JP5975511B2 - 消音器及び消音器付超音波流量計 - Google Patents
消音器及び消音器付超音波流量計 Download PDFInfo
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請求項7の発明は、請求項6に記載の消音器において、中央障害板と追加中央障害板の第1支軸は、消音筒の軸方向の一方側の端部に、段付き状に縮径されてなる第1係合突部を備えると共に、他方側の端部に、第1貫通孔が拡径されてなる第1受容凹部を備え、外側障害板と追加外側障害板の第2支軸は、消音筒の軸方向の一方側の端部に、段付き状に縮径されてなる第2係合突部を備えると共に、他方側の端部に、第2貫通孔が拡径されてなる第2受容凹部を備え、第1支軸の第1係合突部は、その第1支軸に対して消音筒の軸方向の一方側から隣接する第2支軸の第2受容凹部と凹凸係合し、第2支軸の第2係合突部は、その第2支軸に対して消音筒の軸方向の一方側から隣接する第1支軸の第1受容凹部と凹凸係合しているところに特徴を有する。
請求項10に係る消音器は、流体が流れるパイプの途中に超音波流量計と直列に並べて接続される消音筒を備え、消音筒内に流体を通過させてその流体を伝搬する騒音を軽減させる消音器において、消音筒のうち超音波流量計と反対側の端部に配置されて消音筒の軸方向と直交する境界壁と、境界壁に貫通形成されて消音筒の内部断面積よりも開口面積が小さな境界開口と、境界壁の外面のうち境界開口の縁部に形成されて消音筒をパイプに接続するためのパイプ接続部と、消音筒の内側に設けられて、境界壁と平行な板状をなして境界開口と対向し、その境界開口全体を投影可能な大きさをなすと共に、消音筒の内側面との間に1対の側部開口又は環状の側部開口を形成する中央障害板と、境界壁と平行な板状をなして、側部開口に対して境界壁と反対側から対向しかつその側部開口全体を投影可能な大きさをなし、中央障害板と対向した中央開口を有する外側障害板とを備え、中央障害板における側部開口側の開口縁と、外側障害板における中央開口側の開口縁とに沿って突出形成された縁部突条か、それら開口縁を膨出させた縁部膨出部かの何れかを備えたところに特徴を有する。
請求項15の消音器によれば、各側部開口の内部に1対の円弧形側部ガイドを設けると共に、中央開口の内部に1対の円弧形中央ガイドを設けることにより、流体の流れの偏流を防いで、圧力損失を抑えることができる。
以下、本発明の第1実施形態を、図1〜図3に基づいて説明する。図1には、ガス配管網を構成するパイプ90の途中に接続された減圧弁91,92と、それら減圧弁91,92の間に備えられた超音波流量計80とが示されている。減圧弁91,92は、公知な構造の所謂ガバナであって、減圧弁91で一度、減圧されたガスは超音波流量計80に向かって流れ、その後再び減圧弁92によって減圧されて下流側に流される。また、超音波流量計80は、直線状に延びた計測管81の軸方向と斜めに交差する方向に1対の超音波センサ82,82を対向配置して備えた公知な構造をなし、この超音波流量計80によって減圧弁91の下流側の流量が計測される。
以下、本発明の第2実施形態を図4に基づいて説明する。本実施形態の消音器10Vは、1対の第1側部障害板71C,71Dの大きさが異なっていて、第1側部障害板71C,71Dの対向方向における中央開口71Bの中心が、同方向における境界開口12の中心に対して、ズレ量X分、詳細には、超音波ノイズの波長の1/4だけ図4の下側の側部開口61A側にずれた配置になっている。その他の構成は、上記第1実施形態と同一であるので、重複する説明は省略する。
以下、本願発明の第3実施形態を図5に基づいて説明する。本実施形態の消音器10Wは、前記第1実施形態の消音器10に円弧形側部ガイド65と円弧形中央ガイド66と追加した構成になっている。円弧形側部ガイド65及び円弧形中央ガイド66は、共に第1筒内側面11A,11A(図3(A)参照)の間に差し渡されかつ断面半円形の溝形構造をなしている。そして、円弧形側部ガイド65は、第1中央障害板61の両側方の側部開口61A,61A内にそれぞれ設けられて、それら円弧形側部ガイド65の溝開口が第1中央障害板61側に向けられて、各円弧形側部ガイド65が丁度第1中央障害板61の縁部を中心として湾曲するように配置されている。また、円弧形側部ガイド65は、第2中央障害板62の両側方の側部開口62A,62A内及び、第3中央障害板63の両側方の側部開口63A,63A内にも同様に設けられている。
以下、本発明の第4実施形態を図6に基づいて説明する。本実施形態の消音器10Xは、側部縁部突条67及び中央縁部突条68が設けられている点が前記第1実施形態の消音器10と異なる。側部縁部突条67は、第1中央障害板61のうち境界開口12側の側面における各側部開口61A側の開口縁に沿って突出形成され、断面半円形状をなしている。また、側部縁部突条67は、第2中央障害板62のうち境界開口12側の側面における各側部開口62A側の開口縁及び、第3中央障害板63のうち境界開口12側の側面における各側部開口63A側の開口縁にも同様に設けられている。
以下、本発明の第5実施形態を図7に基づいて説明する。本実施形態の消音器10Yには、側部縁部膨出部73と中央縁部膨出部74とが設けられている点が前記第1実施形態の消音器10と異なる。側部縁部膨出部73は、第1中央障害板61の各側部開口61A側の開口縁を断面円形状に膨出させてなる。また、側部縁部膨出部73は、第2中央障害板62の各側部開口62A側の開口縁及び、第3中央障害板63の各側部開口63A側の開口縁にも同様に設けられている。
以下、本発明の第6実施形態を図8に基づいて説明する。本実施形態の消音器10Zは、上記第2実施形態と上記第5実施形態を組み合わせたものである。具体的には、図8に示すように、消音器10Zは、1対の第1側部障害板71C,71Dの大きさが異なっていて、第1側部障害板71C,71Dの対向方向における中央開口71Bの中心が、同方向における境界開口12の中心に対して、ズレ量X分、詳細には、超音波ノイズの波長の1/4だけ図8の下側の側部開口61A側にずれた配置になっている。
本実施形態は、図9〜図13に示されており、第1実施形態の消音器10を変形させたものである。本実施形態の消音器110は、図9に示すように、全体の幅が軸方向で略均一の筒状をなし、消音筒111とノイズ導入筒117とを同軸上に並べて備えている。具体的には、消音器110は、軸方向の中間位置で内側面が段付き状になった段差部110Dを有し、パイプ90側(図9における左側)の内部断面積が、超音波流量計80側(図9における右側)の内部断面積に比べて小さくなっている。そして、その内部断面積の小さなパイプ90側の部分がノイズ導入筒117を形成し、内部断面積の大きな超音波流量計80側の部分が消音筒111を形成している。消音筒111及びノイズ導入管117は共に、内部断面形状が円形になっている。
本発明に係る消音器10,10W,10X,10Yの効果を、シミュレーションソフトを使用して確認した。具体的には、各消音器10,10W,10X,10Yを超音波流量計80の上流側と下流側の両方に接続して、上流側から下流側に向かって一定流速を与え、下流側の消音器10,10W,10X,10Yから流出するガスの圧力が大気圧となるように設定した場合の上流側の消音器10,10W,10X,10Yにおける消音筒11内の圧力分布、流速分布をシミュレーションした。なお、シミュレーションによる実験条件及び実験結果を下記に示す。
温度20[℃]、ガスの種類を空気、パイプ90の内径16[mm]、間隔H=4[mm]、1対の第1筒内側面11A,11Aの間隔L=26[mm]、入口のガス(空気)の流速を13.8[m/sec]、下流側の消音器10,10W,10X,10Yから流出するガスの圧力を101300[Pa]とする。なお、第1〜第3の中央障害板61,62,63及び1対の第1及び第2の側部障害板71,72の板厚を1[mm]、円弧形側部ガイド65及び円弧形中央ガイド66における半径を2[mm]、板厚を0.1[mm]、側部縁部突条67及び中央縁部突条68の半径を1[mm]、側部縁部膨出部73及び中央縁部膨出部74の半径を1[mm]とした。
図14及び図15に各消音器10,10W,10X,10Yの圧力分布を等高線によって示す。なお、図14及び図15に記載の数値は、計測地点の圧力から下流側の消音器10,10W,10X,10Yから流出するガスの圧力(101300[Pa])を引いたゲージ圧、即ち、差圧が示されている。これにより、消音器10に流入する際のガスの圧力は、ゲージ圧で4650[Pa]であるのに対して、消音器10W,10X,10Yでは、消音器10に比べて消音器10W,10X,10Yに流入する際のゲージ圧を小さくすることができ、ガスの圧力損失を抑えることができたことが確認できた。特に、消音器10Wでは、消音筒11に流入する際のガスの圧力をゲージ圧で2350[Pa]とすることができ、圧力損失を最も抑えることができることが確認できた。図16及び図17に各消音器10,10W,10X,10Yの流速分布を色の濃淡によって示す。また、図18及び図19に各消音器10,10W,10X,10Yの流線を示す。これらにより、消音器10W,10X,10Yにおいて、流路の屈曲によって発生した偏流を流路の幅方向の中心へ移動させることができることが確認できた。
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
11,111 消音筒
11K,111K 境界壁
12,112 境界開口
17,117 ノイズ導入筒(パイプ接続部)
61 第1中央障害板(中央障害板)
61A 側部開口
71,71C,71D 第1側部障害板(外側障害板)
71A 中央開口
65 円弧形側部ガイド
66 円弧形中央ガイド
67 側部縁部突条(縁部突条)
68 中央縁部突条(縁部突条)
73 側部縁部膨出部(縁部膨出部)
74,174 中央縁部膨出部(縁部膨出部)
80 超音波流量計
90 パイプ
100 消音器付超音波流量計
121A 第1支柱(支柱)
121B 第2支柱(支柱)
126A 螺旋孔
161 中央板(中央障害板、追加中央障害板)
171 外側板(外側障害板、追加外側障害板)
173 外側縁部膨出部(縁部膨出部)
173M 側部連通溝
174M 中央連通溝
175 中央リブ
176 外側リブ
B ボルト
Claims (16)
- 流体が流れるパイプの途中に超音波流量計と直列に並べて接続される消音筒を備え、前記消音筒内に前記流体を通過させてその流体を伝搬する騒音を軽減させる消音器において、
前記消音筒のうち前記超音波流量計と反対側の端部に配置されて前記消音筒の軸方向と直交する境界壁と、
前記境界壁に貫通形成されて前記消音筒の内部断面積よりも開口面積が小さな境界開口と、
前記境界壁の外面のうち前記境界開口の縁部に形成されて前記消音筒を前記パイプに接続するためのパイプ接続部と、
前記消音筒の内側に設けられて、前記境界壁と平行な板状をなして前記境界開口と対向し、その境界開口全体を投影可能な大きさをなすと共に、前記消音筒の内側面との間に1対の側部開口を形成する中央障害板と、
前記境界壁と平行な板状をなして、前記側部開口に対して前記境界壁と反対側から対向しかつその側部開口全体を投影可能な大きさをなし、前記中央障害板と対向した中央開口を有する外側障害板とを備え、
前記消音筒の内側断面形状は、四角形であり、
前記中央障害板は、前記消音筒の内側面に架け渡されて、前記消音筒の断面形状である四角形の縦横の一方の辺と同じ幅で、他方の辺より小さい四角形をなすと共に、四角形の前記側部開口を1対形成し、
前記外側障害板は、四角形をなして1対の前記側部開口それぞれに対向配置された1対の側部障害板で構成され、
前記消音筒のうち前記中央障害板が架け渡された1対の内側面の対向方向から見た前記境界壁と前記中央障害板との間隔をH1、前記中央障害板と前記側部障害板との間隔をH2、一方の前記側部開口の開口幅をH3、他方の前記側部開口の開口幅をH4、前記中央開口の開口幅をH5とすると共に、前記中央障害板が架け渡された1対の内側面の間隔をLとし、前記境界開口の開口面積をS1とした場合に、
S1=2・L・H1=2・L・H2=L・(H3+H4)=L・H5
になっていることを特徴とする消音器。 - 前記境界開口は、円形であることを特徴とする請求項1に記載の消音器。
- 前記境界開口は、前記消音筒の内側の断面形状である四角形の縦横の一方の辺と同じ幅で、他方の辺より小さい四角形をなし、
前記パイプ接続部は、前記境界壁の外面から突出した筒状をなしかつその基端部の内側の断面形状が前記境界開口と同じ四角形をなすと共に、先端部の内側の断面形状が円形をなし、先端部から基端部に向かって内部断面積を一定に維持しながら内側の断面形状が円形から四角形に徐変していることを特徴とする請求項1に記載の消音器。 - 前記消音筒のうち前記中央障害板が架け渡された1対の内側面の対向方向から見て、前記境界開口から一方の前記側部開口を通過して前記中央開口に至るまでの第1流路の幅方向の中心における超音波の伝搬距離と、前記境界開口から他方の前記側部開口を通過して前記中央開口に至るまでの第2流路の幅方向の中心における超音波の伝搬距離とを、超音波の半波長の奇数倍だけ異ならせたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1の請求項に記載の消音器。
- 流体が流れるパイプの途中に超音波流量計と直列に並べて接続される消音筒を備え、前記消音筒内に前記流体を通過させてその流体を伝搬する騒音を軽減させる消音器において、
前記消音筒のうち前記超音波流量計と反対側の端部に配置されて前記消音筒の軸方向と直交する境界壁と、
前記境界壁に貫通形成されて前記消音筒の内部断面積よりも開口面積が小さな境界開口と、
前記境界壁の外面のうち前記境界開口の縁部に形成されて前記消音筒を前記パイプに接続するためのパイプ接続部と、
前記消音筒の内側に設けられて、前記境界壁と平行な板状をなして前記境界開口と対向し、その境界開口全体を投影可能な大きさをなすと共に、前記消音筒の内側面との間に1対の側部開口又は環状の側部開口を形成する中央障害板と、
前記境界壁と平行な板状をなして、前記側部開口に対して前記境界壁と反対側から対向しかつその側部開口全体を投影可能な大きさをなし、前記中央障害板と対向した中央開口を有する外側障害板とを備え、
前記中央障害板には、前記消音筒の軸方向に延び、且つ、内側に第1貫通孔を有する第1支軸が一体に形成されると共に、
前記外側障害板には、前記消音筒の軸方向に延び、且つ、内側に第2貫通孔を有する第2支軸が一体に形成され、
前記第1支軸は、前記境界壁に突き当てられると共に、前記第2支軸は、前記第1支軸に突き当てられ、且つ、前記第1貫通孔と前記第2貫通孔とは互いに連通し、
前記第1貫通孔と前記第2貫通孔とに挿通されて、前記境界壁のうち前記第1支軸の延長線上に設けられた雌螺子孔と螺合するボルトをさらに備えていることを特徴とする消音器。 - 前記中央障害板と同一形状をなし、前記外側障害板に対して前記中央障害板と反対側に対向配置された追加中央障害板と、
前記外側障害板と同一形状をなし、前記追加中央障害板に対して前記外側障害板と反対側に対向配置された追加外側障害板と、を備えて、
前記追加中央障害板の前記第1支軸は、前記外側障害板の前記第2支軸に突き当てられると共に、前記追加外側障害板の前記第2支軸は、前記追加中央障害板の前記第1支軸に突き当てられ、
前記ボルトは、前記中央障害板と前記追加中央障害板のそれぞれに形成された前記第1支軸の前記第1貫通孔と、前記外側障害板と前記追加外側障害板のそれぞれに形成された前記第2支軸の前記第2貫通孔とに挿通されていることを特徴とする請求項5に記載の消音器。 - 前記中央障害板と前記追加中央障害板の前記第1支軸は、前記消音筒の軸方向の一方側の端部に、段付き状に縮径されてなる第1係合突部を備えると共に、他方側の端部に、前記第1貫通孔が拡径されてなる第1受容凹部を備え、
前記外側障害板と前記追加外側障害板の前記第2支軸は、前記消音筒の軸方向の一方側の端部に、段付き状に縮径されてなる第2係合突部を備えると共に、他方側の端部に、前記第2貫通孔が拡径されてなる第2受容凹部を備え、
前記第1支軸の前記第1係合突部は、その第1支軸に対して前記消音筒の軸方向の一方側から隣接する前記第2支軸の前記第2受容凹部と凹凸係合し、前記第2支軸の前記第2係合突部は、その第2支軸に対して前記消音筒の軸方向の一方側から隣接する前記第1支軸の前記第1受容凹部と凹凸係合していることを特徴とする請求項6に記載の消音器。 - 前記境界壁には、前記第1支軸と係合して前記中央障害板を位置決めする板材取付部が形成されていることを特徴とする請求項5乃至7の何れか1の請求項に記載の消音器。
- 前記中央障害板における前記側部開口側の開口縁と、前記外側障害板における前記中央開口側の開口縁とに沿って突出形成された縁部突条か、それら開口縁を膨出させた縁部膨出部かの何れかを備えたことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1の請求項に記載の消音器。
- 流体が流れるパイプの途中に超音波流量計と直列に並べて接続される消音筒を備え、前記消音筒内に前記流体を通過させてその流体を伝搬する騒音を軽減させる消音器において、
前記消音筒のうち前記超音波流量計と反対側の端部に配置されて前記消音筒の軸方向と直交する境界壁と、
前記境界壁に貫通形成されて前記消音筒の内部断面積よりも開口面積が小さな境界開口と、
前記境界壁の外面のうち前記境界開口の縁部に形成されて前記消音筒を前記パイプに接続するためのパイプ接続部と、
前記消音筒の内側に設けられて、前記境界壁と平行な板状をなして前記境界開口と対向し、その境界開口全体を投影可能な大きさをなすと共に、前記消音筒の内側面との間に1対の側部開口又は環状の側部開口を形成する中央障害板と、
前記境界壁と平行な板状をなして、前記側部開口に対して前記境界壁と反対側から対向しかつその側部開口全体を投影可能な大きさをなし、前記中央障害板と対向した中央開口を有する外側障害板とを備え、
前記中央障害板における前記側部開口側の開口縁と、前記外側障害板における前記中央開口側の開口縁とに沿って突出形成された縁部突条か、それら開口縁を膨出させた縁部膨出部かの何れかを備えたことを特徴とする消音器。 - 前記中央障害板に形成された前記縁部突条又は前記縁部膨出部を幅方向に横切って前記側部開口に連通した側部連通溝と、
前記外側障害板に形成された前記縁部突条又は前記縁部膨出部を幅方向に横切って前記中央開口に連通した中央連通溝とを備えたことを特徴とする請求項9又は10に記載の消音器。 - 前記中央障害板及び前記外側障害板には、前記縁部突条又は前記縁部膨出部と交差したリブが突出形成されたことを特徴とする請求項9乃至11のうち何れか1の請求項に記載の消音器。
- 前記縁部突条は、断面多角形又は断面半円形であることを特徴とする請求項9乃至12のうち何れか1の請求項に記載の消音器。
- 前記縁部膨出部は、断面多角形又は断面円形であることを特徴とする請求項9乃至12のうち何れか1の請求項に記載の消音器。
- 各前記側部開口の内部で、前記中央障害板と平行になって前記消音筒の内側面に架け渡され、前記中央障害板が架け渡された1対の内側面の対向方向から見た断面形状が、前記中央障害板の縁部を中心として湾曲した円弧状をなした1対の円弧形側部ガイドと、
前記中央開口の内部で、前記1対の側部障害板と平行になって前記消音筒の内側面に架け渡され、前記側部障害板が架け渡された1対の内側面の対向方向から見た断面形状が、各前記側部障害板の縁部を中心として湾曲した円弧状をなした1対の円弧形中央ガイドとを備えたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1の請求項に記載の消音器。 - 請求項1乃至15の何れか1の請求項に記載の消音器を備えたことを特徴とする消音器付超音波流量計。
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