(57)【要約】【課題】  ステッピングモータのストール異常や弁体または運動変換機構の動作異常の発生の有無を判定して、常に正常な弁動作を行う状態を確保することを可能とした遮断弁装置を提供する。【解決手段】  駆動制御回路５および弁異常判定回路２０が共働して弁異常判定ロジックによる制御を実行する。すなわち、弁体２が開状態であるとき、まず弁体２の位置を全開状態から半閉状態へと移動させる制御を試行することで、ステッピングモータ３にストール異常が発生しているか否かを判定し、ストール異常が発生していない場合には、続いて、弁体２の位置を半閉状態から全開状態へと移動させる制御を試行することで、その前後でのガスの圧力値Ｐ１，Ｐ２の変化（ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１）を検出し、そのΔＰに基づいて、弁体２や運動変換機構４に動作異常が発生しているか否かを判定する。【選択図】      図１
2006118642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記弁体の開閉状態を検出し当該弁体が開状態であるときに、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して前記ステッピングモータから検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータがストール状態または脱調状態にあるものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項２】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記弁体の開閉状態を検出し当該弁体が閉状態であるときに、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して前記ステッピングモータから検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータがストール状態または脱調状態にあるものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項３】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、
前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、
前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値以上である場合には、前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記弁体または前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生しているものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項４】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、
前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、
前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値以上である場合には、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記弁体または前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生しているものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項５】
前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体が前記全開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、前記第２の圧力値を計測するようにした
ことを特徴とする請求項４記載の遮断弁装置。
【請求項６】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、
前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、
前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流量値計測手段によって計測された前記流体の流量値が所定の流量しきい値未満であり、かつ前記圧力値計測手段によって計測された前記流体の圧力値が所定の圧力しきい値未満であるときに、前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記弁体または前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生しているものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項７】
前記弁体を前記全閉状態から前記半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体が前記半開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、前記第２の圧力値を計測するようにした
ことを特徴とする請求項６記載の遮断弁装置。
【請求項８】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、
前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、
前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流量値計測手段によって計測された前記流体の流量値が所定の流量しきい値未満であり、かつ前記圧力値計測手段によって計測された前記流体の圧力値が所定の圧力しきい値未満であるときに、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記半開状態から前記全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記弁体または前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生しているものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項９】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、
前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、
前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値以上であるときに、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して前記ステッピングモータから検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値以上である場合、さらに、前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、その後に前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記全開状態から前記半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、その後に前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータは前記入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが前記弁体または前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生しているものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項１０】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、
前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、
前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値以上であるときに、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して前記ステッピングモータから検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値以上である場合、さらに、前記駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、その後に前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、その後に前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータは前記入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが前記弁体または前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生しているものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項１１】
前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体が前記全開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、前記第２の圧力値を計測するようにした
ことを特徴とする請求項１０記載の遮断弁装置。
【請求項１２】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、
前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、
前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値未満であるときに、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して前記ステッピングモータから検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値以上である場合、さらに、前記弁体を前記半開状態から前記全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、その後に前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記全閉状態から前記半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、その後に前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータは前記入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが前記弁体または前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生しているものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項１３】
前記弁体を前記全閉状態から前記半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体が前記半開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、前記第２の圧力値を計測するようにした
ことを特徴とする請求項１２記載の遮断弁装置。
【請求項１４】
弁体と、
前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、
ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、
駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、
前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、
前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、
前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値未満であるときに、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して前記ステッピングモータから検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値以上である場合、さらに、前記駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、その後に前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記半開状態から前記全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、その後に前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータは前記入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが前記弁体または前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生しているものと判定する弁動作異常判定回路と
を備えたことを特徴とする遮断弁装置。
【請求項１５】
前記半閉状態における前記弁体の位置を、下流側へと流れる前記流体の流量値が当該下流側で供給不良を発生しないものとして設定された流量しきい値以下の値となるような位置に、設定してなる
ことを特徴とする請求項１，３，４，５，９，１０，１１のうちいずれか１項に記載の遮断弁装置。
【請求項１６】
前記半開状態における前記弁体の位置を、下流側へと流れる前記流体の流量が所定の微少漏洩流量検知しきい値未満となるような位置に、設定してなる
ことを特徴とする請求項２，６，７，８，１２，１３，１４のうちいずれか１項に記載の遮断弁装置。
【請求項１７】
前記弁動作異常判定回路は、所定の危険回避のために前記弁体を閉じておくように設定された条件下で前記弁体が閉状態にある場合には、前記弁体を前記半開状態にする制御動作を行わない
ことを特徴とする請求項２，６，７，８，１２，１３，１４，１６のうちいずれか１項に記載の遮断弁装置。
【請求項１８】
前記駆動制御回路は、前記駆動電圧の周波数を前記ステッピングモータの起動時から漸次増大させて行くことで、出力トルクを起動時に最大トルクとし、以降、段階的または連続的に漸次低減させて行くように、前記ステッピングモータの駆動制御を行う
ことを特徴とする請求項１ないし１７のうちいずれか１項に記載の遮断弁装置。
【請求項１９】
前記駆動制御回路は、前記駆動電圧の周波数を前記ステッピングモータの起動時から漸次低減させて行くことで、出力トルクを起動時に最小トルクとし、以降、段階的または連続的に漸次増大させて行くように、前記ステッピングモータの駆動制御を行う
ことを特徴とする請求項１ないし１７のうちいずれか１項に記載の遮断弁装置。
【請求項２０】
前記弁動作異常判定回路によって、前記固着状態または前記動作異常が発生したものと判定された場合には、その旨の情報を視覚的情報または音声情報もしくは信号出力する情報出力手段を備えた
ことを特徴とする請求項１ないし１９のうちいずれか１項に記載の遮断弁装置。
【請求項２１】
前記流体が、可燃性のガスであり、
前記弁体と、前記導通口と、前記ステッピングモータと、前記運動変換機構と、前記駆動制御回路と、前記弁動作異常判定回路とが、一つのガスメータに内蔵または付設して用いられるものである
ことを特徴とする請求項１ないし２０のうちいずれか１項に記載の遮断弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガスメータに内蔵されて、都市ガスのような可燃性ガスなどの緊急遮断や、その逆に復帰などを行うための、遮断弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば都市ガスやＬＰＧ（液化プロパンガス）用などの、いわゆるガスメータでは、ガス漏洩や種火の不慮の消失などに起因した種々の危険事態の発生を防止するために、遮断弁装置が内蔵されて用いられている。
【０００３】
具体的には、いわゆるマイコン内蔵式ガスメータ（マイコン・メータとも呼ばれる）には、少なくとも、流量計測装置と、マイクロコンピュータ（いわゆるマイコン）と、遮断弁装置と、感震装置とが内蔵されており、流量計測装置によって計測されるガスの流量を、マイクロコンピュータによって監視する。そしてマイクロコンピュータが、ガスの流量やその継続時間等の情報に基づいて、ガス漏洩などの異常が発生したと判定した場合や、地震が発生したと判定した場合には、遮断弁装置を駆動して弁体を開放状態から遮断状態にすることで、ガスメータから下流側へのガスの供給を遮断する。あるいは、例えばユーザが長期間に亘って住居を留守にする場合などには、ガスの使用も長期間に亘って使用中断状態となるので、その間の安全確保のために、強制的に遮断実行命令を入力することで、弁体を開放状態から遮断状態にすることができるように設定されている。
【０００４】
そして異常事態が解消された場合、あるいは長期継続されていた使用中断状態からガスの使用を再開する場合には、安全確認の後、ユーザまたはガス管理会社の担当者等が弁体移動命令入力手段を押して強制的に遮断解除（開放）実行命令を入力することで、マイクロコンピュータが遮断弁装置を駆動して、弁体を遮断状態から開放状態にする。
【０００５】
上記のような遮断弁装置の駆動方式としては、電磁式ソレノイドを動力源として用いた、いわゆる電磁弁方式が採用されてきた。この方式の遮断弁装置では、弁体は完全に閉状態か完全に開状態かのいずれかの状態を、長期間に亘って継続することとなる。
【０００６】
このため、例えば長期間に亘って開状態を続けているうちにソレノイド部品や弁体部品等に固着が生じてしまい、例えばガス漏洩のような危険な状態が発生して緊急遮断が必要なときに弁体を閉状態にすることができなくなる虞がある。そこで、所定の時間（期間）が経過する毎に、ガスを使用していないときを見計らって、電磁式ソレノイドに通電し弁体を動かして閉状態にするという、いわゆる自動テスト遮断を行うという技術が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
また、近年では、フィードバック制御系が不要で比較的簡易な駆動制御回路によって実用上十分な回転精度を得ることができ、かつ比較的強力な軸出力トルクを得ることが可能なステッピングモータを、動力源として用いる方式のものが提案されている。
【０００８】
このステッピングモータ方式の遮断弁装置では、ステッピングモータの出力軸の回転運動を、ウォーム歯車機構またはカム機構などのような運動変換機構によって直線運動に変換し、その運動変換機構によって駆動される弁体を導通口（の弁座）に対して遠近方向に直線的に移動させることで、ガス供給の開放・遮断を行う。より具体的には、弁体を弁座に押し付けることで遮断状態となり、弁体を弁座から十分に引き離すことで開放状態となるように設定されるている。
【０００９】
ところが、前述したように、遮断弁装置では一般に、弁体が、長期間に亘って開放状態または遮断状態に固定されている場合が多い。このため、弁体のゴム部材と弁座との間や、運動変換機構などに、固着が発生する虞がある。従って、ステッピングモータ方式の遮断弁装置の場合でも、弁体を遮断状態から開放状態へと移動させようとする場合や、逆に開放状態から遮断状態へと移動させようとする場合に、固着に起因した大きな抗力に対してステッピングモータの出力トルクが負けてしまい、弁体を移動させることができなくなる虞がある。
【００１０】
このような不都合を解消するために、遮断状態や開放状態で弁体に加えられる応力を、若干緩和するという手法が提案されている（特許文献２）。すなわち、弁体を遮断状態から開放状態へと移動する場合、または開放状態から遮断状態へと移動する場合に、弁体を最大限の距離に亘って移動させた後、ステッピングモータに若干の逆回転を行わせることで、例えば弁体と弁座との間での押圧応力を緩和させるという手法である。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−１３２８２１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、電磁弁方式の遮断弁装置では、完全に閉状態（遮断状態とも呼ぶ）か完全に開状態（開放状態とも呼ぶ）かの、いずれかの状態にしかできない。従って、自動テスト遮断は、ユーザーがガスを全く使用していない時刻を見計らって実行しなければならない。
【００１３】
このため、例えば一日中継続してガスを消費することが多いユーザーの場合、ガスを全く使用していないときは殆どないので、自動テスト遮断を行うことができず、固着の発生を回避できなくなるという問題があった。
【００１４】
また逆に、長期間に亘ってユーザーが留守にする場合や、空き家の状態が続く場合には、安全確保のために、遮断弁装置を長期間に亘って遮断状態にすることになる。このような場合、遮断状態が長く続くと、その状態で弁体と弁座とが固着したり、電磁ソレノイドが固着する虞がある。
【００１５】
このような遮断状態での固着を検知するための手法は、従来は提案されていなかった。
【００１６】
あるいは、このような遮断状態での固着を検知するためには、自動テスト遮断とは逆方向の弁体の移動を試行してみて、実際に弁体が正しく移動するか否かを確認すればよいようにも考えられる、しかし実際には、例えば長期間のうちにガスメータの下流側の配管が劣化してガス漏洩の可能性がある場合に、弁体を自動テスト復帰させて開放状態にすると、本当にガス漏れが発生してしまう虞がある。
【００１７】
また、上記の遮断状態や開放状態で弁体に加えられる応力を若干緩和するという手法を、ステッピングモータ方式の遮断弁装置に適用したとしてもなお、例えば遮断状態では弁体と弁座とが接触した状態にあるのだから、それら同士の固着を免れることはできない。
【００１８】
すなわち、ガスメータは一般に戸外に設置されるので、その環境下での温度や湿度に因って弁体のゴム部材などに劣化が生じ、それが弁体と弁座とを固着させる要因となる。このような固着を上記の手法によって防ぐためには、弁体の位置（押し付け応力）を弁座と接触しなくなるまで緩めた状態にしなければならないことになるが、それでは安全な遮断状態ではなくなるので、現実的ではない。
【００１９】
また、弁体が長期間に亘って開放状態に保たれている場合には、弁体と弁座との固着については発生する虞はない。しかし、例えば長期に亘って開放状態に保っているうちに運動変換機構が内部的に固着したりステッピングモータの出力軸と軸受とが固着するなどして、弁体を開放状態から遮断状態へと移動させることができなくなる虞がある。
【００２０】
このような開放状態での固着についても、上記の手法によって防ぐことは不可能である。何故なら、弁体の位置を最大限まで開放状態にした後にステッピングモータを若干逆回転して停止させても、停止以降はその状態を保ったままなのであるから、その状態で運動変換機構が内部的に固着することについては、回避することができないからである。
【００２１】
あるいは、電磁弁方式で提案されている自動テスト遮断の手法を、このステッピングモータ方式の遮断弁装置に適用することも考えられるが、実際には、かえって別の危険性が増す虞がある。すなわち、ユーザーがガスを使用している状態のときに遮断状態にすると、例えばユーザーがガスレンジを使用中の際には、火の立ち消えが発生したり正常なガスの消費状態が継続不能になるという虞がある。
【００２２】
そして、実際に弁体が正常に機能しなくなるという事態が発生した場合、その要因がさらに具体的にどの部位にあるのか、その特定ができないと、修理や部品交換等を施すにあたって対処の仕様がない、という問題もある。具体的には、弁体が動かない、という現象が、弁体と弁座との間での固着に起因したものなのか、またはステッピングモータや運動変換機構における機械的動きの渋りや動力伝達不良に起因したものなのか、などを判別することができれば、そのときの「弁体が動かない」という事態を解消するための対処の仕方を、飛躍的に明確かつ即座に決定し、実際の対処を迅速に行うことが可能となる筈である。しかし、従来提案・示唆されていた技術では、そのような弁体が正常に動作しないという不都合な事態の発生要因を具体的に判別することができなかった。
【００２３】
ここで、弁体を遮断状態から開放状態（全開状態）へと移動させる場合の方が、開放状態から遮断状態へと移動させる場合よりも固着の発生確率が高く、それに起因した不都合が発生しやすい傾向にあるが、ガス供給上の危険度は低い。他方、弁体を開放状態から遮断状態へと移動させる場合は、固着の発生確率は低いが、しかし、いざというときに遮断ができないことになるので、ガス供給上の危険度が高い。従って、これら両方の場合のいずれでも、固着に起因した弁体の移動動作不良状態の発生を検知し、その原因に対して早期に対処することが要請される。
【００２４】
このように、従来提案されている手法では、ガス使用中または遮断中の安全性を確保しながら、遮断弁装置における弁体や運動変換機構やステッピングモータの固着や、弁体または運動変換機構等の動作不良の発生を、完全に回避することは、極めて困難あるいは不可能であった。そして、そのような固着や動作不良が発生した場合に、その発生の事実を、ガス漏洩やガス供給不良等のような流体の流通に関する不都合を生じることなく検知する手法は提案されていなかった。従って、実際に固着や動作不良が発生した場合に、その要因となっている部位を作業等によって検査するなどしなければならず、修理・部品交換等を容易に行うことが困難なものとなっていた。また、そのような固着や動作不良等が発生しても、そのことにユーザーやガス管理者等が確実かつ迅速に気付くことはできなかった。
【００２５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ガス漏洩やガス供給不良等のような流体の流通に関する問題の発生を回避しつつ、弁体の固着や運動変換機構における機械的動きの渋りや動力伝達不良等のような異常事態の発生を正確に検知することを可能とする遮断弁装置を提供することにある。また、固着の発生が検知された場合には、その旨の警報をユーザに対して報知するなどして、弁体の動作異常に対する早期の修理や部品交換等を行うべきであることをユーザに促して、弁体を正常に動作することができる状態に保つことを可能とする遮断弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明による請求項１記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に弁体が開状態であるとき、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して検出される前記ステッピングモータの駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータがストール状態または脱調状態にあるものと判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００２７】
すなわち、請求項１記載の遮断弁装置では、駆動制御回路が、弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したときまたは所定期間経過毎に、弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための制御電圧を、ステッピングモータへと入力する。そして、その制御電圧の入力に対応して検出されるステッピングモータの駆動電圧波形における、極大値またはその極大値の波高を、そのステッピングモータが正常に回転する場合に検出される筈である駆動電圧波形における極大値または極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較する。このとき、もしもステッピングモータが、駆動電圧の入力によって正常に回転しているならば、実際にそのステッピングモータから検出された駆動電圧波形における極大値またはその極大値の波高は、ストール判定しきい値以上になる筈である。従って、検出された駆動電圧波形における極大値またはその極大値の波高がストール判定しきい値以上である場合には、ステッピングモータが正常に回転しているものと判定される。逆に、検出された駆動電圧波形における極大値またはその極大値の波高が、ストール判定しきい値未満である場合には、ステッピングモータは正常な回転をしておらず、完全ストールまたは脱調状態になっているものと判定される。
【００２８】
なお、弁体を半閉状態にした後は、速やかに元の開状態（基本的には全開状態）に戻すことが望ましいことは言うまでもない。これは、半閉状態それ自体については、上記のストール判定が完了した後には、継続する必要性が全くないからである。
【００２９】
本発明による請求項２記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に閉状態であるとき、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して検出される前記ステッピングモータの駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータがストール状態にあるものと判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００３０】
すなわち、請求項２記載の遮断弁装置では、駆動制御回路が、弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に、その弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための制御電圧を、ステッピングモータへと入力する。そして、その制御電圧の入力に対応して検出されるステッピングモータの駆動電圧波形における、極大値またはその極大値の波高を、そのステッピングモータが正常に回転する場合に検出される筈である駆動電圧波形における極大値または極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較する。このとき、もしもステッピングモータが、駆動電圧の入力によって正常に回転しているならば、実際にそのステッピングモータから検出された駆動電圧波形における極大値またはその極大値の波高は、ストール判定しきい値以上になる筈である。従って、検出された駆動電圧波形における極大値またはその極大値の波高がストール判定しきい値以上である場合には、ステッピングモータが正常に回転しているものと判定される。逆に、検出された駆動電圧波形における極大値またはその極大値の波高が、ストール判定しきい値未満である場合には、ステッピングモータは正常な回転をしておらず、完全ストールまたは顕著な脱調状態になっているものと判定される。
【００３１】
なお、弁体を半開状態にした後は、速やかに元の閉状態（基本的には全閉状態）に戻すことが望ましいことは言うまでもない。これは、半開状態それ自体については、上記のストール判定が完了した後には、継続する必要性が全くないからである。
【００３２】
本発明による請求項３記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に開状態であるとき、前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し、当該計測された流量値が所定の流量しきい値以上である場合には、前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記弁体または前記ステッピングモータもしくは前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに動作異常が発生していると判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００３３】
すなわち、請求項３記載の遮断弁装置では、流量値が所定の流量しきい値以上である場合、流体の圧力値を第１の圧力値として計測し、続いて、弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第２の圧力値として計測し、それら第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差を、弁体が正常に移動している場合に計測される筈である圧力差の値に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較する。その比較の結果、第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差（すなわち圧力変化）が、圧力差しきい値未満である場合には、弁体が正常に移動しなかったから駆動電圧の入力の前後での圧力変化が圧力差しきい値未満となったのであるということが極めて高い確率で推定されるから、弁体またはステッピングモータもしくは運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに、動力伝達不良のような何らかの動作異常が発生しているものと判定する。逆に、第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差しきい値以上である場合には、弁体およびステッピングモータならびに運動変換機構のいずれにも動作異常は発生していないものと判定することができる。
【００３４】
本発明による請求項４記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に開状態であるときに、前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し、当該計測された流量値が所定の流量しきい値以上である場合には、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記弁体または前記ステッピングモータもしくは前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに動作異常が発生していると判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００３５】
すなわち、請求項４記載の遮断弁装置では、流量値が所定の流量しきい値以上である場合には、弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第１の圧力値として計測し、続いて、弁体を半閉状態から全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第２の圧力値として計測する。そして、それら第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差を、弁体が正常に移動している場合に計測される筈である圧力差の値に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較する。その比較の結果、第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差（圧力変化）が、圧力差しきい値未満である場合には、弁体が正常に移動しなかったから、弁体を半閉状態から全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧の入力の前後での圧力変化が圧力差しきい値未満となったということが、極めて高い確率で推定される。従って、弁体またはステッピングモータもしくは運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに動作異常が発生しているものと判定する。逆に、第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差が圧力差しきい値以上である場合には、弁体およびステッピングモータならびに運動変換機構のいずれにも動作異常は発生していないものと判定することができる。
【００３６】
ここで、請求項４記載の遮断弁装置においては、請求項５に記載したように、前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体が前記全開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、前記第２の圧力値を計測することが、より望ましい。
【００３７】
すなわち、弁体を半閉状態から全開状態まで移動させたとき、流体の圧力がその全開状態に対応した圧力値になって安定するまでには、弁体を全開状態から半閉状態まで移動させた場合よりも長いタイムラグ（無視できない過渡時間）が生じる傾向にあることを本発明者らは確認した。ここで、弁体の動作異常の判定を、より正確に行うためには、より正確な圧力値計測を行うことが要請される。従って、このような知見により、流体が全開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、第２の圧力値を計測することが望ましい。
【００３８】
本発明による請求項６記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流量値計測手段によって計測された前記流体の流量値が所定の流量しきい値未満であり、かつ前記圧力値計測手段によって計測された前記流体の圧力値が所定の圧力しきい値未満である場合には、前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記弁体または前記ステッピングモータもしくは前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに動作異常が発生していると判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００３９】
すなわち、請求項６記載の遮断弁装置では、弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に計測される流体の流量値が所定の流量しきい値未満であり、かつ圧力値が所定の圧力しきい値未満である場合には、その流体の圧力値を第１の圧力値として計測し、続いて、弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第２の圧力値として計測する。そして、それら第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差（換言すれば駆動電圧の入力前後での圧力変化）を、弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較する。その比較の結果、第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差が、圧力差しきい値未満である場合には、弁体またはステッピングモータもしくは運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに動作異常が発生していると判定する。
【００４０】
ここで、請求項６記載の遮断弁装置においては、請求項７に記載したように、前記弁体を前記全閉状態から前記半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体が前記半開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、前記第２の圧力値を計測することが望ましい。
【００４１】
すなわち、弁体を全閉状態から半開状態へと移動させたとき、流体の圧力が半開状態に対応した圧力値になって安定するまでには、弁体を半開状態から全閉状態へと移動させた場合よりも長いタイムラグが生じる傾向にあることを本発明者らは確認した。そして、弁体の動作異常の判定を、より正確に行うためには、より正確な圧力値計測を行うことが要請される。従って、このような知見により、流体が全開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、第２の圧力値を計測することが望ましい。
【００４２】
本発明による請求項８記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流量値計測手段によって計測された前記流体の流量値が所定の流量しきい値未満であり、かつ前記圧力値計測手段によって計測された前記流体の圧力値が所定の圧力しきい値未満である場合には、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記半開状態から前記全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記弁体または前記ステッピングモータもしくは前記運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに動作異常が発生していると判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００４３】
すなわち、請求項８記載の遮断弁装置では、弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に計測される流体の流量値が所定の流量しきい値未満であり、かつ圧力値が所定の圧力しきい値未満である場合には、弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第１の圧力値として計測し、続いて、弁体を半開状態から全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第２の圧力値として計測する。そして、それら第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差（換言すれば駆動電圧の入力前後での圧力変化）を、弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較する。その比較の結果、第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差が、圧力差しきい値未満である場合には、弁体または運動変換機構のうち少なくともいずれか一つに動作異常が発生していると判定する。
【００４４】
本発明による請求項９記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値以上であるとき、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して検出される前記ステッピングモータの駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値以上である場合、さらに、前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後に前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記全開状態から前記半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後に前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータは前記入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが前記弁体または前記運動変換機構のいずれかに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生していると判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００４５】
すなわち、請求項９記載の遮断弁装置では、弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に流量値が所定の流量しきい値以上である場合には、弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力する。そしてその入力に対応して検出されるステッピングモータの駆動電圧波形における極大値またはその波高をストール判定しきい値と比較する。その比較の結果、ストール判定しきい値以上である場合には、ステッピングモータ自体は正常に回転していると判定される。そしてその場合には、さらに、弁体を半閉状態から全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第１の圧力値として計測し、続いて、弁体を全開状態から半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第２の圧力値として計測する。その第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差を、圧力差しきい値と比較し、圧力差しきい値未満である場合には、ステッピングモータは入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが、弁体または運動変換機構のいずれかに、弁体の正常な動作を妨げる（例えば運動変換機構における動力伝達不良のような）異常が発生していると判定する。
【００４６】
本発明による請求項１０記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、前記弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値以上であるとき、前記弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して検出される前記ステッピングモータの駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値以上である場合、さらに、前記駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後における前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータは前記入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが前記弁体または前記運動変換機構のいずれかに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生していると判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００４７】
請求項１０記載の遮断弁装置では、弁体が所定期間以上に亘って開状態を継続したとき、または所定期間経過毎に流体の流量値を計測しその計測された流量値が所定の流量しきい値以上であるとき、弁体を全開状態から所定の半閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力する。その入力に対応して検出されるステッピングモータの駆動電圧波形における極大値またはその波高をストール判定しきい値と比較し、ストール判定しきい値以上である場合には、ステッピングモータ自体は正常に回転していると判定される。そしてその場合には、さらに、駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第１の圧力値として計測し、続いて、弁体を半閉状態から全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第２の圧力値として計測する。そしてそれら第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差を圧力差しきい値と比較して、圧力差しきい値未満である場合には、ステッピングモータは入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが弁体または運動変換機構のいずれかに弁体の正常な動作を妨げる異常が発生していると判定する。
【００４８】
ここで、請求項１１に記載したように、請求項１０記載の遮断弁装置においては、前記弁体を前記半閉状態から前記全開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体が前記全開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、前記第２の圧力値を計測することが、より望ましい。
【００４９】
すなわち、弁体を半閉状態から全開状態まで移動させたとき、流体の圧力がその全開状態に対応した圧力値になって安定するまでには、弁体を全開状態から半閉状態まで移動させた場合よりも長いタイムラグが生じる傾向にあることを本発明者らは確認した。そして、弁体の動作異常の判定を、より正確に行うためには、より正確な圧力値計測を行うことが要請される。従って、このような知見により、流体が全開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、第２の圧力値を計測することが望ましい。
【００５０】
本発明による請求項１２記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値未満である場合に、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して検出される前記ステッピングモータの駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値以上である場合、さらに、前記弁体を前記半開状態から前記全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後に前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記全閉状態から前記半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後に前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータは前記入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが前記弁体または前記運動変換機構のいずれかに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生していると判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００５１】
すなわち、請求項１２記載の遮断弁装置では、弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に流体の流量値を計測しその計測された流量値が所定の流量しきい値未満である場合には、弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力する。その入力に対応して検出されるステッピングモータの駆動電圧波形における極大値またはその波高がストール判定しきい値以上である場合には、ステッピングモータ自体は正常に回転していると判定される。そしてその場合には、さらに、弁体を半開状態から全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第１の圧力値として計測し、続いて、弁体を全閉状態から半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第２の圧力値として計測する。その第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差を圧力差しきい値と比較し、圧力差しきい値未満である場合には、ステッピングモータは入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが弁体または運動変換機構のいずれかに弁体の正常な動作を妨げる異常が発生していると判定する。
【００５２】
ここで、請求項１３に記載したように、請求項１２記載の遮断弁装置においては、前記弁体を前記全閉状態から前記半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体が前記半開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、前記第２の圧力値を計測することが望ましい。
【００５３】
すなわち、弁体を全閉状態から半開状態まで移動させたとき、流体の圧力がその半開状態に対応した圧力値になって安定するまでには、弁体を半開状態から全閉状態まで移動させた場合よりも長いタイムラグが生じる傾向にあることを本発明者らは確認した。そして、弁体の動作異常の判定を、より正確に行うためには、より正確な圧力値計測を行うことが要請される。従って、このような知見に基づいて、流体が全開状態に対応した状態に安定するまでに要することが想定される時間が経過した後に、第２の圧力値を計測することが望ましい。
【００５４】
本発明による請求項１４記載の遮断弁装置は、弁体と、前記弁体によって塞がれることで流体の流れを遮断するように設けてなる導通口と、ステッピングモータと、前記ステッピングモータの出力軸の回転運動を前記弁体の前記導通口に対する移動運動に変換して当該弁体へと伝達する運動変換機構と、駆動電圧を前記ステッピングモータへと入力して当該ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御回路と、前記流体の流量値を計測する流量値計測手段と、前記弁体よりも下流側での圧力値を計測する圧力値計測手段と、前記弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に前記流体の流量値を前記流量値計測手段によって計測し当該計測された流量値が所定の流量しきい値未満であるとき、前記弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力し、当該入力に対応して検出される前記ステッピングモータの駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高を、前記ステッピングモータが正常に回転する場合に検出される駆動電圧波形における極大値または当該極大値の波高に基づいて予め定められたストール判定しきい値と比較して、前記入力に対応して検出された極大値または当該極大値の波高が前記ストール判定しきい値以上である場合、さらに、前記駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後における前記流体の圧力値を第１の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、続いて、前記弁体を前記半開状態から前記全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧を前記駆動制御回路から前記ステッピングモータへと入力した後、前記流体の圧力値を第２の圧力値として前記圧力値計測手段によって計測し、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差を、前記弁体が正常に移動している場合に計測されることが想定される圧力差に基づいて予め定められた圧力差しきい値と比較して、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との圧力差が前記圧力差しきい値未満である場合には、前記ステッピングモータは前記入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが前記弁体または前記運動変換機構のいずれかに前記弁体の正常な動作を妨げる異常が発生していると判定する弁動作異常判定回路とを備えている。
【００５５】
すなわち、請求項１４記載の遮断弁装置では、弁体が所定期間以上に亘って閉状態を継続したとき、または所定期間経過毎に計測された流量値が所定の流量しきい値未満であるときには、弁体を全閉状態から所定の半開状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力する。その入力に対応して検出されるステッピングモータの駆動電圧波形における極大値またはその極大値の波高がストール判定しきい値以上である場合には、ステッピングモータ自体は正常に回転していると判定される。そしてその場合には、さらに、駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第１の圧力値として計測し、続いて、弁体を半開状態から全閉状態の位置まで移動させるための駆動電圧をステッピングモータへと入力した後、流体の圧力値を第２の圧力値として計測する。それら第１の圧力値と第２の圧力値との圧力差が、圧力差しきい値未満である場合には、ステッピングモータは入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが弁体または運動変換機構のいずれかに弁体の正常な動作を妨げる異常が発生していると判定する。
【００５６】
ここで、請求項１５に記載したように、前記半閉状態における前記弁体の位置を、下流側へと流れる前記流体の流量値が当該下流側で供給不良を発生しないものとして設定された流量しきい値以下の値となるような位置に設定することが望ましい。
【００５７】
すなわち、このように設定することにより、弁体の位置を完全開状態から半閉状態にしたときに、その下流側でユーザーがガスのような流体を消費している状態であったとしても、弁体と導通口との間を通って下流側へと流れる流体の流量は、供給不良が生じる流量しきい値以上の大きさであるから、供給不良のような不都合な事態の発生が回避される。
【００５８】
また、請求項１６に記載したように、前記半開状態における前記弁体の位置を、下流側へと流れる前記流体の流量が所定の微少漏洩流量検知しきい値未満となるような位置に設定することが望ましい。
【００５９】
すなわち、このように設定することにより、弁体の位置を完全閉状態から半開状態にしたときに、仮にその下流側でガス微少漏洩のような危険な事態を招き兼ねない事態が生じていたとしても、弁体と導通口との間を通って下流側へと流れる流体の流量は微少漏洩流量検知しきい値未満であるから、ガス微少漏洩に起因した種々の危険な事態が生じる虞が回避される。
【００６０】
また、請求項１７に記載したように、前記弁動作異常判定回路は、所定の危険回避のために設定された条件下で前記弁体が閉状態にある場合には、前記弁体を半開状態にする制御動作を行わないようにすること望ましい。
【００６１】
すなわち、危険回避のために設定された条件下で弁体が閉状態にあるときに、弁体を半開状態にしてしまうと、折角の危険回避のための遮断の意味がなくなる。従って、このような場合には、上記のような種々の条件を満たしていても、弁体を半開状態にする制御動作は行わない。
【００６２】
また、請求項１８に記載したように、前記駆動制御回路が、前記駆動電圧の周波数を前記ステッピングモータの起動時から漸次増大させて行くことで、出力トルクを起動時に最大トルクとし、以降、段階的または連続的に漸次低減させて行くように、前記ステッピングモータの駆動制御を行うようにすることは、望ましい一態様である。
【００６３】
すなわち、最大トルクが必要される起動時には、駆動電圧の周波数を最小にして、ステッピングモータの出力トルクを最大にする。これにより、弁体をさらに確実に移動させることが可能となる。
【００６４】
また、請求項１９に記載したように、前記駆動制御回路が、前記駆動電圧の周波数を前記ステッピングモータの起動時から漸次低減させて行くことで、出力トルクを起動時に最小トルクとし、以降、段階的または連続的に漸次増大させて行くように、前記ステッピングモータの駆動制御を行うようにすることは、望ましい一態様である。
【００６５】
すなわち、弁体の固着や運動変換機構の動きの渋り等が発生している場合を含めて、一般に、弁体の起動時には最も大きなトルクが必要となるが、その起動時にステッピングモータからの出力トルクを最大にすることで、固着からの脱出を図ることができる。そしてそれ以降の弁体の移動については、出力トルクを段階的または連続的に漸次低減して行くことで、不必要な電力消費を回避して消費電力量の低減を図ることができる。
【００６６】
請求項２０に記載したように、前記弁動作異常判定回路によって、前記固着状態または前記動作異常が発生したものと判定された場合には、その旨の情報を視覚的情報または音声情報もしくは信号出力する情報出力手段を備えるようにすることは、望ましい一態様である。
【００６７】
なお、上記の流体が、可燃性のガスであり、上記の弁体と、導通口と、ステッピングモータと、運動変換機構と、駆動制御回路とを、ガスメータに内蔵して用いるようにすることは、望ましい一態様である。すなわち、上記の第１または第２の遮断弁装置は、例えば都市ガスやＬＰガスの流量を計測するための、いわゆるガスメータなどにおいて、特に好適に利用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６９】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る遮断弁装置を内蔵してなるガスメータの概要構成を表す模式図であり、図２は、それに用いられるステッピングモータおよび運動変換機構ならびに弁体を部分的に抽出して表した一部省略断面図である。図３は、弁体の位置（状態）を、全開状態から半閉状態とした後に全開状態に戻し、さらに半閉状態とした後に再び全開状態に戻すという一連の動作を、模式的に表した図である。なお、図１では、導通路容器の内部の構成を明確に表現するために、導通路容器の正面部分を一部カットオフして示してある。
【００７０】
このガスメータにおける遮断弁装置は、導通口１を有する導通路容器９と、弁体２と、ステッピングモータ３と、運動変換機構４と、駆動制御回路５と、弁体移動命令入力手段としての復帰ボタン装置６および遮断キー装置７と、流量・圧力計測回路８と、弁異常判定回路２０とから、その主要部が構成されている。そして弁異常判定回路２０には、情報出力装置３０が接続されている。この遮断弁装置は、都市ガスやＬＰガスのような可燃性ガス用のガスメータに内蔵される。
【００７１】
導通口１は、ガスを導通させる導通路容器９に設けられている。導通口１の周囲は弁座１０となっており、その弁座１０に対して弁体２の柔軟性を有する表面を押し付けて密着させることで、その弁体２の上流側と下流側との間でのガスの流れを遮断するように設定されている。
【００７２】
弁体２は、運動変換機構本体１２のフランジ板部１１の表面（図２では下面）に貼り付けられていて、運動変換機構本体１２が直線運動すると、その運動変換機構４と共に、導通口１に対して遠近方向に直線的に移動するように設定されている。この弁体２は弁座１０に押し付けられてガスの導通を確実に遮断することができるようにするために、合成ゴムのような柔軟性および弾力性の高い部材からなる。
【００７３】
運動変換機構４は、運動変換機構本体１２と、ウォーム歯１３と、ガイド切欠き１５と、ガイド板１６とからなる。運動変換機構本体１２は、その筒状の側壁１４の内側に、ステッピングモータ３が所定の寸法的遊びを有して収容され、その筒状の側壁１４に沿って移動することが可能に設定されている。また、その側壁１４には、ガイド切欠き１５が設けられており、ステッピングモータ３の側面に突出するように設けられたガイド板１６が所定の寸法的遊びを有して挿通される。そしてその底部のほぼ中央には、雌ネジ状のウォーム歯受け溝１７を刻設してなる受け孔１８が設けられている。他方、ウォーム歯１３は、ステッピングモータ３の出力軸１９の先端寄りに設けられており、運動変換機構本体１２の受け孔１８と噛み合わされる。
【００７４】
この運動変換機構４では、上記のような構成により、ステッピングモータ３の出力軸１９の回転に伴って、ウォーム歯１３が受け孔１８に対して相対的にその軸方向に移動することで、運動変換機構本体１２がステッピングモータ３に対して相対的に移動して、運動変換機構本体１２のフランジ板部１１の表面に貼り付けられている弁体２が、導通口１（弁座１０）に対してその遠近方向に移動することとなる。このようにして、この運動変換機構４では、ステッピングモータ３の出力軸１９の回転運動が弁体２の直線運動に変換される。
【００７５】
ステッピングモータ３は、例えば駆動電圧波形の周波数に対応して出力トルクが変化する一般的なものである。すなわち、周波数を高くすると低トルクとなり、周波数を低くすると高トルクとなる。または、駆動電圧波形のデューティ比や実効電圧値もしくは平均電圧値（波形平均値）に対応して出力トルクが変化する特性を有する。また、それらを組み合わせることで、さらに多様な駆動制御のバリエーションが可能であることは勿論である。また、極数やモータサイズについても、消費電力量ができるだけ低くて所望のトルクを出力することが可能なものであれば、どのようなものでも構わないことは言うまでもない。
【００７６】
復帰ボタン装置６および遮断キー装置７は、弁体２を移動させる命令（弁体移動命令とも呼ぶ）を入力するための手段である。復帰ボタン装置６は、ユーザやガス管理担当者等によってボタン６１が押下されると、弁体２を遮断状態から開放状態へと移動させる命令信号を駆動制御回路５へと入力する。また、遮断キー装置７は、例えばガスメータの外部に保管されている電磁キー７１を遮断キー装置７に近付けると、その遮断キー装置７に内蔵されているリードスイッチ７２がオン状態になって、弁体２を開放状態から遮断状態へと移動させる命令信号を駆動制御回路５に入力する。これら復帰ボタン装置６および遮断キー装置７それ自体については、一般的なもので構わないことは勿論である。
【００７７】
流量・圧力計測回路８は、導通路容器９よりも下流側に設けられた、流量計測器（図示省略）によって計測されたガスの流量値Ｑと、圧力計測器（図示省略）によって計測されたガス圧力値Ｐとを算出する。
【００７８】
駆動制御回路５は、駆動電圧をステッピングモータ３に入力することで、そのステッピングモータ３を駆動するものである。そのステッピングモータ３に入力する駆動電圧の周波数（またはデューティ比もしくは平均電圧値あるいはそれらの組み合わせ）の設定によって、ステッピングモータ３の出力トルクを制御する。そして、ステッピングモータ３に入力する駆動電圧パルスの合計パルス数によって、そのステッピングモータ３の回転数Ｎ（または回転角度θ）を制御して、弁体２の直線運動を実用上十分な精度で制御することができるように設定されている。
【００７９】
また、この駆動制御回路５は、復帰ボタン装置６または遮断キー装置７によって弁体移動命令が入力されると、それに対応して弁体２を移動させる制御を実行するという機能や、いわゆる感震遮断などの一般的な遮断機能を備えている。
【００８０】
この駆動制御回路５は、いわゆるマイコン（マイクロコンピュータ、あるいはＭＰＵ；マイクロプロセッシングユニット）をハードウェアとして用いてソフトウェア的に構築してもよく、あるいはディスクリートな電子部品をプリント配線基板上に実装することで構築してもよいことは勿論である。
【００８１】
弁異常判定回路２０は、駆動制御回路５、流量・圧力計測回路８と共働して、弁異常判定ロジックに基づいた制御動作および判定動作を実行して、弁体の移動動作に関して何らかの異常が発生しているか否かの判定を行うものである。
【００８２】
具体的には、この第１の実施の形態では、弁体２が所定期間Ｔth以上に亘って全閉状態を継続したとき、または所定期間Ｔth経過毎のタイミングで、流量値Ｑを計測する。流量値Ｑが所定の流量しきい値Ｑth以上である場合には、そのとき弁体２が開状態にあるとものと見做して、図３に示すように、弁体２を全開状態（図３（Ａ））から所定の位置まで閉じて行く方向へと距離Ｓ2だけ移動させて半閉状態（図３（Ｂ））にするための駆動電圧を、駆動制御回路５がステッピングモータ３へと入力する。
【００８３】
このとき、ステッピングモータ３がストール状態または著しい脱調状態でなくて正常に回転していれば、矩形波状の駆動電圧の入力に対して、ステッピングモータ３から検出される実際の駆動電圧波形は、図４にプロット４１で示したような、駆動電圧入力直後のスパイク状の立上り波形から約６［ｍｓ］後に極めて明確な極大値ＶMを有する特徴的な波形となる。しかし、ステッピングモータ３が高負荷あるいは何らかの要因でストールまたは著しく脱調している場合（これらの実質的にステッピングモータがストール状態を呈する異常を総称して、ストール異常と呼ぶものとする）には、図４にプロット４２で示したような、駆動電圧入力直後のスパイク状の立上り波形以外には極大値を有さない、立上り波形から約６［ｍｓ］後の波高がＶ0の比較的滑らかな波形となる。従って、このときステッピングモータ３にて検出される電圧波形に基づいて、ステッピングモータ３が正常に回転しているか否かを判定することができる。そしてその判定後は、弁体２を全開状態へと戻す（図３（Ｃ））ための駆動電圧を、駆動制御回路５がステッピングモータ３へと入力する。
【００８４】
上記のような明確な極大値ＶMを有する特徴的な波形が生じた場合には、さらに、弁体２を全開状態（図３（Ｃ））に保ったまま、そのときのガスの圧力値Ｐ１（第１の圧力値）を計測する。続いて、弁体２を全開状態から半閉状態（図３（Ｄ））の位置まで距離Ｓ2に亘って移動させるための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力した後、その状態でガスの圧力値Ｐ２（第２の圧力値）を計測する。
【００８５】
そしてその圧力値Ｐ１と圧力値Ｐ２との圧力差（の絶対値）ΔＰを、圧力差しきい値ΔＰthと比較し、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth未満である場合には、ステッピングモータ３は入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているが、弁体２または運動変換機構４のいずれかに、例えば運動変換機構４における動力伝達不良のような、弁体２の正常な動作を妨げる何らかの異常（このような機構上の異常に起因した動作の異常を総称して、動作異常と呼ぶものとする）が発生していると判定する。その判定の後、弁体２を全開状態（図３（Ｅ））へと戻すための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する。
【００８６】
情報出力装置３０は、弁動作異常判定回路２０によって、ストール異常または動作異常が発生したものと判定された場合には、その旨の情報を、例えばＬＥＤランプの点滅や液晶表示パネルによる文字等による視覚的情報、または警報ブザーのような音声情報、もしくは電文のような信号として出力するものである。
【００８７】
次に、この遮断弁装置の作用について説明する。
【００８８】
図５，図６，図７は、この第１の実施の形態に係る遮断弁装置の動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【００８９】
この第１の実施の形態の遮断弁装置で実行される弁異常判定ロジックでは、図５に示したように、時刻の情報をＴ＝０にリセットし（Ｓ１）、時間カウントを開始する（Ｓ２）。そのＴの値のモニタリングを継続し（Ｓ２のＮのループ）、所定の時間Ｔthが経過して時間カウントがＴ＝Ｔthに至ると（Ｓ２のＹ）、弁異常判定ロジックによる一連の動作を実行開始する（Ｓ３）。
【００９０】
あるいは、図示は省略したが、例えばＴ＝２４時間に設定し、例えば午前３時のような深夜の一定の時刻毎のように、１日毎に１回ずつ、弁異常判定ロジックによる駆動制御を行うようにしてもよい。または、Ｔをさらに長期間に設定して、例えば３０日毎に１回実行するようにしてもよい。この時間Ｔは、長時間に設定するほど、弁異常判定ロジックによる駆動制御動作の単位時間あたりの実行回数が少なくなって、その長い１周期の間にストール異常や動作異常が発生する確率が高くなるが、それとはトレードオフで、弁異常判定ロジックによる動作で消費される電力量を少なくすることができる。また逆に、短時間に設定するほど弁異常判定ロジックによる駆動制御動作の実行回数が多くなって、その１周期の間に固着が発生する確率は低くなるが、それとはトレードオフで、頻繁に繰り返される弁異常判定ロジックによる動作で消費される電力量が多くなる。従って、そのようなメリットとデメリットとを勘案して、時間Ｔを適切な値に設定することが望ましい。
【００９１】
弁異常判定ロジックでは、まず、図６に示したように、ステッピングモータ３におけるストール異常の発生の有無について判定する。具体的には、流量値Ｑを計測し（Ｓ６１）、流量値Ｑが所定の流量しきい値Ｑth以上である場合には（Ｓ６１のＹ）、弁体２を全開状態（図３（Ａ））から所定の位置まで閉じて行く方向へと距離Ｓ2だけ移動させて半閉状態（図３（Ｂ））にするための駆動電圧を、駆動制御回路５がステッピングモータ３へと入力する（Ｓ６２）。
【００９２】
このとき、ステッピングモータ３が正常に回転可能な状態であれば、ステッピングモータ３から検出される実際の駆動電圧波形は、図４にプロット４１で示したような、駆動電圧入力直後のスパイク状の立上り波形から約６［ｍｓ］後に極めて明確な極大値ＶMを有する特徴的な波形となる。しかし、ステッピングモータ３がストール状態または著しい脱調状態にある場合には、図４にプロット４２で示したような、駆動電圧入力直後のスパイク状の立上り波形以外には極大値を有さない波形となる。従って、このときステッピングモータ３から検出される実際の駆動電圧波形に基づいて、ステッピングモータ３が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００９３】
その具体的な判定方法としては、駆動電圧の入力時から６［ｍｓ］後のステッピングモータ３における駆動電圧波形の電圧値ＶMを計測し、この電圧値ＶMと、ストール異常の場合に検出されることが実験等により予め確認されている電圧値Ｖ0との、電圧差ΔＶ（＝ＶM−Ｖ0）を演算する（Ｓ６３）。そしてその電圧差ΔＶを、所定の電圧差しきい値ΔＶthと比較する（Ｓ６４）。その電圧差しきい値ΔＶthは、例えば実験等により、ステッピングモータ３が正常に回転している場合に検出されることが確認されている電圧値ＶMとストール異常の場合に検出されることが確認されている電圧値Ｖ0との電圧差に所定の安全率を見込んで設定することなどが望ましい。
【００９４】
例えば図４に示した一例に則して述べると、Ｖ0は２．７［Ｖ］、ＶMは２．８５［Ｖ］となっている。よってその電圧差ΔＶは、０．１５［Ｖ］である。従って、この図４に示した一例が、上記のような実験等により確認された典型例であるとして、安全率を例えば０．８と見込めば、電圧差しきい値ΔＶthは、０．１５×０．８＝０．１２［Ｖ］と設定することができる。
【００９５】
このようにして電圧差ΔＶを電圧差しきい値ΔＶthと比較した結果、ΔＶ≧ΔＶthの場合には（Ｓ６４のＹ）、そのときステッピングモータ３から実際に検出される駆動電圧波形は図４にプロット４１で示したような波形となっていると見做すことができるから、ステッピングモータ３は正常に回転しているものと判定することができる（Ｓ６５）。しかし、ΔＶ＜ΔＶthの場合には（Ｓ６４のＮ）、そのときのステッピングモータ３における駆動電圧波形は図４にプロット４２で示したような波形であると見做すことができるから、何らかの要因によってステッピングモータ３がストール状態または著しい脱調状態にあるものと判定することができる（Ｓ６６）。そこで、そのようなストール異常の発生が検知された旨の情報（警報）を、情報出力装置３０によって出力する（Ｓ６７）。
【００９６】
このようにしてステッピングモータ３におけるストール異常の発生の有無についての判定を終えると、弁体２を全開状態（図３（Ｃ））へと戻すための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する（Ｓ６８）。
【００９７】
ステッピングモータ３が正常に回転しているものと判定された場合（Ｓ６４のＹ〜Ｓ６５）には、続いて、図７に示すような、異常発生の有無を判定するロジックを実行する。
【００９８】
すなわち、まず、弁体２を全開状態（図３（Ｃ））に保ったまま、そのときのガスの圧力値Ｐ１を計測する（Ｓ７１）。続いて、弁体２を全開状態から半閉状態（図３（Ｄ））の位置まで距離Ｓ2に亘って移動させるための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する（Ｓ７２）。その後、ガスの圧力値Ｐ２を計測する（Ｓ７３）。そしてそれら圧力値Ｐ１と圧力値Ｐ２との圧力差ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）を算出し（Ｓ７４）、圧力差しきい値ΔＰthと比較する（Ｓ７５）。
【００９９】
比較の結果、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth以上である場合には（Ｓ７５のＹ）、弁体２が圧力差しきい値ΔＰth以上の圧力差を生じさせるほどの距離（Ｓ2）を正しく移動しているということであるから、弁体２、ステッピングモータ３、運動変換機構４の全てが正常に動作しているものと判定することができる（Ｓ７６）。しかし、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth未満である場合には（Ｓ７５のＮ）、ステッピングモータ３は入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているのに（図６のＳ６４のＹ〜Ｓ６５で確認済み）、弁体２が圧力差しきい値ΔＰth以上の圧力差を生じさせるほどの距離（Ｓ2）未満しか移動していない（あるいは全く移動していないことなどもあり得る）ということであるから、弁体２または運動変換機構４のいずれかに、例えば運動変換機構４におけるウォーム歯受け溝１７のネジ山が摩耗または破損して、ステッピングモータ３から出力される回転運動の伝達不良を引き起こしているなど、弁体２の正常な動作を妨げる何らかの動作異常が発生しているものと判定することができる（Ｓ７７）。そして、そのような動作異常が発生している旨の情報（警報）を、情報出力装置３０によって出力する（Ｓ７８）。
【０１００】
なお、半閉状態それ自体については継続させる必要性はないので、半閉状態（図３（Ｄ））にした後には、直ちに全開状態（図３（Ｅ））に戻すことが望ましい。従って、圧力値Ｐ２を計測した後は、できるだけ速やかに、弁体２を全開状態（図３（Ｅ））へと戻すための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する（Ｓ７９）。これは、図６に基づいて説明した固着判定の際の半閉状態（図３（Ｂ））の後（Ｓ６８）についても同様であることは勿論である。
【０１０１】
このように、第１の実施の形態に係る遮断弁装置では、弁体２が開状態であるとき、まず弁体２の位置を全開状態（図３（Ａ））から半閉状態（図３（Ｂ））へと移動させる制御を試行することで、ステッピングモータ３にストール異常が発生しているか否かを判定し、ストール異常が発生していない場合には、続いて、弁体２の位置を全開状態（図３（Ｃ））とし、それからさらに半閉状態（図３（Ｄ））へと移動させる制御を試行することで、その前後でのガスの圧力値の変化を検出し、その圧力値の変化に基づいて、弁体２や運動変換機構４に動作異常が発生しているか否かを判定することができる。
【０１０２】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態の遮断弁装置について説明する。この遮断弁装置では、駆動制御回路５および弁異常判定回路２０によって実行される制御機能が第１の実施の形態と異なっている。そしてその他の構成および機能についてはほぼ同様である。そこで、説明の重複を避けるために、そのような本実施の形態における特徴的な機能（動作）についてを中心として説明する。また、第１の実施の形態の遮断弁装置と同様の部位（構成要素、部品等）については、第１の実施の形態で用いたものと同一の符号を付すものとする。
【０１０３】
図８は、この第２の実施の形態の遮断弁装置において試行される弁体の移動の行程を模式的に表したものであり、図９，図１０は、この遮断弁装置における弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【０１０４】
この第２の実施の形態の遮断弁装置では、図８に模式的に示したように、弁体２の位置を、全開状態（図８（Ａ））から半閉状態（図８（Ｂ））とした後に全開状態に戻すという（図８（Ｃ））、１ストロークの制御を試行し、その１ストロークの試行のうちに、ステッピングモータ３の固着の発生の有無の判定と、弁体２や運動変換機構４の動作異常の発生の有無の判定との、両方を行うようにしていることが、第１の実施の形態の遮断弁装置との基本的な相違点である。
【０１０５】
すなわち、第１の実施の形態の遮断弁装置では、図３に基づいて既に説明した如く、弁体２を「全開（Ａ）→半閉（Ｂ）→全開（Ｃ）→半閉（Ｄ）→全開（Ｅ）」のように２ストロークに亘って動かすという制御を試行し、その２ストロークのうち、第１のストロークではストール異常の発生の有無を判定し、第２のストロークでは動作異常の発生の有無の判定するようにした。他方、この第２の実施の形態の遮断弁装置では、それら２つの判定を纏めて１ストロークのうちに行う。
【０１０６】
具体的には、この遮断弁装置で実行される弁異常判定ロジックは、第１の実施の形態の場合と同様に、図５に示したようなタイミングで開始される。その詳細については、第１の実施の形態にて既に説明してあるので、ここでは繰り返さない。
【０１０７】
弁異常判定ロジックでは、図９に示すように、まず、流量値Ｑを計測し（Ｓ９１）、流量値Ｑが所定の流量しきい値Ｑth以上である場合には（Ｓ９１のＹ）、弁体２を全開状態（図８（Ａ））から所定の位置まで閉じて行く方向へと距離Ｓ2だけ移動させて半閉状態（図８（Ｂ））にするための駆動電圧を、駆動制御回路５がステッピングモータ３へと入力する（Ｓ９２）。このとき、ステッピングモータ３から検出される実際の駆動電圧波形から、第１の実施の形態と同様にして、電圧値ＶMを計測する。この電圧値ＶMと、ストール異常が発生している場合に計測されることが確認されている電圧値Ｖ0との、電圧差ΔＶ（＝ＶM−Ｖ0）を演算する（Ｓ９３）。そしてその電圧差ΔＶを、所定の電圧差しきい値ΔＶthと比較する（Ｓ９４）。
【０１０８】
電圧差ΔＶを電圧差しきい値ΔＶthと比較した結果、ΔＶ≧ΔＶthの場合には（Ｓ９４のＹ）、ステッピングモータ３は正常に回転しているものと判定する（Ｓ９５）。そしてその場合には、さらに、そのときのガスの圧力値Ｐ１を計測する（Ｓ９８）。しかし、ΔＶ＜ΔＶthの場合には（Ｓ９４のＮ）、何らかの要因によってステッピングモータ３がストール異常の状態にあるものと判定する（Ｓ９６）。そして、その旨の情報（警報）を、情報出力装置３０によって出力する（Ｓ９７）。
【０１０９】
このようにしてステッピングモータ３におけるストール異常の発生の有無についての判定を行った後、弁体２を全開状態（図８（Ｃ））へと戻すための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する（Ｓ９９）。その入力の後、図１０に示すように、ガスの圧力値Ｐ２を計測する（Ｓ１００）。そして、それら圧力値Ｐ１と圧力値Ｐ２との圧力差ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）を算出し（Ｓ１０１）、圧力差しきい値ΔＰthと比較する（Ｓ１０２）。
【０１１０】
比較の結果、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth以上である場合には（Ｓ１０２のＹ）、弁体２が圧力差しきい値ΔＰth以上の圧力差を生じさせるほどの距離（Ｓ2）を正しく移動しているということであるから、弁体２、ステッピングモータ３、運動変換機構４の全てが正常に動作しているものと判定することができる（Ｓ１０３）。しかし、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth未満である場合には（Ｓ１０２のＮ）、ステッピングモータ３は入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているのにも関わらず（Ｓ９４のＹ〜Ｓ９５で確認済み）、弁体２が圧力差しきい値ΔＰth以上の圧力差を生じさせるほどの距離（Ｓ2）未満しか移動していないか全く移動していないということであるから、弁体２または運動変換機構４のいずれかまたは両方に、例えば運動変換機構４におけるウォーム歯受け溝１７のネジ山が摩耗または破損して動力伝達不良を引き起こしているなど、弁体２の正常な動作を妨げる何らかの機構上の異常(動作異常)が発生しているものと判定することができる（Ｓ１０４）。そして、その場合には、動作異常が発生している旨の情報（警報）を、情報出力装置３０によって出力する（Ｓ１０５）。
【０１１１】
なお、この第２実施の形態の場合も、半閉状態それ自体については継続させる必要性はないので、半閉状態（図８（Ｂ））にして圧力値Ｐ１を計測した後には、直ちに全開状態（図８（Ｃ））へと戻すようにすることが望ましい。
【０１１２】
また、圧力値Ｐ２の計測タイミングとしては、弁体２を半閉状態（図８（Ｂ））から全開状態（図８（Ｃ））の位置まで移動させた後、ガスが安定した圧力状態になるまでに要することが想定される所定のタイムラグが経過した後に、圧力値Ｐ２を計測することが、より望ましい。
【０１１３】
すなわち、弁体２を半閉状態（図８（Ｂ））から全開状態（図８（Ｃ））まで移動させたとき、ガスの流体的な状態が、全開状態に対応した状態になって安定するまでには、弁体２を全開状態（図８（Ａ））から半閉状態（図８（Ｂ））まで移動させた場合よりも長いタイムラグが生じる傾向にあることを、本発明者らは確認した。そして、弁体２の動作異常の判定を、より正確に行うためには、より高精度な圧力値Ｐ２の計測を行うことが要請される。よって、このような知見により、ガスが全開状態（図８（Ｃ））に対応した状態に安定するまでに要することが想定されるタイムラグの経過後に圧力値Ｐ２を計測することが、望まれるのである。
【０１１４】
ここで、図１１に模式的に示すように、全開状態（図１１（Ａ））のときに圧力値Ｐ１を計測し、半閉状態（図１１（Ｂ））への移行の試行後に、圧力値Ｐ２を計測するようにしてもよい。全開状態（図１１（Ａ））から半閉状態（図１１（Ｂ））への弁体２の移行に追随してガスの圧力状態が安定するまでに要するタイムラグは、ほとんど無視できるほどに小さいからである。すなわち、全開状態（図１１（Ａ））から半閉状態（図１１（Ｂ））への移行の前に圧力値Ｐ１を計測し、その半閉状態（図１１（Ｂ））への移行の後にＰ２を計測することにより、上記のようなタイムラグを待つことなく、短時間で圧力値Ｐ１，Ｐ２の高精度な計測を行うことができる。また、そのようにして圧力値Ｐ２を計測した後には、上記のようなタイムラグを待つことなく直ちに、半閉状態（図１１（Ｂ））から全開状態（図１１（Ｃ））へと戻すことが可能となる。なお、この場合、固着判定のための電圧値ＶMの計測手法については上記と同様のもので構わないことは勿論である。
【０１１５】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態の遮断弁装置について説明する。この遮断弁装置では、駆動制御回路５および弁異常判定回路２０によって実行される制御機能が第１の実施の形態と異なっている。そしてその他の構成および機能についてはほぼ第１の実施の形態と同様である。そこで、説明の重複を避けるために、そのような本実施の形態における特徴的な機能（動作）についてを中心として説明する。また、第１の実施の形態の遮断弁装置と同様の部位（構成要素、部品等）については、第１の実施の形態で用いたものと同一の符号を付すものとする。
【０１１６】
図１２は、この第３の実施の形態の遮断弁装置において試行される弁体の移動の行程を模式的に表したものであり、図１３，図１４は、弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【０１１７】
この第３の実施の形態の遮断弁装置では、図１２に模式的に示したように、弁体２の位置を、全閉状態（図１２（Ａ））から半開状態（図１２（Ｂ））とした後に全閉状態（図１２（Ｃ））に戻すという、第１のストロークの制御を試行し、その第１のストロークにおいて、ステッピングモータ３におけるストール異常の発生の有無の判定を行う。そして、ストール異常の発生が無いものと判定された場合には、さらに、弁体２の位置を、全閉状態（図１２（Ｃ））から半開状態（図１２（Ｄ））とした後に全閉状態（図１２（Ｅ））に戻すという、第２のストロークの制御を試行し、その第２のストロークにおいて、弁体２や運動変換機構４の動作異常の発生の有無の判定を行うようにしていることが、第１の実施の形態の遮断弁装置との基本的な相違点である。
【０１１８】
すなわち、第１の実施の形態の遮断弁装置では、図３に基づいて既に説明した如く、弁体２を「全開→半閉→全開→半閉→全開」のように動かすという制御を行うようにしたが、この第２の実施の形態の遮断弁装置では、開と閉とが逆で、弁体２を「全閉→半開→全閉→半開→全閉」のように動かすという制御を行う。
【０１１９】
具体的には、まず、この第３の実施の形態の遮断弁装置で実行される弁異常判定ロジックの開始タイミングは、第１の実施の形態の場合と同様に、図５に示したようなロジックによって規定される。その詳細については、第１の実施の形態にて既に説明してあるので、ここでは繰り返さない。
【０１２０】
弁異常判定ロジックでは、図１３に示すように、まず、流量値Ｑを計測し（Ｓ１３１）、流量値Ｑが、微少漏洩流量判定しきい値に所定の安全率を乗じて算定してなる流量しきい値Ｑth未満（〜０も含む）であり、かつ圧力値Ｐが、ガスの供給圧に所定の安全率を乗じて算定してなる所定の圧力しきい値Ｐs-th未満である場合には（Ｓ１３２のＹ）、実質的に弁体２は遮断状態で安定した状態になっていると見做すことができる。この場合には、続いて、弁体２を全閉状態（図１２（Ａ））から所定の位置まで開いて行く方向へと距離Ｓ1だけ移動させて半開状態（図１２（Ｂ））にするための駆動電圧を、駆動制御回路５がステッピングモータ３へと入力する（Ｓ１３３）。
【０１２１】
このとき、ステッピングモータ３から検出される電圧波形のうちから、第１の実施の形態と同様にして、電圧値ＶMを検出する。この電圧値ＶMと、ストール異常が発生している場合に検出されることが確認されている電圧値Ｖ0との電圧差ΔＶ（＝ＶM−Ｖ0）を演算する（Ｓ１３４）。そしてその電圧差ΔＶを、所定の電圧差しきい値ΔＶthと比較する（Ｓ１３５）。
【０１２２】
電圧差ΔＶを電圧差しきい値ΔＶthと比較した結果、ΔＶ≧ΔＶthの場合には（Ｓ１３５のＹ）、ステッピングモータ３は正常に回転しているものと判定する（Ｓ１３６）。しかしΔＶ＜ΔＶthの場合には（Ｓ１３５のＮ）、何らかの要因によってステッピングモータ３が固着状態にあるものと判定する（Ｓ１３７）。そして、その旨の情報（警報）を、情報出力装置３０によって出力する（Ｓ１３８）。
【０１２３】
このようにしてステッピングモータ３におけるストール異常の発生の有無についての判定を終えると、速やかに、弁体２を半開状態（図１２（Ｂ））から全閉状態（図１２（Ｃ））へと戻すための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する（Ｓ１３９）。これは、半開状態（図１２（Ｂ））を不必要に永く継続すると、弁体２の上流側と下流側とでの圧力差が減少してしまい、後述するような第２のストロークでの圧力値Ｐ１，Ｐ２の計測に基づいて行われる弁動作異常の正確な判定が、困難になる虞があるからである。
【０１２４】
続いて、ステッピングモータ３が正常に回転しているものと判定された場合（Ｓ１３５のＹ〜Ｓ１３９）には、さらに、図１４に示すような、動作異常の発生の有無を判定するロジックを実行する。
【０１２５】
すなわち、まず、弁体２を全閉状態（図１２（Ｃ））に保ったまま、そのときのガスの圧力値Ｐ１を計測する（Ｓ１４０）。続いて、弁体２を全閉状態から半開状態（図１２（Ｄ））の位置まで距離Ｓ1に亘って移動させるための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する（Ｓ１４１）。その入力の後、ガスの圧力値Ｐ２を計測する（Ｓ１４２）。そしてそれら圧力値Ｐ１と圧力値Ｐ２との圧力差ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）を算出し（Ｓ１４３）、そのΔＰを圧力差しきい値ΔＰthと比較する（Ｓ１４４）。
【０１２６】
ここで、実際上、弁体２が全遮断状態であるときには、ガスの流れは０であるが、むしろそれ故に、ガスの流れが弁体２で塞がれていることに起因して、その弁体２の上流側と下流側とでガスの圧力値が異なったものとなることが多い。従って、駆動電圧をステッピングモータ３に入力したときに、実際に弁体２が全閉状態（図１２（Ｃ））から半開状態（図１２（Ｄ））に移動したならば、それ以前の全閉状態（図１２（Ｃ））のときまで弁体２によってその上流側に塞き止められていたガスが、半開状態（図１２（Ｄ））の弁体２の隙間を通って下流側へと流れる。よって、このとき下流側で計測される圧力値Ｐ２は、全閉状態（図１２（Ｃ））のときに計測された圧力値Ｐ１とは異なった値に変化する筈である。
【０１２７】
従って、Ｓ１４４での比較の結果、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth以上である場合には（Ｓ１４４のＹ）、弁体２が圧力差しきい値ΔＰth以上の圧力差を生じさせるほどの距離（Ｓ1）を正しく移動しているということであるから、弁体２、ステッピングモータ３、運動変換機構４の全てが正常に動作しているものと判定することができる（Ｓ１４５）。しかし、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth未満である場合には（Ｓ１４４のＮ）、ステッピングモータ３は入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているのに（図１３のＳ１３５のＹ〜Ｓ１３６で確認済み）、弁体２が圧力差しきい値ΔＰth以上の圧力差を生じさせるほどの距離（Ｓ1）未満しか移動していない（あるいは全く移動していない）ということであるから、例えば運動変換機構４におけるウォーム歯受け溝１７のネジ山が摩耗または破損して動力伝達不良を引き起こしているなど、弁体２の正常な動作を妨げる何らかの機構上の異常が発生しているものと判定することができる（Ｓ１４６）。そして、その場合には、その旨を報知する警報を、情報出力装置３０によって出力する（Ｓ１４７）。
【０１２８】
なお、半開状態それ自体については継続させる必要性はないので、半開状態（図１２（Ｄ））にした後には、直ちに全閉状態（図１２（Ｅ））に戻すことが望ましい。従って、圧力値Ｐ２を計測した後は、できるだけ速やかに、弁体２を全閉状態へと戻すための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する（Ｓ１４８）。これは、第１のストロークにおける半閉状態（図１２（Ｂ））についても同様であることは勿論である。
【０１２９】
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態の遮断弁装置について説明する。この遮断弁装置の主要部は、駆動制御回路５および弁異常判定回路２０によって実行される制御機能が第１の実施の形態と異なっており、その他の構成および機能についてはほぼ同様であるので、説明の重複を避けるために、その機能（動作）についてを中心として説明する。また、第１の実施の形態の遮断弁装置と同様の部位（構成要素、部品等）については、第１の実施の形態で用いたものと同一の符号を付すものとする。
【０１３０】
図１５は、この第４の実施の形態の遮断弁装置において試行される弁体の移動の行程を模式的に表したものであり、図１６，図１７は、弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【０１３１】
この第４の実施の形態の遮断弁装置では、図１５に模式的に示したように、弁体２の位置を、全閉状態（図１５（Ａ））から半開状態（図１５（Ｂ））とし、その後また全閉状態（図１５（Ｃ））に戻すという、１ストロークの制御を試行し、その１ストロークのうちに、ステッピングモータ３のストール異常の発生の有無の判定と、弁体２や運動変換機構４の動作異常の発生の有無の判定との、両方を行うようにしていることが、第３の実施の形態の遮断弁装置との基本的な相違点である。
【０１３２】
すなわち、第３の実施の形態の遮断弁装置では、図１２に基づいて既に説明した如く、弁体２を「全閉（Ａ）→半開（Ｂ）→全閉（Ｃ）→半開（Ｄ）→全閉（Ｅ）」のように２ストロークに亘って動かすという制御を試行し、その２ストロークのうち、第１のストロークではストール異常の発生の有無を判定し、第２のストロークでは動作異常の発生の有無の判定するようにしたが、この第２の実施の形態の遮断弁装置では、それら２つの判定を纏めて１ストロークのうちに行う。
【０１３３】
具体的には、まず、この第４の実施の形態の遮断弁装置で実行される弁異常判定ロジックは、第１の実施の形態の場合と同様に、図５に示したようなタイミングで開始される。その詳細については、第１の実施の形態にて既に説明してあるので、ここでは繰り返さない。
【０１３４】
弁異常判定ロジックが開始されると、図１６に示すように、まず、流量値Ｑを計測し（Ｓ１６１）、流量値Ｑが所定の流量しきい値Ｑth未満（〜０も含む）であり（Ｓ１６１のＹ）、かつ圧力値Ｐが圧力しきい値Ｐs-th未満である場合には（Ｓ１６２のＹ）、実質的に弁体２は遮断状態で安定した状態になっていると見做すことができる。この場合には、全閉状態（図１５（Ａ））を保ちつつガスの圧力値Ｐ１を計測する（Ｓ１６３）。
【０１３５】
その後、弁体２を全閉状態（図１５（Ａ））から所定の位置まで閉じて行く方向へと距離Ｓ1だけ移動させて半開状態（図１５（Ｂ））にするための駆動電圧を、駆動制御回路５がステッピングモータ３へと入力する（Ｓ１６４）。このとき、ステッピングモータ３から検出される駆動電圧波形から、第１の実施の形態と同様にして、電圧値ＶMを計測する。この電圧値ＶMと、ストール異常が発生している場合に検出されることが確認されている電圧値Ｖ0との電圧差ΔＶ（＝ＶM−Ｖ0）を演算する（Ｓ１６５）。そしてその電圧差ΔＶを、所定の電圧差しきい値ΔＶthと比較する（Ｓ１６６）。
【０１３６】
電圧差ΔＶを電圧差しきい値ΔＶthと比較した結果、ΔＶ≧ΔＶthの場合には（Ｓ１６６のＹ）、ステッピングモータ３は正常に回転しているものと判定する（Ｓ１６７）。しかし、ΔＶ＜ΔＶthの場合には（Ｓ１６６のＮ）、何らかの要因によってステッピングモータ３がストール状態にあるものと判定する（Ｓ１６９）。そして、ストール異常の発生を報知する旨の情報（警報）を、情報出力装置３０によって出力する（Ｓ１７０）。
【０１３７】
ΔＶ≧ΔＶthの場合には（Ｓ１６６のＹ〜Ｓ１６７）、引き続いて、図１７に示すように、半開状態（図１５（Ｂ））でのガスの圧力値Ｐ２を計測する（Ｓ１６８）。そして、圧力値Ｐ１と圧力値Ｐ２との圧力差ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）を算出し（Ｓ１７１）、圧力差しきい値ΔＰthと比較する（Ｓ１７２）。
【０１３８】
比較の結果、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth以上である場合には（Ｓ１７２のＹ）、弁体２が圧力差しきい値ΔＰth以上の圧力差を生じさせるほどの距離（Ｓ1）を正しく移動しているということであるから、弁体２、ステッピングモータ３、運動変換機構４の全てが正常に動作しているものと判定することができる（Ｓ１７３）。しかし、ΔＰが圧力差しきい値ΔＰth未満である場合には（Ｓ１７２のＮ）、ステッピングモータ３は入力された駆動電圧に対応して正常に回転しているのにも関わらず（Ｓ１６６のＹ〜Ｓ１６７で確認済み）、弁体２が圧力差しきい値ΔＰth以上の圧力差を生じさせるほどの距離（Ｓ1）未満しか移動していないか全く移動していないということであるから、弁体２または運動変換機構４のいずれかに、例えば運動変換機構４におけるウォーム歯受け溝１７のネジ山が摩耗または破損して動力伝達不良を引き起こしているなど、弁体２の正常な動作を妨げる何らかの動作異常が発生しているものと判定することができる（Ｓ１７４）。そして、その場合には、何らかの動作異常が発生している旨の情報（警報）を、情報出力装置３０によって出力する（Ｓ１７５）。
【０１３９】
このようにしてステッピングモータ３におけるストール異常の発生の有無についての判定を行った後、弁体２を半開状態（図１５（Ｂ））から全閉状態（図１５（Ｃ））へと戻すための駆動電圧を、駆動制御回路５からステッピングモータ３へと入力する（Ｓ１７６）。
【０１４０】
ここで、この第４実施の形態に係る遮断弁装置の場合も、半開状態それ自体については継続させる必要性がなく、むしろ不必要に永い時間に亘って開けておくと、それだけ多くの累積流量のガスが下流側へと流れてしまう虞があるので、半開状態（図１５（Ｂ））にして圧力値Ｐ２を計測した後には、直ちに全閉状態（図１５（Ｃ））へと戻すようにすることが望ましい。
【０１４１】
ところで、図１に示したような構造の遮断弁装置では、弁体２を全開状態から全閉状態へ向けて1ストーロクに亘って絞って行くと、その１ストロークの途中の所定の位置Ｓ2付近から急峻に流量Ｑが低下し始める。具体的には、開度の指標として弁体２の位置（全開を１ストロークの基準点Ｓ＝０としたときの位置）Ｓを横軸に取り、それに対応する流量Ｑを縦軸に取ると、そのＳ−Ｑグラフは、図１８に一例を示すような、極めて特徴的な曲線を描くことを、本発明者らは実験によって確認した。すなわち、開度に対応して流れることが可能な流量Ｑは、弁体２の開度（位置Ｓ）を絞り込んで行くことに対応して、全開状態でのＱ0から、少しずつしか低減して行かない。この傾向は、全開状態から意外に遠い位置Ｓ2まで継続する。この位置Ｓ2を越えると、流れることが可能な流量Ｑは急峻に低下して、流量しきい値Ｑhigh-th未満になる。そこで、半閉状態での弁体２の位置を、流量Ｑが流量しきい値Ｑhigh-thとなる位置Ｓ2 に設定することで、もし仮にこのとき下流側でガスの消費を行っている場合に、弁体２を半閉状態にしても、下流側で供給不良が発生することのないように十分な流量のガスを流すことができる。
【０１４２】
そして、さらに弁体２の位置を全開の位置から遠ざけて行くと、流量Ｑは位置Ｓ1の付近で微少漏洩流量しきい値Ｑlow-th未満になる。この流量Ｑlow-thに対応する位置（開度）をＳ1とするとこの位置Ｓ1を、半開状態での弁体２の位置として設定することで、もし仮にこの半開状態のときに下流側に微少漏洩の要因が生じていたとしても、微少漏洩流量検知しきい値Ｑlow-th未満の流量のガスを流すだけに止めることができる。
【０１４３】
なお、例えば地震発生時のいわゆる感震遮断のような、危険回避のために設定された所定の条件下で、弁体２が自動的に全閉状態にある場合には、その弁体２を半開状態にする制御動作は行わずに、閉状態を継続することが望ましいことは言うまでもない。
【０１４４】
また、駆動制御回路５が、駆動電圧の周波数をステッピングモータ３の起動時から漸次増大させて行くことで、ステッピングモータ３の出力トルクを起動時に最大トルクとし、以降、段階的または連続的に漸次低減させて行くようにしてもよい。すなわち、弁体２の起動時には一般に、ステッピングモータ３の出力としては最大トルクが必要となる。そこで、起動時にはステッピングモータ３へと入力する駆動電圧の周波数を最小にする。これにより、弁体２をさらに確実に移動開始させることが可能となる。そして一旦起動すると、それ以降は漸次または段階的に周波数を高くして行くようにすれば、起動時以降の電力消費を抑制することができる。
【０１４５】
また、駆動制御回路５が、駆動電圧の周波数をステッピングモータの起動時から漸次低減させて行くことで、出力トルクを起動時に最小トルクとし、以降、段階的または連続的に漸次増大させて行き、弁体２の移動が検知されると、駆動電圧の入力を停止するようにしてもよい。このようにすることにより、最初から過大なトルクを出力しなくとも、漸次にトルクを増大させて行くうちに、弁体２を移動させるに十分な出力トルクに至るので、弁体２を確実に移動させることが可能となると共に、起動に至るまでの不必要に過大な電力消費を回避して消費電力量のさらなる低減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明に係る遮断弁装置は、都市ガスやＬＰガスのような可燃性のガスの漏洩等の防止のためにガスメータに内蔵されて利用されることが可能である。あるいはその他にも、液体燃料や液化燃料のような液体用の遮断弁装置としても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る遮断弁装置を内蔵してなるガスメータの概要構成を表す模式図である。
【図２】ステッピングモータおよび運動変換機構ならびに弁体を部分的に抽出して表した一部省略断面図である。
【図３】第１の実施の形態の遮断弁装置において試行される弁体の移動の行程を表した模式図である。
【図４】ステッピングモータ３から実際に検出される駆動電圧波形の一例を表したグラフ図である。
【図５】第１の実施の形態に係る遮断弁装置の動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図６】図５に引き続いて第１の実施の形態に係る遮断弁装置の動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図７】図６に引き続いて第１の実施の形態に係る遮断弁装置の動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図８】第２の実施の形態の遮断弁装置において試行される弁体の移動の行程を表した模式図である。
【図９】第２の実施の形態の遮断弁装置における弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図１０】図９に引き続いて、第２の実施の形態の遮断弁装置における弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図１１】ストール異常の判定と動作異常の判定とを１ストロークのうちに行う場合の弁体の移動の行程を表した模式図である。
【図１２】第３の実施の形態の遮断弁装置において試行される弁体の移動の行程を表した模式図である。
【図１３】第３の実施の形態の遮断弁装置における弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図１４】図１３に引き続いて、第３の実施の形態の遮断弁装置における弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図１５】第４の実施の形態の遮断弁装置において試行される弁体の移動の行程を表した模式図である。
【図１６】第４の実施の形態の遮断弁装置における弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図１７】図１６に引き続いて、第４の実施の形態の遮断弁装置における弁異常判定回路と駆動制御回路とで共働して実行される制御動作の主要な流れを表した簡易フローチャートである。
【図１８】弁体の位置Ｓとそれに対応する流量Ｑとの相関関係を示すＳ−Ｑ曲線の典型的な一例を表したグラフ図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１…導通口、２…弁体２、３…ステッピングモータ、４…運動変換機構、５…駆動制御回路、６…復帰ボタン装置、７…遮断キー装置、８…流量・圧力計測回路、９…導通路容器、１０…弁座、１１…フランジ板部、１２…運動変換機構本体、１３…ウォーム歯、１５…ガイド切欠き、１６…ガイド板、１７…ウォーム歯受け溝、１８…受け孔、１９…出力軸、２０…弁異常判定回路、３０…情報出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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