JP2000222041A - 定流量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上流側の圧力変動に対して流量を一定に保つ
ことのできる安価な定流量装置を提供する。 【解決手段】 配管２内を流れる水等の非圧縮性流体の
流量をその上流側の圧力変動に対して一定に保つための
定流量装置１において、配管２内に、差圧を発生させる
オリフィス３を設けると共にそのオリフィス３の開口面
積を可変するスライド板４を設け、そのスライド板４
に、上記オリフィス３前後の差圧に応じてスライド板４
をスライドさせる差圧駆動手段５を連結したものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管内を流れる水
等の非圧縮性流体の流量をその上流側の圧力変動に対し
て一定に保つための定流量装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラントの配管は、一般的に供給圧に大
きな変動はないため、オリフィスを適切に選んで配管内
に設けることで所定の流量を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
プラントの運用方法によっては供給圧が大きく上がり、
オリフィスでは流量を所定の許容範囲内に収めることが
できないこともあることが判った。

【０００４】例えば、一台のポンプで多数の箇所に水な
どの非圧縮性流体を供給するプラントにおいて、１箇所
のみで非圧縮性流体を消費し、かつ、その消費量がフル
稼動時の消費量に比して極めて小さい場合、供給圧が上
昇し、流量が増えて所定の許容範囲を越えてしまう場合
がある。

【０００５】また、流量計測器で流量を計測し、その流
量を所定の流量に保つようにフィードバック制御する流
量調節弁を設ければ流量を高精度に一定に保つことはで
きるが、本件は圧力範囲が比較的限られ、定流量の精度
が厳密に求められないため、コスト高が問題となってし
まう。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、上流側の圧力変動に対して流量を一定に保つことの
できる安価な定流量装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、配管内を流れる水等の非圧縮性流体の流量
をその上流側の圧力変動に対して一定に保つための定流
量装置において、配管内に、差圧を発生させるオリフィ
スを設けると共にそのオリフィスの開口面積を可変する
スライド板を設け、そのスライド板に、上記オリフィス
前後の差圧に応じてスライド板をスライドさせる差圧駆
動手段を連結したものである。

【０００８】また、上記差圧駆動手段が、上記オリフィ
ス前後の差圧でスライド移動されるピストンを有し、こ
のピストンに上記スライド板が連結されるものとすると
よい。

【０００９】そして、上記差圧駆動手段に、上記スライ
ド板の初期位置を設定すべく上記ピストンの初期位置を
可変に設定するピストン位置初期設定手段を設けたもの
とするとよい。

【００１０】また、上記オリフィスの設定流量を調節す
べく上記配管にオリフィスの開口面積を絞る可変絞りを
設けるとよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の好適実施の形態を添付図
面に基づいて詳述する。

【００１２】図１に示すように、定流量装置１は、配管
２内に、差圧を発生させるオリフィス３を設けると共に
そのオリフィス３の開口面積を可変するスライド板４を
設け、そのスライド板４に、オリフィス３前後の差圧に
応じてスライド板４をスライドさせる差圧駆動手段５を
連結して構成されている。

【００１３】オリフィス３は、中央に矩形の開口６を有
するものであり、配管２に一体に固定されている。開口
６は、所定の流量を得るに丁度よい大きさか、あるいは
大きめの大きさに形成されている。

【００１４】スライド板４は、オリフィス３の上流側の
面に沿ってスライド自在に配されている。スライド板４
は、矩形状に形成されており、上端を後述する差圧駆動
手段５のピストン８に連結されている。

【００１５】差圧駆動手段５は、配管２外側に設けられ
径方向外側へ延びるシリンダ７と、シリンダ７内にシリ
ンダ延長方向スライド自在に設けられたピストン８と、
シリンダ７の先端側とオリフィス３上流側を連結する導
圧管９と、シリンダ７の配管２側とオリフィス３下流側
を連結する連絡流路１０と、ピストン８をシリンダ７先
端側へ弾性付勢するバネ手段１１とからなる。

【００１６】シリンダ７は、配管２から上向きに延びる
ように形成されており、配管２に一体に形成された有底
筒体状の下部ユニット１２と、下部ユニット１２上に被
ぶせるようにして取り付けられる釣り鐘状の上部ユニッ
ト１３とからなる。

【００１７】下部ユニット１２の上端と上部ユニット１
３の下端には、シリンダ７の径方向外方へ広がるフラン
ジ１４，１５がそれぞれ形成されており、下部ユニット
１２と上部ユニット１３はフランジ１４，１５を貫通す
るボルト（図示せず）により互いに固定されるようにな
っている。

【００１８】また、下部ユニット１２の底部１６には、
スライド板４をスライド自在に挿通させ、スライド板４
を配管２内へ向けて出没させるためのスリット状の挿通
穴１７が形成されている。挿通穴１７は、一側をオリフ
ィス３上流側の面に臨んで形成されており、挿通穴１７
の他側にはスライド板４を上流側からガイドするガイド
板１８が配管２内方へ向けて延出するように形成されて
いる。

【００１９】ガイド板１８は、オリフィス３開口６の位
置まで延出されている。

【００２０】差圧駆動手段５には、上端にピストン８の
初期位置を可変に設定するためのピストン位置初期設定
手段１９が設けられている。

【００２１】ピストン位置初期設定手段１９は、上部ユ
ニット１３の上端に同軸上に螺入されるハンドル２０
と、ハンドル２０とピストン８の間に介設されるスプリ
ング２１とからなる。

【００２２】ハンドル２０は、上部ユニット１３の上方
に配される握り部２２に下方へ延びて上部ユニット１３
内に螺入されるネジ部２３を形成してなるものであり、
ハンドル２０を回すことにより出没するようになってい
る。スプリング２１は、コイルバネからなり、ネジ部２
３下端に係合されると共にピストン８上に当接されてい
る。

【００２３】また、上部ユニット１３には、ピストン位
置初期設定手段１９の握り部２２を覆うカバー２４が設
けられている。カバー２４は、蓋を有する筒体状に形成
されており、下端には上部ユニット１３上に着座される
フランジ２５が形成されている。フランジ２５には上部
ユニット１３とカバー２４の間をシールするためのＯリ
ング２６が設けられている。

【００２４】ピストン８は、シリンダ７内をスライドで
きるようにシリンダ７内径より若干小さな径の円盤状に
形成されている。また、ピストン８の中央には配管２側
へ突出する突起部２７が形成されており、突起部２７に
スライド板４が連結棒２８を介して連結されている。

【００２５】連結棒２８は、両端を突起部２７とスライ
ド板４に回動可能に連結されており、配管２内でスライ
ド板４が流れ方向へ押されてもピストン８にはその力が
伝わらないようになっている。

【００２６】導圧管９は、金属など内部流体の液圧で変
形しない管で形成されており、ピストン８を挟んでシリ
ンダ７の先端側に形成される第１圧力室２９内とオリフ
ィス３上流側とを連結している。そして、第１圧力室２
９内をオリフィス３上流側と同じ液圧にするようになっ
ている。

【００２７】連絡流路１０は、下部ユニット１２にオリ
フィス３下流側へ貫通する穴を形成してなるものであ
り、ピストン８を挟んでシリンダ７の配管２側に形成さ
れる第２圧力室３０内とオリフィス３下流側を連結して
いる。そして、第２圧力室３０内をオリフィス３下流側
と同じ液圧にするようになっている。

【００２８】バネ手段１１は、下部ユニット１２の底面
とピストン８との間に介設されたコイルバネからなり、
第１圧力室２９と第２圧力室３０の差圧に抗してピスト
ン８を第１圧力室２９側へ弾性付勢するようになってい
る。

【００２９】そして、ピストン８は、オリフィス３上流
側と下流側の差圧に応じてスライド移動されるようにな
っている。

【００３０】次に作用を述べる。

【００３１】配管２内に非圧縮性流体が流れるとオリフ
ィス３前後（上下流）に差圧が生じ、その差圧に応じて
スライド板４が移動する。そして、定流量装置１の上流
側で圧力上昇があると、オリフィス３前後の差圧は大き
くなり、この差圧によりピストン８が第２圧力室３０側
へ移動し、バネ手段１１の付勢力と釣り合う位置で止ま
る。これによりスライド板４も連結棒２８に押されてオ
リフィス３開口６を塞ぐ方向（下方）へスライド移動す
る。これによりオリフィス３開口６を通過する非圧縮性
流体の流量は増加することなく一定に保たれる。

【００３２】また、上流側の圧力上昇が緩和されて通常
の液圧に戻ると、オリフィス３前後の差圧は小さくな
り、バネ手段１１によりピストン８が第１圧力室２９側
へ戻される。スライド板４は連結棒２８に引かれてオリ
フィス３開口６を開く方向（上方）へスライド移動し、
オリフィス３開口６を通過する非圧縮性流体の流量は減
少することなく一定に保たれる。

【００３３】このときのスライド板４の移動量ｘは、第
１圧力室２９内の圧力ｈ₁ と、第２圧力室３０内の圧力
ｈ₂ と、流体密度ρと、バネ手段１１のバネ係数ｋと、
ピストン面積Ａ_p とから、

【００３４】

【数１】

【００３５】のように決定され、このときスライド板４
によって変化されたオリフィス３の開口面積Ｓは、全開
時の開口面積Ｓ₀ と、オリフィス３と開口６の形状など
から決定され開口面積を定める定数Ｂから、

【００３６】

【数２】

【００３７】に決定される。

【００３８】また、開口面積Ｓと流量Ｑとの関係は、

【００３９】

【数３】

【００４０】であるため、圧力変動（オリフィス３前後
の差圧（ｈ₁ −ｈ₂ ））と流量Ｑとの関係は、

【００４１】

【数４】

【００４２】となる。

【００４３】この関係式から、図２に示すような流量特
性曲線３１を得ることができる。

【００４４】この流量特性曲線３１は、圧力差に係わら
ず流量をほぼ一定とする定流量域３２を有している。

【００４５】他方、配管２に単純オリフィス３のみを設
けた場合の流量特性曲線３３は、いずれの帯域において
も定流量域を有さず、圧力差が開くとその増加分だけ流
量が増える特性を示している。

【００４６】そして、得たい流量と、設計上変動しえる
圧力の幅に定流量域３２を一致させるように係数Ｂ、ピ
ストン面積Ａ_p 及びバネ係数ｋを適宜設定することで上
流側の圧力変動に対して流量を一定に保つ定流量装置１
を得ることができる。

【００４７】このように、配管２内に、差圧を発生させ
るオリフィス３を設けると共にそのオリフィス３の開口
面積を可変するスライド板４を設け、そのスライド板４
に、上記オリフィス３前後の差圧に応じてスライド板４
をスライドさせる差圧駆動手段５を連結して定流量装置
１を構成したため、低いコストで定流量装置１を製作で
き、上流側の圧力変動に対して流量を一定に保つことが
できる。

【００４８】また、差圧駆動手段５を、オリフィス３前
後の差圧でスライド移動されるピストン８を備えて構成
し、そのピストン８にスライド板４を連結するため、簡
易に差圧駆動手段５を構成することができる。

【００４９】そして、差圧駆動手段５に、スライド板４
の初期位置を設定すべくピストン８の初期位置を可変に
設定するピストン位置初期設定手段１９を設けたため、
得られる定流量を変えることができる。

【００５０】なお、オリフィス３の開口６とスライド板
４は矩形に限るものではなく、得たい流量特性に合わせ
て適宜自由に円形、楕円など形状を変更するとよい。

【００５１】他の実施の形態について述べる。

【００５２】図３に示すように、定流量装置４０は、上
述の定流量装置１の配管２にオリフィス３の開口面積を
絞るための可変絞り４１を設けたものである。

【００５３】可変絞り４１は、配管２を径方向に貫通す
る回転軸４２にほぼ同心円弧状に湾曲された絞り板４３
をリブ４４を介して一体的に形成してなるものであり、
オリフィス３の下流側に設けられている。

【００５４】回転軸４２は、水平に配されると共に両端
を配管２に貫通されて配管２に回転自在に支持されてお
り、回転軸４２と配管２との間には液漏れを起こさない
ようにシールが施されている。回転軸４２の一端にはハ
ンドルなどの配管２外部から回転するための伝動手段
（図示せず）が設けられている。

【００５５】絞り板４３は、回転軸４２の上流側にオリ
フィス３に近接するように配置されており、回転軸４２
が回転されることによりオリフィス３に沿って昇降さ
れ、オリフィス３開口６を自在に絞るようになってい
る。

【００５６】作用を述べる。

【００５７】絞り板４３を上昇させるように回転軸４２
を回転させると、絞り板４３によりオリフィス３開口６
は一部塞がれ、オリフィス３開口６全開時の開口面積が
小さくなる。このことにより、設定流量を容易に減少さ
せることができる。

【００５８】そして、オリフィス３開口６の全開時の開
口面積が小さくなることで数２及び数４の開口面積Ｓ₀
が小さくなることとなり、流量特性を容易に変えること
ができる。

【００５９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を奏する。

【００６０】（１） 上流側の圧力変動に対して流量を
一定に保つことができる。

【００６１】（２） 安価に定流量装置を製作すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施の形態を示す定流量装置の側
面図である。

【図２】定流量装置の流量特性を示すグラフである。

【図３】他の実施の形態を示す定流量装置の側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 定流量装置 ２ 配管 ３ オリフィス ４ スライド板 ５ 差圧駆動手段 ８ ピストン １９ ピストン位置初期設定手段 ４１ 可変絞り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H056 AA05 BB24 BB32 CA01 CB02 CB08 CD06 EE01 GG04 5H307 BB06 DD07 DD12 EE02 EE09 EE16 EE36 ES06 FF13 GG01 GG11 JJ03 KK01 KK08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管内を流れる水等の非圧縮性流体の流
   量をその上流側の圧力変動に対して一定に保つための定
   流量装置において、配管内に、差圧を発生させるオリフ
   ィスを設けると共にそのオリフィスの開口面積を可変す
   るスライド板を設け、そのスライド板に、上記オリフィ
   ス前後の差圧に応じてスライド板をスライドさせる差圧
   駆動手段を連結したことを特徴とする定流量装置。
2. 【請求項２】 上記差圧駆動手段が、上記オリフィス前
   後の差圧でスライド移動されるピストンを有し、該ピス
   トンに上記スライド板が連結される請求項１に記載の定
   流量装置。
3. 【請求項３】 上記差圧駆動手段に、上記スライド板の
   初期位置を設定すべく上記ピストンの初期位置を可変に
   設定するピストン位置初期設定手段を設けた請求項２に
   記載の定流量装置。
4. 【請求項４】 上記オリフィスの設定流量を調節すべく
   上記配管にオリフィスの開口面積を絞る可変絞りを設け
   た請求項１、２又は３に記載の定流量装置。