特許 6529892 弁座漏れ検査装置

(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】6529892

(24)【登録日】2019年5月24日

(45)【発行日】2019年6月12日

(54)【発明の名称】弁座漏れ検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/26 20060101AFI20190531BHJP

【ＦＩ】

   G01M3/26 L

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-218495(P2015-218495)

(22)【出願日】2015年11月6日

(65)【公開番号】特開2017-90155(P2017-90155A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年11月2日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390002381

【氏名又は名称】株式会社キッツ

(74)【代理人】

【識別番号】100081293

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 哲男

(72)【発明者】

【氏名】植松 健

(72)【発明者】

【氏名】菊原 透

(72)【発明者】

【氏名】吉良 直樹

【審査官】 素川 慎司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２４０８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７７８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４２２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２７５９４３５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ３／００ − ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブの弁座漏れを検査する検査装置であって、供試弁の二次側にフローセンサを接続し、このフローセンサの二次側に、前記供試弁からの微小漏れを外気に逃がし、かつ変動する外気の浸入を防ぐ逆止め機能を持つタンクを接続したことを特徴とする弁座漏れ検査装置。

【請求項2】

前記タンクは、軟質製のチューブとし、このチューブに半径方向の切込部を形成して前記逆止め機能を発揮するようにした請求項１に記載の弁座漏れ検査装置。

【請求項3】

前記フローセンサは、熱式質量流量センサとした請求項１に記載の弁座漏れ検査装置。

【請求項4】

前記チューブを非密封状態のカバーで被覆した請求項２に記載の弁座漏れ検査装置。

【請求項5】

前記供試弁の加圧供給側である一次側に第１開閉弁を設け、この第１開閉弁と前記供試弁の一次側との間に圧力計と第１排気弁を設けた請求項１乃至４の何れか１項に記載の弁座漏れ検査装置。

【請求項6】

前記供試弁の二次側と前記フローセンサとの間に第２開閉弁と第２排気弁を設けた請求項１乃至５の何れか１項に記載の弁座漏れ検査装置。

【請求項7】

前記供試弁の一次側と二次側をクランプするクランプ治具には、クランプ時のシールのためにＯリングを装着した請求項１乃至６の何れか１項に記載の弁座漏れ検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弁座漏れ検査装置に関し、特に、簡易な構成でありながら弁座からの微小な漏れ流量を高精度に検知可能な弁座漏れ検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

バルブの製造時に行われる圧力試験には、耐圧部の強度・漏れの有無を確認する弁箱耐圧試験（シェルテスト）と、弁座からの漏れの有無を確認する弁座漏れ試験（シートテスト）があり、出荷前のバルブの試験・検査の中で最も重要とされている。弁座漏れ試験には、バルブの種類・用途・使用環境などに応じて、独立した規格が詳細に設定され、バルブ製品が規格に定義された基準を満たすものであるか否かが試験される。

【0003】

このような規格例として「ＪＩＳＢ２００３：２０１３ バルブの検査通則」があり、試験流体としての水又は空気が、所定圧力で弁閉状態のバルブに加圧充填されて弁座漏れが試験される。そして、前記の規格例によれば、例えばレート２、呼び径５０Ａの空気圧試験の場合におけるバルブの許容漏れ量は、１５ｍｍ^３／ｓｅｃ以下と規定されることから、相当程度の微小な許容漏れ量となる。

【0004】

従って、このような類の規格に準拠したバルブであるか否かを検査する弁座漏れ検査装置にも、高精度な微小漏れ量検知能力が不可欠となる。

【0005】

従来、上記のような微小漏れ流量を高精度に検査する装置に関し、例えば特許文献１、２が提案されている。同文献１に示される微小流量測定装置では、バルブや管継手などの被測定物を密封容器に収容すると共に、測定時間の短縮を図るため、この密封容器内に所定量の流体を充填する流体充填装置が接続された構成が採られており、被測定物に供給された圧縮空気がシール箇所などから漏洩した場合、密封容器から流出する流体の流量が測定されるものである。

【0006】

同文献２に示されるリークテスト装置は、開閉自在な密封容器内に容器又は管などの供試体を収容し、この供試体に試験用気体を充填する構成が採られており、密封容器には排気流路が接続され、この排気流路に熱式流量計などの質量流量計が設けられていると共に、質量流量計の上流側の開閉弁を介した排気経路と平行なバイパスが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３５１０６８８号公報

【特許文献2】実開平１−１５１２３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に示される類の検査装置では、大気の揺らぎの影響を排除した高精度な微小流量測定を実現するため、被測定物を内部に完全に密封する密封機構が必要となるものであるが、この密封機構は、大型な密封容器のほか、シリンダ、電磁弁などから成る複雑かつ高価なものである。よって、この類の検査装置は製作コストが極めて悪くなる問題がある。しかも、ハンドルやフランジのある形状のものを被覆するには密閉容器としてかなり広い容積のもの用意をしなければならない問題もある。

【0009】

特許文献２のリークテスト装置においても、供試体を収容する密封容器が必要なので、密封機構を採用することによる上記問題を有している。また、密閉容器の開閉によって生ずる際の密閉容器内の圧力変動がバイパスの開閉弁を介して排出口に導かれるようにすることで、質量流量計の指示の変動の防止が図られているものの、この質量流量計の二次側は排気口を介して大気に開放されている。一般的にフローセンサの２次側は、試験流体の流れを滞留させず安定した流れとするため、大気側に開放されていることが望ましいとされているが、流量計の二次側が大気開放されている場合、大気圧の揺れが質量流量計に直接影響して測定が不安定になる問題がある。

【0010】

これに対し、大気圧の揺れの影響を拾わないようにするため、例えば単純に質量流量計の二次側を閉塞したとしても、二次側の内圧が上昇するだけであり、この場合は微小な流量が検出可能となるわけではない。従来から、とりわけ微小漏れ流量を高精度に検査する場合においては、大気開放により流量計が悪影響を受ける問題は同文献２に示されるような類の検査装置に共通するものであったが、この問題を効果的に解消した先行技術の提案は未だになされていない。

【0011】

そこで、本発明は上記問題を解決するために開発されたものであり、その目的とするところは、密閉機構を使用しない簡素な構成により装置の大幅なコスト低減と省スペース化を実現すると共に、流量計の二次側を大気開放しつつも大気の揺れなどによる悪影響を極めて効果的に遮蔽することで、微小漏れ流量の高精度な検出を可能とした弁座漏れ検査装置とこれを用いた弁座漏れ検査方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、バルブの弁座漏れを検査する検査装置であって、供試弁の二次側にフローセンサを接続し、このフローセンサの二次側に、供試弁からの微小漏れを外気に逃がし、かつ変動する外気の浸入を防ぐ逆止め機能を持つタンクを接続した弁座漏れ検査装置である。

【0013】

請求項２に係る発明は、タンクは、軟質製のチューブとし、このチューブに半径方向の切込部を形成して逆止め機能を発揮するようにした弁座漏れ検査装置である。

【0014】

請求項３に係る発明は、フローセンサは、熱式質量流量センサとした弁座漏れ検査装置である。

【0015】

請求項４に係る発明は、チューブを非密封状態のカバーで被覆した弁座漏れ検査装置である。

【0016】

請求項５に係る発明は、供試弁の加圧供給側である一次側に第１開閉弁を設けこの第１開閉弁と供試弁の一次側との間に圧力計と第１排気弁を設けた弁座漏れ検査装置である。

【0017】

請求項６に係る発明は、供試弁の二次側とフローセンサとの間に第２開閉弁と第２排気弁を設けた弁座漏れ検査装置である。

【0018】

請求項７に係る発明は、供試弁の一次側と二次側をクランプするクランプ治具には、クランプ時のシールのためにＯリングを装着した弁座漏れ検査装置である。

【0019】

他の発明は、フローセンサの二次側を流下する流体を外気に逃がしつつ、フローセンサの二次側への外気の浸入を防ぐ逆止め機能を維持した状態で流体の流量をフローセンサで測定する検査方法である。

【0020】

また、供試弁の一次側流路を密封空間とし、この密封空間に圧縮エアを供給する一方、供試弁の二次側流路はフローセンサへの接続を断ちつつ大気圧に開放した加圧工程において、所定の加圧時間の後、前記圧縮エアの圧力値が検査圧力以上の場合に、この圧力値を基準値として弁座漏れ検査を行う検査方法である。

【0021】

具体的には、第１開閉弁と第２開閉弁とを閉とし、第１排気弁と第２排気弁とを開とした初期状態において、第１排気弁と第２開閉弁を閉とし、かつ第１開閉弁と第２排気弁を開とした後に加圧供給源である圧縮エアを供給し、圧力計の値が検査圧力以上であれば基準圧力として記憶させるようにした。また、弁座漏れ検査のうち大漏れ検査工程の場合は、第１開閉弁と第１排気弁を閉として、試験流体である圧縮エアを供試弁の一次側に内封させて基準圧力か否かを判別して大漏れ検査工程を行うようにした。一方、弁座漏れ検査のうち微小漏れ検査工程の場合は、第２排気弁を閉とし、かつ第２開閉弁を開として圧力計の値の降下やフローセンサの計測により微小漏れ検査工程を行うようにした。

【発明の効果】

【0022】

請求項１に記載の発明によると、フローセンサの二次側に、供試弁からの微小漏れを外気に逃がし、かつ変動する外気の浸入を防ぐ逆止め機能を有するタンクを接続したので、弁座漏れ検査の際は、供試弁の二次側に形成されたフローセンサの検査空間内の試験流体の状態は、内圧の上昇が抑えられて外気圧とほぼ同じ圧力を維持したまま、外気からの揺らぎや逆流などの影響をほぼ受けることなく、弁座から流入する微小漏れ流量とタンクから外気へ流出する流量とが略同じとなる定流量状態となる。このため、少なくともフローセンサ近傍の試験流体は一方向性の略整流状態に維持され、フローセンサは外気からの影響を受けることなく、弁座からの微小漏れのみに起因した大気側へ向かう微小な質量移動量、すなわち弁座漏れ流量にほぼ等しい微小流量を極めて高精度に計測可能となる。よって、極めて高精度かつ安定した弁座漏れ検査が可能となる。

【0023】

また、供試弁を被覆するような密封容器が不要であるから、弁座漏れ検査装置を安価、簡易、かつコンパクトに構成することができると共に、装置の使用性・汎用性も大幅に高まる。

【0024】

請求項２に記載の発明によると、タンクを、半径方向に形成して逆止め機能を発揮するようにした切込部を有する軟質製のチューブとしたので、極めて安価かつ簡易に逆止め機能を持つタンクを構成できる。また、安価で簡素なチューブは容易に交換可能であるから、逆止め機能を持つタンク、延いては弁座漏れ検査装置のメンテナンス性・使用性も大幅に高まる。

【0025】

請求項３に記載の発明によると、フローセンサを熱式質量流量センサとしたので、試験流体としての圧縮エアなどのガスの計測に好適な熱式流量センサが使用可能となると共に、広い流量範囲で高精度な質量流量計測が可能となる。

【0026】

請求項４に記載の発明によると、チューブを非密封状態のカバーで被覆したので、弁座漏れ検査の際、供試弁の二次側に形成されたフローセンサの検査空間内の試験流体に対し、フローセンサの計測に外気が与える揺らぎなどの悪影響を、効果的に遮蔽することができる。よって、弁座漏れ検査をさらに高精度化できる。

【0027】

請求項５に記載の発明によると、供試弁の一次側に第１開閉弁を設け、この第１開閉弁と供試弁の一次側との間に第１排気弁を設けたので、試験流体の充填後にこれらを閉じることで、供試弁の一次側に試験流体を充填して内封することができる。また、第１開閉弁と供試弁の一次側との間に圧力計を設けたので、供試弁の一次側の圧力を計測できる。さらに、これらを組み合わせ、供試弁の一次側に内封された試験流体の圧力を計測することにより、例えば、弁座漏れ検査の初期段階で、弁座漏れの著しい粗悪な供試弁を検出・排除可能となる。

【0028】

請求項６に記載の発明によると、供試弁の二次側とフローセンサとの間に第２開閉弁を設けたので、弁座漏れ検査における試験流体の充填の際、これを閉じることで、試験流体のフローセンサ側への流入を阻止することができ、計測開始前のフローセンサが試験流体から悪影響を受けることがない。また、第２排気弁を設けたので、これを開けることで、供試弁の二次側を大気圧に開放することができる。さらに、第２排気弁を開け、第２開閉弁を閉じると、供試弁の二次側が大気側に開放されることにより、供試弁の一次側への圧縮エアの供給に伴って生ずる、供試弁の二次側における圧力変動を緩和できる。

【0029】

請求項７に記載の発明によると、クランプ治具には、クランプ時のシールのためにＯリングを装着したので、供試弁とクランプ治具との間をＯリングにて簡単にシール可能となると共に、供試弁とクランプ治具との間のクランプ箇所の耐圧性が極めて向上して圧力による弾性変形が防止され、もってフローセンサによる高精度な流量計測を行うことができる。

【0030】

他の発明によると、フローセンサの二次側を外気に逃がしつつ、外気の浸入を防いだ状態で流量を測定するから、極めて微小な流量の場合であっても、フローセンサに曝される測定対象流体の流れは、高精度にその微小な流量に応じた流れとなり、外気による揺らぎや逆流などによる影響が極めて低減され、もって高精度な微小流量測定が可能となる。

【0031】

また、各弁と圧縮エアとの適切な制御操作により供試弁の一次側の流路空間内の試験流体の内圧と検査圧力とを比較判別する検査工程が可能となり、この工程でフローセンサによる流量計測前に不合格品を適切に検出・排除することで、弁座漏れ検査を合理化することができると共に、個々の供試弁に応じた検査圧力以上の適切な圧力を、基準圧力として抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の弁座漏れ検査装置の構成を示したブロック図である。

【図2】本発明の弁座漏れ検査装置にクランプした供試弁の一例を示した断面図である。

【図3】図２において、クランプ治具と供試弁と間に別のシール部材を使用した場合を示した断面図である。

【図4】本発明の弁座漏れ検査装置のタンクとカバーの構造を示した部分拡大断面図である。

【図5】本発明の弁座漏れ検査方法を示したフローチャート図である。

【図6】（ａ）は表１を、（ｂ）は表２を、（ｃ）は表３を、それぞれグラフ化したグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下に、本発明の弁座漏れ検査装置とこれを用いた弁座漏れ検査方法の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

【0034】

図１は、本実施形態における本発明の弁座漏れ検査装置の構成を示したブロック図であり、１は第１開閉弁、２は第１排気弁、３は第２排気弁、４は第２開閉弁、５は供試弁、６はクランプ治具、７はフローセンサ、８はタンク、９は圧力計、１０、１１はそれぞれ２次側流路、１２は１次側流路を示している。

【0035】

図１に示すように、本実施形態の弁座漏れ検査装置は、バルブの弁座漏れを検査する検査装置であって、供試弁５の二次側に、２次側流路１０、１１を介して、フローセンサ７を接続し、このフローセンサ７の二次側に、供試弁５からの微小漏れを外気に逃がし、かつ変動する外気の浸入を防ぐ逆止め機能を持つタンク８を接続している。また、供試弁５の加圧供給側である一次側に、１次側流路１２を介して、第１開閉弁１を設け、この第１開閉弁１と供試弁５の一次側との間に、圧力計９及び排気路を介した第１排気弁２を設けると共に、供試弁５の二次側とフローセンサ７との間に第２開閉弁４及び排気路を介した第２排気弁３を設けている。

【0036】

試験流体の加圧供給源は図示していないが、本実施形態では同図において第１開閉弁１の左側（１次側）に接続され、試験流体が第１開閉弁１を介して１次側流路１２内へ供給可能となる。なお、試験流体も適宜選択可能であるが、本実施形態では圧縮エアを使用している。また、第１排気弁２を開けると、１次側流路１２内部が大気側へ開放され、また、１次側流路１２内部の内圧は、圧力計９で計測可能である。同様に、第２排気弁を開けると、２次側流路１０内部が大気側へ開放され、第２開閉弁４の開閉により、２次側流路１０と１１との間が開閉されると共に、２次側流路１０乃至１１内の試験流体の流量は、フローセンサ７で計測可能である。

【0037】

フローセンサ７は、所定レベルの微小流量が計測可能な流量計であればとくに制限はないものの、熱式質量流量センサが好適である。本実施形態では、この熱式質量流量センサとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術などを利用した半導体式の少なくとも０．１５ｍｌ／ｍｉｎ程度の質量流量測定能力を有する所定の熱式マイクロフローセンサを使用している。近年、この種のマイクロフローセンサは、ＭＥＭＳ技術などによるマイクロ化により、高感度かつワイドレンジ（流量）、高速応答、低消費電力、かつ省スペースな各種のフローセンサを利用することが可能である。

【0038】

上記センサの基本構造の一例としては、一辺約１．７ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのシリコンチップを基台として、基台中央に形成された深さ約２００μｍのキャビティ上に窒化シリコン製の厚さ約１μｍのダイヤフラムが設けられ、このダイヤフラムの中央にヒータを、ヒータの両側に上流側および下流側の温度センサ（白金薄膜などで形成された測温抵抗体）をそれぞれ設けてマイクロフローセンサが構成され、これがセンサ素子となる。流体に流れがある場合、ヒータに対して上流側と下流側の温度分布が非対称に勾配を生じることから、上流側および下流側の各温度センサに抵抗値差が生じる。この抵抗値差を、ヒータを所定の制御回路で流体温度より高い一定温度に制御しつつ、所定の抵抗ブリッジからなる出力回路により電圧差として取り出し、取り出された出力値が、所定の関数でセンサ上面を流れる流体の質量流速に変換される。センサ近傍の質量流速勾配は、フローチャンネルの各種の特性（流路径、絞りなどの整流機構、平均流速など）や、流体の種類、あるいはフローセンサの設置状態などで決まることから、フローセンサを用途に合った口径のフローチャンネルに設置し、予め精密な流量校正（センサ出力と流量の関係の取得）を行うことで、計測データから極めて高い再現性で流量値が得られる。

【0039】

また、フローセンサ７にて弁座からの微小漏れ流量を計測する段階では、第２排気弁３を閉じ、第２開閉弁４を開けた状態における供試弁５の二次側の流路内部空間、すなわち図１においては閉じた状態の供試弁５の弁座、第２排気弁３、およびタンク８で閉塞された２次側流路１０、１１の内部空間が、フローセンサ７の検査空間となる。

【0040】

第１開閉弁１、第１排気弁２、第２排気弁３、第２開閉弁４は、それぞれ開閉制御可能なバルブであれば制限はないが、本例では所定の電磁弁（ソレノイドバルブ）を使用している。また、圧力計９は、例えば１ＫＰａ（０．０１気圧程度）程度の圧力測定能力を有する所定の圧力計を使用している。さらに、図示していないが本発明の弁座漏れ検査装置は、各種の弁やセンサに接続された制御部（マイコン）が備えられている。制御部は、例えば、基準圧力などの記憶手段（メモリ）、弁駆動部、演算処理部、データ入出力部などを有するほか、インタフェース部、表示部なども備えられ、弁の開閉や測定値の処理などの各種処理・工程を制御可能に構成されている。

【0041】

図２は、本発明の弁座漏れ検査装置に供試弁５をクランプ治具６、６’でクランプした状態を示した断面図である。供試弁５には特に制限はなく本発明の実施に応じて適宜選択可能であるが、同図に示すように、本実施形態においては、供試弁５として呼び径８０Ａのフランジ接続形鋳鉄製グローブ弁を用いている。供試弁５としてはこの他、例えば呼び径１／４〜１／２インチのねじ込み接続形のゲート弁やグローブ弁、呼び径４０〜８０Ａ（ｍｍ）のフランジ接続形のゲート弁やグローブ弁などでもよく、その他の各種バルブに適用できる。

【0042】

図２に示す供試弁５は、ステム１４の頂部にはハンドル１３が設けられ、ステム１４はねじ部やパッキンなどを介して軸装部に軸着しており、ハンドル１３の回動によりステム１４は軸装部を回動しながら上下動可能となっている。また、ステム１４の下部には弁体１５が加締め固定され、この弁体１５は、ステム１４と供回りしながら弁室内を上下動することで弁座５０に着座・離間し、これにより供試弁５が開閉される。

【0043】

図２に示すように、供試弁５は、１次側領域１６の端面と２次側領域１９の端面が、それぞれ左右から円板状のクランプ治具６、６’でクランプ（挟持固定）されている。この状態で、１次側領域１６の端面が図左側のクランプ治具６のＯリング１７に圧接されることで外気からシールされつつ、１次側領域１６が流路孔１８と連通接続している。同様に、２次側領域１９の端面も図右側のクランプ治具６’のＯリング１７’に圧接シールされ、２次側領域１９が流路孔１８’と連通接続している。Ｏリング１７、１７’は、供試弁５の１次側領域１６あるいは２次側領域１９の端面をシール可能な形状であり、本実施形態においては、流路孔１８、１８’と同心円状にクランプ治具６の端面の装着溝に装着されている。流路孔１８は、図１における１次側流路１２に連通し、流路孔１８’は、図１における２次側流路１０に連通している。

【0044】

図３は、図２におけるクランプ治具６に、Ｏリング１７、１７’に替えて、クランプ時のシールのためにゴム製厚肉ディスク状のシール部材２０、２０’を装着した状態を示している。シール部材２０は全面ゴム製の押さえ治具であり、クランプ治具６を異なる形状・サイズのバルブのクランプに共用化するために好適であるが、このシール部材２０でシールした場合、弾性を有するシール部位の面積が大き過ぎることから、一次側１６に圧縮エアを加圧充填した際、試験流体の圧力によりシール部材２０、２０’が弾性変形して揺らぎを生じやすくなり、この揺らぎが弁体１５に影響して２次側領域１９の内圧が変動し、フローセンサ７による微小な流量計測に悪影響を及ぼしやすくなる。よって、図２に示すＯリング１７ように、バルブの形状・サイズに適合して弾性シール部位の面積を必要最小限とし内圧による弾性変形で揺らいだりすることがないシール部材によるシールが好適である。

【0045】

図４は、本実施形態における弁座漏れ検査装置のタンクとカバーの構造を示しており、図１に模式的に示したタンク８の要部を拡大した部分拡大断面図である。前述のように本発明のタンク８は、供試弁５からの微小漏れを外気に逃がし、かつ変動する外気の浸入を防ぐ逆止め機能を持っている。図１に示したタンク８は、図４に示した軟質製のチューブ３０に対応しており、円筒形状のチューブ３０には半径方向の切込部３２を形成して逆止め機能を発揮するようにしていると共に、このチューブ３０を非密封状態のカバー２３で被覆している。

【0046】

図４に示すように、カバー２３は、透明なアクリル製円筒形状部材であって、両端部が金属製の基部２２、２２’の側面にそれぞれ形成された円形状凹部２４、２４’に非シール状態で着脱可能に装着されている。この非シール状態は、円形状凹部２４、２４’と、カバー２３の両端部との間に僅かな隙間が空くように遊嵌固定されていることによる。同図右側に示す基部２２には、図１に示した２次側流路１１と連通接続した流路孔２５が形成され、流路孔２５の開口端部には、継手２６の雄ねじ部２７を螺合可能なめねじ部２８が形成されている。

【0047】

本発明の弁座漏れ検査装置のカバーは、タンク外周付近の大気の乱れや振動などからタンクを保護し、タンクの持つ微少量排気の逆止め機能を安定して発揮させることを目的としており、一方で、タンクを完全に密閉してしまうと、タンクから排気されたエアがカバー内に充満してタンクからのエア排気ができなくなりタンクの内圧が上昇してしまうことから、非密封構造でタンクを被覆するものである。よって、このような機能を発揮するカバーであれば、上記実施の形態に示したものに限定されないものであって、例えばカバー２３の形状ように、円筒形状に限られず、その他、材質や大きさ、さらにタンクを非密封状態で被覆する構造などにも制限はない。このため、例えば、カバー２３に適当なスリットなどを設けてタンク８の非密封状態を確保してもよい。

【0048】

チューブ３０は、樹脂製などの軟質製筒状部材であり、本例では、シリコン製のソフトホース（ポリウレタンチューブ）を使用しており、同図に示すように、一端部は蓋部材３１で閉塞され、他端部が継手２６に接続されている。継手２６も金属製の略筒状部材であり、一端部に雄ねじ部２７が形成され、他端部がチューブ３０に接続されている。このため、チューブ３０の内部と継手２６の内部とは連通している。また、チューブ３０の内径側と継手２６の内径側には、耐圧用の筒状部材２９が挿通するように設けられ、チューブ３０と継手２６の接続部が強化されている。

【0049】

図４において、チューブ３０の適当な中腹上半位置には、半径方向を向くように適宜の深さ・幅の切込部３２が１本形成されている。この切込部３２は、チューブ３０に内圧が加わっていない時は閉じて外気を遮断可能な弁スリットとして機能する逆止め作用を有する。これに対して、切込部３２が内圧によらず常時開いている単なるスリットの場合は、弁座漏れにより僅かに上昇する内圧がチューブ３０内で維持されず、これにより切込部３２を介してチューブ３０内に外気が浸入し易くなることから、好ましくない。この切込部３２の逆止め作用は後述する。

【0050】

図４に示すように、継手２６の雄ねじ部２７を基台２２のめねじ部２８へ螺合することで、チューブ３０をワンタッチ式に基台２２へ着脱可能となっており、弁座漏れ検査の際には、継手２６を介してチューブ３０が基台２２に接続され、チューブ３０を被覆するように、カバー２３が基台２２、２２’に装着される。また、基台２２に接続完了後は、チューブ３０の内部、継手２６の内部、および流路孔２５の内部が、外部に対してシール状態で連通した空間を形成し、この空間内の流体は、同図において切込部３２の開閉のみで外部と連通可能となる。

【0051】

本実施形態では、チューブ３０は、外径Φ６ｍｍ、内径Φ４ｍｍ、長さ３０ｍｍであり、筒状部材（耐圧ホース）２９は、外径Φ４ｍｍ、内径Φ２ｍｍであり、切込部３２の幅は０．２ｍｍに形成している。また、蓋部材３１側のチューブ３０一端から雄ねじ部２７側の継手２６一端までの全長は、５０ｍｍである。

【0052】

本発明の弁座漏れ検査装置のタンクは、弁座漏れ検査工程において、弁閉状態の供試弁の弁座から二次側に漏れ出た微小流量のエアを、その流れを妨げないように大気に逃がす一方、大気の変動がフローセンサに及ばないようにすることを目的として、フローセンサの二次側に設けられており、具体的には、フローセンサの二次側に漏れ出たエアーの圧力をそのまま維持する領域を、省スペースで形成するために設けられている。バルブのような大容量の容器から漏れる流量の感度を保つには、大気圧開放状況では感度の維持ができないため、超低抵抗での流量制御が必要となるためである。

【0053】

よって、本発明のタンクに必要となる機能は、少なくとも、弁座漏れ検査装置の簡素化・省スペース化機能と、二次側の大気開放によりフローセンサの流量計測が受ける外気の揺らぎなどによる悪影響の防止機能、そして弁座漏れによる微小なタンク内圧の上昇に応じた微小流量の安定したリリーフ機能である。

【0054】

このような機能を発揮するタンクであれば、上記実施形態に示したタンク５（チューブ３０）に制限されるものではなく、その形状、材質、大きさ・サイズ、硬度、取付け態様等、さらに、逆止め機能を発揮する構造（切込部３２の構造）は、検査対象となる供試弁の種類・使用条件などに応じて適宜選択可能である。例えば、微小流量により弁開状態となる逆止弁、微小圧で開くチャッキ弁、二次側に小さな穴の開いた金属製タンクなどにより、上記本発明のタンクの機能の発揮を図るようにしてもよく、また、切込部３２の構造も、上記実施形態に示した構造に限らず、切込の本数、方向、位置、幅・深さ、あるいは切込の形状（一字状の他、十字状、＊状など、さらに星状など任意の形状への打ち抜き）等も、実施に応じて適宜選択可能である。

【0055】

これに対し、例えば、フローセンサを備えた流路（図１においては２次側流路１１）を長尺配管として大気開放箇所をフローセンサから遠く離して大気からの影響を抑制するようにしたり、あるいは従来のようにフローセンサの２次側を密封容器で密封するようにしても、装置の簡素化あるいは省スペース化を実現できない問題が残るので、本発明の課題の解決手段となりえない。

【0056】

次に、本発明の検査方法の一例を説明する。本実施形態は、前述した本発明の弁座漏れ検査装置を使用した弁座漏れ検査方法である。図５は、本発明の弁座漏れ検査方法を説明したフローチャート図である。本発明の検査方法は、フローセンサ７の二次側を流下する流体を外気に逃がしつつ、フローセンサ７の二次側への外気の浸入を防ぐ逆止め機能を維持した状態で流体の流量をフローセンサ７で測定するものである。

【0057】

供試弁５の弁座漏れ検査方法を実施する際は、図２、３で説明すると、供試弁５の弁体１５を所定のシール力で弁座５０に着座させると共に、１次側と２次側をクランプ治具６、６’でクランプし、１次側領域１６に試験流体である圧縮エアを加圧充填した状態で、試験流体が弁座５０から２次側領域１９へ漏れる弁座漏れ流量を検査するものである。試験流体の弁座漏れ流量は、閉弁した弁体１５と弁座５０のシール状態などに応じて様々な値をとり得る。

【0058】

図５において、ステップＳ０は、本発明の弁座漏れ検査方法における初期状態を示している。初期状態では、第１開閉弁１と第２開閉弁４とを閉とし、第１排気弁２と第２排気弁３とを開としている。第１開閉弁１を閉じていることで、図示しない加圧供給源から圧縮エアは供試弁５に供給されず、第２開閉弁４を閉じていることで、供試弁５とフローセンサ７との間が気密に遮断されている。また、第１排気弁２、第２排気弁３を開けていることで、供試弁５の１次側流路１２内、２次側流路１０内を、それぞれ大気圧に開放している。

【0059】

図５において、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、本発明の弁座漏れ検査方法の加圧工程を示している。この加圧工程は、供試弁５の一次側流路１２を密封空間とし、この密封空間に圧縮エアを供給する一方、供試弁５の二次側流路１０はフローセンサ７への接続を断ちつつ大気圧に開放する。そして、所定の加圧時間の後、圧縮エアの圧力値が検査圧力以上の場合に、この圧力値を基準値として弁座漏れ検査を行う。

【0060】

ステップＳ１においては、第１排気弁２と第２開閉弁４とを閉とし、かつ第１開閉弁１と第２排気弁３とを開とし、この状態で、加圧供給源から圧縮エアが１次側流路１２内に加圧供給される。圧縮エアの供給圧、すなわち検査圧力は、例えば０．６ＭＰａなどの所定圧力に設定される。第１排気弁２を閉じることで１次側流路１２内は密封空間となり圧縮エアを加圧充填可能となる。この際、第２排気弁３を開として２次側流路１０内を大気圧に開放していることで、供試弁５の一次側への圧縮エアの供給に伴って生ずる供試弁５の二次側における圧力変動を緩和するようにしている。また、第２開閉弁４を閉じることで、供試弁５の２次側の圧力変動が計測開始前のフローセンサ７に影響することを防止している。上記供試弁５の１次側への試験圧力による圧縮エアの加圧時間は、例えば５〜１０秒などの所定時間に設定される。なお、上記工程を図２、３で説明すると、所定の弁閉状態にある供試弁５に対し、その１次側１６に圧縮エアが加圧充填され、弁座５０が弁座漏れを生じる状態の場合、加圧充填された圧縮エアが供試弁５の弁座漏れ流量として２次側１９に漏出するようになる。

【0061】

ステップＳ２においては、ステップＳ１における所定の加圧時間の後、圧力計９による計測圧力が検査圧力（０．６ＭＰａ）以上であるか否かを判定する。計測圧力が検査圧力未満の場合は、大量の弁座漏れが生じていると判断できることから不合格と判断（Ｎｏ判定）し、ステップＳ３へ検査を進め、計測圧力が検査圧力以上である場合は合格と判断（Ｙｅｓ判定）し、ステップＳ４へ検査を進める。ステップＳ３においては、第１開閉弁１を閉じ、第１排気弁２を開けて１次側流路１２内の圧縮エアを大気開放し、検査を初期状態へ戻す。

【0062】

上記加圧工程を備えることにより、大量の弁座漏れを生じる供試弁を、検査工程の初期段階で検知・除去可能となり、弁座漏れ検査方法を合理化することができる。

【0063】

ステップＳ４においては、ステップＳ２における圧力計９における上記計測圧力が検査圧力以上である場合において、その計測圧力を基準圧力として弁座漏れ検査装置の記憶手段に記憶させる。この基準圧力は、後の工程で所定の基準値として使用される。

【0064】

図５において、ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７は、本発明の弁座漏れ検査方法の大漏れ検査工程を示している。大漏れ検査工程では、第１開閉弁１と第１排気弁２を閉として、試験流体である圧縮エアを供試弁５の一次側に内封させて基準圧力か否かを判別する。

【0065】

ステップＳ５においては、第１開閉弁１と第１排気弁２とを閉じて、加圧供給源と供試弁５とを遮断し、圧縮エアを供試弁５の１次側流路１２内に内封させるようにする。この際、第２排気弁３は開、第２開閉弁４は閉のままである。

【0066】

ステップＳ６においては、ステップＳ５で１次側流路１２内に内封した圧縮エアの圧力を、この内封状態を所定時間（３秒など）維持した後に圧力計９で計測し、この計測圧力が所定の第１規定圧力以上であるか否かを判定する。計測圧力が第１規定圧力未満の場合は、弁座漏れが大漏れであると判断できることから不合格と判断（Ｎｏ判定）し、ステップＳ７へ検査を進め、計測圧力が第１規定圧力以上である場合は合格と判断（Ｙｅｓ判定）し、ステップＳ８へ検査を進める。この第１規定圧力は、例えば上記基準圧力の９８％などの所定圧力に設定される。ステップＳ７においては、第１開閉弁１を閉じ、第１排気弁２を開けて１次側流路１２内の圧縮エアを大気開放し、検査を初期状態へ戻す。

【0067】

上記大漏れ検査工程を備えることにより、所定量の大漏れを生じる供試弁を、フローセンサによる微小漏れ検査工程に進める前に検知・除去可能となり、弁座漏れ検査方法を合理化することができる。フローセンサによる微小漏れ検査は、検査工程・検査時間が比較的大きく、また、大流量計測により校正値が狂うなど、フローセンサ自体の負担・消耗もあることから、この大漏れ検査工程により微小漏れ検査対象とする価値がある供試弁を十分な精度で選別しておくことが好ましい。

【0068】

図５において、ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２は、本発明の弁座漏れ検査方法の微小漏れ検査工程を示している。微小漏れ検査工程では、第２排気弁３を閉とし、かつ第２開閉弁４を開として圧力計９の値の降下やフローセンサ９の計測により検査工程を行うようにしている。

【0069】

ステップＳ８においては、第２排気弁３を閉、第２開閉弁４を開とする。また、第１開閉弁１、第１排気弁２はともに閉のまま維持されている。この状態では、供試弁５の１次側の試験流体は、１次側流路１２内への内封が維持され、かつ弁座から漏れる試験流体は、２次側流路１０、１１を介してフローセンサ７にて検知可能な状態となる。よって圧力計９による圧力降下や、フローセンサ７による流量計測により、微小な弁座漏れ流量を高精度に計測可能な状態となる。

【0070】

ステップＳ９においては、ステップＳ８で１次側流路１２内に内封した圧縮エアの圧力を、この内封状態を所定の検査時間（２０秒など）中に維持して圧力計９で計測し、この計測圧力が所定の第２規定圧力以上であるか否かを判定する。計測圧力が第２規定圧力未満の場合は、弁座漏れが大きい判断できることから不合格と判断（Ｎｏ判定）し、ステップＳ１０へ検査を進め、計測圧力が第２規定圧力以上である場合は合格と判断（Ｙｅｓ判定）し、ステップＳ１１へ検査を進める。この第２規定圧力は、例えば上記基準圧力の９６％などの所定圧力に設定される。ステップＳ１０においては、第１開閉弁１を閉じ、第１排気弁２を開けて１次側流路１２内の圧縮エアを大気開放し、検査を初期状態へ戻す。

【0071】

ステップＳ１１においては、所定の検査期間内にフローセンサ７で流量計測し、この計測流量が所定の規定流量以下であるか否かを判定する。計測流量が規定流量以上の場合は、弁座漏れに該当することから不合格と判断（Ｎｏ判定）し、ステップＳ１２へ検査を進め、計測流量が規定流量以下である場合は合格と判断（Ｙｅｓ判定）し、ステップＳ１３へ検査を進める。本ステップの検査期間は、例えばステップＳ９の検査時間（２０秒）の内の、後半期間あるいは最後の所定期間（２０秒の内の後半ラスト１０秒）などの所定期間に設定される。このように検査期間を、ステップＳ９の検査時間の開始時から所定時間経過後に設定し、第２開閉弁４を開として圧縮エアの開放に伴う２次側流路１１内の圧力変動の緩和を待つようにすることで、フローセンサ７による流量計測を安定化させることができる。ステップＳ１２、１３においては、第２開閉弁４を閉じ、第２排気弁３を開けて２次側流路１０内の圧縮エアを大気開放し、検査を初期状態へ戻す。

【0072】

圧力計９の値の降下と、フローセンサ７の計測とを適切に組み合わせた上記微小漏れ検査工程を備えることにより、フローセンサ７による高精度な微小漏れ検査をすべき対象を適切に抽出可能となり、弁座漏れ検査を適切に合理化することができる。

【0073】

ここで、上記微小漏れ検査工程における、タンク８（チューブ３０）の逆止め作用を説明する。先ず、弁座からの圧縮エアの微小漏れ量（具体的には０．１５ｍｌ／ｍｉｎ程度）が上記検査空間内に流入し、チューブ３０内の内圧が徐々に上昇していく。一方で、上記のように、チューブ３０の切込部３２は、内外の差圧が無い場合はチューブ３０の弾性による形状復元力により閉じた状態にある。そして、微小漏れ量の流入による内圧上昇に伴うチューブ３０の膨張により、切込部３２が形状変化して徐々に開いていき、内圧が大気圧（０．１ＭＰａ程度）を所定値上回ったとき、切込部３２が開いてチューブ３０の内外が僅かに連通状態（通気可能状態）となる。これにより、チューブ３０内部の圧縮エアが、外部にリリーフされる状態となる。

【0074】

このリリーフ状態では、上記のように、弁座漏れにより圧縮エアが検査空間内に流入する微小な流量（或はこれに伴う内圧上昇分）と、切込部３２から流出する微小な流量（或は切込部３２を開けるために必要な差圧）とが高精度に釣り合って連続的にエアが流出入しているような状態となり、弁座から漏れてきたエア流量分のみがそのまま外部へ連続的に押し出されていく状態が実現される。これに対して、チューブ３０の内圧が所定値以下となれば、その圧力変化（負圧）に素早く応じるように切込部３２が閉じて逆止め機能を発揮することで外気が切込部３２から逆流入することを防止し、検査空間内のエアの流れが外気の逆流によって揺らぎなどの影響を受けることが防止される。この状態では、検査空間内の圧縮エアの流れが、外気の影響を受けずに、弁座漏れによる流入量に応じた一方向性の流れとなり、フローセンサ７による高精度な微小流量計測が可能となる。

【実施例】

【0075】

続いて、本発明のタンク（チューブ）による上記作用効果を検証した実施例を説明する。本実施例では、上記検査空間内に設けられたフローセンサ７の状態と同様に、所定の流路空間内に流量計測可能にフローセンサ７を設け、この流路空間の一方側から内部へ弁座漏れ量を想定した微小流量を供給可能に構成すると共に、前記流路空間の他方側を、大気に開放した場合、および本発明のタンク（チューブ）で閉塞した場合に分けて、フローセンサで前記微小流量を計測し、両者の流量データの比較から、フローセンサによる流量計測の安定性を確認したものである。

【0076】

先ず、前記流路空間に弁座漏れ量として供給する微小流量を０．２５ｍｌ／ｍｉｎに設定し、上記実施形態で使用したフローセンサ７にて流量を計測した。以下の表１は、流路空間の一端側に上記実施形態で使用した本発明のチューブ３０を有する場合、表２は、チューブ３０を有さず単に大気開放した場合における、それぞれの測定時間（１秒ごと１０秒間）ごとの流量測定値（ｍｌ／ｍｉｎ）であり、３回分の計測（測定１〜測定３）を表にしたものである。また、図６（ａ）は、表１に示す３回分の計測値の平均値（ａｖｅ）をグラフ化したグラフ図であり、図６（ｂ）も同様に、表２に示す平均値（ａｖｅ）をグラフ化したグラフ図である。

【0077】

【表1】

【0078】

【表2】

【0079】

表１（図６（ａ））に示すように、本発明のタンク（チューブ３０）を有する場合の流量測定値は、少なくとも測定期間内において、実際の微小流量である０．２５ｍｌ／ｍｉｎに近い値を維持したまま安定している。これに対して、表２（図６（ｂ））に示しように、本発明のタンク（チューブ３０）を有さず単に大気開放した場合の流量測定値は、測定時間の経過と共に、実際の微小流量を下回って下降し続けている。したがって、この実施例によれば、大気開放した場合の微小流量計測は不安定であり実際の微小流量の計測は困難であること、及び、本発明のタンク（チューブ３０）を有した微小流量測定では、実際の微小流量に近い値に安定した値の計測が可能であることが実証された。

【0080】

以下の表３は、微小流量の供給をゼロとして、前記流路空間の一端側に本発明のチューブ３０を有する場合と、チューブ３０を有さず単に大気開放した場合における、測定時間（１秒ごと１０秒間）ごとの流量計測値（ｍｌ／ｍｉｎ）を示している。また、図６（ｃ）は、表３の計測値をグラフ化したグラフ図である。ここで、測定時間１秒〜５秒まではチューブ３０を有した状態、測定時間６秒〜１０秒まではチューブ３０を外して大気開放した状態における測定値である。

【0081】

【表3】

【0082】

表３（図６（ｃ））に示すように、本発明のタンク（チューブ３０）を有する場合（測定時間１〜５秒）は、実際の値（ゼロ）に近い値を維持して安定していることから、フローセンサが大気の揺らぎなどによる流量計測の悪影響をほとんど受けていないことがわかる。これに対して、本発明のタンク（チューブ３０）を有さない場合（測定時間６〜１０秒）は、実際は流量が無いにも拘らず揺らぎが計測されており、とくに、流路空間の大気開放箇所付近において意図的に微小な乱流を発生させている本例では、マイナス値の計測が大きいことから、大気側から流路空間内へ向かう揺らぎの影響を大きく受けていることがわかる。したがって、この実施例によっても、本発明のタンク（チューブ３０）を有している場合は、大気開放した場合と比較して、微小流量計測においてフローセンサが受ける大気の揺らぎなどの悪影響が極めて効果的に遮蔽されていることが実証された。

【0083】

更に、本発明は、前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

【符号の説明】

【0084】

１ 第１開閉弁
２ 第１排気弁
３ 第２排気弁
４ 第２開閉弁
５ 供試弁
６、６’ クランプ治具
７ フローセンサ
８ タンク
９ 圧力計
１７、１７’ Ｏリング
２３ カバー
３０ チューブ
３２ 切込部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】