JP2803776B2

JP2803776B2 - 親子式圧力調整器

Info

Publication number: JP2803776B2
Application number: JP7081794A
Authority: JP
Inventors: 年彦鈴木
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: JPH07281762A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、供給されるガスの圧
力を多段に減圧することが可能な親子式圧力調整器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の親子式圧力調整器としては、例
えば図５に示すものがある。この親子式圧力調整器は、
一次減圧室Ａで減圧したガスを、大流量減圧弁１、小流
量減圧弁２で減圧して、出口部３から他のガス機器等に
供給するようになっている。

【０００３】一次減圧室Ａには、例えば２本のガスボン
ベ（図示せず）のうち、いずれか一方からガスが供給さ
れるようになっている。ただし、ガスボンベのガスは、
図示しない減圧機構を介して減圧されたものが一次減圧
室Ａに供給されるようになっている。そして、いずれの
ガスボンベを選択するかは、ノブ４の回転方向によって
自由に行うことができるようになっている。

【０００４】大流量減圧弁１は、一次減圧室Ａの圧力を
さらに規定の圧力まで減圧して出口部３に供給するよう
になっている。ただし、この例では、大流量減圧弁１と
出口部３との間に、大流量計５が設けられている。した
がって、大流量減圧弁１の流出ポート１ｂから流出した
ガスは、大流量計５を通って出口部３に流れるようにな
っている。また、大流量減圧弁１は、その流入ポート１
ａに設けたノズル１１と、このノズル１１に離接する弁
体１２と、この弁体１２のノズル１１への離接を制御す
るパイロット機構１３とを備えている。ノズル１１は、
流入ポート１ａを介して一次減圧室Ａに連通しており、
ノズル１１の先端部及び弁体１２は、流出ポート１ｂ内
に位置している。

【０００５】パイロット機構１３は、出口部３に連通し
たパイロット室Ｂと、このパイロット室Ｂ内に設けら
れ、出口部３の圧力変動によって往復移動するダイヤフ
ラム１３１と、このダイヤフラム１３１の変位を弁体１
２に伝えて、この弁体１２をノズル１１に離接するよう
に駆動する弁体駆動機構１３２と、弁体１２のノズル１
１側の部分を流出ポート１ｂとなるように仕切る仕切ダ
イヤフラム１３３と、この仕切ダイヤフラム１３３の流
出ポート１ｂとは反対側の部分をパイロット室Ｂに連通
するパイロット流路１３ａとを備えている。

【０００６】一方、小流量減圧弁２は、大流量減圧弁１
より減圧の設定圧力が高く設定されており、その減圧し
たガスを大流量減圧弁１の流出ポート１ｂ側に供給する
ようになっている。ただし、小流量減圧弁２の流出ポー
ト２ｂには、小流量計６が設けられており、この小流量
計６から流出したガスは、パイロット室Ｃ、流路７を通
って大流量減圧弁１の流出ポート１ｂに流れるようにな
っている。

【０００７】さらに、小流量減圧弁２は、その流入ポー
ト２ａに設けたノズル２１と、このノズル２１に離接す
る弁体２２と、この弁体２２のノズル２１への離接を制
御するパイロット機構２３とを備えている。ノズル２１
は、流入ポート２ａを介して一次減圧室Ａに連通してお
り、ノズル２１の先端部及び弁体２２は、流出ポート２
ｂ内に位置している。

【０００８】パイロット機構２３は、流路７を介して大
流量減圧弁１の流出ポート１ｂに連通したパイロット室
Ｃと、このパイロット室Ｃ内に設けられ、大流量減圧弁
１の流出ポート１ｂの圧力変動によって往復移動するダ
イヤフラム２３１と、このダイヤフラム２３１の変位を
弁体２２に伝えて、この弁体２２をノズル２１に離接す
るように駆動する弁体駆動機構２３２と、弁体２２のノ
ズル２１側を流出ポート２ｂとなるように仕切る仕切ダ
イヤフラム２３３と、この仕切ダイヤフラム２３３の流
出ポート２ｂとは反対側の部分をパイロット室Ｃに連通
させるパイロット流路２３ａとを備えている。

【０００９】また、小流量計６は、その流入ポート６ａ
が小流量減圧弁２の流出ポート２ｂに連通し、その流出
ポート６ｂがパイロット流路２３ａに連通しており、小
流量減圧弁２の流出ポート２ｂから流れてきたガスの流
量を測定するようになっている。また、小流量減圧弁２
の流出ポート２ｂ、小流量計６の流入ポート６ａ、同流
出ポート６ｂ、パイロット流路２３ａ、パイロット室
Ｃ、流路７は、ガスの流れによって抵抗を生じないよう
に十分大きな径又は広さになっている。上記構成をガス
回路図として示したのが図６である。

【００１０】上記のように構成された親子式圧力調整器
においては、例えばガス機器を使用していれば、一次減
圧室Ａに供給されたガスが大流量減圧弁１、大流量計
５、出口部３を通って他のガス機器に供給されるととも
に、小流量減圧弁２を通ったガスも大流量計５、出口部
３を通ってガス機器に供給される。この際、大流量減圧
弁１側においては、出口部３の圧力がダイヤフラム１３
１等を介して弁体１２を動かし、出口部３の圧力が規定
圧力になるようにノズル１１を開閉する。したがって出
口部３の圧力は、規定通りの安全な圧力に減圧される。

【００１１】一方、小流量減圧弁２の方は、設定圧力が
大流量減圧弁１より高くなっているが、小流量のガスを
流すことを目的としているため、大流量のガス流量を補
うことができない。したがって、パイロット室Ｃの圧力
を小流量減圧弁２の設定圧力まで高めることができず、
このパイロット室Ｃの圧力は、大流量減圧弁１の流出ポ
ート１ｂの圧力と同じになる。このため、パイロット室
Ｃの圧力が小流量減圧弁１の設定圧力に達することがな
い。すなわち、出口部３の圧力は、大流量減圧弁１の設
定圧力できまる規定された安全な圧力になる。

【００１２】また、ガス機器の使用を止めると、出口部
３からのガスの流出が止まり、パイロット室Ｂの圧力が
上昇する。そして、パイロット室Ｂの圧力が大流量減圧
弁１の設定圧力以上になると、ダイヤフラム１３１等を
介して弁体１２がノズル１１に当接するようになり、ノ
ズル１１からのガスの流出が止まる。さらに、ガスの圧
力が上昇して、パイロット室Ｃの圧力が小流量減圧弁２
の設定圧力に達すると、ダイヤフラム２３１等を介して
弁体２２がノズル２１に当接するようになり、このノズ
ル２１からもガスの流出が止まる。

【００１３】ただし、出口部３の下流側に接続した配管
等からガスが漏れている場合には、出口部３の圧力は少
しずつ低下する。この際には、高い圧力に設定された小
流量減圧弁２のノズル２１が大流量減圧弁１のものより
先に開口し、漏れ量に相当するガスが流れるようにな
る。

【００１４】したがって、微少なガスの漏れを小流量計
６で常時確認することができ、ガス漏れによる事故を未
然に防止することができるという特徴がある。なお、小
流量減圧弁２の設定圧力は大流量減圧弁１の設定圧力よ
りわずかに高いだけであるから、配管等からの漏れが増
進するようなことがない。また、一次減圧室Ａの圧力
も、小流量減圧弁１の設定圧力よりわずかに高いだけで
ある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記親子式
圧力調整器においては、小流量減圧弁２から出口部３に
ガスが供給され、しかも小流量計６はパイロット室Ｃの
圧力が低くなれば、それを補うようにパイロット室Ｃ側
にガスを供給するようになっているから、小流量減圧弁
２の圧力特性は図７の曲線２で示すようになる。すなわ
ち、ガスの使用量を徐々に増やしていった場合、小流量
減圧弁２から供給されるガスによる出口部３の圧力は、
なだらかに減少することになる。このため、出口部３の
圧力が大流量減圧弁１の設定圧力に達するか否かの点が
非常に曖昧になり、曲線１で示す大流量減圧弁１が作動
を開始する流量位置のばらつきＸが大きいという欠点が
ある。（なお、図７において、圧力の単位は水柱の高さ
をｍｍで示し、ガス流量の単位は単位時間当たりのリッ
トルで示している。）この発明は上述した問題を解消するためになされたもの
で、その目的は、大流量減圧弁（１）の作動の開始・停
止の流量位置のばらつきを低減することのできる親子式
圧力調整器を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、供給されるガスの圧力を多段に
減圧して出口部から他の機器に供給する親子式圧力調整
器であって、供給されるガスの圧力を規定の圧力まで減
圧して前記出口部に供給する大流量減圧弁と、この大流
量減圧弁より減圧の設定圧力が高く設定され、その減圧
したガスを大流量減圧弁の流出ポート側に供給する小流
量減圧弁と、この小流量減圧弁の流出ポートと前記大流
量減圧弁の流出ポート側との間に設けた小流量計と、こ
の小流量計の流出ポートと前記大流量減圧弁の流出ポー
ト側との間に設け、小流量計側から大流量減圧弁側への
ガスの流れを規制する流量制御弁とを備えていることを
特徴としている。

【００１７】請求項２の発明は、流量制御弁を、固定絞
りによって構成していることを特徴としている。また請
求項３の発明は、流量制御弁を、可変絞りによって構成
していることを特徴としている。さらに請求項４の発明
は、流量制御弁を、着脱自在に設けていることを特徴と
している。

【００１８】

【作用】上記のように構成された請求項１の発明におい
ては、出口部から他の機器に供給するガス流量を増加し
ていくと、出口部、大流量減圧弁の流出ポート及び小流
量減圧弁の流出ポートの圧力がほぼ同じ圧力で低下す
る。そして、この圧力が小流量減圧弁の設定圧力に達す
ると、この小流量減圧弁の流出ポートからガスが流れ始
め、このガスが小流量計、流量制御弁、大流量減圧弁の
流出ポート及び出口部を通って他の機器に供給される。
さらに他の機器へのガスの供給を増加していくと、出口
部の圧力が低下し、この圧力を補うように、小流量減圧
弁から流出するガスの流量が増える。しかし、ガス流量
の増加に伴って、流量制御弁における抵抗が増加し、小
流量減圧弁の流出ポート側の圧力が同小流量減圧弁の設
定圧力に達するようになる。そうすると、小流量減圧弁
から供給されるガスの流量が増加しなくなるので、出口
部及び大流量減圧弁の流出ポートの圧力は急激に減少す
る。このためこの圧力は、大流量減圧弁の設定圧力に即
座に達するようになり、この大流量減圧弁からもガスが
供給されるようになる。

【００１９】したがって、小流量減圧弁の流出ポートの
圧力が設定圧力になる流量位置で大流量減圧弁が確実に
作動するようになるので、大流量減圧弁の作動の開始・
停止の流量位置のばらつきを低減することができる。

【００２０】請求項２の発明においては、流量制御弁を
固定絞りで構成しているから、コストを低く抑えること
ができる。また、請求項３の発明においては、流量制御
弁を可変絞りで構成しているから、流量制御弁の抵抗を
容易に変えることができる。したがって、大流量減圧弁
が作動する流量位置を容易に設定することができる。さ
らに、請求項４の発明においては、例えば固定絞りの場
合には、流量制御弁を取り換えることにって、流量制御
弁の抵抗を変えることができ、大流量減圧弁が作動を開
始する流量位置を自由に変えることができる。また可変
絞りの場合にも、特性の異なるものに変更することがで
きる利点がある。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図４を参
照して説明する。ただし、図５〜図７に示す従来例の構
成要素と共通する要素には同一の符号を付しその説明を
簡略化する。図１及び図２に示す親子式圧力調整器が図
５及び図６に示すものと異なる点は、流路７に流量制御
弁８が設けられている点である。

【００２２】流量制御弁８は、固定絞りによって構成さ
れたものであって、外周部に形成されたネジによって、
流路７のパイロット室Ｃ側の部分に着脱自在に取り付け
られている。この流量制御弁８の原理は、図３に示すよ
うになっている。すなわち、絞り径Ｄの開口部を通過す
るガスの流量Ｑと圧力損失ΔＰとの関係は下式で与えら
れる。

【００２３】Ｄ＝√（Ｑ／（０．００９×√（ΔＰ）））…（１） ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２ …（２）この式から、圧力損失ΔＰは、ガス流量Ｑの２乗に比例
して増加することがわかる。この実施例では、図４に示
すようにガス流量Ｑが１００ｌ／ｈに達したときに、パ
イロット室Ｃの圧力が小流量減圧弁２の設定圧力になる
ように絞り径Ｄを設定している。

【００２４】上記のように構成された親子式圧力調整器
においては、出口部３からガス機器に供給するガス流量
を徐々に増加していくと、この出口部３、大流量減圧弁
１の流出ポート１ｂ及び小流量減圧弁２の流出ポート２
ｂの圧力等がほぼ同じ圧力で徐々に低下する。そして、
この圧力が小流量減圧弁２の設定圧力に達すると、弁体
２２がノズル２１から離れ出し、このノズル２１からガ
スが供給されるようになる。そしてこのガスは、小流量
減圧弁２の流出ポート２ｂ、小流量計６、パイロット室
Ｃ、流量制御弁８、大流量減圧弁１の流出ポート１ｂ、
大流量計５及び出口部３を通ってガス機器に供給される
ようになる。さらに、ガス機器へのガスの供給を増加し
ていくと、出口部３の圧力がさらに低下し、この圧力を
補うように、小流量減圧弁２から流出するガスの流量が
増える。しかし、ガス流量の増加に伴って、流量制御弁
８に流れる流量Ｑが増加し、この流量Ｑの２乗に比例し
て圧力損失ΔＰが増加するので、小流量減圧弁２の流出
ポート２ｂ側の圧力が設定圧力に急に達するようにな
る。そして、この設定圧力に達してからは、小流量減圧
弁２から供給されるガスの流量が増加しなくなるので、
図４の曲線２で示すように、出口部３又は大流量減圧弁
１の流出ポート１ｂの圧力は急激に減少する。そしてこ
の圧力は、大流量減圧弁１の設定圧力に即座に達するよ
うになり、この大流量減圧弁１からガスが供給され始め
るようになる。

【００２５】したがって、小流量減圧弁２の流出ポート
２ｂの圧力が設定圧力になる流量位置、すなわち１００
ｌ／ｈで大流量減圧弁１が確実に作動するようになるの
で、大流量減圧弁１の作動の開始・停止の流量位置のば
らつきＸ１を確実に低減することができる。しかも、流
量制御弁８によって、小流量減圧弁２側と大流量減圧弁
１側との圧力差が確実に現れるようになるので、これら
の小流量減圧弁２及び大流量減圧弁１が共振しあって、
不安定な圧力になるようなことも防止することができ
る。

【００２６】また、流量制御弁８を流路７に着脱自在に
設けているから、絞り径Ｄの異なる流量制御弁８を種々
取り換えることにより、大流量減圧弁１の作動の開始・
停止の流量位置を変えることができる利点がある。

【００２７】なお、上記実施例においては、流量制御弁
８を流路７に着脱自在に設けているが、流路７の一部を
細く形成するなどによって、固定的に設けてもよい。こ
の場合には、コストの低減を図ることができる。また、
流量制御弁８は、絞り径Ｄを自由に調整可能な可変絞り
によって構成してもよい。この場合には、大流量減圧弁
１の作動の開始・停止の流量位置を容易に変えることが
できる。さらに、大流量計５を備え付けた例を示した
が、この大流量計５は、親子式圧力調整器とは全く別の
機器として、出口部３に接続するようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】上記のように構成された請求項１の発明
によれば、流量制御弁内を流れるガス流量の増加に伴っ
て小流量減圧弁が設定圧力に達し、出口部の圧力が急激
に低下するようになるので、小流量減圧弁が設定圧力に
なる流量位置で大流量減圧弁を確実に作動することがで
きる。したがって、大流量減圧弁の作動の開始・停止の
流量位置のばらつきを低減することができる。

【００２９】請求項２の発明においては、流量制御弁を
固定絞りで構成しているから、コストを低く抑えること
ができる。また、請求項３の発明においては、流量制御
弁を可変絞りで構成しているから、流量制御弁の抵抗を
容易に変えることができる。したがって、大流量減圧弁
が作動する流量位置を容易に設定することができる。さ
らに、請求項４の発明においては、例えば固定絞りの場
合には、流量制御弁を取り換えることにって、流量制御
弁の抵抗を変えることができ、大流量減圧弁が作動を開
始する流量位置を自由に変えることができる。また可変
絞りの場合にも、特性の異なるものに変更することがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例として示した親子式圧力調
整器の断面図。

【図２】同親子式圧力調整器のガス回路図。

【図３】同親子式圧力調整器の流量制御弁の原理を示す
概念図。

【図４】同親子式圧力調整器の圧力特性を示す図。

【図５】従来例として示した親子式圧力調整器の断面
図。

【図６】同親子式圧力調整器のガス回路図。

【図７】同親子式圧力調整器の圧力特性を示す図。

【符号の説明】

１大流量減圧弁１ｂ流出ポート２小流量減圧弁２ｂ流出ポート３出口部６小流量計６ｂ流出ポート８流量制御弁

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】供給されるガスの圧力を多段に減圧して
出口部から他の機器に供給する親子式圧力調整器であっ
て、供給されるガスの圧力を規定の圧力まで減圧して前記出
口部に供給する大流量減圧弁と、この大流量減圧弁より
減圧の設定圧力が高く設定され、その減圧したガスを大
流量減圧弁の流出ポート側に供給する小流量減圧弁と、
この小流量減圧弁の流出ポートと前記大流量減圧弁の流
出ポート側との間に設けた小流量計と、この小流量計の
流出ポートと前記大流量減圧弁の流出ポート側との間に
設け、小流量計側から大流量減圧弁側へのガスの流れを
規制する流量制御弁とを備えていることを特徴とする親
子式圧力調整器。
【請求項２】流量制御弁は、固定絞りによって構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の親子式圧力調
整器。
【請求項３】流量制御弁は、可変絞りによって構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の親子式圧力調
整器。
【請求項４】流量制御弁は、着脱自在に設けられてい
ることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記
載の親子式圧力調整器。