説明

減圧装置

【課題】一次圧や二次圧に圧力損失を生じさせることなく、減圧装置を装備した流体導管の流量を計測可能にした。
【解決手段】流体導管1に装備され、上流側流体導管1uにおける一次圧を減圧して下流側流体導管1dにおける二次圧を得る減圧装置10であって、二次圧を検出する二次圧検出部13と、二次圧検出部13で検出された二次圧に基づいて流量抵抗を可変調整する可変抵抗部11と、可変抵抗部11の下流側に設けられ、一定の流量抵抗を有する固定抵抗部12とを備え、可変抵抗部11と固定抵抗部12との合成流量抵抗によって、一次圧を二次圧に減圧する。固定抵抗部12による発生差圧を検出することで、流体導管1の流量を計測できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体導管に装備され、上流側流体導管の流体圧力を減圧して下流側流体導管に供給する減圧装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
パイプラインによる都市ガス等の流体供給方式としては、上流側の高圧流体を段階的に減圧して下流側に供給する方式が採用されている。この際、減圧のための各段階には流体導管に減圧装置(ガバナ)が装備される。
【0003】
以下の説明では、減圧装置の上流側の流体導管内の圧力を一次圧といい、下流側の流体導管内の圧力を二次圧という。減圧装置は、一般に、上流側の流体導管と下流側の流体導管を連通するオリフィスの開度を調整自在な弁(主弁)を備え、二次圧を検知して前述した弁の開度を自動調整することで二次圧を設定圧に保つ自動圧力調整機構を具備している。
【0004】
減圧装置の下流側圧力である二次圧は、流体導管末端での流体の消費量によって変化する。減圧装置を介して流れる流体の流量は、流体導管末端での流体の消費量等を把握する上で重要である。この流量を計測するには、弁の開度を何らかの機構を用いて計測し、弁の上流側・下流側の圧力差と弁の開度から流量を推定する方式(ガバナ開度方式)と、減圧装置の機構とは無関係に減圧装置の上流側又は下流側に流量計を設置する方式(流量計挿入方式)がある。下記特許文献1には、減圧装置における弁の開度を計測するためのガバナ開度計が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−18986号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
減圧装置を介して流れる流体の流量を計測するために、前述したガバナ開度方式を採用すると、弁の開度を計測するために複雑な機構を減圧装置の弁動作機構に組み込むことが必要になるので、メンテナンスの煩雑さや減圧装置のコストアップを招く問題が生じる。
【0007】
一方、減圧装置を介して流れる流体の流量を計測するために、前述した流量計挿入方式を採用すると、一次圧や二次圧の圧力損失が問題になる。流量計としては、一般に差圧式流量計やカルマン渦式流量計等が用いられるが、これらの流量計は流路中に抵抗要素を含むので大流量通過時には抵抗要素による圧力損失が大きくなる。このため、減圧装置の上流側に流量計を設置した場合には、流量計の圧力損失で一次圧が低下し、流体を下流側に送出する輸送能力が低下してしまう問題が生じる。また、減圧装置の下流側に流量計を設置した場合には、減圧装置によって設定した二次圧に流量計による圧力損失が加わるので、所望の二次圧で下流側へ流体供給を行うことができない問題が生じる。
【0008】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、減圧装置を装備した流体導管の流量計測を行うに際して、減圧装置に複雑な機構を組み込むことなく流量計測を行うことができ、一次圧や設定した二次圧に圧力損失を生じさせることなく流量計測を行うことができること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このような目的を達成するために、本発明による減圧装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
流体導管に装備され、上流側流体導管における一次圧を減圧して下流側流体導管における二次圧を得る減圧装置であって、前記二次圧を検出する二次圧検出部と、前記二次圧検出部で検出された二次圧に基づいて流量抵抗を可変調整する可変抵抗部と、前記可変抵抗部の下流側に設けられ、一定の流量抵抗を有する固定抵抗部とを備え、前記可変抵抗部と前記固定抵抗部との合成抵抗によって、前記一次圧を前記二次圧に減圧することを特徴とする減圧装置。
【発明の効果】
【0010】
このような特徴を有する減圧装置では、固定抵抗部による発生差圧を検出することで、既知の固定抵抗部の流量抵抗と検出した発生差圧とによって流体導管の流量を求めることができる。これによると、減圧装置を装備した流体導管の流量計測を行うに際して、減圧装置に複雑な機構を組み込むことなく流量計測を行うことができ、一次圧や設定した二次圧に圧力損失を生じさせることなく流量計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る減圧装置を説明する説明図である。
【図2】本発明の他の実施形態に係る減圧装置を説明する説明図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る減圧装置を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態に係る減圧装置の基本構成を示した説明図である。減圧装置10は、流体導管1に装備され、流体導管1の上流側流体導管1uにおける一次圧を減圧して下流側流体導管1dにおける二次圧を得るものである。
【0013】
この減圧装置10は、可変抵抗部11、固定抵抗部12、二次圧検出部13を備えている。可変抵抗部11は、二次圧検出部13で検出された二次圧に基づいて流量抵抗を可変調整することができるものであり、開度を調整することで流量抵抗を可変調整する弁機構によって構成されている。一例としては、オリフィス開口部11aとオリフィス開口部11aの開度を調整する弁機構11bと弁機構11bを駆動する駆動部11cを備えている。図示の例では、二次圧検出部13で検出された二次圧が駆動部11cの駆動圧になっており、駆動部11cの動作によって流量抵抗が可変調整される。この可変抵抗部11は、二次圧が低下すると弁機構11bを動作させてオリフィス開口部11aの開度を開き、二次圧を設定圧に保つ自動調整機能を具備している。
【0014】
固定抵抗部12は、可変抵抗部11の下流側に設けられ、一定の流量抵抗を有するものである。この固定抵抗部12は、これによる発生差圧と流量との関係を予め計測したものであれば何でも良く、オリフィス(絞り)やベンチュリー等によって構成することができる。減圧装置10は、可変抵抗部11と固定抵抗部12の合成抵抗によって上流側流体導管1u内の一次圧を下流側流体導管1d内の二次圧に減圧している。
【0015】
このような減圧装置10によると、固定抵抗部12による発生差圧を検出することで流体導管1の流量を推定することができる。より具体的には、固定抵抗部12による発生差圧を検出する差圧検出部12aを備え、検出された発生差圧ΔPによって流体導管1の流量Qを求める。固定抵抗部12は、流量Qと発生差圧ΔPとの関係(流量抵抗)が予め計測されているので、この関係を用いて検出された発生差圧ΔPから流量Qを求めることができる。
【0016】
このような実施形態に係る減圧装置10によると、一次圧の流体が流れる上流側流体導管1uには流量計が設置されないので、一次圧が流量計の圧力損失によって低下することがない。また、二次圧の流体が流れる下流側流体導管1dにも流量計が設置されないので、二次圧が流量計の圧力損失によって低下することもない。更には、オリフィス開口部11aの開度を調整する弁機構11bの動作とは無関係に、二次圧の調整時にも不変の抵抗を有する固定抵抗部12の発生差圧で流体導管1の流量を求めることができるので、減圧装置10に弁動作を計測する複雑な機構を付加する必要がない。
【0017】
図2及び図3は、本発明の他の実施形態を示した説明図である(前述した実施形態と共通する部位には同一符号を付して重複説明を一部省略する)。この実施形態に係る減圧装置10も、図1に示した実施形態と同様に、可変抵抗部11、固定抵抗部12、二次圧検出部13を備えている。
【0018】
そして、可変抵抗部11は、上流側流体導管1uと下流側流体導管1dとを連通するパイロット流路20の流量を二次圧に基づいて可変調整し、パイロット流路20の流量に応じて変化する駆動圧によって動作する駆動部11cの動作によって流量抵抗を可変調整する。すなわち、上流側流体導管1uと下流側流体導管1dとを連通するパイロット流路20には、パイロット弁14が設けられる。
【0019】
このパイロット弁14は、二次圧検出部13によって検出された二次圧を駆動圧として弁の開度を調整し、パイロット弁14の開度によってパイロット流路20を流れる流体の流量が変化する。パイロット流路20を流れる流体の流量が変化するパイロット弁14及び抵抗部15での損失圧力が変わるので、パイロット流路20から分岐した駆動圧流路21の駆動圧が変化する。この駆動圧の変化によって可変抵抗部11の駆動部11cが動作する。
【0020】
したがって、図2に示した実施形態では、二次圧が低下すると、パイロット弁14が開き、パイロット流路20の流量が上昇し、パイロット流路20の流量上昇によって駆動圧流路21の駆動圧が低下し、駆動部11cが弁機構11bを開方向に動作させる。これによって二次圧を設定圧に自動調整する。この減圧装置10も、図1に示した実施形態と同様に、可変抵抗部11と固定抵抗部12の合成抵抗によって一次圧を二次圧に減圧している。
【0021】
一方、図3に示した実施形態では、二次圧が低下すると、パイロット弁14が開き、これにより、パイロット弁14での圧力損失が低下し、駆動圧流路21の駆動圧が増加し、駆動部11cが弁機構11bを開方向に動作させることで二次圧を設定圧に自動調整する。この減圧装置10も、図1に示した実施形態と同様に、可変抵抗部11と固定抵抗部12の合成抵抗によって一次圧を二次圧に減圧している。
【0022】
図2及び図3に示した実施形態においても、固定抵抗部12は、可変抵抗部11の下流側に設けられ、固定抵抗部12による発生差圧を検出することで流体導管1の流量を推定することができる。より具体的には、固定抵抗部による発生差圧を検出する差圧検出部12aを備え、検出された発生差圧ΔPによって流体導管1の流量Qを求める。固定抵抗部12は、流量Qと発生差圧ΔPとの関係(流量抵抗)が予め計測されているので、この関係を用いて検出された発生差圧ΔPから流量Qを求めることができる。
【0023】
このような実施形態に係る減圧装置10においては、流量計測による圧力損失が一次圧にも二次圧にも影響しない。したがって、流量計測とは無関係にパイロット流路20の流量変化によって可変抵抗部11を動作させることができる。また、前述した実施形態と同様に、一次圧の流体が流れる上流側流体導管1uには流量計が設置されないので、一次圧が流量計の圧力損失によって低下することがなく、二次圧の流体が流れる下流側流体導管1dにも流量計が設置されないので、二次圧が流量計の圧力損失によって低下することもない。
【0024】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る減圧装置10によると、固定抵抗部12による発生差圧を検出することで、既知の固定抵抗部12の流量抵抗と検出した発生差圧とによって流体導管の流量を求めることができる。これによると、減圧装置10を装備した流体導管1の流量計測を行うに際して、減圧装置10に複雑な機構を組み込むことなく流量計測を行うことができるだけでなく、一次圧や設定した二次圧に圧力損失を生じさせることなく流量計測を行うことができる。
【符号の説明】
【0025】
1:流体導管,1u:下流側流体導管,1d:上流側流体導管,
10:減圧装置,
11:可変抵抗部,
11a:オリフィス開口部,11b:弁機構,11c:駆動部,
12:固定抵抗部, 12a:差圧検出部,
13:二次圧検出部,14:パイロット弁,
20:パイロット流路,21:駆動圧流路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体導管に装備され、上流側流体導管における一次圧を減圧して下流側流体導管における二次圧を得る減圧装置であって、
前記二次圧を検出する二次圧検出部と、
前記二次圧検出部で検出された二次圧に基づいて流量抵抗を可変調整する可変抵抗部と、
前記可変抵抗部の下流側に設けられ、一定の流量抵抗を有する固定抵抗部とを備え、
前記可変抵抗部と前記固定抵抗部との合成抵抗によって、前記一次圧を前記二次圧に減圧することを特徴とする減圧装置。
【請求項2】
前記固定抵抗部による発生差圧を検出する差圧検出部を備え、
前記発生差圧によって前記流体導管の流量を求めることを特徴とする請求項1記載の減圧装置。
【請求項3】
前記可変抵抗部は、開度を調整することで流量抵抗を可変調整する弁機構によって構成されることを特徴とする請求項1又は2記載の減圧装置。
【請求項4】
前記可変抵抗部は、前記二次圧検出部で検出された二次圧を駆動圧とする駆動部の動作によって流量抵抗を可変調整することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の減圧装置。
【請求項5】
前記可変抵抗部は、前記上流側流体導管と前記下流側流体導管とを連通するパイロット流路の流量を前記二次圧に基づいて可変調整し、前記パイロット流路の流量に応じて変化する駆動圧によって動作する駆動部の動作によって、流量抵抗を可変調整することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の減圧装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate


【公開番号】特開2012−98218(P2012−98218A)
【公開日】平成24年5月24日(2012.5.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−247743(P2010−247743)
【出願日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【出願人】(000220262)東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Fターム(参考)】