JP5232851B2 - 供給流量調節器の通気口 - Google Patents

Description

2007年4月20日付の「Service Regulator Vent」という名称の米国特許仮出願第60/913,130号の優先権の利益を主張し、この米国特許仮出願の全内容が、ここでの言及によって本明細書に明示的に組み込まれる。本発明は、ガス流量調節器に関し、さらに詳しくは、過剰な圧力を逃がすための安全弁を有しているガス流量調節器に関する。

典型的なガス分配システムによるガス供給の圧力は、システムに対する需要、環境、供給源、および／または他の因子に応じて変動しうる。しかしながら、炉やオーブンなどのガス器具が備えられた最終消費者の施設の多くは、ガスが、所定の圧力に従って、ガス流量調節器の最大能力以下で届けられることを必要とする。したがって、届けられるガスが最終消費者の施設の要件に合致するように保証するため、ガス流量調節器が、これらの分配システムへと組み込まれる。従来のガス流量調節器は、通常は、送り出されるガスの圧力を検出して制御するために、閉ループ制御のアクチュエータを備えている。

閉ループ制御に加えて、従来のガス流量調節器のいくつかは、安全弁を備えている。安全弁は、例えば流体分配システムの流量調節器または他の何らかの構成要素が故障したときに、過剰な圧力に対する保護を提供するように構成されている。すなわち、送出圧力が所定のしきい値圧力を超えて上昇する場合に、安全弁が開き、ガスの少なくとも一部を大気へと逃がし、システムの圧力を低下させる。

図1が、1つのそのような従来のガス流量調節器10を示している。流量調節器10は、大まかには、アクチュエータ12および調節弁14を備えている。調節弁14が、例えばガス分配システムからガスを受け取るための導入口16と、例えば1つ以上の器具を有する工場、レストラン、共同住宅、などといった最終消費者の施設へガスを届けるための排出口18とを定めている。

アクチュエータ12は、調節弁14の排出口18における圧力、すなわち出口圧力が、所望の出口圧力または制御圧力に従うことを保証するために、調節弁14に組み合わせられている。アクチュエータ12は、ハウジング20および制御アセンブリ22を備えている。ハウジング20は、制御アセンブリ22の少なくとも一部分を収容する空洞21を定めている。制御アセンブリ22は、調節弁14の出口圧力を検出および調節するように適応されている。具体的には、制御アセンブリ22は、ダイアフラム24、ピストン32、および制御アーム26を備えており、制御アーム26は、バルブディスク28を有している。制御アセンブリ22、さらに詳しくはダイアフラム24は、調節弁14の出口圧力を検出し、バルブディスク28の位置を調節して、調節弁14を通過する流体の流れを制御する。

さらに詳しくは、ダイアフラム24は、制御アーム26へと作用可能に接続され、すなわちピストン32を介してバルブディスク28へと作用可能に接続され、検出される出口圧力にもとづいて調節弁14の開きを制御する。例えば、最終消費者が、流量調節器10の下流のガス分配システムに需要を生じさせる例えば炉などの器具を作動させると、流出量が増加し、結果として出口圧力が低下する。その結果、ダイアフラム24は、この出口圧力の低下を検出し、ピストン32および制御アーム26の右側を下方（図1の向きによる）へと動かす。この制御アーム26の変位によって、バルブディスク28は調節弁14を開くように移動する。このように構成されることで、調節弁14の排出口18に向かってガスを引き出すことができる。

図1に示した従来の流量調節器10において、制御アセンブリ22は、さらに上述のような安全弁としても機能する。具体的には、制御アセンブリ22は、安全ばね40および安全弁42をさらに備えている。安全弁42は、アクチュエータ12のハウジング20に一体に形成された通気口34に配置されている。ダイアフラム24は、その中央部に貫通穴44を備えており、ピストン32はシール用カップ38を備えている。安全ばね40は、ピストン32とダイアフラム24との間に配置され、通常の動作において、ダイアフラム24をシール用カップ38へと付勢して、開口44を閉鎖する。

制御アーム26の破損などの不具合が生じると、制御アセンブリ22は、もはやバルブディスク28を直接制御することができず、調節弁14を通過する流入量によってバルブディスク28が極端な開放位置へと動かされる。これにより、最大量のガスがアクチュエータ12へと流入するようになる。結果として、ガスがアクチュエータ12を満たすにつれて、圧力がダイアフラム24に対して蓄積し、ダイアフラム24をシール用カップ38から離れるように押して、開口44を露出させる。その結果、ガスが、ダイアフラム24の穴44を通過し、安全弁42に向かって流れる。

安全弁42は、図1に示されるとおり、バルブ栓46およびバルブ栓46を閉鎖位置へと付勢する放出ばね54を備えている。アクチュエータ12において安全弁42に隣接する圧力が所定のしきい値圧力に達すると、バルブ栓46が放出ばね54の付勢に逆らって上方へと変位して開き、ガスを通気口34を通って大気へと排出し、流量調節器10内の圧力を下げる。一部の実施の形態においては、通気口34が、排出されるガスを特定の場所へと運ぶための配管をねじ込みによって接続するために、内側に複数のねじ山35を備えている。

通気口34のサイズおよび安全弁42の構成要素は、流量調節器10の個々の用途に応じて、さまざまであってよい。例えば、大量の逃がしを必要とする用途は、やはりより大容量の安全弁42を必要とする可能性がある。大容量の安全弁は、典型的には、サイズがより大きい点を除き、上述した安全弁42と同様に製作される。したがって、通気口34のサイズも、より大きな安全弁を収容するために大きくしなければならない。

図2は、例えば小容量の安全弁を収容するように構成された通気口34を備えている1つの従来の流量調節器のハウジング20を示している。ハウジング20は、上側ハウジング部品20aおよび下側ハウジング部品20bを備えている。上側ハウジング部品20aは、シェル部分51および一体に定められた通気口34を備えている。通気口34は、小容量の安全弁に関する通気性能に合わせ、例えば約2インチまたはそれよりも小さい直径を有している。さらに、上側および下側ハウジング部品20a、20bは、それらの外周を巡って延び、複数の固定具36によって一体に固定されるフランジ25a、25bを備えている。固定具36の数および間隔は、ハウジング部品20a、20bのフランジ25a、25bが図1に示したダイアフラム24を効果的に圧縮して密封することで、漏れの可能性を最小限にして最適な動作を保証できるように、流量調節器10の設計によって決定される。固定具36は、一般的には、図示のとおりの六角ボルトおよびナットなど、ねじ山付きの固定具を含む。

従来のハウジング部品20a、20bは、複数の中子が協働して鋳型の空洞を定めるようにお互いに対して配置される鋳造プロセスによって製造される。鋳型の空洞が、ハウジング部品20a、20bの具体的形状を定める。鋳造の複雑さゆえ、図2に示した従来のハウジングの上側ハウジング部品20aは、通気口34とフランジ25aとの間に直接、台座部31を備えて形成されている。図2に示した上側ハウジング部品20aの台座部31は、通常は中実であって、隣接する1対の固定具36の間に位置している。この中実の台座部31は、製造プロセスの産物というだけでなく、上側ハウジング部品20aのフランジ25aの上方に位置する通気口34の部分に構造的な支持をもたらすこともできる。

対照的に、図3は、大容量の安全弁を収容するように構成された通気口134を備えている別の従来の上側ハウジング部品120aの一部分の外観を示している。したがって、通気口134が、例えば図1および2に示した通気口34よりも大きい直径を有している。通気口134は、大容量の安全弁に関する通気性能に合わせ、約2と1/2インチ以上の直径を有することができる。上述のハウジング20と同様に、図3に示した上側ハウジング部品120aは、シェル部分151およびシェル部分151の外周を巡って延びるフランジ125aを備えている。フランジ125aは、複数のねじ山式の固定具136によって下側ハウジング部品（例えば、図1に示したような）のフランジへと固定されるように構成されている。

通気口134のサイズが大きくなっているため、ハウジング部品の間に配置されるダイアフラムに対して充分に一様なシールをもたらすために、固定具のうちの2つ（136a、136b）が、通気口134のほぼ下方に位置しなければならない。したがって、図3に示した上側ハウジング部品120aは、図2に示した台座部34などの中実な台座を備えておらず、代わりに、1対のフィン131a、131bを備えている。フィン131a、131bが、ハウジング部品を一体に固定すべくねじ山式の固定具136a、136bを設置することができるよう、通気口134の直下の上側ハウジング部品120aのフランジ125aへのアクセスを可能にしている。さらに、図2に関して上述した台座部31と同様に、フィン131a、131bは、上側ハウジング部品120aのフランジ125aの上方に位置する通気口134の部位に、構造的な支持をもたらすことができる。

発明が解決すべき課題

上側ハウジング部品20a、120aの従来の設計の1つの欠点は、台座部31およびフィン131a、131bが、技術者がねじ山式の固定具36、136a、136bを締め、および／または緩めようとするを妨げがちな点にある。例えば、図3に示されているように、流量調節器10の組み立てまたは分解の際に、固定具36を締めるため、または緩めるために、技術者がレンチまたは他の同様の工具を使用する可能性がある。フィン131a、131bが、レンチの自由な動きを妨げる可能性があり、固定具136a、136bを締めるため、または緩めるために、より長い時間を要しかねない。

概要
本発明は、調節弁とアクチュエータとを備える流量調節器を提供する。アクチュエータは、当該調節弁へと接続されるハウジングと、当該調節弁を通過するガスの流れを制御するための制御要素とを備えている。ハウジングは、複数のねじ山式の固定具によって外周のフランジを巡って一体に固定される上側および下側部品を含んでいる。さらに流量調節器は、過剰な圧力に対する保護をもたらすための安全弁を備えている。当該安全弁は、過剰な圧力の状況においてガスを大気へと排出できるよう、ハウジング部品のうちの一方に一体に形成される通気口に配置される。通気口は、ねじ山式の固定具の設置および／または除去を妨げることが極力ないようなサイズおよび構成とされている。すなわち、フランジが、複数の固定具を受け入れるためのまったく妨げのない上面を好都合に備えている。

一実施の形態においては、通気口が、大容量の安全弁を収容するように構成される。

本発明の他の態様は、大容量の安全弁を収容するための流量調節器のアクチュエータのハウジング部品を製造するための金型を提供する。当該金型は、外周のフランジおよび通気口を含むハウジング部品を協働して定める複数の中子を備える。フランジは、複数の固定具を受け入れるためのまったく妨げのない上面を好都合に備える。

流量調節器の側面断面図である。 小容量の安全弁を収容するための通気口を備えている1つの従来からの流量調節器のハウジングの斜視図である。 大容量の安全弁を収容するための通気口を備えている別の従来からの流量調節器のハウジングの一部分の斜視図である。 本発明の原理に従って構成された流量調節器のハウジングの一部分の斜視図である。

詳細な説明
図4は、本発明の原理に従って構成され、例えば大容量の安全弁を収容するように構成された通気口234を備えている流量調節器のハウジング220の外観を示している。大容量の安全弁を収容するために、通気口234は、例えば約2と1/2インチ以上の直径を有することができる。しかしながら、図4に示したハウジング220を、小容量の安全弁を収容するように構成してもよく、したがって、2と1/2インチよりも小さい直径を有することが可能である。さらに、ハウジング220は、図1に関して上述した流量調節器において使用されるように構成されている。

図1〜3に関して上述した従来のハウジング20、120と同様に、この開示のこの実施の形態のハウジング220は、上側ハウジング部品220aと、図1に関して開示した下側ハウジング部品20bと同様であってよい下側ハウジング部品（図示されていない）とを備えている。

上側ハウジング部品220aは、シェル部分251、通気口234、およびフランジ225を一体に定めている。フランジ225が、上側ハウジング部品220aのシェル部分251の外周の全体を巡って延びており、下側ハウジング部品の対応するフランジ（図1に示した下側ハウジング部品20bのフランジ25bなど）へと固定されるように構成されている。この目的のために、フランジ225は、複数の固定具236を受け入れるための複数の穴237を備えている。固定具236が、上側ハウジング部品220aを、例えば図1に示した下側ハウジング部品20bなどの下側ハウジング部品へと固定する。

固定具236の数および間隔は、ハウジング220が上側および下側ハウジング部品のフランジの間で図1に示したダイアフラム24などのダイアフラムを効果的に圧縮して密封し、漏れを最小限にするとともに、流量調節器の最適な動作を保証するように、流量調節器の設計によって決定される。固定具236は、一般的には、六角ボルトおよびナットなどのねじ山付きの固定具を含む。

本実施形態の上側ハウジング部品220aのフランジ225は、上面225aおよび下面225bを備えており、すでに述べたように、上側ハウジング部品220aの外周を完全に巡って延びている。ここに開示される実施の形態においては、上側ハウジング部品220aが、円形の断面を有することができる。したがって、フランジ225は、上側ハウジング部品220aの周囲を巡って延びる周状のフランジからなることができる。フランジ225の下面225bが、図1に示したダイアフラム24などのダイアフラムの外周部に密に係合するように構成されている。上面225aは、複数の固定具236の六角形の頭部236aが当接する表面をもたらす連続的であってまったく妨げられることがないリング状の表面である。このように設けられて、フランジ225の上面225aの全体が、固定具236のための座面を定めている。

図4に示した上側ハウジング部品220aの通気口234は、図1に示した流量調節器10に関して上述したやり方と同様のやり方で、過剰な圧力の状況下で流体を排出して過剰な圧力に対する保護をもたらすために、図1に示されるとおりハウジング220の内部から大気へと流体の連絡をもたらすおおむねＬ字形の導管を備えている。本実施形態の通気口234は、おおむね中空のエルボ（例えば、図1に示されているような）を含んでおり、上側ハウジング部品220aと一体に、すなわち一部品として形成されている。通気口234は、互いにほぼ直角に配置された直立部234aおよび接続部234bを含んでいる。直立部234aは、上側ハウジング部品220aのシェル部分251からおおむね上方に延びている。接続部234bは、直立部234aからフランジ225の上面225aの上方を延びているが、フランジ225の上面225aからは離間している。換言すると、接続部234bが、接続部234bの一部分がフランジ225の上面225aの上方に非支持で位置するように、直立部234aから片持ち梁状に延びている。接続部234bは、おおむね円柱形の外表面243を備えており、開口240を定めている。開口240は、大気に直接連絡している。開口240は、円形の断面であり、通気口234からの排出を特定の場所まで送ることができるよう、配管へと接続されるように構成することが可能である。したがって、一実施の形態においては、開口240の円柱形の内表面241が、ねじ山付きの管または配管と螺合するように構成された複数のねじ山（図示されていない）を備えることができる。したがって、図4に示した実施の形態の円柱形の表面241が、約2と1/2インチ以上の管または他のねじ山付きの継ぎ手と螺合するための充分な数のねじ山を備えることができる。

すでに述べたように、通気口234の接続部234bは、円柱形の外表面243を備えている。この円柱形の外表面243は、通気口234の開口240と直立部234aとの間でおおむね一様な円筒形である。このように構成されて、接続部234bは、図1〜3に関して上述した従来のハウジング部品20a、120aの台座部31およびフィン131a、131bのような台座またはフィンを備えていない。したがって、この実施の形態の上側ハウジング部品220aのフランジ225の上面225aは、まったく妨げられておらず、上側ハウジング部品220aのフランジ225aを巡って配置されたすべての固定具236のすべての頭部236aへの中断されることがない自由なアクセスを好都合に可能にしている。これにより、好都合なことに、技術者が、初期の組み立て時や、後のダイアフラム、ばね、または他の任意の構成要素を交換するための現場での保守の際に、本発明の原理に従って構成された流量調節器のアクチュエータハウジングを、より迅速に組み立てまたは分解することができる。

図4に示したハウジング部品220aは、機械加工、鋳造、射出成型、またはおおむね任意の他の方法によって製造可能である。しかしながら、鋳造という製造方法を使用するとき、そのような鋳造は、それぞれが凹部を定める複数の中子を含むと考えられる。そのように構成され、中子の凹所が協働してハウジング部品220aの具体的な形状を定める空洞を画定するように、それぞれの中子がお互いに対して配置される。具体的には、一実施の形態においては、複数の中子を、通気口234の具体的な形状を定める分割線を画定し、とくには図4に示した線300に一致する分割線を画定するように、集合させることができる。そのように構成されて、分割線300に一致する中子（単数または複数）が、台座部またはフィンを通気口234に隣接させて形成するための空間を備える必要がないハウジング220aのための空洞を好都合に画定する。

図4に示したハウジング部品220aを、図2および3に関してそれぞれ上述した台座部およびフィンをなくすことによって、固定具236への妨げのないアクセスを可能にするものとして説明したが、別の実施の形態のハウジング部品220aは、半径寸法が拡大されてなるフランジ225を備えることができる。そのような実施の形態においては、台座部またはフィンを、必ずしもなくす必要はない。例えば、フランジ225の半径寸法を大きくすることによって、固定具236を受け入れるための穴237を、固定具がもはや台座部またはフィンによって妨げられることがないように、半径方向外側へと移動させることができる。この代案の実施の形態において、拡大されたフランジ225の上面225aは、固定具236のための座面をもたらすために、通気口234の接続部234bの半径方向外側に配置された連続的かつまったく妨げられることがないリング状の部位を依然として有している。そのように構成され、このフランジ225の上面225aの半径方向の最も外寄りの部位のみが、固定具236のための座面を構成する。

このように、本発明は、本明細書に開示される特定の実施の形態に限られず、むしろ以下の特許請求の範囲の技術的思想および技術的範囲、ならびにそれらのあらゆるすべての均等物によって定められる。

Claims (12)

1. 流体の調節装置であって、
   制御要素と、該制御要素に作用可能に接続されたダイアフラムとを備えており、該制御要素が、当該調節装置を通過する流体の流れを制御すべく変位するように構成されている制御アセンブリ、
   前記制御アセンブリに作用可能に組み合わせられ、当該調節装置に過剰な圧力に対する保護をもたらすように構成された安全弁、
   前記制御アセンブリの少なくとも一部分を収容する空洞を定めており、上側ハウジング部品および下側ハウジング部品を含んでおり、該上側および下側ハウジング部品のそれぞれが、前記ダイアフラムの外周部分に隣接して配置されるフランジを備えているアクチュエータハウジング、
   前記上側および下側ハウジング部品のフランジを一体に固定して、両者の間に前記ダイアフラムの外周部分をシールする複数の固定具、
   前記上側ハウジング部品によって定められ、前記安全弁を収容しており、前記上側ハウジング部品のシェル部分からおおむね上方に延びている直立部と、前記直立部から片持ち梁状に延び、且つ、前記上側ハウジング部品のフランジの上面の上方に離間している接続部とを含むおおむねＬ字形の導管を備えている通気口、および
   前記上側ハウジング部品のフランジの上面によって定められ、前記複数の固定具が着座する座面を備えており、
   前記座面が、前記接続部に対する任意の構造的な支持による妨げをなくすことにより、前記複数の固定具への妨げのないアクセスを提供する連続的なリング状の表面を備えている流体調節装置。
2. 前記複数の固定具の頭部が隣接しているのに対して、前記座面が、全く妨げられることのないリング状の表面である、請求項１に記載の流体調節装置。
3. 前記座面が、前記上側ハウジング部品のフランジ上面全体を含んでいる請求項２に記載の流体調節装置。
4. 前記上側および下側ハウジング部品のフランジに定められ、該フランジにおいて周方向に間隔を開けて位置している複数の穴をさらに備えており、
   前記穴が、前記複数の固定具を受け入れ、前記複数の固定具のそれぞれがボルトを備える、請求項３に記載の流体調節装置。
5. 前記通気口の接続部が、流体を大気に連絡させる開口を定めており、該開口が、少なくとも2と1/2インチの寸法を有している請求項４に記載の流体調節装置。
6. 前記ダイアフラムは、出口圧力の変化を検出するように構成され、前記変化に応答して前記制御要素を動かす、請求項５に記載の流体調節装置。
7. 前記通気口が、前記上側ハウジング部品と一体に形成されている請求項６に記載の流体調節装置。
8. 流体の調節装置であって、
   制御要素と、該制御要素に作用可能に接続されたダイアフラムとを備えており、該制御要素が、当該調節装置を通過する流体の流れを制御すべく変位するように構成されている制御アセンブリ、
   前記制御アセンブリに作用可能に組み合わせられ、当該調節装置に過剰な圧力に対する保護をもたらすように構成された安全弁、
   前記制御アセンブリの少なくとも一部分を収容する空洞を定めており、上側ハウジング部品および下側ハウジング部品を含んでおり、該上側および下側ハウジング部品のそれぞれが、ダイアフラムの外周部分に隣接して配置されるフランジを備えているアクチュエータハウジング、
   それぞれが前記上側ハウジング部品のフランジの上面に着座する頭部を備えており、前記上側および下側ハウジング部品のフランジを一体に固定して、両者の間に前記ダイアフラムの外周部分をシールする複数の六角ボルト、および
   前記上側ハウジング部品から延びており、前記安全弁を収容しており、前記上側ハウジング部品のシェル部分からおおむね上方に延びている直立部と、該直立部から片持ち梁状に延びる接続部とを含むおおむねＬ字形の導管を備えており、該接続部が、前記フランジの上面が前記複数の六角ボルトの頭部のそれぞれへの妨げのないアクセスを提供する連続的なリング状の表面を備えるように、前記上側ハウジング部品のフランジの上面の上方に離間している通気口を備えている流体調節装置。
9. 前記フランジの前記上面は、前記接続部に対する任意の構造的な支持により妨げられるものではない、請求項８に記載の流体調節装置。
10. 前記通気口が、前記上側ハウジング部品と一体に形成されている請求項８に記載の流体調節装置。
11. 前記上側および下側ハウジング部品のフランジに定められ、該フランジにおいて周方向に間隔を開けて位置している複数の穴をさらに備えており、
    前記穴が、前記複数の六角ボルトを受け入れる請求項８に記載の流体調節装置。
12. 流体調節装置のためのアクチュエータハウジングであって、該流体調節装置を通過する流体の流れを制御するための制御要素およびダイアフラムを備える制御アセンブリと、過剰な圧力に対する保護をもたらすための安全弁とを収容するように構成されており、
    周状のフランジを備えており、該フランジに周方向に間隔を開けて位置する複数の穴が定められている上側ハウジング部品、
    周状のフランジを備えており、該フランジに周方向に間隔を開けて位置する複数の穴が定められており、該穴と前記上側ハウジング部品のフランジの穴とが、前記流体調節装置の制御アセンブリのダイアフラムを間に密に固定するための固定具を受け入れるように構成されている下側ハウジング部品、
    前記上側ハウジング部品から延びており、前記流体調節装置の安全弁を収容するように構成されており、前記上側ハウジング部品のシェル部分からおおむね上方に延びている直立部と、該直立部から片持ち梁状に延びて前記上側ハウジング部品のフランジの上面の上方に離間している接続部と、を備えている通気口、および
    前記上側ハウジング部品のフランジの上面によって定められ、前記複数の固定具が着座するように構成されており、前記複数の固定具への妨げのないアクセスを提供する連続的なリング状の表面を備えている座面を備えているアクチュエータハウジング。

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