JPH01255773A - 垂下補償型調整弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ダイアフラム型ガス圧調整弁、特に、天然ガ
ス及び液化石油ガス（ＬＰ又はプロパン）の供給に利用
できるガス圧調整弁に関するものである。

（背景技術） ダイアフラム型ガス圧調整弁は既知である。既知の弁に
おいて、弁の開度を変えることによって下流圧力及びガ
ス流を制御するために、ディスク及びこれと対をなす座
部組立体は、流路の上流部と下流部との中間に位置決め
されており、その結果、座部から離間するよう弁ディス
ク番変位させることができる。ガス圧及び流れ調整は、
必要とされる下流圧を維持するために弁の開度を調整す
ることによって、また、所要量のガスを負荷により吐出
させることによって達成される。−船釣で低コストな一
段調整弁はダイアフラムを有しており、このダイアフラ
ムは、調整自在なばねに抗して、ダイアフラムの両側部
のうちの前記ばねと対向する側に加わる下流圧に対応す
るように作動する装置をなしている。初期において、ば
ね力は、弁ディスクを弁座部から離すような位置に心棒
リンク機構とダイアフラムとを保持している。上流に圧
力が加わった場合、ガス流がディスクを開放し、座部を
通って装置の下流側にガスが流れる。

ダイアフラムに対して下流側圧力が加えられ、前記ばね
力に打ち勝つような力がダイアフラムに加わった場合、
弁座部を閉鎖するような位置まで心棒リンク及び弁ディ
スクを移動させることができる。前記ばね負荷を調整す
ることにより、ばね負荷力と、ダイアフラムに加わる下
流圧力との間で均衡がとれた場合に、下流側制御圧が決
定される。

前記リンク機構は、弁ディスクを押して開放させるよう
な比較的高い圧力が弁ディスクに加わっているにも拘わ
らず、大変小さな下流側制御圧により作動される小型の
ダイアフラムが、弁座部に対して弁ディスクを閉鎖させ
ることができるような利点をもっている。

全ての一段調整弁は、流圧特性において、いわゆる「垂
下型」（“ｄｒｏｏｐ”）をなしている。垂下は２つの
要因によって引き起こされる。一つは、ダイアフラムの
移動中に、調整ばねの長さ方向における変化に起因して
、前記ばねによって加えられる力が僅かに変化する場合
、他の一つは、ダイアフラムが移動した際に、ダイアフ
ラムの有効面積が僅かに変化する場合である。これらの
作用は、流れの増加に対して下流側制御圧を下げること
を兼ね具えている。したがって、前記圧力は「垂下型」
とよばれている。比較的簡単かつ安価で、有効な部分的
解決は、「速度ブーストＪ　（”ｖｅｌｏｃｉｔｙｂｏ
ｏｓｔｉｎｇ”）を利用して、制御される下流側圧力よ
りも僅かに小さな圧力をダイアフラムに加えることによ
って達成される。このような作用は、大きな弁開度及び
比較的大きなガス流速を引き起こす。

速度ブーストは、弁の静脈収縮部で低圧を感知するよう
に位置決めされたピトー管又は、ダイアフラムと連通ず
る弁チャンバ内での流速増加に関して低圧を引き起こす
ブースト管によって達成される。制御される下流側圧力
の有効圧力を下げるために、チャンバ内のガスを吸出す
別の技術も存在する。

アメリカ国内のガス供給において、天然ガスおよびＬＰ
ガスは極端に低い１７．８〜２７．９ｃｍ水頭圧を維持
しなければならず、これに対して、入口圧力又は上流側
圧力は２０．７ｋｇ／ｃｍ”以上となっている。

下流側システム内の圧力状態を越えるような潜在的な重
大事態を回避するために、そして、国内の器具に設けた
パイロットランプを消す煩わしさや潜在的な危険を最小
にするために、良好な圧力逃がし作用を必要とする。し
かしながら、特に国内で使用する際にガス圧調整装置に
対する要求は、簡単な機構をもつ装置において形状に妥
協を必要とするような要求である。リンク機構内の固有
の摩擦、ヒステリシス又はバックラッシは調整能力を下
げる。上述したように、ばね作用及びダイアフラム作用
は、吐出圧力の垂下を兼ね具えている。

このような垂下は、正確でない速度ブースト技術によっ
て制限された流れ範囲にわたって克服されるか又は、所
定の入口圧力でのみ克服される。リンク機構は、垂下を
克服するのに機械的利点をもたない。現在実施している
多くの装置において、逃がし弁は弁座部を収容する本体
から分離したアクチュエータハウジング内に収容されて
おり、過剰圧力をもった下流側ガスが、排出用の逃がし
弁に達する前に、限定通路を通って無理に流れることと
なる。− したがって、本発明の主たる目的は既知のガス圧調整弁
を改良することにある。

本発明の他の目的は、低コストで高い性能をもった直動
型−段ガス圧調整弁を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、−段ガス圧調整弁を改良する
ことにある。

（発明の開示） 本発明に係るガス圧調整弁は、ブースト管と一体をなす
弁座部を形成したオリフィス管とカム心棒との組合わせ
によって上述の欠点を克服する。

カム心棒はカム面を有し、このカム面は、非直線的な方
法で、弁座部に対して係合及び離脱をするように弁ディ
スクを直線的に移動させるためのダイアフラムと調整ば
ねとによって直接動作させられる。しかも、この場合に
おいては、いかなるリンクも介挿されていない。カム心
棒は、弁ディスクを座部に対して閉鎖する必要がある場
合に高い機械的利点を提供し、ブースト作用を機械的に
導くために弁ディスクの非直線的開放を素早く達成する
場合に生じる低い機械的利点を排除することができる。

また、カム心棒は、全ての流れ状態において所望の下流
側制御圧を維持することもできる。ダイアフラムのキャ
ビティーからのガスの吐出しを制御し且つ調整装置の下
流側調整素子をなすオリフィス管の形状がこの管の端部
と弁出口との間の空間を決定した場合に、オリフィス管
は、ブースト流れを導くことによって生じる不均一な調
整を助成することができる。ことような構成により、ダ
イアフラムを大容積のチャンバ内に晒しておくことがで
き、それと同時に、カム心棒に大きな面積の逃がし弁を
設けることができ、その結果、圧力保持や逃がし性能に
対する長所となる。

したがって、本発明に係る直動型圧力調整弁は、調整可
能な逃がし弁用ばねや調整ばねの負荷の予定値を簡単に
変えることによって、天然ガスか又はＬＰガスのいずれ
かに適応させることができる。

（実施例） 以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図に示すように、調整弁１０はばねケーシング１２
を有し、このばねケーシング１２は既知の方法によって
調整弁本体すなわち下側ケーシング１４に組付けられて
いる。例えば、ケーシング１２．１４は周縁部に沿った
接合用フランジ部を有しており、これらフランジ部は適
切なねじファスナ及び接合用ねじ開口によって協働して
固定されている。このことは図示しなかった。

ばねケーシング１２は上側チャンバ１６を形成し、弁本
体１４は大きな容積の下側チャンバ１８を形成している
。これら２つのチャンバ１６．１８は、エラストマ材か
らなる概ね環状のダイアフラム２０によって分割されて
おり、このダイアフラム２０は大きな径をもったダイア
フラムヘッド２１に固着されている。円形をなすダイア
フラム２０の外周縁部はばねケーシング１２のフランジ
部と弁本体１４のフランジ部との間に挾まれている。適
切な方法で、ダイアフラム２０の内周縁部はダイアフラ
ムヘッド２１の外周縁部に固着されている。ダイアフラ
ムヘッド２１は中央に直立して配置された円筒状の鍔部
１９を有している。当業者ならば認識していることでは
あるが、ダイアフラムヘッド２１は剛固ではなく、複数
の大きな開口部を有している。この開口部は、通常の作
動時において、大きな面積を有し且つ概ねカップ状をな
す逃がし座部３０によって、シールされている。この逃
がし座部３０はカム心棒２６と一体をなしている。もち
ろん、逃がし座部３０を、カム心棒２６に而単に固着で
きるよう構成してもよい。

カム心棒２６は円柱状ボスト部２８を有し、このボスト
部はねじ付き端部をもっている。ダイアフラムヘッド２
１の鍔部１９はポスト部２日に対して摺動自在に取付け
られている。ボスト部２８のねじ付き端部と螺合する調
整ナツト４８とダイアフラムヘッド２１との間に挟まれ
た調整自在の逃がしばね４６によって、ダイアフラム２
０の下側を逃がし座部３０でシールするような圧力が加
えられている。逃がしばね４６は、通常の作動圧力にお
いて、ダイアフラムヘッド２１がカム心棒２６に対して
移動せずに、逃がし座部３０がダイアフラム２０の下側
で保合状態を維持するように言周整されている。

ダイアフラム２０と逃がし座部とを保合させた場合、弁
本体１４からばねケーシング１２へ向かう通路は存在し
ない。ダイアフラムヘッド２１をカム心棒２６に対して
上方へ移動させるような超過圧力状態が起きた場合、ダ
イアフラム２０と逃がし座部３０との間のシール係合が
解かれ、逃がし座部３０の周囲に設けた下側チャンバ１
８から、ダイアフラムヘッド２１の本体内に形成した大
きなオリフィス（図示せず）を通って、上側チセンバ１
６までガスが流れる。

ばねケーシング１２の上側部分は閉鎖キャップ４０によ
って閉鎖されている。調整ばね３６をダイアフラムヘッ
ド２１と上側ばね座部３９との間に挟むことにより、調
整ねじ３８を回わすことで垂直方向に調整ばね３６を変
位させて、調整ばね３６によってダイアフラムヘッド２
１上に加わる力を増減させることができる。ガス要求の
停止に応答する弁機構の閉鎖の場合及び通常の作動状態
にある弁機構から超過圧力を除去することができない場
合に、調整弁を逃がし作動の方へ無理に押して、弁機構
の破局的な故障にむすびつくようなカム心棒２６の上方
への移動を制限するために、キャップ４０には下方へ突
出する移動止部４２が設けられている。ばねケーシング
１２に逃がし穴４４を形成し、この逃がし穴４４によっ
て上側チャンバ１６は外界と連通している。

調整弁本体１４は、入口ポート部２２及び出口ポート部
２４を有し、これらポート部２２．２４は、ガスが流れ
る管路（図示せず）に調整弁を連結するために、螺合自
在の構成を有している。入口ポート部２２と出口ポート
部２４は、管路内のガスに対して比較的真すぐな流れを
提供するために、図示するように、軸線方向に好適に配
列されている。カム心棒２６は、前方カム面３３と、こ
れと類似の外形の後方カム面３４とをもった心棒端部３
２で終結している。心棒端部３２は円筒形オリフィス管
５０に形成した概ね矩形の開口を貫通して延在しており
、前記オリフィス管５０は、入口ポート部２２と出口ポ
ート部２４との間の実質的な部分にわたって延在するよ
うな長さを有している。オリフィス管５０は、弁本体１
４内に固定されていると共に、０リング５４によって入
口ポート部２２の内壁に対してガスを通さない係合をな
しており、更に、オリフィス管５０は、円形の弁座部５
２への入口を提供する傾斜部５１を有している。所定の
速度をもった流れによりチャンバ内のガスを吸出すこと
によって、出口ポート部２４の圧力よりもダイアフラム
２０の下側の圧力を僅かに小さくするために、オリフィ
ス管５０は、ガス流に速度増進効果を与えるためのブー
スト延長部５６を有している。弁ディスク６０はディス
クホルダ５８によって支持され、このディスクホルダ５
８は、カム心棒２６の垂直移動に応答してオリフィス管
５０内で水平移動自在をなす。このことは、ディスクホ
ルダ５８に設けたカム追従面６２．６３によって達成さ
れ、カム追従面６２．６３は端部３２に設けた前方カム
面３３と係合自在となす。ディスクホルダ５８は、オリ
フィス管５０内に形成した一対の溝７０によって、オリ
フィス管５０内で軸線方向に直線的に移動するよう構成
されている（第１図において、溝７０は一本しか示され
ていない）。付勢ばね６４は、心棒端部３２の後方カム
面３４と係合すると共に、弁の作動においてヒステリシ
ス効果に打ち勝つのに供する。

ダイアフラム２０の下側は、入口ポート部２２と出口ポ
ート部２４との間に存在する流路と直接的な関連性を概
ねもっている。このように構成したダイアフラム２０の
下側は、カム心棒２６に設けた大きな逃がし座部３０と
協働して、突発的な出口圧すなわ゛ち後流圧の増加に対
して、有効な高圧逃がし作用を素早く達成することがで
きる。カム心棒２６の垂直移動は、弁座部５２に対して
弁ディスク６０の直線的な水平移動に直接伝えられる。

この場合において、てこ作用や回転作用をするようなリ
ンク機構を利用していないので、摩擦損失や機械的遊び
が生じない。上述した構成によれば、出口の圧力及び流
れを緊密に制御するような優れた圧力逃がしは、簡単か
つ安価な直接作動型調整装置を達成することができる。

第２〜６図は本発明に係る装置の更に詳細な構造を示し
ている。第２図に拡大して示すように、ディスクホルダ
５８の切断により弁ディスク６０が明瞭に余され、この
弁ディスク６０は、合成ゴムのような弾性材料から好適
に形成されていると共に、ディスクホルダ５８の前方端
に設けた適切な凹所内で保持されている。ディスクホル
ダ５８は、断面において円形をなすと共に、一対の平行
な内側壁７２゜７４と後部壁７６とカム追従面６２．６
３によって形成された前部壁とを具えている。後部壁７
６は溝６６内へ延在しており、付勢ばね６４の端部は、
カム心棒２６の心棒端部３２に形成した後方カム面３４
とばね６４の湾曲端６５が弾発的に係合するように、溝
６６内で固定されている。ディスクホルダ５８は４個の
延長部すなわちウィング部５７を有し、これらは各側部
に２個づつ設けられており、ウィング部５７は、オリフ
ィス管５０の内面に形成され且つ径方向に対向して配置
された一対のスロット部６８．７０と協働して、ディス
クホルダ５８をオリフィス管内で軸線方向に直線的に移
動させることができる。

第１及び第２取付は耳片５５は、オリフィス管５０の前
端部に形成されていると共に、調整弁の下側ケーシング
１４内でオリフィス管を固定するための取付は開口部５
５ａを有している（第３図参照）。

図示されているように、カム追従面６２と６３は、平坦
に形成されていると共に、お互いに対して所定角度を有
している。ホルダ５８を移動させるために、カム追従面
６２．６３は、ディスクカム心棒２６上の前方カム面３
３と協働し、このことによって、弁座部５２と弁ディス
ク６０との間の流れ開度を制御することができる。カム
面３３の外形とカム追従面６２゜６３は、必要な場合、
弁ディスクを容易に堅く閉鎖するために概ね４：１の力
効率を与え、カム追従面６２は、ガスが流れている場合
、安定した調整能力を容易に発揮するために概ね２：１
の機械効率を達成するよう傾斜している。

上述したように、上流側の圧力と下流側の負荷が変化す
る状態で様々に調整する結果として生じるヒステリシス
又は機械的バックラッシは、カム心棒２６の端部３２の
後部にカム面３４（前方カム面３３と類似した外形をも
っている）を設けることによって解決することができる
。付勢ばね６４の湾曲端部６５は、カム面３４上を摺動
すると共に、連続的にカム面３３を押圧して、カム追従
面６２．６３のうちの一方とカム面３３とを係合させる
。このことにより、ヒステリシス効果を排除することが
できると共に、周期をもった負荷や入口圧力の変化に対
応して、大変調和した調整性能をも発揮することができ
る。

調整装置は、軽量をなすが、価格に見合った強い材料か
ら好適に形成されている。カム心棒、オリフィス管及び
ディスクホルダは、軽量で、強く、しかも低摩擦を達成
するために、固有の高い自己潤滑性等をもつ例えばエン
ジニアリングプラスチックから形成されている。ダイア
フラムは、本発明の目的を達成するために、例えば既知
のエラストマー材から形成されている。カム心棒及び逃
がし座部は、好適には、一体成形されている。同様に、
弁座部５２は、分離型挿入部としてもよく、また、図示
するように、オリフィス管の一部として形成してもよい
。当業者ならば当然のことではあるが、弁座部５２内の
オリフィスの直径やカム面の形状の変更、同様に、オリ
フィス管５０の長さやサイズの変更により、一般の低コ
スト型ガス圧調整弁を提供して、様々な環境や作動状態
に幅広く適応させることができる。

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、種々
の変更を加えることができるのは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る調整弁を示す断面図、第２図は本
発明に係る調整弁の要部を示す断面図、 第３図は第２図に示した部分の縦断面図、第４図は第２
，３図に示した部分の断面斜視図、第５図は第２図の５
−５線に沿う断面図、第６図は第３図に示した部分の正
面図である。 １０・・・調整弁　　　　　　　１２・・・ばねケーシ
ング１４・・・下側ケーシング　　　１６・・・上側チ
ャンバ１８・・・下側チャンバ　　　　２０・・・ダイ
アフラム２１・・・ダイアフラムヘッド　２２・・・入
口ポート部２４・・・出口ポート部　　　　２６・・・
カム心棒３０・・・逃がし座部　　　　　３２・・・心
棒端部３３・・・前方カム面　　　　　３４・・・後方
カム面３６・・・調整ばね　　　　　　４６・・・逃が
しばね５０・・・オリフィス管　　　　５２・・・弁座
部５６・・・ブースト延長部　　　５７・・・ウィング
部５日・・・ディスクホルダ　　　６２．６３・・・カ
ム追従面６４・・・付勢ばね　　　　　　６８．７０・
・・スロット部（溝）ＦＩＧ、　　ｊ ｐ 手　　続　　補　　正　　書 平成元年　５月１５日 特許庁長官　　　吉　　１）　　文　　毅　　殿１、事
件の表示 平成１年　特　許　願第　４３３７２　　号２、発明の
名称 垂下補償型調整弁 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　　フィッシャー・コントロールズ・インターナ
ショナル・インコーホレーテッド ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入口及び出口をもった垂下補償型調整弁において、 ダイアフラム手段と； 前記ダイアフラム手段の一方側に調整力を 加える手段と； 弁座部と、この弁座部に対して係合及び離 脱をするように直線的に移動自在をなす弁ディスク手段
   とを含み、且つ、前記入口に連結された弁手段と； 前記ダイアフラム手段に連結され、且つ、 前記弁座部に対する前記弁ディスク手段の位置を前記ダ
   イアフラム手段の移動に応答して調整するためのカム面
   をもった心棒手段と；前記ダイアフラム手段の他方側に
   圧力を加 えるよう前記出口に連通するブースト手段とを具えたこ
   とを特徴とする垂下補償型調整弁。 ２、請求項１記載の調整弁において、前記弁手段は前記
   弁座部を支持するオリフィス管を具え、前記ブースト手
   段は前記オリフィス管の延長部を具えたことを特徴とす
   る調整弁。 ３、請求項２記載の調整弁において、前記オリフィス管
   は案内手段を有し、直線的に移動自在な前記弁ディスク
   手段は、前記カム面と接触するカム追従面をもった弁デ
   ィスクホルダと弁ディスクとを含み、前記案内手段は、
   前記オリフィス管の軸線に沿う直線移動に対する前ディ
   スクホルダの移動を制限するために、前記ディスクホル
   ダと協働することを特徴とする調整弁。 ４、請求項３記載の調整弁において、前記カム面が、前
   記ダイアフラム手段に応答して、非直線的な割合をもっ
   て前記ディスクホルダを移動させることを特徴とする調
   整弁。 ５、請求項４記載の調整弁において、更に、前記オリフ
   ィス管内の流れと直接的な関連性をもつ圧力逃がし手段
   を有したことを特徴とする調整弁。 ６、請求項５記載の調整弁において、前記カム面を前記
   カム追従面と接触維持するための付勢手段を更に有した
   ことを特徴とする調整弁。 ７、請求項６記載の調整弁において、前記心棒手段は、
   一方の側部に前記カム面を形成し且つこれと対向する側
   部に前記カム面と類似のカム面を形成した心棒端部を有
   し； 前記カム面を前記カム追従面と接触維持す るために、前記付勢手段は、前記ディスクホルダと前記
   類似のカム面との間を連結する付勢ばねを具えたことを
   特徴とする調整弁。 ８、請求項７記載の調整弁において、前記案内手段は、
   前記オリフィス管内で径方向に対向して配置された一対
   の溝を具え、前記ディスクホルダは前記溝と協働するウ
   ィング状の延長部を複数個有したことを特徴とする調整
   弁。 ９、垂下補償型ガス調整弁において、ばねケーシング及
   び下側ケーシングと； 前記ばねケーシングと前記下側ケーシング との間に介挿されたダイアフラムと； 前記ダイアフラムの一方の側に負荷を加え るために、前記ばねケーシング内に配置され調整自在を
   なすばね手段と； 前記ダイアフラムに連結され、且つ、前記 下側ケーシング内に延在する端部をもった心棒と； 軸線方向に整列して前記下側ケーシング内 設けられた入口ポート部及び出口ポート部と；前記入口
   ポート部内で位置決めされた弁座 部と； 前記弁座部に対して係合及び離脱をするよ う直線的に移動する弁ディスクを取付けるための弁ディ
   スク取付け手段と； 前記心棒の前記端部を前記弁ディスク取付 け手段に直接連結するための手段とを具えたことを特徴
   とする垂下補償型調整弁。 １０、請求項９記載の調整弁において、前記弁座部を支
   持するオリフィス管を更に有し、このオリフィス管は、
   前記ダイアフラムの他方の側に加わる圧力を制御するた
   めに、前記出口ポート部に近接して位置決めされたブー
   スト延長部を有したことを特徴とする調整弁。 １１、請求項１０記載の調整弁において、前記ばねケー
   シング内に配置され且つ前記ダイアフラムに連結された
   圧力逃がし手段を更に有したことを特徴とする調整弁。 １２、請求項１０記載の調整弁において、移動自在な前
   記弁ディスク手段は、延長ウィング部をもった弁ディス
   クホルダを有し、前記オリフィス管は、内側に対向して
   配置され且つ前記延長ウィング部と協働する一対の溝を
   有したことを特徴とする調整弁。 １３、請求項１２記載の調整弁において、前記端部はカ
   ム面を具え、前記ディスクホルダは、前記カム面と接触
   するカム追従面と、前記カム面と対向する前記心棒の側
   部に設けた類似のカム面と； 前記弁ディスクホルダと前記類似のカム面 との間を連結する付勢ばねとを有したことを特徴とする
   調整弁。 １４、請求項１３記載の調整弁において、前記カム面が
   、前記ダイアフラム手段に応答して、非直線的な割合を
   もって前記ディスクホルダを移動させることを特徴とす
   る調整弁。 １５、請求項１４記載の調整弁において、前記ばねケー
   シング内で前記ダイアフラムに連結された圧力逃がし手
   段を更に有し、前記心棒は前記ダイアフラムに連結され
   た大面積の逃がし座部を有したことを特徴とする調整弁
   。