供給 第２章 整圧器

整圧器(レギュレータ)の構造・種類・特性・選定を扱う章です。直動式・パイロット式の作動原理、ハウスレギュレータ、静特性(オフセット・ロックアップ・シフト)、動特性、整圧器の選定と設置上の留意点までを学びます。

乙種・甲種兼用 / 全10節 / 学習目安: 30〜60分

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📍 はじめに

ガスは需要家に届ける際、用途に応じた圧力に調整しなければなりません。それを担うのが整圧器です。この章では、整圧器の構造から特性、選定基準まで体系的に扱います。

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📍 この章で学ぶこと(3ブロック・全10節)

各節の重要度を 乙種 / 甲種 で並べて表示します。

🟦 = 甲種で重要度が乙種より上がる節 / ★ = 重要度A節

ブロック1: 整圧器の基本構造と種類

節	タイトル	乙	甲
1-1	整圧器の基本構造（ダイヤフラム・スプリング・メインバルブ）	C	C
1-2	直動式整圧器の作動原理（構造・特徴・適用範囲）	B	C
1-3	パイロット式整圧器（アンローディング型・ローディング型の構造と動作）	★A	★A
1-4	パイロット式整圧器の具体例（レイノルド式・フィッシャー式・アキシャルフロー式）	★A	★A
1-5	ハウスレギュレータ（構造・昇圧防止装置：リリーフ弁・OPSO弁）	B	B

ブロック2: 整圧器の特性

節	タイトル	乙	甲
2-1	整圧器の静特性（オフセット・ロックアップ・シフト）	★A	C
2-2	整圧器の動特性・流量特性・使用最大差圧・作動最小差圧	★A	★A
2-3	直動式とパイロット式の特性比較（静特性・動特性・適性）	B	B

ブロック3: 整圧器の選定と設置

節	タイトル	乙	甲
3-1	整圧器の選定（能力・圧力条件・用途別選定基準）	★A	★A
3-2	整圧器の設置上の留意点（配管設計・バイパス管・凍結防止等）	C	🟦 B

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📚 テキスト解説

各節は次の構成で進みます。

– 🎯 一言で

– 📖 解説(乙種ベース)

– 🟦 甲種プラスα(必要な節のみ)

– ⚡ 焦点ポイント

– 📝 過去問のひっかけ例

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1-1. 整圧器の基本構造（ダイヤフラム・スプリング・メインバルブ）

重要度: 乙C / 甲C

📖 解説(乙種ベース)

整圧器の基本3要素（ダイヤフラム・スプリング・メインバルブ）の役割と動作原理を理解する。

整圧器の基本構造

整圧器は、上流の1次圧力（高圧・中圧）を設定した2次圧力（低圧・中低圧）に減圧して供給するための機器である。

■ 基本3要素

①ダイヤフラム（感圧部）

・2次圧力を感知する薄膜（ゴム製・金属製）

・2次圧力が上昇→ダイヤフラムが押し上げられる

・2次圧力が低下→ダイヤフラムが引き下げられる

②スプリング（設定部）

・設定圧力（目標2次圧力）を決めるコイルスプリング

・ばね力を変えることで設定圧力を調整

・上部スプリング：閉方向に力を加える（アンローディング型）

・下部スプリング：開方向に力を加える（ローディング型）

③メインバルブ（調整部）

・1次側と2次側の間に位置するバルブ（弁）

・ダイヤフラムの動きに連動して開閉

・開度を変えることでガス流量を調節し2次圧力を一定に保つ

■ 動作の仕組み（基本フロー）

需要増加→2次圧低下→ダイヤフラム下降→バルブ開く→流量増加→2次圧回復

需要減少→2次圧上昇→ダイヤフラム上昇→バルブ閉じる→流量減少→2次圧安定

■ その他の構成要素

・インパルス管：2次圧をダイヤフラム室へ導く管

・Oリング・シール：気密性確保

・フィルタ：ゴミ等の侵入防止

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1-2. 直動式整圧器の作動原理（構造・特徴・適用範囲）

重要度: 乙B / 甲C

📖 解説(乙種ベース)

直動式整圧器はダイヤフラムが直接メインバルブを操作する最もシンプルな構造。静特性（オフセット）が大きく小流量用に適する。

直動式整圧器

■ 構造

・ダイヤフラム→スプリング→メインバルブが直結（中間なし）

・ダイヤフラムの動きがそのままバルブ開度に反映される

・構造がシンプル・部品点数が少ない

■ 作動原理

（需要増加時）

2次圧低下→ダイヤフラム下降→バルブ押し下げられ開く→流量増→2次圧回復

（需要減少時）

2次圧上昇→ダイヤフラム上昇→スプリング押し縮められバルブ閉じる→流量減→2次圧安定

■ 特徴

・利点

– 構造が単純で製造・保守が容易

– 応答が速い（直結しているため）

– コストが低い

・欠点

– 静特性（オフセット）が大きい

→流量変化に伴う設定圧力からのずれが大きい

– 動特性がやや劣る（ハンチングが起きやすい）

– 大容量・高精度用途には不向き

■ 適用範囲

・小流量（家庭用・小規模需要）

・精度を要求されない場所

・ハウスレギュレータ（軒先整圧器）の多くが直動式

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1-3. パイロット式整圧器（アンローディング型・ローディング型の構造と動作）

重要度: ★ 乙A / 甲A

📖 解説(乙種ベース)

パイロット式は小型パイロット整圧器で2次圧を感知し、ダイヤフラム室圧力を調節してメインバルブを制御する高精度タイプ。アンローディング型とローディング型で動作の方向が逆。

パイロット式整圧器

■ 基本概念

直動式と異なり、ダイヤフラムがメインバルブを直接操作せず、

「パイロット弁（小型整圧器）」が中間制御を行う2段制御方式。

■ アンローディング型（最も一般的）

構造：

・パイロット弁が上部ダイヤフラム室の圧力を制御

・上部室の圧力増加→バルブ閉方向に力が加わる

動作（需要増加→2次圧低下の場合）：

①2次圧低下を感知したパイロット弁が動作

②上部ダイヤフラム室の圧力を下げる（大気開放 or 減圧）

③下部室（1次圧側）圧力>上部室圧力→バルブ押し上げ「開く」

④流量増加→2次圧回復

※「アンローディング」＝上部ダイヤフラム室の圧力を「降ろす（抜く）」イメージ

■ ローディング型

・上部ダイヤフラム室の圧力増加→バルブ「開く」方向

・パイロット弁が上部室に加圧することでバルブを開く

・アンローディング型とは逆のメカニズム

・急速遮断弁（SOV）と組み合わせた場合など特殊用途

■ パイロット式の特徴

・利点

– 静特性（オフセット）が極めて小さい（高精度）

– 大流量対応が可能

– 設定圧力範囲が広い

・欠点

– 構造が複雑・部品点数多い

– 保守に専門知識が必要

– コストが高い

🟦 甲種プラスα

甲種最頻出テーマ

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1-4. パイロット式整圧器の具体例（レイノルド式・フィッシャー式・アキシャルフロー式）

重要度: ★ 乙A / 甲A

📖 解説(乙種ベース)

代表的なパイロット式整圧器3種の特徴を覚える。レイノルド式（逆作動）・フィッシャー式（正作動）・アキシャルフロー式（軸方向流・大容量）。

パイロット式整圧器の具体例

■ レイノルド式（Reynolds型）

・アンローディング型の代表例

・バルブが「下流向き（逆作動）」に取り付けられている

→1次圧力がバルブを閉じる方向に作用（閉故障安全）

・パイロット弁で上部ダイヤフラム室を大気開放/加圧

・広く都市ガス導管の整圧所（ガバナステーション）で使用

■ フィッシャー式（Fisher型）

・ローディング型の代表例

・バルブが「上流向き（正作動）」に取り付けられている

→1次圧力がバルブを開く方向に作用

・パイロット弁で加圧することでバルブを開く

・高圧設備（工場等）での使用が多い

■ アキシャルフロー式（Axial Flow型）

・ガスが弁体の軸方向（直線方向）に流れる構造

・圧力損失が非常に小さい

・大口径・大容量用途に適する（圧送基地・整圧所）

・バルブ開閉がスムーズで動特性が優れる

■ 比較まとめ

種類	型	バルブ方向	特徴	主用途
レイノルド式	アンローディング	逆作動	安全性高	一般導管整圧所
フィッシャー式	ローディング	正作動	高圧対応	工場等
アキシャルフロー式	パイロット	軸流	大容量・低損失	大口径整圧所

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1-5. ハウスレギュレータ（構造・昇圧防止装置：リリーフ弁・OPSO弁）

重要度: 乙B / 甲B

📖 解説(乙種ベース)

ハウスレギュレータは家庭用の軒先整圧器。中圧B→低圧に減圧。昇圧防止装置（リリーフ弁・OPSO弁）が重要。

ハウスレギュレータ（House Regulator）

■ 概要

・都市ガスを中圧B（0.1MPa未満）から低圧（1kPa程度）へ減圧

・各家庭の引込管に設置される軒先整圧器（小型直動式）

・供給2次側圧力は通常1.0〜2.0kPa（地域により異なる）

■ 基本構造

・直動式整圧器の一種

・ダイヤフラム・スプリング・メインバルブで構成

・小型・軽量・低コスト

■ 昇圧防止装置（安全装置）

万一、整圧器が故障して2次側圧力が異常に上昇した場合に対応する装置。

① リリーフ弁（Relief Valve）

・2次圧が設定値を超えたとき、ガスを大気放出して圧力上昇を防ぐ

・設定圧力例：低圧2.5〜3.5kPa程度

・ガスを外部に逃がすため、漏れ検知に注意が必要

・連続放出型（少量のガスを常時放出することもある）

② OPSO弁（Over Pressure Shut-Off Valve）

・Over Pressure Shut-Off の略

・2次圧が設定値を超えたとき、ガス流路を遮断（完全閉鎖）

・リリーフ弁と異なりガスを大気放出しない

・遮断後は手動復帰が必要

・設定圧力はリリーフ弁より高め（より危険な状態で作動）

■ リリーフ弁とOPSO弁の比較

項目	リリーフ弁	OPSO弁
動作	ガス放出	流路遮断
復帰	自動	手動
設定圧	低め	高め（二重保護）
大気放出	あり	なし

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2-1. 整圧器の静特性（オフセット・ロックアップ・シフト）

重要度: ★ 乙A / 甲C

📖 解説(乙種ベース)

静特性とは流量変化に対する2次圧力の変化特性。オフセット（流量変化による圧力変化）・ロックアップ（無流量時の圧力上昇）・シフト（1次圧変化による設定圧変化）の3概念を正確に理解する。

整圧器の静特性

静特性とは、定常状態（流量がゆっくり変化する状態）における整圧器の2次圧力の変化特性。

■ オフセット（Offset）

・定義：流量が変化したときに生じる設定圧力からの2次圧力のずれ

・流量増加→2次圧が設定値より下がる（負のオフセット）

・流量減少→2次圧が設定値より上がる（正のオフセット）

・直動式：オフセット大　パイロット式：オフセット小（高精度）

・オフセットが小さいほど整圧精度が高い

■ ロックアップ（Lockup）

・定義：流量がゼロになったとき（需要停止時）に2次圧力が上昇する現象

・メインバルブが完全に閉じたときにわずかなガスが漏れ込むことで発生

・「締め切り圧力上昇」とも呼ばれる

・許容ロックアップ値：通常±数十Paの範囲以内が要求される

・ロックアップが大きいと過圧になるリスクがある

■ シフト（Shift）

・定義：1次圧力が変化したときに2次圧力の設定値がずれる現象

・1次圧が上昇→メインバルブが閉まり気味→2次圧が設定値より下がる（または上がる）

・直動式でシフトが生じやすい

・パイロット式では1次圧の影響を受けにくい

■ 静特性の比較

特性	直動式	パイロット式
オフセット	大	小（高精度）
ロックアップ	やや大	小
シフト	あり	ほぼなし

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2-2. 整圧器の動特性・流量特性・使用最大差圧・作動最小差圧

重要度: ★ 乙A / 甲A

📖 解説(乙種ベース)

動特性は流量急変時の2次圧応答性。使用最大差圧・作動最小差圧は整圧器の設計限界値。流量特性はCv値で表される。

整圧器の動特性・流量特性等

■ 動特性（Dynamic Characteristics）

・定義：需要の急変時（瞬時変化）に対する2次圧力の応答特性

・評価指標：

①過渡圧力変動（最大圧力偏差）：急変時に2次圧がどれだけ設定値からずれるか

②応答時間：設定圧に戻るまでの時間

③減衰特性：振動（ハンチング）が収束するまでの特性

・パイロット式の方が直動式より動特性が良い（過渡変動小・安定性高）

・ただし構造が複雑なためハンチングが発生しやすい場合もある

■ ハンチング（Hunting）

・2次圧力が設定値の前後で周期的に振動し続ける現象

・原因：整圧器の応答が過剰で行き過ぎと戻りを繰り返す

・対策：ダンパー機構・オリフィス・調整弁の開度適正化

■ 流量特性（Cv値）

・Cv値（Flow Coefficient）：整圧器の流量能力を示す係数

・Cv値が大きいほど同一差圧でより多くのガスを通すことができる

・整圧器選定の際の重要パラメータ

■ 使用最大差圧（Maximum Differential Pressure）

・整圧器が安全に使用できる最大の1次・2次圧力差

・この値を超えると弁体やダイヤフラムを損傷するリスク

・通常のガバナ選定で必ず確認すべき値

■ 作動最小差圧（Minimum Differential Pressure）

・整圧器が正常に作動するために必要な最低限の1次・2次圧力差

・この値を下回ると整圧機能が失われる（バルブが全開でも2次圧を保てない）

・ガス供給量が不足する状態の目安

🟦 甲種プラスα

甲種で「動特性」「Cv値」「使用最大差圧」の用語定義と意味を問う問題が出る

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2-3. 直動式とパイロット式の特性比較（静特性・動特性・適性）

重要度: 乙B / 甲B

📖 解説(乙種ベース)

直動式とパイロット式の長所・短所を比較整理。試験では表形式での知識確認が多い。

直動式とパイロット式の比較

■ 特性比較一覧

比較項目	直動式	パイロット式
構造	シンプル（部品少）	複雑（部品多）
オフセット（静特性）	大（精度低）	小（精度高）
ロックアップ	やや大	小
シフト	あり	ほぼなし
動特性（応答性）	やや劣る	優れる
ハンチング	少ない	発生しやすい場合あり
対応流量	小流量向け	大流量対応可
保守	容易	専門知識が必要
コスト	低い	高い
適用圧力段	低圧〜中圧B	中圧〜高圧

■ 選択の基本方針

・小規模需要・家庭用 → 直動式（ハウスレギュレータ等）

・大規模需要・整圧所・高精度要求 → パイロット式

・高圧・高差圧条件 → パイロット式（フィッシャー式等）

■ 性能向上のための改良

直動式の欠点（オフセット大）を改善するため：

・フィードバック管の追加（2次圧を直接検出して補正）

・スプリング定数の変更

→「準パイロット式」とも呼ばれる改良型も存在

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3-1. 整圧器の選定（能力・圧力条件・用途別選定基準）

重要度: ★ 乙A / 甲A

📖 解説(乙種ベース)

整圧器選定の基本手順：①圧力条件（1次・2次圧力と差圧）→②流量条件（最大・最小流量）→③精度要求→④機種決定。各条件の確認ポイントを整理する。

整圧器の選定

■ 選定の基本手順

Step1: 圧力条件の確認

・1次圧力の範囲（最大・最小・通常）

・設定2次圧力と許容偏差

・使用差圧（1次圧 − 2次圧）が使用最大差圧以下であること

・最低1次圧でも作動最小差圧を確保できること

Step2: 流量条件の確認

・最大流量（設計流量）：整圧器のCv値・公称流量以下であること

・最小流量：ロックアップ・ハンチングを考慮した下限

・流量変動の頻度・速度（動特性の重要性）

Step3: 整圧精度の確認

・許容オフセット（静特性）の要求値

・精度要求が厳しい場合はパイロット式を選択

Step4: 設置環境の確認

・屋外/屋内、防爆区域、温度・腐食環境

・維持管理の容易さ（バイパス管の有無等）

■ 用途別選定指針

用途	推奨機種	理由
家庭用（ハウスレギュレータ）	直動式	小流量・低コスト
中規模需要（地区整圧所）	パイロット式	中流量・精度要求
大規模供給（ガバナステーション）	パイロット式（アキシャルフロー等）	大流量・高信頼性
工場・高圧用途	フィッシャー式等	高差圧・高精度

■ 二重整圧（直列設置）

・整圧精度向上・安全性確保のため2台を直列に設置

・1台目：粗調整（高差圧を消費）　2台目：精調整

・1台が故障しても他が保護できる二重保護機能

🟦 甲種プラスα

甲種では選定手順（差圧・流量・精度）を論述させる問題が出ることがある

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3-2. 整圧器の設置上の留意点（配管設計・バイパス管・凍結防止等）

重要度: 乙C / 🟦 甲B

📖 解説(乙種ベース)

整圧器設置時の実務的注意点：フィルター設置・バイパス管・均圧管・凍結防止・放散管の取り扱い等を整理する。

整圧器の設置上の留意点

■ 入口（1次側）のフィルター

・必ず整圧器の上流にフィルター（ストレーナ）を設置

・ゴミ・スケールがメインバルブに噛み込むと整圧不良の原因

・差圧計をフィルターに取り付け、詰まりを監視

■ バイパス管（By-pass Pipe）

・整圧器の点検・修理時に供給を止めないためのバイパス回路

・バイパス弁は通常「閉」。手動操作でガス供給を継続

・バイパス弁開度調節は熟練操作者が行う（過圧に注意）

・整圧所では2系列化（アクティブ・スタンバイ）も一般的

■ インパルス管（均圧管）の配管

・2次圧を感知するインパルス管は、乱流の影響を受けない場所から取り出す

・取り出し位置は整圧器出口から一定距離（配管直径の数倍）離す

・インパルス管が詰まると整圧不良の原因

■ 凍結防止

・冬季にメタノール等が混入したガスや結露水が凍結するリスク

・整圧器本体・インパルス管・放散管の凍結防止保温工事

・電気ヒーターや保温カバーの設置

■ 放散管（ベント管）

・ダイヤフラム室から大気に連通する管

・ダイヤフラム破損時にガスが屋内に漏れないよう屋外に導く

・先端に防虫網・防雨キャップを取り付け

・屋外放散先は火気・換気口から離す

■ 設置場所の条件

・水害・腐食環境を避ける

・点検スペース（バルブ操作・フィルター交換）の確保

・防爆区域では防爆型電気機器を使用

🟦 甲種プラスα

甲種では「整圧器の設置上の留意点（配管設計・バイパス管・凍結防止等）」の本文の概念をより深く理解した上で、論述問題への応用が問われます。本文の数値・原理をしっかり押さえてください。

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🔢 供給の重要数値・設備の整理

整圧器の主要分類:

– 直動式: 二次圧をスプリングで受ける(小容量・低中圧)

– パイロット式: パイロットで二次圧変動を増幅(大容量・高精度)

– アンローディング型: パイロットが圧力を抜く

– ローディング型: パイロットが圧力を加える

整圧器の主要特性:

– オフセット: 流量に応じた二次圧の偏差

– ロックアップ: 流量ゼロ時の二次圧上昇分

– シフト: 一次圧変動による二次圧変化

ハウスレギュレータの安全装置:

– リリーフ弁: 二次側圧力上昇時に放出

– OPSO弁(Over Pressure Shut-Off): 異常上昇時に遮断

– UPSO弁(Under Pressure Shut-Off): 異常低下時に遮断

供給科目では、設備名・型式・運転条件の数値・配管材料の組み合わせで誤答が作られます。本章で出てきた数値・設備名・工法を一覧で整理しておくと、選択肢の引っかけに気付きやすくなります。

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📝 関連過去問

この章の知識が問われる過去問題リスト(全25問)。

ℹ️ 乙種・甲種は別の試験です。同じ問番号(例: 基問10)であっても、乙種と甲種では出題される問題内容は異なります。各年度・種別ごとの本文は 乙種過去問 / 甲種過去問 ページから確認してください。

乙種(16問)

– 令和7年: 供問11

– 令和6年: 供問11

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– 令和4年: 供問11 / 供問12

– 令和3年: 供問11 / 供問12

– 令和2年: 供問11 / 供問12

– 令和元年: 供問11 / 供問12

– 平成30年: 供問11 / 供問12

– 平成29年: 供問11 / 供問12

– 平成28年: 供問11

甲種(9問)

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– 令和3年: 供問12

– 令和2年: 供問12

– 令和元年: 供問12

– 平成30年: 供問12

– 平成29年: 供問12