特許 7547111 弁開度検知装置及び弁開度検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】弁開度検知装置及び弁開度検知方法

(51)【国際特許分類】

   F16K 37/00 20060101AFI20240902BHJP

【ＦＩ】

F16K37/00 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020134513

(22)【出願日】2020-08-07

(65)【公開番号】P2022030455

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】代田 孝広

(72)【発明者】

【氏名】吉村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】小島 信夫

【審査官】大内 俊彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－３１４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－４０６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－４９９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２００２８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１４３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２００９３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３７／００

Ｆ１６Ｋ ３１／１２－３１／１６５

Ｆ１６Ｋ ３１／３６－３１／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現場に設置された弁に取り付けられた弁開閉装置へ流体供給源から配管を介して流体を供給させて、前記弁開閉装置により前記弁の弁軸を回転させることで前記弁を開弁または閉弁させると共に、前記弁の弁開度を検知する弁開度検知装置であって、
前記流体供給源から前記弁開閉装置へ開操作により前記流体を供給し、閉操作により前記流体の供給を遮断する開閉手段と、
前記弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の前記流体の流量を計測する流量計測手段と、
前記弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の前記流体の圧力を計測する圧力計側手段と、
前記開閉手段の開閉操作信号、前記流量計測手段からの流量信号、及び前記圧力計側手段からの圧力信号に基づき前記弁開閉装置の動作状況を判断して、前記弁の弁開度を演算する弁開度演算手段と、
前記開閉手段の前記開閉操作信号、前記流量計測手段からの前記流量信号、前記圧力計側手段からの前記圧力信号、及び設定された各種パラメータに基づいて、前記弁開度演算手段が演算した前記弁開度を補正する弁開度補正処理手段と、を有し、
前記弁開度補正処理手段は、前記弁開閉装置内、及びこの弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の流体が周囲温度の影響で熱膨張して圧力が上昇したときに前記弁開閉装置の流体消費量が増加することを考慮して、前記弁開度演算手段で弁開度演算に用いた流体消費量を増加して変更し、この変更した流体消費量に基づき弁開度を補正するよう構成されたことを特徴とする弁開度検知装置。

【請求項2】

前記弁開度演算手段及び前記弁開度補正処理手段により求められる弁開度を表示すると共に、各種パラメータの入力と、前記弁開度補正処理手段による補正処理の有効無効を含む設定の切替とを実施可能な入出力手段を、更に有して構成されたことを特徴とする請求項１に記載の弁開度検知装置。

【請求項3】

前記弁開度補正処理手段は、弁開閉装置内、及びこの弁開閉装置と流体供給源を接続する配管内の流体が前記弁開閉装置を動作させるに必要な圧力に到達するための流体量を考慮して、弁開度演算手段で弁開度演算に用いた総流体量に前記流体量を加算して変更し、この変更した総流体量に基づき弁開度を補正するよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の弁開度検知装置。

【請求項4】

前記弁開度補正処理手段は、開弁または閉弁動作開始時に通常の開弁または閉弁動作時よりも多くのトルクが必要になって弁開閉装置の流体消費量が増加することを考慮し、弁開度演算手段で弁開度演算に用いた流体消費量から上述の増加分を差し引いて流体消費量を変更し、この変更した流体消費量に基づき弁開度を補正するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の弁開度検知装置。

【請求項5】

前記弁開度補正処理手段は、弁の全開または全閉時に弁開閉装置が自動停止することを考慮し、この自動停止時に弁開度演算手段が演算した弁開度と全開または全閉との差が所定範囲内にあるときに前記弁が全開または全閉になったとみなして、前記弁開度演算手段にて演算された前記弁開度を補正するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の弁開度検知装置。

【請求項6】

前記弁開度補正処理手段は、弁開閉装置と流体供給源を接続する配管で生ずる圧力損失により前記弁開閉装置に到達する流体の圧力が低下するので、この流体圧力を確保するために前記流体供給源での流体供給圧力を増大させると、流量計測手段により計測される前記流体の流量が増加することを考慮し、弁開度演算手段で弁開度演算に用いた流体消費量から上述の増加分を差し引いて流体消費量を変更し、この変更した流体消費量に基づき弁開度を補正するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の弁開度検知装置。

【請求項7】

現場に設置された弁に取り付けられた弁開閉装置へ流体供給源から配管を介して流体を供給させて、前記弁開閉装置により前記弁の弁軸を回転させることで前記弁を開弁または閉弁させると共に、前記弁の弁開度を検知する弁開度検知方法であって、
前記流体供給源から前記弁開閉装置へ開操作により前記流体を供給し、閉操作により前記流体の供給を遮断する開閉手段を準備し、
前記弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の前記流体の流量を計測する流量計測ステップと、
前記弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の前記流体の圧力を計測する圧力計側ステップと、
前記開閉手段の開閉操作信号、前記流量計測ステップにより計測された流量信号、及び前記圧力計側ステップにより計測された圧力信号に基づき前記弁開閉装置の動作状況を判断して、前記弁の弁開度を演算する弁開度演算ステップと、
前記開閉手段の前記開閉操作信号、前記流量計測ステップにより計測された前記流量信号、前記圧力計側ステップにより計測された前記圧力信号、及び設定された各種パラメータに基づいて、前記弁開度演算ステップにて演算された前記弁開度を補正する弁開度補正処理ステップと、を有し、
前記弁開度補正処理ステップでは、前記弁開閉装置内、及びこの弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の流体が周囲温度の影響で熱膨張して圧力が上昇したときに前記弁開閉装置の流体消費量が増加することを考慮して、前記弁開度演算ステップで弁開度演算に用いた流体消費量を増加して変更し、この変更した流体消費量に基づき弁開度を補正することを特徴とする弁開度検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、現場に設置された弁の弁開度検知装置及び弁開度検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電所において重大事故等が発生した際には被害の拡大を防ぐために現場に設置された弁の開閉操作が行われるが、所内の電源を喪失してしまった場合には、弁の開閉操作を手動で行う必要がある。特に、過酷環境のため作業員が近付けないエリアの弁を操作するために、現状では遠隔弁開閉システムが採用されることが多い。ところが、この遠隔弁開閉システムは、現場の弁から数十メートル程度離れて操作することしかできず、しかも、原理的に開閉操作に時間を要するため、作業員には、温度や放射線量が比較的高い場所での長時間の作業が強いられる。そのため、上述の遠隔弁開閉システムよりも更に離れた場所から弁の開閉操作を可能として作業員の負担を軽減すると共に、確実に弁開閉操作が可能なシステムが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１４３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の弁駆動装置は、上述の事情に答えるべく、弁駆動装置を簡単且つ安価に構成することを目的とし、空気や窒素を動力として弁開閉装置を動作させ、開度検知部に電気信号を使用するリミットスイッチを用いて、軸の上下限で弁開度を検知している。しかしながら、例えば放射線などのノイズが発生するような現場においては、電気信号にノイズがのって誤検出が発生してしまい、弁開度を安定して検知できないため弁開閉操作を適切に行うことができないことが想定される。このような放射線等からのノイズなどの影響を受けずに、離れた現場に設置された弁の弁開度を確実に検知する必要がある。

【0005】

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、現場に設置された弁を確実に遠隔操作できると共に、その弁の弁開度を正確且つ確実に検知できる弁開度検知装置及び弁開度検知方法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】

本発明の実施形態における弁開度検知装置は、現場に設置された弁に取り付けられた弁開閉装置へ流体供給源から配管を介して流体を供給させて、前記弁開閉装置により前記弁の弁軸を回転させることで前記弁を開弁または閉弁させると共に、前記弁の弁開度を検知する弁開度検知装置であって、前記流体供給源から前記弁開閉装置へ開操作により前記流体を供給し、閉操作により前記流体の供給を遮断する開閉手段と、前記弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の前記流体の流量を計測する流量計測手段と、前記弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の前記流体の圧力を計測する圧力計側手段と、前記開閉手段の開閉操作信号、前記流量計測手段からの流量信号、及び前記圧力計側手段からの圧力信号に基づき前記弁開閉装置の動作状況を判断して、前記弁の弁開度を演算する弁開度演算手段と、前記開閉手段の前記開閉操作信号、前記流量計測手段からの前記流量信号、前記圧力計側手段からの前記圧力信号、及び設定された各種パラメータに基づいて、前記弁開度演算手段が演算した前記弁開度を補正する弁開度補正処理手段と、を有し、前記弁開度補正処理手段は、前記弁開閉装置内、及びこの弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の流体が周囲温度の影響で熱膨張して圧力が上昇したときに前記弁開閉装置の流体消費量が増加することを考慮して、前記弁開度演算手段で弁開度演算に用いた流体消費量を増加して変更し、この変更した流体消費量に基づき弁開度を補正するよう構成されたことを特徴とするものである。

【0007】

本発明の実施形態における弁開度検知方法は、現場に設置された弁に取り付けられた弁開閉装置へ流体供給源から配管を介して流体を供給させて、前記弁開閉装置により前記弁の弁軸を回転させることで前記弁を開弁または閉弁させると共に、前記弁の弁開度を検知する弁開度検知方法であって、前記流体供給源から前記弁開閉装置へ開操作により前記流体を供給し、閉操作により前記流体の供給を遮断する開閉手段を準備し、前記弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の前記流体の流量を計測する流量計測ステップと、前記弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の前記流体の圧力を計測する圧力計側ステップと、前記開閉手段の開閉操作信号、前記流量計測ステップにより計測された流量信号、及び前記圧力計側ステップにより計測された圧力信号に基づき前記弁開閉装置の動作状況を判断して、前記弁の弁開度を演算する弁開度演算ステップと、前記開閉手段の前記開閉操作信号、前記流量計測ステップにより計測された前記流量信号、前記圧力計側ステップにより計測された前記圧力信号、及び設定された各種パラメータに基づいて、前記弁開度演算ステップにて演算された前記弁開度を補正する弁開度補正処理ステップと、を有し、前記弁開度補正処理ステップでは、前記弁開閉装置内、及びこの弁開閉装置と前記流体供給源を接続する前記配管内の流体が周囲温度の影響で熱膨張して圧力が上昇したときに前記弁開閉装置の流体消費量が増加することを考慮して、前記弁開度演算ステップで弁開度演算に用いた流体消費量を増加して変更し、この変更した流体消費量に基づき弁開度を補正することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明の実施形態によれば、現場に設置された弁を確実に遠隔操作できると共に、その弁の弁開度を正確且つ確実に検知できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る弁開度検知装置の構成を示すブロック図。

【図2】図１の弁開閉装置が現場に設置された弁に取り付けられた状態を示す側面図。

【図3】図２の弁の開閉状況と弁開度との関係を示すグラフ。

【図4】図１の弁開度検知装置における弁開度の演算及び補正の手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
図１は、一実施形態に係る弁開度検知装置の構成を示すブロック図であり、図２は、図１の弁開閉装置が現場に設置された弁に取り付けられた状態を示す側面図である。これらの図１及び図２に示すように、本実施形態の弁開度検知装置１０は、例えばプラントの現場に設置された弁１１に取り付けられた弁開閉装置１２へ、流体供給源としての第１気体供給源１３から、配管１４を介して流体としての動力用気体Ａを供給させて、弁開閉装置１２により弁１１の弁軸１１Ａを回転させることで弁１１を開弁または閉弁動作させると共に、弁１１の弁開度を検知するものである。

【0011】

この弁開度検知装置１０は、図１に示すように上述の配管１４のほか、第１圧力調整器１５、開閉手段としての開閉器１６、流量計測手段としての流量計測器１７、圧力計測手段としての圧力計測器１８、信号変換部１９、弁開度演算手段としての弁開度演算部２０、弁開度補正処理手段としての弁開度補正処理部２１、入出力手段としての入出力部２２、開閉動作切替制御機構２３、及び電源供給部２４を有して構成される。

【0012】

ここで、図２に示す弁１１は、通常時には、弁軸１１Ａをハンドル２５を用いて手動回転させるか、図示しないモータを用いて電動回転させることで開弁または閉弁動作して、流動体が流れる管路２６を開放または閉止する。また、弁１１は、緊急時には弁開閉装置１２に動力用気体Ａが供給されて、この動力用気体Ａにより弁軸１１Ａが回転されることで開弁または閉弁動作して、管路２６を開放または閉止する。

【0013】

弁開閉装置１２は、弁１１の弁軸１１Ａが空回りしないように、この弁軸１１Ａを内側に貫通させると共に外周に歯が形成された歯車（不図示）と、動力用気体Ａの供給により往復直線運動するピストン（不図示）と、このピストンの先端を上記歯車の歯に作用させて、往復直線運動を回転運動に変換して弁軸１１Ａを回転させる回転送り機構（不図示）と、を有して構成される。更に弁開閉装置１２は、開弁用入力ポート２７及び閉弁用入力ポート２８を備え、これらの入力ポート２７、２８に切替用気体Ｂが択一に供給されることで、弁１１に開弁動作を行わせるべく弁軸１１Ａを回転させる開弁用シリンダ（不図示）と、弁１１に閉弁動作を行わせるべく弁軸１１Ａを回転させる閉弁用シリンダ（不図示）と、を有する。

【0014】

図１に示すように、第１気体供給源１３は、空気や窒素などの気体（動力用気体Ａ）を充填した例えばボンベである。この第１気体供給源１３に充填された動力用気体Ａの一次側圧力は、一般的には１４．７ＭＰａである。この第１気体供給源１３と弁開閉装置１２とが配管１４にて接続され、この配管１４に第１気体供給源１３の側から第１圧力調整器１５、開閉器１６、流量計測器１７及び圧力計測器１８が順次配設されている。また、第１圧力調整器１５は、第１気体供給源１３内の動力用気体Ａの一次側圧力を減圧して、弁開閉装置１２等に対し許容される適正値の二次側圧力に調整する。

【0015】

開閉器１６は、開閉操作が手動または自動で行われ、開操作されることで、第１圧力調整器１５により圧力調整された第１気体供給源１３からの動力用気体Ａを、流量計測器１７及び圧力計測器１８を経て弁開閉装置１２へ供給する。また、開閉器１６が閉操作されることで、第１圧力調整器１５により圧力調整された第１気体供給源１３からの動力用気体Ａの弁開閉装置１２への供給が遮断される。この開閉器１６は、第１圧力調整器１５を閉めて第１気体供給源１３から弁開閉装置１２への動力用気体Ａの供給を一時的に遮断しようとすると、第１圧力調整器１５を開けたときに再度圧力調整が必要になるので、第１圧力調整器１５の下流側に設けられたものである。

【0016】

なお、第１気体供給源１３、第１圧力調整器１５及び開閉器１６は、弁開閉装置１２に適切な圧力の動力用気体Ａを供給するためのものであるから、この条件を満たすことが可能であれば、エアコンプレッサなどに置き換えてもよい。

【0017】

流量計測器１７は、第１圧力調整器１５にて圧力調整された第１気体供給源１３からの動力用気体Ａが、弁開閉装置１２へ向かって配管１４内を流れる際の動力用気体Ａの流量を計測するものである。弁１１の弁軸１１Ａを回転させるために必要な弁開閉装置１２の気体消費量は、弁１１及び弁開閉装置１２の仕様によって決定される。そのため、流量計測器１７は、配管１４内を流れる動力用気体Ａの流量をリアルタイムで計測する。この計測値（流量信号）は、信号変換部１９によりデジタル信号に変換されて弁開度演算部２０及び弁開度補正処理部２１に入力される。

【0018】

圧力計測器１８は、第１圧力調整器１５にて圧力調整された第１気体供給源１３からの動力用気体Ａが、弁開閉装置１２へ向かって配管１４内を流れる際の動力用気体Ａの圧力を計測するものである。配管１４内の圧力は、弁開閉装置１２が適切に動作していれば一定値になるが、何らかの理由で弁開閉装置１２が動作していない場合には事前に把握している平常値よりも高くなる。配管１４内の圧力が平常値よりも高くなったときには、この配管１４内の動力用気体Ａの流量が増加していても弁１１が開弁または閉弁動作をしていないことになるため、その判定のために圧力計測器１８が配管１４内の圧力を計測する。この圧力計測器１８により計測された計測値（圧力信号）は、信号変換部１９によりデジタル信号に変換されて弁開度演算部２０及び弁開度補正処理部２１に入力される。

【0019】

ところで、現場に設置された弁１１には、全開から全閉へ向かって閉弁方向に動作したり、全閉から全開へ向かって開弁方向に動作したりする一方向の開閉弁動作を行うもののほか、全開または全閉の手前の中間の弁開度で一旦停止した後に同一方向または反対方向に開閉弁動作を切り替えて行うものがある。弁１１に対し開閉弁動作を切り替えて行わせるために弁開閉装置１２を制御するものが開閉動作切替制御機構２３であり、この開閉動作切替制御機構２３は、第２気体供給源３０、第２圧力調整器３２及び切替バルブ３１を有して構成される。

【0020】

第２気体供給源３０は、空気や窒素などの気体（切替用気体Ｂ）を充填した例えばボンベである。また、第２圧力調整器３２は、第２気体供給源３０内の切替用気体Ｂの一次側圧力を減圧して、弁開閉装置１２の開弁用シリンダ及び閉弁用シリンダ（共に図示せず）に対し許容される適正値の二次側圧力に調整するものである。

【0021】

切替バルブ３１は、開弁用出力ポート３３と閉弁用出力ポート３４と遮断ポート３５とが切替レバー３６により選択されるものである。第２圧力調整器３２により圧力調整された第２気体供給源３０からの切替用気体Ｂは、切替レバー３６により開弁用出力ポート３３が選択されたときに、弁開閉装置１２の開弁用入力ポート２７を経て弁開閉装置１２の開弁用シリンダ（不図示）へ供給され、これにより弁開閉装置１２が弁１１を開弁動作させる。

【0022】

第２圧力調整器３２により圧力調整された第２気体供給源３０からの切替用気体Ｂは、切替レバー３６により閉弁用出力ポート３４に選択されたときに、弁開閉装置１２の閉弁用入力ポート２８を経て弁開閉装置１２の閉弁用シリンダ（不図示）へ供給され、これにより、弁開閉装置１２が弁１１を閉弁動作させる。また、切替レバー３６により遮断ポート３５が選択されたときには、第２圧力調整器３２により圧力調整された第２気体供給源３０からの切替用気体Ｂは、この切替バルブ３１により堰き止められる。

【0023】

切替バルブ３１における切替レバー３６の操作は、手動により直接、または入出力部２２を用いて操作される。切替レバー３６により開弁用出力ポート３３が選択されたときに開弁用信号が、切替レバー３６により閉弁用出力ポート３４が選択されたときに閉弁用信号が、切替レバー３６により遮断ポート３５が選択されたときに遮断信号がそれぞれ切替バルブ３１から出力される。これらの開弁用信号、閉弁用信号及び遮断信号のそれぞれは、信号変換部１９によりデジタル信号に変換されて、弁開度演算部２０及び弁開度補正処理部２１に入力される。

【0024】

弁開度演算部２０は、開閉器１６からの開閉操作信号、流量計測器１７からの流量信号、及び圧力計測器１８からの圧力信号に基づき、弁開閉装置１２が動作いるか否かやその動作回数などの弁開閉装置１２の動作状況を判断して、弁１１の弁開度を演算する。

【0025】

つまり、弁開閉装置１２は、この弁開閉装置１２に供給される動力用気体Ａの流量及び圧力で動作回数が決定される。また、弁１１が全開から全閉または全閉から全開に動作するために必要な弁軸１１Ａの回転数は弁１１毎に決定されており、その弁１１を全開から全閉または全閉から全開にそれぞれ動作させるために必要な弁開閉装置１２の動作回数も決定されている。このため、弁開度演算部２０は、流量計測器１７からの流量計測値及び圧力計測器１８からの圧力計測値に基づいて弁開閉装置１２の動作回数を演算し判断することで、例えば弁開閉装置１２からの電気信号を用いることなく、現場に設置された弁１１の弁開度を求めることが可能になる。

【0026】

具体的には、弁開度演算部２０は、開閉器１６からの開閉操作信号、流量計測器１７からの流量信号及び圧力計測器１８からの圧力信号を用いて、まず、対象とする弁１１を全開から全閉または全閉から全開に動作させるために弁開閉装置１２において必要な総気体量を算出する。次に、弁開度演算部２０は、開閉器１６が開閉操作した時点から流量計測器１７が計測した流量を積算して、積算流量（つまり弁開閉装置１２の気体消費量）を算出する。その後、弁開度演算部２０は、この気体消費量を上記総気体量で除して弁１１の弁開度を演算する。弁開度演算部２０は、流量計測器１７から流量信号が入力される度に上述の弁開度演算を実施して、弁１１の現時点での弁開度を求める。

【0027】

但し、弁開閉装置１２が開閉動作切替制御機構２３により弁１１の開弁動作と閉弁動作を切り替える場合には、弁１１は、開弁または閉弁動作中に停止し、その後、開弁または閉弁のいずれかの動作方向に動作する。この場合、弁開度演算部２０は、弁開閉装置１２が弁１１を開弁方向または閉弁方向に動作させる動作方向のうち、弁１１の特性により一方を順動作方向とし、他方を逆動作方向とする。

【0028】

そして、弁開度演算部２０は、切替バルブ３１から入力した開弁用信号または閉弁用信号が順動作方向の信号であると判断したときには、停止前までの積算流量値に、停止後に流量計測器１７にて計測された流量を加算して積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を更新する。また、弁開度演算部２０は、切替バルブ３１から入力した開弁用信号または閉弁用信号が逆動作方向の信号であると判断したときには、停止前までの積算流量値から、停止後に流量計測器１７にて計測された流量を減算して積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を更新する。弁開度演算部２０は、このようにして更新された気体消費量に基づいて弁１１の弁開度を演算する。

【0029】

例えば、図３に示すように、弁開閉装置１２による弁１１の開弁動作中に開閉器１６が閉操作して（時点ｔ１）弁１１が停止し、次に、切替バルブ３１が開弁用信号を出力している状態で開閉器１６が開操作した（時点ｔ２）とき、弁開度演算部２０は、弁１１が実線Ｐに示すように、継続して開弁動作していると判断すると共に、この開弁動作の方向が順動作方向であると判断する。そして、弁開度演算部２０は、弁１１の停止（開閉器１６の閉操作）時点ｔ１までの積算流量値に、開閉器１６が開操作した時点ｔ２から流量計測器１７にて計測された流量を加算して積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を更新し、この更新した気体消費量に基づき弁１１の弁開度を演算する。

【0030】

また、上述の如く弁開閉装置１２による弁１１の開動作中に開閉器１６が時点ｔ１で閉操作して弁１１が停止し、次に切替バルブ３１が、出力する信号を閉弁用信号に変更した状態で開閉器１６が時点ｔ２で開操作したときには、弁開度演算部２０は、破線Ｑに示すように、弁１１が開弁動作から逆動作方向の閉弁動作に切り替わったと判断する。そして、弁開度演算部２０は、弁１１の停止（開閉器１６の閉操作）時点ｔ１までの積算流量値から、開閉器１６が開操作した時点ｔ２から流量計測器１７にて計測された流量を減算して積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を更新し、この更新した気体消費量に基づき弁１１の弁開度を演算する。

【0031】

更に、弁１１の全開状態からの弁開閉装置１２による閉弁動作時に開閉器１６が閉操作して弁開閉装置１２が弁１１を停止し、次に切替バルブ３１が閉弁用信号を出力している状態で開閉器１６が開操作したとき、弁開度演算部２０は、弁１１が継続して閉弁動作していると判断すると共に、この閉弁動作の方向を順動作方向であると判断する。そして、弁開度演算部２０は、弁１１の停止前までの積算流量値に、弁１１の停止後の閉弁動作中に流量計測器１７にて計測された流量を加算して積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を更新し、この更新した気体消費量に基づいて弁１１の弁開度を演算する。

【0032】

また、上述の如く弁１１の全開状態からの弁開閉装置１２による閉弁動作時に開閉器１６が閉操作して弁開閉装置１２が弁１１を停止した後、切替バルブ３１が開弁用信号を出力している状態で開閉器１６が開操作したとき、弁開度演算部２０は、弁１１が閉弁動作から逆動作方向の開弁動作に切り替わったと判断する。そして、弁開度演算部２０は、弁１１の停止前までの積算流量値から、弁１１の停止後の開弁動作中に流量計測器１７にて計測された流量を減算して積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を更新し、この更新した気体消費量に基づいて弁１１の弁開度を演算する。

【0033】

さて、弁開度補正処理部２１は、開閉器１６の開閉操作信号、流量計測器１７からの流量信号、圧力計測器１８からの圧力信号、及び設定された各種パラメータに基づいて、弁開度演算部２０が演算した弁１１の弁開度を補正するものである。

【0034】

つまり、弁開度演算部２０が演算した弁開度は、例えば弁開度検知装置１０の周囲環境等の影響により、弁１１及び弁開閉装置１２の特性が変化することを考慮していない場合がある。このため、弁開度補正処理部２１は、各種パラメータに応じて、弁開度演算部２０が弁開度演算に用いた気体消費量または総気体量等を変更することで、弁開度演算部２０により演算された弁１１の弁開度を補正して、安定した正確な弁開度を出力する。ここで、上記パラメータは、例えば、弁１１、弁開閉装置１２及び配管１４の周囲温度、配管１４の長さ及び直径を含む弁１１、弁開閉装置１２及び配管１４の設置状況、弁１１の開閉動作開始時に必要な気体量などである。

【0035】

この弁開度補正処理部２１による補正処理としては、温度補正、配管内気体量補正、弁開閉動作開始時補正、全開・全閉時誤差補正、配管内圧力損失補正などである。これらの補正処理については後に詳説する。

【0036】

入出力部２２は、弁開度演算部２０及び弁開度補正処理部２１によりそれぞれ演算された弁１１の弁開度を表示すると共に、弁１１を全開から全閉または全閉から全開させるために弁開閉装置１２が必要とする総気体量の入力、弁開度補正処理部２１で用いられる各種パラメータの入力、弁開度補正処理部２１による弁開度補正の有効無効の設定の切替、切替バルブ３１の切替レバー３６の操作、及び開閉器１６の開閉操作などを実施可能とする。

【0037】

電源供給部２４は、開閉器１６、流量計測器１７、圧力計測器１８、弁開度演算部２０、弁開度補正処理部２１及び切替バルブ３１へ電力を供給する。この電源供給部２４は、弁１１が現場に設置されたプラントの内部電源から独立した電源であり、バッテリなどの二次電源または小型発電機などが用いられる。

【0038】

次に、前述した弁開度補正処理部２１の各補正処理について詳説する。
（温度補正）
弁開度補正処理部２１は、弁開閉装置１２内、及び弁開閉装置１２と第１気体供給源１３とを接続する配管１４内の動力用気体Ａが周囲温度の影響で熱膨張して圧力が上昇したときに弁開閉装置１２の気体消費量が増加することを考慮して、弁開度演算部２０で弁開度演算に用いられた気体消費量を増加して変更し、この変更した気体消費量に基づき、弁開度演算部２０により演算された弁１１の弁開度を補正する。

【0039】

つまり、温度補正は、弁開閉装置１２内及び配管１４内の動力用気体Ａが所定温度以上の周囲温度の影響を受けて圧力が上昇することで、弁開閉装置１２の気体消費量が増加するため、弁開度補正処理部２１が、弁開閉装置１２の気体消費量を、上述の動力用気体Ａの圧力上昇を踏まえた気体消費量に変更して弁開度演算を行うものである。弁開閉装置１２は、動力用気体Ａの圧力を動力としてピストン(不図示)を押すことで回転運動を発生させるものであり、気体圧力が上昇するとピストンを押す力が増大するため、発生するトルクが大きくなって気体消費量が増加する。ここで、任意の圧力の動力用気体Ａを弁開閉装置１２に与えた場合のトルクと気体消費量との関係は、弁開閉装置１２の構造に何らかの変化が発生しない限り、一意に決まるものである。

【0040】

例えば、原子力発電所において重大事故等が発生した場合、弁開閉装置１２の周囲温度は所定温度以上の、例えば約２００℃になることが予想される。周囲温度がこれほどの高温になった場合には、弁開閉装置１２内及び配管１４内に溜まっている動力用気体Ａ、及びこれらの配管１４等内これから供給されてくる動力用気体Ａは温度が上昇することになる。この動力用気体Ａの温度上昇により気体圧力がどのくらいまで上昇するのかは、例えばシャルルの法則により求めることが可能である。弁開度補正処理部２１は、このような気体圧力と弁開閉装置１２の特性(動力用気体Ａの圧力上昇に伴う気体消費量の増加)を踏まえて、弁開度演算部２０が弁開度演算に用いた気体消費量を増加して変更することで弁開度を補正する。

【0041】

但し、弁開閉装置１２及び配管１４に断熱材を巻いたり、熱伝導率の低い素材を用いたりするなどの温度上昇抑制対策を施した場合には、弁開閉装置１２及び配管１４が周囲温度から受ける影響が低減される。そのため、このようなケースでは、弁開閉装置１２及び配管１４における周囲温度と動力用気体Ａの圧力に関する実験値などに基づき、動力用気体Ａの圧力上昇分を設定して気体消費量の増加量(変更量)を求め、弁開度を補正するものとする。

【0042】

（配管内気体量補正）
弁開度補正処理部２１は、弁開閉装置１２内、及び弁開閉装置１２と第１気体供給源１３とを接続する配管１４内の動力用気体Ａが弁開閉装置１２を動作させるに必要な圧力に到達するための気体量を考慮して、弁開度演算部２０で弁開度演算に用いられた総気体量に上記気体量を加算して総気体量を変更し、この変更した総気体量に基づき、弁開度演算部２０により演算された弁１１の弁開度を補正する。

【0043】

つまり、配管内気体量補正は、弁開閉装置１２内及び配管１４内に溜まっている動力用気体Ａが、弁開閉装置１２を適正トルクで動作させるに必要な気体圧力に到達するための気体量を考慮して、弁開度補正処理部２１が、弁開度演算部２０で弁開度演算で用いられた総気体量を変更して弁開度演算を行うものである。

【0044】

弁開閉装置１２は、動作するために必要な動力用気体Ａの圧力が決まっており、その気体圧力に達するまでは弁１１の開閉動作は開始されない。弁開閉装置１２が動作し始めるまでは、弁開閉装置１２内及び配管１４内の動力用気体Ａの圧力は外気圧と等しくなっている。更に、小径の配管１４であっても配管長は数十メートルになるため、この配管１４内に溜まっている動力用気体Ａの気体量は十数リットルなどになる場合もある。そのため、第１気体供給源１３から所定圧力で動力用気体Ａを供給しても、弁開閉装置１２が直ちに動作するわけではない。

【0045】

そこで、弁開度補正処理部２１は、弁開閉装置１２内及び配管１４内の容積を満たす気体量分だけ第１気体供給源１３から所定圧力の動力用気体Ａが供給されるまでは、弁開度演算部２０が弁開度演算を実施しないようにするために総気体量を増加して変更することで、弁１１の弁開度を補正する。なお、弁開閉装置１２を連続して動作させて弁１１の弁開閉動作を行う場合には、弁開閉装置１２内及び配管１４内には残圧が存在する。このため、配管１４内の圧力(残圧)を圧力計測器１８で計測し、配管１４内に残圧が存在する場合には配管内気体量補正を無効とする。

【0046】

（弁開閉動作開始時補正）
弁開度補正処理部２１は、開弁または閉弁動作開始時に通常の開弁または閉弁動作時よりもトルクが必要になって弁開閉装置１２の気体消費量が増加することを考慮し、弁開度演算部２０にて弁開度演算に用いられた気体消費量から上述の増加分を差し引いて気体消費量を減少して変更し、この変更した気体消費量に基づき、弁開度演算部２０が演算した弁１１の弁開度を補正する。

【0047】

つまり、弁開閉動作開始時補正は、弁１１の弁構造が要因となって、弁１１の開動作開始時または閉動作開始時に通常の開閉動作時よりも多くのトルクが必要となる特徴を踏まえ、弁開度補正処理部２１が、弁開度演算部２０での弁開度演算に用いた気体消費量を、多くなったトルクに相当する気体消費量分だけ差し引いて変更して弁開度演算を行うものである。現場で使用されるような弁１１では、例えば前回の全開または全閉動作終了時に弁１１をねじ込むため、次に弁１１を動作させるときに回し始めに通常よりも多くのトルクが必要になる。

【0048】

そのため、弁開度補正処理部２１は、弁開度演算部２０での弁開度演算結果が任意に設定した弁開度の範囲(例えば、全閉からの開弁時には０％～２０％、全開からの閉弁時には１００％～８０％)にある場合に、弁開度演算部２０で弁開度演算に用いた気体消費量を、多くなったトルクに相当する気体消費量分だけ差し引いて変更して、弁１１の弁開度を補正する。

【0049】

（全開・全閉時誤差補正）
弁開度補正処理部２１は、弁１１の全開または全閉時に弁開閉装置１２が自動停止することを考慮し、この自動停止時に弁開度演算部２０が演算した弁１１の弁開度と全開（弁開度１００％）または全閉（弁開度０％）との差が所定範囲内にあるときに弁１１が全開または全閉になったとみなして、弁開度演算部２０にて演算された弁開度を補正する。ここで、上記所定範囲は、全開時自動停止の場合が例えば９５％以上１００％未満であり、全閉時自動停止の場合が例えば０％を超え５％以下である。

【0050】

つまり、全開・全閉時誤差補正は、弁１１が全開または全閉になったときに弁開閉装置１２が自動停止する特徴を踏まえ、この自動停止時に弁開度演算部２０が演算した弁開度と、全開(弁開度１００％)または全閉(弁開度０％)との差が任意に設定した所定範囲内であった場合に、弁１１が全開または全閉になったものとみなして、弁開度補正処理部２１が弁開度演算部２０にて演算された弁開度を、全開または全閉の弁開度に変更するものである。

【0051】

弁開閉装置１２は、弁１１を回転させる際に第１気体供給源１３から供給された動力用気体Ａを装置外に放出するが、全開または全閉になったときには、弁開閉装置１２が弁１１をそれ以上回転させることができないため自動停止し、供給された動力用気体Ａは弁開閉装置１２内に留まって流量がゼロになる。このため、弁開閉装置１２の弁軸回転部(例えば回転送り機構)に異物が挟まって回転が停止する場合以外は、全開または全閉になったことが検出可能になる。

【0052】

弁開度演算部２０が弁開度演算を行う際には、第１気体供給源１３から供給される動力用気体Ａの流量が流量計測器１７にて計測されるが、この流量計測器１７に誤差があると弁開閉装置１２が自動停止したにも拘らず、弁開度演算部２０による弁開度演算で弁開度が、全開動作時に１００％または全閉動作時に０％にならないことが考えられる。この誤差を残しておくと、次に開弁または閉弁動作を行った際に更に誤差が蓄積してしまう。

【0053】

このため、弁開度補正処理部２１は、例えば開弁動作時において、弁開度演算部２０による弁開度演算値が９５％以上１００％未満になっていて弁開閉装置１２が自動停止した場合には弁開度を１００％に、閉弁動作時において、弁開度演算部２０による弁開度が０％を超え５％以下になっていて弁開閉装置１２が自動停止した場合には弁開度を０％に、それぞれ変更して補正する。なお、弁開閉装置１２が自動停止したことは、開閉器１６が開操作状態にあり、流量計測器１７により計測された流量値がゼロ且つかつ圧力計測器１８により計測された圧力値が所定の値になっていることで判定する。

【0054】

（配管内圧力損失補正）
弁開度補正処理部２１は、弁開閉装置１２と第１気体供給源１３とを接続する配管１４内で生ずる圧力損失により弁開閉装置１２に到達する動力用気体Ａの圧力が低下するので、この気体圧力を確保するために第１気体供給源１３で動力用気体Ａの供給圧力を増大させると、流量計測器１７により計測される動力用気体Ａの流量が増加することを考慮し、弁開度演算部２０で弁１１の弁開度演算に用いられた気体消費量から上述の増加分の流量を差し引いて気体消費量を変更し、この変更した気体消費量に基づき、弁開度演算部２０にて演算された弁１１の弁開度を補正する。

【0055】

つまり、配管内圧力損失補正は、弁開閉装置１２と第１気体供給源１３を接続する配管１４において発生する圧力損失によって、弁開閉装置１２に到達する動力用気体Ａの圧力が第１気体供給源１３からの吐出圧力よりも低下するので、この吐出圧力を上昇させて弁開閉装置１２を動作させることを踏まえ、弁開度補正処理部２１が、この吐出圧力の上昇により増加した動力用気体Ａの流量増加分を、弁開度演算部２０での弁開度演算で用いた気体消費量から差し引いて変更して、この変更した気体消費量に基づき弁開度演算を行うものである。

【0056】

弁開閉装置１２と第１気体供給源１３とは数十メートル以上離れた場所に設置することを想定しており、更にそれらを接続する配管１４は小径になるため、この配管１４内で圧力損失が発生しやすい状況になる。圧力損失が発生すると、第１気体供給源１３の吐出圧力を適正値にしても、弁開閉装置１２に到達する際には弁１１の開閉動作が行えないほどに動力用気体Ａの圧力が低下してしまうことが考えられる。そのため、弁開度補正処理部２１は、配管１４での圧力損失を考慮して、弁開閉装置１２における動力用気体Ａの圧力が適正値になるための第１気体供給源１３の吐出圧力を演算し、この吐出圧力としたときに流量計測器１７で計測される流量の増加分を、弁開度演算部２０で弁開度演算に用いた気体消費量から差し引いて気体消費量を変更し、この気体消費量に基づいて弁１１の弁開度を補正する。

【0057】

なお、配管１４で発生する圧力損失は、配管１４におけるエルボ部の曲率なども影響するため、配管１４に複雑な曲りがある場合には、弁開閉装置１２と第１気体供給源１３との距離だけで単純に把握することができない。このため、弁開度補正処理部２１は、配管敷設の設計時に見積もられた圧力損失の値を踏まえて、第１気体供給源１３から供給される動力用気体Ａの吐出圧力と弁開閉装置１２に到達する動力用気体Ａの圧力との関係を把握して第１気体供給源１３の吐出圧力を変更し、このときの流量計測器１７による流量計測値を減算して弁開閉装置１２の気体消費量を変更し、弁１１の弁開度を補正するものとする。

【0058】

次に、上述のようにして構成された弁開度検知装置１０による弁開度演算及び補正の手順を、主に図４を用いて説明する。
まず、第１気体供給源１３から供給される動力用気体Ａの供給圧力を、作業員が第１圧力調整器１５を用いて調整する（Ｓ１１）。次に、作業員が開閉器１６を開操作することで、この開閉器１６からの開操作信号が信号変換部１９を経て弁開度演算部２０に入力される（Ｓ１２）。

【0059】

次に、弁開度演算部２０は、流量計測器１７による流量計測ステップからの流量計測値と、圧力計測器１７による圧力計測ステップからの圧力計測値とを、それぞれ信号変換部１９を経て入力する（Ｓ１３）。更に、弁開度演算部２０は、切替バルブ３１から開弁用信号または閉弁用信号を入力する（Ｓ１４）。

【0060】

切替バルブ３１からの開弁用信号または閉弁用信号が順動作方向の信号である場合には、弁開度演算部２０は、前回の積算流量値に、ステップＳ１３にて入力された流量計測値を加算して（Ｓ１５）、積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を更新する（Ｓ１７）。また、切替バルブ３１からの開弁用信号または閉弁用信号が逆動作方向の信号である場合には、弁開度演算部２０は、前回の積算流量値から、ステップ１３にて入力された流量計測値を減算して（Ｓ１６）、積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を更新する（Ｓ１７）。

【0061】

弁開度演算部２０は、ステップ１７にて更新した積算流量値（弁開閉装置１２の気体消費量）を弁開閉装置１２の総気体量で除することで、弁１１の弁開度を演算するステップを実行する（Ｓ１８）。次に、弁開度補正処理部２１は、弁開度の補正条件が適合するか否かを判断して（Ｓ１９）、適合する場合には、弁開度演算部２１にて演算された弁１１の弁開度を補正するステップを実行する（Ｓ２０）。

【0062】

即ち、弁開度補正処理部２１は、弁開度の補正条件として、弁開閉装置１２及び配管１４の周囲温度が所定温度以上であるか否かを判断し、所定温度以上である場合に、弁開度演算部２０にて弁開度演算に用いられた気体消費量を増加して変更して、弁１１の弁開度を補正する。

【0063】

また、弁開度補正処理部２１は、弁開度の補正条件として、配管１４内に残圧が存在するか否かを判断し、残圧が存在しない場合に、弁開度演算部２０にて弁開度演算に用いられた総気体量に、弁開閉装置１２及び配管１４内の動力用気体Ａが弁開閉装置１２を動作させるに必要な圧力に到達するための気体量を加算して総気体量を変更し、弁１１の弁開度を補正する。

【0064】

また、弁開度補正処理部２１は、弁開度の補正条件として、弁開度が任意に設定した範囲(例えば、全閉からの開弁時には０％～２０％、全開からの閉弁時には１００％～８０％)内にあるか否かを判断し、上記範囲内にある場合には、弁開度演算部２０にて弁開度演算に用いられた気体消費量から、弁１１の全開または全閉からの動作開始時に必要なトルクに相当する気体消費量を差し引いて気体消費量を変更し、弁１１の弁開度を補正する。

【0065】

更に、弁開度補正処理部２１は、弁開度補正条件として、弁開閉装置１２が弁１１を全開または全閉動作させて自動停止しているときに弁開度演算部２０により演算された弁開度と全開または全閉の弁開度との差が所定範囲(全開時自動停止の場合が例えば９５％以上１００％未満、全閉時自動停止の場合が例えば０％を超え５％以下)内にあるか否かを判断し、所定範囲内にある場合には、弁開度演算部２０にて演算された弁１１の弁開度を１００％（全開）または０％（全閉）に補正する。

【0066】

また、弁開度補正処理部２１は、弁開度の補正条件として、配管１４内で生じた圧力損失を解消するために第１気体供給源１３の供給圧力を増大させたか否かを判断し、増大させた場合には、弁開度演算部２０にて弁開度演算に用いられた気体消費量から、第１気体供給源１３の供給圧力の増大により増加した動力用気体Ａの流量増加分を差し引いて気体消費量を変更し、弁１１の弁開度を補正する。

【0067】

入出力部２２は、弁開度演算部２０または弁開度補正処理部２１にて演算または補正された弁１１の弁開度を表示する（Ｓ２１）。開閉器１６から閉操作信号が信号変換部１９を経て入力された場合には、弁開度演算部２０は弁１１の弁開度の演算を停止する（Ｓ２２）。開閉器１６から閉操作信号が入力されない場合には、ステップＳ１３～Ｓ２１の各ステップが繰り返される。

【0068】

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば次の効果（１）～（３）を奏する。
（１）開閉器１６が第１気体供給源１３からの動力用気体Ａを弁開閉装置１２へ供給させ、またはその供給を遮断させることで、弁開閉装置１２が、現場に設置された弁１１を開弁または閉弁する。このため、現場の弁１１周辺が水没したり放射線量が高くなったりして作業員が立ち入ることができなくなった場合でも、現場に設置された弁１１を確実に遠隔操作することができる。

【0069】

（２）第１気体供給源１３から弁開閉装置１２へ開操作により動力用気体Ａを供給し、閉操作によりその供給を遮断する開閉器１６の開閉操作信号、並びに弁開閉装置１２と第１気体供給源１３を接続する配管１４内の動力用気体Ａの流量及び圧力のそれぞれの信号に基づいて、弁開度演算部２０が、弁開閉装置１２により開弁または閉弁される弁１１の弁開度を演算し、更に弁開度補正処理部２１が、上述の各信号及び設定された各種パラメータに基づいて、弁開度演算部２０により演算された弁開度を補正している。この結果、現場の弁１１周辺が水没したり放射線量が高くなったりして作業員が立ち入ることができなくなった場合でも、現場に設置された弁１１の弁開度を正確且つ確実に検知することができる。

【0070】

（３）開閉器１６は、第１気体供給源１３と弁開閉装置１２とを接続する配管１４において第１圧力調整器１５と流量計測器１７との間に配設されているが、図１の２点鎖線に示すように、圧力計測器１８と弁開閉装置１２との間に配設されることで、第１圧力調整器１５を省略することができる。つまり、開閉器１６が配管１４における圧力計測器１８の下流側に配設され且つ第１圧力調整器１５が省略されることで、開閉器１６を閉操作した状態で第１気体供給源１３の元栓を開き始め、配管１４内の圧力を圧力計測器１８にて計測して、配管１４内の圧力が弁開閉装置１２等に対し許容される適性値になるように上記元栓の開度を調整する。この開度調整終了後に開閉器１６を開操作することで、弁開閉装置１２等を適正に動作させることができると共に、第１圧力調整器１５の省略によって弁開度検知装置１０のコストを低減することができる。

【0071】

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0072】

１０…弁開度検知装置、１１…弁、１１Ａ…弁軸、１２…弁開閉装置、１３…第１気体供給源（流体供給源）、１４…配管、１６…開閉器（開閉手段）、１７…流量計測器（流量計測手段）、１８…圧力計測器（圧力計測手段）、２０…弁開度演算部（弁開度演算手段）、２１…弁開度補正処理部（弁開度補正処理手段）、２２…入出力部（入出力手段）、Ａ…動力用気体（流体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】