JP5309276B2 - 自動的なゼロ点校正及びフラッシングを備えた、差圧センサーのバルブアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、例えば暖房システム又は冷房システムにおける流体システム内の圧力を測定する差圧センサーのバルブアセンブリに関する。このバルブアセンブリは、測定ニップルの測定ホースを介して、一例としてコンテナ又はパイプのバルブ又は測定ニップルに直接取り付けられ、またこのバルブアセンブリは、このバルブアセンブリの自動的なゼロ点校正及び自動的なフラッシングによって、優れた精度の測定結果を確実にする。

流体システム内の圧力を測定するために差圧センサーが用いられ、多くの場合、この差圧センサーが対処することができるよりも高い、連続的な高い圧力又は強い圧力衝撃から保護することを目的とするある種のバルブアセンブリと組み合わせられる。それらのバルブアセンブリも多くの場合に、キャビティ内に閉じ込められた空気を除去するためにアセンブリをフラッシングする機能と、いわゆるゼロ点校正と呼ばれる、差圧センサーを校正する機能とを有し、校正手順は、圧力センサーの双方の測定側が、測定を開始するべきである前に同じ圧力を有することをもたらすことを意図している。

例えば米国特許第５８６８１５５号明細書及び国際公開第２００５０１９７１３号明細書の、手動フラッシング機能を備えた構造物の幾つかの例が存在する。

手動手順によってバルブアセンブリをゼロ点校正及びフラッシングすることに関連する課題を解決する構造物も存在する。そのような解決策の一例が、英国特許出願公開第２４１０３３２号明細書から明らかであり、手動制御可能なバルブ（３０，４０）が、流体に応じて両側の圧力を接続し、したがってシステムはフラッシング及びゼロ点校正される。

以前の解決策に関連する課題、例えば英国特許出願公開第２４１０３３２号明細書によって記載されている解決策は、差圧センサーのゼロ点校正によって、高圧側及び低圧側を流体により接続することであるが、この結果、ゼロ点はバルブアセンブリを通る流体の流量に依存し、それによって圧力低下が生じ、これは、校正によってエラーが生じることにつながる。特開昭６３−０１１８２７号公報における装置によるこの課題の解決策が存在し、この場合、高圧側及び低圧側が校正によって流体とは接しないが、この装置は、バルブ内に閉じ込められた空気を同時にかつ自動的に除去するという課題を解決するものではない。

本発明の目的は、ゼロ点校正によって、流体による高圧側及び低圧側の接続に関連する課題を解決するとともに、同時に、バルブ内に閉じ込められた空気を除去するという課題を解決することである。これは、校正コーンがシールによって測定側を流体から分離するため、差圧センサーの双方の測定側が、ゼロ点校正によって流れる流体と接しないように配置されることによって得られる。この位置は、バルブアセンブリの初期位置を構成する。したがって、校正エラーを排除するという利点が達成される。さらに、バルブアセンブリが測定位置になく、すなわちその初期位置にある場合に、全バルブアセンブリ内に閉じ込められているいかなる空気も除去するためにフラッシングするという機能が得られる。これは、校正コーンが、この初期位置において高圧側と低圧側との間に開いた流路を可能にする設計を有するためである。したがって、バルブアセンブリはこの初期位置では常にフラッシングされ、これは、この自動フラッシング機能を有さない従来の解決策と比べて利点である。

本発明の好ましい実施の形態によると、上記校正コーンが測定手順自体によって測定位置おいてのみこの連通を可能にすることによって測定が行われるときにのみ、差圧センサーは流体回路と接する。したがって、測定時以外は常に、接続されている差圧センサーに対する圧力／負荷がないという利点が得られ、これは、特に接続時間がより長い場合において有利である。

本発明の好ましい実施の形態によると、この装置は、校正コーンと接続して設けられている少なくとも１つの戻しばねを備え、この戻しばねによって、校正コーンが測定位置において測定を行った後で初期位置に戻ることが予測される。それによって、本装置は、流体システムに対する接続／接続解除によって常にその位置にある。この初期位置は、上記目的によると、部分的にゼロ点校正位置を構成し、また部分的に、全バルブアセンブリをフラッシングする位置も構成する。したがって、測定結果の質のために、測定を開始する前にこれらの重要な手順が常に行われ、この場合、公知の解決策による課題である、これらの手順を忘れるというリスクが排除される。

本発明の更に好ましい実施の形態では、アクチュエーター、代替的には校正コーンをその初期位置とその測定位置との間で移動させる上記戻しばねと組み合わせたアクチュエーターによって自動的に行われる手順によって、確実なゼロ点校正及びフラッシングが得られる。本装置は、測定シーケンスが終了すると、フラッシング及びゼロ点校正の位置に常に戻され、これは、アクチュエーターがこの装置をこの位置に戻すことによって行われるか又は代替的には他の蓄積エネルギー、好ましくは上記戻しばねによって行われる。したがって、本装置は、測定地点に接続されるか又は測定地点から接続解除されると、その初期位置、すなわちそのフラッシング及びゼロ点校正の位置に常に戻り、結果として次の測定の前のそれらの手順が確保される。

本発明の更に好ましい実施の形態では、上記アクチュエーターは、手動ユニット又はコンピューターシステムによって遠隔制御される。コンピューターシステムと通信可能であることによって、建物管理のためのシステム、いわゆるＢＭＳシステム（建物管理システム）との通信が可能となる。遠隔制御は更に、幾つかのバルブアセンブリを遠隔校正及びフラッシングし、その後、例えば、確実な結果を伴って幾つかのバルブの流体圧力を測定し、かつこれらのデータを収集し、流体システム内の流れを制御するとともにその結果として流体システムに含まれるバルブを調節することが可能であることを許容する。現在の解決策による別の欠点は、サービススタッフ／調節者が、手動管理のために、建物の流体システム内の全てのバルブを動かさなければならないことであり、これには時間及び労力がかかる。その結果、本発明の１つの目下の利点は、アクチュエーターのモーター制御が、遠隔制御とともに、サービススタッフ／調節者が流体システムと接続している１つ又は幾つかの場所から働きかけることが可能であることを許容することである。

行うべき測定に関し、既存の構造物に関連して本発明によって得られる幾つかの利点を以下にまとめる。
−差圧センサーの両側がゼロ点校正によって流体の流れの外部に配置され、これは、ゼロ点が流体の流量に依存せず、それによって圧力低下が生じることにつながる。
−バルブアセンブリが測定の時点でのみ差圧センサーへの連通を開放し、これは、例えば接続／接続解除によって、また測定時点以外の時間に、差圧センサーに対して圧力／負荷が生じないことを示唆する。
−より確実な測定結果をもたらす確実なゼロ点校正。
−バルブアセンブリのキャビティを満たし、かつ、より確実な測定結果につながる、バルブアセンブリ内の空気を排除するための、確実なフラッシング。
−モーター制御は、ゼロ点校正、フラッシング及び測定という手順の自動化及び遠隔制御の双方を可能にする。
−サービススタッフ／調節者にとって改善された労働環境。
−サービスを行うこと及びサービス／メンテナンスに関連する時間及びコストの節減。
−本装置は、建物管理のためのシステム、いわゆるＢＭＳシステム（建物管理システム）との通信を可能にする。

詳細は、直径方向の部分概略断面図又は斜視図に示す。

差圧測定システムが接続されている流体システムの一部を示す図である。 全バルブアセンブリ内の細部を示す図である。 全バルブアセンブリを、その初期位置、すなわちそのフラッシング／ゼロ点校正の位置において示す図である。 測定位置にある全バルブアセンブリを示す図である。

図１は、アクチュエーター２が設けられた全バルブアセンブリ１の一例を示し、バルブアセンブリ１は、測定ホース４を介して、バルブ３の測定ニップル５に接続されている。この図は、アクチュエーター２との好ましい無線通信のための、適切である場合はコンピューター又はコンピューターシステムとの通信のための手動ユニット６も含んでいる。

図２は、全バルブアセンブリの細部を示している。全バルブアセンブリには、バルブ本体７と、両側に戻しばね９を有する安全バルブコーン８と、アクチュエーター２に接続されている、軸１１を有する校正コーン１０と、バルブ本体７に取り付けられている、差圧センサー１２を有する１つのセンサーキャリア３１とが設けられている。バルブ本体７は、測定ホース４が接続される入口１３と出口１４とを有し、それによって、入口は高圧側であることが意図され、出口は低圧側であることが意図される。当然ながら、それらの側は、流体システムの高圧側及び低圧側に関して接続部がどのようにつながるかに応じて逆であってもよい。さらに、バルブ本体は、寸法が安全バルブコーン８の外側寸法に適合される第１のキャビティ１５を有する。第１のキャビティ１５の外側端１６には、シール要素１８が設けられている安全バルブ停止部１７があり、この安全バルブ停止部と接続して第１の戻しばね９があり、安全バルブ停止部１７は戻しばねのベースを構成する。この戻しばねと、キャビティの底部１９に配置されている他方の戻しばね９との間に、安全バルブコーン８が位置付けられており、したがって２つの戻しばねの間でクランプされている。安全バルブコーンは好ましくは、この安全バルブコーンに対して軸方向に凹んだ２つの内部キャビティ２４を含み、これらの内部キャビティは安全バルブコーン８の各端につながり、全てのキャビティがその底部に、コーンの外周に対して外向きのリセス２５を有する。安全バルブコーン８の外側には、リセス２５の両側の外周面にシール要素２０が設けられている。入口１３から、戻しばね９において第１のキャビティ１５を介して、さらに、寸法が校正コーン１０の外側寸法に適合される第２のキャビティ２２まで、ダクト２１が延びている。第２のダクト２３も、出口１４から第１のキャビティ１５の底部１９を介して第２のキャビティ２２まで延びている。第２のキャビティ２２内には校正コーン１０が位置付けられており、校正コーン１０は好ましくは、この校正コーンに対して軸方向に凹んだ内部キャビティ２６を含み、この内部キャビティは校正コーン１０の全長にわたって延びている。校正コーン１０の外側には、それぞれの端の外周面に、好ましくは２つのシール要素２７が設けられている。第２のキャビティ２２の他端２８には、シール要素３０が設けられている停止突起２９が設けられており、この停止突起２９は、アクチュエーター２及びその軸１１のアタッチメント／ホルダーも構成し、軸１１はこの停止突起２９で終端しており、軸１１は校正コーン１０に締結されている。第２のキャビティ２２の底部と校正コーンとの間で戻しばね３５がクランプされている。第２のキャビティ２２の外面から、ダクト３２及び３３がセンサーキャリア３１内の差圧センサー１２まで延びている。

図３は、全バルブアセンブリを、その初期位置、すなわちそのフラッシング／ゼロ点校正のための位置において示している。バルブアセンブリは、測定時点を除いて常に、その初期位置、すなわちそのフラッシング／ゼロ点校正のための位置にある。装置は、測定シーケンスが終了した後、フラッシング及びゼロ点校正の位置に戻され、これは、アクチュエーター２がこの装置をこの位置に戻すことによって行われるか又は代替的には別の蓄積エネルギー、例えば戻しばね３５がこれを行う。この初期位置では、校正コーン１０は、ダクト２１とダクト２３との間に位置し、それによって、シール要素２７がともにダクト３２及び３３の両方の側に着地し、この結果、ダクト３２及び３３は中断され、その結果として同じ静圧となる。したがって、差圧センサー１２はゼロ点校正され、ダクト３２及び３３が、第２のキャビティ２２のその外周面に、第２のキャビティ２２と校正コーン１０との間をシールする両方のシール要素２７間で接するため、このゼロ点校正は流体流の外部で生じる。校正コーンの構成及びその位置によって、入口１３からダクト２１を介して第２のキャビティ２２へ、また校正コーン１０の内部キャビティ２６を通って更に第２のキャビティ２２へ、次いでダクト２３へ、またその後、出口１４までの、高圧側と低圧側との間の開いた流路が可能となるため、フラッシングが同時に行われる。このプロセスの後、全バルブアセンブリ１は、フラッシングされて閉じ込められた空気がなくなり、バルブアセンブリはまたゼロ点校正される。

図４は、測定位置にある全バルブアセンブリを示している。フラッシング及びゼロ点校正を行った後で、アクチュエーター２が、軸１１を介して校正コーン１０を軸方向にキャビティ３４の底部２２に向かって動かし、それによって、校正コーン１０は測定位置になる。この測定位置では、シール要素２７は、校正コーン１０が変位しているため、ダクト２１の両側にあり、そのためキャビティ２２と校正コーン１０との間をシールし、またそれによって内部キャビティ２６を介するフラッシング通路も閉じる。さらに、シール要素２７のうちの一方が、この位置においてダクト３２と３３との間にバリアーを構成する。その結果、入口１３からダクト２１を介して第２のキャビティ２２の外周面まで、更にダクト３２を介して差圧センサー１２までの通路が開くため、より高い流体圧力が差圧センサー１２と接する。同時に、低圧側の通路が、出口１４からダクト２３及びキャビティ２２を介して差圧センサー１２まで、更にダクト３３及び差圧センサー１２まで開く。したがって、差圧が記録される。校正コーン１０を校正／フラッシング位置と測定位置との間で、またその逆に移動させるために消費される電力を最小限に抑えるために、校正コーン１０は、その上部及び底部の両側、すなわち第２のキャビティ２２の底部と校正コーンとの間、また停止突起２９と校正コーンとの間で同じ圧力レベルの流体を常に有するように、内部キャビティ２６によって平衡が保たれる。したがって、シール要素２７と第２のキャビティ２２の壁との間の摩擦力のみを克服しなければならない。

１ バルブアセンブリ、２ アクチュエーター、３ バルブ、４ 測定ホース、５ 測定ニップル、６ 手動ユニット、７ バルブ本体、８ 安全バルブコーン、９ 戻しばね、１０ 校正コーン、１１ 軸、１２ 差圧センサー、１３ 入口、１４ 出口、１５ キャビティ、１６ 外側端、１７ 安全バルブ停止部、１８ シール要素、１９ 底部、２０ シール要素、２１ ダクト、２２ キャビティ、２３ ダクト、２４ キャビティ、２５ リセス、２６キャビティ、２７ シール要素、２８ 他端、２９ 停止突起、３０ シール要素、３１ センサーキャリア、３２ ダクト、３３ ダクト、３４ 底部、３５ 戻しばね。

Claims (5)

1. 流体システム内の差圧を測定するシステムに含まれる装置であって、
   該装置はバルブアセンブリ（１）であり、
   該装置は、
   前記流体システムに接続する入口（１３）及び出口（１４）を有するバルブ本体（７）と、
   前記差圧を記録する差圧センサー（１２）と連通するダクト（３２，３３）と、
   該ダクト（３２，３３）と接するキャビティ（２２）であって、該キャビティ（２２）内で前記バルブアセンブリ（１）の測定位置とゼロ点校正／フラッシング位置との間で移動可能な校正コーン（１０）を含むキャビティ（２２）と
   を備え、
   前記校正コーン（１０）は、前記ダクト（３２，３３）を前記キャビティ（２２）から遮蔽するシール要素（２７）を有することにより、前記装置が測定位置にない場合、すなわちその初期位置では、前記差圧センサー（１２）を前記流体システムから分離する装置において、
   該装置が測定位置にない場合、すなわちその初期位置では、前記校正コーン（１０）が、前記入口（１３）から、該入口（１３）と前記バルブ本体（７）内の前記キャビティ（２２）との間のダクト（２１）を介して前記バルブ本体（７）内の前記キャビティ（２２）へ、また前記校正コーン（１０）内のキャビティ（２６）を通って更に前記バルブ本体（７）内の前記キャビティ（２２）へ、その後、前記バルブ本体（７）内の前記キャビティ（２２）と前記出口（１４）との間のダクト（２３）へ、またその後前記出口（１４）までの、高圧側と低圧側との間の開いた流れ通路を可能にする設計を有することによって、フラッシング機能が得られることを特徴とする装置。
2. 前記校正コーン（１０）は、その測定位置では、前記測定位置にある前記校正コーン（１０）の前記シール要素（２７）が、前記差圧センサー（１２）への前記ダクト（３２，３３）を前記キャビティ（２２）から遮蔽しないことによって、前記流体システムと前記差圧センサー（１２）との間を連通させることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記校正コーン（１０）は、測定位置にない場合には、蓄積エネルギー、好ましくは戻しばね（３５）によって、その初期位置に常に戻るように構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記バルブアセンブリ（１）は、前記キャビティ（２２）内の前記校正コーン（１０）の位置を変えるように構成されたアクチュエーター（２）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記アクチュエーター（２）は遠隔制御されることを特徴とする、請求項４に記載の装置。

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