JP2014137089A - 電動遮断弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転している誘導モータの主巻線L1と補助巻線L2へ直流電流を入力する。こうすることで、主巻線L1と補助巻線L2に磁界を生じさせてロータRに電気的制動を加えたのち、クラッチ・ブレーキによりモータを停止させることで、モータの軸の折損やクラッチ・ブレーキの消耗を防ぐ。
【選択図】図5
Description
前記バネ4は、弁5が閉じる方向へ出力軸1を付勢するように取り付け、このバネ4を取り付けた歯車の軸の後端にギヤを取り付けてある。そして、この後端のギヤに、カムを取り付けたギヤを歯合させて、前記カムに係合させたリミットスイッチ9でバネ4が巻き終わったことを検出するようにしてある。
一方、クラッチ・ブレーキは、モータへの通電オフとほぼ同時に通電し、モータの回転を止める。
このとき、リターン用のゼンマイバネは、機構上モータやクラッチ・ブレーキと繋がっているので、バネの復帰回転力は、モータ内のロータの慣性力を増大する。
さらに、ゼンマイバネを取り付けたギヤに歯合させた無励磁作動形電磁ブレーキもバネの復帰回転力の慣性を増加させることになる。
このため、クラッチ・ブレーキを作動すると、モータを急激に停止させることになる。すると、モータ軸へ過大な負荷がかかり、軸の折損を誘発する問題がある。
また、クラッチ・ブレーキとモータの接触部分についても、摩擦による消耗が激しく、部品の交換を必要とする問題も生じる。
この形態の電動緊急遮断弁は、図1,2に示すような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。
クラッチ・ブレーキ回路30は、トランジスタT0で構成されるスイッチ回路を用いたもので、トランジスタT0をオン・オフすることでクラッチ・ブレーキ27を作動したり、作動したクラッチ・ブレーキ27を解除したりする。
モータ回路31は、スイッチ手段S1〜S3とダイオードD1、D2及び進相用コンデンサC1で構成されており、スイッチ手段S1〜S3は、第1のスイッチ手段S1、第2のスイッチ手段S2、第3のスイッチ手段S3の3つから成っている。この各スイッチ手段S1〜S3は、例えば、電力制御素子に双方向サイリスタを使用した交流フォトリレー(SSR:ソリッドステートリレー)を用いたもので、図2の第1〜第3のトランジスタスイッチ回路T1〜T3をオン・オフすることで弁19の開閉と制動を制御する。
すなわち、前記モータ21は単相誘導モータで、交流電源ACに第1のスイッチ手段S1を介して並列に接続された主巻線L1と補助巻線L2をロータRに直交させて配置し、前記補助巻線L2と直列に進相用コンデンサC1を挿入した構成となっており、前記進相用コンデンサC1と並列に、ダイオード直列回路Dを接続した構成となっている。前記ダイオード直列回路Dは、ダイオードD1とD2のカソード端子同士を接続したもので、前記ダイオードD1とD2のカソード端子同士の接続点を第2のスイッチ手段S2を介して交流電源ACと接続するようになっている。
さらに、前記補助巻線L2とコンデンサC1(並列に接続したダイオード直列回路D)との接続点を、第3のスイッチ手段S3を介して交流電源ACと接続する構成となっている。
また、図2の第3のトランジスタスイッチ回路T3をオン(第1、2のトランジスタスイッチ回路T1、T2はオフ)して第3のスイッチ手段S3をオン(第1、2のスイッチ手段S1、S2はオフ)にすると、交流電流は、図4の矢印Cのように、「交流電源AC−主巻線L1−進相用コンデンサC1−第3のスイッチ手段S3−交流電源AC」と、矢印Dのように「交流電源AC−節a−補助巻線L2−第3のスイッチ手段S3−交流電源AC」と流れることでモータ21を逆転させる。そして、ゼンマイバネ23を緩めながら閉弁する。
さらに、図2の第2のトランジスタスイッチ回路T2をオン(第1、3のトランジスタスイッチ回路T1、T3はオフ)して、第2のスイッチ手段S2をオン(第1、3のスイッチ手段S1、S3はオフ)にすると、電流は、図5の矢印Eの「交流電源AC−節a−主巻線L1−ダイオードD1−第2のスイッチ手段S2−交流電源AC」と、矢印Fの、「交流電源AC−節a−補助巻線L2−ダイオードD2−第2のスイッチ手段S2−交流電源AC」のように流れる、そのため、ダイオードD1とD2で整流した直流電流(脈流)が主巻線L1と補助巻線L2に流れる。その結果、直流電流の流れた主巻線L1と補助巻線L2は磁界を発生し、発生した磁界はロータRに制動をかけてモータ21を急速に停止させる。
また、急停止することで、モータの停止精度が向上するため、例えば、弁19の開度を調整するような場合には、回転角度制御の性能を向上させることができる。
例えば、弁19を開放した際、つまり、モータ21を正転させた場合は、第1のトランジスタスイッチ回路T1へ前記回路T1をオンする信号を入力する。すると、第1のスイッチ手段S1はオン(第2、3のスイッチ手段S2、S3はオフ)となり、図3の矢印AとBのように、交流電流が流れる。その結果、モータ21が正転し、ゼンマイバネ23を巻締めながら開弁する。次に、開弁したことが全開位置設定マイクロスイッチLS1で検出されると、第1のトランジスタスイッチ回路T1をオフする。このオフと同時か、若干(例えば、tm秒)遅れて、第2のトランジスタスイッチ回路T2へ前記回路T2をオンする信号を入力する。このように、第2のトランジスタスイッチ回路T2へオン信号を入力すると、第2のスイッチ手段S2がオン(第1、3のスイッチ手段S1、S3はオフ)となり、図5の矢印EとFのように、主巻線L1と補助巻線L2にダイオードD1とD2で整流した直流(脈流)が流れる。そのため、直流電流が流れた主巻線L1と補助巻線L2は磁界を発生し、発生した磁界がロータRに制動を掛けてモータ21を急停止させる。
このようにして、モータ21が停止したのち、クラッチ・ブレーキ回路30のトランジスタT0をオンして、クラッチ・ブレーキ27を作動させることで開弁状態を保持する。
すなわち、閉弁のため、モータ21を逆転させる場合は、第3のトランジスタスイッチ回路T3へオン信号を入力する。すると、第3のスイッチ手段S3がオン(第1、2のスイッチ手段S1、S2はオフ)となり、図4の矢印CとDのように交流電流が流れて、モータ21が逆転し、ゼンマイバネ23を緩めながら閉弁する。次に、閉弁したことが全閉位置設定マイクロスイッチLS2で検出されると、第3のトランジスタスイッチ回路T3をオフにする。そして、このオフと同時か、若干(例えば、tm秒)遅れて第2のトランジスタスイッチ回路T2へオン信号を入力して、第2のスイッチ手段S2をオン(第1、3のスイッチ手段はオフ)すると、図5の矢印EとFのように、主巻線L1と補助巻線L2にダイオードD1とD2で整流した直流(脈流)が流れて、主巻線L1と補助巻線L2は磁界を発生する。そのため、その磁界によってロータRに制動がかかり、モータ21が急停止する。このようにモータ21が停止したのち、クラッチ・ブレーキ回路30のトランジスタT0をオンして、クラッチ・ブレーキ27を作動させれば、閉弁状態を保持することができる。
ちなみに、このような制御は、マイコンなどを用いた制御装置やシーケンサなどを設けることで簡単に実現できる。
20 出力軸
21 モータ
22 伝達機構
23 ゼンマイバネ
27 クラッチ・ブレーキ
C1 進相用コンデンサ
D ダイオード直列回路
D1 ダイオード
D2 ダイオード
L1 主巻線
L2 補助巻線
S1 第1のスイッチ手段
S2 第2のスイッチ手段
S3 第3のスイッチ手段
Claims (5)
- 弁を接続した出力軸と誘導モータを複数のギヤを組み合せた伝達機構を介して連結し、前記弁を閉じる方向に付勢するバネと制動用のクラッチ・ブレーキを設け、前記モータを作動してバネを巻きながら弁を開放し、弁が開放すると制御用のクラッチ・ブレーキを作動したのち、前記モータをオフにして弁を開放状態で保持し、緊急時にバネの付勢力でもって弁を閉じるようにした電動遮断弁において、
前記モータを作動して弁が開放した際、前記モータをオフにして直流電流を入力したのち、クラッチ・ブレーキを作動することを特徴とする電動遮断弁。 - 上記モータを作動して弁が閉じた際、前記モータをオフにして直流電流を入力したのち、クラッチ・ブレーキを作動することを特徴とする請求項1に記載の電動遮断弁。
- 上記モータが、交流電源に第1のスイッチ手段を介して並列に接続された主巻線と補助巻線をロータに直交させて配置し、前記補助巻線と直列に進相用コンデンサを挿入した単相誘導モータに、
前記進相用コンデンサと並列に、ダイオードのカソード端子同士を接続したダイオード直列回路を接続し、そのコンデンサと並列に接続したダイオード直列回路のカソード端子同士の接続点を第2のスイッチ手段を介して交流電源と接続されたものとし、
前記第1のスイッチ手段をオンにして弁が開放した際、第1のスイッチ手段をオフにして、第2のスイッチ手段をオンにしたのち、クラッチ・ブレーキを作動することを特徴とする請求項1に記載の電動遮断弁。 - 上記弁が閉じた際、上記第1のスイッチ手段をオフにして、第2のスイッチ手段をオンにしたのち、クラッチ・ブレーキを作動することを特徴とする請求項3に記載の電動遮断弁。
- 上記補助巻線と直列に挿入されたコンデンサとの接続点を、第3のスイッチ手段を介して交流電源と接続し、前記スイッチ手段をオンすることでモータを逆転するようにした請求項3または4に記載の電動遮断弁。
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