JP3142304B2

JP3142304B2 - シール部破損検知機構付制御器

Info

Publication number: JP3142304B2
Application number: JP03124834A
Authority: JP
Inventors: 功二西野; 浩幸福田; 徹哉小島
Original assignee: 清原まさ子
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JPH05126669A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はシール部破損検知機構
付制御器に関し、その目的は制御器の流路から制御器内
部へ流入した流体が制御器内のシール部の破損等によっ
て外部へ漏れた際にこれを早急に検知するシール部破損
検知機構付制御器の提供にある。

【０００２】

【従来の技術】化学プラントにおいては原料や燃料の流
量、圧力の大きさ、液面の高さ、温度などを測定し、常
に一定の値に制御するため各箇所に適切な計測器と制御
器が設けられている。この化学プラントにおける流量、
圧力等の調節はすべて流体の流量によって調節されてお
り、現在の化学工業ではこの流量調節に用いられる弁と
して殆ど空気圧式のダイヤフラム調節弁が用いられてい
る。

【０００３】このダイヤフラム弁は例えば図11に示す構
造とされたものを一例として挙げることができる。この
ダイヤフラム弁はハンドル(a) 、弁棒(b) 、ダイヤフラ
ム押え(c) 、ダイヤフラム(d)、弁体(e) 、ボンネット
(f) 、ボンネット押え(g) 、スプリング(h)、ボディ(i)
を主要構成としている。

【０００４】弁を閉鎖するには、ハンドル(a) を回すと
弁棒(b) が下降しダイヤフラム(d)が弁棒(b) の押圧に
よって変形し、これと共に弁体(e) がスプリング(h) に
抗して下降して流路(j) を閉塞する。弁を開けるには、
ハンドル(a) を上記の場合と逆に回して弁棒(b) を上昇
させる。するとスプリング(h) の弾発力によって弁体
(e) も上昇して流路(j) が開通されると共にダイヤフラ
ム(d) も弁体(e) による押圧によって元の形に戻る。

【０００５】図11の例では、弁が開いた状態とされてお
り、管を流入してきた流体がボディ(i) 内のスプリング
収納空間(l) 内にも流入する。この流体は通常はシール
部であるダイヤフラム(d) によって遮蔽されてボディ
(i) の外へ流出することはない。

【０００６】しかしながら、このダイヤフラム(d) が永
年使用による疲労、或いは開閉時の異物の噛み込み等、
何らかの原因で破損すれば、その部分から流体が漏れ
る。漏れた流体はボンネット(f) とボンネット押え(g)
との間隙或いは、ボンネット押え(g) に形成されている
リークチェック孔(m)(破線で表示) 等から外部へ漏れ出
る。

【０００７】このような漏洩があると、流体の正常な流
通が妨げられるばかりでなく、毒性ガスや可燃性ガス等
の危険物を取り扱う化学プラントの場合には大事故につ
ながる恐れがあり非常に危険である。従って、上記した
流体漏れが起こった場合には早急に検知して、破損部品
の取替え等を行う必要があり、従来このような制御弁か
らの流体漏洩を検知する手段としては、例えばプラント
の一部に制御弁からの漏洩音を検出する漏洩音検出セン
サーを取り付けて、制御弁からの漏洩を監視する方法が
用いられていた。或いは制御弁そのものについては制御
弁（ダイヤフラム）を二重構造とする等の方策が採られ
ていたに過ぎなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記した
従来の技術では次に述べる課題があった。プラントの一
部に漏洩音検出センサーを取り付ける場合には、弁の隙
間から噴出される流体のジェット流による音響をセンサ
ーが検知するため、漏れた流体の漏洩音がセンサーによ
って感知される程度にまで拡散されないと検出されず、
弁の破損と同時に、その破損部を早期発見することがで
きないという課題があった。一方、ダイヤフラム弁を二
重構造とする場合には、一段目のダイヤフラムが破損し
た場合にこれが判らないといった課題があった。これら
従来の技術は制御器のシール部破損を検知する有効な手
段ではあったが即時性に欠け、よって業界では制御器の
シール部（ダイヤフラム）の破損を極めて短時間に検知
しうる制御器の創出が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は流体の流量を
制御する制御器の外面に形成された孔とこの孔に取付け
られて流体の漏洩を検知する漏洩検知部材とからなるシ
ール部破損検知機構付制御器であって、前記孔は制御器
内の空隙に連通し、前記漏洩検知部材は特定の流体の存
在によって感応するとともに、前記孔は漏洩検知部材が
取り付けられた状態で外部に連通してなることを特徴と
するシール部破損検知機構付制御器を提供することによ
り上記従来の欠点を悉く解消する。

【００１０】

【作用】制御器内のシール部の破損やシール部への異物
の噛み込み等により流体がシール部外へ漏れ、この流体
が制御器内の空隙に充満すると制御器の外面に形成した
孔にも流体が充満する。孔に流入した流体の存在によっ
て、この孔に取り付けられた漏洩検知部材が感応する。
漏洩検知部材が流体感知センサーであれば、このセンサ
ーが流体の存在を感知してこれを信号発生装置に伝え、
この信号発生装置からの信号によってシール部破損が検
知できる。漏洩検知部材が特定の流体との接触によって
変色するものであれば、この漏洩検知部材の変色を目視
することによって容易にシール部の破損が検知できる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明に係るシール部破損検知機構
付制御器の実施例を図面に基づき説明する。

【００１２】図１において(1) はこの発明が現出された
制御器であるダイヤフラム弁を示す。このダイヤフラム
弁(1) は従来の技術の説明で述べたようにハンドル(2)
、弁棒(3) 、ダイヤフラム押え(4) 、ダイヤフラム(5)
、弁体(6) 、ボンネット(7)、ボンネット押え(8) 、ス
プリング(9) 、ボディ(10)を主要構成としてなる。流路
(11)の開閉は既述の如く、ハンドル(2) 操作による弁体
（6)の上下動によってなされる。ボディ(10)とボンネッ
ト押え(8) の間、及びボンネット(7) と弁棒(3) との間
にはＯリング(28)、(29)が介在されている。このダイヤ
フラム弁(1) の外面、この実施例ではボンネット押え
(8) の外面にはダイヤフラム弁(1)内の空隙(12)に連通
する孔(13)が形成され、この孔(13)の内周には雌ネジ(1
3a) が形成されている。孔(13)には漏洩検知部材(14)が
取付けられている。以下、この漏洩検知部材(14)の各態
様につき図２乃至図10を参照して説明する。

【００１３】図２にはこの発明に係る漏洩検知部材(14)
の第１実施例が示されている。この図示する第１実施例
においては、孔(13)の雌ネジ(13a) と螺合する上下一対
の被覆体(15)が設けられ、この被覆体(15)内に漏洩検知
部材(14)が設置されている。この発明において漏洩検知
部材(14)としては特に限定はされず、特定の流体の存在
によって感応するものであれば、センサーや、変色物質
等何れのものでも好適に使用できる。

【００１４】図３にはこの発明に係る漏洩検知部材(14)
の第二実施例が示されている。図示する第二実施例では
被覆体(15)内に漏洩検知部材(14)として流体感知センサ
ーが設置されており、この流体感知センサー(14)は制御
器外の信号発生装置(16)と電気的に連通されている。

【００１５】この発明において流体感知センサー(14)と
しては特に限定はされず、特定の流体の存在によって感
応するものであればよい。この流体感知センサー(14)の
一例を挙げると、例えば図４に示すような触媒燃焼式ガ
スセンサー(141) が例示できる。

【００１６】この触媒燃焼式ガスセンサー(141) のセン
サー素子(141a)の構造は特に限定されず、例えば図５に
示すアルミナに白金やパラジウム等を担持させた触媒で
白金線コイル(141a-2)を覆い、これを1000℃前後の高温
で焼き固めたものでよい。このセンサー素子(141a)を 3
00〜400 ℃に加熱しておき、白金線コイル(141a-2)に電
流を流すと、メタンなどの燃料ガスが接触した場合に触
媒作用により燃焼が起こる。このためセンサー素子(141
a)内部の白金線コイル(141a-2)の温度が上昇し、電気抵
抗が高くなる。一方、貴金属触媒を担持させていない補
償素子上ではコイルの電気抵抗は変化しない。従ってセ
ンサー素子(141a)と補償素子を組み合わせると電気回路
に電圧の差が生じ、この電圧差を測定することによって
燃料ガスが検知できる。

【００１７】この触媒燃焼式ガスセンサー(141) は周囲
の温度や湿度による影響をほとんど受けず、また精度が
高く、再現性に優れているので石油化学工業等のプラン
トでの使用に好適である。

【００１８】この発明において流体感知センサー(14)と
しては前述した触媒燃焼式ガスセンサー(141) 以外に図
６に示す金属酸化物半導体式ガスセンサー(142) も好適
な実施例として例示できる。

【００１９】金属酸化物半導体式ガスセンサー(142) の
センサー素子(142a)は図７に示すように金属酸化物半導
体、特にｎ- 型半導体である酸化スズ（Ｓ_n Ｏ₂ ）焼結
体(142a-1)を一対の白金系合金線コイル(142a-2)の間に
挟みコイルの周囲を同じ半導体材料で覆った構造となっ
ている。コイル(142a-2)の一方には電圧をかけ、ヒータ
を兼ねるようにし、さらに２本のコイルを介して焼結体
(142a-1)に電流を流すことにより発生するジュール熱で
焼結体(142a-1)が約 350℃に加熱されている。加熱され
た焼結体(142a-1)が水素、アルコール、メタンなどの可
燃性ガスを吸着すると焼結体(142a-1)表面の電子濃度が
増加し、このため焼結体(142a-1)自体の抵抗が急激に低
下する。この電気抵抗の変化により可燃性ガスが検知で
きる。

【００２０】酸化スズ（Ｓ_n Ｏ₂ ）焼結体(142a-1)の電
気抵抗の変化は焼結体の温度と可燃性ガスの種類によっ
て度合いが異なる。例えば水素、一酸化炭素、アルコー
ルのような酸化されやすいガスは 300℃前後の焼結体(1
42a-1)温度で感度が極大となるが、メタンやイソブタン
に対しては500℃以上の焼結体(142a-1)温度で感度が極
大となる。また、焼結体の種類についても同様で、酸化
スズ（SnO₂）以外の、例えば酸化亜鉛焼結体ではエチル
アルコールに対する感度が高く、一方硫酸イオンのよう
な大きなイオンを不純物として取り込んだ鉄−スズ複合
酸化物（例えば酸化第二鉄（2-FeO₃、ヘマタイト) 焼結
体ではプロパンやイソブタンに対して高い感度を示す。
このように焼結体自体の温度を変化させたり、また焼結
体の種類を変化させることにより特定のガス成分を選択
的に検知することも可能となる。

【００２１】上記のような金属酸化物半導体式ガスセン
サー(142) は長期安定性、耐久性に優れており、経時変
化があっても鋭敏化への変化であるので、本願発明の如
く漏洩検知機構には好適である。

【００２２】触媒燃焼式ガスセンサー(141) や金属酸化
物半導体式ガスセンサー(142) 以外にも２つの電極(A
b)、(Ac)と隔膜(B) 、電解液(C) で構成されたガルバニ
電池式のセンサー(143) （図８参照）や定電位電解式セ
ンサー等公知のセンサーもこの発明においては好適に使
用される。その他、定電位電解式センサーやオルガスタ
式センサー、気体熱伝導式センサー等も全て好適に使用
できる。

【００２３】この第二実施例において、流体感知センサ
ー(14)は制御器(1) の空隙内に充満した流体の存在を感
知してその信号を前記信号発生装置(16)へ伝達し、信号
発生装置(16)（例えば図９参照）から所定の信号が発信
される。従って、制御器（ダイヤフラム弁）から離れた
場所でシール部の破損を検知することができる。

【００２４】次にこの発明に係る制御器のシール部破損
検知機構の第三実施例を説明する。図10に示す第三実施
例において、漏洩検知部材(14)は流体検知管(142) とさ
れ、被覆体(15)内に挿入されてなる。この流体検知管(1
42) 内には特定の流体と接触することにより変色する変
色剤(142-a) が充填されてなる。この変色剤(142-a) は
無機の担体粒表面に変色性物質が塗設されてなるもの
で、特定の流体と接触すると前記変色性物質が発色した
り、脱色して変色するものであれば何れのものでも好適
に用いられ特に限定はされない。この変色は流体の化学
成分と反応したり、或いはpH、含水率の変化によって生
ずる。この一例を挙げると例えばメチルレッドやブロム
チモールブルー等、ｐＨの変化により変色する性質のも
のが例示される。この第三実施例では、制御器（ダイヤ
フラム弁）(1) のシール部が破損し、この破損部から流
体の漏洩が生ずると、漏れた流体が制御器(1) 内の空隙
(12)に充満し、制御器(1) の外面に形成された孔(13)を
通って流体検知管(142) 内へと流入される。流体感知管
(142) 内の変色剤(142-a) が流体検知管(142) 内へ流入
されてきた流体と接触すると変色し、変色された変色剤
(142-a）を目視することにより容易にシール部の破損を
検知することができる。

【００２５】以上述べた各実施例において制御器（ダイ
ヤフラム弁(1))外面に形成される孔(13)を、漏れ検知部
材(14)の取付前の製品化過程におけるリークチェック用
孔として利用することができ、このようにすれば孔(13)
から流体を流入させて流路(11)から流体が検出されるか
どうかによって不良品のチェックができる。また、前記
第一、第二実施例においては漏洩感知センサー(14)を配
線によりモニター用或いは警報用システムに接続するこ
とによって流体の漏洩に早急に対応することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した如く、この発明は流体の流
量を制御する制御器の外面に形成された孔とこの孔に取
付けられて流体の漏洩を検知する漏洩検知部材とからな
るシール部破損検知機構付制御器であって、前記孔は制
御器内の空隙に連通し、前記漏洩検知部材は特定の流体
の存在によって感応するとともに、前記孔は漏洩検知部
材が取り付けられた状態で外部に連通してなることを特
徴とするシール部破損検知機構付制御器であるから以下
の効果を奏する。すなわち、制御器の流路からの流体が
制御器内のシール部の破損により外部へ流出されると、
漏洩検知部材がその流出された流体の存在によって感応
する。従って、制御器内のシール部の破損を容易に、早
急に検知することができる。本願発明では、プラントの
扱う流体が毒ガスや可燃性ガスである場合、それら危険
ガスが漏洩検知部材を取り付けた孔から外部に流出する
ということである。従ってそうした場合、それら外部に
流出した危険ガスに人が近づいたり、危険ガスから引火
が生じないようにと、十分に注意する必要があるのは当
然である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るシール部破損検知機構付制御器
が現出された制御器を示す一部断面図である。

【図２】この発明に係るシール部破損検知機構付制御器
の一実施例を示す拡大断面説明図である。

【図３】同上、一実施例を示す拡大断面説明図である。

【図４】同上、漏洩検知部材である流体感知センサーの
一実施例である触媒燃焼式ガスセンサーの説明図であ
る。

【図５】図４に示す触媒燃焼式ガスセンサーのセンサー
素子の拡大図である。

【図６】この発明に係るシール部破損検知機構付制御器
の漏洩検知部材である流体感知センサーの一実施例であ
る金属酸化物半導体式ガスセンサーのセンサー素子の構
造説明図である。

【図７】図６に示すセンサー素子の焼結体説明図であ
る。

【図８】この発明に係るシール部破損検知機構付制御器
の漏洩検知部材である流体感知センサーの一実施例であ
るガルバニ電池式センサーの構造説明図である。

【図９】この発明に係るシール部破損検知機構付制御器
に用いる信号発生装置の一実施例を示す拡大断面説明図
である。

【図１０】この発明に係るシール部破損検知機構付制御
器の一実施例を示す拡大断面説明図である。

【図１１】従来の制御器の一例を示す部分断面説明図で
ある。

【符号の説明】

１制御器（ダイヤフラム弁） 12 空隙 13 孔 14 漏洩検知部材 15 被覆体 16 信号発生装置

フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−107184（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−50032（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−108725（ＪＰ，Ａ) 実開平２−140341（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4901751（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 3/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流体の流量を制御する制御器の外面に形
成された孔とこの孔に取付けられて流体の漏洩を検知す
る漏洩検知部材とからなるシール部破損検知機構付制御
器であって、前記孔は制御器内の空隙に連通し、前記漏
洩検知部材は特定の流体の存在によって感応するととも
に、前記孔は漏洩検知部材が取り付けられた状態で外部
に連通してなることを特徴とするシール部破損検知機構
付制御器。
【請求項２】漏洩検知部材が流体感知センサーとさ
れ、この流体感知センサーは制御器外面の孔内に取り付
けられ且つ制御器外の信号発生装置へ電気的に連通され
てなり、この流体感知センサーは制御器内の前記空隙内
に充満した流体の存在を感知してその信号を前記信号発
生装置へ伝達可能とされてなる請求項１記載のシール部
破損検知機構付制御器。
【請求項３】漏洩検知部材が特定の流体との接触によ
って変色することを特徴とする請求項１記載のシール部
破損検知機構付制御器。