JP2017506383A - ベントバルブを組み込んだ電子コントローラ - Google Patents

Abstract

電子レギュレータは、インレットポートに接続されるインレットバルブであって、インレットポートが、供給圧を受圧するように構成される、インレットバルブと、エキゾーストポートに接続されるエキゾーストバルブであって、エキゾーストポートが、パイロット圧を、エキゾーストバルブが開くと解除するように構成される、エキゾーストバルブと、を含む。電子レギュレータは更に、インレットバルブ及びエキゾーストバルブと空気接続され、かつ外部プロセス制御装置に接続されてパイロット圧を外部プロセス制御装置に供給するように構成されるパイロット圧出力を含む。インレットバルブ及びエキゾーストバルブの両方に接続されるセットポイント入力は、セットポイント値を示すセットポイント信号を受信し、電子レギュレータは、インレットバルブ及びエキゾーストバルブを動作させて、パイロット圧をセットポイント値に従って制御する。更に、電子レギュレータは、ベントポートに接続され、かつパイロット圧出力と空気接続されるベントバルブを含む。ベントポートは、パイロット圧を、安全制御信号に従って解除するように構成される。

Description

本開示は、プロセス制御装置を調整する電子圧力レギュレータに関するものであり、特に電子レギュレータの圧力を解除するベントバルブを組み込んだ電子レギュレータに関するものである。

プロセス制御システムは多くの場合、マイクロプロセッサ利用ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｔｅｇｒａｌ，Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：比例積分微分）コントローラのような電子レギュレータを用いて、圧力を正確に制御している。電子レギュレータは、スタンドアローン装置として機能して、クリーンガス、乾燥ガス、不活性ガスの圧力を制御することができる、またはいずれかの空圧レギュレータまたはバルブに接続することができる。例えば、電子レギュレータは、空圧レギュレータを、パイロット圧を介して制御して、タンクまたは他の容器に至るラインの圧力を制御することができる。

緊急事態においては（例えば、電源喪失時）、または電子レギュレータを停止させる必要があるような他の状況では、通常閉のインレットバルブ及び通常閉のエキゾーストバルブが共通に使用されているので、パイロット圧を電子レギュレータの内部に封じ込めることができる。封じ込められたパイロット圧で、例えばアクチュエータを静止位置に保持することにより、作動バルブが、当該バルブのフェールセーフ位置（例えば、通常開の位置、または通常閉の位置）に移動するのを防止することができる。このパイロット圧を解除するために、現在のシステムは、外部アダプタまたは外部継手に（例えば、電子レギュレータを空圧レギュレータに接続するアダプタに）配置されるベントバルブを利用している。しかしながら、このような外付けベントバルブは多くの場合、嵩張る剥き出しの配線を必要とし、このような外付けベントバルブによって、更に別の漏れ箇所が圧力制御システムに生じる。

電子レギュレータは、レギュレータハウジング内に配置され、かつインレットポートに接続されるインレットバルブであって、インレットポートが、供給圧を受圧するように構成される、インレットバルブと、レギュレータハウジング内に配置され、かつエキゾーストポートに接続されるエキゾーストバルブであって、エキゾーストポートが、パイロット圧を、エキゾーストバルブが開くと解除するように構成される、エキゾーストバルブと、を備える。電子レギュレータは更に、インレットバルブ及びエキゾーストバルブと空気接続され、かつ外部プロセス制御装置に接続されてパイロット圧を外部プロセス制御装置に供給するように構成されるパイロット圧出力と、インレットバルブ及びエキゾーストバルブの両方に接続され、かつセットポイント値を示すセットポイント信号を受信するように構成されるセットポイント入力であって、電子レギュレータが、インレットバルブ及びエキゾーストバルブを動作させて、パイロット圧を設定ポイント値に従って制御する、セットポイント入力と、を含む。更に、電子レギュレータは、レギュレータハウジング内に配置され、ベントポートに接続され、かつパイロット圧出力と空気接続されるベントバルブであって、ベントポートが、パイロット圧を、ベントバルブが開くと解除するように構成される、ベントバルブと、ベントバルブに接続され、かつ安全制御信号を受信するように構成される安全制御入力であって、ベントバルブが、パイロット圧を安全制御信号に従って解除するように動作する、安全制御入力と、を含む。

別の実施形態では、レギュレータアウトレット圧力を制御するシステムは、レギュレータハウジングに収容される電子レギュレータを備える。電子レギュレータは、レギュレー
タハウジング内に配置され、かつインレットポートに接続されるインレットバルブであって、インレットポートが、供給圧を受圧するように構成される、インレットバルブと、レギュレータハウジング内に配置され、かつエキゾーストポートに接続されるエキゾーストバルブであって、エキゾーストポートが、パイロット圧を、エキゾーストバルブが開くと解除するように構成される、エキゾーストバルブと、インレットバルブ及びエキゾーストバルブと空気接続され、かつアクチュエータに接続されてパイロット圧をアクチュエータに供給するパイロット圧出力と、を備える。電子レギュレータは更に、インレットバルブ及びエキゾーストバルブの両方に接続され、かつセットポイント値を示すセットポイント信号を受信するように構成されるセットポイント入力であって、電子レギュレータが、インレットバルブ及びエキゾーストバルブを動作させて、パイロット圧を設定ポイント値に従って制御する、セットポイント入力と、レギュレータハウジング内に配置され、ベントポートに接続され、かつパイロット圧出力と空気接続されるベントバルブであって、ベントポートが、パイロット圧を、ベントバルブが開くと解除するように構成される、ベントバルブと、ベントバルブに接続され、かつ安全制御信号を受信するように構成される安全制御入力であって、ベントバルブが、パイロット圧を安全制御信号に従って解除するように動作する、安全制御入力と、を備える。システムは更に、圧力レギュレータインレットバルブ、圧力レギュレータアウトレットバルブ、及び制御部材を有する圧力レギュレータを含み、圧力レギュレータは、アクチュエータに接続されることにより、制御部材がレギュレータアウトレット圧力を、電子レギュレータのパイロット圧に従って制御する。

レギュレータハウジングに収容される電子レギュレータのパイロット圧を排出する方法は、セットポイント入力において、セットポイントソースからセットポイント値を示すセットポイント信号を受信することと、レギュレータハウジング内のインレットバルブ、及びレギュレータハウジング内のエキゾーストバルブを、セットポイント値に基づいて制御することにより、パイロット圧を、電子レギュレータのパイロット圧出力に発生させることであって、パイロット圧出力が、インレットバルブ及びエキゾーストバルブと空気接続される、発生させることと、を含む。方法は更に、パイロット圧を外部プロセス制御装置にパイロット圧出力を介して供給することと、安全制御ソースから、安全制御信号を受信することと、レギュレータハウジング内のベントバルブを安全制御信号に従って制御して、パイロット圧を電子レギュレータのベントポートを介して解除することと、を含む。

組み込み用ベントバルブを含む例示的な電子レギュレータのブロック図である。 組み込み用ベントバルブを含み、かつフィードバック信号を受信するように構成される別の例示的な電子レギュレータのブロック図である。 組み込み用ベントバルブ及び共通のエキゾーストラインを含む別の例示的な電子レギュレータのブロック図である。 セットポイント信号及び安全制御信号を共通のソースから受信する組み込み用ベントバルブを含む別の例示的な電子レギュレータのブロック図である。 図１に示す電子レギュレータのような電子レギュレータが、制御レギュレータを制御する例示的なシステムである。 図１に示す電子レギュレータのような例示的な電子レギュレータの外側の模式図である。 図１に示す電子レギュレータのような例示的な電子レギュレータの外側の模式図である。 図１に示す電子レギュレータのような例示的な電子レギュレータの外側の模式図である。 図６Ａ〜図６Ｃに示す例示的な電子レギュレータの分解図である。 図６Ａ〜図６Ｃに示す例示的な電子レギュレータの一部の切り欠き図である。 図６Ａ〜図６Ｃに示す例示的な電子レギュレータの一部の切り欠き図である。 電子レギュレータのパイロット圧を排出する例示的な方法のフロー図であり、この方法は、図１に示す電子レギュレータ内で実装することができる。

本開示は、ベントバルブを組み込んだ電子レギュレータに関するものであり、具体的には、ベントバルブを含む電子レギュレータに関するものであり、このベントバルブは、動作すると、パイロット圧を、ベントポートを介して解除する。詳細には、電子レギュレータは、ベントポートに接続され、かつ電子レギュレータのパイロット圧出力と空気接続されるベントバルブを含む。安全制御信号に従って、ベントバルブが動作して（例えば、開いて）パイロット圧を、ベントポートを介して解除する。

次に、図１を参照するに、本開示の１つの実施形態に従って構成される例示的なシステム１００は、セットポイントソース１０４（例えば、コントローラ）に通信可能に接続される電子レギュレータ１０２と、安全制御ソース１０６（例えば、安全コントローラ）と、を含む。電子レギュレータ１０２は、セットポイントソース１０４から（セットポイント入力１０８を介して）受信するセットポイント信号に従って動作して、パイロット圧をパイロット圧出力１１０に発生させることができる。１つの実装では、セットポイント信号は、セットポイント値を示すことができ、電子レギュレータは、（ｉ）セットポイント値に一致するパイロット圧を発生させるように動作することができる、または（ｉｉ）パイロット圧を発生させて、外部の制御レギュレータを空圧作動させることにより、制御レギュレータの出力をセットポイント値に一致させるように動作することができる。例えば、かつこれに限定されないが、セットポイント信号は、４〜２０ｍＡ、１〜５Ｖまたは０〜１０Ｖのアナログソースからのアナログ信号を含むことができる。

パイロット圧をパイロット圧出力１１０に発生させるために、電子レギュレータ１０２は、インレットバルブ１１２及びエキゾーストバルブ１１４を動作させることができる。インレットバルブ１１２は、インレットポート１１６に接続されることにより、供給圧（例えば、１１０ｐｓｉｇ／７．５ｂａｒのような公称圧力値）を受圧することができ、エキゾーストバルブ１１４は、エキゾーストポート１１８に接続されることにより、電子レギュレータのパイロット圧の一部または全部を通常動作状態で解除することができる。例えば、電子レギュレータ１０２は、インレットバルブ１１２を開いてエキゾーストバルブ１１４を閉じることにより、パイロット圧出力１１０のパイロット圧を上昇させることができる、または電子レギュレータ１０２は、インレットバルブ１１２を閉じてエキゾーストバルブ１１４を開くことにより、パイロット圧出力１１０のパイロット圧を低下させることができる。電子レギュレータ１０２が、インレットバルブ１１２及びエキゾーストバルブ１１４を任意の適切な方法で動作させることにより、パイロット圧をセットポイント信号に基づいて制御することができることは明らかである。幾つかの実装では、電子レギュレータ１０２は、当該電子レギュレータに格納される（例えば、非一時的コンピュータ可読媒体に格納される）制御ロジックを含むことができ、この制御ロジックを電子レギュレータ１０２の１つ以上のマイクロプロセッサ（図示せず）が実行することにより、パイロット圧をセットポイント信号に従って発生させることができる。このような制御ロジックについて、図２を参照しながら更に説明する。

電子レギュレータ１０２は更に、安全制御ソース１０６から受信する（安全制御入力部１２０を介して）安全制御信号に従って動作してパイロット圧を解除することができる。具体的には、電子レギュレータ１０２は、ベントバルブ１２２を安全制御信号に従って動作させてパイロット圧を、ベントポート１２４を介して解除することができる。幾つかの実装では、インレットバルブ１１２及びエキゾーストバルブ１１４は、通常閉のバルブであり（すなわち、電源喪失時に閉じる、または電源遮断時に閉じる）、通常閉のバルブは、パイロット圧を電源喪失時に封じ込めることができる。従って、ベントバルブ１２２が
緊急時に動作する、または他のシャットオフ状態で動作することにより、電子レギュレータ１０２に封じ込められたパイロット圧を、ベントポート１２４を介して排出するか、または解除することができる。次に、パイロット圧に応じて動作する作動バルブは、それぞれのフェールセーフ位置（例えば、通常開位置または通常閉位置）に戻ることができる。

インレットポート１１６、ベントポート１２４、エキゾーストポート１１８、及びパイロット圧出力１１０のようなポートは、レギュレータハウジング（図８Ａ及び図８Ｂを参照して詳細に説明される）内の加工流路、パイプ、または流体（例えば、ガス）が電子レギュレータ１０２に流入する、または電子レギュレータ１０２から流出する際に通過するいずれかの他の流路を含むことができる。インレットバルブ１１２、エキゾーストバルブ１１４、及びベントバルブ１２２のようなバルブは、パルス幅変調（ＰＷＭ）ソレノイド、グローブバルブ、ボールバルブなどを含むことにより、電子レギュレータ１０２は、電子レギュレータ１０２に流入する、または電子レギュレータ１０２から流出する加圧流体流を選択的に制御することができる。

例示的なシステム１００では、セットポイントソース１０４及び安全制御ソース１０６は、独立したソースとすることができる。すなわち、セットポイントソース１０４により生成されるセットポイント信号は、安全制御ソース１０６により生成される安全制御信号に依存しない、または影響されることがなく、この逆のことも言える。このように、ベントバルブ１２２は、電子レギュレータ１０２の残りの構成要素（例えば、インレットバルブ１１２及びエキゾーストバルブ１１４）とは独立して動作させることができる。このような独立動作は、電子レギュレータ１０２を含むプロセス制御システムの操作者が、電子レギュレータ１０２を完全に停止させる（例えば、電子レギュレータ１０２に供給される電源をオフにする）ことなく、電子レギュレータ１０２から排圧したいと考える場合に有利となり得る。更に、ベントバルブ１２２が独立して動作することにより、電子レギュレータ１０２のセットポイントソース１０４及び／または他の構成要素（例えば、インレットバルブ１１２及びエキゾーストバルブ１１４）が誤動作している場合でも、電子レギュレータ１０２から排圧することができる。すなわち、ベントバルブ１２２の動作は、自動的に行うことができる。

電子レギュレータ１０２とセットポイントソース１０４及び安全制御ソース１０６との間の通信接続は、有線接続及び／または無線接続の任意の適切な組み合わせを含むことができる。例えば、通信接続として、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブル、同軸ケーブル、ツイストペアケーブル、リボンケーブルなどのケーブル、及び／または無線ルータのような種々の無線コネクタまたは無線アダプタを挙げることができる。更に、図１には示していないが、電子レギュレータ１０２とセットポイントソース１０４及び安全制御ソース１０６との間の通信接続として、１つ以上のローカルエリアネットワーク、及び／またはインターネットのような１つ以上のワイドエリアネットワークを挙げることができる。

セットポイントソース１０４及び安全制御ソース１０６は、１つ以上のプログラマブルロジックコントローラを１つの実装において含むことができる。しかしながら、一般的に、セットポイントソース１０４及び安全制御ソース１０６は、電子レギュレータ１０２にセットポイント信号及び安全制御信号を供給するように構成されるデスクトップ、ラップトップ、タブレットなどのコンピュータようないずれかの適切な機器を含むことができる。セットポイントソース１０４及び／または安全制御ソース１０６は更に、１つ以上のポテンショメータを含むことができる。幾つかの場合では、セットポイントソース１０４及び／または安全制御ソース１０６は、「インストール済みの」ソフトウェアアプリケーション（例えば、コンピュータ可読メモリに格納される）を含むことができ、このソフトウェアアプリケーションは、１つ以上のコンピュータプロセッサで実行されると、電子レギ
ュレータ１０２を調整する操作、電子レギュレータ１０２の誤動作を診断する操作、電子レギュレータ１０２の機能を検査する操作などを実行するように構成される。

図２は、電子レギュレータ２０２を含む別の例示的なシステム２００を示す。概して、電子レギュレータ２０２は、電子レギュレータ１０２の構成要素（インレットバルブ、エキゾーストバルブ、ベントバルブなど）と同様の構成要素を含む。しかしながら、電子レギュレータ２０２は更に、フィードバック信号をフィードバックソース２０４からフィードバック入力２０６を介して受信することができる。フィードバックソース２０４は、圧力制御ライン、タンク、または他の容器に接続される圧力トランスデューサまたは他の適切な装置を含むことができる。フィードバックソース２０４は、フィードバック信号（例えば、制御圧力の現在値を示す４〜２０ｍＡ信号または１〜５ＶＤＣ信号）を電子レギュレータ２０２に送信して、電子レギュレータがパイロット圧を、フィードバック信号に少なくとも部分的に基づいて制御することができるようにしている。電子レギュレータ２０２が実行する制御ロジックは、パイロット圧を、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラのような制御ループフィードバック機構に基づいて発生させることができる。電子レギュレータ２０２の外部に設けられるものとして図示されているが、フィードバックソースは更に、現在のパイロット圧値を送信するように構成される内圧センサ（例えば、０〜１００ｐｓｉｇ／０〜６．９ｂａｒ）を含むことができることを理解されたい。

次に、図３を参照するに、本開示の１つの実施形態に従って構成される更に別の例示的なシステム３００は電子レギュレータ３０２を含む。例示的なシステム２００と同じく、電子レギュレータ３０２は概して、電子レギュレータ１０２の構成要素と同様の構成要素を含む。しかしながら、電子レギュレータ３０２は更に、有害物質を生じながら動作する、及び／または有害な環境で動作する、例えば圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を使用してパイロット圧または他の圧力を発生させる場合に動作するように特別に構成される。この目的のために、エキゾーストポート３０４を介して放出される排圧、及びベントポート３０６を介して解除排出されるパイロット圧は、大気に排出されるのではなく、共通のエキゾーストライン３０８に流入させることができる。エキゾーストライン３０８の中の媒体を処理して、有害物質規制または政府規制（例えば、環境規制または安全規制）を遵守することができる。

図４は、電子レギュレータ１０２の構成要素と同様のセットポイント入力４０４及び安全制御入力４０６を備える電子レギュレータ４０２を含む別の例示的なシステム４００を示す。上に説明したように、セットポイント入力４０４及び安全制御入力４０６を独立に制御することは、幾つかの用途において有利となり得るが、システム４００のような特定の実装は、セットポイント信号及び安全制御信号の共通ソース（例えば、セットポイントソース４０８）を含むようにしてもよい。このような実装は、例えば迅速な設定及び設置を可能にする。

セットポイントソース４０８は、１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行して、セットポイント信号及び安全制御信号を生成することができる。特定の実装では、セットポイントソース４０８は、２つの異なるソフトウェアアプリケーションを利用して、セットポイント信号及び安全制御信号をそれぞれ生成することにより、これらの信号を実質的に独立した信号とすることができる。しかしながら、他の実装では、セットポイント信号及び安全制御信号は、同じソフトウェアアプリケーションで生成することができる。

図５は、電子レギュレータ５０２が、空圧レギュレータのような制御レギュレータ５０６のレギュレータアウトレットポート５０４の圧力を制御する構成の例示的なプロセス制御システム５００のブロック図である。説明を分かり易くするために、電子レギュレータ５０２は、インレットポート５０７、パイロット圧出力５０８、エキゾーストポート５０
９、及びベントポート５１１しか含んでいないものとして図５に図示されている。しかしながら、電子レギュレータ５０２は、電子レギュレータ１０２、２０２、３０２、及び４０２のいずれか１つの電子レギュレータとほぼ同じ構成要素を含むことができる。

電子レギュレータ５０２は、パイロット圧をパイロット圧出力５０８に、セットポイントソース５１０から受信するセットポイント信号に従って、幾つかの場合では、フィードバックソース５１３からのフィードバック信号に従って発生させることができる。パイロット圧は、アクチュエータ５１２に直結継手５１４を介して流入させることができ、アクチュエータ５１２は、制御レギュレータ５０６のバルブ、ピストン、または他の要素を、パイロット圧に応じて動作させて、レギュレータアウトレットポート５０４の圧力を制御することができる。例えば、アクチュエータ５１２は、制御レギュレータ５０６のドーム状キャビティまたはエアアクチュエータキャビティに接続することができ、かつインレットバルブ（例えば、レギュレータインレットポート５１６に接続される）を動作させて、レギュレータアウトレットポート５０４の圧力を増減させることができる。

電子レギュレータ５０２は、パイロット圧を、安全制御ソース５１８からの安全制御信号に従って排出する（例えば、ベントポート５１１を介して）ことができる。このように、パイロット圧は、緊急時に、または他のシャットオフ状態において、外付けベントバルブを、例えば直結継手５１４内に必要とすることなく排出することができる。電子レギュレータ５０２とアクチュエータ５１２との間の直結継手５１４は気密状態にすることができる。すなわち、直結継手５１４は、ガスまたは流体が流れることができるバルブまたは他の開口部のような漏れ箇所を全く含まないようにすることができる。

図６Ａ〜図６Ｃは、レギュレータハウジング６０２内の例示的な電子レギュレータ６００の外側の模式図である。電子レギュレータ１０２、２０２、３０２、４０２、または５０２のいずれの電子レギュレータも、図６Ａ〜図６Ｃに示す通りに物理的に構成することができる。しかしながら、本開示の電子レギュレータは、任意の適切な物理的形状、及び部品配置になるように構成することができることを理解されたい。

電子レギュレータ６００は、図１及び図７を参照して以下に説明されるように、内部インレットバルブ及びエキゾーストバルブに動作可能に接続されるインレットポート６０４及びエキゾーストポート６０６を含むことができる。インレットポート６０４及びエキゾーストポート６０６は、１／８インチＮＰＴＦ継手のような任意の適切な種類の継手及び／またはホース、ライン、またはパイプを収容するように構成することができる。電子レギュレータ６００は更に、計測ポート６０８（例えば、外圧計を取り付けるためのポート）、１つ以上の内部センサに用いられる基準大気圧導入口６１０、及びパイロット圧を排出する（例えば、ベントバルブ１２２のようなベントバルブを開くときに）ベントポート６１２のような他のポートまたはインターフェースを含むことができる。

電子レギュレータ６００は、セットポイントソース及び／または安全制御ソースに、外部配線用導管６１４を介して通信可能に接続することができる。外部配線用導管６１４は、ＵＳＢケーブルのような１本以上のケーブルを収容することができ、幾つかの場合では、歪み逃がし部を含むことにより、収容ケーブルの寿命を延ばすことができる。電子レギュレータ６００は、外部配線用導管６１４を１つ持つものとして図示されているが、セットポイントソースとの通信を容易にする配線は、安全制御ソースとの通信を容易にする配線の導管とは異なる導管に収容してもよいことを理解されたい。また、電子レギュレータ６００は、バルブ、マイクロプロセッサ、メモリ、または他の回路部品のような内部レギュレータ要素の間の配線を収容する１つ以上の内部配線用導管６１６を含むことができる。

図７は、電子レギュレータ６００の分解図を示す。電子レギュレータ６００のレギュレータハウジング６０２は、１つ以上のハウジング部材７００ａ〜７００ｄを含むことができる。１つ以上のハウジング部材７００ａ〜７００ｄは、互いにネジ、スクリュー、接着剤、Ｏ−リングなどを利用して取り付けることができ、ハウジング部材７００ｄのような１つ以上のハウジング部材７００ａ〜７００ｄの一部または全部は、バルブのような他の内蔵部材及び／または外付け部材に接続可能な組み込み（例えば、加工）ライン、ポート、継手、チャンバなどを収容することができる。

幾つかの実装では、電子レギュレータ６００は、１つ以上の回路基板７０３、または電子回路部品を含むことができる。回路基板７０３は、マイクロプロセッサ、コンピュータ可読メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、フラッシュメモリなど）集積回路、発光ダイオード、電源、バッテリ、接続ケーブルのような種々の回路部品を含むことができ、これらの回路部品により、電子レギュレータ６００は、セットポイント信号、安全制御信号、及び／またはフィードバック信号に基づいて動作することができる。回路基板の部品には、外部配線用導管６１４を介してレギュレータハウジング６０２内を引き回されるケーブルから給電することができ、これらの部品は、セットポイント信号、フィードバック信号、及び／または安全制御信号を、外部配線用導管６１４を介してレギュレータハウジング６０２内を引き回される１本以上の他のケーブルから受信することができる。しかしながら、ＵＳＢケーブルのような１本のケーブルで、回路基板７０３に給電することができるとともに、信号を回路基板７０３に供給することができることは明らかである。

電子レギュレータ６００は更に、エキゾーストバルブ７０４と、インレットバルブ７０６と、ベントバルブ７０８と、を含むことができる。エキゾーストバルブ７０４、インレットバルブ７０６、及びベントバルブ７０８は、回路基板７０３に接続可能な１本以上の電子リード７１０を含むことにより、エキゾーストバルブ７０４、インレットバルブ７０６、及びベントバルブ７０８を、受信したセットポイント信号、フィードバック信号、及び安全制御信号に従って動作させることができる。

エキゾーストバルブ７０４、インレットバルブ７０６、及びベントバルブ７０８は、レギュレータハウジング６０２の内部に配置される（すなわち、電子レギュレータ６００に組み込まれる）。このように、電子レギュレータ６００は、外付けベントバルブ（例えば、アクチュエータとの継手に設けられる）を必要とすることなく、パイロット圧をセットポイント信号に基づいて制御するとともに当該パイロット圧を安全制御信号に基づいて排出することができる。エキゾーストバルブ７０４、インレットバルブ７０６、及びベントバルブ７０８の動作を容易にする配線は、共通ハウジング（例えば、導管６１４）内に収容することができる。配線を収容する共通ハウジングにより、電子レギュレータ６００を物理的に堅牢に構成かつ適用することができるので、被覆されない外部配線、または剥き出しの外部配線を無くすことができる。

図８Ａ及び図８Ｂは、例示的な電子レギュレータ６００の一部の切り欠き図を示す。具体的には、図８Ａは、図７のハウジング部材７００ｄを（図７に示す電子レギュレータ６００の上部から）上下に透視した場合の切り欠き図である。図８Ａは更に、エキゾーストバルブ７０４、インレットバルブ７０６、及びベントバルブ７１０、及び対応するエキゾーストポート６０６、インレットポート６０４、及びベントポート６１２を上下に透視した場合の図を示す。

図８Ｂは、パイロット圧出力８００が見える状態のハウジング部材７００ｄの側部切り欠き図を示す。電子レギュレータ６００は、インレットバルブ７０６及びエキゾーストバルブ７０４を動作させて（例えば、回路基板７０３、及び受信したセットポイント信号／
フィードバック信号を利用して）パイロット圧をパイロット圧出力８００に発生させることができる。幾つかのシナリオでは、パイロット圧出力８００は、アクチュエータに、例えば１／２インチＳＡＥ継手で直結させることにより、パイロット圧をアクチュエータに流入させることができる。

図６Ａ〜図６Ｃ、図７、及び図８Ａ〜図８Ｂには図示されていないが、電子レギュレータ６００は更に、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような１つ以上の光源を含むことにより、診断情報を表示することができる。１つ以上の光源は、レギュレータハウジング６０２の外側に配置することができる、またはレギュレータハウジング６０２内に収容される部材のうちの１つ以上のいずれか適切な部材に配置することができる。ベントバルブがパイロット圧を解除する緊急時では、または他のシャットオフ状態においては、１つ以上の光源は、排出原因、エラーコード、危険度などのような診断情報を表示することができる。

図９は、レギュレータハウジングに収容される電子レギュレータ内のパイロット圧を排出する例示的な方法９００のフロー図である。方法９００は、例えば電子レギュレータ１０２、２０２、３０２、または４０２のいずれの電子レギュレータによっても実行することができる。

まず初めに、電子レギュレータ１０２のような電子レギュレータがセットポイント信号を受信する（ブロック９０２）。例えば、セットポイントソース１０４は、セットポイント信号を電子レギュレータ１０２のセットポイント入力１０８に送信することができる。セットポイント信号は、セットポイントソース１０４が生成し、かつセットポイント値（例えば、圧力値）を示すデジタル信号及び／またはアナログ信号の任意の適切な組み合わせを含むことができる。

制御アルゴリズム（例えば、制御ロジックを実装し、かつ電子レギュレータのプロセッサが実行するアルゴリズム）が、インレットバルブ及びエキゾーストバルブを制御して、パイロット圧をパイロット圧出力に発生させる（ブロック９０４）。図１を参照して更に説明されるように、電子レギュレータ１０２は、インレットバルブ１１６及び／またはエキゾーストバルブ１１８を動作させて、パイロット圧をパイロット圧出力１１０に発生させる。特定のパイロット圧は、受信するセットポイント信号に基づいて発生させることができ、幾つかの場合では、受信するフィードバック信号に基づいて発生させることができる。

パイロット圧をアクチュエータに供給して、空圧制御レギュレータのような外部プロセス制御装置を制御することができる（ブロック９０６）。パイロット圧により、外部プロセス制御装置は、圧力、流量、温度などのような値を、セットポイント値に従って正確に出力するようになる。

安全制御入力（例えば、電子レギュレータ１０２の）は、安全制御信号を受信することができる（ブロック９０８）。安全制御ソース１０６は、安全制御信号を電子レギュレータ１０２の安全制御入力に送信することができ、安全制御信号は、任意の適切なアナログ信号またはデジタル信号を含むことができる。幾つかの実装では、安全制御ソース１０６は、安全制御信号をベントバルブ１２２に直接供給することができる。他の実装では、安全制御ソース１０６は、安全制御信号を安全制御入力（例えば、回路基板７０３内の）に供給することができ、電子レギュレータ１０２のマイクロプロセッサは、安全制御信号を処理して、ベントバルブ１２２を動作させることができる。次に、安全制御信号に従って、ベントバルブ１２２を制御して、パイロット圧を排出するか、または解除することができる（ブロック９１２）。幾つかの場合では、ベントバルブ１２２は、パイロット圧を、安全制御信号を受信しない状態で排出するように動作し、他の場合では、ベントバルブ１
２２は、パイロット圧を、安全制御信号を受信すると排出するように動作する。

例えば、ベントバルブ１２２は、パイロット圧を、安全制御信号を受信できなくなると開いて解除する通常開のバルブとすることができ、ベントバルブ１２２は、安全制御信号がベントバルブに供給されている状態で閉鎖状態を保持することができる。別の構成として、ベントバルブ１２２は、安全制御信号を受信すると開く通常閉のバルブとすることができる。一般的に、ベントバルブ１２２は、いずれかの適切な種類の安全制御信号に応じて、または安全制御信号を受信しない状態で開くことができる、及び／または閉じることができる。

Claims (21)

1. 電子レギュレータであって、
   レギュレータハウジング内に配置され、かつインレットポートに接続されるインレットバルブであって、前記インレットポートが、供給圧を受圧するように構成される、前記インレットバルブと、
   前記レギュレータハウジング内に配置され、かつエキゾーストポートに接続されるエキゾーストバルブであって、前記エキゾーストポートが、パイロット圧を、前記エキゾーストバルブが開くと解除するように構成される、前記エキゾーストバルブと、
   前記インレットバルブ及びエキゾーストバルブと空気接続され、かつ外部プロセス制御装置に接続されて前記パイロット圧を前記外部プロセス制御装置に供給するように構成されるパイロット圧出力と、
   前記インレットバルブ及び前記エキゾーストバルブの両方に接続され、かつセットポイント値を示すセットポイント信号を受信するように構成されるセットポイント入力であって、前記電子レギュレータが、前記インレットバルブ及び前記エキゾーストバルブを動作させて、前記パイロット圧を前記セットポイント値に従って制御する、前記セットポイント入力と、
   前記レギュレータハウジング内に配置され、ベントポートに接続され、かつ前記パイロット圧出力と空気接続されるベントバルブであって、前記ベントポートが、前記パイロット圧を、前記ベントバルブが開くと解除するように構成される、前記ベントバルブと、
   前記ベントバルブに接続され、かつ安全制御信号を受信するように構成される安全制御入力であって、前記ベントバルブが、前記パイロット圧を前記安全制御信号に従って解除するように動作する、前記安全制御入力と、を備える、電子レギュレータ。
2. 前記安全制御入力は安全制御ソースに接続され、前記安全制御ソースは前記安全制御信号を生成し、前記セットポイント入力は、前記安全制御ソースとは異なるセットポイントソースに接続され、前記セットポイントソースは、前記セットポイント値を示す前記セットポイント信号を生成する、請求項１に記載の電子レギュレータ。
3. 前記安全制御入力及び前記セットポイント入力は、セットポイントソースに接続され、前記セットポイントソースは、前記セットポイント値を示す前記セットポイント信号、及び前記安全制御信号の両方を生成する、請求項１〜２のいずれかに記載の電子レギュレータ。
4. 前記ベントバルブは、前記パイロット圧を、前記安全制御信号を受信しない状態で解除するように動作する、請求項１〜３のいずれかに記載の電子レギュレータ。
5. フィードバック信号を受信するように構成されるフィードバック入力を更に含み、前記電子レギュレータは、前記インレットバルブ及び前記エキゾーストバルブを動作させて、前記パイロット圧を、前記セットポイント値及び前記フィードバック信号に従って制御する、請求項１〜４のいずれかに記載の電子レギュレータ。
6. 前記電子レギュレータは、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラであり、前記ＰＩＤコントローラは、前記インレットバルブ及び前記エキゾーストバルブを、制御ループフィードバック機構に基づいて動作させる、請求項１〜５のいずれかに記載の電子レギュレータ。
7. 前記エキゾーストポート及び前記ベントポートは、前記エキゾーストポート及び前記ベントポートから排出される媒体を処理するエキゾーストラインに接続される、請求項１〜６のいずれかに記載の電子レギュレータ。
8. 接続ハウジングを備え、継手を（ｉ）前記ベントバルブと前記安全制御入力との間に、（ｉｉ）前記インレットバルブと前記セットポイント入力との間に、及び（ｉｉｉ）前記エキゾーストバルブと前記セットポイント入力との間に封止する、前記接続ハウジングを更に含む、請求項１〜７のいずれかに記載の電子レギュレータ。
9. 更に、前記電子レギュレータのハウジング、または前記ベントバルブのうちの一方に配置される１つ以上の光源を備え、前記１つ以上の光源は、シャットオフ信号に関する診断情報を表示する、請求項１〜８のいずれかに記載の電子レギュレータ。
10. レギュレータアウトレット圧力を制御するシステムであって、前記システムは、
    レギュレータハウジングに収容される電子レギュレータを備え、前記電子レギュレータは、
    前記レギュレータハウジング内に配置され、かつインレットポートに接続されるインレットバルブであって、前記インレットポートが、供給圧を受圧するように構成される、前記インレットバルブと、
    前記レギュレータハウジング内に配置され、かつエキゾーストポートに接続されるエキゾーストバルブであって、前記エキゾーストポートが、パイロット圧を、前記エキゾーストバルブが開くと解除するように構成される、前記エキゾーストバルブと、
    前記インレットバルブ及びエキゾーストバルブと空気接続され、かつアクチュエータに接続されて前記パイロット圧を前記アクチュエータに供給するパイロット圧出力と、
    前記インレットバルブ及び前記エキゾーストバルブの両方に接続され、かつセットポイント値を示すセットポイント信号を受信するように構成されるセットポイント入力であって、前記電子レギュレータが、前記インレットバルブ及び前記エキゾーストバルブを動作させて、前記パイロット圧を前記設定ポイント値に従って制御する、前記セットポイント入力と、
    前記レギュレータハウジング内に配置され、ベントポートに接続され、かつ前記パイロット圧出力と空気接続されるベントバルブであって、前記ベントポートが、前記パイロット圧を、前記ベントバルブが開くと解除するように構成される、前記ベントバルブと、
    前記ベントバルブに接続され、かつ安全制御信号を受信するように構成される安全制御入力であって、前記ベントバルブが、前記パイロット圧を前記安全制御信号に従って解除するように動作する、前記安全制御入力と、を備え、前記システムは更に、
    圧力レギュレータインレットバルブ、圧力レギュレータアウトレットバルブ、及び制御部材を有する圧力レギュレータを備え、前記圧力レギュレータは、前記アクチュエータに接続されることにより、前記制御部材が前記レギュレータアウトレット圧力を、前記電子レギュレータの前記パイロット圧に従って制御する、システム。
11. 前記安全制御入力は安全制御ソースに接続され、前記安全制御ソースは前記安全制御信号を生成し、前記セットポイント入力は、前記安全制御ソースとは異なるセットポイントソースに接続され、前記セットポイントソースは、前記セットポイント値を示す前記セットポイント信号を生成する、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記安全制御入力及び前記セットポイント入力は、セットポイントソースに接続され、前記セットポイントソースは、前記セットポイント値を示す前記セットポイント信号、及び前記安全制御信号の両方を生成する、請求項１０〜１１のいずれかに記載のシステム。
13. 前記電子レギュレータは更に、フィードバック信号を受信するように構成されるフィードバック入力を備え、前記電子レギュレータは、前記インレットバルブ及び前記エキゾーストバルブを動作させて、前記パイロット圧を前記セットポイント値及び前記フィードバック信号に従って制御する、請求項１０〜１２のいずれかに記載のシステム。
14. 前記エキゾーストポート及び前記ベントポートは、前記エキゾーストポート及び前記ベントポートから排出される媒体を処理するエキゾーストラインに接続される、請求項１０〜１３のいずれかに記載のシステム。
15. 前記電子レギュレータは更に、接続ハウジングを含み、前記接続ハウジングは、継手を（ｉ）前記ベントバルブと前記安全制御入力との間に、（ｉｉ）前記インレットバルブと前記セットポイント入力との間に、及び（ｉｉｉ）前記エキゾーストバルブと前記セットポイント入力との間に封止する、請求項１０〜１４のいずれかに記載のシステム。
16. 前記電子レギュレータは更に、前記電子レギュレータのハウジング、または前記ベントバルブのうちの一方に配置される１つ以上の光源を含み、前記１つ以上の光源は、シャットオフ信号に関する診断情報を表示する、請求項１０〜１５のいずれかに記載のシステム。
17. レギュレータハウジングに収容される電子レギュレータのパイロット圧を排出する方法であって、前記方法は、
    セットポイント入力において、セットポイントソースからセットポイント値を示すセットポイント信号を受信することと、
    前記レギュレータハウジング内のインレットバルブ、及び前記レギュレータハウジング内のエキゾーストバルブを、前記セットポイント値に基づいて制御することにより、パイロット圧を前記電子レギュレータのパイロット圧出力に発生させることであって、前記パイロット圧出力が、前記インレットバルブ及び前記エキゾーストバルブと空気接続される、前記発生させることと、
    前記パイロット圧を外部プロセス制御装置に前記パイロット圧出力を介して供給することと、
    安全制御ソースから、安全制御信号を受信することと、
    前記レギュレータハウジング内のベントバルブを前記安全制御信号に従って制御して、前記パイロット圧を前記電子レギュレータのベントポートを介して解除することと、
    を含む、方法。
18. 前記セットポイントソースは、前記安全制御ソースとは独立して動作する、請求項１７に記載の方法。
19. フィードバックソースから、制御圧力の測定値を示すフィードバック信号を受信することと、
    前記レギュレータハウジング内の前記インレットバルブ、及び前記レギュレータハウジング内の前記エキゾーストバルブを、前記フィードバック信号及び前記セットポイント値に基づいて制御することにより、前記パイロット圧を前記電子レギュレータのパイロット圧出力に発生させることと、
    を更に含む、請求項１７〜１８のいずれかに記載の方法。
20. 前記電子レギュレータの１つ以上の光源を介して、シャットオフ信号に関する診断情報を表示することを更に含む、請求項１７〜１９のいずれかに記載の方法。
21. 前記ベントバルブを前記安全制御信号に従って制御して、前記パイロット圧を前記電子レギュレータのベントポートを介して解除することは、前記安全制御信号を受信しない状態で、前記パイロット圧を、前記ベントポートを介して解除することを含む、請求項１７〜２０のいずれかに記載の方法。

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