(57)【要約】【課題】遮断弁で開弁状態を保持するために高価なクラッチ・ブレーキを使用しないようにする。さらに、電力ロスや機構部分への負荷を低減し、閉弁時に弁を傷めるウォーターハンマーの発生を防止する。【解決手段】弁を接続した出力軸とＤＣブラシレスモータ２０を連結する伝達機構に、弁を閉じる方向に付勢するバネを設けた遮断弁に、前記モータ２０を駆動するドライブ回路２１と直流電源２２を備える。そして、バネを巻きながら開弁し、開弁すると直流電源２２からモータ２０へ直流電流を供給し、ステータコイルでロータを吸着して、開弁状態を保持し、高価なクラッチ・ブレーキを使用せずにモータ２０の回転を抑えて電力ロスを少なく、かつ、機構部分の負荷も低減する。また、閉弁（緊急）時に前記電流を調整し、弁５の急激な締め切り動作を防止して、ウォーターハンマーを防止する。【選択図】図２
2010112438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁（５）を接続した出力軸（１）とモータ（２）を複数のギアを組み合わせた伝達機構（３）を介して連結し、前記弁（５）を閉じる方向に付勢するバネ（４）と制動用の電磁クラッチ・ブレーキ（８）を設け、前記モータ（２）を作動してバネ（４）を巻きながら弁（５）を開放し、前記弁（５）が開放すると制動用の電磁クラッチ・ブレーキ（８）を作動し、モータ（２）をオフにして弁（５）を開放状態で保持し、緊急時に、バネ（４）の付勢力でもって弁（５）を閉じるようにした遮断弁において、
上記制動用の電磁クラッチ・ブレーキ（８）に替えて、上記モータ（２）をＤＣブラシレスモータ（２０）にするとともに、そのＤＣブラシレスモータ（２０）を駆動するためのドライブ回路（２１）と、制動用の直流電源（２２）を備え、
開弁時は、前記ＤＣブラシレスモータ（２０）をドライブ回路（２１）で作動してバネ（４）を巻きながら弁（５）を開放し、弁（５）が開放すると、前記ドライブ回路（２１）に代えてＤＣブラシレスモータ（２０）に前記直流電源（２２）を接続し、ステータコイルに直流電流を流して、弁（５）を開放状態で停止させるようにした遮断弁。
【請求項２】
上記直流電源（２２）の電流を制限する電流調整手段（２３）を設け、開放時の電流を調整できるようにした請求項１に記載の遮断弁。
【請求項３】
上記電流調整手段（２３）で緊急時にモータ（２０）へ流れる電流を制限するようにした請求項２に記載の遮断弁。
【請求項４】
上記電流調整手段（２３）を定電流回路とした請求項２に記載の遮断弁。
【請求項５】
上記モータ（２０）にドライブ回路（２１）に代えて直流電源（２２）を接続した際に、直流電源（２２）に接続されたステータコイルと並列に、かつ、前記直流電源（２２）と逆極性となるようにフライホイールダイオード（Ｄ）を接続した請求項１乃至４のいずれかに記載の遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バネリターン式の電動遮断弁に関するもので、制動用の電磁クラッチに替えてバネ巻き上げ用のモータを制御して開弁状態を保持させるようにした遮断弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バネリターン式の電動遮断弁は、概ね、図９で模式的に示すような機構となっている。
すなわち、出力軸１とモータ２を複数のギアを組み合わせた伝達機構３を介して連結する構造となっており、図９のものでは、伝達機構３に付勢用のゼンマイバネ（以下、バネ）４を備えた構成となっている。ちなみに、バネ４には、捻りバネを用いることもできる
【０００３】
出力軸１は、平歯車が取り付けられ、図９では平歯車の下方である出力軸１の先端に弁５を取り付けてある。また、平歯車の上方となる出力軸１の後端に、２個のカムを９０°の位相差でもって取り付け、図９のように、リミットスイッチ７ａ、７ｂを取り付けて、弁５の開閉が検出できるようにしてある。
【０００４】
モータ２は、直流あるいは交流モータのモータ軸に減速用のギアヘッドを取り付けたものに、制動用の電磁クラッチ・ブレーキ８を搭載したもので、前記クラッチ・ブレーキ８でモータ軸をスライドさせてピニオンギアを取り付けたギアヘッドを伝達機構３に係合したり、モータ軸を固定してロックしたりする構造となっている。
【０００５】
伝達機構３は、ピッチの異なる伝達ギアを組み合わせたもので、このようなギアを使用することで、所要のトルクが得られるようになっており、出力軸１と係合する伝達歯車 （図９ではモータ２から三個目）に、バネ４を取り付けてある。前記バネ４は、弁５が閉じる方向に出力軸１を付勢するように取り付け、このバネ４を取り付けた軸の後端にギアを取り付けてある。そして、この後端のギアに、カムを取り付けたギアを歯合させて、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できるようにしてある。
【０００６】
このような遮断弁では、モータ２を作動して出力軸１の弁５を開放状態にすると、同時に、伝達機構３に設けたバネ４が巻き取られる。そして、弁５が開放状態であることがリミットスイッチ７ａ、７ｂで検出され、かつ、リミットスイッチ９でバネ４を巻き終わったことが検出されると、電磁クラッチ・ブレーキ８を作動させてモータ軸をロックし、モータ２への通電を停止して、弁５を開放状態で保持するとともに、バネ４を巻き取った状態で保持する。
【０００７】
一方、停電などの緊急時に電磁クラッチ・ブレーキ８への通電が途絶えると、電磁クラッチ・ブレーキ８のロックが解除されてバネ４が伸長する。そのため、バネ４の伸長によって伝達機構３のギアが回転し、出力軸１を弁５が閉じる方向に回転させて遮断弁を閉じる。
【０００８】
ところで、上記の遮断弁では、緊急時に弁５を迅速に閉じるため、バネ４には伸長力の大きなものを使用する。そのため、電磁クラッチ・ブレーキ８には、巻き取ったバネ４を保持しておくために大きなトルクのものが必要である。ところが、大きなトルクのものは非常に高価であるため、上記のような伝達機構３を使って減速し、トルクの小さなクラッチを使用するようにしている。その結果、クラッチは非常に高速（数万回転／分）で回転することになり、故障の原因となる問題がある。
【０００９】
このような問題を解決する一つの方法として、特許文献１には、開弁時に、モータ２を作動させてバネ４が伸長しないように常時回転力を加えることで、電磁クラッチ・ブレーキ８を使わないものが記載されている。
【００１０】
すなわち、この遮断弁は、ボールバルブと直流モータ間に動力伝達機構を設けたもので、ボールバルブにはバルブを閉じる方向に付勢するバネを設けた構成となっている。また、前記動力伝達機構は、電磁クラッチと歯車減速機構で構成されており、前記クラッチは、モータと歯車減速機構の接続を単に断続するためのものである。そして、図１０のような回路を設けて制御している。この回路は、図１０に示すように、前記断続用の電磁クラッチのコイル１０と直流モータ２を並列に接続した並列回路と、リミットスイッチ１１とバイパス抵抗１２を並列に接続した並列回路を直列に接続して、リレー接点１３を介して直流電源１４に接続したものである。なお、前記リミットスイッチ１１は、弁５の開閉を検出するために設けたものである。
【００１１】
この遮断弁では、開弁時は、リミットスイッチ１１はオンとなっているので、リレー接点１３が閉じると、直流電源１４から電力がモータ２と前記クラッチのコイル１０へ供給される。そのため、前記クラッチが作動してモータ２と歯車減速機構を接続し、歯車減速機構を介してモータ２がボールバルブを開弁方向へ回動する（バネに抗して）。また、ボールバルブが開弁すると、リミットスイッチ１１はオフになるので、モータ２と前記クラッチのコイル１０へはバイパス抵抗１２を介して保持電流が供給されることになる。そのため、この保持電流により、モータ２はボールバルブのバネによる逆転トルクに抗して開弁状態を保持する。一方、開弁中にリレー接点１３がオフになり、直流電源１４からの電力の供給が途絶えると、前記クラッチ１０はモータ２と歯車機構との接続を切断するので、ボールバルブはバネにより閉弁方向へ回動されて閉弁することになる。
【特許文献１】特開２００５−２０９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の遮断弁では、運用する上で、以下のような問題がある。
まず、第１の問題は、開弁状態を保持する際、モータの焼損を防ぐため、抵抗で電圧を降下させてモータ（クラッチを含む）の回転トルクを制御する。このとき、電圧を下げ過ぎて、制動状態を維持できないと困るので、外乱なども考慮して電圧を少し高めに設定して余分なトルクを発生させる必要がある。
【００１３】
そのため、このようなロック状態に近い使い方をするので、電力ロスが発生したり、機構部分への負荷が増大したり、特に、直流モータの場合はブラシや整流子の損傷が大きくなったりする問題がある。
【００１４】
さらに、第２の問題として、上記のものでは、クラッチでモータと歯車機構との接続を切断して、ボールバルブが閉弁時にバネの伸長力でもって急激な締め切り動作を行うために、ウォーターハンマーが発生して遮断弁を損傷する問題もある。
【００１５】
そこで、この発明の課題は、以下のような運用上の問題を解決することである。まず、高価なクラッチ・ブレーキを使用しないようにすることである。そして、トルクの調整ができるようにして電力ロスや機構部分への負荷を低減できるようにする。次に、閉弁時に弁を傷めるウォーターハンマーの発生も防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、この発明では、弁を接続した出力軸とモータを複数のギアを組み合わ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電磁クラッチ・ブレーキを設けた遮断弁において、上記制動用の電磁クラッチ・ブレーキに替えて、上記モータをＤＣブラシレスモータにするとともに、そのＤＣブラシレスモータを駆動するためのドライブ回路と、制動用の直流電源を備え、開弁時は、前記ＤＣブラシレスモータをドライブ回路で作動してバネを巻きながら弁を開放し、弁が開放すると、前記ＤＣブラシレスモータにドライブ回路に代えて前記直流電源を接続し、ステータコイルに直流電流を流して、弁を開放状態で停止させるようにした構成を採用したのである。
【００１７】
このような構成を採用することにより、開弁時に弁が開放すると、ＤＣブラシレスモータに直流電源を接続し、前記モータのステータコイルに直流電流を供給する。このように直流電流を供給することでステータコイルを電磁石とし、電磁石としたステータコイルでマグネットを備えたロータを吸引する。このようにマグネットを備えたロータを電磁石で吸引すれば、磁極同士が吸引し合って高い制動力が得られる。このため、制動する開弁中のバネの伸長力とモータの回転トルクとのバランスを取ることで、高価なクラッチ・ブレーキを使用することなく低電力で開弁状態を保持できる。したがって、モータの無駄な回転を抑えて電力ロスを少なく、かつ、機構部分への負荷も低減することができる。
【００１８】
このとき、上記直流電源の電流を制限する電流調整手段を設け、開放時の電流を調整できるようにした構成を採用することができる。
【００１９】
このような構成を採用することにより、電流調整手段で電流を調整すれば、励磁電流をコントロールして吸引力を最適に調整することができるので、無駄な電力の消費や発熱をより一層抑えられる。
【００２０】
また、このとき、上記電流調整手段で緊急時にモータへ流れる電流を制限するようにした構成を採用することができる。
【００２１】
このような構成を採用することにより、緊急時にステータコイルに供給する励磁電流を減少し、制動を緩めて閉弁させる。このように制動を緩めることで弁の急激な締め切り動作を防止し、ウォーターハンマーの発生を抑制する。なお、電流の減少量は０〜最大まで使用状況に応じて適宜決められるものである。
【００２２】
このとき、上記電流調整手段を定電流回路とした構成を採用することができる。
【００２３】
このような構成を採用することにより、ＤＣブラシレスモータに定電流回路を介して直流電源を接続すれば、定電流回路で減少させる励磁電流を正確に調整し、制動力をコントロールできるので、開弁速度（時間）を設定できる。
【００２４】
このとき、上記モータにドライブ回路に代えて直流電源を接続した際に、直流電源に接続されたステータコイルと並列に、かつ、前記直流電源と逆極性となるようにフライホイールダイオードを接続した構成を採用することができる。
【００２５】
このような構成を採用することにより、（直流電源と接続された）ステータコイルと並列に接続されたフライホイール（還流）ダイオードは、ロータの回転によりステータコイルに発生する逆起電力を吸収して励磁電流の効率を向上させる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明は、以上のように構成したことにより、遮断弁の運用上の問題を解決できる。すなわち、遮断弁をモータの作動で保持するので、高価なクラッチ・ブレーキを使用する必要がない。その際、電力ロスを少なく、かつ、機構部分への負荷も低減できる。また、閉弁時に弁の急激な締め切り動作が起きないようにできるので、ウォーターハンマーの発生を防止できる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１に示すように、この形態の遮断弁は、電磁クラッチ・ブレーキ８の有無(制御回路を含む)及びモータ２がＤＣブラシレスモータ２０であることを除けば、図９で従来例として述べた遮断弁と機構的には同じ構成となっている。一方、駆動回路は、図２に示すように、ドライブ回路２１、直流電源２２、定電流回路２３で構成され、前記回路２１、２２、２３をスイッチ手段２４ａ、ｂでＤＣブラシレスモータ２０と接続する構成となっている。
【００２９】
すなわち、遮断弁は、図１のように、出力軸１とモータ２０を複数のギアを組み合わせた伝達機構３を介して連結する構造となっており、伝達機構３は付勢用の（ゼンマイ）バネ４を備えている。
【００３０】
また、出力軸１には、平歯車が取り付けられ、平歯車下方の出力軸１の先端に弁５を取り付けた構造となっている。一方、平歯車上方の出力軸１の後端には、２個のカムを９０°の位相差で取り付け、リミットスイッチ７ａ、７ｂを取り付けて、弁５の開閉が検出できるようになっている。
【００３１】
伝達機構３は、ピッチの異なる伝達ギアを組み合わせることで、所要のトルクが得られるようにしたもので、出力軸１と係合する伝達歯車 （モータから三個目）に、バネ４を取り付けてある。前記バネ４は、弁５を閉じる方向に出力軸１を付勢する。また、このバネ４を取り付けた出力軸１の後端にギアを取り付け、カムを取り付けたギアを歯合させることで、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できるようにしてある。
【００３２】
モータ２０は、ＤＣブラシレスモータで、モータ軸にギアヘッドを装着し、装着したギアヘッドの回転軸にピニオンギアを取り付けて伝達機構３と係合する構成となっており、モータ軸と出力軸１とは伝達機構３を介して直結した構造となっている。
【００３３】
また、前記モータ２０は、この形態では、例えば図２のような、内側にステータを設け、外側にロータを設けたアウターロータ型と呼ばれる最もポピュラーなものを採用しているが、これに限定されるものではない。内側にロータを設け、外側にステータを設けたインナー型のものを使用することもできる。
【００３４】
このモータ２０は、例えば、コイルの、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相巻き線を、図２のようにＹ字形結線として、ロータマグネットの位置を検出するためのホールＩＣ２５を設けたものである。
【００３５】
駆動回路は、先述したように、ドライブ回路２１、直流電源２２、定電流回路２３、スイッチ手段２４ａ、ｂで構成されている。
【００３６】
ドライブ回路２１は、例えば、図２に示すように、回転制御部２１ａと三相ブリッジ２１ｂで構成され、スイッチ手段２４ａを介してＤＣブラシレスモータ２０と接続されている。
【００３７】
回転制御部２１ａは、ロータ位置デコーダ回路、ＰＷＭ制御回路、回転速度設定回路を備えている。
【００３８】
ロータ位置デコーダ回路は、ホールＩＣ２５の三相信号を処理して三相通電用の６相信号を出力する。ＰＷＭ制御回路は、ノコギリ波発生回路とコンパレータを備えていて、発振周波数設定用の時定数回路で設定した周波数でＰＷＭ信号を生成する。回転速度設定回路は、速度設定用の調整ボリュームとエラー・アンプで構成され、前記調整ボリュームで調整した速度設定電圧をＰＷＭ制御回路へ入力して速度に応じたパルス幅を設定できるようになっている。
【００３９】
ここで、三相ブリッジ２１ｂは、例えば、上側にＰ−ＭＯＳＦＥＴを使用し、下側にＮ−ＭＯＳＦＥＴを使用した周知のものである。このようなドライブ回路では、ホールＩＣ２５からの信号でロータの位置を検出し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流を順次切り換えて駆動する。
【００４０】
直流電源２２は、図３に示すように、キャパシタ充電回路２２ａとＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２ｂで構成されており、整流回路ＰＵ１と接続されている。
キャパシタ充電回路２２ａは、電池手段として設けたもので、充電池として電気二重層キャパシタを備えており、充電を行いながらＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２ｂと後述の設定回路３０と３１とに直流Ｖｂを供給する。このように電気二重層キャパシタを使用することで、長寿命化とメンテナンスフリー化を実現したものである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２２ｂは、キャパシタ充電回路２２ａの出力電圧（直流）Ｖｂを作動電圧に昇圧して、前記モータ２０へ供給するためのものである。
【００４１】
定電流回路２３は、例えば、図４に示すように、オペアンプ２７の反転入力にＮチャンネル接合型のＦＥＴのソース端子と抵抗２８との接続点を接続したもので、ＦＥＴのドレイン端子を後述するスイッチ手段２４ａのリレーＲＬ１のトランスファー接点回路ＲＬ１−３（ＮＯ（Ｎｏｍａｌｌｙ  Ｏｐｅｎ）接点）を介して前記モータ２０のステータのＵ相に接続する構成となっている。
【００４２】
また、前記オペアンプ２７の非反転入力には、後述するスイッチ手段２４ｂのリレーＲＬ２のトランスファー接点回路ＲＬ２−２を介して、巻き上げ停止トルク設定回路３０と遮断スピード設定回路３１を接続する構成となっている。
巻き上げ停止トルク設定回路３０は、半固定ボリュームＶＲ１の一端を直流電源（キャパシタ出力）Ｖｂと接続し他端を接地して、摺動端子を前記リレーＲＬ２のトランスファー回路ＲＬ２−２のＮＯ（Ｎｏｍａｌｌｙ  Ｏｐｅｎ）接点に接続したものである。この設定回路３０は、開弁時に前記モータ２０のトルクとバネ４の伸長力とをバランスさせて弁５を開弁しておくための制動トルクを調整するためのものである。
一方、遮断スピード設定回路３１は、半固定ボリュームＶＲ２の一端を直流電源（キャパシタ出力）Ｖｂと接続し他端を接地して、摺動端子を前記リレーＲＬ２のトランスファー接点回路ＲＬ２−２のＮＣ接点に接続し、緊急の閉弁時に、前記モータ２０へ流す電流を調整することで、ウォーターハンマーが起きないように弁５の遮断スピードを調整するためのものである。
【００４３】
スイッチ手段２４ａ、ｂは、この形態では、図２のように、リレーＲＬ１とリレーＲＬ２で構成している。リレーＲＬ１は、トランスファー接点回路を４回路ＲＬ１−１〜ＲＬ１−４有するもので、リミットスイッチ（常閉接点）９を介して整流回路ＰＵ１の出力Ｖｃｃと接続してある。このスイッチ手段２４ａを構成するリレーＲＬ１の各トランスファー接点回路ＲＬ１−１〜ＲＬ１−４は、共通端子Ｃに前記モータ２０のステータコイルのＵ相、Ｖ相、Ｗ相を接続し、その共通端子Ｃに接続した各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）と対応するトランスファー接点回路ＲＬ１−１〜ＲＬ１−３のＮＯ接点を三相ブリッジ２１ｂの出力Ｕ、Ｖ、Ｗに接続してある。また、共通端子Ｃに前記モータ２０のＵ相を接続したトランスファー接点回路ＲＬ１−３のＮＣ接点に定電流回路２３を接続する。さらに、共通接点Ｃに前記モータ２０のＷ相を接続したトランスファー接点回路ＲＬ１−２のＮＣ接点に直流電源２２の出力を接続する。そして、共通接点Ｃに前記モータ２０のＶ相を接続したトランスファー接点回路ＲＬ１−１のＮＣ接点を開放する構成となっている。
このように、実施形態では、２つのステータコイルＵ−Ｗ相の両端に直流電流を流すようにしてある。
【００４４】
一方、スイッチ手段２４ｂを構成するリレーＲＬ２は、整流回路ＰＵ１の出力Ｖｃｃと接続することで停電検出をするようにしてある。また、前記リレーＲＬ２は、２回路のトランスファー接点回路ＲＬ２−１、ＲＬ２−２有するもので、このトランスファー接点ＲＬ２−２は、先に述べたように、巻き上げ停止トルク設定回路３０と遮断スピード設定回路３１の切換に用いるものである。
また、一方、トランスファー接点回路ＲＬ２−１は、スイッチ手段２４ａのトランスファー接点回路ＲＬ１−４とでステータコイルへのフライホイール（還流）ダイオードＤの接続と分離を行うためのものである。
すなわち、フライホイールダイオードＤは、アノード端子をＵ相側にしてスイッチ手段２４ｂのトランスファー接点ＲＬ２−１の共通端子Ｃと接続し、そのトランスファー接点ＲＬ２−１のＮＣ接点を開放して、ＮＯ端子をステータコイルのＵ相と接続してある。また、前記ダイオードＤのカソード端子は、スイッチ手段２４ａのトランスファー接点ＲＬ１−４のＮＣ端子と接続し、そのトランスファー接点ＲＬ１−４のＮＯ端子を開放して、共通端子ＣをステータコイルのＷ相と接続してある。
【００４５】
この形態は上記のように構成されており、この遮断弁は、設置後の運用に際し、保持電流と遮断スピードの設定を行う。保持電流の設定は、定電流回路２３の巻き上げ停止トルク設定回路３０のボリュームＶＲ１で調整する。また、遮断スピードは、同回路２３の遮断スピード設定回路３１のボリュームＶＲ２を調整することで設定する。これらの設定は、遮断弁の設置条件で異なるので、環境に合わせて、例えば、カットアンドトライなどで適宜設定することが好ましい。
【００４６】
いま、電源を投入すると、スイッチ手段２４ｂのリレーＲＬ２が作動して、図５のように、トランスファー接点回路ＲＬ２−１はＮＯ接点に移動し、フライホイールダイオードＤと前記モータ２０のＵ相を接続する。また、図４のように、定電流回路２３のスイッチ手段２４ｂのトランスファー接点回路ＲＬ２−２は、ＮＯ接点に移動してオペアンプ２７の反転入力と巻き上げ停止トルク設定回路３０を接続する。
一方、スイッチ手段２４ａのリレーＲＬ１は、バネ巻き上げ検出用のリミットスイッチ９がオフで、常閉接点は閉じているので、電源に接続されて作動する。そのため、図５のように、リレーＲＬ１の三個のトランスファー接点回路ＲＬ１−１〜ＲＬ１−３は、ＮＣ接点からＮＯ接点へ移動して、ドライブ回路２１の三相ブリッジ出力Ｕ、Ｖ、Ｗと前記モータ２０のステータコイルのＵ相、Ｖ相、Ｗ相を接続する。また、トランスファー接点ＲＬ１−４は、ＮＯ接点へ移動することでフライホイールダイオードＤを開放状態にする。この結果、前記モータ２０はドライブ回路２１に駆動され、伝達機構３を介して出力軸１を回動し、開弁する。同時に、伝達機構３のバネ４を巻き上げる。
【００４７】
バネ４が巻き上がると、バネ巻き上げ検出用のリミットスイッチ９がオンになり、前記スイッチ９の常閉接点は開放される。すると、スイッチ手段２４ａのリレーＲＬ１がオフとなり、図６のように、前記リレーＲＬ１のトランスファー接点回路ＲＬ１−１〜ＲＬ１−３は、ＮＯ接点からＮＣ接点へ移動する。そのため、前記モータ２０のＷ相が直流電源２２と接続され、Ｕ相は定電流回路２３に接続される。
同時に、トランスファー接点ＲＬ１−４は、ＮＣ接点に移動する。このとき、スイッチ手段２４ｂは、オン状態なので、図６のように、前記ダイオードＤは、ステータコイルのＷ相とＵ相とに並列に、かつ、逆極性に接続されることになる。
一方、スイッチ手段２４ｂのリレーＲＬ２は作動したままなので、オペアンプ２７は、巻き上げ停止設定回路３０の設定電圧と抵抗２８の降下電圧Ｖｓとを比較し、これが等しくなるようにＦＥＴを作動する。そして、図６のように、ステータコイルのＷ相とＵ相間に電流を流し、両者を励磁してロータを吸着する。その際、ステータコイルのＷ相とＵ相とに並列に、かつ、逆極性に接続されたフライホイールダイオードＤは、ＰＷＭ回路を構成して消費電力を少なくする。
このとき、前記電流の設定値は、前記モータ２０のトルクとバネ４の伸長力とがバランスするように設定したので、弁５を開弁状態に制動して保持できる。そのため、高価なクラッチ・ブレーキ８を使用する必要がない。また、このとき、電圧を上げてモータ２０の回転数を上げなくても良いので、電力ロスを少なくでき、機構部分への負荷も低減できる。
【００４８】
このように、開弁後に、定電流回路２３を用いて決められた保持電流を正確に供給するようにしたので、電力ロスを小さくして電源電圧の利用率の低下を防ぐことができる。また、ステータを電磁石にして、マグネットであるロータを吸着し、引き合う磁極同士が吸着するので、少ない電力で大きな保持力が得られる。そのため、電力も少なくできる。
【００４９】
一方、この状態で、停電などの異常が生じると、スイッチ手段２４ｂのリレーＲＬ２がオフになる。そのため、図７のリレーＲＬ２のトランスファー接点回路ＲＬ２−１と、図４のリレーＲＬ２のトランスファー接点回路ＲＬ２−２はＮＣ側へ移動する。その結果、コイルのＷ相及びＵ相とフライホイールダイオードＤの接続は、オフとなる。
また、トランスファー接点回路ＲＬ２−２は、ＮＯ接点からＮＣ接点へ移動して定電流回路２３のオペアンプ２７の反転入力と遮断スピード設定回路３１を接続する。そのため、定電流回路２３のオペアンプ２７は、遮断スピード設定回路３１の設定電圧と抵抗２８の降下電圧Ｖｓとを比較し、これが等しくなるようにＦＥＴを作動する。その結果、遮断スピード設定回路３１で設定した電流が直流電源２２（電気二重層キャパシタに充電されたもの）からステータコイルのＷ相とＵ相とに供給される。この設定電流は、バネ４の伸長力よりもモータ２０のトルクの方が小さく（保持の場合より）なるように調整し、ウォーターハンマーが起きないように設定した遮断スピードで閉弁動作を行う。
【００５０】
このように、逆転によって発電機として働くモータ２０を短絡することでブレーキとして作動させ、かつ、電流を調整して制動の聞き具合を設定して閉弁スピードを抑えたので、開弁の際にウォーターハンマーを起こすことはない。
【００５１】
なお、実施形態では、定電流回路２３を用いたものを示したが、これに限定されるものではない。定電流回路２３を使用しない場合も考えられるが、定電流回路２３を使用した方が正確に励磁電流をコントロールして吸引力を最適に調整することができるので、無駄な電力の消費や発熱をより一層抑えられる。
【実施例１】
【００５２】
この実施例１は、図８に示すように、ＤＣブラシレスモータ２０のデルタ結線に対応したものである。このようにデルタ結線の場合は、１つのステータコイルと残りの２つのステータコイルを並列接続して直流電流を流すようにすれば、他の構成は実施形態と同じ構成で使用できる。また、作用効果は実施形態と同じなので、説明は省略する。
【００５３】
なお、この形態では、後述のように、停電時に電力を供給するため、電池手段として電気二重層コンデンサを採用したが、これに限定されるものではない。停電時に電力を供給できるものであれば、例えば、鉛蓄電池やリチュウムなどの二次電池あるいは充電できない一次電池も使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態の構造図
【図２】実施形態の回路ブロック図
【図３】図２の詳細なブロック図
【図４】図２の詳細なブロック図
【図５】実施形態の作用説明図
【図６】実施形態の作用説明図
【図７】実施形態の作用説明図
【図８】実施例１のブロック図
【図９】従来例の構造図
【図１０】従来例の回路ブロック図
【符号の説明】
【００５５】
１  出力軸
２  モータ
３  伝達機構
４  バネ
５  弁
８  電磁クラッチ・ブレーキ
２０  ＤＣブラシレスモータ
２１  ドライブ回路
２２  直流電源
２２ａ  キャパシタ充電回路
２３  定電流回路
２４ａ  スイッチ手段
２４ｂ  スイッチ手段
２９  短絡回路
３０  巻き上げ停止トルク設定回路
３１  遮断スピード設定回路
【図１】
2010112438.tif 000003
【図２】
2010112438.tif 000004
【図３】
2010112438.tif 000005
【図４】
2010112438.tif 000006
【図５】
2010112438.tif 000007
【図６】
2010112438.tif 000008
【図７】
2010112438.tif 000009
【図８】
2010112438.tif 000010
【図９】
2010112438.tif 000011
【図１０】
2010112438.tif 000012