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公開番号2025078376
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-20
出願番号2023190894
出願日2023-11-08
発明の名称往復動ポンプおよび流れ状態監視方法
出願人日機装エイコー株式会社
代理人個人
主分類F04B 51/00 20060101AFI20250513BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】往復動ポンプにおいて接液する検知機器を用いることなく取扱液の流れを監視する。
【解決手段】本発明に係る往復動ポンプ1は、ダイアフラム6と、ポンプ室21aと、プランジャ5と、電磁アクチュエータ41と、アクチュエータ制御部311と、電磁アクチュエータの制御電流値のうち、少なくともプランジャが特定位置に位置していたときの制御電流値を特定電流値として取得する取得部312と、正常時の制御電流値である正常制御電流値のうち、少なくともプランジャが特定位置に位置していたときの正常制御電流値を基準電流値として記憶する記憶部35と、特定電流値と基準電流値とに基づいて、吸込状態および/または吐出状態が正常か異常かを判定する判定部313と、を有してなる。特定位置は、異常が有るとき、プランジャの1ストローク分の制御電流値の電流値波形において、異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ダイアフラムを往復動させることにより取扱液を吸込み、吐出する往復動ポンプであって、
前記ダイアフラムと、
前記ダイアフラムが収容されるポンプ室と、
前記ダイアフラムを往復動させるプランジャと、
前記プランジャを往復動させる電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータの動作をクローズドループ制御するアクチュエータ制御部と、
前記電磁アクチュエータの動作の制御に用いられる制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記プランジャの１ストロークの行程内における特定位置に位置していたときの前記制御電流値を特定電流値として取得する取得部と、
前記取扱液の吸込状態および吐出状態が正常であるときの前記制御電流値である正常制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記特定位置に位置していたときの前記正常制御電流値を基準電流値として記憶する記憶部と、
前記特定電流値と前記基準電流値とに基づいて、前記吸込状態および／または前記吐出状態が前記正常か異常かを判定する判定部と、
を有してなり、
前記特定位置は、前記異常が有るとき、前記プランジャの前記１ストローク分の前記制御電流値の電流値波形において、前記異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置である、
往復動ポンプ。
続きを表示（約 2,700 文字）【請求項２】
前記正常制御電流値を取得する基準取得部と、
前記基準取得部に取得された前記正常制御電流値に基づいて、前記基準電流値を設定する設定部と、
を有してなる、
請求項１に記載の往復動ポンプ。
【請求項３】
前記往復動ポンプの動作条件の変更を検知する変更検知部、
を有してなり、
前記基準取得部は、前記変更検知部が前記動作条件の変更を検知したとき、前記正常制御電流値を取得して、
前記記憶部は、取得された前記正常制御電流値に基づいて、前記基準電流値を更新して記憶する、
請求項２に記載の往復動ポンプ。
【請求項４】
前記判定部が前記吸込状態または前記吐出状態に前記異常が有ると判定したとき、前記異常を解消するための特定動作に必要な制御を実行する特定動作制御部、
を有してなる、
請求項１に記載の往復動ポンプ。
【請求項５】
前記記憶部は、前記特定位置を含む所定範囲の行程の前記プランジャの制御に用いられた前記正常制御電流値の電流値波形を前記基準電流値として記憶して、
前記取得部は、前記所定範囲の行程の前記プランジャの制御に用いられた前記制御電流値の電流値波形を前記特定電流値として取得する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の往復動ポンプ。
【請求項６】
ダイアフラムを往復動させることにより取扱液を吸込み、吐出する往復動ポンプであって、
前記ダイアフラムと、
前記ダイアフラムが収容されるポンプ室と、
前記ダイアフラムを往復動させるプランジャと、
前記プランジャを往復動させる電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータの動作をクローズドループ制御するアクチュエータ制御部と、
前記電磁アクチュエータの動作の制御に用いられる制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記プランジャの１ストロークの行程内における特定位置に位置していたときの前記制御電流値を特定電流値として取得する電流値取得部と、
前記プランジャの移動速度を取得する速度取得部と、
前記プランジャのストローク数を取得するストローク数取得部と、
前記特定電流値と、前記移動速度と、前記ストローク数と、が入力されたとき、前記取扱液の吸込状態または吐出状態が正常か異常かを出力するように機械学習された学習済みの学習モデルを記憶する記憶部と、
前記特定電流値と、前記移動速度と、前記ストローク数と、を前記学習モデルに入力して、前記吸込状態または前記吐出状態が前記正常か前記異常かを推定する推定部と、
を有してなり、
前記特定位置は、前記異常が有るとき、前記プランジャの前記１ストローク分の前記制御電流値の電流値波形において、前記異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置である、
往復動ポンプ。
【請求項７】
ダイアフラムを往復動させることにより取扱液を吸込み、吐出する往復動ポンプであって、
前記ダイアフラムと、
前記ダイアフラムが収容されるポンプ室と、
前記ダイアフラムを往復動させるプランジャと、
前記プランジャを往復動させる電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータの動作をクローズドループ制御するアクチュエータ制御部と、
前記電磁アクチュエータの動作の制御に用いられる制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記プランジャの１ストロークの行程内における特定位置に位置していたときの前記制御電流値を特定電流値として取得する電流値取得部と、
所定のサンプリング間隔において取得された複数の前記特定電流値のうち、基準となる前記特定電流値と、最新の前記特定電流値と、の間の変化量を算出する算出部と、
前記プランジャの移動速度を取得する速度取得部と、
前記プランジャのストローク数を取得するストローク数取得部と、
前記特定電流値と、前記変化量と、前記移動速度と、前記ストローク数と、が入力されたとき、予め設定された将来の期間経過後に前記取扱液の吸込状態または吐出状態の異常の発生の有無を出力するように機械学習された学習済みの学習モデルを記憶する記憶部と、
前記特定電流値と、前記変化量と、前記移動速度と、前記ストローク数と、を前記学習モデルに入力して、前記期間内に前記吸込状態または前記吐出状態に前記異常が生じるか否かを予測する予測部と、
を有してなり、
前記特定位置は、前記異常が生じたとき、前記プランジャの前記１ストローク分の前記制御電流値の電流値波形において、前記異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置である、
往復動ポンプ。
【請求項８】
ダイアフラムと、
前記ダイアフラムが収容されるポンプ室と、
前記ダイアフラムを往復動させるプランジャと、
前記プランジャを往復動させる電磁アクチュエータと、
前記電磁アクチュエータの動作をクローズドループ制御するアクチュエータ制御部と、
前記電磁アクチュエータの動作の制御に用いられる制御電流値のうち、基準電流値を記憶する記憶部と、
を有してなる往復動ポンプにより実行される、取扱液の吸込状態および／または吐出状態が正常か異常かを判定する前記取扱液の流れ状態監視方法であって、
前記基準電流値は、前記吸込状態および前記吐出状態が前記正常であるときの前記制御電流値である正常制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記プランジャの１ストロークの行程内における特定位置に位置していたときの前記正常制御電流値であり、
前記特定位置は、前記異常が有るとき、前記プランジャの前記１ストローク分の前記制御電流値の電流値波形において、前記異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置であり、
前記流れ状態監視方法は、
前記往復動ポンプが、前記制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記特定位置に位置していたときの前記制御電流値を特定電流値として取得するステップと、
前記往復動ポンプが、前記特定電流値と前記基準電流値とに基づいて、前記吸込状態および／または前記吐出状態が前記正常か前記異常かを判定するステップと、
を含む、
流れ状態監視方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動ポンプおよび流れ状態監視方法に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
往復動ポンプは、ダイアフラム、ダイアフラムを往復動させるプランジャ、およびダイアフラムを収容するポンプ室を備える。往復動ポンプは、プランジャの往復動によりダイアフラムを往復動させて、ポンプ室内において取扱液の吸込みおよび吐出を交互に繰り返すことにより、取扱液を定量的に送液する。往復動ポンプの中には、取扱液に接液して取扱液の吸込状態および吐出状態（以下「流れ状態」という。）を監視するための検知機器（例えば、圧力計、流量計、フローセンサなど）を備える往復動ポンプが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－２１５０３号公報
特開２０１９－１７３６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された往復動ポンプでは、ポンプ室を区画する筐体にポンプ室に連通する取付孔が配置されていて、取付孔に圧力計が取り付けられている。この構成では、取付孔の加工、および取付孔と圧力計との間のシール部材が必要となる。特許文献２に開示された往復動ポンプでは、吐出配管に圧力センサが取り付けられている。この構成では、圧力センサの取り付け用の吐出配管設計、その施工、および圧力センサ用の配線施工が必要となる。また、異常検知に連動させて往復動ポンプの動作を停止させる場合、圧力計の検知信号を往復動ポンプの制御系統へ送信する配線が必要となる。このように、これらの往復動ポンプの製造コストは、その加工費、部材費、および施工費に必要な分だけ、増加する。
【０００５】
また、取扱液が腐食性を有する液体の場合、検知機器の選定の自由度が少なく、専用の検知機器は高額になり易い。さらに、流量計やフローセンサは、配管内の気泡が混入すると誤作動し得る。このように、取扱液に接液する検知機器による流れ状態の監視には、技術的課題が存在する。
【０００６】
本発明は、往復動ポンプにおいて接液する検知機器を用いることなく取扱液の流れ状態を監視することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様における往復動ポンプは、ダイアフラムを往復動させることにより取扱液を吸込み、吐出する往復動ポンプであって、前記ダイアフラムと、前記ダイアフラムが収容されるポンプ室と、前記ダイアフラムを往復動させるプランジャと、前記プランジャを往復動させる電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータの動作をクローズドループ制御するアクチュエータ制御部と、前記電磁アクチュエータの動作の制御に用いられる制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記プランジャの１ストロークの行程内における特定位置に位置していたときの前記制御電流値を特定電流値として取得する取得部と、前記取扱液の吸込状態および吐出状態が正常であるときの前記制御電流値である正常制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記特定位置に位置していたときの前記正常制御電流値を基準電流値として記憶する記憶部と、前記特定電流値と前記基準電流値とに基づいて、前記吸込状態および／または前記吐出状態が前記正常か異常かを判定する判定部と、を有してなり、前記特定位置は、前記異常が有るとき、前記プランジャの前記１ストローク分の前記制御電流値の電流値波形において、前記異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置である。
【０００８】
本発明の一実施態様における往復動ポンプは、ダイアフラムを往復動させることにより取扱液を吸込み、吐出する往復動ポンプであって、前記ダイアフラムと、前記ダイアフラムが収容されるポンプ室と、前記ダイアフラムを往復動させるプランジャと、前記プランジャを往復動させる電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータの動作をクローズドループ制御するアクチュエータ制御部と、前記電磁アクチュエータの動作の制御に用いられる制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記プランジャの１ストロークの行程内における特定位置に位置していたときの前記制御電流値を特定電流値として取得する電流値取得部と、前記プランジャの移動速度を取得する速度取得部と、前記プランジャのストローク数を取得するストローク数取得部と、前記特定電流値と、前記移動速度と、前記ストローク数と、が入力されたとき、前記取扱液の吸込状態または吐出状態が正常か異常かを出力するように機械学習された学習済みの学習モデルを記憶する記憶部と、前記特定電流値と、前記移動速度と、前記ストローク数と、を前記学習モデルに入力して、前記吸込状態または前記吐出状態が前記正常か前記異常かを推定する推定部と、を有してなり、前記特定位置は、前記異常が有るとき、前記プランジャの前記１ストローク分の前記制御電流値の電流値波形において、前記異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置である。
【０００９】
本発明の一実施態様における往復動ポンプは、ダイアフラムを往復動させることにより取扱液を吸込み、吐出する往復動ポンプであって、前記ダイアフラムと、前記ダイアフラムが収容されるポンプ室と、前記ダイアフラムを往復動させるプランジャと、前記プランジャを往復動させる電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータの動作をクローズドループ制御するアクチュエータ制御部と、前記電磁アクチュエータの動作の制御に用いられる制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記プランジャの１ストロークの行程内における特定位置に位置していたときの前記制御電流値を特定電流値として取得する電流値取得部と、所定のサンプリング間隔において取得された複数の前記特定電流値のうち、基準となる前記特定電流値と、最新の前記特定電流値と、の間の変化量を算出する算出部と、前記プランジャの移動速度を取得する速度取得部と、前記プランジャのストローク数を取得するストローク数取得部と、前記特定電流値と、前記変化量と、前記移動速度と、前記ストローク数と、が入力されたとき、予め設定された将来の期間経過後に前記取扱液の吸込状態または吐出状態の異常の発生の有無を出力するように機械学習された学習済みの学習モデルを記憶する記憶部と、前記特定電流値と、前記変化量と、前記移動速度と、前記ストローク数と、を前記学習モデルに入力して、前記期間内に前記吸込状態または前記吐出状態に前記異常が生じるか否かを予測する予測部と、を有してなり、前記特定位置は、前記異常が生じたとき、前記プランジャの前記１ストローク分の前記制御電流値の電流値波形において、前記異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置である。
【００１０】
本発明の一実施態様における流れ状態監視方法は、ダイアフラムと、前記ダイアフラムが収容されるポンプ室と、前記ダイアフラムを往復動させるプランジャと、前記プランジャを往復動させる電磁アクチュエータと、前記電磁アクチュエータの動作をクローズドループ制御するアクチュエータ制御部と、前記電磁アクチュエータの動作の制御に用いられる制御電流値のうち、基準電流値を記憶する記憶部と、を有してなる往復動ポンプにより実行される、取扱液の吸込状態および／または吐出状態が正常か異常かを判定する前記取扱液の流れ状態監視方法であって、前記基準電流値は、前記吸込状態および前記吐出状態が前記正常であるときの前記制御電流値である正常制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記プランジャの１ストロークの行程内における特定位置に位置していたときの前記正常制御電流値であり、前記特定位置は、前記異常が有るとき、前記プランジャの前記１ストローク分の前記制御電流値の電流値波形において、前記異常に対応する特徴的な変化が現れる点に対応する位置であり、前記流れ状態監視方法は、前記往復動ポンプが、前記制御電流値のうち、少なくとも前記プランジャが前記特定位置に位置していたときの前記制御電流値を特定電流値として取得するステップと、前記往復動ポンプが、前記特定電流値と前記基準電流値とに基づいて、前記吸込状態および／または前記吐出状態が前記正常か前記異常かを判定するステップと、を含む。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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