JP7189631B2 - 流体制御機器 - Google Patents
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Description
しかし、そのような薄膜の微細化は流体制御機器に今まで以上の高頻度な開閉動作を要求しており、その負荷により流体の漏出等を引き起こしやすくなる場合がある。そのため、流体制御機器における流体の漏出を容易に検知できる技術への要求が高まっている。
また、漏出を容易に検知するだけでなく、動作に伴うデータを収集することができれば、従来は考慮できていなかった流体制御機器の使用頻度や個体差などを把握し、流体制御機器をこれまで以上に精度よく制御することも可能と考えられる。
なお、以下の説明では、便宜的に図面上での方向によって部材等の方向を上下左右と指称することがあるが、これらは本発明の実施あるいは使用の際の部材等の方向を限定するものではない。
図1に示されるように、本実施形態に係る流体制御機器Vは、流体制御機器Vの内部動作を検出するセンサを内蔵し、他の端末等と有線による通信を実行するエア作動式のダイレクトダイヤフラムバルブである。
なお、ここにいう他の端末には、サーバ等の所謂コンピュータのほか、他の流体制御機器や流量制御装置などの機器や装置が含まれる。
バルブボディ1は図2~図4に示されるように、流路が形成された基台部11と、基台部11上に設けられた略円筒形状の円筒部12とからなる。
基台部11は平面視矩形状からなり、複数の流体制御機器Vによってユニット化された流体制御装置を構成する場合には、基板あるいはマニホールドブロック上に設置される部分となる。
この円筒部12には、軸心方向に長さを有し、ボンネット部2が配設される側であって基台部11とは反対側の一端が開口すると共に、外側から凹部12a側へ貫通したスリット12bが設けられている。このスリット12bを介して、ボンネットウォール25から延び出したフレキシブルケーブル51が内側から外側へ導出される。
ボンネット部2は図2~図5に示されるように、バルブボディ1の凹部12a内に収容した状態に配設される。
このボンネット部2は、シート21、ダイヤフラム22、ダイヤフラム押え23、ボンネット24、ボンネットウォール25を備える。
このダイヤフラム押え23は、略円柱状の基体部231と、ダイヤフラム22に当接する側の一端側において拡径した拡径部232からなる。
ボンネット24の内部には、ダイヤフラム押え23が貫挿される貫挿孔241aが中心部に形成された略円盤状の仕切部241が設けられている。
仕切部241の上方ないしは、アクチュエータ部4が配設される側に形成される凹部24aには、ボンネットウォール25が収容される。仕切部241とボンネットウォール25には夫々、互いに対応する位置にネジ穴241bと貫通孔25eが設けられており、ボンネット24にボンネットウォール25がボルト25fによって螺設される。
また、ボンネット24の仕切部241には、ボンネットウォール25に取り付けられている圧力センサPに連通する連通孔241dが設けられている。連通孔241dを介して圧力センサPが設けられていることにより、仕切部241とダイヤフラム22によって画定された空間内の圧力を測定することができる。
カバー部3は図1及び図6に示されるように、アクチュエータボディ41とバルブボディ1を挟圧して一体的に保持すると共に、回路基板52及び回路基板52に設けられたコネクタ53を流体制御機器Vに固定する固定手段を構成する。
このカバー部3は、カバー31と平板状のプレート32、33を備える。
カバー31の両側面には、アクチュエータボディ41が嵌め込まれる位置に対応してネジ孔31aが設けられている。これにより、バルブボディ1が内側にはめ込まれた状態でネジ孔31aにネジ31bを螺入させ、ネジ31bの先端をバルブボディ1に圧接させると、バルブボディ1をカバー31の内側に挟持することができる。
このプレート32の下方には、舌片状に切り欠いた切欠部32aが形成されており、フレキシブルケーブル51はこの切欠部32aを介して、コネクタ53が設けられた回路基板52へ導出される。
このプレート33には、中央部に略矩形状の貫通孔33aが設けられており、回路基板52に設けられたコネクタ53はこの貫通孔33aから外側へ抜け出る。
アクチュエータ部4は、ボンネット部2上に配設される。
このアクチュエータ部4は図2及び図3に示されるように、アクチュエータボディ41、アクチュエータキャップ42、ピストン43、バネ44を備える。なお、図4においては、アクチュエータ部4の内部構造を省略しているが、内部構造は図2及び図3に示されるとおりである。
このアクチュエータボディ41は図4に示されるように略円柱形状からなり、中心部には、ピストン43とダイヤフラム押え23が貫挿される貫挿孔41aが長さ方向に沿って設けられている。図2及び図3に示されるように、貫挿孔41a内ではピストン43とダイヤフラム押え23が当接しており、ダイヤフラム押え23はピストン43の上下動に連動して上下動する。
アクチュエータキャップ42の上端面には、ピストン43の駆動圧導入路432に連通する開口部42aが設けられている。
アクチュエータキャップ42の下端部は、アクチュエータボディ41の上部が螺合して閉止されている。
このピストン43の軸心方向略中央は円盤状に拡径しており、当該箇所は拡径部431を構成している。ピストン43は、拡径部431の上面側においてバネ44の付勢力を受ける。また、拡径部431の下端側には、駆動圧が供給される駆動圧導入室Sが形成される。
一方、駆動圧導入室Sにエアが導入されなくなると、ピストン43がバネ44の付勢力に従って下方に押し下げられる。これにより、ダイヤフラム22がシート21に当接して閉弁した状態となって、流体の流通が遮断される。
流体制御機器Vは、機器内の動作を検出するためのセンサとして、圧力センサPと、磁石M1と磁性体M2からなる磁気センサを備えている。
圧力センサPは図3に示されるように、ボンネットウォール25の下面、ないしは流路側に取り付けられている。この圧力センサPは連通孔241dを介して、ダイヤフラム22とボンネット24の仕切部241によって画定された空間に連通している。これにより圧力センサPは、ダイヤフラム22とボンネットの仕切部241によって画定された空間内の圧力を検出することができる。
なお、圧力センサPが連通孔241dに通じる箇所にはパッキン26が介装されており、気密状態が担保されている。
この磁気センサによって以下の通り、弁の開閉動作を検知することができる。即ち、磁石M1がダイヤフラム押え23の上下動に応じて摺動するのに対し、磁性体M2はボンネットウォール25及びボンネット24共にバルブボディ1内に固定されている。この結果、ダイヤフラム押え23の上下動に従って上下動する磁石M1と、位置が固定されている磁性体M2との間に発生する磁界の変化に基づき、ダイヤフラム押え23の動作、ひいては弁の開閉動作を検知することができる。
なお、本実施形態では磁気センサを用いたが、これに限らず、他の実施形態においては、光学式の位置センサ等、他の種類のセンサを用いることもできる。
また、コネクタ53の種類や形状は、各種の規格に応じて適宜に設計し得る。
続いて、本実施形態に係る流体制御機器Vを構成する各部材の組立工程について説明する。
まず、図5に示されるように、ボンネットウォール25をボンネット24に収容させる。このとき、ボンネットウォール25の圧力センサP及び磁性体M2に一端が接続するフレキシブルケーブル51の他端を貫通孔241cから外側へ導出させる。
ボンネットウォール25に取り付けられた磁性体M2とダイヤフラム押え23に取り付けられた磁石M1の位置や、ダイヤフラム押え23に設けられている条溝231aとネジ25dの位置を対応させて、ボンネット24の貫挿孔241aとボンネットウォール25の貫挿孔25aにダイヤフラム押え23を貫挿させる。
11 基台部
12 円筒部
12a 凹部
12b スリット
2 ボンネット部
21 シート
22 ダイヤフラム
23 ダイヤフラム押え
231 基体部
231a 条溝
231b ネジ
232 拡径部
24 ボンネット
241 仕切部
241a 貫挿孔
241b ネジ穴
25 ボンネットウォール
25a 貫挿孔
25b 開口部
3 カバー部
31 カバー
32 プレート
33 プレート
4 アクチュエータ部
41 アクチュエータボディ
41a 貫挿孔
411 周壁
42 アクチュエータキャップ
43 ピストン
43a 開口部
431 拡径部
432 駆動圧導入路
44 バネ
51 フレキシブルケーブル
52 回路基板
53 コネクタ
P 圧力センサ
M1 磁石
M2 磁性体
S 駆動圧導入室
Claims (6)
- 内部動作に関するデータを取得可能な流体制御機器であって、
前記流体制御機器内の動作を検出するためのセンサとして、磁気センサが取り付けられたボンネット部と、
前記ボンネット部を内部に収容するバルブボディと、を有し、
前記ボンネット部は、
前記磁気センサを構成する磁石と、
前記磁気センサを構成し、前記磁石と離間して設けられた磁性体と、
前記磁石が取り付けられると共に、ダイヤフラムを押圧する円柱状のダイヤフラム押えと、
所定の貫挿孔内を摺動する前記ダイヤフラム押えについて、前記ダイヤフラム押えの周方向の回動を規制する回動規制手段と、を有する、
流体制御機器。 - 前記ボンネット部には、
前記センサの一つとして、ダイヤフラムによって隔離された空間の圧力を検出する圧力センサが取り付けられている、
請求項1記載の流体制御機器。 - 前記センサに接続された通信用のケーブルの一端は、流体制御機器の外側に設けられたコネクタに接続しており、
前記コネクタを前記流体制御機器に固定する固定手段、をさらに有する、
請求項1又は2記載の流体制御機器。 - 前記バルブボディは、基台部が矩形状からなり、
前記固定手段は、前記コネクタを前記バルブボディの基台部の対角線方向に向けて前記流体制御機器に固定する、
請求項3記載の流体制御機器。 - 前記センサに接続された通信用のケーブルは、可撓性を有するフレキシブル基板である、
請求項1乃至4いずれかの項に記載の流体制御機器。 - 内部動作に関するデータを取得可能な流体制御機器であって、
前記流体制御機器内の動作を検出するためのセンサが取り付けられたボンネット部と、
前記ボンネット部を内部に収容するバルブボディと、
前記センサに接続された通信用のケーブルと、
前記通信用のケーブルの一端が接続すると共に、前記流体制御機器の外側に設けられたコネクタと、
前記コネクタを前記流体制御機器に固定する固定手段と、を有し、
前記バルブボディは、基台部が矩形状からなり、
前記固定手段は、前記コネクタを前記バルブボディの基台部の対角線方向に向けて前記流体制御機器に固定する、
流体制御機器。
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