KR102444480B1 - 센서 부착 이음새 및 이를 이용한 감시 시스템 - Google Patents

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고지 히라마츠
다다유키 야쿠시진
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가부시키가이샤 후지킨
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Abstract

이음새의 헐거워짐을 확실하게 유체의 누설전에 검지할 수 있는 센서 부착 이음새를 제공한다. 유로를 형성하는 이음새 부재와, 상기 이음새 부재에 대향하고, 상기 이음새 부재와의 사이에 시일을 형성하는 개스킷을 포함하고, 상기 이음새 부재의 개스킷과의 대향면이, 제1 평면과, 상기 제1 평면으로부터 돌출된 고리형의 시일 돌기와, 상기 제1 평면과 비교하여 상기 개스킷과의 거리가 떨어진 위치에 형성된 제2 평면으로 이루어지고, 상기 제2 평면 또는 상기 개스킷의 제2 평면과의 대향부 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있는 시일 구조이다.

Description

센서 부착 이음새 및 이를 이용한 감시 시스템
본 발명은, 유체 유로를 연결하는 이음새 등으로서, 이음새 등의 헐거워짐을 검지할 수 있는 센서 부착 이음새 등에 관한 것이다.
최근, 저탄소 사회를 위한 자동차용 등의 연료 전지의 연료인 수소 가스를 공급하기 위한 수소 스테이션이 보급되고 있고, 여기서 이용되는 배관 설비에서는 많은 관이음 등이 이용되고 있다. 이 배관 설비를 흐르는 수소 가스는 -40℃, 70 MPa 이상이라는 초저온, 초고압의 조건으로 사용되기 때문에, 배관 설비에 이용되는 이음새는, 이러한 유체에도 견딜 수 얻는 성능을 갖고 있는 것이 요구되고 있다.
이러한 수소 스테이션에서 이용되는 이음새로서, 시일 성능에 대한 신뢰라는 점에서, 종래는 반도체 제조 장치용으로서 이용되어 온 금속 개스킷을 이용하는 이음새의 사용이 검토되었다. (특허문헌 1)
상기 이음새에 한정되지 않고, 이음새는, 유체의 수송, 진동 등에 의해 시간의 경과와 함께 헐거워짐이 발생하여, 특히 수소 스테이션에서는 큰 문제가 되고 있다.
이음새의 헐거워짐 문제에 대하여, 통상은, 정기적으로 토크렌치 등을 이용하여 더 조임으로써 메인터넌스를 행하고 있지만, 이것은 사람의 손을 필요로 하고, 헐겁지 않은 이음새도 전부 체크가 필요하기 때문에 많은 시간을 요한다.
헐거워진 이음새에 대해서만 더 조이려면, 헐거운지 아닌지를 적절하게 파악할 수 있는 것이 필요하며, 예컨대 이음새에 헐거운지 아닌지를 검지하기 위한 센서를 설치하는 것이 고려된다.
센서가 설치된 이음새로는, 특허문헌 2에 개시된 것이 있으며, 소위 2 압축링 이음새라고 불리는 타입의 이음새에 있어서, 나사 부착 본체 및 나사 부착 너트, 전방부 페럴, 후방부 페럴 및 나사 부착 본체의 넥 부분에 센서를 구비하고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 제3517719호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 제6006446호 공보
본 발명의 목적은, 금속 개스킷을 이용한 이음새 등에 대하여, 헐거워짐을 검지하기 위한 센서를 설치한 센서 부착 이음새 등을 제공하는 것에 있다.
제1 발명은, 유로를 형성하는 이음새 부재와, 상기 이음새 부재에 대향하고, 상기 이음새 부재와의 사이에 시일을 형성하는 개스킷을 포함하고, 상기 이음새 부재의 개스킷과의 대향면이, 제1 평면과, 상기 제1 평면으로부터 돌출된 고리형의 시일 돌기와, 상기 제1 평면과 비교하여 상기 개스킷과의 거리가 떨어진 위치에 형성된 제2 평면으로 이루어지고, 상기 제2 평면 또는 상기 개스킷의 제2 평면과의 대향부 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있는 시일 구조이다.
이 제1 발명에서의 시일 구조에서는, 제2 평면 또는 상기 개스킷의 제2 평면과의 대향부 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있기 때문에, 예컨대, 이음새 등이 헐거워지기 시작하면 구비된 센서가 면압 등의 저하를 감지할 수 있다. 유체의 시일성에 관여하는 시일부는, 제1 평면과 고리형의 시일 돌기부이기 때문에, 센서가 면압 등의 저하를 검지한 단계에서는, 이음새의 시일성은 건전한 상태이다.
따라서, 설치된 센서가 어떤 일정치 이하의 면압 등을 검지한 경우에 경보를 발하도록 해 놓으면, 수많은 이음새를 사용하고 있는 수소 스테이션 등에 있어서, 경보가 발생한 이음새만을 더 조이는 등의 메인터넌스를 행하면 되며, 종래와 같이 정기적으로 모든 이음새를 체크하여 메인터넌스를 행할 필요가 없어지기 때문에, 대폭적인 메인터넌스 시간의 삭감을 할 수 있다.
제2 발명은, 상기 센서는, 스트레인 센서 또는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 제1 발명에 기재된 시일 구조이다.
시일 구조가 헐거워지는 원인은, 이음새 부재와 개스킷을 체결하는 체결 수단이 나사의 경우이면, 나사가 헐거워지는 방향으로의 미소한 회전 또는 온도 변화에 의한 재료 수축이며, 나사가 헐거워지면 나사의 체결시에 발생한 스트레인이나 이음새 부재 등의 면압의 저하가 일어나고, 이 스트레인이나 면압의 저하 등을 센서로 검출함으로써 이음새의 헐거워짐을 확실하게 검지할 수 있다.
제3 발명은, 상기 제1 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 내측에 있고, 상기 제2 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 외측에 있는 것을 특징으로 하는 제1 발명 또는 제2 발명에 기재된 시일 구조이다.
상기 제1 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 내측에 있고, 상기 제2 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 외측에 있고, 상기 제2 평면 또는 상기 개스킷의 제2 평면과의 대향부 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있기 때문에, 이 센서가 헐거워짐 등을 검지한 단계에서는, 상기 제1 평면 부분 및 상기 고리형의 시일 돌기 부분에 의한 시일부는 건전한 상태를 유지하고 있다.
제4 발명은, 유로를 형성하는 한쌍의 이음새 부재와, 상기 한쌍의 이음새 부재와의 사이에 개재된 고리형의 개스킷과, 상기 한쌍의 이음새 부재를 연결하는 체결 수단을 포함하는 이음새에 있어서, 상기 이음새 부재의 상기 개스킷과의 대향면이, 제1 평면과, 상기 제1 평면으로부터 돌출된 고리형의 시일 돌기와, 상기 제1 평면과 비교하여 상기 개스킷과의 거리가 떨어진 위치에 형성된 제2 평면으로 이루어지고, 상기 제2 평면 및 상기 개스킷의 상기 제2 평면과의 대향 위치 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있는 이음새이다.
제5 발명은, 상기 센서는 스트레인 센서 또는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 제4 발명에 기재된 이음새이다.
제6 발명은, 상기 제1 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 내측에 있고, 상기 제2 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 외측에 있는 것을 특징으로 하는 제4 발명 또는 제5 발명에 기재된 이음새이다.
제7 발명은, 유로를 형성하는 이음새 부재와, 상기 이음새 부재에 대향하는 원판형의 폐쇄판과, 상기 이음새 부재와 상기 폐쇄판을 연결하는 체결 수단을 포함하는 폐쇄 마개에 있어서, 상기 이음새 부재의 상기 폐쇄판과의 대향면이, 제1 평면과, 상기 제1 평면으로부터 돌출된 고리형의 시일 돌기와, 상기 제1 평면과 비교하여 상기 원판형의 폐쇄판과의 거리가 떨어진 위치에 형성된 제2 평면으로 이루어지고, 상기 제2 평면 및 상기 개스킷의 상기 제2 평면과의 대향 위치 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있는 폐쇄 마개이다.
제8 발명은, 상기 센서는 스트레인 센서 또는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 청구항 7에 기재된 폐쇄 마개이다.
제9 발명은, 상기 제1 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 내측에 있고, 상기 제2 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 외측에 있는 것을 특징으로 하는 청구항 7 또는 8에 기재된 폐쇄 마개이다.
제10 발명은, 제4 발명 내지 제6 발명의 이음새를 갖는 유체 공급 설비의 상기 이음새의 헐거워짐을 감시하는 감시 시스템으로서, 상기 센서로부터의 신호를 수신하는 통신부와, 상기 센서로부터 수신한 신호를 미리 정해진 값과 비교하여 이음새의 체결 상태의 합격 여부를 판정하는 판정부를 갖는 것을 특징으로 하는 감시 시스템이다.
제10 발명에 의하면, 제4 발명 내지 제6 발명에 기재된 이음새에 부착된 센서로 검지된 신호를 유선 또는 무선에 의해, 이음새와 관련된 회로 또는 이음새로부터 떨어진 외부의 회로에서 신호를 수신함으로써, 수소 스테이션 등에 다수 사용되고 있는 이음새의 헐거워짐의 관리를 집중하여 행할 수 있다.
이 제10 발명에 의하면, 특정한 식별 번호로 식별된 센서 부착 이음새에 구비된 센서가 검지한 면압이나 스트레인의 값을 신호로서 유선 또는 무선으로 센서의 식별번호 부여 서버 등에 보내기 때문에, 서버 등 내에서 그 신호를 처리함으로써, 유체 공급 설비 등의 어떤 이음새의 면압 또는 스트레인이 어떠한 값이며, 현재 메인터넌스가 필요한지 어떤지를 감시자에게 자동으로 전달할 수 있다. 이 자동화에 의해, 지금까지 모든 이음새를 정기적으로 전수 검사했던 시간을 대폭 삭감할 수 있고, 또한, 유체 누설이 발생하기 전에 확실하게 더 조이는 등의 메인터넌스를 행할 수 있다.
제11 발명은, 체결 상태가 불합격인 경우, 경고를 행하는 것을 특징으로 하는 제10 발명에 기재된 감시 시스템이다.
감시 시스템이 자동적으로 경고를 발하기 때문에, 감시자는 모니터 등의 감시를 항상 행할 필요가 없어진다.
제12 발명은, 제11 발명의 감시 시스템을 갖는 유체 공급 장치로서, 경고를 행함과 더불어 상기 이음새를 포함하는 유로에 설치된 밸브의 폐쇄 또는 개방을 행하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치이다.
제12 발명에 의하면, 유체 공급 장치에 구비되어 있는 이음새 중 특정한 이음새가 헐거워진 경우, 경고를 행한 경우에 있어서, 감시자가 야간 등으로 인해 부재중이라도, 유로에 설치된 밸브의 폐쇄 또는 개방을 행함으로써 유체 공급 장치로부터 유체가 새는 것을 자동적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 센서 부착 이음새 등에 의하면, 수많은 이음새에 비해, 이음새의 헐거워짐을 확실하게 유체의 누설전에 검지하여, 용이하게 시간이 걸리지 않는 메인터넌스를 행할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 의한 센서 부착 이음새의 제1 실시예의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는, 제1 실시예의 주요부의 체결전의 형상을 나타내는 확대 종단면도이다.
도 3은, 제1 실시예의 주요부의 체결후의 형상을 나타내는 확대 종단면도이다.
도 4는, 제1 실시예의 센서 부착 이음새를 체결했을 때의 너트의 회전 각도와 체결 토크의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 본 발명에 의한 센서 부착 이음새의 제2 실시예의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 6은, 제2 실시예의 주요부의 체결전의 형상을 나타내는 확대 종단면도이다.
도 7은, 본 발명에 의한 센서 부착 이음새의 제3 실시예의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 8은, 센서 부착 이음새를 구비하는 유체 공급 설비의 이음새의 헐거워짐을 감시하는 시스템도이다.
도 9는, 감시 시스템의 단계를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 자세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등 및 각종 제조 조건은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것에 한정하는 취지가 아니며, 단순한 설명예에 불과하다.
도 1부터 도 3까지는, 본 발명에 의한 센서 부착 이음새의 제1 실시예인 관이음새 타입을 나타내고 있다. 또, 도 1 및 도 2는, 센서 부착 이음새의 체결전의 상태를 나타내고, 도 3은, 체결한 후의 형상을 나타내고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 센서 부착 이음새는, 제1 관상 이음새 부재(1) 및 제2 관상 이음새 부재(2)와, 제1 관상 이음새 부재(1)의 우측 단부면과 제2 관상 이음새 부재(2)의 좌측 단부면 사이에 개재된 고리형 개스킷(3)과, 고리형 개스킷(3)을 유지하고 또한 제1 관상 이음새 부재(1)에 유지되는 리테이너(5)를 구비하고 있고, 제2 이음새 부재(2)측으로부터 제1 이음새 부재(1)에 끼워진 너트(4)에 의해, 제2 이음새 부재(2)가 제1 이음새 부재(1)에 고정되어 있다. 각 이음새 부재(1)(2)의 맞댄 단부면의 반경 방향 대략 중앙부에는, 고리형의 시일 돌기(7)(8)가 각각 형성되고, 각 이음새 부재(1)(2)의 외주부에는, 고리형의 과체결 방지용 돌기(9)(10)가 각각 형성되어 있다.
개스킷(3)의 양 단부면은, 축방향에 대하여 직각인 평탄면으로 되어 있다. 개스킷(3)의 외주면에는, 외향 플랜지로 이루어진 빠짐 방지부(3b)가 설치되어 있다.
양 이음새 부재(1)(2) 및 개스킷(3)은 SUS316L제이다. 양 이음새 부재(1)(2)의 내경과 개스킷(3)의 내경은 동일하게 되어 있다. 양 이음새 부재(1)(2) 및 개스킷(3)의 재질로는, SUS316L 이외의 스테인레스강이나 그 밖의 금속이 적절하게 채용된다.
너트(4)의 우측 단부에는 내향 플랜지(11)가 형성되어 있고, 이 플랜지(11) 부분이 제2 이음새 부재(2)의 주위에 끼워져 있다. 너트(4)의 좌측 단부의 내주에 암나사(12)가 형성되어 있고, 이것이 제1 이음새 부재(1)의 우측에 형성된 수나사(14)에 끼워져 있다. 제2 이음새 부재(2)의 좌측 단부 외주에는 외향 플랜지(13)가 형성되어 있고, 이것과 너트(4)의 내향 플랜지(11) 사이에 동시 회전 방지용의 스러스트 볼 베어링(6)이 개재되어 있다.
본 실시예에서는, 센서(S)가, 제1 관상 이음새 부재(1)의 우측 단부면에 1개, 고리형 개스킷(3)의 우측 단부면에 1개 매립되어 있다.
센서를 설치하는 방법은, 센서를 부착하는 이음새 부재나 개스킷에 오목부를 형성하고, 그 안에 센서를 설치하여 접착제 등을 이용하여 매립하는 방법, 오목부에 센서를 압입 감합하는 방법, 납땜에 의한 방법, 분말 야금 소결에 의한 방법 등의 여러가지 방법에 의해 행할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
센서로부터의 신호를 유선으로 센서 부착 이음새의 외부로 취출하는 경우는, 도면에는 도시하지 않지만, 이음새 부재나 개스킷에 신호선을 통과시키는 관통 구멍이 형성되어 있다.
도 2는, 본 발명에 의한 관이음의 제1 실시예의 주요부를 자세히 나타내는 것이며, 각 시일 돌기(7)(8)는, 단면이 원호형이며, 각 맞댄 단부면에서의 시일 돌기(7)(8)의 내외 양측에는, 내측 평탄면(15)(16) 및 외측 평탄면(17)(18)이 형성되어 있다. 내측 평탄면(15)(16)은, 외측 평탄면(17)(18)으로부터 좌우 방향으로 개스킷(3)측으로 돌출되어 있다.
도 2에서의 내측 평탄면(15)(16)이 상기 제1 평면에 상당하고, 외측 평탄면(17)(18)이 상기 제2 평면에 상당한다.
각 과체결 방지용 고리형 돌기(9)(10)는, 시일 돌기(7)(8)보다 좌우 방향으로 개스킷(3)측으로 돌출되어 있고, 적정한 체결보다 더 체결하도록 했을 때, 리테이너(5)를 그 양면으로부터 압박하도록 되어 있다. 각 과체결 방지용 고리형 돌기(9)(10)는 조립전의 각 이음새 부재(1)(2)의 시일 돌기(7)(8)를 보호하고 있고, 이것에 의해, 시일성에 중요한 영향을 미치는 시일 돌기(7)(8)가 손상되는 것이 방지되어 있다.
도 2는, 너트(4)를 손으로 체결한 상태를 확대하여 나타내는 것이지만, 도 2에 나타낸 바와 같이, 너트(4)가 체결되어 가면, 시일 돌기(7)(8)의 최돌출 단부가 개스킷(3)의 단부면에 먼저 접촉하지만, 이 때에는 각 이음새 부재(1)(2)의 내측 평탄면(15)(16)과 개스킷(3)의 좌우측 단부면 사이에는, 각각 제1 간극(G1)이 존재하고, 각 이음새 부재(1)(2)의 외측 평탄면(17)(18)과 개스킷(3)의 좌우측 단부면 사이에는, 이것보다 큰 제2 간극(G2)이 각각 존재한다. 또한, 과체결 방지용 고리형 돌기(9)(10)와 리테이너(5) 사이에는, 더욱 큰 제3 간극(G3)이 존재한다. 즉, G1<G2<G3으로 되어 있다. 손으로 체결한 상태로부터 스패너 등에 의해 더욱 너트(4)를 체결해 가면, 개스킷(3)이 변형되고, 우선 제1 간극(G1)이 0이 된다. 이 때, 제2 간극(G2)은 0이 아니다. 그리고, 적정한 체결시에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제2 간극(G2)도 0이 되어, 내측 평탄면(15)(16)이 개스킷(3)의 좌우측 단부면의 내측 가장자리에 밀접하고, 각 이음새 부재(1)(2)의 내주(1a)(2a)와 개스킷(3)의 내주(3a)가 거의 단차가 없어진다. 즉 액이 고이는 오목부는 존재하지 않게 된다. 또, 과체결 방지용 고리형 돌기(9)(10)와 리테이너(5) 사이의 제3 간극(G3)은, 이 때에도 0은 되지 않는다. 그리고, 이것보다 더 체결하면, 과체결 방지용 고리형 돌기(9)(10)와 리테이너(5) 사이의 제3 간극(G3)이 0이 되고, 체결에 대한 저항력이 매우 커져, 과체결이 방지된다.
상기 제1 실시예에 있어서, 각 이음새 부재(1)(2)의 시일 돌기(7)(8)는, 시일 돌기(7)(8)의 기단부의 외주면이 축방향으로 신장되도록 한 것이다. 각 시일 돌기(7)(8)의 단면의 윤곽 형상은, 각 이음새 부재(1)(2)의 맞댄 단부면으로부터 반경 방향 외측으로 신장된 원호부(7b)(8b)와, 동 단부면으로부터 축방향으로 신장되고 또한 원호부(7b)(8b)의 선단에 이어지는 직선부(7a)(8a)로 이루어진다.
도 4는, 제1 실시예의 것에 관해, 너트(4)의 회전 각도를 종축으로, 체결 토크를 횡축으로 하여 양자의 관계를 조사한 것이다. 제1 실시예의 센서 부착 이음새는, 손으로 체결했을 때의 각 과체결 방지용 고리형 돌기(9)(10)와 리테이너(5)의 거리를 0.15 mm로 한 것이다. 따라서, 외측 평탄면(17)(18)이 개스킷(3)에 접촉했을 때의 과체결 방지 돌기(9)(10)와 리테이너(5)의 거리가, 계산상 0.03 mm로 되어 있다. 그리고, 손으로 체결한 상태를 기준으로 하여 약 85° 너트를 회전시켰을 때에, 과체결 방지 돌기(9)(10)와 리테이너(5)가 접촉하고, 이것에 의해 그래프의 기울기가 보다 수평에 가까워졌다. 따라서, 약 85° 너트(4)를 회전시켰을 때의 체결 토크의 반응은 매우 크고, 이것에 의해, 체결 작업을 행하고 있는 것이 체결 종료를 감지할 수 있다.
도 4의 그래프를 자세히 보면, 너트 회전 각도와 체결 토크를 플롯한 그래프가 3개의 영역으로 나뉘어져 있는 것을 알 수 있다. 회전 각도 0°부터 θ1°에서 체결 토크가 0부터 T1의 범위의 영역인 A존, 회전 각도 θ1°부터 θ2°에서 체결 토크가 T1부터 T2의 범위의 영역인 B존 및 회전 각도 θ2°부터 θ3°에서 체결 토크가 T2부터 T3의 범위의 영역인 C존이다.
A존은, 너트(4)를 손으로 체결하여 시일 돌기(7)(8)의 최돌출 단부가 개스킷(3)의 단부면에 먼저 접촉한 너트의 회전 각도를 원점으로 하여, 스패너 등에 의해 너트(4)를 더 체결해 가면, 개스킷(3)이 변형되고, 우선 제1 간극(G1)이 0이 되는 너트의 회전 각도 θ1°까지의 구간이다.
너트의 회전 각도 θ1°로부터 더 체결하면, 제2 간극(G2)도 0이 되고, 그 때의 너트의 회전 각도 θ2°가 된다. 이 너트의 회전 각도 θ1°∼θ2°의 구간이 B존이다.
너트의 회전 각도 θ2°로부터 더 체결하면, 과체결 방지용 고리형 돌기(9)(10)와 리테이너(5) 사이의 제3 간극(G3)이 0이 되고, 체결에 대한 저항력이 매우 커진다. 이 때의 너트의 회전 각도를 θ3°로 하면, 너트의 회전 각도 θ2°∼θ3°의 구간이 C존이다.
A존으로부터 B존으로, 또한, B존으로부터 C존으로 너트를 회전시킴에 따라서, 도 4의 플롯한 점을 잇는 직선의 기울기는 작아진 것을 알 수 있다. 이것은, A존으로부터 B존으로, 또한, B존으로부터 C존으로 이행함에 따라서, 작은 회전 각도로 보다 큰 체결 토크가 발생하고 있는 것을 의미한다.
이음새가 헐거워지는 원인은, 실시예 1에서는 너트의 헐거워짐 또는 재료의 수축이 원인이며, 토크는 도 4의 그래프의 우측으로부터 좌측으로 이행해 가고, 최종적으로 유체의 누설을 발생시키게 된다.
실시예 1에서 설치되어 있는 센서는, 제2 평면인 외측 평탄면(17)(18) 및/또는 개스킷(3)의 반경 방향에서의 외측 평탄면(17)(18)의 대향 위치에 있기 때문에, C존의 너트 회전 각도와 체결 토크의 관계가 되어, 약간 헐거워지는 각도로 체결 토크는 크게 저하되게 되고, 센서가 검지하는 면압이나 스트레인도 양호한 감도로 검지할 수 있다. 따라서, 반경 방향에서 제2 간극(G2)의 위치에 센서를 설치하여 두면 양호한 감도로 헐거워짐을 검지하는 것을 헐거워짐의 초기 단계에서 가능해진다.
도 5는, 실시예 1과 같은 관상 이음새가 아니라, 블록 이음새에 센서를 구비한 실시예 2를 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 블록 이음새(1)는, 서로 연통하는 유체 통로(31a)(32a)를 갖고 있는 제1 및 제2 블록형 이음새 부재(31)(32)와, 이음새 부재(31)(32)끼리를 결합하는 체결 수단으로서의 볼트(33)와, 개스킷(3)과, 리테이너(도시하지 않음)와, 센서(S)를 구비하고 있다.
실시예 2에서도 실시예 1과 동일하게, 도 5의 주요부를 확대한 도 6에 나타낸 바와 같이, 볼트(33)를 손으로 체결한 상태를 확대하여 나타내는 것이지만, 도 6에 나타낸 바와 같이, 볼트(33)를 체결해 가면, 시일 돌기(7)(8)의 최돌출 단부가 개스킷(3)의 단부면에 먼저 접촉한다. 이 때에는 각 블록형 이음새 부재(31)(32)의 내측 평탄면(부호없음)과 개스킷(3)의 상하 단부면의 사이에는, 각각 제1 간극(G1)이 존재하고, 각 블록형 이음새 부재(31)(32)의 외측 평탄면(부호없음)과 개스킷(3)의 상하 단부면의 사이에는, 이것보다 큰 제2 간극(G2)이 각각 존재한다. 또한, 블록형 이음새 부재(31)와 (32)의 사이에는, 제2 간극(G2)의 2배보다 큰 간극이 존재한다. 손으로 체결한 상태로부터 렌치 등에 의해 볼트(33)를 더 체결해 가면, 개스킷(3)이 변형되고, 우선 제1 간극(G1)이 0이 된다. 이 때, 제2 간극(G2)은 0이 아니다. 그리고, 적정한 체결시에는, 도시는 하지 않지만, 제2 간극(G2)도 0이 되어, 내측 평탄면(부호없음)이 개스킷(3)의 상하 단부면의 내측 가장자리에 밀접하고, 각 블록형 이음새 부재(31)(32)의 내주와 개스킷(3)의 내주가 거의 단차가 없어진다. 즉 액이 고이는 오목부는 존재하지 않게 된다. 또, 블록형 이음새 부재(31)와 (32) 사이의 간극은, 이 때에도 0은 되지 않는다. 그리고, 이것보다 더 체결하면, 이 간극이 0이 되고, 체결에 대한 저항력이 매우 커져, 과체결이 방지된다.
도 7은, 도 1에 나타내는 제2 관상 이음새 부재(2) 대신에 폐쇄 마개 본체(20)와 폐쇄판(21)과 빠짐 방지 부재(22)로 치환된 폐쇄 마개의 전체 구성을 나타내고 있다. 시일 구조는 도 1에 나타내는 이음새와 동일하며 설명을 생략한다.
이 폐쇄 마개에서는, 폐쇄판(21) 및 폐쇄 마개 본체(20)에 의해 유로는 이 부분에서 폐쇄되어 있지만, 제1 관상 이음새 부재(1)까지는 유체는 흐르고 있기 때문에, 이러한 구조의 폐쇄 마개라 하더라도, 제1 관상 이음새 부재(1)는 유로를 형성하는 이음새 부재인 것에 변함은 없다.
도 8은, 센서 부착 이음새를 갖는 유체 공급 설비의 센서 부착 이음새의 헐거워짐을 감시하는 서버 등을 포함하는 감시 시스템을 나타내고 있다.
센서 부착 이음새의 센서로부터 유선 또는 무선으로 검지한 신호를 정보로서 서버의 통신부에 보낸다. 서버의 입력부에는, 미리 유체의 누설이 발생할 때의 신호의 크기에 안전 계수를 곱한 신호의 크기의 값을 입력하고, 그 정보는 기억부에 유지되어 있다. 센서로부터 수신한 신호의 크기의 값과 기억부에 기억된 값이 판정부에서 비교되어, 센서로부터 수신한 신호의 크기의 값이 기억부에 기억된 값보다 작은 경우에 면압 등이 작아져 헐거워지기 시작한다고 판정되기 때문에, 경고를 포함하는 판정부로부터의 정보가 표시부로 보내어져 센서 부착 이음새를 갖는 유체 공급 설비의 센서 부착 이음새의 헐거워짐을 감시할 수 있다.
판정부로부터의 정보는, 개개의 센서 부착 이음새의 식별번호와 관련되어 있기 때문에, 어떤 이음새가 메인터넌스를 필요로 하는지의 정보를 자동적으로 얻을 수 있다.
도 8에 나타내는 시스템에서는, 서버의 통신부에는, 경고를 포함하는 판정부로부터의 정보를 발신하는 발신 회로가 더 구비되어 있기 때문에, 그 정보를, 인터넷 네트워크를 이용하여 외부 단말에 보낼 수 있다. 이것에 의해, 유체 공급 설비가 있는 현장이나, 서버가 놓여 있는 방이 아닌 외부에서도 유체 공급 설비의 감시를 항상 행할 수 있다.
판정부로부터의 정보 중의 경고 정보는, 구체적으로는, 서버에 구비되어 있는 표시부나 외부 단말의 표시부에 대한 알람 화면 표시 정보, 서버에 구비되어 있는 스피커나 외부 단말의 스피커에 대한 음성 경고 정보, 기타, 감시실에 구비되어 있는 모니터 화면에 대한 경고 표시 정보, 플랜트 전역에 발해지는 스피커 등에 의한 경고 음성 정보 등의 여러가지 경고 정보이다.
도 9는 감시 시스템의 감시 개시로부터 감시 종료 또는 경고 발신까지의 흐름을 나타내는 도면이며, 도 9(A)는, 감시 시스템에 감시자가 명령 신호를 발했을 때의 흐름(S10∼S17)을 나타내고, 도 9(B)는, 루틴으로 행하는 감시의 흐름(S20∼S25)을 나타내고 있다.
1 : 제1 관상 이음새 부재
2 : 제2 관상 이음새 부재
3 : 개스킷
3b : 빠짐 방지부
4 : 너트
5 : 리테이너
6 : 볼 베어링
7, 8 : 시일 돌기
7a, 8a : 직선부
7b, 8b : 원호부
9, 10 : 과체결 방지용 돌기
11 : 플랜지
12 : 암나사
S : 센서
15, 16 : 내측 평탄면(제1 평면)
17, 18 : 외측 평탄면(제2 평면)
G1 : 제1 간극
G2 : 제2 간극
G3 : 제3 간극
21 : 폐쇄판
31, 32 : 블록형 이음새 부재
31a, 32a : 유체 통로
33 : 볼트

Claims (12)

  1. 유로를 형성하는 이음새 부재와,
    상기 이음새 부재에 대향하고, 상기 이음새 부재와의 사이에 시일을 형성하는 개스킷
    을 포함하고,
    상기 이음새 부재의 개스킷과의 대향면이, 제1 평면과, 상기 제1 평면으로부터 돌출된 고리형의 시일 돌기와, 상기 제1 평면과 비교하여 상기 개스킷으로부터 더 멀리 떨어진 위치에 형성된 제2 평면을 포함하고,
    상기 제2 평면 및 상기 개스킷의 제2 평면과의 대향부 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있으며,
    상기 센서가 신호를 감지한 때에, 유체의 시일성에 관여하는 시일부는 상기 고리형의 시일 돌기와 상기 제1 평면인 것인, 시일 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서는, 스트레인 센서 또는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 내측에 있고, 상기 제2 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 외측에 있는 것을 특징으로 하는 시일 구조.
  4. 유로를 형성하는 한쌍의 이음새 부재와,
    상기 한쌍의 이음새 부재와의 사이에 개재된 고리형의 개스킷과,
    상기 한쌍의 이음새 부재를 연결하는 체결 수단
    을 포함하는 이음새에 있어서,
    상기 이음새 부재의 상기 개스킷과의 대향면이, 제1 평면과, 상기 제1 평면으로부터 돌출된 고리형의 시일 돌기와, 상기 제1 평면과 비교하여 상기 개스킷으로부터 더 멀리 떨어진 위치에 형성된 제2 평면을 포함하고,
    상기 제2 평면 및 상기 개스킷의 상기 제2 평면과의 대향 위치 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있으며,
    상기 센서가 신호를 감지한 때에, 유체의 시일성에 관여하는 시일부는 상기 고리형의 시일 돌기와 상기 제1 평면인 것인, 이음새.
  5. 제4항에 있어서, 상기 센서는 스트레인 센서 또는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 이음새.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 내측에 있고, 상기 제2 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 외측에 있는 것을 특징으로 하는 이음새.
  7. 유로를 형성하는 이음새 부재와,
    상기 이음새 부재에 대향하고, 상기 이음새 부재와의 사이에서 시일을 형성하는 원판형의 폐쇄판과,
    상기 이음새 부재와 상기 폐쇄판을 연결하는 체결 수단
    을 포함하는 폐쇄 마개에 있어서,
    상기 이음새 부재의 상기 폐쇄판과의 대향면이, 제1 평면과, 상기 제1 평면으로부터 돌출된 고리형의 시일 돌기와, 상기 제1 평면과 비교하여 상기 원판형의 폐쇄판으로부터 더 멀리 떨어진 위치에 형성된 제2 평면을 포함하고,
    상기 제2 평면 및 상기 원판형의 폐쇄판의 상기 제2 평면과의 대향 위치 중 적어도 어느 한쪽에 센서가 설치되어 있으며,
    상기 센서가 신호를 감지한 때에, 유체의 시일성에 관여하는 시일부는 상기 고리형의 시일 돌기와 상기 제1 평면인 것인, 폐쇄 마개.
  8. 제7항에 있어서, 상기 센서는 스트레인 센서 또는 압력 센서인 것을 특징으로 하는 폐쇄 마개.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 내측에 있고, 상기 제2 평면이 상기 고리형의 시일 돌기보다 외측에 있는 것을 특징으로 하는 폐쇄 마개.
  10. 제4항 또는 제5항의 이음새를 갖는 유체 공급 설비의 상기 이음새의 헐거워짐을 감시하는 감시 시스템으로서,
    상기 센서로부터의 신호를 수신하는 통신부와,
    상기 센서로부터 수신한 신호를 미리 정해진 값과 비교하여 이음새의 체결 상태의 합격 여부를 판정하는 판정부
    를 갖는 것을 특징으로 하는 감시 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 체결 상태가 불합격인 경우, 경고를 행하는 것을 특징으로 하는 감시 시스템.
  12. 제11항의 감시 시스템을 갖는 유체 공급 장치로서, 경고를 행함과 더불어 상기 이음새를 포함하는 유로에 설치된 밸브의 폐쇄 또는 개방을 행하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
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