JPH09218718A - パイロット機構およびそれを用いる軸流型ガバナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸流型であってノーマリクローズかつコンパ
クトなガバナを得る。 【解決手段】 軸流型ガバナ４０は、上流側管路４１と
下流側管路４２との間に介在され、弁体４７と弁座４８
との間の開閉で整圧作用を行う。弁体４７は、メインス
プリング５０によって弁座４８側に押圧される。メイン
ピストン４９には、パイロット機構３９からパイロット
流体５３を介してパイロット圧ＰＲが与えられる。メイ
ンスプリング５０の押圧力に対向してメインピストン４
９を上流側に移動させると、弁体４７と弁座４８との間
が開いて都市ガスが流通する。パイロット弁３９では、
一次側ホース４４を介して与えられる都市ガスによっ
て、大径ピストン６５が押圧され、小径ピストン６６に
よってパイロット流体５３が昇圧されてパイロット圧が
発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、流体を制御するための
パイロット機構およびそのパイロット機構を用いて流体
の圧力を一定に保つガバナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、都市ガスの供給系統にはガバ
ナが設けられ、下流側の圧力を一定に保つ整圧を行って
いる。ガバナについての典型的な先行技術は、たとえば
特開昭６２−１２０５１７号公報などに開示されてい
る。

【０００３】近年、都市ガス用のガバナとしては、図２
に示すようなフィッシャーコントロールズ社製ＴＹＰＥ
３９９型ガバナが多く使用されるようになってきてい
る。上流側管路１と下流側管路２との間に介在されるガ
バナ３は、ガバナ本体４とリストリクタ５とパイロット
弁６とを含んで構成される。ガバナ本体４の底部には、
ゴム製の碗状のダイヤフラムから成る整圧弁７が、すり
鉢状のケージ８の表面に押付けられ、ケージ８に形成さ
れているスリット９を封止している。整圧弁７の上方に
は、リストリクタ５とパイロット弁６との中間からパイ
ロット管路１０を介して導かれるパイロット圧ＰＲが与
えられる。パイロット弁６は下流側管路２の二次圧Ｐ２
が設定圧力よりも下がると開き、リストリクタ５を流れ
る都市ガスの圧力降下によって、パイロット管路１０の
パイロット圧ＰＲが低下する。整圧弁７の上面側のパイ
ロット圧ＰＲが低下するので、整圧弁７は下面からの一
次圧Ｐ１によって持上げられ、ケージ８のスリット９を
介して上流側管路１から下流側管路２へ都市ガスの流路
が形成され、下流側管路２の二次圧Ｐ２が上昇する。パ
イロット弁６が閉じると、リストリクタ５による圧力降
下が減少し、パイロット圧ＰＲの低下もなくなるので、
整圧弁７は再びケージ８のスリット９を封止し、上流側
管路１から下流側管路２への都市ガスの流通量が制限さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図２に示すようなガバ
ナ３では、上流側管路１から下流側管路２へ都市ガスな
どの流体が供給される流路が空間的に屈曲した形状とな
る。このため流通過程において渦などが発生しやすく、
パイロット弁６を作動させるための二次圧Ｐ２も変動し
やすい。変動を避けるためには、かなりガバナ本体４か
ら離れた位置で二次圧Ｐ２を検出する必要がある。さら
に都市ガスの流路変更を伴うガバナ３は騒音源となり、
周囲の環境対策上、低騒音化の改善が望まれている。

【０００５】この対策として、都市ガスの供給系統に、
軸流型（Straight-through flow)を用いることが考えら
れる。この型のガバナは、流体の流通方向が軸線方向で
ほぼ一定であり、一般的に流通抵抗が少なく大容量で、
流れが乱れないので乱れによる騒音が少なく、フィード
バック信号を得る二次圧Ｐ２の検知部分の位置的制約も
少なくなることが期待される。典型的な先行技術による
軸流型ガバナとしては、シンガー社製の「ＡＦＶ」型
や、フィッシャーコントロールズ社製の「３１０型」等
が知られている。

【０００６】図３は、ＡＦＶ型ガバナの簡略化した構成
を示す。上流側管路１と下流側管路２との間には、クロ
ージャ１１，１２が対向して設けられる。クロージャ１
１，１２の外周側には、ゴム製のスリーブ１３が密着す
る。クロージャ１１，１２間は、センターボルト１４お
よび整流ナット１５によって締結される。スリーブ１３
とバルブボディ１６との間には、パイロット管路１０か
らパイロット圧ＰＲが与えらる。パイロット圧ＰＲは、
リストリクタ５とパイロット弁６とによって、図２と同
様にして生成される。パイロット弁６が開いて、パイロ
ット圧ＰＲが小さくなると、一次圧Ｐ１によってスリー
ブ１３が押し広げられ、クロージャ１１，１２のスリッ
ト１１ａ，１２ａ間に流路が形成されて都市ガスが上流
側管路１から下流側管路２に流れる。このようなＡＦＶ
型ガバナでは、構造は簡単で小形に構成することができ
るけれども、パイロット圧がＰＲなくなると一次圧Ｐ１
によってスリーブ１３が押し広げられた状態になるノー
マリオープンタイプであるので、安全性が低い。

【０００７】図４は、３１０型ガバナの簡略化した構成
を示す。上流側管路１と下流側管路２との間の開閉は、
軸線方向に移動可能なスリーブ２０と静止したプラグ２
１との間で行われる。スリーブ２０は主ダイヤフラム２
２に発生する力とばね２３の押圧力との吊り合い状態に
応じて移動する。主ダイヤフラム２２の一方表面（図４
の左側）には、下流側管路２の二次圧Ｐ２が加わる。主
ダイヤフラム２２の他方の表面には、パイロット弁２４
によって制御されるパイロット圧ＰＲが与えられる。パ
イロット弁２４は、弁体２５と弁座２６との間の開閉状
態に応じてパイロット圧ＰＲを発生する。弁体２５は、
トップダイヤフラム２７の受ける力と、パイロット制御
ばね２８の押圧力との吊り合い状態に応じて開閉制御さ
れる。弁体２５にはボトムダイヤフラム２９も連結さ
れ、下流側管路２の二次圧Ｐ２とパイロット管路１０の
パイロット圧ＰＲとの差圧で駆動され、ブリード弁３０
を開閉する。弁体２５にはさらに小孔３１が設けられ、
パイロット圧ＰＲを逃がす経路となっている。

【０００８】このような３１０型軸流型ガバナは、パイ
ロット圧ＰＲがなくなるとばね２３がスリーブ２０をプ
ラグ２１に押付けて閉じた状態とするので、ノーマリク
ローズが実現され、安全性が高い。しかしながら、スリ
ーブ２０をばね２３の押圧力に抗して開けるためには、
主ダイヤフラム２２に大きな力を発生させる必要があ
り、主ダイヤフラム２２の面積が大きくなるのでガバナ
本体４の容積が大きくなりかつ重くなる。そのため、メ
ンテナンス時における配管からの着脱が困難となり、メ
ンテナンス性が悪い。

【０００９】本発明の目的は、軸流型であってノーマリ
クローズかつコンパクトなガバナを容易に実現すること
ができるパイロット機構およびそれを用いる軸流型ガバ
ナを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象流体
の流路の上流側と下流側との間に介在されるパイロット
機構であって、下流側の圧力が予め設定される圧力より
も低くなると開弁するパイロット弁と、パイロット弁が
開弁している間に、上流側の圧力によって、制御対象流
体とは異なるパイロット流体を昇圧してパイロット圧を
発生させる昇圧機構とを含むことを特徴とするパイロッ
ト機構である。本発明に従えば、制御対象流体の上流側
の圧力から、昇圧機構によってパイロット流体を昇圧し
てパイロット圧を発生させるので、制御対象流体の制御
に大きなパイロット圧を利用することができる。

【００１１】また本発明は、制御対象流体の流路の軸線
方向に開閉可能な整圧弁と、整圧弁を前記軸線方向に押
圧して閉弁状態を保つばねと、ばねの押圧力に対抗して
整圧弁を開弁させるためのピストンとを含み、前記ピス
トンにばねの押圧力に対抗するパイロット圧を供給する
ために請求項１記載のパイロット機構を用いることを特
徴とするパイロット機構を用いる軸流型ガバナである。
本発明に従えば、制御対象流体の流路の軸線方向に開閉
可能な整圧弁と、整圧弁を軸線方向に押圧して閉弁状態
に保つばねとによって、ノーマリクローズ型の軸流型ガ
バナが実現される。ばねの押圧力に対向して整圧弁を開
弁させるためのピストンには、上流側の圧力を昇圧機構
を利用して昇圧するパイロット機構からパイロット流体
を介して大きなパイロット圧が与えられるので、小さな
面積のピストンでも大きなばねの押圧力に対抗させるこ
とができ、コンパクトな軸流型ガバナを容易に実現する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施一形態による
パイロット機構３９および軸流型ガバナ４０の構成を示
す。軸流型ガバナ４０は、上流側管路４１と下流側管路
４２との間に設けられ、上流側管路４１から供給される
都市ガスの圧力が変動したり下流側管路４２が消費する
都市ガスの量が変動しても、下流側管路４２の圧力を一
定に保つ整圧のために設けられる。パイロット機構３９
と軸流型ガバナ４０との間は、柔軟なパイロットホース
４３、一次側ホース４４および二次側ホース４５によっ
て接続される。上流側管路４１は、たとえば、一般に中
圧と呼ばれる１ｋｇｆ／ｃｍ² ・Ｇ〜１０ｋｇｆ／ｃｍ
² ・Ｇ程度の一次圧を有し、下流側管路４２はこれを減
圧して得られる２００ｍｍ水柱程度の二次圧Ｐ２を有す
る。

【００１３】軸流型ガバナ４０の本体であるガバナボデ
ィ４６内には、軸線方向に移動可能な弁体４７と対向し
て弁座４８が形成される。弁体４７の上流側には、メイ
ンピストン４９が形成される。メインピストン４９は、
メインスプリング５０によって下流側に押圧される。メ
インピストン４９およびメインスプリング５０は、シリ
ンダ５１内に設けられるシリンダ室５１ａ内に収納され
る。メインピストン４９の外側面には、シリンダ５１の
シリンダ室５１ａ内周面との間を摺動変位する際の封止
のために、Ｏリング５２が装着される。メインピストン
４９の下流側には、パイロットホース４３を介して供給
されるパイロット流体５３からのパイロット圧ＰＲが与
えられる。メインピストン４９は、軸５４を介して弁体
４７に接続される。軸５４とシリンダ５１に設けられる
その挿通孔との間には、Ｏリング５５が設けられてシー
ルしている。さらに弁体４７の内周面とシリンダ５１の
外周面との間の摺動部分には、Ｏリング５６が設けられ
てシールを行っている。弁体４７には小孔５７が設けら
れ、弁体４７が弁座４８から離反する方向に移動すると
きの弁体４７の内周側とシリンダ５１との間のガスの流
路となっている。

【００１４】パイロット機構３９側には、パイロットス
プリング６０によって押圧されるダイヤフラム６１が設
けられる。ダイヤフラム６１には弁体６２が吊下げら
れ、弁座６３との間で、ダイヤフラム６１の移動に従う
開閉を行う。弁体６２と弁座６３との間が開いた状態で
は、一次側ホース４４から導かれる都市ガスは、加圧室
６４内で、大径ピストン６５を押圧する。大径ピストン
６５は、小径ピストン６６と連結しており、小径ピスト
ン６６によってパイロット流体５３を加圧してパイロッ
ト圧ＰＲを発生させる。パイロット流体５３は一般的な
油圧制御用の作動油や水などの液体が被圧縮性であるの
で好ましい。大径ピストン６５と小径ピストン６６との
面積比に反比例してパイロット流体５３は昇圧され、パ
イロットホース４３を介してメインピストン４９を押圧
する。

【００１５】加圧室６４と二次側ホース４５との間に
は、絞り６７が設けられ、弁体６２と弁座６３との間が
閉鎖した状態のときに、大径ピストン６５の上側の加圧
室６４の圧力を逃がして、パイロット流体５３が小径ピ
ストン６６を押上げ、軸流型ガバナ４０のメインピスト
ン４９がメインスプリング５０によって弁体４７を弁座
４８側に移動しやすくしている。

【００１６】ガバナボディ４６は、上流側管路４１およ
び下流側管路４２と、それぞれフランジ６８，６９を介
して着脱可能に接続される。ガバナボディ４６の外径
は、上流側管路４１や下流側管路４２とほぼ同様であ
り、容易に取外してメンテナンスを行うことができる。

【００１７】このように、都市ガスなどの流体が軸線方
向に流れるような流路の軸流型ノーマリクローズのガバ
ナを、昇圧機構を有するパイロット機構を用いて容易に
構成し、大容量かつ低騒音で圧力検知位置の自由度が大
きい安全性が高いガバナを、容易に実現することができ
る。ガバナが小形で構造が簡単であるので、メンテナン
ス性が良好である。比較的構成が複雑となる部分は、パ
イロット機構３９の部分に集約し、パイロットホース４
３、一次側ホース４４および二次側ホース４５によって
接続するので、設置自由度が大きくメンテナンスは取外
した状態で容易に行うことができる。

【００１８】一次圧を昇圧するブースト機能付のパイロ
ット機構３９を用いることによって、アクチュエータを
小形化し、メンテナンス性の良好なノーマリクローズ型
軸流型ガバナが実現される。本発明の実施のこの形態で
は、面積差の異なるピストンを用いてパイロット流体を
昇圧しているけれども、カムなど他の機構を用いて昇圧
するようにしてもよい。また本発明の実施のこの形態の
ような昇圧機能付パイロット機構は、軸流型ガバナの制
御ばかりではなく、図２に示すような非軸流型ガバナや
他の型式のガバナにパイロット圧ＰＲを供給するために
用いてもよい。さらに、他の一般的な空圧や油圧器機に
パイロット圧を供給するために用いることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、昇圧機構
によって制御対象流体の上流側圧力をパイロット流体の
パイロット圧に昇圧することができ、制御対象流体の制
御に大きなパイロット圧を利用して優れた性能の流体制
御機器を制御することができる。

【００２０】また本発明によれば、軸流型ガバナを構成
する整圧弁を上流側管路の圧力を昇圧したパイロット流
体のパイロット圧によって作動されるピストンによって
開閉することができる。これによってピストンの面積が
小さくても大きな圧力で開閉することができ、優れた性
能の軸流型ガバナをコンパクトに実現し、ガス供給管路
などに用いて低騒音化やメンテナンス性の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態によるノーマリクローズ
型軸流型ガバナおよびそのパイロット機構の簡略化した
断面図である。

【図２】従来からの非軸流型ガバナの簡略化した断面図
である。

【図３】従来からのノーマリオープン型軸流型ガバナの
簡略化した断面図である。

【図４】従来からのノーマリクローズ型軸流型ガバナの
簡略化した断面図である。

【符号の説明】

３１ パイロット機構 ４０ 軸流型ガバナ ４１ 上流側管路 ４２ 下流側管路 ４３ パイロットホース ４４ 一次側ホース ４５ 二次側ホース ４６ ガバナボディ ４７ 弁体 ４８ 弁座 ４９ メインピストン ５０ メインスプリング ５１ シリンダ ５３ パイロット流体 ６０ パイロットスプリング ６１ ダイヤフラム ６２ 弁体 ６３ 弁座 ６５ 大径ピストン ６６ 小径ピストン ６７ 絞り

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象流体の流路の上流側と下流側と
   の間に介在されるパイロット機構であって、 下流側の圧力が予め設定される圧力よりも低くなると開
   弁するパイロット弁と、 パイロット弁が開弁している間に、上流側の圧力によっ
   て、制御対象流体とは異なるパイロット流体を昇圧して
   パイロット圧を発生させる昇圧機構とを含むことを特徴
   とするパイロット機構。
2. 【請求項２】 制御対象流体の流路の軸線方向に開閉可
   能な整圧弁と、 整圧弁を前記軸線方向に押圧して閉弁状態を保つばね
   と、 ばねの押圧力に対抗して整圧弁を開弁させるためのピス
   トンとを含み、 前記ピストンにばねの押圧力に対抗するパイロット圧を
   供給するために請求項１記載のパイロット機構を用いる
   ことを特徴とするパイロット機構を用いる軸流型ガバ
   ナ。