JP4454533B2 - 圧力調整器 - Google Patents

Description

本発明は、燃料用ガス（以下、単に「ガス」という。）を供給する配管に挿入され、この配管中を流れるガスの圧力を調整可能な圧力調整器に係り、特に、上流側（１次側）管路内のガスの圧力変動や負荷流量に関係なく、下流側（２次側）管路内のガスの圧力を所定の圧力値となるように調整可能な圧力調整器に関する。

圧力調整器は、ガス製造工場から一般家庭などの需要家へガスを供給する過程で、管路内のガス圧を高圧から需要家の使用形態に合った圧力に段階的に減圧する際に使用されるものである。例えば、中圧用の圧力調整器は、一般家庭の集合する各地区に供給する過程に配設され、管路内の圧力が中圧（０．０６ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下）である導管と、一般家庭に配設され、管路内の圧力が低圧（２ｋＰａまたは１５ｋＰａ）である内管との境界に設けられている。

上記したような圧力調整器は、制御性能や安全性、静粛性を高めるために２段減圧方式を採用している場合がある。このような２段減圧方式の圧力調整器では、一般に、手動復帰式遮断弁、１次ガバナ、２次ガバナおよび安全器がガスの流れ方向にこの順に配設されており、例えば、１段目を構成する１次ガバナで中圧から中間圧に減圧したのち、２段目を構成する２次ガバナで中間圧から低圧に減圧するようになっている（特許文献１）。
特開平８−１５２９２０

しかしながら、上記圧力調整器では、手動復帰式遮断弁、１次ガバナ、２次ガバナおよび安全器が別個に配管に接合されていることから、圧力調整器が実質的に占有するスペースが非常に大きく、総重量が非常に重い。そのため、用地や設置位置の確保が困難となる場合があり、また、現地での組み立てが必須となる。このように設置性や施工性が非常に悪いため、設置や施工に要するコストが非常に高くなる。また、このように圧力調整器が重厚長大となると、製造コストも非常に高くなる。このように、設置性や施工性が非常に悪く、しかも圧力調整器を導入するのに要するコストが非常に高いという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化を図ることができると共に、設置性や施工性が良く、導入コストを低減できる圧力調整器を提供することにある。

本発明の圧力調整器は、互いに隔てられた上流側管路と下流側管路との境界に設けられる装置であって、遮断弁と、１次ガバナと、２次ガバナとを備えたものである。遮断弁は、上流側管路に接続される第１導入口と、第１流路を介して第１導入口と接続された第１排出口と、第１流路内に設けられ、第１流路を継断する第１弁体とを有する。１次ガバナは、第１排出口と共通化された第２導入口と、第２流路を介して第２導入口と接続された第２排出口と、第２流路内に設けられ、第２排出口側のガス圧を調整する第２弁体とを有する。２次ガバナは、第２排出口に接続された第３導入口と、第３流路を介して第３導入口と接続される第３排出口と、第３流路内に設けられ、第３排出口側のガス圧を調整する第３弁体とを有する。遮断弁は、１次ガバナ上に、第１弁体の可動方向が第２弁体の可動方向および上流側管路の長手方向と直交するように配置されている。１次ガバナは、第２弁体の可動方向が第１弁体の可動方向および上流側管路の長手方向と直交するように配置されている。

本発明の圧力調整器では、１次ガバナの上部に遮断弁が配置され、さらに、遮断弁の長手方向（弁体の可動方向）と１次ガバナの長手方向（弁体の可動方向）とが互いに直交するとともに、遮断弁の排出口（第１排出口）と１次ガバナの排出口（第２導入口）とが互いに共通化するように、遮断弁と１次ガバナとが配置されている。上流側管路から第１導入口に流入したガスは、遮断弁内を遮断弁の長手方向に流れたのち、１次ガバナ内を遮断弁の長手方向と直交する方向に流れる。ここで、「直交」とは厳密に直交することだけを指しているのではなく、製造誤差や設計上の許容値の範囲内で交差していればよいことを指している。これにより、遮断弁の排出口と１次ガバナの導入口とを接続する配管が不要となり、遮断弁と１次ガバナとが一体化されている。また、遮断弁が１次ガバナの上部に配置されているので、圧力調整器の横方向の距離が短縮されている。

本発明の圧力調整器によれば、遮断弁と１次ガバナとを一体化することにより、圧力調整器の横方向の距離を短縮するようにしたので、圧力調整器を小型化することができる。その結果、設置性や施工性が向上し、導入コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る圧力調整器１の一部を破断したものを斜視的に表したものである。図２は、圧力調整器１の構成要素を機能ブロックごとに表したものである。この圧力調整器１は、互いに隔てられた上流側管路２と、下流側管路３との境界に設けられ、手動復帰式遮断弁１０と、１次ガバナ２０と、２次ガバナ３０とをこの順に連結し、これらを一体化したものである。

この圧力調整器１は、２段減圧方式となっており、１段目を構成する１次ガバナ２０で管路内の圧力を例えば、中圧（０．０６ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下）から中間圧に減圧したのち、２段目を構成する２次ガバナ３０で管路内の圧力を中間圧から例えば、低圧（２ｋＰａまたは１５ｋＰａ）に減圧するようになっており、最大流量が１００ｍ³ ／ｈ以上となるような用途にも適用可能なものである。

手動復帰式遮断弁１０は、導入口１１Ａと排出口１１Ｂとをつなぐ３次元構造の流路１１と、その流路１１に配設された遮断部１２と、この遮断部１２に連結された復帰部１３と、復帰部１３に連結された２次側圧力検出部１４とを備える。遮断部１２には、左側面に導入口１１Ａが、底面に排出口１１Ｂが、正面にロッド１２Ｃ（後述）を挿入するための開口１３Ｄ（後述）がそれぞれ設けられている。この導入口１１Ａはフランジ等の接続部品を介して上流側管路２と接続可能になっており、排出口１１Ｂは１次ガバナ２０の導入口２１Ａと連通している。

遮断部１２の内部には、流路１１を継断する弁体１２Ａ、上流側から流れてきたダストなどが弁体１２Ａに付着・堆積するのを防止するためのフィルタ部１２Ｂ、その弁体１２Ａに接続され、復帰部１３の内部にまで延在するロッド１２Ｃ、流路１１を遮断する方向へ弁体１２Ａを変位させることの可能なスプリング１２Ｄ、弁体１２Ａの姿勢を維持するためのシリンダ１２Ｅが収納されている。これら弁体１２Ａ、ロッド１２Ｃおよびスプリング１２Ｄは、図１のＸ軸方向に変位可能な態様で配置されている。なお、ロッド１２Ｃの表面うち復帰部１３の内部に延在している部分には、凹凸１２Ｆが設けられている。この凹凸１２Ｆは、２次側圧力検出部１４から復帰部１３へ延在している支持部材１４Ｆ（後述）の先端と嵌合して弁体１２Ａを可動領域の背面側に保持することを可能とするものである。

復帰部１３には、正面にリセットボタン１３Ａを外部に露出させるための開口１３Ｂが、上面に２次側圧力検出部１４を連結するための開口１３Ｃが、背面に上述した開口１３Ｄがそれぞれ設けられている。正面の開口１３Ｂには、リセットボタン１３Ａに対応する領域に孔１３Ｅを有するカバー１３Ｆが設けられている。これにより、外部から孔１３Ｅに指などを挿入してリセットボタン１３Ａを押すことが可能となっている。リセットボタン１３Ａは、図１のＸ軸方向に変位可能な態様で上記ロッド１２Ｃの先端に接続されており、その位置によって何らかの異常があるか否かを示唆するようになっている。正常時（下流側（２次側）の圧力が所定の圧力Ｐ１以下となっている時）には、可動領域の背面側に位置し、異常発生時、具体的には、下流側（２次側）の圧力が所定の圧力Ｐ１を超えた時には、２次側圧力検出部１２の作用により可動領域の背面側から正面側に変位し、異常発生後は、可動領域の正面側に位置するようになっている。また、上面の開口１３Ｃには、２次側圧力検出部１４から復帰部１３へ支持部材１４Ｆが挿入されている。

２次側圧力検出部１４は、圧力調整部１４Ａと、２次ガバナ３０の排出口３０Ｂおよび圧力調整部１４Ａの間を連結する２次側圧力検出用管路１４Ｂとを備える。

圧力調整部１４Ａ内部には、圧力検出用のダイヤフラム１４Ｃ、２次側圧力のしきい値（圧力Ｐ１）を調整するための調整スプリング１４Ｄ、ダイヤフラム１４Ｃの変位を調整スプリング１４Ｄに伝達するための受圧板１４Ｅ、受圧板１４Ｅに接続された支持部材１４Ｆが収納されている。ここで、支持部材１４Ｆは、通常上記ロッド１２Ｃを保持しているが、２次側圧力がしきい値（圧力Ｐ１）を超えると、保持していたロッド１２Ｃを開放して弁体１２Ａに流路１１を遮断させるようになっている。

１次ガバナ２０は、導入口２１Ａと排出口２１Ｂとをつなぐ３次元構造の流路２１と、その流路２１に配設された圧力調整部２２とを備える。１次ガバナ２０には、上面に上述した導入口２１Ａが、右側面の上部に排出口２１Ｂがそれぞれ設けられている。右側面の排出口２１Ｂは、複数のネジ（図示せず）を介して２次ガバナ３０の導入口３１Ａと接合されている。

圧力調整部２２の内部には、ガスの供給量を調整する弁体２２Ａ、排出口２１Ｂ側の圧力の大きさを調整するための調整スプリング２２Ｂ、弁体２２Ａの姿勢を維持するためのシリンダ（図示せず）、排出口２１Ｂ側の圧力検出用のダイヤフラム２２Ｃ、ダイヤフラムの変位を調整スプリングに伝達するための受圧板２２Ｄが収納されている。これら弁体２２Ａ、調整スプリング２２Ｂ、ダイヤフラム２２Ｃおよび受圧板２２Ｄは、図１のＺ軸方向、すなわち、遮断部１２の弁体１２Ａの可動方向と垂直な方向に変位可能な態様で収納されている。

２次ガバナ３０は、導入口３１Ａと排出口３１Ｂとをつなぐ３次元構造の流路３１と、その流路３１に配設された圧力調整部３２と、排出口３１Ｂ側の圧力が臨界値（圧力Ｐ２）を超えた場合に排出口３１Ｂ側の圧力を臨界値（圧力Ｐ２）以下に低下させるための安全弁３３とを備える。２次ガバナ３０には、左側面に上述した導入口３１Ａが、右側面に排出口３１Ｂがそれぞれ設けられている。右側面の排出口３１Ｂはフランジ等の接続部品を介して上流側の配管と接続可能になっている。

圧力調整部３２の内部には、ガスの供給量を調整する弁体３２Ａ、排出口３１Ｂ側の圧力の大きさを調整するための調整スプリング（図示せず）、排出口３１Ｂ側の圧力検出用のダイヤフラム（図示せず）、ダイヤフラムの変位を調整スプリングに伝達するための受圧板（図示せず）が収納されている。一方、安全弁３３の内部には、排出口３１Ｂ側の圧力が臨界値（圧力Ｐ２）を超えた場合に排出口３１Ｂ側の圧力が臨界値（圧力Ｐ２）以下に低下するまで弁を開放するための安全用弁体３３Ａ、排出口３１Ｂ側の圧力の臨界値（圧力Ｐ２）を調整するための安全用スプリング（図示せず）、排出口３１Ｂ側の圧力検出用の安全用ダイヤフラム（図示せず）、ダイヤフラムの変位を安全用スプリングに伝達するための安全用受圧板（図示せず）が収納されている。これら弁体３２Ａ、調整スプリング、ダイヤフラム、受圧板、安全用弁体３３Ａ、安全用スプリング、安全用ダイヤフラムおよび安全用受圧板は、図１のＺ軸方向、すなわち、１次ガバナ２０の弁体２２Ａの可動方向と並行な方向に変位可能な態様で収納されている。

次に、このように構成された圧力調整器１の作用について説明する。

正常時（下流側（２次側）の圧力が所定の圧力Ｐ１以下となっている時）には、手動復帰式遮断弁１０の弁体１２Ａは可動領域の背面側に位置しており、流路を空間的に連通させるようになっている。これにより、上流側管路２を流れるガスは、導入口１１Ａから流路１１に導入されたのち、流路１１内に配設されたフィルタ部１２Ｂおよび弁体１２Ａをこの順に通過し、排出口１１Ｂを通じて１次ガバナ２０の導入口２１Ａに導かれる。

続いて、１次ガバナ２０は、導入口２１Ａ側の圧力（例えば、中圧）と排出口２１Ｂ側の圧力との差圧の大きさに応じて弁体２２Ａの開度を制御して、管路２１内の圧力を中間圧に調整する。これにより、導入口２１Ａ側から排出口２１Ｂ側に導かれたガスは、導入口２１Ａ側（１次側）のガスの圧力変動や排出口２１Ｂ側のガス流量（負荷流量）に関係なく、所定の圧力に調整される。その後、排出口２１Ｂを通じて２次ガバナ３０の導入口３１Ａに導かれる。

続いて、２次ガバナ３０は、導入口３１Ａ側の圧力と排出口３１Ｂ側の圧力との差圧の大きさに応じて弁体の３２Ａの開度を制御して、管路３１内の圧力を所定の圧力（例えば、低圧）に減圧する。これにより、導入口３１Ａ側から排出口３１Ｂ側に導かれたガスは、導入口３１Ａ側のガスの圧力変動や排出口３１Ｂ側（２次側）のガス流量（負荷流量）に関係なく、所定の圧力に調整される。その後、排出口３１Ｂを通じて上流側管路３に排出される。

一方、異常発生時（例えば、ダストが２次ガバナ３０の弁体３２Ａに付着・堆積して弁体３２Ａに動作不良が生じたために、排出口３０Ｂ側（２次側）の圧力が臨界値（圧力Ｐ２）を超えた時）は、２次ガバナ３０の安全用弁体３３Ａが開いて圧力を逃がす。これにより、排出口３１Ｂ側（２次側）の圧力が安全な値にまで低減される。

また、他の異常発生時（例えば、上記異常状態において、圧力検出用のダイヤフラムが破損したために、排出口３１Ｂ側（２次側）の圧力がＰ２よりもさらに大きなＰ１を超えた時）は、２次側圧力検出部１４の圧力調整部１４Ａは支持部材１４Ｆを動作させて保持していたロッド１２Ｃを開放する。すると、ロッド１２Ｃに接続された弁体１２Ａが可動領域の背面側から正面側に変位して流路１１を遮断する。これにより、ガスが排出口３１Ｂ側にさらに流れる虞がなくなるので、排出口３１Ｂ側（２次側）の圧力の上昇が防止される。このとき、ロッド１２Ｃの先端に接続されたリセットボタン１３Ａが可動領域の背面側から正面側に変位して、ユーザに異常が発生したことを知らせる。なお、異常状態が解消されたのちにユーザが手動でリセットボタン１３Ａを押圧すると、リセットボタン１３Ａに接続された弁体１２Ａが可動領域の正面側から背面側に変位し、これにより、流路が空間的に連通する。その結果、ガスの供給が開始される。

このように、本実施の形態の圧力調整器１では、２段減圧方式を用いるようにしたので、従来の１段減圧方式よりも静粛性を高めることができる。また、このように圧力調整器１の静粛性を高めることにより、屋内に設置することも可能となるので、設置性を向上させることができる。

ところで、従来、１段目で中圧（０．０６ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下）から中間圧に減圧したのち、２段目で中間圧から低圧（２ｋＰａまたは１５ｋＰａ）に減圧するタイプの圧力調整器は、手動復帰式遮断弁、１次ガバナおよび２次ガバナをガスの流れ方向に直列に配置して構成されていた。そのため、圧力調整器が実質的に占有するスペースが非常に大きく、その結果、設置性や施工性が非常に悪く、圧力調整器の導入コスト（製品コストや、設置コスト、施工コストなど）が非常に高かった。

一方、本実施の形態の圧力調整器１では、１次ガバナ２０の上部に手動復帰式遮断弁１０が配置されると共に、手動復帰式遮断弁１０の長手方向（弁体１２Ａの可動方向）と１次ガバナ２０の長手方向（弁体２２Ａの可動方向）とが直交するように、手動復帰式遮断弁１０と１次ガバナ２０とが配置されている。これにより、手動復帰式遮断弁１０の排出口１１Ｂと１次ガバナ２０の導入口２１Ａとを接続する配管が不要となり、手動復帰式遮断弁１０と１次ガバナ２０とを一体化することができる。また、手動復帰式遮断弁１０が１次ガバナ２０の上部に配置されているので、圧力調整器１の横方向の距離を短縮することができる。

このように、本実施の形態の圧力調整器１によれば、手動復帰式遮断弁１０と１次ガバナ２０とを一体化すると共に圧力調整器１の横方向の距離を短縮することができるので、圧力調整器１を従来型の圧力調整器よりも小型化することができる。これにより、設置性や施工性が向上し、導入コストを低減することができる。

以上、上記実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、１次ガバナ２０の長手方向（弁体２２Ａの可動方向）と、２次ガバナ３０の長手方向（弁体３２Ａの可動方向）とが互いに並行となるように空間配置されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。また、上記実施の形態では、上流側管路２と下流側管路３との延在方向が互いに平行な方向となっていたが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の一実施の形態に係る圧力調整器を一部を破断して表した斜視図である。 図１の圧力調整器の機能ブロック図である。

符号の説明

１…圧力調整器、２…上流側管路、３…下流側管路、１０…手動復帰式遮断弁、１１…流路、１１Ａ…導入口、１１Ｂ…排出口、１２…遮断部、１２Ａ…弁体、１２Ｂ…フィルタ、１２Ｃ…ロッド、１２Ｄ…スプリング、１２Ｅ…シリンダ、１２Ｆ…凹凸、１３…復帰部、１３Ａ…リセットボタン、１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ…開口、１３Ｅ…孔、１３Ｆ…カバー、１４…２次側圧力検出部、１４Ａ…圧力調整部、１４Ｂ…２次側圧力検出用管路、１４Ｃ…ダイヤフラム、１４Ｄ…調整スプリング、１４Ｅ…受圧板、１４Ｆ…支持部材、２０…１次ガバナ、２１…流路、２１Ａ…導入口、２１Ｂ…排出口、２２…圧力調整部、２２Ａ…弁体、２２Ｂ…スプリング、２２Ｃ…ダイヤフラム、２２Ｄ…受圧板、３０…２次ガバナ、３１…流路、３１Ａ…導入口、３１Ｂ…排出口、３２…圧力調整部、３２Ａ…弁体、３３…安全弁、３３Ａ…安全用弁体。

Claims (3)

1. 遮断弁と、１次ガバナと、２次ガバナとを備え、互いに隔てられた上流側管路と下流側管路との境界に設けられる圧力調整器であって、
   前記遮断弁は、前記上流側管路に接続される第１導入口と、第１流路を介して前記第１導入口と接続された第１排出口と、前記第１流路内に設けられ、前記第１流路を継断する第１弁体とを有し、
   前記１次ガバナは、前記第１排出口と共通化された第２導入口と、第２流路を介して前記第２導入口と接続された第２排出口と、前記第２流路内に設けられ、前記第２排出口側のガス圧を調整する第２弁体とを有し、
   前記２次ガバナは、前記第２排出口に接続された第３導入口と、第３流路を介して前記第３導入口と接続される第３排出口と、前記第３流路内に設けられ、前記第３排出口側のガス圧を調整する第３弁体とを有し、
   前記遮断弁は、前記１次ガバナ上に、前記第１弁体の可動方向が前記第２弁体の可動方向および前記上流側管路の長手方向と直交するように配置され、
   前記１次ガバナは、前記第２弁体の可動方向が前記第１弁体の可動方向および前記上流側管路の長手方向と直交するように配置されている
   ことを特徴とする圧力調整器。
2. 前記２次ガバナは、前記第３弁体の可動方向が前記第１弁体の可動方向と直交となるように配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧力調整器。
3. 前記２次ガバナは、前記第３排出口側の圧力が所定の値を超えた場合に外部にガスを放出して圧力を所定の値以下に低下させるための安全用弁体を有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧力調整器。

Images