JPH06507696A - 気体アキュムレータ内の気体圧力の測定方法及びその方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 気体アキュムレータ内の気体圧力の測定方法及びその方法を実施する装置 本発明は、流体循環路に取着でき、気体が分離要素によって流体から分離される 気体アキュムレータ内の、気体圧力の測定方法、及びその方法を実施する装置に 関する。

浮動ピストンアキュムレータ、隔膜アキュムレータ、泡アキュムレータ等の気体 アキュムレータは、流体循環路に取着される前に所与の圧力設定点を気体側に有 する。それはアキュムレータの初期気　一体圧力とも称される。

この種のアキュムレータでは、状況に適応した作動に要する初期気体圧力を所定 時間間隔で制御する必要がある。それは、アキュムレータの作動方法に対応して 所定の気体損失を考慮しなければならないからである。そのためにこれまで、流 体循環路と、取着されたアキュムレータと、少なくともアキュムレータに関連す る装置の部分とを非加圧状態にして、この非加圧状態での気体、及び／又はアキ ュムレータ内に大部分が窒素ガス状態で存在する気体の圧力設定点を検査し、必 要な場合にはそれを再充填しなければならなかった。

この周知の方法を実施するために、アキュムレータの気体側に充填／検査装置が 取着され、気体側に広がる実際の圧力水準がそこで圧充填作業が圧力計によって 監視される。この復帰作業は時間を消費し、アキュムレータ及び流体循環路の関 連構成部品の作動準備ができない。

したがって本発明の目的は、アキュムレータに連結される流体循環路の作動準備 に悪影響を与えることなく、気体アキュムレータ内の初期気体圧力を監視できる ようにする方法、及びその方法を実施する装置を提供することにある。この目的 は、請求の範囲第１項の特徴を有した方法、及び請求の範囲第２項の特徴を有し た方法実施装置によって達成される。

本発明に係る方法では、分離要素が所与の位置にあるときに、この位置に対応す る気体圧力が、流体側に配置された圧力検出器によって測定される。

浮動ピストン、ダイアフラム、又は泡からなることができる分離要素の所与の位 置は、それに対応する気体圧力が例えば実験測定値から分かるように選定される 。この対応の気体圧力は、流体側に配置された圧力検出器によって測定でき、所 定の気体圧力設定点すなわち初期気体圧力に関連してセットできる。この引用値 が実際の気体圧力を下回ると、気体アキュムレータは前述の充填装置によって再 充填される。上記の方法により、アキュムレータの連続監視が可能となり、また 流体循環路の使用準備を妨げない。本発明に係る装置は、圧力検出器による測定 値の検出を最終的に可能にする監視装置によって、分離要素による所与の位置の 検出を行う。この構成により、測定値の検出、及び所望により気体アキュムレー タの再充填が、自動的に遂行される。

本発明に係る装置の他の有利な構成は従属請求項の対象である。

以下、図面に関連して本発明をさらに詳細に説明する。

１枚の図面は、泡アキュムレータの下方部分を示す図で、図面の向かって左半分 はアキュムレータをその１つの作動位置で、かつ右半分はアキュムレータを測定 位置で示す。

図示の塩アキュムレータ式の気体アキュムレータは、ハウジングＩＯとしての鋼 製容器を備える。

ハウジング１０内の気体窒素及び作動油形態の圧縮液体は、柔軟形状の閉鎖へ１ ２によって分離される。この場合、気体は泡１２の中に収容される。泡は、本発 明において気体アキュムレータ内の分離要素を構成する。ハウジング１０は、図 で下端部に、詳細な説明を要しない従来構造の取着部１４を備える。泡アキュム レータは、取着部１４を介Ｉ７て、開閉可能な流体循環路（図示せず）に取着さ れる。

取着部１４は本質的に中空シリンダを形成し、その中に案内されるポペット弁１ ６は非磁性材料からなる。圧縮ばね１８の形式の付勢部材は、その一端でポペッ ト弁１６の板２０の底部に支持され、かつ他端で、取着部１４の構成部品として その中央に配置された中空スリーブ２２に支持される。中空スリーブ２２を取着 部１４に連結する連結部（図示せず）は、それを貫通する少なくとも２つの縦穴 ２４を備え、この縦穴が、図示の泡アキュムレータの流体側と図示しない流体循 環路との接続を可能にする。

ポペット弁１６の弁棒２６は、泡アキュムレータの縦軸２８に沿って中空スリー ブ２２内を長手方向へ移動するように案内され、一端で板２０に接続される一方 で、他端にスリーブ状の非磁性の接続装置支持体３０を備える。支持体３０には 、接続装置３２として作用する衝撃及び圧力を被らない環状の永久磁石が取着さ れる。フランジ状突起３４を備える接続装置支持体３０は、接続装置支持体３０ のポペット弁１６の弁状態が充分に広く開放されたときに中空スリーブ２２の凹 部に係合でき、それらが協働して完全開放状態におけるポペット弁のストッパを 構成する。この状態で、フランジ台３６の上に配置される永久磁石３２は、特に 図の左半分に示すように、中空スリーブ２２の底部との間に軸方向間隙を育し、 この部材には接触しない。

接続装置３２は、ポペット弁１６の位置を監視する監視装置の一部材であり、取 着部１４に螺着されるセンサ３８の形態の監視装置の他部材と協働する。取着部 のハウジングは同様に非磁性材料からなる。センサ３８はリード（Ｒｅｅｄ）又 はホール（Ｈａｌｌ）センサであり、磁石３２によって作動されるか又はホール 効果を利用するスイッチからなる。この種のセンサは広（市場で入手できるもの なので、詳細な説明は省略する。

このように構成された監視装置を備えることにより、ポペット弁１６及び図示の ように泡１２の双方の位置を、非接触かつ漏れ無く検出可能となる。しかしなが ら接続装置３２を、図示しない同種の固定式作動スイッチと協働するカムから構 成することもできる。またセンサ３８は、図示のように取着部１４におけるポペ ット弁１６の移動方向に関して側方に配置せずともよく、その代わりにポペット 弁１６の移動方向、したがって縦軸２８の方向を横断して、図の接続装置支持体 ３０の下方に配置することができる。ただし、ポペット弁１６が完全に閉鎖され ても、ポペット弁とこのような配置の図示しないセンサとの間に、縦軸２８の方 向から見て軸方向間隔が残されるように注意を要する。そして接続装置は、図の 接続装置支持体の下方に配置され、例えば保持ねじによって支持体に強固に固着 されることが好都合である。

センサ３８に加えてその下方に、従来市販されているもう１つの圧力検出器４０ が螺設される。この検出器によって、取着部１４の流体側に行き渡る流体圧が確 認される。センサ３８と圧力検出器４０とは、それぞれに対応配置される電気ア タッチメント４２を備え、それら電気アタッチメントによりコンピュータ（図示 せず）に接続される。コンピュータは、測定作業においてセンサ３８及び圧力検 出器４０を制御するとともに、測定値の評価を管理する。

理解を高めるために、本発明に係る方法を上記装置に関連してさらに詳細に説明 する。泡アキュムレータを顧客に配付する前、すなわち泡アキュムレータを、ポ ペット弁１６の反対側のハウジング１０の端部に配置される気体弁（図示せず） を介して流体循環路に取付ける前に、アキュムレータの泡１２は、所与の圧力設 定点を有する気体で満たされる。この圧力設定点は、泡アキュムレータの初期気 体圧力として示される。最初に気体によって加圧されたアキュムレータの泡１２ は、次いで鋼製容器１０を完全に満たし、ボペ・ント弁１６を閉鎖する。それに より板２０は、圧縮ばね１８の付勢方向に対向して、図示のように取着部１４の 上端に密着配置される。その結果、ポペット弁１６は、アキュムレータの泡１２ がハウジング１０内部から出ることを防ぎ、かつ泡を損傷から保護する。

泡アキュムレータが流体循環路又は水圧系に取着され、流体の圧力が所与の初期 気体圧力値に達するかそれを超えると、図の左側に示すように弁が開く。流体は アキュムレータ内に流入し、アキュムレータの塩１２内の窒素を圧縮する。この ように、液体体積の流入の結果として、塩１２内の気体体積は減少する。アキュ ムレータから液体が排除されると、アキュムレータの泡１２は再び大きくなり、 例えば図の右側に示す位置を呈する。この状態で、ポペット弁１６はほぼ閉鎖さ れ、アキュムレータの泡１２は、ポペット弁１６が閉鎖状態にあるときに見られ るような、初めに圧力レベル設定点ないし初期気体圧力まで気体を満たしたとき に本来有していた位置を実質的に呈する。

ここで接続装置３２とセンサ３８とは、圧力検出器４０が、取着部１４にて気体 圧力が流体側に勝るに従って、ポペット弁１６の閉鎖状態が達成される直前の気 体圧力を検出できるように、相対的に配置される。この測定状態、すなわち弁板 ２０かその座部に当接される直前において、接続装置３２はセンサ３８を作動し 、センサは、図示しないコンピュータによって、圧力検出器４０を作動して測定 を遂行させる。この測定の場合、流体側の系圧力はかなり降下されている。これ は、そうしないとポペット弁１６が閉鎖されず、アキュムレータの塩１２内に広 がる気体圧力の実際の水準が圧力検出器４０によって直接に検出されるからであ る。系圧力と気体圧力とは、少なくともポペット弁１６の閉鎖直前に、相互に漏 洩無く連結されるのである。

図の右側に示すように、測定状態においてアキュムレータの塩１２内に広がる実 際の気体圧力は、初期の場合のように気体漏れの無い作動の間、完全かつ密に閉 鎖されたポペット弁１６によって、本来の気体圧力設定点に置かれるべき状態よ りも僅かに大きくなる。

本来の気体圧力設定点は、測定中にハウジング１ｏの内部と取着部１４との間の 流体接続の分断のために使用できない。しかしながら、閉鎖された弁１６による 圧力設定点と弁！６の閉鎖直前の１想像上の１圧力設定点との間のこのような僅 かな差は、コンピュータによって相殺させることができる。コンピュータは相殺 測定値から、測定状態においてアキュムレータの泡１２に指定し得る気体圧力設 定点を認識し、圧力がこのｒ想像上の１圧力設定点より僅かに降下した場合に自 動再充填過程を考慮する。

上記の説明から、分離要素の他の所与の位置においても、この位置は、所望によ り圧力検出器４０による実際の気体圧力の検出後に、最初に育していた初期気体 圧力に変換できかつ再充填過程を開始する【想像上の１圧力設定点に指定できる ことが明らかである。しかしながら測定誤差を回避するために、圧力検出器４０ の圧力測定は、ポペット弁の同一の状態、及びそれと共にアキュムレータの泡１ ２の同一の状態で常に実施されることが好ましい。それにより、最も正確な測定 結果を、ポペット弁の板２０が取着部１４に閉鎖係合する直前に得ることができ る。このような操作により、圧力増加を理論上の圧力に関連して決定しかつ補正 することができる。

測定中の温度は、取着部１４において圧力検出器４０に近接して配置される図示 しない温度センサによって検出することができる。

それによりコンピュータは、初期気体圧力を得るために塩アキュムレータをこの 特定の場合の温度で最初に充填する際に測定される圧力水準で、測定中の温度に おいて行き渡る圧力を算定するようになっている。それにより、温度偏移に起因 する測定誤差は排除される。

ポペット弁に取着された接続装置は、例えば浮動ピストンアキュムレータのピス トンの上又は中のように、分離部材に直接に取着して、アキュムレータのハウジ ングの外側に取着されたセンサと協働させることもできる。

さらに、本発明の方法を用いれば、泡の膜が破裂した場合に生じる池内の完全な 気体損失を検出することもできる。そのとき、ポペット弁はもはや閉鎖されず、 それを監視装置が検出するからである。

上記説明及び図面は、本発明の実施例に対して要求される特徴のみに限定されな い。他の特徴は、上記説明及び図面において明らかでありかつ請求の範囲にて言 及されない限り、本発明の対象の構成部品として利用できる。

補正書の翻訳文提出書 ムＯ 明細書 （特許法第１８４条の８） 平成５年１１月２２日 気体アキュムレータ内の気体圧力の測定方法及びその方法を実施する気体アキュ ムレータ ＪＰ−Ａ−１−７３２３２に示す気体アキュムレータ内の気体圧力を測定する同 分野の方法では、圧力測定曲線が時系列的に示されている。この曲線においては まず流体圧力が直線的に著しく上昇し、次いで測定時間の経過に従い緩やかに上 昇する曲線に移行する。測定圧力の直線状推移から曲線状推移へ移行する箇所に て、アキュムレータの池内の気体圧力はその箇所で測定した流体圧力に相当する ことが明らかにされている。この測定時間を短縮するために、この公知の方法で は、測定はある時間間隔で又は経験的に、測定曲線内の上記折れ目が予測される 「時間窓」の内部でのみ行うことが記載されている。同分野の同様な方法を開示 するＪＰ−Ａ−１−５４３２５によって、時間測定装置により上記測定を所与の 均一な時間間隔で実施することが知られている。

気体閉鎖圧力を測定するためのこれら自動又は手動の検出方法により、油圧空気 圧アキュムレータにおいて気体損失が生じたか否かも検出される。しかしながら 、検出すべき気体圧力が、気体損失が大きいために「窓」形状の所定の測定値領 域の外部にある場合、又は完全に気体が無くなるような気体側のアキュムレータ 故障が存在する場合には、この公知の測定方法を用いて、実際に気体損失があっ たかどうか、又はアキュムレータ故障が存在するかどうか、又は測定装置が確実 に作動していないのかどうかを検出することはできない。この欠点を排除するた めに、基本的に完全な測定サイクル（２０秒を超える）を実施し、次いで測定曲 線を然るべく評価することはできるが、そのためには通常無条件にコンピュータ 装置が必要とされる。しかしその場合、例えば原子力発電所等の安全領域におい てそれぞれ気体アキュムレータに属する流体循環路を急激に遮断することは、も はや完全に保証されなくなる。

この従来技術に鑑みて、本発明の目的は、初期気体圧力を検査でき、付随する流 体循環路の使用準備を妨げることなく、またそれぞれの気体アキュムレータが気 体側から材料遮断によって故障した場合にも、正確かつ迅速な測定値検出を可能 にする方法、及びこの方法を実施する気体アキュムレータを提供することである 。この目的は、請求の範囲第１項の特徴を有する方法、又は請求の範囲第２項の 特徴を有する気体アキュムレータによって達成される。

請求の範囲第４項の特徴部分によれば、分離部材が所与の位置にある場合に、こ の位置で分離部材に対応可能な気体圧力が圧力検出器によって測定され、かつこ の位置を占めたことが、圧力検出器による測定値検出を可能にする監視装置によ って検出される。ピストン、隔膜、又は泡から形成することができる分離部材の 所与の位置は、例えば実験測定によってめたそれに対応する気体圧力を知ること ができるように選択される。この対応圧力は、流体側に配置された圧力検出器に よって測定され、かつ所望の気体圧力設定値又は初期気体圧力に対する比となる 。上記のこの値を実際の気体圧力値が下回った場合には、気体アキュムレータは 前述の充填装置を用いて新たに充填できる。上記方法によれば、アキュムレータ を連続的に監視することができ、かつ流体循環路の使用準備を妨げることがない 。

公知の方法とは異なり、分離部材はその位置を監視され、かつ気体アキュムレー タの初期気体圧力が予測領域の外部にある場合でも所定時点で「点状に」測定値 を検出する方法で確実に検出されるので、測定装置が確実に作動していないとい う誤認識及び推定をほぼ排除できる。このことはまた、材料の遮断によって気体 アキュムレータが気体側から使用不能になった場合にも当てはまる。それに伴っ て生じる初期気体圧力の「点状の」測定値検出が可能であることによって、安全 上重要な領域で流体循環路が即座に遮断され、従来の公知の方法の場合のように 、複雑な測定曲線と評価とを作成する必要がない。

請求の範囲第２項の特徴を有する本発明による気体アキュムレータは、測定値記 録と場合によっては気体アキュムレータの再充填とを自動化する本発明に係る上 記方法を実施するものである。

本発明に係る装置の他の有利な構成は従属請求項の対象である。

以下、図面に関連して本発明をさらに詳細に説明する。

１枚の図面は、泡アキュムレータの下方部分を示す図で、図面の向かって左半分 はアキュムレータをその１つの作動位置で、かつ右半分はアキュムレータを測定 位置で示す。

図示の泡アキュムレータ式の気体アキュムレータは、ハウジングＩＯとしての鋼 製容器を備える。

請求の範囲 １、流体循環路に取着でき、圧力検出器（４０）を備え、気体が分離要素（１２ ）によって流体から分離される気体アキュムレータ内の、該気体の圧力を測定す る方法において、該分離要素（１２）か所与の位置にあるときに、この位置の該 分離要素に対応する気体圧力が圧力検出器（４０）によって測定され、かつ、こ の所与の位置を占めたことが、圧力検出器（４０）による測定値検出を可能にす る監視装置によって検出されることを特徴とする方法。

２、流体循環路に取着でき、流体側に圧力検出器（４０）を備え、気体が分離要 素（１２）によって流体から分離される気体アキュムレータにおいて、該分離要 素（１２）が所与の位置を占めたことが監視装置によって検出され、その位置に 達したときに該監視装置が圧力検出器（４０）を用いて測定値検出を行わせるこ とを特徴とする気体アキュムレータ。

３、泡アキュムレータが適用され、そのポペット弁（１６）が監視装置の一部を 形成し、かつ流体循環路への取着用に設けられたその取着部（１４）が圧力検出 器（４０）を備えることを特徴とする請求項２に記載の気体アキュムレータ。

４、ポペット弁（１６）の監視装置の一部は、取着部（１４）に配置されるセン サ（３８）の形態の監視装置の一部と協働する接続部材（３２）を備えることを 特徴とする請求項３に記載の気体アキュムレータ。

５、接続部材（３２）は磁石からなり、センサ（３８）は、該磁石によって作動 されるか又はホール効果を利用するスイッチからなることを特徴とする請求項４ に記載の気体アキュムレータ。

６、センサ（３８）は、ポペット弁（１６）の移動方向か又は取着部（１４）の 側方に配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の気体アキュムレータ 。

７、接続部材（３２）及びセンサ（３８）は、ポペット弁（１６）が閉鎖状態に 達する直前の圧力水準を圧力検出器（４ｏ）が検出するように、相対的に配置さ れることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の気体アキュムレータ 。

８、少なくとも１つの温度センサを備えることを特徴とする請求項２〜７のいず れか１つに記載の気体アキュムレータ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．流体循環路に取着でき、気体が分離要素によって流体から分離される気体ア キュムレータ内の、該気体の圧力を測定する方法において、該分離要素（１２） が所与の位置にあるときに、この位置の該分離要素に対応する気体圧力が、流体 側に配置された圧力検出器（４０）によって測定されることを特徴とする方法。
2. ２．請求項１に記載の方法を実施する装置において、分離要素（１２）による所 与の位置の検出が、圧力検出器（４０）による測定値検出を可能にする監視装置 によって行われることを特徴とする装置。
3. ３．気体アキュムレータは泡アキュムレータであり、そのポペット弁（１６）が 監視装置の一部を備え、かつ流体循環路への取着用に設けられたその取着部（１ ４）が圧力検出器（４０）を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. ４．ポペット弁（１６）の監視装置の一部は、取着部（１４）に配置されるセン サ（３８）の形態の監視装置の一部と協働する接続部材（３２）を備えることを 特徴とする請求項３に記載の装置。
5. ５．接続部材（３２）は磁石からなり、センサ（３８）は、該磁石によって作動 されるか又はホール効果を利用するスイッチからなることを特徴とする請求項４ に記載の装置。
6. ６．センサ（３８）は、ポペット弁（１６）の移動方向か又は取着部（１４）の 側方に配置されることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
7. ７．接続部材（３２）及びセンサ（３８）は、ポペット弁（１６）が閉鎖状態に 達する直前の圧力水準を圧力検出器（４０）が検出するように、相対的に配置さ れることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の装置。
8. ８．少なくとも１つの温度センサを備えることを特徴とする請求項２〜７のいず れか１つに記載の装置。