WO2019093331A1

WO2019093331A1 - 継手システム

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Publication number: WO2019093331A1
Application number: PCT/JP2018/041194
Authority: WO
Inventors: 杉浦　博之; 林　豊; 内藤　建; 征明井上
Original assignee: 高砂電気工業株式会社
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-05-16
Also published as: EP3708973A4; CN110785635A; EP3708973A1; SG11201912720XA; JP7122763B2; JPWO2019093331A1; CN110785635B; US20200124759A1

Abstract

継手システム（１Ｓ）は、流体を取り扱う流体装置（２）に連結される流路（１１Ａ・Ｂ）と、流路（１１Ａ・Ｂ）に個別に設けられて流路（１１Ａ・Ｂ）中の流体と電気的に接触する第１及び第２の電極（１４１・１４２）と、流体装置（２）を通過する流体の有無を検知する検知回路（１０）と、を備えており、検知回路（１０）は、第１及び第２の電極（１４１・１４２）を利用して流路（１１Ａ・Ｂ）間の電気的な導通度合いを計測すると共に、流路（１１Ａ・Ｂ）間の電気的な導通度合いに応じて流体装置（２）を通過する流体の有無を検知する。

Description

継手システム

　本発明は、流体を取り扱う流体装置の流路に連結される継手に関する。

　従来より、液などの流体の流路を有する各種の工業製品が知られている。このような工業製品の多くは、液の流れを止めたり、流路を切り替えたり、流量を調整するためのバルブや切替弁などを備えている。特に例えば薬液やサンプル液などを取り扱う各種の分析装置や検査装置などでは、液の流量や流路を精度高く管理する必要があるため、精密なバルブや切替弁が採用されている（例えば特許文献１参照）。

　バルブや切替弁としては、電磁力によって進退駆動される弁体と、この弁体が押し当たる弁座と、を備えるものがある。このバルブ等では、弁座に弁体が押し当たって流路が閉じられる一方、弁座から弁体が後退すると両者間に隙間が生じて流路が開かれる。

特開２０１６－７５３００号公報

　しかしながら、前記従来のバルブや切替弁やポンプ等の流体装置では、次のような問題がある。すなわち、取り扱う液によっては結晶が析出し易い性状を有するものがあり、定期的なメンテナンスが必要である一方、メンテナンスが不十分であると、例えば弁座と弁体との接触箇所などのシール面に結晶が析出してシール不良が生じ、液漏れ等のトラブルが発生するおそれがある。

　本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、流体装置の動作状態の検知が容易な継手システムを提供しようとするものである。

　本発明は、流体を取り扱う流体装置に連結される流路と、
　少なくとも２つの流路に個別に設けられて流路中の流体と電気的に接触する電極と、を含み、
　前記少なくとも２つの流路に個別に設けられた電極を利用して異なる流路中の流体間の電気的な導通度合いを計測可能に構成された継手システムにある。

　本発明の継手システムは、前記少なくとも２つの流路に個別に設けられた電極を含むシステムである。この継手システムでは、電極を利用して異なる流路中の流体間の電気的な導通度合いを計測可能である。異なる流路間に流体の流れや液漏れが有れば、流体間の電気的な導通度合いが高くなり、例えば流体間の電気的な抵抗値が小さくなる。一方、異なる流路間で流体が遮断されていれば、上記の電気的な導通度合いが低くなり、例えば流体間の電気的な抵抗値が大きくなる。

　このように本発明の継手システムは、異なる流路中の流体間の電気的な導通度合いの計測が容易であり、流体装置の動作状態の検知に好適なシステムである。

実施例１における、継手システムを構成する継手ユニットの装着例を示す図。実施例１における、継手ユニットの断面構造を示す斜視図。実施例１における、電磁弁の開弁動作を説明する図。実施例１における、継手ユニットに組み合わせる検知回路のブロック図。実施例１における、検知回路が組み込まれた継手ユニットを示す図。実施例１における、他の継手ユニットを示す図。実施例２における、継手システムを構成する継手の装着例を示す図。実施例２における、継手の構造図。実施例３における、マニフォールドに組み合わせる継手ユニットの説明図。実施例３における、継手ユニットの斜視図。実施例３における、継手ユニットの継手部分の構造を示す断面図。実施例４における、電極間の電気的な経路の等価回路を示す回路図。実施例４における、交流信号、中間信号、検出信号を示すグラフ。実施例５における、制御ユニットのブロック図。実施例５における、交流信号、中間信号、検出信号を示すグラフ。

　本発明の継手システムを適用する対象の流体装置としては、バルブや三方弁や四方弁などの切替弁、流体を流路に圧送したり流体を吸引するポンプのほか、流路を有するパイプやチューブ、複数の流路を設けたマニフォールド等がある。さらに、流路を有するパイプやチューブとしては、直線的な単管であっても良く、流路の分岐箇所や合流箇所を有する分岐管あるいは集合管であっても良い。

　本発明における好適な一態様の継手システムは、前記少なくとも２つの流路が一体的に設けられていると共に、前記流体装置に対して取付可能に構成された継手ユニットを含んでいる。
　前記少なくとも２つの流路が一体的に設けられた継手ユニットを前記流体装置に取り付ければ、異なる流路中の流体間の電気的な導通度合いを効率良く計測できる。

　本発明における好適な一態様の継手システムは、前記電気的な導通度合いに応じて流体装置を通過する流体の有無を検知する回路を含んでいる。
　該検知する回路を含む継手システムによれば、前記流体装置を通過する流体の有無を検知することで、該流体装置の液漏れなど不良な動作状態を検知できる。

　本発明における好適な一態様の継手システムは、前記電気的な導通度合いに応じて流体装置を通過する流体の量を検知する回路を含んでいる。
　前記流体の量は、前記流体装置における流体の通路の断面積、あるいは例えばデューティー制御等によって通路の開放状態と封鎖状態とを時間的に切り換える場合の開放状態の時間的な占有率、等に依存している。前記電気的な導通度合いは、前記通路の断面積や前記開放状態の時間的な占有率等に依存して変化すると考えられる。したがって、前記電気的な導通度合いに基づけば、前記流体の量を検知できる可能性がある。

　本発明における好適な一態様の継手システムにおける流路は、流体との間で電気的な絶縁性が確保されており、前記電極は、前記流体装置との間で電気的な絶縁性が確保されている。
　この場合には、前記流体間の電気的な導通度合いを精度高く計測できる。

　本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
　本例は、継手システム１Ｓを構成する継手ユニット１を電磁弁２に適用した例である。この内容について、図１～図６を参照して説明する。
　流体装置の一例をなす電磁弁２は、液（流体）が流れる流路の途中に弁座２６０と弁体２５とが設けられ、弁座２６０に弁体２５が押し当たって閉弁し、弁座２６０と弁体２５との間に隙間が生じて開弁するバルブである。

　この電磁弁２に取り付けられる継手ユニット１は、電磁弁２に対して液を供給する流路１１Ａと、電磁弁２から液を流出させる流路１１Ｂと、を備えている。この継手ユニット１は、電磁弁２の流入側の液と流出側の液との電気的な導通度合いを計測するための電極１４として、流入側の液と電気的に導通する第１の電極１４１と、流出側の液と電気的に導通する第２の電極１４２と、を備えている。
　以下、まず電磁弁２の構成を説明し、続いて継手システム１Ｓの内容を詳しく説明する。

　図１の電磁弁２は、弁体２５を駆動するためのプランジャ２１を含む駆動部２Ａと、流路が形成された流路部２Ｂと、により構成される流体装置である。電磁弁２は、例えば外部の駆動ユニット８が出力する駆動信号によって動作する。

　駆動部２Ａは、電線が巻回された円筒状のコイル２２の内側に、円柱状のプランジャ２１を内挿配置して構成されている。コイル２２は、有底円筒状の金属製のケース２０の内側に固定されている。コイル２２の両端の巻回端は、例えばケース２０の外側に固定される駆動ユニット８に結線できるよう、ケース２０の外側に取り出される。

　プランジャ２１は、強磁性材料よりなる円柱状の部品である。このプランジャ２１は、ケース２０の底側に圧縮状態で配置された円筒状のスプリング２１０に対して同軸をなすように組み込まれている。プランジャ２１は、このスプリング２１０の付勢力により軸方向における突出側に付勢された状態となっている。プランジャ２１の先端面には、円柱状の弁体２５を螺入するためのネジ孔２１１が穿設されている。

　弁体２５は、樹脂成型品である軸部２５２に対してゴム製のシール部材２５１を組み合わせた部品である。軸部２５２では、軸方向の中間部分に膜状のフランジ２５３が一体成形されていると共に、シール部材２５１を取り付けるための取付構造が先端に設けられている。シール部材２５１は、円盤状をなし、軸部２５２とは反対側の表面が弁座２６０に押し当たるシール面となっている。シール部材２５１やフランジ２５３等を含めて弁体２５はすべて、非導電性材料によって形成されている。

　弁体２５のフランジ２５３は、駆動部２Ａに対して流路部２Ｂを取り付けたとき、その外周部が駆動部２Ａと流路部２Ｂとの間で液密に固定されるように構成されている。このフランジ２５３は、組付け状態において、駆動部２Ａ側への液漏れを防止すると共に、弾性変形に応じて弁体２５の軸方向の変位を許容するように機能する。

　流路部２Ｂは、図１のごとく、背の低い略円柱状の外形状を呈しており、同様に略円柱状を呈する駆動部２Ａの端面に取り付けられる。この流路部２Ｂは、非導電性樹脂材料による樹脂加工品である。流路部２Ｂの表面のうち、駆動部２Ａに対する取付面に当たる側には、略円柱状の中空部である液室２６が穿設されている。流路部２Ｂの反対側の表面には、流入側の流路２６１と、流出側の流路２６２と、が開口している。

　流入側の流路２６１は、液室２６の底面の中心近くに立設された円筒状の縁部を介して液室２６に連通している。井戸枠のような円筒状の縁部は、上記の弁体２５が押し当たる弁座２６０として機能する。流出側の流路２６２は、液室２６の底面における弁座２６０の外周側の偏心位置に開口している。

　流路部２Ｂ及び弁体２５は、非導電性の樹脂材料あるいはゴム材料等により形成されている。したがって、流路２６１、流路２６２、液室２６中の液は、電磁弁２側と電気的に接触することなく絶縁された状態となる。

　以上のように構成された電磁弁２では、駆動ユニット８によるコイル２２への通電に応じてプランジャ２１が電磁的に駆動されて、流路部２Ｂから遠ざかる方向に後退する。プランジャ２１がこのように後退すると、流路部２Ｂの弁座２６０から弁体２５が離れて隙間が生じ、この隙間を介して流入側の流路２６１と流出側の流路２６２が連通する開弁状態となる（図３参照。）。一方、コイル２２への非通電時では、スプリング２１０の付勢力によりプランジャ２１が流路部２Ｂ側に軸方向に突出し、これにより流路部２Ｂの弁座２６０に対して弁体２５が押し当たって流入側の流路２６１と流出側の流路２６２とが遮断される閉弁状態となる。なお、この弁体２５が弁座２６０に押し当たった閉弁状態の時、弁座２６０の上流側に液が溜まると共に、下流側にも液が溜まって残る構造になっている。したがって、電磁弁２が閉弁状態のときには、第１電極１４１が流入側の液に浸っていると共に、第２電極１４２が流出側の液に浸る状態となる。

　電磁弁２では、弁座２６０に弁体２５が押し当たる閉弁状態のとき、流入側の流路２６１の液が、液室２６の液及び流出側の流路２６２の液と電気的に絶縁された状態になる。一方、弁座２６０から弁体２５が離れる開弁状態のとき、流入側の流路２６１の液が、液室２６の液及び流出側の流路２６２の液と電気的に接触する状態となる。

　次に、継手システム１Ｓを構成する継手ユニット１及び検知回路（回路）１０について説明する。
　継手ユニット１は、図１及び図２のごとく、流体装置である電磁弁２等に取り付けられ、外部に流路を取り出す継手をなすユニットである。検知回路１０は、電磁弁２の流入側の流路２６１と流出側の流路２６２との間で電気的な導通度合いが過大であるときにリーク信号を出力する回路である。この検知回路１０は、継手ユニット１及び電磁弁２を駆動する駆動ユニット８と信号線を介して電気的に接続されている。

　なお、継手ユニット１に対して検知回路１０を組み合わせる態様としては、継手ユニット１の外側に取り付ける態様や、継手ユニット１の内側にスペースを設けて内部に収容する態様や、別体で検知回路１０を組み合わせる態様等がある。

　継手ユニット１は、図１及び図２のごとく、外径が電磁弁２とほぼ同様の背の低い略円柱状の外形状を呈する継手ユニットである。非導電性樹脂材料よりなる継手ユニット１は、略円柱状を呈する電磁弁２の流路部２Ｂ側の端面に取り付けられる。電磁弁２に対する継手ユニット１の取付面１８Ａには、電磁弁２側の流路２６１・２６２に連結される流入側及び流出側の流路１１Ａ・Ｂが開口していると共に、図示しない固定ネジを貫通配置するための貫通孔１８０が設けられている。取付面１８Ａにおける流路１１Ａ・Ｂの開口部分には、Ｏリング１１０を配置できるように拡径されたシール部１１３Ａ・Ｂが形成されている。

　継手ユニット１の外周面では、対向して位置する２か所に流路１１Ａ・Ｂの開口部１１１Ａ・Ｂが設けられている。各開口部１１１Ａ・Ｂの内周面には、ネジ山が形成されており、図示しない配管を接続可能である。なお、シリコーン製のチューブなどの配管が予め接続された継手ユニットであっても良い。

　継手ユニット１では、一方の開口部１１１Ａをなす流入側の流路１１Ａと、他方の開口部１１１Ｂをなす流出側の流路１１Ｂと、により流路が形成されている。継手ユニット１では、外周面に開口する流入側の流路１１Ａ及び流出側の流路１１Ｂが直角に曲げられて上記のように取付面１８Ａにそれぞれ開口している。

　継手ユニット１では、電磁弁２に対する取付面１８Ａとは反対側の表面１８Ｂに、流路１１Ａ・Ｂにそれぞれ連通する２か所の取付孔１４０が穿設されている。各取付孔１４０にはそれぞれ電極１４が埋設されている。第１の電極１４１は、流入側の流路１１Ａの内周壁面を貫通して流路１１Ａ内に突出している。第２の電極１４２は、流出側の流路１１Ｂの内周壁面を貫通して流路１１Ｂ内に突出している。各電極１４は、ガスケット１４５を介して取付孔１４０に液密に保持されている。

　検知回路１０（図４）は、交流信号を生成する信号生成部１０１、検出信号を処理する信号処理部１０３、及び液漏れを判定する判定部１０５、を含めて構成されている。検知回路１０は、所定電圧に調整された交流信号を第１の電極１４１に印加する一方、第２の電極１４２に生じる電流の大きさに応じて液漏れを検知する。

　信号生成部１０１は、第１の電極１４１に印加するための所定電圧の交流信号を生成する回路部である。交流信号としては、例えば周波数１ＫＨｚで周期的に変化する信号などを利用できる。交流信号を電極１４１に印加すれば、電極で起こり得る電解や結晶の析出を未然に抑制できる。特に、結晶の析出を抑制できれば、塩などの蓄積を回避でき、電極の感度特性の変化等を抑制できる。また、電解を抑制すれば、流通する液体の性質の変化等を抑制できる。このように交流信号を電極１４１に印加することで電極で起こり得る電解や結晶の析出を未然に抑制すれば、種々のトラブルの発生を未然に回避できる。

　なお、本例では、第１の電極１４１に作用する交流信号として、正値の期間と負値の期間が周期的に交互に現れる方形波交流（電圧）を採用している。交流信号としては、正弦波、三角波、パルス波など、様々な信号を採用できる。本例では、周波数１ｋＨｚの交流信号を採用しているが、交流信号の周波数は適宜選択的に設定すると良い。また、所定電圧の交流信号を印加すれば、電源電圧の変動等の影響が検知回路１０の出力電位に及ぶおそれを抑制でき、検出の精度を向上できる。なお、第１の電極１４１に交流信号を作用する、あるいは第１の電極１４１に電圧を印加する等の表現は、第１の電極１４１と第２の電極１４２との間に電圧を印加することを意味している。

　信号処理部１０３は、第２の電極１４２に生じる電流を検出信号として取り込み、判定部１０５が取り扱いし易い検出信号（電圧）に変換する回路部である。ここで、第２の電極１４２に生じる電流は、第１の電極１４１と第２の電極１４２との間に印加した電圧に応じて、第１の電極１４１と第２の電極１４２との間に流れる電流を意味している。信号処理部１０３は、第１の電極１４１に上記の交流信号（電圧）を作用したとき、第２の電極１４２に生じる交流の検出信号（電流）を増幅する機能と、増幅後の検出信号の大きさを電圧値に変換して中間信号（交流電圧）を生成する機能と、この中間信号の振幅の大きさを示す計測値の一例である検出信号を生成する機能と、を備えている。検出信号を生成する機能は、中間信号の最大値を保持するピークホールド回路と、中間信号の最小値を保持するピークホールド回路と、これら最大値と最小値との差分値を生成する差分回路と、を含む信号処理部１０３により実現される。

　上記の３つの機能を備える信号処理部１０３は、第２の電極１４２に生じた交流の検出信号（交流電流）を元にして、電流／電圧変換によって交流電圧の中間信号を得、その中間信号の振幅の大きさを表す直流電圧の検出信号に変換して出力する。

　なお、上記の中間信号（交流電圧）を生成する機能に、バンドパスフィルタによって低周波成分及び高周波成分を除去する機能を含めることも良い。このバンドパスフィルタの周波数的な特性については、信号生成部１０１が生成する交流信号の周波数に対応して設定すると良い。例えば周波数１ＫＨｚで周期的に変化する交流信号を電極１４１に作用する場合であれば、１ｋＨｚ近傍の周波数を選択的に通過させるバンドパスフィルタを採用すると良い。

　判定部１０５は、電磁弁２の閉弁期間において液漏れを判定する回路部である。判定部１０５は、駆動ユニット８の駆動信号を監視して電磁弁２の閉弁期間を特定すると共に、信号処理部１０３が変換した検出信号（電圧値）に関する閾値処理を実行する。判定部１０５は、電磁弁２の閉弁期間において検出信号の電圧値が予め定めた閾値を超えていれば、液漏れと判定する。判定部１０５は、液漏れと判定したとき、液漏れを検出した旨を表すリーク信号を駆動ユニット８へ出力する。

　上記の継手ユニット１と検知回路１０とを含む継手システム１Ｓを電磁弁２などの流体装置に組み合わせれば、電磁弁２の流入側の液と流出側の液との間の電気的な導通度合いに応じて、閉弁状態下の液漏れを検出可能である。この継手システム１Ｓは、結晶が析出し易い液を取り扱う流体装置への適用の際に特に有効である。例えば電磁弁２への適用では、例えば弁座２６０に析出した結晶に起因するシール不良によって起こり得る液漏れを早期に検出可能である。

　液漏れを表すリーク信号の発生に応じて電磁弁２のメンテナンス等を実施すれば、弁座２６０や弁体２５等に生じた液漏れ症状の重症化や、電磁弁２から液の供給を受けて動作する図示しない外部装置のトラブル等を未然に回避できる。

　なお、本例では、電磁弁２の弁座２６０に弁体２５が当接する閉弁状態のとき、継手ユニット１の流路を含めて電磁弁２の流入側の液と流出側の液とが電気的に絶縁される構成を例示している。閉弁状態のとき、電磁弁２の流入側の液と流出側の液とが電磁弁２の構成部品や継手ユニット１の構成部品を介在して電気的に導通する構成であっても良い。この場合、これらの構成部品を介する電気的抵抗の大きさとの比較において、液の電気的抵抗が十分に小さいものであるか否かが問題となる。電磁弁２や継手ユニット１の構成部品を介する電気的抵抗の大きさが、液の電気的抵抗を有限の値として取り扱いできる程度の大きさであれば良い。さらに、電磁弁２の構成部品や継手ユニット１の構成部品を介する電気的抵抗の大きさが、液の電気的抵抗に比して十分に大きいこと（液の電導度に対して、電磁弁２の構成部品や継手ユニット１の構成部品の電導度を無視できること）が望ましい。

　この場合には、上記のように電磁弁２、継手ユニット１の構成部品を介在して電磁弁２の流入側の液と流出側の液とが電気的に導通する構成であっても、両者間の電気的抵抗など電気的な導通度合いを表す指標値が計測可能である。そして、この指標値の変化に応じて液漏れ等を検知できる。

　本例では、流体装置として電磁弁２を例示したが、流入側の液と流出側の液との電気的な導通度合いを計測して液漏れを検知するという構成は、手動バルブや、ステッピングモータを利用したバルブや、流路を切り替える三方弁や四方弁など各種の流体装置に適用可能である。

　本例では、検出信号の電圧値に関する閾値処理により検知回路１０が液漏れの有無を判定する構成を例示している。これに代えて、検出信号の電圧値の大小に応じて液の流量を計測することも良い。また、例えば、開と閉とが周期的に繰り返されるデューティー制御で電磁弁２を駆動する場合であれば、検出信号の電圧値の時間的な平均値に応じて弁開度を推定して流量を算出することも良く、検出信号の電圧値がＨｉの期間とＬｏの期間との比率から弁開度を推定して流量を算出することも良い。

　さらに、上記の閾値処理に適用する閾値を適切に設定するための閾値設定部を、検知回路１０に設けることも良い。この閾値設定部による閾値の設定方法としては、例えば、以下の方法がある。
（設定方法１）
　電磁弁２が閉弁時の検出信号の大きさ（電圧値）に対して、係数を乗算して閾値を設定する方法。この係数としては、例えば、１．１や１．２など、１．０を超える値を設定できる。
（設定方法２）
　電磁弁２が開弁時の検出信号の大きさ（電圧値）に係数を乗算して閾値を設定する方法。この係数としては、例えば、１／１０や１／１００などの値を設定できる。
（設定方法３）
　電磁弁２が閉弁時の検出信号の大きさ（電圧値）を、電磁弁２が開弁時の検出信号の大きさ（電圧値）で除算した値に、係数を乗算して閾値を設定する方法。この係数としては、例えば、１．１や１．２など、１．０を超える値を設定できる。なお、この場合の閾値処理の対象は、電磁弁２が開弁時の検出信号の大きさ（電圧値）により対象の検出信号の大きさを除算した値である。
　なお、上記のように設定した閾値を利用する閾値処理は、デジタル回路による処理であっても良く、アナログ回路による処理であっても良い。

　電極１４に生じた交流の検出信号を増幅する信号処理部１０３の機能について、増幅率を複数種類設けることも良い。増幅率１を含めて増幅率が小さいと微弱な検出信号を見逃すおそれが生じる一方、増幅率が大きいと大きな検出信号が発生したときに飽和を生じるおそれがある。増幅率を複数種類設ける場合であれば、増幅後の大きさが適切な範囲にある検出信号を選択して処理できる。このような構成は、取り扱う液の電気伝導度が不明であったり、様々であったりする場合に有効であり、汎用性の向上に役立つ。

　なお、本例では、信号処理部１０３が生成し、判定部１０５が液漏れ判定に利用する検出信号として、電圧値の検出信号を例示している。電圧値の検出信号であれば、例えば、この検出信号をそのまま駆動ユニット８に出力する場合であっても、受け取り側での取り扱いが比較的容易であり、検出信号を取り扱うための回路構成をシンプルにできる。

　信号処理部１０３の検出信号、あるいは検知回路１０のリーク信号を、信号線等で直接接続されていない外部に出力する手段を設けることも良い。例えば、無線ＬＡＮ等を介してインターネット等の通信回線網に出力すれば、外部から電磁弁２の動作状態を監視できるようになる。

　本例では、継手ユニット１に対して検知回路１０を別体で設けた継手システム１Ｓを例示したが、図５のように継手ユニット１に対して検知回路１０を組み込むことも良い。この場合には、電線等で継手ユニット１と検知回路１０とを接続する必要がなくなり、一体的な取り扱いが容易になる。

　本例では、取付孔１４０に金属製の電極１４を嵌入した継手ユニット１を例示している。インサート成形により電極１４を設けることも良い。あるいは、図６のように、例えば、導電性を呈する第１の樹脂材料と、電気的な絶縁性を備える第２の樹脂材料と、による２色成形により継手ユニット１を作製することも良い。継手ユニット１の本体部分を上記の第２の樹脂材料により形成する一方、電極１４として機能する電気的な経路を上記の第１の樹脂材料により形成すると良い。

　さらに、例えばカーボンナノチューブなどの導電性材料が練り込まれて導電性が高められたゴムを電極として採用することも良い。ゴムよりなる電極は、例えば、インサート成形等により樹脂材料中に配置しても良く、予め穿設された取付孔１４０に圧入等しても良い。圧入の場合には、ゴムよりなる電極が適度に変形してシール材として機能するため、電極のほかに別途シール材を設ける必要がなくなり部品点数を削減できる。

　継手システム１Ｓの態様としては、本例で上述したように継手としての機能を備える継手ユニット１に対して検知回路１０を組み合わせた態様のほか、継手ユニット１に対して検知回路１０を組み込んだ態様や、検知回路１０と同様の機能を備える外部の回路装置を組み合わせ可能な継手ユニット１のみの態様など、の様々な態様がある。

　なお、本例では、閉弁状態の時、弁座２６０の上流側に液が溜まると共に、下流側にも液が溜まって残る構造の流体装置（電磁弁２）を例示している。この流体装置では、閉弁状態のとき、第１電極１４１が流入側の液に浸っていると共に、第２電極１４２が流出側の液に浸る状態となる。流体装置の中には、閉弁状態のとき、弁の下流側の液体が排出されて流路が空になる装置もある。このような流体装置の場合、流出側に第１電極１４１及び第２電極１４２の両方を設けることも良い。閉弁状態のときに液漏れがあれば、電極１４１、１４２間の電気的抵抗が低下するので、液漏れの検知が可能である。また、液が流れる状態において流路が液で満たされる一方、液が流れない状態では流路から液が排出されて空になるパイプやチューブなどの流体装置の場合についても、流入側、流出側を区別することなく、流路中に第１電極１４１と第２電極１４２とを設けると良い。例えば電極１４１、１４２の両方を流出側に設けることも良い。電極１４１、１４２間の電気的抵抗などによって、液が流れる状態か否かを判別できる。この場合、第１電極１４１と第２電極１４２とは、液が流れる方向における同じ位置であっても良く、異なる位置であっても良い。

（実施例２）
　本例は、実施例１の継手ユニットに代えて、流路毎の個別の継手３を含む継手システム１Ｓの例である。この内容について、図７及び図８を参照して説明する。
　本例の継手システム１Ｓを適用する対象の流体装置は、実施例１と同様の電磁弁２である。本例の電磁弁２では、流入側の流路及び流出側の流路が、円柱形状の流路部２Ｂの外周面に穿設された開口部２６１Ａ・２６２Ａに連通している。この開口部２６１Ａ・２６２Ａには、ネジ山が形成されており、電極３６を備える継手３を個別に接続可能である。

　継手３は、図８のごとく、流路をなすＰＴＦＥ（PolyTetraFluoroEthylene）製のチューブ３３を内挿配置するジョイントボディ３１、金属製のメタルシーラー３５、ゴム製のソフトシーラー３７等を含んで構成される継手である。
　ジョイントボディ３１は、ボルトに似通った外形状を呈すると共に、貫通孔３１０が設けられた樹脂成形品である。ジョイントボディ３１では、一方の端部にスパナ等の工具をかける断面六角形状の頭部３１１が設けられ、他の部分の外周面にはねじ山３１３が形成されている。ジョイントボディ３１の貫通孔３１０は、頭部３１１とは反対側において、開口側に向かって次第に拡径するテーパー状の開口端部３１０Ｔを有している。

　ジョイントボディ３１では、後端にコネクタ部３６０を設けたピン形状の電極３６がインサート成形により埋設されている。電極３６は、先端面３６１がジョイントボディ３１の端面と略面一をなして露出すると共に、後端のコネクタ部３６０がジョイントボディ３１の頭部３１１から外部に突出する状態となっている。

　メタルシーラー３５は、円環状のフランジ部３５１に対して小径の筒部３５３を組み合わせた金属製のシール部品であり、導電性を備えている。筒部３５３は、先端に向けて次第に外径が小さくなるテーパー状に形成されている。このテーパー状の筒部３５３は、チューブ３３を外挿配置する状態でジョイントボディ３１のテーパー状の開口端部３１０Ｔに挿入される。

　ソフトシーラー３７は、メタルシーラー３５のフランジ部３５１よりもひと回り大径の円環形状のゴム製あるいはＰＴＦＥ製のシール部品である。メタルシーラー３５を組み付けたジョイントボディ３１を開口部２６１Ａ・２６２Ａに接続する際、ソフトシーラー３７が先端側に配置されて開口部２６１Ａ・２６２Ａの底面に押し付けられる。

　電磁弁２に対して継手３を接続するに当たっては、まず、ジョイントボディ３１に貫通配置されたチューブ３３の先端にメタルシーラー３５のテーパー状の筒部３５３を挿入しておく。そして、ソフトシーラー３７が底側に配置された電磁弁２の開口部２６１Ａ・２６２Ａに対して、上記のようにメタルシーラー３５を組み合わせたジョイントボディ３１を螺入する。

　ジョイントボディ３１を開口部２６１Ａ・２６２Ａに螺入すると、先端のメタルシーラー３５がソフトシーラー３７に押し当たる。ソフトシーラー３７は、開口部２６１Ａ・２６２Ａの底面とメタルシーラー３５との間で挟み込まれて適度な弾性変形を生じ、これによりソフトシーラー３７の表裏両側に液密をなすシール面が形成される。

　ジョイントボディ３１を螺入したとき、メタルシーラー３５のテーパー状の筒部３５３がジョイントボディ３１のテーパー状の開口端部３１０Ｔに押し込まれると共に、メタルシーラー３５のフランジ部３５１がジョイントボディ３１の先端面に押し付けられる。筒部３５３と開口端部３１０Ｔとの間では、ＰＴＦＥ製のチューブ３３が適度に圧縮変形し、その内周面が筒部３５３の外周面に押し当たって液密をなすシール面が形成される。メタルシール３５のフランジ部３５１は、ジョイントボディ３１の先端面に押し当たり、これによりジョイントボディ３１の先端面に露出する電極３６の先端面３６１と電気的に接触する状態となる。

　継手３は、メタルシーラー３５が液の流路の一部を形成し、その内周面に液が接触する構造を備えている。この継手３では、メタルシーラー３５のフランジ部３５１が電極３６と電気的に接触しており、継手３を流れる液と電極３６とが電気的に接続された状態にある。開口部２６１Ａ・２６２Ａにそれぞれ継手３を接続すれば、各継手３の電極３６を介して電磁弁２の流入側の液と流出側の液との間の電気的な導通度合いを検出可能である。

　本例の継手システム１Ｓの態様としては、少なくとも２つの継手３に対して図示しない検知回路（実施例１の検知回路と同様の回路）を含めた態様のほか、少なくとも２つの継手３により構成され、外部の検知回路と組み合わせ可能な態様であっても良い。
　なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

（実施例３）
　本例は、実施例１の継手ユニットを元にして、流路の閉鎖や切替が可能な流体装置であるマニフォールド５８に装着可能なように構成が変更された継手ユニット５を含む継手システム１Ｓの例である。この内容について図９～図１１を参照して説明する。

　図９に例示のマニフォールド５８は、樹脂製の平板に複数の流路を設けたプレート形状のマニフォールドである。マニフォールド５８の表裏両面には、流路の開口孔５８０が複数穿設されている。一方の表面である設置面５８Ａは、電磁弁５８１や四方弁５８５やポンプ５８３などの機器を取り付ける側の表面である。この表面の開口孔５８０は、これらの機器へ液を供給するか、あるいはこれらの機器から流出した液を還流するための孔である。このマニフォールド５８では、設置面５８Ａに取り付ける機器の種類や、取り付ける箇所に応じてマニフォールド５８の機能を変更できる。

　設置面５８Ａとは反対側のマニフォールド５８の連結面５８Ｂは、平板状の継手ユニット５を積層して取り付ける面である。連結面５８Ｂには、設置面５８Ａの開口孔５８０に連通する図示しない連結孔が複数開口している。これらの連結孔は、継手ユニット５の表面に開口する流路５５０に連結される。

　継手ユニット５は、図９及び図１０のごとく、複数の流路５５０（図１１）が穿設された樹脂製平板状の継手プレート５５を含むユニットである。継手ユニット５では、マニフォールド５８の連結面５８Ｂに穿設された連結孔と連結するための流路５５０が形成され、この流路５５０からチューブ５２１が延設されている。継手プレート５５の両面のうち、チューブ５２１が接続される側の表面には、検知回路５７が取り付けられている。

　継手プレート５５の表面には、図１１のごとく、テーパー状の先端部を有すると共に中間部にネジ部を設けたニップル５５２が流路５５０毎に立設されている。継手ユニット５では、テーパー状の先端部にチューブ５２１が外挿されたニップル５５２に対して締付ナット５２を螺入することで、各流路５５０に対してチューブ５２１が液密に接続されている。

　図１１の断面図のごとく、継手プレート５５には、一方の端部にコネクタ部５６０を設けたカギ形状の電極５６が各流路５５０に対応して埋設されている。インサート成形により埋設された各電極５６は、コネクタ部５６０とは反対側の先端が流路５５０の内周壁面に露出する一方、ニップル５５２の外周側に当たる継手プレート５５の表面から他端のコネクタ部５６０が突出している。各コネクタ部５６０は、図示しない信号線を介して検知回路５７と電気的に接続されている。図１０及び図１１の継手システム１Ｓでは、コネクタ部５６０の組み合わせを適宜変更することで、液間の電気的な導通度合いを計測する対象の流路５５０の組み合わせを切替可能である。

　例えば図９のように、設置面５８Ａの隣接する２つの開口孔５８０に、機器である電磁弁５８１の流入口と流出口をそれぞれ接続することで、電磁弁５８１の流入口と接続された開口孔５８０に対応する流路５５０から延設されたチューブ５２１が流入側チューブとなり、電磁弁５８１の流出口と接続された開口孔５８０に対応する流路５５０から延設されたチューブ５２１が流出側チューブとなる。この場合、流入側チューブ５２１→流路５５０→電磁弁５８１→流路５５０→流出側チューブ５２１の流路が形成される。そして、その流路に２つの電極５６が電磁弁５８１を挟んで流入側と流出側に配設された「継手システム」が形成される。

　従来、バルブや切替弁などが複数配置されたマニフォールド５８などの流体装置のシステムで異常が発生した場合、漏れ等の異常発生箇所の特定が難しく、どこで漏れが発生しているのか分からなかったという問題がある。一方、本例の継手システム１Ｓを適用すれば、マニフォールド５８で漏れ等の異常が発生した際、異常発生箇所の特定が容易であり、異常発生箇所に該当するバルブを交換する等のメンテナンス作業を迅速、かつ、的確に実施できる。
　なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

（実施例４）
　本例は、実施例１の継手システムに基づいて、漏れ検知の精度向上のために検知回路１０が実行する信号処理の内容を変更した例である。この内容について、図４、図１２及び図１３を参照して説明する。

　本例の構成を説明するに当たって、まず、第１の電極１４１と第２の電極１４２との間の電気的な経路について説明する。第１の電極１４１と第２の電極１４２との間の電気的な経路には、電極１４１、１４２が液に接する界面の存在等に起因し、電荷を蓄える電子部品であるコンデンサと同様の電気的な作用を生じる浮遊容量や、電気的な抵抗などが存在している。第１の電極１４１と第２の電極１４２との間の電気的な経路は、図１２の等価回路で表現できる。この等価回路のうちの抵抗Ｒ１は、液や電磁弁などを介在する電極１４１、１４２間の経路の電気的な抵抗である。静電容量Ｃは、電極１４１、１４２間の浮遊容量である。抵抗Ｒ２は、電極１４１、１４２の内部抵抗や電気配線などで生じる電気的な抵抗である。なお、上記内部抵抗や電気配線にも図示しない浮遊容量が存在している。

　電極１４１、１４２間に静電容量Ｃが存在する場合、第１の電極１４１に印加する交流電圧（交流信号）の正負の切り換わりに応じて、静電容量Ｃの充放電のために第２の電極１４２に僅かな電流が生じる。また、交流信号が正から負への切り換わったときと、交流信号が負から正に切り換わったときと、では、第２の電極１４２に生じる電流の向きが異なる。それ故、電磁弁の正常な閉弁時であっても、第１の電極１４１に交流信号を作用すると第２の電極１４２に交流電流（中間信号）が生じる。これにより、液漏れが発生していない正常な閉弁状態であっても中間信号の振幅である検出信号がゼロにならず、これに起因して液漏れの誤検知が発生するおそれが生じている。

　ここで前出の実施例１では、第２の電極１４２側で生じる中間信号（交流電圧）の振幅の大きさを表す検出信号を生成するために、中間信号の最大値を保持するピークホールド回路や、中間信号の最小値を保持するピークホールド回路などを利用している。そして、差分回路により中間信号の最大値と最小値との差分値を求め、この差分値に相当する電圧値を検出信号としている。上記のように電磁弁の閉弁時であっても中間信号に振幅が生じるため、検出信号はゼロにならない。そのため、実施例１の構成では、液漏れによって生じた検出信号か、正常な閉弁状態での検出信号か、の区別する処理の難易度が高くなっている。漏れ検知の際、正常な閉弁状態下の誤検知を抑制するためには、検出信号（電圧値）に閾値処理を適用する際、正常な閉弁状態での検出信号の大きさを考慮して閾値を設定する必要がある。

　これに対して、本例では、適切に設定された２点の計測時点での計測値の差分値を検出信号とすることで、正常な閉弁状態における検出信号の大きさがほぼゼロになっている。これにより、漏れ検知の際の閾値処理に適用する閾値の設定が容易となっており、適切な閾値設定によって漏れ検知の精度が向上している。以下、本例における計測時点の設定方法について説明する。

　図１２の等価回路における抵抗Ｒ１は、電磁弁が開弁状態であるか閉弁状態であるかによって大きく変動する。開弁状態であれば流路中の液を介在して電極１４１、１４２が接触するので、抵抗Ｒ１が小さくなる。一方、閉弁状態では、上流側の液と下流側の液とが電磁弁によって分断されるので、抵抗Ｒ１が大きくなる。このような抵抗Ｒ１の大小は、第２の電極１４２側の中間信号の位相に影響を与える。閉弁時の抵抗Ｒ１が十分に大きい状態での中間信号と、開弁時の抵抗Ｒ１が小さい状態での中間信号と、を比較すると、９０度の位相差が発生する（図１３参照。）。なお、開弁時のＲ１をＲＬｏ、閉弁時のＲ１をＲ１ｃ、電極間容量によるリアクタンス値をＸｃと表記すると、９０度の位相差を生じる条件は、Ｒ１ｃ＞＞Ｘｃ＞＞ＲＬｏである。

　開弁時の中間信号（図１３（ｂ））と、閉弁時の中間信号（同図（ｃ））との位相差が９０度の場合、開弁時の中間信号が最大値のとき閉弁時の中間信号がゼロとなり、開弁時の中間信号が最小値のとき閉弁時の中間信号がゼロとなる。そこで、本例の構成では、閉弁時の検出信号（中間信号の振幅の大きさを表す電圧値）がゼロとなるよう、開弁時の中間信号が最大値及び最小値となる２点を計測時点に設定している。

　一方、図１３に示す通り、第１の電極１４１に印加する交流電圧（図１３（ａ）の交流信号）に対して閉弁時の中間信号の位相ずれは、約９０度である。したがって、上記の２点の計測時点は、方形波の交流信号が負から正に切り換わる第１の時点を基準として１／４周期に相当する所定時間の分だけ経過した第１の計測時点と、交流信号が正から負に切り換わる第２の時点を基準として１／４周期に相当する所定時間の分だけ経過した第２の計測時点と、の組合せとなる。そして、本例では、第１の計測時点での中間信号の大きさである第１の計測値と、第２の計測時点での中間信号の大きさである第２の計測値と、の差分値を検出信号としている。

　本例の構成によれば、電磁弁の閉弁時において、第１の電極１４１に交流電圧（交流信号）を印加したときの中間信号に振幅を生じても、検出信号の大きさがゼロとなる。一方、電磁弁の閉弁時に液漏れが発生したときには、開弁時の中間信号に近づくため、上記の第１及び第２の計測時点の中間信号の絶対値が大きくなり、差分値である検出信号の値が大きくなる。したがって、本例の構成では、例えばゼロに近い閾値による閾値処理を検出信号の大きさに適用することで、精度高く液漏れを検知可能である。

　さらに、本例では、２点の計測時点で中間信号の大きさを計測し、差分をとって検出信号を生成する構成を採用している。この構成であれば、ピークホールド回路が必要ではないので、検知回路１０の回路構成を簡略化でき、コスト削減が容易になる。
　なお、上記の中間信号（交流電圧）を生成する際、バンドパスフィルタを適用して低周波成分及び高周波成分を除去すると良い。このバンドパスフィルタの周波数的な特性については、信号生成部３２１が生成する交流信号の周波数に対応して設定すると良い。例えば周波数１ＫＨｚで周期的に変化する交流信号を電極１４１に作用する場合であれば、１ｋＨｚ近傍の周波数を選択的に通過させるバンドパスフィルタを採用すると良い。
　また、本例では、第１の電極１４１に印加する交流信号（交流電圧）として方形波を例示しているが、交流信号は正弦波等であっても良い。
　なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

（実施例５）
　本例は、実施例４の構成に基づいて、検出信号を生成するための中間信号の計測時点の設定を変更した例である。この内容について図１４、図１５を参照して説明する。
　第１の電極１４１に印加する交流電圧（交流信号）と閉弁時の中間信号との位相差は約９０度である一方、第１の電極１４１に印加する交流電圧（交流信号）に対する開弁時の中間信号の位相ずれは、実施例４で例示した９０度まで変動する場合がある。

　本例では、図１４に示す通り、上記の位相ずれに相当するずれ時間を計測するための時間計測部１０７が、液漏れを検知する検知回路１０に追加されている。時間計測部１０７は、図１５のように、電磁弁が開弁状態のとき、第１の電極１４１に印加する交流電圧（交流信号）が負から正に切り換わる第１の時点、あるいは正から負に切り換わる第２の時点を基準として、中間信号が最大値あるいは最小値に至るまでのずれ時間を計測する。時間計測部１０７は、例えば、交流信号の周波数である１ｋＨｚよりも十分に速い周期で中間信号の計測を繰り返すことで、最大値となる時点、最小値となる時点を特定し、これにより上記のずれ時間を計測する。

　本例の構成では、このずれ時間を、計測時点を設定するための所定時間として取り扱う。図１５のごとく、第１の電極１４１に印加する交流電圧（交流信号）が負値から正値に切り替わる第１の時点を基準として上記のずれ時間の分ずらした時点を第１の計測時点に設定すると共に、交流電圧が正値から負値に切り替わる第２の時点を基準として上記のずれ時間の分ずらした時点を第２の計測時点に設定している。そして、第１の計測時点で中間信号の第１の計測値を取得すると共に、第２の計測時点で中間信号の第２の計測値を取得し、第１及び第２の計測値の差分値を検出信号としている。

　電磁弁が開弁時の中間信号と、電磁弁が閉弁時の中間信号と、の位相ずれは９０度ではないが（図１５参照。）、開弁時の中間信号が最大値となる前記第１の計測時点、および最小値となる前記第２の計測時点では（図１５中の計測パターンＡ）、検出信号を最大にできる。ノイズレベルがランダム且つほぼ一定と仮定すると、前記第１の計測時点と前記第２の計測時点とを設定すれば、ノイズに対するシグナルの比（Ｓ／Ｎ比）を最大にできる。

　本例では開弁時の中間信号の最大値と最小値の時点を計測時点に設定している（図１５中の計測パターンＡ）。例えばノイズレベルが相対的に低く開弁と閉弁との判別に影響を与えない条件下では、閉弁時の中間信号が正から負に切り換わってゼロをクロスする時点を第１の計測時点、負から正にクロスする時点を第２の計測時点に設定することもできる（図１５中の計測パターンＢ）。これにより、閉弁状態から漏れの度合いに応じた検出信号を高感度に得ることもできる。

　以上のように、本例の構成によれば、第１の電極１４１に印加する交流電圧（交流信号）に対する中間信号（閉弁時）の位相ずれが９０度からずれた場合であっても、中間信号の計測時点を適切に設定でき、これにより閉弁時の検出信号の大きさをゼロに近づけることが可能である。
　なお、その他の構成及び作用効果については実施例４と同様である。

　以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。実施例では、バルブなどの機器が流路に介在している流体装置への適用を例示したが、ポンプや切換弁などの機器が流路に介在している流体装置に適用しても良く、あるいはバルブやポンプや切換弁などの機器が設けられていない流路である流体装置に適用しても良い。さらに言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。

　１、５　継手ユニット
　１Ｓ　継手システム
　１０、５７　検知回路（回路）
　１１Ａ・Ｂ　流路
　１４、３６、５６　電極
　１４１　第１の電極
　１４２　第２の電極
　２　電磁弁（流体装置）
　２１　プランジャ
　２２　コイル
　２５　弁体
　２６０　弁座
　３　継手
　５５　継手プレート
　５８　マニフォールド

Claims

　流体を取り扱う流体装置に連結される流路と、
　少なくとも２つの流路に個別に設けられて流路中の流体と電気的に接触する電極と、を含み、
　前記少なくとも２つの流路に個別に設けられた電極を利用して異なる流路中の流体間の電気的な導通度合いを計測可能に構成された継手システム。
　請求項１において、前記少なくとも２つの流路が一体的に設けられていると共に、前記流体装置に対して取付可能に構成された継手ユニットを含む継手システム。
　請求項１または２において、前記電気的な導通度合いに応じて流体装置を通過する流体の量あるいは有無を検知する回路を含む継手システム。
　請求項３において、前記回路は、正値の電圧と負値の電圧とが周期的に交互に入れ替わる方形波交流の電圧を、異なる流路に設けられた第１の電極と第２の電極との間に印加する信号生成部と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電流の大きさを表す計測値を取得する信号処理部と、前記流体装置を通過する流体の量あるいは有無を判定する判定部と、を備える継手システム。
　請求項４において、前記信号処理部は、前記信号生成部が印加する電圧が負値から正値に切り替わる第１の時点を基準として所定時間ずれた時点で第１の計測値を取得すると共に、前記信号生成部が印加する電圧が正値から負値に切り替わる第２の時点を基準として前記所定時間ずれた時点で第２の計測値を取得し、
　前記回路は、前記第１の計測値と前記第２の計測値との差分値の大きさを、前記電気的な導通度合いを表す指標として計測する継手システム。
　請求項５において、前記回路は、前記流体装置を流体が通過する状態で、前記第１あるいは第２の時点の後、前記信号処理部が取得する計測値が最大値あるいは最小値に至るまでのずれ時間を計測する時間計測部を備え、当該ずれ時間を前記所定時間として設定する継手システム。
　請求項５または６において、前記判定部は、前記差分値に閾値処理を施して前記流体装置を通過する流体の有無を検知するように構成され、
　前記回路は、前記閾値処理に適用する閾値を設定する閾値設定部を備えている継手システム。
　請求項１～７のいずれか１項において、前記流路は、流体との間で電気的な絶縁性が確保されており、前記電極は、前記流体装置との間で電気的な絶縁性が確保されている継手システム。