(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量制御弁の弁体を開閉させるモータ部の制御を行う弁体開閉モータ制御装置において、
前記モータ部に給電して駆動する駆動手段と、前記モータ部に流れる電流量を検知する電流量検知手段と、前記モータ部の駆動時間を計測する計時手段と、前記弁体の動作異常を検知する異常検知手段とを有し、
前記駆動手段は、モータ部に流れる電流量が所定値を越えたとき前記モータ部の駆動を停止し、
前記異常検知手段は、前記モータ部の駆動を開始してから所定時間が経過しても前記モータ部に流れる電流量が前記所定値を越えない場合に前記弁体の動作異常を検知することを特徴とする弁体開閉モータ制御装置。
【請求項２】
流量制御弁の弁体を開閉させるモータ部の制御を行う弁体開閉モータ制御装置において、
前記モータ部に給電して駆動する駆動手段と、前記モータ部に流れる電流量を検知する電流量検知手段と、前記モータ部の出力軸がその位置を検知し得る所定の検知角度範囲を越えて前記弁体の閉止位置側の領域にあるか否かを判定する軸位置判定手段と、前記弁体の動作異常を検知する異常検知手段とを有し、
前記駆動手段は、モータ部に流れる電流量が所定値を越えたとき前記モータ部の駆動を停止し、
前記異常検知手段は、前記モータ部に流れる電流量が前記所定値を越えた際に前記モータ部の出力軸が前記検知角度範囲を越えて前記弁体の閉止位置側にない場合に前記弁体の動作異常を検知することを特徴とする弁体開閉モータ制御装置。
【請求項３】
流量制御弁の弁体を開閉させるモータ部の制御を行う弁体開閉モータ制御装置において、
前記モータ部に給電して駆動する駆動手段と、前記モータ部に流れる電流量を検知する電流量検知手段と、前記モータ部の駆動時間を計測する計時手段と、前記モータ部の出力軸がその位置を検知し得る所定の検知角度範囲を越えて前記弁体の閉止位置側の領域にあるか否かを判定する軸位置判定手段と、前記弁体の動作異常を検知する異常検知手段とを有し、
前記駆動手段は、モータ部に流れる電流量が所定値を越えたとき前記モータ部の駆動を停止し、
前記異常検知手段は、前記弁体が前記閉止位置側に入った後、閉止位置に到達し得ない短時間のうちに前記モータ部に流れる電流値が前記所定値を越えたときに前記弁体の動作異常を検知することを特徴とする弁体開閉モータ制御装置。
【請求項４】
前記流量制御弁は、前記弁体と当該弁体によって閉じる流体の出入口部との間に介在される弾性部材を有し、当該弾性部材を押しつぶすことによって前記流体の出入口部を閉止するものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の弁体開閉モータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量制御弁の弁体を開閉させるモータ部の制御を行う弁体開閉モータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯器の水量制御弁などに用いる流量制御弁の開閉を行う弁体開閉モータ制御装置では、ホール素子等を用いて弁体がほぼ全閉する位置を検知し、その後、モーターを低速度で一定時間駆動し、ゴム等のシール部材を押しつぶして弁を閉止するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、ホール素子でほぼ全閉の位置を検知した後、低速度で一定時間の絞り動作を入れるだけで、実際に弁体が閉止したか否かの確認を行っていないので、組み付け誤差が大きい場合や、異物が詰まって弁体が実際には動作していなかったような場合には、弁を完全に閉止することができないという問題があった。
【０００４】
また、異物の詰まりなどにより弁体が変位し得ない状態であっても、モーターを一定時間駆動し続けるので、ギア部等が破損する恐れもあった。さらにこのような異常が発生した場合であっても、その異常の発生を検知することができず、保守等を的確に行うことが難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、弁体を完全に閉止できるとともに、弁体の動作異常を検知し異物の詰まりなどによるギア部等の破損を防止し得るようにした弁体開閉モータ制御装置および弁体開閉モータ制御方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］流量制御弁（３０）の弁体（３４）を開閉させるモータ部（４０）の制御を行う弁体開閉モータ制御装置において、
前記モータ部（４０）に給電して駆動する駆動手段（５１）と、前記モータ部（４０）に流れる電流量を検知する電流量検知手段（５２）と、前記モータ部（４０）の駆動時間を計測する計時手段（５３）と、前記弁体（３４）の動作異常を検知する異常検知手段（５５）とを有し、
前記駆動手段（５１）は、モータ部（４０）に流れる電流量が所定値を越えたとき前記モータ部（４０）の駆動を停止し、
前記異常検知手段（５５）は、前記モータ部（４０）の駆動を開始してから所定時間が経過しても前記モータ部（４０）に流れる電流量が前記所定値を越えない場合に前記弁体（３４）の動作異常を検知することを特徴とする弁体開閉モータ制御装置。
【０００８】
［２］流量制御弁（３０）の弁体（３４）を開閉させるモータ部（４０）の制御を行う弁体開閉モータ制御装置において、
前記モータ部（４０）に給電して駆動する駆動手段（５１）と、前記モータ部（４０）に流れる電流量を検知する電流量検知手段（５２）と、前記モータ部（４０）の出力軸がその位置を検知し得る所定の検知角度範囲を越えて前記弁体（３４）の閉止位置側の領域にあるか否かを判定する軸位置判定手段（５４）と、前記弁体（３４）の動作異常を検知する異常検知手段（５５）とを有し、
前記駆動手段（５１）は、モータ部（４０）に流れる電流量が所定値を越えたとき前記モータ部（４０）の駆動を停止し、
前記異常検知手段（５５）は、前記モータ部（４０）に流れる電流量が前記所定値を越えた際に前記モータ部（４０）の出力軸が前記検知角度範囲を越えて前記弁体（３４）の閉止位置側にない場合に前記弁体（３４）の動作異常を検知することを特徴とする弁体開閉モータ制御装置。
【０００９】
［３］流量制御弁（３０）の弁体（３４）を開閉させるモータ部（４０）の制御を行う弁体開閉モータ制御装置において、
前記モータ部（４０）に給電して駆動する駆動手段（５１）と、前記モータ部（４０）に流れる電流量を検知する電流量検知手段（５２）と、前記モータ部（４０）の駆動時間を計測する計時手段（５３）と、前記モータ部（４０）の出力軸がその位置を検知し得る所定の検知角度範囲を越えて前記弁体（３４）の閉止位置側の領域にあるか否かを判定する軸位置判定手段（５４）と、前記弁体（３４）の動作異常を検知する異常検知手段（５５）とを有し、
前記駆動手段（５１）は、モータ部（４０）に流れる電流量が所定値を越えたとき前記モータ部（４０）の駆動を停止し、
前記異常検知手段（５５）は、前記弁体（３４）が前記閉止位置側に入った後、閉止位置に到達し得ない短時間のうちに前記モータ部（４０）に流れる電流値が前記所定値を越えたときに前記弁体（３４）の動作異常を検知することを特徴とする弁体開閉モータ制御装置。
【００１０】
［４］前記流量制御弁（３０）は、前記弁体（３４）と当該弁体（３４）によって閉じる流体の出入口部との間に介在される弾性部材を有し、当該弾性部材を押しつぶすことによって前記流体の出入口部を閉止するものであることを特徴とする［１］、［２］または［３］記載の弁体開閉モータ制御装置。
【００１２】
前記本発明は次のように作用する。
駆動手段（５１）は、モータ部（４０）に給電してこれを駆動するとともに、当該モータ部（４０）に流れる電流量が所定値を越えたときモータ部（４０）の駆動を停止する。弁体（３４）が閉止位置に到達するとその変位が阻止されるのでモータ部（４０）に加わる負荷が増加し、モータに流れる電流量が増加する。そこで、電流量が所定値を越えたときモータの駆動を停止することによって弁体（３４）を確実に閉止した状態で停止させることができる。
【００１３】
さらに異物が詰まった場合にも、弁体（３４）が変位しなくなるので負荷が増して電流量が増加する。したがって、電流量を基準にモータ部（４０）の駆動を停止することで、異物の詰まり等によるギア部の破損を防ぐことができる。
【００１４】
ここで、流量制御弁（３０）として、弁体（３４）と当該弁体（３４）によって閉じる流体の出入口部との間に介在された弾性部材を有し、当該弾性部材を押しつぶすことによって出入口部を閉止するものを用いれば、弁体（３４）が閉止する際に弾性部材が徐々に押しつぶされるので、大きな衝撃を受けることなく弁体（３４）を閉止することができる。この際、電流値は次第に増加し、完全に閉止された状態で所定値を越えることになる。
【００１５】
また、モータ部（４０）の駆動時間を計測する計時手段（５３）を設け、異常検知手段（５５）は、モータ部（４０）の駆動を開始してからモータ部（４０）に流れる電流量が所定値を越えるまでの経過時間を基にして弁体（３４）の動作異常を検知する。たとえば、モータ部（４０）を駆動しても弁体（３４）が変位しない場合には、いくらモータ部（４０）を駆動しても弁体（３４）が閉止状態にならず、電流量が増加しない。そこで、モータ部（４０）の駆動を開始してから所定時間が経過しても電流量の増加が現れないことにより、ギア部の破損等によって弁体（３４）が変位しない異常の発生を検知することができる。
【００１６】
軸位置判定手段（５４）は、モータ部（４０）の出力軸がその位置を検知し得る所定の検知角度範囲を越えて弁体（３４）の閉止位置側の領域にあるか否かを判定する。たとえば、弁体（３４）が閉止位置よりも手前の箇所にホール素子を設け、モータ部（４０）の出力軸が当該ホール素子の検知角度範囲よりも弁体（３４）の閉止位置側にあるか否かを監視する。
【００１７】
異常検知手段（５５）は、モータ部（４０）に流れる電流量が所定値を越えた際にモータ部（４０）の出力軸が検知角度範囲を越えて弁体（３４）の閉止位置側の領域にあるか否かに基づいて弁体（３４）の動作異常を検知する。たとえば、電流量が所定値を越えたとき、モータ部（４０）の出力軸が検知角度範囲よりも弁体（３４）の閉止位置側にない場合には、異物の詰まり等によって弁体（３４）が変位しない等の異常を検知することができる。
【００１８】
また、モータ部（４０）の駆動時間を計測する計時手段（５３）と、モータ部（４０）の出力軸がその位置を検知し得る所定の検知角度範囲を越えて弁体（３４）の閉止位置側の領域にあるか否かを判定する軸位置判定手段（５４）の双方を設けておく。異常検知手段（５５）は、モータ部（４０）に流れる電流値と、モータ部（４０）の駆動時間と、モータ部（４０）の出力軸が検知角度範囲を越えて弁体（３４）の閉止位置側の領域にあるか否かの３要素を基にして弁体（３４）の動作異常を検知する。
【００１９】
たとえば、弁体（３４）が検知角度範囲よりも閉止位置側にあり、かつ当該領域に入った後、到底、閉止位置に到達し得ない短時間のうちに電流値が増加したような場合には、異物の詰まり等によって電流値の増加が現れたと推定でき、閉止位置側の領域においても異常の検知を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。
図２は、本発明にかかる弁体開閉モータ制御装置５０によって駆動される流量制御弁を用いた給湯器の概略構成を示している。給湯器５は、燃焼室１０を備えており、当該燃焼室１０の下部には、バーナー１１が、燃焼室１０の上部には、バーナー１１からの熱を給水に伝える熱交換器１２がそれぞれ配置されている。燃焼ファン１３は、燃焼室１０への給排気を行うものであり、燃焼室１０の下方側からバーナー１１へ給気し、排気を燃焼室１０の上部から排出するようになっている。
【００２１】
給水パイプ１４は、熱交換器１２の入側に連通しており、熱交換器１２の出側には給湯パイプ１５が接続されている。また給湯パイプ１５の途中には、熱交換器１２で加熱された後の湯の出湯量を調整するためのメイン側水量制御弁２０が取り付けられている。給水パイプ１４と給湯パイプ１５とは、メイン側水量制御弁２０の下流側においてバイパス路１７で接続されており、バイパス路１７の途中には、給水パイプ１４からの給水のうち熱交換器１２を通さず給湯パイプ１５へバイパスさせる給水量を調節するためのバイパス側水量制御弁３０が取り付けられている。
【００２２】
このほか図２に示す給湯器５は、風呂への給湯および追い焚きを行う機能を備えており、浴槽に通じる風呂往パイプ１９ａおよび風呂戻パイプ１９ｂ等が設けられている。
【００２３】
図３は、バイパス側水量制御弁３０の断面を表している。バイパス側水量制御弁３０は、流体の入口部３１と出口部３２とを有する水調ボディ３３を備えている。入口部３１から出口部３２へ流す流体の流量調整を行う弁体３４は、水調シャフト３５を回動することによってその軸方向に往動し、当該水調シャフト３５を９０度回すことで全開の状態から略全閉の状態まで移動するようになっている。
【００２４】
弁体３４の外径は、水調ボディ３３の入口部３１に通じる流路３１ａの内径とほぼ一致し、流路３１ａ内に収まるようになっている。弁体３４の背面には、流路３１ａの内径よりもやや大きい径のゴムシート３６が配置され、さらにゴムシート３６の背面側には当該ゴムシート３６よりもさらに大きい外径を備えたストッパー部材３７が取り付けられている。ゴムシート３６の外径とストッパー部材３７との間には、ゴムシート３６のつぶれしろ△ｔが設けられている。略全閉の位置からさらに水調シャフト３５を閉方向に閉め込むことで、ゴムシート３６がストッパー部材３７と水調ボディ３３とに挟まれてある程度押しつぶされる閉止位置に達するようになっている。
【００２５】
図４は、バイパス側水量制御弁３０を駆動するモーター部４０の要部断面を示している。モーター部４０は、内部にモーター４１と減速ギア部４２とを備えている。出力軸４３は、図中、下方を向いており、その端部はバイパス側水量制御弁３０の水調シャフト３５をはめ込むための雌型形状部４４を成している。モーター部４０は、ホール素子および周辺回路をワンチップ化したホールＩＣ４５を含む軸位置検出回路４６を備えている。出力軸４３には、ホールＩＣ４５と対応する箇所に磁石４７が取り付けられている。弁体３４が略全閉位置に達したとき、出力軸４３に取り付けた磁石４７がホールＩＣ４５の検知角度範囲に入るように設定されている。
【００２６】
図１は、弁体開閉モータ制御部５０の回路構成を示している。給湯器５は、燃焼制御や流量制御など給湯器５における各種の制御を行う図示しない制御基盤を備えており、弁体開閉モータ制御部５０は、当該制御基盤に内蔵されている。弁体開閉モータ制御部５０は、モーター４１へ給電しこれを駆動する駆動部５１と、モーター４１に流れる電流量を検知する電流量検知部５２と、モーター４１の駆動時間等を計測する計時部５３と、モーター４１の出力軸４３がその位置を検知し得る検知角度範囲を越えた閉止位置側の領域にあるか否か等を判定する軸位置判定部５４と、弁体３４の動作異常を検知する異常検知部５５とを備えている。
【００２７】
図５は、モータ部の出力軸の回転角度と検知角度範囲、閉検知超過領域、閉止位置等との関係を模式的に示したものである。全開位置８１から矢印８２の示す方向へ９０度回転した位置が、ホールＩＣ４５の位置検出信号がハイレベルからローレベルへ変化する閉検知位置８３である。また位置検出信号がローレベルの状態で保持される間が検知角度範囲８４になり、全開位置８１から閉検知位置８３に至るまでの領域は未検知領域８７になっている。
【００２８】
検知角度範囲８４において弁体３４の背後に設けたゴムシート３６が水調ボディ３３と接触を開始する位置にほぼ到来する。しかしながら、この位置では、まだゴムシート３６は押しつぶされていない。ゴムシート３６が一定以上押しつぶされた状態になる閉止位置８５は、検知角度範囲８４をさらに越えた位置になる。検知角度範囲８４を越えてから閉止位置８５に達するまでの範囲は、閉検知超過領域８６になる。ホールＩＣ４５の出力する位置検出信号は、出力軸４３が検知角度範囲８４内にある場合を除き、ハイレベルの状態になっている。
【００２９】
次に作用を説明する。
バイパス側水量制御弁３０を閉じるとき、弁体開閉モータ制御部５０の駆動部５１は、モーター４１に給電し、これを弁体３４が閉じる方向に駆動する。図６に示すように、弁体３４の背後に配置されたゴムシート３６が水調ボディ３３に突き当たる時点（Ｔ１）までモーター４１に流れる電流量９１は比較的低い値をとる。その後、閉止位置が近くなってゴムシート３６が水調ボディ３３とストッパー部材３７との間に挟まれて押しつぶしが始まると、ゴムシート３６の弾性から生じる反作用によってモーター４１にかかる負荷が除々に増え、次第に電流量が増加する。
【００３０】
そしてゴムシート３６が一定以上押しつぶされるとモーター４１に流れる電流量が、予め定めたしきい値９２を越える（時刻Ｔ２）。なお、時刻Ｔ１以後に現れる電流量の次第に増加する特性は、弾性を有するゴムシート３６を除々に押しつぶしているから生じるものである。駆動部５１は、電流量検知部５２の検知する電流量がしきい値９２を越えたことをもって弁体３４が閉止位置に達したと判断し、モーター４１の駆動を停止する。
【００３１】
なお、時刻Ｔ２では、ストッパー部材３７はまだ水調ボディ３３に突き当たっていない。すなわち、しきい値９２の電流値は、ストッパー部材３７が水調ボディ３３に突き当たった際の電流値よりも小さい値に設定してある。また、ストッパー部材３７が水調ボディ３３に突き当たると（時刻Ｔ３）、電流値は急増する。
【００３２】
このように、モーター４１に流れる電流値を基にして弁体３４が閉止したことを認識するので、検知角度範囲８４を越えてから一定時間駆動することによって閉止したものとする場合に比べて、弁体３４を確実に閉止することができる。
【００３３】
また、モーター部４０とバイパス側水量制御弁３０との組み付けのバラツキを考慮すると、弁体を一定時間駆動して閉止状態にする場合には、当該時間を余裕をもって比較的長い値に設定する必要がある。このため、実際に弁体が閉止した後も、モーター４１が駆動されることになり、モーター４１やギア部の劣化を招いてしまう。これに対して、モーター４１に流れる電流値を基準に駆動を停止するものでは、必要以上にモーター４１が駆動されないのでモーター４１やギア部等の劣化を防止することができる。また、モーター４１を駆動しても異物の詰まり等により弁体３４が変位しない場合には、モーター４１に加わる負荷が増加し、これに応じて電流量も増加する。したがって、電流量がしきい値を越えたことをもってモーター４１の駆動を停止することにより、ギア部等の破損を防止することができる。
【００３４】
次に弁体の動作異常の検出について説明する。上述のように異物の詰まり等によりモーター４１を駆動しても弁体３４が変位しない場合には、モーター４１に加わる負荷が増加し電流量が増加する。一方、モーター４１を駆動してもギア部等の障害によって弁体３４が変位していないときは、いつまでたっても電流量がしきい値に達しない。
【００３５】
そこで、モーター４１を駆動している時間と、出力軸４３が未検知領域８７、検知角度範囲８４、閉検知超過領域８６のいずれの領域にあるかと、電流量検知部５２の検出する電流量とを基にして異常検知部５５は、弁体３４の動作異常を検知している。
【００３６】
すなわち、弁体開閉モータ制御部５０の有する計時部５３は、モーター４１の駆動を開始してからの時間を計測する。異常検知部５５は、モーター４１の駆動を開始してから予め定めた時間が経過してもモーター４１に流れる電流量がしきい値を越えないときは、弁体３４が変位していないと判定し、所定の異常信号を出力し、リモコン操作部の表示部等に異常表示が行われる。
【００３７】
また、異常検知部５５は、モーター４１の出力軸４３が未検知領域８７または検知角度範囲８４にある状態で電流値がしきい値を越えたとき、異物の詰まり等によって弁体３４の変位が阻止されたと判定し、異常を検知する。なお、軸位置判定部５４は、駆動部５１が出力軸４３を駆動している方向と、軸位置検出回路４６からの位置検出信号とを基にして、出力軸４３が未検知領域８７と検知角度範囲８４と閉検知超過領域８６のうちどの領域にあるかを判別する。
【００３８】
たとえば、閉止位置８５に向かってモーター４１を駆動しているとき検知角度範囲８４を通過したことが検知された際に所定のフラグをセットし、検知角度範囲８４を逆方向に通過したとき先のフラグをリセットすることを行うことで、当該フラグの状態を基にして、現在、出力軸４３がどの領域に位置しているかを判別するようになっている。
【００３９】
さらに、出力軸４３が検知角度範囲８４を閉止位置８５に向かって通過してからの駆動時間を計測し、弁体３４が閉検知超過領域８６に入った後、到底、閉止位置８５に到達し得ない短時間のうちに電流値がしきい値を越えた場合には、異物の詰まり等によって電流値の増加が現れたと判定し、異常表示を行う。
【００４０】
以上説明した実施の形態では、弁体を閉止位置で停止させる際に、電流値を基準にモーター４１の駆動を停止するようにしたが、弁体が全開する側にも突き当たりがある場合には、全開位置での停止を電流値を基準にして行うようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明にかかる弁体開閉モータ制御装置および弁体開閉モータ制御方法によれば、モータ部に流れる電流量が所定値を越えたときモータ部の駆動を停止するので、弁体を確実に閉止することができる。また異物が詰まった場合にも負荷が増して電流量が増加するので、モータ部の駆動を電流量を基準に停止することで、異物の詰まりによるギア部の破損等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る弁体開閉モータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る弁体開閉モータ制御装置の適用される給湯器を示す説明図である。
【図３】流量制御弁を示す説明図である。
【図４】流量制御弁を駆動するモータ部を示す説明図である。
【図５】モータ部の出力軸の回転角度と検知角度範囲、閉検知超過領域、閉止位置等との関係を模式的に示した説明図である。
【図６】モータ部に流れる電流量の変化の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
５…給湯器
３０…バイパス側水量制御弁
３４…弁体
４０…モーター部
４１…モーター
４２…減速ギア部
４３…出力軸
４５…ホールＩＣ
４６…軸位置検出回路
４７…磁石
５０…弁体開閉モータ制御部
５１…駆動部
５２…電流量検知部
５３…計時部
５４…軸位置判定部
５５…異常検知部
【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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