(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路中に設けられ、この流路中の流体の圧力変動を吸収する装置であって、
底面部に上流側からの流体を導入するための導入口を有すると共に、側面部に前記導入口から導入された流体を下流側に排出するための排出口を有し、さらに内壁面には軸方向に複数の案内用突条部が形成された中空柱状のケースと、
このケースの内部に収容され、流体流量の大小に対応した上流側と下流側との差圧によって自ら浮上しつつ上下移動して前記排出口の流体通過断面積の大きさを変化させる柱状の可動部材であって、前記ケースの内壁面との間に十分な間隙を確保可能な大きさの外壁を有すると共に、前記複数の案内用突条部によって案内されて上下移動可能なフロートと
を備え、
前記ケースの内壁面における前記排出口の周囲部は、複数の案内用突条部のうち一部の案内用突状部をなし、前記フロートの外壁面は、前記排出口の前記周囲部と隙間なく接している
ことを特徴とする圧力変動吸収装置。
【請求項２】
前記複数の案内用突条部のうち、前記一部の案内用突状部以外の案内用突状部は、前記ケースの内壁面のほぼ上半分にのみ形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の圧力変動吸収装置。
【請求項３】
前記ケースおよびフロートは共に筒状体であることを特徴とする請求項１記載の圧力変動吸収装置。
【請求項４】
前記フロートは上底面または下底面のいずれか一方のみを有する筒状体であることを特徴とする請求項３記載の圧力変動吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は配管内を輸送される都市ガス等の流体の圧力変動を抑制するための圧力変動吸収装置に係り、例えばフルイディック流量計におけるフルイディック素子の上流側に発生した圧力変動を吸収するための圧力変動吸収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ガス等の需要者宅に配設されるガスメータとして、例えば熱式流速センサ（フローセンサ）を用いた流量計のほか、フルイディック発振の周波数が流体（ガス）の流量と関係することを利用したフルイディック流量計が知られている。このフルイディック流量計では、フルイディック素子の上流側に設けられたガスガバナやガスヒートポンプ等の影響によりガスに脈動等のノイズ的な圧力変動が生ずると、特に低流量域におけるフルイディック発振が影響を受け、測定精度が低下してしまう。そこで、このような管内圧力変動を吸収し抑制するため、従来より、例えば図１１に示すような圧力変動吸収装置をフルイディック素子の上流側流路中に配設することが考えられている。
【０００３】
この圧力変動吸収装置６０は、両端部が閉塞された円筒形状のケース６１０内に円筒形状のフロート６２０を昇降自在に収容したものである。ケース６１０には、その底面にガスの入口部６１１が形成され、また側面の下部位置にはガスの出口部６１２が形成されている。一方、フロート６２０は下端面が開放されると共に、上端面が閉塞されている。フロート６２０の外周面とケース６１０の内周面との間の隙間は、周面全体にわたって微小（０．数ｍｍ程度）であり、また、両周面は共に突起のない滑らかな面になっている。
【０００４】
この圧力変動吸収装置６０では、ガス流量に基づく入口部６１１の圧力と出口部６１２の圧力との圧力差に応じてケース６１０内をフロート６２０が上下移動し、これによりケース６１０の出口部６１２の開口率が変化し、ガスのノイズ的圧力変動を吸収するようになっている。例えば、あるガス流量において、フロート６２０は図１２に示す位置まで浮上し、上流側からのガスは入口部６１１および出口部６１２を通って下流側へと流れるが、上流側の圧力変動はフロート６２０の上下動によって吸収されるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の圧力変動吸収装置では、上述のようにフロート６２０の外周面とケース６１０の内周面とはいずれも突起のない平滑面であり、両周面間の隙間量は周面全体にわたって均一かつ微小であった。一方、ガス中にはある程度のミストが含まれていることがあり、このガスが圧力変動吸収装置内を長期間通過することによって、図１２に示すようにフロート６２０とケース６１０との隙間にミストが付着する。したがって、ミストの付着量が一定量以上になると、フロート６２０の移動動作が円滑さを失い、場合によってはフロート６２０がケース６１０に固着してまったく動作しなくなることもあった。この結果、圧力変動の吸収能力が著しく低下し、あるいは吸収能力がゼロになるおそれもあるという問題点があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、流体中に含まれるミスト等によるフロート動作への影響を低減し、長期間にわたって安定した圧力変動吸収能力を維持することができる圧力変動吸収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】
請求項１記載の圧力変動吸収装置は、流体の流路中に設けられ、この流路中の流体の圧力変動を吸収する装置であって、底面部に上流側からの流体を導入するための導入口を有すると共に、側面部に導入口から導入された流体を下流側に排出するための排出口を有し、さらに内壁面には軸方向に複数の案内用突条部が形成された中空柱状のケースと、このケースの内部に収容され、流体流量の大小に対応した上流側と下流側との差圧によって自ら浮上しつつ上下移動して排出口の流体通過断面積の大きさを変化させる柱状の可動部材であって、ケースの内壁面との間に十分な間隙を確保可能な大きさの外壁を有すると共に、複数の案内用突条部によって案内されて上下移動可能なフロートとを備え、ケースの内壁面における排出口の周囲部が、複数の案内用突条部のうち一部の案内用突状部をなし、フロートの外壁面が、排出口の周囲部と隙間なく接するようにしたものである。この圧力変動吸収装置では、ケースの内壁面とフロートの外壁面との間に十分な間隙が確保され、ミストの付着による影響が回避される。その一方、フロートは、ケース内壁面に形成された複数の案内用突条部がフロートの外周面に当接するようにして案内されるため、円滑な上下移動が可能である。さらに、ケースの内壁面における排出口の周囲部は、複数の案内用突条部のうち一部の案内用突状部をなし、フロートの外壁面は、排出口の周囲部と隙間なく接するようにしたので、フロートが上昇した位置において排出口を通過するガス流量は、フロートの上昇分に見合ったものとなる。
【０００８】
請求項２記載の圧力変動吸収装置は、請求項１記載の圧力変動吸収装置において、複数の案内用突条部のうち、排出口の周囲部にある案内用突状部以外の案内用突状部が、ケースの内壁面のほぼ上半分にのみ形成されるように構成したものである。この圧力変動吸収装置では、ケースとフロートとの接触面積がさらに小さいので、ミストの影響がより少ない。
【０００９】
請求項３記載の圧力変動吸収装置は、請求項１記載の圧力変動吸収装置において、前記ケースおよびフロートを共に筒状体で構成したものである。
【００１０】
請求項４記載の圧力変動吸収装置は、請求項３記載の圧力変動吸収装置において、前記フロートが上底面または下底面のいずれか一方のみを有する筒状体であるように構成したものである。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図６は本発明の一実施例に係る圧力変動吸収装置を用いたフルイディック流量計の概略構成を表わすものである。このフルイディック流量計１は、例えばガスメータとして使用されるもので、上流側の流路２と下流側の流路３との間に配設されたフルイディック素子１０と、流路２の途中に配設された圧力変動吸収装置２０と、フルイディック素子１０の出力信号（フルイディック発振信号）を処理して流量を求める流量演算部３０とを備えている。
【００１７】
フルイディック素子１０は、いわゆるフルイディック発振の周波数が流体（ガス）の流量と関係することを利用した流量計である。なお、このフルイディック発振とは、図示しないが、噴流を発生させるノズルの下流側に、一対の側壁によって流路拡大部を形成すると共に、側壁の外側に設けられたリターンガイドによって、ノズルを通過した流体を各側壁の外側に向かってノズルの噴出口側へ導く一対のフィードバック流路を形成した場合に、ノズルを通過した流体が一対のフィードバック流路を交互に流れる現象である。この場合、フルイディック発振の周波数を検出するセンサとしては圧電膜センサ等が用いられる。
【００１８】
圧力変動吸収装置２０は、上流側で生じたノイズ的な圧力変動がフルイディック素子１０に伝わって流量測定値に悪影響を与えるのを抑制するためのものであり、以下に説明する構造および機能を備えている。
【００１９】
流量演算部３０は、圧電膜センサ等によって検出されたフルイディック発振信号４の周波数（または周期）が流路２，３を流れるガスの流量（または流速）と相関関係があることに基づいて流量の演算をするものであり、マイクロプロセッサ等によって構成される。
【００２０】
図１は本発明の一実施例に係る圧力変動吸収装置の構成要素を一部破断して斜視的に表すものである。この圧力変動吸収装置２０は、両端部が閉鎖された円筒形状のケース２１０と、このケース内に上下移動自在に収容される円筒形状のフロート２２０とを備えている。使用に際してケース２１０は、その円筒軸が鉛直方向を向くように配置されるようになっている。
【００２１】
ケース２１０は例えば合成樹脂により形成されており、その底面にガスの導入口２１１が形成されると共に、側面に排出口２１２が形成されている。上流側から導入口２１１を介して流入したガスは、ケース２１０内を通って排出口２１２から下流側に排出されるようになっている。フロート２２０も例えば合成樹脂から形成され、上面のみが閉鎖されている。
【００２２】
図２はフロート２２０を収容した状態のケース２１０を縦方向に切断した場合の断面を表すものであり、図３は横方向に切断した場合の断面を表すものである。なお、図２は図３における一点破線ＢＯＢ′に沿った断面を表し、図３は図２における一点破線ＡＡ′に沿った断面を表す。
【００２３】
図１〜図３に示すように、フロート２２０の外径はケース２１０の内径より十分小さく、両者間には十分な隙間２１３が確保されている。また、図３に示すように、ケース２１０の内壁面には、その内周をほぼ３等分する位置に３本の案内用突条部２１４〜２１６が軸方向に形成されている。このうち、２本の案内用突条部２１４，２１５は、図１および図２に示すように、ケース２１０の内壁面のほぼ上半分にのみ形成され、フロート２２０がケース２１０内の最下端位置にある状態においてフロート２２０の上端部とオーバーラップする位置まで延びている。
【００２４】
一方、案内用突条部２１６は、図４に示すように、排出口２１２の周囲部を含むようにしてケース２１０の内壁面の最上端から最下端にまで延びている。なお、図４は、図１において矢印Ｘの方向からケース２１０の内壁面を見た断面図である。フロート２２０と案内用突条部２１４〜２１６との間の隙間は微小であり、フロート２２０は案内用突条部２１４〜２１６によって案内されて横揺れなく上下移動可能になっている。
【００２５】
フロート２２０には、上流側と下流側との差圧に応じた力が導入口２１１から流入するガスによって与えられ、これによってフロート２２０はケース２１０の案内用突条部２１４〜２１６に沿って浮上して、排出口２１２のガス通過断面積を変化させるようになっている。なお、フロート２２０は下底面のみを有し上底面を欠く“コ”の字形の断面をもつものでもよく、また、上底面と下底面の双方を有するものでもよい。さらには、差圧によって所定の浮上量が確保できる程度に軽い材料で形成されていれば、中空でなく内部まで材料で満たされているものであってもよい。
【００２６】
上記のようにケース２１０の内壁面における排出口２１２の周囲部は案内用突条部２１６の一部をなしているので、フロート２２０の外周面は排出口２１２の周囲とほとんど隙間なく接する形となる。このため、フロート２２０が上昇した位置において排出口２１２を通過するガス流量は、フロート２２０の上昇分に見合ったものとなる。
【００２７】
以上のような構成の圧力変動吸収装置の作用を説明する。
【００２８】
上流側と下流側の差圧が所定値以下の状態ではフロート２２０は浮上せず、図２に示すように、導入口２１１と排出口２１２との間は遮断状態（ガス流通ができない状態）となっている。差圧が所定値以上になると、フロート２２０が浮上を開始する。そして、図５に示すように、フロート２２０の下端が排出口２１２の下端部を超えるところまで上昇すると、排出口２１２が開口し、部分的にガス流通可能状態となる。これにより、ガスは導入口２１１からケース２１０内を通って排出口２１２から排出され、フルイディック素子１０へと送られる。この状態では、比較的低流量のガスが圧力変動吸収装置２０を通過することとなる。このとき、排出口２１２のガス通過断面積は比較的小さく絞り率が大きいため、上流側の圧力変動は効果的に吸収され、下流側に伝わる圧力変動は十分抑制される。
【００２９】
一般に低流量域では、フルイディック素子の出力、すなわち圧電膜センサ（図示せず）から出力されるセンサ電圧の振幅は小さいので、圧力変動がそのままフルイディック素子１０に伝達されると測定精度が著しく低下する。しかし、圧力変動吸収装置２０を設ければ、その絞り作用により低流量域で圧力変動を効果的に吸収することができるため、フルイディック素子１０による流量検出精度が良好になる。この場合、比較的高い周波数（数十Ｈｚ程度）のノイズ的な脈動であっても、絞り作用により効果的に吸収される。
【００３０】
さて、上流側と下流側との差圧がさらに上昇して流量が増加すると、フロート２２０はさらに上昇し、排出口２１２のガス通過断面積が増加し、絞り率はより小さくなる。そしてついには、排出口２１２の全体がフロート２２０の下端より下側となってガス通過断面積は最大となり、最大流量のガスが通過する。この状態では絞り率は最小であるため、圧力変動の吸収効果は最小となり、圧力変動があまり減衰しないで次段のフルイディック素子１０に伝達されることとなる。ところが、大流量域においては、フルイディック素子１０の出力は十分大きいため、圧力変動分が比較的多く含まれていても測定精度が低下することはなく、問題とならない。
【００３１】
さて、供給されるガス中にミストが含まれていた場合には、このガスが圧力変動吸収装置２０内を長期間通過することによって、図５に示すようにフロート２２０とケース２１０との隙間や各コーナー部等にミストＭが付着する。しかしながら、本装置では、上述のようにフロート２２０の外周面とケース２１０の内周面との間には十分な隙間が設けられているため、相当量のミストが付着したとしても、フロート２２０の移動動作に悪影響を与えることはなく、従来のようにフロート２２０がケース２１０に固着してまったく動作しなくなるという事態も生じない。すなわち、長期間にわたってフロート２２０の円滑な動作が確保されるため、圧力変動の吸収能力が良好に維持される。しかも、フロート２２０は３本の案内用突条部２１４〜２１６によって案内されつつ上下動を行うため、横揺れのない安定した動作が可能である。
【００３２】
このように、本実施例の圧力変動吸収装置は、流量に応じて自動的に絞り率を変化させるいわば自動可変絞りとして機能するため、低流量域から大流量域にわたる広い範囲で効果的な圧力変動吸収が可能となる。また、本装置ではケース２１０とフロート２２０との間に相当の隙間を設けたのでガス中のミストによるフロート動作への悪影響を効果的に低減することができ、流量測定精度の経時的劣化を防止することができる。しかも、ケース２１０の内壁面には案内用突条部を設けたので、フロート２２０のより円滑な上下動を確保でき、安定した圧力変動吸収が可能となる。
【００３３】
なお、本実施例では、案内用突条部２１４，２１５は、ケース２１０の内壁面のほぼ上半分にのみ形成するようにしたが、案内用突条部２１６と同様にケース２１０の内壁面の上端から下端まで延びるように形成してもよい。但し、ケース２１０の内壁面のほぼ上半分にのみ形成した場合の方がフロートとケースとの接触部がより少なくなるため、付着ミストによるフロート動作への影響はより少なくなり、好適である。
【００３４】
図７は本発明の他の実施例に係る圧力変動吸収装置の一部断面を表すもので、図６における圧力変動吸収装置２０として適用されるものである。この圧力変動吸収装置は、両端部が閉鎖された円筒形状のケース３１０と、このケース内に上下移動自在に収容された円筒形状のフロート３２０とを備えている。なお、上記実施例と同様、ケース３１０およびフロート３２０は例えば合成樹脂により形成され、また、ケース３１０は使用に際してその円筒軸が鉛直方向を向くように配置されるようになっている。
【００３５】
ケース３１０の底面にはガスの導入口３１１が形成され、側面には排出口３１２が形成されている。上流側から導入口３１１を通って流入したガスは、ケース３１０内を通って排出口３１２から下流側に排出されるようになっている。
【００３６】
図８はフロート３２０単体の側面を表すものである。このフロート３２０は、円筒部３２１と、円筒部３２１の上端部に外周面に沿って形成された案内用突条部３２２と、円筒部３２１の下端部に外周面に沿って形成された案内用突条部３２３とを備えている。円筒部３２１の外径はケース３１０の内径よりも十分小さく、フロート３２０をケース３１０内に収容したときに、両者間に相当の隙間３３０（図７）が形成されるようになっている。また、案内用突条部３２２，３２３の外径はケース３１０の内径よりも僅かに小さく、フロート３２０をケース３１０内に収容したときにフロート３２０が横揺れなく上下動可能な程度の寸法になっている。
【００３７】
次に、以上のような構成の圧力変動吸収装置の作用を図９を参照して説明する。この装置の作用も基本的には上記実施例（図１〜図５）の装置と同様であり、上流側と下流側との差圧に応じてフロート３２０が上下動を行い、上流側における圧力変動を吸収して、これが下流側に伝達されるのを抑制する。また、フロート３２０とケース３１０との間には十分な隙間を確保してあるので、長期間の使用によってガス中のミストＭが案内用突条部３２２を越えて隙間３３０に侵入しケース３１０の内壁やフロート３２０の外壁に付着したとしても、フロート３２０の動作に大きな影響を与えることはない。しかも、フロート３２０の外周面の上端部と下端部に案内用突条部３２２，３２３が形成されているので、フロート３２０は横揺れなく円滑に上下動することができ、安定した圧力変動吸収が可能となる。したがって、長期にわたって流量測定精度を良好に維持することができる。
【００３８】
なお、本実施例ではフロート３２０の案内用突条部は円筒部３２１の上端部と下端部とにのみ形成するようにしたが、３本以上の案内用突条部を形成するようにしてもよい。例えば図１０に示すように、上下方向の中央部に外周面に沿って他の案内用突条部３２４を形成したり、あるいは図１１に示すように、さらに案内用突条部３２２と３２４との間、および案内用突条部３２４と３２４との間にそれぞれ、外周面に沿って他の案内用突条部３２５，３２６を形成するようにすることも可能である。
【００３９】
なお、以上の各実施例では、排出口２１２はケース２１０または３１０の軸方向（すなわち鉛直方向）に細長い矩形状であってその上下辺は半円状になっているが、これに限るものではなく、単なる矩形孔、細長い長円孔、上に開いた３角孔、“いちょう形”の孔、“楯形”の孔、もしくはスリット状の孔にしてもよい。また、フロートの軸方向に１列に並んだ複数の円孔で構成してもよい。さらに、上記列記の孔の組合せによって構成してもよい。
【００４０】
また、以上の各実施例では、ケースとフロートの横方向断面形状を円筒状としたが、これに代えて他の形状の筒（例えば三角柱、四角柱等の多角柱状の筒）とすることも可能である。
【００４１】
また、以上の各実施例では、フルイディック流量計を用いたガスメータへの応用例を示したが、そのほか、熱式流量センサ（フローセンサ）によって直接的に流速を検出するタイプの流量計や膜式流量計等を用いたガスメータにも適用できることはいうまでもない。また、圧力変動吸収装置をガスメータに内蔵するのでなく、ガスメータの外部（ガスメータの上流側）の流路中に配設するようにしてもよいのはもちろんである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし４のいずれか１に記載の圧力変動吸収装置によれば、ケースの内壁面とフロートの外壁面との間に十分な間隙を確保するようにしたので、長期間の使用によって流体中に含まれるミストがケースやフロートに付着したとしても、従来のようにフロートの移動動作が円滑でなくなったりフロートがケースに固着してまったく動作しなくなるという事態を回避できる。すなわち、長期間にわたってフロートの円滑な動作が確保されて圧力変動の吸収能力が良好に維持される。このため、例えば流体流量計の上流側に本装置を配設すれば、その流量測定精度を長期にわたって良好に維持することができる。また、ケースの内壁面には案内用突条部を設けたので、フロートの横揺れが防止されて円滑な上下動が確保され、安定した圧力変動吸収が可能となる。
さらに、ケースの内壁面における排出口の周囲部は、複数の案内用突条部のうち一部の案内用突状部をなし、フロートの外壁面は、排出口の周囲部と隙間なく接するようにしたので、フロートが上昇した位置において排出口を通過するガス流量は、フロートの上昇分に見合ったものとなる。
【００４３】
特に、請求項２記載の圧力変動吸収装置によれば、請求項１記載の圧力変動吸収装置において、複数の案内用突条部のうち、排出口の周囲部にある案内用突状部以外の案内用突状部を、ケースの内壁面のほぼ上半分にのみ形成するようにしたので、ケースとフロートとの接触面積がさらに小さくなり、ミストの付着がフロートの動作に与える影響がより少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る圧力変動吸収装置の構成要素を表す一部破断斜視図である。
【図２】フロートを収容した状態のケースを縦方向に切断した断面図である。
【図３】フロートを収容した状態のケースを横方向に切断した断面図である。
【図４】図１におけるケース単体を縦方向に切断した断面図である。
【図５】この圧力変動吸収装置の作用を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係る圧力変動吸収装置を用いたフルイディック流量計の概略構成を表わすブロック図である。
【図７】本発明の他の実施例に係る圧力変動吸収装置の構成を示す断面図である。
【図８】図７の圧力変動吸収装置におけるフロートを表す側面図である。
【図９】図７の圧力変動吸収装置の作用を説明するための断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例に係る圧力変動吸収装置に用いるフロートを表す側面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例に係る圧力変動吸収装置に用いるフロートを表す側面図である。
【図１２】従来の圧力変動吸収装置の構成を示す断面図である。
【図１３】図１２の圧力変動吸収装置の作用を示す断面図である。
【符号の説明】
１  フルイディック流量計
２，３  流路
１０  フルイディック素子
２０  圧力変動吸収装置
３０  流量演算部
２１０  ケース
２２０  フロート
２１１  導入口
２１２  排出口
２１３  隙間
２１４，２１５，２１６  案内用突条部
３１０  ケース
３２０  フロート
３３０  隙間
３２１  円筒部
３２２〜３２６  案内用突条部
【図１】
0003602210.tif 000002
【図２】
0003602210.tif 000003
【図３】
0003602210.tif 000004
【図４】
0003602210.tif 000005
【図５】
0003602210.tif 000006
【図６】
0003602210.tif 000007
【図７】
0003602210.tif 000008
【図８】
0003602210.tif 000009
【図９】
0003602210.tif 000010
【図１０】
0003602210.tif 000011
【図１１】
0003602210.tif 000012
【図１２】
0003602210.tif 000013
【図１３】
0003602210.tif 000014