(57)【要約】【課題】  振動緩衝装置を備えた流体制御装置を提供する。【解決手段】  この流体制御装置は、ハウジング１０４と、外周面を有しているとともにハウジング内の流体流量制御部材１１６の位置を制御するためにハウジング内の圧力に応答するように構成されているピストン１２６とを備えており、また、ハウジングに結合されているとともにピストンのうちの少なくとも一部を受容するように構成されている開口部１３６を有しているガイドリング１３４と、ピストンの外周面と摩擦係合するためにガイドリングとピストンとの間に配設されている振動緩衝器１３２とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体制御装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の流体流量制御部材の位置を制御するために前記ハウジング内の圧力に応答するように構成されているとともに、外周面を有しているピストンと、
前記ピストンの少なくとも一部を受容するように構成された開口部を有するとともに、前記ハウジングに結合されているガイドリングと、
前記ピストンの前記外周面に摩擦係合すべく前記ガイドリングと前記ピストンとの間に配設されている振動緩衝器と
を備えてなる、流体制御装置。
【請求項２】
前記振動緩衝器が、稼動中に該振動緩衝器に加えられる周囲の流体の圧力差がほぼゼロであるように構成されてなる、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項３】
前記振動緩衝器が、稼動中に前記流体制御装置によって制御されている流体に曝されないように構成されてなる、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記ガイドリングが、前記ハウジングのうちの部分同士の間にクランプされるように構成されている環状リップ部を備えてなる、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記流体制御装置が圧力調整器である、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記圧力調整器が衛生調整器である、請求項５記載の流体制御装置。
【請求項７】
前記流体流量制御部材が弁体を有してなる、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項８】
前記振動緩衝器が、ポリマー製ジャケットによって少なくとも部分的に取り囲まれているスプリングを備えてなる、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項９】
前記ガイドリングが前記ピストンの移動を制限するための停止部を備えてなる、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項１０】
前記ピストンがスプリング用のシートを提供するように構成されてなる、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項１１】
前記ガイドリングが、前記振動緩衝器を保持するために前記開口部内にシートを備えてなる、請求項１記載の流体制御装置。
【請求項１２】
流体制御装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の流体流量制御部材に結合されるピストンと、
前記ハウジングと前記ピストンの外周面との間に配設され、前記ピストンの前記外周面と摩擦係合する振動緩衝器とを備えており、
前記振動緩衝器が、ポリマー製ジャケットにより少なくとも部分的に取り囲まれているスプリングを備えてなる、流体制御装置。
【請求項１３】
前記振動緩衝器が、稼動中に前記流体制御装置により制御されている流体に実質的に曝されないように前記ハウジング内に構成されてなる、請求項１２記載の流体制御装置。
【請求項１４】
前記ピストンのうちの少なくとも一部分を受容するように構成されている開口部を有したガイドリングをさらに備えてなる、請求項１２記載の流体制御装置。
【請求項１５】
前記ガイドリングが、前記ハウジングのうちの部分同士の間にクランプされるように構成されている環状リップ部を備えてなる、請求項１４記載の流体制御装置。
【請求項１６】
前記ガイドリングが、前記ピストンの前記外周面との摩擦係合により前記振動緩衝器を保持するように構成されてなる、請求項１４記載の流体制御装置。
【請求項１７】
前記流体制御装置が圧力調整器である、請求項１２記載の流体制御装置。
【請求項１８】
前記ピストンがスプリング用のシートを提供するように構成されてなる、請求項１２記載の流体制御装置。
【請求項１９】
流体制御装置内で用いられる振動緩衝装置であって、
内周面と、外周面と、該外周面から離れる方向に延びているとともに流体制御装置のうちの部分同士の間にクランプされるように構成されているリップ部と、前記内周面と一体化しているシートとを有しているガイドリングを備えており、
前記シートが、ピストンまたは移動可能なスプリングシートとの摩擦係合により弾性リングを保持するように構成されてなる、振動緩衝装置。
【請求項２０】
前記シートが、稼動中に流体制御装置により制御されている流体に前記弾性リングを実質的に曝さないよう、該弾性リングを保持するように構成されてなる、請求項１９記載の振動緩衝装置。
【請求項２１】
前記ガイドリングが、前記ピストンまたは前記移動可能なスプリングシートの移動を制限するための面を備えてなる、請求項１９記載の振動緩衝装置。
【請求項２２】
弾性リングをさらに備えてなる、請求項１９記載の振動緩衝装置。
【請求項２３】
前記弾性リングがスプリングを備えてなる、請求項２２記載の振動緩衝装置。
【請求項２４】
前記弾性リングがポリマー製ジャケットを備えてなる、請求項２２記載の振動緩衝装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に流体制御装置に関するものであり、さらに詳細には流体制御装置に用いられる振動緩衝装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロセスプラントでは、プロセス流体の圧力および／または流量を制御するために、流体圧力調整器がしばしば用いられている。一般的に用いられている一つのタイプの流体圧力調整器は直動式の減圧器である。一般的に、このような直動式調整器は、比較的に高圧の流体（たとえば、液体、ガス、蒸気など）を移送するための流入口を有し、この流体は、流出口では低圧となるように調整される。多くの直動式の調整器では、スプリングにより付勢されているダイヤフラムは、弁体または他の移動可能な流体流量制御部材に結合され、流入口と流出口とを連通するチャンバ内の流体の圧力に曝されている。
【０００３】
スプリングにより付勢されているダイヤフラムが移動することで、弁体または他の流体流量制御部材が、流入口とチャンバとの間に配設されている開口部または弁座に向かってまたはそこから離れる方向に向かって移動するようにされている。さらに詳細にいえば、チャンバ内の圧力、ひいては流出口の圧力が高くなると、ダイヤフラムは、流体流量制御部材に、流入口からチャンバの中へ流入する流体の流量を抑制または遮断させ、これにより、チャンバ内および流出口の圧力を低下させるようにされている。それに対して、チャンバ内および流出口の圧力が低くなると、ダイヤフラムは、流体流量制御部材に、流入口からチャンバの中へ流入する流体の流量に対する抑制を低減させ、チャンバ内および流出口の圧力を増加させるようにされている。ダイヤフラムに対して負荷を与えるスプリングの付勢力の大きさを変化させることによって、流入口圧力の変動にかかわらず圧力が実質的に一定に保たれている所望の流出口圧力を得るように、調整器の平衡圧、制御値または設定値を設定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流体制御用途によっては、直動式の圧力調整器の流出口圧力が変化する場合もあれば（たとえば、ドリフトもしくはシフト）、または、不安定になる（たとえば、振動する）場合もある。一つの解決の難しい流体制御用途では、衛生調整器の設計（ｓａｎｉｔａｒｙ  ｒｅｇｕｌａｔｏｒ  ｄｅｓｉｇｎ）が必要とされる。たとえば、飲食料品加工、製薬用途、バイオテクノロジー用途などの如き衛生調整器の用途では、制御される流体と接触する調整器の内部構成部品を定位置において完全に洗浄することが容易な調整器が必要とされることが多い。その結果、多くの衛生調整器の設計では、制御される流体の流路に完全に曝されるダイヤフラムを用いることによって、定位置での洗浄作業中において洗浄することが困難であることが明らかなすき間または他の領域の数を最小限に抑えるようにされている。しかしながら、このように制御される流体にダイヤフラムを完全に曝すことは、調整器内で頻繁に起こる乱流状態にダイヤフラムの全領域を曝すことになる。その結果、ダイヤフラムが乱流に対して過度に応答し、それにより流量制御部材（たとえば、弁体）の位置に望ましくない変動が引き起こされまたはその位置が不安定となり、ひいては調整器の流出口圧力が不安定となる。
【０００５】
公知の流体調整器の中には、流量制御部材および出力圧力（ｏｕｔｐｕｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の望ましくない変動および／または不安定性を低減するために、振動緩衝器を内蔵しているものもある。また、これらの公知の振動緩衝器の中には、弁体または他の流量制御部材に連結されているシャフトまたは弁棒を取り囲み、摩擦係合するブッシュまたはシールとして構成されているものもある。この摩擦係合によって、出力圧力に悪い影響を及ぼす場合のある乱流および／または他の振動源に対する調整器の感度が低減されるようにされている。他の公知の振動緩衝器は、調整器ハウジングと下部スプリングシートとの間に配設されるＯリングを用いている。しかしながら、これらの公知の振動緩衝器の多くは潤滑剤を用いることを必要としている。このことは衛生調整器の用途においては望ましくない。なぜなら、潤滑剤は、汚れや他の塵を引き寄せ、これらの用途の清潔性要求基準を満たすのに必要な程度にまで調整器を洗浄することを困難または不可能とするからである。さらに、これらの公知の振動緩衝器の多くは、温度によって大きく変化する摩擦特性、すなわち制動特性を有しているため、比較的高温および／または大きく変化する温度に調整器を曝すような用途においては、正確かつ安定した調整を担保することが困難になっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの例示の実施形態では、流体制御装置は、ハウジングと、外周面を有しているとともにハウジング内の流体流量制御部材の位置を制御するためにハウジング内の圧力に応答するように構成されているピストンとを備えている。また、流体制御装置は、ハウジングに結合されてピストンのうちの少なくとも一部分を受容するように構成されている開口部を有するガイドリングと、ピストンの外周面と摩擦係合するためにガイドリングとピストンとの間に配設されている振動緩衝器をさらに備えている。
【０００７】
他の例示の実施形態では、流体制御装置内で用いられる振動緩衝装置は、内周面と、外周面と、この外周面から離れるように延びているとともに流体制御装置の部分間にクランプされるように構成されたリップ部とを有するガイドリングを備えている。また、このガイドリングは、内周面と一体化したシートをさらに備えており、このシートは、ピストンまたは移動可能なスプリングシートと摩擦係合している弾性リングを保持するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書に例示した振動緩衝装置は、振動または乱流により誘発された出力圧力の変動、振動、不安定さなどを低減または排除するために流体圧力調整器（たとえば、減圧調整器、背圧調整器など）内で有効に用いられうる。さらに詳細にいえば、本明細書に例示した振動緩衝装置は、圧力調整器内の移動可能な流量制御部材（たとえば、弁体）に連結されているピストンおよび／または移動可能なスプリングシートに摩擦係合している振動緩衝器、弾性リングまたは他の振動緩衝部材を備えている。開示の実施例では、振動緩衝器、弾性リングまたは他の振動緩衝部材は、ポリマー製のジャケット、カバーまたはコーティングによって少なくとも部分的に取り囲まれたスプリングコアを備えている。スプリングコアおよびジャケットは、比較的広範囲の温度にわたって、ピストンまたは移動可能なスプリングシートの表面に比較的一定の摩擦力またはほぼ一定の摩擦力を協働して付与するようにされている。さらに、いくつかの公知の振動緩衝装置とは対照的に、ポリマージャケットは振動緩衝部材に潤滑剤を供給する必要性を排除することによって、汚れや塵の蓄積をなくし、調整器内、とくに衛生用途において用いる調整器内での潤滑剤の使用に伴う他の問題をも解消する。
【０００９】
いくつかの公知の振動緩衝装置とは対照的に、本明細書に例示した振動緩衝装置は、ピストンまたは移動可能なスプリングシートを受容する孔または開口部を有したガイドリングをさらに備えている。開示の実施例では、ガイドリングは、調整器のハウジングとピストンまたは移動可能なスプリングシートの外周面との間に配設され、弾性リングまたは他の振動緩衝部材をピストンまたは移動可能なスプリングシートの外周面と摩擦係合させるためのシートまたは他の適切な構造体を備えている。
【００１０】
また、開示の実施例では、ガイドリングはさらに、上部または第１のハウジング部（たとえば、スプリングケース）と下部または第２のハウジング部（たとえば、本体）との間にクランプされている外側環状リップ部を備えている。ガイドリングの外側環状リップ部は、ガイドリングを調整器のハウジングに固定することに加え、ダイヤフラムを調整器のハウジングにしっかりと固定することを容易にする。さらに開示の実施例では、ガイドリングは、ピストンまたは移動可能なスプリングシートの移動を制限してダイヤフラムが過剰に動いたり移動したりするのを防止するための一体型の停止部を備えている。
【００１１】
本明細書では例示の振動緩衝装置が調整器の衛生用途との関連で記載されているが、これに代えて、振動緩衝装置およびそれに関連する教示は、出力圧力および／または出力流量の望ましくない変動、振動および／またはその他の変化を低減または排除するための他のいかなるタイプの調整器、バルブ、またはさらに一般的には、流体制御装置と関連して用いられてもよい。
【００１２】
ここで図１を詳細に参照すると、本発明の教示にかかる構造を有する例示の振動緩衝装置１０２を備えている例示の圧力調整器１００の断面図が示されている。図１の例示の圧力調整器１００は、衛生流体制御用途に用いられるように、すなわち調整器１００内に衛生的な状態を必要とするプロセスに伴うプロセス液体、プロセス気体などの圧力および／または流量を制御または調節するように構成されている。たとえば、調整器１００は、当該調整器１００内に衛生的な状態を求める流体を必要とする食料品加工プラント、製薬プラントまたはその他のタイプの加工または処理プラントで用いられる流体の圧力および／または流量を制御するように構成されうる。
【００１３】
例示の調整器１００は、一般的にスプリングケースと呼ぶことができる第１の部分または上方部分１０６と、一般的に本体と呼ぶことができる第２の部分または下方部分（本体）１０８とを有するハウジング１０４を備えている。第１の部分１０６および第２の部分１０８は、クランプ１０９またはその他の適切な締結機構もしくは締結技術を用いて連結されてもよい。本体１０８には入口１１０および出口１１２が形成され、これらは両方ともチャンバ１１４に連通している。移動可能な流量制御部材１１６は、本実施例において弁体として図示され、調整器１０２の本体１０８内に配設され、入口１１０とチャンバ１１４との界面にある開口部または弁座１１８に対して移動可能であり、チャンバ１１４の中に流入する流体の流量、すなわちチャンバ１１４内の圧力を制御するようにされている。ダイヤフラム１１９は、弁体１１６に結合され、チャンバ１１４内の加圧流体に曝されている。以下にさらに詳細に記載するように、チャンバ１１４内の流体の圧力が変化すると、ダイヤフラム１１９が弁座１１８に向かう方向またはそこから離れる方向に向かって付勢されて、弁体１１６が弁座１１８と弁体１１６との間のギャップを増減させることによって、チャンバ１１４の中に流れ込む流体の流量、すなわちチャンバ１１４内の出口１１２における圧力が制御されるようにされている。
【００１４】
さらに、調整器１００は上部スプリングシート１２４とピストン１２６との間に配設されているスプリング１１２を備えており、ピストン１２６はもう一つのスプリングシートまたは下部スプリングシート１２８を備えている。ピストン１２６は複数の機能を果たすように構成された構造的特徴部を備えている。さらに詳細にいえば、ピストン１２６はスプリング１２２の端部を受容し捕捉するためのシート１２８を備えている。さらに、ピストン１２６は、弁体１１６に固定されてダイヤフラム１１９をしっかりと支持することによって、調整器１００が稼動中であってもダイヤフラム１１９の感知面をほぼ平坦な状態に維持できるようにされている。このようにして、弁座１１８に対する弁体１１６の位置を制御するために、ピストン１２６の変位は、ハウジング１０４内（たとえば、チャンバ１１４内）の圧力に対してほぼ直線的に応答するかまたは関連づけされている。また、ピストン１２６は、外周面１３０をさらに備えており、この外周面は、以下にさらに詳細に記載するように振動緩衝器１３２と摩擦係合するようにされている。
【００１５】
例示の振動緩衝装置１０２は、開口部１３６を有するガイドリング１３４を備えており、この開口部１３６は、ピストン１２６のうちの少なくとも一部分を受容するように構成されている。ガイドリング１３４は、開口部１３６から離れる方向に延びているとともにハウジング１０４の第１の部分１０６と第２の部分１０８との間にクランプまたは捕捉されるように構成されている外側環状リップ部１３８を備えている。また、この外側環状リップ部１３８は、ダイヤフラム１１９を第１の部分１０６と第２の部分１０８との間にしっかりとクランプし、ダイヤフラム１１９が第１の部分１０６と第２の部分１０８との間から抜き出る可能性またはチャンバ１１４のうちのダイヤフラム１１９の周辺部から流体が漏洩してスプリングケースもしくは前記上部ハウジング部分１０６の内部へ流れこむ可能性を最小限に抑えるまたは防止するようにされている。
【００１６】
図２を参照すると、図１の振動緩衝装置１０２の拡大断面図が示されている。ガイドリング１３４は、振動緩衝器１３２がピストン１２６の外周面１３０と制御された摩擦係合状態となるように振動緩衝器１３２をピストン１２６とガイドリング１３４との間に保持するためのシート１４０を開口部１３６内に備えている。図３は、図１および図２に示されている例示の振動緩衝器１３２の一部分を示す斜視図である。
【００１７】
本明細書記載の実施例では、振動緩衝器１３２は、少なくとも一部分を自己潤滑性ジャケット、カバーまたはシース１４４により取り囲まれているコア付勢部材１４２を備えている。一つの実施例では、付勢部材１４２は、ジャケット１４４の側面１４６および側面１４８を外方に向かって押すまたは付勢することによって側面１４６をピストン１２６の外周面１３０に摩擦係合させるように構成されたスプリングである。本実施例の説明を続けると、ジャケット１４４は、比較的に広範囲の温度にわたって望ましいかつ制御された摩擦力でピストン１２６の外周面１３０と係合することを可能とするポリマー材料からなっている。市販の製品のうちで振動緩衝器１３２の実施に用いうるものの一つとしては、カリフォルニア州ガーデングローブ（Ｇａｒｄｅｎ  Ｇｒｏｖｅ，  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のセイントゴーベインパホーマンスプラスチックス（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ，Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）社製のオムニシール（ＯｍｎｉＳｅａｌ）製品が挙げられる。具体的にいえば、振動緩衝器１３２の実施にあたってオムニシールのＡＰＳシール、設計タイプ７５０を用いることが可能である。しかしながら、これに代えて他のタイプのシールまたは緩衝器を用いてもよい。さらに一般的にいえば、振動緩衝器１３２は、ピストン１２６の不要なまたは他の望ましくない運動または振動、ひいては調整器１００の制御された出力圧力の摂動を実質的に排除するために適切な大きさピストン１２６との摩擦係合を与えるいかなるリング形状の弾性構成部品を用いて実現されてもよい。
【００１８】
本明細書記載の実施例では、振動緩衝器１３２を市販のシールを用いて実現するものとして述べているが、振動緩衝器１３２は、調整器１００により制御される加圧流体に曝されておらず、したがって、調整器１００の稼動中に振動緩衝器１３２に加えられる周囲の流体の差圧は実質的にゼロである。換言すれば、記載の実施例が振動緩衝器１３２を実現するために市販のシールを用いているものの、この振動緩衝器１３２は、シール機能を果たすように構成される代わりに、調整器１００の稼動中に、制御された摩擦力をピストン１２６に加え、ピストン１２６の振動および／または他の不要な運動を低減または排除するように構成される。したがって、振動緩衝器１３２は、チャンバ１１４（図１）内の望ましくない圧力変動（たとえば、振動）、ひいては調整器１００（図１）の制御された出力圧力の望ましくない圧力変動（たとえば、振動）を低減または排除するようにされている。
【００１９】
図２を参照すると、ガイドリング１３４は、ピストン１２６が弁座１１８の方向に向かって動くまたは移動するのを制限するために、ピストン１２６の外方に向かって延びているリップ部１５２と係合するように構成された停止面または停止部１５０をさらに備えている。図１に示されているように、弁座１１８から離れる方向に向かうピストン１２６の動きまたは移動も、ハウジング１０４のスプリングケース部（第１の部分）１０６内の面１５４によって同様に制限されるようにされている。
【００２０】
スプリング１２２は、調整器１００の稼動前および／または稼動中に、上部スプリングシート１２４の位置を設定するボルト１５６を調節することによって前もって負荷が付与されるようにされている。具体的にいえば、ボルト１５６を時計回りに回転させると、上部スプリングシート１２４は下部スプリングシート１２８の方向に向かって移動し、調整器１００により出力される調整圧力を増大させるようにされている。それとは反対に、ボルト１５６を反時計回りに回転させると、上部スプリングシート１２４は下部スプリングシート１２８から離れる方向に向かって移動し、調整器１００により出力される調整圧力を減少させるようにされている。いずれの場合であっても、ボルト１５６は調整器１００の調整出力圧力を設定するために用いられている。ボルト１５６が調節された後、すなわちボルト１５６の位置、ひいては調整出力圧力（すなわち、設定値）が設定または調節された後で変わらないことを担保するために、ロックナット１５８をハウジングに対し逆締めしておいてもよい。
【００２１】
調整器１００の稼動中、ダイヤフラム１１９、すなわちピストン１２６および弁体１１６はチャンバ１１４内の圧力変化に対して応答するようにされている。具体的にいえば、チャンバ１１４内の圧力が平衡圧力または設定圧力から上昇すると、ダイヤフラム１１９、ピストン１２６および弁体１１６は上部スプリングシート１２４の方向に向かって移動する。この移動により、弁体１１６と弁座１１８との間のギャップ１２０が減少し、これによりチャンバ１１４の中に向かう流量が減少し、ひいてはチャンバ１１４内の圧力が降下することになる。その反対に、チャンバ１１４内の圧力が平衡圧力または設定圧力から降下すると、ダイヤフラム１１９、ピストン１２６および弁体１１６は上部スプリングシート１２４から離れる方向に向かって移動する。この移動により、弁体１１６と弁座１１８との間のギャップ１２０が増大し、これによりチャンバ１１４の中への流量が増大し、ひいてはチャンバ１１４内の圧力が上昇する。このような直動式の制御は当業者にとって周知のことである。
【００２２】
複数の公知の調整器とは対照的に、振動緩衝装置１０２は振動緩衝器１３２を備えており、この振動緩衝器１３２はピストン１２６の外周面１３０と摩擦係合している。振動緩衝装置１０２の構成部品の選択、配置および構成の結果、ピストン１２６に加えられる摩擦力は、振動緩衝器１３２および／またはピストン１２６の外周面１３０に潤滑剤を使用せずとも、広範囲の温度にわたって実質的に制御された状態または一定に保たれたまま留まる。さらに、ピストン１２６の外周面１３０に加えられる摩擦力の大きさは、ダイヤフラム１１９およびピストン１２６が調整器１００の振動および／またはチャンバ１１４内の不要な圧力変化、または他の過渡的圧力変化に対する感度を最小限に抑えるまたは排除するように選択されている。したがって、調整器１００の制御された出力圧力を、実質的に一定に保持し、振動および圧力変化または圧力変動による影響を受けないまま留めることができる。
【００２３】
いくつかの装置、方法および製品が本明細書に記載されているが、本発明の技術範囲はそれには限定されるわけではない。それとは異なり、本発明は文言上または均等論に従って添付の特許請求の範囲の範疇に公正に含まれるあらゆる実施例を対象とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の教示に従って構成された例示の振動緩衝装置を有する例示の圧力調整器を示す断面図である。
【図２】図１に示されている例示の振動緩衝装置を示す拡大断面図である。
【図３】図１および図２に示されている例示の振動緩衝器のうちの一部を示す斜視図である。
【図１】
2009512015.tif 000003
【図２】
2009512015.tif 000004
【図３】
2009512015.tif 000005
【国際調査報告】
2009512015.tif 000006
2009512015.tif 000007