JPH09137873A

JPH09137873A - 調節弁用電動アクチュエータ

Info

Publication number: JPH09137873A
Application number: JP31848595A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Aoki; 和弘青木
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】電動モータによって巻き上げたスプリングを
保持するために、電磁クラッチや電磁ブレーキなどの装
置を用いているので、アクチュエータの構造が複雑で、
価格も高価であった。また、全開若しくは全閉時に働く
リミットスイッチに連動して、電磁クラッチなどが作動
する場合、バルブの中間開度を保持することができない
ので、制御対象流体の流量、温度、圧力などを制御する
ためのバルブ開度調節が不可能であった。【解決手段】電動モータ５によりバルブＡを開閉動作
し、かつこの電動モータ５に連動して弾性体３に弾性力
を付与するアクチュエータ１において、この弾性体３の
弾性力と、電動モータ５の制動力と微少な駆動力とのバ
ランスによって、バルブ開度を調節し、かつ保持する構
成を採用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和設備のフ
ァインコイルにおける冷温水調整弁用アクチュエータ
や、ダクトなどの風量調節弁用電動アクチュエータ、或
は自力式流量制御弁用アクチュエータ等のように、広い
分野に応用することができる調節弁電動アクチュエータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアクチュエータには、実開昭５６
−１６０３６８号、実開平６−７６７８１号公報に開示
されているように、アクチュエータの電動モータの駆動
によりバルブの弁体を回転させる際に、同時にスプリン
グを巻き上げて、スプリングに弾性エネルギを貯えさ
せ、この状態のまま電磁クラッチや電磁ブレーキなどで
保持しておき、停電やバルブを全閉するため緊急に電源
を落した場合など、アクチュエータへの通電が遮断され
た時に、スプリングに貯えておいた弾性エネルギによっ
てバルブを緊急全閉若しくは全開するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術は、電動モータによって巻き上げたスプリングを保持
するために、電磁クラッチや電磁ブレーキなどの装置を
用いているので、アクチュエータの構造が複雑で、価格
も高価であった。また、全開若しくは全閉時に働くリミ
ットスイッチに連動して、電磁クラッチなどが作動する
場合、バルブの中間開度を保持することができないの
で、制御対象流体の流量、温度、圧力などの制御が不可
能であった。

【０００４】本発明は、上記問題点を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、バルブ開
度の調節が可能で、更に、緊急時におけるバルブの全閉
又は全開が確実で、かつ、全閉時の衝撃を軽減し、しか
もコンパクトで低価格なアクチュエータを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、電動モータによりバルブを開閉動作し、
かつこの電動モータに連動して弾性体に弾性力を付与す
るアクチュエータにおいて、この弾性体の弾性力と、電
動モータの制動力と微少な駆動力とのバランスによっ
て、バルブ開度を調節し、かつ保持する構成を採用し
た。

【０００６】更に、実際の流体の流量、温度、圧力など
の実測値を測定する検出部と、流体の流量、温度、圧力
などの設定値を設定する設定部と、実測値と設定値とを
比較する比較部とを設け、前記比較部における演算結果
に基づいて上記した電動モータを制御し、バルブの開度
を調節し、かつ保持する構成にすると良い。

【０００７】そして、バルブによって調節される流体の
流量、温度、圧力などの実測値を測定するためのセンサ
を前記制御部に接続すると良い。

【０００８】また、前記制御部を、前記電動モータの制
動力を制御する制動制御部と、前記電動モータの駆動力
を制御する駆動制御部と、前記制動制御部および駆動制
御部の切り替えを行うスイッチング制御部を備えた構成
にすると良い。

【０００９】更に、電源が断たれた場合、弾性体の弾性
力によって、上記した調節弁を緊急的に遮断又は放出す
る動作を行う緊急遮断機能を具備すると良い。

【００１０】これによって、弾性体の弾性力に抗するた
めの電磁ブレーキや電磁クラッチなどの特別な装置を設
ける必要が無く、構造を簡素にすることができる。ま
た、弾性体の弾性力と、電動モータの駆動力および制動
力とのバランスによって、バルブの開度を保持すること
ができる。

【００１１】電動モータの制動力を制御する制動制御部
および駆動力を制御する駆動制御部を設けたので、弾性
体の弾性力に抗して出力軸を回転させる際には、駆動制
御部によって駆動力を制御し、弾性体の弾性力によって
出力軸を回転させる際には、制動制御部によって制動力
を制御し、また、出力軸を保持する際には、駆動制御部
および制動制御部によって駆動力及び制動力を制御し
て、弾性体の弾性力とのバランスをとり、バルブの開度
を保持することができる。更に、電源が断たれた場合、
弾性体の弾性力によって、上記した調節弁を緊急的に遮
断又は放出する。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いて、本発明のアクチュエー
タの一実施例を詳細に説明する。図１は本発明のアクチ
ュエータの一実施例を示す概略構成図、図２は前記アク
チュエータの回路構成を示す回路ブロック図、図３は前
記アクチュエータの構造を示す概略断面図である。

【００１３】図において、Ａはバルブ、１はこのバルブ
Ａに搭載される本実施例のアクチュエータで、ケーシン
グ１ａ内に、出力軸２、弾性体３、減速機構４、電動モ
ータ５および制御部６が内蔵されている。

【００１４】出力軸２は、ケーシング１ａの底面より突
出し、正逆回転可能に設けられ、更に、この出力軸２と
電動モータ５の回転軸５ａとの間には減速機構４が介在
されている。また、出力軸２には弾性体３、本実施例で
はコイルバネ、を固定するための円板状の回転板２ａが
設けられ、この回転板２ａに弾性体３の一端面が固定さ
れ、他端面がケーシング１ａ内の下面に固定され、この
出力軸２の正逆回転に伴い、弾性体３に弾性エネルギが
蓄積若しくは放出される。

【００１５】また、電動モータ５は正逆回転可能な直流
電動モータで、この電動モータ５の駆動力および制動力
を制御部６によって制御することにより、電動モータの
駆動力及び制動力と、弾性体３の弾性力とのバランスを
とってバルブＡの開閉や開度調節を行う。なお、電動モ
ータは交流モータでも良く、制動力は直流制動の制動電
流を制御して、弾性力とのバランスをとることが可能と
なる。

【００１６】この制御部６は、バルブＡを設置する管路
内を流れる流体の流量、圧力、温度などを設定する設定
部７と、実際に管路内を流れる流体の流量、圧力、温度
などを測定する検出部８と、設定部７で設定した設定値
と検出部８で測定した実測値とを比較する比較部９と、
比較部９で演算した偏差に応じて、電動モータ５の制動
力を制御する制動制御部１０、電動モータ５の駆動力を
制御する駆動制御部１１、制動制御部１０と駆動制御部
１１の切替を行うスイッチング制御部１２とで構成され
ている。更に、実施に応じて適宜選択したセンサ１３を
管路内に設置し、このセンサ１３の出力線１３ａを制御
部６に接続し、センサ１３の検出信号を検出部８で受信
して実測値を測定する。なお、電動モータ５の回転軸５
ａからバルブＡの開度を検出するポテンショメータを設
置して、バルブＡの開度制御を行っても良い。この場
合、設定部ではバルブＡの開度を設定する。

【００１７】ここで、出力軸２に一端を固定し、他端を
ケーシング１ａから突出させたレバー（図示省略）を設
けて、通電遮断時のバルブ開度調節を手動操作によって
行うことができるようにすると良い。

【００１８】以下、本実施例のアクチュエータ１の作用
を説明する。まず、設定部７に流体の流量、圧力、温度
などの設定値を設定しておく。そして、バルブＡの初動
状態が全閉の場合、電源を入れると、制御部６の比較部
９において、設定部７で設定した設定値と検出部８で測
定した実測値とを比較し、電動モータ５の回転方向指示
を決定する。この場合、バルブＡは最初全閉しているの
で、回転方向指示信号はバルブＡの弁体を開ける方向と
なり、この指示に応じて、スイッチング制御部１２が駆
動制御部１１を作動させる。そして、駆動制御部１１が
電動モータ５を駆動させ、減速機構４を介して出力軸２
を開方向に回転（正回転）させると同時に、出力軸２に
一端を固定した弾性体３を巻いて、出力軸２を閉方向に
回転（逆回転）させる力を弾性体３に貯えさせる。

【００１９】そして、管路内を流れる流体の流量などを
センサ１３によって検出し、このセンサ１３の出力を検
出部８で受信して実測値を測定し、この実測値と設定部
７における設定値が一致したところ（偏差量０）でバル
ブ開度を保持する。この際、スイッチング制御部１２は
制動制御部１０および駆動制御部１１を作動させ、電動
モータ５の制動力に加えて、微小の駆動力を減速機構４
を介して出力軸２に与えることにより、出力軸２を閉方
向に回転させようとする弾性体３の弾性力に抗して、弾
性力と制動力と駆動力とのバランスをとって、出力軸２
を停止させる。なお、バルブ全開時も同様である。

【００２０】次に、バルブＡを全閉若しくはバルブ開度
を減少させる場合、バルブＡの弁体を閉方向に回転させ
るので、回転方向指示信号はバルブＡの弁体を閉ざす方
向となり、スイッチング制御部１２は駆動制御部１１の
作動を停止して、弾性体３の弾性力を利用して、出力軸
２を閉方向に回転させる。この際も設定値と実測値とを
比較し続け、一致したところで制動制御部１０と駆動制
御部１１を作動させ、バルブ開度を保持する（偏差量
０）。なお、全閉の場合は、弾性体３の弾性力を利用し
てバルブＡを全閉させる。

【００２１】ここで、バルブＡが開いている時に停電や
緊急停止のため電源を落した場合、アクチュエータ１へ
の通電が遮断されて、電動モータ５の回転軸５ａの回転
を拘束する力がなくなり、減速機構４を介して回転軸５
ａに拘束されていた出力軸３が、弾性体３の弾性力によ
って閉方向に回転してバルブＡを全閉する。

【００２２】なお、上記した場合とは逆に、通電遮断時
にバルブＡを全開する場合は、バルブＡが全開している
状態から所定開度まで弾性体３の弾性力に抗して出力軸
２を閉方向に回転させて、出力軸２を弾性体３によって
開方向に規制すればよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のアクチュエ
ータは、弾性体の弾性力に抗するために、専用の電動モ
ータを設けたり、特別な拘束装置を設ける必要が無く、
構造を簡素化することが可能であるため、安価に製作す
ることができる。

【００２４】更に、弾性体の弾性力に抗する際に、電動
モータの制動力を有効に利用しているので、電動モータ
の駆動力を微少に供給するだけで済み、大型の電動モー
タを用いる必要が無い。更に、弾性体の弾性力も利用し
て、バルブの開度調節を行っているので、電動モータの
負担を軽減することができる。また、緊急時におけるバ
ルブの全閉若しくは全開に手間が掛からない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクチュエータの一実施例を示す概略
構成図である。

【図２】上記実施例のアクチュエータの回路構成を示す
回路ブロック図である。

【図３】上記実施例のアクチュエータの構造を示す概略
断面図である。

【符号の説明】

Ａバルブ１アクチュエータ２出力軸３弾性体５電動モータ６制御部７設定部８検出部９比較部１０制動制御部１１駆動制御部１２スイッチング制御部１３センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータによりバルブを開閉動作し、
かつこの電動モータに連動して弾性体に弾性力を付与す
るアクチュエータにおいて、この弾性体の弾性力と、電
動モータの制動力と微少な駆動力とのバランスによっ
て、バルブ開度を調節し、かつ保持するようにしたこと
を特徴とする調節弁用電動アクチュエータ。
【請求項２】実際の流体の流量、温度、圧力などの実
測値を測定する検出部と、流体の流量、温度、圧力など
の設定値を設定する設定部と、実測値と設定値とを比較
する比較部とを設け、前記比較部における演算結果に基
づいて上記した電動モータを制御し、バルブの開度を調
節し、かつ保持するようにした請求項１記載の調節弁用
電動アクチュエータ。
【請求項３】バルブによって調節される流体の流量、
温度、圧力などの実測値を測定するためのセンサを前記
制御部に接続した請求項１又は２記載の調節弁用電動ア
クチュエータ。
【請求項４】前記制御部は、前記電動モータの制動力
を制御する制動制御部と、前記電動モータの駆動力を制
御する駆動制御部と、前記制動制御部および駆動制御部
の切り替えを行うスイッチング制御部を備えた請求項１
乃至３の何れか１項に記載の調節弁用電動アクチュエー
タ。
【請求項５】電源が断たれた場合、弾性体の弾性力に
よって、上記した調節弁を緊急的に遮断又は放出する動
作を行う緊急遮断機能を有する請求項１乃至４の何れか
１項に記載の調節弁用電動アクチュエータ。