JP2005155884A - Orifice body for decompression and valve - Google Patents

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Akihiro Sakamoto
明洋 坂本
Yoshiaki Takeishi
芳明 武石
Sanai Kosugi
佐内 小杉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an orifice body for decompression and a valve capable of sufficiently reducing cavitation action. <P>SOLUTION: This orifice body for decompression is mounted in a pipe where the fluid flows, has at least one through hole, and allows the fluid passing through the through hole to generate pressure loss. This orifice body for decompression has a mesh body in a state of covering at least a part of a cross-section of the pipe in a contraction flow part. In this valve comprising a throttle part inserted into a pipe in a casing, and a cross-sectional area adjusting means for adjusting a cross-sectional area of a through hole of the throttle part, a mesh body is mounted in a state of covering at least a part of the cross-section of the pipe at the contraction flow part. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、流体配管内に配置され流体に圧力損失を与える減圧用オリフィス体ならびに流体の圧力調整および/または流量調整を行うバルブに関するものである。   The present invention relates to a pressure-reducing orifice body that is disposed in a fluid pipe and gives pressure loss to the fluid, and a valve that adjusts the pressure and / or flow rate of the fluid.

減圧用オリフィス体として、流体が通過する貫通孔を中央に設けた減圧用オリフィス体が知られている。図10は、このような減圧用オリフィス体を用い、非圧縮性流体が管路内を充満して流れるときの減圧用オリフィス体付近の流れの様子を撮影した写真である。図11は、その様子を図に示した説明図である。さらに、図12は、流体の中心軸における静圧分布を示す。図12の横軸は、減圧用オリフィス体の軸方向における位置を、図11に示す貫通孔2の内径Dで無次元化したものである。   As a pressure reducing orifice body, a pressure reducing orifice body having a through-hole through which a fluid passes is provided in the center. FIG. 10 is a photograph of the state of the flow in the vicinity of the pressure reducing orifice body when such a pressure reducing orifice body is used and the incompressible fluid fills the pipe and flows. FIG. 11 is an explanatory diagram showing the situation. Furthermore, FIG. 12 shows the static pressure distribution in the central axis of the fluid. The horizontal axis in FIG. 12 is the dimensionless position of the decompression orifice body in the axial direction by the inner diameter D of the through hole 2 shown in FIG.

図11に示すように、貫通孔2から噴出した流体は、周囲の流体を巻き込みながら除々に膨張を続ける。この例に示す場合では、図12に示すように、上記膨張は貫通孔内径Dの約8倍の下流まで続き、その後、乱流の場合、管断面に渡ってほぼ一様な速度分布の流れとなる。   As shown in FIG. 11, the fluid ejected from the through hole 2 continues to expand gradually while surrounding fluid is involved. In the case shown in this example, as shown in FIG. 12, the expansion continues to a downstream of about 8 times the inner diameter D of the through hole. Thereafter, in the case of turbulent flow, a flow having a substantially uniform velocity distribution over the tube cross section. It becomes.

図11および図12に示すように、縮流部においては流速が速いため周囲の圧力に比べ静圧が低くなる。さらに、流れの剪断力が局所的に大きくなることから、図10に示すように、この縮流部で多くの渦が発生する。発生する渦のうち形態が糸状の渦を渦糸という。特にオリフィス周辺部においては、剪断力が大きいため渦の発生量が多い。そして、渦の中心静圧が水蒸気圧よりも低くなると、水蒸気や含有された空気が気泡となり発生する。さらに、流れの乱れにより渦が崩壊すると、流体の圧力が回復し、その静圧が水蒸気圧よりも高くなるので、気泡は崩壊する。このような気泡の発生時および消滅時には衝撃が発生し、この衝撃が流体および配管に伝播すると、騒音および振動等の不都合が生じる。さらに、気泡の消滅時には、その衝撃が配管内壁に伝播することにより配管内壁の壊食といった問題も生じる。なお、これらの不都合を総称して、以下、キャビテーション作用と記載する場合がある。   As shown in FIGS. 11 and 12, the static pressure is lower than the surrounding pressure because the flow velocity is high in the contracted portion. Furthermore, since the shearing force of the flow is locally increased, many vortices are generated in this contracted portion as shown in FIG. Of the vortices that are generated, the vortex that is thread-like is called a vortex. Particularly in the periphery of the orifice, the amount of vortex generation is large due to the large shearing force. When the center static pressure of the vortex becomes lower than the water vapor pressure, water vapor and contained air are generated as bubbles. Furthermore, when the vortex collapses due to the turbulence of the flow, the pressure of the fluid is recovered and the static pressure becomes higher than the water vapor pressure, so that the bubbles collapse. When such bubbles are generated and extinguished, an impact occurs, and if this impact propagates to the fluid and piping, inconveniences such as noise and vibration occur. Furthermore, when bubbles disappear, the impact propagates to the inner wall of the pipe, which causes a problem of erosion of the inner wall of the pipe. Hereinafter, these inconveniences may be collectively referred to as a cavitation action.

このようなキャビテーション作用の低減を目的として、特許文献1には、中央付近に設けた中央貫通孔の内径を周辺付近に設けた複数の周辺貫通孔の内径よりも大きくしたオリフィス板が開示されている。このように中央貫通孔と周辺貫通孔とからなる複数の貫通孔を設け、中央貫通孔と周辺貫通孔とで内径を異なるものとすることにより、各孔からの噴流の圧力回復位置を配管の軸方向に分散させることができ、周辺貫通孔からの流れを緩衝材として利用することにより配管の振動とこれに伴う騒音を低減することを可能とする。   For the purpose of reducing such cavitation action, Patent Document 1 discloses an orifice plate in which the inner diameter of a central through hole provided near the center is larger than the inner diameters of a plurality of peripheral through holes provided near the periphery. Yes. Thus, by providing a plurality of through-holes consisting of a central through-hole and a peripheral through-hole, and making the inner diameters different between the central through-hole and the peripheral through-hole, the pressure recovery position of the jet flow from each hole can be It can be dispersed in the axial direction, and by using the flow from the peripheral through-hole as a buffer material, it is possible to reduce the vibration of the pipe and the noise associated therewith.

しかしながら、上記特許文献1に開示された減圧用オリフィス体は、中央貫通孔から噴出する噴流において後流部における渦発生を低減することはできるが、複数の周辺貫通孔を配置した多孔構造であるためオリフィス周辺部における渦発生量は増加する。したがって、充分なキャビテーション作用の低減効果を得ることはできなかった。   However, the pressure reducing orifice body disclosed in Patent Document 1 can reduce the vortex generation in the wake portion in the jet flow ejected from the central through hole, but has a porous structure in which a plurality of peripheral through holes are arranged. Therefore, the amount of vortex generation around the orifice increases. Therefore, a sufficient reduction effect of the cavitation action cannot be obtained.

また、バルブは、流体の圧力調整および/または流量調整を行うために流体配管内に介挿される。このバルブには、通常、断面積可変の絞り部が設けられている。このようなバルブにおいて、調整コック等の操作により上記絞り部の断面積が小さくなると、絞り部が上記減圧用オリフィス体の貫通孔と同様の機能を果たすことから、キャビテーション作用の問題が生じる。したがって、バルブにおいても、上記減圧用オリフィス体と同様にキャビテーション作用の低減が望まれる。   In addition, the valve is inserted in the fluid piping in order to adjust the pressure and / or flow rate of the fluid. This valve is usually provided with a throttle section having a variable cross-sectional area. In such a valve, when the cross-sectional area of the throttle portion is reduced by the operation of an adjustment cock or the like, the throttle portion performs the same function as the through hole of the pressure-reducing orifice body, thereby causing a problem of cavitation action. Therefore, also in the valve, it is desired to reduce the cavitation action as in the pressure reducing orifice body.

特開2001−124280号公報JP 2001-124280 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、充分なキャビテーション作用の低減を図ることが可能な減圧用オリフィス体およびバルブを提供することを主目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a pressure reducing orifice body and a valve capable of sufficiently reducing the cavitation action.

本発明は、上記目的を達成するために、流体が流れる配管内に設置され、少なくとも一つの貫通孔を有しており、前記貫通孔を通過する流体に圧力損失を発生させる減圧用オリフィス体において、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とする減圧用オリフィス体を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a pressure reducing orifice body that is installed in a pipe through which a fluid flows, has at least one through hole, and generates a pressure loss in the fluid that passes through the through hole. A decompression orifice body is provided in which a mesh body is disposed so as to cover at least a part of a pipe cross section in a contracted flow portion.

貫通孔から噴出する流体は、縮流部でほとんどの渦が発生し消滅する。よって、縮流部では、渦の発生および消滅に伴う衝撃から、騒音、共振等のキャビテーション作用が最も大きくなる。この際、上記位置にメッシュ体を配置すると、縮流部で発生する渦を小さくすることができ、発生する気泡を例えば1mm程度以下の微小気泡とすることができる。よって、大きな気泡の発生および消滅する際に生じる衝撃の低減に効果を有する。さらに、気泡を含む流体は、気泡の収縮および膨張により衝撃を吸収する性質があるため、貫通孔を通過した流体において、気泡の発生および消滅により衝撃が生じた場合であっても、残存している微小気泡が緩衝材として作用し、そのような衝撃を小さくすることができる。したがって、騒音、共振および配管内壁の壊食といったキャビテーション作用の低減に効果を有する。   Most of the fluid ejected from the through-hole is generated and disappears at the contracted portion. Therefore, in the contracted flow portion, the cavitation action such as noise and resonance becomes the largest due to the impact accompanying the generation and disappearance of the vortex. At this time, if the mesh body is arranged at the above position, the vortex generated in the contracted portion can be reduced, and the generated bubbles can be made into micro bubbles of about 1 mm or less, for example. Therefore, it has an effect in reducing the impact generated when large bubbles are generated and disappear. Furthermore, since the fluid containing bubbles has a property of absorbing the impact by the contraction and expansion of the bubbles, the fluid that has passed through the through hole remains even if the impact occurs due to the generation and disappearance of the bubbles. The microbubbles that act as a buffer material can reduce such an impact. Therefore, it is effective in reducing cavitation effects such as noise, resonance, and erosion of the inner wall of the pipe.

また本発明においては、上記縮流部における配管断面の少なくとも一部が、上記貫通孔の少なくとも一部であることが好ましい。すなわち、上記メッシュ体が上記貫通孔の少なくとも一部を覆うように配置されることが好ましい。メッシュ体を貫通孔に配置することは比較的容易であるからである。   Moreover, in this invention, it is preferable that at least one part of the pipe cross section in the said flow reduction part is at least one part of the said through-hole. That is, it is preferable that the mesh body is disposed so as to cover at least a part of the through hole. This is because it is relatively easy to dispose the mesh body in the through hole.

さらに本発明においては、上記貫通孔は、上記減圧用オリフィス体の中央部に設けられた中央貫通孔と、上記中央貫通孔の周辺に設けられた周辺貫通孔とを有することが好ましい。貫通孔を通過した流体の速度分布を平坦化することができるので、渦発生を抑制する効果を得ることができるからである。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the through hole has a central through hole provided in a central portion of the decompression orifice body and a peripheral through hole provided around the central through hole. This is because the velocity distribution of the fluid that has passed through the through hole can be flattened, so that the effect of suppressing the generation of vortices can be obtained.

さらにまた本発明においては、上記減圧用オリフィス体のオリフィス線径比は、0.001〜0.2の範囲内であることが好ましい。上記範囲外では、キャビテーション作用の低減効果を十分に得ることができない場合があるからである。   Furthermore, in the present invention, the orifice diameter ratio of the pressure reducing orifice body is preferably within a range of 0.001 to 0.2. This is because, outside the above range, the effect of reducing the cavitation action may not be sufficiently obtained.

さらに本発明においては、上記メッシュ体の開口面積比が0.1以上0.95未満であることが好ましい。上記メッシュ体の開口面積比が上記範囲よりも小さくなると、メッシュ体の開口部分を流体が通過する際の圧力損失が過大となる恐れがあり、上記範囲よりも大きくなると、流体の流れによりメッシュ体が破損する恐れがあるからである。   Furthermore, in the present invention, the opening area ratio of the mesh body is preferably 0.1 or more and less than 0.95. If the opening area ratio of the mesh body is smaller than the above range, the pressure loss when the fluid passes through the opening portion of the mesh body may be excessive, and if it exceeds the above range, the mesh body is caused by the fluid flow. This is because there is a risk of damage.

また、本発明は、上記目的を達成するために、筐体内の配管に介挿された絞り部と、上記絞り部の貫通孔の断面積を調整する断面積調整手段とを備えたバルブであって、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とするバルブを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention is a valve comprising a throttle portion inserted in a pipe in a housing and a cross-sectional area adjusting means for adjusting a cross-sectional area of a through hole of the throttle portion. Thus, a valve is provided in which a mesh body is disposed so as to cover at least a part of a pipe cross section in the contracted flow portion.

本発明において、上記断面積調整手段により絞り部の貫通孔の断面積が小さくなると、絞り部の貫通孔から噴出する流体に複数の渦が発生する。これらのほとんどの渦は、縮流部で発生し消滅する。よって、縮流部では、渦の発生および消滅に伴う衝撃から、騒音、共振等のキャビテーション作用が最も大きくなる。この際、上記位置にメッシュ体を配置すると、縮流部で発生する渦を小さくすることができ、発生する気泡を例えば1mm程度以下の微小気泡とすることができる。よって、大きな気泡の発生および消滅する際に生じる衝撃の低減に効果を有する。さらに、気泡を含む流体は、気泡の収縮および膨張により衝撃を吸収する性質があるため、絞り部の貫通孔を通過した流体において、気泡の発生および消滅により衝撃が生じた場合であっても、残存している微小気泡が緩衝材として作用し、そのような衝撃を小さくすることができる。したがって、騒音、共振および配管内壁の壊食といったキャビテーション作用の低減に効果を有する。   In the present invention, when the cross-sectional area of the through hole of the throttle portion is reduced by the cross-sectional area adjusting means, a plurality of vortices are generated in the fluid ejected from the through hole of the throttle portion. Most of these vortices are generated and disappear at the contraction. Therefore, in the contracted flow portion, the cavitation action such as noise and resonance becomes the largest due to the impact accompanying the generation and disappearance of the vortex. At this time, if the mesh body is arranged at the above position, the vortex generated in the contracted portion can be reduced, and the generated bubbles can be made into micro bubbles of about 1 mm or less, for example. Therefore, it has an effect in reducing the impact generated when large bubbles are generated and disappear. Furthermore, since the fluid containing bubbles has a property of absorbing the impact by the contraction and expansion of the bubbles, even if the impact occurs due to the generation and disappearance of the bubbles in the fluid that has passed through the through-hole of the throttle portion, The remaining microbubbles act as a cushioning material and can reduce such an impact. Therefore, it is effective in reducing cavitation effects such as noise, resonance, and erosion of the inner wall of the pipe.

また、本発明においては、上記メッシュ体の開口面積比が0.1以上0.95未満であることが好ましい。上記メッシュ体の開口面積比が上記範囲よりも小さくなると、メッシュ体の開口部分を流体が通過する際の圧力損失が過大となる恐れがあり、上記範囲よりも大きくなると、流体の流れによりメッシュ体が破損する恐れがあるからである。   Moreover, in this invention, it is preferable that the opening area ratio of the said mesh body is 0.1 or more and less than 0.95. If the opening area ratio of the mesh body is smaller than the above range, the pressure loss when the fluid passes through the opening portion of the mesh body may be excessive, and if it exceeds the above range, the mesh body is caused by the fluid flow. This is because there is a risk of damage.

本発明の減圧用オリフィス体およびバルブにおいては、微小気泡による作用からキャビテーション作用の低減を図ることができ、騒音、振動および配管内壁の壊食等の不都合の発生を防止することができるといった効果を奏する。   In the pressure reducing orifice body and valve of the present invention, it is possible to reduce the cavitation action from the action caused by microbubbles, and to prevent the occurrence of inconveniences such as noise, vibration and erosion of the inner wall of the pipe. Play.

以下、本発明の減圧用オリフィス体およびバルブについて説明する。   The pressure-reducing orifice body and valve of the present invention will be described below.

A.減圧用オリフィス体
本発明者らは、減圧用オリフィス体の径方向中央付近に貫通孔を有する減圧用オリフィス体において、キャビテーション作用の発生状況を高速度ビデオカメラで観察すると共に、発生するキャビテーション騒音を測定することにより、以下の知見を得た。
A. The decompression orifice body The present inventors observed the occurrence of cavitation action with a high-speed video camera in the decompression orifice body having a through hole near the radial center of the decompression orifice body, and generated cavitation noise. The following knowledge was acquired by measuring.

図10に示す写真から、減圧用オリフィス体に形成された貫通孔から噴出する噴流に生じる渦糸は、縮流部でほとんどが発生し消滅することが分かる。また、マイクロフォンで同時記録した騒音を画像と同期して再生すると、渦糸が大きいほど発生騒音も大きいことが分かった。   From the photograph shown in FIG. 10, it can be seen that most of the vortex generated in the jet ejected from the through-hole formed in the decompression orifice body is generated and disappears in the contracted portion. Moreover, when the noise simultaneously recorded with the microphone was reproduced in synchronization with the image, it was found that the larger the vortex, the greater the generated noise.

また、渦糸等の渦により発生する気泡は、貫通孔を通過した噴流の圧力が回復する縮流部終端でほぼ消滅するが、この際、発生した気泡のうち微小気泡は表面張力が大きいため潰れにくく、気泡の消滅により生じる衝撃が発生しにくい。さらに、消滅せずに残存した微小気泡は下流部に流されていくが、一般に気泡を含む流体は、気泡の収縮および膨張により衝撃を吸収する性質があるため、気泡が多量に残存すればキャビテーション作用を減衰させることが可能であると考えられる。   In addition, bubbles generated by vortices such as vortex yarn almost disappear at the end of the constricted part where the pressure of the jet that has passed through the through hole is restored. It is difficult to be crushed, and the impact caused by the disappearance of bubbles is difficult to occur. In addition, microbubbles that remain without disappearing flow away downstream, but fluids containing bubbles generally absorb shocks by the contraction and expansion of bubbles, so if a large amount of bubbles remain, cavitation It is thought that the action can be attenuated.

本発明は上記知見に基づいて完成に至ったものであり、貫通孔を通過した流体に発生する渦を小さくすることにより、渦により生じる気泡を微小気泡とし、キャビテーション作用の低減を図ることを可能とするものである。   The present invention has been completed based on the above knowledge, and by reducing the vortex generated in the fluid that has passed through the through-hole, it is possible to reduce the cavitation effect by making the bubble generated by the vortex into a microbubble. It is what.

図1は、本発明の減圧用オリフィス体の一例が配置された配管において、その軸方向を含む面における概略断面図であり、図2は、図1に示したI−I線矢視断面の概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view in a plane including an axial direction in a pipe in which an example of the pressure reducing orifice body of the present invention is arranged, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line I-I shown in FIG. It is a schematic sectional drawing.

図1に示す例では、減圧用オリフィス体1の中心に一つの貫通孔2が形成されている。さらに、減圧用オリフィス体1の出口端である下流縁1bには、メッシュ体3がメッシュ体固定部4に固定されて配置されている。このようにメッシュ体3を配置したことにより、図2に示すように、貫通孔2の全体がメッシュ体3により覆われる。したがって、図1に示す矢印方向に流れる流体は、貫通孔2を通過した後、さらに、メッシュ体3を通過するので、流体に発生する渦を分断し小さくすることができ、これにより、渦から生じる気泡を微小気泡とすることができる。   In the example shown in FIG. 1, one through hole 2 is formed in the center of the pressure reducing orifice body 1. Further, the mesh body 3 is fixed to the mesh body fixing portion 4 and arranged at the downstream edge 1 b that is the outlet end of the decompression orifice body 1. By arranging the mesh body 3 in this way, the entire through-hole 2 is covered with the mesh body 3 as shown in FIG. Therefore, since the fluid flowing in the direction of the arrow shown in FIG. 1 passes through the through-hole 2 and further passes through the mesh body 3, the vortex generated in the fluid can be divided and reduced. The generated bubbles can be microbubbles.

図13は、本発明の減圧用オリフィス体を用い、配管内を充満して流れる流体の減圧用オリフィス体付近の流れの様子を撮影した写真である。図13に示す写真から、大きな渦糸の発生は見られず、多量に微小気泡が発生していることから、貫通孔を通過した流体に発生する渦を小さくすることができたことが分かる。さらに、渦糸の発生率を低減させる効果も得られることが分かった。   FIG. 13 is a photograph of the flow around the pressure-reducing orifice body of the fluid that fills the piping and uses the pressure-reducing orifice body of the present invention. From the photograph shown in FIG. 13, it can be seen that the generation of large vortices was not observed and a large amount of microbubbles were generated, so that the vortices generated in the fluid that passed through the through holes could be reduced. Furthermore, it has been found that the effect of reducing the generation rate of vortex yarn can be obtained.

以下、本発明の減圧用オリフィス体について、メッシュ体および貫通孔に分けて各々詳細に説明する。   Hereinafter, the decompression orifice body of the present invention will be described in detail separately for a mesh body and a through hole.

1.メッシュ体
まず、本発明におけるメッシュ体について説明する。
1. First, the mesh body in the present invention will be described.

本発明の減圧用オリフィス体に用いられるメッシュ体は、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うように配置されたものである。   The mesh body used for the pressure reducing orifice body of the present invention is disposed so as to cover at least a part of the pipe cross section in the contracted portion.

貫通孔から噴出する流体は、縮流部でほとんどの渦が発生し消滅する。よって、縮流部では、渦の発生および消滅に伴う衝撃から、騒音、共振等のキャビテーション作用が最も大きくなる。この際、上記位置にメッシュ体を配置すると、貫通孔を通過した流体に発生する渦を分断し小さくすることができるので、渦により生じる気泡を、例えば1mm程度以下の微小気泡とすることができる。よって、大きな気泡の発生を抑制することができ、大きな気泡が発生および消滅する際に生じる衝撃の低減に効果を有する。さらに、気泡を含む流体は、気泡の収縮および膨張により衝撃を吸収する性質があるため、貫通孔を通過した流体において、気泡の発生および消滅により衝撃が生じた場合であっても、残存している微小気泡が緩衝材として作用し、そのような衝撃を小さくすることができる。したがって、騒音、共振および配管内壁の壊食といったキャビテーション作用の低減に効果を有する。   Most of the fluid ejected from the through-hole is generated and disappears at the contracted portion. Therefore, in the contracted flow portion, the cavitation action such as noise and resonance becomes the largest due to the impact accompanying the generation and disappearance of the vortex. At this time, if the mesh body is arranged at the above position, the vortex generated in the fluid that has passed through the through hole can be divided and reduced, so that the bubble generated by the vortex can be a microbubble of about 1 mm or less, for example. . Therefore, generation | occurrence | production of a big bubble can be suppressed and it has an effect in the reduction of the impact which arises when a big bubble is generated and extinguished. Furthermore, since the fluid containing bubbles has a property of absorbing the impact by the contraction and expansion of the bubbles, the fluid that has passed through the through hole remains even if the impact occurs due to the generation and disappearance of the bubbles. The microbubbles that act as a buffer material can reduce such an impact. Therefore, it is effective in reducing cavitation effects such as noise, resonance, and erosion of the inner wall of the pipe.

本発明で使用されるメッシュ体は、メッシュ体を設置していない従来の減圧用オリフィス体の場合と比較して、貫通孔を通過した流体に生じる渦を小さくすることができるものであれば特に限定はされない。   As long as the mesh body used in the present invention can reduce the vortex generated in the fluid that has passed through the through-hole as compared with the case of the conventional decompression orifice body in which the mesh body is not installed, the mesh body is particularly suitable. There is no limitation.

図3は、このような本発明に用いられるメッシュ体の抵抗係数Kに及ぼす開口面積比βの影響を示すグラフである。図3に示すように、開口面積比βが増加するにしたがって抵抗係数Kは減少する。抵抗係数Kが大きいほど圧力損失も大きくなるため、開口面積比βを適当な範囲内の数値とする必要がある。図3より勘案して、本発明に用いられるメッシュ体の開口面積比βの下限値は、0.1以上とするのが好ましい。また、開口面積比βは、0.3以上とするのがより好ましく、0.4以上とするのがさらに好ましい。上記範囲よりも開口面積比βが小さくなると、メッシュ体の開口部分を流体が通過する際の圧力損失が過大となる場合があるため好ましくない。   FIG. 3 is a graph showing the influence of the opening area ratio β on the resistance coefficient K of the mesh body used in the present invention. As shown in FIG. 3, the resistance coefficient K decreases as the opening area ratio β increases. Since the pressure loss increases as the resistance coefficient K increases, the opening area ratio β needs to be a numerical value within an appropriate range. In consideration of FIG. 3, the lower limit value of the opening area ratio β of the mesh body used in the present invention is preferably 0.1 or more. Further, the opening area ratio β is more preferably 0.3 or more, and further preferably 0.4 or more. If the opening area ratio β is smaller than the above range, the pressure loss when the fluid passes through the opening of the mesh body may become excessive, which is not preferable.

一方、開口面積比βの上限としては、メッシュ体が破損しない程度まで大きくすることができる。具体的には、例えば単一円形オリフィス(直径:d(m))の下流面にメッシュ体(線径:d(m)、線中心ピッチ:p(m)、構成する線の剪断破壊応力σ(Pa))を配置する場合、メッシュ体の開口面積比βは、下記式(1)を満足する条件として、下記式(2)を満たすことが好ましい。なお、上記オリフィス体を流動する流体密度をρ(kg/m)とし、オリフィス部における流体断面平均速度をv(m/s)とする。 On the other hand, the upper limit of the opening area ratio β can be increased to such an extent that the mesh body is not damaged. Specifically, for example, a single circular orifice: mesh body downstream face (diameter d 0 (m)) (diameter: d b (m), the line center pitch: p b (m), the lines constituting sheared When disposing the breaking stress σ b (Pa)), the opening area ratio β of the mesh body preferably satisfies the following formula (2) as a condition satisfying the following formula (1). Note that the fluid density flowing through the orifice body is ρ (kg / m 3 ), and the fluid cross-sectional average velocity at the orifice is v 0 (m / s).

Figure 2005155884
Figure 2005155884

Figure 2005155884
Figure 2005155884

また、安全率を5とすれば、メッシュ体の開口面積比βは、下記式(3)を満たすことが好ましい。   If the safety factor is 5, the mesh body opening area ratio β preferably satisfies the following formula (3).

Figure 2005155884
円形以外の形状のオリフィス体や、非均一メッシュ体については、同様の強度計算により開口面積比βの上限値を規定する必要がある。式(1)〜式(3)を勘案すると、例えば直径40mm程度のオリフィス体にメッシュ体を配置する場合、上限値は0.95以下であることが好ましく、さらには0.8以下であることが好ましい。開口面積比βが上記範囲より大きくなると、流れによりメッシュ体が破損する恐れがあるからである。
Figure 2005155884
For orifice bodies other than circular shapes and non-uniform mesh bodies, it is necessary to define the upper limit of the opening area ratio β by the same strength calculation. Considering the formulas (1) to (3), for example, when the mesh body is arranged on an orifice body having a diameter of about 40 mm, the upper limit value is preferably 0.95 or less, and more preferably 0.8 or less. Is preferred. This is because if the opening area ratio β is larger than the above range, the mesh body may be damaged by the flow.

なお、ここでいう開口面積比βは、メッシュ体のうち開口部分が占める面積を意味し、具体的には、メッシュ体の所定範囲の面積をメッシュ面積Soとし、メッシュ面積Soに占めるメッシュ線の投影面積をSmとした場合、β=(So−Sm)/Soにより求めることができる。   Here, the opening area ratio β means an area occupied by the opening portion of the mesh body. Specifically, an area of a predetermined range of the mesh body is defined as a mesh area So, and mesh lines occupied in the mesh area So When the projected area is Sm, it can be obtained by β = (So−Sm) / So.

また、メッシュ体の線径と、貫通孔径との比であるオリフィス線径比γ(メッシュ体の線径/貫通孔内径)は、0.001〜0.2の範囲内、中でも、0.002〜0.1の範囲内であることが好ましい。上記範囲外とすると、キャビテーション作用の低減効果が十分に得られない場合があるからである。   Further, the orifice wire diameter ratio γ (mesh body wire diameter / through hole inner diameter), which is the ratio of the wire diameter of the mesh body to the through-hole diameter, is in the range of 0.001 to 0.2, and in particular, 0.002. It is preferable to be within the range of ~ 0.1. This is because if it is outside the above range, the effect of reducing the cavitation action may not be sufficiently obtained.

なお、上記貫通孔径は、貫通孔の断面形状が円形である場合には、その内径を意味し、貫通孔の断面形状が円形以外の形状である場合には、同一の断面積を有する円形とした場合の内径を意味する。   The through-hole diameter means the inner diameter when the cross-sectional shape of the through-hole is circular, and when the cross-sectional shape of the through-hole is a shape other than a circular shape, the through-hole diameter is a circle having the same cross-sectional area. It means the inner diameter of the case.

このようなメッシュ体は、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うように配置されていればよいが、中でも、貫通孔と同軸で同じ形状を有する領域の少なくとも一部に配置されていることが好ましい。例えば図11に示すように、貫通孔2を通過した流体は縮流部において渦を発生するが、本発明においてはメッシュ体が、縮流部であり、かつ貫通孔と同軸で同じ形状を有する領域の少なくとも一部に配置されていることにより、発生した渦を効果的に分断し小さくすることができるからである。また本発明においては、上記縮流部における配管断面の少なくとも一部が、貫通孔の少なくとも一部であることが好ましい。したがって、メッシュ体は、貫通孔の少なくとも一部を覆うように配置されていることが特に好ましい。メッシュ体を貫通孔の一部に配置することは比較的容易であり、貫通孔を通過した流体に発生した渦をより効果的に分断し小さくすることができるからである。   Such a mesh body should just be arrange | positioned so that at least one part of the piping cross section in a flow reduction part may be covered, but it is arrange | positioned especially in at least one part of the area | region which is coaxial with a through-hole and has the same shape. It is preferable. For example, as shown in FIG. 11, the fluid that has passed through the through-hole 2 generates vortices in the contracted portion, but in the present invention, the mesh body is the contracted-flow portion and has the same shape as that of the through-hole. It is because the generated vortex can be effectively divided and reduced by being arranged in at least a part of the region. Moreover, in this invention, it is preferable that at least one part of the pipe cross section in the said flow reduction part is at least one part of a through-hole. Therefore, it is particularly preferable that the mesh body is disposed so as to cover at least a part of the through hole. This is because it is relatively easy to dispose the mesh body in a part of the through hole, and the vortex generated in the fluid that has passed through the through hole can be more effectively divided and reduced.

ここで、貫通孔の少なくとも一部を覆うように配置されるとは、例えば、図4(a)および(b)に示すように、単数または複数の貫通孔2を有する場合において、貫通孔2の全ての領域に配置する場合や、図4(c)に示すように、貫通孔2の一部のみに配置する場合であってもよい。   Here, being arranged so as to cover at least a part of the through hole means that, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the through hole 2 has a single or plural through holes 2. The case where it arrange | positions in all the area | regions, and the case where it arrange | positions only to a part of through-hole 2 as shown in FIG.4 (c) may be sufficient.

なお、本発明において縮流部における配管断面とは、例えば図1および図2に示すように、配管10の内径領域を意味するものであり、貫通孔2は、配管10の内径領域に含まれている。   In the present invention, the pipe cross section in the contracted portion means, for example, the inner diameter region of the pipe 10 as shown in FIGS. 1 and 2, and the through hole 2 is included in the inner diameter region of the pipe 10. ing.

上記メッシュ体が貫通孔の少なくとも一部を覆うように配置される場合、メッシュ体が配置された貫通孔の面積は、貫通孔を通過した流体に生じる渦を小さくすることができる効果が得られるのであれば特に限定はされないが、具体的には、貫通孔の総断面積に対して、メッシュ体が配置された貫通孔の面積が1%〜100%の範囲内、中でも、10%〜100%の範囲内であることが好ましい。さらに、配置される面積が同じであるならば、貫通孔の外周側に配置されているほうがより好ましい。貫通孔においてメッシュ体が配置される部分が上記範囲であれば、渦を小さくする効果が十分に得られ、大きな気泡の発生を抑制することができ、気泡の発生および消滅により生じる衝撃を低減することができる。また、流体内に充分な量の微小気泡を存在させることができるので、キャビテーション作用の低減に効果を有する。   When the mesh body is disposed so as to cover at least part of the through hole, the area of the through hole in which the mesh body is disposed has an effect of reducing the vortex generated in the fluid that has passed through the through hole. If it is, it will not specifically limit, Specifically, the area of the through-hole in which the mesh body is arrange | positioned with respect to the total cross-sectional area of a through-hole is in the range of 1%-100%, especially 10%-100 % Is preferable. Furthermore, if the area to be arranged is the same, it is more preferable that the area is arranged on the outer peripheral side of the through hole. If the portion where the mesh body is disposed in the through hole is in the above range, the effect of reducing the vortex can be sufficiently obtained, generation of large bubbles can be suppressed, and impact caused by generation and disappearance of bubbles can be reduced. be able to. In addition, since a sufficient amount of microbubbles can be present in the fluid, it is effective in reducing the cavitation action.

また、配置するメッシュ体の枚数は、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うように配置することができるのであれば特に限定はされない。図1に示すように、一枚でもよく、または、複数枚でもよい。発生する渦の状態、形成する貫通孔の形状および流体の圧力損失等を考慮して適宜決定するものとする。例えば、図5に示すように、複数枚のメッシュ体3を、減圧用オリフィス体1の軸方向に重ねて配置すると、渦を小さくする効果をより十分に得ることができる。   Further, the number of mesh bodies to be arranged is not particularly limited as long as it can be arranged so as to cover at least a part of the pipe cross section in the contracted portion. As shown in FIG. 1, one sheet or a plurality of sheets may be used. It is determined appropriately in consideration of the state of the vortex generated, the shape of the through-hole to be formed, the pressure loss of the fluid, and the like. For example, as shown in FIG. 5, when a plurality of mesh bodies 3 are arranged in the axial direction of the decompression orifice body 1, the effect of reducing the vortex can be obtained more sufficiently.

さらに、メッシュ体を配置する位置は、縮流部であれば特に限定はされない。上述したように、貫通孔から噴出する流体は、縮流部でほとんどの渦が発生し消滅する。したがって、縮流部においては、騒音、共振等のキャビテーション作用が最も大きくなる。この際、縮流部内にメッシュ体を配置すると、大きな気泡の発生を抑制することができるので、大きな気泡の発生および消滅により生じる衝撃を低減することができる。さらに、縮流部に充分な量の微小気泡を残存させることができるので、気泡の発生および消滅により衝撃が生じた場合であっても、微小気泡の収縮等によりその衝撃を和らげることができる。中でも、本発明においては、オリフィス周辺部にメッシュ体を配置することが好ましい。キャビテーション作用の低減により充分な効果を有するからである。   Furthermore, if the position which arrange | positions a mesh body is a contraction part, it will not be specifically limited. As described above, most of the fluid ejected from the through hole is generated and disappears at the contracted portion. Therefore, the cavitation action such as noise and resonance becomes the largest in the contracted portion. At this time, if a mesh body is arranged in the contracted flow portion, generation of large bubbles can be suppressed, so that an impact caused by generation and disappearance of large bubbles can be reduced. Furthermore, since a sufficient amount of microbubbles can remain in the contracted flow portion, even when an impact occurs due to the generation and disappearance of bubbles, the impact can be reduced by contraction of the microbubbles. Among them, in the present invention, it is preferable to arrange a mesh body around the orifice. This is because it has a sufficient effect by reducing the cavitation action.

なお、ここでいう縮流部とは、上述したように、減圧用オリフィス体の上流縁から、貫通孔を通過した流体が、配管の径方向に膨張する際、その膨張が終了し、圧力が回復する位置までの区間を意味する。さらに、オリフィス周辺部とは、減圧用オリフィス体の上流縁から減圧用オリフィス体の下流縁までの区間と、減圧用オリフィス体の軸方向に向って、下流縁から貫通孔内径の0.5倍までの区間とを併せた範囲を意味する。なお、後述するように、複数の貫通孔を有する場合であって、各々の貫通孔の内径が異なる場合には、各貫通孔毎にオリフィス周辺部の領域は異なる。   Note that, as described above, the contracted flow portion here means that when the fluid that has passed through the through hole from the upstream edge of the pressure reducing orifice body expands in the radial direction of the pipe, the expansion ends and the pressure is reduced. It means the section to the position to recover. Furthermore, the orifice peripheral portion is a section from the upstream edge of the pressure reducing orifice body to the downstream edge of the pressure reducing orifice body, and 0.5 times the inner diameter of the through hole from the downstream edge in the axial direction of the pressure reducing orifice body. It means a range that combines with the previous section. As will be described later, when there are a plurality of through holes and the inner diameters of the respective through holes are different, the area around the orifice is different for each through hole.

具体的に縮流部は、図11および図12に示す例では、貫通孔2を通過した流体が、慣性から収縮を続け、その後、徐々に膨張し、貫通孔内径Dの約8倍の位置で、圧力が回復することから、減圧用オリフィス体1の上流縁1aから、貫通孔内径Dの約8倍の位置までが該当する。   Specifically, in the example shown in FIG. 11 and FIG. 12, the contracted flow portion is a position where the fluid that has passed through the through-hole 2 continues to contract from inertia and then gradually expands, and is about 8 times the inner diameter D of the through-hole. Thus, since the pressure recovers, the range from the upstream edge 1a of the pressure reducing orifice body 1 to the position about 8 times the through-hole inner diameter D is applicable.

上記オリフィス周辺部にメッシュ体を設置する例として具体的には、図6に示すように、減圧用オリフィス体1の上流縁1a、貫通孔2の内部、減圧用オリフィス1の下流縁1b、減圧用オリフィス体1の下流縁1bから、減圧用オリフィス体1の軸方向に向かって、下流縁から貫通孔内径の0.5倍以内の区間に設ける場合等を挙げることができる。   Specifically, as shown in FIG. 6, as an example of installing the mesh body around the orifice, the upstream edge 1a of the pressure reducing orifice body 1, the inside of the through hole 2, the downstream edge 1b of the pressure reducing orifice 1, The case where it provides in the area within 0.5 times the internal diameter of a through-hole from a downstream edge from the downstream edge 1b of the orifice body 1 for pressure toward the axial direction of the orifice body 1 for pressure reduction, etc. can be mentioned.

さらに、メッシュ体を減圧用オリフィス体に固定させる方法としては、安定に固定することが可能な方法であれば特に限定はされない。具体的には、固定具等を用い固定する方法、または、図1に示すように、予め、減圧用オリフィス体1にメッシュ体3を固定するメッシュ体固定部4を設け、メッシュ体固定部4にメッシュ体3を配置することにより固定する方法等を挙げることができる。   Further, the method for fixing the mesh body to the decompression orifice body is not particularly limited as long as it can be stably fixed. Specifically, a method of fixing using a fixing tool or the like, or as shown in FIG. 1, a mesh body fixing portion 4 for fixing the mesh body 3 to the pressure reducing orifice body 1 is provided in advance, and the mesh body fixing portion 4 A method of fixing the mesh body 3 by arranging the mesh body 3 can be used.

2.貫通孔
次に貫通孔について説明する。
2. Through hole Next, the through hole will be described.

本発明において、貫通孔は、減圧用オリフィスに少なくとも一つ形成されていれば、その個数は特に限定はされるものではない。例えば、図7に示すように一個でもよく、または、図8に示すように、複数個でもよい。   In the present invention, the number of through holes is not particularly limited as long as at least one through hole is formed in the pressure reducing orifice. For example, one may be used as shown in FIG. 7, or a plurality may be used as shown in FIG.

複数個の貫通孔を設ける場合としては、図8(a)に示すように、減圧用オリフィス1の径方向中心に位置する貫通孔である中央貫通孔2aを設け、上記中央貫通孔2aの周辺に位置する貫通孔である周辺貫通孔2bを複数設ける場合、図8(b)に示すように、周辺貫通孔2bが複数の円を形成するように配置する場合、図8(c)に示すように、様々な形状の貫通孔2を不規則に配置する場合、図8(d)に示すように、減圧用オリフィス1の中心に設けた中央貫通孔2aを中心に同心円状に円を描くように周辺貫通孔2bを設ける場合等を挙げることができる。さらに、図9に示すように、複数の貫通孔2が各々連通している場合等も挙げることができる。   In the case of providing a plurality of through holes, as shown in FIG. 8A, a central through hole 2a, which is a through hole located at the radial center of the pressure reducing orifice 1, is provided, and the periphery of the central through hole 2a is provided. When providing a plurality of peripheral through-holes 2b, which are through-holes located in the area, as shown in FIG. 8B, when arranging the peripheral through-holes 2b so as to form a plurality of circles, as shown in FIG. 8C. As shown in FIG. 8D, when the through holes 2 having various shapes are irregularly arranged, a circle is drawn concentrically around the central through hole 2a provided at the center of the pressure reducing orifice 1. For example, the peripheral through hole 2b can be provided. Furthermore, as shown in FIG. 9, the case where the several through-hole 2 is each communicating can be mentioned.

本発明においては、中でも、減圧用オリフィス体の径方向中心に中央貫通孔を設け、中央貫通孔の周辺に位置するように複数の周辺貫通孔を設けることが好ましい。これにより、貫通孔を通過した流体の速度分布を平坦化することができ、渦発生を抑制する効果を得ることができるからである。   In the present invention, it is particularly preferable to provide a central through hole at the center in the radial direction of the decompression orifice body and provide a plurality of peripheral through holes so as to be located around the central through hole. This is because the velocity distribution of the fluid that has passed through the through hole can be flattened, and the effect of suppressing vortex generation can be obtained.

さらに、上述したように中央貫通孔および周辺貫通孔からなる貫通孔とした場合には、中央貫通孔の内径を、周辺貫通孔の内径よりも大きくすることが好ましい。これにより、中央貫通孔を通過した流体における圧力回復位置と、周辺貫通孔を通過した流体における圧力回復位置が異なることから、キャビテーション作用による騒音や振動が発生する位置を分散させることができ、キャビテーション作用の低減に効果を有するからである。   Further, as described above, when the through hole is composed of the central through hole and the peripheral through hole, the inner diameter of the central through hole is preferably larger than the inner diameter of the peripheral through hole. As a result, the pressure recovery position in the fluid that has passed through the central through hole is different from the pressure recovery position in the fluid that has passed through the peripheral through hole, so that the positions where noise and vibration due to cavitation are generated can be dispersed. This is because it is effective in reducing the action.

さらにまた、本発明における貫通孔において、その断面形状は、流体の通過を妨げない形状であれば特に限定はされない。具体的には、図7および図8に示すように、円形、矩形、星型、十字、特殊な形状等様々な形状が可能である。   Furthermore, in the through hole in the present invention, the cross-sectional shape is not particularly limited as long as it does not hinder the passage of fluid. Specifically, as shown in FIGS. 7 and 8, various shapes such as a circle, a rectangle, a star, a cross, and a special shape are possible.

また、貫通孔の内壁の形状としては、特に限定はされない。例えば、図14(a)に示すように、上流縁1a側から下流縁1b側にかけて断面積が変化しないストレート管形状、図14(b)および(c)に示すように、上流縁側から下流縁側にかけて内径が直線状または曲面状に変化するテーパ管形状、フローノズル形状、および、図14(d)に示すように、貫通孔2の軸方向中央部分の内径が上流縁1a側および下流縁1b側の内径よりも大きいベンチュリ管形状等を挙げることができる。中でも、図14(b)、(c)および(d)に示すような、テーパ管形状、フローノズル形状およびベンチュリ管形状は、渦の発生量を少なくできるため好ましい。特に、図14(c)に示すようなフローノズル形状であることが好ましい。   Further, the shape of the inner wall of the through hole is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 14 (a), a straight pipe shape whose cross-sectional area does not change from the upstream edge 1a side to the downstream edge 1b side, as shown in FIGS. 14 (b) and (c), the upstream edge side to the downstream edge side. As shown in FIG. 14 (d), the inner diameter of the through hole 2 in the central portion in the axial direction is the upstream edge 1a side and the downstream edge 1b. The venturi tube shape etc. which are larger than the internal diameter of the side can be mentioned. Among them, the tapered tube shape, the flow nozzle shape, and the venturi tube shape as shown in FIGS. 14B, 14C, and 14D are preferable because the amount of vortex generation can be reduced. In particular, a flow nozzle shape as shown in FIG.

さらに、図14(a)に示すように、流れ方向に変化を生じさせないストレート孔の場合に限らず、図14(e)に示すように、貫通孔2を通過する流体の流れ方向を変化させる斜め孔とする場合であってもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 14A, the flow direction of the fluid passing through the through-hole 2 is changed as shown in FIG. 14E, not only in the case of a straight hole that does not change the flow direction. An oblique hole may be used.

B.バルブ
次に、本発明のバルブについて説明する。
B. Valve Next, the valve of the present invention will be described.

図16は、本発明のバルブ20の一例を示す概略図である。図16に示すように、バルブ20は、筐体21内に配管22、絞り部23およびメッシュ体25を備える。配管22の両端は、バルブ20の外部の配管に接続される。絞り部23は、配管22に介挿されている。絞り部23は内部に断面積可変の貫通孔を有する。この絞り部23の貫通孔は、バルブ20内において流体の流動方向に対する断面積が最も小さくなる部分である。メッシュ体25は、この例では絞り部23の出口端に固定されている。このようにメッシュ体25を配置したことにより、絞り部23を通過した流体に発生する渦を分断し小さくすることができる。したがって、渦から生じる気泡を微小気泡とすることができる。   FIG. 16 is a schematic view showing an example of the valve 20 of the present invention. As shown in FIG. 16, the valve 20 includes a pipe 22, a throttle portion 23, and a mesh body 25 in a housing 21. Both ends of the piping 22 are connected to piping outside the valve 20. The throttle portion 23 is inserted in the pipe 22. The throttle portion 23 has a through-hole having a variable cross-sectional area inside. The through hole of the throttle portion 23 is a portion where the cross-sectional area with respect to the fluid flow direction is the smallest in the valve 20. In this example, the mesh body 25 is fixed to the outlet end of the throttle portion 23. By arranging the mesh body 25 in this way, vortices generated in the fluid that has passed through the throttle portion 23 can be divided and reduced. Therefore, bubbles generated from the vortex can be made into microbubbles.

また、絞り部23には調整コック24が接続されている。この調整コック24の把手部分は、筐体21の外部に配置される。使用者により調整コック24の把手部分が操作されると絞り部23の貫通孔の断面積が変化し、バルブ20を通過する流体の流量および圧力が増減する。調整コック24は、断面積調整手段に相当するものである。   An adjustment cock 24 is connected to the throttle portion 23. A handle portion of the adjustment cock 24 is disposed outside the housing 21. When the handle portion of the adjustment cock 24 is operated by the user, the cross-sectional area of the through hole of the throttle portion 23 changes, and the flow rate and pressure of the fluid passing through the valve 20 increase or decrease. The adjustment cock 24 corresponds to a cross-sectional area adjusting means.

以下、本発明のバルブについて、メッシュ体、絞り部の貫通孔、断面積調整手段および筐体に分けて各々詳細に説明する。   Hereinafter, the valve of the present invention will be described in detail for each of the mesh body, the through hole of the throttle portion, the cross-sectional area adjusting means, and the housing.

1.メッシュ体
まず、本発明におけるメッシュ体について説明する。
1. First, the mesh body in the present invention will be described.

本発明のバルブに用いられるメッシュ体は、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うように配置されたものである。   The mesh body used for the valve of the present invention is arranged so as to cover at least a part of the pipe cross section in the contracted portion.

本発明のメッシュ体は、上記減圧用オリフィス体における作用と同様の作用を有する。したがって、メッシュ体が縮流部において配置される位置、配管断面に対して覆う面積の比率(開口面積比)、メッシ体の線径と貫通孔径との比(メッシュ体の線径/貫通孔径)およびメッシュ体が配置された貫通孔の面積は、上記減圧用オリフィスと同様である。   The mesh body of the present invention has an operation similar to that of the above-described pressure-reducing orifice body. Therefore, the position at which the mesh body is disposed in the contracted portion, the ratio of the area covered with the pipe cross section (opening area ratio), the ratio of the mesh body wire diameter to the through hole diameter (mesh body wire diameter / through hole diameter) The area of the through hole in which the mesh body is arranged is the same as that of the above-mentioned pressure reducing orifice.

2.絞り部の貫通孔
次に、本発明における絞り部の貫通孔について説明する。
2. Next, the through hole of the throttle part in the present invention will be described.

本発明において絞り部の貫通孔は、絞り部内に一つ設けられている。本発明のバルブに用いられる絞り部の貫通孔は、例えば、図1に示す貫通孔2と同様の構造を有する。それにより、上記絞り部の貫通孔を通過した流体に渦が発生する。この場合、絞り部の出口端に固定されているメッシュ体により、流体に発生する渦が分断されて小さくなる。したがって、渦から生じる気泡を微小気泡とすることができる。その結果、キャビテーション作用の低減を図ることができる。   In the present invention, one through hole of the throttle part is provided in the throttle part. The through hole of the throttle used for the valve of the present invention has a structure similar to that of the through hole 2 shown in FIG. Thereby, a vortex is generated in the fluid that has passed through the through hole of the throttle portion. In this case, the vortex generated in the fluid is divided and reduced by the mesh body fixed to the outlet end of the throttle portion. Therefore, bubbles generated from the vortex can be made into microbubbles. As a result, the cavitation action can be reduced.

本発明における絞り部の貫通孔は、流体の流量および圧力を増減させる点およびキャビテーション作用を発生させる点で上記減圧用オリフィス体の貫通孔と共通する。上記減圧用オリフィス体の貫通孔と相違する点は、断面積可変である点およびバルブ内に一つ形成されている点である。   The through hole of the throttle portion in the present invention is common to the through hole of the pressure reducing orifice body in that the flow rate and pressure of the fluid are increased and decreased and the cavitation action is generated. The difference from the through hole of the decompression orifice body is that the cross-sectional area is variable and that one is formed in the valve.

本発明における縮流部とは、絞り部の貫通孔の上流縁から、絞り部の貫通孔の内径の約8倍の位置までであって、メッシュ体は、縮流部の少なくとも一部を覆うように配置されていればよい。また、本発明において縮流部における配管断面とは、例えば、絞り部内の流路を意味するものであり、絞り部の貫通孔は、絞り部内の流路に含まれている。   In the present invention, the contracted part is from the upstream edge of the through hole of the throttle part to a position about eight times the inner diameter of the through hole of the throttle part, and the mesh body covers at least a part of the contracted part. It suffices if they are arranged in such a manner. Further, in the present invention, the pipe cross section in the contracted part means, for example, a flow path in the throttle part, and the through hole of the throttle part is included in the flow path in the throttle part.

なお、本発明における絞り部の貫通孔の内径Daは、Da=4×(絞り部の貫通孔の断面積)/(絞り部の貫通孔のぬれ縁長さ)で表される水力相当直径で定義される。絞り部の貫通孔の断面積および絞り部の貫通孔のぬれ縁長さはバルブの開度により変化するが、バルブの使用条件範囲内の最大開度状態における内径Daを絞り部の貫通孔の内径とする。   The inner diameter Da of the through hole of the throttle part in the present invention is a hydraulic equivalent diameter expressed by Da = 4 × (cross-sectional area of the through hole of the throttle part) / (wetting edge length of the through hole of the throttle part). Defined. The cross-sectional area of the through hole in the throttle part and the wetting edge length of the through hole in the throttle part vary depending on the opening of the valve, but the inner diameter Da in the maximum opening state within the use condition range of the valve is set to The inner diameter.

3.断面積調整手段
次いで、本発明における断面積調整手段について説明する。
3. Next, the cross-sectional area adjusting means in the present invention will be described.

本発明における断面積調整手段は、絞り部の貫通孔の断面積を調整するものであり、通常のバルブに用いられるコック等を用いることができる。例えば、図16に示す調整コック24を用いることもでき、アクチュエータ等により自動的に絞り部の貫通孔の断面積を変化させるものを用いてもよい。   The cross-sectional area adjusting means in the present invention adjusts the cross-sectional area of the through hole of the throttle portion, and a cock or the like used for a normal valve can be used. For example, the adjustment cock 24 shown in FIG. 16 can be used, and an actuator that automatically changes the cross-sectional area of the through hole of the throttle portion by an actuator or the like may be used.

4.筐体
次に、本発明における筐体について説明する。
4). Case Next, the case in the present invention will be described.

本発明における筐体は、通常のバルブに用いられる筐体を用いることができ、特に形状等を限定するものではない。   As the casing in the present invention, a casing used for a normal valve can be used, and the shape and the like are not particularly limited.

以上のように、本発明のバルブにおいては絞り部の貫通孔が上記オリフィス体の貫通孔に対応し、本発明のメッシュ体が上記減圧用オリフィス体のメッシュ体に対応する。したがって、本発明のバルブは、上記減圧用オリフィス体と同様の課題を解決することができる。   As described above, in the valve of the present invention, the through hole of the throttle portion corresponds to the through hole of the orifice body, and the mesh body of the present invention corresponds to the mesh body of the pressure reducing orifice body. Therefore, the valve of the present invention can solve the same problems as those of the pressure reducing orifice body.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態は例示であり、本明細書の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様の効果を奏するものは、如何なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. The above-described embodiment is an exemplification, and it is the present invention that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present specification and has the same effect. It is included in the technical scope of the invention.

以下、実施例を例示して、本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

(実施例1)
図4(a)と同様の基本構造を有し、下記表1に示す条件で、中央貫通孔全体を覆うように下流縁にメッシュ体を配置した減圧用オリフィスを用いた。この減圧用オリフィス体を内径78mmの管路に取り付け、水が減圧用オリフィス体を通過する際の騒音を調査した。減圧用オリフィス体について、貫通孔の断面積を1257mmとし、オリフィス断面平均速度は16.0m/sとした。
(Example 1)
A pressure reducing orifice having a basic structure similar to that shown in FIG. 4A and having a mesh body disposed on the downstream edge so as to cover the entire central through hole was used under the conditions shown in Table 1 below. The pressure reducing orifice body was attached to a pipe having an inner diameter of 78 mm, and the noise when water passed through the pressure reducing orifice body was investigated. With respect to the orifice body for pressure reduction, the cross-sectional area of the through hole was 1257 mm 2 and the average cross-sectional velocity of the orifice was 16.0 m / s.

管路の外壁より10mm離れた位置にマイクロフォンを設置し、キャビテーション騒音を記録した。また、減圧用オリフィス体の下流縁より上流側に160mm、下流側に800mm離れた位置の管壁にそれぞれ圧力測定孔を設置し、流体の減圧用オリフィス体通過前後の圧力損失も計測した。   A microphone was installed at a position 10 mm away from the outer wall of the pipe, and cavitation noise was recorded. In addition, pressure measurement holes were provided in the tube wall at a position 160 mm upstream from the downstream edge of the pressure reducing orifice body and 800 mm away from the downstream side, and the pressure loss before and after passage of the fluid through the pressure reducing orifice body was also measured.

(実施例2)
図4(b)と同様の基本構造を有し、下記表1に示す条件で、周辺貫通孔のみを覆うように下流縁にメッシュ体を配置した減圧用オリフィスを用いた以外は上記実施例1と同様とした。
(Example 2)
Example 1 except that a pressure reducing orifice having a basic structure similar to that shown in FIG. 4B and having a mesh body disposed on the downstream edge so as to cover only the peripheral through hole under the conditions shown in Table 1 below. And the same.

(実施例3)
図4(b)と同様の基本構造を有し、下記表1に示す条件で、中央貫通孔および周辺貫通孔の全体を覆うように下流縁にメッシュ体を配置した減圧用オリフィスを用いた以外は上記実施例1と同様とした。
(Example 3)
Except for using a pressure reducing orifice having a basic structure similar to that of FIG. 4B and having a mesh body disposed on the downstream edge so as to cover the entire central through hole and peripheral through hole under the conditions shown in Table 1 below. Was the same as in Example 1 above.

(比較例1)
比較例1として、図4(a)に示すように、単一の中央貫通孔を有するが、メッシュ体を備えていない減圧用オリフィス体を用いた以外は上記実施例1と同様とした。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, as shown in FIG. 4A, the same procedure as in Example 1 was performed except that a pressure reducing orifice body having a single central through hole but not having a mesh body was used.

(比較例2)
比較例2として、図8(a)に示すように、中央貫通孔とその周辺に設けた複数の周辺貫通孔を有するが、メッシュ体を備えていない減圧用オリフィス体を用いた以外は、上記実施例1と同様とした。
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, as shown in FIG. 8 (a), it has the central through hole and a plurality of peripheral through holes provided in the periphery thereof, except that a pressure reducing orifice body without a mesh body was used. Same as Example 1.

(評価)
下記表1に、実施例および比較例における減圧用オリフィス体の騒音調査結果を示す。なお、表1に示すMesh数は1インチあたりのメッシュ分割数を表す。さらに、表1の比較例2におけるPCDは、ピッチサークルダイアの略であり、各周辺貫通孔の中心を結んで形成される円の直径が70mmであることを示している。
(Evaluation)
Table 1 below shows the noise survey results of the orifices for pressure reduction in Examples and Comparative Examples. The mesh number shown in Table 1 represents the number of mesh divisions per inch. Furthermore, PCD in Comparative Example 2 in Table 1 is an abbreviation for pitch circle diamond, and indicates that the diameter of a circle formed by connecting the centers of the peripheral through holes is 70 mm.

Figure 2005155884
Figure 2005155884

上記表1に示す結果から、実施例においては、比較例1および比較例2に比べ、キャビテーション騒音が低減していることが明らかである。なお、実施例および比較例の両方の場合において、オリフィス減圧能力を示す指標である圧力損失係数値は20〜30の範囲内にあり問題ないレベルであった。   From the results shown in Table 1 above, it is clear that cavitation noise is reduced in Examples compared to Comparative Example 1 and Comparative Example 2. In both of the examples and the comparative examples, the pressure loss coefficient value, which is an index indicating the orifice pressure reduction capability, was in the range of 20 to 30 and was at a satisfactory level.

(実施例4)
上記実施例1と同様に騒音を調査した。中央貫通孔の内径は、φ30mm、φ40mm、メッシュ体の線径340〜1100μm、Mesh5〜16の範囲で変化させ、メッシュ体は中央貫通孔の出口に近接して配置させた。
Example 4
Noise was investigated in the same manner as in Example 1 above. The inner diameter of the central through hole was changed within the range of φ30 mm, φ40 mm, the mesh body wire diameter of 340 to 1100 μm, and Mesh 5 to 16, and the mesh body was arranged close to the outlet of the central through hole.

(評価)
図15に試験結果を示す。横軸に線径比γをとり、縦軸に騒音低減率を上記比較例1を基準として表した。図15中の式は、最小自乗法により求めた実験式である。このグラフから騒音低減率が最も高い線径比は0.0175であることが分かった。なお、0.001<γとすることにより、ほぼ1dB以上の騒音低減効果が得られることが分かる。
(Evaluation)
FIG. 15 shows the test results. The horizontal axis represents the wire diameter ratio γ, and the vertical axis represents the noise reduction rate on the basis of the comparative example 1. The formula in FIG. 15 is an empirical formula obtained by the method of least squares. From this graph, it was found that the wire diameter ratio with the highest noise reduction rate was 0.0175. It can be seen that a noise reduction effect of approximately 1 dB or more can be obtained by setting 0.001 <γ.

本発明の減圧用オリフィス体の一例が配置された管路において、その軸方向を含む面における概略断面図である。In the pipe line in which an example of the decompression orifice object of the present invention is arranged, it is a schematic sectional view in the field including the axial direction. 図1に示したI−I線矢視断面の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the II arrow directional cross section shown in FIG. メッシュ体の抵抗係数に及ぼす開口面積比の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of the opening area ratio which acts on the resistance coefficient of a mesh body. 本発明におけるメッシュ体の配置の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of arrangement | positioning of the mesh body in this invention. 本発明におけるメッシュ体の配置の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of arrangement | positioning of the mesh body in this invention. 本発明におけるメッシュ体の配置の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of arrangement | positioning of the mesh body in this invention. 本発明における貫通孔の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of the through-hole in this invention. 本発明における貫通孔の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of the through-hole in this invention. 本発明における貫通孔の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of the through-hole in this invention. 従来の減圧用オリフィス体を用い、流体が管路内を充満して流れるときの減圧用オリフィス体付近の流れの様子を撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the mode of the flow in the vicinity of the orifice for pressure reduction when the fluid filled the inside of a pipe line and flowed using the conventional orifice for pressure reduction. 従来の減圧用オリフィス体を用い、流体が管路内を充満して流れるときの減圧用オリフィス体付近の流れの様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the mode of the flow of the vicinity of the pressure-reducing orifice body when the fluid was filled up and flowed in the pipe line using the conventional pressure-reducing orifice body. 流体の貫通孔通過前後における静圧の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the static pressure before and behind the through-hole of the fluid. 本発明の減圧用オリフィス体を用い、流体が管路内を充満して流れるときの減圧用オリフィス体付近の流れの様子を撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the mode of the flow of the orifice body for pressure reduction when the fluid filled the inside of a pipe line and flowed using the orifice body for pressure reduction of this invention. 本発明における貫通孔の内壁の形状の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of the shape of the inner wall of the through-hole in this invention. 実施例4における結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result in Example 4. 本発明のバルブの概略図である。It is the schematic of the valve | bulb of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 減圧用オリフィス体
2 … 貫通孔
3 … メッシュ体
10 … 配管
20 … バルブ
21 … 筐体
22 … 配管
23 … 絞り部
24 … 調整コック
25 … メッシュ体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Orifice body for pressure reduction 2 ... Through-hole 3 ... Mesh body 10 ... Pipe 20 ... Valve 21 ... Housing 22 ... Pipe 23 ... Restriction part 24 ... Adjustment cock 25 ... Mesh body

Claims (7)

流体が流れる配管内に設置され、少なくとも一つの貫通孔を有しており、前記貫通孔を通過する流体に圧力損失を発生させる減圧用オリフィス体において、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とする減圧用オリフィス体。   In a pressure-reducing orifice body that is installed in a pipe through which a fluid flows and has at least one through hole and generates a pressure loss in the fluid that passes through the through hole, at least a part of the pipe cross section in the contracted portion is formed. An orifice body for pressure reduction, wherein a mesh body is disposed so as to cover. 前記縮流部における配管断面の少なくとも一部が、前記貫通孔の少なくとも一部であることを特徴とする請求項1に記載の減圧用オリフィス体。   The orifice body for decompression according to claim 1, wherein at least a part of a cross section of the pipe in the contracted flow part is at least a part of the through hole. 前記貫通孔は、前記減圧用オリフィス体の中央部に設けられた中央貫通孔と、前記中央貫通孔の周辺に設けられた周辺貫通孔とを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の減圧用オリフィス体。   The said through-hole has a center through-hole provided in the center part of the said orifice body for pressure reduction, and the periphery through-hole provided in the circumference | surroundings of the said center through-hole. The orifice body for pressure reduction as described in 1. 前記減圧用オリフィス体のオリフィス線径比は、0.001〜0.2の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載の減圧用オリフィス体。   4. The orifice body for pressure reduction according to claim 1, wherein an orifice wire diameter ratio of the orifice body for pressure reduction is within a range of 0.001 to 0.2. 5. . 前記メッシュ体の開口面積比が0.1以上0.95未満であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の減圧用オリフィス体。   The orifice body for decompression according to any one of claims 1 to 4, wherein an opening area ratio of the mesh body is 0.1 or more and less than 0.95. 筐体内の配管に介挿された絞り部と、前記絞り部の貫通孔の断面積を調整する断面積調整手段とを備えたバルブであって、
縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とするバルブ。
A valve provided with a throttle part inserted in a pipe in a housing, and a cross-sectional area adjusting means for adjusting a cross-sectional area of a through hole of the throttle part,
A valve characterized in that a mesh body is disposed so as to cover at least a part of a pipe cross section in a contracted flow portion.
前記メッシュ体の開口面積比が0.1以上0.95未満であることを特徴とする請求項6に記載のバルブ。
The valve according to claim 6, wherein an opening area ratio of the mesh body is 0.1 or more and less than 0.95.
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