JP2006115610A

JP2006115610A - バルブ用アクチュエータの制御方法

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Publication number: JP2006115610A
Application number: JP2004300377A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Karasawa; 仁唐沢
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: JP4652013B2

Abstract

【課題】回転弁の弁体の回転角度を正確に制御して原点を検出することができ、この原点に基づいて弁体の回転角度とアクチュエータの制御角度とのずれの発生を防ぎながら正確なバルブの制御を行うことができるバルブ用アクチュエータの制御方法を提供すること。
【解決手段】電動モータ２でバルブ２０を開閉させるバルブ用アクチュエータの制御方法であって、バルブ内の弁体を開閉制御させる出力軸４又は制御軸に被検出部３６を設け、これに対応する検出部３７をアクチュエータ本体１内の適宜位置に設け、弁開度ゼロの状態を原点Ｏとしたとき、この原点Ｏから弁閉方向に回転した状態にあるか、或は弁開方向に回転した状態にあるかを検出し、一方、出力軸４の非動作時に、被検出部３６の信号を検出したときの開閉状態に応じて出力軸４又は制御軸の制御を介して弁体を原点Ｏの位置にリセットするようにしたバルブ用アクチュエータの制御方法である。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動で回転軸を駆動させるアクチュエータの制御方法に関し、特に、空調用のボール弁やバタフライ弁等の回転弁と結合してこれらを回転制御するバルブ用アクチュエータの制御方法に関する。

従来より、ボール弁等の回転弁に回転駆動用のアクチュエータを搭載して弁体開度を制御するようにしたものがある。この場合、アクチュエータの出力軸の回転角度とバルブの弁体角度を正確に制御したり、或は出力軸と弁体のずれを防ぐための制御として、例えば、アクチュエータ内にポテンショメータ（可変抵抗器）を搭載し、このポテンショメータにより弁体の回転角度を検出し、検出結果によって弁体開度を制御するようにしたものがある。ポテンショメータは、角度・移動量を抵抗変化のアナログ量で検知して、弁体の開度を機械的に検出するようにしたものであり、このポテンショメータにより検出された弁体の回転角度は、通常はクローズドループ制御（フィードバック制御）によって制御され、検出された角度をフィードバックすることで正確な弁体の開度制御を行うようにしている。

また、アクチュエータ内にステッピングモータ（パルスモータ）を搭載し、このステッピングモータの回転を制御して弁体開度を制御するようにしたものがあり、この制御時には、ステッピングモータから得られるパルス数（ステップ数）をカウントし、このパルス数に対応して弁体開度を制御するようにしている。パルス数のカウント及びこのパルス数に対応した弁開度の制御はアクチュエータの内部もしくは外部に接続されたＣＰＵにより行われ、このようなステッピングモータを使用して弁体の開度を制御する場合には通常はオープンループ制御によって行われる。
アクチュエータの電源供給が断たれた場合には、アクチュエータによって制御している弁体の回転角度と、バルブの実際の回転角度を合致させる必要が生じるが、ステッピングモータを使用したアクチュエータはこれらを合致させるためにいわゆる初期原点合わせを行うようにしている。この原点合わせとして、例えば、電源再投入時に得られるモータのステップ数のデータに応じて弁開方向に回動或は一旦弁閉方向に回動した後に、再度弁開方向に回動し、電子センサによって位置検出することで全開位置におけるステップ数の原点合わせを行うようにしたバルブ制御方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、空調・冷凍システムの冷媒流量の調整に使用される電動弁の弁開度を検出する弁開度検出装置として、ステッピングモータの回転軸に同軸に固定してＮ極とＳ極を円周上に等分割に着磁した磁気ドラムと、この磁気ドラムの円周上のＮＳ極に相対するキャン外側の円周上に設けた、磁気ドラムの磁界の変化を検出し磁気ドラムの回転角度を検出する回転角検出用磁気センサと、回転軸の端部に設けた磁石と、この磁石に相対するキャン外側に設けた、磁石の磁界の変化を検出し回転軸の上下位置を検出する上下位置検出用磁気センサと、回転角検出用磁気センサおよび上下位置検出用磁気センサの検出値から弁開度を演算する弁開度演算手段とを有する電動弁の弁開度検出装置がある（例えば、特許文献２参照。）。この弁開度検出装置に基づいて弁開度制御装置により脱調が検出され、更に、脱調量の検出に対応して弁開度を修正するようにしている。
特開２００２−２８６１４９号公報特開２００１−１２６３３号公報

ボール弁等の回転弁は、弁体を所定の角度で回転して流路を開閉するようにしたものであるが、このようなバルブにおいては長期の使用などによってシール部材が摩耗したり、或は、弁体をシール部材に押し付けるようにシールを行っていることなどの理由により、通常は弁体の弁閉方向における回転には遊びが設けられている。この遊びとしては、例えば、ボール弁の場合にはボールの動作角度を９０°＋αに設定するようにし、これにより弁体がシール部材に接触した状態から更にこの弁体を弁閉方向に押し付けることができ、弁体とシール部材をより密接させるようにしてシール性を高めている。このように、回転弁の弁体の回転角度にはある程度の余裕を持たせる必要があることが一般的となっているが、回転弁にアクチュエータを搭載した場合、この遊びのために弁体の角度とアクチュエータにより制御している回転角度との間にはずれが生じやすくなり、特に、手動操作時や停電時などにおいて電源供給が断たれたときにはより一層ずれが発生しやすくなる。

ポテンショメータを用いて弁開度の制御を行う場合、出力軸の回転量をポテンショメータによって機械的に検出して弁体の開度状態を把握することはできるが、このポテンショメータは高価であるという問題があった。また、一般的なポテンショメータとしては巻線型と非巻線（導電性プラスチック）型があるが、これらは、シャフトを回転させることによってこのシャフトに接続されたワイパーが巻線抵抗上、或は抵抗エレメント上を摺動することで回転角度に比例した抵抗値などを出力する検出器であるため、消耗が早く寿命も短くなるという問題があった。また、ポテンショメータを使用する場合にはフィードバック装置も別途必要になっていた。

また、ステッピングモータを使用した弁開度制御はポテンショメータを使用した場合に比較して安価ではあるが、電源断時には弁体の開度の状態をパルス数によって電気的に検出し、この検出結果から弁体動作を制御して弁開度を再調整するように原点合わせを行っているため、原点合わせを行う際には弁体が有している遊びにより弁体の回転角度とアクチュエータの制御角度とがずれた状態で原点合わせが行われてバルブの制御が正確に行われないおそれがある。
例えば、特許文献１のバルブ制御方法においては、ＣＰＵを有する制御部で記憶しているモータのステップ数を基準にして原点位置を検出するようにしているため、電源断時にモータが脱調すると、ＣＰＵで記憶されているステップ数の弁開度の関係と実際の開度との間には誤差が生じる可能性があり、この誤差が生じた状態で制御が行われて正確な弁開閉制御を行うことができなくなる可能性があった。また、電源断によって制御部に記憶されている弁開度を示したステップ数などのデータが消去された場合には、弁開度の状態が不明になり制御することができなくなる。

また、特許文献２の電動弁の弁開度検出装置および弁開度制御装置は、電動弁の脱調時の検出とこのときの脱調量に対応して弁開度を修正するようにしたものではあるが、磁気ドラムと磁気センサからなる磁気エンコーダと、磁石と磁気センサからなるポジションセンサを組合せた演算結果により弁体の位置制御を行うようにしたものであるため、特許文献１と同様に弁体の位置のずれを確実に修正できるとは言えない。また、制御時には電動弁の弁開度の検出データをフィードバックする必要があり、別途フィードバック装置が必要になるという問題もあった。

本発明は、上記した実情に鑑み、鋭意検討の結果開発に至ったものであり、その目的とするところは、回転弁の弁体の回転角度を正確に制御して原点を検出することができ、この原点に基づいて弁体の回転角度とアクチュエータの制御角度とのずれの発生を防ぎながら正確なバルブの制御を行うことができるバルブ用アクチュエータの制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、電動モータでバルブを開閉させるバルブ用アクチュエータの制御方法であって、バルブ内の弁体を開閉制御させる出力軸又は制御軸に被検出部を設け、これに対応する検出部をアクチュエータ本体内の適宜位置に設け、弁開度ゼロの状態を原点としたとき、この原点から弁閉方向に回転した状態にあるか、或は弁開方向に回転した状態にあるかを検出し、一方、出力軸の非動作時に、被検出部の信号を検出したときの開閉状態に応じて出力軸又は制御軸の制御を介して弁体を原点の位置にリセットするようにしたバルブ用アクチュエータの制御方法である。

請求項２記載の発明は、検出部で被検出部を検出したときに、弁閉状態の信号を検出した際には出力軸を一旦弁開方向に回転して、検出部により弁開状態の信号を検出した後に、弁閉方向に回転させて原点の位置にリセットし、弁開状態の信号を検出した際には出力軸を弁閉方向に回転させて原点の位置にリセットするようにしたバルブ用アクチュエータの制御方法である。

請求項３記載の発明は、アクチュエータを手動操作したとき、電源供給を断って出力軸を非動作とし、電源供給の復帰時に原点の位置を検出するようにしたバルブ用アクチュエータの制御方法である。

請求項４記載の発明は、出力軸を回転制御したときにこの出力軸の所定角度の回転を検出させ、検出部が被検出部の弁閉状態の信号を検出しない場合にはエラー判定を行うようにしたバルブ用アクチュエータの制御方法である。

請求項５記載に発明は、被検出部を磁石とし、かつ検出部を磁気素子とし、この磁気素子で磁石の磁性を検知して弁体の開閉状態を検出するようにしたバルブ用アクチュエータの制御方法である。

請求項１に係る発明によると、回転弁の弁体の回転角度を正確に制御して原点を検出することができ、この原点に基づいて弁体の回転角度とアクチュエータの制御角度とのずれの発生を防ぎながらバルブの制御を正確に行うことができるバルブ用アクチュエータの制御方法を得ることができる。

請求項２に係る発明によると、弁体が弁閉又は弁開の何れの側にずれている状態でも確実に原点位置までリセットすることができ、正確な原点合わせを行うことができるバルブ用アクチュエータの制御方法を得ることができる。

請求項３に係る発明によると、手動操作を行った後に原点位置の検出を行うことができ、手動操作によって発生するおそれのある回転角度の誤差を抑えて正確な自動制御を行うことができるバルブ用アクチュエータの制御方法を得ることができる。

請求項４に係る発明によると、弁体と流路との間に異物が噛み込んだり、弁体の開度を検出する機構の故障や異常など検出することができ、確実に弁体を作動させることができるバルブ用アクチュエータの制御方法を得ることができる。

請求項５に係る発明によると、構造が簡単であり容易に組み込み可能であると共に、安価に製作することができるバルブ用アクチュエータの制御方法を得ることができる。

本発明におけるバルブ用アクチュエータの制御方法を実施形態に基づいて詳しく説明する。図１及び２においてはアクチュエータ本体１の内部構成を示している。アクチュエータ本体１は駆動源として電動モータ２を搭載しこの電動モータ２を駆動制御させてバルブ２０の図示しない弁体を開閉させており、この電動モータ２の回転を減速して伝達して出力軸４を回転させるギヤ機構３を有し、電動モータ２とギヤ機構３を鋼板製の支持板である上板９と下板５に取付けて駆動ユニット６を構成している。電動モータ２はステッピングモータであり、このステッピングモータ２に励磁電流を流すことにより出力軸４の回転を阻止できるようにしており、このモータ出力としては、例えば、約１Ｗのものを用いている。ギヤ機構３は下板５に載置され、この下板５に立設した円筒状のスペーサ７に、ネジ８等を介して支持板９が強固にネジ止めされており、支持板９に駆動軸２ａを挿通した状態で電動モータ２が載置固定されている。電動モータ２の駆動軸２ａは、支持板９によって回転自在に軸支されたギヤ機構３と噛合し、このギヤ機構３は支持板９を挿通し、回転自在に軸支された出力軸４のギヤ部４ａと噛合している。図中、上軸受９ａは支持板９の軸受孔に装着され、下軸受５ａは下板５の軸受孔に装着され、この上軸受９ａ、下軸受５ａは、抵抗器３４及び電動モータ２と所定間隔を開けて取付けられ、出力軸４は上軸受９ａ、下軸受５ａを介して支持板９及び下板５に軸着されている。

電装部材３１は両面実装によって実装されて制御ユニット３０（実装基板）が構成され、この制御ユニット３０によって電動モータ２への電力供給を制御してアクチュエータ本体１の回転・停止動作を行っている。電装部材３１としては、例えば、電動モータ２への電力供給線３３上に接続された抵抗器３４があるが、これ以外にも弁開度表示部材（ＬＥＤ）６０や図示しないＩＣ、ＬＳＩ、端子などがあり、これらを配線板３２に実装して制御ユニット３０を構成している。抵抗器３４は、例えば、図示しない巻装コイルを抵抗体である芯体に巻線した巻線型、又は図示しない酸化金属を芯体に皮膜した酸化金属皮膜型からなる抵抗体をセラミック等の樹脂ケースに内装し、この樹脂ケースをシリコン等の被覆樹脂で封止した構造のいわゆるセメント抵抗と呼ばれる抵抗を使用している。

上板９には円弧状に切欠き形成した円弧状溝９ｂを形成し、この円弧状溝９ｂにギヤ部４ａの上面側に垂直方向に固定したストッパピン４ｂを遊嵌させるようにしながら出力軸４を挿通させ、出力軸４の回転時の回転角度を機構的に規制している。この回転規制角度は、電動モータ２動作時に原点を検出して正確な弁開度調節をする必要があることから９０°以上に設けており、本実施形態においては回転弁の回転制御角度である９０°の開閉方向にそれぞれ５°の余裕（遊びの角度領域）を持たせた１００°の回転角度に回転可能に設けている。このように弁体の回転の規制は上記円弧状溝９ｂとストッパピン４ｂとからなるメカニカルストッパを用いて行っている。

バルブ内の弁体を開閉制御させる出力軸４（又は、出力軸４の回転量を制御するために設けることが可能な図示しない制御軸）には、図４に示すように１８０°の範囲でＳ極とＮ極に磁極分けされた磁石である環状マグネット３６を被検出部として装着すると共に、電装部材３１を実装する配線板３２において、被検出部３６と対応するアクチュエータ本体１内の適宜位置にはこの被検出部３６の磁性を検知する検出部である磁気素子（ホールＩＣ）３７を設けており、この磁気素子３７で環状マグネット３６を検知して弁体の開閉状態を検出している。被検出部３６は、検出部３７に対して異極の境界部分を位置させた状態で弁開度ゼロとなるように調整し、この境界部分を検出部３７で検出することにより原点Ｏのゼロの状態を確実に検出できるようにしている。従って、出力軸４が原点Ｏを基準に−５°から９５°の範囲で回転したときにはこの原点Ｏの位置が検出可能となる。この検出は磁力による検出以外であってもよく、例えば、光センサなどを用いて検出するようにしてもよい。
弁体の回転角度は弁開（弁閉）動作時電動モータ２の回転パルス数（ステップ数）をカウントすることで確認でき、例えば、ステップ数０の場合を弁体の全閉状態とし、ステップ数２００を全開状態とした場合には、このステップ数０から２００までのステップ数をＣＰＵ（中央処理装置）３８によってカウントし、このＣＰＵ３８内部に予め記憶されているステップ数に対応する弁開度と比較することで任意の弁体の状態における弁開度を確認可能に設けている。ステップ数２００のアクチュエータは分解能が２００であり、弁の開状態から閉状態までの回転角度（例えば９０°）を２００等分した角度毎にＣＰＵ３８でカウントした回転動作が行われる。

アクチュエータカバー１２は樹脂成形によって形成し、上カバー１３と下カバー１４とによって駆動ユニット６及び制御ユニット３０などを密封状態で内蔵している。図１のように、駆動ユニット６とバルブ２０のアクチュエータ取付部位、本実施形態では取付フランジ２１との間に、下カバー１４を挟持させて駆動ユニット６の外周面を囲繞しており、また、図２に示すように、上カバー１３の内側には、内側方向に突設した押圧部１３ａ、１３ｂが形成されている。上下カバーを組付けたときには、この押圧部１３ａ、１３ｂで支持板９が押圧された状態で駆動ユニット６をカバー１２内に内蔵する構造となっており、従って、振動等の影響を受けることなく、駆動ユニット６とカバー１２とが強固に位置保持される。
下カバー１４には、出力軸４を挿通させてカバー１２の下面へ挿通させる出力軸挿通孔１４ａと、下板５に挿着された図示しないバルブ接続ナットを挿入させる挿入穴が形成されており、出力軸４の挿通孔１４ａ、並びにバルブ接続ナットの挿入孔の内側端面には、弾性ゴムから成る防水・防塵用のＯリング１５がそれぞれ装着されている。上カバー１３と下カバー１４の組付けには、締結部材を用いた締結固定や、凹凸部による嵌め込み構造などの係止固定を採用することができる。また、上カバー１３と下カバー１４とは、駆動ユニット６を挟持した状態において、互いの位置決めが成されるように構成されており、上カバー１３と下カバーとの間に介在されたガスケット１６が過度に押圧されることはない。

上カバー１３には出力軸４の挿通孔１３ｃが設けられ、また、上カバー１３の別位置にはクラッチロッド挿入穴１３ｄが設けられている。このクラッチロッド挿入穴１３ｄにはクラッチロッド５０が挿入され、このクラッチロッド５０の上端側にはクラッチボタン５１が装着され、このクラッチボタン５１を下方に押下げることでクラッチロッド５０を操作可能にしている。クラッチロッド５０は、ギヤ機構３においてバネ３ａで上方に付勢させた中間ギヤ３ｂに摺接させるよう取付けられ、また、クラッチ挿入穴１３ｄの下方周縁において止め輪５２が装着され、この止め輪５２によってクラッチロッド５０が当接する中間ギヤ３ｂの上方移動を規制している。クラッチボタン５１及びクラッチロッド５０はスプリング５３によって常時上方に付勢されていると共に、このスプリング５３によってクラッチロッド挿通穴１３ｄの上方周縁に装着されたＯリング５４、環状輪５５を押圧してクラッチロッド５１とクラッチロッド挿入穴１３ｄとをシールしている。クラッチボタン５１の内部上方位置には、マグネット５６が備えられており、一方、ギヤ機構３の支持板９に取付けられた配線板３２の対応する位置には磁気センサ３３が配置されている。
クラッチボタン５１を押下げると磁気センサ３７が働いて電源断の状態となりＣＰＵ３８内部に記憶されているステップ数をリセットすると共に、ギヤ機構３が電動モータ２から切り離された状態となり、手動操作軸４ｂの手動操作が可能となる。

弁開度表示部材６０は、検出部３７や抵抗器３４、３５を含む電装部材３１などとともに配線板３２に実装され、本実施形態においては配線板３２の左右側に発光色の異なる２色を配設している。
視認カバー６１は半透明の樹脂製からなり、上カバー１３において上面と側面に掛かる位置で、且つ、手動操作軸である出力軸４が貫通する挿通孔１３ｃを外した領域に切欠き形成した開口部６２に着脱自在に装着し、この装着は、ねじ６３によって行っている。弁開度表示部材６０は視認カバー６１を通して上方及び側方から視認可能であり、弁開度表示部材６０の発光をＣＰＵ３８によって適宜制御することで電源供給の有無、アクチュエータ制御信号の有無、弁開度の検出等を確認できるようにしている。視認カバー６１には上面側を横断する凸状の導光リブ６４を形成しており、この導光リブ６４は弁開度表示部材６０の収容部位を基部として、先端に向かってその断面積を縮小する先細形状とし、また、先端側に向かうにつれてカバーの側面側に偏向させ、弁開度表示部材６０からの発光を開口部６２を覆っている視認カバー６１全体に伝達させて、外部からの視認をよりし易くしている。

次に、本発明のバルブ用アクチュエータの制御方法を説明する。
本発明のバルブ用アクチュエータの制御方法は、弁体が原点Ｏから弁閉方向に回転した状態にあるか、或は弁開方向に回転した状態にあるかを検出し、一方、出力軸４の非動作時に、被検出部３７の信号を検出したときの開閉状態に応じて出力軸４（又は制御軸）の制御を介して弁体を原点Ｏの位置にリセットするようにしたものである。
出力軸４の非動作の状態は、手動操作時又は停電時等の電源供給が断たれた状態であり、出力軸４の電動操作は行えず、手動操作のみが可能な状態である。そして、この状態から電源供給が復帰したときに原点Ｏの位置検出を行うようにしている。原点Ｏの位置検出は、電源供給が断たれる直前までカウントされたパルス数を一旦リセットし、あらたに原点を設定することで行われる。なお、電源供給が断たれた状態とは、少なくとも電動モータ２及びＣＰＵ３８への電源供給が断たれた状態をいい、他の部品への電源供給が継続されていてもよい。

クラッチボタン５１を押下げてクラッチロッド５０を介して中間ギヤ３ｂの噛合を解除すると、ギヤ機構が３が電動モータ２から切り離された状態となり、出力軸４をギヤ機構３の減速比に抗することなく手動操作することができる。このとき、マグネット５６が磁気センサ３３に近接することによりこの磁束を磁気センサ３３によって検知して、電動モータ２の回転数（パルス数）を記憶している図３のＣＰＵ３８内部でリセット機能が働き、電動操作に復帰した際にカウンタを初期状態に戻すような制御が行われる。なお、本実施形態では、バネ３ａやクラッチロッド５０、クラッチボタン５１、及びスプリング５３、マグネット５６なども駆動ユニット６の構成部品としている。

図６において、電源断時から原点Ｏがリセットされるまでをフローチャートに示している。
クラッチボタン５１を復帰して、電動モータ２やＣＰＵ３８に電源供給されると、ＣＰＵ３８にイニシャライズ、割り込み禁止の制御が行われた後に、検出部３７によって被検出部３６の検出が行われ、実際の弁体の開度が原点Ｏから−５°までの範囲内にあるか、或は原点Ｏから９５°までの範囲内にあるかが検出され、この結果によって異なる出力軸４の回転制御が行われる。
図５において、弁体の開度が原点Ｏ（０°）から９５°の範囲にある弁開状態の場合を、例えば、被検出部３６の１方の磁極であるＮ極の信号によって検出し、このときの検出部３７の判定をオフとし、一方、弁体の開度が−５°から原点までの範囲にある弁閉状態の場合を、被検出部３６の他方の磁極であるＳ極の信号によって検出し、このときの検出部３７の判定をオンとした。
検出部３７の判定がオンである場合には、図５（ａ）に示すように出力軸４（電動モータ２）を一旦弁開方向に回転して検出部３７によって被検出部３８のオフの信号を検出した後に、弁閉方向に回転させて原点Ｏの位置にリセットするようにしている。制御上の原点Ｏ（弁閉位置）とメカニカルストッパによる弁体の弁閉位置とは弁体を増し締め可能な遊びの角度領域を設けるため５°ずらしているが、この５°の範囲の幅を利用して制御上の原点を正確に検出するようにしている。電源断時におけるバルブ閉状態では、この５°の範囲内でずれを生じているおそれがあり、電源投入直後の検出部３７がオンであっても原点の位置に確実にリセットされているとは言えないが、上記のように、一旦弁開動作を行った後に改めて弁閉動作を行うことで境界である弁閉信号検出位置を確実に検出して、制御上の原点を実際の弁体の原点に合わせるようにしている。
一方、検出部３７の判定がオフである場合には、図５（ｂ）に示すように出力軸４を弁閉方向に回転させて原点Ｏの位置にリセットするようにしている。この場合、弁閉動作することで弁閉信号検出位置を検出して、この位置を原点Ｏとすることができる。
引き続いて、モータの回転停止、モータ電流の低減、原点の確定、目標値のクリアが行われ、原点Ｏの位置が確定される。

電動モータ２の出力軸２ａの回転時のカウントは前述のＣＰＵ３８により行われるが、例えば、弁体と流路との間に異物がかみ込まれた場合や、或は検出部の故障や異常などが発生した場合などには所定のステップ数が経過しても弁閉信号を検出しない可能性がある。このように所定のステップ数や時間が経過しても検出部３７が被検出部３６の弁閉状態の信号を検出しない場合には、エラー判定を行うようにしている。このエラー判定は、例えば、アラームによって外部から確認可能に設けることができ、このとき同時に電動モータ２の動作を停止することでアクチュエータの故障を防ぐことができる。このエラー判定の確認方法はアラーム以外であってもよく、表示ランプ等の手段によっても確認することができ、また、エラー判定後に、原点Ｏを中心として弁体を往復動させて異物を取り除きつつ原点Ｏをリセットするようにしてもよい。

以上のように、バルブに搭載されるアクチュエータの手動操作時や停電時には、弁体をメカニカルストッパによる回転規制角度の範囲内（本実施形態では−５°から９５°までの範囲内）で回転させることとなり、ＣＰＵが記憶している弁体位置と実際の弁体位置とがずれてしまうことから、従来のアクチュエータでは電源投入時に正確な原点を検出できない。しかもバルブは、弁座シール部材の経年磨耗などにより、実際の弁閉位置が移動することから、あらかじめ設定した弁閉（原点）位置から弁体を増し締めできる、いわゆる遊びの角度領域（本実施形態では０°から−５°までのマイナス領域）を確保する必要があり、この遊びの角度領域に電源投入時の弁体が位置すると、従来のアクチュエータでは正確な原点を検出することができない。
本発明におけるバルブ用アクチュエータの制御方法は、弁体に接続された出力軸４に被検出部３６を設けると共にアクチュエータ本体１にこの被検出部３６の状態を検出する検出部３７を設け、弁体の弁開度ゼロの状態を原点Ｏとしたときに弁体がこの原点Ｏからさらに弁閉方向に回転した状態にあるか、或は、弁開方向に回転した状態にあるかを検出可能に設け、出力軸４が手動操作時や停電時等の非動作時において、被検出部３６の信号を検出したときの弁体の開閉状態に応じて出力軸４を異なる制御で回転させて弁体を原点Ｏの位置にリセットするようにしているので、従来のアクチュエータのように、電源復帰時に弁体をメカニカルストッパの位置まで移動して原点検出を行う必要がなく、直ちにアクチュエータの原点合わせを行うことができる。しかも、上記遊びの角度領域を設けなければならないというバルブに対し、この遊びの角度領域を利用して、早く正確な原点合わせを行うことができる。
そして、この正確な原点に基づき、あらかじめ設定した弁閉（原点）位置と実際の弁閉位置とのずれを補正するステップ数を増減してアクチュエータを制御することにより、弁座シール部材の経年磨耗にも対応して、弁体角度とアクチュエータとの制御角度を確実に一致させることができ、ずれを生じさせることなく正確なバルブの制御を行うことができる。また、別途フィードバック制御装置を必要とすることもない。

本発明のバルブ用アクチュエータの制御方法は、空調用以外の汎用工業弁として各種の分野にも応用可能であり、また、ボール弁やバタフライ弁などの回転弁以外のゲートバルブ・グローブバルブ等の開閉弁にも応用することができる。

バルブ用アクチュエータを示す一部切欠き正面図である。図１の上カバーを取外した状態を示した一部省略拡大平面図である。バルブ用のアクチュエータの内部構成を示したブロック図である。弁開度の検出を示した説明図である。弁開度の作動説明図である。本発明のバルブ用アクチュエータの制御方法の一例を示したフローチャートである。

符号の説明

１アクチュエータ本体
２電動モータ
４出力軸
２０バルブ
３６被検出部
３７検出部
Ｏ原点

Claims

電動モータでバルブを開閉させるバルブ用アクチュエータの制御方法であって、バルブ内の弁体を開閉制御させる出力軸又は制御軸に被検出部を設け、これに対応する検出部をアクチュエータ本体内の適宜位置に設け、弁開度ゼロの状態を原点としたとき、この原点から弁閉方向に回転した状態にあるか、或は弁開方向に回転した状態にあるかを検出し、一方、前記出力軸の非動作時に、前記被検出部の信号を検出したときの開閉状態に応じて前記出力軸又は制御軸の制御を介して前記弁体を原点の位置にリセットするようにしたバルブ用アクチュエータの制御方法。
前記検出部で前記被検出部を検出したときに、弁閉状態の信号を検出した際には前記出力軸を一旦弁開方向に回転して、前記検出部により弁開状態の信号を検出した後に、弁閉方向に回転させて前記原点の位置にリセットし、弁開状態の信号を検出した際には前記出力軸を弁閉方向に回転させて前記原点の位置にリセットするようにした請求項１記載のバルブ用アクチュエータの制御方法。
前記アクチュエータを手動操作したとき、電源供給を断って前記出力軸を非動作とし、電源供給の復帰時に前記原点の位置を検出するようにした請求項１又は２に記載のバルブ用アクチュエータの制御方法。
前記出力軸を回転制御したときにこの出力軸の所定角度の回転を検出させ、前記検出部が前記被検出部の弁閉状態の信号を検出しない場合にはエラー判定を行うようにした請求項２又は３に記載のバルブ用アクチュエータの制御方法。
前記被検出部を磁石とし、かつ前記検出部を磁気素子とし、この磁気素子で磁石の磁性を検知して前記弁体の開閉状態を検出するようにした請求項１乃至４の何れか１項に記載のバルブ用アクチュエータの制御方法。