(57)【要約】【課題】直動式レギュレータとしての従来の応答性は維持しつつ、１次側から２次側への流量が増大しても圧力制御を可能とする。【解決手段】供給流路１３及び出口流路１４間に配置され、流量制御を行うシートディスク１６と、シートディスク１６と連動し、出口流路１４内の流体による圧力を感知するダイヤフラム１５と、ダイヤフラム１５により感知された圧力に抗する所定の設定圧力により、シートディスク１６の弁体１６１を開方向に付勢するスプリング１７と、設定圧力を設定するとともに、シートディスク１６の弁開度に応じて自身のストロークを変化させることで、スプリング１７のたわみ量を一定にするスプリング締込用圧力室１９とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給流路及び出口流路間に配置され、流量制御を行うシートディスクと、
前記シートディスクと連動し、前記出口流路内の流体による圧力を感知するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムにより感知された圧力に抗する所定の設定圧力により、前記シートディスクの弁体を開方向に付勢するスプリングと、
前記設定圧力を設定するとともに、前記シートディスクの弁開度に応じて自身のストロークを変化させることで、前記スプリングのたわみ量を一定にするスプリング締込用圧力室と
を備えた直動式レギュレータ。
【請求項２】
前記スプリング締込圧力室は、
前記弁開度に応じて室内の圧力を変化させる圧力設定部と、
前記圧力設定部による圧力の変化に応じて、前記スプリングの前記シートディスク側とは反対側の端部の位置を移動させる端部移動部とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の直動式レギュレータ。
【請求項３】
前記端部移動部はダイヤフラムである
ことを特徴とする請求項２記載の直動式レギュレータ。
【請求項４】
前記端部移動部はピストンである
ことを特徴とする請求項２記載の直動式レギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、供給側（１次側）の変動する圧力に対し出口側（２次側）の圧力を一定に保つための直動式レギュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レギュレータとは、例えば、１次側に接続されたコンプレッサから送り出される安定していない圧縮空気を、装置の仕様に合わせて適切な圧力に調整することで、２次側の圧力を一定に保つ機器である。このレギュレータには、主に直動式（直動レバー式を含む）とパイロット式とがある。
【０００３】
直動式レギュレータの圧力感知部は、１次側から２次側への流量制御を行うシートディスク（弁体及び弁座）と、シートディスクと連動し、２次側の圧力（２次圧力）を感知するダイヤフラムと、ダイヤフラムにより感知される２次圧力に抗する所定の設定圧力により、シートディスクの弁体を開方向に付勢するスプリングとから構成されている。そして、設定ネジによりスプリングの締め込み量を変化させることで、スプリングの設定圧力を変更可能としている。
これにより、設定圧力と２次圧力との差圧によってシートディスクが作動し、１次側から２次側への流体の流れを制御する。すなわち、２次圧力が設定圧力よりも低ければ、スプリングによって弁体が押し下げられて１次側の流体が２次側に流入し、２次圧力が設定圧力と同じ圧力になると、弁体が押し上げられて弁が閉じる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５５５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される従来の直動式レギュレータでは、２次圧力を感知するダイヤフラムと流量制御を行うシートディスクとが直接連動しているため、２次側流量の急変による圧力変化に対して応答性が良く、また、パイロット式に比べて構成機器数が少なく、構造が簡単である。
【０００６】
しかしながら、従来の直動式レギュレータでは、２次圧力を設定するダイヤフラムと流量制御を行うシートディスクとが直接連動しているため、図８に示すように、シートディスク１０１の弁開度が大きくなると（１次側から２次側への流量が増えると）、ダイヤフラム１０２の位置が下がることになる。すると、ダイヤフラム１０２を介して２次圧力とバランスするスプリング１０３のたわみ量が減り、スプリング１０３がダイヤフラム１０２を介してシートディスク１０１を押す力が減少する。そのため、大流量時は小流量時に比べて設定圧力が降下し、必要な弁開度が得られなくなる。よって、レギュレータ自体が流せる最大流量よりも少ない流量までしか圧力制御をすることができないという課題があった。
また、一般的な直動型レギュレータでは、大流量時の設定圧力降下を抑制するため、流量増加時に２次圧力を圧力感知部の設定圧力より下げるためのベンチュリー管を設けたり、シートディスクの面積を大きくしてスプリングの出力低下を補うなどの対策を行っている。しかしながら、いずれの対策においても圧力条件により影響を受けてしまい、効果が一定に現れない。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、直動式レギュレータとしての従来の応答性は維持しつつ、１次側から２次側への流量が増大しても圧力制御を可能とする直動式レギュレータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る直動式レギュレータは、供給流路及び出口流路間に配置され、流量制御を行うシートディスクと、シートディスクと連動し、出口流路内の流体による圧力を感知するダイヤフラムと、ダイヤフラムにより感知された圧力に抗する所定の設定圧力により、シートディスクの弁体を開方向に付勢するスプリングと、設定圧力を設定するとともに、シートディスクの弁開度に応じて自身のストロークを変化させることで、スプリングのたわみ量を一定にするスプリング締込用圧力室とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、上記のように構成したので、直動式レギュレータとしての従来の応答性は維持しつつ、１次側から２次側への流量が増大しても圧力制御を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る直動式レギュレータの概略構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるボンネット部分の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る直動式レギュレータの計装例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る直動式レギュレータの計装例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る直動式レギュレータの計装例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る直動式レギュレータの概略動作を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る直動式レギュレータと従来の直動式レギュレータとにおける流量−２次圧力の関係を示す図である。
【図８】従来の直動式レギュレータの課題を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る直動式レギュレータ１の概略構成を示す断面図であり、図２はボンネット１２部分の構成を示す断面図である。
直動式レギュレータ１は、図１に示すように、ボディ１１及びボンネット１２から構成されている。ボディ１１には、例えばコンプレッサ等が接続されて流体が供給される供給側（１次側）の供給流路１３と、流体を排出する出口側（２次側）の出口流路１４とが設けられている。また、ボディ１１とボンネット１２との間にはダイヤフラム１５の外周部が狭持されている。ダイヤフラム１５は、出口流路１４内の流体による圧力（２次圧力）を感知するものである。また、供給流路１３と出口流路１４との連通部分には、当該供給流路１３と出口流路１４間の流量制御を行うシートディスク１６が配置されている。なお、ダイヤフラム１５及びシートディスク１６は直接連動している。このシートディスク１６は、弁体１６１および弁座１６２から構成されている。また、ダイヤフラム１５の上部にはスプリング１７が設けられている。スプリング１７は、ダイヤフラム１５により感知された圧力に抗する所定の設定圧力により、シートディスク１６の弁体１６１を開方向に付勢するものである。また、ボンネット１２には、通気孔１８が設けられている。
【００１２】
さらに、スプリング１７の上部には、スプリング１７の締め込み量を変化させることでスプリング１７の設定圧力を設定するとともに、シートディスク１６の弁開度に応じて自身のストロークを変化させることで、スプリング１７のたわみ量を一定にするスプリング締込用圧力室１９が設けられている。
【００１３】
このスプリング締込用圧力室１９には、図２に示すように、スプリング１７の上端（シートディスク１６側とは反対側の端部）と当接したスプリング受け１９１が設けられている。また、スプリング受け１９１の上部には、圧力室１９内の流体による圧力を感知する設定用ダイヤフラム（端部移動部）１９２が設けられている。
また、スプリング締込用圧力室１９の上端には設定用圧力導入口１９３が設けられ、この導入口１９３を介して圧力室１９内への流量制御を行うことで、シートディスク１６の弁開度に応じて圧力室１９内の圧力を変化させる。そして、この圧力変化により、設定用ダイヤフラム１９２は、スプリング１７の上端の位置を上下方向に移動させる。
【００１４】
なお、スプリング締込用圧力室１９内の流量制御は、例えば図３〜５に示すような計装により実施可能である。図３では、供給流路１３側の１次圧力により下流圧制御を行うレギュレータ２０ａと、出口流路１４側の２次圧力により上流圧制御を行うレギュレータ２０ｂとを用いることで、圧力室１９内の流量制御を行っている。また、図４では、供給流路１３側の１次圧力により下流圧制御を行うレギュレータ２０ａと、出口流路１４側の２次圧力により下流圧制御を行うレギュレータ２０ｃとを用い、レギュレータ２０ｃ側に固定絞り２１を設けることで、圧力室１９内の流量制御を行っている。また、図５では、計装空気などにより下流圧制御を行うブリードタイプのレギュレータ２０ｄを用いることで、圧力室１９内の流量制御を行っている。また、レギュレータ２０ａ〜２０ｄは本発明の圧力設定部に相当する。
【００１５】
次に、上記のように構成された直動式レギュレータ１の動作について、図６を参照しながら説明する。
図６（ａ）に示すように、弁体１６１が閉塞している状態では、弁開度は０であり、ダイヤフラム１５の位置が下がることもないため、スプリング１７のたわみ量は一定である。よって、設定圧力の降下はない。
【００１６】
一方、図６（ｂ）に示すように、１次側から２次側への流量が増大して弁体１６１が開くと、シートディスク１６と直接連動しているダイヤフラム１５の位置が下がることになる。しかしながら、この際、弁開度に応じてスプリング締込用圧力室１９のストロークも変化してスプリング１７の位置も下がるため、スプリング１７自体は一定のたわみ量を維持することができる。
よって、スプリング１７によるダイヤフラム１５を押す力（設定圧力）は閉塞時と変わらず一定であることから、弁開度（流量）に関わらず、２次圧力は一定に保たれる。従来の直動式レギュレータと本発明に係る直動式レギュレータ１とによる流量−２次圧力の関係を図７に示す。ここで、図７（ａ）は従来構成による結果であり、図７（ｂ）は本発明による結果である。そして、図７（ｂ）から、本発明に係る直動式レギュレータ１では、流量が増大してもほぼ一定の設定圧力を維持できていることが分かる。
【００１７】
なお、急な流量変化に対しては、従来の直動式レギュラータと同様に、スプリング１７が迅速に反応可能であるため、速い応答性を維持することができる。
【００１８】
また上記では、端部移動部として設定用ダイヤフラム１９２を用いて、弁開度に応じてスプリング締込用圧力室１９のストロークを変更するように構成した。しかしながら、これに限るものではなく、端部移動部としてピストンを用いるようにしてもよい。
【００１９】
以上のように、この実施の形態１によれば、従来の設定ネジによるスプリング締め込みに代えて、設定ダイヤフラム１９２やピストンを介して圧力によってスプリング１７を締め込むように構成したので、直動式レギュレータの長所である応答性の良さを損なうことなく、シートディスク１６の弁開度の変化によるスプリング１７のたわみ量変化を抑え、大流量であっても安定的に２次圧力の制御が可能となる。
その結果、都市ガスを始めとする気体用の直動式レギュレータにおいて、応答性は良いが制御流量が限られていた従来の直動式レギュレータに対して、パイロット式並の制御流量範囲を実現することができる。よって、大規模な工場へのガス供給など、急な流量変化への応答性と大流量が必要とされる需要家向けに適用することが可能である。
【００２０】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  直動式レギュレータ
１１  ボディ
１２  ボンネット
１３  供給流路
１４  出口流路
１５  ダイヤフラム
１６  シートディスク
１６１  弁体
１６２  弁座
１７  スプリング
１８  通気孔
１９  スプリング締込用圧力室
１９１  スプリング受け
１９２  設定用ダイヤフラム
１９３  設定用圧力導入口
２０ａ〜２０ｄ  レギュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014106700.tif 000007
【図６】
2014106700.tif 000008
【図７】
2014106700.tif 000009
【図８】
2014106700.tif 000010