JP4427164B2 - ダイアフラム弁の漏洩検知センサー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品工業や医薬品工業等における各種液体配管において、その液体配管の流路を開閉するのに使用されるダイアフラム弁の漏洩検知センサーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
この種のダイアフラム弁は、弁ボディ内の弁座と対向する位置に、弁体を形成するダイアフラムが、接液する表面側と背面側とを遮断するように取り付けられ、その背面側中央部に連結された作動軸の軸方向進退駆動により、ダイアフラムの表面側が弁座に対し離接して流路を開閉するようになっている。しかして、このようなダイヤフラム弁にあっては、ダイヤフラムは表面側と作動機構を有する背面側とが周縁部の固定部分で完全に遮断されて常時表面側のみで接液し、且つダイヤフラムの変形のみで弁作動が行われ、他の各種弁の弁軸部のような液洩れを生じ易いような摺接部分が存在せず、弁部での封止性が高いため、特に安全および衛生面での高信頼性が要求される食品や薬品分野で賞用されている。
【０００３】
ところで、輸液の製造ライン、即ち純水ライン等で用いられるダイアフラム弁のダイアフラムが、疲労その他の要因によって破損した場合には、不良輸液を製造継続しないためにも、その破損を検知する機能が必要となる。従来では、ダイアフラムが破損しないうちに早目にダイヤフラムを定期交換する手法が採用されているが、このような早期交換ではまだ充分に長期使用に耐え得る状態のダイヤフラムも廃棄されることになって不経済であった。
【０００４】
また、ダイアフラム弁に付設される従来の漏洩検知センサーとして、ダイアフラムに導電性ゴム層を設けて、液洩れを電気的に検出するようにしたものが知られているが、医薬品工業における純水ライン等にあっては、純水そのものが、導電性が極めて悪いため、正確な液洩れ検出が行えず、実用性に乏しかった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑み、純水のように導電性の極めて悪い液体の場合でも、その液漏れを確実に検知できるダイアフラム弁の漏洩検知センサーを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の漏洩検知センサーは、弁ボディ１１内の弁座１３と対向する位置に、弁体を形成するダイアフラム１４が、接液する表面側と背面側とを遮断するように取り付けられ、その背面側中央部に連結された作動軸３５の軸方向進退駆動により、ダイアフラム１４の表面側が弁座１３に対し離接して流路を開閉するダイアフラム弁において、外部から内部に液体を通すが内部から外部には通さない浸透膜４を一部に配して形成される密閉ケーシング５の内部に強電解質を封入し且つ一対の電極ａ，ｂを対向配置してなるセンサー本体１を、前記浸透膜４がダイアフラム１４の背面側に漏れ出た液体と接触する位置に設けると共に、前記密閉ケーシング５内の両電極ａ，ｂ間の導通状態を検知する検知回路２を設けてなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２は、請求項１に記載のダイアフラム弁の漏洩検知センサーにおいて、ダイアフラム１４が、フッ素樹脂製の薄い本体膜１４ａと、これの裏側に重合配置されるゴム製の厚いバックアップ膜１４ｂとからなり、バックアップ膜１４ｂに漏洩報せ孔１０を設けてなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るダイアフラム弁の半縦断面正面図、図２はその底面図である。これらの図において、１１は円管状の弁ボディで、この弁ボディ１１内の長手方向中央部には凹曲面状の弁座１３を形成する堰２３が突設されている。１２は弁体を形成するダイアフラム１４の表面側周縁部を取り付けるためのダイアフラム取付座で、弁ボディ１１の側壁部１１ａに形成され、このダイアフラム取付座１２の内側には、堰２３を挟んでその両側に形成される出入管部２１，２２に通じる弁口２１ａ，２２ａが開口している。
【０００９】
ダイアフラム１４は、フッ素樹脂製の薄い本体膜１４ａと、この本体膜１４ａの裏側に重合配置されるゴム製の厚いバックアップ膜１４ｂとからなるもので、両膜１４ａ，１４ｂはその中心部に取り付けられた連結軸２４によって連結されている。図３に示すように、本体膜１４ａは、フッ素樹脂であるテフロン（登録商標）によって厚さ１ｍｍ程度の円板状に形成されていて、その表面の周縁部に断面角形の環状凸部２５が条設され、この環状凸部２５の内周側に環状突条部１９が条設されると共に、この環状突条部１９を直径方向につなぐ直線状突条部２０が条設されている。バックアップ膜１４ｂは、温度変化に強い合成ゴムによって、厚さが４ｍｍ程度で本体膜１４ａよりも僅かに径大の円板状に形成されている。バックアップ膜１４ｂの背面には金属製のリテーナ２６が配置され、このリテーナ２６とバックアップ膜１４ｂと本体膜１４ａとは連結軸２４を介して互いに回転しないよう一体的に結合される。
【００１０】
図１及び図４に示すように、ダイアフラム取付座１２の外周側には、弁操作部１５側のブラケット取付用フランジ１６とボルト結合する環状台座２７がダイアフラム取付座１２の座面から所定高さ突出するように周設されている。また、ダイアフラム取付座１２の内周側には上向きに突出する環状凸部２８が条設され、それによってこの環状凸部２８の外周には環状の凹段部２９が形成される。この場合、ダイアフラム取付座１２の座面とは、実質的に環状凸部２８の上面を意味する。
【００１１】
また図４に示すように、ブラケット取付用フランジ１６にはその内周縁部に環状のダイアフラム押え部３０が当該フランジ１６と一体に突出形成され、しかしてこのダイアフラム押え部３０の下端押え面３０ａは、環状台座２７に当接するブラケット取付用フランジ１６の当接面１６ａから下方へ所定長さα突出した位置にある。このようにダイアフラム押え部３０をフランジ１６の当接面１６ａから下方へ突出した環状体に形成することにより、ダイアフラム１４の周縁部を有効に圧縮することができる。この押え部３０の突出長さαは、所定厚みを有するダイアフラム１４の周縁部を図示のようにダイアフラム取付座１２に嵌め入れた状態で、環状突条部１９が環状凸部２８上に十分に密着するように当該周縁部を加圧して圧縮できる長さに設定されるもので、この設定にあたっては、ダイアフラム取付座１２の環状突条部１９からのダイアフラム取付座１２の突出高さ、ダイアフラム１４の厚さ及びその弾性力を考慮する。
【００１２】
弁操作部１５は、図１に示すように、下端部にフランジ１６を形成したブラケット１８に連結されたエアシリンダからなるもので、このシリンダ１５は、シリンダ本体３３とピストン（図示省略）とこのピストンと一体に軸方向に往復移動するピストンロッド３５とによって構成され、このピストンロッド３５がダイアフラム弁の作動軸を形成する。このピストンロッド（作動軸）３５の下端部がリテーナ２６に連結され、ピストンロッド３５の軸方向進退駆動によって、ダイアフラム１４が、図１の実線図示のように弁座１３に接した閉弁形態と、同図の仮想線図示のように弁座１３から離間した開弁形態とに形態変換する。
【００１３】
ダイアフラム１４を弁ボディ１１のダイアフラム取付座１２に取り付けるには、先ず、ブラケット１８が弁ボディ１１から取り外された状態で、外周が環状台座２７によって囲繞されているダイアフラム取付座１２にダイアフラム１４を嵌め入れ、図４に示すように、本体膜１４ａ側の環状凸部２５を取付座１２側の環状凸部２８の外周に形成される凹段部２９に係嵌させて、環状突条部１９を取付座１２の環状凸部２８に当接させると共に、直線状突条部２０を弁座１３に当接させる。この状態から、ブラケット１８のフランジ１６を環状台座２７上に載せながら、ダイアフラム押え部３０の下端部を、バックアップ膜１４ｂの背面側に形成された環状溝３７に突入係合させ、そして環状台座２７のねじ孔（図示せず）からフランジ１６のねじ孔（図示せず）にボルト１７（図２参照）をねじ込んで締め付け、フランジ１６を環状台座２７にボルト結合すればよい。これによって、ダイアフラム押え部３０がダイアフラム１４の周縁部をその全周にわたり一様に圧縮して、本体膜１４ａの環状突条部１９をダイアフラム取付座１２の環状凸部２８に押し付け、本体膜１４ａと取付座１２の環状凸部２８との間を完全にシールすることができる。
【００１４】
次に、上記のように構成のダイアフラム弁に設けられる漏洩検知センサーについて説明すると、この漏洩検知センサーは、図１及び図４に示すように、ブラケット１８の所要部に設けた開口部３１に挿入配備されるセンサー本体１と、このセンサー本体１からブラケット１８の外側に引き出して設けられる検知回路２とから構成される。また、ダイアフラム１４のバックアップ膜１４ｂには漏洩報せ孔１０を設けている。
【００１５】
センサー本体１は、図４に示すように、一側面部が開口した箱状のケーシング本体３と、このケーシング本体３の開口面側に配設された浸透膜４とからなる密閉ケーシング５の内部に、強電解質を封入すると共に、陽極と陰極の一対の電極ａ，ｂを対向配置することによって構成される。浸透膜４は、密閉ケーシング５の外部からその内部に液体を通過させるが、このケーシング５の内部に入った液体を外部には漏出させないようにケーシング本体３の開口面側に配設された膜である。
【００１６】
センサー本体１の密閉ケーシング５内に封入する強電解質としては、ＮａＣｌ（食塩等として使用される塩化ナトリウム）を使用するが、この他に、ＮａＯＨ（カセイソーダ、水酸化ナトリウム）等も使用可能である。検知回路２は、図４に示すように、密閉ケーシング５内に配設された電極ａ，ｂと、電池からなる電源６と、電流計７と、ランプ８とによって形成される電気回路である。
【００１７】
このセンサー本体１をブラケット１８の開口部３１に取り付けるにあたっては、浸透膜４がブラケット１８の内部側に位置する状態、即ち浸透膜４がダイアフラム１４の背面側に漏洩した液体と接触するように位置させた状態で、ケーシング本体３をシール材９を介して開口部３１に取り付け固定する。
【００１８】
上記のように構成される漏洩検知センサーにおいて、いま、このダイアフラム弁が純水ラインに設置されているものとした場合に、ダイアフラム１４の本体膜１４ａが破損すると、本体膜１４ａ表面の破損箇所からその裏面側へ漏れ出た水（純水）は、本体膜１４ａ裏面とバックアップ膜１４ｂ表面との間の隙間に浸入して、バックアップ膜１４ｂの漏洩報せ孔１０を通り、ブラケット１８の内部、即ちダイアフラム１４の背面側空間部Ｓに流入して溜まる。この空間部Ｓに溜まった漏洩水は、センサー本体１の密閉ケーシング５に配設されている浸透膜４を通過して、密閉ケーシング５内部のＮａＣｌと混和する。こうして漏洩水がＮａＣｌと混和すると、水の誘電率が大きいため、ＮａＣｌは、Ｎａイオン（＋）とＣｌイオン（−）とに解離する、つまり電離する。しかも、ＮａＣｌは、強電解質であることから、水中では完全解離（電離しない分子はない）する。
【００１９】
上記のようにセンサー本体１の密閉ケーシング５内部に浸入した漏洩水の中でＮａＣｌが電離すると、その水の導電率が高まって、ケーシング５内の両電極ａ，ｂ間が導通状態となる。両電極ａ，ｂの導通状態はランプ８の点灯によって検知され、またその導通の度合いは電流計７の表示によって確認される。従って、ダイアフラム１４の本体膜１４ａが破損していることを、この漏洩検知センサーによって知ることができる。
【００２０】
この漏洩検知センサーによれば、純水のように導電性の極めて悪い液体の場合でも、本体膜１４ａからの漏洩を確実に検知することができる。また、ダイアフラム１４が、フッ素樹脂製の薄い本体膜１４ａと、これの裏側に重合配置されるゴム製の厚いバックアップ膜１４ｂとからなるものであって、バックアップ膜１４ｂに漏洩報せ孔１０を設けることによって、本体膜１４ａの破損箇所から漏れ出た水は、この漏洩報せ孔１０を通って直ちにダイアフラム１４の背面側に出てきて、センサー本体１に接するようになるから、本体膜１４ａが破損していることを迅速に知ることができる。
【００２１】
この実施形態では、純水ラインにおけるダイアフラム１４での純水の漏洩検知について説明したが、この漏洩検知センサーは、純水に限らず、純水以外の液体の漏洩も検知することができるものである。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の漏洩検知センサーによれば、ダイアフラムが破損した時は、その背面側へ漏れ出た液体がセンサー本体の浸透膜を通ってケーシング内部の強電解質と混和することにより、その強電解質が電離して、その液体の導電率が高まるから、ケーシング内の両電極間の導通状態を検知することによって、ダイアフラムの破損を知ることができ、従ってダイアフラムをその寿命まで出来るだけ長く使用することができる。特に、この漏洩検知センサーによれば、純水のように導電性の極めて悪い液体の場合でも、本体膜の破損による液体の漏洩を確実に検知することができる。
【００２３】
請求項２に記載のように、ダイアフラムが、フッ素樹脂製の薄い本体膜と、この裏側に重合配置されるゴム製の厚いバックアップ膜とからなるものであって、バックアップ膜に漏洩報せ孔を設けることによって、本体膜が破損していることを迅速に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る漏洩検知センサーを備えたダイアフラム弁の半断面正面図である。
【図２】 図１に示すダイアフラム弁の底面図である。
【図３】 （Ａ）はダイアフラムの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】 図１に示すダイアフラム弁の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ センサー本体
２ 検知回路
３ ケーシング本体
４ 浸透膜
５ 密閉ケーシング
１０ 漏洩報せ孔
１１ 弁ボディ
１３ 弁座
１４ ダイアフラム
１５ 弁操作部
ａ，ｂ 電極

Claims (2)

1. 弁ボディ内の弁座と対向する位置に、弁体を形成するダイアフラムが、接液する表面側と背面側とを遮断するように取り付けられ、その背面側中央部に連結された作動軸の軸方向進退駆動により、ダイアフラムの表面側が弁座に対し離接して流路を開閉するダイアフラム弁において、外部から内部に液体を通すが内部から外部には通さない浸透膜を一部に配して形成される密閉ケーシングの内部に強電解質を封入し且つ一対の電極を対向配置してなるセンサー本体を、前記浸透膜がダイアフラムの背面側に漏れ出た液体と接触する位置に設けると共に、前記密閉ケーシング内の両電極間の導通状態を検知する検知回路を設けてなるダイアフラム弁の漏洩検知センサー。
2. ダイアフラムが、フッ素樹脂製の薄い本体膜と、これの裏側に重合配置されるゴム製の厚いバックアップ膜とからなり、バックアップ膜に漏洩報せ孔を設けてなる請求項１に記載のダイアフラムの漏洩検知センサー。

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