(57)【要約】【課題】実際に使用される使用条件に対応して、その使用条件に適した性能特性を得ることのできる整圧装置の提供。【解決手段】弁開口部４を介して互いに連通する一次側通路２と二次側通路３を有し、かつ、二次側通路３に連通するダイヤフラム室６を形成するダイヤフラム機構５を内装する装置本体１と、ダイヤフラム機構５に連設されて装置本体１に摺動自在に保持される弁軸１１と、弁軸１１に連設されて弁開口部４の開度を制御する弁体１２とを備え、弁体１２が、ダイヤフラム室６の圧力変動に伴って弁開口部４の開度を制御するように構成されている整圧装置で、弁開口部４を開いた状態で、弁開口部４と弁体１２との間を通流する流体の通流抵抗値を変更する抵抗値変更機構１４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁開口部を介して互いに連通する一次側通路と二次側通路を有し、かつ、当該二次側通路に連通するダイヤフラム室を形成するダイヤフラム機構を内装する装置本体と、前記ダイヤフラム機構に連設されて前記装置本体に摺動自在に保持される弁軸と、当該弁軸に連設されて前記弁開口部の開度を制御する弁体とを備え、当該弁体が、前記ダイヤフラム室の圧力変動に伴って前記弁開口部の開度を制御するように構成されている整圧装置であって、
前記弁開口部を開いた状態で、当該弁開口部と前記弁体との間を通流する流体の通流抵抗値を変更する抵抗値変更機構が設けられている整圧装置。
【請求項２】
前記抵抗値変更機構が、前記弁体に設けられ、当該弁体の抗力係数を変更する機構である請求項１に記載の整圧装置。
【請求項３】
前記抵抗値変更機構が、前記弁体の外周部に外嵌取り換え可能な形状の異なる複数個の取り換え用外嵌部材により構成されている請求項１または２に記載の整圧装置。
【請求項４】
前記抵抗値変更機構が、前記弁体の外周部に外嵌取り付け可能で、かつ、その外嵌取り付け位置を前記弁軸の軸心方向に変更可能な位置変更用外嵌部材により構成されている請求項１または２に記載の整圧装置。
【請求項５】
前記位置変更用外嵌部材が、前記弁体の外周部に螺合されて外嵌取り付けおよび位置変更可能に構成され、当該位置変更用外嵌部材の前記弁体に対する螺合位置を変更操作する操作部が、前記装置本体の外側に設けられている請求項４に記載の整圧装置。
【請求項６】
前記弁体に対して前記一次側通路から作用する一次側圧力と前記二次側通路から作用する二次側圧力との差圧をキャンセルするバランスダイヤフラムが、前記弁軸に連設されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の整圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁開口部を介して互いに連通する一次側通路と二次側通路を有し、かつ、当該二次側通路に連通するダイヤフラム室を形成するダイヤフラム機構を内装する装置本体と、前記ダイヤフラム機構に連設されて前記装置本体に摺動自在に保持される弁軸と、当該弁軸に連設されて前記弁開口部の開度を制御する弁体とを備え、当該弁体が、前記ダイヤフラム室の圧力変動に伴って前記弁開口部の開度を制御するように構成されている整圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような整圧装置は、通常、弁開口部を介して互いに連通する一次側通路と二次側通路、ダイヤフラム室を形成するダイヤフラム機構、ダイヤフラム機構に連設される弁軸、および、弁軸に連設される弁体などを備え、二次側通路に連通するダイヤフラム室の圧力変動に伴って、弁体が、ダイヤフラム機構と弁軸を介して作動して弁開口部の開度を制御することにより、二次側通路内の圧力（二次側圧力）を所定の設定圧に整圧できるように構成され、従来から種々の構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような整圧装置の特性は、例えば、本願の図４の図表に示されるような、横軸を流量（Ｑ）とし、縦軸を二次側圧力（Ｐ２）とする特性線で表現され、整圧装置の理想的な整圧特性は、流量（Ｑ）の変化にかかわらず、二次側通路における二次側圧力（Ｐ２）が一定の圧力に整圧されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９９０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、その整圧装置が使用される使用条件、例えば、流量範囲、整圧範囲によっては、本願の図４の図表中「Ｃ」の一点鎖線で示すように、大流量側において、二次側圧力（Ｐ２）が過度に低下する場合があり、整圧装置を必ずしも現場の状況に適した状態で使用することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、実際に使用される使用条件に対応して、その使用条件に適した性能特性を得ることのできる整圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明による整圧装置は、弁開口部を介して互いに連通する一次側通路と二次側通路を有し、かつ、当該二次側通路に連通するダイヤフラム室を形成するダイヤフラム機構を内装する装置本体と、前記ダイヤフラム機構に連設されて前記装置本体に摺動自在に保持される弁軸と、当該弁軸に連設されて前記弁開口部の開度を制御する弁体とを備え、当該弁体が、前記ダイヤフラム室の圧力変動に伴って前記弁開口部の開度を制御するように構成されている整圧装置であって、
その特徴構成は、前記弁開口部を開いた状態で、当該弁開口部と前記弁体との間を通流する流体の通流抵抗値を変更する抵抗値変更機構が設けられている点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、実際に使用される整圧装置の使用条件に応じて、抵抗値変更機構によって弁開口部と弁体との間を通流する流体の通流抵抗値を変更することにより、整圧装置の性能特性を自由に設定することが可能となる。
例えば、本願の図４の図表を参照して、「Ｃ」の一点鎖線で示すように、大流量側において、二次側圧力（Ｐ２）が過度に低下する場合には、抵抗値変更機構により通流抵抗値を大きくすることで、「Ｂ」の破線で示す性能特性に設定することができ、逆に、「Ａ」の実線で示すような場合には、必要に応じて通流抵抗値を小さくすることで、「Ｂ」の破線で示す性能特性に設定することもできる。
すなわち、「Ａ」と「Ｃ」の間で性能特性を自由に設定することができるので、実際の使用に際し、流量範囲や整圧範囲などの使用条件に適した性能特性に設定して、所望通りの整圧効果を得ることができる。
【０００８】
本発明による整圧装置の更なる特徴構成は、前記抵抗値変更機構が、前記弁体に設けられ、当該弁体の抗力係数を変更する機構である点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、抵抗値変更機構が、弁体抗力係数を変更する機構であるから、例えば、弁体と弁座との間を通流する流体の流れを変えて通流抵抗値を変更するものに比べて、比較的簡単な構成で通流抵抗値を確実に変更することができる。
【００１０】
本発明による整圧装置の更なる特徴構成は、前記抵抗値変更機構が、前記弁体の外周部に外嵌取り換え可能な形状の異なる複数個の取り換え用外嵌部材により構成されている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、形状の異なる複数個の取り換え用外嵌部材を準備し、整圧装置の使用条件に応じて、適切な取り換え用外嵌部材を選択して弁体の外周部に外嵌することにより、使用条件に適した性能特性を有する整圧装置を得ることができる。
【００１２】
本発明による整圧装置の更なる特徴構成は、前記抵抗値変更機構が、前記弁体の外周部に外嵌取り付け可能で、かつ、その外嵌取り付け位置を前記弁軸の軸心方向に変更可能な位置変更用外嵌部材により構成されている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、弁体の外周部に外嵌された位置変更用外嵌部材の位置を弁軸の軸心方向に変更するだけで、使用条件に適した性能特性を有する整圧装置を得ることができる。
【００１４】
本発明による整圧装置の更なる特徴構成は、前記位置変更用外嵌部材が、前記弁体の外周部に螺合されて外嵌取り付けおよび位置変更可能に構成され、当該位置変更用外嵌部材の前記弁体に対する螺合位置を変更操作する操作部が、前記装置本体の外側に設けられている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、位置変更用外嵌部材が、弁体の外周部に螺合されているので、弁体に対する位置変更用外嵌部材の取り付け位置の保持が確実で、しかも、その螺合位置を変更操作する操作部が、装置本体の外側に設けられているので、装置本体の外側から整圧装置の性能特性を容易に変更することができる。
【００１６】
本発明による整圧装置の更なる特徴構成は、前記弁体に対して前記一次側通路から作用する一次側圧力と前記二次側通路から作用する二次側圧力との差圧をキャンセルするバランスダイヤフラムが、前記弁軸に連設されている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、バランスダイヤフラムによって、弁体に対して一次側通路から作用する一次側圧力と二次側通路から作用する二次側圧力との差圧がキャンセルされるので、例えば、二次側通路内に位置する弁体の下部に、いわゆる、一次側圧力に近い高圧領域が形成されて、弁開口部の開度不足が発生する事態などが緩和される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】整圧装置の概略構成を示す縦断正面図
【図２】第１実施形態による抵抗値変更機構の詳細を示す縦断正面図
【図３】第２実施形態による抵抗値変更機構の詳細を示す縦断正面図
【図４】整圧装置の性能特性を示す図表
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明による整圧装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の整圧装置は、例えば、都市ガス用の導管に装着されて、上流側の高圧ガスを減圧して下流側に供給するためのもので、図１に示すように、装置本体１が、上流側の導管（図示せず）に接続される一次側通路２と、下流側の導管（図示せず）に接続される二次側通路３を有し、一次側通路２と二次側通路３が、弁開口部としての円形の弁ポート４を介して互いに連通されている。
装置本体１には、ダイヤフラム機構５が、一次側通路２の上方に位置する状態で内装され、下方に位置するダイヤフラム室としての下室６と上方に位置する上室７とを区画形成している。
【００２０】
ダイヤフラム室としての下室６は、管路８を介して二次側通路３に連通され、上室７は、大気開口部９によって大気圧に維持され、当該上室７には、ダイヤフラム機構５を下方に押し下げるための圧縮スプリング１０が内装されている。
ダイヤフラム機構５には、弁軸１１が連設され、当該弁軸１１が、その軸心に沿って上下方向に摺動するように装置本体１に保持され、弁軸１１の下端には、弁ポート４の開度をその下方から、言い換えると、二次側通路３側から制御する円形の弁体１２が設けられ、当該弁体１２が、下室６の圧力変動に伴って、ダイヤフラム機構５および弁軸１１を介して上下に摺動して弁ポート４の開度を制御するように構成されている。
【００２１】
ダイヤフラム機構５の下方には、バランスダイヤフラムとしてのベロフラム１３が、装置本体１に連設されて設けられ、当該ベロフラム１３が、上方に位置する下室６と下方に位置する一次側通路２とを区画する状態で弁軸１１に連設され、弁体１２に対して一次側通路２から作用する一次側圧力と二次側通路３から作用する二次側圧力との差圧をキャンセルするように構成されている。
そして、弁体１２には、弁ポート４を開いた状態で、弁ポート４と弁体１２との間を通流するガスの通流抵抗を変更する抵抗値変更機構１４が設けられ、図２および図３にも示すように、弁ポート４の周囲には、下方の二次側通路３に向けて突出する円形のポート縁部４ａが突設され、弁体１２の上面には、ポート縁部４ａが接当するゴム製の円環部材１２ａが嵌め込まれている。
【００２２】
（抵抗値変更機構の第１実施形態）
第１実施形態による抵抗値変更機構１４は、図２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、弁体１２の外周部に外嵌取り換え可能な形状の異なる複数個の取り換え用外嵌部材、この実施形態では、第１〜第３の３個の取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより構成されている。ただし、取り換え用外嵌部材の個数は、特に３個に限るものではなく、２個以上の任意の個数に設定することができる。
第１の取り換え用外嵌部材１５ａは、上面の外側ほど上方（弁座１ａ側）に位置する形状に形成され、第２の取り換え用外嵌部材１５ｂは、上面が平坦な形状に、また、第３の取り換え用外嵌部材１５ｃは、上面の外側ほど下方（弁座１ａから離間する側）に位置する形状に形成され、これら第１〜第３の取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃの外径Ｄは同じ長さに設定されている。
【００２３】
これら３個の取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃを適宜選択して弁体１２の外周部に外嵌することにより、弁体１２の抗力係数が変更され、その結果、弁開度を大きくしようとする流体力も変化する。
ここで、抗力係数（ＣＤ）は、以下のように定義される。
抗力係数（ＣＤ）は、弁の流れから弁体が受ける流体力のうち、流れ方向（弁開口の開口方向であって弁軸の方向）の成分である抗力の無次元数であり、
ＣＤ＝Ｄ／〔（１／２）×ρ×Ｖ2×Ｓ〕
（Ｄ：抗力、ρ：流体の密度、Ｖ：流体の速度、Ｓ：弁体の基準面積）
で表される。
そして、３個の取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃを適宜選択して弁体１２の外周部に外嵌することにより、図２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、各取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃの上面の外側端部と弁座との一体としての弁体１２の形状が変更され、その結果、抗力係数が変更される。この時の具体的な形状変更箇所の一例として、図２の場合、弁体１２の上下方向位置（弁ポート４の開口度）が同じであれば、各取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃの上面の外側端部の弁座としての装置本体１における弁ポート４形成部位１ａとの間の距離αが異なっている。
すなわち、第１の取り換え用外嵌部材１５ａの場合、抗力係数が大きく、かつ、矢印で示すように、ガスの流れも蛇行するため、ガスの通流抵抗値は大となる。それに対して、第３の取り換え用外嵌部材１５ｃの場合、抗力係数が小さく、かつ、矢印で示すように、ガスの流れも円滑になるため、ガスの通流抵抗値は小となり、第２の取り換え用外嵌部材１５ｂの場合には、ガスの通流抵抗値が、第１の取り換え用外嵌部材１５ａと第３の取り換え用外嵌部材１５ｃとの間の中間値となる。
【００２４】
この点に関し、横軸が二次側通路を通流するガスの量（Ｑ）を示し、縦軸が二次側圧力（Ｐ２）を示す図４の図表を参照して説明する。
同図には、特性曲線として「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を示している。
この図に示す３種の特性曲線と先に図２において説明した取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃとの関係を説明すると、第１の取り換え用外嵌部材１５ａの特性曲線が「Ａ」に、第２の取り換え用外嵌部材１５ｂが「Ｂ」に、第３の取り換え用外嵌部材１５ｃが「Ｃ」に対応する。
すなわち、基本的な弁体の構成が上面の平坦な形状の第２の取り換え用外嵌部材１５ｂと同等な整圧装置が得られている場合、弁開口部４を絞る方向（通流抵抗が実質的に大きくなる方向）となる第１の取り換え用外嵌部材１５ａを採用すると、特性曲線「Ａ」において、大流量側の二次側圧力（Ｐ２）が上昇する側に、整圧装置の挙動を変更することができる。
一方、弁開口部４を開く方向（通流抵抗が実質的に小さくなる方向）となる第３取り換え用外嵌部材１５ｃを採用すると、特性曲線「Ｃ」において、大流量側の二次側圧力（Ｐ２）が低下する側に、整圧装置の挙動を変更することができる。
【００２５】
すなわち、第２の取り換え用外嵌部材１５ｂを装備した整圧装置において、その整圧装置を所定の設置位置に設置した場合（この状況で流量制御対象とする流量範囲および一次側圧力と二次側圧力の関係が決まる）に、当該環境で整圧装置が特性曲線「Ｂ」の挙動を示し、その圧力制御状態を、例えば、「Ａ」の状態に近づけたい場合には、第２の取り換え用外嵌部材１５ｂを第１の取り換え用外嵌部材１５ａに、あるいは、第２の取り換え用外嵌部材１５ｂと第１の取り換え用外嵌部材１５ａとの中間の値に通流抵抗値を調整できる別異の取り換え用外嵌部材（図外）とすることで、当該環境での整圧装置として適切な特性の整圧装置とすることができる。
【００２６】
このような取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃの変化傾向（通流抵抗が大きくなるに従って、大流量側での二次側圧力が高くなり、逆の場合は低くなる）は、基本的に、どの整圧装置においても変わるところはないため、特性曲線が「Ａ」に近い場合に「Ｂ」に近づけたい場合は、より通流抵抗が小さくできる側の取り換え用外嵌部材を選択するようにし、逆に、特性曲線「Ｃ」に近い場合に「Ｂ」に近づけたい場合は、より通流抵抗が大きくできる側の取り換え用外嵌部材を選択するようにすればよいのであり、本願のような取り換え用外嵌部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃを準備しておくことで、このような調整を容易に行うことができる。
【００２７】
（抵抗値変更機構の第２実施形態）
第２実施形態による抵抗値変更機構１４は、図３の（ａ）〜（ｃ）に示すように、弁体１２の外周部にねじにより螺合されて外嵌取り付け可能に構成され、かつ、外嵌取り付け位置を弁軸１１の軸心方向に変更可能な有底円筒状の位置変更用外嵌部材１６により構成されている。
位置変更用外嵌部材１６の底部の中心には、位置変更用外嵌部材１６を回転操作して、弁体１２に対する螺合位置を変更操作する棒状の操作具１７が取り付けられ、当該操作具１７が、装置本体１を貫通して装置本体１の外側にまで延出され、その延出部分が、位置変更用外嵌部材１６を回転操作する操作部１７ａに構成されている。
なお、装置本体１に対する操作具１７の貫通箇所には、例えば、気密保持手段としてのＯリング１８が設けられ、操作具１７の貫通箇所からのガスの漏洩は防止される。
【００２８】
この第２実施形態の場合、図３の（ａ）に示すように、位置変更用外嵌部材１６を最上方位置に位置変更すると、抗力係数が大きく、かつ、矢印で示すように、ガスの流れも蛇行するため、ガスの通流抵抗値が大となって、図２（ａ）と同じような特性を示す。
また、図３の（ｃ）に示すように、最下方位置に位置変更すると、抗力係数が小さく、かつ、矢印で示すように、ガスの流れも円滑になるため、ガスの通流抵抗値が小となって、図２の（ｃ）と同じような特性を示し、図３の（ｂ）に示すように、位置変更用外嵌部材１６を最上方位置と最下方位置との間の中間位置に位置させると、ガスの通流抵抗値が中間値となって、図２の（ｂ）と同じような特性を示すことになる。
そして、第２実施形態の場合には、位置変更用外嵌部材１６を最上方位置と最下方位置との間で無段階に位置変更できるので、性能特性に関しても比較的自由に設定することができる。
【００２９】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、抵抗値変更機構１４として、弁体１２の抗力係数を変え、更に、ガスの流れも変えることによって、ガスの通流抵抗値を変更する構成のものを例示したが、抗力係数のみを変えてガスの通流抵抗値を変更するように構成することも、また、ガスの流れのみを変えてガスの通流抵抗値を変更するように構成することもできる。
【００３０】
（２）先の実施形態では、バランスダイヤフラムとしてのベロフラム１３を弁軸１１に連設して、弁体１２に対して一次側通路２から作用する一次側圧力と二次側通路３から作用する二次側圧力との差圧をキャンセルするように構成した例を示したが、ベロフラム１３に関しては必ずしも必要でなく、ベロフラム１３を設けずに実施することもできる。
また、都市ガス用の導管に装着される整圧装置を例示したが、本発明の整圧装置は、特に都市ガス用に制限されるものではなく、都市ガス以外の各種のガス用として、更には、上水を含む各種の液体用としても適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１        装置本体
１ａ      弁座
２        一次側通路
３        二次側通路
４        弁開口部
５        ダイヤフラム機構
６        ダイヤフラム室
１１      弁軸
１２      弁体
１３      バランスダイヤフラム
１４      抵抗値変更機構
１５ａ〜１５ｃ  取り換え用外嵌部材
１６      位置変更用外嵌部材
１７ａ    操作部
【図１】
2015197727.tif 000003
【図２】
2015197727.tif 000004
【図３】
2015197727.tif 000005
【図４】
2015197727.tif 000006