JP4169611B2 - 圧力調整器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化ガス利用機器、ガス供給設備などにおいて、高圧１次圧力より一定の２次圧力を得るために高圧ガス減圧用として圧力を調整する圧力調整器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、例えばガスボンベに収容された液化ガス、一般高圧ガスの１次圧力は、そのままでは利用するのに圧力が高すぎる。また、これら１次圧力は周囲温度、ガス残量等の要因により大きく変動する。そのため、液化ガス利用機器、ガス供給設備等では、高圧ガス減圧用として圧力調整器（調圧ガバナ）が広く利用されてきた。これら圧力調整器は２次圧力をダイヤフラムで検知し、ダイヤフラムの偏位に連動して動く調整弁を持ち、１次圧力が変動しても２次圧力が一定となるよう調整弁を作動させ、所定の２次圧力を得るようにした構造となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これら圧力調整器は、作動する１次圧力の範囲、応答性、安定性から種々の構造が実用化されており、要求される２次圧力の品質から１種類もしくは数種類の圧力調整器を組み合わせて所定の２次圧力を得ている。
【０００４】
以下に一般的な圧力調整器の基本構造を図６に基づき説明する。図６(ａ)は、単弁式圧力調整器を示す概略図である。この圧力調整器１００は、ケース１０１内を調圧室１０２と大気室１０３とに画成するダイヤフラム１０４と、１次圧力の高圧ガスが導入されるガス導入口１０５と、ダイヤフラム１０４に連係されてガス導入口１０５から調圧室１０２に連通する開口１０６ｃを１次圧力側より開閉して１次圧力を２次圧力へ減圧調整する調整弁１０６と、調圧室１０２を経た２次圧力のガスを排出するガス排出口１０８と、ダイヤフラム１０４を調整弁１０６の開方向へ付勢して２次圧力を設定する重錘１０９とにより構成されてなる。
【０００５】
この圧力調整器１００の原理は大気圧と２次圧力との差圧の検出によるもので、ダイヤフラム１０４の面積および大気圧と２次圧力との差圧から生まれる力が調整弁１０６の閉方向に作用し、重錘１０９の重量が調整弁１０６の開方向に作用し、両者が釣り合った状態で２次圧力を設定圧力に維持する。排出側すなわち調圧室１０２の２次圧力がこの設定圧力より高ければダイヤフラム１０４は大気室１０３側へ偏位し、調整弁１０６は開口１０６ｃを閉じる方向に作動し、逆に２次圧力が設定圧力より低ければダイヤフラム１０４は調圧室１０２側へ偏位し、調整弁１０６は開口１０６ｃを開く方向に作動する。つまり、前記差圧の検出による動きをガス導入側の調整弁１０６に伝え、その開閉作動による圧力調整で２次圧力を一定に保つものである。
【０００６】
しかし、上記単弁式圧力調整器１００の場合、調整弁１０６に流れるガス流により圧力損失が生じ、この圧力損失値と調整弁１０６の面積からダイヤフラム１０４を大気室１０３側へ偏位させる力、すなわち調整弁１０６を閉じる方向の力が余計に生じ、この力は調整弁１０６が１次圧力側から開口１０６ｃを開閉するために、１次圧力が上昇すると大きくなる特性となり、１次圧力の上昇に伴い２次圧力が徐々に低下しやがてガス流が止まってしまうことになる。
【０００７】
図６(ｂ)は、複弁式圧力調整器を示す概略図である。この圧力調整器２００は、ケース２０１内を調圧室２０２と大気室２０３とに画成するダイヤフラム２０４と、１次圧力の高圧ガスが導入されるガス導入口２０５と、ダイヤフラム２０４に連係されてガス導入口２０５から調圧室２０２に連通する２つの開口２０６ｃ，２０７ｃをそれぞれ開閉して１次圧力を２次圧力へ減圧調整する２つの調整弁２０６，２０７と、調圧室２０２を経た２次圧力のガスを排出するガス排出口２０８と、ダイヤフラム２０４を調整弁２０６の開方向へ付勢して２次圧力を設定する重錘２０９とにより構成されてなる。
【０００８】
そして、上記２つの調整弁２０６，２０７は、一方の調整弁２０６が調圧室２０２への開口２０６ｃを１次圧力側から開閉し、他方の調整弁２０７が開口２０７ｃを２次圧力側から開閉するように設置されている。これにより、複弁式圧力調整器２００では、調整弁２０６，２０７に発生する圧力損失による力は、２つの調整弁２０６，２０７で互いに逆方向となるように作用して打ち消しあい、１次圧力の上昇に伴う２次圧力の低下を補正し一定に保つことが可能となる。
【０００９】
しかし複弁式圧力調整器２００では、性能は良いものの、２つの調整弁２０６，２０７の配置が難しく、たとえ両方の調整弁２０６，２０７を同時に弁座に接するよう配置できたとしても、それぞれの調整弁２０６，２０７を通過するガス流の圧力損失が同じとは限らず、１次圧力による２つの調整弁２０６，２０７に作用する力を完全に打ち消しあうように構成するのは非常に困難である。
【００１０】
図６(ｃ)は、変形複弁式圧力調整器を示す概略図である。この圧力調整器３００は、ケース３０１内を調圧室３０２と大気室３０３とに画成するダイヤフラム３０４と、１次圧力の高圧ガスが導入されるガス導入口３０５と、ダイヤフラム３０４に連係されてガス導入口３０５から調圧室３０２に連通する開口３０６ｃを開閉して１次圧力を２次圧力へ減圧調整する調整弁３０６と、この調整弁３０６と一体に移動し摺動するＯ−リングで構成された調整部材３０７と、調圧室３０２を経た２次圧力のガスを排出するガス排出口３０８と、ダイヤフラム３０４を調整弁３０６を開方向へ付勢して２次圧力を設定する重錘３０９とにより構成されてなる。
【００１１】
そして、上記調整弁３０６は調圧室３０２への開口３０６ｃを１次圧力側から開閉し、Ｏ−リングによる調整部材３０７の片面には、ガス導入口３０５からの１次圧力が作用し、他面にはプランジャー内ガス通路３１０を通って調圧室３０２からの２次圧力が作用し、両者の差圧による力が調整部材３０７に加わり、これが調整弁３０６で生じる圧力損失値と調整弁面積からくる力を打ち消して、１次圧力が上昇しても２次圧力を一定に保つことが可能となる。この変形複弁式圧力調整器３００では、調整部材３０７（複弁式圧力調整器２００の他方の調整弁２０７に相当）をＯ−リングで摺動可能に構成することにより、２つの調整弁２０６，２０７の配置問題を解決している。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−３０３７７３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、単弁式圧力調整器は構造が簡単ではあるが広い１次圧力範囲で精度良く２次圧力を得るのは困難であり、広い１次圧力範囲で作動させるためには圧力調整器を複数用意し、高圧から中圧、中圧から低圧、と言ったように徐々に圧力を低下させる必要があり、単弁式の簡易構造の利点が損なわれる。また、複弁式圧力調整器では２つの調整弁の配置が難しく、原理的には優れているが実現させるのは難しい。
【００１４】
さらに、変形複弁式圧力調整器は、実用性はあるが、調整弁から生じる圧力損失値はガス流量で変化するため、調整弁にかかる力をＯ−リングによる調整部材にかかる力で打ち消すのは事実上不可能で、やはり１次圧力の変化に伴い２次圧力に誤差が発生する。また、１次圧力変化に対し調整部材（Ｏ−リング）が摺動するため、この部分の摩擦抵抗が大きく、１次圧力変化に対する２次圧力制御の応答性が低下し、急激な１次圧力変化に対する調整が遅れて２次圧力の変動が大きくなる問題がある。また、これに対処するために、多くの場合、Ｏ−リング摺動部に潤滑剤を付与するが、溶解性の強いガスが導入されると、この潤滑剤が侵されて短時間の使用で応答性が低下するため、不活性ガスのみにしか対応できない。
【００１５】
また実際には、前述の調整弁は非常に狭い弁隙間で減圧を行うため、その弁体、若しくは弁座の少なくとも一方はゴム材等の弾性体で形成するのが一般的であるが、不活性ガスを除き多くのガスが多かれ少なかれこの弾性体を膨潤させ体積変化を生じさせる問題がある。この体積変化は主に調整弁の開閉作動方向に生じるため、使用時間の経過に伴って弁体と弁座との弁隙間が減少し、２次圧力が低下する原因となる。特にジメチルエーテルガスのような溶解性の高いガスに使用した場合、数１０分でガス流が停止する場合がある。
【００１６】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、高圧ガスの１次圧力の変動にかかわらず一定の２次圧力を得るよう圧力を調整するについて、特に低圧から高圧の広い１次圧力範囲を精度良く一定の２次圧力に調整する機構を小型で簡便な構造で構成した圧力調整器を提供することを目的とするものである。
【００１７】
また、溶解性の高いガスに対しても長時間使用可能な圧力調整器を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力調整器は、１次圧力を有する高圧ガスを導入するガス導入口と、高圧ガスの１次圧力を２次圧力に圧力損失を有して減圧する調整弁と、前記調整弁を通過したガスの圧力振動を緩和する調圧室と、前記調圧室と大気室とを画成し、調圧室の２次圧力を受けて偏位するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと前記調整弁を連動させるプランジャーと、前記ダイヤフラムの偏位量を調整する圧力設定部と、２次圧力を有するガスを排出するガス排出口とを備えた圧力調整器において、
前記プランジャーにより前記調整弁と連動して作動し、圧力損失を有して高圧ガスの１次圧力を２次圧力に減圧し、その圧力損失に伴って受ける力が、前記調整弁における圧力損失に伴って前記プランジャーに作用する力を打ち消すように設置された副調整弁と、前記副調整弁の圧力損失値が調整可能な調整機構とをさらに備え、前記調整機構は、前記調整弁が受ける圧力損失値と前記副調整弁が受ける圧力損失値が同じとなるように調整されてなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、前記調整弁の弁体および副調整弁の弁体を前記プランジャーに設置し、両弁体のうち一方の弁体を１次圧力側に配置し、他方の弁体を２次圧力側に配置するのが好適である。
【００２０】
前記調整機構は、前記プランジャーの移動に対する前記副調整弁の弁座位置を可変として、圧力損失値を調整可能に構成するのが好適である。この調整機構は、前記調整弁の弁体と前記副調整弁の弁体との間のプランジャーに摺動可能に嵌挿された開口と、前記副調整弁の弁座を有する複弁アジャスタで構成するのが好ましい。その際、前記複弁アジャスタに前記ガス排出口を形成するのが好ましい。また、前記調圧室の２次圧力のガスが、前記プランジャーの中心部の２次ガス通路を通って前記ガス排出口に連通するように構成するのが好ましい。
【００２１】
また、前記プランジャーを、前記調整弁の閉弁方向に付勢する閉弁スプリングをさらに備えるように構成してもよい。
【００２２】
前記調整弁および副調整弁は弁体または弁座の一方が弾性体を含み、前記調整弁および前記副調整弁の弾性体が、弁開閉移動方向に対し変形しないよう規制して配置するのが好適である。前記弾性体をＯ−リングで構成するのが好適である。
【００２３】
本発明の圧力調整器は、前記高圧ガスがジメチルエーテルガスである場合にも適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、１次圧力を２次圧力に圧力損失を有して減圧する調整弁とダイヤフラムとを連動させるプランジャーにより調整弁と連動して圧力損失を有して１次圧力を２次圧力に減圧作動する副調整弁を備え、この副調整弁はその圧力損失に伴って受ける力が、調整弁における圧力損失に伴ってプランジャーに作用する力を打ち消すように設置し、この副調整弁の圧力損失値を調整機構で調整し、調整弁が受ける圧力損失値と副調整弁が受ける圧力損失値が同じとなるようにしたことにより、１つの圧力調整器によって広い１次圧力範囲で精度良く２次圧力を得ることができ、２つの調整弁の配置が簡易で構成の簡素化が得られる。また、調整弁から生じる圧力損失値がガス流量で変化しても、調整弁にかかる力を副調整弁によって精度良く打ち消すことができ、１次圧力の変化に対し２次圧力を一定に調圧できる。さらに、圧力変化に対してプランジャーが移動しても、その摺動抵抗は少なく、１次圧力変化に対する２次圧力制御の応答性が高く、２次圧力の調整精度が高まる。
【００２５】
また、プランジャーを調整弁の閉弁方向に付勢する閉弁スプリングをさらに備えた圧力調整器では、２次圧力の設定圧が低いときにも、ダイヤフラムの偏位に応じた調整弁の正確な作動が得られ、安定した２次圧力調整が行えるとともに、調整弁および副調整弁が閉じた遮断状態を得ることができる。
【００２６】
一方、調整弁および副調整弁の弁体または弁座の一方が弾性体を含み、この弾性体を弁開閉移動方向に対し変形しないよう規制して配置すると、弾性体が膨潤して体積変化が生じても、使用時間の経過に伴って弁体と弁座との隙間変化が少なく、ジメチルエーテルガスのような溶解性の高いガスを調圧しても、流量変化を招かず性能を確保することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は一つの実施の形態における圧力調整器の断面図である。
【００２８】
本実施形態の圧力調整器１０は、ケース１内を調圧室１１と大気室１２とに画成するダイヤフラム２と、１次圧力の高圧ガスが導入されるガス導入口１３と、ダイヤフラム２に連動してガス導入口１３から調圧室１１に連通する開口３３を１次圧力側より開閉して１次圧力を２次圧力へ減圧調整する調整弁３と、ダイヤフラム２に連動してガス導入口１３からガス排出口１４に連通する開口４３を２次圧力側より開閉する副調整弁４と、調圧室１１を経て圧力調整された２次圧力のガスを排出するガス排出口１４と、調圧室１１の２次圧力を受けて偏位するダイヤフラム２の偏位量を調整する圧力設定部５とを備える。さらに、ダイヤフラム２と調整弁３および副調整弁４はプランジャー６で繋がれて連動され、この副調整弁４の弁座位置の調整により圧力損失値を調整する調整機構としての複弁アジャスタ７を備える。
【００２９】
そして、上記調整弁３および副調整弁４は、圧力損失を有して高圧ガスの１次圧力を２次圧力に減圧するもので、その圧力損失により調整弁３に作用する力と、副調整弁４に作用する力とが、互いに打ち消す方向となるように配置してなり、前記複弁アジャスタ７（調整機構）により、副調整弁４での圧力損失値を調整弁３での圧力損失値と同じになるように調整可能としている。
【００３０】
さらに、前記調整弁３および副調整弁４は、弁体３１，４１をＯ−リングによる弾性体で構成し、この弾性体を弁開閉移動方向に対し変形しないよう、周溝部６３によって規制して配置してなり、高圧ガスが弾性体に対し膨潤等の影響を及ぼすジメチルエーテルガス等の使用を可能としている。
【００３１】
構造を具体的に説明する。前記ケース１はケース本体部１５とカバー部１６とからなり、このケース本体部１５とカバー部１６とを前記ダイヤフラム２を介して接合することにより、ケース内空間がダイヤフラム２によってケース本体部１５側の調圧室１１とカバー部１６側の大気室１２とに画成される。調圧室１１は、ある程度の容積を有し、調整弁３を通過したガスの圧力振動を緩和する。
【００３２】
ダイヤフラム２は、調圧室１１の２次圧力を受けて大気室１２との圧力差に応じて弾性偏位可能であり、その中心部には、ケース本体部１５側にプランジャー６が、カバー部１６側にサポータ８がそれぞれ固着され、ダイヤフラム２の偏位に応じて一体に軸方向に移動可能である。
【００３３】
プランジャー６は、ダイヤフラム２に固着され調圧室１１に位置する筒部６１と、この筒部６１の先端から軸方向に延長された軸部６２とを備え、この軸部６２に所定の間隔を持って２つの周溝部６３，６３を有し、この周溝部６３，６３に調整弁３および副調整弁４のＯ−リング（弾性体）による弁体３１，４１が装着される。プランジャー６の筒部６１および軸部６２の中心には、一端より他端に貫通する２次ガス通路６４を備え、筒部６１の側壁には、調圧室１１と２次ガス通路６４とを連通する連通口６５が開口されている。
【００３４】
サポータ８はダイヤフラム２に密着するフランジ部８１の中心にボルト部８２を備え、このボルト部８２がダイヤフラム２の中心を貫通して反対側のプランジャー６の２次ガス通路６４の一端ネジ部に螺合されて締結される。
【００３５】
また、サポータ８のフランジ部８１には、カバー部１６の筒状部１６ａの内部に設置された圧力設定部５の調圧スプリング５１の一端部が当接し、調圧スプリング５１の他端部は筒状部１６ａに位置調整可能に螺合された調圧ネジ５２（アジャスタ）に当接し、この調圧ネジ５２の軸方向位置の調整に応じて、調圧スプリング５１によるダイヤフラム２の付勢力が調整される。上記調圧ネジ５２は中心に軸方向に貫通開口した連通孔５３を有し、この連通孔５３により前記大気室１２を大気開放している。
【００３６】
ケース本体部１５の一側部には高圧ガスのガス導入口１３を備え、このガス導入口１３には、ガスボンベ等より供給される１次圧力を有するジメチルエーテルガスなどの高圧ガスを導入する第１コネクタ１８が接続される。ガス導入口１３はケース本体部１５の壁を中心方向へ貫通して内部の１次ガス通路２２に連通する導入ガス穴２１を有する。また、ケース本体部１５は１次ガス通路２２と調圧室１１とを区画する仕切壁１５ａを備え、この仕切壁１５ａの中心部に調整弁３によって開閉される開口３３が形成され、この開口３３には前記プランジャー６の軸部６２が摺動可能に挿通され、仕切壁１５ａの１次ガス通路２２側の開口周縁が調整弁３の弁座３２に構成される。
【００３７】
そして、調整弁３は、プランジャー６の移動に伴い弁体３１が上記弁座３２に密着して開口３３を閉じ、弁体３１が弁座３２より離れて開口３３を開いた際には、その開口量に応じたガス量が、開口３３とプランジャー６の隙間を通って１次ガス通路２２から調圧室１１へ流入する。
【００３８】
上記１次ガス通路２２には、ケース本体部１５の他端より筒状の複弁アジャスタ７が装着されてなる。この複弁アジャスタ７は、端部側内孔が調圧した２次圧力のガスを排出するガス排出口１４に形成され、このガス排出口１４には調圧されたガスを導出する第２コネクタ１９が接続される。複弁アジャスタ７は外周のネジがケース本体部１５の端部ネジに螺合されて位置調整され、止めナット１７により固定される。
【００３９】
また、上記複弁アジャスタ７は、先端筒部７１が１次ガス通路２２に摺動可能に挿入され、この先端筒部７１の外周に装着されたシール材７２が導入ガス穴２１より外側の１次ガス通路２２の周面に密着して外周側の摺動シールを行う。また、この先端筒部７１の中心開口４３には、プランジャー６の調整弁３の弁体３１と副調整弁４の弁体４１との間の軸部６２が摺動可能に挿通されている。そして、先端筒部７１のガス排出口１４側の開口周縁が副調整弁４の弁座４２に構成される。
【００４０】
この副調整弁４は、プランジャー６の移動に伴い弁体４１が上記弁座４２に密着して先端筒部７１の開口４３を閉じ、弁体４１が弁座４２より離れて開口４３を開いた際には、その開口量に応じたガス量が、開口４３とプランジャー６の隙間を通って１次ガス通路２２から２次圧力側のガス排出口１４へ流出する。
【００４１】
調整機構としての前記複弁アジャスタ７のケース本体部１５への挿入位置は、調整弁３の弁体３１がその弁座３２に着座して開口３３を閉塞したときに、副調整弁４の弁体４１がその弁座４２に着座して開口４３を閉塞するように、両者の圧力損失値が同じになるように調整される。
【００４２】
上記調整弁３および副調整弁４により、ダイヤフラム２の動きに応じて、１次圧力をその圧力に関係なく所定の２次圧力に減圧調整するものであり、その作用を説明する。
【００４３】
まず、ガス導入口１３から流入した１次ガス通路２２のガスは、調整弁３を通過して２次圧力に減圧され、プランジャー６内の２次ガス通路６４を経てガス排出口１４へ至る。この際生じる圧力損失と調整弁３の弁体投影面積との積の力が、調整弁３に対し閉方向でプランジャー６を後退させる方向（図で左方向）に生じる。
【００４４】
また、前記１次ガス通路２２のガスは、開口４３すなわち複弁アジャスタ７とプランジャー６の隙間から、副調整弁４を通過し２次圧力に減圧され、ガス排出口１４へ至り、これはプランジャー６内の２次ガス通路６４を通して調圧室１１に連通している。この際、副調整弁４に生じる圧力損失と副調整弁４の弁体投影面積との積の力が、副調整弁４に対し開方向でプランジャー６を前進させる方向（図で右方向）に生じ、調整弁３における力と逆方向に作用する。
【００４５】
通常上記調整弁３と副調整弁４の２つの流路で生じる圧力損失は異なるが、複弁アジャスタ７を軸方向に移動調整可能に配置したことにより、副調整弁４で生じる圧力損失を変化させることが可能となり、調整弁３の圧力損失値を、副調整弁４に働く圧力損失値で精度良く打ち消すことが可能となる。
【００４６】
また、ダイヤフラム２はプランジャー６とサポータ８で支持されており、２次圧力と大気圧との差圧による力と、調圧スプリング５１による付勢力とが平衡した位置に保たれる。そして、ガス排出口１４からのガス排出量の変動、１次圧力の変動等に応じて２次圧力が変化した場合、これに応動してダイヤフラム２の偏位量が変化し、プランジャー６の位置が変化するのに連動して調整弁３および副調整弁４が動き、２次圧力を一定に保つ。圧力設定部５の調圧ネジ５２を動かすことにより調圧スプリング５１の付勢力を変化させ、任意の２次圧力が設定可能である。
【００４７】
また、調整弁３および副調整弁４の弁体３１，４１をＯ−リングによる弾性体で構成し、ジメチルエーテルガスのような溶解性の強いガスを流通した際に、それに接してＯ−リングが膨潤、体積膨張したとしても、その体積変化は弁開閉移動方向に垂直な方向に抑制されているため、Ｏ−リングの体積膨張による圧力損失およびガス流量の変化は抑えられる。
【００４８】
さらに、１次圧力から２次圧力への減圧を調整弁３と副調整弁４の２つで行うことにより、１つの調整弁で減圧する場合と比較して各調整弁で生じる圧力損失値を半分にでき、調整弁の弁体と弁座との隙間を広く取れるため、１次圧力が非常に高い、つまり減圧分が大きく弁体と弁座との弁隙間が極端に狭く、少しの変動が２次圧力に影響する場合でも安定した性能が得られる。
【００４９】
なお、前記実施形態では、調整弁３および副調整弁４の弁体３１，４１をＯ−リングによる弾性体で構成しているが、弁座３２，４２をＯ−リングによる弾性体で構成してもよく、その場合においても、弾性体が弁開閉移動方向に対し変形しないよう周溝構造などにより規制して配置する。また、Ｏ−リング以外の弾性材で構成してもよい。
【００５０】
図２は本発明の他の実施形態の圧力調整器２０を示す断面図である。この実施形態の圧力調整器２０は、圧力室１１に閉弁スプリング９をさらに備えた他は、前述の実施形態と同様であり、図１と同一部品には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
上記閉弁スプリング９は、プランジャー６を後退させる方向（図で左方向）すなわち調整弁３の閉弁方向に付勢するものである。具体的には、閉弁スプリング９はコイルスプリングからなり、圧力室１１内のプランジャー６の筒部６１外周に、一端がケース本体部１５の仕切壁１５ａに当接し、他端がダイヤフラム６を大気室１２側へ押圧するように縮装配置されてなる。
【００５２】
そして、前記圧力設定部５の調圧ネジ５２による２次圧力の調整は、調圧スプリング５１の付勢力が前述の実施形態におけるものより、上記閉弁スプリング９の付勢力分だけ大きくなるように調整される。
【００５３】
本実施形態では上記閉弁スプリング９を備えたことにより、調圧スプリング５１の付勢力を弱めて２次圧力の設定圧が低いときにも、ダイヤフラム６は調圧室１１と大気室１２との圧力差に応じて偏位し、このダイヤフラム６の偏位に応じたプランジャー６の移動により調整弁３および副調整弁４の正確な作動が得られ、安定した２次圧力調整が行える。また、調圧スプリング５１の付勢力が閉弁スプリング９の付勢力より小さくなるように調整された場合には、この閉弁スプリング９の付勢力でプランジャー６が後退移動し、調整弁３および副調整弁４が閉じた遮断状態を得ることができ、ガス排出口１４からのガス排出が停止される。
【００５４】
なお、上記閉弁スプリング９を備えていない前記図１の場合は、２次圧力が通常ある程度高い圧力に設定されることを前提としているもので、２次圧力の設定が大気圧より十分に高い場合には、ダイヤフラム６には２次圧力と大気圧との差圧に応じた大きな力が作用し、このダイヤフラム６の偏位に応じてプランジャー６を介して調整弁３および副調整弁４による正確な２次圧力調整作動が得られる。しかし、２次圧力が大気圧に接近して低く設定された場合には、大気圧との差圧に応じたダイヤフラム６を偏位させる力が小さくなるとともに、この差圧以外にプランジャー６が後退する方向にダイヤフラム６を偏位させる力がなくて応動性が低下し、２次圧力を調整する作用が不安定となるのを、本実施形態では、閉弁スプリング９の設置によりプランジャー６が後退する方向にダイヤフラム６を偏位させる力を得て、２次圧力の設定が低いときにもダイヤフラム６の応動性を向上して、安定した２次圧力の調整作用を確保したものである。
【００５５】
次に、本発明の圧力調整器（図１に示す実施形態のもの）による調圧作用を評価した実験結果を、比較例の圧力調整器（図５に示す単弁式の圧力調整器）によるものと比較して、図３および図４に示す。
【００５６】
図５に示す単弁式の圧力調整器１００は、原理的には図６(ａ)に示すものであり、同じ符号で示せば、ガス導入口１０５から導入された１次圧力の高圧ガスは、ダイヤフラム１０４の偏位に応じて開閉する調整弁１０６（弁体１０６ａが剛体、弁座１０６ｂが弾性体で構成されている）を経て、ダイヤフラム１０４で大気室１０３と画成されてなる調圧室１０２に流入し、調圧室１０２を経た２次圧力のガスがガス排出口１０８より排出される。なお、ダイヤフラム１０４に対する付勢力が、調圧スプリング１０９ａと調圧ネジ１０９ｂを備えた圧力設定部１０９により調整され、２次圧力が設定される。
【００５７】
＜測定例１＞
この測定例は、圧力調整器に供給する高圧ガス（不活性ガス）の１次圧力を変化させた場合の２次圧力の変化を測定したもので、図３に実線で本発明による測定結果を、破線で比較例による測定結果を示す。
【００５８】
２次圧力の設定は、本発明および比較例ともに、１次圧力が４００ｋＰａのときに、２次圧力が５０ｋＰａとなるように、圧力設定部の調圧ネジの調整により設定した。その際、ガス流量は、４０ｍＬ／ｍｉｎである。
【００５９】
図３のグラフより、実線で示す本発明の圧力調整器では、１次圧力を５０〜２０００ｋＰａの範囲で変化させても、２次圧力は設定値（５０ｋＰａ）を維持して変化せず、一定の圧力を維持した。調整弁と副調整弁の機能によって、圧力損失に伴って作用する力の影響を解消し、広い圧力範囲で調圧作用が得られることが確認できた。
【００６０】
これに対し、破線の比較例による単弁式の圧力調整器では、１次圧力が４００ｋＰａより低い領域では、２次圧力は設定値（５０ｋＰａ）より高く、１次圧力が４００ｋＰａより高い領域では、２次圧力は設定値（５０ｋＰａ）より低くなるように、全体として１次圧力の上昇に対し２次圧力が低下するように変化し、一定の２次圧力を維持することができなかった。
【００６１】
＜測定例２＞
この測定例は、圧力調整器に導入する高圧ガスに、弾性材（ゴム材）を膨潤させるガスの代表としてジメチルエーテルガスを使用し、時間の経過に対するガス流量の変化を測定したもので、図４に実線で本発明による測定結果を、破線で比較例による測定結果を示す。ジメチルエーテルガスの初期流量は８０ｍＬ／ｍｉｎであり、蒸気圧が４００ｋＰａとなる温度で試験した。
【００６２】
図４のグラフより、実線で示す本発明の圧力調整器では、時間が１２０分経過しても、排出ガス流量は初期流量を維持して変化せず、ガスとの接触によりＯ−リングに膨潤があってもガス流量への影響がないことが確認できた。
【００６３】
これに対し、破線の比較例による単弁式の圧力調整器では、弾性体による弁座の膨潤により弁隙間が変化し、測定を開始して１５分程度経過した時期からガス流量が低下し始め、その後時間の経過と共に急激に流量が低下し、約６０分経過した時点で流量が０となって、ガスが排出されなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態における圧力調整器の断面図
【図２】本発明の他の実施の形態における圧力調整器の断面図
【図３】圧力調整器に供給する高圧ガスの１次圧力を変化させた場合の２次圧力の変化を測定した結果を比較例と共に示すグラフ
【図４】圧力調整器に供給する高圧ガスにジメチルエーテルガスを使用し時間の経過に対するガス流量の変化を測定した結果を比較例と共に示すグラフ
【図５】図３および図４の測定例に使用した比較例の圧力調整器の断面図
【図６】一般的な圧力調整器の基本構造をそれぞれ示す概略図
【符号の説明】
10，20 圧力調整器
１ ケース
２ ダイヤフラム
３ 調整弁
４ 副調整弁
５ 圧力設定部
６ プランジャー
７ 複弁アジャスタ（調整機構）
９ 閉弁スプリング
11 調圧室
12 大気室
13 ガス導入口
14 ガス排出口
22 １次ガス通路
31，41 弁体
32，42 弁座
33，43 開口
51 調圧スプリング
52 調圧ネジ
61 筒部
62 軸部
63 周溝部
64 ２次ガス通路

Claims (8)

1. １次圧力を有する高圧ガスを導入し１次ガス通路に連通するガス導入口と、
   前記１次ガス通路の高圧ガスの１次圧力を２次圧力に圧力損失を有して減圧する調整弁と、
   前記調整弁を通過したガスの圧力振動を緩和する調圧室と、
   前記調圧室と大気室とを画成し、調圧室の２次圧力を受けて偏位するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムの偏位量を調整する圧力設定部と、
   前記ダイヤフラムに固着され前記調圧室に位置する筒部およびその先端から軸方向に延長された軸部を備え、前記筒部および前記軸部は中心部に一端より他端に貫通する２次ガス通路を備え、前記筒部の側壁に前記調圧室と前記２次ガス通路とを連通する連通口が開口されるプランジャーと、
   前記２次ガス通路を経た２次圧力を有するガスを排出するガス排出口と、を備える圧力調整器において、
   前記プランジャーで繋がれて前記調整弁と連動して作動し、圧力損失を有して高圧ガスの１次圧力を２次圧力に減圧し、その圧力損失に伴って受ける力が、前記調整弁における圧力損失に伴って前記プランジャーに作用する力とは逆方向に作用し、前記プランジャーに作用する該力を打ち消すように設置された副調整弁と、
   前記副調整弁の弁座位置を可変として前記副調整弁の圧力損失値が調整可能な調整機構とをさらに備え、
   前記調整弁の弁体および前記副調整弁の弁体が前記プランジャーに設置され、前記調整弁の弁体が１次圧力側に配置され、前記副調整弁の弁体が２次圧力側に配置され、
   前記調整機構は、前記調整弁の弁体が装着される周溝部および前記副調整弁の弁体が装着される周溝部の間の前記プランジャーの軸部が摺動可能に挿通されている開口並びに前記副調整弁の弁座を有する複弁アジャスタで構成され、前記調整弁が受ける圧力損失値と前記副調整弁が受ける圧力損失値が同じとなるように調整されてなることを特徴とする圧力調整器。
2. 前記調整機構は、前記調整弁を閉塞したときに前記副調整弁を閉塞するように挿入位置が調整されることを特徴とする請求項１記載の圧力調整器。
3. 前記複弁アジャスタの前記副調整弁の弁座は、前記ガス排出口側の前記開口の周縁に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の圧力調整器。
4. 前記プランジャーを、前記調整弁の閉弁方向に付勢する閉弁スプリングをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の圧力調整器。
5. 前記調圧室の２次圧力のガスが、前記プランジャーの中心部の２次ガス通路を通って前記ガス排出口に連通することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の圧力調整器。
6. 前記調整弁および前記副調整弁は弁体または弁座の一方が弾性体を含み、前記調整弁および前記副調整弁の弾性体が、その体積変化を弁開閉移動方向に対して垂直な方向に規制して配置してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の圧力調整器。
7. 前記弾性体をＯ−リングで構成したことを特徴とする請求項６記載の圧力調整器。
8. 前記高圧ガスがジメチルエーテルガスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の圧力調整器。

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