JPH0788912B2 - ガスガバナ装置 - Google Patents

ガスガバナ装置

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JPH0788912B2
JPH0788912B2 JP8713587A JP8713587A JPH0788912B2 JP H0788912 B2 JPH0788912 B2 JP H0788912B2 JP 8713587 A JP8713587 A JP 8713587A JP 8713587 A JP8713587 A JP 8713587A JP H0788912 B2 JPH0788912 B2 JP H0788912B2
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gas
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drive
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吉秋 千葉
知昭 井上
誠之 綿引
真治 園田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス等の流体の調圧装置に係り、特に駆動装置
により流体圧を一定に保持するものにおいて、流体の圧
損を減少させるとともに、消費電力を極力小さなものと
するのに好適なガスガバナ装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来都市ガス等の調圧装置としては自力式として特開昭
54−73327号に記載のように、ダイアフラムと重錘の組
合せによる構造、または特開昭52−105330号に記載のよ
うにパイロツトレギユレータとゴムスリーブを用いたサ
ンダース弁との組合せによる構造が最も多く用いられて
いる。また、直動形としては外筒ケース及び内筒ケース
とネジ機構との組合せによる構造のガスガバナ装置があ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術に係る自力式においては、前者(ダイヤフ
ラムと重錘)はガバナ本体はダブルポートとなつてお
り、2次圧調整機構は中圧セコンダリガバナ,低圧セコ
ンダリガバナ及びダイアフラムを有するオキジヤリボー
ルにより構成されており、メインガバナとオキジヤリボ
ールを直結するレバーを重錘の載せることにより圧力を
調整する。本構造は安定した圧力調整が可能であるが、
作動部分の重量が大きく、またオキジヤリボールの容積
なも大きいため作動速度が遅く、広いスペースを要する
といつた欠点があった。
また後者(パイロツトレギユレータとサンダース弁)
は、ガバナ本体はスリツトを刻んだ円錐台形の格子を背
中合せに組んでゴムスリーブをかぶせただけの簡単な構
造であり、パイロツトレギユレータにより2次圧を制御
する方式で、小型かつ軽量で低騒音であるといつた特徴
を有する反面、ガムスリーブを押しあげてガスが流れる
ため圧損が大きく、1次と2次の差圧が小さい条件では
十分に作動しないといつた欠点を有するほか、上記ガバ
ナは応答が遅いといつた問題もある。
一方直動形ガバナ装置は、外筒ケース及び内筒ケースよ
り成り、内筒ケース内に駆動モータ及び駆動軸を有し、
反駆動側軸と弁によりネジ機構を形成し外筒ケースと内
筒ケースとの間を流路とすることを特徴としている。本
構造は小形でしかも圧損が小さく、高速,高精度とする
ことが可能であるが、駆動系の機械的故障時における緊
急遮断の方法については配慮されていなかつた。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、本発明の目
的は、機械的な故障等においても、安全かつ迅速に流路
を遮断でき、広範囲のガス設定圧力を高速でしかも高精
度に調整し、圧損および消費電力を最小限とし得るガス
ガバナ装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明はガバナ装置を外筒ケ
ースと内筒ケースとにより構成し、上記外筒ケースと内
筒ケースとの間を流路とする。また、内筒ケース内には
駆動系として例えばステツプモータを使用し、ステツプ
モータと駆動軸とを直結するとともに、駆動軸の反駆動
側部と弁との間に該弁を軸方向に開閉往復駆動する手段
のネジ機構を形成し、外筒ケースに設けた弁座間にて流
体圧を制御する。また、ネジ機構部は外径側がボールネ
ジに、内系側はスプライン構造となつており、付勢手段
のばねにより上記駆動軸の軸方向駆動側に付勢される。
また、上記内筒ケース内に、上記ばね圧より低い低圧側
と、上記バネ圧と上記弁座の下流側圧力との和より高い
高圧側の2系統のガス圧を切替連通させる三方弁が設け
られ、通常は上記内筒ケース内に低圧側ガス圧を連通さ
せていて、上記ネジ機構はばね作用により上記駆動軸の
軸方向駆動側に押し付けられているが、緊急時には上記
内筒ケース内に高圧側ガス圧を切替連通させることによ
り、高圧側ガス圧により上記ばね圧及び下流側圧力に抗
してネジ機構及び弁をスプラインを介して上記駆動軸の
軸方向反駆動側に駆動し、上記弁を作動させる。
〔作用〕
この構成により、流通ガスは高速で精度良く制御される
と同時に、作動圧が一定に保たれ弁の調整が不要な場合
には電力を必要はしてないほか、緊急時に駆動系が作動
できなくなつた場合にも、流路の遮断が可能であり、ガ
スが外部に漏れる危険性もなく、異物等が駆動部に進入
することもないため、信頼性の高いガバナ装置が得られ
る。また、上記構成によれば、弁に加わるスラスト力と
流体圧力とが常にバランスするため駆動モータの消費電
力を最小限にできる。また、駆動系による弁の作動が不
可能になった場合でも高圧側ガス圧が下流側ガス圧とば
ね圧とに打ち勝つため緊急時にガス流路を遮断すること
ができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により詳細に説明す
る。本実施例のガスガバナ装置は、外筒ケース1と内筒
ケース2とにより構成されており、該内筒ケース2はリ
ブ3により該外筒ケース1に固定されている。駆動モー
タ4は該内筒ケース2内に収納され、駆動軸5とカツプ
リング6とを介して直結されている。該駆動軸5は2個
の玉軸受7により支持され、反駆動側には弁9が取付け
られており、該弁9と該駆動軸5の反駆動側部にはネジ
機構8が形成されている。また、該ネジ機構8は外径側
がボールネジ,内径側がスプライン構造となつて、軸心
回りの相対回動が係止されており、かつ軸方向に移動可
能な状態で、ばね19により駆動軸5の軸方向駆動側に付
勢されている。また、前記の弁9にはガイド軸10が取付
けられており、外筒ケース1に対して固定座12により位
置決めされたガイドベアリング11により支持されてい
る。該外筒ケース1には三方弁形のソレノイドバルブ18
が取付けられており、1次側圧力連通回路16により1次
側圧力(弁座の上流側圧力)を、2次側圧力連通路17に
より2次側圧力(弁座の下流側圧力)を該ソレノイドバ
ルブ18を介して該内筒ケース2内に導入する構造となつ
ている。また、上記内筒ケース2と弁9とは例えばベロ
ーズ等の伸縮性部材13により密封連結されている。ま
た、前記外筒ケース1の内径側には弁座14が設けられて
いる。
次に上記実施例におけるガスガバナ装置の作動について
説明する。ガスは外筒ケース1と内筒ケース2との間に
形成されたガス流路15を矢印の向きにほぼ直線的に流れ
る。2次側圧力が設定値に対し変動すると偏差に見合つ
た信号が外部制御回路(図示せず)より駆動モータ(本
例においてはステツプモータ)4に送られ、該ステツプ
モータ4が回転させる。該ステツプモータ4が回転する
と直結された駆動軸5が回転し、ネジ機構8により弁9
が開閉作動し、弁座14との開度が変化することにより、
ガス流量が調整され2次側圧力は設定値に回復する。こ
の際ガイドベアリング11により該弁9は回転することな
く直線運動のみが案内される。
ところで都市ガス等の調圧装置は停電時においても、正
常に作動する必要があり、停電対策としてバツテリ(図
示せず)によりバツクアツプされる。したがつて長期間
の停電条件においても安定して作動させるためには、消
費電力が極力小さい駆動モータを用いることが望まし
い。モータ容量は負荷トルクTL及び加速トルクTαによ
つて決定される。すなわちモータ必要トルクTmは、モー
タ軸モーメント及び負荷慣性モーメントをJm,JL、回転
速度をωとする次式によつて表わされる。
Tm=Tα+TL …… Tα=(Jm+JL)/9・ω …… したがつて負荷トルクTLおよび負荷慣性モーメントJL
極力小さい方がモータ容量を小さくできる。慣性モーメ
ントに対しては、駆動モータと駆動軸間にギヤ等を用い
ることなく直結することにより慣性モーメントを最小に
できる。
次に負荷トルクに関しては、本実施例ではボールネジを
用いており、摩擦係数は0.01程度で一定であるから弁に
加わるスラスト力の大きさで負荷トルクが決定される。
したがつてスラスト力が弁に加わらない構造が望まし
い。本実施例の構造では以下に示すような作用によりス
トスト力を低減する。
すなわち内筒ケース2と弁9との間に伸縮性部材13を取
付けたことにある。該伸縮性部材13が無い場合には、1
次圧と2次圧が弁9に作用し弁座14の内径断面積をAと
するとスラスト力FLは、 FL=(P1−P2)・A …… となる。一方該伸縮性部材13を取付けた場合は次記の如
く作動する。即ち、通常、ソレノイドバルブ18が第2図
に示すように開閉していて、これにより内筒ケース2内
は該ソレノイドバルブ18を介して通常2次圧側に連通し
ており、第3図に矢印で示す圧力が弁9に加わりスラス
ト力がバランスするため、モータ容量は必要な加速トル
クTα(式)に見合うものを選定すればよく、消費電
力は最小限に抑えることができる。
次に緊急遮断について述べる。何らかの原因で内筒ケー
ス2内に異常が発生し、弁9の作動が不可能になること
が絶無とは言えない。すなわち駆動系の機械的な故障、
あるいは駆動モータが制御不能となつたような場合であ
る、この時安全性の点からガス流路を遮断できることが
望ましい。したがつて本実施例では、緊急時にソレノイ
ドバルブ18を第4図に示す状態に開閉し、1次側配管内
の圧力P1を内筒ケース2に連通する。この場合、弁9に
は第5図に示すように2次側圧力とばね19とにより発生
する付勢力が加わる。ここでネジ機構8を駆動軸5の軸
方向駆動側に付勢する上記ばね19は、全閉から全開まで
の弁9のストロークにより生ずるばね圧が1次側圧力に
よるスラスト力よりも小さく2次側圧力よりも大きくな
るような剛性のものを用い、しかも2次側圧力とばね圧
による合成力が1次側圧力より小さい値であればよく、
このように構成するといかなる条件においてもガスを遮
断することができる。またこの時ネジ機構8の内径側の
スプライン構造によた該弁9は回転することなく直線平
行運動のみ許容されるため、ネジ部及び駆動部に異常が
生じても何ら支障はなく確実にガス流路を遮断できる。
また第1図に示した実施例は、都市ガスの調圧装置とし
て構成したものである。この都市ガス用調圧装置は一般
に、停電時にも正常に作動するようにバツテリでバツク
アツプされるが、他の流体の調圧装置として用いる場合
にはバツテリを使用できない場合もあり、フエイルセー
フの観点からは、停電時でも遮断できる構造が望まし
い。
したがつて本発明を実施する場合、本実施例の如く、ソ
レノイドバルブ18は停電時に1次圧により1次側圧力連
通回路16と内筒ケース2が連通するように構成すること
が望ましい。
また腐食性ガス等の調圧装置に適用する場合において
は、第6図に示す実施例が推奨される。前記実施例(第
1図)のような圧力連通回路を用いると内筒ケース2内
の駆動部が流体により腐食するため、作動流体を緊急遮
断用として用いることができなくなる虞れがある。そこ
で本実施例(第6図)では通常はソレノイドバルブ18を
介して大気圧P0を内筒ケース2内に導入することによ
り、該内筒ケース2内を大気圧に保つ。また緊急遮断時
においては、空気源20の高圧空気P1′を該ソレノイドバ
ルブ18を介して内筒ケース2内に連通し、弁9を作動さ
せてガス流路を遮断する。これにより、腐食性ガスが内
筒ケース2内に流入したり、外筒ケース1の外部に流出
したりすることなく、前記実施例(第1図)と同様の効
果が得られる。なお、このとき空気源20の高圧空気圧P
1′は、ばね19圧と弁座14の下流側圧力との和より高い
圧力を必要とする。
〔発明の効果〕
本発明によれば、いかなる条件においてもソレノイドバ
ルブを切換えることにより流体を遮断することができる
ため、安全性が高く小形軽量でかつ高速,高精度でしか
も、消費電力を最小にできるガスガバナ装置を構成でき
る。このため、従来構造に比べて小さいスペース(例え
ばマンホール程度のスペース)に収納でき、停電時のバ
ツクアツプ用電源も最小限でよい。しかも経済性の面で
も優れた効果が期待できるという優れた実用的効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。第2
図乃至第5図は上記実施例の作動説明図である。第6図
は上記と異なる実施例の縦断面図である。 1……外筒ケース、2……内筒ケース、4……駆動モー
タ、5……駆動軸、8……ネジ機構、9……弁、14……
弁座、15……ガス流路、16……1次側圧力連通回路、17
……2次側圧力連通回路、18……ソレノイドバルブ、19
……ばね、20……圧力空気源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園田 真治 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭62−118174(JP,A) 特開 昭58−191383(JP,A) 実開 昭61−186871(JP,U)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相互に固着した外筒ケースと内筒ケースと
    の間にガス流路を形成し、該ガス流路にガス流路方向に
    伸縮し得る部材を介して上記内筒ケースと密封連結され
    た弁を設けると共に上記外筒ケースの内面に弁座を形成
    し、かつ、上記内筒ケース内に弁の駆動機構を設けたガ
    スガバナ装置において、上記弁駆動機構は、回転動力源
    と、該回転動力源に直結された駆動軸とを有し、該駆動
    軸の反駆動側に上記弁が取付けられ、上記弁と上記駆動
    軸の反駆動側部との間に該弁を軸方向に開閉往復駆動す
    る手段が設けられ、該往復駆動手段と上記駆動軸の反駆
    動側部との間には該駆動軸の回転を上記往復駆動手段に
    伝達すると共に軸方向に上記往復駆動手段の摺動を許容
    する手段が形成され、かつ、上記往復駆動手段を上記駆
    動軸の軸方向駆動側に付勢する手段が設けられ、さら
    に、上記付勢手段の圧力より低い低圧側と、上記付勢手
    段の圧力と上記弁座の下流側圧力との和より高い高圧側
    の2系統のガス圧を上記内筒ケース内に切替連通させる
    と共に該内筒ケース内に切替連通するガス圧を緊急時に
    上記低圧側のガス圧から高圧側のガス圧に切替える三方
    弁を設けたこと、を特徴とするガスガバナ装置。
  2. 【請求項2】上記弁を軸方向に開閉往復駆動する手段
    は、ネジ機構を用いたものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載したガスガバナ装置。
  3. 【請求項3】上記駆動軸の回転を上記往復駆動手段に伝
    達すると共に軸方向に上記往復駆動手段の摺動を許容す
    る手段は、スプライン機構を用いたものであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載したガスガバナ装
    置。
  4. 【請求項4】上記2系統のガス圧力は、上記弁座の上流
    側ガス圧力および該弁座の下流側ガス圧力であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載したガスガバナ
    装置。
  5. 【請求項5】上記2系統のガス圧力は、大気圧および圧
    力空気源圧力であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載したガスガバナ装置。
JP8713587A 1987-04-10 1987-04-10 ガスガバナ装置 Expired - Lifetime JPH0788912B2 (ja)

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JPS63254282A JPS63254282A (ja) 1988-10-20
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02132862U (ja) * 1989-04-07 1990-11-05
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