(57)【要約】      （修正有）【課題】流量制御弁で出力側角度センサまたは弁側角度センサの劣化を適切に判定する。【解決手段】劣化判定部２８Ｂが、回動開始時から回動停止時までの間に検出した、出力側開度または弁側開度の変化量を示す検出側開度偏差値と、モータ２３の駆動量から計算した弁開度の変化量を示す制御側開度偏差値とを求め、これら検出側開度偏差値と制御側開度偏差値との偏差を示す開度差分値を、予め設定されている開度しきい値と比較し、その比較結果に基づいて出力側角度センサ２６または弁側角度センサ１４の劣化有無を判定する。【選択図】図１
2019039534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる流路が内部に形成されているとともに、前記流路の途中に前記流体の流量を制御する弁体が回動自在に取り付けられている弁本体と、前記弁体の弁開度に基づいてモータで出力軸を回動させて前記弁体の弁軸を回動制御することにより前記流体の流量制御を行うアクチュエータとを備える流量制御弁であって、
前記出力軸または前記弁軸の回動角度を検出する角度センサと、
前記モータを駆動して前記弁体を一定角度だけ回動させた際に、前記回動角度に基づいて回動開始時から回動停止時までの間に検出した前記弁開度の変化量を示す検出側開度偏差値Δθｄと、前記モータの駆動信号から計算した理論値である制御側開度偏差値Δθｍとを計算し、これら検出側開度偏差値Δθｄと制御側開度偏差値Δθｍとの差分を示す開度差分値Δθｄｍを、予め設定されている開度しきい値Δθｔｈと比較し、その比較結果に基づいて前記角度センサの劣化有無を判定する劣化判定部と
を備えることを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の流量制御弁において、
前記角度センサとして、前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサと、前記弁軸の回動角度を弁側開度として検出する弁側角度センサとを備え、
前記劣化判定部は、前記出力側角度センサおよび前記弁側角度センサの両方の角度センサに関する劣化有無を判定し、いずれか一方の角度センサで劣化ありと判定された場合には、他方の角度センサを前記流量制御で用いる前記弁開度を検出する角度センサとして切替選択する
ことを特徴とする流量制御弁。
【請求項３】
流体が流れる流路が内部に形成されているとともに、前記流路の途中に前記流体の流量を制御する弁体が回動自在に取り付けられている弁本体と、前記弁体の弁開度に基づいてモータで出力軸を回動させて前記弁体の弁軸を回動制御することにより前記流体の流量制御を行うアクチュエータとを備える流量制御弁で用いられる角度センサ劣化判定方法であって、
角度センサが、前記モータを駆動して前記弁体を一定角度だけ回動させた際に、前記出力軸または前記弁軸の回動角度を検出する回動角度検出ステップと、
劣化判定部が、前記回動角度に基づいて回動開始時から回動停止時までの間に検出した前記弁開度の変化量を示す検出側開度偏差値Δθｄと、前記モータの駆動信号から計算した理論値である制御側開度偏差値Δθｍとを計算する開度偏差値計算ステップと、
劣化判定部が、これら検出側開度偏差値Δθｄと制御側開度偏差値Δθｍとの差分を示す開度差分値Δθｄｍを、予め設定されている開度しきい値Δθｔｈと比較し、その比較結果に基づいて前記角度センサの劣化有無を判定する劣化判定ステップと
を備えることを特徴とする角度センサ劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁に設けられた角度センサの劣化を判定するための角度センサ劣化判定技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流量制御弁は、空調システム等の設備で用いられて、配管を流れる冷温水の流量を制御する電動バルブであり、主に弁本体とアクチュエータとから構成されている。弁本体は、流体が流れる流路が内部に形成された金属管からなり、流路の途中には流体の流量を制御するための弁体が回動自在に取り付けられている。アクチュエータは、この弁体の実際の弁開度を検出し、得られた弁開度に基づいて弁体を回動制御することにより、流量制御を行うものとなっている（例えば、特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１９４１６６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５６０６１号公報
【特許文献３】特開２０１５−１１４１８８号公報
【特許文献４】特開２０１５−１２５０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような流量制御弁では、弁体の実際の弁開度を求める方法として、弁本体側に弁側角度センサを設け、弁軸の回動角度を示す弁側センサ出力値を検出し、得られた弁側センサ出力値から弁側開度を求める方法がある。また、アクチュエータ内部に出力側角度センサを設け、弁軸と接続されているモータさらには減速機などの出力軸の回動角度を示す出力側センサ出力値を検出し、得られた出力側センサ出力値から出力側開度を求める方法もある。したがって、弁側角度センサと出力側角度センサの両方を設け、いずれか一方の角度センサで検出された回動角度から求めた弁開度に基づいて流量制御を行うことにより、安定した流量制御を行う構成も考えられる。
【０００５】
一方、このような弁側角度センサや出力側角度センサなどの角度センサでは、流量制御弁の使用環境や経年変化に応じて故障が発生する可能性がある。角度センサで故障が発生して弁角度を検出できなくなった場合、流量制御が停止することになる。したがって、角度センサの故障発生を検出することが重要となる。
【０００６】
従来、角度センサの故障を検出する技術として、角度センサの全閉・全開の位置にマグネットを配置し、角度センサとともに回動する磁気センサで全閉・全開位置を検出することにより、故障を判定する技術が提案されている（例えば、特許文献２など参照）。
しかしながら、このような技術は可変吸気装置などで発生する、開オーバーターンやバルブ中間固着故障を適切に判定できるものの、流量制御弁で問題となる角度とセンサ出力とのずれに起因する角度センサの劣化については適切に判定できないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、角度センサの劣化を適切に判定できる角度センサ劣化判定技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明にかかる流量制御弁は、流体が流れる流路が内部に形成されているとともに、前記流路の途中に前記流体の流量を制御する弁体が回動自在に取り付けられている弁本体と、前記弁体の弁開度に基づいてモータで出力軸を回動させて前記弁体の弁軸を回動制御することにより前記流体の流量制御を行うアクチュエータとを備える流量制御弁であって、前記出力軸または前記弁軸の回動角度を検出する角度センサと、前記モータを駆動して前記弁体を一定角度だけ回動させた際に、前記回動角度に基づいて回動開始時から回動停止時までの間に検出した前記弁開度の変化量を示す検出側開度偏差値Δθｄと、前記モータの駆動信号から計算した理論値である制御側開度偏差値Δθｍとを計算し、これら検出側開度偏差値Δθｄと制御側開度偏差値Δθｍとの差分を示す開度差分値Δθｄｍを、予め設定されている開度しきい値Δθｔｈと比較し、その比較結果に基づいて前記角度センサの劣化有無を判定する劣化判定部とを備えている。
【０００９】
本発明にかかる上記流量制御弁の一構成例は、前記角度センサとして、前記出力軸の回動角度を出力側開度として検出する出力側角度センサと、前記弁軸の回動角度を弁側開度として検出する弁側角度センサとを備え、前記劣化判定部は、前記出力側角度センサおよび前記弁側角度センサの両方の角度センサに関する劣化有無を判定し、いずれか一方の角度センサで劣化ありと判定された場合には、他方の角度センサを前記流量制御で用いる前記弁開度を検出する角度センサとして切替選択するようにしたものである。
【００１０】
本発明にかかる角度センサ劣化判定方法は、流体が流れる流路が内部に形成されているとともに、前記流路の途中に前記流体の流量を制御する弁体が回動自在に取り付けられている弁本体と、前記弁体の弁開度に基づいてモータで出力軸を回動させて前記弁体の弁軸を回動制御することにより前記流体の流量制御を行うアクチュエータとを備える流量制御弁で用いられる角度センサ劣化判定方法であって、角度センサが、前記モータを駆動して前記弁体を一定角度だけ回動させた際に、前記出力軸または前記弁軸の回動角度を検出する回動角度検出ステップと、劣化判定部が、前記回動角度に基づいて回動開始時から回動停止時までの間に検出した前記弁開度の変化量を示す検出側開度偏差値Δθｄと、前記モータの駆動信号から計算した理論値である制御側開度偏差値Δθｍとを計算する開度偏差値計算ステップと、劣化判定部が、これら検出側開度偏差値Δθｄと制御側開度偏差値Δθｍとの差分を示す開度差分値Δθｄｍを、予め設定されている開度しきい値Δθｔｈと比較し、その比較結果に基づいて前記角度センサの劣化有無を判定する劣化判定ステップとを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流量制御弁で出力側角度センサまたは弁側角度センサの劣化有無を判定することが可能となる。したがって、劣化ありを流量制御弁の表示部でアラート表示したり、上位装置へ通知することにより、弁本体やアクチュエータの交換を早期に促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】流量制御弁の構成を示す説明図である。
【図２】流量制御弁の他の構成を示す説明図である。
【図３】流量制御処理（弁側角度センサ）を示すフローチャートである。
【図４】センサ出力値と開度現在値との関係を示すグラフである。
【図５】流量制御処理（出力側角度センサ）を示すフローチャートである。
【図６】劣化判定処理を示すフローチャートである。
【図７】劣化判定動作を示す説明図である。
【図８】センサ切替処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる流量制御弁１について説明する。図１は、流量制御弁の構成を示す説明図である。
この流量制御弁１は、空調システム等の設備で用いられて、配管を流れる冷温水の流量を制御する電動バルブであり、主に弁本体１０とアクチュエータ２０とから構成されている。
【００１４】
［弁本体］
弁本体１０は、流体が流れる流路１１が内部に形成された金属管からなり、流路１１の途中には流体の流量を制御するための弁体１２が回動自在に取り付けられている。弁体１２には、弁本体１０の外部へ一端が導出された弁軸１３が結合されており、この弁軸１３の回動操作により弁体１２が回動し、流路１１の断面積、すなわち弁開度が変化して、流体の流量が制御される。
【００１５】
流路１１の内壁１１Ａのうち、弁体１２の一次側（流体上流側）には圧力センサＳ１が配置されており、弁体１２の二次側（流体下流側）には圧力センサＳ２が配置されている。これら圧力センサＳ１，Ｓ２は、それぞれ流路１１の一次側圧力Ｐ１および二次側圧力Ｐ２を検出し、得られた検出結果を示す圧力検出信号をアクチュエータ２０へ出力する。これら一次側圧力Ｐ１および二次側圧力Ｐ２と、検出温度Ｔｖに基づき弁側開度θｖを補正して得られた開度現在値θとに基づいて流路１１を流れる流体の流量が計測される。
【００１６】
弁本体１０の外側である本体上面１０Ａには、弁軸１３の回動角度を検出し、回動角度に応じた弁側センサ出力値Ｓｖをアクチュエータ２０へ出力する弁側角度センサ１４が配置されている。弁側角度センサ１４は、断熱材を介して弁本体１０に取り付けられており、流体温度の影響が抑制されている。また、弁側角度センサ１４には温度センサＳ３が取り付けられており、温度センサＳ３で検出された検出温度Ｔｖに基づいて、弁側角度センサ１４の弁側開度θｖが開度現在値θに温度補正される。なお、弁側開度θｖの温度補正は、本実施の形態において必須ではなく、弁側角度センサ１４のセンサ出力値が周囲温度の影響を受けない場合には、温度補正を省くこともできる。
【００１７】
弁側角度センサ１４としては、例えば円形差動トランス型角度センサ（特許文献３）や磁気抵抗型角度センサ（特許文献４）を用いればよい。本発明は、これら特許文献３および特許文献４に記載されたすべての内容を含むものとする。なお、弁側角度センサ１４は、これに限定されるものではなく、ポテンショメータ、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダなど、回転角度が計測できるセンサを弁側角度センサ１４として用いてもよい。
【００１８】
円形差動トランス型角度センサは、弁軸１３の回動に応じて円弧状の管内を移動する可動鉄心の位置を、円弧状の管の外周面に巻回された２つの検出コイルを有する差動トランスで検出出力するセンサである。
また、磁気抵抗型角度センサは、弁軸１３とともに回動するロータと、ロータを囲うように配置された環状のステータとのギャップを、ステータからロータ側に突出して設けられた２つの検出用巻線で検出出力するセンサである。
なお、弁側角度センサ１４は、弁本体１０の外側ではなく本体内部、例えば弁本体１０を構成する管壁内部のうち弁軸１３を支持するガイド部に配置してもよい。
【００１９】
［アクチュエータ］
アクチュエータ２０は、ヨーク３１を介して弁本体１０の本体上面１０Ａに取り付けられて、継手３０を介して弁軸１３と接続されている出力軸２５を回動制御することにより、弁体１２の弁開度を制御して、流体の流量制御を行う機能を有している。
アクチュエータ２０には、主な構成として、流量目標設定部２１、モータ駆動部２２、モータ２３、減速機２４、出力軸２５、出力側角度センサ２６、特性テーブル記憶部２７、および制御部２８が設けられている。
【００２０】
流量目標設定部２１は、上位装置（図示せず）から出力された流量目標信号を受信して、流量目標信号に含まれる流量目標値Ｑｒｅｆを取得し、制御部２８へ出力する機能を有している。
モータ駆動部２２は、制御部２８から出力されたモータ制御信号に基づいて、モータ２３を駆動する機能を有している。
【００２１】
モータ２３は、モータ駆動部２２からの駆動信号により、指定された方向へ指定された角度分だけシャフト２３Ａを回転させる機能を有している。
減速機２４は、端数の異なる複数の歯車が噛合されたギヤボックスからなり、モータ２３のシャフト２３Ａの回転速度を減速して出力軸２５を回動させる機能を有している。
【００２２】
これにより、制御部２８から出力されたモータ制御信号に基づいて、モータ駆動部２２から駆動信号がモータ２３に出力される。また、この駆動信号に応じてモータ２３のシャフト２３Ａが回転し、その回転出力が減速機２４で減速されて出力軸２５を回動させ、継手３０および弁軸１３を介して弁体１２が所定の回動角度すなわち弁開度まで回動することになる。
【００２３】
出力側角度センサ２６は、減速機２４または出力軸２５の回動角度を検出し、回動角度に応じた出力側センサ出力値Ｓａを制御部２８へ出力する角度センサである。出力側角度センサ２６としては、弁側角度センサ１４と同様、円形差動トランス型角度センサや磁気抵抗型角度センサを用いればよい。なお、出力側角度センサ２６は、これに限定されるものではなく、ポテンショメータ、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダなど、回転角度が計測できるセンサを出力側角度センサ２６として用いてもよい。
【００２４】
特性テーブル記憶部２７は、不揮発性の半導体メモリからなり、流量現在値Ｑの計算に用いる弁体１２に固有の流量係数Ｃｖを特定するための特性テーブルを記憶する機能を有している。この特性テーブルには、流路１１の一次側圧力Ｐ１および二次側圧力Ｐ２の差圧ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２と弁体１２の開度現在値θとの組み合わせごとに、弁体１２に固有の流量係数Ｃｖが予め登録されている。これら特性テーブルの各データは、形状や材質などの弁体１２の特徴に基づいて別途計算されたものである。
【００２５】
制御部２８は、流路１１を流れる流体の流量現在値Ｑと、流量目標設定部２１からの流量目標値Ｑｒｅｆとの偏差ΔＱに基づいて、弁体１２の弁開度を調整することにより流量現在値Ｑを制御する機能を有している。
制御部２８には、主な処理部として、流量制御部２８Ａと劣化判定部２８Ｂとが設けられている。これら処理部は、中央処理装置（ＣＰＵ）と予め登録されているプログラムとが協働することにより実現されている。
【００２６】
流量制御部２８Ａは、圧力センサＳ１，Ｓ２から出力された圧力検出信号が示す一次側圧力Ｐ１および二次側圧力Ｐ２と、弁側センサ出力値Ｓｖまたは出力側センサ出力値Ｓａから計算した開度現在値θとに基づいて、流路１１を流れる流体の流量現在値Ｑを計算する機能と、この流量現在値Ｑと流量目標値Ｑｒｅｆとの偏差ΔＱに基づいて、所定のモータ制御信号をモータ駆動部２２へ出力することにより、弁体１２の弁開度を調整して流量現在値Ｑを制御する機能を有している。
【００２７】
劣化判定部２８Ｂは、モータ２３を駆動して出力軸２５を一定角度だけ回動させた際の回動開始時および回動停止時に検出した、出力側開度θａまたは弁側開度θｖの変化量を示す検出側開度偏差値Δθｄと、モータ２３の駆動信号から計算した理論値である制御側開度偏差値Δθｍとを求める機能と、これら検出側開度偏差値Δθｄと制御側開度偏差値Δθｍとの偏差を示す開度差分値Δθｄｍを、予め設定されている開度しきい値Δθｔｈと比較し、その比較結果に基づいて出力側角度センサ２６または弁側角度センサ１４の劣化有無を判定する機能とを有している。
【００２８】
図２は、流量制御弁の他の構成を示す説明図である。図１では、弁側角度センサ１４を本体上面１０Ａに取り付けた場合を例として説明したが、取り付け位置については弁本体１０の外側である本体底面１０Ｂであってもよい。
弁体１２を弁本体１０内の流路１１に回動自在に取り付ける際、内壁１１Ａの上側部と下側部とで弁軸１３を係止している。このため、弁軸１３の下端を本体底面１０Ｂから弁本体１０の外部へ導出することが可能であり、弁本体１０の外側へ導出した弁軸１３の下端の回動角度を弁側角度センサ１４で検出すればよい。
【００２９】
［流量制御動作］
次に、図３を参照して、弁側角度センサ１４を用いた、本実施の形態にかかる流量制御弁１の流量制御動作について説明する。図３は、流量制御処理（弁側角度センサ）を示すフローチャートである。
制御部２８は、弁側角度センサ１４を用いて流路１１を流れる流体の流量を制御する場合、図３の流量制御処理を実行する。
【００３０】
なお、弁側角度センサ１４に代えて同じく差動型の出力側角度センサ２６を用いてもよい。この場合の流量制御処理について、図５を参照して後述する。流量制御に弁側角度センサ１４と出力側角度センサ２６のいずれを用いるかについては、例えば弁側角度センサ１４に劣化や劣化などの障害が発生した場合に出力側角度センサ２６に切り替える方法が考えられるが、これに限定されるものではなく、任意に切り替えてもよい。
【００３１】
図３の流量制御処理の開始時において、流量目標設定部２１には、予め流量目標値Ｑｒｅｆが設定されているものとする。また、特性テーブル記憶部２７には、弁体１２に関する特性テーブルが予め登録されているものとする。
また、制御部２８内の記憶部（図示せず）には、弁側角度センサ１４の弁側センサ出力値Ｓｖと弁体１２の弁開度との対応関係の基準となる出力基準値Ｓｓが予め設定されているものとする。出力基準値Ｓｓは、弁体１２の５０％開度分のスパンに相当する、弁側角度センサ１４の弁側センサ出力値Ｓｖを示している。
【００３２】
図４は、センサ出力値と開度現在値との関係を示すグラフである。弁側角度センサ１４（出力側角度センサ２６）として用いられる、これら円形差動トランス型角度センサおよび磁気抵抗型角度センサは、前述したように、弁軸１３の中間位置角度すなわち５０％開度を中心として、全閉方向および全開方向に対称となる弁側センサ出力値Ｓｖ（Ｓａ）を出力する構造を有している。したがって、図４に示すように、弁側センサ出力値Ｓｖ（Ｓａ）と弁側開度θｖ（出力側開度θａ）との関係は線形比例するとともに、全閉および全開を示す電圧値は、５０％開度を示す電圧値＝０ｖを中心として、等しい電圧幅Ｓｓ（Ｓｂ）だけ離れた電圧値−Ｓｓ（−Ｓｂ），Ｓｓ（Ｓｂ）となる。
【００３３】
まず、流量制御部２８Ａは、弁側角度センサ１４から弁側センサ出力値Ｓｖを取得し（ステップ１００）、予め設定されている出力基準値Ｓｓに基づいて、Ｓｖから弁側開度θｖ＝５０×（１＋Ｓｖ／Ｓｓ）［％］を計算する（ステップ１０１）。
【００３４】
続いて、流量制御部２８Ａは、温度センサＳ３から検出温度Ｔｖを取得し（ステップ１０２）、Ｔｖに基づいて弁側開度θｖを補正する（ステップ１０３）。温度補正については、予め設定されている弁側角度センサ１４に固有の温度特性式に基づいて補正すればよい。
【００３５】
次に、流量制御部２８Ａは、圧力センサＳ１，Ｓ２から出力された圧力検出信号が示す一次側圧力Ｐ１および二次側圧力Ｐ２を取得し（ステップ１０４）、これらＰ１，Ｐ２の差圧ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２を計算する（ステップ１０５）。
続いて、流量制御部２８Ａは、ΔＰとθに対応する流量係数Ｃｖを特性テーブル記憶部２７の特性テーブルから取得し（ステップ１０６）、ＣｖとΔＰに基づいて、流路１１を流れる流体の流量現在値Ｑを計算する（ステップ１０７）。この際、流路１１の口径などによって定まる定数をＡとした場合、流量現在値Ｑは、Ｑ＝Ａ・Ｃｖ・（ΔＰ）1/2で求められる。
【００３６】
この後、流量制御部２８Ａは、ＱとＱｒｅｆの偏差ΔＱ＝Ｑ−Ｑｒｅｆを計算し（ステップ１０８）、ΔＱとゼロとを比較する（ステップ１０９）。
ここで、ΔＱがゼロと等しくΔＱ＝０である場合（ステップ１０９：ΔＱ＝０）、流量制御部２８Ａは、弁開度を変更することはないが、Ｑｒｅｆが変更にならなくても、管路の状態により流量現在値Ｑが変化するため、ステップ１００に戻る。
【００３７】
一方、ΔＱがゼロより小さくΔＱ＜０である場合（ステップ１０９：ΔＱ＜０）、流量制御部２８Ａは、所定のモータ制御信号をモータ駆動部２２へ出力することにより、モータ２３をΔＱに相当する弁開度分だけ開方向に駆動し（ステップ１１０）、ステップ１００に戻る。
また、ΔＱがゼロより大きくΔＱ＞０である場合（ステップ１０９：ΔＱ＞０）、流量制御部２８Ａは、所定のモータ制御信号をモータ駆動部２２へ出力することにより、モータ２３をΔＱに相当する弁開度分だけ閉方向に駆動し（ステップ１１１）、ステップ１００に戻る。
【００３８】
［出力側開度計算動作］
次に、図５を参照して、流量制御部２８Ａにおける出力側開度θａの計算動作について説明する。図５は、出力側開度計算処理を示すフローチャートである。ここでは、出力側角度センサ２６が、弁側角度センサ１４と同様に、円形差動トランス型角度センサおよび磁気抵抗型角度センサからなり、弁軸１３の中間位置角度すなわち５０％開度を中心として、全閉方向および全開方向に対称となる出力側センサ出力値Ｓａを出力する構造を有しているものとする。
【００３９】
出力側角度センサ２６の出力側センサ出力値Ｓａと弁体１２の弁開度との対応関係の基準となる出力側出力基準値Ｓｂが予め設定されているものとする。したがって、前述の図４と同様に、出力側センサ出力値Ｓａと出力側開度θａとの関係は線形比例するとともに、全閉および全開を示す電圧値は、５０％開度を示す電圧値＝０ｖを中心として、等しい電圧幅Ｓｂだけ離れた電圧値−Ｓｂ，Ｓｂとなる。
【００４０】
まず、流量制御部２８Ａは、出力側角度センサ２６からの出力側センサ出力値Ｓａを取得し（ステップ１２０）、予め設定されている出力側出力基準値Ｓｂに基づいて、Ｓａから出力側開度θａ＝５０×（１＋Ｓａ／Ｓｂ）［％］を計算する（ステップ１２１）。
これにより、出力側角度センサ２６からの出力側センサ出力値Ｓａから、出力側開度θａが計算される。
【００４１】
この際、弁側角度センサ１４と同様に、出力側角度センサ２６に温度センサを取り付け、この温度センサで検出された検出温度に基づいて、出力側角度センサ２６の出力側開度θａを温度補正してもよい。なお、出力側開度θａの温度補正は、本実施の形態において必須ではなく、出力側角度センサ２６のセンサ出力が周囲温度の影響を受けない場合には、温度補正を省くこともできる。また、出力側角度センサ２６は、円形差動トランス型角度センサおよび磁気抵抗型角度センサに限定されるものではなく、ポテンショメータ、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダなど、回転角度が計測できるセンサを出力側角度センサ２６として用いてもよい。
【００４２】
［劣化判定動作］
次に、図６および図７を参照して、本実施の形態にかかる流量制御弁１の動作について説明する。図６は、劣化判定処理を示すフローチャートである。図７は、劣化判定動作を示す説明図である。
流量制御弁１の制御部２８は、弁側角度センサ１４または出力側角度センサ２６の劣化有無を判定する場合、図６の劣化判定処理を実行する。なお、モータ２３を駆動して弁体１２を一定角度だけ回動させる場合として、流量現在値Ｑを流量目標値Ｑｒｅｆへ制御するために弁体１２を回動させる場合を例として説明するが、これに限定されるものではない。
【００４３】
以下では、弁側角度センサ１４および出力側角度センサ２６のうち、判定対象となるいずれか一方を角度センサという。したがって、図７に示すように、弁側角度センサ１４を劣化判定する場合には、以下に示す検出側開度θｄ，検出側開度開始値θｄ１，検出側開度停止値θｄ２，検出側開度偏差値Δθｄが、弁側開度θｖ，弁側開度開始値θｖ１，弁側開度停止値θｖ２，弁側開度偏差値Δθｖに相当することになる。また、出力側角度センサ２６を劣化判定する場合には、以下に示すθｄ，θｄ１，θｄ２，Δθｄが出力側開度θａ，出力側開度開始値θａ１，出力側開度停止値θａ２，出力側開度偏差値Δθａに相当することになる。
【００４４】
まず、劣化判定部２８Ｂは、弁体１２の回動開始時に角度センサで検出側開度開始値θｄ１を検出し、例えば制御部２８内の記憶部（図示せず）で記憶しておく（ステップ２００）。
次に、流量制御部２８Ａは、圧力センサＳ１，Ｓ２で検出した一次側圧力Ｐ１および二次側圧力Ｐ２に基づいて、流路１１を流れている流量現在値Ｑを計算し（ステップ２０１）、流量目標値Ｑｒｅｆと比較する（ステップ２０２）。
【００４５】
ここで、ＱがＱｒｅｆと異なる場合（ステップ２０２：ＮＯ）、流量制御部２８Ａは、ＱがＱｒｅｆに近づく方向にＱとＱｒｅｆとの偏差分だけモータ２３を駆動し（ステップ２０３）、ステップ２０１へ戻る。
これにより、ＱがＱｒｅｆと等しくなるまでモータ２３が繰り返し駆動されるため、弁体１２が回動してＱがＱｒｅｆに近づくことになり、ＱがＱｒｅｆと等しくなった時点で弁体１２の回動が停止することになる。
【００４６】
このようにして、ＱがＱｒｅｆと等しくなった場合（ステップ２０２：ＹＥＳ）、劣化判定部２８Ｂは、弁体１２の回動停止後に角度センサで検出側開度停止値θｄ２を検出して取得し（ステップ２１０）、θｄ１とθｄ２の偏差を示す検出側開度偏差値Δθｄ（＝｜θｄ２−θｄ１｜）を計算する（ステップ２１１）。
【００４７】
また、劣化判定部２８Ｂは、モータ２３の駆動信号から制御側開度偏差値Δθｍを計算する（ステップ２１２）。この際、モータ２３としてステッピングモータを用いている場合、Δθｍは、弁体１２の回動開始から回動停止までの間にモータ２３に出力した駆動パルスの数からなる駆動量Ｐと、１回転あたりのパルス数Ｐｒと、減速機２４での減速比Ｇとに基づいて、Δθｍ＝（Ｐ／Ｐｒ）×３６０／Ｇで求められる。
【００４８】
また、モータ２３として同期モータを用いている場合、Δθｍは、弁体１２の回動開始から回動停止までの間にモータ２３を駆動した駆動時間ｔと、モータ２３の同期速度Ｎ（ｒｐｍ）と、減速機２４での減速比Ｇとに基づいて、Δθｍ＝ｔ×（Ｎ／６０）×３６０／Ｇで求められる。
【００４９】
この後、劣化判定部２８Ｂは、これらΔθｄとΔθｍの偏差を示す開度差分値Δθｄｍ（＝｜Δθｄ−Δθｍ｜）を計算し（ステップ２１３）、Δθｄｍを予め設定されている開度しきい値Δθｔｈと比較する（ステップ２１４）。
【００５０】
比較の結果、Δθｄｍ≧Δθｔｈである場合（ステップ２１４：ＹＥＳ）、角度センサの劣化ありと判定し（ステップ２１５）、一連の劣化判定処理を終了する。
一方、Δθｄｍ＜Δθｔｈである場合（ステップ２１４：ＮＯ）、角度センサは正常であると判定し（ステップ２１６）、一連の劣化判定処理を終了する。
【００５１】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、劣化判定部２８Ｂが、回動開始時から回動停止時までの間に検出した、出力側開度または弁側開度の変化量を示す検出側開度偏差値Δθｄと、モータ２３の駆動量Ｐから計算した弁開度の変化量を示す制御側開度偏差値Δθｍとを求め、これら検出側開度偏差値Δθｄと制御側開度偏差値Δθｍとの偏差を示す開度差分値Δθｄｍを、予め設定されている開度しきい値Δθｔｈと比較し、その比較結果に基づいて出力側角度センサ２６または弁側角度センサ１４の劣化有無を判定するようにしたものである。
【００５２】
これにより、流量制御弁１で出力側角度センサ２６または弁側角度センサ１４の劣化有無を判定することが可能となる。したがって、劣化ありを流量制御弁１の表示部（図示せず）でアラート表示したり、上位装置へ通知することにより、弁本体１０やアクチュエータ２０の交換を早期に促すことが可能となる。
【００５３】
また、本実施の形態では、流量制御弁１が角度センサとして出力側角度センサ２６と弁側角度センサ１４の両方を備えている場合を例として説明したがもこれなに限定されるものではなく、角度センサとして出力側角度センサ２６と弁側角度センサ１４のいずれか一方しか備えていない場合であっても、同様にして本実施の形態を適用でき、同様の効果を得ることができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる流量制御弁１について説明する。
本実施の形態では、流量制御弁１において、弁側角度センサ１４または出力側角度センサ２６のいずれか一方の劣化に応じて、流量制御に用いる角度センサを他方へ切り替える場合について説明する。
【００５５】
劣化判定部２８Ｂは、出力側角度センサ２６および弁側角度センサ１４の両方の角度センサに関する劣化有無を判定する機能と、いずれか一方の角度センサで劣化ありと判定された場合には、他方の角度センサを前記流量制御で用いる前記弁開度を検出する角度センサとして切替選択する機能とを、さらに有している。本実施の形態にかかるその他の構成は、図７と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００５６】
［センサ切替動作］
次に、図８を参照して、本実施の形態にかかる流量制御弁１の動作について説明する。図８は、センサ切替処理を示すフローチャートである。
制御部２８は、出力側角度センサ２６または弁側角度センサ１４の劣化を確認する場合、図８のセンサ切替処理を実行する。
【００５７】
まず、劣化判定部２８Ｂは、出力側角度センサ２６に関する劣化有無を判定するとともに（ステップ３００）、弁側角度センサ１４に関する劣化有無を判定する（ステップ３０１）。これら劣化判定処理については、前述した図６の劣化判定処理に基づき実行される。
【００５８】
この後、劣化判定部２８Ｂは、得られた劣化有無判定結果に基づいて、出力側角度センサ２６と弁側角度センサ１４の両方が劣化ありと判定されたか確認する（ステップ３０２）。ここで、出力側角度センサ２６と弁側角度センサ１４の両方で劣化ありと判定された場合（ステップ３０２：ＹＥＳ）、直ちに流量制御動作を停止し（ステップ３０３）、一連のセンサ切替処理を終了する。
【００５９】
一方、出力側角度センサ２６と弁側角度センサ１４の両方が劣化ありと判定されていない場合（ステップ３０２：ＮＯ）、劣化判定部２８Ｂは、弁側角度センサ１４が劣化ありと判定されたか確認する（ステップ３０４）。
【００６０】
ここで、弁側角度センサ１４が劣化ありと判定された場合（ステップ３０４：ＹＥＳ）、劣化判定部２８Ｂは、流量制御で用いる弁開度を検出する角度センサとして出力側角度センサ２６を切替選択し（ステップ３０５）、一連のセンサ切替処理を終了する。
【００６１】
一方、弁側角度センサ１４が正常と判定された場合（ステップ３０４：ＮＯ）、劣化判定部２８Ｂは、流量制御で用いる弁開度を検出する角度センサとして弁側角度センサ１４を切替選択し（ステップ３０６）、一連のセンサ切替処理を終了する。
【００６２】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、劣化判定部２８Ｂが、出力側角度センサ２６および弁側角度センサ１４の両方の角度センサに関する劣化有無を判定し、いずれか一方の角度センサで劣化ありと判定された場合には、他方の角度センサで検出された弁開度を流量制御で用いる弁開度として切替選択するようにしたものである。
【００６３】
これにより、出力側角度センサ２６および弁側角度センサ１４のいずれか一方で劣化が発生した場合には、流量制御弁１により自動的に正常な他方の角度センサへ切り替えられることになる。したがって、流量制御弁１において角度センサの冗長性を得ることができ、より安定した流量制御を実現することができる。また、劣化ありを流量制御弁１の表示部（図示せず）でアラート表示したり、上位装置へ通知することにより、弁本体１０やアクチュエータ２０の交換を早期に促すことが可能となる。よって、交換時期をメンテナンススケジュールに合わせることができ、次の交換時期まで流量制御を維持することが可能となる。
【００６４】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…流量制御弁、１０…弁本体、１０Ａ…本体上面、１０Ｂ…本体底面、１１…流路、１１Ａ…内壁、１２…弁体、１３…弁軸、１４…弁側角度センサ、２０…アクチュエータ、２１…流量目標設定部、２２…モータ駆動部、２３…モータ、２４…減速機、２５…出力軸、２６…出力側角度センサ、２７…特性テーブル記憶部、２８…制御部、２８Ａ…流量制御部、２８Ｂ…劣化判定部、３０…継手、３１…ヨーク、Ｓ１，Ｓ２…圧力センサ、Ｓ３…温度センサ、Ｑｒｅｆ…流量目標値、Ｑ…流量現在値、ΔＱ…偏差、Ｓｖ…弁側センサ出力値、Ｓａ…出力側センサ出力値、Ｔｖ…検出温度、Ｐ１…一次側圧力、Ｐ２…二次側圧力、ΔＰ…差圧、θ…開度現在値、θｄ…検出側開度、θｄ１…検出側開度開始値、θｄ２…検出側開度停止値、Δθｄ…検出側開度偏差値、Δθｍ…制御側開度偏差値、Δθｄｍ…開度差分値、Δθｔｈ…開度しきい値、θａ…出力側開度、θａ１…出力側開度開始値、θａ２…出力側開度停止値、Δθａ…出力側開度偏差値、θｖ…弁側開度、θｖ１…弁側開度開始値、θｖ２…弁側開度停止値、Δθｖ…弁側開度偏差値、Ｐ…駆動量、Ｐｒ…パルス数、ｔ…駆動時間、Ｎ…同期速度、Ｇ…減速比。
【図１】
2019039534.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月7日(2018.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９４１６６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５６０６１号公報
【特許文献３】特開２０１５−１１４１８８号公報
【特許文献４】特開２０１５−１２５０３８号公報