JP2019049357A - 電動弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保守点検によるケーブルの断線や外れと、地震によるケーブルの断線や外れを峻別して、地震の際に緊急動作を行い、かつ、保守点検作業もできるようにする。【解決手段】制御盤２０との接続が途切れた際に、電動弁２１を作動する電動弁装置の制御盤側に、動作中と保守点検作業中の二つのコードのいずれかを一定の間隔で電動弁側へ送信するコード信号送信手段２６´を設ける。電動弁側には、二つのコードを見分ける識別手段３５を設ける。そして、コード信号を一定間隔で送信し、前記信号が途切れることで、地震によるケーブルの断線や外れを検出する。一方、識別手段３５は、受信コードを識別し、識別したコードが保守点検作業である場合は、動作中の受信コードが識別されるまで、電動弁２１の作動を取り消すことで、保守点検作業中にケーブルの取り外しや断線が発生しても、電動弁２１が作動せず、保守点検作業を安全にできるようにする。【選択図】図１

Description

この発明は、電動弁装置に関するものである。

従来の電動弁装置として、例えば図１０の特許文献１に記載のものがある。
この電動弁装置は、配水池・調整池４の流出管５と配水本管６の間に設けられたもので
、飲料水の流失防止用のためのものである。
この電動弁装置では、電動弁２は接続ケーブル３で制御盤１と接続する構成となってい
て、制御盤側に外部電源（ＡＣ）７と感震装置８を配置し、感震装置８と制御盤１と電動
弁２をケーブル（電力、信号）３、３´で電気的に連結して遠隔制御するようになってい
る。さらに、制御盤１にバックアップ用電源１３を設けて停電にも対処する。
ここで、感震装置８として従来から用いられている鋼球式のものがある。この感震装置
８は、図９の鎖線のように、鋼球９がボール受け１０から受け皿１１へ地震の際に落下し
、落下した鋼球９が受け皿１１を下降させてマイクロスイッチ１２をオフ（開）にする。
このとき、マイクロスイッチ１２の検出出力としてａ接点を使用すると、例えば、ノイ
ズを検出信号として誤作動する可能性が考えられるため、一般に、図９のように、プルア
ップ抵抗とｂ接点を使用して常時電流を流すこと（アクティブ・ロー）が行われている。
ところで、電動弁２は、例えば、流路の近傍に埋設するなど保守点検作業の困難な場所
に設置されることが多い。そのため、保守点検（主に清掃や弁取り換え）作業中に、ケー
ブル３を外したり、断線させてしまったりすることがある。
このように、ケーブル３が外れたり断線したりすると、電動弁側の入力は、感震装置８
がｂ接点を用いているため、感震装置８が作動した場合と同じ信号が入力される。そのた
め、電動弁２が地震に対応するために緊急動作をしてしまう。
また、断線したり外れたりしたケーブル３が電力搬送用の場合は、電力を喪失してしま
うため、電動弁２が意図しない形で作動することも考えられる。例えば、バネリターン式
の電動弁２では、バネにより予期しない遮断動作を行うことが考えられる。
この問題を解決する一つの方法として、バックアップ用電源１３を電動弁側に配置して
、電力搬送用のケーブルの断線や外れに対処するとともに、例えば、制御盤１に保守点検
用のスイッチを設け、そのスイッチと前記電動弁２をケーブルで接続し、前記スイッチの
オン・オフ信号で電動弁側の感震装置８などの入力を一時的にオフできるようにすること
が考えられる。
ところが、このようなオン・オフ式のスイッチでは、スイッチが開放状態となる故障に
対処するため、前述のように、プルアップ抵抗とｂ接点を用いて常時電流を流す。そのた
め、スイッチのｂ接点は通常（動作中は）投入されており、ａ接点は「保守点検」を操作
する際に投入する。

特開平８−４９２４号公報

しかしながら、上記のように、オン・オフ（開閉）式のスイッチを用いたものでは、ス
イッチをａ接点の保守点検側に投入した場合と、地震などでケーブルが断線または外れた
際の出力とが同じになる。そのため、スイッチを接続するケーブルが地震などで外れたり
断線したりしても「保守点検中」として緊急動作を行えない問題がある。

そこで、この発明の課題は、保守点検によるケーブルの断線や外れと、地震によるケー
ブルの断線や外れとを峻別して、地震の際に、緊急動作を行えるようにし、かつ、保守点
検作業も安全に行えるようにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明では、制御盤との接続が途切れた際に、バックア
ップ用電源が起動して電動弁を作動する電動弁装置であって、制御盤側に、操作に応じて
動作中と保守点検作業中の二つのコード（符号）のいずれかを一定の間隔で電動弁側へ送
信するコード信号送信手段を設け、電動弁側には、バックアップ用電源を備えるとともに
、受信手段と受信手段が受信した動作中と保守点検作業中の二つのコードを見分ける識別
手段と、前記識別手段の出力に基づいて、制御盤と電動弁との接続が途切れた際の電動弁
の作動を取り消すキャンセル手段を設けた構成を採用したのである。

このような構成を採用したことにより、コード信号送信手段は、制御盤の操作に合わせ
て動作中と保守点検作業中の二つのコード信号のいずれかを一定の間隔で電動弁側へ送信
する。
こうすることで、二つのコード信号以外の信号（無信号も含む）を地震による断線に割
り当てて検出できるようにして、緊急動作が行えるようにする。
一方、識別手段は、受信した信号が動作中を示すコード、または保守点検作業を示すコ
ードであるかを識別する。そして、識別した出力が保守点検作業を示すコードである場合
は、動作中を示すコードが認識されるまで、キャンセル手段が電動弁の作動を取り消すこ
とで、保守点検作業中にケーブルの取り外し、あるいは、断線が発生しても電動弁が作動
しないようにして、安全な作業を行えるようにする。

このとき、上記二つのコードを送信するコード信号送信手段に替えて、動作中と保守点
検作業中に対応させた二つの異なる周波数の信号を送信する発振手段を制御盤側に備える
とともに、電動弁側の識別手段に替えて、二つの周波数を区別する弁別手段と、弁別手段
の出力に基づいて電動弁の作動を取り消すキャンセル手段を設けた構成を採用したのであ
る。

このような構成を採用したことにより、制御盤の操作に合わせて動作中と保守点検作業
中に対応させた二つの異なる周波数の信号のいずれかを一定の間隔で電動弁側へ送信する
。こうすることで、無信号（二つの周波数以外）を地震による断線（遮断）に割り当てて
検出できるようにして、緊急動作を行えるようにする。一方、弁別手段は、受信した信号
が動作中を示す周波数であるか、または保守点検作業中を行う周波数かを弁別する。そし
て、識別した出力が保守点検作業中を示す周波数である場合は、動作中を示す周波数が弁
別されるまで、キャンセル手段が電動弁の作動を取り消す。こうすることで、保守点検作
業のときのケーブルの取り外しや断線に対して安全な作業を行えるようにする。

また、このとき、上記制御盤と電動弁間にコード信号あるいは周波数信号を送信する通
信線を設けた構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、通信線を電力ケーブルや信号ケーブルに沿わせ
れば、既設のものにも適用できる。

上記通信線に替えて、コード信号あるいは周波数信号を制御盤と電動弁を接続する電源
ラインに重畳するようにした構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、断線検出用の通信線を設けなくて良いため、施
工が容易でコストも低減できる。

この発明は、上記のように構成したことにより、ケーブルの断線が保守点検作業による
ものなのか、地震によるものなのかを峻別できる。
その結果、地震の際に、緊急動作を行え、かつ、保守点検作業も安全に行える。

実施形態のブロック図 実施形態の要部の作用説明図 実施形態の要部の作用説明図 バックアップ用電源のブロック図 実施形態の作用説明図 実施例１の作用説明図 実施例１のブロック図 実施例２のブロック図 感震装置の模式図 従来技術のブロック図

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１に本願発明を適用した電動弁装置を示す。
電動弁装置は、制御盤２０と電動弁２１がコネクタを介して信号用ケーブル２２と電力
用ケーブル２３及び通信用ケーブル２４で接続されており、電動弁２１はマンホールに埋
設され、例えば、送水管の開閉を行う。また、制御盤側に感震装置２５と通信手段２６を
備え、電動弁側に、電動弁本体２７、通信手段２８、制御手段２９及びバックアップ用電
源３０を備えた構成になっている。

制御盤２０は、交流電源（外部電源）３１、遠隔操作用の制御スイッチや計器類等を据
え付けたもので、電動弁２１と離れた建屋など操作環境の良好な場所に設置している。

感震装置２５は、例えば、図９で述べた鋼球方式のもので、地震の際に、鋼球９がボー
ル受け１０から受け皿１１へ落下して、受け皿１１を下降させてマイクロスイッチ１２を
オフ（開）にする。
この感震装置２５は、制御盤２０から離れた地震の観測に適した場所に配置する。その
ため、配置した感震装置２５は、マイクロスイッチ１２の出力を、図１に示すように、ケ
ーブル２２´で中継点の制御盤２０まで配線して信号用ケーブル２２に接続してある。
ちなみに、マイクロスイッチ１２のｂ接点に接続された信号用ケーブル２２の出力は、
感震装置２５が地震の揺れを検知しない通常の出力は「Ｌ」であり、地震の揺れを検知し
て作動したときの出力はプルアップにより「Ｈ」である。

通信手段２６は、例えば、ＲＳ−２３２、ＲＳ−４８５あるいはＩＥＥＥ８０２．３／
５０２．３などの通信規格に沿った通信装置である。ここではコード信号送信手段として
機能する。そして、操作に応じて「動作中」と「保守点検作業中」の二つのコード（例え
ば、キャラクタコード）化された符号のいずれかを一定の間隔で通信用ケーブル２４を介
して電動弁側へ送信する。そのため、ここでは、通信手段２６に図１のようにスイッチＳ
１を設けて、スイッチＳ１の操作で二つのコードを選択できるようにしてある。

一方、電動弁２１の電動弁本体２７は、モータと出力軸３３を複数の歯車を介して接続
し、出力軸３２の先端に弁体（ここでは、円盤状のゲートバルブ）３３を取り付けたもの
で、出力軸３２には、図示はしていないが、２個のカムを９０度の位相差で取り付け、そ
のカムに２個のマイクロスイッチを係合させて制御回路２９´と接続し、弁体３３の全閉
と全開状態を検出できるようになっている。

また、電動弁側の通信手段２８は、例えば、ＲＳ−２３２、ＲＳ−４８５あるいはＩＥ
ＥＥ８０２．３／５０２．３の通信規格に沿った通信装置で、通信用ケーブル２４を介し
て制御盤側の通信手段２６と接続されており、ここでは、受信手段として機能する。また
、受信したデータは制御手段２９へ送出する。
制御手段２９は、識別手段３５とキャンセル手段３６を備えた電動弁装置の制御回路２
９´で、制御回路２９´には図示はしていないが、信号用ケーブル２２と電力用ケーブル
２３が接続されている。
制御回路２９´は、制御盤２０からの指示に基づいて弁体３３の開度を制御する回路で
、図２のように、プルアップされた入力３７が感震装置２５と接続されている。前記入力
３７は、感震装置２５の作動や信号用ケーブル２２の断線で「Ｈ」レベルになると、弁体
３２を下流や上流に不都合を生じない安全な開度（全閉に限定されない）に制御する緊急
動作へ移行する。例えば、この形態ではモータを作動して弁体３３を全閉する遮断動作を
行う。
識別手段３５は、通信（受信）手段２８の受信したデータを読み込んで、「動作中」と
「保守点検作業中」の二つのコード「Ｎ」と「Ｔ」を識別し、識別した出力をデジタル信
号としてキャンセル手段３６へ出力する。例えば、「Ｎ（動作中）」→「１（Ｈ）」、「
Ｔ（保守点検作業中）」→「０（Ｌ）」を出力する。
キャンセル手段３６は、ここでは図３に示すように、制御回路２９´の感震装置２５か
らの信号入力回路に設けられたゲート回路（ＡＮＤゲートを外付けしたが、他のゲート回
路やゲート回路が制御回路２９´に内蔵される場合も考えられる）３８を採用している。
前記ゲート回路３８には、ここでは、ＡＮＤ回路を用いており、ＡＮＤ回路の一方の入力
は感震装置２５のマイクロスイッチ１２と接続されている。また、ＡＮＤ回路の他方の入
力は、識別手段３５と接続されており、先の識別手段３５からの識別出力に基づくデジタ
ル信号が入力される。
キャンセル手段３６は、この方法以外にも、例えば、弁体３３を現在の状態で停止させ
るようにモータを制御するような方法であっても良い。
ちなみに、このような識別手段３５やキャンセル手段３６は、例えば、前述の通信手段
２８として使用できるＵＡＲＴなどの入出力機能を内蔵したマイクロコントローラなどで
構成することもできる。そのため、ハードに依存せずにソフトウェアで対処するようにし
ても良い。

バックアップ用電源３０は、充電式（キャパシタも含む）の電池で、電力用ケーブル２
３によって供給される交流電源３１により充電するようになっている。その方法は、例え
ば、図４のようなトリクル充電方式を用いる。こうすることで、停電検出回路（図４では
リレー）４０で停電を検出してバッテリーから電動弁側（電動弁本体２７、制御回路２９
´等々）へ電力を供給する。
なお、ここでは、バックアップ用電源３０に二次電池を用いたが、これに限定されるも
のでない。短期間や一回限りの使用であれば、一次電池を用いた軽便な構成を採用しても
良い。

この形態は、上記のように構成されており、通常の動作の際には、制御盤２０の通信手
段（コード信号送信手段）２６のスイッチＳ１は「通常動作」のコード「Ｎ」が出力され
るように操作して電動弁２１を運転する。こうすることで、コード信号送信手段２６´か
らは、図５に示すように、周期Ｔ１でコード「Ｎ」の信号が送信される。これを電動弁２
１の通信（受信）手段２８が受信して、受信した信号を識別手段３５が識別する。
そして、識別したコードが「Ｎ」の場合は、識別手段３５が「１」を出力してゲート回
路３８を開放することで、キャンセル手段３６を無効にする。そのため、電動弁２１は制
御盤２０の操作によって制御される。
このため、地震で感震装置２５が作動して感震装置２５から「Ｈ」レベル信号が出力さ
れると、電動弁２１は、上流や下流に不都合を生じない安全な開度（電動弁１１の開度は
どのような開度であっても良い）に制御する緊急動作へ移行する。
また、地震で信号用ケーブル２２が断線した場合は、信号が途切れて、図３の制御手段
２９の入力３７は「Ｈ」レベルとなるので、緊急動作を行う。その際、電力用ケーブル２
３が断線してもバックアップ用電源３０が起動するので、電動弁２１を作動できる。
なお、このとき、電動弁２１の作動中にコード信号を一定時間内に受信できなければ、
通信用ケーブル２４の断線も検出できる。
このように、感震装置２５の作動を受けて緊急動作を実行することができる。また、コ
ード信号を用いることでノイズとの峻別ができるので、誤動作を防止できる。

次に、保守点検作業を行う場合は、制御盤２０の通信手段（コード信号送信手段）２６
のスイッチＳ１を操作して「保守点検作業中」のコードが出力されるようにする。すると
、コード信号送信手段２６´からは、先の「通常動作」の場合と同じ周期Ｔ１で、図５（
イ）のように、コード「Ｔ」の信号が送信される。これを電動弁２１の通信（受信）手段
２８が受信すると、受信した信号を制御手段２９の識別手段３５が識別する。そして、識
別したコードが「Ｔ」の場合は、識別手段３５が「０」をゲート回路３８へ出力して、キ
ャンセル手段３６を有効にする。こうすることで、制御手段２９に感震装置２５からの「
Ｈ」レベル信号を入力できないようにして、ゲート回路３８の出力を「０」にする。
そのため、制御手段２９は、感震装置２５と分離されることになり、電動弁２１は制御
盤２０の操作によって制御することはできるが、保守点検作業中に信号用ケーブル２２や
通信用ケーブル２４が外れたり断線したりしても、電動弁２１が作動しないようにする。
また、保守点検作業中に電力用ケーブル２３が外れたり、断線したりした場合でも、直
ちにバックアップ電源３０に切り替わるため、電動弁２１は、意図しない形で作動するこ
とはない。例えば、バネリターン式の電動弁では、電力用ケーブル２３が外れたり、断線
したりする前の状態が保持され、バネにより弁体３３が予期しない遮断動作を行うことは
ない。したがって、安全に作業を実施することができる。
そして、識別手段３５がコード「Ｎ」を識別するまで、キャンセル手段３６は、その状
態を保持する。

このように、保守点検作業による遮断か、地震による遮断であるかを峻別することがで
きる。そのため、地震の際に緊急動作が行え、かつ、安全に保守点検作業も行える。また
、通信用ケーブル２４を電力用ケーブル２３や信号用ケーブル２２に沿わせるようにすれ
ば、既設のものにも適用できる。

この実施例１は、実施形態の二種類のコード信号に変えて、図６に示すように、二つの
異なる周波数ｆ１、ｆ２の信号を用いる。そのため、図７に示すように、制御盤２０の通
信手段２６は、コード信号送信手段２６´に替えて、二つの異なる周波数ｆ１、ｆ２の信
号を送信する発振手段２６”を備えるとともに、電動弁２１の通信手段２８に二つの周波
数を区別する弁別手段４３として、フィルタ回路（図７ではローパスフィルタとハイパス
フィルタを用いているが、このフィルタの構成に限定されるものではない）を備える。
このように二つの周波数ｆ１、ｆ２を識別するだけなので、簡単な構成のフィルタ回路
でも使用することができる。そのため、コストを低減できるメリットがある。
他の構成及び作用効果は実施形態で述べたものと同じなので、その説明は省略する。

この実施例２は、電力用ケーブル２３に制御（操作）信号、感震装置２５の出力信号に
加え、コード信号あるいは周波数信号を重畳させるようにしたものである。このように、
コード信号あるいは周波数信号を電力用ケーブル２３に重畳させることにより、ケーブル
数を削減できるため、設置コストを低減し、かつ、保守点検作業も軽減できる。
そのため、図８に示すように、制御盤２０と電動弁２１の通信手段２６、２８は、電力
線搬送通信用のモデム５０を備える構成となっており、例えば、直交周波数分割多重方式
（ＯＦＤＭ）を使用して送受信する。
また、この構成では、制御手段２９は、マイクロコントローラなどの組み込みシステム
を採用しており、識別手段３５とキャンセル手段３６を備えている。前記識別手段３５は
、通信手段２８の受信した例えば、コード信号を識別する。
キャンセル手段３６は、前記識別手段３５の識別した出力に基づいて制御手段２９のプ
ログラムの処理を変更して緊急動作の実行を許可あるいは禁止する。

このように構成される実施例２では、制御盤２０の通信手段２６のスイッチＳ１を操作
して「動作中」のコードが出力されるようにすると、モデム５０により、コード「Ｎ」の
デジタル信号が多数のサブキャリアでアナログ信号にデジタル変調され、伝送路である電
力用ケーブル２３に重畳されて送信される。
これを受信した電動弁２１では、通信手段２８のモデム５０が、サブキャリアをデジタ
ル信号に復調し、識別手段３５で識別する。そして、コード信号が「Ｎ」の場合は、キャ
ンセル手段３６が制御手段２９の処理プログラムを変更して、緊急動作のプログラムを含
むプログラム（通常動作）を実行させる。
そのため、電動弁２１は、モデム５０を介して制御盤２０から電力用ケーブル２３に重
畳された制御（操作）信号により制御される。また、地震の際には、感震装置２５から「
Ｌ」レベル信号がモデム５０を介して入力すると、電動弁２１は、緊急動作を実行する。

また、このとき、地震で電力用ケーブル２３が断線した場合は、バックアップ用電源３
０に切り替わる。その際、コード信号は「Ｎ」の状態で、電動弁２１の通信手段２８のモ
デム５０に対する送信信号が途切れるため、識別手段３５は、「Ｎ」を保持したままの状
態でプログラムを継続するので、制御手段２９は緊急動作を実行する。

一方、保守点検作業を行う場合は、制御盤２０の通信手段２６のスイッチＳ１を操作し
て「作業中」のコードが出力されるようにする。すると、コード「Ｔ」のデジタル信号が
アナログ信号に変調され、電力用ケーブル２３に重畳して送信される。
これを受信した電動弁２１では、通信手段２８のモデム５０が、前記アナログ信号をデ
ジタル信号に復調する。そして、識別手段３５が、コードを識別して、コードが「Ｔ」の
場合は、コード「Ｎ」を次に受信するまで、コード「Ｔ」の状態を保持する。そのため、
キャンセル手段３６は、制御手段２９の処理プログラムを変更して緊急動作を含まないプ
ログラムを実行させる。その結果、電動弁２１は、制御盤２０の操作によって制御できる
ようになる。また、保守点検作業で電力用ケーブル２３を断線したり、コネクタ６０で接
続された電力用ケーブル２３が外れたりしてもバックアップ電源３０に切り替わり、電動
弁２１は作動することは無い。したがって、安全に保守点検作業を行うことができる。
他の構成及び作用効果は実施形態で述べたものと同じなので、その説明は省略する。

なお、実施例２では、重畳する信号にコード信号を用いたが、コード信号に変えて異な
る二つの周波数の信号を用いることもできる。その場合、実施例１で述べたように、二つ
の周波数を区別する弁別手段４３としてフィルタ回路（デジタルまたはアナログフィルタ
）と同様の構成を設けるようにしても良い。
他の構成及び作用効果は実施形態及び実施例１で述べたものと同じなので、その説明は
省略する。

このようにしたことにより、保守点検作業による遮断か、地震による遮断であるかを峻
別することができる。その結果、保守点検作業を安全に実施できる。

２０ 制御盤
２１ 電動弁
２２ 信号用ケーブル
２３ 電力用ケーブル
２４ 通信用ケーブル
２５ 感震装置
２６ 通信手段
２６´ コード信号送信手段
２７ 電動弁本体
２８ 通信手段
２９ 制御手段
３０ バックアップ用電源
３５ 識別手段
３６ キャンセル手段
５０ 電力搬送用モデム
Ｓ１ スイッチ

Claims (4)

1. 制御盤との接続が途切れた際に、バックアップ用電源が起動して電動弁を作動する電動弁装置であって、
   制御盤側に、操作に応じて動作中と保守点検作業中の二つのコード（符号）のいずれかを一定の間隔で電動弁側へ送信するコード信号送信手段を設け、
   電動弁側には、バックアップ用電源を備えるとともに、受信手段と受信手段の受信した動作中と保守点検作業中の二つのコードを見分ける識別手段と、前記識別手段が保守点検作業中と識別した場合、制御盤と電動弁との接続が途切れた際の電動弁の作動を取り消すキャンセル手段を設けたことを特徴とする電動弁装置。
2. 上記二つのコードを送信するコード信号送信手段に替えて、動作中と保守点検作業中に対応させた二つの異なる周波数の信号を一定間隔で送信する発振手段を制御盤側に備えるとともに、電動弁側の識別手段に替えて、二つの周波数を区別する弁別手段と、弁別手段の弁別出力に基づいて電動弁の作動を取り消すキャンセル手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動弁装置。
3. 上記制御盤と電動弁間にコード信号あるいは周波数信号を送信する通信線を設けた請求項１または２に記載の電動弁装置。
4. 上記通信線に替えて、コード信号あるいは周波数信号を制御盤と電動弁を接続する電源ラインに重畳するようにした請求項３に記載の電動弁装置。

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