JP2010112412A - 開閉判定機能付遮断弁 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により遠隔からの遮断弁開閉判定を可能とする技術を提供する。
【解決手段】ラッチレバー６が可動コア３ｄにラッチされている状態（弁体４ａ開の状態）では、光センサ５の送受光部５ａからの光信号はラッチレバー６に当たり、反射して送受光部５ａに戻る。この信号の検知により、弁体４ａが開状態であると判定することができる。一方、ラッチレバー６のラッチが開放された状態（弁体４ａ閉の状態）では、送受光部５ａからの送信信号はラッチレバー６の上方を通過して、蓋部２ｂのコルク薄板２ｃ部分に当たる。この場合、光信号は乱反射するため送受光部５ａにおける検知信号は閾値以下となる。これにより、弁体４ａが閉状態であると判定することができる。このようにして、光センサ５により遮断弁４の開閉を判定することが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、光センサを利用した開閉判定機能付遮断弁に係り、特にレイノルドガバナやＡＦＶ（アキシャル・フロー・バルブ）等の整圧器の緊急停止装置用として好適な開閉判定機能付遮断弁に関する。

従来、都市ガス供給において中圧から低圧への整圧器 (ガバナ)として、図１０に示すレイノルドガバナ１００が広く用いられている。レイノルドガバナ１００は、上流側中圧配管１０１及び下流側低圧配管１０２間に配設されるメインガバナ１０３と、メインバルブ１０３ａを駆動するための補助配管１０４ａ〜１０４ｃ経路中に配設され、補助配管１０４ｂ内を中間圧に維持するための中圧補助ガバナ１０５及び低圧補助ガバナ１０６と、補助配管１０４ｂから分岐する補助配管１０４ｄ末端に配設されるオキジャリボール１０７と、レバー１０８ａ、吊棒１０８ｂ及び主ウエイト１０８ｃ、補助ウエイト１０８ｄを備え、支点１０８ｅを支点としてメインバルブ１０３ａとオキジャリボール１０７のダイヤフラム１０７ａとの作動を連係させるリンク機構１０８と、を主要構成として備えている。かかる構成により、低圧配管１０２側のガス消費により二次圧Ｐ２が低下した場合、補助配管１０４ｂ内の中間圧Ｐ３が低下し、これに伴いオキジャリボール１０７内の圧力が低下するため、リンク機構１０８が作動してメインバルブ１０３ａが開く。これにより、上流側配管１０１から下流側配管１０２側へのガス供給が増加し、二次側圧力Ｐ２が調整される。

上記レイノルドガバナ１００の地震等、災害発生時における遠隔停止を可能とするため、遮断弁１０９を補助配管１０４経路中に配設する技術が公知である。これは、遮断弁１０９の遮断により中間圧Ｐ３を上昇させ、これに伴うオキジャリボール１０７内圧力の上昇によりリンク機構１０８を上側に押し上げて、メインバルブ１０３ａを遮断させるものである。
さらに、遮断弁１０９の作動点検のためのバイパス配管を不要とする技術として、遮断弁本体の下側に、手動で遮断状態と開弁状態を切り替え可能とするバイパス弁を備えた遮断弁が提案されている（例えば特許文献１）。
特開平１０−１６９８３６

しかしながら、従来この種の遮断弁においては、遠隔操作により実際に弁が閉まったか否かを遠隔で判定する手段が講じられていないため、電磁弁制御装置からの遮断信号の出力を以って遮断と判定せざるを得ないという問題があった。このことは手動バイパス弁を備えた遮断弁にあっても同様である。

本発明は、このような課題を解決するためのものであって、簡易な構成により遠隔からの遮断弁開閉判定を可能とする技術を提供するものである。本発明は、以下の内容を要旨とする。すなわち、本発明に係る開閉判定機能付遮断弁は、
（１）流体管路中に配設され、開閉弁と、電磁弁と、開閉弁及び電磁弁の作動をリンクさせるラッチレバーを備えたリンク機構部と、を備え、電磁弁の通電によりラッチを開放し、これに伴うラッチレバーの回動により開閉弁を閉止する遮断弁であって、送信光信号に対する受信光信号の割合に基づいて、検知対象の位置を判定する光センサを、さらに備え、光センサの送受光部を、リンク機構部内であって、開閉弁が開状態のときはラッチレバーからの反射光信号を受信し、開閉弁が閉状態のときは送信光信号がラッチレバーに当たらない位置に配置し、かつ、リンク機構部内面を、開閉弁が閉状態のときに閾値以上の反射光信号を受信しないように構成することにより、開閉弁の開閉状態を判定可能に構成したことを特徴とする。
前記なお、受信反射光信号の「閾値」は、センサ感度、リンク機構部内面材質等に応じて決定することができる。
（２）送信光信号が当たる位置の前記リンク機構部内面に、前記開閉弁が閉状態のときに前記送受光部が前記閾値以上の反射光信号を受信することのない材質を用いたことを特徴とする。
さらに、本発明に係る整圧器の稼動と停止状態判定装置は、
（３）二次圧補助配管を備えた整圧器の補助配管経路中に、上記開閉判定機能付遮断弁を配置したことを特徴とする。

上記各発明によれば、既存の遮断弁に光センサを付加するのみで、遠隔から開閉判定が可能となるという効果がある。
また光信号を利用しているため、ガス工作物の納められた建物(構築物)内に用いても、電気工作物のような防爆構造にする必要がないという効果がある。
さらに、信号線として光ケーブルを用いるため、リンク機構部への取り込みを９０°曲がりにすることができ、 整圧器維持管理作業時に一切障害とならないという効果がある。

以下、本発明の一実施形態に係る開閉判定機能付遮断弁のひとつである１について、図１乃至９を参照してさらに詳細に説明する。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
図１は、開閉判定機能付遮断弁１の一部断面構成を示す図である。
図２は、図１のＡ−Ａ’ 断面構成を示す図である。
図３は、リンク機構部２及び電磁弁３の断面（図２のＢ−Ｂ’）構成を示す図である。
図４は、弁本体４開のときのリンク機構部２の作動を示す図である。
図５は、弁本体４開のときの電磁弁３の作動及び光センサ５の光信号経路を示す図である。
図６は、弁本体４開のときの開閉判定機能付遮断弁１の作動状態を示す図である。
図７は、弁本体４閉のときのリンク機構部２の作動を示す図である。
図８は、弁本体４閉のときの電磁弁３の作動及び光センサ５の光信号経路を示す図である。
図９は、開閉判定機能付遮断弁１を用いたレイノルドガバナ遠隔遮断判定システム２０の構成を示す図である。

最初に、開閉判定機能付遮断弁１の全体構成について説明する。図１乃至４を参照して、遮断弁１は遮断弁本体４と、遮断弁本体４上部に載置されるリンク機構部２と、リンク機構の駆動源でありリンク機構部２の側面に配置される電磁弁３と、リンク機構部２内に送受光部５ａが配置される光センサ５と、を主要構成として備えている。
遮断弁本体４は、内部中央に弁体４ａと、弁体４ａと一体に構成されリンク機構部２内に貫通する弁軸４ｂと、弁軸４ｂの上下動を付勢するバネ４ｃと、後述するレイノルドガバナ２１の補助配管２４に接続する接続部４ｄ、４ｅと、を主要構成として備えている。

リンク機構部２は、筐体２ａ内にラッチレバー６を備えている。ラッチレバー６は、光を十分に反射する金属材料により構成されている。ラッチレバー６の一端側には、ラッチ用切欠部６ａが設けられている。また、他端側は支軸２ｆに接続しており、支軸２ｆの回動に伴い、これと一体として上下方向に回動可能に構成されている。ラッチレバー６の支軸２ｆとの接続部２ｇから少し離れた位置に、弁本体４の弁軸４ｂ上端部４ｆが接続されており、ラッチレバー６の回動に伴い弁軸４ｂを上下動可能としている。
支軸２ｆは、さらに筐体２ａ外側において復帰ハンドル２ｄと接続しており、復帰ハンドル２ｄを押し下げることにより、ラッチレバー６を上側に回動可能に構成されている。さらに、ラッチレバー６の上側への回動により弁軸４ｂは上方向に引き上げられ、同時に遮断弁本体４のバネ４ｃを付勢させる。
筐体２ａの側面の一部は、メンテナンスのための取り外し可能な蓋２ｂにより構成されている。蓋２ｂの内側にはコルク薄板２ｃが貼付されており、後述のように光センサ５から送信される光信号を乱反射するように構成されている。

電磁弁３は、本体３ａ内部にソレノイド３ｂ、プラグナット３ｆ、可動コア３ｄ、コイルバネ３ｃ及び筐体２ａ内部に貫通する可動コア３ｄを主要構成として備えている。電磁弁３は不図示の防爆型端子台に接続されており、後述するように遠隔からの遮断信号を受けてソレノイド３ｂに通電してプラグナット３ｆを励磁するように構成されている。
そして、ソレノイド３ｂに通電されていない状態では、可動コア３ｄはコイルバネ３ｃの付勢力により、先端部３ｅがラッチレバー６の切欠部６ａにラッチするように突出する（図４参照）。また、通電によりプラグナット３ｆが励磁した状態では、可動コア３ｄはコイルバネ３ｃの付勢力に打ち勝ってプラグナット３ｆに吸着され、これにより切欠部６ａのラッチが開放される。

光センサ５は、送受光部５ａ及び送信側、受信側の光ケーブル５ｂからなり、光ケーブル５ｂは後述するように遠隔監視装置３０のアンプユニット３３に接続している。先端の送受光部５ａは、筐体２ａ内部であって次の２条件を満たす位置に取り付けられる。まず、ラッチレバー６のラッチ状態（上側に回動した状態）において、送受光部５ａからの光信号がラッチレバー６で反射して送受光部５ａに戻る位置であること。また、ラッチが開放された状態（下側に回動した状態）では、光信号が蓋部２ｂのコルク薄板２ｃ部分に当たる位置であること、である。

開閉判定機能付遮断弁１は以上のように構成されており、次にリンク機構部２を介して行われる電磁弁３と遮断弁本体４との作動連係について説明する。
図４乃至６を参照して、電磁弁３非通電状態において復帰ハンドル２ｄを押し下げると、ラッチレバー６はこれに連動して上方向に回動する。また非通電状態であるため、可動コア３ｄはバネ３ｃの付勢力によりラッチレバー６の外側に突出し、切欠部６ａは図４の位置で可動コア３ｄの先端部３ｅにラッチされる。これに伴い、遮断弁本体４の弁軸４ｂはラッチレバー６の回動により上方向に引き上げられ、弁体４ａは開状態となり、またバネ４ｃは付勢される（図６）。
次に図７、図８を参照して、電磁弁３通電状態のときは、可動コア３ｄはプラグナット３ｆに吸着され、図８において紙面裏側方向に引き寄せられる。これにより切欠部６ａのラッチが外れ、弁本体４のバネ４ｃの付勢力により弁軸４ｂが引き下げられ、弁体４ａは閉となる。これと連動してラッチレバー６は、バネ付勢力により下側に回動する（図１）。

次に、ラッチレバー６の作動と光センサ５の信号送受信の連係について説明する。
図４、図５を参照して、ラッチレバー６が可動コア３ｄにラッチされている状態（弁体４ａ開の状態）では、光センサ５の送受光部５ａからの光信号はラッチレバー６に当たり、反射して送受光部５ａに戻る。この信号の検知により、弁体４ａが開状態であると判定することができる。
一方、図７、図８を参照して、ラッチレバー６のラッチが開放された状態（弁体４ａ閉の状態）では、送受光部５ａからの送信信号はラッチレバー６の上方を通過して、蓋部２ｂのコルク薄板２ｃ部分に当たる。この場合、光信号は乱反射するため送受光部５ａにおける検知信号は閾値以下となる。これにより、弁体４ａが閉状態であると判定することができる。このようにして、光センサ５により遮断弁４の開閉を判定することが可能となる。

次に図９をも参照して、上述の開閉判定機能付遮断弁１を用いたレイノルドガバナ遠隔停止判定システムの一例について説明する。遠隔停止判定システム２０は、レイノルドガバナ２１と、補助配管２４の低圧補助ガバナ２６下流側に配設される遮断弁１と、レイノルドガバナ２１の遮断判定を行う遠隔監視装置３０と、を主要構成として備えている。
遠隔監視装置３０は、センタ（図示せず）からの遠隔指令に基づいて、遮断弁１に遮断指令し、遮断判定結果をセンタに送信する遠隔指令部３１と、光センサ５に対して光信号を送信し、また受信光信号を電気信号に変換するアンプユニット３３と、送受信信号に基づいて遮断の有無を判定する判定部３２と、を備えている。
なお、レイノルドガバナ２１及び周辺装置の構成については、上述のレイノルドガバナ１００と同一であるので、重複説明を省略する。

システム稼働中は常時、アンプユニット３３から光ケーブル５ｂを介して光信号が送信されている。レイノルドガバナ２１の弁２２開の状態では、遮断弁１のリンク機構２内のラッチレバー６は図４の状態にあり、このとき送受光部５ａからの光信号はラッチレバー６で反射し、反射光の大部分が送受光部５ａで捉えられる。これを受けて判定部３２では、受信光量／送信光量を比較して遮断弁１開と判定する。
次に、地震等、災害発生時において、遠隔監視装置３０からの遮断指令に基づいて電磁弁３が通電されると、上述のようにラッチレバー６は下側に回動し、同時に弁本体４の弁軸４ｂは下がり、弁体４ａは閉となる。これにより補助配管２４の中間圧が上昇し、これに伴うオキジャリボール２３内圧力の上昇によりリンク機構２５を上側に押し上げて、メインバルブ２２を遮断する。

このとき、ラッチレバー６の下側への回動により送受光部５ａから放射される光はラッチレバー６の上方を通過して、蓋部２ｂのコルク薄板２ｃ部分に当たる。この場合、光信号は乱反射するため送受光部５ａにおける検知信号は閾値以下となり、判定部３２では遮断弁１が正常に閉止されたと判定する。このようにして、レイノルドガバナ２１の弁２２の遮断を光学的に判定することができる。

本発明は、レイノルドガバナの遠隔遮断判定のみならず、流体遮断弁の遠隔遮断判定技術として広く利用可能である。

開閉判定機能付遮断弁１の外観（一部断面）構成を示す図である。 図１のＡ−Ａ’ 断面構成を示す図である。 リンク機構部２及び電磁弁３の断面（図２のＢ−Ｂ’）構成を示す図である。 弁本体４開のときのリンク機構部２の作動を示す図である。 弁本体４開のときの電磁弁３の作動及び光センサ５の光信号経路を示す図である。 弁本体４開のときの開閉判定機能付遮断弁１の作動状態を示す図である。 弁本体４閉のときのリンク機構部２の作動を示す図である。 弁本体４閉のときの電磁弁３の作動及び光センサ５の光信号経路を示す図である。 開閉判定機能付遮断弁１を用いたレイノルドガバナ遠隔遮断判定システム２０の構成を示す図である。 従来のレイノルドガバナ１００の構成及び緊急遮断弁１０８の配置状態を示す図である。

符号の説明

１・・・・・開閉判定機能付遮断弁
２・・・・・リンク機構部
２ａ・・・・筐体
２ｂ・・・・蓋部
２ｃ・・・・コルク薄板
２ｄ・・・・復帰ハンドル
３・・・・・電磁弁
３ｄ・・・・可動コア
３ｆ・・・・プラグナット
４・・・・・遮断弁本体
４ａ・・・・弁体
５・・・・・光センサ
５ａ・・・・送受光部
５ｂ・・・・光ケーブル
６・・・・・ラッチレバー
６ａ・・・・ラッチ用切欠部
２０・・・・遠隔遮断判定システム
２１・・・・レイノルドガバナ
２２・・・・メインバルブ
２４・・・・補助配管
３０・・・・遠隔監視装置

Claims (3)

1. 流体管路中に配設され、開閉弁と、電磁弁と、開閉弁及び電磁弁の作動をリンクさせるラッチレバーを備えたリンク機構部と、を備え、
   電磁弁の電磁コイルへの通電によりラッチを開放し、これに伴うラッチレバーの回動により開閉弁を閉止する遮断弁であって、
   送信光信号に対する受信光信号の割合に基づいて、検知対象の位置を判定する光センサを、さらに備え、
   光センサの送受光部を、リンク機構部内であって、
   開閉弁が開状態のときはラッチレバーからの反射光信号を受信し、開閉弁が閉状態のときは送信光信号がラッチレバーに当たらない位置に配置し、かつ、
   リンク機構部内面を、開閉弁が閉状態のときに閾値以上の反射光信号を受信しないように構成することにより、
   開閉弁の開閉状態を判定可能に構成したことを特徴とする開閉判定機能付遮断弁。
2. 送信光信号が当たる位置の前記リンク機構部内面に、前記開閉弁が閉状態のときに前記送受光部が前記閾値以上の反射光信号を受信しない材質を用いたことを特徴とする請求項１に記載の開閉判定機能付遮断弁。
3. 二次圧補助配管を備えた整圧器の補助配管経路中に、請求項１又は２に記載の開閉判定機能付遮断弁を配置したことを特徴とする整圧器の稼動と停止状態判定装置。
   
   

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