JP2001041338A - 弁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石式単相同期モータの非通電状態にお
いて回転子の回転が停止したままに保持される保持力を
利用し、電動機に通電することなく開弁または閉弁状態
を保持し、開弁または閉弁状態で電動機が発熱すること
なく、円滑に弁体が開閉動作する。 【解決手段】 永久磁石式単相同期モータ２の出力軸３
の回転力により回動する弁作動軸17を設ける。同期モー
タ２の出力軸３の回転力は電磁クラッチ５によって弁作
動軸17に伝達、または遮断する。同期モータ２の駆動に
よる出力軸３の回転で電磁クラッチ５を介して弁作動軸
17を回転して弁体を開口する。同期モータ２の停止で開
弁状態に保持するとともに電磁クラッチ５の遮断により
スプリング26の付勢力で弁作動軸17を閉方向に回動す
る。弁作動軸17に回転抑制ダンパー20を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、例えば冷暖房装置
の冷温水路に設けられた開閉弁を開閉する弁開閉装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電動機の駆動により出力
軸に連動回転する弁作動軸を回転させて開弁し、また
は、閉弁する弁開閉装置では、一般的に電動機としては
隈取起動型モータが使用されている。この隈取起動型モ
ータは非通電状態では制動力がなく、出力軸は小さい力
で回転され、開弁または閉弁状態で電動機への通電を遮
断すると、開弁または閉弁状態を保持できないため、電
動機に通電したままで弁作動軸を機械的に固定して開弁
または閉弁状態を保持する構造が採られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の弁開閉装置は、
電動機に通電したままで開弁または閉弁状態を機械的に
弁作動軸を固定して保持するため、開弁または閉弁状態
長時間継続したような場合、電動機は通電した状態で回
転子が回転されないように保持するため、電動機が発熱
し、弁体の閉動作または開動作が円滑に行われなくなる
ことがあり、また、電動機に通電したままで弁作動軸の
固定を無理に保持するため、電動機の出力軸の回転に弁
作動軸を連動させる減速歯車機構などの強度を高める必
要があった。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、永久磁石式単相同期モータの非通電状態において回
転子の回転が停止したままに保持される保持力を利用
し、開弁または閉弁状態では電動機に通電することな
く、また、スプリングの付勢力で弁作動軸を回動させて
閉弁または開弁するようにし、開弁または閉弁状態で電
動機が発熱することなく、円滑に弁体が開閉動作する弁
開閉装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の弁
開閉装置は、永久磁石式単相同期モータと、この永久磁
石式単相同期モータの出力軸の回転力により回動され弁
体を開閉する弁作動軸と、前記永久磁石式単相同期モー
タの出力軸の回転力を前記弁作動軸に伝達または伝達遮
断する電磁クラッチと、前記弁作動軸を前記弁体の開状
態から閉状態に回動させるスプリングとを備え、前記永
久磁石式単相同期モータの駆動による出力軸の回転で電
磁クラッチを介して弁作動軸を回転させて弁体を開口
し、前記永久磁石式単相同期モータの停止で弁体の開状
態に保持するとともに前記電磁クラッチの遮断により前
記スプリングの付勢力で弁作動軸を閉方向に回動させる
ものである。

【０００６】そして、開弁または閉弁するときには、永
久磁石式単相同期モータに通電して駆動させ、この永久
磁石式単相同期モータの出力軸の回転を電磁クラッチを
介して弁作動軸に伝達させて弁作動軸を回動させ、この
弁作動軸の回動で開弁または閉弁される。

【０００７】また、永久磁石式単相同期モータへの通電
を遮断すると永久磁石式単相同期モータは永久磁石の回
転子の働きにより回転子の回転が停止した状態に保持さ
れ、弁体は開弁または閉弁状態に保持される。また、前
記電磁クラッチの遮断により開弁または閉弁動作時に蓄
勢されたスプリングの付勢力で弁作動軸は閉弁または開
弁方向に回動されて閉弁または開弁状態となる。

【０００８】請求項２記載の発明の弁開閉装置は、請求
項１に記載の弁開閉装置において、弁作動軸に回転抑制
ダンパーを設けたものである。

【０００９】そして、閉弁または開弁動作時にスプリン
グにより回動される弁作動軸は回転抑制ダンパーにより
回動が抑制されて緩やかに回動し、弁体が急激に閉じま
たは開くことによるウォーターハンマー現象などの発生
が防止されるとともに減速歯車機構などの伝達機構に無
理な負荷が掛かることが防止される。

【００１０】請求項３記載の発明の弁開閉装置は、請求
項１または２に記載の弁開閉装置において、弁作動軸に
永久磁石式単相同期モータの電源回路を開閉するスイッ
チを作動させるカムを設けたものである。

【００１１】そして、弁体が開口した状態でカムがスイ
ッチを動作させて永久磁石式単相同期モータの電源回路
を開放し、この状態で開弁または閉弁状態に保持され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明の弁開閉装置の一実施
の形態を図面に基づいて説明する。

【００１３】図１に示すように、弁開閉装置ケース１内
には小型の永久磁石式単相同期モータ２が設けられ、こ
の永久磁石式単相同期モータ２の永久磁石回転子の回転
により回転される出力軸３に設けた出力歯車４には図６
に示すように前記弁開閉装置ケース１内に設けた電磁ク
ラッチ５の入力歯車６が噛合されている。

【００１４】この電磁クラッチ５の前記入力歯車６は軸
方向に移動可能に設けられ、この入力歯車６の上面には
凹凸状の係合歯７が同心状に突設され、この係合歯７に
係合する係合歯８を下面に同心状に設けた出力歯車９が
前記入力歯車６と同軸上に設けられている。

【００１５】また、前記入力歯車６の下方でこの入力歯
車６と同心位置に環状の電磁コイル10が設けられ、この
電磁コイル10の下方でこの電磁コイル10と同心位置に設
けられたアマチュア11が、このアマチュア11の中心に突
設した支軸12に前記入力歯車６が設けられ、この入力歯
車６とアマチュア11とにて電磁コイル10を挟着して軸方
向に進退されるようになっている。

【００１６】また、前記入力歯車６と出力歯車９との間
にこの入力歯車６と出力歯車９との係合歯７，８との係
合が解かれる方向に付勢するコイル状のスプリング13が
張設されている。

【００１７】さらに、前記電磁クラッチ５の出力歯車９
に噛合する減速歯車機構14のアクチエータ出力軸15の歯
車部16に前記弁開閉装置ケース１に回転自在に軸支され
ている弁作動軸17に設けた扇形状の弁作動軸歯車18に噛
合され、この弁作動軸歯車18は前記電磁クラッチ５の出
力歯車９の回転で回動されるようになっている。この弁
作動軸17の前記弁開閉装置ケース１からの突出端には図
示しない弁体が設けられている。

【００１８】また、前記弁開閉装置ケース１には前記弁
作動軸17の回転抑制ダンパー20が設けられてる。この回
転抑制ダンパー20は図７および図８に示すように、前記
弁開閉装置ケース１内に固定されたダンパーケース21内
には略半円形状のダンパー室21a が形成され、このダン
パー室21a に前記弁作動軸17が回転自在に貫通され、こ
の弁作動軸17には前記ダンパー室21a 内に位置してダン
パー抵抗体22が設けられている。このダンパー室21a 内
にはシリコンオイルなどの粘性を有する液体23が封入さ
れ、前記ダンパー抵抗体22の回動によりこのダンパー抵
抗体22とダンパー室21a との間隙を流動する液体23の流
れ抵抗が生じ、このダンパー抵抗体22は回転が抑制され
る。

【００１９】また、図４に示すように前記弁作動軸17に
はレバー25が設けられ、このレバー25と前記弁開閉装置
ケース１とにコイル状のスプリング26が張設されてい
る。

【００２０】さらに、図９に示すように、前記弁作動軸
17にはカム27が設けられ、このカム27によって開閉され
るスイッチ28が前記弁開閉装置ケース１内に設けられ、
このスイッチ28にて前記永久磁石式単相同期モータ２の
電源回路が開閉されるようになっている。

【００２１】なお、前記レバー25はスプリング26による
回動時の回動範囲を規制するストッパー29が設けられて
いる。

【００２２】また、図示しない主スイッチの開放により
前記永久磁石式単相同期モータ２の電源回路と電磁クラ
ッチ５の電源回路が開放されるようになっている。

【００２３】次に上記実施の形態について説明する。

【００２４】弁を閉塞状態から開口状態にするときに
は、図１および図１０に示すように、主スイッチ30を閉
成すると、閉成されているスイッチ28を介して永久磁石
式単相同期モータ２の電源回路に通電され、永久磁石式
単相同期モータ２が駆動されるとともに電磁クラッチ５
に電源が印加される。この電磁クラッチ５への通電で電
磁コイル10が励磁され、アマチュア11が入力歯車６をス
プリング13に抗して押圧し、入力歯車６の係合歯７と出
力歯車９の係合歯８とが係合し、永久磁石式単相同期モ
ータ２の駆動で出力軸３の回転が電磁クラッチ５、減速
歯車機構14を介してアクチエータ出力軸15が回動し、こ
のアクチエータ出力軸15の歯車部16と弁作動軸歯車18と
の噛合で弁作動軸17が回動され、弁体31は回動され、弁
体31は開弁状態となる。

【００２５】そして、弁体31が開放動作されていると
き、弁作動軸17の回動でレバー25が図４に示す状態から
図５に示す状態に向かって回動されてスプリング26が伸
長されて付勢力が蓄勢される。

【００２６】弁体31が全開状態になったとき、図１１に
示すように、弁作動軸17の回動により回動されたカム27
がスイッチ28が開放し、永久磁石式単相同期モータ２の
電源回路が開放され、永久磁石式単相同期モータ２は停
止され、永久磁石式単相同期モータ２は永久磁石の回転
子の働きにより回転が停止された状態に保持される。こ
の状態で電磁クラッチ５は励磁状態となっているため、
減速歯車機構14によって弁作動軸17もスプリング26の付
勢力により回動されることなく弁体31は全開した状態に
保持されている。

【００２７】この状態では永久磁石式単相同期モータ２
には通電されていないため発熱することがなく、節電化
を図ることができるとともに減速歯車機構14などに無理
な負荷を加えることがなく、耐久性を向上できる。

【００２８】また、この弁体の全開状態から閉じ動作さ
せるときには、図２および図１２に示すように、主スイ
ッチ30を開放すると、永久磁石式単相同期モータ２の電
源回路の開放状態が継続されるとともに電磁クラッチ５
の非励磁状態となり、電磁クラッチ５の入力歯車６と出
力歯車９の係合歯７，８との係合がスプリング13の付勢
力により解除され、入力歯車６と出力歯車９との係合し
た状態で永久磁石式単相同期モータ２の停止した状態保
持されることによって回動が阻止されていた減速歯車機
構14は回動可能になる。

【００２９】そして、この状態でレバー25を付勢してい
るスプリング26によってレバー25は図５に示す状態から
図４に示す状態に向かって回動し、弁作動軸17はレバー
25によってレバー25がストッパー29に当接するまで弁体
31は閉弁方向に回動される。

【００３０】そして、弁体31が閉弁状態となったとき、
レバー25はストッパー29に当たりレバー25の回動が阻止
され、弁作動軸17の回動が停止されて弁体31は閉弁状態
に保持される。

【００３１】また、弁体31を閉弁するとき、弁作動軸17
の回転は回転抑制ダンパー20によって回転速度が抑制さ
れる。すなわち、弁作動軸17が閉弁方向に回動されると
き、ダンパー室21a 内のダンパー抵抗体22がシリコンオ
イルなどの粘性を有する液体23の抵抗流れにより抵抗を
受けて回転速度が抑制される。閉弁動作の弁作動軸17の
急激な回動によって弁体31が瞬間的に閉弁状態になるこ
とがないので、ウォーターハンマーが生じることがな
く、弁開閉音が小さく、また、減速歯車機構14に無理な
負荷が掛かることなく、減速歯車機構14、ストッパー29
などの耐久性を高めることができる。

【００３２】さらに、閉弁状態ではスイッチ28はカム27
により閉成状態となっているが、主スイッチ30が開成状
態のため、永久磁石式単相同期モータ２は駆動されるこ
とがなく、閉弁状態が保持される。

【００３３】また、閉弁状態で主スイッチ30を閉成する
と、永久磁石式単相同期モータ２が駆動するとともに電
磁クラッチ５が励磁され、前述の開弁動作が行われる。

【００３４】なお、前記回転抑制ダンパー20の粘性液体
の粘度は、１００，０００〜２００，０００mm² ／Ｓ程
度が好適で、開弁動作は永久磁石式単相同期モータ２に
よって弁作動軸17の回転速度が規制され、閉弁状態から
開弁状態まで約３０秒程度なり、閉弁動作では、弁作動
軸17の回転速度は回転抑制ダンパー20のダンパー室21a
に封入した液体の粘性によって規制され、開弁状態から
閉弁状態までは３〜５秒程度とする。

【００３５】前記実施の形態では、永久磁石式単相同期
モータ２の駆動で開弁し、スプリング26により閉弁する
構成としたが、永久磁石式単相同期モータ２の駆動で閉
弁し、スプリング26により開弁する構成とすることもで
きる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、閉弁状態
または開弁状態は永久磁石式単相同期モータの停止状態
で保持され、閉弁状態または閉弁状態では永久磁石式単
相同期モータに通電されていないので、通電状態の永久
磁石式単相同期モータの出力軸の回転を強制的に阻止す
ることがないため、永久磁石式単相同期モータが発熱す
ることがなく、再起動が円滑となり、節電ができ、減速
歯車機構などの弁作動軸を回動させる機構に無理な負荷
が掛かることなく、耐久性が高められる。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、弁閉動作時
にスプリングにより回動される弁作動軸は回転抑制ダン
パーにより回動が抑制されて緩やかに回動し、弁体が急
激に開閉動作することによるウォーターハンマー現象の
発生を防止するとともに減速歯車機構などの伝達機構に
無理な負荷が掛かることがない。

【００３８】請求項３記載の発明によれば、弁体が開口
した状態でカムがスイッチを動作させて永久磁石式単相
同期モータの電源回路を開放し、この状態で弁体は開口
状態に保持されるので、弁体は確実に開弁状態で永久磁
石式単相同期モータは停止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す弁開閉装置の閉弁
状態の縦断正面図である。

【図２】同上弁開閉装置の開弁動作時の状態の縦断正面
図である。

【図３】同上弁開閉装置の開弁状態の縦断正面図であ
る。

【図４】同上弁開閉装置の閉弁状態の弁作動軸を閉弁方
向に回動させるスプリング部の横断平面図である。

【図５】同上弁開閉装置の開弁状態の弁作動軸を閉弁方
向に回動させるスプリング部の横断平面図である。

【図６】同上弁開閉装置の電磁クラッチと減速歯車機構
部の分解斜視図である。

【図７】同上ダンパーの横断平面図である。

【図８】同上ダンパーの斜視図である。

【図９】同上カムとスイッチ部の斜視図である。

【図１０】同上弁開閉装置の開弁動作時の動作説明図で
ある。

【図１１】同上弁開閉装置の開弁状態の動作説明図であ
る。

【図１２】同上弁開閉装置の閉弁動作時の動作説明図で
ある。

【符号の説明】

２ 永久磁石式単相同期モータ ３ 永久磁石式単相同期モータ２の出力軸 ５ 電磁クラッチ 17 弁作動軸 20 回転抑制ダンパー 26 スプリング 28 スイッチ 31 弁体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東山 敏也 神奈川県藤沢市小塚126番地 日電工業株 式会社内 Ｆターム(参考） 3H062 AA07 BB04 BB33 CC01 DD11 EE04 FF03 FF41 HH08 5H607 AA12 BB01 BB14 CC01 CC03 CC07 DD03 EE04 EE21 EE31 FF01 HH06 JJ08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石式単相同期モータと、 この永久磁石式単相同期モータの出力軸の回転力により
   回動され弁体を開閉する弁作動軸と、 前記永久磁石式単相同期モータの出力軸の回転力を前記
   弁作動軸に伝達または伝達遮断する電磁クラッチと、 前記弁作動軸を前記弁体の開状態から閉状態に回動させ
   るスプリングとを備え、 前記永久磁石式単相同期モータの駆動による出力軸の回
   転で電磁クラッチを介して弁作動軸を回転させて弁体を
   開口し、前記永久磁石式単相同期モータの停止で弁体の
   開状態に保持するとともに前記電磁クラッチの遮断によ
   り前記スプリングの付勢力で弁作動軸を閉方向に回動さ
   せることを特徴とする弁開閉装置。
2. 【請求項２】 弁作動軸に回転抑制ダンパーを設けたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の弁開閉装置。
3. 【請求項３】 弁作動軸に永久磁石式単相同期モータの
   電源回路を開閉するスイッチを作動させるカムを設けた
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の弁開閉装
   置。