JP4501411B2 - Fluid shut-off device - Google Patents
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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遮断弁装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid control device that opens and closes a flow path, and more particularly to a shut-off valve device used as a shut-off mechanism of a gas shut-off device built in a gas meter or the like in order to prevent a gas accident.
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。
In order to prevent gas accidents, various types of safety devices have been used in the past.In particular, when the flow rate of gas is detected by a flow sensor built in a gas meter and the use state of the gas is judged abnormal by a microcomputer, Microcomputer-equipped gas with a battery power source that shuts off the gas with a shut-off valve built in the gas meter when the status of sensors such as earthquake sensors, gas pressure sensors, gas alarms, carbon monoxide sensors, etc. Gas meter with built-in shut-off device (hereinafter abbreviated as microcomputer meter) has been promoted due to advantages such as safety, ease of gas piping, economic price, etc., and almost all households have been implemented. Contributes to drastic reduction of accidents.
このマイコンメータは、停電などの影響を受けないよう電池電源で駆動され、また全戸普及のため経済的な容量の電池が搭載されているため、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電磁ソレノイドやPM型ステッピングモータで駆動されていて、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。 This microcomputer meter is driven by a battery power supply so as not to be affected by power outages, etc., and since it has an economical capacity battery for the spread of all units, the shutoff valve is open and the power is maintained to keep the valve closed. It is not a fail-safe structure that is driven by a self-holding electromagnetic solenoid or PM-type stepping motor that does not need to be used, and that always moves to the safe side, that is, the gas cutoff side, when the microcomputer meter system is abnormal.
このため、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。 For this reason, various system backup means have been devised and installed in order to compensate for the fact that the configuration is not fail-safe and to increase the safety of the microcomputer meter.
以下に従来の流体遮断装置(マイコンメータ)について説明する(例えば、特許文献1参照)。 A conventional fluid shutoff device (micrometer) will be described below (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1記載の流体遮断装置(燃料制御遮断装置)は、図11に示したように、ガスメータ1に内蔵されガス流路2を遮断可能な自己保持型の遮断弁3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4と、この流量検出部4の流量信号5が所定の流量以上の場合遮断弁3を駆動する遮断駆動部6に遮断信号7を出力する流量判定部8と、遮断信号7が出力されたことを記憶する遮断記憶部9と、この遮断記憶部9の状態が遮断中でありかつ流量検出部4が流量信号5を出力した流量ありの状態の場合遮断駆動部6に遮断信号10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11と、これらの制御部4〜11および遮断弁3に電力を供給する電池等による電源部13より構成されている。流量判定部8、遮断記憶部9、遮断中流量あり判定部11はマイクロコンピュータ14に記録されたソフトウェア手段などで実現されている。
As shown in FIG. 11, the fluid shut-off device (fuel control shut-off device) described in
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。 The operation of the fluid shut-off device configured as described above will be described.
ガス使用において危険性のない通常状態においては、遮断弁3は復帰(開弁)状態であり、ガスメータ1の下流のガス機具(図示せず)などにガスを供給可能である。このときガスの流量を検出した場合、流量検出部4は流量信号5を出力している。
In a normal state where there is no danger in using the gas, the shut-off
流量信号5が異常に大きな流量であったり、流量信号5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8が判定した場合、遮断駆動部6に遮断信号7が出力され遮断弁3でガス流路2を遮断駆動すると同時に、遮断記憶部9に遮断駆動したことを記憶する。
When the flow
この後、流量検出部4が流量を検出した場合流量信号5が遮断中流量あり判定部11に出力され、遮断記憶部9の記憶が遮断中である場合、遮断中流量あり判定部11は遮断駆動部6に遮断信号10を出力し、遮断駆動部6は遮断弁3を再度遮断駆動する。
After that, when the flow
このように図11に示す流体遮断装置は、遮断中に流量がある場合再度遮断動作を行うことによって、遮断弁3がフェールセーフ構造でないことを補いマイコンメータの安全性を高めている。
この種の流体遮断装置において、遮断中に流量があるということは、遮断弁の損失が増えるなど機構部が特性劣化しているか、電池電源部の電圧が低下するなど駆動部が特性劣
化しているなどの原因により、遮断弁の動作が完了していないか動くことができないためであることが多い。
In this type of fluid shut-off device, the fact that there is a flow rate during shut-off means that the mechanism part has deteriorated characteristics such as an increase in the loss of the shut-off valve, or the drive part has deteriorated characteristics such as a voltage drop in the battery power supply part. This is often because the operation of the shut-off valve is not completed or cannot move due to a cause such as being present.
しかしながら、図11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通常と同じ遮断動作を繰り返すだけであるため、機構部や駆動部が特性劣化している場合遮断弁3がガス流路2を遮断できる確率は高くならない。すなわち、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高いという課題を有していた。
However, since the conventional fluid shut-off device shown in FIG. 11 only repeats the same shut-off operation as usual when there is a flow rate during shut-off, the shut-off
本発明はかかる従来の課題に鑑み、遮断弁の損失が増えるなど機構部が特性劣化しているか、電池電源部の電圧が低下するなど駆動部が特性劣化しているなどの場合でも、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。 In view of such a conventional problem, the present invention provides a shut-off valve even in the case where the mechanism part has deteriorated characteristics such as an increase in the loss of the shut-off valve or the drive part has deteriorated characteristics such as a voltage drop of the battery power supply part. An object of the present invention is to provide a fluid shut-off device that can increase the probability that the gas flow path can be shut off and can increase the safety of the microcomputer meter.
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、流路を遮断する遮断手段と、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、流路遮断動作が不完全であることを検出した場合に前記遮断手段の遮断力を高めるように遮断駆動する遮断力増大手段を備えたものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the fluid shutoff device of the present invention determines whether the shutoff means for shutting off the flow path and whether the shutoff state of the shutoff means after the flow path shutoff operation is complete or incomplete. It includes a blocking state detecting means for detecting, and a blocking force increasing means for driving the blocking so as to increase the blocking force of the blocking means when it is detected that the flow path blocking operation is incomplete.
前記流路遮断動作が不完全であることを検出する手段として、流量検出手段および所定量以上の流量を検出した場合分岐する制御手段、または、遮断手段の開閉状態を検出する開閉検出手段および開閉検出手段の出力が閉止でない場合分岐する制御手段を提供するものである。 As a means for detecting that the flow path blocking operation is incomplete, a flow rate detecting means and a control means for branching when a flow rate of a predetermined amount or more is detected, or an open / close detecting means for detecting an open / closed state of the blocking means and an open / close The control means for branching when the output of the detection means is not closed is provided.
前記駆動力を高める手段として、周波数同期モータの駆動周波数を低く設定する手段、モータの駆動電流を高く設定する手段、ステッピングモータの励磁方式を高出力側に切りかえる手段を提供するものであり、遮断ストロークを高める手段として、ステッピングモータの駆動ステップ数を多く設定する手段を提供するものである。 As means for increasing the driving force, means for setting the driving frequency of the frequency synchronous motor low, means for setting the motor driving current high, and means for switching the stepping motor excitation method to the high output side are provided. As means for increasing the stroke, means for setting a large number of driving steps of the stepping motor is provided.
上記のように、流路遮断動作後に遮断手段の流路遮断動作が不完全であることを検出した場合、遮断手段の駆動力または遮断ストロークを高めて再度遮断手段を遮断駆動するため、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、より確実または安全に流体を遮断することができる。 As described above, when it is detected that the flow path blocking operation of the blocking means is incomplete after the flow path blocking operation, the blocking means is driven again by increasing the driving force or the blocking stroke of the blocking means. The probability that the fluid passage such as gas can be blocked increases, and the fluid can be blocked more reliably or safely.
本発明の流体遮断装置は、流路を遮断する遮断手段と、流路遮断動作後に前記遮断手段の流路遮断動作が不完全であることを検出した場合、遮断手段の駆動力または遮断ストロークを高めて再度遮断手段を遮断駆動するため、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、より確実または安全に流体を遮断する流体遮断装置を提供できる。 The fluid shut-off device of the present invention includes a shut-off means for shutting off the flow path, and when detecting that the flow shut-off operation of the shut-off means is incomplete after the flow shut-off operation, Since the shut-off means is driven to be shut off again, the probability that the shut-off means can shut off a fluid passage such as gas increases, and a fluid shut-off device that shuts off the fluid more reliably or safely can be provided.
第1の発明は、流体を遮断する遮断手段と、流量を検出する流量検出手段と、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、前記遮断手段の駆動力または駆動量を可変可能な駆動手段と、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より遮断状態が完全であるか不完全であるかを検出し、流路遮断動作が不完全であることを検出した場合、前記駆動手段の駆動力を高くまたは遮断ストロークを長く設定して遮断力を高めるように再度前記遮断手段を遮断駆動する制御手段を有し、前記遮断手段がステッピングモータを駆動源とする遮断弁であり、前記駆動手段は駆動ステップ数を切り替え可能で、前記記憶手段が遮断中であり、前記流路遮断動作が不完全であることを検出した場合、前記駆動ステップ数を多く設定して再度前記遮断手段を駆動することを特徴とするもので
ある。
The first aspect of the invention relates to a shut-off means for shutting off a fluid, a flow rate detecting means for detecting a flow rate, a storage means for recording that the shut-off means is driven to be shut off, and a driving force or drive amount of the shut-off means can be varied. The drive means and the storage means are shut off, and the flow rate detection means detects whether the shut-off state is complete or incomplete, and detects that the flow path shut-off operation is incomplete. In this case, it has control means for driving the shut-off means again so that the driving force of the drive means is increased or the shut-off stroke is set longer to increase the shut-off force, and the shut- off means uses the stepping motor as a drive source. a shut-off valve, the drive means is capable of switching the number of drive steps, wherein a storage means in blocking, when it is detected that the passage interrupting operation is incomplete, increasing the number of the driving steps set It is characterized in that for driving the blocking means again Te.
そして、記憶手段が遮断中であり、流量検出手段が所定量以上の流量を検出した場合、または開閉検出手段の出力が閉止でない場合、前記駆動ステップ数を多く設定してステッピングモータの駆動量すなわち駆動手段の遮断ストロークを長く駆動するため、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、より確実または安全に流体を遮断することができる。 When the storage means is shut off and the flow rate detection means detects a flow rate of a predetermined amount or more, or when the output of the open / close detection means is not closed, the drive step number is set by increasing the number of drive steps. Since the shut-off stroke of the drive means is driven long, the probability that the shut-off means can shut off a fluid passage such as gas increases, and the fluid can be shut off more reliably or safely.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(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。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a fluid cutoff device according to
図1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PM型ステッピングモータや自己保持型電磁ソレノイド等によって駆動される自己保持型の遮断弁23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、フロート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が異常流量などの場合遮断弁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の流量信号25が所定の流量Q0以上で流量ありと判定される場合、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、これらの各部および遮断弁23に電力を供給する電池等による電源部33より構成され、遮断駆動部26は遮断信号27を受けて遮断弁23を通常の駆動力または遮断ストロークで駆動し、遮断信号30を受けた場合、すなわち遮断記憶部29の状態が遮断中でありかつ所定量以上の流量を検出した遮断中流量ありの状態の場合は駆動力を高出力側または遮断ストロークを長く切り替えて遮断駆動する。
In FIG. 1, a PM-type stepping motor built in the
流量判定部28、遮断記憶部29、遮断中流量あり判定部31、遮断駆動部26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や論理ICなどで実現されている。
The flow
図2は本発明の実施の形態1の流体遮断装置の遮断駆動部および遮断弁のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of the cutoff drive unit and the cutoff valve of the fluid cutoff device according to
図2において、遮断弁23はA相、B相の2相バイポーラ励磁方式のステッピングモータ41で駆動されていて、遮断駆動部42は駆動周波数43を切り替えるカウンタやタイマ等で構成された周波数切替手段44と、駆動周波数43に同期した駆動波形45を出力する分配手段46と、駆動波形45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47とで構成されている。
In FIG. 2, the shut-off
異常流量などによる通常駆動時においては周波数切替手段44は例えば200Hzの高い周波数の駆動周波数43を分配手段46に出力し、遮断中流量ありの状態の場合においては周波数切替手段44は例えば100Hzの低い駆動周波数43に切り替えて分配手段46に出力する。
During normal driving due to abnormal flow or the like, the frequency switching means 44 outputs a
図3は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である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the cutoff valve of the fluid cutoff device according to
図3において、A相、B相に接続された電磁コイル51、52と、磁力を伝達するヨーク53、54、55、56とでステータ57が構成され、永久磁石58と、流路59に突
出したリード部60を有するリードシャフト61とで構成されたロータ62がステータ57と同軸に配され、流路59に形成された弁座63と当接することによってガス等の流体を遮断可能でリードナット部64を有する弁体65がリード部60に螺合して配され、弁体65自身の回転は爪状の回動規制手段66によって規制されているためロータ62の回転によって弁体65は軸方向に前後動する。
In FIG. 3, a stator 57 is constituted by
ステータ57とロータ62は2相励磁型のPM(永久磁石)型のステッピングモータを形成しており、電磁コイル51、52すなわちA相、B相に1/2・πの位相差を有する矩形波等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62が回転し、電流を印加しない場合は永久磁石58による静止トルクによってロータ62は回転を阻止されている。
The stator 57 and the
図3においては、弁体65側から見てCW(時計回り)方向にロータ62が回転した場合は弁体65が弁座63に近づく遮断動作を行い、CCW(反時計回り)に回転した場合は弁体65が弁座63から遠ざかる復帰動作を行う。
In FIG. 3, when the
図4は図3の遮断弁の駆動部であるステッピングモータの駆動周波数と脱調トルクの関係を表すグラフの一例である。 FIG. 4 is an example of a graph showing the relationship between the drive frequency of the stepping motor, which is the drive unit of the shut-off valve of FIG. 3, and the step-out torque.
図4のように、駆動周波数が低い方が高いトルクを発生させ、例えば駆動周波数200Hzでは1.9mN・mであるのに対し、低周波数100Hzでは3.2mN・mと強いトルクを発生させ、すなわち低周波数駆動時には遮断弁の駆動力が強くなることがわかる。 As shown in FIG. 4, a lower driving frequency generates a higher torque, for example, a driving frequency of 200 Hz is 1.9 mN · m, while a low frequency of 100 Hz generates a strong torque of 3.2 mN · m, That is, it can be seen that the driving force of the shut-off valve becomes stronger during low frequency driving.
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。 The operation of the fluid shut-off device configured as described above will be described.
流量検出部24の流量信号25を流量判定部28が判定し、ガスの使用状態に異常がない場合、遮断信号27は出力されず、遮断弁23はガス流路22を開放した復帰状態を保つ。
When the flow
流量検出部24の流量信号25を流量判定部28が判定し、合計流量が異常に多い場合や、個別流量区分の使用時間が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36や、遮断スイッチや通信回線等による外部遮断命令37を受けた場合、遮断信号27が遮断駆動部26に出力され、遮断駆動部26は遮断弁23を通常駆動によって遮断すると同時に、遮断記憶部29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。
When the flow
図2、図3および図4によると、この通常駆動時の駆動周波数は例えば200Hzであり、遮断弁23のステッピングモータ41は1.9mN・mのトルクで遮断動作を行う。
According to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4, the driving frequency during this normal driving is 200 Hz, for example, and the stepping
遮断動作後、遮断弁23は永久磁石58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。
After the shut-off operation, the shut-off
遮断弁23の損失が増えるなど機構部が特性劣化したり、電池による電源部33の電圧が低下するなど駆動部が特性劣化しているの場合、遮断弁23の遮断動作が完了していないことがある。
When the mechanism part is deteriorated in characteristics such as an increase in the loss of the shut-off
この遮断動作未完了状態においては遮断記憶部29は遮断中であることを記憶し、流量検出部24が流量を検出し流量判定部28が流量信号25を所定の流量Q0以上で流量ありと判定した場合流量ありの信号が発生し、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は高出力駆動で遮断弁23を再遮断する。
In this incomplete state of shutoff operation, the
すなわち、図2において周波数切替手段44は例えば100Hzの低い駆動周波数43を分配手段46に出力し励磁回路47を介して遮断弁44を駆動するため、図4に示したように遮断弁23の駆動部であるステッピングモータ41は3.2mN・mの強いトルクを発し遮断弁23は強い駆動力で再遮断を行う。
That is, in FIG. 2, since the frequency switching means 44 outputs a
このため、機構部や駆動部が特性劣化している場合でも、遮断弁23はガスなどの流体通路を遮断できる確率が高くなり、より確実または安全に流体を遮断することができる。
For this reason, even when the mechanism part and the drive part have deteriorated characteristics, the probability that the
なお、ここで遮断記憶部の遮断中記録を複数とし、遮断中流量ありで再遮断した後再度流量がある場合、駆動周波数をより低くして遮断弁を再再遮断してよく、この場合はより確実または安全に流体を遮断することができる。 In this case, when the shut-off memory unit has a plurality of records during shut-off, and there is a flow rate again after shut-off with a flow rate during shut-off, the shut-off valve may be shut off again by lowering the drive frequency. The fluid can be shut off more reliably or safely.
次に図示していない外部手段などから復帰信号があたえられた場合、図示していない復帰駆動部が遮断弁23の駆動部であるステッピングモータ41を例えばCCW方向に逆転駆動することによってガス流路22を開弁復帰すると同時に、遮断記憶部29の遮断中記録をリセットし、ガスを流すことができる通常状態に復帰する。
Next, when a return signal is given from an external means (not shown) or the like, the return drive unit (not shown) reversely drives the stepping
このように、本発明の実施の形態1の流体遮断装置は、遮断記憶部29が遮断中であり、流量判定部28が所定量以上の流量があると判定した場合、周波数切替手段44が駆動周波数43を低く設定してステッピングモータ41など遮断弁23の駆動手段の駆動力を高めて駆動するため、遮断弁23がガス流路22を遮断できる確率が高くなり、より確実または安全にガスを遮断することができる。
As described above, in the fluid shutoff device according to the first embodiment of the present invention, when the
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2の流体遮断装置の遮断駆動部および遮断弁のブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram of the shut-off drive unit and shut-off valve of the fluid shut-off device according to
図5において、遮断弁23は図1、図2、図3と同様であり、遮断駆動部72は制限抵抗73を介する通常電流回路74と制限抵抗のない高電流回路75を切り替える電流切替手段76と、電流切替手段76からの電流に応じて電力増幅する励磁回路77とで構成されている。
In FIG. 5, the shut-off
異常流量などによる通常駆動時においては電流切替手段76は例えば200mAの低い駆動電流を励磁回路77に出力し、遮断中流量ありの状態の場合においては電流切替手段76は例えば400mAの高い駆動電流に切り替えて励磁回路77を駆動する。
At the time of normal driving due to abnormal flow or the like, the current switching means 76 outputs a driving current as low as 200 mA, for example, to the
図6は図3の遮断弁の駆動部であるPM型ステッピングモータの駆動電流と脱調トルクの関係を表すグラフの一例である。 FIG. 6 is an example of a graph showing the relationship between the drive current and the step-out torque of the PM type stepping motor that is the drive unit of the shut-off valve in FIG.
図6のように、駆動電流が高い方が高いトルクを発生させ、例えば駆動電流200mAでは1.3mN・mであるのに対し、高電流400mAでは5.2mN・mと強いトルクを発生させ、すなわち高電流駆動時には遮断弁の駆動力が強くなることがわかる。 As shown in FIG. 6, a higher driving current generates a higher torque. For example, a driving current of 200 mA is 1.3 mN · m, while a high current of 400 mA generates a strong torque of 5.2 mN · m. That is, it can be seen that the driving force of the shut-off valve becomes stronger during high current driving.
その他の部分は、図1の流体遮断装置と同様であり説明を省略する。 Other parts are the same as those of the fluid shutoff device of FIG.
このように、本発明の実施の形態2の流体遮断装置は、遮断記憶部29が遮断中であり、流量判定部28が所定量以上の流量があると判定した場合、電流切替手段76が駆動電
流を高く設定してステッピングモータ41など遮断弁23の駆動手段の駆動力を高めて駆動するため、遮断弁23がガス流路22を遮断できる確率が高くなり、より確実または安全にガスを遮断することができる。
Thus, in the fluid shutoff device according to the second embodiment of the present invention, when the
なお、電流切替手段は制限抵抗の有無を切り替えることによって電流を切り替えるよう説明したが、駆動電圧や、励磁回路の電源電圧、駆動回路のONデューティーを切り替えることによって電流を切り替えてもよい。 Although the current switching unit has been described as switching the current by switching the presence or absence of the limiting resistor, the current may be switched by switching the drive voltage, the power supply voltage of the excitation circuit, and the ON duty of the drive circuit.
(実施の形態3)
図7は本発明の実施の形態3の流体遮断装置の遮断駆動部および遮断弁のブロック図である。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a block diagram of a cutoff drive unit and a cutoff valve of the fluid cutoff device according to
図7において、遮断弁23は図1、図2、図3と同様であり、遮断駆動部82は励磁方式を1−2相励磁と2相励磁に切り替えて分配手段83に出力する励磁方式切替手段84と、駆動波形85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86とで構成されている。
In FIG. 7, the shut-off
異常流量などによる通常駆動時においては励磁方式切替手段84は1−2相励磁の駆動信号87分配手段83に出力するため遮断弁23は消費電流の低い弱いトルクで駆動され、遮断中流量ありの状態の場合においては励磁方式切替手段84は2相励磁駆動信号88を分配手段83に出力し励磁回路86は消費電流の高い強いトルクで遮断弁23を駆動する。
At the time of normal driving due to abnormal flow or the like, the excitation method switching means 84 outputs to the drive signal 87 distribution means 83 for 1-2 phase excitation, so that the shut-off
その他の部分は、図1の流体遮断装置と同様であり説明を省略する。 Other parts are the same as those of the fluid shutoff device of FIG.
このように、本発明の実施の形態3の流体遮断装置は、通常状態では消費電流の低い1−2相励磁駆動信号87で遮断弁23が駆動され、遮断記憶部29が遮断中であり、流量判定部28が所定量以上の流量があると判定した場合、励磁方式切替手段84が高出力の2相励磁駆動信号88に切り替えステッピングモータ41など遮断弁23の駆動手段の駆動力を高めて駆動するため、遮断弁23がガス流路22を遮断できる確率が高くなり、より確実または安全にガスを遮断することができる。
Thus, in the fluid shutoff device according to the third embodiment of the present invention, the
なお、励磁方式切替手段は1−2相励磁と2相励磁を切り替えるとしたが、モノポーラ駆動とバイポーラ駆動とを切り替えてもよい。 The excitation method switching means switches between 1-2-phase excitation and 2-phase excitation, but may switch between monopolar driving and bipolar driving.
(実施の形態4)
図8は本発明の実施の形態4の流体遮断装置の遮断駆動部および遮断弁のブロック図である。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a block diagram of the shut-off drive unit and shut-off valve of the fluid shut-off device according to the fourth embodiment of the present invention.
図8において、遮断弁23は図1、図2、図3と同様であり、遮断駆動部92は遮断弁23を駆動するステップ数を通常ステップ数と長ステップ数に切り替えて分配手段93に出力する駆動ステップ切替手段94と、駆動波形89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96とで構成されている。
In FIG. 8, the shut-off
異常流量などによる通常駆動時においては駆動ステップ切替手段94は通常のステップ数、例えば遮断弁23のリードピッチが2mm/回転で、ステッピングモータ41のステップ数が48ステップ/回転で、全ストロークが6mmである場合、最低必要ステップ数は144ステップであるため、通常のステップ数は安全率を1.25とし180ステップの駆動パルスを出力し、遮断中流量ありの状態の場合においては駆動ステップ切替手段94は通常のステップ数の1.5倍の長ステップ数270ステップの駆動パルスを出力し、
遮断弁23が遮断完了した後は、余った駆動パルスは遮断弁23の駆動部であるステッピングモータ41を閉弁遮断位置で脱調させて消費される。
During normal driving due to an abnormal flow rate, the drive step switching means 94 has a normal number of steps, for example, the lead pitch of the shut-off
After the shut-off
その他の部分は、図1の流体遮断装置と同様であり説明を省略する。 Other parts are the same as those of the fluid shutoff device of FIG.
遮断中流量ありの状態となるのは、遮断弁23の損失が増えるなど機構部が特性劣化したり、電池による電源部33の電圧が低下するなど駆動部が特性劣化しているの場合、遮断弁23の遮断動作が完了していないためであり、このとき遮断弁23の駆動部であるステッピングモータ41は駆動パルスに対し部分的に脱調して動作しないため、遮断に必要なストロークに対して駆動パルス数が不足し、結果として駆動パルス数不足で遮断動作未完了となることが多い。
A state with a flow rate during shut-off occurs when the mechanism part deteriorates in characteristics such as an increase in the loss of the shut-off
このような場合においても、本発明の実施の形態4の流体遮断装置は、通常状態では通常のステップ数180ステップで遮断弁23が駆動されるのに対し、遮断記憶部29が遮断中であり、流量判定部28が所定量以上の流量があると判定した場合、駆動ステップ切替手段94が長ストロークに相当する長ステップ数270ステップの駆動パルスに切り替えステッピングモータ41など遮断弁23の駆動手段の駆動ストロークを高めて駆動するため、遮断弁23がガス流路22を遮断できる確率が高くなり、より確実または安全にガスを遮断することができる。
Even in such a case, in the fluid shut-off device according to the fourth embodiment of the present invention, the shut-off
(実施の形態5)
図9は本発明の実施の形態5の流体遮断装置のブロック図である。
(Embodiment 5)
FIG. 9 is a block diagram of a fluid cutoff device according to
図9において、ガスメータ101に内蔵されガス流路22を遮断可能なPM型ステッピングモータや自己保持型電磁ソレノイド等によって駆動される自己保持型の遮断弁23と、遮断弁23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、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、フロート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が異常流量などの場合遮断弁23を駆動する遮断駆動部26に遮断信号27を出力する遮断判定部103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開閉検出部102の信号が未閉止の場合遮断駆動部26に遮断信号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、これらの各部および遮断弁23に電力を供給する電池等による電源部33より構成され、遮断駆動部26は遮断信号27を受けて遮断弁23を通常の駆動力または遮断ストロークで駆動し、遮断信号104を受けた場合、すなわち遮断記憶部29の状態が遮断中でありかつ開閉検出部102の信号が未閉止の遮断中閉止不完全の場合は駆動力を高出力側または遮断ストロークを長く切り替えて遮断駆動する。
In FIG. 9, a self-holding shut-off
流量判定部103、遮断記憶部29、遮断中閉止不完全判定部105、遮断駆動部26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。
The flow
遮断駆動部26は実施の形態1〜4と同様の手段が可能であるので説明を省略する。
Since the
図10は本発明の実施の形態5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。 FIG. 10 is a cross-sectional view of the shutoff valve and the open / close detection unit of the fluid shutoff device according to the fifth embodiment of the present invention.
図10において、遮断弁23は図1、図2、図3と同様であり、開閉検出部102は、遮断弁23と同軸に配され一端は遮断弁23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23方向に付勢する遮断弁23の閉弁力より弱いスプリング114と、ガスメータ内のガス隔壁115を距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。
In FIG. 10, the shut-off
上記開閉検出部102の動作は、遮断弁23の弁体65の位置が開弁状態の場合は、ロッド113は弁体65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23の弁体65の位置が閉弁状態の場合は、ロッド113は弁体65に当接し遮断弁23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23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。
When the position of the
そして、異常流量などによる通常駆動時においては遮断駆動部26は通常の駆動力または遮断ストローク遮断弁23を駆動し、遮断記憶部29の状態が遮断中であり、かつ開閉検出部102の信号が未閉止の場合、すなわち磁気リードスイッチがOFFの遮断中閉止不完全の場合は、駆動力を高出力側または遮断ストロークを長く切り替えて遮断駆動する。
During normal driving due to an abnormal flow rate or the like, the
このように、本発明の実施の形態5の流体遮断装置は、遮断記憶部29が遮断中であり、開閉検出部102の信号が未閉止の遮断中閉止不完全の場合は、遮断駆動部26を高駆動力または遮断ストロークを長く切り替えて遮断駆動するため、遮断弁23がガス流路22を遮断できる確率が高くなり、より確実または安全にガスを遮断することができる。
As described above, in the fluid shutoff device according to the fifth embodiment of the present invention, when the
なお、上記実施の形態において遮断弁23は2相バイポーラ励磁PM型ステッピングモータ41が駆動手段である例を説明したが、3相以上でもモノポーラ励磁でもよく、その他同機モータでもよく、実施の形態2に示した遮断駆動部が電流を切り替える例においてはDCブラシレスモータ等の直流モータも選択可能である。
In the above-described embodiment, the example in which the two-phase bipolar excitation PM
また、遮断弁23の駆動手段はモータだけでなく、駆動電流を変えることによって、または駆動時間を変えることによって遮断駆動力を変えることができるよう設計された電磁ソレノイドでもよく、また、遮断駆動力を変えることができるれば必ずしも自己保持型モータ、電磁ソレノイドでなくてもよい。
Further, the drive means of the shut-off
また、遮断弁23はロータ62の回転が直接弁体65の前後動に変換されるよう説明したが、減速機構を介してもよく、磁気カップリングなど気密隔壁を介した動力伝達でもよい。
Further, the
また、この流体遮断装置はガスメータ21に内蔵され、電池電源部33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。
In addition, the fluid shut-off device has been described as being built in the
以上のように、本発明にかかる流体遮断装置は、遮断手段の流路遮断動作が不完全であることを検出した場合、遮断手段の駆動力または遮断ストロークを高めて再度遮断手段を遮断駆動するため、遮断手段がガスなどの流体通路を遮断できる確率を高くすることが出来るので、モータ駆動などで確実な動作が必要な装置に応用できる。 As described above, the fluid shut-off device according to the present invention increases the driving force or the shut-off stroke of the shut-off means and drives the shut-off means again when it detects that the flow shut-off operation of the shut-off means is incomplete. Therefore, since the probability that the blocking means can block the fluid passage such as gas can be increased, it can be applied to a device that requires a reliable operation by motor driving or the like.
22 ガス流路(流路)
23 遮断弁(遮断手段)
24 流量検出部(流量検出手段)
26、42、72、82、92 遮断駆動部(駆動手段)
29 遮断記憶部(記憶手段)
31 遮断中流量あり判定部(制御手段)
41 ステッピングモータ
44 周波数切替手段
76 電流切替手段
84 励磁方式切替手段
94 駆動ステップ切替手段
102 開閉検出部(開閉検出手段)
105 遮断中閉止不完全判定部(制御手段)
22 Gas flow path (flow path)
23 Shut-off valve (shut-off means)
24 Flow rate detection unit (flow rate detection means)
26, 42, 72, 82, 92 Shut-off drive unit (drive means)
29. Blocking storage unit (storage means)
31 Determining part with flow rate during shutdown
41
105 Incomplete closing determination unit during shutdown (control means)
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