JP2009076089A - 流体用減圧レギュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】比例帯ゲインが大きいと圧力降下により安定性が悪化し、比例帯ゲインが小さいと精度が悪くなるため、異なる用途に対しては異なるレギュレータが設計されていた。
【解決手段】凹部４１６の形状は、凸部４１４と接触する凹部４１６の壁が弁棒４１２の長手方向の軸に対して直角にならないような角度に形成する。弁棒４１２の長手方向の軸に対して直角に加えられる力は、弁ガイド４１８に対抗して側面方向のの荷重をかけることにより、弁棒４１２と弁ガイド４１８との間の摩擦力を上昇させる。この摩擦力の上昇は、制御ポイントにおける弁棒４１２及び弁棒に接続された第一の端部と、ダイアフラムに接続さ弁体４１１の振動を実質的に最小化または削除するように機能し、圧力降下が大きな場合であっても非常に安定なレギュレータを提供できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、一般的にレギュレータに関するものであり、さらに詳細にいえば、流体用減圧レギュレータに関するものである。

たとえオイル配管分配システム、ガス配管分配システム、化学プロセスなどの如き工業プロセスにおいて流体の圧送を制御するにあたり、このような分配システムまたはプロセスのうちで大量のまたは高流量のプロセス流体を必要とする部分においては比較的高圧でプロセス流体を圧送する必要があることが多い。高圧力のプロセス流体が分配システムまたはプロセスを移動する間に、プロセス流体の圧力が一または複数のポイントにおいて降下させられ、プロセス流体を使用または消費するサブシステムへ少量のプロセス流体が低圧力で供給されうる。

通常、流体用減圧レギュレータは、プロセス流体の圧力の降下および制御を行うために用いられる。一般的に、流体用減圧レギュレータは、流体流路に直列に設けられる弁の絞りを変更する。このようにして、流体用減圧レギュレータは、流体流量および／または当該レギュレータの下流側流出口に生じる圧力を制御することが可能となる。通常、流体用減圧レギュレータは、パイロット作動式制御機構または直動式制御機構を用いて構築される。

通常、パイロット作動式流体レギュレータは、比較的小さな表面積を有するパイロットステージダイアフラムを備えている。通常、パイロットステージダイアフラムは、レギュレータの出力側圧力に応答し、比較的大きな表面積を有するダイアフラムを用いる第二制御ステージまたは主制御ステージを駆動させる。この主制御ステージの大きい方のダイアフラムによって、レギュレータ弁の駆動に必要な大きな力がもたらされる。

直動式流体レギュレータでは、流体出力圧力がレギュレータ弁に直接接続される単一のかつ比較的大きなダイアフラムに主に作用するように、パイロットステージが削除されている。こうすることにより、直動式流体レギュレータは、比較的小さな取り付けエンベロープを有する比較的小型のハウジングに設けられうる。

各々が異なる用途に適した異なる一組の設計特徴を有しうる多種多様な流体用減圧レギュレータが通常利用可能である。たとえば消費者地域（たとえば、住宅地域もしくは商業ビル地域）または他の保管配送ポイント（ｃｕｓｔｏｄｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｐｏｉｎｔ）において天然ガスの圧力を制御するために用いるように設計されている流体用減圧レギュレータは、通常、比較的正確である必要がある。レギュレータの高い精度は、高い比例帯ゲイン（すなわち、高いメカニカルゲイン）を得るようにレギュレータを構成することにより通常達成される。高い比例帯ゲインを達成するために複数の因子が変えられる。たとえば、レギュレータダイアフラム面積およびてこ比（すなわち、ダイアフラムの単位移動量をそれにより生じる弁棒および弁体の移動量で除算したもの）によって、レギュレータの比例帯ゲインが実質的に制御される。一般的にいえば、ダイアフラム面積が大きければ大きいほど、レギュレータによる圧力降下が大きくなるので、その分だけ、てこ比が減少することになる。てこ比の減少により、レギュレータに対する比例帯ゲインが上昇するため、レギュレータがその出力圧力を制御することができる精度が上昇する。

その一方で、液化石油（ＬＰ）ガスの分配の制御に用いられるように設計される流体用減圧レギュレータは、比較的小型であるため、これらのレギュレータは、限定空間（たとえば、タンクドーム）に容易に取り付けることが可能である。ＬＰガス用途では、正確さは、天然ガス用途におけるほど重要ではない。したがって、ＬＰガスレギュレータの取り付けエンベロープを最小限に抑えるために、比較的小さなダイアフラムが用いられうる。これに加えて、ＬＰガス用途に用いられる減圧レギュレータは、比較的大きな圧力降下を制御することを要求されることが多く、また、これらのレギュレータの比例帯ゲインが小さいため、上記の用途において一般的に存在する不安定性問題が減少する。

したがって、減圧レギュレータの用途が異なると性能要求項目が異なることが従来より問題であった。設計段階において妥協が必要となるため、異なる用途に対して異なるレギュレータが設計されていた。たとえば、天然ガスシステムにおける使用に合わせて設計されている圧力レギュレータにあっては、天然ガスレギュレータ用の取り付けエンベロープが比較的大きいため、ＬＰガスシステム内において使用するには適切ではない場合が多い。さらに、天然ガスレギュレータの比例帯ゲインが比較的大きいため、ＬＰガス用途において遭遇することが多い大きな圧力降下に通常付随した不安定性問題がさらに悪化させられる。同様に、ＬＰガスシステムに用いられるように設計された減圧レギュレータは、比例帯ゲインが比較的に小さいため、天然ガスシステムにおいて使用するには十分正確でないことが多い。

一つの実施形態によれば、流体レギュレータは、ハウジングと、第一の半径およびこの第一の半径よりも大きな第二の半径を有したフランジとを備えている。第一の半径はフランジの内側部を画定しており、第二の半径は、流体レギュレータの取り付けエンベロープを画定している。フランジは複数の凸部を有しうる。これらの複数の凸部は、その第一の凸部と第二の凸部とが第一の円周方向の間隔だけ離れ、その第二の凸部と第三の凸部とが第二の円周方向の間隔だけ離れるように、円周方向に離隔されている。さらに、上記の複数の凸部の各々は、フランジにより４つを超える開口部が提供されるべく、締結手段を受け入れるように構成される少なくとも一つの開口部を備えうる。

他の実施形態によれば、流体レギュレータは、ハウジングと、このハウジング内に配置されたダイアフラムとを備えている。また、流体レギュレータは、ハウジング内に配置される弁をさらに備えうる。この弁は、弁座と、弁体と、弁棒と、弁体のシール面が弁座と実質的に同一の面上にあるように弁棒を保持するように構成されている弁ガイドとを備えうる。また、この流体レギュレータは、弁棒に結合される第一の端部と、ダイアフラムに結合される第二の端部とを有するレバーをさらに備えうる。このレバーの第一の端部は、弁棒の長手方向の軸に非平行な方向に弁棒を力で移動させるために弁棒に接続されうる。

さらに他の実施形態では、流体レギュレータは、ハウジングと、このハウジング内に配置されたダイアフラムとを備えている。また、この流体レギュレータは、ハウジング内に設けられる弁をさらに備えうる。弁は、弁座と、弁体と、弁棒とを備えうる。弁棒は、弁座の方向に向かう弁体の移動を制限するように構成されるストッパを有しうる。

図１は、公知の直動式流体用減圧レギュレータ１００を示す断面図である。図１に示されている直動式流体用減圧レギュレータ１００は、たとえば、天然ガスの流量および／または圧力の制御に用いられうる。図１に示されているように、流体レギュレータ１００は、比較的高圧力のプロセス流体が存在するプロセス流体流入口１０２と、流体レギュレータ１００が低い調整圧力でプロセス流体を供給する流体流出口１０４とを備えている。流体レギュレータ１００は、それぞれ対応するフランジ部１１０、１１２で結合される上側ハウジング部１０６および下側ハウジング部１０８を備えている。

ダイアフラム１１４は、フランジ部１１０とフランジ部１１２との間に挟まれている。ダイアフラム１１４は、出力圧力制御キャビティまたは出力圧力制御チェンバ１１６を形成しており、この出力圧力制御キャビティまたは出力圧力制御チェンバ１１６は、流体レギュレータ１００を囲む周囲環境（たとえば、大気圧）に対してシーリングされているとともに、正常状態では、上側キャビティまたは上側チェンバ１１８に対してシーリングされている。ダイアフラム１１４にあっては、図１に示されているような環状ロール部１２０を備えることにより、ダイアフラム１１４全体にわたる圧力変化に応答してダイアフラム１１４が実質的に線形に移動することを可能としている。

流体レギュレータ１００は、弁座１２４を有する弁組立体を備えており、この弁座１２４には、流体流入口１０２を流体流出口１０４に連通させる流路１２６が貫通している。また、弁組立体１２２は、弁棒１３０に接続されている弁体１２８をさらに備えている。弁ガイド１３２は、弁棒１３０および弁体１２８が弁棒１３０の長手方向の軸に沿ってスライドするときに、弁体１２８のシール面１３３が弁座１２４と実質的に同一面上に維持されるように弁棒１３０を保持する。

レバー１３４は、支点１３６により、下側ハウジング部１０８に固定されている。図示され、以下でさらに詳細に記載されるように、レバー１３４の第一の端部１３８は、弁棒１３０に結合され、レバー１３４の第二の端部１４０は、ダイアフラム１１４に結合されている。また、レバー１３４は、弁棒１３０の端部１４４と接触するストッパ１４２をさらに備えている。以下でさらに詳細に記載されるように、ストッパ１４２は、支点１３６を中心とするレバー１３４の反時計回りの回転、すなわち弁座１２４の方向に向かう弁棒１３０および弁体１２８の移動を制限する。

動作において、バネ１４６は、ダイアフラム１１４を下側ハウジング部１０８の方向に向かって付勢することにより、レバー１３４の第二の端部１４０を力で下方に押し、レバー１３４の支点１３６を中心にして時計回りに回転させるようになっている。レバー１３４を支点１３６を中心にして時計回りに回転させることにより、レバー１３４の第一の端部１３８が弁座１２４から離れるように移動し、よって、弁棒１３０および弁体１２８が弁座１２４から離脱する。これに加えて、ストッパ１４２は、弁棒１３０の端部１４４と接触状態におかれていない。弁体１２８が弁座１２４から分かれるとまたは離隔すると、流路１２６は、流体流入口１０２を出力圧力制御チェンバ１１６および流体流出口１０４に連通させる。このように、弁組立体１２２は、ノーマルオープン状態になるように構成されている。

加圧流体が流入口１０２から入り、流路１２６を通って、出力圧力制御チェンバ１１６内に移動すると、出力圧力制御チェンバ１１６内および流出口１０４の圧力が上昇する。出力圧力制御チェンバ１１６内の圧力が上昇すると、ダイアフラム１１４は、バネ１４６に対抗して力により上方に移動され、レバー１３４の第二の端部１４０が上側ハウジング部１０６の方向に向かって引っ張られる。このようなレバー１３４の第二の端部１４０の上方への移動により、レバー１３４が、支点１３６を中心として反時計回りに回転し、レバー１３４の第一の端部１３８を、弁棒１３０の長手方向の軸に沿って弁座１２４の方向に移動させる。このように、レバー１３４の第一の端部１３８は、弁体１２８を弁座１２４の方向に向かって力により押すことにより、弁組立体１２２の流体流量の絞りを増すようになっている。弁組立体１２２は、弁体１２８と弁座１２４との間のギャップまたは分離の比較的小さな変化に対して流体流量を比較的大きく変化させるように構成されている。この結果、出力圧力制御チェンバ１１６の圧力は、（所与の出力制御圧力に対して）平衡ポイントに達しやすい。この平衡ポイントでは、それに対応する出力圧力制御チェンバ１１６内の固定ポイントまたは固定位置へレバー１３４の第二の端部１４０を移動させるために、ダイアフラム１１４がバネ１４６に対抗して移動させられる。

出力圧力制御チェンバ１１６内の過剰圧力（たとえば、超過気圧状態）により弁体１２８のシール面１３３に対する損傷（たとえば、へこみまたは他の歪み）を防止するために、ストッパ１４２は、弁棒１３０の端部１４４と接触して支点１３６を中心とするレバー１３４の反時計回りの回転を制限するように構成されている。このように回転を制限することにより、弁棒１３０の長手方向の軸に沿った弁棒１３０および弁体１２８の移動が制限され、弁体１２８が弁座１２４に対して移動させられうる力の量が制限される。また、ストッパ１４２は、チェンバ１１６内の出力圧力が所定の最大限界値を超えた場合に安全弁１５０が機能することを可能としている。

図１に示されているように、制御ポイント（すなわち、弁体１２８が弁座１２４の直ぐ近くにある平衡ポイント）において、レバー１３４の第一の端部１３８により弁棒１３０に対して加えられる力は、弁棒１３０の長手方向の軸に対して略平行（同軸）である。換言すれば、レバー１３４の第一の端部１３８は、弁棒１３０の長手方向の軸に対して直角な方向には全く力を加えていない（すなわち、ガイド１３２に対抗して弁棒１３０の側面方向に荷重をかけていない）。この結果、弁棒１３０および弁体１２８は、弁棒１３０とガイド１３２との間にほんの僅かな摩擦しか存在しないため弁棒１３０の長手方向の軸に沿った移動が比較的自由になっている。この長手方向に沿った移動が自由であることが、レバー１３４の第一の端部１３８と弁棒１３０との間の係合に存在しうる僅かな弛みまたはガタにより、悪い方向に導かれる。動作においては、弁棒１３０の長手方向の軸に沿った移動が自由であるため、流体レギュレータ１００の前後において大きな圧力降下が必要とされるような用途（たとえば、ＬＰガス制御用途）では、弁棒１３０および弁体１２８の振動（したがって、出力圧力の振動）が制御ポイントにおいて引き起こされる場合がある。この振動により、出力圧力制御が劣悪なものとなり、弁体１２８および弁座１２４などの如きレギュレータのコンポーネントが早期に摩耗および／または故障してしまいうる。

図１に示されている流体レギュレータ１００のさらなる問題は、ストッパ１４２がレバー１３４と一体化されていることである。残念なことには、（下側ハウジング部１０８に取り付けられている）支点１３６の位置、レバー１３４の寸法および弁棒１３０に関する許容誤差は加算（ｓｔａｃｋ ｕｐ）されうる。この許容誤差が加算されることにより、ストッパ１４２が弁棒１３０の端部１４４に接触したときに弁体１２８を弁座１２４に対して移動させる力の量に、比較的広範囲の変動がもたらされうる。

また、許容誤差が加算されることにより、安全弁１５０の性能（たとえば、リリーフ圧力）に害を及ぼしうる。具体的にいえば、ダイアフラム１１４の上方への移動がストッパ１４２により制限されるポイントが変わるにつれて、バネ１４６により安全弁１５０に対して負荷されている事前荷重力も変わる。たとえば、ダイアフラム１１４の上方への移動が上側ハウジング部１０６により近いところで停止されるように許容誤差が加算さられる場合、バネ１４６によりダイアフラム１１４に対して、すなわち安全弁１５０に対して負荷される事前荷重力（ｐｒｅ−ｌｏａｄ ｆｏｒｃｅ）は大きくなる。その結果、安全弁１５０が開く圧力が大きくなる。もちろん、ダイアフラム１１４の上方への移動が上側ハウジング部１０６から離れたところで停止されように許容誤差が加算される場合、上記の安全弁が開く圧力は小さくなる。

図２は、直動式流体用減圧レギュレータ２００の一例を示す断面図である。一般的に、流体レギュレータ２００は、デザインおよび動作において、図１に示されている流体レギュレータ１００と同等である。しかしながら、以下に、流体レギュレータ２００と公知の流体レギュレータ１００との間の複数の差異を詳細に記載する。

レギュレータ２００は、弁組立体２０２を備えており、この弁組立体２０２は、弁座２０４と、弁体２０６と、この弁体２０６に接続されている弁棒２０８と、弁体２０６のシール面２１２が弁座２０４のシール面２１４と実質的に同一面上にあるように弁棒２０８を保持する弁ガイド２１０とを備えている。レバー２１６は、支点２２０により、レギュレータ２００の下側ハウジング部２１８に固定されている。レバー２１６は、弁棒２０８に結合されている第一の端部２２２と、ダイアフラム２２６に結合されている第二の端部２２４とを備えている。

図１に示されている公知のレギュレータ１００とは異なり、弁棒２０８はストッパ２２８を備えている。このストッパ２２８は、弁棒２０８上に一体的に形成されてもよいし、または、弁棒２０８に適切に固定される別個のコンポーネントであってもよい。いずれの場合であっても、ストッパ２２８により、弁体２０６のシール面２１２の損傷（たとえば、へこみ、切削など）を防止するため、弁棒２０８の、すなわち弁体２０６の弁座２０４の方向へ向かう線形移動（すなわち、弁ガイド２１０内の長手方向の軸に沿った弁棒２０８の移動）が制限される。ストッパ２２８を弁棒２２８に固定することにより、許容誤差の加算が著しく減少され、結果として、停止ポイントにおいてシール面２１２に対して負荷される力がより正確に制御されうる。これに加えて、停止ポイントの制御が向上されることにより、レギュレータ２００の圧力降下させる性能が向上する。

図３は、他の公知の流体レギュレータ３００を示す部分断面図である。この流体レギュレータ３００は、ＬＰガスシステム内で頻繁に用いられる減圧レギュレータの典型的な一例である。図３に示されているように、レギュレータ３００は、レバー３０６を介してダイアフラム３０４に作用可能に結合されている弁組立体３０２を備えている。弁組立体３０２は、弁座３０８と弁体３１０とを備えている。弁体３１０は、弁棒３１２に固定されており、弁棒３１２は、弁ガイド３１４により支持されている。レバー３０６は、ピンまたはポスト３１６を介して弁棒３１２と結合され、支点３１８を中心にして回転し、弁棒３１２および弁体３１０を、弁棒３１２および弁ガイド３１４の長手方向の軸に沿って弁座３０８に向かう方向にまたは弁座３０８から離れる方向に移動させる。

図３に示されているようにレバー３０６およびピン３１６が公知のように構成されている場合、レバー３０６によりピン３１６、すなわち弁棒３１２に対して負荷される力は、参照番号３２０の矢印により表されるように弁棒３１２の長手方向の軸に対して略平行（たとえば、同軸）である。この結果、弁棒３１２には弁ガイド３１４に対する側面方向の荷重がかけられないので、弁棒３１２と弁ガイド３１４との間の摩擦が最小限に抑えられる。摩擦が最小限に抑えられる結果として、たとえばピン３１６とレバー３０６との間の係合にガタまたは弛みが存在すると、とくにレギュレータ３００が大きな圧力降下を制御している場合には、制御ポイントにおいて弁棒３１２および弁体３１０（ならびに出力制御圧力）が振動することが可能となりうる。

図４は、図２および図３に示されているレギュレータ２００、３００などの如き圧力レギュレータ内で用いられうるレバー構造４００の一例を示す部分断面図である。図４に示されているように、レバー４０２は、支点４０６により、レギュレータハウジング４０４に結合されている。弁組立体４０８は、弁座４１０と、弁体４１１と、弁棒４１２とを備えている。この弁棒４１２は、レバー４０２の凹部４１６内に配置される凸部４１４を備えている。この凸部４１４は、凹部４１６を介してレバー４０２との係合を維持するための円柱状のピンであってもよいしその他の適切な形状であってもよい。

図４に示されているように、凹部４１６は、レバー４０２により凸部４１４に対して加えられる合力が弁棒４１２の長手方向の軸に対して平行または同軸にならないような形状になっている。このような合力ベクトルの一例が参照番号４２０で示されている。図４に示されている凹部４１６の形状は、凸部４１４と接触する凹部４１６の壁が弁棒４１２の長手方向の軸に対して直角にならないような角度に形成されている。この結果、凹部４１６の壁と凸部との間の接触ポイントが、参照番号４２０で示された合力ベクトルを表す矢印の先端部に位置する。このようにして、レバー４０２は、弁棒４１２の長手方向の軸に対して直角なかつ相当量の力（すなわち、合力４２０のうちの弁棒４１２の長手方向の軸に対して直角な成分）を弁棒４１２上に印加する。

弁棒４１２の長手方向の軸に対して直角に加えられる力は、弁ガイド４１８に対抗して側面方向の荷重をかけることにより、弁棒４１２と弁ガイド４１８との間の摩擦力を上昇させる。この摩擦力の上昇は、制御ポイントにおける弁棒４１２および弁体４１１の振動を実質的に最小化または削除するように機能し、圧力降下が大きな場合であっても非常に安定なレギュレータを提供する。

もちろん、図４に示されている凹部４１６は、レバー４０２が弁棒４１２の長手方向の軸に対して同軸でもなければ平行でもない力を弁棒４１２に対して加えることを可能とするために用いられうる凹状の幾何学形状の一例にすぎない。一般的に、弁ガイド４１８と弁棒４１２との間に十分な摩擦力を発生させるために用いられうる弁棒４１２の長手方向の軸に対して直角な成分を有する合力を弁棒４１２上に加えるならば、レバー４０２と凸部４１４との間にいかなる機械的な係合を用いてもよい。

さらに、図２に示されているストッパ２２８と同等または同一のストッパ４２２が備えられてもよい。ストッパ２２８の場合と同様、ストッパ４２２によって、弁座４１０および弁体４１１の損傷および／または過度の摩耗を防止するために弁棒４１２および弁体４１１の線形移動が制限される。

図５は、たとえば図１に示されているレギュレータ１００のフランジ部１１０、１１２の如き圧力レギュレータのフランジを実現するために通常用いられる、公知のレギュレータ本体のフランジ構造５００を示す平面図である。図５に示されているように、フランジ構造５００は、第一の半径を有する内側面５０２と、第一の半径よりも大きな第二の半径を有する外側面５０４とを備えている。したがって、フランジ構造５００は、均一な幅（すなわち、第二の半径と第一の半径との間の差）のリングを形成している。また、フランジ構造５００は、均一に円周方向に離隔された複数の開口部（そのうちの一つが５０６例示されている）をさらに備えている。換言すれば、これらの開口部の各々の間の円周方向の距離（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ）または半径角（ｒａｄｉａｌ ａｎｇｌｅ）が実質的に等しい。これらの開口部は、たとえばボルト、セルフタッピングネジ、またはその他の適切な締結部材を受け入れるように構成されている。

図５に示されている公知のフランジ構造５００を用いた合わせフランジは、安価な平形ガスケットを用いて通常シーリングされている。残念なことには、図５に示されているフランジ構造５００の均一な締結部材間隔では、レギュレータ装着用のエンベロープが比較的大きくなる。

図６は、圧力レギュレータの装着用エンベロープを小さくするために通常用いられる、他の公知のレギュレータのフランジ構造を示す平面図である。図６に示されているように、このフランジ構造６００は、４つの耳部または凸部６０２、６０４、６０６、６０８を備えている。これらの耳部６０２〜６０８の各々は、それに対応する開口部６１０、６１２、６１４、６１６を有しており、これらの開口部は、たとえばセルフタッピングボルトまたはセルフタッピングネジの如き締結部材を受け入れるように構成されている。開口部６１０と開口部６１２との間の距離および開口部６１４と開口部６１６との間の距離は、開口部６１０と開口部６１６との間の距離および開口部６１２と開口部６１４との間の距離に等しい。

図６の公知のフランジ構造６００はレギュレータ搭載用のエンベロープを減少させるために用いられるが、フランジ構造６００により用いられる締結部材が比較的少なくこれらの締結部材間の間隔が比較的大きいので、フランジの反りが大きくなる。この比較的大きなフランジの反れを補償して圧力の漏洩を防止するために、フランジ構造６００は、ダイアフラムビード用溝（ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｂｅａｄ ｇｒｏｏｖｅ）またはダイアフラムビード用チャンネル（ｄｉａｐｈｒａｇｍ ｂｅａｄ ｃｈａｎｎｅｌ）を備えることで、ビード付きダイアフラム（ｂｅａｄｅｄ ｄｉａｐｈｒａｇｍ）を使用することを可能としていることが多い。

図７は、図６のフランジ構造６００に基づく相互に対向するフランジ７０４、７０６をシーリングするためにビード付きダイアフラム７０２を用いうる方法を示す部分断面図である。図７に示されているように、ビード付きダイアフラム７０２は、フランジ７０４のビード用溝またはビード用チャンネル７１０の中に配置されるビード部７０８を有している。ビード部７０８に付随する追加材料がフランジ７０４、７０６により変位させられることで、ダイアフラムのビード部７０８により提供されているビード用チャンネル７１０に対するシーリングを妥協させることなく、フランジ７０４、７０６を曲げる（たとえば、分離させる）ことが可能となっている。

残念なことには、ビード付きダイアフラムは、不良率が高くかつプロセスステップが高価であるため、製造費が高い。これに加えて、フランジ内にビード用溝またはビード用チャンネル（たとえば、図６および図７にそれぞれ対応して示されているビード用チャンネル６２０、７１０）を形成するために必要なツーリング（ｔｏｏｌｉｎｇ）のために、工具の維持費用が比較的高価なものとなる。具体的にいえば、ツーリングのうちのビード用溝またはビード用チャンネルを形成する堅い半径領域は、熱ストレスに起因する亀裂を受けやすい。

図８は、たとえば図２に示されている流体レギュレータ２００の一例の如き流体レギュレータに用いられうるフランジ構造８００の一例を示す平面図である。フランジ構造８００は、当該フランジ構造８００の内側部８０４を画定する第一の半径８０２と、この第一の半径８０２よりも大きくかつ装着用エンベロープ８０８を画定する第二の半径８０６とを有している。フランジ構造８００は、複数の円周方向に離隔されている耳形状の凸部または耳８１０、８１２、８１４、８１６を備えている。これらの耳８１０〜８１６は、第二の半径８０６よりも大きい第三の半径８２６を画定する外側部８１８、８２０、８２２、８２４をそれぞれ対応有している。

耳８１０〜８１６は、それぞれ対応する開口部の対８２８と８３０、８３２と８３４、８３６と８３８、８４０と８４２を備えている。これらの開口部８２８〜８４２は、たとえばボルト、セルフタッピングネジなどの如き締結部材を受け入れるように構成されている。図８の例に示されているように、開口部８２８と開口部８３０との間の円周方向の間隔は、開口部８３２と開口部８３４との間、開口部８３６と開口部８３８との間、および、開口部８４０と開口部８４２との間の円周方向の間隔と実質的に同一である。これに加えて、開口部の対（たとえば、８２８と８３０）の間隔は、たとえば開口部８３０と８３２との間の円周方向の間隔よりも小さくなっている。図５の公知のフランジ構造５００とは異なり、フランジ構造８００の一例では、強度を得るために同一の数の締結部材が用いられているものの、装着用のエンベロープが実質的に小さくなっている。これに加えて、図６の公知のフランジ構造６００とは異なり、図８のフランジ構造８００の一例では、ビード付きダイアフラムの使用を必要とすることなく装着用のエンベロープが小さくなっている。その上、図８のフランジ構造８００の一例には、図６に示されている設計の如く公知の４ボルトフランジ設計と比較して締結部材間の最大間隔が小さくなっていることでフランジの曲がりを減少させているために比較的安価な平形ガスケットが用いられうる。

本明細書には流体レギュレータの複数の有利な特徴が記載されている。具体的にいえば、レギュレータの弁棒と一体的に形成されるストッパが開示されている。この一体的に形成されるストッパにより、許容誤差の加算による影響が小さくなり、弁体を弁座に対して移動させる程度をさらに正確に制御することが可能となる。以上のように改良された、弁棒および弁体を弁座に対して移動させる制御は、とくに過剰の圧力の結果としてレギュレータ弁組立体のシール面に対して加えられうる摩耗および／または損傷を著しく減少させるために用いられうる。これに加えて、弁棒および弁体の移動の制御の改良により、レギュレータ安全弁の動作に対するより正確な制御をさらに提供しうる。

弁ガイドに対して弁棒に側面方向の荷重を負荷することにより弁棒と弁ガイドとの間の摩擦を上昇させるようになっているレバー構造が開示されている。詳細にいえば、レバーが弁棒を移動させるのに用いる合力を制御することで弁棒の長手方向の軸に対する直角方向のかつ大きな力成分を得ることにより、弁棒には、弁ガイド内において側面方向の荷重が加えられうる。この側面方向の荷重により、とくにレギュレータにより比較的大きな圧力降下が制御されている場合には、弁棒と弁ガイドとの間の摩擦が制御され、制御ポイントにおける弁棒および弁体の振動が著しく減少させられるかまたは排除される。

また、装着用のエンベロープが小さくかつ（ビード付きのダイアフラムとは対照的に）比較的安価な平形ガスケットが用いられうるようになっているフランジ構造が開示されている。この開示されるフランジ構造では、装着用のエンベロープが小さい公知のフランジ設計の場合においてしばしば直面するフランジ曲げ問題を排除する目的で、フランジの耳または凸部の各々に対して複数の締結部材が使用されている。

本明細書に開示されている弁棒ストッパ、レバー構造およびフランジ構造の特徴は、いずれであっても、ある目的を達成するためにまたはある用途を充足するために、個別に用いられてもよいしまたは任意の所望の組み合わせで用いられてもよい。たとえば、天然ガス用途およびＬＰガス用途の両方において用いるのに適切なレギュレータ製品を提供するために、三つの特徴すべてを単一のデバイス中に組み入れてもよい。具体的にいえば、装着エンベロープが小さいフランジ構造および側面方向の荷重が負荷される弁棒の特徴は、ＬＰガス用途においてスペースの制約を受けることおよび（出力圧力振動を引き起こす傾向のある）高い圧力降下に遭遇することが多いため、このようなＬＰガス用途においてとくに有利である。また、このような特徴を備えるレギュレータは、さらに、天然ガス用途を満足させるために必要となる制御精度の要件を充足するように作成されうる。詳細にいえば、開示されているフランジ構造によって、比較的大きなダイアフラムを用いることが可能となるため、比較的小さなてこ比を用いることが可能となる。先に述べたように、てこ比が小さければ、比例帯ゲイン、すなわち出力圧力の制御精度が向上する。

本明細書において幾つかの装置が記載されているが、本発明が網羅する範囲は、それらの装置に限定されるわけではない。それどころか、本特許は、文字通りまたは均等論に従って添付のクレームの範疇に公正に該当する実施形態をすべてを網羅するものである。

公知の直動式流体用減圧レギュレータを示す断面図である。 弁棒と一体に形成されるストッパを用いる直動式流体用減圧レギュレータの一例を示す断面図である。 他の公知の直動式流体用減圧レギュレータを示す部分断面図である。 弁棒に側面方向の荷重をかけるレバー構造を用いた流体レギュレータの一例を示す部分断面図である。 公知の流体レギュレータのフランジ構造を示す平面図である。 他の公知の流体レギュレータのフランジ構造を示す平面図である。 ビード付きダイアフラムが図６に示された流体レギュレータのフランジ構造と用いられる方法示すさらに詳細な断面図である。 取り付けエンベロープを削減しかつ平坦ガスケットとともに用いられうる流体レギュレータのフランジ構造の一例である。

Claims (11)

1. ハウジングと
   前記ハウジング内に配置されるダイアフラムと、
   前記ハウジング内に配置され、弁座、弁体および弁棒を有する弁と、
   前記弁体のシール面が前記弁座と実質的に同一面上にあるように前記弁棒を保持するように構成される弁ガイドと、
   前記弁棒に結合される第一の端部および前記ダイアフラムに結合される第二の端部を有するレバーとを備えており、
   前記第一の端部が、前記弁棒の長手方向の軸に対して非平行な方向に前記弁棒を力で移動させるために、前記弁棒に結合されており、
   前記レバーが凹部を介して前記弁棒に係合するように構成されてなる、流体レギュレータ。
2. 前記レバーが、前記弁棒の長手方向の軸に対して実質的に垂直な力を前記弁棒に対して負荷するように構成される、請求項１記載の流体レギュレータ。
3. 前記凹部が、前記弁棒の長手方向の軸に対して非直角になるような角度に形成される壁を有してなる、請求項２記載の流体レギュレータ。
4. 前記弁棒が凸部を備え、該凸部を受け入れる凹部を前記レバーの前記第一の端部が備えてなる、請求項２記載の流体レギュレータ。
5. 前記弁棒が、前記弁座の方向に向かう前記弁体の移動を制限するストッパを備えてなる、請求項１記載の流体レギュレータ。
6. 前記ストッパが前記弁棒と一体化されるように構成される、請求項５記載の流体レギュレータ。
7. 弁棒および弁ガイドを有する弁組立体と、
   前記弁ガイドに対して前記弁棒に側面方向の荷重を加えるために前記弁棒に係合されるレバーと
   を備えてなる、流体レギュレータ。
8. 前記流体レギュレータが、少なくとも５つの締結部材を受け入れることにより少なくとも二つの円周方向間隔が該少なくとも５つの締結部材に関連づけされるように構成されるフランジを備えてなる、請求項７記載の流体レギュレータ。
9. 前記弁棒と一体化されるストッパをさらに備えており、該ストッパが、弁座に対して弁体が移動する程度を制御するように構成される、請求項７記載の流体レギュレータ。
10. 少なくとも二つの異なるタイプの流体の圧力を制御するように前記流体レギュレータを構成するようなサイズに形成されるダイアフラムをさらに備えてなる、請求項８記載の流体レギュレータ。
11. 前記少なくとも二つの異なるタイプの流体が天然ガスと液化石油ガスとを含んでなる、請求項１０記載の流体レギュレータ。

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