特許 7005555 パイロットガバナとそれを用いたパイロット式ガスガバナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-07

(45)【発行日】2022-01-21

(54)【発明の名称】パイロットガバナとそれを用いたパイロット式ガスガバナ

(51)【国際特許分類】

   G05D 16/16 20060101AFI20220114BHJP

【ＦＩ】

G05D16/16 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019095133

(22)【出願日】2019-05-21

(65)【公開番号】P2020190864

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2020-07-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000142078

【氏名又は名称】株式会社協成

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(72)【発明者】

【氏名】唐澤 宏二

【審査官】藤崎 詔夫

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５４－０５４３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１２２１１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－１４９８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－０３７６０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－０８３９８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １６／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次圧を導入する駆動圧力室（６）、主ガバナ（３３）によって調圧された二次圧力を導入する二次圧力室（７）、大気圧室（８）、及び前記駆動圧力室（６）と前記大気圧室（８）との間に配置される調整圧力室（１５）を内部に有するケーシング（２）と、
前記駆動圧力室（６）と前記二次圧力室（７）を区画する第１ダイヤフラム（３）、前記駆動圧力室（６）と前記調整圧力室（１５）を区画する第２ダイヤフラム（４）、及び前記調整圧力室（１５）と前記大気圧室（８）を区画する第３ダイヤフラム（１４）と、
前記ケーシング（２）内に配置されて前記第１、第２、第３ダイヤフラム（３、４、１４）の内周側を支持するホルダ（５）と、
前記ホルダ（５）の変位によって前記駆動圧力室（６）に対する一次側管路（３１）からの制御用圧力流体の導入量を増減させる供給弁（１０）と、
前記供給弁（１０）の閉弁動作に連動して前記駆動圧力室（６）を前記二次圧力室（７）に連通させる排気弁（１１）と、
前記大気圧室（８）に設置されて前記ホルダ（５）を前記二次圧力室（７）側に向けて付勢するスプリング（１２）と、
前記駆動圧力室（６）と前記調整圧力室（１５）を繋ぐ通路（１６）と、
その通路（１６）に配置される絞り（１７）とを有し、
前記第１ダイヤフラム（３）と前記第２ダイヤフラム（４）の受圧状態の差が大きく、
前記第１ダイヤフラム（３）と前記第３ダイヤフラム（１４）の受圧状態は近似しており、
前記ホルダ（５）を前記二次圧力室（７）側に動かそうとする力と、前記大気圧室（８）側に動かそうとする力がバランスした位置で前記供給弁（１０）の弁部開度がゼロ、又は一定に維持されるようになっており、
二次圧力の低下に対する過渡応答時には、前記ホルダ（５）の位置制御が前記第１ダイヤフラム（３）と前記第２ダイヤフラム（４）によってなされ、
前記駆動圧力室（６）と前記調整圧力室（１５）の圧力が近似又は等しい安定時には、前記ホルダ（５）の位置制御が前記第１ダイヤフラム（３）と前記第３ダイヤフラム（１４）によってなされるパイロットガバナであって、
前記駆動圧力室（６）と前記調整圧力室（１５）との間に、前記駆動圧力室（６）の圧力（ＰＷ）と前記調整圧力室（１５）の圧力（ＰＣ）がＰＷ≧ＰＣの関係にあるときに閉弁し、ＰＷ＜ＰＣとなったときに開弁して前記調整圧力室（１５）の圧力を前記駆動圧力室（６）に逃がす排気弁（１９）又は逆止弁（２０）を備えるパイロットガバナ。

【請求項2】

前記第３ダイヤフラム（１４）の前記ホルダ（５）に対する取り付け位置を変更可能となす取り付け位置調整機構（１８）を含んでいる請求項１に記載のパイロットガバナ。

【請求項3】

前記絞り（１７）が可変絞り（１７Ａ）である請求項１又は２に記載のパイロットガバナ。

【請求項4】

前記調整圧力室（１５）に連通させたタンク（２１）を備える請求項１～３のいずれかに記載のパイロットガバナ。

【請求項5】

ダイヤフラム（３３ｃ）によって区画されたバランス圧力室（３３ｂ）とローディング圧力室（３３ｄ）及び一次側管路（３１）と二次側管路（３２）の連通状態を切り替える開閉弁（３３ａ）と、その開閉弁（３３ａ）に閉弁力を付与するメインスプリング（３３ｅ）を備え、前記一次側管路（３１）と前記二次側管路（３２）間に組み込まれて一次側圧力を減圧して二次側に流す主ガバナ（３３）と、請求項１～４のいずれかに記載のパイロットガバナ（１）を組み合わせ、
前記パイロットガバナ（１）の前記駆動圧力室（６）を前記一次側管路（３１）に、前記二次圧力室（７）を、前記二次側管路（３２）と前記主ガバナ（３３）のバランス圧力室（３３ｂ）にそれぞれ接続し、
前記駆動圧力室（６）を、前記主ガバナ（３３）のローディング圧力室（３３ｄ）に接続したパイロット式ガスガバナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ガス圧力の制御に利用されるパイロットガバナと、そのパイロットガバナを用いて二次側でのガス使用量の増加に伴う二次側圧力の低下を防止したパイロット式ガスガバナに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、都市ガスなどの供給経路の途中には、管路内の圧力を切り替える箇所が存在し、その部分には、ガスガバナ（整圧器）が設けられている。

【0003】

そのガスガバナの一例の概略構成を図１３に示す。同図のガスガバナは、パイロット式ガスガバナと称されているものであって、下記特許文献１などに示されている。

【0004】

図１３のパイロット式ガスガバナ３０には、一次側管路３１と二次側管路３２間に組み込まれて高圧の一次側圧力を減圧して二次側に流す主ガバナ（本体稼動部）３３、その主ガバナ３３の動作を制御するパイロットガバナ１、オリフィス３４などが含まれており、これらの機器による二次側圧力（以下では二次圧力と言う）の調圧によって二次圧力の変化が小さく抑えられる。

【0005】

図１３のパイロットガバナ１は、ケーシング２に設けられた第１ダイヤフラム（上ダイヤフラム）３と第２ダイヤフラム（下ダイヤフラム）４を、ホルダ５を介して連結し、ケーシング２内に、第１ダイヤフラム３と第２ダイヤフラム４間に位置する駆動圧力室（荷重圧室）６と、第１ダイヤフラム３の上部に位置する二次圧力室７と、第２ダイヤフラム４の下部に位置する大気圧室８を形成している。

【0006】

また、制御用圧力流体の導入通路９と、その導入通路９の駆動圧力室６への出口部に設置された供給弁（サプライバルブ）１０と、駆動圧力室６と二次圧力室７の連通状態を切り替える排気弁（エキゾーストバルブ）１１と、ホルダ５を大気圧室８側から二次圧力室７側に向けて付勢する付勢力の調整が可能なスプリング１２をケーシング２の内部に備えている。

【0007】

二次圧力室７は、二次側管路３２と主ガバナ３３のバランス圧力室３３ｂに接続され、整圧器の形態によっては、一次側管路３１と導入通路９を結ぶ経路の途中に組み込まれる減圧弁（図示せず）の調整圧力室にも接続される。

【0008】

導入通路９は、一次側管路３１に接続され、駆動圧力室６は、主ガバナ３３のローディング圧力室（駆動圧力室）３３ｄに接続される。

【0009】

供給弁１０は、図１４に示すように、第１ダイヤフラム３と第２ダイヤフラム４の受圧状態の差によって弁部開度が制御され、第１ダイヤフラム３とスプリング１２がホルダ５を上向きに動かそうとする力と第２ダイヤフラム４がホルダ５を下向きに動かそうとする力がバランスした位置で弁部開度が一定に維持される。

【0010】

例示のパイロットガバナ１の駆動圧力を利用して主ガバナ３３を作動させるガスガバナは、一次側管路３１と二次側管路３２の連通が主ガバナ３３の開閉弁３３ａによって遮断されている状況下で二次側管路３２内の圧力が使用されて低下すると、パイロットガバナ１の二次圧力室７の圧力が低下する。

【0011】

そのために、パイロットガバナ１の第１、第２のダイヤフラム３、４がホルダ５を相反する向きに動かそうとする力のバランスが崩れ、第１、第２のダイヤフラム３、４がスプリング１２に押されてホルダ５と共に上向きに移動し、供給弁１０の弁部開度が大きくなる。

【0012】

その結果、一次側管路３１からの駆動圧力室６に対する制御用圧力流体の導入量が増加し、駆動圧力室６の圧力（主ガバナ３３に供給する駆動圧）が高まる。

【0013】

駆動圧力室６の圧力は、主ガバナ３３のローディング圧力室３３ｄに流れ、これによる
ローディング圧力室３３ｄの圧力上昇により開閉弁３３ａが開弁し、一次側管路３１から二次側管路３２へ高圧のガスが流入する。

【0014】

駆動圧力は、主ガバナ３３の開閉弁３３ａからの流量が二次側でのガス使用量に応じた流量になるまで上昇する。

【0015】

駆動圧力が制御目標圧（開閉弁３３ａからの流量が二次側でのガス使用量に応じた流量になる圧力）まで上昇すると、パイロットガバナ１の内部のホルダ５に対向して作用する力が再びバランスする。

【0016】

駆動圧力が上昇した影響により、パイロットガバナ１の内部ではホルダ５を大気圧室８
側へ押す力が増加しており、その分、二次圧力が低下してホルダ５に対向して作用する力がバランスしている。

【0017】

このため、ガス使用量の増加に応じて二次圧力の低下が起こる。

【0018】

また、このときに駆動圧がホルダ５を大気圧室８側に押すように作用する力は、第１、第２のダイヤフラム３、４の受圧状態の差によるものである。

【0019】

上記の状態とは反対に、ガス供給経路の二次側でのガス使用量が減少すると、パイロットガバナ１の二次圧力室７の圧力が上昇し、ホルダ５が大気圧室８側へ移動することで開閉弁３３ａが閉弁し、これに連動して排気弁１１が開弁することで、駆動圧力室６内の駆動圧力が二次圧力室７側へ排出され、ガバナは停止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0020】

【文献】特開２００４－２５２７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

パイロット式ガスガバナは、パイロットガバナが二次圧力の低下に応じて生成した駆動圧力を主ガバナに制御信号として送っているが、図１３に示した従来のパイロット式ガスガバナは、特性上、二次側でのガス使用量が増加すると、二次圧力が一定値低下すると言う欠点を有していた（図１５の静特性Ａ参照）。

【0022】

これは、パイロットガバナの第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムの受圧状態の差を利用して駆動圧を生成しているからである。

【0023】

その二次圧力の低下は、パイロットガバナの第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムの受圧状態を近似させる（受圧状態の差を小さくする）ことによって小さく抑えることができる（図１５の静特性Ｂ参照）。

【0024】

しかしながら、この方法を採ると、ガス使用量変化時の駆動圧の応答挙動が過敏になってパイロットガバナによる制御が不安定になり、二次圧力Ｐ２が図１６に示すように大きく振れてその振れが止まらなくなる。そのために、パイロットガバナの第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムの受圧状態を近似させることには限界があった。

【0025】

図１７に示すように、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムの受圧状態の差が大きく設定されたパイロットガバナは、制御の初期には二次圧力Ｐ２が振れるが、その振れは早めに収束する。

【0026】

そのために、従来のパイロットガバナは、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムの受圧状態の差を大きく設定しているが、そのパイロットガバナは、図１７からわかるように、振れが収束した後の二次圧力Ｐ２の低下が避けられない。

【0027】

上記二次側でのガス使用量の増加に伴う二次圧力の低下の問題は、多量のガスが使用される用途のガス供給経路において特に顕著に現れる。

【0028】

そこで、この発明は、二次圧力変化時の動作を安定させたパイロットガバナと、二次側でのガス使用量の増加に伴う二次圧力の低下を防止したパイロット式ガスガバナを提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0029】

上記の課題を解決するため、この発明においては、
一次圧を導入する駆動圧力室、主ガバナによって調圧された二次圧力を導入する二次圧力室、大気圧室、及び前記駆動圧力室と前記大気圧室との間に配置される調整圧力室を内部に有するケーシングと、
前記駆動圧力室と前記二次圧力室を区画する第１ダイヤフラム、前記駆動圧力室と前記調整圧力室を区画する第２ダイヤフラム、及び前記調整圧力室と前記大気圧室を区画する第３ダイヤフラムと、
前記ケーシング内に配置されて前記第１、第２、第３ダイヤフラムの内周側を支持するホルダと、
前記ホルダの変位によって前記駆動圧力室に対する一次側管路からの制御用圧力流体の導入量を増減させる供給弁と、
前記供給弁の閉弁動作に連動して前記駆動圧力室を前記二次圧力室に連通させる排気弁と、
前記大気圧室に設置されて前記ホルダを前記二次圧力室側に向けて付勢するスプリングと、
前記駆動圧力室と前記調整圧力室を繋ぐ通路と、
その通路に配置される絞りとを有し、
前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムは、その両者の受圧状態の差が大きく、
前記第１ダイヤフラムと前記第３ダイヤフラムは、その両者の受圧状態が近似しており、
前記ホルダを前記二次圧力室側に動かそうとする力と、前記大気圧室側に動かそうとする力がバランスした位置で前記供給弁の弁部開度がゼロ、又は一定に維持されるようになっており、
二次圧力の低下に対する過渡応答時には、前記ホルダの位置制御が前記第１ダイヤフラムと前記第２ダイヤフラムによってなされ、
前記駆動圧力室と前記調整圧力室の圧力が近似又は等しい安定時には、前記ホルダの位置制御が前記第１ダイヤフラムと前記第３ダイヤフラムによってなされるパイロットガバナを提供する。

【0030】

なお、ここで言う「受圧状態」は、各ダイヤフラムの設計形状や取り付け位置の違いによって決まる。

【0031】

その受圧状態の差が大きければ、受圧状態の異なった２枚のダイヤフラムが発生させる推力（ホルダを移動させる力）の差が大きくなる。

【0032】

また、受圧状態の差が近似していれば、受圧状態の近似した２枚のダイヤフラムが発生させる推力の差は小さくなる。

【0033】

第２ダイヤフラムは、受圧状態の差によって第１ダイヤフラムよりも大きな推力を生じるものになっている。

【0034】

前記駆動圧力室と調整圧力室を繋ぐ通路は、前記ケーシングの外部に設けてもよいし、ケーシング内の前記ホルダに設けてもよい。

【0035】

前記第３ダイヤフラムは、前記ホルダに取り付け位置調整機構を含ませてホルダに対する取り付け位置を変更可能にしておくことができる。

【0036】

また、前記駆動圧力室と前記調整圧力室との間には、駆動圧力室の圧力ＰＷと調整圧力室の圧力ＰＣがＰＷ≧ＰＣの関係にあるときに閉弁し、前記の関係が崩れてＰＷ＜ＰＣとなったときに開弁して調整圧力室の圧力を駆動圧力室に逃がす排気弁や逆止弁（チェックバルブ）を設けることができる。

【0037】

その逆止弁や排気弁も、前記ケーシングの外部や前記ホルダに設けることができる。

【0038】

さらに、前記ケーシングの外部の通路に設ける絞りは、可変絞りにすることができる。

【0039】

このほか、前記調整圧力室に連通させたタンクを前記ケーシングの外部に設けて前記調整圧力室の実質的な体積（容積）を増やしたり、前記タンクと調整圧力室を結ぶ通路に固定絞り又は可変絞りをさらに追設したりすることもできる。

【0040】

この発明は、ダイヤフラムによって区画されたローディング圧力室とバランス圧力室及び一次側管路と二次側管路の連通状態を切り替える開閉弁を備え、前記一次側管路と二次側管路間に組み込まれて一次側圧力を減圧して二次側に流す主ガバナと、上述したこの発明のパイロットガバナを組み合わせ、
前記パイロットガバナの前記駆動圧力室を前記一次側管路に、前記二次圧力室を、前記二次側管路と前記主ガバナのバランス圧力室にそれぞれ接続し、
さらに、前記駆動圧力室を、前記主ガバナのローディング圧力室に接続したパイロット式ガスガバナも併せて提供する。

【発明の効果】

【0041】

この発明のパイロットガバナは、前記駆動圧力室との間が第２ダイヤフラムによって、また、前記大気圧室との間が第３ダイヤフラムによってそれぞれ区画された調整圧力室を新たに設け、その調整圧力室を絞りの設置された通路を介して前記駆動圧力室に連通させている。

【0042】

このように構成されているため、前記二次圧力室の圧力が低下して一次側管路からの前記駆動圧力室に対する制御用圧力流体の導入量が増えると、前記駆動圧力室の圧力が前記調整圧力室の圧力よりも高まり、その後、絞りの設置された通路を通って駆動圧力室の圧力が調整圧力室に流れて駆動圧力室と調整圧力室が同圧になる。

【0043】

このため、二次圧力室の圧力低下に対する過渡応答時には、受圧状態差の大きい前記第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムによる前記ホルダの位置制御（前記供給弁の弁部開度の制御）が支配的に実行され、また、駆動圧力室と調整圧力室が時間をかけて同圧になることでガバナの稼動状態が安定すると、前記ホルダの位置制御が前記第１ダイヤフラムと第３ダイヤフラムによる制御に切り替わる。

【0044】

第１ダイヤフラムと第３ダイヤフラムは、受圧状態が近似したものになっているので、
第１ダイヤフラムと第３ダイヤフラムによる制御に切り替わると、二次圧力は安定し、圧力低下が極めて小さい状態、又はゼロに抑えられる。

【0045】

なお、前記第３ダイヤフラムの前記ホルダに対する取り付け位置の調整機構を含ませたものは、第３ダイヤフラムの取り付け位置を変えてその第３ダイヤフラムの受圧状態を変えることができる。

【0046】

また、前記駆動圧力室と調整圧力室との間に、調整圧力室の圧力ＰＣが駆動圧力室の圧力ＰＷよりも大となったときに開弁して調整圧力室の圧力を駆動圧力室に逃がす排気弁や逆止弁を設置したものは、二次圧力の急激な上昇に対する応答速度を向上させることができる。

【0047】

さらに、前記絞りとして可変絞りを用いたものは、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムによる制御から、第１ダイヤフラムと第３ダイヤフラムによる制御への切り替えの応答速度を調整することができる。

【0048】

前記調整圧力室に連通させたタンクを設けて調整圧力室の実質的な体積を増やしたものも、第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムによる制御から、第１ダイヤフラムと第３ダイヤフラムによる制御への切り替えの応答速度を調整することができる。

【0049】

この発明のパイロット式ガスガバナは、この発明のパイロットガバナによる制御により、二次側でのガス使用量が増加したときにも制御の安定性を損なわずに二次圧力の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】この発明のパイロットガバナの基本構成を簡略化して示す断面図である。

【図2】図１のパイロットガバナのダイヤフラムに過渡期に作用する圧力の説明図である。

【図3】図１のパイロットガバナのダイヤフラムに安定期に作用する圧力の説明図である。

【図4】図１のパイロットガバナを用いたこの発明のパイロット式ガスガバナの一例を簡略化して示す断面図である。

【図5】図４のパイロット式ガスガバナの動特性を示すグラフである。

【図6】図４のパイロット式ガスガバナの静特性を示すグラフである。

【図7】この発明のパイロットガバナの一形態を簡略化して示す断面図である。

【図8】この発明のパイロットガバナの他の形態の要部を簡略化して示す断面図である。

【図9】図８のパイロットガバナに設けた排気弁が開いて調整圧力室と駆動圧力室が連通した状態を示す断面図である。

【図10】この発明のパイロットガバナのさらに他の形態の要部を簡略化して示す断面図である。

【図11】この発明のパイロットガバナのさらに他の形態の要部を簡略化して示す断面図である。

【図12】この発明のパイロット式ガスガバナの他の例を簡略化して示す断面図である。

【図13】従来のパイロット式ガスガバナの一例を簡略化して示す断面図である。

【図14】従来のパイロット式ガスガバナに採用されているパイロットガバナの作動状態の説明図である。

【図15】図１３のパイロット式ガスガバナの静特性を示すグラフである。

【図16】従来のパイロット式ガスガバナの第１、第２のダイヤフラムの受圧状態の差が小さいときの動特性を示すグラフである。

【図17】従来のパイロット式ガスガバナの第１、第２のダイヤフラムの受圧状態の差が大きいときの動特性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0051】

以下、この発明のパイロットガバナと、それを用いたパイロット式ガスガバナの実施の形態を、添付図面の図１～図１２に基づいて説明する。

【0052】

図１は、この発明のパイロットガバナの基本構成を示している。このパイロットガバナ１は、ケーシング２、第１ダイヤフラム３、第２ダイヤフラム４、ホルダ５、各々がケーシング２の内部に形成される駆動圧力室６、二次圧力室７、大気圧室８、制御用圧力流体の導入通路９、供給弁（サプライバルブ）１０、排気弁（エキゾーストバルブ）１１、スプリング１２、圧力調整機構１３を備え、さらに、第３ダイヤフラム１４と、調整圧力室１５と、通路１６と、絞り（オリフィス）１７を備えたものになっている。

【0053】

ケーシング２は、主ガバナのローディング圧力室に接続されるポートＰｏ１と、主ガバナのバランス圧力室につながれるポートＰｏ２と、主ガバナによって調圧された二次圧力を導入するポートＰｏ３を有する。ポートＰｏ２とＰｏ３は、ひとつのポートを分岐させたものであってもよい。

【0054】

第１～第３のダイヤフラム３、４、１４は、内周側がホルダ５に固定され、外周側はケーシング２に保持されている。ホルダ５は、ケーシング２内で上下方向に動くことができる。これらのダイヤフラムの内周側は、ダイヤフラムプレート（図示省略）によって補強されている。

【0055】

ホルダ５は、平行配置の支持板５ａ、５ｂを複数本のブリッジ５ｃを介して連結し、さらに、支持板５ｂの下面の中心に、フランジ５ｄを有する連結軸５ｅを垂下して設けたものになっている。

【0056】

駆動圧力室６と二次圧力室７は、第１ダイヤフラム３によって区画されている。また、駆動圧力室６と調整圧力室１５は、第２ダイヤフラム４によって、調整圧力室１５と大気圧室８は、第３ダイヤフラム１４によってそれぞれ区画されている。

【0057】

導入通路９は、ガス供給経路の一次側管路に接続されて一次圧を供給弁１０を通じて駆動圧力室６に導入する。

【0058】

供給弁１０は、駆動圧力室６の内部に配置される上向き開口の位置固定のノズル１０ａとそのノズル１０ａに接離するシートパッキン１０ｂを組み合わせたものになっている。

【0059】

この供給弁１０は、駆動圧力室６と調整圧力室１５の圧力が等しく、かつ、ホルダ５に対向して加わる力がバランスしているときに、弁部が開度ゼロ（閉弁状態）になるか、もしくはシートパッキン１０ｂがノズル１０ａから一定量離間して一定開度を保つ。

【0060】

ホルダ５に対向して作用してバランスしている力は、第１ダイヤフラム３が二次圧を受けて発生する力と、スプリング１２の力と、第１ダイヤフラム３と第３ダイヤフラム１４に相反する向きに加わる力である。

【0061】

排気弁１１は、駆動圧力室６と二次圧力室７の連通状態を切り替える弁であって、ホルダ５に組み込まれた弁体（ロッドバルブ）１１ａと、ホルダ５に設けられた弁座１１ｂと、弁体１１ａを閉弁方向に付勢するスプリング（図示せず。弁体１１ａを自重で閉弁するものにすれば、このスプリングは省くことができる）からなる。

【0062】

この排気弁１１の弁体１１ａに、供給弁１０のシートパッキン１０ｂが取り付けられており、供給弁１０の閉弁動作に連動して排気弁１１が開弁する。その開弁により、駆動圧力室６が二次圧力室７に連通する。

【0063】

スプリング１２は、大気圧室８内に組み込まれている。そのスプリング１２の弾発力は、圧力調整機構１３によって調整される。圧力調整機構１３は、ケーシング２に螺合させたハンドル付きの調整ボルト１３ａとスプリング押え１３ｂを有しており、調整ボルト１３ａでスプリング押え１３ｂを軸方向に進退させてスプリング１２による二次圧力室７の側へのホルダ付勢力を増減させるものになっている。

【0064】

第１ダイヤフラム３と第２ダイヤフラム４は、その両者の受圧状態の差が大きく設定されている。その受圧状態の差により、第２ダイヤフラム４が駆動圧力室６の圧力を受けてホルダ５を大気圧室８側に押す力は、第１ダイヤフラム３が駆動圧力室６の圧力を受けてホルダ５を二次圧力室７側に押す力に勝るものになっている。

【0065】

第１ダイヤフラム３と第２ダイヤフラム４の受圧状態の差は、それらのダイヤフラムの設計形状や取り付け位置を変えることによって生じさせることができる。

【0066】

第１ダイヤフラム３と第３ダイヤフラム１４は、その両者の受圧状態が近似しており、
そのため、駆動圧力室６と調整圧力室１５の内圧が等しいときには、第１ダイヤフラム３がホルダ５を二次圧力室７側に押す力と、第３ダイヤフラム１４がホルダ５を大気圧室８側に押す力が相殺される。

【0067】

通路１６は、駆動圧力室６と調整圧力室１５との間に設けられ、この通路１６の途中に絞り１７が設置されている。

【0068】

以上の通りに構成されたパイロットガバナ１を用いたパイロット式ガスガバナの一例を図４に示す。同図のパイロット式ガスガバナ３０は、主ガバナ３３とパイロットガバナ１とで構成され、主ガバナ３３の動作の制御がパイロットガバナ１によってなされる。

【0069】

主ガバナ３３は、一次側管路３１と二次側管路３２の連通状態を切り替える開閉弁３３ａと、バランス圧力室３３ｂと、ダイヤフラム３３ｃよってバランス圧力室３３ｂから区画されたローディング圧力室３３ｄと、開閉弁３３ａに閉弁力を付与するメインスプリング３３ｅを備えたものになっている。

【0070】

パイロットガバナ１の駆動圧力室６は、導入通路９を介してガス供給経路の一次側管路３１と主ガバナ３３のローディング圧力室（駆動圧力室）３３ｄにそれぞれ接続され、二次圧力室７は、二次側管路３２と主ガバナ３３のバランス圧力室３３ｂに接続される。さらに、調整圧力室１５は通路１６を介して駆動圧力室６に接続される。

【0071】

主ガバナ３３のローディング圧力室３３ｄは、オリフィス３４の含まれた通路を介して二次側管路３２にも接続される。

【0072】

このパイロット式ガスガバナ３０は、既に述べたように、二次側管路３２内のガスが使用されて二次圧力Ｐ２（図２参照）が低下すると、パイロットガバナ１の二次圧力室７の圧力が低下する。

【0073】

そのため、スプリング１２の力で第１～第３のダイヤフラム３，４、１４がホルダ５と一緒に二次圧力室７側に押し動かされて供給弁１０の弁部開度が大きくなる。

【0074】

これにより、駆動圧力室６に対する一次圧の導入量が増加して図２に示した駆動圧力室６の圧力ＰＷが高まり、第２ダイヤフラム４を大気圧室８側に押す力が増大する。

【0075】

このとき、第２ダイヤフラム４が調整圧力室１５の圧力ＰＣを受けてホルダ５を二次圧力室７側へ動かそうとする力は、第３ダイヤフラム１４が圧力ＰＣを受けてホルダ５を大気圧室８側へ動かそうとする力よりも大きいが、調整圧力室１５の圧力は制御の当初には駆動圧力室６の圧力よりも低いため、ホルダ５を大気圧室８側に押す力は二次圧力室７側へ押す力に勝る。

【0076】

その結果、第１～第３のダイヤフラム３，４、１４がホルダ５を伴って下向きに移動し、ホルダ５が各ダイヤフラムから対抗して受ける力のバランス点に戻され、供給弁１０の弁部開度が小さくなる。

【0077】

また、この間に駆動圧力室６の圧力が絞り１７の配置された通路１６を通って調整圧力室１５に徐々に流れて図３に示した駆動圧力室６の圧力ＰＷと調整圧力室１５の圧力ＰＣが同圧（ＰＷ＝ＰＣ）になる。

【0078】

その状況では、第２ダイヤフラム４の両面に対向して加わる力は相殺されてゼロになるので、ホルダ５の位置の制御が、受圧状態の近似した第１ダイヤフラム３と第３ダイヤフラム１４によってなされることになる。

【0079】

このように、この発明のパイロット式ガスガバナ３０では、過渡期（パイロットガバナ１による制御開始当初）には、ホルダ５の位置制御（これは即ち、供給弁１０の開度制御）が受圧状態の差の大きい第１ダイヤフラム３と第２ダイヤフラム４によって支配的になされ、充分に時間が経過した安定期には受圧状態の近似した第１ダイヤフラム３と第３ダイヤフラム１４によってなされる。

【0080】

これにより、図５に示すように、過渡期には二次圧力Ｐ２の振れがあるが、その振れは安定期には収まり、制御後の二次圧力Ｐ２の低下がゼロもしくは極めて小さく抑えられ、安定した二次圧力Ｐ２が維持される。制御の開始から安定期に至るまでの時間は、駆動圧力室６と調整圧力室１５が同圧になるまでの調整可能な時間である。

【0081】

既に述べた通り、二次側でのガス使用量の増加に伴う二次圧力の低下の問題は、多量のガスが使用される用途のガス供給経路において特に顕著に現れる。

【0082】

このため、この発明のパイロットガバナは、多量のガスを使用するものから急激なガス使用がある用途まで幅広く使用することができる。

【0083】

図７は、この発明のパイロットガバナの好ましい形態の一例である。この図７のパイロットガバナ１は、ホルダ５に対する第３ダイヤフラム１４の取り付け位置を変えられるように取り付け位置調整機構１８を追設したものである。

【0084】

図７に示すように、ホルダ５の第３ダイヤフラム１４を固定したフランジ５ｄは、ホルダ５の本体部から独立させている。また、連結軸５ｅに相当する箇所は、小径軸部ｅ_－１とその小径軸部ｅ_－１をスライド自在に挿入する筒状の大径軸部ｅ_－２とで構成し、小径軸部ｅ_－１を支持板５ｂに、大径軸部ｅ_－２をフランジ５ｄにそれぞれ設けている。

【0085】

また、フランジ５ｄに、調整ねじ１８ａを回転可能、軸方向相対移動不可に取り付けている。その調整ねじ１８ａは、下端に六角孔などの回転操作部（図示せず）を有しており、この調整ねじ１８ａの先端外周に形成した雄ねじ１８ｂを小径軸部ｅ_－１の孔面に形成された雌ねじ１８ｃに螺合させて第３ダイヤフラム１４の位置調整機構１８を構成している。

【0086】

ダイヤフラムの受圧状態は、取り付け位置を変えることによって変化させることができ、小径軸部ｅ_－１に対する調整ねじ１８ａのねじ込み量を変化させることで、第３ダイヤフラム１４の取り付け位置（第１、第２ダイヤフラムとの位置関係）が変動して受圧状態が変化する。従って、図７のパイロットガバナ１は、第３ダイヤフラム１４の受圧状態の調整が可能である。

【0087】

パイロットガバナ１は、製造上の理由から製品の応答特性に個体差が生じることがあり、その応答特性の個体差のずれを取り付け位置調整機構１８により修正することが可能である。

【0088】

図８も、この発明のパイロットガバナの好ましい形態を示している。この図８のパイロットガバナ１は、駆動圧力室６と調整圧力室１５との間に、排気弁１９を設けている。排気弁１９は、弁体１９ａ、弁座１９ｂ、及び弁体１９ａを閉弁方向に付勢するスプリング１９ｃを組み合わせた一般的な排気弁である。

【0089】

その排気弁１９は、駆動圧力室６と調整圧力室１５との間に、駆動圧力室６の圧力ＰＷと調整圧力室１５の圧力ＰＣがＰＷ＜ＰＣとなったときに図９に示すように開弁して調整圧力室１５の圧力を駆動圧力室６に逃がす。

【0090】

駆動圧力室６の圧力ＰＷと調整圧力室１５の圧力ＰＣは、通常、ＰＷ≧ＰＣの関係が保たれるが、二次側でのガスの使用量が急減に減少した場合、ＰＷ＜ＰＣとなることがある。

【0091】

排気弁１９は、このときの逆圧を感知して開弁し（ＰＷ≧ＰＣの関係が成立しているときには閉弁する）、調整圧力室１５の圧力ＰＣを駆動圧力室６側に逃がす。これにより、二次圧力の急激な上昇に対する応答速度を向上させることができる。

【0092】

図１０に示すように、調整圧力室１５と駆動圧力室６との間に、排気弁に代えて逆止弁２０を設けたものも、同様の作用、効果を期待できる。

【0093】

図１０では、ケーシング２の外部に設けた通路１６に逆止弁２０を組み込んでいるが、この逆止弁２０も、フランジ５ｄなどに取り付けてケーシング２の内部に設置することができる。

【0094】

図１１に示すように、通路１６に設置する絞りは可変絞り１７Ａであってもよく、この可変絞り１７Ａを有するパイロットガバナ１は、二次圧力Ｐ２の低下に対する応答速度（二次圧力Ｐ２の振れの収束速度）を調整することができる。

【0095】

このほか、図１２に示すように、調整圧力室１５に、その調整圧力室１５の体積を増加させるタンク２１を接続することでも、応答速度を変えることができる。

【0096】

容積を増減できるタンク２１を用いれば、応答速度の調整範囲が広がる。

【符号の説明】

【0097】

１ パイロットガバナ
２ ケーシング
Ｐｏ１～Ｐｏ３ ポート
３ 第１ダイヤフラム
４ 第２ダイヤフラム
５ ホルダ
５ａ、５ｂ 支持板
５ｃ ブリッジ
５ｄ フランジ
５ｅ 連結軸
ｅ_－１ 小径軸部
ｅ_－２ 大径軸部
６ 駆動圧力室
７ 二次圧力室
８ 大気圧室
９ 導入通路
１０ 供給弁
１０ａ ノズル
１０ｂ シートパッキン
１１ 排気弁
１１ａ 弁体
１１ｂ 弁座
１２ スプリング
１３ 圧力調整機構
１３ａ 調整ボルト
１３ｂ スプリング押え
１４ 第３ダイヤフラム
１５ 調整圧力室
１６ 通路
１７ 絞り
１７Ａ 可変絞り
１８ 取り付け位置調整機構
１８ａ 調整ねじ
１８ｂ 雄ねじ
１８ｃ 雌ねじ
１９ 排気弁
１９ａ 弁体
１９ｂ 弁座
１９ｃ スプリング
２０ 逆止弁
２１ タンク
３０ パイロット式ガスガバナ
３１ 一次側管路
３２ 二次側管路
３３ 主ガバナ
３３ａ 開閉弁
３３ｂ バランス圧力室
３３ｃ ダイヤフラム
３３ｄ ローディング圧力室
３３ｅ メインスプリング
３４ オリフィス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】