(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ誘導電動機の回転力をウォーム機構により減速したのちバルブの弁軸に伝えてバルブを開閉させる方法において、コンデンサ誘導電動機に通常取り付けられている第１コンデンサを含んだ回路に、第１コンデンサと並列にスイッチとともに第２コンデンサを接続し、バルブの開閉時には上記ウォーム機構中のウォームがウォームホイールを回動させるのに必要な力の大きさを測定し、バルブの使用を続けている過程で、初め上記の力の大きさが設定値以下の間は、上記スイッチにより第２コンデンサが働かない状態にして電動機を作動させてバルブを開閉し、上記力の大きさが設定値を越えた場合に、自動的に上記スイッチが働いて第２コンデンサが働く状態となって電動機を作動させバルブを開閉させることを特徴とする、バルブの電動開閉方法。
【請求項２】
ウォームがウォームホイールを回動させるのに必要な力の大きさを、ウォームがウォーム軸上でバネに反抗して軸方向に移動する距離によって測定することを特徴とする、請求項１に記載のバルブの電動開閉方法。
【請求項３】
ウォームの一部に固定した磁石の位置をウォーム軸に近接して設置した検知器により検知して、ウォームの移動距離を測定することを特徴とする、請求項２に記載のバルブの電動開閉方法。
【請求項４】
ウォームの移動距離が或る設定値を越えた場合、信号発生器が信号を発してスイッチを入れ、第２コンデンサを作動させることを特徴とする、請求項２又は３に記載のバルブの電動開閉方法。
【請求項５】
コンデンサ誘導電動機と、ウォーム機構を含んだ減速機と、ウォーム機構の動きをコンデンサ誘導電動機の動きに関連させる接続手段とからなり、上記コンデンサ誘導電動機は、通常備えている第１コンデンサを含んだ回路に、第１コンデンサと並列にスイッチとともに第２コンデンサを接続したものであり、上記ウォーム機構はウォームがバネに反抗してウォーム軸上を移動可能とされており、上記手段はウォーム軸上のウォームの移動距離が或る設定値を越えた場合に、上記スイッチに働いて第２コンデンサを作動させるようにしたことを特徴とする、バルブの電動開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バルブの電動開閉方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バルブは、一般にバルブ本体内に弁体を移動可能に固定したものである。バタフライバルブを例に採って説明すると、バルブ本体は流体を通過させる円筒部を持っており、他方、弁体は丁度円筒部を塞ぐに足る大きさの円板からなり、円板を二等分する位置に円板面と平行に延びる弁軸を備えている。バタフライバルブは、このような弁本体の円筒部内に弁体を収容し、弁軸を円筒部の壁に回動自在に固定して、弁体が円筒部を開閉するようにしたものである。
【０００３】
バタフライバルブでは、弁体が全閉されたとき、弁体の外周を弁本体円筒部の内面に密接させるために、円筒部の内面にシートリングを付設することが多い。シートリングは合成ゴム又は合成樹脂で作られており、弁体に比べると柔軟な材料で作られている。このために、シートリングは流体との接触によって表面が荒らされ易く、また弁体で擦られて摩耗し易い。従って、バルブは使用している間に、次第に弁体外周がシートリングの内面に密接し難くなる。
【０００４】
一般に、バルブを全閉状態にしようとするときは、大きな力が必要とされる。なぜならば、弁体外周をシートリングに密接させるには、弁体を回動させる力のほかに、さらに弁体をシートリングの内面との摩擦力に打ち勝って、弁体をシートリングに密接させなければならないからである。弁体を駆動装置によって回動させようとするときは、このようなことを考慮に入れて、充分な余力を持った強力な駆動装置がバルブに付設されている。
【０００５】
電気による駆動装置では、原動機としてコンデンサ誘導電動機が用いられる。この電動機は、電気の流れる方向を変えることにより回転方向を反転させることができるので、弁体の回動には適している。従って、バルブの開閉にはコンデンサ誘導電動機が広く利用されている。
【０００６】
電動により弁体を回動させる際には、電動機の出力軸に減速機を付設して電動機の回転速度を低下させることが行われている。回転速度の低下には一般に歯車の噛み合わせが採用される。歯車の噛み合わせのうち、平歯車同士の噛み合わせは、大きな場所を必要としないという利点を持つ反面、大きく減速させることができない、という欠点を持っている。これに対し、ウォームとウォームホイールとの噛み合わせは、平歯車の噛み合わせと丁度反対の利点と欠点とを持っている。そのため、減速には上記の両者が併用される。従って、減速機には通常ウォームとウォームホイールとの噛み合わせが必ず使用される。
【０００７】
前述のように、バルブは一般に使用を続けている間に弁体を全閉状態にすることが次第に困難となる。従って、全閉状態とするのに次第に大きな力が必要とされるようになる。それ故、当初に充分な余力を持った駆動装置も次第に余力がなくなり、最後には最大の駆動力を発揮してもバルブを全閉できなくなる。このような事態になると、駆動装置を取り換えなければならない。駆動装置の取り換えは、これまで電動機を取り換えて電動機の容量を大きくするか、又は減速機を取り換えて減速比を大きくすることが行われた。
【０００８】
しかし、既に暫らく使用したバルブについて、これに付設された電動機又は減速機を取り換えることは多大の出費を伴ない、得策でない。それに代わり、初めからより大きな容量の電動機又は大きな減速比の減速機を使用することは、一層無駄が大きい。そこで、この点を改良する必要があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述の必要に応じて生れたものである。すなわち、この発明は、バルブが使用されるに伴ない、電動駆動装置が最高の駆動力を発揮しても、弁体を全閉にすることができない状態になったとき、自動的に大きな駆動力を発揮できるようにし、とくにそのような状態になるまでは小さな駆動力を作用させるに過ぎないような駆動装置を提供しようとするものである。また、この発明は上に述べたような駆動方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題解決のための手段】
本願は、弁体の駆動装置では原動機としてコンデンサ誘導電動機が用いられていることに着目した。コンデンサ誘導電動機は、図１に示したように主巻線と運転用コンデンサとを含んだ回路に、運転用コンデンサと並列に遠心力スイッチとともに始動コンデンサを接続し、主巻線と始動巻線とを直列に接続した回路を持つものである。このような回路において、運転用コンデンサと並列にさらに第２のコンデンサを付設すると、電動機の駆動力をさらに増大させることができることに気付いた。そこで、上述のような第２コンデンサを付設することとした。
【００１１】
しかし、第２コンデンサを付設して、これを初めから常時作動させたのでは、容量の大きな電動機を付設したのと同様に、大きな電力を消費することとなって不経済である。そこで、第２コンデンサにスイッチを付設して、電動機が力不足を生じた場合に始めてスイッチが働いて、第２コンデンサが作動するようにした。
【００１２】
その場合、電動機が力不足を生じたことを何によって検知するかが問題となる。本願は、電動機の力不足の事態を減速機の作動状況によって検知しようとした。すなわち、減速機には通常ウォームとウォームホイールとの噛み合わせによる減速機構が用いられていることに着目し、ウォームがウォームホイールから受ける回転力のうち、ウォーム軸方向における分力を測定することによって、回転力の大きさを測定し、回転力が或る設定値を越えた段階で電動機の力不足を検知することとした。そして回転力が設定値を越えた時、スイッチが働いて第２コンデンサが作動するようにすることとした。この発明は、このような考え方に基づいて完成されたものである。
【００１３】
この発明は、コンデンサ誘導電動機の回転力をウォーム機構により減速したのちバルブの弁軸に伝えてバルブを開閉させる方法において、コンデンサ誘導電動機に通常取り付けられている第１コンデンサを含んだ回路に、第１コンデンサと並列にスイッチとともに第２コンデンサを接続し、初めは第２コンデンサを作動させないで電動機を作動させてバルブを開閉させ、バルブの開閉時には上記ウォーム機構中のウォームがウォームホイールを回動させるのに必要な力の大きさを測定し、その力の大きさが設定値を越えた場合に、自動的に上記スイッチが働いて第２コンデンサを作動させるようにしたことを特徴とする、バルブの電動開閉方法を提供するものである。
【００１４】
この発明は、またバルブの電動開閉装置を提供するものである。その装置は、コンデンサ誘導電動機と、ウォーム機構を含んだ減速機と、ウォーム機構の動きをコンデンサ誘導電動機の動きに関連させる接続手段とからなり、上記コンデンサ誘導電動機は、通常備えている第１コンデンサを含んだ回路に、第１コンデンサと並列にスイッチとともに第２コンデンサを接続したものであり、上記ウォーム機構はウォームがバネに反抗してウォーム軸上を移動可能とされており、上記手段はウォーム軸上のウォームの移動距離が或る設定値を越えた場合に、上記スイッチに働いて第２コンデンサを作動させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明実施の態様】
上記方法の発明は、上記装置の発明を理解すると容易に理解できると考えられるので、まず装置を説明する。その場合、図２は、この発明において使用されるコンデンサ誘導電動機の回路図である。図３は、この発明において使用される減速機のウォーム機構を示した説明図である。
【００１６】
この発明に係るバルブの電動開閉装置は、図２に示したような回路配置を持ったコンデンサ誘導電動機と、図３に示したようなウォーム機構を含んだ減速機と、上記ウォーム機構の動きを上記コンデンサ誘導電動機の動きに関連させる接続手段とからなるものである。
【００１７】
図２に示した電動機は、図１との比較から明らかなように、一般のコンデンサ誘導電動機が通常備えている運転用コンデンサ（即ち第１コンデンサ）を含んだ回路に、第１コンデンサと並列にスイッチとともに第２コンデンサを接続した回路を持っている。上記スイッチが入ると、第２コンデンサが作動するに至り、この電動機は出力を増大する。ところが、上記スイッチが切れていると、第２コンデンサは作動しないので、従来の電動機と同等の出力しか出せない状態となる。
【００１８】
図３に示したウォーム機構では、（図示していない）電動機の回転が、（図示していない）平歯車の噛み合わせによって減速されたのち、図３のウォーム軸に伝えられる。ウォーム軸は両端をボールベアリングによって回転可能に支持されており、その上に取り付けられたウォームを回転させるようにしている。ウォームはウォームホイールと噛み合っている。その結果、ウォーム軸が回転されるとウォームホイールが回動される。この点では、図３のウォーム機構は従来のものと変りがない。
【００１９】
図３のウォーム機構が従来のものと異なるのは、ウォームがウォーム軸上で軸方向に移動可能とされている点である。しかし、ウォームはウォームとボールベアリングとの間に挿入されたバネによって軸方向の移動を抑制されている。すなわち、ウォームは軸方向に移動可能ではあるが、その移動はバネにより常に他方のボールベアリングへ向かって押し付けられていて、回転されないときは移動できない状態にされている。
【００２０】
図３のウォーム機構では、ウォーム軸が回転されると、ウォームがウォームホイールと噛み合っているため、ウォームはウォームホイールから回転の反力を受けて、バネに反抗してＹ方向に移動する。その移動する距離は、ウォームがウォームホイールから受ける力、すなわちウォームの回転力の大きさに比例している。そこで、上記の移動距離からウォームがウォームホイールを回動させるに必要な力の大きさを知ることができる。
【００２１】
こうして、ウォームホイールの軸を出力軸としてこれに弁軸を接続し、ウォームの移動距離を測定することにより、電動機が弁体を全閉させるに必要な力の大きさを知ることができる。従って、この力の大きさが電動機の出力の限度を越えそうな事態は、上記ウォームの移動距離によって知ることができる。
【００２２】
図３のウォーム機構ではウォームの一端に磁石を付設し、磁石の位置移動により、ウォームの移動距離を測定することとしている。その測定は、ウォーム軸に近接してウォーム軸と平行に延びる溝内に検知器（トルクセンサー）を付設し、トルクセンサーにより磁石の移動距離を電気的に検出することとしている。
【００２３】
図３に示した電気的検出具は、信号発生器と見ることもできる。すなわち、検出した磁石の移動距離が或る設定値を越えると、電気的に信号を発生するようにされている。発生した信号は、前述のコンデンサ誘導電動機の第２コンデンサに付設されたスイッチに働き、第２コンデンサを作動させる。これが、ウォーム機構の動きをコンデンサ誘導電動機の動きに関連させる接続手段となっている。
【００２４】
この発明に係る駆動装置は、図２に示した回路を持ったコンデンサ誘導電動機と、図３に示したウォーム機構を含んだ減速機と、これらを関係づける接続手段とからなるものである。この駆動装置は図３に示したウォームホイールの軸にバルブの弁軸を接続して使用するものである。この駆動装置を用いると、バルブの電動開閉を円滑にしかも経済的に行うことができる。すなわち、駆動装置を使用し始めた段階では、バルブの開閉にさほど大きな力が必要とされないので、ウォームの移動距離が小さく、従って、電動機の第２コンデンサを作動させないで、バルブを開閉させることができる。従って、この段階では従来通りの電力が消費されるだけであって、経済的である。
【００２５】
しかし、バルブを暫く使用し、弁体を開閉させるのに大きな力が必要とされる段階になると、ウォームの移動距離が次第に大きくなり、移動距離が或る設定値を越える事態に近づくと、検知器又は信号発生器が信号を発してスイッチを入れ、第２コンデンサを自動的に作動させる。すると、電動機は大きな力で弁体を回動させることになる。こうして、従来方法では駆動装置を取り換えなければならないところ、この発明装置によれば駆動装置を取り換える必要なく、そのまま弁体の開閉を続けることができる。
【００２６】
しかも、弁体を回動させるのに真に大きな力が必要とされる事態になって始めて、大きな力を発揮することとなるので、電力の消費に無駄がなく、経済的である。
【００２７】
また、第２コンデンサを作動させないでバルブを開閉させている作業中に、突然何等かの関係で電動機の出力不足が生じたときも、スイッチを入れ、第２コンデンサを作動させることにより容易にバルブ開閉の出力を高めることができるので、現場での応急修理を行うことができて便利である。この発明に係る装置は、このような利益を与えるものである。
【００２８】
また、この発明方法は、図２に示したコンデンサ誘導電動機と、図３に示した減速機と、これらを前述の接続手段によって関連させ減速機の出力軸を弁軸に接続することにより、容易に実施できることとなる。すなわち、このようにすると、コンデンサ誘導電動機の回転力をウォーム機構により減速したのち、この回転力をバルブの弁軸に伝えてバルブを開閉させることになり、またコンデンサ誘導電動機は通常取り付けられている第１コンデンサを含んだ回路に、第１コンデンサと並列にスイッチとともに第２コンデンサを接続したものとなり、初めは第２コンデンサを作動させないで電動機を作動させてバルブを開閉させることができる。また、バルブの開閉時には、常にウォーム機構中のウォームがウォームホイールを回動させるのに必要な力を測定し、その力が設定値を越えた場合に、自動的にスイッチが働いて第２コンデンサを作動させることができる。こうして、この発明方法によりバルブの電動開閉を円滑にしかも経済的に行うことができる。この発明方法はこのような利益を与えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のコンデンサ誘導電動機の回路図である。
【図２】この発明で用いるコンデンサ誘導電動機の回路図である。
【図３】この発明で用いる減速機のウォーム機構と、接続手段の一部とを示した説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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