特開 2022-10042 電動弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022010042

(43)【公開日】2022-01-14

(54)【発明の名称】電動弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20220106BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 A

F16K31/04 G

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021180504

(22)【出願日】2021-11-04

(62)【分割の表示】P 2018091528の分割

【原出願日】2018-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】591136838

【氏名又は名称】株式会社カワデン

(74)【代理人】

【識別番号】110002310

【氏名又は名称】特許業務法人あい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金高 浩春

(72)【発明者】

【氏名】田中 丈二

(72)【発明者】

【氏名】松永 均

【テーマコード（参考）】

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H062AA03

3H062AA12

3H062BB10

3H062CC01

3H062CC27

3H062DD11

3H062EE07

(57)【要約】

【課題】安価な構成で、停電の有無に拘わらず、外部信号に応答するバネ式緊急作動を実現できる電動弁を提供する。
【解決手段】電動弁１００は、弁体１に結合された出力軸２と、外部電源により駆動される電動モータＭと、電動モータＭの駆動力を出力軸２に伝達する伝達機構３と、伝達機構３を介して出力軸２をバネ作動方向（閉方向または開方向）に付勢するバネ４と、無励磁作動型電磁ブレーキＢと、これに供給すべきブレーキ励磁電力を蓄電する蓄電ユニットＥＣと、蓄電ユニットＥＣと無励磁作動型電磁ブレーキＢとの間の回路を開閉する制動解除スイッチと、弁作動指令信号に応答して、制動解除スイッチを導通させて、電磁ブレーキＢを非制動状態とする制御回路Ｋ１とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流路を開閉する弁体と、
前記弁体に結合され、前記弁体により前記流路を閉じる閉方向、および前記弁体により流路を開く開方向に作動可能な出力軸と、
外部電源により駆動される電動モータと、
前記電動モータの駆動力を前記出力軸に伝達する伝達機構と、
前記伝達機構に結合され、前記電動モータの回転によって巻き上げられ、巻き上げられた状態で、前記伝達機構を介して前記出力軸を前記閉方向および前記開方向のうちのいずれか一方であるバネ作動方向に付勢するバネと、
無励磁状態において前記バネの付勢力による前記出力軸の作動を禁止する制動状態となり、励磁状態において制動状態を解除した非制動状態となる無励磁作動型電磁ブレーキと、
前記無励磁作動型電磁ブレーキに供給すべきブレーキ励磁電力を蓄電する蓄電ユニットと、
前記蓄電ユニットと前記無励磁作動型電磁ブレーキとの間の回路を開閉する制動解除スイッチと、
弁作動指令信号に応答して、前記制動解除スイッチを導通させることにより、前記蓄電ユニットから前記無励磁作動型電磁ブレーキに励磁電流を供給させる制御回路と、
前記無励磁作動型電磁ブレーキおよび前記制御回路を収納するハウジングと、
を含む、電動弁。

【請求項2】

前記外部電源から供給される電力によって前記蓄電ユニットを充電する充電回路をさらに含む、請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記制御回路の動作電力が、前記蓄電ユニットから供給される、請求項１または２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記伝達機構は、前記バネが巻き上げられ、前記無励磁作動型電磁ブレーキが無励磁状態のときに、前記電動モータの回転を前記出力軸に伝達可能に構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項5】

前記蓄電ユニットが、電気二重層キャパシタを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項6】

前記蓄電ユニットが、前記ハウジングに収納されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の電動弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、バネ力によって緊急作動を行わせることができる電動弁に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、バネリターン式の電動緊急遮断弁を開示している。電動緊急遮断弁は、弁体を結合した出力軸と、電動モータと、複数のギヤを組み合わせた伝達機構と、ゼンマイバネと、電磁クラッチブレーキとを含む。電動モータおよびゼンマイバネは、伝達機構に結合されている。

【0003】

電動モータに通電すると、電動モータの回転は、伝達機構を介して出力軸に伝達され、それによって、弁体が流路を開く。それと同時に、電動モータの回転は、伝達機構を介してゼンマイバネに伝達され、このゼンマイバネを巻き締める。これにより、ゼンマイバネは、伝達機構に対して、弁体を閉方向に付勢する力を与える。弁体が全開に達すると、電動モータへの通電を停止するとともに、電磁クラッチブレーキに通電して制動状態とし、電動モータ軸を固定する。それにより、ゼンマイバネの付勢力に抗して、弁体が開状態に保持される。

【0004】

停電時には、電磁クラッチブレーキへの駆動電流が消失するので、電磁クラッチブレーキが解放状態となり、電動モータ軸が解放される。すると、ゼンマイバネの付勢力が伝達機構を介して弁体へと伝達され、ゼンマイバネの伸長に伴って、弁体が閉方向に駆動される。それにより、流路が緊急遮断される。ゼンマイバネの伸長による閉弁動作は、電動モータの回転による閉弁動作よりも速いので、流路の緊急遮断に適している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－２１９８９５公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

バネリターン式の緊急遮断弁は、停電するとバネ力によって緊急遮断するので、信号に応答して緊急遮断すべき緊急遮断弁には適さない場合がある。たとえば、所定震度以上の地震を感知する感震器の検出信号に応答して流路を遮断すべき用途においては、停電時であっても流路を開いておくべき場合もある。そのため、停電に応答して緊急遮断してしまい、その後は感震器の検出信号に応答しなくなるバネリターン式の緊急遮断弁は必ずしも適切ではない。

【0007】

感震器は、たとえば、地震発生時に錘によって作動するマイクロスイッチを備えている。このマイクロスイッチを電磁クラッチブレーキの給電ラインに直列に介装すれば、感震器による地震検知に応答して、電磁クラッチブレーキへの給電を停止し、ゼンマイバネの付勢力による緊急遮断を行える。しかし、停電時には、感震器の作動とは無関係に緊急遮断動作が開始される。

【0008】

この問題は、停電時にも電力を発生する無停電電源装置を電磁クラッチブレーキに接続し、無停電電源装置から電磁クラッチブレーキへの給電線に、感震器のマイクロスイッチを直列に介装する構成によって解決できる。しかし、電動弁本体に無停電電源装置を備えるスペースを確保することは不可能であるから、無停電電源装置を別途準備し、電動弁本体から離れて配置される操作盤等に備える必要がある。むろん、無停電電源装置を備えることにより、大幅なコストの上昇は避けられない。

【0009】

さらにまた、電磁クラッチブレーキを制動状態に保持するための電力を流し続ける必要があるので、時間経過とともに、消費電力量が大きくなる問題もある。

【0010】

そこで、この発明の一つの目的は、安価な構成で、停電の有無に拘わらず、外部信号に応答するバネ式緊急作動を実現できる電動弁を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この発明の一実施形態は、流路を開閉する弁体と、前記弁体に結合され、前記弁体により前記流路を閉じる閉方向、および前記弁体により流路を開く開方向に作動可能な出力軸と、外部電源により駆動される電動モータと、前記電動モータの駆動力を前記出力軸に伝達する伝達機構と、前記伝達機構に結合され、前記電動モータの回転によって巻き上げられ、巻き上げられた状態で、前記伝達機構を介して前記出力軸を前記閉方向および前記開方向のうちのいずれか一方であるバネ作動方向に付勢するバネと、無励磁状態において前記バネの付勢力による前記出力軸の作動を禁止する制動状態となり、励磁状態において制動状態を解除した非制動状態となる無励磁作動型電磁ブレーキと、前記無励磁作動型電磁ブレーキに供給すべきブレーキ励磁電力を蓄電する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットと前記無励磁作動型電磁ブレーキとの間の回路を開閉する第１制動解除スイッチと、弁作動指令信号に応答して、前記第１制動解除スイッチを導通させることにより、前記蓄電ユニットから前記無励磁作動型電磁ブレーキに励磁電流を供給させる制御回路と、を含む、電動弁を提供する。

【0012】

この構成によれば、電動モータの回転によってバネが巻き上げられた後、無励磁作動型電磁ブレーキを制動状態とすれば、電動モータに通電することなく、バネの巻き上げ状態を保持できる。しかも、無励磁作動型電磁ブレーキは、励磁電流を供給していない無励磁状態で制動状態となるので、制動状態を保持するための電力も要しない。無励磁作動型電磁ブレーキに励磁電流を供給すると、制動状態が解除されることにより、バネに蓄積されたエネルギーが解放される。解放されたエネルギーは、伝達機構を介して出力軸へと伝達され、出力軸をバネ作動方向に作動させる。それにより、バネの付勢力によって、弁体をバネ作動方向（開方向または閉方向）に作動させることができる。したがって、バネ力を利用した緊急作動（緊急遮断または緊急開放）を実現できる。

【0013】

一方、この発明の電動弁には、蓄電ユニットが備えられている。すなわち、電動弁に蓄電ユニットが内蔵されている。弁作動指令信号が入力されると、制御回路が第１制動解除スイッチを導通させ、それによって、蓄電ユニットから無励磁作動型電磁ブレーキに励磁電流が供給される。その結果、無励磁作動型電磁ブレーキは、励磁状態、すなわち、非制動状態となるので、バネに蓄積されたエネルギーを解放して、弁体を緊急作動させることができる。

【0014】

無励磁作動型電磁ブレーキは、電力供給を要することなく制動状態を保持できるので、蓄電ユニットは、バネのエネルギーによって弁を緊急作動させる時間だけ無励磁作動型電磁ブレーキを作動させるのに充分なブレーキ励磁電力を蓄えることができればよい。したがって、大容量の蓄電ユニットを必要としないから、電動弁に備えることができる小型の蓄電ユニットを用いることができ、そのうえ、コストが高くつくこともない。

【0015】

このようにして、安価な構成で、停電（外部電源供給の遮断）の有無に拘わらず、外部信号（弁作動指令信号）に応答してバネ式緊急作動を実現できる電動弁が提供される。

【0016】

この発明の一実施形態では、前記電動弁は、前記外部電源から供給される電力によって前記蓄電ユニットを充電する充電回路をさらに含む。

【0017】

この構成により、電動モータを駆動するための外部電源によって蓄電ユニットを充電できるので、充電型の蓄電ユニットを用いることができる。したがって、小容量で小型の蓄電ユニットを適用できるから、一層容易に蓄電ユニットを電動弁に組み込むことができる
。さらに、充電型の蓄電ユニットを用いることにより、蓄電ユニットの交換等のメンテナンスの手間を軽減できる。

【0018】

この発明の一実施形態では、前記電動弁は、前記外部電源と前記無励磁作動型電磁ブレーキとを接続する回路を開閉する第２制動解除スイッチをさらに含む。また、前記制御回路は、前記外部電源からの電力が供給されているときには、前記弁作動指令信号に応答して、前記第２制動解除スイッチを導通させることにより、前記外部電源から前記無励磁作動型電磁ブレーキに励磁電流を供給させ、前記外部電源からの電力が供給されていないときには、前記弁作動指令信号に応答して、前記第１制動解除スイッチを導通させることにより、前記蓄電ユニットから前記無励磁作動型電磁ブレーキに励磁電流を供給させる。

【0019】

この構成によれば、外部電源が供給されているとき、すなわち、停電が生じていないときには、外部電源からの電力により無励磁作動型電磁ブレーキの制動状態を解除して、バネ力を利用した緊急作動を行わせることができる。その一方で、停電が生じているときには、蓄電ユニットに蓄えられている電力により、無励磁作動型電磁ブレーキの制動状態を解除して、バネ力を利用した緊急作動を行わせることができる。こうして、停電が生じていないときには、蓄電ユニットの蓄電電力を減らすことなく、バネ式の緊急作動を行わせることができる。

【0020】

この発明の一実施形態では、前記制御回路は、前記蓄電ユニットの蓄電残量を検出し、前記蓄電残量が残量閾値または当該残量閾値未満に低下すると、前記弁作動指令信号が入力されなくても、前記第１制動解除スイッチを導通させて、前記蓄電ユニットから前記無励磁作動型電磁ブレーキに励磁電流を供給させる。

【0021】

この構成によれば、蓄電ユニットの蓄電残量が残量閾値または残量閾値未満に低下すると、弁作動指令信号の有無によらずに、蓄電ユニットからの電力供給によって無励磁作動型電磁ブレーキが非制動状態となり、バネ力を利用した緊急作動が行われる。これにより、蓄電ユニットの蓄電残量不足に起因して緊急作動ができなくなることがなくなる。

【0022】

たとえば、停電時間の経過に伴って蓄電ユニットの蓄電残量が低下する場合でも、蓄電残量が残量閾値または残量閾値未満に低下する以前には、弁作動指令信号に応答したバネ式緊急作動が保証される。したがって、蓄電ユニットの容量および前記残量閾値を適切に定めることによって、必要とされる保証時間に亘って、停電時であっても弁作動指令信号に応答する緊急作動を保証できる。

【0023】

蓄電ユニットの蓄電残量の検出は、蓄電ユニットの発生電圧の検出により行ってもよい。また、蓄電ユニットの蓄電残量の検出は、蓄電ユニットに出入りする電流を検出することによっても行える。さらに、停電時間の経過に伴って蓄電ユニットの残量が低下する場合には、停電継続時間を計測することによって、蓄電ユニットの蓄電残量を間接的に計測してもよい。換言すれば、蓄電残量の直接的な検出に代えて、停電継続時間を計測し、停電継続時間が所定の閾値（たとえば停電時動作保証時間）に達すると、制御回路が、第１制動解除スイッチを導通させることにより、無励磁作動型電磁ブレーキを励磁して制動状態を解除してもよい。

【0024】

この発明の一実施形態では、前記制御回路の動作電力が、前記蓄電ユニットから供給される。この構成により、停電時であっても、制御回路を適切に動作させることができるので、弁作動指令信号の入力に応答して、無励磁作動型電磁ブレーキを非制動状態に制御して、バネ力による緊急作動を行わせることができる。

【0025】

この発明の一実施形態では、前記伝達機構は、前記バネが巻き上げられ、前記無励磁作動型電磁ブレーキが無励磁状態（制動状態）のときに、前記電動モータの回転を前記出力軸に伝達可能に構成されている。この構成によれば、バネが巻き上げられた状態で、電動
モータを駆動することにより、弁体を開閉作動させることができる。したがって、弁体を開閉したり、その開度を全開と全閉との間の任意の開度に調整したりすることができる。

【0026】

この発明の一実施形態では、前記蓄電ユニットが、電気二重層キャパシタを含む。この構成では、電気二重層キャパシタを用いることにより、無励磁作動型電磁ブレーキを確実に作動させて緊急作動を実行でき、かつメンテナンスの労力を軽減できる。電気二重層キャパシタは、化学反応を伴わずに充放電する仕組みを有しているため、一般的な蓄電池と比較して遥かに長寿命であり、充放電による劣化や寿命短縮がほとんどないので、実質的にメンテナンスフリーである。しかも、急速充電が可能であるため、無励磁作動型電磁ブレーキを作動させるのに必要な電力を速やかに蓄積できる。また、電気二重層キャパシタを用いることにより、小型で軽量な構成とすることができる。

【0027】

この発明の一実施形態では、前記蓄電ユニットが、前記無励磁作動型電磁ブレーキとともにハウジングに収納されている。この構成により、無励磁作動型電磁ブレーキとともにハウジング内に蓄電ユニットを収納することで、小型の電動弁を構成できる。ハウジング内には、さらに前記制御回路が収容されてもよい。ハウジング内には、さらに電動モータが収容されてもよい。また、ハウジング内には、さらに、伝達機構が収容されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】この発明の第１の実施形態に係る電動弁の構造を説明するための斜視図である。

【図2】前記電動弁の電気的構成を説明するためのブロック図である。

【図3】前記電動弁に備えられた制御回路の動作を説明するためのフローチャートであり、準備動作を示している。

【図4】準備動作の後の前記制御回路の動作を説明するためのフローチャートであり、信号接点の状態に応答する信号監視動作を示す。

【図5】この発明の第２の実施形態に係る電動弁の構成を説明するための断面図である。

【図6A-6C】前記第２の実施形態に係る電動弁の動作を説明するための要部斜視図である。

【図7】前記第２の実施形態に係る電動弁の電気的構成を説明するためのブロック図である。

【図8】前記第２の実施形態に係る電動弁に備えられた制御回路の動作を説明するためのフローチャートであり、準備動作を示している。

【図9】前記第２の実施形態の電動弁において、準備動作の後に前記制御回路が実行する動作を説明するためのフローチャートであり、信号接点の状態に応答する信号監視動作を示す。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【0030】

図１は、この発明の一実施形態に係る電動弁の構造を説明するための斜視図である。電動弁１００は、弁体１と、弁体１が先端に結合された出力軸２（弁棒）と、電動モータＭと、電動モータＭの回転を出力軸２に伝達する伝達機構３と、伝達機構３に結合されたバネ４と、無励磁作動型の電磁ブレーキＢとを含む。

【0031】

弁体１は、流路５を開閉するように構成されている。たとえば、弁体１は、弁箱内の流路５内で９０度の範囲で回動して流路５を開閉するボールバルブまたはバタフライバルブであってもよい。出力軸２には、ストッパ板６が固定されている。このストッパ板６に対向するように一対のストッパボルト７が配置されている。一対のストッパボルト７は、出力軸２の全開位置および全閉位置においてそれぞれストッパ板６に当接して、出力軸２の回転を規制するように配置されている。全開位置とは、弁体１が全開状態となる位置であり、全閉位置とは、弁体１が全閉状態となる位置である。

【0032】

電動モータＭの駆動力はギヤヘッド８（減速ギヤ）を介してピニオン９から出力される。出力軸２の途中部には平歯車１０が固定されている。伝達機構３は、ピニオン９の回転を減速し、トルク増幅して平歯車１０に伝達する複数の伝達ギヤ１１を含む。伝達機構３を構成する一つの伝達ギヤ１１（この実施形態では、出力軸２の平歯車１０と噛合する伝達ギヤ１１）のギヤ軸１２にバネ４が結合されている。バネ４は、この実施形態では、ゼンマイバネであるが、ほかにも捩りバネを適用することもできる。バネ４は、たとえば、弁体１が閉じる方向である閉方向（バネ作動方向の一例）に出力軸２を付勢するように取り付けられている。

【0033】

出力軸２には、さらに、２つのカム１３が固定されている。これらのカム１３に全開検出リミットスイッチＬＳ１，ＬＳ２がそれぞれ係合している。全開検出リミットスイッチＬＳ１，ＬＳ２は、弁体１が全開位置のときの出力軸２の回転位相でカム１３に押されて全開を検出するように配置されている。

【0034】

電磁ブレーキＢは、この実施形態では、電動モータＭに結合されており、電動モータＭの回転軸を制動するように構成されている。電磁ブレーキＢは、無励磁作動型の電磁クラッチブレーキで構成されている。すなわち、励磁電流を通電していない無励磁状態において、電動モータＭの回転軸を制動し、当該回転軸を非回転状態に固定する制動状態となる。一方、励磁電流を通電した励磁状態では、電磁ブレーキＢは、非制動状態となり、電動モータＭの回転軸を解放して、当該回転軸の回転を許容する。

【0035】

電磁ブレーキＢは、具体的には、電動モータＭの回転軸に結合されるディスクアセンブリと、ディスクアセンブリに対して接離するアーマチュアと、励磁コイルを内蔵したフィールドと、アーマチュアをディスクアセンブリに圧着するコイルバネとを含む。励磁コイルに通電していない無励磁状態では、コイルバネのバネ力によってアーマチュアがディスクアセンブリに圧着し、ブレーキがかかった制動状態となる。励磁コイルに通電すると、コイルバネのバネ力に抗してアーマチュアがフィールドに吸引されてディスクアセンブリへの圧着が解かれ、それにより制動が解除されて、ディスクアセンブリが回転可能になる。

【0036】

電動モータＭ、電磁ブレーキＢ、伝達機構３などは、二点鎖線で示すように、ハウジング１４内に収納されている。ハウジング１４内には、制御回路Ｋ１等を構成する回路部品が実装された配線基板１５が収容されている。配線基板１５上には、蓄電ユニットの一例である電気二重層キャパシタＥＣが実装されている。

【0037】

図２は、電動弁１００の電気的構成を説明するためのブロック図である。電動弁１００は、電源回路Ｕ１と、充電回路Ｋ２と、電気二重層キャパシタＥＣと、制御回路Ｋ１と、第１～第３スイッチＳＷ１～ＳＷ３とを含む。第１～第３スイッチＳＷ１～ＳＷ３は、電界効果型トランジスタ等の半導体スイッチであってもよい。電動モータＭは、たとえば交流モータ（誘導モータ）である。たとえば、電動モータＭは、主巻線および補助巻線を備えており、それらの一端は共通接続されており、それらの他端の間には進相用コンデンサＣが接続されている。

【0038】

電動モータＭに接続された２本の電力線２１，２２は、電源接続端子Ｔ１，Ｔ２にそれぞれ接続されている。一方の電力線２１に全開検出リミットスイッチＬＳ１が介装されている。他方の電力線２２に第１スイッチＳＷ１が介装されている。一対の電力線２１，２２に電源回路Ｕ１が接続されている。電源回路Ｕ１は、たとえばＡＣ／ＤＣ（交流／直流）コンバータを含む直流電源回路であってもよい。

【0039】

電源回路Ｕ１には、第１直流電源線３１を介して、電磁ブレーキＢが接続されている。第１直流電源線３１には、第２スイッチＳＷ２が介装されている。第２スイッチＳＷ２と電源回路Ｕ１との間において、第１直流電源線３１に逆流防止のための第１ダイオードＤ１が介装されている。第１ダイオードＤ１と第２スイッチＳＷ２との間において、第１直流電源線３１に充電回路Ｋ２が接続されている。充電回路Ｋ２は、たとえば定電流回路を構成している。充電回路Ｋ２は、汎用電源ＩＣを用いた定電流回路であってもよいし、スイッチング電源を用いて充電効率を高めた構成を有していてもよい。

【0040】

充電回路Ｋ２は、第２直流電源線３２を介して、電磁ブレーキＢに接続されている。第２直流電源線３２は、第２スイッチＳＷ２を迂回して電磁ブレーキＢに接続されている。第２直流電源線３２に第３スイッチＳＷ３が介装されている。すなわち、第２および第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３は、電磁ブレーキＢに対して並列に接続されている。

【0041】

充電回路Ｋ２と第３スイッチＳＷ３との間において、第２直流電源線３２に、電気二重層キャパシタＥＣが接続されている。したがって、電気二重層キャパシタＥＣは、充電回路Ｋ２からの電流によって充電される。また、第３スイッチＳＷ３が導通状態であれば、電気二重層キャパシタＥＣは、電磁ブレーキＢに励磁電流を供給する。

【0042】

第３スイッチＳＷ３は、この発明の一実施形態における第１制動解除スイッチの一例である。また、第２スイッチＳＷ２は、この発明の一実施形態における第２制動解除スイッチの一例である。

【0043】

一方、電源回路Ｕ１と第１ダイオードＤ１との間において、第１直流電源線３１に第３直流電源線３３が接続されている。第３直流電源線３３は、第１直流電源線３１からの電力を制御回路Ｋ１に供給する。第３直流電源線３３には、逆流防止のための第２ダイオードＤ２が介装されている。制御回路Ｋ１には、さらに、第４直流電源線３４が接続されている。第４直流電源線３４は、電気二重層キャパシタＥＣから制御回路Ｋ１に動作電力を供給する。第４直流電源線３４には、逆流防止のための第３ダイオードＤ３が接続されている。

【0044】

第２ダイオードＤ２および第３ダイオードＤ３のカソード側が第５直流電源線３５に共通接続されてダイオードＯＲ回路を形成しており、第５直流電源線３５が制御回路Ｋ１に接続されている。したがって、制御回路Ｋ１には、電源回路Ｕ１または電気二重層キャパシタＥＣからの電力が供給される。

【0045】

停電時には、電源回路Ｕ１が直流電圧を発生しない。このとき、第１ダイオードＤ１および第２ダイオードＤ２は、電気二重層キャパシタＥＣから電源回路Ｕ１に向かう電流を阻止し、電気二重層キャパシタＥＣの放電を抑制する。

【0046】

制御回路Ｋ１は、第１電圧検出線４１を介して第３直流電源線３３の電圧、すなわち、電源回路Ｕ１の出力電圧を監視する。また、制御回路Ｋ１は、第２電圧検出線４２を介して第４直流電源線３４の電圧、すなわち、電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧を検出し、それによって、電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量を検出する。制御回路Ｋ１には、全開検出リミットスイッチＬＳ２が接続されており、それによって、制御回路Ｋ１は、弁体１が全開位置にあることを検出する。

【0047】

制御回路Ｋ１は、第１、第２および第３スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を開閉制御する。制御回路Ｋ１は、信号入力端子ＴＳ１，ＴＳ２に接続されている。制御回路Ｋ１は、たとえば、マイクロコンピュータを含み、予め導入されたプログラムに従って制御動作を実行する。具体的には、信号入力端子ＴＳ１，ＴＳ２の状態に応じて、第２および第３スイッチＳＷ２，ＳＷ３を開閉制御して、電磁ブレーキＢを作動させる。

【0048】

電動弁１００は、電力ケーブル２５および信号ケーブル２６を介して、電動弁１００とは別の場所に配置された操作盤５０に接続されて用いられる。電力ケーブル２５は、交流電源５１に接続される。交流電源５１と電力ケーブル２５との間には、操作スイッチＣＳ１が介装されている。信号ケーブル２６は、信号接点ＥＳに接続される。信号接点ＥＳは、たとえば、感震器に備えられたマイクロスイッチの常開接点であってもよい。

【0049】

感震器は、たとえば、所定以上の震度に応答してマイクロスイッチの常開接点（信号接点ＥＳ）を導通させるように構成されている。より具体的には、感震器は、鋼球と、鋼球を支持するボール受けと、ボール受けを取り囲むように上下動可能に設けられた受け皿と、受け皿の下降によって断接操作されるマイクロスイッチとを含む。地震動によって鋼球がボール受けから落下して受け皿に受けられると、受け皿が下降してマイクロスイッチを操作する。それにより、信号接点ＥＳが導通して、地震が検知される。

【0050】

図３は、制御回路Ｋ１の動作を説明するためのフローチャートであり、準備動作を示している。電源未投入の初期状態では、弁体１は初期位置（全開位置または全閉位置。ここでは全閉位置とする。）にある。全開検出リミットスイッチＬＳ１，ＬＳ２は、いずれも導通状態であり、これは全開を検出していない非検出状態に相当する。また、信号接点ＥＳは、遮断状態（未検出状態）であるものとする。第１～第３スイッチＳＷ１～ＳＷ３は、いずれも遮断状態である。電磁ブレーキＢは、励磁電流が供給されていないので、制動状態である。

【0051】

操作スイッチＣＳ１が操作されて電源投入されると、交流電源５１からの電力が電力ケーブル２５から電動弁１００に供給され、電力線２１，２２に導出される。それにより、電源回路Ｕ１が作動して、制御回路Ｋ１に直流動作電圧（たとえば、２４Ｖ）を供給するので、制御回路Ｋ１が動作開始する。一方、充電回路Ｋ２は電気二重層キャパシタＥＣへの充電を開始する。電気二重層キャパシタＥＣは、速やかに（たとえば数秒で）充電される。

【0052】

制御回路Ｋ１は、全開検出リミットスイッチＬＳ２の状態を調べる（ステップＳ１）。全開検出リミットスイッチＬＳ２が全開未検出であれば（ステップＳ１：ＮＯ）、制御回路Ｋ１は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を導通させる（ステップＳ２，Ｓ３）。それにより、電動モータＭが回転し、かつ電磁ブレーキＢが励磁されてブレーキ解放する。電磁ブレーキＢには、電源回路Ｕ１から、第１ダイオードＤ１および第２スイッチＳＷ２を通って、電流が供給される。

【0053】

電動モータＭの回転は、伝達機構３によって出力軸２に伝達されるので、弁体１は全開に向かって回動する。同時に、伝達ギヤ１１の回転によって、バネ４が巻き締められていく。弁体１が全開位置まで回動すると、全開検出リミットスイッチＬＳ１が開いて電動モータＭへの電力供給を遮断する。一方、出力軸２が全開位置に達したことが全開検出リミットスイッチＬＳ２によって検出されるので（ステップＳ１：ＹＥＳ）、これに応答して、制御回路Ｋ１は、第１スイッチＳＷ１を遮断し、モータ駆動回路を切断する（ステップＳ４）。それとともに、制御回路Ｋ１は、第２スイッチＳＷ２を遮断して、電磁ブレーキＢを消磁する（ステップＳ５）。それにより、電磁ブレーキＢは、制動状態（無励磁状態）となり、出力軸２を非回転状態にロックする。こうして、電動弁１００が全開状態で保持される。

【0054】

図４は、準備動作の後の制御回路Ｋ１の動作を説明するためのフローチャートであり、信号接点ＥＳの状態に応答する信号監視動作を示す。準備動作が完了すると、制御回路Ｋ１は、電源回路Ｕ１の出力電圧が電源電圧閾値を超えているかどうかを監視することにより、停電状態か否かを判断する（ステップＳ１１）。

【0055】

電源回路Ｕ１の出力電圧が電源電圧閾値を超えており（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、したがって、停電が生じていないときには、信号接点ＥＳが導通状態（検出状態）となると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御回路Ｋ１は、第２スイッチＳＷ２を導通させ、電磁ブレーキＢを励磁する（ステップＳ１３）。それにより、電磁ブレーキＢは、非制動状態となるので、伝達機構３のロック状態が解除される。そのため、バネ４の付勢力によって伝達ギヤ１１が回転し、その回転が平歯車１０を介して出力軸２に伝わり、弁体１を閉方向に回動させる。それにより、緊急遮断動作（緊急作動）が達成される。制御回路Ｋ１は、弁体１が全閉状態となるのに充分な時間以上に定めた作動時間だけ第２スイッチＳＷ２を導通させた後（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、この第２スイッチＳＷ２を遮断して、電磁ブレーキＢへの電力供給を遮断する（ステップＳ１５）。

【0056】

電源回路Ｕ１の出力電圧が電源電圧閾値以下であり、停電状態と判断されるときには（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御回路Ｋ１は、電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧が所定のキャパシタ電圧閾値を超えているかどうかを判断する（ステップＳ１６）。この判断は、電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量が所定の残量閾値を超えているかどうかの判断である。

【0057】

電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧がキャパシタ電圧閾値を超えているときに（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、信号接点ＥＳが導通状態（検出状態）となると（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、制御回路Ｋ１は、第３スイッチＳＷ３を導通させる（ステップＳ１８）。それにより、電気二重層キャパシタＥＣに蓄えられた電力が電磁ブレーキＢに供給される。それにより、電磁ブレーキＢは、非制動状態となるので、伝達機構３のロック状態が解除される。そのため、バネ４の付勢力によって伝達ギヤ１１が回転し、その回転がギヤを介して出力軸２に伝わり、弁体１を閉方向に回動させる。それにより、緊急遮断動作（緊急作動）が達成される。制御回路Ｋ１は、弁体１が全閉状態となるのに充分な時間以上に設定された作動時間だけ第３スイッチＳＷ３を導通させた後（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、この第３スイッチＳＷ３を遮断して、電磁ブレーキＢへの電力供給を遮断する（ステップＳ２０）。

【0058】

電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧がキャパシタ電圧閾値以下であるときは（ステップＳ１６：ＮＯ）、制御回路Ｋ１は、信号接点ＥＳの状態によらずに、第３スイッチＳＷ３を導通させる（ステップＳ１８）。それにより、前述の場合と同様にして、電気二重層キャパシタＥＣからの電力供給によって、電磁ブレーキＢが励磁されて非制動状態となり、バネ４の付勢力による緊急遮断動作が行われる（ステップＳ１８～Ｓ２０）。このように、電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量が低下すると、自動的に緊急遮断動作が行われ、安全が確保される。

【0059】

前記キャパシタ電圧閾値は、電気二重層キャパシタＥＣからの電力供給によって、電磁ブレーキＢを励磁し、その励磁状態（非制動状態）を弁体１が全閉位置まで回動するまで維持できるだけの残容量が電気二重層キャパシタＥＣに残されているように定められる。また、電気二重層キャパシタＥＣの満充電容量および前記キャパシタ電圧閾値は、充電回路Ｋ２からの充電が停止してから、所定の停電時動作保証時間（たとえば２４時間）だけ、電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧が前記キャパシタ電圧閾値以上に保持されるように定められる。

【0060】

停電時には、制御回路Ｋ１は、電気二重層キャパシタＥＣから供給される電力によって作動し、かつ半導体スイッチからなる第１～第３スイッチＳＷ１～ＳＷ２においても若干の電力が消費される。それにより、停電時間が長くなるに従って、電気二重層キャパシタＥＣに蓄えられた電力が消費され、その蓄電残量が低下していく。このような状況のときに、停電時動作保証時間が経過した時点において、電気二重層キャパシタＥＣは、電磁ブレーキＢを励磁して緊急遮断動作を行わせるのに充分な蓄電残量を有している。

【0061】

以上のように、この実施形態によれば、電動モータＭの回転によってバネ４が巻き上げられた後、電動モータＭへの通電が停止され、かつ無励磁作動型の電磁ブレーキＢへの通電が停止される。それにより、電動モータＭおよび電磁ブレーキＢのいずれにも通電することなく、バネ４の巻き上げ状態を保持できる。

【0062】

信号接点ＥＳが導通すると、制御回路Ｋ１は、これを弁作動指令信号の入力と解釈して、第２スイッチＳＷ２または第３スイッチＳＷ３を導通させる。それにより、電源回路Ｕ１または電気二重層キャパシタＥＣから、電磁ブレーキＢに励磁電流が供給される。それにより、電磁ブレーキＢの制動状態が解除され、バネ４に蓄積されたエネルギーが解放される。バネ４が発生する回転力は、伝達機構３を介して出力軸２へと伝達され、出力軸２が閉方向（バネ作動方向）に作動する。こうして、信号接点ＥＳからの入力（弁作動指令信号の入力）に応答して、バネ４の付勢力を利用した緊急遮断動作（緊急作動）を実現できる。

【0063】

電動弁１００には、停電時に電磁ブレーキＢに供給すべきブレーキ励磁電力を蓄積する蓄電ユニットとしての電気二重層キャパシタＥＣが内蔵されている。無励磁作動型の電磁ブレーキＢは、電力供給を要することなく制動状態を保持できるので、電気二重層キャパシタＥＣは、バネ４のエネルギーによって電動弁１００を緊急作動させる時間だけ電磁ブレーキＢを励磁するのに充分な電力を蓄えることができればよい。したがって、大容量の蓄電池を用いる必要はなく、電気二重層キャパシタＥＣで充分に必要な電力を蓄えることができる。しかも、大容量の電気二重キャパシタを備える必要もないので、電動弁１００に内蔵することができる小型のもので足りるうえに、コストが高くつくこともない。

【0064】

このようにして、安価な構成で、停電の有無に拘わらず、信号接点ＥＳに応答してバネ式緊急作動（この実施形態では緊急遮断）を実現できる電動弁１００が提供される。

【0065】

また、電気二重層キャパシタＥＣは、化学反応を伴わずに充放電する仕組みを有しているため、一般的な蓄電池と比較して遥かに長寿命であり、充放電による劣化や寿命短縮がほとんどないので、実質的にメンテナンスフリーである。しかも、急速充電が可能であるため、電磁ブレーキＢを作動させるのに必要な電力を速やかに蓄積できる。また、電気二重層キャパシタＥＣは、電動弁１００が備えるハウジング１４内のスペースに容易に収容することができるので、小型の電動弁１００を構成できる。

【0066】

また、この実施形態では、停電が生じていないときには、信号接点ＥＳからの入力に応答して第２スイッチＳＷ２を導通させることにより、外部の交流電源５１からの電力により電磁ブレーキＢの制動状態を解除して、バネ力を利用した緊急作動を行わせている。したがって、停電が生じていないときには、電気二重層キャパシタＥＣに蓄積した電力を減らすことなく、バネ式の緊急作動を行わせることができる。

【0067】

また、この実施形態では、電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧を検出することにより、電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量が監視される。そして、蓄電残量が低下して、電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧がキャパシタ電圧閾値以下になると、第３スイッチＳＷ３が導通して、電気二重層キャパシタＥＣから電磁ブレーキＢに励磁電流が供給される。それにより、バネ力を利用した緊急遮断（緊急作動）が実行される。これにより、電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量不足に起因して緊急作動ができなくなることを回避できる。その一方で、停電後であっても、電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量が充分である期間には、信号接点ＥＳからの入力に応答した緊急遮断（緊急作動）を保証できる。

【0068】

また、この実施形態では、停電時には、制御回路Ｋ１の動作電力が、電気二重層キャパシタＥＣから供給される。したがって、停電時であっても、制御回路Ｋ１を適切に動作させることができるので、信号接点ＥＳからの入力に応答して、電磁ブレーキＢを非制動状態に制御して、バネ力による緊急遮断（緊急作動）を行わせることができる。

【0069】

図５は、この発明の第２の実施形態に係る電動弁２００の構成を説明するための断面図
であり、図６Ａ～図６Ｃは動作を説明するための要部斜視図である。この実施形態を説明する図面において、前述の第１の実施形態の電動弁１００に関して説明した各部の相当部分は同一参照符号で示し、重複した説明を省く。

【0070】

この電動弁２００は、弁体１と、先端に弁体１が結合された出力軸２と、電動モータＭと、電動モータＭの回転を出力軸２に伝達する伝達機構６０と、伝達機構６０に結合されたバネ４と、電磁ブレーキＢとを含む。伝達機構６０は、この実施形態では、遊星歯車機構６１を備えている。弁体１は、たとえば、出力軸２（弁棒）を９０度回動することによって流路５（図６Ａ等参照）を開閉する。弁体１は、ボールバルブであってもよいし、バタフライバルブであってもよい。

【0071】

出力軸２には、ストッパ板６が固定されている。このストッパ板６に対向するように一対のストッパボルト７が配置されている。一対のストッパボルト７は、出力軸２の全開位置および全閉位置においてそれぞれストッパ板６に当接して、出力軸２の回転を規制するように配置されている。全開位置とは、弁体１が全開状態となる位置であり、全閉位置とは、弁体１が全閉状態となる位置である。

【0072】

遊星歯車機構６１は、内周歯および外周歯を備えたインターナルギヤ６２と、インターナルギヤ６２の内周歯と噛み合うように配置された複数の遊星ギヤ６３と、これらの複数の遊星ギヤ６３をそれぞれ回転可能に支持するキャリヤ６４と、複数の遊星ギヤ６３と噛み合う太陽ギヤ６５とを含む。キャリヤ６４は出力軸２に固定されており、出力軸２とともに一体的に回転する。インターナルギヤ６２は、軸受６６を介して出力軸２に対して相対回転自在に結合されている。インターナルギヤ６２の外周歯に、減速ギヤ６７が噛合しており、この減速ギヤ６７にギヤヘッド８のピニオン９が噛合している。太陽ギヤ６５は、出力軸２を貫通させたスリーブ６８の外周に固定されている。スリーブ６８は、軸受６９を介して出力軸２に対して相対回転自在に結合されている。したがって、太陽ギヤ６５は、出力軸２に対して相対回転自在である。

【0073】

スリーブ６８には、太陽ギヤ６５とともに中継ギヤ７０が固定されている。すなわち、太陽ギヤ６５はスリーブ６８を介して中継ギヤ７０に連結されており、中継ギヤ７０とともに一体的に回転する。太陽ギヤ６５および中継ギヤ７０は一体的に形成されていてもよい。

【0074】

中継ギヤ７０は、バネ駆動ギヤ７１に噛合している。バネ駆動ギヤ７１は、バネ４（この実施形態ではゼンマイバネ）の中心軸７２に固定されている。バネ中心軸７２（バネ駆動軸）には、ギヤ７３が設けられている。このギヤ７３は、カム軸７４に固定された別のギヤ７５が噛合している。カム軸７４にはカム７６が固定されており、このカム７６に巻き上げ検出リミットスイッチＬＳ１３が係合している。巻き上げ検出リミットスイッチＬＳ１３は、バネ４の巻き上げが完了すると、カム７６に押されて、バネ４の巻き上げ完了を検出する。

【0075】

バネ駆動ギヤ７１には、さらに、減速ギヤ７７が噛合しており、この減速ギヤ７７には、電磁ブレーキＢの駆動軸に固定したギヤ７８が噛合している。電磁ブレーキＢは、前述の第１の実施形態の場合と同様、無励磁作動型である。

【0076】

出力軸２には、複数のカム７９が結合されている。さらに、複数のカム７９にそれぞれ対応する複数のリミットスイッチが設けられている。複数のリミットスイッチは、出力軸２の全開位置で作動して遮断される全開検出リミットスイッチＬＳ１１、出力軸２の全閉位置で作動して遮断される全閉検出リミットスイッチＬＳ１２などを含む。

【0077】

電動モータＭ、電磁ブレーキＢ、伝達機構６０などは、二点鎖線で示すように、ハウジング１４内に収納されている。ハウジング１４内には、制御回路Ｋ１等を構成する回路部品が実装された配線基板１５が収容されている。配線基板１５上には、蓄電ユニットの一例である電気二重層キャパシタＥＣが実装されている。

【0078】

この電動弁２００の動作の概要は、図６Ａ～図６Ｃに示されており、以下に概説するとおりである。なお、理解を容易にするために、複数の状態をそれぞれ示す図６Ａ～図６Ｂにおいて、回転が規制されている部材には、斜線が付されている。

【0079】

電動弁２００の使用に際して、図６Ａに示すギヤ巻き上げ動作が行われる。電源未投入の初期状態では、弁体１は初期位置にある。初期位置は、全閉位置または全開位置である。以下では、全閉位置を初期位置として説明する。初期状態において、ストッパ板６にストッパボルト７が当接しており、それにより、出力軸２の閉方向回転（図６Ａの右回り回転）が規制されている。この状態で、電磁ブレーキＢに通電して非制動状態とし、電動モータＭが巻き上げ方向に駆動される。それにより、ピニオン９が回転し、その回転が減速ギヤ６７を介してインターナルギヤ６２に伝達される。すると、インターナルギヤ６２は、閉方向（図６Ａの右回り方向）に回転する。この回転が遊星ギヤ６３に伝達される。遊星ギヤ６３の公転、すなわち出力軸２に固定されたキャリヤ６４の回転は、ストッパボルト７によって規制されているので、遊星ギヤ６３は公転することなく自転することになる。遊星ギヤ６３の自転によって、太陽ギヤ６５の巻き上げ方向（図６Ａの左回り方向）の回転が引き起こされる。太陽ギヤ６５の回転は、中継ギヤ７０を介してバネ駆動ギヤ７１に伝達され、バネ中心軸７２の回転を引き起こす。それにより、バネ４が巻き上げられる。

【0080】

バネ４の巻き上げが完了すると、電磁ブレーキＢへの通電を遮断することにより、電磁ブレーキＢは制動状態となる。その制動力は、減速ギヤ７７およびバネ駆動ギヤ７１を介してバネ中心軸７２に伝達されるので、バネ４は巻き上げられた状態で保持される。また、その制動力は、バネ駆動ギヤ７１から、さらに中継ギヤ７０に伝達されるので、中継ギヤ７０と連結されている太陽ギヤ６５の回転を規制する。

【0081】

この状態で、電動モータＭを開方向に駆動すると、図６Ｂに示すように、インターナルギヤ６２が開方向（図６Ｂの左回り方向）に回転する。すると、太陽ギヤ６５の回転が規制されているため、インターナルギヤ６２の回転によって、遊星ギヤ６３が太陽ギヤ６５まわりに公転し、キャリヤ６４の回転を引き起こす。それにより、キャリヤ６４に固定されている出力軸２が、開方向（図６Ｂの左まわり方向）に回転し、弁体１が開いていく。電動モータＭへの通電を停止すれば、任意の中間開度で弁体１を停止させることができる。この状態から、電動モータＭを閉方向に駆動すれば、インターナルギヤ６２が閉方向（図６Ｂの右回り方向）回転する。太陽ギヤ６５の回転が規制されているので、遊星ギヤ６３が公転し、キャリヤ６４およびそれに固定されている出力軸２が閉方向（図６Ｂの右回り方向）に回転する。それにより、弁体１が閉方向に回動する。こうして、電動モータＭを閉方向および開方向に駆動することによって、出力軸２を閉方向および開方向にそれぞれ回転させることができ、弁体１を開閉したり、その開度を全開と全閉との間の任意の開度に調整したりすることができる。

【0082】

電動モータＭに通電していない状態では、図６Ｃに示すように、インターナルギヤ６２の回転が電動モータＭによって規制される。その状態で、電磁ブレーキＢを励磁して非制動状態としてバネ４を解放すると、バネ４の弾性復元力によって、バネ中心軸７２が回転される。この回転が、減速ギヤ７７および中継ギヤ７０を介して太陽ギヤ６５の回転を引き起こす。インターナルギヤ６２の回転が規制されているので、太陽ギヤ６５の回転によって、遊星ギヤ６３が公転し、それによって、キャリヤ６４とともに出力軸２が閉方向（図６Ｃの右回り方向）に回転する。出力軸２の閉方向の回転は、ストッパ板６がストッパボルト７に当接すると停止する。こうして、バネ４の復元力によって、速やかに弁体１を全閉位置に導く緊急遮断動作（緊急作動）を達成できる。

【0083】

図７は、前記第２の実施形態に係る電動弁２００の電気的構成を説明するためのブロック図である。電動弁２００は、電源回路Ｕ１と、電気二重層キャパシタＥＣと、制御回路Ｋ１と、第１～第５スイッチＳＷ１～ＳＷ５とを含む。第１～第５スイッチＳＷ１～ＳＷ５は、電界効果型トランジスタ等の半導体スイッチであってもよい。

【0084】

４本の電力線８１～８４が設けられている。第１電力線８１は、電動モータＭの開駆動端子９１と開指令端子Ｔ１１とを接続している。開駆動端子９１は、電動モータＭを開方向に駆動するときに電力を供給すべき端子である。開指令端子Ｔ１１は、操作盤５０に設けられる操作スイッチＣＳ２の開指令接点１０１に電力ケーブル９５を介して接続される。第２電力線８２は、電動モータＭの閉駆動端子９２と閉指令端子Ｔ１２とを接続している。閉駆動端子９２は、電動モータＭを閉方向に駆動するときに電力を供給すべき端子である。閉指令端子Ｔ１２は、操作盤５０に設けられる操作スイッチＣＳ２の閉指令接点１０２に電力ケーブル９５を介して接続される。操作スイッチＣＳ２の共通接点１０３は、交流電源５１の一方の端子に接続されている。第３電力線８３は、電動モータＭのコモン駆動端子９３とコモン端子Ｔ１３とを接続している。コモン端子Ｔ１３は、電力ケーブル９５を介して、交流電源５１の他方の端子に接続される。電源回路Ｕ１は、第３電力線８３および第４電力線８４に接続されている。第４電力線８４は、交流電源５１の操作スイッチＣＳ２の共通接点１０３に電力ケーブル９５を介して接続される共通接点端子Ｔ１４に接続されている。

【0085】

第１電力線８１には、全開検出リミットスイッチＬＳ１１と第５スイッチＳＷ５とが直列に介装されている。第２電力線８２には、全閉検出リミットスイッチＬＳ１２が介装されている。また、第２電力線８２には、全閉検出リミットスイッチＬＳ１２よりも電動モータＭ側において、中継電力線８５が接続されている。中継電力線８５は、第２電力線８２と第４電力線８４とを中継しており、全閉検出リミットスイッチＬＳ１２を迂回して、第４電力線８４を電動モータＭの閉駆動端子９２に接続する。中継電力線８５の途中部には、第４スイッチＳＷ４が介装されている。

【0086】

制御回路Ｋ１は、第１～第３スイッチＳＷ１～ＳＷ３に加えて、第４および第５スイッチＳＷ４，ＳＷ５を開閉制御する。また、制御回路Ｋ１には、バネ４の巻き上げ完了を検出する巻き上げ検出リミットスイッチＬＳ１３が接続されている。

【0087】

その他の構成については、前述の第１の実施形態の場合と同様である。

【0088】

図８は、制御回路Ｋ１の動作を説明するためのフローチャートであり、準備動作を示している。電源が供給されていない初期状態では、弁体１は初期位置（全開位置または全閉位置。ここでは全閉位置とする。）にある。無励磁作動型の電磁ブレーキＢは、無励磁状態、すなわち作動状態であり、バネ中心軸７２および太陽ギヤ６５の回転を制動している。

【0089】

操作盤５０から電源が供給されると、電源回路Ｕ１が直流電圧（たとえば２４Ｖ）を生成し、それにより、制御回路Ｋ１は処理を開始する。一方、充電回路Ｋ２は、電気二重層キャパシタＥＣの充電を開始する。電気二重層キャパシタＥＣは、速やかに（たとえば数秒で）充電される。

【0090】

制御回路Ｋ１は、まず、バネ４を巻き上げるための動作を実行する。制御回路Ｋ１は、巻き上げ検出リミットスイッチＬＳ１３の状態を調べる（ステップＳ３１）。巻き上げ検出リミットスイッチＬＳ１３が巻き上げ完了を検出していなければ（ステップＳ３１：ＮＯ）、制御回路Ｋ１は、第５スイッチＳＷ５を遮断状態に制御し、第１スイッチＳＷ１を導通状態に制御する（ステップＳ３２）。それにより、電動モータＭに通電するための準備を行う。第５スイッチＳＷ５を遮断状態とすることにより、操作スイッチＣＳ２の開指令操作が無効になる。

【0091】

その後、制御回路Ｋ１は、第３スイッチＳＷ３は遮断状態のままで、第２スイッチＳＷ２を導通させて、電磁ブレーキＢを励磁し、非制動状態とする（ステップＳ３３）。それにより、バネ中心軸７２および太陽ギヤ６５の制動が解除され、それらが回転可能になる。そして、制御回路Ｋ１は、第４スイッチＳＷ４を導通させる（ステップＳ３４）。それにより、交流電源５１から、第４電力線８４および中継電力線８５を介して電動モータＭを通り、さらに第３電力線８３を通って交流電源５１に戻る閉回路が形成され、電動モータＭが閉方向に駆動される。

【0092】

電動モータＭの閉方向への駆動によって、インターナルギヤ６２が回転し、その回転が遊星ギヤ６３を介して太陽ギヤ６５に伝達される。それにより、バネ中心軸７２が回転して、バネ４が巻き上げられる（図６Ａ参照）。

【0093】

巻き上げ検出リミットスイッチＬＳ１３がバネ４の巻き上げ完了を検出すると（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、制御回路Ｋ１は、第４スイッチＳＷ４を遮断して電動モータＭへの通電を停止する（ステップＳ３５）。さらに、制御回路Ｋ１は、第２スイッチＳＷ２を遮断して、電磁ブレーキＢへの通電を停止させる（ステップＳ３６）。これにより、電磁ブレーキＢは無励磁状態となって、バネ中心軸７２および太陽ギヤ６５の回転を規制する制動状態となる。

【0094】

さらに、制御回路Ｋ１は、第１スイッチＳＷ１を導通状態に保持し、かつ第５スイッチＳＷ５を導通状態に制御する（ステップＳ３７）。これにより、電動弁２００の使用準備動作が完了し、操作スイッチＣＳ２の操作によって、電動モータＭに通電して弁体１の開度調整を行える状態となる。

【0095】

操作スイッチＣＳ２が開指令接点１０１側に操作されると、第１電力線８１から電動モータＭの開駆動端子９１に電力が供給されるので、電動モータＭが開方向に駆動する。また、操作スイッチＣＳ２が閉指令接点１０２側に操作されると、第２電力線８２から電動モータＭの閉駆動端子９２に電力が供給されるので、電動モータＭが閉方向に駆動する。電動モータＭが駆動されることで、太陽ギヤ６５の回転が規制された状態でインターナルギヤ６２が回転するので、遊星ギヤ６３の公転によってキャリヤ６４とともに出力軸２が回転する。それにより、弁体１の開度調整が達成される（図６Ｂ参照）。

【0096】

出力軸２が全開位置に達すると全開検出リミットスイッチＬＳ１１が遮断されて、電動モータＭが停止する。出力軸２が全開位置から閉方向に回動すると、全開検出リミットスイッチＬＳ１１は導通状態に復帰する。同様に、出力軸２が全閉位置に達すると全閉検出リミットスイッチＬＳ１２が遮断されて、電動モータＭが停止する。出力軸２が全閉位置から開方向に回動すると、全閉検出リミットスイッチＬＳ１２は導通状態に復帰する。

【0097】

図９は、準備動作の後の制御回路Ｋ１の動作を説明するためのフローチャートであり、信号接点ＥＳの状態に応答する信号監視動作を示す。準備動作が完了すると、制御回路Ｋ１は、電源回路Ｕ１の出力電圧が電源電圧閾値を超えているかどうかを監視することにより、停電状態か否かを判断する（ステップＳ４１）。

【0098】

電源回路Ｕ１の出力電圧が電源電圧閾値を超えており（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、したがって、停電が生じていないときには、信号接点ＥＳが導通状態（検出状態）となると（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、制御回路Ｋ１は、第１スイッチＳＷ１を遮断して、電動モータＭの回路を遮断して、電動モータＭへの通電を禁止する（ステップＳ４３）。その後、制御回路Ｋ１は、第３スイッチＳＷ３は遮断状態のままで、第２スイッチＳＷ２を導通させ、電磁ブレーキＢを励磁する（ステップＳ４４）。それにより、電磁ブレーキＢは、非制動状態となるので、バネ中心軸７２および太陽ギヤ６５の制動状態（ロック状態）が解除される。そのため、バネ４の付勢力によって太陽ギヤ６５が回転する。インターナルギヤ６２の回転は電動モータＭによって規制されているので、太陽ギヤ６５の回転によって、遊星ギヤ６３が公転し、それによって、キャリヤ６４とともに出力軸２が閉方向に回転する（図６Ｃ参照）。それにより、バネ４の付勢力によって弁体１を全閉状態とすることができ、緊急遮断動作（緊急作動）を達成できる。

【0099】

制御回路Ｋ１は、弁体１が全閉状態となるのに充分な時間以上に定めた作動時間だけ第２スイッチＳＷ２を導通させた後（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、この第２スイッチＳＷ２を遮断して、電磁ブレーキＢへの電力供給を遮断する（ステップＳ４６）。

【0100】

電源回路Ｕ１の出力電圧が電源電圧閾値以下であり、停電状態と判断されるときには（ステップＳ４１：ＮＯ）、制御回路Ｋ１は、電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧が所定のキャパシタ電圧閾値を超えているかどうかを判断する（ステップＳ４７）。この判断は、第１の実施形態の場合と同じく、電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量が所定の残量閾値を超えているかどうかの判断に相当する。

【0101】

電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧がキャパシタ電圧閾値を超えているときに（ステップＳ４７：ＹＥＳ）、信号接点ＥＳが導通状態（検出状態）となると（ステップＳ４８：ＹＥＳ）、制御回路Ｋ１は、第１スイッチＳＷ１を遮断して電動モータＭへの通電を禁止し（ステップＳ４９）、さらに、第２スイッチＳＷ２は遮断状態のままで、第３スイッチＳＷ３を導通させる（ステップＳ５０）。それにより、電気二重層キャパシタＥＣに蓄えられた電力が電磁ブレーキＢに供給される。それにより、電磁ブレーキＢは非制動状態となるので、バネ中心軸７２および太陽ギヤ６５のロック状態が解除される。そのため、バネ４の付勢力によってバネ中心軸７２が回転し、それにより太陽ギヤ６５が回転する。インターナルギヤ６２の回転は電動モータＭによって規制されているので、太陽ギヤ６５の回転によって、遊星ギヤ６３が公転し、それによって、キャリヤ６４とともに出力軸２が閉方向に回転する（図６Ｃ参照）。こうして、バネ４の付勢力によって弁体１を全閉状態とすることができ、緊急遮断動作（緊急作動）を達成できる。

【0102】

制御回路Ｋ１は、弁体１が全閉状態となるのに充分な時間以上に設定された作動時間だけ第３スイッチＳＷ３を導通させた後（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、この第３スイッチＳＷ３を遮断して、電磁ブレーキＢへの電力供給を遮断する（ステップＳ５２）。

【0103】

電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧がキャパシタ電圧閾値以下であるときは（ステップＳ４７：ＮＯ）、制御回路Ｋ１は、信号接点ＥＳの状態によらずに、第１スイッチＳＷ１を遮断し（ステップＳ４９）、第３スイッチＳＷ３を導通させる（ステップＳ５０）。それにより、前述の場合と同様にして、電気二重層キャパシタＥＣからの電力供給によって、電磁ブレーキＢが励磁されて非制動状態となり、バネ４の付勢力による緊急遮断動作が行われる。制御回路Ｋ１は、弁体１が全閉状態となるのに充分な時間以上に設定された作動時間だけ第３スイッチＳＷ３を導通させた後（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、第３スイッチＳＷ３を遮断して、電磁ブレーキＢへの電力供給を遮断する（ステップＳ５２）。

【0104】

キャパシタ電圧閾値および電気二重層キャパシタＥＣの容量に関しては、前述の第１の実施形態の場合と同様に定めることが好ましい。

【0105】

このように、この実施形態では、電磁ブレーキＢを制動状態（無励磁状態）に保持しながら、操作スイッチＣＳ２の操作によって電動モータＭを開方向または閉方向に駆動して、弁体１を開閉したり、その開度を全閉と全開との間で調整したりすることができる。その一方で、信号接点ＥＳからの入力に応答して、バネ力を利用した緊急遮断（緊急作動）を行わせることができる。

【0106】

その他、第１の実施形態に関して説明したのと同様の作用効果を実現できる。

【0107】

以上、この発明の２つの実施形態について詳細に説明してきたが、この発明は、さらに他の形態で実施することができる。たとえば、前述の実施形態では、信号接点ＥＳの入力に応答して流路を緊急遮断する構成について主として説明したが、電動弁１００，２００の用途によっては、信号接点ＥＳ等の入力に応答して流路を緊急開放すべき場合もある。
たとえば、消火用散水のためのスプリンクラーの給水路に電動弁１００，２００が配置されるときには、緊急信号に応答して電動弁の緊急開放（緊急作動）が要求される場合もある。このような場合には、巻き上げ状態のバネ４が弁体１を開方向に付勢するようにしておけばよい。

【0108】

また、前述の実施形態では、蓄電ユニットとして、電気二重層キャパシタＥＣを例示したが、一次電池または二次電池を蓄電ユニットとして適用してもよい。ただし、メンテナンスを軽減する観点から、蓄電ユニットは、充電可能であることが好ましい。

【0109】

また、前述の実施形態では、停電が生じていないときには、信号接点ＥＳからの入力に応答して第２スイッチＳＷ２を導通させて、電源回路Ｕ１から電磁ブレーキＢに励磁電流が供給されている。しかし、電源回路Ｕ１と電磁ブレーキＢの直接接続は必ずしも必要ではなく、停電が生じていないときであっても、電気二重層キャパシタＥＣから電磁ブレーキＢに励磁電流を供給してもよい。つまり、第１直流電源線３１を電磁ブレーキＢに直接接続する回路およびこのような回路に介装される第２スイッチＳＷ２を省いてもよい。

【0110】

また、前述の実施形態では、電源回路Ｕ１から第２ダイオードＤ２を介して制御回路Ｋ１に動作電力が供給されているが、制御回路Ｋ１への電源供給は専ら電気二重層キャパシタＥＣから行われるように構成してもよい。すなわち、第３直流電源線３３を省いてもよい。ただし、この場合には、電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧が立ち上がるまで制御回路Ｋ１が起動しないので、準備動作開始までに若干の遅れが生じる。

【0111】

また、前述の実施形態では、第１～第５スイッチＳＷ１～ＳＷ５に半導体スイッチを適用しているが、これらは、リレー等の他の開閉ユニットで置き換えてもよい。

【0112】

また、前述の実施形態では、電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量の指標として、電気二重層キャパシタＥＣの出力電圧を検出している。これに代えて、またはこれに加えて、停電検出時からの経過時間（停電継続時間）を計測して、この計測時間に基づいて電気二重層キャパシタＥＣの蓄電残量を求めるか、または当該計測時間を蓄電残量の代替指標として用いてもよい。

【0113】

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【符号の説明】

【0114】

１００，２００ 電動弁
１ 弁体
２ 出力軸
３ 伝達機構
４ バネ
５ 流路
１４ ハウジング
１５ 配線基板
４１，４２ 電圧検出線
５０ 操作盤
５１ 交流電源
６０ 伝達機構
６１ 遊星歯車機構
７１ バネ駆動ギヤ
７２ バネ中心軸
Ｂ 電磁ブレーキ
ＣＳ１，ＣＳ２ 操作スイッチ
ＥＣ 電気二重層キャパシタ
ＥＳ 信号接点
Ｍ 電動モータ
Ｋ１ 制御回路
Ｋ２ 充電回路
Ｕ１ 電源回路
ＳＷ１～ＳＷ５ スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A-6C】

【図7】

【図8】

【図9】