JPH10289017A

JPH10289017A - 流体制御弁制御装置

Info

Publication number: JPH10289017A
Application number: JP9098806A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Umekage; 康裕梅景; Yukinori Ozaki; 行則尾崎; Yuji Nakabayashi; 裕治中林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスメータに設置して流路内のガスの流れを
開閉制御する制御弁を駆動する電源電池の消耗を低減す
る。【解決手段】流路を開閉する遮断弁１を駆動するモー
タ２に、駆動回路３より駆動命令の信号として出力パル
スを出力し、この出力パルスのオン時間とオフ時間との
時間幅をパルス制御手段５により制御してモータ２が動
作するに必要な最小のオン時間を設定することで、モー
タ２と駆動回路３の電源となる電池４の消費電力を最小
限に抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスメータに内蔵
する遮断弁により、流路中を流れるガス流体の流れを開
閉制御する流体制御弁制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるこの種の流体制御弁制御装
置は、例えば、特開平５−７１６５６号公報に開示され
ている。以下、その構成について、図１０と図１１とを
参照して説明する。

【０００３】図１０において、１０１はステッピングモ
ータ、１０２は回転検出用の検出器、１０３は検出器１
０２の信号を基準電圧と比較する比較器、１０４はマイ
クロコンピュータ、１０５は電源、１０６は駆動部であ
る。

【０００４】そして、遮断弁がガス流体の流路を開口し
た開弁時における駆動部１０６の駆動周波数のパルス幅
は、当初が広く、しだいに加速されて小さくなる（図１
１（Ａ）参照）。これは、開弁時には、流路内のガス圧
力が大きいので、初期においては、ステッピングモータ
１０１の推力を大きくするために駆動周波数を遅くし、
一旦開弁した後は、ステッピングモータ１０１の推力は
小さくても開弁できるので、駆動周波数を速くすること
に起因する。また、流路を閉口した閉弁時は負荷が少な
いので、等しいパルス幅で駆動している（図１１（Ｂ）
参照）。よって、オン時間とオフ時間の割合が同一であ
るので、消費電力は、遮断弁の動作に要するオン時間の
トータル時間で決まる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の流体制御弁制御
装置にあっては、ステッピングモータ１０１が動作する
に必要な最小のオン時間ではなく、それよりも長いオン
時間となっており、そのオン時間の間は通電しているの
で、通電時間に無駄が生じ、消費電力が多くなるという
問題点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、流路を開閉する弁部を駆動する駆動手
段へ、駆動回路より駆動命令信号パルスを出力し、この
信号パルスのオン時間とオフ時間との割合をパルス制御
手段により制御することとしている。そして、駆動手段
が動作するに必要な最小のオン時間を設定することがで
き、消費電力を最小限に抑えることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、流路を開閉する弁部
と、この弁部を駆動する駆動手段と、この駆動手段へ駆
動命令信号を出力する駆動回路と、前記の駆動手段およ
び駆動回路へ電気を供給する電池電源部と、前記駆動回
路からの出力パルスのオン時間とオフ時間との時間幅を
制御するパルス制御手段を備えたものである。そして、
駆動手段が動作するに必要な最小のオン時間を設定する
ことができるので、オン時間とオフ時間とを等しくして
制御する場合よりも消費電力を低減することができる。

【０００８】また、パルス制御手段によって、弁部の開
弁動作時には、出力パルスのオン時間のオフ時間に対す
る割合を時間の経過とともに徐々に小さくなるように制
御するものである。そして、弁部の動作状態に合わせて
オン時間を制御するので、消費電力を最小限に抑えるこ
とができる。

【０００９】また、パルス制御手段によって、弁部の開
弁動作時の初期における所定時間または所定パルス数の
間、出力パルスのオン時間の割合を変化させるように制
御するものである。そして、初期の所定時間または所定
パルス数の間のみオン時間の割合を変化させることによ
り、動作停止状態になることなく、消費電力を低減する
ことができる。

【００１０】また、パルス制御手段によって、弁部の開
弁動作時の初期における所定時間以降または所定パルス
数以降の時間帯で、出力パルスのオン時間の割合を変化
させるように制御するものである。そして、初期の所定
時間以降または所定パルス数以降の時間帯でオン時間の
割合を変化させることにより、初期の動作を安定させて
弁部を開弁動作させながら、消費電力を低減することが
できる。

【００１１】また、パルス制御手段によって、出力パル
スのオン時間の割合がゼロに収束するように制御するも
のである。そして、ゼロに収束させることで、低消費電
力化とともに自動的に弁部の動作を停止させることがで
きる。

【００１２】また、弁部の閉弁動作時には、パルス制御
手段によって、出力パルスのオン時間のオフ時間に対す
る割合が時間の経過とともに徐々に大きくなるように制
御するものである。そして、弁部の動作状態に合わせて
オン時間を制御するので、消費電力を最小限に抑えるこ
とができる。

【００１３】また、パルス制御手段によって、弁部の閉
弁動作時の終期における所定時間または所定パルス数の
間、出力パルスのオン時間の割合を変化させるように制
御するものである。そして、終期の所定時間または所定
パルス数の間のみオン時間の割合を変化させることによ
り、確実に弁部を閉止状態にするとともに消費電力を低
減することができる。

【００１４】さらに、駆動手段が誤動作したことを検出
する誤動作検出手段と、この誤動作検出手段が誤動作を
検出したときにはパルス制御手段の制御を修正する制御
修正手段を備えたものである。そして、誤動作検出時に
は、確実に弁部が動作するように出力パルスを制御する
ことで誤作動のない弁部の動作を実現することができ
る。

【００１５】以下、本発明の実施例について、図１ない
し図９を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に
おける流体制御弁制御装置の構成ブロック図である。図
１において、１は流路を開閉する弁部としての遮断弁、
２は遮断弁１を駆動する駆動手段としてのモータ、３は
モータ２を回転させる制御パルスを出力する駆動回路、
４はモータ２と駆動回路３へ電気を供給する電池電源部
としての電池、５は駆動回路３からの制御パルスのオン
時間がオフ時間より短くなるように制御するパルス制御
手段、６はパルス制御手段５をコントロールするマイク
ロコンピュータ、７は誤動作検出手段、８は制御修正手
段である。なお、モータ２には、ステップ動作が可能な
ステッピングモータを用いている。

【００１６】次にその動作、作用について図２ないし図
９を参照して説明する。まず、遮断弁により流路を開弁
動作する場合について説明する。遮断弁１を駆動するモ
ータ２を回転させるために、駆動回路３より出力する制
御パルスについて、パルス制御手段５により、オン時間
がオフ時間に比べ、時間経過と共に徐々に小さくなるよ
うに制御する（図２参照）。なお、ここでは、オン時間
とオフ時間との和Ｔは一定として説明する。いま、オン
時間をｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９・・・とし、オフ
時間をｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０・・・とする
と、式１および式２の関係となるように制御する。

【００１７】ｔ１＋ｔ２＝ｔ３＋ｔ４＝ｔ５＋ｔ６＝ｔ７＋ｔ８＝ｔ９＋ｔ１０・・・＝Ｔ式１ｔ１／ｔ２＞ｔ３／ｔ４＞ｔ５／ｔ６＞ｔ７／ｔ８＞ｔ９／ｔ１０＞・・・式２また、式２よるオン時間とオフ時間との比率の関係は、
オフ時間の代りに時間の和Ｔを分母にした場合でも同様
となる。

【００１８】そして、図３に示すように、所定時間Ｔ１
を経過した時点で、オン時間とオフ時間との比率は一定
値とする。このように、パルス制御手段５により、制御
パルスのオン，オフ時間を制御することによって、遮断
弁１を駆動するために必要な最低限のオン時間を設定す
ることができ、電源である電池４の消耗を低減すること
ができる。しかも、遮断弁１が停止する時点になると、
所定時間Ｔ１を経過しているので、オン時間とオフ時間
との比率は一定値となっており、遮断弁１は確実に動作
させることができる。ここで、Ｔｅｎｄは遮断弁１が停
止する時間である。なお、オフ時間とオフ時間との比率
が一定となる時点を、所定時間Ｔ１を経過した場合で説
明したが、所定のパルス数を経過した時点で一定値にす
る場合でも同様の効果が得られる。

【００１９】また、図４に示すように、遮断弁１が駆動
する初期の所定時間Ｔ２だけは一定のパルス幅で駆動
し、所定時間Ｔ２以降は、オン時間がオフ時間に比べ、
時間経過と共に徐々に小さくなるように、パルス制御手
段５により、制御するようにすることもできる。すなわ
ち、遮断弁１が駆動する初期の起動時には、大きな駆動
トルクを必要とするため、オン時間とオフ時間とを同じ
にして動作させる。そして、遮断弁１の前後圧力が同じ
になれば駆動力も少なくてよいので、オン時間を制限し
て時間経過と共に徐々に小さく動作させ、時間Ｔ１を経
過した時点でオン時間とオフ時間との比率を一定にす
る。その結果、電池４の消耗を少なくすることができ
る。

【００２０】さらに、図５に示すように、オン時間の割
合がゼロに収束するように、パルス制御手段５により制
御することもできる。この場合は、オフ時間がゼロにな
った時点で、自動的に遮断弁１が停止することになり、
オン時間も最小限の時間とすることができ、電池４の消
耗は最小限にすることができる。

【００２１】つぎに、遮断弁により流路を閉弁動作する
場合について説明する。図６に示すように、制御パルス
のオン時間がオフ時間に比べ、時間経過と共に徐々に大
きくなるようにパルス制御手段５により制御する。オン
時間をｔ９，ｔ７，ｔ５，ｔ３，ｔ１・・・とし、オフ
時間をｔ１０，ｔ８，ｔ６，ｔ４，ｔ２・・・とする
と、式３の関係になるように制御する。

【００２２】ｔ９／ｔ１０＜ｔ７／ｔ８＜ｔ５／ｔ６＜ｔ３／ｔ４＜ｔ１／ｔ２式３なお、式３によるオン時間とオフ時間との比率の関係
は、オフ時間の代りに、時間の和Ｔを分母にした場合で
も同様となる。

【００２３】そして、図７に示すように所定時間Ｔ３を
経過した時点で、オン時間とオフ時間との比率は一定値
とする。このように、パルス制御手段５により、制御パ
ルスのオン，オフ時間を制御することによって、遮断弁
１が閉弁動作をする時点になると、オン時間とオフ時間
との比率を一定値とし、かつ、その比率が１となるよう
に制御することで、遮断弁１を確実に閉止することがで
きる。そして、遮断弁１を駆動するために必要な最低限
のオン時間を設定することができ、電池４の消耗を低減
することができる。なお、オフ時間とオフ時間との比率
が一定となる時点を、所定時間Ｔ３を経過する時点で説
明したが、所定のパルス数を経過した時点で一定値にす
る場合でも同様の効果が得られる。

【００２４】また、オン時間とオフ時間との比率を変化
させる割合は、図８に示すように、階段状のＢ特性とす
ることもできるし、放物線状のＣ特性，逆放物線状のＡ
特性のように変化させることもでき、それぞれ遮断弁１
の負荷にあった制御をすることで、さらに電池４の消耗
を低減することができる。

【００２５】以上説明したように、オン時間ｔ１，ｔ
３，ｔ５，ｔ７，ｔ９・・・が、オフ時間ｔ２，ｔ４，
ｔ６，ｔ８，ｔ１０・・・に比べ、時間経過と共に徐々
に小さくなるように制御することで、開弁動作時におい
ては、モータ２の回転に必要なパルス数を発生させなが
ら電池４の消耗を大きく低減することができる。また、
オン時間ｔ９，ｔ７，ｔ５，ｔ３，ｔ１・・・が、オフ
時間ｔ１０，ｔ８，ｔ６，ｔ４，ｔ２・・・に比べ、時
間経過と共に徐々に大きくなるように制御することで、
閉弁動作時においては、電池４の消耗を低減させてモー
タ２を確実に停止させることができる。

【００２６】また、モータ２の動作をチェックする誤動
作検出手段７が、モータの誤動作を検出した時には、制
御修正手段８によって制御パルスのオン時間の割合を大
きくするように修正する（図９参照）。このようにする
ことで、オン時間を大きくし、誤動作が生じても即座に
修正することで遮断弁１を確実に閉止することができ
る。

【００２７】なお、パルス周期Ｔは一定で説明したが、
パルス周期Ｔが変化して加減速する場合でも、同様な制
御をすることで、以上説明したような効果が得られる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の流体制御弁制御装置は、以下説
明したような形態で実施され、以下に記載されるような
効果を奏する。

【００２９】弁部を駆動する駆動手段へ駆動命令信号を
出力する駆動回路と、電池電源部と、前記駆動回路から
の出力パルスのオン時間とオフ時間とを異なる時間幅に
制御するパルス制御手段とを備えることにより、駆動手
段が動作するに必要な最小のオン時間を設定することが
でき、オン時間とオフ時間とが等しくなる制御をする場
合より、消費電力を低減することができる。

【００３０】また、弁部の開弁動作時には、出力パルス
のオン時間の割合がオフ時間に対して徐々に小さくなる
ように制御することにより、弁部の動作状態に合わせて
オン時間を制御することができ、消費電力を最小限に抑
えることができる。

【００３１】また、弁部の開弁動作時の初期の所定時間
の間または所定パルス数の間のみ、オン時間の割合を変
化させることで、動作停止状態になることなく消費電力
を低減することができる。

【００３２】また、弁部の開弁動作時の初期における所
定時間以降または所定パルス数以降の時間帯で、オン時
間の割合を変化させることにより、初期の動作を安定さ
せて弁部を開弁動作させながら、消費電力を低減するこ
とができる。

【００３３】また、出力パルスのオン時間の割合がゼロ
に収束するように制御することにより、低消費電力化と
ともに自動的に弁部の動作を停止させることができる。

【００３４】また、弁部の閉弁動作時には、出力パルス
のオン時間の割合がオフ時間に対して徐々に大きくなる
ように制御することにより、弁部の動作状態に合わせて
オン時間を制御することができ、消費電力を最小限に抑
えることができる。

【００３５】また、弁部の閉弁動作時の終期における所
定時間経過まで、または所定パルス数経過まで、オン時
間の割合を変化させることにより、確実に弁部を閉止状
態にするとともに消費電力を低減することができる。

【００３６】さらに、駆動手段が誤動作したことを検出
する誤動作検出手段と、この誤動作検出手段が誤動作を
検出したときには、パルス制御手段の制御を修正する制
御修正手段を備えることにより、誤動作検出時には、確
実に弁部が動作するようにパルスを制御することがで
き、誤作動のない弁部の動作を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における流体制御弁制御装置の
構成ブロック図

【図２】同流体制御弁制御装置の制御タイミングチャー
ト

【図３】同流体制御弁制御装置の開弁動作時における制
御特性図

【図４】同流体制御弁制御装置の開弁動作時における他
の制御特性図

【図５】同流体制御弁制御装置の開弁動作時における別
の制御特性図

【図６】同流体制御弁制御装置の制御タイミングチャー
ト

【図７】同流体制御弁制御装置の閉弁動作時における制
御特性図

【図８】同流体制御弁制御装置の閉弁動作時における他
の制御特性図

【図９】同流体制御弁制御装置の閉弁動作時における別
の制御特性図

【図１０】従来の流体制御弁制御装置の構成図

【図１１】（Ａ）同流体制御弁制御装置の開弁時の制御
タイミングチャート（Ｂ）同流体制御弁制御装置の閉弁時の制御タイミング
チャート

【符号の説明】

１遮断弁（弁部）２モータ（駆動手段）３駆動回路４電池（電池電源部）５パルス制御手段７誤動作検出手段８制御修正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流路を開閉する弁部と、この弁部を駆動す
る駆動手段と、この駆動手段へ駆動命令信号を出力する
駆動回路と、前記の駆動手段および駆動回路へ電気を供
給する電池電源部と、前記駆動回路からの出力パルスの
オン時間とオフ時間との時間幅を制御するパルス制御手
段とを備えた流体制御弁制御装置。
【請求項２】パルス制御手段により、弁部の開弁動作時
には、駆動回路からの出力パルスにおけるオン時間のオ
フ時間に対する割合を時間の経過とともに徐々に小さく
制御する請求項１記載の流体制御弁制御装置。
【請求項３】パルス制御手段により、弁部の開弁動作時
の初期における所定時間または所定パルス数の間、駆動
回路からの出力パルスのオン時間の割合を変化させる請
求項１記載の流体制御弁制御装置。
【請求項４】パルス制御手段により、弁部の開弁動作時
の初期における所定時間以降または所定パルス数以降の
時間帯で、駆動回路からの出力パルスのオン時間の割合
を変化させる請求項１記載の流体制御弁制御装置。
【請求項５】パルス制御手段により、駆動回路からの出
力パルスのオン時間の割合をゼロに収束させる請求項１
記載の流体制御弁制御装置。
【請求項６】パルス制御手段により、弁部の閉弁動作時
には、駆動回路からの出力パルスにおけるオン時間のオ
フ時間に対する割合を時間の経過とともに徐々に大きく
制御する請求項１記載の流体制御弁制御装置。
【請求項７】パルス制御手段により、弁部の閉弁動作時
の終期における所定時間または所定パルス数の間、駆動
回路からの出力パルスのオン時間の割合を変化させる請
求項１記載の流体制御弁制御装置。
【請求項８】駆動手段の誤動作を検出する誤動作検出手
段と、この誤動作検出手段の検出によりパルス制御手段
の制御を修正する制御修正手段とを備えた請求項１ない
し７いずれかに記載の流体制御弁制御装置。