JP2006285665A - 整圧装置およびその特性調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パイロット経路を、応答特性が良好な状態とすることができる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、一次管路２１側から供給される流体を、一次圧よりも低く設定される二次圧を保ちながら二次管路２２側に供給する。一次側と二次側との間に設けられる主整圧器２３の弁開度は、パイロット経路４０のパイロット整圧器２７からのローディング圧でアクチュエータ２４を駆動して制御する。パイロット整圧器２７とアクチュエータ２４との間のアクチュエータ下部管４０ｃには、流体抵抗を調整可能な可変絞り４１が設けられる。可変絞り４１は、流体抵抗を大きくすれば、ローディング圧の変化を抑えることができ、流体抵抗を小さくすれば、ローディング圧を二次圧などの変化に追従して迅速に変化させることができる。設置場所などで要求される特性が得られるように、可変絞り４１による流体抵抗を調整する。
【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する。

従来から、都市ガスなどの流体を輸送する配管路では、輸送の効率化と安定化のため、複数段階で、圧力を低下させている。各段階の圧力低下は、ガバナと呼ばれる整圧器を含む整圧装置によって行われる。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（たとえば、特許文献１参照）。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、アクチュエータ４内のダイヤフラム５およびばね６から作用する力に応じて開閉される。アクチュエータ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ローディング圧がパイロット整圧器７から導入される。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、主ガバナ３の開度を変化させる。ローディング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。一次圧をパイロット整圧器７に導く経路には、減圧弁９が設けられ、パイロット整圧器７に供給する流体の圧力を調整することが可能になる。パイロット整圧器７は、パイロット経路１０に配置され、二次管路２には、二次圧検知管１０ａで接続され、アクチュエータ４には、アクチュエータ上部管１０ｂおよびアクチュエータ下部管１０ｃで接続される。

パイロット整圧器７は、連動する上ダイヤフラム１１および下ダイヤフラム１２を有し、上ダイヤフラム１１および下ダイヤフラム１２の間の空間の流体がローディング圧となり、アクチュエータ下部管１０ｃを介してアクチュエータ４のダイヤフラム５の下側の区画に導入される。減圧弁９を介する一次管路１からの流体は、ノズル１３の上端の開口から上ダイヤフラム１１および下ダイヤフラム１２の間の空間に導入される。ノズル１３の開口の上方には、サプライバルブ１４が配置される。サプライバルブ１４は、エキゾーストバルブ１５の下端に接合され、サプライバルブ１４およびエキゾーストバルブ１５は、一体的に上下動する。ノズル１３の下方には、下ダイヤフラム１２が配置され、下ダイヤフラム１２は下方からばね１６によって付勢される。下ダイヤフラム１２は、上ダイヤフラム１１と一定の間隔を保って上下に連動する。上ダイヤフラム１１には、エキゾーストバルブ１５が弁体となる弁座１７が設けられ、ローディング圧の流体を二次圧側に流出させる。パイロット整圧器７は、主整圧器３の弁開度を変化させるアクチュエータ４を駆動するローディング圧を、二次圧の変動を抑制する方向で発生するように動作する。

特開２００４−９４６５７号公報（図２）

図３に示すような整圧装置では、各構成部品の寸法、形状、強度（ばね強度）等は、整圧性能に大きな影響を及す。特に、パイロット経路１０を構成する二次圧検知管１０ａ、アクチュエータ上部管１０ｂおよびアクチュエータ下部管１０ｃなどの管抵抗も影響が大きい。たとえば、各管の径を充分に大きくしておいて、管抵抗を低下させると、主整圧器３の弁開度は二次圧の変化に追従して変化しやすくなり、この弁開度の変化が二次圧の変化に帰還し、二次圧の安定性が悪くなってしまう。パイロット経路の管抵抗を大きくすると、主整圧器３の弁開度は二次圧の変化の影響を受けにくくなり、二次圧は安定するけれども、負荷の急変時などでの応答性は低下してしまう。

本発明の目的は、パイロット経路を、応答特性が良好な状態とすることができる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、一次側から供給される流体を、一次圧よりも低く設定される二次圧を保ちながら二次側に供給するように、一次側と二次側との間に設けられる主整圧器の弁開度を、パイロット経路のパイロット整圧器からのローディング圧でアクチュエータを駆動して制御する整圧装置において、
パイロット整圧器とアクチュエータとの間の流体経路に設けられ、流体抵抗を調整可能な可変絞り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、整圧装置は、可変絞りを含み、一次側から供給される流体を、一次圧よりも低く設定される二次圧を保ちながら二次側に供給する。整圧装置には、一次側と二次側との間に主整圧器が設けられ、主整圧器の弁開度を、パイロット経路のパイロット整圧器からのローディング圧でアクチュエータを駆動して制御する。可変絞りは、パイロット整圧器とアクチュエータとの間の流体経路に設けられるので、流体抵抗を大きくすれば、ローディング圧の変化を抑えることができる。可変絞りによる流体抵抗を小さくすれば、ローディング圧を二次圧などの変化に追従して迅速に変化させることができる。整圧装置の設置場所などで要求される特性が得られるように、可変絞りによる流体抵抗を調整して、パイロット経路を、応答性が良好な状態とすることができる。

また本発明で、前記可変絞りは、前記パイロット整圧器からアクチュエータに前記ローディング圧の流体を導く経路、またはパイロット整圧器からアクチュエータに前記二次圧の流体を導く経路いずれかに設けられることを特徴とする。

本発明に従えば、パイロット整圧器からアクチュエータにローディング圧の流体を導く経路、またはパイロット整圧器からアクチュエータに二次圧の流体を導く経路のいずれかに可変絞りを設けるので、流体抵抗の変化で整圧特性を容易に変えることができ、整圧装置の設置場所などに適合する状態に調整することができる。

また本発明で、前記パイロット整圧器から前記二次側との間のパイロット経路は、該パイロット経路に流れることが想定される流体の流量に比較して充分に流体抵抗が低下するように、大きい径の管で構成されることを特徴とする。

本発明に従えば、パイロット経路のうち、パイロット整圧器から二次側との間のパイロット経路は、パイロット整圧器が二次圧を検知する機能を有するので、径が大きく、流体抵抗がパイロット経路に流れることが想定される流体の流量に比較して充分に低下するような管で構成する。パイロット整圧器と二次側との間の流体抵抗が小さくなるので、パイロット整圧器には二次圧の変化を迅速に反映させて、主整圧器に対するローディング圧の発生を行わせることができる。

さらに本発明は、前述のいずれかに記載の整圧装置で、前記可変絞りでの調整が終了した後、該可変絞りが設けられている管を、調整後の可変絞りの流体抵抗と等価な流体抵抗を有する管に置換え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、整圧装置のパイロット経路に可変絞りを設けて、整圧性能が良好になるように調整した後、調整後の可変絞りの流体抵抗と等価な流体抵抗を有する管に置換えるので、整圧装置の設置から一定期間は可変絞りを用いて整圧性能の調整を行い、調整後は可変絞りを固定した管に置換えて、安定した動作を継続させることができる。使用しなくなった可変絞りは、他の整圧装置を設置する際に、再度使用することができる。

本発明によれば、整圧装置は、パイロット整圧器とアクチュエータとの間の流体経路に可変絞りが設けられるので、流体抵抗を大きくすれば、ローディング圧の変化を抑えることができ、流体抵抗を小さくすれば、ローディング圧を二次圧などの変化に追従して迅速に変化させることができる。整圧装置の設置場所などで要求される特性が得られるように、可変絞りによる流体抵抗を調整して、パイロット経路を、応答性が良好な状態とすることができる。

また本発明によれば、パイロット整圧器とアクチュエータとの間に可変絞りを設けるので、流体抵抗の変化で整圧特性を容易に変えることができ、整圧装置の設置場所などに適合する状態に調整することができる。

また本発明によれば、パイロット整圧器から二次側との間のパイロット経路は、径を大きくして管抵抗が充分に低下するような管で構成するので、パイロット整圧器には二次圧の変化を迅速に反映させて、主整圧器に対するローディング圧の発生を行わせることができる。

さらに本発明によれば、可変絞りを設けて、整圧性能が良好になるように調整した後、調整後の可変絞りの流体抵抗と等価な流体抵抗を有する管に置換えるので、整圧装置の設置から一定期間は可変絞りを用いて整圧性能の調整を行い、調整後は可変絞りを固定した管に置換えて、安定した動作を継続させることができる。

図１は、本発明の実施の一形態としての整圧装置２０の概略的な配管構成を示す。この整圧装置２０は、図３に示す整圧装置と基本的に同等の構成を有する。すなわち、整圧装置２０では、一次管路２１と二次管路２２との間に主整圧器２３が設けられる。主整圧器２３の弁は、アクチュエータ２４内のダイヤフラム２５およびばね２６から作用する力に応じて開閉される。アクチュエータ２４でダイヤフラム２５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ローディング圧がパイロット整圧器２７を介して導入される。ダイヤフラム２５の上側の区画には、二次圧が導入される。ダイヤフラム２５は、上側と下側との圧力差とばね２６の付勢とに応じて、上下に変位し、主整圧器２３の弁の開度を変化させる。パイロット圧と二次圧との間には、オリフィスなどの絞り２８が設けられる。パイロット整圧器２７には、供給用減圧弁２９を介して流体が供給される。

パイロット整圧器２７では、ケーシング内に上ダイヤフラム３１、下ダイヤフラム３２、ノズル３３、サプライバルブ３４、エキゾーストバルブ３５、ばね３６および弁座３７がそれぞれ設けられる。これらは、図３のパイロット整圧器７の上ダイヤフラム１１、下ダイヤフラム１２、ノズル１３、サプライバルブ１４、エキゾーストバルブ１５、ばね１６および弁座１７とそれぞれ同等である。

さらに、パイロット整圧器２７は、絞り３８および供給用減圧弁３９とともにパイロット経路４０に設置される。絞り３８および供給用減圧弁３９は、図３の絞り８および供給用減圧弁９とそれぞれ同等である。整圧装置２０では、パイロット経路４０として、パイロット整圧器２７に二次側からの二次圧を導く二次圧検知管４０ａ、上ダイヤフラム３１の上方で、二次圧検知管４０ａに接続される区画とアクチュエータ２４のダイヤフラム２５の上側の空間とを接続するアクチュエータ上部管４０ｂ、およびダイヤフラム３１および下ダイヤフラム３２の間に生成されるローディング圧の流体をアクチュエータ２４のダイヤフラム２５の下側の区画に導くアクチュエータ下部管４０ｃとが設けられる。

アクチュエータ下部管４０ｃには、可変絞り４１が設けられ、流体抵抗を変化させることができる。可変絞り４１は、アクチュエータ上部管４０ｂ側に設けることもできる。両方に設けることもできる。

すなわち、整圧装置２０は、一次側から供給される流体を、一次圧よりも低く設定される二次圧を保ちながら二次側に供給するように、一次側と二次側との間に設けられる主整圧器２３の弁開度を、パイロット経路のパイロット整圧器２７からのローディング圧でアクチュエータ２４を駆動して制御するために、パイロット整圧器２７とアクチュエータ２４との間の流体経路に設けられ、流体抵抗を調整可能な可変絞り４１を含む。可変絞り４１は、パイロット整圧器２７とアクチュエータ２４との間の流体経路に設けられるので、流体抵抗を大きくすれば、ローディング圧の変化を抑えることができる。可変絞り４１による流体抵抗を小さくすれば、ローディング圧を二次圧などの変化に追従して迅速に変化させることができる。整圧装置２０の設置場所などで要求される特性が得られるように、可変絞り４１による流体抵抗を調整して、パイロット経路４０を、応答性が良好な状態とすることができる。

また可変絞り４１は、パイロット整圧器２７からアクチュエータ２４にローディング圧の流体を導く経路であるアクチュエータ下部管４０ｃ、またはパイロット整圧器２７からアクチュエータ２４に二次圧の流体を導く経路であるアクチュエータ上部管４０ｂのいずれかに設けられることが好ましい。パイロット管路４０の各管は、管抵抗の影響が相互に及び、たとえば可変絞り４１を複数箇所に設けると、調整結果が相互に影響して、調整を収束させることが困難となる。パイロット整圧器２７からアクチュエータ２４にローディング圧の流体を導くアクチュエータ下部管４０ｃ、またはパイロット整圧器２７からアクチュエータ２４に二次圧の流体を導くアクチュエータ上部管４０ｂのいずれかに可変絞り４１を設けるので、流体抵抗の変化で整圧特性を容易に変えることができ、整圧装置２０の設置場所などに適合する状態に調整することができる。

また、パイロット整圧器２７から二次側との間のパイロット経路である二次圧検知管４０ａは、一般的にパイロット経路を流れる流体の流量に対応して設定される管径よりも充分に管径を大きくしておく。二次圧検知管４０ａを、径を大きくして管抵抗が充分に低下するような管で構成するので、パイロット整圧器２７には二次圧の変化を迅速に反映させて、主整圧器２３に対するローディング圧の発生を行わせることができる。

図２は、図１の整圧装置２０の可変絞り４１の流体抵抗の小さい場合と大きい場合とでの二次圧変化の状態を定性的に比較して示す。図２（ａ）に示すように、時刻ｔ１までは二次側の流量Ｑ＝０で、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで一定の流量Ｑ＝Ｑ０となり、時刻ｔ２以降は再び流量Ｑ＝０となる場合を想定する。図２（ｂ）は、可変絞り４１の流体抵抗が小さい場合を示し、図２（ｃ）は流体抵抗が大きい場合を示す。図２（ｂ）に示すように、可変絞り４１の流体抵抗が小さい場合は、応答性が良好であるけれども、過度に応答し、二次圧の小さな変動が比較的長く続いてしまう。可変絞り４１の流体抵抗を大きくすると、図２（ｃ）に示すように、二次圧の変化は遅れるけれども、二次圧の上下変動は小さくなる。

図１のように可変絞り４１を設ける整圧装置２０で、可変絞り４１での調整が終了した後、可変絞り４１が設けられている管を、調整後の可変絞り４１の流体抵抗と等価な流体抵抗を有する管に置換えることもできる。整圧装置２０の設置から一定期間は可変絞り４１を用いて整圧性能の調整を行い、調整後は可変絞り４１を固定した管に置換えて、安定した動作を継続させることができる。このような置換を現場で容易に行わせるためには、可変絞り４１の操作部に目盛などを表示しておき、管径に直接対応させるようにしておけばよい。なお、使用しなくなった可変絞り４１は、他の整圧装置を設置する際に、再度使用することができる。

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の可変絞り４１の流体抵抗の小さい場合と大きい場合とでの二次圧変化の状態を定性的に比較して示すグラフである。 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

２０ 整圧装置
２１ 一次管路
２２ 二次管路
２３ 主整圧器
２４ アクチュエータ
２５ ダイヤフラム
２７ パイロット整圧器
３１ 上ダイヤフラム
３２ 下ダイヤフラム
４０ パイロット経路
４０ａ 二次圧検知管
４０ｂ アクチュエータ上部管
４０ｃ アクチュエータ下部管
４１ 絞り

Claims (4)

1. 一次側から供給される流体を、一次圧よりも低く設定される二次圧を保ちながら二次側に供給するように、一次側と二次側との間に設けられる主整圧器の弁開度を、パイロット経路のパイロット整圧器からのローディング圧でアクチュエータを駆動して制御する整圧装置において、
   パイロット整圧器とアクチュエータとの間の流体経路に設けられ、流体抵抗を調整可能な可変絞りを含むことを特徴とする整圧装置。
2. 前記可変絞りは、前記パイロット整圧器からアクチュエータに前記ローディング圧の流体を導く経路、またはパイロット整圧器からアクチュエータに前記二次圧の流体を導く経路いずれかに設けられることを特徴とする請求項１記載の整圧装置。
3. 前記パイロット整圧器から前記二次側との間のパイロット経路は、該パイロット経路に流れることが想定される流体の流量に比較して充分に流体抵抗が低下するように、大きい径の管で構成されることを特徴とする請求項２記載の整圧装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の整圧装置で、前記可変絞りでの調整が終了した後、該可変絞りが設けられている管を、調整後の可変絞りの流体抵抗と等価な流体抵抗を有する管に置換えることを特徴とする整圧装置の特性調整方法。

Images