KR101364667B1

KR101364667B1 - 전동 액추에이터

Info

Publication number: KR101364667B1
Application number: KR1020120122992A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 나리타
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-02-28
Also published as: US9000733B2; CN103090080B; KR20130049734A; JP5793400B2; JP2013096551A; US20130113441A1; CN103090080A

Abstract

본 발명은 백업 콘덴서에 적절한 양의 전기 에너지를 항상 축적시키면서, 언제 정전이 생겨도 기대되는 리턴 동작을 확실히 행하게 하고, 부담을 끼치지 않는 적절한 값의 전류로 백업 콘덴서를 충전하는 것을 목적으로 한다.
백업 콘덴서(16)의 최신 정전 용량값 Cnew를 정기적으로 측정한다. 최신의 정전 용량값 Cnew를 측정할 때마다, 그 측정된 정전 용량값 Cnew에 기초하여 밸브(200)를 그 때의 설정 개방도 θsp로부터 긴급 개폐 위치(예컨대, 완전 폐쇄 위치)까지 리턴 동작시키는데 필요한 충전 전압(필요 충전 전압) VCmin을 산출한다. 산출된 필요 충전 전압 VCmin이 검출된 단자간 전압 VC보다 높은 경우, 밸브의 실제 개방도 θpv와 설정 개방도 θsp에 기초하여 충전 전류 Ia의 값을 결정하고, 단자간 전압 VC가 필요 충전 전압 VCmin이 될 때까지 백업 콘덴서(16)에의 충전을 행한다.

Description

전동 액추에이터{ELECTROMOTIVE ACTUATOR}

본 발명은 모터의 구동력에 의해 밸브의 개폐를 제어하는 전동 액추에이터에 관한 것이다.

종래부터, 공조 설비나 플랜트 등에 사용되는 밸브의 개폐를 제어하는 장치로서, 전동 액추에이터가 이용되고 있다. 이 전동 액추에이터로는, 모터의 구동력에 의해, 냉수나 온수, 고온의 증기 등이 흐르는 배관에 장착된 볼 밸브나 버터플라이 밸브 등을 밸브체로서 이용한 밸브의 개폐를 제어한다.

이러한 전동 액추에이터로서 스프링 리턴형의 전동 액추에이터가 존재한다. 이 스프링 리턴형의 전동 액추에이터는 정전시의 밸브의 긴급 개폐 수단으로서 밸브의 밸브축이나 그것을 회동시키는 출력축에 스프링을 구비하여, 통상의 가동시에는 밸브를 회전 구동하는 모터의 회전력을 이용하여 스프링을 감아 두고, 정전시에 모터의 회전력이 없어지면, 감긴 스프링의 압박력으로 긴급 개폐 위치까지의 개방 동작 또는 폐쇄 동작을 강제적으로 행하게 한다. 또한, 긴급 개폐 위치는 완전 폐쇄 위치로서 정해지는 경우도 있고, 완전 개방 위치로서 정해지는 경우도 있다.

그러나, 이러한 스프링 리턴형의 전동 액추에이터에서는, 밸브의 정전시의 개방 동작이나 폐쇄 동작이 매우 신속히 행해진다고 하는 이점이 있지만, (1) 개폐시에 비교적 큰 소리가 난다, (2) 통상 가동시에 스프링을 감기 위해 큰 토크를 발생시키는 모터가 필요해져 소비 전력이 커진다, (3) 긴급 개폐시에 스프링이 오버런, 즉 필요 이상으로 개방 동작이나 폐쇄 동작을 하여 장치에 큰 손상을 부여하는 등의 문제점을 갖고 있다.

그래서, 스프링 대신에, 전기 이중층 콘덴서를 백업 콘덴서로서 전동 액추에이터에 탑재하여, 통상시에 백업 콘덴서를 충전해 두고, 정전시에 백업 콘덴서에 축적되어 있는 전기 에너지로 전동 모터를 구동하여 밸브를 강제적으로 개방 동작이나 폐쇄 동작시키는 전동 액추에이터가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제2007-218433호 공보 일본 특허 공개 제2008-89109호 공보

그러나, 백업 콘덴서에 축전할 수 있는 전기 에너지는 백업 콘덴서의 정전 용량에 의존하고, 이 정전 용량은 경년 변화, 인가 전압, 온도 변화 등에 의해 감소하기 때문에, 백업 콘덴서의 단자간 전압을 감시하여 항상 미리 정해진 전압값을 유지하는 것으로 하여도, 시간이 경과한 후에 정전이 일어난 경우, 축전 에너지가 부족하여, 기대되는 개방 동작이나 폐쇄 동작(리턴 동작)을 행할 수 없다고 하는 사태가 발생할 우려가 있다.

또한, 정전시의 밸브의 개방도는 특정할 수 없기 때문에 통상, 백업 콘덴서에는 항상 완전 개방으로부터 완전 폐쇄 또는 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지 동작시키는 데 필요한 전기 에너지를 축적하도록 한다. 이것에 대하여, 전동 액추에이터는 밸브를 반드시 완전 폐쇄(개방도 0%) 또는 완전 개방(개방도 100%)의 위치로 제어한다고는 할 수 없고, 중간 개방도로 제어되는 경우가 많다. 중간 개방도로 밸브를 제어하는 중에 정전이 발생한 경우, 그 중간 개방도로부터 완전 폐쇄 또는 완전 개방까지 동작시키면 됨에도 불구하고, 백업 콘덴서에는 완전 개방으로부터 완전 폐쇄 또는 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지 동작시키는 데 필요한 전기 에너지가 축적되어 있다. 이 때문에, 백업 콘덴서에 전기 에너지가 과잉 축적(과잉 충전)되어, 에너지 절약이 방해되고, 백업 콘덴서의 수명도 짧아진다.

또한, 특허문헌 2에는, 정전시의 밸브의 개방 동작 또는 폐쇄 동작에 필요한 만큼의 전력을 백업 콘덴서에 충전시키는 것에 대해서 기재되어 있다. 그러나, 이 기재에 기초하여, 밸브의 현재 개방도 위치로부터 긴급 개폐 위치까지의 개방 동작 또는 폐쇄 동작에 필요한 만큼의 전력을 산출하고, 이 전력을 백업 콘덴서에 충전시키도록 했다고 해도, 백업 콘덴서의 정전 용량은 경년 변화, 인가 전압, 온도 변화 등에 의해 감소하기 때문에, 적절한 양의 전기 에너지가 백업 콘덴서에 축적된다고는 할 수 없고, 기대되는 개방 동작이나 폐쇄 동작(리턴 동작)을 행할 수 없을 우려가 있다.

또한, 백업 콘덴서로서 이용되는 전기 이중층 콘덴서는 대전류에 의한 급속 충전이 가능하다는 특색이 있다. 그러나, 대전류로 충전하면, 전기 이중층 콘덴서의 내부 저항에서 발열이 생겨 정전 용량이 열화되어 버린다. 또한, 충전 회로의 전류 용량의 고출력화가 필요해져, 비용이 상승한다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 백업 콘덴서에 적절한 양의 전기 에너지를 항상 축적시키면서, 언제 정전이 발생하여도 기대되는 리턴 동작을 확실히 행하게 하는 것이 가능한 전동 액추에이터를 제공하는 것이다.

또한, 백업 콘덴서의 내부 저항에서의 발열에 의한 정전 용량의 열화를 방지하고, 충전 회로의 전류 용량의 고출력화가 불필요하여 비용 절감을 도모하는 것이 가능한 전동 액추에이터를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전원부와, 이 전원부로부터의 전력을 공급받아 밸브를 구동하는 모터와, 전원부로부터의 전력을 공급받아 충전되는 백업 콘덴서를 구비하고, 정전시에 백업 콘덴서에 축적되어 있는 전기 에너지에 의해 모터를 강제적으로 구동하여 밸브를 정해진 개방도 위치까지 리턴 동작시키는 전동 액추에이터에 있어서, 밸브의 실제 개방도를 검출하는 개방도 검출 수단과, 백업 콘덴서의 단자간 전압을 검출하는 단자간 전압 검출 수단과, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값을 정기적으로 측정하는 정전 용량 측정 수단과, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값이 측정될 때마다, 그 측정된 최신 정전 용량값에 기초하여 밸브를 그 때의 개방도 설정값으로부터 정해진 개방도 위치까지 리턴 동작시키는데 필요한 백업 콘덴서의 충전 전압을 필요 충전 전압으로서 산출하는 필요 충전 전압 산출 수단과, 필요 충전 전압 산출 수단에 의해 산출된 필요 충전 전압이 단자간 전압 검출 수단에 의해 검출된 단자간 전압보다 높은 경우, 밸브의 실제 개방도와 개방도 설정값에 기초하여 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 결정하고, 단자간 전압 검출 수단에 의해 검출되는 단자간 전압이 필요 충전 전압이 될 때까지 백업 콘덴서에의 충전을 행하는 충전 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값이 정기적으로 측정되고, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값이 측정될 때마다, 그 측정된 최신 정전 용량값에 기초하여 밸브를 그 때의 개방도 설정값으로부터 정해진 개방도 위치(긴급 개폐 위치)까지 리턴 동작시키는데 필요한 백업 콘덴서의 충전 전압이 필요 충전 전압으로서 산출된다. 그리고, 산출된 필요 충전 전압과 검출된 백업 콘덴서의 단자간 전압이 비교되어, 산출된 필요 충전 전압이 검출된 단자간 전압보다 높은 경우에는, 밸브의 실제 개방도와 개방도 설정값에 기초하여 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값이 결정되고, 단자간 전압이 산출된 필요 충전 전압이 될 때까지 백업 콘덴서에의 충전이 행해진다.

본 발명에서는, 산출된 필요 충전 전압이 검출된 단자간 전압보다 높은 경우, 밸브의 실제 개방도와 개방도 설정값에 기초하여 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 결정한다. 이 경우, 예컨대 산출된 필요 충전 전압이 검출된 단자간 전압보다 높고, 밸브의 개방도 설정값이 실제 개방도 이하인 경우, 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 미리 정해진 최소 충전 전류값으로 하도록 한다.

또한, 산출된 필요 충전 전압이 검출된 단자간 전압보다 높고, 밸브의 개방도 설정값이 실제 개방도보다 큰 경우, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값, 검출된 단자간 전압, 산출된 필요 충전 전압, 및 미리 정해진 충전 시간에 기초하여, 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 결정하도록 한다. 예컨대 Ia=Cnew·(VCmin-VC)/ΔT로서, 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 결정한다. 단, Ia: 충전 전류의 값, Cnew: 최신의 정전 용량값, VCmin: 산출된 필요 충전 전압, VC: 검출된 단자간 전압, ΔT: 충전 시간.

본 발명에 있어서, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값은, 예컨대 다음과 같이 구하도록 하면 좋다. 백업 콘덴서에 축적되어 있는 전기 에너지를 정해진 방전 전류값 Ib로 방전시키고, 이 방전에 의해 강하하는 백업 콘덴서의 단자간 전압을 감시하며, 이 단자간 전압이 정해진 전압값 V1이 되었을 때의 방전 시작으로부터의 시간 T1과, 전압값 V1보다 낮은 값으로서 정해진 전압값 V2가 되었을 때의 방전 시작으로부터의 시간 T2를 측정하고, 이 측정된 시간 T1, T2와 방전 전류값 Ib와 전압값 V1, V2로부터, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값 Cnew를 구한다. 예컨대 Cnew=Ib·(T2-T1)/(V1-V2)로서, 최신의 정전 용량값 Cnew를 구한다.

또한, 본 발명에 있어서, 백업 콘덴서의 필요 충전 전압은, 예컨대 다음과 같이 구하도록 하면 좋다. 모터의 출력을 P, 밸브의 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지의 전체 구동 시간을 Ta, 밸브의 개방도 설정값을 θsp, 밸브의 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지의 전체 회전 각도를 θa, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값을 Cnew로 하고, VCmin=〔2P·Ta·θsp/(Cnew·θa)〕^1/2로서, 백업 콘덴서의 필요 충전 전압 VCmin을 구한다.

본 발명에 의하면, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값을 정기적으로 측정하여, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값이 측정될 때마다, 그 측정된 최신 정전 용량값에 기초하여 밸브를 그 때의 개방도 설정값으로부터 정해진 개방도 위치까지 리턴 동작시키는데 필요한 백업 콘덴서의 충전 전압을 필요 충전 전압으로서 산출하고, 산출된 필요 충전 전압이 검출된 백업 콘덴서의 단자간 전압보다 높은 경우, 밸브의 실제 개방도와 개방도 설정값에 기초하여 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 결정하며, 단자간 전압이 산출된 필요 충전 전압이 될 때까지 백업 콘덴서에의 충전을 행하도록 했기 때문에, 백업 콘덴서에 적절한 양의 전기 에너지를 축적시키면서, 언제 정전이 생겨도 기대되는 리턴 동작을 확실히 행하게 하는 것이 가능해진다. 또한, 밸브의 개방도 설정값이 실제 개방도 이하인 경우에는 미리 정해진 최소 충전 전류값으로 하는 등, 부담을 끼치지 않는 적절한 값의 전류로 백업 콘덴서를 충전하도록 하여, 백업 콘덴서의 내부 저항에서의 발열에 의한 정전 용량의 열화를 방지하고, 충전 회로의 전류 용량의 고출력화가 불필요하여 비용 절감을 도모하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 전동 액추에이터의 일 실시형태의 주요부를 도시하는 블록도이다.
도 2는 이 전동 액추에이터에서의 제어 회로가 실행하는 메인 동작 시퀀스의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 3은 도 2에 계속되는 메인 동작 시퀀스의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 4는 메인 동작 시퀀스의 처리에서 실행되는 충전 시퀀스의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 메인 동작 시퀀스의 처리에서 실행되는 정전 용량 측정 시퀀스의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 정전 용량 측정 시퀀스의 처리에서 실행되는 정전 용량값 측정 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 정전 용량값 측정에 있어서 백업 콘덴서의 단자간 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 8은 정전 용량값 측정 후에 백업 콘덴서의 단자간 전압이 충전에 의해 필요 충전 전압에 조정되는 양태를 도시하는 도면이다.
도 9는 메인 동작 시퀀스의 처리에서 실행되는 전체 전기 특성 측정 시퀀스의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 도 9에 계속되는 전체 전기 특성 측정 시퀀스의 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 전체 전기 특성 측정 시퀀스의 처리에서 실행되는 내부 저항값 측정 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 12는 내부 저항값 측정에 있어서 백업 콘덴서의 단자간 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 13은 내부 저항값 측정 후의 정전 용량값 측정에 있어서 백업 콘덴서의 단자간 전압의 변화를 나타내는 도면이다.
도 14는 내부 저항값 측정후 정전 용량값 측정 후에 백업 콘덴서의 단자간 전압이 충전에 의해 필요 충전 전압에 조정되는 양태를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명을 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 전동 액추에이터의 일 실시형태의 주요부를 도시하는 블록도이다. 도 1에서, 도면부호 100은 본 발명에 따른 전동 액추에이터이며, 볼 밸브나 버터플라이 밸브 등의 밸브(200)에 부착되고, 전동 조절 밸브로서 일체화된다. 또한, 외부 컨트롤러(300)와의 사이에서, 정보를 주고받는다.

전동 액추에이터(100)는 제어 회로(1)와, 비휘발성 메모리(2)와, A/D 변환 회로(3)와, 통신 회로(4)와, 멀티플렉서(5)와, 개방도 지령 입력 회로(6)와, 전동 모터(7)와, 모터 구동 회로(8)와, 감속 기구(9)와, 위치 검출 기구(포텐셔미터)(10)와, 온도 센서(11)와, 전원 회로(12)와, 전원 정지 검출 회로(13)와, 전원 공급 전환 회로(14)와, 제어 전원 회로(15)와, 백업 콘덴서(전기 이중층 콘덴서)(16)와, 콘덴서 단자 전압 측정 회로(17)와, 충전 회로(18)와, 방전 회로(19)와, 방전 전류 측정 회로(20)를 구비하고 있다.

제어 회로(1)는 중앙 연산 처리 장치(CPU)를 구비하고 있고, 비휘발성 메모리(2)에 저장되어 있는 프로그램에 따라 처리 동작을 행한다. 비휘발성 메모리(2)에는, 밸브(200)에서의 밸브체의 개방도를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 비휘발성 메모리(2)에는, 전술한 프로그램에 따르는 제어 회로(CPU)(1)의 처리 동작에서 이용되는 조정 데이터나 설정 데이터가 저장되어 있다. 또한, 비휘발성 메모리(2)에는, 전술한 프로그램에 따르는 제어 회로(CPU)(1)의 처리 동작에서 얻어지는 측정 데이터가 저장된다.

제어 회로(CPU)(1)에는, 외부 컨트롤러(300)로부터의 밸브 개방도의 설정값(설정 개방도)이 개방도 지령 입력 회로(6)→멀티플렉서(5)→A/D 변환 회로(3)의 경로로 제공되고, 위치 검출 기구(10)로부터의 밸브 개방도의 실측값(실제 개방도)이 멀티플렉서(5)→A/D 변환 회로(3)의 경로로 제공된다.

제어 회로(CPU)(1)는 A/D 변환 회로(3)로부터의 설정 개방도와 실제 개방도를 비교하여, 설정 개방도와 실제 개방도가 일치하도록, 모터 구동 회로(8)에 구동 지령을 보낸다. 이것에 의해, 전동 모터(7)가 구동되고, 이 전동 모터(7)의 구동력이 감속 기구(9)를 통해 밸브(200)의 밸브축에 전해져서, 이 밸브축에 피봇 부착된 밸브체를 조작함으로써 밸브(200)의 개방도가 조정된다. 위치 검출 기구(10)는 감속 기구(9)를 통해 밸브(200)의 밸브축의 변위량을 검출하여, 밸브 개방도의 실측값(실제 개방도)으로서 멀티플렉서(5)에 보낸다.

통신 회로(4)는 외부 컨트롤러(300)로부터의 데이터 통신을 송수신하여, 제어 회로(CPU)(1)에 입출력한다. 개방도 지령 입력 회로(6)는 외부 컨트롤러(300)로부터의 개방도 지시(아날로그값)를 입력으로 하여 멀티플렉서(5)에 출력한다. 전원 회로(12)는 교류 전원으로부터 직류 전원을 생성한다. 전원 공급 전환 회로(14)는 통상시에는 전원 회로(12)로부터의 직류 전압을 선택 출력하고, 정전시에는 백업 콘덴서(16)로부터의 직류 전압(충전 전압)을 선택 출력한다. 제어 전원 회로(15)는 전원 공급 전환 회로(14)로부터의 직류 전압을 각 전압으로 변환하여, 각 회로에의 제어 전원으로서 공급한다. 전원 정지 검출 회로(13)는 전원 회로(12)에의 교류 전원의 공급 정지(정전)를 검출하여, 전원 공급 전환 회로(14) 및 제어 회로(CPU)(1)에 그 취지를 통지한다.

충전 회로(18)는 전원 회로(12)로부터의 직류 전압을 입력으로 하여, 백업 콘덴서(16)에의 충전을 행한다. 충전 회로(18)에 있어서의 백업 콘덴서(16)에 대한 충전 타이밍 및 충전 전류 Ia는 제어 회로(CPU)(1)로부터 지시된다. 방전 회로(19)는 백업 콘덴서(16)의 방전을 행한다. 방전 회로(19)에 있어서의 백업 콘덴서(16)에 대한 방전 타이밍 및 방전 전류 Ib는 제어 회로(CPU)(1)로부터 지시된다.

방전 전류 측정 회로(20)는 방전 회로(19)에서의 방전 전류를 검출하여 멀티플렉서(5)에 출력한다. 콘덴서 단자 전압 측정 회로(17)는 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압을 측정하여 멀티플렉서(5)에 출력한다. 온도 센서(11)는 장치 내의 온도[백업 콘덴서(16) 근방의 온도]를 검출하여 멀티플렉서(5)에 출력한다. 멀티플렉서(5)는 온도 센서(11), 개방도 지령 입력 회로(6), 방전 전류 측정 회로(20), 콘덴서 단자 전압 측정 회로(17), 위치 검출 기구(10)로부터의 각 출력을 전환하여, A/D 변환 회로(3)에 출력한다.

도 2 및 도 3에, 제어 회로(CPU)(1)가 비휘발성 메모리(2)에 저장되어 있는 프로그램에 따라 실행하는 처리 동작의 흐름도(메인 동작 시퀀스의 흐름도)를 분할하여 도시한다. 이하, 이 흐름도에 따라, 제어 회로(CPU)(1)가 실행하는 처리 동작에 대해서 설명한다.

제어 회로(CPU)(1)는 전원이 투입되면(단계 S101의 예), 전동 액추에이터(100) 내의 각 부의 자기 진단을 행하고(단계 S102), 자기 진단 결과가 「이상」이면(단계 S103의 아니오), 전동 액추에이터(100)의 동작을 정지시키며(단계 S104), 그 자기 진단 결과와 동작을 정지시킨 취지의 정보를 통신 회로(4)를 통해 외부 컨트롤러(300)에 송신한다(단계 S105).

자기 진단 결과가 「정상」이면(단계 S103의 예), 제어 회로(CPU)(1)는 온도 센서(11)가 검출하는 장치 내의 온도를 수신한다(단계 S106). 그리고, 외부 컨트롤러(300)로부터 개방도 지령의 지시가 있는지의 여부를 확인하고(단계 S107), 개방도 지령의 지시가 없으면(단계 S107의 아니오), 즉시 단계 S110에 진행한다.

개방도 지령의 지시가 있으면(단계 S107의 예), 그 개방도 지령의 지시에 의해 부여되는 밸브 개방도의 설정값(설정 개방도) θsp와 위치 검출 기구(10)로부터의 밸브 개방도의 실측값(실제 개방도) θpv를 비교하여(단계 S108), 설정 개방도 θsp와 실제 개방도 θpv가 일치하도록, 모터 구동 회로(8)에 구동 지령을 보내고, 전동 모터(7)를 구동한다(단계 S109). 이것에 의해, 설정 개방도 θsp와 실제 개방도 θpv가 일치하면(단계 S108의 예), 단계 S110에 진행한다.

제어 회로(CPU)(1)는 단계 S110에서, 외부 컨트롤러(300)로부터 커맨드를 수신했는지의 여부를 체크한다. 외부 컨트롤러(300)로부터 커맨드를 수신하지 않은 경우에는(단계 S110의 아니오), 단계 S113(도 3)에 진행한다. 외부 컨트롤러(300)로부터 커맨드를 수신한 경우에는(단계 S110의 예), 그 커맨드의 처리를 실행한다(단계 S111). 그리고, 외부 컨트롤러(300)에 응답을 송신하고(단계 S112), 단계 S113(도 3)에 진행한다.

제어 회로(CPU)(1)는 단계 S113에서, 충전 시퀀스가 완료되었는지의 여부를 체크한다. 충전 시퀀스가 완료되지 않은 경우에는(단계 S113의 아니오), 충전 시퀀스를 실행한다(단계 S114).

〔충전 시퀀스〕

도 4에, 단계 S114에서 실행되는 충전 시퀀스의 흐름도를 도시한다. 이 충전 시퀀스에서, 제어 회로(CPU)(1)는 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 백업 콘덴서(16)의 정전 용량의 초기 설정값 C0을 판독한다(단계 S201). 그리고, 이 판독된 정전 용량의 초기 설정값 C0과 그 때의 설정 개방도 θsp로부터, 그 때의 설정 개방도 θsp로부터 긴급 개폐 위치까지 리턴 동작시키는데 필요한 백업 콘덴서(16)의 최저한의 충전 전압을 필요 충전 전압 VCmin으로서 계산한다(단계 S202).

또한, 이 실시형태에 있어서, 긴급 개폐 위치는 완전 폐쇄 위치로 한다. 또한, 필요 충전 전압 VCmin은 전동 모터(7)의 출력을 P, 밸브(200)의 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지의 전체 구동 시간을 Ta, 밸브(200)의 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지의 전체 회전 각도를 θa로 하고, 판독된 정전 용량의 초기 설정값 C0과 그 때의 설정 개방도 θsp로부터, 하기 식 (1)에 의해 구해진다.

VCmin=〔2P·Ta·θsp/(C0·θa)〕^1/2‥‥(1)

그리고, 제어 회로(CPU)(1)는 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압의 측정값 VC와 단계 S202에서 구한 필요 충전 전압 VCmin을 비교하여(단계 S203), 단자간 전압의 측정값 VC가 필요 충전 전압 VCmin 이상이 아니면(단계 S203의 아니오), 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 최소 충전 전류값 Iamin을 충전 전류 Ia로서 판독하고(단계 S204), 충전 회로(18)에 지시를 부여하여, 그 판독된 충전 전류값 Ia로 백업 콘덴서(16)를 충전시킨다(단계 S205). 그리고, 단자간 전압의 측정값 VC가 필요 충전 전압 VCmin 이상이 된 것을 확인하고(단계 S206의 예), 메인 동작 시퀀스로 리턴한다. 또한, 단계 S203에서, 단자간 전압의 측정값 VC가 필요 충전 전압 VCmin 이상인 경우에는, 단계 S204 이후의 처리는 행하지 않고, 즉시 메인 동작 시퀀스로 리턴한다.

〔정전 용량 측정 시퀀스〕

제어 회로(CPU)(1)는 단계 S115(도 3)에서, 정전 용량의 측정 타이밍인지의 여부를 체크한다. 이 실시형태에서는, 정전 용량의 측정 간격을 TC1로 하고, TC1이 경과할 때마다 정전 용량의 측정 타이밍이 발생하는 것으로 한다. 정전 용량의 측정 타이밍이 발생하면(단계 S115의 예), 제어 회로(CPU)(1)는 정전 용량 측정 시퀀스의 처리를 실행한다(단계 S116). 도 5에, 단계 S116에서 실행되는 정전 용량 측정 시퀀스의 흐름도를 도시한다.

〔최신의 정전 용량값의 측정〕

이 정전 용량 측정 시퀀스에 있어서, 제어 회로(CPU)(1)는 우선, 백업 콘덴서(16)의 최신 정전 용량값 Cnew를 측정한다(단계 S301). 이 백업 콘덴서(16)의 최신 정전 용량값 Cnew의 측정은 다음과 같이 행한다. 도 6에, 단계 S301에서 실행되는 정전 용량값 측정 처리의 흐름도를 도시한다.

제어 회로(CPU)(1)는 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 방전 전류값 Ib를 판독하고, 방전 회로(19)에 지시를 부여하여, 그 판독된 방전 전류값 Ib로 백업 콘덴서(16)를 방전시킨다(단계 S401, 도 7에 도시하는 t1점).

그리고, 이 방전에 의해 강하하는 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압 VC를 감시하고, 이 단자간 전압 VC가 정해진 전압값 V1이 되었을 때(단계 S402의 예, 도 7에 도시하는 t2점)의 방전 시작으로부터의 시간 T1을 계측한다(단계 S403). 또한, 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압 VC가 전압값 V1보다 낮은 값으로서 정해진 전압값 V2가 되었을 때(단계 S404의 예, 도 7에 도시하는 t3점)의 방전 시작으로부터의 시간 T2를 계측한다(단계 S405).

그리고, 방전을 정지하고(단계 S406), 측정된 시간 T1, T2와 방전 전류값 Ib와 전압값 V1, V2로부터, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값 Cnew를 Cnew=Ib·(T2-T1)/(V1-V2)로서 구한다(단계 S407).

제어 회로(CPU)(1)는 이와 같이 하여 최신의 정전 용량값 Cnew를 구한 후, 이 구해진 최신 정전 용량값 Cnew를 비휘발성 메모리(2)에 보존한다(단계 S302).

〔측정된 최신 정전 용량값과 한계 설정값 및 주의 설정값과의 비교〕

그리고, 제어 회로(CPU)(1)는 단계 S301에서 측정된 최신 정전 용량값 Cnew을 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 한계 설정값과 비교하여(단계 S303), 최신의 정전 용량값 Cnew가 한계 설정값을 초과하면(단계 S303의 예), 전동 액추에이터(100)의 동작을 정지시키고(단계 S304), 외부 컨트롤러(300)에 최신의 정전 용량값 Cnew와 동작을 정지시킨 취지의 정보를 송신한다(단계 S305).

최신의 정전 용량값 Cnew가 한계 설정값을 초과하지 않으면(단계 S303의 아니오), 제어 회로(CPU)(1)는 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 주의 설정값과 비교한다(단계 S306). 여기서, 최신의 정전 용량값 Cnew가 주의 설정값을 초과하면(단계 S306의 예), 외부 컨트롤러(300)에 최신의 정전 용량값 Cnew와 주의를 요하는 취지의 정보를 송신한다(단계 S307).

〔측정된 최신 정전 용량값에 기초하는 필요 충전 전압의 산출〕

다음에, 제어 회로(CPU)(1)는 측정된 최신 정전 용량값 Cnew와 그 때의 설정 개방도 θsp로부터, 그 때의 설정 개방도 θsp로부터 긴급 개폐 위치(완전 폐쇄 위치)까지 리턴 동작시키는데 필요한 백업 콘덴서(16)의 최저한의 충전 전압을 필요 충전 전압 VCmin으로서 계산한다(단계 S308).

이 경우, 전동 모터(7)의 출력을 P, 밸브(200)의 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지의 전체 구동 시간을 Ta, 밸브(200)의 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지의 전체 회전 각도를 θa로 하고, 측정된 최신 정전 용량값 Cnew와 그 때의 설정 개방도 θsp로부터, 하기 식 (2)에 의해 필요 충전 전압 VCmin을 구한다.

VCmin=〔2P·Ta·θsp/(Cnew·θa)〕^1/2‥‥(2)

〔백업 콘덴서의 단자간 전압을 필요 충전 전압에 조정〕

그리고, 제어 회로(CPU)(1)는 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압의 측정값 VC와 단계 S308에서 계산된 필요 충전 전압 VCmin을 비교한다(단계 S309).

여기서, 필요 충전 전압 VCmin이 단자간 전압의 측정값 VC보다 높고(단계 S309의 아니오), 설정 개방도 θsp가 실제 개방도 θpv 이하인 경우에는, 비휘발성 메모리(2)로부터 최소 충전 전류값 Iamin을 충전 전류값 Ia로서 판독하고, 충전 회로(18)에 지시를 부여하여, 그 판독된 충전 전류값 Ia로 백업 콘덴서(16)를 충전시킨다(단계 S310, 도 8에 도시하는 t4점). 즉, 설정 개방도 θsp가 실제 개방도 θpv 이하일 때에는, 충전 전류값 Ia를 최소 충전 전류값 Iamin으로 하여, 대전류의 충전을 방지한다.

또한, 필요 충전 전압 VCmin이 단자간 전압의 측정값 VC보다 높고(단계 S309의 아니오), 또한, 설정 개방도 θsp가 실제 개방도 θpv보다 큰 경우에는, Ia=Cnew·(VCmin-VC)/ΔT로서, 백업 콘덴서(16)에의 충전 전류값 Ia를 결정하고, 충전 회로(18)에 지시를 부여하여, 그 결정된 충전 전류값 Ia로 백업 콘덴서(16)를 충전시킨다(단계 S310, 도 8에 도시하는 t4점). 단, Ia: 충전 전류의 값, Cnew: 최신의 정전 용량값, VCmin: 산출된 필요 충전 전압, VC: 검출된 단자간 전압, ΔT: 충전 시간. 즉, 설정 개방도 θsp가 실제 개방도 θpv보다 큰 경우에는, 충전해야 하는 전기 에너지가 많이 필요하지만, 최신의 정전 용량값 Cnew, 필요 충전 전압 VCmin, 단자간 전압 VC, 충전 시간 ΔD로부터 필요 최소한의 충전 전류값 Ia를 계산하여, 부담을 끼치지 않는 적절한 값의 전류로 백업 콘덴서(16)를 충전한다.

그리고, 단자간 전압의 측정값 VC가 필요 충전 전압 VCmin이 되면(단계 S311의 예, 도 8에 도시하는 t5점), 정전 용량 측정 시퀀스를 종료하고, 메인 동작 시퀀스로 리턴한다.

단자간 전압의 측정값 VC가 필요 충전 전압 VCmin 이상이면(단계 S309의 예), 정전 용량 측정 시퀀스를 종료하고, 메인 동작 시퀀스로 리턴한다.

〔전체 전기 특성 측정 시퀀스〕

다음에, 제어 회로(CPU)(1)는 전체 전기 특성의 측정 타이밍인지의 여부를 체크한다[단계 S117(도 3)]. 이 실시형태에서는, 전체 전기 특성의 측정 간격을 TC2로 하고, TC2가 경과할 때마다 전체 전기 특성의 측정 타이밍이 발생하는 것으로 한다. 제어 회로(CPU)(1)는 전체 전기 특성의 측정 타이밍이 발생하면(단계 S117의 예), 전체 전기 특성 측정 시퀀스의 처리를 실행한다(단계 S118). 또한, 이 실시형태에 있어서, 전체 전기 특성의 측정 간격 TC2는 정전 용량의 측정 간격 TC1보다 길게 설정되어 있는 것으로 한다.

〔내부 저항값의 측정〕

도 9 및 도 10에, 단계 S118에서 실행되는 전체 전기 특성 측정 시퀀스의 흐름도를 분할하여 도시한다. 이 전체 전기 특성 측정 시퀀스에 있어서, 제어 회로(CPU)(1)는 우선, 백업 콘덴서(16)의 내부 저항값 Rd를 측정한다(단계 S501). 이 백업 콘덴서(16)의 내부 저항값 Rd의 측정은 다음과 같이 하여 행한다. 도 11에, 단계 S501에서의 내부 저항값 측정 처리의 흐름도를 도시한다.

제어 회로(CPU)(1)는 비휘발성 메모리(2)에 저장되어 있는 최소 충전 전류값 Iamin을 충전 전류값 Ia로서 판독하고, 충전 회로(18)에 지시를 부여하여, 그 판독된 충전 전류값 Ia로 백업 콘덴서(16)를 충전시킨다(단계 S601, 도 12에 도시하는 t1점). 그리고, 백업 콘덴서(16)의 만(滿)충전을 확인한 후(단계 S602의 예, 도 12에 도시하는 t2점), 비휘발성 메모리(2)에 저장되어 있는 방전 전류값 Ib를 판독하고, 방전 회로(19)에 지시를 부여하여, 그 판독된 방전 전류값 Ib로 백업 콘덴서(16)를 방전시킨다(단계 S603, 도 12에 도시하는 t3점).

제어 회로(CPU)(1)는 이 방전 전류값 Ib의 방전을 계속하여, 미리 정해진 시간 Tx가 경과하면(단계 S604의 예, 도 12에 도시하는 t4점), 방전을 정지한다(단계 S605). 그리고, 이 시간 Tx 동안의 급격하게 저하된 부분에서의 전압 강하 ΔV1을 구하고(단계 S606), 이 전압 강하 ΔV1과 방전 전류값 Ib로부터 백업 콘덴서(16)의 내부 저항값 Rd를 Rd=ΔV1/Ib로서 구한다(단계 S607).

〔정전 용량값의 측정〕

다음에, 제어 회로(CPU)(1)는 백업 콘덴서(16)의 정전 용량값 Cnew를 측정한다(단계 S502). 이 백업 콘덴서(16)의 정전 용량값 Cnew의 측정은, 도 5에 나타내는 단계 S301과 마찬가지로 하여, 도 6에 도시한 흐름도에 따라 실행한다.

즉, 도 13에 내부 저항값 Rd를 측정된 후의 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압 VC의 변화를 나타내는 바와 같이, 내부 저항값 Rd를 측정된 후의 t5점에서 방전 전류값 Ib에 의한 방전을 시작하여, 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압 VC가 정해진 전압값 V1이 되었을 때의 방전 시작으로부터의 시간 T1을 계측하고(도 13에 도시하는 t6점), 정해진 전압값 V2가 되었을 때의 방전 시작으로부터의 시간 T2를 계측하여(도 13에 도시하는 t7점), Cnew=Ib·(T2-T1)/(V1-V2)로서 백업 콘덴서(16)의 정전 용량값 Cnew를 구한다.

제어 회로(CPU)(1)는 이와 같이 하여 백업 콘덴서(16)의 내부 저항값 Rd 및 정전 용량값 Cnew를 구한 후, 그 구한 내부 저항값 Rd 및 정전 용량값 Cnew를 비휘발성 메모리(2)에 보존한다(단계 S503).

〔측정된 내부 저항값과 한계 설정값 및 주의 설정값과의 비교〕

그리고, 제어 회로(CPU)(1)는 측정된 내부 저항값 Rd를 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 한계 설정값과 비교하여(단계 S504), 내부 저항값 Rd가 한계 설정값을 초과하면(단계 S504의 예), 전동 액추에이터(100)의 동작을 정지시키고(단계 S505), 외부 컨트롤러(300)에 내부 저항값 Rd와 동작을 정지시킨 취지의 정보를 송신한다(단계 S506).

내부 저항값 Rd가 한계 설정값을 초과하지 않으면(단계 S504의 아니오), 제어 회로(CPU)(1)는 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 주의 설정값과 비교한다(단계 S507). 여기서, 내부 저항값 Rd가 주의 설정값을 초과하면(단계 S507의 예), 외부 컨트롤러(300)에 측정된 내부 저항값 Rd와 주의를 요하는 취지의 정보를 송신한다(단계 S508).

또한, 제어 회로(CPU)(1)는 측정된 정전 용량값 Cnew를 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 한계 설정값과 비교하여[단계 S509(도 10)], 정전 용량값 Cnew가 한계 설정값을 초과하면(단계 S509의 예), 전동 액추에이터(100)의 동작을 정지시키고(단계 S510), 외부 컨트롤러(300)에 정전 용량값 Cnew와 동작을 정지시킨 취지의 정보를 송신한다(단계 S511).

정전 용량값 Cnew가 한계 설정값을 초과하면(단계 S509의 아니오), 제어 회로(CPU)(1)는 비휘발성 메모리(2)에 설정 데이터로서 저장되어 있는 주의 설정값과 비교한다(단계 S512). 여기서, 정전 용량값 Cnew가 주의 설정값을 초과하면(단계 S512의 예), 외부 컨트롤러(300)에 정전 용량값 Cnew와 주의를 요하는 취지의 정보를 송신한다(단계 S513).

〔측정된 정전 용량값에 기초하는 필요 충전 전압의 산출〕

다음에, 제어 회로(CPU)(1)는 측정된 정전 용량값 Cnew와 그 때의 설정 개방도 θsp로부터, 그 때의 설정 개방도 θsp로부터 긴급 개폐 위치(완전 폐쇄 위치)까지 리턴 동작시키는데 필요한 백업 콘덴서(16)의 최저한의 충전 전압을 필요 충전 전압 VCmin으로서 계산한다(단계 S514).

이 경우, 전동 모터(7)의 출력을 P, 밸브(200)의 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지의 전체 구동 시간을 Ta, 밸브(200)의 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지의 전체 회전 각도를 θa로 하고, 측정된 정전 용량값 Cnew와 그 때의 설정 개방도 θsp로부터, 상기 식 (2)에 의해 필요 충전 전압 VCmin을 구한다.

〔백업 콘덴서의 단자간 전압을 필요 충전 전압에 조정〕

그리고, 제어 회로(CPU)(1)는 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압의 측정값 VC와 단계 S514에서 계산된 필요 충전 전압 VCmin을 비교한다(단계 S515).

여기서, 필요 충전 전압 VCmin이 단자간 전압의 측정값 VC보다 높고(단계 S515의 아니오), 또한 설정 개방도 θsp가 실제 개방도 θpv 이하인 경우에는, 비휘발성 메모리(2)로부터 최소 충전 전류값 Iamin을 충전 전류값 Ia로서 판독하고, 충전 회로(18)에 지시를 부여하여, 그 판독된 충전 전류값 Ia로 백업 콘덴서(16)를 충전시킨다(단계 S516, 도 14에 도시하는 t8점).

또한, 필요 충전 전압 VCmin이 단자간 전압의 측정값 VC보다 높고(단계 S515의 아니오), 설정 개방도 θsp가 실제 개방도 θpv보다 큰 경우에는, Ia=Cnew·(VCmin-VC)/ΔT로서 백업 콘덴서(16)에 대한 충전 전류값 Ia를 결정하고, 충전 회로(18)에 지시를 부여하여, 그 결정된 충전 전류값 Ia로 백업 콘덴서(16)를 충전시킨다(단계 S516, 도 14에 도시하는 t8점).

그리고, 단자간 전압의 측정값 VC가 필요 충전 전압 VCmin이 되면(단계 S517의 예, 도 14에 도시하는 t9점), 전체 전기 특성 측정 시퀀스를 종료하고, 메인 동작 시퀀스로 리턴한다.

단자간 전압의 측정값 VC가 필요 충전 전압 VCmin 이상이면(단계 S515의 예), 전체 전기 특성 측정 시퀀스를 종료하고, 메인 동작 시퀀스로 리턴한다.

제어 회로(CPU)(1)는 메인 동작 시퀀스(도 2, 도 3)에 있어서, 전술한 단계 S101∼103의 처리를 종료한 후, 단계 S103에서 정상이라는 자기 진단 결과가 얻어지면, 전술한 단계 S106∼S118의 처리를 반복 실행한다.

즉, 단계 S106∼S118의 처리의 반복에서, 외부 컨트롤러(300)로부터 개방도 지령의 지시가 부여되면(단계 S107의 예), 전동 모터(7)를 구동하여 밸브(200)의 실제 개방도 θpv를 설정 개방도 θsp에 일치시키고, 외부 컨트롤러(300)로부터 커맨드가 부여되면(단계 S110의 예), 그 커맨드의 처리를 실행한다.

또한, 정전 용량의 측정 타이밍이 발생하면(단계 S115의 예), 백업 콘덴서(16)의 최신 정전 용량값 Cnew를 측정하고, 그 측정된 최신 정전 용량값 Cnew가 정상적인 범위에 있는지의 여부를 체크하며, 그 측정된 최신 정전 용량값 Cnew에 기초하여 필요 충전 전압 VCmin을 계산하고, 그 계산된 필요 충전 전압 VCmin에 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압 VC를 조정한다.

또한, 전체 전기 특성의 측정 타이밍이 발생하면(단계 S117의 예), 백업 콘덴서(16)의 내부 저항값 Rd 및 정전 용량값 Cnew를 측정하고, 그 측정된 내부 저항값 Rd 및 정전 용량값 Cnew가 정상적인 범위에 있는지의 여부를 체크하며, 그 측정된 정전 용량값 Cnew에 기초하여 필요 충전 전압 VCmin을 계산하고, 그 계산된 필요 충전 전압 VCmin에 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압 VC를 조정한다.

이와 같이 하여, 본 실시형태에서는, 백업 콘덴서(16)의 최신 정전 용량값 Cnew가 정기적으로 측정되고, 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값 Cnew가 측정될 때마다, 그 측정된 최신 정전 용량값 Cnew에 기초하여 밸브(200)를 그 때의 개방도 설정값 θsp으로부터 긴급 개폐 위치까지 리턴 동작시키는데 필요한 백업 콘덴서의 충전 전압이 필요 충전 전압 VCmin으로서 산출되고, 이 산출된 필요 충전 전압 VCmin이 되도록 백업 콘덴서(16)의 단자간 전압 VC가 조정되기 때문에, 백업 콘덴서(16)에 적절한 양의 전기 에너지를 축적시키면서, 언제 정전이 생겨도 기대되는 리턴 동작을 확실히 행하게 할 수 있게 된다. 이것에 의해, 정전시의 동작 불능 해소와 에너지 절약이 도모되게 된다.

또한, 본 실시형태에서는, 백업 콘덴서의 필요 충전 전압 VCmin을 산출한 후, 이 필요 충전 전압 VCmin이 단자간 전압의 측정값 VC보다 높고, 설정 개방도 θsp가 실제 개방도 θpv 이하인 경우에는, 최소 충전 전류값 Iamin으로 백업 콘덴서(16)의 충전이 행해지며, 필요 충전 전압 VCmin이 단자간 전압의 측정값 VC보다 높고, 설정 개방도 θsp가 실제 개방도 θpv보다 큰 경우에는, Ia=Cnew·(VCmin-VC)/ΔT로서 백업 콘덴서(16)에의 충전 전류값 Ia이 결정되며, 이 결정된 충전 전류값 Ia로 백업 콘덴서(16)의 충전이 행해지기 때문에, 설정 개방도 θsp에 따라, 부담을 끼치지 않는 적절한 값의 전류로 백업 콘덴서(16)의 충전이 행해지게 된다. 이것에 의해, 백업 콘덴서(16)의 내부 저항에서의 발열에 의해 정전 용량이 열화되는 것이 방지되고, 또한 충전 회로(18)의 전류 용량을 고출력화할 필요가 없어져, 비용 절감을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 정전 용량의 측정 간격 TC1이나 전체 전기 특성의 측정 간격 TC2는, 하기의 상황에 따라 가변적으로 최적의 측정 간격으로 하고, 측정시의 충방전의 횟수를 적게 하도록 하여, 장수명화를 도모하도록 한다.

(1) 내부 저항값 및 정전 용량값의 열화 상황

·내부 저항/정전 용량 열화 소→측정 간격 길다

·내부 저항/정전 용량 열화 대→측정 간격 짧다

(2) 장치 내부 온도의 상황

·내부 온도가 낮다→측정 간격 길다

·내부 온도가 높다→측정 간격 짧다

또한, 본 실시형태에 있어서, 충전중 어느 회에 설정 개방도 θsp의 변경에 충전이 미치지 못하는 경우에는, 충전 전류값을 자동적으로 상승시키도록 하면 좋다.

〔실시형태의 확장〕

이상, 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 구성이나 세부 사항에는, 본 발명의 기술적 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 여러 가지 변경이 이루어질 수 있다.

1: 제어 회로 2: 비휘발성 메모리
3: A/D 변환 회로 4: 통신 회로
5: 멀티플렉서 6: 개방도 지령 입력 회로
7: 전동 모터 8: 모터 구동 회로
9: 감속 기구 10: 위치 검출 기구(포텐셔미터)
11: 온도 센서 12: 전원 회로
13: 전원 정지 검출 회로 14: 전원 공급 전환 회로
15: 제어 전원 회로 16: 백업 콘덴서(전기 이중층 콘덴서)
17: 콘덴서 단자 전압 측정 회로 18: 충전 회로
19: 방전 회로 20: 방전 전류 측정 회로
100: 전동 액추에이터 200: 밸브
300: 외부 컨트롤러

Claims

전원부와, 이 전원부로부터의 전력을 공급받아 밸브를 구동하는 모터와, 상기 전원부로부터의 전력을 공급받아 충전되는 백업 콘덴서를 구비하고, 정전시에 상기 백업 콘덴서에 축적되어 있는 전기 에너지에 의해 상기 모터를 강제적으로 구동하여 상기 밸브를 정해진 개방도 위치까지 리턴 동작시키는 전동 액추에이터에 있어서,
상기 밸브의 실제 개방도를 검출하는 개방도 검출 수단과,
상기 백업 콘덴서의 단자간 전압을 검출하는 단자간 전압 검출 수단과,
상기 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값을 정기적으로 측정하는 정전 용량 측정 수단과,
상기 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값이 측정될 때마다, 그 측정된 최신 정전 용량값에 기초하여 상기 밸브를 그 때의 개방도 설정값으로부터 상기 정해진 개방도 위치까지 리턴 동작시키는데 필요한 상기 백업 콘덴서의 충전 전압을 필요 충전 전압으로서 산출하는 필요 충전 전압 산출 수단과,
상기 필요 충전 전압 산출 수단에 의해 산출된 필요 충전 전압이 상기 단자간 전압 검출 수단에 의해 검출된 단자간 전압보다 높은 경우, 상기 밸브의 실제 개방도와 개방도 설정값에 기초하여 상기 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 결정하고, 상기 단자간 전압 검출 수단에 의해 검출되는 단자간 전압이 상기 필요 충전 전압이 될 때까지 상기 백업 콘덴서에의 충전을 행하는 충전 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 충전 수단은,
상기 필요 충전 전압 산출 수단에 의해 산출된 필요 충전 전압이 상기 단자간 전압 검출 수단에 의해 검출된 단자간 전압보다 높고, 상기 밸브의 개방도 설정값이 실제 개방도 이하인 경우에는, 상기 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 미리 정해진 최소 충전 전류값으로 하는 것을 특징으로 하는 전동 액추에이터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 충전 수단은,
상기 필요 충전 전압 산출 수단에 의해 산출된 필요 충전 전압이 상기 단자간 전압 검출 수단에 의해 검출된 단자간 전압보다 높고, 상기 밸브의 개방도 설정값이 실제 개방도보다 큰 경우에는, 상기 백업 콘덴서의 최신 정전 용량값, 상기 단자간 전압 검출 수단에 의해 검출된 단자간 전압, 상기 필요 충전 전압 산출 수단에 의해 산출된 필요 충전 전압, 및 미리 정해진 충전 시간에 기초하여, 상기 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 전동 액추에이터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 충전 수단은,
상기 필요 충전 전압 산출 수단에 의해 산출된 필요 충전 전압이 상기 단자간 전압 검출 수단에 의해 검출된 단자간 전압보다 높고, 상기 밸브의 개방도 설정값이 실제 개방도보다 큰 경우에는, 하기 식 (1)에 의해 상기 백업 콘덴서에의 충전 전류의 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 전동 액추에이터.
Ia=Cnew·(VCmin-VC)/ΔT‥‥(1)
단, Ia: 충전 전류의 값, Cnew: 최신의 정전 용량값, VCmin: 산출된 필요 충전 전압, VC: 검출된 단자간 전압, ΔT: 충전 시간.