JPH09196215A - 電動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、回転中の急停止や回転開始時におけ
る衝撃力によって減速機構の歯車やモータ軸が損傷する
のを防止し、弁の開閉作動がスムーズに確実に行なわれ
るようにした電動弁装置を提供する。 【構成】本発明は、電動機によって減速機構を介して弁
の弁棒軸を回転作動し弁を開閉する電動弁装置におい
て、電動機の出力軸と同軸上の減速機構に伝達する歯車
との間、又は減速機構の同軸上の２枚の伝達歯車間にコ
イルばねを装着し、コイルばねを介して回転を伝達する
ようにしたことを特徴とする電動弁装置である。前記に
おいて電動機の出力軸に磁石を設けて出力軸と共に回転
させ、導電体との間で渦電流を発生させて電動機が非通
電時の回転速度を制御してもよく、また前記において電
動機の出力軸に導電体を設けて出力軸と共に回転させ、
導電体の近傍に磁石を固定し、渦電流を発生させて回転
速度を制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動弁装置に係り、
特に減速機構歯車等の損傷を防止する電動弁装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電動機が非通電時に復帰す
るスプリングリターン式の電動弁装置では、電動機によ
る弁の開又は閉作動時にスプリングが巻回し蓄勢され、
弁軸等に設けた開閉ストッパーによって全開又は全閉位
置で電動機が通電状態で停止し保持される。電動機の通
電が切られると前記スプリングの蓄勢力によって弁軸が
逆回転して、弁軸が元の位置に自動復帰駆動され、弁軸
等に設けた開閉ストッパーで停止される構造となってい
る。また開作動も閉作動も電動機で正逆回転して行なう
電動弁装置にあっても電動機のリミットスイッチと更に
上記と同様の開閉ストッパーが設けてあり、ストッパー
に当たる手前でリミットスイッチが働いて電動機の慣性
でストッパー位置まで回転されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者のスプリングリタ
ーン式の電動弁装置では、通電時は周波数に同期して電
動機が一定速度で回転し、弁の開又は閉位置まで一定速
度で作動し、開閉ストッパーによって全開又は全閉位置
で弁軸が急停止される。また逆回転時はスプリングの力
で次第に回転が加速されてストッパーの停止位置直前に
は電動機軸が非常に速い回転状態になり、高速回転状態
からストッパーによって急停止される。従って、電動機
やスプリングによって回転駆動中の前記急停止時に、減
速機構の各歯車も急停止されるため、電動機のロータの
慣性力や減速機構歯車軸の慣性力により、かみ合った減
速機構の各歯車が衝撃を受け欠けたり損傷したりする。
またこの急停止の衝撃によって歯車同志が食付いて動か
なくなる場合があり、この場合、次に電動機の駆動やス
プリングの駆動力で逆回転して弁の開閉作動を行なおう
としても作動が行なわれなくなったりする問題がある。
この問題は後者の電動機で開閉するタイプの電動弁装置
でも同様で、開閉ストッパーに当たる手前でリミットス
イッチを働かせて電動機の電源を切っても、電動機ロー
タの慣性力によって電動機から減速機の歯車列すべてに
ストッパーで停止時の衝撃が加わり上記と同様の問題が
生じる。また回転駆動開始時においても同様の衝撃が加
わっている。この問題は歯車の材質を金属から強化樹脂
等の軟質材に変更しても解消しない。更に逆回転時に
は、蓄勢されたスプリング力により減速機構及び電動機
を逆転しながら弁を元の位置に戻す。そのためスプリン
グ力は弁を駆動する力に加え、減速機構で増速しながら
慣性の大きな電動機のロータを回転起動させるための力
が必要となり、非常に大きな力を持つスプリングを備え
る必要があった。

【０００４】更にスプリングによる逆回転時はスプリン
グの力で次第に回転速度が加速されて高速回転状態にな
り、減速機構の歯車に異常音が発したり、油切れを起こ
して歯車の寿命が低下する。この問題をなくすため、逆
回転時に一定速度以下に制動する遠心ブレーキを装着し
た装置も見られるが、遠心ブレーキは構造が複雑でメン
テナンス性が悪く長期のブレーキ保持性能に問題があ
る。更に高速回転状態から急停止されると弁内の流体の
開閉も急に行なわれるため、例えば水撃作用が生じて配
管系に異常音が発生したり、配管系に付属した他の機器
類を損傷させる問題がある。本発明は上記の問題点を解
消して、電動機やスプリングで回転中の急停止又は回転
開始時における衝撃力によって減速機構の歯車やモータ
軸が損傷するのを防止し、確実に弁の開閉作動が行なわ
れるようにした電動弁装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、電動機
によって減速機構を介して弁の弁棒軸を回転作動し弁を
開閉する電動弁装置において、前記電動機の出力軸と該
出力軸と同軸上の減速機構の歯車との間、又は減速機構
の同軸上の２枚の伝達歯車間にコイルばねを装着し、該
コイルばねを介して回転を伝達するようにしたことを特
徴とする電動弁装置である。

【０００６】また前記において、電動機の出力軸に磁石
を設けて出力軸と共に回転させ、該磁石の近傍にある導
電体との間で渦電流を発生させて前記電動機が非通電時
の電動機軸の回転速度を制御するようにしたことを特徴
とする電動弁装置である。また前記において、電動機の
出力軸に導電体を設けて出力軸と共に回転させ、該導電
体の近傍に磁石を固定し、前記導電体との間で渦電流を
発生させて前記電動機が非通電時の電動機軸の回転速度
を制御するようにしたことを特徴とする電動弁装置であ
る。

【０００７】

【作用】本発明は上記の構成であって、電動機の出力軸
と出力軸から伝達する減速機構の歯車との間または減速
機構の各伝達歯車間にコイルばねを装着し、該コイルば
ねを介して出力軸や歯車の回転を伝達するようにしたの
で、コイルばねのねじれに対する弾力性が緩衝材とな
る。このため出力軸や各歯車に生じる回転始動や回転停
止の際の衝撃が緩和され、歯車や軸受け部、電動機軸等
の衝撃による損傷が防止される。

【０００８】又弁棒軸等に設けたストッパーによる急停
止時においても、電動機が通電状態で電動機の駆動力が
加わっており、上記歯車の回転を連結しているコイルば
ねは、この電動機やスプリングの駆動力で捩られた状態
で停止されている。即ちコイルばねには逆方向に回転し
ようとする力が働いた状態で停止している。このため、
次にスプリングで停止前とは反対方向に回転始動を行う
際、停止前のコイルばねの捩り力が電動機側の歯車及び
電動機のロータを回転することにより、スプリングによ
る回転開始がスムーズに確実に行なわれる。

【０００９】更に電動機の出力軸に装着して回転する磁
石又は導電体は、磁石近傍の導電体又は導電体近傍の磁
石との間で磁石の磁束を切って渦電流が流れ制動トルク
が発生する。この制動トルクは磁束の２乗に比例し、磁
石の位置や強さを調整して変化できる。又磁石あるいは
導電体の速度が速くなればなる程強くなり、磁石あるい
は導電体を回転させる電動機出力軸の回転速度を制動す
る方向に力が働く。このため非通電時のスプリングによ
る電動機軸の逆回転が高速回転になるのを防止し、電動
機軸のブレーキ作用として働き、このため弁開閉軸の駆
動速度を一定の速度以下に制動する。従って電動機出力
軸や弁軸の高速回転が防止されるので減速機構等の歯車
に異常音が発生したり、各歯車が損傷したりする問題が
生じない。また開閉ストッパーによって急停止されても
各軸、各歯車の高速回転が避けられるので急停止による
衝撃が和らぐ。更に遠心ブレーキ機構等の複雑な機械的
ブレーキ機構ではないので、ブレーキ性能が低下したり
故障したりする問題も生じない。

【００１０】

【発明の実施形態】以下本発明の実施例をスプリングリ
ターン式の電動弁装置を例にとって図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例を示す電動弁装置の断面
図で、図２は弁が閉止時の全体断面図で、図３は電動機
軸と減速機軸の連結部を示す拡大断面図である。図にお
いて１は電動弁装置の機体で、機体１内に設けた支持台
２に例えば誘導電動機などの電動機３が固定され、電動
機３の出力軸４は減速歯車機構１０の第１歯車１２のボ
ス１１とコイルばね３０で連結されている。

【００１１】また電動機３の上部に突出した回転出力軸
４には周方向交互に磁極を有する円盤状磁石８を固定し
てある。この円盤状磁石８に代えて金属板を固定し金属
板の近傍に磁石を固定してもよい。減速歯車機構の歯車
１２は、弁軸１３の大歯車１４に伝達され、大歯車１４
と連動した小歯車１５、スプリング軸１６の大歯車１
７、大歯車１７に連動した小歯車１８、弁軸１３の大歯
車１９、大歯車１９に連動した小歯車２０、スプリング
軸の大歯車２１、大歯車２１に連動した小歯車２２、小
歯車２２にかみ合う略扇型の回転規制兼用大歯車６を経
て出力軸１３に伝達され、電動機３の回転で出力軸１３
が回転し弁棒軸６２が駆動される。

【００１２】スプリング軸１６は、上記大歯車１９と連
動した小歯車２０からスプリング軸１６の大歯車２１と
小歯車２２に伝達され、スプリング軸１６に回転が伝わ
る。このスプリング軸１６の上部に回転台９が設けられ
ており、回転台９にコイルスプリング５０の一端が固定
され、コイルスプリングの他端は支持台２と固定された
固定カバー５に固定されている。従ってコイルスプリン
グ５０は電動機３の回転駆動によりスプリング軸１６が
回転されて蓄勢される。また出力軸１３には前記略扇型
形状の回転規制大歯車６が固定されており、この回転規
制大歯車６の両端片が支持台２に設けられたストッパー
７に当接して出力軸１３の回転範囲が規制される。

【００１３】図２において出力軸１３はカップリング６
１を介して弁６０の弁軸６２と連動しており、出力軸１
３が電動機３の駆動によって減速歯車機構１０を介して
回転される時、弁体６３を備えた弁６０は開放または閉
止方向に回動される。また弁６０の上端に支持アーム６
４が固定され、支持アーム６４にこの電動弁装置１が固
定されている。弁６０は図に示すごとくのボール弁やバ
タフライ弁、あるいは流入口側又は流出口側に設けた弁
座に偏芯回転する弁体を押し付けるようにした偏芯型の
バルブに用いられる。

【００１４】電動機の回転軸４と減速機構の第１歯車１
２との連結部は、歯車１２のボス１１の外周にコイルば
ね３０を嵌合してあり、回転運動が伝達される。通常電
動機３が回転駆動するとコイルばね３０が絞られる方向
にコイルばねのねじり方向を設けてあり、また軸４、ボ
ス１１の外周面には滑り止め用のローレットを形成して
コイルばね３０と固定してある。従って電動機３の回転
駆動に際してコイルばね３０が捩られて絞られ、軸４、
ボス１１を完全に固定して電動機軸４から歯車１２に回
転を伝え、コイルばね３０の弾力作用によって、電動機
３での駆動時およびスプリング５０による戻り回転時の
急停止に際して減速歯車機構の各歯車や電動機軸４、軸
受け部等を損傷させない。

【００１５】更に弁出力軸の開閉ストッパー７に当接す
る急停止時において、電動機が通電状態で駆動力が加わ
っており、あるいはスプリングによる駆動力が加わって
おり、コイルばねはこの電動機やスプリングの駆動力で
捩られた状態で停止されている。このためコイルばねに
は逆方向に回転しようとする力が働いた状態で停止して
おり、このため次に電動機で停止前と反対方向に回転駆
動を行う際、停止前のコイルばねの捩り力が働いて電動
機側の歯車及び電動機のロータを回転することにより、
スプリングによる回転開始がスムーズに確実に行なわれ
る。又このことから、スプリングを従来より小さいコン
パクトなもので行なわせることができる。尚前記実施例
に代えて、コイルばねを減速機構内の例えば大歯車１４
と小歯車１５間に装着し、この歯車間の回転を連結する
ようにしてもよい。

【００１６】また、電動機３の出力軸４に固定した円盤
状磁石８は周方向に交互に磁極を有する強力な磁力を持
つ磁石で、この円盤状磁石８が回転すると、磁石近傍の
導電体との間で磁石の磁束を切って渦電流が流れ、制動
トルクが発生する。この制動トルクは磁束の２乗に比例
し、磁石の位置や強さを調整して変化させることがで
き、又磁石の速度が速くなればなる程強くなり、磁石を
回転させる電動機出力軸の回転速度を制動する方向に力
が働く。このため非通電時のスプリングによる電動機軸
の逆回転が高速回転になるのを防止し、電動機軸のブレ
ーキ作用として働き、このため弁開閉軸の駆動速度を一
定の速度以下に制動し、コイルスプリング５０による逆
回転時に出力軸４が高速になるのを防止する。このブレ
ーキ作用は、電動機出力軸に導電金属板を固定して回転
させ、導電金属板の近傍に磁石を作用させても同じ効果
がある。

【００１７】

【発明の効果】以上説明のごとく本発明の電動弁装置
は、電動機やスプリングによる起動や急停止時の衝撃を
緩和して減速歯車機構等に故障を起こさせず、また停止
後の電動機やスプリングによる回転開始をスムーズに行
ない、弁の開閉を確実に行なう電動弁装置である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す電動弁装置の断面図
である。

【図２】 弁が閉止時の全体断面図である。

【図３】 電動機軸と減速機軸の連結部を示す部分拡大
断面図である。

【符号の説明】

１ 電動弁装置機体 ２ 支持台 ３ 電動機 ４ 電動機の出
力軸 ５ 固定カバー ６ 扇型の回転
規制大歯車 ７ ストッパー ８ 円盤状の磁
石 ９ 回転台 １０ 減速歯車
機構 １１ 歯車１２のボス １２ 減速歯車
機構の第１歯車 １３ 弁軸 １４ 大歯車 １５ 小歯車 １６ コイルス
プリング軸 １７ 大歯車 １８ 小歯車 １９ 大歯車 ２０ 小歯車 ２１ 大歯車 ２２ 小歯車 ３０ コイルばね ５０ コイルス
プリング ６０ 弁 ６１ カップリ
ング ６２ 弁軸 ６３ 弁体 ６４ 支持アーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機によって減速機構を介して弁の弁
   棒軸を回転作動し弁を開閉する電動弁装置において、 前記電動機の出力軸と同軸上の減速機構に伝達する歯車
   との間、又は減速機構の同軸上の２枚の伝達歯車間にコ
   イルばねを装着し、該コイルばねを介して回転を伝達す
   るようにしたことを特徴とする電動弁装置。
2. 【請求項２】前記電動機の出力軸に磁石を設けて出力軸
   と共に回転させ、該磁石の近傍にある導電体との間で渦
   電流を発生させて電動機が非通電時の電動機軸の回転速
   度を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載
   の電動弁装置。
3. 【請求項３】前記電動機の出力軸に導電体を設けて出力
   軸と共に回転させ、該導電体の近傍に磁石を固定し、前
   記導電体との間で渦電流を発生させて電動機が非通電時
   の電動機軸の回転速度を制御するようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の電動弁装置。