JP2022146958A - 整圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｐ１キャンセル機構を有する整圧器において、従来に対して安定した閉塞圧力を担保可能とする。【解決手段】プランジャ１０と、Ｐ１キャンセル機構を有し、プランジャ１０に接続されたシートディスクアセンブリ１１とを備え、シートディスクアセンブリ１１は、貫通孔１１０１１を有し、当該貫通孔１１０１１における一端側がプランジャ１０に接続されたプラグ１１０１と、プラグ１１０１の他端側における外周面に、軸心方向に対して傾斜可能に取付けられ、プランジャ１０の移動に伴ってオリフィス１５に当接可能なシートディスク１１０２と、プラグ１１０１とシートディスク１１０２との間に取付けられたＯリング１１０３と、プラグ１１０１の一端側に配置された中空円盤状のダイヤフラム１１０５と、プラグ１１０１とともにダイヤフラム１１０５の内周部を挟み込むダイヤフラムリテーナ１１０６とを備えた。【選択図】図２

Description

この発明は、一次側配管と二次側配管との間に設けられ、一次側配管内の圧力に対して二次側配管内の圧力を減圧する整圧器に関する。

整圧器は、一次側配管内の圧力（一次圧力）に対して二次側配管内の圧力（二次圧力）を減圧する機器であり、二次側配管を流れる流体の流量変化に関わらず二次圧力を一定に保つ機能を有している（例えば特許文献１参照）。
この整圧器には、プランジャに接続されたシートディスクアセンブリが用いられている。シートディスクアセンブリは、一次側と二次側との間に設けられてオリフィスに当接可能に構成されており、プランジャの移動に伴ってオリフィスとの間が開閉されることで、一次側から二次側への流量を調整するための機構である。

特許第６４３６８８２号

また、整圧器では、シートディスクアセンブリにＰ１キャンセル機構が設けられている場合がある。Ｐ１キャンセル機構は、一次圧力が変動した際の二次圧力の変動を回避するための機構である。このＰ１キャンセル機構では、一次圧力を検知するため、シートディスクアセンブリに孔及びダイヤフラムが設けられ、このシートディスクアセンブリがプランジャに接続されて一体となっている。
そのため、Ｐ１キャンセル機構を有するシートディスクアセンブリは、自由度が制限されている。この場合、加工精度によりオリフィスとシートディスクアセンブリとの当接部分の平行が取れていない場合、当該当接部分に生成される面圧が不安定になり、安定した閉塞圧力が担保できない。また、シートディスクアセンブリを交換する場合、一体となっている部位を全て分解して交換を行う必要がある。

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、Ｐ１キャンセル機構を有する整圧器において、従来に対して安定した閉塞圧力を担保可能な整圧器を提供することを目的としている。

この発明に係る整圧器は、プランジャと、Ｐ１キャンセル機構を有し、プランジャに接続されたシートディスクアセンブリとを備え、シートディスクアセンブリは、貫通孔を有し、当該貫通孔における一端側がプランジャに接続されたプラグと、プラグの他端側における外周面に、軸心方向に対して傾斜可能に取付けられ、プランジャの移動に伴ってオリフィスに当接可能なシートディスクと、プラグとシートディスクとの間に取付けられたＯリングと、プラグの一端側に配置された中空円盤状のダイヤフラムと、プラグとともにダイヤフラムの内周部を挟み込むダイヤフラムリテーナとを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、Ｐ１キャンセル機構を有する整圧器において、従来に対して安定した閉塞圧力を担保可能となる。

実施の形態１に係る整圧器の構成例を示す断面図である。 実施の形態１に係る整圧器のうちのシートディスクアセンブリ部分の構成例を示す断面図である。 図３Ａは、実施の形態１におけるプラグの構成例を示す断面図であり、図３Ｂは、実施の形態１におけるシートディスクの構成例を示す断面図である。 実施の形態１におけるシートディスクアセンブリの構成例を示す断面図である。 実施の形態１におけるシートディスクアセンブリがオリフィスに当接した状態を示す断面図である。 従来の整圧器のうちのシートディスクアセンブリ部分の構成例を示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る整圧器の構成例を示す断面図である。
整圧器は、一次側配管（不図示）と二次側配管（不図示）との間に設けられ、一次側配管内の圧力（一次圧力）に対して二次側配管内の圧力（二次圧力）を減圧する機器である。この整圧器は、二次側配管を流れる流体の流量変化に関わらず二次圧力を一定に保つ機能を有している。流体としては、例えばガス又は水が挙げられる。

整圧器は、図１に示すように、上ケース１、下ケース２、スプリング３、圧力調整ねじ４、ダイヤフラムアセンブリ５、ステム６、トップガイド７、ボトムスカート８、レバー９、プランジャ１０、シートディスクアセンブリ１１及びベント機構１２を備えている。

上ケース１は、下面が開口した箱状部材である。上ケース１には、上面に、スプリング収納部１０１が設けられている。
スプリング収納部１０１は、上面が開口した円筒状部材であり、スプリング３を収納する。スプリング収納部１０１には、内周面に、雌ねじが形成されている。

下ケース２は、上面が開口した箱状部材である。下ケース２には、側面に、プランジャガイド２０１が設けられている。また、下ケース２には、下面に、流入出口２０２が設けられている。

プランジャガイド２０１は、プランジャ１０の移動をガイドする。このプランジャガイド２０１には、貫通孔２０３が設けられている。貫通孔２０３は、プランジャ１０を挿入可能な孔である。

上ケース１の下面と下ケース２の上面は、ダイヤフラムアセンブリ５を挟んで対向され、ボルト等の締結部材により接続されている。

上ケース１及びダイヤフラムアセンブリ５により構成された空間は、大気圧室１３となる。大気圧室１３には、ベント機構１２を介して空気（大気）が流入出される。
下ケース２及びダイヤフラムアセンブリ５により構成された空間は、圧力感知室１４となる。圧力感知室１４には、流入出口２０２を介して二次側配管を流れる流体の一部が流入出される。

スプリング３は、スプリング収納部１０１に収納されたばね部材であり、一端がダイヤフラムアセンブリ５の上面に当接され、他端が圧力調整ねじ４の下面に接続されている。このスプリング３は、ダイヤフラムアセンブリ５を圧力感知室１４側へと付勢する。

圧力調整ねじ４は、外周面に雄ねじが形成され、スプリング収納部１０１が有する雌ねじに螺合された円盤状のねじ部材である。圧力調整ねじ４は、ユーザによりねじ締めされることで、スプリング収納部１０１内で圧力調整ねじ４の軸心方向に移動する。そして、ユーザは、圧力調整ねじ４を移動させることで、スプリング３による付勢力（整圧器の圧力）を調整可能である。

ダイヤフラムアセンブリ５は、ダイヤフラム及びプレートを有している。
ダイヤフラムは、中空円盤状の弾性部材であり、外周部分が上ケース１及び下ケース２により挟み込まれて支持されている。ダイヤフラムは、大気圧室１３内のスプリング３による付勢力と圧力感知室１４内の二次圧力との関係に応じて弾性変形する。
プレートは、ダイヤフラムの略中心の位置に設けられた円盤状部材であり、ダイヤフラムの上面に取付けられている。プレートは、ダイヤフラムの弾性変形に伴ってプレートの軸心方向に移動する。

ステム６は、棒状部材であり、ダイヤフラムアセンブリ５のプレートに当該プレートの軸心方向を向いて取付けられている。ステム６には、先端（下ケース２に対向した端部）側に、孔６０１が設けられている。孔６０１は、ステム６の軸心方向とは垂直な方向に向かって貫通した孔である。孔６０１は、断面形状が、上面及び下面が山型である形状とされている。ステム６は、プレートの移動に伴ってステム６の軸心方向に移動する。

トップガイド７は、プランジャガイド２０１に取付けられている。トップガイド７は、貫通孔２０３に通じた貫通孔７０１を有している。
ボトムスカート８は、トップガイド７に取付けられている。ボトムスカート８は、貫通孔７０１に通じた貫通孔８０１を有している。

レバー９は、頂点部分に突起部９０１を有する板状部材である。突起部９０１は、ステム６が有する孔６０１に挿入されている。また、レバー９には、底辺部分の一端側に、支点部９０２が設けられている。支点部９０２は、下ケース２に回動自在に連結され、レバー９の回動支点となる。また、レバー９には、底辺部分の他端側に、カム部９０３が設けられている。カム部９０３は、プランジャ１０の一端が接続され、レバー９の回動に伴ってプランジャ１０を移動させる。

レバー９は、ステム６が下方に移動することにより突起部９０１が押下げられると、支点部９０２を中心にして回動し、この回動に伴ってカム部９０３によりプランジャ１０を手前に引き寄せるように移動させる。一方、レバー９は、ステム６が上方に移動することにより突起部９０１が押上げられると、支点部９０２を中心にして回動し、この回動に伴ってカム部９０３によりプランジャ１０を奥に押し出すように移動させる。

プランジャ１０は、プランジャガイド２０１が有する貫通孔２０３に挿入され、一端（圧力感知室１４側の端部）がカム部９０３に接続され、他端（オリフィス１５（図２参照）側の端部）にシートディスクアセンブリ１１が接続されている。プランジャ１０は、レバー９の回動に伴って貫通孔２０３に沿ってプランジャ１０の軸心方向に移動する。

シートディスクアセンブリ１１は、プランジャ１０の他端に接続された弁であり、オリフィス１５の一端に当接可能に対向配置されている。すなわち、シートディスクアセンブリ１１は、プランジャ１０の移動に伴って移動し、トップガイド７及びボトムスカート８から突没することで、オリフィス１５を開閉する。なお、図５に示すように、オリフィス１５は、両端面が開口した円筒状部材であり、一次側配管側と二次側配管側との境目部分での流路を構成する。そして、このオリフィス１５の一端（刃先）にシートディスクアセンブリ１１が当接する。このシートディスクアセンブリ１１により、一次側配管と二次側配管との間の流路の開度が調整され、一次側配管から二次側配管への流量が調整されて二次側配管内の二次圧力が調整される。また、シートディスクアセンブリ１１は、Ｐ１キャンセル機構を有している。

ベント機構１２は、スプリング収納部１０１の端部に設けられ、大気圧室１３に対して空気を流入出させるための機構である。

なお上記では、図１に示す構成の整圧器について説明したが、実施の形態１に係る整圧器はこれに限らず、Ｐ１キャンセル機構を有するシートディスクアセンブリ１１が設けられた整圧器であればよい。

次に、シートディスクアセンブリ１１の構成例について、図２～４を参照しながら説明する。
シートディスクアセンブリ１１は、図２～４に示すように、プラグ１１０１、シートディスク１１０２、Ｏリング１１０３、Ｅリング１１０４、ダイヤフラム１１０５及びダイヤフラムリテーナ１１０６を備えている。

プラグ１１０１は、図３Ａに示すように、軸心に貫通孔１１０１１を有する円柱状部材である。プラグ１１０１は、大径部１１０１２、第１中径部１１０１３、第２中径部１１０１４及び小径部１１０１５から成る。大径部１１０１２は、プラグ１１０１の一端側に設けられている。第１中径部１１０１３は、プラグ１１０１における大径部１１０１２の前段に設けられ、大径部１１０１２より小さく且つ第２中径部１１０１４より大きな径に構成されている。第２中径部１１０１４は、プラグ１１０１における第１中径部１１０１３の前段に設けられ、第１中径部１１０１３より小さく且つ小径部１１０１５より大きな径に構成されている。小径部１１０１５は、プラグ１１０１の他端側に設けられている。また、小径部１１０１５の先端側（シートディスク１１０２が小径部１１０１５に取付けられた際にシートディスク１１０２から突出する部分）には、Ｅリング１１０４を取付け可能な溝部１１０１６が設けられている。
貫通孔１１０１１は、大径孔１１０１７及び小径孔１１０１８から成る。大径孔１１０１７は、プラグ１１０１の一端側に設けられ、プランジャ１０の他端に接続される。小径孔１１０１８は、プラグ１１０１の他端側に設けられている。

シートディスク１１０２は、図３Ｂに示すように、軸心に貫通孔１１０２１を有する円板状部材である。また、シートディスク１１０２には、オリフィス１５に当接可能な当接部１１０２２が設けられている。この当接部１１０２２は、ゴム部材により構成されている。
貫通孔１１０２１は、大径孔１１０２３及び小径孔１１０２４から成る。大径孔１１０２３は、シートディスク１１０２の一端側に設けられ、プラグ１１０１の大径部１１０１２より小さく且つ第１中径部１１０１３より大きい径であり、第１中径部１１０１３及び第２中径部１１０１４の総和の高さよりも短く構成されている。小径孔１１０２４は、シートディスク１１０２の他端側に設けられ、プラグ１１０１の第２中径部１１０１４より小さく且つ小径部１１０１５を挿通可能な径に構成されている。また、小径孔１１０２４には、Ｏリング１１０３を取付け可能な溝部１１０２５が設けられている。

Ｏリング１１０３は、シートディスク１１０２の溝部１１０２５に取付けられ、プラグ１１０１とシートディスク１１０２との間を密閉する。

Ｅリング１１０４は、シートディスク１１０２がプラグ１１０１に取付けられた後、プラグ１１０１の溝部１１０１６に取付けられる。このＥリング１１０４は、シートディスク１１０２がプラグ１１０１から外れることを防止するための部材である。

ダイヤフラム１１０５は、中空円盤状の弾性部材である。このダイヤフラム１１０５は、外周部分がトップガイド７及びボトムスカート８により挟み込まれて支持され、内周部分がプラグ１１０１及びダイヤフラムリテーナ１１０６により挟み込まれて支持される。

なお、プラグ１１０１の貫通孔１１０１１及びダイヤフラム１１０５によりＰ１キャンセル機構が構成される。

次に、図１～５に示す整圧器による効果について説明する。
ここで、図６に示す従来のＰ１キャンセル機構を有する整圧器では、シートディスクアセンブリ１１ｂがプランジャ１０ｂにねじ込まれることで取付けられる構造となっている。すなわち、シートディスクアセンブリ１１ｂ及びプランジャ１０ｂは一体となっている。そのため、シートディスクアセンブリ１１ｂに自由度がなく、部品加工の誤差又は組立ての仕方によって、オリフィス１５との接触が均等にならない可能性がある。また、一体となっていることで、シートディスクアセンブリ１１ｂを交換する場合には、プランジャ１０ｂの取外しが必要となる。

そこで、実施の形態１に係る整圧器では、シートディスクアセンブリ１１が、プラグ１１０１及びシートディスク１１０２に分けられ、シートディスク１１０２がプラグ１１０１の軸心方向に対して傾斜可能に取付けられることで、シートディスク１１０２に対してある程度自由に可動可能（首振り可能）に構成されている。また、シートディスク１１０２は、プラグ１１０１との当接部分が、オリフィス１５との当接部分より内側に構成されている。また、シートディスク１１０２の脱落防止のため、プラグ１１０１の小径部１１０１５のうち、シートディスク１１０２から突出する部分に、Ｅリング１１０４が取付けられている。これにより、この整圧器では、部品加工の誤差等がある場合でも、シートディスク１１０２が傾くことでシートディスク１１０２とオリフィス１５との接触を平行にして均等にすることが可能になり、閉塞圧力の安定化が実現できる。すなわち、部品加工の誤差等がある場合、オリフィス１５との当接によりシートディスク１１０２が図４の符号４１に示す点を中心に傾く。また、この整圧器では、施工現場等においてシートディスク１１０２を交換する場合には、Ｅリング１１０４を外すことで容易にシートディスク１１０２のみの交換が可能となる。

なお、Ｐ１キャンセル機構は、シートディスク１１０２の背面に設けられている。そのため、一次圧力を導入するためには、自由度を持たせた箇所であるプラグ１１０１とシートディスク１１０２との間をシールする必要がある。プラグ１１０１とシートディスク１１０２との間がシールされていない場合、Ｐ１キャンセル機構に安定した一次圧力が導入されないためにＰ１キャンセルが機能せず、また、一次側流体がプラグ１１０１とシートディスク１１０２との間の隙間を通って下流側へ流入し且つ閉塞できない状態となってしまう。

なお、Ｏリング１１０３によるプラグ１１０１とシートディスク１１０２との間のシールの度合いは、所望されるシートディスク１１０２の自由度の度合いに応じて、適宜設計される。

以上のように、この実施の形態１によれば、整圧器は、プランジャ１０と、Ｐ１キャンセル機構を有し、プランジャ１０に接続されたシートディスクアセンブリ１１とを備え、シートディスクアセンブリ１１は、貫通孔１１０１１を有し、当該貫通孔１１０１１における一端側がプランジャ１０に接続されたプラグ１１０１と、プラグ１１０１の他端側における外周面に、軸心方向に対して傾斜可能に取付けられ、プランジャ１０の移動に伴ってオリフィス１５に当接可能なシートディスク１１０２と、プラグ１１０１とシートディスク１１０２との間に取付けられたＯリング１１０３と、プラグ１１０１の一端側に配置された中空円盤状のダイヤフラム１１０５と、プラグ１１０１とともにダイヤフラム１１０５の内周部を挟み込むダイヤフラムリテーナ１１０６とを備えた。これにより、実施の形態１に係る整圧器は、Ｐ１キャンセル機構を有する整圧器において、従来に対して安定した閉塞圧力を担保可能となる。

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、若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 上ケース
２ 下ケース
３ スプリング
４ 圧力調整ねじ
５ ダイヤフラムアセンブリ
６ ステム
７ トップガイド
８ ボトムスカート
９ レバー
１０ プランジャ
１１ シートディスクアセンブリ
１２ ベント機構
１３ 大気圧室
１４ 圧力感知室
１５ オリフィス
１０１ スプリング収納部
２０１ プランジャガイド
２０２ 流入出口
２０３ 貫通孔
６０１ 孔
７０１ 貫通孔
８０１ 貫通孔
９０１ 突起部
９０２ 支点部
９０３ カム部
１１０１ プラグ
１１０２ シートディスク
１１０３ Ｏリング
１１０４ Ｅリング
１１０５ ダイヤフラム
１１０６ ダイヤフラムリテーナ
１１０１１ 貫通孔
１１０１２ 大径部
１１０１３ 第１中径部
１１０１４ 第２中径部
１１０１５ 小径部
１１０１６ 溝部
１１０１７ 大径孔
１１０１８ 小径孔
１１０２１ 貫通孔
１１０２２ 当接部
１１０２３ 大径孔
１１０２４ 小径孔
１１０２５ 溝部

Claims (3)

1. プランジャと、
   Ｐ１キャンセル機構を有し、前記プランジャに接続されたシートディスクアセンブリとを備え、
   前記シートディスクアセンブリは、
   貫通孔を有し、当該貫通孔における一端側が前記プランジャに接続されたプラグと、
   前記プラグの他端側における外周面に、軸心方向に対して傾斜可能に取付けられ、前記プランジャの移動に伴ってオリフィスに当接可能なシートディスクと、
   前記プラグと前記シートディスクとの間に取付けられたＯリングと、
   前記プラグの一端側に配置された中空円盤状のダイヤフラムと、
   前記プラグとともに前記ダイヤフラムの内周部を挟み込むダイヤフラムリテーナとを備えた
   ことを特徴とする整圧器。
2. 前記シートディスクは、前記プラグとの当接部分が、前記オリフィスとの当接部分より内側に構成された
   ことを特徴とする請求項１記載の整圧器。
3. 前記プラグの他端側における外周面のうち、前記シートディスクから突出する部分に取付けられたＥリングを備えた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の整圧器。

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