JP2004086369A - 圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は圧力制御弁に制御される圧力を測定し、この測定圧力が予め設定された目標圧力と一致させることを課題とする。
【解決手段】圧力制御装置１１は、メモリ７８に記憶された設定圧制御パターンに基づいて２次圧力Ｐ２が圧力制御チャートに応じた目標圧力となるように電動モータ５１を駆動制御してパイロット圧を調整する。電動モータ５１の回転量は、ポテンショメータ５６の抵抗値として測定される。圧力設定装置１０の制御回路１８は、圧力センサ２７により検出された２次圧力に対応する目標バネ荷重をメモリ７８より読み出し、当該目標バネ荷重とポテンショメータ５６により測定された測定バネ荷重とを比較し、その結果、当該目標バネ荷重と測定バネ荷重に差があることが検出された場合にはその旨を報知する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧力制御装置に係り、特に圧力設定部のバネ荷重により調整された設定圧力値を目標値として圧力制御弁のアクチュエータ部の動作により制御された２次圧力の測定値が設定圧力値になるように圧力制御弁の弁開度を制御する圧力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、都市ガスを給送するラインに設置される圧力制御装置においては、ガス圧力で作動するダイヤフラムを圧力制御弁のアクチュエータ部として設けると共に、圧力設定装置によりダイヤフラム室へ供給されるパイロット圧（制御圧力）が調整されることにより圧力制御弁の弁開度を制御してガス供給ラインの２次圧力を設定圧力値（目標圧力）に調整している。
【０００３】
この種の圧力制御装置としては、例えば特開２０００−１７２３４４号公報に開示されたものがある。この公報に記載された圧力制御装置は、下流側管路に供給されるガスの２次圧力を制御する圧力制御弁と、圧力制御弁のアクチュエータ部に供給される制御圧力（パイロット圧）を調整するパイロット弁と、２次圧力が所定の設定圧力値になるようにアクチュエータ部を動作させる圧力設定装置と、予め登録された制御データに基づいて２次圧力が各時間帯に応じた設定圧力値となるように圧力設定装置のモータを駆動制御する制御回路とより構成されている。
【０００４】
さらに、圧力設定装置には、圧力制御弁の設定圧力値を調整する圧力調整部と、圧力調整部内に設けられた圧力設定バネのバネ荷重を増減させることにより、圧力制御弁の設定圧力値を変更するモータと、圧力設定バネのバネ荷重を測定するポテンショメータと、２次圧力を設定圧力値になるように駆動部を制御した場合において、ポテンショメータにより測定されるバネ荷重を当該圧力設定値と対応づけてバネ荷重データとして予め記憶するメモリと、メモリの制御データとメモリのバネ荷重データとから、現時点における圧力制御弁の設定圧力値に対応する目標バネ荷重を読み出し、ポテンショメータにより測定されるバネ荷重が目標バネ荷重になるようにモータを駆動制御する制御部と、を有する。
【０００５】
その際、圧力設定装置に設けられたポテンショメータの抵抗値と、圧力設定バネのバネ荷重と、圧力制御弁により制御された２次圧力とは、間接的に比例関係にある。そのため、圧力設定装置の制御部は、この比例関係を利用して予め設定されたポテンショメータ抵抗値と２次圧力との特性からポテンショメータ抵抗値が供給圧力制御チャートに対応する値となるようにモータを駆動させる。
【０００６】
また、圧力設定装置の制御部は、各月日及び１日の各時間帯によってガス使用量が変動するため、予めメモリに登録された供給圧力制御チャートに対応するポテンショメータ抵抗値が得られるようにモータを昇圧側あるいは降圧側に制御している。
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構成とされた圧力制御装置においては、圧力制御するモータ（駆動部）の回転量をポテンショメータで測定された抵抗値の変化に基づいて駆動させるため、供給圧力制御チャートから抽出された設定圧力値をポテンショメータの抵抗値に変換する演算処理が必要であり、その演算処理の過程で測定値が設定値とずれるおそれがあった。
【０００７】
そのため、圧力制御装置では、上記のような測定値と設定値とのずれがあると、供給圧力制御チャートに基づいて圧力制御弁の弁開度を変更するため、例えば、供給圧力制御チャートに設定された設定圧力が下流で消費される需要量と大きく異なる場合、２次圧力が設定値より大幅に低下すると圧力不足になり、あるいは２次圧力が設定値より大幅に高いときは圧力過剰になり、安定したガス供給を行えないという問題が生じる。
そこで、本発明は上記問題を解決した圧力制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
上記請求項１記載の発明は、流体が流れる配管途中に設けられ、下流側の２次圧力を予め定められた設定圧力値になるように制御する圧力制御弁と、圧力制御弁により下流に供給させるべき２次圧力としての設定圧力値を時系列な制御データとして予め記憶する設定圧力記憶手段と、圧力制御弁の設定圧力値を調整する圧力調整部と、圧力調整部内に設けられた圧力設定バネのバネ荷重を増減させることにより、圧力制御弁の設定圧力値を変更する駆動部と、圧力設定バネのバネ荷重を測定するバネ荷重測定手段と、２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、２次圧力を設定圧力値になるように駆動部を制御した場合において、バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重を当該圧力設定値と対応づけてバネ荷重データとして予め記憶するバネ荷重記憶手段と、設定圧力記憶手段の制御データと前記バネ荷重記憶手段のバネ荷重データとから、現時点における前記圧力制御弁の設定圧力値に対応する目標バネ荷重を読み出し、前記バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重が目標バネ荷重になるように前記駆動部を駆動制御する制御部と、２次圧力検出手段により検出された２次圧力と設定圧力記憶手段に記憶された制御データの設定圧力値とを比較する圧力比較手段と、圧力比較手段により２次圧力検出値と設定圧力値とを比較した結果、圧力差があることが検出された場合にはその旨を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とするものであり、２次圧力検出値と設定圧力値とを比較した結果、圧力差があることが検出された場合にはメンテナンス要員に異常であることを報知することができ、これにより、メンテナンス要員が圧力設定装置によるパイロット圧を手動操作で修正して２次圧力の検出値が設定値と一致するように調整することが可能になる。そのため、２次圧力が設定値となるように安定的に圧力制御することが可能になる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、流体が流れる配管途中に設けられ、下流側の２次圧力を予め定められた設定圧力値になるように制御する圧力制御弁と、圧力制御弁により下流に供給させるべき２次圧力としての設定圧力値を時系列な制御データとして予め記憶する設定圧力記憶手段と、圧力制御弁の設定圧力値を調整する圧力調整部と、圧力調整部内に設けられた圧力設定バネのバネ荷重を増減させることにより、圧力制御弁の設定圧力値を変更する駆動部と、圧力設定バネのバネ荷重を測定するバネ荷重測定手段と、２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、２次圧力を設定圧力値になるように駆動部を制御した場合において、バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重を当該圧力設定値と対応づけてバネ荷重データとして予め記憶するバネ荷重記憶手段と、設定圧力記憶手段の制御データとバネ荷重記憶手段のバネ荷重データとから、現時点における圧力制御弁の設定圧力値に対応する目標バネ荷重を読み出し、バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重が目標バネ荷重になるように駆動部を駆動制御する制御部と、２次圧力検出手段により検出された２次圧力に対応する目標バネ荷重をバネ荷重記憶手段より読み出し、当該目標バネ荷重とバネ荷重測定手段により測定された測定バネ荷重とを比較するバネ荷重比較手段と、バネ荷重比較手段により比較した結果、当該目標バネ荷重と測定バネ荷重に差があることが検出された場合にはその旨を報知する報知手段と、を備えたことを特徴とするものであり、目標バネ荷重と測定バネ荷重に差があることが検出された場合にはメンテナンス要員に異常であることを報知することができ、これにより、メンテナンス要員が圧力設定装置によるパイロット圧を手動操作により修正して２次圧力の検出値が設定値と一致するように調整することが可能になる。そのため、２次圧力が設定値となるように安定的に圧力制御することが可能になる。
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明になる圧力制御装置の一実施例の構成図である。
【００１０】
図１に示されるように、圧力制御装置１１は、都市ガスを給送する上流側管路１２と下流側管路１３との間に配設されている。この圧力制御装置１１は、月日及び時刻の変化に応じたパイロット圧を出力する圧力設定装置１０と、圧力設定装置１０から供給されたパイロット圧に基づいて２次圧力を制御する圧力制御弁１４とから構成されている。
【００１１】
圧力制御弁１４は、弁部を駆動するアクチュエータ部１５を有する。このアクチュエータ部１５は、ダイヤフラム１９により画成された上側ダイヤフラム室２０と下側ダイヤフラム室２１とが形成されている。そして、上側ダイヤフラム室２０には、ダイヤフラム１９を閉弁方向に押圧する圧力調整バネ２２が配設されている。
【００１２】
圧力設定装置１０は、圧力制御弁１４のアクチュエータ部１５に供給されるパイロット圧（制御圧力）を調整するパイロット弁（圧力調整部）１６と、２次圧力が所定の設定圧力値になるようにパイロット弁１６の弁部を動作させるタイムリーコントローラ（駆動部）１７と、予め登録された制御データに基づいて２次圧力が各時間帯毎の設定圧力値となるようにタイムリーコントローラ１７を制御する制御回路（制御部）１８とより構成されている。
【００１３】
また、圧力設定装置１０は、パイロット弁１６と、タイムリーコントローラ１７と、制御回路１８とをユニット化して一体な構成とされている。
【００１４】
パイロット弁１６には、上流側管路１２に接続された１次圧力導入管路２３と、下流側管路１３に接続された２次圧力導入管路２４と、下側ダイヤフラム室２１に接続されたパイロット圧導入管路２５と、上側ダイヤフラム室２０に連通された２次圧力導入管路２６とが接続されている。また、下流側管路１３には、２次圧力Ｐ２を測定して測定信号を制御回路１８へ出力する圧力センサ（２次圧力検出手段）２７が設けられている。
【００１５】
パイロット弁１６は、タイムリーコントローラ１７の動作により、圧力設定バネ３６の圧縮量が増加又は減少され、圧縮量の増減により圧力設定バネ３６のバネ荷重は増減する。パイロット弁１６から出力されるパイロット圧Ｐａは、圧力設定バネ３６の荷重とダイヤフラム３２に加わる２次圧力Ｐ２による力がつり合うときの圧力に設定される。
【００１６】
従って、パイロット弁１６は、タイムリーコントローラ１７の動作により圧力設定バネ３６のバネ荷重を増減することでパイロット圧Ｐａを増減させる。ここで、例えば２次圧力Ｐ２がパイロット圧Ｐａより低下すると、圧力設定バネ３６のバネ荷重の方がダイヤフラム３２に加わる２次圧力Ｐ２の押圧力より大きくなるため、ダイヤフラム３２が上方に変位する。これにより、パイロット弁１６の弁部が弁開動作してパイロット圧Ｐａを上昇させる。
【００１７】
一方、下側ダイヤフラム室２１には、パイロット圧導入管路２５を介してパイロット弁１６からパイロット圧Ｐａが導入されており、上側ダイヤフラム室２０には２次圧力導入管路２４，２６を介して２次圧力Ｐ２が導入されている。従って、パイロット圧Ｐａが上昇すると共に下側ダイヤフラム室２１と上側ダイヤフラム室２０の圧力差によりダイヤフラム１９が圧力調整バネ２２のばね荷重に抗して上方に変位する。
【００１８】
これにより、圧力制御弁１４の弁部が弁開動作して２次圧力Ｐ２を設定圧力Ｐ０に上昇させる。また、２次圧力Ｐ２が設定圧力Ｐ０以上に上昇すると、圧力設定バネ３６のバネ荷重の方がダイヤフラム３２に加わる２次圧力Ｐ２による力より小さくなるため、ダイヤフラム３２が下方に変位する。
【００１９】
これにより、パイロット弁１６の弁部が弁閉動作してパイロット圧Ｐａを降圧させる。従って、パイロット圧Ｐａが降圧すると共に下側ダイヤフラム室２１と上側ダイヤフラム室２０の圧力差が小さくなるため、圧力調整バネ２２の荷重により下方に変位する。これにより、圧力制御弁１４の弁部が弁閉動作して２次圧力Ｐ２を設定圧力Ｐ０に降圧させる。
このように、２次圧力Ｐ２が下流側のガス使用量の変化により変動した場合、上記のように圧力制御弁１４のダイヤフラム１９が変位して２次圧力Ｐ２が設定圧力Ｐ０を保つように圧力制御を行う。
【００２０】
ここで、パイロット弁１６及びタイムリーコントローラ１７について説明する。
図２は圧力設定装置１０の内部構成を拡大して示す縦断面図である。また、図３は圧力設定装置１０の側面図である。
【００２１】
図２及び図３に示されるように、圧力設定装置１０は、パイロット弁１６の下部にタイムリーコントローラ１７が着脱可能に取り付けられている。パイロット弁１６のハウジング３１は、上部３１ａと中部３１ｂと下部３１ｃとが重ね合わせた状態でボルト３０により一体的に締結されている。また、ハウジング３１の内部は、上側ダイヤフラム３２と下側ダイヤフラム３３とにより上室３４ａ、中室３４ｂ、下室３４ｃに画成されている。
【００２２】
上室３４ａには、２次圧力導入管路２４を介して２次圧力Ｐ２が導入される２次圧力導入口３５ａと、２次圧力Ｐ２を上側ダイヤフラム室２０へ供給する２次圧力導入管路２６が接続される２次圧力吐出口３５ｂとが設けられている。また、中室３４ｂには、１次圧力導入管路２３を介して１次圧力Ｐ１が導入される１次圧力導入口３５ｃと、パイロット圧導入管路２５が接続されるパイロット圧吐出口３５ｄとが設けられている。
【００２３】
また、下室３４ｃには、下側ダイヤフラム３３を上方に押圧する圧力設定バネ３６が介装されている。この圧力設定バネ３６は、後述するようにモータ駆動力によりバネ力が調整されてパイロット圧Ｐａを所定圧に設定する。
【００２４】
圧力設定バネ３６は、下端部がハウジング３１の底部に載置された円板状のバネ受け３７に当接し、上端部が下側ダイヤフラム３３の下面に固定されたバネ受け３８に当接する。さらに、下側ダイヤフラム３３は、連結部材３９を介して上側ダイヤフラム３２と一体的に連結されている。そのため、下側ダイヤフラム３３及び上側ダイヤフラム３２は、圧力設定バネ３６のバネ力により上方に押圧されると共に、上室３４ａに導入された２次圧力Ｐ２により下方に押圧される。
【００２５】
そして、中室３４ｂでは、中央に延出するノズル４０が設けられている。このノズル４０は、内部に１次圧力導入口３５ｃが連通するガス供給通路４１が貫通しており、先端上面にはガス供給通路４１に連通されたガス吐出口４２が設けられている。
【００２６】
また、上側ダイヤフラム３２は、中央部分にガス吐出口４２を開閉する弁部４３が設けられている。この弁部４３は、上側ダイヤフラム３２と共に圧力設定バネ３６のバネ力と２次圧力Ｐ２とがバランスする位置に上下動する。
【００２７】
例えば、上記のように構成とされたパイロット弁１６では、２次圧力Ｐ２がパイロット圧Ｐａより低下すると、圧力設定バネ３６のバネ力の方が相対的に大きくなるので、弁部４３は、上側ダイヤフラム３２と共に上動する。これにより、弁部４３がガス吐出口４２から離間して１次圧力Ｐ１、１次圧力導入管路２３を介してガス吐出口４２から吐出するパイロット圧Ｐａが上昇する。パイロット圧Ｐａは、パイロット圧導入管路２５を介してアクチュエータ部１５の下側ダイヤフラム室２１に導入される。
【００２８】
その結果、上側ダイヤフラム室２０に導入された２次圧力Ｐ２と圧力調整バネ２２のバネ力の合力よりも下側ダイヤフラム室２１に導入されたパイロット圧Ｐａの方が大きくなる。そのため、上側ダイヤフラム室２０と下側ダイヤフラム室２１との圧力差によりアクチュエータ部１５のダイヤフラム１９が上動し、ダイヤフラム１９と弁軸４４を介して連結された圧力制御弁１４の弁体４５が開弁方向に駆動される。よって、上流側管路１２から下流側管路１３へのガス供給量が増大して２次圧力Ｐ２が上昇する。
【００２９】
また、上記とは逆に２次圧力Ｐ２が設定圧力値Ｐ０より上昇すると、圧力設定バネ３６のバネ力の方が相対的に小さくなるので、弁部４３は、上側ダイヤフラム３２と共に下動する。これにより、弁部４３がガス吐出口４２に近接又は当接して１次圧力導入管路２３を介して導入される１次圧力Ｐ１を絞り、パイロット圧Ｐａを低下させる。
【００３０】
その結果、上側ダイヤフラム室２０に導入された２次圧力Ｐ２と圧力調整バネ２２のバネ力との合力の方が下側ダイヤフラム室２１のパイロット圧Ｐａよりも大きくなる。そのため、上側ダイヤフラム室２０と下側ダイヤフラム室２１との圧力差によりアクチュエータ部１５のダイヤフラム１９が下動し、ダイヤフラム１９と弁軸４４を介して連結された圧力制御弁１４の弁体４５が閉弁方向に駆動される。よって、上流側管路１２から下流側管路１３へのガス供給量が減少して２次圧力Ｐ２が降下する。
【００３１】
このようにして、パイロット弁１６は、アクチュエータ部１５の下側ダイヤフラム室２１に供給される圧力を制御することにより圧力制御弁１４の弁開度を調整して２次圧力Ｐ２を設定圧力値Ｐ０に保つ。
【００３２】
また、パイロット弁１６のハウジング３１の下部には、タイムリーコントローラ１７の耐圧防爆構造とされた防爆ケース４６がボルト４７の締結により着脱可能に取り付けられている。この防爆ケース４６は、上部ケース４８と下部ケース４９とが組み合わされた構造であり、ボルト５０の締結により相互に固定される。
【００３３】
この防爆ケース４６の内部には、圧力設定バネ３６のバネ力を調整するための電動モータ（駆動部）５１と、電動モータ５１の回転を減速する減速機５２と、減速機５２からの回転が伝達される回転軸５３と、回転軸５３の上端とカップリング５４を介して同軸的に連結された調整ネジ５５と、回転軸５３の回転位置を測定する可変抵抗器からなるポテンショメータ（バネ荷重測定手段）５６と、補助バッテリ５７と、ポテンショメータ５６からの測定値に基づいて電動モータ５１を駆動制御する制御回路（制御部）１８とが収容されている。
【００３４】
図４は防爆ケース４６に収容される各電子機器のブロック図である。
図４に示されるように、制御回路１８は、電動モータ５１と同一の防爆ケース４６に収容されている。制御回路１８と電動モータ５１との間は、信号ケーブル７２で電気的に接続され、制御回路１８とポテンショメータ５６との間は、信号ケーブル７３により電気的に接続されている。また、制御回路１８と補助バッテリ５７との間は、接続するケーブル７４により接続されている。
【００３５】
また、上記のように防爆ケース４６は、パイロット弁１６のハウジング３１の下部にボルト４７の締結により着脱可能に取り付けられているため、例えば点検等のときでもパイロット弁１６のハウジング３１から分離させることにより容易に点検を行なうことができ、制御回路１８のメンテナンス性が高められている。
【００３６】
また、補助バッテリ５７は、停電のとき制御回路１８及び電動モータ５１等に電源を供給するための予備電源である。従って、制御回路１８は、停電時でもパイロット圧Ｐａの圧力制御を連続して行なうことができる。
【００３７】
上記制御回路１８は、後述するようにタイムリーコントローラ１７の制御量を演算するＣＰＵ７７と、圧力制御弁１４による２次圧力Ｐ２の設定圧制御パターン（圧力設定バネ３６のバネ力の設定パターン）調整のデータベースが記憶されたメモリ（設定圧力記憶手段・バネ荷重記憶手段）７８とを有する。また、ＣＰＵ７７は、メモリ７８に記憶された設定圧制御パターンに基づいて２次圧力Ｐ２が設定圧制御パターンに応じた目標圧力となるようなバネ荷重を求め、圧力設定バネ３６のバネ荷重となるように電動モータ５１を駆動制御する。
【００３８】
また、制御回路１８には、外部機器や電源と接続されるコネクタ７５が接続されている。コネクタ７５には、ＡＣ１００Ｖ用端子Ｈ，Ｇとアース用端子Ｅと、警報出力用端子▲１▼▲２▼と、警報解除用端子▲３▼▲４▼と、予備端子▲５▼とが配設されている。そして、警報出力用端子▲１▼▲２▼は、圧力制御された２次圧力Ｐ２が設定圧力（目標圧力）Ｐ０と異なる圧力であるときに点滅して警告するアラーム（異常報知手段）７６が接続されている。また、警報解除用端子▲３▼▲４▼は、アラーム７６の作動を解除するアラーム解除スイッチ７９が接続されている。
【００３９】
そのため、制御回路１８は、後述するように圧力制御動作中に電動モータ５１を駆動して圧力設定バネ３６のバネ力を調整する際に、ポテンショメータ５６の抵抗値または圧力センサ２７により検出された圧力値が設定値を異なる場合にアラーム７６をオンにして警報を発して作業者に報知する。
【００４０】
メモリ７８には、各信号に基づいてタイムリーコントローラ１７の制御量を演算する制御プログラム及び図５に示す１日のガス使用量変化に応じた設定圧力値Ｐ０を保つように圧力設定バネ３６のバネ力を調整する回転軸５３の回転位置が各時間帯毎に決められた制御データのデータテーブルが記憶されている。
【００４１】
また、メモリ７８には、制御回路１８が実行する制御プログラムが格納されている。本実施例では、メモリ７８（設定圧力記憶手段）の制御データとメモリ７８（バネ荷重記憶手段）のバネ荷重データとから、現時点における圧力制御弁１４の設定圧力値に対応する目標バネ荷重を読み出し、ポテンショメータ５６（バネ荷重測定手段）により測定されるバネ荷重が目標バネ荷重になるように駆動部を駆動制御する制御プログラムと、圧力センサ２７（２次圧力検出手段）により検出された２次圧力（測定圧力値）とメモリ７８（設定圧力記憶手段）に記憶された制御データの設定圧力値（目標圧力値）とを比較する制御プログラム（圧力比較手段）と、２次圧力検出値（測定圧力値）と設定圧力値（目標圧力値）とを比較した結果、圧力差があることが検出された場合にはその旨を報知する制御プログラム（報知手段）と、がメモリ７８に格納されている。
【００４２】
また、メモリ７８には、後述するように、圧力センサ２７（２次圧力検出手段）により検出された２次圧力に対応する目標バネ荷重をメモリ７８（バネ荷重記憶手段）より読み出し、当該目標バネ荷重とポテンショメータ（バネ荷重測定手段）５６により測定された測定バネ荷重とを比較する制御プログラム（バネ荷重比較手段）と、比較した結果、当該目標バネ荷重と測定バネ荷重に差があることが検出された場合にはその旨を報知する制御プログラム（報知手段）と、が格納されている。
【００４３】
図５は各時間に対応する圧力制御弁１４の弁開度の一例を示すグラフである。図５に示すように、設定弁開度信号は、各時間毎に設定された所定の設定圧力値Ｐ０に対応する弁開度ａ１〜ａ２を基準として上記圧力上昇制御プログラムあるいは圧力降下制御プログラムにより演算される。
【００４４】
また、設定圧力値Ｐ０は、管路口径や圧力制御弁１４の特性等の条件によって異なる値Ｐ０ａ〜Ｐ０ｃが設定されるため、予め実験により得られたデータに基づいて算出された値を閾値として設定される。
【００４５】
図６は減速機５２、回転軸５３、カップリング５４、調整ネジ５５等の伝達機構の構成を拡大して示す縦断面図である。
図６に示されるように、電動モータ５１の駆動軸５９は、端部に駆動ギヤ６０が嵌合固定されており、駆動ギヤ６０には回転軸５３に嵌合固定された大径ギヤ６１が噛合している。また、大径ギヤ６１の下方で回転軸５３に嵌合された小径ギヤ６２は、ポテンショメータ５６の軸６３に嵌合固定された大径ギヤ６４に摺動可能に噛合している。そのため、電動モータ５１により駆動された回転軸５３の回転量は、ポテンショメータ５６にも伝達されて回転量に応じた抵抗値の変化に伴う電圧値として検出される。
【００４６】
また、大径ギヤ６１は、回転軸５３に沿って軸方向に摺動可能に嵌合されており、クラッチバネ６５のバネ力により駆動ギヤ６０と噛合する位置に付勢されている。尚、クラッチバネ６５の上端は、防爆ケース４６の上部ケース４８の内壁に回動可能に当接するバネ受け６６に当接している。
【００４７】
また、防爆ケース４６の上方に突出する回転軸５３の上端は、カップリング５４が嵌合しており軸方向と直交する方向に挿通された連結ピン６７により連結されている。さらに、カップリング５４の上端には、調整ネジ５５の下端部分が挿入されており、且つ係合溝６９が軸方向に延在形成されている。この係合溝６９は、調整ネジ５５の下端に横方向に挿通された連結ピン６８が摺動可能に嵌合する。
【００４８】
そのため、カップリング５４は、係合溝６９と連結ピン６８との係合状態のまま軸方向に移動することができる。また、カップリング５４の外周には、横方向に突出する手動操作用ハンドル７０が設けられている。
【００４９】
電動モータ５１により駆動された回転軸５３の回転は、カップリング５４及び連結ピン６７，６８を介して調整ネジ５５に伝達される。そして、調整ネジ５５は、前述したパイロット弁１６のハウジング３１内部に挿入されており、上記圧力設定バネ３６の円板状のバネ受け３７の中央孔３７ａに螺入されている。また、バネ受け３７は、ストッパ７１により円周方向の回転が制限されているので、回転方向に応じて軸方向に昇降すると共に、回転角度に応じた量だけ軸方向に移動する。そのため、調整ネジ５５が電動モータ５１に駆動されて回転する。
【００５０】
このように、調整ネジ５５が電動モータ５１に駆動されて軸方向に移動することによりバネ受け３７の軸方向位置が調整される。その結果、圧力設定バネ３６の圧縮長さが変化してバネ力が任意の値に調整される。これにより、パイロット弁１６では、電動モータ５１に駆動されたバネ受け３７の位置によりパイロット圧Ｐａが任意の圧力に設定される。
【００５１】
図７は手動操作により圧力設定バネ３６のバネ力を調整する場合の操作方法を示す図である。
図７に示されるように、手動操作により圧力設定バネ３６のバネ力を調整する場合は、先ず手動操作用ハンドル７０を上方に引き上げる。これにより、カップリング５４及び連結ピン６７を介して連結された回転軸５３が上動し、回転軸５３に嵌合固定された大径ギヤ６１及び小径ギヤ６２も同方向に移動する。これにより、大径ギヤ６１は、電動モータ５１に駆動される駆動ギヤ６０から離間してフリーな状態となり、小径ギヤ６２は軸方向に延在されているのでポテンショメータ５６の軸６３に嵌合固定された大径ギヤ６４に噛合している。
【００５２】
また、カップリング５４の係合溝６９は、調整ネジ５５の下端に設けられた連結ピン６８に係合したまま上動する。この状態で手動操作用ハンドル７０が回動操作されると、バネ受け３７に螺入された調整ネジ５５が軸回りに回動してバネ受け３７の軸方向位置が調整される。そのため、圧力設定バネ３６の圧縮長さが変化してバネ力が任意の値に調整される。これにより、パイロット弁１６では、手動操作用ハンドル７０の手動操作によりパイロット圧Ｐａが任意の圧力に設定される。
【００５３】
尚、手動操作により圧力設定バネ３６のバネ力を調整する場合も回転軸５３の回転量がポテンショメータ５６に伝達されて圧力設定バネ３６の圧縮長さに応じた電圧値が測定される。
【００５４】
ここで、上記のように構成された圧力設定装置１１による圧力制御パターンの一例について説明する。
【００５５】
図８の圧力設定値の供給圧力制御チャートに示されるように、２２時３０分から翌日の３時３０分までのガス供給圧力が１．８ｋＰａを継続する。そして、その後の時間の経過と共にガスの需要量が増える時間帯に向けて３時３０分から４時３０分までにガス供給圧力を１．８ｋＰａから２．２ｋＰａに上昇させる。
【００５６】
さらに、４時３０分から６時まではガス供給圧力を２．２ｋＰａに保ち、その後６時から７時までにガス供給圧力を２．２ｋＰａから２．５ｋＰａに上昇させる。そして、７時から９時まではガス供給圧力を２．５ｋＰａに保ち、その後９時から１０時までにガス供給圧力を２．５ｋＰａから２．８ｋＰａに上昇させる。
【００５７】
ガスの需要量が最大となる１０時から１８時までは、ガス供給圧力を２．８ｋＰａに保ち、その後ガスの需要量が減少するのに伴って１８時から１９時の間にガス供給圧力を２．８ｋＰａから２．５ｋＰａに降下させる。さらに、１９時から２１時までは、ガス供給圧力を２．５ｋＰａに保ち、その後ガスの需要量が減少するのに伴って２１時から２２時の間にガス供給圧力を２．５ｋＰａから２．２ｋＰａに降下させる。
【００５８】
このように、圧力設定装置１１は、ガス需要量が多い日中の時間帯にガス供給圧力を増大し、ガス需要量が減少する深夜などの時間にガス供給圧力を減小させることで、一日のガス供給圧力（２次圧力Ｐ２）を需要量の変化に応じて調整し、ガスを安定供給することができる。
【００５９】
ここで、図９を参照して供給圧力制御チャートの設定圧力値（細線）に対する圧力設定装置１１により制御された実際の２次圧力Ｐ２（太線）の変化について説明する。
【００６０】
図９において、予め設定された供給圧力制御チャートの設定圧力値（細線）に対して圧力設定装置１１により制御された実際の２次圧力Ｐ２（太線）の異常圧力差範囲は、設定圧力値に対して例えば、±０．０５ｋＰａの範囲で設定されており、差の許容範囲として設定された不感帯である。
【００６１】
また、図９では、圧力設定装置１１で供給圧力制御チャートに基づく圧力制御が行われている稼動中に１３時３０分に２次圧力Ｐ２が設定圧力値＝２．８ｋＰａから徐々に低下し、１４時には２次圧力Ｐ２が２．７５ｋＰａに低下し、予め設定された許容範囲（±０．０５ｋＰａ）より小さい値になった場合を示している。
【００６２】
この場合、圧力設定装置１１は、圧力センサ２７により測定された２次圧力Ｐ２が設定圧力値の許容範囲より低い値に変化したことが検出された時点でアラーム７６より警報を発して異常発生を報知する。
【００６３】
ここで、制御回路１８が実行する制御処理について説明する。
図１０は制御回路１８が実行する制御処理のフローチャートである。
【００６４】
図１０に示されるように、制御回路１８は、ステップＳ１１（以下「ステップ」を省略する）において、メモリ７８のデータベースに登録された現在時刻の２次圧力Ｐ２の目標値（ポテンショメータ５６の抵抗値の目標値）を読み込む。次のＳ１２では、圧力設定装置１０の電動モータ５１を作動させて圧力制御弁１４の下側ダイヤフラム室２１に供給されるパイロット圧を調整する。
【００６５】
Ｓ１３では、ポテンショメータ５６の抵抗値と目標値とを比較し、ポテンショメータ５６の抵抗値が目標値（不感帯としての許容範囲を含む）と一致しているかどうかをチェックする（抵抗値監視手段）。Ｓ１３において、ポテンショメータ５６の抵抗値が目標値の不感帯から外れて両方の値が一致しないときは、圧力制御が異常であるので、Ｓ１４に進み、タイマの計時を開始する。次のＳ１５では、タイマのカウント値が予め設定された所定時間に達したかどうかをチェックする。この所定時間は、任意に設定される許容時間であり、例えば、その時間帯に変動するポテンショメータ５６の抵抗値の変動率（供給圧力制御チャートの勾配）に応じて設定される。
【００６６】
Ｓ１５において、タイマのカウント値が所定時間に達していないときは、Ｓ１３に戻り、Ｓ１３以降の処理を行う。また、Ｓ１５において、タイマのカウント値が所定時間に達したときは、Ｓ１６に進み、ポテンショメータ５６の抵抗値が供給圧力制御チャートに応じた不感帯（許容範囲）から外れているものと判断してアラーム７６より警報を発する。その後、後述するＳ２４に進む。
【００６７】
また、上記Ｓ１３において、ポテンショメータ５６の抵抗値が目標値の不感帯に入っていて両方の値が一致したときは、圧力制御が正常であるので、Ｓ１７に進み、タイマの計時をリセットしてタイマを停止させる。
【００６８】
次のＳ１８では、圧力センサ２７により測定された２次圧力Ｐ２を読み込む。そして、Ｓ１９に進み、圧力センサ２７により測定された２次圧力Ｐ２（検出値）と２次圧力Ｐ２の目標値とを比較し、検出値（測定圧力値）と目標値（目標圧力値）とが一致するかどうかをチェックする（圧力比較手段）。
【００６９】
Ｓ１９において、検出値と目標値とが一致した場合、圧力制御が正常に行われているので、Ｓ２０に進み、タイマの計時をリセットしてタイマを停止させた後、Ｓ１１に戻る。
【００７０】
また、上記Ｓ１９において、２次圧力検出値と目標値（不感帯としての許容範囲を含む）とが不一致の場合、圧力制御にずれが生じて異常であるので、Ｓ２１に進み、タイマの計時を開始する。次のＳ２２では、タイマのカウント値が予め設定された所定時間に達したかどうかをチェックする。
【００７１】
上記Ｓ２２において、タイマのカウント値が所定時間に達していないときは、Ｓ１８に戻り、Ｓ１８以降の処理を行う。また、Ｓ２２において、タイマのカウント値が所定時間に達したときは、Ｓ２３に進み、圧力センサ２７により測定された２次圧力Ｐ２（検出値）が供給圧力制御チャートに応じた不感帯（許容範囲）から外れているものと判断してアラーム７６より警報を発する。
【００７２】
次のＳ２４では、圧力設定装置１０の電動モータ５１によるパイロット圧の制御に異常があるため、電動モータ５１の電源をオフにして電動モータ５１の作動を停止させる。続いて、Ｓ２５では、手動操作モードを設定する。すなわち、作業者は、手動操作用ハンドル７０を手動操作の位置に上昇させて大径ギヤ６１を電動モータ５１に駆動される駆動ギヤ６０から離間させる。この状態で手動操作用ハンドル７０を回動操作することで圧力設定バネ３６のバネ力が調整されてパイロット圧Ｐａを所定圧に設定する。
【００７３】
Ｓ２６では、アラーム解除スイッチ７９がオンに操作されたかどうかをチェックする。Ｓ２６において、アラーム解除スイッチ７９がオンに操作されると、Ｓ２７に進み、アラーム７６の警報を停止する。
【００７４】
このように、本実施例では、上記Ｓ１９で２次圧力Ｐ２の検出値と設定値Ｐ０との差が所定範囲外であるときは、Ｓ２３でメンテナンス要員に異常であることを報知することができ、これにより、メンテナンス要員が手動操作用ハンドル７０を回動操作することで圧力設定装置１０によるパイロット圧を修正して２次圧力Ｐ２の検出値が設定値Ｐ０の所定範囲内に入るように調整することが可能になる。
【００７５】
また、上記のようにＳ１３でポテンショメータ５６の抵抗値と目標抵抗値とが一致していても、Ｓ１９で２次圧力Ｐ２の検出値と設定値Ｐ０との差が所定範囲外であるときは、Ｓ２３で異常であることを報知することができ、これにより、メンテナンス要員が圧力設定装置１０によるパイロット圧を修正して２次圧力の検出値が設定値の所定範囲内に入るように調整することが可能になる。
【００７６】
ここで、ポテンショメータ５６の不感帯を自動的に設定する場合の制御処理について図１１を参照して説明する。尚、制御回路１８は、予め設定された所定時間毎にポテンショメータ５６の不感帯を自動的に変更する不感帯制御を行う。
【００７７】
図１１に示されるように、制御回路１８は、Ｓ３１でポテンショメータ５６の抵抗値を読み込む。次のＳ３２では、前回読み込んだ抵抗値Ｒ１と今回読み込んだ抵抗値Ｒ２との比から抵抗値の変動率α（＝Ｒ１／Ｒ２）を演算する。
【００７８】
次のＳ３３では、今回の変動率αが予め設定された上限値αａより大きいかどうかをチェックする。Ｓ３３において、今回の変動率αが予め設定された上限値αａより大きいときは、例えば、図８において、３時３０分から４時３０分のようにパイロット圧Ｐａを調整して２次圧力Ｐ２を変動している過程であるので、Ｓ３４に進み、不感帯幅を予め設定された通常よりも大きい値Ａに設定する。
【００７９】
また、Ｓ３３において、今回の変動率αが予め設定された上限値αａより大きくないときは、Ｓ３５に進み、今回の変動率αが予め設定された下限値αｂより小さいかどうかをチェックする。Ｓ３５において、今回の変動率αが予め設定された下限値αｂより小さいときは、例えば、図８において、４時３０分から６時のようにパイロット圧Ｐａが一定で２次圧力Ｐ２が安定している過程であるので、Ｓ３６に進み、不感帯幅を予め設定された通常の値Ｂ（＜Ａ）に設定する。
【００８０】
次のＳ３７では、予め設定された所定時間が経過したかどうかをチェックする。この所定時間は、任意に設定され、例えば、電動モータ５１を駆動してパイロット圧Ｐａを変更してからポテンショメータ５６の抵抗値が安定するまでに要する時間が設定される。
【００８１】
Ｓ３７で所定時間が経過した場合、Ｓ３８に進み、ポテンショメータ５６の抵抗値を読み込む。そして、Ｓ３９では、ポテンショメータ５６の抵抗値が目標圧力値に達したかどうかをチェックする。Ｓ３９において、ポテンショメータ５６の抵抗値が目標値に達していないときは、上記Ｓ３２に戻り、Ｓ３２以降の処理を実行する。また、Ｓ３９において、ポテンショメータ５６の抵抗値が目標値に達したときは、今回の処理を終了する。
【００８２】
このように、ポテンショメータ５６の不感帯幅は、ポテンショメータ５６の抵抗値の変動率に応じた値に設定されるため、例えば、２次圧力Ｐ２を変更して過程でポテンショメータ５６の抵抗値が目標値から僅かにずれた場合に警報を出力することを防止して圧力制御の異常判定を正確に行えると共に、パイロット圧Ｐａの調整中に頻繁に抵抗値の異常を検出しないようにして不要な警報を排除しうる。また、上記実施例では、都市ガスが給送されるラインに配設された場合を一例として挙げたが、これに限らず、他の気体あるいは液体を給送する管路の圧力制御にも適用できるのは勿論である。
【００８３】
【発明の効果】
上述の如く、上記請求項１の発明によれば、流体が流れる配管途中に設けられ、下流側の２次圧力を予め定められた設定圧力値になるように制御する圧力制御弁と、圧力制御弁により下流に供給させるべき２次圧力としての設定圧力値を時系列な制御データとして予め記憶する設定圧力記憶手段と、圧力制御弁の設定圧力値を調整する圧力調整部と、圧力調整部内に設けられた圧力設定バネのバネ荷重を増減させることにより、圧力制御弁の設定圧力値を変更する駆動部と、圧力設定バネのバネ荷重を測定するバネ荷重測定手段と、２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、２次圧力を設定圧力値になるように駆動部を制御した場合において、バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重を当該圧力設定値と対応づけてバネ荷重データとして予め記憶するバネ荷重記憶手段と、設定圧力記憶手段の制御データと前記バネ荷重記憶手段のバネ荷重データとから、現時点における前記圧力制御弁の設定圧力値に対応する目標バネ荷重を読み出し、前記バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重が目標バネ荷重になるように前記駆動部を駆動制御する制御部と、２次圧力検出手段により検出された２次圧力と設定圧力記憶手段に記憶された制御データの設定圧力値とを比較する圧力比較手段と、圧力比較手段により２次圧力検出値と設定圧力値とを比較した結果、圧力差があることが検出された場合にはその旨を報知する報知手段と、を備えたため、２次圧力検出値と設定圧力値とを比較した結果、圧力差があることが検出された場合にはメンテナンス要員に異常であることを報知することができ、これにより、メンテナンス要員が圧力設定装置によるパイロット圧を手動操作で修正して２次圧力の検出値が設定値と一致するように調整することができる。そのため、２次圧力が設定値となるように安定的に圧力制御することが可能になる。
【００８４】
また、請求項２記載の発明によれば、流体が流れる配管途中に設けられ、下流側の２次圧力を予め定められた設定圧力値になるように制御する圧力制御弁と、圧力制御弁により下流に供給させるべき２次圧力としての設定圧力値を時系列な制御データとして予め記憶する設定圧力記憶手段と、圧力制御弁の設定圧力値を調整する圧力調整部と、圧力調整部内に設けられた圧力設定バネのバネ荷重を増減させることにより、圧力制御弁の設定圧力値を変更する駆動部と、圧力設定バネのバネ荷重を測定するバネ荷重測定手段と、２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、２次圧力を設定圧力値になるように駆動部を制御した場合において、バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重を当該圧力設定値と対応づけてバネ荷重データとして予め記憶するバネ荷重記憶手段と、設定圧力記憶手段の制御データとバネ荷重記憶手段のバネ荷重データとから、現時点における圧力制御弁の設定圧力値に対応する目標バネ荷重を読み出し、バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重が目標バネ荷重になるように駆動部を駆動制御する制御部と、２次圧力検出手段により検出された２次圧力に対応する目標バネ荷重をバネ荷重記憶手段より読み出し、当該目標バネ荷重とバネ荷重測定手段により測定された測定バネ荷重とを比較するバネ荷重比較手段と、バネ荷重比較手段により比較した結果、当該目標バネ荷重と測定バネ荷重に差があることが検出された場合にはその旨を報知する報知手段と、を備えたため、目標バネ荷重と測定バネ荷重に差があることが検出された場合にはメンテナンス要員に異常であることを報知することができ、これにより、メンテナンス要員が圧力設定装置によるパイロット圧を手動操作により修正して２次圧力の検出値が設定値と一致するように調整することができる。そのため、２次圧力が設定値となるように安定的に圧力制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる圧力制御装置の一実施例の構成図である。
【図２】圧力設定装置１０の内部構成を拡大して示す縦断面図である。
【図３】圧力設定装置１０の側面図である。
【図４】防爆ケース４６に収容される各電子機器のブロック図である。
【図５】１日のガス使用量変化に応じた設定圧力値Ｐ０を保つように圧力制御弁の弁開度が各時間帯毎に決められた制御データを示す図である。
【図６】減速機５２、回転軸５３、カップリング５４、調整ネジ５５等の伝達機構の構成を拡大して示す縦断面図である。
【図７】手動操作により圧力設定バネ３６のバネ力を調整する場合の操作方法を示す縦断面図である。
【図８】圧力設定値の供給圧力制御チャートの一例を示すグラフである。
【図９】供給圧力制御チャートの圧力設定値に対して実際の２次圧力の変化の一例を示すグラフである。
【図１０】制御回路１８が実行する制御処理のフローチャートである。
【図１１】ポテンショメータ５６の不感帯を自動的に設定する制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０　圧力設定装置
１１　圧力制御装置
１２　上流側管路
１３　下流側管路
１４　圧力制御弁
１５　アクチュエータ部
１６　パイロット弁
１７　タイムリーコントローラ
１８　制御回路
１９　ダイヤフラム
２０　上側ダイヤフラム室
２１　下側ダイヤフラム室
２２　圧力調整バネ
２３　１次圧力導入管路
２４　２次圧力導入管路
２５　パイロット圧導入管路
２６　２次圧力導入管路
２７　圧力センサ
３１　ハウジング
３２　上側ダイヤフラム
３３　下側ダイヤフラム
３６　圧力設定バネ
４０　ノズル
４３　弁部
４５　弁体
４６　防爆ケース
４８　上部ケース
４９　下部ケース
５１　電動モータ
５２　減速機
５３　回転軸
５４　カップリング
５５　調整ネジ
５６　ポテンショメータ
５７　補助バッテリ
７０　手動操作用ハンドル
７６　アラーム
７７　ＣＰＵ
７８　メモリ

Claims (2)

1. 流体が流れる配管途中に設けられ、下流側の２次圧力を予め定められた設定圧力値になるように制御する圧力制御弁と、
   該圧力制御弁により下流に供給させるべき２次圧力としての設定圧力値を時系列な制御データとして予め記憶する設定圧力記憶手段と、
   前記圧力制御弁の設定圧力値を調整する圧力調整部と、
   前記圧力調整部内に設けられた圧力設定バネのバネ荷重を増減させることにより、前記圧力制御弁の設定圧力値を変更する駆動部と、
   前記圧力設定バネのバネ荷重を測定するバネ荷重測定手段と、
   前記２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、
   前記２次圧力を前記設定圧力値になるように前記駆動部を制御した場合において、前記バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重を当該圧力設定値と対応づけてバネ荷重データとして予め記憶するバネ荷重記憶手段と、
   前記設定圧力記憶手段の制御データと前記バネ荷重記憶手段のバネ荷重データとから、現時点における前記圧力制御弁の設定圧力値に対応する目標バネ荷重を読み出し、前記バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重が前記目標バネ荷重になるように前記駆動部を駆動制御する制御部と、
   前記２次圧力検出手段により検出された２次圧力と前記設定圧力記憶手段に記憶された制御データの設定圧力値とを比較する圧力比較手段と、
   該圧力比較手段により前記２次圧力検出値と前記設定圧力値とを比較した結果、圧力差があることが検出された場合にはその旨を報知する報知手段と、
   を備えたことを特徴とする圧力制御装置。
2. 流体が流れる配管途中に設けられ、下流側の２次圧力を予め定められた設定圧力値になるように制御する圧力制御弁と、
   該圧力制御弁により下流に供給させるべき２次圧力としての設定圧力値を時系列な制御データとして予め記憶する設定圧力記憶手段と、
   前記圧力制御弁の設定圧力値を調整する圧力調整部と、
   前記圧力調整部内に設けられた圧力設定バネのバネ荷重を増減させることにより、前記圧力制御弁の設定圧力値を変更する駆動部と、
   前記圧力設定バネのバネ荷重を測定するバネ荷重測定手段と、
   前記２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、
   前記２次圧力を前記設定圧力値になるように前記駆動部を制御した場合において、前記バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重を当該圧力設定値と対応づけてバネ荷重データとして予め記憶するバネ荷重記憶手段と、
   前記設定圧力記憶手段の制御データと前記バネ荷重記憶手段のバネ荷重データとから、現時点における前記圧力制御弁の設定圧力値に対応する目標バネ荷重を読み出し、前記バネ荷重測定手段により測定されるバネ荷重が前記目標バネ荷重になるように前記駆動部を駆動制御する制御部と、
   前記２次圧力検出手段により検出された２次圧力に対応する目標バネ荷重を前記バネ荷重記憶手段より読み出し、当該目標バネ荷重と前記バネ荷重測定手段により測定された測定バネ荷重とを比較するバネ荷重比較手段と、
   該バネ荷重比較手段により比較した結果、当該目標バネ荷重と測定バネ荷重に差があることが検出された場合にはその旨を報知する報知手段と、
   を備えたことを特徴とする圧力制御装置。

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