JP2012219895A - 電動緊急遮断弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】弁の開閉機構を出力軸20とモータ21とを接続する伝達機構にバネ23を設けただけの簡素化した構造として、弁の開度は、モータ21と電磁クラッチブレーキ27を駆動回路がコントロールする。駆動回路にモータ電流を検出する電流検出リレーを設ける。電流検出リレーは、モータ電流を検出すると、弁を係止する電磁クラッチブレーキ27への駆動電流の供給を遮断して弁を解放し、モータ21の作動によってバネ23を巻き締めあるいは伸長しながら開度を変えられるようにする。一方、モータ電流が検出されないと、電磁クラッチブレーキ27へ駆動電流を供給して電磁クラッチブレーキ27の作動によって弁の開度を保持する。また、停電時は、電磁クラッチブレーキ27への駆動電流が消失することにより、バネ23の伸長力でもって弁を緊急遮断する。
【選択図】図1
Description
一方、スリーブ7の上部には、円形のプレート12と扇形ギヤ13が取り付けられている。扇形ギヤ13は、扇形の周に歯が形成されたもので、図6のように、円形プレート12の上に取り付けられており、取り付けた扇形ギヤ13の一側が円形プレート12に設けたピン14と接するようになっている。また、この円形プレート12と支持板11とは、遊星ギヤ8を挿通する連結軸15で連結されており、円形プレート12上の扇形ギヤ13は、ゼンマイバネ16に取り付けられた巻き上げギヤ17と歯合している。この巻き上げギヤ17は、減速ギヤ18を介してバネ巻き上げモータ19のピニオンギヤと歯合する。
この状態で、開閉用モータ4を作動して、太陽ギヤ6が、図6の破線矢印のように左回りに回転すると、各遊星ギヤ8は、右回りに自転しながら左回りに公転する。このとき、遊星ギヤ8と連結軸15で連結された円形プレート12と出力軸2は一体となって左回りに回転するため、弁1は開放されることになり、開閉用モータ4を逆回転させれば、弁1を閉じることができるのである。
一方、緊急時に電源が遮断されると、バネ巻き上げモータ19がオフとなり、ゼンマイバネ16が解放されて巻き戻り、巻き上げギヤ17、減速ギヤ18、巻き上げモータ19が巻き上げ時と逆方向に回転するとともに、巻き上げギヤ17と歯合する扇形ギヤ13が、図5の矢印と逆に右回りに回転して円形プレート12のピン14を押す。そのため、ピン14が押された前記プレート12は左回りに回転するため、前記プレート12と連結された各遊星ギヤ8は、左回りに自転しながら右回りに公転することになる。
その結果、太陽ギヤ6が回転して出力軸2を右回りに回転して弁1を閉じることができるというものである。
このとき、停電により、電源回路から電磁ブレーキへの駆動電流が消失すると、電磁ブレーキは解放状態になる。そのため、所定の開度に応じて巻き締められたバネの伸長力により弁は閉じられる。
一方、モータ電流が断たれると(ダイオード数×飽和電圧より低くなると)、並列回路の電位差がゼロとなるため、フォトカプラの発光素子が消灯し、受光素子側の入出力端子をオンにする。こうすることにより、電磁ブレーキに電流が供給されて弁の位置を保持することができる。
また、この保持した状態で停電になると、電磁ブレーキは、電流供給が断たれるため解放状態となる。そのため、所定の開度に応じて巻き締められたバネの伸長力により弁は閉じられる。
一方、モータを作動して弁が全閉位置に達すると、その状態を全閉センサが検出してモータ電流の供給路をオフとする。このため、そのモータ電流のオフをモータ電流検出手段が検出して電磁ブレーキを作動することにより、全閉位置を保持する。
この形態の電動緊急遮断弁は、遮断弁本体と駆動回路とから成っている。
ここでは、全開位置設定マイクロスイッチLS1と全閉位置設定マイクロスイッチLS2に常閉接点(b接点)タイプのものを使用しており、常時はオンで弁の開放(または閉鎖)時にオフとなる。
なお、この形態では、モータ21に交流レバーシブルモータを採用したが、モータ21は、交流レバーシブルモータに限定されるものではない。後述のように電流検出リレーDTRを変更することで、直流モータを使用することが可能である。
伝達機構22は、ピッチの異なる伝達ギヤを組み合わせて、所要のトルクが得られるようになっており、先に述べたバネ23を出力軸20と係合する伝達歯車に取り付け、弁が閉じる方向に付勢するようになっている。
また、前記モータ21の主コイルと補助コイルの共通端子42は、電流検出リレーDTRを介して電源接続端子T3、T4の一方T3と接続されている。
また、この電流検出リレーDTRと接続された一方の電源接続端子T3と、残りの端子T4は、整流回路33と接続されている。
整流回路33は、ここでは、電源トランス、ブリッジ整流器及びブロックコンデンサで構成した全波整流回路となっている
この整流回路33には、3つの回路が並列に接続されている。
すなわち、閉方向制御リレーR2と全閉位置設定マイクロスイッチ(常閉「b」接点)LS2を直列に接続した第1の直列回路45と、開方向制御リレーR1と全開位置設定マイクロスイッチ(常閉「b」接点)LS1を直列に接続した第2の直列回路46及び電磁クラッチブレーキ回路27が並列に接続されており、前記第2の直列回路46と電磁クラッチブレーキ回路27間に、電流検出リレー接点47を配した構成となっている。
(1)電源投入直後の初期の状態、
操作スイッチ50のポジションが「開指令スイッチ接続」端子T1側あるいは「閉指令スイッチ接続」端子T2側のどちらでもなく、図2のように、中間オフのポジションにある場合。
この場合、電源投入直後の弁は、閉じた状態なので図2に示すように、全開位置設定マイクロスイッチLS1は接点「閉」でオフであり、開方向制御リレーR1はオンであって、開方向制御リレー接点r1はオン(「閉」)状態に保持される。
一方、全閉位置設定マイクロスイッチLS2は接点「開」でオンであり、閉方向制御リレーR2がオフになって、閉方向制御リレー接点r2もオフ(「開」)状態である。
このとき、操作スイッチ50は、中間オフのポジションなので、「開指令スイッチ接続」端子T1あるいは「閉指令スイッチ接続」端子T2のいずれの端子T1、T2にも交流電源からの電力は供給されずモータ電流は流れない。したがって、電流検出リレーDTRはオフとなり、電流検出リレー接点47はオン(「閉」)状態となるため、電磁クラッチブレーキ27が作動して弁は全閉状態に保持される。
この場合、全閉状態の各接点のポジションは、図2に示すように、全開位置設定マイクロスイッチLS1は接点「閉」でオフであり、開方向制御リレーR1はオンであって、開方向制御リレー接点r1はオン(「閉」)状態に保持されている。また、全閉位置設定マイクロスイッチLS2は接点「開」でオンであり、閉方向制御リレーR2がオフとなって、閉方向制御リレー接点r2はオフ(「開」)状態となっている。
そのため、開方向制御リレー接点r1を介して交流電源からモータ21の開入力端子40へ電力が供給され、モータ電流が流れて電流検出リレーDTRがオンとなる。
その結果、電流検出リレー接点47はオフ(「開」)となり、電磁クラッチブレーキ27への給電が断たれる。そのため、前記ブレーキ27の係止から解放された弁は、モータ21の作動でもって開弁方向へバネ23を巻き締めながら回動する。
このとき、モータ21が回動を開始すると、常閉接点の全閉位置設定マイクロスイッチLS2は接点「閉」でオフとなり、閉方向制御リレーR2がオンとなって、閉方向制御リレー接点r2はオン(「閉」)状態を保持する。
そして、回動する弁が全開位置に達すると、図3(a)に示すように、常閉接点である全開位置設定マイクロスイッチLS1は接点「開」となってオフとなり、開方向制御リレーR1はオフとなって、開方向制御リレー接点r1はオフ(「開」)状態になる。そのため、モータ21への給電が遮断されモータ電流が流れなくなって、電流検出リレーDTRはオフとなる。
その結果、電流検出リレー接点47はオン(「閉」)となり、電磁クラッチブレーキ27への給電が開始されるため、電磁クラッチブレーキ27が作動して弁は全開状態で保持される。
操作スイッチ50のポジションを「閉指令スイッチ接続」端子T2側へ操作する。
この場合、弁が全開状態の各接点のポジションは、図3(a)に示すように、常閉接点である全開位置設定マイクロスイッチLS1は接点「開」でオンであり、開方向制御リレーR1はオフであって、開方向制御リレー接点r1はオフ(「開」)状態である。また、常閉接点の全閉位置設定マイクロスイッチLS2は接点「閉」でオフであり、閉方向制御リレーR2がオンとなって、閉方向制御リレー接点r2はオン(「閉」)状態である。
そのため、操作スイッチ50を「閉指令スイッチ接続」端子T2側に操作すると、閉方向制御リレー接点r2を介して交流電源からモータ21の閉入力端子41へ電力が供給され、モータ電流が流れて電流検出リレーDTRがオンとなる。
その結果、電流検出リレー接点47はオフ(「開」)状態となり、電磁クラッチブレーキ27への給電が断たれるため、前記ブレーキ27の保持から解放された弁は、モータ21の作動により、閉弁方向へバネ23を伸長しながら回動する。
そして、回動する弁が全閉位置に達すると、図3(b)に示すように、常閉接点である全開位置設定マイクロスイッチLS1は接点「閉」となってオフとなり、開方向制御リレーR1はオンとなって、開方向制御リレー接点r1はオン(「閉」)状態になる。また、常閉接点の全閉位置設定マイクロスイッチLS2は接点「開」となってオンとなり、閉方向制御リレーR2はオフとなって、閉方向制御リレー接点r2はオフ(「開」)状態になる。
したがって、モータ21への給電が遮断されてモータ電流が流れなくなるため、電流検出リレーDTRはオフとなる。
その結果、電流検出リレー接点47はオン(「閉」)となり、電磁クラッチブレーキ27への給電が行われ、電磁クラッチブレーキ27が作動して弁は全閉状態で保持される。
操作スイッチ50のポジションを「開指令スイッチ接続」端子T1側あるいは「閉指令スイッチ接続」端子T2側のいずれかに操作して、所要の開度になったところで、中間オフのポジションに操作する。
例えば、全閉状態から操作スイッチ50のポジションを「開指令スイッチ接続」端子T1側に操作して、所要の開度になったところで、中間オフのポジションに操作する場合を考える。
この場合、全閉状態での各接点のポジションは、図3(b)に示すように、常閉接点の全開位置設定マイクロスイッチLS1は接点「閉」でオフであり、開方向制御リレーR1はオンとなって、開方向制御リレー接点r1はオン(閉)状態である。また、常閉接点の全閉位置設定マイクロスイッチLS2は接点「開」でオンであり、閉方向制御リレーR2はオフとなって、閉方向制御リレー接点r2はオフ(「開」)状態となっている。
そのため、操作スイッチ50のポジションを「開指令スイッチ接続」端子T1側に操作すると、開方向制御リレー接点r1を介して交流電源からモータ21の開入力端子40へ電力が供給され、モータ電流が流れて電流検出リレーDTRがオンとなる。
その結果、電流検出リレー接点47はオフ(「開」)状態となり、電磁クラッチブレーキ27への給電が断たれるため、前記ブレーキ27の係止から解放された弁は、モータ21の作動でもって開弁方向へバネ23を巻き締めながら回動する。
このとき、モータ21が回動を開始すると、常閉接点の全閉位置設定マイクロスイッチLS2は接点「開」となってオフとなるため、閉方向制御リレーR2がオンとなって、閉方向制御リレー接点r2はオン(「閉」)状態になる。
この状態で、操作スイッチ50のポジションを所要の開度になったところで中間オフのポジションに操作する。すると、図3(c)のように、モータ21への給電がストップするため、モータ電流が流れなくなって、電流検出リレーDTRはオフとなる。
その結果、電流検出リレー接点47はオン(「開」)状態となり、電磁クラッチブレーキ27への給電が開始されるため、作動した電磁クラッチブレーキ27により弁は所要の開度で保持される。
さらに、開度を変える場合は、図3(c)のように、開方向制御リレーR1の接点r1と閉方向制御リレーR2の接点r2がオン(「閉」)となっているので、操作スイッチ50のポジションを「開指令スイッチ接続」端子T1側あるいは「閉指令スイッチ接続」端子T2側のいずれかに操作すればモータ21に電流を流すことができる。このようにモータ電流が流れると、電流検出リレーDTRがオンとなり、電流検出リレー接点47はオフ(「開」)状態となって、電磁クラッチブレーキ27への給電が断たれるため、前記ブレーキ27の係止から解放された弁は、モータ21の作動でもってバネ23を巻き締めながら、あるいは伸長しながら弁の開度を変えることができる。
そして、弁の開度が所要の位置になったところで、操作スイッチ50のポジションを中間オフのポジションに操作すると、モータ21への給電がストップし、モータ電流が流れなくなって、電流検出リレーDTRがオフとなる。
その結果、電流検出リレー接点47はオン(「閉」)状態となり、電磁クラッチブレーキ27への給電が開始されるため、作動した電磁クラッチブレーキ27により、弁は所要の開度で保持される。
また、この状態から、弁を全開状態あるいは全閉状態にする場合は、操作スイッチ50のポジションを「開指令スイッチ接続」端子T1側あるいは「閉指令スイッチ接続」端子T2側のいずれかに操作すればよい。このように操作すれば、モータ電流が流れて、電流検出リレーDTRがオンとなり、電流検出リレー接点47がオフ(「開」)状態となって、電磁クラッチブレーキ27への給電を断つことができるため、モータ21の作動でもってバネ23を巻き締めながら、あるいは伸長しながら、弁を全開状態あるいは全閉状態にすることができる。
その際、全開の場合は、弁が全開になった時点で、常閉接点の全開位置設定マイクロスイッチLS1が接点「開」となってオンとなり、開方向制御リレーR1はオフになるため、開方向制御リレー接点r1はオフ(「開」)状態に保持される。また、全閉の場合は、弁が全閉になった時点で、常閉接点の全閉位置設定マイクロスイッチLS2が接点「開」となってオンとなり、閉方向制御リレーR2はオフとなって、閉方向制御リレーR2の接点r2はオン(「開」)状態に保持される。
このように、弁の開度を自在に変えられるのである。
弁を全開放で保持している場合、または、弁を所要の開度(中間位置)で保持している場合において、緊急事態により停電が発生し、整流回路33から電磁クラッチブレーキ27への駆動電流が消失すると、電磁クラッチブレーキ27が解放状態になって、所定の開度に応じて巻き締められたバネ23の伸長力により弁は閉じられる。
このとき、閉鎖された弁には、流体に抗するためバネ圧で押されることが必要であり、このようなバネ圧が弁を閉じた際に発生できるようにバネ23の巻き締め量を設定する必要があることは当然である。
その結果、緊急遮断弁の部品点数及び組み立て工数の削減が可能となり、コストダウンが図れる。
また、機構部分の組み立て管理する箇所が少なくなり、故障の確率も低くできる。
また、設置や点検の後にわざわざバネ23を巻き上げてセットする必要がなく、即開閉動作が可能である。そのため、バネ巻き上げ完了検出用のスイッチも必要ない。
この実施例1の前記電流検出リレーDTRは、図4に示すように、電流検出部60とスイッチ部61とで構成されている。
電流検出部60は、複数のダイオードDを順方向にして直列に接続した直列回路62を互いに極性が逆になるようにして並列に接続したもので、前記並列回路63をモータ電流路に挿入する。
こうすることにより、前記並列回路63は、モータ電流路にモータ電流が流れると電位差(直列に接続したダイオード数×0.6V(飽和電圧))を生じる。このとき、上記のようなダイオードDを直列に接続した直列回路を互いに極性が逆になるようにして接続した並列回路としたことにより、供給路に流れるモータ電流は、交流、直流、モータの反転に関わらず検出できる。
一方、スイッチ部61は、フォトカプラ64を使用したもので、フォトカプラ64の発光素子65の入出力端子を前記並列回路63の両端に接続し、受光素子の入出力端子を介して電磁クラッチブレーキ27へ電流を供給するというものである。
ここで、図4のものでは、発光素子65にダイオードを2個使用して、2個のダイオードを互いの極性が逆となるようにして並列に接続したことにより、モータ電流を電流の流れる向きに関係なく検出できるようにしてある。
そのため、モータ21には、交流モータだけでなく、モータ電流の向きが正逆転で変わる直流モータを使用することも可能である。
なお、図4の破線のように、受光素子の出力は電磁クラッチブレーキ27の仕様や駆動回路の構成に合わせて反転させた出力とすることは当然である。
そして、例えば、図4の破線で示すように、モータ電流路に挿入されるトランジスタスイッチ回路をオフにすることで、電磁クラッチブレーキ27への電流供給を断って解放状態とすることにより、弁の開閉ができるようにするのである。
一方、モータ電流が断たれると(ダイオード数×飽和電圧より低くなると)、並列回路63の電位差がゼロとなるため、前記スイッチ部61の発光素子65が消灯し、受光素子はオフとなる。そのため、受光素子オフで、電磁クラッチブレーキ27へ電流を供給できるようにすることで、電磁クラッチブレーキ27を作動して弁の位置を保持するようにできる。
また、この保持した状態で、停電になると、電磁クラッチブレーキ27は、電流供給が断たれた解放状態となる。そのため、所定の開度に応じて巻き締められたバネの伸長力により弁は閉じることができるのである。
21 モータ
22 伝達機構
23 バネ
27 電磁クラッチブレーキ
45 第1の直列回路
46 第2の直列回路
60 電流検出部
61 スイッチ部
62 直列回路
63 並列回路
64 フォトカプラ
65 発光素子
D ダイオード
DTR 電流検出リレー
LS1 全開位置設定マイクロスイッチ
LS2 全閉位置設定マイクロスイッチ
Claims (3)
- 弁を接続した出力軸と可逆モータを複数のギヤを組み合わせた伝達機構を介して連結し、前記弁を閉じる方向へ付勢するバネと制動用の電磁ブレーキを設け、前記モータを作動して弁を開放しながらバネを巻き締めたのち電磁ブレーキを作動させるようにした遮断弁本体と、駆動回路から成り、
前記駆動回路にモータ電流検出手段を設け、前記モータ電流検出手段が、モータ電流を検出すると、前記電磁ブレーキと前記ブレーキへ駆動電流を供給する電源回路との接続を開(OFF)にし、一方、モータ電流が検出されないと、前記電磁ブレーキと電源回路との接続を閉じる(ON)とともに、前記電源回路が緊急時の停電で停止した際、電磁ブレーキが解放状態となることを特徴とする電動緊急遮断弁。 - 上記モータ電流検出手段が、複数のダイオードを順方向にして直列に接続した直列回路を互いに極性が逆になるようにして並列に接続し、モータ電流の供給路に挿入される並列回路で構成される電流検出部と、フォトカプラの発光素子の入出力端子を前記並列回路の両端に接続し、受光素子側入出力端子を介して電磁ブレーキへ電流を供給するようにしたスイッチ部をとからなることを特徴とする請求項1に記載の電動緊急遮断弁。
- 上記弁が閉じたことを検出する全閉センサと、弁の開放したことを検出する全開センサを設け、前記全閉センサは弁が閉じるとモータ電流の供給路をオフとし、弁が開き始めるとモータ電流の供給路をオンとし、一方、前記全開センサは弁が開放するとモータ電流の供給路をオフとし、弁が閉じ始めるとモータ電流の供給路をオンとすることを特徴とする請求項1または2に記載の電動緊急遮断弁。
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