ポンプ装置の制御方法
【課題】容積ポンプの開閉バルブの閉動作を速やかに行わせると同時にその、閉鎖時の衝撃音を抑制し雑音を低減するようにしたポンプ装置の制御方法を提供すること
【解決手段】駆動コイル２６に駆動電流Ｉｄを通電して駆動部Ｍを駆動し、第１及び第２のポンプ室３０ａ，３０ｂの容積を変化させて流体の導入と吐出を繰り返す容積ポンプを有するポンプ装置１０において、この駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄを、バルブの閉動作が開始された後閉鎖される直前において所定時間Δｔ、中間値Ｉ２で一定に維持させるようにし、これによりこのバルブの閉鎖直前の閉鎖速度を低下させて、バルブの閉鎖が緩やかに行われるようにする。
【解決手段】駆動コイル２６に駆動電流Ｉｄを通電して駆動部Ｍを駆動し、第１及び第２のポンプ室３０ａ，３０ｂの容積を変化させて流体の導入と吐出を繰り返す容積ポンプを有するポンプ装置１０において、この駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄを、バルブの閉動作が開始された後閉鎖される直前において所定時間Δｔ、中間値Ｉ２で一定に維持させるようにし、これによりこのバルブの閉鎖直前の閉鎖速度を低下させて、バルブの閉鎖が緩やかに行われるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプ装置の制御方法に関し、さらに詳しくは、電磁駆動による駆動部の変位によってポンプ室内への流体の吸引とポンプ室からの流体の吐出動作とが繰り返される電磁式容積型ポンプを有するポンプ装置において、その流体の吸引流路や吐出流路に設けられる特にパッシブ型逆止弁の開閉動作の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばパーソナルコンピュータやサーバー等の電子機器に備えられた半導体集積回路素子、特にＣＰＵ（Central Processing Unit）等の冷却に、液体の冷媒を用いた液冷式の冷却システムなどが提案されており、このような冷却システムには、例えば特許文献１に示されるような小型でも高い圧力で液体を排出することができる容積型ポンプが好適に用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献２に記載のポンプ装置は、駆動マグネットである可動体がシリンダの軸線方向に摺動可能に配置され、シリンダの外周側には駆動コイルが配置されて、この駆動コイルに流す駆動電流の量や向きによってポンプ装置を制御するというものである。このポンプ装置においては逆止弁が、弁体が最も開いた位置で弁体と弁座との最小隙間部位の流路断面積が、最小径の流路断面積となるように形成されている。これにより、弁体と弁座との隙間を小さくして流体が逆流する時を短くし、流体による衝撃作用を緩和したり、あるいは、可動体である駆動マグネットが反転移動させる際の、駆動電圧または駆動電流を調節してその移動推進力を小さくすることにより流体による衝撃作用を緩和することにより騒音の抑制が図られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５５４６号公報
【特許文献２】特開２００５−３１５０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２のポンプ装置のように、弁体と弁座との隙間を小さくしたり、弁体に係る推進力を小さくしたりすれば、騒音の抑制は図られるかもしれないが、弁が開設される状態での流体の流量が弁の流路が狭小であるために小さくなり、弁の開閉動作における応答性が悪くなるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２のポンプ装置においては、駆動マグネットが可動体としてシリンダ内を摺動するように構成されているため、可動体の質量が大きく、可動体にかかる慣性が大きくなってしまう。そのため、可動体に作用する推力を抑制して可動体の移動を制御しようとすると、駆動電流または駆動電圧または駆動電流を小さくする時間が長くなり、ポンプ装置の作動効率が悪くなってしまったり、弁の開閉動作が緩慢になり、ポンプ装置の応答性が悪くなるといった問題があった。したがってこのようにポンプ装置の作動効率や応答性等の性能を保ちつつ、静音化を図ることは困難であった。
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、容積型ポンプのポンプ室と流体の流入口あるいは吐出口との間の通路に介設されるパッシブ型のバルブの開閉動作が迅速に行われることはもとより、バルブの閉鎖時の弁座との衝撃音などの雑音を低減するようにしたポンプ装置の制御方法を提供するもので、これによりこのような容積型ポンプ装置の作動性能の向上並びに騒音環境の改善を図らんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るポンプ装置の制御方法は、請求項１に記載のように、流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、前記容積ポンプは駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる駆動部を有し、該駆動部には、前記駆動手段としての駆動コイルを有し、前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に配設された前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するバルブが閉動作を開始した後の前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前半と後半とで異なるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを要旨とするものである。
【０００９】
ここで、前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、請求項２に記載のように、後半において電流値を所定時間維持させることにより前半と後半とで異なるように通電され、前記バルブの閉動作が緩やかに行われることが望ましい。
【００１０】
また、前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、請求項３に記載のように、前記バルブが閉動作を開始した前半における閉鎖速度に比べ閉鎖直前の閉鎖速度を低下させるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われるようにすると良い。
【００１１】
また、本発明に係る別のポンプ装置の制御方法は、請求項４に記載のように、流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、前記容積ポンプは駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる駆動部と該駆動部を駆動可能に支持する固定部とを有し、前記駆動部には、駆動マグネットおよび駆動コイルのどちらか一方を備え、前記固定部には、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルのどちらか他方を備え、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルの互いの磁気吸引力または磁気反発力によって前記駆動部が移動可能に構成され、前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に配設された前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するバルブが閉動作を開始した後、後半において前記駆動コイルへ通電される駆動電流の電流値を所定時間維持させ、前半と異なるように通電させることにより前記バルブの閉動作を緩やかに行わせたことを要旨とするものである。
【００１２】
また、本発明に係るさらに別のポンプ装置の制御方法は、請求項５に記載のように、流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するとともに閉鎖方向に付勢されたバルブを有し、さらに、駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる前記容積ポンプの駆動部には、駆動マグネットおよび駆動コイルのどちらか一方を備え、該駆動部を駆動可能に支持する固定部には、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルのどちらか他方を備え、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルの互いの磁気吸引力または磁気反発力によって前記駆動部が移動可能に構成され、前記バルブが閉動作を開始した後の前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前半と後半とで異なるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１記載に係るポンプ装置の制御方法によれば、駆動コイルへの駆動電流の通電により駆動部が駆動され、溜め部の容積が変化し、溜め部内の流体が吐出口より吐出されると共に流入口より溜め部に流体が吸引され、そのときに溜め部と流入口との間の流路に設けられるバルブと吐出口との間に設けられるバルブの開閉動作が行われるが、これらのバルブの開閉動作の際にこの駆動コイルに通電される駆動電流が、バルブが閉動作を開始した後の前半と後半とで異なるように通電されることで、バルブの閉動作が緩やかに行われるようにしたものであるから、バルブ閉鎖時の衝撃音が低減され、その衝撃音に伴う雑音が抑制することができる。
【００１４】
また、駆動部側に駆動コイルを有していれば、駆動部側に駆動マグネットを配設した構造に比べて駆動部の質量を小さくすることができ、駆動部に係る慣性力を小さくすることができる。したがって、バルブの閉鎖時には、駆動コイルへの駆動電流を速やかに下げ、バルブの閉鎖直前でその駆動コイルへの駆動電流の低下を緩め、バルブがゆっくり閉じられるようにすることでバルブの開閉動作に伴う作動時間も短くて済み、ポンプ装置としての作動効率がよく応答性も確保されるものである。
【００１５】
このとき請求項２に記載のように、駆動コイルへ通電される駆動電流の電流値をバルブの閉動作の後半においては所定時間維持させるようにすれば、その間に駆動コイルに作用する運動エネルギー（慣性エネルギー）が吸収され、バルブの閉鎖する勢いが失われることによりバルブの閉動作が緩やかに行われるものであり、バルブの閉動作に伴う衝撃音などの雑音の低減が効果的になされることとなる。
【００１６】
また、請求項３に記載のように、バルブの閉動作を開始した前半における閉鎖速度に比べ、閉鎖直前の閉鎖速度を低下させるようにすると、バルブの閉動作に伴う作動時間が長くなることも無く、しかも、バルブの衝撃音も抑制されて雑音の発生が効果的に抑えることが可能となる。
【００１７】
一方、本発明の請求項４記載に係るポンプ装置の制御方法によれば、容積ポンプの駆動コイルと駆動マグネットのどちらを駆動部とし、また固定部としても同様の効果が得られるもので、駆動コイルと駆動マグネットとの間の磁気吸引力または磁気反発力によって相対変位し、これに伴う溜め部の容積の変化によって流入口との間のバルブや吐出との間のバルブが開閉されて、流体が溜め部に吐出および吸引される。このバルブの開閉動作時に、バルブの閉動作の後半において、駆動コイルに通電される駆動電流の電流値が所定時間一定に維持されて、バルブの閉動作の前半と異なるように通電されることでバルブの閉動作が緩やかに行われるようにすることによってバルブの閉鎖時の衝撃音が低減され、その衝撃音に伴う雑音が抑制する事ができる。
【００１８】
そしてこの場合にも、上記した請求項２および３に記載の実施態様並びに効果を共有する事ができるものである。
【００１９】
さらに、本発明の請求項５記載に係るポンプ装置の制御方法も請求項４の場合と同様に、駆動コイルと駆動マグネットのどちらを駆動部とし、また固定部としても同様の効果が得られるもので、駆動コイルと駆動マグネットとの間の磁気吸引力または磁気反発力によって相対変位し、溜め部の容積の変化によって流入口との間のバルブや吐出との間バルブの開閉動作が行われるものであるが、溜め部と流入口及び吐出口との間の流路に介設されるバルブはその流路の閉鎖方向に付勢されている。そのため、前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前記バルブの閉動作の前半と後半とで異なるように通電されると、バルブの閉鎖動作の前半においては、駆動電流が急激に変化され、かつ弁体がバルブを閉鎖する方向に付勢されているため、バルブを素早く閉鎖することができる。一方、バルブの閉動作の後半においては、駆動電流の変化を前半と異ならせて、駆動電流を緩やかに変化させることにより、前記バルブの閉動作が緩やかに行われる。これにより、バルブの弁体が弁座に衝突する際の雑音の発生を抑えることができ、ポンプ装置の運転時の雑音を低減させることができる。
【００２０】
そしてこの場合にも、上記した請求項２および３に記載の実施態様並びに効果を共有する事ができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置の概略構成を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は、Ａ−Ａ線断面矢示図、（ｃ）は、Ｂ−Ｂ線断面矢示図である。また図２、図３は、そのポンプ装置の分解斜視図を示したものである。
【００２３】
これらの図に示されるように、このポンプ装置１０は、一方の面が開口した比較的奥行きの浅い筐形形状をなすケース本体１２の開口外周縁に形成されるフランジ部１４に蓋板１６がビス１８止めなどによって一体的に組み付けられている。
【００２４】
そしてこのケース本体１２内では、円盤状のインナーヨーク２０を挟んで同径の一対の駆動マグネット（永久磁石）２２ａ、２２ｂが互いに同極どうしが向き合うように備えられ、そのインナーヨーク２０及び駆動マグネット２２ａ、２２ｂの外周面の周りを囲むようにコイルボビン２４に捲回された駆動コイル２６がそのインナーヨーク２０及び駆動マグネット２２ａ、２２ｂの外周面を摺動可能に配設されている。
【００２５】
さらに、前記駆動マグネット２２ａ、２２ｂのインナーヨーク２０に接していない側の端面を覆い、かつ、前記駆動マグネット２２ａ、２２ｂの外周面に対向して前記リング部材２７の外周面を囲むようにアウターヨーク２８が配設されている。したがってこの実施形態では駆動コイル２６がコイルボビン２４に巻回されたものが駆動部Ｍをなし、インナーヨーク２０、駆動マグネット２２ａ、２２ｂおよびアウターヨーク２８が固定部Ｓをなすものである。
【００２６】
これによりケース本体１２内の前記アウターヨーク２８で囲われた前記駆動コイル２６の摺動空間には、ケース本体１２の内底面側に形成される第１のポンプ室３０ａと前記蓋板１６側に形成される第２のポンプ室３０ｂとに区画された流体の溜め部３０が形成されている。
【００２７】
そして前記ケース本体１２の外壁面には、前記溜め部３０の第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂに流体を流入する流入管路３２、及び溜め部３０に流入した流体を吐出する吐出管路３４とが設けられ、その流入管路３２に設けられる流体の流入口３２ａ及び吐出管路３４に設けられる吐出口３４ａと前記溜め部３０の第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとの間の流体流路には該流路を開閉する流入用バルブ３６ａ，３６ｂ及び吐出用バルブ３８ａ，３８ｂがそれぞれ介設されている。
【００２８】
すなわち、前記ケース本体１２の内壁面とアウターヨーク２８の外周面との間の空間領域に、前記流入口３２ａ側の流体流路と吐出口３４ａ側の流体流路とを仕切る仕切壁４０、及び、流入口３２ａ側の流体流路と吐口側３４ａ側の流体流路をそれぞれ前記第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとの間で仕切る仕切壁４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを備え、第１のポンプ室３０ａと第２のポンプ室３０ｂとの間を流体が行き来しないように仕切る仕切壁部材４６が介設される。
【００２９】
そして、前記流入口３２ａと第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとを仕切る仕切壁４２ａ，４２ｂに開設される連通孔に前記流入用バルブ３６ａ，３６ｂが開閉自在に配設されると共に、前記流体の吐出口３４ａと第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとを仕切る仕切壁４４ａ，４４ｂに開設される連通孔には、前記吐出用バルブ３８ａ，３８ｂが開閉自在に配設されている。
【００３０】
これらの流入用バルブ３６ａ，３６ｂ及び吐出用バルブ３８ａ，３８ｂはいずれもパッシブ型の逆止弁により構成され、２つの部屋（バルブの上流側と下流側）の差圧を受けて開閉し、一方の弁が閉じる時には他方の弁が開き、また閉じる方の弁は弁座に衝突してその衝突音が騒音として一般には生じるものである。
【００３１】
図４は流入用バルブ３６ａ，３６ｂ及び吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの概略構成を示したものである。これらのバルブは全て同一構成からなるもので１つのバルブについてのみ説明すると、これらのバルブはいずれも弁軸５２の基部に互いに反対方向に弾力性あるアーム部５４ａ，５４ｂが延設され、該各アーム部５４ａ，５４ｂの先端部に前記仕切壁部材４６の各弁座４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂの背面側（流体の流れ方向の上流側）に受止される受止部５６ａ，５６ｂが設けられる一方、前記弁軸５２の先端部には各弁座４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂの表面側（流体の流れ方向の下流側）の開口縁に密着する半円弧形状の湾曲面を有する弁体５８が該弁軸５２より抜脱不能に装着されている。
【００３２】
尚、これらのバルブは前記弁体５８と、両端に受止部５６が設けられたアーム部５４ａ，５４ｂを備える弁軸５２とがそれぞれ別個に合成樹脂材料などにより形成されて、組み立てられて構成される。ここで、受止部５６が設けられたアーム部５４を備える弁軸５２は、例えばシリコンゴムから形成され、アーム部５４ａ，５４ｂに弾力性が付与されている。また、前記弁体５８も一応可撓性ある合成樹脂材料により成形されている。
【００３３】
また、前記アウターヨーク２８には、前記第１のポンプ室３０ａと前記流入口３２ａとを連通させる連通口６０ａ、第２のポンプ室３０ｂと該流入口３２ａとを連通させる切り欠き口６０ｂ、第１ポンプ室３０ａと前記吐出口３４ａとを連通させる連通口６２ａ及び第２のポンプ室３０ｂと該吐出口３４ａとを連通させる切り欠き口６２ｂとが開設され、これにより前記流入口３２ａと第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとの流体流路、並びに前記吐出口３４ａと第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとの流体流路が確保されている。
【００３４】
また、図２および図３に示すように、ケース本体１２の外側面にはこのポンプ装置１０を制御するためコントローラやメモリ等が内蔵されたマイコンおよびこのマイコンと連係して駆動コイル２６に電力を供給するドライバ回路等が搭載されたコントロール基板６４がネジ止め穴６５，６５にネジ止めする等によってケース本体１２に取り付けられる。また、コントロール基板６４に設けられる前記ドライバ回路の出力端子６６ａ，６６ｂは、図示しないが、可撓性のある電源供給部材等を介して、前記駆動コイル２６の電線端末と接続されて、電磁式アクチュエータを駆動する電力が駆動コイル２６に供給される。
【００３５】
このように構成されたポンプ装置１０では、駆動コイル２６に一方向の電流を流すと、駆動コイル２６には放射状の磁場に重直なローレンツ力が生じ、ピストン（この実施例では、駆動部Ｍ）を一方向へ変位させる。そのため各ポンプ室の容積は、一方は減少し、他方は増加する。そして容積の減少したポンプ室は圧力が増加し、吐出側の弁が開いて流体が流れ出すし、容積の増加したポンプ室は圧力が減少し、吸入側の弁が開いて流体が流れ込むこととなる。
【００３６】
そして所定時間経過後、電流量を減少させると、ピストン（駆動部Ｍ）の変位量は減少されるので、一方のポンプ室から流体を吐出し、他方のポンプ室へ流体を吸引する圧力も小さくなる。この各ポンプ室の流体を吸引・吐出する圧力が、流入口３２ａ側および吐出口３４ａ側の流体の圧力よりも小さくなると、それまで開いていた側の弁は閉じる。そして駆動電流が０（ゼロ）に達した後に反転すると、反転する前に閉じていた側の弁が開き始める。
【００３７】
これを、更に詳しく説明すると、例えば、図５（ａ）のニュートラルの状態から駆動コイル２６に電流を流し、駆動コイル２６を図５（ｂ）のように矢示ａ方向に移動させると、第１ポンプ室３０ａの容積は減少し、第２のポンプ室３０ｂの容積は増加する。そのため容積の減少した第１のポンプ室３０ａは圧力が増加し、この第１のポンプ室３０ａと流入口３２ａとの間の流体流路に設けられる流入用バルブ３６ａは閉じたままで、この第１のポンプ室３０ａと吐出口３４ａとの間の流体流路に設けられる吐出用バルブ３８ａが開かれ、第１のポンプ室３０ａ内の流体が該吐出用バルブ３８ａを介して吐出口３４ａより流出され、他方、容積の増加した第２のポンプ室３０ｂは圧力が減少し、この第２のポンプ室３０ｂと吐出口３４ａとの間の流路に設けられる吐出用バルブ３８ｂは閉じたままで、第２のポンプ室３０ｂと流入口３２ａとの間の流路に設けられる流入用バルブ３６ｂが開かれ、該流入用バルブ３６ｂを介して流入口３２ａより流体が第２のポンプ室３０ｂ室内に流入される。
【００３８】
所定の期間経過後、駆動コイル２６への通電量が減少し始めると、第１のポンプ室３０ａから流体を吐出する圧力が減少し、第２のポンプ室３０ｂへ流体を吸引する圧力も減少していく。そして、流入口３２ａ側および吐出口３４ａ側の流体圧力の方が大きくなると、第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂは閉じ、第１のポンプ室３０ａの吐出用バルブ３８ａも閉じる。
【００３９】
そして今度は駆動コイル２６に逆向きの電流を流して駆動コイル２６を図５（ｃ）のように矢印ｂで示す方向に移動させると、今度は第２のポンプ室３０ｂの容積が減少し、第１のポンプ室３０ａの容積は増加する。そのため容積の減少した第２のポンプ室３０ｂは圧力が増加し、この第２のポンプ室３０ｂと流入口３２ａとの間の流路に設けられる流入用バルブ３６ｂは閉じたままで、この第２のポンプ室３０ｂと吐出口３４ａとの間の流路に設けられる吐出用バルブ３８ｂが開かれ、第２のポンプ室３０ｂ内の流体が該吐出用バルブ３８ｂを介して吐出口３４ａより流出され、他方、容積の増加した第１のポンプ室３０ａは圧力が減少し、この第１のポンプ室３０ａと吐出口３４ａとの間の流路に設けられる吐出用バルブ３４ａは閉じたままで、この第１のポンプ室３０ａと流入口３２ａとの間の流路に設けられる流入用バルブ３６ａが開かれ、該流入用バルブ３６ａを介して流入口３２ａより流体が第１のポンプ室３０ａ内に流入されることとなる。
【００４０】
図６は、このときの流入用バルブ３６ａ，３６ｂ、あるいは吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの開閉動作状態を示したものであるが、図６（ａ）に示すように流体が流れていない状態では弁体５８が弁座４８，５０に密着し、その流路が閉塞されているが、図６（ｂ）に示すように流体が流れると、流体の圧力により弁体５８が弁座４８，５０より離間し、その流路が開かれ、逆に流体の圧力が弱まると弁体５８が弁軸５２のアーム部５４ａ，５４ｂの変形復元力によって元の位置に戻され流路が閉塞されるものである。
【００４１】
このとき、例えば一般に行われるように、図６（ｂ）の状態からから図６（ａ）に示す状態までバルブ３６ａ，３６ｂが勢いよく閉鎖すると、図６（ｂ）でアーム部５４ａ，５４ｂが大きく変形しているため、その変形復元力は非常に大きく、弁体５８が弁座４８，５０に勢いよく衝突して大きな雑音を発生させてしまう。
【００４２】
一方、図６（ｂ）の状態から、図６（ｃ）に示すように、弁体５８が弁座４８，５０に接触する直前の状態で、一旦流体の圧力変化が小さくなるようにすれば、アーム部５４ａ，５４ｂの変形復元力が弱まり、弁体５８が弁座４８，５０に緩やかに接触し、バルブ閉鎖時の雑音が低減される。
【００４３】
このようなバルブの閉動作を実現するために、本発明では、流入用バルブ３６ａ，３６ｂや吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの開閉動作時に駆動コイル２６に流れる電流を制御することによりこれらのバルブの開閉動作を制御するものである。
【００４４】
図７は駆動コイル２６に通電される駆動電流の通電量を示している。
【００４５】
この駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄの制御は以下のように行われる。すなわちポンプ装置１０のケース本体１２の外側に取り付けたれたコントロール基板６４に搭載されたマイコンに内蔵されているメモリに駆動コイル２６に通電される電流波形パターンが格納されており、マイコンに内蔵されたコントローラ回路は、この電流波形パターンに基づいてドライバ回路を制御し、ドライバ回路から駆動コイル２６に必要電流が出力される。
【００４６】
このポンプ装置１０はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりコントロールされており、前記ドライバ回路からはパルス電流が出力されるが、駆動コイル２６には、そのリアクタンスによってドライバ回路から出力されるパルス波形の高周波成分が減衰され、連続するパルスの頂点が連なったような波形の駆動電流Ｉｄが流れることになる。
【００４７】
そこで図７に戻って説明すると、駆動コイル２６への通電量がゼロ（０）の状態から徐々に通電量を上げていくと、駆動電流波形は、プラス側にサインカーブで緩やかに立ち上がり、時間ｔ１には所定の駆動電流値Ｉ１に達し、時間ｔ２までの期間、電流値Ｉ１を維持する。このとき、ポンプ装置１０の駆動コイル２６からなる駆動部Ｍは、インナーヨーク２０、駆動マグネット２２ａ，２２ｂからなる固定部Ｓによって発生される磁界と駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄとにより発生する磁界の吸引力および反発力により、矢印Ｆ１で示す方向に移動する。すると第１のポンプ室３０ａの容積は大きくなり、第１のポンプ室３０ａ内の流体圧力が低下して、流入口３２ａから流入する流体の圧力により、第１のポンプ室３０ａ側の流入用バルブ３６ａが開き、第１のポンプ室３０ａに流体が流入する。
【００４８】
その後、時間ｔ２から駆動電流が下降し始め、Ｔ／２までの時間で駆動電流Ｉｄは０に達し、マイナス側に移る。この駆動電流Ｉｄが下降する際に、所定の駆動電流値Ｉ１から０になるまでの時間の前半と後半で駆動電流の変化を異ならせている。
【００４９】
すなわち、駆動電流が下降し始めた前半は、駆動電流Ｉｄを略直線的に急激に減少させる。このｔ２からＴ／２までの時間では、ポンプ装置１０の駆動部Ｍが、時間ｔ２までの移動速度よりも減速した状態で矢印Ｆ１で示す方向に移動する。すると、第１のポンプ室３０ａの流体圧力と、流入口３２ａ側の流体圧力の差が小さくなり、バルブを開く方向に作用する力が弱くなり、第１のポンプ室３０ａ側の流入バルブが閉じ始める。
【００５０】
そして、駆動電流Ｉｄの下降状態の後半では、所定の駆動電流Ｉ１と０との間の電流値Ｉ２において、駆動電流Ｉｄを所定の期間Δｔだけ一定に維持させ、駆動電流Ｉｄの下降状態の前半と異なるように通電させる。この中間値Ｉ２が維持されているΔｔの期間は、駆動部Ｍが矢印Ｆ１で示す方向に移動する速度が、駆動電流Ｉｄの下降状態の前半よりもさらに遅くなり、第１のポンプ室３０ａの容積の変化が小さくなり、バルブが閉まる勢いが弱くなって弁体にかかる運動エネルギーが減少されて、バルブの閉動作のスピードが非常に遅くなる。
【００５１】
その後、駆動電流Ｉｄは、この中間値Ｉ２から０まで再び線形的に変化する。このとき、駆動部Ｍはケース本体１２の内底部まで移動し切った状態になり、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａが閉鎖した状態となる。このようにして第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａの弁体が弁座に着座する際は、バルブの閉動作の後半において、弁体を弁座に接近させる方向にかかる運動エネルギーが抑えられて、バルブの閉まる勢いが弱まっているので、弁体は緩やかに弁座に着座し、着座時の衝撃音が抑制される。
【００５２】
尚、Ｔ／２からＴまでの間は、駆動コイル２４に駆動電流Ｉｄが反対向きに通電されて、駆動部Ｍが矢印Ｆ１で示す方向の反対方向に移動する。そのため、第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂが、上記した第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａと同様に開閉される。このとき、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａは閉じたままである。また、図７に示した駆動電流Ｉｄの波形では、この駆動電流Ｉｄが下降状態の途中で一定に維持される電流値Ｉ２は、ピーク時の駆動電流値Ｉ１の約１５％程度である。
【００５３】
次に、ポンプ装置１０の駆動コイル２６に図７に示した駆動電流Ｉｄを通電したときのポンプ装置１０の動作を、前述の流入用バルブ３６ａ，３６ｂの動作だけでなく吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの動作も加えて、図８（ａ）〜（ｈ）を参照して説明する。まず、時間ｔ０では、駆動部Ｍは任意の位置、例えば図８（ａ），（ｂ）に示すように固定部Ｓの一番上方に配置されており、第１および第２のポンプ室３０ａ，３２ａに設けられた流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂは全て閉じている。そして駆動電流Ｉｄが立ち上がり始めると、駆動部Ｍが矢印Ｆ１で示す方向に移動し始める。すると、第１のポンプ室３０ａの容積は増え始め、第１のポンプ室３０ａ側の流体の圧力が低くなる。これにより、第１のポンプ室３０ａの吐出用バルブ３８ａは、第１のポンプ室３０ａから吐出口３４ａ側への流体の逆流を防ぐように閉鎖されたままで、流入用バルブ３６ａは、弁体の弁部がアーム部による付勢に抗して弁座から離間する方向に移動して開き始め、流入口３２ａを介して流体が第１のポンプ室３０ａに導入され始める。
【００５４】
一方、第２のポンプ室３０ｂの容積は減り始め、第２ポンプ室３０ｂ側の流体の圧力が上昇するので、流入用バルブ３６ｂは、第２のポンプ室３０ｂから流入口３２ａ側への流体の逆流を防ぐように閉鎖されたままで、第２ポンプ室３０ｂ側の吐出用バルブ３８ｂが開きはじめ、第２のポンプ室３０ｂに溜められていた流体が吐出口３４ａを介して吐出される。
【００５５】
そして、駆動電流Ｉｄが電流値Ｉ１に達し、この電流値Ｉ１が維持され続ける間、駆動部Ｍは略等速度で矢印Ｆ１の示す方向に移動し続ける（図８（ｃ），（ｄ）参照）。そして、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａは開状態、吐出用バルブ３８ａは閉状態に保たれ、第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂは閉状態、吐出用バルブ３８ｂは開状態に保たれる。これにより、第１のポンプ室３０ａには流体が導入され、第２のポンプ室３０ｂからは流体が吐出され続ける。そして、時間ｔ２までの期間この電流値Ｉ１が維持されると、駆動電流Ｉｄは下降し始める。
【００５６】
駆動電流Ｉｄが下降し始めると、駆動部Ｍが、矢印Ｆ１で示す方向に移動する速度が遅くなり始める。すると、第１のポンプ室３０ａの容積の増加が緩やかになり、第１のポンプ室３０ａ側と流入口側の流体の圧力差が小さくなり、第１のポンプ室３０ａに流入する流体の勢いが弱くなる。一方、第２のポンプ室３０ｂ側の容積の減少も緩やかになり、第２のポンプ室３２ｂ側と吐出口３４ａ側の流体の圧力差が小さくなり、第２のポンプ室３０ｂから吐出される流体の勢いが弱くなる。これにより、第１のポンプ室３０ａ側の流入用バルブ３６ａが閉じ始め、第２のポンプ室３０ｂの吐出用バルブ３８ｂも閉じ始める。尚、第１のポンプ室３０ａ側の吐出用バルブ３８ａと第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂは閉状態のままである。
【００５７】
ここで、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａと第２のポンプ室３０ｂの吐出用バルブ３８ｂが閉鎖しきる直前に、駆動電流Ｉｄが、所定の中間値Ｉ２で所定の期間Δｔ維持されると、駆動部Ｍに作用する矢印Ｆ１で示す方向への移動速度が遅くなり、第１のポンプ室３０ａの容積の変化が小さくなる。すると、これらのバルブ３６ａ，３８ｂの閉じる速度がバルブの閉動作の前半よりも遅くなり、バルブが閉まる勢いが弱くなってバルブの弁体にかかる運動エネルギーが減少される。
【００５８】
その後、駆動電流Ｉｄは、この中間値Ｉ２から０まで線形的に減少していく。すると、駆動部Ｍが矢印Ｆ１にさらに移動し、駆動マグネット２２ｂの一番下の位置まで下がりきると、第１のポンプ室３０ａおよび第２のポンプ室３０ｂの容積の変動が止まり、第１のポンプ室３０ａと流入口３２ａ側の圧力差が小さくなり、第２のポンプ室３０ｂと吐出口３４ａ側の圧力差が小さくなるため、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａおよび第２のポンプ室３０ｂの吐出用バルブ３８ｂが閉鎖される。この、本実施形態にかかる制御方法のように、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａおよび第２のポンプ室３０ｂの吐出用バルブ３８ｂの閉動作の後半において、駆動電流Ｉｄを中間値Ｉ２で所定の期間Δｔ維持するように駆動コイル２６に通電すると、弁部が弁座に衝突する際に、弁部が弁座に接近する方向の運動エネルギーが抑えられており、バルブを緩やかに閉鎖することができる。このように、弁部が弁座に着座する際の弁体の運動エネルギーを低く抑えるようにポンプ装置１を制御することにより、バルブが閉鎖する際の騒音を低減することができる。
【００５９】
なお、駆動電流が−側に反転したとき（例えばＴ／２からＴまでの時間）は、駆動コイル２６に逆向きの駆動電流Ｉｄが流れて、駆動部Ｍが矢印Ｆ１で示す方向とは逆方向に移動して、第１のポンプ室３０ａの容積が減少し、第２のポンプ室３０ｂの容積が増加する。そして、第１のポンプ室３０ａの吐出用バルブ３８ａが開いて、第１のポンプ室３０ａに溜められた流体が吐出される。一方、第２のポンプ室３０ｂでは流入用バルブ３６ｂが開いて、流入口３２ａ側から第２のポンプ室３０ｂへ流体が導入される。このときの駆動電流Ｉｄの変化は、流れる方向が逆になっただけで、上述の場合と同じように変動し、それに伴う駆動部Ｍの移動および第１のポンプ室３０ａの吐出用バルブ３８ａ、および、第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂの動作も、上述の場合と同じように動作し、バルブが閉鎖する際に、弁部が弁座に衝突する運動エネルギーが抑えられており、バルブを緩やかに閉鎖することができる。
【００６０】
そして、この一連の動作を繰り返すことで、本発明のポンプ装置１０の第１のポンプ室３０ａおよび第２のポンプ室３０ｂに、流体が流入および吐出される。このとき、バルブの弁体が弁座に衝止する際の衝突音が抑えられているので、ポンプ装置１０の雑音が低減される。
【００６１】
このように駆動電流Ｉｄを駆動コイル２６に通電すれば、バルブの閉動作の前半においては、駆動部Ｍが勢いよく駆動され、また、弁体が弁軸のアーム部の付勢力によってバルブが閉まる方向に付勢されていることも相まって、勢いよくバルブを閉鎖させることができる。そして、バルブの閉動作の後半、特に弁体が弁座に衝止してバルブが閉鎖する直前において、所定の期間Δｔだけ駆動電流が中間値Ｉ２で維持されて、バルブの閉鎖する勢いが弱められているため、バルブを緩やかに閉鎖することができる。このようにバルブの閉動作の前半では、バルブが素早く閉鎖され、後半では緩やかに閉鎖されるため、バルブの閉動作が素早く行われ、バルブの閉鎖時の雑音を低減して、ポンプ装置１０の性能を向上させることができる。
【００６２】
このような制御方法によれば、ポンプ装置１０に備えられた流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の際に、駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄが、流入用バルブ３６ａ，３６ｂまたは吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の前半と後半とで異なるように通電されることで、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作が緩やかに行われ、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉鎖時の衝撃音が低減されて、その衝撃音に伴う雑音が抑制される。
【００６３】
また、駆動部Ｍ側に駆動コイル２６を有していれば、駆動部Ｍ側に駆動マグネットを配設した構造に比べて駆動部Ｍの質量を小さくすることができ、駆動部Ｍに係る慣性力を小さくすることができる。そのため、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉鎖時には、これらのバルブの閉鎖直前でその駆動コイル２６への駆動電流Ｉｄの低下を緩め、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂがゆっくり閉じられるようにすることができる。
【００６４】
また、駆動コイル２６へ通電される駆動電流Ｉｄの電流値をバルブの閉動作の後半においては所定時間Δｔ維持させて、その間に駆動コイル２６に作用する運動エネルギー（慣性エネルギー）を減衰させ、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉鎖する勢いを弱めることで、バルブの閉動作が緩やかに行われて、これに伴う衝撃音などの雑音の低減が効果的になされる。
【００６５】
また、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作を開始した前半における閉鎖速度に比べ、閉鎖直前の閉鎖速度を低下させることで、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作に要する時間が長くなることも無く、しかも、バルブの閉鎖時の衝撃音も抑制されて雑音の発生が効果的に抑えられる。
【００６６】
さらに、この流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の後半において、駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄの電流値が所定時間Δｔ、電流値Ｉ２で一定に維持されて、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の前半と異なるように通電されることで流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作が緩やかに行われるようにし、バルブの閉鎖時の衝撃音に伴う雑音を抑制する事ができる。
【００６７】
さらに、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂが、これらバルブの弁軸５２に設けられたアーム部５４ａ，５４ｂによって、その流路の閉鎖方向に付勢されているため、前記駆動コイル２６へ通電される駆動電流Ｉｄが、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉鎖動作の前半においては、駆動電流Ｉｄが急激に減少するように変化され、かつ弁体５８がバルブを閉鎖する方向に付勢されているため、バルブを素早く閉鎖することができる。一方、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の後半においては、駆動電流Ｉｄの変化を前半とは異なり、緩やかに減少するようにすることにより、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作が緩やかに行われる。これにより、バルブの弁体５８が弁座４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂに衝突する際の雑音の発生を抑えることができ、ポンプ装置１０の運転時の雑音を低減させることができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることはもちろんである。例えば、駆動マグネットを駆動部に、駆動コイルを固定部に備えたポンプ装置であってもよい。また、バルブの形状も、上記実施例に示したものに限られず、種々のバルブを適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ装置の概略構成図で（ａ）はそのポンプ装置の平面図、（ｂ）は、Ａ−Ａ線断面矢示図、（ｃ）は、Ｂ−Ｂ線断面矢示図である。
【図２】図１に示したポンプ装置の分解斜視図で斜め上方向から見た図である。
【図３】同じくポンプ装置の分解斜視図で、斜め下方向から見た図である。
【図４】このポンプ装置の流体流路に設けられる開閉バルブ（パッシブ型逆止弁）の構成を示した図である。
【図５】このポンプ装置の作動状態を説明するために示した図である。
【図６】このポンプ装置と作動状態における開閉バルブの作動説明図である。
【図７】本発明のポンプ装置の制御方法を説明するために駆動コイルに通電される駆動電流の波形パターンのタイミングチャートを示したものである。
【図８】この駆動コイルへの駆動電流の通電とバルブの開閉動作との関係を説明するために示した図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ ポンプ装置
２０ インナーヨーク
２２ａ，２２ｂ 駆動マグネット
２６ 駆動コイル
Ｍ 駆動部
Ｓ 固定部
２８ アウターヨーク
３０ 溜め部
３０ａ 第１のポンプ室
３０ｂ 第２のポンプ室
３２ａ 流入口
３４ａ 吐出口
３６ａ，３６ｂ 流入用バルブ
３８ａ、３８ｂ 吐出用バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明はポンプ装置の制御方法に関し、さらに詳しくは、電磁駆動による駆動部の変位によってポンプ室内への流体の吸引とポンプ室からの流体の吐出動作とが繰り返される電磁式容積型ポンプを有するポンプ装置において、その流体の吸引流路や吐出流路に設けられる特にパッシブ型逆止弁の開閉動作の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばパーソナルコンピュータやサーバー等の電子機器に備えられた半導体集積回路素子、特にＣＰＵ（Central Processing Unit）等の冷却に、液体の冷媒を用いた液冷式の冷却システムなどが提案されており、このような冷却システムには、例えば特許文献１に示されるような小型でも高い圧力で液体を排出することができる容積型ポンプが好適に用いられる。
【０００３】
例えば、特許文献２に記載のポンプ装置は、駆動マグネットである可動体がシリンダの軸線方向に摺動可能に配置され、シリンダの外周側には駆動コイルが配置されて、この駆動コイルに流す駆動電流の量や向きによってポンプ装置を制御するというものである。このポンプ装置においては逆止弁が、弁体が最も開いた位置で弁体と弁座との最小隙間部位の流路断面積が、最小径の流路断面積となるように形成されている。これにより、弁体と弁座との隙間を小さくして流体が逆流する時を短くし、流体による衝撃作用を緩和したり、あるいは、可動体である駆動マグネットが反転移動させる際の、駆動電圧または駆動電流を調節してその移動推進力を小さくすることにより流体による衝撃作用を緩和することにより騒音の抑制が図られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５５４６号公報
【特許文献２】特開２００５−３１５０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２のポンプ装置のように、弁体と弁座との隙間を小さくしたり、弁体に係る推進力を小さくしたりすれば、騒音の抑制は図られるかもしれないが、弁が開設される状態での流体の流量が弁の流路が狭小であるために小さくなり、弁の開閉動作における応答性が悪くなるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２のポンプ装置においては、駆動マグネットが可動体としてシリンダ内を摺動するように構成されているため、可動体の質量が大きく、可動体にかかる慣性が大きくなってしまう。そのため、可動体に作用する推力を抑制して可動体の移動を制御しようとすると、駆動電流または駆動電圧または駆動電流を小さくする時間が長くなり、ポンプ装置の作動効率が悪くなってしまったり、弁の開閉動作が緩慢になり、ポンプ装置の応答性が悪くなるといった問題があった。したがってこのようにポンプ装置の作動効率や応答性等の性能を保ちつつ、静音化を図ることは困難であった。
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、容積型ポンプのポンプ室と流体の流入口あるいは吐出口との間の通路に介設されるパッシブ型のバルブの開閉動作が迅速に行われることはもとより、バルブの閉鎖時の弁座との衝撃音などの雑音を低減するようにしたポンプ装置の制御方法を提供するもので、これによりこのような容積型ポンプ装置の作動性能の向上並びに騒音環境の改善を図らんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るポンプ装置の制御方法は、請求項１に記載のように、流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、前記容積ポンプは駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる駆動部を有し、該駆動部には、前記駆動手段としての駆動コイルを有し、前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に配設された前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するバルブが閉動作を開始した後の前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前半と後半とで異なるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを要旨とするものである。
【０００９】
ここで、前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、請求項２に記載のように、後半において電流値を所定時間維持させることにより前半と後半とで異なるように通電され、前記バルブの閉動作が緩やかに行われることが望ましい。
【００１０】
また、前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、請求項３に記載のように、前記バルブが閉動作を開始した前半における閉鎖速度に比べ閉鎖直前の閉鎖速度を低下させるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われるようにすると良い。
【００１１】
また、本発明に係る別のポンプ装置の制御方法は、請求項４に記載のように、流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、前記容積ポンプは駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる駆動部と該駆動部を駆動可能に支持する固定部とを有し、前記駆動部には、駆動マグネットおよび駆動コイルのどちらか一方を備え、前記固定部には、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルのどちらか他方を備え、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルの互いの磁気吸引力または磁気反発力によって前記駆動部が移動可能に構成され、前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に配設された前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するバルブが閉動作を開始した後、後半において前記駆動コイルへ通電される駆動電流の電流値を所定時間維持させ、前半と異なるように通電させることにより前記バルブの閉動作を緩やかに行わせたことを要旨とするものである。
【００１２】
また、本発明に係るさらに別のポンプ装置の制御方法は、請求項５に記載のように、流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するとともに閉鎖方向に付勢されたバルブを有し、さらに、駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる前記容積ポンプの駆動部には、駆動マグネットおよび駆動コイルのどちらか一方を備え、該駆動部を駆動可能に支持する固定部には、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルのどちらか他方を備え、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルの互いの磁気吸引力または磁気反発力によって前記駆動部が移動可能に構成され、前記バルブが閉動作を開始した後の前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前半と後半とで異なるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１記載に係るポンプ装置の制御方法によれば、駆動コイルへの駆動電流の通電により駆動部が駆動され、溜め部の容積が変化し、溜め部内の流体が吐出口より吐出されると共に流入口より溜め部に流体が吸引され、そのときに溜め部と流入口との間の流路に設けられるバルブと吐出口との間に設けられるバルブの開閉動作が行われるが、これらのバルブの開閉動作の際にこの駆動コイルに通電される駆動電流が、バルブが閉動作を開始した後の前半と後半とで異なるように通電されることで、バルブの閉動作が緩やかに行われるようにしたものであるから、バルブ閉鎖時の衝撃音が低減され、その衝撃音に伴う雑音が抑制することができる。
【００１４】
また、駆動部側に駆動コイルを有していれば、駆動部側に駆動マグネットを配設した構造に比べて駆動部の質量を小さくすることができ、駆動部に係る慣性力を小さくすることができる。したがって、バルブの閉鎖時には、駆動コイルへの駆動電流を速やかに下げ、バルブの閉鎖直前でその駆動コイルへの駆動電流の低下を緩め、バルブがゆっくり閉じられるようにすることでバルブの開閉動作に伴う作動時間も短くて済み、ポンプ装置としての作動効率がよく応答性も確保されるものである。
【００１５】
このとき請求項２に記載のように、駆動コイルへ通電される駆動電流の電流値をバルブの閉動作の後半においては所定時間維持させるようにすれば、その間に駆動コイルに作用する運動エネルギー（慣性エネルギー）が吸収され、バルブの閉鎖する勢いが失われることによりバルブの閉動作が緩やかに行われるものであり、バルブの閉動作に伴う衝撃音などの雑音の低減が効果的になされることとなる。
【００１６】
また、請求項３に記載のように、バルブの閉動作を開始した前半における閉鎖速度に比べ、閉鎖直前の閉鎖速度を低下させるようにすると、バルブの閉動作に伴う作動時間が長くなることも無く、しかも、バルブの衝撃音も抑制されて雑音の発生が効果的に抑えることが可能となる。
【００１７】
一方、本発明の請求項４記載に係るポンプ装置の制御方法によれば、容積ポンプの駆動コイルと駆動マグネットのどちらを駆動部とし、また固定部としても同様の効果が得られるもので、駆動コイルと駆動マグネットとの間の磁気吸引力または磁気反発力によって相対変位し、これに伴う溜め部の容積の変化によって流入口との間のバルブや吐出との間のバルブが開閉されて、流体が溜め部に吐出および吸引される。このバルブの開閉動作時に、バルブの閉動作の後半において、駆動コイルに通電される駆動電流の電流値が所定時間一定に維持されて、バルブの閉動作の前半と異なるように通電されることでバルブの閉動作が緩やかに行われるようにすることによってバルブの閉鎖時の衝撃音が低減され、その衝撃音に伴う雑音が抑制する事ができる。
【００１８】
そしてこの場合にも、上記した請求項２および３に記載の実施態様並びに効果を共有する事ができるものである。
【００１９】
さらに、本発明の請求項５記載に係るポンプ装置の制御方法も請求項４の場合と同様に、駆動コイルと駆動マグネットのどちらを駆動部とし、また固定部としても同様の効果が得られるもので、駆動コイルと駆動マグネットとの間の磁気吸引力または磁気反発力によって相対変位し、溜め部の容積の変化によって流入口との間のバルブや吐出との間バルブの開閉動作が行われるものであるが、溜め部と流入口及び吐出口との間の流路に介設されるバルブはその流路の閉鎖方向に付勢されている。そのため、前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前記バルブの閉動作の前半と後半とで異なるように通電されると、バルブの閉鎖動作の前半においては、駆動電流が急激に変化され、かつ弁体がバルブを閉鎖する方向に付勢されているため、バルブを素早く閉鎖することができる。一方、バルブの閉動作の後半においては、駆動電流の変化を前半と異ならせて、駆動電流を緩やかに変化させることにより、前記バルブの閉動作が緩やかに行われる。これにより、バルブの弁体が弁座に衝突する際の雑音の発生を抑えることができ、ポンプ装置の運転時の雑音を低減させることができる。
【００２０】
そしてこの場合にも、上記した請求項２および３に記載の実施態様並びに効果を共有する事ができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置の概略構成を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は、Ａ−Ａ線断面矢示図、（ｃ）は、Ｂ−Ｂ線断面矢示図である。また図２、図３は、そのポンプ装置の分解斜視図を示したものである。
【００２３】
これらの図に示されるように、このポンプ装置１０は、一方の面が開口した比較的奥行きの浅い筐形形状をなすケース本体１２の開口外周縁に形成されるフランジ部１４に蓋板１６がビス１８止めなどによって一体的に組み付けられている。
【００２４】
そしてこのケース本体１２内では、円盤状のインナーヨーク２０を挟んで同径の一対の駆動マグネット（永久磁石）２２ａ、２２ｂが互いに同極どうしが向き合うように備えられ、そのインナーヨーク２０及び駆動マグネット２２ａ、２２ｂの外周面の周りを囲むようにコイルボビン２４に捲回された駆動コイル２６がそのインナーヨーク２０及び駆動マグネット２２ａ、２２ｂの外周面を摺動可能に配設されている。
【００２５】
さらに、前記駆動マグネット２２ａ、２２ｂのインナーヨーク２０に接していない側の端面を覆い、かつ、前記駆動マグネット２２ａ、２２ｂの外周面に対向して前記リング部材２７の外周面を囲むようにアウターヨーク２８が配設されている。したがってこの実施形態では駆動コイル２６がコイルボビン２４に巻回されたものが駆動部Ｍをなし、インナーヨーク２０、駆動マグネット２２ａ、２２ｂおよびアウターヨーク２８が固定部Ｓをなすものである。
【００２６】
これによりケース本体１２内の前記アウターヨーク２８で囲われた前記駆動コイル２６の摺動空間には、ケース本体１２の内底面側に形成される第１のポンプ室３０ａと前記蓋板１６側に形成される第２のポンプ室３０ｂとに区画された流体の溜め部３０が形成されている。
【００２７】
そして前記ケース本体１２の外壁面には、前記溜め部３０の第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂに流体を流入する流入管路３２、及び溜め部３０に流入した流体を吐出する吐出管路３４とが設けられ、その流入管路３２に設けられる流体の流入口３２ａ及び吐出管路３４に設けられる吐出口３４ａと前記溜め部３０の第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとの間の流体流路には該流路を開閉する流入用バルブ３６ａ，３６ｂ及び吐出用バルブ３８ａ，３８ｂがそれぞれ介設されている。
【００２８】
すなわち、前記ケース本体１２の内壁面とアウターヨーク２８の外周面との間の空間領域に、前記流入口３２ａ側の流体流路と吐出口３４ａ側の流体流路とを仕切る仕切壁４０、及び、流入口３２ａ側の流体流路と吐口側３４ａ側の流体流路をそれぞれ前記第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとの間で仕切る仕切壁４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを備え、第１のポンプ室３０ａと第２のポンプ室３０ｂとの間を流体が行き来しないように仕切る仕切壁部材４６が介設される。
【００２９】
そして、前記流入口３２ａと第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとを仕切る仕切壁４２ａ，４２ｂに開設される連通孔に前記流入用バルブ３６ａ，３６ｂが開閉自在に配設されると共に、前記流体の吐出口３４ａと第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとを仕切る仕切壁４４ａ，４４ｂに開設される連通孔には、前記吐出用バルブ３８ａ，３８ｂが開閉自在に配設されている。
【００３０】
これらの流入用バルブ３６ａ，３６ｂ及び吐出用バルブ３８ａ，３８ｂはいずれもパッシブ型の逆止弁により構成され、２つの部屋（バルブの上流側と下流側）の差圧を受けて開閉し、一方の弁が閉じる時には他方の弁が開き、また閉じる方の弁は弁座に衝突してその衝突音が騒音として一般には生じるものである。
【００３１】
図４は流入用バルブ３６ａ，３６ｂ及び吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの概略構成を示したものである。これらのバルブは全て同一構成からなるもので１つのバルブについてのみ説明すると、これらのバルブはいずれも弁軸５２の基部に互いに反対方向に弾力性あるアーム部５４ａ，５４ｂが延設され、該各アーム部５４ａ，５４ｂの先端部に前記仕切壁部材４６の各弁座４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂの背面側（流体の流れ方向の上流側）に受止される受止部５６ａ，５６ｂが設けられる一方、前記弁軸５２の先端部には各弁座４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂの表面側（流体の流れ方向の下流側）の開口縁に密着する半円弧形状の湾曲面を有する弁体５８が該弁軸５２より抜脱不能に装着されている。
【００３２】
尚、これらのバルブは前記弁体５８と、両端に受止部５６が設けられたアーム部５４ａ，５４ｂを備える弁軸５２とがそれぞれ別個に合成樹脂材料などにより形成されて、組み立てられて構成される。ここで、受止部５６が設けられたアーム部５４を備える弁軸５２は、例えばシリコンゴムから形成され、アーム部５４ａ，５４ｂに弾力性が付与されている。また、前記弁体５８も一応可撓性ある合成樹脂材料により成形されている。
【００３３】
また、前記アウターヨーク２８には、前記第１のポンプ室３０ａと前記流入口３２ａとを連通させる連通口６０ａ、第２のポンプ室３０ｂと該流入口３２ａとを連通させる切り欠き口６０ｂ、第１ポンプ室３０ａと前記吐出口３４ａとを連通させる連通口６２ａ及び第２のポンプ室３０ｂと該吐出口３４ａとを連通させる切り欠き口６２ｂとが開設され、これにより前記流入口３２ａと第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとの流体流路、並びに前記吐出口３４ａと第１のポンプ室３０ａ及び第２のポンプ室３０ｂとの流体流路が確保されている。
【００３４】
また、図２および図３に示すように、ケース本体１２の外側面にはこのポンプ装置１０を制御するためコントローラやメモリ等が内蔵されたマイコンおよびこのマイコンと連係して駆動コイル２６に電力を供給するドライバ回路等が搭載されたコントロール基板６４がネジ止め穴６５，６５にネジ止めする等によってケース本体１２に取り付けられる。また、コントロール基板６４に設けられる前記ドライバ回路の出力端子６６ａ，６６ｂは、図示しないが、可撓性のある電源供給部材等を介して、前記駆動コイル２６の電線端末と接続されて、電磁式アクチュエータを駆動する電力が駆動コイル２６に供給される。
【００３５】
このように構成されたポンプ装置１０では、駆動コイル２６に一方向の電流を流すと、駆動コイル２６には放射状の磁場に重直なローレンツ力が生じ、ピストン（この実施例では、駆動部Ｍ）を一方向へ変位させる。そのため各ポンプ室の容積は、一方は減少し、他方は増加する。そして容積の減少したポンプ室は圧力が増加し、吐出側の弁が開いて流体が流れ出すし、容積の増加したポンプ室は圧力が減少し、吸入側の弁が開いて流体が流れ込むこととなる。
【００３６】
そして所定時間経過後、電流量を減少させると、ピストン（駆動部Ｍ）の変位量は減少されるので、一方のポンプ室から流体を吐出し、他方のポンプ室へ流体を吸引する圧力も小さくなる。この各ポンプ室の流体を吸引・吐出する圧力が、流入口３２ａ側および吐出口３４ａ側の流体の圧力よりも小さくなると、それまで開いていた側の弁は閉じる。そして駆動電流が０（ゼロ）に達した後に反転すると、反転する前に閉じていた側の弁が開き始める。
【００３７】
これを、更に詳しく説明すると、例えば、図５（ａ）のニュートラルの状態から駆動コイル２６に電流を流し、駆動コイル２６を図５（ｂ）のように矢示ａ方向に移動させると、第１ポンプ室３０ａの容積は減少し、第２のポンプ室３０ｂの容積は増加する。そのため容積の減少した第１のポンプ室３０ａは圧力が増加し、この第１のポンプ室３０ａと流入口３２ａとの間の流体流路に設けられる流入用バルブ３６ａは閉じたままで、この第１のポンプ室３０ａと吐出口３４ａとの間の流体流路に設けられる吐出用バルブ３８ａが開かれ、第１のポンプ室３０ａ内の流体が該吐出用バルブ３８ａを介して吐出口３４ａより流出され、他方、容積の増加した第２のポンプ室３０ｂは圧力が減少し、この第２のポンプ室３０ｂと吐出口３４ａとの間の流路に設けられる吐出用バルブ３８ｂは閉じたままで、第２のポンプ室３０ｂと流入口３２ａとの間の流路に設けられる流入用バルブ３６ｂが開かれ、該流入用バルブ３６ｂを介して流入口３２ａより流体が第２のポンプ室３０ｂ室内に流入される。
【００３８】
所定の期間経過後、駆動コイル２６への通電量が減少し始めると、第１のポンプ室３０ａから流体を吐出する圧力が減少し、第２のポンプ室３０ｂへ流体を吸引する圧力も減少していく。そして、流入口３２ａ側および吐出口３４ａ側の流体圧力の方が大きくなると、第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂは閉じ、第１のポンプ室３０ａの吐出用バルブ３８ａも閉じる。
【００３９】
そして今度は駆動コイル２６に逆向きの電流を流して駆動コイル２６を図５（ｃ）のように矢印ｂで示す方向に移動させると、今度は第２のポンプ室３０ｂの容積が減少し、第１のポンプ室３０ａの容積は増加する。そのため容積の減少した第２のポンプ室３０ｂは圧力が増加し、この第２のポンプ室３０ｂと流入口３２ａとの間の流路に設けられる流入用バルブ３６ｂは閉じたままで、この第２のポンプ室３０ｂと吐出口３４ａとの間の流路に設けられる吐出用バルブ３８ｂが開かれ、第２のポンプ室３０ｂ内の流体が該吐出用バルブ３８ｂを介して吐出口３４ａより流出され、他方、容積の増加した第１のポンプ室３０ａは圧力が減少し、この第１のポンプ室３０ａと吐出口３４ａとの間の流路に設けられる吐出用バルブ３４ａは閉じたままで、この第１のポンプ室３０ａと流入口３２ａとの間の流路に設けられる流入用バルブ３６ａが開かれ、該流入用バルブ３６ａを介して流入口３２ａより流体が第１のポンプ室３０ａ内に流入されることとなる。
【００４０】
図６は、このときの流入用バルブ３６ａ，３６ｂ、あるいは吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの開閉動作状態を示したものであるが、図６（ａ）に示すように流体が流れていない状態では弁体５８が弁座４８，５０に密着し、その流路が閉塞されているが、図６（ｂ）に示すように流体が流れると、流体の圧力により弁体５８が弁座４８，５０より離間し、その流路が開かれ、逆に流体の圧力が弱まると弁体５８が弁軸５２のアーム部５４ａ，５４ｂの変形復元力によって元の位置に戻され流路が閉塞されるものである。
【００４１】
このとき、例えば一般に行われるように、図６（ｂ）の状態からから図６（ａ）に示す状態までバルブ３６ａ，３６ｂが勢いよく閉鎖すると、図６（ｂ）でアーム部５４ａ，５４ｂが大きく変形しているため、その変形復元力は非常に大きく、弁体５８が弁座４８，５０に勢いよく衝突して大きな雑音を発生させてしまう。
【００４２】
一方、図６（ｂ）の状態から、図６（ｃ）に示すように、弁体５８が弁座４８，５０に接触する直前の状態で、一旦流体の圧力変化が小さくなるようにすれば、アーム部５４ａ，５４ｂの変形復元力が弱まり、弁体５８が弁座４８，５０に緩やかに接触し、バルブ閉鎖時の雑音が低減される。
【００４３】
このようなバルブの閉動作を実現するために、本発明では、流入用バルブ３６ａ，３６ｂや吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの開閉動作時に駆動コイル２６に流れる電流を制御することによりこれらのバルブの開閉動作を制御するものである。
【００４４】
図７は駆動コイル２６に通電される駆動電流の通電量を示している。
【００４５】
この駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄの制御は以下のように行われる。すなわちポンプ装置１０のケース本体１２の外側に取り付けたれたコントロール基板６４に搭載されたマイコンに内蔵されているメモリに駆動コイル２６に通電される電流波形パターンが格納されており、マイコンに内蔵されたコントローラ回路は、この電流波形パターンに基づいてドライバ回路を制御し、ドライバ回路から駆動コイル２６に必要電流が出力される。
【００４６】
このポンプ装置１０はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりコントロールされており、前記ドライバ回路からはパルス電流が出力されるが、駆動コイル２６には、そのリアクタンスによってドライバ回路から出力されるパルス波形の高周波成分が減衰され、連続するパルスの頂点が連なったような波形の駆動電流Ｉｄが流れることになる。
【００４７】
そこで図７に戻って説明すると、駆動コイル２６への通電量がゼロ（０）の状態から徐々に通電量を上げていくと、駆動電流波形は、プラス側にサインカーブで緩やかに立ち上がり、時間ｔ１には所定の駆動電流値Ｉ１に達し、時間ｔ２までの期間、電流値Ｉ１を維持する。このとき、ポンプ装置１０の駆動コイル２６からなる駆動部Ｍは、インナーヨーク２０、駆動マグネット２２ａ，２２ｂからなる固定部Ｓによって発生される磁界と駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄとにより発生する磁界の吸引力および反発力により、矢印Ｆ１で示す方向に移動する。すると第１のポンプ室３０ａの容積は大きくなり、第１のポンプ室３０ａ内の流体圧力が低下して、流入口３２ａから流入する流体の圧力により、第１のポンプ室３０ａ側の流入用バルブ３６ａが開き、第１のポンプ室３０ａに流体が流入する。
【００４８】
その後、時間ｔ２から駆動電流が下降し始め、Ｔ／２までの時間で駆動電流Ｉｄは０に達し、マイナス側に移る。この駆動電流Ｉｄが下降する際に、所定の駆動電流値Ｉ１から０になるまでの時間の前半と後半で駆動電流の変化を異ならせている。
【００４９】
すなわち、駆動電流が下降し始めた前半は、駆動電流Ｉｄを略直線的に急激に減少させる。このｔ２からＴ／２までの時間では、ポンプ装置１０の駆動部Ｍが、時間ｔ２までの移動速度よりも減速した状態で矢印Ｆ１で示す方向に移動する。すると、第１のポンプ室３０ａの流体圧力と、流入口３２ａ側の流体圧力の差が小さくなり、バルブを開く方向に作用する力が弱くなり、第１のポンプ室３０ａ側の流入バルブが閉じ始める。
【００５０】
そして、駆動電流Ｉｄの下降状態の後半では、所定の駆動電流Ｉ１と０との間の電流値Ｉ２において、駆動電流Ｉｄを所定の期間Δｔだけ一定に維持させ、駆動電流Ｉｄの下降状態の前半と異なるように通電させる。この中間値Ｉ２が維持されているΔｔの期間は、駆動部Ｍが矢印Ｆ１で示す方向に移動する速度が、駆動電流Ｉｄの下降状態の前半よりもさらに遅くなり、第１のポンプ室３０ａの容積の変化が小さくなり、バルブが閉まる勢いが弱くなって弁体にかかる運動エネルギーが減少されて、バルブの閉動作のスピードが非常に遅くなる。
【００５１】
その後、駆動電流Ｉｄは、この中間値Ｉ２から０まで再び線形的に変化する。このとき、駆動部Ｍはケース本体１２の内底部まで移動し切った状態になり、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａが閉鎖した状態となる。このようにして第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａの弁体が弁座に着座する際は、バルブの閉動作の後半において、弁体を弁座に接近させる方向にかかる運動エネルギーが抑えられて、バルブの閉まる勢いが弱まっているので、弁体は緩やかに弁座に着座し、着座時の衝撃音が抑制される。
【００５２】
尚、Ｔ／２からＴまでの間は、駆動コイル２４に駆動電流Ｉｄが反対向きに通電されて、駆動部Ｍが矢印Ｆ１で示す方向の反対方向に移動する。そのため、第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂが、上記した第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａと同様に開閉される。このとき、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａは閉じたままである。また、図７に示した駆動電流Ｉｄの波形では、この駆動電流Ｉｄが下降状態の途中で一定に維持される電流値Ｉ２は、ピーク時の駆動電流値Ｉ１の約１５％程度である。
【００５３】
次に、ポンプ装置１０の駆動コイル２６に図７に示した駆動電流Ｉｄを通電したときのポンプ装置１０の動作を、前述の流入用バルブ３６ａ，３６ｂの動作だけでなく吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの動作も加えて、図８（ａ）〜（ｈ）を参照して説明する。まず、時間ｔ０では、駆動部Ｍは任意の位置、例えば図８（ａ），（ｂ）に示すように固定部Ｓの一番上方に配置されており、第１および第２のポンプ室３０ａ，３２ａに設けられた流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂは全て閉じている。そして駆動電流Ｉｄが立ち上がり始めると、駆動部Ｍが矢印Ｆ１で示す方向に移動し始める。すると、第１のポンプ室３０ａの容積は増え始め、第１のポンプ室３０ａ側の流体の圧力が低くなる。これにより、第１のポンプ室３０ａの吐出用バルブ３８ａは、第１のポンプ室３０ａから吐出口３４ａ側への流体の逆流を防ぐように閉鎖されたままで、流入用バルブ３６ａは、弁体の弁部がアーム部による付勢に抗して弁座から離間する方向に移動して開き始め、流入口３２ａを介して流体が第１のポンプ室３０ａに導入され始める。
【００５４】
一方、第２のポンプ室３０ｂの容積は減り始め、第２ポンプ室３０ｂ側の流体の圧力が上昇するので、流入用バルブ３６ｂは、第２のポンプ室３０ｂから流入口３２ａ側への流体の逆流を防ぐように閉鎖されたままで、第２ポンプ室３０ｂ側の吐出用バルブ３８ｂが開きはじめ、第２のポンプ室３０ｂに溜められていた流体が吐出口３４ａを介して吐出される。
【００５５】
そして、駆動電流Ｉｄが電流値Ｉ１に達し、この電流値Ｉ１が維持され続ける間、駆動部Ｍは略等速度で矢印Ｆ１の示す方向に移動し続ける（図８（ｃ），（ｄ）参照）。そして、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａは開状態、吐出用バルブ３８ａは閉状態に保たれ、第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂは閉状態、吐出用バルブ３８ｂは開状態に保たれる。これにより、第１のポンプ室３０ａには流体が導入され、第２のポンプ室３０ｂからは流体が吐出され続ける。そして、時間ｔ２までの期間この電流値Ｉ１が維持されると、駆動電流Ｉｄは下降し始める。
【００５６】
駆動電流Ｉｄが下降し始めると、駆動部Ｍが、矢印Ｆ１で示す方向に移動する速度が遅くなり始める。すると、第１のポンプ室３０ａの容積の増加が緩やかになり、第１のポンプ室３０ａ側と流入口側の流体の圧力差が小さくなり、第１のポンプ室３０ａに流入する流体の勢いが弱くなる。一方、第２のポンプ室３０ｂ側の容積の減少も緩やかになり、第２のポンプ室３２ｂ側と吐出口３４ａ側の流体の圧力差が小さくなり、第２のポンプ室３０ｂから吐出される流体の勢いが弱くなる。これにより、第１のポンプ室３０ａ側の流入用バルブ３６ａが閉じ始め、第２のポンプ室３０ｂの吐出用バルブ３８ｂも閉じ始める。尚、第１のポンプ室３０ａ側の吐出用バルブ３８ａと第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂは閉状態のままである。
【００５７】
ここで、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａと第２のポンプ室３０ｂの吐出用バルブ３８ｂが閉鎖しきる直前に、駆動電流Ｉｄが、所定の中間値Ｉ２で所定の期間Δｔ維持されると、駆動部Ｍに作用する矢印Ｆ１で示す方向への移動速度が遅くなり、第１のポンプ室３０ａの容積の変化が小さくなる。すると、これらのバルブ３６ａ，３８ｂの閉じる速度がバルブの閉動作の前半よりも遅くなり、バルブが閉まる勢いが弱くなってバルブの弁体にかかる運動エネルギーが減少される。
【００５８】
その後、駆動電流Ｉｄは、この中間値Ｉ２から０まで線形的に減少していく。すると、駆動部Ｍが矢印Ｆ１にさらに移動し、駆動マグネット２２ｂの一番下の位置まで下がりきると、第１のポンプ室３０ａおよび第２のポンプ室３０ｂの容積の変動が止まり、第１のポンプ室３０ａと流入口３２ａ側の圧力差が小さくなり、第２のポンプ室３０ｂと吐出口３４ａ側の圧力差が小さくなるため、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａおよび第２のポンプ室３０ｂの吐出用バルブ３８ｂが閉鎖される。この、本実施形態にかかる制御方法のように、第１のポンプ室３０ａの流入用バルブ３６ａおよび第２のポンプ室３０ｂの吐出用バルブ３８ｂの閉動作の後半において、駆動電流Ｉｄを中間値Ｉ２で所定の期間Δｔ維持するように駆動コイル２６に通電すると、弁部が弁座に衝突する際に、弁部が弁座に接近する方向の運動エネルギーが抑えられており、バルブを緩やかに閉鎖することができる。このように、弁部が弁座に着座する際の弁体の運動エネルギーを低く抑えるようにポンプ装置１を制御することにより、バルブが閉鎖する際の騒音を低減することができる。
【００５９】
なお、駆動電流が−側に反転したとき（例えばＴ／２からＴまでの時間）は、駆動コイル２６に逆向きの駆動電流Ｉｄが流れて、駆動部Ｍが矢印Ｆ１で示す方向とは逆方向に移動して、第１のポンプ室３０ａの容積が減少し、第２のポンプ室３０ｂの容積が増加する。そして、第１のポンプ室３０ａの吐出用バルブ３８ａが開いて、第１のポンプ室３０ａに溜められた流体が吐出される。一方、第２のポンプ室３０ｂでは流入用バルブ３６ｂが開いて、流入口３２ａ側から第２のポンプ室３０ｂへ流体が導入される。このときの駆動電流Ｉｄの変化は、流れる方向が逆になっただけで、上述の場合と同じように変動し、それに伴う駆動部Ｍの移動および第１のポンプ室３０ａの吐出用バルブ３８ａ、および、第２のポンプ室３０ｂの流入用バルブ３６ｂの動作も、上述の場合と同じように動作し、バルブが閉鎖する際に、弁部が弁座に衝突する運動エネルギーが抑えられており、バルブを緩やかに閉鎖することができる。
【００６０】
そして、この一連の動作を繰り返すことで、本発明のポンプ装置１０の第１のポンプ室３０ａおよび第２のポンプ室３０ｂに、流体が流入および吐出される。このとき、バルブの弁体が弁座に衝止する際の衝突音が抑えられているので、ポンプ装置１０の雑音が低減される。
【００６１】
このように駆動電流Ｉｄを駆動コイル２６に通電すれば、バルブの閉動作の前半においては、駆動部Ｍが勢いよく駆動され、また、弁体が弁軸のアーム部の付勢力によってバルブが閉まる方向に付勢されていることも相まって、勢いよくバルブを閉鎖させることができる。そして、バルブの閉動作の後半、特に弁体が弁座に衝止してバルブが閉鎖する直前において、所定の期間Δｔだけ駆動電流が中間値Ｉ２で維持されて、バルブの閉鎖する勢いが弱められているため、バルブを緩やかに閉鎖することができる。このようにバルブの閉動作の前半では、バルブが素早く閉鎖され、後半では緩やかに閉鎖されるため、バルブの閉動作が素早く行われ、バルブの閉鎖時の雑音を低減して、ポンプ装置１０の性能を向上させることができる。
【００６２】
このような制御方法によれば、ポンプ装置１０に備えられた流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の際に、駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄが、流入用バルブ３６ａ，３６ｂまたは吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の前半と後半とで異なるように通電されることで、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作が緩やかに行われ、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉鎖時の衝撃音が低減されて、その衝撃音に伴う雑音が抑制される。
【００６３】
また、駆動部Ｍ側に駆動コイル２６を有していれば、駆動部Ｍ側に駆動マグネットを配設した構造に比べて駆動部Ｍの質量を小さくすることができ、駆動部Ｍに係る慣性力を小さくすることができる。そのため、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉鎖時には、これらのバルブの閉鎖直前でその駆動コイル２６への駆動電流Ｉｄの低下を緩め、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂがゆっくり閉じられるようにすることができる。
【００６４】
また、駆動コイル２６へ通電される駆動電流Ｉｄの電流値をバルブの閉動作の後半においては所定時間Δｔ維持させて、その間に駆動コイル２６に作用する運動エネルギー（慣性エネルギー）を減衰させ、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉鎖する勢いを弱めることで、バルブの閉動作が緩やかに行われて、これに伴う衝撃音などの雑音の低減が効果的になされる。
【００６５】
また、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作を開始した前半における閉鎖速度に比べ、閉鎖直前の閉鎖速度を低下させることで、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作に要する時間が長くなることも無く、しかも、バルブの閉鎖時の衝撃音も抑制されて雑音の発生が効果的に抑えられる。
【００６６】
さらに、この流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の後半において、駆動コイル２６に通電される駆動電流Ｉｄの電流値が所定時間Δｔ、電流値Ｉ２で一定に維持されて、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の前半と異なるように通電されることで流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作が緩やかに行われるようにし、バルブの閉鎖時の衝撃音に伴う雑音を抑制する事ができる。
【００６７】
さらに、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂが、これらバルブの弁軸５２に設けられたアーム部５４ａ，５４ｂによって、その流路の閉鎖方向に付勢されているため、前記駆動コイル２６へ通電される駆動電流Ｉｄが、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉鎖動作の前半においては、駆動電流Ｉｄが急激に減少するように変化され、かつ弁体５８がバルブを閉鎖する方向に付勢されているため、バルブを素早く閉鎖することができる。一方、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作の後半においては、駆動電流Ｉｄの変化を前半とは異なり、緩やかに減少するようにすることにより、流入用バルブ３６ａ，３６ｂおよび吐出用バルブ３８ａ，３８ｂの閉動作が緩やかに行われる。これにより、バルブの弁体５８が弁座４８ａ，４８ｂ，５０ａ，５０ｂに衝突する際の雑音の発生を抑えることができ、ポンプ装置１０の運転時の雑音を低減させることができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることはもちろんである。例えば、駆動マグネットを駆動部に、駆動コイルを固定部に備えたポンプ装置であってもよい。また、バルブの形状も、上記実施例に示したものに限られず、種々のバルブを適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ装置の概略構成図で（ａ）はそのポンプ装置の平面図、（ｂ）は、Ａ−Ａ線断面矢示図、（ｃ）は、Ｂ−Ｂ線断面矢示図である。
【図２】図１に示したポンプ装置の分解斜視図で斜め上方向から見た図である。
【図３】同じくポンプ装置の分解斜視図で、斜め下方向から見た図である。
【図４】このポンプ装置の流体流路に設けられる開閉バルブ（パッシブ型逆止弁）の構成を示した図である。
【図５】このポンプ装置の作動状態を説明するために示した図である。
【図６】このポンプ装置と作動状態における開閉バルブの作動説明図である。
【図７】本発明のポンプ装置の制御方法を説明するために駆動コイルに通電される駆動電流の波形パターンのタイミングチャートを示したものである。
【図８】この駆動コイルへの駆動電流の通電とバルブの開閉動作との関係を説明するために示した図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０ ポンプ装置
２０ インナーヨーク
２２ａ，２２ｂ 駆動マグネット
２６ 駆動コイル
Ｍ 駆動部
Ｓ 固定部
２８ アウターヨーク
３０ 溜め部
３０ａ 第１のポンプ室
３０ｂ 第２のポンプ室
３２ａ 流入口
３４ａ 吐出口
３６ａ，３６ｂ 流入用バルブ
３８ａ、３８ｂ 吐出用バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、
前記容積ポンプは駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる駆動部を有し、該駆動部には、前記駆動手段としての駆動コイルを有し、
前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に配設された前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するバルブが閉動作を開始した後の前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前半と後半とで異なるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを特徴とするポンプ装置の制御方法。
【請求項２】
前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、後半において電流値を所定時間維持させることにより前半と後半とで異なるように通電され、前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを特徴とする請求項１記載に係るポンプ装置の制御方法。
【請求項３】
前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前記バルブが閉動作を開始した前半における閉鎖速度に比べ閉鎖直前の閉鎖速度を低下させるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを特徴とする請求項１または２記載に係るポンプ装置の制御方法。
【請求項４】
流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、
前記容積ポンプは駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる駆動部と該駆動部を駆動可能に支持する固定部とを有し、
前記駆動部には、駆動マグネットおよび駆動コイルのどちらか一方を備え、前記固定部には、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルのどちらか他方を備え、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルの互いの磁気吸引力または磁気反発力によって前記駆動部が移動可能に構成され、
前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に配設された前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するバルブが閉動作を開始した後、後半において前記駆動コイルへ通電される駆動電流の電流値を所定時間維持させ、前半と異なるように通電させることにより前記バルブの閉動作を緩やかに行わせたことを特徴とするポンプ装置の制御方法。
【請求項５】
流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、
前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するとともに閉鎖方向に付勢されたバルブを有し、
さらに、駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる前記容積ポンプの駆動部には、駆動マグネットおよび駆動コイルのどちらか一方を備え、該駆動部を駆動可能に支持する固定部には、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルのどちらか他方を備え、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルの互いの磁気吸引力または磁気反発力によって前記駆動部が移動可能に構成され、前記バルブが閉動作を開始した後の前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前半と後半とで異なるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを特徴とするポンプ装置の制御方法。
【請求項１】
流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、
前記容積ポンプは駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる駆動部を有し、該駆動部には、前記駆動手段としての駆動コイルを有し、
前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に配設された前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するバルブが閉動作を開始した後の前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前半と後半とで異なるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを特徴とするポンプ装置の制御方法。
【請求項２】
前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、後半において電流値を所定時間維持させることにより前半と後半とで異なるように通電され、前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを特徴とする請求項１記載に係るポンプ装置の制御方法。
【請求項３】
前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前記バルブが閉動作を開始した前半における閉鎖速度に比べ閉鎖直前の閉鎖速度を低下させるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを特徴とする請求項１または２記載に係るポンプ装置の制御方法。
【請求項４】
流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、
前記容積ポンプは駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる駆動部と該駆動部を駆動可能に支持する固定部とを有し、
前記駆動部には、駆動マグネットおよび駆動コイルのどちらか一方を備え、前記固定部には、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルのどちらか他方を備え、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルの互いの磁気吸引力または磁気反発力によって前記駆動部が移動可能に構成され、
前記駆動コイルへ通電される駆動電流は、前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に配設された前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するバルブが閉動作を開始した後、後半において前記駆動コイルへ通電される駆動電流の電流値を所定時間維持させ、前半と異なるように通電させることにより前記バルブの閉動作を緩やかに行わせたことを特徴とするポンプ装置の制御方法。
【請求項５】
流体を吸引する流入口と、前記流入口に連結され該流入口から吸引した流体を溜めておくための溜め部と、該溜め部に溜めた前記流体を吐出する吐出口と、前記溜め部の容積を変化させる容積ポンプとを有するポンプ装置の制御方法において、
前記流入口および前記吐出口と前記溜め部との間に前記流入口または前記吐出口と前記溜め部との流路を開閉するとともに閉鎖方向に付勢されたバルブを有し、
さらに、駆動手段によって駆動され前記溜め部の容積を変化させる前記容積ポンプの駆動部には、駆動マグネットおよび駆動コイルのどちらか一方を備え、該駆動部を駆動可能に支持する固定部には、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルのどちらか他方を備え、前記駆動マグネットおよび前記駆動コイルの互いの磁気吸引力または磁気反発力によって前記駆動部が移動可能に構成され、前記バルブが閉動作を開始した後の前記駆動コイルへ通電される駆動電流が、前半と後半とで異なるように通電されることにより前記バルブの閉動作が緩やかに行われることを特徴とするポンプ装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１４２０５（Ｐ２００８−１４２０５Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８５３７７（Ｐ２００６−１８５３７７）
【出願日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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