(57)【要約】【課題】バルブの内部に備えられたグランドパッキンを自動で増し締めをする流体制御器を提供することである。【解決手段】バルブボディ2と、連通部24に配設された弁体3と、駆動機構7と、駆動機構7と弁体3とを連結する軸体4と、軸体4の周囲に設けられ、軸体4とバルブボディ2との間のグランドパッキン40と、バルブボディ2にねじ合わされ、前記グランドパッキン40を押圧するグランドナット50と、グランドナット50とグランドパッキン40との間に備えられたセンサ100と、グランドナット50の締め付けを行う締め付け部と、センサ100からの信号を受信する受信部81と、前記受信部81が受信した信号を用いて締め付けを行うかの判断を行う判定部83と、判定部83の判断に従って締め付け部に締め付けの指示を行う指示部84とを備える締め付け装置と、を有する流体制御器である。【選択図】  図１
2019065970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口流路および出口流路を連通する連通部を有するバルブボディと、
前記連通部に配設された弁体と、
前記弁体を動かす駆動機構と、
前記バルブボディを貫通し、前記駆動機構と前記弁体とを連結する軸体と、
前記軸体の周囲に設けられ、前記軸体と前記バルブボディとの間をシールするグランドパッキンと、
前記バルブボディにねじ合わされ、前記グランドパッキンを押圧するグランドナットと、
前記グランドナットと前記グランドパッキンとの間に備えられたセンサと、
前記グランドナットの締め付けを行う締め付け部と、前記センサからの信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した信号を用いて締め付けを行うかの判断を行う判定部と、前記判定部の判断に従って前記締め付け部に締め付けの指示を行う指示部とを備える締め付け装置と、
を有する流体制御器。
【請求項２】
前記締め付け部は、モータと、前記モータのモータシャフトに設けられたモータギアと、前記モータギアとかみ合わされ、前記グランドナットと一体に回転するように設けられたグランドナットギアと、
を有する請求項１に記載の流体制御器。
【請求項３】
前記センサは、圧力センサまたは歪みゲージである請求項１または２に記載の流体制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、グランドパッキンを有する流体制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボール弁等のバルブは、バルブボディの外部に設けられた駆動部材によりバルブボディ内に配設された弁体を駆動させることで流体の制御を可能とするが、弁体と駆動部材を連結する部材であるステムとバルブボディとの間からの流体の漏出を防ぐことが望まれる。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のボール弁では、ステムとバルブボディの間に設けられたグランドパッキンがグランドナットの締め付けによって上方から押圧され、変形することにより、ステム軸に沿って流体が漏れ出ることが防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４０８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明は手動ボールバルブであり、グランドパッキンとステムおよびバルブボディとの密着性は、ナットの締め付けトルクの管理を行うことによって確保される。
【０００６】
バルブのグランドパッキンシール構造は、樹脂材料のグランドパッキンに圧縮応力をかけることで、グランドパッキンの側面に側面圧がかかり、流体をシールする構造である。そのため、グランドパッキンの応力緩和、グランドナットの緩みによる圧縮応力の低減、軸摺動によるグランドパッキンの摩耗等により、シール力が低減してしまうため、グランドナットの定期的締め付けが不可欠となっている。
【０００７】
また、グランドパッキンのシール力の低下傾向は、使用条件や使用環境によって影響を受けるため、グランドナット締め付けトルクの点検・増し締めの周期を見極めることも必要となる。
【０００８】
数多くのバルブに対して、これらの点検・増し締めを一点ずつ行うことは、労力を要し、点検・増し締めのメンテナンス漏れが発生する可能性もある。
【０００９】
この発明の目的は、バルブの内部に備えられたグランドパッキンを自動で増し締めをする流体制御器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明（１）は、入口流路および出口流路を連通する連通部を有するバルブボディと、前記連通部に配設された弁体と、前記弁体を動かす駆動機構と、前記バルブボディを貫通し、前記駆動機構と前記弁体とを連結する軸体と、前記軸体の周囲に設けられ、前記軸体と前記バルブボディとの間をシールするグランドパッキンと、前記バルブボディにねじ合わされ、前記グランドパッキンを押圧するグランドナットと、前記グランドナットと前記グランドパッキンとの間に備えられたセンサと、前記グランドナットの締め付けを行う締め付け部と、前記センサからの信号を受信する受信部と、前記受信部が受信した信号を用いて締め付けを行うかの判断を行う判定部と、前記判定部の判断に従って前記締め付け部に締め付けの指示を行う指示部とを備える締め付け装置と、を有する流体制御器である。
【００１１】
グランドナットとグランドパッキンの間に備えられたセンサによって、グランドパッキンにどれだけの押圧力等がかかっているかを常に監視することができる。
【００１２】
このセンサからの信号を受けて、締め付け装置に増し締めをするように指示を出す制御装置を備えているので、人によるグランドナットの定期的締め付けは不要となる。さらに、グランドナット締め付けトルクの点検・増し締めの周期を見極めることも不要となるので、メンテナンスコストの大きな低減を図ることができる。
【００１３】
本発明（２）は、前記締め付け部が、モータと、前記モータのモータシャフトに設けられたモータギアと、前記モータギアとかみ合わされ、前記グランドナットと一体に回転するように設けられたグランドナットギアと、を有する本発明（１）に記載の流体制御器である。
【００１４】
締め付け部は、モータを回転させて増し締めをするもので、モータシャフトにはモータギアが、グランドナットにはグランドナットギアが備えられ、これら２つのギアの歯がかみ合っているので、モータの回転力をグランドナットに確実に伝達することができる。
【００１５】
また、制御装置には、センサからの信号を受信する受信部を備えているので、グランドパッキンがどのような押圧力等を受けているか監視をすることができ、受信されたセンサからの信号が所定の範囲に入っているかを常に判定部で判定をすることができる。そして、その判定結果に基づいて、自動でグランドパッキンの増し締めをすることができる。
【００１６】
本発明（３）は、前記センサが圧力センサまたは歪みゲージである本発明（１）または（２）に記載の流体制御器である。
【００１７】
本発明（３）によれば、センサが圧力センサまたは歪みゲージであるので、グランドパッキンがどの程度の圧力を受け、またはグランドパッキンにどの程度の歪みが発生しているかの情報をセンサからの信号を受信した制御装置は得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の流体制御器によると、バルブの内部に備えられたセンサからの信号に基づいて、グランドパッキンを自動で増し締めをする流体制御器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、手動式ボールバルブにこの発明による締め付け装置を取り付けた実施例１の流体制御器を示す。
【図２】図２は、実施例１の締め付け装置のモータギアおよび手動式ボールバルブに取り付けられたグランドナットギアを示す。
【図３】図３は、手動式ニードルバルブにこの発明による締め付け装置を取り付けた実施例２の流体制御器を示す。
【図４】図４は、実施例２の締め付け装置のモータギアおよび手動式ニードルバルブに取り付けられたグランドナットギアを示す。
【図５】図５は、複数の締め付け装置付きバルブを制御する流体制御システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、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、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００２１】
図１は、手動式ボールバルブ1Aに締め付け装置10を取り付けた実施例１の流体制御器を示すものであり、このバルブ1Aは、フローティング型ボール弁と呼ばれるものである。
【００２２】
ボール形状の弁体3は、バルブボディ2の連通部24内に納められ、貫通孔31を有し、上部に軸体4が一体に形成されている。
【００２３】
ボールシートとも呼ばれる左右の弁座5が、それぞれ弁体3の左右の備えられたリテーナ6に嵌められ、弁体3と当接しており、この弁座5を皿ばねであるスプリング8が付勢している。
【００２４】
バルブボディ2は、左右からフランジ9に挟持され、この左右の２つのフランジ9は、ボルト91およびナット92によって締結され、この締結力によって、左右のスプリング8をそれぞれ左右のフランジ9の弁体3側の端面が付勢している。
【００２５】
左側のフランジ9の内部には入口流路21が形成され、右側のフランジ9の内部には出口流路22が形成されており、それぞれの流路は、開状態のときに貫通孔31と連通する。
【００２６】
左右のフランジ9の弁体3から遠い側の端部には管継手のための外周におねじが切られた突出部（符号なし）が形成され、このおねじとねじ合わせられる袋ナット95の内部にフロントリング93およびバックリング94が備えられている。
【００２７】
軸体4の下部には軸の周囲にバルブボディ2との摺動をスムースにするためのステムベアリング44が配置され、上部に流体の漏出防止のためのグランドパッキン40が配置されている。
【００２８】
バルブボディの上部には、円筒形状の突出部2Aが形成され、その外周面におねじ部2dが形成され、内面にめねじ部2bが形成されている。
【００２９】
突出部2Aの下部内周面には、内方に円環状に突出した円環状突出部2eが形成され、この円環状突出部2eの下側にステムベアリング44があり、円環状突出部2eの上側にグランドパッキンを保持するパッキンサポート42がある。
【００３０】
パッキンサポート42の上面にはグランドパッキン40が配設され、グランドパッキン40の上面にセンサ100が備えられ、グランドナット50の下端面が直接にセンサ100を押圧している。
【００３１】
グランドナット50は筒形状であり、スパナなどで締め付けができるように六角形状になっている上端部のグランドナット頭部50aと、グランドナット頭部50aの下方外周面にはめねじ部2bとねじ合わされるグランドナットおねじ部50bが形成されている。
【００３２】
筒形状のグランドナット50を軸体4は貫通し、さらに軸体4は、グランドナット50の下方に配設されたグランドパッキン40、パッキンサポート42およびステムベアリング44によって、周囲を囲まれている。
【００３３】
バルブボディ2と左右のフランジ9との間には、流体の漏出を防ぐためのＯリング51が、バルブボディ2の左右端面に備えられている。
【００３４】
バルブ1Aの上部には、バルブを開閉するハンドルと呼ばれる駆動機構7が備えられ、駆動機構7と当接するストッププレート71がナット41によって固定されている。
【００３５】
グランドナット頭部50aの周囲を取り囲むようにグランドナットギア13が備えられ、グランドナットギア13と噛み合うモータギア12が取り付けられたモータシャフト11を有するモータ14が取り付けパネル15に取り付けられている。
【００３６】
センサ100からの信号を制御装置16に備えられた受信部81の受信アンテナ82で受信され、受信された信号は、受信部81から判定部83に送られて、信号の大きさを予め定められた所定の範囲の値と比較して増し締めを行うかどうかの判断が行われる。
【００３７】
判定部83で判断された結果は、指示部84に送られ、増し締めを行う場合はモータに指示の信号が制御ライン18を通じてモータ14に送られてモータ14が回転させられる。
【００３８】
モータ14は、ステッピングモータが好ましく、モータシャフト11の回転すべき角度に応じたパルスが指示部84からモータ14に送られる。
【００３９】
モータ14の回転が過剰にならないようにするためにトルクリミッターがモータ14内に備えられてもよく、このトルクリミッターは、モータギア12またはグランドナットギア13に備えられてもよい。
【００４０】
取り付けパネル15の下端部15aはＬ字形状に折り曲げられており、突出部2Aの外周面に形成されたおねじ部2dとねじ合わされるパネルナット17によって、手動式ボールバルブ1Aに固定されている。
【００４１】
図２は、実施例１の締め付け装置のモータギアおよび手動式ボールバルブに取り付けられたグランドナットギアを示す。
【００４２】
手動式ボールバルブ1Aの軸体4が貫通するグランドナット50の上端部のグランドナット頭部50aの外形は正六角形形状となっており、このグランドナット頭部50aと篏合されるようにグランドナットギア13の内部には正六角形の穴13bが穿孔されている。
【００４３】
グランドナットギア13の外周には歯13aが形成され、この歯13aと噛み合う歯12aを有するモータギア12が、モータ14のモータシャフト11に取り付けられている。
【００４４】
図３は、手動式ニードルバルブ1Bに締め付け装置10を取り付けた実施例２の流体制御器を示している。
【００４５】
下端部が下方に向かって先細の円錐台形状の弁体3は、バルブボディ2の連通部24内に納められ、上部が軸体4とつながっている。
【００４６】
バルブボディ2に形成された入口流路21と出口流路22の間に介在し、弁体3の上下に連通部24が形成されており、バルブボディ2内に弁体3と当接、離間する弁座5が形成されている。
【００４７】
軸体4は、大きく分けて上から、弁体3を上下動させるためのハンドルと呼ばれる駆動機構7と連結される軸体上部4aと、その下方に軸体上部4aと連なる軸体肩部4bと、その下方に軸体肩部4bと連なる軸体中部4cと、さらに、軸体中部4cと連なり弁体3と連なる軸体下部4dを有している。この軸体下部4dは、一般に弁棒を呼ばれているものである。
【００４８】
バルブボディ2の上面中央にバルブボディ上面凹部2aが形成されており、バルブボディ上面凹部2aの内面にはめねじ部2bが形成され、めねじ部2bとねじ合わされるグランドナットおねじ部50bを有するグランドナット50がバルブボディ2の上方に突出し、グランドナット50は、グランドナットおねじ部50bとねじ合わされるグランドナット固定用ナット49によって、バルブボディ2の上側に固定されている。
【００４９】
グランドナット50の上部は、六角形状のグランドナット頭部50aが形成され、グランドナット頭部50aには軸体上部4aが貫通する貫通孔（符号なし）が形成されている。
【００５０】
グランドナット50は、グランドナット頭部50aの下方にグランドナット頭部50aと連なる筒状部（符号なし）を有し、その筒状部の内面にグランドナット内部めねじ部50dが形成されている。
【００５１】
軸体上部4ａの下端面に連なる軸体肩部4bの下方に、軸体中部4cが形成され、この軸体中部4cはおねじ部（符号なし）を外周面に有し、このおねじ部は、グランドナット内部めねじ部50dと螺合している。
【００５２】
軸体中部4cの下端面には凹部が形成され、この凹部に軸体下部4dの上端部に形成された軸体下部頭4d1がはめ入れられ、駆動機構7の操作によって、軸体中部4cが回転しながら上下するに伴って、軸体下部4dは上下動させられる。
【００５３】
軸体下部頭4d1と連なり、下方に軸体下部頭4d1よりも径が細い軸体下部首4d2が形成され、軸体下部首4d2の下方に円柱状の軸体下部本体4d3が形成され、この軸体下部本体4d3の下端は、弁体3と連結固定されている。
【００５４】
バルブボディ上面凹部2aの下面に連なり、バルブボディ上面凹部2aの内径よりも小さな内径のバルブボディ下側凹部2cが形成され、バルブボディ下側凹部2cと連通部24の上側空間とはつながっている。
【００５５】
軸体下部本体4d3は、バルブボディ上面凹部2aの空間、バルブボディ下側凹部2cの空間および連通部24上側の空間を貫通しており、バルブボディ下側凹部2cの底にパッキンサポート42が配され、その上に軸体4の周囲から流体の漏れを防ぐグランドパッキン40が配されている。
【００５６】
中心部に軸体下部本体4d3が貫通する貫通孔を有するパッキン押え43が、グランドパッキン40の上面に配されたセンサ100を押圧している。
【００５７】
パッキン押え43の上部は、外径がバルブボディ上面凹部2aの内径よりもわずかに小さく、パッキン押え43の下部は、外径がバルブボディ下側凹部2cの内径よりもわずかに小さく、パッキン押え43は、パッキン押え43の上面の外周部において、グランドナット50の下端面で押圧される。
【００５８】
グランドナット頭部50aの周囲を取り囲むようにグランドナットギア13が備えられ、グランドナットギア13と噛み合うモータギア12が取り付けられたモータシャフト11を有するモータ14が取り付けパネル15に取り付けられている。
【００５９】
センサ100からの信号を制御装置16に備えられた受信部81の受信アンテナ82で受信され、受信された信号は、受信部81から判定部83に送られて、信号の大きさを予め定められた所定の範囲の値と比較して増し締めを行うかどうかの判断が行われる。
【００６０】
判定部83で判断された結果は、指示部84に送られ、増し締めを行う場合はモータ14に対する指示の信号が制御ライン18を通じてモータ14に送られてモータ14が回転させられる。
【００６１】
モータ14は、ステッピングモータが好ましく、モータ14の回転すべき角度に応じたパルスが指示部84からモータ14に送られる。
【００６２】
取り付けパネル15の下端部15aはＬ字形状に折り曲げられており、グランドナット50の外周面に形成されたグランドナットおねじ部50bとねじ合わされるグランドナット固定用ナット49によって、手動式ニードルバルブ1Bに固定されている。
【００６３】
図４は、実施例２の締め付け装置のモータギアおよび手動式ニードルバルブに取り付けられたグランドナットギアを示す。
【００６４】
手動式ニードルバルブ1Bの軸体4が貫通するグランドナット50の上端部のグランドナット頭部50aの外形は正六角形形状となっており、このグランドナット頭部50aと篏合されるようにグランドナットギア13の内部には正六角形の穴13bが穿孔されている。
【００６５】
グランドナットギア13の外周には歯13aが形成され、この歯13aと噛み合う歯12aを有するモータギア12が、モータ14のモータシャフト11に取り付けられている。
【００６６】
図５は、締め付け装置10が取り付けられたバルブ1AがN個備えられた設備・プラント等における流体制御システムを示す。
【００６７】
締め付け装置付きバルブには、バルブに関する情報が記録されている電子タグ86が取り付けられており、一番右の締め付け装置付きバルブの電子タグ86からサーバ101の受信アンテナ102に信号が送られる。この信号と紐づけされて、この締め付け装置付きバルブのセンサ100からの信号もサーバ101の受信アンテナ102に送られる。
【００６８】
これらの信号は、受信部103から判定部104に送られ、判定部104では、予め定められた範囲の値と受信した信号の大きさが比較され、グランドパッキン40の増し締めをすべきかどうか判定が行われる。
【００６９】
判定部104で判定された結果は、指示部105に送られ、増し締めを行う場合は、指示部105とつながっている発信アンテナ106から、バルブ1A-1の受信アンテナ85に指示信号が送られて、その信号は制御ライン18を通じてモータ14に送られ、モータ14は所定の角度回転させられ、グランドパッキン40の増し締めが自動で行われる。
【符号の説明】
【００７０】
１Ａ、１Ｂ；バルブ
２  ；バルブボディ
２ｂ；めねじ部
３  ；弁体
４  ；軸体
５  ；弁座
７  ；駆動機構 
１０；締め付け装置
１１；モータシャフト
１２；モータギア
１３；グランドナットギア
１４；モータ
１６；制御装置
４０；グランドパッキン
５０；グランドナット
８１；受信部（制御装置）
８３；判定部（制御装置）
８４；指示部（制御装置）
８５；受信アンテナ
８６；電子タグ
１００；センサ
１０１；サーバ
１０３；受信部（サーバ）
１０４；判定部（サーバ）
１０５；指示部（サーバ）
【図１】
2019065970.tif 000003
【図２】
2019065970.tif 000004
【図３】
2019065970.tif 000005
【図４】
2019065970.tif 000006
【図５】
2019065970.tif 000007