１０６…流量信号検出部、１０７…３方電動制御弁、１０８…圧力計、１０９…タンク、１１０…搬送路、１１１…背圧弁、２００…操作部、２０１…運転・停止実行部、２０２…速度モード選択部、２０３…補正方法選択部、２０４…補正度選択部、２０５…オートチューニング実行部、２０６…有効面積設定部、２０７…流量設定部、２０８…脈動率算出部、２０９…表示部、３００…制御部、３０１…設定値演算部、３０２…目標変位テーブル、３０３…変位フィードバック信号処理部、３０４…運転制御部、３０５…電流制御部、３０６…駆動制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を搬送するためのポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無脈動を実現するためのポンプシステム及びその制御方法については、従来、種々の技術が提案されている。この種のポンプシステムとして、２つの同形のポンプを有し、各ポンプが、それぞれ１つのダイヤフラム、シリンダ、プランジャ、およびシリンダヘッド等を有しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このポンプシステムは、一方のポンプのプランジャと他方のポンプのプランジャとが位相がずれた状態で往復運動を行うように構成されているとともに、２つのポンプの合成吐出量が常に一定な、いわゆる無脈動ポンプシステムとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０８１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなポンプシステムは、同形の２つのポンプが用いられ、脈動が生じないように制御されて運転されるが、搬送流体の粘度や温度等の条件によっても各ポンプの脈動の度合いは異なる。このような場合には、ポンプの組み合わせや、搬送流体の条件等の種々の条件による脈動をできるだけ防止できるような多様な脈動補正が必要となる。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、様々な補正モードを用いて搬送流体の脈動を可及的に軽減できるようなポンプシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するために以下の技術的手段を講じた。
【０００８】
すなわち、本発明に係るポンプシステムは、所定周期の往復動によって搬送流体を搬送路内で搬送するための搬送部材と、この搬送部材を、搬送流体を吐出する吐出行程と、搬送流体を吸入する吸入行程とを併せて１つのサイクルとして駆動する駆動部と、搬送路内の搬送流体の流量を検出する流量信号検出部と、流量信号検出部によって測定される流量信号に基づいて搬送流体の脈動率を算出する脈動率算出部と、搬送部材の周期について第１周期、第２周期の少なくとも２つの周期を選択可能にする速度モード選択部と、搬送流体の吐出行程において、所定の加速区間、等速区間、減速区間の搬送部材を駆動する標準モードに対して、標準モードの等速区間よりも等速区間を延長するとともに、標準モードの加速区間、減速区間よりもその一方又は両方を短縮して、搬送部材を駆動する複数の補正モードを選択可能な補正方法選択部と、前記各補正モードにおいて延長される等速区間の延長幅を複数の補正度として設定して選択可能な補正度選択部と、を備え、少なくとも２つの周期、複数の補正モード、複数の補正度のそれぞれを組み合わせるとともに、標準モードとの周期を変えることなく搬送部材を往復動させて搬送流体を搬送するとともに、脈動率算出部によって各組合せについて脈動率を算出するとともに、最も脈動率の低い組合せを採用して搬送流体を搬送するように構成されてなることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、速度モード選択部による少なくとも２つの速度モード（第１周期、第２周期）、補正方法選択部による複数の補正モード、補正度選択部による複数の補正度のそれぞれを組み合わせ、各組合せで運転したときの搬送流体の脈動率を算出して比較することで、多数種類の補正をテストして最適な組合せを選択できる。これによって、搬送流体の脈動を可及的に軽減して、最適な搬送流体の搬送を実現できる。
【００１０】
また、本発明に係るポンプシステムは、前記補正方法選択部は、吐出行程の減速区間を標準モードの減速区間から短縮して等速区間を延長する第１補正モードと、吐出行程の加速区間及び減速区間を標準モードの加速区間及び減速区間から短縮して等速区間を延長する第２補正モードと、吐出行程の加速区間を標準モードの加速区間から短縮して等速区間を延長する第３補正モードとを選択可能に構成されてもよい。
【００１１】
かかる構成によれば、補正方法選択部による第１補正モードから第３補正モードの３種類の補正モードと、速度モード、補正度とを組合せ、各組合せにおける脈動率を算出して、これが最小となる組合せを選択することで、搬送流体の脈動を可及的に軽減して、最適な搬送流体の搬送を実現できる。
【００１２】
また、本発明に係るポンプシステムは、前記補正度選択部は、所定の第１補正度と、第１補正度よりも等速区間を大きく延長する第２補正度と、第２補正度よりも等速区間を大きく延長する第３補正度を選択可能に構成されてもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、補正方法選択部による第１補正度から第３補正度の３種類の補正度と、速度モード、補正方法（補正モード）とを組合せ、各組合せにおける脈動率を算出して、これが最小となる組合せを選択することで、搬送流体の脈動を可及的に軽減して、最適な搬送流体の搬送を実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、様々な補正モードを用いて搬送流体の脈動を可及的に軽減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ポンプシステムの構成図である。
【図２】高速モードにおける搬送部材の標準速度波形及び補正用速度波形である。
【図３】低速モードにおける搬送部材の標準速度波形及び補正用速度波形である。
【図４】高速モードにおけるタイムテーブルである。
【図５】低速モードにおけるタイムテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。本発明に係るポンプシステムは、図１に示すように、搬送流体を貯留するタンク１０９と、タンク１０９に接続されるとともに搬送流体を所定方向に搬送する搬送路（配管）１１０を含む送液部１００と、この搬送路１１０に接続されるとともに、所定の往復動によって搬送流体を圧送する搬送部材１０３と、搬送部材１０３を操作するための操作部２００と、搬送部材１０３を駆動する駆動部１０１と、搬送部材１０３、駆動部１０１等を操作するための操作部２００と、操作部２００とともに、搬送部材１０３と駆動部１０１を制御する制御部３００とを有する。
【００１７】
搬送路１１０は、その中途部で、搬送部材１０３と接続されている。搬送路１１０には複数（図例では２つ）の搬送部材１０３が接続されている。搬送路１１０は、その中途部に設けたポンプヘッド（ポンプ室）１０４に搬送部材１０３が接続される。これにより、搬送部材１０３はその往復動によってポンプヘッド１０４内に搬送流体を吸入し、そしてポンプヘッド１０４外に搬送流体を吐出できるように構成される。
【００１８】
搬送路１１０は、搬送部材１０３よりも下流側に、流量信号検出部１０６を有する。さらに、搬送路１１０には、流量信号検出部１０６よりも下流側に、３方電動制御弁１０７が設けられ、この３方電動制御弁１０７の下流側に圧力計１０８が設けられている。３方電動制御弁１０７には、所定の搬送流体をタンク１０９に戻すための配管１１０が接続されており、この配管１１０の中途部には、圧力計１０８及び背圧弁１１１が設けられている。
【００１９】
本実施形態において、搬送部材１０３には、プランジャ式が採用される。搬送部材１０３には、プランジャ式以外に、ピストン式、ダイヤフラム式その他の種々の方式のものが採用される。搬送部材１０３は、駆動部１０１によって所定の周期で往復動をすることで、ポンプヘッド１０４に搬送流体を吸入し、そして吸引した搬送流体を搬送路１１０の下流側に吐出する。
【００２０】
搬送路１１０において、搬送部材１０３の上流側（タンク１０９側）には、搬送流体の上流側への逆流を防止する逆止弁１０５が設けられている。また、搬送路１１０において、搬送部材１０３の下流側には、搬送部材１０３によってポンプヘッド１０４から吐出された搬送流体のポンプヘッド１０４内への逆流を防止する逆止弁１０５が設けられている。
【００２１】
駆動部１０１は、２つの搬送部材１０３のそれぞれに１つずつ設けられる。本実施形態において、駆動部１０１には、例えばリニアアクチュエータが採用される。駆動部１０１としてのリニアアクチュエータは、電流制御によって搬送部材１０３の速度と変位（位置）を制御する。駆動部１０１には、アクチュエータの変位（位置）に係る信号を検出する変位信号検出部１０２が接続される。なお、図１〜図５において、２つの駆動部１０１は、一方が♯１、他方が♯２で示される。
【００２２】
操作部２００は、ポンプシステムの運転・停止を行う運転・停止実行部２０１と、搬送部材１０３、駆動部１０１部を複数の周期で選択的に駆動できるように、その速度モードを選択可能な速度モード選択部２０２と、搬送流体の脈動を軽減するための複数の補正方法（補正モード）を選択・設定可能な補正方法選択部２０３と、補正方法選択部２０３で選択される補正方法の補正の度合い（補正度）を選択・設定可能な補正度選択部２０４と、速度モード選択部２０２の速度モード（周期）、補正方法選択部２０３の補正方法、及び補正度選択部２０４の補正度を組み合わせて、最適な脈動補正を実行するオートチューニング実行部２０５と、搬送部材１０３の有効面積を設定する有効面積設定部２０６と、搬送流体の流量を選択・設定可能な流量設定部２０７と、搬送路１１０の搬送流体の脈動率を算出する脈動率算出部２０８と、ポンプシステムを使用する使用者に対する情報や、設定項目を表示する表示部２０９と、を有する。
【００２３】
運転・停止実行部２０１は、ポンプシステムの運転、停止、待機の各モードを実行する。運転・停止実行部は、操作部２００によって自動的に各モードが制御されるように構成される。また、ポンプシステムの使用者によって各モードを操作できるように、操作部２００に運転・停止実行部２０１に連動する操作ボタンが設けられていてもよい。
【００２４】
速度モード選択部２０２は、ポンプの運転速度について、高速モード、低速モードの２種類の速度モードを選択できるように構成される。この速度モードは、搬送部材１０３、及び駆動部１０１の運転周期に関する。すなわち、搬送部材１０３、駆動部１０１は、所定の周期で運転される（搬送部材１０３と駆動部１０１の周期は同じである）が、高速モードと低速モードでは搬送部材１０３、駆動部１０１の周期が異なる。具体的には、高速モードにおける搬送部材１０３、駆動部１０１の周期は、低速モードの周期よりも小さい。
【００２５】
この点について図２、図３を参照しながら詳細に説明する。図２（ａ）は、高速モードでポンプシステムを通常運転（標準モード）したときの搬送部材１０３の速度波形を示し、図３（ａ）は、低速モードでポンプシステムを通常運転（標準モード）したときの搬送部材１０３の速度波形を示す。以下、この図２（ａ）、図３（ａ）に係る速度波形を「標準モードにおける速度波形」という。本実施形態では、標準モードとして、高速モードと低速モードの２種類の速度モードが用意されている。
【００２６】
図２、図３では、縦軸に搬送部材１０３の速度、横軸に時間がとられる。図２、図３に示すように、搬送部材１０３は、搬送流体をポンプヘッド１０４から吐出する吐出行程と、搬送流体をポンプヘッド１０４に吸入する吸入行程とを合わせて１サイクル（周期）とし、これを繰り返す。
【００２７】
高速モードと低速モードとでは、搬送部材１０３の周期が異なる。図２の高速モードでは、搬送部材１０３の周期は、１秒である（以下、高速モードにおける周期を「第１周期」という）。図３の低速モードでの周期は、高速モードの周期よりも長い２秒である（以下、低速モードにおける周期を「第２周期」という）。
【００２８】
標準モードにおける速度波形では、吐出行程は、例えば図２（ａ），図３（ａ）に示すように、搬送部材１０３を所定の加速度で移動させる加速区間と、加速区間終了後に、等速で搬送部材１０３を移動させる等速区間と、等速区間終了後に、搬送部材１０３を減速させる減速区間とを有する。
【００２９】
吐出行程における加速区間は、高速モードにおいて０．１秒（図２参照）、低速モードにおいて０．２秒（図３参照）である。また、吐出行程における等速区間は、高速モードにおいて０．４秒、低速モードにおいて０．８秒である。また、吐出行程における減速区間は、高速モードにおいて０．１秒、低速モードにおいて０．２秒である。
【００３０】
吸入行程は、ポンプヘッド１０４に負圧を生じさせて搬送流体を吸入すべく、搬送部材１０３を、吐出行程の場合とは反対の方向に移動させるものである。吸入行程は、所定の加速度で搬送部材１０３を移動させる加速区間と、加速行程終了後に、搬送部材１０３を等速で移動させる等速区間と、等速区間終了後に、所定の加速度で搬送部材１０３を減速して移動させる減速区間とを有する。
【００３１】
吸入行程における加速区間は、高速モードにおいて０．１秒、低速モードにおいて０．２秒である。また、吸入行程における等速区間は、高速モードにおいて０．２秒、低速モードにおいて０．４秒である。また、吸入行程における減速区間は、高速モードにおいて０．１秒、低速モードにおいて０．２秒である。
【００３２】
図２、図３は、２つの搬送部材１０３のうち、一方の搬送部材１０３の速度波形を実線で示し、他方の搬送部材１０３の速度波形を破線で示す。図２、図３に示すように、２つの搬送部材１０３の速度波形は同形とされるが、一方の搬送部材１０３の速度波形と、他方の搬送部材１０３の速度波形は時間軸（横軸）に対して互いにずれるように構成される。具体的には、一方の搬送部材１０３の速度波形（実線）における減速区間の開始時点と、他方の搬送部材１０３の速度波形（破線）の加速区間の開始時点とが一致するように設定されている。
【００３３】
さらに、一方の搬送部材１０３の減速区間と他方の搬送部材１０３の加速区間は一致している（図２（ａ）、図３（ａ）参照）。すなわち、一方の搬送部材１０３の減速区間と他方の搬送部材１０３の加速区間は同時に開始され、かつ、同時に終了するように設定される。同様に、一方の搬送部材１０３の加速区間と他方の搬送部材１０３の減速区間は、同時に開始され、かつ、同時に終了するように設定される。
【００３４】
補正方法選択部２０３は、第１補正モード、第２補正モード、第３補正モードの３つの補正方法（モード）を選択可能に構成される。以下、この補正方法について図２、図３を参照して説明する。
【００３５】
第１補正モードは、標準モードにおける速度波形に比べて以下の点が異なる。すなわち、第１補正モードは、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、２つの搬送部材１０３の減速区間における速度を標準モードの速度波形とは異なるように動作させる。具体的には、破線で示される搬送部材１０３の速度波形では、標準モードの速度波形に比べて等速区間が延長される（等速区間の終了時点が標準モードよりも遅くなる）。
【００３６】
しかも、等速区間終了後に、第１補正モードにおける減速区間の終了時点が、標準標準モードの減速区間の終了時点と同じになるように、この第１補正モードにおける減速区間では、標準モードの減速区間における加速度よりも大きな加速度で搬送部材１０３を減速させる。
【００３７】
第２補正モードは、第１補正モードと同様に、２つの搬送部材１０３の等速区間を標準モードの速度波形よりも延長するとともに、減速区間の終了時点が標準モードの速度波形の減速区間の終了時点と同じになるように、標準モードの速度波形の減速区間の加速度よりも大きな加速度で搬送部材１０３を移動させる。
【００３８】
これに加えて、第２補正モードでは、２つの搬送部材１０３の速度波形において、加速区間が標準モードの加速区間に比して短縮され、この加速区間における搬送部材１０３の加速度は標準モードの加速区間の加速度よりも大きくされる。しかも、等速区間の開始時点が標準モードの等速区間よりも早くなり、等速区間が延長される。
【００３９】
第３補正モードは、２つの搬送部材１０３の加速区間の加速度を標準モードの速度波形における加速区間よりも大きくして、標準モードよりも加速区間を短縮し、等速区間の開始時点（加速区間の終了時点）を早めて等速区間を延長する。
【００４０】
なお、各補正モードでは、上記のようにすることで、吐出行程において吐出される搬送流体が増量する。これに対応して、吸入行程においても同量の搬送流体を吸入できるように、標準モードの速度波形における吸入行程に比して、各補正モードの吸入行程における吸入量が増加されるように駆動部１０１を介して搬送部材１０３が移動させられる。
【００４１】
補正度選択部２０４は、第１補正度、第２補正度、第３補正度の３つの補正度を選択可能に構成される。ここで、「補正度」とは、上記の補正モードにおいて、等速区間を延長する場合の延長の度合い（延長幅、単位：［秒］）をいう。本実施形態では、第１補正度よりも第２補正度が大きくされ、第２補正度よりも第３補正度が大きくなるように設定されている。
【００４２】
例えば、高速モードの第１補正モード（図２（ｂ））において、第１補正度が適用された場合は、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒（図２（ａ）の０．１秒〜０．５秒の範囲、及び０．６秒〜１．０秒の範囲）であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．４２秒（図２（ｂ）及び図４においてｔ１１から加速区間の０．１秒を差し引いた区間、及びｔ’１１から加速区間の０．１秒を差し引いた区間（０．５２秒−０．１秒））となり、０．０２秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における減速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０８秒に短縮される。なお、図４、図５は、図２、図３に示すｔ１１〜ｔ３１、ｔ‘１１〜ｔ’３１に係る数値と補正モード、補正度との関係を示す表である。図４、図５に示す数値の単位はいずれも［秒］である。
【００４３】
高速モードの第１補正モードにおいて、第２補正度が適用された場合は、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．４４秒（図４を参照して、０．５４秒（ｔ１１,ｔ’１１）−０．１秒）となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０６秒に短縮される。
【００４４】
高速モードの第１補正モードにおいて、第３補正度が適用された場合は、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．４６秒（図４を参照して、０．５６秒（ｔ１１，ｔ’１１）−０．１秒）となり、０．０６秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．１秒から０．０４秒に短縮される。
【００４５】
高速モードの第２補正モード（図２（ｃ））において、第１補正度が適用された場合は、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．４４秒（図２（ｃ）及び図４において、ｔ２２（０．５２秒）からｔ２１（０．０８秒）を差し引いた区間、及び、ｔ’２２（０．５２秒）からｔ’２１（０．０８秒）を差し引いた区間）となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０８秒に短縮される。また、速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０８秒に短縮される。
【００４６】
高速モードの第２補正モードにおいて、第２補正度が適用された場合には、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．４８秒（０．５４秒（ｔ２２，ｔ’２２）−０．０６秒（ｔ２１，ｔ’２１））となり、０．０８秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０６秒に短縮される。また、速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０６秒に短縮される。
【００４７】
高速モードの第２補正モードにおいて、第３補正度が適用された場合には、標準モードの吐出行程における等速区間が０．４秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．５２秒（０．５６秒（ｔ２２,ｔ’２２）−０．０４秒（ｔ２１，ｔ’２１））となり、０．１２秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０４秒に短縮される。また、速度波形における吐出行程の減速区間は、０．１秒から、０．０４秒に短縮される。
【００４８】
高速モードの第３補正モード（図２（ｄ））において、第１補正度が適用された場合には、標準モードにおける吐出行程の等速区間が０．４秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．４２秒（図２（ｄ）及び図４において、標準モードの等速区間０．４秒に、標準モードの加速区間０．１秒から短縮された加速区間ｔ３１又はｔ’３１（０．０８秒）を差し引いた区間（０．０２秒）を加えた区間）となり、０．０２秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０８秒に短縮される。
【００４９】
高速モードの第３補正モードにおいて、第２補正度が適用された場合には、標準モードにおける吐出行程の等速区間が０．４秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．４４秒（図２（ｄ）及び図４を参照し、０．４秒＋（０．１秒−０．０６秒））となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０６秒に短縮される。
【００５０】
高速モードの第３補正モードにおいて、第３補正度が適用された場合には、標準モードにおける吐出行程の等速区間が０．４秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．４６秒（図２（ｄ）及び図４を参照し、０．４秒＋（０．１秒−０．０４秒））となり、０．０６秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの速度波形における吐出行程の加速区間は、標準モードの０．１秒から、０．０４秒に短縮される。
【００５１】
低速モードの第１補正モード（図３（ｂ））において第１補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒（図３（ａ）を参照し、０．２秒から１．０秒までの区間、及び１．２秒から２．０秒までの区間）であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．８４秒（図３（ｂ）、図５を参照し、ｔ１１（１．０４秒）から加速区間の０．２秒を差し引いた区間、又はｔ’１１（１．０４秒）から加速区間の０．２秒を差し引いた区間）となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１６秒に短縮される。
【００５２】
低速モードの第１補正モードにおいて第２補正度が適用された場合には、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．８８秒（図３（ｂ）及び図５を参照し、１．０８秒（ｔ１１，ｔ’１１）−０．２秒（加速区間））となり、０．０８秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における吐出行程の減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１２秒に短縮される。
【００５３】
低速モードの第１補正モードにおいて第３補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第１補正モードの等速区間が０．９２秒（図３（ｂ）及び図５を参照し、１．１２秒（ｔ１１,ｔ’１１）−０．２秒（加速区間））となり、０．１２秒の延長がなされる。この場合、第１補正モードの速度波形における減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．０８秒に短縮される。
【００５４】
低速モードの第２補正モードにおいて第１補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒（図３（ａ））であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．８８秒（図３（ｃ）及び図５を参照し、ｔ２２の区間（１．０４秒）からｔ２１の区間（０．１６秒）を差し引いた区間、及びｔ’２２の区間（１．０４秒）からｔ’２１の区間（０．１６秒）を差し引いた区間）となり、０．０８秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードにおける加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１６秒に短縮される。さらに、第２補正モードにおける減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１６秒に短縮される。
【００５５】
低速モードの第２補正モードにおいて第２補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が０．９６秒（図３（ｃ）、図５を参照し、１．０８秒（ｔ２２，ｔ’２２）−０．１２秒（ｔ２１,ｔ’２１））となり、０．１６秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードにおける加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１２秒に短縮される。さらに、第２補正モードにおける減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１２秒に短縮される。
【００５６】
低速モードの第２補正モードにおいて第３補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第２補正モードの等速区間が１．０４秒（図３（ｃ）及び図５を参照し、１．１２秒（ｔ２２，ｔ’２２）−０．０８秒（ｔ２１,ｔ’２１））となり、０．２４秒の延長がなされる。この場合、第２補正モードにおける加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．０８秒に短縮される。さらに、第２補正モードにおける減速区間は、標準モードの０．２秒から、０．０８秒に短縮される。
【００５７】
低速モードの第３補正モードにおいて第１補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒（図３（ａ）参照）であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．８４秒（図３（ｄ）及び図５を参照し、標準モードにおける等速区間の０．８秒に、標準モードにおける加速区間の０．２秒から短縮された加速区間ｔ３１又はｔ’３１の区間である０．１６秒を差し引いた区間の０．０４秒を加えた区間）となり、０．０４秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１６秒に短縮される。
【００５８】
低速モードの第３補正モードにおいて第２補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．８８秒（図３（ｄ）及び図５を参照し、０．８秒＋（０．２秒−０．１２秒（ｔ３１，ｔ’３１）））となり、０．０８秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．１２秒に短縮される。
【００５９】
低速モードの第３補正モードにおいて第３補正度が適用された場合は、標準モードの等速区間が０．８秒であるのに対して、第３補正モードの等速区間が０．９２秒（図３（ｄ）及び図５を参照し、０．８秒＋（０．２秒−０．０８秒（ｔ３１,ｔ’３１）））となり、０．１２秒の延長がなされる。この場合、第３補正モードの加速区間は、標準モードの０．２秒から、０．０８秒に短縮される。
【００６０】
オートチューニング実行部２０５は、高速モード、低速モードの速度モード、補正モード、補正度をそれぞれ組み合わせてポンプシステムの運転を実行するためのものである。有効面積設定部２０６は、搬送部材１０３が搬送流体を搬送するために有効な面積を設定するためのものである。流量設定部２０７は、搬送路１１０の搬送流体の流量を選択・設定できるように構成される。
【００６１】
脈動率算出部２０８は、流量信号検出部１０６から送信される流量信号に基づいて、搬送流体の脈動率を算出する。
【００６２】
この脈動率（Ｘ）は、以下の式により算出される。
Ｘ＝１／２×｛（Ｑｍａｘ−Ｑｍｉｎ）／Ｑａｖｅ｝×１００［±％］
【００６３】
ここで、Ｑｍａｘは、所定時間内における搬送流体の流量の最大値であり、Ｑｍｉｎは、同じ所定時間内における搬送流体の流量の最小値である。また、Ｑａｖｅは、同じ所定時間内における搬送流体の平均流量である。
【００６４】
表示部２０９は、搬送流体の種類、流量、速度モード、補正方法（補正モード）、補正度、搬送部材１０３の有効面積、脈動率その他の種々の情報を表示できるように構成される。表示部２０９は、タッチパネル方式であってもよく、この表示部２０９を介して所定の数値を入力できるようになっていてもよい。
【００６５】
制御部３００は、設定値演算部３０１と、目標変位テーブル３０２と、変位フィードバック信号処理部３０３と、運転制御部３０４と、電流制御部３０５と、駆動制御部３０６を有する。制御部３００には、２つの搬送部材１０３、２つの駆動部１０１に対応して、２つの目標変位テーブル３０２、２つの変位フィードバック信号処理部３０３、２つの運転制御部３０４、２つの電流制御部３０５、及び２つの駆動制御部３０６が設けられる。
【００６６】
設定値演算部３０１は、操作部２００で設定された設定信号を受信し、これに基づいて所定の演算を行い、演算結果に係る信号を目標変位テーブル３０２に送信する。これにより、搬送部材１０３の所定の速度波形が設定される。目標変位テーブル３０２は、設定値演算部３０１からの送信された信号を変位テーブルに書き込み、同時にそのデータファイルを作成保存する。変位フィードバック信号処理部３０３は、変位信号検出部１０２からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００６７】
運転制御部３０４は、操作部２００によって設定・選択された運転モードの制御、および目標変位テーブル３０２の信号と、変位フィードバック信号処理部３０３で検知される信号との比較演算処理を行う。電流制御部３０５は、駆動部１０１を制御するために駆動制御部３０６に送る電流量を制御する。駆動制御部３０６は、電流制御部３０５から送られる電流を駆動部１０１に送るタイミングを制御することで、駆動部１０１を所定の周期で駆動する。
【００６８】
上記構成のポンプシステムにおいて、オートチューニング実行部は、速度モード選択部の速度モード（高速モード又は低速モード）、補正方法選択部の補正モード（第１補正モード〜第３補正モード）、補正度選択部（第１補正度〜第３補正度）のそれぞれを順次組合せ、全ての補正の組合せについて搬送流体を所定時間だけテスト搬送する（例えば、高速モードと第１補正モードと第１補正度の組合せ、高速モードと第１補正モードと第２補正度の組合せ、…）。このとき、各補正の組み合わせにおける第１周期、第２周期は、標準モードの場合と、補正が適用された場合とで変化しない。すなわち、第１周期において、各補正モード、各補正度が適用されたとしても、その周期は１秒で変わらず、第２周期において、各補正モード、各補正度が適用されたとしても、その周期は２秒で変わらない。
【００６９】
脈動率算出部は、上記の全ての補正の組合せについて、搬送流体の脈動率を算出する。オートチューニング実行部は、全ての補正の組合せについての脈動率について比較をし、最も脈動率の低い補正の組合せを特定する。これによって特定された補正の組合せを用いて、オートチューニング実行部は、搬送流体の搬送を実行するように運転制御部３０４に制御信号を送信する。
【００７０】
これによって、ポンプシステムは、搬送流体の粘度、圧力、温度の種々の条件による脈動を可及的に低減し、搬送流体の最適な無脈動搬送を実現できるようになる。
【００７１】
なお、本発明は上記の実施形態に限らず、発明思想を逸脱しない範囲において適宜変更・変形が可能である。
【００７２】
例えば、上記の実施形態では、速度モードの高速モードの周期を１秒とし、低速モードの周期を２秒とした例を示したが、これに限らず、周期は、搬送流体に応じて適宜選択できる。また、上記の実施形態では、高速モードと低速モードの２種類の速度モードを選択可能なポンプシステムを例示したが、これに限らず、３種類以上（少なくとも２種類以上）の速度モードを選択可能に構成してもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、補正度について、第１補正度、第２補正度、第３補正度の３種類の補正度を選択できるポンプシステムを例示したが、これに限らず、２種類、又は４種類以上の補正度を選択可能に構成してもよい。
【００７４】
また、上記の実施形態では、搬送路１１０を流れる搬送流体の流量信号に基づいて脈動率を算出する例を示したが、これに限らず、搬送流体の圧力に基づいて脈動率を算出することも可能である。
【００７５】
また、吐出工程及び吸入工程における加速区間、等速区間、減速区間は、上記の実施形態で例示した数値に限らず、第１周期、第２周期の大きさに応じて適宜変更可能である。
【００７６】
また、上記の実施形態では、第１補正度よりも第２補正度が大きく、第２補正度よりも第３補正度が大きくされた例を示したが、これに限らず、第１補正度よりも第２補正度を小さくし、第２補正度よりも第３補正度を小さくする等の他、第１補正度〜第３補正度を適宜変更できる。
【符号の説明】
【００７７】
１００…送液部、１０１…駆動部、１０２…変位信号検出部、１０３…搬送部材、１０４…ポンプヘッド、１０５…逆止弁、１０６…流量信号検出部、１０７…３方電動制御弁、１０８…圧力計、１０９…タンク、１１０…搬送路、１１１…背圧弁、２００…操作部、２０１…運転・停止実行部、２０２…速度モード選択部、２０３…補正方法選択部、２０４…補正度選択部、２０５…オートチューニング実行部、２０６…有効面積設定部、２０７…流量設定部、２０８…脈動率算出部、２０９…表示部、３００…制御部、３０１…設定値演算部、３０２…目標変位テーブル、３０３…変位フィードバック信号処理部、３０４…運転制御部、３０５…電流制御部、３０６…駆動制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周期の往復動によって搬送流体を搬送路内で搬送するための搬送部材と、この搬送部材を、搬送流体を吐出する吐出行程と、搬送流体を吸入する吸入行程とを併せて１つのサイクルとして駆動する駆動部と、搬送路内の搬送流体の流量を検出する流量信号検出部と、
流量信号検出部によって測定される流量信号に基づいて搬送流体の脈動率を算出する脈動率算出部と、搬送部材の周期について第１周期、第２周期の少なくとも２つの周期を選択可能にする速度モード選択部と、
搬送流体の吐出行程において、所定の加速区間、等速区間、減速区間の搬送部材を駆動する標準モードに対して、標準モードの等速区間よりも等速区間を延長するとともに、標準モードの加速区間、減速区間よりもその一方又は両方を短縮して、搬送部材を駆動する複数の補正モードを選択可能な補正方法選択部と、
前記各補正モードにおいて延長される等速区間の延長幅を複数の補正度として設定して選択可能な補正度選択部と、を備え、
少なくとも２つの周期、複数の補正モード、複数の補正度のそれぞれを組み合わせるとともに、標準モードとの周期を変えることなく搬送部材を往復動させて搬送流体を搬送するとともに、脈動率算出部によって各組合せについて脈動率を算出するとともに、最も脈動率の低い組合せを採用して搬送流体を搬送するように構成されてなることを特徴とするポンプシステム。
【請求項２】
前記補正方法選択部は、吐出行程の減速区間を標準モードの減速区間から短縮して等速区間を延長する第１補正モードと、吐出行程の加速区間及び減速区間を標準モードの加速区間及び減速区間から短縮して等速区間を延長する第２補正モードと、吐出行程の加速区間を標準モードの加速区間から短縮して等速区間を延長する第３補正モードとを選択可能に構成される請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
前記補正度選択部は、所定の第１補正度と、第１補正度よりも等速区間を大きく延長する第２補正度と、第２補正度よりも等速区間を大きく延長する第３補正度を選択可能に構成される請求項１又は２に記載のポンプシステム。
【請求項１】
所定周期の往復動によって搬送流体を搬送路内で搬送するための搬送部材と、この搬送部材を、搬送流体を吐出する吐出行程と、搬送流体を吸入する吸入行程とを併せて１つのサイクルとして駆動する駆動部と、搬送路内の搬送流体の流量を検出する流量信号検出部と、
流量信号検出部によって測定される流量信号に基づいて搬送流体の脈動率を算出する脈動率算出部と、搬送部材の周期について第１周期、第２周期の少なくとも２つの周期を選択可能にする速度モード選択部と、
搬送流体の吐出行程において、所定の加速区間、等速区間、減速区間の搬送部材を駆動する標準モードに対して、標準モードの等速区間よりも等速区間を延長するとともに、標準モードの加速区間、減速区間よりもその一方又は両方を短縮して、搬送部材を駆動する複数の補正モードを選択可能な補正方法選択部と、
前記各補正モードにおいて延長される等速区間の延長幅を複数の補正度として設定して選択可能な補正度選択部と、を備え、
少なくとも２つの周期、複数の補正モード、複数の補正度のそれぞれを組み合わせるとともに、標準モードとの周期を変えることなく搬送部材を往復動させて搬送流体を搬送するとともに、脈動率算出部によって各組合せについて脈動率を算出するとともに、最も脈動率の低い組合せを採用して搬送流体を搬送するように構成されてなることを特徴とするポンプシステム。
【請求項２】
前記補正方法選択部は、吐出行程の減速区間を標準モードの減速区間から短縮して等速区間を延長する第１補正モードと、吐出行程の加速区間及び減速区間を標準モードの加速区間及び減速区間から短縮して等速区間を延長する第２補正モードと、吐出行程の加速区間を標準モードの加速区間から短縮して等速区間を延長する第３補正モードとを選択可能に構成される請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
前記補正度選択部は、所定の第１補正度と、第１補正度よりも等速区間を大きく延長する第２補正度と、第２補正度よりも等速区間を大きく延長する第３補正度を選択可能に構成される請求項１又は２に記載のポンプシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２６１３７９（Ｐ２０１０−２６１３７９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１３４４９（Ｐ２００９−１１３４４９）
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００２２９７６０）株式会社タクミナ (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【出願人】（０００２２９７６０）株式会社タクミナ (25)
【Ｆターム（参考）】
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