JP2002345207A - スプリングリターン型モータアクチュエーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの駆動コイルの温度上昇を一定に押さ
え、駆動コイルの焼損を抑止するとともに弁体を長時間
に渡って開放保持できるスプリングリターン型モータア
クチュエーターを提供する。 【構成】 モータＭの駆動コイルＭＡに電源Ｇと正特性
サーミスタＰとを直列に配置するとともに前記正特性サ
ーミスタＰに固定抵抗又はコンデンサーＲを並列に接続
配置する。駆動コイルの一定温度以下において、正特性
サーミスタの抵抗値を固定抵抗又はコンデンサーの抵抗
値より小とし、一定温度以上において正特性サーミスタ
の抵抗値を固定抵抗又はコンデンサーの抵抗値より大と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弁本体の流路を開閉す
る弁体の流路開放時にモータの回転力を利用し、弁体の
流路閉塞時においてスプリングのバネ力を利用したスプ
リングリターン型のモータアクチュエーターに関するも
ので、主として、冷水、温水の開閉制御用のバルブとし
て用いられる。

【０００２】

【従来の技術】従来のスプリングリターン型のモータア
クチュエーターは、弁本体の流路を開閉する弁体と、モ
ータの回転を減速歯車列、出力歯車を介して弁体に伝達
する出力軸と、出力軸を一定方向に付勢するスプリング
と、を備え、モータの駆動コイルには電源が直列に接続
される。従って、弁体の流路開放時にあっては、モータ
の駆動コイルに通電してモータを回転し、この回転力が
出力軸に伝達され、出力軸がスプリングのバネ力に抗し
て一方向へ回転することによって弁開状態が得られる。
一方、弁体の流路閉塞時にあっては、モータの駆動コイ
ルへの通電が停止され、出力軸がスプリングのバネ力に
よって他方向へ回転することによって弁閉状態が得られ
る。又、第２の従来例としては、モータの駆動コイルに
サーマルスイッチと電源とを直列に接続配置されるもの
がある。前記サーマルスイッチは、モータの雰囲気温度
が一定温度以下で接点を閉じ、一定温度以上で接点を開
く、ＯＮ−ＯＦＦ機能を備える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の第１のス
プリングリターン型のモータアクチュエーターによる
と、流路開放時においてはモータの駆動コイルに常時、
スプリングの付勢力に抗して弁体を開放する大なる電流
を通電して弁体をモータの回転力によって開放保持する
ものである。一方、モータにおいて弁体が開状態に保持
されて大なる電流が継続して供給されると、図３の実線
に示される如く、通電時間の経過とともにモータの駆動
コイル温度は徐々に上昇するもので、例えば１６０℃の
高温に達する。以上によれば、長時間に渡る開弁使用時
において、モータの駆動コイルが焼損する恐れがあり、
長時間に渡る開弁使用に不具合を生ずる。又、従来の第
２のスプリングリターン型のモータアクチュエーターに
よると、モータの駆動コイルの温度上昇をサーマルスイ
ッチが感知してＯＦＦとし、駆動コイルへの通電を停止
することができる。従って駆動コイルの温度上昇を一定
温度以下に抑止することができ、駆動コイルの焼損を防
止することが可能である。然しながら長時間に渡って連
続して開弁状態を維持することができない。例えば、９
０℃において接点がＯＦＦとなるサーマルスイッチを用
いた場合、図３から明らかな如く通電時間５０分におい
て駆動コイルの通電が停止され、以後の開弁状態を得る
ことができない。又、前記駆動コイルへの通電が停止さ
れた後、即座に駆動コイルへ通電して再び開弁状態を得
ようとした場合にあっては、駆動コイルへの通電を開始
できない。すなわち駆動コイルの温度が充分に低下しサ
ーマルスイッチがＯＮとなる迄の間、開弁状態を得るこ
とができない。

【０００４】本発明になるスプリングリターン型モータ
アクチュエーターは前記不具合に鑑み成されたもので、
モータの駆動コイルの温度上昇を一定に押えて、モータ
の駆動コイルの焼損を抑止するとともに所望の長時間に
渡って弁体を開放保持することのできる前記アクチュエ
ーターを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】本発明になるスプリングリ
ターン型モータアクチュエーターによると、前記目的達
成の為に弁本体を貫通する流路を開閉する弁体と、モー
タの回転を減速歯車列、出力歯車を介して弁体に伝達す
る出力軸と、出力軸を一定方向に付勢するスプリング
と、を備えるスプリングリターン型モータアクチュエー
ターにおいて、モータの駆動コイルに電源と正特性サー
ミスタとを直列に配置するとともに前記正特性サーミス
タに固定抵抗又はコンデンサーを並列に接続配置し、駆
動コイルの一定温度以下において、正特性サーミスタの
抵抗値を固定抵抗又はコンデンサーの抵抗値より小と
し、一定温度以上において正特性サーミスタの抵抗値を
固定抵抗又はコンデンサーの抵抗値より大としたことを
第１の特徴とする。

【０００６】又、本発明は、前記第１の特徴に加え、正
特性サーミスタを、モータの駆動コイルの外周に装着し
たことを第２の特徴とする。

【０００７】

【作用】前記第１の特徴によると、駆動コイルの温度が
一定温度以下において、正特性サーミスタを介して駆動
コイルに、弁体を閉状態から開状態に駆動させる為の大
きな起動電流を供給することができ、モータはスプリン
グのバネ力に抗して回転し、出力軸の一定方向の回転に
よって弁体をして流路を開放及び開放保持できる。前記
弁体の開放保持状態において、駆動コイルの温度が時間
の経過とともに一定温度を超えて上昇すると、正特性サ
ーミスタの抵抗値が固定抵抗又はコンデンサーの抵抗値
より大となることによって駆動コイルには固定抵抗又は
コンデンサーを介して起動電流に比較して小なる保持電
流が供給され、これによって駆動コイルの温度上昇が抑
止され、弁体は流路を継続的に開放保持できる。

【０００８】又、本発明の第２の特徴によると、駆動コ
イルの外周に正特性サーミスタを装着配置したので、駆
動コイルの温度状態を正特性サーミスタが正確に感知
し、それに応じた抵抗値を得ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明になるスプリング型モータアク
チュエーターの一実施例をす１によって説明する。１は
内部を流路２が貫通する弁本体であり、流路２は弁体３
によって開閉される。本例における弁体３はボール弁で
あり、ボール弁の中心に弁孔が穿設され、９０度正逆回
転することによって流路２が開閉される。４は弁本体１
に回転自在に支持される連結軸であり、その上下に平取
り部４Ａ，４Ｂが形成され、下方の平取り部４Ａは弁体
３に設けた平取り溝３Ａに係合される。５はロアケース
５Ａとそれをおおうアッパケース５Ｂとによって形成さ
れるケースであり、ケース５内には以下の構成部品が配
置される。前記ロアケース５Ａとアッパケース５Ｂとの
間には、金属材料よりなる支持プレート６が固定配置さ
れ、この支持プレート６上に駆動コイルＭＡを備えるモ
ータＭが固定配置される。モータＭは例えばくま取りモ
ータが用いられるが、これに限定されるものでない。
又、７はロアケース５Ａ、支持プレート６及びアッパケ
ース５Ａに回転自在に支承される出力軸であり、下方に
設けた平取り溝７Ａが連結軸４の上方の平取り部４Ｂに
係合される。従って出力軸７の回転は連結軸４を介して
弁体３に伝達されるもので、出力軸７と弁体３とは同期
的に回転することになる。そして、モータＭの回転軸Ｍ
Ｂの下方に配置したピニオン歯車８と、出力軸７に一体
的に配置した出力歯車９とは減速歯車列１０によって噛
合される。又、Ｓは出力軸７に回転力を付与するスプリ
ングであり、出力軸７の外周に配置されるとともにその
一端は支持プレート６に固定支持され、他端は出力軸７
に一体的に配置されたスプリングガイド１１に支持され
る。以上において、モータＭの駆動コイルＭＡに電流が
供給されてモータＭが一定方向に回転すると、この回転
はピニオン歯車８、減速歯車列１０、出力歯車９を介し
て出力軸７をスプリングＳのバネ力に抗して正転させ、
これによって弁体３は弁本体１の流路２を開放する。一
方、モータＭの駆動コイルＭＡへの電流の供給が停止さ
れると、出力軸７はスプリングＳのバネ力によって逆転
し、これによって弁体３は流路２を閉塞する。

【００１０】そして、モータＭの駆動コイルＭＡの電気
回路は以下によって形成される。駆動コイルＭＡは、操
作スイッチＴと電源Ｇと正特性サーミスタＰとが直列接
続される。この正特性サーミスタＰはチタン酸バリウム
に希土類が微量に添加された正の抵抗温度特性をもった
感熱抵抗素子であり、電流を流した初期状態から一定時
間経過迄の間は抵抗値が小さく保持されて大きい電流を
流し、一方一定時間が経過すると、素子の自己発熱によ
って抵抗値が増加し、電流を減少させるものである。そ
して、前記正特性サーミスタＰに、例えば巻線抵抗より
なる固定抵抗又はコンデンサーＲが並列に接続される。

【００１１】ここで前記正特性サーミスタＰの抵抗値と
固定抵抗又はコンデンサーＲの抵抗値との関係は以下の
如く選択される。第１には、駆動コイルＭＡの温度が一
定温度以下の状態において、正特性サーミスタＰの抵抗
値を、固定抵抗又はコンデンサーＲの抵抗値より小さく
したことである。より具体的に図３を用いて説明する
と、駆動コイルＭＡの温度が９０℃以下において、正特
性サーミスタの抵抗値＜固定抵抗又はコンデンサーの抵
抗値としたものである。

【００１２】第２には、駆動コイルＭＡの温度が一定温
度以上の状態において、正特性サーミスタＰの抵抗値を
固定抵抗又はコンデンサーＲの抵抗値より大としたもの
である。より具体的には駆動コイルＭＡの温度が９０℃
を超えて上昇した際において、正特性サーミスタＰの抵
抗値＞固定抵抗又はコンデンサーＲの抵抗値としたもの
である。

【００１３】以上よりなる本発明のスプリングリターン
型モータアクチュエーターの作用について以下に説明す
る。第１に操作スイッチＴがＯＦＦであって、駆動コイ
ルＭＡの電流が供給されない状態において、モータＭは
非回転状態にあり、出力軸７はスプリングＳのバネ力に
よって他方向へ回転付勢され、これによって弁体３は流
路２を閉塞保持する。

【００１４】次いで操作スイッチＴがＯＮされると、一
定温度以下の状態にある駆動コイルＭＡには小なる抵抗
値を有する正特性サーミスタＰを介して、スプリングＳ
のバネ力に抗して出力軸７を一方向へ回転させる大きな
起動電流が供給されるもので、この出力軸７の一方向へ
の回転によると、閉状態にある弁体３は出力軸７と同期
して一方向へ回転して流路２を開放し、次いで弁開状態
を保持する。かかる弁閉状態から弁開状態への初期の弁
開操作時において、駆動コイルＭＡの温度は、未だ一定
温度（例えば９０℃）に上昇していないもので、正特性
サーミスタＰの抵抗値が固定抵抗又はコンデンサーＲの
抵抗値より小さく保持されるので、駆動コイルＭＡには
正特性サーミスタＰを介して大きな起動電流を供給でき
る。

【００１５】次いで前記弁開状態が継続的に保持されて
通電が経過すると、大なる起動電流が供給される駆動コ
イルＭＡ自体の発熱によって駆動コイルＭＡの温度は図
３に示す如く徐々に上昇する。ここで本発明にあって
は、正特性サーミスタＰを駆動コイルＭＡに近接して配
置し、駆動コイルＭＡの温度を正特性サーミスタＰに作
用させたもので駆動コイルＭＡの温度が一定温度に達す
ると、正特性サーミスタＰの抵抗値は増加し、この抵抗
値は固定抵抗又はコンデンサーＲより大なる抵抗値へと
変化する。具体的には駆動コイルＭＡへの通電時間が５
０分に達すると駆動コイルＭＡの温度は、９０℃迄上昇
し、この上昇温度を正特性サーミスタＰが受けると、正
特性サーミスタＰの抵抗値は増加し、正特性サーミスタ
の抵抗値＞固定抵抗又はコンデンサーの抵抗値の関係と
なる。以上によると、正特性サーミスタＰからの電流の
流れが阻止され駆動コイルＭＡに向けて固定抵抗又はコ
ンデンサーＲから起動電流に比較して小であって、弁体
３を全開保持する為の保持電流が供給されるもので、こ
れによって弁体３は弁開状態を保持できる。すなわち固
定抵抗又はコンデンサーＲの抵抗値は、開放された弁体
３を、弁開状態に保持するに必要な小なる電流が供給さ
れればよい。以上によれば、弁体３の弁開保持状態にお
いて、駆動コイルＭＡには固定抵抗又はコンデンサーＲ
を介して小なる保持電流が供給されるもので、これによ
ると、駆動コイルＭＡの温度は一定温度の例えば９０℃
を超えることなく、それより低い温度状態（例えば８０
℃）で継続して保持される。これは図３の点線でよく示
される。従って、弁体３が継続して長時間に渡って弁開
状態に保持されたとしても、駆動コイルＭＡの温度を一
定温度以下に保持できるので駆動コイルＭＡが焼損する
ことはない。又、弁開状態において、駆動コイルＭＡに
は小なる保持電流が供給されるので従来の大なる起動電
流が供給されるものに比して大なる節電効果を奏する。
更に、駆動コイルＭＡの温度上昇が一定温度以上に上昇
することがないので、操作スイッチＴがＯＦＦとなった
後に、再びＯＮとして再起動する際、駆動コイルＭＡの
温度低下が短時間に行われ、再起動時において何等問題
が生ずるものでない。

【００１６】又、正特性サーミスタＰを駆動コイルＭＡ
の外周に直接的にテープ等によって装着すると、駆動コ
イルＭＡの温度変化を正特性サーミスタが正確にして且
つ短時間で感知しうるもので、応答性を大きく向上でき
たものである。

【００１７】

【発明の効果】以上の如く、本発明になるスプリングリ
ターン型アクチュエーターによると、モータの駆動コイ
ルに電源と正特性サーミスタとを直列に配置するととも
に前記正特性サーミスタに固定抵抗又はコンデンサーを
並列に接続配置し、駆動コイルの一定温度以下におい
て、正特性サーミスタの抵抗値を固定抵抗又はコンデン
サーの抵抗値より小とし、一定温度以上において正特性
サーミスタの抵抗値を固定抵抗又はコンデンサーの抵抗
値より大としたので、長時間に渡って駆動コイルが焼損
することなく安定した弁開状態を保持することができる
とともに省電力型の前記アクチュエーターを提供でき
る。コンデンサーの場合は、固定抵抗と比較して自己発
熱量が低くなり、アクチュエーター全体として温度上昇
を低く押さえられる効果がある。又、アクチュエーター
を一旦停止した後の再起動時にあっても即座に再起動が
可能と成ったものである。更に、正特性サーミスタを、
モータの駆動コイルの外周に装着したことによると、駆
動コイルの温度を正特性サーミスタが正確に感知するこ
とができ、応答性の優れた前記アクチュエーターを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるスプリングリターン型モータアク
チュエーターの一実施例を示す縦断面図。

【図２】図１のモータの駆動コイルの電気回路図。

【図３】駆動コイル温度と駆動コイルへの通電時間の関
係を示す線図。

【符号の説明】

Ｍ モータ ＭＡ 駆動コイル Ｐ 正特性サーミスタ Ｒ 固定抵抗又はコンデンサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 学 神奈川県川崎市中原区市の坪386 株式会 社ケーヒン川崎事業所内 (72)発明者 小林成近 愛知県岡崎市上六名町字宮前１番地 株式 会社三龍社柱事業所内 (72)発明者 稲垣善彦 愛知県岡崎市上六名町字宮前１番地 株式 会社三龍社柱事業所内 Ｆターム(参考） 3H062 AA07 AA12 BB15 CC01 CC15 DD03 DD10 DD11 EE07 HH03 HH08 5E034 AA07 AA09 AC02 DB09 5H013 DD01 EE01 JJ05 KK03 KK07 5H607 AA02 AA12 BB01 BB14 BB25 CC03 DD15 EE31 5H611 AA03 BB01 PP02 QQ04 SS03 TT04 UA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体を貫通する流路を開閉する弁体
   と、モータの回転を減速歯車列、出力歯車を介して弁体
   に伝達する出力軸と、出力軸を一定方向に付勢するスプ
   リングと、を備えるスプリングリターン型モータアクチ
   ュエーターにおいて、モータＭの駆動コイルＭＡに電源
   Ｇと正特性サーミスタＰとを直列に配置するとともに前
   記正特性サーミスタＰに固定抵抗又はコンデンサーＲを
   並列に接続配置し、駆動コイルＭＡの一定温度以下にお
   いて、正特性サーミスタＰの抵抗値を固定抵抗又はコン
   デンサーＲの抵抗値より小とし、一定温度以上において
   正特性サーミスタＰの抵抗値を固定抵抗又はコンデンサ
   ーＲの抵抗値より大としたことを特徴とするスプリング
   リターン型モータアクチュエーター。
2. 【請求項２】 前記正特性サーミスタを、モータＭの駆
   動コイルＭＡの外周に装着したことを特徴とする請求項
   １記載のスプリングリターン型モータアクチュエータ
   ー。