(57)【要約】【課題】停電時のリターン動作の結果を外部に通知することができるバッテリーリターン型の電動アクチュエータを提供する。【解決手段】電動アクチュエータ１００は、電気エネルギーを蓄える蓄電部２と、外部から電源が供給される通電時に蓄電部２を充電する充電部３と、アクチュエータ全体を制御する制御部８とを備える。制御部８は、通電時に開度目標値に応じてバルブ２００の開度を制御し、停電時に蓄電部２に蓄積されているエネルギーを用いてバルブ２００を所定の開度位置までリターン動作させる。また、制御部８は、リターン動作が完了した場合、または停電から一定の許容時間の経過後にバルブ２００が所定の開度位置に達していないエラーが発生した場合に、開度位置信号を外部に出力する。【選択図】  図２
2019078296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号に応じてバルブを駆動するように構成された駆動部と、
外部から電源が供給される通電時に開度目標値と前記バルブの開度とが一致するように前記制御信号を出力するように構成された開度制御部と、
電気エネルギーを蓄えるように構成された蓄電部と、
前記通電時に前記蓄電部を充電するように構成された充電部と、
前記電源が遮断された停電時に前記蓄電部に蓄積されている電気エネルギーを用いて前記バルブを所定の開度位置までリターン動作させるように構成されたリターン制御部と、
前記蓄電部に蓄積されている電気エネルギーを用いて前記停電時に動作し、前記リターン動作が完了した場合、または停電から一定の許容時間の経過後に前記バルブが前記所定の開度位置に達していないエラーが発生した場合に、前記バルブの開度を示す開度位置信号を外部に出力するように構成された動作結果通知部とを備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
外部と通信するための通信部をさらに備え、
前記動作結果通知部は、前記開度位置信号を前記通信部を介して外部に送信することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
外部と通信するための通信部と、
送信待機時間を予め記憶する記憶部とをさらに備え、
前記動作結果通知部は、前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、停電の時点から前記送信待機時間が経過した後に前記開度位置信号を前記通信部を介して外部に送信し、
前記送信待機時間は、１つの電源系統に複数の電動アクチュエータが接続されている場合に、これらの電動アクチュエータの各々について異なる値になるように予め設定されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
前記通電時の前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第１の出力部と、
前記停電時の前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第２の出力部とをさらに備え、
前記動作結果通知部は、前記通電時に前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力し、前記停電時に前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、前記開度位置信号を前記第２の出力部を介して外部に出力することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
前記通電時または前記停電時に前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第１の出力部と、
停電検出信号をＯＮ／ＯＦＦの電圧または電流の形式で出力するように構成された第２の出力部とをさらに備え、
前記動作結果通知部は、前記通電時に前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力し、前記停電時に停電検出信号を前記第２の出力部を介して外部に出力すると共に、前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力することを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記通電時に外部から電源供給を受けて第１の電源電圧を生成するように構成された第１の電源部と、
前記蓄電部の蓄電電圧を昇圧した第２の電源電圧を生成するように構成された昇圧部と、
前記通電時に前記第１の電源電圧を選択して出力し、前記停電時に前記第２の電源電圧を選択して出力するように構成された電源切替部と、
この電源切替部の出力電圧から、前記開度制御部と前記リターン制御部と前記動作結果通知部とに供給する第３の電源電圧を生成するように構成された第２の電源部とをさらに備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
前記通電時に外部から電源供給を受けて第１の電源電圧を生成するように構成された第１の電源部と、
前記蓄電部の蓄電電圧を昇圧した第２の電源電圧を生成するように構成された昇圧部と、
前記通電時に前記第１の電源電圧を選択して出力し、前記停電時に前記第２の電源電圧を選択して出力するように構成された電源切替部と、
前記蓄電部の蓄電電圧から、前記開度制御部と前記リターン制御部と前記動作結果通知部とに供給する第３の電源電圧を生成するように構成された第２の電源部とをさらに備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電部に蓄えられている電気エネルギーによって停電時にモータを強制的に駆動しバルブを所定の開度位置までリターン動作させるバッテリーリターン型の電動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、停電時においてバルブを強制的に全閉方向へ動作させるためにスプリングを利用したスプリングリターン型の電動アクチュエータがある。しかし、スプリングリターン型の電動アクチュエータは、スプリングの付勢力が通常時のモータ駆動に対して抵抗として働くので、その抵抗に打ち勝つためにトルクの大きなモータを使用しなくてはならず、電動アクチュエータの大型化・重量化・コストアップをもたらすという問題点を有している。
【０００３】
これらの問題点を解決できる手段として、電気２重層コンデンサなどの蓄電部に蓄えられている電気エネルギーによって停電時にモータを強制的に駆動しバルブを所定の開度位置までリターン動作させるバッテリーリターン型の電動アクチュエータが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
バッテリーリターン型の電動アクチュエータでは、通電時に行われる蓄電部への充電が不十分な場合、あるいは減速機などの機構部品が故障した場合、停電時にバルブを所定の開度位置までリターン動作させることができない。しかしながら、停電後に通信またはアナログ出力などの方法により外部に通知する機能をアクチュエータが備えていないのでリターン動作の異常は、外部の環境条件から推定するしかなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５９１２９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、停電時のリターン動作の結果を外部に通知することができるバッテリーリターン型の電動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動アクチュエータは、制御信号に応じてバルブを駆動するように構成された駆動部と、外部から電源が供給される通電時に開度目標値と前記バルブの開度とが一致するように前記制御信号を出力するように構成された開度制御部と、電気エネルギーを蓄えるように構成された蓄電部と、前記通電時に前記蓄電部を充電するように構成された充電部と、前記電源が遮断された停電時に前記蓄電部に蓄積されている電気エネルギーを用いて前記バルブを所定の開度位置までリターン動作させるように構成されたリターン制御部と、前記蓄電部に蓄積されている電気エネルギーを用いて前記停電時に動作し、前記リターン動作が完了した場合、または停電から一定の許容時間の経過後に前記バルブが前記所定の開度位置に達していないエラーが発生した場合に、前記バルブの開度を示す開度位置信号を外部に出力するように構成された動作結果通知部とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、外部と通信するための通信部をさらに備え、前記動作結果通知部は、前記開度位置信号を前記通信部を介して外部に送信することを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、外部と通信するための通信部と、送信待機時間を予め記憶する記憶部とをさらに備え、前記動作結果通知部は、前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、停電の時点から前記送信待機時間が経過した後に前記開度位置信号を前記通信部を介して外部に送信し、前記送信待機時間は、１つの電源系統に複数の電動アクチュエータが接続されている場合に、これらの電動アクチュエータの各々について異なる値になるように予め設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記通電時の前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第１の出力部と、前記停電時の前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第２の出力部とをさらに備え、前記動作結果通知部は、前記通電時に前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力し、前記停電時に前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、前記開度位置信号を前記第２の出力部を介して外部に出力することを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記通電時または前記停電時に前記開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するように構成された第１の出力部と、停電検出信号をＯＮ／ＯＦＦの電圧または電流の形式で出力するように構成された第２の出力部とをさらに備え、前記動作結果通知部は、前記通電時に前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力し、前記停電時に停電検出信号を前記第２の出力部を介して外部に出力すると共に、前記リターン動作が完了した場合、または前記エラーが発生した場合に、前記開度位置信号を前記第１の出力部を介して外部に出力することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記通電時に外部から電源供給を受けて第１の電源電圧を生成するように構成された第１の電源部と、前記蓄電部の蓄電電圧を昇圧した第２の電源電圧を生成するように構成された昇圧部と、前記通電時に前記第１の電源電圧を選択して出力し、前記停電時に前記第２の電源電圧を選択して出力するように構成された電源切替部と、この電源切替部の出力電圧から、前記開度制御部と前記リターン制御部と前記動作結果通知部とに供給する第３の電源電圧を生成するように構成された第２の電源部とをさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電動アクチュエータの１構成例は、前記通電時に外部から電源供給を受けて第１の電源電圧を生成するように構成された第１の電源部と、前記蓄電部の蓄電電圧を昇圧した第２の電源電圧を生成するように構成された昇圧部と、前記通電時に前記第１の電源電圧を選択して出力し、前記停電時に前記第２の電源電圧を選択して出力するように構成された電源切替部と、前記蓄電部の蓄電電圧から、前記開度制御部と前記リターン制御部と前記動作結果通知部とに供給する第３の電源電圧を生成するように構成された第２の電源部とをさらに備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蓄電部に蓄積されている電気エネルギーを用いて停電時に動作し、リターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、開度位置信号を外部に出力する動作結果通知部を設けることにより、リターン動作の結果を外部に通知することができ、電動アクチュエータのメンテナンス性の向上に貢献することができる。
【００１２】
また、本発明では、停電時にリターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、電動アクチュエータ毎に異なる送信待機時間だけ待機した後に各電動アクチュエータが開度位置信号を外部に送信するので、１つの電源系統に複数の電動アクチュエータが接続されている場合でも、各電動アクチュエータの同時送信による開度位置信号の衝突を回避することができる。
【００１３】
また、本発明では、停電時にリターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、開度位置信号を専用の第２の出力部を介して外部に出力するので、外部のホスト装置は、この第２の出力部から出力される信号を監視することで、リターン動作の結果を確認することができる。
【００１４】
また、本発明では、停電時にリターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、開度位置信号と共に停電検出信号を外部に出力するので、外部のホスト装置は、停電検出信号と共に出力される開度位置信号を監視することで、リターン動作の結果を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの電源投入時の動作を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第１の実施例に係る制御部の容量演算部の動作を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの通常時の動作を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第１の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２の実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、送信待機時間を説明する図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの電源投入時の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの通常時の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の第３の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施例に係る信号の出力例を説明する図である。
【図２０】図２０は、本発明の第３の実施例に係る信号の別の出力例を説明する図である。
【図２１】図２１は、本発明の第３の実施例に係る信号の別の出力例を説明する図である。
【図２２】図２２は、本発明の第３の実施例に係る信号の別の出力例を説明する図である。
【図２３】図２３は、本発明の第４の実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。
【図２４】図２４は、本発明の第４の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
【図２５】図２５は、本発明の第４の実施例に係る電動アクチュエータの制御部の構成を示すブロック図である。
【図２６】図２６は、本発明の第４の実施例に係る電動アクチュエータの停電時の動作を説明するフローチャートである。
【図２７】図２７は、本発明の第４の実施例に係る停電検出信号の出力例を説明する図である。
【図２８】図２８は、本発明の第４の実施例に係る停電検出信号の別の出力例を説明する図である。
【図２９】図２９は、本発明の第５の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
【図３０】図３０は、本発明の第６の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
【図３１】図３１は、本発明の第７の実施例に係る電動アクチュエータの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施例］
以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して説明する。図１は本実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図である。監視システムは、電源系統１０１に接続された電動アクチュエータ１００と、電動アクチュエータ１００から送信される開度位置信号により電動アクチュエータ１００のリターン動作の結果を監視するホスト装置１０３とから構成される。電動アクチュエータ１００とホスト装置１０３との間は、ネットワーク１０４を介して接続されている。
【００１７】
図２は電動アクチュエータ１００の構成を示すブロック図である。電動アクチュエータ１００は、ボール弁やバタフライ弁等のバルブ２００に取り付けられ、電動調節弁として一体化される。また、電動アクチュエータ１００は、図示しないコントローラとの間で、情報の授受を行う。
【００１８】
電動アクチュエータ１００は、外部電源（図１の配電盤１０２）から供給される電源電圧からメイン電源電圧を生成するメイン電源部１と、電気エネルギーを蓄える電気２重層コンデンサからなる蓄電部２と、外部から電源が供給される通電時に蓄電部２を充電する充電部３と、蓄電部２の電圧を昇圧する昇圧部４と、外部からの電源の遮断を検出する停電検出部５と、メイン電源部１からのメイン電源電圧と昇圧部４からの昇圧電源電圧のうちどちらかを選択して出力するメイン電源切替部６と、コントローラからの開度目標信号を処理して制御部８へ開度目標値を出力する開度目標処理部７と、アクチュエータ全体を制御する制御部８と、制御系電源電圧を生成する制御電源部９と、駆動電圧に応じて動作するモータ１０と、制御部８からの制御信号に応じてモータ１０へ駆動電圧を出力するモータ駆動部１１と、モータ１０の出力を減速させてバルブ２００を操作する減速機１２と、バルブ２００の開度を測定する位置センサ１３と、メイン電源切替部６から電源電圧の供給を受けて動作し、ホスト装置１０３と通信するための通信部１４とを備えている。モータ１０とモータ駆動部１１と減速機１２とは、駆動部１５を構成している。
【００１９】
図３は制御部８の構成を示すブロック図である。制御部８は、充電部３による蓄電部２の充電を制御する充電制御部８０と、外部から電源が供給される通電時に開度目標値に応じてバルブ２００の開度を制御する開度制御部８１と、停電時に昇圧部４に対して昇圧イネーブル信号を出力する昇圧制御部８２と、停電時に蓄電部２に蓄積されているエネルギーを用いてバルブ２００を所定の開度位置まで動作させるリターン制御部８３と、情報記憶のための記憶部８４と、蓄電部２の容量を演算する容量演算部８５と、蓄電部２に蓄積されているエネルギーの値を演算する充電エネルギー演算部８６と、電源の投入時に開度目標値が示す位置から所定の開度位置までバルブ２００を動作させるのに必要なエネルギーの値を演算する必要エネルギー演算部８７と、蓄電部２に蓄積された電気エネルギーを用いて停電時に動作し、リターン動作が完了した場合、または停電から一定の許容時間の経過後にバルブ２００が所定の開度位置に達していないエラーが発生した場合に、バルブ２００の開度を示す開度位置信号を外部に出力する動作結果通知部８８とから構成される。本実施例の記憶部８４は、制御部８の動作のためのプログラムと共に、動作に必要なパラメータとして、後述する許容時間を予め記憶している。
【００２０】
以下、本実施例の監視システムの動作を説明する。図４は電源投入時の電動アクチュエータ１００の動作を説明するフローチャートである。
電動アクチュエータ１００のメイン電源部１は、外部電源（図１の配電盤１０２）から電源電圧が供給されると、この電源電圧から所定のメイン電源電圧を生成する。なお、外部電源から供給される電源電圧は交流でも直流でもよい。外部電源から供給される電源電圧が交流の場合には、メイン電源部１の内部で整流・平滑し、さらに降圧して所望のメイン電源電圧を生成すればよい。電動アクチュエータ１００の停電検出部５は、メイン電源部１からメイン電源電圧が供給されているため、停電検出信号は出力しない。
【００２１】
電動アクチュエータ１００のメイン電源切替部６は、停電検出部５からの停電検出信号の入力がないため、メイン電源部１からのメイン電源電圧を選択して出力する。これにより、メイン電源電圧がメイン電源切替部６を介して制御電源部９とモータ駆動部１１とに供給される。電動アクチュエータ１００の制御電源部９は、メイン電源電圧から所定の制御系電源電圧を生成する。制御系電源電圧は、制御部８と位置センサ１３と通信部１４とに供給される。制御電源部９から制御系電源電圧が供給されることにより、電動アクチュエータ１００の制御部８が起動する。
起動した制御部８は、後述する動作のためのプログラムを記憶部８４から読み出す初期設定処理を行う（図４ステップＳ１００）。
【００２２】
制御部８の充電制御部８０は、充電部３へ充電イネーブル信号を出力する（図４ステップＳ１０１）。この充電イネーブル信号の出力に応じて、充電部３は、メイン電源部１からのメイン電源電圧を入力とし、蓄電部２へ充電電流を出力して蓄電部２の充電を開始する。また、制御部８が起動すると、制御部８の開度制御部８１は、開度目標処理部７からバルブ２００の開度目標値θref（°）を取得する。開度目標処理部７は、メイン電源部１からメイン電源電圧の供給を受けて動作し、図示しないコントローラから開度目標信号を受信して、この開度目標信号が示す開度目標値θref（°）を制御部８へ出力する。
【００２３】
次に、制御部８の容量演算部８５は、蓄電部２の容量を演算する（図４ステップＳ１０２）。本実施例では、蓄電部２として電気２重層コンデンサを用いているので、蓄電部２の容量値は、電気２重層コンデンサの静電容量値ＣＣ（Ｆ）である。容量演算部８５の動作を図５を用いて説明する。
【００２４】
まず、容量演算部８５は、充電開始から時間Ｔ１（ｓ）経過後の蓄電部２の蓄電電圧（電気２重層コンデンサの端子間電圧）ＣＶ１（Ｖ）を測定する（図５ステップＳ２００）。続いて、容量演算部８５は、充電開始から時間Ｔ２（ｓ）経過後の蓄電部２の蓄電電圧ＣＶ２（Ｖ）を測定する（図５ステップＳ２０１）。Ｔ２＞Ｔ１であることは言うまでもない。
【００２５】
そして、容量演算部８５は、測定した蓄電電圧ＣＶ１，ＣＶ２（Ｖ）を基に蓄電部２の容量値（電気２重層コンデンサの静電容量値）ＣＣ（Ｆ）を演算する。ここで、充電部３による蓄電部２の充電方法には、定電流充電方法と、充電部３の抵抗と蓄電部２の電気２重層コンデンサとからなるＲＣ直列回路により蓄電部２を充電する方法（充電電流が時間と共に変化する方法）とがある。容量演算部８５は、定電流Ｉにより蓄電部２を充電する定電流充電方法の場合（図５ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、以下の式（１）により容量値ＣＣ（Ｆ）を演算する（図５ステップＳ２０３）。
【００２６】
【数１】
2019078296.tif 000003
【００２７】
また、容量演算部８５は、充電部３の抵抗と蓄電部２の電気２重層コンデンサとからなるＲＣ直列回路により蓄電部２を充電する方法（充電電流が時間と共に変化する方法）の場合（ステップＳ２０２においてＮＯ）、以下の式（２）により容量値ＣＣ（Ｆ）を演算する（図５ステップＳ２０４）。
【００２８】
【数２】
2019078296.tif 000004
【００２９】
式（２）においてＲ（Ω）は充電部３の抵抗の抵抗値、Ｅは充電部３がＲＣ直列回路に印加する充電電源電圧値である。式（２）のｆ（ＣＣ）は、０＜ＣＣ＜ＣＣｍａｘに必ず、解をもつので、二分法やニュートン法などの数値解析で解を求めることにより、容量値ＣＣ（Ｆ）を演算することができる（ＣＣｍａｘ（Ｆ）は初期静電容量範囲の最大値）。以上で、容量演算部８５の処理が終了する。本実施例では、電気２重層コンデンサの容量値ＣＣ（Ｆ）を演算することにより、電気２重層コンデンサの劣化を予知でき電動アクチュエータのメンテナンス性の向上に貢献することができる。
【００３０】
次に、制御部８の充電エネルギー演算部８６は、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）を演算する。具体的には、充電エネルギー演算部８６は、蓄電部２の蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）を測定する（図４ステップＳ１０３）。そして、充電エネルギー演算部８６は、容量演算部８５によって演算された蓄電部２の容量値ＣＣ（Ｆ）と測定した蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）とを基に式（３）によりエネルギーＣＰ（Ｊ）を演算する（図４ステップＳ１０４）。
【００３１】
【数３】
2019078296.tif 000005
【００３２】
制御部８の必要エネルギー演算部８７は、現在の開度目標位置から所定の開度位置（本実施例では全閉位置）までバルブ２００をリターン動作させるのに必要なエネルギーである開度目標充電エネルギーＣＰｒｅｆ（Ｊ）を式（４）により演算する（図４ステップＳ１０５）。
【００３３】
【数４】
2019078296.tif 000006
【００３４】
式（４）において、ＭＴ（Ｎ．ｍ）はバルブ２００の既知の弁軸の負荷トルク値、Ｎ（ｒｐｍ）は減速機１２によって駆動されるバルブ２００の弁軸の既知の回転数、ＣＴＰ（Ｗ）は制御部８が消費する既知の電力値（停電時に動作するリターン制御部８３と昇圧制御部８２と動作結果通知部８８の消費電力値）、θopen（°）はバルブ２００の全開開度値、Ｔopen（ｓ）はバルブ２００が全閉位置から全開位置まで達するのに必要な既知の時間である全開動作時間値、ηmc（％）は減速機１２の既知の機械効率、ηmt（％）はモータ１０の既知の効率、ηps（％）は昇圧部４の既知の効率である。トルクＭＴ（Ｎ．ｍ）と回転数Ｎ（ｒｐｍ）と全開動作時間Ｔopen（ｓ）と減速機１２の機械効率ηmc（％）とモータ１０の効率ηmt（％）とは、駆動部１５の性能を表している。
【００３５】
制御部８の充電制御部８０は、ＣＰ＜ＣＰｒｅｆ、すなわち蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が開度目標充電エネルギーＣＰｒｅｆ（Ｊ）に達していない場合（図４ステップＳ１０６においてＮＯ）、バルブ２００のリターン動作に必要な充電が不十分と判断して、充電イネーブル信号の出力を継続し、充電部３による蓄電部２の充電を継続させる（図４ステップＳ１０７）。
こうして、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が開度目標充電エネルギーＣＰｒｅｆ（Ｊ）に達するまでステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理が繰り返し実行される。
【００３６】
制御部８の開度制御部８１は、ＣＰ≧ＣＰｒｅｆ、すなわち蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が開度目標充電エネルギーＣＰｒｅｆ（Ｊ）以上になると（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、開度目標値θrefと位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度の実測値（実開度）とを比較し、開度目標値θrefと実開度とが一致するように、モータ駆動部１１へモータ制御信号を出力する。モータ駆動部１１は、モータ制御信号に応じてモータ１０へ駆動電圧を出力する。これにより、モータ１０が駆動され、このモータ１０の駆動力が減速機１２を介してバルブ２００の弁軸に伝わり、この弁軸に軸着された弁体を操作することによりバルブ２００の開度が調整される。こうして、バルブ２００の開度をθref（°）にする（図４ステップＳ１０８）。位置センサ１３は、減速機１２を介してバルブ２００の弁軸の変位量を検出し、バルブ開度の実測値（実開度）を制御部８へ送る。
【００３７】
次に、制御部８の充電制御部８０は、ＣＰ＜ＣＰｈｉｇｈ、すなわち蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が所定の充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）に達していない場合（図４ステップＳ１０９においてＮＯ）、ステップＳ１０３に戻る。
こうして、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）に達するまでステップＳ１０３〜Ｓ１０９の処理が繰り返し実行される。
【００３８】
充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）は、全開位置から所定の開度位置（本実施例では全閉位置）までバルブ２００をリターン動作させるのに必要なエネルギーである全開リターン充電電力に、蓄電部２の自己放電するエネルギーの分を加えた値である。実用上は全開リターン充電電力の数十％増しの値に設定すればよい。
【００３９】
充電制御部８０は、ＣＰ≧ＣＰｈｉｇｈ、すなわち蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）以上になると（ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、充電イネーブル信号の出力を停止し、充電部３による蓄電部２の充電を停止させる（図４ステップＳ１１０）。
以上で、電源投入時の制御部８の動作が終了し、以降は通常動作に移行する。
【００４０】
図６は通常時の電動アクチュエータ１００の動作を説明するフローチャートである。バルブ２００の開度をθref（°）にする処理（図６ステップＳ３００）は、ステップＳ１０８で説明したとおりである。なお、コントローラは、必要に応じて開度目標値θref（°）を適宜変更することは言うまでもない。
【００４１】
次に、制御部８の充電エネルギー演算部８６は、蓄電部２の蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）を測定する（図６ステップＳ３０１）。そして、充電エネルギー演算部８６は、ステップＳ１０２において容量演算部８５によって演算された蓄電部２の容量値ＣＣ（Ｆ）とステップＳ３０１で測定した蓄電電圧ＣＶ（Ｖ）とを基に式（３）により、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）を演算する（図６ステップＳ３０２）。
【００４２】
制御部８の充電制御部８０は、ＣＰ≦ＣＰｌｏｗ、すなわち蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が所定の充電エネルギー下限値ＣＰｌｏｗ（Ｊ）以下の場合（図６ステップＳ３０３においてＹＥＳ）、充電部３へ充電イネーブル信号を出力し、充電部３による蓄電部２の充電を開始させる（図６ステップＳ３０４）。
こうして、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー下限値ＣＰｌｏｗ（Ｊ）を上回るまでステップＳ３００〜Ｓ３０４の処理が繰り返し実行される。
【００４３】
充電エネルギー下限値ＣＰｌｏｗ（Ｊ）は、全開位置から所定の開度位置（本実施例では全閉位置）までバルブ２００をリターン動作させるのに必要なエネルギーである全開リターン充電電力である。
【００４４】
充電制御部８０は、ＣＰ＞ＣＰｌｏｗ、すなわち蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー下限値ＣＰｌｏｗ（Ｊ）を上回ると（ステップＳ３０３においてＮＯ）、エネルギーＣＰ（Ｊ）が所定の充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）以上かどうかを判定する（図６ステップＳ３０５）。
【００４５】
充電制御部８０は、ＣＰ＜ＣＰｈｉｇｈ、すなわち蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）に達していない場合（ステップＳ３０５においてＮＯ）、充電イネーブル信号の出力を継続し、充電部３による蓄電部２の充電を継続させる（図６ステップＳ３０６）。
こうして、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）に達するまでステップＳ３００〜Ｓ３０６の処理が繰り返し実行される。
【００４６】
充電制御部８０は、ＣＰ≧ＣＰｈｉｇｈ、すなわち蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）以上になると（ステップＳ３０５においてＹＥＳ）、充電イネーブル信号の出力を停止し、充電部３による蓄電部２の充電を停止させ（図６ステップＳ３０７）、ステップＳ３００に戻る。以上の図６の処理が電源が遮断されるまで継続される。
【００４７】
次に、停電時の電動アクチュエータ１００の動作を図７を参照して説明する。何らかの理由により外部電源（図１の配電盤１０２）からメイン電源部１への電源電圧供給が停止すると（図７ステップＳ４００においてＹＥＳ）、メイン電源部１がメイン電源電圧を生成できなくなるため、停電検出部５は停電検出信号を出力する（図７ステップＳ４０１）。
【００４８】
制御部８の昇圧制御部８２は、停電検出部５から停電検出信号が出力されると、直ちに昇圧部４に対して昇圧イネーブル信号を出力する（図７ステップＳ４０２）。
この昇圧イネーブル信号の出力に応じて、昇圧部４は、蓄電部２の蓄電電圧（電気２重層コンデンサの端子間電圧）をメイン電源電圧と同等の値まで昇圧する（図７ステップＳ４０３）。
【００４９】
メイン電源切替部６は、停電検出部５から停電検出信号が出力されると、昇圧部４からの昇圧電源電圧を選択して出力する（図７ステップＳ４０４）。これにより、昇圧電源電圧がメイン電源切替部６を介して制御電源部９とモータ駆動部１１とに供給される。制御電源部９は、昇圧電源電圧を降圧して所定の制御系電源電圧を生成する。
【００５０】
次に、制御部８のリターン制御部８３は、所定の開度位置（本実施例では全閉位置）と位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の実開度とが一致するように、モータ駆動部１１へモータ制御信号を出力する。モータ駆動部１１は、モータ制御信号に応じてモータ１０へ駆動電圧を出力する。これにより、モータ１０が駆動され、バルブ２００の開度が調整される。こうして、バルブ２００を所定の開度位置までリターン動作させることができる（図７ステップＳ４０５）。
【００５１】
続いて、制御部８の動作結果通知部８８は、停電検出部５から停電検出信号が出力された後に、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達したときに（図７ステップＳ４０６においてＹＥＳ）、リターン動作が完了したものと判断する。そして、動作結果通知部８８は、正常フラグをホスト装置１０３に送信し（図７ステップＳ４０７）、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号を通信部１４を介してホスト装置１０３に送信する（図７ステップＳ４０８）。
【００５２】
また、動作結果通知部８８は、停電検出信号が出力された時点から一定の許容時間が経過したときに位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達していない場合（図７ステップＳ４０９においてＹＥＳ）、リターン動作にエラーが発生したものと判断する。そして、動作結果通知部８８は、エラーフラグをホスト装置１０３に送信し（図７ステップＳ４１０）、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をホスト装置１０３に送信する（図７ステップＳ４１１）。
【００５３】
なお、位置センサ１３には制御系電源電圧が供給されるので、停電後においても位置センサ１３が動作することは可能である。
許容時間は、駆動部１５がバルブ２００をリターン動作させるのに必要な時間よりも長く、かつ蓄電部２に蓄積された電力で電動アクチュエータ１００が動作可能な時間よりも短い時間に設定される。
【００５４】
以上のように、本実施例では、停電時に蓄電部２に蓄積されている電気エネルギーを用いて制御部８を動作させ、リターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、開度位置信号をホスト装置１０３に送信するので、リターン動作の結果を外部に通知することができる。
【００５５】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図８は本実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。監視システムは、１つの電源系統１０１に接続された複数の電動アクチュエータ１００ａと、これら電動アクチュエータ１００ａのリターン動作の結果を監視するホスト装置１０３とから構成される。
【００５６】
図９は電動アクチュエータ１００ａの構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ａは、メイン電源部１と、蓄電部２と、充電部３と、昇圧部４と、停電検出部５と、メイン電源切替部６と、開度目標処理部７と、制御部８ａと、制御電源部９と、モータ１０と、モータ駆動部１１と、減速機１２と、位置センサ１３と、通信部１４とを備えている。
【００５７】
図１０は制御部８ａの構成を示すブロック図であり、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。制御部８ａは、充電制御部８０と、開度制御部８１と、昇圧制御部８２と、リターン制御部８３と、記憶部８４ａと、容量演算部８５と、充電エネルギー演算部８６と、必要エネルギー演算部８７と、動作結果通知部８８ａとから構成される。本実施例の記憶部８４ａは、制御部８ａの動作のためのプログラムと共に、動作に必要なパラメータとして、第１の実施例で説明した許容時間と、開度位置信号の送信待機時間とを予め記憶している。送信待機時間は、１つの電源系統１０１に複数の電動アクチュエータ１００ａが接続されている場合に、これらの電動アクチュエータ１００ａの各々について異なる値になるように予め設定されている。
【００５８】
通電時の電動アクチュエータ１００ａの動作は、図４〜図６で説明した第１の実施例の動作と同じである。
図１１は停電時の電動アクチュエータ１００ａの動作を説明するフローチャートである。停電時の停電検出部５と昇圧制御部８２と昇圧部４とメイン電源切替部６とリターン制御部８３の動作（図１１ステップＳ５００〜Ｓ５０５）は、図７のステップＳ４００〜Ｓ４０５で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
【００５９】
次に、制御部８ａの動作結果通知部８８ａは、停電検出部５から停電検出信号が出力された後に、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達したときに（図１１ステップＳ５０６においてＹＥＳ）、リターン動作が完了したものと判断する。
【００６０】
第１の実施例では、リターン動作が完了すると直ちに開度位置信号を送信する。これに対して、本実施例の動作結果通知部８８ａは、停電検出信号が出力された時点から上記の送信待機時間が経過したときに（図１１ステップＳ５０７においてＹＥＳ）、正常フラグをホスト装置１０３に送信し（図１１ステップＳ５０８）、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号を通信部１４を介してホスト装置１０３に送信する（図１１ステップＳ５０９）。
【００６１】
また、動作結果通知部８８ａは、停電検出信号が出力された時点から一定の許容時間が経過したときに位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達していない場合（図１１ステップＳ５１０においてＹＥＳ）、リターン動作にエラーが発生したものと判断する。この場合、動作結果通知部８８ａは、停電検出信号が出力された時点から送信待機時間が経過したときに（図１１ステップＳ５１１においてＹＥＳ）、エラーフラグをホスト装置１０３に送信し（図１１ステップＳ５１２）、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をホスト装置１０３に送信する（図１１ステップＳ５１３）。
【００６２】
他の構成は第１の実施例で説明したとおりである。なお、上記の許容時間は、各電動アクチュエータ１００ａに共通の値である。送信待機時間は、許容時間よりも長く、かつ各電動アクチュエータ１００ａの蓄電部２にそれぞれ蓄積された電力で各電動アクチュエータ１００ａが動作可能な時間よりも短くなるように電動アクチュエータ１００ａ毎に設定される。具体的には、送信待機時間Ｔｔｗは、次式のように設定すればよい（図１２）。
Ｔｔｗ＝Ｔｒ＋Ｔａ＋（Ｎ−１）Ｔｗ                              ・・・（５）
【００６３】
Ｔｒはスプリングユニット７がバルブ２００をリターン動作させるのに必要なリターン時間、Ｔａは許容時間、Ｔｗは待機時間（通信処理時間に対して充分に余裕のある時間）、Ｎは電動アクチュエータ１００ａ毎に異なる待機番号である（Ｎ＝１，２，３，・・・・）。
【００６４】
以上のように、本実施例では、停電時にリターン動作が完了した場合またはエラーが発生した場合に、電動アクチュエータ１００ａ毎に異なる送信待機時間だけ待機した後に各電動アクチュエータ１００ａが開度位置信号をホスト装置１０３に送信するので、１つの電源系統１０１に複数の電動アクチュエータ１００ａが接続されている場合でも、各電動アクチュエータ１００ａの同時送信による開度位置信号の衝突を回避することができる。
【００６５】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第１、第２の実施例では、ネットワーク１０４を介した通信により開度位置信号をホスト装置１０３に送信していた。これに対して、本実施例は開度位置信号を電圧出力または電流出力の形式でアナログ出力する例である。図１３は本実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図であり、図１、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。監視システムは、電源系統１０１に接続された電動アクチュエータ１００ｂと、電動アクチュエータ１００ｂから電圧または電流の形式で出力される開度位置信号により電動アクチュエータ１００ｂのリターン動作の結果を監視するホスト装置１０３ｂとから構成される。
【００６６】
図１４は電動アクチュエータ１００ｂの構成を示すブロック図であり、図２、図９と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｂは、メイン電源部１と、蓄電部２と、充電部３と、昇圧部４と、停電検出部５と、メイン電源切替部６と、開度目標処理部７と、制御部８ｂと、制御電源部９と、モータ１０と、モータ駆動部１１と、減速機１２と、位置センサ１３と、制御電源部６から制御系電源電圧の供給を受けて動作し、通電時の開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するアナログ出力部１６（第１の出力部）と、制御電源部６から制御系電源電圧の供給を受けて動作し、停電時の開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するアナログ出力部１７（第２の出力部）とを備えている。アナログ出力部１６の信号出力端子とアナログ出力部１７の信号出力端子とは別々に設けられる。
【００６７】
図１５は制御部８ｂの構成を示すブロック図であり、図３、図１０と同一の構成には同一の符号を付してある。制御部８ｂは、充電制御部８０と、開度制御部８１と、昇圧制御部８２と、リターン制御部８３と、記憶部８４ｂと、容量演算部８５と、充電エネルギー演算部８６と、必要エネルギー演算部８７と、動作結果通知部８８ｂとから構成される。本実施例の記憶部８４ｂは、制御部８ｂの動作のためのプログラムと共に、動作に必要なパラメータとして、第１の実施例で説明した許容時間を予め記憶している。
【００６８】
図１６は電源投入時の電動アクチュエータ１００ｂの動作を説明するフローチャートである。制御部８ｂは、外部電源（図１３の配電盤１０２）から電源電圧が供給されることにより起動し、後述する動作のためのプログラムを記憶部８４ｂから読み出す初期設定処理を行う（図１６ステップＳ６００）。
【００６９】
制御部８ｂの充電制御部８０と容量演算部８５と充電エネルギー演算部８６と必要エネルギー演算部８７と開度制御部８１の動作（図１６ステップＳ６０１〜Ｓ６０８）は、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０８で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
【００７０】
制御部８ｂの動作結果通知部８８ｂは、通電時に位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１６を介してホスト装置１０３ｂに出力する（図１６ステップＳ６０９）。このとき、アナログ出力部１６は、開度位置信号を４−２０ｍＡの電流出力形式で出力してもよいし、１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力してもよい。
【００７１】
次に、制御部８ｂの充電制御部８０は、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）に達していない場合（図１６ステップＳ６１０においてＮＯ）、ステップＳ６０３に戻る。
こうして、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）に達するまでステップＳ６０３〜Ｓ６１０の処理が繰り返し実行される。
【００７２】
充電制御部８０は、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）以上になると（ステップＳ６１０においてＹＥＳ）、充電部３による蓄電部２の充電を停止させる（図１６ステップＳ６１１）。
以上で、電源投入時の制御部８ｂの動作が終了し、以降は通常動作に移行する。
【００７３】
図１７は通常時の電動アクチュエータ１００ｂの動作を説明するフローチャートである。制御部８ｂの開度制御部８１の動作（図１７ステップＳ７００）は、図４のステップＳ１０８で説明した動作と同じであり、動作結果通知部８８ｂの動作（図１７ステップＳ７０１）は、図１６のステップＳ６０９で説明した動作と同じである。
【００７４】
また、制御部８ｂの充電エネルギー演算部８６と充電制御部８０の動作（図１７ステップＳ７０２〜Ｓ７０８）は、図６のステップＳ３０１〜Ｓ３０７で説明した動作と同じである。以上の図１７の処理が電源が遮断されるまで継続される。
【００７５】
次に、停電時の電動アクチュエータ１００ｂの動作を図１８を参照して説明する。停電時の停電検出部５と昇圧制御部８２と昇圧部４とメイン電源切替部６とリターン制御部８３の動作（図１８ステップＳ８００〜Ｓ８０５）は、図７のステップＳ４００〜Ｓ４０５で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
【００７６】
制御部８ｂの動作結果通知部８８ｂは、停電検出部５から停電検出信号が出力された後に、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達したときに（図１８ステップＳ８０６においてＹＥＳ）、リターン動作が完了したものと判断する。そして、動作結果通知部８８ｂは、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１７を介してホスト装置１０３ｂに出力する（図１８ステップＳ８０７）。
【００７７】
また、動作結果通知部８８ｂは、停電検出信号が出力された時点から一定の許容時間が経過したときに位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達していない場合（図１８ステップＳ８０８においてＹＥＳ）、リターン動作にエラーが発生したものと判断し、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１７を介してホスト装置１０３ｂに出力する（図１８ステップＳ８０９）。
【００７８】
他の構成は第１の実施例で説明したとおりである。なお、アナログ出力部１７は、アナログ出力部１６と同様に、開度位置信号を４−２０ｍＡの電流出力形式で出力してもよいし、１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力してもよい。ただし、停電時の電動アクチュエータ１００ｂは蓄電部２に蓄積された電力で動作するため、電流の出力値が小さい方が望ましい。したがって、停電時の開度位置信号を電圧出力形式で出力することが望ましい。
【００７９】
図１９〜図２２を用いて本実施例の信号の出力例を説明する。図１９（Ａ）は通電時のアナログ出力部１７の信号出力端子の電位を示している。図１９（Ｂ）は停電時にリターン動作が正常に終了した場合にアナログ出力部１７から出力される電圧出力形式の開度位置信号を示している。図１９（Ｃ）は停電時にエラーが発生した場合にアナログ出力部１７から出力される電圧出力形式の開度位置信号を示している。エラーが発生した場合には、アナログ出力部１７は、アンダーレンジの出力と、停電時の現在のバルブ２００の開度位置を示す電圧の出力とを交互に繰り返す。外部のホスト装置は、アンダーレンジの出力によりエラーが発生したことを認識できる。
【００８０】
図２０（Ａ）は通電時にアナログ出力部１７の信号出力端子の別の電位の例を示している。図２０（Ｂ）は停電時にリターン動作が正常に終了した場合にアナログ出力部１７から出力される電圧出力形式の開度位置信号の別の例を示している。図２０（Ｃ）は停電時にエラーが発生した場合にアナログ出力部１７から出力される電圧出力形式の開度位置信号を示している。エラーが発生した場合には、アナログ出力部１７は、オーバーレンジの出力と、停電時の現在のバルブ２００の開度位置を示す電圧の出力とを交互に繰り返す。外部のホスト装置は、オーバーレンジの出力によりエラーが発生したことを認識できる。消費電力のことを考え、図１９と図２０のアクセス方法を比較すると、図１９の方が望ましい。
【００８１】
図２１（Ａ）の例は停電時にリターン動作が正常に終了した場合のアナログ出力部１６の信号出力端子の電位の例を示し、図２１（Ｂ）の例は停電時にエラーが発生した場合のアナログ出力部１６の信号出力端子の電位の例を示している。上記のとおり、停電時の開度位置信号はアナログ出力部１７から出力される。アナログ出力部１６は、停電時にリターン動作が正常に終了した場合、アンダーレンジの電圧を出力する（図２１（Ａ））。これにより、外部のホスト装置は、リターン動作が正常に終了したことを認識できる。また、アナログ出力部１６は、エラーが発生した場合、オーバーレンジの出力とアンダーレンジの出力を交互に繰り返す。これにより、外部のホスト装置は、エラーが発生したことを認識できる。
【００８２】
図２２（Ａ）の例は停電時にリターン動作が正常に終了した場合のアナログ出力部１６の信号出力端子の別の電位の例を示し、図２２（Ｂ）の例は停電時にエラーが発生した場合のアナログ出力部１６の信号出力端子の別の電位の例を示している。上記のとおり、停電時の開度位置信号はアナログ出力部１７から出力される。アナログ出力部１６は、停電時にリターン動作が正常に終了した場合、オーバーレンジの電圧を出力する（図２２（Ａ））。また、アナログ出力部１６は、エラーが発生した場合、オーバーレンジの出力とアンダーレンジの出力を交互に繰り返す。
【００８３】
以上のように、本実施例では、リターン動作の完了時またはエラー発生時に開度位置信号を専用の信号出力端子からホスト装置１０３ｂに出力する。ホスト装置１０３ｂは、この信号出力端子に出力される信号を監視することで、リターン動作の結果を確認することができる。
【００８４】
［第４の実施例］
次に、本発明の第４の実施例について説明する。本実施例は開度位置信号を電圧出力または電流出力の形式でアナログ出力する別の例である。図２３は本実施例に係る監視システムの構成を示すブロック図であり、図１、図８、図１３と同一の構成には同一の符号を付してある。監視システムは、電源系統１０１に接続された電動アクチュエータ１００ｃと、電動アクチュエータ１００ｃからＯＮ／ＯＦＦの電圧または電流の形式で、デジタル出力またはアナログ出力で出力される停電検出信号と開度位置信号により電動アクチュエータ１００ｃのリターン動作の結果を監視するホスト装置１０３ｃとから構成される。
【００８５】
図２４は電動アクチュエータ１００ｃの構成を示すブロック図であり、図２、図９、図１４と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｃは、メイン電源部１と、蓄電部２と、充電部３と、昇圧部４と、停電検出部５と、メイン電源切替部６と、開度目標処理部７と、制御部８ｃと、制御電源部９と、モータ１０と、モータ駆動部１１と、減速機１２と、位置センサ１３と、制御電源部６から制御系電源電圧の供給を受けて動作し、通電時および停電時の開度位置信号を電圧または電流の形式で出力するアナログ出力部１８（第１の出力部）と、制御電源部６から制御系電源電圧の供給を受けて動作し、停電検出信号をＯＮ／ＯＦＦの電圧または電流の形式で、デジタル出力またはアナログ出力で出力するデジタル／アナログ出力部１９（第２の出力部）とを備えている。
【００８６】
図２５は制御部８ｃの構成を示すブロック図であり、図３、図１０、図１５と同一の構成には同一の符号を付してある。制御部８ｃは、充電制御部８０と、開度制御部８１と、昇圧制御部８２と、リターン制御部８３と、記憶部８４ｃと、容量演算部８５と、充電エネルギー演算部８６と、必要エネルギー演算部８７と、動作結果通知部８８ｃとから構成される。本実施例の記憶部８４ｃは、制御部８ｃの動作のためのプログラムと共に、動作に必要なパラメータとして、第１の実施例で説明した許容時間を予め記憶している。
【００８７】
電源投入時の電動アクチュエータ１００ｃの動作は第３の実施例と同様なので、図１６のフローチャートを用いて説明する。
制御部８ｃは、外部電源（図２３の配電盤１０２）から電源電圧が供給されることにより起動し、後述する動作のためのプログラムを記憶部８４ｃから読み出す初期設定処理を行う（図１６ステップＳ６００）。
【００８８】
制御部８ｃの充電制御部８０と容量演算部８５と充電エネルギー演算部８６と必要エネルギー演算部８７と開度制御部８１の動作（図１６ステップＳ６０１〜Ｓ６０８）は、図４のステップＳ１０１〜Ｓ１０８で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
【００８９】
制御部８ｃの動作結果通知部８８ｃは、通電時に位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１８を介してホスト装置１０３ｃに出力する（図１６ステップＳ６０９）。図１６のステップＳ６１０，Ｓ６１１の処理は第３の実施例で説明したとおりである。
【００９０】
通常時の電動アクチュエータ１００ｃの動作は第３の実施例と同様なので、図１７のフローチャートを用いて説明する。制御部８ｃの開度制御部８１の動作（図１７ステップＳ７００）は、図４のステップＳ１０８で説明した動作と同じであり、動作結果通知部８８ｃの動作（図１７ステップＳ７０１）は、上記で説明した動作と同じである。
【００９１】
また、制御部８ｃの充電エネルギー演算部８６と充電制御部８０の動作（図１７ステップＳ７０２〜Ｓ７０８）は、図６のステップＳ３０１〜Ｓ３０７で説明した動作と同じである。以上の図１７の処理が電源が遮断されるまで継続される。
【００９２】
なお、本実施例のアナログ出力部１８は、通電時だけでなく停電時においても開度位置信号を出力するものなので、停電時の蓄電部２の消耗を抑えるため、開度位置信号を１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力することが望ましい。
【００９３】
次に、停電時の電動アクチュエータ１００ｂの動作を図２６を参照して説明する。停電時の停電検出部５と昇圧制御部８２と昇圧部４とメイン電源切替部６とリターン制御部８３の動作（図２６ステップＳ９００〜Ｓ９０５）は、図７のステップＳ４００〜Ｓ４０５で説明した動作と同じなので、説明は省略する。
【００９４】
制御部８ｃの動作結果通知部８８ｃは、停電検出部５から停電検出信号が出力された後に、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達したときに（図２６ステップＳ９０６においてＹＥＳ）、リターン動作が完了したものと判断する。そして、動作結果通知部８８ｃは、停電検出信号をデジタル／アナログ出力部１９を介してホスト装置１０３ｃに出力すると共に（図２６ステップＳ９０７）、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１８を介してホスト装置１０３ｃに出力する（図２６ステップＳ９０８）。
【００９５】
また、動作結果通知部８８ｃは、停電検出部５から停電検出信号が出力された時点から一定の許容時間が経過したときに位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度が所定の開度（本実施例では全閉）に達していない場合（図２６ステップＳ９０９においてＹＥＳ）、リターン動作にエラーが発生したものと判断する。この場合、動作結果通知部８８ｃは、停電検出信号をデジタル／アナログ出力部１９を介してホスト装置１０３ｃに出力すると共に（図２６ステップＳ９１０）、位置センサ１３によって測定されたバルブ２００の開度を示す開度位置信号をアナログ出力部１８を介してホスト装置１０３ｃに出力する（図２６ステップＳ９１１）。
【００９６】
デジタル／アナログ出力部１９は、停電検出信号をアナログ信号として４−２０ｍＡの電流出力形式で出力してもよいし、１−５Ｖまたは０−５Ｖの電圧出力形式で出力してもよい。また、ＯＮ／ＯＦＦの電圧または電流の形式で、デジタル出力で出力してもよい。ただし、停電時の蓄電部２の消耗を抑えるため、停電検出信号を電圧出力形式のデジタル出力で出力することが望ましい。
【００９７】
図２７、図２８を用いて本実施例の停電検出信号の出力例を説明する。図２７（Ａ）は通電時のデジタル／アナログ出力部１９の信号出力端子の電位を示している。図２７（Ｂ）は停電時にリターン動作が正常に終了した場合にデジタル／アナログ出力部１９から出力される停電検出信号を示している。図２７（Ｃ）は停電時にエラーが発生した場合にデジタル／アナログ出力部１９から出力される停電検出信号を示している。エラーが発生した場合には、デジタル／アナログ出力部１９は、ＯＮ（ｈｉｇｈ）の出力とＯＦＦ（ｌｏｗ）の出力とを交互に繰り返す。これにより、外部のホスト装置は、エラーが発生したことを認識できる。
【００９８】
図２８（Ａ）は通電時のデジタル／アナログ出力部１９の信号出力端子の別の電位の例を示している。図２８（Ｂ）は停電時にリターン動作が正常に終了した場合にデジタル／アナログ出力部１９から出力される停電検出信号の別の例を示している。図２８（Ｃ）は停電時にエラーが発生した場合にデジタル／アナログ出力部１９から出力される停電検出信号の別の例を示している。エラーが発生した場合には、デジタル／アナログ出力部１９は、ＯＮ（ｈｉｇｈ）の出力とＯＦＦ（ｌｏｗ）の出力とを交互に繰り返す。消費電力のことを考え、図２７と図２８のアクセス方法を比較すると、図２７の方が望ましい。
【００９９】
以上のように、本実施例では、リターン動作の完了時またはエラー発生時に開度位置信号と共に停電検出信号をホスト装置１０３ｃに出力する。ホスト装置１０３ｃは、停電検出信号と共に出力される開度位置信号を監視することで、リターン動作の結果を確認することができる。
【０１００】
［第５の実施例］
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図２９は本実施例の電動アクチュエータ１００ｄの構成を示すブロック図であり、図２、図９、図１４、図２４と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｄは、メイン電源部１と、蓄電部２と、充電部３と、昇圧部４と、停電検出部５と、メイン電源切替部６と、開度目標処理部７と、制御部８と、制御電源部９ｄと、モータ１０と、モータ駆動部１１と、減速機１２と、位置センサ１３と、通信部１４とを備えている。
【０１０１】
第１〜第４の実施例の制御電源部９はメイン電源切替部６の出力から制御系電源電圧を生成するが、制御系電源電圧はメイン電源電圧よりも低い電圧なので、メイン電源切替部６の出力を制御電源部９に入力しなくてもよい。
本実施例の制御電源部９ｄは、蓄電部２の蓄電電圧から制御系電源電圧を生成して制御部８に供給するものである。他の構成は第１の実施例で説明したとおりである。
【０１０２】
なお、本実施例では、制御電源部９ｄを第１の実施例に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、第２〜第４の実施例において制御電源部９の代わりに制御電源部９ｄを用いてもよいことは言うまでもない。
【０１０３】
［第６の実施例］
次に、本発明の第６の実施例について説明する。図３０は本実施例の電動アクチュエータ１００ｅの構成を示すブロック図であり、図２、図９、図１４、図２４、図２９と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｅは、メイン電源部１ｅと、蓄電部２と、充電部３ｅと、昇圧部４と、停電検出部５ｅと、メイン電源切替部６と、開度目標処理部７と、制御部８と、制御電源部９と、モータ１０と、モータ駆動部１１と、減速機１２と、位置センサ１３と、通信部１４と、外部電源（図１の配電盤１０２）から供給される電源電圧を整流する整流部２０と、整流部２０によって整流された直流電圧を平滑化する平滑部２１とを備えている。
【０１０４】
第１〜第４の実施例は、外部電源から供給される電源電圧が例えばＡＣ８５Ｖ〜ＡＣ２６４Ｖという高電圧の場合に対応する例である。これに対して、本実施例は、外部電源から供給される電源電圧が例えばＡＣ２４Ｖという低電圧に対応する例である。
整流部２０は、外部電源からの交流電源電圧を整流する。平滑部２１は、整流部２０によって整流された脈流の直流電圧を平滑化する。
【０１０５】
本実施例のメイン電源部１ｅは、第１の実施例のメイン電源部１と同様にメイン電源電圧を生成するが、平滑部２１から出力される直流電源電圧を入力とする点が異なる。
充電部３ｅは、第１の実施例の充電部３と同様に制御部８からの充電イネーブル信号に応じて蓄電部２の充電を行うが、平滑部２１から出力される直流電源電圧を入力とする点が異なる。
【０１０６】
停電検出部５ｅは、第１の実施例の停電検出部５と同様に電源の遮断を検出するが、平滑部２１から出力される直流電源電圧を入力とする点が異なる。
その他の構成は第１の実施例で説明したとおりである。
【０１０７】
こうして、低電圧の外部電源に接続されるアクチュエータにおいても第１の実施例と同様の効果を得ることができる。上記の例では、外部電源から供給される電源電圧が交流の場合で説明しているが、外部電源から供給される電源電圧が直流でもよいことは言うまでもない。
【０１０８】
また、本実施例では、メイン電源部１ｅと充電部３ｅと停電検出部５ｅと整流部２０と平滑部２１とを第１の実施例に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、第２〜第４の実施例においてメイン電源部１と充電部３と停電検出部５の代わりにメイン電源部１ｅと充電部３ｅと停電検出部５ｅとを用い、整流部２０と平滑部２１とを追加するようにしてもよい。
【０１０９】
［第７の実施例］
次に、本発明の第７の実施例について説明する。図３１は本実施例の電動アクチュエータ１００ｆの構成を示すブロック図であり、図２、図９、図１４、図２４、図２９、図３０と同一の構成には同一の符号を付してある。電動アクチュエータ１００ｆは、メイン電源部１ｅと、蓄電部２と、充電部３ｅと、昇圧部４と、停電検出部５ｅと、メイン電源切替部６と、開度目標処理部７と、制御部８と、制御電源部９ｄと、モータ１０と、モータ駆動部１１と、減速機１２と、位置センサ１３と、通信部１４と、整流部２０と、平滑部２１とを備えている。
【０１１０】
本実施例は、第６の実施例において制御電源部９の代わりに、第５の実施例で説明した制御電源部９ｄを用いたものである。他の構成は第６の実施例で説明したとおりである。
【０１１１】
なお、本実施例では、メイン電源部１ｅと充電部３ｅと停電検出部５ｅと制御電源部９ｄと整流部２０と平滑部２１とを第１の実施例に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、第２〜第４の実施例においてメイン電源部１と充電部３と停電検出部５と制御電源部９の代わりにメイン電源部１ｅと充電部３ｅと停電検出部５ｅと制御電源部９ｄとを用い、整流部２０と平滑部２１とを追加するようにしてもよい。
【０１１２】
第１〜第７の実施例では、蓄電部２に蓄積されているエネルギーＣＰ（Ｊ）が充電エネルギー上限値ＣＰｈｉｇｈ（Ｊ）以上になったと判断した時点で、充電制御部８０が充電を停止させるようにしているが、充電開始から標準充電時間が経過した時点で充電を停止させるようにしてもよく、第１〜第７の実施例に限るものではない。
【０１１３】
また、第１〜第７の実施例では、蓄電部２における蓄電素子として電気２重層コンデンサを用いているが、これに限るものではなく、例えばリチウムイオンキャパシタなどの、蓄電できる素子であれば適用可能である。
また、第１〜第７の実施例では、充電部３，３ｅによる蓄電部２の充電方法として、定電流充電方法とＲＣ直列回路による充電方法とを説明したが、これら以外の充電方法であってもよい。
【０１１４】
また、第１〜第７の実施例では、開度目標値を開度目標処理部７で処理しているが、ホスト装置１０３，１０３ｂ，１０３ｃから送信された開度目標コマンドを通信部１４で処理して開度目標値を得るようにしてもよい。
また、第１〜第７の実施例では、停電時にバルブ２００を全閉位置までリターン動作させる例について説明しているが、停電時にバルブ２００を全開位置あるいは途中開度位置までリターン動作させるようにしてもよい。
【０１１５】
第１〜第７の実施例のホスト装置１０３，１０３ｂ，１０３ｃと制御部８，８ａ〜８ｃの各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第７の実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は、バッテリーリターン型の電動アクチュエータに適用することができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１，１ｅ…メイン電源部、２…蓄電部、３，３ｅ…充電部、４…昇圧部、５，５ｅ…停電検出部、６…メイン電源切替部、７…開度目標処理部、８，８ａ〜８ｃ…制御部、９，９ｄ…制御電源部、１０…モータ、１１…モータ駆動部、１２…減速機、１３…位置センサ、１４…通信部、１５…駆動部、１６〜１８…アナログ出力部、１９…デジタル／アナログ出力部、２０…整流部、２１…平滑部、８０…充電制御部、８１…開度制御部、８２…昇圧制御部、８３…リターン制御部、８４，８４ａ〜８４ｃ…記憶部、８５…容量演算部、８６…充電エネルギー演算部、８７…必要エネルギー演算部、８８，８８ａ〜８８ｃ…動作結果通知部、１００，１００ａ〜１００ｆ…アクチュエータ、２００…バルブ、１０１…電源系統、１０２…配電盤、１０３，１０３ｂ，１０３ｃ…ホスト装置、１０４…ネットワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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