JP7353243B2 - 空気作動弁の駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は、空気作動型弁に関する。

従来の原子力発電所に用いられる空気作動型の隔離弁は、事故時に原子炉を隔離することを目的として、Ｆａｉｌ to Ｃｌｏｓｅ (操作空気喪失時に弁が自動的に閉じる)機能が採用されている。なお、事故時とは、常用電源が喪失し、非常用電源起動の状態又は操作空気が喪失した状態をいう。

一方、隔離弁の中には事故時の原子炉冷却のために必要な系統に用いられているものもある。そのため、これらの隔離弁については事故時も流路を保つ必要があり、Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ (常用電源喪失又は操作空気喪失時に弁の開閉状態を保つ)機能が要求されている。なお、現状では、Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ機能(以下、開閉状態維持機能と称す)が要求される弁については電動弁が採用されている。

特開昭６１－２８２６０２号公報

上述の事故時の原子炉冷却のために必要な系統はＦａｉｌ ａｓ ｉｓ機能が要求される一方で、当該系統の配管に破断が発生した場合は、弁を意図的に閉操作する必要もある。但し、従来のＦａｉｌ ａｓ ｉｓ機能の空気作動弁には、事故時に開閉状態を維持する機能はあるものの、強制的に閉操作する機能は備えられていない。
従来のＦａｉｌ ａｓ ｉｓ機能の空気作動弁には、強制的に閉操作する機能は備えられていないという技術課題がある。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、開閉状態維持機能と強制閉とを切り替え可能な空気作動弁の駆動機構の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の空気作動弁の駆動機構は、操作空気で作動する空気作動弁の開閉状態を異常発生時に維持する開閉状態維持手段と、前記空気作動弁の開閉状態維持モードから閉状態モードに切替える第１閉状態切替手段とを備えている。

本発明によれば、開閉状態維持機能と強制閉とを切り替え可能な空気作動弁の駆動機構を提供することができる。

本発明に係る弁駆動部に適用するシーケンスの概略図。 主弁の状態を維持する開閉状態維持(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ)シーケンスを示す図。 実施形態１の主弁が閉状態のシーケンスを示す図。 本発明に係る実施形態の２弁駆動部のシーケンスの概略図。 図４Ａの状態から弁駆動部の第３電磁弁の信号が意図することなくオフした状態のシーケンスの概略図。 図４Ａの状態から弁駆動部の第１電磁弁の信号が意図することなくオフした状態のシーケンスの概略図。 本発明の実施形態３に係る弁駆動部のサーベランスモードのシーケンスの概略図。 本発明の実施形態４に係る弁駆動部のサーベランスモードのシーケンスの概略図。 本発明の実施形態５に係る弁駆動部の開モードのシーケンスの概略図。

本発明は、空気作動部を有する弁の駆動部に係る。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜＜実施形態１＞＞

図１に、本発明の実施形態１に係る弁駆動部Ｋ１に適用するシーケンスの概略図を示す。
実施形態１の弁駆動部Ｋ１は、主弁Ｂを操作空気１０(高圧空気)による操作によって開閉する機構である。図１は、弁駆動部Ｋ１が操作空気１０をシリンダー１内に供給し、ピストン３を押し上げるシーケンスを示す。この場合、主弁(空気作動弁)Ｂは開状態となる。
主弁Ｂは、例えば原子力発電所において原子炉からタービンに接続される主蒸気配管の隔離弁に使用できる。主蒸気配管の弁は、原子力発電所において信号が遮断した等の問題が発生した際に閉弁することが要求される弁もある。

弁駆動部Ｋ１は、主弁Ｂの切替機能として、バネ２、ピストン３が収容されるシリンダー１と、三方弁の第１電磁弁ｄ１および第２電磁弁ｄ２を用いる。
供給口１０ｉは高圧空気である操作空気を供給する供給口。排出口１０ｏは操作空気１０を排出する排出口である。

＜主弁Ｂとシリンダー１＞
シリンダー１の内部には、圧縮コイルバネのバネ２と、バネ２に押圧されるピストン３と、ピストン３に一方端が固定されるピストンロッド４とが収容されている。
ピストンロッド４の他方側には、主弁Ｂが設けられている。
主弁Ｂは、ピストンロッド４の移動により開閉される。具体的には、ピストンロッド４に固定されるピストン３が一方側(図１の上方)(Open)に移動することで主弁Ｂが開弁される。また、ピストン３が他方側(図１の下方)(Close)に移動することで主弁Ｂが閉弁される。

シリンダー１におけるピストン３の一方側の空間ｓ１にはバネ２が設けられ、他方側の空間ｓ２は操作空気１０が供給または排出される。空間ｓ２にある操作空気１０を密閉操作空気１１という。
ピストン３は、バネ２の弾性力と密閉操作空気１１の空気圧によりシリンダー１内を移動する。
シリンダー１の空間ｓ２に密閉操作空気１１が供給されることで、ピストン３およびピストンロッド４はバネ２の弾性力に抗して一方側(Open)に移動し、主弁Ｂは開弁される。これに対して、密閉操作空気１１がシリンダー１の空間ｓ２から排出されることで、ピストン３およびピストンロッド４はバネ２の弾性力により他方側(Close)に移動し、主弁Ｂは閉弁される。

＜第１電磁弁ｄ１、第２電磁弁ｄ２＞
三方弁の第１電磁弁ｄ１は、常時開口する開口部５ａ、信号の有無で開閉する開口部６ａ、信号の有無で閉開する閉口部７ａ、バネ部８ａ、ソレノイド部９ａを有している。
ソレノイド部９ａは、常用電源で信号が供給(オン)される。
開口部６ａは、ソレノイド部９ａへ信号が供給される(信号有)ことで開き、信号がオフされる(信号無)ことで閉じる。

開口部７ａは、ソレノイド部９ａへ信号が供給される(信号有)ことで閉じ、信号がオフされる(信号無)ことで開く。
開口部５ａは、常時開口する。
三方弁の第２電磁弁ｄ２は、常時閉塞する開口部５ｂ、常時開口する開口部６ｂ、信号の有無で閉開する開口部７ｂ、バネ部８ｂ、ソレノイド部９ｂを有している。
ソレノイド部９ｂは、常用または非常用電源で信号が供給(オン)される。

開口部５ｂは前記のように閉止板等を用いて常時閉塞する。
開口部７ｂは、ソレノイド部９ｂへ信号が供給される(信号有)ことで開き、信号がオフされる(信号無)ことで閉じる。

＜弁駆動部Ｋ１の動作＞
弁駆動部Ｋ１は、操作空気１０が供給口１０ｉからシリンダー１のピストンロッド４側の空間ｓ２へ供給される。
弁駆動部Ｋ１は、第１電磁弁ｄ１、第２電磁弁ｄ２の各励磁・無励磁で操作空気１０の流路を変更する。
前記したように、操作空気１０を開口部６ａおよび開口部５ａを通じてシリンダー１の空間ｓ２に供給することによりシリンダー１のピストン３の位置を一方側(Open)に操作している。ピストン３が一方側(Open)に操作することで、主弁Ｂは開弁される。

一方、操作空気１０を開口部５ａ、開口部７ａ、７ｂ、開口部６ｂを通じて排出口１０ｏから排出することにより、ピストン３の位置を他方側(Close)に操作している。ピストン３が他方側(Close)に操作することで、主弁Ｂは閉弁される。

図１の実施形態１のシーケンスでは主弁Ｂを開状態の場合を示すが、主弁Ｂとの取り合い機構にて、本シーケンスで主弁Ｂを閉とすることができる。
図２に、主弁Ｂの状態を維持する開閉状態維持(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ)シーケンスを示す。

図３に、主弁Ｂが閉状態のシーケンスを示す。
空気作動弁である主弁Ｂを駆動する弁駆動部Ｋ１は、主弁Ｂを「開」モード(図１参照)、「開閉状態維持(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ)」モード(図２参照)、「閉」モード(図３参照)とするシーケンスをもつ。なお、「開」、「Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ」、「閉」の各モードの順番は任意である。

＜主弁Ｂの「開」モード＞
図１に示す主弁Ｂの「開」モードは、第１電磁弁ｄ１のソレノイド部９ａが「オン」、第２電磁弁ｄ２のソレノイド部９ｂが「オフ」で実現される。
第１電磁弁ｄ１は、ソレノイド部９ａが常用電源で信号が「オン」すると、開口部６ａは「開」き、開口部７ａは「閉」じる。開口部５ａは常時開口している。
また、第２電磁弁ｄ２は、ソレノイド部９ｂが常用または非常用電源で信号が「オフ」すると、開口部７ｂは「閉」じる。開口部５ｂは常時閉塞する。開口部６ｂは常時開口する。

上記動作により、操作空気１０が供給口１０ｉから、第１電磁弁ｄ１の「開」の開口部６ａ、常時開口の開口部５ａを通ってシリンダー１の空間ｓ２に供給される(図１の矢印α１１)。これにより、主弁Ｂは全開となる。この際、第１電磁弁ｄ１の開口部７ａは「閉」なので、操作空気１０は通過できない。

＜主弁Ｂの「開閉状態維持」モード＞
図２に示す主弁Ｂの状態を維持する開閉状態維持(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ)シーケンスは、シリンダー１の空間ｓ２に供給された密閉操作空気１１を、第１電磁弁ｄ１、第２電磁弁ｄ２の動作により留める。
開閉状態維持シーケンスでは、電源の供給が途絶え、第１電磁弁ｄ１のソレノイド部９ａが「オフ」、第２電磁弁ｄ２のソレノイド部９ｂが「オフ」となる。

第１電磁弁ｄ１のソレノイド部９ａが「オフ」した場合、開口部６ａは「閉」じ、開口部７ａは「開」く。開口部５ａは常時開口する。
第２電磁弁ｄ２のソレノイド部９ｂが「オフ」した場合、開口部７ｂは「閉」じる。開口部５ｂは常時閉塞する。開口部６ｂは常時開口する。

これにより、シリンダー１の空間ｓ２の操作空気１０は、第１電磁弁ｄ１の開口部５ａ、開口部７ａは通れるが、第２電磁弁ｄ２の「閉」の開口部７ｂは通れない。そのため、シリンダー１の空間ｓ２の密閉操作空気１１は、操作空気の供給口１０ｉと、操作空気の排出口１０ｏとに遮断された状態にある。この場合、供給される操作空気１０や、常用電源信号および非常用電源信号が無くなった場合でも、主弁Ｂの状態(開閉状態)を維持することができる。この時、シリンダー１内に密閉操作空気１１が滞留しているため、主弁Ｂは開状態を維持している。

したがって、シリンダー１の空間ｓ２の密閉操作空気１１は、その状態が維持され、主弁Ｂはその時点の開閉状態が維持される。なお、主弁Ｂを閉状態に維持することも可能である。

＜主弁Ｂの「閉」モード＞
図３に示す主弁Ｂの閉状態のシーケンスは以下のように動作する。
主弁Ｂの「閉」モードは、図２の「開閉状態維持」シーケンスから、常用または非常用電源で第２電磁弁ｄ２のソレノイド部９ｂを操作し、シリンダー１内に供給した密閉操作空気１１を排出口１０ｏから排気し、バネ２の力でピストン３を元(Close)に戻す。これにより、主弁Ｂは閉状態となる。

主弁Ｂの閉状態のシーケンスは、第１電磁弁ｄ１が「オフ」、第２電磁弁ｄ１が「オン」で実現される。
第１電磁弁ｄ１のソレノイド部９ａが常用電源で信号が「オフ」した場合、開口部６ａは「閉」じ、開口部７ａは「開」く。開口部５ａは常時開口している。
第２電磁弁ｄ２は、ソレノイド部９ｂが常用または非常用電源で信号が「オン」すると、開口部７ｂは「開」き、開口部６ｂは常時開口する。開口部５ｂは常時閉塞する。、
これにより、シリンダー１の空間ｓ２の密閉操作空気１１は、第１電磁弁ｄ１の常時開口の開口部５ａ、「開」の開口部７ａ、第２電磁弁ｄ２の「開」の開口部７ｂ、常時開口の開口部６ｂを通り、排出口１０ｏから排気される。

したがって、シリンダー１の空間ｓ２の密閉操作空気１１が排出されるので、ピストン３がバネ２の押圧力で元(Close)に戻り、主弁Ｂは閉弁される。
上記構成によれば、シンプルで信頼性の高いシーケンスを有するとともに、開閉状態維持(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ)機能と非常用電源を用いて開閉状態維持状態から強制閉機能を備えた空気作動弁用の弁駆動部Ｋ１が提供できる。

また、弁駆動部Ｋ１は、開閉状態維持モードから強制閉モードが可能なので、原子力発電所の隔離弁に適用できる。弁駆動部Ｋ１は隔離弁以外にも適用可能であり、例えば、常用の大容量電源を有していない等の理由により電動弁を採用できない弁に対しても、適用可能である。

＜＜実施形態２＞＞
図４Ａに、本発明の実施形態２に係る弁駆動部Ｋ２のシーケンスの概略図を示す。図４Ｂに、図４Ａの状態から弁駆動部Ｋ２の第３電磁弁ｄ３の信号がオフした状態のシーケンスの概略図を示す。図４Ｃに、図４Ａの状態から弁駆動部Ｋ２の第１電磁弁ｄ１の信号がオフした状態のシーケンスの概略図を示す。

図４Ａに示す実施形態２の弁駆動部Ｋ２は、主弁(空気作動弁)Ｂを開弁させることの信頼性を向上させた機構である。換言すれば、弁駆動部Ｋ２は、シリンダー１に操作空気１０を供給し続けることの信頼性を向上させた機構である。
弁駆動部Ｋ２は、実施形態１の弁駆動部Ｋ１に三方弁の第３電磁弁ｄ３を加えた構成をもつ。その他の構成は、実施形態１と同様であるから同様な構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

弁駆動部Ｋ２のシーケンスは、実施形態１の弁駆動部Ｋ１に操作空気１０をシリンダー１内に供給するための第３電磁弁ｄ３を加える。そのため、弁駆動部Ｋ２は、第１電磁弁ｄ１または第３電磁弁ｄ３のどちらかが故障した場合でもシリンダー１内に操作空気１０を送り続けることができる。
第３電磁弁ｄ３は、常時開口する開口部５ｃ、信号の有無で開閉する開口部６ｃ、信号の有無で閉開する閉口部７ｃ、バネ部８ｃ、ソレノイド部９ｃを有している。

第３電磁弁ｄ３のソレノイド部９ｃは、常用電源で信号が供給される。
開口部６ｃは、ソレノイド部９ｃへ信号が供給される(信号有)ことで開き、信号がオフされる(信号無)ことで閉じる。
開口部７ｃは、ソレノイド部９ｃへ信号が供給される(信号有)ことで閉じ、信号がオフされる(信号無)ことで開く。
開口部５ｃは、前記のように常時開口している。

図４Ａに示す主弁Ｂを開弁するシーケンスでは、第１電磁弁ｄ１は常用電源によりソレノイド部９ａの信号がオン、第３電磁弁ｄ３は常用電源によりソレノイド部９ｃの信号がオン、第２電磁弁ｄ２は常用または非常用電源によりソレノイド部９ｂの信号がオフと制御される。
第１電磁弁ｄ１は、ソレノイド部９ａの信号がオンにより、開口部６ａは開き、開口部７ａは閉じる。開口部５ａは常時開口している。
第３電磁弁ｄ３は、ソレノイド部９ｃの信号がオンにより、開口部６ｃは開き、開口部７ｃは閉じる。開口部５ｃは常時開口している。

第２電磁弁ｄ２は、ソレノイド部９ｂの信号がオフにより、開口部７ｂは閉じる。開口部５ｂは常時閉口し、開口部６ｂは常時開口している。
上述の開閉状態により、操作空気１０が供給口１０ｉから、第１電磁弁ｄ１の「開」の開口部６ａ、常時開口の開口部５ａを通ってシリンダー１の空間ｓ２に供給される(図４Ａの矢印α２１)。これにより、ピストン３がバネ２の弾性力に抗して一方側(Open)に操作され、主弁Ｂは開弁される。

なお、操作空気１０は供給口１０ｉから、第１電磁弁ｄ１の「開」の開口部６ｃ、常時開口の開口部５ｃを通る(図４Ａの矢印α２２)が、第１電磁弁ｄ１の開口部７ａは閉じているので通れない。

図４Ａの状態から、図４Ｂに示すように、第３電磁弁ｄ３のソレノイド部９ｃの常用電源の信号が故障で遮断(オフ)された場合、第３電磁弁ｄ３の開口部６ｃは閉じ、開口部７ｃは開く。この場合、操作空気１０は供給口１０ｉから、第１電磁弁ｄ１の「開」の開口部６ａ、常時開口の開口部５ａを通ってシリンダー１のピストンロッド４がある空間ｓ２に供給される(図４Ｂの矢印α２２)ので、主弁Ｂは開弁を継続できる。

また、図４Ａの状態から、図４Ｃに示すように、第１電磁弁ｄ１のソレノイド部９ａの常用電源の信号が故障で遮断(オフ)された場合、第１電磁弁ｄ１の開口部６ａは閉じ、開口部７ａは開く。この場合、操作空気１０は、供給口１０ｉから第３電磁弁ｄ３の「開」の開口部６ｃ、常時開口の開口部５ｃ、第１電磁弁ｄ１の「開」の開口部７ａ、常時開口の開口部５ａを通ってシリンダー１の空間ｓ２に供給される(図４Ｃの矢印α２３)ので、主弁Ｂは開弁を継続できる。

上記構成により、第１電磁弁ｄ１及び第３電磁弁ｄ３の両方が故障しない限り、第１電磁弁ｄ１または第３電磁弁ｄ３によりピストン３を密閉操作空気１１が押し上げ続ける。そのため、主弁Ｂの開作動の信頼性の向上が図れる。
したがって、弁駆動部Ｋ２で駆動される主弁Ｂは、例えば、原子力発電所の主蒸気隔離弁のような開作動の信頼性が求められる弁に適したシーケンスとなっている。

＜＜実施形態３＞＞
図５に、本発明の実施形態３に係る弁駆動部Ｋ３のサーベランスモードのシーケンスの概略図を示す。
例えば、原子力発電所の主蒸気隔離弁のような弁は、主弁(空気作動弁)Ｂを開状態から弁体が固着して動かなくなっていないか(確実に動くか否か)確認するモードが必要となる。このモードは、サーベランスモードと称される。

実施形態３の弁駆動部Ｋ３は、主弁Ｂのサーベランスモードを有する弁駆動機構である。
弁駆動部Ｋ３は、実施形態１の弁駆動部Ｋ１に、三方弁の第４電磁弁ｄ４とスピードコントローラ１２とテスト用の操作空気１０の排出口１０ｔを設けている。
その他の構成は、実施形態１と同様であるから、同一の構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

第４電磁弁ｄ４は、常時開口する開口部５ｄ、信号の有無で開閉する開口部６ｄ、信号の有無で閉開する閉口部７ｄ、バネ部８ｄ、ソレノイド部９ｄを有している。
第４電磁弁ｄ４の開口部６ｄには管路ｋ１の一方端が接続され、管路ｋ１の他方端には、テスト用の操作空気１０のテスト排出口１０ｔが設けられる。
管路ｋ１のテスト排出口１０ｔの上流には、空気流の流量を絞ることができるスピードコントローラ１２が設けられている。

第４電磁弁ｄ４のソレノイド部９ｄは、常用電源で信号が供給される。
第４電磁弁ｄ４は、ソレノイド部９ｄの信号がオンにより、開口部６ｄは開き、開口部７ｄは閉じる。開口部５ｄは常時開口している。
詳細には、開口部６ｄは、ソレノイド部９ｄ信号が供給される(信号有)ことで開き、ソレノイド部９ｄへの信号がオフされる(信号無)ことで閉じる。
開口部７ｄは、ソレノイド部９ｄへ信号が供給される(信号有)ことで閉じ、ソレノイド部９ｄへの信号がオフされる(信号無)ことで開く。

開口部５ｄは、常時開口している。
弁駆動部Ｋ３のサーベランスモードは、サーベランス試験の運転時であり、主弁Ｂが全開から中間開度に緩やかに閉じられるモードである。
主弁Ｂが全開に際しては、弁駆動部Ｋ３の第１電磁弁ｄ１は信号オン、第２電磁弁ｄ２は信号オフ、第４電磁弁ｄ４は信号オフである。主弁Ｂが全開からサーベランスモードに移行すると、主弁Ｂが中間開度に移行するため、弁駆動部Ｋ３の第１電磁弁ｄ１は信号オフ、第２電磁弁ｄ２は信号オフ、第４電磁弁ｄ４は信号オンとされる。

第１電磁弁ｄ１は、ソレノイド部９ａの信号がオフにより、開口部６ａは閉じ、開口部７ａは開く。開口部５ａは常時開口している。
第２電磁弁ｄ２は、ソレノイド部９ｂの信号がオフにより、開口部７ｂは閉じる。開口部６ｂは常時開口している。開口部５ｂは常時閉口している。
第４電磁弁ｄ４は、ソレノイド部９ｄの信号がオンにより、開口部６ｄは開き、開口部７ｄは閉じる。開口部５ｄは常時開口している。

これにより、シリンダー１の空間ｓ２の密閉操作空気１１は、第１電磁弁ｄ１の常時開口の開口部５ａ、「開」の開口部７ａおよび第４電磁弁ｄ４の常時開口の開口部５ｄ、「開」の開口部６ｄを通り(図５の矢印α３１)、管路ｋ１のスピードコントローラ１２で流量が絞られ(例えば、排気量が１０％絞られ)、テスト排出口１０ｔから排出される。

こうして、弁駆動部Ｋ３をサーベランスモードにして、スピードコントローラ１２を用いて、シリンダー１内の密閉操作空気１１の排気量を絞ることにより、主弁Ｂの開度をコントロールすることができる。

＜＜実施形態４＞＞
図６に、本発明の実施形態４に係る弁駆動部Ｋ４のサーベランスモードのシーケンスの概略図を示す。
実施形態４の弁駆動部Ｋ４は、実施形態２と実施形態３を組み合わせることによって、主弁Ｂの開作動の信頼性を向上させ、かつサーベランスモードを備えたシーケンスである。
弁駆動部Ｋ４は、実施形態２の弁駆動部Ｋ２の第２電磁弁ｄ２と第３電磁弁ｄ３との間に、実施形態３で説明した第４電磁弁ｄ４と、テスト排出口１０ｔとスピードコントローラ１２とをもつ管路ｋ１とを設けている。

その他の構成は、実施形態２と実施形態３と同様であるから同様な構成には同一の符号を付して示し詳細な説明は省略する。
弁駆動部Ｋ４のサーベランスモードは、サーベランス試験の運転時であり、主弁Ｂが全開から中間開度(例えば９０％開度)に緩やかに閉じられるモードである。
主弁Ｂが全開時、弁駆動部Ｋ４の第１電磁弁ｄ１は信号オン、第２電磁弁ｄ２は信号オフ、第３電磁弁ｄ３は信号オン、第４電磁弁ｄ４は信号オフである。主弁Ｂが中間開度に移行するサーベランスモードでは、第１電磁弁ｄ１は信号オフ、第２電磁弁ｄ２は信号オフ、第３電磁弁ｄ３は信号オフ、第４電磁弁ｄ４は信号オンとされる。

サーベランス試験の運転時には、第１電磁弁ｄ１は、ソレノイド部９ａの信号がオフにより、開口部６ａは閉じ、開口部７ａは開く。開口部５ａは常時開口している。
第２電磁弁ｄ２は、ソレノイド部９ｂの信号がオフにより、開口部６ｂは開き、開口部７ｂは閉じる。開口部５ｂは常時閉口している。
第３電磁弁ｄ３は、ソレノイド部９ｃの信号がオフにより、開口部６ｃは閉じ、開口部７ｃは開く。開口部５ｃは常時開口している。

第４電磁弁ｄ４は、ソレノイド部９ｄの信号がオンにより、開口部６ｄは開き、開口部７ｄは閉じる。開口部５ｄは常時開口している。
これにより、シリンダー１の空間ｓ２にある密閉操作空気１１は、第１電磁弁ｄ１の常時開口の開口部５ａ、「開」の開口部７ａおよび第３電磁弁ｄ３の常時開口の開口部５ｃ、「開」の開口部７ｃおよび第４電磁弁ｄ４の常時開口の開口部５ｄ、「開」の開口部６ｄを通り(図６の矢印α４１)、管路ｋ１のスピードコントローラ１２で流量が絞られ(例えば、排気量が１０％絞られ)、テスト排出口１０ｔから排出される。

こうして、弁駆動部Ｋ４をサーベランスモードにして、シリンダー１内の密閉操作空気１１の排気量を、スピードコントローラ１２を用いて絞ることにより、主弁Ｂの開度をコントロールすることができる。

また、弁駆動部Ｋ４は、第１電磁弁ｄ１及び第３電磁弁ｄ３の両方が故障しない限り、第１電磁弁ｄ１または第３電磁弁ｄ３によりピストン３を操作空気１０が押し上げ続けることができる。そのため、主弁Ｂの開作動の信頼性の向上が図れる。
したがって、弁駆動部Ｋ４で駆動される主弁Ｂは、例えば、原子力発電所の主蒸気隔離弁のような開作動の信頼性が求められる弁に適したシーケンスとなっている。

＜＜実施形態５＞＞
図７に、本発明の実施形態５に係る弁駆動部Ｋ５の開モードのシーケンスの概略図を示す。
実施形態５の弁駆動部Ｋ５は、実施形態４の弁駆動部Ｋ４に爆破弁１３を併設して開閉状態維持機能(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ機能)の解除に多重性を持たせた構成である。
弁駆動部Ｋ５は、実施形態４の弁駆動部Ｋ４(図６参照)において第２電磁弁ｄ２と排出口１０ｏに代えて非常用電源で制御される三方弁の第５電磁弁ｄ５と排出口１０ｏ１を設け、かつ第５電磁弁ｄ５の下流に爆破弁１３を設けている。

その他の構成は、実施形態４と同様であるから同様な構成には同一の符号を付して示し詳細な説明は省略する。
爆破弁１３は非常用電源で制御されるブースター９ｆに制御される。爆破弁１３は、ブースター９ｆからの電流信号オフで閉状態にあり、ブースター９ｆからの電流信号が供給されて爆破され開状態となる。
三方弁の第５電磁弁ｄ５は、常時開口する開口部５ｅ、信号の有無で開閉する開口部６ｅ、信号の有無で閉開する閉口部７ｅ、バネ部８ｅ、ソレノイド部９ｅを有している。

第５電磁弁ｄ５のソレノイド部９ｅは、非常用電源で信号が供給される。
開口部６ｅは、ソレノイド部９ｅ信号が供給される(信号有)ことで開き、信号がオフ (信号無)で閉じる。
開口部７ｅは、ソレノイド部９ｅへ信号が供給される(信号有)ことで閉じ、信号がオフ (信号無)で開く。
開口部５ｅは、常時開口している。

第５電磁弁ｄ５は、ソレノイド部９ｅの信号がオンにより、開口部６ｅは開き、開口部７ｅは閉じる。開口部５ｅは常時開口している。
図７には、開閉状態維持機能(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ機能)での主弁Ｂの全開維持状態を示している。
主弁Ｂは、図７の開閉状態維持機能の動作前は、開状態にあり、第１電磁弁ｄ１、第３電磁弁ｄ３は信号オンで操作空気１０が供給口１０ｉから開口部６ａ、５ａを通ってシリンダー１の空間ｓ２に供給されている。この際、第４電磁弁ｄ４、第５電磁弁ｄ５、爆破弁１３は信号オフである。

図７に示す開閉状態維持機能(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ機能)に至ると、異常時なので第１電磁弁ｄ１、第３電磁弁ｄ３、第４電磁弁ｄ４、第５電磁弁ｄ５は信号オフとなる。
この場合、シリンダー１の空間ｓ２は、第１電磁弁ｄ１の開口部５ａ、７ａ、第３電磁弁ｄ３の開口部５ｃ、７ｃ、第４電磁弁ｄ４の開口部５ｄ、７ｄ、第５電磁弁ｄ５の開口部５ｅ、７ｅに通じている (図７の矢印α５１)。しかし、爆破弁１３は閉状態なので、シリンダー１の空間ｓ２の密閉操作空気１１は爆破弁１３から排出されない。そのため、図７に示す開閉状態維持機能で主弁Ｂは「開」状態を維持している。

主弁Ｂを開閉状態維持機能の「開」状態から「閉」状態にするには、第５電磁弁ｄ５を非常用電源で信号オンとし、開口部６ｅを開き、シリンダー１の空間ｓの密閉操作空気１１を排出口１０ｏ１から排出する。第５電磁弁ｄ５が作動しない場合、爆破弁１３のソレノイド部９ｆを非常用電源でオンとし、爆破弁１３を爆破して「開」状態とし、爆破弁１３から排気する。
したがって、弁駆動部Ｋ５は、第５電磁弁ｄ５と爆破弁１３の両方が故障しない限り、第５電磁弁ｄ５または爆破弁１３で、図７に示す開閉状態維持機能(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ機能)の主弁Ｂの「開」状態から「閉」状態にすることが可能である。

第４電磁弁ｄ４、スピードコントローラ１２を用いるので、サーベランスモードが可能である。
弁駆動部Ｋ５の構成によれば、開閉状態維持機能(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ機能)の解除に多重性を持たせ、開閉状態維持機能の解除の信頼性を向上させたシーケンスが得られる。

＜＜その他の実施形態＞＞
１．前記実施形態では、切替機能として、電磁弁を例にあげて説明したが、切替機能をもてば、モータ駆動の電動弁、爆破弁、電磁弁を使用する切替弁等の電磁弁以外の切替手段を用いてもよい。

２．弁駆動部(空気作動弁の駆動機構)Ｋ１～Ｋ５に対して、常用電源、非常用電源を電源の例として挙げたが、プラント設備用電源である常用電源、非常用電源、計装用電源を組み合わせて、電源を供給することができる。これにより、より信頼性・運用性が高い設備とすることが可能になる。

３．前記実施形態では、様々な構成を説明したが、各構成を適宜選択して組み合わせて構成してもよい。

４．前記実施形態で説明した構成は１例であり、特許請求の範囲内で様々な形態が可能である。

１ シリンダー(開閉状態維持手段)
２ バネ(弾性体、開閉状態維持手段)
３ ピストン(開閉状態維持手段)
４ ピストンロッド(ピストン)
１０ 操作空気
１０ｉ 供給口
１１ 密閉操作空気(シリンダ内の操作空気)
１２ スピードコントローラ(流量調整手段)
１３ 爆破弁(切替機能を持った機器、第２閉状態切替手段)
ｄ１ 電磁弁(開閉状態維持手段、供給手段、第１電磁弁、切替機能を持った機器)
ｄ２ 電磁弁(開閉状態維持手段、切替手段、第１閉状態切替手段、第２電磁弁、切替機能を持った機器)
ｄ３ 電磁弁(供給手段、切替機能を持った機器)
ｄ４ 電磁弁(サーベランス排出手段、切替機能を持った機器)
ｄ５ 電磁弁(第１閉状態切替手段、切替機能を持った機器)
Ｂ 主弁(空気作動弁)
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５ 弁駆動部(空気作動弁の駆動機構)

Claims (15)

1. 操作空気で作動する空気作動弁の開閉状態を異常発生時に維持する開閉状態維持手段と、
   前記空気作動弁の開閉状態維持モードから閉状態モードに切替える第１閉状態切替手段とを備えている
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
2. 請求項１に記載の空気作動弁の駆動機構において、
   前記操作空気のコントロールは切替機能を持った機器で構成されている
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
3. 請求項１に記載の空気作動弁の駆動機構において、
   前記開閉状態維持手段は、
   弾性体と、
   前記弾性体に押圧され、操作空気で作動する空気作動弁を開閉するためのピストンと、
   前記弾性体と前記ピストンの一部が収容され前記操作空気が供給または排出されることで前記ピストンが内部を移動するシリンダーであり、
   前記第１閉状態切替手段は、
   前記ピストンの内部に前記操作空気を供給する供給手段と、
   異常発生時に前記シリンダー内の操作空気の排出を阻止するとともに、前記空気作動弁が開閉状態維持モードである場合に前記シリンダー内の操作空気を排出する切替手段とを有している
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
4. 請求項１に記載の空気作動弁の駆動機構において、
   前記開閉状態維持手段は、
   弾性体と、
   前記弾性体に押圧され、操作空気で作動する空気作動弁を開閉するためのピストンと、
   前記弾性体と前記ピストンの一部が収容され前記操作空気が供給または排出されることで前記ピストンが内部を移動するシリンダーであり、
   前記第１閉状態切替手段は、
   前記ピストンの内部に前記操作空気を供給する第１電磁弁と、
   異常発生時に前記シリンダー内の操作空気の排出を阻止するとともに、前記空気作動弁が開閉状態維持モードである場合に前記シリンダー内の操作空気を排出する第２電磁弁とを有している
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
5. 請求項１に記載の空気作動弁の駆動機構において、
   弾性体と、
   前記弾性体に押圧され、前記空気作動弁を開閉するピストンと、
   前記弾性体と前記ピストンの一部が収容され前記操作空気が供給または排出されることで前記ピストンが内部を移動するシリンダーとを備え、
   前記第１閉状態切替手段は、前記空気作動弁が開閉状態維持モードである場合に前記シリンダー内の操作空気を排出する
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
6. 請求項１から請求項５のうちの何れか一項に記載の空気作動弁の駆動機構において、
   前記空気作動弁は、「開」、「開閉状態維持(Ｆａｉｌ ａｓ ｉｓ)」、「開閉状態維持からの強制閉」の各モードを有し、
   前記操作空気のコントロールは電磁弁、モータ駆動の電動弁、爆破弁、または電磁弁を使用する切替弁の何れかで行われている
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
7. 請求項１から請求項６のうちの何れか一項に記載の空気作動弁の駆動機構において、
   供給口から操作空気を供給する複数の電磁弁を備えている
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
8. 請求項１から請求項６のうちの何れか一項に記載の空気作動弁の駆動機構において、
   前記操作空気の排出量を絞る流量調整手段と、
   サーベランスモード時に前記操作空気を、前記流量調整手段を介して排出させるサーベランス排出手段とを備えている
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
9. 請求項１に記載の空気作動弁の駆動機構において、
   供給口から前記操作空気を供給することで前記空気作動弁を開維持する複数の供給手段と、
   前記操作空気の排出量を絞る流量調整手段と、
   サーベランスモード時に前記操作空気を、前記流量調整手段を介して排出させるサーベランス排出手段とを備えている
   ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
10. 請求項１から請求項７のうちの何れか一項に記載の空気作動弁の駆動機構において、
    前記空気作動弁の開閉状態維持モードから閉状態モードに切替える第２閉状態切替手段とを備えている
    ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
11. 請求項１に記載の空気作動弁の駆動機構において、
    供給口から前記操作空気を供給することで前記空気作動弁を開維持する複数の供給手段と、
    前記操作空気の排出量を絞る流量調整手段と、
    サーベランスモード時に前記操作空気を、前記流量調整手段を介して排出させるサーベランス排出手段と、
    前記空気作動弁の開閉状態維持モードから閉状態モードに切替える第２閉状態切替手段とを備えている
    ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
12. 請求項１１に記載の空気作動弁の駆動機構において、
    前記第２閉状態切替手段は、爆破弁である
    ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
13. 請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の空気作動弁の駆動機構において、
    前記空気作動弁は、原子力発電所の隔離弁である
    ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
14. 請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の空気作動弁の駆動機構において、
    プラント設備用電源である常用電源、非常用電源、および計装用電源を組み合わせて、電源が供給される
    ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。
15. 請求項１から請求項１４の何れか一項に記載の空気作動弁の駆動機構において、
    前記空気作動弁は、常用の大容量電源を有していない場合に用いられる弁である
    ことを特徴とする空気作動弁の駆動機構。

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