【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、低騒音弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体の通路の開閉或いは流量の調整を行う弁において、従来より、騒音の発生を抑制する種々の工夫がなされている。
例えば、特公平１−５８３９２号公報や、特開平８−２４７３３６号公報に見られるものが提案されている。
【０００３】
上記特公平１−５８３９２号公報に見られるものは、滑らかな流路面を有する多数の環状円盤を僅かな間隔を隔てて軸線方向に積層し、且つ流体通路用窓を有するケージの周壁外側に配設し、このゲージの周壁内側にはピストン型プラグを昇降自在に配設したことを特徴とする低騒音弁なるものである。このような構成を採ることによって、この特公平１−５８３９２号公報に示された弁では、流体エネルギーが、環状円盤の流路面による粘性摩擦によって減殺され、キャビテーションノイズの発生を確実に防止することができるとされている。
【０００４】
また、特開平８−２４７３３６号公報に見られるものは、ケーシングの弁室内に弁プラグを移動可能に設けた流量調整弁において、上記ケーシングの流路壁面に複数の孔隙を有することを特徴とするものである。また、この公報において、ケージを複数の多孔質材からなるディスクを積層して形成すると共にその壁に貫通流路を備え、更に当該貫通流路の壁面に複数の孔隙を備えた流量調整弁が示されている。そして、この調節弁および配管によれば、流路壁面の複数の孔隙が流路内の音を多方向に分散し、減衰させるので、流量およびサイズを保ちながら、低騒音化を図ることができ、ダウンサイジング及びこれに伴う低コスト化と低騒音化をともに実現することもできる旨、当該公報に記載されている。また、流体をケージの貫通流路を流すことによって流路内の音を減衰させ、更に、ケーシングの流路壁面及びケージの貫通流路の壁面にある複数の孔隙によって音を減衰させ、一層の低騒音化を図ることができる旨、当該公報に記載されている。
【０００５】
このように、ケージにその内部から外部に通じる複数の通路からなる流路を形成して、キャビテーションを低下させて騒音の抑制を図る提案が、種々なされている。
しかし、弁に生じる騒音は、上記のキャビテーションによるものに止まるものではなく、この他、騒音弁開放時、ケージ内からケージの外側に流動してきた流体が、金属製のケーシング内面に突き当たることによって生じる金属音も無視できない。従って、キャビテーションの防止だけでは、弁における騒音の防止は十分とは言えない。
現状では、このような騒音の問題の認識が十分になされておらず、この点について、十分な対策が講ぜられていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本願発明では、弁において、ケージ内からケージの外側に流動してきた流体が金属製のケーシング内面に突き当たることによって生じる金属音を低減することにより、上記の課題の解決を図るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明に係る低騒音弁は、流体の導入部と排出部を有する金属製のケーシング１と、ケーシング１内に配設された筒状のケージ２と、ケージ２内にて摺動可能に設けられた弁プラグ３とを備え、上記ケージ２が、その内周面から外周面に貫通する複数の貫通孔にて構成された流路２０を有するものについて、次の構成を採る。
即ち、ケージ２外周面とケーシング１内面との間には、樹脂で形成されたスペーサ４が配設され、ケージ２内部から上記流路２０を経てケージの外部に流動してきた流体を、スペーサ４に突き当てるものであることを特徴とする。
【０００８】
本願第２の発明に係る低騒音弁では、上記本願第１の発明に係る低騒音弁にあって、上記のスペーサ４が、ケージ２内部から上記流路２０を経てケージ２外部へ流出した流体を、流体排出部へ導く副流路４０を備える。
【０００９】
本願第３の発明に係る低騒音弁では、上記本願第２の発明に係る低騒音弁にあって、上記スペーサ４は、ケージ２の外周面を覆う筒状体であり、上記の副流路４０は、スペーサ４の内周面から外周面に貫通する複数の貫通孔にて構成されたものである。
【００１０】
本願第４の発明に係る低騒音弁では、上記本願第２又は第３の発明に係る低騒音弁にあって、ケージ２の流路２０は、夫々ケージ２の内周面から外周面に貫通する複数の貫通孔にて構成されると共に夫々ケージ２のスラスト方向の異なる位置に設けられた第１乃至第３の少なくとも３つの流路２１，２２，２３からなる。ケージ２外周面とスペーサ４内周面との間には、上記第１流路２１と第２流路２２とを連絡する空間部２４が設けられている。ケージ２内にて弁プラグ３が弁を開放した状態のとき、流体導入部よりケージ２内に導入した流体を、第１流路２１の少なくとも一部の貫通孔が上記空間部２４に導き更に第１流路２１の他の貫通孔又は第２流路２２が空間部２４から再びケージ２内に導くことにて、弁プラグ３から当該流体を迂回させ、第３流路２３が迂回した流体をケージ２内部から上記副流路４０へ導くものである。
【００１１】
本願第５の発明に係る低騒音弁では、上記本願第１乃至第４の何れかの発明に係る低騒音弁にあって、上記のケージ２が樹脂にて形成されたものであることを特徴とする。
【００１２】
本願の上記第１乃至第５の各発明では、ケージ２内部から上記流路２０を経てケージ２の外部に流動してきた流体を、樹脂でできたスペーサ４に突き当てることによって、当該流体がケーシング１内面に直接突き当たることを抑制し、従来流体が金属製のケーシング１内面に直接突き当たることによって生じていた騒音（金属音）を緩和した。
特に、ケージ２の上記流路２０をその内周面から外周面に貫通する複数の貫通孔にて構成することによりキャビテーションの防止効果による低騒音化が図られたものについて、上記金属音の緩和を実現することにより、低騒音化の極めて優れた弁を提供し得た。
【００１３】
そして、本願第２の発明では、副流路４０の形成により、上記スペーサ４に阻害されずに、流体の排出を確実に行える。
また、本願第３の発明では、スペーサ４の副流路４０も、ケージ２の流路と同様、流体に抵抗を与えて、キャビテーションの抑制による騒音低減の効果を奏するものであり、これにて、より一層の低騒音化を図り得た。
更に、本願第４の発明では、流体にケージ２内外の移動を少なくとも３回行わせて、複数の貫通孔にて形成された３つの流路を通過させることにより、流体により多くの抵抗を与えて、より一層の低騒音化を図った。
【００１４】
また、本願第５の発明では、ケージ２を樹脂とすることによって、その加工のし易さから、上記の複数の流路の寸法や数、配設位置の設定が比較的自由に行える。その結果、例えば、従来の低騒音弁では困難であった、弁の開放幅の漸次の増加に伴って流体の流量を単調増加させるという、理想的な流量調整を容易に実現し得るものとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本願発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図４へ、本願発明の一実施の形態を示す。図１は、その低騒音弁の一部切欠略縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面（横断面）図である。図３は、図１のＢ−Ｂ断面（横断面）図である。図４は、図１のＣ−Ｃ断面（横断面）図である。
説明の便宜上、各図中、Ｕは上方を、Ｓは下方を、示している。
【００１６】
図１に示す通り、この低騒音弁は、ケーシング１と、ケーシング１内に配設された筒状のスペーサ４と、このスペーサ４内に配設された筒状のケージ２と、ケージ２内にて摺動可能に設けられた且つ先端に弁プラグ３を有する弁棒３０とを備える。
各部の構成について、以下順に説明する。
【００１７】
上記のケーシング１は、金属にて形成された筒状体であり、流体の導入部１１と排出部１２とを備える。この実施の形態において、導入部１１は、ケーシング１の下部（底面）に形成されており、排出部１２は、ケーシング１の側部（周面）に形成されている。
【００１８】
上記のスペーサ４は、樹脂にて形成されたものであり、この実施の形態において、筒状のケーシング１と同心となるように配置されている。
図１に示す通り、スペーサ４は、ケーシング１の上記排出部１２と対応する底面（下端）に、座部４４を備える。この座部４４は、筒状のスペーサ４の径内方向に延設されたものであり、スペーサ４の底を形成している。座部４４の内径は、筒状のケージ２の内径よりも小さい。座部４４のケージ２内部側に露出する部位は、弁プラグ３の当たり４４ａとなっている。
製造時、スペーサ４の上記座部４４が設けられたのと反対側の端部（上端）から、ケージ２がスペーサ４内に収容される。収容後、樹脂製の封栓部材４５にてスペーサ４の当該反対側の端部（上端）が封じられる。
【００１９】
スペーサ４に用いる上記の樹脂として、形成した貫通孔が水圧や磨耗でつぶれない硬度を備えたものを採用する。具体的には、スペーサ４に用いる樹脂として、ジュラコン（ポリアセタール・コポリマーと呼ばれる結晶性の熱可塑性エンジニアリングプラスチック）などの硬質樹脂や、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などのゴムを採用するのが好ましい。封栓部材４５についても、スペーサ４と同様の樹脂を用いて実施することができる。
表１に上記ジュラコンの物性を示し、表２にニトリルゴムの物性を示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
座部４４は、ケージ２の底面とケーシング１の上記底面との間に介されたものであり、ケージ２を支持する。即ち、スペーサ４は、ケージ２の外周面を覆うと共にケージ２の底面（下端）も覆うものであり、導入部１１からケーシング１内に導入された流体のケーシング１底面への突き当たりを阻止すると共に、ケージ２のケーシング１に対するマウントとなり、流体によって生じる振動に対する制振材として機能をする。
スペーサ４の外周面には、パッキン配設部４１…４１が設けられている。このパッキン配設部４１…４１には、パッキン４２…４２（Ｏリング）が装着されている。
スペーサ４外周面の、上記のパッキン配設部４１…４１以外の部位と、ケーシング１の内周面との間には、隙間４３が設けられ、スペーサ４外周面のパッキン配設部４１…４１（パッキン４２…４２）以外の部位と、ケーシング１の内周面とは、直接接触しない。隙間４３は、排出部１２と連絡している。
【００２３】
上記の通り、スペーサ４を樹脂で形成することにより、ケージ２内からスペーサ４に流動してくる流体がスペーサ４に突き当たっても、不快な金属音が発生しない。また、上記の通り、このスペーサ４とケーシング１の内周面との間に、上記の隙間４３を形成することにより、スペーサ４に流体が突き当たって振動が生じても、当該振動は、隙間４３に遮断され、スペーサ４を介してケーシング１の内周面に伝わるということもなく、より確実に金属音の発生を抑制したものである。更に、上述の通り、スペーサ４の座部４４による制振材としての機能によっても、弁の低騒音化に貢献し得たものである。
【００２４】
図１に示す通り、スペーサ４は、副流路４０を備える。副流路４０は、ケージ２内部から上記流路２０を経てケージ２外部へ流出した流体を、排出部１２へ導くものである。
図２へ示す通り、副流路４０は、筒状のスペーサ４の内周面から外周面に貫通する複数の貫通孔４０ａ…４０ａにて構成されたものである。
また、図２へ示す通り、貫通孔４０ａ…４０ａは、筒状のスペーサ４の中心軸（仮想線であり、図示しない。）を中心として、スペーサ４の内周面から外周面にかけて放射状に伸びる。また、このような放射状の貫通孔４０ａ…４０ａの組は、スペーサ４のスラスト方向（図１において上下方向Ｕ，Ｓ）に沿って、階層状に、複数組配設されている（従って、スペーサ４のスラスト方向について隣り合う放射状の貫通孔４０ａ…４０ａ同士は、スペーサ４のラジアル方向について互いに異なる位置を採る）。
副流路４０を、このような複数の貫通孔４０ａ…４０ａにて構成することにより、各貫通孔４０ａ…４０ａに分流される際、流体がスペーサ４にぶつかり、キャビテーションの発生を抑制する。特に、各貫通孔４０ａについては、その（スペーサ４のラジアル方向についての）長さを、その内径の６倍以上とするのが好ましい。これにて、より顕著な消音効果を得ることができる。
【００２５】
上記の通り、スペーサ４内に配されるケージ２は、樹脂にて、筒状に形成されたものである。ケージ２を形成する樹脂は、スペーサ４を形成する樹脂と同様のものを採用するのが好ましい。形成した貫通孔が水圧や磨耗でつぶれないようにしておく必要があるからである。
ケージ２の内側が、上記弁棒３０の摺動空間２６を提供する。即ち、弁の開閉時、弁棒３０の摺動にて、弁プラグ３がケージ２の内側を（上下に）移動する。弁プラグ３は、弁棒３０の導入部１１側を臨む先端部（下端）に設けられている。弁プラグ３がケージ２の導入部１１側を臨む端面（下端）側に移動して、スペーサ４の前記当たり４４ａと当接した状態となることによって、この低騒音弁が閉弁状態となる。このような位置にある弁プラグ３の外周面と対応する溝２７が、ケージ２内周面に設けられている。このような溝２７の形成によって、閉弁状態から弁プラグ３を開く動作に入ると、直ちにケージ２内に、流体を導くことができる。
【００２６】
このケージ２において、溝２７の上方（溝２７よりケージ２の奥）に流路２０が設けられている。特に、溝２７内を流路２０（２１）へ通じさせておくことによって、上記開弁の際の流路２０内への流体の移行を、より速やかに行わせることができる。この流路２０は、下から上に、第１流路２１、第２流路２２、第３流路２３の３つの流路にて構成されている。
図２〜図４に示すように、第１流路２１、第２流路２２及び第３流路２３の夫々は、筒状のケージ２の内周面から外周面に貫通する複数の貫通孔２１ａ…２１ａ，２２ａ…２２ａ，２３ａ…２３ａにて構成されたものである。第１流路２１、第２流路２２、第３流路２３の夫々において、スペーサ４の副流路４０と同様、その貫通孔２１ａ…２１ａ，２２ａ…２２ａ，２３ａ…２３ａは、筒状のケージ２の中心軸（仮想線であり、図示しない。）を中心として、スペーサ４の内周面から外周面にかけて放射状に伸びる。また、このような放射状の貫通孔の組は、ケージ２のスラスト方向（図１において上下方向Ｕ，Ｓ）に沿って、階層状に、複数組配設されている（従って、ケージ２のスラスト方向について隣り合う放射状の貫通孔４０ａ…４０ａ同士は、ケージ２のラジアル方向について互いに異なる位置を採る）。
各流路２１，２２，２３を、このような複数の貫通孔にて構成することにより、貫通孔の夫々に分流される際、流体がケージ２にぶつかり、これにてキャビテーションの発生が抑えられた。各貫通孔２１ａ，２２ａ，２３ａは、（ケージ２のラジアル方向についての）長さを、その内径の６倍以上とするのが好ましい。これにて、より顕著な消音効果を得ることができる。
【００２７】
ケージ２は、第１流路２１と第２流路２２との間に、貫通孔２１ａ…２１ａ，２２ａ…２２ａが設けられていない、第１無孔部２８を備える。第３流路２３は、ケージ２において、スペーサ４の副流路４０と対応する位置に設けられている。第２流路２２と第３流路２３との間に、貫通孔２２ａ…２２ａ，２３ａ…２３ａが設けられていない第２無孔部２９を備える。
ケージ２外周面とスペーサ４内周面との間には、上記第１流路２１と第２流路２２とを連絡する空間部２４が設けられている。また、第３流路２３と副流路４０との間にも副空間部２５が設けられている。
【００２８】
ここで、弁の開閉について説明する。
弁プラグ３は、ケージ２内の最下部に位置することにて弁を閉弁状態とし、第１無孔部２８と対応する位置に移動することにて、弁を完全開弁状態とする（図１は開弁状態を示している）。
即ち、弁プラグ３は、ケージ２内の最下部を下限とし、第１無孔部２８のある位置を上限として、ケージ２内の当該上限と下限との間にて摺動することができる。
この低騒音弁は、流量調整弁であり、上記上限と下限との間の適切な位置に弁プラグ３を配位することにより、所望の流量を得ることができる。
【００２９】
次に、上記低騒音弁内における流体の移動について説明する。
図１の状態、即ち完全開弁状態において、導入部１１から、ケージ２内に導入された流体は、第１流路２１を経て空間部２４へ移行して弁プラグ３を迂回し、第２流路２２を経て再びケージ２内（摺動空間２６）に入る。その後流体は、第３流路２３から副流路４０に入る。副流路４０を経てスペーサ４の内部からその外部へ排出された流体は、前記の隙間４３を通って、排出部１２からケーシング１外部へ排出される。
上記において、第１流路２１から空間部２４へ排出される際、流体は、樹脂製のスペーサ４の内周面に突き当たり、ケーシング１への直接の突き当たりを生じさせず、既述の通り金属音を発生させないのである。
弁プラグ３を完全開弁状態にするのでなく、流量調整のために上限と下限との間に位置させるとき、第１流路２１から空間部２４へ排出された流体の一部は、第１流路２１の一部（弁プラグ３よりも上方に位置する部位）及び第２流路２２を通ってケージ２内に入る。
【００３０】
ここで、ケージ２を樹脂で形成するメリットについて、更に言及する。
上記の実施の形態において、ケージ２を樹脂で形成することにより、製造時の加工がしやすく、流量調整弁として、流量の調整に適した流路２１，２２，２３の形成が容易になる。
例えば、弁プラグ３を閉弁状態から完全開放状態に漸次移行させるとき、弁の開放に従い、流量が単調増加するものであれば、流量の調整が行いやすい。このような調整を、第１乃至第３の流路２１，２２，２３の各貫通孔の配置や数量の設定により可能とすることができるが、そのような貫通孔の形成が加工性に優れる樹脂により、極めて容易に作成できる。即ち、金属と異なり、樹脂は、金型の作成が簡単であり、複数の通路の配置位置や本数の変更が容易であるため、弁の開放幅の増加に従って流量も（単調）増加するように設計することが容易に行える。
【００３１】
例えば、流体の移動経路の断面積を図５に示すグラフにように設定することによって、図６及び図７に示すような流量の単調増加を実現することができる。
この図５において、ａは導入部１１における流体の通過断面積を、ｂは第１流路２１における流体の通過断面積（貫通孔２１ａ…２１ａの断面積の総和）を、ｃは空間部２４における流体の通過断面積を、ｄは第２流路２２における流体の通過断面積（貫通孔２２ａ…２２ａの断面積の総和）を、ｅは摺動空間２６の弁棒３０の周囲（摺動空間２６における弁プラグ３の上方空間）での流体の通過断面積を、ｆは第３流路２３における流体の通過断面積（貫通孔２３ａ…２３ａの断面積の総和）を、ｇは排出部１２における流体の通過断面積を、夫々示している。
図５において、導入部１１における流体の通過断面積ａを１００％とし、このような導入部１１における通過断面積ａに対する、各部の通過断面積の相対的な大小の比率を縦軸に示している。例えば、図５において、第１流路２１における流体の通過断面積ｂは、−１３％という値を採っているが、これは、通過断面積ａの１３％減を示しており、通過断面積ａ１００％に対して、通過断面積ｂは、その８７％（１００％−１３％）であることを示している。
【００３２】
上記の図６は、最大流量２５．５ｍ３ ／ｈ（指標）とする本願の弁から発生する騒音及び最大流量に至るまでの流量を示している。グラフ中、細実線は本願の弁の流量値を、太実線はその流量平均値を、細点線はその際の騒音値（実測）を、太点線はその騒音平均値を、夫々示している。
図６において、縦軸は、流量（ｍ３ ／ｈ）及び等価騒音レベル（ｄＢ）を示している。
図６において、横軸は、弁プラグ３の開放状態を、ケージ２内のスラスト方向について下限から上限に至る間を１０等分して示している（０％を閉弁状態とし１００％を完全開弁状態とする）。通常弁棒３０は、ケーシング１に螺合しており、弁棒３０のケーシング１に対する回動によって、弁プラグ３が上下に摺動する。従って、現実には、弁棒３０の回動角度を（完全開弁状態を１００％として）１０等分したものと考えても差し支えない。
また、図７は、最大流量２０ｍ３ ／ｈ（指標）とする本願の弁から発生する騒音及び最大流量に至るまでの流量を示している。グラフの縦軸及び横軸については、図６のグラフと同様である。図６及び図７の何れについても、測定圧力は、１．０ＭＰａである。
図６及び図７に示す通り、コントロール領域（流量調整領域）における弁の漸次の開放に伴って、流量の単調増加（細実線）を実現しているのが分かる。具体的には、通常、開弁状態０〜６０％の範囲をコントロール領域（流量調整領域）とするが、このコントロール領域において、流量の単調増加（細実線）を実現し、流量の直感的な調整を可能としている。また、コントロール領域に続く遊び領域即ち、開弁状態６０〜１００％の領域において、開弁状態に拘らず流量はほぼ一定としている（平均値でみれば分かりやすい）。このため、最大流量にしようとすれば、開弁状態を６０〜１００％の範囲のどこにおいてもよく、細かな開閉のコントロールを不要として、迅速に、弁を最大流量の状態にすることができる。
即ち、従来上記のコントロール領域において、単調増加ではなく、開弁に伴って、流量が平衡状態になったり或いは逆に減少する区間があったりして、直感的な流量調整作業を困難にしていたが、上述の通り、本願発明に係る上記の弁では、このような区間を排除して直感的な操作の実現を可能とした。また、従来の流量調整弁では、上記コントロール領域以外の領域は平坦なものではなく、流量の調整抜きで直ちに弁を最大流量状態にしようとする場合も、微妙な調整を必要とし、迅速な対応が困難であった。これに対して本願発明に係る上記の弁では、上記の通り、遊び領域において流量を一定とし、弁の最大流量への直感的且つ迅速な到達も可能としているのである。
【００３３】
この弁が対象とする流体は、液体である。但し、この他に、気体或いは粉体、更には、気相と液相が混在するもの、液体中に固体が混合されたもの、気体と粉体とが混合したものなどを対象とすることを制限するものではない。
【００３４】
上記の実施の形態において、ケーシング１は、その下方に導入部１１を、その側部に排出部１２を、備えるものであった。但し、この導入部１１や排出部１２を、このような位置に形成することに限定するものではなく、ケーシング１の他の部位に形成しても実施可能である。
また、上記の実施の形態では、流量調整弁において、本願発明を実施したものについて示したが、この他、流量調整機能を持たず単に流路の開閉のみを行う弁において、本願発明を実施することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本願第１乃至第５の発明の実施によって、ケージ内部から上記流路を経てケージの外部に流動してきた流体を、樹脂でできたスペーサに突き当てることによって、当該流体がケーシング内面に直接突き当たることを抑制し、従来流体が金属製のケーシング内面に直接突き当たることによって生じていた騒音（金属音）を緩和した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る低騒音弁の一実施の形態を示す一部切欠略縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本願発明の上記低騒音弁の効果の説明図である。
【図６】本願発明の上記低騒音弁の効果の説明図である。
【図７】本願発明の上記低騒音弁の効果の説明図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ ケージ
３ 弁プラグ
４ スペーサ
２０ 流路
２１ 第１流路
２２ 第２流路
２３ 第３流路
２４ 空間部
４０ 副流路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a low noise valve.
[0002]
[Prior art]
In a valve that opens and closes a fluid passage or adjusts a flow rate, various devices have been conventionally devised to suppress generation of noise.
For example, those disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-58392 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-247336 have been proposed.
[0003]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-58392 discloses a structure in which a number of circular disks having a smooth flow path surface are laminated in the axial direction at a small interval, and are arranged on the outer peripheral wall of a cage having a fluid passage window. A low noise valve is characterized in that a piston-type plug is disposed inside the peripheral wall of the gauge so as to be movable up and down. By adopting such a configuration, in the valve disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-58392, the fluid energy is reduced by viscous friction due to the flow path surface of the annular disk, and the occurrence of cavitation noise is reliably prevented. It is said that it can be.
[0004]
Also, what is seen in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-247336 is a flow regulating valve in which a valve plug is movably provided in a valve chamber of a casing, wherein a plurality of gaps are provided on a flow path wall surface of the casing. Things. Further, in this publication, a flow control valve having a cage formed by laminating a plurality of disks made of a porous material and having a through channel on the wall thereof, and further having a plurality of holes in the wall surface of the through channel is disclosed. It is shown. According to the control valve and the piping, the plurality of holes in the flow path wall surface disperse and attenuate the sound in the flow path in multiple directions, so that it is possible to reduce the noise while maintaining the flow rate and the size. The publication discloses that downsizing and the accompanying reduction in cost and noise can be realized. Further, the sound in the flow path is attenuated by flowing the fluid through the through flow path of the cage, and the sound is further attenuated by a plurality of holes in the flow path wall surface of the casing and the wall surface of the through flow path of the cage. It is described in the publication that the noise can be reduced.
[0005]
As described above, various proposals have been made to form a flow path including a plurality of passages from the inside to the outside of the cage to reduce cavitation and suppress noise.
However, the noise generated in the valve is not limited to the above-described cavitation.In addition, when the noise valve is opened, the fluid flowing from the inside of the cage to the outside of the cage hits the inner surface of the metal casing. Metal sounds cannot be ignored. Therefore, prevention of cavitation alone is not sufficient to prevent noise in the valve.
At present, such noise problems are not sufficiently recognized, and sufficient measures have not been taken in this regard.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above, the present invention solves the above-described problem by reducing the metal noise caused by the fluid flowing from the inside of the cage to the outside of the cage hitting the inside surface of the metal casing in the valve.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The low-noise valve according to the first aspect of the present invention includes a metal casing 1 having a fluid inlet and a fluid outlet, a cylindrical cage 2 disposed in the casing 1, and sliding in the cage 2. The following configuration is adopted for a cage provided with a valve plug 3 that is provided so that the cage 2 has a flow path 20 composed of a plurality of through holes penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface.
That is, a spacer 4 made of resin is disposed between the outer peripheral surface of the cage 2 and the inner surface of the casing 1, and the fluid flowing from the inside of the cage 2 to the outside of the cage through the flow path 20 is transferred to the spacer 4. It is characterized by being struck by.
[0008]
The low-noise valve according to the second invention of the present application is the low-noise valve according to the first invention of the present application, wherein the spacer 4 is a fluid that flows from the inside of the cage 2 to the outside of the cage 2 through the flow path 20. Is provided to the fluid discharge part.
[0009]
In the low-noise valve according to the third invention of the present application, in the low-noise valve according to the second invention of the present application, the spacer 4 is a tubular body that covers an outer peripheral surface of the cage 2, Reference numeral 40 denotes a plurality of through holes penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the spacer 4.
[0010]
In the low noise valve according to the fourth invention of the present application, in the low noise valve according to the second or third invention of the present application, the flow path 20 of the cage 2 penetrates from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the cage 2 respectively. And at least three first to third flow paths 21, 22, 23 provided at different positions in the thrust direction of the cage 2 respectively. A space 24 is provided between the outer peripheral surface of the cage 2 and the inner peripheral surface of the spacer 4 to connect the first flow path 21 and the second flow path 22. When the valve plug 3 opens the valve in the cage 2, at least a part of the through hole of the first flow path 21 guides the fluid introduced into the cage 2 from the fluid introduction unit to the space 24. Since the other through hole of the first flow path 21 or the second flow path 22 leads the space 2 from the space 24 back into the cage 2, the fluid is diverted from the valve plug 3 and the fluid diverted by the third flow path 23 From the inside of the cage 2 to the sub flow path 40.
[0011]
A low-noise valve according to a fifth invention of the present application is the low-noise valve according to any one of the first to fourth inventions, wherein the cage 2 is formed of resin. And
[0012]
In each of the first to fifth inventions of the present application, the fluid flowing from the inside of the cage 2 to the outside of the cage 2 via the flow path 20 abuts on the spacer 4 made of resin, whereby the fluid is formed in the casing. In this case, it is possible to prevent the fluid from directly hitting the inner surface of the casing 1, thereby reducing noise (metal noise) that has conventionally been caused by the fluid directly hitting the inner face of the metal casing 1.
In particular, in the case where the passage 20 of the cage 2 is constituted by a plurality of through-holes penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface to reduce the noise by the effect of preventing cavitation, the metal noise is reduced. As a result, an extremely excellent valve with low noise can be provided.
[0013]
In the second aspect of the present invention, the formation of the sub-flow path 40 allows the fluid to be reliably discharged without being hindered by the spacer 4.
Further, in the third invention of the present application, the sub flow path 40 of the spacer 4 also exerts a resistance to the fluid and exerts an effect of reducing noise by suppressing cavitation similarly to the flow path of the cage 2. , And the noise was further reduced.
Further, in the fourth invention of the present application, the fluid is moved at least three times inside and outside the cage 2 and passes through three flow paths formed by a plurality of through holes, thereby giving more resistance to the fluid. To further reduce noise.
[0014]
Further, in the fifth invention of the present application, by setting the cage 2 as resin, the dimensions, the number, and the arrangement positions of the plurality of flow paths can be set relatively freely because of the ease of processing. As a result, for example, ideal flow rate adjustment, which is difficult with conventional low-noise valves and monotonically increases the flow rate of the fluid with the gradual increase in the opening width of the valve, can be easily realized. .
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partially cut-away schematic longitudinal sectional view of the low-noise valve. FIG. 2 is a sectional view (transverse section) taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a sectional view (transverse section) taken along line BB of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional (cross-sectional) view taken along the line CC of FIG.
For convenience of description, U indicates an upper side and S indicates a lower side in each drawing.
[0016]
As shown in FIG. 1, the low-noise valve includes a casing 1, a cylindrical spacer 4 provided in the casing 1, a cylindrical cage 2 provided in the spacer 4, And a valve stem 30 having a valve plug 3 at the tip thereof.
The configuration of each unit will be described below in order.
[0017]
The casing 1 is a tubular body formed of metal, and includes a fluid inlet 11 and a fluid outlet 12. In this embodiment, the introduction portion 11 is formed at a lower portion (bottom surface) of the casing 1, and the discharge portion 12 is formed at a side portion (peripheral surface) of the casing 1.
[0018]
The spacer 4 is formed of a resin, and is arranged so as to be concentric with the cylindrical casing 1 in this embodiment.
As shown in FIG. 1, the spacer 4 includes a seat portion 44 on a bottom surface (lower end) corresponding to the discharge portion 12 of the casing 1. The seat portion 44 extends in a radially inner direction of the cylindrical spacer 4 and forms a bottom of the spacer 4. The inner diameter of the seat 44 is smaller than the inner diameter of the cylindrical cage 2. A portion of the seat portion 44 exposed to the inside of the cage 2 is a contact 44 a of the valve plug 3.
At the time of manufacturing, the cage 2 is housed in the spacer 4 from the end (upper end) of the spacer 4 opposite to the side on which the seat portion 44 is provided. After the housing, the opposite end (upper end) of the spacer 4 is sealed by the sealing member 45 made of resin.
[0019]
As the above-mentioned resin used for the spacer 4, a resin having hardness such that the formed through-hole is not crushed by water pressure or wear is adopted. Specifically, as the resin used for the spacer 4, it is preferable to employ a hard resin such as Duracon (a crystalline thermoplastic engineering plastic called a polyacetal copolymer) or a rubber such as nitrile rubber (NBR). The sealing member 45 can also be implemented using the same resin as the spacer 4.
Table 1 shows the physical properties of the above Duracon, and Table 2 shows the physical properties of the nitrile rubber.
[0020]
[Table 1]
[0021]
[Table 2]
[0022]
The seat portion 44 is provided between the bottom surface of the cage 2 and the bottom surface of the casing 1 and supports the cage 2. That is, the spacer 4 covers the outer peripheral surface of the cage 2 and also covers the bottom surface (lower end) of the cage 2, and prevents the fluid introduced into the casing 1 from the introduction portion 11 from hitting the bottom surface of the casing 1. , The mount of the cage 2 to the casing 1, and functions as a vibration damping material against vibration generated by the fluid.
On the outer peripheral surface of the spacer 4, packing arrangement portions 41 are provided. Packings 42... 42 (O-rings) are attached to the packing arrangement portions 41.
A gap 43 is provided between a portion of the outer peripheral surface of the spacer 4 other than the packing arrangement portions 41... 41 and the inner peripheral surface of the casing 1, and the packing arrangement portions 41. Parts other than the (packings 42... 42) do not directly contact the inner peripheral surface of the casing 1. The gap 43 communicates with the discharge unit 12.
[0023]
As described above, by forming the spacer 4 from resin, even if the fluid flowing from the inside of the cage 2 to the spacer 4 collides with the spacer 4, an unpleasant metallic sound is not generated. Further, as described above, by forming the gap 43 between the spacer 4 and the inner peripheral surface of the casing 1, even if a fluid collides with the spacer 4 and vibration occurs, the vibration is generated by the gap 43. , And is not transmitted to the inner peripheral surface of the casing 1 via the spacer 4, and the generation of the metal noise is more reliably suppressed. Further, as described above, the function of the spacer 44 as a vibration damping material by the seat portion 44 can also contribute to a reduction in noise of the valve.
[0024]
As shown in FIG. 1, the spacer 4 includes a sub flow path 40. The sub flow path 40 guides the fluid flowing from the inside of the cage 2 to the outside of the cage 2 through the flow path 20 to the discharge unit 12.
As shown in FIG. 2, the sub flow path 40 is constituted by a plurality of through holes 40 a to 40 a penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the cylindrical spacer 4.
As shown in FIG. 2, the through holes 40a... 40a extend radially from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the spacer 4 around the central axis (virtual line, not shown) of the cylindrical spacer 4. . A plurality of such sets of radial through holes 40a... 40a are arranged in a hierarchical manner along the thrust direction of the spacer 4 (vertical direction U, S in FIG. 1) (accordingly, the spacers). The radial through holes 40a... 40a adjacent to each other in the thrust direction of the spacer 4 take different positions in the radial direction of the spacer 4).
By forming the sub flow path 40 with such a plurality of through-holes 40a ... 40a, when the fluid is diverted to the respective through-holes 40a ... 40a, the fluid collides with the spacer 4 and the occurrence of cavitation is suppressed. In particular, it is preferable that the length (in the radial direction of the spacer 4) of each through-hole 40a be at least six times the inner diameter. With this, a more remarkable silencing effect can be obtained.
[0025]
As described above, the cage 2 arranged in the spacer 4 is formed of a resin into a cylindrical shape. It is preferable that the resin forming the cage 2 is the same as the resin forming the spacer 4. This is because it is necessary to prevent the formed through hole from being crushed by water pressure or wear.
The inside of the cage 2 provides a sliding space 26 for the valve stem 30. That is, when the valve is opened and closed, the valve plug 3 moves (up and down) inside the cage 2 by sliding of the valve stem 30. The valve plug 3 is provided at a distal end (lower end) of the valve stem 30 facing the introduction portion 11 side. When the valve plug 3 moves toward the end face (lower end) of the cage 2 facing the introduction portion 11 and comes into contact with the contact 44a of the spacer 4, the low-noise valve is closed. A groove 27 corresponding to the outer peripheral surface of the valve plug 3 at such a position is provided on the inner peripheral surface of the cage 2. Due to the formation of such a groove 27, the fluid can be immediately introduced into the cage 2 when the operation of opening the valve plug 3 from the valve closed state is started.
[0026]
In this cage 2, a flow path 20 is provided above the groove 27 (behind the groove 27 to the cage 2). In particular, by allowing the inside of the groove 27 to communicate with the flow path 20 (21), the transfer of the fluid into the flow path 20 when the valve is opened can be performed more quickly. The flow path 20 includes three flow paths of a first flow path 21, a second flow path 22, and a third flow path 23 from bottom to top.
As shown in FIGS. 2 to 4, each of the first flow path 21, the second flow path 22, and the third flow path 23 has a plurality of through holes penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the cylindrical cage 2. 21a, 22a, 22a, 23a, 23a. In each of the first flow path 21, the second flow path 22, and the third flow path 23, as in the sub flow path 40 of the spacer 4, the through holes 21a... 21a, 22a. The spacer 4 radially extends from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the spacer 2 around a central axis (a virtual line, not shown) of the cage 2. Further, a plurality of such sets of radial through holes are arranged in a hierarchical manner along the thrust direction of the cage 2 (vertical direction U, S in FIG. 1) (thus, the thrust of the cage 2 is set). The radial through holes 40a... 40a adjacent to each other in the direction take different positions in the radial direction of the cage 2).
By configuring each of the flow paths 21, 22, and 23 with such a plurality of through holes, when the fluid is diverted to each of the through holes, the fluid collides with the cage 2, thereby suppressing the occurrence of cavitation. Was. Each of the through holes 21a, 22a, and 23a preferably has a length (in the radial direction of the cage 2) of at least six times the inner diameter. With this, a more remarkable silencing effect can be obtained.
[0027]
The cage 2 includes a first non-porous portion 28 between the first flow path 21 and the second flow path 22 in which no through holes 21a... 21a, 22a. The third flow path 23 is provided in the cage 2 at a position corresponding to the sub flow path 40 of the spacer 4. Between the second flow path 22 and the third flow path 23, there is provided a second non-porous portion 29 in which the through holes 22a ... 22a, 23a ... 23a are not provided.
A space 24 is provided between the outer peripheral surface of the cage 2 and the inner peripheral surface of the spacer 4 to connect the first flow path 21 and the second flow path 22. A sub space 25 is also provided between the third flow path 23 and the sub flow path 40.
[0028]
Here, the opening and closing of the valve will be described.
The valve plug 3 is located at the lowest position in the cage 2 to close the valve, and moves to a position corresponding to the first non-porous portion 28 to bring the valve to a completely open state ( FIG. 1 shows the valve open state).
That is, the valve plug 3 can slide between the upper limit and the lower limit in the cage 2 with the lowermost portion in the cage 2 as the lower limit and the position of the first non-porous portion 28 as the upper limit.
This low noise valve is a flow control valve, and a desired flow rate can be obtained by arranging the valve plug 3 at an appropriate position between the upper limit and the lower limit.
[0029]
Next, the movement of the fluid in the low noise valve will be described.
In the state shown in FIG. 1, that is, in the fully opened state, the fluid introduced into the cage 2 from the introduction part 11 moves to the space part 24 via the first flow path 21 and bypasses the valve plug 3, and Through the flow path 22, it again enters the cage 2 (sliding space 26). Thereafter, the fluid enters the sub-channel 40 from the third channel 23. The fluid discharged from the inside of the spacer 4 to the outside thereof through the sub flow path 40 is discharged from the discharge portion 12 to the outside of the casing 1 through the gap 43.
In the above description, when the fluid is discharged from the first flow path 21 to the space portion 24, the fluid collides with the inner peripheral surface of the resin spacer 4 and does not directly collide with the casing 1, and as described above, the metal It does not generate sound.
When the valve plug 3 is positioned between the upper limit and the lower limit for adjusting the flow rate, instead of being in the fully opened state, a part of the fluid discharged from the first flow path 21 to the space 24 is the first fluid. The gas enters the cage 2 through a part of the flow path 21 (a part located above the valve plug 3) and the second flow path 22.
[0030]
Here, the merits of forming the cage 2 from resin will be further described.
In the above-described embodiment, by forming the cage 2 from a resin, processing at the time of manufacturing is easy, and the flow paths 21, 22, and 23 suitable for flow rate adjustment as a flow rate adjusting valve are easily formed.
For example, when gradually shifting the valve plug 3 from the closed state to the completely open state, if the flow rate monotonically increases in accordance with the opening of the valve, the flow rate can be easily adjusted. Such adjustment can be made by setting the arrangement and number of the through holes of the first to third flow paths 21, 22, and 23, but the formation of such through holes is excellent in workability. It can be made very easily with resin. That is, unlike the metal, the resin can be easily formed in a mold, and the arrangement position and the number of the plurality of passages can be easily changed. Therefore, the flow rate increases (monotonically) as the opening width of the valve increases. It can be easily designed.
[0031]
For example, by setting the cross-sectional area of the movement path of the fluid as shown in the graph of FIG. 5, it is possible to realize a monotonous increase in the flow rate as shown in FIGS.
In FIG. 5, a is the passage cross-sectional area of the fluid in the introduction section 11, b is the passage cross-section of the fluid in the first flow path 21 (total cross-sectional area of the through holes 21a... 21a), and c is the space 24. , D is the passage cross-sectional area of the fluid in the second flow path 22 (total sum of the cross-sectional areas of the through holes 22a... 22a), and e is the circumference (sliding) of the valve rod 30 in the sliding space 26. The passage cross-sectional area of the fluid in the space 26 above the valve plug 3), f is the passage cross-sectional area of the fluid in the third flow path 23 (the sum of the cross-sectional areas of the through holes 23a ... 23a), and g is the discharge section. The cross-sectional area of the passage of the fluid at 12 is shown respectively.
In FIG. 5, the passage cross-sectional area a of the fluid in the introduction part 11 is set to 100%, and the ratio of the relative cross-sectional area of each part to the passage cross-section a in the introduction part 11 is shown on the vertical axis. I have. For example, in FIG. 5, the passage cross-sectional area b of the fluid in the first flow path 21 has a value of −13%, which indicates that the passage cross-sectional area a is reduced by 13%. This indicates that the cross-sectional area b is 87% (100% -13%) of 100% a.
[0032]
FIG. 6 described above shows the noise generated from the valve of the present application and the flow rate up to the maximum flow rate at a maximum flow rate of 25.5 m 3 / h (index). In the graph, the thin solid line indicates the flow rate value of the valve of the present application, the thick solid line indicates the average flow rate value, the thin dotted line indicates the noise value (actual measurement) at that time, and the thick dotted line indicates the average noise value.
In FIG. 6, the vertical axis indicates the flow rate (m 3 / h) and the equivalent noise level (dB).
In FIG. 6, the horizontal axis indicates the open state of the valve plug 3 in the thrust direction in the cage 2 from the lower limit to the upper limit by dividing into 10 equal parts (0% is a closed state and 100% is a complete state). Open the valve). Normally, the valve stem 30 is screwed into the casing 1, and the valve plug 3 slides up and down by rotation of the valve stem 30 with respect to the casing 1. Therefore, in reality, it can be considered that the rotation angle of the valve rod 30 is divided into ten equal parts (assuming the fully opened state is 100%).
FIG. 7 shows the noise generated from the valve of the present application and the flow rate up to the maximum flow rate at a maximum flow rate of 20 m 3 / h (index). The vertical and horizontal axes of the graph are the same as in the graph of FIG. 6 and 7, the measured pressure is 1.0 MPa.
As shown in FIGS. 6 and 7, it can be seen that the flow rate is monotonically increased (thin solid line) with the gradual opening of the valve in the control area (flow rate adjustment area). Specifically, normally, the range of 0 to 60% of the valve opening state is set as a control region (flow rate adjustment region). In this control region, a monotonous increase in flow rate (thin solid line) is realized, and intuition of flow rate is realized. Adjustment is possible. Further, in a play area following the control area, that is, in an area where the valve is in the open state of 60 to 100%, the flow rate is substantially constant irrespective of the valve open state (it is easy to see by an average value). For this reason, if the maximum flow rate is to be set, the valve can be opened anywhere in the range of 60 to 100%, and the valve can be quickly brought to the maximum flow rate state without the need for fine opening / closing control. .
That is, in the conventional control area, the flow rate is not monotonically increased, but there is a section in which the flow rate is in an equilibrium state or conversely decreases with the opening of the valve. However, as described above, the above-described valve according to the present invention eliminates such a section and enables intuitive operation. Also, in the conventional flow control valve, the area other than the above control area is not flat, and if the valve is to be brought to the maximum flow state immediately without adjusting the flow rate, delicate adjustment is required, and quick response is required. Was difficult. On the other hand, in the valve according to the present invention, as described above, the flow rate is constant in the play area, and the maximum flow rate of the valve can be intuitively and quickly reached.
[0033]
The fluid targeted by this valve is a liquid. However, in addition to this, a gas or powder, and a mixture of a gas phase and a liquid phase, a mixture of a solid in a liquid, a mixture of a gas and a powder, etc. It is not limiting.
[0034]
In the above-described embodiment, the casing 1 has the introduction section 11 below and the discharge section 12 on the side. However, the introduction part 11 and the discharge part 12 are not limited to being formed in such a position, but may be formed in other parts of the casing 1.
Further, in the above-described embodiment, the flow rate control valve in which the present invention is implemented is shown. In addition, the present invention is applied to a valve which does not have a flow rate adjusting function and merely opens and closes a flow path. It is also possible.
[0035]
【The invention's effect】
According to the first to fifth aspects of the present invention, the fluid flowing from the inside of the cage to the outside of the cage via the above-described flow path is abutted against the spacer made of resin, so that the fluid directly hits the inner surface of the casing. And the noise (metallic sound) that has conventionally been caused by the fluid directly hitting the inner surface of the metal casing has been reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cut-away schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of a low noise valve according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view taken along line CC of FIG. 1;
FIG. 5 is an explanatory diagram of the effect of the low noise valve of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an effect of the low noise valve of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an effect of the low noise valve of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 casing 2 cage 3 valve plug 4 spacer 20 flow path 21 first flow path 22 second flow path 23 third flow path 24 space 40 sub-flow path
