JP3590753B2

JP3590753B2 - 圧力調整器

Info

Publication number: JP3590753B2
Application number: JP2000059083A
Authority: JP
Inventors: 睦実中村
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: JP2001249724A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス供給側からガス使用側へ供給されるガスの圧力を調整する圧力調整器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、特許第２９７１８７４号公報に開示されている従来の圧力調整器の断面図である。この圧力調整器は、ガス供給側であるＬＰガスボンベから、ガス使用側であるガスレンジなどの燃焼器に、ＬＰガスを供給するガス供給通路の途中に設けられるものである。
【０００３】
図中で左側のガス入口通路１と、同右側のガス出口通路３との間には、０．０７〜１．５６ＭＰａで導入されるガスの圧力を、０．０６ＭＰａ程度に減圧する中圧減圧部５と、それをさらに２．５５〜３．３ＫＰａ程度に減圧する低圧減圧部７とが設けられている。
【０００４】
中圧減圧部５では、燃焼器側でガスが使用されることで、中圧用減圧室９の圧力が低下し、中圧スプリング１１により中圧ダイヤフラム１３が下方に押圧されて変位すると、これに伴い中圧弁１５が下方に移動して中圧ノズル部１７を開放する。これにより、ガス入口通路１から導入されたガスが中圧用減圧室９に流入する。中圧用減圧室９の圧力が上昇し、この圧力が中圧スプリング１１の弾性力に打ち勝つと、中圧弁１５が上昇移動して中圧ノズル部１７の流路を狭め、中圧用減圧室９へのガスの流入を制御する。このように、中圧弁１５が中圧ノズル部１７の流路を開閉制御して中圧用減圧室９に流入するガスの圧力を制御する。
【０００５】
一方、低圧減圧部７においては、燃焼器側でガスが使用されることで、低圧用減圧室１９の圧力が低下し、低圧スプリング２１により低圧ダイヤフラム２３が下方に押圧されて変位すると、これに伴い低圧弁２５が右方向に移動して低圧ノズル部２７を開放する。これにより、中圧用減圧室９側のガスが、ガス連通路２９を経てガス出口通路３側に流れる。低圧用減圧室１９の圧力が上昇し、この圧力が低圧スプリング２１の弾性力に打ち勝つと、低圧ダイヤフラム２３が上方に向けて変位し、低圧弁２５が左方向へ移動して低圧ノズル部２７の流路を狭め、低圧用減圧室１９へのガスの流入を制御する。このように、低圧弁２５が低圧ノズル部２７の流路を開閉制御して低圧用減圧室１９に流入するガスの圧力を制御する。
【０００６】
上記した低圧減圧部７の下方には、供給用低圧減圧部３１が設けられ、供給用低圧減圧部３１と低圧減圧部７との間のガス連通路２９には、オリフィス３３が設けられている。
【０００７】
ここで、中圧ノズル部１７から低圧ノズル部２７に向けてガス連通路２９を流れるガスの流量が少ないときは、オリフィス３３を境にしてその上流側のガス連通路２９の圧力Ｐ_０と同下流側の低圧ノズル部２７の圧力Ｐ_１との間で圧力差がほとんど発生しない。上記圧力Ｐ_０は、ガス連通路２９と出口バイパス通路３５を通して連通している供給用低圧減圧室３７の圧力Ｐ_２と同等であり、圧力Ｐ_１は、低圧ノズル部２７と小孔３９を通して連通しているスプリング室４１の圧力と同等である。
【０００８】
上記したような圧力Ｐ_０と圧力Ｐ_１との間で圧力差がほとんどない状態、言い換えればスプリング室４１の圧力（Ｐ_１）と供給用低圧減圧室３７の圧力Ｐ_２（＝Ｐ_０）とがほぼ等しい状態では、供給用低圧スプリング４３の荷重により供給用低圧ダイヤフラム４５が下方に変位する。これに伴いレバー４７が反時計方向に回動してバイパス弁４９がバイパスノズル部５１を閉じ、供給用低圧減圧室３７からガス出口通路３へのガスの流出が停止され、図に示す状態となる。
【０００９】
上記ガス連通路２９を流れるガスの流量が多くなり流速が増してくると、オリフィス３３の前後で圧力損失が発生してＰ_０＞Ｐ_１となり、スプリング室４１の圧力（Ｐ_１）が低下して供給用低圧減圧室３７の圧力Ｐ_２（＝Ｐ_０）より低くなる。供給用低圧減圧室３７の圧力Ｐ_２（＝Ｐ_０）がスプリング室４１の圧力（Ｐ_１）より、例えば０．０１ＭＰａ高くなると、供給用低圧スプリング４３が撓んで供給用低圧ダイヤフラム４５が上方に変位し、これに伴いレバー４７が時計方向に回動する。これによりバイパス弁４９がバイパスノズル部５１を開放し、中圧用減圧室９側のガスが、出口バイパス通路３５を通り、供給用低圧減圧室３７からバイパスノズル部５１を経てガス出口通路３へ流れる。
【００１０】
このようなガスの流れが発生する圧力調整器では、低圧減圧部７が主にガス出口通路３側の圧力を調整する役目を果たし、供給用低圧減圧部３１が主にガス出口通路３にガスを供給する役目を果たしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような従来の圧力調整器は、ガス出口通路３が、低圧減圧部７の低圧ノズル部２７から流出するガスと、供給用低圧減圧部３１のバイパスノズル部５１から流出するガスとが合流するほぼ中間位置に設定してあり、主にガスを供給するためのバイパスノズル部５１から流出したガスが、その正面に位置する内壁５２に当たり、ここで乱流が発生してしまう。このため、この部位で圧力損失が生じ、主に圧力を調整する低圧減圧部７との間で圧力差が生じる結果、流量の増加に従って低圧減圧室１９における調整圧力が設計値より下がる傾向となり、圧力調整器として安定した性能が得られないという問題がある。
【００１２】
図６は、供給用低圧減圧室３７からガス出口通路３に流れるガスの流量と、低圧減圧室１９における調整圧力との関係を示したものであり、これによれば、流量の増大に伴って調整圧力が低下していることがわかる。
【００１３】
そこで、この発明は、ガス流量が増大しても、調整圧力を安定化させることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ガス入口通路とガス出口通路とを連通する第１のノズル部を開閉可能な第１の弁体および、この第１の弁体の開閉動作を、前記ガス出口通路側の圧力変化に基づき変位することで行わせる第１のダイヤフラムを備えた第１の減圧手段と、前記ガス入口通路と前記第１のノズル部との間に設けられ、ガスの流れに伴って圧力を低下させる差圧発生手段と、この差圧発生手段の下流側の圧力低下部に対し、前記差圧発生手段の上流側に連通する減圧室を画成するとともに、前記圧力低下部と前記減圧室との圧力差に基づき変位する第２のダイヤフラム、前記減圧室と前記ガス出口通路とを連通する第２のノズル部、この第２のノズル部を、前記第２のダイヤフラムの動作に連動して開閉可能な第２の弁体をそれぞれ設けて構成した第２の減圧手段とを有する圧力調整器において、前記第２のノズル部から前記ガス出口通路へ至るガスの流れ方向を直線状とした構成としてある。
【００１５】
このような構成の圧力調整器によれば、少流量時には、ガス出口通路側の圧力変化に応じて第１のダイヤフラムが変位し、これに基づき第１の弁体が第１のノズル部を開閉してガス出口通路側の圧力を調整する。この少流量時には、差圧発生手段の上流側と下流側とでは、圧力差はほとんどなく、このため第２の減圧手段における第２のダイヤフラムは、第２の弁体を第２のノズル部を閉塞するよう変位している。ガス流量が増大し、流速が増してくると、差圧発生手段の上下流間で圧力損失が生じ、下流側が圧力低下して圧力低下部となる。この圧力低下部と、差圧発生手段の上流側と連通している減圧室との間の圧力差によって、第２のダイヤフラムが変位し、これに伴い第２の弁体が作動して第２のノズル部を開放する。第２のノズル部の開放により、ガス入口通路から減圧室に流入したガスは、減圧室から第２のノズル部を経てガス出口通路に流出する際に流れ方向が直線状となる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、ガス入口通路から減圧室および第２のノズル部を経てガス出口通路へ至るガスの流れ方向を直線状とした構成としてある。
【００１７】
上記構成によれば、第２の弁体が作動して第２のノズル部が開放すると、ガス入口通路から減圧室および第２のノズル部を経てガス出口通路に流出するガスの流れ方向が直線状となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１９】
図１は、この発明の実施の一形態を示す圧力調整器の断面図であり、この圧力調整器も前記従来のものと同様に、ＬＰガスボンベからガスレンジなどの燃焼器にＬＰガスを供給するガス供給通路の途中に設けられるものである。ハウジング５３は、ガス入口通路５５およびガス出口通路５７をそれぞれ備えた下ボディ５９の上部に上ボディ６１が装着され、上ボディ６１のさらに上部にはカバー６３が装着されている。
【００２０】
上ボディ６１側には、０．０７〜１．５６ＭＰａで導入されるガスの圧力を、２．５５〜３．３ＫＰａ程度に減圧する第１の減圧手段としての低圧減圧部６５が設けられている。
【００２１】
低圧減圧部６５は、大気圧室６７側から低圧スプリング６９によりダイヤフラム受板７１を介して低圧用減圧室７３側に押圧される第１のダイヤフラムとしての低圧ダイヤフラム７５を備えている。低圧用減圧室７３は、上ボディ６１に形成した貫通孔７７，７８，７９および下ボディ５９に形成した通路８０を通してガス出口通路５７に連通している。低圧ダイヤフラム７５は、周縁が上ボディ６１とカバー６３との間に挟持固定され、大気圧室６７と低圧用減圧室７３とを気密に区画している。大気圧室６７は、大気開放孔８１により大気に開放されている。
【００２２】
低圧ダイヤフラム７５の中心には、作動桿８３が上下に貫通して設けられており、この作動桿８３の下部にはレバー８５の一端が摺動可能に交叉係合している。レバー８５は、ピン８７を中心として上ボディ６１に対し回動可能に軸支されており、その他端は第１の弁体としての低圧弁８９に連結されている。
【００２３】
上ボディ６１には、ガス入口通路５５と低圧用減圧室７３とを連通するガス連通路９１が形成されている。ガス連通路９１の低圧用減圧室７３側の端部の開口部９１ａには、低圧弁ケース９３が固定されている。前記低圧弁８９は、この低圧弁ケース９３内に、図中で左右方向に移動可能に収容され、低圧弁ケース９３に形成された第１のノズル部としての低圧ノズル部９５を開閉し、これにより底圧用減圧室７３とガス連通路９１とを連通遮断する。
【００２４】
ガス連通路９１のガス入口通路５５側は、水平通路９１ｂと鉛直通路９１ｃとから構成され、鉛直通路９１ｃの下端は、下ボディ５９に形成した通路９７を通してガス入口通路５５に連通している。鉛直通路９１ｃには、差圧発生手段としてのオリフィス９９が設けられている。このオリフィス９９をガスが通過することで、その上下流間で圧力損失が生じ、下流側の低圧ノズル部９５側が圧力低下部となる。
【００２５】
作動桿８３の大気圧室６７内に突出した先端には、膨大部１０１が形成されており、この膨大部１０１の下部のばね受け座１０３と低圧ダイヤフラム７５の中心部との間には、安全弁調整スプリング１０５が介装されている。安全弁調整スプリング１０５は、作動桿８３に一体に形成された安全弁の弁体１０７を、低圧ダイヤフラム７５に当接する方向に常時付勢している。
【００２６】
ガス連通路９１の水平通路９１ｂと開口部９１ａとの間には、ドレン防止キャップ１０９が、ねじ１１１により上ボディ６１に固定されている。ドレン防止キャップ１０９は、低圧減圧部６５の下部に位置している、後述する第２の減圧部としての供給用低圧減圧部１１３における第２のダイヤフラムとしての供給用低圧ダイヤフラム１１５上に、ガス中に含まれるドレンなどの異物が溜まるのを防止するものである。
【００２７】
ドレン防止キャップ１０９は、下部側が開口した状態で上部側が、上ボディ６１に形成したキャップ収容部１１７に、シール材１１８を介して収容されている。このキャップ収容部１１７における上ボディ６１の、ねじ１１１より図中で右側の一部には、開口孔１１９が形成され、この開口孔１１９は、ドレン防止キャップ１０９がキャップ収容部１１７に収容されることで密閉される。
【００２８】
ドレン防止キャップ１０９の周囲側部に対向する上ボディ６１の内壁面には、環状の凹部１２１が形成され、これによりドレン防止キャップ１０９の周囲側部と上ボディ６１の凹部１２１との間に、ガス連通路９１における開口部９１ａと水平通路９１ｂとを連通する連絡路１２３が形成されることとなる。また、連絡路１２３および開口部９１ａは、図中で上下方向の長さが互いにほぼ同等であり、開口部９１ａの上部側のほぼ半分に対向する部分のドレン防止キャップ１０９には、連絡路１２３とドレン防止キャップ１０９の内側のガス導入空間１２７とを連通する連通孔１２５が形成されている。
【００２９】
図２は、（ａ）が上ボディ６１におけるキャップ収容部１１７の内壁面形状および、凹部１２１に連通するガス連通路９１の形状を示す斜視図で、（ｂ）が（ａ）の下方から装着されるドレン防止キャップ１０９の斜視図である。図３は、ドレン防止キャップ１０９をキャップ収容部１１７に収容した状態の斜視図である。ガス入口通路５５からガス連通路９１に流入したガスは、連絡路１２３に流入した後、図３中で矢印Ａ，Ｂで示すように、左右に分かれ、ドレン防止キャップ１０９の周囲を通って開口部９１ａにて合流する。
【００３０】
供給用低圧減圧部１１３における供給用低圧ダイヤフラム１１５は、上ボディ６１と下ボディ５９との間に周縁が固定されており、この供給用低圧ダイヤフラム１１５は、ドレン防止キャップ１０９の内側のガス導入空間１２７と、下ボディ５９の減圧室としての供給用低圧減圧室１２９とを気密に区画するもので、ガス導入空間１２７内に収容された供給用低圧スプリング１３１により供給用低圧減圧室１２９側に押圧されている。
【００３１】
供給用低圧ダイヤフラム１１５の中心には、ダイヤフラム軸１３３が上下に貫通して設けられており、このダイヤフラム軸１３３は、供給用低圧減圧室１２９側にて一体に形成されているフランジ１３３ａを備えるとともに、ガス導入空間１２７側にてナット１３５が螺合締結されている。上記フランジ１３３ａとナット１３５との間で、供給用低圧ダイヤフラム１１５を、ダイヤフラム受板１３７を介して挟持固定することで、ダイヤフラム軸１３３が供給用低圧ダイヤフラム１１５に固定される。
【００３２】
ダイヤフラム軸１３３の下端には、レバー１３９の一端が摺動可能に交叉係合している。レバー１３９は、ピン１４１を中心として下ボディ５９に対し回動可能に軸支されており、その他端は第２の弁体としてのバイパス弁１４３に連結されている。
【００３３】
供給用低圧減圧室１２９は、ガス入口通路５５に連通するとともに、ガス出口通路５７に連通可能となっており、供給用低圧減圧室１２９とガス出口通路５７との間には、第２のノズル部としてのバイパスノズル部１４５を備えたバイパスノズル１４７が装着されている。このバイパスノズル部１４５を開閉可能となるように、前記バイパス弁１４３が、供給用低圧減圧室１２９内にて左右方向に移動可能に収容されている。
【００３４】
上記したバイパスノズル部１４５は、このバイパスノズル部１４５から流出するガスの流れ方向がガス出口通路５７に向けて直線状となるよう設定されている。また、ガス入口通路５５から供給用低圧減圧室１２９およびバイパスノズル部１４５を経てガス出口通路５７へ至るガスの流れ方向も直線状となっている。
【００３５】
次に、上記した構成の圧力調整器の動作を説明する。低圧減圧部６５においては、燃焼器側にてガスが使用されることで、低圧用減圧室７３の圧力が低下し、低圧スプリング６９により低圧ダイヤフラム７５が下方に押圧されて変位すると、これに伴いレバー８５が反時計方向に回動するとともに、低圧弁８９が右方向に移動して低圧ノズル部９５を開放する。これにより、ガス入口通路５５からガス連通路９１および連絡路１２３を経て流れてくるガスが、低圧ノズル部９５を通ってガス出口通路５７に流出する。
【００３６】
低圧用減圧室７３の圧力が上昇して低圧スプリング６９の弾性力に打ち勝つと、低圧ダイヤフラム７５が上方に向けて変位し、低圧弁８９が左方向へ移動して低圧ノズル部９５の流路を狭め、低圧用減圧室７３へのガスの流入を制御する。このように、低圧弁８９が低圧ノズル部９５の流路を開閉制御して低圧用減圧室７３に流入するガスの圧力を制御する。
【００３７】
ここで、ガス入口通路５５から低圧ノズル部９５に向けてガス連通路９１を流れるガスの流量が少ないときには、オリフィス９９を境にしてその上流側の圧力Ｐ_０と同下流側の低圧ノズル部９５の圧力Ｐ_１との間で圧力差がほとんど発生しない。上記圧力Ｐ_０は、ガス連通路９１と、通路９７およびガス入口通路５５を通して連通している供給用低圧減圧室１２９の圧力Ｐ_２と同等であり、圧力Ｐ_１は、低圧ノズル部９５と連通孔１２５を通して連通しているガス導入空間１２７の圧力と同等である。
【００３８】
上記したような圧力Ｐ_０と圧力Ｐ_１との間で圧力差がほとんどない状態、言い換えればガス導入空間１２７の圧力（Ｐ_１）と供給用低圧減圧室１２９の圧力Ｐ_２（＝Ｐ_０）とがほぼ等しい状態では、供給用低圧スプリング１３１の荷重により供給用低圧ダイヤフラム１１５が下方に変位する。これに伴いレバー１３９が反時計方向に回動してバイパス弁１４３がバイパスノズル部１４５を閉じ、供給用低圧減圧室１２９からガス出口通路５７へのガスの流出が停止される。
【００３９】
上記ガス連通路９１を流れるガスの流量が多くなり流速が増してくると、オリフィス９９の前後で圧力損失が発生してＰ_０＞Ｐ_１となり、ガス導入空間１２７の圧力（Ｐ_１）が低下して供給用低圧減圧室１２９の圧力Ｐ_２（＝Ｐ_０）より低くなる。供給用低圧減圧室１２９の圧力Ｐ_２（＝Ｐ_０）がガス導入空間１２７の圧力（Ｐ_１）より、例えば０．０１ＭＰａ高くなると、供給用低圧スプリング１３１が撓んで供給用低圧ダイヤフラム１１５が上方に変位し、これに伴いレバー１３９が時計方向に回動する。これによりバイパス弁１４３が図中で左方向に移動してバイパスノズル部１４５を開放し、ガス入口通路５５に流入してくるガスが、供給用減圧室１２９からバイパスノズル部１４５を経てガス出口通路５７へ流れる。
【００４０】
このようなガスの流れが発生する圧力調整器では、前記図５に示した従来のものと同様に、低圧減圧部６５が主にガス出口通路５７側の圧力を調整する役目を果たし、供給用低圧減圧部１１３が主にガス出口通路５７にガスを供給する役目を果たしている。
【００４１】
バイパス弁１４３の図中で左方向への移動により開放状態となったバイパスノズル部１４５から流出するガスの流れは、ガス出口通路５７に向けて直線状となるので、流出後の乱流発生は防止されて圧力損失も回避され、したがって流量が増加しても、ガス出口通路５７に通ずる低圧用減圧室７３における調整圧力が安定化し、圧力調整器として安定した性能が得られる。
【００４２】
また、ガス入口通路５５から供給用低圧減圧室１２９およびバイパスノズル部１４５を経てガス出口通路５７に流出するガスの流れ方向も直線状となるので、流路抵抗が低減されて、より一層の調整圧力の安定化がなされる。
【００４３】
図４は、供給用低圧減圧室１２９からガス出口通路５７に向けて流れるガスの流量と、低圧用減圧室７３における調整圧力との関係を示したものであり、これによれば、流量が増大しても調整圧力は下がりにくくほぼ一定となっていることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１の発明によれば、第２のノズル部の開放によりガス入口通路から減圧室に流入したガスは、減圧室から第２のノズル部を経てガス出口通路に流出する際に流れ方向が直線状となるので、流出後の乱流発生は防止されて圧力損失も回避され、したがって流量が増加しても、ガス出口通路に通ずる低圧減圧室における調整圧力が安定化し、圧力調整器として安定した性能を得ることができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、ガス入口通路から減圧室および第２のノズル部を経てガス出口通路へ至るガスの流れ方向を直線状としたので、流路抵抗が低減されて、より一層の調整圧力の安定化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示す圧力調整器の断面図である。
【図２】（ａ）は、図１の圧力調整器におけるドレン防止キャップが装着される上ボディのキャップ収容部の内壁面形状を示す斜視図、（ｂ）は、ドレン防止キャップの斜視図である。
【図３】ドレン防止キャップが上ボディに装着された状態の斜視図である。
【図４】図１の圧力調整器における供給用低圧減圧室からガス出口通路に向けて流れるガスの流量と、低圧用減圧室における調整圧力との相関図である。
【図５】従来例を示す圧力調整器の断面図である。
【図６】図５の圧力調整器における供給用低圧減圧室からガス出口通路に向けて流れるガスの流量と、低圧用減圧室における調整圧力との相関図である。
【符号の説明】
５５ガス入口通路
５７ガス出口通路
６５低圧減圧部（第１の減圧手段）
７５低圧ダイヤフラム（第１のダイヤフラム）
８９低圧弁（第１の弁体）
９５低圧ノズル部（第１のノズル部）
９９オリフィス（差圧発生手段）
１１３供給用低圧減圧部（第２の減圧手段）
１１５供給用低圧ダイヤフラム（第２のダイヤフラム）
１２９供給用低圧減圧室（減圧室）
１４３バイパス弁（第２の弁体）
１４５バイパスノズル部（第２のノズル部）

Claims

ガス入口通路とガス出口通路とを連通する第１のノズル部を開閉可能な第１の弁体および、この第１の弁体の開閉動作を、前記ガス出口通路側の圧力変化に基づき変位することで行わせる第１のダイヤフラムを備えた第１の減圧手段と、
前記ガス入口通路と前記第１のノズル部との間に設けられ、ガスの流れに伴って圧力を低下させる差圧発生手段と、
この差圧発生手段の下流側の圧力低下部に対し、前記差圧発生手段の上流側に連通する減圧室を画成するとともに、前記圧力低下部と前記減圧室との圧力差に基づき変位する第２のダイヤフラム、前記減圧室と前記ガス出口通路とを連通する第２のノズル部、この第２のノズル部を、前記第２のダイヤフラムの動作に連動して開閉可能な第２の弁体をそれぞれ設けて構成した第２の減圧手段とを有する圧力調整器において、
前記第２のノズル部から前記ガス出口通路へ至るガスの流れ方向を直線状としたことを特徴とする圧力調整器。
ガス入口通路から減圧室および第２のノズル部を経てガス出口通路へ至るガスの流れ方向を直線状としたことを特徴とする請求項１記載の圧力調整器。