JP4532335B2

JP4532335B2 - 圧力制御装置

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Publication number: JP4532335B2
Application number: JP2005140190A
Authority: JP
Inventors: 博史吉倉; 静夫金子; 泰夫小澤; 一弘米澤
Original assignee: トキコテクノ株式会社
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: JP2006318222A

Description

本発明は圧力制御装置に係り、特に２次圧力の変化に対して圧力制御弁の弁開度制御を安定に行なえるよう構成された圧力制御装置に関する。

例えば、都市ガスを給送するラインに設置される圧力制御装置においては、圧力を利用して作動するダイヤフラム（受圧部）を圧力制御弁の駆動部として採用すると共に、２次圧力が設定圧力よりも低くなった場合には、パイロット弁の弁部を作動させて圧力制御弁のダイヤフラム室へパイロット圧（制御圧力）を供給することによりガス供給ラインの圧力制御弁の下流側の圧力（２次圧力）が設定圧力（目標圧力）となるようしている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、パイロット弁の動作について説明する。圧力制御弁の下流側の２次圧力が設定圧力（目標圧力）より低下した場合は、パイロット弁のダイヤフラムの上側圧力が低下するため、パイロット弁に設けられた２次圧力設定用の設定バネのバネ力によりパイロット弁用ダイヤフラムが押し上げられる。その際、パイロット弁用ダイヤフラムが１次圧力が供給される弁部を開くことにより、１次圧力が圧力制御弁駆動部に供給され、駆動部内の圧力制御弁用ダイヤフラムが開弁方向に押し上げられる。そのため、圧力制御弁では、圧力制御弁用ダイヤフラムにより弁体が弁座から離間する方向に変位して弁開動作することで、２次圧力を上昇させる。

また、２次圧力が設定圧力（目標圧力）より増大した場合は、パイロット弁の設定バネのバネ力に抗してパイロット弁用ダイヤフラムが押し下げられる。これにより、１次圧力が供給される弁部を閉じ圧力制御弁駆動部に供給される１次圧力が減少し、駆動部内の圧力制御弁用ダイヤフラムが閉弁方向に押し下げられる。そのため、圧力制御弁では、圧力制御用ダイヤフラムにより弁体が弁座から近接する方向に変位して弁閉動作することで、２次圧力を低下させる。
特開平８−１７１４２５号公報

しかしながら、従来の圧力制御装置では、パイロット圧を制御して圧力制御弁を弁開または弁閉動作させる構成であるので、パイロット弁に形成された圧力室の容量に応じて応答遅れが発生する。このようなパイロット弁による応答遅れを小さくする方法としては、２次圧力の変化に対してパイロット弁用ダイヤフラムの動作を早めることが考えられるが、応答性の向上と共に、２次圧力が急激に変動した場合には、パイロット弁用ダイヤフラムが頻繁に動作してハンチングを起こすという問題が生じることにより２次圧力が安定しないことになる。

また、パイロット弁によるパイロット圧の制御動作に対して圧力制御弁による圧力制御動作が行なわれるまでの時間をハンチングが生じない程度の所定時間（時定数）に設定した場合には低下してしまった２次圧力を設定圧力に戻すのに時間を要するという問題がある。

そこで、本発明は上記課題を解決した圧力制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

請求項１記載の発明は、下流側配管内の流体の２次圧力を受け、当該２次圧力が所定の設定圧力以下になった場合に変位することにより開弁し、パイロット圧を供給する受圧部を有するパイロット弁と、
流体が流れる上流側配管と下流側配管との間に設けられ、前記下流側配管内の流体の２次圧力と前記パイロット弁より供給されるパイロット圧との圧力差により弁開度が調節される圧力制御弁と、
を有し、前記パイロット弁より供給されるパイロット圧により前記圧力制御弁の弁開度が調整されることにより前記２次圧力が前記設定圧力に調整される圧力制御装置において、
充電池からの電源により駆動され、前記受圧部が前記パイロット弁の開弁方向に動作するとき、前記受圧部が開弁する方向への力を当該受圧部に付与する電動アクチュエータと、
前記２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、
該２次圧力検出手段により検出された２次圧力の変化率を演算し、前記２次圧力の変化率が所定変化率以上になったとき、前記電動アクチュエータに前記充電池からの電気を供給して前記受圧部が開弁する方向への力を当該受圧部に付与させる制御手段と、
を備え、
前記電動アクチュエータは、前記制御手段により駆動されないときは、前記２次圧力の変動に伴う前記受圧部の動作により発電を行なって前記充電池へ充電を行なうことを特徴とする。

請求項２記載の前記電動アクチュエータは、
前記制御手段よりの電気が供給されるコイルと、
前記受圧部に結合されたマグネットと、
からなることを特徴とする。

本発明によれば、受圧部がパイロット弁の開弁方向に動作するとき、受圧部が開弁する方向への力を当該受圧部に付与するする電動アクチュエータを設けたため、２次圧力が急激に低下した場合に、電動アクチュエータの駆動力によりパイロット弁の受圧部を開弁方向に駆動して圧力制御弁の圧力制御動作の応答性を上げて２次圧力の低下を速やかに抑制することができる。

また、本発明によれば、２次圧力を検出する２次圧力検出手段により検出された２次圧力の変化率を演算し、２次圧力の変化率が所定変化率以上になったとき、アシスト手段を駆動させるため、２次圧力の変化率が所定以下のときはアシスト手段を駆動させず、パイロット弁が通常の動作を行なって圧力制御を行なうと共に、２次圧力の変化率が所定以上になったときは、アシスト手段のアシスト力によりパイロット弁の受圧部を開弁方向に駆動して圧力制御弁の圧力制御動作の応答性を上げることができる。

また、本発明によれば、電動アクチュエータが駆動されないときは、変化率の動作により発電を行なって充電池へ充電を行なうため、電線による電源供給が得られない場所、あるいは、停電のときでもアシスト力をパイロット弁の受圧部に付与して圧力制御弁の圧力制御動作の応答性を上げることができる。さらに、充電を行なっている際には、電動アクチュエータが受圧部の変位を抑制する方向に作用して減衰器として働く。このため、圧力制御弁自体のハンチングや管内脈動による弁の共振を抑制する効果が得られ、安定した圧力制御を行なうことができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は圧力制御装置の参考例１を示す構成図である。図１に示されるように、圧力制御装置１０は、都市ガスを給送する上流側管路１２と下流側管路１３との間に配設されている。この圧力制御装置１０は、下流側管路１３へ供給されるガスの２次圧力を設定圧力に制御する圧力制御弁１４と、圧力制御弁１４のアクチュエータ部１５に供給されるパイロット圧を調整するパイロット弁１６と、パイロット弁１６のパイロット弁用ダイヤフラム３２をアシスト動作させる電磁ソレノイド（電動アクチュエータ）１７と、２次圧力の変化率が所定以上であるとき電磁ソレノイド１７を駆動する制御回路１８とを有する。

上記パイロット弁１６と、電磁ソレノイド１７と、制御回路１８とにより圧力設定装置１１が構成されている。電磁ソレノイド１７は、環状に巻回されたコイル１７ａと、コイル１７ａの中空部分を上下方向に貫通する棒状マグネット１７ｂとからなる。また、電磁ソレノイド１７は、制御回路１８からの制御信号（電流供給）によりコイル１７ａが励磁されると、パイロット用ダイヤフラム（受圧部）３２に結合された棒状マグネット１７ｂを上方（開方向）に吸引してアシスト力を発生させる駆動手段である。

また、電磁ソレノイド１７は、ギヤ等の伝達手段を介さず、直接パイロット弁用ダイヤフラム３２をアシスト動作させる構成であるので、例えば、停電または故障した場合に、パイロット弁用ダイヤフラム３２の通常の動作（２次圧力Ｐ_２の変動に伴い動作）を妨げることがないように取り付けられている。

圧力制御弁１４のアクチュエータ部１５は、圧力制御弁用ダイヤフラム１９により画成された上側ダイヤフラム室２０と下側ダイヤフラム室２１とが形成されており、上側ダイヤフラム室２０には圧力制御弁用ダイヤフラム１９を閉弁方向に押圧する圧力設定バネ２２が設けられている。

上側ダイヤフラム室２０と下側ダイヤフラム室２１との間は、連通管路４０を介して連通されており、下側ダイヤフラム室２１に供給されたパイロット圧を徐々に上側ダイヤフラム室２０に逃がし、下側ダイヤフラム室２１を２次圧力Ｐ_２に減圧するように構成されている。このように、パイロット弁１６からのパイロット圧が増圧されると、下側ダイヤフラム室２１の圧力が増大して圧力制御弁用ダイヤフラム１９が弁開方向に変位し、下側ダイヤフラム室２１の圧力が連通管路４０を介して徐々に減圧されることにより圧力制御弁用ダイヤフラム１９が弁閉方向に変位する。

また、圧力制御弁用ダイヤフラム１９の中央には、弁軸１４ａが結合されており、弁軸１４ａの下端には弁座１４ｂに離着座する弁体１４ｃが設けられている。従って、弁体１４ｃは、弁軸１４ａ及び圧力制御弁用ダイヤフラム１９と一体的に設けられており、上側ダイヤフラム室２０と下側ダイヤフラム室２１との圧力差に応じて圧力制御弁用ダイヤフラム１９が変位することにより弁座１４ｂに対する弁開度を制御するように動作する。

弁座１４ｂの上流側流路１４ｄは、上流側管路１２に連通されて１次圧力Ｐ_１が供給されており、弁座１４ｂの下流側流路１４ｅは、弁開度に応じた２次圧力Ｐ_２が供給され、下流側管路１３に連通される。

ここで、パイロット弁１６の構成について説明する。パイロット弁１６は、前述した開弁方向に変位するパイロット用ダイヤフラム３２にアシスト力を付与する電磁ソレノイド１７を有する。電磁ソレノイド１７は、パイロット用ダイヤフラム３２が閉弁方向に動作しているときには励磁されておらず、開弁動作しているときに駆動力（アシスト力）を発生させるように制御される。また、電磁ソレノイド１７の駆動力は、閉弁しているパイロット用ダイヤフラム３２を開弁させるほどの大きさではなく、パイロット用ダイヤフラム３２の開弁動作を補助することで、圧力制御弁１４の応答性を高める駆動手段である。

さらに、パイロット弁１６には、上流側管路１２に接続された１次圧力導入管路２３と、下流側管路１３に接続された２次圧力導入管路２４と、下側ダイヤフラム室２１に接続されたパイロット圧導入管路２５と、上側ダイヤフラム室２０に連通された２次圧力導入管路２６が接続されている。また、１次圧力導入管路２３には、パイロット弁１６に供給される１次圧力Ｐ_１の流量を所定流量に減少させる絞り４１が設けられている。

パイロット弁１６は、圧力設定ねじ２７の螺入位置により、圧力設定バネ３６の圧縮量が増加又は減少され、圧縮量の増減により圧力設定バネ３６の荷重は増減する。パイロット弁１６の設定圧力Ｐｓは、圧力設定バネ３６の荷重とパイロット弁用ダイヤフラム３２に加わる２次圧力Ｐ_２による力がつり合うときの２次圧力Ｐ_２となる。

従って、パイロット弁１６は、圧力設定ねじ２７の動作により圧力設定バネ３６のバネ荷重を増減することで設定圧力Ｐｓを増減させる。ここで、例えば２次圧力Ｐ_２が設定圧力Ｐｓより低下すると、圧力設定バネ３６のバネ荷重の方がパイロット弁用ダイヤフラム３２に加わる２次圧力Ｐ_２による力より大きくなるため、パイロット弁用ダイヤフラム３２が上方に変位する。これにより、パイロット弁１６の弁部１６ａが開弁してパイロット圧を上昇させる。

一方、下側ダイヤフラム室２１には、パイロット圧導入管路２５を介してパイロット弁１６からパイロット圧が導入されており、上側ダイヤフラム室２０には２次圧力導入管路２４，２６を介して２次圧力Ｐ_２が導入されている。従って、パイロット圧が上昇すると共に下側ダイヤフラム室２１と上側ダイヤフラム室２０の圧力差により圧力制御弁用ダイヤフラム１９が圧力設定バネ２２の荷重に抗して上方に変位する。これにより、圧力制御弁１４の弁部１４ａが弁開動作して２次圧力Ｐ_２を設定圧力Ｐｓに上昇させる。

また、２次圧力Ｐ_２が設定圧力Ｐｓより上昇すると、圧力設定バネ３６のバネ荷重の方がパイロット弁用ダイヤフラム３２に加わる２次圧力Ｐ₂による力より小さくなるため、パイロット弁用ダイヤフラム３２が下方に変位する。これにより、パイロット弁１６の弁部１６ａが弁閉動作してパイロット圧を降圧させる。

従って、パイロット圧が降圧すると共に下側ダイヤフラム室２１と上側ダイヤフラム室２０の圧力差が小さくなるため、圧力設定バネ３６の荷重により下方に変位する。これにより、圧力制御弁１４の弁部１４ａが弁閉動作して２次圧力Ｐ_２を設定圧力Ｐｓに降圧させる。

このように、２次圧力Ｐ_２が下流側のガス使用量の変化により変動した場合、上記のように下側ダイヤフラム室２１に供給されるパイロット圧が変化することにより、圧力制御弁１４では、圧力制御弁用ダイヤフラム１９が変位して２次圧力Ｐ_２が設定圧力Ｐｓを保つように圧力制御を行う。

上記上流側管路１２には、１次圧力Ｐ_１を検出する第１の圧力センサ４２が取り付けられ、２次圧力導入管路２４には、２次圧力Ｐ_２を検出する第２の圧力センサ４３が取り付けられている。制御回路１８は、第１の圧力センサ４２及び第２の圧力センサ４３により検出された圧力検出信号を読み込み、パイロット弁１６のパイロット弁用ダイヤフラム３２が開弁方向に動作しているか否かを判定しており、パイロット弁用ダイヤフラム３２が開弁方向に動作していると判定した場合に電磁ソレノイド１７への通電をオンにしてパイロット弁用ダイヤフラム３２にアシスト力を付与する。

図２は２次圧力の変化と下流側のガス消費量との関係を示すグラフである。図２に示されるように、２次圧力はグラフＩのように変化するとき、下流側のガス消費量はグラフIIのように変動する。例えば、時間Ｔａが経過したときにガス消費量がＱａからＱｂに増大すると、２次圧力Ｐ_２は、設定圧力ＰｓからPaに低下する。その際、２次圧力Ｐ_２の低下によりパイロット弁用ダイヤフラム３２が開弁方向に動作すると共に、電磁ソレノイド１７への通電がオンなり、パイロット弁用ダイヤフラム３２の開弁動作が加速される。これにより、圧力制御弁１４の下側ダイヤフラム室２１に供給されるパイロット圧が急速に昇圧されて弁体１４ｃの開弁動作が速まる。

これにより、２次圧力Ｐ_２は、PaからPbに上昇し、その後設定圧力Ｐｓに低下する。尚、２次圧力Ｐ_２がPｂから設定圧力Ｐｓに低下するときは電磁ソレノイド１７への通電がオフになる。そのため、ガス消費量が急激に増大した場合でも、電磁ソレノイド１７のアシスト力により短時間で２次圧力Ｐ_２を設定圧力Ｐｓに戻すことができ、且つハンチングにより圧力が不安定になることもない。

ここで、制御回路１８が実行する制御処理について図３のフローチャートを参照して説明する。制御回路１８は、予め決められた所定時間毎に図３に示す制御処理を繰り返し実行する。制御回路１８は、図３中、まずＳ１１において、第２の圧力センサ４３により検出された２次圧力Ｐ_２の圧力検出値Ａを読み込む。次のＳ１２では、予め設定された所定時間が経過したか否かをチェックする。Ｓ１２において、所定時間が経過すると、Ｓ１３に進み、第２の圧力センサ４３により検出された２次圧力Ｐ_２の圧力検出値Ｂを読み込む。

そして、Ｓ１４では、上記圧力検出値ＡとＢとの差から２次圧力Ｐ_２の変化率Ｘ（＝{Ａ／（Ａ−Ｂ）}を演算する。次のＳ１５では、Ｓ１４で演算された２次圧力Ｐ_２の変化率Ｘが予め設定された規定値以上か否かをチェックする。Ｓ１５において、２次圧力Ｐ_２の変化率Ｘが規定値以上であるときは、２次圧力Ｐ_２が急激に低下していると判断して、Ｓ１６に進み、電磁ソレノイド１７への通電をオンにする。

これにより、電磁ソレノイド１７は、コイル１７ａが励磁されてパイロット用ダイヤフラム３２に結合された棒状マグネット１７ｂを上方（開方向）に吸引する。このとき、２次圧力Ｐ_２が設定圧力Ｐｓより低下しているため、圧力設定バネ３６のバネ荷重の方がパイロット弁用ダイヤフラム３２に加わる２次圧力Ｐ_２による力より大となって、パイロット弁用ダイヤフラム３２が上方に変位する。同時に、電磁ソレノイド１７のアシスト力がパイロット弁用ダイヤフラム３２に付与されて開弁動作が加速される。よって、パイロット弁１６の弁部１６ａは、急速に開弁してパイロット圧を上昇させる。

その結果、パイロット圧が上昇するのに伴って下側ダイヤフラム室２１と上側ダイヤフラム室２０の圧力差が生じ、圧力制御弁用ダイヤフラム１９が圧力設定バネ２２の荷重に抗して上方に変位する。これにより、圧力制御弁１４の弁部１４ａが弁開動作して２次圧力Ｐ_２を上昇させる。

次のＳ１７では、第２の圧力センサ４３により検出された２次圧力Ｐ_２の圧力検出値Ｃを読み込む。続いて、Ｓ１８に進み、圧力検出値Ｃが設定圧力Ｐｓ以上に昇圧したか否かをチェックする。Ｓ１８において、圧力検出値Ｃが設定圧力Ｐｓ以上に昇圧したときは、Ｓ１９に進み、電磁ソレノイド１７への通電をオフにする。これにより、電磁ソレノイド１７によるアシスト力がなくなり、パイロット弁用ダイヤフラム３２は、１次圧力Ｐ_１と２次圧力Ｐ_２との圧力差と圧力設定バネ３６のバネ荷重との力関係によって決まる位置に変位してパイロット圧を制御する。

従って、２次圧力Ｐ_２は、図２中グラフＩに示すように変化し、電磁ソレノイド１７への通電がオフになると共に、圧力検出値Ｃが設定圧力Ｐ_Ｓ以上に昇圧しているので、パイロット弁用ダイヤフラム３２が閉弁方向に変位してパイロット圧を低下させる。これにより、圧力制御弁１４は、弁体１４ｃを弁座１４ｂに近接する閉弁方向に動作して２次圧力Ｐ_２を低下させる。その結果、２次圧力Ｐ_２は設定圧力Ｐ_Ｓに制御される。

また、上記Ｓ１５において、２次圧力Ｐ_２の変化率Ｘが規定値未満であるときは、２次圧力Ｐ_２の低下が停止、あるいは上昇していると判断して、Ｓ２０に進み、電磁ソレノイド１７への通電をオフにする。この場合、パイロット弁１６は、通常の圧力制御、すなわち、１次圧力Ｐ_１と２次圧力Ｐ_２との圧力差と圧力設定バネ３６のバネ荷重との力関係によって決まる位置に変位してパイロット圧を制御する。

尚、上記Ｓ１４では、２次圧力Ｐ_２の変化率Ｘを演算して２次圧力Ｐ_２の急速な低下を判断したが、１次圧力Ｐ_１が上流側の圧力制御装置（図示せず）によりほぼ一定圧力の保持されているので、上記変化率Ｘの代わりに第１の圧力センサ４２により検出された１次圧力Ｐ_１と、第２の圧力センサ４３により検出された２次圧力Ｐ_２との圧力差を求め、この圧力差から２次圧力Ｐ_２の急速な低下が生じているか否かを判断することも可能である。

また、上記参考例１では、電磁ソレノイド１７をオン・オフ制御する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、電磁ソレノイド１７のコイル１７ａに印加される電圧を制御することによりパイロット弁用ダイヤフラム３２の変位量を制御することも可能である。

また、上記参考例１では、電磁ソレノイド１７をオンにした場合に電磁ソレノイド１７の駆動力がパイロット弁用ダイヤフラム３２を開弁方向にアシストする構成について説明したが、例えば、２次圧力Ｐ_２が設定圧力以上に急速に昇圧した場合にパイロット弁用ダイヤフラム３２を閉弁方向にアシストする構成とすることも可能である。尚、２次圧力Ｐ_２が設定圧力以上に急速に昇圧した場合としては、例えば、地震発生時に下流側配管に設けられた遮断弁が緊急遮断動作した場合などが想定される。

図４は本発明になる圧力制御装置の実施例１を示す構成図である。図４に示されるように、実施例１の圧力制御装置５０は、充電式のバッテリ（蓄電池）５２を有する。制御回路１８は、このバッテリ５２からの電源供給により作動しており、電磁ソレノイド１７を駆動する際には、バッテリ５２から電流を電磁ソレノイド１７に供給してアシスト力をパイロット弁用ダイヤフラム３２に付与する。また、電磁ソレノイド１７を駆動しない通常状態では、コイル１７ａと棒状マグネット１７ｂとの相対変位によって発電が行なわれる。そのため、制御回路１８は、電磁ソレノイド１７の発電により得られた電気をバッテリ５２に充電するように切り換わるスイッチ（図示せず）を有する。

従って、実施例１では、電線による電源供給が得られない場所、あるいは、停電のときでも電磁ソレノイド１７を駆動することが可能になり、電磁ソレノイド１７によるアシスト力をパイロット弁用ダイヤフラム３２に付与して圧力制御弁１４の圧力制御動作の応答性を上げることができる。

ここで、実施例１の制御回路１８が実行する制御処理について図５のフローチャートを参照して説明する。制御回路１８は、予め決められた所定時間毎に図５に示す制御処理を繰り返し実行する。尚、図５において、Ｓ２１〜Ｓ３０の処理は、前述したＳ１１〜Ｓ２０の処理と同じため、その説明は省略する。

制御回路１８は、Ｓ３０で電磁ソレノイド１７への通電をオフにした後、パイロット弁１６は、通常の圧力制御、すなわち、１次圧力Ｐ_１と２次圧力Ｐ_２との圧力差と圧力設定バネ３６のバネ荷重との力関係によって決まる位置に変位してパイロット圧を制御するため、パイロット弁用ダイヤフラム３２の変位と共に、コイル１７ａと棒状マグネット１７ｂとの相対変位によって発電が行なわれる。そのため、Ｓ３１では、電磁ソレノイド１７の発電により得られた電気をバッテリ５２に充電するようにスイッチを切り換える。これにより、バッテリ５２は、通常の圧力制御動作によって得られた電気が常に充電されており、電磁ソレノイド１７を駆動するための電源としても十分に機能する。

図６は圧力制御装置の参考例２を示す構成図である。図６に示されるように、参考例２の圧力制御装置６０は、１次圧力導入管路２３からの圧力を下側ダイヤフラム室２１に供給する電空レギュレータ（アシスト手段）６２と、電空レギュレータ６２と下側ダイヤフラム室２１との間を連通するバイパス管６４とを有する。

電空レギュレータ６２は、制御回路１８から印加された電圧に応じた圧力を供給するように弁開度を調整する機構を有しており、パイロット弁１６と並列に設けられている。そのため、圧力制御弁１４の圧力制御弁用ダイヤフラム１９は、パイロット弁１６から供給されるパイロット圧と、電空レギュレータ６２から供給される圧力によってアシストされる。

そのため、例えば、パイロット弁１６あるいは電磁ソレノイド１７が故障した場合でも電空レギュレータ６２から供給される圧力によって圧力制御弁用ダイヤフラム１９を開弁方向に作動させて２次圧力Ｐ_２が設定圧力Ｐｓとなるように制御することができる。

ここで、参考例２の制御回路１８が実行する制御処理について図７のフローチャートを参照して説明する。制御回路１８は、予め決められた所定時間毎に図７に示す制御処理を繰り返し実行する。尚、図７において、Ｓ４１〜Ｓ４６の処理は、前述したＳ１１〜Ｓ１６の処理と同じため、その説明は省略する。

制御回路１８は、Ｓ４６で電磁ソレノイド１７への通電をオンにして電磁ソレノイド１７のアシスト力をパイロット弁用ダイヤフラム３２に付与して開弁動作を加速させる。よって、パイロット弁１６の弁部１６ａは、急速に開弁してパイロット圧を上昇させる。

その後、Ｓ４７では、電空レギュレータ６２への通電をオンにして電空レギュレータ６２を開弁させる。これにより、電空レギュレータ６２の開弁動作により１次圧力導入管路２３からの圧力をパイロット圧として下側ダイヤフラム室２１に供給する。

その結果、パイロット圧が上昇するのに伴ってと共に下側ダイヤフラム室２１と上側ダイヤフラム室２０の圧力差が生じ、圧力制御弁用ダイヤフラム１９が圧力設定バネ２２の荷重に抗して上方に変位する。これにより、圧力制御弁１４の弁部１４ａが弁開動作して２次圧力Ｐ_２を上昇させる。

次のＳ４８では、第２の圧力センサ４３により検出された２次圧力Ｐ_２の圧力検出値Ｃを読み込む。続いて、Ｓ４９に進み、圧力検出値Ｃが設定圧力Ｐｓ以上に昇圧したか否かをチェックする。Ｓ４９において、圧力検出値Ｃが設定圧力Ｐｓ以上に昇圧したときは、Ｓ５０に進み、電磁ソレノイド１７への通電をオフにする。続いて、Ｓ５１に進み、電空レギュレータ６２への通電をオフにする。

これにより、電磁ソレノイド１７及び電空レギュレータ６２によるアシスト力がなくなり、パイロット弁用ダイヤフラム３２は、１次圧力Ｐ_１と２次圧力Ｐ_２との圧力差と圧力設定バネ３６のバネ荷重との力関係によって決まる位置に変位してパイロット圧を制御する。

また、上記Ｓ４５において、２次圧力Ｐ_２の変化率Ｘが規定値未満であるときは、２次圧力Ｐ_２の低下が停止、あるいは上昇していると判断して、Ｓ５２に進み、電磁ソレノイド１７への通電をオフにする。この場合、パイロット弁１６は、通常の圧力制御、すなわち、１次圧力Ｐ_１と２次圧力Ｐ_２との圧力差と圧力設定バネ３６のバネ荷重との力関係によって決まる位置に変位してパイロット圧を制御する。その後、Ｓ５３に進み、電空レギュレータ６２への通電をオフにする。

このように、参考例２では、並列に設けられた電磁ソレノイド１７と電空レギュレータ６２とが個別に制御されるため、どちらか一方が故障してもどちらか他方がパイロット圧を昇圧させるように動作して圧力制御弁１４の弁開動作をアシストすることができる。そのため、圧力制御弁１４による圧力制御の信頼性がより高められる。

また、上記参考例２では、電空レギュレータ６２をオン・オフ制御する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、電空レギュレータ６２に印加される電圧を制御することによりパイロット弁用ダイヤフラム３２の変位量を制御することも可能である。

上記実施例では、電磁ソレノイド１７のアシスト力をパイロット弁用ダイヤフラム３２に付与して開弁動作を加速させるため、棒状マグネット１７ｂがパイロット弁用ダイヤフラム３２の上部中央に結合された構成としてある。この棒状マグネット１７ｂの重量がパイロット弁用ダイヤフラム３２に作用しないようにパイロット弁１６の取り付け方向を９０度回動させてパイロット弁用ダイヤフラム３２が水平方向に動作するようにしても良い。

また、上記実施例では、パイロット弁用ダイヤフラム３２が２次圧力を受ける受圧部として作用するパイロット弁１６を一例として挙げたが、これに限らず、例えば、円筒形状に形成された室を摺動する筒状摺動体（ピストン）や圧力上昇、減圧により伸縮するベローフラム等を受圧部として用いた構成とすることも可能である。

また、上記実施例では、パイロット弁１６が２次圧力によりパイロット弁用ダイヤフラム３２に作用する力と、設定バネのバネ力により開閉するように構成された場合を一例として挙げたが、パイロット弁の構成は、これに限らず、例えば、１次圧力（或いは大気圧）と２次圧力との圧力差が所定圧力以上になった場合に２次圧力が所定圧力以下に低下したものとして開弁し、圧力制御弁１４にパイロット圧を供給するようにしても良い。更には、これら１次圧力、２次圧力と設定バネとを適宜組み合わせて圧力制御弁１４にパイロット圧を供給するか否かを設定するようにしても良い。

圧力制御装置の参考例１を示す構成図である。２次圧力の変化と下流側のガス消費量との関係を示すグラフである。参考例１の制御回路１８が実行する制御処理のフローチャートである。本発明になる圧力制御装置の実施例１を示す構成図である。実施例１の制御回路１８が実行する制御処理のフローチャートである。圧力制御装置の参考例２を示す構成図である。参考例２の制御回路１８が実行する制御処理のフローチャートである。

符号の説明

１０，５０，６０圧力制御装置
１２上流側管路
１３下流側管路
１４圧力制御弁
１５アクチュエータ部
１６パイロット弁
１７電磁ソレノイド
１８制御回路
１９圧力制御弁用ダイヤフラム
２０上側ダイヤフラム室
２１下側ダイヤフラム室
２３１次圧力導入管路
２４２次圧力導入管路
２５パイロット圧導入管路
２６２次圧力導入管路
３２パイロット用ダイヤフラム
４２第１の圧力センサ
４３第２の圧力センサ
５２バッテリ
６２電空レギュレータ

Claims

下流側配管内の流体の２次圧力を受け、当該２次圧力が所定の設定圧力以下になった場合に変位することにより開弁し、パイロット圧を供給する受圧部を有するパイロット弁と、
流体が流れる上流側配管と下流側配管との間に設けられ、前記下流側配管内の流体の２次圧力と前記パイロット弁より供給されるパイロット圧との圧力差により弁開度が調節される圧力制御弁と、
を有し、前記パイロット弁より供給されるパイロット圧により前記圧力制御弁の弁開度が調整されることにより前記２次圧力が前記設定圧力に調整される圧力制御装置において、
充電池からの電源により駆動され、前記受圧部が前記パイロット弁の開弁方向に動作するとき、前記受圧部が開弁する方向への力を当該受圧部に付与する電動アクチュエータと、
前記２次圧力を検出する２次圧力検出手段と、
該２次圧力検出手段により検出された２次圧力の変化率を演算し、前記２次圧力の変化率が所定変化率以上になったとき、前記電動アクチュエータに前記充電池からの電気を供給して前記受圧部が開弁する方向への力を当該受圧部に付与させる制御手段と、
を備え、
前記電動アクチュエータは、前記制御手段により駆動されないときは、前記２次圧力の変動に伴う前記受圧部の動作により発電を行なって前記充電池へ充電を行なうことを特徴とする圧力制御装置。
前記電動アクチュエータは、
前記制御手段よりの電気が供給されるコイルと、
前記受圧部に結合されたマグネットと、
からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御装置。