(57)【要約】  圧力調整器は、弁体であって、弁体を通じて流体が流れる入口及び出口を画定する弁体と、入口から出口への流体の流れを制御するように開位置と閉位置との間で弁体内を移動可能であるポペットと、開位置と閉位置との間でポペットの位置を制御する圧力調整機構とを含む。圧力調整機構は、可撓性ダイアフラムと圧縮ばねとを含み、ダイアフラムと圧縮ばねとの間の力の平衡は、ポペットの位置を決定する。圧力調整機構は、静圧をダイアフラムに印加するように構成した静圧栓と、動圧をダイアフラムに印加するように構成した動圧栓とを更に含む。動圧栓は、ポペットに隣接する環状開口に位置し、環状開口の面積は、ポペットの位置と共に変化し、ダイアフラムに印加される動圧を変化させる。【選択図】図２
2021504822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力調整器であって、前記圧力調整器は、
弁体であって、前記弁体を通じて流体が流れる入口及び出口を画定する弁体と、
前記入口から前記出口への流体の流れを制御するように、開位置と閉位置との間で前記弁体内を移動可能であるポペットと、
前記開位置と前記閉位置との間で前記ポペットの位置を制御する圧力調整機構と
を備え、前記圧力調整機構は、ダイアフラムと圧縮ばねとを備え、前記ダイアフラムと前記圧縮ばねとの間の力の平衡は、前記ポペットの位置を決定し、
前記圧力調整機構は、静圧を前記ダイアフラムに印加するように構成した静圧栓と、動圧を前記ダイアフラムに印加するように構成した動圧栓とを更に備え、
前記動圧栓は、前記ポペットに隣接する環状開口に位置し、前記環状開口の面積は、前記ポペットの位置と共に変化し、前記ダイアフラムに印加される動圧を変化させる、圧力調整器。
【請求項２】
前記動圧栓において前記環状開口を通る流体の流れは、前記静圧栓が位置する低速流領域と比較して、高速流領域である、請求項１に記載の圧力調整器。
【請求項３】
前記静圧栓は、前記静圧栓が低速流領域に位置するように、前記動圧栓と比較して、前記ポペットから更に遠くに離間する、請求項２に記載の圧力調整器。
【請求項４】
前記ポペットは、前記ポペットの位置に基づき前記環状開口の面積を変化させるように、くさび形端部を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力調整器。
【請求項５】
前記ポペットの位置は、入口圧力に基づき変化し、前記環状開口の面積が、前記入口圧力が低減するにつれて低減するようにする、請求項１〜４のいずれかに記載の圧力調整器。
【請求項６】
前記ポペットの行程は、前記入口圧力が低減するにつれて増大し、前記環状開口の面積が、前記入口圧力が低減するにつれて低減するようにする、請求項１〜５のいずれかに記載の圧力調整器。
【請求項７】
前記圧力ばねは、前記ポペットを前記開位置に向けて付勢する、請求項１〜６のいずれかに記載の圧力調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１７年１１月２９日出願の米国特許仮出願第６２／５９１，８３０号の利益を主張するものであり、当該出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、圧力調整器に関し、より詳細には、高流速で動作する天然ガス及び同種のガス送出システムのための圧力調整器に関する。
【背景技術】
【０００３】
圧力調整器は、より高い圧力の入口ガスを低減、制御し、調整器出口で使用可能な圧力まで下げるために使用される。このことは、可撓性ダイアフラム又はピストンによって出口圧力を感知し、この出口圧力を、関係：Ｆ＝Ｐ(出口)×面積(実効)に基づく力に変換することによって達成することができる。この場合、この合成力は、圧縮ばねにより平衡が保たれる。必要な流速が増大するにつれて、出口静圧は低下する。このことは、ばね負荷の力との平衡を保つ力を低減させる。次に、ダイアフラムの位置は下に移動し、新たな力の平衡が確立されるまで、ばねからの負荷を低減させる。
【０００４】
圧力調整器の従来の構成は、低圧力を比較的高い流速と共に用いる場合、不完全になる。そのようなシステムの一例は、静的エンジン内で一般に用いられる高速流天然ガス送出システムである。天然ガス送出システムは、いくつかの適用例では、入口圧力で約２３０ｐｓｉｇもの高さで動作可能であるが、より低い入口圧力での動作も行われる。例えば、そのようなシステムは、約２５００Ｌ／分の流速で動作することがあり、対応して、約２５ｐｓｉｇという低い入口圧力を伴う。より高い入口圧力（例えば約２３０ｐｓｉｇ）で動作する圧力調整器は、出口静圧において、流れに対してより少ない圧力低下を呈する。というのは、調整器のポペットは、高入口圧力である限り移動せず、このため、調整器のばね負荷による圧力低下は、より少ないためである。しかし、上記で参照したようなより低い入口圧力（例えば約２５ｐｓｉｇ）におけるより高い流速の場合、出口静圧の圧力低下は、許容できないものになる。例えば、エンジンの天然ガス送出システムの場合、送出出口圧力は、典型的には、約５ｐｓｉｇ、最大約６ｐｓｉｇであるはずである。しかし、低入口圧力条件下では、従来の構成は、一般に、出口静圧の低下を受け、必須の流速でのガス送出に有用な所望の出口圧力を下回る約３ｐｓｉｇに至る。
【０００５】
したがって、出口圧力が流れに対して低下する、比較的低い入口圧力で動作するこれら既存の適用例は、許容できないものである。こうした適用例は、かなり低い、典型的には６ｐｓｉｇ未満の調整器出口圧力を必要とし、ガスに対する流れの要求が２０００Ｌ／分超まで上昇するため、一定の圧力を提供しなければならない。現在の圧力調整器が受ける圧力低下は、これらの状況下では許容できないものである。
【０００６】
この問題に対処する以前の試みは、不完全であった。以前に試みられた解決策の例には、外部基準圧力を庇面体内に供給してばね力を増強させる、パイロット動作圧力調整器、圧力センサの読出しに応じて弁座を開閉する電子調整器、弁の駆動開放を助ける連結器を伴う、より大型のダイアフラム調整器、及び常時ベンチュリ支援調整器を含む。これらの解決策は、複雑で費用がかかる。パイロット動作調整器は、パイロット圧力を必要とし、パイロット圧力は、流れの増大と共に連続的に増大し、次に、この信号を調整器の庇面体に供給する。電子調整器は、電力、圧力センサ及び制御システムを必要とし、これらは、特に費用のかかる手法である。大型ダイアフラムに連結する調整器は、典型的には、かなり狭い範囲の入口圧力上で動作し、かなり費用がかかる。常時ベンチュリ支援方式は、増強圧力を提供するために、連結器により駆動される調整器と共に使用されている。このことにより、低入口圧力での出口圧力低下を軽減することができるが、より高い入口圧力で動作した場合、望ましくない圧力上昇をもたらし、したがって、多くの用途では適していない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、強化した圧力調整器の構成を説明するものであり、従来の構成と比較して、特により低い入口圧力（例えば約２５ｐｓｉｇ）での流れに対する、望ましくない出口圧力低下を、費用対効果の良い様式でなくす。このことは、従来の静圧栓に加えて、弁ポペット周囲の高速流領域内に動圧栓を有利に配置することによって達成される。動圧栓の追加は、可変ベンチュリ支援を圧力調整にもたらし、動圧栓は、入口圧力に応じて自己調節する。
【０００８】
概して、ガスがデバイスを通じて流れる際のデバイス内の圧力は、静圧と動圧との組合せであり、全圧と呼ばれる。したがって、所与の局所領域では、ガス速度が増大するにつれて動圧が増大し、これにより、全圧は一定のままであるので、静圧の低減がもたらされると考えられる。この低減した静圧がダイアフラムに送られると、調整器の力の平衡が変化する。このようにして、静圧栓周囲の局所的な静圧は、流れが増大すると、大きな出口圧力よりも低い圧力にある。従来の静圧栓を単独で使用すると、前述のように、流れが増大するにつれて、特に比較的低い入口圧力の存在下では大きな圧力低下をもたらす。この望ましくない圧力低下は、更なる動圧栓を有利に配置することによってなくなる。そのような動圧栓の追加により、動圧栓を適切に置いた場合、エネルギー保存のために、流速が増大するにつれて、静圧栓ではより低い圧力がもたらされる。ガスの運動エネルギーが増大するにつれて、静圧として保存されたエネルギーは低減し、ガスの同じ全エネルギーを維持する。
【０００９】
例示的な実施形態では、動圧栓は、高速流がある弁ポペットに隣接して置かれる。流れが増大するにつれて、ポペット行程は増大する。ポペットは、行程の増大と共に、動圧栓の近傍のポペットの周囲で環状開口の面積を低減させるように成形されている。ベンチュリ効果のために、縮小した環状開口は、動圧栓を過ぎて流れるガスの速度を増大させ、これにより、圧力を低減させる。動圧栓における低減圧力は、本質的に、出口静圧が維持される場合でさえ、ダイアフラムを引っ張り、開放させる。環状開口のサイズ、及びしたがって、ベンチュリ効果の大きさがポペット行程と共に変化するため、動圧栓の配置は、可変ベンチュリ支援を圧力調整にもたらし、動圧栓は、入口圧力に応じて自己調節する。したがって、出口圧力は、天然ガス送出システムでは一般的であるような高流速と組み合わせた低入口圧力でさえ維持される。
【００１０】
出口圧力を維持するそのような機構は、従来の構成よりも効率的である。というのは、動圧栓は、低入口圧力で生じる高ポペット行程において、高入口圧力で生じる低ポペット行程よりも効率的であるためである。この結果は、調整器の性能の著しい改善であり、費用及び複雑さを著しく増大させることはない。
【００１１】
したがって、本発明の一態様は、典型的な静圧栓と共に、有利に置かれる動圧栓を有し、可変ベンチュリ効果を利用し、比較的低い入口圧力における、高流速での望ましくない圧力低下をなくす調整器である。例示的実施形態では、圧力調整器は、弁体であって、弁体を通じて流体が流れる入口及び出口を画定する弁体と、入口から出口への流体の流れを制御するように開位置と閉位置との間で弁体内を移動可能であるポペットと、開位置と閉位置との間でポペットの位置を制御する圧力調整機構とを含む。圧力調整機構は、可撓性ダイアフラムと圧縮ばねとを含み、ダイアフラムと圧縮ばねとの間の力の平衡は、ポペットの位置を決定する。圧力調整機構は、静圧をダイアフラムに印加するように構成した静圧栓と、動圧をダイアフラムに印加するように構成した動圧栓とを更に含む。動圧栓は、ポペットに隣接する環状開口に位置し、環状開口の面積は、ポペットの位置と共に変化し、ダイアフラムに印加される動圧を変化させる。
【００１２】
本発明のこれら及び更なる特徴は、以下の説明及び添付の図面を参照すれば明らかになるであろう。明細書及び図面において、本発明の原理を使用し得る方法のいくつかを示すものとして、本発明の特定の実施形態を詳細に開示しているが、本発明の範囲は、それらに対応して限定されないことは理解されよう。そうではなく、本発明は、本明細書に添付の特許請求の範囲の趣旨及び条件内にある全ての変更、修正形態及び等価物を含む。一実施形態に対して説明及び／又は例示する特徴は、１つ又は複数の他の実施形態において同じく若しくは同様に使用することができる、及び／又は他の実施形態の特徴と組み合わせて、若しくは他の実施形態の特徴の代わりに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による例示的圧力調整器の断面図であり、断面図は、静圧栓の場所を示す第１の平面にある。
【図２】図１の例示的圧力調整器の断面図であり、断面図は、動圧栓の場所を示す第２の平面にある。
【図３】圧力調整器の部分近接図を示す図であり、高入口圧力、高流速条件下の動圧栓を示す。
【図４】圧力調整器の部分近接図を示す図であり、低入口圧力、高流速条件下の動圧栓を示す。
【図５】静圧栓のみを用いる従来の圧力調整器の流速を関数とする、調整器出口圧力の例を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態による動圧栓を用いる圧力調整器の流速を関数とする、調整器出口圧力の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。全体を通して、同様の参照数字は、同様の要素を指すために使用する。図面は必ずしも一定の縮尺ではないことは理解されよう。
【００１５】
本開示は、従来の構成と比較して、流れに対する望ましくない出口圧力の低下を、費用対効果の良い様式でなくす、強化された圧力調整器の構成を説明する。圧力調整器の構成は、特に、上記した天然ガス送出システム等において、比較的高い流速で低入口圧力を用いる用途の場合に従来の構成が受ける、望ましくない圧力低下をなくす。性能は、動圧栓の追加によって改善され、動圧栓は、可変ベンチュリ支援を圧力調整にもたらすように配置され、入口圧力に応じて自己調節する。
【００１６】
概して、ガスがデバイスを通じて流れる際のデバイス内の圧力は、静圧と動圧との組合せであり、全圧と呼ばれる。全圧は、
Ｐtotal＝一定＝ＰDyn＋Ｐstatic＝１／２ｐｖ2＋Ｐstatic
によって与えられ、式中、ＰDyn＝動圧
ｐ＝密度
ｖ＝速度
Ｐstatic＝静圧
である。
【００１７】
したがって、当技術分野で公知であるように、所与の局所領域では、ガス速度が増大するにつれて動圧が増大し、これにより、全圧は一定のままであるために、静圧の低減がもたらされると考えられる。そのような圧力の動作は、ベンチュリ効果のために生じる。典型的な静圧栓と組み合わせて、有利に置かれる動圧栓を追加することにより、可変ベンチュリ効果の動作を利用し、従来の構成で受ける望ましくない圧力低下をなくす。
【００１８】
図１は、例示的圧力調整器１０の断面図であり、断面図は、静圧栓１２の場所を示す第１の平面にある。図２は、図１の例示的圧力調整器１０の断面図であり、断面図は、動圧栓１４の場所を示す第２の平面にある。圧力調整器１０は、弁体１６を含み、弁体１６は、例えば天然ガス等の流体が弁体を通って流れる入口１８及び出口２０を画定する。
【００１９】
概して、ガスを送出する場合、入口圧力が出口圧力よりも高いことが望ましい。というのは、入口圧力は、大量移送により適している一方で、出口圧力は、使用により適しているためである。したがって、弁組立体１０は、入口圧力を出口圧力に変換する圧力調整機構を用いる。入口から出口への流体の流れは、開位置と閉位置との間を移動可能であるポペット２２の位置によって制御される。圧力調整機構は、ポペット２２の位置を開位置と閉位置との間で制御する。圧力調整機構は、可撓性ダイアフラム２４及び圧縮ばね２８を含み、ダイアフラムと圧縮ばねとの間の力平衡は、ポペットの位置を決定する。より詳細には、出口圧力は、可撓性ダイアフラム２４により出口圧力を感知することによって調整され、この出口圧力を、関係：Ｆ＝Ｐ(出口)×面積(実効)に基づく力に変換する。ダイアフラム２４は、圧縮ばね２８に連結されているダイアフラム板２６によって支持される。したがって、上記の力の関係によるダイアフラムの合成力は、圧縮ばね２８のばねの負荷によって平衡が保たれ、圧縮ばね２８に対するダイアフラム２４の位置は、そのような力の平衡を確立し、ポペットを位置決めし、入口圧力から出口圧力への所望の変換を達成する。ばねの負荷は、連結機構３０を通じてポペット２２に伝達され、ポペットを適切に位置決めし、所望の出口圧力及び流れを達成する。
【００２０】
圧力調整器１０の動作中、流体が組立体を通じて流れていない場合、ポペット２２は、ばね負荷によって、その方向を図１に示す開位置に付勢される。流体が圧力調整器１０に向けられると、流体は、入口１８に流れ、ポペットに隣接する内側空洞３２に流れる。圧力は、空洞３２内に構築され、ポペット２２は、閉位置に移動する。下流弁が開放され、流体が圧力調整器１０から出口２０を通って出ることが可能になると、空洞３２内の圧力が低下し、ポペット２２を開位置に向かって移動可能にする。圧力低下によりダイアフラムを下に引っ張り、最終的に、圧縮ばね２８のばねの負荷との力の平衡が達成され、圧力調整器を通る流れを制御する。
【００２１】
概して、本発明の一態様は、典型的な静圧栓と共に、有利に置かれる動圧栓を有し、可変ベンチュリ効果を利用し、高流速の場合の比較的低い入口圧力における望ましくない圧力低下をなくす調整器である。例示的実施形態では、圧力調整器は、弁体であって、流体が弁体を通って流れる入口及び出口を画定する弁体と、入口から出口への流体の流れを制御するように開位置と閉位置との間で弁体内を移動可能であるポペットと、開位置と閉位置との間でポペットの位置を制御する圧力調整機構とを含む。圧力調整機構は、可撓性ダイアフラムと圧縮ばねとを含み、ダイアフラムと圧縮ばねとの間の力の平衡は、ポペットの位置を決定する。圧力調整機構は、静圧をダイアフラムに印加するように構成した静圧栓と、動圧をダイアフラムに印加するように構成した動圧栓とを更に含む。動圧栓は、ポペットに隣接する環状開口に位置し、環状開口の面積は、ポペットの位置と共に変化し、ダイアフラムに印加される動圧を変化させる。
【００２２】
上記で参照したように、図１は、静圧栓１２の場所を示す第１の平面における断面を示す。静圧栓１２は、低流領域３４と流体連通して位置し、静圧を流体経路３６を通じてダイアフラム２４に伝達する。このことは、本質的に、静圧感知信号をダイアフラム２４にもたらす。上記のように、従来の構成は、そのような静圧栓を利用して圧力をダイアフラムに印加し、圧力が感知され、ばねとの力の平衡を達成し、平衡により出口圧力を達成する。しかし、やはり、静圧栓単独の使用は、天然ガス送出システム等の比較的高流速で低圧力を用いる用途で受ける、望ましくない大きな圧力低下をもたらす。そのような欠陥を克服するため、圧力調整器１０の圧力調整機構は、図２に示す動圧栓１４を更に用いる。
【００２３】
当技術分野で公知であるように、所与の局所領域では、ガス速度が増大するにつれて動圧が増大し、これにより、全圧は一定のままであるために、静圧の低減がもたらされると考えられる。この低減静圧が、従来の構成で行われるようにダイアフラムに送られると、調整器の力の平衡が変化する。このようにして、静圧栓周囲の局所的な静圧は、流れが増大するにつれて、大きな出口圧力よりも低い圧力にある。前述のように、従来の静圧栓を単独で使用すると、流れの増大につれて高い圧力低下をもたらす。この望ましくない圧力低下は、更なる動圧栓１４を有利に配置することによってなくなる。そのような動圧栓の追加により、動圧栓を適切に置いた場合、エネルギー保存のために、流速が増大するにつれて、静圧栓においてより低い圧力がもたらされる。ガスの運動エネルギーが増大するにつれて、静圧として保存されたエネルギーは低減し、ガスの同じ全エネルギーを維持する。
【００２４】
上記で参照したように、図２は、動圧栓１４の場所を示す第２の平面における圧力調整器１０の断面を示す。動圧栓１４は、ポペット２２の周囲又はその近傍にある空洞３２の高速流環状領域３８と流体連通して位置し、動圧を流体経路４０を通じてダイアフラム２４に伝達する。このことは、本質的に、動圧感知信号をダイアフラム２４にもたらす。静圧栓１２を示す図１と、動圧栓１４を示す図２とを比較すると、動圧栓において環状開口３８を通る流体の流れは、静圧栓１２が位置する低速流領域に対して、高速流領域である。異なる圧力栓を高速流領域及び低速流領域に配置することに関し、静圧栓１２は、静圧栓１２が低速流領域に位置するように、動圧栓１４と比較して、ポペット２２から更に遠くに離間する。
【００２５】
例示的な実施形態では、ポペットは、傾斜側部を有するくさび形端部２３を有する。概して、動圧栓１４は、ポペット２２に対して配置され、動圧栓１４に隣接する高速流領域３８の面積が、そのようなくさび形状のために、ポペット２２の位置によって決まるようにする。このようにして、くさび形端部は、ポペットの位置に基づき環状開口の面積を変更するように動作する。
【００２６】
図３は、圧力調整器１０の部分近接図を示す図であり、高入口圧力（例えば、最大約２３０ｐｓｉｇ）及び高流速条件下の動圧栓１４を示す。高入口圧力、高流速では、高流速を達成するために必要なポペット行程はかなりわずかであり、ポペット２２は、閉位置の方に配置されている。環状領域３８は、動圧栓で比較的大きな環状開口を構成する。このことにより、高入口圧力の存在下、ベンチュリ効果の低減又は最小化がもたらされる。したがって、ダイアフラムに対する動圧の寄与は最小であり、全圧は一定のままであるために、ダイアフラムで感知される圧力は、静圧栓１２における圧力に近似する。したがって、高入口圧力及び高流速の条件下、圧力調整器１０は、静圧栓のみを用いる従来の構成と同様に動作する。
【００２７】
動作は、高流速で低入口圧力（例えば約２５ｐｓｉｇまで下がる）がある場合に変化する。図４は、圧力調整器の部分近接図を示す図であり、低入口圧力及び高流速条件下の動圧栓を示す。低入口圧力、高流速では、高流速を達成するには（最大ポペット行程までの）より大きなポペット行程を必要とし、ポペット２２は、開位置の方に配置される。ポペット２２のくさび形端部２３のために、ポペットの位置は、低入口圧力の間、動圧栓１４における環状開口３８を減少させる。このことにより、低入口圧力の存在下でベンチュリ効果の増大がもたらされる。したがって、ダイアフラムに対する動圧の寄与も、最大ポペット行程と共に最大まで増大し、全圧は一定のままであるため、静圧栓１２からダイアフラムで感知される圧力に対する寄与は、最小化する。
【００２８】
最大入口圧力と最小入口圧力との間では、ポペットの位置に基づく動圧栓は、自己調節し、可変ベンチュリ効果をもたらし、入口圧力の範囲全体を通じて適切な動作をもたらす。したがって、ポペットの位置は、入口圧力に基づき変化し、環状開口の面積は、入口圧力が低減するにつれて低減する。言い換えれば、ポペットの行程は、入口圧力が低減するにつれて増大し、環状開口の面積は、入口圧力が低減するにつれて低減する。したがって、動圧栓１４は、可変ベンチュリ支援動作を圧力調整器にもたらす。ポペットの位置は、入口圧力によって決まり、入口圧力は、ポペットのくさび形端部のために、動圧栓１４において環状開口３８の面積を変化させる。そのような面積が変化するにつれて、ベンチュリ効果のレベルが変化し、したがって、今度は、動圧栓に対する圧力調整の支援が変化する。
【００２９】
動圧栓を使用する制御は、従来の構成とは著しく異なる。動圧栓の場所は、ポペットの低行程に対応する高入口圧力では、動圧栓に隣接する管状領域の流れの面積は、比較的大きく、動圧栓の圧力の寄与は、最小化されるようなものである。高入口圧力では、動圧栓からの支援は、必要ではない。というのは、ポペット行程は、圧力低下がほぼないほど低いためである。対照的に、低入口圧力では、ポペット行程は、流れの要求を満たすために更に開放しなければならない。このことにより、動圧栓に隣接する環状開口の流れの面積が低減し、これにより、圧力を調整する際の動圧栓の支援が増大する。環状開口の低減により、動圧栓を過ぎて流れるガスの速度を増大させ、これにより、環状開口における圧力を低減させる。動圧栓における低減圧力は、本質的に、出口静圧が維持される場合でさえ、ダイアフラムを引っ張り、より開放させる。出口圧力を維持するそのような機構は、従来の構成よりも効率的である。というのは、動圧栓は、低入口圧力で生じる高ポペット行程において、高入口圧力で生じる低ポペット行程よりも効率的であるためである。この結果は、調整器の性能の著しい改善であり、費用及び複雑さを著しく増大させることがない。
【００３０】
圧力調整器１０の性能の強化を図５及び図６により示す。図５は、静圧栓のみを用いる従来の圧力調整器の流速を関数とする、調整器出口圧力の一例を示すグラフである。この例は、例示的天然ガス送出システムに適用可能である。高入口圧力での動作下、従来の圧力調整器は、出口圧力でわずかな圧力低下を受けるが、一般に、出口圧力は、使用可能なレベルで維持される。そのようなことは、低入口圧力における動作下では当てはまらない。それどころか、利用し得るより高流速において、出口圧力は、４ｐｓｉｇを下回って約３ｐｓｉｇまで落下し、性能が不十分となる。したがって、従来の構成は、天然ガス送出システムで使用し得る高流速における低入口圧力では不完全である。
【００３１】
対照的に、図６は、本発明の実施形態に従って有利に配置した動圧栓を用いる圧力調整器の流速を関数とする、調整器出口圧力の比較可能な例を示すグラフである。動圧栓の可変ベンチュリ支援により、高入口圧力及び低入口圧力の両方の条件に対し、出口圧力は、典型的な流速の全範囲にわたり、特により高い限界流速で、概ね一定に、有用なレベルで維持される。したがって、本開示の圧力調整器は、従来の構成と比較して、強化された結果を達成する。
【００３２】
したがって、本発明の一態様は、典型的な静圧栓と組み合わせて、有利に置かれる動圧栓を有し、可変ベンチュリ効果を利用し、高い流速における比較的低い入口圧力での望ましくない圧力低下をなくす圧力調整器である。例示的実施形態では、圧力調整器は、弁体であって、流体が弁体を通って流れる入口及び出口を画定する弁体と、入口から出口への流体の流れを制御するように開位置と閉位置との間で弁体内を移動可能であるポペットと、開位置と閉位置との間でポペットの位置を制御する圧力調整機構とを含み、圧力調整機構は、ダイアフラムと圧縮ばねとを備え、ダイアフラムと圧縮ばねとの間の力の平衡は、ポペットの位置を決定する。圧力調整機構は、静圧をダイアフラムに印加するように構成した静圧栓と、動圧をダイアフラムに印加するように構成した動圧栓とを更に備える。動圧栓は、ポペットに隣接する環状開口に位置し、環状開口の面積は、ポペットの位置と共に変化し、ダイアフラムに印加される動圧を変化させる。圧力調整器は、個々に又は組み合わせて、１つ又は複数の以下の特徴を含むことができる。
【００３３】
圧力調整器の例示的な一実施形態では、動圧栓において環状開口を通る流体の流れは、静圧栓が位置する低速流領域と比較して、高速流領域である。
【００３４】
圧力調整器の例示的な一実施形態では、静圧栓は、静圧栓が低速領域に位置するように、動圧栓と比較して、ポペットから更に遠くに離間する。
【００３５】
圧力調整器の例示的な一実施形態では、ポペットは、ポペットの位置に基づき環状開口の面積を変化させるように、くさび形端部を有する。
【００３６】
圧力調整器の例示的な一実施形態では、ポペットの位置は、入口圧力に基づき変化し、環状開口の面積が、入口圧力が低減するにつれて低減するようにする。
【００３７】
圧力調整器の例示的な一実施形態では、ポペットの行程は、入口圧力が低減するにつれて増大し、環状開口の面積は、入口圧力が低減するにつれて低減する。
【００３８】
圧力調整器の例示的な一実施形態では、圧縮ばねは、ポペットを開位置の方に付勢する。
【００３９】
本発明は、特定の１つ又は複数の実施形態に対して示し、説明しているが、本明細書及び添付の図面を読み、理解した際に、当業者が同等の変形形態及び修正形態を思い付くことは明らかである。特に、上記した要素（構成要素、組立体、デバイス、組成等）によって実施される様々な機能に関し、そのような要素を説明するために使用する用語（「手段」に対する言及を含む）は、別段に規定されていない限り、本明細書で説明する本発明の１つ又は複数の例示的実施形態において機能を実施する開示する構造に構造的に等価ではないにもかかわらず、説明する要素の特定の機能を実施するあらゆる要素に対応する（即ち、機能的に等価である）ことを意図する。更に、いくつかの例示する実施形態の１つ又は複数のみに対して本発明の特定の特徴を上記で説明してきたが、そのような特徴は、あらゆる所与又は特定の用途に望ましい、有利であり得るものとして、他の実施形態の１つ又は複数の他の特徴と組み合わせることができる。
【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】
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【図６】
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【国際調査報告】
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