(57)【要約】【課題】故障等に対応可能で、高い信頼性を示すバルブポジショナを提供する。【解決手段】異常検出手段は、第２の信号に基づいて第２の変位センサの異常を検出する。算出手段は、異常検出手段により第２の変位センサの異常が検出されない場合には、第１の信号および第２の信号に基づいてバルブの位置を算出し、異常検出手段により第２の変位センサの異常が検出された場合には、第１の信号のみに基づいてバルブの位置を算出する。【選択図】図１
2012088130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位センサからの信号に基づいてバルブの位置を算出し、制御するバルブポジショナにおいて、
バルブの位置に応じた第１の信号を出力する第１の変位センサと、
前記バルブの位置に応じた第２の信号を出力する第２の変位センサと、
前記第２の信号に基づいて前記第２の変位センサの異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段により前記第２の変位センサの異常が検出されない場合には、前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて前記バルブの位置を算出し、前記異常検出手段により前記第２の変位センサの異常が検出された場合には、前記第１の信号のみに基づいて前記バルブの位置を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とするバルブポジショナ。
【請求項２】
前記異常検出手段により前記第２の変位センサの異常が検出されない場合には、前記第１の信号および前記第２の信号を用いて前記バルブの位置を算出することにより、前記第１の信号および前記第２の信号に対する温度変動の影響が相殺され、前記算出手段により算出される算出結果への前記温度変動の影響が抑制されることを特徴とする請求項１に記載のバルブポジショナ。
【請求項３】
前記算出手段は、前記異常検出手段により前記第２の変位センサの異常が検出された場合には、温度センサから得られる温度に基づく温度補償を加えて前記バルブの位置を算出することを特徴とする請求項２に記載のバルブポジショナ。
【請求項４】
前記第１の変位センサおよび前記第２の変位センサは、それぞれ、
前記バルブの位置に応じて磁束が貫通する実効面積の異なる検出コイルを備え、
前記第１の信号および前記第２の信号は、前記磁束に起因して前記検出コイルに生ずる信号であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブポジショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位センサからの信号に基づいてバルブの位置を算出、制御するバルブポジショナに関し、とくに高い信頼性を得られるバルブポジショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平０９−０７２７０３号公報には、磁束との鎖交面積が回転方向に対して所定の関数特性を有するように２個の検出コイルが導通パターンにより形成された絶縁基板と、この絶縁基板をはさんで回転中心に対して上記絶縁基板と相対的に移動可能なように配置された２個のコ字形コアと、これらのコアを一括して囲むように上記絶縁基板上に形成され、上記磁束を発生させる１個の励磁コイルと、を有する変位センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−０７２７０３号公報
【特許文献２】特開２００１−１４２５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の変位センサをバルブポジショナに適用することにより、上記の各検出コイルに発生する起電力に基づいてバルブの位置を算出することができる。上記の変位センサは、検出コイルが形成された基板とコアが非接触であるために磨耗がなく耐久性にすぐれている。しかし、コアの材料としてフェライトなどの強度の低い材料を用いているために、強い衝撃が加わる環境で使用する場合等、その使用条件によっては折損することもあり、その場合、変位センサは正しい位置を測定できなくなる。
【０００５】
本発明の目的は、故障等に対応可能で、高い信頼性を示すバルブポジショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバルブポジショナは、変位センサからの信号に基づいてバルブの位置を算出するバルブポジショナにおいて、バルブの位置に応じた第１の信号を出力する第１の変位センサと、前記バルブの位置に応じた第２の信号を出力する第２の変位センサと、前記第２の信号に基づいて前記第２の変位センサの異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により前記第２の変位センサの異常が検出されない場合には、前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて前記バルブの位置を算出し、前記異常検出手段により前記第２の変位センサの異常が検出された場合には、前記第１の信号のみに基づいて前記バルブの位置を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。
このバルブポジショナによれば、第２の変位センサの異常が検出された場合には、第１の信号のみに基づいてバルブの位置を算出するので、第２の変位センサの異常発生時でもバルブの位置を算出することができる。
【０００７】
前記異常検出手段により前記第２の変位センサの異常が検出されない場合には、前記第１の信号および前記第２の信号を用いて前記バルブの位置を算出することにより、前記第１の信号および前記第２の信号に対する温度変動の影響が相殺され、前記算出手段により算出される算出結果への前記温度変動の影響が抑制されてもよい。
【０００８】
前記算出手段は、前記異常検出手段により前記第２の変位センサの異常が検出された場合には、温度センサから得られる温度に基づく温度補償を加えて前記バルブの位置を算出してもよい。
【０００９】
前記第１の変位センサおよび前記第２の変位センサは、それぞれ、前記バルブの位置に応じて磁束が貫通する実効面積の異なる検出コイルを備え、前記第１の信号および前記第２の信号は、前記磁束に起因して前記検出コイルに生ずる信号であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のバルブポジショナによれば、第２の変位センサの異常が検出された場合には、第１の信号のみに基づいてバルブの位置を算出するので、第２の変位センサの異常発生時でもバルブの位置を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態のバルブポジショナの制御系の構成を示すブロック図。
【図２】コントローラの構成を示すブロック図。
【図３】変位センサの構成を示す図であり、（ａ）は変位センサの基板の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のIIIｃ−IIIｃ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のIIIｄ方向から見た平面図。
【図４】バルブの位置と、検出コイルに発生する検出信号の値ＬＡ，ＬＢとの関係を示す図。
【図５】コントローラの動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明によるバルブポジショナの実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態のバルブポジショナの制御系の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のバルブポジショナは、バルブの位置（開度）を制御するためのコントローラ１と、コントローラ１から出力される出力値（電圧値）を電流値に変換する変換器２と、変換器２からの出力電流値を圧力に変換する電空変換要素３と、電空変換要素３で生成された圧力を増幅するコントロールリレー４と、コントロールリレー４により生成された圧力により駆動されるバルブ５と、バルブ５の位置を検出する変位センサ６と、バルブポジショナ内の温度を計測する温度センサ７と、を備える。
【００１５】
図１に示すように、コントローラ１には、バルブ５の位置を指示する指示値、および変位センサ６からの出力信号が与えられる。また、コントローラ１、電流電圧変換器２、電空変換要素３、コントロールリレー４、バルブ５および変位センサ６によりフィードバックループが形成され、バルブ５の位置が上記指示値に一致するようにフィードバック制御される。
【００１６】
図１に示すように、変位センサ６には、バルブ５の位置に応じた値の出力信号をそれぞれ出力する第１の検出コイル６１ａおよび第２の検出コイル６１ｂが設けられている。変位センサ６の構成については後述する。
【００１７】
図２は、コントローラ１の構成を示すブロック図である。
【００１８】
図２に示すように、コントローラ１は、第１の検出コイル６１ａおよび第２の検出コイル６１ｂからの出力信号を受けて変位センサ６の状態を判別する判別部１１と、判別部１１における判別結果を受けて位置演算の方法を選択する位置演算選択部１２と、位置演算選択部１２による位置演算の方法の選択結果を通知する通知部１３と、位置演算選択部１２によって選択された方法によりバルブ５の位置を演算する位置演算部１４と、位置演算部１４により算出されたバルブ５の位置と、指示値に基づいて出力値を出力するバルブ制御演算部１５と、を備える。この出力値は電流電圧変換器２（図１）に与えられる。
【００１９】
また、位置演算部１４には温度センサ７からの信号が入力される。この信号は、後述するようにバルブ５の位置を算出する際の温度補償に使用される。
【００２０】
図３は、変位センサ６の構成を示す図であり、図３（ａ）は変位センサ６の基板の構成を示す平面図、図３（ｂ）は変位センサ６の構成を示す断面図（図３（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線断面図）、図３（ｃ）は図３（ａ）のIIIｃ−IIIｃ線断面図、図３（ｄ）は図３（ｃ）のIIIｄ方向から見た平面図である。なお、構成を明確に示すため、図３（ａ）〜図３（ｄ）において、適宜、一部要素のみが示されている。
【００２１】
図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、変位センサ６は、ケース６０内に固定された円板状の基板６１と、基板６１を貫通するとともに、軸６２ｘ周りに回転可能に支持された非磁性材からなる回転軸６２と、回転軸６２の外周に互いに対向して固定され、それぞれ基板６１を挟み込む位置で回転軸６２とともに回転する一対の「コ」の字型のコア６３ａおよびコア６３ｂと、を備える。コア６３ａおよびコア６３ｂはフェライト等の磁性材により形成されている。また、回転軸６２は図示していないレバーを介してバルブ５に接続されており、回転軸６２の角度はバルブ５の位置に応じて変化する。
【００２２】
基板６１には、上記の検出コイル６１ａ、６１ｂと、コア６３ａおよびコア６３ｂを励磁するための励磁コイル６１ｃと、が形成されている。
【００２３】
励磁コイル６１ｃを交流駆動すると、図３（ｃ）に示すように、磁束６４ａ，６４ｂが形成され、検出コイル６１ａ、６１ｂを貫通する磁束６４ａ，６４ｂの実効面積に応じた検出信号が、コイル６１ａ、６１ｂにそれぞれ発生する。図３（ａ）に示すように、検出コイル６１ａ、６１ｂは上記実効面積がコア６３ａおよびコア６３ｂの位置に応じて直線的に変化するような形状に形成されているため、バルブ５の位置が変化すると、回転軸６２の回転に伴って検出コイル６１ａ、６１ｂに発生する検出信号の値が直線的に変化する。
【００２４】
図４は、バルブ５の位置と、検出コイル６１ａおよび６１ｂにそれぞれ発生する検出信号の値ＬＡ，ＬＢとの関係を示す図である。
【００２５】
図４に示すように、検出コイル６１ａに発生する検出信号の値ＬＡと、検出コイル６１ｂに発生する検出信号の値ＬＢとの関係は互いに逆転しており、一方が上昇すると他方が下降する関係にある。また、同一環境下において、バルブ５の位置に拘わらず検出信号の値ＬＡと検出信号の値ＬＢとの和は一定とされる。このため、例えば、ＬＡ／ＬＢ、あるいは、（ＬＡ−ＬＢ）／（ＬＡ＋ＬＢ）の算出値に基づいてバルブ５の位置を求めることにより、個々の検出信号の値ＬＡおよび検出信号の値ＬＢに対する温度等の外乱の影響をキャンセルすることができ、正確なバルブ５の位置を算出できる。
【００２６】
次に、コントローラ１の動作について説明する。
【００２７】
図５はコントローラ１の動作を示すフローチャートである。
【００２８】
図５のステップＳ１では、判別部１１において、第１の検出コイル６１ａからの出力信号の値ＬＡおよび第２の検出コイル６１ｂからの出力信号の値ＬＢがともに所定の範囲内にあるか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ２へ進み、判断が否定されればステップＳ５へ進む。ここで、出力信号の値が上記所定の範囲内にあるか否かは、例えば、出力信号の値が一定値を超えることがあるか否かによって判断することができる。
【００２９】
ステップＳ２では、位置演算選択部１２において、位置演算で使用するテーブルとして第１のテーブルを選択する。第１のテーブルには、検出信号の値ＬＡおよび検出信号の値ＬＢと、バルブ５の位置との関係が規定されている。
【００３０】
次に、ステップＳ３では、位置演算選択部１２において、温度センサ７からの信号による温度補償を行わない状態を選択する。
【００３１】
次に、ステップＳ４では、位置演算部１４におけるバルブ５の位置演算を行った後にバルブ制御演算部１５における制御演算を開始し、ステップＳ１へ戻る。この場合、位置演算部１４では上記第１のテーブルに従い、検出信号の値ＬＡおよび検出信号の値ＬＢの両者を用いてバルブ５の位置を算出し、算出結果がバルブ制御演算部１５に与えられる。この場合には、上記のように外乱の影響が相殺されるため、温度センサ７に基づく温度補償を行わない。
【００３２】
一方、ステップＳ５では、判別部１１において、第１の検出コイル６１ａからの出力信号の値ＬＡおよび第２の検出コイル６１ｂからの出力信号の値ＬＢがともに上記の所定の範囲外にあるか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ６へ進み、判断が否定されればステップＳ７へ進む。
【００３３】
ステップＳ６では、通知部１３を介して、出力信号の値ＬＡおよび出力信号の値ＬＢが得られず、位置演算が不能である旨を通知するアラームを出力する。また、この場合、位置演算部１４における位置演算が停止され、処理を終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ７では、判別部１１において、第１の検出コイル６１ａからの出力信号の値ＬＡが上記所定の範囲内にあるか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ８Ａへ進み、判断が否定されればステップＳ８Ｂへ進む。
【００３５】
ステップＳ８Ａでは、通知部１３を介して、第１の検出コイル６１ａからの出力信号の値ＬＡの異常を通知するアラームを出力する。次に、ステップＳ９Ａでは、位置演算選択部１２において、位置演算で使用するテーブルとして第２のテーブルを選択する。第２のテーブルには、検出信号の値ＬＡと、バルブ５の位置との関係が規定されている。
【００３６】
次に、ステップＳ１０Ａでは、位置演算選択部１２において、温度センサ７からの信号による温度補償を行う状態を選択する。
【００３７】
次に、ステップＳ１１Ａでは、位置演算部１４におけるバルブ５の位置演算を行った後にバルブ制御演算部１５における制御演算を開始し、ステップＳ１へ戻る。この場合、位置演算部１４では上記第２のテーブルに従い、検出信号の値ＬＡのみを用いる。またこの場合には、外乱の影響をキャンセルすることができないため、温度センサ７からの信号に基づいて温度補償演算を加え、バルブ５の位置を算出する。この算出結果がバルブ制御演算部１５に与えられる。
【００３８】
一方、ステップＳ８Ｂでは、通知部１３を介して、第２の検出コイル６１ｂからの出力信号の値ＬＢの異常を通知するアラームを出力する。次に、ステップＳ９Ｂでは、位置演算選択部１２において、位置演算で使用するテーブルとして第３のテーブルを選択する。第３のテーブルには、検出信号の値ＬＢと、バルブ５の位置との関係が規定されている。
【００３９】
次に、ステップＳ１０Ｂでは、位置演算選択部１２において、温度センサ７からの信号による温度補償を行う状態を選択する。
【００４０】
次に、ステップＳ１１Ｂでは、位置演算部１４におけるバルブ５の位置演算を行った後にバルブ制御演算部１５における制御演算を開始し、ステップＳ１へ戻る。この場合、位置演算部１４では上記第３のテーブルに従い、検出信号の値ＬＢのみを用いる。またこの場合には、外乱の影響をキャンセルすることができないため、温度センサ７からの信号に基づいて温度補償演算を加え、バルブ５の位置を算出する。この算出結果がバルブ制御演算部１５に与えられる。
【００４１】
このように、本実施形態のバルブポジショナでは、２つの検出コイルから得られる出力信号を用いているので、温度等の外乱の影響を除外することができ、バルブ５の位置を正確に算出できる。
【００４２】
また、出力信号の値ＬＡおよび出力信号の値ＬＢのうちの一方が異常を示す場合には、他方の出力信号の値を用いてバルブ５の位置を算出するので、コア６３ａあるいはコア６３ｂの折損等により正常な出力信号が得られなくなった場合でも、バルブ５の位置を算出することが可能となる。またこの場合には、温度センサ７からの信号を用いることにより、バルブ５の位置について温度補償を行うことができる。
【００４３】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、変位センサからの信号に基づいてバルブの位置を算出、制御するバルブポジショナに対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１１    判別部（異常検出手段）
１２    位置演算選択部（算出手段）
１４    位置演算部（算出手段）
【図１】
2012088130.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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