特開 2023-113392 流路開閉装置

(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】P2023113392

(43)【公開日】2023-08-16

(54)【発明の名称】流路開閉装置

(51)【国際特許分類】

   E02B 7/36 20060101AFI20230808BHJP

【ＦＩ】

E02B7/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022015733

(22)【出願日】2022-02-03

(71)【出願人】

【識別番号】000196705

【氏名又は名称】西部電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120086

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼津 一也

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(72)【発明者】

【氏名】北島 主計

【テーマコード（参考）】

2D019

【Ｆターム（参考）】

2D019BA03

2D019BA21

(57)【要約】

【課題】設計の複雑化を抑制して潤滑油の温度の変化に対応できる流路開閉装置を提供する。
【解決手段】駆動源１１、駆動源１１の動作を制御する制御手段１２、及び、駆動源１１の回転力を外部の可動体Ｇに伝える動力伝達機構１３を備え、可動体Ｇを動かして水路を開閉する流路開閉装置１０において、駆動源１１は、トルクの大きさが異なる第１、第２のモータ１４、１５を具備し、動力伝達機構１３は、第１のモータ１４の回転力が入力される太陽歯車２１、第２のモータ１５の回転力が入力される内歯車２２、及び、可動体Ｇに向けて回転力を出力する遊星キャリア２３が設けられた遊星歯車手段１７を有し、制御手段１２は、第１のモータ１４を作動し第２のモータ１５を停止する第１の状態と、第１のモータ１４を停止し第２のモータ１５を作動する第２の状態とを切り替えて、可動体Ｇを昇降するトルクの大きさを調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動源、該駆動源の動作を制御する制御手段、及び、該駆動源の回転力を外部の可動体に伝える動力伝達機構を備え、該可動体を動かして水路を開閉する流路開閉装置において、
前記駆動源は、トルクの大きさが異なる第１、第２のモータを具備し、
前記動力伝達機構は、前記第１のモータの回転力が入力される太陽歯車、前記第２のモータの回転力が入力される内歯車、及び、前記可動体に向けて回転力を出力する遊星キャリアが設けられた遊星歯車手段を有し、
前記制御手段は、前記第１のモータを作動し前記第２のモータを停止する第１の状態と、前記第１のモータを停止し前記第２のモータを作動する第２の状態とを切り替えて、前記可動体を昇降するトルクの大きさを調整することを特徴とする流路開閉装置。

【請求項2】

請求項１記載の流路開閉装置において、該流路開閉装置の温度、該流路開閉装置が設置された雰囲気の温度、又は、該流路開閉装置の近傍に設けられた物体の温度を計測する温度センサを更に備え、前記制御手段は、前記温度センサの計測温度に応じて、前記第１、第２の状態を切り替えることを特徴とする流路開閉装置。

【請求項3】

請求項１記載の流路開閉装置において、前記制御手段には、操作されて前記第１、第２の状態を切り替える被操作部が設けられていることを特徴とする流路開閉装置。

【請求項4】

請求項１記載の流路開閉装置において、前記制御手段は、カレンダー機能を有し、検知している日付に応じて前記第１、第２の状態を切り替えることを特徴とする流路開閉装置。

【請求項5】

請求項１記載の流路開閉装置において、前記第１、第２のモータに供給される電気エネルギーの大きさを検出する電気量検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記電気量検出手段が検出する電気エネルギーの大きさに応じて、前記第１、第２の状態を切り替えることを特徴とする流路開閉装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流路を開閉する流路開閉装置に関する。

【背景技術】

【0002】

流路開閉装置は、特許文献１、２に記載されているように、モータを備え、モータを作動させて可動体を昇降又は回動させて、水やガス等の流体が流れる流路を開閉する。可動体とは水門に設けられた昇降式の扉体や水道管に設けられた回動式の弁体等であり、流路を開閉する際には可動体を所定範囲のトルクで動かす必要がある。可動体を動かすためのトルクが不足する場合、モータに過度な負担が生じてモータの焼損等が生じ、同トルクが過剰な場合、可動体の損傷等が発生する。そのため、従来、可動体を動かすための適切なトルクの大きさを計算し、その大きさのトルクを発生するように流路開閉装置を設計する。

【0003】

また、流路開閉装置はギア等の部材によって構成された動力伝達機構を有し、モータの回転力は動力伝達機構を介して可動体に伝えられる。流路開閉装置を構成するギア等の部材には焼付けの防止等を目的とした潤滑油が塗布されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－１７１５５７号公報

【特許文献2】特開２０１８－１１２２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、潤滑油の粘度は気温の上昇により低下し気温の低下により上昇することから、気温が高い場合、流路開閉装置から可動体に与えられるトルクは大きくなり、気温が低い場合、可動体に与えられるトルクは小さくなる。従って、流路開閉装置が設置される環境によっては、時期や時間帯により、可動体に与えられるトルクが許容範囲を上回ったり、下回ったりするという現象が生じ得る。

【0006】

この現象から生じるモータの焼損等を防ぐ解決策として、出力トルクが異なる２つのモータ、及び、２つのモータのうち、可動体に回転力を与えられる状態にするモータを選択するクラッチを設けることが考えられる。
しかしながら、この場合、流路開閉装置を構成する部品点数が多くなり、設計が複雑化するという問題が生じる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、設計の複雑化を抑制して潤滑油の温度の変化に対応できる流路開閉装置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】

前記目的に沿う本発明に係る流路開閉装置は、駆動源、該駆動源の動作を制御する制御手段、及び、該駆動源の回転力を外部の可動体に伝える動力伝達機構を備え、該可動体を動かして水路を開閉する流路開閉装置において、前記駆動源は、トルクの大きさが異なる第１、第２のモータを具備し、前記動力伝達機構は、前記第１のモータの回転力が入力される太陽歯車、前記第２のモータの回転力が入力される内歯車、及び、前記可動体に向けて回転力を出力する遊星キャリアが設けられた遊星歯車手段を有し、前記制御手段は、前記第１のモータを作動し前記第２のモータを停止する第１の状態と、前記第１のモータを停止し前記第２のモータを作動する第２の状態とを切り替えて、前記可動体を昇降するトルクの大きさを調整する。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る流路開閉装置は、駆動源が、トルクの大きさが異なる第１、第２のモータを具備し、動力伝達機構は、第１のモータの回転力が入力される太陽歯車、第２のモータの回転力が入力される内歯車、及び、可動体に向けて回転力を出力する遊星キャリアが設けられた遊星歯車手段を有し、制御手段は、第１のモータを作動し第２のモータを停止する第１の状態と、第１のモータを停止し第２のモータを作動する第２の状態とを切り替えて、可動体を昇降するトルクの大きさを調整するので、クラッチ等を設けることなく（即ち、設計の複雑化を抑制して）潤滑油の温度の変化に対応可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施の形態に係る流路開閉装置の説明図である。

【図2】第１の状態により可動体を上昇させる様子を示す説明図である。

【図3】第２の状態により可動体を上昇させる様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る流路開閉装置１０は、駆動源１１、駆動源１１の動作を制御する制御手段１２、及び、駆動源１１の回転力を外部の可動体Ｇに伝える動力伝達機構１３を備え、可動体Ｇを動かして水路を開閉する装置である。以下、詳細に説明する。

【0011】

駆動源１１は、図１に示すように、図示しない外部電源に接続された、トルク（回転モーメント）の大きさが異なるモータ１４（第１のモータ）及びモータ１５（第２のモータ）を具備している。本実施形態において、モータ１４、１５はそれぞれブレーキ機能を有し、モータ１４、１５の回転速度は変えられず、モータ１４は、モータ１５が発生させるトルクより大きいトルクを発生させる。モータ１４、１５の種類（例えば、交流モータか直流モータか）は特に限定されない。モータ１４、１５には、ＣＰＵやメモリ等を有して構成される制御手段１２が接続されている。

【0012】

動力伝達機構１３は、モータ１４の出力軸１６が接続された遊星歯車手段１７と、モータ１５の出力軸１８が接続されたギア１９と、ギア１９及び遊星歯車手段１７の間に配された増速機２０を有している。遊星歯車手段１７には、モータ１４の回転力が入力される太陽歯車２１と、モータ１５の回転力がギア１９及び増速機２０を介して入力される内歯車２２と、太陽歯車２１及び内歯車２２の各回転力が与えられる遊星キャリア２３が設けられている。

【0013】

内歯車２２は外周歯２４及び内周歯２５を具備し、増速機２０はギア１９に噛み合ったギア２６及び内歯車２２の外周歯２４に噛み合ったギア２７を備えている。ギア２７はギア２６に比べて、半径が大きく、歯数が多く、ギア２６、２７は同軸上で一体的に回転する。
遊星キャリア２３はそれぞれ内歯車２２の内周歯２５に噛み合った複数の遊星歯車２８及び出力軸２９を有している。各遊星歯車２８は太陽歯車２１にも噛み合っている。

【0014】

動力伝達機構１３は、更に、出力軸２９に連結されたギア３０、ギア３０に噛み合ったギア３１及びギア３１と一体的に回転するスプロケット３２を有している。スプロケット３２には、可動体Ｇに連結されたチェーン３３が掛け渡されている。可動体Ｇは、スプロケット３２がギア３１と共に同軸上で回転することにより上昇して水路を開き、あるいは、下降して水路を閉じる。

【0015】

ギア１９、２６、２７、３０、３１、太陽歯車２１、内歯車２２及び遊星歯車２８等には潤滑油が塗布されている。
制御手段１２は、モータ１４、１５に指令信号を送って、モータ１４、１５の動作を制御する。制御手段１２には、流路開閉装置１０が設置された雰囲気の温度を計測する温度センサ３４が接続されている。

【0016】

制御手段１２は、温度センサ３４の計測温度を検出でき、温度センサ３４の計測温度が予め定めたＴ℃以下であれば、モータ１４を作動しモータ１５をモータ１５のブレーキで停止する第１の状態にして、可動体Ｇを昇降させる。第１の状態では、図２に示すように、モータ１５の出力軸１８がロックされて、内歯車２２がギア１９及び増速機２０と共に静止し、モータ１４の出力軸１６が回転して、太陽歯車２１が回転する。太陽歯車２１の回転によって、遊星歯車２８が太陽歯車２１を中心に公転して、出力軸２９が回転し、ギア３０、３１と共にスプロケット３２が回転し、可動体Ｇが昇降する。

【0017】

一方、温度センサ３４の計測温度がＴ℃を超えていれば、制御手段１２は、モータ１５を作動しモータ１４をモータ１４のブレーキで停止する第２の状態にして、可動体Ｇを昇降させる。第２の状態では、図３に示すように、モータ１４の出力軸１６がロックされて、太陽歯車２１が静止し、モータ１５の出力軸１８が回転して、ギア１９、増速機２０及び内歯車２２が回転する。内歯車２２の回転によって、遊星歯車２８が太陽歯車２１を中心に公転して、出力軸２９、ギア３０、３１と共にスプロケット３２が回転し、可動体Ｇが昇降する。よって、遊星キャリア２３は可動体Ｇに向けてモータ１４の回転力又はモータ１５の回転力を出力する。

【0018】

このように、制御手段１２が、温度センサ３４の計測温度に応じて、第１、第２の状態を切り替えて可動体Ｇを昇降させるのは、気温の上昇又は低下によりギア１９、２６、２７、３０、３１等に塗布されている潤滑油の粘性が変化しても、可動体Ｇを昇降するためのトルクの大きさを所定範囲に収めるためである。従って、制御手段１２は、第１、第２の状態とを切り替えて、可動体Ｇを昇降するトルクの大きさを調整することとなる。

【0019】

ここで、増速機２０は、モータ１５の回転力を増速して内歯車２２に伝えて回転速度を調整するものである。モータ１４の作動により可動体Ｇを昇降する場合と、モータ１５の作動により可動体Ｇを昇降する場合とで、可動体Ｇの昇降速度が等しくなるようにするために、増速機２０を設ける代わりに、モータ１４の回転力を減速して太陽歯車２１に伝える減速機を設けて回転速度を調整してもよい。なお、第１、第２のモータに回転数を調節できるサーボモータ等を採用する場合、増速機や減速機は不要である。

【0020】

本実施の形態において、温度センサ３４は流路開閉装置１０が設置された雰囲気の温度を計測するように設計されているが、温度センサ３４が流路開閉装置１０の近傍に設けられた物体（例えば、流路開閉装置１０の近傍に配した容器内に収められた潤滑油）の温度や、流路開閉装置１０（例えば、遊星歯車手段１７等を収めた図示しない筺体）の温度を計測するように設計してもよい。

【0021】

また、温度センサ３４を採用する代わりに、外部電源からモータ１４、１５に供給される電気エネルギーの大きさ（例えば、電流値や電圧値の大きさ）を検出する電気量検出手段を採用してもよい。この場合、制御手段は、電気量検出手段が検出する電気エネルギーの大きさに応じて、第１、第２の状態を切り替えることとなる。

【0022】

更に、温度センサ３４や電気量検出手段を採用せず、制御手段に、人により操作されて第１、第２の状態を切り替える被操作部（例えば、スイッチ）を設けてもよいし、制御手段が、カレンダー機能を有し、検知している日付に応じて第１、第２の状態を切り替える（例えば、検知している日付が１１月になるタイミングで第２の状態を第１の状態に切り替え、同日付が４月になるタイミングで第１の状態を第２の状態に切り替える）ように設計してもよい。

【0023】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、第１、第２のモータにブレーキ機能を有さないモータを採用することができる。第１、第２のモータがブレーキ機能を有さない場合、例えば、第１、第２のモータの出力軸をロックするブレーキ手段を設ければよい。
また、流路開閉装置は弁体を回動するものであってもよい。
そして、第１のモータが発生させるトルクが第２のモータが発生させるトルクより小さくてもよい。

【符号の説明】

【0024】

１０：流路開閉装置、１１：駆動源、１２：制御手段、１３：動力伝達機構、１４、１５：モータ、１６：出力軸、１７：遊星歯車手段、１８：出力軸、１９：ギア、２０：増速機、２１：太陽歯車、２２：内歯車、２３：遊星キャリア、２４：外周歯、２５：内周歯、２６、２７：ギア、２８：遊星歯車、２９：出力軸、３０、３１：ギア、３２：スプロケット、３３：チェーン、３４：温度センサ、Ｇ：可動体

【図1】

【図2】

【図3】