JP2016040672A

JP2016040672A - ガバナ

Info

Publication number: JP2016040672A
Application number: JP2014164392A
Authority: JP
Inventors: 倫之小林; Noriyuki Kobayashi
Original assignee: Azbil Kimmon Co Ltd
Current assignee: Azbil Kimmon Co Ltd
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2016-03-24
Also published as: EP2993546A1; CN105373150A; US20160047479A1

Abstract

【課題】一次側流路内の圧力が急激に上昇した際に、部品の破損を防ぐとともに、二次側流路内の圧力変動を緩和することができるガバナを得る。
【解決手段】遮蔽板１６に逆止弁１９を設け、一次側流路２内の圧力が急激に上昇した際、ポート４を通過した一次側流路２からの流体が、この逆止弁１９を介してすぐに圧力検出室１３へ流入できるようにする。これにより、一次側流路２内の圧力が急激に上昇してから短時間のうちにガバナ１を閉弁状態とすることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、一次側流路と二次側流路との間に設けられて、二次側流路内の圧力を調整しながら、流体を一次側流路から二次側流路へと流通させるガバナに関するものである。

流体の圧力を調整しながら流体を流通させるために、一次側配管（一次側流路）と二次側配管（二次側流路）との接続部には、ダイヤフラム式のガバナが設けられている（例えば特許文献１参照）。ダイヤフラム式のガバナとは、圧力検出部にて検出する二次側流路内の圧力に応じて変位するダイヤフラムに弁体が連動するものであり、圧力検出部にて二次側流路内の圧力が低下したことを検出すると弁体が開き、圧力検出部にて二次側流路内の圧力が上昇したことを検出すると弁体が閉じるように構成されている。圧力検出部は、調整管を介して二次側流路に接続されており、二次側流路から圧力検出部への導圧が可能となっている。

特開平１１−２１２６５５号公報

上記のように構成されたガバナは、開弁状態において一次側流路内の圧力が急激に上昇すると、二次側流路及び調整管を通って高圧の流体が圧力検出部へ流入する。すると、圧力検出部内の圧力が急激に上昇するために弁体が閉じることになるが、高圧の流体が二次側流路及び調整管を通って圧力検出部に至るまでに時間が掛かるので、一次側流路内の圧力が急激に上昇してから弁体が閉じるまでにも時間が掛かり、ガバナの応答性は悪い。また、弁体が閉じるまでに時間が掛かるので、多量の高圧の流体が二次側流路及び調整管を通って圧力検出部に流入し、圧力検出部内の圧力は一気に急上昇する。
これらのことにより、一次側流路内の圧力が急激に上昇した際に、閉弁動作を担う部品に大きな力が働き当該部品が破損し、また、一次側流路内の圧力変動に合わせて二次側流路内の圧力も大きく変動してしまっていた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一次側流路内の圧力が急激に上昇した際に、部品の破損を防ぐとともに、二次側流路内の圧力変動を緩和することができるガバナを得ることを目的とする。

この発明に係るガバナは、二次側流路に調整管を介して接続する圧力検出室と、圧力検出室の内外を仕切り、圧力検出室内の圧力に応じて変位するダイヤフラムと、一端に弁体が設けられ、ダイヤフラムの変位に応じて移動する弁軸と、ダイヤフラムと弁軸とを連結させて、ダイヤフラムの変位を弁軸へ伝える連結部と、二次側流路と調整管との接続部よりも上流側に設けられ、二次側流路内の流体を圧力検出室へ流す逆止弁とを備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、二次側流路と調整管との接続部よりも上流側に逆止弁を設け、逆止弁が、調整管よりも上流側で一次側流路からの流体を圧力検出室へ通すことができるようにしたので、一次側流路内の圧力が急激に上昇した際に、短時間のうちにガバナが閉弁状態となって、連結部等の部品の破損を防ぐとともに、二次側流路内の圧力変動を緩和することができる。

この発明の実施の形態１に係るガバナを示す断面図である。この発明の実施の形態１に係るガバナの要部拡大断面図である。この発明の実施の形態１に係るガバナの理解を助けるための参考例となるガバナを示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るガバナ１を示す断面図である。一次側流路２と二次側流路３との間に設けられるガバナ１は、一次側流路２と二次側流路３との間に配置されたポート４を開閉して、二次側流路３内の圧力を調整しながら、流体（例えばガス）を一次側流路２から二次側流路３へと流通させるものである。
ガバナ１は、周縁部が固定されているダイヤフラム１１を内部に有しており、ダイヤフラム１１で仕切られた一方（紙面における上側）の空間にはスプリング１２が設けられ、他方（紙面における下側）の空間は圧力検出室１３となっている。圧力検出室１３は、接続部５で二次側流路３と接続している調整管６（平面図として図示）を介して、二次側流路３に接続しており、二次側流路３からの導圧が可能となっている。

圧力検出室１３には、ダイヤフラム１１と弁軸１４とを連結させて、ダイヤフラム１１の変位を弁軸１４に伝える連結部１５が設けられている。一端側（紙面における右側）で連結部１５に連結している弁軸１４は、圧力検出室１３と二次側流路３とを仕切る遮蔽板１６を貫通しており、その他端（紙面における左端）には、ポート４に設けられた弁座４１に接離してポート４を開閉する弁体１７が設けられている。図１は、弁体１７が弁座４１に接触した閉弁状態を示している。弁軸１４が貫通する遮蔽板１６の貫通孔には、軸受１８が設けられ、この軸受１８によって弁軸１４は支持される。また、弁軸１４の外周面の一部には、弁軸１４の外周面と軸受１８の内周面との隙間をシールするためのＯリング１４ａが嵌め込まれている。なお、Ｏリング１４ａを省略して、ガバナ１を構成しても構わない。

遮蔽板１６には、二次側流路３から圧力検出室１３方向へは流体を通過させる一方、圧力検出室１３から二次側流路３方向へは流体を通過させない逆止弁１９が設けられている。
ここで、図２に、遮蔽板１６付近の要部拡大断面図を示す。遮蔽板１６には、二次側流路３側の面から圧力検出室１３側の面にかけて貫通した貫通孔１６ａが形成されている。貫通孔１６ａの内部には、弁軸１９ａと弁軸１９ａの二次側流路３側の端部に設けられた弁体１９ｂとから成る傘状の逆止弁１９が設けられている。逆止弁１９は、スプリング１９ｃにより二次側流路３側に付勢されており、弁体１９ｂが、弁座面となる貫通孔１６ａの内壁１６ｂに押し当てられている。弁体１９ｂのうち、内壁１６ｂと接触する部分には、シール性を向上させるためのＯリング１９ｄが設けられている。

このように構成された逆止弁１９は、逆止弁１９から見て二次側流路３側の圧力が圧力検出室１３側の圧力よりも一定値以上高くなると、その差圧がスプリング１９ｃの付勢力に抗することで弁体１９ｂが内壁１６ｂから離れ、二次側流路３から圧力検出室１３方向へ流体を通過させる。なお、逆止弁１９が開く基準となるこの一定値は、スプリング１９ｃの付勢力、つまり、スプリング１９ｃの仕様により様々に設定される。
逆止弁１９から見て二次側流路３側の圧力が圧力検出室１３側の圧力よりそれほど高くない場合は、スプリング１９ｃの付勢力によって、弁体１９ｂが内壁１６ｂに押し当てられるので、二次側流路３から圧力検出室１３方向へ流体を通過させることは無い。また、逆止弁１９から見て圧力検出室１３側の圧力が二次側流路３側の圧力より高い場合は、その差圧及びスプリング１９ｃの付勢力によって、弁体１９ｂが内壁１６ｂに押し当てられるので、圧力検出室１３から二次側流路３方向へ流体を通過させることは無い。

次に、ガバナ１の動作について説明する。二次側流路３の下流で流体の需要が発生するなどして二次側流路３内の圧力が低下すると、調整管６を介して二次側流路３に接続している圧力検出室１３内の圧力も低下するので、ダイヤフラム１１はスプリング１２に付勢されて紙面下方向へと変位する。ダイヤフラム１１の下方向への変位を受けると、連結部１５は、弁軸１４を紙面右方向、つまり、弁体１７が弁座４１から離れる方向に移動するように作用する。このようにしてポート４が開かれ、開弁状態となる。

流体の更なる需要が発生するなどして二次側流路３内の圧力が更に低下すると、ダイヤフラム１１は更に下方向へと変位し、弁体１７は弁座４１から更に離れて開度が大きくなり、二次側流路３内の圧力を上昇させる方向に作用する。また、流体の需要が減少するなどして二次側流路３内の圧力が上昇すると、圧力検出室１３内の圧力の上昇を受けてダイヤフラム１１は上方向へと変位し、弁体１７は弁座４１に近づく方向に移動して開度が小さくなり、二次側流路３内の圧力を低下させる方向に作用する。このようにして、ガバナ１は、二次側流路３内の圧力を調整している。また、このようなときにおける逆止弁１９の前後差圧はほとんど無い状態であるので、逆止弁１９を介して二次側流路３内の流体が圧力検出室１３内に流入することは無い。

ところで、ガバナ１では、上記のような二次側流路３の下流で発生する流体の需要に起因した二次側流路３内の圧力変動だけでなく、一次側流路２内の圧力変動も発生する。一次側流路２内の圧力変動は、一次側流路２の上流に設けられた不図示の弁の開閉等に起因して発生し、特にこの弁の開度が急に大きくなるなどした場合、一次側流路２内の圧力が急激に上昇する。一次側流路２内の圧力が急激に上昇して高圧の流体がポート４を通過し始めると、二次側流路３のうちのポート４及び遮蔽板１６周辺の部分（以下、当該部分を空間Ｒと称す）の圧力が急激に上昇する。つまり、逆止弁１９から見て二次側流路３側の圧力が圧力検出室１３側の圧力よりも一定値以上高くなり、ポート４を通過して空間Ｒに達した流体が、逆止弁１９を介して圧力検出室１３内に流入する。これにより、圧力検出室１３内の圧力が上昇してダイヤフラム１１が紙面上方向へ押し上げられ、弁体１７が弁座４１に近づく方向に移動してガバナ１は閉弁状態となる。

このように、ポート４を通過した一次側流路２からの流体を、遮蔽板１６に設けた逆止弁１９を介してすぐに圧力検出室１３へ入れることで、高圧の流体がポート４を通過し始めてから短時間のうちに弁体１７を着座させてガバナ１を閉弁状態とすることができるので、一次側流路２内の圧力変動に対するガバナ１の応答性が向上する。また、この通り短時間のうちにガバナ１が閉弁状態となるので、ポート４を通過する高圧の流体の量がそもそも抑えられ、更にはポート４を通過したこの高圧の流体を逆止弁１９を介して圧力検出室１３へ流入させることから、圧力検出室１３内の圧力が一気に急上昇してしまうのを防ぐことができる。
これらのことにより、一次側流路２内の圧力が急激に上昇した際に、ダイヤフラム１１が急に押し上げられて連結部１５に急激に大きな力が働き連結部１５が破損するような事態を回避できるとともに、二次側流路３内の圧力変動を緩和することができる。

図３は、この発明の実施の形態１に係るガバナ１の理解を助けるための参考例であるガバナ１００を示す断面図である。なお、図３において図１と同一又は相当の部分については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
参考例として示すガバナ１００は、その遮蔽板１６０に、ガバナ１のような逆止弁１９が設けられていない点で、ガバナ１と異なる。つまり、遮蔽板１６０は完全に二次側流路３と圧力検出室１３とを遮断しており、ガバナ１００では、調整管６を介してのみ圧力検出室１３内に流体が流入する。

このように構成されたガバナ１００において、一次側流路２内の圧力が急激に上昇して高圧の流体がポート４を通過した場合、高圧の流体は二次側流路３及び調整管６を通ってようやく圧力検出室１３へ流入し、ガバナ１００が閉弁状態となる。つまり、高圧の流体が二次側流路３及び調整管６を通る分だけ、高圧の流体がポート４を通過し始めてからガバナ１００が閉弁状態となるまでに時間が掛かるので、一次側流路２内の圧力変動に対するガバナ１００の応答性は悪くなる。また、この通りガバナ１００が閉弁状態となるまでに時間が掛かるので、多量の高圧の流体がポート４を通過し、更にはポート４を通過したこの多量の高圧の流体が二次側流路３及び調整管６を通って圧力検出室１３へ至るまでには、流体の流れに対して逆止弁１９と同程度の抵抗となるような構成も無いことから、圧力検出室１３内の圧力は一気に急上昇することになる。
これらのことにより、一次側流路２内の圧力が急激に上昇した際に、ダイヤフラム１１が急に押し上げられて連結部１５に急激に大きな力が働き連結部１５が破損し、また、一次側流路２内の圧力変動に合わせて二次側流路３内の圧力も大きく変動してしまうことになる。

これに対して、上記したこの発明の実施の形態１に係るガバナ１は、遮蔽板１６に逆止弁１９が設けられている。この逆止弁１９を経由することで、一次側流路２からの流体は、二次側流路３及び調整管６を経由する場合よりも早く圧力検出室１３へ流入するので、短時間のうちにガバナ１が閉弁状態となる。従って、一次側流路２内の圧力が急激に上昇した際に、ダイヤフラム１１が急に押し上げられて連結部１５に急激に大きな力が働き連結部１５が破損したり、一次側流路２内の圧力変動に合わせて二次側流路３内の圧力が大きく変動したりすることは無い。

なお、上記したガバナ１では、逆止弁１９を遮蔽板１６に設けた場合を示したが、逆止弁１９を設ける位置は、これに限らない。例えば、接続部５で二次側流路３に接続する調整管６よりも一次側流路２に近い位置で二次側流路３に接続する分岐管７（図１に点線で示す）で圧力検出室１３と二次側流路３とをつなぎ、分岐管７において二次側流路３側から圧力検出室１３側への方向のみ流体を流すように逆止弁１９を設けてもよい。つまりは、ポート４を通過した流体が調整管６を介すよりも早く圧力検出室１３に流入できるように、接続部５よりも一次側流路２側に逆止弁１９を設けて、逆止弁１９が、調整管６よりも上流側で流体を圧力検出室１３へ通すようにすればよい。

また、上記では、図示した逆止弁１９は２つであったが、開弁するのに最低限必要な差圧等の逆止弁１９の性質に応じて、設ける逆止弁１９の個数を適宜設計してよい。
また、上記では、逆止弁１９としてスプリング式逆止弁を採用した場合を示したが、ボール式逆止弁等の他の逆止弁を採用してもよい。

以上のように、この発明の実施の形態１に係るガバナ１によれば、接続部５よりも一次側流路２側に逆止弁１９を設け、逆止弁１９が、調整管６よりも上流側で一次側流路２からの流体を圧力検出室１３へ通すことができるようにした。これにより、一次側流路２内の圧力が急激に上昇した際には短時間のうちにガバナ１が閉弁状態となるので、ダイヤフラム１１が急に押し上げられて連結部１５に急激に大きな力が働き連結部１５が破損するような事態を回避できるとともに、二次側流路３内の圧力変動を緩和することができる。

また、圧力検出室１３と二次側流路３との間を仕切る遮蔽板１６を備え、弁軸１４は、弁体１７を二次側流路３内に配置した状態で遮蔽板１６を貫通し、逆止弁１９は、遮蔽板１６に設けられることとした。これにより、一次側流路２内で圧力変動が発生した際にその影響を受けやすいポート４の近傍、すなわち遮蔽板１６に、逆止弁１９が設けられることになるので、一次側流路２内の圧力が急激に上昇した際に、特に短時間でガバナ１が閉弁状態となる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ガバナ
２一次側流路
３二次側流路
４ポート
５接続部
６調整管
７分岐管
１１ダイヤフラム
１２スプリング
１３圧力検出室
１４弁軸
１４ａＯリング
１５連結部
１６遮蔽板
１６ａ貫通孔
１６ｂ内壁
１７弁体
１８軸受
１９逆止弁
１９ａ弁軸
１９ｂ弁体
１９ｃスプリング
１９ｄＯリング
４１弁座
１００ガバナ
１６０遮蔽板

Claims

流体が流れる一次側流路と二次側流路との間に設けられるガバナであって、
前記二次側流路に調整管を介して接続する圧力検出室と、
前記圧力検出室の内外を仕切り、前記圧力検出室内の圧力に応じて変位するダイヤフラムと、
一端に弁体が設けられ、前記ダイヤフラムの変位に応じて移動する弁軸と、
前記ダイヤフラムと前記弁軸とを連結させて、前記ダイヤフラムの変位を前記弁軸へ伝える連結部と、
前記二次側流路と前記調整管との接続部よりも上流側に設けられ、前記二次側流路内の前記流体を前記圧力検出室へ流す逆止弁とを備えることを特徴とするガバナ。
前記圧力検出室と前記二次側流路との間を仕切る遮蔽板を備え、
前記弁軸は、前記弁体を前記二次側流路内に配置した状態で前記遮蔽板を貫通し、
前記逆止弁は、前記遮蔽板に設けられることを特徴とする請求項１記載のガバナ。