技術知識 |単段式圧力レギュレータと二段式圧力レギュレータ: 出口の安定性は設計によって決まります

圧力レギュレータを選択する際に、「シングルステージ モデルとデュアルステージ モデルの実際の違いは何ですか?」という質問がよく起こります。簡単に言えば、シングルステージレギュレーターはシンプルな構造を特徴とし、デュアルステージレギュレーターは優れた圧力安定性を実現します。しかし、この「安定性の向上」の背後にある根本原理は何でしょうか、どの程度安定化できるのでしょうか、また、追加投資が正当化される運用条件は何でしょうか?この記事ではそのメカニズムを詳しく説明します。

単段レギュレータには、減圧アセンブリが 1 つだけ含まれています。高圧ガスは絞りと減圧のためにバルブオリフィスを直接流れ、設定された出口圧力で吐出されます。コンパクト、高速応答、コスト効率に優れています。それにもかかわらず、これには固有の特性があります。入口圧力が徐々に低下すると (たとえば、シリンダー圧力が 200 bar から 20 bar に低下する)、出口圧力はわずかに上昇します。この業界の現象は、供給圧力効果 (SPE) として知られています。汎用工業用ガス回路では、このような変動は許容されます。

デュアルステージレギュレーターは、減圧を 2 つの連続したステップに分割します。最初の段階では、高い入口圧力 (例: 300 bar) を安定した中間圧力 (通常 20 ～ 30 bar) まで事前に減圧します。次に、第 2 段階で、この安定した中間圧力を最終目標出口圧力に正確に調整します。第 2 ステージに供給される入口圧力はほぼ一定のままであるため、出口性能はシリンダー圧力低下の影響をほとんど受けません -。これがデュアルステージ設計の優れた安定性の物理的な理由です。

精密分析機器、GC キャリアガス供給、半導体プロセスガスなどの圧力に敏感なアプリケーションの場合、出口圧力のわずかなドリフトにより、測定値が直接歪んだり、プロセス膜厚が変化したりする可能性があります。デュアルステージレギュレータは、出口圧力ドリフトを非常に狭い範囲に制限します。入口圧力が広範囲に変動しても、出口圧力は設定値 - に固定されたままとなり、単一ステージのハードウェアでは達成できません。トレードオフとして、複雑さは中程度に増加し、設置面積が大きくなり、コストが高くなります。

ガス源がすでに圧力が安定しているマニホールドまたはメインプロセスヘッダーから発生している場合は、単段レギュレーターで十分です。

ガスシリンダーに直接接続し、高圧の安定性が必要な場合は、デュアルステージが信頼できるオプションです。

VIGOR は両方の製品ラインを提供します。

 単段: VSR-1E / 2E / 3 シリーズ

 デュアルステージ: VSR-11E (入口: 100〜300 bar、出口: 2〜20 bar); UHP グレード VSR-710UB / UC (入口: 3500 psig; 出口: Vac ～ 100 psig)

 特定の動作条件において、正しいレギュレータ アーキテクチャを選択することは、ブランドの比較よりも実際のパフォーマンスに影響を与えます。