(57)【要約】【課題】  バルブ（１）と、アクチュエータ（２）と、漏洩センサ（３）とを有するバルブ装置を提供する。【解決手段】  バルブ本体（４）は、第１及び第２のバルブチャンバ（６、８）を有する。これらのバルブチャンバは、バルブポート（１０及び１２、１４及び１６）に夫々連結されており、中間通路（１８）によって連結されている。バルブは、アクチュエータによって、三つのバルブ形態のうちの任意の一つの形態に設定できる。開放形態では、中間通路が開放しており、第１及び第２のチャンバを相互連結する。閉鎖形態では、中間通路は、通路内の夫々の位置に着座した第１及び第２のシール（２４、２６）によって閉鎖されており、これらのシールは、これらの二つのシール間の中間通路の部分で、第１及び第２のバルブチャンバと第１漏洩チャンバ（２８）との間の夫々をシールするため、通路内の夫々の位置に着座する。クリーニング形態では、第１及び第２のバルブチャンバのうちの夫々一つを第１漏洩チャンバに連結する。この際、二つのシールのうちの他方が着座状態のままである。漏洩センサは、漏洩チャンバからの漏洩流を示す信号を提供するため、漏洩チャンバに連結されている。【選択図】  図１
2008505296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ装置であって、
（ａ）第１及び第２のバルブチャンバ（６、８）を備えたバルブ本体（４）を持ち、前記バルブチャンバは、夫々のバルブポート（１０及び１２、１４及び１６）に接続されており且つ中間通路（１８）によって連結される、バルブ（１）であって、
ｉ）前記中間通路が開放されており、前記第１及び第２のバルブチャンバが前記中間通路によって相互連結された第１開放形態と、
ｉｉ）前記通路内の夫々の位置に着座した第１及び第２のシール（２４、２６）によって前記中間通路が閉鎖されており、これらのシールは、これらの二つのシール間の前記中間通路の部分で、前記第１及び第２のバルブチャンバと第１漏洩チャンバ（２８）との間の夫々をシールする、第２閉鎖形態と、
ｉｉｉ）前記第１及び第２のバルブチャンバのうちの一方を前記第１漏洩チャンバに連結するために、前記二つのシールのうちの対応する一方が着座状態から外れており、前記二つのシールのうちの他方が着座状態のままである、第３クリーニング形態と、を選択的にとることができる、バルブと、
（ｂ）前記バルブを、夫々の制御信号に応じて、前記三つの形態のうちの任意の一つの形態に選択的に設定するように構成されたバルブアクチュエータ（２）と、
（ｃ）前記第１漏洩チャンバに連結され、前記第１漏洩チャンバからの漏洩流を示す流れセンサ出力信号を提供するように構成された、流れセンサ（３）とを含む、バルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ装置であって、
前記流れセンサ出力信号が接続される少なくとも一つの信号入力ポート（９０）を持つバルブコントローラー（９１）を更に含み、
前記バルブコントローラーは、前記バルブを前記三つの形態の一つに夫々設定するため、前記バルブアクチュエータに少なくとも一つの制御信号（９２、９４、９６）を提供し、
前記流れセンサ出力信号に応答して、前記流れセンサ出力信号によって示される前記漏洩流と、選択されたバルブ形態と関連した前記第１漏洩チャンバからの所定の流れとを比較し、
前記比較に応じて、所望のバルブ機能又は望ましからぬバルブの機能不全の有無を示すコントローラー出力信号を提供する、バルブ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のバルブ装置であって、
前記コントローラー出力信号は、前記バルブが前記第２閉鎖形態にある場合には、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、第１又は第２のバルブチャンバのいずれか一方から、対応する前記第１又は第２のシールを通って前記第１漏洩チャンバ内へ流れる漏洩である、バルブ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のバルブ装置であって、
前記コントローラー出力信号は、前記バルブが前記第３クリーニング形態にある場合には、所望のバルブ機能を示し、この所望のバルブ機能は、着座していないシールを通る、対応するバルブチャンバから第１漏洩チャンバ内への流れである、バルブ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のバルブ装置であって、
前記バルブは、前記第１及び第２のシール間に配置された第３シールを有し、前記第３シールは、前記バルブが前記第１開放形態にある場合、相互連結されたバルブチャンバ及び相互連結通路から第１漏洩チャンバをシールする、バルブ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のバルブ装置であって、
前記コントローラー出力信号は、前記バルブが前記第１開放形態にある場合には、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、前記第３シールを通って前記第１漏洩チャンバ内へ、相互連結された前記第１及び第２のバルブチャンバ及び前記相互連結通路から流れる漏洩である、バルブ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のバルブ装置であって、
前記第１及び第２のシール（２４、２６）は、第１及び第２のバルブ部材（２０、２２）にそれぞれ取り付けられており、これらの第１及び第２のバルブ部材は、選択されたバルブ形態をとるため、前記バルブ本体（４）に対して独立して移動でき、前記バルブ装置は、更に、
前記第１バルブ部材と前記本体との間の第２漏洩チャンバ（３４）と、
前記第１バルブ部材と前記バルブ本体との間をシールするための、前記第１バルブチャンバ（６）と前記第２漏洩チャンバ（３４）との間に配置された第４シール（３０）と、
前記第２バルブ部材（２２）と前記バルブ本体（４）との間の第３漏洩チャンバ（４０）と、
前記第２バルブ部材と前記バルブ本体との間をシールするための、前記第２バルブチャンバ（８）と前記第３漏洩チャンバ（４０）との間に配置された第５シール（３６）と、を含み、
前記第２及び第３の漏洩チャンバ（３４、４０）は、前記流れセンサ（３）に連結されており、前記第４シール（３０）を通って前記第２漏洩チャンバ（３４）内に、又は前記第５シール（３６）を通って前記第３漏洩チャンバ（４０）内に流れる漏洩が、前記流れセンサに導かれることで、前記流れセンサ出力信号が、更に、第４又は第５のシールのいずれかを通って流れる漏洩を示す、バルブ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のバルブ装置であって、
前記コントローラー出力信号は、前記バルブが前記第１開放形態又は前記第２閉鎖形態にある場合、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、前記第１バルブチャンバから前記第４シールを通って前記第２漏洩チャンバ内に流れる漏洩であるか或いは、前記第２バルブチャンバから前記第５シールを通って前記第３漏洩チャンバ内に流れる漏洩である、バルブ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のバルブ装置であって、
前記流れセンサ（３）は、チューブ状通路（６６）と、前記チューブ状通路の電気絶縁壁と同軸に且つこの壁に沿って間隔が隔てられて取り付けられた一対の環状電極（６８、７６）とを有し、前記流れセンサは、前記第１漏洩チャンバからの漏洩流が、前記チューブ状通路を通って及び前記電極を横切って流れ、その間に導電路を形成するように前記第１漏洩チャンバ（２８）に連結されている、バルブ装置。
【請求項１０】
バルブ本体（４）と、夫々のバルブポート（１０及び１２、１４及び１６）に連結されており且つ中間通路（１８）によって接続された第１及び第２のバルブチャンバ（６、８）と有する被制御バルブ（１）の状態の監視方法であって、前記バルブは、
ｉ）前記中間通路が開放されており、前記第１及び第２のバルブチャンバが前記中間通路によって相互連結された第１開放形態と、
ｉｉ）前記通路内の夫々の位置に着座した第１及び第２のシール（２４、２６）によって前記中間通路が閉鎖されており、これらのシールは、これらの二つのシール間の前記中間通路の部分で、前記第１及び第２のバルブチャンバと第１漏洩チャンバ（２８）との間を夫々シールする、第２閉鎖形態と、
ｉｉｉ）前記第１及び第２のバルブチャンバのうちの一方を前記第１漏洩チャンバに連結するために、前記二つのシールのうちの対応する一方が着座状態から外れており、前記二つのシールのうちの他方が着座状態のままである、第３クリーニング形態と、を選択的にとることができる、監視方法において、
（ａ）流れセンサ（３）を前記第１漏洩チャンバに連結し、前記第１漏洩チャンバに連結された前記流れセンサが、前記第１漏洩チャンバからの漏洩流を示す出力信号を提供する工程と、
（ｂ）バルブ制御信号（９２、９４、９６）を受け取り、受け取った制御信号に応じて前記三つの形態のうちの一つ又は他方に前記バルブを選択的に設定する工程と、
（ｃ）前記センサ出力信号によって示される前記漏洩流を、選択されたバルブ形態と関連した前記第１漏洩チャンバからの所定の流れと比較する工程と、
（ｄ）前記比較に応じて、所望のバルブ機能又は望ましいからぬバルブの機能不全の有無を示す比較出力信号を提供する工程とを含む、監視方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の監視方法であって、
前記工程（ｄ）で提供された前記比較出力信号は、前記バルブが前記第２閉鎖形態にある場合には、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、前記第１又は第２のバルブチャンバのいずれか一方から、対応する前記第１又は第２のシールを通って前記第１漏洩チャンバ内へ流れる漏洩である、監視方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の監視方法であって、
前記工程（ｄ）で提供された前記比較出力信号は、前記バルブが前記第３クリーニング形態にある場合には、所望のバルブ機能を示し、この所望のバルブ機能は、着座していないシールを通る、対応するバルブチャンバから前記第１漏洩チャンバ内への流れである、監視方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の監視方法であって、
前記バルブは、前記第１及び第２のシール間に配置された第３シール（４２）を有し、前記第３シールは、前記バルブが前記第１開放形態にある場合、相互連結されたバルブチャンバ及び相互連結通路から前記第１漏洩チャンバをシールする、監視方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の監視方法であって、
前記バルブコントローラーによって提供される前記比較出力信号は、前記バルブが前記第１開放形態にある場合には、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、前記第３シールを通って前記第１漏洩チャンバ内へ、相互連結された前記第１及び第２のバルブチャンバ及び前記相互連結通路から流れる漏洩である、監視方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の監視方法であって、
前記第１及び第２のシールは、第１及び第２のバルブ部材（２０、２２）にそれぞれ取り付けられており、前記第１及び第２のバルブ部材は、選択されたバルブ形態をとるために、前記バルブ本体（４）に対して独立して作動でき、前記バルブ装置は、更に、
前記第１バルブ部材と前記本体との間の第２漏洩チャンバ（３４）と、
前記第１バルブ部材と前記バルブ本体との間をシールするための、前記第１バルブチャンバ（６）と前記第２漏洩チャンバ（３４）との間に配置された第４シール（３０）と、
前記第２バルブ部材（２２）と前記バルブ本体（４）との間の第３漏洩チャンバ（４０）と、
前記第２バルブ部材と前記バルブ本体との間をシールするための、前記第２バルブチャンバ（８）と前記第３漏洩チャンバ（４０）との間に配置された第５シール（３６）と、を含み、
前記第２及び第３の漏洩チャンバ（３４、４０）は、前記流れセンサ（３）に連結されており、前記第４シール（３０）を通って前記第２漏洩チャンバ（３４）内に、又は前記第５シール（３６）を通って前記第３漏洩チャンバ（４０）内に流れる漏洩が、前記流れセンサに導かれることで、前記流れセンサ出力信号が、更に、第４又は第５のシールのいずれかを通って流れる漏洩を示す、監視方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の監視方法であって、
前記比較出力信号は、前記バルブが前記第１開放形態又は前記第２閉鎖形態にある場合、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、前記第１バルブチャンバから前記第４シールを通って前記第２漏洩チャンバ内に流れる漏洩であるか或いは、前記第２バルブチャンバから前記第５シールを通って前記第３漏洩チャンバ内に流れる漏洩である、監視方法。
【請求項１７】
請求項１０に記載の監視方法であって、
前記流れセンサ（３）は、チューブ状通路（６６）と、前記チューブ状通路の電気絶縁壁と同軸に且つこの壁に沿って間隔が隔てられて取り付けられた一対の環状電極（６８、７６）とを有し、前記流れセンサは、前記第１漏洩チャンバからの漏洩流が、前記チューブ状通路を通って及び前記電極を横切って流れ、その間に導電路を形成するように前記第１漏洩チャンバ（２８）に連結されている、監視方法。
【請求項１８】
添付図面を参照して明細書中に説明したバルブ装置。
【請求項１９】
添付図面を参照して明細書中に説明した被制御バルブの状態の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体制御バルブの状態を監視するための装置及び方法に関し、更に詳細には、シールが着座している場合にバルブのシールを通過する望ましからぬ流れを監視し、シールが着座していない場合に望ましい流れがシールを通過していることを確認するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブは、多くの製品及び材料の製造及び加工で流体の流れを制御するのに日常的に使用されている。バルブシールが破損すると、バルブによって制御される製品の流れが失われたり汚染されたりしてしまう。従って、シールの漏洩が厄介なレベルに達する前に、又は製品を汚染する前に、シールの早期破損を確認するのが望ましい。汚染を回避することは、例えば人間や動物が消費する食品、飲料、及び医薬品等の製品の製造で特に重要である。
【０００３】
更に、多くの製品は、バッチ式の製造方法を使用して製造又は加工され、バッチ間でベッセルや配管等の設備をクリーニングし、異なる製品間の交差汚染をなくし、又はかび、真菌類、細菌、及び他の病原体が溜まらないようにすることが、本質的ではないけれども、少なくとも望ましい。こうした状況では、処理プラントを通る正しいクリーニング流又は濯ぎ流体が存在することを確認できることが望ましい。
【０００４】
米国特許第４，６５５，２５３号明細書には、弁座によって境界付けられた軸線方向通路によって接合された二つのチャンバを持つバルブハウジングを含む遮断バルブが記載されている。バルブ本体は、ハウジング内で独立して軸線方向に移動できる二つの部品を含む。これらの部品の各々はシールを支持しており、これらのシールは、弁座の一つと夫々協働し、チャンバと関連した通路との間を閉鎖する。一実施例では、漏洩検出空間が弁座間に設けられている。弁座を通ってこの空間に漏洩する流体は、漏洩を表示する視覚的シグナルを提供するためにチャンネルを介して排出され、二つのチャンバ内の夫々の流体が混じり合わないようにする。
【０００５】
米国特許第５，３６１，８０２号明細書には、金属製電極を持つバルブブロックが記載されている。ブロックのバルブがシールし損なうと、流体の漏洩が電極間の回路を閉じ、信号を発生し、この信号を分析機が処理し、バルブの故障を示す警報をトリガーする。
【０００６】
米国特許第５，５９４，１６２号明細書には、バルブからの炭化水素ガスの漏洩を監視するための、バルブの制御ステムに装着されたガス漏れ検出器が記載されている。
米国特許第５，６１６，８２９号明細書には、バルブの弁座又はグランド／パッキングアッセンブリを通る漏洩によって生じる振動を監視する漏洩検出器を備えたバルブが記載されている。バルブの閉鎖時に漏洩が検出された場合には、例えば、漏洩及が消失しかくして振動が消失するまで、バルブを閉鎖方向に更に駆動する。
【特許文献１】米国特許第４，６５５，２５３号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３６１，８０２号明細書
【特許文献３】米国特許第５，５９４，１６２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６１６，８２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、改良バルブ状態監視システムを備えたダブルシールバルブを提供することである。本発明の別の目的は、ダブルシールバルブの作動状態の改良された監視方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の特徴では、本発明は、おおまかに、
（ａ）第１及び第２のバルブチャンバを備えたバルブ本体を持ち、バルブチャンバは、夫々のバルブポートに接続されており且つ中間通路によって連結される、バルブであって、
ｉ．中間通路が開放されており、第１及び第２のバルブチャンバが中間通路によって相互連結された第１開放形態と、
ｉｉ．通路内の夫々の位置に着座した第１及び第２のシールによって中間通路が閉鎖されており、これらのシールは、これらの二つのシール間の中間通路の部分で、第１及び第２のバルブチャンバと第１漏洩チャンバとの間の夫々をシールする、第２閉鎖形態と、
ｉｉｉ．第１及び第２のバルブチャンバのうちの一方を第１漏洩チャンバに連結するために、二つのシールのうちの対応する一方が着座状態から外れており、二つのシールのうちの他方が着座状態のままである、第３クリーニング形態と、を選択的にとることができる、バルブと、
（ｂ）バルブを、夫々の制御信号に応じて、三つの形態のうちの任意の一つの形態に選択的に設定するように構成されたバルブアクチュエータと、
（ｃ）第１漏洩チャンバに連結されて、第１漏洩チャンバからの漏洩流を示す流れセンサ出力信号を提供するように構成された流れセンサとを含む、バルブ装置であると言うことができる。
【０００９】
好ましくは、バルブ装置は、流れセンサ出力信号が接続された少なくとも一つの信号入力ポートを持つバルブコントローラーを更に含み、このバルブコントローラーは、
バルブを三つの形態の一つに夫々設定するため、バルブアクチュエータに少なくとも一つの制御信号を提供し、
流れセンサ出力信号に応答して、流れセンサ出力信号によって示される漏洩流と、選択されたバルブ形態と関連した第１漏洩チャンバからの所定の流れとを比較し、
比較に応じて、所望のバルブ機能又は望ましからぬバルブの機能不全の有無を示すコントローラー出力信号を提供する。
【００１０】
コントローラー出力信号は、バルブが第２閉鎖形態にある場合には、望ましからぬバルブの機能不全を示してもよく、この機能不全は、第１又は第２のバルブチャンバのいずれか一方から、対応する第１又は第２のシールを通って第１漏洩チャンバ内へ流れる漏洩である。別の態様として、又は追加として、コントローラー出力信号は、バルブが第３クリーニング形態にある場合には、所望のバルブ機能を示してもよく、この所望のバルブ機能は、着座していないシールを通る、対応するバルブチャンバから第１漏洩チャンバ内への流れである。
【００１１】
バルブは、第１及び第２のシール間に配置された第３シールを備えていてもよく、この第３シールは、バルブが第１開放形態にある場合、相互連結されたバルブチャンバ及び相互連結通路から第１漏洩チャンバをシールする。
【００１２】
好ましくは、コントローラー出力信号は、バルブが第１開放形態にある場合には、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、第３シールを通って第１漏洩チャンバ内へ、相互連結された第１及び第２のバルブチャンバ及び相互連結通路から流れる漏洩である。
【００１３】
好ましくは、第１及び第２のシールは、第１及び第２のバルブ部材の夫々に取り付けられていてもよく、これらの第１及び第２のバルブ部材は、選択されたバルブ形態をとるため、バルブ本体に対して独立して移動でき、バルブ装置は、更に、
第１バルブ部材と本体との間の第２漏洩チャンバと、
第１バルブ部材とバルブ本体との間をシールするための、第１バルブチャンバと第２漏洩チャンバとの間に配置された第４シールと、
第２バルブ部材とバルブ本体との間の第３漏洩チャンバと、
第２バルブ部材とバルブ本体との間をシールするための、第２バルブチャンバと第３漏洩チャンバとの間に配置された第５シールと、を含み、
第２及び第３の漏洩チャンバは流れセンサに連結されていおり、第４シールを通って第２漏洩チャンバ内に、又は第５シールを通って第３漏洩チャンバ内に流れる漏洩が、流れセンサ導かれることで、流れセンサ出力信号が、更に、第４又は第５のシールのいずれかを通って流れる漏洩を示す。
【００１４】
好ましくは、コントローラー出力信号は、バルブが第１開放形態又は第２閉鎖形態にある場合、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、第１バルブチャンバから第４シールを通って第２漏洩チャンバ内に流れる漏洩であるか或いは、第２バルブチャンバから第５シールを通って第３漏洩チャンバ内に流れる漏洩である。
【００１５】
流れセンサは、チューブ状通路と、チューブ状通路の電気絶縁壁と同軸に且つこの壁に沿って間隔が隔てられて取り付けられた一対の環状電極とを備えていてもよく、流れセンサは、第１漏洩チャンバからの漏洩流が、チューブ状通路を通って及び電極を横切って流れ、その間に導電路を形成するように第１漏洩チャンバに連結されている。
【００１６】
第２の特徴では、本発明は、大まかには、バルブ本体と、夫々のバルブポートに連結されており且つ中間通路によって接合された第１及び第２のバルブチャンバと有する被制御バルブの状態の監視方法であって、バルブは、
ｉ．中間通路が開放されており、第１及び第２のバルブチャンバが中間通路によって相互連結された第１開放形態と、
ｉｉ．通路内の夫々の位置に着座した第１及び第２のシールによって中間通路が閉鎖されており、これらのシールは、これらの二つのシール間の中間通路の部分で、第１及び第２のバルブチャンバと第１漏洩チャンバとの間を夫々シールする、第２閉鎖形態と、
ｉｉｉ．第１及び第２のバルブチャンバのうちの一方を第１漏洩チャンバに連結するために、二つのシールのうちの一方が着座状態から外れており、二つのシールのうちの他方が着座状態のままである、第３クリーニング形態と、を選択的にとることができる、監視方法において、
（ａ）流れセンサを第１漏洩チャンバに連結し、流れセンサは、これによって、第１漏洩チャンバからの漏洩流を示す出力信号を提供する、工程と、
（ｂ）バルブ制御信号を受け取り、受け取った制御信号に応じて三つの形態のうちの一つ又は他方にバルブを選択的に設定する工程と、
（ｃ）センサ出力信号によって示された漏洩流を、選択されたバルブ形態と関連した第１漏洩チャンバからの所定の流れと比較する工程と、
（ｄ）比較に応じて、所望のバルブ機能又は望ましいからぬバルブの機能不全の有無を示す比較出力信号を提供する工程とを含む、監視方法であると言うことができる。
【００１７】
工程（ｄ）で提供された比較出力信号は、バルブが第２閉鎖形態にある場合には、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、第１又は第２のバルブチャンバのいずれか一方から、対応する第１又は第２のシールを通って第１漏洩チャンバ内へ流れる漏洩である。別の態様として、又は追加として、工程（ｄ）で提供された比較出力信号は、バルブが第３クリーニング形態にある場合には、所望のバルブ機能を示する信号であってもよく、この所望のバルブ機能は、着座していないシールを通る、対応するバルブチャンバから第１漏洩チャンバ内への流れである。
【００１８】
好ましくは、バルブは、第１及び第２のシール間に配置された第３シールを有し、この第３シールは、バルブが第１開放形態にある場合、相互連結されたバルブチャンバ及び相互連結通路から第１漏洩チャンバをシールする。バルブコントローラーによって提供された比較出力信号は、バルブが第１開放形態にある場合には、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、第３シールを通って第１漏洩チャンバ内へ、相互連結された第１及び第２のバルブチャンバ及び相互連結通路から流れる漏洩である。
【００１９】
好ましくは、第１及び第２のシールは、第１及び第２のバルブ部材にそれぞれ取り付けられており、これらの第１及び第２のバルブ部材は、選択されたバルブ形態をとるため、バルブ本体に対して独立して作動でき、バルブ装置は、更に、
第１バルブ部材と本体との間の第２漏洩チャンバと、
第１バルブ部材とバルブ本体との間をシールするための、第１バルブチャンバと第２漏洩チャンバとの間に配置された第４シールと、
第２バルブ部材とバルブ本体との間の第３漏洩チャンバと、
第２バルブ部材とバルブ本体との間をシールするための、第２バルブチャンバと第３漏洩チャンバとの間に配置された第５シールと、を含み、
第２及び第３の漏洩チャンバは、流れセンサに連結されており、第４シールを通って第２漏洩チャンバ内に、又は第５シールを通って第３漏洩チャンバ内に流れる漏洩が、流れセンサに導かれることで、流れセンサ出力信号が、更に、第４又は第５のシールのいずれか一方を通って流れる漏洩を示す。比較出力信号は、バルブが第１開放形態又は第２閉鎖形態にある場合、望ましからぬバルブの機能不全を示し、この機能不全は、第１バルブチャンバから第４シールを通って第２漏洩チャンバ内に流れる漏洩であるか或いは、第２バルブチャンバから第５シールを通って第３漏洩チャンバ内に流れる漏洩である。
【００２０】
流れセンサは、チューブ状通路と、チューブ状通路の電気絶縁壁と同軸に且つこの壁に沿って間隔が隔てられて取り付けられた一対の環状電極とを備えていてもよく、流れセンサは、第１漏洩チャンバからの漏洩流が、チューブ状通路を通って及び電極を横切って流れ、その間に導電路を形成するように第１漏洩チャンバに連結されている。
【００２１】
本発明の上述の及び他の目的、特徴、及び利点を添付図面に示す好ましい実施例を参照して以下に更に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
添付図面及び以下の説明に亘り、同じ又は対応するエレメントが示してあり、これらのエレメントには同じ参照番号が付してある。
バルブ及びアクチュエータが好ましい垂直方向にあるバルブシステムを図示し且つ説明するが、この特定の向きは、便宜的に及び説明を明瞭にするために図示し且つ説明するものであって、本発明はこのような向きに限定されないということは理解されるべきである。
【００２３】
図１は、本発明の好ましい実施例によるバルブシステムの部分断面図を示す。このバルブシステムは、バルブ１と、一体のバルブアクチュエータ２とを含み、これらは１／４断面図で示してあり、図の左側は、バルブ及びアクチュエータの外部を示し、図の右側は、バルブ及びアクチュエータの長手方向（垂直方向）軸線を通る平面で見た断面図を示す。図１は、更に、バルブ及びアクチュエータの外部にあるシステムの部品を概略に示す。
【００２４】
バルブ及びアクチュエータは、適当でない場所（以下に説明する）を除き、長さ方向軸線を中心としてほぼ対称である。センサ３がバルブの下端に装着される。
バルブ及びアクチュエータは、共通の本体４を有し、この本体の下部分には、第１上バルブチャンバ６及び第２下バルブチャンバ８の二つのバルブチャンバが設けられている。図１に示す実施例では、上バルブチャンバは左側ポート１０及び右側ポート１２で開放しており、下バルブチャンバは左側ポート１４及び右側ポート１６で開放している。他の実施例では、バルブはポートの数が異なっていてもよく、例えば上下のバルブチャンバのいずれか又は両方にポートが一つしか設けられていなくてもよく、又は上下のバルブチャンバのいずれか又は両方に二つ以上のポートが設けられていてもよい。
【００２５】
二つのバルブチャンバ６、８は、バルブ本体と同軸の環状中間通路１８によって相互連結されている。
バルブは、第１バルブ部材即ちプランジャー２０と、第２バルブ部材即ちプランジャー２２とを有する。これらのプランジャーは、バルブ本体４内で軸線方向に摺動し、第２プランジャー２２は、全体に本体の軸線に沿って摺動し、第１プランジャー２０は、第１プランジャーの上方であるが最も上ではない部分と同軸である。
【００２６】
上主シール即ち第１主シール２４は、第１プランジャー２０の外周の周囲に、このプランジャーの下端近くに支持されている。下主シール即ち第２主シール２６は、第２プランジャー２２の外周の周囲に、このプランジャーの中間部分に支持されている。これらのプランジャーは、二つの主シールを中間通路１８の円筒形の壁に対して着座するため、バルブ本体４に対して軸線方向に独立して移動できる。以下に詳細に説明するように、第１漏洩チャンバ２８が第１及び第２の主シール２４、２６間に配置される。
【００２７】
第１プランジャー２０は、バルブ本体４の上部分の内壁に装着された一対の間隔が隔てられた円形の上本体シール３０、３２内で摺動する。これらの上本体シール３０、３２は、第１摺動プランジャー２０とバルブ本体４との間にシールを提供する。第１プランジャーとバルブ本体４との間及びこれらの２つの上本体シール３０、３２間に第２漏洩チャンバ３４が形成される。
【００２８】
第２プランジャー２２は、バルブ本体４の下部分の内壁に装着された一対の間隔が隔てられた円形の下本体シール３６、３８内で摺動する。これらの下本体シール３６、３８は、第２摺動プランジャー２２とバルブ本体４との間にシールを提供する。第２プランジャーとバルブ本体４との間及びこれらの２つの下本体シール３６、３８間に第３漏洩チャンバ４０が形成される。
【００２９】
第３主バルブシール４２が第１プランジャー２０の下端面４４に装着してある。この第３主バルブシールは、第２プランジャー２２の上向きの肩部４６に着座でき、これにより第１漏洩チャンバ２８の一部の外周を、端面４４と肩部４６との間で閉鎖できる。
【００３０】
バルブは、図１に閉鎖形態で示してある。この形態では、第１及び第２の主バルブシール２４、２６の両方が中間通路１８に着座しており、第１及び第２のバルブチャンバ６、８を互いから、及び第１漏洩チャンバ２８から遮断する。第１漏洩チャンバ２８は、第１主バルブシール２４によって第１バルブチャンバ６からシールされており、第２主バルブシール２６によって第２バルブチャンバ８からシールされている。第１漏洩チャンバ２８が２つのバルブチャンバ間に挟まれているため、主シール２４、２６のいずれかを通過した漏洩は、漏洩チャンバ２８に流入する。このチャンバ２８は、以下に更に詳細に説明するように大気中に通気されており、これによって、バルブが図１に示す閉鎖形態にある場合にバルブチャンバ間の交差汚染が起こらないようにする。この閉鎖形態は、静止バルブ形態である。
【００３１】
バルブ本体４の上端がバルブアクチュエータ２を収容している。図１に示す実施例では、バルブは、空気圧又は液圧を制御ポート５０、５２、５４に加え、二つのプランジャー２０、２２の軸線方向摺動移動を以下に論じるように制御することによって作動される。しかしながら、バルブは、他の動力手段によって、例えば電動モータによって作動してもよい。２つのバルブプランジャーは、コイルばね（図示せず）によって押圧されている。これらのばねは、制御ポートに加えられた流体圧力が解放されると、プランジャーを静止した閉鎖形態に戻す。
【００３２】
圧力が第１制御ポート５０に加えられたとき、第１プランジャー２０が押し下げられ、これにより第１プランジャーの下端面４４の第３シール４２が第２プランジャー２２の上向きの肩部４６に着座し、これによって第１漏洩チャンバ２８の外周に亘ってシールする。第１プランジャーが更に下方に移動すると、第３シールが第２プランジャーに及ぼす着座圧力が上昇し、これによって第２プランジャーを下方に駆動し、第２主シール２６を中間通路１８の下端と着座した状態から外す。第１プランジャーが更に下方に移動すると、第１主シール２４を中間通路を通して下方に駆動し、最終的には第１主シール２４を中間通路の下端と着座した状態から外し、これによってバルブを開放形態にする。開放形態では、第１及び第２のバルブチャンバ６、８は、中間通路１８によって自由に相互連結される。この開放形態では、第１プランジャー２０の下端の狭窄部５５が中間通路１８と重なり、第１及び第２のバルブチャンバ６、８間に開放した相互連結部を形成する。
【００３３】
上述のように、第１制御ポート５０に加えられた圧力が解放されたとき、バルブは静止閉鎖形態に戻る。
圧力が第２制御ポート５２に加えられたとき、第１プランジャー２０が上方に持ち上げられ、これにより第１主シール２４を中間通路１８の上端に着座した状態から外し、これによって第１バルブチャンバ６を第１漏洩チャンバ２８に連結する。この作用は、第２プランジャー２２をその静止位置から移動せず、そのため第２主シール２６は中間通路１８に着座したままである。この第１クリーニング形態では、クリーニング流体が第１バルブチャンバ６を通って第１主シール２４及び第３シール４２を通過し、第１漏洩チャンバ２８に流入する。このようにして、第１バルブチャンバ６及びこれらの二つのシール２４、４２をクリーニング流体で洗浄できる。この際、第２バルブチャンバ８は、第２主シール２６によってクリーニング流体からシールされたままである。
【００３４】
同様に、圧力が第３制御ポート５４に加えられたとき、第２プランジャー２２が下方に押され、第２主シール２６を中間通路１８の下端と着座した状態から外し、これによって第２バルブチャンバ８を第１漏洩チャンバ２８に連結する。この作用は、第１プランジャー２０をその静止位置から移動せず、そのため第１主シール２４は中間通路１８に着座したままである。第２クリーニング形態では、クリーニング流体が第２バルブチャンバ８を通って第２主シール２６及び第３シール４２を通過し、第１漏洩チャンバ２８に流入する。このようにして、第２バルブチャンバ８及びこれらの二つのシール２６、４２をクリーニング流体で洗浄できる。この際、第１バルブチャンバ６は、第１主シール２４によって、クリーニング流体からシールされたままである。
【００３５】
第１漏洩チャンバ２８は、第２バルブプランジャー２２の下部分の軸線方向ドレンボア５６によって大気に対して通気されている。ドレンボアのこの下端は、第１漏洩ポート５８のところで終端する。第１漏洩チャンバ２８に流入する漏洩（例えば、バルブが閉鎖形態にある場合には、第１及び第２の主バルブシール２４、２６を通る漏洩、又はバルブが開放形態にある場合には、第３シール４２を通る漏洩、又は第１及び第２のクリーニング形態のいずれかにある場合に主シール２４、２６及び第３シール４２の夫々を通ってフラッシングするクリーニング流体）は、ドレンボア５６を下方に流れ、このボアから第１漏洩ポート５８のところから出る。
【００３６】
バルブプランジャー、及びこれらのバルブプランジャーが内部で摺動するバルブ本体のキャビティは、好ましくは、横方向断面が円形である。同様に、シールもまた円形である。一般的には、上文中に説明したように、バルブ及びアクチュエータは全体に円形であり、長さ方向軸線を中心として概ね対称である。例外は、バルブポート１０、１２、１４、及び１６、及び制御ポート５０、５２、５４である。これらは、全体に、夫々半径方向で整合しており、便利には、長さ方向バルブ軸線への半径に沿って整合したねじ穴として設けられていてもよい。
【００３７】
図１に示す好ましい実施例では、中空漏斗部６０は、外方に延びるフランジをその上縁部に有する。このフランジにより、漏斗部は、バルブ本体４の下端周囲の周囲押縁６２にクランプ６４によって取り付けられる。漏斗部は、バルブが開放形態にある場合のように、第２プランジャー２２がその最も下の位置にあるとき、第１漏洩ポート５８を収容できる程度に十分細長い。
【００３８】
図１は、漏斗部６０の下端に装着した流れセンサ３の外観を示す。流れセンサの断面図を示す図２から最もよくわかるように、流れセンサは、全体に円筒形であり、軸線方向に整合した円筒形の通し通路６６を有する。
【００３９】
センサ３は、円筒形上凹所７０を備えた上ベースカラー６８を有する。円筒形上凹所によって、センサを、漏斗部６０の下端の円筒形の放出口に装着する。グラブねじ７２がカラーを放出口の周囲に固定する。電気絶縁性上環状カラー７４がベースカラー６８の円筒形下凹所に嵌着してある。導電性環状電極７６が第１絶縁カラー７４の下端の凹所に嵌着してある。電気絶縁性下環状カラー７８が環状電極の下端に嵌着してある。環状回路基板８０が下絶縁カラーを取り囲んでおり、このカラーによって支持されている。回路基板には多数の電子素子が設けられており、これらの素子の１つが、問題点の位置及び故障発見の目的を容易にするための局所的表示を提供するための発光ダイオード（ＬＥＤ）８２である。好ましい構成（図示せず）は、センサ位置で３６０°の視覚的表示を提供するため、等間隔に間隔が隔てられた３個のＬＥＤが設けられている。
【００４０】
ステンレス鋼製のチューブ状ハウジング８４がベースカラーの下端に装着してあり、この下端を取り囲む。これによって、絶縁カラー、電極、回路基板、及び発光ダイオードを収容する。絶縁電極とハウジングとの間の空所は、電極絶縁性封入材料８６で充填してある。チューブ状ハウジング８４に取り付けられたコネクタ８８は、センサ回路に対し、電力をセンサに供給し、センサ出力信号を遠隔のシステムに連結するための外部接続部を提供する。ベースカラー６８の最も内側の壁、上下の絶縁カラー、及び電極は、各々円筒形状であり、実質的に同じ直径である。これらの壁は、一緒になって、円筒形通し通路６６を形成する。
【００４１】
ベースカラー、グラブねじ、電極、及びハウジングは、好ましくは、ステンレス鋼製であり、好ましい実施例では、ベースカラー、グラブねじ、及び電極はＳＳ３０４で形成され、ハウジングはＳＳ３１６で形成される。別の態様では、これらは、バルブが取り扱うプロセス流体及びクリーニング流体で使用するのに適した任意の他の材料で形成されていてもよい。
【００４２】
上下の絶縁カラーは、好ましくは、バルブが取り扱うプロセス流体及びクリーニング流体による湿潤に抵抗性をもつ材料で形成される。好ましい実施例では、絶縁カラーは、化学的に不活性で疎水性の材料で形成され、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成される。絶縁カラーにＰＴＦＥを使用することにより、水分が存在するがセンサを通る流れがない状態に対するセンサの感度を低下する。
【００４３】
十分な液体流れが通し通路６６の壁を下方に流れ、一方のセンサ電極をなすベースカラーと環状電極との間に導電性ブリッジが形成されたとき、電気回路は、この流れを示す出力信号をコネクタ８８のところに提供する。更に、発光ダイオード８２によって局所的表示が提供される。
【００４４】
かくして、センサは、第１漏洩チャンバからドレンボア５６、第１漏洩ポート５８、及び漏斗部６０を介して流れセンサの通路６６を通る流れに応じて信号を提供する。
漏斗部６０には、センサの流れ通路６６を容易には通過できない余分の流れを放出するためのドレン穴８９が設けられている。バルブを通過する流体は、ガスであってもよし又はガス／液体混合物であってもよいが、これらはセンサを通る液体の流れを生じさせるということは理解されるべきである。例えば、水蒸気を使用してバルブのクリーニングを行う場合、センサのところの流れは液体形態の復水であってもよい。
【００４５】
センサ出力は、コネクタ８８から信号ライン９０を介してバルブ制御−監視システム９１の入力ポートに接続される。制御−監視システム９１は、バルブ１を一つ又は他のバルブ形態に設定するため、バルブアクチュエータ２の夫々の制御ポート５０、５２、５４について、夫々の制御ライン９２、９４、９６に制御信号を提供する。代表的な用途では、制御−監視システムは、好ましくは、プログラム可能論理コントローラー（ＰＬＣ）、監視制御データ収集（ＳＣＡＤＡ）システム、又はコンピュータ又はマイクロプロセッサを使用した任意の制御−監視システムを含む。
【００４６】
バルブ１を選択されたバルブ形態にするため、センサ出力信号を、制御−監視システム９１によって、バルブアクチュエータ２を指令するために送られた制御信号を表す信号と比較する。制御−監視システムは、センサ出力信号が示すセンサ３を通る流体流れと、第１漏洩チャンバ２８からポート５８を通る、選択されたバルブ形態と関連した所定の所望の流れとの間で比較を行う。制御−監視システムは、次いで、比較に応じて出力信号を提供する。この出力信号は、所望のバルブ機能又は望ましからぬバルブの機能不全の有無を示す。所望のバルブ機能又は望ましからぬバルブの機能不全の有無の表示をオペレータに提供するため、出力信号は、遠隔の位置に送出できる。別の態様では、バルブがプロセスプラントの一部分である場合には、プラントのプロセス制御システムを、所望のバルブ機能又は望ましからぬバルブの機能不全の有無を示す出力信号に応答するようにできる。
【００４７】
第１の例では、バルブが開放形態にある場合、この形態と関連した、第１漏洩チャンバ２８からセンサ３までの所定の所望の流れは、第３バルブシール４２を通る漏洩が存在しない場合には、予想通り、ゼロである。バルブがこの形態にあるときにセンサ信号が流れを示した場合には、制御−監視システムは、これをバルブの機能不全として示す出力信号を提供する。逆に、バルブがこの形態にあるときにセンサ信号が流れがないことを示した場合には、制御−監視システムは、所望のバルブ機能を確認する出力信号を提供する。
【００４８】
第２の例では、バルブが静止閉鎖形態にある場合には、この形態と関連した、第１漏洩チャンバ２８からセンサ３への所定の所望の流れは、主バルブシール２４、２６を通る漏洩が存在しない場合には、予想通り、ゼロである。バルブがこの形態にあるときにセンサ信号が流れを示した場合には、即ち第１又は第２のバルブチャンバ６、８のいずれかから第１又は第２の主シール２４、２６の夫々を通って第１漏洩チャンバ２８内に流れる漏洩が存在する場合には、制御−監視システム９１は、これをバルブの機能不全として示す出力信号を提供する。逆に、バルブがこの形態にあるときにセンサ信号が流れがないことを示した場合には、制御−監視システムは、所望のバルブ機能を確認する出力信号を提供する。
【００４９】
第３の例では、バルブが、クリーニング形態のうちの一つの形態にある場合には、これらの形態と関連した、第１漏洩チャンバ２８からセンサ３への所定の所望の流れは、バルブチャンバの１つを通って流れるクリーニング流体が、着座していない主バルブシールを通って流れるとき、予想通り、大きな流体流れである。バルブがこの形態にあるときにセンサ信号が流れを示した場合、制御−監視システムは、所望のバルブ機能を確認する出力信号を提供する。逆に、バルブがこの形態にあるときにセンサ信号が流れがないことを示した場合には、制御−監視システムは、バルブの機能不全により、予想されるクリーニング流体流れがないことを示す。
【００５０】
上文中に説明したシステムが提供する漏洩及び流れの監視範囲は、以下に説明するように、容易に拡げることができる。第２漏洩チャンバ３４につながる漏洩ポート１０２に連結された流体流れ導管１００は、漏斗部６０の内部に続くポート１０４に連結されている。このようにして、上本体シール３０を通って第２漏洩チャンバ３４内への漏洩は、漏斗部６０に流入し、かくして流れセンサ３を通過する。同様に、第３漏洩チャンバ４０につながる漏洩ポート１０８に連結された流体流れ導管１０６は、漏斗部６０の内部につながるポート１０４に連結されている。このようにして、下本体シール３６を通って第２漏洩チャンバ４０内への漏洩は、漏斗部６０に流入し、かくして流れセンサ３を通過する。導管１００、１０６は互いに連結されており、かくして漏斗部の内部に続く共通のポート１０４に、上文中に説明したように、及び図１に示すように連結されていてもよいし、夫々のポートに独立して連結されていてもよい。これらの追加の導管により、第１又は第２のバルブチャンバ６、８のいずれか一方からの漏洩は、対応する本体シール３０、３６を通って対応する第２及び第３の漏洩チャンバ３４、４０へ流れ、センサ３によって検出される。
上文中に説明したバルブの監視は、単一の流れセンサを使用して複数のバルブ状態の表示を提供できるということが理解されよう。更に、説明を行う上での便宜のため、図１は、ポート１０４をドレン穴８９のうちの一つの真上に示してあるということに着目されたい。しかしながら、実際には、ドレン穴はポート１０４の真下には配置さず、ポート１０４のところで漏斗部に導入された液体流れが漏斗部の壁の内側を流れ、センサ３の通路６６を通過する。
【００５１】
任意の１つのバルブ形態において、センサのところでの流れの原因について幾らかの曖昧さが生じるけれども、少なくとも幾つかの場合では、これは、バルブが一つ又はそれ以上の別のバルブ形態にされるまで待機し、センサでの流れの存在を別の形態と相関させることによって解消できる。幾つかの状況では、曖昧さは、センサのところで検出された流れを、特定のバルブ形態について特定のバルブチャンバでの既知の流体の存在及び圧力と相関させることによって解消できる。
【００５２】
幾らかの曖昧さがあるにせよ、本システムは、バルブがクリーニング形態にある場合にクリーン−イン−プレース（ｃｌｅａｎ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ）流体の正しい流れを確認するのに使用でき、開放及び閉鎖形態にある場合に、着座したシールを通る漏洩がないことを確認するのに使用できるため、有用である。従って、シール又はシステムの破損を早期に表示できる。更に、バルブのところでの周知の視覚的表示（例えば、流れが第１漏洩ポート５８から放出されることによって提供される）とは対照的に、上文中に説明し且つ図１に示すバルブシステムによって提供される表示は、遠隔の監視位置まで伝えることができ、バルブシステムが稼働しているプロセスの制御を変更するのに使用できる。
【００５３】
本発明は、単なる例として一つの好ましい実施例として与えられた、上文中に説明した特定のバルブ形態に限定されないということは理解されるべきである。流れセンサ及びダブルシールバルブの組み合わせは、本発明の範囲から逸脱することなく、他のダブルシールバルブ形態に適用できる。例えば、本発明は、両バルブプランジャーが下から作動されるダブルシールバルブに適用できる。このようなバルブは、代表的には、タンク又は同様の容器の底部のところで入力流れ及び／又は出力流れを制御するのに使用される。
【００５４】
本発明の好ましい実施例の一つの用途は、シールの破損を早期に警告し、正しいクリーニングがなされたことを確認することが、食品とクリーニング流体との間の混合による汚染や、細菌又は他の病原体のすみかとなることによる汚染の危険をなくす上で非常に重要な、例えば乳製品の加工等の食品加工で使用される衛生的なミックスプルーフ（ダブルシール）バルブと関連する。
【００５５】
好ましい実施例を導電性センサを参照して説明したが、流れの有無を示す信号を提供する他のセンサ装置を使用してもよく、このような他のセンサ装置は、上文中に説明したセンサによって流れを容易に検出するには流れの導電性が不十分な場合には、好ましい。例えば、変形例のセンサは、容量技術を使用してもよく、この場合、流れは、誘電体として、センサのキャパシタプレート間を通過する。
【００５６】
本明細書中及び特許請求の範囲で使用した「含む」という用語は、「少なくとも一部分を構成する」ということを意味し、即ち、この用語を含む本明細書中及び特許請求の範囲の記載を解釈するとき、各記載中で前記用語の前に置かれた特徴は全て、存在する必要があるが、その他の特徴を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の一実施例によるバルブシステムの部分断面図である。
【図２】図２は、図１のバルブシステムの部品として使用するための流れセンサの断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  バルブ
２  アクチュエータ
３  センサ
４  バルブ本体
６  上（第１）バルブチャンバ
８  下（第２）バルブチャンバ
１０  上バルブチャンバ左側ポート
１２  上バルブチャンバ右側ポート
１４  下バルブチャンバ左側ポート
１６  下バルブチャンバ右側ポート
１８  中間通路
２０  第１バルブプランジャー
２２  第２バルブプランジャー
２４  下（第１）主シール
２６  上（第２）主シール
２８  第１漏洩チャンバ
３０、３２  上本体シール
３４  第２漏洩チャンバ
３６、３８  下本体シール
４０  第３漏洩チャンバ
４２  第３主シール
４４  （第１プランジャーの）下端面４４
４６  （第２プランジャーの）上向きの肩部４６
５０  第１制御ポート
５２  第２制御ポート
５４  第３制御ポート
５５  狭窄部
５６  ドレンボア
５８  第１漏洩ポート
６０  漏斗部
６２  周囲押縁
６４  クランプ
６６  通し通路
６８  ベースカラー
７０  円筒形上凹所
７２  グラブねじ
７４  第１電気絶縁環状カラー
７６  電極
７８  第２電気絶縁環状カラー
８０  回路基板
８２  発光ダイオード
８４  ハウジング
８６  封入材料
８８  コネクタ
８９  ドレン穴
９０  信号ライン
９１  制御−監視システム
９２、９４、９６  アクチュエータ制御ライン
１００  導管
１０２  第２漏洩ポート
１０４  漏斗部ポート
１０６  導管
１０８  第３漏洩ポート
【図１】
2008505296.tif 000003
【図２】
2008505296.tif 000004
【国際調査報告】
2008505296.tif 000005
2008505296.tif 000006
2008505296.tif 000007