JP2019078295A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】停電時のリターン動作の結果を外部に通知することができるスプリングリターン型の電動アクチュエータを提供する。【解決手段】電動アクチュエータ１００は、アクチュエータ全体を制御する制御部４と、通電時に制御信号に応じてバルブ２００を駆動する駆動部１５と、停電時にバルブ２００を所定の開度位置までリターン動作させるスプリングユニット７と、電気エネルギーを蓄える蓄電部１２と、停電時にリターン動作によってモータ８で発生する回生電力により蓄電部１２を充電する回生電力部１３を備える。制御部４は、蓄電部１２に蓄積された電気エネルギーを用いて停電時に動作し、リターン動作が完了した場合、または停電から一定の許容時間の経過後にバルブ２００が所定の開度位置に達していないエラーが発生した場合に、開度位置信号を外部に出力する。【選択図】 図２

Description

本発明は、停電時においてバルブを強制的に全閉方向へ動作させるためにスプリングを利用するスプリングリターン型の電動アクチュエータに関するものである。

現在、停電時においてバルブを強制的に全閉方向へ動作させるためにスプリングを利用するスプリングリターン型のアクチュエータがある（特許文献１参照）。
しかし、従来のスプリングリターン型のアクチュエータには、停電後に所望の全閉位置までバルブをリターン動作させることができたかどうかを外部に通知する機能が設けられていなかったのでリターン動作の異常は、外部の環境条件から推定するしかなかった。

スプリングリターン型のアクチュエータでは、スプリング、減速機などの機構部品が故障すると、停電時にバルブを全閉位置までリターン動作させることができない。しかしながら、上記のとおり停電後に通信またはアナログ出力などの方法により外部に通知する機能をアクチュエータが備えていないため、リターン動作の結果を外部から確認することが難しいという問題点があった。

特開２００２−２０６６５６号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、停電時のリターン動作の結果を外部に通知することができるスプリングリターン型の電動アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明の電動アクチュエータは、外部から電源が供給される通電時に制御信号に応じてモータによってバルブを駆動するように構成された駆動部と、前記通電時に外部から指令された開度目標値と前記バルブの開度とが一致するように前記制御信号を出力するように構成された開度制御部と、前記電源が遮断された停電時に前記バルブを所定の開度位置までリターン動作させるように構成されたスプリングユニットと、電気エネルギーを蓄えるように構成された蓄電部と、この蓄電部に蓄積された電気エネルギーを用いて前記停電時に動作し、前記リターン動作が完了した場合、または停電から一定の許容時間の経過後に前記バルブが前記所定の開度位置に達していないエラーが発生した場合に、前記バルブの開度を示す開度位置信号を外部に出力するように構成された動作結果通知部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、外部と通信するための通信部をさらに備え、前記動作結果通知部は、前記開度位置信号を前記通信部を介して外部に送信することを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、外部と通信するための通信部と、送信待機時間を予め記憶する記憶部とをさらに備え、前記動作結果通知部は、前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、停電の時点から前記送信待機時間が経過した後に前記開度位置信号を前記通信部を介して外部に送信し、前記送信待機時間は、１つの電源系統に複数の電動アクチュエータが接続されている場合に、これらの電動アクチュエータの各々について異なる値になるように予め設定されていることを特徴とするものである。

また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記通電時の前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第１の出力部と、前記停電時の前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第２の出力部とをさらに備え、前記動作結果通知部は、前記通電時に前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力し、前記停電時に前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、前記開度位置信号を前記第２の出力部を介して外部に出力することを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記通電時または前記停電時に前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第１の出力部と、停電検出信号をＯＮ／ＯＦＦの電圧または電流の形式で出力するように構成された第２の出力部とをさらに備え、前記動作結果通知部は、前記通電時に前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力し、前記停電時に停電検出信号を前記第２の出力部を介して外部に出力すると共に、前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力することを特徴とするものである。

また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記停電時に前記リターン動作によって前記モータで発生する回生電力により前記蓄電部を充電するように構成された回生電力部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記通電時に前記蓄電部を充電するように構成された充電部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記通電時に前記蓄電部を充電するように構成された充電部と、前記停電時に前記リターン動作によって前記モータで発生する回生電力により前記蓄電部を充電するように構成された回生電力部とをさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記モータで発生する余剰の回生電力を消費するように構成された回生電力処理部をさらに備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、蓄電部に蓄積された電気エネルギーを用いて停電時に動作し、リターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、開度位置信号を外部に出力する動作結果通知部を設けることにより、リターン動作の結果を外部に通知することができ、電動アクチュエータのメンテナンス性の向上に貢献することができる。外部のホスト装置は、停止時の開度位置信号が全閉あるいは全開になっていないことにより、電動アクチュエータに異常が発生したことを検知できる。

また、本発明では、停電時にリターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、電動アクチュエータ毎に異なる送信待機時間だけ待機した後に各電動アクチュエータが開度位置信号を外部に送信するので、１つの電源系統に複数の電動アクチュエータが接続されている場合でも、各電動アクチュエータの同時送信による開度位置信号の衝突を回避することができる。

また、本発明では、停電時にリターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、開度位置信号を専用の第２の出力部を介して外部に出力するので、外部のホスト装置は、この第２の出力部から出力される信号を監視することで、リターン動作の結果を確認することができる。

また、本発明では、停電時にリターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、開度位置信号と共に停電検出信号を外部に出力するので、外部のホスト装置は、停電検出信号と共に出力される開度位置信号を監視することで、リターン動作の結果を確認することができる。

また、本発明では、回生電力部を設けることにより蓄電部を充電することができ、この蓄電部に蓄積された電気エネルギーを用いて停電時に動作結果通知部を動作させることができる。

また、本発明では、充電部を設けることにより蓄電部を充電することができ、この蓄電部に蓄積された電気エネルギーを用いて停電時に動作結果通知部を動作させることができる。

また、本発明では、回生電力処理部を設けることにより、モータで発生する余剰の回生電力を消費させることができ、回生電力による回路等の破損を防ぐことができる。

図１は、本発明の第１の実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの通電時の動作を説明するフローチャートである。 図５は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。 図７は、本発明の第２の実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の第２の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の第２の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の第２の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。 図１１は、送信待機時間を説明する図である。 図１２は、本発明の第３の実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。 図１４は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。 図１５は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの通電時の動作を説明するフローチャートである。 図１６は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。 図１７は、本発明の第３の実施例に係る信号の出力例を説明する図である。 図１８は、本発明の第３の実施例に係る信号の別の出力例を説明する図である。 図１９は、本発明の第３の実施例に係る信号の別の出力例を説明する図である。 図２０は、本発明の第３の実施例に係る信号の別の出力例を説明する図である。 図２１は、本発明の第４の実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。 図２２は、本発明の第４の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。 図２３は、本発明の第４の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。 図２４は、本発明の第４の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。 図２５は、本発明の第４の実施例に係る停電検出信号の出力例を説明する図である。 図２６は、本発明の第４の実施例に係る停電検出信号の別の出力例を説明する図である。 図２７は、本発明の第５の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。 図２８は、本発明の第６の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。 図２９は、本発明の第６の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。 図３０は、本発明の第６の実施例に係る電動アクチュエータの電源投入時の動作を説明するフローチャートである。 図３１は、本発明の第６の実施例に係る制御部の容量演算部の動作を説明するフローチャートである。 図３２は、本発明の第６の実施例に係る電動アクチュエータの通常時の動作を説明するフローチャートである。 図３３は、本発明の第６の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。 図３４は、本発明の第７の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。 図３５は、本発明の第８の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。 図３６は、本発明の第９の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。

［第１の実施例］
以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して説明する。図１は本実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。監視システムは、電源系統１０１に接続された電動アクチュエータ１００と、電動アクチュエータ１００から送信される開度位置信号により電動アクチュエータ１００のリターン動作の結果を監視するホスト装置１０３とから構成される。電動アクチュエータ１００とホスト装置１０３との間は、ネットワーク１０４を介して接続されている。

図２は電動アクチュエータ１００の構成を示すブロック図である。電動アクチュエータ１００は、ボール弁やバタフライ弁等のバルブ２００に取り付けられ、電動調節弁として一体化される。また、電動アクチュエータ１００は、図示しないコントローラとの間で、情報の授受を行う。

電動アクチュエータ１００は、外部電源（図１の配電盤１０２）から供給される電源電圧からメイン電源電圧を生成するメイン電源部１と、外部からの電源の遮断を検出する停電検出部２と、メイン電源部１からのメイン電源電圧と後述する蓄電部の電圧のうちどちらかを選択して出力するメイン電源切替部３と、電動アクチュエータ全体を制御する制御部４と、コントローラからの開度目標信号を処理して制御部４へ開度目標値を出力する開度目標処理部５と、制御系電源電圧を生成する制御電源部６と、電源が遮断された停電時にバネ力によりバルブ２００を第１の方向（例えば閉方向）にリターン動作させるスプリングユニット７と、スプリングユニット７のバネ力に抗してバルブ２００を第２の方向（例えば開方向）に動作させる駆動力を発生するモータ８と、制御部４からの制御信号に応じてモータ８へ駆動電圧を出力するモータ駆動部９と、モータ８の出力を減速させてバルブ２００を操作する減速機１０と、バルブ２００の開度を測定する位置センサ１１と、電気エネルギーを蓄える電気２重層コンデンサからなる蓄電部１２と、停電時にリターン動作によってモータ８で発生する回生電力により蓄電部１２を充電する回生電力部１３と、メイン電源切替部３から電源電圧の供給を受けて動作し、ホスト装置１０３と通信するための通信部１４とを備えている。モータ８とモータ駆動部９と減速機１０とは、駆動部１５を構成している。

図３は制御部４の構成を示すブロック図である。制御部４は、外部から電源が供給される通電時に開度目標値に応じてバルブ２００の開度を制御する開度制御部４０と、蓄電部１２に蓄積された電気エネルギーを用いて停電時に動作し、リターン動作が完了した場合、または停電から一定の許容時間の経過後にバルブ２００が所定の開度位置に達していないエラーが発生した場合に、バルブ２００の開度を示す開度位置信号を外部に出力する動作結果通知部４１と、情報記憶のための記憶部４２とから構成される。本実施例の記憶部４２は、制御部４の動作のためのプログラムと共に、動作に必要なパラメータとして、後述する許容時間を予め記憶している。

以下、本実施例の監視システムの動作を説明する。図４は通電時の電動アクチュエータ１００の動作を説明するフローチャートである。
電動アクチュエータ１００のメイン電源部１は、外部電源（図１の配電盤１０２）から電源電圧が供給されると、この電源電圧から所定のメイン電源電圧を生成する。なお、外部電源から供給される電源電圧は交流でも直流でもよい。外部電源から供給される電源電圧が交流の場合には、メイン電源部１の内部で整流・平滑し、さらに降圧して所望のメイン電源電圧を生成すればよい。電動アクチュエータ１００の停電検出部２は、メイン電源部１からメイン電源電圧が供給されているため、停電検出信号は出力しない。

電動アクチュエータ１００のメイン電源切替部３は、停電検出部２からの停電検出信号の入力がないため、メイン電源部１からのメイン電源電圧を選択して出力する。これにより、メイン電源電圧がメイン電源切替部３を介して制御電源部６に供給される。また、メイン電源電圧は、メイン電源部１からモータ駆動部９に直接供給される。

制御電源部６は、メイン電源電圧から所定の制御系電源電圧を生成する。制御系電源電圧は、制御部４と位置センサ１１と通信部１４とに供給される。制御電源部６から制御系電源電圧が供給されることにより、電動アクチュエータ１００の制御部４が起動する。
起動した制御部４は、後述する動作のためのプログラムを記憶部４２から読み出す初期設定処理を行う（図４ステップＳ１００）。

次に、制御部４が起動すると、制御部４の開度制御部４０は、開度目標処理部５からバルブ２００の開度目標値θ_ref（°）を取得する。開度目標処理部５は、メイン電源部１からメイン電源電圧の供給を受けて動作し、図示しないコントローラから開度目標信号を受信して、この開度目標信号が示す開度目標値θ_ref（°）を制御部４へ出力する。

開度制御部４０は、開度目標値θ_ref（°）と位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度の実測値（実開度）とを比較し、開度目標値θ_ref（°）と実開度とが一致するように、モータ駆動部９へモータ制御信号を出力する。モータ駆動部９は、モータ制御信号に応じてモータ８へ駆動電圧を出力する。これにより、モータ８が駆動され、このモータ８の駆動力が減速機１０を介してバルブ２００の弁軸に伝わり、この弁軸に軸着された弁体を操作することによりバルブ２００の開度が調整される。こうして、バルブ２００の開度をθ_ref（°）にする（図４ステップＳ１０１）。位置センサ１１は、減速機１０を介してバルブ２００の弁軸の変位量を検出し、バルブ開度の実測値（実開度）を制御部４へ送る。このようなステップＳ１０１の処理が電源が遮断されるまで継続される。なお、コントローラは、必要に応じて開度目標値θ_ref（°）を適宜変更することは言うまでもない。

次に、停電時の電動アクチュエータ１００の動作を図５、図６を参照して説明する。図５は停電時の回生電力部１３の動作を説明するフローチャート、図６は停電時の停電検出部２とメイン電源切替部３と制御部４の動作を説明するフローチャートである。

スプリングユニット７は、バルブ２００が常に第１の方向（例えば閉方向）に動くように力を付与する構造となっている。一方、停電時にモータ８は、スプリングユニット７のバネ力に抗してバルブ２００を第１の方向と反対の第２の方向（例えば開方向）に動作させるように駆動力を発生する。

何らかの理由により外部電源（図１の配電盤１０２）からメイン電源部１への電源電圧供給が停止すると、メイン電源部１がメイン電源電圧を生成できなくなるため、モータ８への駆動電圧供給も断たれる。スプリングユニット７は、モータ８への駆動電圧供給が絶たれ、モータ８の駆動力が消滅すると、バルブ２００が第１の方向（本実施例では閉方向）に動くように弁軸を回転させる。こうして、バルブ２００を所定の開度位置（本実施例では全閉位置）までリターン動作させることができる。以上のようなスプリングユニット７の構造は特許文献１に開示されている。

スプリングユニット７がバルブ２００の弁軸を回転させると、減速機１０を介して弁軸と連結されているモータ８が回転するので、モータ８に回生電力が発生する。
電動アクチュエータ１００の回生電力部１３は、モータ８に回生電力が発生すると（図５ステップＳ２００においてＹＥＳ）、この回生電力の供給を受けて動作を開始し、回生電力により蓄電部１２を充電する（図５ステップＳ２０１）。

回生電力部１３は、蓄電部１２の蓄電電圧（電気２重層コンデンサの端子間電圧）が例えば定格電圧に達すると（図５ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、蓄電部１２の充電を停止する（図５ステップＳ２０３）。

一方、電動アクチュエータ１００の停電検出部２は、上記のようにメイン電源部１がメイン電源電圧を生成できなくなると（図６ステップＳ３００においてＹＥＳ）、停電検出信号を出力する（図６ステップＳ３０１）。

メイン電源切替部３は、停電検出部２から停電検出信号が出力されると、蓄電部１２の蓄電電圧を選択して出力する（図６ステップＳ３０２）。これにより、蓄電部１２の蓄電電圧がメイン電源切替部３を介して制御電源部６に供給される。制御電源部６は、蓄電部１２の蓄電電圧を降圧して所定の制御系電源電圧を生成する。

次に、制御部４の動作結果通知部４１は、停電検出部２から停電検出信号が出力された後に、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達したときに（図６ステップＳ３０３においてＹＥＳ）、リターン動作が完了したものと判断する。そして、動作結果通知部４１は、正常フラグをホスト装置１０３に送信し（図６ステップＳ３０４）、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号を通信部１４を介してホスト装置１０３に送信する（図６ステップＳ３０５）。

また、動作結果通知部４１は、停電検出信号が出力された時点から一定の許容時間が経過したときに位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達していない場合（図６ステップＳ３０６においてＹＥＳ）、リターン動作にエラーが発生したものと判断する。そして、動作結果通知部４１は、エラーフラグをホスト装置１０３に送信し（図６ステップＳ３０７）、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をホスト装置１０３に送信する（図６ステップＳ３０８）。

なお、位置センサ１１の電源はメイン電源切替部３を通じて供給されるので、停電後においても位置センサ１１が動作することは可能である。
許容時間は、スプリングユニット７がバルブ２００をリターン動作させるのに必要な時間よりも長く、かつ蓄電部１２に蓄積された電力で電動アクチュエータ１００が動作可能な時間よりも短い時間に設定される。

以上のように、本実施例では、停電時にモータ８に発生する回生電力により制御部４を動作させ、リターン動作の完了時、または停電から一定の許容時間が経過したときにバルブ２００が所定の開度（本実施例では全閉）に達していないエラー発生時に、開度位置信号をホスト装置１０３に送信するので、リターン動作の結果を外部に通知することができる。

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図７は本実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。監視システムは、１つの電源系統１０１に接続された複数の電動アクチュエータ１００ａと、これら電動アクチュエータ１００ａのリターン動作の結果を監視するホスト装置１０３とから構成される。

図８は電動アクチュエータ１００ａの構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ａは、メイン電源部１と、停電検出部２と、メイン電源切替部３と、制御部４ａと、開度目標処理部５と、制御電源部６と、スプリングユニット７と、モータ８と、モータ駆動部９と、減速機１０と、位置センサ１１と、蓄電部１２と、回生電力部１３と、通信部１４とを備えている。

図９は制御部４ａの構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。制御部４ａは、開度制御部４０と、動作結果通知部４１ａと、記憶部４２ａとから構成される。本実施例の記憶部４２ａは、制御部４ａの動作のためのプログラムと共に、動作に必要なパラメータとして、第１の実施例で説明した許容時間と、開度位置信号の送信待機時間とを予め記憶している。送信待機時間は、１つの電源系統１０１に複数の電動アクチュエータ１００ａが接続されている場合に、これらの電動アクチュエータ１００ａの各々について異なる値になるように予め設定されている。

通電時の電動アクチュエータ１００ａの動作は、図４で説明した第１の実施例の動作と同じである。また、停電時の回生電力部１３の動作は、図５で説明した第１の実施例の動作と同じである。

図１０は停電時の停電検出部２とメイン電源切替部３と制御部４ａの動作を説明するフローチャートである。
停電時の停電検出部２とメイン電源切替部３の動作（図１０ステップＳ４００〜Ｓ４０２）は、図６のステップＳ３００〜Ｓ３０２で説明した動作と同じなので、説明は省略する。

次に、制御部４ａの動作結果通知部４１ａは、停電検出部２から停電検出信号が出力された後に、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達したときに（図１０ステップＳ４０３においてＹＥＳ）、リターン動作が完了したものと判断する。

第１の実施例では、リターン動作が完了すると直ちに開度位置信号を送信する。これに対して、本実施例の動作結果通知部４１ａは、停電検出信号が出力された時点から上記の送信待機時間が経過したときに（図１０ステップＳ４０４においてＹＥＳ）、正常フラグをホスト装置１０３に送信し（図１０ステップＳ４０５）、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号を通信部１４を介してホスト装置１０３に送信する（図１０ステップＳ４０６）。

また、動作結果通知部４１ａは、停電検出信号が出力された時点から一定の許容時間が経過したときに位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達していない場合（図１０ステップＳ４０７においてＹＥＳ）、リターン動作にエラーが発生したものと判断する。この場合、動作結果通知部４１ａは、停電検出信号が出力された時点から送信待機時間が経過したときに（図１０ステップＳ４０８においてＹＥＳ）、エラーフラグをホスト装置１０３に送信し（図１０ステップＳ４０９）、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をホスト装置１０３に送信する（図１０ステップＳ４１０）。

他の構成は第１の実施例で説明したとおりである。なお、上記の許容時間は、各電動アクチュエータ１００ａに共通の値である。送信待機時間は、許容時間よりも長く、かつ各電動アクチュエータ１００ａの蓄電部１２にそれぞれ蓄積された電力で各電動アクチュエータ１００ａが動作可能な時間よりも短くなるように電動アクチュエータ１００ａ毎に設定される。具体的には、送信待機時間Ｔｔｗは、次式のように設定すればよい（図１１）。
Ｔｔｗ＝Ｔｒ＋Ｔａ＋（Ｎ−１）Ｔｗ ・・・（１）

Ｔｒはスプリングユニット７がバルブ２００をリターン動作させるのに必要なリターン時間、Ｔａは許容時間、Ｔｗは待機時間（通信処理時間に対して充分に余裕のある時間）、Ｎは電動アクチュエータ１００毎に異なる待機番号である（Ｎ＝１，２，３，・・・・）。

以上のように、本実施例では、リターン動作の完了時またはエラー発生時に電動アクチュエータ１００ａ毎に異なる送信待機時間だけ待機した後に各電動アクチュエータ１００ａが開度位置信号をホスト装置１０３に送信するので、１つの電源系統１０１に複数の電動アクチュエータ１００ａが接続されている場合でも、各電動アクチュエータ１００ａの同時送信による開度位置信号の衝突を回避することができる。

［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第１、第２の実施例では、ネットワーク１０４を介した通信により開度位置信号をホスト装置１０３に送信していた。これに対して、本実施例は開度位置信号を電圧出力または電流出力の形式でアナログ出力する例である。図１２は本実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図であり、図１、図７と同一の構成には同一の符号を付してある。監視システムは、電源系統１０１に接続された電動アクチュエータ１００ｂと、電動アクチュエータ１００ｂから電圧または電流の形式で出力される開度位置信号により電動アクチュエータ１００ｂのリターン動作の結果を監視するホスト装置１０３ｂとから構成される。

図１３は電動アクチュエータ１００ｂの構成を示すブロック図であり、図２、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｂは、メイン電源部１と、停電検出部２と、メイン電源切替部３と、制御部４ｂと、開度目標処理部５と、制御電源部６と、スプリングユニット７と、モータ８と、モータ駆動部９と、減速機１０と、位置センサ１１と、蓄電部１２と、回生電力部１３と、制御電源部６から制御系電源電圧の供給を受けて動作し、通電時の開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するアナログ出力部１６（第１の出力部）と、制御電源部６から制御系電源電圧の供給を受けて動作し、停電時の開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するアナログ出力部１７（第２の出力部）とを備えている。アナログ出力部１６の信号出力端子とアナログ出力部１７の信号出力端子とは別々に設けられる。

図１４は制御部４ｂの構成を示すブロック図であり、図３、図９と同一の構成には同一の符号を付してある。制御部４ｂは、開度制御部４０と、動作結果通知部４１ｂと、記憶部４２ｂとから構成される。本実施例の記憶部４２ｂは、制御部４ｂの動作のためのプログラムと共に、動作に必要なパラメータとして、第１の実施例で説明した許容時間を予め記憶している。

図１５は通電時の電動アクチュエータ１００ｂの動作を説明するフローチャートである。制御部４ｂは、外部電源（図１２の配電盤１０２）から電源電圧が供給されることにより起動し、後述する動作のためのプログラムを記憶部４２ｂから読み出す初期設定処理を行う（図１５ステップＳ５００）。

制御部４ｂの開度制御部４０の動作（図１５ステップＳ５０１）は、図４のステップＳ１０１で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
次に、制御部４ｂの動作結果通知部４１ｂは、通電時に位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１６を介してホスト装置１０３ｂに出力する（図１５ステップＳ５０２）。このとき、アナログ出力部１６は、開度位置信号を４−２０ｍＡの電流出力形式で出力してもよいし、１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力してもよい。以上のようなステップＳ５０１，Ｓ５０２の処理が電源が遮断されるまで継続される。

次に、停電時の電動アクチュエータ１００ｂの動作を説明する。停電時の回生電力部１３の動作は、図５で説明した第１の実施例の動作と同じである。
図１６は停電時の停電検出部２とメイン電源切替部３と制御部４ｂの動作を説明するフローチャートである。

停電時の停電検出部２とメイン電源切替部３の動作（図１６ステップＳ６００〜Ｓ６０２）は、図６のステップＳ３００〜Ｓ３０２で説明した動作と同じなので、説明は省略する。

制御部４ｂの動作結果通知部４１ｂは、停電検出部２から停電検出信号が出力された後に、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達したときに（図１６ステップＳ６０３においてＹＥＳ）、リターン動作が完了したものと判断する。そして、動作結果通知部４１ｂは、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１７を介してホスト装置１０３ｂに出力する（図１６ステップＳ６０４）。

また、動作結果通知部４１ｂは、停電検出信号が出力された時点から一定の許容時間が経過したときに位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達していない場合（図１６ステップＳ６０５においてＹＥＳ）、リターン動作にエラーが発生したものと判断し、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１７を介してホスト装置１０３ｂに出力する（図１６ステップＳ６０６）。

他の構成は第１の実施例で説明したとおりである。なお、アナログ出力部１７は、アナログ出力部１６と同様に、開度位置信号を４−２０ｍＡの電流出力形式で出力してもよいし、１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力してもよい。ただし、停電時の電動アクチュエータ１００ｂは蓄電部１２に蓄積された電力で動作するため、電流の出力値が小さい方が望ましい。したがって、停電時の開度位置信号を電圧出力形式で出力することが望ましい。

図１７〜図２０を用いて本実施例の信号の出力例を説明する。図１７（Ａ）は通電時のアナログ出力部１７の信号出力端子の電位を示している。図１７（Ｂ）は停電時にリターン動作が正常に終了した場合にアナログ出力部１７から出力される電圧出力形式の開度位置信号を示している。図１７（Ｃ）は停電時にエラーが発生した場合にアナログ出力部１７から出力される電圧出力形式の開度位置信号を示している。エラーが発生した場合には、アナログ出力部１７は、アンダーレンジの出力と、停電時の現在のバルブ２００の開度位置を示す電圧の出力とを交互に繰り返す。外部のホスト装置は、アンダーレンジの出力によりエラーが発生したことを認識できる。

図１８（Ａ）は通電時にアナログ出力部１７の信号出力端子の別の電位の例を示している。図１８（Ｂ）は停電時にリターン動作が正常に終了した場合にアナログ出力部１７から出力される電圧出力形式の開度位置信号の別の例を示している。図１８（Ｃ）は停電時にエラーが発生した場合にアナログ出力部１７から出力される電圧出力形式の開度位置信号を示している。エラーが発生した場合には、アナログ出力部１７は、オーバーレンジの出力と、停電時の現在のバルブ２００の開度位置を示す電圧の出力とを交互に繰り返す。外部のホスト装置は、オーバーレンジの出力によりエラーが発生したことを認識できる。消費電力のことを考え、図１７と図１８のアクセス方法を比較すると、図１７の方が望ましい。

図１９（Ａ）の例は停電時にリターン動作が正常に終了した場合のアナログ出力部１６の信号出力端子の電位の例を示し、図１９（Ｂ）の例は停電時にエラーが発生した場合のアナログ出力部１６の信号出力端子の電位の例を示している。上記のとおり、停電時の開度位置信号はアナログ出力部１７から出力される。アナログ出力部１６は、停電時にリターン動作が正常に終了した場合、アンダーレンジの電圧を出力する（図１９（Ａ））。これにより、外部のホスト装置は、リターン動作が正常に終了したことを認識できる。また、アナログ出力部１６は、エラーが発生した場合、オーバーレンジの出力とアンダーレンジの出力を交互に繰り返す。これにより、外部のホスト装置は、エラーが発生したことを認識できる。

図２０（Ａ）の例は停電時にリターン動作が正常に終了した場合のアナログ出力部１６の信号出力端子の別の電位の例を示し、図２０（Ｂ）の例は停電時にエラーが発生した場合のアナログ出力部１６の信号出力端子の別の電位の例を示している。上記のとおり、停電時の開度位置信号はアナログ出力部１７から出力される。アナログ出力部１６は、停電時にリターン動作が正常に終了した場合、オーバーレンジの電圧を出力する（図２０（Ａ））。また、アナログ出力部１６は、エラーが発生した場合、オーバーレンジの出力とアンダーレンジの出力を交互に繰り返す。

以上のように、本実施例では、リターン動作の完了時またはエラー発生時に開度位置信号を専用の信号出力端子からホスト装置１０３ｂに出力する。ホスト装置１０３ｂは、この信号出力端子に出力される信号を監視することで、リターン動作の結果を確認することができる。

［第４の実施例］
次に、本発明の第４の実施例について説明する。本実施例は開度位置信号を電圧出力または電流出力の形式でアナログ出力する別の例である。図２１は本実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図であり、図１、図７、図１２と同一の構成には同一の符号を付してある。監視システムは、電源系統１０１に接続された電動アクチュエータ１００ｃと、電動アクチュエータ１００ｃから電圧または電流の形式で出力される停電検出信号と開度位置信号により電動アクチュエータ１００ｃのリターン動作の結果を監視するホスト装置１０３ｃとから構成される。

図２２は電動アクチュエータ１００ｃの構成を示すブロック図であり、図２、図８、図１３と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｃは、メイン電源部１と、停電検出部２と、メイン電源切替部３と、制御部４ｃと、開度目標処理部５と、制御電源部６と、スプリングユニット７と、モータ８と、モータ駆動部９と、減速機１０と、位置センサ１１と、蓄電部１２と、回生電力部１３と、制御電源部６から制御系電源電圧の供給を受けて動作し、通電時および停電時の開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するアナログ出力部１８（第１の出力部）と、制御電源部６から制御系電源電圧の供給を受けて動作し、停電検出信号をＯＮ／ＯＦＦの電圧または電流の形式で出力するデジタル／アナログ出力部１９（第２の出力部）とを備えている。

図２３は制御部４ｃの構成を示すブロック図であり、図３、図９、図１４と同一の構成には同一の符号を付してある。制御部４ｃは、開度制御部４０と、動作結果通知部４１ｃと、記憶部４２ｃとから構成される。本実施例の記憶部４２ｃは、制御部４ｃの動作のためのプログラムと共に、動作に必要なパラメータとして、第１の実施例で説明した許容時間を予め記憶している。

通電時の電動アクチュエータ１００ｃの動作は第３の実施例と同様なので、図１５のフローチャートを用いて説明する。
制御部４ｃは、外部電源（図２１の配電盤１０２）から電源電圧が供給されることにより起動し、後述する動作のためのプログラムを記憶部４２ｃから読み出す初期設定処理を行う（図１５ステップＳ５００）。

制御部４ｃの開度制御部４０の動作（図１５ステップＳ５０１）は、図４のステップＳ１０１で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
次に、制御部４ｃの動作結果通知部４１ｃは、通電時に位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１８を介してホスト装置１０３ｃに出力する（図１５ステップＳ５０２）。以上のようなステップＳ５０１，Ｓ５０２の処理が電源が遮断されるまで継続される。

なお、本実施例のアナログ出力部１８は、通電時だけでなく停電時においても開度位置信号を出力するものなので、停電時の蓄電部１２の消耗を抑えるため、開度位置信号を１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力することが望ましい。

次に、停電時の電動アクチュエータ１００ｃの動作を説明する。停電時の回生電力部１３の動作は、図５で説明した第１の実施例の動作と同じである。
図２４は停電時の停電検出部２とメイン電源切替部３と制御部４ｃの動作を説明するフローチャートである。

停電時の停電検出部２とメイン電源切替部３の動作（図２４ステップＳ７００〜Ｓ７０２）は、図６のステップＳ３００〜Ｓ３０２で説明した動作と同じなので、説明は省略する。

制御部４ｃの動作結果通知部４１ｃは、停電検出部２から停電検出信号が出力された後に、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達したときに（図２４ステップＳ７０３においてＹＥＳ）、リターン動作が完了したものと判断する。そして、動作結果通知部４１ｃは、停電検出信号をデジタル／アナログ出力部１９を介してホスト装置１０３ｃに出力すると共に（図２４ステップＳ７０４）、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１８を介してホスト装置１０３ｃに出力する（図２４ステップＳ７０５）。

また、動作結果通知部４１ｃは、停電検出部２から停電検出信号が出力された時点から一定の許容時間が経過したときに位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達していない場合（図２４ステップＳ７０６においてＹＥＳ）、リターン動作にエラーが発生したものと判断する。この場合、動作結果通知部４１ｃは、停電検出信号をデジタル／アナログ出力部１９を介してホスト装置１０３ｃに出力すると共に（図２４ステップＳ７０７）、位置センサ１１によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１８を介してホスト装置１０３ｃに出力する（図２４ステップＳ７０８）。

デジタル／アナログ出力部１９は、停電検出信号をＯＮ／ＯＦＦの電圧で出力してもよいし、４−２０ｍＡの電流出力形式で出力してもよいし、１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力してもよい。ただし、停電時の蓄電部１２の消耗を抑えるため、停電検出信号をＯＮ／ＯＦＦの電圧若しくは１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力することが望ましい。

図２５、図２６を用いて本実施例の停電検出信号の出力例を説明する。図２５（Ａ）は通電時のデジタル／アナログ出力部１９の信号出力端子の電位を示している。図２５（Ｂ）は停電時にリターン動作が正常に終了した場合にデジタル／アナログ出力部１９から出力される停電検出信号を示している。図２５（Ｃ）は停電時にエラーが発生した場合にデジタル／アナログ出力部１９から出力される停電検出信号を示している。エラーが発生した場合には、デジタル／アナログ出力部１９は、ＯＮ（ｈｉｇｈ）の出力とＯＦＦ（ｌｏｗ）の出力とを交互に繰り返す。これにより、外部のホスト装置は、エラーが発生したことを認識できる。

図２６（Ａ）は通電時のデジタル／アナログ出力部１９の信号出力端子の別の電位の例を示している。図２６（Ｂ）は停電時にリターン動作が正常に終了した場合にデジタル／アナログ出力部１９から出力される停電検出信号の別の例を示している。図２６（Ｃ）は停電時にエラーが発生した場合にデジタル／アナログ出力部１９から出力される停電検出信号の別の例を示している。エラーが発生した場合には、デジタル／アナログ出力部１９は、ＯＮ（ｈｉｇｈ）の出力とＯＦＦ（ｌｏｗ）の出力とを交互に繰り返す。消費電力のことを考え、図２５と図２６のアクセス方法を比較すると、図２５の方が望ましい。

以上のように、本実施例では、リターン動作の完了時またはエラー発生時に開度位置信号と共に停電検出信号をホスト装置１０３ｃに出力する。ホスト装置１０３ｃは、停電検出信号と共に出力される開度位置信号を監視することで、リターン動作の結果を確認することができる。

［第５の実施例］
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図２７は本実施例の電動アクチュエータ１００ｄの構成を示すブロック図であり、図２、図８、図１３、図２２と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｄは、メイン電源部１と、停電検出部２と、メイン電源切替部３と、制御部４と、開度目標処理部５と、制御電源部６と、スプリングユニット７と、モータ８と、モータ駆動部９と、減速機１０と、位置センサ１１と、蓄電部１２と、回生電力部１３ｄと、通信部１４と、モータ８で発生する余剰の回生電力を消費する回生電力処理部２０とを備えている。

第１〜第４の実施例において、モータ８からの回生電力が大きくなり過ぎると、過電圧異常が発生し、蓄電部１２や回生電力部１３、モータ駆動部９等が破損する可能性がある。そこで、本実施例の回生電力部１３ｄは、第１の実施例の回生電力部１３と同様に、蓄電部１２の蓄電電圧が所定の定格電圧に達するまで蓄電部１２を充電し、蓄電部１２の蓄電電圧が定格電圧に達した時点で充電を停止して、モータ８からの回生電力を回生電力処理部２０に消費させる。回生電力処理部２０としては、回生抵抗などがあるが、もちろん他の電力を消費できる方法でもよい。

他の構成は第１の実施例で説明したとおりである。こうして、本実施例では、回生電力処理部２０を設けることにより、モータ８で発生する余剰の回生電力によって蓄電部１２や回生電力部１３ｄ、モータ駆動部９等が破損する虞を無くすことができる。

なお、本実施例では、回生電力部１３ｄと回生電力処理部２０とを第１の実施例に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、第２〜第４の実施例において回生電力部１３の代わりに回生電力部１３ｄを用い、回生電力処理部２０を追加してもよいことは言うまでもない。

［第６の実施例］
次に、本発明の第６の実施例について説明する。図２８は本実施例の電動アクチュエータ１００ｅの構成を示すブロック図であり、図２、図８、図１３、図２２、図２７と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｅは、メイン電源部１と、停電検出部２と、制御部４ｅと、開度目標処理部５と、制御電源部６と、スプリングユニット７と、モータ８と、モータ駆動部９と、減速機１０と、位置センサ１１と、蓄電部１２ｅと、通信部１４と、外部から電源が供給される通電時に蓄電部１２ｅを充電する充電部２１とを備えている。

図２９は制御部４ｅの構成を示すブロック図であり、図３、図９、図１４、図２３と同一の構成には同一の符号を付してある。制御部４ｅは、開度制御部４０と、動作結果通知部４１と、記憶部４２ｅと、充電部２１による蓄電部１２ｅの充電を制御する充電制御部４３と、蓄電部１２ｅの容量を演算する容量演算部４４とから構成される。

以下、本実施例の電動アクチュエータ１００ｅの動作を説明する。図３０は電源投入時の電動アクチュエータ１００ｅの動作を説明するフローチャートである。
電動アクチュエータ１００ｅの充電部２１は、メイン電源部１からのメイン電源電圧を入力とし、蓄電部１２ｅへ充電電流を出力して蓄電部１２ｅの充電を開始する（図３０ステップＳ８００）。本実施例では、制御電源部６は、蓄電部１２ｅの蓄電電圧から所定の制御系電源電圧を生成する。制御電源部６から制御系電源電圧が供給されることにより、電動アクチュエータ１００ｅの制御部４ｅが起動する。

起動した制御部４ｅは、後述する動作のためのプログラムを記憶部４２ｅから読み出す初期設定処理を行う（図３０ステップＳ８０１）。
次に、制御部４ｅの容量演算部４４は、蓄電部１２ｅの容量を演算する（図３０ステップＳ８０２）。本実施例では、蓄電部１２ｅとして電気２重層コンデンサを用いているので、蓄電部１２ｅの容量値は、電気２重層コンデンサの静電容量値ＣＣ（Ｆ）である。容量演算部４４の動作を図３１を用いて説明する。

まず、容量演算部４４は、充電開始から時間Ｔ１（ｓ）経過後の蓄電部１２ｅの蓄電電圧（電気２重層コンデンサの端子間電圧）ＣＶ１（Ｖ）を測定する（図３１ステップＳ９００）。続いて、容量演算部４４は、充電開始から時間Ｔ２（ｓ）経過後の蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ２（Ｖ）を測定する（図３１ステップＳ９０１）。Ｔ２＞Ｔ１であることは言うまでもない。

そして、容量演算部４４は、測定した蓄電電圧ＣＶ１，ＣＶ２（Ｖ）を基に蓄電部１２ｅの容量値（電気２重層コンデンサの静電容量値）ＣＣ（Ｆ）を演算する。ここで、充電部２１による蓄電部１２ｅの充電方法には、定電流充電方法と、充電部２１の抵抗と蓄電部１２ｅの電気２重層コンデンサとからなるＲＣ直列回路により蓄電部１２ｅを充電する方法（充電電流が時間と共に変化する方法）とがある。容量演算部４４は、定電流Ｉにより蓄電部１２ｅを充電する定電流充電方法の場合（図３１ステップＳ９０２においてＹＥＳ）、以下の式（２）により容量値ＣＣ（Ｆ）を演算する（図３１ステップＳ９０３）。

また、容量演算部４４は、充電部２１の抵抗と蓄電部１２ｅの電気２重層コンデンサとからなるＲＣ直列回路により蓄電部１２ｅを充電する方法の場合（ステップＳ９０２においてＮＯ）、以下の式（３）により容量値ＣＣ（Ｆ）を演算する（図３１ステップＳ９０４）。

式（３）においてＲ（Ω）は充電部２１の抵抗の抵抗値、Ｅは充電部２１がＲＣ直列回路に印加する充電電源電圧値である。式（３）のｆ（ＣＣ）は、０＜ＣＣ＜ＣＣｍａｘに必ず、解をもつので、二分法やニュートン法などの数値解析で解を求めることにより、容量値ＣＣ（Ｆ）を演算することができる（ＣＣｍａｘ（Ｆ）は初期静電容量範囲の最大値）。以上で、容量演算部４４の処理が終了する。本実施例では、電気２重層コンデンサの容量値ＣＣ（Ｆ）を演算することにより、電気２重層コンデンサの劣化を予知でき電動アクチュエータのメンテナンス性の向上に貢献することができる。

制御部４ｅの開度制御部４０の動作（図３０ステップＳ８０３）は、図４のステップＳ１０１で説明した動作と同じなので、説明は省略する。

制御部４ｅの充電制御部４３は、蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）を測定する（図３０ステップＳ８０４）。そして、充電制御部４３は、ＣＶ＜ＣＶｈ、すなわち蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が所定の蓄電電圧上限値ＣＶｈ（Ｖ）に達していない場合（図３０ステップＳ８０５においてＮＯ）、ステップＳ８０３に戻る。
こうして、蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧上限値ＣＶｈ（Ｖ）に達するまでステップＳ８０３〜Ｓ８０５の処理が繰り返し実行される。

充電制御部４３は、ＣＶ≧ＣＶｈ、すなわち蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧上限値ＣＶｈ（Ｖ）以上になると（ステップＳ８０５においてＹＥＳ）、充電部２１による蓄電部１２ｅの充電を停止させる（図３０ステップＳ８０６）。
以上で、電源投入時の制御部４ｅの動作が終了し、以降は通常動作に移行する。

図３２は通常時の電動アクチュエータ１００ｅの動作を説明するフローチャートである。開度制御部４０の動作（図３２ステップＳ１０００）は、図４のステップＳ１０１で説明した動作と同じなので、説明は省略する。なお、コントローラは、必要に応じて開度目標値θ_ref（°）を適宜変更することは言うまでもない。

次に、制御部４ｅの充電制御部４３は、蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）を測定する（図３２ステップＳ１００１）。そして、充電制御部４３は、ＣＶ≦ＣＶｌ、すなわち蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が所定の蓄電電圧下限値ＣＶｌ（Ｖ）以下の場合（図３２ステップＳ１００２においてＹＥＳ）、充電部２１による蓄電部１２ｅの充電を開始させる（図３２ステップＳ１００３）。
こうして、蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧下限値ＣＶｌ（Ｖ）を上回るまでステップＳ１０００〜Ｓ１００３の処理が繰り返し実行される。

充電制御部４３は、ＣＶ＞ＣＶｌ、すなわち蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧下限値ＣＶｌ（Ｖ）を上回ると（ステップＳ１００２においてＮＯ）、蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧上限値ＣＶｈ（Ｖ）以上かどうかを判定する（図３２ステップＳ１００４）。

充電制御部４３は、ＣＶ＜ＣＶｈ、すなわち蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧上限値ＣＶｈ（Ｖ）未満の場合（ステップＳ１００４においてＮＯ）、充電部２１による蓄電部１２ｅの充電を継続させる（図３２ステップＳ１００５）。
こうして、蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧上限値ＣＶｈ（Ｖ）以上になるまでステップＳ１０００〜Ｓ１００５の処理が繰り返し実行される。

充電制御部４３は、ＣＶ≧ＣＶｈ、すなわち蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧上限値ＣＶｈ（Ｖ）以上になると（ステップＳ１００４においてＹＥＳ）、充電部２１による蓄電部１２ｅの充電を停止させ（図３２ステップＳ１００６）、ステップＳ１０００に戻る。以上の図３２の処理が電源が遮断されるまで継続される。

次に、停電時の電動アクチュエータ１００ｅの動作を図３３を参照して説明する。何らかの理由により外部電源からメイン電源部１への電源電圧供給が停止し、メイン電源部１がメイン電源電圧を生成できなくなると（図３３ステップＳ１１００においてＹＥＳ）、停電検出部２は、停電検出信号を出力する（図３３ステップＳ１１０１）。

制御部４ｅの動作結果通知部４１の動作（図３３ステップＳ１１０２〜Ｓ１１０７）は、図６のステップＳ３０３〜Ｓ３０８で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
なお、制御電源部６は蓄電部１２ｅの蓄電電圧から制御系電源電圧を生成するので、停電時においても制御部４ｅが動作可能なことは言うまでもない。

他の構成は第１の実施例で説明したとおりである。本実施例では、停電時に蓄電部１２ｅに蓄えられている電力により制御部４ｅを動作させ、リターン動作の完了時、または停電から一定の許容時間が経過したときにバルブ２００が所定の開度（本実施例では全閉）に達していないエラー発生時に、開度位置信号をホスト装置１０３に送信するので、リターン動作の結果を外部に通知することができる。

なお、本実施例では、制御部４ｅと蓄電部１２ｅと充電部２１とを第１の実施例に適用した例で説明したが、第２〜第４の実施例においてメイン電源切替部３と蓄電部１２と回生電力部１３の代わりに蓄電部１２ｅを設け、充電部２１を追加すると共に、制御部４ａ，４ｂ，４ｃに充電制御部４３と容量演算部４４とを追加するようにしてもよい。

［第７の実施例］
次に、本発明の第７の実施例について説明する。図３４は本実施例の電動アクチュエータ１００ｆの構成を示すブロック図であり、図２、図８、図１３、図２２、図２７、図２８と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の電動アクチュエータ１００ｆは、第６の実施例の電動アクチュエータ１００ｅに回生電力処理部２０ｆを追加したものである。

回生電力処理部２０ｆは、停電時のリターン動作によってモータ８で発生する回生電力を消費する。回生電力処理部２０ｆとしては、回生抵抗などがあるが、もちろん他の電力を消費できる方法でもよい。
本実施例では、モータ８からの回生電力を蓄電部１２ｅの充電に使用しないが、回生電力が大きくなり過ぎると、モータ駆動部９等が破損する可能性がある。回生電力処理部２０ｆを設けることにより、モータ駆動部９等が破損する虞を無くすことができる。

［第８の実施例］
次に、本発明の第８の実施例について説明する。図３５は本実施例の電動アクチュエータ１００ｇの構成を示すブロック図であり、図２、図８、図１３、図２２、図２７、図２８、図３４と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｇは、メイン電源部１と、停電検出部２と、制御部４ｅと、開度目標処理部５と、制御電源部６と、スプリングユニット７と、モータ８と、モータ駆動部９と、減速機１０と、位置センサ１１と、蓄電部１２ｅと、停電時にモータ８で発生する回生電力により蓄電部１２ｅを充電する回生電力部１３と、通信部１４と、充電部２１と、充電部２１と蓄電部１２ｅとの間を接続する逆流防止ダイオード２８と、回生電力部１３と蓄電部１２ｅとの間を接続する逆流防止ダイオード２９とを備えている。

通電時の電動アクチュエータ１００ｇの動作は、図３０〜図３２で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
停電時に回生電力部１３が蓄電部１２ｅを充電する動作は、図５で説明した動作と同様である。また、停電時の停電検出部２と制御部４ｅの動作は、図３３で説明した動作と同じである。他の構成は第６の実施例で説明したとおりである。

本実施例では、逆流防止ダイオード２８，２９を介して充電部２１、回生電力部１３と蓄電部１２ｅとの間を接続することにより、メイン電源切替部を設けることなく、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、停電時に回生電力部１３によって蓄電部１２ｅを充電するので、第６の実施例と比較して停電時における制御部４ｅの作動時間を長くすることができる。

なお、本実施例では、制御部４ｅと蓄電部１２ｅと充電部２１と逆流防止ダイオード２８，２９とを第１の実施例に適用した例で説明したが、第２〜第４の実施例においてメイン電源切替部３と蓄電部１２の代わりに蓄電部１２ｅと充電部２１と逆流防止ダイオード２８，２９とを設け、制御部４ａ，４ｂ，４ｃに充電制御部４３と容量演算部４４とを追加するようにしてもよい。

［第９の実施例］
次に、本発明の第９の実施例について説明する。図３６は本実施例の電動アクチュエータ１００ｈの構成を示すブロック図であり、図２、図８、図１３、図２２、図２７、図２８、図３４、図３５と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｈは、メイン電源部１と、停電検出部２と、制御部４ｅと、開度目標処理部５と、制御電源部６と、スプリングユニット７と、モータ８と、モータ駆動部９と、減速機１０と、位置センサ１１と、蓄電部１２ｅと、回生電力部１３ｄと、通信部１４と、回生電力処理部２０と、充電部２１と、逆流防止ダイオード２８，２９とを備えている。

第８の実施例において、モータ８からの回生電力が大きくなり過ぎると、過電圧異常が発生し、蓄電部１２ｅや回生電力部１３、モータ駆動部９等が破損する可能性がある。そこで、本実施例の回生電力部１３ｄは、回生電力部１３と同様に、蓄電部１２ｅの蓄電電圧が所定の定格電圧に達するまで蓄電部１２ｅを充電し、蓄電部１２ｅの蓄電電圧が定格電圧に達した時点で充電を停止して、モータ８からの回生電力を回生電力処理部２０に消費させる。

他の構成は第８の実施例で説明したとおりである。こうして、本実施例では、回生電力処理部２０を設けることにより、モータ８で発生する余剰の回生電力によって蓄電部１２ｅや回生電力部１３ｄ、モータ駆動部９等が破損する虞を無くすことができる。

なお、本実施例では、制御部４ｅと蓄電部１２ｅと回生電力部１３ｄと回生電力処理部２０と充電部２１と逆流防止ダイオード２８，２９とを第１の実施例に適用した例で説明したが、第２〜第４の実施例においてメイン電源切替部３と蓄電部１２と回生電力部１３の代わりに蓄電部１２ｅと回生電力部１３ｄと回生電力処理部２０と充電部２１と逆流防止ダイオード２８，２９とを設け、制御部４ａ，４ｂ，４ｃに充電制御部４３と容量演算部４４とを追加するようにしてもよい。

第６〜第９の実施例では、蓄電部１２ｅの蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）が蓄電電圧上限値ＣＶｈ（Ｖ）以上になったと判断した時点で、充電制御部４３が充電を停止させるようにしているが、充電開始から標準充電時間ＣＴが経過した時点で充電を停止させるようにしてもよく、第６〜第９の実施例に限るものではない。

また、第１〜第９の実施例では、蓄電部１２，１２ｅにおける蓄電素子として電気２重層コンデンサを用いているが、これに限るものではなく、例えばリチウムイオンキャパシタなどの、蓄電できる素子であれば適用可能である。
また、第６〜第９の実施例では、充電部２１による蓄電部１２ｅの充電方法として、定電流充電方法とＲＣ直列回路による充電方法とを説明したが、これら以外の充電方法であってもよい。
また、第１〜第９の実施例では、開度目標値を開度目標処理部５で処理しているが、ホスト装置１０３，１０３ｂ，１０３ｃから送信された開度目標コマンドを通信部１４で処理して開度目標値を得るようにしてもよい。

また、第１〜第９の実施例では、停電時にバルブ２００を全閉位置までリターン動作させる例について説明しているが、スプリングユニット７は停電時にバルブ２００を全開位置までリターン動作させるようにしてもよい。

第１〜第９の実施例のホスト装置１０３，１０３ｂ，１０３ｃと制御部４，４ａ〜４ｃ，４ｅの各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第９の実施例で説明した処理を実行する。

本発明は、スプリングリターン型の電動アクチュエータに適用することができる。

１…メイン電源部、２…停電検出部、３…メイン電源切替部、４，４ａ〜４ｃ，４ｅ…制御部、５…開度目標処理部、６…制御電源部、７…スプリングユニット、８…モータ、９…モータ駆動部、１０…減速機、１１…位置センサ、１２，１２ｅ…蓄電部、１３，１３ｄ…回生電力部、１４…通信部、１５…駆動部、１６〜１８…アナログ出力部、１９…デジタル／アナログ出力部、２０，２０ｆ…回生電力処理部、２１…充電部、２８〜２９…逆流防止ダイオード、４０…開度制御部、４１，４１ａ〜４１ｃ…動作結果通知部、４２，４２ａ〜４２ｃ，４２ｅ…記憶部、４３…充電制御部、４４…容量演算部、１００，１００ａ〜１００ｈ…電動アクチュエータ、２００…バルブ、１０１…電源系統、１０２…配電盤、１０３，１０３ｂ，１０３ｃ…ホスト装置、１０４…ネットワーク。

Claims (9)

1. 外部から電源が供給される通電時に制御信号に応じてモータによってバルブを駆動するように構成された駆動部と、
   前記通電時に外部から指令された開度目標値と前記バルブの開度とが一致するように前記制御信号を出力するように構成された開度制御部と、
   前記電源が遮断された停電時に前記バルブを所定の開度位置までリターン動作させるように構成されたスプリングユニットと、
   電気エネルギーを蓄えるように構成された蓄電部と、
   この蓄電部に蓄積された電気エネルギーを用いて前記停電時に動作し、前記リターン動作が完了した場合、または停電から一定の許容時間の経過後に前記バルブが前記所定の開度位置に達していないエラーが発生した場合に、前記バルブの開度を示す開度位置信号を外部に出力するように構成された動作結果通知部とを備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
   外部と通信するための通信部をさらに備え、
   前記動作結果通知部は、前記開度位置信号を前記通信部を介して外部に送信することを特徴とする電動アクチュエータ。
3. 請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
   外部と通信するための通信部と、
   送信待機時間を予め記憶する記憶部とをさらに備え、
   前記動作結果通知部は、前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、停電の時点から前記送信待機時間が経過した後に前記開度位置信号を前記通信部を介して外部に送信し、
   前記送信待機時間は、１つの電源系統に複数の電動アクチュエータが接続されている場合に、これらの電動アクチュエータの各々について異なる値になるように予め設定されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
4. 請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記通電時の前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第１の出力部と、
   前記停電時の前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第２の出力部とをさらに備え、
   前記動作結果通知部は、前記通電時に前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力し、前記停電時に前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、前記開度位置信号を前記第２の出力部を介して外部に出力することを特徴とする電動アクチュエータ。
5. 請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記通電時または前記停電時に前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第１の出力部と、
   停電検出信号をＯＮ／ＯＦＦの電圧または電流の形式で出力するように構成された第２の出力部とをさらに備え、
   前記動作結果通知部は、前記通電時に前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力し、前記停電時に停電検出信号を前記第２の出力部を介して外部に出力すると共に、前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力することを特徴とする電動アクチュエータ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記停電時に前記リターン動作によって前記モータで発生する回生電力により前記蓄電部を充電するように構成された回生電力部をさらに備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記通電時に前記蓄電部を充電するように構成された充電部をさらに備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
8. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記通電時に前記蓄電部を充電するように構成された充電部と、
   前記停電時に前記リターン動作によって前記モータで発生する回生電力により前記蓄電部を充電するように構成された回生電力部とをさらに備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
   前記モータで発生する余剰の回生電力を消費するように構成された回生電力処理部をさらに備えることを特徴とする電動アクチュエータ。

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