JPH11173957A - 切換えバルブ自動原点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切換えバルブにおいて、正確な原点位置の検
出を自動で行う。 【解決手段】 複数のポート１ａ，１ｂとロータ２によ
って流路の切換えを行う切換バルブ１と、回転角度の制
御が可能なロータ回転駆動手段３と、回転角度の初期位
置を検出する位置検出手段４と、少なくとも切換えバル
ブ１を含む流路内の圧力を検出する圧力検出手段７を備
えた構成とし、ロータ回転駆動手段３の回転量に基づい
て、位置検出器４が検出する初期位置の回転角度と、圧
力検出手段７の圧力変化によって検出するポート位置の
回転角度とを求め、両回転角度の差を初期位置とポート
位置との間のオフセット値とし、初期位置の回転角度を
オフセット値で補正して原点位置を検出する。これによ
って、切換えバルブと接続する流路内の圧力をモニター
しながらロータを回転させることによって、ロータとポ
ートとの初期の位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基
づいて位置検出器の位置出力を補正して正確な原点位置
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体試料を分析す
る分析装置において、複数の試料を切り換えて分析装置
へ導入する切換え装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】分析装置に対して複数の試料を切り換え
て導入する場合、試料と分析装置との間に複数のポート
を備えた切換えバルブを設け、この切換えバルブのロー
タを回転させることによって、試料側の複数のポートと
分析装置側とを選択的に接続することが行われている。
この複数のポートの接続を自動で行うために、従来、ロ
ータをパルスモータ等のロータ回転駆動装置で回転さ
せ、各ポート位置で停止させることが行われている。

【０００３】このような切換えバルブを用いた試料導入
では、切換えバルブが備える複数のポートとロータとの
位置合わせを行う必要がある。ロータはポートに対して
回転する構成であり、導入試料をポート側からロータ側
に円滑に送るためには、両者の位置が正確に合う必要が
ある。この位置合わせが不正確な場合には、試料の導入
量が減少したり、分析装置に試料が送られないという支
障も生じかねない。このロータとポート位置との位置合
わせを自動で行うために、ロータに位置検出手段を設
け、この位置検出器から得られる位置信号に基づいてロ
ータの回転角度を制御している。

【０００４】このような位置検出器を用いてロータの回
転角度の制御を行うには、切換えバルブの装着時等にお
いて位置検出器の原点位置の調整が必要であり、この調
整が不十分な場合には、前記したような試料の導入不良
という問題が起きることになる。

【０００５】位置検出器の原点位置の検出及び調整は、
従来人手によって行われている。たとえば、ロータ側の
導通口とポート位置とを目視によって確認し、このとき
の位置検出器の出力を初期位置とすることによって、原
点位置の検出を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記にように、位置検
出器の原点位置の調整を人手によって行う場合には、調
整に手間がかかるという問題があり、又、正確な検出が
困難であるという問題もある。

【０００７】そこで、本発明は前記した従来の切換えバ
ルブの原点位置の検出における問題点を解決し、正確な
原点位置の検出を自動で行うことができる切換えバルブ
自動原点検出装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の切換えバルブ自
動原点検出装置は、切換えバルブと接続する流路内の圧
力をモニターしながらロータを回転させることによっ
て、ロータとポートとの初期の位置ずれ量を求め、この
位置ずれ量によって回転角度を補正して、正確な原点位
置を検出するものである。

【０００９】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置
は、複数のポートとロータによって流路の切換えを行う
切換バルブと、回転角度の制御が可能なロータ回転駆動
手段と、回転角度の初期位置を検出する位置検出手段
と、少なくとも切換えバルブを含む流路内の圧力を検出
する圧力検出手段を備えた構成とし、ロータ回転駆動手
段の回転量に基づいて、位置検出器が検出する初期位置
の回転角度と、前記圧力検出手段の圧力変化によって検
出するポート位置の回転角度とを求め、両回転角度の差
を初期位置とポート位置との間のオフセット値とし、初
期位置の回転角度をオフセット値で補正して原点位置を
検出するものである。

【００１０】切換えバルブは、複数のポートに対してロ
ータを回転可能とし、このロータを回転させ、その導通
口を複数のポートのいずれか一つのポートに位置合わせ
することによって、流路の切換えを行うものである。

【００１１】ロータ回転駆動手段は、ロータをその回転
角度を制御して回転駆動するものであって、原点位置を
定めることによって、この原点位置から所定の回転位置
へ制御する。

【００１２】位置検出手段は、ロータの回転角度の初期
位置を検出するものであり、たとえば、ロータに設けた
基準位置を検出することによって行うことができる。こ
の位置検出手段がロータの基準位置を検出したとき、ロ
ータ回転駆動手段から得られるロータ位置を求めること
によって、ロータの初期位置を知ることができる。この
位置検出手段として光学的検出手段を用いることがで
き、ロータと共に回転すうる回転板にスリットを設けて
基準位置とし、光学的検出器により検出することができ
る。なお、位置検出手段は、光学的検出手段に限らず、
電磁気的検出手段や機械的検出手段を用いることもでき
る。

【００１３】圧力検出手段は、切換えバルブを含む流路
内の圧力を検出するものであり、ロータとポートとの位
置関係によって変化する圧力を検出することによって、
ロータとポートとの位置の一致，不一致を検出する。こ
のロータの導入口とポートとの導通口の位置が一致して
いるとき、ロータ回転駆動手段から得られるロータ位置
を求めることによって、ロータの初期位置との位置ずれ
量であるオフセット値を知ることができる。

【００１４】流路内の圧力は、加圧あるいは減圧とする
ことができ、加圧手段としてガス供給源を流路に接続し
たり、あるいは減圧手段として吸引ポンプを流路に接続
することによって、圧力調整することができる。

【００１５】又、上記ロータの初期位置をオフセット値
で補正することによって、原点位置を知ることができ、
正確なポート位置を知ることができる。このポート位置
を用いてロータ回転駆動手段を制御することによって、
ロータとポートとの正確な位置合わせを行うことができ
る。

【００１６】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置に
よれば、はじめに、ロータの導通口とポートとが一致し
ない状態において、位置検出手段によって回転角度の初
期位置を検出すると共に、切換えバルブを含む流路内の
所定圧力とする。この後、圧力検出手段で流路内の圧力
をモニタしながらロータを回転させ、圧力変化を検出す
る。位置検出手段によって、圧力変化が生じるロータ位
置を検出し、この位置からロータの位置ずれ量であるオ
フセット値を求める。

【００１７】位置検出手段から得られるロータ位置をオ
フセット値で補正することによって、正確な原点位置を
求めることができる。この後、求めた原点位置を用いる
ことによって、ロータの正確な位置合わせを行うことが
できる。

【００１８】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置で
は、ロータの初期位置は位置検出手段で行うため、位置
検出手段の位置調整や、最初に行うロータとポートとの
正確な位置調整を不要とすることができる。

【００１９】又、切換えバルブの設置時等において、い
ったん原点位置を検出しておけば、以降のロータの位置
決めは、この原点位置を用いて自動で行うことができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１，２は本発明の切換
えバルブ自動原点検出装置の概略を説明するためのブロ
ック図、及び斜視図である。なお、図１は本発明の切換
えバルブ自動原点検出装置をサンプルバルブ１０及び試
料トラップ１２を用いた分析機構に適用した構成例を示
している。

【００２１】サンプルバルブ１０及び試料トラップ１２
には、切換えバルブ１を介して複数の試料１３ａ，１３
ｂ，・・・が導入される。切換えバルブ１は、複数の試
料１３ａ，１３ｂ，・・・を導入するための複数のポー
ト１ａ，１ｂ，・・・と、このポートに対して回転して
切換え接続を行うロータ２を備え、ロータ２の導通口
（図示しない）はサンプルバルブ１０側に接続されてい
る。ロータ２にはロータの位置を検出するための位置検
出手段４が設けられる。この位置検出手段４は、ロータ
２と同期して回転する回転板を備え、該回転板には位置
検出用のスリット４ａが設けられる。このスリット４ａ
は、光学的検出器４ｂによって検出され、ロータ２の初
期位置を検出することができる。なお、図示する位置検
出手段４は光学的検出手段の例を示しているが、磁気検
出手段、電界検出手段、リミットスイッチ等の機械的駆
動部分を備えた検出手段を用いることもできる。

【００２２】ロータ回転駆動手段３は、ロータ２及び位
置検出手段４の回転板を回転駆動するものであり、パル
スモータ等を用いることによって、回転位置の制御を行
うことができる。パルスモータを用いる場合には、パル
ス数と回転角度との間に比例関係があり、所定のパルス
数を印加することによってそのパルス数に対応する角度
だけ回転させることができる。又、パルス数から回転角
度を求めることもできる。

【００２３】サンプルバルブ１０の他方には、加圧手段
５、減圧手段６、及び圧力検出手段７が電磁弁１１ａ，
１１ｂを介して接続される。加圧手段５は、加圧された
ガス源５ａと二つの調圧器５ｂ，５ｃとを備え、電磁弁
１１ａを介してサンプルバルブ１０に接続される。な
お、電磁弁１１ａにおいて、調圧器５ｃ側は常開ポート
であり、サンプルバルブ１０側は共通ポートとしてい
る。減圧手段６は吸引ポンプを用いることができ、電磁
弁１１ｂの常開ポート側に接続される。又、圧力検出手
段７は電磁弁１１ｂの常閉ポート側に接続され、接続さ
れる流路内の圧力検出を行う。

【００２４】圧力検出手段７は、ロータ２からサンプル
バルブ１０，電磁弁１１ａ，１１ｂを通る流路内の圧力
を検出し、この圧力変化時におけるロータ２の位置をロ
ータ回転駆動手段３で求め、位置検出手段４で求めた初
期位置とからロータの位置ずれを表すオフセット値を求
める。

【００２５】なお、加圧手段５、減圧手段６、及び圧力
検出手段７は、サンプルバルブ１０及び試料トラップ１
２を用いた分析機構を構成する際に通常使用される構成
部分であり、本発明の切換えバルブ自動原点検出装置
は、これらの既存の構成部分を兼用して構成することが
できる。又、サンプルバルブ１０に分析装置（図示しな
い）を接続し、試料トラップ１２でトラップした試料中
の分析成分を送って分析を行うことができる。

【００２６】次に、本発明の切換えバルブ自動原点検出
装置による原点位置検出動作について図３のフローチャ
ート、図４の動作図、及び図５のオフセット値を説明す
るための図を用いて説明する。なお、以下では、ロータ
の第１ポートを原点位置とする場合について説明する。
又、図４の動作図において、一点鎖線は流路を示してい
る。

【００２７】ロータとスリットは同期して回転する構造
であり、第１ポート１ａに対してロータ２の回転方向の
手前であって、第１ポート１ａまでの間に他のポートが
ない位置に、ロータ２の導通口があるとき、スリット４
ａが光学的検出器４ｂで検出されるように構成されてい
る。この構成において、パルスモータを回転させ、スリ
ット４ａが検出されたところでパルスモータを停止させ
る。このときの位置をセンサの原点とする（ステップＳ
１）。

【００２８】電磁弁１１ａを開くと共に、電磁弁１１ｂ
の圧力検出器７側を開いて、図４中の一点鎖線で示す流
路を形成し、ガス源５ａからキャリアガス等のガスを導
入し流路内を加圧する。なお、このとき、サンプルバル
ブ１０は図４中の実線位置となるように設定しておく。
この流路内の加圧によって、図５に示す圧力は上昇する
（ステップＳ２）。

【００２９】流路内を加圧した状態で、ロータ２を回転
させ（ステップＳ３）、圧力検出手段７で流路内の圧力
変化を検出する。ロータ２の回転に伴って、ロータ２の
導通口と第１ポート１ａの位置ずれは小さくなり、開口
部分の一部が重なり始める。図５中の（ｂ）に示す位置
は、ロータ２と第１ポート１ａの各開口部が一部で重な
る状態を示している。この回転位置において、流路内の
ガスの一部はロータ２の導通口及び第１ポート１ａの重
なり部分を通って外部に放出され始める。流路内の加圧
ガスの放出に伴って、流路内の圧力は低下していく（図
５中の（ｂ）の位置の圧力変化）。この圧力変化の検出
は、検出した圧力値や圧力変化の幅をあらかじめ定めた
しきい値と比較することによって行うことができる（ス
テップＳ４）。

【００３０】この圧力変化時のロータ２の回転角度を、
ロータ回転駆動手段３のモータパルス数から求め記憶す
る。このモータパルス数は、前記初期位置を検出したと
きから圧力変化時までのモータパルス数の積算値で求め
ることができる（ステップＳ５）。

【００３１】ロータ２の回転を続けると、ロータ２の回
転に伴ってロータ２の導通口と第１ポート１ａの位置ず
れはさらに小さくなり、各開口部は重なる。図５中の
（ｃ）に示す位置は、ロータ２の導通口と第１ポート１
ａが重なった状態を示している。この回転位置におい
て、流路内のガスは最も放出し易い状態となり、流路内
の圧力は最も低くなる（図５中の（ｃ）の位置の圧力変
化）。

【００３２】さらに、ロータ２を回転させると、ロータ
２の回転に伴ってロータ２の導通口と第１ポート１ａの
位置ずれは大きくなり、各開口部分の重なりの程度は減
少していく。図５中の（ｄ）に示す位置は、ロータ２の
導通口と第１ポート１ａの重なり状態の減少を示してい
る（ステップＳ６）。この回転位置によって、流路内の
ガスの放出の程度は減少し、流路内の圧力は次第に上昇
していく。この圧力変化の検出は、前記と同様に、検出
した圧力値や圧力変化の幅をあらかじめ定めたしきい値
と比較することによって行うことができる（図５中の
（ｄ）の位置の圧力変化）（ステップＳ７）。

【００３３】この圧力変化時のロータ２の回転角度を、
前記と同様にして、初期位置を検出したときから圧力変
化時までのモータパルス数の積算値によって求め記憶す
る（ステップＳ８）。

【００３４】ロータ２の回転によって、ロータ２の導通
口と第１ポート１ａの重なり部分が無くなると（図５中
の（ｅ）に示す位置）、この重なり部分を通して放出さ
れていた流路内のガスの漏れは止まり、これに伴って流
路内の圧力はガス源５ａで与えられる圧力となる（図５
中の（ｅ）の位置の圧力変化）。

【００３５】前記ステップＳ５，８で記憶したロータ２
の回転角度から、ロータ２と第１ポート１ａとの位置ず
れであるオフセット値を求める。このオフセット値は図
５中の（ｃ）の位置に対応するものである。このオフセ
ット値を求める演算は、前記圧力変化がロータ２の回転
位置に対して対称となる場合には、ロータ２についての
２つの回転角度を平均することにより求めることができ
る。圧力変化がロータ２の回転位置に対して非対称とな
る場合には、圧力変化の特性をあらかじめ求めておき、
この特性に応じた演算により求める。

【００３６】又、前記ステップＳ４，７の圧力変化の検
出において、図５中の（ｃ）の位置の圧力変化を識別し
て検出可能な場合には、このときのロータ２の回転角度
を用いてオフセット値を求めることができる（ステップ
Ｓ９）。

【００３７】回転角度の補正は、初期位置とオフセット
値から求めることができ、センサで停止した位置を原点
として、制御部のカウンタを０にセットし、こからのオ
フセットをオフセット値を用いて定める。

【００３８】図６は回転角度の補正を説明するための概
略図である。図６に示す横軸はロータ回転駆動手段３の
パルスモータのパルス数であり、０で示す位置は前記ス
テップＳ３で求めた初期位置を表している。ロータ２の
原点位置は、初期位置（０で示す位置）にオフセット値
を加えることによって求めることができ、第１ポート１
ａの位置とすることができる。ここでオフセット値をＰ
０とすると、第１ポート１ａはパルス数Ｐ０で表され
る。次の第２ポート１ｂの位置は、このパルス数０にポ
ート間の距離に対応するパルス数を加えることによって
求めることができる。各ポート間が等間隔で配置され、
この距離がパルス数Ｐに対応する場合には、第２ポート
１ｂの位置はＰ０＋Ｐで表すことができ、第３ポート１
ｃの位置はＰ０＋２Ｐで表すことができ、以下同様にパ
ルス数Ｐを加算したパルス数で表すことができる。

【００３９】上記説明では、流路内を加圧した状態でロ
ータを一方向に回転させ、流路内の圧力変化を検出する
ことによって、ロータと切換えバルブの第１ポートとの
オフセット値を求めているが、第１ポートに対して両方
向にロータを回転させ、このときの二つの圧力減少から
オフセット値を求めることもできる。これによれば、流
路内の圧力の低下と上昇の特性が異なる場合でも、圧力
の低下のみを観察することによって、対照な圧力変化を
用いてオフセット値を求めることができる。

【００４０】又、流路内を減圧しておき、ロータの導通
口とポートの一致による圧力上昇を用いてオフセット値
を求める構成とすることができる。図７は本発明の切換
えバルブ自動原点検出装置による原点位置検出動作の他
の例を説明するための概略図である。

【００４１】図７において、電磁弁１１ａのポートを閉
じると共に、電磁弁１１ｂの圧力検出器７側と吸引ポン
プ６側を開いて、図７中の二点鎖線で示す流路を形成す
る。吸引ポンプ６によって流路内を吸引して減圧を行
う。この構成において、ロータの導通口とポートが一致
すると、流路内の圧力は大気圧に向かって上昇する。し
たがって、この後、前記ステップＳ６〜ステップＳ１３
と同様の動作によってオフセット値を求めることができ
る。

【００４２】なお、上記構成において、サンプルバルブ
１０及び試料トラップ１２による試料の分析は、試料ト
ラップ１２への試料の導入動作と、試料トラップ１２か
ら試料を分析装置側に取り出す導出動作とによって行
う。

【００４３】試料の導入動作は、ロータ回転駆動手段３
によってロータ２を回転させて、目的とする試料１３に
対応するポートに位置合わせを行う。この位置合わせに
おいて、本発明の切換えバルブ自動原点検出装置で求め
た原点位置を基準とすることによって、自動で行うこと
ができる。サンプルバルブ１０は図１中の破線の流路を
構成する位置に設定すると、ロータ２から導かれた試料
は、図１中の試料トラップ１２の左方から右方に向かっ
て導入され、充填剤等にトラップされる。試料中のトラ
ップされない成分は、電磁弁１１ａ，１１ｂを通して吸
引ポンプ６に吸引される。これによって、試料トラップ
１２内への試料のトラップを行うことができる。

【００４４】次に、試料の導出動作は、サンプルバルブ
１０の流路を図１中の実線の流路を構成する位置に設定
し、電磁弁１１ａを閉じた状態でガス源５ａからキャリ
アガスをサンプルバルブ１０に導く。サンプルバルブ１
０に導かれたキャリアガスは、図１中の試料トラップ１
２の右方から左方に向かって導入され、トラップされて
いる試料の成分を抽出し、分析装置（図示しない）側に
送り出す。

【００４５】本発明の実施の形態によれば、ロータの初
期位置は位置検出手段で行うため、位置検出手段の位置
調整や、最初に行うロータとポートとの正確な位置調整
を不要とすることができる。又、切換えバルブの設置時
等において、いったん原点位置を検出することにより、
以降のロータの位置決めは、この原点位置を用いて自動
で行うことができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の切換えバ
ルブ自動原点検出装置によれば、正確な原点位置の検出
を自動で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置の概略
を説明するためのブロック図である。

【図２】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置の概略
を説明するための斜視図である。

【図３】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置による
原点位置検出動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【図４】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置による
原点位置検出動作を説明するための動作図である。

【図５】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置による
オフセット値を説明するための概略図である。

【図６】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置による
回転角度の補正を説明するための概略図である。

【図７】本発明の切換えバルブ自動原点検出装置による
原点位置検出動作の他の例を説明するための概略図であ
る。

【符号の説明】

１…切換えバルブ、１ａ，１ｂ…ポート、２…ロータ、
３…ロータ回転駆動手段、４…位置検出手段、４ａ…ス
リット、４ｂ…光学的検出器、５…加圧手段、５ａ…ガ
ス源、５ｂ，５ｃ…調圧器、６…減圧手段（吸引ポン
プ）、７…圧力検出手段、１０…サンプルバルブ、１１
ａ，１１ｂ…電磁弁、１２…試料トラップ、１３ａ，１
３ｂ…試料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のポートとロータによって流路の切
   換えを行う切換バルブと、回転角度の制御が可能なロー
   タ回転駆動手段と、前記回転角度の初期位置を検出する
   位置検出手段と、少なくとも前記切換えバルブを含む流
   路内の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記ロータ
   回転駆動手段の回転量に基づいて、位置検出器が検出す
   る初期位置の回転角度と、前記圧力検出手段の圧力変化
   によって検出するポート位置の回転角度とを求め、両回
   転角度の差を初期位置とポート位置との間のオフセット
   値とし、前記初期位置の回転角度をオフセット値で補正
   して原点位置を検出する切換えバルブ自動原点検出装
   置。