電動弁診断方法および装置
電動弁診断方法および装置において、スプリングカートリッジの張込荷重を、安価で簡単に、かつ精度良く、しかも常時計測できるものとし、これによりスプリングカートリッジの弾性特性を簡易に校正することを課題とする。弁体２５と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォーム１２と、ウォーム１２の回転駆動力により弁体２５を開閉駆動させる連結部と、連結部からウォーム１２の軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネ１５を内蔵したスプリングカートリッジ１３とを備えた電動弁を診断する方法及び装置である。スプリングカートリッジ１３の特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、スプリングカートリッジ１３の弾性特性を表すトルク曲線を校正し、校正されたトルク曲線に基づいて、電動弁を診断する。電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動弁診断方法および電動弁診断装置に関し、詳細には、皿バネを内蔵したスプリングカートリッジの張込荷重の変化を検出し、この検出結果に基づいて、弁体の全開から全閉まで、および全閉から全開までのスプリングカートリッジの弾性特性（トルク曲線）を求め、トルクに係る診断を行う診断方法および診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば原子力発電所等のプラントでは、各種の配管用に電動弁が多数用いられている。
【０００３】
これらの電動弁は、配管内通路を開閉する弁体と、モータ等の電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、このウォームの回転駆動力が伝達されて弁体を開閉駆動させる連結部（ギヤ、ドライブスリーブ、ステムナットおよびステム（弁軸）等）と、連結部からウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えている。
【０００４】
ここで、スプリングカートリッジとは、内部に皿バネを内蔵し、ウォームから連結部に過剰な回転駆動力（トルク）を作用させないようにする目的で設けられたものであり、スプリングパック、トルクスプリングカートリッジ、またはトルクスプリングパックとも称される。
【０００５】
そして、このスプリングカートリッジは、ウォームと一体的に軸方向に変位する軸と、中心部にこの軸が貫通するように、軸周囲に配列された複数の皿バネと、これら皿バネを軸方向に両側から挟持するとともに、それぞれが皿バネの圧縮方向にのみ軸とともに摺動可能に設けられた２つの圧縮片とによって構成されており、両圧縮片は皿バネを予め所定量だけ圧縮した状態に保持している。
【０００６】
この予め圧縮している予圧をスプリングカートリッジの張込荷重又はプレロードと称している。
【０００７】
ここで、開放されている弁体を閉鎖方向に移動するためにモータ等を駆動し、このモータの駆動力によってウォームを回転させると、ウォームと噛み合ったギヤ、ドライブスリーブ、ステムナットおよびステム等からなる連結部が駆動されて、弁体が下降して閉鎖される。
【０００８】
また、ウォームを逆回転させることによって、閉鎖されている弁体は上昇して開放される。
【０００９】
ところで、ウォームが回転することによって、連結部にはウォームからの駆動力が伝達されるが、弁体が閉鎖されて弁体が弁箱内の弁座にシートタッチすると、弁体はシートタッチした相手から反作用力を受け始める。
【００１０】
そして、この反作用力は、連結部を介してウォームに伝達され、ウォームに作用した反作用力は、ウォームをその軸方向に変位させる荷重となる。
【００１１】
一方、スプリングカートリッジの軸および一方の圧縮片はウォームと一体的に変位し、この軸の周囲に設けられた皿バネは、圧縮片の変位に応じて圧縮される。
【００１２】
ここで、スプリングカートリッジは張込荷重によってウォームを軸方向に付勢しているため、前記反作用力のうちウォームの軸方向に作用する成分が張込荷重を上回るまでは、ウォームは変位することがなく、張込荷重を上回ると、スプリングカートリッジの圧縮力に応じて、ウォームはスプリングカートリッジの皿バネを圧縮する方向に変位する。
【００１３】
すなわち、弁体がシートタッチしてから所定の閉鎖状態に達するまでに増大し続ける反作用力が、張込荷重を超えると、ウォームはスプリングカートリッジからの付勢力に抗して変位し始める。
【００１４】
そして、弁体が所定の閉鎖状態からさらに強く閉鎖されると、ウォームと連結部との噛合い部分や弁体等の損傷を防止するなどのために、ウォームの回転を停止させる必要がある。
【００１５】
そこで、弁体の所定の閉鎖状態に対応したウォームの変位位置に、リミットスイッチ（トルクスイッチ）が設けられて、モータの駆動を停止させている。
【００１６】
つまり、ウォームに設けられているトルクスイッチは、ウォームの変位量（圧縮方向）によって、作動ポイントが設定されている。
【００１７】
ここで、スプリングカートリッジにフックの法則を適用すると、圧縮量をｘ、バネ定数をｋとすれば、荷重Ｆと圧縮量ｘとは、Ｆ＝ｋ・ｘなる関係を有する。
【００１８】
そして、スプリングカートリッジの張込荷重Ｆ０は、スプリングカートリッジが予め圧縮されている圧縮量（予圧縮量）をｘ０として、
Ｆ０＝ｋ・ｘ０
となり、この張込荷重Ｆ０がウォームへの付勢力として作用している。
【００１９】
したがって、トルクスイッチの作動ポイントとして設定されているウォームの変位量をｘｓとすると、このときウォームに作用する付勢力Ｆｓは、
Ｆｓ＝Ｆ０＋ｋ・ｘｓ
＝ｋ・（ｘ０＋ｘｓ）
となる。
【００２０】
したがって、トルクスイッチの作動ポイントは、実質的には、ウォームに作用する荷重であるＦｓによって規定されていることになる。
【００２１】
ところが、上述したスプリングカートリッジの皿バネは、例えば経時的に摩耗等を生じることがある。
【００２２】
この場合、皿バネの予圧縮量ｘ０が摩耗した長さ分Δｘだけ減少して、減少後の予圧縮量ｘ１は、
ｘ１＝ｘ０−Δｘ
となり、このときの張込荷重Ｆ１′は、
Ｆ１＝ｋ・ｘ１
＝ｋ・（ｘ０−Δｘ）
＝Ｆ０−ｋ・Δｘ
というように、摩耗前の張込荷重Ｆ０よりも低下する。
【００２３】
この結果、トルクスイッチの作動ポイント（ｘ＝ｘｓ）における荷重Ｆｓ′は、
Ｆｓ′＝Ｆ１＋ｋ・ｘｓ
＝（Ｆ０−ｋ・Δｘ）＋ｋ・ｘｓ
＝Ｆｓ−ｋ・Δｘ
となって、摩耗前の荷重Ｆｓよりも、ΔＦ（＝ｋ・Δｘ）だけ低下する。
【００２４】
したがって、弁体が所定の閉鎖状態に達する以前にトルクスイッチが作動したり、設定された許容強度に対するマージンが過大の状態でトルクスイッチが作動することとなり、電動弁の特性に適切に適合させた運転を行うことができない虞がある。
【００２５】
なお、上述した説明は、弁体が開放状態から閉鎖方向に作動する場合についてのものであるが、弁体が閉鎖状態から開放方向に作動する場合についても、同様の作用となり、トルクスイッチの作動荷重が低下する。
【００２６】
このため、スプリングカートリッジに作用する荷重（又はトルク）と該スプリングカートリッジの圧縮量（＝予圧縮量を除く圧縮量）との関係を表すトルク曲線（圧縮量＝０における切片が張込荷重を表す）を求め、このトルク曲線に基づいて、電動弁の適正な作動を診断するなど各種の電動弁診断装置が提案されている。
【００２７】
例えば、トルク測定のためのセンサとして、ウォームからスプリングカートリッジの圧縮片に対して作用する応力（又はトルク）を直接計測する歪センサをスプリングカートリッジと一体的に内蔵して電動弁に常設するもの（内蔵型トルクセンサ；例えば、国際公開公報ＷＯ９５／１４１８６参照。）や、電動弁のケースの外側からアダプタを介して校正したロードセルをスプリングカートリッジの圧縮片に突き当てて設置するとともに、スプリングカートリッジの軸の変位を検出する変位センサを設置したもの（外付けトルクセンサ：例えば、日本国特許第２９８２０９０号公報図１等参照。）がある。
【００２８】
この外付けトルクセンサは、この軸がロードセルに向かって移動して皿バネが圧縮されるときは、変位センサでこの軸の変位を検出するとともに、圧縮片から受ける応力をロードセルによって測定することによって、張込荷重およびバネ定数を得、軸がこの軸端の圧縮片とともにロードセルから遠ざかる方向に移動してこの皿バネが圧縮されるときは、変位センサでこの軸の変位を検出するとともに、この変位と既に得られたバネ定数とにより応力を検出する。
【００２９】
また、スプリングカートリッジを電動弁のケースから外部に取り出し、この外部において、スプリングカートリッジ単体で弾性特性を計測するものや、電動弁自体の診断としてはウォーム変位量のみを検出するに止まるものなども提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかし、外付けトルクセンサによるものは、ロードセル等の装置自体が大がかりであるため、電動弁に常設することが困難であり、診断の都度、装置を着脱させる必要があり、診断作業の前後の準備工程に長時間を要するという問題がある。
【００３１】
また、常設できないため、着脱作業の際は、安全確保のため電動弁の稼働を停止させる必要があり、この電動弁が原子力発電所等大規模なプラントに用いられている場合には、実質的に、プラントを停止して行う定期点検の際にしか診断を行うことができないという問題もある。
【００３２】
さらに、外付けトルクセンサを用いた既存の方法では、スプリングカートリッジの軸がロードセルから遠ざかる方向に皿バネが圧縮されるとき、即ち、開作動時にはその応力を直接測定することができないので、便宜的手法として、開作動時のスプリングカートリッジの弾性特性と閉作動時の該弾性特性とが同じであると仮定し、開作動時のウォーム変位量を計測し、その計測量について、対応する閉作動時の応力を求めるようにしていた。
【００３３】
しかし既述のように、スプリングカートリッジの皿バネのすわり具合等により、閉作動時と開作動時で弾性特性が異なるヒステリシスを有する電動弁があり、このような電動弁においては、閉作動時の弾性特性を開作動時の弾性特性として適用すると、診断精度の低下につながることになる。
【００３４】
一方、内蔵型トルクセンサを用いたものは、これが電動弁毎に必要で且つ非常に高価であるとともに、歪センサの定期的な校正のために、例えばスプリングカートリッジを電動弁から取り外しての作業を要する、という問題がある。さらに、内蔵型トルクセンサを用いた場合、これ単体では、皿バネの磨耗等による張込荷重の低下を直接的に測定することができないため、内蔵型トルクセンサとは別個にスプリングカートリッジの圧縮量を検知するセンサを備えることが必要となる。
【００３５】
スプリングカートリッジを外部に取り外して単体計測するものは、電動弁の実運転状態（電動弁のケースに取り付けた状態）でのトルク曲線を校正することはできない。
【００３６】
また、電動弁からスプリングカートリッジを取り外すことになるため、スプリングカートリッジおよびウォームとトルクスイッチとの位置関係すなわち噛合いがずれて、トルクスイッチの作動荷重が分解前とは異なる虞がある。
【００３７】
この他、バネ定数を事前に計測した後に、電動弁の診断を行う方法として、ウォームの軸方向変位に連動して回転する機構により、所定のトルク曲線（トルクと変位との対応曲線）を参照してトルクに換算するものもあるが、トルク曲線を校正することはできず、また、ウォームの軸方向変位を直接検出するものでないため、測定精度が低い。
【００３８】
特に、電動弁は、設定されたトルク値に達した時点で自動的に停止する構造となっているが、電動弁の不具合の多くは、この設定トルク値の低下によるものであり、設定トルク値の変化は、皿バネの摩耗等によるスプリングカートリッジの張込荷重の変化に起因していることが多い。
【００３９】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の荷重を、安価で簡単に、かつ精度良く、しかも常に計測可能とし、さらに得られた荷重に基づいてトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁の診断を行う電動弁診断方法および電動弁診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
前記課題を解決するため、本発明に係る電動弁診断方法および電動弁診断装置は、以下のような構成を採用している。
【００４１】
すなわち、本発明の請求項１に係る電動弁診断方法は、所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、該スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断することを特徴とする。
【００４２】
このように構成された本発明の請求項１に係る電動弁診断方法によれば、スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、スプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて前記電動弁を診断することで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００４３】
また、本発明の請求項２に係る電動弁診断方法は、請求項１に係る電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重が、該スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む荷重であることを特徴としている。
【００４４】
ここで、前記張込荷重が対応する前記特定の圧縮状態とは、前記反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時（＝圧縮開始時）、すなわち前記スプリングカートリッジの圧縮量（＝変形量）が正となる直前のゼロの時点の圧縮状態であり、前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出することができる。
【００４５】
また、張込荷重を少なくとも含む荷重とは、スプリングカートリッジの張込荷重そのもののみならず、該張込荷重に対応する圧縮状態とは異なる特定の圧縮状態に対応する荷重、例えば、トルクスイッチの作動時の圧縮状態に対応する荷重等を包含する概念である。
【００４６】
また、本発明の請求項３に係る電動弁診断方法は、請求項１または２に係る電動弁診断方法において、前記反力による前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するとともに、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に対応した所定の物理量を検出し、該所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することを特徴としている。
【００４７】
ここで、連結部は例えば、ウォームと噛み合うギヤ、ギヤに連動して回転するドライブスリーブ、ドライブスリーブと一体的に回転し、内面に雌ねじが形成されたステムナット、および一端が弁体に連結され、他端側の外周面にステムナットの雌ねじと係合する雄ねじが形成されてステムナットの回転にしたがって軸方向に移動するステム（弁軸）などによって構成されるが、これらの構成要素に限定されるものではない。
【００４８】
また、ウォームの軸方向への変位開始時の検出は、ウォームの軸方向端面や設定された部分、その他ウォームの軸方向端面と実質的に同視しうる部分（例えばスプリングカートリッジの圧縮片や該スプリングカートリッジの軸端に取り付けられたロックナットの端面等）と基準位置（電動弁駆動ケース）との距離を常に監視し、この距離の変化を検出することによって行ってもよいし、変位開始時の瞬間のみを物理的に検出するものであってもよい。
【００４９】
なお、距離を常に監視する方法を採用した場合には、距離値を日常的に管理することができる点で、距離値変化の兆候をいち早く把握することができるため、好ましい。
【００５０】
スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に対応した所定の物理量とは、当該物理量に基づいてスプリングカートリッジに作用する荷重を算出しうる、他に作用する応力や経過時間等各種の物理的な状態量を意味する。
【００５１】
例えば、弁体の閉鎖方向における弁座へのシートタッチによって、または弁体の開放方向における物理的なストッパとの当接（以下、開放方向についてもシートタッチと称するものとする。）によって、連結部には応力が生じ、この応力がウォームを変位させる荷重となるため、スプリングカートリッジのバネ定数が一定であるとの条件の下、連結部に生じる応力は、スプリングカートリッジに作用する荷重と直接的な対応関係を有しており、前記所定の物理量の一例となりうる。
【００５２】
さらに、前記連結部に作用する応力は、この連結部のうち弁軸を覆うヨーク等に対して反作用力を及ぼすため、このヨーク等に作用する応力も前記所定の物理量の一例となりうる。
【００５３】
また、スプリングカートリッジに作用する荷重（ウォームに作用する負荷荷重＝皿バネ負荷荷重）の時間的増加割合ｖが一定の場合、弁体がシートタッチしてからウォームの軸方向への変位開始時までの経過時間ｔ０は、「ｔ０＝Ｆ０／ｖ（Ｆ０はスプリングカートリッジの張込荷重）」である。
【００５４】
したがって、連結部に作用する応力σを検出する代わりに、シートタッチしてからウォームが変位し始めたときまでの経過時間ｔ０も、前記物理量の一例として適用することができる。
【００５５】
この場合、弁体がシートタッチした時点を検出する必要があり、このシートタッチした時点は、連結部やこれら連結部を覆うヨークに作用する応力の変化等に基づいて検出してもよいが、弁棒の作動速度が一定である条件下においては、弁棒等の連結部の所定部分が所定の位置を通過してから弁本体がシートタッチするまでの経過時間ｔｋも一定であるから、前記連結部の所定部分が所定の位置を通過してからの経過時間に基づいて、シートタッチした時点を検出してもよい。
【００５６】
そして、ウォームの変位が開始されるまでの経過時間ｔは、
ｔ＝ｔｋ＋ｔ０
となる。そして、皿バネの摩耗前後でｔｋは不変であり、ｔ０は変化することになるため、摩耗前の経過時間ｔと摩耗後の経過時間ｔ′（＝ｔｋ＋ｔ１）との差Δｔ（＝ｔ−ｔ′＝ｔ０−ｔ１）を検出することによって、摩耗後のシートタッチからウォームの変位開始時までの経過時間ｔ１を求めることができる。
【００５７】
このように、本発明の請求項３に係る電動弁診断方法によれば、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に対応した所定の物理量を検出し、この検出された物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を求めることができる。
【００５８】
したがって、この求められた、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することによって、皿バネの摩耗等の影響が反映されたスプリングカートリッジのトルク曲線を求めることができ、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００５９】
しかも、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測する必要がないため、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を設置したり、スプリングカートリッジを電動弁から取り外して計測する必要がないため、電動弁に常設することもでき、電動弁の実運転中の状態を安価で精度良く、かつ容易に診断することができる。
【００６０】
ここで、例えば、本発明の請求項３の構成に、「前記ウォームの軸方向に作用する反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時を前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出する」構成が存在する場合には、前記ウォームの軸方向への変位開始時を検出するとともに、前記ウォームの変位開始時における前記スプリングカートリッジの張込荷重に対応した所定の物理量を検出し、該所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することができる。従って、係る構成は、特に張込荷重を基準として電動弁の診断を行うような場合には、極めて有用なものとなる。
【００６１】
また、本発明の請求項４に係る電動弁診断方法は、請求項３に係る電動弁診断方法において、前記ウォームの変位を、前記ウォームとともに前記軸方向に沿って変位する前記スプリングカートリッジの軸端部又は該軸端部に固定されて移動する周辺部の位置を監視することによって検出することを特徴とする。
【００６２】
ここで、スプリングカートリッジの軸端部の位置を監視するとは、ウォームの軸方向の位置と同視しうるスプリングカートリッジの軸端部の位置を監視することによって、ウォームの軸方向の位置を間接的に監視することを意味する。
【００６３】
なお、スプリングカートリッジの軸端部とは、このスプリングカートリッジの軸端部と実質的に同視しうる周辺部分も含む。
【００６４】
したがって、例えばスプリングカートリッジの軸端部と一体的に変位するロックナットや圧縮片がこの軸に取り付けられている場合には、このロックナット等の端面はスプリングカートリッジの軸端部と実質的に同視しうるため、ロックナットの端面等の位置を監視するようにしてもよい。
【００６５】
このように構成された本発明の請求項４に係る電動弁診断方法によれば、前記ウォームの軸方向への変位を前記スプリングカートリッジの軸端部の位置によって検出するものであることから、スプリングカートリッジの軸を覆っているカバーを電動弁のケースから取り外すだけで、この軸の端部を計測することが可能であり、電動弁のケース内の深部に位置するウォームを計測するよりも簡易に、変位開始時またはケース端面等から軸端部までの絶対位置を検出することができる。
【００６６】
なお、このカバーに代えて、キャップ付き計測孔を設けたアダプタ（改造型カバー）をケースに取り付けてもよい。
【００６７】
また、本発明の請求項５に係る電動弁診断方法は、請求項４に係る電動弁診断方法において、前記ウォームの変位を、前記スプリングカートリッジを覆うカバーに代えて該カバーと略同一挿入代を有するアダプタを介して、電動弁に装着されたウォーム位置センサにより、前記スプリングカートリッジの軸端部又は該軸端部に固定されて移動する周辺部の位置を監視することによって、検出することを特徴とする。
【００６８】
ここで、挿入代とは、スプリングカートリッジが挿入されたケースの外表面（端面）からこのスプリングカートリッジが挿入されている挿入穴における、スプリングカートリッジの圧縮片までの深さに相当する。
【００６９】
なお、このカバーの挿入部分がスプリングカートリッジの圧縮片に当接して、スプリングカートリッジ全体が動くのを規制している。
【００７０】
このように構成された本発明の請求項５に係る電動弁診断方法によれば、カバーに代えて、略同一挿入代のアダプタが取り付けられているため、このアダプタが装着された状態で電動弁を運転しても、カバーが装着されている状態と略同一の条件でスプリングカートリッジが作動し、電動弁の実運転中における診断をより精度良く行うことができる。
【００７１】
しかも、アダプタを装着した状態で、電動弁の基準部分に対するスプリングカートリッジの絶対位置によって、ウォームの変位開始位置の管理を行うことができるため、カバーとアダプタとの挿入代に多少の誤差があっても、または、アダプタを他のアダプタに交換し、両アダプタ間で挿入代に多少の差異があっても、絶対位置に基づいて、これら誤差や差異を補正処理することによって、張込荷重を精度良く求めることができる。
【００７２】
さらに、前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するに際し、該ウォームの変位をアダプタを介して前記スプリングカートリッジの軸端部の位置を監視することによって検出するものであることから、前記スプリングカートリッジの軸を覆っているカバーを電動弁のケースから取り外し、これに代えてアダプタを取り付けるだけで、この軸の端部を計測することが可能であり、電動弁のケース内の深部に位置するウォームを計測するよりも簡易に、変位またはケース端面等から軸端部までの絶対位置を検出することができる。
【００７３】
また、本発明の請求項６に係る電動弁診断方法は、請求項３から５のうちいずれか１項に係る電動弁診断方法において、
前記所定の物理量を、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態において前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力とし、前記応力または反作用応力σと前記スプリングカートリッジに作用する荷重Ｆとの対応関係Ｆ＝ｆ（σ）を予め設定しておき、この対応関係を参照することにより、前記応力または反作用応力に基づいて前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することを特徴とする。
【００７４】
ここで、連結部に作用する応力とは、前述したように、弁本体がシートタッチすることによって生じる応力であるが、この応力はウォームを介して前記スプリングカートリッジに作用する荷重（圧縮力）として伝達される。スプリングカートリッジのバネ定数ｋが経年的に不変であるとの条件の下、スプリングカートリッジに作用する荷重と該荷重に基づくスプリングカートリッジの圧縮量ｘ（即ち、ウォームの変位量）との対応関係はＦ＝Ｆ０＋ｋ×ｘ（Ｆ０は張込荷重）で示される。さらにこの圧縮力とトルクとの間には「（荷重Ｆ）×（弁棒中心からウォーム歯面までの距離ｄ）＝トルクＴ」で表される比例関係がある。
【００７５】
一方、ウォームの軸方向への変位開始時において連結部に対して作用する応力σ０は、スプリングカートリッジの張込荷重に対応する。このため、連結部に作用する応力を検出し、この検出された応力に基づいて、前記対応関係Ｆ＝ｆ（σ）を参照することにより、スプリングカートリッジの張込荷重Ｆ０＝ｆ（σ０）を求めることができる。
【００７６】
また、連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力とは、弁本体がシートタッチして連結部に生じた応力の反作用によるものであるが、この反作用応力は、例えば、前記連結部を覆うヨークに生じるとともに、ウォームを介して前記スプリングカートリッジに作用する荷重（圧縮力）として伝達される。
【００７７】
一方、ウォームの軸方向への変位開始時においてヨークに生じる反作用応力は、スプリングカートリッジの張込荷重に対応する。このため、ヨークに生じる反作用応力を検出し、この検出された反作用応力に基づいて、前記対応関係を参照することにより、スプリングカートリッジの張込荷重を求めることができる。
【００７８】
したがって、本発明の請求項６に係る電動弁診断方法によれば、上述のようにして求められた荷重、即ち、張込荷重Ｆ０に基づいてトルク曲線Ｔ＝ｄ×Ｆ＝ｄ×（Ｆ０＋ｋ×ｘ）を作成することで、皿バネの摩耗等の影響が反映されたトルク曲線（即ち、校正されたトルク曲線）を求めることができ、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００７９】
しかも、連結部に作用する応力は、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するよりも簡易に計測することが可能であるため、診断作業を軽減させることができる。
【００８０】
本発明の請求項７に係る電動弁診断方法は、請求項６に係る電動弁診断方法において、前記応力を受ける部位が、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位であることを特徴とする。
【００８１】
ここで、前記連結部に対して作用する応力は、前記連結部を覆うヨークに生じる反作用応力として直接的に作用すると共に、前記スプリングカートリッジへ、さらに、該スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位、例えば、該スプリングカートリッジの軸端部に当接配置されるカバー等へ伝達される。従って、直接に前記連結部に対して作用する応力を計測せずとも、前記ヨーク等に生じる反作用応力を計測することでこれを知ることができるものである。特に、ヨークに生じる反作用応力は、スプリングカートリッジに生じる反作用応力を直接計測するよりも簡易に計測することが可能であるため、診断作業を軽減させるという点においては最適である。
【００８２】
また、本発明の請求項７に係る電動弁診断方法によれば、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位に生じる反作用応力は、スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応したものであるため、予め設定された前記応力または反作用応力と前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、前記反作用応力に基づいて前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応した荷重を検出することができる。
【００８３】
そして、この求められた荷重に基づいてスプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００８４】
しかも、前記ヨーク等に生じる反作用応力は、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するよりも簡易に計測することが可能であるため、診断作業を軽減させることができる。
【００８５】
また、本発明の請求項８に係る電動弁診断方法は、請求項３から５のうちいずれか１項に係る電動弁診断方法において、前記所定の物理量は、所定の基準時から前記ウォームの変位開始時までの経過時間であり、前記経過時間と前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、前記経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することを特徴とする。
【００８６】
ここで、所定の基準時とは、例えば請求項３において説明したとおり、最適には弁体が弁座にシートタッチした時点などである。
【００８７】
シートタッチした時点の検出は、例えば連結部やヨーク等に作用する応力の変化に基づいてもよい。
【００８８】
また、このシートタッチした時点を直接検出できない場合には、シートタッチした時点の代替えとして、弁棒の所定部分が所定の位置を通過した時点等を適用することもできる。
【００８９】
そして、弁棒の所定部分が所定の位置を通過した時点を検出する方法を適用する場合には、弁棒の所定部分が所定の位置を通過した時点を検出する位置センサなどを用いればよい。
【００９０】
このように構成された本発明の請求項８に係る電動弁診断方法によれば、所定の基準時からウォームの軸方向への変位開始時までの経過時間と、前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、スプリングカートリッジの張込荷重を求めることができる。
【００９１】
そして、この求められた張込荷重によって、皿バネの摩耗等の影響が反映されたトルク曲線、即ち、校正されたトルク曲線を求めることができ、この校正されていたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００９２】
しかも、連結部やヨークに作用する応力値を検出することなく、応力の変化時点や経過時間のみでシートタッチをも検出する方法では、これらに作用する応力値を検出する必要もないため、連結部等の応力値を検出する診断方法よりもさらに簡易に計測することが可能であり、診断作業の一層の軽減を図ることができる。
【００９３】
本発明の請求項９に係る電動弁診断方法は、請求項８に係る電動弁診断方法において、前記所定の基準時は、前記弁体が弁座にシートタッチした時点であることを特徴とする。
【００９４】
ここで、シートタッチには、前述したように、弁体が閉鎖したときの本来のシートタッチだけでなく、弁体が開放したときの物理的なストッパとの当接も含む。
【００９５】
このように構成された請求項９に係る電動弁診断方法によれば、シートタッチした時点からウォームの変位開始時までの経過時間は、他の基準時を適用する場合よりも、スプリングカートリッジに作用する荷重と精度良く対応するため、スプリングカートリッジの張込荷重を精度良く求めることができる。
【００９６】
また、本発明の請求項１０に係る電動弁診断方法は、請求項９に係る電動弁診断方法において、弁体が弁座にシートタッチした時点を、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位すなわち前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位等に生じる反作用応力の変化に基づいて検出することを特徴とする。
【００９７】
このように構成された本発明の請求項１０に係る電動弁診断方法によれば、応力変化によって、弁体がシートタッチした時点を精度良く検出することができるため、スプリングカートリッジの張込荷重を一層精度良く求めることができる。
【００９８】
また、本発明の請求項１１に係る電動弁診断方法は、請求項１から１０のうちいずれか１項に係る電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの弾性特性を、外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータによって、さらに求めることを特徴とする。
【００９９】
ここで、バネ加圧装置とは、ウォーム位置センサと交換してスプリングカートリッジが挿入された挿入穴の部分に装着され、スプリングカートリッジの圧縮片を、スプリングカートリッジの軸方向に加圧しつつ、その加圧力を検出し、しかも、圧縮片に接触させたまま非接触のストロークセンサによって圧縮片の変位を検出して、圧縮片の変位量と加圧力との対応関係を求め、スプリングカートリッジのバネ定数や張込荷重等の弾性特性を求めるものである。
【０１００】
なお、バネ加圧装置を挿入穴に取り付けるアダプタは、ウォーム位置センサを挿入穴に取り付けるアダプタとは異なるものであってもよいし、共通のものであってもよく、共通のものとした場合には、アダプタを共用することによって、部品点数を低減することができる。
【０１０１】
このように構成された本発明の請求項１１に係る電動弁診断方法によれば、外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータを仮設または仮置きして、スプリングカートリッジの弾性特性を確認的に検定することができるため、万一、スプリングカートリッジのバネ定数等の弾性特性が変動した場合にも、この弾性特性の変動に応じてトルク曲線を適切に補正処理することができ、電動弁の定期検査等大がかりな点検の際に確認的に行うことによって、一層精度の高い診断を実現することができる。
【０１０２】
また、本発明の請求項１２に係る電動弁診断方法は、請求項１から１１のうちいずれか１項に係る電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの弾性特性（張込荷重および／またはバネ定数）が、前記弁体の全開から閉方向への経路と該弁体の全閉から開方向への経路とでヒステリシスを有するものであるときは、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置を用いて、全閉から開方向への経路における弾性特性は前記バネ加圧装置により求め、全開から閉方向への経路における弾性特性は前記電動弁を作動させつつ前記外付けトルクセンサの機能を用いることにより求めることを特徴とする。
【０１０３】
ここで、スプリングカートリッジの皿バネは、前記弁体が全開から閉方向へ作動する場合も、全閉から開方向へ作動する場合も、共に圧縮されるので、理論的には、これら何れの作動時においても同じ弾性特性を示すと考えられる。しかし、実際的には、例えば、皿バネの納まり具合の相違等の原因で、閉作動時における弾性特性と開作動時における弾性特性とが同じとはならず、これら両者間にズレ（即ち、ヒステリシス）が生じることもある。この場合、これら各作動毎にそれぞれトルク曲線を把握することが必要となる。
【０１０４】
また、バネ加圧装置に付加された外付けトルクセンサの機能とは、従来における外付けトルクセンサの機能、すなわちバネ加圧装置に内蔵されたロードセルがスプリングカートリッジ側から押圧される荷重を測定し、ストロークセンサがスプリングカートリッジの軸の変位（軸の変位と同視しうる他部の変位であってもよい。以下、同じ。）を測定する機能をいう。また、バネ加圧装置の押圧方向は、開作動時における前記スプリングカートリッジの圧縮方向と同方向である。これに対して、外付けトルクセンサは、閉作動時にトルク（又はスプリングカートリッジに作用する荷重）とウォーム変位量を検出するように構成されている。
【０１０５】
したがって、バネ加圧装置に、前記外付けトルクセンサのような、閉作動時にトルクとウォーム変位量を検出できる機能を付加することで、閉作動時におけるスプリングカートリッジの弾性特性は電動弁を駆動させて外付けトルクセンサ機能で、開作動時におけるスプリングカートリッジの弾性特性はバネ加圧装置で、それぞれ計測することができる。尚、バネ加圧装置は、電動弁を駆動させる必要がないので、任意の時期に計測可能である。
【０１０６】
このように構成された本発明の請求項１２に係る電動弁診断方法によれば、弁体の開方向と閉方向とで、スプリングカートリッジの弾性特性がヒステリシスによって異なるものであっても、それぞれの方向ごとの弾性特性を各別に精度良く求めることができる。
【０１０７】
また、バネ加圧装置に外付けトルクセンサの機能を付加したことにより、バネ加圧装置と外付けトルクセンサとを各別に用いるよりも、着脱回数および部品点数を低減することができるとともに、弁体の閉方向と開方向の作動におけるスプリングカートリッジの弾性特性を効率的に測定することができる。
【０１０８】
一方、本発明に係る電動弁診断装置は、本発明に係る電動弁診断方法を実施する装置であって、電動弁の作動中に生じるウォームの変位開始時、即ち、スプリングカートリッジの変形開始時における、連結部やヨークに作用する応力を歪センサ等の応力センサによって検出し、または所定の基準時からウォームの変位開始時までの経過時間を計時手段又は経時装置（例えば、タイマやパルスカウンタ等の経時装置）によって検出し、この検出された値に基づいてトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁の状態を診断するものである。
【０１０９】
すなわち本発明の請求項１３に係る電動弁診断装置は、所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断装置において、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、前記スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、前記校正されたトルク曲線に基づいて前記電動弁を診断する診断手段（又は診断装置）を備えたことを特徴とする。
【０１１０】
このように構成された本発明の請求項１３に係る電動弁診断装置によれば、スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、スプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１１１】
また、本発明の請求項１４に係る電動弁診断装置は、請求項１３に係る電動弁診断装置において、前記反力による前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するウォーム位置センサと、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力を検出する応力センサを備えるとともに、前記診断手段（又は診断装置）が、前記ウォーム位置センサによって検出された前記スプリングカートリッジの変形開始時を少なくとも含む圧縮状態における、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重を検出する構成としたことを特徴とする。
【０１１２】
そして、ウォームの軸方向の絶対位置を検出するものである場合には、検出している絶対位置の値が変化したことを判定することによって変位開始を検出することになるが、このような判定機能は、ウォーム位置センサ自体が備える必要はなく、診断手段（又は診断装置）に機能分担させてもよい。さらに、ケース端面等からスプリングカートリッジの軸端部（例えば、スプリングカートリッジの圧縮片や該スプリングカートリッジの軸端に取り付けられたロックナットの端面等）までの絶対位置を検出し、この絶対位置を診断データとして用いてもよい。
【０１１３】
また、出力手段（又は出力装置）を備える場合には、診断結果を視覚的に出力するディスプレイ、モニタ等の表示装置や、プリンタ、プロッタ等の印刷装置、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に出力させる装置等、種々の出力装置を適用することができる。
【０１１４】
また、本発明の請求項１４に係る電動弁診断装置によれば、前記ウォーム位置センサによって検出された前記スプリングカートリッジの変形開始時を少なくとも含む圧縮状態における、前記応力センサによって検出された前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力は、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重に対応したものであるため、この検出された荷重に基づいて、その状態におけるスプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１１５】
また、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力から、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出する構成であることから、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、スプリングカートリッジを取り外して計測するものでもないため、簡単な構成でありながら、電動弁に常設することもでき、電動弁の実運転中の状態を、安価で精度良く、かつ容易に診断することができる。
【０１１６】
尚、前記ウォーム位置センサは、前記スプリングカートリッジの変形開始時または圧縮状態をウォームの軸方向への変位開始時または変位として検出するセンサであり、前記スプリングカートリッジの変形開始時または圧縮状態を検出することができるものであれば、前記ウォーム位置センサに限られない。
【０１１７】
そして、前記診断手段（又は診断装置）が、前記ウォーム位置センサによって検出された前記スプリングカートリッジの変形開始時を少なくとも含む圧縮状態における、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重を検出する。従って、この検出された荷重に基づいて、スプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１１８】
しかも、この診断は、プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０１１９】
ここで、例えば、本発明の請求項１４の構成に、「前記ウォームの軸方向に作用する反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時を前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出する」構成が存在する場合には、前記ウォームの軸方向への変位開始時を検出するとともに、前記ウォームの変位開始時における前記スプリングカートリッジの張込荷重に対応した所定の物理量を検出し、該所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することができる。従って、係る構成は、特に張込荷重を基準として電動弁の診断を行うような場合には、極めて有用なものとなる。
【０１２０】
また、本発明の請求項１５に係る電動弁診断装置は、請求項１４に係る電動弁診断装置において、前記応力センサが、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位に生じる前記反作用応力を検出する構成であることを特徴とする。
【０１２１】
ここで、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位とは、例えば、前記スプリングカートリッジの軸端部に当接配置されるカバーとか、該カバーに代えて取り付けられるアダプタ等である。
【０１２２】
このように構成された本発明の請求項１５に係る電動弁診断装置によれば、前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力を検出する応力センサが、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位に生じる前記反作用応力を検出するものであることから、大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、またスプリングカートリッジを取り外して計測する必要も無く、このため、簡単な構成でありながら、電動弁に常設することによって、電動弁の実運転中の状態を、安価で精度良く診断することができる。
【０１２３】
そして、前記ウォーム位置センサによって検出された荷重に基づいて、その状態におけるスプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１２４】
しかも、この診断は、プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０１２５】
また、本発明の請求項１６に係る電動弁診断装置は、請求項１３に係る電動弁診断装置において、前記反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時を前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出するウォーム位置センサと、所定の基準時から前記スプリングカートリッジの変形開始時までの経過時間を計測する計時手段（又は経時装置）を備え、前記診断手段（又は診断装置）が、前記計時手段（又は経時装置）によって計測された前記経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出する構成であることを特徴とする。
【０１２６】
ここで、計時手段（又は経時装置）は、経過時間すなわち時間間隔（基準時からの相対時間）を計測するものに限るものではなく、絶対時間（時刻）を計時するものであってもよい。
【０１２７】
そして、絶対時間を計時するものである場合には、基準時の時刻と変位開始時の時刻との時刻差を算出することによって、経過時間を求めることになるが、このような時刻差の算出機能は、計時手段（又は経時装置）自体が備える必要はなく、診断手段（又は診断装置）に機能分担させてもよい。
【０１２８】
なお、計時手段（又は経時装置）そのものも、物理的に独立した構成として備えたものに限らず、機能的に診断手段（又は診断装置）の一部として備えられたものであってもよい。
【０１２９】
また、所定の基準時としては、弁体が弁座にシートタッチした時点や弁棒等の連結部の所定部分が所定の位置を通過した時点等であるが、これらの時点を検出するために、シートタッチした時点を検出する応力センサや連結部の所定部分が所定の位置を通過した時点を検出する位置センサ等を用いればよい。
【０１３０】
このように構成された本発明の請求項１６に係る電動弁診断装置によれば、前記計測手段（又は計時装置）によって計測された所定の基準時から前記スプリングカートリッジの変形開始時までの経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出する構成であることから、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、スプリングカートリッジを取り外して計測するものでもなく、さらに連結部やヨーク等に応力センサを設けて応力値を求める必要もないため、より一層簡単な構成でありながら、電動弁に設置することによって、電動弁の実運転中の状態を、安価で精度良くかつ容易に診断することができる。
【０１３１】
そして、前記張込荷重に基づいて、スプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１３２】
しかも、この診断は、プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０１３３】
さらに、簡単な構成であるため、電動弁に常設することもできる。
【０１３４】
また、本発明の請求項１７に係る電動弁診断装置は、請求項１６に係る電動弁診断装置において、前記所定の基準時は、前記弁体が弁座にシートタッチした時であり、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位すなわち前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位等に生じる反作用応力の変化に基づいて、前記シートタッチした時を検出する応力センサを備えたことを特徴とする。
【０１３５】
このように構成された本発明の請求項１７に係る電動弁診断装置によれば、応力変化によって、弁体が弁座にシートタッチした時を精度良く検出することができるため、スプリングカートリッジの張込荷重を一層精度良く求めることができる。
【０１３６】
また、本発明の請求項１８に係る電動弁診断装置は、請求項１３から１７のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記スプリングカートリッジの弾性特性を検出する外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータをさらに備えたことを特徴とする。
【０１３７】
このように構成された本発明の請求項１８に係る電動弁診断装置によれば、外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータを仮設または仮置きして、スプリングカートリッジの弾性特性を確認的に検定することができるため、万一、スプリングカートリッジのバネ定数等の弾性特性が変動した場合にも、この弾性特性の変動に応じてトルク曲線を適切に補正処理することができ、電動弁の定期検査等大がかりな点検の際に確認的に行うことによって、一層精度の高い診断を実現することができる。
【０１３８】
なお、これら外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータは、電動弁に対して仮設または仮置きするものであるため、簡単に着脱可能であることが好ましい。
【０１３９】
また、本発明の請求項１９に係る電動弁診断装置は、請求項１３から１８のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記スプリングカートリッジの弾性特性（張込荷重および／またはバネ定数）が、前記弁体の全開から閉方向への経路と、該弁体の全閉から開方向への経路とで、ヒステリシスを有するものであるときは、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置を用いて、該バネ加圧装置が、全閉から開方向への経路における弾性特性を求めるとともに、前記バネ加圧装置に付加された外付けトルクセンサの機能が、前記電動弁の作動中において全開から閉方向への経路における弾性特性を求めることを特徴とする。
【０１４０】
ここで、バネ加圧装置に付加された外付けトルクセンサの機能とは、具体的には、バネ加圧装置に内蔵されたロードセルがスプリングカートリッジ側から押圧される荷重をも測定し、ストロークセンサがスプリングカートリッジの軸の変位を測定する機能をいう。
【０１４１】
このように構成された本発明の請求項１９に係る電動弁診断装置によれば、弁体の開方向と閉方向とで、スプリングカートリッジの弾性特性がヒステリシスによって異なるものであっても、それぞれの方向ごとの弾性特性を各別に精度良く求めることができる。
【０１４２】
また、バネ加圧装置に外付けトルクセンサの機能を付加したことにより、バネ加圧装置と外付けトルクセンサとを各別に用いるよりも、着脱回数および部品点数を低減することができるとともに、弁体の閉方向と開方向の作動におけるスプリングカートリッジの弾性特性を効率的に測定することができる。
【０１４３】
また、本発明の請求項２０に係る電動弁診断装置は、請求項１８または１９に係る電動弁診断装置において、前記バネ加圧装置は前記ウォーム位置センサと交換可能に、前記電動弁に設置されることを特徴とする。
【０１４４】
このように構成された本発明の請求項２０に係る電動弁診断装置によれば、スプリングカートリッジの弾性特性を検定する際に、電動弁に設定されているウォーム位置センサをバネ加圧装置に容易に交換することができ、弾性特性の検定作業を軽減することができる。
【０１４５】
また、本発明の請求項２１に係る電動弁診断装置は、請求項１４から２０のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記ウォーム位置センサは、前記スプリングカートリッジを覆うカバーに代えて、該カバーと略同一挿入代を有するアダプタを介して、前記電動弁に装着されることを特徴とする。
【０１４６】
このように構成された本発明の請求項２１に係る電動弁診断装置によれば、カバーに代えて、略同一挿入代のアダプタが取り付けられているため、このアダプタが装着された状態で電動弁を運転しても、カバーが装着された状態と略同一の条件でスプリングカートリッジを作動させることができ、電動弁の実運転中における診断をより精度良く行うことができる。
【０１４７】
しかも、アダプタを装着した状態で、電動弁の基準部分に対するスプリングカートリッジの絶対位置によって、ウォームの変位開始位置の管理を行なうことができるため、カバーとアダプタとの挿入代に多少の誤差があっても、またはアダプタを他のアダプタに交換し、これらアダプタ間で挿入代に多少の差異があっても、絶対位置に基づいて、これらの誤差や差異を補正処理することによって、張込荷重を精度良く求めることができる。
【０１４８】
また、本発明の請求項２２に係る電動弁診断装置は、請求項１３から２１のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記ウォーム位置センサが、対象にレーザ光を照射し、該対象からの反射光を検出することにより該対象の位置を検出するレーザセンサであることを特徴とする。
【０１４９】
このように構成された本発明の請求項２２に係る電動弁診断装置によれば、ウォーム位置センサがレーザセンサであるため、対象に対して非接触で、かつ高速応答、高精度の位置検出を行うことができる。
【０１５０】
また、本発明の請求項２３に係る電動弁診断装置は、請求項１３から２２のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記診断結果に係る、または前記診断データに対する判定基準を、前記診断結果および／または前記診断データと併せて出力する出力手段（又は出力装置）を備えたことを特徴とする。
【０１５１】
ここで、診断結果に係る判定基準および診断データに対する判定基準とは、得られたトルク曲線等のデータに基づいてトルクに係る診断の結果を決定するための判定基準（判定理由、解説を含む）であり、このように診断結果と併せて判定基準を出力することによって、あるいは、診断データと併せて判定基準を出力することによって、この電動弁診断装置の使用者に対して、そのような診断結果や診断データが出力された理由や根拠を、容易に認識させることができ、ユーザフレンドリな使い勝手を与えることができる。
【０１５２】
また、本発明に係る電動弁診断方法および電動弁診断装置は、電動弁の運転中に生じるウォームの変位開始時における所定の物理量を検出し、この検出された所定の物理量に基づいて、スプリングカートリッジの張込荷重を検出して、電動弁の状態を診断するものである。
【０１５３】
すなわち、本発明の請求項２４に係る電動弁診断方法は、所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断方法において、前記反力による前記ウォームの軸方向への変位開始を検出するとともに、前記ウォームの変位開始時における、前記スプリングカートリッジの張込荷重に対応した所定の物理量を検出し、前記所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することを特徴とする。
【０１５４】
このように、本発明の請求項２４に係る電動弁診断方法によれば、ウォームの軸方向への変位開始時における所定の物理量は、スプリングカートリッジの張込荷重に対応したものであるため、この検出された物理量に基づいて、スプリングカートリッジの張込荷重を求めることができる。
【０１５５】
したがって、この求められた張込荷重を検出することによって、皿バネの摩耗等の影響が反映されたスプリングカートリッジのトルク曲線を求めることができ、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１５６】
しかも、スプリングカートリッジ自体の作動荷重を直接計測する必要がないため、スプリングカートリッジ自体の作動荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を設置したり、スプリングカートリッジを電動弁から取り外して計測する必要がないため、電動弁に常設することもでき、電動弁の実運転中の状態を安価で精度良く、かつ容易に診断することができる。
【０１５７】
また、本発明の請求項２５に係る電動弁診断方法は、請求項２４に係る電動弁診断方法において、検出されたスプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、このスプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、校正されたトルク曲線に基づいて、電動弁を診断することを特徴とする。
【０１５８】
このように構成された本発明の請求項２に係る電動弁診断方法によれば、スプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、その状態におけるスプリングカートリッジのトルク曲線を求めることができ、求められたトルク曲線により元のトルク曲線を校正することによって、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１５９】
また、本発明に係る電動弁診断装置は、本発明に係る電動弁診断方法を実施する装置であって、電動弁の運転中に生じるウォームの変位開始時における、連結部やヨークに作用する応力を歪センサ等の応力センサによって検出し、または所定の基準時からウォームの変位開始時までの経過時間の変動を計時手段又は経時装置（例えば、タイマやパルスカウンタ等の経時装置）によって検出し、この検出された値に基づいて、診断装置又は診断手段が、皿バネが内蔵されたスプリングカートリッジの張込荷重を検出して、電動弁の状態を診断するものである。
【０１６０】
すなわち本発明の請求項２６に係る電動弁診断装置は、所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断装置において、前記電動弁に設置されて、前記ウォームの軸方向への変位開始を検出するウォーム位置センサと、前記連結部に装着されて、該連結部に対して作用する応力を検出する応力センサと、前記ウォーム位置センサによって検出された前記変位開始のタイミングにおける、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出し、該張込荷重に基づいて前記電動弁を診断する診断装置又は診断手段と、前記診断装置又は診断手段によって得られた診断結果および／または診断データを出力する出力装置又は出力手段とを備えたことを特徴とする。
【０１６１】
そして、ウォームの軸方向の絶対位置を検出するものである場合には、検出している絶対位置の値が変化したことを判定することによって変位開始を検出することになるが、このような判定機能は、ウォーム位置センサ自体が備える必要はなく、診断装置又は診断手段に機能分担させてもよい。
【０１６２】
さらに、ケース端面等からスプリングカートリッジの軸端面までの絶対位置を検出し、この絶対位置を診断データとして用いてもよい。
【０１６３】
また、出力装置又は出力手段としては、診断結果を視覚的に出力するディスプレイ、モニタ等の表示装置や、プリンタ、プロッタ等の印刷装置、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に出力させる装置等、種々の出力装置を適用することができる。
【０１６４】
このように構成された本発明の請求項２６に係る電動弁診断装置によれば、ウォーム位置センサによって検出されたウォームの変位開始の時点において、応力センサによって検出された連結部の応力は、スプリングカートリッジの張込荷重に対応したものであるため、スプリングカートリッジ自体の作動荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、スプリングカートリッジを取り外して計測するものでもないため、簡単な構成でありながら、電動弁に常設することもでき、電動弁の実運転中の状態を、安価で精度良く、かつ容易に診断することができる。
【０１６５】
そして、診断装置又は診断手段が、この応力に基づいてスプリングカートリッジの張込荷重を検出し、皿バネの摩耗等の影響が反映されたトルク曲線を求めて、電動弁のトルクに係る特性の適否を診断し、出力装置又は出力手段がこの診断結果や診断データを出力する。
【０１６６】
この結果、プラント全体の停止期間に拘わらず診断を行うことができ、プラント停止期間中に集中する点検業務を分散化させることも可能となる。
【０１６７】
また、本発明の請求項２７に係る電動弁診断装置は、請求項２６に係る電動弁診断装置において、前記診断装置又は診断手段は、前記検出されたスプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、前記スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて、電動弁を診断することを特徴とする。
【０１６８】
このように構成された本発明の請求項２７に係る電動弁診断装置によれば、スプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、その状態におけるスプリングカートリッジのトルク曲線を求めることができ、求められたトルク曲線により元のトルク曲線を校正することによって、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
図１は、本発明に係る電動弁診断方法を実施する電動弁診断装置の一実施の形態を表す構成図である。
図２は、図１に示した電動弁診断装置が用いられる電動弁を示す図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）はドライブスリーブ部分の縦断面図である。
図３は、スプリングカートリッジの詳細を示す図であり、（ａ）はウォーム位置センサを取り付けた状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａを示す図、（ｃ）はウォーム位置センサを取り付ける前の状態を示す断面図である。
図４（ａ）は経過時間Ｔとウォーム位置ｘとの対応関係を示すグラフ、（ｂ）は経過時間Ｔとステムの応力σとの対応関係を示すグラフ、（ｃ）は応力σと皿バネの負荷荷重（スプリングカートリッジに作用する荷重）Ｆとの対応関係を示すグラフである。
図５はトルク曲線の変化を示すグラフである。
図６は電動弁に仮設されるバネ加圧装置を示す断面図である。
図７は本発明に係る電動弁診断方法を実施する電動弁診断装置の他の実施の形態を表す構成図である。
図８（ａ）は、皿バネの摩耗前の基準経過時間Ｔ０と摩耗後の経過時間Ｔとの時間差ΔＴと、皿バネ１５の予圧縮量の変化量（摩耗量）Δｘとの対応関係を示すグラフであり、（ｂ）は、皿バネの予圧縮量の変化量Δｘと、張込荷重Ｆとの対応関係を示すグラフである。
図９は電動弁の弁体が弁箱内の弁座にシートタッチした状態を示す概略断面図である。
【０１７０】
また、符号１０は電動弁、１１はモータ、１２はウォーム、１３はスプリングカートリッジ、１４は軸、１５は皿バネ、１６はリミットスリーブ、１７ａ、１７ｂはスペーサ、１８はロックナット、１８ａは端面、１９はカバー、２０はギヤ、２０ａ、２２ａは突起、２１はステムナット、２２はドライブスリーブ、２３はトルクスイッチ（リミットスイッチ）、２４はステム（弁棒）、２５ は弁体、３０はケース、３１はヨーク、５０はウォーム位置センサ、５１はアダプタ、５２はステー、５３はレーザセンサ、６０は応力センサ、６１は応力センサ、６２はタイマ（計時手段：経時装置）、７０は診断手段、７１、７２はＬＵＴ（参照テーブル）、８１はモニタ、８２はプリンタ、９０はバネ加圧装置、９１は接触駒、９２はリニアゲージ、９３は加圧ハンドル、９４はロードセル、９５は加圧ネジ、１００は電動弁診断装置、２００は配管である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１７１】
以下、本発明に係る電動弁診断方法および電動弁診断装置についての具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。
【０１７２】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る電動弁診断方法を実施する電動弁診断装置の一実施の形態を表す構成図、図２は図１に示した電動弁診断装置１００が用いられる電動弁１０を示す図である。
【０１７３】
図示の電動弁１０は、例えば原子力発電プラントにおける各種配管２００に設定され、配管２００内通路を開閉する弁体２５と、モータ１１の電動力によって回転駆動力が与えられるウォーム１２と、このウォーム１２の回転駆動力が伝達されて弁体２５を開閉駆動させる連結部であるギヤ２０、ドライブスリーブ２２、ドライブスリーブ２２内に設けられてドライブスリーブ２２とともに回転するステムナット２１（図２（ｂ）参照）およびステムナット２１と噛み合うステム（弁棒）２４と、連結部からウォーム１２の軸方向Ｘに作用する反力に応じて伸縮する皿バネ１５（図３参照）を内蔵したスプリングカートリッジ１３と、ウォーム１２の所定の変位量に対応してモータ１１への通電をカットするトルクスイッチ２３と、ウォーム１２、連結部およびスプリングカートリッジ１３を覆うケース３０とを備えている。
【０１７４】
ここで、スプリングカートリッジ１３は、図３（ｃ）の断面図に示すように、ウォーム１２と一体的に軸方向に変位する軸１４と、スプリングカートリッジ１３がＸ方向に圧縮されたときには皿バネ１５を圧縮しつつ軸１４とともにＸ方向に変位する内側スペーサ（圧縮片）１７ａと、中心部にこの軸１４が貫通するように、軸１４周囲に配列された複数の皿バネ１５と、これら皿バネ１５を内側スペーサ１７ａと軸方向に挟持するとともに、スプリングカートリッジ１３がＸ方向と反対向きの−Ｘ方向に圧縮されたときには皿バネ１５を圧縮しつつ軸１４とともに−Ｘ方向に変位する外側スペーサ（圧縮片）１７ｂと、内側スペーサ１７ａと外側スペーサ１７ｂとの間に所定の間隙を有して設けられた筒状のリミットスリーブ１６とを備えている。
【０１７５】
このリミットスリーブ１６は、内側スペーサ１７ａと外側スペーサ１７ｂとの間の距離を物理的に規制することによって、皿バネ１５の軸方向への圧縮変位量を規制している。
【０１７６】
一方、トルクスイッチ２３は、ウォーム１２の変位が所定量に達すると接点が開いて、モータ１１への通電をカットすることによって、ウォーム１２の回転を電気的に規制しており、内側スペーサ１７ａおよび外側スペーサ１７ｂがリミットスリーブ１６に当接するよりも先に、かつ、所定のトルク値でトルクスイッチ２３が作動するように設定されている。
【０１７７】
また、皿バネ１５はフックの法則にしたがって弾性変形するが、予圧縮量ｘ０だけ予め圧縮されて張込荷重Ｆ０（＝ｋ・ｘ０）で、内側スペーサ１７ａと外側スペーサ１７ｂとの間にセットされている。
【０１７８】
このとき、外側スペーサ１７ｂは、ケース３０に設けられたカバー１９に当接して軸方向外向きＸへの変位を規制され、内側スペーサ１７ａは、ケース３０によって、軸方向内向き−Ｘへの変位を規制されている。
【０１７９】
ここで、弁本体２５を開放状態から閉鎖させるために、モータ１１を駆動し、このモータ１１の駆動力によってウォーム１２を回転させると、ウォーム１２と噛み合ったギヤ２０が回転し、ギヤ２０が所定角度回転すると、ギヤ２０に設けられた突起２０ａが、ドライブスリーブ２２に設けられた突起２２ａに当接してこの突起２２ａを押圧する。
【０１８０】
そして、この押圧力（トルク）によってドライブスリーブ２２は、ギヤ２０とともに回転し、ドライブスリーブ２２の内部に設けられたステムナット２１も回転する。
【０１８１】
ステムナット２１のネジ条下面と、ステム２４（弁棒）のネジ条上面との間には、初期的に間隙を有しているが、ステムナット２１の回転に伴ってステムナット２１のネジ条下面と、ステム２４のネジ条上面とは当接し、以後は、ステムナット２１の回転にしたがってステム２４は矢印Ｙ方向に下降する。
【０１８２】
そして、ステム２４の下降にしたがって、弁体２５が下方に押し下げられて、配管２００の通路を閉鎖させる。
【０１８３】
ここで、基準時刻から弁体２５が弁箱内の弁座（図９参照）にシートタッチしたときまでの経過時間をＴｋとすると、このシートタッチした経過時間Ｔｋ以後、ステム２４には配管２００から反作用応力σが作用する。
【０１８４】
この経過時間Ｔｋと、ステム２４に生じる応力σとの対応関係は、図４（ｂ）に示すように、シートタッチまでの応力σはゼロ一定（実際にはパッキン等の摺動抵抗などに対抗するウォーム１２からの応力が作用するが、これらの応力で標準化することにより、経過時間Ｔｋまでは応力σをゼロと見做すことができる。）であり、シートタッチした経過時間Ｔｋ以後は、時間Ｔの経過にしたがって応力σが増大し、トルクスイッチ２３が作動する変位位置に対応した弁体２５の閉鎖状態になって、最大値一定となる。
【０１８５】
また、ステム２４に生じる応力σは、所定の対応関係を以てウォーム１２に伝達され、ウォーム１２を軸方向Ｘに変位させようとするが、ウォーム１２には、この軸方向Ｘと反対向き−Ｘに、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆ０が作用しているため、ステム２４に生じた応力σがこの張込荷重Ｆ０と所定の対応関係の値を超えるまでは、ウォーム１２は軸方向Ｘに変位しない。
【０１８６】
これらの関係を図４を参照して説明すると、同図（ｂ）に示すように、基準時刻から所定時間Ｔ０の経過（シートタッチからの経過時間（Ｔ０−Ｔｋ））によって、ステム２４に作用する応力がσ０となり、この応力σ０がスプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆ０に対応したものであると、このとき（Ｔ＝Ｔ０）からウォーム１２はＸ方向に変位し始める（変位開始）。
【０１８７】
このウォーム１２の変位と時間Ｔの経過との対応関係を示したものが、同図（ａ）の実線で示したグラフである。
【０１８８】
そして、同図（ｃ）は、ステム２４に作用する応力σとウォーム１２に作用する負荷荷重Ｆとの対応関係を示したものであり、ステム２４に作用する応力σがσ０となって、ウォーム１２が変位開始したときの負荷荷重Ｆが、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆ０に対応している。
【０１８９】
次に、本実施形態に係る電動弁診断装置１００について説明する。
【０１９０】
この電動弁診断装置１００は、図１に構成図が示されている。上述した電動弁１０のスプリングカートリッジ１３の軸方向外側を覆うカバー１９（図３（ｃ）参照）と交換されて設置されてウォーム位置センサ５０（図３（ａ）参照。）が設置されている。また、ウォーム１２と一体的に軸方向外向きＸに変位する軸１４の端部に設けられたロックナット１８の端面１８ａの軸方向位置を検出するウォーム位置センサ５０と、連結部のステム２４に設けられて、このステム２４に生じる軸方向Ｙの応力σを検出する応力センサ（歪みゲージなど）６０と、ウォーム位置センサ５０によって監視されているロックナット１８の端面１８ａの位置が変位したときのタイミングにおける、応力センサ６０によって検出された応力σに基づいて、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆを検出し、この張込荷重Ｆに基づいて、図５に示すスプリングカートリッジ１３のトルク曲線を検定し、電動弁１０を診断する診断手段７０と、診断手段７０によって得られた診断結果や診断データ（張込荷重のデータ、トルク曲線、等）を表示させるモニタ８１および印字するプリンタ８２とを備えている。
【０１９１】
ウォーム位置センサ５０は、図３（ｃ）に示すカバー１９を取り外して、このカバー１９の取り付けられていたボルト孔を利用して装着されるアダプタ５１と、このアダプタ５１から立設されたステー５２と、ステー５２に固定されて、スプリングカートリッジ１３のロックナット１８の端面１８ａまでの軸方向Ｘにおける距離を検出するレーザセンサ５３とを備えている。
【０１９２】
なお、レーザセンサ５３に代えて、ＬＶＤＴ（Ｌｉｎｅａｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；差動式変位計）を用いてもよい。
【０１９３】
ここで、アダプタ５１は、スプリングカートリッジ１３が装着されたケース３０の孔に嵌入する深さ（挿入代）が、カバー１９と略同一に形成されている。なお皿バネ１５の初期圧縮長さ（予圧縮量）は、カバー１９が装着されている状態（図３（ｃ））と、アダプタ５１が装着されている状態（同図（ａ））とでは、同一に設定されている。
【０１９４】
そして、レーザセンサ５３は、ロックナット１８の端面１８ａまでの距離を、非接触かつ高速サンプリングによって、経時的に連続して検出しており、この検出された距離は診断手段７０に入力されている。
【０１９５】
診断手段７０には、図４（ｃ）に示す応力σとスプリングカートリッジ１３の弾性特性の一要素（スプリングカートリッジに作用する荷重）である前記負荷荷重Ｆとの対応関係が、参照テーブル（以下、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）という。）７１として備えられており、診断手段７０は、ロックナット１８の端面１８ａまでの距離の変化、すなわちウォーム１２の変位開始のタイミングにおける応力σに基づき、このＬＵＴ７１を参照することによって、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆを検出し、この張込荷重Ｆに応じて、図５に示したトルク曲線を求める。
【０１９６】
そして弁体２５の全閉から全開までと、全開から全閉までの連続的な変化に対して、ウォーム位置センサ１３等の連続的な信号の変化に基づいて電動弁１０のトルクに係る特性の適否を診断する。
【０１９７】
次に、本実施形態の電動弁診断装置１００の作用（電動弁診断方法）について説明する。
【０１９８】
まず、前述したように、開状態の弁体２５を閉鎖するために、モータ１１を起動するための電流がモータ１１に流される。
【０１９９】
そして、モータ１１が駆動されて、ウォーム１２が回転し、ウォーム１２に噛み合ったギヤ２０が回転し、ギヤ２０が所定角度回転すると、ギヤ２０の突起２０ａが、ドライブスリーブ２２の突起２２ａを押圧してドライブスリーブ２２が回転する。
【０２００】
このギヤ２０の回転によって、ドライブスリーブ２２の内部に設けられたステムナット２１も回転し、ステムナット２１のネジ条下面が、ステム２４のネジ条上面に当接すると、ステムナット２１の回転にしたがってステム２４が下降し、弁体２５が下方に押し下げられて、配管２００の通路を閉鎖させる。
【０２０１】
この間、診断手段７０には、ウォーム位置センサ５０によるロックナット１８の端面１８ａまでの距離ｘ、および応力センサ６０によるステム２４の応力σが入力されており、診断手段７０は、スプリングカートリッジ１３の変形開始時に対応して距離ｘが変化したとき、すなわちスプリングカートリッジ１３の変形開始時に対応してウォーム１２が変位開始したときのタイミングを検出し、この検出されたタイミングにおける応力σを検出し、検出された応力σをＬＵＴ７１（図４（ｃ））に照らして、スプリングカートリッジ１３の現在における張込荷重Ｆを算出する。
【０２０２】
ここで、皿バネ１５が全く摩耗していない当初の状態では、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆは設計通りのＦ０として算出される。
【０２０３】
そして、診断手段７０は、この張込荷重Ｆに基づいて、診断手段７０に予め記憶されているトルク曲線（図５における実線の曲線）を求め、トルク曲線の校正は必要ない（スプリングカートリッジ１３が健全である）と判定し、このトルク曲線に基づいて、電動弁１０のトルクに係る特性の適否を診断し、所定の診断項目ごとの診断結果を、モニタ８１またはプリンタ８２に出力する。
【０２０４】
なお、弁棒２４の所定部分が所定の位置を通過した時点を基準時刻として、ステム２４またはヨーク３１に応力が発生するまでの経過時間Ｔｋや、ウォーム１２の変位開始までの経過時間Ｔ０、ウォーム１２の変位開始時における応力センサ６０の検出応力値σ０、算出された張込荷重Ｆ０等の診断データを併せて、モニタ８１に表示出力し、プリンタ８２に印字出力してもよい。
【０２０５】
さらに、これら診断結果の根拠や理由となる判定基準値等をさらに出力してもよく、このような判定基準等を併せて出力することによって、使用者に対して、診断結果等を理解させることができ、ユーザフレンドリな使い勝手を与えることができる。
【０２０６】
なお、レーザセンサ５３はロックナット１８の端面１８ａまでの距離を測定するが、ロックナット１８の端面１８ａの絶対位置として、電動弁１０のケース３０の端面である基準面Ｚ（図３参照）からの距離Ｌｘを適用した場合、この基準面Ｚに対するアダプタ５１の端面Ｙまでの距離Ｌａと、アダプタ５１の端面Ｙからレーザセンサ５３までの距離Ｌｂとの間には、
Ｌａ＋Ｌｂ＝Ｌｘ＋Ｌ（Ｌは、レーザセンサ５３の実測値）
なる関係があるため、基準面Ｚに対するロックナット１８の端面１８ａの絶対位置Ｌｘは、
Ｌｘ＝Ｌａ＋Ｌｂ−Ｌ
によって求めることができる。
【０２０７】
ここで、ＬａおよびＬｂは、ノギス等によって実測すればよく、このように絶対位置Ｌｘを用いることによって、例えば基準面Ｚとアダプタ５１との間に、アダプタ５１の厚さに比べて誤差が生じやすいパッキン等を挟設した場合であっても、このパッキン厚の誤差分も含めてＬａ値を実測することで、絶対位置Ｌｘを求めることができる。
【０２０８】
また、従来は、測定の都度、カバー１９を外付けのＬＶＤＴに交換し、測定後は、元のカバー１９に付け替えていたため、必ずしもＬＶＤＴ装着時は電動弁運転時と同じ条件で測定することができなかったが、本実施形態の電動弁診断装置においては、レーザセンサ５３が取り付けられたアダプタ５１が、カバー１９の代わりに、電動弁１０に常設されているため、点検の都度、アダプタ５１に対するスプリングカートリッジ１３のセット位置は一定となる。
【０２０９】
そして、レーザセンサ５３に対するロックナット１８の端面１８ａの相対位置に基づいて、上述した計算により基準面に対するロックナット１８の端面１８ａの絶対位置を算出することができるため、この絶対位置に基づいて、測定ごとのウォームの変位開始位置の変化を監視することができる。
【０２１０】
したがって、カバー１９とアダプタ５１との挿入代が同一でない場合や、アダプタ５１を他のアダプタ５１に交換してこれらアダプタ５１，５１間で挿入代に差異があっても、絶対位置基準でこれら挿入代の誤差を補正処理することによって、精度良くスプリングカートリッジ１３のトルク曲線を校正することもできる。
【０２１１】
次に、皿バネ１５が摩耗している場合について説明する。
【０２１２】
皿バネ１５が摩耗している場合においても、スプリングカートリッジ１３の内側スペーサ１７ａおよび外側スペーサ１７ｂは、それぞれロックナット１８によって規制されているため、無負荷状態における内側スペーサ１７ａと外側スペーサ１７ｂとの間の距離は、皿バネ１５が摩耗していない場合と同一である。
【０２１３】
しかし、この摩耗している長さ分だけ、皿バネ１５は自由長に近づいているため、この状態の皿バネの張込荷重Ｆは、摩耗前における初期の張込荷重Ｆ０よりも小さい値Ｆ１（＜Ｆ０）となっている。
【０２１４】
この結果、ウォーム１２は、ステム２４から作用する荷重が、摩耗前における初期の場合の荷重よりも小さい値で、軸方向Ｘに変位し始める（図４（ａ）における破線参照）。
【０２１５】
そして、ウォーム位置センサ５０から入力されている距離値が変化したことを検出した診断手段７０は、この変位開始のタイミング（Ｔ＝Ｔ１）で、応力センサ６０から入力されている応力σ１を検出する。
【０２１６】
そして、診断手段７０はＬＵＴ７１を参照して、応力σ１に対応する前記負荷荷重Ｆ１を算出する。
【０２１７】
算出された負荷荷重Ｆ１は、そのときにおけるスプリングカートリッジ１３の張込荷重であるから、診断手段７０はこの張込荷重Ｆ１に基づいて、図５に示すトルク曲線を、実線（摩耗前）から破線に示すものに校正する。
【０２１８】
なお、この校正は、皿バネ１５のバネ定数が摩耗前のものと同一である（バネ定数不変）として行われる。
【０２１９】
そして、弁体２５の開閉作動によって得られるウォーム位置センサ等の信号と校正されたトルク曲線とにより、電動弁１０のトルクに係る特性の適否（健全性）を診断してモニタ８１やプリンタ８２に、診断結果等を出力する。
【０２２０】
なお、前記実施形態においては、トルクスイッチ２３は、皿バネ１５の摩耗の有無に拘わらず、すなわち張込荷重Ｆの変動に拘わらず、ウォーム１２の一定の変位量によって作動し、モータ１１への作動電流を停止するスイッチとして作用するため、張込荷重Ｆ１が所定値を下回ると、弁体２５が所定の閉鎖状態に達する以前に、トルクスイッチ２３が作動するため、このトルクスイッチ２３の作動によってモータ１１が自動的に停止されて、弁体２５の適正な閉鎖が妨げられる。
【０２２１】
したがって、張込荷重Ｆ１に基づいて電動弁１０の健全性を判定するに際しては、校正されたトルク曲線（破線）に基づいて得られるトルクスイッチ２３の作動荷重Ｆｓを所定の基準値と比較して、トルクスイッチ２３の作動荷重の適否の判定が行われる。
【０２２２】
このように、本実施形態に係る電動弁診断装置１００および電動弁診断方法によれば、スプリングカートリッジ１３に作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、また、スプリングカートリッジ１３を取り外して計測するものでもないため、ウォーム位置センサ５０と応力センサ６０という簡単で小さいサイズのセンサを電動弁１０に設置することによって、電動弁１０の実運転中の状態を、安価で精度良く診断することができる。
【０２２３】
しかも、この診断は、原子力発電プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０２２４】
また、これらのセンサ５０，６０はサイズが小さく、電動弁１０の通常の作動の妨げとならないため、電動弁１０に常設することもでき、電動弁１０の健全性を常時監視することができる。
【０２２５】
なお、本実施形態に係る電動弁診断装置１００は、応力センサ６０をステム２４に設けた構成であるが、ステム２４に作用する応力は、ステム２４を覆うケース３０のヨーク３１に反作用力を及ぼし、このヨーク３１に作用する反作用力は、ステム２４に作用する応力と一定の対応関係を有している。
【０２２６】
したがって、ヨーク３１に作用する反作用力とウォーム１２に作用する負荷荷重との間にも対応関係が認められ、応力センサ６０を、ステム２４に設ける代わりにヨーク３１に設けて、ステム２４に作用する応力を検出する代わりにヨーク３１に作用する応力を検出する構成を採用してもよく、上述した実施形態の電動弁診断装置１００と同様の作用、効果を得ることができる。
【０２２７】
なお、ヨーク３１に応力センサ６０を設けた構成の実施形態においては、ＬＵＴ７１の内容も、ヨーク３１に作用する応力とウォーム１２に作用する負荷荷重との対応関係のものに変更すればよい。
【０２２８】
そして、このように、ヨーク３１という電動弁１０の外表面に応力センサ６０を設けることができるため、ステム２４に設けるよりも、応力センサ６０の設置作業は簡単であって、より好ましい。
【０２２９】
また、本実施形態においては、レーザセンサ５３が、ロックナット１８の端面１８ａにレーザ光を照射して、この端面１８ａからの反射光を検出することによって、端面１８ａまでの距離を検出しているが、本発明の電動弁診断装置は、この態様に限定されるものではなく、より簡便な位置センサを用いてもよいし、ウォーム１２の軸方向Ｘへの変位を検出しうる部分であれば、ロックナット１８の端面１８ａ以外の部分の位置を検出するものとしてもよい。
【０２３０】
なお、上述した実施形態に係る電動弁診断装置１００および電動弁診断方法は、スプリングカートリッジ１３（皿バネ１５）のバネ定数が、皿バネ１５の摩耗によっても変化しないことを前提としている。
【０２３１】
すなわち、皿バネ１５の軸方向Ｘについての摩耗量は、バネ定数不変の下に、予圧縮量の変化として扱っている。
【０２３２】
これは、一般に皿バネ１５の摩耗量は微小であって、摩耗が皿バネ１５のバネ定数に影響を与えることが少ないためである。
【０２３３】
しかし、バネ定数は経時的に低下するなど変動する可能性もあり、また極端に大きな摩耗量の場合は、バネ定数に影響を与える虞もある。
【０２３４】
ただし、そのバネ定数の変動は、摩耗に比べて極めて緩やかであり、プラントを停止しての定期点検実施の間隔の数倍の間隔で検査してもよいと考えられる。
【０２３５】
そこで、本実施形態の電動弁診断装置１００に、図６に示す、スプリングカートリッジ１３の弾性特性（張込荷重とバネ定数等）を検定するバネ加圧装置９０を付加的に設けてもよい。
【０２３６】
このバネ加圧装置９０は、電動弁１０に設置されているカバー１９に代えて装着されるアダプタ５１′を介して仮設されるものであり、このアダプタ５１′と、外側スペーサ１７ｂに当接する接触駒９１と、この接触駒９１に対してウォーム１２の軸方向に当接し、接触駒９１の軸方向変位ｘに追従して接触駒９１の変位ｘを検出するリニアゲージ（ストロークセンサ、変位センサ）９２と、皿バネ１５を軸方向反対向き−Ｘに圧縮するように、接触駒９１を押圧する加圧ネジ９５と、加圧ネジ９５を−Ｘ方向に変位させるように角度θ（図６（ｂ））だけ回転する加圧ハンドル９３と、加圧ネジ９５が接触駒９１を押圧したときの荷重、すなわち皿バネ１５を−Ｘ方向に圧縮したときの荷重Ｆを検出するロードセル９４とを備えた構成である。
【０２３７】
リニアゲージ９２によって検出された接触駒９１の変位ｘ、およびロードセル９４に検出された荷重Ｆは、それぞれ診断手段７０に入力され、診断手段７０は、これら入力された変位ｘと荷重Ｆに基づいて、スプリングカートリッジ１３の張込荷重の検定を行うとともに、バネ定数（圧縮方向）ｋを、ｋ＝Ｆ／ｘの演算式にしたがって算出し、バネ定数ｋの検定を行う。
【０２３８】
なお、弁体２５の全閉から開方向への経路と全開から閉方向への経路とで、スプリングカートリッジ１３の弾性特性がヒステリシスにより異なるものである場合、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置９０を用い、全閉から開方向（ウォーム１２の−Ｘ方向変位に対応）への弾性特性については上述した作用によってバネ加圧装置９０で求め、全開から閉方向（ウォーム１２のＸ方向変位に対応）への弾性特性については電動弁を作動させつつバネ加圧装置９０に付加された外付けトルクセンサの機能を用いて求めることにより、開方向への弾性特性および閉方向への弾性特性をそれぞれ各別に精度良く求めることができる。
【０２３９】
すなわち、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置９０では、リニアゲージ９２が、圧縮片１７ｂと独立してＸ方向に変位するロックナット１８の端面１８ａの当該変位を検出し得るものとするとともに、ロードセル９４が、このロックナット１８のＸ方向への変位に伴う圧縮片１７ｂのＸ方向への押圧荷重を検出し得るものとすることにより、弁体２５の閉方向についての弾性特性も検出することができ、開方向および閉方向についての弾性特性を各別に、かつ精度良く測定することができる。
【０２４０】
また、バネ加圧装置９０に外付けトルクセンサの機能を付加したことにより、バネ加圧装置９０と外付けトルクセンサとを各別に用いるよりも、着脱回数および部品点数を低減することができるとともに、弁体の閉方向と開方向の作動におけるスプリングカートリッジ１３の弾性特性を効率的に測定することができる。
【０２４１】
このように検定された張込荷重およびバネ定数ｋは、診断手段７０に設けられたメモリ（図示せず）等に記憶されて、ＬＵＴ７１の校正等に用いられる。
【０２４２】
このように、バネ加圧装置９０が仮設された電動弁診断装置１００によれば、スプリングカートリッジ１３の張込荷重およびバネ定数ｋを確認的に検定することができるため、万一、スプリングカートリッジ１３のバネ定数ｋ等の弾性特性が変動した場合にも、この弾性特性の変動に応じて診断手段７０がＬＵＴ７１を校正することによって、トルク曲線を適切に補正処理することができ、電動弁１０の定期検査等大がかりな点検の際に確認的に行うことによって、一層精度の高い診断を行うことができる。
【０２４３】
なお、バネ加圧装置９０に代えて、外付けトルクセンサやスプリングカートリッジキャリブレータを採用することもできる。
【０２４４】
また、皿バネ１５が摩耗する以前における初期のスプリングカートリッジ１３の張込荷重やバネ定数ｋも、これらバネ加圧装置９０や、外付けトルクセンサ、スプリングカートリッジキャリブレータによって、予め計測しておいてもよい。
【０２４５】
また、バネ加圧装置９０のアダプタ５１′を、ウォーム位置センサ５０のアダプタ５１と共用化してもよく、この場合は、構成部品点数を低減することができ、これに伴って製造コストを低減することもできる。
【０２４６】
（実施形態２）
図７は、本発明に係る電動弁診断装置および電動弁診断方法の他の実施の形態を示す構成図である。
【０２４７】
図示の電動弁診断装置１００は、図１に示した実施形態１の電動弁診断装置１００の応力センサ６０に代えて、弁体２５が弁座にシートタッチした時点を検出する応力センサ６１と、この応力センサ６１によって検出された弁体２５が弁座にシートタッチした時点Ｔｋからスプリングカートリッジ１３の変形開始時に対応したウォーム１２のＸ方向への変位開始時Ｔ１までの経過時間ｔ１を計時するタイマ６２とを備え、さらに診断手段７０が、予め設定された基準経過時間ｔ０とタイマ６２によって計時された経過時間ｔ１との時間差ΔＴ（＝ｔ０−ｔ１）に基づいて、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆ１を検出し、この張込荷重Ｆ１に基づいて、電動弁１０を診断するものである点において、実施形態１の電動弁診断装置１００と異なる以外は、同一の構成である。
【０２４８】
ここで、予め設定された基準経過時間ｔ０は、例えば図４に示した、皿バネ１５が摩耗する以前の状態、すなわち張込荷重Ｆが初期設定値Ｆ０である状態におけるシートタッチした時点Ｔｋからウォームの変位開始時Ｔ０までの経過時間ｔ０を意味する。
【０２４９】
また、皿バネ１５の摩耗前の基準経過時間Ｔ０と、摩耗後の経過時間Ｔ１との時間差ΔＴは、ウォーム１２の駆動エネルギ（回転駆動力）が一定である条件の下においては、皿バネ１５の予圧縮量（自由長からの圧縮量）ｘ０の変化量（摩耗量）Δｘと、図８（ａ）に示す対応関係を有する。
【０２５０】
さらに、皿バネ１５の予圧縮量の変化量Δｘと、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆとは、同図（ｂ）に示す対応関係を有する。
【０２５１】
したがって、診断手段７０が有するＬＵＴ７２として、これらの対応関係を設定しておくことによって、診断手段７０は、時間差ΔＴに基づいてＬＵＴ７２を参照して、スプリングカートリッジ１３の弾性特性、例えば、張込荷重を検出することができ、検出された張込荷重Ｆ１に基づいて、図５に示すトルク曲線を、実線から破線に示すものに校正する。
【０２５２】
そして、弁体２５の開閉作動によって得られウォーム位置センサ５０等の信号と校正されたトルク曲線（破線）とにより、電動弁１０のトルクに係る特性の適否（健全性）の判定を行う。この際校正されたトルク曲線（破線）に基づいて得られるトルクスイッチ２３の作動荷重Ｆｓを所定の基準値と比較して、トルクスイッチ２３の作動荷重の適否の判定が行われる。
【０２５３】
このように、実施形態２に係る電動弁診断装置１００および電動弁診断方法によれば、スプリングカートリッジ１３に作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備えず、また、スプリングカートリッジ１３を取り外して計測するものでもなく、さらに応力値を検出する応力センサ６０も備える必要がないため、ウォーム位置センサ５０、基準時刻のみを検出する応力センサ６１およびタイマ６２という、実施形態１の電動弁診断装置１００よりもさらに簡単なセンサを電動弁１０に設置することによって、電動弁１０の実運転中の状態を、安価で精度良く診断することができる。
【０２５４】
しかも、この診断は、原子力発電プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０２５５】
なお、本実施形態においては、応力センサ６１によって、弁体２５が弁座にシートタッチした時点を検出し、この弁体２５が弁座にシートタッチした時点を、所定の基準時として定義づけたが、本発明の電動弁診断装置および電動弁診断方法においては、所定の基準時を弁体２５が弁座にシートタッチした時点に限定するものではない。
【０２５６】
すなわち、所定の基準時は、弁体２５が弁座にシートタッチした時点を間接的に検出しうるような、このシートタッチした時点までの経過時間と対応する時点であればよく、例えば、ステム２４の下降速度あるいは上昇速度が常に一定である場合には、ステム２４の所定の部分がケース３０の所定の位置を通過した時点を、前記所定の基準時に設定することもできる。
【０２５７】
これは、所定の基準時からウォーム１２が軸方向に変位を開始するまでの経過時間のうち、所定の基準時から弁体２５がシートタッチするまでの経過時間Ｔｋは、皿バネ１５の摩耗の有無に拘わらず一定であるため、所定の基準時からウォームの変位開始時までの経過時間における摩耗前の基準経過時間Ｔ０（＝Ｔｋ＋ｔ０）と、摩耗後の経過時間Ｔ１（＝Ｔｋ＋ｔ１）との差△Ｔ（＝Ｔ０−Ｔ１）は、結局は、シートタッチした時点からウォームの変位開始時までの経過時間における摩耗前の基準経過時間ｔ０と摩耗後の経過時間ｔ１との差△Ｔ（＝ｔ０−ｔ１）と一致するからである。
【０２５８】
なお、ステム２４の所定の部分がケース３０の所定の位置を通過したことを検出するには、応力センサ６１に代えて、この位置通過を検出する位置センサ等を別途備えた構成とすればよい。
【０２５９】
また、本実施形態の電動弁診断装置１００においては、タイマ６２を診断手段７０と一体的に構成してもよいことはいうまでもない。
【０２６０】
なお、上述した各実施形態の電動弁診断装置および電動弁診断方法においては、電動弁１０の作動に関し、閉鎖方向についてのみ説明したが、開放方向についても、閉鎖方向と同様の作用をなすものである。
【０２６１】
すなわち、開放方向については、モータ１１、ウォーム１２、ドライブスリーブ２２およびステムナット２１が、閉鎖方向とは反対向きに回動し、ステム２４は上昇して、弁体２５は開放され、図示しない所定のストッパにシートタッチし、その後、所定の開放状態とされる。
【０２６２】
そして、この開放方向におけるシートタッチ時点から、連結部に反作用力が作用し始め、反作用力が所定値を超えると、ウォーム１２が軸方向の反対向き−Ｘに変位し始める。
【０２６３】
このとき、スプリングカートリッジ１３の軸１４も、ウォーム１２と一体的に軸方向反対向き−Ｘに変位するが、このとき軸１４の端部に設けられたロックナット１８とともに外側スペーサ１７ｂも向き−Ｘに変位する。
【０２６４】
一方、内側スペーサ１７ａはこの向き−Ｘへの移動が規制されているため、ウォーム１２の向き−Ｘへの変位は、スプリングカートリッジ１３を圧縮する作用をなし、このスプリングカートリッジ１３を圧縮する荷重が張込荷重を超えたときに、スプリングカートリッジの変形開始時に対応してウォーム１２の変位が開始される。
【発明の効果】
【０２６５】
以上詳細に説明したように、本発明に係る電動弁診断方法および電動弁診断装置によれば、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができ、しかも安価で精度のよい診断を実運転中に行うことができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動弁診断方法および電動弁診断装置に関し、詳細には、皿バネを内蔵したスプリングカートリッジの張込荷重の変化を検出し、この検出結果に基づいて、弁体の全開から全閉まで、および全閉から全開までのスプリングカートリッジの弾性特性（トルク曲線）を求め、トルクに係る診断を行う診断方法および診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば原子力発電所等のプラントでは、各種の配管用に電動弁が多数用いられている。
【０００３】
これらの電動弁は、配管内通路を開閉する弁体と、モータ等の電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、このウォームの回転駆動力が伝達されて弁体を開閉駆動させる連結部（ギヤ、ドライブスリーブ、ステムナットおよびステム（弁軸）等）と、連結部からウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えている。
【０００４】
ここで、スプリングカートリッジとは、内部に皿バネを内蔵し、ウォームから連結部に過剰な回転駆動力（トルク）を作用させないようにする目的で設けられたものであり、スプリングパック、トルクスプリングカートリッジ、またはトルクスプリングパックとも称される。
【０００５】
そして、このスプリングカートリッジは、ウォームと一体的に軸方向に変位する軸と、中心部にこの軸が貫通するように、軸周囲に配列された複数の皿バネと、これら皿バネを軸方向に両側から挟持するとともに、それぞれが皿バネの圧縮方向にのみ軸とともに摺動可能に設けられた２つの圧縮片とによって構成されており、両圧縮片は皿バネを予め所定量だけ圧縮した状態に保持している。
【０００６】
この予め圧縮している予圧をスプリングカートリッジの張込荷重又はプレロードと称している。
【０００７】
ここで、開放されている弁体を閉鎖方向に移動するためにモータ等を駆動し、このモータの駆動力によってウォームを回転させると、ウォームと噛み合ったギヤ、ドライブスリーブ、ステムナットおよびステム等からなる連結部が駆動されて、弁体が下降して閉鎖される。
【０００８】
また、ウォームを逆回転させることによって、閉鎖されている弁体は上昇して開放される。
【０００９】
ところで、ウォームが回転することによって、連結部にはウォームからの駆動力が伝達されるが、弁体が閉鎖されて弁体が弁箱内の弁座にシートタッチすると、弁体はシートタッチした相手から反作用力を受け始める。
【００１０】
そして、この反作用力は、連結部を介してウォームに伝達され、ウォームに作用した反作用力は、ウォームをその軸方向に変位させる荷重となる。
【００１１】
一方、スプリングカートリッジの軸および一方の圧縮片はウォームと一体的に変位し、この軸の周囲に設けられた皿バネは、圧縮片の変位に応じて圧縮される。
【００１２】
ここで、スプリングカートリッジは張込荷重によってウォームを軸方向に付勢しているため、前記反作用力のうちウォームの軸方向に作用する成分が張込荷重を上回るまでは、ウォームは変位することがなく、張込荷重を上回ると、スプリングカートリッジの圧縮力に応じて、ウォームはスプリングカートリッジの皿バネを圧縮する方向に変位する。
【００１３】
すなわち、弁体がシートタッチしてから所定の閉鎖状態に達するまでに増大し続ける反作用力が、張込荷重を超えると、ウォームはスプリングカートリッジからの付勢力に抗して変位し始める。
【００１４】
そして、弁体が所定の閉鎖状態からさらに強く閉鎖されると、ウォームと連結部との噛合い部分や弁体等の損傷を防止するなどのために、ウォームの回転を停止させる必要がある。
【００１５】
そこで、弁体の所定の閉鎖状態に対応したウォームの変位位置に、リミットスイッチ（トルクスイッチ）が設けられて、モータの駆動を停止させている。
【００１６】
つまり、ウォームに設けられているトルクスイッチは、ウォームの変位量（圧縮方向）によって、作動ポイントが設定されている。
【００１７】
ここで、スプリングカートリッジにフックの法則を適用すると、圧縮量をｘ、バネ定数をｋとすれば、荷重Ｆと圧縮量ｘとは、Ｆ＝ｋ・ｘなる関係を有する。
【００１８】
そして、スプリングカートリッジの張込荷重Ｆ０は、スプリングカートリッジが予め圧縮されている圧縮量（予圧縮量）をｘ０として、
Ｆ０＝ｋ・ｘ０
となり、この張込荷重Ｆ０がウォームへの付勢力として作用している。
【００１９】
したがって、トルクスイッチの作動ポイントとして設定されているウォームの変位量をｘｓとすると、このときウォームに作用する付勢力Ｆｓは、
Ｆｓ＝Ｆ０＋ｋ・ｘｓ
＝ｋ・（ｘ０＋ｘｓ）
となる。
【００２０】
したがって、トルクスイッチの作動ポイントは、実質的には、ウォームに作用する荷重であるＦｓによって規定されていることになる。
【００２１】
ところが、上述したスプリングカートリッジの皿バネは、例えば経時的に摩耗等を生じることがある。
【００２２】
この場合、皿バネの予圧縮量ｘ０が摩耗した長さ分Δｘだけ減少して、減少後の予圧縮量ｘ１は、
ｘ１＝ｘ０−Δｘ
となり、このときの張込荷重Ｆ１′は、
Ｆ１＝ｋ・ｘ１
＝ｋ・（ｘ０−Δｘ）
＝Ｆ０−ｋ・Δｘ
というように、摩耗前の張込荷重Ｆ０よりも低下する。
【００２３】
この結果、トルクスイッチの作動ポイント（ｘ＝ｘｓ）における荷重Ｆｓ′は、
Ｆｓ′＝Ｆ１＋ｋ・ｘｓ
＝（Ｆ０−ｋ・Δｘ）＋ｋ・ｘｓ
＝Ｆｓ−ｋ・Δｘ
となって、摩耗前の荷重Ｆｓよりも、ΔＦ（＝ｋ・Δｘ）だけ低下する。
【００２４】
したがって、弁体が所定の閉鎖状態に達する以前にトルクスイッチが作動したり、設定された許容強度に対するマージンが過大の状態でトルクスイッチが作動することとなり、電動弁の特性に適切に適合させた運転を行うことができない虞がある。
【００２５】
なお、上述した説明は、弁体が開放状態から閉鎖方向に作動する場合についてのものであるが、弁体が閉鎖状態から開放方向に作動する場合についても、同様の作用となり、トルクスイッチの作動荷重が低下する。
【００２６】
このため、スプリングカートリッジに作用する荷重（又はトルク）と該スプリングカートリッジの圧縮量（＝予圧縮量を除く圧縮量）との関係を表すトルク曲線（圧縮量＝０における切片が張込荷重を表す）を求め、このトルク曲線に基づいて、電動弁の適正な作動を診断するなど各種の電動弁診断装置が提案されている。
【００２７】
例えば、トルク測定のためのセンサとして、ウォームからスプリングカートリッジの圧縮片に対して作用する応力（又はトルク）を直接計測する歪センサをスプリングカートリッジと一体的に内蔵して電動弁に常設するもの（内蔵型トルクセンサ；例えば、国際公開公報ＷＯ９５／１４１８６参照。）や、電動弁のケースの外側からアダプタを介して校正したロードセルをスプリングカートリッジの圧縮片に突き当てて設置するとともに、スプリングカートリッジの軸の変位を検出する変位センサを設置したもの（外付けトルクセンサ：例えば、日本国特許第２９８２０９０号公報図１等参照。）がある。
【００２８】
この外付けトルクセンサは、この軸がロードセルに向かって移動して皿バネが圧縮されるときは、変位センサでこの軸の変位を検出するとともに、圧縮片から受ける応力をロードセルによって測定することによって、張込荷重およびバネ定数を得、軸がこの軸端の圧縮片とともにロードセルから遠ざかる方向に移動してこの皿バネが圧縮されるときは、変位センサでこの軸の変位を検出するとともに、この変位と既に得られたバネ定数とにより応力を検出する。
【００２９】
また、スプリングカートリッジを電動弁のケースから外部に取り出し、この外部において、スプリングカートリッジ単体で弾性特性を計測するものや、電動弁自体の診断としてはウォーム変位量のみを検出するに止まるものなども提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかし、外付けトルクセンサによるものは、ロードセル等の装置自体が大がかりであるため、電動弁に常設することが困難であり、診断の都度、装置を着脱させる必要があり、診断作業の前後の準備工程に長時間を要するという問題がある。
【００３１】
また、常設できないため、着脱作業の際は、安全確保のため電動弁の稼働を停止させる必要があり、この電動弁が原子力発電所等大規模なプラントに用いられている場合には、実質的に、プラントを停止して行う定期点検の際にしか診断を行うことができないという問題もある。
【００３２】
さらに、外付けトルクセンサを用いた既存の方法では、スプリングカートリッジの軸がロードセルから遠ざかる方向に皿バネが圧縮されるとき、即ち、開作動時にはその応力を直接測定することができないので、便宜的手法として、開作動時のスプリングカートリッジの弾性特性と閉作動時の該弾性特性とが同じであると仮定し、開作動時のウォーム変位量を計測し、その計測量について、対応する閉作動時の応力を求めるようにしていた。
【００３３】
しかし既述のように、スプリングカートリッジの皿バネのすわり具合等により、閉作動時と開作動時で弾性特性が異なるヒステリシスを有する電動弁があり、このような電動弁においては、閉作動時の弾性特性を開作動時の弾性特性として適用すると、診断精度の低下につながることになる。
【００３４】
一方、内蔵型トルクセンサを用いたものは、これが電動弁毎に必要で且つ非常に高価であるとともに、歪センサの定期的な校正のために、例えばスプリングカートリッジを電動弁から取り外しての作業を要する、という問題がある。さらに、内蔵型トルクセンサを用いた場合、これ単体では、皿バネの磨耗等による張込荷重の低下を直接的に測定することができないため、内蔵型トルクセンサとは別個にスプリングカートリッジの圧縮量を検知するセンサを備えることが必要となる。
【００３５】
スプリングカートリッジを外部に取り外して単体計測するものは、電動弁の実運転状態（電動弁のケースに取り付けた状態）でのトルク曲線を校正することはできない。
【００３６】
また、電動弁からスプリングカートリッジを取り外すことになるため、スプリングカートリッジおよびウォームとトルクスイッチとの位置関係すなわち噛合いがずれて、トルクスイッチの作動荷重が分解前とは異なる虞がある。
【００３７】
この他、バネ定数を事前に計測した後に、電動弁の診断を行う方法として、ウォームの軸方向変位に連動して回転する機構により、所定のトルク曲線（トルクと変位との対応曲線）を参照してトルクに換算するものもあるが、トルク曲線を校正することはできず、また、ウォームの軸方向変位を直接検出するものでないため、測定精度が低い。
【００３８】
特に、電動弁は、設定されたトルク値に達した時点で自動的に停止する構造となっているが、電動弁の不具合の多くは、この設定トルク値の低下によるものであり、設定トルク値の変化は、皿バネの摩耗等によるスプリングカートリッジの張込荷重の変化に起因していることが多い。
【００３９】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の荷重を、安価で簡単に、かつ精度良く、しかも常に計測可能とし、さらに得られた荷重に基づいてトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁の診断を行う電動弁診断方法および電動弁診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
前記課題を解決するため、本発明に係る電動弁診断方法および電動弁診断装置は、以下のような構成を採用している。
【００４１】
すなわち、本発明の請求項１に係る電動弁診断方法は、所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、該スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断することを特徴とする。
【００４２】
このように構成された本発明の請求項１に係る電動弁診断方法によれば、スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、スプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて前記電動弁を診断することで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００４３】
また、本発明の請求項２に係る電動弁診断方法は、請求項１に係る電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重が、該スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む荷重であることを特徴としている。
【００４４】
ここで、前記張込荷重が対応する前記特定の圧縮状態とは、前記反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時（＝圧縮開始時）、すなわち前記スプリングカートリッジの圧縮量（＝変形量）が正となる直前のゼロの時点の圧縮状態であり、前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出することができる。
【００４５】
また、張込荷重を少なくとも含む荷重とは、スプリングカートリッジの張込荷重そのもののみならず、該張込荷重に対応する圧縮状態とは異なる特定の圧縮状態に対応する荷重、例えば、トルクスイッチの作動時の圧縮状態に対応する荷重等を包含する概念である。
【００４６】
また、本発明の請求項３に係る電動弁診断方法は、請求項１または２に係る電動弁診断方法において、前記反力による前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するとともに、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に対応した所定の物理量を検出し、該所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することを特徴としている。
【００４７】
ここで、連結部は例えば、ウォームと噛み合うギヤ、ギヤに連動して回転するドライブスリーブ、ドライブスリーブと一体的に回転し、内面に雌ねじが形成されたステムナット、および一端が弁体に連結され、他端側の外周面にステムナットの雌ねじと係合する雄ねじが形成されてステムナットの回転にしたがって軸方向に移動するステム（弁軸）などによって構成されるが、これらの構成要素に限定されるものではない。
【００４８】
また、ウォームの軸方向への変位開始時の検出は、ウォームの軸方向端面や設定された部分、その他ウォームの軸方向端面と実質的に同視しうる部分（例えばスプリングカートリッジの圧縮片や該スプリングカートリッジの軸端に取り付けられたロックナットの端面等）と基準位置（電動弁駆動ケース）との距離を常に監視し、この距離の変化を検出することによって行ってもよいし、変位開始時の瞬間のみを物理的に検出するものであってもよい。
【００４９】
なお、距離を常に監視する方法を採用した場合には、距離値を日常的に管理することができる点で、距離値変化の兆候をいち早く把握することができるため、好ましい。
【００５０】
スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に対応した所定の物理量とは、当該物理量に基づいてスプリングカートリッジに作用する荷重を算出しうる、他に作用する応力や経過時間等各種の物理的な状態量を意味する。
【００５１】
例えば、弁体の閉鎖方向における弁座へのシートタッチによって、または弁体の開放方向における物理的なストッパとの当接（以下、開放方向についてもシートタッチと称するものとする。）によって、連結部には応力が生じ、この応力がウォームを変位させる荷重となるため、スプリングカートリッジのバネ定数が一定であるとの条件の下、連結部に生じる応力は、スプリングカートリッジに作用する荷重と直接的な対応関係を有しており、前記所定の物理量の一例となりうる。
【００５２】
さらに、前記連結部に作用する応力は、この連結部のうち弁軸を覆うヨーク等に対して反作用力を及ぼすため、このヨーク等に作用する応力も前記所定の物理量の一例となりうる。
【００５３】
また、スプリングカートリッジに作用する荷重（ウォームに作用する負荷荷重＝皿バネ負荷荷重）の時間的増加割合ｖが一定の場合、弁体がシートタッチしてからウォームの軸方向への変位開始時までの経過時間ｔ０は、「ｔ０＝Ｆ０／ｖ（Ｆ０はスプリングカートリッジの張込荷重）」である。
【００５４】
したがって、連結部に作用する応力σを検出する代わりに、シートタッチしてからウォームが変位し始めたときまでの経過時間ｔ０も、前記物理量の一例として適用することができる。
【００５５】
この場合、弁体がシートタッチした時点を検出する必要があり、このシートタッチした時点は、連結部やこれら連結部を覆うヨークに作用する応力の変化等に基づいて検出してもよいが、弁棒の作動速度が一定である条件下においては、弁棒等の連結部の所定部分が所定の位置を通過してから弁本体がシートタッチするまでの経過時間ｔｋも一定であるから、前記連結部の所定部分が所定の位置を通過してからの経過時間に基づいて、シートタッチした時点を検出してもよい。
【００５６】
そして、ウォームの変位が開始されるまでの経過時間ｔは、
ｔ＝ｔｋ＋ｔ０
となる。そして、皿バネの摩耗前後でｔｋは不変であり、ｔ０は変化することになるため、摩耗前の経過時間ｔと摩耗後の経過時間ｔ′（＝ｔｋ＋ｔ１）との差Δｔ（＝ｔ−ｔ′＝ｔ０−ｔ１）を検出することによって、摩耗後のシートタッチからウォームの変位開始時までの経過時間ｔ１を求めることができる。
【００５７】
このように、本発明の請求項３に係る電動弁診断方法によれば、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に対応した所定の物理量を検出し、この検出された物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を求めることができる。
【００５８】
したがって、この求められた、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することによって、皿バネの摩耗等の影響が反映されたスプリングカートリッジのトルク曲線を求めることができ、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００５９】
しかも、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測する必要がないため、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を設置したり、スプリングカートリッジを電動弁から取り外して計測する必要がないため、電動弁に常設することもでき、電動弁の実運転中の状態を安価で精度良く、かつ容易に診断することができる。
【００６０】
ここで、例えば、本発明の請求項３の構成に、「前記ウォームの軸方向に作用する反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時を前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出する」構成が存在する場合には、前記ウォームの軸方向への変位開始時を検出するとともに、前記ウォームの変位開始時における前記スプリングカートリッジの張込荷重に対応した所定の物理量を検出し、該所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することができる。従って、係る構成は、特に張込荷重を基準として電動弁の診断を行うような場合には、極めて有用なものとなる。
【００６１】
また、本発明の請求項４に係る電動弁診断方法は、請求項３に係る電動弁診断方法において、前記ウォームの変位を、前記ウォームとともに前記軸方向に沿って変位する前記スプリングカートリッジの軸端部又は該軸端部に固定されて移動する周辺部の位置を監視することによって検出することを特徴とする。
【００６２】
ここで、スプリングカートリッジの軸端部の位置を監視するとは、ウォームの軸方向の位置と同視しうるスプリングカートリッジの軸端部の位置を監視することによって、ウォームの軸方向の位置を間接的に監視することを意味する。
【００６３】
なお、スプリングカートリッジの軸端部とは、このスプリングカートリッジの軸端部と実質的に同視しうる周辺部分も含む。
【００６４】
したがって、例えばスプリングカートリッジの軸端部と一体的に変位するロックナットや圧縮片がこの軸に取り付けられている場合には、このロックナット等の端面はスプリングカートリッジの軸端部と実質的に同視しうるため、ロックナットの端面等の位置を監視するようにしてもよい。
【００６５】
このように構成された本発明の請求項４に係る電動弁診断方法によれば、前記ウォームの軸方向への変位を前記スプリングカートリッジの軸端部の位置によって検出するものであることから、スプリングカートリッジの軸を覆っているカバーを電動弁のケースから取り外すだけで、この軸の端部を計測することが可能であり、電動弁のケース内の深部に位置するウォームを計測するよりも簡易に、変位開始時またはケース端面等から軸端部までの絶対位置を検出することができる。
【００６６】
なお、このカバーに代えて、キャップ付き計測孔を設けたアダプタ（改造型カバー）をケースに取り付けてもよい。
【００６７】
また、本発明の請求項５に係る電動弁診断方法は、請求項４に係る電動弁診断方法において、前記ウォームの変位を、前記スプリングカートリッジを覆うカバーに代えて該カバーと略同一挿入代を有するアダプタを介して、電動弁に装着されたウォーム位置センサにより、前記スプリングカートリッジの軸端部又は該軸端部に固定されて移動する周辺部の位置を監視することによって、検出することを特徴とする。
【００６８】
ここで、挿入代とは、スプリングカートリッジが挿入されたケースの外表面（端面）からこのスプリングカートリッジが挿入されている挿入穴における、スプリングカートリッジの圧縮片までの深さに相当する。
【００６９】
なお、このカバーの挿入部分がスプリングカートリッジの圧縮片に当接して、スプリングカートリッジ全体が動くのを規制している。
【００７０】
このように構成された本発明の請求項５に係る電動弁診断方法によれば、カバーに代えて、略同一挿入代のアダプタが取り付けられているため、このアダプタが装着された状態で電動弁を運転しても、カバーが装着されている状態と略同一の条件でスプリングカートリッジが作動し、電動弁の実運転中における診断をより精度良く行うことができる。
【００７１】
しかも、アダプタを装着した状態で、電動弁の基準部分に対するスプリングカートリッジの絶対位置によって、ウォームの変位開始位置の管理を行うことができるため、カバーとアダプタとの挿入代に多少の誤差があっても、または、アダプタを他のアダプタに交換し、両アダプタ間で挿入代に多少の差異があっても、絶対位置に基づいて、これら誤差や差異を補正処理することによって、張込荷重を精度良く求めることができる。
【００７２】
さらに、前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するに際し、該ウォームの変位をアダプタを介して前記スプリングカートリッジの軸端部の位置を監視することによって検出するものであることから、前記スプリングカートリッジの軸を覆っているカバーを電動弁のケースから取り外し、これに代えてアダプタを取り付けるだけで、この軸の端部を計測することが可能であり、電動弁のケース内の深部に位置するウォームを計測するよりも簡易に、変位またはケース端面等から軸端部までの絶対位置を検出することができる。
【００７３】
また、本発明の請求項６に係る電動弁診断方法は、請求項３から５のうちいずれか１項に係る電動弁診断方法において、
前記所定の物理量を、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態において前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力とし、前記応力または反作用応力σと前記スプリングカートリッジに作用する荷重Ｆとの対応関係Ｆ＝ｆ（σ）を予め設定しておき、この対応関係を参照することにより、前記応力または反作用応力に基づいて前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することを特徴とする。
【００７４】
ここで、連結部に作用する応力とは、前述したように、弁本体がシートタッチすることによって生じる応力であるが、この応力はウォームを介して前記スプリングカートリッジに作用する荷重（圧縮力）として伝達される。スプリングカートリッジのバネ定数ｋが経年的に不変であるとの条件の下、スプリングカートリッジに作用する荷重と該荷重に基づくスプリングカートリッジの圧縮量ｘ（即ち、ウォームの変位量）との対応関係はＦ＝Ｆ０＋ｋ×ｘ（Ｆ０は張込荷重）で示される。さらにこの圧縮力とトルクとの間には「（荷重Ｆ）×（弁棒中心からウォーム歯面までの距離ｄ）＝トルクＴ」で表される比例関係がある。
【００７５】
一方、ウォームの軸方向への変位開始時において連結部に対して作用する応力σ０は、スプリングカートリッジの張込荷重に対応する。このため、連結部に作用する応力を検出し、この検出された応力に基づいて、前記対応関係Ｆ＝ｆ（σ）を参照することにより、スプリングカートリッジの張込荷重Ｆ０＝ｆ（σ０）を求めることができる。
【００７６】
また、連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力とは、弁本体がシートタッチして連結部に生じた応力の反作用によるものであるが、この反作用応力は、例えば、前記連結部を覆うヨークに生じるとともに、ウォームを介して前記スプリングカートリッジに作用する荷重（圧縮力）として伝達される。
【００７７】
一方、ウォームの軸方向への変位開始時においてヨークに生じる反作用応力は、スプリングカートリッジの張込荷重に対応する。このため、ヨークに生じる反作用応力を検出し、この検出された反作用応力に基づいて、前記対応関係を参照することにより、スプリングカートリッジの張込荷重を求めることができる。
【００７８】
したがって、本発明の請求項６に係る電動弁診断方法によれば、上述のようにして求められた荷重、即ち、張込荷重Ｆ０に基づいてトルク曲線Ｔ＝ｄ×Ｆ＝ｄ×（Ｆ０＋ｋ×ｘ）を作成することで、皿バネの摩耗等の影響が反映されたトルク曲線（即ち、校正されたトルク曲線）を求めることができ、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００７９】
しかも、連結部に作用する応力は、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するよりも簡易に計測することが可能であるため、診断作業を軽減させることができる。
【００８０】
本発明の請求項７に係る電動弁診断方法は、請求項６に係る電動弁診断方法において、前記応力を受ける部位が、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位であることを特徴とする。
【００８１】
ここで、前記連結部に対して作用する応力は、前記連結部を覆うヨークに生じる反作用応力として直接的に作用すると共に、前記スプリングカートリッジへ、さらに、該スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位、例えば、該スプリングカートリッジの軸端部に当接配置されるカバー等へ伝達される。従って、直接に前記連結部に対して作用する応力を計測せずとも、前記ヨーク等に生じる反作用応力を計測することでこれを知ることができるものである。特に、ヨークに生じる反作用応力は、スプリングカートリッジに生じる反作用応力を直接計測するよりも簡易に計測することが可能であるため、診断作業を軽減させるという点においては最適である。
【００８２】
また、本発明の請求項７に係る電動弁診断方法によれば、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位に生じる反作用応力は、スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応したものであるため、予め設定された前記応力または反作用応力と前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、前記反作用応力に基づいて前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応した荷重を検出することができる。
【００８３】
そして、この求められた荷重に基づいてスプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００８４】
しかも、前記ヨーク等に生じる反作用応力は、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するよりも簡易に計測することが可能であるため、診断作業を軽減させることができる。
【００８５】
また、本発明の請求項８に係る電動弁診断方法は、請求項３から５のうちいずれか１項に係る電動弁診断方法において、前記所定の物理量は、所定の基準時から前記ウォームの変位開始時までの経過時間であり、前記経過時間と前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、前記経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することを特徴とする。
【００８６】
ここで、所定の基準時とは、例えば請求項３において説明したとおり、最適には弁体が弁座にシートタッチした時点などである。
【００８７】
シートタッチした時点の検出は、例えば連結部やヨーク等に作用する応力の変化に基づいてもよい。
【００８８】
また、このシートタッチした時点を直接検出できない場合には、シートタッチした時点の代替えとして、弁棒の所定部分が所定の位置を通過した時点等を適用することもできる。
【００８９】
そして、弁棒の所定部分が所定の位置を通過した時点を検出する方法を適用する場合には、弁棒の所定部分が所定の位置を通過した時点を検出する位置センサなどを用いればよい。
【００９０】
このように構成された本発明の請求項８に係る電動弁診断方法によれば、所定の基準時からウォームの軸方向への変位開始時までの経過時間と、前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、スプリングカートリッジの張込荷重を求めることができる。
【００９１】
そして、この求められた張込荷重によって、皿バネの摩耗等の影響が反映されたトルク曲線、即ち、校正されたトルク曲線を求めることができ、この校正されていたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【００９２】
しかも、連結部やヨークに作用する応力値を検出することなく、応力の変化時点や経過時間のみでシートタッチをも検出する方法では、これらに作用する応力値を検出する必要もないため、連結部等の応力値を検出する診断方法よりもさらに簡易に計測することが可能であり、診断作業の一層の軽減を図ることができる。
【００９３】
本発明の請求項９に係る電動弁診断方法は、請求項８に係る電動弁診断方法において、前記所定の基準時は、前記弁体が弁座にシートタッチした時点であることを特徴とする。
【００９４】
ここで、シートタッチには、前述したように、弁体が閉鎖したときの本来のシートタッチだけでなく、弁体が開放したときの物理的なストッパとの当接も含む。
【００９５】
このように構成された請求項９に係る電動弁診断方法によれば、シートタッチした時点からウォームの変位開始時までの経過時間は、他の基準時を適用する場合よりも、スプリングカートリッジに作用する荷重と精度良く対応するため、スプリングカートリッジの張込荷重を精度良く求めることができる。
【００９６】
また、本発明の請求項１０に係る電動弁診断方法は、請求項９に係る電動弁診断方法において、弁体が弁座にシートタッチした時点を、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位すなわち前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位等に生じる反作用応力の変化に基づいて検出することを特徴とする。
【００９７】
このように構成された本発明の請求項１０に係る電動弁診断方法によれば、応力変化によって、弁体がシートタッチした時点を精度良く検出することができるため、スプリングカートリッジの張込荷重を一層精度良く求めることができる。
【００９８】
また、本発明の請求項１１に係る電動弁診断方法は、請求項１から１０のうちいずれか１項に係る電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの弾性特性を、外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータによって、さらに求めることを特徴とする。
【００９９】
ここで、バネ加圧装置とは、ウォーム位置センサと交換してスプリングカートリッジが挿入された挿入穴の部分に装着され、スプリングカートリッジの圧縮片を、スプリングカートリッジの軸方向に加圧しつつ、その加圧力を検出し、しかも、圧縮片に接触させたまま非接触のストロークセンサによって圧縮片の変位を検出して、圧縮片の変位量と加圧力との対応関係を求め、スプリングカートリッジのバネ定数や張込荷重等の弾性特性を求めるものである。
【０１００】
なお、バネ加圧装置を挿入穴に取り付けるアダプタは、ウォーム位置センサを挿入穴に取り付けるアダプタとは異なるものであってもよいし、共通のものであってもよく、共通のものとした場合には、アダプタを共用することによって、部品点数を低減することができる。
【０１０１】
このように構成された本発明の請求項１１に係る電動弁診断方法によれば、外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータを仮設または仮置きして、スプリングカートリッジの弾性特性を確認的に検定することができるため、万一、スプリングカートリッジのバネ定数等の弾性特性が変動した場合にも、この弾性特性の変動に応じてトルク曲線を適切に補正処理することができ、電動弁の定期検査等大がかりな点検の際に確認的に行うことによって、一層精度の高い診断を実現することができる。
【０１０２】
また、本発明の請求項１２に係る電動弁診断方法は、請求項１から１１のうちいずれか１項に係る電動弁診断方法において、前記スプリングカートリッジの弾性特性（張込荷重および／またはバネ定数）が、前記弁体の全開から閉方向への経路と該弁体の全閉から開方向への経路とでヒステリシスを有するものであるときは、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置を用いて、全閉から開方向への経路における弾性特性は前記バネ加圧装置により求め、全開から閉方向への経路における弾性特性は前記電動弁を作動させつつ前記外付けトルクセンサの機能を用いることにより求めることを特徴とする。
【０１０３】
ここで、スプリングカートリッジの皿バネは、前記弁体が全開から閉方向へ作動する場合も、全閉から開方向へ作動する場合も、共に圧縮されるので、理論的には、これら何れの作動時においても同じ弾性特性を示すと考えられる。しかし、実際的には、例えば、皿バネの納まり具合の相違等の原因で、閉作動時における弾性特性と開作動時における弾性特性とが同じとはならず、これら両者間にズレ（即ち、ヒステリシス）が生じることもある。この場合、これら各作動毎にそれぞれトルク曲線を把握することが必要となる。
【０１０４】
また、バネ加圧装置に付加された外付けトルクセンサの機能とは、従来における外付けトルクセンサの機能、すなわちバネ加圧装置に内蔵されたロードセルがスプリングカートリッジ側から押圧される荷重を測定し、ストロークセンサがスプリングカートリッジの軸の変位（軸の変位と同視しうる他部の変位であってもよい。以下、同じ。）を測定する機能をいう。また、バネ加圧装置の押圧方向は、開作動時における前記スプリングカートリッジの圧縮方向と同方向である。これに対して、外付けトルクセンサは、閉作動時にトルク（又はスプリングカートリッジに作用する荷重）とウォーム変位量を検出するように構成されている。
【０１０５】
したがって、バネ加圧装置に、前記外付けトルクセンサのような、閉作動時にトルクとウォーム変位量を検出できる機能を付加することで、閉作動時におけるスプリングカートリッジの弾性特性は電動弁を駆動させて外付けトルクセンサ機能で、開作動時におけるスプリングカートリッジの弾性特性はバネ加圧装置で、それぞれ計測することができる。尚、バネ加圧装置は、電動弁を駆動させる必要がないので、任意の時期に計測可能である。
【０１０６】
このように構成された本発明の請求項１２に係る電動弁診断方法によれば、弁体の開方向と閉方向とで、スプリングカートリッジの弾性特性がヒステリシスによって異なるものであっても、それぞれの方向ごとの弾性特性を各別に精度良く求めることができる。
【０１０７】
また、バネ加圧装置に外付けトルクセンサの機能を付加したことにより、バネ加圧装置と外付けトルクセンサとを各別に用いるよりも、着脱回数および部品点数を低減することができるとともに、弁体の閉方向と開方向の作動におけるスプリングカートリッジの弾性特性を効率的に測定することができる。
【０１０８】
一方、本発明に係る電動弁診断装置は、本発明に係る電動弁診断方法を実施する装置であって、電動弁の作動中に生じるウォームの変位開始時、即ち、スプリングカートリッジの変形開始時における、連結部やヨークに作用する応力を歪センサ等の応力センサによって検出し、または所定の基準時からウォームの変位開始時までの経過時間を計時手段又は経時装置（例えば、タイマやパルスカウンタ等の経時装置）によって検出し、この検出された値に基づいてトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁の状態を診断するものである。
【０１０９】
すなわち本発明の請求項１３に係る電動弁診断装置は、所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断装置において、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、前記スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、前記校正されたトルク曲線に基づいて前記電動弁を診断する診断手段（又は診断装置）を備えたことを特徴とする。
【０１１０】
このように構成された本発明の請求項１３に係る電動弁診断装置によれば、スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、スプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１１１】
また、本発明の請求項１４に係る電動弁診断装置は、請求項１３に係る電動弁診断装置において、前記反力による前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するウォーム位置センサと、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力を検出する応力センサを備えるとともに、前記診断手段（又は診断装置）が、前記ウォーム位置センサによって検出された前記スプリングカートリッジの変形開始時を少なくとも含む圧縮状態における、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重を検出する構成としたことを特徴とする。
【０１１２】
そして、ウォームの軸方向の絶対位置を検出するものである場合には、検出している絶対位置の値が変化したことを判定することによって変位開始を検出することになるが、このような判定機能は、ウォーム位置センサ自体が備える必要はなく、診断手段（又は診断装置）に機能分担させてもよい。さらに、ケース端面等からスプリングカートリッジの軸端部（例えば、スプリングカートリッジの圧縮片や該スプリングカートリッジの軸端に取り付けられたロックナットの端面等）までの絶対位置を検出し、この絶対位置を診断データとして用いてもよい。
【０１１３】
また、出力手段（又は出力装置）を備える場合には、診断結果を視覚的に出力するディスプレイ、モニタ等の表示装置や、プリンタ、プロッタ等の印刷装置、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に出力させる装置等、種々の出力装置を適用することができる。
【０１１４】
また、本発明の請求項１４に係る電動弁診断装置によれば、前記ウォーム位置センサによって検出された前記スプリングカートリッジの変形開始時を少なくとも含む圧縮状態における、前記応力センサによって検出された前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力は、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重に対応したものであるため、この検出された荷重に基づいて、その状態におけるスプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１１５】
また、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力から、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出する構成であることから、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、スプリングカートリッジを取り外して計測するものでもないため、簡単な構成でありながら、電動弁に常設することもでき、電動弁の実運転中の状態を、安価で精度良く、かつ容易に診断することができる。
【０１１６】
尚、前記ウォーム位置センサは、前記スプリングカートリッジの変形開始時または圧縮状態をウォームの軸方向への変位開始時または変位として検出するセンサであり、前記スプリングカートリッジの変形開始時または圧縮状態を検出することができるものであれば、前記ウォーム位置センサに限られない。
【０１１７】
そして、前記診断手段（又は診断装置）が、前記ウォーム位置センサによって検出された前記スプリングカートリッジの変形開始時を少なくとも含む圧縮状態における、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重を検出する。従って、この検出された荷重に基づいて、スプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１１８】
しかも、この診断は、プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０１１９】
ここで、例えば、本発明の請求項１４の構成に、「前記ウォームの軸方向に作用する反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時を前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出する」構成が存在する場合には、前記ウォームの軸方向への変位開始時を検出するとともに、前記ウォームの変位開始時における前記スプリングカートリッジの張込荷重に対応した所定の物理量を検出し、該所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することができる。従って、係る構成は、特に張込荷重を基準として電動弁の診断を行うような場合には、極めて有用なものとなる。
【０１２０】
また、本発明の請求項１５に係る電動弁診断装置は、請求項１４に係る電動弁診断装置において、前記応力センサが、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位に生じる前記反作用応力を検出する構成であることを特徴とする。
【０１２１】
ここで、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位とは、例えば、前記スプリングカートリッジの軸端部に当接配置されるカバーとか、該カバーに代えて取り付けられるアダプタ等である。
【０１２２】
このように構成された本発明の請求項１５に係る電動弁診断装置によれば、前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力を検出する応力センサが、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位に生じる前記反作用応力を検出するものであることから、大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、またスプリングカートリッジを取り外して計測する必要も無く、このため、簡単な構成でありながら、電動弁に常設することによって、電動弁の実運転中の状態を、安価で精度良く診断することができる。
【０１２３】
そして、前記ウォーム位置センサによって検出された荷重に基づいて、その状態におけるスプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１２４】
しかも、この診断は、プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０１２５】
また、本発明の請求項１６に係る電動弁診断装置は、請求項１３に係る電動弁診断装置において、前記反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時を前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出するウォーム位置センサと、所定の基準時から前記スプリングカートリッジの変形開始時までの経過時間を計測する計時手段（又は経時装置）を備え、前記診断手段（又は診断装置）が、前記計時手段（又は経時装置）によって計測された前記経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出する構成であることを特徴とする。
【０１２６】
ここで、計時手段（又は経時装置）は、経過時間すなわち時間間隔（基準時からの相対時間）を計測するものに限るものではなく、絶対時間（時刻）を計時するものであってもよい。
【０１２７】
そして、絶対時間を計時するものである場合には、基準時の時刻と変位開始時の時刻との時刻差を算出することによって、経過時間を求めることになるが、このような時刻差の算出機能は、計時手段（又は経時装置）自体が備える必要はなく、診断手段（又は診断装置）に機能分担させてもよい。
【０１２８】
なお、計時手段（又は経時装置）そのものも、物理的に独立した構成として備えたものに限らず、機能的に診断手段（又は診断装置）の一部として備えられたものであってもよい。
【０１２９】
また、所定の基準時としては、弁体が弁座にシートタッチした時点や弁棒等の連結部の所定部分が所定の位置を通過した時点等であるが、これらの時点を検出するために、シートタッチした時点を検出する応力センサや連結部の所定部分が所定の位置を通過した時点を検出する位置センサ等を用いればよい。
【０１３０】
このように構成された本発明の請求項１６に係る電動弁診断装置によれば、前記計測手段（又は計時装置）によって計測された所定の基準時から前記スプリングカートリッジの変形開始時までの経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出する構成であることから、スプリングカートリッジに作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、スプリングカートリッジを取り外して計測するものでもなく、さらに連結部やヨーク等に応力センサを設けて応力値を求める必要もないため、より一層簡単な構成でありながら、電動弁に設置することによって、電動弁の実運転中の状態を、安価で精度良くかつ容易に診断することができる。
【０１３１】
そして、前記張込荷重に基づいて、スプリングカートリッジのトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて電動弁のトルクに係る診断を行うことで、該電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１３２】
しかも、この診断は、プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０１３３】
さらに、簡単な構成であるため、電動弁に常設することもできる。
【０１３４】
また、本発明の請求項１７に係る電動弁診断装置は、請求項１６に係る電動弁診断装置において、前記所定の基準時は、前記弁体が弁座にシートタッチした時であり、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位すなわち前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位等に生じる反作用応力の変化に基づいて、前記シートタッチした時を検出する応力センサを備えたことを特徴とする。
【０１３５】
このように構成された本発明の請求項１７に係る電動弁診断装置によれば、応力変化によって、弁体が弁座にシートタッチした時を精度良く検出することができるため、スプリングカートリッジの張込荷重を一層精度良く求めることができる。
【０１３６】
また、本発明の請求項１８に係る電動弁診断装置は、請求項１３から１７のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記スプリングカートリッジの弾性特性を検出する外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータをさらに備えたことを特徴とする。
【０１３７】
このように構成された本発明の請求項１８に係る電動弁診断装置によれば、外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータを仮設または仮置きして、スプリングカートリッジの弾性特性を確認的に検定することができるため、万一、スプリングカートリッジのバネ定数等の弾性特性が変動した場合にも、この弾性特性の変動に応じてトルク曲線を適切に補正処理することができ、電動弁の定期検査等大がかりな点検の際に確認的に行うことによって、一層精度の高い診断を実現することができる。
【０１３８】
なお、これら外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータは、電動弁に対して仮設または仮置きするものであるため、簡単に着脱可能であることが好ましい。
【０１３９】
また、本発明の請求項１９に係る電動弁診断装置は、請求項１３から１８のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記スプリングカートリッジの弾性特性（張込荷重および／またはバネ定数）が、前記弁体の全開から閉方向への経路と、該弁体の全閉から開方向への経路とで、ヒステリシスを有するものであるときは、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置を用いて、該バネ加圧装置が、全閉から開方向への経路における弾性特性を求めるとともに、前記バネ加圧装置に付加された外付けトルクセンサの機能が、前記電動弁の作動中において全開から閉方向への経路における弾性特性を求めることを特徴とする。
【０１４０】
ここで、バネ加圧装置に付加された外付けトルクセンサの機能とは、具体的には、バネ加圧装置に内蔵されたロードセルがスプリングカートリッジ側から押圧される荷重をも測定し、ストロークセンサがスプリングカートリッジの軸の変位を測定する機能をいう。
【０１４１】
このように構成された本発明の請求項１９に係る電動弁診断装置によれば、弁体の開方向と閉方向とで、スプリングカートリッジの弾性特性がヒステリシスによって異なるものであっても、それぞれの方向ごとの弾性特性を各別に精度良く求めることができる。
【０１４２】
また、バネ加圧装置に外付けトルクセンサの機能を付加したことにより、バネ加圧装置と外付けトルクセンサとを各別に用いるよりも、着脱回数および部品点数を低減することができるとともに、弁体の閉方向と開方向の作動におけるスプリングカートリッジの弾性特性を効率的に測定することができる。
【０１４３】
また、本発明の請求項２０に係る電動弁診断装置は、請求項１８または１９に係る電動弁診断装置において、前記バネ加圧装置は前記ウォーム位置センサと交換可能に、前記電動弁に設置されることを特徴とする。
【０１４４】
このように構成された本発明の請求項２０に係る電動弁診断装置によれば、スプリングカートリッジの弾性特性を検定する際に、電動弁に設定されているウォーム位置センサをバネ加圧装置に容易に交換することができ、弾性特性の検定作業を軽減することができる。
【０１４５】
また、本発明の請求項２１に係る電動弁診断装置は、請求項１４から２０のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記ウォーム位置センサは、前記スプリングカートリッジを覆うカバーに代えて、該カバーと略同一挿入代を有するアダプタを介して、前記電動弁に装着されることを特徴とする。
【０１４６】
このように構成された本発明の請求項２１に係る電動弁診断装置によれば、カバーに代えて、略同一挿入代のアダプタが取り付けられているため、このアダプタが装着された状態で電動弁を運転しても、カバーが装着された状態と略同一の条件でスプリングカートリッジを作動させることができ、電動弁の実運転中における診断をより精度良く行うことができる。
【０１４７】
しかも、アダプタを装着した状態で、電動弁の基準部分に対するスプリングカートリッジの絶対位置によって、ウォームの変位開始位置の管理を行なうことができるため、カバーとアダプタとの挿入代に多少の誤差があっても、またはアダプタを他のアダプタに交換し、これらアダプタ間で挿入代に多少の差異があっても、絶対位置に基づいて、これらの誤差や差異を補正処理することによって、張込荷重を精度良く求めることができる。
【０１４８】
また、本発明の請求項２２に係る電動弁診断装置は、請求項１３から２１のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記ウォーム位置センサが、対象にレーザ光を照射し、該対象からの反射光を検出することにより該対象の位置を検出するレーザセンサであることを特徴とする。
【０１４９】
このように構成された本発明の請求項２２に係る電動弁診断装置によれば、ウォーム位置センサがレーザセンサであるため、対象に対して非接触で、かつ高速応答、高精度の位置検出を行うことができる。
【０１５０】
また、本発明の請求項２３に係る電動弁診断装置は、請求項１３から２２のうちいずれか１項に係る電動弁診断装置において、前記診断結果に係る、または前記診断データに対する判定基準を、前記診断結果および／または前記診断データと併せて出力する出力手段（又は出力装置）を備えたことを特徴とする。
【０１５１】
ここで、診断結果に係る判定基準および診断データに対する判定基準とは、得られたトルク曲線等のデータに基づいてトルクに係る診断の結果を決定するための判定基準（判定理由、解説を含む）であり、このように診断結果と併せて判定基準を出力することによって、あるいは、診断データと併せて判定基準を出力することによって、この電動弁診断装置の使用者に対して、そのような診断結果や診断データが出力された理由や根拠を、容易に認識させることができ、ユーザフレンドリな使い勝手を与えることができる。
【０１５２】
また、本発明に係る電動弁診断方法および電動弁診断装置は、電動弁の運転中に生じるウォームの変位開始時における所定の物理量を検出し、この検出された所定の物理量に基づいて、スプリングカートリッジの張込荷重を検出して、電動弁の状態を診断するものである。
【０１５３】
すなわち、本発明の請求項２４に係る電動弁診断方法は、所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断方法において、前記反力による前記ウォームの軸方向への変位開始を検出するとともに、前記ウォームの変位開始時における、前記スプリングカートリッジの張込荷重に対応した所定の物理量を検出し、前記所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することを特徴とする。
【０１５４】
このように、本発明の請求項２４に係る電動弁診断方法によれば、ウォームの軸方向への変位開始時における所定の物理量は、スプリングカートリッジの張込荷重に対応したものであるため、この検出された物理量に基づいて、スプリングカートリッジの張込荷重を求めることができる。
【０１５５】
したがって、この求められた張込荷重を検出することによって、皿バネの摩耗等の影響が反映されたスプリングカートリッジのトルク曲線を求めることができ、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１５６】
しかも、スプリングカートリッジ自体の作動荷重を直接計測する必要がないため、スプリングカートリッジ自体の作動荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を設置したり、スプリングカートリッジを電動弁から取り外して計測する必要がないため、電動弁に常設することもでき、電動弁の実運転中の状態を安価で精度良く、かつ容易に診断することができる。
【０１５７】
また、本発明の請求項２５に係る電動弁診断方法は、請求項２４に係る電動弁診断方法において、検出されたスプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、このスプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、校正されたトルク曲線に基づいて、電動弁を診断することを特徴とする。
【０１５８】
このように構成された本発明の請求項２に係る電動弁診断方法によれば、スプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、その状態におけるスプリングカートリッジのトルク曲線を求めることができ、求められたトルク曲線により元のトルク曲線を校正することによって、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【０１５９】
また、本発明に係る電動弁診断装置は、本発明に係る電動弁診断方法を実施する装置であって、電動弁の運転中に生じるウォームの変位開始時における、連結部やヨークに作用する応力を歪センサ等の応力センサによって検出し、または所定の基準時からウォームの変位開始時までの経過時間の変動を計時手段又は経時装置（例えば、タイマやパルスカウンタ等の経時装置）によって検出し、この検出された値に基づいて、診断装置又は診断手段が、皿バネが内蔵されたスプリングカートリッジの張込荷重を検出して、電動弁の状態を診断するものである。
【０１６０】
すなわち本発明の請求項２６に係る電動弁診断装置は、所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断装置において、前記電動弁に設置されて、前記ウォームの軸方向への変位開始を検出するウォーム位置センサと、前記連結部に装着されて、該連結部に対して作用する応力を検出する応力センサと、前記ウォーム位置センサによって検出された前記変位開始のタイミングにおける、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出し、該張込荷重に基づいて前記電動弁を診断する診断装置又は診断手段と、前記診断装置又は診断手段によって得られた診断結果および／または診断データを出力する出力装置又は出力手段とを備えたことを特徴とする。
【０１６１】
そして、ウォームの軸方向の絶対位置を検出するものである場合には、検出している絶対位置の値が変化したことを判定することによって変位開始を検出することになるが、このような判定機能は、ウォーム位置センサ自体が備える必要はなく、診断装置又は診断手段に機能分担させてもよい。
【０１６２】
さらに、ケース端面等からスプリングカートリッジの軸端面までの絶対位置を検出し、この絶対位置を診断データとして用いてもよい。
【０１６３】
また、出力装置又は出力手段としては、診断結果を視覚的に出力するディスプレイ、モニタ等の表示装置や、プリンタ、プロッタ等の印刷装置、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に出力させる装置等、種々の出力装置を適用することができる。
【０１６４】
このように構成された本発明の請求項２６に係る電動弁診断装置によれば、ウォーム位置センサによって検出されたウォームの変位開始の時点において、応力センサによって検出された連結部の応力は、スプリングカートリッジの張込荷重に対応したものであるため、スプリングカートリッジ自体の作動荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、スプリングカートリッジを取り外して計測するものでもないため、簡単な構成でありながら、電動弁に常設することもでき、電動弁の実運転中の状態を、安価で精度良く、かつ容易に診断することができる。
【０１６５】
そして、診断装置又は診断手段が、この応力に基づいてスプリングカートリッジの張込荷重を検出し、皿バネの摩耗等の影響が反映されたトルク曲線を求めて、電動弁のトルクに係る特性の適否を診断し、出力装置又は出力手段がこの診断結果や診断データを出力する。
【０１６６】
この結果、プラント全体の停止期間に拘わらず診断を行うことができ、プラント停止期間中に集中する点検業務を分散化させることも可能となる。
【０１６７】
また、本発明の請求項２７に係る電動弁診断装置は、請求項２６に係る電動弁診断装置において、前記診断装置又は診断手段は、前記検出されたスプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、前記スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、この校正されたトルク曲線に基づいて、電動弁を診断することを特徴とする。
【０１６８】
このように構成された本発明の請求項２７に係る電動弁診断装置によれば、スプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、その状態におけるスプリングカートリッジのトルク曲線を求めることができ、求められたトルク曲線により元のトルク曲線を校正することによって、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
図１は、本発明に係る電動弁診断方法を実施する電動弁診断装置の一実施の形態を表す構成図である。
図２は、図１に示した電動弁診断装置が用いられる電動弁を示す図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）はドライブスリーブ部分の縦断面図である。
図３は、スプリングカートリッジの詳細を示す図であり、（ａ）はウォーム位置センサを取り付けた状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａを示す図、（ｃ）はウォーム位置センサを取り付ける前の状態を示す断面図である。
図４（ａ）は経過時間Ｔとウォーム位置ｘとの対応関係を示すグラフ、（ｂ）は経過時間Ｔとステムの応力σとの対応関係を示すグラフ、（ｃ）は応力σと皿バネの負荷荷重（スプリングカートリッジに作用する荷重）Ｆとの対応関係を示すグラフである。
図５はトルク曲線の変化を示すグラフである。
図６は電動弁に仮設されるバネ加圧装置を示す断面図である。
図７は本発明に係る電動弁診断方法を実施する電動弁診断装置の他の実施の形態を表す構成図である。
図８（ａ）は、皿バネの摩耗前の基準経過時間Ｔ０と摩耗後の経過時間Ｔとの時間差ΔＴと、皿バネ１５の予圧縮量の変化量（摩耗量）Δｘとの対応関係を示すグラフであり、（ｂ）は、皿バネの予圧縮量の変化量Δｘと、張込荷重Ｆとの対応関係を示すグラフである。
図９は電動弁の弁体が弁箱内の弁座にシートタッチした状態を示す概略断面図である。
【０１７０】
また、符号１０は電動弁、１１はモータ、１２はウォーム、１３はスプリングカートリッジ、１４は軸、１５は皿バネ、１６はリミットスリーブ、１７ａ、１７ｂはスペーサ、１８はロックナット、１８ａは端面、１９はカバー、２０はギヤ、２０ａ、２２ａは突起、２１はステムナット、２２はドライブスリーブ、２３はトルクスイッチ（リミットスイッチ）、２４はステム（弁棒）、２５ は弁体、３０はケース、３１はヨーク、５０はウォーム位置センサ、５１はアダプタ、５２はステー、５３はレーザセンサ、６０は応力センサ、６１は応力センサ、６２はタイマ（計時手段：経時装置）、７０は診断手段、７１、７２はＬＵＴ（参照テーブル）、８１はモニタ、８２はプリンタ、９０はバネ加圧装置、９１は接触駒、９２はリニアゲージ、９３は加圧ハンドル、９４はロードセル、９５は加圧ネジ、１００は電動弁診断装置、２００は配管である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１７１】
以下、本発明に係る電動弁診断方法および電動弁診断装置についての具体的な実施の形態について、図面を用いて説明する。
【０１７２】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る電動弁診断方法を実施する電動弁診断装置の一実施の形態を表す構成図、図２は図１に示した電動弁診断装置１００が用いられる電動弁１０を示す図である。
【０１７３】
図示の電動弁１０は、例えば原子力発電プラントにおける各種配管２００に設定され、配管２００内通路を開閉する弁体２５と、モータ１１の電動力によって回転駆動力が与えられるウォーム１２と、このウォーム１２の回転駆動力が伝達されて弁体２５を開閉駆動させる連結部であるギヤ２０、ドライブスリーブ２２、ドライブスリーブ２２内に設けられてドライブスリーブ２２とともに回転するステムナット２１（図２（ｂ）参照）およびステムナット２１と噛み合うステム（弁棒）２４と、連結部からウォーム１２の軸方向Ｘに作用する反力に応じて伸縮する皿バネ１５（図３参照）を内蔵したスプリングカートリッジ１３と、ウォーム１２の所定の変位量に対応してモータ１１への通電をカットするトルクスイッチ２３と、ウォーム１２、連結部およびスプリングカートリッジ１３を覆うケース３０とを備えている。
【０１７４】
ここで、スプリングカートリッジ１３は、図３（ｃ）の断面図に示すように、ウォーム１２と一体的に軸方向に変位する軸１４と、スプリングカートリッジ１３がＸ方向に圧縮されたときには皿バネ１５を圧縮しつつ軸１４とともにＸ方向に変位する内側スペーサ（圧縮片）１７ａと、中心部にこの軸１４が貫通するように、軸１４周囲に配列された複数の皿バネ１５と、これら皿バネ１５を内側スペーサ１７ａと軸方向に挟持するとともに、スプリングカートリッジ１３がＸ方向と反対向きの−Ｘ方向に圧縮されたときには皿バネ１５を圧縮しつつ軸１４とともに−Ｘ方向に変位する外側スペーサ（圧縮片）１７ｂと、内側スペーサ１７ａと外側スペーサ１７ｂとの間に所定の間隙を有して設けられた筒状のリミットスリーブ１６とを備えている。
【０１７５】
このリミットスリーブ１６は、内側スペーサ１７ａと外側スペーサ１７ｂとの間の距離を物理的に規制することによって、皿バネ１５の軸方向への圧縮変位量を規制している。
【０１７６】
一方、トルクスイッチ２３は、ウォーム１２の変位が所定量に達すると接点が開いて、モータ１１への通電をカットすることによって、ウォーム１２の回転を電気的に規制しており、内側スペーサ１７ａおよび外側スペーサ１７ｂがリミットスリーブ１６に当接するよりも先に、かつ、所定のトルク値でトルクスイッチ２３が作動するように設定されている。
【０１７７】
また、皿バネ１５はフックの法則にしたがって弾性変形するが、予圧縮量ｘ０だけ予め圧縮されて張込荷重Ｆ０（＝ｋ・ｘ０）で、内側スペーサ１７ａと外側スペーサ１７ｂとの間にセットされている。
【０１７８】
このとき、外側スペーサ１７ｂは、ケース３０に設けられたカバー１９に当接して軸方向外向きＸへの変位を規制され、内側スペーサ１７ａは、ケース３０によって、軸方向内向き−Ｘへの変位を規制されている。
【０１７９】
ここで、弁本体２５を開放状態から閉鎖させるために、モータ１１を駆動し、このモータ１１の駆動力によってウォーム１２を回転させると、ウォーム１２と噛み合ったギヤ２０が回転し、ギヤ２０が所定角度回転すると、ギヤ２０に設けられた突起２０ａが、ドライブスリーブ２２に設けられた突起２２ａに当接してこの突起２２ａを押圧する。
【０１８０】
そして、この押圧力（トルク）によってドライブスリーブ２２は、ギヤ２０とともに回転し、ドライブスリーブ２２の内部に設けられたステムナット２１も回転する。
【０１８１】
ステムナット２１のネジ条下面と、ステム２４（弁棒）のネジ条上面との間には、初期的に間隙を有しているが、ステムナット２１の回転に伴ってステムナット２１のネジ条下面と、ステム２４のネジ条上面とは当接し、以後は、ステムナット２１の回転にしたがってステム２４は矢印Ｙ方向に下降する。
【０１８２】
そして、ステム２４の下降にしたがって、弁体２５が下方に押し下げられて、配管２００の通路を閉鎖させる。
【０１８３】
ここで、基準時刻から弁体２５が弁箱内の弁座（図９参照）にシートタッチしたときまでの経過時間をＴｋとすると、このシートタッチした経過時間Ｔｋ以後、ステム２４には配管２００から反作用応力σが作用する。
【０１８４】
この経過時間Ｔｋと、ステム２４に生じる応力σとの対応関係は、図４（ｂ）に示すように、シートタッチまでの応力σはゼロ一定（実際にはパッキン等の摺動抵抗などに対抗するウォーム１２からの応力が作用するが、これらの応力で標準化することにより、経過時間Ｔｋまでは応力σをゼロと見做すことができる。）であり、シートタッチした経過時間Ｔｋ以後は、時間Ｔの経過にしたがって応力σが増大し、トルクスイッチ２３が作動する変位位置に対応した弁体２５の閉鎖状態になって、最大値一定となる。
【０１８５】
また、ステム２４に生じる応力σは、所定の対応関係を以てウォーム１２に伝達され、ウォーム１２を軸方向Ｘに変位させようとするが、ウォーム１２には、この軸方向Ｘと反対向き−Ｘに、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆ０が作用しているため、ステム２４に生じた応力σがこの張込荷重Ｆ０と所定の対応関係の値を超えるまでは、ウォーム１２は軸方向Ｘに変位しない。
【０１８６】
これらの関係を図４を参照して説明すると、同図（ｂ）に示すように、基準時刻から所定時間Ｔ０の経過（シートタッチからの経過時間（Ｔ０−Ｔｋ））によって、ステム２４に作用する応力がσ０となり、この応力σ０がスプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆ０に対応したものであると、このとき（Ｔ＝Ｔ０）からウォーム１２はＸ方向に変位し始める（変位開始）。
【０１８７】
このウォーム１２の変位と時間Ｔの経過との対応関係を示したものが、同図（ａ）の実線で示したグラフである。
【０１８８】
そして、同図（ｃ）は、ステム２４に作用する応力σとウォーム１２に作用する負荷荷重Ｆとの対応関係を示したものであり、ステム２４に作用する応力σがσ０となって、ウォーム１２が変位開始したときの負荷荷重Ｆが、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆ０に対応している。
【０１８９】
次に、本実施形態に係る電動弁診断装置１００について説明する。
【０１９０】
この電動弁診断装置１００は、図１に構成図が示されている。上述した電動弁１０のスプリングカートリッジ１３の軸方向外側を覆うカバー１９（図３（ｃ）参照）と交換されて設置されてウォーム位置センサ５０（図３（ａ）参照。）が設置されている。また、ウォーム１２と一体的に軸方向外向きＸに変位する軸１４の端部に設けられたロックナット１８の端面１８ａの軸方向位置を検出するウォーム位置センサ５０と、連結部のステム２４に設けられて、このステム２４に生じる軸方向Ｙの応力σを検出する応力センサ（歪みゲージなど）６０と、ウォーム位置センサ５０によって監視されているロックナット１８の端面１８ａの位置が変位したときのタイミングにおける、応力センサ６０によって検出された応力σに基づいて、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆを検出し、この張込荷重Ｆに基づいて、図５に示すスプリングカートリッジ１３のトルク曲線を検定し、電動弁１０を診断する診断手段７０と、診断手段７０によって得られた診断結果や診断データ（張込荷重のデータ、トルク曲線、等）を表示させるモニタ８１および印字するプリンタ８２とを備えている。
【０１９１】
ウォーム位置センサ５０は、図３（ｃ）に示すカバー１９を取り外して、このカバー１９の取り付けられていたボルト孔を利用して装着されるアダプタ５１と、このアダプタ５１から立設されたステー５２と、ステー５２に固定されて、スプリングカートリッジ１３のロックナット１８の端面１８ａまでの軸方向Ｘにおける距離を検出するレーザセンサ５３とを備えている。
【０１９２】
なお、レーザセンサ５３に代えて、ＬＶＤＴ（Ｌｉｎｅａｒ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；差動式変位計）を用いてもよい。
【０１９３】
ここで、アダプタ５１は、スプリングカートリッジ１３が装着されたケース３０の孔に嵌入する深さ（挿入代）が、カバー１９と略同一に形成されている。なお皿バネ１５の初期圧縮長さ（予圧縮量）は、カバー１９が装着されている状態（図３（ｃ））と、アダプタ５１が装着されている状態（同図（ａ））とでは、同一に設定されている。
【０１９４】
そして、レーザセンサ５３は、ロックナット１８の端面１８ａまでの距離を、非接触かつ高速サンプリングによって、経時的に連続して検出しており、この検出された距離は診断手段７０に入力されている。
【０１９５】
診断手段７０には、図４（ｃ）に示す応力σとスプリングカートリッジ１３の弾性特性の一要素（スプリングカートリッジに作用する荷重）である前記負荷荷重Ｆとの対応関係が、参照テーブル（以下、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）という。）７１として備えられており、診断手段７０は、ロックナット１８の端面１８ａまでの距離の変化、すなわちウォーム１２の変位開始のタイミングにおける応力σに基づき、このＬＵＴ７１を参照することによって、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆを検出し、この張込荷重Ｆに応じて、図５に示したトルク曲線を求める。
【０１９６】
そして弁体２５の全閉から全開までと、全開から全閉までの連続的な変化に対して、ウォーム位置センサ１３等の連続的な信号の変化に基づいて電動弁１０のトルクに係る特性の適否を診断する。
【０１９７】
次に、本実施形態の電動弁診断装置１００の作用（電動弁診断方法）について説明する。
【０１９８】
まず、前述したように、開状態の弁体２５を閉鎖するために、モータ１１を起動するための電流がモータ１１に流される。
【０１９９】
そして、モータ１１が駆動されて、ウォーム１２が回転し、ウォーム１２に噛み合ったギヤ２０が回転し、ギヤ２０が所定角度回転すると、ギヤ２０の突起２０ａが、ドライブスリーブ２２の突起２２ａを押圧してドライブスリーブ２２が回転する。
【０２００】
このギヤ２０の回転によって、ドライブスリーブ２２の内部に設けられたステムナット２１も回転し、ステムナット２１のネジ条下面が、ステム２４のネジ条上面に当接すると、ステムナット２１の回転にしたがってステム２４が下降し、弁体２５が下方に押し下げられて、配管２００の通路を閉鎖させる。
【０２０１】
この間、診断手段７０には、ウォーム位置センサ５０によるロックナット１８の端面１８ａまでの距離ｘ、および応力センサ６０によるステム２４の応力σが入力されており、診断手段７０は、スプリングカートリッジ１３の変形開始時に対応して距離ｘが変化したとき、すなわちスプリングカートリッジ１３の変形開始時に対応してウォーム１２が変位開始したときのタイミングを検出し、この検出されたタイミングにおける応力σを検出し、検出された応力σをＬＵＴ７１（図４（ｃ））に照らして、スプリングカートリッジ１３の現在における張込荷重Ｆを算出する。
【０２０２】
ここで、皿バネ１５が全く摩耗していない当初の状態では、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆは設計通りのＦ０として算出される。
【０２０３】
そして、診断手段７０は、この張込荷重Ｆに基づいて、診断手段７０に予め記憶されているトルク曲線（図５における実線の曲線）を求め、トルク曲線の校正は必要ない（スプリングカートリッジ１３が健全である）と判定し、このトルク曲線に基づいて、電動弁１０のトルクに係る特性の適否を診断し、所定の診断項目ごとの診断結果を、モニタ８１またはプリンタ８２に出力する。
【０２０４】
なお、弁棒２４の所定部分が所定の位置を通過した時点を基準時刻として、ステム２４またはヨーク３１に応力が発生するまでの経過時間Ｔｋや、ウォーム１２の変位開始までの経過時間Ｔ０、ウォーム１２の変位開始時における応力センサ６０の検出応力値σ０、算出された張込荷重Ｆ０等の診断データを併せて、モニタ８１に表示出力し、プリンタ８２に印字出力してもよい。
【０２０５】
さらに、これら診断結果の根拠や理由となる判定基準値等をさらに出力してもよく、このような判定基準等を併せて出力することによって、使用者に対して、診断結果等を理解させることができ、ユーザフレンドリな使い勝手を与えることができる。
【０２０６】
なお、レーザセンサ５３はロックナット１８の端面１８ａまでの距離を測定するが、ロックナット１８の端面１８ａの絶対位置として、電動弁１０のケース３０の端面である基準面Ｚ（図３参照）からの距離Ｌｘを適用した場合、この基準面Ｚに対するアダプタ５１の端面Ｙまでの距離Ｌａと、アダプタ５１の端面Ｙからレーザセンサ５３までの距離Ｌｂとの間には、
Ｌａ＋Ｌｂ＝Ｌｘ＋Ｌ（Ｌは、レーザセンサ５３の実測値）
なる関係があるため、基準面Ｚに対するロックナット１８の端面１８ａの絶対位置Ｌｘは、
Ｌｘ＝Ｌａ＋Ｌｂ−Ｌ
によって求めることができる。
【０２０７】
ここで、ＬａおよびＬｂは、ノギス等によって実測すればよく、このように絶対位置Ｌｘを用いることによって、例えば基準面Ｚとアダプタ５１との間に、アダプタ５１の厚さに比べて誤差が生じやすいパッキン等を挟設した場合であっても、このパッキン厚の誤差分も含めてＬａ値を実測することで、絶対位置Ｌｘを求めることができる。
【０２０８】
また、従来は、測定の都度、カバー１９を外付けのＬＶＤＴに交換し、測定後は、元のカバー１９に付け替えていたため、必ずしもＬＶＤＴ装着時は電動弁運転時と同じ条件で測定することができなかったが、本実施形態の電動弁診断装置においては、レーザセンサ５３が取り付けられたアダプタ５１が、カバー１９の代わりに、電動弁１０に常設されているため、点検の都度、アダプタ５１に対するスプリングカートリッジ１３のセット位置は一定となる。
【０２０９】
そして、レーザセンサ５３に対するロックナット１８の端面１８ａの相対位置に基づいて、上述した計算により基準面に対するロックナット１８の端面１８ａの絶対位置を算出することができるため、この絶対位置に基づいて、測定ごとのウォームの変位開始位置の変化を監視することができる。
【０２１０】
したがって、カバー１９とアダプタ５１との挿入代が同一でない場合や、アダプタ５１を他のアダプタ５１に交換してこれらアダプタ５１，５１間で挿入代に差異があっても、絶対位置基準でこれら挿入代の誤差を補正処理することによって、精度良くスプリングカートリッジ１３のトルク曲線を校正することもできる。
【０２１１】
次に、皿バネ１５が摩耗している場合について説明する。
【０２１２】
皿バネ１５が摩耗している場合においても、スプリングカートリッジ１３の内側スペーサ１７ａおよび外側スペーサ１７ｂは、それぞれロックナット１８によって規制されているため、無負荷状態における内側スペーサ１７ａと外側スペーサ１７ｂとの間の距離は、皿バネ１５が摩耗していない場合と同一である。
【０２１３】
しかし、この摩耗している長さ分だけ、皿バネ１５は自由長に近づいているため、この状態の皿バネの張込荷重Ｆは、摩耗前における初期の張込荷重Ｆ０よりも小さい値Ｆ１（＜Ｆ０）となっている。
【０２１４】
この結果、ウォーム１２は、ステム２４から作用する荷重が、摩耗前における初期の場合の荷重よりも小さい値で、軸方向Ｘに変位し始める（図４（ａ）における破線参照）。
【０２１５】
そして、ウォーム位置センサ５０から入力されている距離値が変化したことを検出した診断手段７０は、この変位開始のタイミング（Ｔ＝Ｔ１）で、応力センサ６０から入力されている応力σ１を検出する。
【０２１６】
そして、診断手段７０はＬＵＴ７１を参照して、応力σ１に対応する前記負荷荷重Ｆ１を算出する。
【０２１７】
算出された負荷荷重Ｆ１は、そのときにおけるスプリングカートリッジ１３の張込荷重であるから、診断手段７０はこの張込荷重Ｆ１に基づいて、図５に示すトルク曲線を、実線（摩耗前）から破線に示すものに校正する。
【０２１８】
なお、この校正は、皿バネ１５のバネ定数が摩耗前のものと同一である（バネ定数不変）として行われる。
【０２１９】
そして、弁体２５の開閉作動によって得られるウォーム位置センサ等の信号と校正されたトルク曲線とにより、電動弁１０のトルクに係る特性の適否（健全性）を診断してモニタ８１やプリンタ８２に、診断結果等を出力する。
【０２２０】
なお、前記実施形態においては、トルクスイッチ２３は、皿バネ１５の摩耗の有無に拘わらず、すなわち張込荷重Ｆの変動に拘わらず、ウォーム１２の一定の変位量によって作動し、モータ１１への作動電流を停止するスイッチとして作用するため、張込荷重Ｆ１が所定値を下回ると、弁体２５が所定の閉鎖状態に達する以前に、トルクスイッチ２３が作動するため、このトルクスイッチ２３の作動によってモータ１１が自動的に停止されて、弁体２５の適正な閉鎖が妨げられる。
【０２２１】
したがって、張込荷重Ｆ１に基づいて電動弁１０の健全性を判定するに際しては、校正されたトルク曲線（破線）に基づいて得られるトルクスイッチ２３の作動荷重Ｆｓを所定の基準値と比較して、トルクスイッチ２３の作動荷重の適否の判定が行われる。
【０２２２】
このように、本実施形態に係る電動弁診断装置１００および電動弁診断方法によれば、スプリングカートリッジ１３に作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備える必要がなく、また、スプリングカートリッジ１３を取り外して計測するものでもないため、ウォーム位置センサ５０と応力センサ６０という簡単で小さいサイズのセンサを電動弁１０に設置することによって、電動弁１０の実運転中の状態を、安価で精度良く診断することができる。
【０２２３】
しかも、この診断は、原子力発電プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０２２４】
また、これらのセンサ５０，６０はサイズが小さく、電動弁１０の通常の作動の妨げとならないため、電動弁１０に常設することもでき、電動弁１０の健全性を常時監視することができる。
【０２２５】
なお、本実施形態に係る電動弁診断装置１００は、応力センサ６０をステム２４に設けた構成であるが、ステム２４に作用する応力は、ステム２４を覆うケース３０のヨーク３１に反作用力を及ぼし、このヨーク３１に作用する反作用力は、ステム２４に作用する応力と一定の対応関係を有している。
【０２２６】
したがって、ヨーク３１に作用する反作用力とウォーム１２に作用する負荷荷重との間にも対応関係が認められ、応力センサ６０を、ステム２４に設ける代わりにヨーク３１に設けて、ステム２４に作用する応力を検出する代わりにヨーク３１に作用する応力を検出する構成を採用してもよく、上述した実施形態の電動弁診断装置１００と同様の作用、効果を得ることができる。
【０２２７】
なお、ヨーク３１に応力センサ６０を設けた構成の実施形態においては、ＬＵＴ７１の内容も、ヨーク３１に作用する応力とウォーム１２に作用する負荷荷重との対応関係のものに変更すればよい。
【０２２８】
そして、このように、ヨーク３１という電動弁１０の外表面に応力センサ６０を設けることができるため、ステム２４に設けるよりも、応力センサ６０の設置作業は簡単であって、より好ましい。
【０２２９】
また、本実施形態においては、レーザセンサ５３が、ロックナット１８の端面１８ａにレーザ光を照射して、この端面１８ａからの反射光を検出することによって、端面１８ａまでの距離を検出しているが、本発明の電動弁診断装置は、この態様に限定されるものではなく、より簡便な位置センサを用いてもよいし、ウォーム１２の軸方向Ｘへの変位を検出しうる部分であれば、ロックナット１８の端面１８ａ以外の部分の位置を検出するものとしてもよい。
【０２３０】
なお、上述した実施形態に係る電動弁診断装置１００および電動弁診断方法は、スプリングカートリッジ１３（皿バネ１５）のバネ定数が、皿バネ１５の摩耗によっても変化しないことを前提としている。
【０２３１】
すなわち、皿バネ１５の軸方向Ｘについての摩耗量は、バネ定数不変の下に、予圧縮量の変化として扱っている。
【０２３２】
これは、一般に皿バネ１５の摩耗量は微小であって、摩耗が皿バネ１５のバネ定数に影響を与えることが少ないためである。
【０２３３】
しかし、バネ定数は経時的に低下するなど変動する可能性もあり、また極端に大きな摩耗量の場合は、バネ定数に影響を与える虞もある。
【０２３４】
ただし、そのバネ定数の変動は、摩耗に比べて極めて緩やかであり、プラントを停止しての定期点検実施の間隔の数倍の間隔で検査してもよいと考えられる。
【０２３５】
そこで、本実施形態の電動弁診断装置１００に、図６に示す、スプリングカートリッジ１３の弾性特性（張込荷重とバネ定数等）を検定するバネ加圧装置９０を付加的に設けてもよい。
【０２３６】
このバネ加圧装置９０は、電動弁１０に設置されているカバー１９に代えて装着されるアダプタ５１′を介して仮設されるものであり、このアダプタ５１′と、外側スペーサ１７ｂに当接する接触駒９１と、この接触駒９１に対してウォーム１２の軸方向に当接し、接触駒９１の軸方向変位ｘに追従して接触駒９１の変位ｘを検出するリニアゲージ（ストロークセンサ、変位センサ）９２と、皿バネ１５を軸方向反対向き−Ｘに圧縮するように、接触駒９１を押圧する加圧ネジ９５と、加圧ネジ９５を−Ｘ方向に変位させるように角度θ（図６（ｂ））だけ回転する加圧ハンドル９３と、加圧ネジ９５が接触駒９１を押圧したときの荷重、すなわち皿バネ１５を−Ｘ方向に圧縮したときの荷重Ｆを検出するロードセル９４とを備えた構成である。
【０２３７】
リニアゲージ９２によって検出された接触駒９１の変位ｘ、およびロードセル９４に検出された荷重Ｆは、それぞれ診断手段７０に入力され、診断手段７０は、これら入力された変位ｘと荷重Ｆに基づいて、スプリングカートリッジ１３の張込荷重の検定を行うとともに、バネ定数（圧縮方向）ｋを、ｋ＝Ｆ／ｘの演算式にしたがって算出し、バネ定数ｋの検定を行う。
【０２３８】
なお、弁体２５の全閉から開方向への経路と全開から閉方向への経路とで、スプリングカートリッジ１３の弾性特性がヒステリシスにより異なるものである場合、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置９０を用い、全閉から開方向（ウォーム１２の−Ｘ方向変位に対応）への弾性特性については上述した作用によってバネ加圧装置９０で求め、全開から閉方向（ウォーム１２のＸ方向変位に対応）への弾性特性については電動弁を作動させつつバネ加圧装置９０に付加された外付けトルクセンサの機能を用いて求めることにより、開方向への弾性特性および閉方向への弾性特性をそれぞれ各別に精度良く求めることができる。
【０２３９】
すなわち、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置９０では、リニアゲージ９２が、圧縮片１７ｂと独立してＸ方向に変位するロックナット１８の端面１８ａの当該変位を検出し得るものとするとともに、ロードセル９４が、このロックナット１８のＸ方向への変位に伴う圧縮片１７ｂのＸ方向への押圧荷重を検出し得るものとすることにより、弁体２５の閉方向についての弾性特性も検出することができ、開方向および閉方向についての弾性特性を各別に、かつ精度良く測定することができる。
【０２４０】
また、バネ加圧装置９０に外付けトルクセンサの機能を付加したことにより、バネ加圧装置９０と外付けトルクセンサとを各別に用いるよりも、着脱回数および部品点数を低減することができるとともに、弁体の閉方向と開方向の作動におけるスプリングカートリッジ１３の弾性特性を効率的に測定することができる。
【０２４１】
このように検定された張込荷重およびバネ定数ｋは、診断手段７０に設けられたメモリ（図示せず）等に記憶されて、ＬＵＴ７１の校正等に用いられる。
【０２４２】
このように、バネ加圧装置９０が仮設された電動弁診断装置１００によれば、スプリングカートリッジ１３の張込荷重およびバネ定数ｋを確認的に検定することができるため、万一、スプリングカートリッジ１３のバネ定数ｋ等の弾性特性が変動した場合にも、この弾性特性の変動に応じて診断手段７０がＬＵＴ７１を校正することによって、トルク曲線を適切に補正処理することができ、電動弁１０の定期検査等大がかりな点検の際に確認的に行うことによって、一層精度の高い診断を行うことができる。
【０２４３】
なお、バネ加圧装置９０に代えて、外付けトルクセンサやスプリングカートリッジキャリブレータを採用することもできる。
【０２４４】
また、皿バネ１５が摩耗する以前における初期のスプリングカートリッジ１３の張込荷重やバネ定数ｋも、これらバネ加圧装置９０や、外付けトルクセンサ、スプリングカートリッジキャリブレータによって、予め計測しておいてもよい。
【０２４５】
また、バネ加圧装置９０のアダプタ５１′を、ウォーム位置センサ５０のアダプタ５１と共用化してもよく、この場合は、構成部品点数を低減することができ、これに伴って製造コストを低減することもできる。
【０２４６】
（実施形態２）
図７は、本発明に係る電動弁診断装置および電動弁診断方法の他の実施の形態を示す構成図である。
【０２４７】
図示の電動弁診断装置１００は、図１に示した実施形態１の電動弁診断装置１００の応力センサ６０に代えて、弁体２５が弁座にシートタッチした時点を検出する応力センサ６１と、この応力センサ６１によって検出された弁体２５が弁座にシートタッチした時点Ｔｋからスプリングカートリッジ１３の変形開始時に対応したウォーム１２のＸ方向への変位開始時Ｔ１までの経過時間ｔ１を計時するタイマ６２とを備え、さらに診断手段７０が、予め設定された基準経過時間ｔ０とタイマ６２によって計時された経過時間ｔ１との時間差ΔＴ（＝ｔ０−ｔ１）に基づいて、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆ１を検出し、この張込荷重Ｆ１に基づいて、電動弁１０を診断するものである点において、実施形態１の電動弁診断装置１００と異なる以外は、同一の構成である。
【０２４８】
ここで、予め設定された基準経過時間ｔ０は、例えば図４に示した、皿バネ１５が摩耗する以前の状態、すなわち張込荷重Ｆが初期設定値Ｆ０である状態におけるシートタッチした時点Ｔｋからウォームの変位開始時Ｔ０までの経過時間ｔ０を意味する。
【０２４９】
また、皿バネ１５の摩耗前の基準経過時間Ｔ０と、摩耗後の経過時間Ｔ１との時間差ΔＴは、ウォーム１２の駆動エネルギ（回転駆動力）が一定である条件の下においては、皿バネ１５の予圧縮量（自由長からの圧縮量）ｘ０の変化量（摩耗量）Δｘと、図８（ａ）に示す対応関係を有する。
【０２５０】
さらに、皿バネ１５の予圧縮量の変化量Δｘと、スプリングカートリッジ１３の張込荷重Ｆとは、同図（ｂ）に示す対応関係を有する。
【０２５１】
したがって、診断手段７０が有するＬＵＴ７２として、これらの対応関係を設定しておくことによって、診断手段７０は、時間差ΔＴに基づいてＬＵＴ７２を参照して、スプリングカートリッジ１３の弾性特性、例えば、張込荷重を検出することができ、検出された張込荷重Ｆ１に基づいて、図５に示すトルク曲線を、実線から破線に示すものに校正する。
【０２５２】
そして、弁体２５の開閉作動によって得られウォーム位置センサ５０等の信号と校正されたトルク曲線（破線）とにより、電動弁１０のトルクに係る特性の適否（健全性）の判定を行う。この際校正されたトルク曲線（破線）に基づいて得られるトルクスイッチ２３の作動荷重Ｆｓを所定の基準値と比較して、トルクスイッチ２３の作動荷重の適否の判定が行われる。
【０２５３】
このように、実施形態２に係る電動弁診断装置１００および電動弁診断方法によれば、スプリングカートリッジ１３に作用する荷重を直接計測するための大掛かりなロードセル等を備えず、また、スプリングカートリッジ１３を取り外して計測するものでもなく、さらに応力値を検出する応力センサ６０も備える必要がないため、ウォーム位置センサ５０、基準時刻のみを検出する応力センサ６１およびタイマ６２という、実施形態１の電動弁診断装置１００よりもさらに簡単なセンサを電動弁１０に設置することによって、電動弁１０の実運転中の状態を、安価で精度良く診断することができる。
【０２５４】
しかも、この診断は、原子力発電プラントの停止期間中は勿論のこと、該プラントの運転中においてもこれを実施することができ、プラント停止期間中に集中する傾向にある点検業務を分散化させることが可能となる。
【０２５５】
なお、本実施形態においては、応力センサ６１によって、弁体２５が弁座にシートタッチした時点を検出し、この弁体２５が弁座にシートタッチした時点を、所定の基準時として定義づけたが、本発明の電動弁診断装置および電動弁診断方法においては、所定の基準時を弁体２５が弁座にシートタッチした時点に限定するものではない。
【０２５６】
すなわち、所定の基準時は、弁体２５が弁座にシートタッチした時点を間接的に検出しうるような、このシートタッチした時点までの経過時間と対応する時点であればよく、例えば、ステム２４の下降速度あるいは上昇速度が常に一定である場合には、ステム２４の所定の部分がケース３０の所定の位置を通過した時点を、前記所定の基準時に設定することもできる。
【０２５７】
これは、所定の基準時からウォーム１２が軸方向に変位を開始するまでの経過時間のうち、所定の基準時から弁体２５がシートタッチするまでの経過時間Ｔｋは、皿バネ１５の摩耗の有無に拘わらず一定であるため、所定の基準時からウォームの変位開始時までの経過時間における摩耗前の基準経過時間Ｔ０（＝Ｔｋ＋ｔ０）と、摩耗後の経過時間Ｔ１（＝Ｔｋ＋ｔ１）との差△Ｔ（＝Ｔ０−Ｔ１）は、結局は、シートタッチした時点からウォームの変位開始時までの経過時間における摩耗前の基準経過時間ｔ０と摩耗後の経過時間ｔ１との差△Ｔ（＝ｔ０−ｔ１）と一致するからである。
【０２５８】
なお、ステム２４の所定の部分がケース３０の所定の位置を通過したことを検出するには、応力センサ６１に代えて、この位置通過を検出する位置センサ等を別途備えた構成とすればよい。
【０２５９】
また、本実施形態の電動弁診断装置１００においては、タイマ６２を診断手段７０と一体的に構成してもよいことはいうまでもない。
【０２６０】
なお、上述した各実施形態の電動弁診断装置および電動弁診断方法においては、電動弁１０の作動に関し、閉鎖方向についてのみ説明したが、開放方向についても、閉鎖方向と同様の作用をなすものである。
【０２６１】
すなわち、開放方向については、モータ１１、ウォーム１２、ドライブスリーブ２２およびステムナット２１が、閉鎖方向とは反対向きに回動し、ステム２４は上昇して、弁体２５は開放され、図示しない所定のストッパにシートタッチし、その後、所定の開放状態とされる。
【０２６２】
そして、この開放方向におけるシートタッチ時点から、連結部に反作用力が作用し始め、反作用力が所定値を超えると、ウォーム１２が軸方向の反対向き−Ｘに変位し始める。
【０２６３】
このとき、スプリングカートリッジ１３の軸１４も、ウォーム１２と一体的に軸方向反対向き−Ｘに変位するが、このとき軸１４の端部に設けられたロックナット１８とともに外側スペーサ１７ｂも向き−Ｘに変位する。
【０２６４】
一方、内側スペーサ１７ａはこの向き−Ｘへの移動が規制されているため、ウォーム１２の向き−Ｘへの変位は、スプリングカートリッジ１３を圧縮する作用をなし、このスプリングカートリッジ１３を圧縮する荷重が張込荷重を超えたときに、スプリングカートリッジの変形開始時に対応してウォーム１２の変位が開始される。
【発明の効果】
【０２６５】
以上詳細に説明したように、本発明に係る電動弁診断方法および電動弁診断装置によれば、電動弁のトルクに係る特性の適否を迅速かつ簡単に診断することができ、しかも安価で精度のよい診断を実運転中に行うことができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断方法において、
前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、該スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、
前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断することを特徴とする電動弁診断方法。
【請求項２】
前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重が、該スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む荷重であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁診断方法。
【請求項３】
前記反力による前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するとともに、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に対応した所定の物理量を検出し、
該所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁診断方法。
【請求項４】
前記ウォームの変位を、前記ウォームとともに前記軸方向に沿って変位する前記スプリングカートリッジの軸端部又は該軸端部に固定されて移動する周辺部の位置を監視することによって検出することを特徴とする請求項３に記載の電動弁診断方法。
【請求項５】
前記ウォームの変位を、前記スプリングカートリッジを覆うカバーに代えて該カバーと略同一挿入代を有するアダプタを介して、前記電動弁に装着されたウォーム位置センサにより、前記スプリングカートリッジの軸端部又は該軸端部に固定されて移動する周辺部の位置を監視することによって検出することを特徴とする請求項４に記載の電動弁診断方法。
【請求項６】
前記所定の物理量は、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態において前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力であり、
予め設定された前記応力または反作用応力と前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、前記応力または反作用応力に基づいて前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することを特徴とする請求項３から５のうちいずれか１項に記載の電動弁診断方法。
【請求項７】
前記応力を受ける部位が、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位であることを特徴とする請求項６に記載の電動弁診断方法。
【請求項８】
前記所定の物理量は、所定の基準時から前記ウォームの変位開始時までの経過時間であり、
前記経過時間と、前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、前記経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することを特徴とする請求項３から５のうちいずれか１項に記載の電動弁診断方法。
【請求項９】
前記所定の基準時は、前記弁体が弁座にシートタッチした時点であることを特徴とする請求項８に記載の電動弁診断方法。
【請求項１０】
前記弁体が弁座にシートタッチした時点を、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位すなわち前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位等に生じる反作用応力の変化に基づいて検出することを特徴とする請求項９に記載の電動弁診断方法。
【請求項１１】
前記スプリングカートリッジの弾性特性を、外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータによって、さらに求めることを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の電動弁診断方法。
【請求項１２】
前記スプリングカートリッジの弾性特性が、前記弁体の全開から閉方向への経路と該弁体の全閉から開方向への経路とでヒステリシスを有するものであるときは、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置を用いて、全閉から開方向への経路における弾性特性は前記バネ加圧装置により求め、全開から閉方向への経路における弾性特性は前記電動弁を作動させつつ前記外付けトルクセンサの機能を用いることにより求めることを特徴とする請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の電動弁診断方法。
【請求項１３】
所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断装置において、
前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、前記スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断する診断装置を備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
【請求項１４】
前記反力による前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するウォーム位置センサと、
前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力を検出する応力センサを備えるとともに
前記診断装置が、前記ウォーム位置センサによって検出された前記スプリングカートリッジの変形開始時を少なくとも含む圧縮状態における、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重を検出する構成であることを特徴とする請求項１３に記載の電動弁診断装置。
【請求項１５】
前記応力センサが、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位に生じる前記反作用応力を検出する構成であることを特徴とする請求項１４に記載の電動弁診断装置。
【請求項１６】
前記反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時を前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出するウォーム位置センサと、
所定の基準時から前記スプリングカートリッジの変形開始時までの経過時間を計測する計時装置を備え、
前記診断装置が、前記計時装置によって計測された前記経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出する構成であることを特徴とする請求項１３に記載の電動弁診断装置。
【請求項１７】
前記所定の基準時は、前記弁体が弁座にシートタッチした時であり、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位すなわち前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位等に生じる反作用応力の変化に基づいて、前記シートタッチした時を検出する応力センサを備えたことを特徴とする請求項１６に記載の電動弁診断装置。
【請求項１８】
前記スプリングカートリッジの弾性特性を検出する外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１３から１７のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項１９】
前記スプリングカートリッジの弾性特性が、前記弁体の全開から閉方向への経路と該弁体の全閉から開方向への経路とでヒステリシスを有するものであるときは、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置を用いて、該バネ加圧装置が、全閉から開方向への経路における弾性特性を求めるとともに、前記バネ加圧装置に付加された外付けトルクセンサの機能が、前記電動弁の作動中において全開から閉方向への経路における弾性特性を求めることを特徴とする請求項１３から１８のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項２０】
前記バネ加圧装置は、前記ウォーム位置センサと交換可能であり、前記電動弁に設置されることを特徴とする請求項１８または１９に記載の電動弁診断装置。
【請求項２１】
前記ウォーム位置センサは、前記スプリングカートリッジを覆うカバーに代えて、該カバーと略同一挿入代を有するアダプタを介して、前記電動弁に装着されていることを特徴とする請求項１４から２０のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項２２】
前記ウォーム位置センサは、対象にレーザ光を照射し、該対象からの反射光を検出することにより該対象の位置を検出するレーザセンサであることを特徴とする請求項１３から２１のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項２３】
前記診断結果に係る、または前記診断データに対する判定基準を、前記診断結果および／または前記診断データと併せて出力する出力装置を備えたことを特徴とする請求項１３から２２のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項２４】
所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断方法において、
前記反力による前記ウォームの軸方向への変位開始を検出するとともに、前記ウォームの変位開始時における、前記スプリングカートリッジの張込荷重に対応した所定の物理量を検出し、
前記所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することを特徴とする電動弁診断方法。
【請求項２５】
前記検出されたスプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、該スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、
前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断することを特徴とする請求項２４に記載の電動弁診断方法。
【請求項２６】
所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断装置において、
前記電動弁に設置されて、前記ウォームの軸方向への変位開始を検出するウォーム位置センサと、
前記連結部に装着されて、該連結部に対して作用する応力を検出する応力センサと、
前記ウォーム位置センサによって検出された前記変位開始のタイミングにおける、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出し、該張込荷重に基づいて前記電動弁を診断する診断装置又は診断手段と、
前記診断装置又は診断手段によって得られた診断結果および／または診断データを出力する出力装置又は出力手段とを備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
【請求項２７】
前記診断装置又は診断手段は、前記検出されたスプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、前記スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断することを特徴とする請求項２６に記載の電動弁診断装
【請求項１】
所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断方法において、
前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、該スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、
前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断することを特徴とする電動弁診断方法。
【請求項２】
前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重が、該スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む荷重であることを特徴とする請求項１に記載の電動弁診断方法。
【請求項３】
前記反力による前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するとともに、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重に対応した所定の物理量を検出し、
該所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁診断方法。
【請求項４】
前記ウォームの変位を、前記ウォームとともに前記軸方向に沿って変位する前記スプリングカートリッジの軸端部又は該軸端部に固定されて移動する周辺部の位置を監視することによって検出することを特徴とする請求項３に記載の電動弁診断方法。
【請求項５】
前記ウォームの変位を、前記スプリングカートリッジを覆うカバーに代えて該カバーと略同一挿入代を有するアダプタを介して、前記電動弁に装着されたウォーム位置センサにより、前記スプリングカートリッジの軸端部又は該軸端部に固定されて移動する周辺部の位置を監視することによって検出することを特徴とする請求項４に記載の電動弁診断方法。
【請求項６】
前記所定の物理量は、前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態において前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力であり、
予め設定された前記応力または反作用応力と前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、前記応力または反作用応力に基づいて前記スプリングカートリッジの特定の圧縮状態に対応する荷重を検出することを特徴とする請求項３から５のうちいずれか１項に記載の電動弁診断方法。
【請求項７】
前記応力を受ける部位が、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位であることを特徴とする請求項６に記載の電動弁診断方法。
【請求項８】
前記所定の物理量は、所定の基準時から前記ウォームの変位開始時までの経過時間であり、
前記経過時間と、前記スプリングカートリッジに作用する荷重との対応関係を参照することにより、前記経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することを特徴とする請求項３から５のうちいずれか１項に記載の電動弁診断方法。
【請求項９】
前記所定の基準時は、前記弁体が弁座にシートタッチした時点であることを特徴とする請求項８に記載の電動弁診断方法。
【請求項１０】
前記弁体が弁座にシートタッチした時点を、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位すなわち前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位等に生じる反作用応力の変化に基づいて検出することを特徴とする請求項９に記載の電動弁診断方法。
【請求項１１】
前記スプリングカートリッジの弾性特性を、外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータによって、さらに求めることを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の電動弁診断方法。
【請求項１２】
前記スプリングカートリッジの弾性特性が、前記弁体の全開から閉方向への経路と該弁体の全閉から開方向への経路とでヒステリシスを有するものであるときは、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置を用いて、全閉から開方向への経路における弾性特性は前記バネ加圧装置により求め、全開から閉方向への経路における弾性特性は前記電動弁を作動させつつ前記外付けトルクセンサの機能を用いることにより求めることを特徴とする請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の電動弁診断方法。
【請求項１３】
所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断装置において、
前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重に基づいて、前記スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断する診断装置を備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
【請求項１４】
前記反力による前記スプリングカートリッジの圧縮状態を前記ウォームの軸方向への変位として検出するウォーム位置センサと、
前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位に生じる反作用応力を検出する応力センサを備えるとともに
前記診断装置が、前記ウォーム位置センサによって検出された前記スプリングカートリッジの変形開始時を少なくとも含む圧縮状態における、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を少なくとも含む特定の圧縮状態に対応する荷重を検出する構成であることを特徴とする請求項１３に記載の電動弁診断装置。
【請求項１５】
前記応力センサが、前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、又は前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位に生じる前記反作用応力を検出する構成であることを特徴とする請求項１４に記載の電動弁診断装置。
【請求項１６】
前記反力により前記スプリングカートリッジが圧縮されることによる変形開始時を前記ウォームの軸方向への変位開始時として検出するウォーム位置センサと、
所定の基準時から前記スプリングカートリッジの変形開始時までの経過時間を計測する計時装置を備え、
前記診断装置が、前記計時装置によって計測された前記経過時間に基づいて前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出する構成であることを特徴とする請求項１３に記載の電動弁診断装置。
【請求項１７】
前記所定の基準時は、前記弁体が弁座にシートタッチした時であり、前記連結部に対して作用する応力、または前記連結部に対して作用する応力を受ける部位すなわち前記連結部を覆うヨーク、前記スプリングカートリッジ、前記スプリングカートリッジと一体的に応力変化する部位等に生じる反作用応力の変化に基づいて、前記シートタッチした時を検出する応力センサを備えたことを特徴とする請求項１６に記載の電動弁診断装置。
【請求項１８】
前記スプリングカートリッジの弾性特性を検出する外付けトルクセンサ、バネ加圧装置またはスプリングカートリッジキャリブレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１３から１７のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項１９】
前記スプリングカートリッジの弾性特性が、前記弁体の全開から閉方向への経路と該弁体の全閉から開方向への経路とでヒステリシスを有するものであるときは、外付けトルクセンサの機能が付加されたバネ加圧装置を用いて、該バネ加圧装置が、全閉から開方向への経路における弾性特性を求めるとともに、前記バネ加圧装置に付加された外付けトルクセンサの機能が、前記電動弁の作動中において全開から閉方向への経路における弾性特性を求めることを特徴とする請求項１３から１８のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項２０】
前記バネ加圧装置は、前記ウォーム位置センサと交換可能であり、前記電動弁に設置されることを特徴とする請求項１８または１９に記載の電動弁診断装置。
【請求項２１】
前記ウォーム位置センサは、前記スプリングカートリッジを覆うカバーに代えて、該カバーと略同一挿入代を有するアダプタを介して、前記電動弁に装着されていることを特徴とする請求項１４から２０のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項２２】
前記ウォーム位置センサは、対象にレーザ光を照射し、該対象からの反射光を検出することにより該対象の位置を検出するレーザセンサであることを特徴とする請求項１３から２１のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項２３】
前記診断結果に係る、または前記診断データに対する判定基準を、前記診断結果および／または前記診断データと併せて出力する出力装置を備えたことを特徴とする請求項１３から２２のうちいずれか１項に記載の電動弁診断装置。
【請求項２４】
所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断方法において、
前記反力による前記ウォームの軸方向への変位開始を検出するとともに、前記ウォームの変位開始時における、前記スプリングカートリッジの張込荷重に対応した所定の物理量を検出し、
前記所定の物理量に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出することを特徴とする電動弁診断方法。
【請求項２５】
前記検出されたスプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、該スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、
前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断することを特徴とする請求項２４に記載の電動弁診断方法。
【請求項２６】
所定の通路を開閉する弁体と、電動力によって回転駆動力が与えられたウォームと、該ウォームの回転駆動力が伝達されて前記弁体を開閉駆動させる連結部と、該連結部から前記ウォームの軸方向に作用する反力に応じて伸縮する皿バネを内蔵したスプリングカートリッジとを備えた電動弁を診断する電動弁診断装置において、
前記電動弁に設置されて、前記ウォームの軸方向への変位開始を検出するウォーム位置センサと、
前記連結部に装着されて、該連結部に対して作用する応力を検出する応力センサと、
前記ウォーム位置センサによって検出された前記変位開始のタイミングにおける、前記応力センサによって検出された前記応力に基づいて、前記スプリングカートリッジの張込荷重を検出し、該張込荷重に基づいて前記電動弁を診断する診断装置又は診断手段と、
前記診断装置又は診断手段によって得られた診断結果および／または診断データを出力する出力装置又は出力手段とを備えたことを特徴とする電動弁診断装置。
【請求項２７】
前記診断装置又は診断手段は、前記検出されたスプリングカートリッジの張込荷重に基づいて、前記スプリングカートリッジの弾性特性を表すトルク曲線を校正し、前記校正されたトルク曲線に基づいて、前記電動弁を診断することを特徴とする請求項２６に記載の電動弁診断装
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８１４３６
【国際公開日】平成１６年９月２３日（２００４．９．２３）
【発行日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０３５３２（Ｐ２００５−５０３５３２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００３０７２
【国際出願日】平成１６年３月１０日（２００４．３．１０）
【出願人】（０００１４４９９１）株式会社四国総合研究所 (116)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１６年９月２３日（２００４．９．２３）
【発行日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００３０７２
【国際出願日】平成１６年３月１０日（２００４．３．１０）
【出願人】（０００１４４９９１）株式会社四国総合研究所 (116)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]