JP6606347B2 - 空気圧式作動弁の空気圧計測システム及び空気圧計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気圧式作動弁の空気圧計測システム及び空気圧計測方法に関するものである。

特許文献１及び特許文献２に示すような空気圧式作動弁において、異常を認識するための判断基準の一つとして、弁棒始動時（開始め、閉始め）の作動空気圧力を計測することがある。この計測方法は、図３に示すように、作業者が触手にて空気圧式作動弁１００の弁棒１０１の始動を感覚により検知して、声掛け等により、弁棒１０１の始動を他の作業者に伝え、伝えられた作業者が、そのときの作動空気圧力値を圧力計１０２にて目視で読み取ることにより行っていた。

特開平７−１１９８６２号公報 特開平１０−２９９９４０号公報

しかしながら、前記作業は、空気圧式作動弁の作動部に直接人が触れることから、作動部に人の指が挟まれる等、危険性が高い作業となっていた。また、作業者により反応速度が異なったり、熟練者とそれ以外の者とで計測値が異なったり、声掛けに伴う時間差で圧力計の読み遅れによる誤差が生じたりする等、計測値にばらつきが生じやすいものとなっていた。また、前記特許文献１の方法では、弁棒のストロークと作動空気圧とを独立させて診断を行うものである（つまり、弁棒のストロークと作動空気圧とが連動していない）。このため、弁棒が始動する瞬間（開始め、閉始め）における作動空気圧を正確に計測することができない。また、空気圧シリンダに空気圧検出器を設けているため、供給する空気圧を微調整しながら計測することができず、精度のよい計測を行うことができない。

本発明は、上記課題に鑑みて、計測中は安全かつ容易に計測することができ、しかも、精度がよく、ばらつきが少ない計測値を得ることができる空気圧式作動弁の空気圧計測システム及び空気圧式作動弁の空気圧計測方法を提供する。

本発明の空気圧式作動弁の空気圧計測システムは、流入ポートから流出ポートまで流体を流通させる連通路を有する弁箱と、外部から導入される空気圧によって、軸方向に移動して前記連通路を開閉することにより流体の流量を制御する弁棒と一体的に設けられた弁体とを備えた空気圧式作動弁の空気圧計測システムであって、空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測する空気圧計測手段と、弁棒の静止時から、弁棒に対して光を照射するとともに、弁棒から反射した光を受光する光量差検知手段と、前記光量差検知手段にて検知した照射光量と反射光量との差が所定値以上生じたときに弁棒の始動時として、そのときに、前記空気圧計測手段にて計測した空気圧を特定する始動空気圧特定手段とを備えたものである。

本発明の空気圧式作動弁の空気圧計測システムによれば、始動空気圧特定手段を介して、空気圧計測手段と、光量差検知手段とを連動させることにより、人が、弁棒等の可動部に接触することなく、弁棒始動時の作動空気圧力値を自動計測することができる。この場合、光量差検知手段は、弁棒に対して照射した光量と、弁棒から反射した光量との差に基づいて、弁棒の始動時を検知するものであるため、非接触での検知が可能となり、弁棒を含む空気圧式作動弁に特別な加工を施す必要がなくなる。また、光にて弁棒の始動を検知するものであるため、僅かな動作でも検知が可能である。

前記構成において、前記弁棒に所定間隔毎に目印を設け、前記光量差検知手段が、検知した目印の数を記憶するものであってもよい。これにより、弁棒の移動距離を演算することができる。

前記構成において、前記始動空気圧特定手段は、弁棒の始動時の空気圧を表示する表示部を備えたものであってもよい。これにより、始動空気圧特定手段にて特定した空気圧に異常がある場合に分かり易いものとなり、例えば空気圧式作動弁を点検する等、速やかに対応することができる。

前記構成において、前記光量差検知手段は、光ファイバーケーブルを備え、空気圧式作動弁に挟持可能な固定手段にて前記ケーブルの先端部が固定されるものであってもよい。これにより、光量差検知手段は、簡単に取り付けられることができ、取付作業時間を大幅に短縮することができる。しかも、光量差検知手段は、空気圧式作動弁に取り付けられることから、空気圧式作動弁の作動中に振動が生じても一体となって振動し、相対的に振動しないため、振動を弁棒の移動と誤検知することがない。これにより、より正確な検知が可能となる。

前記構成において、前記空気圧計測手段は、空気圧式作動弁に導入する空気圧の供給量を調整する圧力調整弁の下流側を計測するものである。これにより、空気圧を微調整しながら空気圧の計測を行うことができて、精度の良い計測を行うことができる。

本発明の空気圧式作動弁の空気圧計測方法は、流入ポートから流出ポートまで流体を流通させる連通路を有する弁箱と、外部から導入される空気圧によって、軸方向に移動して前記連通路を開閉することにより流体の流量を制御する弁棒と一体的に設けられた弁体とを備えた空気圧式作動弁の空気圧計測方法であって、弁棒の静止時から、弁棒に対して光を照射するとともに、弁棒から反射した光を受光して、照射光量と反射光量との差が生じたときに、空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測するものである。

本発明の空気圧式作動弁の空気圧計測システム及び空気圧計測方法では、弁棒を含む空気圧式作動弁に特別な加工を施す必要がなくなって、取付作業が容易なものとなる。また、人が作動弁に接触することなく弁棒始動時の空気圧を自動計測することができるため、計測中は、安全かつ容易に計測することができる。さらに、作業者の熟練度によることがなく、読み取りミス（ヒューマンエラー）がなくなる。また、弁棒始動時と圧力計測時との時間差が生じることがないため、ばらつきが少ない計測値を得ることができる。しかも、僅かな動作でも検知が可能であるため、得られた計測値は精度の良いものとなる。

本発明の空気圧式作動弁の空気圧計測システムを示すブロック図である。 前記図１の空気圧式作動弁に、固定手段を介して光ファイバーケーブルを取り付けた状態を示す斜視図である。 従来の空気圧式作動弁の空気圧計測システムを示すブロック図である。

以下本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。

本発明の空気圧式作動弁の空気圧計測システムは、図１に示すように、空気圧式作動弁１の弁棒の始動時の空気圧を計測するものである。この空気圧計測システムは、本実施形態では、例えば原子力発電所の放射線管理区域内において使用されるものである。

空気圧式作動弁１は、本実施形態では図１に示すような正作動型（空気圧の供給によって弁棒を下降させて弁を閉じる型式）のものを使用している。空気圧式作動弁１は、作動弁本体１ａを備えている。この作動弁本体１ａには、作動弁本体１ａを駆動させるエア駆動源（図示省略）とは別に、計測作業用の仮設ラインが設けられている。すなわち、仮設ラインは、作動弁本体１ａに計測用エアを供給するエア駆動源（図示省略）と、計測用エアの供給量を調整できる圧力調整弁１ｂと、作動弁本体１ａに接続されて、計測用エアの流通路となる配管１ｃとから構成されている。これにより、作動弁本体１ａに、計測用の所定の空気圧を出力する。

作動弁本体１ａは、図示省略の配管に接続される弁箱１０と、この弁箱１０の上方のヨーク（枠体）１１を介して設置された駆動部１２とを備えている。弁箱１０は、内部が仕切壁１３によって仕切られ、流入ポート１４から流出ポート１５まで流体を流通させる連通路１６を有する本体部１７と、本体部１７の上面開口部にグランドパッキン１８を介して固定された上蓋１９と、この上蓋１９およびグランドパッキン１８を摺動自在に貫通して設けられ、弁体２０が一体的に設けられた弁棒２１とを備えている。弁棒２１は、その上端が、連結部２３を介して駆動軸２２に連結されている。

駆動部１２は、ダイアフラム２５によって上下２つの室２６ａ，２６ｂに分離されたケーシング２４を備える。ダイアフラム２５は、外周縁部がケーシング２４に取り付けられて、板状のダイアフラムプレート２９上に設けられている。上方の室２６ａは、圧力調整弁１ｂから計測用の出力空気圧が配管１ｃを経て供給されることで空気圧室を形成している。下方の室２６ｂは大気に開放されており、ダイアフラム２５を上方に付勢する圧縮コイルばね２８を収納することによりスプリング室を形成している。

駆動軸２２は、ダイアフラムプレート２９に固定されている。一方、駆動軸２２の下端部は、連結部２３を介して弁棒２１の上端部に連結されている。

圧力調整弁１ｂから、上方の室２６ａに空気圧が導入されることによって、ダイアフラム２５が圧縮コイルばね２８に抗して下降し、弁棒２１に連結された弁体２０が駆動軸２２と一体的に下降して連通路１６を閉状態とする。また、上方の室２６ａの空気圧を低下させると、圧縮コイルばね２８の付勢力にてダイアフラム２５が上昇し、弁棒２１に連結された弁体２０が駆動軸２２と一体的に上昇して連通路１６を開状態とする。このようにして、弁棒２１に連結された弁体２０が軸方向に移動して連通路１６を開閉動作することにより流体の流量を制御する。

作動弁本体１ａと圧力調整弁１ｂとを接続する配管１ｃにおいて、圧力調整弁１ｂの下流側から、さらに配管３０が分岐して設けられており、この配管３０には、インターフェイス装置２が接続されている。このインターフェイス装置２は、空気圧計測部３１と、光量差検知部３２と、始動空気圧特定部３３と、表示部３４とを備えている。

空気圧計測部３１は、圧力調整弁１ｂの下流側の空気圧を計測するものである。これにより、空気圧を微調整しながら、空気圧計測部３１が空気圧の計測を行うことができて、精度の良い計測を行うことができる。この空気圧計測部３１と配管３０とで、空気圧式作動弁１に導入する空気圧を計測する空気圧計測手段３５を構成する。

また、インターフェイス装置２は、光ファイバーケーブル３６が接続されている。光ファイバーケーブル３６は、例えばＬＥＤ光を照射する照射用ケーブルと、弁棒２１から反射した光を受光する受光用ケーブルとから構成される。

光ファイバーケーブル３６は、その先端部が、図２に示すような固定手段３８を介して、空気圧式作動弁１のヨーク１１に固定されている。固定手段３８は、挟込部３９と、可撓部４０と、保持部４１とから構成されている。すなわち、保持部４１にて光ファイバーケーブル３６の先端部が保持されるとともに、挟込部３９にてヨーク１１を挟み込むことによって、光ファイバーケーブル３６の先端部が弁棒２１に対して光を照射できる位置に固定される。これにより、光ファイバーケーブル３６は、簡単に取り付けられることができる。しかも、光ファイバーケーブル３６は、空気圧式作動弁１に取り付けられることから、空気圧式作動弁１の作動中に振動が生じても、一体となって振動し、相対的に振動しないため、振動を弁棒２１の移動と誤検知することがない。これにより、より正確な検知が可能となる。

光量差検知部３２は、光ファイバーケーブル３６の照射用ケーブルを介して光を照射する照射部３２ａと、光ファイバーケーブル３６の受光用ケーブルを介して光を受光する受光部３２ｂとを備えている。これにより、光量差検知部３２は、弁棒２１に対して光を照射するとともに、弁棒２１から反射した光を受光する。前記光ファイバーケーブル３６と、光量差検知部３２とで、光量差検知手段４２を構成する。

始動空気圧特定手段は、始動空気圧特定部３３にて構成され、光量差検知手段４２にて検知した照射光量と反射光量との差が、ユーザが予め設定した所定値以上生じたときに弁棒２１の始動時として、そのときに、空気圧計測手段３５（空気圧計測部３１）にて計測した空気圧を特定するものである。

表示部３４は、第１表示部３４ａと第２表示部３４ｂとを備えている。第１表示部３４ａは、空気圧計測部３１にて計測した空気圧を常時表示し、第１表示部３４ａに表示される値は、常に変動しながら表示される。第２表示部３４ｂは、弁棒２１の静止時は第１表示部３４ａにて表示された空気圧と同じ数値が表示され、弁棒２１の始動を検知したときには、始動空気圧特定部３３にて特定された、そのときの（弁棒始動時の）空気圧が固定されて表示され、その値が継続表示される。これにより、始動空気圧特定部３３にて特定した空気圧に異常がある場合に分かり易いものとなり、例えば空気圧式作動弁１を点検する等、速やかに対応することができる。

次に、この空気圧式作動弁の空気圧計測システムを使用した空気圧計測方法を説明する。光量差検知手段４２の光量差検知部３２は、弁棒２１の静止時から、弁棒２１に対して光を照射するとともに、反射した光を受光する。そして、始動空気圧特定部３３は、弁棒２１に対して照射した光の照射光量と、弁棒２１から反射した光の反射光量との差を計測している。弁棒２１の静止時は、照射光量と反射光量との差は無いか、差があっても無視できる程度に僅かなものである。また、空気圧計測手段３５にて空気圧を計測しており、表示部３４の第１表示部３４ａ及び第２表示部３４ｂには、このときの空気圧が表示されている。

始動空気圧特定部３３は、照射光量と反射光量との差を検知し、これが所定値以上であると、このときを弁棒始動時であるとして認識する。そして、始動空気圧特定部３３は、このときに、空気圧計測部３１により計測した空気圧を弁棒始動時の空気圧として特定する。そして、表示部３４の第２表示部３４ｂは、始動空気圧特定部３３にて特定された、そのときの（弁棒始動時の）空気圧が固定されて表示され、その値が継続表示される。

例えば、計測した弁棒始動時の空気圧（つまり、第２表示部３４ｂに表示された値）が、予め設定された正常範囲から外れていれば、空気圧式作動弁のいずれかの部位（例えば、ダイアフラム２５や圧縮コイルばね２８、摺動部（グランドパッキン部）の締め過ぎ等による抵抗力等）に異常があるとして、空気圧式作動弁１を点検する等の対応を行うことができる。

また、弁棒２１に、所定間隔毎に、例えば印字等により目印を設け、光量差検知手段４２が、検知した目印の数を記憶すれば、弁棒２１が移動した距離も計測することができる。すなわち、目印間の間隔に、記憶した目印の数を乗ずると、弁棒２１が移動した距離を算出することができる。

本発明の空気圧式作動弁の空気圧計測システム及び空気圧計測方法では、始動空気圧特定手段３３を介して、空気圧計測手段３５と、光量差検知手段４２とを連動させることにより、人が、弁棒等の可動部に接触することなく、弁棒始動時の作動空気圧力値を自動計測することができるため、計測中は、安全かつ容易に計測することができる。この場合、光量差検知手段４２は、弁棒２１に対して照射した光量と、弁棒２１から反射した光量との差に基づいて、弁棒２１の始動時を検知するものであるため、非接触での検知が可能となり、弁棒２１を含む空気圧式作動弁１に特別な加工を施す必要がなくなって、取付作業が容易なものとなる。また、弁棒始動時と圧力計測時との時間差が生じることがないため、ばらつきが少ない計測値を得ることができる。また、光にて弁棒２１の始動を検知するものであるため、僅かな動作でも検知が可能であり、得られた計測値は精度の良いものとなる。

また、本実施形態のように、原子力発電所の放射線管理区域内において使用される場合、高放射線量区域では、放射線源となる弁・配管から離れて（距離をとって）計測作業を実施できる。すなわち、作業者は遮蔽物等に隠れた状態で計測することが可能となるため、被ばくを低減することもできる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、固定手段３８の挟込部３９は、ヨーク以外の場所にも取付可能であり、挟込部３９にて挟み込みが可能な場所であればいずれの場所に取り付けてもよい。また、取り付け手段としても、挟み込むタイプのものに限られず、例えば磁石等にて接着するものであってもよい。表示部３４は省略することも可能である。空気圧式作動弁１は、図示例のものに限られず、駆動源が空気圧のものであれば、種々のタイプのものを使用することができる。光はレーザー光等であってもよい。

１ 空気圧式作動弁
１０ 弁箱
１４ 流入ポート
１５ 流出ポート
１６ 連通路
２０ 弁体
２１ 弁棒
３３ 始動空気圧特定手段
３４ 表示部
３５ 空気圧計測手段
３８ 固定手段
４２ 光量差検知手段

Claims (6)

1. 流入ポートから流出ポートまで流体を流通させる連通路を有する弁箱と、外部から導入される空気圧によって、軸方向に移動して前記連通路を開閉することにより流体の流量を制御する弁棒と一体的に設けられた弁体とを備えた空気圧式作動弁の空気圧計測方法であって、
   弁棒の静止時から、空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測して表示部の第１表示部に常時表示しつつ、弁棒に対して光を照射するとともに、弁棒から反射した光を受光して、
   照射光量と反射光量との差が所定値以上生じたときに弁棒の始動時として、
   弁棒始動時の空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測して、弁棒始動時の空気圧を表示部の第２表示部に表示し、
   前記第２表示部に表示された値に基づいて空気圧式作動弁の点検を行うことを特徴とする空気圧式作動弁の空気圧計測方法。
2. 流入ポートから流出ポートまで流体を流通させる連通路を有する弁箱と、外部から導入される空気圧によって、軸方向に移動して前記連通路を開閉することにより流体の流量を制御する弁棒と一体的に設けられた弁体とを備えた空気圧式作動弁の空気圧計測システムであって、
   空気圧式作動弁に導入する空気圧を計測する空気圧計測手段と、
   弁棒の静止時から、弁棒に対して光を照射するとともに、弁棒から反射した光を受光する光量差検知手段と、
   前記光量差検知手段にて検知した照射光量と反射光量との差が所定値以上生じたときに弁棒の始動時として、そのときに、前記空気圧計測手段にて計測した空気圧を特定する始動空気圧特定手段と、
   第１表示部と第２表示部とを有する表示部とを備え、
   前記第１表示部は、空気圧計測手段にて計測した空気圧を常時表示し、前記第２表示部は、弁棒の始動を検知したときに、始動空気圧特定手段にて特定された弁棒始動時の空気圧が固定されて表示されるものであることを特徴とする空気圧式作動弁の空気圧計測システム。
3. 前記弁棒に所定間隔毎に目印を設け、前記光量差検知手段が、検知した目印の数を記憶することを特徴とする請求項２に記載の空気圧式作動弁の空気圧計測システム。
4. 前記始動空気圧特定手段は、弁棒の始動時の空気圧を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の空気圧式作動弁の空気圧計測システム。
5. 前記光量差検知手段は、光ファイバーケーブルを備え、空気圧式作動弁に挟持可能な固定手段にて前記ケーブルの先端部が固定されることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の空気圧計測システム。
6. 前記空気圧計測手段は、空気圧式作動弁に導入する空気圧の供給量を調整する圧力調整弁の下流側を計測するものであることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の空気圧計測システム。

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