JPS588881A - 弁作動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弁作動装置に関するものであり、詳しく言えば
、このような弁作動装置の制御面に関するものである。

本発明は更に詳しく言えば、その作動範囲の小さい方の
端でも典型的な値として６ｋｇ・襲の程度の弁作動トル
クを発生することが出来て、その作動範囲の大きい方の
端では１０００に＃−１１の程度の弁作動トルクを発生
することが出来る。比較型大型の弁作動装置に関するも
のである。このような弁作動装置は、例えば、熱的動力
発生、ガス貯蔵及び油貯蔵産業などに広い用途があり、
又船舶用、水門用その他の特殊な用途を持って（・る。

このような作動装置が使用されている時には、安全且つ
確寮な動作を保証するために、その補助制御装置がそう
であるように、その作動装置の設計された動作速度及び
必要トルクが極めて重要である。

このような弁作動装置は、例先ば、ウオーム及びウオー
ム歯車などのような歯車装置を通して電動機によ・つて
駆動される出力軸を持ち、その電動機は、その出力軸に
１動的関係に連結された弁を開いたり閉じたりするため
に、出力軸を倒れの方向へも回転することが出来る。弁
の開閉、即ち何れかの方向への電動機の起動は、例えば
押しボタンなどのようなスイッチによって起動されろ。

この電動機の停止は、ｒ開」及び［閉Ｊの走行及びトル
ク限界スイッチの制御下に置かれる。

弁の開閉を起動するためのこれらのスイッチの作動は、
電動機が所望の方向に回転を始めるよ５に１例支ば逆転
用コンタクタ若しくは等価な静止型スイッチ素子などの
ような電動機起動回路の適切な附勢を生ぜしめる０本発
明は、それに限定されるわけではないが％に、起動回路
が作動装置と一体化されている、即ち作動装置のハウジ
ングの内部に配置されている処の、作動装置に関するも
のである。その作動装置が使用される環墳の如何によっ
て、その７１ウジングは耐炎性又は液密性を持つもので
ある。

その可逆転電動機は通常３相銹導電動機から成る。３相
誘導電動機の場合には、その電動機の回転方向は電動機
に対する電源の位相回転によって決定される。作動装置
への電源導線が誤って接続されると、電源の位相回転は
選ばれた方向でなくなる。これは重大な結果を招くこと
がある。例先ば、［閉Ｊボタンが押される時に電動機は
弁を開く方向に回転し、またその逆の事態も起るＯその
上、走行限界スイッチ及びトルク限界スイッチは通常走
行が選ばれた方行である時に電動機を停止させるように
配線されており、ｆｉｌえげｒ開」限界スイッチ回路は
電動機が作動装置をｒ−一方向に駆動するように回転し
ている時に電動機を停止させるだけであるから、これら
のスイッチは作動装置を保護することが出来ない。

英国特許第１，１４４，１８８号明細書には、その一体
となった電動機起動回路が、電源の位相回転が誤った方
向である場合には多相電動機が起動しないように阻止す
るための制御回路を備えている処の、弁作動装置が記載
されている。電源を誤って接続したま〜電動機を起動し
ようとすると可視的警報も発せられる。

この制御回路の欠点は、若し間違った接続がなされてし
まったならば、その誤りを直すためには、熟練した技術
者を連れて来なければならないという事である。その誤
りが直されるまでは作動装置は働かないので、この誤り
の修正は非常に費用のか〜るものとなり、また時間を消
費するものとなる。

本発明の目的は、作動装置の大刀端子における入力電源
の位相回転方向の如−一拘らず可逆転多相電動機が常に
選ばれた方向で動作するように配置された制御回路を提
供することである。

本発明に依れば、可逆転多相電動機を有し、多相電源に
接続するための端子機構と、電動機端子における電源の
位相回転方向を逆転できるように端子機構を電動機に結
合する機構と、電動機の回転方向の選択を行えるようＫ
するために前記結合機構に作用し得る制御機構とを含む
弁作動装置において、電源の位相順序を検知して、端子
機構における位相回転方向の如何に拘らず電動機端子に
おける位相回転方向が選ばれた何れかの方向の電動機の
回転を生ぜしめる方向になるように動作する制御回路が
設けられる。

その結合機構は、前記端子機構と前記電動機端子との間
の給電線の中のコンタクタ機構から成り、そのコンタク
タ機構の附勢は選択的Ｋ　ＩＩＪ　Ｉｌｌされる。

別の実施態様としては、その結合機構は前記端子機構と
前記電動機端子との間の給電線の中に接続されたコンタ
クタ機構及び切換リレーから成り、そのリレー・コイル
の附勢は選択的に制御され、また前記切換リレーに対し
て相対的［１記コンタクタ機構の附勢を遅らせるために
時間遅延回路が設けられている。

前記制御回路は、前記端子機構における位相順序を検出
し電源の位相順序が第１の向きである時には第１の出力
信号を発生し位相順序が逆の向きである時には第２の出
力信号を発生する位相弁別回路を含み、前記第１及び第
２の出力信号は、前記第１の出力信号が存在する時の前
配電動機端子における位相接続が前記第２の出力信号が
存在する時のものと逆になるように作用する。その位相
弁別回路は光学的アイソレータ回路を含み、それＫより
前記第１及び第２の出力信号が光検出器から取出される
。

次に、単に例示のために、特に添附図面を参照しながら
本発明の詳細な説明しよう。

図面は簡略化されており、例えば、弁の走行限界スイッ
チ又はトルク限界スイッチが作動されるまでコンタクタ
を所望の状態に維持することに関連した制御回路は示さ
れていない。

さて第１図を参照すると、３相電源回路は、その端子が
使用時に３相電源に接続され「Ｌｌ」、「Ｌ２」、「Ｌ
３」と記された電源端子１と、ｒＬＪ及びｒＮＪと記さ
れた制御電源端子２とを有する。

制御電源は３相主電源と独立であっても良いし、その１
次巻線が３相電源の相の内の２つより接続された降圧変
圧器を用いてろ相生電源から得られるものでも良い。

この電源は標準の設計の１対の逆転用コンタクタを介し
て多相誘導電動機乙の端子ＴＩ、Ｔ２及びＴ３に給電さ
れる。−組のコンタクタ４は３相を電動機に直接結合す
るように配置され、他方の組５は図示されたように既知
の方法でこれら６相の内の２相を逆転するように配置さ
れている。６本の信号導線が、電源の給電線からブロッ
ク７として図示された位相弁別回路に延長している。こ
いブロック内の回路は抵抗容量回路網から成り、電源の
位相回転が一方の方向である場合に制御切換リレー９の
コイルに通ずる線８に制御電流が現われるように配置さ
れている０位相回転が他方の方向である場合には、線８
に電流は流れず、リレー・コイル９は第１図に示されて
いるように附勢を解かれた状態のままＫなる。輿型的な
位相弁別器ｌ路は、英国特許第１．１４４．１８８号明
細書に記載されている。

開及び閉のボタン１０及び１１は、制御切換リレー９が
附勢を解かれている時は開ボタン１０がコイル２２に作
用し閉ボタン１１がコイル２１に作用し、そのリレー９
が附勢されている時はその逆の関係になるようＫ、制御
切換リレー接点を介してコンタ、ツタ・コイル２１及び
コンタクタ・コイル２２に接続されている〇 この回路は弁作動装置の「閉ｊ方向に次のように動作す
る。

「弁閉績」動作のために電動機３は時計回転方向に回転
することが必要とされ、この回転方向は、電源端子Ｌ１
．Ｌ２及びＬ３における位相が時計回転方向の順序であ
り必要とする接続がＬｌをＴ１へ、Ｌ２をＴ２へ、Ｌ３
をＴ３へ接続することである時に得られるものと仮定し
よう。この状態では、位相弁別回路は線８を通して制御
切換リレー９に電流を送っておらず、従って「閉」ボタ
ン１１が押される時にコンタクタ４のコイル２１が附勢
され、それによりＬｌをＴ１に、Ｌ２をＴ２に、モして
Ｌ３を〒５Ｋｍｌ’続する。

電源導線の内の２本が端子１にお（・て逆になる場合は
、入力電源位相は反時計回転方向になる。

これは、位相弁別器７が制御切換リレー９のコイルを附
勢するようにさせ、従って此の時ｒ閉」ボタン１１が押
されると、前に述べたコイル２１ではなくて、コンタク
タ５のコイル２２が附勢される。コンタクタの組５が位
相回転を逆転するので、電動機の接続はこの時Ｌ１をＴ
２に、Ｌ２をＴ１に、Ｌ３をＴ３に接続することになる
。

入力主電源導線が逆転されているから、電動機はこの時
も所望の時計回転方向に回転する・「弁開放」動作につ
いても同様の説明が当てはまる。

前に述べたように、制御回路の内の種々の限界設定用部
品及び監視部品は此処に説明する回路の動作に影響を及
ばさないから、図示されていない。

また、制御切換リレー及び主電動機コンタクタの機能は
固体電子デバイスを用いても遂行されるとい５事も理解
されよう。

第２図を参照すると、慣用の逆転用コンタクタの対が単
一の３相コンタクタ１２及び電源切換リレー１３と置換
されている。時間遅延回路１４もその制御回路に加えら
れている。この時間遅延回路を設ける目的は、電流を流
した状態でリレー接点が閉じることが決してないよ５に
、主コンタクタ１２が動作する前に電源切換リレー３が
動作しその接点が閉じられるようＫするためである。ま
たその時間遅延回路１４は、コンタクタが電流を遮断す
る前に電源切換リレーがその接点を開かないように阻止
する。

第２図の回路の動作は、押しボタン１０及び１１が制御
切換リレー９の状態の如何によってコンタクタ１２を直
接作動するか又は電源切換リレ呻１３を作動するという
事を除いては、第１図に図示され先に説明した回路の動
作と同様である。

電源切換リレー１３が作動される時、時間遅延回路が作
動され、電源切換リレー接点が閉じられた後に短時間主
コンタクタ１２を吸引する。

電源切換リレー１３に補助接点を設けることも可能であ
る。この補助接点は、電源切換リレーが作動されること
を必要とする電動機回転方向を選択する時に、電源切換
リレーが作動されてしまうまでは主コンタクタ１２が作
動しないように時間遅延回路１４を附勢するように配置
することが出来る。電源切換リレー補助接点の閉路に続
いて主コンタクタがその接点を閉じる時までＫＷ源切換
リす−上の完全な接触圧が得られることを保証するため
に充分な程に制御回路の固有応答時間が長いならば、時
間遅延回路なしですますことが可能である。電源切換リ
レーに対して電気機械的な機構が第２図に例示されてい
るけれども、別の実施態様として固体デバイスを用いて
も良いという事は理解されよう。

第１図及び第２図の両方において、位相弁別回路７が入
力電源に恒久的に接続されているものとして図示されて
いる□これは、入力電源接続が一方向の位相回転を持つ
ようＫｌｌ続”され工１いる場合に制御切換リレー９の
コイルを恒久約５附勢する結果を招く、成る場合には、
このコイルが恒久的に、即ち入力電源の接続される様式
に依らずに附勢されるということは望ましくないことが
ある。

従って成る場合には、「開」ボタン１０及び「閉」ボタ
ン１１に追加の接点を設けて、主Ｉタン接点の閉じる前
にこの追加の接点が閉じるように配置することが必要と
される。これらの追加の接点はボタンの処で並列に配線
されて線８と制御切換リレー９との間の回路を完結する
ように配置される。

このような状況下では、開ボタン及び閉ボタンの何れか
一方が押され且つ位相弁別回路が切換リレーの作動され
ることを求めている場合にのみ、リレー・コイルが附勢
される。

この回路は、電動機が常に一方向に回転することを要求
される応用例や、例えば多相固定子巻線を備え一体化し
たスタータ及び保腰回路を設けた密封湿式回転子化学ポ
ンプにおけるように電動機軸が見えずそれ以外の方法で
その回転方向を判定出来ないような応用例にも、使用す
ることが出来る。このような応用例では、第１図若しく
は第２図に例示された回路は使用出来ず、閉ボタン１１
とそれに関連する制御切換リレー９の切換接点とを省略
し、ボタン１０を電動機起動ボタンとして残す。

第３図を参照すると、電源回路は電源端子Ｌ１、Ｌ２及
びＬ３を有し、それらの端子は使用時に６相電源に接続
され、それらの電源端子から線Ａ。

Ｂ及びＣが位相逆転コンタクタ組３１を介して電動機端
子ＴＩ、Ｔ２及びＴ３へ延長する。コンタクタ組３１は
一方の状態では、線Ａ及びＢをそれぞれ電動機端子Ｔ１
及び７２に接続して電動機３を一方向に回転させ、その
他方の状態では線Ａ及びＢをそれぞれ端子Ｔ２及びＴＩ
Ｋ接続して電動機端子における位相回転方向を逆転し、
電動機を逆方向に回転させる。

コンタクタ組６１の状態は論理ボーｒ３２を介してコン
タクタ組３１に供給される制御入力ＩＫよって制御され
る。第１の制御人力Ｉは電動機３が一方向に回転するよ
うにさせ、第２ｆ＞制御人カニは電動機３が逆方向に回
転するようにさせる。

たとえ端子Ｉ、１．Ｌ２及びＬ３が６相電源に誤って接
続されていても、ｊＦ！１及び第２の制御入力の各々に
対して電動機が常に予め定められた方向に回転すること
を保証するため、以下に説明するような位相弁別回路を
含む制御回路が線Ａ、Ｂ及びＣの間に接続され、この制
御回路によって検出された位相順序の如何によって論理
Ｏ又は論理１を論理ボード３２に供給する。このよ５Ｋ
Ｌ、て位相ｌ［序が作動入力信号工と関係づけられ、従
って端子Ｌ１．Ｌ２及びＬ３における位相回転方向の如
何に拘らず、論理ボード６２からの出力がコンタクタ組
３１の状態を設定し、それ故端子Ｔ１、Ｔ２及び７３に
おける位相回転方向を設定する。こめようにして、弁作
動装置の場合には、第１の入力Ｉは、例えば弁を閉じる
方向に弁作動装置を駆動するために電動機３０回転を生
ぜしめるように確実に配置することが出来、また第２の
入力Ｉは弁が開く方向に弁作動装置を駆動するために電
動機３０回転を生ぜしめるように配置することが出来る
。

この制御回路は整流器プダツジ２５を含み、その入力端
子Ｘ、Ｙは図示のように抵抗Ｒ，Ｒ，及びＲとコンデン
サＣとを通して線Ａ、Ｂ及び１４　　　　　　　　　　
　　１ ＧＫ接続される。第４図は線Ａ、Ｂ及びＣの端子Ｘ、Ｙ
への接続の等価回路を示す０ 第４図に示された電圧ｖ１は線Ａ及びＢの間の電圧、即
ち線Ａと共通点Ｎとの間の電圧であって、である。また
電圧■　は線Ｃ及びＢの間の電圧、即ち線Ａと共通点Ｎ
との間の電圧であって、−■ｚｉ＊ｃａｒｔによって与
えられる。

端子Ｘ及びＹの間に現われる開路電圧ｖｘＹ　　は次の
式で与えられる。

ｖ　　＝’／　　−Ｖ ｖハｖＫ対シテｔａ％−１（ｘＣ１／Ｒ１）タケ進相テ
ＸＮ　　　　　１ 男根値を有し、ここでｘｃはコンデンサＣ１のリアクタ
ンスである。ｖＹＮはｖ２と同相Σあって、ｖＲ２／（
Ｒ２中Ｒ３）という自乗平均平方根値を有するＯＶ　が
ＶＫ対して遅相であるならば、第５ａ図１２ に示された電圧波形が発生される。Ｖ□がｖ２　　に対
して進相であるならば、第５ｂ図に示された電圧波形が
発生される。

Ｖ　がＶ、よりも１２０°進んでイア）時、ｔｅＬｉｓ
（Ｘｃ１／Ｒ１）が６０°で月つ■ＸＮ及び”ＹＮの大
きさが同じであるならば、ＶｘＹは零になることが解る
。

これらの条件の下で、ｖｌがｖ２に対して１２０°遅れ
ている時は”ＸＹは可成りの大きさの振巾を持つ。これ
らの条件は、構成部品Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１及びＧ　を適切
に選択することＫよって実現される。

このブリッジの出力端子Ｐ（ｌｔｌＫは光学的アイソレ
ータ２７０一部を形成する発光ダイオード２６が接続さ
れ、この光学的アイソレータ２７は又光検出器２８も含
んでいる。このよう圧して電圧■ｘＹが零でＡＢＣとい
う位相回転方向を示している時は、発光ダイオード２６
から光は放射されず、検出器２８は２進符号で１の出力
を発生する。然しながら、電圧■ｘＹが零より大きい時
には、光が発光ダイオード２６から放射され、検出器２
８は２進符号で００出力を発生してＡＣＢ　　の位相回
転方向を示す。

前に述べたように、端子Ｌ１．Ｌ２及びＲ３の正しい接
続はＡＢＣという位相回転方向を生ずべきであるが、誤
ってＡＣＢ　という位相回転方向を生ずるように接続が
なされた場合には、制御回路からの２進符号で００出力
が作動制御人力Ｉと関係づけられて、あたかも端子Ｌ１
、Ｒ２及びＲ３における位相順序の向−がＡＢＣである
かのように、電動機端子Ｔ１、〒２及び７３に同じ位相
回転を発生する。

このように、本発明は、電源の位相順序の如伺に拘らず
多相電動機が必要とする方向に動作することを保証する
配置な桿供するという事が、理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は弁作動装置の逆転用コンタクタ・スタータに応
用された場合の本発明の一実施例を示すブロック図であ
り、第２図は弁作動装置の位相逆転用電源リレーを有す
る単一の３相コンタクタに応用された場合の本発明の第
２の実施例を示し、第３図は光学的アイソレータを採用
する位相弁別器を有する弁作動装置に応用された場合の
本発明のＩＲ３の実施例を示し、第４図は第３図の実施
例図の等価回路から導き出される電圧波形を示す。 １−ｍ−主電源端子、２−ｍ−制御電源端子、３−−−
３相誘導電動機、４．５−−−コンタクタの組、７−−
−位相弁別回路、９−ｍ−制御切換リレー、１Ｏ−−−
ｒ開」押ボタン、１ｌ−−−ｒ閉」押ボタン、１２−一
一主コンタクタ、１３−ｍ−電源切換リレー、１４−−
一時間遅延ユニット、２５−ｍ−整流器ブリッジ、２６
−−−発光ダイオード、２７一−−光学的アイソレータ
回路、２８−ｍ−光検出器、３１−ｍ−コンタクタの組
、３２−一一輪理ボード。 代理人　弁理士伊藤　輝 他３名 コンタグＪｌ　　　コンタゲタ　２ 楚 ′藺　　　　　ｒＫ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （！）　　可逆転多相電動機を有し、多相電源に接続す
   るための端子機構と、電動機端子における電源の位相回
   転方向を逆転できるように端子機構を電動機に結合する
   機構と、電動機の回転方向の選択を行えるようにするた
   めに前記結合機構に作用し得る制御機構とを含み、更に
   、原電の位相順序を検知して、端子機構における位相回
   転方向の如例に拘らず電動機端子における位相回転方向
   が選ばれた何れかの方向の電動機の回転を生ぜしめる方
   向になるように動作する制御回路が設けられている処の
   、弁作動装置。 （２１前記制御回路は、前記端子機構における位相順序
   を検出し電源の位相順序が第１の向きである時には第１
   の出力信号な発生し位相順序が逆の向きである時には第
   ２の出力信号を発生する位相弁別回路を含み、前記第１
   及び第２の出力信号は、前記第１の出力信号が存在する
   時の前配電動機端子における位相接続が前記第２の出力
   信号が存在する時のものと逆になるように作用する処の
   、第（１１項記載の弁作動装置。 （３）前記制御機構は、電動機方向の逆転が選択される
   時には前記電動機端子における位相接続が逆になるよう
   に前記結合機構を制御するように働き得る処の、第（２
   １項記載の弁作動装置・（４）前記位相弁別回路が光学
   的アイソレータ回路を含み、それにより前記第１及び第
   ２の出力信号が光検出器から取出される処の、＄１＋３
   １項記載の弁作動装置。 （５）前記光学的アイソレータ回路が発光デバイスをブ
   リッジの出力端子間に接続された整流器ブリッジ回路を
   含み、そのブリッジの入力端子は、位相回転順序が第１
   の向きである時に前記発光デ、？イスがオン状態になり
   、逆の向きである時に前記発光デバイスがオフ状態にな
   るように前記端子機構の端子間に接続されている処の、
   第（４１碑記載の弁作動装置。 （６）前記結合機構は、前記端子機構と前記電動機端子
   との間の給電線の中のコンタクタ機構から成り、そのコ
   ンタクタ機構の附勢は前記第１及び第２の出力信号によ
   って選択的に制御される処の、第１２１項乃至第（５１
   項の何れかに記載の弁作動装置。 （７１電動横回転方向を決定するための前記制御機構は
   、前記端子機構における電源の位相順序を検知するため
   の前記制御回路と組合わさって前記コンタクタ機構の附
   勢を制御するように配電されている処の、第（６１項記
   載の弁作動装置。 （８）前記結合機構は、前記端子機構と前記電動機端子
   との間の給電線の中に接続されたコンタクタ機構及び切
   換リレーから成り、そのリレー・コイルの附勢は前記Ｗ
   Ｊ１及び第２の出力信号によって選択的に制御され、ま
   た前記切換リレーに対して相対的に前記コンタクタ機構
   の附勢な遅らせるために時間遅延回路が設けられている
   処の、第（２）項乃至第（５）項の何れかに記載の弁作
   動装置。 （９）電動機回転方向を決定するための前記制御機構は
   、前記コンタクタ機構の附勢を行い且つ前記端子機構に
   おける電源の位相順序を検知するための前記制御回路と
   組合わさって前記切換リレーの附勢を制御するよ５に配
   置されている処の、岨１８１項記載の弁作動装置。 ａＩ　　前記制御機構の動作時で且つ制御機構が結合機
   構に対するその作用を行う直前にのみ前記制御回路が動
   作可能にされるよう、前記制御機構は前記制御回路に対
   して制御を行う処の、前項の何れかに記載の弁作動装置
   。