KR101178317B1

KR101178317B1 - 정전시 전원모듈

Info

Publication number: KR101178317B1
Application number: KR1020100110326A
Authority: KR
Inventors: 마코토 사루와타리; 히로아키 나리타
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2012-08-29
Also published as: KR20110101037A; CN102192356A; JP2011185316A

Abstract

[과제] 동일 구성의 전동액츄에이터를 통상의 전동액츄에이터로서도 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서도 사용할 수 있도록 한다.
[해결수단] 정전시 전원모듈(300)에 정전시 전원부(17), 정전검출회로(16), 모터전원 전환회로(18)를 마련하고, 교류전원(AC)의 정전을 검출하고 있지 않은 경우에는 모터전원 전환회로(18)에 의해 교류전원(AC)을 전동액츄에이터(100)로 보내며, 교류전원(AC)의 정전을 검출한 경우에는 모터전원 전환회로(18)에 의해 정전시 전원(EC)을 전동액츄에이터(100)로 보낸다. 또, 정전시 전원모듈(300)로부터 중계 커넥터(10)를 통하여 전동액츄에이터(100)의 제어기판(3)에 정전을 알린다. 제어기판(3)은 정전의 알림을 받아, 메모리(3A)에 격납되어 있는 정전시 개도(θSH)를 읽어내고, 정전시 전원모듈(300)로부터의 정전시 전원(EC)을 에너지원으로 하여 AC모터(5)를 구동하여, 밸브(200)의 개도를 정전시 개도(θSH)로 한다.

Description

정전시 전원모듈{POWER MODULE IN CASE OF POWER OUTAGE}

본 발명은, 밸브나 댐퍼 등의 제어대상의 개도를 조정함으로써 유량제어를 행하는 전동액츄에이터에 접속하여 이용하는 정전시 전원모듈에 관한 것이다.

종래부터, 공조설비에서는 그 냉온수배관에 설치되는 밸브, 덕트 내를 통과하여 공조에어리어에 공급되는 조화공기의 풍량을 가감하는 댐퍼 등을 제어대상으로 하고, 이 제어대상의 개도조정을 행하게 하기 위해서 전동액츄에이터가 이용되고 있다.

이런 종류의 통상의 전동액츄에이터는 동작전원으로서 교류전원이 공급되기 때문에, 전동액츄에이터의 내부에 구동모터로서 교류모터를 구비하고, 공조용 콘트롤러로부터의 제어지령에 따라 제어대상의 실(實)개도를 설정개도에 일치시키는 제어동작을 행한다. 이와 같은 교류전원으로 동작하는 전동액츄에이터에서는 공급되고 있는 교류전원에 정전(停電)이 발생하면, 개도제어되고 있는 제어대상은 정전 직전의 동작개도인 채로 있게 되어, 적절한 개도제어를 행할 수 없게 된다.

그래서, 전동액츄에이터에 공급되고 있는 교류전원이 정전이 되었을 경우에, 소정의 개도(예를 들면, 전폐(全閉))로 강제적으로 동작시키고, 교류전원이 다시 통전상태로 복귀할 때까지 그 소정의 개도를 유지하는 타입의 전동액츄에이터도 제안되어 이미 존재한다. 이하, 이 타입의 전동액츄에이터를 긴급차단기능부(付) 전동액츄에이터라고 부른다.

현재, 긴급차단기능부 전동액츄에이터로서는 구체적으로 2타입 제안되고 있으며, 하나의 타입은 스프링리턴형, 다른 하나의 타입은 2차전원구동형으로 불리고 있다.

[스프링리턴형 전동액츄에이터]

스프링리턴형 전동액츄에이터는 전동액츄에이터의 구동축에 대해서 전폐상태를 유지하도록 가압되는 리턴스프링을 탑재하고, 교류전원이 공급되고 있는 경우는 이 리턴스프링의 가압력에 저항하여 구동모터를 구동시켜 제어대상의 개도를 조정하며, 정전이 발생한 경우는 리턴스프링의 가압력에 의해서 제어대상의 개도를 강제적으로 소정의 개도로 한다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

[2차전원구동형 전동액츄에이터]

한편, 2차전원구동형 전동액츄에이터는 전동액츄에이터의 구동모터를 직류모터로 함과 아울러, 별도로, 2차전지나 전기 이중층 콘덴서 등으로 구성되는 2차전원(직류전원)을 탑재하고, 교류전원이 공급되고 있을 때는 이 교류전원을 직류로 변환하여 직류모터를 구동시켜 제어대상의 개도를 조정하며, 정전이 발생한 경우에는 2차전원을 동작전원으로 하고, 2차전원(직류전원)에 의해서 직류모터를 구동시켜 제어대상의 개도를 강제적으로 소정의 개도로 한다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

그런데, 이와 같은 2개의 타입의 긴급차단기능부 전동액츄에이터끼리를 비교하면, 스프링리턴형 전동액츄에이터는 리턴스프링의 가압력이 통상시의 모터 구동에 대해서 저항으로서 작용하기 때문에, 그 저항에 이기기 위해서 구동모터로서 토크가 큰 모터를 사용해야 하므로, 전동액츄에이터의 대형화·중량화·비용상승을 가져온다고 하는 단점을 가진다.

이것에 대해서, 2차전원구동형 전동액츄에이터는 스프링리턴형과 같은 단점을 가지지 않고, 또 최근, 2차전원인 2차전지나 전기 이중층 콘덴서의 용량의 개선 등에서도 유리하게 되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특개2002-174269호 공보 [특허문헌 2] 일본국 특개2008-89109호 공보

그렇지만, 종래의 전동액츄에이터에서는 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터와 긴급차단기능을 가지지 않는 전동액츄에이터(통상의 전동액츄에이터)는 그 구조가 크게 차이가 나기 때문에, 2종류의 전동액츄에이터를 제조할 필요가 있었다.

또, 통상의 전동액츄에이터를 사용하고 있던 유저가, 나중에 그 전동액츄에이터에 긴급차단기능을 갖게 하고자 하는 경우, 기존의 전동액츄에이터를 큰 폭으로 개조하거나, 혹은 긴급차단기능부 전동액츄에이터를 별도로 구입하여 기존의 전동액츄에이터와 교환해야 하므로, 비용이나 개조·교환의 시간과 노력이 들고 있었다.

예를 들면, 통상의 전동액츄에이터를 2차전원구동형의 전동액츄에이터로 개조하는 경우, 통상의 전동액츄에이터의 구동모터에는 교류모터가 이용되고 있기 때문에, 이 교류모터의 직류모터로의 교환, 제어기판의 변경, 긴급차단기능을 가지는 모듈의 추가 등이 필요하다. 또, 교환한 부품은 폐기할 필요가 있다. 이와 같이, 통상의 전동액츄에이터를 2차전원구동형의 전동액츄에이터로 개조하는 경우, 개조에 필요로 하는 비용이나 시간과 노력이 과대하게 된다.

본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 동일 구성의 전동액츄에이터를 통상의 전동액츄에이터로서도 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서도 사용할 수 있도록 하는 것이 가능한 정전시 전원모듈을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 교류모터와, 이 교류모터에 의해서 구동되는 제어대상의 실개도를 검출하는 실개도 검출수단과, 이 실개도 검출수단에 의해서 검출되는 실개도를 설정개도에 일치시키는 제어출력을 생성하는 제어수단과, 이 제어수단이 생성하는 제어출력을 받아 교류모터로의 구동출력을 생성하는 구동출력 생성수단과, 이 구동출력 생성수단이 생성하는 구동출력의 에너지원이 되는 교류전원의 입력부를 구비한 전동액츄에이터에 케이블을 통하여 착탈 가능하게 접속되는 정전시 전원모듈에 전동액츄에이터로의 교류전원을 중계하는 교류전원 중계수단과, 전동액츄에이터로의 교류전원의 정전을 검출하는 정전검출수단과, 교류전원에 대신하는 정전시의 에너지원이 되는 정전시 전원수단과, 교류전원 중계수단이 중계하는 교류전원 및 정전시 전원수단으로부터의 정전시 전원을 입력으로 하고, 정전검출수단이 교류전원의 정전을 검출하고 있지 않은 경우에는 전동액츄에이터에 공급하는 교류전원으로서 교류전원 중계수단이 중계하는 교류전원을 선택하며, 정전검출수단이 교류전원의 정전을 검출한 경우에는 전동액츄에이터에 공급하는 교류전원으로서 정전시 전원수단으로부터의 정전시 전원을 선택하는 전원선택 공급수단을 마련하도록 한 것이다.

본 발명의 정전시 전원모듈을 전동액츄에이터에 접속하고 있지 않은 경우, 그 전동액츄에이터는 입력부로부터의 교류전원의 공급을 받아 동작하고, 제어대상의 실개도를 설정개도에 일치시키는 제어가 행해진다. 이것에 의해, 그 전동액츄에이터는 통상의 전동액츄에이터로서 기능한다.

본 발명의 정전시 전원모듈을 전동액츄에이터에 접속한 경우, 정전시 전원모듈 내에서 전동액츄에이터로의 교류전원의 정전의 유무가 검출되고, 정전이 검출되어 있지 않은 경우에는 교류전원 중계수단이 중계하는 교류전원이 전동액츄에이터에 공급되며, 정전이 검출된 경우에는 정전시 전원수단으로부터의 정전시 전원이 전동액츄에이터에 공급된다.

이것에 의해서, 정전이 발생하지 않은 경우, 정전시 전원모듈로부터의 교류전원의 공급을 받아 전동액츄에이터가 동작하고, 제어대상의 실개도를 설정개도에 일치시키는 제어가 행해진다. 정전이 발생한 경우, 정전시 전원모듈로부터의 정전시 전원의 공급을 받아 전동액츄에이터가 동작한다. 이 정전시 전원의 공급시, 전동액츄에이터에서 제어대상의 실개도를 소정의 개도(예를 들면, 전폐)에 도달시키는 제어를 행하게 하도록 하면, 그 전동액츄에이터는 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서 기능한다.

본 발명의 정전시 전원모듈에 의하면, 전동액츄에이터에 접속하고 있지 않은 경우에는 그 전동액츄에이터를 통상의 전동액츄에이터로서 기능시키고, 전동액츄에이터에 접속한 경우에는 그 전동액츄에이터를 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서 기능시키도록 하는 것이 가능하게 되며, 정전시 전원모듈을 접속하는지 여부에 의해 동일 구성의 전동액츄에이터를 통상의 전동액츄에이터로서도 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서도 사용할 수 있도록 하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 관한 정전시 전원모듈이 접속되기 전의 전동액츄에이터의 주요부를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 이 전동액츄에이터의 외관도이다.
도 3은 이 전동액츄에이터에 본 발명에 관한 정전시 전원모듈의 일실시형태(실시형태 1)를 접속한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 이 전동액츄에이터에 정전시 전원모듈을 접속한 경우의 주요부의 블럭도이다.
도 5는 정전시 전원모듈의 내부의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 정전시 전원모듈로부터 전동액츄에이터에 정전시 개도신호를 보내도록 한 예(실시형태 2)를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시형태 1에서 정전시 전원부에서의 DC/AC전원 변환부를 D급 앰프와 전원필터에 의해서 구성하도록 한 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 실시형태 2에서 정전시 전원부에서의 DC/AC전원 변환부를 D급 앰프와 전원필터에 의해서 구성하도록 한 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 관한 정전시 모듈의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.

[전동액츄에이터]

도 1은 본 발명에 관한 정전시 전원모듈을 접속하기 전의 전동액츄에이터의 주요부를 나타내는 블럭도이다. 도 1에서 100은 전동액츄에이터, 200은 이 전동액츄에이터(100)에 의해서 개도가 제어되는 밸브(제어대상)이다.

전동액츄에이터(100)는, 단자대(1)와, 전원회로(2)와, 제어기판(3)과, 모터구동회로(4)와, 교류모터(AC모터)(5)와, AC모터(5)의 구동력을 전달하는 기어열(6)과, 이 기어열(6)의 출력단으로서 밸브(200)의 개도를 조정하는 출력축(7)과, 이 출력축(7)의 회전각도위치를 밸브(200)의 실개도(θpv)로서 검출하는 포텐셔미터(potentiometer)(8)와, 출력축(7)의 소정의 회전각도위치로의 도달을 검출하는 리미트 스위치(9)를 구비하고 있다.

이 전동액츄에이터(100)에서 단자대(1)에는 외부로부터의 동작전원으로서 교류전원(AC)이 입력되고, 이 교류전원(AC)은 전원회로(2)에서 소요의 내부 전원이 된 후, 제어기판(3)에 주어진다. 또, 단자대(1)에는 공조용 콘트롤러(도시생략)로부터의 제어지령으로서 설정개도(θsp)가 입력되고, 이 입력된 설정개도(θsp)가 설정개도신호(S1)로서 제어기판(3)에 보내진다. 또, 제어기판(3)에는 포텐셔미터(8)로부터의 밸브(200)의 실개도(θpv)가 실개도 검출신호(S2)로서 주어지며, 리미트 스위치(9)로부터의 출력축(7)의 소정의 회전각도위치로의 도달을 나타내는 신호가 소정의 회전각도위치 도달신호(S3)로서 주어진다.

제어기판(3)은 공조용 콘트롤러로부터의 설정개도신호(S1) 및 포텐셔미터(8)로부터의 실개도 검출신호(S2)를 받아, 밸브(200)의 실개도(θpv)를 설정개도(θsp)에 일치시키는 제어출력(S4)을 생성하고, 이 생성한 제어출력(S4)을 모터구동회로(4)로 보낸다. 모터구동회로(4)는 제어기판(3)으로부터의 제어출력(S4)을 받아, AC모터(5)로의 구동출력(M1)을 생성한다. 이 제어기판(3)에는 메모리(3A)가 마련되어 있고, 이 메모리(3A)에는 밸브(200)가 정전시에 유지해야 할 소정의 개도로서 정전시 개도(θSH)가 격납되어 있다.

중계 커넥터(10)는 수컷 측 커넥터(10A)와 암컷 측 커넥터(10B)와의 분할구조로 되어 있으며, 수컷 측 커넥터(10A)에 암컷 측 커넥터(10B)를 결합만 함으로써, 제어기판(3)으로의 신호입력라인(11)을 그 커넥터 통로(L1)에서 종단시키고 있다.

도 2에 이 전동액츄에이터(100)의 외관도를 나타낸다. 도 2에서 12는 교류전원(AC)을 전동액츄에이터(100)의 내부로 끌여들이는 전력선이며, 13은 설정개도(θsp)를 전동액츄에이터(100)의 내부로 끌여들이는 신호선이다.

이 전동액츄에이터(100)에서는 모터구동회로(4)가 생성하는 구동출력(M1)이 AC모터(5)로 보내져 밸브(200)의 실개도(θpv)를 설정개도(θsp)에 일치시키는 제어가 행해진다. 이것에 의해, 이 전동액츄에이터(100)는 통상의 전동액츄에이터로서 기능한다.

[긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서 사용하는 경우]

이 전동액츄에이터(100)를 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서 사용하고자 하는 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 전동액츄에이터(100)와 전력선(12)과의 사이에 케이블(14)을 통하여 정전시 전원모듈(300)을 접속한다.

즉, 전동액츄에이터(100)로부터 전력선(12)을 떼어내고, 이 전력선(12)을 정전시 전원모듈(300)의 입력 측에 접속함과 아울러, 정전시 전원모듈(300)의 출력 측과 전동액츄에이터(100)의 입력 측과의 사이를 케이블(14)로 접속한다.

도 4에 전동액츄에이터(100)에 정전시 전원모듈(300)을 접속한 경우의 주요부의 블럭도를 나타낸다. 정전시 전원모듈(300)은 본 발명에 관한 정전시 모듈의 일실시형태(실시형태 1)이며, 단자대(15)와, 정전검출회로(16)와, 정전시 전원부(17)와, 모터전원 전환회로(18)를 구비하고 있다.

이 정전시 전원모듈(300)을 전동액츄에이터(100)에 접속하는 경우, 전동액츄에이터(100)에서는 중계 커넥터(10)의 암컷 측 커넥터(10B)(도 1)를 떼어내고, 수컷 측 커넥터(10A)에 정전시 전원모듈(300)의 정전검출회로(16)로부터 도출되어 있는 암컷 측 커넥터(10B＇)를 결합한다.

또, 정전시 전원모듈(300)에서 단자대(15)에는 전력선(12)을 접속하고, 이 단자대(15)에 의해서 중계되는 교류전원(AC)을 모터전원 전환회로(18)에 보내도록 한다.

또한, 이 예에서는 암컷 측 커넥터(10B)를 떼어내는 것으로 했지만, 암컷 측 커넥터(10B)를 이용하여, 동일한 결선(結線)을 얻도록 하여도 된다.

정전시 전원모듈(300)에서 정전검출회로(16)는 단자대(15)에 의해서 중계되는 교류전원(AC)을 감시하고, 전동액츄에이터(100)로의 교류전원(AC)에 정전이 발생하는지 여부를 알리는 정전검출 유무신호(S5)를 출력한다.

정전시 전원부(17)는 단자대(15)가 중계하는 교류전원(AC)을 분기입력으로 하고, 당해 분기입력을 직류전원으로 변환하는 AC/DC전원 변환부(17-1)와, AC/DC전원 변환부(17-1)에 의해서 변환된 직류전원을 받아 동작하는 충전회로(17-2)와, 이 충전회로(17-2)에 의해서 충전되는 캐패시터(전기 이중층 콘덴서나 리튬 이온 캐패시터)(17-3)와, 캐패시터(17-3)에 축적된 전하에 의해 교류전원을 생성하여 정전시 전원(EC)으로서 출력하는 DC/AC전원 변환부(17-4)로 구성되어 있다. 또한, DC/AC전원 변환부(17-4)로서는 인버터가 이용되고 있다.

모터전원 전환회로(18)는 단자대(15)로부터 보내져 오는 교류전원(AC)과, 정전시 전원부(17)로부터 보내져 오는 정전시 전원(EC)을 입력으로 하고, 정전검출회로(16)로부터의 정전검출 유무신호(S5)에 근거하여 정전검출회로(16)가 교류전원(AC)의 정전을 검출하고 있지 않은 경우에는 전동액츄에이터(100)에 공급하는 교류전원으로서 단자대(15)로부터 보내져 오는 교류전원(AC)을 선택하며, 정전검출회로(16)가 교류전원(AC)의 정전을 검출한 경우에는 전동액츄에이터(100)에 공급하는 교류전원으로서 정전시 전원부(17)로부터 보내져 오는 정전시 전원(EC)을 선택한다. 이 선택된 모터전원 전환회로(18)로부터의 교류전원은 전동액츄에이터(100)의 단자대(1)로 보내진다.

이 경우, 정전시 전원모듈(300)과 전동액츄에이터(100)를 접속하는 케이블(14)은 정전검출회로(16)로부터 도출되는 암컷 측 커넥터(10B＇)와의 접속라인과 모터전원 전환회로(18)로부터 선택적으로 보내지는 교류전원(AC) 및 정전시 전원(EC)의 중계라인으로 구성되는 것이 된다.

도 5에 정전시 전원모듈(300)의 내부의 구조를 나타낸다. 도 5의 (b)는 정전시 전원모듈(300)의 커버를 열어 내부를 본 도면이며, 도 5의 (a)는 도 5의 (b)에서의 단자대(15) 측을 A방향에서 본 도면, 도 5의 (c)는 도 5의 (b)에서의 캐패시터(17-3) 측을 B방향에서 본 도면이다. 정전시 전원모듈(300)의 내부에는 대용량의 정전시 전원을 확보하기 위해서, 다수의 캐패시터(전기 이중층 콘덴서나 리튬 이온 캐패시터)(17-3)가 마련되어 있다.

[정전이 발생하지 않은 경우]

정전시 전원모듈(300)에서의 모터전원 전환회로(18)는 전동액츄에이터(100)로의 교류전원(AC)에 정전이 발생하지 않은 경우, 정전검출회로(16)로부터의 정전검출 유무신호(S5)에 근거하여, 단자대(15)로부터 보내져 오는 교류전원(AC)을 전동액츄에이터(100)에 공급하는 교류전원으로서 선택한다. 이 선택된 모터전원 전환회로(18)로부터의 교류전원(AC)은 전동액츄에이터(100)의 단자대(1)에 보내진다.

이것에 의해, 전동액츄에이터(100)로의 교류전원(AC)에 정전이 발생하지 않은 경우, 전동액츄에이터(100)에서 교류전원(AC)을 에너지원으로 하여, 모터구동회로(4)로부터의 구동출력(M1)이 생성되고, 또한 정전검출 유무신호(S5)에 근거하여 정전이 발생하고 있는 것을 인식하여, 밸브(200)의 실개도(θpv)를 설정개도(θsp)에 일치시키는 제어가 행해진다.

[정전이 발생한 경우]

정전시 전원모듈(300)에서의 모터전원 전환회로(18)는 전동액츄에이터(100)로의 교류전원(AC)에 정전이 발생한 경우, 정전검출회로(16)로부터의 정전검출 유무신호(S5)에 근거하여, 정전시 전원부(17)로부터의 정전시 전원(EC)을 전동액츄에이터(100)에 공급하는 교류전원으로서 선택한다. 이 선택된 모터전원 전환회로(18)로부터의 정전시 전원(EC)은 전동액츄에이터(100)의 단자대(1)로 보내진다.

또, 정전검출회로(16)로부터의 정전검출 유무신호(S5)는 중계 커넥터(10)(커넥터 통로(L1))를 통하여 전동액츄에이터(100)의 제어기판(3)으로 보내지고, 전동액츄에이터(100)로의 교류전원(AC)이 정전한 것을 제어기판(3)에 알린다.

전동액츄에이터(100)의 제어기판(3)은 정전시 전원모듈(300)로부터의 교류전원(AC)이 정전한 것의 알림을 받아, 메모리(3A)로부터 정전시 개도(θSH)를 읽어내고, 밸브(200)의 실개도(θpv)를 정전시 개도(θSH)에 일치시키는 제어를 행한다. 이 경우, 모터구동회로(4)로부터의 구동출력(M1)은 정전시 전원모듈(300)로부터 보내져 오는 정전시 전원(EC)을 에너지원으로 하여 생성된다.

또한, 이 예에서는 정전시 전원모듈(300)로부터 교류전원(AC)이 정전된 것의 알림을 받은 경우, 메모리(3A)로부터 정전시 개도(θSH)를 읽어내도록 하고 있지만, 리미트 스위치(9)로부터의 출력축(7)의 소정의 회전각도위치로의 도달을 나타내는 소정의 회전각도위치 도달신호(S3)에 근거하여, 이 소정의 회전각도위치 도달신호(S3)의 발생이 확인될 때까지 AC모터(5)를 구동하도록 해도 된다. 즉, 리미트 스위치(9)로부터의 소정의 회전각도위치 도달신호(S3)가 밸브(200)의 전폐위치로의 도달을 검출하는 신호인 것이라고 하면, 이 소정의 회전각도위치 도달신호(S3)의 발생이 확인될 때까지 AC모터(5)를 구동함으로써, 교류전원(AC)의 정전시의 긴급차단을 행하는 것이 가능하다. 이 경우, 정전시 개도(θSH)의 설정은 불필요하고, 메모리(3A)로의 정전시 개도(θSH)의 격납을 생략할 수 있다.

[정전이 복구된 경우]

정전시 전원모듈(300)에서는 교류전원(AC)에 정전이 발생해 있는 경우에도 정전검출회로(16)에서의 교류전원(AC)의 감시를 계속한다. 정전검출회로(16)는 교류전원(AC)의 정전이 복구되면, 그 취지를 정전검출 유무신호(S5)에 의해서 모터전원 전환회로(18)에 알린다.

모터전원 전환회로(18)는 정전검출회로(16)로부터 교류전원(AC)의 정전이 복구된 것이 알려지면, 단자대(15)로부터 보내져 오는 교류전원(AC)을 전동액츄에이터(100)에 공급하는 교류전원으로서 선택한다. 이 선택된 모터전원 전환회로(18)로부터 교류전원(AC)은 전동액츄에이터(100)의 단자대(1)에 보내진다.

또, 정전검출회로(16)로부터의 정전검출 유무신호(S5)는 중계 커넥터(10)(커넥터 통로(L1))를 통하여 전동액츄에이터(100)의 제어기판(3)으로 보내져 교류전원(AC)의 정전이 복구된 것을 제어기판(3)에 알린다.

전동액츄에이터(100)의 제어기판(3)은 정전시 전원모듈(300)로부터의 교류전원(AC)의 정전이 복구된 것의 알림을 받아, 정전되기 전과 마찬가지로, 밸브(200)의 실개도(θpv)를 설정개도(θsp)에 일치시키는 제어를 행한다. 이 경우, 모터구동회로(4)로부터의 구동출력(M1)은 정전시 전원모듈(300)로부터 보내져 오는 교류전원(AC)을 에너지원으로 하여 생성된다.

이와 같이 하여, 전동액츄에이터(100)에 정전시 전원모듈(300)을 접속하면, 그때까지 통상의 전동액츄에이터로서 기능하고 있던 전동액츄에이터(100)가 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서 기능하기 시작한다.

이 전동액츄에이터(100)에서 단자대(1)가 본 발명에서 설명하는 교류전원의 입력부에 상당하고, 제어기판(3)이 제어수단에 상당하며, 모터구동회로(4)가 구동출력 생성수단에 상당하고, AC모터(5)가 교류모터에 상당하며, 포텐셔미터(8)가 실개도 검출수단에 상당한다. 또, 정전시 전원모듈(300)에서 단자대(15)가 본 발명에서 설명하는 교류전원 중계수단에 상당하고, 정전검출회로(16)가 정전검출수단에 상당하며, 정전시 전원부(17)가 정전시 전원수단에 상당하고, 모터전원 전환회로(18)가 전원선택 공급수단에 상당한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 정전시 전원모듈(300)에 의하면, 전동액츄에이터(100)에 접속하고 있지 않은 경우에는 전동액츄에이터(100)를 통상의 전동액츄에이터로서 기능시키고, 전동액츄에이터(100)에 접속한 경우에는 전동액츄에이터(100)를 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서 기능시킬 수 있게 된다.

이 경우, 전력선(12)이나 케이블(14)의 접속작업은 필요하지만, 전동액츄에이터(100)의 개조는 불필요하며, 정전시 전원모듈(300)을 접속하는지 여부에 의해 동일 구성의 전동액츄에이터(100)를 통상의 전동액츄에이터로서도, 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로서도 사용할 수 있게 된다.

이것에 의해, 메이커 측에서는 2종류의 전동액츄에이터를 제조할 필요가 없어진다. 또, 현장에서 통상의 전동액츄에이터로부터 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로의 변경을 간단하게 행하는 것이 가능하게 된다.

또, 이 예에서 전동액츄에이터(100)는 2차전원구동형이 되기 때문에, 스프링리턴형에 비해, 리턴스프링의 가압력이 없는만큼 구동모터의 고용량화, 기어의 고강도화가 불필요하게 된다. 또, 기존 배선의 레이아웃에 대해서 변경이 불필요하고, 전력선(12)이나 신호선(13)을 그대로 사용할 수 있다. 또, 정전시 전원모듈(300)은 임의의 위치에 설치 가능하기 때문에, 좁은 장소에서도 전동액츄에이터(100)를 긴급차단기능을 가지는 전동액츄에이터로 변경하는 것이 가능하게 된다.

[실시형태 2]

실시형태 1에서는, 전동액츄에이터(100)에 정전시 전원모듈(300)을 접속하는 경우, 정전시 전원모듈(300)로부터 전동액츄에이터(100)에 정전검출 유무신호(S5)를 보내도록 했지만, 정전검출 유무신호(S5)에 대신하여 정전시 개도(θSH)를 통지하도록 해도 된다. 도 6에 실시형태 2로서, 정전시 전원모듈(300)로부터 전동액츄에이터(100)에 정전시 개도(θSH)를 통지하도록 한 경우의 예를 나타낸다.

이 실시형태 2에서는 정전시 전원모듈(300)에 정전시 개도신호 생성부(19)를 마련하고, 이 정전시 개도신호 생성부(19)로부터 정전시 개도(θSH)를 나타내는 정전시 개도신호(S6)를 중계 커넥터(10)(커넥터 통로(L1))를 통하여 전동액츄에이터(100)의 제어기판(3)에 보내도록 하고 있다.

이 경우, 정전시 개도신호 생성부(19)는 정전검출회로(16)로부터의 정전검출 유무신호(S5)에 근거하여, 교류전원(AC)의 정전이 검출된 경우, 정전시 개도신호(S6)를 제어기판(3)으로 보낸다. 제어기판(3)은 이 정전시 개도신호(S6)를 받아 밸브(200)의 실개도(θpv)를 정전시 개도(θSH)에 일치시키는 제어를 행한다.

이 실시형태 2에서는 정전시 전원모듈(300)로부터 전동액츄에이터(100)의 제어기판(3)에 정전시 개도(θSH)가 보내져 오므로, 제어기판(3) 측에서는 정전시 개도(θSH)를 기억시켜 두지 않아도 된다.

또한, 상술한 실시형태 1이나 2에서는 정전시 전원부(17)에서 DC/AC전원 변환부(17-4)로서 인버터를 이용하도록 하고 있지만, 도 7이나 도 8에 나타내는 바와 같이, D급 앰프(DC→AC)(17-41)와 전원필터(17-42)에 의해서 DC/AC전원 변환부(17-4)를 구성하도록 해도 되고, AC파워업으로 구성해도 된다.

또, 상술한 예에서는 정전시 전원모듈(300) 내의 정전시 전원부(17)를 캐패시터(전기 이중층 콘덴서나 리튬 이온 캐패시터)를 이용하여 구성하도록 했지만, 리튬전지 등이 같은 2차전지를 이용하도록 해도 되고, 1차전지를 이용하여도 상관없다. 이와 같이, 정전시 전원(EC)을 생성하는 수단으로서는 1차전원, 2차전지, 전기 이중층 콘덴서 등 여러 가지의 디바이스를 이용할 수 있고, 적절히 선택하여 이용할 수 있다.

본 발명의 정전시 전원모듈은 밸브나 댐퍼 등의 제어대상의 개도를 조정함으로써 유량제어를 행하는 전동액츄에이터에 접속되는 정전시 전원모듈로서, 공조설비 등 각종의 분야에서 이용하는 것이 가능하다.

1 … 단자대, 2 … 전원회로,
3 … 제어기판, 3A … 메모리,
4 … 모터구동회로, 5 … 교류모터(AC모터),
6 … 기어열, 7 … 출력축,
8 … 포텐셔미터, 9 … 리미트 스위치,
10 … 중계 커넥터, 10A … 수컷 측 커넥터,
10B, 10B＇ … 암컷 측 커넥터, L1 … 커넥터 통로,
11 … 신호입력라인, 12 … 전력선,
13 … 신호선, 14 … 케이블,
15 … 단자대, 16 … 정전검출회로,
17 … 정전시 전원부, 17-1 … AC/DC전원 변환부,
17-2 … 충전회로,
17-3 … 캐패시터(전기 이중층 콘덴서나 리튬 이온 캐패시터),
17-4 … DC/AC전원 변환부, 17-41 … D급 앰프,
17-42 … 전원필터, 18 … 모터전원 전환회로,
19 … 정전시 개도신호 생성부, 100 … 전동액츄에이터,
200 … 밸브, 300 … 정전시 전원모듈.

Claims

교류모터와, 이 교류모터에 의해서 구동되는 제어대상의 실개도(實開度)를 검출하는 실개도 검출수단과, 이 실개도 검출수단에 의해서 검출되는 실개도를 설정개도에 일치시키는 제어출력을 생성하는 제어수단과, 이 제어수단이 생성하는 제어출력을 받아 상기 교류모터로의 구동출력을 생성하는 구동출력 생성수단과, 이 구동출력 생성수단이 생성하는 구동출력의 에너지원이 되는 교류전원의 입력부를 구비한 전동액츄에이터에 대하여, 케이블을 통하여 상기 전동액츄에이터의 외부에 착탈 가능하게 접속되는 정전시 전원모듈로서,
상기 전동액츄에이터로의 교류전원을 중계하는 교류전원 중계수단과,
상기 전동액츄에이터로의 교류전원의 정전을 검출하는 정전검출수단과,
상기 교류전원에 대신하는 정전시의 에너지원이 되는 정전시 전원수단과,
상기 교류전원 중계수단이 중계하는 교류전원 및 상기 정전시 전원수단으로부터의 정전시 전원을 입력으로 하고, 상기 정전검출수단이 상기 교류전원의 정전을 검출하고 있지 않은 경우에는 상기 전동액츄에이터에 공급하는 교류전원으로서 상기 교류전원 중계수단이 중계하는 교류전원을 선택하며, 상기 정전검출수단이 상기 교류전원의 정전을 검출한 경우에는 상기 전동액츄에이터에 공급하는 교류전원으로서 상기 정전시 전원수단으로부터의 정전시 전원을 선택하는 전원선택 공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전시 전원모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 정전시 전원수단은 직류전원을 교류화한 정전시 전원을 상기 전원선택 공급수단에 출력하는 것을 특징으로 하는 정전시 전원모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 정전시 전원수단은,
상기 교류전원 중계수단이 중계하는 교류전원을 분기(分岐)입력으로 하고, 당해 분기입력을 직류전원으로 변환하는 AC/DC전원 변환수단과,
상기 AC/DC전원 변환수단에 의해서 변환된 직류전원으로부터 얻어지는 전하를 축적하는 축전수단과,
상기 축전수단에 축적된 전하에 의해 교류화 된 전원을 생성해 정전시 전원으로서 상기 전원선택 공급수단에 출력하는 DC/AC전원 변환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전시 전원모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 정전검출수단은 상기 전동액츄에이터에 정전의 검출의 유무를 통지하는 것을 특징으로 하는 정전시 전원모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 정전검출수단이 정전을 검출한 경우, 상기 제어대상이 정전시에 유지해야 할 소정의 개도를 정전시 개도로서 상기 전동액츄에이터에 통지하는 정전시 개도통지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 정전시 전원모듈.