(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体調整装置であって、
入口と、出口と、前記入口および前記出口の間に配置されるバルブポートとを有する調整弁と、
前記調整弁に連結され、かつバルブディスクを備えるアクチュエータであって、前記バルブディスクが、前記調整弁内に配置され、かつ前記バルブポートと封止状態で係合する閉位置と、前記バルブポートから離れて配置される開位置との間で長手方向の軸に沿って変位させるために適合される、アクチュエータと
を備え、
前記バルブディスクが、
前記バルブディスクの半径方向外端に隣接して配置される封止面であって、前記封止面が、前記閉位置において前記バルブポートと封止状態で係合するように適合される、封止面と、
前記封止面の半径方向内側に配置される中間面と、
前記中間面に形成される溝であって、前記溝が、前記長手方向の軸に垂直な前記中間面に沿って延在する溝の中心線に沿って延在し、前記溝の中心線が、前記長手方向の軸に沿って見た場合、少なくとも部分的に湾曲している、溝と、
前記バルブディスクの第１の端部から第２の端部まで前記バルブディスクを通って長手方向に延在する１又は複数のディスク通路であって、その一端が前記バルブディスクの前記第１の端部に隣接して配置されていると共に前記バルブディスクの半径方向において前記封止面と前記溝の間に配置されている１又は複数のディスク通路と、
を含む、
流体調整装置。
【請求項２】
前記溝の中心線が、前記長手方向の軸に沿って見た場合、円形の形状を有する、請求項１に記載の流体調整装置。
【請求項３】
前記溝の中心線が、前記長手方向の軸に沿って見た場合、部分的に円形の形状を有する、請求項１に記載の流体調整装置。
【請求項４】
前記溝が、前記溝の中心線に沿って見た場合、一定の断面形状を有する、請求項１に記載の流体調整装置。
【請求項５】
前記溝が、前記長手方向の軸に垂直な平坦な上壁を有する、請求項１に記載の流体調整装置。
【請求項６】
前記溝が、前記溝の中心線に対して垂直に見た場合、台形の断面形状を有し、前記台形の断面形状が、第１および第２の側壁のそれぞれが前記中間面から離れて前記上壁に向けて延びるにつれて、それぞれが内向きに先細になる、前記第１の側壁と第２の側壁とを有する、請求項５に記載の流体調整装置。
【請求項７】
前記台形の断面形状が、前記溝の中心線に対して垂直な軸を軸として対称的に形成される、請求項６に記載の流体調整装置。
【請求項８】
前記溝が、前記溝の中心線に垂直に見た場合、少なくとも部分的に湾曲した断面形状を有する、請求項５に記載の流体調整装置。
【請求項９】
前記バルブディスク一部分に作用して、前記バルブディスクを前記開位置に付勢するバランススプリングをさらに備える、請求項１に記載の流体調整装置。
【請求項１０】
前記バランススプリングが、複数のバランススプリングから選択されて、前記流体調整装置を通る所望の流れ条件を達成する、請求項９に記載の流体調整装置。
【請求項１１】
流体調整装置であって、
入口と、出口と、前記入口および前記出口の間に配置されるバルブポートとを有する調整弁と、
前記調整弁に連結され、かつバルブディスクを備えるアクチュエータであって、前記バルブディスクが、前記調整弁内に配置され、かつ前記バルブポートと封止状態で係合する閉位置と、前記バルブポートから離れて配置される開位置との間で長手方向の軸に沿って変位させるために適合される、アクチュエータと
を備え、
前記バルブディスクが、
前記バルブディスクの半径方向外端に隣接して配置される封止面であって、前記封止面が、前記閉位置において前記バルブポートと封止状態で係合するように適合される、封止面と、
前記封止面の半径方向内側に配置される中間面と
を含み、前記中間面が、前記長手方向の軸に沿って前記バルブポートに向けて延びる突出部を含み、
前記バルブディスクが、前記バルブディスクの第１の端部から第２の端部まで前記バルブディスクを通って長手方向に延在する１又は複数のディスク通路であって、その一端が前記バルブディスクの前記第１の端部に隣接して配置されていると共に前記バルブディスクの半径方向において前記封止面と前記突出部の間に配置されている１又は複数のディスク通路を更に含む、
流体調整装置。
【請求項１２】
前記中間面の断面が、第１の縁部と第２の縁部とを含み、前記第１の縁部および前記第２の縁部は、前記中間面が前記バルブポートに向けて延びるにつれて一点に向かって集まる、請求項１１に記載の流体調整装置。
【請求項１３】
前記第１の縁部および前記第２の縁部が前記長手方向の軸について対称である、請求項１２に記載の流体調整装置。
【請求項１４】
前記中間面が、少なくとも部分的に円錐形である、請求項１２に記載の流体調整装置。
【請求項１５】
前記中間面が、放物線の形の断面形状を有する、請求項１２に記載の流体調整装置。
【請求項１６】
前記第１の縁部および前記第２の縁部が、直線である、請求項１２に記載の流体調整装置。
【請求項１７】
前記第１の縁部および前記第２の縁部が、少なくとも部分的に湾曲している、請求項１２に記載の流体調整装置。
【請求項１８】
前記中間面が、円錐の前記形状を有し、前記円錐の基部が、前記円錐の長手方向の高さの３倍と、前記円錐の長手方向の高さに同じとの間である半径方向の長さを有し得る、請求項１４に記載の流体調整装置。
【請求項１９】
前記放物線の半径方向の幅が、前記放物線の長手方向の高さの３倍と、前記放物線の長手方向の高さに同じとの間である、請求項１５に記載の流体調整装置。
【請求項２０】
前記バルブディスク一部分に作用して、前記バルブディスクを前記開位置に付勢するバランススプリングをさらに備える、請求項１１に記載の流体調整装置。
【請求項２１】
前記バランススプリングが、複数のバランススプリングから選択されて、前記流体調整装置を通る所望の流れ条件を達成する、請求項２０に記載の流体調整装置。
【請求項２２】
流体調整装置のバランストリムアセンブリを調整する方法であって、前記方法が、
バランススプリングを複数のバランススプリングから選択することであって、前記複数のバランススプリングのそれぞれが固有のばね力を有する中から選択することと、
前記バランススプリングが前記バランストリムアセンブリのバルブディスクをバルブポートから離れて開位置に付勢するように、前記バランススプリングを流体調整装置内に配置することと、
を備え、
前記バルブディスクが、前記バルブディスクの第１の端部から第２の端部まで前記バルブディスクを通って長手方向に延在する１又は複数のディスク通路であって、その一端が前記バルブディスクの前記第１の端部に隣接して配置されている１又は複数のディスク通路を含み、且つ、
（１）閉位置において前記バルブポートと封止状態で係合するように適合される封止面の内側に配置される前記バルブディスクの中間面に形成される溝であって、前記溝が、前記バルブディスクを通って延在する長手方向の軸に垂直な前記中間面に沿って延在する溝の中心線に沿って延在し、前記溝の中心線が、前記長手方向の軸に沿って見た場合に、少なくとも部分的に湾曲している、溝と、
（２）閉位置において前記バルブポートと封止状態で係合するように適合される封止面の半径方向内側に配置される中間面であって、前記中間面が、前記バルブディスクを通って延在する長手方向の軸に沿って延在する突出部を含む、中間面と
のうちの一方を含み、
前記バルブディスクが前記溝を含む場合には、前記１又は複数のディスク通路の前記一端が前記バルブディスクの半径方向において前記封止面と前記溝の間に配置され、前記バルブディスクが前記中間面を含む場合には、前記１又は複数のディスク通路の前記一端が前記バルブディスクの半径方向において前記封止面と前記突出部の間に配置されている、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス流量調節器などの流体流量調整装置に関し、より詳細には、バランストリムアセンブリを有するガス流量調節器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガス分配システムがガスを供給する圧力は、システムに課される要求、気候、供給源、および／またはその他の要因に応じて変わり得る。しかしながら、炉、オーブンなどのガス器具を備え付けた大部分のエンドユーザ設備では、ガスが、既定の圧力に従って、かつガス流量調節器の最大容量またはそれ以下で送達される必要がある。このため、ガス流量調節器は、確実に、送達されるガスがエンドユーザ設備の要件を満たすように、これらの分配システムの中に実装される。従来型のガス流量調節器は、一般に、送達されるガスの圧力を検知および制御するための閉ループ制御アクチュエータを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
閉ループ制御に加えて、一部の従来型のガス流量調節器は、バランストリムを含んで、下流圧力の変動に対するガス流量調節器の反応を改善する。バランストリムは、ガス流量調節器の性能に対する上流圧力の影響を低減するように適合される。バランストリムを有する従来型の調節器では、バルブディスクの封止面が、バルブポートの座面から長手方向に変位させられると、流体が、入口から出口にバルブポートを通って移動する。流体がバルブポートを通って流れると、流体は、バルブディスクの平坦な面に作用する。バルブポートを通って流れる流体の一部は、バルブディスクの平坦な面を通って配置され、その上、バルブディスクを通って長手方向に延在するチャネルを通って移動し得、そして、チャネルは、バランスダイヤフラムによって少なくとも部分的に画定されるバランスキャビティに対して開放されている。このように構成されて、上流圧力は、バランスダイヤフラムと流体連通状態に置かれて、下流圧力の力（すなわち、「ブースト（ｂｏｏｓｔ）」）として、ガス流量調節器のバルブディスクに対して反対方向に力をかける。その結果、以下に詳述するように、上流圧力が変わると、上流圧力によって生じる力に釣り合うように対応する力がかけられて、ガス流量調節器が、下流圧力だけに応じて動作するようになる。このような構成は、低い入口圧力に高「ブースト」を提供して、調節器を通る流量の望ましくない低下をもたらす。この構成はまた、高い入口圧力に低「ブースト」を提供して、調節器を通る流量の望ましくない増加をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
流体調整装置は、入口と、出口と、入口と出口との間に配置されるバルブポートとを有する調整弁を含む。アクチュエータは、調整弁に連結され、かつバルブディスクを含み、バルブディスクは、調整弁内に配置され、かつバルブポートと封止状態で係合する閉位置と、バルブポートから離れて配置される開位置との間で、長手方向の軸に沿って変位するように適合される。バルブディスクは、バルブディスクの半径方向外端に隣接して配置される封止面を含み、封止面は、閉位置においてバルブポートと封止状態で係合するように適合される。バルブディスクはまた、封止面の内側に配置される中間面を含む。バルブディスクは、中間面に形成される溝をさらに含む。溝は、長手方向の軸に垂直な中間面に沿って延在する溝の中心線に沿って延在し、溝の中心線は、長手方向の軸に沿って見た場合、少なくとも部分的に湾曲している。
【０００５】
さらなる実施形態では、流体調整装置は、入口と、出口と、入口と出口との間に配置されるバルブポートとを有する調整弁を含む。アクチュエータは、調整弁に連結され、かつ
バルブディスクを含み、バルブディスクは、調整弁内に配置され、かつバルブポートと封止状態で係合する閉位置と、バルブポートから離れて配置される開位置との間で、長手方向の軸に沿って変位するように適合される。バルブディスクは、バルブディスクの半径方向外端に隣接して配置される封止面を含み、封止面は、閉位置においてバルブポートと封止状態で係合するように適合される。バルブディスクは、封止面の半径方向内側に配置される中間面をさらに含み、中間面は、長手方向の軸に沿って、バルブポートに向けて延在する。
【０００６】
流体調整装置のバランストリムアセンブリを調整する方法は、複数のバランススプリングからバランススプリングを選択することを含み、複数のバランススプリングのそれぞれが、固有のばね力を有する。方法はまた、バランススプリングがバランストリムアセンブリのバルブディスクを、バルブポートから離れて開位置に付勢するように、流体調整装置内にバランススプリングを配置することを含む。バルブディスクは、（１）閉位置においてバルブポートと封止状態で係合するように適合される封止面の内側に配置されるバルブディスクの中間面に形成される溝であって、溝が、バルブディスクを通って延在する長手方向の軸に垂直な中間面に沿って延在する溝の中心線に沿って延在し、また溝の中心線が、長手方向の軸に沿って見た場合に、少なくとも部分的に湾曲している、溝と、（２）閉位置においてバルブポートと封止状態で係合するように適合される封止面の半径方向内側に配置される中間面であって、中間面が、バルブディスクを通って延在する長手方向の軸に沿って延在する突出部を含む、中間面とのうちの一方を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】開位置にある流体調整装置の実施形態を示す側面断面図である。
【図２】図１の流体調整装置のバルブディスクおよびバルブポートを示す部分側面断面図である。
【図３Ａ】バルブディスクの実施形態を示す側面断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａのバルブディスクの実施形態を示す底面図である。
【図４】図３Ａのバルブディスクの実施形態の溝を示す部分側面断面図である。
【図５Ａ】バルブディスクのさらなる実施形態を示す部分側面断面図である。
【図５Ｂ】バルブディスクのまたさらなる実施形態を示す部分側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１および図２は、入口１４と、出口１６と、入口１４と出口１６との間に配置されるバルブポート１８とを有する調整弁１２を含む流体調整装置１０を示している。アクチュエータ２０は、調整弁１２に連結され、かつバルブディスク２２を含み、バルブディスク２２は、調整弁１２内に配置され、かつバルブポート１８と封止状態で係合する閉位置と、バルブポート１８から離れて配置される開位置との間で、長手方向の軸２４に沿って変位するように適合される。図３Ａに示されるように、バルブディスク２２は、バルブディスク２２の半径方向外端２８に隣接して配置される封止面２６を含み、封止面２６は、閉位置においてバルブポート１８と封止状態で係合するように適合される。バルブディスク２２はまた、封止面２６の内側に配置される中間面３０を含む。
【０００９】
図３Ａ、図３Ｂ、および図４に示されるように、バルブディスク２２は、中間面３０に形成される溝３２をさらに含み、溝３２は、長手方向の軸２４に垂直な中間面３０に沿って延在する溝の中心線３４に沿って延在し、溝の中心線３４は、長手方向の軸２４に沿って見た場合、少なくとも部分的に湾曲している。このような構成では、高い入口圧力で「ブースト」が増大されて、有利にも、調節器を通る流量を低減する。
【００１０】
図５Ａおよび図５Ｂに示される代替的な実施形態では、中間面３０′は、封止面２６の半径方向内側に配置され、中間面３０′は、バルブポート１８に向けて長手方向の軸２４
に沿って延在する突出部１５０を含む。この実施形態では、中間面３０′の断面は、第１の縁部１６４と第２の縁部１６６とを含み、第１の縁部１６４および第２の縁部１６６は、中間面３０′がバルブポート１８に向けて延びるにつれて一点に向かって集まる。このように構成されて、低い入口圧力で「ブースト」は低減されて、有利にも、調節器を通る流量を増加する。
【００１１】
流体調整装置１０を詳細に見ると、図１および図２に示されるように、流体調整装置１０は、アクチュエータ２０と調整弁１２とを含む。調整弁１２は、例えばガス分配システムからガスを受けるための入口１４と、例えば１つまたは２つ以上の器具を有する設備にガスを送達するための出口１６とを含む。アクチュエータ２０は、調整弁１２に連結され、かつバルブディスク２２などの制御要素を有する制御アセンブリ３６を含む。第１モードすなわち通常の動作モードの間、制御アセンブリ３６は、調整弁１２の出口１６における圧力（すなわち、出口圧力）を感知し、そしてバルブディスク２２の位置を制御して、出口圧力が既定の設定点すなわち制御圧力とほぼ等しくなるようにする。
【００１２】
図１および図２を参照すると、調整弁１２は、のど部３８とバルブ開口部４０とを画定する。のど部３８は、入口１４と出口１６との間に配置され、その中にバルブポート１８を配置させている。流体は、調整弁１２の入口１４と出口１６との間を移動するには、バルブポート１８を通って移動しなければならない。調整弁１２の操作特性および流量特性を特定の用途に合わせて調整するために、バルブポート１８は、これが異なる直径または構成の孔を有する異なるバルブポートで置き換えされ得るように、調整弁１２から取り外し可能であり得る。開示された実施形態では、バルブ開口部４０は、水平方向の長手方向の軸２４（すなわち、図１に提供される基準座標系のＸ軸に沿っている）に対して略平行であり、かつ調整弁１２の入口１４および出口１６の垂直方向の長手方向の軸（すなわち、図１に提供される基準座標系のＹ軸に沿って、または平行に配置される）に対して略垂直である、軸に沿って配置される開口部を画定する。
【００１３】
図１を参照すると、アクチュエータ２０は、ハウジング４２と、上述の制御アセンブリ３６とを含む。ハウジング４２は、例えば複数の締結具で一緒に固定される、上部ハウジング構成部品４２ａと下部ハウジング構成部品４２ｂとを含む。下部ハウジング構成部品４２ｂは、制御キャビティ４４とアクチュエータ開口部４６とを画定する。アクチュエータ開口部４６は、調整弁１２のバルブ開口部４０に接続されて、アクチュエータ２０と調整弁１２との間の流体連通を提供する。上部ハウジング構成部品４２ａは、後述するように、リリーフキャビティ４８と、制御アセンブリ３６の一部を収容するためのタワー部分５０とを画定する。
【００１４】
制御アセンブリ３６は、ダイヤフラムサブアセンブリ５２と、ディスクおよびバランスサブアセンブリ５４と、放出弁５６とを含む。ダイヤフラムサブアセンブリ５２は、ダイヤフラム５８と、ピストン６０と、制御スプリング６２と、リリーフスプリング６４と、組み合わせスプリングシート６８と、リリーフスプリングシート７２と、制御スプリングシート７６と、ピストンガイド８０とを含む。より具体的には、ダイヤフラム５８は、その中央部分を通る開口部を画定する円板状のダイヤフラムを含む。ダイヤフラム５８は、実質的に気密の可撓性材料から構成され、その周縁部は、ハウジング４２の上部ハウジング構成部品および下部ハウジング構成部品４２ａ、４２ｂの間で封止状態で固定される。したがって、ダイヤフラム５８は、リリーフキャビティ４８を制御キャビティ４４から分離する。
【００１５】
組み合わせスプリングシート６８は、ダイヤフラム５８の上部に配置され、ダイヤフラム５８の開口部と同心で配置される開口部を画定する。図１に示されるように、組み合わせスプリングシート６８は、制御スプリング６２およびリリーフスプリング６４を支持す
る。
【００１６】
開示された実施形態のピストン６０は、シーリングカップ部分８４と、ヨーク８８と、ネジ部分９２と、案内部分９６とを有する、概して細長い棒状の部材を含む。シーリングカップ部分８４は、凹状かつ略円板状であり、ピストン６０の中間部分の周りに円周状に延在し、ダイヤフラム５８の直下に配置される。ヨーク８８は、連結器１００を収容するように適合されるキャビティを含み、連結器１００は、後述するように、ディスクおよびバランスサブアセンブリ５４の一部分に接続して、ダイヤフラムサブアセンブリ５２とディスクおよびバランスサブアセンブリ５４との間の取り付けを可能とする。
【００１７】
ピストン６０の案内部分９６およびネジ部分９２は、それぞれ、ダイヤフラム５８および組み合わせスプリングシート６８の開口部を通って配置される。ピストン６０の案内部分９６は、ピストンガイド８０のキャビティ内に摺動可能に配置され、このことが、制御アセンブリ３６の残りの部分に対するピストン６０の軸方向の整合を維持する。リリーフスプリング６４、リリーフスプリングシート７２、およびナット１０４は、ピストン６０のネジ部分９２の上に配置される。ナット１０４は、組み合わせスプリングシート６８とリリーフスプリングシート７２との間にリリーフスプリング６４を保持する。制御スプリング６２は、先述のように組み合わせスプリングシート６８の上部に、かつ上部ハウジング構成部品４２ａのタワー部分５０内に配置される。制御スプリングシート７４は、タワー部分５０の中に螺入され、制御スプリング６２を組み合わせスプリングシート６８に対して圧縮する。開示された実施形態では、制御スプリング６２およびリリーフスプリング６４は、圧縮コイルばねを含む。その結果、制御スプリング６２は、上部ハウジング構成部品４２ａに接して置かれ、組み合わせスプリングシート６８およびダイヤフラム５８に下向きの力をかける。リリーフスプリング６４は、組み合わせスプリングシート６８に接触して置かれ、リリーフスプリングシート７２に上向きの力をかけ、ひいてはピストン６０に上向きの力をかける。開示された実施形態では、制御スプリング６２によって生じる力は、タワー部分５０にある制御スプリングシート７４の位置を調整することによって調整可能であり、したがって、調節器１０の制御圧力もまた調整可能である。
【００１８】
制御スプリング６２は、制御キャビティ４４の圧力に逆らって作用し、これがダイヤフラム５８によって検知される。先述のように、この圧力は、調整弁１２の出口１６に存在する圧力と同じ圧力である。そのため、制御スプリング６２がかける力は、出口圧力を調節器１０用の所望の設定点つまり制御圧力に設定する。ダイヤフラムサブアセンブリ５２は、上述のように、ピストン６０のヨーク８８および連結器１００を介して、さらに制御アーム１０８によって、バルブディスク２２およびバランスサブアセンブリ５４に動作可能に連結される。
【００１９】
ディスクおよびバランスサブアセンブリ５４は、アクチュエータステム１１２を含み、これは、制御アーム１０８によって係合されて、下流圧力の変動に起因してダイヤフラム５８がたわむのに応じて、開位置と閉位置との間でバルブディスク２２を移動させる。 具体的には、アクチュエータステム１１２は、制御アーム１０８によって係合される端面を有する、ほぼ真っ直ぐなロッドである。制御アーム１０８は、わずかに湾曲したロッドであり、支点端１０８ａと自由端１０８ｂとを含む。支点端１０８ａは、下部ハウジング構成部品１３０ｂに旋回可能に連結され、かつ丸みを帯びた端部を有してアクチュエータステム１１２の端面と係合するフィンガ１１３を含む。自由端１０８ｂは、ピストン６０のヨーク８８に取り付けられる連結器１００の上部とピンとの間に受けられる。このようにして、連結器１００および制御アーム１０８は、ディスクおよびバランスサブアセンブリ５４をダイヤフラムサブアセンブリ５２に動作可能に接続する。
【００２０】
図２に示されるように、ディスクおよびバランスサブアセンブリ５４のバルブディスク
２２は、アクチュエータステム１１２に動作可能に接続され、かつバルブポート１８の出口に係合して調整弁１２を通る流体の流れを遮断する封止面２６を含む。バルブディスク２２は、バランスポートステム１１６（これはバルブディスク２２に固定される）およびバランススプリングシート１２０によってアクチュエータステム１１２に直接的または間接的に接続され得て、組み合わされた諸要素は、ステムガイド１２４、保持プレート１２８、バランスダイヤフラム保持器１３２、およびバランスポートハウジング１３６によって直線運動のために支持される。ステムガイド１２４は、アクチュエータ開口部４６内に嵌まるように構成され、かつアクチュエータステム１１２を摺動可能に保持する略円筒形の内側部分を含む。ステムガイド１２４は、これを通るチャネル１４０をさらに備え、以下に詳述するように、出口１６を制御キャビティ４４と流体連通状態に置く経路の一部分を形成する。
【００２１】
図２を参照すると、保持プレート１２８およびバランスポートハウジング１３６をバルブ開口部１２６内の所定の位置に保持するために、ステムガイド１２４は、ステムガイド１２４とバランスポートハウジング１３６との間に配置される保持プレート１２８と係合する。保持プレート１２８は略円形であり、かつバランスポートステム１１６が貫通する中央開口部を含む。バランスポートハウジング１３６は、略円筒形かつ中空であり、バルブポート１８に向けて延び、バルブディスク２２を摺動可能に受けるような寸法の内径を有する。ダイヤフラム保持器１３２は、バランスポートハウジング１３６および保持プレート１２８の開口部の内側に配置され、かつ保持プレート１２８の表面とバランスポートハウジング１３６の内側肩部との間の所定の位置に保持される。中央開口部を有する円板状のバランスダイヤフラム１４４が、バランスポートハウジング１３６内に提供される。バランスダイヤフラム１４４は、実質的に気密の可撓性材料から構成され、その周縁部は、ダイヤフラム保持器１３２とバランスポートハウジング１３６との間で固定される。バランスダイヤフラム１４４の中央開口部における内側端部は、バルブディスク２２とバランスポートステム１１６との間で封止状態で固定される。このように構成されて、第１のキャビティ１５６は、バルブディスク２２の第２の端部１５４、ダイヤフラム保持器１３２、およびバランスダイヤフラム１４４の表面の間に形成される。
【００２２】
バルブディスク２２、バルブディスク２２に固定されるバランスポートステム１１６、およびアクチュエータステム１１２は、バランススプリングシート１２０とダイヤフラム保持器１３２の座面との間に配置されるバランススプリング１４８によって、調整弁１２の開位置に向けて付勢され得る。より具体的には、図２に示されるように、ダイヤフラム保持器１３２の座面は、バランススプリング１４８の第１の端部を固定するように適合され得、またバランススプリング１４８の第２の端部は、バランススプリングシート１２０の一部分と係合するように適合され得る。バランススプリング１４８は、長手方向の軸２４と同軸に位置合わせされるコイルばねなどの任意の好適な弾性材料であり得る。ダイヤフラム保持器１３２の座面が静止していることから、バランススプリング１４８の第２の端部は、バランススプリングシート１２０を付勢して、アクチュエータステム１１２と係合するようにする。バランススプリング１４８が予め応力を与えられて、アクチュエータステム１１２の位置に関わりなく、好適な付勢力を提供するのであってもよい。さらに、バランススプリング１４８は、それぞれが固有のばね特性（例えば、ばね力）を有する複数のバランススプリングから選択されて、ディスクおよびバランスサブアセンブリ５４を所望の流動状態を達成するように調整し得る。
【００２３】
図３Ａに示されるように、バルブディスクのバルブディスク２２は、バルブディスク２２の第１の端部１５２に配置される封止面２６を含み、第１の端部１５２は、バルブディスク２２の第２の端部１５４の長手方向の反対側にある。封止面２６は、バルブディスク２２の半径方向外端２８に隣接して配置され、また封止面２６は、閉位置においてバルブポート１８と封止状態で係合するように適合される。封止面２６は、バルブディスク２２
に形成されたキャビティ内に固定される封止用挿入部材の一部分であり得る、またはバルブディスク２２自体の表面であり得る。封止面２６は、圧縮可能な弾性材料などの任意の好適な材料または材料の組み合わせを含み得る。中間面３０は、封止面２６の半径方向内側に（すなわち、長手方向の軸２４に向けて半径方向に）バルブディスク２２の第１の端部１５２に向けて配置される。中間面３０は、バルブディスク２２に固定される挿入部材の一部分であり得る、またはバルブディスク２２自体の表面であり得る。バルブディスク２２は、第１のキャビティ１５６がバルブポート１８の出口１２５に隣接する領域と流体連通するように、バルブディスク２２を通って第１の端部１５２から第２の端部１５４まで長手方向に延在し得る、１つまたは２つ以上のディスク通路１５５をさらに含み得る。１つまたは２つ以上のディスク通路１５５は、バルブディスク２２を通って延在する、１つまたは２つ以上の円筒状通路と、１つまたは２つ以上の平坦な通路との組み合わせとして形成され得る。加えて、ディスク通路１５５のうちの１つまたは２つ以上は、任意の好適な断面形状（円形、卵形、または多角形など）を有する細長い長手方向の通路を少なくとも部分的に含み得る。
【００２４】
バルブディスク２２が開位置にある状態で、流体は、１つまたは２つ以上のディスク通路１５５を通ってバルブポート１８の出口１２５から第１のキャビティ１５６内に流れて、バランスダイヤフラム１４４と接触する。したがって、１つまたは２つ以上のディスク通路１５５は、バランスダイヤフラム１４４の表面をバルブポート１８の反対側に、バルブディスク２２にかかる上流圧力と流体連通状態で置くように構成される。このようにして、バランスダイヤフラム１４４は、バルブディスク２２に対してバルブポート１８の方向に力をかけて、バルブポート１８を通り抜ける流体の上流圧力に起因するバルブディスク２２にかかる力を相殺する。ディスクおよびバランスサブアセンブリ５４の構成部品は、バランスダイヤフラム１４４によって加えられる力が、バルブディスク２２にかかる上流圧力の力に対してほぼ反対向きかつ等しいよう構成されて、ダイヤフラムサブアセンブリ５２にかかる上流圧力の影響を排除し、それによって、流体調整装置１０による、下流圧力のより正確な制御を可能にする。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、バルブディスク２２は、中間面３０に形成される溝３２を含み得、溝３２は、長手方向の軸２４に垂直な中間面３０に沿って（または隣接して）延在する溝の中心線３４に沿って延在し得る。溝の中心線２４は、長手方向の軸２４に沿って見た場合、少なくとも部分的に湾曲し得る。例えば、溝の中心線３４は、図３Ｂに示されるように、長手方向の軸２４に沿って見た場合、円形の形状または部分的に円形の形状を有し得る。円形の形状または部分的に円形の形状は、長手方向の軸２４と同心であり得る。溝３２は、溝の中心線３４に沿って見た場合、任意の好適な断面形状または形状の組み合わせを有し得る。例えば、図３Ａおよび図４に示されるように、溝３２の断面形状は、溝の中心線３４に沿って見た場合、長手方向の軸に垂直な上壁１５６を有し得、上壁は、中間面１３０からバルブディスク２２の第２の端部１５４に向けて長手方向に偏倚している。上壁１５６は、断面で見た場合、直線であってもよいし、あるいは断面で見た場合、湾曲または部分的に湾曲していてもよい。上壁１５６は、溝の中心線３４に沿って延在する平坦面１５８の断面部分を形成し得し、かつ長手方向の軸２４に対して垂直または実質的に垂直であり得る。
【００２６】
再び図３Ａおよび図４を参照すると、溝３２の断面形状は、第１の側壁１６０ａと第２の側壁１６０ｂとを有し得、これらはそれぞれ、第１および第２の側壁１６０ａ、１６０ｂのそれぞれが中間面１３０から離れて上壁１５６に向けて延びるにつれて、内向きに先細になる。このように構成されて、溝３２は、溝の中心線３４に対して垂直に見た場合、台形の断面形状を有する。台形の断面形状は、溝の中心線３４に対して垂直な軸１６２を軸として対称的に形成され得る。台形の代わりに、溝３２の断面形状は、第１および第２の側壁１６０ａ、１６０ｂが平行な状態で、矩形または実質的に矩形であってもよい。あ
るいは、溝３２は、溝の中心線３４に対して垂直に見た場合、少なくとも部分的に湾曲した断面形状を有してもよい。つまり、溝３２は、オーバルの一部および／または円の一部からなる断面形状を有し得る。またさらに、溝３２は、三角形または任意のその他の多角形からなる断面形状を有し得る。溝の中心線３４に沿って断面で見た場合、上壁１５６と、第１および第２の側壁１６０ａ、１６０ｂとが交わる部分は、アールをつける（ｒａｄｉｕｓｅｄ）、丸みをつける（ｒｏｕｎｄｅｄ）、面取りする（ｃｈａｍｆｅｒｅｄ）などされ得る。あるいは、上壁１５６と、第１および第２の側壁１６０ａ、１６０ｂとは、直接交差して、接線を形成し得る。溝３２は、溝の中心線３４に沿って見た場合、溝３２の全長に沿って一定の断面形状を有し得る。あるいは、溝の断面形状は、溝の中心線３４に沿って変化し得る。
【００２７】
バルブディスク２２′の代替的な実施形態が、図５Ａおよび図５Ｂに示されている。封止面２６の半径方向内側に配置される中間面３０′が、バルブポート１８に向けて（かつバルブディスク２２′の第２の端部１５４に向けて）長手方向の軸２４に沿って延在する突出部１５０を含むということを除いて、これらの実施形態は、図１から図４に示されるバルブディスク２２の実施形態と同一または実質的に同一であり得る。例えば、長手方向の軸２４に対して垂直に見た中間面３０′の断面は、第１の縁部１６４と第２の縁部１６６とを含み、第１の縁部１６４および第２の縁部１６６は、中間面３０′がバルブポート１８に向けて延びるにつれて一点に向かって集まり得る。
【００２８】
第１の縁部１６４および第２の縁部１６６は、直線または部分的に直線であってもよいし、あるいは湾曲または部分的に湾曲していてもよい。したがって、中間面３０′の形状は、少なくとも部分的に円錐形であり得る。図５Ａに示される実施形態では、中間面３０′は、円錐の形状を有し、円錐の先端は、先がとがっていてもよいし、丸みをつけられていてもよい。円錐の基部は、円錐の長手方向の高さの３倍と、円錐の長手方向の高さに同じとの間である半径方向の長さを有し得る。あるいは、中間面３０′は、図５Ｂに示されるように、放物線の断面形状を有し得る。放物線の半径方向の幅は、放物線の長手方向の高さの３倍と、放物線の長手方向の高さに同じとの間であり得る。中間面３０′は、長手方向の軸２４を軸として対称的に形成され得る、または非対称に形成され得る。
【００２９】
図１に示されるように、流体調整装置１０は、アクチュエータ２０の故障後に下流圧力が減圧されるまで、過圧状況にある調整弁１２を通る流体の流れを遮断するように動作する、二次装置を過圧モニタ２１２の形態で任意で含み得る。図示の実施形態のモニタ２１２は、アクチュエータ２０と同様の構成を有し、モニタ２１２はまた、アクチュエータ２０と同様に動作する。モニタ２１２は、下流圧力が、ダイヤフラム２４８および制御スプリング２５２によって確立された遮断圧力を上回ったときだけ応答するため、モニタダイヤフラムサブアセンブリ２４２ならびにディスクおよびバランスサブアセンブリ２４４は、それに応じて構成される。スプリングシート２８６とダイヤフラム保持器２９２との間に配置されるバランススプリング２１４は、バルブディスク２２２を、通常の開位置に付勢する。連結器２７２および制御アーム２７６は、連結器２７２が、制御アーム２７６を、バルブディスク２２２を閉位置に向けて移動させ、バルブポート１８の上流側と係合させて、調整弁１２を通る流体の流れを遮断するような方向にだけ駆動するように構成される。連結器２７２のピン２７２ａは、制御アーム２７６の自由端２７６ｂと係合して、遮断圧力を超える下流圧力に起因してダイヤフラム２４８およびピストン２５０が上方に移動するときに、制御アーム２７６を回転させる。逆に、連結器２７２の上部２７２ａは、下流圧力の減少によって引き起こされるダイヤフラム２４８およびピストン２５０の下方移動が、制御アーム２７６を移動させないように、制御アーム２７６から遠くに配置される。言うまでもなく、当業者にとっては、下流圧力が低圧力遮断値を下回ると閉じるように構成されるモニタを含む過圧モニタの代替の構成が既知であり、本開示によるガス流量調節器での用途があるとして発明者によって企図されている。
【００３０】
ガス分配システムに動作要求が課された場合、例えば、ユーザが、炉、ストーブなどの器具の運転を開始する場合、器具は、出口１６、かつそれに応じてアクチュエータ２０の制御キャビティ４４およびモニタ２１２の制御キャビティ２３２からガスを引き、それによって、ダイヤフラム５８、２４８によって検知される圧力を減らす。ダイヤフラム５８によって検知される圧力が低下すると、制御スプリングの力とダイヤフラム５８にかかる出口圧力の力との間に力の不均衡が生じ、その結果、制御スプリング６２は膨張して、ダイヤフラム５８およびピストン６０を、ハウジング４２に対して下方に変位させる。この結果、制御アーム１０８は時計回りに旋回し、ひいてはフィンガ１１３をアクチュエータステム１１２の表面に対して回転させる。このことは、アクチュエータステム１１２およびバルブディスク２２が、調整弁１２を開くバランススプリング１４８の力によって、バルブポート１８の出口１２５から離れるように動くのを可能にする。同時に、圧力の低下はまた、制御スプリングの力とダイヤフラム２４８にかかる出口圧力の力との間に力の不均衡を引き起こし得、その結果、制御スプリング２５２は膨張して、ダイヤフラム２４８およびピストン２５０を、ハウジング２３０に対して下方に変位させる。しかしながら、連結器２７２の上部が、制御アーム２７６から遠くに配置されているために、モニタ２１２は、バルブディスク２２２の動きによる圧力の低下に同じようには反応しない。
【００３１】
ユーザが器具を止めた場合など、ガス分配システムから要求が取り除かれた場合、調節器１０は、最初、調整弁１２を通る流体の流れを減少させることで応える。ガスが、バルブポート１８を通って、システムの下流部分まで流れ続けると、圧力は、出口１６で、ひいてはアクチュエータ２０の制御キャビティ４４およびモニタ２１２の制御キャビティ２３２で上昇する。ダイヤフラム５８によって検知される圧力が上昇して、制御スプリングの力を超えると、ダイヤフラム５８およびピストン６０は、ハウジング４２に対して上方へ押し上げられる。上方への移動は、制御アーム１０８を反時計左回りに旋回させ、ひいては、アクチュエータステム１１２およびバルブディスク２２をバルブポート１８に向けて駆動して、調整弁１２を通る流体の流れを減らす。通常の運転条件では、出口圧力は、ほぼアクチュエータ設定点圧力まで低下し、アクチュエータ２０からの応答を引き起こすように、下流の需要が変化するまでそのままとなる。
【００３２】
モニタ遮断圧力は、アクチュエータ設定点圧力よりも大きく、モニタ２１２は、一般に、流体調整装置１０の通常の運転範囲内の圧力変動に応答しない。例えば、ダイヤフラム５８の断裂などのアクチュエータ２０の故障の場合、バルブディスク２２は、アクチュエータ設定点圧力を超える下流圧力の上昇にも関わらず、開いたままとなり得る。最終的には、ピトー管２１６の検知点での圧力は、モニタ２１２の遮断圧力に達する。モニタ枝路２１８によって制御キャビティ２３２に伝えられる下流圧力は、制御スプリングの力とダイヤフラム２４８にかかる出口圧力の力との間に力の不均衡を生じさせ、その結果、制御スプリング２５２は収縮して、ダイヤフラム２４８およびピストン２５０を、ハウジング２３０に対して上方へ変位させる。ピストン２５０が移動すると、連結器２７２のピン２７２ａが制御アーム２７６を回転させて、アクチュエータ２７８を駆動し、かつバルブポート１８と係合するようにバルブディスク２２２を移動して、調整弁１２を通る流体の流れを遮断する。モニタ２１２は、ピトー管２１６の検知点における圧力が、モニタ遮断圧力を超えたままである限り、流体の流れを止め続ける。
【００３３】
動作時、バルブディスク２２が開位置にある場合（すなわち、バルブディスク２２の封止面１５６がバルブポート１８と封止状態で係合していない場合）、流体は、入口１４から出口１６までバルブポート１８を通って流れる。開位置にある間、入口１４から出口１６に流れている流体の一部は、１つまたは２つ以上のディスク通路１５５を通過して、第１のキャビティ１５６に入る。次いで、第１のキャビティ１５６内の流体は、バランスダイヤフラム１４４と接触し、その結果、バルブポート１８の反対側にあるバランスダイヤ
フラム１４４の表面が、バルブディスク２２にかかる上流圧力と流体連通する。（図３Ａおよび図３Ｂに示されるような）中間面３０に形成される溝３２を含む、バルブディスク２２の実施形態では、溝の輪郭は、入口圧力をバルブディスク２２に作用する際に分散させることによって、高い入口圧力における「ブースト」を改善し、それによって、バランスポートの入口圧力の検知を変え、またその結果、流体調整装置１０の能力を高める。図５Ａおよび図５Ｂに示されるバルブディスク２２′の代替的な実施形態では、突出部１５０は、流れがバルブディスク２２に作用する際にその方向を変えることによって、低い入口圧力における「ブースト」を低減するように作用し、それによって、流体調整装置１０の流量を減らす。また、それぞれが固有のばね特性（例えば、ばね力）を有する複数のバランススプリング１４８を提供することによって、所望のバルブディスク２２、２２′は、所望のバランススプリング１４８を装備し得て、ディスクおよびバランスサブアセンブリ５４を調整して、所望の流れ条件を達成するカスタマイズ可能なセットを提供する。
【００３４】
本発明を説明する目的のために、特定の代表的な実施形態および詳細を説明してきたが、当業者には、本明細書に開示される方法および装置における様々な変更が、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは明らかである。
【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４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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