JP2779434B2 - 調節弁用ケージおよび調節弁 - Google Patents
調節弁用ケージおよび調節弁Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pipe Accessories (AREA)
- Sliding Valves (AREA)
- Details Of Valves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、調節弁用ケージおよび
調節弁に関する。
調節弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の調節弁としては、例えば、特公平
２−５３６６１号公報および実公昭６３−１１４３０号
公報に示すものがある。すなわち、ケーシングの弁室内
に多数の小孔を備えたケージを配置し、流体が多数の小
孔を通って流れるようにし、流体に抵抗を与えて圧力を
下げ、低騒音化を図るようになっている。
２−５３６６１号公報および実公昭６３−１１４３０号
公報に示すものがある。すなわち、ケーシングの弁室内
に多数の小孔を備えたケージを配置し、流体が多数の小
孔を通って流れるようにし、流体に抵抗を与えて圧力を
下げ、低騒音化を図るようになっている。
【０００３】また、従来の調節弁としては、例えば、特
公昭５９−４２１９２号公報および実公昭６１−３２２
２４号公報に示すものがある。すなわち、複数のディス
クを積層して調節弁用ケージを構成し、調節弁用ケージ
の外壁面と内壁面との間に貫通する迷路型流路を形成
し、この迷路型流路を流体が方向を変えながら流れるよ
うにし、流体に多くの抵抗を与えて圧力を下げ、低騒音
化を図るようになっている。
公昭５９−４２１９２号公報および実公昭６１−３２２
２４号公報に示すものがある。すなわち、複数のディス
クを積層して調節弁用ケージを構成し、調節弁用ケージ
の外壁面と内壁面との間に貫通する迷路型流路を形成
し、この迷路型流路を流体が方向を変えながら流れるよ
うにし、流体に多くの抵抗を与えて圧力を下げ、低騒音
化を図るようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
従来の技術では、弁内で流体に与える抵抗が小さいた
め、低騒音化が充分でなかった。後者の従来の技術で
は、流路の曲がり部を多くしたり、流路の断面積を小さ
くしたりして低騒音化を図っているため、流量を制限し
てしまう。流量を落とさずに低騒音化を図ろうとすれ
ば、サイズが大型化して全体の重量が増加するととも
に、高コスト化を招くという問題点があった。
従来の技術では、弁内で流体に与える抵抗が小さいた
め、低騒音化が充分でなかった。後者の従来の技術で
は、流路の曲がり部を多くしたり、流路の断面積を小さ
くしたりして低騒音化を図っているため、流量を制限し
てしまう。流量を落とさずに低騒音化を図ろうとすれ
ば、サイズが大型化して全体の重量が増加するととも
に、高コスト化を招くという問題点があった。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、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る調節弁用ケージおよび調節
弁を提供することを目的としている。
してなされたもので、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る調節弁用ケージおよび調節
弁を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る調節弁用ケージは、壁に貫通する流路
を有する調節弁用ケージにおいて、複数のディスクを積
層して成り、各ディスクは多孔質材から成って前記流路
の壁面に多数の微細孔を有することを特徴とする。
に、本発明に係る調節弁用ケージは、壁に貫通する流路
を有する調節弁用ケージにおいて、複数のディスクを積
層して成り、各ディスクは多孔質材から成って前記流路
の壁面に多数の微細孔を有することを特徴とする。
【０００７】多孔質材は、例えば、金属材料を発泡化し
て製造されるものであり、微細孔は発泡により形成され
る穴である。流路は、オリフィス型流路のように真っ直
ぐなものであっても、迷路型流路のように折れ曲がった
ものであってもよい。
て製造されるものであり、微細孔は発泡により形成され
る穴である。流路は、オリフィス型流路のように真っ直
ぐなものであっても、迷路型流路のように折れ曲がった
ものであってもよい。
【０００８】請求項２の本発明に係る調節弁用ケージ
は、請求項１記載の調節弁用ケージにおいて、複数のデ
ィスクを積層して成り、各ディスクの表面には複数の流
路が形成され、各ディスクを積層したとき各流路がケー
ジの壁を貫通する調節弁用ケージにおいて、各ディスク
は多孔質材から成って前記流路の壁面に多数の微細孔を
有することを特徴とする。
は、請求項１記載の調節弁用ケージにおいて、複数のデ
ィスクを積層して成り、各ディスクの表面には複数の流
路が形成され、各ディスクを積層したとき各流路がケー
ジの壁を貫通する調節弁用ケージにおいて、各ディスク
は多孔質材から成って前記流路の壁面に多数の微細孔を
有することを特徴とする。
【０００９】請求項３の本発明に係る調節弁用ケージ
は、請求項１または２記載の調節弁用ケージにおいて、
前記流路は迷路型流路から成ることを特徴とする。
は、請求項１または２記載の調節弁用ケージにおいて、
前記流路は迷路型流路から成ることを特徴とする。
【００１０】この調節弁用ケージは、低騒音用積層ディ
スク型ケージである。
スク型ケージである。
【００１１】本発明に係る調節弁は、ケーシングの弁室
内にケージを配置し、このケージ内に弁プラグを移動可
能に設けた調節弁において、前記ケージは請求項１，２
または３記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とす
る。
内にケージを配置し、このケージ内に弁プラグを移動可
能に設けた調節弁において、前記ケージは請求項１，２
または３記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とす
る。
【００１２】この調節弁は、例えば、工業用高圧配管系
に設けられ、高圧流体を制御するため好適に使用され
る。
に設けられ、高圧流体を制御するため好適に使用され
る。
【００１３】
【作用】本発明に係る調節弁用ケージは、ケーシングの
弁室内に配置され、内部に弁プラグを移動可能に設けて
調節弁を構成する。流体が弁を流れるとき、流体はケー
ジの貫通する流路を流れる。流路を高圧流体が流れると
き、流路内を衝撃波が伝播する。この透過衝撃波は、微
細孔からの膨張波により減衰し、さらに、その減衰した
衝撃波に追いつく反射衝撃波が微細孔により弱くなるた
め、減衰すると考えられる。衝撃波の減衰により、騒音
は低下する。本発明に係る調節弁用ケージは、ディスク
を多孔質材で製造することにより、容易に製造すること
ができる。
弁室内に配置され、内部に弁プラグを移動可能に設けて
調節弁を構成する。流体が弁を流れるとき、流体はケー
ジの貫通する流路を流れる。流路を高圧流体が流れると
き、流路内を衝撃波が伝播する。この透過衝撃波は、微
細孔からの膨張波により減衰し、さらに、その減衰した
衝撃波に追いつく反射衝撃波が微細孔により弱くなるた
め、減衰すると考えられる。衝撃波の減衰により、騒音
は低下する。本発明に係る調節弁用ケージは、ディスク
を多孔質材で製造することにより、容易に製造すること
ができる。
【００１４】請求項３の本発明に係る調節弁用ケージで
は、迷路型流路の曲がり部が入射衝撃波を透過衝撃波と
多数の反射衝撃波群とに分け、透過衝撃波を減衰させる
と考えられる。迷路型流路の曲がり部を多くしたり、流
路の断面積を小さくしたりしなくても、流路の微細孔に
より衝撃波を減衰させ、騒音を低下させることができ
る。迷路型流路の曲がり部外側壁面に形成された微細孔
は、反射衝撃波を弱くし、騒音を低下させる。
は、迷路型流路の曲がり部が入射衝撃波を透過衝撃波と
多数の反射衝撃波群とに分け、透過衝撃波を減衰させる
と考えられる。迷路型流路の曲がり部を多くしたり、流
路の断面積を小さくしたりしなくても、流路の微細孔に
より衝撃波を減衰させ、騒音を低下させることができ
る。迷路型流路の曲がり部外側壁面に形成された微細孔
は、反射衝撃波を弱くし、騒音を低下させる。
【００１５】本発明に係る調節弁は、衝撃波を減衰さ
せ、騒音を低下させる。
せ、騒音を低下させる。
【００１６】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の参考実施例およ
び実施例について説明する。図１および図２は、本発明
の参考実施例を示している。図１に示すように、調節弁
１０は、ケーシング１１と、調節弁用ケージ１２と、弁
プラグ１３と、弁座１４と、保持体１５と、ボンネット
１６とを有している。調節弁１０は、ケーシング１１の
弁室内に調節弁用ケージ１２を配置し、この調節弁用ケ
ージ１２内に弁プラグ１３を移動可能に設けて構成され
ている。
び実施例について説明する。図１および図２は、本発明
の参考実施例を示している。図１に示すように、調節弁
１０は、ケーシング１１と、調節弁用ケージ１２と、弁
プラグ１３と、弁座１４と、保持体１５と、ボンネット
１６とを有している。調節弁１０は、ケーシング１１の
弁室内に調節弁用ケージ１２を配置し、この調節弁用ケ
ージ１２内に弁プラグ１３を移動可能に設けて構成され
ている。
【００１７】ケーシング１１は、流体の入口および出口
用の開口２１，２２を有している。開口２１，２２は、
開口２１を入口とし、開口２２を出口としても、その逆
に、開口２２を入口とし、開口２１を出口としてもよ
い。調節弁用ケージ１２は、弁座１４と保持体１５とに
より、それらの間に固定されている。弁座１４はケーシ
ング１１の隔壁２３の貫通孔２４に嵌合され、保持体１
５はケーシング１１の開口部２５に嵌合されている。ボ
ンネット１６は、保持体１５を固定して、ケーシング１
１の開口端２６にボルト１７により固定されている。弁
プラグ１３は、ボンネット１６を貫通する弁軸１８に固
定されている。
用の開口２１，２２を有している。開口２１，２２は、
開口２１を入口とし、開口２２を出口としても、その逆
に、開口２２を入口とし、開口２１を出口としてもよ
い。調節弁用ケージ１２は、弁座１４と保持体１５とに
より、それらの間に固定されている。弁座１４はケーシ
ング１１の隔壁２３の貫通孔２４に嵌合され、保持体１
５はケーシング１１の開口部２５に嵌合されている。ボ
ンネット１６は、保持体１５を固定して、ケーシング１
１の開口端２６にボルト１７により固定されている。弁
プラグ１３は、ボンネット１６を貫通する弁軸１８に固
定されている。
【００１８】調節弁用ケージ１２は、複数のディスク３
１，３１，…を積層して成っている。図２に示すよう
に、ディスク３１の表面には、複数の流路３２，３２，
…が形成されている。各流路３２は、迷路状に折れ曲が
った溝から成り、各ディスク３１を横断している。各デ
ィスク３１を積層したとき、各流路３２は、ディスク３
１によるケージ１２の壁を貫通する。
１，３１，…を積層して成っている。図２に示すよう
に、ディスク３１の表面には、複数の流路３２，３２，
…が形成されている。各流路３２は、迷路状に折れ曲が
った溝から成り、各ディスク３１を横断している。各デ
ィスク３１を積層したとき、各流路３２は、ディスク３
１によるケージ１２の壁を貫通する。
【００１９】各流路３２には、図４（Ｃ）に示すよう
に、両壁に多数の溝３４，３４，…が形成されている。
各溝３４は、両壁の高さいっぱいに形成されている。各
溝３４は、流路３２を流れる流体の進行方向に対し直角
方向に形成されている。各溝３４は、幅２ミリ、深さ６
ミリであって、各流路３２の底面に垂直に、ピッチ６ミ
リで等間隔に形成されている。
に、両壁に多数の溝３４，３４，…が形成されている。
各溝３４は、両壁の高さいっぱいに形成されている。各
溝３４は、流路３２を流れる流体の進行方向に対し直角
方向に形成されている。各溝３４は、幅２ミリ、深さ６
ミリであって、各流路３２の底面に垂直に、ピッチ６ミ
リで等間隔に形成されている。
【００２０】次に作用を説明する。図１において、調節
弁１０は、高圧流体がケーシング１１内を開口２１から
開口２２へと流れるとき、弁プラグ１３が調節弁用ケー
ジ１２の内部で弁軸１８とともに移動して、高圧流体を
制御する。高圧流体が調節弁１０を流れるとき、流体は
調節弁用ケージ１２の貫通する流路３２を流れる。この
とき、流路３２内を衝撃波が伝播する。
弁１０は、高圧流体がケーシング１１内を開口２１から
開口２２へと流れるとき、弁プラグ１３が調節弁用ケー
ジ１２の内部で弁軸１８とともに移動して、高圧流体を
制御する。高圧流体が調節弁１０を流れるとき、流体は
調節弁用ケージ１２の貫通する流路３２を流れる。この
とき、流路３２内を衝撃波が伝播する。
【００２１】迷路型流路の曲がり部は、入射衝撃波を透
過衝撃波と多数の反射衝撃波群とに分け、透過衝撃波を
減衰させると考えられる。また、この透過衝撃波は、各
溝３４からの膨張波により減衰し、さらに、その減衰し
た衝撃波に追いつく反射衝撃波が溝３４により弱くなる
ため、減衰すると考えられる。特に、迷路型流路３２の
曲がり部外側壁面に形成された溝３４は、反射衝撃波を
弱くする。
過衝撃波と多数の反射衝撃波群とに分け、透過衝撃波を
減衰させると考えられる。また、この透過衝撃波は、各
溝３４からの膨張波により減衰し、さらに、その減衰し
た衝撃波に追いつく反射衝撃波が溝３４により弱くなる
ため、減衰すると考えられる。特に、迷路型流路３２の
曲がり部外側壁面に形成された溝３４は、反射衝撃波を
弱くする。
【００２２】このように、調節弁１０は、迷路型流路の
曲がり部を多くしたり、流路の断面積を小さくしたりし
なくても、流路３２の溝３４，３４，…により衝撃波を
減衰させ、騒音を低下することができる。従って、流路
３２に溝３４，３４，…を形成することによって、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、ダウンサイジングおよびこれに伴う低コスト化と低
騒音化とをともに実現することもできる。
曲がり部を多くしたり、流路の断面積を小さくしたりし
なくても、流路３２の溝３４，３４，…により衝撃波を
減衰させ、騒音を低下することができる。従って、流路
３２に溝３４，３４，…を形成することによって、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、ダウンサイジングおよびこれに伴う低コスト化と低
騒音化とをともに実現することもできる。
【００２３】次に、本発明の実施例について説明する。
本実施例は、前述した参考実施例の調節弁用ケージ１２
の複数のディスク３１，３１，…を発泡アルミニウムに
より製造する点および各ディスク３１の各流路３２が溝
３４を有しない点を除いて、参考実施例の調節弁１０の
構成と同じである。従って、重複した説明を省略する。
本実施例は、前述した参考実施例の調節弁用ケージ１２
の複数のディスク３１，３１，…を発泡アルミニウムに
より製造する点および各ディスク３１の各流路３２が溝
３４を有しない点を除いて、参考実施例の調節弁１０の
構成と同じである。従って、重複した説明を省略する。
【００２４】本実施例の調節弁の調節弁用ケージの複数
のディスクは、アルミニウムを発泡化して製造される多
孔質材から成る。このため、ディスクの表面の流路に
は、発泡により形成される多数の微細孔が形成されてい
る。
のディスクは、アルミニウムを発泡化して製造される多
孔質材から成る。このため、ディスクの表面の流路に
は、発泡により形成される多数の微細孔が形成されてい
る。
【００２５】この微細孔は、流体が調節弁用ケージの流
路を流れるとき、流路内を伝播する衝撃波を減衰させ
る。衝撃波の減衰により、騒音は低下する。調節弁用ケ
ージは、ディスクを多孔質材で製造することにより容易
に製造することができるため、これにより低騒音化を容
易に図ることができる。
路を流れるとき、流路内を伝播する衝撃波を減衰させ
る。衝撃波の減衰により、騒音は低下する。調節弁用ケ
ージは、ディスクを多孔質材で製造することにより容易
に製造することができるため、これにより低騒音化を容
易に図ることができる。
【００２６】次に、本発明の参考実施例について説明す
る。図３は、本発明の参考実施例の配管サイレンサー４
０を示す。配管サイレンサー４０は、フランジ部４１
と、ケージ部４２とを有する。フランジ部４１とケージ
部４２とは、一体的に構成されている。ケージ部４２
は、貫通する多数の流路４３を有している。
る。図３は、本発明の参考実施例の配管サイレンサー４
０を示す。配管サイレンサー４０は、フランジ部４１
と、ケージ部４２とを有する。フランジ部４１とケージ
部４２とは、一体的に構成されている。ケージ部４２
は、貫通する多数の流路４３を有している。
【００２７】流路４３には、図４（Ｃ）に示すように、
流路４３の両壁３３に多数の溝３４，３４，…が形成さ
れている。フランジ部４１は、２本の配管５１，５２の
各フランジ５３，５４の間に挟んで取り付けられる。ケ
ージ部４２は、配管５２の内部に配置される。
流路４３の両壁３３に多数の溝３４，３４，…が形成さ
れている。フランジ部４１は、２本の配管５１，５２の
各フランジ５３，５４の間に挟んで取り付けられる。ケ
ージ部４２は、配管５２の内部に配置される。
【００２８】配管サイレンサー４０は、ケージ部４２の
流路４３に設けられた多数の溝３４，３４，…により、
衝撃波を減衰させ、騒音を低下させる。
流路４３に設けられた多数の溝３４，３４，…により、
衝撃波を減衰させ、騒音を低下させる。
【００２９】参考実施例に示す溝３４ならびに実施例に
示す微細孔による衝撃波減衰効果および騒音低下効果を
確認するため、衝撃波管実験および騒音実験を行った。
実験には、ゴム膜衝撃波管（低圧室：全長６．５ｍ）断
面６０ｍｍ×１５０ｍｍ、高圧室：長さ２．３ｍ、内径
２９０ｍｍ）を用い、試料気体を窒素（１０１．３ｋＰ
ａ）、駆動気体を窒素（２２２．４ｋＰａ）とし、入射
衝撃波のマッハ数を１．２±０．５％の精度で実現し
た。可視化計測には、ルビーレーザ（Ａｐｐｏｌｏ Ｌ
ａｓｅｒ Ｉｎｃ．，２２ＨＤ，発光パルス巾２０ｎｓ
ｅｃ，波長６９４．３ｎｍ）を光源とする二重露光ホロ
グラフィ干渉計を用いた。
示す微細孔による衝撃波減衰効果および騒音低下効果を
確認するため、衝撃波管実験および騒音実験を行った。
実験には、ゴム膜衝撃波管（低圧室：全長６．５ｍ）断
面６０ｍｍ×１５０ｍｍ、高圧室：長さ２．３ｍ、内径
２９０ｍｍ）を用い、試料気体を窒素（１０１．３ｋＰ
ａ）、駆動気体を窒素（２２２．４ｋＰａ）とし、入射
衝撃波のマッハ数を１．２±０．５％の精度で実現し
た。可視化計測には、ルビーレーザ（Ａｐｐｏｌｏ Ｌ
ａｓｅｒ Ｉｎｃ．，２２ＨＤ，発光パルス巾２０ｎｓ
ｅｃ，波長６９４．３ｎｍ）を光源とする二重露光ホロ
グラフィ干渉計を用いた。
【００３０】図４（Ａ）は解析に用いたテストセクショ
ンを、図４（Ｂ）は流路壁面が平滑なテストピースを、
図４（Ｃ）は流路壁全面に多数の溝を有するテストピー
スを示す。図中に示す数値は、それぞれ長さをｍｍ単位
で示している。なお、流路壁面に多数の微細孔を有する
テストピースは、図４（Ｂ）のテストピースと同様の形
態を有するため、図示を省略する。
ンを、図４（Ｂ）は流路壁面が平滑なテストピースを、
図４（Ｃ）は流路壁全面に多数の溝を有するテストピー
スを示す。図中に示す数値は、それぞれ長さをｍｍ単位
で示している。なお、流路壁面に多数の微細孔を有する
テストピースは、図４（Ｂ）のテストピースと同様の形
態を有するため、図示を省略する。
【００３１】また、ＴＶＤ差分法による数値シミュレー
ションを行った。数値シミュレーションでは、二次精度
風上型ＴＶＤ差分スキームを用いて二次元非定常オイラ
ー式を解いた。計算格子にはデカルト座標系（３９１×
３０１）を用いた。
ションを行った。数値シミュレーションでは、二次精度
風上型ＴＶＤ差分スキームを用いて二次元非定常オイラ
ー式を解いた。計算格子にはデカルト座標系（３９１×
３０１）を用いた。
【００３２】図５〜図１１は、その結果を示す。図５お
よび図６の干渉縞写真は、図１５および図１６の数値計
算の等密度線図と定性的によく一致している。図６をみ
ると、１２０μｓｅｃ後の結果では、流路側の多溝壁か
ら断続的に発生する膨張波の追いつきにより透過衝撃波
は減衰し、衝撃波面は湾曲する。２２０μｓｅｃ後に
は、第１の外側曲がり部壁面での反射が段階的に行わ
れ、内側曲がり部角の上側の反射衝撃波以外は不鮮明に
なっている。透過衝撃波も図５に示す平滑壁の場合と比
べて弱くなっている。３２０μｓｅｃ後、平滑壁の場合
にみられる透過衝撃波背後の階段状の反射衝撃波群は識
別が困難なほどに減衰し、開放端出口付近では密度勾配
の緩やかな状態となり、音波に近い状態に減衰する。
よび図６の干渉縞写真は、図１５および図１６の数値計
算の等密度線図と定性的によく一致している。図６をみ
ると、１２０μｓｅｃ後の結果では、流路側の多溝壁か
ら断続的に発生する膨張波の追いつきにより透過衝撃波
は減衰し、衝撃波面は湾曲する。２２０μｓｅｃ後に
は、第１の外側曲がり部壁面での反射が段階的に行わ
れ、内側曲がり部角の上側の反射衝撃波以外は不鮮明に
なっている。透過衝撃波も図５に示す平滑壁の場合と比
べて弱くなっている。３２０μｓｅｃ後、平滑壁の場合
にみられる透過衝撃波背後の階段状の反射衝撃波群は識
別が困難なほどに減衰し、開放端出口付近では密度勾配
の緩やかな状態となり、音波に近い状態に減衰する。
【００３３】また、図７を図６と比較すると、微細孔に
よる多孔壁の流路では、図６に示す多溝壁よりさらに、
衝撃波を減衰させることがわかる。
よる多孔壁の流路では、図６に示す多溝壁よりさらに、
衝撃波を減衰させることがわかる。
【００３４】図８（Ａ）〜（Ｃ）では、縞が円をなして
いるところが衝撃波の渦を示し、縞の数が少ない部分ほ
ど、渦の強さが弱くなっている。上流で発生する衝撃波
が減衰し、下流で発生する渦の強さが弱まるほど、低騒
音効果があらわれる。図８（Ａ）〜（Ｃ）をみると、
（Ａ）より（Ｂ）、（Ｂ）より（Ｃ）ほど低騒音効果が
顕著にあらわれている。従って、平滑壁の流路より多溝
壁の流路の方が低騒音効果が高く、多溝壁の流路より多
孔壁の流路の方がさらに低騒音効果が高いと認められ
る。
いるところが衝撃波の渦を示し、縞の数が少ない部分ほ
ど、渦の強さが弱くなっている。上流で発生する衝撃波
が減衰し、下流で発生する渦の強さが弱まるほど、低騒
音効果があらわれる。図８（Ａ）〜（Ｃ）をみると、
（Ａ）より（Ｂ）、（Ｂ）より（Ｃ）ほど低騒音効果が
顕著にあらわれている。従って、平滑壁の流路より多溝
壁の流路の方が低騒音効果が高く、多溝壁の流路より多
孔壁の流路の方がさらに低騒音効果が高いと認められ
る。
【００３５】図９（Ａ）と図９（Ｂ）とを比較すると、
図９（Ａ）に示す平滑壁では、入口流路において透過衝
撃波の強さが増しているのに対し、図９（Ｂ）に示す多
溝壁では、入口流路で流路両側壁面からの膨張波により
透過衝撃波が減衰し、透過衝撃波背後の圧力比が１．４
０程度に減少しているのがわかる。さらに、図９（Ｂ）
に示す多溝壁では、中間流路では透過衝撃波背後の圧力
比が１．０８程にまで減少し、開放端出口では透過衝撃
波は音波と考えられるほど減衰し、圧力変化は連続的な
ものとなることがわかる。このように、多溝壁の流路で
は、平滑壁の流路に比べて衝撃波を減衰させることがわ
かる。
図９（Ａ）に示す平滑壁では、入口流路において透過衝
撃波の強さが増しているのに対し、図９（Ｂ）に示す多
溝壁では、入口流路で流路両側壁面からの膨張波により
透過衝撃波が減衰し、透過衝撃波背後の圧力比が１．４
０程度に減少しているのがわかる。さらに、図９（Ｂ）
に示す多溝壁では、中間流路では透過衝撃波背後の圧力
比が１．０８程にまで減少し、開放端出口では透過衝撃
波は音波と考えられるほど減衰し、圧力変化は連続的な
ものとなることがわかる。このように、多溝壁の流路で
は、平滑壁の流路に比べて衝撃波を減衰させることがわ
かる。
【００３６】図１０で、縦軸に示すｍは、以下の式で求
めた無次元質量流量である。なお、式中、ρ０，ａ
０は、圧力比１．０の制止流体中の密度と音速とを示
す。
めた無次元質量流量である。なお、式中、ρ０，ａ
０は、圧力比１．０の制止流体中の密度と音速とを示
す。
【００３７】 ｍ＝ρｕ／ρ０ａ０
【００３８】図１０をみると、ストレートスリットの場
合には、透過衝撃波の減衰効果が低いため、ほとんど垂
直な立ち上がりを見せている。図４（Ｂ）に示す平滑壁
の場合には、ストレートスリットの場合よりも緩やかな
立ち上がりを見せ、流量がピークに達した後、０．７ｍ
ｓｅｃ以降で急激に流量が減少する。これらに対し、図
４（Ｃ）に示す多溝壁の場合には、さらに緩やかな立ち
上がりを見せ、しかもその後は、変動は激しいものの図
４（Ｂ）に示す平滑壁を上回る流量を示す。これは、壁
面に設けられた多数の溝が剥離領域の成長を抑制するた
めと考えられる。
合には、透過衝撃波の減衰効果が低いため、ほとんど垂
直な立ち上がりを見せている。図４（Ｂ）に示す平滑壁
の場合には、ストレートスリットの場合よりも緩やかな
立ち上がりを見せ、流量がピークに達した後、０．７ｍ
ｓｅｃ以降で急激に流量が減少する。これらに対し、図
４（Ｃ）に示す多溝壁の場合には、さらに緩やかな立ち
上がりを見せ、しかもその後は、変動は激しいものの図
４（Ｂ）に示す平滑壁を上回る流量を示す。これは、壁
面に設けられた多数の溝が剥離領域の成長を抑制するた
めと考えられる。
【００３９】図１１は、ＩＥＣ Ｐｕｂ．５３４−８−
１（１９８６）に基づき実施した騒音実験結果を示すグ
ラフである。図１１で、縦軸は騒音音量、横軸は流路の
入口および出口での流体の圧力比を示す。ｍｏｄｅｌ
１はストレートスリットの平滑壁の流路、ｍｏｄｅｌ
２はストレートスリットの多溝壁の流路、ｍｏｄｅｌ３
は図４（Ｂ）に示す平滑テストピースの流路、ｍｏｄｅ
ｌ ４は図４（Ｃ）に示す多溝壁テストピースの流路、
ｍｏｄｅｌ ５は微細孔の多孔壁テストピースの流路で
の各値を示している。
１（１９８６）に基づき実施した騒音実験結果を示すグ
ラフである。図１１で、縦軸は騒音音量、横軸は流路の
入口および出口での流体の圧力比を示す。ｍｏｄｅｌ
１はストレートスリットの平滑壁の流路、ｍｏｄｅｌ
２はストレートスリットの多溝壁の流路、ｍｏｄｅｌ３
は図４（Ｂ）に示す平滑テストピースの流路、ｍｏｄｅ
ｌ ４は図４（Ｃ）に示す多溝壁テストピースの流路、
ｍｏｄｅｌ ５は微細孔の多孔壁テストピースの流路で
の各値を示している。
【００４０】図１１をみると、ストレートスリットの場
合にも、折れ曲がったスリットの場合にも、同じ流量の
とき、平滑壁に比べて多溝壁の方が、騒音を低下させる
効果が高いことがわかる。また、図４（Ａ）のテストセ
クションでは、同じ流量のとき、平滑壁より多溝壁の方
が騒音を低下させる効果が高く、さらに、多溝壁より多
孔壁の方が騒音を低下させる効果が高いことがわかる。
合にも、折れ曲がったスリットの場合にも、同じ流量の
とき、平滑壁に比べて多溝壁の方が、騒音を低下させる
効果が高いことがわかる。また、図４（Ａ）のテストセ
クションでは、同じ流量のとき、平滑壁より多溝壁の方
が騒音を低下させる効果が高く、さらに、多溝壁より多
孔壁の方が騒音を低下させる効果が高いことがわかる。
【００４１】また、参考実施例に示す溝３４の、溝ピッ
チ、溝深さ、空隙率を変化させた場合の衝撃波減衰効果
をみるため、これらを変化させて前述と同様の数値シミ
ュレーションを行った。この結果を図１２〜図１４に示
す。
チ、溝深さ、空隙率を変化させた場合の衝撃波減衰効果
をみるため、これらを変化させて前述と同様の数値シミ
ュレーションを行った。この結果を図１２〜図１４に示
す。
【００４２】図１２〜図１４で、縦軸Ｍは流路センター
ライン上の透過衝撃波マッハ数分布を示し、横軸は流路
幅で無次元化された流路入口からの距離を示す。図１２
をみると、空隙率が増加するほど、衝撃波を減衰させる
ことがわかる。図１３をみると、溝ピッチが小さくなる
ほど、衝撃波を減衰させることがわかる。図１４をみる
と、溝深さが深くなるほど、衝撃波を減衰させることが
わかる。
ライン上の透過衝撃波マッハ数分布を示し、横軸は流路
幅で無次元化された流路入口からの距離を示す。図１２
をみると、空隙率が増加するほど、衝撃波を減衰させる
ことがわかる。図１３をみると、溝ピッチが小さくなる
ほど、衝撃波を減衰させることがわかる。図１４をみる
と、溝深さが深くなるほど、衝撃波を減衰させることが
わかる。
【００４３】従って、溝深さが大きいほど、また、空隙
率が大きいほど、衝撃波減衰効果が高く、騒音をより低
下させると考えられる。溝ピッチ、溝深さ、空隙率とで
衝撃波減衰効果への寄与を比較すると、溝深さの寄与が
最も大きいことがわかる。
率が大きいほど、衝撃波減衰効果が高く、騒音をより低
下させると考えられる。溝ピッチ、溝深さ、空隙率とで
衝撃波減衰効果への寄与を比較すると、溝深さの寄与が
最も大きいことがわかる。
【００４４】
【発明の効果】本発明に係る調節弁用ケージおよび調節
弁によれば、流路の多数の微細孔が衝撃波を減衰させ、
騒音を低下させるので、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、ダウンサイジングおよ
びこれに伴う低コスト化と低騒音化とをともに実現する
こともできる。本発明に係る調節弁用ケージは、製造が
容易である。
弁によれば、流路の多数の微細孔が衝撃波を減衰させ、
騒音を低下させるので、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、ダウンサイジングおよ
びこれに伴う低コスト化と低騒音化とをともに実現する
こともできる。本発明に係る調節弁用ケージは、製造が
容易である。
【００４５】特に、請求項３の本発明に係る調節弁用ケ
ージでは、迷路型流路の曲がり部を多くしたり、流路の
断面積を小さくしたりしなくても、流路の微細孔により
低騒音化を図ることができる。
ージでは、迷路型流路の曲がり部を多くしたり、流路の
断面積を小さくしたりしなくても、流路の微細孔により
低騒音化を図ることができる。
【図１】本発明の参考実施例の調節弁を示す縦断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の参考実施例の調節弁の調節弁用ケージ
のディスク表面を示す要部拡大平面図である。
のディスク表面を示す要部拡大平面図である。
【図３】本発明の参考実施例の配管サイレンサーを示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図４】衝撃波管実験で解析に用いた、（Ａ）テストセ
クションを示す横断面図、（Ｂ）流路壁面が平滑なテス
トピースを示す平面図、（Ｃ）流路壁全面に多数の溝を
有するテストピースを示す平面図である。
クションを示す横断面図、（Ｂ）流路壁面が平滑なテス
トピースを示す平面図、（Ｃ）流路壁全面に多数の溝を
有するテストピースを示す平面図である。
【図５】衝撃波管実験で、入射衝撃波が図４（Ｂ）に示
す平滑テストピースの流路入口に到達してから１２０，
２２０，３２０μｓｅｃ後の干渉縞写真である。
す平滑テストピースの流路入口に到達してから１２０，
２２０，３２０μｓｅｃ後の干渉縞写真である。
【図６】衝撃波管実験で、入射衝撃波が図４（Ｃ）に示
す多溝壁テストピースの流路入口に到達してから１２
０，２２０，３２０μｓｅｃ後の干渉縞写真である。
す多溝壁テストピースの流路入口に到達してから１２
０，２２０，３２０μｓｅｃ後の干渉縞写真である。
【図７】衝撃波管実験で、入射衝撃波が微細孔の多孔壁
テストピースの流路入口に到達してから（Ａ）１２０μ
ｓｅｃ後，（Ｂ）２２０μｓｅｃ後，（Ｃ）３２０μｓ
ｅｃ後の各干渉縞写真を示す。
テストピースの流路入口に到達してから（Ａ）１２０μ
ｓｅｃ後，（Ｂ）２２０μｓｅｃ後，（Ｃ）３２０μｓ
ｅｃ後の各干渉縞写真を示す。
【図８】衝撃波管実験で、衝撃波の流れが定常に達した
ときの、（Ａ）図４（Ｂ）に示す平滑テストピースの干
渉縞写真、（Ｂ）図４（Ｃ）に示す多溝壁テストピース
の干渉縞写真、（Ｃ）微細孔の多孔壁テストピースの干
渉縞写真を示す。
ときの、（Ａ）図４（Ｂ）に示す平滑テストピースの干
渉縞写真、（Ｂ）図４（Ｃ）に示す多溝壁テストピース
の干渉縞写真、（Ｃ）微細孔の多孔壁テストピースの干
渉縞写真を示す。
【図９】衝撃波管実験で、計算結果より得られた、
（Ａ）図４（Ｂ）に示す平滑テストピースの流路センタ
ーライン上の圧力分布を示すグラフ、（Ｂ）図４（Ｃ）
に示す多溝壁テストピースの流路センターライン上の圧
力分布を示すグラフである。
（Ａ）図４（Ｂ）に示す平滑テストピースの流路センタ
ーライン上の圧力分布を示すグラフ、（Ｂ）図４（Ｃ）
に示す多溝壁テストピースの流路センターライン上の圧
力分布を示すグラフである。
【図１０】衝撃波管実験で、数値計算から得られた、図
４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示す各テストピースならび
にこれらと流路幅の同じストレートスリットの出口部の
無次元質量流量時間履歴を示すグラフである。
４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示す各テストピースならび
にこれらと流路幅の同じストレートスリットの出口部の
無次元質量流量時間履歴を示すグラフである。
【図１１】騒音実験結果を示すグラフである。
【図１２】数値シミュレーションで、図４（Ｃ）に示す
多溝壁テストピースの溝ピッチを６ｍｍ、溝深さを６ｍ
ｍとし、空隙率を０．３３，０．５０，０．６７と変化
させた場合の衝撃波減衰特性を示すグラフである。
多溝壁テストピースの溝ピッチを６ｍｍ、溝深さを６ｍ
ｍとし、空隙率を０．３３，０．５０，０．６７と変化
させた場合の衝撃波減衰特性を示すグラフである。
【図１３】数値シミュレーションで、図４（Ｃ）に示す
多溝壁テストピースの空隙率を０．３３、溝深さを６ｍ
ｍとし、溝ピッチを６ｍｍ，１２ｍｍと変化させた場合
の衝撃波減衰特性を示すグラフである。
多溝壁テストピースの空隙率を０．３３、溝深さを６ｍ
ｍとし、溝ピッチを６ｍｍ，１２ｍｍと変化させた場合
の衝撃波減衰特性を示すグラフである。
【図１４】数値シミュレーションで、図４（Ｃ）に示す
多溝壁テストピースの空隙率を０．３３、溝ピッチを６
ｍｍとし、溝深さを３ｍｍ，６ｍｍと変化させた場合の
衝撃波減衰特性を示すグラフである。
多溝壁テストピースの空隙率を０．３３、溝ピッチを６
ｍｍとし、溝深さを３ｍｍ，６ｍｍと変化させた場合の
衝撃波減衰特性を示すグラフである。
【図１５】衝撃波管実験で、入射衝撃波が図４（Ｃ）に
示す平滑テストピースの流路入口に到達してから１２
０，２２０，３２０μｓｅｃ後の数値計算の等密度線図
であ。
示す平滑テストピースの流路入口に到達してから１２
０，２２０，３２０μｓｅｃ後の数値計算の等密度線図
であ。
【図１６】衝撃波管実験で、入射衝撃波が図４（Ｃ）に
示す多溝壁テストピースの流路入口に到達してから１２
０，２２０，３２０μｓｅｃ後の数値計算の等密度線図
である。
示す多溝壁テストピースの流路入口に到達してから１２
０，２２０，３２０μｓｅｃ後の数値計算の等密度線図
である。
１０ 調節弁 １１ ケーシング １２ 調節弁用ケージ １３ 弁プラグ ３１ ディスク ３２ 流路 ３４ 溝
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−192687（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−74919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−81924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−266877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−140226（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−46081（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−111887（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−138638（ＪＰ，Ｕ) 実公 平４−38145（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16K 3/24 F16K 47/02
Claims (4)
- 【請求項１】壁に貫通する流路を有する調節弁用ケージ
において、 複数のディスクを積層して成り、各ディスクは多孔質材
から成って前記流路の壁面に多数の微細孔を有すること
を特徴とする調節弁用ケージ。 - 【請求項２】複数のディスクを積層して成り、各ディス
クの表面には複数の流路が形成され、各ディスクを積層
したとき各流路がケージの壁を貫通する調節弁用ケージ
において、各ディスクは多孔質材から成って前記流路の
壁面に多数の微細孔を有することを特徴とする調節弁用
ケージ。 - 【請求項３】前記流路は迷路型流路から成ることを特徴
とする請求項１または２記載の調節弁用ケージ。 - 【請求項４】ケーシングの弁室内にケージを配置し、こ
のケージ内に弁プラグを移動可能に設けた調節弁におい
て、前記ケージは請求項１，２または３記載の調節弁用
ケージから成ることを特徴とする調節弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6079899A JP2779434B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 調節弁用ケージおよび調節弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6079899A JP2779434B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 調節弁用ケージおよび調節弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07260017A JPH07260017A (ja) | 1995-10-13 |
| JP2779434B2 true JP2779434B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=13703134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6079899A Expired - Lifetime JP2779434B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | 調節弁用ケージおよび調節弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2779434B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9502836D0 (en) * | 1995-02-14 | 1995-04-05 | Control Components | Fluid flow control device |
| US6095196A (en) * | 1999-05-18 | 2000-08-01 | Fisher Controls International, Inc. | Tortuous path fluid pressure reduction device |
| US20140225020A1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-14 | Fisher Controls International Llc | High Capacity Control Valve |
| CN104633201B (zh) * | 2013-11-14 | 2018-01-02 | 上海铂嘉控制阀门有限公司 | 低噪音高压差调节阀 |
| CN105736824A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-06 | 航天长征化学工程股份有限公司 | 一种迷宫式调节阀 |
| CN108662237A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-16 | 江苏天域阀业制造有限公司 | 适用于输送高压气体用的阀门 |
| CN110715109B (zh) * | 2019-10-17 | 2021-05-28 | 中国船舶科学研究中心（中国船舶重工集团公司第七0二研究所） | 自清洁多级降压调节阀 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57192687A (en) * | 1981-05-23 | 1982-11-26 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Valve |
| JPH0438145U (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-31 | ||
| JP3046081U (ja) * | 1997-08-08 | 1998-02-20 | 啓清 陳 | 容器密閉具 |
-
1994
- 1994-03-24 JP JP6079899A patent/JP2779434B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07260017A (ja) | 1995-10-13 |
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