JP5306337B2 - バルブの態勢を決定する方法および装置 - Google Patents

Description

この出願は、その全てについてここに参照されることによって組み込まれる、２００７年６月１５日にファイルされた米国仮出願シリアルナンバー６０／９４４，２８５の利益を主張するものである。

本開示は、広くバルブ、特に、バルブの態勢（position）を決定する方法および装置に関する。

バルブは、流体取扱システムおよび流体配送システムの処理において、流体の流れを操作するために、普通に用いられている。一般に、バルブは、送り先に達するために、流体を選択的に許可または阻止することによって、流れを規制する。前記流体の圧力は、前記システムは、しばしば前記バルブの動作に影響を及ぼすことに関係がある。例えば、バルブは、処理の異なるポイントまたは段階においての圧力を操作するために、開けられたり閉じられたりすることができる。他の例では、バルブの動作は、前記システムにおいての規定のポイントでの圧力値によって決定することができる。

一つの例は、内部バルブが取り付けられた前記システムの流体の圧力および／または流速に基づいて、開いたり閉じたりする当該内部バルブである。バルブは、外部原因（例えば、不測の衝撃、火炎、摩耗（wear）等）に起因する機械的損傷の可能性を低減するために、内部に取り付けられることができる。しかしながら、内部バルブは、取り付け後のアクセス性に欠ける。結果として、場合によっては、前記バルブの態勢または状態（例えば、前記バルブが開いているか、閉じているか、ブリード状態にあるか等）は、オペレータにとって明らかであるとは限らない。

バルブの態勢が入手可能または明らかでないのであれば、オペレータは、前記バルブが取り付けられた制御システムを動作するために、手動的な方法（例えば、オペレータの介入または関与が要求される可能性のある）を用いざるを得ない。結果として、オペレータの過失が、前記制御システムに伝えられる可能性がある。例えば、前述した内部バルブは、例えば、破壊されたり、切断されたり、あるいは他の障害が生じた流路が原因とした、突然の過剰な流れ状態に対応して、当該バルブを遮断する流れ制御機構を採用することができる。このような流れ制御機構は、危険性の高い（例えば、可燃性、有毒等）液体の漏れ、溢れ等の可能性に対応するため、流体の流れの自動的で安全な遮断を必要とすることから、普通は、過剰な流れのバルブについて注意が向けられる。

内部過剰流れバルブを有する内部バルブを採用しているシステムを動作するときには、流体が前記バルブを通じて送出される前に当該バルブの入口および出口の間の圧力を等しくすることが通常必要である。内部バルブの態勢または動作状態の認識無しに（すなわち、前記圧力が等しくなっているか否か）、オペレータは、例えば、前記バルブが流体を搬送するために準備されているか否かの判断に基づいて、時期を早めて流体を送出開始させる可能性がある。このような手法は、もし、例えば、オペレータのエラーに起因していくつかの等化の未遂が遂行されれば、効果のない可能性がある。

バルブとともに用いられるための一実施例の装置は、前記バルブの入口圧を検出する第一圧力センサ、および、前記バルブの出口圧を検出する第二圧力センサを含む。前記実施例のバルブ装置は、また、前記バルブにおける複数の所定可動状態の一つに対応する前記バルブの態勢を決定するために、前記第一圧力センサおよび前記第二圧力センサを動作可能なように連結した制御器を含む。

バルブとともに用いられるための一実施例の方法は、前記バルブの入口圧の取得および前記バルブの出口圧の取得を含んでいる。前記方法は、また、前記バルブにおける複数の所定可動状態の一つに対応する前記バルブの態勢を決定する、入口圧から出口圧の比較を含んでいる。

一実施例のシステムは、流体の流れを制御する内部バルブを有するタンク、内部バルブの入口圧を検出する第一圧力センサ、および、内部バルブの出口圧を検出する第二圧力センサを含む。本実施例の制御システムは、また、前記第一圧力センサおよび前記第二圧力センサを動作可能に連結する制御器を含み、前記制御器は、前記入口圧および前記出口圧の間の差圧を算出するものであり、前記差圧は、前記内部バルブにおける複数の所定可動状態の一つに対応する前記内部バルブの態勢を指している。前記実施例の制御システムは、また、ユーザーへの前記内部バルブの前記状態を伝達するために、前記制御器に動作可能に連結されたディスプレイを含んでいる。

図１は、当該バルブの態勢を決定する圧力センサの一例を含むシステムが取り付けられたバルブの一実施例を描いている。 図２は、前記バルブの態勢を決定する、図１のシステムの例によって実行されることができる処理の一実施例のフローチャートである。 図３は、図１の制御器の例における実装の一実施例である。

多くの公知の流体制御または流体配送システムは、取り付け後のアクセス性が十分でないバルブを含んでいる。例えば、バルブは、加圧液体（例えば、液体プロパン）の流れを制御するタンク内に取り付けられることができる。このような内部バルブは、外部制御に接続されていないとともに、システム状態において唯一または一時的に依存しているように、自動的に動作するよう設計されることができる（例えば、圧力バルブ等）。これら内部バルブが特定の危険（例えば、外部衝撃からの機械的損傷）から保護される間、このようなバルブへの前記限定的なアクセスは、その態勢または状態（すなわち動作状態）を決定することがしばしば困難となったり不可能となったりする。

対照的に、ここに説明する本実施例の装置および方法は、システムオペレータおよび／または当該システムに関するどのような他の人物または機器にとって、未知のまま残されている流体制御処理または搬送システムのコンポーネントに関してのステータス情報をオペレータにもたらす。より明確には、本実施例は、内部バルブの明確な態勢または動作状態を決定するために示すか、または、用いられる当該バルブに関する状態（例えば、入口および／または出口圧）を算出するためのセンサ（例えば、圧力センサまたはゲージ）を活用することを下記に説明している。例えば、前記センサにより測定される圧力差は、例えば、開いた状態、閉じた状態、中間の状態等のように、前記バルブにおける複数の所定または明確な動作状態の一つに対応するバルブの態勢を示す。それから、前記ステータス情報は、処理される、および／または、オペレータへ伝達されることができ、それゆえ、本システムを通して、制御のより大きな度合いを提供している。

図１は、例えば、開いた状態、閉じた状態、中間の状態等のように、前記バルブにおける複数の所定および／または明確な動作状態の一つに対応する、バルブ１００の態勢を決定するための一例の圧力センサ１０４および１０６を含むシステム１０２を取り付けた、一実施例のバルブ１００を描いている。本実施例のバルブ１００は、ガスまたは液体生産システム、処理液体搬送または分配システム等に実装されることができる。この実施例においては、前記バルブ１００は、ねじ切り体１１２によって分離されている上方部１０８および下方部１１０を含んでいる。ねじ切り体１１２は、タンク１１６（あるいは、他の適当な貯蔵容器）の対応するねじ切り開口１１４に係合されることができ、それゆえ、タンク１１６の内部でバルブ１１０の上方部１０８を配置することになる。タンク１１６は、例えば、バルブ１００を経由して送り先へ配送するために、加圧ガスまたは液体（すなわち流体）を収容することができる。言い換えれば、バルブ１００の上方部１０８は、流体によって取り囲まれてよい。タンク１１６からの流体の流れを促進するために、バルブ１００は、さまざまな流速でバルブ１００を通じて流れる流体を許可するために開いたり閉じたりする、均一化部材１１８および主ポペット１２０を含む。均一化部材１１８および主ポペット１２０の開放および閉止は、さらに下記に説明するように、バルブ１００全体にわたる圧力差によって影響が与えられる。

均一化部材１１８、主ポペット１２０、および増設の支持バルブエレメントは、システムを安全に維持する過剰流れ機能性を提供する。より明確には、前記過剰流れ機能は、さらに下記に説明するように、流速が過度に高くなったときに流体流れを自動的に制限することによって、本システムを保護する。過剰流れ機能性を含むバルブの一例は、フィッシャー（登録商標）Ｃ４０７シリーズ内部バルブであり、ここに説明した方法および装置を備えたバルブが採用されてもよい。

バルブ１００の下方部１１０は、タンク１１６の外側に配置されることができ、ホース、パイプ、または他の適当な輸送コンポーネントを受けるために、出口部材１２２を含むことができる。言い換えれば、流体は、タンク１１６からバルブ１００を経由する輸送コンポーネント（例えばホース）へ、送り先（例えば、他の貯蔵タンク、および／または、増設の処理制御エレメント）に向かって流れる。バルブ１００は、また、当該バルブ１００を開くとともに閉じるために手動で動作できるレバー１２４を含んでいる。

図１において、圧力センサ１０４および１０６（例えば、圧力情報を送信するゲージ）は、制御器１２６に動作可能に連結されるが、この制御器１２６は、例えば、タンク１１６の外面上に位置することができる。第一圧力センサ１０４はバルブの入口圧を検出するが、この入口圧は、タンク１１６内での圧力と実質的に等しいものとすることができる。第二圧力センサ１０６は、バルブ１００の出口圧力を検出する。入口圧および出口圧は、制御器１２６へ伝達されることができる。

圧力センサ１０４および１０６からの圧力測定値は、制御器１２６によって、バルブ１００の態勢を決定するために用いられることができる。例えば、上述したように、バルブ１００の流れ制御エレメント（すなわち、均一化部材１１８および主ポペット１２０）の動作は、バルブ１００における入口圧および出口圧の圧力さに基づくことができる。より明確には、入口圧が出口圧力よりも実質的に大きくなるとき、主ポペット１２０は、閉じた位置にとどまっている。他方では、入口圧が出口圧とほぼ等しいときには、主ポペット１２０は、比較的高い率でバルブ１００を通じて流れる流体を許可するために開いている。さらに、均一化部材１１８は、バルブ１００の入口および出口の間での圧力の均衡を確率するために、さまざまな度合いで閉じたり開いたりすることができる。例えば、均一化部材１１８は、バルブ１００を、バルブ１００全体にわたって圧力を均一化するために流れの特定の量を許可するブリード状態に置くことができる。さらに、均一化部材１１８は、圧力差が、流体の流れが終了しなければならないことを指示する点であれば、閉じる（すなわち主ポペット１２０でシールする）ことができる。ここに説明した動作が説明に役立てる目的のためであるように、均一化部材１１８、主ポペット１２０、または、増設のバルブエレメントにとって代わりの動作が可能であり、これらは、さまざまな処理および／または利用の必要性に適合するために、変更または増加することができる。

制御エレメント（例えば、均一化部材１１８および主ポペット１２０）の動作にかかわらず、制御器１２６は、圧力センサ１０４および１０６から得られる測定値に基づいて、所定または明確な動作状態に対応する、バルブ１００の態勢を決定するために構成されている。バルブ１００の入口圧および出口圧の比較によって、制御器１２６は、バルブ１００が、開いているか、閉じているか、中間の状態（例えば、ブリード状態）にあるか否かを決定することができる。例えば、上述したように、バルブ１００の出口圧に等しい入口圧は、バルブ１００が開いており、流体を送出するために準備が整っていることを示すことができる。制御器１２６が、バルブ１００の態勢を決定した後に、当該態勢は、システム１０２のオペレータへ伝達（例えば表示）されることができる。制御器１２６は、オペレータへバルブ１００の態勢を伝達するディスプレイ（下記の図３に関連して説明されるように）を含むことができる。付加的または選択的に、システム１０２は、制御器１２６に動作可能に連結（例えば、配線経由か無線通信経由で）された別個のディスプレイを含むことができる。オペレータは、システム１０２について、動作、トラブルシューティング、試験、あるいは他の操作を行うための態勢情報を利用することができる。

図２は、図１のバルブの所定動作状態に対応する、バルブの態勢を決定する本システムの例によって実行されることができるプロセス２００の例のフローチャートである。本実施例のプロセス２００は、制御システムにおけるバルブの取り付け、および、バルブへの輸送コンポーネント（例えばホース）の接続を開始すればよい（ブロック２０２）。本実施例のプロセス２００は、前記バルブの入口および出口圧を取得するために、圧力センサ（例えば、図１に関連して前述した圧力センサ１０４および１０６）を利用すればよい（ブロック２０４）。圧力測定値を用いて、制御器（例えば制御器１２６）は、前記バルブの入口および出口の圧力差を算出すればよい（ブロック２０６）。ここに説明する差分の算出の間、前記制御器は、前記バルブ（例えばバルブ１００）の態勢または動作を決定するために、圧力測定値を用いた他の動作または算出を実行してもよい。例えば、前記制御器は、また、どのような算出の間であっても検討するための因子として、温度測定値またはタンク構造を含めてもよい。さらに、前記制御器は、ディスプレイまたは音声システムを経由してオペレータへその算出の間に用いている値を伝達してもよい。

前記制御器は、その算出に基づいた前記バルブの態勢に関して決定することができる。図２における本実施例のプロセス２００では、もし入口および出口圧の間の差圧が、所定のバルブの開いたときの差圧と実質的に等しいことを、前記制御器は決定している（ブロック２０８）。言い換えれば、プロセス２００は、前記バルブの開いた状態に対応する所定の差圧値を含むことができ、そして、前記圧力センサから決定された可変圧力差とそれを比較することができる。前記入口および出口圧の間の差圧が、前記バルブが開いたときの差圧値と実質的に等しい場合には、プロセス２００は、バルブ１００が開いており、流体を送出するために準備が整っていることを、オペレータへのメッセージとして送る（例えばディスプレイを経由して）ことができる（ブロック２１０）。そうでなければ、前記入口および出口圧の間の差圧が、前記バルブが開いたときの差圧を超えているとともに、そうであれば、どの程度の量まで達していることを、プロセス２００は決定することができる（ブロック２１２）。プロセス２００が、前記入口および出口圧の間の圧力差が、前記バルブが開いたときの圧力差を十分な量まで超えていることを決定した場合には、プロセス２００は、バルブを閉じる（すなわち圧力が等しくなければならない）ことをオペレータへのメッセージとして送ることができる（ブロック２１４）。さらに、プロセス２００は、圧力測定値を前記圧力センサから継続的に取り込むために、本制御システムが動作中の間ずっと繰り返してもよい。

図３は、一実施例の制御器３００を実装する方法の一例の系統図である。制御システムのコンポーネンツ（例えば、図１に関連して述べた圧力センサ１０４および１０６）により生成された情報を処理および分析するために、図３の本実施例の制御器３００は、汎用プログラム可能なプロセッサ３０２を含んでいる。本実施例のプロセッサ３０２は、主メモリ内に（例えば、図示されるようなランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３０６、および／または、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３０８の内部に）存在する、コード化された命令３０４を遂行する。本実施例のプロセッサ３０２は、例えば、ＡＭＤ（登録商標）、サン（登録商標）、および／または、インテル（登録商標）のマイクロプロセッサの群からのマイクロプロセッサ等のように、どのような種類の処理ユニットであってもよい。本実施例のプロセッサ３０２は、数ある中でも、図３の実施例の処理を実行するマシンアクセス可能な命令、および／または、ここに説明した他の処理を遂行する。

本実施例のプロセッサ３０２は、バス３１０を経由して本実施例の主メモリ（ＲＯＭ３０８およびＲＡＭ３０６を含む）と通信している。本実施例のＲＡＭ３０６は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、および／または、他のどのような種類のＲＡＭデバイスによって実装されることができるとともに、本実施例のＲＯＭ３０８は、フラッシュメモリ、および／または、他の望ましいどのような種類のメモリデバイスによって実装されることができる。本実施例のメモリ３０８および３０６へのアクセスは、メモリ制御器（示されない）によって従来の方法により制御されればよい。

コンポーネント出力信号（例えば圧力測定値）を受けるために、本実施例の制御器３００は、例えば、外部バスインターフェース３１２等のように、どのような種類の公知のインターフェース回路も含んでいる。例えば、外部バスインターフェース３１２は、それぞれのコンポーネント出力のために一つの入力信号経路（例えば、半導体実装ピン）を準備することができる。加えて、または、代わりに、外部バスインターフェース３１２は、より少数の入力信号を経由して前記コンポーネンツからの出力信号を受けるために、どのような種類の時分割インターフェースを実装してもよい。

オペレータによって視認情報を表示するために、本実施例の制御器３００は、どのような種類のディスプレイ３０１（例えば液晶ディスプレイ画面）も含むことができる。本実施例の制御器３００がリモートサーバと情報をやりとりすることを許可するために、本実施例の制御器３００は、例えば、電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１ｂ，８０２．Ｈｇ，８０２．１４．４（ａ．ｋ．ａ．ジグビー）等を例とする基準に従う無線ＬＡＮインターフェース等のように、どのような種類のネットワークインターフェース３１８も含むことができる。本実施例の制御器３００が音声を生成することを許可するために、本実施例の制御器３００は、どのような種類のスピーカー３２０も含んでいる。一つの実施例の制御器３００が図３に示されているが、プロセッサおよびディスプレイユニットは、どのような種類の、他のおよび／または増設のデバイス、コンポーネント、回路、モジュール等を用いて実装されてもよい。さらに、図３に示される前記デバイス、コンポーネント、回路、モジュール、エレメント等は、どのような種類の方法によっても、組み合わせられ、再配置され、削除され、および／または、実装されてよい。

特定の実施例の方法および装置がここに説明されているが、この特許の対象とする範囲は、そのことに限定されない。それどころか、この特許は、文言どおりまたは均等論の下のいずれにおいても、添付した請求項の範囲内に公正に含まれる全ての方法、装置および製造の項目に及ぶものである。

Claims (13)

1. バルブとともに用いられるための装置であって、
   前記バルブは、タンクに取り付けられるために配置され、前記バルブは、前記タンクの内部に配置される上方部と、前記タンクの外部に配置される下方部と、を含んでおり、前記バルブの前記上方部および前記下方部は、前記タンクに係合可能なねじ切り体によって分離されており、
   前記バルブの入口圧を検出する第一圧力センサと、
   前記バルブの出口圧を検出する第二圧力センサと、
   前記第一圧力センサおよび前記第二圧力センサを動作可能に連結した制御器と、を備えており、
   当該制御器は、命令のセットを実行するために配置されるプログラム可能なプロセッサを含んでおり、当該命令のセットは、
   前記第一圧力センサからの入口圧を取得することと、
   前記第二圧力センサからの出口圧を取得することと、
   前記入口圧および出口圧の圧力差を計算することと、
   前記バルブが開いた状態、閉じた状態、または、中間のブリード状態を含む、前記バルブにおける複数の所定動作状態の一つに対応する前記バルブの態勢を決定するために、計算された前記圧力差と所定のバルブの開いたときの差圧とを比較することと、を含んでいる、
   装置。
2. 前記態勢は、流入を受けるように前記バルブが準備されているか否かを示している、請求項１に記載の装置。
3. 前記バルブは、内部過剰流れバルブを備えている、請求項２に記載の装置。
4. 前記バルブの前記上方部は、均一化部材およびポペットを備えている、請求項３に記載の装置。
5. 前記入口圧は、前記タンク内の圧力と実質的に等しい、請求項４に記載の装置。
6. 前記制御器は、前記バルブの態勢に関するメッセージをユーザーへ伝達するものである、請求項５に記載の装置。
7. 前記制御器へ動作可能に連結されたディスプレイを含んでいる、請求項６に記載の装置。
8. 前記バルブは、液化石油ガスを受けるものである、請求項７に記載の装置。
9. バルブ装置において用いられる方法であって、
   前記バルブの入口圧を取得し、
   前記バルブの出口圧を取得し、
   前記入口圧および出口圧の圧力差を計算し、
   前記圧力差が、所定のバルブの開いたときの差圧に達しているかまたは超えているか、を最初に決定し、当該最初の決定に基づいて、その次に、前記バルブにおける複数の所定動作状態の一つに対応する、前記バルブの態勢を決定するために、前記圧力差と前記所定のバルブの開いたときの差圧とを比較し、
   そして、オペレータへ前記バルブの態勢を伝達することを含み、
   前記バルブにおける複数の所定動作状態の一つは、開いた状態、閉じた状態、または、中間の状態を含んでいる、
   方法。
10. 容器内に前記バルブを置くこと、
    そして、前記算出および比較のステップで行われる、命令のセットを実行するために配置されるプロセッサを含む制御器を用いること、を含む、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記バルブの態勢は、流入を受けるように当該バルブが準備されているか否かを示している、請求項９に記載の方法。
12. 前記バルブにおける複数の所定動作状態に関してユーザーにメッセージを通信することを含む、請求項９に記載の方法。
13. 内部に取り付けられたバルブの態勢を決定するための装置であって、当該バルブは、タンクに取り付けられるために配置され、当該バルブは、前記タンクの内部に配置される第一部位と、前記タンクの外部に配置される第二部位と、を含んでおり、
    前記装置は、
    前記バルブの入口圧を検出する第一圧力センサと、
    前記バルブの出口圧を検出する第二圧力センサと、
    前記第一圧力センサおよび第二圧力センサに動作可能に連結された制御器であって、当該制御器は、命令のセットを実行するために配置されるプロセッサと、を含んでおり、
    当該命令のセットは、
    前記第一圧力センサからの入口圧を取得することと、
    前記第二圧力センサからの出口圧を取得することと、
    前記入口圧および出口圧の圧力差を計算することと、
    前記圧力差とバルブの開いたときの所定の差圧とを比較することと、
    前記制御器を、前記圧力差が前記バルブの開いたときの差圧に達しているときには、オペレータにバルブを開くメッセージを送るようにさせることと、
    前記制御器を、前記圧力差が前記バルブの開いたときの差圧を超えているときには、バルブを閉じるメッセージを送るようにさせること、を含んでおり、
    それゆえ、前記オペレータは、前記バルブが開いているか閉じていることを決定することが可能である、
    装置。

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