JP2009508073A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

流量制御弁
流量制御弁であって、給液ダクトへの接続のための入り口（E）と、排出ダクトへの接続のための出口（S）と、休止位置において入り口（E）を出口（S）から隔離する形で弁シート（２）に受け接触する弁部材（１）と、弁部材（１）を移動させるための駆動手段（５、C）と、を有し、駆動手段は、特定の断面積を有した穴（１１）を介して入り口（E）に通じるチャンバ（C）であって、弁部材（１）に対し、当該弁部材（１）のうちシート（２）の反対側を向く方の側に配置され、弁部材をシートに押し付ける形となる、というチャンバ（C）と、
チャンバ（C）を出口（S）に接続するためのバイパス（５）であって、流体を通過させる開状態と閉状態との間を制御することができ、穴（１１）の貫通断面積より大きい貫通断面積を備えており、バイパスが開くとチャンバ内における圧力を低下させる、というバイパス（５）と、を有し、特徴となるのは、流体漏洩検出手段（４、５、６）を有し、当該手段（４、５、６）は、弁部材から見て下流の位置での漏洩を検出するのに適していることである、という制御弁。

Description

本発明は、流体の給液ラインに設置するための流量制御弁に関する。流体は液体であっても気体であってもよい。弁は、流体を弁から流出させる、あるいは弁からの流体の流出を止める、という形で制御される。そうした流量制御弁は、ラインを介して何らかの種類の流体をある位置から別の位置へ運搬する場合に多くの利用分野で用いることができる。理解すべき点として、「ライン」という語は、ダクトやチューブなどの何らかの給液手段または運搬手段である。

一般的に、そうした流量制御弁は、給液ダクトへの接続のための入り口と、排出ダクトへの接続のための出口と、休止位置において入り口を出口から隔離する形で弁シートに受け接触する弁制御部材と、弁部材を移動させ入り口と出口との間の流体の連絡を実現するための駆動手段と、を有する。こうした設計は流量制御弁としては完全に従来通りのものである。そうした弁の中でも、特定の断面積を有した穴を介して入り口に通じるチャンバを有するタイプのソレノイド（電磁）弁が以前から知られており、当該チャンバは、弁部材に対し、当該弁部材のうちシートの反対側を向く方の側に配置され、弁部材をシートに押し付ける形となっている。ソレノイド弁は、チャンバを出口に接続するためのバイパスであって、流体を通過させる開状態と閉状態との間を制御することができ、また、穴の貫通断面積より大きい貫通断面積を備えており、バイパスが開くとチャンバ内における圧力を低下させる、というバイパスをさらに有する。チャンバ内における圧力の低下は、バイパスを通過する形で流れるチャンバ内の流体の速度が、流体が寸法を決められた穴を介してチャンバに進入し得る速度より速いことが原因となって生じる。また、弁部材は、やはり入り口の流体圧力の影響を受けるため、上昇し、そのシートから浮く形で離れ、それにより流体の連絡路が開け流体は出口に達し得る。この動作原理はソレノイド弁について従来どおりのものである。つまり、こうした制御弁は、流量に対する（オン／オフの）２種類の制御から成る単一の機能を実現するものである。

本発明は、そうした制御弁に対し、制御弁が設置されるラインを信頼性があり安全な形で動作させるのに有用な他の機能を加えることを目的とする。

本発明の実施の形態において、制御弁はさらに流体漏洩検出手段を有し、当該手段は、弁部材から見て下流の位置での流体の漏洩を検出するのに適している。漏洩検出手段は従来型の制御弁に取り付けられているだけでなく、当該制御弁と一体化された部品を形成しており、したがって単一の部品を構成している。言い換えれば、漏洩検出手段は制御弁から切り離すことはできない。したがって、本発明のこうした制御弁は２つの機能を果たす。それら機能とは、流体の流れを遮断する従来の機能と漏洩検出という追加の機能とである。このような漏洩検出が組み込まれた弁は、ダクト、チューブ、そしてパイプ等における流体を運搬し検出する働きをすることができる。また、貯蔵器、ベッセル、タンク、そして容器等の耐漏洩性を検査する役割を果たすこともできる。

特許文書 EP ０ ９６４ ２３５ A１号では、圧力差に晒されると移動するよう作られた弾性プラグを有する流体漏洩検出器が開示されている。弾性プラグはストロークの終わりに接触することでバイパスを作動させ、それにより検出器の入り口と出口との間の圧力の均衡を保つことを可能にする。しかし、そのヨーロッパ特許文書における検出器はいかなる条件においても漏洩が検出された際に流体の流れを遮断することはできない。このため、検出器が装着された給液ラインに安全弁を設ける必要がある。結果として、漏洩検出器は安全弁に全く組み込まれていない状態となる。

効果的な実施の形態において、検出手段は弁部材の駆動手段に結合されており、それによって、弁が漏洩検出モードにある際、駆動手段は検出手段と一体化された部品を形成する。こうした構成では、弁部材の駆動手段は、第１に弁部材を制御するために、第２に流体の漏洩があればその検出を行うために用いられる。弁部材の駆動手段のこうした２つの使用方法は、本発明の効果的な原理の一因を成している。

上述したようなチャンバとバイパスとを有する駆動手段を用いた制御弁の場合、漏洩検出手段は、入り口と出口との間の圧力差を感知する検出部材を有し、当該検出部材は、チャンバに存在する圧力と出口に存在する圧力とを受けることが効果的である。好ましい構成として、検出部材は、弁部材に固着されたアンカーリングと、弾性変形可能な膜と、前記リングから遠い位置にあるエンドピースとを有し、前記エンドピースは、膜を変形させることでリングに対し軸方向に移動させることができ、前記エンドピースには検出手段が設けられ、当該手段は、事前決定されたエンドピースの位置を検出し、バイパスに起動信号を送信してそれを開位置まで動かすためのものである。本発明の特に効果的な特徴によれば、バイパスはエンドピースの上に設置されている。好ましい構成として、エンドピースには貫通開口部が形作られており、当該開口部によりチャンバは出口に連絡され、バイパスはソレノイドの中でスライド移動することができる強磁性コアを有し、当該コアはソレノイドの電源遮断時にエンドピースの開口部を閉じるためのものであり、当該コアには検出手段が設けられ、当該手段は、事前決定されたコアの位置を検出し、信号を送信してソレノイドに電源を入れ、当該コアをエンドピースから離れる形で移動させ、それにより貫通開口部を開放するものである。

本発明の別の側面において、弁部材には貫通通路が形成されており、当該通路により出口はチャンバの中に配置された検出部材の内部に連絡される。
実際的な実施の形態において、弁部材は弾性変形可能なワッシャーを有し、当該ワッシャーは、静止した形でその外周に沿って保持されており、当該ワッシャーの一方の面は入り口と出口との両方に面し、シートに受け接触しているが、他方の面はチャンバに面しており、穴は当該ワッシャーの一方の面から他方の面へ貫通している。効果的な構成として、弁部材は剛性のあるブッシングをさらに有し、当該ブッシングには貫通通路が形成され、当該通路により出口は移動可能な検出部材の内部に連絡され、ブッシングには移動可能な検出部材が固着されており、ブッシングはワッシャーをそのシートに押し付ける形でスプリングから力を加えられる。

本発明のもう１つの効果的な側面において、出口において流速制御手段をさらに有し、当該流速制御手段は、流速が事前決定された値に達すると漏洩検出手段からの遮断信号を送信する。
手短に言えば、入り口と出口との間の圧力差があれば、それは出口（より一般的に言えば弁部材から見た下流）における漏洩を示唆する。検出部材が、一方の側で入り口圧力、他方の側で出口圧力を受けていると考えれば、圧力差は漏洩検出手段の検出部材に作用する。検出部材の感度により、極めて少量の漏洩、あるいはより大量の漏洩に対応する形で極めて幅広い範囲にわたる圧力差を検知することが可能となる。さらに、極めて大量の漏洩の場合には、漏洩検出手段を流量メータとして用いることさえできる。極めて大量の漏洩は、弁の通常の流量状態に相当するかもしれない。移動可能な検出部材では、前記検出部材が事前決定された位置に達すると、弁部材の両側の圧力の均衡を保つよう駆動手段に信号が送られる。実際には、このことはバイパスを開けることにより実現される。弁部材の両側の圧力の均衡が取れればバイパスは閉じる。圧力の均衡を保つことにより、検出部材を同時に初期位置、つまり休止位置に戻すことができ、この位置において当該検出部材は圧力差を全く受けない。漏洩が持続するようであれば、再び出現する圧力差が原因となって移動可能な検出部材は再び変形する。やはり同様に、移動可能な検出部材が事前決定された位置に達すると直ちに、圧力の均衡を保つためバイパスは開き、検出部材はその休止位置に戻る。このように、バイパスが連続的および／あるいは周期的に駆動されることを観察することで、弁部材の下流において漏洩があるということが推測できる。また、バイパス（より一般的に言えば弁部材の駆動手段）の動作の頻度によって、漏洩の大きさをたとえば流速の形で判定することができる。バイパスが特定の回数駆動した後は、移動可能な検出部材が事前決定された位置に達してもバイパスはもはや反応する必要がないと決め、その後は弁を閉位置に固定することができる。このように、漏洩を検出するだけでなく、持続的な漏洩が検出された場合は弁からの流れを止めることができる。また、移動可能な検出部材の代わりに検出セルを用いて圧力差を検出することもできる。

当然のことながら、漏洩検出手段が感知できる圧力差は、弁部材を開くことが可能となる圧力差より小さくなければならない。
特許文書 EP ０ ９６４ ２３５ A１号における流体漏洩検出器に比べ、本発明の検出手段は従来型の流量制御弁に組み込まれているか、またはそれと一体化されており、その駆動手段まで使用する。上述したヨーロッパ特許文書において、検出手段は給液ラインに設置するもので、当該給ラインには制御弁をさらに装着することもできるが、検出手段は制御弁と完全に切り離された形である。本発明においては、制御弁と検出手段とが組み込まれて、単一部品を形成しており、持続的な漏洩が検出された場合は、流体の流れを遮断するために検出手段を用いることができる。

本発明に関して、非限定的な例として本発明の２つの実施の形態を示す添付図面を参照しながら、以下、より詳細に説明する。
まず、図１を参照しながら、本発明の第１の実施の形態を構成する流量制御弁の構造について詳細に説明する。弁はソレノイド（電磁）タイプ、すなわち電動駆動式の駆動制御弁である。以下に詳細に説明するソレノイド弁は特定のタイプのものである。
従来通りの形として、弁は弁部材１により隔てられた入り口Eと出口Sとを有し、当該弁部材１はシート２に受け接触している。休止位置において、図１に示すように、弁部材１は耐漏洩様態でシート２に受け接触しており、それにより入り口と出口との間の流体の連絡は完全に絶たれている。このとき、弁は閉状態にある。入り口Eは給液ダクト（図示せず）への接続のためのものである（給液ダクトはいかなる種類のものであってもよい）。さらに、出口は排出または流出ダクト（図示せず）への接続のためのものである（排出または流出ダクトもいかなる種類のものであってもよい）。この実施の形態において、弁部材１は２つの部品、すなわち弾性変形可能なワッシャー１０と剛性のあるブッシング１２とで作られている。弾性変形可能なワッシャー１０は静止した形でその外周において保持され、中央にはエッジを備えた開口部が形作られている。ブッシング１２はワッシャー１０の開口部のエッジと係合しており、当該ブッシング１２には貫通通路１３も見られる。ブッシング１２はワッシャー１０の大部分の上に載っているが、ワッシャー１０はその外周とブッシング１２に接触する部分との間に位置するゾーンにおいて弾性的に変形させることができる。弁部材１は戻しスプリング１４により休止位置に押しやられており、休止位置において、ワッシャー１０は耐漏洩様態でシート２に載っている。本発明において、ワッシャー１０には前もって決められた小さな断面積を有する穴１１が開けられている。
このように、弁部材が休止位置にある状態では、ワッシャー１０の底面は入り口Eと出口Sとの両方に面している。つまり、ワッシャーの底面はその外周において入り口Eと接しており、貫通通路１３が形成された中央部分において出口Sと接している。入り口はワッシャー１０の底面とシート２との間に実現される耐漏洩状態の接触により出口から隔てられている。
本発明において、出口Sには流速検出手段３を、たとえば戻しスプリング３１により弁部材１の方へ押しやられるフロート（浮き）の形で設けることもできる。流速はフロート３の位置に基づいて計測することができる。計測された流速値は、後で説明するように、流速を表示するため、または弁の特定の動作を誘導するために用いることができる。
弁１の上方にはチャンバCが形作られており、当該チャンバCは穴１１を介して入り口Eに連絡している。ワッシャー１０の上面はブッシング１２だけでなくチャンバCにも面している、と言える。ここで、穴１１を介して流体が通じていることの結果として、休止状態において、チャンバCは入り口Eと同じ圧力を受けている。
本発明において、チャンバCの中には検出部材４が入っており、当該部材４の全体的な形は変形可能なべローズであり、平らまたは折り畳まれた形になるよう作られている。変形可能な検出部材４は、ブッシング１２に固着されたアンカー４１と、弾性変形可能な膜４２と、上部固定ネック４３と、ネック４３の中にはめ込まれたエンドピース４４とを有する。エンドピース４４もネック４３、膜４２、そしてアンカー４１と一体化された形で作ることができる。エンドピース４４の内部にはダクト４５が形作られ、その上端にある貫通開口部４６が終点となっている。変形可能な検出部材４はチャンバCの内部に配置され、その大部分を占めている。変形可能な検出部材４の内部には空間４０が形作られており、当該空間４０は弁部材１に形作られた貫通通路１３を介して出口Sと連絡している。空間４０はその上端においてダクト４５と貫通開口部４６とを介してチャンバCに連絡している。しかし、図１に示すように、休止位置においては貫通開口部４６はストッパ５４により閉じられている。つまり、休止位置において、空間４０はチャンバCと連絡していない。チャンバCが入り口Eと同圧で、空間４０が出口Sと同圧だとすれば、変形可能な検出部材４は、入り口Eと出口Sとの間に存在する圧力差を感知するインターフェースを成している。休止位置において、通常入り口Eの圧力は出口Sの圧力と等しく、圧力差はゼロである。結果として、変形可能な検出部材４は圧力差を全く受けない。反対に、入り口と出口との間に圧力差が存在する場合、変形可能な検出部材４は前記圧力差を受け、したがって前記圧力差の作用により変形する。当然のことながら、変形可能な検出部材４が変形する度合いはその硬さによって異なる。つまり、検出部材４が硬ければ硬いほど小さな圧力差に対し感度が低く、また逆のことも言える。そうして、チャンバC内部の圧力が空間４０内部の圧力より大きい場合、変形可能な検出部材４は折り畳まれる形で変形し、これによりエンドピースは貫通通路１３の方へ下向きに移動される。折り畳まれる際に空間４０の容積は小さくなり、チャンバCの容積は大きくなる。ストッパ５４がエンドピース４５の移動に追従して動く限り貫通貫通開口部４６は閉じた状態に保たれる。しかし、ストッパ５４が貫通開口部４６から浮く形で離れると、そこから空間４０とチャンバCとの間に流体の連絡が実現し、その結果、入り口Eと出口Sとにおける圧力は均衡状態になる。この点に関して留意すべき点として、穴１１の断面積は、貫通開口部４６の断面積より実質的に小さく、また貫通通路１３の断面積より実質的に小さい。

べローズの形状をした変形可能な検出部材の代わりに、スプリングまたは何らかの戻し手段により休止位置の方へ押されるピストンを用いてもよい。また、検出部材４は用途によっては移動可能または変形可能とすることができる。
また、圧力差を検出する目的では、検出セルを用いることもできる。
弁はコア５１を有するバイパスの形をした制御手段５をさらに有し、当該コア５１はコイルまたはソレノイド（筒型コイル）５２の内部にはめ込まれている。コア５１は強磁性の素材で作られ、ソレノイド５２に電源が入れられると当該ソレノイドに誘起された磁場を感知する。ストッパ５４がコア５１の下端に設置されており、ソレノイド５２に電源が入れられると移動させることができる。戻しスプリング５３によりコア５１には下向きの力が加えられ、それによりストッパ５４はエンドピース４５に形成された貫通開口部４６に載った形となる。結果として、休止位置において、ストッパ５４は耐漏洩様態で貫通開口部４６に押し付けられており、この状態は変形可能な部材４が折り畳まれる場合でさえ継続する。

チャンバCは、制御手段と共に、弁部材１を駆動するための駆動手段を形成している。ソレノイド５２を作動させることで貫通開口部４６を開けると、チャンバCの中の圧力が低下し、その結果、入り口Eの圧力により弁部材１を浮かせる形でそのシートから離すことができる。
また、本発明の弁は、ソレノイド５２の内部のコア５１の位置検出を可能にする検出手段６を有する。たとえば、検出手段は、コア５１の上端に設けられたマグネット６１までの距離を判定する距離検出手段である。この検出手段は、コア５１（したがって、ソレノイド５２の内部のストッパ５４）の事前決定された位置を検出するよう作られている。コア５１が前記事前決定された位置に達すると、ソレノイド５２に誘導信号または制御信号が送られる。それからソレノイド５２は電動駆動され、それによりコア５１は、戻しスプリング５３により加えられる力に逆らう形で、ソレノイド５２の内部を上向きに移動する。

留意すべき点として、本発明の制御弁の一般的な設計は、弁部材と、弁部材の後方に置かれたチャンバと、弁部材の駆動を制御するバイパスとが用いられた従来のソレノイド弁のものである。これについては、図２（a）〜２（f）を参照しながら後で説明する。しかし、本発明の弁は、駆動手段（すなわち、チャンバCとバイパス５）に連結された移動可能または変形可能な検出部材４により具体化された漏洩検出手段が組み込まれている、という点で従来の弁と異なっている。弁の構成部品を検出手段を作るのに用いられる構成部品から切り離すことはできない。このため、検出手段は弁に組み込まれていると言える。

図２（a）は、開く前の休止状態において図１の弁を示す図で、流体は、入り口EおよびチャンバCにおいて存在し、空間４０および出口Sにおいては存在しない。入り口EおよびチャンバCにある流体に圧力はまだかかっていない。すなわち、入り口Eと出口Sとの間に圧力差はなく、変形可能な検出部材４は力を受けていない。そのため休止状態を保つことができる。貫通開口部４６は、コア５１の戻しスプリングにより当該開口部に押し付けられたストッパ５４によって閉じられている。弁部材は閉じられており、シート２に耐漏洩様態で載っている。

次に、図２（b）を参照する。入り口Eの流体に圧力を加えると、その圧力は開口部１１を介してチャンバCにも達する。一方、出口Sは常圧に保たれている。結果として、チャンバCに大きな圧力差が生じ、それにより検出部材４はつぶれる形で圧縮する。こうして空間４０は最小容量となる。検出部材４のエンドピースが弁部材４と受け接触する状態にまでなる。貫通開口部４６はまだ、コア５１に押されたストッパ５４により閉じられている。弁は引き続き閉じられた状態のままである。

次に図２（c）を参照する。ソレノイド５２に電源を入れると、コア５１は戻しスプリング５３により加えられる力に逆らう形で上向きに移動される。このことによりストッパ５４は貫通開口部４６から浮く形で離れ、チャンバCと空間４０との間の連絡が実現する。そうすると、流体は、貫通開口部４６、空間４０、そして貫通通路１３を通って流れることができる。しかし、貫通開口部４６および貫通通路１３の断面積が穴１１の断面積より実質的に大きいことから、チャンバC内部および空間４０内部の圧力は急速に低下し、それにより弁部材は上昇し、シート２から浮く形で離れることになる。

その状態は図２（d）に示されており、この図において明らかに見て取れるように、ワッシャー１０はシート２から既に浮く形で離れ、貫通開口部４６はキャップ５４により閉じられてはいない。したがって、流体は開いた弁部材を介して入り口Eから出口Sへ流れることができる。これは、弁の通常の開状態に当たる。注目すべき点として、フロート３は入り口Eから来る流体の流れの影響を受けて下向きに移動される。図２（d）におけるフロート３の位置は図２（c）における位置より低い。このことは、弁が開いている際の流速はより速くなる、という事実によって説明がつく。

図２（a）〜図２（d）は、本発明の制御弁と、弁部材の後方に置かれたチャンバとを用い弁部材を駆動するためのバイパスとを備えた何らかの従来型の弁またはソレノイド弁と通常の動作サイクルを示す図である。
次に、図２（e）と２（f）とを参照しながら、漏洩検知モードにおいて弁がどのように動作するかについて説明する。まず、図２（d）から始める。ソレノイド５２への電力供給を遮断することにより弁は閉じられる。このことによりコア５１は外れ、ストッパ５４は再び貫通開口部４６の位置に置かれて当該開口部４６を閉じる。その瞬間からチャンバCの圧力は再び入り口Eの圧力と等しくなり、空間４０内の圧力は出口Sの圧力と等しくなる。その結果、戻しスプリング１４により弁部材は休止位置に戻され、休止位置においてワッシャー１０はシート２と耐漏洩様態で接触する。この状態は図２（e）に対応する。出口Sにおいて漏洩がない場合、弁は閉状態に保たれる。

反対に、出口Sにおいて漏洩（図（f）においてはFで示されている）が検知されれば、圧力差が生じ、検出部材４は先述したように前記圧力差に直接晒される。チャンバCにおける圧力が空間４０における圧力よりも大きくなれば、結果として、変形可能な検出部材４は図２（b）のように折り畳まれる。こうして変形可能な検出部材４は特定の事前決定された状態に達するまで変形する。事前決定される状態については、貫通開口部４６の行程距離によって容易に計測することができる。コア５１が貫通開口部４６の移動に従って動くことを考慮すれば、変形可能な検出部材４の膜の事前決定された変形状態はコア５１の移動によって計測することもできる。検出手段６が用いられるのはこの目的であり、つまりコア５１に設置されたマグネット６１に対する距離を検出することでコア５１の事前決定された位置を計測する。したがって、マグネット６１が検出手段６から離れる形で事前決定された距離を移動すれば、制御信号がソレノイド５２に送信され、それから当該ソレノイド５２に電源が入り、それにより図２（c）のようにストッパ５４は貫通開口部４６から浮く形で離れる。しかし、漏洩Fにより生じる圧力差は非常に小さいため、それだけでシートが弁部材から浮く形で離れることは不可能である。そのため、弁は閉じた状態のままで、圧力はバイパス（すなわち、貫通開口部４６を開けること）によってのみ補われる。圧力差が解消されると（すなわち、入り口における圧力と出口における圧力とが均衡した状態になると）、ソレノイド５２への電力は遮断され、ストッパ５４は貫通開口部４６と密封様態で接触した状態に戻る。図２（f）に示す状態が再び訪れる。ソレノイドには約数ミリ秒の間電源が供給されるだろう。漏洩Fが持続するようなら変形可能な検出部材４はもう一度変形し、その変形に伴ってコア５１とマグネット６１とが動かされる。マグネット６１が事前決定された検出位置に達すると、新たな制御信号がソレノイド５２に送信され、それによりソレノイド５２はストッパ５４を貫通開口部４６から浮く形で離す。圧力は再び均衡を保ち、圧力差は解消される。漏洩Fが持続する限り、ソレノイド５２にはこうして周期的に繰り返し電源が入れられる。このため、繰り返して行われる周期的な弁のバイパスの作動を検出することで出口Sにおける漏洩Fを検出することができる。

特定の回数（たとえば、１０回または２０回）作動した後にバイパスへの電力を遮断することで、出口Sにおける圧力の均衡が毎回保たれないようにすることができる。このようにすれば漏洩Fの度合いは最小限になる。
数ミリ秒より長い間（たとえば、数秒間）ソレノイドに電源を入れることも考えられる。どちらにせよ、ソレノイドへの電力が遮断された時点から次に電源が入れられる時点までの時間を計測することができる。これはソレノイドの作動の頻度を示し、この頻度を移動可能な検出部材の容積における変動と関連付けて、流速の値を提供することができる。

留意すべき点として、本発明の第１の実施の形態を構成する弁において、弁の従来型の駆動手段は、小さな圧力差の後に圧力の均衡を保つために、漏洩検出手段によっても用いられる。さらに厳密に言えば、従来型の弁のバイパスは、チャンバCに置かれた変形可能な検出部材４で成る検出手段と一体化された部分を形成している。バイパスは、変形可能な検出部材４のエンドピースと弁の駆動手段との両方で形成されている、とさえ言える。検出手段は弁に深く組み込まれ、弁から切り離すことができないということになる。本発明の効果的な原理はまさにその側面にある。

次に、第２の実施の形態を示す図３を参照する。本実施の形態では、バイパスは変形可能な検出部材４に設置されていない。この実施の形態においては、変形可能な検出部材４のエンドピース４４に直接位置検出手段（たとえば、検出ユニット６により検出されるマグネット６１の形をしたもの）が設けられている。エンドピース４４の位置に関するデータはバイパスに送信され、バイパスはこの実施の形態においても、スプリング５３の作用に逆らう形でソレノイド５２の内部をスライド移動するコア５１によって形成されている。そして出口Sにおいて漏洩が検出された場合は、変形可能な検出部材４は折り畳まれ、それによりエンドピースとそれに連結されたマグネット６１とが下降する。エンドピース４４が事前決定された位置に来たことが検出手段６により検出されると、データはバイパス５に伝えられ、バイパス５によりソレノイド５２に電源が入り、コア５１が移動して入り口と出口との間の連絡が実現される。図３の実施の形態の目的は、弁部材のバイパスまたは制御手段５は検出手段の変形可能な検出部材４に必ずしも直接結合または設置されているわけではない、という点を理解してもらうことである。しかし、この実施の形態においても、バイパス５の周期的に繰り返される駆動のおかげで漏洩の存在を判定することができるため、バイパス５はやはり検出手段の一体化部品を形成している。

理解すべき点として、漏洩検出手段は、比較的小さい（実際極めて小さい）圧力差値に対してのみ効果的である。したがって、弁を通過する通常流速が極めて高速の場合であっても、漏洩を（微量漏洩でさえ）検出することができる。漏洩検出範囲は、第１に検出部材４の感度によって、そして弁部材１（さらに具体的に言えばその弾性変形可能なワッシャー１０）の硬度によって決定される。図２（b）および図２（c）のように圧力差が高すぎる場合は、弁部材が開き、そうした圧力の偏りを検出する必要はない。その場合、エンドピース４４の事前決定された位置を検出するための検出手段については、制御信号をバイパスに送信しないことが好ましい。バイパスにはそれでも継続的に電力が供給され、弁を開いた状態で保持する。たとえば、事前決定された流速値を流速制御手段として働くフロート手段３によって検出することでそうした信号が送信されないようにすることができる。例として、フロート３にセンサを設け、当該センサが生成する信号をバイパス５に送信することで、漏洩検出手段により送信された信号に従う必要がないことを当該バイパス５に示すこともできる。このように、弁は、特定のしきい値より大きな圧量差または流速値に対して従来型の弁の働きをすると同時に、特定のしきい値よりも低い圧力差や流速値に対しては漏洩検出器として働く。いくつかの部材を共有することで、従来型の弁の開閉機能とさらに漏洩検出機能との両方を実現する多機能弁がこうして得られる。

従来型の弁部材は２００ミリバールの圧力差から開くよう作られている。そのため、検出部材４は最大０〜２００ミリバールを感知する形で選定できる。
ここまでの説明では、圧力差を利用している。たとえば、変形可能な膜といった移動可能な検出部材に関する容量差のパラメータを用いることもできる。ソレノイドに電源を入れるための信号は、膜の容量が事前決定された値（たとえば、数立方ミリメータ（mm^３））に減少した時点で送信されることにすればよい。こうすれば、ソレノイドが駆動される頻度から漏洩率を計測することができる。

本発明の第１の実施の形態を構成する制御弁を休止状態において示す垂直断面図である。 （a）図１の弁を動作サイクルの６つの段階において示す図の１つである。（b）図１の弁を動作サイクルの６つの段階において示す図の１つである。（c）図１の弁を動作サイクルの６つの段階において示す図の１つである。（d）図１の弁を動作サイクルの６つの段階において示す図の１つである。（e）図１の弁を動作サイクルの６つの段階において示す図の１つである。（f）図１の弁を動作サイクルの６つの段階において示す図の１つである。 本発明の第２の実施の実施の形態を構成する制御弁の別の垂直断面図である。

Claims (10)

1. 流量制御弁であって、
   ・給液ダクトへの接続のための入り口（E）と、
   ・排出ダクトへの接続のための出口（S）と、
   ・休止位置において入り口（E）を出口（S）から隔離する形で弁シート（２）に受け接触する弁部材（１）と、
   ・弁部材（１）を移動させるための駆動手段（５、C）と、を有し、
   駆動手段は、
   ・特定の断面積を有した穴（１１）を介して入り口（E）に通じるチャンバ（C）であって、弁部材（１）に対し、当該弁部材（１）のうちシート（２）の反対側を向く方の側に配置され、弁部材をシートに押し付ける形となる、というチャンバ（C）と、
   ・チャンバ（C）を出口（S）に接続するためのバイパス（５）であって、流体を通過させる開状態と閉状態との間を制御することができ、穴（１１）の貫通断面積より大きい貫通断面積を備えており、バイパスが開くとチャンバ内における圧力を低下させる、というバイパス（５）と、を有し、
   特徴となるのは、
   流体漏洩検出手段（４、５、６）を有し、当該手段（４、５、６）は、弁部材から見て下流の位置での漏洩を検出するのに適していることである、
   という制御弁。
2. 検出手段は弁部材の駆動手段（５、C）に結合されており、それによって、弁が漏洩検出モードにある際、駆動手段は検出手段と一体化された部品を形成すること、
   を特徴とする請求項１に記載の制御弁。
3. 漏洩検出手段は、入り口と出口との間の圧力差を感知する検出部材（４）を有し、当該検出部材は、チャンバ（C）に存在する圧力と出口（S）に存在する圧力とを受けること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の制御弁。
4. 検出部材（４）は、弁部材（１）に固着されたアンカーリング（４１）と、弾性変形可能な膜（４２）と、前記リングから遠い位置にあるエンドピース（４４）とを有し、前記エンドピースは、膜を変形させることでリングに対し軸方向に移動させることができ、前記エンドピースには検出手段（６）が設けられ、当該手段（６）は、事前決定されたエンドピース（４４）の位置を検出し、バイパス（５）に起動信号を送信してそれを開位置まで動かすためのものであること、
   を特徴とする請求項１、２、または３に記載の制御弁。
5. バイパス（５）はエンドピース（４４）の上に設置されていること、
   を特徴とする請求項４に記載の制御弁。
6. エンドピース（４４）には貫通開口部（４６）が形作られており、当該開口部（４６）によりチャンバ（C）は出口（S）に連絡され、バイパス（５）はソレノイド（５２）の中でスライド移動することができる強磁性コア（５１）を有し、当該コア（５１）はソレノイド（５２）の電源遮断時にエンドピース（４４）の開口部（４６）を閉じるためのものであり、当該コア（５１）には検出手段（６）が設けられ、当該手段（６）は、事前決定されたコアの位置を検出し、信号を送信してソレノイドに電源を入れ、当該コアをエンドピースから離れる形で移動させ、それにより貫通開口部を開放するものであること、
   を特徴とする請求項５に記載の制御弁。
7. 弁部材（１）には貫通通路（１３）が形成されており、当該通路（１３）により出口（S）はチャンバ（C）の中に配置された検出部材（４）の内部に連絡されること、
   を特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の制御弁。
8. 弁部材（１）は弾性変形可能なワッシャー（１０）を有し、当該ワッシャー（１０）は、静止した形でその外周に沿って保持されており、当該ワッシャーの一方の面は入り口（E）と出口（S）との両方に面し、シート（２）に受け接触しているが、他方の面はチャンバ（C）に面しており、穴（１１）は当該ワッシャーの一方の面から他方の面へ貫通していること、
   を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の制御弁。
9. 弁部材（１）は剛性のあるブッシング（１２）をさらに有し、当該ブッシング（１２）には貫通通路（１３）が形成され、当該通路（１３）により出口（S）は検出部材（４）の内部に連絡され、ブッシング（１２）には検出部材が固着されており、ブッシングはワッシャーをそのシート（２）に押し付ける形でスプリング（１４）から力を加えられること、
   を特徴とする請求項８に記載の制御弁。
10. 出口（S）において流速制御手段（３）をさらに有し、当該流速制御手段は、流速が事前決定された値に達すると漏洩検出手段からの遮断信号を送信すること、
    を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の制御弁。

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