(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度制御圧力調節器であって、
第１の通路を介して出口に流体連通される入口を有する、調節器本体と、
前記調節器本体に連結された加熱チャンバと、
前記加熱チャンバ内に少なくとも部分的に配置され、内面を有する少なくとも一つの開口部を規定する本体を有する加熱ブロックと、
前記加熱ブロック内に少なくとも部分的に配置された加熱素子とを備え、
前記第１の通路の一部分が前記開口内に受容され、前記加熱素子は前記加熱ブロックに熱を供給し、前記加熱ブロックは、プロセス流体が前記第１の通路を介して前記加熱ブロックを通って流れる際、前記プロセス流体に熱を提供するためのものであり、前記第１の通路は、前記プロセス流体を前記加熱ブロックから分離する、温度制御圧力調節器。
【請求項２】
第２の通路をさらに備え、前記入口は、前記第１の通路を介して前記調節器本体の入口チャンバに流体連通され、前記出口は、前記第２の通路を介して前記調節器本体の圧力チャンバに流体連通される、請求項１に記載の温度制御圧力調節器。
【請求項３】
前記加熱ブロックの一つの開口部は、前記第２の通路の少なくとも一部分を受容し、前記加熱ブロックは、前記プロセス流体が前記第２の通路を介して前記加熱ブロックを通って流れる際、前記プロセス流体に熱を与えるためのものであり、前記第２の通路は、前記プロセス流体を前記加熱ブロックから分離する、請求項２に記載の温度制御圧力調節器。
【請求項４】
前記第１の通路または前記第２の通路のうちの少なくとも１つは、チューブを備える、請求項２又は請求項３に記載の温度制御圧力調節器。
【請求項５】
前記チューブは、前記チューブの外面の少なくとも一部分が、前記開口部の内面に接触するように、前記加熱ブロックの前記開口部内に少なくとも部分的に配置される、請求項４に記載の温度制御圧力調節器。
【請求項６】
前記加熱素子は、前記調節器本体から実質的に熱的に分離される、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の温度制御圧力調節器。
【請求項７】
前記加熱ブロックは、前記加熱ブロックの長手軸を通る孔をさらに備え、前記孔は、前記加熱素子を受容するものである、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の温度制御圧力調節器。
【請求項８】
前記加熱ブロックの外面と前記調節器本体の内面との間に空隙が形成されている、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の温度制御圧力調節器。
【請求項９】
前記加熱素子に動作可能に連結され、かつ前記プロセス流体の温度を感知するための温度センサを有する、制御ユニットをさらに備え、前記制御ユニットは、前記プロセス流体の前記温度に基づき、前記加熱素子をして前記加熱ブロックへ熱を与えさせる、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の温度制御圧力調節器。
【請求項１０】
前記調節器本体内の前記入口チャンバと前記圧力チャンバとの間に配置される、流量制御部材をさらに備え、前記流量制御部材は、流体が前記入口と前記出口との間を流れるのを防止する、第１の位置と、流体が前記入口と前記出口との間を流れることを可能にする、第２の位置との間で移動する、請求項２に記載の温度制御圧力調節器。
【請求項１１】
前記加熱素子は、電気カートリッジ加熱器を備える、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の温度制御圧力調節器。
【請求項１２】
前記加熱ブロックの前記本体は、実質的に円柱状である、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の温度制御圧力調節器。
【請求項１３】
前記加熱ブロックは、アルミニウムである、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の温度制御圧力調節器。
【請求項１４】
前記チューブの直径は、約１．７１４５ミリメートルである、請求項４又は請求項５に記載の温度制御圧力調節器。
【請求項１５】
前記加熱ブロックは、前記第１の通路または前記第２の通路のうちの少なくとも１つを受容するための複数の開口部を備える、請求項２に記載の温度制御圧力調節器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、圧力調節器に関し、より具体的には、温度制御圧力調節器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのプロセス制御システムは、プロセス流体の圧力を制御するために、圧力調節器を使用する。減圧調節器は、一般に、比較的高い圧力流体を受容し、比較的低い調節出力流体圧力を出力するために使用される。このようにして、調節器の間での圧力降下にも関わらず、減圧調節器は、広範囲の出力負荷（すなわち、流量要件、容量等）に対して比較的一定の出力流体圧力を提供することができる。
【０００３】
温度制御圧力調節器は、また、プロセス流体の温度も制御する（例えば、プロセス流体の温度を所定の温度に維持する）、減圧調節器である。プロセス流体の温度を制御することで、プロセス流体の圧力が調節器の入口と出口との間で低下するのにともなう、調節器の間でのプロセス流体の凝縮を防止し、かつ／またはプロセス流体の気化を誘発する。
【０００４】
温度制御調節器は、しばしば、流体サンプリングシステムと共に使用される。温度制御圧力調節器は、分析（例えば、クロマトグラフィ分析）の前に、液体を予熱する、ガスの凝縮を防止する、または液体を気化するために使用されてもよい。例えば、温度制御調節器は、分析される液体を含有する入口プロセス流体（例えば、炭化水素を含有する液体）を加熱する（例えば、熱源を介して）ために使用されてもよい。または温度制御調節器は、分析される蒸気を含有する入口プロセス流体（例えば、炭化水素を含有する蒸気）を気化する（例えば、熱源を介して）ために使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】既知の温度制御圧力調節器の断面図である。
【図２】本明細書に記載される、例示的な温度制御圧力調節器を示す図である。
【図３Ａ】図２の例示的な温度制御圧力調節器の断面図である。
【図３Ｂ】図２の例示的な温度制御圧力調節器の別の断面図である。
【図４Ａ】図２、図３Ａ、および図３Ｂの例示的な温度制御調節器の例示的な加熱ブロックの平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの例示的な加熱ブロックの側面図である。
【図５】図２、図３Ａ、および図３Ｂの例示的な調節器の別の図である。
【図６】図２、図３Ａ、図３Ｂ、および図５の例示的な温度制御圧力調節器を実現するために使用されてもよい、本明細書に記載される、別の例示的な加熱ブロックを示す図である。
【図７】図２、図３Ａ、図３Ｂ、および図５の例示的な温度制御圧力調節器を実現するために使用されてもよい、本明細書に記載される、別の例示的な加熱ブロックを示す図である。
【図８】本明細書に記載される、別の例示的な温度制御圧力調節器を示す図である。
【発明の概要】
【０００６】
一実施例では、例示的な温度制御圧力調節器は、第１の通路を介して出口に流体連通された入口を有する、調節器本体を含む。加熱ブロックは、調節器本体内に配置され、第１の通路の少なくとも一部分を受容する。加熱ブロックは、プロセス流体が、プロセス流体を加熱ブロックから分離する第１の通路を介して、加熱ブロックを通って流れる際、プロセス流体に熱を提供する。
【０００７】
別の実施例では、圧力調節器で使用するための加熱ブロックは、圧力調節器内に少なくとも部分的に配置される、本体を含む。本体は、プロセス流体を本体から分離する、第１の通路を受容する、第１の複数の開口部を含む。本体は、プロセス流体が第１の通路を介して第１の複数の開口部を通って流れる際、本体を介してプロセス流体に熱を提供する熱源を受容するように適合される。
【０００８】
さらに別の実施例では、温度制御圧力調節器は、圧力調節器を通って流れるプロセス流体を加熱するための手段と、プロセス流体を圧力調節器の入口と出口との間で流体連通するための手段とを含む。プロセス流体を流体連通するための手段は、プロセス流体を加熱するための手段から分離する。プロセス流体を流体連通するための手段は、入口と出口との間の加熱するための手段を少なくとも部分的に通過する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
温度制御減圧調節器は、プロセス流体の温度を制御するために、典型的に、スチームまたは電気加熱を採用する。プロセス流体は調節器を通って（例えば、弁座を横断して）圧力の大幅な低下または降下を経験するため、プロセス流体は調節器内で加熱される。圧力の低下は、ジュール・トムソン効果に従って、プロセス流体（例えば、ガス）における熱の著しい損失（例えば、温度降下）をもたらす。温度制御調節器は、プロセス流体の温度を上昇させる、または維持するために、圧力降下点で熱を加え、それによって、調節器の間でプロセス流体の圧力が低下する際のプロセス流体の凝縮を防止する。他の場合では、例えば、液体を気化することが望ましい場合がある。この場合、温度制御調節器は、例えば、蒸気試料を介した液体の分析を容易にするために、液体が調節器を通過する際、液体を気化するために熱を加える。
【００１０】
図１は、調節器１００を通って流れるプロセス流体の出口温度（所定の温度）を制御するために使用される、既知の例示的な温度制御減圧調節器１００を図示する。調節器１００は、入口１０４と、出口１０６とを有する、本体１０２を含む。ダイヤフラム１０８および流量制御部材１１０（例えば、弁体）は、入口チャンバ１１２および圧力チャンバ１１４を画定するように、本体１０２内に配置される。ダイヤフラム１０８は、出口１０６でのプロセス流体の圧力を制御するように、流量制御部材１１０を弁座１１６に対して移動させる。第１の通路１１８は、入口１０４を入口チャンバ１１２に流体連通し、第２の通路１２０は、出口１０６を圧力チャンバ１１４に流体連通する。円柱状の本体１２２は、加熱チャンバ１２４を形成するように、調節器１００の本体１０２に連結される（例えば、ねじで連結される）。加熱チャンバ１２４は、第１の通路１１８および第２の通路１２０の少なくとも一部分を受容する。ポート１２８を介して、例えば、グリセリン（例えば、グリセリン浴）等の媒体１２６が、加熱チャンバ１２４内に配置される。グリセリンを加熱するために、チャンバ１２４内に加熱器１３０（例えば、カートリッジ加熱器）が配置される。例えば、出口１０６においてプロセス流体の温度を制御するように、グリセリンを加熱する、加熱器１３０に熱を提供するために、制御ユニット１３２（例えば、電気制御ユニット）がしばしば採用される。グリセリンの温度が上昇するに従い、グリセリンからのエネルギー（例えば、熱エネルギー、熱）は、グリセリン内に配置される、または浸漬される、第１の通路１１８および第２の通路１２０の部分を介してプロセス流体に伝達される。結果として、一部の場合では、熱の上昇は、プロセス流体を気化させ、または他の場合では、例えば、プロセス流体が気態または気相状態である場合に、プロセス流体の凝縮を防止する。
【００１１】
しかしながら、図１の既知の例示的な調節器１００では、媒体１２６（例えば、グリセリン）は、プロセス流体に伝達することができる熱の量が制限される場合がある。具体的には、例えば、グリセリンは、最高温度（例えば、４００°Ｆ）に制限される場合があり、これは、場合によっては、プロセス流体を気化する、またはプロセス流体の凝縮を防止するのに不十分な場合がある。さらに、グリセリンは、典型的に、取り扱うのが困難であり、加熱される際に膨張し、したがって、チャンバ１２４内に膨張のための余地を必要とする。結果として、加熱チャンバ１２４内の媒体（例えば、グリセリン）の量の減少は、しばしば、熱伝達率の低下、またはより低い熱伝達率をもたらす。また、加熱された媒体１２６は、円柱状の本体１２２の表面１３４（例えば、内壁）に接触し、それによって、本体１２２の外面温度を上昇させる。そのような構成は、業界認定または基準（例えば、ＣＳＡ国際標準、ＣＥ認定等）を満たすために、本体１２２の外面を特定の温度未満（例えば、２７５°Ｆ未満）に維持する必要があり得るため、媒体（例えば、グリセリン）の最高温度を制限する。
【００１２】
他の既知の実施例では、プロセス流体内に熱源（例えば、カートリッジ加熱器）が配置される。したがって、プロセス流体は、調節器を通って流れる際、熱源に直接接触する。しかしながら、そのような構成は、プロセス流体が調節器を通って流れる際、熱源がプロセス媒体に短期間だけ接触するため、典型的に、より低い熱伝達率をもたらし、それによって、より低いプロセス流体出口温度をもたらす。また、そのような構成は、一部のプロセス流体が、動作中、熱源上に集積または堆積（例えば、コーキング）を生じる場合があり、保守の増加、および熱源を清掃または交換するための費用の増加を必要とするため、不利である。
【００１３】
さらに他の既知の実施例では、プロセス流体を濾過して、熱源上へのスラッジ集積（例えば、炭素堆積物）を防止するために、熱源とプロセス流体との間にメッシュスクリーンが配置される。しかしながら、そのような構成は、フィルタを汚す（例えば、スラッジ集積のため）場合があり、それによって、追加の整備および保守（例えば、フィルタを交換または清掃するための）を必要とする。さらに他の既知の実施例では、熱源は、プロセス流体に近接する本体に連結される。熱源は、調節器本体に熱を提供し、これは、今度は、プロセス流体が調節器本体の入口と出口との間を流れる際、プロセス流体に熱を提供する。本構成では、熱源は、プロセス流体流路を含有する、調節器本体を加熱する。しかしながら、そのような構成は、低い熱伝達（例えば、低熱伝達率）をもたらし、プロセス流体を所望の温度に加熱または維持するのに、より多くのエネルギーを必要とし得る。場合によっては、不十分な熱伝達は、プロセス流体を凝縮させる場合がある。さらに、調節器本体の加熱は、調節器本体の外面温度を上昇させ、これは、認定または基準（例えば、ＣＳＡ国際標準による）を満たすために、プロセス流体を加熱するために提供することができる最高温度を制限する場合がある。
【００１４】
本明細書に記載される、例示的な温度制御減圧調節器は、プロセス流体（例えば、腐食性流体、天然ガス等）の温度を制御する一方で、プロセス流体の圧力を低下させる。例えば、石油化学産業で使用される際、例示的な温度制御減圧調節器は、分析のために、プロセス流体（例えば、炭化水素を含有する）の気体状の試料を気相で維持する。さらに、本明細書に記載される、例示的な温度制御減圧調節器は、プロセス流体の凝縮（例えば、コーキング）による、熱源および／もしくは加熱ブロック上へのスラッジ集積を防止する、または大幅に低減するために、プロセス流体を加熱ブロックおよび／もしくは熱源から隔離する、分離する、または物理的に隔てる。
【００１５】
本明細書に記載される、例示的な温度制御減圧調節器は、調節器の本体内に配置される、加熱器または加熱ブロックを含む。加熱ブロックは、熱源（例えば、カートリッジ加熱器）と、調節器本体の入口と出口との間を流れるプロセス流体を搬送する、少なくとも一部の通路（例えば、チューブ）とを受容するように構成される。さらに、通路は、プロセス流体を加熱ブロック（および熱源）から隔離する、分離する、または物理的に隔てる。結果として、本明細書に記載される、例示的な温度制御減圧調節器は、比較的高い熱伝達率をもたらし、これは、よって、大幅により高いプロセス流体出口温度をもたらす。さらに、熱伝達をさらに向上させるために、カートリッジ加熱器を、調節器本体から熱的に分離してもよい。例えば、本明細書に記載される、例示的な調節器は、比較的早い期間内（例えば、６５０秒内）に、最高で３００°Ｆの出口温度を有するプロセス流体を提供することができる。対照的に、多くの既知の温度制御圧力調節器は、典型的に、最高で２００°Ｆの出口温度しか有しないプロセス流体を提供する場合がある。したがって、本明細書に記載される、例示的な調節器は、多くの既知の調節器より非常に高い出口温度を有するプロセス流体を提供することができる。
【００１６】
追加的に、または代替的に、本明細書に記載される、例示的な調節器は、熱源を、きれいな状態（例えば、コーキングによるスラッジ集積がない）に維持する。さらに、加熱ブロックは、例えば、グリセリンより大幅に高い最高温度に耐えることができ、それによって、例示的な調節器が、より大きな、またはより高い出口温度を有するプロセス流体（例えば、試料）を提供することを可能にする。さらに、本明細書に記載される、例示的な調節器は、外面温度（例えば、本体の外面）を、認定基準（例えば、ＣＳＡ国際標準、ＣＥ認定等）を満たすために要求される温度未満（例えば、２７５°Ｆ未満）に維持し、一方、非常により高い、調節器出口での流体温度（すなわち、出口温度）を提供することができる。
【００１７】
図２は、例示的な温度制御減圧調節器２００を図示する。例示的な調節器２００は、加熱チャンバ２０４に連結される（例えば、ねじで連結される）、調節器本体２０２を含む。本実施例では、加熱チャンバ２０４は、本体２０２にねじで連結する、円柱状の本体である。調節器本体２０２は、調節器２００を上流圧力源に流体連通するための入口連結器２０６、および調節器２００を下流デバイスまたはシステムに流体連通するための出口連結器２０８に連結される。例えば、入口連結器２０６は、調節器２００を、例えば、調節器２００に比較的高い圧力（例えば、４，５００ｐｓｉ）でプロセス流体（例えば、炭化水素を含有する）を提供する、プロセス制御システムに連結する。出口連結器２０８は、調節器２００を、例えば、例えば特定の（例えば、より低い）圧力（例えば、０〜５００ｐｓｉ）におけるプロセス流体を要求するサンプリングシステム等の下流システムに流体連通する。サンプリングシステムは、プロセス流体の分析（例えば、品質管理のための）を可能にする、または容易にするために、プロセス流体が比較的低い圧力（例えば、０〜５００ｐｓｉ）であること、およびプロセス流体（例えば、試料）がプロセス流体を気相状態にする温度（例えば、３００°Ｆ）であることが要求される場合がある、分析器（例えば、ガス分析器）を含んでもよい。また、本体２０２は、例えば、圧力ゲージ（図示せず）、流量ゲージ（図示せず）等を受容する、ポート２１０および２１１も含むことができる。
【００１８】
制御ユニット２１２は、調節器本体２０２に動作可能に連結され、加熱チャンバ２０４内に配置される熱源または素子（図示せず）に電力を提供する。さらに、制御ユニット２１２は、プロセス流体の温度を感知するために、調節器本体に動作可能に連結される、例えば、サーモカップル、サーミスタ等の温度センサを含んでもよい（例えば、入口と出口との間の流路に隣接して、流路内に配置される等）。温度センサは、よって、制御ユニット２１２に信号（例えば、電気信号）を提供する。制御ユニット２１２は、プロセス流体の測定温度（例えば、温度センサによって提供される）を所望の、または所定の温度と比較し、測定温度（例えば、１５０°Ｆ）と所定の温度（例えば、３００°Ｆ）との間の差に基づき、加熱素子に電流を提供するように構成されてもよい。したがって、例えば、制御ユニット２１２は、熱源または素子（例えば、加熱素子）をサーモスタット制御することを可能にすることができる場合がある。いくつかの実施例では、制御ユニット２１２は、例えば、出口２０８でのプロセス流体の測定温度、熱源の温度、または任意の他のプロセス流体特性（例えば、出口圧力等）を示すために、ディスプレイ２１４（例えば、ＬＣＤ画面）を含んでもよい。
【００１９】
図３Ａおよび図３Ｂは、図２の例示的な温度制御減圧調節器２００の断面図である。本実施例では、本体２０２は、下部本体部分３０４に連結される（例えば、ねじで連結される）、上部本体部分３０２を含む。ダイヤフラム３０６は、上部本体３０２と下部本体３０４との間に示される。上部本体３０２およびダイヤフラム３０６の第１の側３０８は、第１のチャンバ３１０を画定する。付勢要素３１２（例えば、バネ）は、第１のチャンバ３１０内の調整可能なバネ座３１４とダイヤフラム３０６を支持するダイヤフラムプレート３１６との間に配置される。本実施例では、第１のチャンバ３１０は、ポート３１８を介して、例えば、大気に流体連通される。バネ調整器３２０（例えば、ねじ）は、付勢要素３１２の長さを調整する（例えば、付勢要素３１２を圧縮する、または圧縮解放する）こと、およびしたがって、付勢要素３１２がダイヤフラム３０６の第１の側３０８上に及ぼす事前設定力または負荷の量を調節する（例えば、増加するように、または低減するように）ことができるように、調整可能なバネ座３１４を係合する。
【００２０】
下部本体３０４およびダイヤフラム３０６の第２の側３２２は、圧力チャンバ３２４、入口３２６（例えば、入口連結器２０６を受容するための）、および出口３２８（例えば、出口連結器２０８を受容するための）を少なくとも部分的に画定する。弁体３３０は、下部本体３０４内の長手孔または入口チャンバ３３２内に配置される。弁座３３４は、入口チャンバ３３２と圧力チャンバ３２４との間に配置され、入口３２６と出口３２８との間の流体流路内にオリフィス３３６を画定する。本実施例では、弁座３３４は、例えば、カウンターボアを介して形成された、肩部３３８と係合する。弁体３３０は、ダイヤフラムプレート３１６および弁軸３４０を介して、ダイヤフラム３０６に動作可能に連結される。動作中、ダイヤフラム３０６は、流体が入口３２６と出口３２８との間を流れるのを防止する、または可能にするように、弁体３３０を、弁座３３４に向かって、または弁座３３４から離れるように移動させる。第２のバネ３４２は、弁体３３０を弁座３３４に向かって付勢するように、入口チャンバ３３２内に配置される。図示される実施例では、弁体３３０は、密封を提供して、流体が入口３２６と出口３２８との間を流れるのを防止するように、弁座３３４と係合することができる。第２のバネ３４２のバネ定数は、典型的に、付勢要素３１２のバネ定数に対して大幅に小さい。
【００２１】
図３Ａおよび３Ｂに示されるように、入口３２６は、第１の通路３４４を介して入口チャンバ３３２に流体連通され、出口３２８は、第２の通路３４６を介して圧力チャンバ３２４に流体連通される。本実施例では、第１の通路３４４は、調節器本体２０２と一体化して形成される、一体化経路３４８および３５０と、入口３２６と入口チャンバ３３２との間の一体化経路３４８および３５０を流体連通するための取り外し可能に連結されたチューブ状通路３５２（例えば、チューブ）とを含む。同様に、第２の通路３４６は、調節器本体２０２と一体化して形成される、一体化経路３５４および３５６と、圧力チャンバ３２４と出口３２８との間の一体化経路３５４および３５６を流体連通するための取り外し可能に連結されたチューブ状通路３５８（例えば、チューブ）とを含む。チューブ状通路３５２および３５８は、例えば、コンプレッションフィッティング等の連結器３６０を介して、調節器本体２０２（例えば、それぞれの一体化経路３４８、３５０、３５４、および３５６）に連結される。しかしながら、他の実施例では、入口３２６および出口３２８を、他の好適な通路および／または経路を介して流体連通してもよい。本実施例では、チューブ状通路３５２および３５８は、例えば、ステンレス鋼等の耐食性材料で作製されたチューブである。しかしながら、他の実施例では、チューブ状通路３５２および／または３５８は、任意の他の好適な材料で作製されてもよい。
【００２２】
加熱器または加熱ブロック３６２は、加熱チャンバ２０４内に少なくとも部分的に配置される。本実施例では、第１の通路３４４（例えば、チューブ状通路３５２）の少なくとも一部分、および第２の通路３４６（例えば、チューブ状通路３５８）の少なくとも一部分が、加熱ブロック３６２内に配置される。しかしながら、他の実施例では、第１の通路３４４の少なくとも一部分、あるいは第２の通路３４６の少なくとも一部分が、加熱ブロック３６２内に配置されてもよい。
【００２３】
加熱素子または熱源３６４（例えば、カートリッジ加熱器）は、加熱ブロック３６２に少なくとも部分的に連結される。第１の通路３４４および第２の通路３４６は、プロセス流体を加熱ブロック３６２および／もしくは熱源３６４から隔離する、分離する、または物理的に隔てる。したがって、例示的な温度制御圧力−圧力調節器２００は、例えば、コーキングによる加熱ブロック３６２および／もしくは熱源３６４上へのスラッジ集積を排除、または大幅に低減し、それによって、調節器２００の保守または整備（例えば、清掃）を容易にする。上述されるように、制御ユニット２１２（図２）は、加熱ブロック３６２に熱を提供する熱源３６４に電力（例えば、電流）を供給する。加熱チャンバ２０４は、連結部材３６８を受容して（例えば、ねじ込み式に受容して）、制御ユニットおよび／または熱源３６４を加熱チャンバ２０４に連結する、ポート３６６を含む。加熱ブロック３６２への熱伝達を向上させるために、連結部材３６８を、熱源３６４から実質的に熱的に分離されていてもよい。
【００２４】
さらに、加熱ブロック３６２は、加熱ブロック３６２の外面３７２と加熱チャンバ２０４の表面３７４との間に空間３７０（例えば、空隙またはポケット）が存在するように、寸法設定または構成される。このようにして、空間３７０（例えば、空隙）は、加熱ブロック３６２と調節器本体２０２および／または加熱チャンバ２０４の表面３７４との間の熱伝達を大幅に低減する、断熱体（例えば、低熱伝達または高熱抵抗を提供する）としての役割を果たす場合がある。換言すれば、加熱ブロック３６２は、実質的に（例えば、３００°Ｆに、６００°Ｆに）加熱されてもよく、加熱チャンバ２０４および／または調節器本体２０２を、加熱ブロック３６２に対して実質的に冷えたままの状態（例えば、２００°Ｆ）にすることができる。そのような構成は、揮発性流体用途（例えば、可燃性および／または爆発性環境等）で使用するための例示的な調節器２００の評価もしくは認定（例えば、ＣＳＡ国際標準）を改善する、または満たす。他の実施例では、熱伝達を防止する、もしくは大幅に低減する、または熱抵抗を増加させる断熱材料あるいは他の材料を、加熱ブロック３６２の外面３７２と加熱チャンバ２０４の表面３７４および／または調節器本体２０２との間に配置してもよい。さらに他の実施例では、加熱チャンバ２０４を、調節器本体２０２で真空封止することができる。
【００２５】
図２、図３Ａ、および図３Ｂを参照すると、動作中、温度制御圧力調節器２００は、典型的に、出口３２８である特定の圧力（例えば、０〜５００ｐｓｉ）を提供する、または作り出すように、入口３２６でのプロセス流体の圧力を調節する（例えば、４，５００ｐｓｉ）。所望の圧力の設定点（例えば、５００ｐｓｉ）は、バネ調整器３２０を介して、付勢要素３１２がダイヤフラム３０６の第１の側３０８上に及ぼす力を調整することによって設定することができる。所望の出口圧力を達成するために、バネ調整器３２０は、付勢要素３１２がダイヤフラム３０６の第１の側３０８上に及ぼす力を調整するように、軸３７６を中心に回転または回動される（例えば、図３Ａおよび図３Ｂの配向では、時計方向または反時計方向に）。よって、付勢要素３１２がダイヤフラム３０６上に及ぼす力が、プロセス流体が入口３２６と出口３２８との間を流れることができるように、弁体３３０を弁座３３４に対して位置付ける（例えば、図３Ａおよび図３Ｂの配向では、弁体３３０を弁座３３４から離れるように移動させる）。したがって、出口圧力または所望の圧力は、ダイヤフラム３０６を位置付けるため、および、したがって、弁体３３０を弁座３３４に対して位置付けるために、付勢要素３１２によって及ぼされる事前設定された力の量に依存する。
【００２６】
圧力チャンバ３２４は、第２の通路３４６を介して、出口３２８でのプロセス流体の圧力を感知する。ダイヤフラム３０６の第２の側３２２上に、付勢要素３１２がダイヤフラム３０６の第１の側３０８上に及ぼす事前設定力を超える力を及ぼすように、圧力チャンバ３２４内のプロセス流体の圧力が上昇する際、ダイヤフラム３０６は、付勢要素３１２によって及ぼされる力に逆らって、第１のチャンバ３１０に向かって（例えば、図３Ａおよび３Ｂの配向では、上向き方向に）移動する。ダイヤフラム３０６が第１のチャンバ３１０に向かって移動する際、ダイヤフラム３０６は、流体がオリフィス３３６を通って流れるのを制限するように、弁体３３０を弁座３３４に向かって移動させる。第２のバネ３４２は、弁座３３４を封止係合して（例えば、閉鎖位置に）、流体がオリフィス３３６（すなわち、入口チャンバ３３２と圧力チャンバ３２４との間）を通って流れるのを実質的に防止するように、弁体３３０に弁座３３４に向かって付勢する。流体が入口３２６と出口３２８との間を流れるのを防止する、または実質的に制限することによって、出口３２８におけるプロセス流体の圧力を低下させる。
【００２７】
反対に、出口３２８での流体圧力の低下は、第２の通路３４６を介して、圧力チャンバ３２４内で検知される。圧力チャンバ３２４内のプロセス流体の圧力が、付勢要素３１２によりダイヤフラム３０６の第１の側３０８上に及ぼされる事前設定された力未満に低下する際、付勢要素３１２は、ダイヤフラム３０６を、圧力チャンバ３２４に向かう方向（例えば、図３Ａおよび図３Ｂの配向では、下向き方向）に移動させる。ダイヤフラム３０６が圧力チャンバ３２４に向かって移動する際、弁体３３０は、流体がオリフィス３３６を通って流れることを可能にするように、弁座３３４から離れるように移動し（例えば、開放位置）、それによって、出口３２８での圧力を上昇させる。出口圧力が、付勢要素３１２によって及ぼされる事前設定された力に実質的に等しい際、ダイヤフラム３０６は、弁体３３０に所望の出口圧力を維持する位置を推測させ、要求される流量を提供する。
【００２８】
プロセス流体の圧力は、プロセス流体がオリフィス３３６を横断して流れる際に大幅に低下する。結果として、圧力の低下は、プロセス流体における大幅な温度降下（例えば、ジュール・トムソン効果による）をもたらす。ジュール・トムソン効果を最小限にするために、プロセス流体は、調節器２００の入口３２６と出口３２８との間を流れる際に加熱される。
【００２９】
プロセス流体が第１の通路３４４を介して入口３２６と入口チャンバ３３２との間を流れる際、熱源３６４は、（例えば、制御ユニット２１２を介して）加熱ブロック３６２に熱を提供する。本実施例では、加熱ブロック３６２は、第１の通路３４４（例えば、チューブ状通路３５２）の一部分を受容する。加熱ブロック３６２は、例えば、６００°Ｆに加熱されてもよい。チューブ状通路３５２内を流れるプロセス流体を加熱するために、加熱ブロック３６２およびチューブ状通路３５２によって熱が伝達される。このようにして、例えば、プロセス流体は、オリフィス３３６を横断して流れる前に、第１の通路３４４を通って流れる際に加熱されてもよい。
【００３０】
さらに、本実施例では、チューブ状通路３５２および３５８の外径は、チューブ状通路３５２および３５８を通って流れるプロセス流体の相当量が、チューブ状通路３５２および３５８の内面（例えば、内径）に隣接して流れるように（例えば、比較的小さな外径を有するように）寸法設定される。このようにして、プロセス流体がチューブ状通路３５２および３５８の内面に隣接して流れる（すなわち、内面に実質的に係合する、または内面に接触する）場合、熱伝達率が向上する。
【００３１】
プロセス流体は、第２の通路３４６を介して圧力チャンバ３２４と出口３２８との間を流れる。上述されるように、加熱ブロック３６２は、第２の通路３４６（例えば、チューブ状通路３５８）の一部分を受容するように構成される。圧力チャンバ３２４と出口３２８との間のチューブ状通路３５８内を流れるプロセス流体を加熱するために、加熱ブロック３６２およびチューブ状通路３５８によって熱が伝達される。このようにして、例えば、プロセス流体は、第２の通路３４６を通って流れる際に再度加熱され得る。このようにして、例えば、飽和気体を含むプロセス流体が、気相状態に維持される場合がある。
【００３２】
したがって、例示的な温度制御減圧調節器２００は、プロセス流体の温度を所望の温度（例えば、３００°Ｆ）に上昇させる、または維持するために、第１の通路３４４および第２の通路３４６を通って流れるプロセス流体に（例えば、圧力降下点で）熱を加える。出口温度を所望の温度または所定の温度に制御することで、プロセス流体の圧力が調節器２００の間で低下する際、プロセス流体の凝縮が防止される、またはプロセス流体の気化が誘発される。さらに、調節器２００は、例えば、コーキングによってもたらされる炭素集積を大幅に低減する、または排除するために、プロセス流体を加熱ブロック３６２および／もしくは熱源３６４から隔離する、分離する、または物理的に隔てる。さらに、加熱ブロック３６２と加熱チャンバ２０４との間の隙間３７０は、例示的な調節器２００を揮発性環境または用途で使用することを可能にするために、認定基準（例えば、ＣＳＡ国際標準）を満たすように、調節器２００の外面温度を、所望の温度または要求される温度未満（例えば、２７５°Ｆ未満）に維持する。
【００３３】
図４Ａは、図２、図３Ａ、および図３Ｂの例示的な加熱ブロック３６２の平面図である。図４Ｂは、図２、図３Ａ、図３Ｂ、および図４Ａの例示的な加熱ブロック３６２の側面図である。図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、例示的な加熱ブロック３６２は、実質的に円柱状の本体４０２を含む。示されるように、円柱状の本体４０２の部分４０４は、加熱ブロック３６２の全体外形を削減して、図２、図３Ａおよび図３Ｂの調節器２００とともに加熱ブロック３６２を組み立てるのを容易にするために、除去されてもよい。加熱ブロック３６２は、例えば、第１の通路３４４および／または第２の通路３４６（図３Ａおよび図３Ｂ）を受容するように寸法設定された、複数の開口部４０６ａ〜４０６ｄを含む。本実施例では、加熱ブロック３６２は、チューブ状通路３５２（図３Ａおよび図３Ｂ）を受容するための第１の複数の開口部４０６ａおよび４０６ｂと、チューブ状通路３５８（図３Ａおよび図３Ｂ）を受容するための第２の複数の開口部４０６ｃおよび４０６ｄとを含む。しかしながら、他の実施例では、加熱ブロック３６２は、チューブ状通路３５２もしくはチューブ状通路３５８を受容するための第１の複数の開口部４０６ａ〜４０６ｂ、もしくは第２の複数の開口部４０６ｃ〜ｄ、または任意の他の好適な構成のみを含んでもよい。
【００３４】
本実施例では、複数の開口部４０６ａ〜４０６ｄのそれぞれは、わずかな公差、もしくは厳しい公差を提供するように、チューブ状通路３５２および３５８の外径と実質的に同様の、またはそれよりわずかに大きな直径（例えば、約１．５８７５ミリメートルの直径）を有するように寸法設定される。このようにして、チューブ状通路３５２および３５８と複数の開口部４０６ａ〜４０６ｄとの間の厳しい公差は、チューブ状通路３５２および３５８の外面が、複数の開口部４０６ａ〜ｄの内面４０８と実質的に係合する、またはそれに接触することを可能にし、それによって接触面積、したがって、加熱ブロック３６２とチューブ状通路３５２および３５８との間の熱伝達を増加させる（すなわち、熱抵抗を低くする）。
【００３５】
本体４０２は、例えば、図３Ａおよび図３Ｂの熱源３６４等の熱源を受容するための孔４１０を含む。他の実施例では、熱源および／または連結部材（例えば、図３Ａおよび図３Ｂの連結部材３６８）をねじ込み式に受容するように、孔４１０に、少なくとも部分的にねじ山をつけることができる。
【００３６】
加熱ブロック３６２は、アルミニウムで作製されてもよく、厳しい公差を提供するために、機械加工されてもよい。他の実施例では、加熱ブロック３６２は、高い熱伝導率特性を有する、任意の他の好適な材料および／または耐食性材料で作製されてもよい。さらに他の実施例では、チューブ状通路３５２および３５８は、加熱ブロック３６２と共に一体成型することができる、または任意の他の好適な製造プロセス（単数または複数）を介して作製することができる。
【００３７】
図５は、図２、図３Ａ、および図３Ｂの例示的な温度制御減圧調節器２００の部分図である。明確化のため、図２、図３Ａ、および図３Ｂの加熱チャンバ２０４は、除去されている。本実施例では、チューブ状通路３５２および３５８は、加熱ブロック３６２をＵ字型構成で通過する。示されるように、Ｕ字型チューブ状通路３５２の第１の端部５０２は、開口部４０６ａ内に配置され、Ｕ字型チューブ状通路３５２の第２の端部５０４は、開口部４０６ｂ内に配置される。同様に、Ｕ字型チューブ状通路３５８の第１の端部５０６は、開口部４０６ｃ内に配置され、Ｕ字型チューブ状通路３５８の第２の端部５０８は、開口部４０６ｄ内に配置される。
【００３８】
しかしながら、他の実施例では、チューブ状通路３５２および／またはチューブ状通路３５８は、熱伝達面積を増加するために、加熱ブロック３６２の複数の部分に配置、またはそれを通過してもよい（例えば、それを通って渦巻き状にしてもよい）。例えば、チューブ状通路３５２および／または３５８は、加熱ブロック３６２をＷ字型構成、または任意の他の形状構成で通過（例えば、蛇行）してもよい。このように加熱ブロックを通過するチューブ状通路３５２（例えば、Ｕ字型構成、Ｗ字型構成等を有する）は、加熱ブロック３６２とチューブ状通路３５２および３５８を通って流れるプロセス流体との間の熱伝達面積を改善する、または増加させる。熱伝達面積の増加は、加熱ブロック３６２とチューブ状通路３５２および３５８との間のより大きな熱伝達率、もしくは熱伝達率の増加、またはより低い熱抵抗をもたらし、したがって、より大きな熱伝達および／またはプロセス流体を加熱する際の効率の向上をもたらす（例えば、プロセス流体をより急速に加熱することができる、および／またはプロセス流体をより高い所望の温度に加熱することができる）。
【００３９】
図３Ａおよび図３Ｂに最も明確に示されるように、本実施例では、連結部材３６０（例えば、圧縮型フィッティング）は、調節器本体２０２をねじで連結するために、ねじ山のついた端部３７８（図３Ａおよび図３Ｂ）を有する。第２の端部３８０（図３Ａおよび図３Ｂ）（例えば、コンプレッションフィッティング）は、チューブ状通路３５２および３５８を調節器本体２０２に連結する。そのような圧縮型フィッティングは、Ｕ字型チューブ状通路３５２および３５８のそれぞれの端部５０２、５０４、５０６、５０８が、加熱ブロック３６２の開口部４０６ａ〜４０６ｄのうちのそれぞれの１つを通過する（例えば、その中を摺動する）ことを可能にする。加熱ブロック３６２に連結される際、チューブ状通路３５２および３５８の外面と加熱ブロック３６２の開口部４０６ａ〜４０６ｄのそれぞれの内面との間のいかなる隙間（例えば、エアポケットまたは隙間）をも封止するために、第１の外面および／またはチューブ状通路３５２および３５８の外面とそれぞれの開口部４０６ａ〜４０６ｄとの間に、エポキシ５１０（例えば、熱伝導性エポキシ）を配置してもよい。熱伝導性エポキシは、チューブ状通路３５２および３５８とそれぞれの開口部４０６ａ〜４０６ｄとの間のいかなる隙間（例えば、空隙）をも排除する、または大幅に削減することによって、例えば、加熱ブロック３６２とチューブ状通路３５２および３５８を通って流れるプロセス流体との間の熱伝達を改善する（すなわち、熱抵抗を低減する）。
【００４０】
図６は、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、および図５の例示的な温度制御減圧調節器２００を実現するために使用してもよい、別の例示的な加熱ブロック６００を図示する。本実施例では、例示的な加熱ブロック６００は、図４Ａおよび図４Ｂの複数の開口部４０６ａ〜４０６ｄとは異なる位置に離間し、かつ／または異なる寸法の直径を有する、複数の開口部６０２を含む。さらに、加熱ブロック６００は、図４Ａおよび図４Ｂの孔４１０より大きな寸法の直径を有する、より大きな寸法の熱源を受容するための孔６０４を含む。
【００４１】
図７は、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、および図５の例示的な温度制御減圧調節器２００を実現するために使用することができる、別の例示的な加熱ブロック７００を図示する。加熱ブロック７００は、加熱ブロック７００が、例えば、図３Ａおよび図３Ｂのチューブ状通路３５２ならびに３５８を受容するためのスロット状の開口７０２および７０４を含むことを除き、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、および図５の例示的な加熱ブロック３６２、ならびに図６の例示的な加熱ブロック６００と類似する。しかしながら、他の実施例では、加熱ブロック７００は、チューブ状通路（例えば、図３Ａおよび３Ｂのチューブ状通路３５２、または代替として、チューブ状通路３５８）を受容するための単一のスロット状の開口、または任意の数のスロット状の開口を含んでもよい。追加として、または代替として、スロット状の開口７０２もしくは７０４は、Ｕ字型チューブ状通路、Ｗ字型チューブ状通路、または任意の他の形状のチューブ状通路を受容するように寸法設定されてもよい。加熱ブロック７００は、熱源（例えば、図３Ａおよび図３Ｂの熱源３６４）を受容するための孔７０６を含む。
【００４２】
図８は、さらに別の例示的な温度制御減圧調節器８００を図示する。図２、図３Ａ、図３Ｂ、および図５の例示的な調節器２００と同様に、例示的な温度制御減圧調節器８００は、上述される例示的な調節器２００と実質的に同様に、プロセス流体（例えば、腐食性流体、天然ガス等）の温度を制御する一方、調節器本体８０２を通って流れるプロセス流体の圧力を低下させる。上述される例示的な調節器２００の構成要素と実質的に同様である、または同一であり、かつこれらの構成要素の機能と実質的に同様の、または同一の機能を有する、例示的な調節器８００のこれらの構成要素は、以下に再度詳細に記載されない。その代わりに、関心のある読者には、図２、図３Ａ、図３Ｂ、および図５に関連する、上記の対応する説明を参照されたい。例えば、図８の例示的な調節器８００は、図２、図３Ａ、図３Ｂ、および図５の例示的な調節器２００に示される、調節器本体２０２（図２）と実質的に同様の調節器本体８０２と、加熱チャンバ２０４（図２）と実質的に同様の加熱チャンバ８０４とを有する。
【００４３】
加熱ブロック（例えば、図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、および図５の加熱ブロック３６２、図６の加熱ブロック６００、または図７の加熱ブロック７００）の代わりに、例示的な調節器８００は、チューブ状通路８０８および８１０（例えば、図３Ａおよび図３Ｂのチューブ状通路３５２ならびに３５８と実質的に同様のチューブ状通路）の周囲に巻き付く、またはそれを包み込む、加熱素子８０６を用いて実現される。加熱素子８０６は、加熱素子８０６とチューブ状通路８０８および８１０との間の電気伝導に抵抗する、またはそれを防止するための断熱材（図示せず）を含む。断熱材は、チューブ状通路８０８および８１０の外面と加熱素子８０６の外面との間に配置される。このようにして、チューブ状通路８０８および８１０は、例えば、ステンレス鋼または他の耐食性金属材料で作製されてもよい。動作中、加熱素子８０６は、制御器（例えば、図２の制御器２１２）を介して加熱される。制御器は、加熱素子８０６にエネルギー（例えば、電流）を提供する。加熱素子８０６は、よって、流体が調節器本体８０２の入口８１２と出口８１４との間を流れる際、チューブ状通路８０８および８１０を介してプロセス流体に熱を提供する。
【００４４】
特定の装置、方法、および製品が本明細書に記載されてきたが、本特許の対象範囲は、それらに限定されない。それとは反対に、本特許は、文字通りに、または均等論の下で添付の特許請求の範囲の範囲内に適正に含まれる、すべての実施形態を対象とする。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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