JP5814589B2 - 流体制御器 - Google Patents

Description

本発明は流体制御器に関し、より詳しくは、ダイアフラムの交換時期を管理することが可能な流体制御器に関する。

図７は従来の流体制御器の一例を示す一部断面正面図である。
図７に示す流体制御器は、入口流路と出口流路とを有するバルブボディ（Ａ）と、入口流路から出口流路への流体の流通を許容又は遮断するダイアフラム（Ｂ）と、ダイアフラム（Ｂ）を操作するための操作機構（Ｃ）と、バルブボディ（Ａ）との間でダイアフラム（Ｂ）を挟持するボンネット（Ｄ）とを備えており、バルブボディ（Ａ）とボンネット（Ｄ）とをボルト（Ｅ）にて固定することにより、ダイアフラム（Ｂ）を締め付けて固定している。

このような従来の流体制御器では、温度変化や弁の開閉の繰り返しにより、ダイアフラム（Ｂ）を締め付けるボルト（Ｅ）の締め付け力が低下するため、定期的にボルト（Ｅ）を増し締めすることが必要である。
ボルト（Ｅ）の増し締めを行うと、弾性素材からなるダイアフラム（Ｂ）の変形が生じる（厚み方向に潰れることで外方向に拡大する）が、ダイアフラム（Ｂ）の変形量が大きくなり過ぎると、流体制御器のシール性能を著しく低下させ、流体の漏洩を引き起こすことから、変形量が大きくなり過ぎる前にダイアフラムを交換する必要がある。
一般的に、ダイアフラムの交換時期は増し締めの回数や使用時間に基づいて管理しているが、このような管理方法は実際のダイアフラムの状態に基づいた管理ではないため、個々のダイアフラムの交換時期を正確に把握できているとは言えなかった。

下記特許文献１には、ダイアフラムの状態を監視する方法及び装置が開示されている。
この特許文献１の開示技術は、ダイアフラムの摩耗に関する状態を監視するためのセンサをダイアフラムに結合し、センサからの出力信号を外部制御ユニットに送信することにより、ダイアフラムの摩耗に関する状態を監視するように構成されている。
しかしながら、この開示技術では、センサをダイアフラムに埋め込んだり、外部制御ユニットを設けたりする必要があるため、構造が複雑化し、製造コストが高くなる。また、既存の流体制御器に対して適用することは困難である。

特表２０１０−５１９４８８号公報

本発明は上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、簡易な構造で流体制御器におけるダイアフラム交換時期を正確に管理することが可能であって、既存の流体制御器に対しても容易に適用することができる技術を提供するものである。

請求項１に係る発明は、入口流路と出口流路とを有するバルブボディと、前記入口流路から前記出口流路への流体の流通を許容又は遮断するダイアフラムと、前記ダイアフラムを操作するための操作機構と、前記バルブボディとの間で前記ダイアフラムを挟持するボンネットとを備え、前記ボンネットには、前記ダイアフラムの前記ボンネット側面からのはみ出し量が一定値以上になったことを目視で検知可能とする指標部材が取り付けられている、ことを特徴とする流体制御器に関する。

請求項２に係る発明は、前記ボンネットは、前記バルブボディの上面と対向配置されて前記ダイアフラムを挟持する下方部と、該下方部より幅が小さく且つ該下方部の上方に延びる上方部とを備え、前記指標部材は、前記上方部が貫通する開口部を有する板状部と、前記下方部の側面に当接する当接部とを有している、ことを特徴とする請求項１記載の流体制御器に関する。

請求項３に係る発明は、前記当接部の下面が前記下方部の下面と略同じ高さにあり、前記当接部の厚さが前記一定値となるように設定されている、ことを特徴とする請求項２記載の流体制御器に関する。

請求項４に係る発明は、前記当接部の下面が前記下方部の下面よりも下方にあり、前記当接部の内面が、前記下方部の下面よりも下方において下方に向かうにつれて前記ダイアフラムから離れるように傾斜する傾斜面とされており、前記はみ出し量が前記一定値以上になると前記ダイアフラムの外端部が前記傾斜面を押して前記板状部を上方に一定量以上変位させる、ことを特徴とする請求項２記載の流体制御器に関する。

請求項５に係る発明は、前記ボンネット上方部に、前記板状部の変位量が前記一定量以上になったことを目視で検知可能とする目印が設けられている、ことを特徴とする請求項４記載の流体制御器に関する。

請求項６に係る発明は、前記指標部材が、前記開口部を挟んで複数の部材に分割されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の流体制御器に関する。

請求項１に係る発明は、ボンネットに、ボンネット側面からのダイアフラムのはみ出し量が一定値以上になったことを目視で検知可能とする指標部材が取り付けられていることから、ダイアフラムの交換時期を目視で簡単に且つ正確に判断することが可能となる。また、センサをダイアフラムに埋め込んだり、外部制御ユニットを設けたりする必要がないため、構造が複雑化することがなく、製造コストを低く抑えることができる。また、既存の流体制御器に対しても指標部材を後付けすることにより簡単に適用することが可能である。

請求項２に係る発明は、ボンネットが、バルブボディの上面と対向配置されてダイアフラムを挟持する下方部と、該下方部より幅が小さく且つ該下方部の上方に延びる上方部とを備え、指標部材が、前記上方部が貫通する開口部を有する板状部と、前記下方部の側面に当接する当接部とを有していることから、指標部材をボンネットに対して容易に位置決めして取り付けることができ、ダイアフラムの交換時期の判断の精度を向上させることが可能となる。

請求項３に係る発明は、当接部の下面が下方部の下面と略同じ高さにあり、当接部の厚さが前記一定値となるように設定されていることから、ダイアフラムの外端部と指標部材の当接部の外端部とが一致したときに、はみ出し量が一定値以上になったと判断することができるため、判断を容易に且つ正確に行うことができる。しかも、ダイアフラムがボンネット側面からはみ出したときに、はみ出し部が当接部のすぐ下方に位置するため、はみ出し量の目視判断が非常に容易である。

請求項４に係る発明は、当接部の下面が前記下方部の下面よりも下方にあり、当接部の内面が、前記下方部の下面よりも下方において下方に向かうにつれてダイアフラムから離れるように傾斜する傾斜面とされており、はみ出し量が前記一定値以上になるとダイアフラムの外端部が傾斜面を押して前記板状部を上方に一定量以上変位させることから、板状部の上方への変位を目視で確認することによりダイアフラムの交換時期を容易に判断することが可能となる。

請求項５に係る発明は、ボンネット上方部に、前記板状部の変位量が前記一定量以上になったことを目視で検知可能とする目印が設けられていることから、目印により板状部の変位量が一定量以上になったことを容易に且つ確実に把握することができ、ダイアフラムの交換時期をより正確に判断することが可能となる。

請求項６に係る発明は、指標部材が前記開口部を挟んで複数の部材に分割されていることから、指標部材をボンネットに対して容易に取り付け取り外しすることが可能となる。

本発明に係る流体制御器の第一実施形態を示す図であって、（ａ）は左半分が平面図、右半分が（ｂ）のＡ部矢視図であり、（ｂ）は正面図である。 本発明に係る流体制御器の第一実施形態を示す図であって、左半分が断面側面図、右半分が側面図である。 第一実施形態の流体制御器の作用を示す説明図である。 本発明に係る流体制御器の第二実施形態を示す図であって、（ａ）は左半分が平面図、右半分が（ｂ）のＡ部矢視図であり、（ｂ）は正面図である。 本発明に係る流体制御器の第二実施形態を示す図であって、左半分が断面側面図、右半分が側面図である。 第二実施形態の流体制御器の作用を示す説明図である。 従来の流体制御器の一例を示す一部断面正面図である。

以下、本発明に係る流体制御器の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は本発明に係る流体制御器の第一実施形態を示す図であって、図１の（ａ）は左半分が平面図、右半分が（ｂ）のＡ部矢視図であり、（ｂ）は正面図である。図２は左半分が断面側面図、右半分が側面図である。
本発明に係る流体制御器は、バルブボディ（１）と、ダイアフラム（２）と、操作機構（３）と、ボンネット（４）を備えている。

バルブボディ（１）は、流体の入口となる入口流路（５）と、流体の出口となる出口流路（６）とを有している。
ダイアフラム（２）は、操作機構（３）の操作によりバルブボディ（１）に設けられた弁座に対して当接離反（昇降）することにより、入口流路（５）から出口流路（６）への流体の流通を許容又は遮断する。

ダイアフラム（２）は、屈曲性、耐食性、耐熱性に優れた弾性素材から形成されており、具体的には、四沸化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の合成樹脂や、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレンゴム、ブタジエン・イソブチレン合成ゴム、ポリクロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、ポリウレタンゴム、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴムから形成されている。
ダイアフラム（２）は、単一素材（例えばゴム）からなる一層構造のものであってもよいし、図１に示すような合成樹脂膜（２１）とゴム膜（２２）の二層構造のものであってもよい。

操作機構（３）は、図示例では手動式のハンドルが示されているが、空圧作動式のものであってもよい。

ボンネット（４）は、ボルト（８）によりダイアフラム（２）を介してバルブボディ（１）の上部に固定されている。ボルト（８）を締め付けることにより、バルブボディ（１）とボンネット（４）との間にダイアフラム（２）が挟持固定される。
ボンネット（４）は、バルブボディ（１）の上面と対向配置されてダイアフラム（２）を挟持する方形板状の下方部（４１）と、該下方部より幅が小さく且つ該下方部の上方に延びる略円筒状の上方部（４２）とを備えている。上方部（４２）の上部には操作機構（３）が接続されている。

ダイアフラム（２）の外端部（２３）は、他の部材により覆われておらず露出した状態にあり、外方向（流体制御器の中心軸から離れる方向）に変形可能な状態にある。
ダイアフラム（２）が合成樹脂膜（２１）とゴム膜（２２）の二層構造からなる場合、少なくともゴム膜（２２）の外端部（２３）が、他の部材により覆われておらず露出した状態にあればよい。（図１及び図２では、合成樹脂膜（２１）とゴム膜（２２）の両方の外端部（２３）が露出した状態にある。）

ボンネット（４）には、ダイアフラム（２）のボンネット（４）側面からのはみ出し量が一定値以上になったことを目視で検知可能とする指標部材（７）が取り付けられている。尚、図面では指標部材（７）を明確にするためにハッチングを施している。

指標部材（７）は、ボンネット（４）の上方部（４２）が貫通する開口部（７３）を有する板状部（７１）と、ボンネット（４）の下方部（４１）の側面（４３）に当接する当接部（７２）とを有している。開口部（７３）の形状は、上方部（４２）の外周形状と合致している。
開口部（７３）にボンネット（４）の上方部（４２）が貫通し、当接部（７２）がボンネット（４）の下方部（４１）の側面（４３）に当接することにより、指標部材（７）がボンネット（４）に対して正確に位置決めされてしっかりと固定される。
当接部（７２）は、ボンネット（４）の下方部（４１）の少なくとも１つの側面に当接するが、複数の側面に当接することが好ましく、全ての側面（四方向の側面）に当接することが最も好ましい。

指標部材（７）の材質は特に限定されないが、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）等が好適に使用される。後述する第二実施形態においては、指標部材（７）が変形することなく上方に変位（移動）することが必要であるため、高剛性を有する素材が好適に使用される。具体的には、例えばステンレス鋼等が好適に使用されるが、変形しない素材であればよく、これに限定されない。

指標部材（７）は単一部材として形成してもよいが、開口部（７３）を挟んで複数の部材に分割されていることが好ましい。図示例では、開口部（７３）を挟んで２つの部材（７ａ）（７ｂ）から形成されている。（図１（ａ）参照）
指標部材（７）が開口部（７３）を挟んで複数の部材に分割されていることにより、指標部材（７）をボンネット（４）に対して容易に取り付けることができ、取り外すことも容易となる。尚、複数の部材に分割する場合、ボンネット（４）に対して取り付けた時に複数の部材を互いに結合する手段（例えばネジやピン等）を設けることが好ましい。

指標部材（７）の当接部（７２）は、その下面（７２１）がボンネット（４）の下方部（４１）の下面（４１１）と略同じ高さにある。（図２参照） これにより、ダイアフラム（２）がボンネット（４）の側面からはみ出したときに、はみ出し部が当接部（７２）のすぐ下方に位置することとなるため、はみ出し量の目視判断が非常に容易である。

当接部（７２）の厚さ（Ｔ）は、前記一定値となるように設定されている、
これによって、図３に示すように、ボンネット（４）の側面（４３）からのダイアフラム（２）のはみ出し量（Ｌ）が一定値になると、当接部（７２）の厚さ（Ｔ）とはみ出し量（Ｌ）が同じとなる。そのため、はみ出し量（Ｌ）が一定値以上であるか否かを目視により容易に検知可能となる。

上述したように、ボルト（８）の増し締めを行うと、弾性素材からなるダイアフラム（２）の変形（厚み方向に潰れることで外方向に拡大する）が生じ、ダイアフラムの変形量が大きくなり過ぎると、流体制御器のシール性能を著しく低下させ、流体の漏洩を引き起こす。
そのため、流体の漏洩を引き起こさない最大のはみ出し量（Ｌ）を予め試験により求めておき、このときのはみ出し量（Ｌ）の値を前記一定値とする。つまり、これ以上はみ出し量が増えると流体の漏洩を引き起こすというはみ出し量の上限値を前記一定値に設定する。

第一実施形態の流体制御器によれば、ダイアフラム（２）の外端部が指標部材（７）の当接部（７２）の外端部に達しているか否かを目視により確認することで、はみ出し量（Ｌ）が一定値以上であるか確認することができる。
図３に示すように、ダイアフラム（２）の外端部が指標部材（７）の当接部（７２）の外端部に達していると、はみ出し量（Ｌ）が一定値に達したということである。はみ出し量（Ｌ）が一定値に達したということは、これ以上はみ出し量が増えると流体の漏洩を引き起こす虞があるということであるため、ダイアフラムを交換すべき時期であると判断できる。
従って、ダイアフラム（２）の交換時期を目視で簡単に且つ正確に判断することが可能となる。

図４及び図５は本発明に係る流体制御器の第二実施形態を示す図であって、図４の（ａ）は左半分が平面図、右半分が（ｂ）のＡ部矢視図であり、（ｂ）は正面図である。図５は左半分が断面側面図、右半分が側面図である。
以下、第二実施形態の流体制御器に関し、上記第一実施形態の流体制御器と異なる構成について説明し、説明の重複を避けるために同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。

指標部材（７）の当接部（７２）は、その下面（７２１）がボンネット（４）の下方部（４１）の下面（４１１）よりも下方にある。（図５参照） 当接部（７２）の下面（７２１）は、はみ出し量の検知対象となるダイアフラム（図示例ではゴム膜（２２））の下面よりも下方にあることが好ましい。
当接部（７２）の内面は、ボンネット（４）の下方部（４１）の下面（４１１）よりも下方において、下方に向かうにつれてダイアフラム（２）から離れるように傾斜する傾斜面（７２ａ）とされている。
この当接部（７２）の傾斜面（７２ａ）は、ボンネット（４）の下方部（４１）の少なくとも１つの側面において設けられるが、複数の側面において設けることが好ましく、全ての側面（四方向の側面）において設けることが最も好ましい。

ボンネット（４）の側面（４３）からのダイアフラム（２）のはみ出し量が前記一定値以上になると、図６に示すように、ダイアフラム（２）の外端部が傾斜面（７２ａ）を押して指標部材（７）の板状部（７１）を上方に一定量以上変位（移動）させる。つまり、ダイアフラム（２）の外端部が傾斜面（７２ａ）を押すと、この押圧力が傾斜面（７２ａ）により指標部材（７）を上方に押し上げる力に変換され、この押し上げ力により指標部材（７）が上昇し、板状部（７１）が上方に変位（移動）する。

ボンネット（４）の上方部（４２）には、指標部材（７）の板状部（７１）の変位量（ｄ）が前記一定量以上になったことを目視で検知可能とするライン状の目印（４２ａ）が設けられている。

上述したように、流体の漏洩を引き起こさない最大のはみ出し量（Ｌ）を予め試験により求めておき、このときのはみ出し量（Ｌ）の値を前記一定値とする。
また、はみ出し量（Ｌ）の値が前記一定値となったときの板状部（７１）の上方への変位量を予め試験により求めておき、この変位量に相当する位置（高さ）に目印（４２ａ）を設ける。この目印（４２ａ）は図示例では一本の線として設けられているが、複数本の平行な線として目盛状に設けてもよい。

第二実施形態の流体制御器によれば、ダイアフラム（２）のはみ出し量が前記一定値以上になると、ダイアフラム（２）の外端部が指標部材（７）の傾斜面（７２ａ）を押して板状部（７１）を上方に一定量以上変位させる。
板状部（７１）が上方に一定量以上変位すると、図６に示すように、板状部（７１）の上面と目印（４２ａ）が一致し、はみ出し量（Ｌ）が一定値に達したということ分かる。はみ出し量（Ｌ）が一定値に達したということは、これ以上はみ出し量が増えると流体の漏洩を引き起こす虞があるということであるため、ダイアフラムを交換すべき時期であると判断できる。
従って、ダイアフラム（２）の交換時期を目視で簡単に且つ正確に判断することが可能となる。

本発明に係る流体制御器は、様々な工場やプラント等において流体の流れを制御するために幅広く利用することができ、特に流路の開閉が頻繁に行われダイアフラムの摩耗が懸念される用途に好適に使用される。

１ バルブボディ
２ ダイアフラム
２３ 外端部
３ 操作機構
４ ボンネット
４１ 下方部
４１１ ボンネットの下方部の下面
４２ 上方部
４２ａ 目印
４３ ボンネットの側面
５ 入口流路
６ 出口流路
７ 指標部材
７１ 板状部
７２ 当接部
７２１ 当接部の下面
７２ａ 傾斜面
７３ 開口部
ｄ 変位量
Ｌ はみ出し量
Ｔ 当接部の厚さ

Claims (5)

1. 入口流路と出口流路とを有するバルブボディと、
   前記入口流路から前記出口流路への流体の流通を許容又は遮断するダイアフラムと、
   前記ダイアフラムを操作するための操作機構と、
   前記バルブボディとの間で前記ダイアフラムを挟持するボンネットとを備え、
   前記ボンネットには、前記ダイアフラムの前記ボンネット側面からのはみ出し量が一定値以上になったことを目視で検知可能とする指標部材が取り付けられ、
   前記ボンネットは、前記バルブボディの上面と対向配置されて前記ダイアフラムを挟持する下方部と、該下方部より幅が小さく且つ該下方部の上方に延びる上方部とを備え、
   前記指標部材は、前記上方部が貫通する開口部を有する板状部と、前記下方部の側面に当接する当接部とを有している、
   ことを特徴とする流体制御器。
2. 前記当接部の下面が前記下方部の下面と略同じ高さにあり、
   前記当接部の厚さが前記一定値となるように設定されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の流体制御器。
3. 前記当接部の下面が前記下方部の下面よりも下方にあり、
   前記当接部の内面が、前記下方部の下面よりも下方において下方に向かうにつれて前記ダイアフラムから離れるように傾斜する傾斜面とされており、
   前記はみ出し量が前記一定値以上になると前記ダイアフラムの外端部が前記傾斜面を押して前記板状部を上方に一定量以上変位させる、
   ことを特徴とする請求項１記載の流体制御器。
4. 前記ボンネット上方部に、前記板状部の変位量が前記一定量以上になったことを目視で検知可能とする目印が設けられている、
   ことを特徴とする請求項３記載の流体制御器。
5. 前記指標部材が、前記開口部を挟んで複数の部材に分割されていることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の流体制御器。