WO2013176086A1 - バルブ遠隔操作装置 - Google Patents

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哲朗 稲垣
斎藤　等
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横河電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a valve remote control device, and relates to a device effective for remote control of an existing valve.
  • a tank valve used in a factory plant needs to be closed quickly in order to maintain the safety of the plant equipment and prevent the outflow of dangerous substances stored in the tank.
  • the tank original valve is opened.
  • the automatic switch 20 includes an air motor 21 that uses air pressure as a drive source and an air circuit switching valve 22 that switches the rotation direction by switching the air pressure supply circuit that drives the air motor 21. .
  • the output shaft 21 a of the air motor 21 is mechanically connected to the manual operation unit 11 of the manual valve 10.
  • the automatic switch 20 is connected to an air source 30 and an operation panel 41 constituting an operation system 40 of the automatic switch 20.
  • the air source 30 supplies driving air pressure and control air pressure to the automatic switch 20 and the operation panel 41.
  • the automatic switch 20 includes an open-side limit switch that switches when the manual valve 10 reaches the open-side limit position, a closed-side limit switch that switches when the manual valve 10 reaches the closed-side limit position, and an air motor by air pressure from the open-side limit switch.
  • An open side switching valve for switching the circuit to the closed side, a closed side switching valve for switching the circuit to the air motor by the air pressure from the closed side limit switch, etc. are provided, but not shown.
  • the operation system 40 includes an operation panel 41, an instrument room 42, a control signal line 43 that connects the operation panel 41 and the instrument room 42, and the like.
  • the operation panel 41 is an electromagnetic valve for switching the air circuit switching valve 22 of the automatic switch 20 according to an electromagnetic valve opening signal or an electromagnetic valve closing signal input from the instrument chamber 42 and performing an opening / closing operation of air pressure supplied to the air motor 21.
  • the operating state of the open side shuttle valve that outputs the control air pressure to the open side switching valve of the automatic switch 20, the closed side shuttle valve that outputs the control air pressure to the close side switching valve of the automatic switch 20, and the open limit switch An open display air lamp that displays, a closed display air lamp that displays the operating state of the closed limit switch, etc. are provided. No.
  • the operation switching valve provided in the operation panel 41 is switched to the remote operation from the instrument chamber 42, and the electromagnetic valve open signal input from the instrument chamber 42 to the operation panel 41 is turned on.
  • the solenoid valve provided on the operation panel 41 is operated to the open side
  • the drive control air pressure input from the air source 30 to the operation panel 41 passes through the open side shuttle valve and the open side switching valve, and the air circuit switching valve. 22 reaches the open side.
  • the air circuit switching valve 22 is switched to the open side, and the drive control air pressure input from the air source 30 to the automatic switch 20 is supplied to the open side of the air motor 21, and the air motor 21 rotates to the open side. put out.
  • the air pressure for limit control is transmitted to the open side switching valve, the open side switching valve is switched to the closed side, and the air pressure for drive control is switched to the air motor 21. Will not reach. Thereafter, when the electromagnetic valve open signal input from the instrument chamber 42 to the operation panel 41 is turned off at an appropriate timing, the electromagnetic valve returns from the open side to the center position.
  • the electromagnetic valve closing signal input from the instrument chamber 42 to the operation panel 41 is turned on. Thereby, the circuit on the closed side operates, the air motor 21 starts to rotate toward the closed side, the closed limit switch is switched, and the operation stops.
  • Patent Document 1 discloses a technique for performing valve opening / closing control using a radio signal.
  • Patent Document 2 discloses a technique for remotely controlling a valve actuator laid in a mountainous area using a communication satellite.
  • the control signal line from the instrument chamber 42 to the operation panel 41 provided in the vicinity of the tank main valve (manual valve) 10 as the operation system 40 of the automatic switch 20. 43 has to be laid, and when the number of tank original valves (manual valves) 10 to be operated increases, the control signal lines also increase in accordance with the number of tank original valves (manual valves) 10. There is a problem that the signal line is congested and the maintenance man-hours for the control signal line are increased.
  • the present invention solves these problems, and an object of the present invention is to realize a valve remote control device capable of driving and controlling an air motor constituting an automatic switch added to a manual valve with a radio signal. .
  • a valve remote control device configured to mechanically connect an output shaft of an air motor using air pressure as a driving source to a manual operation portion of an existing manual valve, and to remotely operate the manual valve, Provide an electromagnetic valve operated by an operation signal transmitted and received wirelessly between the contact information terminal unit and the contact information operation unit,
  • the valve remote control device characterized in that air pressure for rotationally driving the air motor is supplied via the electromagnetic valve.
  • the contact information operation unit is provided with a contact information reading unit for reading contact information output from the limit detection switch,
  • the contact information terminal section is provided with a contact information analysis section for switching the contact information to OFF when it is confirmed that the contact information read by the contact information reading section is turned on (1)
  • the valve remote control device according to any one of (1) to (3).
  • an intrinsically safe explosion-proof solenoid valve used as the solenoid valve;
  • a voltage / current limiting unit for limiting the voltage / current for driving the solenoid of the intrinsically safe explosion-proof solenoid valve so as not to exceed a value determined as intrinsically safe explosion;
  • An output terminal switching unit for selectively connecting a predetermined output limited by the voltage / current limiting unit to a terminal of a solenoid to be driven;
  • a pressure monitor for measuring air pressure as the drive source;
  • a displacement sensor for detecting the displacement of the manual valve;
  • a temperature sensor for detecting a temperature around the solenoid valve;
  • An energy harvesting function unit as a power source that complements the battery that drives each unit,
  • the valve remote control device according to any one of the above (1) to (5), wherein at least one of the above is provided.
  • the air motor that constitutes the automatic switch added to the manual valve can be driven and controlled with a radio signal.
  • FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a valve remote control device according to the present invention, and the same reference numerals are given to portions common to FIG.
  • the automatic switch 20 added to the existing manual valve 10 is remotely operated by a wireless operation system 50.
  • the wireless operation system 50 includes a contact information terminal 51 that is operated at a location distant from the installation site of the manual valve 10 and the automatic switch 20, and a contact information operation that is provided around the installation site of the manual valve 10 and the automatic switch 20.
  • the unit 52 and the operation valve 53 are configured.
  • the contact information terminal unit 51 includes a wireless transmission / reception unit 51a and a contact information input unit 51b, and exchanges operation signals with the contact information operation unit 52 via radio.
  • the power supply part which drives the contact information terminal part 51 is not illustrated.
  • the contact information operation unit 52 includes a wireless transmission / reception unit 52a, a contact information output unit 52b, a contact information conversion unit 52c, and a power supply unit 52d, and wirelessly communicates with the contact information terminal unit 51.
  • the operation valve 53 is driven to open and close based on the received operation signal.
  • the operation valve 53 includes an open side solenoid valve 53a and a close side solenoid valve 53b.
  • the air pressure for driving control input from the air source 30 is supplied to the open side of the air circuit switching valve 22 through the open side electromagnetic valve 53a, and the air circuit switching valve 22 is closed through the close side electromagnetic valve 53b. Supplied to the side.
  • a direct acting type that directly drives the valve by excitation of a solenoid coil is used.
  • the contact information input unit 51b of the contact information terminal unit 51 inputs to the contact information operation unit 52, and the contact information output unit 52b inputs to the open side solenoid valve 53a.
  • the contact information for turning on the open side solenoid valve drive signal Sop is transmitted via the wireless transmission / reception unit 51a and the wireless transmission / reception unit 52a.
  • the contact information output unit 52b turns on the open contact information in the wireless information. Is detected and the open contact information to be output is turned on.
  • the contact information conversion unit 52c converts the open contact information into an open side solenoid valve drive signal Sop composed of a voltage current (for example, DC 24V / 0.33A) that can drive the open side solenoid valve 53a.
  • a voltage current for example, DC 24V / 0.33A
  • the open side solenoid valve 53a When the open side solenoid valve 53a is driven by turning on the open side solenoid valve drive signal Sop, the drive control air pressure input from the air source 30 is supplied to the open side of the air motor 21, and the air motor 21 is moved in the opening direction.
  • the manual operation unit 11 is mechanically connected to the output shaft 21a of the air motor 21, and the manual valve 10 is opened to the open side.
  • the air valve 21 is driven to the closed side by changing the closed contact information and the closed electromagnetic valve drive signal Scl in the same procedure, and the manual valve 10 is closed.
  • the direct acting type is used as the operation valve (electromagnetic valve) 53 for driving the automatic switch 20
  • the open side electromagnetic valve drive signal Sop or the close is used while the air motor 21 is moving. It is necessary to keep the ON state of the side solenoid valve drive signal Scl.
  • the open side solenoid valve drive signal Sop or the close side solenoid valve drive signal Scl requires, for example, 24V * 0.33A ⁇ 8 W.
  • the manual valve 10 for example, 1 minute or longer for a long time from several seconds
  • Such a problem can be solved by changing the direct acting solenoid valve used as the operation valve 53 to a double latch type as shown in FIG.
  • a predetermined drive current is allowed to flow only when the state of the double latch type electromagnetic valves 53c and 53d is changed.
  • the state of the solenoid valve can be changed by flowing a current of 0.26 A for 0.5 seconds.
  • FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, in which double latch type solenoid valves 53c and 53d are used as the operation valve 53, and the same reference numerals are given to the parts common to FIG. Yes.
  • the signal transition detection unit 52e detects a state in which the contact information transitions from on to off or from off to on, and opens the open side electromagnetic wave for an arbitrary predetermined time (0.5 seconds in this embodiment) from the transition point.
  • the valve drive signal Sop or the closing side solenoid valve drive signal Scl is turned on.
  • FIG. 3 is also a block diagram showing another embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the portions common to FIG.
  • the automatic switch 20 is provided with a limit switch for detecting whether the air motor 21 is fully open or fully closed, but this is not shown.
  • the automatic switch 20 is externally provided with a limit detection switch 54 that detects the limit control air pressure output from the limit switch.
  • a contact information reading unit 52f for reading contact information output from the limit detection switch 54 is added to the contact information operating unit 52, and the contact information read by the contact information reading unit 52f is analyzed in the contact information terminal unit 51.
  • a contact information analysis unit 51c is added.
  • the open side limit detection switch 54a detects the limit control air pressure output from the open side limit switch and converts it into a contact signal
  • the close side limit detection switch 54b converts the limit control air pressure output from the close side limit switch. By detecting it, it is converted to a contact signal.
  • the contact signals converted and output from the open-side limit detection switch 54a and the closed-side limit detection switch 54b are read into the contact information operation unit 52 by the contact information reading unit 52f, and wireless transmission / reception of the wireless transmission / reception unit 52a and the contact information terminal unit 51 is performed. It is transmitted to the contact information analysis unit 51c via the unit 51a.
  • the contact information analysis unit 51c of the contact information terminal unit 51 confirms that the contact information related to the air pressure for limit control is turned on, the contact information analysis unit 51c performs feedback that the contact information is turned off.
  • the open contact information and the closed contact information when the air motor 21 is fully opened and fully detected to be shifted to the OFF side, the fully opened and fully closed states can be accurately confirmed, and the opposite direction is also obtained.
  • the reverse starting characteristics can be improved.
  • FIG. 4 is also a block diagram showing another embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the portions common to FIG.
  • the air motor 21 of the automatic switch 20 is directly driven by the air pressure output from the double latch electromagnetic valves 53 c and 53 d used as the operation valve 53.
  • the air circuit switching valve 22 of the automatic switch 20 can be omitted, and the cost can be reduced.
  • the contact information terminal unit 51, the contact information operation unit 52, the operation valve 53, etc. are made explosion proof, such as flameproof or intrinsically safe as necessary.
  • the wireless transmission unit and the contact information conversion unit are incorporated and integrated in the contact information operation unit 52 .
  • the wireless transmission unit and the contact information conversion unit are divided as necessary. May be.
  • the air pressure of the air source 30 of the air motor 21 in FIG. 3 may be measured by a pressure monitor 55 such as a pressure sensor or a pressure switch as shown in FIG.
  • the pressure monitor 55 measures the air pressure of the air source 30, and inputs the measured value to the pressure information reading unit 52g.
  • the pressure information reading unit 52g outputs an alarm when the measured pressure value of the pressure monitor 55 deviates from a preset set value.
  • the displacement of the manual valve 10 driven by the air motor 21 in FIG. 3 is detected by the displacement sensor 56 as shown in FIG. 6, so that the operation state of the manual valve 10 after the electromagnetic valve is operated by the operation signal. Can be diagnosed.
  • a displacement sensor 56 such as a potentiometer is attached to the manual operation unit 11 of the manual valve 10 to detect the angle, rotation speed, vertical movement of the valve shaft, etc. of the manual valve 10, and the detected output is used as a displacement information reading unit 52h. To enter. Based on the detection output of the displacement sensor 56, the displacement information reading unit 52h confirms whether or not the manual valve 10 has actually operated when an operation signal is output from the manual valve 10.
  • the operation can be confirmed without fully closing or opening the valve by operating the air motor 21 only for a short time and detecting the displacement at that time.
  • an alarm can be issued when the ambient temperature deviates from the operating temperature range of the operation valve (solenoid valve) 53 or the like. it can.
  • the operating temperature range of the operation valve (solenoid valve) 53 is, for example, ⁇ 5 ° C. to 50 ° C., and if it deviates from this temperature range, it cannot be expected to function normally. Therefore, the ambient temperature of the valve remote control device is detected by the temperature sensor 57, and the temperature signal is input to the temperature information reading unit 52i.
  • the operation sound of the air motor 21 of the valve remote control device of FIG. 3 is detected by an acoustic sensor 58 such as a microphone as shown in FIG. 8, and the state of the air motor 21 is diagnosed by analyzing acoustic information. Can do.
  • the air motor 21 generates a unique sound during operation. Therefore, the normal operation sound is detected by the acoustic sensor 58, read in advance into the acoustic information reading unit 52j and analyzed and recorded by the acoustic information analysis unit 52k, and the sound when the air motor 21 is operated for a short time is acoustically recorded. It is possible to appropriately determine whether or not the operating state of the air motor 21 is normal by detecting it with the sensor 58, reading it into the acoustic information reading unit 52j, analyzing it with the acoustic information analyzing unit 52k, and comparing it with the analysis record result at normal time.
  • power may be supplied from the energy harvesting function unit 100 such as a solar cell to the power source unit 52d of the valve remote control device of FIG.
  • valve remote control device since the valve remote control device is operated by a battery, it is necessary to monitor the life of the battery, periodically replace it, and the like.
  • the energy harvesting function unit 100 such as a solar cell, vibration power generation, and temperature difference power generation as a power source that complements the battery, the life of the battery can be extended, and a relatively short periodical replacement can be performed. Can be unnecessary.
  • the intrinsically safe explosion-proof electromagnetic valves 63 and 64 are used to make the electric circuit of the valve remote control device compatible with intrinsic safety explosion-proof.
  • One voltage / current limiting resistor 52n corresponding to intrinsic safety explosion-proof may be provided in the subsequent stage, and the output destination of the voltage / current limiting resistor 52n may be switched by the output terminal switching unit 52m.
  • two solenoids are provided in the double-latch intrinsically safe explosion-proof electromagnetic valves 63 and 64, and the current of the solenoid valve is switched by passing a current of about 1 second exclusively through the solenoids.
  • the direction of the valve 22 can be switched. Since the intrinsically safe explosion-proof electromagnetic valve has two open side 63 and closed side 64, the total number of solenoids is four, and all four solenoids are driven exclusively to remotely control the valve. Can be realized.
  • ⁇ Intrinsically safe explosion-proof solenoid valves are required for explosion-proofing so that they do not exceed the specified voltage and current, and usually one voltage / current limiting device is required for each solenoid. However, since only one solenoid is driven at a time, it is redundant to prepare four voltage / current limiting elements. Therefore, one voltage / current limiting resistor 52n is built in the wireless operation system 50, and the output of the voltage / current limiting resistor 52n is selectively connected to a terminal to which a solenoid to which a current is to be supplied is connected by the output terminal switching unit 52m. . The output terminal switching unit 52m is also incorporated in the wireless operation system 50 and is remotely operated.
  • an automatic switch added to a manual valve can be driven and controlled by a radio signal, and when a manual valve is provided as a tank original valve, an earthquake, tsunami, etc. In the event of a disaster, the tank valve can be quickly driven in a safe direction.

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Abstract

　手動バルブに付加される自動開閉器を構成する空気モータを無線信号で駆動制御できるバルブ遠隔操作装置を実現する。　既設の手動バルブ１０の手動操作部１１に空気圧を駆動源とする空気モータ２１の出力軸２１ａを機械的に連結し、前記手動バルブ１０を遠隔操作するように構成され、接点情報端末部５１と接点情報操作部５２との間で無線を介して授受される操作信号により操作される電磁弁（操作弁５３）を設け、前記空気モータ２１を回転駆動する空気圧が前記電磁弁（操作弁５３）を介して供給されることを特徴とするバルブ遠隔操作装置。

Description

バルブ遠隔操作装置
　本発明は、バルブ遠隔操作装置に関し、既設バルブの遠隔操作に有効な装置に関するものである。
　たとえば工場プラントで使用されているタンク元弁は、地震や津波などの災害発生時には、プラント設備の安全維持や、タンク貯蔵危険物の流出を防止するために、迅速に閉じる必要がある。そして、プラント設備の安全が確認できて運転を再開する場合には、タンク元弁を開けることになる。
　ところで、タンク元弁として手動バルブが設けられている場合には、作業者が設置現場に出向いて、手動操作で開閉しなければならない。このため、プラントの規模や構成によっては、タンク元弁の手動操作が現実的ではなくなる場合もある。
　そこで、たとえば図１１に示すように、既設の手動バルブ１０に空気圧を駆動源とする空気モータを用いた自動開閉器２０を付加することにより、遠隔操作監視を実現することが実用化されている。
　図１１において、自動開閉器２０は、空気圧を駆動源とする空気モータ２１と、空気モータ２１を駆動する空気圧の供給回路を切り換えることにより回転方向を切り換える空気回路切換弁２２とで構成されている。空気モータ２１の出力軸２１ａは、手動バルブ１０の手動操作部１１に機械的に連結されている。
　自動開閉器２０には、空気源３０と、自動開閉器２０の操作システム４０を構成する操作パネル４１が接続されている。空気源３０は、これら自動開閉器２０および操作パネル４１に、駆動用空気圧および制御用空気圧を供給する。
　さらに、自動開閉器２０には、手動バルブ１０が開側リミット位置に達したら切り換える開側リミットスイッチや、閉側リミット位置に達したら切り換える閉側リミットスイッチ、開側リミットスイッチからの空気圧によりエアーモータへの回路を切り換える開側切換弁、閉側リミットスイッチからの空気圧によりエアーモータへの回路を切り換える閉側切換弁などが設けられているが、図示しない。
　操作システム４０は、操作パネル４１と、計器室４２と、これら操作パネル４１と計器室４２を接続する制御信号線４３などで構成されている。
　操作パネル４１には、計器室４２から入力される電磁弁開信号または電磁弁閉信号により自動開閉器２０の空気回路切換弁２２を切り換えて空気モータ２１に供給する空気圧の開閉操作を行う電磁弁、レバー操作により手動バルブ１０の設置現場での操作と計器室６０からの遠隔操作とを切り換える操作切換バルブ、レバー操作により空気回路を切り換えて空気モータに供給する空気圧の開閉操作を行う開閉操作バルブ、自動開閉器２０の開側切換弁に制御用空気圧を出力する開側シャトルバルブ、自動開閉器２０の閉側切換弁に制御用空気圧を出力する閉側シャトルバルブ、開側リミットスイッチの動作状態を表示する開表示エアーランプ、閉側リミットスイッチの動作状態を表示する閉表示エアーランプなどが設けられているが、図示しない。
　このような構成において、操作パネル４１に設けられている操作切換バルブが計器室４２からの遠隔操作に切り換えられて、計器室４２から操作パネル４１に入力される電磁弁開信号がオンになって操作パネル４１に設けられている電磁弁が開側に動作すると、空気源３０から操作パネル４１に入力される駆動制御用空気圧が開側シャトルバルブおよび開側切換弁を経由して空気回路切換弁２２の開側に到達する。この結果、空気回路切換弁２２が開側に切り換えられて空気源３０から自動開閉器２０に入力される駆動制御用空気圧が空気モータ２１の開側に供給され、空気モータ２１は開側に回り出す。
　空気モータ２１が開側リミット位置に達して開側リミットスイッチが切り替わると、リミット制御用空気圧が開側切換弁に伝わって開側切換弁が閉側に切り換わり、駆動制御用空気圧が空気モータ２１に達しなくなる。その後、適当なタイミングで計器室４２から操作パネル４１に入力される電磁弁開信号がオフになると、電磁弁は開側から中央位置に戻る。
　空気モータ２１を閉側に操作する場合には、計器室４２から操作パネル４１に入力される電磁弁閉信号をオンにする。これにより、閉側の回路が動作し、空気モータ２１が閉側に回り出し、閉側リミットスイッチが切り替わって動作が停止する。
　特許文献１には、弁の開閉制御を無線信号を用いて行う技術が開示されている。
　特許文献２には、通信衛星を用いて、山間僻地などに敷設されているバルブアクチュエータを遠隔制御する技術が開示されている。
日本国特開平３－１４９８３号公報 日本国特開昭６４－４６０７８号公報
　しかし、図１１に示す従来のバルブ遠隔操作装置では、自動開閉器２０の操作システム４０として、計器室４２からタンク元弁（手動バルブ）１０の近傍に設けられている操作パネル４１まで制御信号線４３を敷設しなければならず、操作対象となるタンク元弁（手動バルブ）１０の数が多くなるとそれら制御信号線もタンク元弁（手動バルブ）１０の数に応じて増加することから、制御信号線が輻輳するとともに、制御信号線の維持管理工数も増大するなどの問題点がある。
　本発明は、これらの問題点を解決するものであり、その目的は、手動バルブに付加される自動開閉器を構成する空気モータを無線信号で駆動制御できるバルブ遠隔操作装置を実現することにある。
 本発明の目的は、以下の構成によって達成される。
　（１）　既設の手動バルブの手動操作部に空気圧を駆動源とする空気モータの出力軸を機械的に連結し、前記手動バルブを遠隔操作するように構成されたバルブ遠隔操作装置において、
　接点情報端末部と接点情報操作部との間で無線を介して授受される操作信号により操作される電磁弁を設け、
　前記空気モータを回転駆動する空気圧が前記電磁弁を介して供給されることを特徴とするバルブ遠隔操作装置。
　（２）　前記接点情報操作部は、前記接点情報端末部から伝送される接点情報を前記電磁弁を駆動可能な電気信号に変換する手段を有することを特徴とする上記（１）に記載のバルブ遠隔操作装置。
　（３）　前記電磁弁は、ダブルラッチ形であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のバルブ遠隔操作装置。
　（４）　前記空気モータの全開、全閉を検出するリミットスイッチから出力されるリミット制御用空気圧を検出して接点情報を出力するリミット検出スイッチを設け、
　前記接点情報操作部には前記リミット検出スイッチから出力される接点情報を読み込む接点情報読込部を設け、
　前記接点情報端末部には前記接点情報読込部に読み込まれた接点情報がオンになったことを確認するとその接点情報をオフに遷移させる接点情報解析部を設けたことを特徴とする上記（１）～（３）のいずれかに記載のバルブ遠隔操作装置。
　（５）　前記電磁弁として用いられる本質安全防爆対応電磁弁と、
　前記本質安全防爆対応電磁弁のソレノイドを駆動する電圧電流が本質安全防爆として決められた値を超えないように制限する１系統の電圧電流制限部と、
　前記電圧電流制限部で制限される所定の出力を駆動すべきソレノイドの端子に選択的に接続する出力端子切替部と、
　を設けたことを特徴とする上記（１）～（４）のいずれかに記載のバルブ遠隔操作装置。
　（６）　前記駆動源としての空気圧を測定する圧力モニタ、
　前記手動バルブの変位を検出する変位センサ、
　前記電磁弁の周辺の温度を検出する温度センサ、
　前記空気モータの作動音を検出してその音響情報を解析する手段、
　各部を駆動するバッテリを補完する電源としての環境発電機能部、
　の内の少なくともいずれか１つを設けたことを特徴とする上記（１）～（５）のいずれかに記載のバルブ遠隔操作装置。
　本発明のバルブ遠隔操作装置によれば、手動バルブに付加される自動開閉器を構成する空気モータを無線信号で駆動制御できる。
本発明に係るバルブ遠隔操作装置の一実施例の構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 従来のバルブ遠隔操作装置の構成例を示した図である。
　図１は本発明に係るバルブ遠隔操作装置の一実施例の構成図であり、図１１と共通する部分には同一の符号を付けている。
　図１において、既設の手動バルブ１０に付加されている自動開閉器２０は、無線操作システム５０により遠隔操作駆動される。無線操作システム５０は、手動バルブ１０および自動開閉器２０の設置現場から離れた場所で操作される接点情報端末部５１と、手動バルブ１０および自動開閉器２０の設置現場周辺に設けられる接点情報操作部５２および操作弁５３とで構成されている。
　接点情報端末部５１は、無線送受信部５１ａと、接点情報入力部５１ｂとを含むものであって、接点情報操作部５２との間で無線を介して操作信号の授受を行う。なお、接点情報端末部５１を駆動する電源部は図示しない。
　接点情報操作部５２は、無線送受信部５２ａと、接点情報出力部５２ｂと、接点情報変換部５２ｃと、電源部５２ｄを含むものであって、接点情報端末部５１との間で無線を介して授受される操作信号に基づき、操作弁５３を開閉駆動する。
　操作弁５３は、開側電磁弁５３ａと、閉側電磁弁５３ｂとで構成されている。空気源３０から入力される駆動制御用空気圧は、開側電磁弁５３ａを介して空気回路切換弁２２の開側に供給されるとともに、閉側電磁弁５３ｂを介して空気回路切換弁２２の閉側に供給される。なお、これら開側電磁弁５３ａおよび閉側電磁弁５３ｂとしては、ソレノイドコイルの励磁により弁を直接駆動する直動形のものを用いる。
　このような構成において、空気モータ２１を開側に動かしたい場合は、接点情報端末部５１の接点情報入力部５１ｂから接点情報操作部５２に、接点情報出力部５２ｂから開側電磁弁５３ａに入力される開側電磁弁駆動信号Ｓｏｐをオンにする接点情報を、無線送受信部５１ａおよび無線送受信部５２ａを介して伝送する。
　手動バルブ１０および自動開閉器２０の設置現場周辺に設けられている接点情報操作部５２は、無線送受信部５２ａで無線情報を受信すると、接点情報出力部５２ｂが無線情報内における開接点情報のオンを認識し、出力する開接点情報をオンに遷移させる。
　接点情報変換部５２ｃは、開接点情報を開側電磁弁５３ａを駆動可能な電圧電流（たとえば直流２４Ｖ／０．３３Ａ）よりなる開側電磁弁駆動信号Ｓｏｐに変換する。
　開側電磁弁駆動信号Ｓｏｐのオンにより開側電磁弁５３ａが駆動されると、空気源３０から入力される駆動制御用空気圧が空気モータ２１の開側に供給されて空気モータ２１が開方向に回り、手動操作部１１が空気モータ２１の出力軸２１ａと機械的に連結されている手動バルブ１０が開側に開いていく。
　なお、手動バルブ１０が開き切るまでの時間は予め把握しておき、その時間が経過後、接点情報端末部５１の接点情報入力部５１ｂから開側電磁弁駆動信号Ｓｏｐをオフにする制御信号を伝送する。これにより、開接点情報はオフになって開側電磁弁駆動信号Ｓｏｐもオフになり、空気モータ２１の回転が停止して手動バルブ１０は開状態で止まることになる。
　閉側についても、同様の手順で閉接点情報および閉側電磁弁駆動信号Ｓｃｌを変化させることにより空気モータ２１を閉側に駆動し、手動バルブ１０を閉状態にする。
　これにより、タンク元弁として設けられている手動バルブを、無線により遠隔操作することができ、地震や津波などの災害発生時には迅速に閉じることができる。
　この結果、従来のような計器室４２からタンク元弁（手動バルブ）１０の近傍に設けられている操作パネル４１までの制御信号線４３の敷設が不要になって操作対象となるタンク元弁（手動バルブ）１０の数が多くなっても制御信号線が輻輳することはなく、制御信号線の維持管理工数が発生することもない。
　なお、上記実施例では、自動開閉器２０を駆動する操作弁（電磁弁）５３として直動形を使用しているため、空気モータ２１を動かしている間は開側電磁弁駆動信号Ｓｏｐまたは閉側電磁弁駆動信号Ｓｃｌのオン状態を保ち続ける必要がある。
　ところが、これら開側電磁弁駆動信号Ｓｏｐまたは閉側電磁弁駆動信号Ｓｃｌは、前述のようにたとえば２４Ｖ＊０．３３Ａ≒８Ｗの電力を必要とする。これを手動バルブ１０が動作する間（たとえば数秒から長いものでは１分間以上）保つためには、接点情報操作部５２の電源部５２ｄとして電池を用いる場合には、電池寿命の点で問題がある。
　このような問題は、操作弁５３として用いる直動形電磁弁を、図２に示すようにダブルラッチ形に変更することで解決できる。操作弁５３としてダブルラッチ形電磁弁５３ｃ、５３ｄを用いる場合には、ダブルラッチ形電磁弁５３ｃ、５３ｄの状態を遷移させるときにのみ所定の駆動電流を流す。たとえば直流２４Ｖタイプの場合では、電流０．２６Ａを０．５秒間流すことで、電磁弁の状態を遷移させることができる。
　図２は本発明の他の実施例を示す構成図であって、操作弁５３としてダブルラッチ形電磁弁５３ｃ、５３ｄを用いた例で、図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図２において、信号遷移検出部５２ｅは、接点情報がオンからオフまたはオフからオンに遷移する状態を検出し、遷移点から任意の所定時間（本実施例では０．５秒）、開側電磁弁駆動信号Ｓｏｐまたは閉側電磁弁駆動信号Ｓｃｌをオンにする。
　これにより、接点情報操作部５２の電源部５２ｄとして電池を用いる場合に、電池の寿命を大幅に伸ばすことができる。
　図３も本発明の他の実施例を示す構成図であり、図２と共通する部分には同一の符号を付けている。図３において、自動開閉器２０には、空気モータ２１の全開、全閉を検出するリミットスイッチが設けられているが、図示しない。そして、自動開閉器２０には、リミットスイッチから出力されるリミット制御用空気圧を検出するリミット検出スイッチ５４が外付けされている。
　そして、接点情報操作部５２にはリミット検出スイッチ５４から出力される接点情報を読み込む接点情報読込部５２ｆが追加され、接点情報端末部５１には接点情報読込部５２ｆに読み込まれた接点情報を解析する接点情報解析部５１ｃが追加されている。
　開側リミット検出スイッチ５４ａは開側リミットスイッチから出力されるリミット制御用空気圧を検出することにより接点信号に変換し、閉側リミット検出スイッチ５４ｂは閉側リミットスイッチから出力されるリミット制御用空気圧を検出することにより接点信号に変換する。
　これら開側リミット検出スイッチ５４ａおよび閉側リミット検出スイッチ５４ｂから変換出力される接点信号は接点情報読込部５２ｆで接点情報操作部５２に読み込まれ、無線送受信部５２ａおよび接点情報端末部５１の無線送受信部５１ａを介して接点情報解析部５１ｃに伝送される。
　接点情報端末部５１の接点情報解析部５１ｃは、これらリミット制御用空気圧に関連した接点情報がオンになったことを確認すると、その接点情報をオフに遷移させるというフィードバックを行う。
　このように空気モータ２１の全開および全閉検出時における開接点情報および閉接点情報をオフ側に遷移させるように構成することにより、全開および全閉状態を正確に確認できるとともに、反対方向への反転起動特性を改善できる。
　図４も本発明の他の実施例を示す構成図であり、図２と共通する部分には同一の符号を付けている。図４において、自動開閉器２０の空気モータ２１は、操作弁５３として用いるダブルラッチ形電磁弁５３ｃ、５３ｄから出力される空気圧により直接駆動される。
　これにより、自動開閉器２０の空気回路切換弁２２を省くことができ、ローコスト化が図れる。
　なお、危険場所で使用する場合には、接点情報端末部５１、接点情報操作部５２、操作弁５３などを必要に応じて耐圧防爆あるいは本質安全防爆などの防爆対応とする。
　また、上記各実施例では、接点情報操作部５２に無線伝送部と接点情報変換部とを組み込み一体化した例を示しているが、必要に応じて無線伝送部と接点情報変換部を分割構成してもよい。
　また、図３の空気モータ２１の空気源３０の空気圧を、図５に示すように圧力センサや圧力スイッチなどの圧力モニタ５５で測定するようにしてもよい。
　図５において、圧力モニタ５５は、空気源３０の空気圧を測定してその測定値を圧力情報読込部５２ｇに入力する。圧力情報読込部５２ｇは、圧力モニタ５５の圧力測定値が予め設定した設定値から逸脱した場合、警報を出力する。
　これにより、たとえば何らかの原因により空気源３０の空気圧が下がった場合に、適切に対処することができる。
　また、図３の空気モータ２１で駆動される手動バルブ１０の変位量を図６に示すように変位センサ５６で検出することにより、操作信号で電磁弁を操作した後における手動バルブ１０の動作状況を確認診断できる。
　図６において、手動バルブ１０の手動操作部１１にポテンショメータなどの変位センサ５６を取り付け、手動バルブ１０の角度、回転数、バルブ軸の上下移動などを検出してその検出出力を変位情報読込部５２ｈに入力する。変位情報読込部５２ｈは、手動バルブ１０から操作信号が出力された時に実際に手動バルブ１０が動作したかどうかを、変位センサ５６の検出出力に基づいて確認する。
　これにより、バルブ遠隔操作装置の診断手法として、空気モータ２１を短時間のみ作動させてその時の変位を検出することにより、バルブを全閉あるいは全開しなくとも動作確認を行うことができる。
　また、図３のバルブ遠隔操作装置の周囲温度を図７に示すように検出することで、周囲温度が操作弁（電磁弁）５３などの動作温度範囲を逸脱した場合に、警報を出すことができる。
　図７において、操作弁（電磁弁）５３の動作温度範囲は、例えば－５℃～５０℃であり、この温度範囲を逸脱した場合、正常に機能できないことも予想される。そこで、バルブ遠隔操作装置の周囲温度を温度センサ５７で検出して、その温度信号を温度情報読込部５２ｉに入力する。
　これにより、温度センサ５７の温度信号が予め設定した温度範囲を逸脱した場合に、所定の温度警報を出力することができる。
　また、図３のバルブ遠隔操作装置の空気モータ２１の作動音を図８に示すようにマイクロフォンなどの音響センサ５８で検出して、音響情報を解析することにより空気モータ２１の状態を診断することができる。
　図８において、空気モータ２１は、作動時に特有の音を発生する。そこで、正常時の作動音を音響センサ５８で検出して音響情報読込部５２ｊに予め読み込んで音響情報解析部５２ｋで解析記録しておき、空気モータ２１を短時間作動させた時の音を音響センサ５８で検出して音響情報読込部５２ｊに読み込み音響情報解析部５２ｋで解析して正常時の解析記録結果と比較することにより空気モータ２１の作動状態が正常か否かを適切に判断できる。
　また、図３のバルブ遠隔操作装置の電源部５２ｄに図９に示すように太陽電池などの環境発電機能部１００から電源を給電してもよい。
　図９において、バルブ遠隔操作装置は、バッテリで作動させていることから、バッテリの寿命監視、定期交換などが必要となる。これに対して、バッテリを補完する電源として太陽電池、振動発電、温度差発電などの環境発電機能部１００を利用することで、バッテリの寿命を延ばすことができ、比較的短期間の定期交換を不要にできる。
　さらに、図３のバルブ遠隔操作装置の電磁弁として図１０に示すように本質安全防爆対応電磁弁６３、６４を使用してバルブ遠隔操作装置の電気回路を本質安全防爆対応とし、接点情報出力部の後段に本質安全防爆に対応した１個の電圧電流制限抵抗５２ｎを設け、その電圧電流制限抵抗５２ｎの出力先を出力端子切替部５２ｍで切り替え可能としてもよい。
　図１０において、ダブルラッチの本質安全防爆対応電磁弁６３、６４にはソレノイドが２個設けられており、そのソレノイドに排他的に概ね１秒程度の電流を流すことで、電磁弁の空気回路切換弁２２の方向を切り替えることができる。本質安全防爆対応電磁弁は開側６３と閉側６４の２個を備えているので、ソレノイドの数は全部で４個となり、４個のソレノイド全てを排他的に駆動することでバルブ遠隔操作装置の機能を実現できる。
　また電磁弁には、本質安全防爆対応の製品が市販されているので、バルブ遠隔操作装置の電気回路を本質安全防爆対応で設計すれば、本質安全防爆対応のバルブ遠隔操作装置が実現できる。
　本質安全防爆対応の電磁弁は、決められた電圧、電流を超えて印加しないことが防爆上要求され、通常はソレノイド１個に１台の電圧電流制限装置が必要となる。ところが、１度に駆動するソレノイドは１個のみであることから、電圧電流制限素子を４台も準備するのは冗長である。そこで、無線操作システム５０内に１つの電圧電流制限抵抗５２ｎを内蔵し、電圧電流制限抵抗５２ｎの出力を出力端子切替部５２ｍにより、電流を流したいソレノイドが接続された端子に選択的に接続する。なお、出力端子切替部５２ｍも、無線操作システム５０に組み込まれて遠隔操作駆動される。
　これにより、実装面積が大きくなってしまう電圧電流制限抵抗を１個のみで済ますことができる。
　以上説明したように、本発明によれば、手動バルブに付加される自動開閉器を無線信号で駆動制御することができ、タンク元弁として手動バルブが設けられている場合、地震や津波などの災害発生時に迅速にタンク元弁を安全方向に回転駆動できる。　
　なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
　本出願は、２０１２年５月２３日に提出された日本国特許出願（特願２０１２－１１７７１９）、２０１３年２月１９日に提出された日本国特許出願（特願２０１３－０２９８８８）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１０　手動バルブ（タンク元弁）
　２０　自動開閉器
　２１　空気モータ
　　２１ａ　出力軸
　３０　空気源
　５０　無線操作システム
　５１　接点情報端末部
　　５１ａ　無線送受信部
　　５１ｂ　接点情報入力部
　　５１ｃ　接点情報解析部
　５２　接点情報操作部
　　５２ａ　無線送受信部
　　５２ｂ　接点情報出力部
　　５２ｃ　接点情報変換部
　　５２ｄ　電源部
　５３　操作弁
　　５３ａ、５３ｃ　開側電磁弁
　　５３ｂ、５３ｄ　閉側電磁弁
　５４　リミット検出スイッチ
　　５４ａ　開側リミット検出スイッチ
　　５４ｂ　閉側リミット検出スイッチ

Claims (6)

  1. 　既設の手動バルブの手動操作部に空気圧を駆動源とする空気モータの出力軸を機械的に連結し、前記手動バルブを遠隔操作するように構成されたバルブ遠隔操作装置において、
    　接点情報端末部と接点情報操作部との間で無線を介して授受される操作信号により操作される電磁弁を設け、
    　前記空気モータを回転駆動する空気圧が前記電磁弁を介して供給されることを特徴とするバルブ遠隔操作装置。
  2. 　前記接点情報操作部は、前記接点情報端末部から伝送される接点情報を前記電磁弁を駆動可能な電気信号に変換する手段を有することを特徴とする請求項１に記載のバルブ遠隔操作装置。
  3. 　前記電磁弁は、ダブルラッチ形であることを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ遠隔操作装置。
  4. 　前記空気モータの全開、全閉を検出するリミットスイッチから出力されるリミット制御用空気圧を検出して接点情報を出力するリミット検出スイッチを設け、
    　前記接点情報操作部には前記リミット検出スイッチから出力される接点情報を読み込む接点情報読込部を設け、
    　前記接点情報端末部には前記接点情報読込部に読み込まれた接点情報がオンになったことを確認するとその接点情報をオフに遷移させる接点情報解析部を設けたことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のバルブ遠隔操作装置。
  5. 　前記電磁弁として用いられる本質安全防爆対応電磁弁と、
    　前記本質安全防爆対応電磁弁のソレノイドを駆動する電圧電流が本質安全防爆として決められた値を超えないように制限する１系統の電圧電流制限部と、
    　前記電圧電流制限部で制限される所定の出力を駆動すべきソレノイドの端子に選択的に接続する出力端子切替部と、
    　を設けたことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のバルブ遠隔操作装置。
  6. 　前記駆動源としての空気圧を測定する圧力モニタ、
    　前記手動バルブの変位を検出する変位センサ、
    　前記電磁弁の周辺の温度を検出する温度センサ、
    　前記空気モータの作動音を検出してその音響情報を解析する手段、
    　各部を駆動するバッテリを補完する電源としての環境発電機能部、
    　の内の少なくともいずれか１つを設けたことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のバルブ遠隔操作装置。
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