WO2016067991A1 - ガス圧力調整装置 - Google Patents

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pilot
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governor
main
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Inventor
誠一郎 浅野
秀雄 和田
靖治 細原
長田　耕一
丹羽　浩志
文雄 戸木
Original Assignee
長野都市ガス株式会社
株式会社桂精機製作所
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/14—Control of fluid pressure with auxiliary non-electric power
    • G05D16/16—Control of fluid pressure with auxiliary non-electric power derived from the controlled fluid

Definitions

  • the present invention relates to a governor (a gas pressure adjusting device) using a pilot governor, in which a gas or the like transported at a primary pressure from the upstream side is decompressed to a secondary pressure and supplied to the downstream side in the gas supply system.
  • upstream pipe the gas transported by the primary pressure (high pressure / medium pressure) in the upstream transport pipe (hereinafter referred to as “upstream pipe”) is set to the preset secondary side set pressure.
  • a gas pressure adjusting device gas governor
  • downstream pipe the downstream transport pipe
  • the conventional gas governor is generally connected to a main valve (governor body) 11 that adjusts the amount of gas from upstream to downstream, and a downstream pipe 13.
  • a pilot governor 21 that controls the governor body 11 in response to a change in P2 (referred to as “secondary pressure”) is provided.
  • the pilot governor 21 is set to operate the main valve (governor body) 11 to supply gas downstream when the secondary pressure P2 becomes equal to or lower than a predetermined reference operation control pressure Ps.
  • a gas pressure adjusting device using such a pilot governor 21 has a conflicting characteristic that if the responsiveness to pressure fluctuations on the downstream side is improved, the tilt is likely to occur, and if the occurrence of the tilt is suppressed, the responsiveness is deteriorated. was there.
  • Patent Document 1 In order to avoid such a state where the response is delayed and the secondary pressure P2 is extremely reduced, a prior art for improving response characteristics while suppressing the occurrence of tilt is described in Patent Document 1 as shown in FIG. The technology has been proposed.
  • Patent Document 1 includes a sub pilot governor SC in addition to the main pilot governor SB.
  • the downstream pipe 13 side of the sub pilot governor SC is connected to the main pilot line S26 that connects the main pilot governor SB to the downstream pipe 13 via the sub pilot line S28. Further, the operation setting pressure of the sub pilot governor SC is set lower than that of the main pilot governor SB.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is capable of obtaining a quick response characteristic while suppressing the occurrence of tilting, and can stably ensure a sufficient flow rate ( It aims to provide gas governor).
  • the gas pressure adjusting device has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and reduces the gas that is installed in the middle of a pipeline and transported at the primary pressure from the upstream side to the secondary pressure.
  • a main valve that flows downstream, A main pilot loop for connecting the upstream pipe line and the downstream pipe line of the main valve via a restrictor; Provided on the downstream side of the restrictor in the main pilot loop, and when the secondary pressure falls below a predetermined reference operation control pressure, control the amount of gas passing through the main pilot loop, A main pilot governor for controlling the operation of the main valve so that the secondary pressure is constant;
  • a subpilot loop having one end connected between the restrictor of the main pilot loop and the main pilot governor, and the other end connected to the downstream pipe line through a path different from the main pilot loop; Provided in the sub-pilot loop, and controlling the amount of gas passing through the sub-pilot loop when the secondary pressure becomes a second reference pressure lower than the reference operation control pressure.
  • the responsiveness can be further improved.
  • the main pilot is connected by setting the connection point to the downstream pipe of the subpilot loop to a position different from that of the main pilot loop, and making the subpilot loop a separate path different from the main pilot loop. Stable operation is possible without affecting the governor.
  • FIG. 1 It is a figure showing one embodiment of the gas pressure regulation device concerning the present invention. It is a figure which shows an example of the main valve (gas governor main body) used for the gas pressure regulator which concerns on this invention. It is a graph which shows typically the change of the secondary pressure which shows the dynamic characteristic of a gas pressure regulator, when the secondary pressure falls in a blockade state, (a) is the secondary pressure when there is no subpilot governor. (B) is a graph which shows the change of the secondary pressure at the time of providing a subpilot governor. It is a figure which shows other embodiment of the gas pressure regulator which concerns on this invention. It is a schematic diagram which shows the connection form to the downstream pipe
  • FIG. 1 It is a figure which shows a dynamic characteristic when increasing a flow volume to 100 m ⁇ 3 > / h. It is a schematic diagram which shows the structure of the gas pressure regulator which concerns on a prior art. It is a figure which shows the structure of the gas pressure apparatus which concerns on patent document 1.
  • FIG. 1 It is a figure which shows a dynamic characteristic when increasing a flow volume to 100 m ⁇ 3 > / h. It is a schematic diagram which shows the structure of the gas pressure regulator which concerns on a prior art. It is a figure which shows the structure of the gas pressure apparatus which concerns on patent document 1. FIG.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a gas pressure adjusting device 10 according to the present invention
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of a main valve (governor body) 11.
  • the same number is used for the part which has the same function as the prior art shown in FIG.
  • This gas pressure adjusting device 10 has a main valve 11 that is installed in the middle of a pipeline and that reduces the gas transported from the upstream side at the primary pressure P1 to the secondary pressure P2 and flows it downstream.
  • the axial flow type governor employed as the main valve 11 in the present embodiment is currently widely used.
  • the schematic structure thereof is a pair of drum-shaped closures 16 having a large number of slits on the peripheral surface, a rubber sleeve 17 for closing the slits of the closure 16, and a cylindrical valve body 18 for housing these.
  • the control pressure Pc is applied to the space between the valve body 18 and the sleeve 17 so that the slits of the pair of drum-shaped closures 16 are opened and closed by the sleeve 17.
  • the gas pressure adjusting device 10 of the present invention is provided with a pilot loop in which an upstream pipe 12 and a downstream pipe 13 are connected so as to bypass the main valve 11.
  • the pilot loop includes a main pilot loop 20 and a subpilot loop 30.
  • Both the main pilot loop 20 and the subpilot loop 30 are connected to the upstream pipe line 12 at the connection point C1, and the restrictor 14 is provided on the upstream pipe side.
  • the restrictor 14 generates a control pressure Pc that controls the operation of the main valve 11.
  • the output side of the restrictor 14 has a main pilot loop 20 connected to the downstream pipe line 13 at the connection point C 2 of the downstream pipe line 13 and a sub pilot loop 30 connected to the downstream pipe line 13 at the connection point C 3 . It is divided into two routes.
  • the main pilot loop 20 is provided with a main pilot governor 21 between the restrictor 14 and the connection point C2, and the sub-pilot loop 30 is provided with a sub-pilot governor 31 between the restrictor 14 and the connection point C3. Provided.
  • the output of the restrictor 14 is connected to the main valve 11 via the conduit 40 and supplies the control pressure Pc to the main valve 11.
  • the sub pilot governor 31 and the main pilot governor 21 operate to decrease the control pressure Pc, and the main valve 11 opens in proportion to the decrease in the control pressure Pc.
  • the main valve 11 is opened, gas is supplied from the upstream pipe 12 to the downstream pipe 13.
  • a downstream secondary pressure P ⁇ b> 2 is supplied to the main pilot governor 21 via the main pilot line 20.
  • the main pilot governor 21 is adjusted using spring pressure and atmospheric pressure so that a valve connected to a diaphragm provided therein opens when the secondary pressure P2 becomes equal to or lower than a predetermined reference operation control pressure Ps. ing.
  • the atmospheric bleed diaphragm 22 is a diaphragm that changes the size of the opening to the atmospheric pressure, and thereby adjusts the response sensitivity of the main pilot governor 21.
  • the main valve 11 When the responsiveness of the main pilot governor 21 is improved, the main valve 11 is opened at once and the secondary pressure P2 is rapidly increased. Therefore, the opening and closing of the main pilot governor 21 is repeated and the tilt is likely to occur. Since the occurrence of tilt is extremely undesirable for the gas pressure adjusting device from the viewpoint of stable control, the air bleed restrictor 22 of the main pilot governor 21 is adjusted so as to suppress tilt even if the responsiveness is somewhat deteriorated.
  • the sub-pilot governor 31 has substantially the same structure and function as the main pilot governor 21. However, the sub-pilot governor 31 may not have an air bleed aperture function. Further, the sub pilot governor 31 assists the rising response of the main pilot governor 21 and therefore may have a smaller flow rate than the main pilot governor 21. For example, the sub-pilot governor 31 may have a flow rate about 1/3 that of the main pilot governor 21.
  • the sub-pilot governor 31 is adjusted so as to operate at an operation control pressure Pss higher than the reference operation control pressure Ps of the main pilot governor, and has good responsiveness. Further, since the sub-pilot governor 31 has a small flow rate, the control pressure Pc is hardly lowered and the tilt is hardly generated.
  • the operation control pressure Ps of the main pilot governor can be set to 2.2 kPa, and the operation control pressure Pss of the sub main pilot governor can be set to around 2.5 kPa.
  • the subpilot governor 31 when the secondary pressure P2 on the downstream side decreases and becomes equal to or lower than the operation control pressure Pss of the subpilot governor, the subpilot governor 31 is first opened, and the gas flows into the upstream pipe. 12 flows through the subpilot loop 30 to the downstream pipe 13. As a result, the control pressure Pc in the downstream pipe line 40 of the restrictor 14 decreases.
  • the control pressure Pc of the main valve 11 decreases, the main valve 11 opens and gas is supplied from the upstream pipe 12 to the downstream pipe 13.
  • a variable throttle 23 is provided on the downstream pipe 13 side of the subpilot loop 30 as shown in FIG. You may do it. Whether or not the variable diaphragm 23 is provided is arbitrary.
  • FIG. 3 is a graph schematically showing changes in the secondary pressure when the gas pressure adjusting device is operated from the state where the main valve 11 is closed.
  • (a) shows a case where adjustment is performed by a gas pressure adjusting device having a configuration with only the main pilot loop 20 and no sub-pilot loop 30, and
  • (b) shows the main pilot loop 20 and the sub-pilot loop 30 having the configuration of the present invention. The case where it adjusts with the gas pressure adjusting device of the structure provided with both is shown.
  • the subpilot governor 31 is activated as soon as the secondary pressure falls to the operation control pressure Pss of the subpilot governor 31, and the control pressure Pc of the main valve 11 is lowered.
  • the main valve 11 is opened, even if the main pilot governor 21 does not respond immediately, gas is supplied from the upstream pipe 12 to the downstream pipe 13. Therefore, the secondary pressure P2 does not extremely decrease.
  • the main pilot governor 21 is also activated with a delay, so the secondary pressure P2 is immediately adjusted to a predetermined set pressure (operation control pressure Ps), and no tilt occurs. .
  • the responsiveness of the main pilot governor 21 is lowered and the tilt is suppressed, the responsiveness can be improved as a whole gas pressure adjusting device.
  • the connection paths from the main pilot governor 21 and the subpilot governor 31 to the downstream pipe 13 are different from each other. Therefore, even if the subpilot governor 31 operates, the secondary pressure P2 supplied to the main pilot loop 20 is not affected. Accordingly, the main pilot governor 21 can perform a stable control operation according to the actual secondary pressure P2 of the downstream pipe 13.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a connection form of the subpilot loop 30 to the downstream pipe 13 in the second embodiment and other embodiments.
  • connection position C 3 ′ of the sub-pilot loop 30 to the downstream pipe line 13 is connected to a venturi narrow pipe portion 53 provided in the downstream pipe.
  • connection position of the sub-pilot loop 30 to the downstream pipe 13 may be provided in the vicinity of the portion C 3 ′′ where the pipe line in the vicinity of the entrance from the main valve to the downstream pipe line spreads abruptly.
  • FIG. 6 to 8 are graphs comparing the dynamic characteristics of the secondary pressure P2 and the flow rate Q during pressure adjustment by the gas pressure adjusting device according to the present invention and the conventional pressure adjusting device.
  • Figure (a) of 6-8 the configuration of the present invention, i.e. as shown FIG. 1, integer branched downstream pipe side of the main pilot loop 20 secondary pressure P2 on the downstream pipe 13 from a stable place C 2
  • a structure in which the downstream pipe side of the sub pilot loop 30 is connected to a position C 3 near the outlet of the downstream pipe 13 different from the connection position C 2 of the main pilot loop 30 (hereinafter referred to as “Example 1”). ) Shows the measurement results of the P2-Q dynamic characteristics of the gas pressure adjusting device.
  • the downstream pipe side of the main pilot loop 20 of the gas pressure adjusting device of FIG. 1 is connected to the pressure regulating pipe as in the first embodiment, and the downstream pipe side of the sub pilot loop 30 is connected to the main pipe.
  • the measurement results of the P2-Q dynamic characteristics of the configuration (hereinafter referred to as “Comparative Example 1”) connected to the pressure regulating tube at the same position C 2 as the pilot loop 20 are shown.
  • FIG. 6 to FIG. 8C show the measurement results of the dynamic characteristics of P2-Q of the gas pressure adjusting device configured to control the adjustment of the secondary pressure P2 only by the main pilot loop without providing the subpilot loop 30. (Hereinafter referred to as “Comparative Example 2”).
  • 6 to 8 show cases where the primary pressure P1 is changed to 0.2 MPa, 0.25 MPa, and 0.3 MPa, respectively. 6 to 8, the flow rate Q is 50 m 3 / h.
  • the secondary pressure P2 is equal to the primary pressure P1 regardless of the primary pressure P1. It is maintained in a stable state.
  • the secondary pressure P2 remains even after the transient vibration at the start of adjustment has subsided. The fluctuation (vibration) is relatively large up and down (see (c) of FIGS. 6 to 8).
  • FIGS. 9A to 9C show dynamic characteristics when the flow rate Q is increased to 100 m 3 / h and the primary pressure P1 is increased to 0.2 MPa, 0.25 MPa, and 0.3 MPa, respectively.
  • . 9A to 9C show the dynamic characteristics in the configuration of the first embodiment of the present invention on the left side, and the dynamic characteristics of Comparative Example 1 are compared on the right side.
  • FIG. 9 does not show the comparative example 2, when the main valve 11 is closed, the secondary pressure P2 in the comparative example 2 also rises abruptly as in the comparative example 1 or more. .
  • the connections on the downstream pipe side of the main pilot loop 20 and the sub-pilot loop 30 are set to different positions C 2 and C 3 , and the loops 20 and 30 are set to different paths independently.
  • venturi 51 in the downstream pipe and connecting the downstream pipe side of the sub-pilot loop 30 to the narrow pipe portion of the venturi 51, the responsiveness when the main valve 11 is opened can be further improved.

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Abstract

　アオリを抑え、迅速な応答特性を確保しつつ安定した圧力調整が可能なガス圧力調整装置を提供する。メインパイロットループ２０を介して下流管１３に接続されており所定の基準動作制御圧Ｐｓに基づいてメインバルブ１１の動作を制御するメインパイロットガバナ２１と、メインパイロットループ２０とは別系統のサブパイロットループ３０を介して下流管１３に接続されており、基準動作制御圧Ｐｓよりも高い所定の圧力Ｐｓｓに基づいてメインバルブ１１の開閉動作を制御するサブパイロットガバナ３１を設けたことにより、迅速な応答性を確保しつつ安定したガス圧力調整を実現する。

Description

ガス圧力調整装置
　本発明は、ガス供給システムにおいて、上流側から一次圧力で輸送されてくるガス等を二次圧力に減圧して下流側に供給する、パイロットガバナを使用したガバナ（ガス圧力調整装置）に関する。
　例えば都市ガス等のガス供給においては、上流側輸送管（以下、「上流管」と称する）内を一次圧力（高圧・中圧）で運ばれるガスを予め設定されている二次側設定圧力に減圧して下流側輸送管（以下、「下流管」と称する）に供給するために、ガス圧力調整装置（ガスガバナ）が設けられている。
　従来のガスガバナは、図１０に示す通り、一般的に、上流から下流へのガスの量を調整するメインバルブ（ガバナ本体）１１と、下流管１３に接続されており下流側の圧力(以下「二次圧」と称する)Ｐ２の変化に応じてガバナ本体１１を制御するパイロットガバナ２１を備えている。パイロットガバナ２１は二次圧Ｐ２が所定の基準動作制御圧Ｐｓ以下になると、メインバルブ（ガバナ本体）１１を作動させて下流側にガスを供給するように設定されている。
　このようなパイロットガバナ２１を使用したガス圧力調整装置は、下流側の圧力変動に対する応答性を良くすると、アオリが発生し易くなり、アオリの発生を抑えると応答性が悪くなるという、相反する特性があった。
　ガス等の供給ライン中に設置されるガバナ等ではアオリを発生させてはならない。そのため、流量を確保しながらアオリが発生しないようにする方法としてパイロットガバナ２１の大気ブリード用絞り２２を十分に絞ることが考えられるが、この方法では二次圧Ｐ２の低下に対応してガバナ本体を開く動作の応答性が著しく低下する。特にガス圧力調整装置が完全に停止した完全閉塞状態から下流管１３側の使用が開始されて使用量が増えた場合、使用を開始して二次圧Ｐ２が低下した時点から実際にガバナ本体１１が動作するまでに待ち時間が必要となるため、下流側の使用量と配管容量の関係如何によってはこの待ち時間内に二次圧低下が大きくなりすぎることもある。
　このように応答が遅れて二次圧Ｐ２が極端に低下する状態を避けるため、アオリの発生を抑制しつつ応答特性を良くするための先行技術として、図１１に示すような特許文献１に記載の技術が提案されている。
　特許文献１に記載の技術は、メインパイロットガバナＳＢに加えて、サブパイロットガバナＳＣを設けている。サブパイロットガバナＳＣの下流管１３側は、サブパイロットラインＳ２８を介して、メインパイロットガバナＳＢを下流管１３に接続するメインパイロットラインＳ２６に接続されている。また、サブパイロットガバナＳＣの動作設定圧力はメインパイロットガバナＳＢよりも低く設定されている。このように構成して、メインパイロットガバナＳＢのアオリを抑制するように調整しつつ、二次圧Ｐ２が低下したときには、まずサブパイロットガバナＳＣが応答することによりの応答特性を良くしている。
実開昭５３－７８６３７号公報
　しかしながら、特許文献1に記載のガスガバナにおいては、応答特性は良くなるものの、サブパイロットガバナＳＣが動作すると、サブパイロットガバナＳＣからサブパイロットラインＳ２８及びメインパイロットラインＳ２６を介して下流管１３へガスが流れる。
　このガス流はメインパイロットラインＳ２６に供給される二次圧Ｐ２に影響を与える。そのためサブパイロットガバナＳＣが動作を開始すると、下流管の二次圧Ｐ２をメインパイロットガバナＳＢに正確に伝えることができず、メインパイロットガバナＳＢの動作が不安定になるという問題があった。
　本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、アオリの発生を抑制しつつ、迅速な応答特性を得ることができ、しかも安定して十分な流量を確保することのできるガス圧力調整装置（ガスガバナ）を提供することを目的とする。
　本発明に係るガス圧力調整装置は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、管路の途中に設置されて上流側から一次圧で輸送されてくるガスを二次圧に減圧して下流側に流すメインバルブと、
　前記メインバルブの上流側の管路と下流側の管路とをリストリクタを介して接続するメインパイロットループと、
　前記メインパイロットループ内の前記リストリクタの下流側に設けられて、前記二次圧が所定の基準動作制御圧以下になったときに、前記メインパイロットループを通過するガスの量を制御して、前記二次圧が一定となるように前記メインバルブを動作制御するメインパイロットガバナと、
　一端が前記メインパイロットループの前記リストリクタと前記メインパイロットガバナの間に接続され、他端が前記下流側の管路に前記メインパイロットループとは異なる経路で接続されるサブパイロットループと、
　前記サブパイロットループ内に設けられて、前記二次圧が前記基準動作制御圧よりも低い第２の基準圧となったときに、前記サブパイロットループ内を通過するガスの量を制御することにより前記メインバルブを動作制御するサブパイロットガバナとを備えることを特徴とする。
また、下流管側にベンチュリーを設けて、サブパイロットループをベンチュリーの細管部に接続することにより、さらに応答性を向上させることができる。
　サブパイロットループの下流管への接続ポイントをメインパイロットループとは異なる位置とし、サブパイロットループをメインパイロットループとは異なる独立した別の経路とすることにより、サブパイロットガバナが動作してもメインパイロットガバナに影響を与えることがなく、安定した動作が可能となる。
本発明に係るガス圧力調整装置の一実施形態を示す図である。 本発明に係るガス圧力調整装置に使用するメインバルブ（ガスガバナ本体）の一例を示す図である。 閉塞状態において二次圧が低下したときに、ガス圧力調整装置の動的特性を示す二次圧の変化を模式的に示すグラフであり、(ａ)はサブパイロットガバナが無い場合の二次圧の変化示すグラフであり、（ｂ）はサブパイロットガバナを設けた場合の二次圧の変化を示すグラフである。 本発明に係るガス圧力調整装置の他の実施形態を示す図である。 第２の実施形態及びその他の実施形態における、サブパイロットループの下流管への接続形態を示す模式図である。 上流管側の一次圧が０．２ＭＰａで流量５０ｍ3/ｈとした場合の本発明に係るガス圧力調整装置及び従来技術のＰ２－Ｑ動特性を示す図である。 上流管側の一次圧が０．２５ＭＰａで流量５０ｍ3/ｈとした場合の本発明に係るガス圧力調整装置及び従来技術のＰ２－Ｑ動特性を示す図である。 上流管側の一次圧が０．３ＭＰａで流量５０ｍ3/ｈとした場合の本発明に係るガス圧力調整装置及び従来技術のＰ２－Ｑ動特性を示す図である。 流量を１００ｍ3／ｈに増やしたときの動特性を示す図である。 従来技術に係るガス圧力調整装置の構成を示す模式図である。 特許文献１に係るガス圧力装置の構成を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明に係るガス圧力調整装置１０について説明する。
　図１は、本発明に係るガス圧力調整装置１０の構成の一例を示す図であり、図２は、メインバルブ（ガバナ本体）１１の一例を模式的に示す図である。
　図１のガス圧力調整装置１０においては、図１０示した従来技術と同様の機能を有する部分は同じ番号を使用することとする。
　このガス圧力調整装置１０は、管路の途中に設置されて上流側から一次圧Ｐ１で輸送されてくるガスを二次圧Ｐ２に減圧して下流側に流すメインバルブ１１を有している。
　本実施形態においてメインバルブ１１として採用しているアキシャルフロー型ガバナは現在広く普及している。その概略構造は図２に示すように、周面に多数のスリットを有する鼓型の一対のクロージャ１６と該クロージャ１６のスリットを塞ぐゴム製のスリーブ１７とこれらを収納する円筒状のバルブボディ１８を含み、バルブボディ１８とスリーブ１７との間の空間に制御圧Ｐｃをかけることにより、鼓形状の一対のクロージャ１６のスリットをスリーブ１７で開閉させるようにしたものである。
　本発明のガス圧力調整装置１０は、メインバルブ１１を迂回するように上流管１２と下流管１３とが接続されるパイロットループが設けられている。パイロットループは、メインパイロットループ２０とサブパイロットループ３０から構成される。
　メインパイロットループ２０及びサブパイロットループ３０はいずれも、接続ポイントＣ１で上流側管路１２に接続され、上流管側にリストリクタ１４が設けられている。このリストリクタ１４により、メインバルブ１１を動作制御する制御圧Ｐｃが発生される。リストリクタ１４の出力側は下流側管路１３の接続ポイントＣ2において下流側管路１３と接続されるメインパイロットループ２０と、接続ポイントＣ3において下流管路１３に接続されるサブパイロットループ３０の２つの経路に分かれている。
 メインパイロットループ２０には、リストリクタ１４と接続ポイントＣ２の間に、メインパイロットガバナ２１が設けられており、サブパイロットループ３０には、リストリクタ１４と接続ポイントＣ３の間にサブパイロットガバナ３１が設けられる。
　また、リストリクタ１４の出力は、管路４０を介してメインバルブ１１に接続されており、制御圧Ｐｃをメインバルブ１１に供給する。二次圧Ｐ２が低下すると、サブパイロットガバナ３１及びメインパイロットガバナ２１が動作して制御圧Ｐｃが下がり、制御圧Ｐｃの低下に比例してメインバルブ１１は開く。メインバルブ１１が開くことにより、上流管１２から下流管１３にガスが供給される。
メインパイロットガバナ２１には、メインパイロットライン２０を介して下流側の二次圧Ｐ２が供給される。メインパイロットガバナ２１は、二次圧Ｐ２が、所定の基準動作制御圧Ｐｓ以下になると、内部に設けられたダイヤフラムに接続されたバルブが開くように、スプリング圧及び大気圧とを用いて調整されている。大気ブリード用絞り２２は大気圧への開口の大きさを変化させる絞りであり、これによりメインパイロットガバナ２１の応答感度を調整する。
　メインパイロットガバナ２１の応答性を良くすると、メインバルブ１１が一気に開き二次圧Ｐ２が急激に上がるため、メインパイロットガバナ２１の開閉が繰り返されアオリが発生し易くなる。アオリの発生は安定制御の観点からガス圧力調整装置にとって極めて好ましくないため、多少応答性が悪くなってもアオリを抑制するように、メインパイロットガバナ２１の大気ブリード用絞り２２を調整しておく。
　サブパイロットガバナ３１もメインパイロットガバナ２１とほぼ同様の構造及び機能を有している。しかし、サブパイロットガバナ３１では大気ブリード用絞りの機能は無くても良い。また、サブパイロットガバナ３１は、メインパイロットガバナ２１の立ち上がり応答性を補助するものであるため、メインパイロットガバナ２１に比べて流量の小さいもので良い。例えば、サブパイロットガバナ３１はメインパイロットガバナ２１の１／３程度の流量のもので良い。
　サブパイロットガバナ３１は、メインパイロットガバナの基準動作制御圧Ｐｓよりも高い動作制御圧Ｐｓｓで動作するように調整されており、応答性も良い。また、サブパイロットガバナ３１は流量が小さいので、制御圧Ｐｃの低下が少なくアオリも発生し難い。
　例えば、メインパイロットガバナの動作制御圧Ｐｓを２．２ｋＰａに設定し、サブメインパイロットガバナの動作制御圧Ｐｓｓを２．５ｋＰａ前後に設定することができる。
　以上のように構成されたガス圧力調整装置１０によれば、下流側の二次圧力Ｐ２が下がり、サブパイロットガバナの動作制御圧Ｐｓｓ以下になると、まずサブパイロットガバナ３１が開き、ガスが上流管１２からサブパイロットループ３０を経由して下流管１３に流れる。すると、リストリクタ１４の下流側管路４０の制御圧Ｐｃが低下する。メインバルブ１１の制御圧Ｐｃが低下するとメインバルブ１１が開き、上流管１２から下流管１３にガスが供給される。なお、流量の大きいサブパイロットガバナ３１を用いた場合等、アオリを抑制する必要がある場合には、図１に示すように、サブパイロットループ３０の下流管１３側に可変絞り２３を設けるよう構成しても良い。可変絞り２３を設けるか否かは任意である。
　サブパイロットガバナ３１が開きしばらくすると、アオリを抑制するように大気ブリード用絞り２２により応答性を抑えたメインパイロットガバナ２１のバルブが開く。これによりメインバルブ１１の制御圧Ｐｃがさらに下がり、メインバルブ１１から大量のガスが下流側に供給され、二次圧Ｐ２が所定の設定圧力（基準動作制御圧Ｐｓ）に調整される。
　図３を用いて説明する。図３はメインバルブ１１が閉塞している状態からガス圧力調整装置が動作した場合の二次圧力の変動を模式的に示すグラフである。(ａ)は、メインパイロットループ２０のみでサブパイロットループ３０の無い構成のガス圧力調整装置により調整した場合を示し、（ｂ）は本発明の構成であるメインパイロットループ２０及びサブパイロットループ３０の双方を備える構成のガス圧力調整装置により調整した場合を示している。
　メインバルブ１１が閉塞しており流量が"０"の状態では、ロックアップにより、基準動作制御圧Ｐｓよりも若干高くなっている。
 図３（ａ）からわかる通り、サブパイロットループ３０が無い場合には、アオリを抑制するために大気ブリード用絞り２２を絞ってあるので応答性が遅く、下流側の使用量が多い場合には、二次圧Ｐ２が"０"になるまで落ちてしまう場合も起こり得る。
　これに対し、サブパイロットループ３０がある場合、二次圧がサブパイロットガバナ３１の動作制御圧Ｐｓｓに落ちたらすぐにサブパイロットガバナ３１が起動して、メインバルブ１１の制御圧Ｐｃが下がる。これにより、メインバルブ１１が開くため、メインパイロットガバナ２１がすぐに応答しなくても上流管１２から下流管１３にガスが供給される。そのため、二次圧Ｐ２が極端に下がることはない。またサブパイロットガバナ３１が動作を開始してしばらくすると、遅れてメインパイロットガバナ２１も起動するので、二次圧Ｐ２はすぐに所定の設定圧力（動作制御圧Ｐｓ）に調整され、アオリも発生しない。
　このようにサブパイロットループ３０を設けることにより、メインパイロットガバナ２１の応答性を落としてアオリを抑制しても、ガス圧力調整装置全体として、応答性を良くすることが可能となる。
　また、メインパイロットループ２０とサブパイロットループ３０において、メインパイロットガバナ２１とサブパイロットガバナ３１から下流管１３への接続経路を、それぞれ独立した異なる経路となるように構成している。そのため、サブパイロットガバナ３１が動作しても、メインパイロットループ２０へ供給される二次圧Ｐ２には影響を与えない。
従って、メインパイロットガバナ２１は、下流管１３の実際の二次圧Ｐ２に応じて安定した制御動作行うことができる。
　図４は本発明の第２の実施形態を示し、図５は第２の実施形態及びその他の実施形態における、サブパイロットループ３０の下流管１３への接続形態を示す模式図である。
　第２の実施形態においては、サブパイロットループ３０の下流側管路１３への接続位置Ｃ3'を、下流管に設けたベンチュリーの細管部５３に接続している。メインバルブ１１が開いてガスが供給されると、下流管１３にガスが流入するが、このときベンチュリー５１の細管部５３は二次圧Ｐ２よりも低くなるので、メインバルブ１１が開いた直後のサプパイロットガバナ３１の応答性がより良くなる。
　また、他の実施形態として、サブパイロットループ３０の下流管１３への接続位置を、メインバルブから下流管路への入り口近傍の管路が急激に広がる部分近傍Ｃ3"に設けてもよい。このように構成することにより、メインバルブ１１の出力側の細い管から広い下流管１３にガスが流れ出る際の負圧がサブパイロットガバナ３１の動作制御圧Ｐｓｓに作用し、サブパイロットガバナ３１の応答性を良くすることができる。
　図６－図８に本発明にかかるガス圧力調整装置と従来の圧力調整装置による圧力調整時における二次圧Ｐ２と流量Ｑの動特性を比較したグラフである。
　図６－図８の（ａ）は、本発明の構成、すなわち図１示すように、メインパイロットループ２０の下流管側を下流管１３の二次圧Ｐ２が安定した所Ｃ2から分岐した整圧管に接続し、サブパイロットループ３０の下流管側をメインパイロットループ３０の接続位置Ｃ2とは異なる下流管１３の出口近傍の位置Ｃ3に接続した構成（以下、「実施例１」と称する）のガス圧力調整装置のＰ２－Ｑ動特性の測定結果を示している。図６－図８の（ｂ）は、図１のガス圧力調整装置のメインバイロットループ２０の下流管側を実施例１と同様に整圧管に接続し、サブパイロットループ３０の下流管側をメインパイロットループ２０と同じ位置Ｃ2である整圧管に接続した構成（以下、「比較例１」と称する）のＰ２－Ｑ動特性の測定結果を示す。図６－図８の（ｃ）はサブパイロットループ３０を設けずにメインパイロットループだけで二次圧Ｐ２の調整を制御する構成のガス圧力調整装置のＰ２－Ｑの動特性の測定結果を示す（以下、「比較例２」と称する）。
　図６－図８はそれぞれ、一次圧Ｐ１を０．２ＭＰａ、０．２５ＭＰａ、及び０．３ＭＰａに変化させた場合を示している。また、図６－図８のいずれの場合も流量Ｑは５０ｍ3／ｈを流す場合を示している。
　図６－８からわかるように、本願発明のガス圧力調整装置１０（実施例１）及び比較例１では、比較例２に比べるといずれの場合も比較的早く二次圧Ｐ２が安定する。これは、サブパイロットループを設けた効果である。
　また、図６－図８のグラフ（ａ）からわかるように、実施例１では、二次圧Ｐ２の過渡的な振動が収まった後は一次圧Ｐ１の如何に拘わらず、二次圧Ｐ２は安定した状態に維持される。これに対して、特にサブパイロットループ３０を設けない構成（比較例２）のＰ２－Ｑ動特性測定結果（ｃ）では、調整開始時の過渡的な振動が収まった後も二次圧Ｐ２が上下に比較的大きく変動（振動）をしている（図６－図８の（ｃ）参照）。
　サブパイロットループの下流端をメインループの下流端側に接続した構成（比較例１）の動特性（図６－図８の（ｂ）参照）は、比較例２の構成（図６－図８の（ｃ）参照）ほど顕著では無いものの、本願発明の実施例１の動特性（図６－図８の（ａ）参照）に比べて、二次圧Ｐ２が安定状態に移行した後の二次圧Ｐ２の上下振動が比較的大きく、実施例１に比べて安定性に欠けることがわかる。
　初期の過渡的振動が収まった後はできるだけ安定していることが望ましく、このような上下振動幅（振幅）は、ほぼ０．１kＰａが許容限界値であり、比較例１の動特性は限界ぎりぎりの振動値となっている（特に図７、図８の（ｂ）参照）。
　また、図７の動特性を見るとわかるように、一次圧Ｐ１が高くなると、比較例１、２では、本願発明の実施例の動特性（ａ）に比べて、メインバルブを閉じた直後の二次圧Ｐ２が大きく圧力上昇する。この二次圧Ｐ２の圧力上昇は小さいほど良いが、図７に示す動特性では、実施例１に比較して比較例１、２では２倍ほど大きな圧力上昇があり、二次圧Ｐ２が安定するのに要する時間も２倍ほど長くかかり、実施例１に比べてかなり不安定であることがわかる。
　この現象（動特性）は、流量が少ない５０ｍ3／ｈ程度では、さほど顕著に表れないが、流量Ｑが多くなるほど、また一次圧Ｐ１が高くなるほど顕著に表れる。参考までに、流量を１００ｍ3／ｈに増やしたときの動特性を図９に示す。図９の（ａ）－（ｃ）は、流量Ｑを１００ｍ3／ｈに増やし、一次圧Ｐ１をそれぞれ０．２ＭＰａ、０．２５ＭＰａ、０．３ＭＰａと増やした場合についての動特性を示している。図９の（ａ）－（ｃ）はいずれも左側に本願発明の実施例１の構成における動特性を示し、右側に比較例１の動特性を比較して示している。なお、図９では、比較例２については示していないが、メインバルブ１１を閉じたときに、比較例２も比較例１と同様またはそれ以上に二次圧Ｐ２が急激に圧力上昇している。
　図９からわかるように、流量Ｑを１００ｍ3／ｈに増やすと、一次圧Ｐ１が０．２ＭＰａ、０．２５ＭＰａ、０．３ＭＰａのときのいずれも、メインバルブ１１が閉じた直後の二次圧Ｐ２が、本願発明の実施例１と比較して２倍以上大きな圧力上昇がある。２次圧Ｐ２が安定するのに要する時間もそれに比例して約２倍程度の時間を要している。
　なお、比較例１のサブパイロットループ３０の下流管側をメインパイロットループ２０に接続した構成では、ときおり、メインバルブ１１が開いていない状態でも、二次圧が常時変動することがある。この現象が図７の（ｂ）に顕著に表れている。これは、メインバルブ１１がほぼ閉塞状態で僅かに１ｍ3／ｈ程度の僅かな量のガスを上流管１２から下流管１３に流しているときに、二次圧Ｐ２がふらついて安定していない現象が起こっていることを示している。このようなふらつき現象は、本発明の構成、すなわち、サブパイロットループ３０の下流管側とメインパイロットループ２０の下流管側を独立した別経路とすることにより、完全になくなる（図６－図８の（ａ）及び図９参照）。
　以上からわかるように、本発明によると、メインパイロットループ２０とサブパイロットループ３０の下流管側の接続をそれぞれ異なる位置Ｃ2，Ｃ3として、各ループ２０，３０をそれぞれ独立した異なる経路としたことにより、応答特性が良く、アオリが少なくかつ安定して二次圧Ｐ２を一定値に維持することができるガス圧力調整装置を提供することができることがわかる。
　また、下流管にベンチュリー５１を設けて、サブパイロットループ３０の下流管側をベンチュリー５１の細管部に接続することにより、メインバルブ１１弁開時の応答性をさらに向上させることが可能である。
 さらに、サブパイロットループ３０の下流管側を、下流管のメインバルブ１１の出力近傍に接続することにより、メインバルブ１１弁開時の応答性を向上させることも可能である。
１０　本発明のガス圧力調整装置
１１　メインバルブ（ガバナ本体）
１２　上流側輸送管（上流管）
１３　下流側輸送管（下流管）
１４　リストリクタ
１６　クロージャ
１７　スリーブ
１８　バルブボディ
１９　上流側接続管路
２０　メインパイロットループ
２１　メインパイロットガバナ
２２　大気ブリード用絞り
２３　可変絞り２３
３０　サブパイロットループ
３１　サブパイロットガバナ
５０　第２の実施形態に係るガス圧力調整装置
５１　ベンチュリー
５３　細管部
Ｐ１　一次圧
Ｐ２　二次圧
Ｐｃ　制御圧
Ｐｓ　基準動作制御圧
Ｐｓｓ　サブパイロットガバナの動作制御圧
Ｑ　　流量

Claims (3)

  1. 　管路の途中に設置されて上流側から一次圧で輸送されてくるガスを二次圧に減圧して下流側に流すメインバルブと、
     前記メインバルブの上流側の管路と下流側の管路とをリストリクタを介して接続するメインパイロットループと、
    　前記メインパイロットループ内の前記リストリクタの下流側に設けられて、前記二次圧が所定の基準圧以下になったときに、前記メインパイロットループを通過するガスの量を制御して、前記二次圧が一定となるように前記メインバルブを動作制御するメインパイロットガバナと、
    　一端が前記メインパイロットループの前記リストリクタと前記メインパイロットガバナの間に接続され、他端が前記下流側の管路に前記メインパイロットループとは異なる経路で接続されるサブパイロットループと、
    前記サブパイロットループ内に設けられて、前記二次圧が前記基準圧よりも高い第２の基準圧となったときに、前記サブパイロットループ内を通過するガスの量を制御することにより前記メインバルブを動作制御するサブパイロットガバナを備えることを特徴とするガス圧力調整装置。
  2. 　前記サブパイロットループは、前記下流側の管路に接続される前記他端が、前記下流側の管路に設けられたベンチュリーの細管部に接続されることを特徴とする請求項１に記載のガス圧力調整装置。
  3. 　前記サブパイロットループは、前記下流側に接続される前記他端が、前記下流側の管路の前記メインバルブ出力口近くに接続されることを特徴とする請求項１に記載のガス圧力調整装置。
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