(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定駆動時間におけるブラシレスモータの駆動と、前記駆動後の休止時間における前記ブラシレスモータの停止とを交互に繰り返して所定時間内で弁体の間欠駆動制御を行う電動弁制御装置であって、
前記ブラシレスモータの前記各駆動における実際に前記弁体を動作させた各実際動作角度を取得する取得部と、
前記各駆動後における各休止時間を算出する算出部と、
前記所定駆動時間における前記駆動と前記休止時間における前記停止とを交互に繰り返す前記間欠駆動制御を行う間欠駆動制御部と、
を含み、
前記算出部は、前記間欠駆動制御の最初の駆動開始から各停止までの経過時間と、前記所定時間から前記経過時間を減算した残時間と、を算出し、前記各停止の直前における前記取得部が取得した前記実際動作角度と、前記残時間と、に基づいて前記各休止時間を算出し、
前記間欠駆動制御部は、前記所定駆動時間と前記算出部で算出された前記各休止時間とに基づいて、前記所定時間内に前記弁体を所定量開動作または所定量閉動作させることを特徴とする、電動弁制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記所定駆動時間は、前記ブラシレスモータが駆動を開始してから定格トルクを超えるトルクを出力するまでの時間に基づいて定められることを特徴とする、電動弁制御装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ブラシレスモータを連続駆動して連続駆動制御を行う連続駆動制御部と、
前記弁体の全開から全閉までの設定動作時間を設定する設定部と、
前記間欠駆動制御を行うか連続駆動制御を行うかを判定する判定部と、
をさらに含み、
前記判定部は、
前記設定動作時間が前記ブラシレスモータの定格トルクで連続駆動できる連続駆動時間以内である場合に、前記連続駆動制御部によって少なくとも前記定格トルクを出力して前記連続駆動制御を行わせ、
前記設定動作時間が前記連続駆動時間を超えていると判定した場合に、前記間欠駆動制御部によって前記間欠駆動制御を行わせることを特徴とする、電動弁制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記算出部で算出された前記各休止時間が所定休止時間よりも短い場合に警報信号を出力する警報部をさらに含むことを特徴とする、電動弁制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項において、
前記取得部で取得した前記ブラシレスモータの最初の駆動開始から現在までの前記各実際動作角度の和に基づいて、前記所定時間内に前記弁体が前記所定量動作しなかったと判断した場合に警報信号を出力する警報部をさらに含むことを特徴とする、電動弁制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記電動弁制御装置と、
前記電動弁制御装置の前記ブラシレスモータに接続された前記弁体と前記弁体に接する弁座を備えた弁箱とを有するバルブと、
を含むことを特徴とする、電動弁。
【請求項７】
所定駆動時間におけるブラシレスモータの駆動と前記駆動後の休止時間における前記ブラシレスモータの停止とを交互に繰り返して所定時間内で弁体の間欠駆動制御を行う電動弁制御方法であって、
前記ブラシレスモータの前記各駆動における実際に前記弁体を動作させた各実際動作角度を取得する処理と、
前記各駆動後における各休止時間を算出する処理と、
前記所定駆動時間における前記駆動と前記休止時間における前記停止とを交互に繰り返す前記間欠駆動制御を行う処理と、
を含み、
前記算出する処理は、前記間欠駆動制御の最初の駆動開始から各停止までの経過時間と、前記所定時間から前記経過時間を減算した残時間と、を算出し、前記各停止の直前における前記取得部が取得した前記実際動作角度と、前記残時間と、に基づいて前記各休止時間を算出し、
前記間欠駆動制御は、前記所定駆動時間と算出された前記各休止時間とに基づいて、前記所定時間内に前記弁体を所定量開動作または所定量閉動作させることを特徴とする、電動弁制御方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記所定駆動時間は、前記ブラシレスモータが駆動を開始してから定格トルクを超えるトルクを出力するまでの時間に基づいて定められることを特徴とする、電動弁制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁体の開閉動作を行う電動弁制御装置および電動弁制御方法並びに電動弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブの開閉制御方法としては、例えば、制御対象のバルブに対する設定流量に対応する設定開度を、予めコントローラに設定された複数の開度毎の損失係数とコントローラに読み込まれるバルブの前後差圧から演算し、その演算された複数の設定開度と現在開度との偏差が所定範囲内に達するまでバルブに対して開閉制御信号をインチング出力する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、バルブの開閉制御方法としては、例えば、弁開指令または弁閉指令の出力時間および停止時間を予め設定しておき、弁開度をインチング調整してプロセス値を目標値に合わせるように制御する電動弁の制御装置において、弁開指令または弁閉指令の停止時間を一定とし、電動弁出力関数回路の出力により、目標値とプロセス値との偏差に応じて出力時間を連続的に変更可能にする方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
一般に、バルブにおける弁体の動作速度は全閉の状態から開弁動作を行うのか、開弁状態から動作を行うのかによって影響を受ける。例えば、ボールバルブはボール弁体を環状のボールシートに押し付けて弁座シールを行う回転弁であり、その操作トルクは、バルブの全開位置または全閉位置において高く、中間位置において低い特性を有する。したがって、同じ出力のアクチュエータ（例えばブラシレスモータ）で駆動した場合でも、ボール弁体の現在位置によりボール弁体の動作速度（単位時間あたりにボール弁体が回転する角度）は異なるものとなる。また、弁体の動作速度は流体の種類や流速、あるいはバルブの呼び圧力や呼び径などによっても影響を受けるものである。上記特許文献１，２のような設定開度等の目標値に収束させる制御では、実際の弁体の動作に合わせて弁体の速度を制御することは想定されていない。また、バルブの用途によっては、弁体をゆっくり動作させたい場合や素早く動作させたい場合もあり、このような要求を満たす電動弁制御装置は提案されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４２９３９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０２６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、バルブの開閉動作を精度よく制御すること、特に実際の弁体の動作に合わせて所定時間内に所定量の開閉動作を精度よく制御することができる電動弁制御装置および電動弁制御方法、並びに該電動弁制御装置を用いた電動弁を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［適用例１］
本適用例に係る電動弁制御装置は、
所定駆動時間におけるブラシレスモータの駆動と、前記駆動後の休止時間における前記ブラシレスモータの停止とを交互に繰り返して所定時間内で弁体の間欠駆動制御を行う電動弁制御装置であって、
前記ブラシレスモータの前記各駆動における実際に前記弁体を動作させた各実際動作角度を取得する取得部と、
前記各駆動後における各休止時間を算出する算出部と、
前記所定駆動時間における前記駆動と前記休止時間における前記停止とを交互に繰り返す前記間欠駆動制御を行う間欠駆動制御部と、
を含み、
前記算出部は、前記間欠駆動制御の最初の駆動開始から各停止までの経過時間と、前記所定時間から前記経過時間を減算した残時間と、を算出し、前記各停止の直前における前記取得部が取得した前記実際動作角度と、前記残時間と、に基づいて前記各休止時間を算出し、
前記間欠駆動制御部は、前記所定駆動時間と前記算出部で算出された前記各休止時間とに基づいて、前記所定時間内に前記弁体を所定量開動作または所定量閉動作させることを特徴とする。
【０００８】
本適用例に係る電動弁制御装置によれば、実際動作角度によって各休止時間が算出されるため、弁体の開動作または閉動作の状態に応じて所定時間で所定量の開動作または閉動作を精度よく制御することができる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例に係る電動弁制御装置において、
前記所定駆動時間は、前記ブラシレスモータが駆動を開始してから定格トルクを超えるトルクを出力するまでの時間に基づいて定められることができる。
【００１０】
本適用例に係る電動弁制御装置によれば、所定時間が長くなったとしても、複数回の所定駆動時間による駆動を間欠的に繰り返すことにより、定格トルクを出力することができる。
【００１１】
［適用例３］
本適用例に係る電動弁制御装置において、
前記ブラシレスモータを連続駆動して連続駆動制御を行う連続駆動制御部と、
前記弁体の全開から全閉までの設定動作時間を設定する設定部と、
前記間欠駆動制御を行うか連続駆動制御を行うかを判定する判定部と、
をさらに含み、
前記判定部は、
前記設定動作時間が前記ブラシレスモータの定格トルクで連続駆動できる連続駆動時間以内である場合に、前記連続駆動制御部によって少なくとも前記定格トルクを出力して前記連続駆動制御を行わせ、
前記設定動作時間が前記連続駆動時間を超えていると判定した場合に、前記間欠駆動制御部によって前記間欠駆動制御を行わせることができる。
【００１２】
本適用例に係る電動弁制御装置によれば、ブラシレスモータは短時間であれば高いトルクで連続駆動できるため、設定動作時間に応じて連続駆動制御と間欠駆動制御とを選択することで、ブラシレスモータの大型化によらず、設定可能な設定動作時間の幅を広げることができる。
【００１３】
［適用例４］
本適用例に係る電動弁制御装置において、
前記算出部で算出された前記各休止時間が所定休止時間よりも短い場合に警報信号を出力する警報部をさらに含むことができる。
【００１４】
本適用例に係る電動弁制御装置によれば、算出される休止時間が所定休止時間よりも短くなるかどうかで弁体の動作異常を早期に判断して警報信号を出力できる。
【００１５】
［適用例５］
本適用例に係る電動弁制御装置において、
前記取得部で取得した前記ブラシレスモータの最初の駆動開始から現在までの前記各実際動作角度の和に基づいて、前記所定時間内に前記弁体が前記所定量動作しなかったと判断した場合に警報信号を出力する警報部をさらに含むことができる。
【００１６】
本適用例に係る電動弁制御装置によれば、実際動作角度の和に基づいて警報信号を確実に出力できる。
【００１７】
［適用例６］
本適用例に係る電動弁は、
前記電動弁制御装置と、
前記電動弁制御装置の前記ブラシレスモータに接続された前記弁体と前記弁体に接する弁座を備えた弁箱とを有するバルブと、
を含むことを特徴とする。
【００１８】
本適用例に係る電動弁によれば、実際の弁体の開動作または閉動作の状態に応じて所定時間で所定量の開動作または閉動作を精度よく制御できる。
【００１９】
［適用例７］
本適用例に係る電動弁制御方法は、
所定駆動時間におけるブラシレスモータの駆動と前記駆動後の休止時間における前記ブラシレスモータの停止とを交互に繰り返して所定時間内で弁体の間欠駆動制御を行う電動弁制御方法であって、
前記ブラシレスモータの前記各駆動における実際に前記弁体を動作させた各実際動作角度を取得する処理と、
前記各駆動後における各休止時間を算出する処理と、
前記所定駆動時間における前記駆動と前記休止時間における前記停止とを交互に繰り返す前記間欠駆動制御を行う処理と、
を含み、
前記算出する処理は、前記間欠駆動制御の最初の駆動開始から各停止までの経過時間と、前記所定時間から前記経過時間を減算した残時間と、を算出し、前記各停止の直前における前記取得部が取得した前記実際動作角度と、前記残時間と、に基づいて前記各休止時間を算出し、
前記間欠駆動制御は、前記所定駆動時間と算出された前記各休止時間とに基づいて、前記所定時間内に前記弁体を所定量開動作または所定量閉動作させることを特徴とする。
【００２０】
本適用例に係る電動弁制御方法によれば、実際動作角度によって各休止時間が算出されるため、弁体の開動作または閉動作の状態に応じて所定時間で所定量の開動作または閉動作を精度よく制御することができる。
【００２１】
［適用例８］
本適用例に係る電動弁制御方法において、
前記所定駆動時間は、前記ブラシレスモータが駆動を開始してから定格トルクを超えるトルクを出力するまでの時間に基づいて定められることができる。
【００２２】
本適用例に係る電動弁制御方法によれば、所定時間が長くなったとしても、複数回の所
定駆動時間による駆動を間欠的に繰り返すことにより、定格トルクを出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施形態に係る電動弁制御装置とボールバルブの縦断面図である。
【図２】一実施形態に係る電動弁制御装置を説明するためのブロック図である。
【図３】ブラシレスモータの連続駆動における出力の推移を説明するためのグラフである。
【図４】所定駆動時間におけるブラシレスモータの出力の推移を説明するためのグラフである。
【図５】一実施形態に係る電動弁制御装置における判定部の処理を説明するフローチャートである。
【図６】一実施形態に係る電動弁制御装置における間欠駆動制御を説明するフローチャートである。
【図７】一実施形態に係る電動弁制御装置における間欠駆動制御の動作パターンを示すタイムチャートである。
【図８】一実施形態に係る電動弁制御装置における警報部の処理を説明するフローチャートである。
【図９】一実施形態に係る電動弁制御装置における警報部の別の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２５】
本実施形態に係る電動弁制御装置は、所定駆動時間におけるブラシレスモータの駆動と、前記駆動後の休止時間における前記ブラシレスモータの停止とを交互に繰り返して所定時間内で弁体の間欠駆動制御を行う電動弁制御装置であって、前記ブラシレスモータの前記各駆動における実際に前記弁体を動作させた各実際動作角度を取得する取得部と、前記各駆動後における各休止時間を算出する算出部と、前記所定駆動時間における前記駆動と前記休止時間における前記停止とを交互に繰り返す前記間欠駆動制御を行う間欠駆動制御部と、を含み、前記算出部は、前記間欠駆動制御の最初の駆動開始から各停止までの経過時間と、前記所定時間から前記経過時間を減算した残時間と、を算出し、前記各停止の直前における前記取得部が取得した前記実際動作角度と、前記残時間と、に基づいて前記各休止時間を算出し、前記間欠駆動制御部は、前記所定駆動時間と前記算出部で算出された前記各休止時間とに基づいて、前記所定時間内に前記弁体を所定量開動作または所定量閉動作させることを特徴とする。
【００２６】
また、本実施形態に係る電動弁制御方法は、所定駆動時間におけるブラシレスモータの駆動と前記駆動後の休止時間における前記ブラシレスモータの停止とを交互に繰り返して所定時間内で弁体の間欠駆動制御を行う電動弁制御方法であって、前記ブラシレスモータの前記各駆動における実際に前記弁体を動作させた各実際動作角度を取得する処理と、前記各駆動後における各休止時間を算出する処理と、前記所定駆動時間における前記駆動と前記休止時間における前記停止とを交互に繰り返す前記間欠駆動制御を行う処理と、を含み、前記算出する処理は、前記間欠駆動制御の最初の駆動開始から各停止までの経過時間と、前記所定時間から前記経過時間を減算した残時間と、を算出し、前記各停止の直前における前記取得部が取得した前記実際動作角度と、前記残時間と、に基づいて前記各休止時間を算出し、前記間欠駆動制御は、前記所定駆動時間と算出された前記各休止時間とに
基づいて、前記所定時間内に前記弁体を所定量開動作または所定量閉動作させることを特徴とする。
【００２７】
１．電動弁制御装置および電動弁
図１および図２を用いて本実施形態における電動弁制御装置１０の概要について説明する。図１は一実施形態に係る電動弁制御装置１０とボールバルブ６０の縦断面図であり、図２は一実施形態に係る電動弁制御装置１０を説明するためのブロック図である。
【００２８】
図１には、電動弁制御装置１０と、バルブとしての一例であるボールバルブ６０と、を含む電動弁７０が示されている。電動弁制御装置１０は、ボールバルブ６０に固定されている。電動弁７０は、電動弁制御装置１０とボールバルブ６０とが一体になることで構成される。電動弁７０に用いられるバルブとしてはボールバルブ６０、特に制御信号に比例した流量制御（すなわち比例制御）用に用いる、呼び径１／４〜２Ｂのネジ込み接続型フローティングボールバルブが好適である。また、本実施形態の電動弁制御装置１０では、後述する設定動作時間Ｔｄ（すなわち、ボールバルブ６０の全開から全閉までに要する時間）が例えば約３秒〜３０秒の範囲であって、任意に設定することができ、ブラシレスモータ１２の定格トルクが例えば８Ｎｍである。なお、電動弁制御装置１０が適用可能なバルブとしては、ボールバルブ６０に限られず、バタフライバルブなどの公知のバルブに適用できる。
【００２９】
ボールバルブ６０は、弁箱６１と、弁箱６１を貫通する流体通路６３と、流体通路６３の途中に設けられた略球状の弁体６２と、流体通路６３の入口側と出口側において弁体６２と接する弁座である環状のシート６５，６５と、弁体６２の回転軸となる弁棒６４と、を含む。シート６５，６５は、弁箱６１に備えられている。
【００３０】
ボールバルブ６０の弁体６２は自身の回転軸に直交する方向に貫通する流体通路６３と略同じ径の貫通孔を有し、弁体６２が回転することで流体通路６３が開閉する。
【００３１】
電動弁制御装置１０は、弁箱６１に図示しないボルト等で固定された筐体１１と、筐体１１の内部に配置されたブラシレスモータ１２と、一方の端部をボールバルブ６０の弁棒６４に連結された出力軸１４と、ブラシレスモータ１２の回転を出力軸１４に伝える複数のギアを備える歯車部１３と、出力軸１４の回転角度を計測する位置検出器１５と、ブラシレスモータ１２を制御する制御部２０と、表示機能を備えた各種条件を設定する設定部１８と、を含む。
【００３２】
電動弁制御装置１０は、ブラシレスモータ１２を所定駆動時間Ｔ２（図４〜図７を用いて後述する）で複数回駆動して、所定時間Ｔ１内に弁体６２を所定量開動作または所定量閉動作させる間欠駆動制御を行うことができる。なお、所定駆動時間Ｔ２は、間欠駆動制御においてあらかじめ決められた時間である。また、所定時間Ｔ１は、電動弁制御装置１０ごとに設定された設定動作時間Ｔｄに基づいて所定量の開動作または閉動作を得ようとした場合に定まる時間である。例えば、ボールバルブ６０において、全閉（９０°）から全開（０°）までに要する時間（設定動作時間Ｔｄ）が２７秒に設定されている場合、全閉（９０°）から全開（０°）までの範囲で任意に設定される所定量の例えば開動作が６°であれば、設定動作時間Ｔｄの１／１５で６°開動作しなければならないため、所定時間Ｔ１は１．８秒となる。このように、所定時間Ｔ１は、全閉から全開までの間で任意に設定される所定量の開動作または閉動作に応じて定められる時間であり、例えば、中間開度から中間開度（例えば４５°〜６０°）までの動作に要する時間であってもよいし、中間開度から全閉または全開、もしくはその逆の動作に要する時間であってもよい。
【００３３】
制御部２０は、基板上に実装された各種プログラムを実行するＣＰＵ、プログラム等を
記録するＲＯＭ、一時的にデータを記憶するＲＡＭ、ブラシレスモータ１２や位置検出器１５等に接続される入出力ポート等を備える。制御部２０の基板は、一部が切り欠かれ、その切欠きの部分にブラシレスモータ１２が配置される。筐体１１をコンパクトにするためである。制御部２０の一部は、設定部１８の基板上に実装されてもよい。
【００３４】
図２に示すように、制御部２０は、ブラシレスモータ１２、エンコーダからなる位置検出器１５、外部の電源から電力を供給するための電源供給部１７、利用者が各種設定を行う設定部１８、および警報部１９と電気的に接続されている。なお、図２において電源供給部１７を交流電源に接続する例を示したが、直流電源に接続してもよい。
【００３５】
制御部２０は、ブラシレスモータ１２を停止させる休止時間Ｔ３を算出する算出部２１と、ブラシレスモータ１２の各駆動における実際に弁体６２を動作させた各実際動作角度を取得する取得部２２と、間欠駆動制御を行うか連続駆動制御を行うかを判定する判定部２３と、所定駆動時間Ｔ２におけるブラシレスモータ１２の駆動と休止時間Ｔ３におけるブラシレスモータ１２の停止とを交互に繰り返す間欠駆動制御を行う間欠駆動制御部２４と、ブラシレスモータ１２を連続駆動して連続駆動制御を行う連続駆動制御部２５と、を含む。
【００３６】
算出部２１は、ブラシレスモータ１２の各駆動後における休止時間Ｔ３を算出する。算出部２１は、間欠駆動制御の最初の駆動開始から各停止までの経過時間と、所定時間Ｔ１から経過時間を減算した残時間と、を算出し、各停止の直前における取得部２２が取得した実際動作角度と、残時間と、に基づいて休止時間Ｔ３を算出する。休止時間Ｔ３は、ブラシレスモータ１２を所定駆動時間Ｔ２で駆動させるたびに再計算されて変化する値である。各実際動作角度によって各休止時間Ｔ３が算出されるため、弁体６２の開動作または閉動作の状態に応じて所定時間Ｔ１で所定量の開動作または閉動作を精度よく制御することができる。
【００３７】
設定部１８は、弁体６２の全開から全閉まで（または全閉から全開まで）の設定動作時間Ｔｄを設定することができる。設定動作時間Ｔｄは、設定部１８に対して外部から指示を与えることで設定してもよい。設定動作時間Ｔｄは、利用者が電動弁制御装置１０およびボールバルブ６０を設備に設置する際に設定するものであり、通常、一度設定されれば変更されることはない。
【００３８】
判定部２３は、連続駆動制御を行うか、間欠駆動制御を行うかを判定する。具体的には、判定部２３は、設定動作時間Ｔｄがブラシレスモータ１２の定格トルクで連続駆動できる連続駆動時間以内である場合に、連続駆動制御部２５によって少なくとも定格トルクを出力して連続駆動制御を行わせ、設定動作時間Ｔｄが連続駆動時間を超えていると判定した場合に、間欠駆動制御部２４によって間欠駆動制御を行わせる。ブラシレスモータ１２は短時間であれば高いトルクで連続駆動できるため、設定動作時間Ｔｄに応じて連続駆動制御と間欠駆動制御とを選択することで、ブラシレスモータ１２の大型化によらず、設定可能な設定動作時間Ｔｄの幅を広げることができる。
【００３９】
１．１．設定動作時間
図３を用いて、電動弁制御装置１０のブラシレスモータ１２の特性（バルブを接続しない無負荷状態の特性）と共に、設定動作時間Ｔｄについて説明する。図３はブラシレスモータ１２の連続駆動における出力の推移を説明するためのグラフである。
【００４０】
ここで、設定動作時間Ｔｄは、ブラシレスモータ１２を駆動することで弁体６２を動作させてボールバルブ６０を全開状態（弁体６２の流体通路６３に対する角度が０°）から全閉状態（弁体６２の流体通路６３に対する角度が９０°）へ動作させる時間、または、
ボールバルブ６０を全閉状態から全開状態へ動作する時間である。設定動作時間Ｔｄは、あらかじめ電動弁制御装置１０における許容可能な時間の範囲の中で、ボールバルブ６０の用途に応じて利用者が適宜設定できる。したがって、一般にブラシレスモータ１２の性質上、設定動作時間Ｔｄを長く設定すれば、弁体６２をゆっくり動作させるためにブラシレスモータ１２へ供給する電圧を低くすることになり、また、設定動作時間Ｔｄを短くすれば弁体６２の動作速度を速くするためにブラシレスモータ１２へ供給する電圧を高くする必要がある。
【００４１】
図３に示すように、横軸に「全開から全閉の設定動作時間Ｔｄ（秒）」を取り、縦軸にブラシレスモータ１２の出力「トルク（Ｎｍ）」を取ると、設定動作時間Ｔｄが長くなるにしたがって実測トルクは小さくなる。より具体的に説明すると、設定動作時間Ｔｄを例えば３．３秒としてブラシレスモータ１２を駆動させると出力トルクは１２Ｎｍを超えるが、設定動作時間Ｔｄを５．０秒としてブラシレスモータ１２を駆動させると８Ｎｍとなる。例えば、ボールバルブ６０の開閉動作に必要な電動弁制御装置１０における定格トルクを８Ｎｍに定めると、ブラシレスモータ１２への供給電圧を低くするだけの制御（連続駆動制御）であれば、設定動作時間Ｔｄは５．０秒を超えて設定できないことになるが、本実施形態では設定動作時間Ｔｄが５．０秒を超えた範囲で使用したい場合には、間欠駆動制御を用いることでこの制限を解消している。
【００４２】
ここで、定格トルクは、ブラシレスモータ１２の種類によって異なるが、大きな定格トルクを得ようとするとブラシレスモータ１２が大型化することになる。ブラシレスモータ１２が大型化するとボールバルブ６０に取り付けるには不向きとなるので、小型化することが望まれる。小型のブラシレスモータ１２は、出力トルクに余裕がないため、長時間の連続駆動になるとトルク不足になる。そこで、ゆっくりと弁体６２を開閉動作したい場合には間欠駆動制御を用いることで、電動弁制御装置１０は、小型のブラシレスモータ１２でありながらも、定格トルクを確保しつつ、幅広い設定動作時間Ｔｄを設定できる。
【００４３】
１．２．所定駆動時間
図４を用いて、所定駆動時間Ｔ２について説明する。図４は所定駆動時間Ｔ２におけるブラシレスモータ１２の出力の推移を説明するためのグラフである。
【００４４】
ここで、所定駆動時間Ｔ２は、ブラシレスモータ１２を間欠駆動制御する際の各駆動時間であり、ブラシレスモータ１２が駆動を開始してから定格トルクを超えるトルクを出力するまでの時間に基づいて定められる。
【００４５】
図４に示すように、ブラシレスモータ１２が駆動を開始するとブラシレスモータ１２の出力トルクは急速に上昇し、定格トルク（図４では例えば「８Ｎｍ」に設定する）に達する。間欠駆動制御における所定駆動時間Ｔ２は、ブラシレスモータ１２が駆動を開始してから定格トルクを超えるトルクを出力するまでの時間に基づいて定められ、例えば定格トルクを超えてわずかな時間が経過したところに設定できる。例えば、所定駆動時間Ｔ２は３００ｍ秒に設定できる。３００ｍ秒という非常に短い時間でも定格トルクを得られるので、この所定駆動時間Ｔ２を休止時間Ｔ３を挟んで間欠的に繰り返し実施することで、定格トルクが擬似的に連続する。したがって、所定時間Ｔ１が長くなったとしても、複数回の所定駆動時間Ｔ２による駆動を間欠的に繰り返すことにより、定格トルクを出力することができる。なお、所定駆動時間Ｔ２の最大値は、上記定格トルクを得られる時間内に設定される。
【００４６】
２．電動弁制御方法
本実施形態に係る電動弁制御方法は、ブラシレスモータ１２を所定駆動時間Ｔ２で複数回駆動して、所定時間Ｔ１内に弁体６２を所定量開動作または所定量閉動作させる間欠駆
動制御を行うものである。電動弁制御方法の説明として、電動弁制御装置１０の具体的な処理について、図５、図６のフローチャートおよび図７のタイムチャートを用いて説明する。
【００４７】
２．１．設定動作時間の判定処理
まず、図５を用いて、判定部２３における処理の一例について説明する。図５は一実施形態に係る電動弁制御装置１０における判定部２３の処理を説明するフローチャートである。
【００４８】
利用者は、電動弁制御装置１０の設定部１８で設定動作時間Ｔｄを設定する。設定部１８は電動弁制御装置１０に電気的に接続された外部のコンピュータであってもよい。
【００４９】
Ｓ１０：利用者が設定した設定動作時間Ｔｄ（弁体６２の全開から全閉までの時間、または全閉から全開までの時間）が５．０秒を超えているかを判定する。
【００５０】
Ｓ１２：設定動作時間Ｔｄが５．０秒を超えている場合には、間欠駆動制御を実施する。図４で説明したように、本実施形態におけるブラシレスモータ１２では設定動作時間Ｔｄが５．０秒を超えると定格トルク（８Ｎｍ）が得られないことになるからである。なお、定格トルクおよび設定動作時間Ｔｄは一例であって、用途に応じてブラシレスモータ１２のサイズが変更されればそれに応じて変わるものである。
【００５１】
Ｓ１４：設定動作時間Ｔｄが５．０秒以下であれば、連続駆動制御を実施する。設定動作時間Ｔｄが５．０秒以下の範囲であればブラシレスモータ１２は定格トルク（８Ｎｍ）で連続駆動できるため、少なくとも定格トルクを出力して連続駆動制御を行う。
【００５２】
このように、ブラシレスモータ１２は短時間（設定動作時間Ｔｄが５．０秒以下）であれば定格トルクで連続駆動できるため、設定動作時間Ｔｄに応じて連続駆動制御と間欠駆動制御とを選択することで、ブラシレスモータ１２の大型化によらず、定格トルクを確保しつつ、設定可能な設定動作時間Ｔｄの幅を広げることができる。
【００５３】
２．２．連続駆動制御
連続駆動制御は、連続駆動制御部２５によって処理される。連続駆動制御部２５は、設定部１８で設定された設定動作時間Ｔｄでブラシレスモータ１２を定格トルクで連続駆動する。
【００５４】
２．３．間欠駆動制御
図６および図７を用いて、間欠駆動制御部２４における間欠駆動制御について説明する。図６は一実施形態に係る電動弁制御装置１０における間欠駆動制御を説明するフローチャートであり、図７は一実施形態に係る電動弁制御装置１０における間欠駆動制御の動作パターンを示すタイムチャートである。なお、ここでは、利用者が設定動作時間Ｔｄを２７秒に設定した場合について説明する。すなわち、図５において、Ｓ１０でＳ１２が選択され、以下のように、電動弁制御装置１０は間欠駆動制御を開始する。
【００５５】
利用者が電動弁制御装置１０に対し、弁体６２を所定量（例えば６°）だけ開動作（閉動作であってもよい）させる指示を与える。間欠駆動制御部２４にはブラシレスモータ１２の所定駆動時間Ｔ２（例えば３００ｍ秒）と、その所定駆動時間Ｔ２で開動作できる所定量（例えば３°）とが電動弁制御装置１０の製造時に予め設定されており、また、上述の通り設定動作時間Ｔｄ（２７秒）が設定されているので、所定時間Ｔ１（例えば１８００ｍ秒）で所定量（６°）だけ開動作させる指示が与えられたことになる。この指示は、より具体的には図７の（Ａ）に示すように、弁体６２を所定駆動時間Ｔ２（３００ｍ秒）
で最初に３°回転させて開動作させた後、弁体６２を休止時間Ｔ３ａ（１２００ｍ秒）の間停止させ、さらに２回目の所定駆動時間Ｔ２で３°回転させて開動作させるという指示である。なお、所定駆動時間Ｔ２で弁体６２の回転角度は、ボールバルブ６０に流体が流れていない状態、すなわち無負荷の状態で所定駆動時間Ｔ２だけ弁体６２を開動作または閉動作させたときの回転角度の実測値とする。
【００５６】
Ｓ２０：まず、間欠駆動制御部２４が所定駆動時間Ｔ２でブラシレスモータ１２を駆動する。
【００５７】
Ｓ２１：取得部２２はブラシレスモータ１２の各駆動における実際に弁体６２を開動作させた各実際動作角度を取得する処理を行う。図７の（Ｂ）では位置検出器１５から取得された最初の実際動作角度は１．５°であった。つまり、最初のブラシレスモータ１２の駆動では予定量の半分しか回転していないので、初期の指示通りに１２００ｍ秒の休止時間Ｔ３ａでは所定時間Ｔ１で３°しか開弁できないことが予想される。
【００５８】
Ｓ２２：算出部２１は、各駆動後におけるブラシレスモータ１２を停止する休止時間Ｔ３を算出する処理を行う。すなわち、図７の（Ｂ）では、ブラシレスモータ１２の最初の駆動開始から１回目の停止までの経過時間（ここでは所定駆動時間Ｔ２）と、所定時間Ｔ１から経過時間（所定駆動時間Ｔ２）を減算した残時間（Ｔ１−Ｔ２＝１５００ｍ秒）と、を算出し、該停止の直前における取得部２２が取得したブラシレスモータ１２が実際に弁体６２を開動作させた１回目の実際動作角度（１．５°）と、算出された残時間（１５００ｍ秒）と、に基づいてブラシレスモータ１２を停止させる１回目の休止時間Ｔ３ｂを算出する。ここでは、実際動作角度が１．５°だったので、残りの開動作も１．５°ずつ間欠動作すると仮定して、残時間（１５００ｍ秒）で３回開動作（３×１．５°）を行って４．５°開動作させる必要がある。３回開動作が行われる（３×Ｔ２（３００ｍ秒）＝９００ｍ秒）と、休止時間Ｔ３ｂ（（１５００ｍ秒−９００ｍ秒）／３＝２００ｍ秒）が算出される。
【００５９】
Ｓ２３：間欠駆動制御部２４はブラシレスモータ１２を算出部２１で算出された各休止時間Ｔ３の間ブラシレスモータ１２を停止させる。図７の（Ｂ）では１回目の休止時間Ｔ３はＴ３ｂである。そして、休止時間Ｔ３ｂの経過後、図７の（Ｃ）および（Ｄ）のように、Ｓ２０に戻って、Ｓ２０〜Ｓ２３の動作を繰り返し行う。すなわち、ブラシレスモータ１２を駆動させる所定駆動時間Ｔ２と算出された各休止時間Ｔ３（Ｔ３ｃ，Ｔ３ｄ，・・・）とを交互に所定量（６°）の開動作が行われるまで繰り返し行う。
【００６０】
図７の（Ｃ）では、図６のＳ２４で再びＳ２０以降が実行された状態を示している。ここでは、ブラシレスモータ１２の２回目の駆動が弁体６２を２°実際に開動作させたことを取得部２２が取得している。このようにボールバルブ６０は、実際に流体通路６３を流れる流体の流速や、弁体６２とシート６５との接触による摩擦などにより常に弁体６２の開きやすさが変化する。２回目の実際動作角度に応じて算出部２１により再計算されて、２回目の休止時間Ｔ３ｃが３１３ｍ秒と算出され、休止時間Ｔ３ｃ（３１３ｍ秒）が経過した後、Ｓ２０以降をさらに実行する。
【００６１】
図７の（Ｄ）では、ブラシレスモータ１２が３回目の駆動を実行した状態を示している。ブラシレスモータ１２の３回目の駆動が弁体６２を１．５°実際に開動作させたことを取得部２２が取得している。３回目の実際動作角度に応じて算出部２１により再計算されて、３回目の休止時間Ｔ３ｄが１８７ｍ秒と算出され、休止時間Ｔ３ｄを経過した後、所定駆動時間Ｔ２でブラシレスモータ１２を駆動させる。ここでは図示していないが、制御部２０は、弁体６２の開度を取得部２２の取得データに基づいて、弁体６２の開度が所定量に達したらブラシレスモータ１２を停止させる制御を行い、所定時間Ｔ１で所定量の開
動作（６°）が実行されることになる。
【００６２】
本実施形態によれば、例えば、全閉直前の弁体６２とシート６５との間に、流体中の異物が巻き込まれる等により、実際の弁体６２の動作角度が小さくなったとしても、間欠駆動制御により定格トルクを確保しつつ、所定時間Ｔ１内に弁体６２を全閉位置まで動作させることができる。なお、間欠駆動制御によっても弁体６２が全閉に至らなければ、後述する警報部１９による処理を行うことができる。
【００６３】
２．３．連続駆動制御
図示しないが、ブラシレスモータ１２を連続駆動しても定格トルクが得られる設定動作時間Ｔｄを利用者が設定した場合には、連続駆動制御部２５が連続駆動制御を行う。連続駆動制御は、設定動作時間Ｔｄの間、ブラシレスモータ１２を定格トルクで連続駆動して、弁体６２を全閉から全開する動作（または全開から全閉する動作）の処理を行う。
【００６４】
以上のように、電動弁制御方法によれば、連続駆動制御と間欠駆動制御とを選択することで、ボールバルブ６０における全開から全閉まで（または全開から全閉まで）の所定時間Ｔ１を幅広く設定することができる。また、電動弁制御方法によれば、実際動作角度によって休止時間Ｔ３がその都度算出されるため、弁体６２の開動作または閉動作の状態に応じて所定時間Ｔ１で所定量の開動作または閉動作を制御することができる。
【００６５】
２．４．警報部の処理
図８を用いて、警報部１９における処理の例について説明する。図８は一実施形態に係る電動弁制御装置１０における警報部１９の処理を説明するフローチャートである。
【００６６】
図８に示すように、Ｓ３０において、警報部１９は、図６におけるＳ２２において算出部２１で算出された各休止時間Ｔ３が所定休止時間よりも短い場合に警報信号を出力する。このようにすることで、算出される各休止時間Ｔ３が所定休止時間よりも短くなるかどうかで弁体６２の動作異常を早期に判断して警報信号を出力できる。すなわち、あまりにも短い休止時間Ｔ３になるということは、開動作または閉動作がほとんど行われていないということになり、何らかのトラブルにより正常に弁体６２を操作できないと考えられるからである。
【００６７】
警報信号は、利用者に通知することができる方法であれば、設定部１８の表示部にメッセージ等を表示させてもよいし、電動弁制御装置１０から外部へ出力してもよい。
【００６８】
また、図９を用いて、警報部１９における他の処理の例について説明する。図９は一実施形態に係る電動弁制御装置１０における警報部１９の別の処理を説明するフローチャートである。
【００６９】
間欠駆動制御部２４は図６における処理と並行して図９の処理を実行してもよい。間欠駆動制御部２４は、ブラシレスモータ１２の最初の駆動開始から所定時間Ｔ１が経過したかどうかを判断（Ｓ４０）し、所定時間Ｔ１が経過していれば、弁体６２の開動作または閉動作が所定量に達したかを判断（Ｓ４１）する。
【００７０】
Ｓ４１は、上記の例であれば、警報部１９は、取得部２２で取得したブラシレスモータ１２の最初の駆動開始から現在までの各実際動作角度の和に基づいて、所定時間Ｔ１（１８００ｍ秒）内に弁体６２が所定量（６°）動作（開動作または閉動作）しなかったと判断した場合に、Ｓ４３が選択され、警報信号を出力する。また、所定時間Ｔ１内に所定量動作（開動作または閉動作）していた場合には、Ｓ４２が選択されてブラシレスモータ１２を停止させる。このようにすることで、各実際動作角度の和に基づいて警報信号を確実
に出力できる。
【００７１】
なお、上述した実施形態において所定駆動時間Ｔ２は、電動弁制御装置１０に採用されたブラシレスモータ１２によって所定のトルクを得るために定まる時間であり、電動弁制御装置１０においては固定値として説明したが、可変値としてもよい。その場合には、例えば、図７の（Ａ）で３°と予定したのに図７の（Ｂ）で１．５°しか動作できなかった場合には、所定駆動時間Ｔ２をわずかに長い時間に変更（例えば４００ｍ秒）して、８Ｎｍよりもっと高いトルクを得て動作させてもよい。定格トルクより高いトルクを確保することで、予定した動作に近づけるためである。
【００７２】
また、上述した実施形態において、全閉直前の弁体６２とシート６５との間に、流体中の異物が巻き込まれる等が原因で弁体６２の動作に必要なトルクが高くなり、実際の弁体６２の動作角度が小さくなることが見込まれたり、実際に生じたりしたときは、例えば、自動または手動により、間欠駆動制御を選択した上で、所定時間Ｔ１や所定駆動時間Ｔ２を短い時間に変更し、定格トルクを超えるトルクを出力させて、弁体６２を全閉位置まで動作するようにしてもよい。なお、所定時間Ｔ１や所定駆動時間Ｔ２の短縮によっても弁体６２が全閉に至らなければ、上述した警報部１９による処理を行うことができる。
【００７３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００７４】
１０…電動弁制御装置、１１…筐体、１２…ブラシレスモータ、１３…歯車部、１４…出力軸、１５…位置検出器、１７…電源供給部、１８…設定部、１９…警報部、２０…制御部、２１…算出部、２２…取得部、２３…判定部、２４…間欠駆動制御部、２５…連続駆動制御部、６０…ボールバルブ、６１…弁箱、６２…弁体、６３…流体通路、６４…弁棒、６５…シート、７０…電動弁、Ｔｄ…設定動作時間、Ｔ１…所定時間、Ｔ２…所定駆動時間、Ｔ３，Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ，Ｔ３ｃ，Ｔ３ｄ…休止時間
【図１】
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【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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【図９】
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