JP2669466B2

JP2669466B2 - 制御弁

Info

Publication number: JP2669466B2
Application number: JP33317187A
Authority: JP
Inventors: 修筒井; 久人原賀; 欽也有田; 好信内村; 博文竹内; 良樹川村
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1997-10-27
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JPH01176875A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、弁軸を基準停止位置に高精度で停止可能な
制御弁に関する。（ロ）従来の技術とその問題点従来、例えば湯水混合栓のような制御弁における基準
位置停止制御手段として、止水位置等の基準停止位置に
相当する個所に、接触型位置検出スイッチや非接触型位
置検出センサ等を取付け、同センサによる検出出力に基
づき、制御器に回動モータ等を駆動させ、弁軸を基準位
置に停止させる方法が知られている。そして、非接触型位置検出センサは、接触型位置検出
センサと異なり、ギヤやカム等の機械的機構部を介して
ON・OFFするものではないため、同機構部におけるギア
間の遊びやギア、カムの摩損、或いは回動トルク等に起
因する位置検出誤差をなくすことができ、接触型位置検
出センサより位置検出精度を高めることができる。（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、かかる非接触型位置検出センサにおいても、
単に出力電圧のステップ変化特性を利用して検出出力を
出すものであるため、より高精度の位置制御を必要とす
る制御弁等には十分に対応することができなかった。本発明は、非接触型位置検出センサの出力電圧のステ
ップ変化部分におけるヒステリシスを積極的に利用する
ことによって上記問題点を解決することができる制御弁
を提供することを目的とする。（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、弁軸と、該弁軸を駆動するバルブ駆動装置
と、弁軸の位置を検出する非接触型位置検出手段と、弁
軸に連結するバルブとからなる制御弁において、前記非
接触型位置検出手段の検出出力のヒステリシスの立ち上
がり部又は立ち下がり部を基準位置として前記弁軸の位
置制御を行うことを特徴とする制御弁に係るものであ
る。（ホ）作用及び効果上記した構成により、本発明は、以下の効果を奏す
る。即ち、本発明では、非接触型位置検出手段の検出出力
のヒステリシスの立ち上がり部又は立ち下がり部を利用
して基準停止位置で弁軸を停止可能としたので、基準停
止位置の幅を狭くしても同停止位置内に確実に停止する
ことができ、基準位置停止精度を著しく高めることがで
きる。（ヘ）実施例以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を具体
的に説明する。第１図に、本発明に係る弁開度位置検出手段を具備す
る湯水混合装置Ａの概念的全体構成を示しており、図
中、10,11は給湯管と給水管であり、両管10,11には、そ
れぞれ給湯バルブ12と給水バルブ13とが設けられてい
る。そして、両管10,11間には、バルブ駆動装置であるス
テッピングモータ14を介設されており、同ステッピング
モータ14によって給湯バルブ12と給水バルブ13を駆動・
開閉して、下流側に位置する混合湯水流路15に混合湯水
を流すことができるとともに、バルブ開閉度を変えるこ
とによって湯と水の混合比を変え、温度調節を行うこと
ができる。なお、上記構成において、給湯バルブ12と給水バルブ
13及びステッピングモータ14とによって、湯水混合バル
ブＢが形成されることになる。また、混合湯水流路15の下流側は、第１図に示すよう
に、それぞれ吐出金具流路16とシャワー流路17とに分岐
しており、分岐部には、切換バルブ兼用の流量調整バル
ブ18,19が設けられており、両流量調整バルブ18,19は、
バルブ駆動装置を形成する回動モータ20によって駆動さ
れ、混合湯水のシャワーもしくは吐出金具への選択・流
量調整・止水を行うことができる。即ち、流量調節バルブ18,19及び回動モータ20によっ
て、流量調整・止水・切換バルブＣが形成されることに
なる。さらに、第１図において、21は混合湯水流路15に設け
たサーミスタ等の温度センサであり、同温度センサ21
は、混合湯水流路15内を流れる混合湯水の温度Tmを測定
し、その出湯温度Tmと設定温度Tsとの温度偏差Δｔに基
づいて、制御器23にPID制御等を行わせ、湯水混合バル
ブＢのステッピングモータ14を駆動し、同駆動によって
給湯バルブ12と給水バルブ13の開閉度を調節して、混合
湯水の温度調節を図ることができる。また、制御器23は、第２図に示すように、マイクロプ
ロセッサ24、メモリ25及び入出力インターフェース26,2
7から構成されている。そして、マイクロプロセッサ24の内部に、湯水混合バ
ルブ開閉速度制御回路と、流量調整・止水・切換バルブ
開閉速度制御回路と、両制御回路からの制御信号によっ
て、駆動手段である湯水混合バルブ２のステッピングモ
ータ14及び流量調整・止水・切換バルブＣの回動モータ
20とを駆動するための駆動回路とを設けている。また、第１図及び第２図において、30は制御器23に接
続した操作盤であり、同操作盤30上には、開始・停止ボ
タンａ、温度設定ボタンｂ、切換ボタンｃ等が設けられ
ており、これらを操作することによって、制御器23を介
してや湯水混合バルブＢ等を駆動可能とするとともに、
流量・止水・切換バルブＣを駆動して、シャワー流路17
と吐出口金具16の流路選択及び流量調節を行うことがで
きる。また、第３図に、流量調整・止水・切換バルブＣの具
体的構成が示されており、図示するように、同バルブＣ
は、筒状ケーシングａ内に、内部に混合室ｂを形成した
弁軸ｈ付の回転筒体ｃを配設し、同回転筒体ｃの上下で
あってかつ約180゜円周方向に対向した位置に上下開口
d,eを設け、同上下開口d,eを、回転筒体ｃの回動に連動
して給湯管11,給水管10と連通可能とし、さらに、回転
筒体ｃの上端を回動モータ20の出力軸ｆに固着すること
によって構成している。そして、回動モータ20を駆動して、第３図のグラフに
示すように止水位置ｘ（基準停止位置）からの左右両側
に弁軸ｈを回転してシャワーもしくは吐出金具へ混合湯
水を流出することができる。なお、図中、θ及び−θ
は、止水位置ｘからの弁軸ｈの回転角度であり、Ｑは混
合湯水の吐出流量である。さらに、第３図において、Ｆは、弁軸ｈの停止位置を
検出するための非接触型位置検出手段であり、例えば、
IC化ホール素子やフォトセンサ等を用いることができ
る。なお、本実施例では、第３図に示すように、非接触型
位置検出手段Ｆは、回動モータ20の出力軸ｆに取付けた
円板状磁石ｇと、同円板状磁石ｇの近接位置に配置した
IC化ホール素子からなるバルブ位置検出センサ22から形
成している。以上述べてきた構成において、本実施例は、非接触型
位置検出手段ＦのヒステリシスＨにおける立ち上がり部
Hu又は立ち下がり部Hdを利用して、流量調整・止水・切
換バルブＣの停止位置制御に適用したことに特徴を有す
るものである。即ち、非接触型位置検出手段Ｆは、第５図に示すよう
に、磁界の変化により出力電圧Ｖがステップ変化するも
のであるが、ステップ変化部においてヒステリシスＨを
生じる。即ち、第５図において、低電圧EL側（吐出口金具側）
から高電圧EH側（シャワー側）へのステップ変化は立上
がり部Huを経由して行われ、高電圧EH側（シャワー側）
からEL低電圧側（吐出口金具側）へのステップ変化は立
ち下がり部Hdを経由して行われることになる。本実施例は、停止位置検出手段Ｆのかかるヒステリシ
スＨにおける立上がり部Hu又は立ち下がり部Hdを利用し
て、制御弁の停止位置制御を高精度で行うことにある。即ち、上記立上がり部Hu又は立ち下がり部Hdの少なく
とも何れかを、第４図における止水位置ｘ内に位置させ
ることによって精密な弁停止位置制御を行わせることが
できる。以下、第６図に示すフローチャートを参照して、流量
調整・止水・切換バルブＣにおける基準位置停止制御方
法を説明するなお、このフローチャートは、止水動作におけるもの
である。まず、操作盤30上の開始・停止ボタンａを押して、止
水動作信号を制御器23に出力する（100）。この止水信号に基づき、IC化ホール素子からなる非接
触型位置検出手段Ｆによる検出出力値が第５図に示す高
電圧側EH（シャワー側）又は低電圧側EL（シャワー側）
のいずれにあるか制御器23で判断する（101）。そして、第５図に示すように、検出出力値が低電圧EL
側にある場合は（101N）、制御器23から駆動信号をバル
フ駆動装置20に送って弁軸ｈを高電圧EH側に向けて回転
する（102）。即ち、第３図において、検出出力値は→
ａに沿って移動する。この時、シャワー吐出量Ｑは、第４図に示すように止
水位置ｘに向けて漸減する。その後、検出出力値が、第４図及び第５図に示すよう
に、止水位置ｘの幅内に位置するヒステリシスＨにおけ
る立ち上がり部Huまで到達した場合は（103Y）、検出出
力の変化を検出して制御器23に回動モータ20の駆動を停
止させる（104）。これによって、止水位置ｘで回動モータ20は正確に停
止し、完全止水が行われる。また、検出出力値がヒステリシスＨにおける立ち上が
り部Huまで到達した場合は（103N）、到達するまで、上
記ステップを繰り返す。一方、上記止水信号に基づき（101）、非接触型位置
検出手段Ｆによる検出出力値が第５図に示す高電圧EH側
（吐出口金具側）にある場合は（101Y）、制御部23から
駆動信号を回動モータ20に送って弁軸ｈを低電圧EL側に
向けて回転する（105）。即ち、第５図において、検出
出力値は→ｂに沿って移動する。そして、上記ステップを繰り返し、高電圧側EHが第５
図に示すヒステリシスＨの立ち下がり部Hdの下端にきた
時は、今度は、上記した検出出力値が低電圧EL側にある
場合（101N）のステップ、即ち、ステップ（101N）→
（102）→（103）→（104）を通して止水を行うことが
できる。即ち、ヒステリシスＨにおける立ち上がり部Hu
を同様に利用して、その検出出力の変化を検出して制御
器23に回動モータ20の駆動を、低電圧EL側から高電圧EH
側に移行する場合と同一の止水位置で停止させることが
できる（104）。このように、本実施例において、吐出金具使用中或い
はシャワーのいずれにおいても、所定の止水信号を送る
ことにより、非接触型位置検出手段ＦのヒステリシスＨ
の立ち上がり部Huを用いて、流量調整・止水・切換バル
ブＣを停止することができるので、止水位置ｘの幅を狭
くしても正確に同止水位置ｘで弁軸ｈを停止させること
ができ、精度の高い弁軸制御が可能となる。また、通常回動モータ20と弁軸ｈとの間には、多段ギ
アから構成される減速機構が介設される場合が多く、こ
の場合、バックラッシュの集積を考慮する必要がある。
しかし、かかる場合においても、シャワー側及び吐出口
金具のいずれから止水位置ｘに移動する際にも、立上が
り部Huへの最終移動においては同一方向から立上がり部
Huに接近することになるので、上記集積バックラッシュ
は同一方向に発生するようにすることができ、停止位置
制御の精度をこの面からも向上することができる。以上説明してきたように、本実施例は、以下の効果を
奏する。即ち、本実施例では、非接触型位置検出手段Ｆのヒス
テリシスＨの立ち上がり部Hu又は立ち下がり部Hdを利用
して基準停止位置で弁軸ｈを停止可能としたので、止水
位置等の基準停止位置の幅を可及的に狭くしても同位置
にて正確に弁軸を停止することができ、従って、基準停
止位置における停止精度を著しく高めることができる。なお、かかる基準停止位置は、本実施例では、止水位
置としたが、制御シーケンスを考慮して、制御弁が流量
調整・止水・切換弁Ｃである場合は、全開位置、全閉位
置あるいは任意の開度位置等とすることができ、また、
制御弁が湯水混合バルブＢである場合は、双方閉位置、
双方同開度、片方全開位置等、決定することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る制御弁を具備する湯水混合装置の
全体構成図、第２図は制御器の構成を示すブロック図、
第３図は非接触型位置検出手段の取付状態説明図、第４
図は弁軸の回転角度と流量との関係を示すグラフ、第５
図は非接触停止位置検出手段の概念的動作説明図、第６
図は止水制御におけるフローチャートである。図中、 F:非接触型位置検出手段 H:ヒステリシス Hu:立上がり部 Hd:立ち下がり部 h:弁軸

フロントページの続き (72)発明者内村好信神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (72)発明者竹内博文神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (72)発明者川村良樹神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号東陶機器株式会社茅ケ崎工場内

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．弁軸と、該弁軸を駆動するバルブ駆動装置と、弁軸
の位置を検出する非接触型位置検出手段と、弁軸に連結
するバルブとからなる制御弁において、前記非接触型位置検出手段の検出出力のヒステリシスの
立ち上がり部又は立ち下がり部を基準位置として前記弁
軸の位置制御を行うことを特徴とする制御弁。