JP2006285660A - 整圧装置およびその特性調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 応答性を含む特性を容易に調整可能な整圧装置およびその特性調整方法を提供する。
【解決手段】 整圧装置２０は、上流側の一次管路１から供給される流体を整圧して下流側の二次管路２に供給するように、上流側と下流側との間に設けられるパイロット経路１０で発生される駆動圧で主整圧器３の弁開度を変化させる。主整圧器３の弁開度を変化させる機構であるダイヤフラム室４に駆動圧の流体を供給する管路としての駆動圧管２３には、接続管２２を介してタンク２１が着脱可能である。タンク２１の駆動圧管２３への装着時には流体を貯留するので、タンク２１を装着しない場合よりも駆動圧管２３の容積を増大させることに相当し、主整圧器３の応答性を低下させることができる。装着するタンク２１の容積によって応答性は変化するので、タンク２１の有無やタンク２１の交換で、応答性を含む特性を容易に調整することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流量が変化しても圧力の変動を抑えて流体を供給するための整圧装置およびその特性調整方法に関し、特に応答性の調整に関する。

従来から、都市ガスなどの流体を供給する配管路には、ガバナとも呼ばれる整圧器を含む整圧装置が配置されている（たとえば、特許文献１参照）。整圧装置の整圧器では、配管系統の上流側から供給される一次圧を、予め設定される二次圧に減圧する。

図３は、都市ガスの配管路に設ける整圧装置の概略的な構成を示す。整圧装置では、一次管路１と二次管路２との間に主整圧器３が設けられる。主整圧器３は、ダイヤフラム室４を駆動部として有する。ダイヤフラム室４内には、ダイヤフラム５が設けられる。主整圧器３の弁開度は、ダイヤフラム５の上下方向の変位に応じて変化する。ダイヤフラム室４でダイヤフラム５によって仕切られる下側の区画へは、一次圧と二次圧との間の駆動圧がパイロット整圧器７を介して導入される。ダイヤフラム５の上側の区画には、二次圧が導入される。ダイヤフラム５は、上側と下側との圧力差とばね６の付勢とに応じて、上下に変位し、主整圧器３の弁開度を変化させる。駆動圧と二次圧との間には、オリフィスなどの絞り８が設けられる。ダイヤフラム室４に導入される駆動圧は、一次管路１と二次管路２との間に設けられるパイロット経路１０に設けるパイロット整圧器７で生成される。このような主整圧器３は、逆作動型として動作する。

すなわち、設定圧に比較して二次圧が低下すると、主整圧器３は弁開度を大きくして、一次管路１から二次管路２に流体を供給し、二次圧を昇圧させるように動作する。設定圧に比較して二次圧が上昇すると、主整圧器３は弁開度を小さくして、一次管路１から二次管路２に供給する流体の圧力低下を大きくさせるように動作する。一次管路１からパイロット整圧器７に流体を導くパイロット経路１０には、フィルタ１１および減圧弁１２が設けられる。

特開２００４−９４６５７号公報 （図１，図５）

図３に示すような整圧装置では、二次圧の変化に対して、主整圧器３の応答性が良く、しかも変動が小さくて安定していることが要求される。しかしながら応答性と安定性とを両立させることは困難である。

主整圧器３の応答性は、ダイヤフラム室４に導入される駆動圧の昇圧速度および降圧速度を上げると向上する。しかしながら、主整圧器３は敏感になり、安定性は低下する。敏感になり過ぎると、ハンチングなどの制御不良を発生しやすくなる。ハンチングを避けるために駆動圧の昇圧速度および降圧速度を下げて応答性を落すと、負荷発生時の二次圧の瞬時低下であるアンダーシュートや、負荷停止時の瞬時上昇であるオーバーシュートが大きくなるとともに、応答性を落しすぎると、制御が遅れ、その遅れによる制御不良が発生する。

本発明の目的は、応答性を含む特性を容易に調整可能な整圧装置およびその特性調整方法を提供することである。

本発明は、上流側から供給される流体を整圧して下流側に供給するように、上流側と下流側との間に設けられるパイロット経路で発生される駆動圧で主整圧器の弁開度を変化させる整圧装置において、
主整圧器の弁開度を変化させるための駆動圧の流体を供給する管路に着脱可能で、該管路への装着時には流体を貯留するタンクを含むことを特徴とする整圧装置である。

本発明に従えば、整圧装置の主整圧器は、上流側から供給される流体を整圧して下流側に供給するように、上流側と下流側との間に設けられるパイロット経路で発生される駆動圧で弁開度を変化させる。主整圧器の弁開度を変化させる機構に駆動圧の流体を供給する管路には、流体を貯留するタンクを装着することができる。タンクを装着すると、タンクを装着しない場合に比較して、駆動圧の変化を緩和させ、応答性を低下させることができる。装着するタンクの容積によって応答性は変化するので、タンクの有無やタンクの交換で、応答性を含む特性を容易に調整することができる。

さらに本発明は、上流側から供給される流体を整圧して下流側に供給するように、上流側と下流側との間に設けられるパイロット経路で発生される駆動圧で主整圧器の弁開度を変化させる整圧装置の動作特性を調整する方法であって、
主整圧器の弁開度を変化させるための駆動圧の流体を供給する管路には、流体を貯留するタンクを着脱可能にしておき、タンクの有無、または異なる容積のタンクへの交換で、主整圧器の応答性を調整することを特徴とする整圧装置の特性調整方法である。

本発明に従えば、主整圧器で、弁開度を変化させる機構に駆動圧の流体を供給する管路には、流体を貯留するタンクを着脱可能にしておく。管路にタンクを装着すると、タンクを装着しない場合に比較して、駆動圧の変化を緩和させ、応答性を低下させることができるので、タンクの有無やタンクの交換で、応答性を含む特性を容易に調整することができる。

本発明によれば、パイロット経路で発生される駆動圧で主整圧器の弁開度を変化させる際の応答性を、弁開度を変化させる機構に駆動圧の流体を供給する管路に、流体を貯留するタンクを装着して変化させることができる。装着するタンクの容積によって応答性は変化するので、タンクの有無やタンクの交換で、応答性を含む特性を容易に調整することができる。

さらに本発明によれば、上流側から供給される流体を整圧して下流側に供給するように、上流側と下流側との間に設けられるパイロット経路で発生される駆動圧で主整圧器の弁開度を変化させる機構に駆動圧の流体を供給する管路に、流体を貯留するタンクを着脱可能にしておく。管路にタンクを装着すると、タンクを装着しない場合に比較して、駆動圧の変化を緩和させ、応答性を低下させることができる。装着するタンクの容積によって応答性は変化するので、タンクの有無やタンクの交換で、応答性を含む特性を容易に調整することができる。排出開閉弁を開放させて、主整圧器の弁開度を変化させる機構から駆動圧の流体を、迅速に下流側に排出することができる。

図１は、本発明の実施の一形態として、整圧装置２０の概略的な配管構成を示す。この整圧装置２０は、都市ガスなどの流体の配管路に設けられ、図３に示す整圧装置にタンク２１および接続管２２を追加した構成を有する。整圧装置２０で図３の整圧装置に対応する部分には同一の参照符を付して示し、重複する説明は省略する。

整圧装置２０では、パイロット経路１０に設けるパイロット整圧器７で生成される駆動圧は、駆動圧管２３を介してダイヤフラム室４のダイヤフラム５によって区画される下側部分に導入される。駆動圧管２３には、途中に接続管２２が設けられる。接続管２２には、異なる容積を有する複数のタンク２１のうちの一つを接続することができる。

すなわち、整圧装置２０は、上流側の一次管路１から供給される流体を整圧して下流側の二次管路２に供給するように、上流側と下流側との間に設けられるパイロット経路１０で発生される駆動圧で主整圧器３の弁開度を変化させる。主整圧器３の弁開度を変化させる機構であるダイヤフラム室４に駆動圧の流体を供給する管路としての駆動圧管２３には、接続管２２を介してタンク２１が着脱可能である。タンク２１の駆動圧管２３への装着時には流体を貯留するので、タンク２１を装着しない場合よりも駆動圧管２３の容積を増大させることに相当し、主整圧器３の応答性を低下させることができる。装着するタンク２１の容積によって応答性は変化するので、タンク２１の有無やタンク２１の交換で、応答性を含む特性を容易に調整することができる。

たとえば、過剰応答によるハンチングなどの制御不良が発生した現場については、タンク２１を容積が大きいものに交換すればよい。タンク２１の容積を大きくすることによって、応答性を適度に遅くして対応させることができる。応答遅れによる二次圧の瞬時低下であるアンダーシュートや、瞬時上昇であるオーバーシュートなどの制御不良に対しては、タンク２１を容積の小さなものに交換する、もしくは外すことで特性調整を行うことができる。

図２は、図１の整圧装置２０を都市ガスの配管経路に設置し、一次圧Ｐ１を二次圧Ｐ２に整圧する際に、応答性を含む特性を調整するための構成を、他の構成も含めて示す。接続管２２には、開閉弁２４を設け、接続管２２にタンク２１を装着しない場合に、流体が漏れないように、閉止可能にする。タンク２１の装着時には、開閉弁２４は全開にする。駆動圧管２３が駆動圧の流体をダイヤフラム室４に導入すると、ダイヤフラム５の下面に駆動圧が作用する。ダイヤフラム５の上面には二次圧Ｐ２が作用する。ダイヤフラム５は、駆動圧と二次圧との差圧に基づく力と、ばね６による付勢力とが釣合う位置に変位する。ダイヤフラム５には、主整圧器３の弁体２５から上方に延びる弁棒２６が接合されている。このため、ダイヤフラム５の上下方向の変位は、連動して弁体２５を上下に変位させる。弁体２５が上下に変位すると、弁座２７に対する開度が変化する。一次管路１からの流体は、弁体２５と弁座２７との隙間を通って二次管路２に供給され、開度に応じて流通抵抗を受けて降圧される。

整圧装置２０へ一次管路１から都市ガスなどの流体を導入する部分には、昇圧防止機構３０が設けられる。昇圧防止機構３０には、昇圧防止遮断弁３１を使用することができる。昇圧防止遮断弁３１は、ケーシング３２内に弁体３３、弁棒３４、ばね３５および弁座３６等を収納する。弁体３３の上側から延びる弁棒３４の周囲にはばね３５が設けられ、弁体３３を下方に付勢する。弁体３３がばね３５の付勢で下方に変位すると、弁体３３の下面が弁座３６に当接し、昇圧防止遮断弁３１は遮断状態となる。通常の使用時は、ばね３５を圧縮して弁体３３を上昇させておく。弁棒３４の上端側は、ケーシング３２の外部に突出する。弁棒３４の上端側には、たとえば凹部などの係止部を設けておく。ケーシング３２の外部には、ラッチ３７が配置される。ラッチ３７は、上端の揺動軸を支点として揺動変位が可能であり、昇圧防止遮断弁３１の通常の使用時には、下端側を弁棒３４の係止部に係合させて、弁棒３４を上昇している状態で係止させる。

ラッチ３７の近傍には、解除部３８および駆動部３９が設けられる。解除部３８は、駆動部３９による駆動で、ラッチ３７の先端を図の右方に変位させ、と弁棒３４の係止部との係合状態を解除させる。係合状態の解除は、圧縮されているばね３５による弁体３３の下方への急速な変位を生じさせ、弁体３３は弁座３６と当接して、昇圧防止遮断弁３１は直ちに遮断する。駆動部３９には二次管路２から二次圧Ｐ２が導入される。二次圧Ｐ２は、圧力センサ４０によって電気信号に変換される。ラッチ３７の揺動変位も、変位センサ４１で検出されて電気信号に変換される。圧力センサ４０および変位センサ４１からの電気信号は、レコーダ４２に入力されて記録される。これらの記録を比較して、昇圧防止遮断弁３１の動作が適切か否かを解析することができる。また、二次圧Ｐ２の記録結果は、整圧装置２０の動作特性の解析にも利用することができる。

パイロット経路１０で、減圧弁１２を介してパイロット整圧器７に流体を供給する経路に、タンク５０を設けて、主整圧器３の応答性を調整することもできる。パイロット経路１０には、減圧弁１２とともに、蓄圧用減圧弁５１および絞り５２も設けられる。タンク５０には、蓄圧用減圧弁５１および絞り５２を介して流体を供給し、減圧弁１２の設定圧よりも高い圧力で流体を蓄圧することができる。絞り５２としては、オリフィスや絞り弁を用いることができる。

すなわち、整圧装置２０の主整圧器３は、一次管路１側から供給される流体を、一次圧Ｐ１よりも低く設定される二次圧Ｐ２を保ちながら二次管路２側に供給するように、一次管路１側と二次管路２側との間に設けられるパイロット経路１０の駆動圧に基づいて整圧する。タンク５０は、パイロット経路１０に設けられ、二次管路２側での流体の需要の上昇時に、パイロット経路１０のパイロット供給圧の低下を、蓄圧された流体の圧力で一時的に抑制するので、パイロット供給圧の低下が抑制されている間は、主整圧器３の応答性を良好にすることができる。タンク５０内の圧力は、パイロット経路１０の流量が小さければ、蓄圧用減圧弁５１の設定圧力に保たれる。パイロット経路１０の流量が大きくなると、圧力が低下し、蓄圧用減圧弁５１は開弁状態を続けるけれども、蓄圧用減圧弁５１からパイロット経路１０に供給される流体は、絞り５２の圧力損失で、圧力が低下する。減圧弁１２は、タンク５０に蓄圧されている流体の圧力が設定圧よりも高いうちは閉弁状態を続ける。タンク５０内の流体がパイロット経路１０に流出して、パイロット経路１０での駆動圧昇圧動作遅れの抑制後、パイロット供給圧が減圧弁１２の設定圧よりも低下すると、減圧弁１２は開弁状態となり、パイロット供給圧を設定圧に保ち、整圧装置２０が駆動圧が高い状態で過敏に動作する状態を終了させ、安定な動作を継続させることができる。二次管路２側での流体の需要が下降して、流量が小さくなると、二次圧Ｐ２は上昇し、パイロット経路１０のパイロット供給圧も上昇する。パイロット供給圧が上昇して、減圧弁１２の設定圧に達すると、閉弁状態となるが蓄圧用減圧弁５１は閉弁とはならず、絞り５２を介して、小流量でタンク５０への蓄圧が行われる。このようなタンク５０の容積、蓄圧用減圧弁５１の設定圧、絞り５２の流通抵抗などを変化させても、整圧装置２０の応答性を含む特性を調整することができる。

本発明の実施の一形態としての整圧装置２０の概略的な構成を示す配管系統図である。 図１の整圧装置２０を都市ガスの配管経路に設置し、一次圧Ｐ１を二次圧Ｐ２に整圧する際に、応答性を含む特性を調整するための構成を、他の構成も含めて示す配管系統図である。 従来から、都市ガスの配管路に設ける整圧装置の概略的な構成を示す配管系統図である。

符号の説明

１ 一次管路
２ 二次管路
３ 主整圧器
４ ダイヤフラム室
５ ダイヤフラム
７ パイロット整圧器
１０ パイロット経路
２０ 整圧装置
２１，５０ タンク
２３ 駆動圧管
５１ 蓄圧用減圧弁

Claims (2)

1. 上流側から供給される流体を整圧して下流側に供給するように、上流側と下流側との間に設けられるパイロット経路で発生される駆動圧で主整圧器の弁開度を変化させる整圧装置において、
   主整圧器の弁開度を変化させるための駆動圧の流体を供給する管路に着脱可能で、該管路への装着時には流体を貯留するタンクを含むことを特徴とする整圧装置。
2. 上流側から供給される流体を整圧して下流側に供給するように、上流側と下流側との間に設けられるパイロット経路で発生される駆動圧で主整圧器の弁開度を変化させる整圧装置の動作特性を調整する方法であって、
   主整圧器の弁開度を変化させるための駆動圧の流体を供給する管路には、流体を貯留するタンクを着脱可能にしておき、タンクの有無、または異なる容積のタンクへの交換で、主整圧器の応答性を調整することを特徴とする整圧装置の特性調整方法。

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