KR20180002527A

KR20180002527A - 센서를 구비한 유체 제어 밸브

Info

Publication number: KR20180002527A
Application number: KR1020170081000A
Authority: KR
Inventors: 세이지 이구치; 기요시 나가이
Original assignee: 시케이디 가부시키가이샤
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-01-08
Also published as: CN107542937B; EP3263963A1; JP2018003912A; EP3263963B1; CN107542937A; US20180003317A1; JP6674340B2

Abstract

가동 철심(9)을 이동시키는 액추에이터부(4)와, 가동 철심(9)에 설치된 다이어프램 밸브체(16)가 접촉·이격되는 밸브 시트(14a)가 형성된 밸브부(5)를 구비하는 유체 제어 밸브 본체(2)와 진동(S)을 검출하는 진동 센서(3)를 구비하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)에 있어서, 진동(S)은, 다이어프램 밸브체(16)가 밸브 시트(14a)에 접촉할 때, 다이어프램 밸브체(16)와 밸브 시트(14a) 사이에 누설이 없는 경우에 발생하는 워터 해머 현상에 의해 발생하여, 소정의 역치(X)를 초과하는 진폭의 진동(S)을 검출했을 때에 유체 제어 밸브 본체(2)는 정상이라고 판단하고, 소정의 역치(X)를 초과하는 진폭의 진동(S)을 검출하지 않을 때에 유체 제어 밸브 본체(2)는 이상이라고 판단하는 이상 판단 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

센서를 구비한 유체 제어 밸브{FLUID CONTROL VALVE WITH SENSOR}

본 발명은 가동 부재를 이동시키는 액추에이터부와 가동 부재에 설치된 밸브체가 접촉·이격되는 밸브 시트가 형성된 밸브부를 구비하는 유체 제어 밸브 본체와, 밸브 본체의 진동을 검출하는 진동 센서를 구비하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브에 관한 것이다.

종래, 의료용 분석 장치에서 사용되는 약액용 유체 제어 밸브에 있어서, 시약, 희석액, 세정액 등의 다양한 유체를 제어하고 있다. 유체 제어 밸브에 있어서, 유체를 흐르게 하거나 멈추거나 하는 것이 확실하게 행해지고 있는지 여부의 확인을 행하기 위하여, 특허문헌 1에 개시하는 유체 제어 밸브가 사용되고 있었다. 특허문헌 1의 유체 제어 밸브에서는, 진동 센서를 설치함으로써, 제어 밸브의 동작에 의해 발하는 소리를 감지하고, 비교함으로써 동작 불량을 검지하여, 유체의 흐름을 확인하고 있다.

일본 특허 제5399687호 공보

그러나, 종래의 유체 제어 밸브에서는, 제어 밸브의 동작 불량을 검지하는 것만으로, 밸브 폐지부의 누설의 유무를 검지할 수는 없어, 의료용 분석 장치에서 사용되는 경우, 유체의 석출, 고착에 의해 제어 밸브의 밸브 폐지부에 막힘이 발생하여 밸브 폐지부에 누설이 발생할 우려가 있었다. 특히, 혈액 검사 장치에 있어서는, 검체의 단백질이 시일면에 퇴적되면, 밸브 폐지부에 누설이 발생하여, 오검출을 야기할 우려가 있었다.

또한, 제어 밸브의 구동원인 솔레노이드, 에어 실린더, 모터 등의 내구 동작에 의해 움직임이 나빠져, 밸브 개폐력이 약해지는 경우가 있다. 추가로, 제어 밸브의 유로를 개폐하는 밸브부의 마모, 돌발적인 이물 등의 유로를 흐르는 유체로의 유입에 의해 밸브 폐지할 수 없게 되는 경우가 있다. 이에 의해 밸브 폐지부에 누설이 발생할 우려가 있었다.

밸브 폐지부에 누설을 검출하기 위하여, 제어 밸브의 전후로 유량계, 압력계, 온도계 등의 센서를 설치하여 제어를 감시하고 있는 것도 있지만, 각 센서를 설치할 스페이스가 필요해져, 장치가 대형화되는 문제가 있었다. 또한, 이러한 장치에서는, 일반적인 성인의 모발의 굵기(100㎛) 정도 크기의 이물에 의한 미소한 누설을 검출하는 것은 곤란했다. 또한, 이들 센서는, 유로의 내부에 설치할 필요가 있지만, 다양한 유체를 취급하는 장치에서는, 접액 재질에 제한이 있어, 최대한 접액 부재를 줄이는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것이고, 유체 제어 밸브의 밸브 폐지부에 있어서의 미소한 누설의 검출을 행할 수 있는 센서를 구비한 유체 제어 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 관한 센서를 구비한 유체 제어 밸브는, 가동 부재를 이동시키는 액추에이터부와, 가동 부재에 설치된 밸브체가 접촉·이격되는 밸브 시트가 형성된 밸브부를 구비하는 유체 제어 밸브 본체와, 밸브 본체의 진동을 검출하는 진동 센서를 구비하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브에 있어서, 진동은, 밸브체가 밸브 시트에 접촉할 때, 밸브체와 밸브 시트의 사이에 누설이 없는 경우에 발생하는 워터 해머 현상에 의해 발생하여, 소정의 역치를 초과하는 진폭의 진동을 검출했을 때에 유체 제어 밸브 본체는 정상이라고 판단하고, 소정의 역치를 초과하는 진폭의 진동을 검출하지 않을 때에 유체 제어 밸브 본체는 이상이라고 판단하는 이상 판단 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 갖는 본 발명의 센서를 구비한 유체 제어 밸브는, 워터 해머 현상을 이용하여, 역치를 초과하는 진폭의 진동을 검출하지 않음으로써, 유체 제어 밸브의 밸브 폐지부에 있어서의 미소한 누설의 검출을 할 수 있다.

도 1은 센서를 구비한 유체 제어 밸브의 밸브 폐쇄 상태의 단면도이다.
도 2는 센서를 구비한 유체 제어 밸브의 밸브 개방 상태의 단면도이다.
도 3은 이물이 유체에 유입한 상태의 센서를 구비한 유체 제어 밸브의 단면도이다.
도 4는 압력 0.0㎫이고, 유체 제어 밸브가 정상(이물 없음)인 조건 하에서, 진동과 전압 및 시간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 압력 0.0㎫이고, 유체 제어 밸브가 이상(이물 있음)이 있는 조건 하에서, 진동과 전압 및 시간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 압력 0.3㎫이고, 유체 제어 밸브가 정상(이물 없음)인 조건 하에서, 진동과 전압 및 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 압력 0.3㎫이고, 유체 제어 밸브가 이상(이물 있음)이 있는 조건 하에서, 진동과 전압 및 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 전압이 70％인 조건 하에서, 진동과 전압 및 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 9는 전압이 80％인 조건 하에서, 진동과 전압 및 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 10은 전압이 90％인 조건 하에서, 진동과 전압 및 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 11은 미끄럼 이동 저항이 없을 때의 진동과 전압 및 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 12는 미끄럼 이동 저항이 증가했을 때의 진동과 전압 및 시간의 관계를 도시한 도면이다.
도 13은 진동 센서의 제어 블록도이다.

본 발명의 실시 형태에 있어서의 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)에 대하여, 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.

(센서를 구비한 유체 제어 밸브의 구성)

센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)의 구조에 대하여 도 1 내지 도 3을 사용하여 설명한다. 도 1은 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)의 밸브 폐쇄 상태의 단면을 도시한다. 도 2는 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)의 밸브 개방 상태의 단면을 도시한다. 도 3은 이물 A가 유체에 유입된 상태의 밸브 폐쇄 상태의 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)의 단면을 도시한다.

센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이 유체 제어 밸브 본체(2)와, 밸브 본체(2)의 진동을 검출하는 진동 센서(3)로 구성된다. 유체 제어 밸브 본체(2)는, 액추에이터부(4)와 밸브부(5)를 구비한다. 액추에이터부(4)에는, 고정 철심(8)과 가동 철심(9)(가동 부재의 일례)이 중공상의 코일 보빈(10)에 동축 상에 설치되어 있다. 여자 코일(7)이 코일 보빈(10)의 주위로 권회되어 있다. 고정 철심(8)의 일 단부면(도 1에 있어서 하면)(8a)은 자극면으로 되어 있고, 이 자극면이 가동 철심(9)의 일 단부면(도 1에 있어서 상면)(9b)과 대향하도록 동축 상에 배치되어 있다. 고정 철심(8)의 외경은, 코일 보빈(10)의 내경과 거의 동일한 직경으로 되어 있다. 여자 코일(7)의 주위는, 요크(yoke)(11)가 배치되고, 요크(11)는 몰드부(12)에 덮여 있다. 몰드부(12)의 하단에는 밸브부(5)와 연결되는 연결 부재(13)가 설치되어 있다.

가동 철심(9)의 하단은 외주에 플랜지부(9a)가 형성되어 있다. 플랜지부(9a)에는, 후술하는 다이어프램 밸브체(16)를 밸브 시트(14a) 방향으로 가압하는 스프링(15)의 일단이 접촉되어 있다. 스프링(15)의 타단은 요크(11)와 연결 부재(13) 사이에 배치되어 있는 스프링 수용 부재(17)에 접촉되어 있다.

밸브부(5)는, 입력 유로(14b)와 출력 유로(14c)를 구비하는 유로 블록체(14)를 갖는다. 유로 블록체(14)의 중앙에는, 다이어프램 밸브체(16)와 접촉 또는 이격하는 밸브 시트(14a)가 형성되어 있다.

도 1에서는 여자 코일(7)에 통전되어 있지 않으므로, 가동 철심(9)은 고정 철심(8)과 이격되고, 다이어프램 밸브체(16)는, 스프링(15)의 압박력에 의해 밸브 시트(14a)에 접촉되어, 입력 유로(14b)와 출력 유로(14c)는 차단되어 있다.

한편, 여자 코일(7)에 통전하면, 가동 철심(9)이 고정 철심(8)에 흡인되기 때문에, 도 2에 도시한 바와 같이 다이어프램 밸브체(16)는 밸브 시트(14a)로부터 이격되어, 입력 유로(14b)와 출력 유로(14c)는 연통된다.

이어서, 진동 센서(3)에 대하여 설명한다. 도 13은 진동 센서(3)의 제어 블록도이다. 진동 센서(3)는 소정 사이즈의 칩 형상(한 변이 수㎜인 정사각형)을 갖고, 기판(도시없음)에 납땜되어 있다. 진동 센서(3)를 설치한 기판은, 후술하는 바와 같이 유체 제어 밸브 본체(2)에 발생하는 진동을 검지할 수 있는 위치에 설치된다. 본 실시 형태에서는, 요크(11)의 측면(11a)에 직접 설치되고, 일부를 몰드부(12)로 덮고 있다. 기판에는 제어 장치(6)가 설치되어 있다. 제어 장치(6)는, CPU(20)와, ROM(18)을 갖고, ROM(18)은 이상 판단 프로그램(19)을 갖는다. 이상 판단 프로그램(19)은, 유체 제어 밸브 본체(2)가 정상인지, 이상이 있는지를 판단하기 위하여 제어 장치(6)(이상 판단 수단의 일례)에 의해 실행된다. 제어 장치(6)에는 유체 제어 밸브 본체(2)가 정상인지 이상이 있는지를 표시하기 위한 표시 수단(21)이 접속되어 있다.

진동 센서(3)를 검출할 수 있는 검출 진동 방향은 하나이다. 여기에서는, 진동 센서(3)의 검출 진동 방향을, 실제의 진동 방향에 맞게 설치하는 것이 최선이다. 본 실시 형태에서는, 가동 철심(9)의 동작에 의한 진동은, 요크(11)의 측면(11a)에 있어서도 전파되기 때문에, 진동 센서(3)의 검출 진동 방향을 실제의 진동 방향에 맞춤으로써 진동 검출을 가능하게 한다. 또한, 검출 진동 방향이 비스듬해도 검지는 가능하다.

(센서를 구비한 유체 제어 밸브의 작용 효과)

이어서, 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)의 밸브 폐쇄 시의 작용 효과에 대하여 도 4 내지 도 7을 사용하여 설명을 한다. 도 4에서는, 유체 제어 밸브(1)를 흐르는 유체의 압력이 0.0㎫이고, 유체 제어 밸브가 정상(유체 중에 이물 없음)이라는 조건 하에서, 도 5에서는 압력이 0.0㎫이고, 유체 제어 밸브가 이상(유체 중에 이물 있음)이 있다는 조건 하에서, 진동 S와 전압 P 및 시간 T의 관계를 나타낸다. 도 6에서는 압력이 0.3㎫이고, 유체 제어 밸브가 정상(유체 중에 이물 없음)이라는 조건 하에서, 도 7에서는 압력이 0.3㎫이고, 유체 제어 밸브가 이상(유체 중에 이물 있음)이 있다는 조건 하에서, 진동 S와 전압 P 및 시간 T의 관계를 나타낸다. 도 4 내지 도 7의 그래프 중 종축은, 전압 P를 나타내는 전자기 밸브 전압[V] 또는 진동 S를 나타내는 진동 센서 출력[V]을 나타내고, 횡축은 시간[ms]을 나타낸다. 또한, 도 5, 도 7에 있어서의 유체 제어 밸브(1)가 이상(유체 중에 이물 있음)이 있을 때의 유체 제어 밸브란, 도 3에 도시한 바와 같이, 밸브부(5)의 유로에 이물 A가 유입된 상태를 상정하고 있다.

여자 코일(7)로의 통전을 멈추고, 제어 밸브의 전압 P가 P1로부터 P2로 저하되면, 스프링(15)의 압박력에 의해 가동 철심(9)은 하강하여 다이어프램 밸브체(16)가 밸브 시트(14a)에 접촉된다. 이때, 워터 해머 현상이 발생한다.

여기서, 워터 해머 현상에 대하여 설명한다. 유체 제어 밸브 본체(2)에 있어서, 입력 유로(14b)로부터 출력 유로(14c)를 향하여 흐르고 있는 유체는, 다이어프램 밸브체(16)를 급격하게 밸브 폐쇄시키면, 밸브 폐쇄 직후에 있어서도, 유체의 관성력에 의해 입력 유로(14b)의 유로벽에 충돌한다. 유체가 충돌함으로써, 충격음을 발하는 워터 해머 현상이 발생한다. 이 워터 해머 현상에 의해, 진동 S가 발생한다. 진동 S는 진동 센서(3)에 의해 검출된다.

압력 0.3㎫의 조건 하에서는, 다이어프램 밸브체(16)와 밸브 시트(14a) 사이에 이물이 없고, 누설이 없는 경우, 워터 해머 현상에 의해 진동 S3이 발생하고, 도 6에 도시한 바와 같이, 시간 T1 경과 후, 진동 S3의 진폭은 역치 X를 초과한다. 역치 X는, 제품, 또한 사용 조건에 의해 사전에 설정되어 있다. 이에 의해, 이상 판단 프로그램(19)에 기초하여 제어 장치(6)에 의해 유체 제어 밸브 본체(2)는 정상이라고 판단된다. 이때, 표시 수단(21)에 정상임이 나타난다.

다이어프램 밸브체(16)와 밸브 시트(14a) 사이에 이물이 있고, 누설이 있는 경우에는, 도 7에 도시한 바와 같이 워터 해머 현상에 의해 진동 S4가 발생하지만, 시간 T1을 경과해도 진동 S4의 진폭은 역치 X를 초과하지 않는다. 진동 센서(3)는, 역치 X를 초과하는 진폭의 진동 S4를 검출하지 않기 때문에, 유체 제어 밸브 본체(2)는 이상 판단 프로그램(19)에 기초하여 제어 장치(6)에 의해 이상이라고 판단된다. 이때, 표시 수단(21)에 이상이 있음이 나타난다.

여기서, 이물이 있고, 누설이 있는 경우에 진동 S4의 진폭이 역치 X를 초과하지 않는 것은, 다이어프램 밸브체(16)와 밸브 시트(14a) 사이에 이물이 있어, 약간의 간극이 있으면, 유로가 존재하기 때문이다. 밸브 폐쇄 직후, 그 유로에 의해 유체가 출력 유로(14c)에 유입됨으로써, 발생하는 부압이 작기 때문에, 워터 해머 현상에 의한 진동 S4의 진폭은 작아진다. 이 현상을 이용함으로써, 비록 이물이 굵기 100㎛ 정도 굵기의 실 형상의 것이라도, 진동의 검출 결과에 따라 미소한 누설을 검출할 수 있다.

한편, 압력 0.0㎫에 가까운 조건 하에서는, 다이어프램 밸브체(16)와 밸브 시트(14a) 사이에 이물이 없고, 누설이 없는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이 시간 T0 경과 후, 스프링(15)의 압박력으로 다이어프램 밸브체(16)를 밸브 시트(14a)에 접촉하게 한 결과, 진동 S1이 발생한다. 진동 S1의 진폭은 소정의 역치 X를 초과한다.

단, 압력 0.0㎫에 가까운 조건 하에서는, 이물이 있고, 누설이 있는 경우라도, 도 5에 도시한 바와 같이 이물이 없는 경우와 마찬가지로 시간 T0 경과 후, 스프링(15)의 압박력으로 다이어프램 밸브체(16)를 밸브 시트(14a)에 접촉하게 한 결과, 진동 S2가 발생하고, 진동 S2의 진폭은 역치 X를 초과한다. 압력 0.0㎫에 가까운 조건 하에서는, 진동 S에 의해 유체 제어 밸브 본체(2)의 이상을 검출할 수는 없다. 그 이유는, 압력 0.0㎫에 가까운 조건 하에서는, 유체의 유속이 작아, 흐름이 거의 없다. 유속이 작으면, 밸브 폐쇄 직후의 출력 유로(14c)에 있어서의 유체의 부압으로부터 정압이 될 때의 차는 작다. 그로 인해, 이물에 있어 간극이 있어도, 그 간극을 흐르는 유체는 없어, 스프링(15)의 압박력으로 다이어프램 밸브체(16)를 밸브 시트(14a)에 접촉하게 한 결과, 역치 X를 초과하는 진폭의 진동 S1, 진동 S2가 발생한다.

또한, 압력 0.0㎫(흐름이 없을 때)의 조건 하에서는, 워터 해머 현상은 발생하지 않는다. 압력 0.0㎫일 때, 스프링(15)의 압박력으로 다이어프램 밸브체(16)를 밸브 시트(14a)에 접촉하게 한 결과, 진동이 발생하지만, 압력 0.3㎫(흐름이 있을 때)의 조건 하에서는, 흐름에 의해 다이어프램 밸브체(16)를 밀어올리는 방향의 힘(압박력에 저항하는 힘)이 작용하므로, 착석 시의 충격이 완화된다. 그로 인해, 워터 해머 현상은, 흐름이 빠를수록 커진다. 그러나, 밸브 시트(14a)에 이물이 끼이거나 시일면에 이상이 있거나 하면 이물의 주위에 생긴 간극으로부터 유체가 유출되므로, 워터 해머 현상은 작아진다.

본 실시 형태에서는, 돌발적인 실 형상의 이물이 밸브체(16)와 밸브 시트(14a) 사이에 존재하는 것에 의한 누설을 검지하고 있지만, 유체의 석출물이나, 밸브체 및 밸브 시트의 시일부의 열화 또는 가동 철심의 열화에 의한 누설도 검지할 수 있다.

또한, 작동 도중의 진동 발생(가동 철심의 걸림, 가동 철심의 스틱슬립 상태)에서는, 밸브 폐쇄하지 않기 때문에, 진동의 크기가 저하된다. 이 경우도 유체 제어 밸브 본체(2)의 이상을 검지할 수 있다. 또한, 유로(접액부)에 센서(3)를 설치할 필요가 없기 때문에, 사용 유체에 대한 영향이 없다. 또한, 유체 제어 밸브 본체(2)에 진동 센서(3)를 설치하기 위하여, 누설을 검출하기 위하여, 제어 밸브의 전후로 유량계, 압력계, 온도계 등의 센서를 설치할 필요가 없어, 장치를 소형화할 수 있다.

이어서, 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)의 밸브 개방 시의 작용 효과에 대하여, 도 8 내지 도 12를 사용하여 설명한다. 도 8에서는, 전압이 70％(여기서, 전압이 70％란, 유체 제어 밸브 본체(2)의 정격 전압의 70％를 의미한다. 이하, 동일하다)인 조건 하에서, 도 9에서는 전압이 80％인 조건 하에서, 도 10에서는 전압이 90％인 조건 하에서, 진동 S와 전압 P 및 시간 T의 관계를 나타낸다. 도 11과 도 12에서는, 미끄럼 이동 저항의 증가에 의한 응답 시간의 지연을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 미끄럼 이동 저항이 없을 때, 도 12는 미끄럼 이동 저항이 증가했을 때의 진동 S와 전압 P 및 시간 T의 관계를 나타낸다. 종축은, 전압 P를 나타내는 전자기 밸브 전압[V] 또는 진동 S를 나타내는 진동 센서 출력[V]을 나타내고, 횡축은 시간[ms]을 나타낸다. 또한, 밸브 개방 시의 진동 S는 밸브 폐쇄 직후에 일어나는 워터 해머 현상에 의한 진동이 아니라, 가동 철심(9)과 고정 철심(8)의 충돌에 의해 발생하는 진동이다.

여자 코일(7)에 통전하면(도 8에서는 전압 P3→P4, 도 9에서는 전압 P5→P6, 도 10에서는 전압 P7→P8로 변화), 가동 철심(9)은 상승하여 고정 철심(8)에 흡착된다. 이에 의해 다이어프램 밸브체(16)가 밸브 시트(14a)로부터 이격한다.

전압 P가 70％인 조건(전압 P4) 하에서는, 시간 T2 경과 후, 가동 철심(9)은 상승하여 고정 철심(8)에 접촉할 때에 역치 X를 초과하는 진폭의 진동 S5가 발생한다. 이어서, 전압 P가 80％(전압 P6)에서는, 시간 T2보다 짧은 시간 T3 경과 후, 역치 X를 초과하는 진폭의 진동 S6이 발생한다. 또한, 전압 P가 90％(전압 P8)에서는, 시간 T3보다 짧은 시간 T4 경과 후, 역치 X를 초과하는 진폭의 진동 S7이 발생한다.

이들 전압 P의 높이와 시간 T를 비교하면, 전압 P(P4<P6<P8)가 높을수록, 응답하는 시간 T(T2>T3>T4)가 짧고, 전압 P가 낮을수록 응답하는 시간 T가 길다.

여기서, 가동 철심(9)의 마모 검지에 대하여 도 11과 도 12를 사용하여 설명한다. 유체 제어 밸브 본체(2)에서는, 경시적인 가동 철심(9)의 마모 등에 의해, 가동 철심(9)의 미끄럼 이동부(코일 보빈(10)의 내벽과의 접촉면)에 있어서의 미끄럼 이동 저항이 증가한다. 도 11의 미끄럼 이동 저항이 없는 경우와 비교하여(진동 S7), 도 12의 미끄럼 이동 저항이 증가되었을 때(진동 S8)에 가동 철심(9)의 동작에 지연(T6-T5)이 발생한다. 이 가동 철심(9)의 동작 지연은, 전압 P가 저하되었을 때와 마찬가지로, 미끄럼 이동 저항이 높을수록 동작의 지연이 발생한다. 미끄럼 이동 저항이 높을수록, 완전 개방까지의 응답 시간이 길어진다. 그 결과, 응답 시간이, 소정 시간, 즉, 역치 Y를 초과했을 때의 가동 철심(9)의 동작의 지연을 검지함으로써, 미끄럼 이동 저항의 증가를 추측할 수 있다. 예를 들어, 응답 시간이 역치 Y를 초과했을 때, 제품의 교환 시기를 판단할 수 있어, 제품 수명의 예방 보전을 할 수 있다. 또한, 가동 철심(9)이 도중에 멈춘 경우에도 진동이 저하 혹은 발생하지 않기 때문에, 유체 제어 밸브 본체(2)의 이상을 검지할 수 있다.

(1) 이상, 설명한 바와 같이 본 실시 형태의 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)에 의하면, 가동 철심(9)을 이동시키는 액추에이터부(4)와 가동 철심(9)에 설치된 다이어프램 밸브체(16)가 접촉·이격되는 밸브 시트(14a)가 형성된 밸브부(5)를 구비하는 유체 제어 밸브 본체(2)와, 진동 S를 검출하는 진동 센서(3)를 구비하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)에 있어서, 진동 S는, 다이어프램 밸브체(16)가 밸브 시트(14a)에 접촉할 때, 다이어프램 밸브체(16)와 밸브 시트(14a) 사이에 누설이 없는 경우에 발생하는 워터 해머 현상에 의해 발생하여, 소정의 역치 X를 초과하는 진폭의 진동 S를 검출했을 때에 유체 제어 밸브 본체(2)는 정상이라고 판단하고, 소정의 역치 X를 초과하는 진폭의 진동 S를 검출하지 않을 때에 유체 제어 밸브 본체(2)는 이상이라고 판단하는 제어 장치(6)(이상 판단 프로그램(19))를 갖는 것을 특징으로 하므로, 워터 해머 현상을 이용하여 역치 X를 초과하는 진폭의 진동 S를 검출하지 않음으로써, 유체 제어 밸브 본체(2)의 밸브 폐지부에 있어서의 미소한 누설의 검출을 할 수 있다.

(2) (1)에 기재된 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)에 있어서, 진동 센서(3)는, 충격 검지에 특화된 것임을 특징으로 하므로, 약간의 충격도 검지할 수 있기 때문에, 워터 해머 현상에 의한 약간의 충격에 의한 진동 S를 검출할 수 있어, 유체 제어 밸브 본체(2)의 밸브 폐지부에 있어서의 미소한 누설을 확실하게 검출할 수 있다.

(3) (1) 또는 (2)에 기재된 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)에 있어서, 진동 센서(3)는, 진동 S를 검지할 수 있는 위치에 설치하는 것을 특징으로 하므로, 진동 S는 유체 제어 밸브 본체(2) 전체에 전파되기 때문에, 유체 제어 밸브 본체(2)의 어디든 설치할 수 있다.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)에 있어서, 누설이 실 형상의 이물 A에 의한 것이라도, 상기 진동의 검출 결과에 따라, 유체 제어 밸브 본체(2)는 이상이라고 제어 장치(6)가 판단하는 것을 특징으로 하므로, 굵기 100㎛ 정도의 크기의 실 형상의 이물이 원인임에 의한 미소한 누설도 확실하게 검출할 수 있다.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 센서를 구비한 유체 제어 밸브(1)에 있어서, 소정의 시간(역치 Y) 내에 진동 S를 검지하지 않을 때, 유체 제어 밸브 본체(2)는 이상이라고 제어 장치(6)가 판단하는 것을 특징으로 하므로, 가동 철심(9)의 미끄럼 이동부에 있어서의 미끄럼 이동 저항의 증가에 의해, 완전 개방까지의 응답 시간이 길어지기 때문에, 시계열로 봄으로써 유체 제어 밸브 본체(2)의 교환 시기를 판단할 수 있다.

또한, 본 실시 형태는 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 당연히 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다.

예를 들어, 본 실시 형태의 유체 제어 밸브 본체(2)는 전자기 밸브이지만, 에어로 구동하는 파일럿 밸브 등의 다른 형식의 유체 제어 밸브여도 된다.

또한, 본 실시 형태의 진동 센서(3)는, 진동을 검출하는 진동 센서이지만, 진동 센서 대신에 가속도를 검출하는 가속도 센서여도 된다.

또한, 본 실시 형태의 진동 센서(3)는, 요크(11)의 측면에 설치되어 있지만, 진동을 검지할 수 있는 위치이면 된다. 진동 센서(3)는 제품 외관에 후장착 설치하여, 진동을 검출하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제품의 상면(몰드(12)의 외측)에 설치해도 된다. 진동 센서(3)를 납땜한 기판을 수지로 몰드하고, 그것을 나사 고정 또는 접착한다. 가동 철심(9)의 동작에 의해 진동이 발생하기 때문에, 상하 진동을 검출하는 것이 가능해진다.

또한, 진동 센서(3)는, 유로 블록체(14)의 저면(외면)에 설치되어도 된다. 다이어프램 밸브체(16)가 밸브 시트(14a)에 접촉할 때에 진동이 발생하기 때문에, 유로 블록체(14)의 저면에 설치함으로써 검출이 가능해진다. 설치는 유로 블록체(14)의 내부에 매립해도 된다.

또한, 진동 센서(3)는, 유체 제어 밸브 내부의 요크(11)의 상면에 설치되어도 된다. 가동 철심(9)의 동작에 의한 진동을 검지하는 것이 용이해진다. 요크(11)는 금속 부재이며, 진동을 직접 검출할 수 있다. 센서의 제품에 대한 내장이 가능하다.

1: 센서를 구비한 유체 제어 밸브
2: 유체 제어 밸브 본체
3: 진동 센서
4: 액추에이터부
5: 밸브부
7: 여자 코일
8: 고정 철심
9: 가동 철심
14a: 밸브 시트
16: 다이어프램 밸브체

Claims

가동 부재를 이동시키는 액추에이터부와 상기 가동 부재에 설치된 밸브체가 접촉·이격되는 밸브 시트가 형성된 밸브부를 구비하는 유체 제어 밸브 본체와, 해당 본체에 발생하는 진동을 검출하는 진동 센서를 구비하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브에 있어서,
상기 진동은, 상기 밸브체가 상기 밸브 시트에 접촉할 때, 상기 밸브체와 상기 밸브 시트 사이에 누설이 없는 경우에 충격을 발생시키는 워터 해머 현상에 의해 발생하고,
소정의 역치를 초과하는 진폭의 상기 진동을 검출했을 때에 상기 유체 제어 밸브 본체는 정상이라고 판단하고, 상기 소정의 역치를 초과하는 진폭의 상기 진동을 검출하지 않을 때에 상기 유체 제어 밸브 본체는 이상이라고 판단하는 이상 판단 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 진동 센서는, 상기 충격을 검지하는 것에 특화된 것임을 특징으로 하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진동 센서는, 상기 진동을 검지할 수 있는 위치에 설치하는 것을 특징으로 하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 누설이 실 형상의 이물에 의한 것이라도, 상기 진동의 검출 결과에 따라, 상기 유체 제어 밸브 본체는 이상이라고 상기 이상 판단 수단이 판단하는 것을 특징으로 하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 소정의 시간 내에 상기 진동을 검지하지 않을 때, 상기 유체 제어 밸브 본체는 이상이라고 상기 이상 판단 수단이 판단하는 것을 특징으로 하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브.
제3항에 있어서, 상기 누설이 실 형상의 이물에 의한 것이라도, 상기 진동의 검출 결과에 따라, 상기 유체 제어 밸브 본체는 이상이라고 상기 이상 판단 수단이 판단하는 것을 특징으로 하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브.
제3항에 있어서, 소정의 시간 내에 상기 진동을 검지하지 않을 때, 상기 유체 제어 밸브 본체는 이상이라고 상기 이상 판단 수단이 판단하는 것을 특징으로 하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브.
제4항에 있어서, 소정의 시간 내에 상기 진동을 검지하지 않을 때, 상기 유체 제어 밸브 본체는 이상이라고 상기 이상 판단 수단이 판단하는 것을 특징으로 하는 센서를 구비한 유체 제어 밸브.