JP3237925B2 - 圧力制御装置とその圧力設定方法 - Google Patents

圧力制御装置とその圧力設定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスなどの流体の2次
圧を、その流量の変化にかかわらず、できるだけ一定に
保つことができるようにする圧力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、1次側の管路と2次側の管路
との間にパイロット作動形メインガバナを介在し、その
パイロット1次側圧力であるローディング圧を、パイロ
ットガバナを介して2次側に抜くようにした構成を有
し、パイロットガバナでは弁体を開ける方向にばねのば
ね力が作用し、2次圧が弁体を弁座に着座して弁孔を塞
ぐ方向に力を作用させる。なお、弁が閉じているときに
はパイロット1次側圧力が弁体を開く方向に作用し、ロ
ックアップ圧力として現れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような先行技術で
は、2次側のガスの流量が零またはごく小さくなり、パ
イロットガバナの弁体が弁座に着座して弁孔を塞いで締
切る際に、2次圧が上昇し、締切り時の2次圧であるロ
ックアップ圧が上昇する。このロックアップ圧を抑制す
るには、パイロットガバナの弁孔を小さくすればよいけ
れども、そのようにすると、2次圧低下時にローディン
グ圧を素早く抜くことができず、応答性が悪くなり、そ
れに起因し、2次圧が振れる(ハンチング)という問題
が生じる。
【0004】本発明の目的は、ロックアップ圧の上昇を
抑制し、しかも応答性を向上することができるようにし
た圧力制御装置とその圧力設定方法を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、
【0006】
【作用】本発明に従えば、メインガバナのローディング
圧を制御するために、一対のパイロットガバナが並列し
て設けられ、各パイロットガバナの弁孔の流路断面積が
相互に異なっており、したがって大きな弁孔を有する一
方のパイロットガバナによって、2次圧低下時にローデ
ィング圧を円滑に抜いて応答性の向上を図ることがで
き、このような大きな弁孔を有する一方のパイロットガ
バナだけを用いたときには、前述のようにその締切り位
置のロックアップ圧が大きくなってしまい、この問題を
解決するために、その一方パイロットガバナの2次圧設
定値を低めに選び、その低くなった圧力分を補うため
に、前記他方のパイロットガバナを稼動させる。したが
って2次側の流量が減少し、その2次圧が上昇すると、
まず、前記他方パイロットガバナが閉じ、これによって
ロックアップ圧を低く抑えることができ、さらに2次圧
が上昇すると、前記一方パイロットガバナが閉じること
になり、2次圧の設定によっては逆もある得る。
【0007】このような圧力制御装置の圧力設定方法に
おいては、弁孔が小さい前記他方パイロットガバナを閉
じたままで、弁孔が大きい一方パイロットガバナのロー
ディング圧が予め定める上限値以下になるように、2次
側の管路の流量が予め定める流量値であるときにおける
2次圧を、予め定める第1圧力値となるように、その一
方パイロットガバナのばね力を設定し、この状態で、す
なわち前記一方パイロットガバナを動作させた状態で、
次に、2次側の管路の流量が前記流量値であるときにお
ける2次圧が、第1圧力値を超える第2圧力値になるよ
うに、その他方パイロットガバナのばね力を設定する。
こうしてロックアップ圧を抑制し、しかも大きな流量の
範囲にわたって、2次圧をできるだけ一定に保つことが
でき、その応答性の向上を図ることができる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の全体の簡略化し
た系統図である。本発明の圧力制御装置は、1次側の管
路1と2次側の管路2との間に介在されるメインガバナ
3と、絞り4と、一対のパイロットガバナ5,6とを有
し、管路2の2次圧を広い流量の範囲にわたって一定に
保つ。管路1,2には、たとえばガスなどの流体が輸送
される。メインガバナ3において、弁箱7の弁座を構成
するケージ8には、多数の弁孔が形成されており、弁体
を構成する弾力性を有するゴム成形品であるダイアフラ
ム9は、1次側に臨み、ダイアフラム室10のローディ
ング圧が高くなると、ダイアフラム9はケージ8に押付
けられ、その弁孔を塞ぐ。こうしてローディング圧の上
昇によって、開度が小さくなる。
【0009】絞り4は、1次側の管路1に、管路11を
介して入口12が接続され、その絞り4の出口13は、
管路14を介してメインガバナ3の制御室10に接続さ
れる。
【0010】一方のガバナ5と他方のガバナ6とは類似
の構成を有し、その弁孔15,16の流路断面積D1,
D2は、D1>D2に選ばれており、その他の構成は同
様である。これらのパイロットガバナ5,6は、絞り4
の出口13と2次側の管路2に接続される管路17との
間に介在され並列に接続される。パイロットガバナ5に
おいて、弁箱18に設けられている弁座19には、前述
の弁孔15が形成され、その弁孔15は、絞り4の出口
13に臨んでいる。弁体20は、2次側の管路2に管路
17を介して臨んでいる。この弁体20は、リンク機構
21を介してダイアフラム22に連結され、このダイア
フラム22は、ばね23によってばね付勢される。こう
して2次圧の低下時に、ばね23のばね力によって弁体
20が弁孔15を開いて開度を大きくする。他方のパイ
ロットガバナ6に関してもまた、前述の一方パイロット
ガバナ5と同様な構成を有しており、対応する部分には
同一の数字に添え字aを付して示す。
【0011】図2は図1に示される圧力制御装置の特性
を示すグラフである。管路2の2次圧は、圧力P21〜
P22の許容圧力範囲となるように動作し、上限値P2
1は、たとえば250mmAqである。2つのパイロッ
トガバナ5,6のばね23,23aのばね力をたとえば
ボルトなどのばね力調整手段24,24aを用いて強制
するために、前記他方パイロットガバナ6の弁体20a
を弁座19aに着座して閉じたままの状態に強制したま
まで、管路2に設けた流量計によって計測される流量が
予め定める流量値、たとえば300Nmm3/hとし、
その管路2の2次圧が予め定める第1圧力値、たとえば
180mmAqとなるように、パイロットガバナ5のば
ね23のばね力を設定する。図2における流量F1=3
00Nmm3/hであり、P23=180mmAqであ
る。このようにばね23のばね力を設定することによっ
て、前記他方パイロットガバナ6が閉じており、しかも
パイロットガバナ5が閉じたときにおける2次圧である
ロックアップ圧が、前述の上限値P21=250mmA
q以下になることが可能になる。このようにしてパイロ
ットガバナ6を閉じたままに強制した状態で、パイロッ
トガバナ5だけを用いたとき、図1に示される圧力制御
装置の特性は、図2の参照符25で示されるとおりとな
り、流量が前述の値F1前後およびそれ以上の流量の広
い範囲において、2次圧が許容圧力範囲の下限値P22
付近に低く設定されることになる。
【0012】そこでその低くなった圧力分を補うため
に、パイロットガバナ6が稼動される。このパイロット
ガバナ6のばね23aの設定を行うために、パイロット
ガバナ5のばね23のばね力の設定を上述のように終了
した後、管路2の流量が300Nmm3 /hとなるよう
にしたときにおける管路2の圧力計によって検出される
2次圧が、第1圧力値P23を超える予め定める第2圧
力値P25になるようにそのばね23aのばね力を設定
する。この第2圧力値P25は、たとえば210mmA
qである。こうして2つのパイロットガバナ5,6が稼
動された状態におけるばね23,23aの調整後の図1
に示される圧力制御装置の動作は、図2のライン26で
示されるとおりとなり、広い流量の範囲にわたって、ほ
ぼ一定の2次圧が達成される。
【0013】動作中、管路2の2次圧が、図2のライン
26で示される圧力以上であるとき、各パイロットガバ
ナ5,6の弁体20,20aは弁座19,19aに着座
して閉じており、このときメインガバナ3のダイアフラ
ム9はケージ8に密着し、締切りを維持している。2次
圧がライン26未満に下回ると、パイロットガバナ5,
6が開き、パイロット圧は絞り4によって圧力をダイア
フラム室10に負荷するよりも速く、パイロットガバナ
5,6を通過して管路17,2に流出する。そのためメ
インガバナ3のダイアフラム9の図1における上面に加
えられる作動圧力が減少し、そのメインガバナ3の入口
圧力との均衡が崩れ、ダイアフラム9は底面から押上げ
られて開く。このメインガバナ3の出口圧力が上昇して
ライン26で示される圧力設定値に近付くにつれて、パ
イロットガバナ5,6の開度が小さくなり、これによっ
てダイアフラム9をケージ8に押付ける作動圧力が再び
増大する。管路2における流量および圧力の或る領域で
は、一対のパイロットガバナ5,6のいずれもが動作す
る。流量が低下するとともに、2次圧が上昇すると、ガ
バナ6がガバナ5よりも先に閉じ、したがって本件装置
全体のロックアップ圧を低く抑えることができる。流量
がさらに低下して2次圧がさらに上昇すると、ガバナ5
が閉じることになる。これとは逆に流量が増大して2次
圧が低下すると、先ずガバナ5が動作し、これによって
メインガバナ3のローディング圧を素早く抜くことがで
き、応答性を確保することができる。一方のガバナ5だ
けを用いた構成では、前述の図2のライン25の特性が
得られ、このような構成では、ロックアップ圧はかなり
高い値になってしまう。そこで本発明の考え方に従え
ば、もう1つのガバナ6を用い、図2のライン26の特
性を得るようにし、これによってロックアップ圧を低く
抑えることができるようになる。この実施の形態では、
単一のメインガバナ3と一対のパイロットガバナ5,6
だけを用いて、図2のライン26の特性を得ることがで
き、したがって構成が簡略化される。
【0014】図3は、メインガバナ3の具体的な構成を
示す断面図である。制御室10に設けられているダイア
フラム支持部材27は、ばね28によって支持され、そ
のダイアフラム支持部材27に固定されている作動指示
計29は、ダイアフラム9とともに上下に変位し、ダイ
アフラム9の作動状況を指示する。このダイアフラム支
持部材27は、開弁時のダイアフラム9を支持する働き
をも果たす。
【0015】図4は、図1に示されるパイロットガバナ
5の具体的な構成を示す断面図である。弁箱18に連結
されているリンク機構21のリンク31は、リンク32
にピン結合され、このリンク32はピン33によって弁
箱18に角変位可能に設けられ、このリンク32はダイ
アフラム22に連結される。弁箱18に形成されている
通路34は、2次圧がダイアフラム22のダイアフラム
室35にばね23のばね力に抗して作用させる。均圧口
36は、ばね23が設けられているばね室37を大気圧
に保つ。
【0016】図5は、本発明の他の実施例の全体の系統
を簡略化して示す図である。前述の実施例に対応する部
分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施例で
はメインガバナ38は、弁箱39の弁座40には、1次
側に配置された弁体41が着座することができ、これに
よって弁孔42を閉じることができる。弁体41に連結
されている弁棒43は、ダイアフラム室44を経てダイ
アフラム45に連結され、ばね46はダイアフラム4
5、弁体41が弁座40から図5の下方に離間する方向
にばね付勢する。ダイアフラム室44には、絞り4の出
口13が連結される。このダイアフラム室44はまた、
並列に接続された一対のパイロットガバナ5,6を介し
て管路17から管路2に接続される。こうしてメインガ
バナ38のダイアフラム室44におけるパイロット圧の
上昇によって、その弁体41が弁孔42を閉じる方向に
上昇して開度が小さくなる。このような実施例もまた、
本発明の精神に含まれる。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、メインガ
バナのローディング圧を、一対の並列に接続されたパイ
ロットガバナを用いて変化させ、各パイロットガバナの
弁孔は相互に異なっており、弁孔が大きい一方のパイロ
ットガバナの締切り時のロックアップ圧の上昇を防ぐた
めに、その一方パイロットガバナの2次圧を低めに設定
し、その低くなった圧力分を補うために、弁孔が小さい
他方のパイロットガバナを補助的に稼動させるようにし
たので、ロックアップ圧を低くし、しかも応答性を向上
し、2次側の流量の広い範囲にわたって2次圧をできる
だけ一定に保つことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体の構成を簡略化して示
す系統図である。
【図2】図1に示される実施例の圧力制御装置の動作を
説明するための図である。
【図3】図1に示されるメインガバナ3の具体的な構成
を示す断面図である。
【図4】図1に示されるパイロットガバナ5の具体的な
構成を示す断面図である。
【図5】本発明の他の実施例の圧力制御装置の全体の簡
略化した系統図である。
【符号の説明】
1 1次側の管路 2 2次側の管路 3 メインガバナ 4 絞り 5,6 パイロットガバナ 8 ケージ 9 ダイアフラム 10 ダイアフラム室 12 入口 13 出口 15,16 弁孔 19,19a 弁座 20,20a 弁体 23,23a ばね 24,24a ばね力調整手段 38 メインガバナ 40 弁座 41 弁体 42 弁孔 44 ダイアフラム室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−20939(JP,A) 実開 昭61−55711(JP,U) 実開 平3−78307(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05D 16/00 - 16/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次側の管路と2次側の管路との間に介
    在され、ローディング圧の上昇によって開度が小さくな
    るメインガバナと、 入口が1次側の管路に接続され、出口がメインガバナの
    ローディング圧およびパイロットの1次圧を与える絞り
    と、 絞りの出口と2次側の管路との間に介在され、並列に接
    続される一対のパイロットガバナであって、各パイロッ
    トガバナは、絞りの出口に臨む弁座の弁孔に、2次側の
    管路に臨む弁体がばねでばね付勢される構成を有し、各
    パイロットガバナの弁孔が相互に異なる、そのようなパ
    イロットガバナとを含むことを特徴とする圧力制御装
    置。
  2. 【請求項2】 1次側の管路と2次側の管路との間に介
    在され、ローディング圧の上昇によって開度が小さくな
    るメインガバナと、 入口が1次側の管路に接続され、出口がメインガバナの
    ローディング圧およびパイロットの1次圧を与える絞り
    と、 絞りの出口と2次側の管路との間に介在され、並列に接
    続される一対のパイロットガバナであって、各パイロッ
    トガバナは、絞りの出口に臨む弁座の弁孔に、2次側の
    管路に臨む弁体がばねでばね付勢される構成を有し、各
    パイロットガバナの弁孔が相互に異なる、そのようなパ
    イロットガバナとを含む圧力制御装置の圧力設定方法に
    おいて、 弁孔が大きい一方のパイロットガバナのばね力を、弁孔
    が小さい他方のパイロットガバナを閉じたままで、一方
    パイロットガバナが閉じたときの2次圧が予め定める上
    限値以下になるように、2次側の管路の流量が予め定め
    る流量値であるときにおける2次圧を、予め定める第1
    圧力値に設定し、 この状態で次に、前記他方のパイロットガバナのばね力
    を、前記予め定める流量値であるときにおける2次圧が
    第1圧力値を超える予め定める第2圧力値になるように
    設定することを特徴とする圧力制御装置の圧力設定方
    法。
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JP6335757B2 (ja) * 2014-10-31 2018-05-30 株式会社桂精機製作所 ガス圧力調整装置

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