図面 (/)

技術 電動弁のパルス駆動装置およびこれを備えた電動弁の制御システム

出願人 株式会社鷺宮製作所
発明者 安原幸雄齋藤照久宮重好央
出願日 2010年4月9日 (10年7ヶ月経過) 出願番号 2010-090479
公開日 2011年11月4日 (9年0ヶ月経過) 公開番号 2011-220451
状態 拒絶査定
技術分野 弁の操作手段一般;電気駆動弁 弁開度、開閉状態の表示
主要キーワード パルス駆動装置 順動作 モニタ画 起動入力 冷凍庫用 警報出力回路 駆動履歴 モニタ端末
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年11月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

電動弁に送信される駆動パルス数に基づいて電動弁の寿命を正確に把握するとともに、電動弁の動作状況を逐次把握し、動作状況に応じて警報を発し、電動弁の故障を未然に防ぐことのできる電動弁のパルス駆動装置を提供する。

解決手段

電動弁を駆動させるためのパルス駆動装置であって、パルス駆動装置に入力された弁開度信号駆動パルスに変換する演算手段と、駆動パルスに基づいて、電動弁を駆動させるための駆動回路とを備え、演算手段が、電動弁の駆動に関する駆動履歴を記憶する記憶手段を備える。

概要

背景

ステッピングモーターを用いた電動弁は、精密な開閉制御を行うことができるため、例えば、図7に示すようなシステムによって、半導体製造装置用チラー恒温槽などの精密な温調が要求される装置に使用されている(特許文献1、2)。図7に示す電動弁の制御システム100では、制御装置104からの制御信号に基づいて、パルス駆動装置102から電動弁106に駆動パルスが送信されるように構成されている。

このような精密な温調が要求される装置に用いられる電動弁106は、開閉制御が頻繁に行われたり、また、電動弁106として高負荷な状態である全閉点近辺での制御が頻繁に行われたりする場合には、電動弁106の機械的な寿命短期間で超えてしまうことがある。

このため、電動弁106の交換メンテナンスを行うために、電動弁106の寿命を把握する必要がある。電動弁106の寿命を判断するためには、電動弁106の動作時間を制御装置104において計数し、制御装置104に接続された記憶手段108に動作時間を逐次記憶しておくことによって、電動弁106の動作時間が所定値に達したときに電動弁106の交換が行われていた。

概要

電動弁に送信される駆動パルス数に基づいて電動弁の寿命を正確に把握するとともに、電動弁の動作状況を逐次把握し、動作状況に応じて警報を発し、電動弁の故障を未然に防ぐことのできる電動弁のパルス駆動装置を提供する。電動弁を駆動させるためのパルス駆動装置であって、パルス駆動装置に入力された弁開度信号を駆動パルスに変換する演算手段と、駆動パルスに基づいて、電動弁を駆動させるための駆動回路とを備え、演算手段が、電動弁の駆動に関する駆動履歴を記憶する記憶手段を備える。

目的

本発明はこのような現状を鑑み、電動弁に送信される駆動パルス数に基づいて電動弁の寿命を正確に把握するとともに、電動弁の動作状況を逐次把握し、動作状況に応じて警報を発し、電動弁の故障を未然に防ぐことのできる電動弁のパルス駆動装置およびこれを備えた電動弁の制御システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

電動弁を駆動させるためのパルス駆動装置であって、前記パルス駆動装置に入力された弁開度信号駆動パルスに変換する演算手段と、前記駆動パルスに基づいて、前記電動弁を駆動させるための駆動回路と、を備え、前記演算手段は、前記電動弁の駆動に関する駆動履歴を記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする電動弁のパルス駆動装置。

請求項2

前記駆動履歴が、少なくとも駆動パルス数を含むことを特徴とする請求項1に記載の電動弁のパルス駆動装置。

請求項3

前記駆動履歴が、少なくとも電動弁の反転回数、電動弁の着座回数、電動弁の弁開度、電動弁の位置情報のいずれかを含むことを特徴とする請求項2に記載の電動弁のパルス駆動装置。

請求項4

前記パルス駆動装置が、警報出力回路を備え、前記駆動パルス数が所定回数を超えた場合に、前記警報出力回路から警報を発するように構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の電動弁のパルス駆動装置。

請求項5

前記演算手段において、電動弁の弁開度または位置情報に基づいて、電動弁の着座回数が所定の回数を超えた場合に、前記警報出力回路から警報を発するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の電動弁のパルス駆動装置。

請求項6

前記パルス駆動装置が、通信手段を備え、前記通信手段を介してモニタ端末が接続され、前記モニタ端末によって、前記記憶手段に記憶された駆動履歴を読み取ることができるように構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の電動弁のパルス駆動装置。

請求項7

前記電動弁が、ステッピングモーターを用いた電動弁であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の電動弁のパルス駆動装置。

請求項8

請求項1から7のいずれかに記載のパルス駆動装置を備えた電動弁の制御システム

技術分野

0001

本発明は、例えば、半導体製造装置用チラー恒温槽などの精密な温調が要求される装置に使用される電動弁開閉制御するためのパルス駆動装置に関し、より具体的には、交換メンテナンスのために必要となる電動弁の寿命を正確に把握することのできるパルス駆動装置およびこれを備えた電動弁の制御システムに関する。

背景技術

0002

ステッピングモーターを用いた電動弁は、精密な開閉制御を行うことができるため、例えば、図7に示すようなシステムによって、半導体製造装置用チラーや恒温槽などの精密な温調が要求される装置に使用されている(特許文献1、2)。図7に示す電動弁の制御システム100では、制御装置104からの制御信号に基づいて、パルス駆動装置102から電動弁106に駆動パルスが送信されるように構成されている。

0003

このような精密な温調が要求される装置に用いられる電動弁106は、開閉制御が頻繁に行われたり、また、電動弁106として高負荷な状態である全閉点近辺での制御が頻繁に行われたりする場合には、電動弁106の機械的な寿命を短期間で超えてしまうことがある。

0004

このため、電動弁106の交換やメンテナンスを行うために、電動弁106の寿命を把握する必要がある。電動弁106の寿命を判断するためには、電動弁106の動作時間を制御装置104において計数し、制御装置104に接続された記憶手段108に動作時間を逐次記憶しておくことによって、電動弁106の動作時間が所定値に達したときに電動弁106の交換が行われていた。

先行技術

0005

特開2003−329698号公報
特開2008−286464号公報
特開平3−90988号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、従来のように、電動弁の寿命を動作時間だけによって判断した場合、電動弁の動作状況や電動弁への負荷のかかり方によっては、事前に定めた所定時間に達する前に、電動弁が寿命を超えてしまうことがあった。

0007

本発明はこのような現状を鑑み、電動弁に送信される駆動パルス数に基づいて電動弁の寿命を正確に把握するとともに、電動弁の動作状況を逐次把握し、動作状況に応じて警報を発し、電動弁の故障を未然に防ぐことのできる電動弁のパルス駆動装置およびこれを備えた電動弁の制御システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、本発明の電動弁のパルス駆動装置は、電動弁を駆動させるためのパルス駆動装置であって、
前記パルス駆動装置に入力された弁開度信号を駆動パルスに変換する演算手段と、
前記駆動パルスに基づいて、前記電動弁を駆動させるための駆動回路と、を備え、
前記演算手段は、前記電動弁の駆動に関する駆動履歴を記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする。

0009

また、本発明の電動弁のパルス駆動装置は、前記駆動履歴が、少なくとも駆動パルス数を含むことを特徴とする。

0010

また、本発明の電動弁のパルス駆動装置は、前記駆動履歴が、少なくとも電動弁の反転回数、電動弁の着座回数、電動弁の弁開度、電動弁の位置情報のいずれかを含むことを特徴とする。

0011

また、本発明の電動弁のパルス駆動装置は、前記パルス駆動装置が、警報出力回路を備え、
前記駆動パルス数が所定回数を超えた場合に、前記警報出力回路から警報を発するように構成されていることを特徴とする。

0012

また、本発明の電動弁のパルス駆動装置は、前記演算手段において、電動弁の弁開度または位置情報に基づいて、電動弁の着座回数が所定の回数を超えた場合に、前記警報出力回路から警報を発するように構成されていることを特徴とする。

0013

また、本発明の電動弁のパルス駆動装置は、前記パルス駆動装置が、通信手段を備え、
前記通信手段を介してモニタ端末が接続され、
前記モニタ端末によって、前記記憶手段に記憶された駆動履歴を読み取ることができるように構成されていることを特徴とする。

0014

また、本発明の電動弁のパルス駆動装置は、前記電動弁が、ステッピングモーターを用いた電動弁であることを特徴とする。

0015

また、本発明の電動弁の制御システムは、上述するいずれかの電動弁のパルス駆動装置を備えることを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明によれば、電動弁を駆動するための駆動パルスを出力している駆動装置に、駆動パルス数を計数・記憶する手段を設けているため、駆動パルス数を正確に計数することができ、電動弁の寿命を正確に把握することができる。

0017

また、本発明によれば、電動弁の寿命を把握するための駆動履歴が、パルス駆動装置の記憶手段に記憶されているため、既存の電動弁の制御システムのパルス駆動装置を、本発明のパルス駆動装置に交換するだけで、簡便に電動弁の寿命を正確に把握することのできる電動弁の制御システムとすることができる。

図面の簡単な説明

0018

図1は、本発明の電動弁のパルス駆動装置の構成を示すシステムブロック図である。
図2は、図1のパルス駆動装置を用いて電動弁の制御を行うシステムの一例を示す概略構成図である。
図3は、1−2相励磁方式により駆動する電動弁に出力される出力パターンを表と出力波形で対応させた図である。
図4は、電動弁を逆動作(RA動作)させる場合の入力−出力特性図である。
図5は、電動弁を順動作(DA動作)させる場合の入力−出力特性図である。
図6は、モニタ端末に表示される画面の一例を示す図である。
図7は、電動弁の制御を行う従来のシステムを示す概略構成図である。

実施例

0019

以下、本発明の実施の形態(実施例)を、図面に基づいてより詳細に説明する。

0020

図1は、本発明の電動弁のパルス駆動装置の構成を示すシステムブロック図、図2は、図1のパルス駆動装置を用いて電動弁の制御を行う制御システムの一例を示す概略構成図である。

0021

図1に示すように、本発明のパルス駆動装置10は、I/V変換回路12、演算増幅回路14、起動入力回路16、演算手段としてのマイクロコンピュータ18、警報出力回路20、電源回路22、駆動回路24、通信手段26を備えている。

0022

また、図1、2に示すように、電動弁の制御システム11としては、パルス駆動装置10が、I/V変換回路12を介して制御装置28と接続されており、また、駆動回路24を介して電動弁30と接続されている。さらには、パルス駆動装置10は、通信手段26を介して、例えば、パーソナルコンピュータタッチパネルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistants)などのモニタ端末32と接続されている。

0023

なお、I/V変換回路12は、制御装置28から送信される電動弁の開度に関する信号(弁開度信号)電流を、電圧に変換して演算増幅回路14に出力する。演算増幅回路14では、I/V変換回路12から出力された弁開度信号電圧を、マイクロコンピュータ18に適した電圧値に変換し、マイクロコンピュータ18に出力する。

0024

マイクロコンピュータ18は、A/D変換回路34、演算部としてのCPU(Central Processing Unit)36、I/O回路38、ROM(Read Only Memory)40、RAM(Random Access memory)42、記憶手段44から構成されている。マイクロコンピュータ
18に入力された弁開度信号電圧は、A/D変換回路34によって、アナログ信号からデジタル信号に変換される。

0025

このデジタル信号に変換された弁開度信号に基づいて、CPU36において電動弁を駆動させるための駆動パルスに変換し、I/O回路38、駆動回路24を介して電動弁30の弁開度の制御を行っている。

0026

なお、駆動回路24から出力される駆動パルスは、電動弁30の種類に応じて適宜変更することができるが、例えば、電動弁30が1−2相励磁方式のステッピングモーターを用いた電動弁である場合、図3に示すような励磁パターンに従って駆動パルスの出力がなされる。なお、本実施例では、駆動パルス数としては、電動弁30のステッピングモーターの1ステップ回転分を、1パルスとして計数している。例えば、図3における励磁パターン1〜8が駆動回路24から出力された場合には、8パルスとして計数する。

0027

また、駆動パルスをI/O回路38を介して出力すると同時に、記憶手段44に駆動パルス数が記憶される。このように、駆動パルスの出力と同時に、パルス駆動装置10に設けられた記憶手段44に、その駆動パルス数を記憶することによって、電動弁の駆動に関する駆動履歴として、駆動パルス数を正確に計数、記憶することができる。

0028

なお、記憶手段44には、駆動パルス数だけではなく、例えば、電動弁の寿命に影響を及ぼす駆動履歴として、反転回数や着座回数、弁開度、弁位置情報などを記憶することも
できる。

0029

また、ROM40には、例えば、弁開度信号を駆動パルスに変換するためのプログラムや、駆動パルス数を計数し記憶手段44に記憶させるためのプログラムなどが事前に書き込まれている。

0030

また、RAM42には、ROM40に事前に書き込まれたプログラムをCPU36で実行するために必要となる一時記憶として用いられている。

0031

なお、本実施例において、記憶手段44は、マイクロコンピュータ18内に作り込まれたメモリを用いているが、例えば、マイクロコンピュータ18外に備えられたメモリやハードディスクドライブソリッドステートドライブなどを用いても構わない。

0032

また、起動入力回路16は、制御装置28から送信される電動弁の制御を行うシステムが動作をしているか否かに関する起動信号をマイクロコンピュータ18に入力するように構成されている。

0033

また、電源回路22は、外部電源(図示せず)から、マイクロコンピュータ18を動作させるために必要な電圧を作りだし、マイクロコンピュータ18に電源電圧を出力している。

0034

また、警報出力回路20は、マイクロコンピュータ18のI/O回路38と接続されており、後述するように、マイクロコンピュータ18から警報信号が出力された場合には、例えば、音、光、振動などの手段により警報を発する。なお、警報出力回路20とモニタ端末32を、通信手段26を介して接続することによって、モニタ端末32に警報を表示するように構成することもできる。

0035

なお、マイクロコンピュータ18から警報信号が出力される場合としては、例えば、電動弁30の弁開度や位置情報から、電動弁の着座回数が所定の回数を超えた場合や、駆動パルス数が所定回数を超えた場合などがある。特に、駆動パルス数が所定回数を超えた場合に電動弁30の寿命を超えたと判断することによって、寿命警報を発することができ、電動弁の寿命を正確に把握でき、電動弁の故障を未然に防ぐことができる。

0036

また、通信手段26は、マイクロコンピュータ18の記憶手段44に記憶された駆動パルス数などの駆動履歴を、モニタ端末32で読み取るための通信を行うために用いられている。なお、通信手段26としては、例えば、RS−232、USB(Universal Serial
Bus)、Bluetooth(ブルートゥース)、イーサネット(登録商標)(有線LAN:Local Area Networkなど)、無線LANインターネットなど、有線・無線を問わず一般的な通信手段を用いることができる。

0037

また、駆動回路24では、マイクロコンピュータ18から出力された駆動パルスに基づいて、電動弁30を駆動させ、弁開度の制御を行っている。

0038

以下、電動弁30の弁開度の制御について、図4、5に基づいて具体的に説明をする。

0039

マイクロコンピュータ18のROM40には、例えば、図4若しくは図5に示すような、弁開度信号電圧と駆動パルス数の関係を示すデータが記憶されている。

0040

図4は、電動弁30を逆動作(RA動作)、すなわち、制御装置28から送信される弁開度信号電流が小さい場合には弁開状態となり、弁開度信号電流が大きい場合には弁閉
態となるように動作させる場合の入力−出力特性図である。なお、図4の入力−出力特性図では、説明のため、弁開度信号電圧ではなく、I/V変換回路12で変換される前の弁開度信号電流を使って記載している。

0041

本実施例において、制御装置28から送信される弁開度信号電流は、4〜20mAの電流として駆動装置10に送信される。

0042

図4に示す入力−出力特性図に基づいて、駆動パルス数を決定する場合、制御装置28から4mAの電流が送信された場合には、マイクロコンピュータ18は駆動回路24に駆動パルスを656パルス出力するように命令信号を送信する。

0043

この場合、電動弁30は弁開度100%、すなわち、全開状態となる。

0044

一方で、制御装置28から20mAの電流が送信された場合には、マイクロコンピュータ18は駆動回路24に駆動パルスを0パルス出力するように、すなわち、駆動パルスを出力しないように命令信号を送信する。

0045

この場合、電動弁30は弁開度0%、すなわち、全閉状態となる。

0046

なお、入力−出力特性において、4〜20mAの弁開度信号電流と駆動パルス数は相関関係を有しているため、弁開度信号電流が大きくなれば出力される駆動パルス数が少なくなる、すなわち弁開度が小さくなるようになっている。

0047

一方で、図5は、電動弁30を順動作(DA動作)、すなわち、制御装置28から送信される弁開度信号電流が小さい場合には弁閉状態となり、弁開度信号電流が大きい場合には弁開状態となるように動作させる場合の入力−出力特性図である。なお、図5の入力−出力特性図でも、説明のため、弁開度信号電圧ではなく、I/V変換回路12で変換される前の弁開度信号電流を使って記載している。

0048

本実施例においても、制御装置28から送信される弁開度信号電流は、4〜20mAの電流として駆動装置10に送信される。

0049

図5に示す入力−出力特性図に基づいて、駆動パルス数を決定する場合、制御装置28から4mAの電流が送信された場合には、マイクロコンピュータ18は駆動回路24に駆動パルスを0パルス出力するように、すなわち、駆動パルスを出力しないように命令信号を送信する。

0050

この場合、電動弁30は弁開度0%、すなわち、全閉状態となる。

0051

一方で、制御装置28から20mAの電流が送信された場合には、マイクロコンピュータ18は駆動回路24に駆動パルスを656パルス出力するように命令信号を送信する。

0052

この場合、電動弁30は弁開度100%、すなわち、全開状態となる。

0053

なお、入力−出力特性において、4〜20mAの弁開度信号電流と駆動パルス数は相関関係を有しているため、弁開度信号電流が大きくなれば出力される駆動パルス数が多くなる、すなわち弁開度が大きくなるようになっている。

0054

このように、図4に示す逆動作(RA動作)の入力−出力特性、および、図5に示す順動作(DA動作)の入力−出力特性をそれぞれROM40に記憶させておくことによって
、例えば、切り替えスイッチ(図示せず)などによって、電動弁30の動作方式を容易に切り替えることができる。このため、電動弁30に流れ込むガスホットガス等の場合には逆動作(RA動作)とし、冷媒等の場合には順動作(DA動作)とするなど、電動弁30が用いられるシステムの種類によらず本発明のパルス駆動装置10を用いることができる。

0055

図6は、モニタ端末32に表示される画面の一例を示す図である。

0056

図6に示すモニタ画面表示では、電動弁30に出力されたパルス数46、電動弁30の反転回数や着座回数などの履歴48、現在の電動弁の開度50、警報出力回路20によって発せられた警報52、現在の動作方式54、制御装置28から送信されている弁開度信号電流の電流値56が表示されている。

0057

このモニタ端末32では、マイクロコンピュータ18に通信手段26を介して任意のデータを読み出す指令を送ることで駆動履歴や、警報出力回路20から送信される警報を読み取り図6に示すモニタ画面表示のように表示している。

0058

また、符号58で示す「ロギングデータ保存」のチェックボックスチェックを入れておくことによって、モニタ端末32が受信した駆動履歴が、モニタ端末32の記憶装置(図示せず)に一定時間ごとに保存されるようになっている。

0059

また、符号60で示す「開度」に、電動弁30の所望の開度を入力して、送信ボタン60aをクリックすることによって、モニタ端末32からマイクロコンピュータ18へ駆動データが送信される。この駆動データをマイクロコンピュータ18が受信すると、駆動データに含まれる電動弁30の開度に応じて、駆動パルスを出力し、駆動回路24を介して電動弁30の制御が行われる。

0060

また、符号62で示す「パルスレート」に、電動弁30の所望の動作速度を入力して、送信ボタン62aをクリックすることによって、モニタ端末32からマイクロコンピュータ18へ駆動速度データを決定する。

0061

以上、本発明の電動弁のパルス駆動装置の好ましい実施の態様を説明してきたが、このようなパルス駆動装置が用いられる電動弁としては、上述する半導体製造装置用チラーや恒温槽などの精密な温調が要求される装置に使用される電動弁には限らず、例えば、冷凍サイクルシステム冷凍庫用ダンパーエアコン用のルーバーなどに使用される電動弁であっても構わないなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

0062

10パルス駆動装置
11 制御システム
12 I/V変換回路
14演算増幅回路
16起動入力回路
18マイクロコンピュータ
20警報出力回路
22電源回路
24駆動回路
26通信手段
28制御装置
30電動弁
32モニタ端末
34 A/D変換回路
36 CPU
38 I/O回路
40 ROM
42 RAM
44 記憶手段
46パルス数
48履歴
50開度
52 警報
54動作方式
56電流値
58ロギングデータ保存
60 開度
60a 送信ボタン
62パルスレート
62a 送信ボタン
100 制御システム
102 パルス駆動装置
104 制御装置
106 電動弁
108 記憶手段

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • アズビル株式会社の「 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】電動アクチュエータで制御する弁体の劣化状態を示す劣化指標を容易に計算する。【解決手段】開度制御部19Aが、モータ13を駆動制御して出力軸16を回動し、劣化指標処理部19Bが、所定の計測タイミン... 詳細

  • アズビル株式会社の「 電動アクチュエータおよびねじれ角計算方法」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】弁体のねじれ角を容易に計算することができる電動アクチュエータを提供する。【解決手段】電動アクチュエータ10は、弁体22を回動するための出力軸16と、動力伝達部14を介して出力軸を回動するモータ... 詳細

  • アズビル株式会社の「 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】電動アクチュエータの動力伝達部の劣化状態を示す劣化指標を容易に計算する。【解決手段】開度制御部19Aが、モータ13を駆動制御して出力軸16を回動し、劣化指標処理部19Bが、出力軸16を回動中の... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ