(57)【要約】  本発明は、ａ．加圧空気入力ラインと、ｂ．制御センターから作動メッセージを受信する為の短距離用無線受信機であって、前記メッセージはゲートウェイを介してデバイスに伝達される、短距離用無線受信機と、ｃ．第１のソレノイドの空気出力と４分の１回転弁の柄とに接続される加圧空気作動式作動装置であって、前記作動装置は第１のソレノイドの前記出力から受ける際の空気圧に基づいて柄の角度配向に変動を引き起こすように設計されている、加圧空気作動式作動装置と、ｄ．作動信号を受信すると、前記空気入力ラインと作動装置への前記出力ラインとの間の経路を開放する為の第１のソレノイドと、ｅ．前記作動メッセージを受信する為の、及び前記作動信号を前記第１のソレノイドに伝達することによって前記第１のソレノイドを作動させる為の制御装置と、を備える４分の１回転弁作動装置の為の無線弁作動デバイスに関する。
2016524253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．  加圧空気入力ラインと、
ｂ．  制御センターから作動メッセージを受信する為の短距離用無線受信機であって、前記メッセージはゲートウェイを介してデバイスに伝達される、前記短距離用無線受信機と、
ｃ．  第１のソレノイドの空気出力と前記４分の１回転弁の柄とに接続される加圧空気作動式作動装置であって、前記第１のソレノイドの前記出力から受ける際の空気圧に基づいて前記柄の角度配向に変動を引き起こすように設計されている、前記加圧空気作動式作動装置と、
ｄ．  作動信号を受信すると、前記空気入力ラインと前記加圧空気作動式作動装置への前記出力ラインとの間の経路を開放する為の第１のソレノイドと、
ｅ．  前記作動メッセージを受信する為の、及び前記作動信号を前記第１のソレノイドに伝達することによって前記第１のソレノイドを作動させる為の、制御装置と
を備える、４分の１回転弁作動装置の為の無線弁作動デバイス。
【請求項２】
ａ．  再充電可能電池と、
ｂ．  前記加圧空気入力ラインに接続される空気圧発生装置であって、前記再充電可能電池に充電電圧を出力する、前記空気圧発生装置と、
を更に備える、請求項１に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項３】
前記空気圧発生装置の前記出力電圧を整流する為の整流装置を更に備える、請求項２に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項４】
前記空気圧発生装置と前記加圧空気入力ラインとの間の接続は第２のソレノイドによって制御され、及び前記第２のソレノイドは前記制御装置によって制御される、請求項２に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項５】
前記作動装置の作動の間、又は電池が完全に充電されたとき、前記制御装置は前記空気入力ラインと前記発生装置との間の通路を封鎖する、請求項２に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項６】
無線４分の１回転弁監視デバイスと複合され、前記複合デバイスは、前記柄の角度配向を計測する為のセンサーと、前記ゲートウェイを介して前記制御センターに状況メッセージを送信する為の無線送信機と、を備える、請求項１に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項７】
前記センサーは前記制御装置に前記柄の計測された前記角度配向に関するフィードバックを提供する請求項６に記載の複合４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項８】
前記フィードバックは前記柄の適当な角度位置決めを保証する為に前記制御装置によって使用され、前記角度位置決めは開放位置と閉鎖位置との間のどこであってもよい、請求項７に記載の複合４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項９】
前記作動装置によって位置決めされる際に、前記制御センターに前記柄の前記配向に関する状況メッセージを更に送信する為の、請求項６に記載の複合４分の１回転弁作動及び監視デバイス。
【請求項１０】
前記空気入力ラインの内部の前記空気圧を定期的に測定する為の空気圧計測センサーを更に備え、及び圧力降下が測定されると又は前記制御センターからメッセージを受信すると、それに応じて、前記空気入力ラインの内部の前記空気圧に関する指示値を前記制御センターに報告する、請求項６に記載の複合４分の１回転弁作動及び監視デバイス。
【請求項１１】
双方向作動装置の為の２つの空気入力ラインを備える、請求項１に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業施設における流体の流れを制御及び監視する為のシステム及びデバイスの分野に関する。より詳細には、本発明は、空気式作動弁デバイスによって４分の１回転弁（例えば、ボール弁）を無線で制御及び監視する為のシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の産業環境において、システム及び設備は、１０年前は不可能と考えられたレベルで機能しなければならない。国際競争は、従来よりも少ない人々でプロセス工程、製品品質、生産量及び生産性を継続的に改善することを産業に強いる。工場経営者が、運転費用及び支援費用を低減させ並びに資本投資を除外又は最小化する為の方法を探す際に、生産設備は、前例がないレベルの信頼性、有用性、及び保全性を提供しなければならない。手短に言うと、産業は、生産、性能、安全性及び信頼性を向上させる為の新しい施策を発動させ、一方、費用を最小化し及び新旧設備の稼働寿命を延ばさなければならない。
【０００３】
弁及び空気式作動装置は、あらゆるプロセス産業において重要な要素である。同一出願人によるＷＯ２００８／０７８３２３は、産業施設における弁の状況、特に、角度位置を、無線で監視する為のデバイス及びシステムを開示する。より詳細には、本公報は、ボール弁に据え付けられるアドオン監視デバイスのネットワークを開示する。監視デバイスは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）等のような短距離用無線ネットワークにおいて稼働する。各監視デバイスは、出来事があり次第など折に触れ、それぞれのボール弁の状況を短距離用ネットワークを介して制御センターに報告する。
【０００４】
ＷＯ２００８／０７８３２３の監視デバイスは、手動で操作されるボール弁に、又は作動弁デバイスによって遠隔で作動されるボール弁に、取り付けられてもよい。ＷＯ２００８／０７８３２３の監視デバイスの送信機が定期的に又は出来事があり次第のどちらかでボール弁の状況を送信するという事実は、デバイスの送信機が、殆どの時間は「休止状態」にとどまり、一方、必要な時々のみ状況を送信する為に「目覚める」ことを可能にする。操作のこの方法において、相対的に小型の電池が使用されることができ、及びそのような電池は数年間まで長持ちし得る。
【０００５】
ボール弁（又は４分の１回転）作動デバイスは、ボール弁の状況を遠隔で操作する為に、即ち、制御センターから送られる信号によって、一般に使用される。典型的には、第１の状態から次の状態にボール弁を回転させる為のエネルギーは、空気圧である。いくつかの場合において、作動装置の双方向作動の為に空気圧が使用される。他の場合において、圧力は一方向のみに使用され、一方、圧力供給が終了するとき、作動装置はバネによってその元の状態に戻る。以下のような、ボール弁を作動させる為の２つの典型的な方法がある。
ａ．  爆発性環境（例えば、制御流体が爆発する可能性があるとき）において、作動弁デバイスの内部での電気の使用は、非常に注意深いやり方で行われなければならない。そのような爆発性環境において、典型的には、作動弁デバイスから少なくとも数メートルに位置する接続箱が使用される。複数の空気圧供給ラインは、接続箱と、複数のそれぞれの作動弁デバイスと、の間に提供される。接続箱は、各供給ラインの為のソレノイドを有し、これはそれぞれの値を制御し、これは次に、供給ラインの内部の圧力を可能にし又は解放し、それによって、それぞれの作動装置をそれぞれ作動させ又は解放する。接続箱は、典型的には、各作動弁デバイスの為の配線された制御ラインを受け入れ、そこで、それぞれの制御信号が制御センターから伝達される。示されるように、この構成において、ソレノイドは、作動弁デバイス自体よりもむしろ接続箱に位置する。
ｂ．  非爆発性環境において、作動ソレノイドは、典型的には、作動弁デバイスのケーシングに位置付けられる。より詳細には、圧力ラインは、作動弁デバイスに提供され、及び配線された制御ラインは、ソレノイドに提供される。作動の必要性が生じたとき、それぞれの信号は制御センターからソレノイドに伝達され、これは次に、作動装置への加圧を引き起こし、及びそれによって、それぞれのボール弁の状況を切り替える。示されるように、この配置において、ソレノイドは、作動弁デバイス自体の内部に提供される。この後者の配置は、ときどき爆発性環境においても同様に適用されるが、しかしながら、これらの場合には、爆発する可能性のある流体からの電気の隔離を保証する為に特別な注意が払われる。
【０００６】
要約すると、上述の両方の典型的な場合において、制御センターからの制御信号はそれぞれのワイヤーを通じて、接続箱に、又は別個に各作動弁デバイスに、のどちらかに伝達される。そのような配線構造は、非常に面倒であり、著しい架設時間を必要とし、及び適切に保護されない場合は、火災又は他の環境危険を引き起こしさえし得る。
【０００７】
別の態様において、典型的な構造において、作動装置に対する制御信号は、それに弁の柄を特定の角度位置に回転させることを要求してもよく、それによって例えば７４％の開放を引き起こす。ＷＯ２００８／０７８３２３は、柄の角度位置を無線で報告することができる監視ユニット、又は、より詳細には、上述のように、要求された制御が実際に適当に実施されたというフィードバックを制御センターに提供することを開示してはいるが、作動弁デバイスそれ自体は依然として作動にワイヤーを必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０７８３２３
【特許文献２】ＩＬ２２０２６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、ボール弁の為の無線作動弁デバイスを提供することである。
【００１０】
更に、本発明の目的は、完全に空気圧で操作され及びいかなる外部電力供給からも独立した無線作動弁デバイスを提供することである。
【００１１】
更に、本発明の別の目的は、任意の先行技術の作動弁デバイスを容易に置換することができる空気圧操作式の無線作動弁デバイスを提供すること、即ち、アドオン作動弁デバイスを提供することである。
【００１２】
更に、本発明の別の目的は、同一のケーシングの内部で組み立てられた複合型無線作動及び監視デバイスを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的及び利点は、記載が進むにつれ明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、（ａ）加圧空気入力ラインと、（ｂ）制御センターからの作動メッセージを受信する為の短距離用無線受信機であって、前記メーセージはゲートウェイを介してデバイスに伝達される、短距離用無線受信機と、（ｃ）第１のソレノイドの空気出力と４分の１回転弁の柄とに接続される加圧空気作動式作動装置であって、第１のソレノイドの前記出力から受ける際の空気圧に基づいて柄の角度配向に変動を引き起こすように設計されている、加圧空気作動式作動装置と、（ｄ）作動信号を受信すると、前記空気入力ラインと作動装置への前記出力ラインとの間の経路を開放する為の第１のソレノイドと、（ｅ）前記作動メッセージを受信する為の、及び前記作動信号を前記第１のソレノイドに伝達することによって前記第１のソレノイドを作動させる為の制御装置と、を備える４分の１回転弁作動装置の為の無線弁作動デバイスに関する。
【００１５】
好ましくは、４分の１回転弁作動デバイスは、（ａ）再充電可能電池と、（ｂ）前記加圧空気入力ラインに接続される空気圧発生装置であって、前記再充電可能電池に充電電圧を出力する、空気圧発生装置と、を更に備える。
【００１６】
好ましくは、４分の１回転弁作動デバイスは、前記発生装置の出力電圧を整流する為の整流装置を更に備える。
【００１７】
好ましくは、前記空気圧発生装置と前記加圧空気入力ラインとの間の接続は、第２のソレノイドによって制御され、及び前記第２のソレノイドは前記制御装置によって制御される。
【００１８】
好ましくは、前記制御装置は、作動装置の作動の間、又は電池が完全に充電されたときに、前記空気入力ラインと前記発生装置との間の通路を封鎖する。
【００１９】
好ましくは、前記４分の１回転弁作動デバイスは、無線４分の１回転弁監視デバイスと複合され、前記複合デバイスは、柄の角度配向を計測する為のセンサーと、前記ゲートウェイを介して制御センターに状況メッセージを送信する為の無線送信機と、を備える。
【００２０】
好ましくは、複合４分の１回転弁作動デバイスにおいて、前記センサーは、前記制御装置に柄の計測された角度配向に関するフィードバックを提供する。
【００２１】
好ましくは、複合４分の１回転弁作動デバイスにおいて、前記フィードバックは柄の適当な角度位置決めを保証する為に制御装置によって使用され、前記角度位置決めは開放位置と閉鎖位置との間のどこであってもよい。
【００２２】
好ましくは、前記複合４分の１回転弁作動及び監視デバイスは、作動装置に位置決めされる際に、前記制御センターに柄の配向に関する状況メッセージを更に送信する。
【００２３】
好ましくは、複合４分の１回転弁作動及び監視デバイスは、空気入力ラインの内部の空気圧を定期的に計測する為の空気圧計測センサーを更に備え、及び圧力降下が測定されると又は制御センターからメッセージを受信すると、それに応じて、前記空気入力ラインの内部の空気圧に関する指示値を制御センターに報告する。
【００２４】
好ましくは、本発明の４分の１回転弁作動デバイスは、双方向作動装置の為の２つの空気入力ラインを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】流体の流れを制御する為の産業において広く使用されているような典型的な４分の１回転弁１の構造を示す図である。
【図２】流体の流れを制御する為の産業において広く使用されているような典型的な４分の１回転弁１の構造を示す図である。
【図３】アドオン弁監視デバイスを示す図である。
【図４】本発明の実施例による作動弁デバイス１０の例示的構造を形成するブロック図である。
【図５】複合デバイスの操作の為の実例を提供するフロー図である。
【図６】本発明の実施例による複合デバイスの構造を形成するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
上で述べたように、本発明は、無線で電池で操作される４分の１回転弁（例えば、ボール弁）の為のアドオン式作動弁デバイスを提供する。
【００２７】
図１及び図２は、流体の流れを制御する為の産業において広く使用されるような典型的な４分の１回転弁１の構造を示す。４分の１回転弁は、典型的には、１／２インチから１２インチの間の大きさに形成される。４分の１回転弁は、典型的には、流体ラインの２つの部分の間に設置され、及び殆どの場合において開放／閉鎖の流れ切替として働くが、更に、４分の１回転弁が前記開放状態と閉鎖状態との間における選択された角度位置に位置付けられる場合もある。このタイプの弁は、典型的には「制御弁」と名付けられる。４分の１回転タイプのボール弁１０１は、本質的には、空洞部分（図には見られない）と、入口１０３と、出口１０４と、作動装置１０５に弁を接続する柄１０６と、を備える。空気入口１０７に送達される空気圧は、内部ピストン（図には見られない）を動かすことによって弁を作動させ、これは次に柄１０６及び弁を回転させる。作動装置の作動の後、それは別の空気圧操作式のピストンによって又は内部バネによってその初期状態に戻ってもよい。典型的には、作動装置は、ワイヤーによってソレノイド１１４に提供される電気信号１２１によって制御され、それは典型的には作動装置ケーシングの内部又は接続箱の内部のどちらかに位置する。
【００２８】
また、図２は、典型的な作動装置１０５と４分の１回転弁１０１との間の相互作用を例示する。４分の１回転弁１０１の状態を変更する必要性が生じたとき、制御指令１２１は遠隔の制御センターから作動装置１０５に提供される。制御指令は、流体圧力（水圧又は空気圧）の形態又は電気信号の形態であってもよく、及びそれは所望の角度変化の方向及び大きさに関して作動装置１０５に指示値を提供する。水圧又は空気圧の指令の場合は、制御センターからの信号は、空気圧が作動装置に入るのを可能にするソレノイドに送達される。例えば、４分の１回転弁が２つの状態、閉鎖状態及び開放状態の間で動作するように設計される場合、４分の１回転弁の柄１０６の角度変化は９０°であってもよい。その場合、柄１０６の回転を制限する為に、弁又は柄のそれぞれ２つの端部位置に２つのストッパーが提供されてもよい。作動装置１０５は、前記制御指令１０１に応答して、ある期間の間、柄１０６に回転力を適用する。前記角度力に応答して、柄１０６は、ある角度範囲及び方向の範囲内で、４分の１回転弁１０１の状態を変更するように回転する。そのような状態の変化は、例えば、４分の１回転弁１０１の完全な又は部分的な開放又は閉鎖であってよい。いくつかの場合において、空気圧の２つのラインは、１つは時計回りの回転の為に、他方は反時計回りの回転の為に、作動装置に送達される。他の場合において、空気圧は作動装置を１つの方向に回転させ、及びバネがそれを逆に戻す。
【００２９】
ＷＯ２００８／０７８３２３は、作動されるボール弁に設置される短距離用無線ボール弁（実際には、４分の１回転弁）監視デバイス（ＶＭＤ）を開示する。ＷＯ２００８／０７８３２３の好ましい実施例において、ＶＭＤはアドオン・デバイスであり、それは、既存の作動装置に前記作動装置が作動しているときでさえ容易に設置されるように適合している。図３は、そのようなアドオンＶＭＤ１１１の図を示す。最初に、Ｕ字型の支持要素１１２は、１つ又は複数の螺子１１３によって作動装置１０５の既存の本体に取り付けられる。監視デバイス１１１は、螺子１１０によって支持要素１１２の上部に取り付けられる。そのような方法で、支持要素１１２及び監視デバイス１１１は、作動装置の通常動作を妨げない。弁監視デバイス１１１は、作動装置１０５の状況（即ち、角度位置）を読み取る為のセンサー（図３に示されない）と、定期的に又は要求若しくは事象に応じて作動装置の状況及びＶＭＤの識別番号を前記ＶＭＤの送信の範囲内に位置する別のデバイスに送信する為の通信ユニット（示されない）と、を備える。前記別の短距離用デバイスは、例えば、ＷＯ２００８／０７８３２３に詳述されるような弁デバイス・ルーターＶＤＲであってもよい。
【００３０】
ＷＯ２００８／０７８３２３のＶＭＤによる作動装置の状況の読み取りがそれによって実施される様々な方法がある。ＶＭＤは、電池式（典型的には約５年の電池寿命）であり、及び無線８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）／ＩＳＡ１００．１１ａ／無線Ｈａｒｔ  ２．４ＧＨｚ又は任意の他の無線周波数範囲若しくはプロトコルを使用して、制御センターにメッセージを無線で送信する。ＶＭＤ１１１と関連するセンサーはＶＭＤ軸１１５の角度位置を計測し、それは作動装置５の本体に対する柄１０６の角度配向に相当する。ＷＯ２００８／０７８３２３のＶＭＤは、柄１１６の角度配向の変化を検知すると、及び場合によってはある所定の期間毎に、例えば１５分毎に、弁の状況を報告する。更に、図３を参照して、作動装置の柄１１６の角度位置の検知は様々な方法で実施されることができ、それらのうちのいくつかはＷＯ２００８／０７８３２３に開示される。例えば、軸１１５は、直接的に又はギアスプールを介して電位差計に取り付けられてもよく、及び前記電位差計の位置は、作動装置の柄１１６の角度位置に関する指示値を提供する。
【００３１】
述べたように、ＷＯ２００８／０７８３２３の前記ＶＭＤ１１１は、他の特徴の中でも、任意の所定の時間での作動装置の角度状態を決定し、及び変化が生じたとき、それは遠隔位置にこの変化を報告する。ＩＬ２２０２６２は、作動装置の不具合の発現を非常に初期の段階で、より詳細には作動装置の不具合が丁度発現し始めたときに検出する為に、ＶＭＤ１１１がどのようにして使用され得るかを開示する。これは、柄１０６の動きを分析し及び予期される動き方に関する予め格納されたデータと比較することによってなされる。
【００３２】
図４は、本発明の実施例による作動弁デバイス１０の例示的構造を形成するブロック図を提供する。作動弁デバイスは、制御センターから制御信号を受信する短距離用無線受信機１１を備える。制御センターからの制御信号は、好ましくは、ルーター、ゲートウェイ等を介して無線で受信機１１に伝達される。ＷＯ２００８／０７８３２３の監視デバイスと同様に、作動弁デバイスとの通信のプロトコルは、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＩＳＡ１００、無線ＨＡＲＴ、又は同様のものであってもよい。受信機１１は、受信された信号を制御装置１２に伝達する。制御装置１２は信号を検出し、及び信号の内容に基づいてそれは第１のソレノイド１４ａ（これは次にそれぞれのソレノイド弁を開放し又は閉鎖する）によって空気圧ライン１３ａの開放又は閉鎖を制御する。ソレノイド１４ａによるソレノイド弁の開放は、加圧流体が流れることを可能にし及び作動装置１５を作動させ、これは次に、適当な角度位置、例えば弁の「開放状態」まで柄を回転させる。制御装置１２において制御センターから弁を閉鎖する為の次の制御メッセージを受信すると、制御装置は第２のソレノイド１４ｂに指令を再び送り、その元の状態への弁の戻りを引き起こす。ソレノイド１４ａは、柄に反対方向（「閉鎖状態」）の圧力を引き起こすことによってこの戻りに影響を与えてもよい（空気−空気作動装置に適用可能である）。空気−バネ作動装置において、第１ソレノイドのみが必要とされる。作動装置は、第１ソレノイドを開放し及び作動装置の内部圧力を解放し及び内部バネを作動させて作動装置がその「閉鎖状態」に戻るようにして、作動装置の圧力を開放することによってその「閉鎖状態」に戻る。
【００３３】
無線作動弁デバイスは、無線監視デバイス、例えばＷＯ２００８／０７８３２３に記載されるものと比べてより多くの電気エネルギーを消費する。従って、監視デバイスにおける典型的な電池は数年まで持続し得る一方、作動弁デバイスにおける電池は、数日毎又は数週間毎に一度の交換を必要とする可能性がある。この過度の消費の理由は以下のとおりである。
ａ．  ＷＯ２００８／０７８３２３に記載されるように、監視デバイスにおいて、送信は、定期的に又は事象に応じてのどちらかで実施される。第１の場合の定期的な状況送信において、監視デバイスの送信機は、実際の期間の間、「休止」することができ、従って、これらの相対的に長い休止時間の間にごくわずかな量のエネルギーを消費する。これは電池からのエネルギー消費に著しい低減をもたらす。第２の場合の「事象に応じて」の状況送信において、送信の時間は同様に４分の１回転弁（遠隔の制御センターによる開始と対照的）の動きで開始される。従って、同様にこの場合においても、及び「定期的」送信の場合と同様に、監視デバイスは送信の時間の間に長時間「休止」することができ、消費されるエネルギーの著しい低減をもたらす。
ｂ．  監視デバイスと対照的に、無線作動弁デバイスは、制御センターからのどんな制御指令も（いつでも届く可能性がある）見逃さない為に、いつも連続的な「傾聴」状態のままでなければならない。この連続的な「傾聴」は、「定期的」に又は事象に応じて動作する無線監視デバイスにおけるエネルギー消費と比較して何倍も大きい非常に著しい量の電池からのエネルギーを消費する。
ｃ．  更に、４分の１回転弁の為の作動装置の場合において及び安全上の理由の為に、一般に、４分の１回転弁は通常はその「安全でない」状態に維持され、一方、電力又は空気圧の供給における何らかの不具合は、バネによってその「安全」状態への弁の戻りをもたらすように、殆どの時間、作動装置ソレノイドに電流を供給する必要がある。この方法における動作は、電池からの更に付加的な電力消費をもたらす。
【００３４】
従って、本発明の無線作動弁デバイスを設計する一方で、発明者らは、電池からの前記高エネルギー消費への解決策を提供しなければならない。以降、本明細書に記載される際に、本問題は、作動弁デバイスにおける再充電可能電池の提供によって、及び電池を充電する為の空気圧発生装置の提供によって、解消される。
【００３５】
図４に戻り、圧力ライン１３ａに接続される空気圧発生装置２１が提供される。ライン１３ａからの圧力は、空気圧発生装置２１の連続回転を引き起こす。空気圧発生装置２１からの電流は、再充電可能電池３０の充電を制御し及び制御装置１２に電力供給を送達する電力管理ユニット２１ａによって管理される。そのような方法で、再充電可能電池は、受信機１１、制御装置１２、及び１つ又は複数のソレノイド１４及び２４のような、デバイスの電気部品に給電する為の十分なエネルギーをいつも含有する。
【００３６】
任意選択的な第３のソレノイド２４は、制御装置１２によって制御され、及び空気圧発生装置２１を作動し又は作動解除する為に使用される。より詳細には、第３のソレノイド２４がライン２７ａとライン２７ｂとの間の経路を開放するとき、空気圧は空気圧発生装置２１を作動させ、電池３０の再充電を可能にする。他方、第３のソレノイド２４がこの経路を閉鎖するとき、発生装置２１はその動作を停止する。以下のように、制御装置がライン２７ａとライン２７ｂとの間の経路を閉鎖する可能性のある２つの典型的な状況がある。
ａ．  制御装置１２は、折に触れ、電池３０が完全に充電されているかどうか確認してもよい。電池が最大限に充電されたと決定されるとき、折に触れ、第３のソレノイド２４は、発生装置２１の動作を終了するように作動されてもよい。その後で、電池３０内の充電を所定のレベル未満に低減させると、ソレノイド２４は、電池３０の充電を回復する為に、経路を再度開放してもよい。
ｂ．  典型的に、空気圧ライン１３ａ内部の圧力のレベルは、作動装置１５の適当な信頼性動作を請け合うように設計される。典型的に、この圧力は、４バールから８バールの間に及ぶ。発生装置２１への供給はこの圧力をいくらか低減させ、これはいくつかの場合において作動装置１５の信頼性動作を害する可能性がある。この欠点を解消する為に、第３のソレノイド２４は、制御装置１２によって作動されて、作動装置１５の作動の折に触れて、ライン２７ａとライン２７ｂとの間の経路を閉鎖し、それによってこれらの折々に作動装置で全圧を保証してもよい。作動装置１５の作動の折々は、典型的には、それほど頻繁ではなく、及び更に、それらの期間は非常に短く、従って、この発生装置の動作の終了は、著しい害を引き起こさず、必要となったときに殆どいつでも、電池を再充電することを可能にする。
【００３７】
制御センターとデバイス（作動弁デバイス又は複合作動及び監視デバイスのどちらか）との間の適当な通信を保証する為に、各デバイスは、一意のＩＤを割り当てられることに留意されたい。本発明の作動弁デバイスをＷＯ２００８／０７８３２３の監視デバイスと組み合わせるとき、本発明の作動弁デバイスは、更に付加的な利点を有する。先述したように、ＷＯ２００８／０７８３２３の監視デバイスは、柄３３の角度配向を計測する角度センサーを備える。更に、任意の所定の時間に、監視デバイスは、その短距離用送信機を使用して、制御センターにこの配向を報告することができる。これらの特徴を使用して、任意の所望の角度配向への柄３３の制御された位置決めは、作動弁デバイスによって実施されることができる。より詳細には、作動装置１５の作動の間、センサー２０は、柄３３の一時的な配向を計測してもよく、及び制御装置１２にフィードバック３９を提供してもよい。柄３３が所望の角度位置へ到着すると、制御装置１２は、ライン１３ａとライン１３ｂとの間の経路を閉鎖するように第１のソレノイド１４ａを制御することによって、作動装置１５の動作を終了してもよい。そのような方法で、柄は、任意の所望の角度位置、例えば、弁４１の４４％の開放までもたらされてもよい。典型的には、センサー２０は、監視デバイスのセンサー（示されない）であり、及び制御センターへの報告は監視デバイスの送信機を介して同様になされる。しかしながら、いくつかの場合において、センサー２０及び前記送信機の両方は、作動装置デバイス１０の同一のケーシングの内部に含まれる。述べたように、最も好ましい場合において、本発明は、同一のケーシングの内部に据え付けられる複合作動及び監視デバイスに関する。任意の場合において、複合又は別個であろうとなかろうと、作動弁デバイスは、監視デバイス同様に、制御されたライン又はデバイスそれ自体のどちらかの修正の必要性なしに、既存の４分の１回転弁に設置されることができるアドオン・デバイスとして提供される。同様に、制御されたプロセスは、デバイスを設置するときに同様に乱される必要はない。更に別の実施例において、複合空気圧センサー（ＡＰＳ）５６は、複合作動及び監視デバイスの内部に含まれていてもよい。空気圧ライン１３ａの内部の空気圧は、適当な空気圧を保証する為に、定期的に計測され及び監視デバイス部分の送信機を介して制御センターに報告されてもよい。所定のレベルよりも低いレベルが制御センターに報告された場合は、制御センターは、不具合を確認し及び場合によっては直してもよい。また、複合デバイスは、作動装置及び弁のＰＳＴ（パーシャル・ストローク・テスト）性能を可能にする。指令は、角度範囲全体の数パーセント、弁を開放又は閉鎖する為に、制御センターから送信されてもよく、及び監視部分は、実行された指令が実際に成功裏に実施されたことを監視してもよい。そのような方法において、弁４１及び作動装置１５の品質及び安全性テストは、いくつかの規制により要求されるように実施されて、システムが適当に動作可能であることを保証することができる。そのようなテストは、制御性能及び監視性能の両方を複合する複合デバイスにおいてのみテストされ得る。
【００３８】
更に、本発明の複合デバイスは、作動デバイスへの空気圧力供給における適切な圧力に関して、制御センターにフィードバックを提供することができる。図６に示されるように、デバイスは圧力センサー２５６を更に備える。所定の圧力範囲外の入力空気圧を検出すると、制御装置２４３はＲＦ送受信機２３９を介して制御センターに警告信号を送信する。これは、デバイスの適当な動作を保証する非常に重要な特徴であり、及び更に、それらの初期における不具合の発現を防止する可能性がある。
【００３９】
要約すると、複合作動及び監視デバイスは、少なくとも以下の利点を有する。
ａ．  複合デバイスは、フィードバックに基づく作動と任意の角度位置への弁４１の移動とを可能にする。
ｂ．  複合デバイスは、作動装置及び弁のＰＳＴ（パーシャル・ストローク・テスト）の性能を可能にする。
ｃ．  また、複合デバイスは、給気の空気圧のレベル及び／又は不具合が検知されるときを計測し、並びに無線で及び定期的に報告してもよい。
これは非常に重要な診断的特徴である。
ｄ．  上述の特徴の全ては複合デバイスによって可能になる。単独の作動弁デバイス又は単独の監視デバイスの他の特徴はここでは繰り返さない。
【００４０】
上で述べたように、双方向作動が所望されるとき、１つは弁４１の閉鎖の為、及び別の１つはそれを開放する為の、２つの圧力ラインが作動弁デバイスに提供されてもよい。
【００４１】
図５は、複合デバイスの操作の為の実例を提供するフロー図である。ステップ９０において、ユーザーは制御センターでデバイスに対する作動指令を開始する。ステップ９１において、作動指令は関連のある無線ゲートェイに伝達される。ステップ９２において、ゲートウェイは関連のあるデバイスに指令を伝達する。ステップ９３において、デバイスは、その受信機により指令を受信し、及び弁を作動させる。次いで、ステップ９７において、デバイスはゲートウェイに確認応答メッセージを送信する。ステップ９４において、デバイスはゲートウェイに対して付加的なメッセージを送信し、弁の新しい位置を知らせる。ゲートウェイは次に、制御センターにメッセージを伝達する。ステップ９８において、ゲートウェイはデバイスに確認応答メッセージを送信する。最後に、ステップ９５において、制御センターはユーザーに新しい弁位置を表示する。
【００４２】
図６は、本発明の実施例による複合デバイス２００の構造を形成するブロック図を記載する。空気圧は、ライン２０１を介してデバイスに提供され、及び発生装置ソレノイド２３２に並びにそれぞれ弁の双方向作動を制御する２つの作動装置ソレノイド２４９及び２５０に伝達される。送受信機２３９は、制御センターから作動指令を受信する為に及び制御センターに状況指令及び他の指令を送信する為に使用される。制御装置２４３は、受信された指令に基づいて、ソレノイド２４９又は２５０のうちの１つを作動させる。センサー２４７は、適当な操作を保証する為に、柄の角配向を計測する為に使用される。最終的な角配向は、例えばＷＯ２００８／０７８３２３に記載されるような制御センターに伝達されてもよい。また、低周波送受信機２４４は、非常に近い範囲に柄の状況を通信する為に、又はＷＯ２００８／０７８３２３にも記載されるような方法でデバイスを較正及びセットアップする為に、使用されてもよい。
【００４３】
制御装置２４３によって制御されるソレノイド２３２は、給気を開放及び閉鎖することによる空気圧発生装置２３４の作動及び作動解除の為に使用される。圧力調整器２３３は発生装置２３４に対する空気圧を規制する。ＡＣ整流装置は、発生装置２３４からの出力電圧を整流し、及び電力管理ユニット２３６へ整流電圧を提供し、それは再充電可能電池２３８の充電操作を規制する。また、電力管理ユニットの操作は制御装置２４３によって制御される。また、制御装置２４３は発生装置ソレノイド２３２の操作を制御する。例えば、作動装置によって全圧の提供が必要とされるとき、それは、電池が完全に充電されたとき又は作動の間、発生装置２３４の操作を終了する。
【００４４】
述べたように、本発明は、再充電可能電池を含む無線アドオン作動デバイスを提供する。また、デバイスは、電池を充電する為の空気圧発生装置を備え、それは作動デバイスに対する規則的な給気を利用する。そのような方法で、電池の頻繁な交換の必要性は取り除かれ、及び電池は数年長持ちする可能性さえある。更に、本発明の作動弁デバイスは、接続箱の必要性、及び制御指令がそれを通して作動弁デバイスに伝達されるワイヤーを各作動デバイスに提供する必要性を取り除く。また、ＷＯ２００８／０７８３２３におけるように監視デバイスと複合されるとき、デバイスは、受信された各作動指令の適当な実施を目的としてデバイスの状況に関するメッセージを、及びデバイスに供給される際の適切な入力空気圧に関するメッセージを、制御センターに伝達してもよい。
【００４５】
述べたように、本発明のデバイスにおいて、ソレノイドは、作動弁デバイスのケーシングの内部に位置付けられる。本発明の作動弁デバイスが爆発性環境（即ち、制御されたパイプ内部の流体が爆発性である）中での使用の為に設計される場合、デバイスに潜在的不具合が生じるときでさえ、ソレノイドが爆発性流体から非常によく隔離されることを保証する為に、デバイスの内部で特別な配置がなされる。そのような構造において、本質安全（ＩＳ）設計の技術が実践されるべきである。
【００４６】
本発明のいくつかの実施例は例示の目的で記載されたが、本発明が、多くの修正、変形及び適用を用いて、及び本発明の精神から逸脱することなく又は特許請求の範囲を超えることなく、当技術分野における通常の知識を有する者の範囲内である多数の均等物又は代替解決策の使用により、実施され得ることは明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年5月28日(2015.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．  加圧空気入力ラインと、
ｂ．  制御センターから作動メッセージを受信する為の短距離用無線受信機であって、前記メッセージはゲートウェイを介してデバイスに伝達される、前記短距離用無線受信機と、
ｃ．  第１のソレノイドの空気出力と前記４分の１回転弁の柄とに接続される加圧空気作動式作動装置であって、前記第１のソレノイドの前記出力から受ける際の空気圧に基づいて前記柄の角度配向に変動を引き起こすように設計されている、前記加圧空気作動式作動装置と、
ｄ．  作動信号を受信すると、前記空気入力ラインと前記加圧空気作動式作動装置への前記出力ラインとの間の経路を開放する為の第１のソレノイドと、
ｅ．  前記作動メッセージを受信する為の、及び前記作動信号を前記第１のソレノイドに伝達することによって前記第１のソレノイドを作動させる為の、制御装置と、
ｆ．  再充電可能電池と、
ｇ．  前記加圧空気入力ラインに接続される空気圧発生装置であって、前記再充電可能電池に充電電圧を出力する、前記空気圧発生装置と、
を備える、産業施設で動作するための４分の１回転弁作動装置の為の無線弁作動デバイス。
【請求項２】
前記空気圧発生装置の前記出力電圧を整流する為の整流装置を更に備える、請求項１に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項３】
前記空気圧発生装置と前記加圧空気入力ラインとの間の接続は第２のソレノイドによって制御され、及び前記第２のソレノイドは前記制御装置によって制御される、請求項１に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項４】
前記作動装置の作動の間、又は電池が完全に充電されたとき、前記制御装置は前記空気入力ラインと前記発生装置との間の通路を封鎖する、請求項１に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項５】
無線４分の１回転弁監視デバイスと複合され、前記複合デバイスは、前記柄の角度配向を計測する為のセンサーと、前記ゲートウェイを介して前記制御センターに状況メッセージを送信する為の無線送信機と、を備える、請求項１に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項６】
前記センサーは前記制御装置に前記柄の計測された前記角度配向に関するフィードバックを提供する請求項５に記載の複合４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項７】
前記フィードバックは前記柄の適当な角度位置決めを保証する為に前記制御装置によって使用され、前記角度位置決めは開放位置と閉鎖位置との間のどこであってもよい、請求項６に記載の複合４分の１回転弁作動デバイス。
【請求項８】
前記作動装置によって位置決めされる際に、前記制御センターに前記柄の前記配向に関する状況メッセージを更に送信する為の、請求項５に記載の複合４分の１回転弁作動及び監視デバイス。
【請求項９】
前記空気入力ラインの内部の前記空気圧を定期的に測定する為の空気圧計測センサーを更に備え、及び圧力降下が測定されると又は前記制御センターからメッセージを受信すると、それに応じて、前記空気入力ラインの内部の前記空気圧に関する指示値を前記制御センターに報告する、請求項５に記載の複合４分の１回転弁作動及び監視デバイス。
【請求項１０】
双方向作動装置の為の２つの空気入力ラインを備える、請求項１に記載の４分の１回転弁作動デバイス。
【国際調査報告】
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