JP2011069481A - バルブ装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャの移動を正確に検知し、ラッチング式ソレノイドバルブを駆動する際の消費電力を削減したバルブ装置を提供する。
【解決手段】本発明のバルブ装置は、ソレノイドコイルへの通電により移動するプランジャと、該プランジャの移動によって流路を開閉するように駆動される弁体と、ソレノイドコイルへの通電を制御する制御部とを備え、制御部は、通電時にソレノイドコイルを流れる電流または該電流に応じた電圧を監視する監視部と、電流または電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点から計時するタイマ部と、所定電流値または所定電圧値を記憶する記憶部とを備え、電流または電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点から所定時間の経過後に、ソレノイドコイルへの通電を停止するように構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ソレノイドを用いたラッチング式のバルブ装置およびその駆動方法に関する。

ラッチング式のソレノイドバルブは、従来から水やガスなどの流体の経路を開閉するために用いられており、コイルへの通電によりプランジャを移動させて、永久磁石あるいはバネによってプランジャをその移動後の位置に保持する。

開状態と閉状態との切替え時には、ソレノイドバルブは電力を用いてプランジャを移動させる。一方、流路の開状態または閉状態の維持時には、ソレノイドバルブは、電力を用いず、永久磁石の磁力またはバネの弾性力を利用してプランジャを保持する。このように、ソレノイドバルブは開閉状態の切替え時にのみコイルへ通電すれば足りるので、省電力化に優れている。

しかし、近年、例えばソレノイドバルブを使用した自動水栓では製品の小型化が急速に進み、電力供給源である発電機や電池も小型化が要求されている。小型化すれば必然的に供給電力も少なくなる。このような自動水栓では使用可能な電力量が限られるため、ソレノイドバルブの消費電力の削減がさらに望まれている。

これに対処するために、特許文献１に記載の装置は、ボトム検知とコイルへの通電時間との組合せによってソレノイドバルブの開閉を制御している。ボトム検知とは、コイルへの通電開始後、コイルに流れる電流の変曲点（ボトム）を検知することである。特許文献１では、コイルに流れる電流の変曲点が発生した時点を、プランジャの移動が完了した時点とみなして、ボトム検知時にコイルへの通電を停止する。しかし、コイルに流れる電流の変曲点は、ノイズによる誤動作等によってプランジャの移動完了よりも明らかに早く発生する場合がある。この場合、特許文献１に記載の装置は、変曲点を検知したとしても、コイルへの通電を停止することなく、通電開始から或る所定時間が経過するまでコイルへの通電を継続する。つまり、特許文献１では、ボトム検知が早すぎた場合に、コイルへの通電を時間で制御する。

特許第３５６４９０６号明細書

しかしながら、コイルへの通電は、プランジャの移動が確実に完了した時点まで継続させる必要がある。そのため、通電時間を充分に長く設定する必要があり、その結果として無駄な電力を消費していた。例えば、自動水栓では、開状態から閉状態に切り替わるとき、プランジャはダイヤフラム弁を押しながら移動を完了する。このため、プランジャが開状態から閉状態に切り替わる際に、コイルに流れる電流の変曲点が明確に現れず、ボトム検知ができない場合が多い。このような場合、特許文献１に記載の技術では、コイルへの通電を時間によって制御する機会が多くなるため、消費電力を充分に削減できないという問題が生じる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、プランジャの移動を正確に検知し、ラッチング式のソレノイドバルブを駆動する際の消費電力を削減することである。

請求項１に係る発明は、ソレノイドコイルへの通電により移動するプランジャと、該プランジャの移動によって流路を開閉するように駆動される弁体と、前記ソレノイドコイルへの通電を制御する制御部とを備えたラッチング式のバルブ装置であって、前記制御部は、通電時に前記ソレノイドコイルを流れる電流または該電流に応じた電圧を監視する監視部と、前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点から計時するタイマ部と、前記所定電流値または前記所定電圧値を記憶する記憶部とを備え、前記電流または前記電圧が前記所定電流値または前記所定電圧値に達した時点から所定時間の経過後に、前記ソレノイドコイルへの通電を停止することを特徴とする。これにより、プランジャの移動完了後の無駄な通電時間を可及的に短くし、ソレノイドにおける無駄な消費電力を削減することができる。

請求項２に係る発明は、前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点以降、前記電流または前記電圧を前記所定電流値または所定電圧値に維持することを特徴とする。これにより、電流を所定電流値以下に制限するので、無駄な消費電流をさらに削減しつつ、プランジャを確実に移動完了させることがきる。

請求項３に係る発明は、前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点以降、前記ソレノイドコイルへの通電の停止と開始とを繰り返すことによって前記電流または前記電圧を前記所定電流値または所定電圧値に維持することを特徴とする。これにより、電流を所定電流値以下に制限するので、無駄な消費電流をさらに削減しつつ、プランジャを確実に移動完了させることがきる。また、追加の構成要素が不要となるので、制御部の回路規模の増大を抑制できる。

請求項４に係る発明は、前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点以降、前記ソレノイドコイルへ供給した前記電流を積算した積算電気量を算出する積算部をさらに備え、前記所定時間の経過より前に前記積算電気量が所定の閾値電気量に達した場合、該積算電気量が前記閾値電気量に達した時点で前記ソレノイドコイルへの通電を停止することを特徴とする。これにより、プランジャの移動開始後、所定時間の経過を待つことなく、積算電気量に基づいてソレノイドコイルへの通電を停止するので、無駄な消費電流をさらに削減しつつ、プランジャを確実に移動完了させることがきる。

請求項５に係る発明は、前記ソレノイドコイルへの通電を開始した時点から前記電流または前記電圧が前記所定電流値または前記所定電圧値に達した時点までの初期時間を計時し、前記初期時間に基づいて前記所定時間を変更することを特徴とする。これにより、プランジャの移動速度に応じて前記所定時間を設定することができるので、無駄な消費電力を削減しつつ、プランジャの移動を完了させることがきる。

請求項６に係る発明は、前記ソレノイドコイルへの通電を開始した時点から前記電流または前記電圧が前記所定電流値または前記所定電圧値に達した時点までの初期時間を計時し、前記初期時間が予め設定された第１の閾値時間よりも小さい場合、前記制御部が、当該バルブ装置内において故障が生じていることをユーザに通知し、前記ソレノイドコイルへの通電を停止することを特徴とする。これにより、バルブ装置内におけるショート故障を検出することができる。

請求項７に係る発明は、前記ソレノイドコイルへの通電を開始した時点から計時を開始し、前記ソレノイドコイルへの通電を開始した時点から予め設定された第２の閾値時間の経過までに、前記電流または前記電圧が前記所定電流値または前記所定電圧値に達しない場合、前記制御部が、当該バルブ装置内において故障が生じていることをユーザに通知し、前記ソレノイドコイルへの通電を停止すると判断することを特徴とする。これにより、バルブ装置内におけるオープン故障を検出することができる。

請求項８に係る発明は、前記所定電流値が前記プランジャの移動開始時に前記ソレノイドコイルに供給されている電流値であり、前記所定電圧値が前記プランジャの移動開始時に前記ソレノイドコイルに供給されている電流値に対応する電圧値であることを特徴とする。これにより、プランジャの移動完了後の無駄な通電時間を可及的に短くし、ソレノイドにおける無駄な消費電力を削減することができる。

請求項９に係る発明は、ソレノイドコイルへの通電により移動するプランジャと、該プランジャの移動によって流路を開閉するように駆動される弁体と、前記ソレノイドコイルへの通電を制御する制御部とを備えたラッチング式のバルブ装置の駆動方法であって、前記制御部は通電時に前記ソレノイドコイルへ供給される電流または該電流に応じた電圧を監視し、前記制御部は前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点から計時し、前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点から所定時間の経過後に、前記制御部は前記ソレノイドコイルへの通電を停止することを具備したことを特徴とする。これにより、プランジャの移動完了後の無駄な通電時間を可及的に短くし、ソレノイドにおける無駄な消費電力を削減することができる。

第１の実施形態に従った自動水栓を用いた手洗器の一例を示す断面図。 ラッチング式のソレノイドバルブ２３の構成の一例を示す断面図。 コントロールユニット３０の回路構成の一例を示す図。 バルブ２３の切替え時におけるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフ。 第１の実施形態によるバルブ装置の全体的な動作を示すフロー図。 図５に示す閉通電処理のフローを示す図。 第２の実施形態に従ったコントロールユニット３０に設けられた定電流制御部２００の回路構成を示す図。 第２の実施形態によるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフ。 第３の実施形態によるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフ。 第３の実施形態の閉通電処理のフローを示す図。 第４の実施形態に従ったコントロールユニット３０に設けられた電気量積算部４００の回路構成を示す図。 第４の実施形態によるモニタ電圧Ｖｍｏｎ、プランジャ４０への通電出力および電気量Ｑｍｏｎを示すグラフ。 第４の実施形態の閉通電処理のフローを示す図。 第５の実施形態によるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフ。 第５の実施形態の閉通電処理のフローを示す図。 第６の実施形態に従ったモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフ。 第６の実施形態の閉通電処理のフローを示す図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態に従った自動水栓を用いた手洗器の一例を示す断面図である。本実施形態による手洗器は、ボール１０の天板１２に装着された水栓金具１４と、天板１２の下方に位置するバルブ装置としてのバルブユニット１６と、壁面に固定された電池１８とを備えている。

水栓金具１４は、人体検知およびバルブユニット１６の開閉等の制御を行う制御部としてのコントロールユニット３０を備えている。コントロールユニット３０は、回路基板３１を介して水栓金具１４に固定されている。回路基板３１は、マイクロコンピュータ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、フォトダイオード等の電子デバイスを実装している。ＬＥＤは、ボール１０に向かって開口された窓２８を介して周期的に赤外線を発し、フォトダイオードは、ボール１０から反射した赤外線を検知する。

フォトダイオードが人体を検知したときには、バルブユニット１６の弁体としてのダイヤフラムバルブ２０は一次側流路２２と二次側流路２４との間を開き、吐水金具２６から吐水する。フォトダイオードが人体を検知していないときには、ダイヤフラムバルブ２０は一次側流路２２と二次側流路２４との間を閉じ、吐水金具２６からの吐水を停止する。

図２は、ラッチング式のソレノイドバルブ２３（以下、単にバルブ２３ともいう）の構成の一例を示す断面図である。バルブ２３は、ダイヤフラム弁２０と、プランジャ４０と、永久磁石５０（以下、単に磁石５０という）と、バネ５２と、ソレノイドコイル５４と、クリーニングピン４５と、圧力室４８とを備えている。

ダイヤフラム弁２０は、一次側流路２２と二次側流路２４との間を開閉するように構成されている。プランジャ４０は、ダイヤフラム弁２０に設けられたパイロット穴４７を開閉するように構成されている。

永久磁石５０（以下、単に磁石５０という）は、ダイヤフラム弁２０を開状態にするためにプランジャ４０を引き付ける。バネ５２は、ダイヤフラム弁２０を閉状態にするためにプランジャ４０をダイヤフラム弁２０へ向かって押し付ける。磁石５０がプランジャ４０を引き付ける力と、バネ５２がプランジャ４０を押す力とは、互いに斥力である。プランジャ４０が磁石５０に接近すると、磁石５０による力がバネ５２による力を勝り、ダイヤフラム弁２０を開状態にする。一方、プランジャ４０が磁石５０から離れると、バネ５２による力が磁石５０による力を勝り、ダイヤフラム弁２０を閉状態にする。

ソレノイドコイル５４（以下、単にソレノイド５４ともいう）は、図３に示すコントロールユニット３０から電力供給を受けて磁力を発生し、バルブ２３の開状態と閉状態とを切替えるためにプランジャ４０を移動させる。

クリーニングピン４５は、プランジャ４０に固定されプランジャ４０の動作に応じて、ダイヤフラム弁２０に設けられたブリード穴４６を開閉するように構成されている。圧力室４８は、ブリード穴４６を介して一次側流路２２と連通し、かつ、パイロット穴４７を介して二次側流路２４と連通する。

図２に示すように、バルブ２３の閉状態では、プランジャ４０がパイロット穴４７を塞いでいる。それとともに、プランジャ４０は、ブリード穴４６を介して一次側流路２２と圧力室４８との間を連通させるようにクリーニングピン４５を位置づける。よって、圧力室４８内の圧力が、ブリード穴４６を介して一次側流路２２の圧力とほぼ等しくなっている。水の供給側である一次側流路２２の圧力は、二次流路２４の圧力よりも高いので、ダイヤフラム弁２０は、一次側流路２２と二次流路２４との圧力差によって二次流路２４の開口部に押し付けられる。これにより、ダイヤフラム弁２０は、一次側流路２２と二次流路２４との間を遮断する。

バルブ２３の閉状態では、ソレノイド５４に通電することなく、プランジャ４０は、バネ５２の弾性力によってパイロット穴４７を塞いだ状態で固定される。よって、ダイヤフラム弁２０は、一次側流路２２と二次側流路２４との圧力差により閉状態を維持する。

バルブ２３を閉状態から開状態に切り替えるときには、コントロールユニット３０がソレノイド５４に通電することによって、プランジャ４０を磁石５０へ向かって移動させる。プランジャ４０が磁石へ接近すると、磁石５０がバネ５２よりも強い力でプランジャ４０を引き付ける。これにより、プランジャ４０がパイロット穴４７を開放する。パイロット穴４７が開放されると、圧力室４８から二次側流路２４へ流体が流れ、圧力室４８内の圧力が低下する。圧力室４８内の圧力が低下すると、一次側流路２２の圧力によって、ダイヤフラム弁２０は、二次側流路２４の開口部を開放し、一次側流路２２と二次側流路２４との間を連通させる。このように、バルブ２３は開状態になる。

バルブ２３の開状態では、プランジャ４０は磁石５０の磁力によってバネ５２よりも強い力で磁石５０に引き付けられている。よって、ソレノイド５４に通電することなく、プランジャ４０は、磁石５０に接触した状態で固定されている。

バルブ２３を開状態から閉状態に切り替えるときには、コントロールユニット３０が、閉状態から開状態への切替え時とは逆方向にソレノイド５４に通電することによって、プランジャ４０をダイヤフラム弁２０へ向かって移動させる。プランジャ４０がパイロット穴４７を塞ぐと、上述の通り、一次側流路２２と二次側流路２４との圧力差によりダイヤフラム弁２０を閉状態にする。

図３は、コントロールユニット３０の回路構成の一例を示す図である。コントロールユニット３０は、マイコン１０１と、検出回路１０２と、ソレノイド通電回路１０５と、蓄電コンデンサ１０６と、昇圧回路１０７と、発電回路１０８と、充電電圧制限回路１０９と、制限抵抗１１４と、ソレノイドバルブ駆動コンデンサ１１５と、通電電流検出抵抗１２０とを備えている。

検出回路１０２は、水栓装置の使用者の人体を検出する。検出回路１０２は必ずしもセンサである必要はなく、水栓装置の制御条件となるものであれば、手動の操作スイッチやタイマなどでもよい。

ソレノイド通電回路１０５は、ソレノイド５４に通電し、図２に示すプランジャ４０を駆動する。ソレノイド５４は、上述の通りバルブ２３の開／閉状態の切替え時以外に電流を消費しないラッチング式のソレノイドである。ソレノイド通電回路１０５は、バルブ２３の開／閉状態の切替えに応じて、ソレノイド５４に流す電流の向きを切替えるＨブリッジ回路である。例えば、バルブ２３を閉状態から開状態へ切り替える際には、マイコン１０１はポートＰ０１、Ｐ０２、Ｐ０３、Ｐ０４からＬ、Ｈ、Ｈ、Ｌをそれぞれ出力し、矢印Ａ１の向きに電流を流す。なお、“Ｌ”は論理ロウ、“Ｈ”は論理ハイを示す。一方、バルブ２３を開状態から閉状態へ切り替える際には、マイコン１０１はポートＰ０１、Ｐ０２、Ｐ０３、Ｐ０４からＨ、Ｌ、Ｌ、Ｈをそれぞれ出力し、矢印Ａ２の向きに電流を流す。尚、通常、ソレノイド通電回路１０５の通電電流は、マイコン１０１および検出回路１０２の消費電流よりも圧倒的に大きい。

発電部１０８は、水路に設けられた水力発電機でよい。発電部１０８で生成された電力は、充電電圧制限部１０９を介して蓄電コンデンサ１０６を充電する。電池１８は、発電部１０８のバックアップとして機能する。充電電圧制限部１０９は、マイコン１０１等を保護するために、発電部１０８の出力電圧を所定電圧以下に制限している。

昇圧回路１０７は、マイコン１０１の制御を受けて、蓄電コンデンサ１０６の電圧ＶＣを電源電圧ＶＤＤへ昇圧して出力する。電圧ＶＤＤは、検出回路１０２、マイコン１０１等に印加される電源電圧として用いられる。

ソレノイドバルブ駆動コンデンサ１１５は、昇圧回路１０７から出力された電荷を蓄積し、ソレノイド５４の通電時にソレノイド通電回路１０５へ電流を供給する。ＶＬＳは、ソレノイドバルブ駆動コンデンサ１１５がソレノイド通電回路１０５へ供給する電圧である。

マイコン１０１は、昇圧前の電圧ＶＣおよび供給電圧ＶＬＳに基づいて昇圧回路１０７およびソレノイド通電回路１０５のＤＵＴＹを制御する。ＤＵＴＹは、単位時間に昇圧回路１０７またはソレノイド通電回路１０５を駆動させる時間の割合（駆動時間／（駆動時間＋停止時間））を示す。ＤＵＴＹを上げると、単位時間における昇圧回路１０７の出力電流、あるいは、単位時間におけるソレノイド５４に流れる電流が多くなる。
電流検出抵抗１２０は、通電時にソレノイド５４に流れるモニタ電流Ｉｍｏｎを検出し、モニタ電流Ｉｍｏｎを監視するために設けられている。マイコン１０１は、モニタ電流Ｉｍｏｎを監視するために、ソレノイド５４と電流検出抵抗１２０との間のノードＮｍｏｎのモニタ電圧Ｖｍｏｎを監視する。ソレノイド５４の抵抗値をＲｃとし、電流検出抵抗１２０の抵抗値をＲｒとすると、モニタ電流Ｉｍｏｎは式１で表わされ、モニタ電圧Ｖｍｏｎは式２で表わされる。
ＶＬＳ／（Ｒｃ＋Ｒｒ） （式１）
Ｉｍｏｎ×Ｒｒ （式２）
尚、ソレノイド通電回路１０５のＨブリッジのトランジスタ抵抗および配線抵抗は、ＲｃおよびＲｒに比べて非常に小さいので考慮していない。抵抗値ＲｃおよびＲｒはほぼ一定であるので、モニタ電圧Ｖｍｏｎは、モニタ電流Ｉｍｏｎに比例すると考えてよい。従って、モニタ電圧Ｖｍｏｎを監視することは、モニタ電流Ｉｍｏｎを監視することと等価である。

マイコン１０１は、ＡＤ（Analogue- Digital）変換部１３０と、比較部１３２と、記憶部１３４と、タイマ１３６とを備えている。ＡＤ変換部１３０は監視部であって、ＡＤ変換用ポートＡＤ１から受信したモニタ電圧Ｖｍｏｎをデジタル値へ変換するように構成されている。これにより、モニタ電圧Ｖｍｏｎはマイコン１０１内で演算処理可能となる。以下、モニタ電圧Ｖｍｏｎは、デジタル変換後の電圧値として説明を進める。比較部１３２は、モニタ電圧Ｖｍｏｎ等のパラメータを所定の閾値と比較するように構成されている。タイマ１３６は、クロックを計数するカウンタでよい。記憶部１３４は、モニタ電圧Ｖｍｏｎ等のパラメータおよび閾値情報等を格納している。記憶部１３４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）でよい。記憶部１３４をＲＡＭで構成した場合、閾値電圧および設定時間等の記憶部１３４に格納された情報は書き換え可能となる。

図４は、バルブ２３の切替え時におけるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフである。図４の上側にはモニタ電圧Ｖｍｏｎの経時変化を示し、その下側にはソレノイド５４への通電出力を示す。

Ｔ０は、ソレノイド５４への通電を開始する時点（以下、通電の始点）である。Ｔ１０は、プランジャ４０の移動開始時点である。Ｔ２０は、ソレノイド５４への通電を終了する時点（以下、通電の終点）である。なお、Ｔ２０は、後述するようにプランジャ４０の移動完了時点とほぼ同時、あるいは、その直後に設定することができる。△Ｔ１０は、プランジャ４０の移動開始時点Ｔ１０から移動完了時点（即ち、通電の終点）Ｔ２０までの移動時間である。

ソレノイド５４への通電の終点をプランジャ４０の移動完了時点とほぼ一致させ、あるいは、その直後に設定することができる理由は次の通りである。

通常、プランジャ４０は、ソレノイド５４に流れる電流（Ｉｍｏｎ）が或る閾値電流を超えたときに移動を開始する。プランジャ４０の移動開始時にソレノイド５４に流れる電流値を閾値電流Ｉ１とすると、閾値電流Ｉ１は、環境温度によらずほぼ一定である。即ち、プランジャ４０の移動開始時にノードＮｍｏｎの電圧を閾値電圧Ｖ１とすると、閾値電圧Ｖ１も、環境温度によらずほぼ一定である。従って、マイコン１０１は、モニタ電圧Ｖｍｏｎが所定の閾値電圧Ｖ１に達した時点Ｔ１０をプランジャ４０の移動開始時点と判断することができる。

また、プランジャ４０の移動期間中において最も大きな電流を必要とする時点は、プランジャ４０の移動開始時点である。その後、プランジャ４０の移動を継続させるために必要最小限の電流がソレノイド５４へ通電されている限り、プランジャ４０は移動を継続することができる。従って、プランジャ４０の移動開始後、プランジャ４０の移動は、ソレノイド５４への通電時間に依存する。

さらに、通常動作において、通電時間に対するモニタ電流Ｉｍｏｎの変化量は、バルブ装置固有であり、バルブの開／閉を繰り返しても通電時間に対するモニタ電流Ｉｍｏｎの変化量の傾向は同一である。従って、バルブ装置の構成が同じであれば、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１０はほぼ一定であり、予め設定可能である。
このように、プランジャ４０の移動開始時点Ｔ１０はモニタ電圧Ｖｍｏｎから判断することができ、かつ、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１０は予め設定可能であるので、プランジャ４０の移動完了時点Ｔ２０（Ｔ２０＝Ｔ１０＋△Ｔ１０）も正確に把握することができる。即ち、通電の終点Ｔ２０をプランジャ４０の移動完了時点あるいはその直後に設定すれば、ソレノイド５４への通電の終点をプランジャ４０の移動完了時点とほぼ同時、あるいは、その直後に設定することができる。

尚、モニタ電流Ｉｍｏｎおよびモニタ電圧Ｖｍｏｎ自体は、昇圧回路１０７からの供給電圧ＶＬＳの変動およびソレノイド５４の環境温度によって変動する。しかし、モニタ電圧Ｖｍｏｎの変化は、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１へ到達するまでの時間（Ｔ０〜Ｔ１０）を変化させるだけであり、プランジャ４０は、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達した時点Ｔ１０で移動を開始することに変りはない。従って、供給電圧ＶＬＳおよび環境温度が変動しても、マイコン１０１は、プランジャ４０の移動開始時点Ｔ１０を正確に検出することができる。

以上のように、本実施形態によるバルブ装置は、プランジャ４０の移動開始時点Ｔ１０をモニタ電圧Ｖｍｏｎ（モニタ電流Ｉｍｏｎ）によって検出し、その後、プランジャ４０の移動完了時点Ｔ２０を時点Ｔ１０および設定時間△Ｔ１０によって決定する。

図５は、第１の実施形態によるバルブ装置の全体的な動作を示すフロー図である。図５に示すメインルーチンは、人体が検出されたときに遅滞なく吐水を開始し、人体が検出されなくなったときに遅滞なく止水するように、周期的に繰り返し実行される。

まず、マイコン１０１が検出部１０２を駆動する（Ｓ１００）。検出部１０２が人体を検知した場合（Ｓ１１０のＹＥＳ）、マイコン１０１は止水中であるか否かを判定する。前回のルーチンで人体が検出され、既に吐水状態となっている場合（Ｓ１２０のＮＯ）、バルブ２３の切替えは不要であるので、スタートへ戻る。止水状態である場合（Ｓ１２０のＹＥＳ）には、開通電処理を行う（Ｓ１３０）。開通電処理は、バルブ２３を閉状態から開状態へ切替える処理である。これにより、吐水が開始される。止水中か否かの判定は次のように行う。マイコン１０１内のＲＡＭが、ソレノイド５４への通電に関与する出力ポートＰ０１〜Ｐ０４の履歴を記憶する。その履歴により、現在のバルブ２３の開／閉状態が判明する。尚、記憶部１３４がＲＡＭで構成されている場合、このＲＡＭは、記憶部１３４でよい。勿論、このＲＡＭは、記憶部１３４とは別個のメモリであってもよい。

検出部１０２が人体を検知しなかった場合（Ｓ１１０のＮＯ）、マイコン１０１は吐水中であるか否かを判定する。前回のこのルーチンの処理において人体が検出されず、既に止水状態となっている場合（Ｓ１４０のＮＯ）、バルブ２３の切替えは不要であるので、スタートへ戻る。一方、吐水状態である場合（Ｓ１４０のＹＥＳ）には、閉通電処理を行う（Ｓ１５０）。吐水中か否かの判定は、止水中か否かの判定と同様に行われる。閉通電処理は、バルブ２３を開状態から閉状態へ切替える処理である。これにより、吐水が停止される。スタートへ戻ると、図５のルーチンが繰り返される。

図６は、図５に示す閉通電処理（Ｓ１５０）のフローを示す図である。図５のＳ１５０では、図６に示すサブルーチンが実行される。ステップＳ１５０の開始時点で、バルブ２３は開状態である。まず、コントロールユニット３０はソレノイド５４への通電を開始する（Ｓ１６０）。この通電開始時は、図４の時点Ｔ０に該当する。このとき、マイコン１０１は、ポートＰ０２、Ｐ０４に接続されたトランジスタをオン状態に切り替え、ポートＰ０１、Ｐ０３に接続されたトランジスタをオフ状態に維持する。

マイコン１０１内の比較部１３２は、ＡＤ変換部１３０からモニタ電圧Ｖｍｏｎを受け取り、記憶部１３４から閾値電圧Ｖ１を受け取り、これらを比較する。モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１よりも低い場合（Ｓ１７０のＮＯ）、比較部１３２は、モニタ電圧Ｖｍｏｎと閾値電圧Ｖ１との比較を継続する。モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１以上になった場合（Ｓ１７０のＹＥＳ）、比較部１３２は、タイマ１３６を駆動させる駆動信号を出力する。

タイマ１３６は、比較部１３２から駆動信号を受け取り、計時を開始する（Ｓ１８０）。計時の開始時は、図４の時点Ｔ１０に該当する。比較部１３２は、時点Ｔ１０から現時点までの計測時間ｔと記憶部１３４から受け取った設定時間△Ｔ１０とを比較する。計測時間ｔが設定時間△Ｔ１０に満たない場合（Ｓ１９０のＮＯ）、タイマ１３６は計時を継続する。計測時間ｔが設定時間△Ｔ１０を経過した場合（Ｓ１９０のＹＥＳ）、比較部１３２は、ソレノイド５４への通電を停止させる停止信号を出力する。コントロールユニット３０は停止信号に基づいてソレノイド５４への通電動作を停止する（Ｓ１９５）。即ち、ポートＰ０１〜Ｐ０４に接続されたトランジスタを全てオフ状態にする。この通電停止時点は、図４のプランジャ４０の移動完了時点Ｔ２０に該当する。以上により、ステップＳ１５０の閉通電処理のサブルーチンが終了する。

開通電処理Ｓ１３０は、閉通電処理Ｓ１５０におけるソレノイド５４への通電方向を逆にすればよい。開通電処理Ｓ１３０の設定時間△Ｔ１０および閾値電圧Ｖ１が閉通電処理Ｓ１５０のそれらと異なっている場合には、開通電処理Ｓ１３０および閉通電処理Ｓ１５０のそれぞれについて、設定時間△Ｔ１０および各閾値電圧Ｖ１を予め記憶部１３４に格納しておけばよい。そして、開通電処理Ｓ１３０では、比較部１３２およびタイマ１３６は、開通電処理Ｓ１３０用の閾値電圧Ｖ１および設定時間△Ｔ１０を用いる。各開通電処理Ｓ１３０のその他のステップは、閉通電処理Ｓ１５０のステップと基本的に同様である。

以上のように、第１の実施形態によるコントロールユニット３０は、モニタ電圧Ｖｍｏｎおよび閾値電圧Ｖ１に基づいてプランジャ４０の移動開始時点Ｔ１０を判断し、プランジャ４０の移動開始時点Ｔ１０および移動時間△Ｔ１０からソレノイド５４への通電の終点Ｔ２０を決定している。プランジャ４０の移動開始時点のモニタ電圧を示す閾値電圧Ｖ１およびプランジャ４０の移動時間△Ｔ１０は、上述の通り、装置固有の定数であり、予め設定可能である。このため、通電の終点Ｔ２０は、プランジャ４０の移動完了時点とほぼ同時、あるいは、その直後に設定することができる。これにより、本実施形態によるバルブ装置は、プランジャ４０の移動完了後の無駄な通電時間を可及的に短くし、ソレノイド５４における無駄な消費電力を削減することができる。

尚、上記実施形態では、開通電処理Ｓ１３０および閉通電処理Ｓ１５０の両方において、同様の手法で通電の終点を決定していた。しかし、開通電処理Ｓ１３０には、特許文献１に記載されたボトム検知を適用してもよい。その理由は以下の通りである。開通電処理Ｓ１３０では、プランジャ４０は磁石５０に当たった瞬間に停止するが、閉通電処理Ｓ１５０では、プランジャ４０はダイヤフラム弁２０を押しながら比較的緩やかに移動を完了する。従って、開通電処理Ｓ１３０では、ソレノイド５４に流れる電流の変曲点（ボトム）が明確に現れ易いが、閉通電処理Ｓ１５０では、ソレノイド５４に流れる電流のボトムが不明確になる場合がある。このため、閉通電処理Ｓ１５０に特許文献１のボトム検知を適用した場合には、通電を時間で制御する機会が多くなる。特許文献１では、通電時間は、プランジャ４０の移動完了時点よりも充分後に設定されている。従って、閉通電処理Ｓ１５０では消費電力が大きくなってしまう。一方、開通電処理Ｓ１３０ではボトムが明確に現れるので、消費電力の無駄は小さい。従って、閉通電処理Ｓ１５０に本実施形態を適用し、開通電処理Ｓ１３０に特許文献１のボトム検知を適用しても、本実施形態の効果を充分に発揮することができる。

第１の実施形態では、通電時間に対するモニタ電流Ｉｍｏｎの変化量は、バルブ装置ごとに同一であるものとした。もし、通電時間に対するモニタ電流Ｉｍｏｎの変化量が変化する場合には、後述の第４の実施形態のようにモニタ電流Ｉｍｏｎを積算した電気量Ｑｍｏｎを用いてソレノイド５４への通電時間を決定する手法、あるいは、第５の実施形態のように通電開始時点からプランジャ４０の移動開始時点までの初期時間△Ｔｉを用いてプランジャ４０の移動時間を設定する手法を採用すればよい。

（第２の実施形態）
図７は、本発明に係る第２の実施形態に従ったコントロールユニット３０に設けられた定電流制御部２００の回路構成を示す図である。第２の実施形態によるバルブ装置は、定電流制御部２００を含む点で第１の実施形態と異なる。第２の実施形態のその他の構成は、対応する第１の実施形態の構成と同様でよい。

定電流制御部２００は、ノードＮｍｏｎと電流検出抵抗１２０との間に接続されており、ソレノイド５４および電流検出抵抗１２０に定電流を流すように機能する。電流検出抵抗１２０と定電流制御部２００との間のノードをＮｅとし、ノードＮｅの電圧をＶｅとする。電圧ＶｅがＶｒｅｆよりも低い場合、増幅器ＡＭＰ１は、トランジスタＴｒ２００をオンにし、電圧Ｖｅを上昇させる。電圧ＶｅがＶｒｅｆよりも高い場合、増幅器ＡＭＰは、トランジスタＴｒ２００をオフにし、電圧Ｖｅを低下させる。従って、増幅器ＡＭＰは、電圧Ｖｅが参照電位Ｖｒｅｆにほぼ等しくなるようにトランジスタＴｒ２００を制御する。電圧Ｖｅが参照電圧Ｖｒｅｆに等しくなったときのモニタ電流Ｉｍｏｎは、式３で表わされる。
Ｖｒｅｆ／Ｒｒ (式３)
Ｖｒｅｆ／Ｒｒは一定値であるので、モニタ電流Ｉｍｏｎは定電流値（Ｖｒｅｆ／Ｒｒ）に維持されるように制御される。

図８は、第２の実施形態によるバルブ２３の切替え時におけるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフである。第２の実施形態では、定電流値（Ｖｒｅｆ／Ｒｒ）は、閾値電流Ｉ１に等しくなるように設定され、モニタ電流Ｉｍｏｎは閾値電流Ｉ１に等しくなるように制御される。つまり、閾値電流Ｉ１は、参照電圧Ｖｒｅｆまたは電流検出抵抗１２０の抵抗値Ｒｒを調節することによって設定される。モニタ電流Ｉｍｏｎを閾値電圧Ｉ１に等しくすることは、モニタ電圧Ｖｍｏｎを閾値電圧Ｖ１に等しくすることと同じである。従って、モニタ電圧Ｖｍｏｎは、図８に示すように、閾値電圧Ｖ１に等しくなるよう制御される。

例えば、時点Ｔ０において、ソレノイド５４への通電が開始される。時点Ｔ１１において、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達すると、プランジャ４０は移動を開始する。時点Ｔ１１からＴ２１において、定電流制御部２００によってモニタ電流Ｉｍｏｎは閾値電流Ｉ１に維持されるため、モニタ電圧Ｖｍｏｎも閾値電圧Ｖ１に維持される。

その後、時点Ｔ２１においてソレノイド５４への通電を終了する。尚、通電の終点Ｔ２１の設定手法は、第１の実施形態における通電の終点Ｔ２０の設定手法と同様である。また、第２の実施形態のその他の動作は、図５および図６を参照して説明した第１の実施形態の動作と同様である。尚、図６のステップＳ１９０の括弧で示すように、計測時間ｔは設定時間△Ｔ１１と比較される。

上述の通り、プランジャ４０の移動期間中において最も大きな電流を必要とする時点は、プランジャ４０の移動開始時点であるので、閾値電流Ｉ１を超える電流は無駄な消費電流である。従って、第２の実施形態によるバルブ装置は、定電流制御部２００を用いて電流Ｉｍｏｎを閾値電流Ｉ１以下に制限することによって、無駄な消費電流をさらに削減しつつ、プランジャ４０を確実に移動完了させることがきる。さらに、第２の実施形態は、上述した第１の実施形態の効果も得ることができる。

（第３の実施形態）
図９は、本発明に係る第３の実施形態によるバルブ２３の切替え時におけるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフである。第３の実施形態によるバルブ装置の基本的構成は、図１から図３に示すバルブ装置の構成と同様でよい。

第３の実施形態では、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達した後、モニタ電圧Ｖｍｏｎを閾値電圧Ｖ１に維持するために、ソレノイド５４への通電をＤＵＴＹ制御する。

例えば、時点Ｔ０において、ソレノイド５４への通電が開始される。時点Ｔ１２において、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達すると、プランジャ４０は移動を開始する。時点Ｔ１２からＴ２２において、図３に示すマイコン１０１は、ソレノイド５４への通電の停止と開始とを繰り返す。これにより、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に維持される。即ち、モニタ電流Ｉｍｏｎが閾値電流Ｉ１に維持される。

その後、時点Ｔ２２において、ソレノイド５４への通電を終了する。通電の終点Ｔ２２の設定手法は、第１の実施形態における通電の終点Ｔ２０の設定手法と同様である。また、第３の実施形態のその他の動作は、図５および図６を参照して説明した第１の実施形態の動作と同様である。

図１０は、第３の実施形態の閉通電処理（Ｓ１５０）のフローを示す図である。尚、第３の実施形態によるバルブ装置の動作を示すメインルーチンは、図５に示すものと同様である。

ステップＳ１５０のスタートからステップＳ３８０までの動作は、図６に示すステップＳ１５０のスタートからステップＳ１８０までの動作と同様である。

ステップＳ３８０の後、マイコン１０１がポートＰ０１〜Ｐ０４に接続されたトランジスタを全てオフ状態にする（Ｓ３８２）。これにより、ソレノイド５４への通電が停止する。マイコン１０１は、この通電停止状態を、例えば、５μｓ間維持する（Ｓ３８４）。その後、マイコン１０１は、再度、通電を開始する（Ｓ３８６）。このとき、ソレノイド５４への通電方向は、ステップＳ３６０におけるそれと同じである。さらに、マイコン１０１は、この通電状態を、例えば、５μｓ間維持する（Ｓ３８８）。ここで、ステップＳ３８４およびＳ３８８における通電停止状態あるいは通電状態の維持時間は、予め設定されおり、記憶部１３４に格納されている。タイマ１３６は、ステップＳ３８０における計時とは別に、通電停止状態あるいは通電状態にエンターしてからの時間を計測する。マイコン１０１は、タイマ１３６の計測時間が記憶部１３４に格納された所定の維持時間（例えば、５μｓ）に達したときに、ソレノイド通電回路１０５を通電停止状態から通電状態へあるいは通電状態から通電停止状態へ切替える。

ステップＳ３８２〜Ｓ３８８は、計測時間ｔが設定時間△Ｔ１２に達するまで繰り返される。計測時間ｔが設定時間△Ｔ１２に達した場合（Ｓ３９０のＹＥＳ）、マイコン１０１は、ソレノイド５４への通電動作を停止する（Ｓ３９５）。ステップＳ３９５の動作は、図６のステップＳ１９５の動作と同様である。この通電停止時点は、プランジャ４０の移動完了時点Ｔ２２に該当する。以上により、ステップＳ１５０の閉通電処理のサブルーチンが終了する。
また、図１０のフローでは通電停止状態あるいは通電状態の維持時間は予め設定された時間であったが、この時間を可変にすることも可能である。例えば、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１未満のときは通電状態にし、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１以上のときは通電停止状態とすることで、モニタ電圧Ｖｍｏｎを閾値電圧Ｖ１に維持することができる。この処理は、ステップＳ３８２〜Ｓ３８８の代わりに実行すればよい。

このように、第３の実施形態では、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達した後、コントロールユニット３０は、ソレノイド５４への通電の停止と開始とを繰り返すことによってモニタ電圧Ｖｍｏｎを閾値電圧Ｖ１に維持する。これにより、バルブ装置は、定電流制御部２００を設けることなく、モニタ電流Ｉｍｏｎを閾値電流Ｉ１以下に制限することができる。その結果、第３の実施形態は、第２の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、コントロールユニット３０の回路規模の増大を抑制することができる。

（第４の実施形態）
図１１は、本発明に係る第４の実施形態に従ったコントロールユニット３０に設けられた電気量積算部４００の回路構成を示す図である。第４の実施形態によるバルブ装置は、電気量積算部４００を含む点で第１の実施形態と異なる。第４の実施形態のその他の構成は、対応する第１の実施形態の構成と同様でよい。

電気量積算部４００は、増幅器ＡＭＰ１０、ＡＭＰ２０と、トランジスタＴｒ４００と、抵抗７４と、コンデンサ７５とを含む。電気量積算部４００は、モニタ電圧Ｖｍｏｎを、増幅器ＡＭＰ２０とトランジスタＴｒ４００ と抵抗７４とで電流に変換し、その変換電流を、増幅器ＡＭＰ１０とコンデンサ７５と抵抗７４とで積分する。電気量積算部４００は、電流Ｉｍｏｎを積分した電気量Ｑｍｏｎをマイコン１０１のＡＤ変換用ポートＡＤ２に出力する。ＡＤ変換部１３０は、モニタ電圧Ｖｍｏｎとは別に、電気量ＱｍｏｎをＡＤ変換する。これにより、電気量Ｑｍｏｎはマイコン１０１内で演算処理可能となる。以下、電気量Ｑｍｏｎは、デジタル変換後の電気量として説明を進める。

図１２は、第４の実施形態によるバルブ２３の切替え時におけるモニタ電圧Ｖｍｏｎ、プランジャ４０への通電出力および電気量Ｑｍｏｎを示すグラフである。第４の実施形態によるバルブ装置は、閾値電圧Ｖ１およびプランジャ４０の移動時間△Ｔ１３だけでなく、閾値電気量Ｑ１も用いて通電の終点を決定する。

通常、プランジャ４０の移動速度はソレノイド５４に流れる電流Ｉｍｏｎを大きくすると加速される。従って、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１３内において、プランジャ４０の移動開始後から積分された電気量Ｑｍｏｎが所定の閾値電気量Ｑ１に達した時点で通電を停止したとしても、プランジャ４０は移動速度が速いために通常よりも短い時間で移動完了することができる。閾値電気量Ｑ１は、各バルブ装置固有のパラメータであるので、予め設定することができる。尚、閾値電気量Ｑ１は、図１２の斜線部分の面積で表わすことができる。従って、Ｔ１３、Ｔ２３およびＶｍｏｎのラインで囲まれた部分の面積が所定の面積以上になった場合に、コントロールユニット３０は、通電を停止すればよい。

例えば、時点Ｔ０において、ソレノイド５４への通電が開始される。時点Ｔ１３において、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達すると、プランジャ４０は移動を開始する。それと同時に、電気量積算部４００がモニタ電流Ｉｍｏｎの積分を開始する。時点Ｔ２３において、電気量Ｑｍｏｎが閾値電気量Ｑ１に達すると、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１３が経過していなくても、コントロールユニット３０は、ソレノイド５４への通電を終了する。

図１３は、第４の実施形態の閉通電処理（Ｓ１５０）のフローを示す図である。尚、第４の実施形態によるバルブ装置の動作を示すメインルーチンは、図５に示すものと同様である。

ステップＳ１５０のスタートからステップＳ４８０のうち計時開始の動作は、図６に示すステップＳ１５０のスタートからステップＳ１８０の動作と同様である。ステップＳ４８０において、タイマ１３６が計時を開始するとともに、電気量積算部４００がモニタ電流Ｉｍｏｎの積分を開始する。

次に、マイコン１０１内の比較部１３２は、電気量積算部４００からの電気量Ｑｍｏｎと閾値電気量Ｑ１とを比較する（Ｓ４８５）。ステップＳ４８５は、タイマ１３６の計測時間ｔが設定時間△Ｔ１３に達するまで周期的に繰り返される。

計測時間ｔが設定時間△Ｔ１３に達する前に、電気量Ｑｍｏｎが閾値電気量Ｑ１に達した場合（Ｓ４８５のＹＥＳ）、コントロールユニット３０は、ソレノイド５４への通電動作を停止する（Ｓ４９５）。ステップＳ４９５の通電停止動作は、図６のステップＳ１９５の通電停止動作と同様である。この通電停止時点は、図１２の時点Ｔ２３に該当する。

電気量Ｑｍｏｎが閾値電気量Ｑ１に達する前に、計測時間ｔが設定時間△Ｔ１３に達した場合（Ｓ４９０のＹＥＳ）、コントロールユニット３０は、ソレノイド５４への通電動作を停止する（Ｓ４９５）。この通電停止時点は、図１２の時点Ｔ３３に該当する。以上により、ステップＳ１５０の閉通電処理のサブルーチンが終了する。

このように、第４の実施形態では、プランジャ４０の移動開始時点Ｔ１３とプランジャの移動完了時点Ｔ３３との間のいずれかの時点において電気量Ｑｍｏｎが閾値電気量Ｑ１に達した場合、プランジャの移動完了時点Ｔ３３まで通電を継続することなく、ソレノイド５４への通電を終了する。従って、第４の実施形態は、無駄な消費電流をさらに削減しつつ、プランジャ４０の移動を完了させることがきる。

さらに、電気量Ｑｍｏｎが閾値電気量Ｑ１に達する前に、プランジャの移動完了時点Ｔ３３に達したとしても、ソレノイド５４への通電を終了する。従って、第４の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
図１４は、本発明に係る第５の実施形態に従ったバルブ２３の切替え時におけるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフである。第５の実施形態によるバルブ装置の基本的構成は、図１から図３に示すバルブ装置の構成と同様でよい。

第５の実施形態によるバルブ装置は、通電開始時点Ｔ０からプランジャ４０の移動開始時点Ｔ１４までの初期時間△Ｔｉに基づいてプランジャ４０の移動時間△Ｔ１４を決定する。

例えば、時間△Ｔｉが短い場合、単位時間辺りのモニタ電流Ｉｍｏｎの増加量が大きい。この場合、プランジャ４０の移動中（Ｔ１４〜Ｔ２４）において、モニタ電流Ｉｍｏｎが短時間で大きくなるため、プランジャ４０の移動速度が速くなる。即ち、時間△Ｔｉが短いと、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１４が短くなる。従って、第５の実施形態では、時間△Ｔｉの長さによって、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１４を変更する。時間△Ｔｉの長さによって、通電の終点を変更すると換言してもよい。

図１５は、第５の実施形態の閉通電処理（Ｓ１５０）のフローを示す図である。尚、第５の実施形態によるバルブ装置の動作を示すメインルーチンは、図５に示すものと同様である。

まず、コントロールユニット３０はソレノイド５４への通電を開始する（Ｓ５６０）。これと同時に、タイマ１３６が計時を開始する。次に、比較部１３２がモニタ電圧Ｖｍｏｎを閾値電圧Ｖ１と比較する（Ｓ５７０）。モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１よりも低い場合（Ｓ５７０のＮＯ）、比較部１３２は、モニタ電圧Ｖｍｏｎと閾値電圧Ｖ１との比較を継続する。タイマ１３６も計時を継続する。このとき、時間△Ｔｉはまだ判明していない。モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１以上になった場合（Ｓ５７０のＹＥＳ）、タイマ１３６が計時を停止する（Ｓ５７１）。このとき、プランジャ４０の移動開始時点Ｔ１４が決まるので、時間△Ｔｉが判明する。

そして、比較部１３２は、時間△Ｔｉと所定の閾値時間△Ｔαとを比較する（Ｓ５７２）。閾値時間△Ｔαは、予め設定された時間であり、記憶部１３４に格納しておく。時間△Ｔｉが閾値時間△Ｔα以上の場合（Ｓ５７２のＹＥＳ）、プランジャ４０の移動速度が遅いと判断できるので、設定時間△Ｔ１４を長く設定する（Ｓ５７４）。例えば、設定時間△Ｔ１４は、２ｍｓに設定される。一方、時間△Ｔｉが閾値時間△Ｔαより小さい場合（Ｓ５７２のＮＯ）、プランジャ４０の移動速度が速いと判断できるので、設定時間△Ｔ１４を短く設定する（Ｓ５７６）。例えば、設定時間△Ｔ１４は、１ｍｓに設定される。

プランジャ４０の移動開始と同時にタイマ１３６が計時を開始する（Ｓ５８０）。ステップＳ５８０〜Ｓ５９５の動作は、図６のステップＳ１８０〜Ｓ１９５の動作と同様である。ただし、ステップＳ５９０における設定時間△Ｔ１４は、ステップＳ５７４またはＳ５７６のいずれかで設定された時間である。

このように、第５の実施形態によるバルブ装置は、通電開始時点Ｔ０からプランジャ４０の移動開始時点Ｔ１４までの時間△Ｔｉに基づいてプランジャ４０の移動時間△Ｔ１４を決定する。これにより、プランジャ４０の移動速度に応じた移動時間△Ｔ１４を設定することができるので、無駄な消費電力を削減しつつ、プランジャ４０の移動を確実に完了させることがきる。

第５の実施形態では、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１４は２段階に設定される。しかし、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１４は、３段階以上に設定されてもよい。この場合、ステップＳ５７２において、時間△Ｔｉと比較する閾値時間は、複数設定される。これにより、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１４を細かく設定できるので、さらに、無駄な消費電力を削減することがきる。

さらに、マイコン１０１がプランジャ４０の移動開始時点Ｔ１４におけるモニタ電圧Ｖｍｏｎの傾き（ｄＶｍｏｎ／ｄＴ）を演算し、モニタ電圧Ｖｍｏｎの傾きに基づいてプランジャ４０の移動時間△Ｔ１４を設定してもよい。例えば、モニタ電圧Ｖｍｏｎの描く曲線の傾きに反比例するように、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１４を設定してもよい。これにより、プランジャ４０の移動時間△Ｔ１４を任意に設定できるので、さらに、無駄な消費電力を省くことができる。

第５の実施形態は、第４の実施形態と組み合わせることができる。この場合、時点Ｔ２４よりも前に電気量Ｑｍｏｎが閾値電気量Ｑ１に達した場合、電気量Ｑｍｏｎが閾値電気量Ｑ１に達した時点で通電を終了する。これにより、第５の実施形態は、第４の実施形態の効果をも得ることができる。

（第６の実施形態）
図１６は、本発明に係る第６の実施形態に従ったバルブ２３の切替え時におけるモニタ電圧Ｖｍｏｎおよびプランジャ４０への通電出力を示すグラフである。第６の実施形態によるバルブ装置の基本的構成は、図１から図３に示すバルブ装置の構成と同様でよい。

第６の実施形態によるバルブ装置は、予め設定された第１の閾値時間△Ｔβおよび第２の閾値時間△Ｔ２０に基づいてショート故障またはオープン故障を検出する。第１の閾値時間△Ｔβは、通電開始時点Ｔ０からプランジャ４０の移動開始までの時間の下限を示す。第２の閾値時間△Ｔ２０は、通電開始時点Ｔ０からプランジャ４０の移動開始までの時間の上限を示す。

例えば、図１６に示すように、ソレノイド５４への通電開始時点Ｔ０からモニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達する時点Ｔ１０までの時間△Ｔｉが第１の閾値時間△Ｔβ未満である場合、ショート故障が生じていると判断する。この場合、コントロールユニット３０は、通電開始後、時間△Ｔｉの経過時点で通電を停止する。

一方、通電開始後、第２の閾値時間△Ｔ２０が経過しても、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達しない場合、オープン故障が生じていると判断する。この場合、コントロールユニット３０は、通電開始後、第２の閾値時間△Ｔ２０の経過時点で通電を停止する。

これにより、モニタ電圧Ｖｍｏｎが非常に短い時間で閾値電圧Ｖ１に達した場合、コントロールユニット３０またはソレノイド５４においてショート故障が生じていると判断できる。逆に、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１に達するまでに非常に長い時間がかかる場合、コントロールユニット３０またはソレノイド５４においてオープン故障が生じていると判断できる。

図１７は、第６の実施形態の閉通電処理（Ｓ１５０）のフローを示す図である。尚、第６の実施形態によるバルブ装置の動作を示すメインルーチンは、図５に示すものと同様である。

まず、コントロールユニット３０はソレノイド５４への通電を開始する（Ｓ６６０）。これと同時に、タイマ１３６が計時を開始する。次に、比較部１３２がモニタ電圧Ｖｍｏｎを閾値電圧Ｖ１と比較する（Ｓ６７０）。モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１よりも低い場合（Ｓ６７０のＮＯ）、比較部１３２は、さらに、タイマ１３６における通電開始からの計測時間ｔｉと第２の閾値時間△Ｔ２０とを比較する（Ｓ６７２）。

計測時間ｔｉが第２の閾値時間△Ｔ２０以上になった場合（Ｓ６７２のＹＥＳ）、バルブ装置がオープン故障であることをユーザに通知する（Ｓ６７４）。ユーザへの通知は、例えば、図３の検知部１０２のＬＥＤを点滅させることで実行できる。

一方、計測時間ｔｉが第２の閾値時間△Ｔ２０以上になる前に、ステップＳ６７０において、モニタ電圧Ｖｍｏｎが閾値電圧Ｖ１以上になった場合（Ｓ６７０のＹＥＳ）、タイマ１３６が計時を停止する（Ｓ６７５）。これにより、時間△Ｔｉが判明する。比較部１３２は、さらに、タイマ１３６における計測時間△Ｔｉと第１の閾値時間△Ｔβとを比較する（Ｓ６７６）。

計測時間△Ｔｉが第１の閾値時間△Ｔβ未満である場合（Ｓ６７６のＮＯ）、バルブ装置がショート故障であることをユーザに通知する（Ｓ６７８）。ユーザへの通知は、例えば、図３の検知部１０２のＬＥＤを点灯させればよい。一方、計測時間△Ｔｉが第１の閾値時間△Ｔβ以上である場合（Ｓ６７６のＹＥＳ）、バルブ装置にショート故障およびオープン故障が生じていないと判断して、タイマ１３６がさらに計時を開始する（Ｓ６８０）。その後のステップＳ５８０〜Ｓ５９５の動作は、図６のステップＳ１８０〜Ｓ１９５の動作と同様である。

このように、第６の実施形態によるバルブ装置は、通電開始時点Ｔ０からまでの時間△Ｔｉまたはｔｉに基づいてショート故障およびオープン故障を検出することができる。

第６の実施形態は、第１から第５の実施形態のいずれかと組み合わせることができる。この場合、第１から第５の実施形態のいずれかの実施形態において、記憶部１３４が閾値時間Ｔβおよび△Ｔ２０を予め格納し、タイマ１３６が通電開始からの時間ｔｉを計測する。比較部１３２は時間△Ｔｉと△Ｔβとの比較および時間ｔｉと△Ｔ２０との比較を実行すればよい。これにより、第６の実施形態は、第１から第５の実施形態のいずれかの効果をも得ることができる。

１６・・・バルブユニット（バルブ装置）
２０・・・ダイヤフラム弁（弁体）
３０・・・コントロールユニット（制御部）
４０・・・プランジャ
５４・・・ソレノイドコイル
１０１・・・マイコン
１０５・・・ソレノイド通電回路
１２０・・・電流検出抵抗
１３０・・・ＡＤ変換部（監視部）
１３２・・・比較部
１３４・・・記憶部
１３６・・・タイマ部
２００・・・定電流制御部
４００・・・電気量積算部
Ｉｍｏｎ・・・モニタ電流
Ｖｍｏｎ・・・モニタ電圧
Ｑｍｏｎ・・・モニタ電気量
Ｉ１・・・閾値電流
Ｖ１・・・閾値電圧
Ｑ１・・・閾値電気量

Claims (9)

1. ソレノイドコイルへの通電により移動するプランジャと、該プランジャの移動によって流路を開閉するように駆動される弁体と、前記ソレノイドコイルへの通電を制御する制御部とを備えたラッチング式のバルブ装置であって、
   前記制御部は、
   通電時に前記ソレノイドコイルを流れる電流または該電流に応じた電圧を監視する監視部と、
   前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点から計時するタイマ部と、
   前記所定電流値または前記所定電圧値を記憶する記憶部とを備え、
   前記電流または前記電圧が前記所定電流値または前記所定電圧値に達した時点から所定時間の経過後に、前記ソレノイドコイルへの通電を停止することを特徴とするバルブ装置。
2. 前記制御部は、前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点以降、前記電流または前記電圧を前記所定電流値または所定電圧値に維持することを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
3. 前記制御部は、
   前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点以降、前記ソレノイドコイルへの通電の停止と開始とを繰り返すことによって前記電流または前記電圧を前記所定電流値または所定電圧値に維持することを特徴とする請求項２に記載のバルブ装置。
4. 前記制御部は、前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点以降、前記ソレノイドコイルへ供給した前記電流を積算した積算電気量を算出する積算部をさらに備え、
   前記所定時間の経過より前に前記積算電気量が所定の閾値電気量に達した場合、該積算電気量が前記閾値電気量に達した時点で前記ソレノイドコイルへの通電を停止することを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
5. 前記タイマ部は、前記ソレノイドコイルへの通電を開始した時点から前記電流または前記電圧が前記所定電流値または前記所定電圧値に達した時点までの初期時間を計時し、
   前記初期時間に基づいて前記所定時間を変更することを特徴とする請求項１または請求項４に記載のバルブ装置。
6. 前記タイマ部は、前記ソレノイドコイルへの通電を開始した時点から前記電流または前記電圧が前記所定電流値または前記所定電圧値に達した時点までの初期時間を計時し、
   前記初期時間が予め設定された第１の閾値時間よりも小さい場合、前記制御部は、当該バルブ装置内において故障が生じていることをユーザに通知し、前記ソレノイドコイルへの通電を停止することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のバルブ装置。
7. 前記タイマ部は、前記ソレノイドコイルへの通電を開始した時点から計時を開始し、
   前記ソレノイドコイルへの通電を開始した時点から予め設定された第２の閾値時間の経過までに、前記電流または前記電圧が前記所定電流値または前記所定電圧値に達しない場合、前記制御部は、当該バルブ装置内において故障が生じていることをユーザに通知し、前記ソレノイドコイルへの通電を停止すると判断することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のバルブ装置。
8. 前記所定電流値は、前記プランジャの移動開始時に前記ソレノイドコイルに供給されている電流値であり、
   前記所定電圧値は、前記プランジャの移動開始時に前記ソレノイドコイルに供給されている電流値に対応する電圧値であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
9. ソレノイドコイルへの通電により移動するプランジャと、該プランジャの移動によって流路を開閉するように駆動される弁体と、前記ソレノイドコイルへの通電を制御する制御部とを備えたラッチング式のバルブ装置の駆動方法であって、
   前記制御部は通電時に前記ソレノイドコイルへ供給される電流または該電流に応じた電圧を監視し、
   前記制御部は前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点から計時し、
   前記電流または前記電圧が所定電流値または所定電圧値に達した時点から所定時間の経過後に、前記制御部は前記ソレノイドコイルへの通電を停止することを具備したことを特徴とするバルブ装置の駆動方法。

Images