JP2004234431A

JP2004234431A - 弁の自動制御装置

Info

Publication number: JP2004234431A
Application number: JP2003023502A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nagao; 稔長尾
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】商用電源設備がなく電動弁の設置が不能な場所であっても、電気的制御が必要な電動弁の設置を可能にした弁の自動制御装置を提供する。
【解決手段】給配水管路１に電動弁２を介設し、電動弁２を迂回するバイパス管路４にインライン型水力発電装置によってなる小水力発電装置５を介設する。小水力発電装置５の起動によって、制御手段１５を制御する制御電力と電動弁２の開閉駆動電力とを確保することができるので、制御手段１５では、予め入力されている設定流量と圧力センサ１８によって検出した二次圧とを比較し、二次圧が設定圧力よりも高くなれば開度制御信号１６によって電動弁２の弁開度を絞り、二次圧が設定圧力よりも低くなれば開度制御信号１６によって電動弁２の弁開度を開くことによって二次側の圧力を制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給配水の圧力制御や流量制御あるいは上・下流の水位制御に使用される弁を電源設備の存在しない場所で自動制御できるようにした弁の自動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給配水の圧力制御に使用される弁として、図３に示す機械式の自動減圧弁が知られている。この自動減圧弁３０は、上下動自在なピストン３１と一体に形成された弁体３２と、ケーシング３３と、カバー３４と、シリンダ３５とを備え、ピストン３１の上部に形成された上部室３６は絞り弁３８ａおよびフィルタ３７を介して一次側Ａに接続され、パイロット弁４０および絞り弁３８ｂを介して二次側Ｂに接続されている。そして、二次側Ｂの圧力がパイロット弁４０の設定圧より高くなると、パイロット弁４０は閉方向に作動し、パイロット弁４０を通過する流量を減少し始める。一方、上部室３６には一次側Ａから流入があるため、パイロット弁４０の流量減少は上部室３６を昇圧させて、弁体３２を押し下げる。したがって、弁体３２を通過する流量が減少し、二次側Ｂの圧力が下がり始め、パイロット弁４０の設定圧に近づく。逆に、二次側Ｂの圧力がパイロット弁４０の設定圧より低くなると、パイロット弁４０は開方向に作動し、パイロット弁４０を通過する流量は増加し始める。他方、上部室３６には一次側Ａから流入があるが、パイロット弁４０の流量増加は上部室３６を減圧し、弁体３２を上昇させる。このため、弁体３２を通過する流量が増加し、二次側Ｂの圧力が上がり始め、パイロット弁４０の設定圧に近づくようになっている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６４−１８３１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の機械式の弁は、商用電源設備がなく電動弁を設置できない場所に設置して、給配水の圧力・水位・流量調整などの制御を行うことができる。ところが、電動弁と比較して応答性に劣るので、ウオータハンマなど様々な問題点が発生し易い欠点を有している。このことは、前述の機械式の自動減圧弁のみならず、機械式のバタフライ弁や機械式のオリフィス弁などの他の弁にもいえる。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、商用電源設備がなく電動弁の設置が不能な場所であっても、電気的制御が必要な電動弁の設置を可能にした弁の自動制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る弁の自動制御装置は、給配水管路に介設した電動弁と小水力発電装置とを備え、この小水力発電装置から制御電力が供給されるとともに、設定値に基づいて前記電動弁に開度信号を出力して電動弁の弁開度を制御する制御手段を具備していることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、給配水管路に介設されている小水力発電装置の起動によって、制御手段を制御する制御電力と電動弁の開閉駆動電力とを確保することができるので、電動弁の開度を制御手段に予め入力されている設定値に基づいて制御することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示す系統図であり、二次圧を一定に制御する圧力制御機能を備えている。図１において、１は給配水管路で、この給配水管路１には電動機２Ａによって図示されていない弁体の開閉がなされる電動弁２が介設され、その下流端部は受水池（配水池）３に臨んでいる。また、給配水管路１には、電動弁２を迂回するバイパス管路４が設けられ、このバイパス管路４に小水力発電装置５が介設されており、バイパス管路４における小水力発電装置５の上流位置に電動弁によってなる流量制御弁６を介設してある。
【０００９】
小水力発電装置５は、図２に示すような給配水管路１に介設されるインライン型水力発電装置によってなり、軸方向の両端部を開口７Ａ，７Ｂした筒状のアウターケーシング７と、環状の水路８を介してアウターケーシング７の内部に同心に配置された筒状の発電機ケーシング９と、発電機ケーシング９に水密に収容された発電機１０と、発電機１０の回転子（図示省略）と同時に回転する水車軸１１と、水車軸１１に同時回転可能に取付けられた水車ランナ１２と、水車ランナ１２の上流側で環状の水路８に複数個配置された案内羽根１３と、給電用のケーブル１４とを備えている。
【００１０】
小水力発電装置５におけるアウターケーシング７の開口７Ａをバイパス管路４の上流管４Ａに接続し、開口７Ｂをバイパス管路４の下流管４Ｂに接続することで、バイパス管路４に小水力発電装置５を介設したインライン型水力発電装置が構成される。したがって、開口７Ａから導入され開口７Ｂから導出される発電用水Ｗによって、水車ランナ１２、水車軸１１および発電機１０の回転子を回転させることにより発電がなされ、発電した電力を給電用のケーブル１４により外部に供給することができる。
【００１１】
図１において、１５はコントローラ（制御手段）を示す。この制御手段１５は、たとえば、予め入力されている設定圧力に基づいて電動弁２に開度信号を出力して電動弁２の弁開度を制御するためのもので、小水力発電装置５の起動によって発電した電力が給電用のケーブル１４を介して制御電力として供給される。また、制御手段１５から電動弁２に弁開度を制御する開度制御信号１６が出力され、電動弁２の弁開度が開度センサ２Ｂから制御手段１５に開度データ１７として入力される。さらに、圧力センサ１８によって検出した給配水管路１の下流管１Ｂの圧力、つまり二次圧は制御手段１５に入力される。なお、制御手段１５には、二次圧を設定する設定圧力が予め入力されている。
【００１２】
一方、制御手段１５から電動弁６に弁開度を制御する開度制御信号１９が出力され、電動弁６の弁開度が開度センサ６Ｂから制御手段１５に開度データ１７Ａとして入力される。さらに、差圧センサ２０によって検出した流量制御弁６の上流側と下流側の圧力差、つまり差圧データが制御手段１５に入力されるように構成されている。なお、制御手段１５には、小水力発電装置５のオーバーロードを防止する設定流量が予め入力されている。
【００１３】
前記構成によれば、制御手段１５には差圧センサ２０によって検出した差圧データが入力される。制御手段１５では、予め入力されている設定流量と差圧データが比較され、差圧によって演算された流量が設定流量よりも大きくなれば開度制御信号１９によって電動弁によってなる流量制御弁６の弁開度を絞り、差圧によって演算された流量が設定流量よりも小さくなれば開度制御信号１９によって流量制御弁６の弁開度を開くことによって、小水力発電装置５に流れ込む流量を制御して小水力発電装置５のオーバーロードを防止する。
【００１４】
他方、制御手段１５には、圧力センサ１８によって検出した二次圧が入力される。制御手段１５では、予め入力されている設定圧力と二次圧が比較され、二次圧が設定圧力よりも高くなれば開度制御信号１６によって電動弁２の弁開度を絞り、二次圧が設定圧力よりも低くなれば開度制御信号１６によって電動弁２の弁開度を開く制御を行うことによって圧力を制御することができる。すなわち、給配水管路１に介設されている小水力発電装置５の起動によって、制御手段１５を制御する制御電力と電動弁２の開閉駆動電力とを確保することによって、電動弁２の開度を制御手段１５に予め入力されている設定圧力に基づいて電気的に制御することができる。したがって、商用電源設備がなく電動弁２を設置できない場所であっても、電動弁２の設置が可能になるので、従来の機械式の自動減圧弁と比較して応答性がよくなるとともに、ウオータハンマなど様々な問題点の発生を抑制することができる。
【００１５】
なお、前記実施の形態では、給配水管路１の二次圧を一定にする圧力制御について説明しているが、給配水管路１の流量制御あるいは給配水管路１下流側の受水池（配水池）３または給配水管路１の上流側に設けられている受水池（配水池）３（図示省略）の水位制御に適用できることはいうまでもない。
【００１６】
また、バイパス管路４に小水力発電装置５を介設した構成で説明しているが、バイパス管路４を省略して、給配水管路１における電動弁２の上流位置に小水力発電装置５を介設した構成であってもよい。この場合、流量制御弁６の設置を省略してもよい。さらに、バイパス管路４に小水力発電装置５を介設した構成であれば、図１で説明した実施の形態のように、必ずしも電動弁によってなる流量制御弁６をバイパス管路４に介設する必要はなく、手動弁によってなる流量制御弁６を介設した構成であってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る弁の自動制御装置は構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【００１８】
すなわち、給配水管路に介設されている小水力発電装置の起動によって、制御手段を制御する制御電力と電動弁の開閉駆動電力とを確保することができるので、電動弁の開度を制御手段に予め入力されている設定圧力に基づいて電気的に制御することができる。したがって、商用電源設備がなく電動弁を設置できない場所であっても、電動弁の設置が可能になるので、従来の機械式の弁と比較して応答性がよくなるとともに、ウオータハンマなど様々な問題点の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す系統図である。
【図２】小水力発電装置の一例を示す断面図である。
【図３】従来の機械式の自動減圧弁の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１給配水管路
２電動弁
５小水力発電装置
１５制御手段

Claims

給配水管路に介設した電動弁と小水力発電装置とを備え、この小水力発電装置から制御電力が供給されるとともに、設定値に基づいて前記電動弁に開度信号を出力して電動弁の弁開度を制御する制御手段を具備していることを特徴とする弁の自動制御装置。