(57)【要約】【課題】  極く簡単な装置や操作により、ウォータハンマーを生ずることなしに、しかも短時間内に、流体通路を緊急閉鎖できるようにする。【解決手段】  流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブとアクチエータ作動式バルブへ二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する電空変換装置と、前記アクチエータ作動式バルブの上流側管路に着脱自在に固着した振動センサと、振動センサにより検出した振動検出信号Ｐｒが入力されると共に電空変換装置へ前記二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさを制御する制御信号Ｓｃを出力し、当該制御信号Ｓｃの調整により電空変換装置から振動検出信号Ｐｒがほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力させるチューニングボックスとからウォータハンマーレス閉鎖装置を構成する。【選択図】      図１７
2004213638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を閉弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを特徴とする流体圧が略一定の流体通路の閉鎖方法。
【請求項２】
管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を増加若しくは減少させ、弁体を閉弁方向へ移動させることによりバルブストロークを所定の設定値近傍に保持し、次に、当該バルブストロークを設定値に短時間保持したあと、前記駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを特徴とする流体圧が略一定の流体通路の閉鎖方法。
【請求項３】
管路内圧が一定でない流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を緊急閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を増加若しくは減少させ、弁体を閉弁方向へ移動させることによりバルブストロークを所定の設定値近傍に保持し、次に、当該バルブストロークを設定値に短時間保持したあと、前記駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを特徴とする流体圧が一定でない流体通路の閉鎖方法。
【請求項４】
バルブを常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブ又はバルブの作動時にバルブ内容積が変化しない定容積・常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブとした請求項１、請求項２又は請求項３に記載の流体通路の閉鎖方法。
【請求項５】
バルブの閉鎖時間を極短時間とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ閉鎖前の圧力値の１０％以内とするようにした請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４に記載の流体通路の閉鎖方法。
【請求項６】
バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、アクチエータへ入力する駆動力を調整する自動駆動力制御器と、バルブ本体のバルブストロークを検出するバルブストローク検出器と、バルブ開閉指令信号Ｓとバルブストローク検出信号Ｓｐとバルブストロークの設定信号ＳG とが入力されると共に前記自動駆動力制御器へ駆動力制御信号ＳR を出力し、アクチエータを介してバルブ本体のバルブストロークを設定値に短時間保持したあとバルブ本体を全閉にする制御回路と、から構成した流体通路閉鎖用のウォータハンマーレスバルブ装置。
【請求項７】
バルブ本体をダイヤフラム式バルブとすると共にアクチエータを空気圧作動式アクチェータとするようにした請求項６に記載のウォータハンマーレスバルブ装置。
【請求項８】
バルブ本体を常時閉鎖型ダイヤフラム式バルブとすると共にアクチェータを空気圧作動式アクチエータとし、更に制御回路のバルブ全閉時間を極短時間とするようにした請求項６又は請求項７に記載のウォータハンマーレスバルブ装置。
【請求項９】
バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、アクチエータへ入力する駆動力を調整する自動駆動力制御器と、バルブ本体のバルブストロークを検出するバルブストローク検出器と、バルブ開閉指令信号Ｓとバルブストローク検出信号Ｓｐとバルブストロークの設定信号ＳG とが入力されると共に前記自動駆動力制御器へ駆動力制御信号ＳR を出力し、アクチエータを介してバルブ本体のバルブストロークを設定値に短時間保持したあとバルブ本体を全閉にする制御回路とから成るウォータハンマーレスバルブ装置と，一次側流通路の流体圧を検出する圧力検出センサと，前記圧力検出センサからの流体通路内圧の圧力検出信号Ｐ1 と閉鎖時間検出センサからの閉鎖時間検出信号Ｔと許容圧力上昇値設定信号ＰM と閉鎖時間設定信号ＴS が入力されると共に、前記圧力検出信号Ｐ1 と許容圧力上昇値設定信号ＰM との比較及び閉鎖時間検出信号Ｔと閉鎖時間設定信号ＴS との比較を行なう比較回路と、閉鎖時間に対応した圧力上昇値とストローク設定値の関係データを保持する記憶回路と、比較回路に於ける比較結果から許容圧力上昇値設定信号ＰM と閉鎖時間設定信号ＴS に最適のストローク設定値を選択する演算回路とを備えた演算記憶装置，とから構成したことを特徴とする流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置。
【請求項１０】
ウォータハンマーレスバルブ装置の制御回路を、閉鎖時間設定信号ＴS が入力され、バルブ本体の閉弁作動時に於けるアクチエータの作動速度の調整により流体通路の閉鎖時間を制御可能な構成とした請求項９に記載の流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置。
【請求項１１】
バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、バルブ上流側配管路に着脱自在に固定した振動センサーと、バルブ開閉指令信号が入力されると共に、そのデータ記憶部に予かじめ記憶された制御信号Ｓｃによりアクチエータへ入力するアクチエータ作動圧Ｐａを制御する電空変換制御装置と、前記振動センサーからの振動検出信号Ｐｒとアクチエータへ供給するステップ圧力設定信号Ｐｓとステップ圧力の保持時間設定信号Ｔｓと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが入力されると共に前記振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとの比較を行ない、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを修正する比較演算回路を備え、前記保持時間設定信号Ｔｓ及び修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓから成る制御信号Ｓｃを前記電空変換制御装置のデータ記憶部へ出力する演算制御装置とから構成したことを特徴とするウォータハンマーレス閉鎖装置。
【請求項１２】
演算制御装置を、ステップ圧力設定回路と保持時間設定回路と許容上限振動圧力設定回路と振動圧検出回路と比較演算回路とから構成すると共に、アクチエータ作動圧をステップ変化させた直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを上昇する方向に、また、アクチエータ作動圧を中間のステップ作動圧から零とした直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを下降させる方向に夫々修正する構成とした請求項１１に記載のウォータハンマーレス閉鎖装置。
【請求項１３】
電空変換制御装置を、演算制御装置からの制御信号Ｓｃを記憶するデータ記憶部と信号変換部と電空変換部とから構成すると共に、データ記憶部に予かじめ記憶されたウォータハンマーを生じないときの制御信号Ｓｃ′に基づいて信号変換部からアクチエータ作動圧制御信号Ｓｅを出力し且つ電空変換部からアクチエータ作動圧Ｐａを出力する構成とした請求項１１に記載のウォータハンマーレス閉鎖装置。
【請求項１４】
流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブと、アクチエータ作動式バルブへ二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する電空変換装置と、前記アクチエータ作動式バルブの上流側管路に着脱自在に固着した振動センサと、振動センサにより検出した振動検出信号Ｐｒが入力されると共に電空変換装置へ前記二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさを制御する制御信号Ｓｃを出力し、当該制御信号Ｓｃの調整により電空変換装置から振動検出信号Ｐｒがほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力させるチューニングボックスとから構成したウォータハンマーレス閉鎖装置。
【請求項１５】
流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により閉鎖するようにした流体通路の閉鎖方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の上昇又は下降による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを閉鎖するようにしたことを特徴とする流体通路の閉鎖方法。
【請求項１６】
流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により閉鎖するようにした流体通路の閉鎖方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の下降又は上昇による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを閉鎖するようにしたことを特徴とする流体通路の閉鎖方法。
【請求項１７】
振動発生がほぼ零となる２段階状の作動圧Ｐａを出力させるときの制御信号Ｓｃのデータを電空変換装置の記憶装置へ入力したあと、振動センサ及びチューニングボックスを取り外しするようにした請求項１５又は請求項１６に記載の流体通路の閉鎖方法。
【請求項１８】
振動センサをアクチエータ作動式バルブの設置位置から１０００ｍｍ以内の上流側位置に設けるようにした請求項１５又は請求項１６に記載の流体通路の閉鎖方法。
【請求項１９】
２段階状の作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔを１秒より小さく設定するようにした請求項１５又は請求項１６に記載の流体通路の閉鎖方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路の緊急閉鎖時に於けるウォータハンマーの発生を完全に防止できるようにウォータハンマー発生防止システムの改良に関するものであり、流体圧力の大小に拘わらずに流体通路を、ウォータハンマーを生ずることなしに迅速且つ確実に閉鎖できるようにした流体通路の閉鎖方法とこれに用いるウォータハンマーレスバルブ装置及びウォータハンマーレス閉鎖装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水等の液体が流通する通路を急激に閉鎖すると、閉鎖箇所より上流側の通路内圧が振動的に上昇する所謂ウォータハンマーが起生することは、広く知られた事象である。
また、当該ウォータハンマーが生ずると、上流側通路の内圧上昇により、これに接続されている機器・装置類が破損する等の様々な不都合が起生する。
【０００３】
そのため、ウォータハンマーの発生を防止する方策については従前から各種の技術が開発されている。
しかし、何れの技術も基本的には（１）流体通路の閉鎖時間を長目に設定するか、或いは（２）通路内に発生した振動圧力をバイパス通路を開放して外部へ逃がしたり、別途に設けたアキュムレータ内へ吸収すると云うものであり、前者の方法では流体通路の閉鎖に時間が掛かって緊急閉鎖の要請に対応することができず、また後者では、付帯設備費が高騰する問題がある。
【０００４】
更に、上記ウォータハンマーに係る問題は、これ迄比較的大流量の流体を取り扱う産業分野で主に問題とされて来たが、近年では、小流量の流体を取り扱う分野、例えば半導体製造に於けるシリコンの湿式酸化膜処理の分野や薬品製造の分野等に於いても、設備の保全や製品品質の向上等の点から、供給流体の緊急閉鎖時に於けるウォータハンマーの発生の防止が強く要請されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１９０２３５
【特許文献２】特開２０００−１０６０２
【特許文献３】特開２００２−２９５７０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従前のウォータハンマーの発生防止技術に於ける上述の如き問題、即ち（１）流体通路の遮断時間を若干長目に設定することを基本とする方策では、緊急性の要請に十分に対応することが出来ないこと、及び（２）振動圧力を吸収又は逃がすことを基本とする方策では、附帯設備費が高騰すること等の問題を解決せんとするものであり、流体通路に介設した弁の閉鎖を多段階動作で行なうことにより、ウォータハンマーを生ずることなしに、しかも極短時間（例えば１０００ｍｓｅｃ以内）でもって流体通路を緊急閉鎖できるようにした流体通路の閉鎖方法とこれに用いるウォータハンマーレスバルブ装置及びウォータハンマーレス閉鎖装置を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、流体通路のウォータハンマーレス閉鎖が可能なバルブの閉鎖条件をバルブの閉鎖テストを現実に行なうことによって予かじめ求めておき、当該閉鎖条件を記憶せしめた電空変換装置によってバルブ本体のアクチエータを作動させることにより、迅速且つ確実に流体通路のウォータハンマーレス閉鎖を可能とした流体通路の閉鎖方法と、これに用いるウォータハンマーレス閉鎖装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者等は、通路閉鎖弁の弁体を閉弁手前の所定の位置まで急速移動させ、短時間経過後に弁体を閉弁位置へ移動させるようにした多段階方式による弁の閉鎖方法を着想すると共に、当該閉鎖方法を用いて数多くのウォータハンマーの発生機構の解析試験を行なった。
また、本願発明者等は前記試験の結果から、弁の閉鎖に於いて、閉弁時の第１段階の弁体停止位置を特定の範囲内の位置とすることにより、ウォータハンマーの発生が防止されることを知得した。
【０００９】
本願発明は上記知見を基にして創作されたものであり、請求項１の発明は、管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を閉弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを発明の基本構成とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を増加若しくは減少させ、弁体を閉弁方向へ移動させることによりバルブストロークを所定の設定値近傍に保持し、次に、当該バルブストロークを設定値に短時間保持したあと、前記駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項３の発明は、管路内圧が一定でない流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を増加若しくは減少させ、弁体を閉弁方向へ移動させることによりバルブストロークを所定の設定値近傍に保持し、次に、当該バルブストロークを設定値に短時間保持したあと、前記駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを発明の基本構成とするものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の発明に於いて、バルブを常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブ又はバルブの作動時にバルブ内容積が変化しない定容積・常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブとしたものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１、２、３、又は４の発明に於いて、バルブの閉鎖時間を極短時間とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ閉鎖前の圧力値の１０％以内とするようにしたものである。
【００１４】
請求項６の発明は、バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、アクチエータへ入力する駆動力を調整する自動駆動力制御器と、バルブ本体のバルブストロークを検出するバルブストローク検出器と、バルブ開閉指令信号Ｓとバルブストローク検出信号Ｓｐとバルブストロークの設定信号ＳG とが入力されると共に前記自動駆動力制御器へ駆動力制御信号ＳR を出力し、アクチエータを介してバルブ本体のバルブストロークを設定値に短時間保持したあとバルブ本体を全閉にする制御回路とを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６の発明に於いて、バルブ本体をダイヤフラム式バルブとすると共にアクチエータを空気圧作動式アクチエータとするようにしたものである。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７の発明に於いて、バルブ本体を常時閉鎖型ダイヤフラム式バルブとすると共にアクチエータを空気圧作動式アクチエータとし、更に制御回路のバルブ全閉時間を極短時間とするようにしたものである。
【００１７】
請求項９の発明は、バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、アクチエータへ入力する駆動力を調整する自動駆動力制御器と、バルブ本体のバルブストロークを検出するバルブストローク検出器と、バルブ開閉指令信号Ｓとバルブストローク検出信号Ｓｐとバルブストロークの設定信号ＳG とが入力されると共に前記自動駆動力制御器へ駆動力制御信号ＳR を出力し、アクチエータを介してバルブ本体のバルブストロークを設定値に短時間保持したあとバルブ本体を全閉にする制御回路とから成るウォータハンマーレスバルブ装置と、一次側流通路の流体圧を検出する圧力検出センサと、前記圧力検出センサからの流通路内圧の圧力検出信号Ｐ1 と閉鎖時間検出センサからの閉鎖時間検出信号Ｔと許容圧力上昇値設定信号ＰM と閉鎖時間設定信号ＴS が入力されると共に、前記圧力検出信号Ｐ1 と許容圧力上昇値設定信号ＰM との比較及び閉鎖時間検出信号Ｔと閉鎖時間設定信号ＴS との比較を行なう比較回路と、閉鎖時間に対応した圧力上昇値とストローク設定値の関係データを保持する記憶回路と、比較回路に於ける比較結果から許容圧力上昇値設定信号ＰM と閉鎖時間設定信号ＴS に最適のストローク設定値を選択する演算回路とを備えた演算記憶装置、とを発明の基本構成とするものである。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項９の発明に於いて、ウォータハンマーレスバルブ装置の制御回路を、閉鎖時間設定信号ＴS が入力され、バルブ本体の閉弁作動時に於けるアクチエータの作動速度の調整により流体通路の閉鎖時間を制御可能な構成としたものである。
【００１９】
請求項１１の発明は、バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、バルブ上流側配管路に着脱自在に固定した振動センサーと、バルブ開閉指令信号が入力されると共に、そのデータ記憶部に予かじめ記憶された制御信号Ｓｃによりアクチエータへ入力するアクチエータ作動圧Ｐａを制御する電空変換制御装置と、前記振動センサーからの振動検出信号Ｐｒとアクチエータへ供給するステップ圧力設定信号Ｐｓとステップ圧力の保持時間設定信号Ｔｓと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが入力されると共に前記振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとの比較を行ない、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを修正する比較演算回路を備え、前記保持時間設定信号Ｔｓ及び修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓから成る制御信号Ｓｃを前記電空変換制御装置のデータ記憶部へ出力する演算制御装置とを発明の基本構成とするものである。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明に於いて演算制御装置を、ステップ圧力設定回路と保持時間設定回路と許容上限振動圧力設定回路と振動圧検出回路と比較演算回路とから構成すると共に、アクチエータ作動圧をステップ変化させた直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを上昇する方向に、また、アクチエータ作動圧を中間のステップ作動圧から零とした直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを下降させる方向に夫々修正する構成としたものである。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１１の発明に於いて電空変換制御装置を、演算制御装置からの制御信号Ｓｃを記憶するデータ記憶部と信号変換部と電空変換部とから構成すると共に、データ記憶部に予かじめ記憶されたウォータハンマーを生じないときの制御信号Ｓｃ′に基づいて信号変換部からアクチエータ作動圧制御信号Ｓｅを出力し且つ電空変換部からアクチエータ作動圧Ｐａを出力する構成としたものである。
【００２２】
請求項１４の発明は、流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブと、アクチエータ作動式バルブへ二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する電空変換装置と、前記アクチエータ作動式バルブの上流側管路に着脱自在に固着した振動センサと、振動センサにより検出した振動検出信号Ｐｒが入力されると共に電空変換装置へ前記二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさを制御する制御信号Ｓｃを出力し、当該制御信号Ｓｃの調整により電空変換装置から振動検出信号Ｐｒがほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力させるチューニングボックスとを発明の基本構成とするものである。
【００２３】
請求項１５の発明は流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により閉鎖するようにした流体通路の閉鎖方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の上昇又は下降による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを閉鎖するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
又、請求項１６の発明は、流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により閉鎖するようにした流体通路の閉鎖方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の下降又は上昇による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを閉鎖するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００２４】
請求項１７の発明は、請求項１５又は請求項１６の発明に於いて、振動発生がほぼ零となる２段階状の作動圧Ｐａを出力させるときの制御信号Ｓｃのデータを電空変換装置の記憶装置へ入力したあと、振動センサ及びチューニングボックスを取り外しするようにしたものである。
【００２５】
請求項１８の発明は、請求項１５又は請求項１６の発明に於いて、振動センサをアクチエータ作動式バルブの設置位置から１０００ｍｍ以内の上流側位置に設けるようにしたものである。
【００２６】
請求項１９の発明は、請求項１５の発明に於いて、２段階状の作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔを１秒より小さく設定するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本願方法発明に於いては、流体圧力が一定の場合には、アクチエータへの駆動力を設定値に保持するか、もしくはアクチエータへの駆動力を調整して弁のバルブストロークΔＧを設定位置に保持することにより、最初の閉弁作動で弁体の移動を所定位置に一旦短時間停止させ、その後弁体を全閉位置へ移行させるようにした閉鎖方法により弁を閉鎖するようにしているため、前記駆動力の設定値又はバルブストロークΔＧの設定値を適宜の範囲の値とすることにより、極く短時間（例えば３００〜１０００ｍｓｅｃ）内に、しかもウォータハンマーを生ずることなしに流体通路を安全に閉鎖することができる。
【００２８】
同様に、本願方法に於いては、流体圧力が変動する場合には、バルブストロークΔＧを制御要素とし、予かじめ設定した閉弁時にウォータハンマーを起さない範囲のバルブストロークΔＧに達したときに閉弁動作を短時間停止させ、その後当該バルブストロークΔＧの点から閉弁状態（バルブストロークΔＧ＝０）へ弁体を移行させる閉鎖方法としているため、バルブ本体の材質や構造に拘わらず常に安定したウォータハンマーレスの流体通路の緊急閉鎖を行なうことができる。
【００２９】
更に、本願装置発明に於いては、バルブ本体のバルブストロークΔＧを検出してこれを制御回路へフィードバックし、バルブ本体の閉鎖時にそのバルブストロークΔＧをより迅速且つ正確に所定の設定値へ到達させると共に、設定されたバルブストロークΔＧの点から全閉位置へ弁体を直ちに移行させるようにした閉弁作動により、弁の閉鎖を行なう構成としている。
その結果、簡単な構成にも拘わらず、極く短時間内にウォータハンマーの無い流体通路の閉鎖を行なうことが出来、管路内圧の振動的上昇による様々なトラブルを完全に除去することが可能となる。
【００３０】
本願のウォータハンマーレス閉鎖装置に於いては、圧力検出センサＰC による圧力検出値Ｐ1 とバルブ本体１０の閉鎖時間検出センサＴC による閉鎖時間検出信号Ｔとを演算・記憶装置１５へフィードバックさせ、ウォータハンマーレスバルブ装置の制御回路１３へ入力するストローク設定信号ＳG を、設定した閉鎖時間に於ける最適のストローク設定信号に制御する構成としている。
その結果、流通路の閉鎖時に万一流通路の内圧が許容圧力上昇値を越えた場合には、ストローク設定信号ＳG が自動的に最適値に修正されることになり、これによって、その後の流体通路の閉鎖時に於ける許容最大圧力上昇値を越えるウォータハンマーの発生が、完全に防止されることになる。
【００３１】
また、本願発明のウォータハンマーレス閉鎖装置に於いては、配管路Ｌ1 に振動センサ１８を着脱自在に取り付け、振動センサ１８により検出した振動検出信号Ｐｒを演算制御装置１６へフィードバックさせ、電空変換制御装置１７を介してバルブ本体１０のアクチエータ１１へ印加するアクチエータ作動圧Ｐａを制御することにより、ウォータハンマーレス弁閉鎖を達成する構成としている。
その結果、バルブ本体１０にストローク位置検出装置を設けなくても、或いは、配管路Ｌ1 に圧力検出器を介設しなくてもウォータハンマーレス弁閉鎖が達成できると共に、対象とする配管路Ｌ1 について最適のウォータハンマーレス弁閉鎖の条件（即ち、アクチエータ作動圧Ｐａの制御条件）が求まれば、振動センサ１８や演算制御装置１６を取り外して他の配管路へ適用することが可能となり、経済的にも極めて有利となる。
【００３２】
更に、本発明のウォータハンマーレス閉鎖装置に於いては、実作動状態下の配管路のバルブ本体１０の近傍に振動センサ１８を設けると共に、電空変換装置２０から所定の２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをバルブ本体１０のアクチエータ１１へ印加することによりバルブ本体１０を現実に開閉作動させ、前記２段階状アクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の最適値をバルブ本体１０の実作動によって選定し、且つ選定したアクチエータ作動圧Ｐａを電空変換装置２０の記憶装置へ記憶させるようにしている。
その結果、電空変換装置２０からのアクチエータ作動圧Ｐａによりバルブ本体１０をより確実且つ迅速に、流体通路にウォータハンマーを生ずることなしに急閉鎖することが可能となる。
【００３３】
加えて、前記２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａの選定・設定（チューニング）も、５〜６回のバルブ本体１０の実作動によって簡単に完了することが出来、しかも、適宜の大きさのステップ作動圧Ｐｓ′を有するアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータ１１へ加えることにより、第１回目のバルブ本体１０の実閉鎖時の圧力振動の振幅値もより低い値に押えることができ、配管路に大きな悪影響を加えることなしに、前記アクチエータ作動圧Ｐａの最適値を予かじめ正確に求めることが出来る。
【００３４】
そのうえ、パソコンを活用することにより、前記２段階状アクチエータ作動圧Ｐａの選定・設定（チューニング）を極く簡単に、しかも迅速に行なうことが出来るだけでなく、ウォータハンマーレス閉鎖装置をより安価に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
先ず、本願発明者等は、半導体製造装置の水分供給系に於けるウォータハンマーの発生状況を調査するため、空気圧作動ダイヤフラム弁を用いて流体流通路を全開から全閉に切換えした場合の流路の圧力変動を観察した。
図１は、上記調査に用いた試験装置の回路構成図であり、図１に於いて１は水タンク、２は水タンク加圧源、３は圧力センサ、４は弁、５は電空変換装置、６は弁駆動用ガス源、７は信号発生器、８はストレージオシロスコープである。
【００３６】
前記水タンク１は約３０ｌの容量を有する密閉構造型であり、その内部には約２５ｌの流体（２５℃の水）が貯留されている。
また、水タンク１は加圧源２からのＮ2 により１００〜３００ＫＰａＧの範囲で調整自在に加圧されている。
【００３７】
前記圧力センサ３は、弁４の上流の水圧を高感度で検出可能なセンサーであり、本試験装置に於いては拡散半導体方式の圧力センサーを使用している。
【００３８】
前記弁４としては、ダイヤフラム式空圧弁を使用しており、その仕様は流体入口圧力０．１ＭＰａ、流体出口圧力０．３ＭＰａ、流体温度１０〜１００℃、ＣＶ値０．２７、操作空気圧０．３〜０．６ＭＰａ、接液部の材質（バルブボディＰＴＦＥ、ダイヤフラムＰＴＦＥ）、通路内径４ｍｍである。
即ち、当該弁４はノーマルクローズ型の合成樹脂ダイヤフラムを弁体とする空気作動式ダイヤフラム弁であり、スプリング（図示省略）の弾性力によりダイヤフラム弁体が常時弁座へ当座し、閉弁状態に保持される。又、作動用空気圧の供給によりアクチェータ４ａが作動し、ダイヤフラム弁体が弁座から離座することにより開弁状態に保持される。
従って、当該ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁を閉弁するには、アクチエータ４ａへ開弁のために供給している作動空気圧を減少させる必要がある。
尚、本願発明に於いては、上記ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁に替えてノーマルオープン型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用してもよいことは勿論であり、この場合には、アクチエータ４ａへ供給する作動空気圧を上昇させることにより、弁が閉鎖されることになる。
【００３９】
前記電空変換装置５は、弁開度を指示する入力信号に対応した駆動圧力（空気圧）を弁４のアクチエータ４ａへ供給するためのものであり、本試験装置に於いては図２に示す如き構成の電空変換装置５を使用している。
即ち、入力信号Ｉが制御回路Ａへ入力されると、給気用電磁弁Ｂが開になり、供給圧力Ｃの一部が給気用電磁弁Ｂを通して出力圧力Ｐａとなり弁４のアクチエータ４ａへ供給される。
この出力圧力Ｐａは圧力センサＥを介して制御回路Ａへフィードバックされ、入力信号Ｉに対応する出力圧力Ｐａになるまで、訂正動作が行なわれる。尚、図２に於いて、Ｆは排気用電磁弁、Ｇは排気、Ｈは電源、Ｊは入力信号Ｉに対応する出力信号であり、当該出力信号Ｊ（即ち、入力信号Ｉ）が後述するストレージオシロスコープのＣＨ2 へ入力電圧として入力される。
【００４０】
図３は、前記電空変換装置５の入力信号Ｉ値（入力電圧Ｖ）と出力圧力Ｐａの関係を示す線図であり、入力電圧５Ｖ（作動用空気圧Ｐ＝約５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）で弁４は全開状態に保持されることになる。
【００４１】
前記弁作動用空気源６にはコンプレッサーが使用されており、所定圧の空気が供給される。また、前記信号発生器７は電空変換装置５等への入力信号Ｉ等を生成するものであり、所望の電圧出力が入力信号Ｉとして電空変換装置５へ出力される。
更に、前記ストレージオシロスコープ８は、圧力センサー３からの上流側管路Ｌ1 内の検出圧力信号Ｐ1 （電圧Ｖ）や電空変換装置５への入力信号Ｉ（入力電圧Ｖ）が入力され、管路Ｌ1 の圧力Ｐ1 の変動や入力信号（入力電圧Ｖ）Ｉの変動等が観測・記録される。  尚、本試験装置に於いては、ストレージオシロスコープ８を利用しており、時間軸の読み取りは５００ｍｓｅｃ／１目盛である。
【００４２】
図１を参照して、先ず、水タンク１内の圧力ＰT を３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの一定圧力に保持し、アクチエータ４ａへ５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの空気圧Ｐａを供給して弁４を全開状態にした。尚、この時の弁４と水タンク１間の配管路Ｌ1 の内径は４．０ｍｍ、長さは約２．５ｍ、水の流量はＱ＝約３．４５ｌ／ｍｉｎであった。
【００４３】
この状態から、弁４のアクチエータ４ａへの供給空気圧Ｐａを、（ａ）５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全開）→０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全閉）にしたとき、（ｂ）５→１．９→０にしたとき、（ｃ）５→１．６６→０にしたとき、（ｅ）５→１．６５→０にしたとき、（ｆ）５→１．６２→０にしたとき、（ｇ）５→１．５０→０にしたときの夫々について、上流側管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 の変化をストレージオシロスコープ８により観測した。
【００４４】
図４はその観測結果を示すものであり、上記図４の（ａ）〜（ｆ）からも明らかなように、５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全開）→０（全閉）の過程を経て弁４を全閉にした場合には、図４の（ａ）のように最大９．１５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの振幅の圧力Ｐ1 の変動が表われた。
【００４５】
これに対して、供給圧力Ｐａを５→１．６５→０（図４−（ｅ））と変化させた場合には管路圧力Ｐ1 に殆んど変動が生じず、ウォータハンマーの発生が完全に防止されることが判る。
【００４６】
一方、供給圧力Ｐａを５→１．５０→０（図４−（ｆ））と変化させた場合には、管路圧力Ｐ1 に最大振幅２．９０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの振動が発生した。
【００４７】
上記の各試験結果から、当該弁４の場合、弁４を全開から全閉に切換えする際にアクチエータ４ａへの作動空気圧Ｐａを５Ｖ（全開）→１．６５Ｖ（開弁度０．０７２ｍｍ／１．９３ｍｍ×１００＝３．７３％）→０（全閉）の過程を経て閉鎖することにより、ウォータハンマーの発生を完全に防止できることが判る。
【００４８】
即ち、管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が一定の場合には、（１）全開状態からある一定の開弁度まで瞬時に急閉し、その後短時間を置いて全閉状態にすることにより、約５００〜１０００ｍｓｅｃの間にウォータハンマーを発生することなしに流体通路を閉鎖できること、及び（２）前記最初の弁体の停止位置、即ち弁開度が一定値よりも大きくても、或いは小さくても、ウォータハンマーの発生を防止することができないことが判る。
【００４９】
図５は、同じ弁４を用い、図４の場合と同じ条件下で弁の全開→全閉試験を繰り返した時の管路内圧Ｐ1 の上昇状況をグラフ化したものであり、何れの試験に於いても、管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が一定（３ｋｇ／ｃｍ2 ・Ｇ）の時には、最初（１段目）に弁体を一旦停止させるためのアクチエータへの供給空気圧Ｐａが約１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの時に、内圧Ｐ1 の圧力上昇値が略０となっている。
【００５０】
図６は、前記図４の試験に於いて、アクチエータ４ａへの供給圧ＰａとバルブストロークΔＧ（ｍｍ）の関係を示すものであり、試験条件は管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 ＝３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（一定）、流量Ｑ＝３．４５ｌ／ｍｉｎ（一定）の下に於いて、弁４を多段階式閉鎖により閉弁したものである。
尚、バルブストロークΔＧ（ｍｍ）はポテンショメータを用いて測定されており、ダイヤフラム弁体を上方より押圧する弁シャフトの全閉位置から開弁方向への移動量をバルブストロークΔＧ（ｍｍ）と規定している。
【００５１】
図６の（ａ）〜（ｆ）から明らかなように、アクチエータ４ａへの供給空気圧Ｐａが１．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ・ＧのときのバルブストロークΔＧは０．７８２ｍｍとなり、Ｐａ＝１．６６のときはΔＧ＝０．１０８、Ｐａ＝１．６５のときはΔＧ＝０．０７２ｍｍとなる。
又、図６の（ｄ）からも明らかなようにバルブストロークΔＧ＝０．０７２ｍｍ（開弁度０．０７２／１．９３×１００＝３．７３％）のときにウォータハンマーの発生が略０となる。
即ち、管内圧力Ｐ1 が一定の下に於ける多段階式閉鎖に於いては、弁開度ΔＧが前記０．０７２よりも大きくても或いは小さくても、ウォータハンマーが発生することになる。
【００５２】
図７は、上記図６と同じ条件下でアクチエータ４ａへの供給圧Ｐａを変化させた場合に於けるバルブストロークΔＧと管路の圧力上昇ΔＰ1 との実測値を示す線図であり、何れも最初（１段目）に弁体を一旦停止させる位置を、バルブストロークΔＧ＝約０．０７ｍｍ位の位置としたときに、ウォータハンマーの発生が略０となっている。
【００５３】
次に、水タンク１の内圧ＰT が変化した場合のウォータハンマーの発生防止について、図 1の試験装置を用いて試験をした。
図８の（ａ）〜（ｃ）はその結果を示すものであり、タンク内圧ＰT が３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、アクチエータへの供給圧Ｐａを５→１．６５→０とする多段階式閉鎖に於いては、管路内圧Ｐ1 の振動的な上昇は見られない（図６（ａ））。
しかし、タンク内圧ＰT が変化すると、図８（ｂ）及び図８（ｃ）の矢印Ａからも明らかなように、管路内圧Ｐ1 に若干圧力変動を生ずることになる。
【００５４】
図９は、前記図８の試験時に、アクチエータ４ａの作動圧Ｐａが１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・ＧのときのバルブストロークΔＧをポテンショメータにより計測したものであり、弁４のダイヤフラム弁体にかかる流体（水）の圧力によって、アクチエータ４ａへの供給圧（１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）が同一であってもバルブストロークΔＧが変化し、その結果、前記図８の（ｂ）、（ｃ）のＡのように、管路内圧Ｐ1 に振動的な変動が生ずることとなる。
【００５５】
図１０は、弁の多段階式閉鎖に於いて、タンク内圧ＰT と管路内圧Ｐ1 の変動を防止できるアクチエータの作動圧Ｐａとの関係を示す線図であり、曲線Ａ3 はタンク内圧ＰT ＝３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、曲線Ａ2 はＰａ＝２、曲線Ａ1 はＰａ＝１のときを示すものであり、ウォータハンマーの発生を防止できるアクチエータ圧力Ｐａの範囲がタンク内圧ＰT によって大きく変動することが判る。
【００５６】
即ち、図５及び図７の試験結果からも明らかなように、タンク内圧ＰT 即ち管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が略一定の場合には、弁４のアクチエータ４ａへ供給する作動圧Ｐａを制御する多段階式閉鎖により（本実施形態の常時閉鎖型空気圧作動ダイヤフラム弁に於いては、Ｐａ＝５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ→１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ→０の多段階式閉鎖）、約５００〜１０００ｍｓｅｃの短時間内に、ウォータハンマーの発生を略完全に防止しつつ管路Ｌ1 を高速閉鎖することが出来る。
【００５７】
しかし、タンク内圧ＰT （即ち管路内圧Ｐ1 ）が変動する場合には、上記図１０からも明らかなように、アクチエータ４ａへの空気供給圧Ｐａを制御するだけでは、多段階式閉鎖に於いてウォータハンマーの発生を完全に防止することは困難である。
そこで、本件出願人は、前記アクチエータ４ａへの供給圧Ｐａの制御に変え、弁４のバルブストロークΔＧを制御要素とし、タンク内圧ＰT をパラメータとする多数の多段階式閉鎖試験を行なった。
尚、試験装置は前記図１の場合と略同一であり、弁４のバルブストロークΔＧを計測するポテンショメータをこれに付加した点が異なるだけである。
【００５８】
図１１は、弁４を多段階式閉鎖した場合の、タンク内圧ＰT をパラメーターとしたバルブストロークΔＧと管路圧力上昇ΔＰ1 の関係を示すものであり、図１２は図１の要部の拡大図である。
尚、図１１及び図１２に於いてＡ3 、Ａ3 ′はタンク内圧ＰT が３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、Ａ2 、Ａ2 ′はＰT ＝２ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、Ａ1 、Ａ1 ′はＰT ＝１ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのときを夫々示すものである。
【００５９】
図１２からも明らかなように、バルブストロークΔＧを制御することによって弁４の多段階式閉鎖を行なった場合には、管路Ｌ1 内の内圧Ｐ1 の大・小に拘わらず、バルブストロークΔＧが０．０７〜０．０８ｍｍの間で一旦閉弁作動を短時間停止させ、その後全閉状態とすることにより、約５００〜８００ｍｓｅｃの短時間内にウォータハンマーを生ずることなしに弁４を全開から全閉に急閉鎖できることが判る。
【００６０】
図１３は、前記図１１及び図１２等の試験結果に基づいて構成した本件発明に係るウォータハンマーレスバルブ装置のブロック構成図示すものである。
図１３に於いて、１０はバルブ本体、１１はアクチエータ、１２は自動駆動力制御器、１３は制御回路、１４はバルブストローク検出器である。
【００６１】
前記バルブ本体１０は配管路Ｌ1 内に介設されており、本実施形態に於いてはダイヤフラム弁体を備えたバルブ本体１０が使用されている。
尚、バルブ本体そのものは如何なる型式であってもよいことは勿論であり、ディスク弁体を備えたディスク弁等であってもよい。
また、本実施形態では弁座内径が４．００ｍｍのダイヤフラム弁を弁４として使用しているが、弁４の大きさは１０Ａ〜１００Ａ位いまで自由に選定可能である。
【００６２】
前記アクチエータ１１はバルブ本体１０の駆動部であり、本実施形態に於いては空気圧シリンダがアクチエータとして利用されており、スプリング１１ａによってピストン１１ｂを下方向へ押圧することにより、バルブ本体１０は閉鎖され、また逆に、自動駆動力制御器１２より駆動圧Ｐａを供給し、ピストン１１ｂをスプリング１１ａの弾性力に抗して上方へ押し上げることにより、バルブ本体１０は開放される。
【００６３】
尚、本実施形態に於いては、アクチエータ１１として空気圧シリンダを使用しているが、油圧シリンダ型のアクチエータ１１であっても、或いは電動式（ソレノイドやモータ、圧電素子）のアクチエータ１１であっても良いことは勿論である。
また、本実施形態では常時閉鎖型の弁４を使用しているが、常時開放型の弁４であってもよく、更に、本実施形態ではアクチエータ４ａへ供給する駆動圧Ｐａを増加させることにより閉弁するようにしているが、アクチエータ４ａへ供給する駆動圧Ｐａを減少させることにより閉弁させる構成とすることも可能である。
【００６４】
自動駆動力制御器はアクチエータ４ａへの供給駆動力を調整するものであり、本実施形態では、コンプレッサー（図示省略）等の加圧源からの供給空気圧Ｐａｏを所定の圧力Ｐａに制御し、当該圧力Ｐａの空気圧をアクチエータ１１へ供給するようにした自動圧力制御器が使用されている。
尚、アクチェータ１１に電動式アクチエータが使用される場合には、当該自動駆動力制御装置は電気出力の制御器になることは勿論である。
【００６５】
前記制御回路１３へは、バルブストローク検出器１４からのバルブストロークΔＧの検出信号Ｓｐ、バルブ本体１０への開閉指令信号Ｓ及び多段階式閉鎖に於ける中間停止位置（即ち制御バルブストロークΔＧ）の設定信号ＳG 等が入力されると共に、自動駆動力制御器１２へ、所定のバルブストロークΔＧを与えるのに必要な制御圧力Ｐａを出力する圧力制御信号ＳR が出力される。
即ち、制御回路１３では、バルブストローク検出器１４からのバルブストローク検出信号Ｓｐと中間停止位置の設定信号ＳG とが比較され、両者の差が零となるようにアクチエータ１１への供給空気圧Ｐａが調整されることになる。
尚、本実施形態では、制御回路１３と自動駆動力制御器１２とを別体として表示しているが、両者を一体化してもよいことは勿論である。
【００６６】
図１３を参照して、定常状態に於いては、自動駆動力制御器１２から所定の圧力（例えば５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）の空気圧Ｐａがアクチェータ１１へ供給されており、ピストン１１ｂをスプリング１１ａに抗して上方へ押し上げることにより、バルブ本体１０は全開されている。
【００６７】
今、緊急時に、制御回路１３へ弁閉鎖指令信号Ｓが入力されると、バルブ本体１０は所謂多段階式閉鎖により緊急閉鎖される。即ち、先ず前記アクチエータ１１への供給空気圧力Ｐａがバルブストローク設定信号ＳG により与えられた圧力値（例えば１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）にまで瞬時に下降され、これによってピストン１１ｂは、スプリング１１ａの弾性力によって下降し、シャフト１１ｃに連結された弁体（図示省略）を所定のバルブストロークΔＧの位置にまで下降させ、ここで短時間（例えば３００〜５００ｍｓｅｃ）停止する。
【００６８】
バルブ本体１０の作動時には、バルブストローク検出器１４からのストローク検出信号Ｓｐが制御回路１３へ入力されており、当該ストローク検出信号Ｓｐとバルブストローク設定信号ＳG との対比によって制御空気圧Ｐａの調整が行なわれ、バルブ本体１０のバルブストロークΔＧは１００〜２００ｍｓｅｃの間に所定の設定位置に保持される。
【００６９】
所定のバルブストロークΔＧの位置に短時間（３００〜５００ｍｓｅｃ）停止したバルブシャフト１１ｃは、その後空気圧Ｐａが自動駆動力制御器１２を介して０に下降されることにより、全閉鎖位置まで瞬時に下降する。
これにより、バルブ本体１０は、所謂ウォータハンマーを生ずることなしに全閉されることになり、全閉に要する時間は、本実施形態（管路径１０Ａ）に於いては約３００〜１０００ｍｓｅｃの間である。
【００７０】
尚、上記実施形態に於いては、弁として弁座内径が４．００ｍｍのダイヤフラム式空気作動弁を用いた場合について主として説明したが、本発明はより大型（例えば２５〜１００Ａ）のグローブ弁やディスク弁にも適用できることは勿論である。
【００７１】
図１４は、本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第１実施例の基本構成を示すものであり、前記図１３に示したウォータハンマーレス弁装置に弁閉鎖時間Ｔと許容圧力上昇値ＰM を制御要素として付加したものである。即ち、当該ウォータハンマーレス閉鎖装置に於いては、一次側圧力の検出センサＰC と弁閉鎖時間の検出センサＴC と各センサＰC 、ＴC からの検出値Ｐ1 、Ｔが入力される演算・記憶回路１５とが、前記ウォータハンマーレスバルブ装置に付設されている。
【００７２】
更に、閉鎖時間設定信号ＴS はウォータハンマーレス弁装置の制御回路１３へも入力されており、制御回路１３から自動駆動力制御器１２へ出力される駆動力制御信号ＳR の出力状態を調整することによってアクチエータ１１の作動速度（即ち、アクチエータ１１への作動圧Ｐａの印加状態）を制御し、これによりバルブ本体１０の全開から全閉までの時間を調整するように構成されている。
【００７３】
前記弁閉鎖時間検出センサＴC はアクチエータ１１に設けられており、バルブシャフト１１ｃの作動開始（開弁）から作動停止（閉弁）までの時間Ｔを検出し、これを演算・記憶回路１５へ入力する。
また、前記圧力検出センサＰC は一次側流通路Ｌ1 に設けられており、流体圧力の検出値Ｐ1 を演算・記憶回路１５へ入力する。
【００７４】
前記演算・記憶回路１５には圧力比較回路、時間比較回路、演算回路及び記憶回路が夫々設けられており、圧力比較回路では許容圧力上昇値設定信号ＰM と圧力検出信号Ｐ1 との比較が、また時間比較回路では閉鎖時間設定信号ＴS と閉鎖時間検出信号Ｔとの比較が行なわれる。
また、前記記憶回路には、予かじめ実測により求めたバルブ本体の、閉鎖時間Ｔをパラメータとしたストローク設定値と圧力上昇値との関係データが多数記憶されている。
【００７５】
更に、前記演算回路は、圧力検出信号Ｐ1 が許容圧力上昇値設定信号ＰM を越えた場合に、閉鎖時間Ｔが閉鎖時間設定信号ＴS を越えているか否かに応じて、前記記憶回路に記憶されている閉鎖時間Ｔが閉鎖時間設定信号ＴS よりも短かくて且つこれに最も近い場合の圧力上昇値とストローク設定値のデータを選定し、そのデータの中から圧力検出値Ｐ1 が許容圧力上昇値設定信号ＰM 以下となるストローク設定信号ＳG を選定し、これを制御回路１３へ入力する。
【００７６】
尚、前記閉鎖時間設定信号ＴS の最小値は、バルブ本体１０やアクチエータ１１の作動特性から制約を受けることになるが、通常は１〜３ｓｅｃの値に設定されている。
また、バルブ本体１０の閉鎖時間設定信号ＴS は、許容される範囲でなるべく長目に選定される。何故なら、閉鎖時間Ｔが長いほどウォータハンマーが起生し難くくなるからである。
【００７７】
当該ウォータハンマーレス閉鎖装置の使用に際しては、閉鎖時間設定信号ＴS 、許容圧力上昇値設定信号ＰM を入力する。これにより、演算・記憶装置１５の記憶回路から、適宜のストローク設定信号ＳG が出力され、制御回路１３へ入力される。
流体流路Ｌ1 の閉鎖に際しては、バルブ開閉指令信号Ｓが制御回路１３へ入力され、これによってバルブ本体１０は、全開から全閉に切換わる。
この時、万一一次側流通路の内圧Ｐ1 がウォータハンマーの起生によって振動した場合には、圧力検出センサＰC からの圧力検出信号Ｐ1 がフィードバックさせ許容圧力上昇値設定信号と比較され、万一圧力検出信号Ｐ1 が許容圧力上昇設定値ＰM を越えている場合には、演算回路によって新たなストローク設定信号ＳG が選定され、制御回路１３へ入力される。
【００７８】
その結果、バルブ本体１０のステム１１ｃは新たなストローク位置へ瞬時に戻されることになり、次回のバルブ本体１０の開閉作動時には、前記ウォータハンマーによる圧力上昇が許容最大圧力上昇値ＰM 以下に押えられることになる。
【００７９】
図１５及び図１６は、本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第２実施例の基本構成を示すものであり、図１４の第１実施例の場合のように、既設の上流側配管Ｌ1 へ圧力検出器Ｐｃを取り付けたり、或いはバルブ本体１０へバルブストローク検出器（位置検出器）を取り付けすることが困難な場合に、主として利用されるものである。
【００８０】
図１５及び図１６を参照して、当該ウォータハンマーレス閉鎖装置は、図１３のウォータハンマーレス弁装置からバルブストローク検出器１４を取り除いた形態のバルブ本体１０と、アクチエータ１１と、電空変換制御装置１７と、アクチエータ作動圧Ｐａの段階的切換え及び切換後の圧力保持時間Ｔｓ等を制御可能とした演算制御装置１６と、上流側配管路Ｌ1 に着脱自在に固定した振動センサー１８とを組み合せ、弁本体１０のアクチエータ１１に加えるアクチエータ作動圧Ｐａの段階的切換え（図１６（ａ）のＰ2 ｍａｘからＰｓへの切換（ステップ圧力Ｐｓ）やステップ圧力Ｐｓの保持時間Ｔｓを適宜に選定して、ウォータハンマーレス閉鎖を可能とする弁本体１０の閉鎖条件を予かじめ設定記憶しておくことを可能としたものである。
【００８１】
即ち、図１５及び図１６に於いて、１６は演算制御装置、１７は電空変換制御装置、１８は振動センサー、６は弁駆動用ガス源、１０はバルブ本体、１１はアクチエータであり、弁駆動用ガス源６からの駆動圧Ｐａｏ（本実施例の場合約０．６ＭＰａ）が電空変換制御装置１７によって図１６（ａ）の如き状態のステップ状の作動圧力Ｐａに変換され、アクチエータ１１へ印加されることになる。
【００８２】
尚、アクチエータ１１へ加えるアクチエータ作動圧Ｐａやその保持時間Ｔｓは、後述するような方法によって、予かじめバルブ上流側配管路Ｌ1 毎に弁本体１０の閉鎖作動試験によって求められた演算制御装置１６からの制御信号Ｓｃによって制御されており、当該振動センサー１８及び演算制御装置１６は、弁本体１０の閉鎖作動試験による前記制御信号Ｓｃの選定が完了すれば、上流側配管路Ｌ1 から取り外しされることになる。
【００８３】
即ち、前記演算制御装置１６にはステップ圧力設定Ｐｓの設定回路１６ａ、圧力保持時間設定信号の設定回路１６ｂ、許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍの設定回路１６ｃ、管路の振動圧検出回路１６ｄ及び比較演算回路１６ｅ等が設けられており、振動センサー１８により検出した弁本体１０の閉鎖時の内圧Ｐ1 の変動による振動検出信号Ｐｒと、ステップ圧力設定信号Ｐｓと、ステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓと、許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが夫々入力されている。
【００８４】
そして、前記比較演算回路１６ｅでは振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが比較され、両者の間に差異がある場合には、後述するようにステップ圧力設定信号Ｐｓが修正され、当該修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓと保持時間設定信号Ｔｓとを含む制御信号とそが電空変換制御装置１７のデータ記憶部へ出力されて行く。
【００８５】
また、前記電空変換制御装置１７には、データ記憶部１７ａと信号変換部１７ｂ（信号発生器７）と、電空変換部１７ｃ（電空変換装置５）等が設けられており、信号変換部１７ｂからのアクチエータ作動圧制御信号Ｓｃが電空変換部１７ｃへ入力されることにより、アクチエータ１１へ供給するアクチエータ作動圧Ｐａが、図１６の（ａ）のように段階的に切換え変換される。
尚、当該電空変換制御装置１７へは、バルブ開閉指令信号Ｓ及びバルブ本体１０の作動状況（ＮＯ又はＮＣ）に対応するための切換信号Ｓｏが入力されている。
【００８６】
図１６を参照して、先ず配管路Ｌ1 に振動センサー１８を固定する。次に、演算制御装置１６へ適宜のステップ圧力設定信号Ｐｓ、ステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓ及び許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを入力すると共に、電空変換制御装置１７のバルブ本体切換信号Ｓｏ及びアクチエータ作動用流体供給圧Ｐａｏを適宜に設定する。
【００８７】
その後、バルブ開閉指令信号Ｓを入力して、弁本体１０のアクチエータ１１に例えば図１６の（ａ）の如き形態のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する。
今、時刻ｔ1 に於いて、アクチエータ作動圧ＰａをＰａｍａｘからＰｓまで下降させると、弁本体１０の流体通路は中間位置まで閉鎖され、更に設定保持時間Ｔｓが経過した時刻ｔ2 に於いて、アクチエータ作動圧Ｐｓが零にされることにより、弁本体１０は全閉状態となる。
【００８８】
この間に、ウォータハンマーの発生により配管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が変化すると、その変化の状態は振動センサー１８により検出され、振動検出信号Ｐｒは演算制御装置１６へ入力される。
演算制御装置１６では、検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが比較され、もしも、Ａ1 の位置（時刻ｔ1 ）に於いては振動を発生しないか又は振動の大きさが許容値内であるが、Ａ2 の位置（時刻ｔ2 ）に於いて振動が許容値Ｐｒｍを越える場合には、アクチエータ作動圧Ｐｓを少し下降させるようにステップ圧力設定信号Ｐｓが修正され、この修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓとその保持時間設定信号Ｔｓが制御信号Ｓｃとして演算制御装置１６から電空変換制御装置１７へ出力され、その後再度同様のバルブ本体１０の閉鎖作動試験が行なわれる。
【００８９】
また、逆に、もしも、Ａ1 の位置（時刻ｔ1 ）で発生した振動が許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越える場合には、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを少し上昇させる方向に設定信号Ｐｓが修正され、演算制御装置１６から電空変換制御装置１７へ制御信号Ｓｃとして出力され、その後再度同様のバルブ本体１０の閉鎖作動試験が行なわれる。
【００９０】
上記００７０及び００７１に記載の如き作動試験を繰り返すことにより、振動センサー１８を設けた配管路Ｌ1 のウォータハンマーレス閉鎖に必要なアクチエータ１１の中間作動圧力Ｐｓ（ステップ圧力設定信号Ｐｓ）が所定のステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓ（バルブ閉鎖時間Ｔｓ）について選定されることになり、この選定されたウォータハンマーを起さない最適のステップ圧力設定信号Ｐｓとその保持設定時間Ｔｓを与える制御信号Ｓｃが、電空変換制御装置１７のデータ記憶部１７ａに記憶され、以後の管路Ｌ1 の閉鎖は、この記憶された制御信号Ｓｃに基づいてアクチエータ作動圧Ｐａを制御することにより行なわれる。
【００９１】
尚、上記図１５及び図１６の実施例に於いては、アクチエータ作動圧Ｐａを２段階に切換え制御するようにしているが、必要な場合には３段階や４段階の切換としてもよいことは勿論である。
また、ステップ保持時間設定信号Ｔｓは通常０．５〜１秒の間に設定され、当該時間Ｔｓが短かくなるにつれて、ウォータハンマーレス閉鎖の条件を見出すことが困難になることは勿論である。
【００９２】
図１７は、本発明に係る流体通路閉鎖方法とこれに用いるウォータハンマーレス閉鎖装置の第３実施例を示すものである。
図１７に於いて、Ｌ1 は配管路、１０はバルブ本体、１１はエアーアクチエータ、１８は振動センサ、１９はチューニングボックス、２０は電空変換装置であり、ウォータハンマーレス閉鎖装置としての基本的な構成は、図１５に示した第２実施例の場合とほぼ同じである。
【００９３】
前記チューニングボックス１９は、バルブ本体１０の上流側に取付けした振動センサ１８からの振動検出信号Ｐｒがフィードバック信号として入力され、当該フィードバック信号Ｐｒからウォータハンマーの発生を検出すると共に、電空変換装置２０へアクチエータ作動圧制御信号Ｓｃを出力することにより、エアーアクチエータ１１へ供給する２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを最適化するものである。具体的には、後述するように図２１のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさ及びステップ作動圧保持時間ｔの最適値を演算し、当該アクチエータ作動圧Ｐａを電空変換装置２０からアクチエータ１１へ出力させるための制御信号Ｓｃを電空変換装置２０へ出力する。
【００９４】
また、当該チューニングボックス１９には、バルブ本体１０のエアーアクチエータ１１の作動型式（Ｎ．Ｏ．又はＮ．Ｃ．）に対応して制御信号Ｓｃを切換えするための切替えスイッチが設けられている。
【００９５】
図１８は、チューニングボックス１９の主要部を形成するパソコンの画面表示の一例を示すものであり、バルブ本体１０の開閉状態、エアーアクチエータ１１へのアクチエータ作動圧Ｐａ、配管路Ｌの振動状況、ステップ作動圧Ｐｓ′及び配管振動値、オートチューニングの条件設定、マニアル開閉の条件設定、バルブ本体１０の作動型式等の画面表示が可能な構成になっている。
【００９６】
前記電空変換装置２０は、信号変換器と電空変換器とを組み合わせたものであり、図１９に示す如く給気用電磁弁Ｂ、排気用電磁弁Ｆ、圧力センサＥ、制御回路Ａ等から構成されており、基本的には図２の（ａ）及び（ｂ）に示したものとほぼ同じ構成を有している。
【００９７】
即ち、給気電磁弁Ｂへは０．６ＭＰａ以上の空気圧が供給されており、０〜０．５ＭＰａの空気圧がアクチエータ作動圧制御圧力Ｐａとしてエアーアクチエータ１１へ出力される。
また、当該電空変換装置２０の制御回路Ａには、基板Ａ1 と外部入出力インターフェイスＡ0 等が設けられており、また、外部入出力インターフェイスＡ0 には二つのコネクタＡｃ、Ａｄが設けられている。そして、コネクタＡｃへは供給電源（ＤＣ２４又は１２Ｖ）、開閉信号Ｉ（電圧入力又は無電圧入力）、圧力モニタ（０〜５ＤＣＶ・０〜９８１ＫＰａＧ）が接続され、また、コネクターＡｄへはチューニングボックス１９が接続される。
【００９８】
図２０は、当該第３実施例に於けるオートチューニングの実施フローを示すものであり、また、図２１はエアーアクチエータ１１へ加えるアクチエータ作動圧Ｐａと振動の発生との相対関係を示すものである。
尚、アクチエータ作動圧Ｐａとしては、図１６の場合と同様に２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａが加えられている。
【００９９】
図２０を参照して、図１７に示す如く振動センサ１８を配管路Ｌの所定位置（バルブ本体１０から約１０００ｍｍ以内の上流側位置、望ましくは１００〜１０００ｍｍ上流側へ離れた位置）に固定すると共に、チューニングボックス１９及び電空変換装置２０を夫々セッチングする。
次に、オートチューニング開始信号の入力（ステップＳ1 ）により弁全開状態に約２秒間保持した（ステップＳ2 ）あと、２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを加えることにより、制御が行われる（ステツプＳ3 ）。尚、ステップ作動圧Ｐｓ′の保持時間ｔは、後述するように０．５〜１ｓｅｃに設定されている。
【０１００】
バルブ本体１０の閉鎖により配管路Ｌに発生した振動は、振動センサ１８からの振動検出信号Ｐｒにより検出並びに確認され（ステップＳ4 ）、振動が図２１のＡ点で発生しているか、又はＢ点で発生しているかを確認し（ステップＳ5 Ｓ6 ）、Ａ点で発生している場合には、アクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′が増加され（ステップＳ7 ）、また、Ｂ点で発生している場合には前記ステップ作動圧Ｐｓ′が減少される（ステップＳ8 ）
【０１０１】
上記バルブ本体１０の閉鎖制御を繰り返す（通常は数回〜１５回）ことにより、振動を全く生じない最適のステップ作動圧Ｐｓ′を有するアクチエータ作動圧Ｐａ最終的には得られることになり、このオートチューニングにより得られた振動を完全に防止可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力する制御信号Ｓｃを電空変換装置２０へ入力することにより、バルブ本体１０を閉鎖するようにする。
【０１０２】
前記オートチューニング時に加える２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔは、短いほど好都合であるが、空気作動式アクチエータ１１にあつてはｔ＝１秒以下とするのが望ましい。
尚、前記図２０及び図２１に於いては、ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用し、アクチエータ作動圧Ｐａを供給することによって開弁中のバルブ本体１０を閉鎖する場合について説明しているが、ノーマルオープン型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用し、アクチエータ作動圧Ｐａを２段階に分けて上昇させることによりウォータハンマーレス閉鎖を行なうことも勿論可能であり、この場合にアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐａ′の調整が前記ノーマルクローズ型の場合とは逆になり、一段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動が発生したときにはステップ作動圧Ｐａ′を下降させ、また２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動が発生したときには、ステップ作動圧Ｐａ′を上昇させることになる。
【０１０３】
図２２は、バルブ開閉時の内容積無変化型の空気圧作動バルブ（１９．０５ｍｍ）を用い、液体ラインの圧力が０．０９８ＭＰａ、０．１９８ＭＰａ及び０．２９４ＭＰａの三種の配管路を、アクチエータ作動圧Ｐａが０．４９０ＭＰａＧ−０．１９ＭＰａＧ−０ＰａＧの２段階状の作動圧Ｐａを用いて閉鎖したときの、ステップ作動圧保持時間ｔと液体ラインの圧力上昇値△Ｐ（ＭＰＡＧ）との関係を示すものである。ステップ作動圧保持時間ｔを１秒以上にすれば、圧力上昇△Ｐをほぼ零にすることが出来るが、ｔが０．５秒以下になると、圧力上昇△Ｐが大きくなることが判っている。
【０１０４】
尚、前記オートチューニング操作が完了して、配管路Ｌのウオータハンマレス閉鎖が可能な制御信号Ｓｃ（即ち、ウオータハンマレス閉鎖が可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力するための制御信号Ｓｃ）が求まれば、前記制御信号Ｓｃ（即ち、作動圧Ｐａ）のデータを電空変換装置２０へ転送し、別途にこれを記憶しておく。そして、オートチューニング１９及び振動センサ１８を取り外す。
【０１０５】
バルブ本体１０の急閉鎖が必要な場合には、予めオートチューニングにより求めた前記制御信号Ｓｃのデータを用い、電空変換装置２０からウオータハンマーレス閉鎖が可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをバルブ本体１０のアクチエータ１１へ出力する。
【０１０６】
前記図１７の実施例に於いては、オートチューニング操作が完了すれば、アクチエータ作動圧Ｐａ（ステップ作動圧力Ｐｓ′とその保持時間ｔ）が定まれば、当該作動圧Ｐａに関するデータを電空変換装置２０へ転送し、その後、振動センサ１８及びチューニングボックス１９は完全に取り外すようにしているが、チューニングボックス１９を小型化して電空変換装置２０と一体化するようにしてもよいことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は工業用の配水や蒸気、ガス等の供給管路のみならず、一般家庭の給水・給湯用配管路、半導体製造プラントの流体（ガス及び液体）供給管路、化学薬品工業プラントの流体供給管路等へ適用することが出来る。その中でも、特に本願発明は、半導体製造用のチャンバー装置やウエハー等の洗浄装置、各種のエッチング装置等への適用に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】流体通路のウォータハンマーの発生状態の調査に用いた試験装置の回路構成図である。
【図２】試験装置に用いた電空変換装置の説明図であり、（ａ）は基本構成図、（ｂ）はブロック構成図である。
【図３】電空変換装置５の入力信号Ｉ（入力電圧Ｖ）と出力圧力Ｐａ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）の関係を示す線図である。
【図４】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式閉鎖に於いて、アクチエータへの供給圧Ｐａを変化させた場合の弁上流側管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 の変化状態を示す線図であり、（ａ）はＰａを５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇから直接０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇに閉鎖したとき、（ｂ）はＰａを５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇから１．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇに落したあと０とした場合、（ｃ）は５→１．６６→０、（ｄ）は５→１．６５→０、（ｅ）は５→１．６２→０、（ｆ）は５→１．６２→０、（ｇ）は５→１．５０→０とした場合を示すものである。
【図５】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式閉鎖に於けるアクチエータへの駆動圧力Ｐａと圧力上昇ΔＰ1 の関係を示す線図である。
【図６】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式閉鎖に於いて、アクチエータへの空気供給圧Ｐａを変化させた場合のバルブストロークΔＧの変化を示す線図であり、（ａ）はＰａを５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全開）→０（全閉）に、（ｂ）は５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全開）から１．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（中間開度）にしたあと、０（全閉）に、（ｃ）は５→１．６６→０に、（ｄ）は５→１．６５→０に、（ｅ）は５→１．６２→０、（ｆ）は５→１．５０→０にした場合を示すものである。
【図７】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式閉鎖に於けるバルブストロークΔＧ（ｍｍ）と管路Ｌ1 の圧力上昇ΔＰ1 の関係を示す線図である。
【図８】タンク圧（管路内圧Ｐ1 ）を変化させた場合の多段階式閉鎖（Ｐａ＝５−１．６５−０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）に於ける管路内圧Ｐ1 の変化状況を示す線図であり、（ａ）はタンク内圧Ｐ1 ＝３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、（ｂ）はＰ1 ＝２、（ｃ）はＰ1 ＝１の場合を夫々示すものである。
【図９】図８の試験に於けるアクチエータ作動圧ＰａとバルブストロークΔＧの関係を示す線図であり、（ａ）はタンク圧力ＰT が３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、（ｂ）はＰT ＝２のとき、（ｃ）はＰT ＝１のときを夫々示すものである。
【図１０】弁の多段階式閉鎖に於けるタンク内圧ＰT と、ウォータハンマーを防止できるアクチエータ作動圧力Ｐａの関係を示す線図である。
【図１１】弁の多段階式閉鎖に於けるタンク内圧ＰT をパラメータとしたバルブストロークΔＧと管路圧力上昇ΔＰ1 との関係線図である。
【図１２】図１１の要部の拡大図である。
【図１３】本発明に係るウォータハンマーレスバルブ装置の全体構成図である。
【図１４】本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第１実施例の全体構成図である。
【図１５】本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第２実施例の全体構成図である。
【図１６】図１５のウォータハンマーレス閉鎖装置に於けるアクチエータ作動圧Ｐａの制御（図１６のａ）と振動発生の一例（図１６のｂ）を示す説明図である。
【図１７】本発明の第３実施例に係るウォータハンマーレス閉鎖装置の全体システム構成図である。
【図１８】チューニングボックスのＰＣ画面表示の概要図である。
【図１９】電空変換装置の構成概要図である。
【図２０】オートチューニング操作のフロー図である。
【図２１】オートチューニング操作に於ける駆動圧力Ｐａと発生する振動との関係の説明図である。
【図２２】ステップ状の駆動圧力Ｐａのステップ圧力保持時間ｔと圧力上昇値ΔＰとの関係を示す線図である。
【符号の説明】
【０１０９】
ＰT は水タンク内圧、Ｌ1 はバルブ上流側管路、Ｐ1 は管路内圧、Ｐａはアクチエータ作動圧、Ｐａｏは空気供給圧力、ΔＧはバルブストローク、Ｓはバルブ開閉指令信号、ＳG はバルブストローク設定信号、ＳR は駆動力制御信号、Ｓｐはバルブストローク検出信号、１は水タンク、２は水タンク加圧源、３は圧力センサ、４は弁、４ａはアクチエータ、５は電空変換装置、６は弁駆動用ガス源、７は信号発生器、８はストレージオシロスコープ、１０はバルブ本体、１１はアクチエータ、１２は自動駆動力制御器（自動圧力制御器）、１３は制御回路、１４はバルブストローク検出器（位置検出器）、１５は演算・記憶装置、１６は演算制御装置、１７は電空変換制御装置、１８は振動センサ、１９はチューニングボックス、２０は電空変換装置、ＴC は閉鎖時間検出センサ、Ｔは閉鎖時間検出信号、ＴS は閉鎖時間設定信号、Ｐ1 は圧力検出信号、ＰM は許容圧力上昇値設定信号、Ｐｒは振動検出信号、Ｐｒｍは許容上限振動圧力設定信号、Ｐｓはステップ圧力設定信号、Ｔｓはステップ圧力保持時間設定信号（閉鎖時間設定信号）、Ｓｃは制御信号、Ｓｅはアクチエータ作動圧制御信号、ＳｏはバルブのＮＯ・ＮＣ切換信号、ｔはステップ圧力保持時間、Ｐｓ′はステップ作動圧である。
【図１】
2004213638.tif 000003
【図２】
2004213638.tif 000004
【図３】
2004213638.tif 000005
【図４】
2004213638.tif 000006
【図５】
2004213638.tif 000007
【図６】
2004213638.tif 000008
【図７】
2004213638.tif 000009
【図８】
2004213638.tif 000010
【図９】
2004213638.tif 000011
【図１０】
2004213638.tif 000012
【図１１】
2004213638.tif 000013
【図１２】
2004213638.tif 000014
【図１３】
2004213638.tif 000015
【図１４】
2004213638.tif 000016
【図１５】
2004213638.tif 000017
【図１６】
2004213638.tif 000018
【図１７】
2004213638.tif 000019
【図１８】
2004213638.tif 000020
【図１９】
2004213638.tif 000021
【図２０】
2004213638.tif 000022
【図２１】
2004213638.tif 000023
【図２２】
2004213638.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月18日(2003.12.18)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路の緊急（又は急速）閉鎖時に於けるウォータハンマーの発生を完全に防止できるようにウォータハンマー発生防止システムの改良に関するものであり、流体圧力の大小に拘わらずに流体通路を、ウォータハンマーを生ずることなしに迅速且つ確実に閉鎖できるようにした流体通路の閉鎖方法とこれに用いるウォータハンマーレスバルブ装置及びウォータハンマーレス閉鎖装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水等の液体が流通する通路を急激に閉鎖すると、閉鎖箇所より上流側の通路内圧が振動的に上昇する所謂ウォータハンマーが起生することは、広く知られた事象である。
また、当該ウォータハンマーが生ずると、上流側通路の内圧上昇により、これに接続されている機器・装置類が破損する等の様々な不都合が起生する。
【０００３】
そのため、ウォータハンマーの発生を防止する方策については従前から各種の技術が開発されている。
しかし、何れの技術も基本的には（１）流体通路の閉鎖時間を長目に設定するか、或いは（２）通路内に発生した振動圧力をバイパス通路を開放して外部へ逃がしたり、別途に設けたアキュムレータ内へ吸収すると云うものであり、前者の方法では流体通路の閉鎖に時間が掛かって緊急（又は急速）閉鎖の要請に対応することができず、また後者では、付帯設備費が高騰する問題がある。
【０００４】
更に、上記ウォータハンマーに係る問題は、これ迄比較的大流量の流体を取り扱う産業分野で主に問題とされて来たが、近年では、小流量の流体を取り扱う分野、例えば半導体製造に於けるシリコンの湿式酸化膜処理、ウエーハ洗浄装置、薬液供給システムの分野や薬品製造の分野等に於いても、バルブの開閉頻度の増加に伴なって、設備の保全や製品品質の向上、開閉時間の短縮等の点から、供給流体の緊急（又は急速）閉鎖時に於けるウォータハンマーの発生の防止が強く要請されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１９０２３５
【特許文献２】特開２０００−１０６０２
【特許文献３】特開２００２−２９５７０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従前のウォータハンマーの発生防止技術に於ける上述の如き問題、即ち（１）流体通路の遮断時間を若干長目に設定することを基本とする方策では、緊急性（又は急速性）の要請に十分に対応することが出来ないこと、及び（２）振動圧力を吸収又は逃がすことを基本とする方策では、附帯設備費が高騰すること等の問題を解決せんとするものであり、流体通路に介設した弁の閉鎖を多段階動作で行なうことにより、ウォータハンマーを生ずることなしに、しかも極短時間（例えば１０００ｍｓｅｃ以内）でもって流体通路を緊急（又は急速）閉鎖できるようにした流体通路の閉鎖方法とこれに用いるウォータハンマーレスバルブ装置及びウォータハンマーレス閉鎖装置を提供するものである。
【０００７】
また、本発明は、流体通路のウォータハンマーレス閉鎖が可能なバルブの閉鎖条件をバルブの閉鎖テストを現実に行なうことによって予かじめ求めておき、当該閉鎖条件を記憶せしめた電空変換装置によってバルブ本体のアクチエータを作動させることにより、迅速且つ確実に流体通路のウォータハンマーレス閉鎖を可能とした流体通路の閉鎖方法と、これに用いるウォータハンマーレス閉鎖装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者等は、通路閉鎖弁の弁体を閉弁手前の所定の位置まで急速移動させ、短時間経過後に弁体を閉弁位置へ移動させるようにした多段階方式による弁の閉鎖方法を着想すると共に、当該閉鎖方法を用いて数多くのウォータハンマーの発生機構の解析試験を行なった。
また、本願発明者等は前記試験の結果から、弁の閉鎖に於いて、閉弁時の第１段階の弁体停止位置を特定の範囲内の位置とすることにより、ウォータハンマーの発生が防止されることを知得した。
【０００９】
本願発明は上記知見を基にして創作されたものであり、請求項１の発明は、管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を所定の設定値にまで増加若しくは減少させて弁体を閉弁方向へ移動させ、アクチエータへの駆動用入力を前記設定値に短時間保持したあと、当該駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを発明の基本構成とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、管路内圧が略一定の流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を増加若しくは減少させ、弁体を閉弁方向へ移動させることによりバルブストロークを所定の設定値近傍に保持し、次に、当該バルブストロークを設定値に短時間保持したあと、前記駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項３の発明は、管路内圧が一定でない流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブにより流体通路を閉鎖する方法に於いて、先ず前記アクチエータへの駆動用入力を増加若しくは減少させ、弁体を閉弁方向へ移動させることによりバルブストロークを所定の設定値近傍に保持し、次に、当該バルブストロークを設定値に短時間保持したあと、前記駆動用入力を更に増加若しくは減少させてバルブを全閉状態にすることにより、ウォータハンマーを起生することなしに流体通路を閉鎖することを発明の基本構成とするものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の発明に於いて、バルブを常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブ又はバルブの作動時にバルブ内容積が変化しない定容積・常時閉鎖型空気圧作動式ダイヤフラムバルブとしたものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１、２、３、又は４の発明に於いて、バルブの閉鎖時間を極短時間とすると共に流体通路の圧力上昇値をバルブ閉鎖前の圧力値の１０％以内とするようにしたものである。
【００１４】
請求項６の発明は、バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、アクチエータへ入力する駆動力を調整する自動駆動力制御器と、バルブ本体のバルブストロークを検出するバルブストローク検出器と、バルブ開閉指令信号Ｓとバルブストローク検出信号Ｓｐとバルブストロークの設定信号ＳG とが入力されると共に前記自動駆動力制御器へ駆動力制御信号ＳR を出力し、アクチエータを介してバルブ本体のバルブストロークを設定値に短時間保持したあとバルブ本体を全閉にする制御回路とを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６の発明に於いて、バルブ本体をダイヤフラム式バルブとすると共にアクチエータを空気圧作動式アクチエータとするようにしたものである。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７の発明に於いて、バルブ本体を常時閉鎖型ダイヤフラム式バルブとすると共にアクチエータを空気圧作動式アクチエータとし、更に制御回路のバルブ全閉時間を極短時間とするようにしたものである。
【００１７】
請求項９の発明は、バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、アクチエータへ入力する駆動力を調整する自動駆動力制御器と、バルブ本体のバルブストロークを検出するバルブストローク検出器と、バルブ開閉指令信号Ｓとバルブストローク検出信号Ｓｐとバルブストロークの設定信号ＳG とが入力されると共に前記自動駆動力制御器へ駆動力制御信号ＳR を出力し、アクチエータを介してバルブ本体のバルブストロークを設定値に短時間保持したあとバルブ本体を全閉にする制御回路とから成るウォータハンマーレスバルブ装置と、一次側流通路の流体圧を検出する圧力検出センサと、前記圧力検出センサからの流通路内圧の圧力検出信号Ｐ1 と閉鎖時間検出センサからの閉鎖時間検出信号Ｔと許容圧力上昇値設定信号ＰM と閉鎖時間設定信号ＴS が入力されると共に、前記圧力検出信号Ｐ1 と許容圧力上昇値設定信号ＰM との比較及び閉鎖時間検出信号Ｔと閉鎖時間設定信号ＴS との比較を行なう比較回路と、閉鎖時間に対応した圧力上昇値とストローク設定値の関係データを保持する記憶回路と、比較回路に於ける比較結果から許容圧力上昇値設定信号ＰM と閉鎖時間設定信号ＴS に最適のストローク設定値を選択する演算回路とを備えた演算記憶装置、とを発明の基本構成とするものである。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項９の発明に於いて、ウォータハンマーレスバルブ装置の制御回路を、閉鎖時間設定信号ＴS が入力され、バルブ本体の閉弁作動時に於けるアクチエータの作動速度の調整により流体通路の閉鎖時間を制御可能な構成としたものである。
【００１９】
請求項１１の発明は、バルブ本体と、バルブ本体を駆動するアクチエータと、バルブ上流側配管路に着脱自在に固定した振動センサーと、バルブ開閉指令信号が入力されると共に、そのデータ記憶部に予かじめ記憶された制御信号Ｓｃによりアクチエータへ入力するアクチエータ作動圧Ｐａを制御する電空変換制御装置と、前記振動センサーからの振動検出信号Ｐｒとアクチエータへ供給するステップ圧力設定信号Ｐｓとステップ圧力の保持時間設定信号Ｔｓと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが入力されると共に前記振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとの比較を行ない、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを修正する比較演算回路を備え、前記保持時間設定信号Ｔｓ及び修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓから成る制御信号Ｓｃを前記電空変換制御装置のデータ記憶部へ出力する演算制御装置とを発明の基本構成とするものである。
【００２０】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明に於いて演算制御装置を、ステップ圧力設定回路と保持時間設定回路と許容上限振動圧力設定回路と振動圧検出回路と比較演算回路とから構成すると共に、アクチエータ作動圧をステップ変化させた直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを上昇する方向に、また、アクチエータ作動圧を中間のステップ作動圧から零とした直後の振動検出信号Ｐｒが許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越えた場合には、ステップ圧力設定信号Ｐｓを下降させる方向に夫々修正する構成としたものである。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項１１の発明に於いて電空変換制御装置を、演算制御装置からの制御信号Ｓｃを記憶するデータ記憶部と信号変換部と電空変換部とから構成すると共に、データ記憶部に予かじめ記憶されたウォータハンマーを生じないときの制御信号Ｓｃ′に基づいて信号変換部からアクチエータ作動圧制御信号Ｓｅを出力し且つ電空変換部からアクチエータ作動圧Ｐａを出力する構成としたものである。
【００２２】
請求項１４の発明は、流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブと、アクチエータ作動式バルブへ二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する電空変換装置と、前記アクチエータ作動式バルブの上流側管路に着脱自在に固着した振動センサと、振動センサにより検出した振動検出信号Ｐｒが入力されると共に電空変換装置へ前記二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさを制御する制御信号Ｓｃを出力し、当該制御信号Ｓｃの調整により電空変換装置から振動検出信号Ｐｒがほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力させるチューニングボックスとを発明の基本構成とするものである。
【００２３】
請求項１５の発明は流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により閉鎖するようにした流体通路の閉鎖方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの低減時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の上昇又は下降による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを閉鎖するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
又、請求項１６の発明は、流体通路に介設したアクチエータ作動式バルブの上流側に振動センサを着脱自在に取り付け、振動センサからの振動検出信号Ｐｒをチューニングボックスへ入力すると共に、チューニングボックスからの制御信号Ｓｃを電空変換装置へ入力し、前記制御信号Ｓｃによって電空変換装置に於いて発生した二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータへ供給してアクチエータ作動式バルブを２段階作動により閉鎖するようにした流体通路の閉鎖方法に於いて、前記チューニングボックスに於いてアクチエータへ供給する二段階状のアクチエータ作動圧Ｐａと振動検出信号Ｐｒとの相対関係を対比し、１段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を下降させ、また、２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動発生があるときにはステップ作動圧Ｐｓ′を上昇させ、前記ステップ作動圧Ｐｓ′の下降又は上昇による調整を複数回繰り返すことにより、振動検出信号Ｐｒがほぼ零となる２段階状作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′を求め、当該振動発生がほぼ零となるステップ作動圧Ｐｓ′の２段階状の作動圧Ｐａを電空変換装置から出力させるときの制御信号Ｓｃのデータに基づいて、前記アクチエータ作動式バルブを閉鎖するようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００２４】
請求項１７の発明は、請求項１５又は請求項１６の発明に於いて、振動発生がほぼ零となる２段階状の作動圧Ｐａを出力させるときの制御信号Ｓｃのデータを電空変換装置の記憶装置へ入力したあと、振動センサ及びチューニングボックスを取り外しするようにしたものである。
【００２５】
請求項１８の発明は、請求項１５又は請求項１６の発明に於いて、振動センサをアクチエータ作動式バルブの設置位置から１０００ｍｍ以内の上流側位置に設けるようにしたものである。
【００２６】
請求項１９の発明は、請求項１５又は請求項１６の発明に於いて、２段階状の作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔを１秒より小さく設定するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本願方法発明に於いては、流体圧力が一定の場合には、アクチエータへの駆動力を設定値に保持するか、もしくはアクチエータへの駆動力を調整して弁のバルブストロークΔＧを設定位置に保持することにより、最初の閉弁作動で弁体の移動を所定位置に一旦短時間停止させ、その後弁体を全閉位置へ移行させるようにした閉鎖方法により弁を閉鎖するようにしているため、前記駆動力の設定値又はバルブストロークΔＧの設定値を適宜の範囲の値とすることにより、極く短時間（例えば３００〜１０００ｍｓｅｃ）内に、しかもウォータハンマーを生ずることなしに流体通路を安全に閉鎖することができる。
【００２８】
同様に、本願方法に於いては、流体圧力が変動する場合には、バルブストロークΔＧを制御要素とし、予かじめ設定した閉弁時にウォータハンマーを起さない範囲のバルブストロークΔＧに達したときに閉弁動作を短時間停止させ、その後当該バルブストロークΔＧの点から閉弁状態（バルブストロークΔＧ＝０）へ弁体を移行させる閉鎖方法としているため、バルブ本体の材質や構造に拘わらず常に安定したウォータハンマーレスの流体通路の緊急閉鎖を行なうことができる。
【００２９】
更に、本願装置発明に於いては、バルブ本体のバルブストロークΔＧを検出してこれを制御回路へフィードバックし、バルブ本体の閉鎖時にそのバルブストロークΔＧをより迅速且つ正確に所定の設定値へ到達させると共に、設定されたバルブストロークΔＧの点から全閉位置へ弁体を直ちに移行させるようにした閉弁作動により、弁の閉鎖を行なう構成としている。
その結果、簡単な構成にも拘わらず、極く短時間内にウォータハンマーの無い流体通路の閉鎖を行なうことが出来、管路内圧の振動的上昇による様々なトラブルを完全に除去することが可能となる。
【００３０】
本願のウォータハンマーレス閉鎖装置に於いては、圧力検出センサＰC による圧力検出値Ｐ1 とバルブ本体１０の閉鎖時間検出センサＴC による閉鎖時間検出信号Ｔとを演算・記憶装置１５へフィードバックさせ、ウォータハンマーレスバルブ装置の制御回路１３へ入力するストローク設定信号ＳG を、設定した閉鎖時間に於ける最適のストローク設定信号に制御する構成としている。
その結果、流通路の閉鎖時に万一流通路の内圧が許容圧力上昇値を越えた場合には、ストローク設定信号ＳG が自動的に最適値に修正されることになり、これによって、その後の流体通路の閉鎖時に於ける許容最大圧力上昇値を越えるウォータハンマーの発生が、完全に防止されることになる。
【００３１】
また、本願発明のウォータハンマーレス閉鎖装置に於いては、配管路Ｌ1 に振動センサ１８を着脱自在に取り付け、振動センサ１８により検出した振動検出信号Ｐｒを演算制御装置１６へフィードバックさせ、電空変換制御装置１７を介してバルブ本体１０のアクチエータ１１へ印加するアクチエータ作動圧Ｐａを制御することにより、ウォータハンマーレス弁閉鎖を達成する構成としている。
その結果、バルブ本体１０にストローク位置検出装置を設けなくても、或いは、配管路Ｌ1 に圧力検出器を介設しなくてもウォータハンマーレス弁閉鎖が達成できると共に、対象とする配管路Ｌ1 について最適のウォータハンマーレス弁閉鎖の条件（即ち、アクチエータ作動圧Ｐａの制御条件）が求まれば、振動センサ１８や演算制御装置１６を取り外して他の配管路へ適用することが可能となり、経済的にも極めて有利となる。
【００３２】
更に、本発明のウォータハンマーレス閉鎖装置に於いては、実作動状態下の配管路のバルブ本体１０の近傍に振動センサ１８を設けると共に、電空変換装置２０から所定の２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをバルブ本体１０のアクチエータ１１へ印加することによりバルブ本体１０を現実に開閉作動させ、前記２段階状アクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の最適値をバルブ本体１０の実作動によって選定し、且つ選定したアクチエータ作動圧Ｐａを電空変換装置２０の記憶装置へ記憶させるようにしている。
その結果、電空変換装置２０からのアクチエータ作動圧Ｐａによりバルブ本体１０をより確実且つ迅速に、流体通路にウォータハンマーを生ずることなしに急閉鎖することが可能となる。
【００３３】
加えて、前記２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａの選定・設定（チューニング）も、５〜６回のバルブ本体１０の実作動によって簡単に完了することが出来、しかも、適宜の大きさのステップ作動圧Ｐｓ′を有するアクチエータ作動圧Ｐａをアクチエータ１１へ加えることにより、第１回目のバルブ本体１０の実閉鎖時の圧力振動の振幅値もより低い値に押えることができ、配管路に大きな悪影響を加えることなしに、前記アクチエータ作動圧Ｐａの最適値を予かじめ正確に求めることが出来る。
【００３４】
そのうえ、パソコンを活用することにより、前記２段階状アクチエータ作動圧Ｐａの選定・設定（チューニング）を極く簡単に、しかも迅速に行なうことが出来るだけでなく、ウォータハンマーレス閉鎖装置をより安価に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
先ず、本願発明者等は、半導体製造装置の水分や液体供給系に於けるウォータハンマーの発生状況を調査するため、空気圧作動ダイヤフラム弁を用いて流体流通路を全開から全閉に切換えした場合の流路の圧力変動を観察した。
図１は、上記調査に用いた試験装置の回路構成図であり、図１に於いて１は水タンク、２は水タンク加圧源、３は圧力センサ、４は弁、５は電空変換装置、６は弁駆動用ガス源、７は信号発生器、８はストレージオシロスコープである。
【００３６】
前記水タンク１は約３０ｌの容量を有する密閉構造型であり、その内部には約２５ｌの流体（２５℃の水）が貯留されている。
また、水タンク１は加圧源２からのＮ2 により１００〜３００ＫＰａＧの範囲で調整自在に加圧されている。
【００３７】
前記圧力センサ３は、弁４の上流の水圧を高感度で検出可能なセンサーであり、本試験装置に於いては拡散半導体方式の圧力センサーを使用している。
【００３８】
前記弁４としては、ダイヤフラム式空圧弁を使用しており、その仕様は流体入口圧力０．１ＭＰａ、流体出口圧力０．３ＭＰａ、流体温度１０〜１００℃、ＣＶ値０．２７、操作空気圧０．３〜０．６ＭＰａ、接液部の材質（バルブボディＰＴＦＥ、ダイヤフラムＰＴＦＥ）、通路内径４ｍｍである。
即ち、当該弁４はノーマルクローズ型の合成樹脂ダイヤフラムを弁体とする空気作動式ダイヤフラム弁であり、スプリング（図示省略）の弾性力によりダイヤフラム弁体が常時弁座へ当座し、閉弁状態に保持される。又、作動用空気圧の供給によりアクチェータ４ａが作動し、ダイヤフラム弁体が弁座から離座することにより開弁状態に保持される。
従って、当該ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁を閉弁するには、アクチエータ４ａへ開弁のために供給している作動空気圧を減少させる必要がある。
尚、本願発明に於いては、上記ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁に替えてノーマルオープン型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用してもよいことは勿論であり、この場合には、アクチエータ４ａへ供給する作動空気圧を上昇させることにより、弁が閉鎖されることになる。
【００３９】
前記電空変換装置５は、弁開度を指示する入力信号に対応した駆動圧力（空気圧）を弁４のアクチエータ４ａへ供給するためのものであり、本試験装置に於いては図２に示す如き構成の電空変換装置５を使用している。
即ち、入力信号Ｉが制御回路Ａへ入力されると、給気用電磁弁Ｂが開になり、供給圧力Ｃの一部が給気用電磁弁Ｂを通して出力圧力Ｐａとなり弁４のアクチエータ４ａへ供給される。
この出力圧力Ｐａは圧力センサＥを介して制御回路Ａへフィードバックされ、入力信号Ｉに対応する出力圧力Ｐａになるまで、訂正動作が行なわれる。尚、図２に於いて、Ｆは排気用電磁弁、Ｇは排気、Ｈは電源、Ｊは入力信号Ｉに対応する出力信号であり、当該出力信号Ｊ（即ち、入力信号Ｉ）が後述するストレージオシロスコープ８へ入力電圧として入力される。
【００４０】
図３は、前記電空変換装置５の入力信号Ｉ値（入力電圧Ｖ）と出力圧力Ｐａの関係を示す線図であり、入力電圧５Ｖ（作動用空気圧Ｐ＝約５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）で弁４は全開状態に保持されることになる。
【００４１】
前記弁作動用空気源６にはコンプレッサーが使用されており、所定圧の空気が供給される。また、前記信号発生器７は電空変換装置５等への入力信号Ｉ等を生成するものであり、所望の電圧出力が入力信号Ｉとして電空変換装置５へ出力される。
更に、前記ストレージオシロスコープ８は、圧力センサー３からの上流側管路Ｌ1 内の検出圧力信号Ｐ1 （電圧Ｖ）や電空変換装置５への入力信号Ｉ（入力電圧Ｖ）が入力され、管路Ｌ1 の圧力Ｐ1 の変動や入力信号（入力電圧Ｖ）Ｉの変動等が観測・記録される。  尚、本試験装置に於いては、ストレージオシロスコープ８を利用しており、時間軸の読み取りは５００ｍｓｅｃ／１目盛である。
【００４２】
図１を参照して、先ず、水タンク１内の圧力ＰT を３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの一定圧力に保持し、アクチエータ４ａへ５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの空気圧Ｐａを供給して弁４を全開状態にした。尚、この時の弁４と水タンク１間の配管路Ｌ1 の内径は４．０ｍｍ、長さは約２．５ｍ、水の流量はＱ＝約３．４５ｌ／ｍｉｎであった。
【００４３】
この状態から、弁４のアクチエータ４ａへの供給空気圧Ｐａを、（ａ）５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全開）→０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全閉）にしたとき、（ｂ）５→１．９→０にしたとき、（ｃ）５→１．６６→０にしたとき、（ｄ）５→１．６５→０にしたとき、（ｅ）５→１．６２→０にしたとき、（ｆ）５→１．５０→０にしたときの夫々について、上流側管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 の変化をストレージオシロスコープ８により観測した。
【００４４】
図４はその観測結果を示すものであり、上記図４の（ａ）〜（ｆ）からも明らかなように、５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全開）→０（全閉）の過程を経て弁４を全閉にした場合には、図４の（ａ）のように最大９．１５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの振幅の圧力Ｐ1 の変動が表われた。
【００４５】
これに対して、供給圧力Ｐａを５→１．６５→０（図４−（ｄ））と変化させた場合には管路圧力Ｐ1 に殆んど変動が生じず、ウォータハンマーの発生が完全に防止されることが判る。
【００４６】
一方、供給圧力Ｐａを５→１．５０→０（図４−（ｆ））と変化させた場合には、管路圧力Ｐ1 に最大振幅２．９０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの振動が発生した。
【００４７】
上記の各試験結果から、当該弁４の場合、弁４を全開から全閉に切換えする際にアクチエータ４ａへの作動空気圧Ｐａを５Ｖ（全開）→１．６５Ｖ（開弁度０．０７２ｍｍ／１．９３ｍｍ×１００＝３．７３％）→０（全閉）の過程を経て閉鎖することにより、ウォータハンマーの発生を完全に防止できることが判る。
【００４８】
即ち、管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が一定の場合には、（１）全開状態からある一定の開弁度まで瞬時に急閉し、その後短時間を置いて全閉状態にすることにより、約５００〜１０００ｍｓｅｃの間にウォータハンマーを発生することなしに流体通路を閉鎖できること、及び（２）前記最初の弁体の停止位置、即ち弁開度が一定値よりも大きくても、或いは小さくても、ウォータハンマーの発生を防止することができないことが判る。
【００４９】
図５は、同じ弁４を用い、図４の場合と同じ条件下で弁の全開→全閉試験を繰り返した時の管路内圧Ｐ1 の上昇状況をグラフ化したものであり、何れの試験に於いても、管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が一定（３ｋｇ／ｃｍ2 ・Ｇ）の時には、最初（１段目）に弁体を一旦停止させるためのアクチエータへの供給空気圧Ｐａが約１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇの時に、内圧Ｐ1 の圧力上昇値が略０となっている。
【００５０】
図６は、前記図４の試験に於いて、アクチエータ４ａへの供給圧ＰａとバルブストロークΔＧ（ｍｍ）の関係を示すものであり、試験条件は管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 ＝３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（一定）、流量Ｑ＝３．４５ｌ／ｍｉｎ（一定）の下に於いて、弁４を多段階式閉鎖により閉弁したものである。
尚、バルブストロークΔＧ（ｍｍ）はポテンショメータを用いて測定されており、ダイヤフラム弁体を上方より押圧する弁シャフトの全閉位置から開弁方向への移動量をバルブストロークΔＧ（ｍｍ）と規定している。
【００５１】
図６の（ａ）〜（ｆ）から明らかなように、アクチエータ４ａへの供給空気圧Ｐａが１．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ・ＧのときのバルブストロークΔＧは０．７８２ｍｍとなり、Ｐａ＝１．６６のときはΔＧ＝０．１０８、Ｐａ＝１．６５のときはΔＧ＝０．０７２ｍｍとなる。
又、図６の（ｄ）からも明らかなようにバルブストロークΔＧ＝０．０７２ｍｍ（開弁度０．０７２／１．９３×１００＝３．７３％）のときにウォータハンマーの発生が略０となる。
即ち、管内圧力Ｐ1 が一定の下に於ける多段階式閉鎖に於いては、弁開度ΔＧが前記０．０７２よりも大きくても或いは小さくても、ウォータハンマーが発生することになる。
【００５２】
図７は、上記図６と同じ条件下でアクチエータ４ａへの供給圧Ｐａを変化させた場合に於けるバルブストロークΔＧと管路の圧力上昇ΔＰ1 との実測値を示す線図であり、何れも最初（１段目）に弁体を一旦停止させる位置を、バルブストロークΔＧ＝約０．０７ｍｍ位の位置としたときに、ウォータハンマーの発生が略０となっている。
【００５３】
次に、水タンク１の内圧ＰT が変化した場合のウォータハンマーの発生防止について、図 1の試験装置を用いて試験をした。
図８の（ａ）〜（ｃ）はその結果を示すものであり、タンク内圧ＰT が３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、アクチエータへの供給圧Ｐａを５→１．６５→０とする多段階式閉鎖に於いては、管路内圧Ｐ1 の振動的な上昇は見られない（図８（ａ））。
しかし、タンク内圧ＰT が変化すると、図８（ｂ）及び図８（ｃ）の矢印Ａからも明らかなように、管路内圧Ｐ1 に若干圧力変動を生ずることになる。
【００５４】
図９は、前記図８の試験時に、アクチエータ４ａの作動圧Ｐａが１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・ＧのときのバルブストロークΔＧをポテンショメータにより計測したものであり、弁４のダイヤフラム弁体にかかる流体（水）の圧力によって、アクチエータ４ａへの供給圧（１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）が同一であってもバルブストロークΔＧが変化し、その結果、前記図８の（ｂ）、（ｃ）のＡのように、管路内圧Ｐ1 に振動的な変動が生ずることとなる。
【００５５】
図１０は、弁の多段階式閉鎖に於いて、タンク内圧ＰT と管路内圧Ｐ1 の変動を防止できるアクチエータの作動圧Ｐａとの関係を示す線図であり、曲線Ａ3 はタンク内圧ＰT ＝３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、曲線Ａ2 はＰａ＝２、曲線Ａ1 はＰａ＝１のときを示すものであり、ウォータハンマーの発生を防止できるアクチエータ圧力Ｐａの範囲がタンク内圧ＰT によって大きく変動することが判る。
【００５６】
即ち、図５及び図７の試験結果からも明らかなように、タンク内圧ＰT 即ち管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が略一定の場合には、弁４のアクチエータ４ａへ供給する作動圧Ｐａを制御する多段階式閉鎖により（本実施形態の常時閉鎖型空気圧作動ダイヤフラム弁に於いては、Ｐａ＝５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ→１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ→０の多段階式閉鎖）、約５００〜１０００ｍｓｅｃの短時間内に、ウォータハンマーの発生を略完全に防止しつつ管路Ｌ1 を高速閉鎖することが出来る。
【００５７】
しかし、タンク内圧ＰT （即ち管路内圧Ｐ1 ）が変動する場合には、上記図１０からも明らかなように、アクチエータ４ａへの空気供給圧Ｐａを制御するだけでは、多段階式閉鎖に於いてウォータハンマーの発生を完全に防止することは困難である。
そこで、本件出願人は、前記アクチエータ４ａへの供給圧Ｐａの制御に変え、弁４のバルブストロークΔＧを制御要素とし、タンク内圧ＰT をパラメータとする多数の多段階式閉鎖試験を行なった。
尚、試験装置は前記図１の場合と略同一であり、弁４のバルブストロークΔＧを計測するポテンショメータをこれに付加した点が異なるだけである。
【００５８】
図１１は、弁４を多段階式閉鎖した場合の、タンク内圧ＰT をパラメーターとしたバルブストロークΔＧと管路圧力上昇ΔＰ1 の関係を示すものであり、図１２は図１の要部の拡大図である。
尚、図１１及び図１２に於いてＡ3 、Ａ3 ′はタンク内圧ＰT が３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、Ａ2 、Ａ2 ′はＰT ＝２ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、Ａ1 、Ａ1 ′はＰT ＝１ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのときを夫々示すものである。
【００５９】
図１２からも明らかなように、バルブストロークΔＧを制御することによって弁４の多段階式閉鎖を行なった場合には、管路Ｌ1 内の内圧Ｐ1 の大・小に拘わらず、バルブストロークΔＧが０．０７〜０．０８ｍｍの間で一旦閉弁作動を短時間停止させ、その後全閉状態とすることにより、約５００〜８００ｍｓｅｃの短時間内にウォータハンマーを生ずることなしに弁４を全開から全閉に急閉鎖できることが判る。
【００６０】
図１３は、前記図１１及び図１２等の試験結果に基づいて構成した本件発明に係るウォータハンマーレスバルブ装置のブロック構成図を示すものである。
図１３に於いて、１０はバルブ本体、１１はアクチエータ、１２は自動駆動力制御器、１３は制御回路、１４はバルブストローク検出器である。
【００６１】
前記バルブ本体１０は配管路Ｌ1 内に介設されており、本実施形態に於いてはダイヤフラム弁体を備えたバルブ本体１０が使用されている。
尚、バルブ本体そのものは如何なる型式であってもよいことは勿論であり、ディスク弁体を備えたディスク弁等であってもよい。
また、本実施形態では弁座内径が４．００ｍｍのダイヤフラム弁を弁４として使用しているが、弁４の大きさは１０Ａ〜１００Ａ位いまで自由に選定可能である。
【００６２】
前記アクチエータ１１はバルブ本体１０の駆動部であり、本実施形態に於いては空気圧シリンダがアクチエータとして利用されており、スプリング１１ａによってピストン１１ｂを下方向へ押圧することにより、バルブ本体１０は閉鎖され、また逆に、自動駆動力制御器１２より駆動圧Ｐａを供給し、ピストン１１ｂをスプリング１１ａの弾性力に抗して上方へ押し上げることにより、バルブ本体１０は開放される。
【００６３】
尚、本実施形態に於いては、アクチエータ１１として空気圧シリンダを使用しているが、油圧シリンダ型のアクチエータ１１であっても、或いは電動式（ソレノイドやモータ、圧電素子）のアクチエータ１１であっても良いことは勿論である。
また、本実施形態では常時閉鎖型の弁４を使用しているが、常時開放型の弁４であってもよく、更に、本実施形態ではアクチエータ４ａへ供給する駆動圧Ｐａを増加させることにより閉弁するようにしているが、アクチエータ４ａへ供給する駆動圧Ｐａを減少させることにより閉弁させる構成とすることも可能である。
【００６４】
自動駆動力制御器はアクチエータ４ａへの供給駆動力を調整するものであり、本実施形態では、コンプレッサー（図示省略）等の加圧源からの供給空気圧Ｐａｏを所定の圧力Ｐａに制御し、当該圧力Ｐａの空気圧をアクチエータ１１へ供給するようにした自動圧力制御器が使用されている。
尚、アクチェータ１１に電動式アクチエータが使用される場合には、当該自動駆動力制御装置は電気出力の制御器になることは勿論である。
【００６５】
前記制御回路１３へは、バルブストローク検出器１４からのバルブストロークΔＧの検出信号Ｓｐ、バルブ本体１０への開閉指令信号Ｓ及び多段階式閉鎖に於ける中間停止位置（即ち制御バルブストロークΔＧ）の設定信号ＳG 等が入力されると共に、自動駆動力制御器１２へ、所定のバルブストロークΔＧを与えるのに必要な制御圧力Ｐａを出力する圧力制御信号ＳR が出力される。
即ち、制御回路１３では、バルブストローク検出器１４からのバルブストローク検出信号Ｓｐと中間停止位置の設定信号ＳG とが比較され、両者の差が零となるようにアクチエータ１１への供給空気圧Ｐａが調整されることになる。
尚、本実施形態では、制御回路１３と自動駆動力制御器１２とを別体として表示しているが、両者を一体化してもよいことは勿論である。
【００６６】
図１３を参照して、定常状態に於いては、自動駆動力制御器１２から所定の圧力（例えば５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）の空気圧Ｐａがアクチェータ１１へ供給されており、ピストン１１ｂをスプリング１１ａに抗して上方へ押し上げることにより、バルブ本体１０は全開されている。
【００６７】
今、緊急時に、制御回路１３へ弁閉鎖指令信号Ｓが入力されると、バルブ本体１０は所謂多段階式閉鎖により緊急閉鎖される。即ち、先ず前記アクチエータ１１への供給空気圧力Ｐａがバルブストローク設定信号ＳG により与えられた圧力値（例えば１．６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）にまで瞬時に下降され、これによってピストン１１ｂは、スプリング１１ａの弾性力によって下降し、シャフト１１ｃに連結された弁体（図示省略）を所定のバルブストロークΔＧの位置にまで下降させ、ここで短時間（例えば３００〜５００ｍｓｅｃ）停止する。
【００６８】
バルブ本体１０の作動時には、バルブストローク検出器１４からのストローク検出信号Ｓｐが制御回路１３へ入力されており、当該ストローク検出信号Ｓｐとバルブストローク設定信号ＳG との対比によって制御空気圧Ｐａの調整が行なわれ、バルブ本体１０のバルブストロークΔＧは１００〜２００ｍｓｅｃの間に所定の設定位置に保持される。
【００６９】
所定のバルブストロークΔＧの位置に短時間（３００〜５００ｍｓｅｃ）停止したバルブシャフト１１ｃは、その後空気圧Ｐａが自動駆動力制御器１２を介して０に下降されることにより、全閉鎖位置まで瞬時に下降する。
これにより、バルブ本体１０は、所謂ウォータハンマーを生ずることなしに全閉されることになり、全閉に要する時間は、本実施形態（管路径４ｍｍ）に於いては約３００〜１０００ｍｓｅｃの間である。
【００７０】
尚、上記実施形態に於いては、弁として弁座内径が４．００ｍｍのダイヤフラム式空気作動弁を用いた場合について主として説明したが、本発明はより大型（例えば２５〜１００Ａ）のグローブ弁やディスク弁にも適用できることは勿論である。
【００７１】
図１４は、本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第１実施例の基本構成を示すものであり、前記図１３に示したウォータハンマーレス弁装置に弁閉鎖時間Ｔと許容圧力上昇値ＰM を制御要素として付加したものである。即ち、当該ウォータハンマーレス閉鎖装置に於いては、一次側圧力の検出センサＰC と弁閉鎖時間の検出センサＴC と各センサＰC 、ＴC からの検出値Ｐ1 、Ｔが入力される演算・記憶回路１５とが、前記ウォータハンマーレスバルブ装置に付設されている。
【００７２】
更に、閉鎖時間設定信号ＴS はウォータハンマーレス弁装置の制御回路１３へも入力されており、制御回路１３から自動駆動力制御器１２へ出力される駆動力制御信号ＳR の出力状態を調整することによってアクチエータ１１の作動速度（即ち、アクチエータ１１への作動圧Ｐａの印加状態）を制御し、これによりバルブ本体１０の全開から全閉までの時間を調整するように構成されている。
【００７３】
前記弁閉鎖時間検出センサＴC はアクチエータ１１に設けられており、バルブシャフト１１ｃの作動開始（開弁）から作動停止（閉弁）までの時間Ｔを検出し、これを演算・記憶回路１５へ入力する。
また、前記圧力検出センサＰC は一次側流通路Ｌ1 に設けられており、流体圧力の検出値Ｐ1 を演算・記憶回路１５へ入力する。
【００７４】
前記演算・記憶回路１５には圧力比較回路、時間比較回路、演算回路及び記憶回路が夫々設けられており、圧力比較回路では許容圧力上昇値設定信号ＰM と圧力検出信号Ｐ1 との比較が、また時間比較回路では閉鎖時間設定信号ＴS と閉鎖時間検出信号Ｔとの比較が行なわれる。
また、前記記憶回路には、予かじめ実測により求めたバルブ本体の、閉鎖時間Ｔをパラメータとしたストローク設定値と圧力上昇値との関係データが多数記憶されている。
【００７５】
更に、前記演算回路は、圧力検出信号Ｐ1 が許容圧力上昇値設定信号ＰM を越えた場合に、閉鎖時間Ｔが閉鎖時間設定信号ＴS を越えているか否かに応じて、前記記憶回路に記憶されている閉鎖時間Ｔが閉鎖時間設定信号ＴS よりも短かくて且つこれに最も近い場合の圧力上昇値とストローク設定値のデータを選定し、そのデータの中から圧力検出値Ｐ1 が許容圧力上昇値設定信号ＰM 以下となるストローク設定信号ＳG を選定し、これを制御回路１３へ入力する。
【００７６】
尚、前記閉鎖時間設定信号ＴS の最小値は、バルブ本体１０やアクチエータ１１の作動特性から制約を受けることになるが、通常は１〜３ｓｅｃの値に設定されている。
また、バルブ本体１０の閉鎖時間設定信号ＴS は、許容される範囲でなるべく長目に選定される。何故なら、閉鎖時間Ｔが長いほどウォータハンマーが起生し難くくなるからである。
【００７７】
当該ウォータハンマーレス閉鎖装置の使用に際しては、閉鎖時間設定信号ＴS 、許容圧力上昇値設定信号ＰM を入力する。これにより、演算・記憶装置１５の記憶回路から、適宜のストローク設定信号ＳG が出力され、制御回路１３へ入力される。
流体流路Ｌ1 の閉鎖に際しては、バルブ開閉指令信号Ｓが制御回路１３へ入力され、これによってバルブ本体１０は、全開から全閉に切換わる。
この時、万一一次側流通路の内圧Ｐ1 がウォータハンマーの起生によって振動した場合には、圧力検出センサＰC からの圧力検出信号Ｐ1 がフィードバックさせ許容圧力上昇値設定信号と比較され、万一圧力検出信号Ｐ1 が許容圧力上昇設定値ＰM を越えている場合には、演算回路によって新たなストローク設定信号ＳG が選定され、制御回路１３へ入力される。
【００７８】
その結果、バルブ本体１０のステム１１ｃは新たなストローク位置へ瞬時に戻されることになり、次回のバルブ本体１０の開閉作動時には、前記ウォータハンマーによる圧力上昇が許容最大圧力上昇値ＰM 以下に押えられることになる。
【００７９】
図１５及び図１６は、本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第２実施例の基本構成を示すものであり、図１４の第１実施例の場合のように、既設の上流側配管Ｌ1 へ圧力検出器Ｐｃを取り付けたり、或いはバルブ本体１０へバルブストローク検出器（位置検出器）を取り付けすることが困難な場合に、主として利用されるものである。
【００８０】
図１５及び図１６を参照して、当該ウォータハンマーレス閉鎖装置は、図１３のウォータハンマーレス弁装置からバルブストローク検出器１４を取り除いた形態のバルブ本体１０と、アクチエータ１１と、電空変換制御装置１７と、アクチエータ作動圧Ｐａの段階的切換え及び切換後の圧力保持時間Ｔｓ等を制御可能とした演算制御装置１６と、上流側配管路Ｌ1 に着脱自在に固定した振動センサー１８とを組み合せ、弁本体１０のアクチエータ１１に加えるアクチエータ作動圧Ｐａの段階的切換え（図１６（ａ）のＰ2 ｍａｘからＰｓへの切換（ステップ圧力Ｐｓ）やステップ圧力Ｐｓの保持時間Ｔｓを適宜に選定して、ウォータハンマーレス閉鎖を可能とする弁本体１０の閉鎖条件を予かじめ設定記憶しておくことを可能としたものである。
【００８１】
即ち、図１５及び図１６に於いて、１６は演算制御装置、１７は電空変換制御装置、１８は振動センサー、６は弁駆動用ガス源、１０はバルブ本体、１１はアクチエータであり、弁駆動用ガス源６からの駆動圧Ｐａｏ（本実施例の場合約０．６ＭＰａ）が電空変換制御装置１７によって図１６（ａ）の如き状態のステップ状の作動圧力Ｐａに変換され、アクチエータ１１へ印加されることになる。
【００８２】
尚、アクチエータ１１へ加えるアクチエータ作動圧Ｐａやその保持時間Ｔｓは、後述するような方法によって、予かじめバルブ上流側配管路Ｌ1 毎に弁本体１０の閉鎖作動試験によって求められた演算制御装置１６からの制御信号Ｓｃによって制御されており、当該振動センサー１８及び演算制御装置１６は、弁本体１０の閉鎖作動試験による前記制御信号Ｓｃの選定が完了すれば、上流側配管路Ｌ1 から取り外しされることになる。
【００８３】
即ち、前記演算制御装置１６にはステップ圧力設定Ｐｓの設定回路１６ａ、圧力保持時間設定信号の設定回路１６ｂ、許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍの設定回路１６ｃ、管路の振動圧検出回路１６ｄ及び比較演算回路１６ｅ等が設けられており、振動センサー１８により検出した弁本体１０の閉鎖時の内圧Ｐ1 の変動による振動検出信号Ｐｒと、ステップ圧力設定信号Ｐｓと、ステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓと、許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが夫々入力されている。
【００８４】
そして、前記比較演算回路１６ｅでは振動検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが比較され、両者の間に差異がある場合には、後述するようにステップ圧力設定信号Ｐｓが修正され、当該修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓと保持時間設定信号Ｔｓとを含む制御信号とそが電空変換制御装置１７のデータ記憶部へ出力されて行く。
【００８５】
また、前記電空変換制御装置１７には、データ記憶部１７ａと信号変換部１７ｂ（信号発生器７）と、電空変換部１７ｃ（電空変換装置５）等が設けられており、信号変換部１７ｂからのアクチエータ作動圧制御信号Ｓｃが電空変換部１７ｃへ入力されることにより、アクチエータ１１へ供給するアクチエータ作動圧Ｐａが、図１６の（ａ）のように段階的に切換え変換される。
尚、当該電空変換制御装置１７へは、バルブ開閉指令信号Ｓ及びバルブ本体１０の作動状況（ＮＯ又はＮＣ）に対応するための切換信号Ｓｏが入力されている。
【００８６】
図１６を参照して、先ず配管路Ｌ1 に振動センサー１８を固定する。次に、演算制御装置１６へ適宜のステップ圧力設定信号Ｐｓ、ステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓ及び許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを入力すると共に、電空変換制御装置１７のバルブ本体切換信号Ｓｏ及びアクチエータ作動用流体供給圧Ｐａｏを適宜に設定する。
【００８７】
その後、バルブ開閉指令信号Ｓを入力して、弁本体１０のアクチエータ１１に例えば図１６の（ａ）の如き形態のアクチエータ作動圧Ｐａを供給する。
今、時刻ｔ1 に於いて、アクチエータ作動圧ＰａをＰａｍａｘからＰｓまで下降させると、弁本体１０の流体通路は中間位置まで閉鎖され、更に設定保持時間Ｔｓが経過した時刻ｔ2 に於いて、アクチエータ作動圧Ｐｓが零にされることにより、弁本体１０は全閉状態となる。
【００８８】
この間に、ウォータハンマーの発生により配管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 が変化すると、その変化の状態は振動センサー１８により検出され、振動検出信号Ｐｒは演算制御装置１６へ入力される。
演算制御装置１６では、検出信号Ｐｒと許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍとが比較され、もしも、Ａ1 の位置（時刻ｔ1 ）に於いては振動を発生しないか又は振動の大きさが許容値内であるが、Ａ2 の位置（時刻ｔ2 ）に於いて振動が許容値Ｐｒｍを越える場合には、アクチエータ作動圧Ｐｓを少し下降させるようにステップ圧力設定信号Ｐｓが修正され、この修正されたステップ圧力設定信号Ｐｓとその保持時間設定信号Ｔｓが制御信号Ｓｃとして演算制御装置１６から電空変換制御装置１７へ出力され、その後再度同様のバルブ本体１０の閉鎖作動試験が行なわれる。
【００８９】
また、逆に、もしも、Ａ1 の位置（時刻ｔ1 ）で発生した振動が許容上限振動圧力設定信号Ｐｒｍを越える場合には、前記ステップ圧力設定信号Ｐｓを少し上昇させる方向に設定信号Ｐｓが修正され、演算制御装置１６から電空変換制御装置１７へ制御信号Ｓｃとして出力され、その後再度同様のバルブ本体１０の閉鎖作動試験が行なわれる。
【００９０】
上記００７０及び００７１に記載の如き作動試験を繰り返すことにより、振動センサー１８を設けた配管路Ｌ1 のウォータハンマーレス閉鎖に必要なアクチエータ１１の中間作動圧力Ｐｓ（ステップ圧力設定信号Ｐｓ）が所定のステップ圧力保持時間設定信号Ｔｓ（バルブ閉鎖時間Ｔｓ）について選定されることになり、この選定されたウォータハンマーを起さない最適のステップ圧力設定信号Ｐｓとその保持設定時間Ｔｓを与える制御信号Ｓｃが、電空変換制御装置１７のデータ記憶部１７ａに記憶され、以後の管路Ｌ1 の閉鎖は、この記憶された制御信号Ｓｃに基づいてアクチエータ作動圧Ｐａを制御することにより行なわれる。
【００９１】
尚、上記図１５及び図１６の実施例に於いては、アクチエータ作動圧Ｐａを２段階に切換え制御するようにしているが、必要な場合には３段階や４段階の切換としてもよいことは勿論である。
また、ステップ保持時間設定信号Ｔｓは通常０．５〜１秒の間に設定され、当該時間Ｔｓが短かくなるにつれて、ウォータハンマーレス閉鎖の条件を見出すことが困難になることは勿論である。
【００９２】
図１７は、本発明に係る流体通路閉鎖方法とこれに用いるウォータハンマーレス閉鎖装置の第３実施例を示すものである。
図１７に於いて、Ｌ1 は配管路、１０はバルブ本体、１１はエアーアクチエータ、１８は振動センサ、１９はチューニングボックス、２０は電空変換装置であり、ウォータハンマーレス閉鎖装置としての基本的な構成は、図１５に示した第２実施例の場合とほぼ同じである。
【００９３】
前記チューニングボックス１９は、バルブ本体１０の上流側に取付けした振動センサ１８からの振動検出信号Ｐｒがフィードバック信号として入力され、当該フィードバック信号Ｐｒからウォータハンマーの発生を検出すると共に、電空変換装置２０へアクチエータ作動圧制御信号Ｓｃを出力することにより、エアーアクチエータ１１へ供給する２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを最適化するものである。具体的には、後述するように図２１のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′の大きさ及びステップ作動圧保持時間ｔの最適値を演算し、当該アクチエータ作動圧Ｐａを電空変換装置２０からアクチエータ１１へ出力させるための制御信号Ｓｃを電空変換装置２０へ出力する。
【００９４】
また、当該チューニングボックス１９には、バルブ本体１０のエアーアクチエータ１１の作動型式（Ｎ．Ｏ．又はＮ．Ｃ．）に対応して制御信号Ｓｃを切換えするための切替えスイッチが設けられている。
【００９５】
図１８は、チューニングボックス１９の主要部を形成するパソコンの画面表示の一例を示すものであり、バルブ本体１０の開閉状態、エアーアクチエータ１１へのアクチエータ作動圧Ｐａ、配管路Ｌの振動状況、ステップ作動圧Ｐｓ′及び配管振動値、オートチューニングの条件設定、マニアル開閉の条件設定、バルブ本体１０の作動型式等の画面表示が可能な構成になっている。
【００９６】
前記電空変換装置２０は、信号変換器と電空変換器とを組み合わせたものであり、図１９に示す如く給気用電磁弁Ｂ、排気用電磁弁Ｆ、圧力センサＥ、制御回路Ａ等から構成されており、基本的には図２の（ａ）及び（ｂ）に示したものとほぼ同じ構成を有している。
【００９７】
即ち、給気電磁弁Ｂへは０．６ＭＰａ以上の空気圧が供給されており、０〜０．５ＭＰａの空気圧がアクチエータ作動圧制御圧力Ｐａとしてエアーアクチエータ１１へ出力される。
また、当該電空変換装置２０の制御回路Ａには、基板Ａ1 と外部入出力インターフェイスＡ0 等が設けられており、また、外部入出力インターフェイスＡ0 には二つのコネクタＡｃ、Ａｄが設けられている。そして、コネクタＡｃへは供給電源（ＤＣ２４又は１２Ｖ）、開閉信号Ｉ（電圧入力又は無電圧入力）、圧力モニタ（０〜５ＤＣＶ・０〜９８１ＫＰａＧ）が接続され、また、コネクターＡｄへはチューニングボックス１９が接続される。
【００９８】
図２０は、当該第３実施例に於けるオートチューニングの実施フローを示すものであり、また、図２１はエアーアクチエータ１１へ加えるアクチエータ作動圧Ｐａと振動の発生との相対関係を示すものである。
尚、アクチエータ作動圧Ｐａとしては、図１６の場合と同様に２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａが加えられている。
【００９９】
図２０を参照して、図１７に示す如く振動センサ１８を配管路Ｌの所定位置（バルブ本体１０から約１０００ｍｍ以内の上流側位置、望ましくは１００〜１０００ｍｍ上流側へ離れた位置）に固定すると共に、チューニングボックス１９及び電空変換装置２０を夫々セッチングする。
次に、オートチューニング開始信号の入力（ステップＳ1 ）により弁全開状態に約２秒間保持した（ステップＳ2 ）あと、２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを加えることにより、制御が行われる（ステップＳ3 ）。尚、ステップ作動圧Ｐｓ′の保持時間ｔは、後述するように０．５〜１ｓｅｃに設定されている。
【０１００】
バルブ本体１０の閉鎖により配管路Ｌに発生した振動は、振動センサ１８からの振動検出信号Ｐｒにより検出並びに確認され（ステップＳ4 ）、振動が図２１のＡ点で発生しているか、又はＢ点で発生しているかを確認し（ステップＳ5 Ｓ6 ）、Ａ点で発生している場合には、アクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐｓ′が増加され（ステップＳ7 ）、また、Ｂ点で発生している場合には前記ステップ作動圧Ｐｓ′が減少される（ステップＳ8 ）
【０１０１】
上記バルブ本体１０の閉鎖制御を繰り返す（通常は数回〜１５回）ことにより、振動を全く生じない最適のステップ作動圧Ｐｓ′を有するアクチエータ作動圧Ｐａ最終的には得られることになり、このオートチューニングにより得られた振動を完全に防止可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力する制御信号Ｓｃを電空変換装置２０へ入力することにより、バルブ本体１０を閉鎖するようにする。
【０１０２】
前記オートチューニング時に加える２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧保持時間ｔは、短いほど好都合であるが、空気作動式アクチエータ１１にあってはｔ＝１秒以下とするのが望ましい。
尚、前記図２０及び図２１に於いては、ノーマルクローズ型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用し、アクチエータ作動圧Ｐａを供給することによって開弁中のバルブ本体１０を閉鎖する場合について説明しているが、ノーマルオープン型の空気作動式ダイヤフラム弁を使用し、アクチエータ作動圧Ｐａを２段階に分けて上昇させることによりウォータハンマーレス閉鎖を行なうことも勿論可能であり、この場合にアクチエータ作動圧Ｐａのステップ作動圧Ｐａ′の調整が前記ノーマルクローズ型の場合とは逆になり、一段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動が発生したときにはステップ作動圧Ｐａ′を下降させ、また２段目のアクチエータ作動圧Ｐａの上昇時に振動が発生したときには、ステップ作動圧Ｐａ′を上昇させることになる。
【０１０３】
図２２は、バルブ開閉時の内容積無変化型の空気圧作動バルブ（１９．０５ｍｍ）を用い、液体ラインの圧力が０．０９８ＭＰａ、０．１９８ＭＰａ及び０．２９４ＭＰａの三種の配管路を、アクチエータ作動圧Ｐａが０．４９０ＭＰａＧ−０．１９ＭＰａＧ−０ＰａＧの２段階状の作動圧Ｐａを用いて閉鎖したときの、ステップ作動圧保持時間ｔと液体ラインの圧力上昇値△Ｐ（ＭＰａＧ）との関係を示すものである。ステップ作動圧保持時間ｔを１秒以上にすれば、圧力上昇△Ｐをほぼ零にすることが出来るが、ｔが０．５秒以下になると、圧力上昇△Ｐが大きくなることが判っている。
【０１０４】
尚、前記オートチューニング操作が完了して、配管路Ｌのウオータハンマレス閉鎖が可能な制御信号Ｓｃ（即ち、ウオータハンマレス閉鎖が可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａを出力するための制御信号Ｓｃ）が求まれば、前記制御信号Ｓｃ（即ち、作動圧Ｐａ）のデータを電空変換装置２０へ転送し、別途にこれを記憶しておく。そして、オートチューニング１９及び振動センサ１８を取り外す。
【０１０５】
バルブ本体１０の急閉鎖が必要な場合には、予めオートチューニングにより求めた前記制御信号Ｓｃのデータを用い、電空変換装置２０からウオータハンマーレス閉鎖が可能な２段階状のアクチエータ作動圧Ｐａをバルブ本体１０のアクチエータ１１へ出力する。
【０１０６】
前記図１７の実施例に於いては、オートチューニング操作が完了すれば、アクチエータ作動圧Ｐａ（ステップ作動圧力Ｐｓ′とその保持時間ｔ）が定まれば、当該作動圧Ｐａに関するデータを電空変換装置２０へ転送し、その後、振動センサ１８及びチューニングボックス１９は完全に取り外すようにしているが、チューニングボックス１９を小型化して電空変換装置２０と一体化するようにしてもよいことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は工業用の配水や蒸気、液体等の供給管路のみならず、一般家庭の給水・給湯用配管路、半導体製造プラントの流体（液体）供給管路、化学薬品工業プラントの流体供給管路等へ適用することが出来る。その中でも、特に本願発明は、半導体製造用のチャンバー装置やウエハー等の洗浄装置、各種のエッチング装置等への適用に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】流体通路のウォータハンマーの発生状態の調査に用いた試験装置の回路構成図である。
【図２】試験装置に用いた電空変換装置の説明図であり、（ａ）は基本構成図、（ｂ）はブロック構成図である。
【図３】電空変換装置５の入力信号Ｉ（入力電圧Ｖ）と出力圧力Ｐａ（ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）の関係を示す線図である。
【図４】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式閉鎖に於いて、アクチエータへの供給圧Ｐａを変化させた場合の弁上流側管路Ｌ1 の内圧Ｐ1 の変化状態を示す線図であり、（ａ）はＰａを５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇから直接０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇに閉鎖したとき、（ｂ）はＰａを５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇから１．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇに落したあと０とした場合、（ｃ）は５→１．６６→０、（ｄ）は５→１．６５→０、（ｅ）は５→１．６２→０、（ｆ）は５→１．６２→０、（ｇ）は５→１．５０→０とした場合を示すものである。
【図５】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式閉鎖に於けるアクチエータへの駆動圧力Ｐａと圧力上昇ΔＰ1 の関係を示す線図である。
【図６】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式閉鎖に於いて、アクチエータへの空気供給圧Ｐａを変化させた場合のバルブストロークΔＧの変化を示す線図であり、（ａ）はＰａを５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全開）→０（全閉）に、（ｂ）は５ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（全開）から１．９ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ（中間開度）にしたあと、０（全閉）に、（ｃ）は５→１．６６→０に、（ｄ）は５→１．６５→０に、（ｅ）は５→１．６２→０、（ｆ）は５→１．５０→０にした場合を示すものである。
【図７】管路内圧Ｐ1 を一定とした多段階式閉鎖に於けるバルブストロークΔＧ（ｍｍ）と管路Ｌ1 の圧力上昇ΔＰ1 の関係を示す線図である。
【図８】タンク圧（管路内圧Ｐ1 ）を変化させた場合の多段階式閉鎖（Ｐａ＝５−１．６５−０ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇ）に於ける管路内圧Ｐ1 の変化状況を示す線図であり、（ａ）はタンク内圧Ｐ1 ＝３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、（ｂ）はＰ1 ＝２、（ｃ）はＰ1 ＝１の場合を夫々示すものである。
【図９】図８の試験に於けるアクチエータ作動圧ＰａとバルブストロークΔＧの関係を示す線図であり、（ａ）はタンク圧力ＰT が３ｋｇｆ／ｃｍ2 ・Ｇのとき、（ｂ）はＰT ＝２のとき、（ｃ）はＰT ＝１のときを夫々示すものである。
【図１０】弁の多段階式閉鎖に於けるタンク内圧ＰT と、ウォータハンマーを防止できるアクチエータ作動圧力Ｐａの関係を示す線図である。
【図１１】弁の多段階式閉鎖に於けるタンク内圧ＰT をパラメータとしたバルブストロークΔＧと管路圧力上昇ΔＰ1 との関係線図である。
【図１２】図１１の要部の拡大図である。
【図１３】本発明に係るウォータハンマーレスバルブ装置の全体構成図である。
【図１４】本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第１実施例の全体構成図である。
【図１５】本発明に係る流体通路のウォータハンマーレス閉鎖装置の第２実施例の全体構成図である。
【図１６】図１５のウォータハンマーレス閉鎖装置に於けるアクチエータ作動圧Ｐａの制御（図１６のａ）と振動発生の一例（図１６のｂ）を示す説明図である。
【図１７】本発明の第３実施例に係るウォータハンマーレス閉鎖装置の全体システム構成図である。
【図１８】チューニングボックスのＰＣ画面表示の概要図である。
【図１９】電空変換装置の構成概要図である。
【図２０】オートチューニング操作のフロー図である。
【図２１】オートチューニング操作に於ける駆動圧力Ｐａと発生する振動との関係の説明図である。
【図２２】ステップ状の駆動圧力Ｐａのステップ圧力保持時間ｔと圧力上昇値ΔＰとの関係を示す線図である。
【符号の説明】
【０１０９】
ＰT は水タンク内圧、Ｌ1 はバルブ上流側管路、Ｐ1 は管路内圧、Ｐａはアクチエータ作動圧、Ｐａｏは空気供給圧力、ΔＧはバルブストローク、Ｓはバルブ開閉指令信号、ＳG はバルブストローク設定信号、ＳR は駆動力制御信号、Ｓｐはバルブストローク検出信号、１は水タンク、２は水タンク加圧源、３は圧力センサ、４は弁、４ａはアクチエータ、５は電空変換装置、６は弁駆動用ガス源、７は信号発生器、８はストレージオシロスコープ、１０はバルブ本体、１１はアクチエータ、１２は自動駆動力制御器（自動圧力制御器）、１３は制御回路、１４はバルブストローク検出器（位置検出器）、１５は演算・記憶装置、１６は演算制御装置、１７は電空変換制御装置、１８は振動センサ、１９はチューニングボックス、２０は電空変換装置、ＴC は閉鎖時間検出センサ、Ｔは閉鎖時間検出信号、ＴS は閉鎖時間設定信号、Ｐ1 は圧力検出信号、ＰM は許容圧力上昇値設定信号、Ｐｒは振動検出信号、Ｐｒｍは許容上限振動圧力設定信号、Ｐｓはステップ圧力設定信号、Ｔｓはステップ圧力保持時間設定信号（閉鎖時間設定信号）、Ｓｃは制御信号、Ｓｅはアクチエータ作動圧制御信号、ＳｏはバルブのＮＯ・ＮＣ切換信号、ｔはステップ圧力保持時間、Ｐｓ′はステップ作動圧である。