JP2008057652A

JP2008057652A - オリフィス部材

Info

Publication number: JP2008057652A
Application number: JP2006235093A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Sasaki; 憲章佐々木
Original assignee: HARA MITSUFUMI
Current assignee: HARA MITSUFUMI
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】オリフィス部材において、乱流の発生を抑えて管路の破損等を防ぐこと。
【解決手段】流体が流れる管路２内に配置されるオリフィス部材１であって、管路２の中心軸Ｃ１の周囲に配され下流側に向けて漸次互いに近づき管路２の中心軸Ｃ１上で互いに合流する複数の周囲孔３と、複数の周囲孔３の合流部４から下流側に向けて管路２の中心軸Ｃ１上に延在する合流孔５とを有している。これにより、流体が複数の周囲孔３に流入した後、合流部４で互いに合流して１本の合流孔５から流出することで、整流され、乱流の発生が抑制される。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体の流路を有する管路内に配置されるオリフィス部材に関する。

一般に、流体の流れる管路内に、流体に圧力損失を発生させたり、流量制限を行うためにオリフィス構造が設けられる。例えば、特許文献１では、複数の貫通孔を備え、中心付近に設けられた第１貫通孔と周辺付近に設けられた第２の貫通孔とを有するオリフィス板が提案されている。このオリフィス板は、中心付近の貫通孔を通過した流体のキャビテーション（高速流体中の圧力の低い部分が気泡化し、非常に短時間で消滅する現象）の回復位置と周辺付近の貫通孔を通過した流体のキャビテーションの回復位置とを異なるようにし、キャビテーションの回復に伴う配管の振動発生や管内壁腐食の位置を分散させるものである。

特開２００１−１２４２８０号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記特許文献１の技術では、キャビテーションの回復位置をずらすことで配管の振動発生等を低減しようとしているが、乱流発生によるキャビテーション自体の発生を効果的に抑制できない。このため、乱流の発生を低減させ、配管の振動発生や破損等を十分に抑制可能なオリフィス技術の開発が要望されている。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、乱流の発生を抑えて管路の損傷等を防ぐことができるオリフィス部材を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のオリフィス部材は、流体が流れる管路内に配置されるオリフィス部材であって、前記管路の中心軸の周囲に配され下流側に向けて漸次互いに近づき前記管路の中心軸上で互いに合流する複数の周囲孔と、前記複数の周囲孔の合流部から下流側に向けて前記管路の中心軸上に延在する合流孔とを有している。
このオリフィス部材では、管路の中心軸の周囲に配された複数の周囲孔が互いに下流側で合流して１本の合流孔に接続されているので、流体が複数の周囲孔に流入した後、合流部で互いに合流して１本の合流孔から流出することで、整流され、乱流の発生が抑制される。

また、本発明のオリフィス部材は、前記管路の中心軸上に配され前記合流孔の上流端に接続されている中央貫通孔を有していることを特徴とする。すなわち、このオリフィス部材では、管路の中心軸上に配され合流孔の上流端に接続されている中央貫通孔を有しているので、中央貫通孔に流入した流体が合流部で複数の周囲孔からの流体と合流する。この際、中央貫通孔から合流する流体が合流孔へ流入する流体の導入流を形成することで、周囲孔からの流体の合流及び合流孔への流入がスムーズに行われる。

さらに、本発明のオリフィス部材は、前記中央貫通孔の孔径が、前記周囲孔の孔径よりも小さく設定されていることを特徴とする。すなわち、このオリフィス部材では、中央貫通孔の孔径が周囲孔の孔径よりも小さいので、周囲孔を流れる流体より中央貫通孔を流れる流体の方が高い流速となり、合流時においてより高い整流作用を得ることができる。

また、本発明のオリフィス部材は、前記合流部に、孔径が局所的に大きく設定されたチャンバー部が形成されていることを特徴とする。すなわち、このオリフィス部材では、合流部にチャンバー部が形成されているので、チャンバー部により合流部の容量が大きくなり、各周囲孔からの流体が合流し易くなる。

さらに、本発明のオリフィス部材は、前記チャンバー部の上流側が、半円球状に形成され、前記チャンバー部の下流側が、下流側に向けて孔径が漸次小さく設定されたテーパ形状に形成されていることを特徴とする。すなわち、このオリフィス部材では、半円球状とテーパ状との組合せからなるチャンバー部を有するので、半円球状の部分で合流部の十分な容量を確保することができると共に、テーパ状の部分で各周囲孔からの流体をさらにスムーズに合流孔へ導入させることができる。

また、本発明のオリフィス部材は、前記複数の周囲孔が、それぞれの中心軸を前記管路の中心軸に対してそれぞれ同じ周方向に偏心させて合流していることを特徴とする。すなわち、このオリフィス部材では、複数の周囲孔が、それぞれの中心軸を管路の中心軸に対してそれぞれ同じ周方向に偏心させて合流しているので、各周囲孔からの流体が互いに同一周方向に管路の中心軸を中心として螺旋状に回転しながら合流する。したがって、螺旋流となって、合流孔に導入されることから、さらに高い整流効果を得ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るオリフィス部材によれば、管路の中心軸の周囲に配された複数の周囲孔が互いに下流側の合流して１本の合流孔に接続されているので、流体が複数の周囲孔に流入した後、合流部で互いに合流して１本の合流孔から流出することで、整流され、乱流の発生が抑制される。したがって、乱流に起因するキャビテーション等によって生じる配管の振動や損傷等を抑制することができ、配管の高い信頼性を確保することができる。

以下、本発明に係るオリフィス部材の一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。

本実施形態のオリフィス部材１は、図１及び図２に示すように、流体が流れる管路２内に配置されるものであって、管路２の中心軸Ｃ１の周囲に配され下流側に向けて漸次互いに近づき管路２の中心軸Ｃ１上で互いに合流する４つの周囲孔３と、これら周囲孔３の合流部４から下流側に向けて管路２の中心軸Ｃ１上に延在する合流孔５とを有している。このオリフィス部材１は、上記周囲孔３を有する真鍮製の前分割部材６Ａと、該前分割部材６Ａの下流端に固定され上記合流孔５を有する真鍮製の後分割部材６Ｂとで構成されている。

上記管路２は、例えば原子力発電所の熱交換機等に用いられる配管である。
上記オリフィス部材１は、管路２の中心軸Ｃ１上に配され合流孔５の上流端に接続されている中央貫通孔７を前分割部材６Ａに有している。
さらに、中央貫通孔７の孔径は、周囲孔３の孔径よりも小さく設定されている。

上記合流部４には、孔径が局所的に大きく設定されたチャンバー部８が形成されている。このチャンバー部８は、その上流側が、半円球状に形成されていると共に、その下流側が、下流側に向けて孔径が漸次小さく設定されたテーパ形状に形成されている。このチャンバー部８は、最外周部分（半円球状部分の最大孔径部分）が各周囲孔３の下流端開口部における半径方向外端位置に一致されている。

上記４つの周囲孔３は、それぞれの中心軸Ｃ２を管路２の中心軸Ｃ１に対してそれぞれ同じ周方向に偏心させて合流している。また、これら周囲孔３は、例えば中央貫通孔７及び管路２の中心軸Ｃ１に対して側面視で３０°の傾斜角度θで形成されている。さらに、チャンバー部８のテーパ状部分も、周囲孔３と同様に、中央貫通孔７及び管路２の中心軸Ｃ１に対して３０°の傾斜角度で形成されている。

上記後分割部材６Ｂは、外周部に溝部９が形成されており、該溝部９内にＯリング１０が嵌め込まれている。このＯリング１０は、管路２内にオリフィス部材１を取り付けた際に、管路２の内面に密接してシール性を保持するものである。
また、上記後分割部材６Ｂは、合流孔５を有する円筒部１１を有し、該円筒部１１が下流方向に突出した状態で前分割部材６Ａに取り付けられる。

なお、前分割部材６Ａの下流端部には、後分割部材６Ｂの上流端側がねじ込み可能な凹部１２が形成されており、該凹部１２の内周面に前部雌ねじ部１２ａが形成されている。一方、後分割部材６Ｂの上流端部は、外周に後部雄ねじ部１３ａが形成されている。したがって、後部雄ねじ部１３ａを前部雌ねじ部１２ａに螺着させることで、後分割部材６Ｂが前分割部材６Ａの凹部１２内にねじ込まれた状態で固定がなされる。

また、前分割部材６Ａの外周には、前部雄ねじ部１４ａが形成されており、管路２内に形成された管路雌ねじ部（図示略）に螺着されて、オリフィス部材１を管路２内に固定可能とされている。

次に、本実施形態のオリフィス部材１を用いた際の流体の流れについて説明する。

まず、管路２の上流側からの流体は、オリフィス部材１の上流端に開口している４つの周囲孔３及び中央貫通孔７からオリフィス部材１内部に流入する。流体は、周囲孔３及び中央貫通孔７を通って中央の合流部４に達し、チャンバー部８内に導入される。この際、４つの周囲孔３が、それぞれの中心軸Ｃ２を管路２の中心軸Ｃ１に対してそれぞれ同じ周方向に偏心させて合流しているので、各周囲孔３からの流体が互いに同一周方向に管路２の中心軸Ｃ１を中心として螺旋状に回転しながら互いに合流する。

さらに、各周囲孔３からの流体は、中央貫通孔７からの流体の高流速によって合流孔５へ整流されて導入される。この際、チャンバー部８のテーパ状部分により、合流した流体が合流孔５へとスムーズに導かれる。
このようにして、周囲孔３及び中央貫通孔７を介して導入された流体は、最終的に１本の合流孔５に収束されて下流側へと流出される。

このように本実施形態では、管路２の中心軸Ｃ１の周囲に配された４つの周囲孔３が互いに下流側で合流して１本の合流孔５に接続されているので、流体が４つの周囲孔３に流入した後、合流部４で互いに合流して１本の合流孔５から流出することで、整流され、乱流の発生が抑制される。また、管路２の中心軸Ｃ１上に配され合流孔５の上流端に接続されている中央貫通孔７を有しているので、中央貫通孔７から合流する流体が合流孔５へ流入する流体の導入流を形成することで、周囲孔３からの流体の合流及び合流孔５への流入がスムーズに行われる。

さらに、中央貫通孔７の孔径が周囲孔３の孔径よりも小さいので、周囲孔３を流れる流体より中央貫通孔７を流れる流体の方が高い流速となり、合流時においてより高い整流作用を得ることができる。
そして、各周囲孔３からの流体が螺旋流となって合流孔５に導入されることから、さらに高い整流効果を得ることができる。

また、合流部４にチャンバー部８が形成されているので、チャンバー部８により合流部４の容量が大きくなり、各周囲孔３からの流体を合流し易くなる。特に、チャンバー部８が、半円球状とテーパ状の組合せからなるので、半円球状の部分で合流部４の十分な容量を確保することができると共に、テーパ状の部分で各周囲孔からの流体をさらにスムーズに合流孔５へ導入させることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、周囲孔３を４つ形成しているが、４つ以外の複数（２つ、４つ又は５つ以上）、周囲孔３を形成しても構わない。
これら周囲孔３の個数、傾斜角度、孔径及び長さ、中央貫通孔７の孔径、チャンバー部８の容量、合流孔５の孔径及び長さ等は、流体の種類、流速、流量制限、管路２の孔径等により適宜決定される。

また、上記周囲孔３において、上流端の開口縁をテーパ加工してスロープ状に面取りしても構わない。この場合、周囲孔３の開口部において、流体がスムーズに孔内に流入可能となり、流入時の抵抗や乱流を低減することができる。

本発明に係る一実施形態のオリフィス部材を示す正面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１…オリフィス部材、２…管路、３…周囲孔、４…合流部、５…合流孔、７…中央貫通孔、８…チャンバー部、Ｃ１…管路の中心軸、Ｃ２…周囲孔の中心軸

Claims

流体が流れる管路内に配置されるオリフィス部材であって、
前記管路の中心軸の周囲に配され下流側に向けて漸次互いに近づき前記管路の中心軸上で互いに合流する複数の周囲孔と、
前記複数の周囲孔の合流部から下流側に向けて前記管路の中心軸上に延在する合流孔とを有していることを特徴とするオリフィス部材。
請求項１に記載のオリフィス部材において、
前記管路の中心軸上に配され前記合流孔の上流端に接続されている中央貫通孔を有していることを特徴とするオリフィス部材。
請求項２に記載のオリフィス部材において、
前記中央貫通孔の孔径が、前記周囲孔の孔径よりも小さく設定されていることを特徴とするオリフィス部材。
請求項１から３のいずれか一項に記載のオリフィス部材において、
前記合流部に、孔径が局所的に大きく設定されたチャンバー部が形成されていることを特徴とするオリフィス部材。
請求項４に記載のオリフィス部材において、
前記チャンバー部の上流側が、半円球状に形成され、
前記チャンバー部の下流側が、下流側に向けて孔径が漸次小さく設定されたテーパ形状に形成されていることを特徴とするオリフィス部材。
請求項１から５のいずれか一項に記載のオリフィス部材において、
前記複数の周囲孔が、それぞれの中心軸を前記管路の中心軸に対してそれぞれ同じ周方向に偏心させて合流していることを特徴とするオリフィス部材。