JP7032912B2

JP7032912B2 - 制御弁装置

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Publication number: JP7032912B2
Application number: JP2017221975A
Authority: JP
Inventors: 寛梅原
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2022-03-09
Anticipated expiration: 2037-11-17
Also published as: JP2019094926A

Description

本発明は、スプリンクラー設備等の消火設備やプラント設備等に設けられる制御弁装置に関する。

従来、スプリンクラー設備、泡消火設備、水噴霧設備においては、加圧送水装置からの加圧水をヘッドに供給する配管の途中に二次側圧力を制御する制御弁装置を設けている。

高層ビルに設置されるスプリンクラー設備等においては、加圧送水装置に近い低層階などでは、スプリンクラーヘッドの放水圧力が規定の上限を超える場合がある。このような部分には、流水検知装置の前段に減圧制御を行う制御弁装置を設けている。

図１１は流水検知機能を備えた二次側調圧を行う従来の制御弁装置を示した説明図である。

図１１に示すように、制御弁装置２１０は、弁ボディ２１２の下側に仕切弁２１６を介して一次側配管２１８を接続し、弁ボディ２１２の上側には二次側配管２２２を接続し、二次側配管２２２の先にはスプリンクラーヘッドが接続されている。

通常監視状態にあっては、制御弁装置２１０の弁体２２４は閉鎖状態にあり、二次側配管２２２の圧力は一次側配管２１８の圧力Ｐ１より低い所定の締切設定圧力Ｐ２となっている。通常監視状態で二次側配管２２２側の漏水などにより二次側圧力が締切設定圧力Ｐ２より低下すると、それまで閉鎖状態にあったパイロット制御弁２５０の不作動流水量弁部２５２が開作動し、バイパス配管２４８から開放した不作動流水量弁部２５２を通って、定流量弁２５８で決まる一定の不作動流水量の流水を二次側に供給し、低下した二次側圧力を締切設定圧力Ｐ２に回復させる。

火災などによりスプリンクラーヘッドが作動して二次側配管２２２に一定量を超える流水が発生すると、二次側圧力は締切設定圧力Ｐ２から急速に低下し、まず不作動流水量弁部２５２が開いてバイパス配管２４８により一次側圧力水を二次側に供給するが、これでは二次側圧力は回復せず、締切設定圧力Ｐ２に対し所定値だけ低い位置に設定した調圧パイロット設定圧力Ｐ３を下回ると、弁体２２４の開放による調圧制御が開始される。

ここで調圧パイロット弁部２５４は、二次側圧力が調圧パイロット設定圧力Ｐ３に低下するまではバイパス配管２４８の一次側をシリンダ室２３０に連通すると同時に、二次側のバイパス配管を切り離した状態としており、このため一次側の圧力水が調圧パイロット弁部２５４を介してシリンダ室２３０に供給され、ピストン２２８の押圧により弁体２２４を閉鎖した状態にある。

この状態で二次側圧力が低下して調圧パイロット設定圧力Ｐ３以下になると、調圧パイロット弁部２５４はシリンダ室２３０を二次側に連通すると同時に、一次側をシリンダ室２３０から切り離す切替え状態となり、シリンダ室２３０の加圧水が調圧パイロット弁部２５４を通って二次側に流出し、これによってシリンダ室２３０の圧力が低下し、弁体２２４の開放が行われる。

弁体２２４が開放すると、一次側加圧水が二次側に供給されることで二次側圧力が回復し、二次側圧力が調圧パイロット設定圧力Ｐ３を超えると再び弁体２２４が閉鎖方向に移動され、以下、弁体２２４の開閉を繰り返しながら、調圧パイロット設定圧力Ｐ３を維持するように一次側圧力水を二次側に継続的に供給することになる。

圧力スイッチ２４０は流水検知部として機能し、弁体２２４が開放した際に、弁シート２２６の流入口から配管２３６を介して加圧水が流入し、この流入量がオートドリップ２４２の排出量を超えると、圧力スイッチ２４０に圧力水が加わって作動することでタイマを起動し、所定時間後に流水検知信号を外部に出力する。

このように不作動流水量弁部２５２と調圧パイロット弁部２５４を備えるパイロット制御弁２５０によって調圧制御と不作動流水量制御を行うことができ、装置の小型化を達成することができる。

また、トンネル水噴霧設備にあっては、トンネル内に設置されたヘッドから消火用水を散水して火災による熱からトンネル躯体を防護する自動弁装置として機能する制御弁装置が設けられ、ヘッドからの放水開始時は二次側圧力を低圧としてヘッドからの放水量が少ない予告放水を行い、所定の時間が経過した場合に、二次側圧力を規定の放水圧力に上昇させて本格放水を開始させる２段階放水を行うようにしている。

特開２０１１－０２４７９３号公報特開２００８－１０４６７８号公報特開平１１－１２８３８８号公報特開２００６－３４５８８３公報

しかしながら、このような従来の制御弁装置にあっては、ピストンシリンダ機構により弁体を開閉駆動する制御弁本体以外に、二次側圧力を所定の設定圧力となるようにピストンシリンダ機構に対する制御圧を切り替える機械的な液圧制御機能を備えたパイロット制御弁等の制御機器を外付けしてパイロット配管等により接続しており、制御弁装置全体として大型化して設置スペースが大きくなり、またコストも嵩むという問題がある。

また、従来の制御弁装置は、二次側圧力を設定圧力に制御する調圧制御を行うが、二次側流量を設定流量に制御する定流量制御を行うためには、二次側配管に大型でコストのかかる流量計を設けて流量を検出する必要があるため、定流量制御の実現は困難な状況にある。

更に、従来の制御弁装置は、弁体の開度状況や通常監視状態での弁体の正確な状態については監視することができず、制御弁装置の弁体が閉じたときに例えばゴミ噛み等に起因して完全な閉鎖した正常復帰に至らなくても、復旧したと判断することとになり、更に、ゴミ噛み、ゴム製の弁座シートのキズの発生等による漏水、弁体等の腐食による弁の機能の低下について識別することは非常に困難であった。

このような問題は、プラント設備等に使用されている制御弁装置にあっても同様である。

本発明は、二次側に対する調圧制御や定流量制御を簡単に実現可能にすると共に、弁体の開閉といった内部の状況を正確に判定して監視可能とする制御弁装置を提供することを目的とする。

（制御弁装置：定流量制御）
本発明は、駆動機構により弁体を開閉して一次側から供給された液体を二次側に供給するスプリンクラー設備用の制御弁装置であって、
弁体の開度を検出する開度センサと、
弁体の一次側圧力を検出する一次側圧力センサと二次側圧力を検出する二次側圧力センサで構成される圧力センサと、
駆動機構の制御により弁体を開閉駆動する制御部と、
を備え、
制御部は、スプリンクラー設備の非作動時の弁体の閉鎖状態で二次側圧力の低下を検出した場合は、スプリンクラー設備の作動を判定して弁体を開放し、一次側から供給された液体を二次側に供給すると共に、弁開度に対応した容量係数と一次側圧力と二次側圧力との差圧に基づいて一次側から二次側に流れる流量を所定の設定流量に制御する定流量制御を行うことを特徴とする。

（制御部の構成）
制御部は、ＣＰＵ、メモリ、入出力ポート、表示部及び操作部を備えたコンピュータ回路で構成され、制御部の機能をＣＰＵによる所定のプログラムの実行により実現する。

（通信部による上位装置への送信）
制御部は、更に、通信部を備え、開度センサの検出開度、一次側圧力センサ及び二次側圧力センサの検出圧力、制御部により計算された流量を、通信部により外部の上位装置に送信して処理させる。

（近距離通信による作業者端末への送信）
制御部は、更に、通信部を備え、開度センサの検出開度、一次側圧力センサ及び二次側圧力センサの検出圧力、制御部により計算された流量を、通信部により作業者の所持する携帯端末に送信して処理させる。

（制御弁装置：調圧制御）
本発明は、駆動機構により弁体を開閉して一次側から供給された液体を二次側に供給するスプリンクラー設備用の制御弁装置であって、
弁体の開度を検出する開度センサと、
弁体の一次側圧力を検出する一次側圧力センサと二次側圧力を検出する二次側圧力センサで構成される圧力センサと、
駆動機構の制御により弁体を開閉駆動する制御部と、
を備え、
制御部は、スプリンクラー設備の非作動時の弁体の閉鎖状態で二次側圧力の低下を検出した場合は、スプリンクラー設備の作動を判定して弁体を開放し、一次側から供給された液体を二次側に供給すると共に、一次側圧力と二次側圧力との差圧に基づいて一次側から二次側に供給される液体の圧力を所定の設定圧力に制御する調圧制御を行うことを特徴とする。

（ストローク型弁体の開度センサ）
弁体は弁軸の軸方向の移動により開閉自在に支持されており、
開度センサは、弁軸の移動量を検出するリニア検出器である。

（差圧センサ）
圧力センサは、一次側圧力を導入すると共に二次側圧力を導入し、一次側圧力と二次側圧力と差圧に応じた差圧検出信号を出力する。

（ＭＥＭＳセンサ）
開度センサ、圧力センサを、ＭＥＭＳ構造とする。

（接触センサ）
制御弁装置は、更に、
弁体又は弁座に設けられたシートに、弁体を弁座に着座させた場合に加わる荷重を検出する接触センサが設けられ、
制御部は、接触センサで検出された荷重に基づいて、弁体の閉鎖と開放、弁体のゴミ噛み、及び、シートの傷又は劣化を判定して報知する。

（荷重分布の検出）
接触センサは、シートの複数個所に設けられ、
制御部は、
複数の接触センサによる検出荷重の全てが所定の開放閾値以下の場合に弁体の開放と判定し、
複数の接触センサによる検出荷重の全てが所定の閉鎖閾値以上で且つ所定の荷重範囲となる均一の場合に弁体の閉鎖と判定し、
複数の接触センサによる検出荷重の全てが所定の閉鎖閾値以上で一部の検出荷重が荷重範囲を超えている場合に弁体のゴミ噛み、傷又は劣化と判定する。

（荷重－抵抗センサ）
接触センサは、弁体の押圧荷重に応じて抵抗値が変化する。

（自動点検）
更に、弁体の二次側から排水させる排水制御弁が設けられ、
制御部は、所定の点検指示を受けた場合に、排水制御弁を開制御した状態で、二次側に供給される液体の流量を所定の設定流量に制御する定流量制御、又は、二次側に供給される液体の圧力を所定の設定圧力に制御する調圧制御を行うと共に、開度センサの検出開度、圧力センサの検出圧力、接触センサの検出荷重を計測すると共に制御部により流量を計算し、計測結果及び計算結果から異常を判定した場合に点検異常を報知させる。

（弁体の動き監視）
制御部は、所定の点検指示を受けた場合に、弁体を全開位置と全閉位置との間で開閉駆動させ、開度センサで検出された弁体の開度の時間的な変化から弁体の動きの適否を判定して報知する。

（二次側配管のテスト制水弁）
弁体の二次側の配管には、点検時に閉鎖されるテスト制水弁が設けられる。

（主要構成機器の管理）
制御部は、弁体、開度センサ及び圧力センサを含む所定の主要構成機器の管理情報を予め記憶して管理する。

（主要構成機器の交換時期の管理）
制御部は、主要構成機器の交換時期を管理し、交換時期に近づいたことを報知させる。

（接触センサによる監視）
ピストンシリンダ機構により弁体を開閉駆動する制御弁装置に於いて、
弁体又は弁座に設けられたシートに、弁体を前記弁座に着座させた場合に加わる荷重を検出する接触センサと、
接触センサで検出された荷重に基づいて、弁体の閉鎖と開放、弁体のゴミ噛み、及び、シートの傷又は劣化を判定して報知する制御部と、
が設けられたことを特徴とする。

（基本的な効果）
本発明は、駆動機構により弁体を開閉して一次側から供給された液体を二次側に供給する制御弁装置であって、弁体の開度を検出する開度センサと、弁体の一次側圧力を検出する一次側圧力センサと二次側圧力を検出する二次側圧力センサで構成される圧力センサと、駆動機構の制御により弁体を開閉駆動する制御部と、を備え、制御部は、スプリンクラー設備の非作動時の弁体の閉鎖状態で二次側圧力の低下を検出した場合は、スプリンクラー設備の作動を判定して弁体を開放し、一次側から供給された液体を二次側に供給すると共に、弁開度に対応した容量係数と一次側圧力と二次側圧力との差圧に基づいて一次側から二次側に流れる流量を所定の設定流量に制御する定流量制御を行うため、弁体の開放駆動に対し、開度センサにより弁体の開度が検出され、また、差圧センサによって一次側圧力と二次側庄力の差圧が検出され、制御部は検出された弁開度に対応した容量係数をメモリから求めることで、差圧と容量係数に基づき流量を計算し、弁体を開放した場合の二次側に対する供給流量を簡単且つ正確に知ることができる。

また、従来の弁体の開閉監視は、リミットスイッチを外部に設けて機械的に判断していたが、本発明の制御弁装置にあっては、開度センサ、圧力センサ、接触センサから総合的な判断をするため、その判定について信頼性が向上する。複数のセンサによる判断ができるので、判定に冗長性を持つことができる。

（制御部の構成による効果）
また、制御部は、ＣＰＵ、メモリ、入出力ポート、表示部及び操作部を備えたコンピュータ回路で構成され、制御部の機能をＣＰＵによる所定のプログラムの実行により実現するようにしたため、制御弁装置がＣＰＵによるプログラムの実行により実現される制御機能を備えることで、流量の計算に基づく流水検知信号の出力機能や自動点検機能等のインテリジェント性の高い流水検知装置が実現できる。

（通信部による上位装置への送信による効果）
また、制御部は、更に、通信部を備え、開度センサの検出開度、圧力センサの検出圧力、記制御部により計算された流水量及び流水検知信号を、通信部により外部の上位装置に送信して処理させるようにしたため、無線或いはケーブルで監視センターの監視制御盤等と接続することによって、夏場の配管圧力の異常上昇のような情報を得るために機器近傍に出向くことなく、遠方で常時状態監視、異常監視、点検指令等ができるシステムを構築することができる。

例えば、監視センタ？側で、制御弁装置の開度、圧力、流量を観測することで、故障予測や状態監視でき、制御弁装置の故障判断や故障の予測が可能となり、設備機器が停止して機能不全とならないうちに制御弁装置の修理交換等が可能となり、制御弁装置を用いた設備機器の信頼性を引き上げることができる。

（近距離通信による作業者端末への送信による効果）
また、制御部は、更に、通信部を備え、開度センサの検出開度、一次側圧力センサ及び二次側圧力センサの検出圧力、制御部により計算された流量を、通信部により作業者の所持する携帯端末に送信して処理させるようにしたため、制御弁装置が設置された現場で修理交換や調整等の現場作業を行った場合や現場を巡回中に、作業者の携帯端末に、検出開度、一次側圧力、二次側圧力、流量が表示され、制御弁装置の動作状況の判断を適切に行うことが可能となり、設備の維持管理を高い精度で効率良く進めることができる。

（定流量制御と調圧制御による効果）
また、本発明は、駆動機構により弁体を開閉して一次側から供給された液体を二次側に供給するスプリンクラー設備用の制御弁装置であって、弁体の開度を検出する開度センサと、弁体の一次側圧力を検出する一次側圧力センサと二次側圧力を検出する二次側圧力センサで構成される圧力センサと、駆動機構の制御により弁体を開閉駆動する制御部と、を備え、制御部は、スプリンクラー設備の非作動時の弁体の閉鎖状態で二次側圧力の低下を検出した場合は、スプリンクラー設備の作動を判定して弁体を開放し、一次側から供給された液体を二次側に供給すると共に、一次側圧力と二次側圧力との差圧に基づいて一次側から二次側に供給される液体の圧力を所定の設定圧力に制御する調圧制御を行うようにしたため、一次側圧力が変動しても調圧制御により二次側圧力を設定圧に保つ制御を確実に行うことができる。

（ストローク型弁体の開度センサによる効果）
また、弁体は弁軸の軸方向の移動により開閉自在に支持されており、開度センサは、弁軸の移動量を検出するリニア検出器としたため、ピストンシリンダ機構により開閉される弁体の直線的な動きにより例えばパーセント表示により開度を求め、制御部のメモリに予め記憶している開度と容量係数の対応テーブル等から、検出した開度に対応した容量係数を読み出して流量の計算を行うことができる。

（差圧を検出する圧力センサの効果）
また、圧力センサを、一次側圧力を導入すると共に二次側圧力を導入し、一次側圧力と二次側圧力と差圧に応じた差圧検出信号を出力するようにしたため、開度に対応した流量係数から流量を求める際に必要な差圧を簡単に検出することができる。

（ＭＥＭＳセンサの効果）
また、開度センサ及び圧力センサを、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）構造としたため、微細加工技術により集積化された超小型センサであることから、流水検知装置に開度センサ及び圧力センサを設けても従来と同じか更に小型化できる。

（触覚センサの効果）
流水検知装置は、更に、弁体又は弁座に設けられたシートに、弁体を弁座に着座させた場合に加わる荷重を検出する接触センサが設けられ、制御部は、接触センサで検出された押圧荷重に基づいて、弁体の閉鎖と開放、弁体のゴミ噛み、及び、シートの傷や劣化を判定して出力し、例えば、接触センサは、シートの複数個所に設けられ、制御部は、複数の接触センサによる検出荷重の全てが所定の開放閾値以下の場合に弁体の開放と判定し、複数の接触センサによる検出荷重の全てが所定の閉鎖閾値以上で且つ所定の荷重範囲となる均一の場合に弁体の閉鎖と判定し、複数の接触センサによる検出荷重の全てが所定の閉鎖閾値以上で一部の検出荷重が荷重範囲を超えている場合に弁体のゴミ噛み、傷又は劣化と判定し、更に、接触センサは、弁体の接触荷重に応じて抵抗値が変化するようにしたため、弁座又は弁体に設けたシートには複数の接触センサが設けられていることから、複数の接触センサによる所定の閉鎖荷重以上の検出荷重が均一であれば弁体は完全に閉鎖していることが判定でき、一方、所定り開放荷重以下であれば弁体は開放していることが分かり、弁体の開閉状況を正確に知って設備の維持管理の信頼性を増すことができる。

また、弁体を開放した後に、弁体が復旧した場合に、シートに設けている複数の接触センサによる検出荷重が不均一であれば、検出荷重が異常となっている接触センサの検出範囲となる弁座シートの部分にゴミ噛み、傷又は劣化等の異常を知ることができるようになり、故障、故障予知、予防保全（故障前の交換等の保守）などが、弁を分解しなくても分かるようになり、点検や保守の必要性、故障の判定などが可能となり、設備の維持管理の信頼性を増すことができる。

（自動点検）
また、制御弁装置には、更に、弁体の二次側から排水させる排水制御弁が設けられ、制御部は、所定の点検指示を受けた場合に、排水制御弁を開制御した状態で、二次側に供給される液体の流量を所定の設定流量に制御する定流量制御、又は、二次側に供給される液体の圧力を所定の設定圧力に制御する調圧制御を行うと共に、開度センサの検出開度、圧力センサの検出圧力、接触センサの検出荷重を計測すると共に及び制御部により流量を計算し、計測結果及び計算結果から異常を判定した場合に点検異常を報知させるようにしたため、設備全体としての自動点検に加え、制御弁装置単体の自動点検や複数系統で同時に行う自動点検が可能となる。

（弁体の動き監視による効果）
また、制御部は、所定の点検指示を受けた場合に、弁体を全開位置と全閉位置との間で開閉駆動させ、開度センサで検出された弁体の開度の時間的な変化から弁体の動きの適否を判定して報知するようにしたため、例えば、点検時に弁体が一定の開度に開放するまでの開放時間を測定し、また、点検終了で弁体が完全閉鎖するまでの閉鎖時間を測定し、開放及び又は閉鎖に時間がかかっている場合は、弁体の動きが渋くなっていることが分かり、錆び等内部異常の予兆を覚知して、精密点検の促進.推奨等を促すことで、適切な対応を可能として予防保全を図ることができる。

（二次側配管のテスト制水弁による効果）
また、弁体の二次側の配管には、点検時に二次側機器に液体を供給できないような場合には、点検時にテスト制水弁を閉鎖し、排水制御弁を開制御しておくことで、二次側の機器に液体が供給されることなく、制御弁装置の弁体の開放により一次側から二次側の排水管に液体を流した状態で定流量制御や調圧制御による実際に動作させた場合と同じ状態で点検ができる。

（主要構成機器の管理による効果）
また、制御部は、弁体、開度センサ及び圧力センサを含む所定の主要構成機器の管理情報を予め記憶して管理し、例えば、制御部は、主要構成機器の交換時期を管理し、交換時期に近づいたことを報知させるようにしたため、設備の運用中に、制御弁装置の主要構成機器の交換時期が近づいたことを管理者や点検要員等が知り、例えば消耗品となる弁座シート等の交換時期を知って作業計画や予定を立て、予防保全に必要な作業を適切に行うこと可能とする。

スプリンクラー設備に設けられた制御弁装置を例にとってその実施形態を示した説明図制御弁装置の弁座に設けられた接触センサを取り出して示した説明図接触センサを弁体側に設けた他の実施形態を示した説明図制御弁装置に設けた制御ユニットの機能構成を示したブロック図制御弁装置の定流量制御を示したフローチャート制御弁装置の調圧制御を示したフローチャート制御弁装置の点検制御を示したフローチャートトンネル水噴霧設備に設けられた制御弁装置の実施形態を示した説明図予告放水と本格放水を行う制御弁装置の２段階定流量制御を示したフローチャート予告放水と本格放水を行う制御弁装置の２段階調圧制御を示したフローチャート流水検知機能を備えた二次側調圧を行う従来の制御弁装置を示した説明図

［制御弁装置の構造］
図１はスプリンクラー設備に設けられた制御弁装置を例にとってその実施形態を示した説明図である。

（基本的な構造）
図１に示すように、本実施形態の制御弁装置１０は、装置本体１２の下側に流入口１４が形成されて一次側配管１８が接続され、上側に流出口１６が形成されて二次側配管２０が接続され、二次側配管２０は流水検知装置２１を介して防護区域に引き出され、閉鎖型のスプリンクラーヘッド２２が接続されている。

装置本体１２の内部には、駆動部として機能するピストンシリンダ機構により開閉される弁体２４が設けられている。ピストンシリンダ機構は、シリンダ２６にピストン２５を軸方向（図示で横方向）に摺動自在に組み込んでおり、シリンダ２６には仕切部材３１により仕切られたシリンダ室２８が形成されており、シリンダ室２８にはシリンダ流入排出口３２が連通されている。

弁体２４の中心軸にはガイドロッド２７が連結され、ガイドロッド２７の先端はシリンダ２６の端部を貫通して外部に取り出されている。ピストンシリンダ機構により開閉される弁体２４は、図示の閉鎖位置で、環状の弁座３３に配置されたゴム製の弁座シート３０に押圧されて流路を閉鎖している。

装置本体１２の二次側からは排水管３４が引き出されており、排水管３４の途中には電動弁を用いた排水制御弁３６が設けられている。

ピストンシリンダ機構により弁体２４を開閉駆動するために電磁切替弁５２が設けられている。電磁切替弁５２には一次圧ポートＡ、シリンダポートＢ及び二次圧ポートＣが設けられ、一次圧ポートＡは逆止弁５７及び仕切弁５６を介して装置本体１２の一次側に接続され、シリンダポートＢはシリンダ流入排出口３２に接続され、二次圧ポートＣは装置本体１２の二次側に接続されている。

また、電磁切替弁５２は電磁ソレノイド５４とスプリング５５を相対位置に備え、通常監視状態では、電磁ソレノイド５４の通電オフとした図示の第１切替位置５２ａにあり、電磁ソレノイド５４を通電オンにすると第２切替位置５２ｂに切替えられる。

また、制御弁装置１０には、定流量制御、調圧制御、点検制御等にもちいられるセンサとして、一次側圧力センサ４８、二次側圧力センサ５０、開度センサ４６及び接触センサ６４が設けられている。

制御ユニット４０が収納されたケースカバー３８の端面には、表示部６０と操作部６２が設けられている。表示部６０は例えばカラー液晶ディスプレイであり、制御弁装置１０の制御、点検、維持管理等に必要な各種の情報が表示される。操作部６２には、電源スイッチ、点検スイッチ、復旧スイッチ等の制御弁装置１０の制御に必要な各種のスイッチが設けられている。

制御弁装置１０の制御動作の概略は次のようになる。通常監視状態で電磁切替弁５２は図示の第１切替位置５２ａにあり、一次圧ポートＡが二次圧ポートＣに連通し、オリフィス５３を介して得られた一次側の加圧された消火用水を二次側に供給しており、一次側圧力と二次側圧力が同圧にあるため、ピストン２５に連結された弁体２４はリターンスプリング２９の力により弁座３３の弁座シート３０に押圧されて流路を閉鎖している。

火災によりスプリンクラーヘッド２２が作動して消火用水が放出されると、配管内の圧力は急速に低下し、給水本管に分岐接続されている空気タンクの圧力スイッチが圧力低下を検出して消火ポンプを起動し、これにより消火用水が継続的に供給される。

制御ユニット４０は二次側圧力センサ５０によりスプリンクラーヘッド２２の作動による二次側圧力の低下を検出すると、電磁切替弁５２の制御により後の説明で明らかにする定流量制御又は調圧制御を行って消火用水を二次側に供給して放水させる。このとき流水検知装置２１は流水を検知して作動し、流水検知信号Ｅ１をスプリンクラー制御盤や監視センターに送信して火災警報を出力させる。

火災が鎮火した場合には、一次側配管１８に設けている仕切弁１９を閉鎖することで、作動したスプリンクラーヘッド２２からの放水を停止させることができる。

［制御弁装置のセンサと制御ユニット］
本実施形態の制御弁装置１０は、定流量制御、調圧制御、点検制御を行うと共に、弁体の開閉といった内部の状況を正確に判定して監視可能とするため、各種のセンサと制御ユニットが設けられている。

（開度センサ）
図１に示すように、弁体２４に一端が固定されたガイドロッド２７は、シリンダ２６の端部を貫通して外部に取り出されており、そこに開度センサ４６が設けられている。本実施形態にあっては、開度センサ４６として、ガイドロッド２７の軸方向の移動量を検出するリニアセンサが設けられている。開度センサ４６からの信号線は、外部に引き出され、ケースカバー３８に設けた制御ユニット４０にコネクタを用いて接続されている。

開度センサ４６は図示の弁体２４の閉鎖位置の移動量を０パーセントとした場合、弁体２４が全開した場合の移動量を１００パーセントとして弁体２４の開度を検出する。

開度センサ４６により検出された弁体２４の開度は、後の説明で明らかにするように、制御ユニット４０で弁体２４の開放で流れる流量Ｑを計算する場合に必要な容量係数Ｃｖをメモリから読み出すために用いられる。

（圧力センサ）
図１に示すように、装置本体１２の一次側の隔壁には、一次側圧力センサ４８が設けられ、また、二次側の隔壁には、二次側圧力センサ５０が設けられている。

一次側圧力センサ４８は、装置本体１２の一次側の隔壁に組み込まれ、内部に圧力導入口を開口しており、外側はセンサプラグ４９のねじ込みで閉鎖され、一次側圧力センサ４８からの信号線は、センサプラグ４９を通して外部に引き出され、ケースカバー３８に設けた制御ユニット４０にコネクタにより接続されている。

また、二次側圧力センサ５０も同様に装置本体１２の二次側の隔壁に組み込まれ、内部に圧力導入口を開口しており、外側はセンサプラグ５１のねじ込みで閉鎖され、二次側圧力センサ５０からの信号線は、センサプラグ５１を通して外部に引き出され、ケースカバー３８に設けた制御ユニット４０にコネクタにより接続されている。

一次側圧力センサ４８は一次側圧力Ｐ１を検出し、二次側圧力センサ５０は二次側圧力Ｐ２を検出し、制御ユニット４０は、後に説明するように、弁体２４の開閉に伴う流量Ｑを計算するための差圧ΔＰを
ΔＰ＝Ｐ２－Ｐ１
として求めている。

このため一次側圧力センサ４８、二次側圧力センサ５０及び制御ユニット４０による差圧演算により、実質的に差圧センサとしていの機能が実現されている。

なお、一次側圧力センサ４８、二次側圧力センサ５０及び制御ユニット４０による差圧演算による差圧センサの機能に代えて、装置本体に差圧センサを設けるようにしても良い。差圧センサは、一次側圧力Ｐ１を導入する共に二次側圧力Ｐ２を導入し、一次側圧力Ｐ１と二次側圧力Ｐ２と差圧ΔＰ（＝Ｐ２－Ｐ１）に応じた差圧検出信号を出力するように構成する。

また、差圧検出に用いる一次側圧力センサ４８と二次側圧力センサ５０は、ＭＥＭＳ構造とすることで、微細加工技術により集積化された超小型センサとしており、図示のように、装置本体１２の隔壁内に埋込設置することができる。
この点は、差圧センサを用いた場合も同様である。

なお、本実施形態にあっては、スプリンクラーヘッド２２の作動による二次側圧力Ｐ２の低下を検出して制御弁装置１０の制御を開始することから、差圧センサとせず、一次側圧力センサ４８と二次側圧力センサ５０を個別に設けることが望ましい。

（接触センサ）
図１に示すように、弁体２４が閉鎖状態で押圧される弁座３３の弁座シート３０には接触センサ６４が設けられている。接触センサ６４は、ゴム製の弁座シート３０に加わる弁体２４の押圧荷重を検出して制御ユニット４０に出力する。

制御ユニット４０は、接触センサ６４の検出荷重から弁体２４の開放や閉鎖を判定し、また、検出荷重の分布から弁座シート３０のゴミ噛み、傷又は劣化等の異常を判定する。

図２は制御弁装置の弁座に設けられた接触センサを取り出して示した説明図であり、図２（Ａ）に平面を示し、図２（Ｂ）にセンサ本体のＸ－Ｘ断面を示す。

図２（Ａ）に示すように、接触センサ６４は絶縁ゴムを用いたリング状のホルダー６５に対し所定角度単位、例えば２２．５°単位に１６個のセンサ本体６６を配置している。センサ本体６６は、図２（Ｂ）に示すように、導電性ゴム６８の両側に電極７０，７２を配置してリード線７４ａ，７４ｂを引き出している。

センサ本体６６の導電性ゴム６８に荷重Ｆが加わると、電極７０，７２間の導電性ゴム６８の抵抗値が変化する。例えば、荷重Ｆが増加すると抵抗値は低下し、荷重Ｆが低下すると抵抗値は増加し、抵抗値の変化を電圧又は電流の変化として電気的に検出することで、センサ本体６６に加わる荷重が検出できる。

また、複数のセンサ本体６６をリング状に配置したことで、位置的な荷重検出、即ち、弁座シート３０に加わる荷重分布を検出することができる。なお、荷重分布の分解能は、センサ本体６６の設置数により必要とする分解能を実現すれば良い。

図３は接触センサを弁体側に設けた他の実施形態を示した説明図である。図３に示すように、本実施形態の制御弁装置は、弁座３３に相対する弁体２４の押圧面にリング状の弁シート３５を配置しており、弁シート３５の背後に、図２に示したリング状の接触センサ６４が配置されている。

本実施形態では、接触センサ６４は開閉する弁体２４側に配置されることから、接触センサ６４からの信号線は、帯状のフレキシブルプリント基板に配線パターンを形成して弁体２４と制御ユニット４０との間を接続すれば良い。

［制御ユニット］
図４は制御弁装置に設けた制御ユニットの機能構成を示したブロック図である。図４に示すように、制御弁装置の制御ユニット４０は、制御プロセッサ７５を備え、制御プロセッサ７５のバス８４に対しては、装置本体１２に設けた開度センサ４６、一次側圧力センサ４８、二次側圧力センサ５０及び接触センサ６４が図示しないＡＤ変換ポートを介して接続されている。

また、制御プロセッサ７５のバス８４に対しては、液晶カラーディスプレイを用いた表示部６０と、少なくとも点検スイッチと復旧スイッチを備えた操作部６２が設けられている。

更に、制御プロセッサ７５のバス８４に対しては、アンテナ８８を備えた無線通信部８６と伝送ケーブル９１を引き出した有線通信部９０が設けられている。

無線通信部８６は、例えば４２６ＭＨｚ帯の特定小電力無線局の標準規格として知られたＳＴＤ－３０（特定小電力セキュリティシステム無線局の無線設備標準規格）に準拠し、４２６．２５００ＭＨｚ～４２６．８３７５ＭＨｚの間に１２．５ｋＨｚの周波数帯域幅を持つ４８チャンネルが割り当てられており、何れかのチャンネル周波数を使用して監視センター側との間で信号を送受信する。

有線通信部９０は例えばＬＡＮ通信プロトコルに従って監視センターとの間で信号を送受信する。なお、無線通信部８６と有線通信部９０は必要に応じて何れか一方としても良い。

（制御部の機能）
制御プロセッサ７５にはＣＰＵ７６が設けられ、ＣＰＵ７６からのバス８４に、制御ロジック７８、ＲＯＭ８０、ＲＡＭ８２が接続されている。なお、制御ロジック７８はＣＰＵ７６の制御処理に伴うバス制御などの各種のハードウェア機能を実現する。ＣＰＵ７６にはプログラムの実行により実現される制御部７７の機能が設けられる。

制御部７７は、スプリンクラーヘッド２２の作動による二次側圧力の低下を検出して、二次側に供給される消火用水の流量を所定の設定流量に制御する定流量制御、又は、二次側に供給される消火用水の圧力を所定の設定圧力に制御する調圧制御を行う。また、制御部７７は、点検指示を受けた場合に所定の点検制御を行う。なお、制御部７７が定流量制御を行うか調圧制御を行うかは、必要に応じて予め何れか一方を選択しておく。

［定流量制御］
図４のＣＰＵ７６に設けられた制御部７７は、火災によるスプリンクラーヘッド２２の作動による消火用水の散水で二次側圧力Ｐ２が所定値以下に低下したことを検出して次の定流量制御を行う。

制御部７７は、二次側圧力Ｐ２の所定圧力以下への低下を検出すると、電磁切替弁５２の電磁ソレノイド５４に通電し、通常監視状態の第１切替位置５２ａから第２切替位置５２ｂに切替え、一次圧ポートＡからの一次側加圧用水をシリンダ室２８に供給し、ピストン２５をリターンスプリング２９に抗して図示で右側にストロークさせ、弁体２４を開放し、一次側の加圧された消火用水を二次側に供給する。

この状態で制御部７７は、開度センサ４６で検出された弁体２４の開度Ａ、一次側圧力センサ４８で検出された一次側圧力Ｐ１及び二次側圧力センサ５０で検出された二次側圧力Ｐ２をＡＤ変換により周期的に読み込み、制御弁装置１０の流量Ｑを計算して求めている。

制御部７７により流量Ｑの計算するため、ＲＡＭ８２には容量係数テーブル８５が予め記憶されている。容量係数テーブル８５には、弁体２４の開度Ａに対応した容量係数Ｃｖが予め記憶されている。

弁の容量係数Ｃｖは次式で与えられる。
Ｃｖ＝Ｋ・Ｑ・（Ｇ／ΔＰ）１／２（式１）
Ｑ：流量
Ｇ：比重（水の場合Ｇ＝１）
ΔＰ：差圧
Ｋ：定数

このため、製造段階で、制御弁装置１０における弁体２４の開度Ａを変えながら流量Ｑと差圧ΔＰを測定し、（式１）から容量係数Ｃｖを求めて容量係数テーブル８５に登録し、これをＲＡＭ８２に予め記憶しておく。

このため制御部７７は、開度センサ４６の検出開度Ａによる容量係数テーブル８５の参照により、対応する容量係数Ｃｖを読み出し、また、一次側圧力センサ４８で検出された一次側圧力Ｐ１と二次側圧力センサ５０で検出された二次側圧力Ｐ２から差圧ΔＰを
ΔＰ＝Ｐ２－Ｐ１
として求め、次式により流量Ｑを計算する。
Ｑ＝Ｃｖ／｛Ｋ（Ｇ／ΔＰ）１／２｝（式２）

続いて、制御部７７は計算により求めた流量Ｑをスプリンクラーヘッド２２の目標流量として予め設定された所定の閾値流量Ｑｔｈと比較し、閾値流量Ｑｔｈ未満の場合は電磁切替弁５２に対する通電を継続して第２切替位置５２ｂとすることで、シリンダ室２８に対し一次側加圧水を供給し、弁体２４を開放方向にストロークさせ、流量Ｑを増加させる。

これに対し制御部７７は計算により求めた流量Ｑが閾値流量Ｑｔｈ以上となった場合は、電磁切替弁５２に対する通電をオフして第１切替位置５２ａに戻し、シリンダ室２８を二次側に連通させることで弁体２４を閉鎖方向にストロークさせ、流量Ｑを低下させる。

このような制御部７７の制御により、制御弁装置１０から作動中のスプリンクラーヘッド２２に対しては閾値流量Ｑｔｈとなる一定の流量が供給される定流量制御が行われる。

図５は制御弁装置の定流量制御を示したフローチャートであり、ＣＰＵ７６に設けた制御部７７による制御となる。

図５に示すように、制御部７７は、ステップＳ１で二次側圧力センサ５０により検出された二次側圧力Ｐ２が所定値以下に低下したことを判別するとステップＳ２に進み、電磁切替弁５２に対する通電オンにより弁体２４を開駆動する。

続いて、制御部７７は、ステップＳ３で開度センサ４６により検出された弁体２４の開度Ａ、一次側圧力センサ４８で検出された一次側圧力Ｐ１及び二次側圧力センサ５０で検出された二次側圧力Ｐ２を読み込んでステップＳ４に進み、開度Ａに対応した容量係数ＣｖをＲＡＭ８２の容量係数テーブル８５の参照により読み出すと共に差圧ΔＰをΔＰ＝Ｐ２－Ｐ１として求め、ステップＳ５で前記（式２）に従って流量Ｑを計算により求める。

続いて制御部７７はステップＳ６に進み、ステップＳ５で算出した流量Ｑと制御目標として設定した閾値流量Ｑｔｈと比較し、閾値流量Ｑｔｈ未満であればステップＳ７に進んで、電磁切替弁５２の通電を継続して弁体２４を開駆動して流量Ｑを増加させ、一方、閾値流量Ｑｔｈ以上であればステップＳ８に進んで、電磁切替弁５２の通電をオフして弁体２４を閉駆動して流量Ｑを減少させ、ステップＳ９で放水停止指示があるまでステップＳ３からの処理を繰り返し、作動中のスプリンクラーヘッド２２に対し閾値流量Ｑｔｈとなる一定の流量を供給する定流量制御を行う。

制御部７７は、ステップＳ９で火災に鎮火による放水停止指示を判別するとステップＳ１０に進み、電磁切替弁５２を継続的に通電オフとすることで、弁体２４を閉駆動して全閉とし、作動したスプリンクラーヘッド２２からの放水を停止させる。

［調圧制御］
図４のＣＰＵ７６に設けられた制御部７７は、火災によるスプリンクラーヘッド２２の作動による消火用水の散水で二次側圧力が所定値以下に低下したことを検出して次の調圧制御を行う。

制御部７７は、二次側圧力Ｐ２の所定圧力以下への低下を検出すると、電磁切替弁５２の電磁ソレノイド５４に通電し、通常監視状態の第１切替位置５２ａから第２切替位置５２ｂに切替え、一次圧ポートＡからの一次側加圧用水をシリンダポートＢからシリンダ室２８に供給し、ピストン２５をリターンスプリング２９に抗して図示で右側にストロークさせ、弁体２４を開放し、一次側の加圧された消火用水を二次側に供給する。

この状態で制御部７７は、二次側圧力センサ５０で検出された二次側圧力Ｐ２を、スプリンクラーヘッド２２の目標圧力として予め設定された所定の閾値圧力Ｐｔｈと比較し、閾値圧力Ｐｔｈ未満の場合は電磁切替弁５２に対する通電を継続して第２切替位置５２ｂとすることで、オリフィス５３を介して得られた一次側加圧水をシリンダ室２８に供給し、弁体２４を開放方向にストロークさせ、二次側圧力Ｐ２を増加させる。

これに対し制御部７７は二次側圧力Ｐ２が閾値圧力Ｐｔｈ以上となった場合は、電磁切替弁５２に対する通電をオフして第１切替位置５２ａに戻し、一次側圧力と二次側圧力を同圧にすることで、リターンスプリング２９の力により弁体２４を閉鎖方向にストロークさせ、二次側圧力Ｐ２を低下させる。

このような制御部７７による制御により、制御弁装置１０から作動中のスプリンクラーヘッド２２に対し供給される消火用水は閾値圧力Ｐｔｈとなる一定の圧力に制御される調圧制御が行われる。

図６は制御弁装置の調圧制御を示したフローチャートであり、ＣＰＵ７６に設けた制御部７７による制御となる。

図６に示すように、制御部７７は、ステップＳ１１で二次側圧力センサ５０により検出された二次側圧力Ｐ２が所定値以下に低下したことを判別すると、ステップＳ１２に進み、電磁切替弁５２に対する通電オンにより弁体２４を開駆動する。

続いて、制御部７７は、ステップＳ１３で二次側圧力センサ５０により検出された二次側圧力Ｐ２を読み込んでステップＳ１４に進み、制御目標として設定した閾値圧力Ｐｔｈと比較し、閾値圧力Ｐｔｈ未満であればステップＳ１５に進んで、電磁切替弁５２の通電を継続して弁体２４を開駆動して圧力を増加させ、一方、閾値圧力Ｐｔｈ以上であればステップＳ１６に進んで、電磁切替弁５２の通電をオフして弁体２４を閉駆動して二次側圧力Ｐ２を減少させ、ステップＳ１７で放水停止指示があるまでステップＳ１３からの処理を繰り返し、作動中のスプリンクラーヘッド２２に対し閾値圧力Ｐｔｈとなる一定の圧力の消火用水を供給する調圧制御を行う。

制御部７７は、ステップＳ１７で火災に鎮火による放水停止指示を判別するとステップＳ１８に進み、電磁切替弁５２を継続的に通電オフとすることで、弁体２４を閉駆動して全閉とし、作動したスプリンクラーヘッド２２からの放水を停止させる。

［点検制御］
（点検制御機能）
図４のＣＰＵ７６に設けられた制御部７７は、次の点検制御を行う。制御部７７は、操作部６２の点検スイッチの操作または監視センターからの点検指示信号の受信により点検指示を受けた場合に、排水制御弁３６を開放して二次側配管２０からスプリンクラーヘッド２２の１台が作動したと同じ流量の排水により弁体２４を開放させる作動試験を行う。

この排水制御弁３６の開制御による排水状態で制御部７７は、図５のフローチャートに示した定流量制御または図６のフローチャートに示した調圧制御を行い、点検流量Ｑが所定の閾値流量Ｑｔｈに制御された場合、又は二次側圧力Ｐ２が所定の閾値圧力Ｐｔｈに制御されれば正常と判定し、それ以外の場合は点検異常と判定し、精密点検を促す警報を出力させる制御を行う。

また、制御部７７は、点検終了指示を判別し、排水制御弁３６を閉制御し、流水の停止により弁体２４を閉鎖させた場合、弁座シート３０に設けている接触センサ６４により検出された弁体２４の押圧により弁座シート３０に加わる荷重及び荷重分布を読み込み、弁体２４の閉鎖と開放、弁体２４のゴミ噛み、及び、弁座シート３０の傷や劣化を判定し、表示部６０に表示すると共に点検結果として監視センターに送信して知らせる制御を行う。

ここで、接触センサ６４は、図２に示したように、リング状のホルダー６５の複数個所にセンサ本体６６を設けて押圧荷重を検出していることから、弁体２４の押圧により弁座シート３０に加わる荷重の分布状態が検出されており、接触センサ６４における複数のセンサ本体６６による検出荷重の全てが所定の開放閾値以下の場合に弁体２４の開放と判定し、複数のセンサ本体６６による検出荷重の全てが所定の閉鎖閾値以上で且つ所定の荷重範囲内となる均一の場合に、弁体２４の閉鎖と判定する制御を行う。

また、制御部７７は、接触センサ６４における複数のセンサ本体６６による検出荷重の全てが所定の閉鎖閾値以上で一部の検出荷重が荷重範囲を超えている場合に、弁体２４のゴミ噛み、傷又は劣化と判定し、表示部６０に表示すると共に点検結果として監視センターに送信して弁内部異常を示した精密点検を促す警報を出力させる制御を行う。

このため、点検資格者は、点検を行なった制御弁装置１０でのゴミ噛み、傷又は劣化等の異常を知ることができるようになり、故障、故障予知、予防保全（故障前の交換等の保守）などが、弁を分解しなくても分かり、点検や保守の必要性、故障の判定などが可能となり、設備の維持管理の信頼性を増すことができる。

（点検制御動作）
図７は制御弁装置の点検制御を示したフローチャートであり、ＣＰＵ７６に設けられた制御部７７による制御となる。

図７に示すように、制御部７７は、ステップＳ２１で点検指示ありを判別すると点検モードに入ってステップＳ２２に進み、制御弁装置１０の二次側から引き出した排水管３４に設けている排水制御弁３６を開制御し、スプリンクラーヘッド２２の１台が作動したと同じ流量の排水により弁体２４を開放させる作動試験を行う。なお、点検の際には、流水検知装置２１から流水検知信号Ｅ１が出力されないように、所定の操作を行っておく。

続いて、制御部７７は、ステップＳ２３で定流量制御又は調圧制御を行い、ステップＳ２４で制御流量又は制御圧力が正常であればステップＳ２５に進んで正常を判定し、一方、ステップＳ２４で制御流量Ｑが閾値流量Ｑｔｈに届かなかった場合、又は、制御圧力Ｐ２が閾値流量Ｐｔｈに届かなかった場合にはステップＳ２６に進み、点検結果として異常を判定し、精密点検の要求を表示部６０及び監視センターにより報知させる。

続いて、制御部７７は、ステップＳ２７に進み、操作部６２の復旧スイッチの操作又は監視センターからの復旧信号の受信等により点検終了指示ありを判別するとステップＳ２８に進み、排水制御弁３６を閉制御して排水を停止させ、これにより制御弁装置１０の弁体２４が閉鎖位置に戻って復旧する。

続いて、制御部７７は、ステップＳ２９で接触センサ６４により荷重分布を示す複数の検出荷重を読み込み、ステップＳ３０で検出荷重の全てが所定の閉鎖荷重以上であればステップＳ３１に進み、全ての検出荷重が所定の荷重範囲に収まっていれば閉鎖荷重は均一と判別してステップＳ３２に進み、弁体２４は弁座シート３０に対し完全に密着した完全閉鎖状態にあることから点検正常復帰を判定し、点検制御を終了する。

これに対し弁体２４が閉鎖した場合に、弁座シート３０との間にゴミが挟まるゴミ噛みが発生していた場合には、接触センサ６４で検出した複数の検出荷重の一部が所定の閉鎖荷重未満であったり、所定の閾値荷重以上であっても所定の荷重範囲を超えて不均一な荷重分布となっており、このような弁座シート３０における荷重分布の異常がステップＳ３０又はステップＳ３１で判定され、ステップＳ３３に進み、ゴミ噛みの可能性を判定して精密点検要求を表示部６０に表示すると共に監視センターで報知させる。

また、弁座シート３０にキズがあったり、劣化により部分的に硬化していたような場合にも、弁体２４の押圧で弁座シート３０に加わる荷重分布が不均一となり、キズや劣化に起因した弁座シート３０における荷重分布の異常がステップＳ３０又はステップＳ３１で判定されてステップＳ３３に進み、ゴミ噛みに加えて、キズや劣化の可能性を判定して精密点検要求を表示部６０に表示すると共に監視センターで報知させる。

（制御弁装置の復旧判定）
また、制御部７７は、点検制御における制御弁装置１０の別の復旧判定として、開度センサ４６の検出開度Ａが所定の全閉開度で且つ一次側圧力センサ４８で検出した一次側圧力Ｐ１と二次側圧力センサ５０で検出した二次側圧力Ｐ２が略同一となった場合に正常復旧を判定し、それ以外の場合に復旧異常を判定して報知し、精密点検の促進推奨等を促すようにしても良い。

（弁体の動きの監視制御）
また、制御部７７は、点検制御において排水制御弁３６を開放と閉鎖により制御弁装置１０の弁体２４が開閉した場合に、弁体２４が一定の開度に開放するまでの開放時間、及び、弁体２４が完全閉鎖するまでの閉鎖時間を測定し、開放時間及び又は閉鎖時間が所定の正常動作時間以上となっていることを判定した場合、弁体２４の動きが渋くなっていることが分かることから、弁体２６の動きが悪いことを示す障害警報を出力し、錆び等のより制御弁装置１０の内部異常の予兆を覚知させ、精密点検の促進.推奨等を促すことで、適切な対応を可能として予防保全を図る。

［主要構成機器の管理制御］
図４のＣＰＵ７６に設けられた制御部７７は、制御弁装置１０に設けられた弁座シート３０、開度センサ４６、一次側圧力センサ４８、二次側圧力センサ５０及び接触センサ６４を含む所定の主要構成機器、消耗品、定期交換品等の管理情報を予め記憶して管理し、必要な管理情報を表示部６０に表示すると共に監視センターに通知し、必要な対応を促すような制御を行う。

例えば、制御部７７は、ＲＡＭ８２に、主要構成機器の製造年月日、ゴム製等の消耗品や定期交換品の交換日等の管理情報を予め記憶している。このため、点検資格者等は、必要に応じて操作部６２の操作により管理情報をＲＡＭ８２から読み出して表示部６０に表示することで交換時期等を知ることができる。また、制御部７７は、交換時期が近づいた場合に、表示部６０に注意表示を行い、また、注意表示灯を作動し、更に、監視センターに通知する制御を行うことで、点検資格者等に知らせ、適切な対応を可能とする。

なお、制御弁装置１０を分解して新品に交換した場合、管理情報を交換した消耗品や定期交換品に対応して修正する必要があるが、交換修理が終了して電源を再投入した際に、管理情報の修正を促すメッセージ等を表示部６０に表示することで、管理情報の修正が行われ、交換の済んだ消耗品や定期交換品についても、正しい次の交換時期の管理が可能となる。

［トンネル水噴霧設備の制御弁装置］
図８はトンネル水噴霧設備に設けられた制御弁装置の実施形態を示した説明図である。

（基本的な構造）
図８に示すように、本実施形態の制御弁装置１０は、トンネル水噴霧設備の自動弁装置として機能し、装置本体１２の流入口１４に一次側配管１８が接続され、流出口１６は二次側配管２０によりテスト制水弁９２を介してトンネル内に設置された開放型の水噴霧ヘッド９４に接続される。

ピストンシリンダ機構により弁体２４を開閉駆動するために電磁切替弁５２には一次圧ポートＡ、シリンダポートＢ及び排水ポートＣが設けられ、一次圧ポートＡは逆止弁５７及び仕切弁５６を介して装置本体１２の一次側に接続され、シリンダポートＢはシリンダ流入排出口３２に接続され、排水ポートＣは排水制御弁３６の二次側の排水管３４に接続されている。

通常監視状態で電磁切替弁５２は図示の第１切替位置５２ａにあり、シリンダポートＢが排水ポートＣに連通しており、ピストン２５に連結された弁体２４はリターンスプリング２９の力により弁座３３の弁座シート３０に押圧されて流路を閉鎖している。

図４のＣＰＵ７６に設けられた制御部７７は、火災によるスプリンクラーヘッド２２の作動による消火用水の散水で二次側圧力が所定値以下に低下したことを検出して次の調圧制御を行う。

これに対し制御部７７は二次側圧力Ｐ２が閾値圧力Ｐｔｈ以上となった場合は、電磁切替弁５２に対する通電をオフして第１切替位置５２ａに戻し、シリンダ室２８を排水管３４に連通してリターンスプリング２９の力により弁体２４を閉鎖方向にストロークさせ、二次側圧力Ｐ２を低下させる。

更に、排水制御弁３６と並列に自動排水弁３７が接続されており、制御弁装置１０の閉駆動により水噴霧ヘッド９４から散水を停止した場合、二次側圧力か所定圧以下に低下すると自動排水弁３７が開放し、二次側配管に溜まっている消火用水を排水させる。

それ以外の構成及び機能は、図１に示した実施形態と同じになることから、同一符号を付して説明を省略する。また、図２乃至図４に示した点も基本的に同じになる。

制御弁装置１０に設けられた制御ユニット４０は、監視センターなどから放水指示を受けた場合、電磁切替弁５２の制御により制御弁装置１０の弁体を駆動し、放水量の少ない予告放水を行った後に、本管放水に切り替える二段階の放水制御を、定流量制御又は調圧制御により行う。

また、制御部４０は、所定の点検指示を判別した場合に、図７のフローチャートに示した同様な点検制御を行うが、点検制御を行う前に、テスト制水弁９２を閉鎖し、点検による作動試験により水噴霧ヘッド９４からトンネル内に放水されないようにする。

［２段階放水の定流量制御］
図９は予告放水と本格放水を行う制御弁装置の２段階定流量制御を示したフローチャートであり、図４に示したＣＰＵ７６に設けた制御部７７による制御となる。

図９に示すように、制御部７７は、ステップＳ４１で監視センター等からの放水起動指示を判別すると、ステップＳ４２に進み、電磁切替弁５２に対する通電オンにより弁体２４を開駆動する。

続いて、制御部７７は、ステップＳ４３で予告放水の閾値流量Ｑｔｈ１を設定し、次のステップＳ４４で開度センサ４６により検出された弁体２４の開度Ａ、一次側圧力センサ４８で検出された一次側圧力Ｐ１及び二次側圧力センサ５０で検出された二次側圧力Ｐ２を読み込んでステップＳ４５に進み、開度Ａに対応した容量係数ＣｖをＲＡＭ８２の容量係数テーブル８５の参照により読み出すと共に差圧ΔＰをΔＰ＝Ｐ２－Ｐ１として求め、ステップＳ４６で前記（式２）に従って流量Ｑを計算により求める。

続いて制御部７７はステップＳ４７に進み、ステップＳ４５で算出した流量Ｑと制御目標として設定した予告放水の閾値流量Ｑｔｈ１と比較し、閾値流量Ｑｔｈ１未満であればステップＳ４８に進んで、電磁切替弁５２の通電を継続して弁体２４を開駆動して流量Ｑを増加させ、一方、閾値流量Ｑｔｈ１以上であればステップＳ４９に進んで、電磁切替弁５２の通電をオフして弁体２４を閉駆動して流量Ｑを減少させ、ステップＳ５０で予告放水に必要な所定時間の経過を判別するまでステップＳ４４からの処理を繰り返し、水噴霧ヘッド９４からトンネル内に少ない水量の予告放水を行い、トンネル内の通行車両の運転者等に対し、本格放水が行われることを予告し、車両停止等の措置を促す。

制御部７７は、ステップＳ５０で予告放水に必要な所定時間の経過を判別するとステップＳ５１に進んで、制御目標をそれまでの予告放水の閾値流量Ｑｔｈ１から、それより多い本格放水の閾値流量Ｑｔｈ２に設定変更し、ステップＳ５２で閾値流量Ｑｔｈ２に基づく定流量制御をステップＳ５３で放水停止指示を判別するまで繰り返し、閾値流量Ｑｔｈ２に制御する定流量制御により水噴霧ヘッド９４から本格放水をトンネル内に行い、火災を消火抑制すると共にトンネル躯体を火災から防護する。

なお、ステップＳ５２における閾値流量Ｑｔｈ２に基づく定流量制御は、ステップＳ４７～Ｓ４８と同様に、閾値流量Ｑｔｈ２未満であれば弁体２４を開駆動して流量Ｑを増やし、一方、閾値流量Ｑｔｈ２以上であれば弁体２４を閉駆動して流量Ｑを減らす。

制御部７７はステップＳ５３で放水停止指示を判別するとステップＳ５４に進み、弁体２４を閉駆動して閉鎖し、水噴霧ヘッド９４からの放水を停止させる。

［２段階放水の調圧制御］
図１０は予告放水と本格放水を行う制御弁装置の２段階調圧制御を示したフローチャートであり、図４に示したＣＰＵ７６に設けた制御部７７による制御となる。

図１０に示すように、制御部７７は、ステップＳ６１で監視センター等からの放水起動指示を判別するとステップＳ６２に進み、電磁切替弁５２に対する通電オンにより弁体２４を開駆動する。

続いて、制御部７７は、ステップＳ６３で予告放水の閾値圧力Ｐｔｈ１を設定し、次のステップＳ６４で二次側圧力センサ５０で検出された二次側圧力Ｐ２を読み込んでステップＳ６５に進み、制御目標として設定した予告放水の閾値圧力Ｐｔｈ１と比較し、閾値圧力Ｐｔｈ１未満であればステップＳ６６に進んで、電磁切替弁５２の通電を継続して弁体２４を開駆動して二次側圧力Ｐ２を増加させ、一方、閾値圧力Ｐｔｈ１以上であればステップＳ６７に進んで、電磁切替弁２２の通電をオフして弁体２４を閉駆動して二次側圧力Ｐ２を減少させ、ステップＳ６８で予告放水に必要な所定時間の経過を判別するまでステップＳ６４からの処理を繰り返し、水噴霧ヘッド９４からトンネル内に少ない水量の予告放水を行い、トンネル内の通行車両の運転者等に対し、本格放水が行われることを予告し、車両停止等の措置を促す。

制御部７７は、ステップＳ６８で予告放水に必要な所定時間の経過を判別するとステップＳ６９に進んで、制御目標をそれまでの予告放水の閾値圧力Ｐｔｈ１から、それより高い本格放水の閾値圧力Ｐｔｈ２に設定変更し、ステップＳ７０で閾値圧力Ｐｔｈ２に基づく調圧制御をステップＳ７１で放水停止指示を判別するまで繰り返し、閾値圧力Ｐｔｈ２に制御する調圧制御により水噴霧ヘッド９４から本格放水をトンネル内に行い、火災を消火抑制すると共にトンネル躯体を火災から防護する。

なお、ステップＳ７０における閾値圧力Ｐｔｈ２に基づく調圧制御は、ステップＳ６５～Ｓ６７と同様に、閾値圧力Ｐｔｈ２未満であれば弁体２４を開駆動して二次側圧力Ｐ２を上げ、一方、閾値圧力Ｐｔｈ２以上であれば弁体２４を閉駆動して二次側圧力Ｐ２を下げる。

制御部７７はステップＳ７１で放水停止指示を判別するとステップＳ７２に進み、弁体２４を閉駆動して閉鎖し、水噴霧ヘッド９４からの放水を停止させる。

［本発明の変形例］
（制御弁装置）
上記の実施形態は、スプリンクラー消火設備とトンネル水噴霧設備に用いられる制御弁装置を例にとっているが、これに限定されず、プラント設備等に一般的に使用させている流量制御又は圧力制御を必要とする適宜の設備の制御弁装置を含む。

（制御切替弁）
上記の実施形態は、制御弁装置を開閉駆動するため２位置切替えの切替制御弁を設けているが、シリンダポートＢに対し一次側ポートＡと二次側ポートＣを切り替える三方切替弁としても良い。

（センサ）
上記の実施形態は、制御弁装置を制御するために開度センサ、一次側と二次側の圧力センサ、接触センサを設けているが、これ以外に振動センサや歪センサ等の適宜のセンサを設けて制御弁装置の制御や状態監視を行うようにしても良い。

（近距離通信による作業者端末への送信）
また、上記の実施形態で制御ユニットは無線鵜深部を備えていることから、開度センサの検出開度、一次側圧力センサ及び二次側圧力センサの検出圧力、制御ユニットにより計算された流量を、無線通信部により作業者の所持する携帯端末に送信して処理させるようにしても良い。これにより制御弁装置が設置された現場で修理交換や調整等の現場作業を行った場合や現場を巡回中に、作業者は携帯端末の表示により制御弁装置の検出開度、一次側圧力、二次側圧力、流量を知ることができ、制御弁装置の動作状況の判断を適切に行うことが可能となり、設備の維持管理を高い精度で効率良く進めることができる。

（制御ユニット）
また、点検時に、制御弁装置に設けられた制御ユニットから外部に点検結果を示す信号が確実に出力されているかを確認するため、例えば有線通信部の出力側に信号接続部を設けてメモリ付き治具を挿入して点検制御を行えば、所定の信号を監視センターに出力させずに、メモリ付き治具で信号の出力による点検正常を確認することができる。

またメモリ付き治具を取り外すと、遮断していた信号接続部が接続されると共に、万一、信号線に問題がある場合は、信号線監視回路で断線、短絡等が分かるようにすることで、外部に対する信号の出力系統の正常が確認できる。

（その他）
また、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：制御弁装置
１２：装置本体
１４：流入口
１６：流出口
１８：一次側配管
１９：仕切弁
２０：二次側配管
２１：流水検知装置
２２：スプリンクラーヘッド
２４：弁体
２５：ピストン
２６：シリンダ
２７：ガイドロッド
２８：シリンダ室
２９：リターンスプリング
３０：弁座シート
３１：仕切部材
３２：シリンダ流入排出口
３３：弁座
３４：排水管
３６：排水制御弁
３８：ケースカバー
４０：制御ユニット
４６：開度センサ
４８：一次側圧力センサ
５０：二次側圧力センサ
５２：電磁切替弁
５２ａ：第１切替位置
５２ｂ：第２切替位置
５４：電磁ソレノイド
５５：スプリング
６０：表示部
６２：操作部
６４：接触センサ
６６：センサ本体
６８：導電性ゴム
７０，７２：電極
７４ａ，７４ｂ：リード線
７５：制御プロセッサ
７６：ＣＰＵ
７７：制御部
７８：制御ロジック
８０：ＲＯＭ
８２：ＲＡＭ
８４：バス
８５：容量係数テーブル
８６：無線通信部
９０：有線通信部

Claims

駆動機構により弁体を開閉して一次側から供給された液体を二次側に供給するスプリンクラー設備用の制御弁装置であって、
前記弁体の開度を検出する開度センサと、
前記弁体の一次側圧力を検出する一次側圧力センサと二次側圧力を検出する二次側圧力センサで構成される圧力センサと、
前記駆動機構の制御により前記弁体を開閉駆動する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記スプリンクラー設備の非作動時の前記弁体の閉鎖状態で前記二次側圧力の低下を検出した場合は、前記スプリンクラー設備の作動を判定して前記弁体を開放し、一次側から供給された前記液体を二次側に供給すると共に、前記弁開度に対応した容量係数と前記一次側圧力と前記二次側圧力との差圧に基づいて一次側から二次側に流れる流量を所定の設定流量に制御する定流量制御を行うことを特徴とする制御弁装置。
駆動機構により弁体を開閉して一次側から供給された液体を二次側に供給するスプリンクラー設備用の制御弁装置であって、
前記弁体の開度を検出する開度センサと、
前記弁体の一次側圧力を検出する一次側圧力センサと二次側圧力を検出する二次側圧力センサで構成される圧力センサと、
前記駆動機構の制御により前記弁体を開閉駆動する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記スプリンクラー設備の非作動時の前記弁体の閉鎖状態で前記二次側圧力の低下を検出した場合は、前記スプリンクラー設備の作動を判定して前記弁体を開放し、一次側から供給された前記液体を二次側に供給すると共に、前記一次側圧力と前記二次側圧力との差圧に基づいて一次側から二次側に供給される前記液体の圧力を所定の設定圧力に制御する調圧制御を行うことを特徴とする制御弁装置。