JP3821918B2 - 調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサーに関し、特に、低騒音化を図るものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の調節弁には、多数の孔を設けた多孔単段型のケージを有する低騒音弁および多段型のケージを有する低騒音弁がある。これらは、流体をそれぞれの孔に分散して流し、流れの乱れスケールを小さくして、音が減衰しやすい高周波数領域または可聴範囲外の高周波数領域に流体騒音の周波数をシフトさせて低騒音化を図っている。これによる減音効果は、最大25dBA程度まで可能である。
【0003】
また、迷路状またはノコ歯状の流路を形成したディスクを積み重ねて成る積層型の調節弁用ケージがある。この場合、流体が各流路を迷路状またはノコ歯状に方向を変えて流れるようにし、流体の持つエネルギーを損失させて低騒音化を図っている。これによる減音効果は、最大30dBA以上である。
【0004】
また、従来の調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサーとしては、例えば、特開平7−260017号公報および特開平9−60763号公報に示すものがある。すなわち、前者は、調節弁用ケージの迷路型流路に複数の溝を形成して、衝撃波を減衰させ、騒音を低下させるものである。後者は、調節弁用ケージを同心状に配置した円筒により構成し、各円筒の外壁に流路孔からの流体の流れを曲げる曲げ部材を設け、流体の吹き抜けを防止して低騒音化を図るものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多孔単段型および多段型低騒音弁の場合、減音効果は調節弁用ケージの流路孔の孔径に強く依存しており、孔径が小さいほど減音効果を得ることができる。しかしながら、従来の調節弁用ケージでは、より小さい孔をあけようとすると、同じ流体の通過面積を確保するには孔径比の2乗倍の孔数が必要となるため、ドリル加工のコストが増大してしまう。このため、従来の多孔型ケージでは、孔径が3〜10mm程度に設定されて減音効果が低いうえ、バルブの流れやすさを示すCV値もかなり下げなければならず、例えば、20dBAの減音効果を得るには、CV値を標準弁の約3〜4割程度にまで下げなければならないという問題点があった。
【0006】
また、従来の積層型低騒音弁の場合、多孔多段型低騒音弁よりも減音効果は高くすることができるが、その分、CV値を大きく犠牲にしなければならない。このため、従来の積層型低騒音弁では、高い減音効果を望めばCV値を落とさなければならず、CV値を落とさずに高い減音効果を望めば、サイズが大型化するとともに高コスト化を招くという問題点があった。
【0007】
また、特開平7−260017号公報および特開平9−60763号公報に示す従来の技術とは異なる方向からも低騒音化を実現し、技術の豊富化を図ることが望まれる。
【0008】
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、サイズおよびコストの増大とCV値の低下とを抑えながら、より高い減音効果を得ることができる調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサーを提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の本発明に係る調節弁用ケージは、円筒を有し、前記円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は1mm以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、前記円筒の肉厚内で前記円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いていることを特徴とする。
【0010】
請求項2の本発明に係る調節弁用ケージは、円筒を有し、前記円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は1mm以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、前記円筒の肉厚内で前記円筒の中心線に対し垂直の平面に沿って、前記中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いていることを特徴とする。
【0011】
請求項1または2の本発明に係る調節弁用ケージは、円筒が1個の単段型から成っても、径が異なる複数の円筒を有して各円筒が同心状に間隔をあけて配置された多段型から成ってもよい。流路孔の配置は、どのような配置でもよく、規則的な配置であっても、不規則な配置であってもよい。流路孔の向きの、円筒の中心線の垂線方向に対する傾斜角度は、傾斜していれば何度であってもよい。
【0012】
請求項1または2の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。この調節弁用ケージでは、通過しようとする流体の流れの方向に対して各流路孔の方向が傾斜している。このため、流体は、各流路孔の内部入口付近では流れの方向に対し開いた孔壁側には流れずに直進しようとし、流れの方向に対し交わる孔壁により流体の有効通過面積が減少して、流路孔をより小さな径にした場合と同様の減音効果が得られる。また、調節弁用ケージから流れ出る噴流は、垂直方向から傾いた角度で調節弁のケーシングの内壁に衝突するので、調節弁の外部に伝達される音が減少する。さらに、流路孔の傾き角が大きいほど、調節弁用ケージから調節弁のケーシングの内壁までの距離が長くなる。このため、各流路孔から出た噴流が相互干渉を起こし、噴流の一様化が促進される。これによって、局所的な高速流が調節弁のケーシングの内壁に衝突して調節弁の外部に伝わることにより生じる騒音を緩和することができる。
また、請求項1または2の本発明に係る調節弁用ケージでは、流体が径1mm以下の流路孔に分散して流れ、流れの乱れスケールが小さくなる。これにより、多孔型ケージの減音効果が最大限に引き出され、音が減衰しやすい高周波数領域または可聴範囲外の高周波数領域に流体騒音の周波数がシフトし、CV値の低下を最小限に抑えながら、高い減音効果を得ることができる。また、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により、流路孔がドリル加工で形成されるのに比べて非常に短時間で加工され、流路孔の径が1mm以下のものが安価に製造される。特に、電子ビーム加工により流路孔が形成される場合には、円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向の流路孔が容易に形成される。
【0013】
請求項3の本発明に係る調節弁用ケージは、径が異なる複数の円筒を有し、各円筒は同心状に間隔をあけて配置され、各円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は1mm以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、各円筒ごとに各流路孔は各円筒の肉厚内で各円筒の中心線に対し垂直の平面に沿って、前記中心線の垂線方向に対し所定角度傾斜する方向を向き、各流路孔の向きは隣合う円筒で前記所定角度の正負が逆であることを特徴とする。
【0014】
請求項3の本発明に係る調節弁用ケージでは、流路孔の配置は、どのような配置でもよく、規則的な配置であっても、不規則な配置であってもよい。流路孔の傾斜する所定角度は、傾斜していれば何度であってもよく、各円筒ごとに角度が異なっていてもよい。
【0015】
請求項3の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。この調節弁用ケージでは、流路孔の傾斜する所定角度の正負が各円筒ごとに交互に変わるので、ケージ内で発生する音波をケージの外部に伝わるまでに効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。また、噴流は、各円筒の各流路孔を通過する際にジグザグに曲げられてエネルギー損失を伴うため、各流路孔から流れ出る噴流の速度が低下し、減音効果が得られる。
また、請求項3の本発明に係る調節弁用ケージでは、流体が径1mm以下の流路孔に分散して流れ、流れの乱れスケールが小さくなる。これにより、多孔型ケージの減音効果が最大限に引き出され、音が減衰しやすい高周波数領域または可聴範囲外の高周波数領域に流体騒音の周波数がシフトし、CV値の低下を最小限に抑えながら、高い減音効果を得ることができる。また、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により、流路孔がドリル加工で形成されるのに比べて非常に短時間で加工され、流路孔の径が1mm以下のものが安価に製造される。特に、電子ビーム加工により流路孔が形成される場合には、円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向の流路孔が容易に形成される。
【0016】
請求項4の本発明に係る調節弁用ケージは、請求項3の調節弁用ケージにおいて、各円筒は等間隔で配置され、各流路孔は同一の径を有し、各円筒ごとの各流路孔の円筒面上の総面積は中心側の円筒から外側の円筒にかけて等比級数的に大きくなるよう外側の円筒ほど内側の円筒より前記流路孔の数が多くなっていることを、特徴とする。
【0017】
請求項4の本発明に係る調節弁用ケージは、調節弁の弁プラグを全開にしたとき各円筒の上流と下流の流体の圧力比がそれぞれ等しくなるように、各流路孔の円筒面上の総面積が中心側の円筒から外側の円筒にかけて等比級数的に大きくなっていることが好ましい。
【0018】
請求項4の本発明に係る調節弁用ケージでは、各円筒ごとの各流路孔の円筒面上の総面積が中心側の円筒から外側の円筒にかけて等比級数的に大きくなっているので、各円筒の流路孔から流れ出る噴流は圧力が近似し、ガスやスチームなどの流体の各円筒を通過する際の減圧により各円筒にかかる負担は均等に近づき、効率的な減音効果を得ることができる。
【0019】
請求項5の本発明に係る調節弁用ケージは、請求項3または4の調節弁用ケージにおいて、各円筒は一端がホルダーにそれぞれ着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
【0020】
請求項5の本発明に係る調節弁用ケージでは、流体条件の変化に合わせて円筒の数を調整することにより、減音効果を調整することができる。
【0021】
請求項6の本発明に係る調節弁用ケージは、請求項1,2,3,4または5の調節弁用ケージにおいて、各流路孔は各円筒面上で60°千鳥配置で規則的に配置され、各流路孔は同一の径を有し、各流路孔の中心間の間隔は前記径の2倍以上3倍以下であることを、特徴とする。
【0022】
請求項6の本発明に係る調節弁用ケージでは、各流路孔は、各円筒面上で60°千鳥配置で規則的に配置される。すなわち、各流路孔は前記円筒の中心線に対し垂直でそれぞれ等間隔に配置される複数の平面に沿って各平面ごとに前記円筒に等間隔で配置され、各平面上で互いに隣合う流路孔と、その平面に隣合う平面上の前記隣合う流路孔に隣合う流路孔とは円筒面上で正三角形の各頂点上に位置して各流路孔は規則的に配置される。
【0023】
請求項6の本発明に係る調節弁用ケージでは、流路孔が各円筒に均等に配置され、ケージ内で発生する音波を均等に効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。
【0028】
請求項7の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1,2,3,4,5または6記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とする。
【0029】
請求項7の本発明に係る調節弁は、請求項1,2,3,4,5または6の調節弁用ケージにより、流体騒音を低減させることができる。この調節弁は、例えば、ガスやスチームの工業用高圧配管系に設けられ、騒音の発生を抑制しつつ高圧流体を制御するため好適に使用される。
【0030】
請求項8の本発明に係る配管サイレンサーは、フランジ部が2本の配管の各フランジの間に挟んで取り付けられ、ケージが配管内に配置される配管サイレンサーにおいて、前記ケージは請求項1,2,3,4,5,6または7記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とする。
【0031】
請求項8の本発明に係る配管サイレンサーは、請求項1,2,3,4,5,6または7の調節弁用ケージにより、流体騒音を低減させることができる。この配管サイレンサーは、例えば、工業用高圧配管に好適に使用される。なお、本明細書中で、「配管サイレンサー」の概念には、「サイレンサー」も含まれる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図4は、本発明の実施の形態を示している。
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、弁座13と、ボンネット14と、弁プラグ15とを有している。
【0033】
ケーシング11は、内部に流体の流路21を有し、流路21に弁室22を有している。ケーシング11には、流路21の入口23および出口24と弁室22の開口25とが形成されている。調節弁用ケージ12は、弁座13とボンネット14との間に挟まれて弁室22内に固定されている。弁座13は中央に孔26を有し、ケーシング11の流路21の中間部の貫通孔27に嵌合されている。ボンネット14は、調節弁用ケージ12を押さえて開口25を塞ぐようケーシング11にボルト固定されている。
【0034】
弁プラグ15は、ボンネット14を貫通する弁軸16の端部に固定され、調節弁用ケージ12の内部に移動可能に設けられている。弁プラグ15は、弁座13の孔26を開閉可能である。弁プラグ15は、ボンネット14の内側と連通する貫通孔15aを有する。
【0035】
図2に示すように、調節弁用ケージ12は、ガイド筒31と、径が異なる4個の円筒32a,32b,32c,32dと、ホルダー33とから成る多孔多段型ケージである。なお、ガイド筒31および4個の円筒32a,32b,32c,32dは、それぞれ単独でも調節弁用ケージを構成することができる。ガイド筒31は、円筒状であって弁座13の側に多数の流路孔31aを有している。なお、図2では、流路孔31aをその中心線で簡略化して示す。ガイド筒31の流路孔31aは、ドリル加工により形成され、3mmの同一の径を有している。円筒32a〜32dは円筒32a,32b,32c,32dの順に長くなっており、円筒32aから順に外側にガイド筒31を包囲して同心状に等間隔で配置されている。ガイド筒31および各円筒32a〜32dの間には、圧力回復室34,34,…が形成される。
【0036】
各円筒32a〜32dは、壁に多数の流路孔35,35,…を有する。なお、図2では、流路孔35をその中心線で簡略化して示す。流路孔35は、電子ビーム加工により形成されている。各流路孔35は、1mmの同一の径を有する。図2に示すように、円筒32dは全体に流路孔35が形成されているが、円筒32a〜32cは、流路孔35が形成された弁座13の側の領域と流路孔35が形成されていないホルダー33の側の領域とを有する。流路孔35が形成された弁座13の側の領域は、円筒32aより円筒32bの方が広く、円筒32bより円筒32cの方が広くなっている。各円筒32a〜32dごとの各流路孔35の円筒面上の総面積(総開口面積)は、中心側の円筒32aから外側の円筒32dにかけて(すなわち、流路の下流側にかけて)等比級数的に大きくなるよう外側の円筒ほど内側の円筒より流路孔35の数が多くなっている。流路孔35の数は、各円筒32a〜32dの総開口面積が隣合う内側の円筒の総開口面積の1.3倍になるように設定される。これにより、弁プラグ15を全開にしたとき、各円筒32a〜32dの上流と下流の流体の圧力比がそれぞれ等しくなる。
【0037】
図4(A)に示すように、従来の調節弁の円筒1〜3では、流路孔4が、各円筒1〜3の肉厚内で各円筒の中心線に対し垂直の平面(図4(A)の紙面と同一平面)に沿って、中心線の垂線方向を向いている。これに対し、図4(B)に示すように、調節弁用ケージ12の各流路孔35は、各円筒32a〜32dの肉厚内で各円筒の中心線に対し垂直の平面(図4(B)の紙面と同一平面)に沿って、中心線の垂線方向に対し所定角度α°傾斜する方向を向いている。各流路孔35の向きは、隣合う円筒32a〜32dで所定角度α°の正負が逆である。すなわち、円筒32a〜32dは交互に所定角度−α°(傾き角)の符号(+−)が変化しており、奇数段の円筒32aおよび円筒32cの各流路孔35は同じ向きに所定角度α°傾斜し、偶数段の円筒32bおよび円筒32dの各流路孔35は同じ向きに所定角度−α°傾斜している。なお、各流路孔35の傾斜する所定角度は、各円筒32a〜32dごとに角度が異なっていてもよい。
【0038】
図3に示すように、各流路孔35は、60°千鳥配置で規則的に配置される。すなわち、各流路孔35は、円筒32a〜32dの中心線Aに対し垂直でそれぞれ等間隔に配置される複数の平面Ba〜Bdに沿って各平面ごとに円筒32a〜32dに等間隔で配置される。そして、例えば、平面Bb上で互いに隣合う流路孔35b,35bと、その平面Bbに隣合う平面Ba,Bc上の2つの流路孔35b,35bに隣合う流路孔35a,35cとは円筒面上で正三角形の各頂点上に位置して各流路孔35は規則的に配置される。各流路孔35の中心間の間隔Cは、径の2倍である。
【0039】
ホルダー33は、環状であって中央に孔33aを有する。ホルダー33は、一端に平坦面33bを有し、他端の内側にガイド保持用の環状段部33cを有し、環状段部33cの外側で急に肉厚になって、さらに外側にかけて円筒32a〜32dの保持用の複数の環状段部33d,33d,…を有して薄くなっている。ガイド筒31は一端が環状段部33cに固定され、各円筒32a〜32dは円筒32aから順に各一端がガイド筒31の外側で環状段部33d,33,…に固定されている。各円筒32a〜32dは、一端がホルダー33にそれぞれ着脱可能に取り付けられる。調節弁用ケージ12は、ガイド筒31および各円筒32a〜32dがホルダー33に取り付けられた状態でホルダー33の平坦面33bからガイド筒31の端部および各円筒32a〜32dの端部までの長さが揃っている。ホルダー33は開口25の内側の環状段部25aと係合して開口25から弁室22内に挿入され、調節弁用ケージ12は弁室22内に配置される。弁座13は弁室22の側に複数の環状凸部13a,13a,…を有し、ガイド筒31および各円筒32a〜32dは環状凸部13a,13a,…により位置決めされる。
【0040】
次に作用を説明する。
調節弁10は、調節弁用ケージ12により、流体騒音を低減させることができる。図1において、調節弁10は、高圧流体がケーシング11内の流路21を入口23から出口24へと流れるとき、弁プラグ15が調節弁用ケージ12の内部で弁軸16により移動して弁座13の孔26を開閉し、流路21の高圧流体の流れを制御する。
【0041】
弁プラグ15を開くとき、弁座13の孔26を通った流体は、調節弁用ケージ12の各円筒32a〜32dの流路孔35を放射方向に抜け出ようとする。調節弁用ケージ12では、図4(B)に示すように、通過しようとする流体の流れの方向に対して各流路孔35の方向が傾斜している。このため、流体は、各流路孔35の内部入口付近では、流れの方向に対し開いた孔壁側には流れずに、流れがその孔壁から一部剥離したようになって直進しようとする。そして、流体は、流れの方向に対し交わる孔壁により流体の有効通過面積が減少して、流路孔35をより小さな径にした場合と同様の減音効果が得られる。また、調節弁用ケージ12から流れ出る噴流は、垂直方向から傾いた角度で調節弁10のケーシング11の内壁11aに衝突するので、調節弁10の外部に伝達される音が減少する。さらに、流路孔35の傾き角が大きいほど、調節弁用ケージ12から調節弁10のケーシング11の内壁11aまでの距離lが長くなる。このため、各流路孔35から出た噴流(矢印および1点鎖線で示す)が相互干渉を起こし、噴流の一様化が促進される。これによって、局所的な高速流が調節弁10のケーシング11の内壁11aに衝突して調節弁10の外部に伝わることにより生じる騒音を緩和することができる。
【0042】
また、調節弁用ケージ12では、流路孔35の傾斜する所定角度の正負が各円筒32a〜32dごとに交互に変わるので、ケージ内で発生する音波をケージの外部に伝わるまでに効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。また、噴流は、各円筒32a〜32dの各流路孔35を通過する際にジグザグに曲げられてエネルギー損失を伴うため、各流路孔35から流れ出る噴流の速度が低下し、減音効果が得られる。
【0043】
調節弁用ケージ12では、流体が径1mm以下の流路孔35に分散して流れ、流れの乱れスケールが小さくなる。これにより、多孔型ケージの減音効果が最大限に引き出され、音が減衰しやすい高周波数領域または可聴範囲外の高周波数領域に流体騒音の周波数がシフトし、CV値の低下を最小限に抑えながら、高い減音効果を得ることができる。
【0044】
調節弁用ケージ12では、各円筒32a〜32dごとの各流路孔35の円筒面上の総面積が中心側の円筒32aから外側の円筒32dにかけて等比級数的に大きくなっているので、各円筒32a〜32dの流路孔35から流れ出る噴流は圧力が近似し、ガスやスチームなどの流体の各円筒32a〜32dを通過する際の減圧により各円筒32a〜32dにかかる負担は均等に近づき、効率的な減音効果を得ることができる。
【0045】
調節弁用ケージ12では、各円筒32a〜32dは一端がホルダー33にそれぞれ着脱可能に取り付けられているので、流体条件の変化に合わせて円筒32a〜32dをホルダー33から取外し、円筒32a〜32dの数を調整することにより、減音効果を調整することができる。例えば、1個の円筒の調節弁用ケージ12の場合、ガイド筒31と円筒32bを用いて構成し、2個の円筒の調節弁用ケージ12の場合、ガイド筒31と円筒32b,32dを用いて構成し、5個の円筒の調節弁用ケージ12の場合、ガイド筒31と円筒32a〜32dを用いて構成することができる。
【0046】
調節弁用ケージ12は、電子ビーム加工により流路孔35が形成されるので、流路孔35がドリル加工で形成されるのに比べて非常に短時間で加工され、流路孔35の径が1mm以下のものが安価に製造される。流路孔35は、円筒32a〜32dの中心線Aの垂線方向に対し傾斜しているが、電子ビーム加工により容易に形成することができる。
【0047】
調節弁用ケージ12では、流路孔35が各円筒32a〜32dに60°千鳥配置で均等に配置され、ケージ内で発生する音波を均等に効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。
【0048】
この調節弁10は、例えば、ガスやスチームの工業用高圧配管系に設けられ、騒音の発生を抑制しつつ高圧流体を制御するため好適に使用される。
【0049】
前述の調節弁の減音効果の参考にするため、騒音測定を実施した。騒音測定は、IEC Pub.534−8−1(1986)に基づいて行った。測定は、標準弁(ガイド筒31のみのもの)、ケージ数が3個(ガイド筒31および2個の円筒32b,32d)で円筒32b,32dの流路孔35の径が2.5mmのもの、ケージ数が2個(ガイド筒31および1個の円筒32b)で円筒32bの流路孔35の径が1.0mmのもの、ケージ数が3個(ガイド筒31および2個の円筒32b,32d)で円筒32b,32dの流路孔35の径が1.0mmのもの、ならびにケージ数が5個(ガイド筒31および4個の円筒32a〜32d)で円筒32a〜32dの流路孔35の径が1.0mmのものについて、行った。これらのサンプルは、弁サイズが4インチ(約10.16cm)、ポートサイズが2インチ(約5.08cm)で、騒音測定時には弁プラグ15のリフトを調節してCV値を30に固定した。
【0050】
なお、これらのサンプルは、各流路孔35が各円筒32a〜32dの肉厚内で各円筒32a〜32dの中心線Aに対し垂直方向を向いていること(所定角度α°=0°)、ガイド筒31のみのものを含むことおよび円筒32b,32dの流路孔35の径が2.5mmのものを含むことを除いて、前述の調節弁10と同様の構成を有していた。円筒32b,32dの流路孔35の径が2.5mmのものでは、各流路孔35の中心間の間隔は径の2倍であった。
【0051】
その結果を図5に示す。図5において、縦軸は騒音レベルを、横軸は調節弁の入口側と出口側の圧力比を示す。図5からわかるように、ケージ数が3個で流路孔35の径が2.5mmのものでは、標準弁と比較して最大20dBA程度の減音効果である。これに対し、流路孔35の径が1.0mmのものでは、ケージ数が2個の場合でもより減音効果が高く、さらにケージ数が増すと、減音効果がさらに高くなっている。従って、流路孔35の径を小さくすることで、CV値を下げなくても減音効果を高められることがわかる。
【0052】
図6は、流路孔35の径が1.0mmのサンプルの最大減音効果とCV比との関係を示す。横軸のCV比は、低騒音弁と標準弁の定格CV値の比である。図6のグラフでは、最大減音効果とCV比との関係でプロットされる位置が、右上の領域に位置すれば減音性能が高いことを意味する。図6には、既存の積層型、多孔多段型および多孔型の低騒音弁の減音性能を同時に示す。
【0053】
図6を見ると、流路孔35の径が1.0mmのサンプルは、ケージ数にかかわらず既存の低騒音弁と比較していずれも高い減音性能を示していることがわかる。例えば、ケージ数が3個の場合、標準弁と比較して26dBA程度の減音効果を有し、定格CV値は標準弁の45%程度である。これに対し、既存の低騒音弁で同じ程度の減音効果を得るには、定格CV値を標準弁の15%程度にまで落とさなければならないことになる。
【0054】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
図7(A)は、本発明の実施の形態の配管サイレンサーを示す。
図7(A)に示すように、配管サイレンサー40は、フランジ部41とケージ42とを有する単段型配管サイレンサーである。ケージ42は、1個の円筒42aから成る。フランジ部41と円筒42aとは、一体的に構成されている。
の円筒32a〜32dは、フランジ部41に取り付けられる。
【0055】
円筒42aは、壁に多数の流路孔43を有する。なお、図7(A)では、流路孔43をその中心線で簡略化して示す。各流路孔43は、1mm以下の同一の径を有する。各流路孔43は、円筒42aの肉厚内で円筒の中心線Dに対し垂直の平面に沿って、中心線Dの垂線方向に対し所定角度傾斜する方向を向いている。各流路孔43は、前述の調節弁10の調節弁用ケージ12の流路孔35と同様に形成されており、重複した説明を省略する。
【0056】
次に、作用について説明する。
配管サイレンサー40は、フランジ部41を2本の工業用高圧配管44,45の各フランジ44a,45aの間に挟んで取り付けられる。ケージ42は、配管45の内部に配置される。配管サイレンサー40は、高圧流体がケージ42の内側から外側へと流れるとき、前述の調節弁10と同様の作用により流体騒音を低減させることができる。
【0057】
図7(B)は、本発明のさらに他の実施の形態の配管サイレンサーを示す。
配管サイレンサー50は、フランジ部51とケージ52とを有する多段型配管サイレンサーである。ケージ52は、2個の円筒52a,52bを有する。フランジ部51と内側の円筒52aとは、一体的に構成されている。外側の円筒52bは、フランジ部51に取り付けられる。
【0058】
円筒52a,52bは、同心状に等間隔をあけて配置される。各円筒52a,52bは、壁に多数の流路孔53を有する。なお、図7(B)では、流路孔53をその中心線で簡略化して示す。各流路孔53は、1mm以下の同一の径を有する。各流路孔53は、各円筒52a,52bの肉厚内で各円筒の中心線Eに対し垂直の平面に沿って、中心線Eの垂線方向に対し所定角度傾斜する方向を向いている。各流路孔53は、前述の調節弁10の調節弁用ケージ12の流路孔53と同様に形成されており、重複した説明を省略する。
【0059】
次に、作用について説明する。
配管サイレンサー50は、フランジ部51を2本の工業用高圧配管54,55の各フランジ54A,55aの間に挟んで取り付けられる。ケージ52は、配管55の内部に配置される。配管サイレンサー50は、高圧流体がケージ52a,52bの内側から外側へと流れるとき、前述の調節弁10と同様の作用により流体騒音を低減させることができる。
【0060】
なお、前記実施の形態において、複座構造の調節弁について例示したが、調節弁は単座構造またはバランス型の単座構造を有していてもよい。前記実施の形態において、ケージが4個の円筒または2個の円筒を有する例について説明したが、ケージを構成する円筒は4個または2個に限らず、何個であってもよい。
【0061】
【発明の効果】
本発明に係る調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサーによれば、各流路孔が円筒の肉厚内で円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いているので、サイズおよびコストの増大とCV値の低下とを抑えながら、より高い減音効果を得ることができる。また、流路孔が1mm以下の径を有するので、流体が各流路孔に分散して流れ、流れの乱れスケールが小さくなり、高い減音効果を得ることができる。電子ビーム加工またはウォータージェット加工により、流路孔がドリル加工で形成されるのに比べて非常に短時間で安価に製造することができる。
【0062】
特に、請求項3の本発明に係る調節弁用ケージでは、流路孔の傾斜する所定角度の正負が各円筒ごとに交互に変わるので、ケージ内で発生する音波を効率良く減衰させ、また、各流路孔から出る噴流にエネルギー損失を与えて速度を低下させ、さらに減音効果を得ることができる。
【0063】
特に、請求項4の本発明に係る調節弁用ケージでは、各円筒にかかる流体の減圧による負担が均等に近づき、効率的な減音効果を得ることができる。
【0064】
特に、請求項5の本発明に係る調節弁用ケージでは、各円筒は取付部で着脱可能に取り付けられるので、流体条件の変化に合わせて減音効果を調整することができる。
【0065】
特に、請求項6の本発明に係る調節弁用ケージでは、ケージ内で発生する音波を均等に効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の調節弁の開弁状態と閉弁状態とを中心線を境に示す縦断面図である。
【図2】図1の調節弁の主要部を示す拡大縦断面図である。
【図3】図1の調節弁の調節弁用ケージの流路孔の配置を示す拡大正面図である。
【図4】(A)従来例の調節弁用ケージを示す横断面図、(B)図1の調節弁の調節弁用ケージを示す横断面図である。
【図5】本発明の実施の形態の調節弁の騒音測定結果を従来例と比較して示すグラフである。
【図6】本発明の実施の形態の調節弁の減音性能を示すグラフである。
【図7】本発明の実施の形態の(A)単段型配管サイレンサーを示す縦断面図、(B)多段型配管サイレンサーを示す縦断面図である。
【符号の説明】
10 調節弁
11 ケーシング
12 調節弁用ケージ
13 弁座
14 ボンネット
15 弁プラグ
32a,32b,32c,32d 円筒
33 ホルダー
35 流路孔
40,50 配管サイレンサー
Claims (8)
- 円筒を有し、前記円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は1mm以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、前記円筒の肉厚内で前記円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いていることを特徴とする調節弁用ケージ。
- 円筒を有し、前記円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は1mm以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、前記円筒の肉厚内で前記円筒の中心線に対し垂直の平面に沿って、前記中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いていることを特徴とする調節弁用ケージ。
- 径が異なる複数の円筒を有し、各円筒は同心状に間隔をあけて配置され、各円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は1mm以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、各円筒ごとに各流路孔は各円筒の肉厚内で各円筒の中心線に対し垂直の平面に沿って、前記中心線の垂線方向に対し所定角度傾斜する方向を向き、各流路孔の向きは隣合う円筒で前記所定角度の正負が逆であることを特徴とする調節弁用ケージ。
- 各円筒は等間隔で配置され、各流路孔は同一の径を有し、各円筒ごとの各流路孔の円筒面上の総面積は中心側の円筒から外側の円筒にかけて等比級数的に大きくなるよう外側の円筒ほど内側の円筒より前記流路孔の数が多くなっていることを、特徴とする請求項3記載の調節弁用ケージ。
- 各円筒は一端がホルダーにそれぞれ着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項3または4記載の調節弁用ケージ。
- 各流路孔は各円筒面上で60°千鳥配置で規則的に配置され、各流路孔は同一の径を有し、各流路孔の中心間の間隔は前記径の2倍以上3倍以下であることを、特徴とする請求項1,2,3,4または5記載の調節弁用ケージ。
- 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1,2,3,4,5または6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。
- フランジ部が2本の配管の各フランジの間に挟んで取り付けられ、ケージが配管内に配置される配管サイレンサーにおいて、前記ケージは請求項1,2,3,4,5,6または7記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とする配管サイレンサー。
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