JP6933523B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents
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Description
このような電動アクチュエータによれば、モータの回転力を利用してスプリングを巻き上げる必要がなくなる。しかしながら、特許文献1に開示された電動アクチュエータには、通電時に行われる蓄電部への充電が不十分な場合、モータを駆動するエネルギーが不足し、停電時に所望の開度位置までバルブをリターン動作させることができないという問題点があった。
また、本発明の電動アクチュエータの1構成例は、前記電源の投入時に前記充電部による前記蓄電部の充電を開始させ、前記第1のエネルギー演算部によって演算されたエネルギーが所定の上限値以上になった時点で前記蓄電部の充電を停止させるように構成された充電制御部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの1構成例において、前記充電制御部は、前記電源の投入後に前記第1のエネルギー演算部によって演算されたエネルギーが所定の下限値以下になった時点で前記充電部による前記蓄電部の充電を開始させ、前記第1のエネルギー演算部によって演算されたエネルギーが所定の上限値以上になった時点で前記蓄電部の充電を停止させることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。電動アクチュエータ100は、ボール弁やバタフライ弁等のバルブ200に取り付けられ、電動調節弁として一体化される。また、電動アクチュエータ100は、図示しないコントローラとの間で、情報の授受を行う。
メイン電源部1は、図示しない外部電源から電源電圧が供給されると、この電源電圧から所定のメイン電源電圧を生成する(図3ステップS100)。停電検出部5は、メイン電源部1からメイン電源電圧が供給されているため、停電検出信号は出力しない。なお、外部電源から供給される電源電圧は交流でも直流でもよい。外部電源から供給される電源電圧が交流の場合には、メイン電源部1の内部で整流・平滑し、さらに降圧して所望のメイン電源電圧を生成すればよい。
こうして、蓄電部2に蓄積されているエネルギーCP(J)が開度目標充電エネルギーCPref(J)に達するまでステップS103〜S107の処理が繰り返し実行される。
こうして、蓄電部2に蓄積されているエネルギーCP(J)が充電エネルギー上限値CPhigh(J)に達するまでステップS103〜S109の処理が繰り返し実行される。
以上で、電源投入時の制御部8の動作が終了し、以降は通常動作に移行する。
こうして、蓄電部2に蓄積されているエネルギーCP(J)が充電エネルギー下限値CPlow(J)を上回るまでステップS300〜S304の処理が繰り返し実行される。
こうして、蓄電部2に蓄積されているエネルギーCP(J)が充電エネルギー上限値CPhigh(J)に達するまでステップS300〜S306の処理が繰り返し実行される。
何らかの理由により図示しない外部電源からメイン電源部1への電源電圧供給が停止すると(図6ステップS400においてYES)、メイン電源部1がメイン電源電圧を生成できなくなるため、停電検出部5は停電検出信号を出力する(図6ステップS401)。
この昇圧イネーブル信号の出力に応じて、昇圧部4は、蓄電部2の蓄電電圧CV(V)をメイン電源電圧と同等の値まで昇圧する(図6ステップS403)。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。図7は本発明の第2の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図であり、図1と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の電動アクチュエータ100aは、メイン電源部1aと、蓄電部2と、充電部3aと、昇圧部4と、停電検出部5aと、メイン電源切替部6と、開度目標処理部7と、制御部8と、制御電源部9と、モータ10と、モータ駆動部11と、減速機12と、位置センサ13と、図示しない外部電源から供給される電源電圧を整流する整流部14と、整流部14によって整流された直流電圧を平滑化する平滑部15とを備えている。
整流部14は、図示しない外部電源からの交流電源電圧を整流する。平滑部15は、整流部14によって整流された脈流の直流電圧を平滑化する。
充電部3aは、第1の実施例の充電部3と同様に制御部8からの充電イネーブル信号に応じて蓄電部2の充電を行うが、平滑部15から出力される直流電源電圧を入力とする点が異なる。
その他の構成は第1の実施例で説明したとおりである。
また、第1、第2の実施例では、充電部3による蓄電部2の充電方法として、定電流充電方法とRC直列回路による充電方法とを説明したが、蓄電部2の容量値CC(F)を演算できる方法であれば、これら以外の充電方法であってもよい。
Claims (5)
- 制御信号に応じてバルブを駆動するように構成された駆動部と、
外部から指令された開度目標値と前記バルブの開度とが一致するように前記制御信号を出力するように構成された開度制御部と、
電気エネルギーを蓄えるように構成された蓄電部と、
外部から電源が供給される通電時に前記蓄電部を充電するように構成された充電部と、
前記電源が遮断された停電時に前記蓄電部に蓄積されているエネルギーを用いて前記バルブを所望の開度位置まで動作させるように構成されたリターン制御部と、
前記電源の投入時に前記蓄電部の蓄電電圧に基づいて前記蓄電部に蓄積されているエネルギーの値を演算するように構成された第1のエネルギー演算部と、
前記電源の投入時に前記開度目標値が示す位置から前記所望の開度位置まで前記バルブを動作させるのに必要なエネルギーの値を、前記駆動部の既知の性能に基づいて演算するように構成された第2のエネルギー演算部とを備え、
前記開度制御部は、前記第1のエネルギー演算部によって演算されたエネルギーが前記第2のエネルギー演算部によって演算されたエネルギー以上になった場合のみ前記開度目標値に応じて前記バルブの開度の制御を開始することを特徴とする電動アクチュエータ。 - 請求項1記載の電動アクチュエータにおいて、
前記電源の投入後の前記蓄電部の蓄電電圧の変化に基づいて前記蓄電部の容量を演算するように構成された容量演算部をさらに備え、
前記第1のエネルギー演算部は、前記蓄電部の容量と前記蓄電部の蓄電電圧とに基づいて前記蓄電部に蓄積されているエネルギーの値を演算することを特徴とする電動アクチュエータ。 - 請求項1または2記載の電動アクチュエータにおいて、
前記電源の投入時に前記充電部による前記蓄電部の充電を開始させ、前記第1のエネルギー演算部によって演算されたエネルギーが所定の上限値以上になった時点で前記蓄電部の充電を停止させるように構成された充電制御部をさらに備えることを特徴とする電動アクチュエータ。 - 請求項3記載の電動アクチュエータにおいて、
前記充電制御部は、前記電源の投入後に前記第1のエネルギー演算部によって演算されたエネルギーが所定の下限値以下になった時点で前記充電部による前記蓄電部の充電を開始させ、前記第1のエネルギー演算部によって演算されたエネルギーが所定の上限値以上になった時点で前記蓄電部の充電を停止させることを特徴とする電動アクチュエータ。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記停電時に使用される電源電圧として、前記蓄電部の蓄電電圧を昇圧した電源電圧を生成する昇圧部をさらに備え、
前記駆動部は、
前記制御信号に応じて駆動電圧を出力するモータ駆動部と、
前記駆動電圧に応じて動作するモータと、
このモータの出力を減速させて前記バルブを操作する減速機とから構成され、
前記駆動部の既知の性能は、前記バルブの弁軸の負荷トルク値と、前記減速機によって駆動される前記バルブの弁軸の回転数と、前記バルブが全閉位置から全開位置まで達するのに必要な時間と、前記減速機の機械効率と、前記モータの効率であり、
前記第2のエネルギー演算部は、前記駆動部の既知の性能と前記リターン制御部の消費電力と前記昇圧部の効率とに基づいて、前記開度目標値が示す位置から前記所望の開度位置まで前記バルブを動作させるのに必要なエネルギーの値を演算することを特徴とする電動アクチュエータ。
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