特許 6078487 流量制御弁リーク診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6078487

(24)【登録日】2017年1月20日

(45)【発行日】2017年2月8日

(54)【発明の名称】流量制御弁リーク診断装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/28 20060101AFI20170130BHJP

   F16K 37/00 20060101ALI20170130BHJP

【ＦＩ】

   G01M3/28 C

   F16K37/00 G

【請求項の数】9

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-28346(P2014-28346)

(22)【出願日】2014年2月18日

(65)【公開番号】特開2015-152512(P2015-152512A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】新谷 知紀

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１６０９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８５４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１３６７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３８７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９５４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０７６９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ３／２８

Ｆ１６Ｋ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流側の接続管路に第１の仕切弁が下流側の接続管路に第２の仕切弁が設置されている流量制御弁を診断対象とし、この流量制御弁の全閉時における流体の漏洩を診断する流量制御弁リーク診断装置において、
前記流量制御弁の上流側の圧力を１次側圧力として測定する１次側圧力センサと、
前記流量制御弁の下流側の圧力を２次側圧力として測定する２次側圧力センサと、
前記流量制御弁、前記第１の仕切弁および前記第２の仕切弁が全閉とされている時の前記１次側圧力センサからの１次側圧力および前記２次側圧力センサからの２次側圧力を取り込み、この取り込んだ１次側圧力および２次側圧力の変化に基づいて前記流量制御弁のシートリークおよびグランドリークの発生の有無を判定するリーク判定部を備え、
前記流量制御弁、前記第１の仕切弁および前記第２の仕切弁は、
前記第１の仕切弁と前記流量制御弁との間の管路内の圧力を前記第２の仕切弁と前記流量制御弁との間の管路内の圧力よりも高くした状態を初期状態として全閉とされている
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【請求項2】

請求項１に記載された流量制御弁リーク診断装置において、
前記リーク判定部は、
前記１次側圧力および前記２次側圧力が初期状態の圧力のまま変化しない場合に前記流量制御弁にはシートリークおよびグランドリークのどちらも発生していないと判定する
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【請求項3】

請求項１に記載された流量制御弁リーク診断装置において、
前記リーク判定部は、
前記２次側圧力が初期状態の圧力に対して上昇して行く場合に、前記流量制御弁にシートリークのみが発生していると判定する
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【請求項4】

請求項１に記載された流量制御弁リーク診断装置において、
前記リーク判定部は、
前記１次側圧力が初期状態の圧力のまま変化せず、前記２次側圧力が初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、前記流量制御弁にグランドリークのみが発生していると判定する
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【請求項5】

請求項１に記載された流量制御弁リーク診断装置において、
前記リーク判定部は、
前記２次側圧力が初期状態の圧力よりも上昇せず、前記１次側圧力が初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、前記流量制御弁にシートリークおよびグランドリークが同時に発生していると判定する
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【請求項6】

請求項１に記載された流量制御弁リーク診断装置において、
前記リーク判定部は、
前記２次側圧力が初期状態の圧力のまま変化せず、前記１次側圧力が初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、前記流量制御弁にシートリークおよびグランドリークが同時に発生しており、かつシートリーク量とグランドリーク量とが等しいと判定する
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【請求項7】

請求項１に記載された流量制御弁リーク診断装置において、
前記リーク判定部は、
前記１次側圧力および前記２次側圧力がともに初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、前記流量制御弁にシートリークおよびグランドリークが同時に発生しており、かつグランドリーク量がシートリーク量を上回っていると判定する
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【請求項8】

請求項１〜７の何れか１項に記載された流量制御弁リーク診断装置において、
前記流量制御弁、前記第１の仕切弁および前記第２の仕切弁は、
ポンプが稼働している状態で先ず前記流量制御弁が全閉とされ、次に前記第１の仕切弁と前記第２の仕切弁とが全閉とされることによって、前記第１の仕切弁と前記流量制御弁との間の管路内の圧力を前記第２の仕切弁と前記流量制御弁との間の管路内の圧力よりも高くした状態を初期状態として全閉とされている
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【請求項9】

請求項１〜８の何れか１項に記載された流量制御弁リーク診断装置において、
前記１次側圧力センサおよび前記２次側圧力センサは、
前記流量制御弁における流量計測用として備え付けられているものである
ことを特徴とする流量制御弁リーク診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、流量制御弁の全閉時における流体の漏洩を診断する流量制御弁リーク診断装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、空調制御システムなどでは、流体の流量を制御する流量制御弁が用いられている。このような流量制御弁では、製作時のばらつきや経年変化、異物の噛み込みなどによって、全閉時でも気密性が保てずに流体が下流側に漏洩することがある。これをシートリークという。また、パッキンの劣化などによって、弁軸部分から内部流体が外部に漏洩することがある。これをグランドリークという。

【0003】

流量制御弁にとって、シートリークは、バルブの流体遮断性能が低下している状態を示すが、外観から判断することができないため、診断には特別な機器が必要である。また、グランドリークは、流体を外部に漏洩させてしまうことにより、保全性の面でも問題である。

【0004】

このために、例えば特許文献１では、直列に接続された複数の弁を開閉させたときの圧力から複数の弁のシートリークを検出するようにしている。また、特許文献２では、グランドパッキンの上部に設けられたグランドリーク管からリークする潤滑水の量をセンサで検出するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−１６０９６９号公報

【特許文献2】特開平１０−１５９７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来において、シートリークとグランドリークの両方を同時に診断するようにしたものはなく、特許文献１に示された技術と特許文献２に示された技術とを組み合わせたとしても構成が複雑となり、実用化は難しい。

【0007】

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構成で、配管から流量制御弁を取り外すことなく、シートリークとグランドリークの両方を同時に診断することが可能な流量制御弁リーク診断装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

このような目的を達成するために本発明は、上流側の接続管路に第１の仕切弁が下流側の接続管路に第２の仕切弁が設置されている流量制御弁を診断対象とし、この流量制御弁の全閉時における流体の漏洩を診断する流量制御弁リーク診断装置において、流量制御弁の上流側の圧力を１次側圧力として測定する１次側圧力センサと、流量制御弁の下流側の圧力を２次側圧力として測定する２次側圧力センサと、流量制御弁、第１の仕切弁および第２の仕切弁が全閉とされている時の１次側圧力センサからの１次側圧力および２次側圧力センサからの２次側圧力を取り込み、この取り込んだ１次側圧力および２次側圧力の変化に基づいて流量制御弁のシートリークおよびグランドリークの発生の有無を判定するリーク判定部を備え、流量制御弁、第１の仕切弁および第２の仕切弁は、第１の仕切弁と流量制御弁との間の管路内の圧力を第２の仕切弁と流量制御弁との間の管路内の圧力よりも高くした状態を初期状態として全閉とされていることを特徴とする。

【0009】

例えば、本発明では、１次側圧力および２次側圧力が初期状態の圧力のまま変化しない場合に流量制御弁にはシートリークおよびグランドリークのどちらも発生していないと判定し、２次側圧力が初期状態の圧力に対して上昇して行く場合に、流量制御弁にシートリークのみが発生していると判定し、１次側圧力が初期状態の圧力のまま変化せず、２次側圧力が初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、流量制御弁にグランドリークのみが発生していると判定し、２次側圧力が初期状態の圧力よりも上昇せず、１次側圧力が初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、流量制御弁にシートリークおよびグランドリークが同時に発生していると判定する。

【0010】

本発明において、２次側圧力が初期状態の圧力よりも上昇せず、１次側圧力が初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、流量制御弁にシートリークおよびグランドリークが同時に発生していると判定する場合、例えば、２次側圧力が初期状態の圧力のまま変化せず、１次側圧力が初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、流量制御弁にシートリークおよびグランドリークが同時に発生しており、かつシートリーク量とグランドリーク量とが等しいと判定したり、１次側圧力および２次側圧力がともに初期状態の圧力に対して低下して行く場合に、流量制御弁にシートリークおよびグランドリークが同時に発生しており、かつグランドリーク量がシートリーク量を上回っていると判定したりする。

【0011】

本発明では、第１の仕切弁と流量制御弁との間の管路内の圧力を第２の仕切弁と流量制御弁との間の管路内の圧力よりも高くした状態を初期状態として、流量制御弁、第１の仕切弁および第２の仕切弁を全閉とする。この場合、例えば、ポンプが稼働している状態で先ず流量制御弁を全閉とし、次に第１の仕切弁と第２の仕切弁とを全閉とすることによって、第１の仕切弁と流量制御弁との間の管路内の圧力を第２の仕切弁と流量制御弁との間の管路内の圧力よりも高くした状態（初期状態）を得るようにする。

【0012】

また、本発明では、１次側圧力センサおよび２次側圧力センサを必要とするが、流量制御弁における流量計測用として備え付けられている場合には、その流量制御弁に備え付けられている１次側圧力センサおよび２次側圧力センサを流用するようにするとよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、第１の仕切弁と流量制御弁との間の管路内の圧力を第２の仕切弁と流量制御弁との間の管路内の圧力よりも高くした状態を初期状態として流量制御弁、第１の仕切弁および第２の仕切弁を全閉とし、流量制御弁、第１の仕切弁および第２の仕切弁が全閉とされている時の１次側圧力センサからの１次側圧力および２次側圧力センサからの２次側圧力を取り込み、この取り込んだ１次側圧力および２次側圧力の変化に基づいて流量制御弁のシートリークおよびグランドリークの発生の有無を判定するようにしたので、１次側圧力センサと２次側圧力センサを用いるだけの簡単な構成で、配管から流量制御弁を取り外すことなく、シートリークとグランドリークの両方を同時に診断することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る流量制御弁リーク診断装置の一実施の形態を用いたシステムの要部を示す図である。

【図2】診断対象の流量制御弁の正面図である。

【図3】診断対象の流量制御弁を弁軸側から見た斜視図である。

【図4】診断対象の流量制御弁の流路中心断面図である。

【図5】判定動作（診断動作）に入る前の準備（診断準備）を説明するためのフローチャートである。

【図6】流量制御弁リーク診断装置のリーク判定部での判定動作（診断動作）を説明するためのフローチャートである。

【図7】リーク判定部におけるシートリークおよびグランドリークの判定結果のマトリクスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る流量制御弁リーク診断装置の一実施の形態を用いたシステムの要部を示す図である。

【0016】

図１において、１は診断対象の流量制御弁、２は流量制御弁１の上流側の接続管路Ｌ１に設置されている第１の仕切弁（上流側仕切弁）、３は流量制御弁１の下流側の接続管路Ｌ２に設置されている第２の仕切弁（下流側仕切弁）、４は流量制御弁１を通して上流側から下流側に向けて流体を流すポンプ、５は本発明に係る流量制御弁リーク診断装置である。以下、接続管路Ｌ１，Ｌ２は単に管路と呼ぶ。

【0017】

このシステムにおいて、流量制御弁１は、流量計測用の圧力センサとして、流量制御弁１の上流側の圧力を１次側圧力Ｐ１として測定する１次側圧力センサＳ１と、流量制御弁１の下流側の圧力を２次側圧力Ｐ２として測定する２次側圧力センサＳ２とを備えている。この流量制御弁１に備え付けられている１次側圧力センサＳ１および２次側圧力センサＳ２を流量制御弁リーク診断装置５の１次側圧力センサおよび２次側圧力センサとして流用する。また、空調制御システムなどにおいて、流量制御弁を設置する際には前後に仕切弁を設置するので、この前後の仕切弁を上流側仕切弁および下流側仕切弁として利用する。

【0018】

参考として、図２に流量制御弁１の正面図を、図３に流量制御弁１を弁軸１１側から見た斜視図を、図４に流量制御弁１の流路中心断面図を示す。なお、図２において、１２は弁軸１１を駆動するモータであり、図３はこのモータ１２などの駆動機構を取り外した状態を示している。また、図４において、１３は弁体であり、弁軸１１の回転によって流路を開いたり、閉じたりして、流量制御弁１を流れる流体の流量を調節する。図４には示していないが、この弁体１３の上流側の圧力を１次側圧力Ｐ１として１次側圧力センサＳ１が測定し、下流側の圧力を２次側圧力Ｐ２として２次側圧力センサＳ２が測定する。

【0019】

流量制御弁リーク診断装置５は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、流量制御弁１のシートリークおよびグランドリークの発生の有無を判定するリーク判定部５１と、このリーク判定部５１における判定結果（診断結果）を表示する診断結果表示部５２とを備えている。

【0020】

リーク判定部５１は、流量制御弁１、上流側仕切弁２および下流側仕切弁３が全閉とされている時の１次側圧力センサＳ１からの１次側圧力Ｐ１および２次側圧力センサＳ２からの２次側圧力Ｐ２を取り込み、この取り込んだ１次側圧力Ｐ１および２次側圧力Ｐ２の変化に基づいて流量制御弁１のシートリークおよびグランドリークの発生の有無を判定する。

【0021】

以下、図６に示すフローチャートに従って、流量制御弁リーク診断装置５におけるリーク判定部５１での判定動作（診断動作）について具体的に説明する。

【0022】

なお、この判定動作に入る前の準備（診断準備）として、流量制御弁１、上流側仕切弁２および下流側仕切弁３を全閉とする。この場合、上流側仕切弁２と流量制御弁１との間の管路Ｌ１内の圧力を下流側仕切弁３と流量制御弁１との間の管路Ｌ２内の圧力よりも高くした状態を初期状態として、流量制御弁１、上流側仕切弁２および下流側仕切弁３を全閉とする。

【0023】

具体的には、図５に示すように、ポンプ４を稼働している状態で先ず流量制御弁１を全閉とし（ステップＳ１０１）、次に上流側仕切弁２と下流側仕切弁３とを全閉とする（ステップＳ１０２）。これにより、流量制御弁１の上流側の管路Ｌ１内の圧力が高圧（上流側高圧）となり、流量制御弁１の下流側の管路Ｌ２内の圧力が低圧（下流側低圧）となる（ステップＳ１０３）。

【0024】

この流量制御弁１、上流側仕切弁２および下流側仕切弁３を全閉とし、上流側の管路Ｌ１内の圧力を高圧、下流側の管路Ｌ２内の圧力を低圧とした状態を初期状態（診断初期状態）として、リーク判定部５１での判定動作に入る。

【0025】

なお、この判定動作に入る前の準備は、流量制御弁リーク診断装置５からの指令によって自動的に行われるようにしてもよく、手動で行うようにしてもよい。例えば、上流側仕切弁２および下流側仕切弁３が手動タイプであるような場合には、手動で行うようにする。

【0026】

〔判定動作（診断動作）〕
リーク判定部５１は、診断準備が整うと、１次側圧力センサＳ１からの１次側圧力Ｐ１および２次側圧力センサＳ２からの２次側圧力Ｐ２を取り込み、この取り込んだ１次側圧力Ｐ１および２次側圧力Ｐ２の変化をそれぞれ初期状態の圧力を基準として監視する。

【0027】

この場合、リーク判定部５１は、１次側圧力Ｐ１および２次側圧力Ｐ２が初期状態の圧力のまま変化しない場合（ステップＳ２０１，Ｓ２０５，Ｓ２０７のＮＯ）、流量制御弁１にはシートリークおよびグランドリークのどちらも発生していないと判定する（ステップＳ２０９）。すなわち、流量制御弁１には流体の漏洩が発生しておらず、正常であると判定する。

【0028】

また、リーク判定部５１は、２次側圧力Ｐ１が初期状態の圧力に対して上昇して行く場合（ステップＳ２０１のＮＯ、ステップＳ２０５のＹＥＳ）、流量制御弁１にシートリークのみが発生していると判定する（ステップＳ２０６）。

【0029】

また、リーク判定部５１は、１次側圧力Ｐ１が初期状態の圧力のまま変化せず、２次側圧力Ｐ２が初期状態の圧力に対して低下して行く場合（ステップＳ２０１のＹＥＳ、ステップＳ２０２のＮＯ）、流量制御弁１にグランドリークのみが発生していると判定する（ステップＳ２０４）。

【0030】

また、リーク判定部５１は、２次側圧力Ｐ２が初期状態の圧力のまま変化せず、１次側圧力Ｐ１が初期状態の圧力に対して低下して行く場合（ステップＳ２０１，２０５のＮＯ、ステップＳ２０７のＹＥＳ）、流量制御弁１にシートリークおよびグランドリークが同時に発生しており、かつシートリーク量とグランドリーク量とがバランスしている（シートリーク量とグランドリーク量とが等しい）と判定する（ステップＳ２０８）。

【0031】

また、リーク判定部５１は、１次側圧力Ｐ１および２次側圧力Ｐ２がともに初期状態の圧力に対して低下して行く場合（ステップＳ２０１，Ｓ２０２のＹＥＳ）、流量制御弁１にシートリークおよびグランドリークが同時に発生しており、かつグランドリーク量がシートリーク量より大（グランドリーク量がシートリーク量を上回っている）と判定する（ステップＳ２０３）。

【0032】

図７にリーク判定部５１におけるシートリークおよびグランドリークの判定結果のマトリクスを示す。なお、この判定結果のマトリクスでは、１次側圧力Ｐ１が低下して行き、２次側圧力Ｐ２が上昇して行く場合に、流量制御弁１にシートリークのみが発生しているという判定結果が得られるようになっているが、２次側圧力Ｐ２が上昇する場合、必ず１次側圧力Ｐ１は低下するので、図６に示すフローチャートでは、２次側圧力Ｐ２の上昇だけを見てシートリークの発生と判断するようにしている。勿論、２次側圧力Ｐ２の上昇と１次側圧力Ｐ１の低下を見て、シートリークと判断するようにしてもよい。

【0033】

このように、本実施の形態によれば、上流側仕切弁２と流量制御弁１との間の管路Ｌ１内の圧力を下流側仕切弁３と流量制御弁１との間の管路Ｌ２内の圧力よりも高くした状態を初期状態として流量制御弁１、上流側仕切弁２および下流側仕切弁３を全閉とし、流量制御弁１、上流側仕切弁２および下流側仕切弁３が全閉とされている時の１次側圧力センサＳ１からの１次側圧力Ｐ１および２次側圧力センサＳ２からの２次側圧力Ｐ２を取り込み、この取り込んだ１次側圧力Ｐ１および２次側圧力Ｐ２の変化に基づいて流量制御弁１のシートリークおよびグランドリークの発生の有無を判定するようにしているので、１次側圧力センサＳ１と２次側圧力センサＳ２を用いるだけの簡単な構成で、配管から流量制御弁１を取り外すことなく、シートリークとグランドリークの両方を同時に診断することができるようになる。

【0034】

なお、上述した実施の形態では、流量制御弁１に備え付けられている１次側圧力センサＳ１および２次側圧力センサＳ２を流量制御弁リーク診断装置５の１次側圧力センサおよび２次側圧力センサとして流用するようにしたが、流量制御弁１が１次側圧力センサおよび２次側圧力センサを備えていない場合には、専用の１次側圧力センサＳ１および２次側圧力センサＳ２を用いるようにする。

【0035】

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0036】

１…流量制御弁、２…第１の仕切弁（上流側仕切弁）、３…第２の仕切弁（下流側仕切弁）、４…ポンプ、５…流量制御弁リーク診断装置、５１…リーク判定部、５２…診断結果表示部、Ｌ１，Ｌ２…接続管路（管路）、Ｓ１…１次側圧力センサ、Ｓ２…２次側圧力センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】