JP2005048865A - 電磁弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁弁１の固着化現象による作動不良を解消する事。
【解決手段】 流路の途中に設けられ、流路内を流通する流体の給止の為の開閉を行う電磁弁と、電磁弁に開閉信号を与え、電磁弁の開閉を制御する制御手段とを備える電磁弁制御装置であって、制御手段は、流体内に溶解する残滓による電磁弁の開閉固着を解消するように、予め定められた所定のタイミングで、開閉信号のうち、開信号を可変する事により、固着化現象に陥った（または陥った可能性のある）電磁弁に対し、固着化を解消するよう、通常とは異なる可変的な開閉駆動制御を行う事が可能となるので、固着化現象に陥った（または陥った可能性のある）電磁弁を正常に開閉させる事が可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流路内を流通する流体を給止する電磁弁の固着化状態を解消する制御に関する。

従来から、流路内を流通する流体の給止を行う為に開閉する電磁弁を制御する電磁弁制御装置としては、特許文献１に記載されているものが知られている。

このような電磁弁制御装置に特有の問題として、例えば、水道管などの流路の途中に設けられる電磁弁の駆動部位に、水道管内を流通する水道水に溶解するカルシウム成分などが残留し、そのまま乾燥、固着する事で、電磁弁がその残留したカルシウム成分の固着によって、開閉不能に陥る、または開閉するまでの反応時間が延長してしまうと言う現象（固着化現象）が知られている。

上述したような固着化現象に陥った電磁弁は、新規の電磁弁に交換される事で対応している事が多い。

まれに、固着化した固着物（上記の例で言えばカルシウム成分）などを除去する事もあるが、新規の電磁弁に交換する事と、固着物除去に掛かる手間との投資対効果を勘案すると、やはり新規の電磁弁に交換される事の方が多い。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものである。すなわち固着化現象に陥った（または陥った可能性のある）電磁弁を、新規に交換する事なく、元の正常な開閉をさせる事を可能にする電磁弁制御装置を提供する事を目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、流路の途中に設けられ、流路内を流通する流体の給止の為の開閉を行う電磁弁と、電磁弁に開閉信号を与え、電磁弁の開閉を制御する制御手段とを備える電磁弁制御装置であって、制御手段は、流体内に溶解する残滓による電磁弁の開閉固着を解消するように、予め定められた所定のタイミングで、開閉信号のうち、開信号を可変する事を特徴とする。

この発明により、固着化現象に陥った（または陥った可能性のある）電磁弁に対し、固着化を解消するよう、通常とは異なる可変的な開閉駆動制御を行う事が可能となるので、固着化現象に陥った（または陥った可能性のある）電磁弁を正常に開閉させる事が可能となる。

請求項２に記載の発明では、制御手段は、電磁弁の初回駆動を検出する初回駆動検出手段を有し、予め定められた所定のタイミングは、初回駆動検出手段によって、電磁弁の初回駆動を検出した時とした事を特徴とする。

ここで、現時点で判明している限りでの、電磁弁が固着化する主なタイミングを説明する。電磁弁が固着化状態に陥るタイミングは大別して２つある。

１つは、製造後から出荷までの期間が長期に渡った場合である。

電磁弁は、製造工程における最終テスト段階で、流体を実際に給止する開閉を行うので、その時に駆動部に触れた流体内に溶解する残滓が、製造後から出荷までの間に乾燥し、電磁弁の駆動部に固着し、固着物と化する事がある。

いま１つは、電磁弁が、長期に渡って未駆動の期間が継続した場合である。

この場合も、未駆動期間が始まる前まで開閉駆動する際に触れていた流体内に溶解する残滓が、未駆動期間中に乾燥し、電磁弁の駆動部に固着し、固着物と化する事がある。

言い換えれば、給止する際に触れた流体の残滓が完全に乾燥する時間が発生すると、固着化現象が発生する傾向があると言える。

この発明により、製造から出荷、そして新規設置までの期間中に、流体の残滓が乾燥し、固着物と化していたとしても、初回の開閉駆動時を検知する事が可能となるので、その、初回の開閉駆動時のみ、開信号を通常時に対して可変する事が可能となり、固着化現象に陥っている（または陥っている可能性のある）電磁弁を、正常に開閉駆動させる事が可能となる。

請求項３の発明では、制御手段は、電磁弁の未駆動期間を計時する未駆動期間計時手段を有し、予め定められた所定のタイミングは、未駆動期間計時手段によって得られた未駆動期間が、所定の期間を超えた時とした事を特徴とする。

この発明により、長期に渡って、未駆動の期間が継続し、その期間中に、流体の残滓が乾燥し、固着物と化していたとしても、所定の期間以上未駆動期間が継続した事を検知する事が可能となるので、その未駆動期間後の開閉駆動時のみ、開信号を通常時に対して可変する事が可能となり、固着化現象に陥っている（または陥っている可能性のある）電磁弁を、正常に開閉駆動させる事が可能となる。

請求項４に記載の発明では、開信号の可変は、開信号入力の時間を、通常時よりも長くする事を特徴とする。

この発明により、固着化現象に陥っている（または陥っている可能性のある）電磁弁に対し、開信号の入力時間を、通常時よりも長くする事により、固着物に対し、力学的に長時間にわたり、ストレスを加える事が可能となるので、固着物を駆動部にて破砕し易くなる。従って、固着化現象に陥っている（または陥っている可能性のある）電磁弁を、正常に開閉駆動させる事が可能となる。

請求項５に記載の発明では、開信号の可変は、開信号の印加電圧を、通常時よりも大きくする事を特徴とする。

この発明により、固着化現象に陥っている（または陥っている可能性のある）電磁弁に対し、開信号の印加電圧を、通常時よりも大きくする事により、固着物に対し、力学的に大きなストレスを加える事が可能となるので、固着物を駆動部にて破砕し易くなる。従って、固着化現象に陥っている（または陥っている可能性のある）電磁弁を、正常に開閉駆動させる事が可能となる。

請求項６に記載の発明では、開信号の可変は、開信号を、通常の入力時間内で、所定の回数、繰り返す事を特徴とする。

この発明により、固着化現象に陥っている（または陥っている可能性のある）電磁弁に対し、開信号をパルス状に与える事で、通常時よりも電磁弁の駆動部を細動させる事が出来、細動によって固着物を破砕する事が可能となるので、固着化現象に陥っている（または陥っている可能性のある）電磁弁を、正常に開閉駆動させる事が可能となる。

請求項７に記載の発明では、可変する開信号の入力時間、または、印加電圧値、または繰り返す所定の回数は、未駆動期間と比例関係にある事を特徴とする。

この発明により、未駆動期間に応じた適切な、入力時間、または印加電圧値、または入力回数に可変する事が可能となるので、固着化現象に陥った（または陥っている可能性のある）電磁弁を正常に開閉駆動させる確実性を高める事が可能となる。

（第１実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について図１、図２を用いて説明する。図１は本実施形態に係る電磁弁制御装置１００を、自動手洗い給水装置に適用した例を示したものである。

この電磁弁制御装置１００は、本発明の流路に対応する水道管２００内を流通する水道水（水道水２００内の下矢印）の給止を行っている。

図１中の水道管２００内に設定されている１は、電磁弁である。電磁弁１は、上述した通り、水道管２００内を流通する水道水（の給止を直接的に行っている。

この電磁弁１の開閉駆動は、制御装置１０によって行われている。

制御装置１０は、実際に電磁弁１に開閉の為の駆動電圧を印加する電圧調整装置である電磁弁駆動装置２と、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどからなり、電磁弁駆動装置２の駆動制御を行うマイコン３とから構成されている。この制御装置１０は、請求項で示す制御手段に相当する。

また、電磁弁１が駆動する為の電圧を供給するのは、電源部４である。電源部４は、スイッチ５の開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）により、制御装置１０を介し、駆動電圧の伝達を行っている。この駆動電圧は、本発明の請求項で示す開閉信号のうちの、開信号に相当する。

スイッチ５のＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、センサ６が決定する。

このセンサ６は、要洗浄物を図示しない手洗い領域に進入した事を検知するセンサであり、要洗浄物が手洗い領域に進入した事を検知すると、スイッチ５に対し、電源部４をＯＮするように伝達する。

上述した構成の電磁弁制御装置１００における、固着化現象を解消する給止（開閉）駆動制御作動について、図２のフローチャートを用いて説明する。

図２のステップＳ１にて、初回電源ＯＮフラグを「１」と設定する。これにより、電磁弁１が未だ給止（開閉）駆動した事がない事が当該フラグの値により示される事になる。

ステップＳ２にて、センサ６が、要洗浄物が手洗い領域に進入した事を検知したか否かを判定する。

検知した場合は、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３にて、スイッチ５はＯＮとなり、電源部４は制御装置１０を介し、電磁弁１を開放（給水）駆動させる為に、駆動電圧を印加する。印加を開始するとステップＳ４に進む。

ステップＳ４にて、初回電源ＯＮフラグが「１」か否かを判定する。

もし、初回電源ＯＮフラグが「１」、すなわち電磁弁１が初めて開閉するならば、ステップＳ５に進み、初回電源フラグが「１」以外、すなわち過去に開閉した事があるならば、ステップＳ７に進む。

このステップＳ４の処理内容は、本発明の請求項の初回駆動検出手段に相当する。

ステップＳ５にて、所定時間の計時を開始する。この所定時間とは、ステップＳ５以下で行う通常時用駆動電圧の印加時間の事であり、ここでは数秒から数十秒程度と長くしている。所定時間の計時が開始されるとステップＳ６に進む。

ステップＳ６にて、ステップＳ５にて開始した所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過するまでステップＳ６では閉ループ作動に入る事になる。

ステップＳ６にて、所定時間が経過したと判定された場合は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７にて、ステップＳ３で開始した駆動時用電圧の印加を終了する。終了するとステップＳ８に進む。

ステップＳ８にて、センサ６が、要洗浄物が手洗い領域から離脱した事を検知したか否かを判定する。離脱を検知した場合、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９にて、電磁弁１を閉成する。この場合の電磁弁１の閉成とは、制御部１０から電磁弁１に対して閉信号（閉成する為の駆動電圧の印加）が伝達される事である。電磁弁１が閉成するとステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０にて、上述した初回電源ＯＮフラグを「０」に設定する。設定し終わると、ステップＳ２に戻る。

上述した構成と作動とにより、固着化現象を起こしやすい条件（この場合では、未だ流体を給止駆動した事がない状態）を備えた電磁弁１に対してのみ、予め固着化を解消するよう、通常時の駆動電圧の印加時間を可変し、所定の期間中、継続して駆動電圧値を印加する（開信号を伝達する）よう作動させるようにし、それ以外の電磁弁１の状況下（つまり過去に給止駆動を行った事がある状態）では、必要最低限な印加時間（例えば１秒以下から１秒程度）で、駆動作動を行うよう制御を行う事で、電磁弁１の固着化による駆動不能、または駆動までの反応時間が延長してしまう事を未然に防ぐ事が可能な電磁弁制御装置１００を提供する事が可能となる。

（第二実施形態）
上述した第一実施形態では、初回駆動時のみ通常時の駆動印加時間よりも、長い駆動印加時間にて駆動電圧を印加する事で、製造から出荷（新規設置）までの期間中に、固着化している可能性がある電磁弁１に対し、その固着化を解消するものであったが、これでは構成上、マイコン３内にタイマー手段に相当する部品またはサブプログラムが必要となる。

しかし、電磁弁制御装置１００の構成（図１）はそのままにして、通常時用駆動時電圧の印加回数を、所定の回数、印加すると言う手法を用いる事でも、同等の効果を発揮する事が可能である。

以下に、通常時用駆動時電圧の印加回数を、通常の印加時間（入力時間）内で、所定回数、繰り返して印加する事で、固着している可能性のある電磁弁１を正常に給止駆動させる作動について、図３のフローチャートを用いて説明する。

図３のフローチャートは、図２に示すフローチャートの変形であり、ステップＳ１〜ステップＳ４までは同一処理内容である。

しかし、ステップＳ４にて、初回電源ＯＮフラグが「１」であると判定された場合は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、マイコン３を構成する図示しないＣＰＵが、図示しないＲＯＭから所定印加回数を読み込む。読み込み終わると、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、ステップＳ１５で読み込んだ印加回数に達したか否かを判定する。

所定の印加回数に未だ到達しなければ、ステップＳ１６は閉ループ作動に入り、所定の印加回数に到達するまで、閉ループ作動は継続する。

所定の印加回数に到達したと判定されれば、ステップＳ７に進む。ステップＳ７以降の処理は第一実施形態で示した処理内容と、同一内容である。

上述した作動により、マイコン３内にタイマー手段に相当する部品またはサブプログラムを必要とせずに、固着化現象を起こしやすい条件（この場合だと、未だ流体を給止駆動した事がない状態）を備えた電磁弁１に対してのみ、予め固着化を解消するよう、通常時の駆動電圧の印加回数を可変し、所定の回数、繰り返して駆動電圧値を印加する（開信号を伝達する）よう作動させるようにし、それ以外の電磁弁１の状況下（つまり過去に給止駆動を行った事がある状態）では、必要最低限な印加回数（例えば１回）で、駆動作動を行うよう制御を行う事で、電磁弁１の固着化による駆動不能、または駆動までの反応時間が延長してしまう事を未然に防ぐ事が可能な電磁弁制御装置１００を提供する事が可能となる。
（第三実施形態）
上述した第一、第二実施形態では、初回駆動時のみ通常時の駆動印加時間を可変し、より長い駆動印加時間にて駆動電圧を印加する、または印加回数を可変し、通常時の駆動印加回数よりも多い印加回数にて印加する事で、製造から出荷（新規設置）までの期間中に、固着化している可能性がある電磁弁１に対し、その固着化を解消するよう駆動する事であったが、これでは初回の駆動時のみ、通常時よりも給水開始（開状態）までの時間が長く掛かる可能性がある。

そこで、電磁弁制御装置１００の構成を図４に示すような構成にする事で、初回時の駆動時間を短くする事も可能である。

図４は、図１に示した構成に、初回時用駆動電圧印加装置７を追加した、電磁弁制御装置２００の構成図である。

この初回時用駆動電圧印加装置７は、制御装置１０のマイコン３、ならびに電磁弁１と直列的に接続しており、マイコン３から、初回時用駆動電圧を電磁弁１に対して印加するような制御の信号を受信すると、初回時用駆動電圧を電磁弁１に供給するものである。

上述した図４の構成の電磁弁制御装置２００における、固着化現象を解消する開閉制御について、図５のフローチャートを用いて説明する。

図５のフローチャートは、図２、図３に示したフローチャートの変形であり、ステップＳ１〜ステップＳ３までは同一処理内容である。

しかし、ステップＳ３による初回電源ＯＮフラグが「１」であった場合は、ステップＳ２１に進み、「１」以外であった場合は、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ２１では、上述した初回時用駆動電圧印加装置７から、電磁弁１に初回時用駆動電圧値が印加される。

この初回時用駆動電圧値は、ステップＳ１１で印加する通常時用電圧値を可変し、より大きな電圧値としたものである。（およそ通常時の印加電圧値よりも約１．５〜２倍程度である事が好適である。）
上述した程度の大きさの駆動電圧値を印加する事で、電磁弁１は通常時よりも、力学的に大きな力で駆動する事が可能となるので、もし固着化現象が発生していたとしても、その固着物を破砕しながら開閉する事が可能となる。

上述した構成と作動とにより、固着化現象を起こしやすい条件（この場合だと、未だ流体を給止した事がない状態）を備えた電磁弁１に対してのみ、予め固着化を解消するよう、通常時の駆動電圧値以上の駆動電圧値を印加するよう作動させるようにし、それ以外の状況下（つまり過去に開閉した事がある状態）の電磁弁１へは、必要最低限な印加時間で、開閉を行うよう制御を行う事で、固着化解消までの時間は短く、電磁弁１の固着化による開閉不能、または開閉までの反応時間が延長してしまう事を未然に防ぐ事が可能な電磁弁制御装置２００を提供する事が可能となる。
（第四実施形態）
上述した第一〜第三実施形態では、電磁弁１の初回駆動時においての、固着化解消手法であったが、上述しているように、電磁弁１の固着化現象は、初回駆動時だけではなく、所定の期間、流体の給止に関する駆動（すなわち開閉）が行われていない期間、すなわち未駆動期間が継続した場合にも、発生しうる事が分かっている。

そこで、固着化現象が発生する可能性が高い期間以上、未駆動の期間が経過した電磁弁１に対しても、上述した解消手段を講じる事で、より、固着化現象による電磁弁１の駆動不能、または開閉駆動までの反応時間が延長してしまう事による開閉不良を防ぐ事が可能となる。

そこで、図６のフローチャートに示すように、電磁弁１の駆動状況を常に検知するとともに、未駆動期間を計時し、その未駆動期間が、所定の期間（すなわち、電磁弁１の固着化が発生している可能性が高くなる期間）以上の期間であるか否かを判定し、もし、未駆動期間が所定の期間以上になれば、上述した様々な固着化現象の解消手段、すなわち、開信号の伝達時間（駆動電圧の印加時間）を可変し、長くする事、または開信号の伝達回数（駆動電圧の印加回数）を可変し、多くする事、または、開信号の強度（駆動電圧の値そのもの）を可変し、大きくする事などを講じれば良い。

図６のステップＳ３１にて、未駆動期間Ｔ１を「０」（ゼロ）と設定する。設定し終わると、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２にて、未駆動期間Ｔ１の計時を開始する。開始すると、ステップＳ３３に進む。このステップＳ３２の処理内容は、本発明の請求項の未駆動期間計時手段に相当する。

ステップＳ３３にて、センサ６が要洗浄物が手洗い領域に進入したか否かを検知する。この処理内容は、図２、図３、図５にて示したフローチャートのステップＳ２の処理内容と同一処理内容である。検知されたならば、ステップＳ３４へ進む。

ステップＳ３４にて、ステップＳ３２にて計時している未駆動期間Ｔ１の値を読み込む。読み込み終わると、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５にて、所定の期間Ｔ２をマイコン３を構成する図示しないＲＯＭ等から読み込む。読み込み終わると、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６にて、未駆動期間Ｔ１と所定の期間Ｔ２とを比較する。比較し終わると、ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７にて、未駆動期間Ｔ１の方が所定の期間Ｔ２よりも長い場合は、ステップＳ３８に進み、短い場合は、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ３８では、上述した第一、第二、第三、各実施形態で示した各解消手段、すなわち、駆動電圧の印加時間を延長する、または駆動電圧の印加回数を増加する、さらには駆動電圧値そのものを大きな値にするなどを適宜作動させ、電磁弁１を開放する（開閉駆動する）
この時、未駆動期間Ｔ１の長さに比例して、駆動電圧の印加時間が延長される、または駆動電圧の印加回数が増加する、さらには、駆動電圧値が大きくなるなどの制御が好適である。

もし、ステップＳ３７にて、未駆動期間Ｔ１よりも所定の期間Ｔ２の方が長いと判定された場合は、ステップＳ４１にて、通常時の駆動電圧の印加のみを行う（すなわち、電磁弁１を通常どおり開放する）。

ステップＳ３８ならびにステップＳ４１にて、電磁弁１を開放すると、ステップＳ３９に進む。

ステップＳ３９にて、センサ６が要洗浄物の手洗い領域からの離脱を検知する。離脱を検知すれば、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０にて、電磁弁１を閉成する。閉成し終わるとステップＳ３１に戻る。

上述した構成と作動とにより、固着化現象に陥った、または固着化現象に陥っている畏れのある電磁弁を、正常な給止駆動（開閉作動）をさせる事を可能にするとともに、固着化現象を起こしやすい条件を備えた電磁弁に対してのみ、予め固着化を解消する様々な手法を作動させるようにし、それ以外の状況下（つまり正常な駆動を常時行っている状況）の電磁弁へは、必要最低限な駆動作動を行うような制御を行う事で、省エネルギーを実践する事が出来るとともに、電磁弁の固着化による駆動不能、または駆動までの反応時間が延長してしまう事を未然に防ぐ事が可能な電磁弁制御装置１００（または電磁弁制御装置２００）を提供する事が可能となる。

（その他の実施形態）
上記第一から第四までの各実施形態においては、本発明の電磁弁制御装置１００、２００を自動手洗い給水装置に適用したものとして説明したが、これに限らず、流路内を流通する流体の給止の為に電磁弁１を開閉制御するものであれば、医療機器や、消防設備装置など広く適用可能である。

本発明の第一実施形態における電磁弁制御装置１００の構成の概略を示した構成図である。 本発明の第一実施形態における駆動電圧を印加する時間を延長する作動を示したフローチャートである。 本発明の第二実施形態における駆動電圧の印加回数を増加する作動を示したフローチャートである。 本発明の第三実施形態における電磁弁制御装置２００の構成の概略を示した構成図である。 本発明の第三実施形態における通常よりも大きな駆動電圧値を印加する作動を示したフローチャートである。 本発明の第四実施形態における未駆動期間計時手段の作動を示したフローチャートである。

符号の説明

１ 電磁弁
２ 電磁弁駆動装置（制御手段）
３ マイコン（制御手段）
４ 電源部
５ スイッチ
６ センサ
７ 初回時用駆動電圧印加装置
１０ 制御装置
１００ 電磁弁制御装置

Claims (7)

1. 流路の途中に設けられ、前記流路内を流通する流体の給止の為の開閉駆動を行う電磁弁と、
   前記電磁弁に開閉信号を与え、前記電磁弁の開閉駆動を制御する制御手段とを備える電磁弁制御装置であって、
   前記制御手段は、前記流体内に溶解する残滓による前記電磁弁の開閉固着を解消するように、予め定められた所定のタイミングで、前記開閉信号のうち、開信号を可変する事を特徴とする電磁弁制御装置。
2. 前記制御手段は、前記電磁弁の初回駆動を検出する初回駆動検出手段を有し、
   前記予め定められた所定のタイミングは、前記初回駆動検出手段によって、前記電磁弁の初回駆動を検出した時とした事を特徴とする請求項１に記載の電磁弁制御装置。
3. 前記制御手段は、前記電磁弁の未駆動期間を計時する未駆動期間計時手段を有し、
   前記予め定められた所定のタイミングは、前記未駆動期間計時手段によって得られた未駆動期間が、所定の期間を超えた時とした事を特徴とする請求項１に記載の電磁弁制御装置。
4. 前記開信号の可変は、前記開信号入力の時間を、通常時よりも長くする事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁弁制御装置。
5. 前記開信号の可変は、前記開信号の印加電圧を、通常時よりも大きくする事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁弁制御装置。
6. 前記開信号の可変は、前記開信号を、通常の入力時間内で、所定の回数、繰り返す事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁弁制御装置。
7. 可変する前記開信号の前記入力時間、または、前記印加電圧値、または繰り返す前記所定の回数は、前記未駆動期間と比例関係にある事を特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の電磁弁制御装置。

Images