JP2007534895A - 整流器 - Google Patents

Abstract

整流器は、流体の流れの方向におおむね平行な羽根を並べて構成した本体を含む。前記羽根は、効果的に流れの中の大規模な渦を削減すべく複数のチェンバーを形成する。前記羽根は、効果的に不規則な流れを削減し、抗力を低減するチェンバー間の圧力調整を可能にする穿孔を表面に持つ。さらに好ましい特徴として、円板を備える整流器の流入口と流出口で流れの断面積を低減して形成された音響チョーク部を含む。前記板は、微細な渦の発生を増加させる粗いエッジを持つ。

Description

本発明は、整流器に関するものである。整流器は、流体処理機と流量計測装置へ流入する不安定なあるいは歪曲する流れ場の影響を取り除き、均一的な流れ場分布を形成するのに使われる。

現行の整流器は、概して、流れ方向に垂直に取り付けられた薄い穴あきプレートか、多数の管あるいは流れに沿うように設けられた多数の長方形流路である。これら現行の流量調節技術のいずれもが、不均等な流れ場を削減するのには効果的であるが、整流器への高圧力低下という代償を伴う。これらの現行技術はまた、効果的に流量速度中の脈動を低減することも、あるいは、効果的に流れ場での高渦度を低減することもない。システムの稼動に影響を与えない程度にまで整流装置への圧力低下を低減するには、抑制率を低く、例えば、１０％未満にするべきである。

典型的なエトリー渦流分離装置は、流れに平行な放射状羽根が並んだものである。その典型的なエトリー装置は、低抑制率であり、効果的に流れの中の大規模な渦を削減する。しかしながら、その典型的なエトリー装置は、流量速度中の脈動を低減するのには効果的でなく、また、その装置は、不規則な流れ場を削減するのにも効果的でない。さらに、その典型的なエトリー装置には、乱流と層流状態の遷移において履歴現象を取り除くことも、あるいは、流れ状態の十分な発達に必要な直線管の長さを短くすることもできないという欠点もある。

そのほかの背景技術情報は、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏｓ．６，１８６，１７９、５，９５９，２１６、６，１４５，５４４、５，７６２，１０７、５，５２９，０９３と４，８４１，７８１にも記載がある。

以上の理由より、改良された整流器が必要である。

多孔軸羽根を持つ低圧力低下整流器を供することが本発明の目的である。

本発明の実施には、整流器を用いる。前記整流器は、複数のチェンバーを作り出すように流体の流れの方向におおむね平行な羽根またはひれを並べて構成した本体を含む。前記羽根は、効果的に流れの中の大規模な渦を削減する。効果的に不規則な流れを削減するために、前記羽根表面には細孔あるいは穿孔が形成されている。これらの細孔／穿孔は、チェンバー間の圧力の均一化により抗力を低減する。

より詳細なレベルでは、本発明は、放射状の羽根配置を含み、好ましくは中心軸からそれぞれの羽根が放射状に延びているものである。前記整流器は、わずか３枚の羽根を持つものでもよい。前記羽根の多孔率は３５％から７０％の割合であることが好ましい。前記羽根を構成する板に関しては、その穿孔はどのような形状であっても、例えば、円形、楕円形、菱形、長方形あるいは三角形でもよく、どのような方向に向かって空けられていてもよい。その羽根の孔はその羽根板と同一平面上にあっても、あるいは、板から打ち抜かれたところに生じた小さな陥没があってもよい。

好ましい実施形態においては、脈動に対抗するために、前記整流器の流入口と流出口の断面積のわずかな絞りが音響チョーク部となる空間を形成する。この特徴から、手段としては並んだ羽根のそれぞれの端部で円板を用いることが予想される。前記円板は、羽根が放射状に並んでいる場合、その羽根同士の交点に配置される。より好ましくは、前記円板の外周部を粗くすることで、乱流・層流状態間で持続的に反復して起こる移動を生じさせる微細な渦の発生の増加を期待できる。前記円板（あるいは輪）は乱流移動と微細な渦の分離装置として作動するものであり、孔のないものでも、穿孔のあるものでも、あるいは、環状のものであってもよい。

ごく低圧力低下で使用する場合には、前記円板は流体導管の直径の１／６ほどの小ささであってもよい。その他、２５％のチョーク部が許容される場合においては、前記円板の直径は管の直径の１／２程度の大きさであってもよい。
さらに、本発明の実施においては、様々な整流器が渦と不規則な流れを削減するための管と組み合わせられて用いられる。その組み合わせは、これまでに述べた様々な特徴を利用する。

本発明の実施による利点は非常に数多い。例えば、本発明の好ましい実施形態は、効果的に流れの中の大規模な渦を取り除き、流量速度中の脈動を低減し、不規則な流れ場を削減し、そして乱流から層流への流れの発展率を増加させる。

本発明の以上の目的とその他の目的、特徴、そして利点は、次に続く好ましい実施形態の詳細な説明を添付の図面を関連づけて見ればまさしく明らかである。

図１−３は、整流装置の第一実施形態を示す。その整流器は、中を流れる流体の流れを調節するために管の内部に配置されるもので、本体１０を含む。本体１０は、流体の流れの方向におおむね平行で、中心軸からそれぞれの羽根１２が放射状に延びている放射状配置の羽根１２を並べて構成される。羽根１2は、効果的に流れの中の大規模な渦を削減する複数のチェンバーを形成する。羽根１２は、効果的に不規則な流れを削減し、抗力を低減するチェンバー間の圧力調整を可能にする穿孔１４を表面に持つ。３つの羽根１２は多孔率３５％から７０％の羽根表面を持つ。

図４−６は、整流装置の第二実施形態を示す。図１−３から同一の参照番号が同一部分を表すのに使われている。図４−６において、本体１０は、整流器の流入口と流出口における流れの断面積にわずかな絞りを生み出すように形成されている。前記絞りは、流入口と流出口との間で音響チョーク部となる空間を形成する。より具体的には、本体１０は、並んだ羽根のそれぞれの端部に、絞りを生み出す板１６と１８を含む。板１６と１８は円形で、微細な渦の発生を増加させる粗いエッジを持つ。

図７においては、管２０に収容された前記整流装置の第二実施形態が示されている。源からの流体の流れは、流体処理機や流量計測装置へ流れる途中で整流器１０を通過するときに調節される。羽根１２の表面の細孔／穿孔１４は不規則な流れを低減する。板１６、１８は、流入口と流出口との間の空間を音響チョーク部として利用して脈動に対抗するため、整流器の流入口と流出口で断面積にわずかな絞りを形成する。円板１６、１８の外周部の粗いエッジは、乱流・層流状態間で持続的に反復して起こる移動を生じさせる微細な渦の発生を増加させる。

本発明の好ましい実施形態は、効果的に流れの中の大規模な渦を削減し、流量速度中の脈動を低減し、不規則な流れ場を削減し、乱流から層流への流れの発展率を増加させる。これらの実施形態は、流体処理機と流量計測装置へ流入する不安定なあるいは歪曲する流れ場の影響を取り除くために均一的な流れ場分布を形成するように流体の流れを調節する必要がある場合に、幅広い態様での利用が可能である。本発明は、表面に穿孔のある羽根を並べた構造の本体を含む整流器を含む。好ましい実施形態は、より具体的な特徴、例えば、多孔率が３５％から７０％の羽根表面、音響チョーク部を形成する流入口と流出口の絞り、前記絞りを形成するためにエッジの粗い板を使用すること、などを含む。

これまで、本発明の実施形態を説明し述べてきたが、これらの実施形態は本発明のすべての可能な形態を説明し論述しているものではない。むしろ、明細書において使われた用語は、制限を加えるものではなく説明するための用語であって、本発明の趣旨とその範囲を逸脱することなく様々な変更がなされうると解される。

本発明に係る整流器の第一実施形態を示す。 本発明に係る整流器の第一実施形態を示す。 本発明に係る整流器の第一実施形態を示す。 本発明に係る整流器の第二実施形態を示す。 本発明に係る整流器の第二実施形態を示す。 本発明に係る整流器の第二実施形態を示す。 本発明に従って管と結合した整流器を示す。

Claims (28)

1. 中を流れる流体の流れを調節するために管の内部に配置される整流器であって、
   効果的に流れの中の大規模な渦を削減すべく複数のチェンバーを形成するように流体の流れの方向におおむね平行な羽根を並べて構成した本体を備えており、前記羽根が、チェンバー間の圧力調整を可能にする穿孔を表面に持ち、効果的に不規則な流れを削減し、抗力を低減する、
   ものである整流器。
2. 中心軸からそれぞれの羽根が放射状に延び、それら羽根が放射状に配置されている請求項１に記載の整流器。
3. 羽根の数が計３枚である請求項２に記載の整流器。
4. それぞれの羽根表面の多孔率が３５％から７０％である請求項１に記載の整流器。
5. 前記本体が、この整流器の流入口と流出口における流れの断面積にわずかな絞りを生み出すように形成されており、前記流入口と流出口との間に音響チョーク部となる空間を形成するものである請求項１に記載の整流器。
6. 前記本体が、並んだ羽根のそれぞれの端部に、絞りを形成する板を含む請求項５に記載の整流器。
7. 前記板が円形である請求項６に記載の整流器。
8. 前記板が、微細な渦の発生を増加させる粗いエッジを持つ請求項６に記載の整流器。
9. 中を流れる流体の流れを調節するために、管の内部に配置される整流器であって、
   効果的に流れの中の大規模な渦を削減すべく複数のチェンバーを形成するように流体の流れの方向におおむね平行な羽根を並べて構成した本体を備えており、前記羽根が、チェンバー間の圧力調整を可能にする穿孔を表面に持ち、効果的に不規則な流れを削減し、抗力を低減するものであり、中心軸からそれぞれの羽根が放射状に延び、それら羽根が放射状に配置されており、それぞれの羽根表面の多孔率が３５％から７０％、
   である整流器。
10. 羽根の数が計３枚である請求項９に記載の整流器。
11. 前記本体が、この整流器の流入口と流出口における流れの断面積にわずかな絞りを生み出すように形成されており、前記流入口と流出口との間に音響チョーク部となる空間を形成するものである請求項９に記載の整流器。
12. 前記本体が、並んだ羽根のそれぞれの端部に、絞りを形成する板を含む請求項１１に記載の整流器。
13. 前記板が円形である請求項１２に記載の整流器。
14. 前記板が、微細な渦の発生を増加させる粗いエッジを持つ請求項１２に記載の整流器。
15. 管と結合して、
    中を流れる流体の流れを調節するために管の内部に配置される整流器であって、効果的に流れの中の大規模な渦を削減すべく複数のチェンバーを形成するように流体の流れの方向におおむね平行な羽根を並べて構成した本体を備えており、前記羽根が、チェンバー間の圧力調整を可能にする穿孔を表面に持ち、効果的に不規則な流れを削減し、抗力を低減するものである整流器、
    である改良。
16. 中心軸からそれぞれの羽根が放射状に延び、それら羽根が放射状に配置されている請求項１５との結合。
17. 羽根の数が計３枚である請求項１６との結合。
18. それぞれの羽根表面の多孔率が３５％から７０％である請求項１５との結合。
19. 前記本体が、この整流器の流入口と流出口における流れの断面積にわずかな絞りを生み出すように形成されており、前記流入口と流出口との間に音響チョーク部となる空間を形成するものである請求項１５との結合。
20. 前記本体が、並んだ羽根のそれぞれの端部に、絞りを形成する板を含む請求項１９との結合。
21. 前記板が円形である請求項２０との結合。
22. 前記板が、微細な渦の発生を増加させる粗いエッジを持つ請求項２０との結合。
23. 管と結合して、
    中を流れる流体の流れを調節するために、管の内部に配置される整流器であって、効果的に流れの中の大規模な渦を削減すべく複数のチェンバーを形成するように流体の流れの方向におおむね平行な羽根を並べて構成した本体を備えており、前記羽根が、チェンバー間の圧力調整を可能にする穿孔を表面に持ち、効果的に不規則な流れを削減し、抗力を低減するものであり、中心軸からそれぞれの羽根が放射状に延び、それら羽根が放射状に配置されており、それぞれの羽根表面の多孔率が３５％から７０％である整流器、
    である改良。
24. 羽根の数が計３枚である請求項２３との結合。
25. 前記本体が、この整流器の流入口と流出口における流れの断面積にわずかな絞りを生み出すように形成されており、前記流入口と流出口との間に音響チョーク部となる空間を形成するものである請求項２３との結合。
26. 前記本体が、並んだ羽根のそれぞれの端部に、絞りを形成する板を含む請求項２５との結合。
27. 前記板が円形である請求項２６との結合。
28. 前記板が、微細な渦の発生を増加させる粗いエッジを持つ請求項２６との結合。
    

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