JP5522808B2 - 遮断弁遠隔開閉システム - Google Patents

Description

本発明は、危険物を排出する恐れのある配管に挿入された遮断弁を、非常時に閉じて危険物の流出を防止する、遮断弁遠隔開閉システムに関する。

例えば、精油所などのように油液を大量に貯蔵する貯液タンクには、油液が蒸発することを防止する浮屋根が設けられている。この浮き屋根は、貯液タンクの貯蔵量（液面高さ）に応じて昇降するものであるが、雨水が上面に溜らないように排水管を備えている。

この浮屋根の排水管は、貯液タンクの周囲に設けられた排水溝（または下水管）に排水するように設けられている。例えば、地震発生などの緊急時に貯液タンク内の油液が揺動して油液の一部が浮屋根の上面に漏れてしまうことがある。そのままにしておくと、浮屋根の上面に漏れた油液が排水管を通って油液が排水溝へ排出されてしまう。

地震発生などの非常時に油液が漏れ出すことを防止するため、従来からタンクの出口に遮断弁を設けた構造が、例えば以下の特許文献１に開示されている。この特許文献１の図１に示すように、浮き屋根式タンク３０の排水管５０Ａに遮断弁６０Ａが挿入されている。遮断弁６０Ａの近傍に駆動ユニット７０Ａが配されている。この駆動ユニット７０Ａは地震を検知すると、遮断弁６０Ａを駆動して排水管５０Ａを遮断する。

また特許文献２は緊急遮断装置を開示している。この特許文献２の図１によると、浮き屋根式の貯蔵タンク１１の出口に出口弁１４が設けられている。この出口弁にはケーブル（有線）で油漏洩監視装置１７が接続されている。油の漏洩が検出されると、監視装置１７はケーブルを通じて開閉信号ｄを出口弁１４に送り、タンクの出口を遮断する。

特開２００９−１５４９４０ 特開平８−０８５５８９号公報

引用文献１の遮断弁システムは、タンクが設置された現場に弁駆動ユニットが配されている。この構造だと、災害発生と同時に現場への電源供給が絶たれた場合、駆動ユニットは動作不能に陥る。現場に出向いて遮断弁を手動で閉じる必要があるが、大規模な火災や爆発が起きると現場に接近することが困難であり、油流出による被害の拡大を防ぐことができない。

引用文献２の緊急遮断装置は、油漏洩監視装置がケーブル（有線）で現場の出口弁に接続されている。しかしながら地震発生と同時にケーブルが物理的に切断されると、もはや出口弁を遮断することができなくなり、油流出による災害の拡大を防ぐことができない。

巨大地震が発生した場合、現場への電源供給やケーブル接続が絶たれ、遮断弁の制御が不能に陥る恐れがある。この場合現場に立ち入って手動で遮断弁を閉じることはきわめて危険であるか物理的に不可能である。未曾有の災害が生じた場合で、災害の拡大を防ぐため、遮断弁を確実に閉じることは非常に重要である。しかしながら、従来の技術では上述したようにこの点で課題があった。そこで本発明は、従来の技術の課題に鑑み、非常時確実に危険物の流出を防止することができる遮断弁遠隔開閉システムを提供することを目的とする。

係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、危険物を排出する恐れのある配管に挿入された遮断弁を、非常時に閉じて危険物の流出を防止する、遮断弁遠隔開閉システムであって、無線通信網を構築する基地局と、該遮断弁のある現場に配され該無線通信網を介して無線の信号を送受信する少なくとも一つの端末装置と、該現場から離れて配され該基地局を制御する制御装置とからなり、前記制御装置は、非常時該基地局を制御し該無線通信網に向けて無線の非常遮断信号を発信し、前記端末装置は、ワイヤレスコントローラと切換弁（スプール弁）とアンテナとバッテリーとこれらのハウジングとからなる一体的な構造を有し、該ワイヤレスコントローラと該切換弁は該ハウジングを介して互いに一体化されており、該ハウジングごと該遮断弁に取り付けられ且つ内部の該バッテリーにより常時給電されており、該アンテナが該非常遮断信号を受信した時、該ワイヤレスコントローラが該バッテリーにより動作し該切換弁を駆動して該遮断弁を閉じ、以って非常時危険物が流出することを防止することを特徴とする。

好ましくは、前記端末装置は、該バッテリーの残量を示す状態信号を該無線通信網に送信し、前記制御装置は、該状態信号を受信してアラート表示を行うことを特徴とする。また好ましくは、複数の前記端末装置が該遮断弁のある現場に配される一方、前記基地局は該現場を見通す位置に配され、該現場との間で無線の信号を送受信することを特徴とする。好ましくは、現場には、可燃性の液体を貯蔵する浮き屋根式屋外タンクが配されており、前記浮き屋根式屋外タンクは、浮き屋根にたまった雨水を排出するために浮き屋根からタンク内部を通って、タンク外部に挿通する配管を備えており、前記遮断弁は、該配管の出口に装着され、非常時に閉じて危険物である可燃性の液体の流出を防止することを特徴とする。

本発明にかかるシステムは遮断弁の制御に無線通信網を利用しており、いわゆるワイヤレスで遮断弁を閉じることができる。災害発生時ケーブル切断の問題が無く、確実に危険物の排出を防ぐことができる。また、本発明にかかるシステムは、現場から離れた遠隔から確実に遮断弁を閉じることができるように構成されており、危険な現場に立ち入ることなく、危険物の排出を防ぐことができる。具体的には、現場に配された端末装置が内部電源を備えており、災害時外部からの電源供給が絶たれた場合でも、確実に動作する。また、遮断弁は好ましくは単動空気式であり、空気圧の開放により遮断弁が閉じるので、故障に強く堅牢な構造で、現場装備に一部不具合が生じても非常時自立的に弁を閉じることが可能な構造を採用している。

図１は、浮き屋根式屋外タンクの全体構成を示す模式的な断面図である。 図２は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムの全体構成を示す模式図である。 図３は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムの実施例を示す模式図である。 図４は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムの他の実施例を示す模式図である。 図５は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムの別の実施例を示す模式図である。 図６は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムに含まれる端末装置の外観を示す斜視図である。 図７は、端末装置と遮断弁とを組み合わせた、緊急遮断弁装置を示す外観図である。 図８は、本発明にかかる遮断弁遠隔開閉システムが構築する無線通信網を示す模式図である。 図９は、本発明にかかる遮断弁遠隔開閉システムが構築する無線通信網を示す線図である。

図１は、浮き屋根式屋外タンクの全体構成を示す模式的な断面図である。浮き屋根式屋外貯蔵タンク１は、貯蔵油１１にポンツーンと呼ばれる浮き１２が付いた屋根１３を浮かべた構造となっており、貯蔵危険物（油１１）の増減に伴って屋根１３が上下動する。本例は、浮き屋根１３がシングルデッキ構造になっている。浮き１２は回転防止用の支柱１４でタンク周方向の移動を規制されている。

浮き屋根式屋外タンク１は、浮き屋根１３にたまった雨水を排出するためその中央に排水口１５を有している。この排水口１５には配管１６が接続しており、浮き屋根１３の裏側からタンク内部を通って、タンク外部に挿通している。この配管１６の出口に遮断弁２が装着され、非常時に閉じて危険物である可燃性の液体１１の流出を防止する。

本発明の理解を容易にし且つ背景を明らかにするため、事例を挙げて遮断弁の必要性を説明する。２００３年９月の十勝沖地震で、北海道某製油所の浮き屋根式タンクの貯蔵液に引火し大火災が発生した。原因はスロッシング現象と呼ばれる、比較的長周期地震波によるタンクと貯蔵液の共振現象により浮き屋根が損傷、浮き屋根とタンク内壁の間隙から漏れた気化油が発火した。更に損傷により浮き屋根が沈下し、本来浮き屋根上部に溜まる雨水を排出するドレン管より貯蔵液が外部に漏れ大きな火災となった。

上記の災害では、タンクの技術基準が長周期地震波に対応していなかったため、２００５年４月に危険物の規制に関する規則の一部を改正する省令(平成１７年総務省令第３号)が発行された。本改正は浮き屋根タンクの新基準を規定しており、この一部にてタンク排水遮断弁の「非常時の自動または遠隔操作」が出来る事が義務付けられた。なお、新技術適用の期限は２０１７年３月３１日とされた。本発明はこのような背景のもとに生まれたもので、危険物を排出する恐れのある配管に挿入された遮断弁を、非常時に閉じて危険物の流出を防止する、遮断弁遠隔開閉システムを実現している。

図２は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムの全体構成を示す模式図である。図示するように、本遮断弁遠隔開閉システム０は、危険物を排出する恐れのある配管１６に挿入された遮断弁２を、非常時に閉じて危険物の流出を防止する。遮断弁遠隔開閉システム０は、無線通信網を構築する基地局３と、遮断弁２のある現場に配され無線通信網を介して無線の信号を送受信する少なくとも一つの端末装置４と、現場から離れて配され基地局３を制御する制御装置５とからなる。制御装置５は例えばキーボードなどの入力デバイス、ディスプレイなどの出力デバイスなどを備えたコンピュータからなり、例えばイーサネット（登録商標）などの有線ケーブルで基地局３に接続している。制御装置５は非常時基地局３を制御し無線通信網に向けて無線の非常遮断信号Ａを発信する。端末装置４は、遮断弁２の近傍に配され且つ内部電源により常時給電されており、非常遮断信号Ａを受信した時、内部電源により動作して遮断弁２を閉じ、以って非常時危険物が流出することを防止する。

本実施形態では、遮断弁２は空気圧で開閉動作する空気式遮断弁であり、空気圧が印加された状態で開いており、空気圧を開放したときに閉じる。端末装置４は、空気式遮断弁に空気圧を供給する通路に介在するスプール弁を備えており、非常遮断信号Ａを受信したとき、スプール弁を駆動して通路から空気圧を開放し、以って空気式遮断弁２を閉じる。また端末装置４は、遮断弁２の開閉状態を検出するセンサを備えており、検出された開閉状態を示す状態信号Ｂを無線通信網に送信する。制御装置５は、状態信号Ｂを受信して遮断弁２の開閉状態を監視する。また本実施形態では、現場から離間した基地局３と現場の近傍にある端末装置４との間に中継器６（ワイヤレスルータ）が介在しており、ワイヤレスゲートウェイである基地局３と端末装置４との間で無線による信号Ａ，Ｂの授受を中継する。場合によっては、現場に複数の端末装置（図示省略）が配されている。複数の端末装置は無線通信網の通信路を形成する複数のノードである。また本実施形態では、現場に可燃性の液体を貯蔵する浮き屋根式屋外タンク１が配されている。浮き屋根式屋外タンク１は、浮き屋根にたまった雨水を排出するために浮き屋根からタンク内部を通って、タンク外部に挿通する配管１６を備えており、遮断弁２は、配管１６の出口に装着され、非常時に閉じて危険物である可燃性の液体の流出を防止する。

本実施形態では、システム０に無線通信網を実装するため、プロセス工業用計器のワイヤレス通信として規格IEC62591(プロセス計装用国際規格、2010年発行、通信ベース規格はIEEE802.15.4)を採用している。周波数帯2.4GHz ISMバンド、無免許で使用可能であり、通信距離は、見通しの良い場所で200m(標準アンテナ)若しくは800m(長距離用アンテナ)である。

システム０を構築するための具体的な使用機器としては以下のものがあげられる。まず、基地局３としては、例えばワイヤレスゲートウェイ、型式1420（EMERSON社製）を用いることができる。また、端末装置４としては、EMERSON社製のワイヤレスコントローラ4300シリーズとスプール弁を一体化した複合器をもちいることができる。このワイヤレスオンオフコントローラは、ワイヤレス通信によりスプール弁を開閉させ、遮断弁駆動用空気の遠隔自動操作及び遮断弁のストローク位置をフィードバックさせる現場計器である。バッテリー駆動にて、外部電源は不要である。更に、中継器６としては、ワイヤレスルータ（型式指定なし、IEC62591規格のワイヤレス計器、例EMERSON社702ディスクリートワイヤレス伝送器)を用いることができる。このワイヤレスルータは、通信距離の補間を行う中継現場計器で必要な場合に使用する。バッテリー駆動にて、外部電源の供給は不要である。空気式遮断弁２としては、例えば弁メーカ各社のボール弁、バタフライ弁、ゲート弁などを用いることができる。最後に、制御装置５であるが、特に型式に指定はなく、例えばEMERSON社DeltaVシステムを用いることができる。前述したように制御装置５は、遮断弁の遠隔開閉操作信号出力及び遮断弁のストローク位置表示を行う。

図３は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムの実施例を示す模式図である。図示するように、本実施例は、端末装置４が、ワイヤレスコントローラ４１にスプール弁４２を一体化した現場計器である。更にワイヤレスコントローラ４１には、遮断弁２の開閉状態を検出するセンサも取り付けられている。一方、空気遮断弁２は、ボール弁２１（若しくはバタフライ弁あるいはゲート弁）とその弁回動軸に取り付けられたスプリング式単動アクチュエータ２２とからなる。スプリング式単動アクチュエータ２２は、空気シリンダ２３とこれに装着されたピストン２４とこれを加圧するスプリング２５とを備えている。ピストン２４の軸先端には手動操作部２６が取り付けられている。ピストン２４の往復移動に連動してボール弁２１が開閉する。ボール弁２１の代わりにバタフライ弁あるいはゲート弁を用いることもできる。空気シリンダ２３には、スプール弁４２の出力ポート２が接続している。基地局３は、ワイヤレスゲートウェイ３１からなる。ゲートウェイ３１は無線通信でワイヤレスコントローラ４１と信号の授受を行う。

スプール弁４２は、五個のポート１〜５を備えている。入力ポート１はフィルタ減圧弁４３及びフレキシブルチューブ４４若しくは空気配管を介して外部から供給される計装空気を受け入れる。出力ポート２は前述したように、スプリング式単動アクチュエータ２２のシリンダに接続している。排気ポート３，５は大気に開放されている。残りのポート４は閉鎖されている。

スプール弁４２は、ワイヤレスコントローラ４１からのオンオフ入力により、例えば電磁アクチュエータで所定のポート切換を行う。通常時（例えばコントローラ４１からオン入力が有る場合）、入力ポート１と出力ポート２を連通させる。このとき、排気ポート５は閉鎖ポート４に接続し、排気ポート３は開放しておく。これにより、計装空気がフレキシブルチューブ４４及びフィルタ減圧弁４３を介してアクチュエータ２２のシリンダ２３に導入され、ピストン２４を後退位置に保持するので、これに連動してボール弁２１は開状態に置かれる。なおフィルタ減圧弁４３は、フィルタ一体型若しくはフィルタ分離型のいずれであってもよい。

一方異常時（例えば緊急時遮断信号に応じてコントローラ４１からオフ入力が有る場合）、スプール弁４２は、入力ポート１を閉鎖ポート４に連通させる。一方、出力ポート２は排気ポート３に接続し、残りの排気ポート５は開放する。これにより、計装空気がシリンダ２３からスプール弁４２のポート２を逆流し排気ポート３から放出される。加圧が解除されるので、ピストン２４はスプリング２５により前進し、これに伴ってボール弁２１が開位置から閉位置に切り替わる。いわゆる加圧解除（エアフェイル）で弁を閉じる動作をするので、故障に対して堅牢な構造となっている。なお異常状態が去って通常状態に戻った場合、本実施例では手動操作部２６を手動で操作して、スプリング２５のばね圧に抗しピストン２４を後退位置に戻して、ボール弁２１を開状態に復帰させる。この意味で、ボール弁２１を駆動するアクチュエータ２２は、単動式となっており故障や誤動作に対して強い構造となっている。

引き続き図３を参照して、遮断弁２の動作の概要を説明する。まず、制御装置（図示せず）により、イーサネット（登録商標）などの有線ケーブルを使用してゲートウェイ３１に弁開閉信号を入力する。ゲートウェイ３１にてワイヤレス通信で弁開閉信号を送信する。距離的にワイヤレスルータ（中継器）が必要な場合、ルータを経由してワイヤレスコントローラ４１へ弁開閉信号を入力する。通常時は弁開信号を保持し、駆動部圧をアクチュエータ２２のシリンダ２３に封入する。一方異常時（災害発生時）には、弁閉信号を受けアクチュエータ２２のシリンダ２３に封入されていた空気圧を排気し、スプリング２５のバネ力にて弁２１を遮断する。遮断弁２が開閉信号により作動した後、弁ストローク位置信号をワイヤレス信号で発信する。同様にワイヤレスルータを介して、ゲートウェイ３１に弁ストローク位置情報を送信する。ゲートウェイ３１より例えばイーサネット（登録商標）を使用して、制御装置側に位置情報を表示する。

図４は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムの他の実施例を示す模式図である。基本的には図３に示した実施例と同様であるが、異なる点は、計装空気のほかにボリュームタンク４５を併用し、これに伴ってワイヤレス圧力伝送器４６と逆止弁４７を追加したことである。本実施例は計装空気系のバックアップとしてボリュームタンク４５を装備している。故障や破損で計装空気の供給が絶たれた場合でも、ボリュームタンク４５から空気圧がアクチュエータ２２に供給されるので、ボール弁２１の開状態を維持できる。

ボリュームタンク４５は、遮断弁２を閉状態から開状態に復帰させる場合にも、その駆動源となる。図３に示した先の実施例では現場で手動操作部を操作して遮断弁を開状態に復帰させていたが、本実施例ではボリュームタンク４６の空気圧がアクチュエータ２２のシリンダ２３に導入されるので、現場に立ち入ることなく復帰操作ができる。この目的で、ボリュームタンク４５には例えば700KPa(g)の圧力で、２〜３回作動分の圧縮空気を充填しておく。

ボリュームタンク４５の圧力を遠隔で監視するために、ワイヤレス圧力伝送器４６が実装されている。このワイヤレス圧力伝送器４６は、ワイヤレスコントローラ４１と同じく無線通信網を介して信号の授受を行う端末装置の一種である。ワイヤレス圧力伝送器４６は常時ボリュームタンク４５の圧力を監視しており、バックアップ空気源としての機能を保証している。

図５は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムの別の実施例を示す模式図である。基本的には図４に示した実施例と同様であるが、異なる点は、計装空気系を取り除く一方ボリュームタンク４８を一個追加し、これに伴って三方切換弁４８ａを追加したことである。本実施例は計装空気系を取り除いたので、その分故障や不具合に強い構成になっている。ボリュームタンクのみに頼る空気駆動（通常時加圧、非常時排気、復帰時再加圧）を採用している。

安定且つ確実な空気駆動を確保するため、二個のボリュームタンク４５，４８を装備している。三方切換弁４８ａで使用するタンク４５を選定し、このタンク４５の内圧が低下した場合には、三方切換弁４８ａで他方のタンク４８に切り替え、使用済みのタンク４５は空気充填済みの新しい予備タンクと交換する。使用中のタンク４５の圧力は、ワイヤレス圧力伝送器４６で常時監視されており、圧力低下が検知されたときのみ、作業員が現場に赴いて三方切換弁４８ａの操作及びタンク４５の交換を行う。

図６は、本発明に係る遮断弁遠隔開閉システムに含まれる端末装置４の外観を示す斜視図である。図示するように、端末装置４は基本的にワイヤレスコントローラ４１とスプール弁４２を組み合わせた現場機器で、ワイヤレス通信用にアンテナ４９を備えている。特長として、以下の点が挙げられる。
（１）高信頼性無線通信―この端末装置は無線通信網の通信路を形成するノードとなる。複数のノードで自己組織型メッシュネットワークを構築でき、プロセス制御で必要な信頼性の高い通信を実現する。
（２）最小限のメンテナンス―期待寿命が通常のメンテナンス間隔より長い電源モジュールを標準使用している。
（３）設計、設置が容易―ケーブルが不要なため配線の図面や確認に要する時間、コスト、手間を省ける。また、機器の設置、設定、コミッショニングに要する時間を数ヶ月単位から数時間単位にまで短縮できる。
（４）堅牢な構造―ハウジングはエンジニアリング樹脂製で、腐食の恐れのある場所を含めほとんどの場所で使用できる。
（５）診断機能―あらかじめ設定された機器、ネットワーク、およびシステムの診断機能により、機器やその通信能力の状態に関する詳細な情報が得られる。機器の診断機能では、較正が済んでいるかどうかや、電源モジュールの状態が確認できる。監視対象機器の全開閉サイクルの回数も測定できる。

図７は、端末装置４と遮断弁２とを組み合わせた、緊急遮断弁装置を示す外観図である。前述したように、端末装置４はワイヤレスコントローラ４１とスプール弁４２を一体化したもので、無線通信用のアンテナ４９を備えている。一方、遮断弁２は、ボール弁２１とアクチュエータ２２を組み合わせた空気式である。端末装置４は、遮断弁２の回動軸２７に対向して取り付けられており、遮断弁２の開閉状態を非接触で検出するセンサを内蔵している。検出した情報は状態信号として無線で制御装置側に送信する。一方、制御装置側から非常時遮断信号が送られてきたときは、スプール弁４２を作動してアクチュエータ２２を駆動し、ボール弁２１を閉じる。
以上の説明から明らかなように、ワイヤレスコントローラ４１は、基本的にワイヤレスポジションモニタの機能を備えており、これにスプール弁のオンオフ機能を付加したものである。この種のワイヤレスポジションモニタは、非接触式のワイヤレスポジションスイッチで、測定値を無線信号で正確にフィードバックし、オン／オフ値で機器のポジションを知らせる堅牢な測定機器である。

この種のポジションモニタは、端末装置（現場計器）として装置バルブ、スライディングステムレギュレータ、ディスプレースメントおよびフロートレベルセンサ、リリーフバルブなどの機器を監視するために使用する。また、使い易くコンパクトで、簡単に設置できるように設計されている。この種のポジションモニタは、測定対象機器のポジションを定期的に読取り、そのデータをワイヤレスネットワークで送信する。送信されるデータには、２つのリミットスイッチのステータス値、機器の内部温度、電源モジュールの電圧などが含まれる。また、分散型制御システム（DCS）、アセット・マネジメント・システム（AMS）、監視制御データ収集（SCADA）システムといったホストシステムからの保守や設定の指示も実行する。

ポジションモニタは、電源モジュールから給電されるため、配線工事は不要である。そのため、新しいアプリケーション用途での設計や改造現場での使用が容易である。また、レバーやリンケージを必要としないので取付け部品数が少なく、複雑な取付け作業は不要である。さらに、フィードバック部品は測定対象機器側にあるため、交換やメンテナンスも簡素化される。ポジションモニタは、測定対象機器（バルブ、レギュレータ、レベル、ルーバーなど）と直接接触しない高性能なリンケージレスフィードバックを採用しているので、物理的な接触や摩耗がない。また、世界中で使用が認められた2.4GHz帯で動作するワイヤレス通信プロトコルを使用している。

ポジションモニタの較正やコミッショニングは、ローカルインタフェース（プッシュボタンと液晶ディスプレイ（LCD））を使用する。ローカルインタフェースは密閉された筐体に収められ、外部環境から保護されている。ポジションモニタは、本質的に安全防爆および非発火性防爆で、小さなパッケージながら機能の拡張が可能である。

図８は、本発明にかかる遮断弁遠隔開閉システム０が構築する無線通信網の一例を示す模式図である。本例は現場に複数の浮き屋根式タンク１が設置されており、図示しないがタンク１の各々に緊急遮断用の端末装置が取り付けられている。タンクは直径が数十メートルにも及ぶ巨大建造物である。複数のタンク１が設置された現場を見下ろすように塔８が位置し、その先端部に中継器６が取り付けられている。現場から離れた管理棟７には基地局３（ゲートウェイ）が設置されている。現場から離間した基地局３と現場の近傍にある各端末装置との間に中継器6が介在しており、基地局３と各端末装置との間で無線による信号の授受を中継する。なお、中継器６の位置は塔８の先端に限られるものではなく、少なくとも管理棟７から直線で見通せる位置にあればよい。図示の例では、いくつかのタンクの上部にも中継器６が取り付けられている。塔８が無い施設ではタンク上部の手すりなどに中継器６を取り付ける構成が好適である。また、管理塔７から陰になるタンクに対しては、パイプスタンド８Ｚを設け、これに中継器６を取り付け、別の中継器を介して管理塔７との通信を確保するようにしてもよい。あるいは図示しないが、石油タンクを囲む防油堤が設けてある場合には、この防油堤に中継器を取り付けることもできる。

端末装置（ワイヤレス伝送器）は見通しの良い箇所において最長150mまでの無線通信を確立する。しかし本例のタンクのように巨大建造物が集合するアプリケーションなどにおいては無線信号の減衰によりその最長通信距離が縮まる。そのため、現場を見渡すことができる高所(煙突や塔８など)に中継器６を設置することで、通信中継数を最小限に抑えることができる。また、このような配置を実現することで保守や緊急時の計測ツールとしてワイヤレス伝送器を設置することができる。これは設置からコミッショニングまでの時間が短いワイヤレス伝送器であるがゆえに成し遂げることができる一つの手法でる。

図９は、本発明にかかる遮断弁遠隔開閉システムが構築する無線通信網９を示す線図である。図示するように、無線通信網９は基地局３（ゲートウェイ）を介して上位の制御装置５に接続している。現場には、複数の端末装置が配されており、これらには前述した緊急遮断用の端末装置４のほかに様々な端末装置４’が含まれる。端末装置４’の例としては、前述したワイヤレス圧力伝送器のほか、ワイヤレスディスクリート伝送器、ワイヤレス温度伝送器、ワイヤレス多点式温度伝送器、ワイヤレス振動計、ワイヤレスポジションフィードバック等が挙げられる。これら複数の端末装置４，４’は無線通信網の通信路を形成する複数のノードである。また基地局３や中継器６も無線通信網のノードである。

無線通信網９はメッシュ型ネットワーク構造を有し、全伝送器（全ノード）が中継器としても動作する。このような冗長形ネットワークにより単一障害ポイントを排他できる。このような特徴は災害発生時現場に対する通信を確保する上で非常に重要である。また無線通信網９は自己組織型ネットワーク構造を有し、伝送器（ノード）が最適なパスを構築するので、手動によるルーティング作業は不要であり、遮蔽物発生時には自動的にパスの切替をおこなう。このような特徴は石油備蓄タンクなど巨大な建造物のある現場で巨大災害発生時現場に対する通信を確保する上で非常に重要である。

上記実施例では、浮き屋根式屋外タンクに油液が貯留された場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、油液以外の液体（例えば、化学薬品など）が貯留された貯液タンクにも本発明を適用することができるのは勿論である。また都市ガスあるいは石油等を給送する配管途中には、地震，火災等の緊急事態が発生したとき配管内の流路を遮断する緊急遮断装置が設けられている。一般的に本発明は、危険物を排出する恐れのある配管に挿入された遮断弁を、非常時に閉じて危険物の流出を防止する、遮断弁遠隔開閉システムを包含している。

以上の説明から明らかなように、本システムには以下の特徴がある。
（１）ワイヤレス現場機器（オンオフコントローラ及びルータ）は、バッテリーで駆動するため、電源の為の電線敷設工事は不要である。また、それに付随する端子台や制御盤などの設置も不要である。
（２）火災や津波等の災害・事故による電線の破損がなく、信頼性の向上が図れる。
（３）本システムで適用する全てのワイヤレス機器は通信経路を冗長化し、また万が一通信経路が遮蔽されても自動で他の通信ルートを検索し修復するため、信頼性の向上が図れる。
（４）災害時にも、弁ストローク位置情報が現場確認無しに取得出来る。更には弁ストローク位置情報に加え、バッテリー残量や機器異常、作動回数などのデータが取得でき、またそれぞれの情報は制御装置側にアラート表示可能である。

本システムの実現は、浮き屋根式タンクにおける新技術の規定に基づき、地震による火災に端を発している。従来の遮断弁開閉操作手法は有線による信号入出力であり、なお災害時のリスクを伴うものである。本システムでは、信頼性の高い工業用ワイヤレス規格を用いて弁開閉を行うため、そのリスクを最小限にする事が出来る。これは独自の技術であり、安全性とコスト低減を両立できる唯一無二のシステムである。

０：遮断弁遠隔開閉システム １：浮き屋根式屋外タンク ２：遮断弁 ３：基地局 ４：端末装置 ５：制御装置 ６：中継器 ７：管理棟 ８：塔 ９：無線通信網 ２１：ボール弁 ２２：アクチュエータ ４１：ワイヤレスコントローラ ４２：スプール弁

Claims (4)

1. 危険物を排出する恐れのある配管に挿入された遮断弁を、非常時に閉じて危険物の流出を防止する、遮断弁遠隔開閉システムであって、
   無線通信網を構築する基地局と、該遮断弁のある現場に配され該無線通信網を介して無線の信号を送受信する少なくとも一つの端末装置と、該現場から離れて配され該基地局を制御する制御装置とからなり、
   前記制御装置は、非常時該基地局を制御し該無線通信網に向けて無線の非常遮断信号を発信し、
   前記端末装置は、ワイヤレスコントローラと切換弁とアンテナとバッテリーとこれらのハウジングとからなる一体的な構造を有し、該ワイヤレスコントローラと該切換弁は該ハウジングを介して互いに一体化されており、該ハウジングごと該遮断弁に取り付けられ且つ内部の該バッテリーにより常時給電されており、該アンテナが該非常遮断信号を受信した時、該ワイヤレスコントローラが該バッテリーにより動作し該切換弁を駆動して該遮断弁を閉じ、以って非常時危険物が流出することを防止する
   遮断弁遠隔開閉システム。
2. 前記端末装置は、該バッテリーの残量を示す状態信号を該無線通信網に送信し、
   前記制御装置は、該状態信号を受信してアラート表示を行う
   請求項１記載の遮断弁遠隔開閉システム。
3. 複数の前記端末装置が該遮断弁のある現場に配される一方、前記基地局は該現場を見通す位置に配され、該現場との間で無線の信号を送受信する
   請求項１記載の遮断弁遠隔開閉システム。
4. 現場には、可燃性の液体を貯蔵する浮き屋根式屋外タンクが配されており、
   前記浮き屋根式屋外タンクは、浮き屋根にたまった雨水を排出するために浮き屋根からタンク内部を通って、タンク外部に挿通する配管を備えており、
   前記遮断弁は、該配管の出口に装着され、非常時に閉じて危険物である可燃性の液体の流出を防止する
   請求項１記載の遮断弁遠隔開閉システム。

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