JP2000130620A - 改良された温度感知式遮断バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】弁座５７から離れた、流動を可能にする第
一位置から、弁座に接した、流動を阻止する第二位置に
移動する様に取り付けたバルブ作動部材６３を有する。
バルブ作動部材に連結したラッチング機構９２が、液体
の温度が遮断温度より低い場合には、バルブ作動部材を
第一位置に保持する。温度感知装置８９がバルブ本体に
取り付けてあり、ラッチング機構に連結したアクチュエ
ータを有する。バルブ本体は、温度感知装置の感知部分
８７を含む室を有し、バルブが開いている時に液体が横
切って流れ、感知部分と接触する様に配置された流動開
口部１１９，１２１も有する。液体の温度が遮断温度よ
り高くなると、ラッチング機構が解除され、バルブ作動
部材が第二位置に移動する。 【効果】敏感な分析機器は、機器に損傷を与えることが
ある高温度を有する液体にさらされることから保護され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には流体の取扱
いに関し、より詳しくは、温度感知式の流体取扱いバル
ブに関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの種類の工業設備には、複数の工程
および処理液体が関与しており、それらの液体の特性を
時々分析する必要がある。その一例は発電所であり、そ
の高温蒸気凝縮液をpH、汚染物、等に関して定期的に分
析する。別の例は原油精製設備であるが、そこでは様々
な「画分」、例えばガソリン、灯油、潤滑油原料、を原
油から熱抽出する。製油業者はこれらの画分の化学的特
性を定期的に分析している。

【０００３】上記の代表的な液体の分析は、少なくとも
２通りの方法で行なうことができるが、いずれの場合
も、パイプまたは他の液体搬送装置に「穴を開け」、液
体試料を抜き取る。その様な液体を分析する一方法で
は、少量の液体を計器型の分析装置に流す。その様な分
析装置は敏感であり、分析装置を流れる液体が極度に高
温である場合、容易に損傷を受ける。その様な液体を分
析するもう一つの方法は、「抜取り試料」を容器に採取
し、それを実験室に運んで分析する。無論、その液体
は、容器を容易に取扱えない程高温であってはならな
い。

【０００４】高温液体の取扱いにおける困難は良く知ら
れているが、あらゆる種類の工業製法の基準となる設備
が液体を適度の低温で分析できる様にはなっていない。
処理液体搬送装置とその液体を試料採取のために抜取る
地点の間に適切な冷却装置があっても、その冷却装置が
常に適切に機能するとは限らない。

【０００５】さらに、液体の温度は急激に変化すること
がある。製法中のある段階で分析装置にとって安全であ
り、容器中で容易に取扱える液体が、その製法の別の段
階では熱過ぎる場合もある。

【０００６】温度感知式バルブは一般的に公知である
が、上記の様な工業製法における使用には適していない
ものもある。例えば、米国特許第４,４３８,７７７号
（Pirkle）は、通常は閉鎖しており、凝固温度未満で主
要ラインを排出口に開く凝固保護バルブを開示してい
る。

【０００７】過度に高い温度にある液体の存在下で迅速
に遮断し、工程管理パネル上に簡単に取り付けることが
でき、特別な実施態様では、視覚的または電気的にバル
ブ閉鎖を「表示」し、コンピュータ監視できる、工業設
備用の改良された温度感知式遮断バルブはこの分野で重
要な進歩となろう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、工業
設備に適した、改良された温度感知式遮断バルブを提供
することである。

【０００９】本発明の別の目的は、高温の液体にさらさ
れた時に急速に閉鎖する遮断バルブを提供することであ
る。

【００１０】本発明のもう一つの目的は、パネルに取り
付ける遮断バルブを提供することである。

【００１１】本発明の別の目的は、一実施態様で、バル
ブの閉鎖を視覚的に表示する遮断バルブを提供すること
である。

【００１２】本発明のさらに別の目的は、別の実施態様
で、バルブの閉鎖を電気的に表示する遮断バルブを提供
することである。

【００１３】本発明のもう一つの目的は、コンピュータ
監視できる遮断バルブを提供することである。これら
の、および他の目的をどの様にして達成するかは、下記
の説明および図面から明らかである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この新規な温度感知式バ
ルブは、高温になることがある液体が関与し、液体を分
析のために時々工程から「抜き取る」必要がある工業的
な製法、例えば発電、原油のクラッキングおよび精製、
に特に有用である。このバルブは、縦軸に沿って伸びる
細長いハウジングおよびその様なハウジングの中に固定
された弁座を有する。バルブ本体の一部であるバルブ作
動部材は、やはりハウジング内にあり、流れを可能にす
る、弁座から離れた第一位置から、弁座に対して流れを
遮断する第二位置に向かう第一方向（すなわち弁座に向
かう方向）に移動する様に取り付けられている。ラッチ
ング機構がバルブ作動部材に連結しており、バルブを通
って流れる液体の温度が遮断温度よりも低い時は、その
様な部材を第一位置に保持している。アクチュエータが
ラッチング機構に連結しており、液体の温度が遮断温度
よりも高くなると、第二方向（すなわち弁座から離れる
方向）に移動する。その様な高温では、アクチュエータ
がラッチング機構を解除し、スプリングにより圧迫され
ているバルブ作動部材を弁座に対して閉鎖させる。

【００１５】この新規なバルブは、ハウジング内に形成
された入口ポートおよび出口ポートを含み、その様な出
入口のポート同士は互いに間隔をおいて配置されてい
る。このバルブの特別な実施態様では（およびバルブの
縦軸に沿って考えた時）、弁座およびバルブ作動部材の
両方がこれらの出入口のポート同士の間にある。

【００１６】本発明の別の態様では、バルブ本体の一部
が「中空」であり、室を形成する。アクチュエータは、
ワックスを充填した温度感知装置（これ自体は公知であ
る）の中もしくはその一部にあり、温度感知装置はヘッ
ドまたは感知部分を室中に有する。室を通る流体の流路
があり、その流路に沿って流れる流体は、感知部分に熱
伝達する密接な関係にあり、最も好ましくは高温流体の
存在下で迅速なバルブ応答を行なうために感知部分と接
触する。（無論、温度感知装置はワックスが満たしてあ
り、そのワックスはかなりはっきりと限定された高温で
膨張し、装置のアクチュエータを感知部分から離す様に
圧迫する）

【００１７】本発明のさらに別の態様では、本体が軸か
ら離れる方向に伸びる、突き出たリブ状ランドを含む。
バルブ本体およびハウジングの内部が略円筒形の断面を
有する場合（通常の場合）、ランドは輪状ランドであ
る。２個の流動開口部があり、両方とも室と流体連絡し
ている。一方の開口部がランドのどちらかの側にあり、
ランドは、流れを開口部を通る様に向ける構造として機
能する。

【００１８】バルブ本体およびそのバルブ作動部材が第
一位置にあり、バルブ作動部材が弁座から離れている場
合、本体および室を通る液体流路がある。その様な流路
は入口ポート、弁座を通る開口部、２個の流動開口部、
本体中の室、および出口ポートと流動連絡している。

【００１９】この新規なバルブの特別な実施態様は、便
利な特徴も有する。バルブ作動部材が弁座から離れてい
る時はハウジングの中に引っ込んでいるリセットボタン
がある。ラッチング機構が解除され、バルブが「作動」
してバルブ作動部材が弁座に対して閉鎖すると、このボ
タンがハウジングから突き出る。もう一つの便利な特徴
は、バルブ作動部材が第一位置から第二位置に移動する
時に状態を変化させる（すなわち開いた状態から閉鎖状
態に、あるいは閉鎖状態から開いた状態に）、電気接点
を有する位置表示スイッチである。

【００２０】この新規なバルブはパネルに取り付けるこ
とができ、約５０００p.s.i.までの圧力で操作する設備
に使用する。

【００２１】バルブを通って流れる液体が設定点温度、
例えば１２０°Ｆ、１４０°Ｆ、または１６０°Ｆに達
した時、ラッチング機構を解除し、バルブを閉鎖するの
に要する時間は、５秒間以下のオーダーにある。この新
規なバルブの他の詳細は、下記の詳細な説明および図面
に記載する。

【００２２】

【実施例】新規な温度感知バルブ１０を説明する前に、
バルブ１０を設置する代表的な設備を理解することが有
益であろう。図１は、処理液体を要する工程を行う形式
の工業設備１１の概念図を示す。試料採取機構１３は設
備１１に接続され、機構入口隔離バルブ１５、一次冷却
装置１７、減圧バルブ１９、二次冷却装置２１および温
度、圧力および流動指示装置、それぞれ２３、２５、２
７を含む。（理想的な減圧バルブ１９は、ここに開示す
る本発明の譲受人により所有される米国特許第５,３３
３,６４８号に記載されている）

【００２３】第一分岐２９は、背圧調整バルブ３１およ
び試料を容器に採取するためのパイプ３３を有する。第
二分岐３５は、１基以上の計器型分析装置に伸びてい
る。バルブ１０の好ましい位置は３７であるが、所望に
より位置３９、４１にもバルブ１０を設置できる。（バ
ルブ１０を位置３９、４１のいずれかにおいて使用する
には、ある種の操作上の注意が必要である）

【００２４】次に図２、３および４に関して、バルブ１
０は、入口ポート４５および出口ポート４７を有する細
長い管状のハウジング４３を含む。段差のついた穴の中
に挿入物４９がねじ込まれているが、その様な挿入物４
９は、バルブの縦軸５３に沿って伸びる中央流路５１を
有する。流路５１と交差する十字穴５５があり、弁座５
７は挿入物４９により固定位置に保持されている。

【００２５】棒５９が中央流路５１を通って伸びてお
り、それぞれの末端がリセットボタン６１およびバルブ
本体６５のバルブ作動部材６３に取り付けられている。
棒が挿入物に対して移動する時、密封リング６７がバル
ブ内部から液体が漏れるのを防止する。バルブ１０は、
計器のパネル６９を通して取り付けられる様に構成され
ており、ねじ山７１と係合するロックナット（図には示
していない）により、そこに保持でされる。

【００２６】本体片７５にねじ込まれたキャップ状装置
７３の一部であるバルブ作動部材６３は、軸５３に対し
てある角度がついた輪状のバルブ作動表面７７を有す
る。装置７３およびそのバルブ作動部材６３が、図３に
示す流れを阻止する第二位置にある時、表面７７は弁座
５７に接しており、弁座５７中の開口部７９を通る流れ
は阻止されている。特別な実施態様では、この装置は、
組立の際に装置７３を本体片７５に対して締め付けるの
に使用する、対向するレンチ平面（図には示していな
い）を有する。

【００２７】本体片７５は、細長い穴８１、その穴の一
端にある拡大した室８３およびその穴８１の他端にある
拡大したキャビティ８５も有する。温度感知装置８９の
感知部分８７は室８３の中にあり、本体片７５の軸方向
長さおよび肩部９１の位置は、温度感知装置８９が図に
示す様に取り付けられている時、その様な装置８９がキ
ャップ状装置７３および肩部９１の間に挟まれて保持さ
れ、温度感知装置８９の位置が本体６５の中に固定され
る様に協同して選択される。

【００２８】次に、ラッチング機構９２を詳細に説明す
る。末端プラグ９３が本体片７５にねじ込まれており、
スプリング９５の一端を固定し、そのスプリングの他端
は、ラッチングカム９９の中のポケット９７の中にあ
る。カム９９は、輪状の突き出た肩部１０１、およびそ
の肩部１０１の直径よりも小さな直径を有する輪状部１
０３を有する。本体片７５は、その中を貫通する複数の
開口部１０５を有し、それぞれの開口部が個別の鋼球１
０７を僅かな隙間で受入れている。

【００２９】カム９９、カム肩部１０１および球１０７
が、図２に示すそれぞれの位置にある時、球１０７は本
体片７５の外側表面を越えて放射状に外に伸び、ハウジ
ング４３の中に縦軸５３とある角度で形成された輪状の
ラッチング面１０９と係合する。カム肩部１０１、球１
０７およびラッチング面１０９の共同作用により、本体
６５が図２に示す本体４３中の位置に保持される。

【００３０】装置のアクチュエータ８９は、ラッチング
カム９９の中にねじ込まれた調節棒１１３と圧迫される
ことにより、ラッチング機構に連結している。感知部分
８７の温度が感知装置８９の設定点、例えば１４０°
Ｆ、以上になると、装置アクチュエータ８９が図中にお
ける右側方向に移動し、カム９９およびそのカム肩部９
１を本体片７５に対して、およびスプリング９５の圧迫
に抗して図中右側方向に圧迫する。その様な移動によ
り、球１０７は、それぞれの開口部１０５の中に、およ
びラッチングカム９９と本体片７５の間の隙間輪状部１
０３の中に「押し込まれる」（本体を偏位させる圧縮ス
プリング１１５とラッチング面１０９の共同作用によ
り）。こうして球１０７が本体６５の中に引き込まれる
と、球は最早本体６５を図２に示すハウジング４３中の
位置に保持せず、その様な本体６５およびそのバルブ作
動部材６３は、スプリング１１５により、図３に示す様
にバルブ作動表面７７が弁座５７に接するまで、第一方
向（図２および３で、ハウジング４３に対して左方向）
に移動する。

【００３１】次に、この新規なバルブ１０の独特なポー
ト形式および流路配置を説明する。図２および４に関し
て、出口および入口ポート、それぞれ４５および４７、
は、軸方向で互いに間隔をおいて配置されている。バル
ブ１０の縦軸５３に沿って考えた時、弁座５７およびバ
ルブ作動部材６３は両ポート４５、４７の間にある。

【００３２】本体は、その中に形成された２個の流動開
口部１１９、１２１を有し、その様な開口部１１９、１
２１は、室の入口開口部および室の出口開口部をそれぞ
れ形成する。図２に示す様に、バルブ本体６５およびそ
のバルブ作動部材６３が第一位置にあり、バルブ作動部
材６３が弁座５７から離れている時、開口部１１９、室
８３および開口部１２１は室８３を通る流体流路の中に
あり、その流路に沿って流れる処理液体は、感知部分８
７に対して密接な熱伝達関係にある。図２の特別な実施
態様では、流路に沿って流れる液体は、迅速なバルブ応
答を得るために感知部分８７と接触している。

【００３３】本体６５は、軸５３から離れる方向に伸び
る、突き出たリブ状ランド１２３を含む。バルブ本体６
５およびハウジング４３の内部が略円筒形の断面を有す
る場合（通常の場合）、ランド１２３は輪状ランドであ
り、ハウジング４３とスライドする様に係合している。
軸方向で考えて、開口部１１９、１２１の一方が、流れ
を開口部１１９、１２１を通る様に向けるランド１２３
のどちらかの側にある。Ｕカップシール１２７およびバ
ックアップリング１２９は、液体が円筒形スプリングポ
ケット１２５の中に移行するのを阻止している（無論、
バルブ１０は高圧定格を有するが、そのバルブを通って
流れる液体の圧力は比較的低いもしくは低くあるべきで
ある）。

【００３４】バルブ１０は、スプリングを支持するディ
スク１３１、およびプラグ９３の突出部１３５と重なり
合った円筒形のガイド１３３を有する。バルブ１０が図
２に示す様に開いている時、ガイド１３３の縁部１３７
はグランド１３９に接し、ハウジング４３内でバルブ本
体６５の右方向移動を制限する止め部として機能する。

【００３５】図２および３に関して、この新規なバルブ
１０の特別な実施態様は、便利な特徴も有する。リセッ
トボタン６１が棒５９には取り付けてあり、図２に示す
様にバルブ作動部材６３が弁座５７から離れている時、
囲い１４１の中に入り込んでいる。ラッチ機構９２が解
除され、バルブ１０が「作動」し、図３に示す様にバル
ブ作動部材６３が弁座５７に接して閉鎖すると、棒５９
およびボタン６１が左方向に移動し、ボタン６１が囲い
１４１から突き出る。これによってボタン６１は、バル
ブ１０が閉鎖したことを視覚的に表示する。装置８９が
設定点よりも低い温度に冷却した時、ボタン６１を押す
と、機構９２がリセットされる。

【００３６】もう一つの便利な特徴は、スライドするプ
ランジャー１４５を有する位置表示スイッチ１４３であ
り、このプランジャー１４５は、スプリングにより左方
向に偏位し、本体片７５の中にねじ込まれたプラグ９３
の突出部１３５に突き当たっている。このスイッチ１４
３は、バルブ作動部材６３が図２に示す第一位置から図
３に示す第二位置に移動する時に状態を変える（すなわ
ち開いた状態から閉鎖状態に、あるいは閉鎖状態から開
いた状態に）電気接点１４７を有する。特別な実施態様
では、バルブ１０が開いた位置にある時、接点１４７は
（破線で示す様に）開いており、バルブが閉鎖してプラ
ンジャー１４５が左方向に移動すると、閉じる。接点ワ
イヤ１４９が配線ナット１５１から引き出され、１個ま
たは１群のバルブ１０を例えば表示装置、制御機構また
はコンピュータに接続することができる。

【００３７】本発明の原理を示し、幾つかの好ましい実
施態様に関連して説明したが、無論、その様な実施態様
は例であって、本発明を制限するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】関連する補助装置を含み、例えば液体試料採取
に使用される代表的な工業設備を示す図である。

【図２】開いた、つまり「流動を可能にする」位置にあ
る、バルブ作動部品を含む新規なバルブの断面図であ
る。部品は取り去っている。

【図３】閉じた、つまり「流動を阻止する」位置にあ
る、バルブ作動部品を含む新規なバルブの、図２と類似
の断面図である。部品は取り去っている。

【図４】図１および２のバルブの内部部品の断面図であ
る。部品は取り去っている。

【符号の説明】

１０ 温度感知バルブ １１ 工業処理設備 １３ 試料採取機構 １５ 機構入口隔離バルブ １７ 一次冷却装置 １９ 減圧バルブ ２１ 二次冷却装置 ２３ 温度指示装置 ２５ 圧力指示装置 ２７ 流動指示装置 ２９ 第１分岐 ３１ 背圧調整バルブ ３３ パイプ ３５ 第２分岐 ３７、３９、４１ バルブ１０取付け位置 ４３ ハウジング ４５ 入口ポート ４７ 出口ポート ４９ 挿入物 ５１ 流路 ５３ バルブ縦軸 ５５ 十字穴 ５７ 弁座 ５９ 棒 ６１ リセットボタン ６３ バルブ作動部材 ６５ 本体 ６７ 密封リング ６９ 計器パネル ７１ ネジ山 ７３ キャップ状装置 ７５ 本体片 ７７ バルブ作動表面 ７９ 開口部 ８１ 細長い穴 ８３ 室 ８５ キャビティ ８７ 温度感知部 ８９ 温度感知装置 ９１ 肩部 ９３ 末端プラグ ９５ スプリング ９７ ポケット ９９ ラッチングカム １０１ 肩部 １０３ 輪状部 １０５ 開口部 １０７ 鋼球 １０９ ラッチング面 １１３ 調節棒 １１５ 圧縮スプリング １１９、１２１ 流動開口部 １２３ リブ状ランド １２５ スプリングポケット １２７ Ｕカップシール １２９ バックアップリング １３１ ディスク １３３ ガイド １３５ 突出部 １３７ 縁部 １３９ グランド １４１ 囲い １４３ 位置表示スイッチ １４５ プランジャー １４９ 接点ワイヤ １５１ 配線ナット

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月１７日（１９９８．１２．
１７）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 改良された温度感知式遮断バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン シー．シャッド アメリカ合衆国．53098 ウィスコンシン, ウォータータウン，ノース ウォーター ストリート 1203 Ｆターム(参考） 3H061 AA07 BB04 CC02 CC30 DD03 EA34 EA35 EB07 EC05 ED01 FC06 GG07 GG11

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を取扱うための温度感知式遮断バル
   ブであって、一つの軸に沿って伸び、単一の入口ポート
   および前記入口ポートから軸方向で間隔をおいて配置さ
   れた単一の出口ポートを有するハウジングと、前記ハウ
   ジング中における軸方向で前記両ポートの中間に固定さ
   れた弁座と、前記ハウジング内で軸方向にスライド可能
   であって、弁座から間隔をおいて配置されかつ流動を可
   能にする第一位置から弁座に接して流動を阻止する第二
   位置に向かう第一方向で移動する様に取り付けられてお
   り、第一位置にある時に前記両ポートと流動連絡する流
   体流路を含むバルブ本体と、バルブ本体と一致して移動
   する様に取り付けられたバルブ作動部材と、液体の温度
   が遮断温度よりも低い時にバルブ作動部材を第一位置に
   保持するためにバルブ作動部材に連結されたラッチング
   機構と、およびラッチング機構に連結されて液体の温度
   が遮断温度より高い時に第二方向に移動してバルブ作動
   部材を弁座に対して押し付けるアクチュエータとを含む
   ことを特徴とするバルブ。
2. 【請求項２】 前記両ポートが軸に対して放射状であ
   る、請求項１のバルブ。
3. 【請求項３】 バルブ作動部材が前記両ポートの間にあ
   る、請求項２のバルブ。
4. 【請求項４】 バルブ作動部材が第二位置にある時にハ
   ウジングから突き出るリセットボタンを含む、請求項３
   のバルブ。
5. 【請求項５】 ハウジングに連結され、軸に沿って移動
   する様に取り付けられたプランジャーにより作動する位
   置表示スイッチを含む、請求項３のバルブ。
6. 【請求項６】 バルブ本体中に固定され、感知部分が流
   体流路の中にある温度感知装置の中にアクチュエータが
   ある、請求項１のバルブ。
7. 【請求項７】 流路に沿って流れる流体が感知部分と接
   触する、請求項６のバルブ。
8. 【請求項８】 流路に沿って流れる流体が感知部分と接
   触する、請求項７のバルブ。
9. 【請求項９】 バルブ本体が、軸から離れる方向に伸び
   るランドを含み、ランドが前記両ポートの間にある、請
   求項１のバルブ。
10. 【請求項１０】 バルブ本体が、軸と合致する内側室を
    含み、前記両ポートが前記室と流体流動連絡している、
    請求項９のバルブ。