圧力制御装置
【課題】 圧力制御装置１０よりも下流側で発生する圧力変動を防止することのできる整流器４４を備える圧力制御装置１０を提供する。
【解決手段】 圧力制御装置１０は、弁座１１と整流器４４とを含んで構成される。弁座１１は、流体が流れる管路に設けられ、管路を上流側管路１２と下流側管路１３とに仕切り、上流側管路１２の内径よりも小さい内径の透孔１４を規定する。透孔軸線と上流側管軸とは、角度を成す。透孔軸線方向は、透孔１４を流れる流体の流れ方向であり、上流側管軸方向は、上流側管路１２内の流体の流れ方向である。整流器４４は、弁座１１よりも上流側に配置され、板状案内部４６と筒状案内部４８とを有する。板状案内部４６は上流側管軸に略平行に設けられる板状の部分であり、筒状案内部４８は、板状案内部４６に設けられ、透孔１４よりも上流側の流体を下流側に案内する。
【解決手段】 圧力制御装置１０は、弁座１１と整流器４４とを含んで構成される。弁座１１は、流体が流れる管路に設けられ、管路を上流側管路１２と下流側管路１３とに仕切り、上流側管路１２の内径よりも小さい内径の透孔１４を規定する。透孔軸線と上流側管軸とは、角度を成す。透孔軸線方向は、透孔１４を流れる流体の流れ方向であり、上流側管軸方向は、上流側管路１２内の流体の流れ方向である。整流器４４は、弁座１１よりも上流側に配置され、板状案内部４６と筒状案内部４８とを有する。板状案内部４６は上流側管軸に略平行に設けられる板状の部分であり、筒状案内部４８は、板状案内部４６に設けられ、透孔１４よりも上流側の流体を下流側に案内する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流れる管路内において流体の圧力を制御する圧力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
管路を流れる流体において、上流側と下流側とに圧力差がある場合、上流側における流体が乱流となると、下流側における圧力が一定せず、圧力が変動する現象が観測されることが知られる。流体の圧力変動が生じると、圧力変動を、その周期に合わせて相殺する制御を行うことは困難であるという問題点がある。これを抑制するために、管路内において流体の流れを整流する整流器が知られる。
【０００３】
図４は、従来技術に係る整流器１およびこれを備える圧力制御装置２の断面図である。従来技術に係る整流器１は、直線状の流路の途中に設けられ、流速を均一化する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７５３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１の従来技術に係る整流器１は、直線状の流路の途中に配置され、流速を均一化するけれども、上流側で流体の流れに乱れが発生すれば、下流側における圧力変動を抑制しきれないという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、圧力制御装置よりも下流側で発生する圧力変動を防止することのできる整流器を備える圧力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従えば、圧力制御装置は、弁座と整流器とを含んで構成される。弁座は、流体が流れる管路に設けられ、管路を上流側管路と下流側管路とに仕切り、透孔が形成される。透孔軸線方向と上流側管軸方向とは、角度を成す。透孔軸線方向は、透孔を流れる流体の流れ方向であり、上流側管軸方向は、上流側管路内の流体の流れ方向である。整流器は、弁座よりも上流側に配置され、通過する流体の流れを整流する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上流側管路を流れる流体の流れ方向を、板状案内部によって規定することができる。したがって、流れ方向が規定された直後に流体の流路を筒状案内部によって規定し、流体を透孔に案内することができる。これによって、整流器を設けない場合に比べて、流れ方向が変化する位置において流体が乱流となる領域を小さくすることができる。したがって、透孔を通過するときに流体に圧力変動が発生することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力制御装置１０の断面図である。第１実施形態にかかる圧力制御装置１０は、流体が流れる管路内の流体の圧力を制御する。圧力制御装置１０は、弁座１１を含んで構成される。弁座１１は、流体が流れる管路に設けられ、管路を上流側管路１２と下流側管路１３とに仕切り、上流側管路１２の内径よりも小さい内径の透孔１４を規定する。透孔１４の軸線と上流側管軸とは、角度を成す。透孔１４の軸線は、透孔１４を流れる流体の流れ方向にほぼ平行であり、上流側管軸は、上流側管路１２内の流体の流れ方向にほぼ平行である。本実施形態において、透孔軸線方向と上流側管軸方向とが成す角度は、およそ９０度程度である。また、前記流体はたとえば都市ガスであり、前記管路はたとえばガス配管である。ただし、図１に示す構造の圧力制御装置１０は、本発明にかかる圧力制御装置の一実施形態にすぎず、本発明を、種々の構造の圧力制御装置として実現することは可能であるので、図１に示す構造によって、本発明が示す技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
圧力制御装置１０は、ピストン１６と、シリンダ１７とをさらに含んで構成される。シリンダ１７は、流体が流れる管路内に設けられ、ピストン１６を内部空間に収容する。圧力制御装置１０は、ピストン棒１９と、Ｏリング２１と、管路構成体２２と、駆動部と、制御部とを含んで構成される。駆動部は、ピストン１６をシリンダ１７に対して摺動方向Ｚに変位させる部分である。制御部は、２次圧が上昇または下降したときに駆動部を制御して、２次圧を一定に保つ部分である。
【００１２】
前記上流側管路１２と下流側管路１３とは、管路構成体２２に含まれる。シリンダ１７は、シリンダ円板２７およびシリンダ円筒部２８を含む。シリンダ円板２７は、軸直角断面において、外形が円形に形成される板状部材であり、ピストン棒１９が挿入される挿通孔１９ａが形成される。挿通孔１９ａは、外形の円の中心を通り、前記板状部材の厚み方向に延びる直線を軸線として形成され、シリンダ円板２７を貫通する円柱形の孔である。ピストン棒１９は、円柱状に形成され、シリンダ円板２７のうちの挿通孔１９ａを規定する部分に対して、円滑に摺動可能である。円柱状のピストン棒１９の軸線は、挿通孔１９ａの軸線に一致する。
【００１３】
第１実施形態において、ピストン棒１９の軸線を「摺動軸線」と称し、摺動軸線の方向を「摺動方向」と称する。摺動軸線に垂直に交わる直線のすべての方向を「半径方向」と称し、半径方向のうち摺動軸線から離れる向きを「半径方向外方」と称し、半径方向のうち摺動軸線に近づく向きを「半径方向内方」と称する。
【００１４】
シリンダ円筒部２８は、大略的に直円筒状に形成され、シリンダ円筒部２８の軸線は、摺動軸線に一致する。シリンダ円筒部２８の摺動方向一方Ｚ１の端部は、シリンダ円板２７と接続される。シリンダ円筒部２８は、シリンダ円板２７と一体に形成される。シリンダ１７には、複数の連通孔３２が形成される。連通孔３２は、内部空間と外部空間とを連通し、ピストン１６の変位によって閉塞可能である。具体的には、シリンダ円筒部２８の側面に、半径方向に貫通する複数の連通孔３２が形成される。複数の連通孔３２は、シリンダ円筒部２８の摺動軸線まわりの周方向にも複数形成され、シリンダ円筒部２８の摺動方向Ｚにも複数形成される。連通孔３２を規定する部分を「連通孔規定部」と称する。
【００１５】
ピストン１６は、シリンダ円筒部２８に対して嵌合し、シリンダ円筒部２８の半径方向内方に設置される。ピストン１６は、大略的に円柱状に形成され、ピストン１６の円柱の軸線は、摺動軸線に一致する。ピストン１６の円柱の外径は、ピストン棒１９の円柱の外径よりも大きい。ピストン１６の摺動方向他方Ｚ２の端部のうち半径方向外方の周縁部には、摺動方向他方Ｚ２に全周にわたって突出する突出部１６ｂが形成される。ピストン１６は、ピストン棒１９よりも摺動方向他方Ｚ２に位置し、ピストン棒１９の摺動方向他方Ｚ２の端部は、ピストン１６の摺動方向一方Ｚ１の端部と接続される。ピストン１６は、ピストン棒１９とともに、シリンダ１７に対して摺動方向Ｚに変位する。
【００１６】
摺動軸線から半径方向外方のピストン１６の外周面には、矩形溝１６ａが形成される。矩形溝１６ａは、摺動軸線まわりに周方向全周にわたって形成される。ピストン１６に対する矩形溝１６ａの摺動方向Ｚの位置は、周方向に関わらず一定である。矩形溝１６ａは、摺動軸線に関して半径方向外方からピストン１６の一部を切り欠いて形成され、摺動軸線を含む平面でピストン１６を切断したときの矩形溝１６ａの断面形状は、長方形である。
【００１７】
矩形溝１６ａには、Ｏリング２１が嵌合する。Ｏリング２１は、合成ゴムまたは合成樹脂から成り、シリンダ円筒部２８の半径方向内方から、シリンダ円筒部２８に対してしまりばめされる。Ｏリング２１の半径方向の寸法は、摺動軸線まわりの周方向に一様であり、矩形溝１６ａの半径方向の深さよりも大きく設定される。矩形溝１６ａに嵌合した状態で、Ｏリング２１は、ピストン１６の外周面から摺動軸線に関して半径方向外方にわずかに突出する。ピストン１６は、シリンダ円筒部２８の内方から、シリンダ円筒部２８に対してすきまばめされる。Ｏリング２１とシリンダ円筒部２８の内周面との隙間には、Ｏリング２１とシリンダ円筒部２８との摩擦を軽減するために、潤滑剤が塗布される。
【００１８】
管路構成体２２は、上流側フランジ３４、下流側フランジ３６および隔壁３８を含んで構成され、一体に形成される。管路構成体２２は、流体が流れる領域を規定し、この流体は、たとえば都市ガスであり、第１実施形態において流体が流れる向きは、予め定められる。管路構成体２２の上流側端部は、上流側配管と接続される。管路構成体２２の下流側端部は、下流側配管と接続される。上流側フランジ３４は、上流側配管に対する固定および密閉を可能にするための管継手である。下流側フランジ３６は、下流側配管に対する固定および密閉を可能にするための管継手である。
【００１９】
隔壁３８は、管路構成体２２の内部空間を流れる流体の流れ方向に関して、上流側と下流側との途中位置に設置され、上流側と下流側とを仕切って設けられる管路構成体２２の一部である。隔壁３８によって仕切られた内部空間のうち、上流側に位置する流体を「１次流体」と称し、下流側に位置する流体を「２次流体」と称する。第１実施形態において、上流側配管内の流体の圧力を「１次圧力」、下流側配管内の流体の圧力を「２次圧力」と称する。１次圧力は予め定められ、一定に保たれる。２次圧力には、目標となる圧力の大きさが予め定められ、本実施形態に係る圧力制御装置１０は、２次圧力を目標となる圧力に保つために圧力制御を行う。２次圧力として目標として定められる圧力を「目標２次圧力」と称する。目標２次圧力は、１次圧力よりも低く、２次圧力が１次圧力よりも高くなることはない。
【００２０】
隔壁３８の一部には、透孔１４が形成される。透孔１４は、隔壁３８を摺動方向Ｚに貫通する孔であり、１次流体が位置する上流側空間と、２次流体が位置する、隔壁３８よりも下流側の空間とを連通する。管路構成体２２によって規定される空間のうち、１次流体が位置する、隔壁３８よりも上流側の空間を「上流側空間」と称する。隔壁３８のうち、透孔１４を規定する部分が弁座１１である。弁座１１は、摺動方向Ｚに見て大略的に円形の環状部分であり、弁座１１の厚み方向は、摺動方向Ｚに一致する。透孔１４を摺動方向Ｚに見ると、円形であり、摺動方向Ｚに見た透孔１４の中心は、摺動軸線に一致する。管路構成体２２を流れる流体の流量が、予定される範囲内で最大であるときにも、弁座１１が流体の流れに対して有意な抵抗となることを防止するために、透孔１４の内径は、充分に大きく設定される。
【００２１】
透孔１４の内径は、ピストン１６の内径よりも小さく設定される。管路構成体２２を流れる流体の流量が、予定される範囲内で最大であるときにも、第１実施形態において流体は、透孔１４を摺動方向他方Ｚ２から摺動方向一方Ｚ１に向けて流れる。したがって、透孔１４内において流体の流れ方向は、摺動方向一方Ｚ１に一致する。
【００２２】
ピストン１６よりも摺動方向他方Ｚ２、シリンダ円筒部２８よりも摺動軸線に関して半径方向内方に位置する空間を「ピストン空間」と称する。ピストン空間４３内において、流体は、ピストン１６の摺動方向他方Ｚ２の端面によって、摺動方向一方Ｚ１に移動することが阻止される。隔壁３８の透孔１４は、充分に大きく形成され、弁座１１が流体の流れに対して抵抗となることが防止されるので、ピストン空間４３内の流体の圧力は、１次圧力である。ピストン１６がピストン１６の駆動範囲で最も他方摺動方向に位置する状態から、摺動方向一方Ｚ１に変位し、シリンダ円筒部２８に形成される連通孔３２に規定される空間がピストン空間４３に連なると、ピストン空間４３内の流体は、連通孔３２を摺動軸線に関して半径方向外方に通過する。
【００２３】
ピストン空間４３に露出した連通孔規定部３３と、ピストン１６のうち連通孔規定部３３に臨む部分とは、流体の流れに対して抵抗として作用するので、ピストン空間４３から摺動軸線に関してシリンダ円筒部２８よりも半径方向外方に移動した流体の圧力は、１次圧力よりも低い。
【００２４】
本実施形態において連通孔３２は、シリンダ円筒部２８の周方向および摺動方向Ｚの全範囲に広がって形成される。シリンダ円筒部２８に形成される複数の連通孔３２は、螺旋状の線に沿って形成される。螺旋状の線は、摺動方向一方Ｚ１に向かうにつれて、シリンダ円筒部２８の周方向に、摺動軸線を中心に螺旋状に回転する線である。螺旋状の線上に隣合う連通孔３２の摺動方向Ｚの位置は、少なくとも一部が摺動方向Ｚに重なる。複数の連通孔３２がこのように形成されることによって、ピストン１６が摺動方向Ｚに変位したときに、ピストン１６の変位に伴って、流体がシリンダ円筒部２８を通過する量を連続的に変化させることができる。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態における整流器４４を、摺動軸線を含む平面で切断して見た断面図である。第１実施形態に係る圧力制御装置１０は、整流器４４をさらに含んで構成される。整流器４４は、弁座１１よりも上流側に配置され、板状案内部４６と筒状案内部４８とを有する。板状案内部４６は上流側管軸方向に略平行に設けられる板状の部分であり、筒状案内部４８は、板状案内部４６に設けられ、透孔１４よりも上流側の流体を下流側に案内する。筒状案内部４８は、透孔軸線方向に略平行な軸線を有する円筒状に形成され、板状案内部４６は、筒状案内部４８の外周面に、外方に向けて突出して設けられ、互いに平行な複数の板状体から成る。
【００２６】
板状案内部４６および筒状案内部４８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成され、板状案内部４６と筒状案内部４８とは、一体に形成される。板状案内部４６は、摺動方向に離れて複数形成されるリング状部分４９から形成される。複数のリング状部分４９は、摺動方向を厚み方向として、摺動方向に均等な間隔を隔てて設置される。本実施形態において複数のリング状部分４９は、摺動方向に離れて３つ配置される。リング状部分４９のうち、最も摺動方向一方Ｚ１に位置するリング状部分４９と隔壁３８との間隔、および各リング状部分４９間の間隙は、いずれも等しい間隔として設定される。リング状部分４９を摺動方向に見たときの外径は、隔壁３８の透孔１４の内径よりも小さく設定される。
【００２７】
リング状部分４９の厚みについては、規定しないけれども、複数のリング状部分４９間の摺動方向の間隔は、各リング状部分４９の厚みよりも大きく設定される。管路構成体２２のうち、１次流体の流路を規定する上流側管路１２に対して、リング状部分４９は接することなく形成される。リング状部分４９を摺動方向に見たときの外形が成す円の中心は、摺動軸線に一致して設置される。リング状部分４９を摺動方向に見たときの内方は、摺動軸線まわりの周方向全体にわたって、筒状案内部４８に連なる。
【００２８】
第２部材は、摺動軸線を円筒の軸線として配置され、円筒の外形は、隔壁３８の透孔１４の内径よりも小さく設定される。筒状案内部４８の摺動方向一方Ｚ１の端部には、摺動軸線に関する半径方向外方に突出してフランジ部５１が形成される。フランジ部５１の外径は、透孔１４の内径よりも大きく、また板状案内部４６の外径よりも大きく設定される。フランジ部５１の摺動方向一方Ｚ１の表面部のうち、ピストン１６の突出部１６ｂに対応する部分には、合成ゴムまたは合成樹脂からなる密閉部５１ａが全周にわたって形成される。ピストン１６が最も摺動方向他方Ｚ２に変位したときに、ピストン１６の突出部１６ｂは、密閉部５１ａに当接する。これによって、透孔１４は閉鎖され、流体の移動は阻止される。フランジ部５１は、摺動方向一方Ｚ１から隔壁３８の弁座１１に接して配置される。フランジ部５１を除く筒状案内部４８の円筒状の部分および板状案内部４６は、透孔１４の半径方向内方および透孔１４よりも摺動方向他方Ｚ２に配置される。
【００２９】
フランジ部５１と弁座１１とは、ビスなどのねじ部材によって互いに固定される。ねじ部材は、摺動方向に軸線を有し、頭部を摺動方向一方Ｚ１に、軸部を摺動方向他方Ｚ２に向けて摺動方向一方Ｚ１から弁座１１に螺合する。これによって、整流器４４は、管路構成体２２に対して固定される。板状案内部４６のうち、最も摺動方向他方Ｚ２に位置するリング状部分４９は、筒状案内部４８に対してフランジ状に形成される。筒状案内部４８は、隔壁３８に対して接して配置されるけれども、隔壁３８よりも上流側の流体の流路を規定する上流側配管に対しては、離反して形成される。整流器４４が管路構成体２２の隔壁３８に対して固定された状態において、板状案内部４６のうち最も摺動方向一方Ｚ１寄りのリング状部分４９と隔壁３８との間隔は、複数の各リング状部分４９間の間隔と等しく設定される。
【００３０】
上流側配管から管路構成体２２に進入した流体は、上流側管路１２内に形成される平板状部材によって、整流され、筒状案内部４８近傍に到達する。流体は、筒状案内部４８の摺動方向他方Ｚ２から、筒状案内部４８の半径方向内方の空間に進入する。筒状案内部４８よりも半径方向外方および摺動方向他方Ｚ２の、板状案内部４６および筒状案内部４８近傍において乱流が発生しても、乱流によって移動する流体分子は、複数のリング状部分４９によって、移動範囲が限定され、リング状部分４９間の距離よりも大きい範囲で移動することが阻止される。また筒状案内部４８よりも半径方向外方において、乱流が発生する場合にも、板状案内部４６が配置されることによって、乱流となる領域の範囲が小さくなる。
【００３１】
流体は、板状案内部４６と上流側管路１２との間隙、および筒状案内部４８と上流側管路１２との間隙を移動した後、第２管路の摺動方向他方Ｚ２から、第２管路の内方の空間に移動する。筒状案内部４８の半径方向内方の空間に進入した流体は、ピストン空間４３に到達し、シリンダ円筒部２８に形成される連通孔３２を通過してシリンダ円筒部２８よりも下流側に移動する。
【００３２】
仮に本実施形態における整流器４４が設置されない場合、上流側管路１２内で乱流が生じる領域における流体の渦は、空間的な制限を受けることがないので、上流側管路１２内に広がる複雑な渦となる。換言すれば、本実施形態における整流器４４が設置されない場合、複数の流体分子が互いに摩擦しながら複数の向きに移動する距離は、整流器４４が設置される場合に比べて大きくなる。これによって、上流側管路１２内の位置によって、流体の圧力に圧力差が生じることがある。換言すれば、乱流の渦によって、流体の疎密が生じる。位置による圧力差が生じ流体の疎密が生じるとき、その圧力差を解消する向きに流体の移動が生じ、この流体の移動によって、再び位置による圧力差が生じる。これが繰返されることによって、上流側管路１２内に、流体の圧力変動が生じる。
【００３３】
上流側管路１２内において大きな流体の渦が生じることによって、上流側管路１２に生じる圧力変動の周期は一定したものではなく、ランダムな挙動を示す。この圧力変動は、透孔１４およびシリンダ円筒部２８の連通孔３２を通過しても消失することなく下流側に伝えられることがある。これによって、２次圧力に変動が生じる。２次圧力は、一定であることが好ましく、２次圧力を制御することによって、ランダムに発生した圧力変動を相殺することは、困難である。特に目標２次圧力が１次圧力に対して相対的に高ければ高いほど、上流管路内の、位置による圧力差が、シリンダ１７よりも下流側における圧力変動を発生させ易く、圧力変動の振幅が大きくなる。
【００３４】
整流器４４を設置することによって、上流側管路１２内において乱流が発生する領域を小さくすることができる。また乱流が発生しても、乱流に伴う渦を小さいものとすることができる。これによって、位置による圧力差が生じることを抑制することができる。したがって、流体に圧力変動が生じることを防止することができ、２次圧力が変動することを防止することができる。
【００３５】
仮に板状案内部４６を設置せず、筒状案内部４８のみを設置した場合、上流側管路１２内において流体の乱流の発生を抑制することはできず、下流側配管内において圧力変動の発生が観測された。したがって、筒状案内部４８のみの配置によって圧力変動を防止することはできない。
【００３６】
第１実施形態によれば、圧力制御装置１０は、弁座１１と整流器４４とを含んで構成される。弁座１１は、流体が流れる管路に設けられ、管路を上流側管路１２と下流側管路１３とに仕切り、上流側管路１２の内径よりも小さい内径の透孔１４を規定する。透孔軸線方向と上流側管軸方向とは、角度を成す。透孔軸線方向は、透孔１４を流れる流体の流れ方向であり、上流側管軸方向は、上流側管路１２内の流体の流れ方向である。整流器４４は、弁座１１よりも上流側に配置され、板状案内部４６と筒状案内部４８とを有する。板状案内部４６は上流側管軸方向に略平行に設けられる板状の部分であり、筒状案内部４８は、板状案内部４６に設けられ、透孔１４よりも上流側の流体を下流側に案内する。
【００３７】
これによって、上流側管路１２を流れる流体の流れ方向を、板状案内部４６によって規定することができる。したがって、流れ方向が規定された直後に流体の流路を筒状案内部４８によって規定し、流体を透孔１４に案内することができる。これによって、整流器４４を設けない場合に比べて、流れ方向が変化する位置において流体が乱流となる領域を小さくすることができる。したがって、透孔１４を通過するときに流体に圧力変動が発生することを防止することができる。
【００３８】
下流側管路１３および下流側配管における２次圧力の圧力変動は、上流側管路１２における流体に生じる渦が小さくかつ少ない場合に抑制または防止され、上流側管路１２の断面積は一定である方が、上流側管路１２における流体に生じる渦が小さくかつ少なくなりやすいことが知られる。圧力制御装置１０を設計する場合には、上流側管路１２の断面積を一定にすることを前提として設計される場合が多いけれども、本実施形態における整流器４４を設置する場合、上流側管路１２の断面積が、弁座１１近傍において変化しても、上流側管路１２内の流体の乱流の発生を抑制することができるので、本実施形態における整流器４４の設置を前提とするならば、圧力制御装置１０を設計する場合に、上流側管路１２の断面積を自由に設定することができる。したがって、本実施形態における整流器４４を設置する圧力制御装置１０は、設計の自由度を高くすることができる。
【００３９】
また第１実施形態によれば、筒状案内部４８は、透孔軸線方向に略平行な軸線を有する円筒状に形成され、板状案内部４６は、筒状案内部４８の外周面に、外方に向けて突出して設けられ、互いに平行な複数の板状体から成る。これによって、筒状案内部４８の外周面よりも外方において、流体の流れを整流することができる。したがって、流体に生じる乱流の渦を小さくかつ少なくすることができる。透孔１４の開口面積を制限する必要がないので、圧力損失を小さくすることができる。
【００４０】
他の実施形態において、板状案内部４６を成すリング状部分４９は、３つでなくてもよい。たとえば２つであっても、４つ以上、あるいは５つ以上であってもよい。摺動方向Ｚに離れて形成されるリング状部分４９の数については、規定しない。またさらに他の実施形態において、筒状案内部４８の外周面の外方に複数のリング状部分４９を形成する代わりに、円筒形状の部材の外周面に、周方向に延びて形成される凹部を、摺動方向Ｚに異なる複数の位置に形成してもよい。
【００４１】
図３は、本発明の第２実施形態における整流器４４を、摺動軸線を含む平面で切断して見た断面図である。第２実施形態に係る圧力制御装置１０は、第１実施形態に係る圧力制御装置１０に類似しており、以下、第１実施形態に対する第２実施形態の相違点を中心に説明する。第２実施形態において筒状案内部４８の外形は、摺動方向Ｚを軸線として延びる円筒形に形成され、筒状案内部４８の摺動方向他方Ｚ２の端部の内周面は、摺動方向他方Ｚ２に向かうにつれて外方に広がって形成される。
【００４２】
筒状案内部４８の内周面は、摺動方向他方Ｚ２の端部およびその近傍において、いわゆるラッパ状に形成される。これによって、筒状案内部４８の内周面が、円筒形を成す場合に比べて、筒状案内部４８よりも摺動方向他方Ｚ２から筒状案内部４８の半径方向に内方に移動に伴って整流器表面の流れの剥離を抑制することができる。したがって、筒状案内部４８よりも摺動方向他方Ｚ２から筒状案内部４８の半径方向に内方に移動する流体の流れ方向を、滑らかに変化させることができる。
【００４３】
第１および第２実施形態において、筒状案内部４８の摺動方向一方Ｚ１のフランジ部５１と隔壁３８とは接触して互いに固定されるものとしたけれども、他の実施形態において、筒状案内部４８の摺動方向一方Ｚ１のフランジ部５１と隔壁３８との間に、ゴム弾性を有する樹脂から成るダンパを配置してもよい。ダンパは、フランジ部５１と隔壁３８の弁座１１との間の相対変位を抑制し、隔壁３８に対する筒状案内部４８の振動を抑制する。これによって、流体の圧力変動を吸収することによって抑制し、上流側管路１２内の流体の圧力変動が下流側に伝えられることを防止することができる。
【００４４】
第１および第２実施形態において、整流器４４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成され、板状案内部４６と筒状案内部４８とは、一体に形成されるものとしたけれども、他の実施形態において、整流器４４は、樹脂によって形成されてもよい。またリング状部分４９と筒状案内部４８とはそれぞれ別体に形成された後に、接続される構成としてもよい。
【００４５】
第１および第２実施形態において基準方向は摺動方向Ｚに一致し、基準方向一方は摺動方向一方Ｚ１に一致するものとしたけれども、基準方向と摺動方向Ｚとは独立していてよい。たとえば他の実施形態において基準方向は、摺動方向に対して角度を成す構成としてもよく、また基準方向と摺動方向とが一致し、基準方向一方と摺動方向他方Ｚ２とが一致する構成としてもよい。
【００４６】
第１および第２実施形態において、筒状案内部４８内の空間は、摺動方向に軸線を有する仮想的な円柱状の形状であるけれども、さらに他の実施形態において、筒状案内部の内部空間に、この内部空間を摺動方向に通過する流体を整流するための、摺動方向に延びる羽根が、形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力制御装置１０の断面図である
【図２】本発明の第１実施形態における整流器４４を、摺動軸線を含む平面で切断して見た断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における整流器４４を、摺動軸線を含む平面で切断して見た断面図である。
【図４】従来技術に係る整流器１とこれを伴う圧力制御装置２の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 圧力制御装置
１１ 弁座
１２ 上流側管路
１３ 下流側管路
１４ 透孔
１６ ピストン
１７ シリンダ
２２ 管路構成体
３２ 連通孔
３３ 連通孔規定部
３８ 隔壁
４２ 弁座
４３ ピストン空間
４４ 整流器
４６ 板状案内部
４８ 筒状案内部
４９ リング状部分
５１ フランジ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体が流れる管路内において流体の圧力を制御する圧力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
管路を流れる流体において、上流側と下流側とに圧力差がある場合、上流側における流体が乱流となると、下流側における圧力が一定せず、圧力が変動する現象が観測されることが知られる。流体の圧力変動が生じると、圧力変動を、その周期に合わせて相殺する制御を行うことは困難であるという問題点がある。これを抑制するために、管路内において流体の流れを整流する整流器が知られる。
【０００３】
図４は、従来技術に係る整流器１およびこれを備える圧力制御装置２の断面図である。従来技術に係る整流器１は、直線状の流路の途中に設けられ、流速を均一化する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７５３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１の従来技術に係る整流器１は、直線状の流路の途中に配置され、流速を均一化するけれども、上流側で流体の流れに乱れが発生すれば、下流側における圧力変動を抑制しきれないという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、圧力制御装置よりも下流側で発生する圧力変動を防止することのできる整流器を備える圧力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従えば、圧力制御装置は、弁座と整流器とを含んで構成される。弁座は、流体が流れる管路に設けられ、管路を上流側管路と下流側管路とに仕切り、透孔が形成される。透孔軸線方向と上流側管軸方向とは、角度を成す。透孔軸線方向は、透孔を流れる流体の流れ方向であり、上流側管軸方向は、上流側管路内の流体の流れ方向である。整流器は、弁座よりも上流側に配置され、通過する流体の流れを整流する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上流側管路を流れる流体の流れ方向を、板状案内部によって規定することができる。したがって、流れ方向が規定された直後に流体の流路を筒状案内部によって規定し、流体を透孔に案内することができる。これによって、整流器を設けない場合に比べて、流れ方向が変化する位置において流体が乱流となる領域を小さくすることができる。したがって、透孔を通過するときに流体に圧力変動が発生することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１０】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力制御装置１０の断面図である。第１実施形態にかかる圧力制御装置１０は、流体が流れる管路内の流体の圧力を制御する。圧力制御装置１０は、弁座１１を含んで構成される。弁座１１は、流体が流れる管路に設けられ、管路を上流側管路１２と下流側管路１３とに仕切り、上流側管路１２の内径よりも小さい内径の透孔１４を規定する。透孔１４の軸線と上流側管軸とは、角度を成す。透孔１４の軸線は、透孔１４を流れる流体の流れ方向にほぼ平行であり、上流側管軸は、上流側管路１２内の流体の流れ方向にほぼ平行である。本実施形態において、透孔軸線方向と上流側管軸方向とが成す角度は、およそ９０度程度である。また、前記流体はたとえば都市ガスであり、前記管路はたとえばガス配管である。ただし、図１に示す構造の圧力制御装置１０は、本発明にかかる圧力制御装置の一実施形態にすぎず、本発明を、種々の構造の圧力制御装置として実現することは可能であるので、図１に示す構造によって、本発明が示す技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
圧力制御装置１０は、ピストン１６と、シリンダ１７とをさらに含んで構成される。シリンダ１７は、流体が流れる管路内に設けられ、ピストン１６を内部空間に収容する。圧力制御装置１０は、ピストン棒１９と、Ｏリング２１と、管路構成体２２と、駆動部と、制御部とを含んで構成される。駆動部は、ピストン１６をシリンダ１７に対して摺動方向Ｚに変位させる部分である。制御部は、２次圧が上昇または下降したときに駆動部を制御して、２次圧を一定に保つ部分である。
【００１２】
前記上流側管路１２と下流側管路１３とは、管路構成体２２に含まれる。シリンダ１７は、シリンダ円板２７およびシリンダ円筒部２８を含む。シリンダ円板２７は、軸直角断面において、外形が円形に形成される板状部材であり、ピストン棒１９が挿入される挿通孔１９ａが形成される。挿通孔１９ａは、外形の円の中心を通り、前記板状部材の厚み方向に延びる直線を軸線として形成され、シリンダ円板２７を貫通する円柱形の孔である。ピストン棒１９は、円柱状に形成され、シリンダ円板２７のうちの挿通孔１９ａを規定する部分に対して、円滑に摺動可能である。円柱状のピストン棒１９の軸線は、挿通孔１９ａの軸線に一致する。
【００１３】
第１実施形態において、ピストン棒１９の軸線を「摺動軸線」と称し、摺動軸線の方向を「摺動方向」と称する。摺動軸線に垂直に交わる直線のすべての方向を「半径方向」と称し、半径方向のうち摺動軸線から離れる向きを「半径方向外方」と称し、半径方向のうち摺動軸線に近づく向きを「半径方向内方」と称する。
【００１４】
シリンダ円筒部２８は、大略的に直円筒状に形成され、シリンダ円筒部２８の軸線は、摺動軸線に一致する。シリンダ円筒部２８の摺動方向一方Ｚ１の端部は、シリンダ円板２７と接続される。シリンダ円筒部２８は、シリンダ円板２７と一体に形成される。シリンダ１７には、複数の連通孔３２が形成される。連通孔３２は、内部空間と外部空間とを連通し、ピストン１６の変位によって閉塞可能である。具体的には、シリンダ円筒部２８の側面に、半径方向に貫通する複数の連通孔３２が形成される。複数の連通孔３２は、シリンダ円筒部２８の摺動軸線まわりの周方向にも複数形成され、シリンダ円筒部２８の摺動方向Ｚにも複数形成される。連通孔３２を規定する部分を「連通孔規定部」と称する。
【００１５】
ピストン１６は、シリンダ円筒部２８に対して嵌合し、シリンダ円筒部２８の半径方向内方に設置される。ピストン１６は、大略的に円柱状に形成され、ピストン１６の円柱の軸線は、摺動軸線に一致する。ピストン１６の円柱の外径は、ピストン棒１９の円柱の外径よりも大きい。ピストン１６の摺動方向他方Ｚ２の端部のうち半径方向外方の周縁部には、摺動方向他方Ｚ２に全周にわたって突出する突出部１６ｂが形成される。ピストン１６は、ピストン棒１９よりも摺動方向他方Ｚ２に位置し、ピストン棒１９の摺動方向他方Ｚ２の端部は、ピストン１６の摺動方向一方Ｚ１の端部と接続される。ピストン１６は、ピストン棒１９とともに、シリンダ１７に対して摺動方向Ｚに変位する。
【００１６】
摺動軸線から半径方向外方のピストン１６の外周面には、矩形溝１６ａが形成される。矩形溝１６ａは、摺動軸線まわりに周方向全周にわたって形成される。ピストン１６に対する矩形溝１６ａの摺動方向Ｚの位置は、周方向に関わらず一定である。矩形溝１６ａは、摺動軸線に関して半径方向外方からピストン１６の一部を切り欠いて形成され、摺動軸線を含む平面でピストン１６を切断したときの矩形溝１６ａの断面形状は、長方形である。
【００１７】
矩形溝１６ａには、Ｏリング２１が嵌合する。Ｏリング２１は、合成ゴムまたは合成樹脂から成り、シリンダ円筒部２８の半径方向内方から、シリンダ円筒部２８に対してしまりばめされる。Ｏリング２１の半径方向の寸法は、摺動軸線まわりの周方向に一様であり、矩形溝１６ａの半径方向の深さよりも大きく設定される。矩形溝１６ａに嵌合した状態で、Ｏリング２１は、ピストン１６の外周面から摺動軸線に関して半径方向外方にわずかに突出する。ピストン１６は、シリンダ円筒部２８の内方から、シリンダ円筒部２８に対してすきまばめされる。Ｏリング２１とシリンダ円筒部２８の内周面との隙間には、Ｏリング２１とシリンダ円筒部２８との摩擦を軽減するために、潤滑剤が塗布される。
【００１８】
管路構成体２２は、上流側フランジ３４、下流側フランジ３６および隔壁３８を含んで構成され、一体に形成される。管路構成体２２は、流体が流れる領域を規定し、この流体は、たとえば都市ガスであり、第１実施形態において流体が流れる向きは、予め定められる。管路構成体２２の上流側端部は、上流側配管と接続される。管路構成体２２の下流側端部は、下流側配管と接続される。上流側フランジ３４は、上流側配管に対する固定および密閉を可能にするための管継手である。下流側フランジ３６は、下流側配管に対する固定および密閉を可能にするための管継手である。
【００１９】
隔壁３８は、管路構成体２２の内部空間を流れる流体の流れ方向に関して、上流側と下流側との途中位置に設置され、上流側と下流側とを仕切って設けられる管路構成体２２の一部である。隔壁３８によって仕切られた内部空間のうち、上流側に位置する流体を「１次流体」と称し、下流側に位置する流体を「２次流体」と称する。第１実施形態において、上流側配管内の流体の圧力を「１次圧力」、下流側配管内の流体の圧力を「２次圧力」と称する。１次圧力は予め定められ、一定に保たれる。２次圧力には、目標となる圧力の大きさが予め定められ、本実施形態に係る圧力制御装置１０は、２次圧力を目標となる圧力に保つために圧力制御を行う。２次圧力として目標として定められる圧力を「目標２次圧力」と称する。目標２次圧力は、１次圧力よりも低く、２次圧力が１次圧力よりも高くなることはない。
【００２０】
隔壁３８の一部には、透孔１４が形成される。透孔１４は、隔壁３８を摺動方向Ｚに貫通する孔であり、１次流体が位置する上流側空間と、２次流体が位置する、隔壁３８よりも下流側の空間とを連通する。管路構成体２２によって規定される空間のうち、１次流体が位置する、隔壁３８よりも上流側の空間を「上流側空間」と称する。隔壁３８のうち、透孔１４を規定する部分が弁座１１である。弁座１１は、摺動方向Ｚに見て大略的に円形の環状部分であり、弁座１１の厚み方向は、摺動方向Ｚに一致する。透孔１４を摺動方向Ｚに見ると、円形であり、摺動方向Ｚに見た透孔１４の中心は、摺動軸線に一致する。管路構成体２２を流れる流体の流量が、予定される範囲内で最大であるときにも、弁座１１が流体の流れに対して有意な抵抗となることを防止するために、透孔１４の内径は、充分に大きく設定される。
【００２１】
透孔１４の内径は、ピストン１６の内径よりも小さく設定される。管路構成体２２を流れる流体の流量が、予定される範囲内で最大であるときにも、第１実施形態において流体は、透孔１４を摺動方向他方Ｚ２から摺動方向一方Ｚ１に向けて流れる。したがって、透孔１４内において流体の流れ方向は、摺動方向一方Ｚ１に一致する。
【００２２】
ピストン１６よりも摺動方向他方Ｚ２、シリンダ円筒部２８よりも摺動軸線に関して半径方向内方に位置する空間を「ピストン空間」と称する。ピストン空間４３内において、流体は、ピストン１６の摺動方向他方Ｚ２の端面によって、摺動方向一方Ｚ１に移動することが阻止される。隔壁３８の透孔１４は、充分に大きく形成され、弁座１１が流体の流れに対して抵抗となることが防止されるので、ピストン空間４３内の流体の圧力は、１次圧力である。ピストン１６がピストン１６の駆動範囲で最も他方摺動方向に位置する状態から、摺動方向一方Ｚ１に変位し、シリンダ円筒部２８に形成される連通孔３２に規定される空間がピストン空間４３に連なると、ピストン空間４３内の流体は、連通孔３２を摺動軸線に関して半径方向外方に通過する。
【００２３】
ピストン空間４３に露出した連通孔規定部３３と、ピストン１６のうち連通孔規定部３３に臨む部分とは、流体の流れに対して抵抗として作用するので、ピストン空間４３から摺動軸線に関してシリンダ円筒部２８よりも半径方向外方に移動した流体の圧力は、１次圧力よりも低い。
【００２４】
本実施形態において連通孔３２は、シリンダ円筒部２８の周方向および摺動方向Ｚの全範囲に広がって形成される。シリンダ円筒部２８に形成される複数の連通孔３２は、螺旋状の線に沿って形成される。螺旋状の線は、摺動方向一方Ｚ１に向かうにつれて、シリンダ円筒部２８の周方向に、摺動軸線を中心に螺旋状に回転する線である。螺旋状の線上に隣合う連通孔３２の摺動方向Ｚの位置は、少なくとも一部が摺動方向Ｚに重なる。複数の連通孔３２がこのように形成されることによって、ピストン１６が摺動方向Ｚに変位したときに、ピストン１６の変位に伴って、流体がシリンダ円筒部２８を通過する量を連続的に変化させることができる。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態における整流器４４を、摺動軸線を含む平面で切断して見た断面図である。第１実施形態に係る圧力制御装置１０は、整流器４４をさらに含んで構成される。整流器４４は、弁座１１よりも上流側に配置され、板状案内部４６と筒状案内部４８とを有する。板状案内部４６は上流側管軸方向に略平行に設けられる板状の部分であり、筒状案内部４８は、板状案内部４６に設けられ、透孔１４よりも上流側の流体を下流側に案内する。筒状案内部４８は、透孔軸線方向に略平行な軸線を有する円筒状に形成され、板状案内部４６は、筒状案内部４８の外周面に、外方に向けて突出して設けられ、互いに平行な複数の板状体から成る。
【００２６】
板状案内部４６および筒状案内部４８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成され、板状案内部４６と筒状案内部４８とは、一体に形成される。板状案内部４６は、摺動方向に離れて複数形成されるリング状部分４９から形成される。複数のリング状部分４９は、摺動方向を厚み方向として、摺動方向に均等な間隔を隔てて設置される。本実施形態において複数のリング状部分４９は、摺動方向に離れて３つ配置される。リング状部分４９のうち、最も摺動方向一方Ｚ１に位置するリング状部分４９と隔壁３８との間隔、および各リング状部分４９間の間隙は、いずれも等しい間隔として設定される。リング状部分４９を摺動方向に見たときの外径は、隔壁３８の透孔１４の内径よりも小さく設定される。
【００２７】
リング状部分４９の厚みについては、規定しないけれども、複数のリング状部分４９間の摺動方向の間隔は、各リング状部分４９の厚みよりも大きく設定される。管路構成体２２のうち、１次流体の流路を規定する上流側管路１２に対して、リング状部分４９は接することなく形成される。リング状部分４９を摺動方向に見たときの外形が成す円の中心は、摺動軸線に一致して設置される。リング状部分４９を摺動方向に見たときの内方は、摺動軸線まわりの周方向全体にわたって、筒状案内部４８に連なる。
【００２８】
第２部材は、摺動軸線を円筒の軸線として配置され、円筒の外形は、隔壁３８の透孔１４の内径よりも小さく設定される。筒状案内部４８の摺動方向一方Ｚ１の端部には、摺動軸線に関する半径方向外方に突出してフランジ部５１が形成される。フランジ部５１の外径は、透孔１４の内径よりも大きく、また板状案内部４６の外径よりも大きく設定される。フランジ部５１の摺動方向一方Ｚ１の表面部のうち、ピストン１６の突出部１６ｂに対応する部分には、合成ゴムまたは合成樹脂からなる密閉部５１ａが全周にわたって形成される。ピストン１６が最も摺動方向他方Ｚ２に変位したときに、ピストン１６の突出部１６ｂは、密閉部５１ａに当接する。これによって、透孔１４は閉鎖され、流体の移動は阻止される。フランジ部５１は、摺動方向一方Ｚ１から隔壁３８の弁座１１に接して配置される。フランジ部５１を除く筒状案内部４８の円筒状の部分および板状案内部４６は、透孔１４の半径方向内方および透孔１４よりも摺動方向他方Ｚ２に配置される。
【００２９】
フランジ部５１と弁座１１とは、ビスなどのねじ部材によって互いに固定される。ねじ部材は、摺動方向に軸線を有し、頭部を摺動方向一方Ｚ１に、軸部を摺動方向他方Ｚ２に向けて摺動方向一方Ｚ１から弁座１１に螺合する。これによって、整流器４４は、管路構成体２２に対して固定される。板状案内部４６のうち、最も摺動方向他方Ｚ２に位置するリング状部分４９は、筒状案内部４８に対してフランジ状に形成される。筒状案内部４８は、隔壁３８に対して接して配置されるけれども、隔壁３８よりも上流側の流体の流路を規定する上流側配管に対しては、離反して形成される。整流器４４が管路構成体２２の隔壁３８に対して固定された状態において、板状案内部４６のうち最も摺動方向一方Ｚ１寄りのリング状部分４９と隔壁３８との間隔は、複数の各リング状部分４９間の間隔と等しく設定される。
【００３０】
上流側配管から管路構成体２２に進入した流体は、上流側管路１２内に形成される平板状部材によって、整流され、筒状案内部４８近傍に到達する。流体は、筒状案内部４８の摺動方向他方Ｚ２から、筒状案内部４８の半径方向内方の空間に進入する。筒状案内部４８よりも半径方向外方および摺動方向他方Ｚ２の、板状案内部４６および筒状案内部４８近傍において乱流が発生しても、乱流によって移動する流体分子は、複数のリング状部分４９によって、移動範囲が限定され、リング状部分４９間の距離よりも大きい範囲で移動することが阻止される。また筒状案内部４８よりも半径方向外方において、乱流が発生する場合にも、板状案内部４６が配置されることによって、乱流となる領域の範囲が小さくなる。
【００３１】
流体は、板状案内部４６と上流側管路１２との間隙、および筒状案内部４８と上流側管路１２との間隙を移動した後、第２管路の摺動方向他方Ｚ２から、第２管路の内方の空間に移動する。筒状案内部４８の半径方向内方の空間に進入した流体は、ピストン空間４３に到達し、シリンダ円筒部２８に形成される連通孔３２を通過してシリンダ円筒部２８よりも下流側に移動する。
【００３２】
仮に本実施形態における整流器４４が設置されない場合、上流側管路１２内で乱流が生じる領域における流体の渦は、空間的な制限を受けることがないので、上流側管路１２内に広がる複雑な渦となる。換言すれば、本実施形態における整流器４４が設置されない場合、複数の流体分子が互いに摩擦しながら複数の向きに移動する距離は、整流器４４が設置される場合に比べて大きくなる。これによって、上流側管路１２内の位置によって、流体の圧力に圧力差が生じることがある。換言すれば、乱流の渦によって、流体の疎密が生じる。位置による圧力差が生じ流体の疎密が生じるとき、その圧力差を解消する向きに流体の移動が生じ、この流体の移動によって、再び位置による圧力差が生じる。これが繰返されることによって、上流側管路１２内に、流体の圧力変動が生じる。
【００３３】
上流側管路１２内において大きな流体の渦が生じることによって、上流側管路１２に生じる圧力変動の周期は一定したものではなく、ランダムな挙動を示す。この圧力変動は、透孔１４およびシリンダ円筒部２８の連通孔３２を通過しても消失することなく下流側に伝えられることがある。これによって、２次圧力に変動が生じる。２次圧力は、一定であることが好ましく、２次圧力を制御することによって、ランダムに発生した圧力変動を相殺することは、困難である。特に目標２次圧力が１次圧力に対して相対的に高ければ高いほど、上流管路内の、位置による圧力差が、シリンダ１７よりも下流側における圧力変動を発生させ易く、圧力変動の振幅が大きくなる。
【００３４】
整流器４４を設置することによって、上流側管路１２内において乱流が発生する領域を小さくすることができる。また乱流が発生しても、乱流に伴う渦を小さいものとすることができる。これによって、位置による圧力差が生じることを抑制することができる。したがって、流体に圧力変動が生じることを防止することができ、２次圧力が変動することを防止することができる。
【００３５】
仮に板状案内部４６を設置せず、筒状案内部４８のみを設置した場合、上流側管路１２内において流体の乱流の発生を抑制することはできず、下流側配管内において圧力変動の発生が観測された。したがって、筒状案内部４８のみの配置によって圧力変動を防止することはできない。
【００３６】
第１実施形態によれば、圧力制御装置１０は、弁座１１と整流器４４とを含んで構成される。弁座１１は、流体が流れる管路に設けられ、管路を上流側管路１２と下流側管路１３とに仕切り、上流側管路１２の内径よりも小さい内径の透孔１４を規定する。透孔軸線方向と上流側管軸方向とは、角度を成す。透孔軸線方向は、透孔１４を流れる流体の流れ方向であり、上流側管軸方向は、上流側管路１２内の流体の流れ方向である。整流器４４は、弁座１１よりも上流側に配置され、板状案内部４６と筒状案内部４８とを有する。板状案内部４６は上流側管軸方向に略平行に設けられる板状の部分であり、筒状案内部４８は、板状案内部４６に設けられ、透孔１４よりも上流側の流体を下流側に案内する。
【００３７】
これによって、上流側管路１２を流れる流体の流れ方向を、板状案内部４６によって規定することができる。したがって、流れ方向が規定された直後に流体の流路を筒状案内部４８によって規定し、流体を透孔１４に案内することができる。これによって、整流器４４を設けない場合に比べて、流れ方向が変化する位置において流体が乱流となる領域を小さくすることができる。したがって、透孔１４を通過するときに流体に圧力変動が発生することを防止することができる。
【００３８】
下流側管路１３および下流側配管における２次圧力の圧力変動は、上流側管路１２における流体に生じる渦が小さくかつ少ない場合に抑制または防止され、上流側管路１２の断面積は一定である方が、上流側管路１２における流体に生じる渦が小さくかつ少なくなりやすいことが知られる。圧力制御装置１０を設計する場合には、上流側管路１２の断面積を一定にすることを前提として設計される場合が多いけれども、本実施形態における整流器４４を設置する場合、上流側管路１２の断面積が、弁座１１近傍において変化しても、上流側管路１２内の流体の乱流の発生を抑制することができるので、本実施形態における整流器４４の設置を前提とするならば、圧力制御装置１０を設計する場合に、上流側管路１２の断面積を自由に設定することができる。したがって、本実施形態における整流器４４を設置する圧力制御装置１０は、設計の自由度を高くすることができる。
【００３９】
また第１実施形態によれば、筒状案内部４８は、透孔軸線方向に略平行な軸線を有する円筒状に形成され、板状案内部４６は、筒状案内部４８の外周面に、外方に向けて突出して設けられ、互いに平行な複数の板状体から成る。これによって、筒状案内部４８の外周面よりも外方において、流体の流れを整流することができる。したがって、流体に生じる乱流の渦を小さくかつ少なくすることができる。透孔１４の開口面積を制限する必要がないので、圧力損失を小さくすることができる。
【００４０】
他の実施形態において、板状案内部４６を成すリング状部分４９は、３つでなくてもよい。たとえば２つであっても、４つ以上、あるいは５つ以上であってもよい。摺動方向Ｚに離れて形成されるリング状部分４９の数については、規定しない。またさらに他の実施形態において、筒状案内部４８の外周面の外方に複数のリング状部分４９を形成する代わりに、円筒形状の部材の外周面に、周方向に延びて形成される凹部を、摺動方向Ｚに異なる複数の位置に形成してもよい。
【００４１】
図３は、本発明の第２実施形態における整流器４４を、摺動軸線を含む平面で切断して見た断面図である。第２実施形態に係る圧力制御装置１０は、第１実施形態に係る圧力制御装置１０に類似しており、以下、第１実施形態に対する第２実施形態の相違点を中心に説明する。第２実施形態において筒状案内部４８の外形は、摺動方向Ｚを軸線として延びる円筒形に形成され、筒状案内部４８の摺動方向他方Ｚ２の端部の内周面は、摺動方向他方Ｚ２に向かうにつれて外方に広がって形成される。
【００４２】
筒状案内部４８の内周面は、摺動方向他方Ｚ２の端部およびその近傍において、いわゆるラッパ状に形成される。これによって、筒状案内部４８の内周面が、円筒形を成す場合に比べて、筒状案内部４８よりも摺動方向他方Ｚ２から筒状案内部４８の半径方向に内方に移動に伴って整流器表面の流れの剥離を抑制することができる。したがって、筒状案内部４８よりも摺動方向他方Ｚ２から筒状案内部４８の半径方向に内方に移動する流体の流れ方向を、滑らかに変化させることができる。
【００４３】
第１および第２実施形態において、筒状案内部４８の摺動方向一方Ｚ１のフランジ部５１と隔壁３８とは接触して互いに固定されるものとしたけれども、他の実施形態において、筒状案内部４８の摺動方向一方Ｚ１のフランジ部５１と隔壁３８との間に、ゴム弾性を有する樹脂から成るダンパを配置してもよい。ダンパは、フランジ部５１と隔壁３８の弁座１１との間の相対変位を抑制し、隔壁３８に対する筒状案内部４８の振動を抑制する。これによって、流体の圧力変動を吸収することによって抑制し、上流側管路１２内の流体の圧力変動が下流側に伝えられることを防止することができる。
【００４４】
第１および第２実施形態において、整流器４４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成され、板状案内部４６と筒状案内部４８とは、一体に形成されるものとしたけれども、他の実施形態において、整流器４４は、樹脂によって形成されてもよい。またリング状部分４９と筒状案内部４８とはそれぞれ別体に形成された後に、接続される構成としてもよい。
【００４５】
第１および第２実施形態において基準方向は摺動方向Ｚに一致し、基準方向一方は摺動方向一方Ｚ１に一致するものとしたけれども、基準方向と摺動方向Ｚとは独立していてよい。たとえば他の実施形態において基準方向は、摺動方向に対して角度を成す構成としてもよく、また基準方向と摺動方向とが一致し、基準方向一方と摺動方向他方Ｚ２とが一致する構成としてもよい。
【００４６】
第１および第２実施形態において、筒状案内部４８内の空間は、摺動方向に軸線を有する仮想的な円柱状の形状であるけれども、さらに他の実施形態において、筒状案内部の内部空間に、この内部空間を摺動方向に通過する流体を整流するための、摺動方向に延びる羽根が、形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力制御装置１０の断面図である
【図２】本発明の第１実施形態における整流器４４を、摺動軸線を含む平面で切断して見た断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態における整流器４４を、摺動軸線を含む平面で切断して見た断面図である。
【図４】従来技術に係る整流器１とこれを伴う圧力制御装置２の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 圧力制御装置
１１ 弁座
１２ 上流側管路
１３ 下流側管路
１４ 透孔
１６ ピストン
１７ シリンダ
２２ 管路構成体
３２ 連通孔
３３ 連通孔規定部
３８ 隔壁
４２ 弁座
４３ ピストン空間
４４ 整流器
４６ 板状案内部
４８ 筒状案内部
４９ リング状部分
５１ フランジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる管路に設けられ、前記管路を上流側管路と下流側管路とに仕切り、透孔が形成される弁座であって、
前記透孔を流れる流体の流れ方向である透孔軸線方向と、前記上流側管路内の流体の流れ方向である上流側管軸方向とが角度を成す弁座と、
前記弁座よりも上流側に配置され、通過する流体の流れを整流する整流器とを含むことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
前記整流器は、前記透孔軸線方向に略平行な軸線を有し筒状に形成される筒状案内部と、
前記筒状案内部の外周面に、外方に向けて突出して板状に形成される板状案内部とから成ることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御装置。
【請求項１】
流体が流れる管路に設けられ、前記管路を上流側管路と下流側管路とに仕切り、透孔が形成される弁座であって、
前記透孔を流れる流体の流れ方向である透孔軸線方向と、前記上流側管路内の流体の流れ方向である上流側管軸方向とが角度を成す弁座と、
前記弁座よりも上流側に配置され、通過する流体の流れを整流する整流器とを含むことを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
前記整流器は、前記透孔軸線方向に略平行な軸線を有し筒状に形成される筒状案内部と、
前記筒状案内部の外周面に、外方に向けて突出して板状に形成される板状案内部とから成ることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１９３１７５（Ｐ２００９−１９３１７５Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１１５０（Ｐ２００８−３１１５０）
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（０００１４２０７８）株式会社協成 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１２日（２００８．２．１２）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（０００１４２０７８）株式会社協成 (21)
【Ｆターム（参考）】
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