JP2009115254A - 流体遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮断手段の遮断状態が不完全である場合において、異物を除去したり、ロックを解除できる可能性を高くできる。
【解決手段】遮断弁４３の遮断中に流量信号４５が規定量Ｑ０以上の場合遮断中流量あり判定部５１が再遮断を命令し、復帰不完全時再遮断制御部５３が一旦復帰し、弁体８５を弁座８３から離脱させ、弁体８５と蓋９４が当接した後余剰の復帰方向回転制御によるステッピングモータ６１の脱調で弁体８５を振動させた後、再度遮断を実行するため、シール部に異物が介在しシール不完全となる場合や、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、一旦弁体８５が開弁する時流入する流体によりシール部に噛み込んだ異物を除去できたり、ステッピングモータ６１の脱調による振動によって異物が振り落とされる可能性があり、遮断弁４３がガス流路４２を遮断できる確率を高くできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流路の開閉を行う流体制御装置、特に、ガスの事故を未然に防ぐためガスメータなどに内蔵されるガス遮断装置の遮断機構として使用される流体遮断装置に関するものである。

ガス事故を未然に防ぐため、従来より種種の安全装置が利用されており、中でもガスメータに内蔵され流量センサによりガスの流量を検出しマイクロコンピュータによりガスの使用状態を異常使用と判断した場合や、地震センサ、ガス圧力センサ、ガス警報器、一酸化炭素センサなどのセンサの状況を監視し危険状態と判断した場合は、ガスメータに内蔵された遮断弁によりガスを遮断する電池電源によるマイクロコンピュータ搭載ガス遮断装置内蔵ガスメータ（以下マイコンメータと省略する）は、安全性、ガス配管の容易性、経済的価格等の優位性のため普及が促進され、ほぼ全世帯普及が実施されるに至っており、ガス事故の飛躍的低減に貢献している。

このマイコンメータにおいては、簡単な電気スイッチ操作や電話回線などによる遠隔操作でガスの遮断、復帰が可能なよう、マイコンメータに搭載した電池による電気エネルギーでガス遮断もガス復帰も可能で開弁状態と閉弁状態の保持はエネルギーを必要としない遮断弁が要求されており、近年比較的強い閉止力、復帰力を実現でき、非通電時は状態保持可能なＰＭ型ステッピングモータを駆動源とし、この回転運動を直線運動に変換して弁体を駆動し流路の開閉を行う遮断弁（以下モータ式遮断弁と省略する）が注目されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、前記公報に記載された従来の流体遮断装置の遮断弁の断面図およびブロック図を示すものである。図６に示すように、ガス通路を開閉するための弁体１と、この弁体１を駆動するためのステッピングモータ２と、このステッピングモータ２の駆動を制御するモータ制御手段３とより成り、ステッピングモータ２の出力軸４にはリードスクリュー５が形成され、弁体１にはリードスクリュー５とかみ合う従動カム６が形成され動力伝達機構を形成している。弁体１は、ガス通路７に設けられた弁座８に当接可能な主に合成ゴム製の弁ゴム９と、弁ゴム９を取り付けられた主に合成樹脂製の付勢板１０とで構成されている。弁体１とステッピングモータ２の取り付け板１１との間にはスプリング１２が弁体１を弁座８の方向に付勢するよう圧縮されて取り付けられている。モータ駆動手段３はパルス信号を送出するマイクロコンピュータなどにより成る制御部１３とドライバＩＣなどより成る駆動回路１４とで構成されている。

以上のように構成された流体遮断装置について、以下その動作について説明する。開弁状態においては、弁体１は弁座８より離れ、付勢板１０が取り付け板１１に当接し、ステッピングモータ２の自己保持力によってスプリング１２の付勢力に抗して開弁状態が保持されている。遮断動作時は、制御部１３がガス通路７を遮断する方向の駆動信号を駆動回路１４を介してステッピングモータ２に出力する。その結果、ステッピングモータ２の出力軸４が回転し、リードスクリュー５、従動カム６を介して付勢板１０が弁座８に向かって直線移動し、弁ゴム９が弁座８に当接してガス流路７が遮断される。この時、ステッピングモータ２の脱調を考慮して、制御部１３は弁ゴム９が弁座８に当接するパルス数より１ｍｍ程度余分なパルス数の駆動信号を出力する。この結果、弁ゴム９は弁座８に完全に押し付けられその押し付け力によって圧縮変形し、ステピングモータ２は、余った駆動信号分の脱調動作を行う。閉弁状態においては、ステッピングモータ２の自己保持力と、スプリング１２の付勢力によって、弁体１は弁座８に押し付けられ、開弁状態が保持されて
いる。復帰動作時は、遮断動作時の逆動作であり、説明を省略する。

また、マイコンメータは、停電などの影響を受けないよう電池電源で駆動されており、遮断弁は開弁、閉弁状態の保持に電力を必要としない自己保持型になっていて、マイコンメータシステムの異常時に必ず安全側、すなわちガス遮断側に状態移動するフェールセーフ構造ではないため、フェールセーフ構成でないことを補い、マイコンメータの安全性を高めるため様々なシステムバックアップ手段が考案、搭載されている（例えば、特許文献２参照）。

図７は従来の流体遮断装置のブロック図である。図７において、ガスメータ２１に内蔵されガス流路２２を遮断可能な自己保持型の遮断弁２３と、ガスの流量を検知する流量センサ等による流量検出部２４と、この流量検出部２４の流量信号２５が所定の流量以上の場合遮断弁２３を駆動する遮断駆動部２６に遮断信号２７を出力する流量判定部２８と、遮断信号２７が出力されたことを記憶する遮断記憶部２９と、この遮断記憶部２９の状態が遮断中でありかつ流量検出部２４が流量信号２５を出力した流量ありの状態の場合遮断駆動部２６に遮断信号３０を出力するアンドゲート等による遮断中流量あり判定部３１と、これらの制御部２４〜３１および遮断弁２３に電力を供給する電池等による電源部３５より構成されている。流量判定部２８、遮断記憶部２９、遮断中流量あり判定部３１はマイクロコンピュータ３４に記録されたソフトウェア手段などで実現されている。

流量信号２５が異常に大きな流量であったり、流量信号２５の継続が図示していないタイマー手段によって異常に長時間である場合など、ガス消費パターンが異常であると流量判定部２８が判定した場合、遮断駆動部２６に遮断信号２７が出力され遮断弁２３でガス流路２２を遮断駆動すると同時に、遮断記憶部２９に遮断駆動したことを記憶する。この後、流量検出部２４が流量を検出した場合流量信号２５が遮断中流量あり判定部３１に出力され、遮断記憶部２９の記憶が遮断中である場合、遮断中流量あり判定部３１は遮断駆動部２６に遮断信号３０を出力し、遮断駆動部２６は遮断弁２３を再度遮断駆動する。
特開平９−２１０２３７号公報 特開２００５−１４０２６２号公報

この種の流体遮断装置において、遮断中にガス流量があるということは、弁体と弁座間のシール部に配管ダストなどの異物が介在し、弁体が弁座の近傍まで到達しているにもかかわらず、ガスを遮断することができない、もしくは可動部にダストなどの異物が噛み込んでロックしてるというケースが考えられる。

しかしながら、図７に示した従来の流体遮断装置は、遮断中に流量がある場合でも通常と同じ遮断動作を繰り返すため、前述のシール部や可動部に異物などがある場合、最初の遮断と同じ結果となる可能性が高く、遮断中に流量がある場合でもガス流路を遮断できない可能性があるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、シール部に異物が介在しシール不完全となる場合や、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、遮断弁がガス流路を遮断できる確率を高くし、マイコンメータの安全性をより高くできる流体遮断装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の流体遮断装置は、ステッピングモータと、遮断時に流路に設けられた弁座に当接可能で、復帰時にステッピングモータの固定部に当
接可能な弁体と、ステッピングモータの回転運動を直線運動に変換して弁体を駆動し流路の開閉を行う直線運動変換手段とを有する遮断手段と、流路復帰動作時は弁体の可動ストロークを超える復帰方向回転の駆動を行いステッピングモータの固定部と弁体が当接した後の余剰の駆動時にステッピングモータを脱調させる制御を行う復帰制御手段と、流路遮断動作後の遮断手段の遮断状態が完全であるか不完全であるかを検出する遮断状態検出手段と、流路遮断状態が不完全であることを検出した場合に復帰動作を実行した後再度遮断動作を実行する遮断不完全時再遮断制御手段とを有するものである。

また、流路遮断状態が不完全であることを検出し復帰動作を実行した後、遮断回転方向の駆動と復帰回転方向の駆動を１〜数回繰り返す揺動制御手段を有し、この揺動制御の後再度遮断動作を実行することもできるものである。

遮断状態検出手段としては、流量を検出する流量検出手段と、遮断手段を遮断駆動したことを記録する記憶手段とを用い、記憶手段が遮断中であり、流量検出手段の検出流量が規定量以上の場合遮断状態が不完全であると判定し遮断状態検出手段の出力とするものである。

別の遮断状態検出手段としては、遮断手段の開閉状態を検出する開閉検出手段を用いることもできるものである。

さらには、遮断不完全時再遮断制御手段で遮断弁を遮断駆動した後、遮断状態検出手段の状態が、流路遮断状態が不完全であることを検出した場合、発呼する通信手段もしくは表示する表示手段を有するものである。

これにより、シール部に異物が介在しシール不完全となる場合は、復帰方向回転駆動によって一旦弁体が開弁する時流入する流体によりシール部に噛み込んだ異物を除去できたり、ステッピングモータの固定部と弁体が当接した後のステッピングモータの脱調による振動によって異物が振り落とされる可能性があり、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、復帰方向に回転方向を変えることによってロックが解除されたり、ステッピングモータの固定部と弁体が当接した後のステッピングモータの脱調による振動によって異物が振り落とされる可能性があるため、遮断手段がガスなどの流体通路を遮断できる確率が高くなり、より確実に流体を遮断することができる。

そして、万一、遮断不完全時再遮断制御手段で遮断弁を遮断駆動した後も遮断状態が不完全な場合は、外部に対して通信手段による発呼、もしくは表示手段による表示を行うため、異常状態の早期検出が可能である。

本発明の流体遮断装置は、遮断手段の遮断状態が不完全である場合において、復帰方向回転やステッピングモータの脱調による振動によって異物を除去したり、ロックを解除できる可能性があるため、シール部に異物が介在しシール不完全となる場合や、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、遮断弁がガス流路を遮断できる確率を高くでき、マイコンメータの安全性をより高くできる。

第１の発明の流体遮断装置は、ステッピングモータと、遮断時に流路に設けられた弁座に当接可能で、復帰時にステッピングモータの固定部に当接可能な弁体と、ステッピングモータの回転運動を直線運動に変換して弁体を駆動し流路の開閉を行う直線運動変換手段とを有する遮断手段と、流路復帰動作時は弁体の可動ストロークを超える復帰方向回転の駆動を行いステッピングモータの固定部と弁体が当接した後の余剰の駆動時にステッピン
グモータを脱調させる制御を行う復帰制御手段と、流路遮断動作後の遮断手段の遮断状態が完全であるか不完全であるかを検出する遮断状態検出手段と、流路遮断状態が不完全であることを検出した場合に復帰動作を実行した後再度遮断動作を実行する遮断不完全時再遮断制御手段とを有するものである。

そして、遮断手段の遮断状態が不完全である場合において、シール部に異物が介在しシール不完全となる場合は、復帰方向回転駆動によって一旦弁体が開弁する時流入する流体によりシール部に噛み込んだ異物を除去できたり、ステッピングモータの固定部と弁体が当接した後のステッピングモータの脱調による振動によって異物が振り落とされる可能性があり、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、復帰方向に回転方向を変えることによってロックが解除されたり、ステッピングモータの固定部と弁体が当接した後のステッピングモータの脱調による振動によって異物が振り落とされる可能性があるため、遮断手段がガスなどの流体通路を遮断できる確率が高くなり、より確実に流体を遮断することができる。

第２の発明の流体遮断装置は、第１の発明に加え、流路遮断状態が不完全であることを検出し復帰動作を実行した後、遮断回転方向の駆動と復帰回転方向の駆動を１〜数回繰り返す揺動制御手段を有し、この揺動制御の後再度遮断動作を実行するものである。

そして、遮断回転方向の駆動と復帰回転方向の駆動を１〜数回繰り返す揺動制御を行うことによって、シール部の異物を除去したり、可動部のロックを解除できる可能性がより高くなり、より確実に流体を遮断することができる。

第３の発明の流体遮断装置は、流量を検出する流量検出手段と、遮断手段を遮断駆動したことを記録する記憶手段とを有し、記憶手段が遮断中であり、流量検出手段の検出流量が規定量以上の場合遮断状態が不完全であると判定し遮断状態検出手段の出力とするものである。

そして、記憶手段が遮断中であり、流量検出手段が規定量以上の流量を検出した場合、復帰動作を実行した後再度遮断動作を実行する遮断不完全時再遮断制御を行うため、遮断が不完全であることを直接流量で確認でき、遮断状態検出手段の結果に応じて遮断が完全になるまで直接流量で確認しながら遮断不完全時再遮断制御を実行でき、遮断手段がガスなどの流体通路を遮断できる確率が高くなり、より確実に流体を遮断することができる。

第４の発明の流体遮断装置は、第１の発明に加え、遮断手段の開閉状態を検出する開閉検出手段と、遮断手段を遮断駆動したことを記録する記憶手段とを有し、記憶手段が遮断中であり、開閉検出手段の出力が閉でない場合遮断状態が不完全であると判定し遮断状態検出手段の出力とするものである。

そして、記憶手段が遮断中であり、開閉検出手段の出力が閉でない場合、復帰動作を実行した後再度遮断動作を実行する遮断不完全時再遮断制御を行うため、流量が流れていない場合においても遮断弁の開閉状態を確認でき、遮断手段がガスなどの流体流路を遮断できる確率が高くなり、より確実に流体を遮断することができる。

また、流量検出手段が必須でないため、ガスメータなどの流量計とは別の、ガス漏れ警報やＣＯ警報機などと連動する警報遮断システムなどへの採用が可能である。

第５の発明の流体遮断装置は、第１の発明に加え、遮断不完全時再遮断制御手段で遮断弁を遮断駆動した後、遮断状態検出手段の状態が、流路遮断状態が不完全であることを検出した場合、発呼する通信手段もしくは表示する表示手段を有するものである。

そして、万一、復帰動作を実行した後再度遮断動作を実行する遮断不完全時再遮断制御を行っても遮断状態が不完全な場合は、外部に対して通信手段による発呼、もしくは表示手段による表示を行うため、異常状態の早期検出が可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の流体遮断装置のブロック図である。

図１において、ガスメータ４１に内蔵されガス流路４２を遮断可能なＰＭ型ステッピングモータによって駆動される遮断弁４３と、ガスの流量を検知する磁気センサ、圧力センサ、超音波センサ、熱線流量センサ、流体素子センサ、質量流量センサ、または、フロートセンサ等による流量検出部４４と、この流量検出部４４の流量信号４５が異常流量などの場合遮断弁４３を遮断駆動する遮断弁駆動部４６に通常遮断信号４７を出力する流量判定部４８と、通常遮断信号４７が出力されたことを記憶する遮断記憶部４９と、この遮断記憶部４９の状態が遮断中でありかつ流量検出部４４の流量信号４５が規定量Ｑ０以上で流量判定部４８が流量ありと判定した場合、遮断異常判定部６０に遮断中流量あり遮断信号５０を出力するアンドゲート等による遮断中流量あり判定部５１と、遮断異常判定部６０から出力された再遮断命令６９を受けて遮断弁駆動部４６に一旦復帰命令Ａを出力した後再度遮断命令Ｄを出力する遮断不完全時再遮断制御部５３と、これらの各部に電力を供給する電池等による電源部５５を有して構成されている。

遮断異常判定部６０は、遮断中流量あり遮断信号５０を受けて、直前の遮断において遮断不完全時再遮断制御部５３による再遮断が行われたかどうか、すなわち、遮断不完全時再遮断制御が行われたかどうかで分岐し、遮断不完全時再遮断制御が行われていない場合は遮断不完全時再遮断制御部５３に再遮断命令６９を出力し、遮断不完全時再遮断制御が行われていた場合は、この流体遮断装置のシステム内では遮断完了が困難となる異常が発生したと判断し、通信手段５８や表示手段５９に遮断異常信号５２を出力し、通信手段５８は無線や電話回線などに遮断異常である旨発呼し、表示手段５９はＬＥＤなどに表示を行う。

遮断不完全時再遮断制御部５３は再遮断命令６９を受けて遮断弁駆動部４６に、まず復帰命令Ａを出力し、その後順次遮断命令Ｂと復帰命令Ｃを出力する揺動制御部６７による制御を出力した後、最後に遮断命令Ｄを出力する。

遮断弁駆動部４６は通常復帰信号６８もしくは復帰命令Ａを受けた場合、遮断弁４３の弁体の可動ストロークを６ｍｍとすると、それを超える約８ｍｍ相等の復帰方向回転の駆動を行いステッピングモータの固定部と弁体が当接した後の余剰の約２ｍｍの復帰方向回転の駆動時にステッピングモータを脱調させる制御を行い、この脱調時に弁体を振動させる。

遮断中流量ありと判断する規定量Ｑ０は、その規定量が漏れた場合下流の室内が爆発限界に至らないガス量や、一般の人がガス臭を感じないガス量や、流量検出部４４の最低計量単位などから選択することができ、通常１〜５０Ｌ／ｈ程度に設定されている。

流量判定部４８、遮断記憶部４９、遮断中流量あり判定部５１、遮断弁駆動部４６、遮断異常判定部６０、遮断不完全時再遮断制御部５３、揺動制御部６７はマイクロコンピュータ５４に記録されたソフトウェア手段や論理ＩＣなどで実現されている。

図２は本発明の実施の形態１の流体遮断装置の遮断弁駆動部、遮断弁のブロック図、および復帰パルスのタイムチャート図である。

遮断弁駆動部および遮断弁のブロック図、図２（ａ）において、遮断弁４３は第１相、第２相の２相バイポーラ励磁方式のステッピングモータ６１で駆動されていて、遮断弁駆動部４６は遮断制御部６３と、復帰制御部６４と、遮断パルス６５、復帰パルス６６を２相バイポーラ駆動波形に変換すると同時に電力増幅する励磁回路６２とで構成されている。

復帰パルスのタイムチャート図、図２（ｂ）においては、上段から、ステッピングモータ６１の第１相に印加されるパルス電圧Ｖ（１相ａ−ｂ）、第２相に印加されるパルス電圧Ｖ（２相ａ−ｂ）、遮断弁４３の弁体位置を表している。

弁体の可動ストロークを超えステッピングモータの固定部と弁体が当接した後のステッピングモータの脱調状態は、開弁位置の線より上に表示した。

図２（ｂ）において、復帰パルス６６は、第２相の電圧Ｖ（２相ａ−ｂ）が立ち下がった後第１相の電圧Ｖ（１相ａ−ｂ）が立ち下がる第２相の変化が先行する位相差を持つパルスを、復帰起動工程では約２００ＰＰＳ（パルス／秒）で、弁体が弁座から離反する次の復帰開弁工程では約１００ＰＰＳで、次の復帰移動工程では約２００ＰＰＳで出力し、遮断弁４３が弁体の可動ストロークを６ｍｍとし、２ｍｍ／４８パルスである場合、それを超えるストローク約８ｍｍ相等である合計１９２パルスで構成されている。

図３は本発明の実施の形態１の流体遮断装置の遮断弁４３の断面図であり、家庭用ガスメータの主流のサイズである６立方ｍ／ｈの最大流量に適合した弁座口径約φ２８ｍｍ、弁体の可動ストローク約６ｍｍ程度の遮断弁の例である。

図３において、第１相、第２相に接続された電磁コイル７１、７２と、磁力を伝達するヨーク７３、７４、７５、７６とでステータ７７が構成され、永久磁石７８と、流路４２に突出したリード部８０を有するリードシャフト８１とで構成されたロータ８２がステータ７７と同軸に配され、流路４２に形成された弁座８３と当接することによってガス等の流体を遮断可能な直径３１ｍｍ程度のシール部を持った合成ゴムやプラスチックエラストマー等の可撓体製の弁シート８７と、弁シート８７のステータ７７側に係合して配され、リードナット部８４がリード部８０に螺合し、かつ、ステータ７７が固定され自身は流路４２に固定されたフランジ８９に形成された爪状の回動規制手段８６によって規制されているため、ロータ８２の回転に伴い弁座８３と弁シート８７とを近接、離反させる直線運動が可能な自己潤滑性樹脂であるポリオキシメチレンなどのすべり性の高い合成樹脂製の弁シート保持部材８８とで構成された弁体８５と、弁体８５を弁座８３の方向に付勢するようフランジ８９と弁シート保持部材８８との間に圧縮されて配されたスプリング９０とを有して遮断弁４３が構成されている。

ロータ８２の両側に、自己潤滑性樹脂であるポリオキシメチレンなどのすべり性の高い合成樹脂製のすべり軸受け９１と、スラスト・ラジアル共用のころがり軸受け９２が配され、ステータ７７とロータ８２との間に非磁性金属製の気密隔壁９３が配され、気密隔壁９３のフランジ８９側開放端にころがり軸受け９２を保持する金属製の蓋９４が固定され、気密隔壁９３とフランジ８９の間に合成ゴム製Ｏリングであるシール部材９５が配されている。

弁シート８７と弁シート保持部材８８との間には、弁シート８７の首振り性を向上させ
るため、弁体８５の移動方向に０．３ｍｍ程度の隙間７９が形成されている。

ステータ７７とロータ８２は２相励磁のＰＭ（永久磁石）型のステッピングモータ６１を構成しており、電磁コイル７１、７２すなわち第１相、第２相に１／２×πの位相差を有する矩形波の回転磁界を発生する電流を印加することによってロータ８２が回転し、電流を印加しない場合は永久磁石７８による静止トルクによってロータ８２は回転を阻止されている。

図３においては、第１相の変化が先行する位相差を持つパルスを印加され、弁体８５側から見てＣＷ（時計回り）方向にロータ８２が回転した場合は弁体８５が弁座８３に近づく遮断動作を行い、第２相の変化が先行する位相差を持つパルスを印加され、ＣＣＷ（反時計回り）に回転した場合は弁体８５が弁座８３から遠ざかる復帰動作を行う。

以上のように構成された流体遮断装置の動作について説明する。

流量検出部４４の流量信号４５を流量判定部４８が判定し、ガスの使用状態に異常がない場合、通常遮断信号４７は出力されず、遮断弁４３はガス流路４２を開放した復帰状態を保つ。

流量検出部４４の流量信号４５を流量判定部４８が判定し、瞬時流量が配管破壊や元栓開放などが想定されるほど異常に多い場合や、ガス給湯器やガスストーブなどに割り当てられた個別流量区分の使用時間がその機器の正常使用パターンを外れて異常に長い場合などガスの使用状態に異常がある場合や、地震センサ、圧力センサ、ガス漏れセンサ等のその他センサ５６や、遮断スイッチや通信回線等による外部遮断命令５７を受けた場合、通常遮断信号４７が遮断弁駆動部４６に出力され、遮断弁駆動部４６は遮断弁４３を遮断制御部６３の制御による遮断パルス６５によって遮断すると同時に、遮断記憶部４９に遮断信号を出力したこと、すなわち遮断中であることを記憶させる。

遮断パルス６５を受けて、遮断弁４３は、まず遮断起動工程、遮断移動工程、遮断しめきり工程を経て、ロータ８２が静止状態からＣＷ方向に回転し、弁体８５は開弁位置移動し弁座８３に当接し、弁シート８７が撓んで隙間７９が圧縮され、更に弁シート８７が移動方向に圧縮変形される閉弁下死点まで移動し、ロータ８２は脱調を発生させながら余分の駆動パルスを消費した後遮断休止工程に入る。

この後、図２の例では、弁シート８７が弁座８３との当接状態を保つ範囲内のＣＣＷ方向の逆回転制御による応力緩和が行われ、機械的応力が緩和された後遮断制御を終了する。

遮断動作後、電磁コイル７１、７２への通電は停止され、遮断弁４３は永久磁石７８による静止トルクによって無通電でも遮断状態を保持する。

ガスの使用状態の異常が解消されたり、図示していない外部手段から通常復帰信号６８が復帰制御部６４に入力された場合、復帰制御部６４は励磁回路６２を介して遮断弁４３（ステッピングモータ６１）に復帰パルス６６を出力し、ロータ８２がＣＣＷ方向に回転し、弁体８５は弁座８３から離反し、弁シート保持部材８８が蓋９４に当接する位置までフランジ８９側に移動し、さらに２ｍｍ相等の余剰の復帰方向回転の駆動が継続されるが、弁シート保持部材８８が蓋９４に当接しているためロータ８２は回転することができず、その位置で振動する脱調状態となり、この結果、弁体８５も開弁位置で振動し、この後復帰パルス６６が終了すると開弁位置で弁体８５が静止保持され、ガス流路４２が開放復帰される。

通常復帰信号６８による復帰駆動が実行されると、遮断記憶部４９の遮断中記録、および、遮断異常判定部６０の記憶をリセットし、ガスを流すことができる通常状態に復帰する。

遮断動作を行った後、弁体８５と弁座８３間に配管ダストなどの異物が介在していて、弁体８５と弁座８３間が微量に開放され、結果としてガス流路４２のシールが不十分となっていたり、リードナット部８４やころがり軸受け９２などの可動部に配管ダストや磨耗紛などの異物が噛み込んで遮断動作がロックしたため弁体８５が弁座８３まで到達できず、結果としてガス流路４２のシールが不十分となっている場合がある。

この場合、遮断記憶部４９は遮断中であることを記憶しており、流量検出部４４が流量を検出し流量判定部４８が流量信号４５が規定量Ｑ０以上で流量ありと判定した場合、遮断中でありかつ流量があるため遮断中流量あり判定部５１は遮断異常判定部６０に遮断中流量あり遮断信号５０を出力し、遮断異常判定部６０は遮断不完全時再遮断制御部５３に再遮断命令６９を出力し、遮断不完全時再遮断制御部５３は遮断弁駆動部４６に、まず復帰命令Ａを出力し、その後順次遮断命令Ｂと復帰命令Ｃを出力する揺動制御部６７による制御を出力した後、最後に遮断命令Ｄを出力し、遮断弁４３は復帰命令Ａによる脱調によって弁体８５が開弁位置で振動し、この後、遮断命令Ｂ、復帰命令Ｃを発する揺動制御部６７による揺動制御を行った後、再度遮断命令Ｄによって弁体８５が弁座８３に当接する遮断状態になる。

この過程で、シール部に異物が介在しシール不完全となっていた場合は、復帰命令Ａによる復帰方向回転駆動によって一旦弁体８５が弁座８３から離脱する時流入する流体によりシール部に噛み込んだ異物を除去できたり、蓋９４と弁体８５が当接した後のステッピングモータ６１の脱調による振動によって異物が振り落とされる可能性があり、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、復帰命令Ａにより復帰方向に回転方向を変えることによってロックが解除されたり、前述の脱調による振動によって異物が振り落とされる可能性があるため、遮断弁４３がガス流路４２を遮断できる確率が高くなり、より確実に流体を遮断することができる。

また、遮断命令Ｂと復帰命令Ｃによる揺動制御を行うことによって、シール部の異物を除去したり、可動部のロックを解除できる可能性がより高くなり、より確実に流体を遮断することができる。

なお、揺動制御部６７は遮断命令Ｂと復帰命令Ｃを複数回繰り返すことによって異物除去の効果を向上させることができるが、電源部５５の電池容量とのかねあいで回数を最適化することが望ましく、もし電池容量を小さくしたい場合揺動制御を行わないことも可能である。

また、揺動制御部６７による遮断命令Ｂと復帰命令Ｃは、復帰命令Ａや遮断命令Ｄのように弁体８５の可動ストロークを超える制御である必要はなく、例えば可動ストローク６ｍｍの一部１ｍｍ相等の制御であっても回転方向を変えることによって若干の異物除去の効果があるので、電源部５５の電池容量とのかねあいで可動ストロークの一部の制御を選択することも可能である。

この遮断不完全時再遮断制御を実行した後、さらに流量検出部４４が流量を検出し流量判定部４８が流量信号４５が規定量Ｑ０以上で流量ありと判定した場合、遮断中流量あり判定部５１は遮断中流量あり遮断信号５０を出力するが、遮断異常判定部６０は直前の遮断において遮断不完全時再遮断制御が行われていたことを記憶しているため、この流体遮
断装置のシステム内では遮断完了が困難となる異常が発生したと判断し、無線や電話回線などに接続された通信手段５８やＬＥＤなど表示手段５９に遮断異常信号５２を出力するため、異常状態の早期検出が可能である。

なお、遮断異常判定部６０から遮断異常信号５２が出力されるまでの遮断不完全時再遮断制御回数を複数とし、数回の遮断不完全時再遮断制御のリトライを経た後通信手段５８や表示手段５９に遮断異常信号５２を出力するようにしてもよい。

このように、本発明の実施の形態１の流体遮断装置は、遮断弁４３の遮断中に流量信号４５が規定量Ｑ０以上の場合遮断中流量あり判定部５１が再遮断を命令し、復帰不完全時再遮断制御部５３が一旦復帰し、弁体８５を弁座８３から離脱させ、弁体８５と蓋９４が当接した後余剰の復帰方向回転制御によるステッピングモータ６１の脱調で弁体８５を振動させた後、再度遮断を実行するため、シール部に異物が介在しシール不完全となる場合や、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、遮断弁４３がガス流路４２を遮断できる確率を高くできる。

そして、万一、復帰動作を実行した後再度遮断動作を実行する遮断不完全時再遮断制御を行っても遮断状態が不完全な場合は、無線や電話回線などシステムの外部に対して通信手段５８による発呼、もしくは表示手段５９による表示を行うため、異常状態の早期検出が可能である。

さらに、遮断が不完全であることを直接流量信号４５で確認でき、遮断中流量あり判定部５１の結果に応じて遮断が完全になるまで直接流量信号４５で確認しながら遮断不完全時再遮断制御を実行でき、遮断弁４３がガス通路４２を遮断できる確率が高くなり、より確実に流体を遮断することができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２の流体遮断装置のブロック図であり、実施の形態１と同じものは同じ符号を付した。

図４において、ガスメータ１０１に内蔵されガス流路４２を遮断可能な遮断弁４３と、遮断弁４３の開閉状態を検出するリミットスイッチ、磁気スイッチ、インダクタンス検出手段、サーチコイル、フォトセンサ、または、感圧素子などからなる開閉検出部１０２と、ガスの流量を検知する流量検出部４４と、この流量検出部４４の流量信号４５が異常流量などの場合遮断弁４３を駆動する遮断弁駆動部４６に通常遮断信号４７を出力する流量判定部１０３と、通常遮断信号４７が出力されたことを記憶する遮断記憶部４９と、この遮断記憶部４９の状態が遮断中でありかつ開閉検出部１０２の信号が閉でない場合、遮断異常判定部６０に遮断中閉止不完全遮断信号１０４を出力するアンドゲート等による遮断中閉止不完全判定部１０５と、遮断異常判定部６０から出力された再遮断命令６９を受けて遮断弁駆動部４６に一旦復帰命令Ａを出力した後再度遮断命令Ｄを出力する遮断不完全時再遮断制御部５３と、これらの各部に電力を供給する電池等による電源部５５を有して構成されている。

遮断記憶部４９、遮断中閉止不完全判定部１０５、遮断弁駆動部４６、遮断異常判定部６０、遮断不完全時再遮断制御部５３、揺動制御部６７はマイクロコンピュータ１０６に記録されたソフトウェア手段や論理ＩＣなどで実現されている。

図５は本発明の実施の形態２の流体遮断装置の遮断弁および開閉検出部の断面図である。

図５において、遮断弁４３は図３と同様であり説明を省略する。

開閉検出部１０２は、遮断弁４３と同軸に配され一端は遮断弁４３が閉弁時に当接し他端に永久磁石１１２が固定されたロッド１１３と、ロッド１１３を摺動可能に保持するハウジング１１１と、ロッド１１３を遮断弁４３方向に付勢する遮断弁４３の閉弁力より弱い０．２Ｎ程度の付勢力のスプリング１１４と、ガスメータ内のガス隔壁１１５を隔てて配され永久磁石１１２が接近した時ＯＮとなり離反した時ＯＦＦとなる磁気リードスイッチ１１６とで構成されている。

開閉検出部１０２の動作は、遮断弁４３の弁体８５の位置が開弁状態の場合は、ロッド１１３は弁体８５に当接せずスプリング１１４に付勢されて図中右側にあるため、永久磁石１１２は磁気リードスイッチ１１６から離反し磁気リードスイッチはＯＦＦの状態であり、遮断弁４３の弁体８５の位置が閉弁状態の場合は、ロッド１１３は弁体８５に当接し遮断弁４３の閉弁力に押されて図中左側に移動し、永久磁石１１２は磁気リードスイッチ１１６に接近し磁気リードスイッチがＯＮの状態となることによって、遮断弁４３の開閉状態を電機信号として検出することが可能である。

そして、遮断記憶部４９の状態が遮断中であり、かつ開閉検出部１０２の信号が閉でない場合、すなわち磁気リードスイッチ１１６がＯＦＦの遮断中閉止不完全の場合は、図１〜３に示した実施の形態１と同様に、復帰不完全時再遮断制御部５３による、一旦復帰し、弁体８５を弁座８３から離脱させ、弁体８５と蓋９４が当接した後余剰の復帰方向回転制御によるステッピングモータ６１の脱調で弁体８５を振動させた後、再度遮断を実行する復帰不完全時再遮断制御で遮断弁４３を遮断駆動する。

このように、本発明の実施の形態２の流体遮断装置は、記憶手段４９が遮断中であり、開閉検出部１０２の出力が閉でない場合遮断状態が不完全であると判定し遮断中閉止不完全判定部１０５が再遮断を命令し、復帰不完全時再遮断制御部５３が一旦復帰し、弁体８５を弁座８３から離脱させ、弁体８５と蓋９４が当接した後余剰の復帰方向回転制御によるステッピングモータ６１の脱調で弁体８５を振動させた後、再度遮断を実行するため、シール部に異物が介在しシール不完全となる場合や、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、遮断弁４３がガス流路４２を遮断できる確率を高くできる。

また、遮断状態検出手段が流量判定部１０３とは別の開閉検出部１０２と遮断中閉止不完全判定部１０５であるため、遮断弁４３、開閉検出部１０２、遮断記憶部４９、遮断中閉止不完全判定部１０５、遮断弁駆動部４６は、ガスメータ１０１に内蔵されてなくても、流量判定部１０３、その他センサ５６、もしくは、外部遮断命令５７からの通常遮断信号４７を受信した後は単独で動作可能とすることができ、別設の遮断装置、ガス漏れ警報やＣＯ警報機などと連動する警報遮断システムなどへの展開が可能である。

なお、上記実施の形態１、２において、この流体遮断装置はガスメータ４１、１０１に内蔵され、電池電源部５５によって駆動されるよう説明したが、孤立型流体遮断装置でもよく燃焼機器等に内蔵されてもよく、商用電源、自己発電電源などで駆動されてもよく、コンデンサ等のアックアップ電源で駆動されてもよい。

以上のように、本発明にかかる流体遮断装置は、遮断手段の遮断状態が不完全である場合において、復帰方向回転やステッピングモータの脱調による振動によって異物を除去したり、ロックを解除できる可能性があるため、シール部に異物が介在しシール不完全となる場合や、可動部に異物が噛み込んでロックしている場合でも、遮断弁がガス流路を遮断できる確率を高くできるので、ガスメータ内蔵遮断装置（マイコンメータ）、燃焼機器の
開閉弁、別設の遮断装置、ガス漏れ警報やＣＯ警報機などと連動する警報遮断システムなどガス流体の遮断装置の他、あらゆる流体の遮断装置への適用が可能である。

本発明の実施の形態１の流体遮断装置のブロック図 本発明の実施の形態１の流体遮断装置の遮断弁駆動部、遮断弁のブロック図、および復帰パルスのタイムチャート 本発明の実施の形態１の流体遮断装置の遮断弁の断面図 本発明の実施の形態２の流体遮断装置のブロック図 本発明の実施の形態２の流体遮断装置の遮断弁および開閉検出部の断面図 従来の流体遮断装置の遮断弁の断面図およびブロック図 従来の流体遮断装置のブロック図

符号の説明

４２ ガス流路（流路）
４３ 遮断弁（遮断手段）
４４ 流量検出部（流量検出手段）
４９ 遮断記憶部（記憶手段）
５１ 遮断中流量あり判定部（遮断状態検出手段）
５３ 遮断不完全時再遮断制御部（遮断不完全時再遮断制御手段）
５８ 通信手段
５９ 表示手段
６０ 遮断異常判定部
６１ ステッピングモータ
６３ 遮断制御部
６４ 復帰制御部
６７ 揺動制御部
８０ リード部（直線運動変換手段）
８３ 弁座
８４ リードナット部（直線運動変換手段）
８５ 弁体
８６ 回動規制手段（直線運動変換手段）
９４ 蓋（ステッピングモータの固定部）
１０２ 開閉検出部（開閉検出手段）
１０５ 遮断中閉止不完全判定部（遮断状態検出手段）

Claims (5)

1. ステッピングモータと、遮断時に流路に設けられた弁座に当接可能で、復帰時に前記ステッピングモータの固定部に当接可能な弁体と、前記ステッピングモータの回転運動を直線運動に変換して前記弁体を駆動し前記流路の開閉を行う直線運動変換手段とを有する遮断手段と、流路復帰動作時は前記弁体の可動ストロークを超える復帰方向回転の駆動を行い前記ステッピングモータの固定部と前記弁体が当接した後の余剰の駆動時に前記ステッピングモータを脱調させる制御を行う復帰制御手段と、流路遮断動作後の前記遮断手段の遮断状態が完全であるか不完全であるかを検出する遮断状態検出手段と、流路遮断状態が不完全であることを検出した場合に前記復帰動作を実行した後再度遮断動作を実行する遮断不完全時再遮断制御手段とを有する流体遮断装置。
2. 流路遮断状態が不完全であることを検出し復帰動作を実行した後、遮断回転方向の駆動と復帰回転方向の駆動を１〜数回繰り返す揺動制御手段を有し、前記揺動制御の後再度遮断動作を実行する請求項１記載の流体遮断装置。
3. 流量を検出する流量検出手段と、遮断手段を遮断駆動したことを記録する記憶手段とを有し、前記記憶手段が遮断中であり、前記流量検出手段の検出流量が規定量以上の場合遮断状態が不完全であると判定し遮断状態検出手段の出力とする請求項１記載の流体遮断装置。
4. 遮断手段の開閉状態を検出する開閉検出手段と、前記遮断手段を遮断駆動したことを記録する記憶手段とを有し、前記記憶手段が遮断中であり、前記開閉検出手段の出力が閉でない場合遮断状態が不完全であると判定し遮断状態検出手段の出力とする請求項１記載の流体遮断装置。
5. 遮断不完全時再遮断制御手段で遮断弁を遮断駆動した後、遮断状態検出手段の状態が、遮断状態が不完全であることを検出した場合、発呼する通信手段もしくは表示する表示手段を有する請求項１記載の流体遮断装置。