(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給される電流を消費するアクチュエータを有し、前記電源が前記アクチュエータに対して一定の電力を供給することが可能であり、前記アクチュエータが電気−機械変換体であるバルブにおいて、
前記アクチュエータが前記バルブを操作中であることを検出可能な検出装置と、
前記バルブの操作中に前記電源からの消費電力を測定するための第１のセンサと、
前記電源によって前記アクチュエータに印加される電圧を測定するための第２のセンサと、
前記第１および第２のセンサと前記検出装置とに連結され、前記アクチュエータによる前記バルブの操作中に、前記電源からの消費電力を示す値と参照値とを比較してこの比較に基づいた情報を与える一方、前記アクチュエータが前記バルブを操作中でない場合、前記電源によって前記アクチュエータに供給可能な電力を示す値と参照値とを比較してこの比較に基づいた情報を与える電気回路と
を具えたことを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記参照値は、前記電源から供給されて消費される実際の電力が越えてはいけない第１の値であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記参照値は、前記電源から供給されて消費される実際の電力よりも下がってはいけない第２の値であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項４】
前記参照値は、前記電源によって前記アクチュエータに供給可能な電力を示す実際の大きさよりも下がってはいけない値であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項５】
前記アクチュエータは、前記電気回路および前記参照値ならびに所定値によって与えられる前記情報を格納するメモリーを有することを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ、より詳細には弁体の開閉操作のために電源からの電力を消費するアクチュエータを具えたバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクチュエータによって弁体を駆動する形式のバルブにおいては、アクチュエータを駆動するためのエネルギー源として、電源のみならず、加圧流体、とりわけ圧縮空気の供給源などが採用されている。
【０００３】
このようなアクチュエータを有するバルブは周知であり、アクチュエータがバルブを操作中であるか否かを検出可能な検出装置を具えている。この検出装置は、電気的なリミットスイッチや、あるいはバルブの位置を検出するポテンショメータからなるものであってもよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種のバルブは、以下のような不具合を有する。すなわち、エネルギー源が故障して必要なパワーをアクチュエータに供給することができなくなると、アクチュエータはバルブを操作するための適正な位置から外れてしまう。
【０００５】
必要な時にバルブを具合よく操作することができるように、エネルギー源から必要なパワーを確実に供給できる安全な機能を有する種々の装置が望まれる。つまり、バルブの操作が実際に可能であることをあらかじめチェックし、もしバルブの操作ができないのであれば、これを警告できることが望まれる。
【０００６】
しかし、従来のものは、バルブの状態やその摩耗の度合いに関する警告を行うものではない。また、何らかの異物がバルブの操作を阻害する場合、これを知る方法もなかった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、アクチュエータに電力を供給するための電源の不具合や摩耗状態を事前に把握することが可能なバルブを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電源から電流が供給されるアクチュエータを有し、このアクチュエータが電気−機械変換体であって、バルブを操作中であるか否かを検出可能な検出装置を具えたバルブを用いてこれらの欠点を克服している。
本発明によると、電源からの消費電力を示す値を測定するための第１のセンサが設けられており、アクチュエータによるバルブの操作中に、電源からの消費電力を示す値と参照値とを比較し、この比較に基づく情報を与える電気回路が第１のセンサと検出装置とに連結されている。また、操作されるべきバルブは、電源よってアクチュエータに印加される電圧を示す値を測定するための第２のセンサ（第１のセンサがあるので、この第１のセンサに対して第２のセンサを区別するため、これを第２のセンサとして単に表現する）を具えており、アクチュエータがバルブを操作中でない場合、電源によってアクチュエータに供給可能な電力を示す値と参照値とを比較し、この比較に基づく情報を提供するように、電気回路が第２のセンサと検出装置とに連結されている。
【０００９】
アクチュエータによるバルブの操作中に、電源からの実際の消費電力が第１の参照値よりも大きいことを電気回路が認識した場合、バルブの操作を妨げる何らかの障害があると考えられ、あるいは、電源からの実際の消費電力が第２の参照値よりも小さいことを電気回路が認識した場合、バルブは過渡に摩耗していることを示していると考えられ、電気回路はこれらに対応した情報をそれぞれ与える。これによって、バルブに何らかの注意を払う必要があることがオペレータに警告される。
アクチュエータがバルブを操作中でない場合、センサは、十分なレベルの電力を供給するための電源の能力を測定する。この電力が所定値よりも小さい場合には、電気回路はこれを例えば警告によって示す。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ここで、「情報」という用語は、警告を発する信号を意味しており、バルブの操業停止をもたらしたり、あるいは状態に関するデータやバルブに関するデジタルデータを与えるものである。この信号は、視覚的か、聴覚的か、あるいは触覚的であってもよい。
【００１５】
望むのであれば、電気回路によって与えられる情報を基に必要な行動を直ちに取ることができるけれども、バルブの操作の履歴を入手できるように、この情報をメモリーに格納することも可能である。
【００１６】
【実施例】
本発明によるアクチュエータ付きバルブの参考例および実施例について、図１および図２を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、同様な課題を内包する他の分野の技術にも応用することができる。
【００１７】
本発明の参考例の概略構造を示す図１において、バルブ１には、空気圧アクチュエータ２が取り付けられており、この空気圧アクチュエータ２は、圧縮空気源（図示せず）によって供給されるエネルギーをバルブ１の１／４回転弁体２６の機械的な変位に変換する第１の部分３と、空気圧アクチュエータ２をモニタして制御するための第２の部分４とを具えている。
【００１８】
第１の部分３は、２つのチャンバ６, ７の境界を定めるラック付きピストン５を有するジャッキを具えており、一方の吸入チャンバ６は、圧縮空気を収容するのに対し、他方のチャンバ７は空気圧アクチュエータ２が機能していない場合、大気に連通する。ラック付きピストン５に形成された図示しないラックは、他方のチャンバ７内に位置し、垂直軸９に取り付けたピニオン８と噛み合っている。この垂直軸９の下端には、バルブ１の１／４回転弁体１６が連結されてこれと一体に回転し、垂直軸９の上端には、モニタして制御する第２の部分４に配置した位置センサ１０が本発明による検出装置として連結されている。
【００１９】
この位置センサ１０は、垂直軸９の回転角αの関数として、当該位置センサ１０と第２の部分４の電気回路１１とを接続する導電体を介し、電気回路１１にバルブ１の回転位置を示す電気信号を与える。この位置センサ１０として、例えば、ポテンショメータや光学センサ, 電気接点, 誘導性あるいは容量性の近接検知器などで構成することができる。
【００２０】
モニタして制御する第２の部分４は、電磁開閉弁１２と測定装置１３とをさらに具えている。電磁開閉弁１２は、導電体を介して電気回路１１により与えられる電気制御信号の作用により、図示しない圧縮空気源と空気圧アクチュエータ２の導管とを連通状態か、あるいは非連通状態に切り換える。本発明の第１および第２のセンサとしての測定装置１３は、符号Ｐで示したチャンバ６，７および導管内に供給される圧縮空気の圧力を測定し、この圧力測定信号を導電体を介して電気回路１１に電気的に与えるものである。電気回路１１は、バス１４を介して外部と連通している。電気回路１１は、情報を発するマイクロプロセッサを具えており、この電気回路１１には、発せられた情報を格納するメモリー（この参考例ではＥＥＰＲＯＭ）１５が接続し、このメモリー１５に格納された情報は、電気回路１１およびバス１４によって外部から読み出すことが可能である。
【００２１】
位置センサ１０によって電気回路１１に示されるように、バルブ１が操作中ではない場合、電気回路１１は、圧縮空気源に連結される導管内の圧力Ｐに対応する測定信号の値を測定装置１３から取得する。電気回路１１は、この圧力値Ｐを所定の圧力値と比較するが、この所定の圧力値は、外部からバス１４を介して電気回路１１に与えるか、あるいはメモリー１５に格納しておくことができる。この比較によって、圧力値Ｐが所定値と等しいか、あるいはそれよりも大きいことが示された場合、電気回路１１は、バス１４を介して第１の信号を発するが、この第１の信号は、空気圧アクチュエータ２に対して圧縮空気源から充分なエネルギーが供給されることを示す。逆の場合において、電気回路１１は、バス１４を介して第１のアラーム信号を発するが、この第１のアラーム信号は、圧縮空気源からエネルギーの供給が不可能な結果として、空気圧アクチュエータ２がバルブ１を正常に操作できないことを示す。
【００２２】
位置センサ１０によって電気回路１１に示されるように、バルブ１を操作中の場合、電気回路１１は電磁開閉弁１２を操作し、測定装置１３により与えられるチャンバ６, ７内の圧力の測定信号を斟酌してチャンバ６, ７の圧力差に対する絶対値を得る。チャンバ６内の圧力とチャンバ７内の圧力との圧力差に対する絶対値は、バルブ１の操作によって消費されるパワー値を示す。
【００２３】
電気回路１１は、このパワー値と第１の所定値とを比較するが、第１の所定値は、バス１４によって外部から与えるか、あるいはメモリー１５に格納しておくことができる。この比較によって、前記パワー値が第１の参照値よりも大きいことが示された場合、電気回路１１は、バス１４に第２のアラーム信号を発するが、この第２のアラーム信号は、バルブ１の操作を妨げる何らかの障害があるか、あるいは操作力が過大であることを示す。
【００２４】
また、電気回路１１は、上述したパワー値と、第１の参照値よりも小さな第２の参照値との比較も行い、この第２の参照値は、バス１４を用いて外部から設定したり、あるいはメモリー１５に格納しておくことが可能である。この比較によって、パワー値が第２の参照値よりも小さいことが示された場合、電気回路１１は、バス１４を介して信号を発するが、この信号は、バルブ１が過渡に摩耗していることを示す。さらに、パワー値が第１および第２の参照値との間にあることが上述した比較によって示された場合、電気回路１１は、バス１４を介して信号を発するが、この信号はバルブ１が安全に操作中であることを示す。この場合、電気回路１１が何の表示も与えないようにすることも可能である。
【００２５】
空気圧アクチュエータ２を使用した上述の参考例に対し、本発明の実施例では電動アクチュエータが採用される。
【００２６】
このような本発明によるバルブの一実施例の概略構造を図２に示す。すなわち、バルブ２１には、電動アクチュエータ２２が取り付けられており、この電動アクチュエータ２２は、電源（図示せず）によって与えられるエネルギーをバルブ２１の１／４回転弁体３４の機械的な変位に変換する第１の部分２３と、電動アクチュエータ２２をモニタして制御するための第２の部分２４とを具えている。
【００２７】
第１の部分２３は、垂直軸２７と噛み合う水平ねじ２６、すなわちねじ歯車を作動させる減速ユニット２５を具えており、その下端にはバルブ２１の１／４回転弁体３４が連結されてこれを一体に回転し、その上端には、モニタして制御する第２の部分２４に配された位置センサ２８が本発明による検出装置として連結されている。
【００２８】
この位置センサ２８は、垂直軸２７の回転角αの関数として、当該位置センサ２８と第２の部分２４の電気回路２９とを接続する導電体を介し、電気回路２９にバルブ２１の回転位置を示す電気信号を与える。
【００２９】
モニタして制御する第２の部分２４は、電気リレー３０をさらに具えている。この電気リレー３０は、導電体を介して電気回路２９により与えられる制御信号の作用により、図示しない電源からの電圧を減速ユニット２５に印加する状態か、あるいは印加しない状態に切り換える。電動アクチュエータ２２の第２の部分２４には、電動アクチュエータ２２の電圧および電流の入口、つまり入力端子に供給される電流および電圧を測定するための測定装置３１が本発明の第１および第２のセンサとして設けられており、この測定装置３１は電源に接続している。測定装置３１は、電流測定信号と電圧測定信号とを導電体を介して電気回路２９に与える。電気回路２９は、バス３２を介して外部と連通している。電気回路２９は、情報を発するマイクロプロセッサを具えており、この電気回路２９には、発せられた情報を格納するメモリー（ＥＥＰＲＯＭ）３３が接続し、このメモリー３３に格納された情報は、電気回路２９およびバス３２によって外部から読み出すことが可能である。
【００３０】
位置センサ２８によって電気回路２９に示されるように、バルブ２１が操作中ではない場合、電気回路２９は、測定装置３１によって与えられる電圧値の測定信号を取得する。電気回路２９は、電圧値を所定の電圧値と比較するが、この所定の電圧値は、外部からバス３２を介して電気回路２９に与えるか、あるいはメモリー３３に格納しておくことができる。この比較によって、電圧値が所定値と等しいか、あるいはそれよりも大きいことが示された場合、電気回路２９は、バス３２を介して第１の信号を発するが、この第１の信号は、電動アクチュエータ２２に対して電源から充分なエネルギーが供給されていることを示す。逆の場合において、電気回路２９は、バス３２を介して第１のアラーム信号を発するが、この第１のアラーム信号は、電源からエネルギーの供給が不可能な結果として、電動アクチュエータ３２がバルブ２１を正常に操作できないことを示す。
【００３１】
バルブ２１を操作中の場合、これはセンサ２８によって電気回路２９に示されるが、電気回路２９は電気リレー３０を操作し、測定装置３１により与えられる電圧測定信号および電流測定信号の値を斟酌して電圧／電流生成値を形成する。この電圧／電流生成値は、バルブ２１の操作によって消費される電力値を示す。
【００３２】
電気回路２９は、この電力値と第１の所定値とを比較するが、第１の所定値は、バス３２によって外部から与えるか、あるいはメモリー３３に格納しておくことができる。この比較によって、前記電力値が第１の参照値よりも大きいことが示された場合、電気回路２９は、バス３２に第２のアラーム信号を発するが、この第２のアラーム信号は、バルブ２１の操作を妨げる何らかの障害があるか、あるいは操作力が過大であることを示す。
【００３３】
また、電気回路２９は、上述した電力値と、第１の参照値よりも小さな第２の参照値との比較も行い、この第２の参照値は、バス３２を用いて外部から設定したり、あるいはメモリー３３に格納しておくことが可能である。この比較によって、電力値が第２の参照値よりも小さいことが示された場合、電気回路２９は、バス３２を介して信号を発するが、この信号は、バルブ２１が過渡に摩耗していることを示している。さらに、電力値が第１および第２の参照値との間にあることが上述した比較によって示された場合、電気回路２９は、バス３２を介して信号を発するが、この信号はバルブ２１が安全に操作中であることを示す。この場合、電気回路２９が何の表示も与えないようにすることも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のバルブによると、アクチュエータがバルブを操作中であることを検出可能な検出装置と、電源からの消費電力を示す値を測定するための第１のセンサとに電気回路を連結し、アクチュエータによるバルブの操作中に、電源からの消費電力を示す値と参照値とを比較してこの比較に基づいた情報を与えるようにしたので、バルブの操作に伴う不具合を予測することができる。
【００３５】
特に、アクチュエータに対して一定の電力を供給することが可能な電源によってアクチュエータに供給可能な電力を示す値を測定するための第２のセンサと検出装置とに電気回路を連結し、アクチュエータがバルブを操作中でない場合、電源によってアクチュエータに供給可能な電力を示す値と参照値とを比較し、この比較に基づいた情報を与えるようにしたので、アクチュエータに電力を供給するための電源の不具合を事前に把握することができる。
【００３６】
参照値が電源から供給されて消費される実際の電力が越えてはいけない第１の値とした場合には、バルブの操作を妨げる何らかの障害をあると予測することができる。
【００３７】
参照値が電源から供給されて消費される実際の電力よりも下がってはいけない第２の値とした場合には、バルブは過渡に摩耗していると予測することができる。
【００３８】
参照値が電源によってアクチュエータに供給可能な電力を示す実際の大きさよりも下がってはいけない値とした場合には、アクチュエータに電力を供給するための電源の不具合を事前に把握することができる。
【００３９】
アクチュエータが、電気回路および参照値ならびに所定値によって与えられる情報を格納するメモリーを有する場合には、バルブの操作の履歴を入手することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるアクチュエータ付きバルブの参考例の概略構造を表す概念図である。
【図２】  本発明によるアクチュエータ付きバルブの第１の実施例の概略構造を表す概念図である。
【符号の説明】
１  バルブ
２  空気圧アクチュエータ
３  第１の部分
４  第２の部分
５  ラック付きピストン
６, ７  チャンバ
８  ピニオン
９  垂直軸
１０  位置センサ
１１  電気回路
１２  電磁開閉弁
１３  測定装置
１４  バス
１５  メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）
１６  １／４回転弁体
２１  バルブ
２２  電動アクチュエータ
２３  第１の部分
２４  第２の部分
２５  減速ユニット
２６  水平ねじ
２７  垂直軸
２８  位置センサ
２９  電気回路
３０  電気リレー
３１  測定装置
３２  バス
３３  メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）
３４  １／４回転弁体
【図１】
0004111578.tif 000002
【図２】
0004111578.tif 000003