JP2790189B2 - 二次本管に対するガス供給用集績型多機能レギュレータステーション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一次分配本管から出た二次本管網に対する
ガス供給用のガス供給用の集積型多機能レギュレータス
テーションに関するものである。

さらに詳しくは本発明は、作動圧に耐えるように設計
された単一の外側ハウジングを含み、前記外側ハウジン
グは少なくとも１つのフイルタと、圧力レギュレータ
と、安全弁とを格納し、また前記外側ハウジングは実質
的に円筒形の側壁と、ハウジングの両端に取り付けられ
た第１および第２隔壁と、前記第１および第２末端隔壁
に対して実質的に平行に前記単一の外側ハウジングの中
に配置されて第１チャンバおよび第２チャンバを画成す
る横方向分離隔壁とを有し、また前記単一の外側ハウジ
ングは入力弁に接続されて前記第１チャンバに開く入力
オリフイスを画成する入力フランジと、出力弁に接続さ
れて前記第２チャンバの内部に形成された出力オリフイ
スを画成する出力フランジとを取り付けられる集積型多
機能レギュレータステーションに関するものである。

［従来技術と問題点］ 従来のガス調整計量ステーションは一次分配本管１に
接続されて二次本管７にガスを供給し、この二次本管７
は例えば単にガス器具に対する供給管から成る。これを
第２図に図示する。このようなレギュレータステーショ
ンは本質的に入力弁２と、フイルタ３と、安全弁４と、
この安全弁と共通のハウジングに格納されたガス圧レギ
ュレータ８と、接続管９と、ガス流量計５と、出力弁６
とを含む。

これらの各要素は作動ガス圧によって加えられる機械
的要件、およびステーションの出力によって決定される
サイズ要件に対応しなければならない。

一般にこれらの要素は一定順序で直列に接続され、ま
た流量計５などの一部の要素の機能の故に、要素間の接
続を妨害する程度に長い接続管９を必要とする。

このような要因から、先行技術によって構築されたレ
ギュレータステーションはきわめて大型である。

英国特許第GB−Ａ−2,024,650号においては、単一の
気密性ハウジングの中に軸方向に配列されたレギュレー
タ、フイルタおよび安全弁を含むレギュレータステーシ
ョンが提案されている。この軸方向に整列されたカスカ
ード型要素から成る構造の結果、比較的背の高いハウジ
ングを必要とする。さらにこのGB−Ａ−2,024,650特許
に記載のレギュレータステーションは流量計すなわち流
量測定手段を有しない。この場合に、流量計を使用すれ
ば相当に長い接続管を必要とするであろう。実際に強い
乱流が生じるので、ガス流量計とレギュレータを接続す
る管の直径の数倍の距離だけレギュレータを流量から離
間させる必要がある。さらにレギュレータをタービン流
量計などの流量計に接続する管は、レギュレータそのも
のの発生する乱流のほか、この接続管の特殊輪郭とその
付属品とによる乱流を導入する。従って流量計の受ける
ガス流束の速度プロフイルが変形されまたガス流の中で
回転させられ、測定精度に悪影響を与える。

また特にフランス特許第FR−Ａ−2,341,131号におい
て、ガス圧を測定すると共に流量を計量する事ができる
集積型レギュレータ流量計ユニットが提案されている。
このようなユニットをレギュレータステーションの中に
配置する構造は非常に有利ではあるが、各作動圧につい
てこのガス圧に対応する本体を有するユニットを使用し
なければならない。さらにレギュレータステーションの
中にフイルタ、集積型レギュレータ流量計および安全装
置が並置されるので、大型の要素を配列しそれぞれの要
素が特定のサイズを有して作動圧に対して適合しなけれ
ばならない。

また、多くの公知のガスレギュレータステーションは
分解作業に際して、ステーションの入力弁と出力弁の間
のガス管ラインを完全に除去しなければならない。従っ
て分解作業がそれぞれの構成要素について実施されなけ
ればならないので、ステーションの組立て作業と分解作
業が長時間を要し面倒である。

［発明の目的および効果］ 本発明の目的は、このような欠点を克服し、公知のレ
ギュレータステーションと比較してその構成と保守が簡
単でありその設計と操作が一般的であり、またステーシ
ョンのコンパクト性に影響する事なくガス流量計量機能
を有するコンパクトなガスレギュレータステーションを
提供するにある。

［発明の概要］ これらの目的は、この明細書の冒頭において述べた型
のレギュレータステーションにおいて、本発明によれ
ば、さらに前記横方向隔壁上に搭載された流量計を含
み、前記フイルタは前記第１末端隔壁と圧力レギュレー
タとの間に配置された円筒形カートリッジから成り、こ
のレギュレータそのものが前記横方向隔壁上に取り付け
られ、また前記第１隔壁上に安全弁が搭載され、この安
全弁の弁通は前記圧力レギュレータの上流にその頂点
に、前記円筒形カートリッジの内部に配置されるように
構成れたレギュレータステーションによって達成され
る。

本発明の第１実施態様によれば、レギュレータステー
ションは、実質的に放射方向ガス流を成す出力弁頭と出
力弁座とを有し、前記外側ハウジングの内部に前記第１
チャンバの中に実質的に軸方向に配置された作動レギュ
レータと、ガス流を軸方向に再配向するため前記作動レ
ギュレータの出力弁頭の直下流に配置されたガス流配向
器と、このガス流配向器の直下流に配置された別個の流
量計とを含む。

この実施態様において、前記ガス流配向器は、前記レ
ギュレータの出力弁頭の弁座の支持体として作用する少
なくとも１つの有孔プレートと、多孔性材料から成り前
記有孔プレートの直下流に配置された要素とを含む。

前記有孔プレートはそれぞれ３乃至30平方mmの断面積
を有する複数の孔を有し、前記有孔プレートの孔の剛性
断面積は全開状態のレギュレータ出力弁頭の出力アパチ
ュアの断面積に等しく、従ってガス圧調整はレギュレー
タ出力弁頭とガス流配向器との間において段階的に生じ
る。

ガス流配向器の内部において、多孔性材料要素は、有
孔プレートと同程度の負荷損失を生じる。

好ましくは、多孔性材料要素は半球形凹形外側面を有
する。

ガス圧レギュレータの出力に一体的にガス流配向器が
存在する事により、ガス流が放射方向から軸方向に再配
向され、出力において均一速度プロフィルを生じる。

最小負荷損失を求めた公知のガス流配向器と異なり、
ガス圧調整に役立つガス流配向器を使用する事により段
階的なガス圧調整が実施され、これは音速波モードの調
整において生じる衝撃波効果を低減させる。

またガス流配向器は、調整による騒音の減少に非常に
役立つ。

またレギュレータ出力に隣接してガス流配向器を配置
する事により、レギュレータ出力の直下にタービン流速
計などの計量装置を挿入する事ができ、これはレギュレ
ータと流量計との間の配管の必要をなくし、このような
配管の存在による前記のすべての問題点を避ける事がで
きる。

本発明の他の実施態様として、流量計の口径を変更し
プラント中の最適流れ条件に適合させるため、流量計は
可動円筒形ライナの内部に収容され、このライナは、前
記横方向隔壁に取り付けられた流量計の支持円筒体の内
部に係合する外側断面積を有する。

望ましくは本発明の集積型レギュレータステーション
は、さらに流量計のダイナミックスを増大するために、
第２チャンバの中に流量計と出力オリフイスとの間に配
置されて、流量計の内部を流れるガス速度に作用する負
荷損失を選択的に導入する作動装置を含む。

この場合、レギュレータステーションは電子補正装置
に含み、この補正装置に対して、流量計に組み合わされ
た流量検出器と、第２チャンバに配置された圧力センサ
と、第２チャンバ中に配置された温度センサとから送ら
れるデータ信号が供給される。また前記電子補正装置
は、測定されたガスの流量、圧力、温度および圧縮性の
関数として補正された真の流量を決定する手段と、前記
の真の補正流量、流量計の最大許容流量に対応する記憶
された閾値と比較する手段と、真の補正流量が記憶され
た最大閾値を越えた場合にのみ負荷損失を選択的に導入
するために空気式アクチュエータを作動させる手段とを
含む。

本発明の第２実施態様によれば、差動空気装置を含
み、この装置は連続的に流量計の固有負荷損失を測定
し、この負荷損失を最大許容流量に対する基準負荷損失
と比較し、測定された負荷損失が基準負荷損失を越える
場合に選択的に負荷損失を導入するために作動装置を生
かす。

本発明の第３実施態様によれば、集積型多機能レギュ
レータステーションは基準圧の集積型レギュレータ流量
計を有し、このレギュレータ流量計はノズルを含み、こ
のノズルは尖頭形弁頭と共に、単一ハウジングの軸線に
対して平行な流れを生じる可変断面積のネックを形成す
る。

望ましくは、集積型多機能レギュレータステーション
はさらに集積型レギュレータ流量計のダイナミックスを
増大するため、第１チャンバ中に、円筒形フイルタの内
部に、安全弁ヘッドと集積型レギュレータ流量計との間
に配置された選択的減圧用作動装置を含む。

この場合、集積型多機能レギュレータステーションは
流量計算器を含み、この計算器の中に集積型レギュレー
タ流量計の作動パラメータに対応する信号が加えられ、
またこの流量計算器は、集積型レギュレータ流量計のネ
ック開口を連続的にモニタしてネック開口度が所定の閾
値以下に落ちた時のみ前記の選択的減圧用作動装置を作
動させる。

本発明による集積型多機能レギュレータステーション
は、種々の制御システムに適合する。

従って、集積型レギュレータ流量計を含む実施態様に
おいて、このレギュレータステーションは、集積型レギ
ュレータ流量計の作動圧を検出する少なくとも１つのセ
ンサと、下流ガス圧センサと、上流ガス圧センサと、上
流ガス温度センサと、可変断面ネックを有するノズルを
画成する要素の相対位置を検出するセンサと、計算器と
を含み、この計算器は、一方において、前記上流ガス圧
センサ、上流ガス温度センサおよび前記可変断面ネック
を有するノズルを画成する要素の相対位置を検出するセ
ンサから送られるデータに基づいて集積型レギュレータ
流量計を通るガス流量を検出する第１手段を含み、他方
において前記第１手段によって計算された流量および下
流ガス圧センサと前記作動圧センサによって供給される
データに対応して安全弁の動作を制御する第２手段を含
む。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明
する。

［実施例］ 従来の調整ステーションを示す第２図について述べれ
ば、入力弁２と出力弁６の間に直列に接続された要素か
ら成る部分10は非常に大型であって一連の要素３、４、
８、９および５の直列組立体を成し、これらの要素がそ
れぞれ作動圧に耐えるように設計されなければならな
い。従って各構成要素は外部ハウジングを備え、各ハウ
ジングは相当の高圧に耐えるように設計され制御されな
ければならない。このような制御の反復は明らかに欠点
を成す。

さらに、レギュレータ８などのレギュレータを含むの
で、不均一速度で下流に進行するガスフロントを生じ
る。流量計５などの別個の流量計の入力において均一速
度分布に戻るためには、レギュレータ８と流量計５との
間に十分長さの接続要素９を配備しなければならない。
従って従来のレギュレータ計量ステーションは大型で、
保守の困難は言うまでもなく、サブアセンブリ10を構成
する要素のいずれかの交換、検査または校正に断路を必
要とするのでコスト高である。第１図に図示の多機能レ
ギュレータステーションは標準的な調整−計量要素を使
用しながら、組立てと保守のための分解を容易にし、ま
た組立体をコンパクトに成す。

第１図に図示のレギュレータステーション100は第２
図に図示のサブアセンブリ10に対応し、いずれも入力弁
２と出力弁６に接続する。レギュレータステーション10
0は外部ハウジング110を有し、このハウジングは、作動
圧に耐える事のできる外皮を成し実質的に円筒形の側壁
118を有し、この側壁は例えば従来のフイルタの側壁に
対応する。ハウジング110の正面は第１および第２隔壁1
11,112によって閉鎖され、これらの隔壁は側壁118の末
端に対して継手114,116によって気密的に接続され、ま
たロック要素113、115によってロックされ、ハウジング
110内部の作用要素のいずれかを除去する際に隔壁111,1
12を除去してハウジング110内部にアクセスするため
に、前記のロック要素を簡単に取り外す事ができる。

分離隔壁117が末端隔壁111,112に対して実質的に平行
に、ハウジング110の内部に側壁118に固着されて、２チ
ャンバ120と160とを画成している。

入力弁２を接続するためのフランジがハウジング110
の側壁118に取り付けられ、レギュレータステーション
の上チャンバ120の中に入力オリフイス102を成す。出力
オリフイスが入力オリフイス102に対して直角に配置さ
れる場合、同様に出力弁６に接続するフランジがハウジ
ング110の下方隔壁112に形成され、第２チャンバ160と
連通する出力オリフイス106を成す。あるいはハウジン
グ110の側壁118上に出力オリフイス106′を形成して下
方チャンバ160と連通させ、入力オリフイス102と出力オ
リフイス106′（第１図において破線で図示）とを備え
る事ができる。

標準型のレギュレータ108を第１チャンバ120の中に、
隔壁117上に固着し、このレギュレータの入力183は、安
全弁141と協働する弁座を成し、上方の末端隔壁111に固
着された安全弁組立体104の一部を成す。レギュレータ1
08は出力弁頭182を有する完全に従来型の設計である
が、外部ハウジング110が存在するので圧力平衡されて
いるので、レギュレータ108そのものが圧力に耐えるハ
ウジング180を必要としない。従って108はさらに簡単な
設計とし、小体積を有する事ができる。

レギュレータ108と安全弁104を担持する上方隔壁111
との間に円筒形のフイルタカートリッジ103が配置され
る。ハウジング110の側壁118の中に、分離隔壁117のレ
ベルに、フイルタ103用抽気弁131が配置される。安全弁
104の弁頭141がフイルタカートリッジ104の内部スペー
スの中に配置されて、組立体をさらにコンパクトに成
す。またフイルタ103は、着脱自在の隔壁111の直下に配
置されているので、レギュレータステーション内部の他
の要素を取り除く必要なく、簡単に交換する事ができ
る。

ハウジング110の内部に軸方向に配置されたレギュレ
ータ108に続いてガス流配向器109が備えられ、この配向
器は、ガス流を分割する有孔プレート191と、多孔材料
から成る要素192とによって形成される。このガス流配
向器109はレギュレータの弁頭182の近傍において乱され
たガス速度プロフイルをガス流量計105の入力において
再調整する。またこのガス流配向器は調整工程によって
生じる騒音を低減させるに役立つ。

ハウジング110の内部において、ガス流量計105がレギ
ュレータ108とガス流配向器109との軸方向下流に配置さ
れ、隔壁117を貫通して第２チャンバ160の中に突入して
いる。流量計105は、第１図に図示のようにタービン型
とする事ができ、羽根151を備え、この羽根の回転速度
は垂直壁体153に取り付けられた検出器152によって実施
され、この垂直壁体153は隔壁117に連結されてハウジン
グ110に対して軸方向のガス流導管を成す。しかし流量
計105は他の型のガス流測定要素、例えば渦発生器ある
いはその他の標準流量計として使用される装置とする事
ができる。流量計105は外部ハウジング110の故にレギュ
レータ108と同様に均一圧力のもとに作動するので、作
動圧に耐える特殊のハウジングの中に格納する必要はな
い事を注意しなければならない。従来の高圧タービンの
流量計のハウジングの重量が一般にプラスチックで作ら
れる計量要素そのものの重量の約20倍である事を考慮す
れば、外部ハウジング110以外に流量計を格納するため
の特殊の耐圧ハウジングを必要とせずに流量計105を直
接に隔壁117上に取り付けできる事は大きな重量節約と
なる。流量計105の寸法を作動条件に適合させるため、
円筒壁体153の内部に係合する断面積を有する可動円筒
形ライナを設置する事ができる。このようにして小口径
の流量計105Aを可動ライナ154の中に配置し、他の要素
を変更する必要なく最適の流量条件に適合する事ができ
る。

レギュレータステーション100はその作動に際して入
力オリフイス102から上流圧のガスを受け、ガスは上方
チャンバ120の中に入る。入力オリフイスから入るガス
はまずフイルタカートリッジ103を通過し、つぎにカー
トリッジ103の内部に配置された安全弁の弁頭141を経過
して、上方チャンバ120の中に配置されたレギュレータ1
08の中に入る。ガスはつぎに配向器109を通して配向さ
れた後に、流量計105を通り、下方チャンバ160に入る。
この下方チャンバ160そのものは受動型消音器107を成す
ように構成され、この消音器は下方チャンバの壁体面に
当接されて調整工程中の騒音を低減させる吸音材料から
成る。つぎにガスは出力オリフイス106または106′を通
って本管に戻る。

ハウジング110の内部においてレギュレータステーシ
ョンのすべての機能、すなわち濾過機能、安全機能、調
整機能、計量機能および騒音防止機能が集中されている
が、これらの種々の機能は従来は直列に接続された複数
のサブアセンブリによって実施されていた。

第１図の型の集積型レギュレータステーションの利点
は次の通りである。

−モジュール100の外部ハウジング110のみが作動圧を
受けて、承認される必要があるが、その内部構成要素は
実質的に均一な圧力を受けるので、作動圧に抵抗するハ
ウジングを必要とせず簡単な設計とする事ができる。

−組立体100のモジュール設計の故に保守が簡単であ
る。なぜならば、上方隔壁111を開けば保守のために直
接に弁頭141とフイルタカートリッジ103に達する事がで
き、またレギュレータ組立体108と、ガス流配向器105
と、流量計105に直接アクセスして、これらのを保守の
ため、または膜の取り替えのため、または定期的校正の
ために取り外す事ができ、この取り外しはすべて断路な
しで実施されるからである。

第１図の実施態様に見られるように、ガス流配向器10
9が存在するのでレギュレータ108と流量計105との間の
接続が一切不要であり、従って組立体をコンパクトに成
すと共に、流量計に対するガス粒の均一速度分布を保証
する。流量計の作動原理は流速測定にあるからである。

種々の乱流の研究から、１つの法線面から他の法線面
まで速度分布の変動しない理想的流れ条件を得るために
は相当長の直線導管を備えなければならない事が明かで
ある。特にガスに関する1988ATG会議に提出されたガジ
ャン、ハイブラード、ボッシュおよびレジャンの論文
「設置条件を免除するダイヤフラムによる流量測定用レ
ギュレータ」において、均一速度分布を得るために必要
な線状導管の長さを短縮する事のできる流れレギュレー
タが提案された。この型のレギュレータはダイヤグラム
計量技術の設計であって、非常に低い負荷損を示すが、
単にレギュレータ出力に接続すれば効率を大幅に低下さ
せる事が発見された。

本発明によれば、ガス流配向器109が特殊の設計を有
し、レギュレータ108の本体180の一部190の中に配置さ
れ、従ってレギュレータ108と密接に協働する事ができ
る。

従って第１図に図示のように、パーフオレーション19
3を有するプレート191はレギュレータ108の支持体とし
ても作用する。

レギュレータ108の出力弁頭182と円錐形を有する弁座
181との間の実質的に放射方向ガス流は、狭いスペース
中で軸方向に沿って再配列され、弁レベルでの音速から
プレート191の出口での毎秒数メートルの速度に低下す
る。タービン式流量計105にとって有害なジェット効果
が除去される。弁頭182から出るガスジェットはレギュ
レータの壁体190の内側面に向けられてその動エネルギ
ーの大部分を失い、このエネルギーは圧力エネルギーに
転化される。

またガス流配向器109の特殊の位置がガス流配向器の
負荷損失に伴う問題を回避する。実際に、ガス流配向器
の寸法がガスの調整に貢献する。すなわちその有効アパ
チュアの断面は全開状態のレギュレータ弁頭182の断面
に対応している。

例えばガス流配向器109の上流にある調整弁182が全開
時に直径50mmのオリフイスに対応する流れ断面を示すな
らば、ガス流配向器109はこの直径50mmのオリフイスに
相当する流れ断面を有しなければならない。

このようにして、本管によって吸引される流量の増大
がガス流配向器109の上流における圧力増大を生じ、前
記レギュレータ弁頭182が全開位置にある時にガス流配
向器109がレギュレータ108の入力における圧力値に向か
う傾向を示すので、レギュレータ弁頭182とガス流配向
器109との間で段階的減圧を生じる。この状態において
は圧力調整全部がガス流配向器109によって実施され
る。従ってこのガス流配向器109は圧力調整にとって有
効である。

さきに説明したように、ガス流配向器109はプレート1
91を有し、その中央にレギュレータ108の弁頭181の弁座
が配置されている。

このプレート191は前記の弁座181の周囲に同心円上に
配置された複数の円筒形オリフイス93を穿孔されてい
る。これらのオリフイス93の数ｎは弁頭182の通路断面
の関数であって、比S/sに対応する。ここに、 −Ｓは全開時のレギュレータ弁頭182の通路断面積、 −ｓはプレート191中のオリフイス193の通路断面積と
する。

各オリフイスの直径は大体２〜6mmの範囲内とする事
ができ、最小オリフイスの場合に効率が最大となる事は
理解されよう。

この有孔プレート191の下流に多孔性材料192が配置さ
れ、これは例えば焼結金属（焼結黄銅など）とする事が
でき、これは高い機械抵抗を示す。

しかし焼結金属のかわりに、多孔度が同一である限り
他の任意の材料を使用する事ができる。同様に、プレー
ト191と多孔性材料を支持しレギュレータの出力に配置
された半球形グリッド194との間のスペースは、所要の
機械強度と多孔度とを与える凝集性を有する限り種々の
繊維材料をもって充填する事ができる。例えば要素192
はガラスファイバファブリックで製造する事ができる。

使用される多孔材料192の負荷損失はその上流に配置
される有孔プレート191と同一のオーダである。

半球形の出力グリッド194はレギュレータの負荷損失
を分布させ、外側近傍において最大、中心部分において
最小となす。このような分布は弁頭182の直下区域での
ガス流を増進する。

最後に、ガス流配向器109の中に多孔性材料192を使用
する事は、ガス流の速度安定化と均一化のほか、レギュ
レータの発生する騒音の低減に役立つ。

また本発明は、流量計のダイナミックスを現存の装置
よりも容易に増大させる事ができる。

現在の技術水準においては、流量計または工業用メー
タの固有ダイナミックスは約20である。この数字は、±
１％の精度の基準圧力をもって測定する事のできる最大
流量と最小流量の比に対応する。

例えば、±１％の精度をもって1000m³/hの流量を測定
する事のできるメータが同一精度をもって50m³/hの流量
を測定する事ができなければならない。そのダイナミッ
クスは下記である： このダイナミックスを実現するためには、メータが一
定圧力で作動する事が必要であり、そのためにはメータ
が第１図と第２図に図示のような圧力レギュレータに組
合わされなければならない。

このような構造は、過大な圧力レギュレータの使用に
よってメータを破壊する危険が大きい。実際に、このレ
ギュレータは回路圧力が最低である時にメータの最大流
量を供給しなければならない。しかし本管の圧力はしば
しば最高圧に保持される。この場合にレギュレータから
出る流量が対応のメータから出る流量よりはるかに大き
くなる可能性がある。

例えば、毎時100立方メートルの流量を要求する使用
者が第１図の型の調整−計量ステーションを使用する場
合、レギュレータは1.6絶対バール（フランスガスの中
圧本管において許容される最低圧）の本管圧をもってこ
の流量を通過させるように選定される。しかし多くの場
合にこのレギュレータは4.8絶対バール（フランスガス
の中圧本管において許容される最高作動圧）の本管圧を
もって供給される。これは流量を３倍に増大する。この
ようにして、毎時100立方メートルの最大流量に設定さ
れたメータがレギュレータからの毎時300立方メートル
の流量に露出される事になる。これは当然にメータの破
壊をもたらす。

考えられるもう一つの方法は、メータをレギュレータ
の上流に配置するにある。しかしこのような構造は、メ
ータがレギュレータからの最大可能圧に耐えるように設
計されている限り、ガス本管圧の変動係数（4.8/1.6）
に等しい比率だけ調整−計量ステーションの全体ダイナ
ミックスを低下させる可能性がある。

本発明によれば、第４図に図示のように、前記のレギ
ュレータ108およびガス流配向器109に対してメータ105
を下流に配置しながらメータのダイナミックスを増大さ
せる事ができる。

絞り弁に相当する装置410がメータ105の直下に配置さ
れる。この装置410の目的は、メータ105の中を流れるガ
スの速度によって決定される負荷損失を導入するにあ
る。

一定の流量に対して、第２チャンバ160の中において
装置410によって選択的に導入される負荷損失の増大の
結果、メータ105のレベルの圧力を増大させ、従ってガ
スの流速に比例した負荷損失を生じる。

このような状態においては、メータ105が定圧作動モ
ード（レギュレータに対して下流位置のモード）から、
自動的に可変圧作動モード（レギュレータに対して上流
位置にあるモード）に変化したのと同じ状態になる。

メータ105と出力オリフイス106との間の負荷損失を生
じる装置410は本体411を含み、この本体は滑り弁413を
格納しこの滑り弁はバネ414によって作用される弁頭を
成し、この滑り要素は本体411に形成されたオリフイス4
12の通過断面積を変動させて出力オリフイス106へのガ
ス流量を変動させる事ができる。

弁頭413の移動は、電子式制御装置420と空気式制御装
置430からそれぞれライン428、416と、438、418を通し
て加えられる制御圧によって生じ、この制御圧は弁頭41
3の背後にハウジング411の中に形成されたチャンバの中
にそれぞれオリフイス415と417を通して入る。

選択的負荷損失を生じる絞り弁410の制御は、電子制
御装置420、あるいは幹線空気式差動装置430によって実
施される。これら両方の制御装置が第４図には図示され
ているが、実際にはその一方のみが使用される事は明か
である。

電子制御装置420は電子補正装置421を含み、この補正
装置は流量計105のパルス発生器152と、第２チャンバ10
6の中の圧力センサ422と、同じく第２チャンバ160の中
の温度Ｔセンサ423とからそれぞれのデータ信号を受け
る。この電子補正装置421は、測定それた流量、ガス圧
Ｐ、温度Ｔおよびガス圧縮係数Ｚとの関数として真の補
正流量を決定する手段と、この真の補正流量を流量計10
5の中への最大許容流量に対応する記憶された閾値と比
較する手段と、ライン425として空気式アクチュエータ4
26を作動させる手段とを含み、このアクチュエータ426
は前記の真の補正流量が記憶された閾値を越えた場合に
のみ絞り弁410に作用して選択的に負荷損失を生じる。
空気式アクチュエータ426は空気供給ライン427から供給
され、ライン425を通して信号を受けた時に、ライン42
8、416を通して絞り弁410に対して作動圧を加える。ラ
イン429は絞り弁410の下流の出力オリフイス106におけ
る排気のために備えられる。

この装置においては、流量補正器421は、メータ105の
パルス発生器152から送られる周波数データを、この型
のメータの最大許容流量に対応する記憶値と比較する。
測定された周波数が記憶された閾値以下にある限り、補
正器421は、負荷損失を生じる絞り弁410のアクチュエー
タ426に対して作用しない。

閾値に達した時、補正器421がライン425を通して信号
を出し、この信号がアクチュエータ426を介して負荷損
失発生用絞り弁410を生かす。

この作用はメータ105レベルにおける圧力増大をもた
らして、従ってメータの流量を低下させ、その結果とし
て流量に対応する信号の周波数を低下させる。

空気式圧力差動装置430が使用される場合、負荷損失
発生絞り弁は差動装置431によって制御され、この差動
装置は常にメータ105そのものの負荷損失を測定する。
従って、メータの負荷損失が最大許容流量に対応する負
荷損失以下に留まる限り、差動装置431は絞り弁410に対
して作用しない。

最大許容流量以上であれば、差動装置431が働いて絞
り弁410を作動させる。この絞り弁は電子制御について
述べたものと同一である。

空気式差動装置431は従来の設計とする事ができる。
膜436が弾性部材436aによって緊張保持され、この装置
を第１室432と第２室434に分離する。第１室432はライ
ン433を通して、ガス流配向器109とメータ105との間の
ガス流区域に接続され、第２チャンバ434はライン435を
通して、メータ105の下流ガス流区域に接続される。測
定された差圧が所定の閾値以下であれば、前記の膜436
に連結された弁頭437が開放状態にあり、チャンバ432か
らライン439を通して出力オリフイス160に圧力を脱出さ
せる。

逆に、この差圧が最大許容流量に対応するメータの負
荷損失に等しい所定の閾値を越えた時、弁頭437が閉鎖
されて、制御圧を加えて絞り弁410を作動させる。

第４図に図示の構造は、メータ105のレベルにおける
圧力を変動させる事により、下記のような利点を生じ
る。

−小口径のメータを使用する事ができ、従って測定さ
れる最低流量を低下させまたダイナミックスを増大させ
る事ができる。

−口径の変化により、メータ105のコストが節約され
る。実際に、調整−計量ステーションに対するガス供給
本管の圧力変動振幅に対応して、口径を２〜４分の１に
減少させる事が可能であり、これは当然にダイナミック
スを同一の倍率２〜４だけ増大させる。すなわち40〜80
に増大させる事ができる。

−一般に小圧力変動について作動するPTZ型の補正器4
21の機能を活用する事ができる。

メータ105の口径の縮小による節約は補正器420のコス
トを補償する。これは特に、輸送用本管網と分配本管と
の間のゴス流量測定の場合である。

−絞り弁が過大なガス流速を防止するので、メータの
破壊の危険性がない。

第５図と第６図について述べれば、図示の本発明の第
２実施態様と第１図の実施態様との相違点は、レギュレ
ータ108、ガス流配向器109および流量計105の代わりに
集積型レギュレータ流量計208が使用され、これは流量
調整、圧力調節および計量機能を簡単にまた正確に実施
する。このレギュレータ流量計208は例えばフランス特
許第FR−Ａ−2,341,131号に記載の型のものとする事が
できる。しかし作動圧がハウジング210によって保持さ
れているので、実質的に等圧条件で作動する事ができ、
従って単一のモデルで全圧力範囲をカバーする事ができ
るので、レギュレータ流量計208の構造が簡単化され
る。第５図と第６図に図示の集積型レギュレータの各要
素の数字202,203,204,206,206′,207,210−218,231,24
1,220,260,283は第１図の対応の要素の数字に対応し、
最後の２数字は同一である。これらの要素の説明は繰り
返さない。

レギュレータ流量計208は業界公知のようにノズルか
ら成り、このノズルは尖頭型弁頭251によって画成され
る可変断面のネックと、集中部および拡大部を有する弁
座253とを持つ。弁頭251の位置、従ってノズルの音速ネ
ックの通過断面積は位置センサ252によって測定され
る。

第６図の実施態様は第５図の実施態様と類似である
が、その相違点は、入力オリフイス202′と出力オリフ
イス206′が相互に整列されている事である。この場合
入力オリフイス202′は分離隔壁217の下方レベルにおい
て本体210の側壁218の中に形成され、隔壁217の中に作
られたオリフイス221を通して上方チャンバ220と連通す
る。出力オリフイス206′は側壁218の中に形成され、第
１図および第５図の出力オリフイス106′または206′と
同形である。

このように、ハウジング210または110に対する入力弁
と出力弁の種々の接続位置（整列配置、直角配置、片寄
り配置）を成しうる事は明かである。

ハウジング110または210を入力弁２および出力弁６に
接続するためにどのような型のフランジ連結を使用して
も。ハウジング110または210を除去する事なく、単に隔
壁111、112のいずれか一方または両方を開く事によって
ステーション内部に必要に応じて介入する事ができる。
これはこれらの組立体の分解と再組立とを非常に簡単に
する。

レギュレータ流量計208を含む第５図と第６図に図示
の集積型多機能レギュレータステーションは、その機械
的設計について多くの利点を示すのみならず、データの
処理と安全管理の面から多くの可能性を示す。すなわち
一次ガス分配本管に接続された二次ガスユーザ本管の場
合、それぞれ集積型レギュレータ流量計208および各種
のセンサを備えた第５図と第６図に示すレギュレータス
テーションを備えれば、各レギュレータステーションの
レベルにおいて得られるパラメータに基づいて、警報ま
たは選択的安全弁作動命令を発生する事が可能である。
この点を説明すれば（第８図）、各レギュレータステー
ションに組合わされたプロセッサ200は、第１流量計算
手段312を含み、この計算手段312はライン322,324,325
を通して、上流圧力センサ310、上流温度センサ311、レ
ギュレータ流量計208内部のノズルの弁頭251の位置セン
サ305、および二次分配本管中の下流に配置された圧力
センサ307からデータを受ける。第１手段312から、下流
圧に関するデータ（ライン326）、弁頭251の位置に関す
るデータ（ライン327）、および第１手段312によって計
算されたガス流量に関するデータ（ライン328）を受け
る第２手段313がプロセッサの中に配置される。

作動圧の存在を検出するセンサ308からのデータがラ
イン321を通して回路313に送られる。この場合、必要な
らば回路313がライン329を通して、レギュレータステー
ション200に組合わされた安全弁204に対する作用を制御
する。それぞれ312,313などの回路を含むそれぞれ自体
のプロセッサを備えた１本の二次本管中の各レギュレー
タステーションのモニタリングは、ライン315,316によ
ってプロセッサ312,313に接続された一次ガス本管の中
央制御ステーション314によって実施される。

例えば、いずれかのレギュレータステーションからの
漏れ流を検出するためにガス本管中のレギュレータステ
ーションのモニタリングを実施する事ができ、このよう
な漏れが異物の存在による弁の閉鎖不良から生じるもの
であれば、弁頭位置（ライン327）について、従ってス
テーションの流量について、作動信号があるか否かにつ
いて、すなわち、レギュレータの作動圧（ライン321）
が存在するか否かについて、また下流本管中の圧力レベ
ル（326）について総合チェックを実施する。このチェ
ックは装置の自己テスト手順を決定するのに役立つ。す
なわち、もし漏れ流量が二次本管の作動圧を越えていれ
ば安全弁204の作動を生じ、もし漏れ流量が二次本管に
危険を与えるものでなければ、この漏れを承認する。当
然この型の事故は、修理の必要を警告する警報信号を伴
う。

集積型レギュレータステーションに組合わされたプロ
セッサ312,313によって処理されるデータを使用すれ
ば、簡単に二次本管の危険度を評価し、従って必要な修
理を実施する緊急性を決定し、安全弁の全面的な作動を
避ける事ができる。通常の装置を使用する場合のよう
に、この安全弁の作動は二次本管中のガス分配の全面的
遮断を伴う可能性がある。第７図は第５図および第６図
の実施態様の変形であって、この場合には「圧力ブレー
カ」と呼ばれる装置が組み込まれ、これは第４図の実施
態様の場合と同様にレギュレータ流量計のダイナミック
スを増大する事ができる。

レギュレータ流量計は計量の観点からは、圧力レギュ
レータの上流に配置された従来の流量計とみなす事がで
きる。従ってこのレギュレータ流量計は供給本管からの
圧力変動を受け、従来のメータと同様にそのダイナミッ
クスに対する影響を受ける。すなわち本管の圧力が最大
値にある時、小流量を正確に測定する事が困難である。

第７図の実施態様の場合、流量計算器520によって制
御される装置510を導入する事によってレギュレータ流
量計208のダイナミックスが増大される。

選択的減圧装置510が第１チャンバ220の中に、円筒形
フイルタ203の内部に、安全弁ヘッド241と集積型レギュ
レータ流量計208との間に配置されている。流量計算器5
20がレギュレータ流量計208の作動パラメータに対応す
る信号を受け、レギュレータ流量計208のネック開口断
面積を絶えずモニタし、この開口断面積が所定の閾値以
下に落ちた時にのみ減圧装置510に作用する空気式アク
チュエータ417を作動させる。

ライン522〜525を通して流量計算器520に供給される
データは、減圧器上流のガスの圧力と温度、検出器252
によって検出されるネック可変断面積を決定する要素25
1と253の相対位置、およびガス密度に関するデータであ
る。

空気式アクチュエータは流体ライン516によって空気
を供給され、ライ521を通して計算機520から制御信号を
受けた時に、ライン518を通して作動圧を装置510の本体
511中のチャンバの中に、ピストン514の背後に送る。こ
のピストンはバネ515によって弾発され、その下流端に
弁座512と協働する弁頭513を有する。

レギュレータ流量計208が正確な流量測定を可能とす
る弁頭開口範囲（例えば５〜100％）で作動している場
合、計算器520は装置510を開放状態に留まるように命令
する。この場合、ノズル253における圧力は本管の圧力
範囲にある。

他方、レギュレータ流量計208が正確な流量測定を可
能としない開口範囲（例えば０〜５％）にあれば、計算
器520は、レギュレータ流量計208の入力において弁頭25
1の開口を増大させる圧力降下が得られるまで装置510が
閉じているように、空気式アクチュエータ517によって
装置510を作動する。この圧力増大が５〜100％の開口範
囲内に達して所望の測定精度が得られた時、システムは
再び新しい平衡状態に設定される。

第４図の装置401と同様に、装置501はレギュレータ流
量計組立体のダイナミックスを大幅に増大させる事がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレギュレータと流量計が相互に分離された本発
明による集積型多機能レギュレータステーションの軸方
向断面図、第２図は従来のレギュレータステーションの
側面図、第３図は流量計がアダプタライナーの内部に配
置された第１図の実施態様の変形の部分軸方向断面図、
第４図は流量計の下流に負荷損失を選択的に導入するた
めの制御装置を備えた第１図によるレギュレータステー
ションの軸方向断面図、第５図は集積型レギュレータ流
量計を含む本発明の第２実施態様による集積型多機能レ
ギュレータステーションの軸方向断面図、第６図はガス
入力と出力が整列された第５図のレギュレータステーシ
ョンの変形の軸方向断面図、第７図はレギュレータ流量
計の上流圧を選択的に低下させる作動装置を備えた第５
図の実施態様によるレギュレータステーションの軸方向
断面図、また第８図は本発明による集積型多機能レギュ
レータステーションの制御システムの一例を示すブロッ
クダイヤグラムである。 102,202……入力オリフイス、106,206……出力オリフイ
ス、103,203……フイルタ、104,204……安全弁、105…
…流量計、108,208……ガス圧レギュレータ、109……ガ
ス流配向器、110,210……ハウジング、117,217……支持
隔壁、120,160……第１チャンバ、220,260……第２チャ
ンバ、154……ライナ、410……絞り弁、421……電子補
正装置、430……空気式差動制御装置、208……集積型レ
ギュレータ流量計、510……減圧装置、520……流量計算
器、 200……ステーション、204……安全弁、308……差動圧
検出センサ、301……圧力センサ、305……ノズル相対一
センサ、307……下流圧センサ、311……温度センサ、31
2……第１流量計算手段、313……第２流量計算手段、31
4……中央制御装置。

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作動圧に耐えるように設計された単一の外
   側ハウジング（110,210）を有し、前記外側ハウジング
   （110,210）は、少くともフィルタ（103,203）と、圧力
   レギュレータ（108,208）と、安全弁（104,204）とを格
   納し、前記外側ハウジング（110,210）は、実質的に円
   筒形の側壁（118,218）と、外側ハウジング（110,210）
   の両端に取り付けられた第１隔壁（111,211）および第
   ２隔壁（112,212）と、前記第１隔壁（111,211）および
   第２隔壁（112,212）に対して実質的に平行に外側ハウ
   ジング（110,210）の中に配置されて第１チャンバ（12
   0,220）および第２チャンバ（160,260）を画成する横方
   向分離支持隔壁（117,217）とを有し、前記外側ハウジ
   ング（110,210）に、入力弁（２）に接続されて前記第
   １チャンバ（120,220）に開く入力オリフィス（102,20
   2）を画成する入力フランジと、出力弁（６）に接続さ
   れて前記第２チャンバ（160,260）の内部に形成された
   出力オリフィス（106,106′,206,206′）を画成する出
   力フランジが取り付けられた、一次分配本管から出た二
   次ユーザ本管にガスを供給するための集積型多機能レギ
   ュレータステーションにおいて、前記第１隔壁（111,21
   1）と前記第１チャンバ（120,220）は、横方向分離支持
   隔壁（117,217）に対して上側隔壁と上側チャンバを構
   成し、前記第２隔壁（112,212）と前記第２チャンバ（1
   60,260）は、横方向分離支持隔壁（117,217）に対して
   下側隔壁と下側チャンバを構成し、前記横方向分離支持
   隔壁（117,217）に流量計（105,208）が取り付けられ、
   前記フィルタ（103,203）は、前記第１隔壁（111,211）
   と圧力レギュレータ（108,208）との間に配置された円
   筒形カートリッジから成り、この圧力レギュレータ（10
   8,208）は、前記横方向分離支持隔壁（117,217）に取り
   付けられ、前記第１隔壁（111,211）に安全弁（104,20
   4）が取り付けられ、この安全弁（104,204）の弁頭（14
   1,241）は、前記圧力レギュレータ（108,208）の上流側
   でフィルタ（103,203）の円筒形カートリッジの内部に
   配置されていることを特徴とする集積型多機能レギュレ
   ータステーション。
2. 【請求項２】実質的に放射方向ガス流を成す出力弁頭
   （182）と出力弁座（181）とを有し、前記上側チャンバ
   （120）の内部で外側ハウジング（110）に実質的に軸方
   向に配置された作動レギュレータ（108）と、ガス流を
   軸方向に再配向するため前記作動レギュレータ（108）
   の出力弁頭（182）の直下流に配置されたガス流配向器
   （109）と、このガス流配向器（109）の直下流に配置さ
   れた流量計（105）とを有することを特徴とする請求項
   １に記載の集積型多機能レギュレータステーション。
3. 【請求項３】ガス流配向器（109）は、作動レギュレー
   タ（108）の出力弁頭（182）の弁座（181）の支持体と
   しても作用する少くとも１つの有孔プレート（191）
   と、前記有孔プレート（191）の直下流に配置された多
   孔性材料から成る要素（192）とを有することを特徴と
   する請求項２に記載の集積型多機能レギュレータステー
   ション。
4. 【請求項４】有孔プレート（191）は、断面積が３〜30
   平方mmの複数の孔（193）を有し、有孔プレート（191）
   の孔（193）の合計断面積は、全開位置のレギュレータ
   出力弁頭（182）の出力孔の断面積に等しく、ガス圧調
   整は作動レギュレータの出力弁頭（182）とガス流配向
   器（109）との間において段階的に生じることを特徴と
   する請求項３に記載の集積型多機能レギュレータステー
   ション。
5. 【請求項５】多孔性材料要素（192）は、有孔プレート
   （191）と同程度の負荷損失をガス流配向器（109）の内
   部に生じることを特徴とする請求項４に記載の集積型多
   機能レギュレータステーション。
6. 【請求項６】多孔性材料要素（192）は、半球形凹形外
   面を有することを特徴とする請求項３ないし５のいずれ
   かに記載の集積型多機能レギュレータステーション。
7. 【請求項７】流量計（105）は、横方向分離支持隔壁（1
   17）に取り付けられた流量形（105）の支持円筒体（15
   3）の内部に係合する外側断面積を有す可動円筒形ライ
   ナ（154）の内部に収容されることを特徴とする請求項
   ２ないし６のいずれかに記載の集積型多機能レギュレー
   タステーション。
8. 【請求項８】流量計（105）のダイナミックスを増大す
   るように流量計（105）の内部を流れるガス速度に作用
   する負荷損失を導入するめに、下側チャンバ（160）の
   流量計（105）と出力オリフィス（106）の間に、負荷損
   失を選択的に導入するための作動装置（410）を配置し
   たことを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載
   の集積型多機能レギュレータステーション。
9. 【請求項９】電子補正装置（421）を含み、この電子補
   正装置（421）に流量計（105）に組み合わされた流量検
   出器（152）と、下側チャンバ（160）に配置された圧力
   センサ（422）と、下側チャンバ（160）に配置された温
   度センサ（423）から送られるデータ信号を供給し、前
   記電子補正装置（421）は、測定されたガスの流量、圧
   力、温度および圧縮性の関数として補正された真の流量
   を決定する手段と、前記真の補正流量を流量計（105）
   の最大許容流量に対応する記憶された値と比較する手段
   と、真の補正流量が記憶された最大値を越えた場合にの
   み負荷損失を選択的に導入するために作動装置（410）
   の空気式アクチュエータ（426）を作動させる手段とを
   含むことを特徴とする請求項８に記載の集積型多機能レ
   ギュレータステーション。
10. 【請求項１０】差動空気装置（430）を含み、この差動
    空気装置（430）は、連続的に流量計（105）の固有負荷
    損失を測定し、この負荷損失を最大許容流量に対する基
    準負荷損失と比較し、測定された負荷損失が基準負荷損
    失を越える場合に選択的に負荷損失を導入するための作
    動装置（410）を作動させることを特徴とする請求項８
    に記載の集積型多機能レギュレータステーション。
11. 【請求項１１】基準圧の集積型レギュレータ流量形（20
    8）を有し、この集積型レギュレータ流量形（208）は、
    尖頭形弁頭（251）と外側ハウジング（210）の軸線に平
    行な流れを生じる可変断面積のネックを形成するノズル
    （253）を有することを特徴とする請求項１に記載の集
    積型多機能レギュレータステーション。
12. 【請求項１２】集積型レギュレータ流量計（208）のダ
    イナミックスを増大するため、上側チャンバ（220）の
    円筒形フィルタ（203）の内部の安全弁ヘッド（241）と
    集積型レギュレータ流量計（208）との間に配置された
    選択的減圧用作動装置（510）を有することを特徴とす
    る請求項11に記載の集積型多機能レギュレータステーシ
    ョン。
13. 【請求項１３】流量計算器（502）を含み、この流量計
    算器（502）に集積型レギュレータ流量計（208）の作動
    パラメータに対応する信号が加えられ、この流量計算器
    （520）は、集積型レギュレータ流量計（517）のネック
    開口を連続的にモニタしてネック開口度が所定の値以下
    に落ちた時のみ前記選択的減圧用作用装置（510）を作
    動させることを特徴とする請求項12に記載の集積型多機
    能レギュレータステーション。
14. 【請求項１４】集積型レギュレータ流量計（208）の作
    動圧を検出する少くとも１つのセンサ（308）と、上流
    ガス圧センサ（307）と、上流ガス温度センサ（311）
    と、可変断面ネックを有するノズルを画成する要素（25
    1,253）の相対位置を検出するセンサ（251,253）と、計
    算器（312）とを含み、この計算器（312）は、上流ガス
    圧センサ（301）、上流ガス温度センサ（311）および可
    変断面ネックを有するノズルを画成する要素（251,25
    3）の相対位置を検出するセンサ（251,253）から送るデ
    ータに基づいて集積型レギュレータ流量計（208）を通
    るガス流量を検出する第１手段と、第１手段によって計
    算された流量および下流ガス圧センサ（307）と作動圧
    センサ（308）によって供給されるデータに対応して安
    全弁（204）の動作を制御する第２手段（313）を有する
    ことを特徴とする請求項11ないし13のいずれかに記載の
    集積型多機能レギュレータステーション。
15. 【請求項１５】第２隔壁（112,212）に出力オリフィス
    （106,206）が形成されて、入力オリフィス（102,202）
    に対して直角に配置された出力オリフィスを成すことを
    特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の集積型
    多機能レギュレータステーション。
16. 【請求項１６】出力オリフィス（106,206）は外側ハウ
    ジング（110,210）の側壁（118,218）に形成されて入力
    オリフィス（102,202）に整列するように配置されるこ
    とを特徴とする請求項1,2または11に記載の集積型多機
    能レギュレータステーション。