(57)【要約】【課題】開口部に固着した弁体が剥離して二次圧が急激に変化した場合の整圧器を含む整圧設備の挙動を、適切に推定することができ、剥離後に整圧設備の異常状態に至るか否かを予測する。【解決手段】整圧器が稼働できる状態で、固着模擬工程により付与された模擬固着時圧力を解除して弁体の開口部への固着の剥離を模擬する剥離模擬工程と、固着が模擬的に剥離する模擬剥離時点以降において、整圧器を稼働させた状態における二次側配管の二次圧の変化に基づいて整圧器を含む整圧設備の挙動を推定する挙動推定工程とを含む。【選択図】図２
2020173540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通流する流体流路に設けられる主ガバナの内部を駆動圧が導入される駆動圧室と第１室とに区画するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに弁軸にて固定されると共に前記ダイヤフラムの前記駆動圧室側と前記第１室側との間での移動に連動することで前記流体流路の開口部を閉止可能な弁体とを有して、前記弁体により前記開口部の開度を調整して前記流体流路の二次側配管の圧力である二次圧を設定圧力に調整する整圧器を含む整圧設備の挙動推定方法であって、
前記整圧器が稼働できる状態で、前記弁体と前記開口部との固着時の状態を模擬する模擬固着時圧力を前記第１室に付与する圧力付与手段を働かせ、前記弁体の前記開口部への固着を模擬する固着模擬工程と、
前記整圧器が稼働できる状態で、前記固着模擬工程により付与された前記模擬固着時圧力を解除して前記弁体の前記開口部への固着の剥離を模擬する剥離模擬工程と、
固着が模擬的に剥離する模擬剥離時点以降において、前記整圧器を稼働させた状態における前記二次側配管の二次圧の変化に基づいて前記整圧設備の挙動を推定する挙動推定工程とを含む、整圧設備の挙動推定方法。
【請求項２】
前記圧力付与手段により付与する前記模擬固着時圧力は、当該模擬固着時圧力と前記ダイヤフラムの有効受圧面積との積が、前記弁体と前記開口部との間で発生すると想定される想定固着力に対応するよう設定され、
前記剥離模擬工程は、前記整圧器が稼働できる状態で前記駆動圧室の圧力が前記駆動圧と前記模擬固着時圧力との和となった時点で、前記圧力付与手段により付与される前記模擬固着時圧力を解除する請求項１に記載の整圧設備の挙動推定方法。
【請求項３】
前記固着模擬工程では、複数の異なる前記想定固着力に対応する前記模擬固着時圧力を前記圧力付与手段が付与する形態で、前記弁体の前記開口部への固着を模擬するものであり、
前記挙動推定工程では、複数の異なる前記想定固着力毎に、前記整圧設備の挙動を推定する請求項２に記載の整圧設備の挙動推定方法。
【請求項４】
前記挙動推定工程は、
前記整圧器を稼働させた状他において、前記模擬剥離時点以降の前記弁体の開度の経時変化を示す第１関係と、前記弁体の開度と前記開口部を通過する流体流量との第２関係とから、前記模擬剥離時点から所定期間の間に前記二次側配管に流入する流体流量の積算値を導出する流体流量導出工程と、
前記流体流量導出工程にて導出された流体流量の積算値と一次圧との積が、前記二次側配管の配管容積と二次圧の積と等しくなるように、前記模擬剥離時点以降の二次圧を推定する二次圧推定工程とを含み、
前記二次側配管の複数の異なる配管容積毎に前記二次圧推定工程を実行する請求項１〜３の何れか一項に記載の整圧設備の挙動推定方法。
【請求項５】
流体が通流する流体流路に設けられる主ガバナの内部を駆動圧が導入される駆動圧室と第１室とに区画するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに弁軸にて固定されると共に前記ダイヤフラムの前記駆動圧室側と前記第１室側との間での移動に連動することで前記流体流路の開口部を閉止可能な弁体とを有して、前記弁体により前記開口部の開度を調整して前記流体流路の二次側配管の圧力である二次圧を設定圧力に調整する整圧器を含む整圧設備の挙動推定装置であって、
前記第１室への圧力の付与と解除を実行可能な圧力付与手段と、
前記圧力付与手段を働かせ、前記整圧器が稼働できる状態で、前記弁体と前記開口部との固着時の状態を模擬する模擬固着時圧力を前記第１室に付与し前記弁体の前記開口部への固着を模擬し、前記模擬固着時圧力を解除して前記弁体の前記開口部への固着の剥離を模擬し、固着が模擬的に剥離する模擬剥離時点以降において、前記整圧器を稼働させた状態における前記二次側配管の二次圧の変化に基づいて前記整圧設備の挙動を推定する制御装置とを備える、整圧設備の挙動推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が通流する流体流路に設けられる主ガバナの内部を駆動圧が導入される駆動圧室と第１室とに区画するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに弁軸にて固定されると共に前記ダイヤフラムの前記駆動圧室側と前記第１室側との間での移動に連動することで前記流体流路の開口部を閉止可能な弁体とを有して、前記弁体により前記開口部の開度を調整して前記流体流路の二次側配管の圧力である二次圧を設定圧力に調整する整圧器のを含む整圧設備の挙動推定方法、及び挙動推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、従来の整圧器においては、弁体が開口部に設けられる弁座部に着座しているときの気密性を維持するべく、弁座部に種々のゴムから成るシール部材が設けられている。弁体の弁座部への着座姿勢において、ゴム製のシール部材に対して金属から成る弁体が当接することにより、シール部材への弁体の固着が発生する場合がある。
固着は、ゴムを構成する分子が金属表面へ拡散・吸着することによる二次結合（水素結合やファンデルワールス力等）によって界面を形成し、初期固着（物理固着）が発生すると考えられている。固着の程度が小さい場合は粘着と呼ばれることもある。続いて、その界面において一次結合（共有結合等の化学結合）が生成し始めると共に、固着強度が徐々に増加し、強固な固着（物理固着＋化学固着）へと発展していくと考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５１−１０８３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の固着を完全に回避するのは困難であるため、どの程度の固着が生じたときに、二次圧挙動等の整圧にどのような影響を及ぼすか、更には整圧器を含む整圧設備に損傷等の影響を及ぼす虞があるのかについて、事前に把握することが重要である。しかしながら、固着が急に剥離した直後の二次圧挙動等の推測は容易ではない。
また、机上の推測ではなく確認実験を行う場合であっても、人為的に種々の固着力の固着状態を作ることは難しく、それらを剥離した実験データを蓄積することは容易ではない。
また、整圧器の二次側配管の容量の多寡に応じて、どのような二次圧挙動等が発生するかについても推定できることが好ましいが、実際の固着状態を作り、実験的にこれらのデータを蓄積するには、膨大な実験を行う必要があり、現実的ではなかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、開口部に固着した弁体が剥離して二次圧が急激に変化した場合の整圧器を含む整圧設備の挙動を、適切に推定することができ、剥離後に整圧設備が異常状態に至るか否かを予測できる整圧設備の挙動推定方法、及び挙動推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための整圧設備の挙動推定方法は、
流体が通流する流体流路に設けられる主ガバナの内部を駆動圧が導入される駆動圧室と第１室とに区画するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに弁軸にて固定されると共に前記ダイヤフラムの前記駆動圧室側と前記第１室側との間での移動に連動することで前記流体流路の開口部を閉止可能な弁体とを有して、前記弁体により前記開口部の開度を調整して前記流体流路の二次側配管の圧力である二次圧を設定圧力に調整する整圧器を含む整圧設備の挙動推定方法であって、その特徴構成は、
前記整圧器が稼働できる状態で、前記弁体と前記開口部との固着時の状態を模擬する模擬固着時圧力を前記第１室に付与する圧力付与手段を働かせ、前記弁体の前記開口部への固着を模擬する固着模擬工程と、
前記整圧器が稼働できる状態で、前記固着模擬工程により付与された前記模擬固着時圧力を解除して前記弁体の前記開口部への固着の剥離を模擬する剥離模擬工程と、
固着が模擬的に剥離する模擬剥離時点以降において、前記整圧器を稼働させた状態における前記二次側配管の二次圧の変化に基づいて前記整圧設備の挙動を推定する挙動推定工程とを含む点にある。
【０００７】
上記目的を達成するための整圧設備の挙動推定装置は、
流体が通流する流体流路に設けられる主ガバナの内部を駆動圧が導入される駆動圧室と第１室とに区画するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに弁軸にて固定されると共に前記ダイヤフラムの前記駆動圧室側と前記第１室側との間での移動に連動することで前記流体流路の開口部を閉止可能な弁体とを有して、前記弁体により前記開口部の開度を調整して前記流体流路の二次側配管の圧力である二次圧を設定圧力に調整する整圧器を含む整圧設備の挙動推定装置であって、その特徴構成は、
前記第１室への圧力の付与と解除を実行可能な圧力付与手段と、
前記圧力付与手段を働かせ、前記整圧器が稼働できる状態で、前記弁体と前記開口部との固着時の状態を模擬する模擬固着時圧力を前記第１室に付与し前記弁体の前記開口部への固着を模擬し、前記模擬固着時圧力を解除して前記弁体の前記開口部への固着の剥離を模擬し、固着が模擬的に剥離する模擬剥離時点以降において、前記整圧器を稼働させた状態における前記二次側配管の二次圧の変化に基づいて前記整圧設備の挙動を推定する制御装置とを備える点にある。
【０００８】
上記特徴構成によれば、弁体の開口部への固着と、開口部へ固着した弁体の剥離とを、圧力付与手段による整圧器の第１室への圧力の付与及び解除により実現するから、付与する圧力を変化させることにより、種々の固着力で固着した状態及びその剥離状態を模擬することができ、人為的に弁体と開口部との固着状態を作り出して実験をする場合に比べ、容易に種々のデータを収集・蓄積できる。
更に、上記特徴構成によれば、固着模擬工程、剥離模擬工程及び挙動推定工程が、整圧器が稼働できる状態で行われるから、実際の整圧器の稼働状態において駆動圧等の圧力が導入されている状態での固着及び剥離を模擬でき、より実体に即した整圧設備の挙動を推定できる。
また、挙動推定工程においては、固着が模擬的に剥離する模擬剥離時点以降で、整圧器を稼働させた状態における二次側配管の二次圧の変化を実測あるいは計算により導出することにより、例えば、二次圧がオーバーシュートするか否か等を知ることができ、更には、その値が整圧設備の耐圧範囲内か否かを判定することで、どの程度の固着力が発生している場合の固着剥離後に、整圧設備に異常が発生する虞が高いかを推定できる。
以上より、開口部に固着した弁体が剥離して二次圧が急激に変化した場合の整圧器を含む整圧設備の挙動を、適切に推定することができ、剥離後に整圧設備が異常状態に至るか否かを予測できる整圧設備の挙動推定方法、及び挙動推定装置を実現できる。
【０００９】
固着剥離時の挙動推定方法の更なる特徴構成は、
前記圧力付与手段により付与する前記模擬固着時圧力は、当該模擬固着時圧力と前記ダイヤフラムの有効受圧面積との積が、前記弁体と前記開口部との間で発生すると想定される想定固着力に対応するよう設定され、
前記剥離模擬工程は、前記整圧器が稼働できる状態で前記駆動圧室の圧力が前記駆動圧と前記模擬固着時圧力との和となった時点で、前記圧力付与手段により付与される前記模擬固着時圧力を解除する点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、通常のパイロット式のアンローディング型やローディング型の整圧器において、固着が発生した場合の整圧器での駆動圧の導入を含む圧力状態を比較的正確に模擬した状態で、固着から剥離が発生した直後の整圧設備の挙動（二次圧の挙動）を、より実体に即したものとすることができる。
特に、パイロット式のアンローディング型やローディング型の整圧器においては、弁体の開口部への固着が発生した場合、駆動圧室へ導入される駆動圧が所定の値を外れてしまう虞があるが、上述の方法であれば、駆動圧室の異常昇圧状態や異常降圧状態をも適切に模擬して、整圧設備の異常の発生の推定の確度を向上できる。
【００１１】
固着剥離時の挙動推定方法の更なる特徴構成は、
前記固着模擬工程では、複数の異なる前記想定固着力に対応する前記模擬固着時圧力を前記圧力付与手段が付与する形態で、前記弁体の前記開口部への固着を模擬するものであり、
前記挙動推定工程では、複数の異なる前記想定固着力毎に、前記整圧設備の挙動を推定する点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、想定固着力は、圧力付与手段による圧力付与により自在に変更可能であるから、種々の想定固着力を模擬しながら、複数の異なる想定固着力毎に、整圧設備の挙動を推定できる。
【００１３】
固着剥離時の挙動推定方法の更なる特徴構成は、
前記挙動推定工程は、
前記整圧器を稼働させた状態において、前記模擬剥離時点以降の前記弁体の開度の経時変化を示す第１関係と、前記弁体の開度と前記開口部を通過する流体流量との第２関係とから、前記模擬剥離時点から所定期間の間に前記二次側配管に流入する流体流量の積算値を導出する流体流量導出工程と、
前記流体流量導出工程にて導出された流体流量の積算値と一次圧との積が、前記二次側配管の配管容積と二次圧の積と等しくなるように、前記模擬剥離時点以降の二次圧を推定する二次圧推定工程とを含み、
前記二次側配管の複数の異なる配管容積毎に前記二次圧推定工程を実行する点にある。
【００１４】
これまで説明してきたように、剥離時点以降において、二次圧がどのように変動するかが、その後の整圧設備の挙動に大きい影響を与えるのであるが、当該二次圧の変動は、二次側配管の配管容積により変化する。
上記特徴構成によれば、前提として、剥離時点の直後における弁体の開度の経時変化は、二次側配管の配管容積の変化の影響を受けないものとする場合、剥離時点以降の弁体の開度の経時変化を示す第１関係と、弁体の開度と開口部を通過する流体流量との第２関係とから、模擬剥離時点から所定期間（例えば、０．００１秒以上１秒以下の時間）の間に二次側配管に流入する流体流量の積算値を導出することができる。
そして、当該導出された積算値と一次圧と流体温度とが判明する場合、二次側配管に流入する流体の物質量を導出でき、当該物質量と二次側配管容積と流体温度がわかれば、二次圧の挙動を推定できる。更に、二次側配管容積を変化させて当該演算を行うことにより、二次側配管容積毎に、二次圧の挙動を推定できる。
即ち、当該方法により、複数の固着力毎及び複数の二次側配管の容積毎に、二次側配管での二次圧の挙動を推定できるから、非常に多くの状況を模擬したデータを、比較的容易に取得し、それに基づいて、整圧設備の異常の発生を適切に予測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る整圧設備の挙動推定装置に係る概略構成図である。
【図２】実施形態に係る整圧設備の第１の挙動推定方法の制御フロー図である。
【図３】第１の挙動推定方法における弁開度及び二次圧の挙動を実測値を示すグラフ図、及び第２の挙動推定方法における二次圧の計算値を示すグラフ図である。
【図４】実施形態に係る整圧設備の第２の挙動推定方法の制御フロー図である。
【図５】第２の挙動推定方法により推定された二次圧のグラフ図である。
【図６】別実施形態に係る整圧設備の挙動推定装置に係る概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
当該実施形態に係る整圧設備の挙動推定方法、及び挙動推定装置１００は、開口部に固着した弁体が剥離して二次圧が急激に変化した場合の整圧器を含む整圧設備の挙動を、適切に推定することができ、剥離後に整圧設備が異常状態に至るか否かを予測できるものに関する。
【００１７】
整圧設備の挙動推定装置１００は、図１に示すように、例えば、パイロット式のローディング型整圧器の挙動を推定する装置として好適に設けることができる。
ローディング型整圧器は、図１に示すように、流体流路Ｌ０の二次圧を設定圧力に調整する逆作動型の主ガバナ１０と、その主ガバナ１０へ駆動圧を導入するパイロットガバナ５０とを備えて構成されている。
主ガバナ１０は、ダイヤフラムプレート１４に沿って設けられる第１ダイヤフラムＤ１（ダイヤフラムの一例）を備えており、その内部空間が第１ダイヤフラムＤ１にて第１室Ｈ１と第２室Ｈ２（駆動圧室の一例）とに区画されている。そして、主ガバナ１０は、流体流路Ｌ０に設けられる主開口部Ｋ０（開口部の一例）を開閉する主弁体Ｖ０（弁体の一例）を備えており、この主弁体Ｖ０は連結棒１６にて第１ダイヤフラムＤ１と連結され第１ダイヤフラムＤ１と連動して動く形態で、開閉される構成となっている。また、第１室Ｈ１には、第１ダイヤフラムＤ１を主弁体Ｖ０の閉弁方向側に付勢する第１付勢バネＧ１が配設されている。
【００１８】
パイロットガバナ５０は、第２ダイヤフラムＤ２と第３ダイヤフラムＤ３とを備えており、第２ダイヤフラムＤ２及び第３ダイヤフラムＤ３にて、その内部空間が第３室Ｈ３と第４室Ｈ４と第５室Ｈ５とに区画されている。第３室Ｈ３は、二次圧導入路Ｌ２により流体流路Ｌ０の二次側（主ガバナ１０よりも下流側）に連通接続されていると共に、二次圧連通路Ｌ３により主ガバナ１０の第１室Ｈ１に連通接続されている。第４室Ｈ４は、一次圧導入路Ｌ１により流体流路Ｌ０の一次側（主ガバナ１０よりも上流側）に連通接続されているとともに、駆動圧導入路Ｌ４により主ガバナ１０の第２室Ｈ２に連通接続されている。また、二次圧連通路Ｌ３の中間部位と駆動圧導入路Ｌ４の中間部位とは、絞り部３９を有する連通路により連通接続されている。
【００１９】
第２ダイヤフラムＤ２と第３ダイヤフラムＤ３とは連結棒により連結されており、一体的に上下に変位自在に構成されている。そして、第５室Ｈ５には、第２付勢バネＧ２が配設されており、当該第２付勢バネＧ２が第３ダイヤフラムＤ３を第４室Ｈ４側に付勢することで、第２ダイヤフラムＤ２が第３室Ｈ３側に付勢されている。
一次圧導入路Ｌ１の下流側先端部には、第２弁体３６ｂが設けられており、この第２弁体３６ｂは第３付勢バネＧ３により第２ダイヤフラムＤ２から一次圧導入路Ｌ１の下流側先端部へ向けて付勢されている。更に、当該第２弁体３６ｂには、第２ダイヤフラムＤ２に形成される開口３４ａを開閉する第３弁体３６ａが一体的に設けられている。
そして、流体流路Ｌ０の二次圧が設定圧力よりも低下した場合、第２ダイヤフラムＤ２が第３室Ｈ３側に変位して、第２弁体３６ｂが一次圧導入路Ｌ１の下流側先端部を開放すると共に、第３弁体３６ａは第２ダイヤフラムＤ２の開口３４ａを閉止し、流体流路Ｌ０の二次圧が設定圧力よりも上昇した場合、第２ダイヤフラムＤ２が第４室Ｈ４側に変位して第２弁体３６ｂが一次圧導入路Ｌ１の下流側先端部を閉止すると共に、第３弁体３６ａが開口３４ａを開放するように、第２付勢バネＧ２及び第３付勢バネＧ３の付勢力が設定されている。
【００２０】
当該構成を採用することにより、流体流路Ｌ０の二次圧が設定圧力よりも低下すると、二次圧導入路Ｌ２にて流体流路Ｌ０の二次側に連通接続されたパイロットガバナ５０の第３室Ｈ３の圧力が低下し、第２付勢バネＧ２の付勢力により第２ダイヤフラムＤ２が第３室Ｈ３側へ変位する。これにより、パイロットガバナ５０の第２弁体３６ｂが開き側に動作すると共に第３付勢バネＧ３が伸長状態となるため第３弁体３６ａが閉じ側に動作し、一次圧導入路Ｌ１を通して第４室Ｈ４に流体流路Ｌ０の一次圧が導入され、第４室Ｈ４の圧力が上昇する。そして、その圧力上昇した第４室Ｈ４の圧力が駆動圧導入路Ｌ４を通して主ガバナ１０の第２室Ｈ２に駆動圧として導入されて、第２室Ｈ２の圧力も上昇し、第１室Ｈ１と第２室Ｈ２との圧力差により第１ダイヤフラムＤ１が第１室Ｈ１側に変位する。よって、主ガバナ１０の主弁体Ｖ０が開き側に動作され、流体流路Ｌ０の二次圧を上昇させて二次圧を設定圧力に調整する。
【００２１】
一方、二次圧が設定圧力よりも上昇すると、パイロットガバナ５０の第３室Ｈ３の圧力が上昇し、第２付勢バネＧ２の付勢力に抗して第２ダイヤフラムＤ２が第４室Ｈ４側へ変位する。これにより、第２弁体３６ｂが閉じ側へ動作すると共に第３付勢バネＧ３が圧縮状態となるため第３弁体３６ａが開き側へ動作し、第４室Ｈ４への一次圧が導入されなくなる。これにより、第２室Ｈ２の流体は、駆動圧導入路Ｌ４、第４室Ｈ４、第３弁体３６ａ、第３室Ｈ３及び二次圧導入路Ｌ２を介して、流体流路Ｌ０の二次側へ排出され、第２室Ｈ２の圧力は低下し、第１室Ｈ１と第２室Ｈ２との圧力差により第１ダイヤフラムＤ１が第２室Ｈ２側に変位する。よって、主ガバナ１０の主弁体Ｖ０が閉じ側に動作され、流体流路Ｌ０の二次圧を低下させて二次圧を設定圧力に調整する。
尚、二次圧が設定圧力よりも上昇すると、パイロットガバナ５０の第３室Ｈ３の圧力が上昇し、第２付勢バネＧ２の付勢力に抗して第２ダイヤフラムＤ２が第４室Ｈ４側へ変位すると、第３弁体３６ａが第２ダイヤフラムＤ２の開口３４ａを開放するように構成されると共に、開口３４ａの開度は、二次圧と設定圧力との圧力差が大きいほど大きくなるように構成されている。即ち、図１に示すローディング型整圧器にあっては、主ガバナ１０の主弁体Ｖ０の閉じ方向の速度は、二次圧が低いほど速くなるように構成されている。
【００２２】
これまで説明してきたローディング型整圧器は、主弁体Ｖ０又は主開口部Ｋ０の何れか一方にゴム製のシール部材（図示せず）が設けられており、当該シール部材を介して主弁体Ｖ０と主開口部Ｋ０とが固着する場合がある。整圧設備の挙動推定装置１００では、当該主弁体Ｖ０と主開口部Ｋ０とが固着し、固着から剥離した場合の整圧器を含む整圧設備の挙動を推定するべく、以下の構成を有する。ここで、整圧設備とは整圧器のみならず、流体流路Ｌ０の整圧器の下流側の二次側配管も含むものとする。
【００２３】
主ガバナ１０の第１室Ｈ１には、圧力の付与と解除を実行できるポンプＰＲ（圧力付与手段の一例）が連通接続されている。更に、第１室Ｈ１には、室内空間を外部から気密な状態である気密状態と圧力開放状態とで切り換え可能な圧力開放弁Ｖｐｒ１が設けられると共に、二次圧連通路Ｌ３との接続部位に開閉弁Ｖｐｒ２が設けられている。当該ポンプＰＲの駆動、圧力開放弁Ｖｐｒ１及び開閉弁Ｖｐｒ２の開閉状態の切り換えは、制御装置Ｓにより実行される。
因みに、当該実施形態に係る構成においては、圧力開放弁Ｖｐｒ１の外部は、例えば、二次圧と等しくしておくことで、本発明の目的を達成できる。
また、第１室Ｈ１の圧力を計測する第１圧力センサＳ１、第２室Ｈ２の圧力を計測する第２圧力センサＳ２及び流体流路Ｌ０の二次圧を計測する第３圧力センサＳ３を備え、制御装置Ｓは、当該第１圧力センサＳ１、第２圧力センサＳ２及び第３圧力センサＳ３にて計測された圧力を受信可能に構成されている。
【００２４】
当該実施形態に係る整圧設備の挙動推定装置１００は、図２の制御フローに示す第１の挙動推定方法に従って、弁固着剥離時の整圧器の挙動を推定する。
まず、圧力開放弁Ｖｐｒ１及び開閉弁Ｖｐｒ２を閉止状態とし、制御装置Ｓが、模擬固着時圧力をポンプＰＲにより第１室Ｈ１に付与する。尚、当該実施形態に係る挙動推定方法では、複数の固着力を模擬するため、制御装置Ｓには、複数の模擬固着時圧力が記憶されており、それらが小さいものから順にポンプＰＲにて設定される（＃０１）。
ここで、模擬固着時圧力は、当該模擬固着時圧力と第１ダイヤフラムＤ１の有効受圧面積との積が、主弁体Ｖ０と主開口部Ｋ０との間で発生すると想定される想定固着力に対応するように設定される。因みに、当該実施形態では、整圧器がローディング型であるので、ポンプＰＲにて付与される模擬固着時圧力は大気圧を基準とした場合に正圧となる。
【００２５】
整圧器の上流側で流体流路Ｌ０を開閉するバルブ（図示せず）が開放され流体流路Ｌ０の一次側に一次圧がかかり、整圧器の設定圧力を所定値（例えば、５ｋＰａＧ）に設定して整圧器が稼働できる状態で、主弁体Ｖ０と主開口部Ｋ０との固着時の状態を模擬する模擬固着時圧力を第１室Ｈ１に付与するポンプＰＲを働かせ、主弁体Ｖ０と主開口部Ｋ０への固着を模擬する固着模擬工程を実行する（＃０２）。制御装置Ｓは、第１室Ｈ１の圧力としての第１圧力センサＳ１にて計測される圧力が、模擬固着時圧力となった時点でポンプＰＲを停止する。
【００２６】
更に、整圧器が稼働できる状態で、固着模擬工程により付与された模擬固着時圧力を解除して主弁体Ｖ０の主開口部Ｋ０への固着の剥離を模擬する剥離模擬工程を実行する（＃０３）。
説明を追加すると、当該剥離模擬工程では、パイロットガバナ５０から主ガバナ１０の第２室Ｈ２へ駆動圧の導入が継続されることになる。制御装置Ｓは、整圧器が稼働できる状態で第２室Ｈ２（駆動圧室）の圧力（第２圧力センサＳ２にて計測される圧力）が、上述の模擬固着時圧力と駆動圧との和となった時点で、ポンプＰＲにより付与される模擬固着時圧力を解除する。具体的には、圧力開放弁Ｖｐｒ１及び開閉弁Ｖｐｒ２を開放すると共にポンプＰＲの停止状態を維持する。
【００２７】
制御装置Ｓは、少なくとも固着が模擬的に剥離する模擬剥離時点以降において、整圧器を稼働させた状態における二次側配管の二次圧、即ち、第３圧力センサＳ３にて計測される圧力の変化に基づいて、整圧設備の挙動を推定する挙動推定工程を実行する（＃０４）。尚、当該工程において、制御装置Ｓは、主弁体Ｖ０の開度もパラメータとして取得して整圧設備の挙動を推定しても構わない。
【００２８】
制御装置Ｓは、予め決定された複数の模擬固着時圧力の夫々において、＃０２〜＃０４の工程を実行した後、制御を終了する（＃０５）。
ちなみに、模擬剥離時点前では、開閉弁Ｖｐｒ２は、閉止状態にあるが、主弁体Ｖ０が固着状態（閉止状態）にある場合、二次圧連通路Ｌ３を介して二次圧が第１室Ｈ１へ導入されることはない。このため、開閉弁Ｖｐｒ２が閉止状態である模擬剥離時点前であっても、「整圧器は稼働した状態」が実現されている。
【００２９】
次に、設定圧力を５ｋＰａとし、二次側配管の容量が５ｍ３である場合に取得した主弁体Ｖ０の開度及び二次圧に基づいて、整圧設備の挙動の推定について説明する。
尚、当該試験では、主弁体Ｖ０として、内弁と外弁とを有する複座弁式整圧器を用いて行っており、閉止状態から解放状態へ移行する際には、まず、内弁が解放状態となり、それでも圧の供給が追い付かない場合に、外弁が開く構造のものを採用している。試験結果は、内弁が全開の状態（図３に示すグラフ図では３ｍｍ程度の開度）を示している。
図３に示す試験結果に示されるように、想定固着力（模擬固着時圧力と第１ダイヤフラムＤ１の有効受圧面積との積）が大きくなるに従って、模擬剥離時点以降において、主弁体Ｖ０のピーク開度は大きくなると共に、二次圧のピーク値も大きくなっていることがわかる。
制御装置Ｓは、例えば、当該二次圧のピーク値が流体流路Ｌ０の二次側配管の許容耐圧を超えている場合に、整圧設備の破損が生じる虞がある等の推定を行う。
【００３０】
さて、二次圧のピーク値は、流体流路Ｌ０の二次側配管容積に応じて変化するため、二次側配管容積毎にデータを蓄積し、整圧設備の挙動を推定することが好ましい。
しかしながら、そのようなデータを実験により蓄積することは膨大な手間と時間を要するため困難である。そこで、当該実施形態に係る挙動推定方法では、図４の制御フローに示す第２の挙動推定方法に従って、整圧設備の挙動の推定を行う。
【００３１】
まず、圧力開放弁Ｖｐｒ１及び開閉弁Ｖｐｒ２を閉止状態とし、制御装置Ｓが、模擬固着時圧力をポンプＰＲにより第１室Ｈ１に付与する。尚、当該第２の挙動推定方法においても、複数の固着力を模擬するため、制御装置Ｓには、複数の模擬固着時圧力が記憶されており、それらが小さいものから順にポンプＰＲにて設定される（＃０１）。
【００３２】
整圧器の上流側で流体流路Ｌ０を開閉するバルブ（図示せず）が開放され流体流路Ｌ０の一次側に一次圧がかかり、整圧器の設定圧力を所定値（例えば、５ｋＰａ）に設定して整圧器が稼働できる状態で、主弁体Ｖ０と主開口部Ｋ０との固着時の状態を模擬する模擬固着時圧力を第１室Ｈ１に付与するポンプＰＲを働かせ、主弁体Ｖ０と主開口部Ｋ０への固着を模擬する固着模擬工程を実行する（＃０２）。制御装置Ｓは、第１室Ｈ１の圧力としての第１圧力センサＳ１にて計測される圧力が、模擬固着時圧力となった時点でポンプＰＲを停止する。
【００３３】
更に、整圧器が稼働できる状態で、固着模擬工程により付与された模擬固着時圧力を解除して主弁体Ｖ０の主開口部Ｋ０への固着の剥離を模擬する剥離模擬工程を実行する（＃０３）。説明を追加すると、当該剥離模擬工程では、パイロットガバナ５０から主ガバナ１０の第２室Ｈ２へ駆動圧の導入が継続されることになる。制御装置Ｓは、整圧器が稼働できる状態で第２室Ｈ２（駆動圧室）の圧力（第２圧力センサＳ２にて計測される圧力）が模擬固着時圧力と駆動圧との和となった時点で、ポンプＰＲにより付与される模擬固着時圧力を解除する。具体的には、圧力開放弁Ｖｐｒ１及び開閉弁Ｖｐｒ２を開放すると共にポンプＰＲの停止状態を維持する。
【００３４】
制御装置Ｓは、少なくとも固着が模擬的に剥離する模擬剥離時点以降において整圧器を稼働させた状態における主弁体Ｖ０の開度の経時変化を示す第１関係を取得する（＃０４）。
ここで、種々の整圧器において、一般的に用いられる圧力状態で、主弁体Ｖ０の開度毎に主開口部Ｋ０を通過する流体流量が知られているので、制御装置Ｓは、主弁体Ｖ０の開度と主開口部Ｋ０を通過する流体流量との第２関係を記憶している。そして、制御装置Ｓは、第１関係と第２関係とから、模擬剥離時点以降から所定期間（例えば、０．００１秒以上１秒以下の時間）の間に、二次側配管へ流入する流体流量の積算値を導出する流体流量導出工程を実行する（＃０５）。
【００３５】
発明者らは、上述したように模擬固着剥離時の主弁体Ｖ０の開度の挙動は、二次側配管容積に応じて大きく変化しないことを確認している。
そこで、制御装置Ｓでは、複数の二次側配管容積毎に模擬剥離時点以降の二次圧を推定するべく、想定される複数の二次側配管容積を、小さいものから設定する（＃０６）。
【００３６】
制御装置Ｓは、上述の流体流量導出工程にて導出した二次側配管へ流入する流体流量の積算値Ｖ１と一次圧Ｐ１との積が、上述の設定された二次側配管の配管容積Ｖ２と二次側配管の二次圧Ｐ２との積と等しくなるように、二次圧Ｐ２を導出（推定）する二次圧推定工程を実行する。
因みに、流体流量の積算値Ｖ１は、予め決定された所定時間（例えば、０．００１秒以上１秒以下の時間）での積算値が用いられる。また、二次側配管からは、常に一定の流量が流出していることを想定しているため、二次圧は、図３の実験値（実測値）に示すように、ピーク値が存在する。上述の所定時間は、模擬剥離時点から二次圧のピーク値の時点までとしても構わない。
【００３７】
制御装置Ｓは、上述の＃０６〜＃０７に係る処理を、想定し得るすべての二次側配管容積で、順次実行することで、夫々の二次側配管容積での二次圧を推定する（＃０８）。尚、当該推定は、二次側配管に予め存在する流体の物質量が無視できる場合の例であるが、当該物質量が無視できない程度に大きい場合、その物質量も含めて二次圧を導出することが好ましい。また、上記推定は、一次側と二次側とで温度は一定であると仮定したものであるが、温度が異なる場合には、温度もパラメータとして含めて、ボイル・シャルルの法則により、二次圧を推定することが好ましい。
【００３８】
更に、制御装置Ｓは、上述の＃０１〜＃０８に係る処理を、すべての模擬固着時圧力で実行して、二次圧の推定を実行し（＃０９）、実行が完了した場合、一例の処理を終了する。因みに、図３に示した実験結果における弁開度をシミュレーションの入力値として第１関係に入力した場合に、第２の挙動推定方法により導出される二次圧は、図３に示すように、実験値（実測値）の二次圧と整合していることから、当該第２の挙動推定方法は、二次圧の挙動を推定する上で有効な手段であると言える。
【００３９】
以上の処理により、推定された結果を図５のグラフ図に示す。制御装置Ｓは、当該グラフ図に示される二次圧のピーク値が、例えば、二次側配管の耐圧を超えているような場合には、固着剥離時点以降に、二次側配管の破損等が発生するリスクがある等の挙動の推定を実行できる。
【００４０】
〔別実施形態〕
（１）整圧設備の挙動推定装置２００は、図６に示すように、例えば、パイロット式のアンローディング型整圧器の挙動を推定する装置として好適に設けることができる。
パイロット式のアンローディング型整圧器は、図６に示すように、流体流路Ｌ０の二次圧を設定圧力に調整する主ガバナ１０と、その主ガバナ１０へ駆動圧を導入するパイロットガバナ５０とを備えて構成されている。
主ガバナ１０は、ダイヤフラムプレート１４に沿って設けられる第１ダイヤフラムＤ１（ダイヤフラムの一例）を備えており、その内部空間が第１ダイヤフラムＤ１にて第１室Ｈ１と第２室Ｈ２（駆動圧室の一例）とに区画されている。そして、主ガバナ１０は、流体流路Ｌ０に設けられる主開口部Ｋ１（開口部の一例）を開閉する主弁体Ｖ１（弁体の一例）を備えており、この主弁体Ｖ１は連結棒１６にて第１ダイヤフラムＤ１と連結され第１ダイヤフラムＤ１と連動して動く形態で、開閉される構成となっている。また、第１室Ｈ１には、第１ダイヤフラムＤ１を主弁体Ｖ１の開弁方向側に付勢する第１付勢バネＧ１が配設されている。
【００４１】
パイロットガバナ５０は、ダイヤフラムプレート３４に沿って設けられる第２ダイヤフラムＤ２を備えており、その内部空間が第２ダイヤフラムＤ２にて第５室Ｈ５と第６室Ｈ６とに区画されている。そして、当該パイロットガバナ５０は、流体流路Ｌ０の二次側（主ガバナ１０の下流側）に接続される二次圧導入路Ｌ２と、主ガバナ１０の第２室Ｈ２に接続される駆動圧導入路Ｌ５との間に設けられる第２開口部Ｋ２を開閉する第２弁体Ｖ２を備えており、この第２弁体Ｖ２は連結棒３６にて第２ダイヤフラムＤ２と連結され第２ダイヤフラムＤ２と連動して動く形態で、開閉される構成となっている。また、第５室Ｈ５には、第２ダイヤフラムＤ２を第２弁体Ｖ２の開弁方向側に付勢する第２付勢バネＧ２が配設されている。
【００４２】
当該構成を採用することにより、流体流路Ｌ０の二次圧が設定圧力よりも低下すると、二次圧導入路Ｌ２と連通するパイロットガバナ５０の第６室Ｈ６の圧力が低下し、第２付勢バネＧ２の付勢力により第２ダイヤフラムＤ２が第６室Ｈ６側へ変位する。これにより、パイロットガバナ５０の第２弁体Ｖ２が開き側に動作し、駆動圧導入路Ｌ５を介して主ガバナ１０の第２室Ｈ２内の流体が流体流路Ｌ０の二次側へ排出され、第１室Ｈ１と第２室Ｈ２との圧力差が小さくなるため、第１付勢バネＧ１の付勢力により、第１ダイヤフラムＤ１が第２室Ｈ２側に変位して、主ガバナ１０の主弁体Ｖ１が開き側に動作され、流体流路Ｌ０の二次圧を上昇させて二次圧を設定圧力に調整する。
【００４３】
一方、二次圧が設定圧力よりも上昇すると、パイロットガバナ５０の第６室Ｈ６の圧力が上昇し、第２付勢バネＧ２の付勢力に抗して第２ダイヤフラムＤ２が第５室Ｈ５側へ変位する。これにより、第２弁体Ｖ２が第２開口部Ｋ２を閉止し、主ガバナ１０の第２室Ｈ２内から流体が流体流路Ｌ０の二次側へ排出されなくなると共に、主ガバナ１０の第２室Ｈ２へ、一次圧導入路Ｌ１、絞り部３９、二次圧導入路Ｌ２を介して、一次圧が導入され、第２室Ｈ２の圧力は上昇し、第１室Ｈ１と第２室Ｈ２との圧力差により第１ダイヤフラムＤ１が第１室Ｈ１側に変位する。よって、主ガバナ１０の主弁体Ｖ１が閉じ側に動作され、流体流路Ｌ０の二次圧を低下させて二次圧を設定圧力に調整する。
【００４４】
さて、整圧設備の挙動推定装置２００では、主弁体Ｖ１の固着・剥離を模擬するべく、主ガバナ１０の第１室Ｈ１には、圧力の付与と解除を実行できるポンプＰＲ（圧力付与手段の一例）が連通接続されている。更に、第１室Ｈ１には、室内空間を外部から気密な状態である気密状態と圧力開放状態とで切り換え可能な圧力開放弁Ｖｐｒ１が設けられている。当該ポンプＰＲの駆動、圧力開放弁Ｖｐｒ１の開閉状態の切り換えは、制御装置Ｓにより実行される。
また、第１室Ｈ１の圧力を計測する第１圧力センサＳ１、第２室Ｈ２の圧力を計測する第２圧力センサＳ２及び流体流路Ｌ０の二次圧を計測する第３圧力センサＳ３を備え、制御装置Ｓは、当該第１圧力センサＳ１、第２圧力センサＳ２及び第３圧力センサＳ３にて計測された圧力を受信可能に構成されている。
【００４５】
当該パイロット式のアンローディング型整圧器における挙動の推定では、上述した実施形態と同様であるが、アンローディング型整圧器であるが故に、圧力付与手段としてのポンプＰＲは、第１室Ｈ１を減圧する形態で、圧力を付与することにより、挙動の推定を行う。因みに、当該実施形態では、整圧器がアンローディング型であるので、ポンプＰＲにて付与される模擬固着時圧力は大気圧を基準とした場合に負圧となる。
【００４６】
（２）上記実施形態にあっては、二次側配管の二次圧の実測値に対する計算値の整合性を確認するため、二次側配管の二次圧を圧力センサにより実測する例を示した。
しかしながら、二次圧の実測値と計算値との整合性が担保されている場合には、二次圧の実測値を計測しなくても、本発明の目的を達成することができる。
【００４７】
（３）尚、本発明の整圧設備の挙動推定方法は、直動式の整圧器に対しても良好に適用可能である。
【００４８】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の整圧設備の挙動推定方法、及び挙動推定装置は、開口部に固着した弁体が剥離して二次圧が急激に変化した場合の整圧器を含む整圧設備の挙動を、適切に推定することができ、剥離後に整圧設備の異常状態に至るか否かを予測できる整圧設備の挙動推定方法、及び挙動推定装置として、有効に利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０      ：主ガバナ
１００    ：挙動推定装置
２００    ：挙動推定装置
Ｄ１      ：第１ダイヤフラム
Ｈ１      ：第１室
Ｈ２      ：第２室
Ｋ０      ：主開口部
Ｌ０      ：流体流路
Ｐ２      ：二次圧
ＰＲ      ：ポンプ
Ｓ        ：制御装置
Ｖ０      ：主弁体
Ｖ１      ：積算値
Ｖ２      ：配管容積
Ｖｐｒ１  ：圧力開放弁
Ｖｐｒ２  ：開閉弁
ｎ１      ：物質量
【図１】
2020173540.tif 000003
【図２】
2020173540.tif 000004
【図３】
2020173540.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020173540.tif 000007
【図６】
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