JP2003519348A - 圧力調整バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】バルブを通る流体の量を調節することによって参照圧力に対する上流の流体圧力を制御するための圧力調整バルブは、流体のための上流の入口（２）及び下流の出口（３）を備えたハウジング（１）と、上流の圧力と参照圧力との間の圧力差を感知するための圧力感知部材（５）と、座部（８）と協働して、入口と出口との間のフロー通路（９）を調節するために配置され、ばねにより付勢された調節ピストン（７）とを有する。ピストンは、圧力感知部材の位置に対応して、座部に対するこれの位置を変え得るように、圧力感知部材に動作的に接続されている。このピストンは、フロー通路から出口への流体フローのための開口（１１）を有する案内スリーブ（１０）の外側で摺動可能なように配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、バルブを通る流体の量を調整することによって、参照圧力に対して
上流の流体圧力を制御するためのものであって、流体のための上流の入口及び下
流の出口を備えたハウジングと、上流の圧力と参照圧力との間の圧力差を感知す
る圧力感知部材と、座部と協働して、入口と出口との間のフロー通路を調節する
ように配置され、ばねにより付勢された調節ピストンとを具備し、このピストン
は、圧力感知部材の位置に対応して座部に対するこれの位置を変え得るように、
圧力感知部材に動作的に接続されている圧力調整バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】

本発明に係わる調整バルブは、上流の流体と、不安定な圧力を有する他の流体
との間の所定の圧力差を維持できるようにするため、発展してきた。特に、これ
は、非常に高価なダイアフラムのようなガス拡散ダイアフラム内の夫々異なるコ
ースを流れている２つの流体間の厳密な圧力差を維持できるようにし、また、圧
力差が所定値を超えないようにさせるという目的のために発展してきた。一般に
、本発明は、２つの流体間の厳密な圧力差を維持する、即ち、所定の参照圧力に
対して流体の一定の圧力を維持することが重要であるような殆どの状況に応用で
きる。

【０００３】 本発明に係わる圧力調整バルブの使用に関連する分野は、天然ガスからＣＯ_２ を除去するために使用されるガス拡散ダイアフラム中の圧力差を制御する分野で
ある。単純にするために、以下の説明では、このような応用例の起点を例にとる
。天然ガスが参照圧力を表すようにさせるのが自然である。圧力調整バルブによ
って制御される流体は、好ましくは、大きなＣＯ_２吸収能力を有した液体（例え
ばアミン）である。 最適な拡散速度を果たすために、ガス拡散ダイアフラムのディメンションを、
天然ガス及びＣＯ_２吸収液体夫々のフロー速度に夫々適合させなくてはならない
。液体のフロー速度は、好ましくは、ポンプによって制御され、液体が、ガス拡
散ダイアフラムを通るときに、天然ガスに対して所望の圧力を有するように、本
発明に係わる圧力調整バルブによって調節される（care being taken）。好まし
くは、これは、常時の液体圧力が所望値を有するようにフロー抵抗を制御するよ
うに、ガス拡散ダイアフラムの液体ラインの上流側に絞り部を配置し、このダイ
アフラムの下流に本発明に係わる圧力調整バルブを配置することによって成され
る。

【０００４】 一般に、所望の液体圧力が、圧力調整バルブと絞り部との間の領域で確立され
、調節器が、この領域で所望の圧力レベルが果たされるように、流体の通気を制
御するようにさせるのは、自然である。原則的に、圧力調整バルブを、絞り部の
上流に配置するように選択し得る。この場合、圧力調整バルブは、下流の圧力を
所望の値に調整するように配置されなくてはならない。 代表的には、天然ガスの圧力は、７０−１００ｂａｒの大きさを有し得る。ガ
ス拡散ダイアフラムは、高い全圧に耐え得るが、天然ガスとアミンとの間の圧力
差が例えば０．７ｂａｒを超える場合には損傷を受けることもある。拡散を最適
にするためには、２つの流体間の所定の圧力差が確立されることが望ましい。従
って、このような圧力調整バルブが最適に機能することが、非常に重要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

市場には、夫々対応した調節機能を果たすように構成されたあらゆるタイプの
調節器が存在している。これら調節器の一般的な名称は、背圧調節器という。公
知の調節器は、偏向を十分に速く正すようにするので、高価なガス拡散ダイアフ
ラムに損傷を与え得る圧力パルスを回避することはできるが、安定かつ円滑な圧
力調整を与えるということに関しては、望ましい特性を示すことはこれまでなか
った。

【０００６】 圧力調節器の調節機能は、常に、圧力及びフローの変化によって、ある程度影
響される。これは、このような変化によって、偏向を正すために生じなくてはな
らない力が変わるからである。 このような背景に基づき、本発明の目的は、偏向を十分に速く正すようにする
ことで、有害な圧力パルスを回避し得るのと同時に、安定したかつ円滑な圧力調
整を可能にし、圧力及びフローの変化が調整機能に特に小さな影響を与える、上
述されたような欠点を有さない圧力調整バルブを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上述された目的を果たすために、調節ピストンが、フロー通路から出口への液
体のフローのための開口を有する案内スリーブの外側で摺動可能に配置され、ま
た、案内スリーブの端面とピストンの内端面との間に形成されたチャンバと、パ
イロット本体とを具備し、このパイロット本体は、圧力感知部材に機械的にカッ
プリングされ、調節ピストンに対するパイロット本体の位置に応じて入口からチ
ャンバへ流体を供給するかチャンバから出口へ流体を吐出すためのダクトを開く
ように配置されており、かくして、ピストンは、これの位置を、チャンバの容量
に応じて、従って、圧力感知部材の位置に厳密に関連して変えることを特徴とす
る、導入部で示されたようなタイプの、本発明に係わる圧力調整バルブが提供さ
れる。

【０００８】

【発明の実施の形態】

本発明の効果的な実施形態は、従属請求項に示されている。 本発明は、図面を参照し、例示された実施形態に関連して以下に説明される。

【０００９】 図１に示された実施形態では、調整バルブが、部分的に開かれた状態で示され
ている。調整ユニットが、バルブを通って流れる流体のための上流の入口２と下
流の出口３とを備えたハウジング１に組み込まれている。更に、このハウジング
は、導入部で説明されたように、例えば天然ガスのような関連したガスのための
付加的な入口４を有する。このガスの圧力が、バルブの参照値を表す。

【００１０】 図１によって明らかなように、圧力感知部材が、ハウジング１内に配置されて
いる。この部材は、示された実施形態において、上流の圧力即ち入口２内の流体
圧力と参照圧力との間の圧力差を感知するために、周囲が取り付けられたダイア
フラム５の形状を有する。示されているように、ダイアフラム５の下側は、流体
圧力によって影響され、ダイアフラムの上側は、参照圧力と予圧ばね６からの力
とによって影響される。かくして、ばねの予圧力の大きさが、天然ガスに対する
流体の圧力レベルを決定する。

【００１１】 ハウジング１内には、座部８と協働し、ばねにより付勢された調節ピストン７
が、入口２と出口３との間のフロー通路９を調整し得るように更に配置されてい
る。このピストン７は、以下に更に説明されるように、センサーダイアフラムに
動作的に接続されている。図示されるように、この調節ピストン７は、基本的に
カップ形状の本体として形成され、ハウジング１内に固定された案内スリーブ１
０の上端部の外側で摺動可能なように配置されている。案内スリーブには、ピス
トン７が座部８から上がっている際の環状フロー通路９から出口３への流体フロ
ーのための開口１１が設けられている。開口１１は、フロー通路９から出口３の
中心部に向けて径方向内方へ流体を方向付ける、スリーブの壁に対称に配置され
たポートから成る。流体フローは、図１において矢印で示されている。

【００１２】 ピストン７と案内スリーブ１０との間の環状スペース（annulus）には、ピス
トンにばねにより付勢されたを与え、常に（at any time）ピストンを座部８に
対して下方へ押すようにするばね１２が位置されている。 案内スリーブ１０の上端面１３とピストン７の下即ち内側端面１４との間に、
センサーダイアフラム５に機械的にカップリングされたパイロット本体１６の位
置に応じて、流体が、入口２から供給され、出口３に運ばれるように配置された
チャンバ１５が設けられている。パイロット本体１６は、開口ロッド１７を介し
てダイアフラム５に接続された細長い円筒型の部材から成る。開口ロッドは、調
節ピストン７の案内本体１９の軸方向に延びたボア１８（図２を参照）内に摺動
可能なように配置されている。パイロット本体１６とこれの案内本体１９とは、
夫々に、案内スリーブの端面１３とピストン７の端面１４との中央を通るように
移動される。

【００１３】 示されるように、パイロット本体１６の表面部分と案内本体１９のボア１８の
対応した部分との間に、案内本体１９の横方向のダクト２１を介してチャンバ１
５と連通した環状ダクト即ち通路２０が配置されている。更に、案内本体１９に
は、これの上部に長手方向のダクト２２が、これの下部に横方向のダクト２３が
設けられている。これらダクトは、ピストン７に対するパイロット本体１６の位
置に応じて、長手方向の通路２０と連通するように配置されている。

【００１４】 パイロット本体１６内には、軸方向に中心で延びている圧力均等化ダクト２４
が配置されている。このダクトは、これの下端でバルブ出口３と、また、これの
上端で、案内本体１９に配置されパイロット本体１６の後ろの動作ロッド１７の
周囲に環状スペースを形成しているチャンバ２５と連通している。このダクトに
よって、チャンバ２５が出口３とほぼ等しい圧力を有し、かくして、下流の圧力
もまた、チャンバ２５に面した、パイロット本体の端面の一部分に影響を与える
。かくして、上流側の圧力と下流側の圧力との間の圧力差は、実際には、動作ロ
ッド１７の断面積に等しい面積でのみパイロット本体に影響を与える。従って、
パイロット本体は、効果的に圧力のバランスが取れている。

【００１５】 調整バルブの動作の更なる説明が、以下に与えられる。 チャンバ１５中へ及びチャンバから外へ向かう常時の流体フローは、パイロッ
ト本体１６に対する調節ピストン７の位置によって制御される。このパイロット
本体は、センサーダイアフラム５の位置によって位置が決定される。センサーダ
イアフラムの位置は、入口４とオープン接続された天然ガスの圧力とばね６のテ
ンション力とに対するハウジング１内の流体の上流側の圧力によって決定される
。ハウジング内の圧力が所定の値を超えると、直ちに、センサーダイアフラムは
、上昇し、これによってパイロット本体１６かくしてピストン７を引張る。よっ
て、流体圧力は、流体フローを増加させることによって正される。上述されたよ
うに、ばね６の引張り力の大きさは、天然ガスに対する流体の圧力レベルを決定
する。

【００１６】 バルブを通る流体フローは、座部８に対するピストン７の位置によって決定さ
れる。ピストンを座部に対して動かすためには、チャンバ１５の容量を変えるこ
とが必要である。ピストンは、パイロット本体１６がセンサーダイアフラム５の
影響で持上げられるように、座部から引き上げられ、かくして、通路が、流体を
、ダクト２２を介し、更に、通路２０、ダクト２１（図２を参照）を通って入口
２からチャンバ１５へと供給するように設けられる。ピストン７は、対応した方
法で、パイロット本体１６がセンサーダイアフラム５によって下方へ押されると
、座部８へと戻され、かくして、チャンバ１５からの流体は、ダクト２１を介し
てチャンバから延びた通路へ流され、更に通路２０、ダクト２３（図３を参照）
を介してバルブ出口３へと流される。

【００１７】 図２は、パイロット本体１６がセンサーダイアフラム５によって持上げられ、
ピストン７もこれに従った結果、流体がチャンバ１５の方へ方向付けられた状況
の、図１の調節機構の拡大部を示す。これに対し、図３は、パイロット本体１６
が下方へ押され、これに従って調節ピストン７が閉位置に向かって動いた結果、
流体がチャンバ１５からバルブ出口３へと流されたときの、調節機構の拡大部を
示す。パイロット本体１６の周囲の流体フローが、矢印で示されている。パイロ
ット本体１６とピストン７との間の水力接続は、非常に強い。パイロット本体が
一方向へ動かされるとすぐに、ピストンはこれに続く。圧力調整器の正常な動作
状況では、センサーダイアフラム、かくしてパイロット本体及び調節ピストンは
、チャンバ１５内の流体の量がほぼ安定である平衡位置に位置する。この時に、
パイロット本体１６と、案内本体１９のボア１８との間の小さな間隙内には、永
久的な小さな流体フローが存在する。

【００１８】 図１、図２及び図３に示された実施形態では、調節ピストン７と座部８との間
では、金属相互のシール（metal-to-metal seal）の使用を選択している。シー
ル面が接地され得るので、シール接続は、実質的に気密である。あるいは、環状
シール８は、柔らかい材料でもよい。上述されたように、パイロット本体１６と
ボア１８との間の案内部には小さな間隙があり、これは、パイロット本体を通る
所定の流体フローが常に存在することを示している。しかし、圧力調整バルブが
閉位置へ向けて動くときにパイロット本体を通る流体フローを完全に遮断するた
めに、金属相互のシールもしくは柔らかいシールを位置させることが可能である
。これは、圧力調整バルブを完全に漏出自由にするために、必要である。このよ
うなシールを有する実施形態が、図４に示されている。この実施形態では、案内
本体１９に、パイロット本体１６をシールするための座部２６が設けられている
。 上述されたような圧力均等化ダクト２４を用いて、パイロット本体１６は、効
果的な圧力のバランスを実現し得る。かくして、圧力調整バルブは、センサーダ
イアフラム５の下側でバルブを通って流れる流体内の所望の圧力を安定的に維持
する機能を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明に係わる調整バルブの好ましい実施形態の長手方向の断面図を
示す。

【図２】 図２は、図１のバルブの調節機構の一部分を示し、調整位相でのパイロット本
体の機能を示す。

【図３】 図３は、図１のバルブの調節機構の一部分を示し、調整位相でのパイロット本
体の機能を示す。

【図４】 図４は、パイロット本体と案内本体とが、バルブが閉位置で完全に漏出自由な
ように形成されている実施形態の調節機構の部品の拡大部を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体のための上流の入口（２）と下流の出口（３）とを備え
   たハウジング（１）と、上流側の圧力と参照圧力との間の圧力差を感知するため
   の圧力感知部材（５）と、座部（８）と協働して、前記入口（２）と出口（３）
   との間のフロー通路（９）を調節するように配置され、ばねにより付勢された調
   節ピストン（７）とを具備し、このピストン（７）は、前記圧力感知部材（５）
   に動作的に接続されている、中を通って流れる流体の量を調整することによって
   参照圧力に対する上流側の流体圧力を制御するための圧力調整バルブにおいて、
   前記調節ピストン（７）は、フロー通路（９）から出口（３）への流体フローの
   ための開口（１１）を有する案内スリーブ（１０）の外側で摺動可能なように配
   置されており、また、バルブは、案内スリーブ（１０）の端面（１３）とピスト
   ン（７）の内端面（１４）との間に形成されたチャンバ（１５）と、前記圧力感
   知部材（５）に機械的にカップリングされたパイロット本体（１６）とを具備し
   、このパイロット本体は、調節ピストン（７）に対するパイロット本体（１６）
   の位置に応じて、入口（２）からチャンバ（１５）への流体の供給もしくはチャ
   ンバ（１５）から出口（３）への流体の吐出のためにダクト（２０−２３）を開
   くように配置され、かくして、ピストンは、チャンバの容量に応じて、かくして
   、圧力感知部材（５）の位置に対応して、自身の位置を変えることを特徴とする
   、圧力調整バルブ。
2. 【請求項２】 前記案内スリーブ（１０）の開口（１１）は、フロー通路（
   ９）から下流の出口（３）の中心へ向けて径方向内方へ流体を方向付ける、対称
   に配置された複数のポートにより構成されていることを特徴とする請求項１の圧
   力調整バルブ。
3. 【請求項３】 前記圧力感知部材（５）は、ダイアフラムから成り、これの
   一方の側が、上流側の流体圧力によって影響を受け、他方の側が、参照圧力及び
   予圧ばね（６）によって影響を受け、かくして、予圧ばねは、参照圧力に対する
   上流側の流体の圧力レベルを決定することを特徴とする請求項１もしくは２の圧
   力調整バルブ。
4. 【請求項４】 前記パイロット本体（１６）は、調節ピストン（７）内の案
   内本体（１９）内に摺動可能なように配置され、動作ロッド（１７）を介して圧
   力感知部材（５）に接続された細長い円筒形の部材と、パイロット本体（１６）
   の一部に沿って配置され、チャンバ（１５）と連通し、これの両端で、調節ピス
   トン（７）に対するパイロット本体（１６）の位置に応じて入口（２）及び出口
   （３）と夫々流体接続されるように配置されている通路（２０）とを有すること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の圧力調整バルブ。
5. 【請求項５】 前記パイロット本体（１６）とこれの案内本体（１９）とは
   、前記調節ピストン（７）及び案内スリーブ（１０）の端面（１４、１３）の中
   央を通るように移動されることを特徴とする請求項４の調整バルブ。
6. 【請求項６】 前記パイロット本体（１６）の円筒形部材には、軸方向に延
   びた圧力均等化ダクト（２４）が設けられ、このダクトの一方の端は、下流の出
   口（３）と連通し、他方の端は、パイロット本体（１６）の後ろの調節ピストン
   （７）の案内本体（１９）のチャンバ（２５）と連通しており、かくして、バル
   ブの上流側の圧力と下流側の圧力との間の圧力差が、パイロット本体（１６）に
   、このパイロット本体（１６）の動作ロッド（１７）の断面に等しい領域におい
   てのみ影響することを特徴とする請求項４もしくは５の圧力調整バルブ。