JP7333905B2

JP7333905B2 - 配管用消音器

Info

Publication number: JP7333905B2
Application number: JP2019092732A
Authority: JP
Inventors: 啓介小原; 潔竹下; 孟川口; 忠裕高橋; 博小島; 雅人真鍋
Original assignee: Togawa Rubber Co Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Togawa Rubber Co Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2023-08-28
Anticipated expiration: 2039-05-16
Also published as: JP2020186788A

Description

本発明は、配管に設けられる配管用消音器に関する。

真水や海水等を送る配管内では、ポンプの動作に起因した脈動や狭路により発生するキャビテーションによって、配管内の流体に圧力変動が生じる。この圧力変動および当該圧力変動により引き起こされる振動は雑音源となるだけでなく、機器の故障や摩耗を引き起こすため、高層ビル、工場又は水中ビークル等の配管で問題となっている。

例えば特許文献１には、配管の本体部に当該本体部よりも大径の大径部を設け、その中に微小独立気泡を有する弾性体を設置することで流体の脈動を吸収する脈動フィルタが開示されている。この脈動フィルタでは、脈動又は衝撃に対して弾性体が変形するため、当該脈動や衝撃を吸収することができるとのことである。

特開平８－２４０２０１号公報

しかしながら、従来の弾性体では、低減できる圧力変動や振動の周波数帯に限りがある。そのため、従来の弾性体は、幅広い周波数帯の圧力変動や振動を低減することができない。

そこで、本発明は、幅広い周波数帯の圧力変動および振動を低減することができる配管用消音器を提供することを目的とする。

本発明の配管用消音器は、流体が流れる配管であって、本体部および前記本体部よりも大径な大径部を含む配管と、前記大径部と同軸状に前記大径部内に設けられると共に前記大径部の径方向に重ね合わされた少なくとも２つの管状の弾性部材と、を備え、前記少なくとも２つの管状の弾性部材は、空隙率が互いに異なる弾性部材であるものである。

本発明に従えば、空隙率の比較的高い弾性部材は配管内を流れる流体を伝搬する比較的低い周波数帯の圧力変動や振動を低減し、空隙率の比較的低い弾性部材は配管内を流れる流体を伝搬する比較的高い周波数帯の圧力変動や振動を低減することができる。これにより、幅広い周波数帯の圧力変動や振動を低減することができる。また、このような弾性部材を重ね合わせることで一の弾性部材に伝搬した圧力変動や振動が他の弾性部材に伝搬する際に徐々に減衰されるため、上記圧力変動や振動がより低減される。

上記発明において、前記少なくとも２つの弾性部材は３つ以上の弾性部材であってもよい。

上記構成に従えば、３つの周波数帯の圧力変動や振動、例えば、低～中周波数帯の圧力変動や振動、中～高周波数帯の圧力変動や振動、および高～極高周波数帯の圧力変動や振動を低減することができる。

上記発明において、配管用消音器は、前記少なくとも２つの弾性部材のうちの最内層に位置する弾性部材の内側において当該弾性部材に前記径方向に重ね合わされ、前記本体部と連続する壁面を形成する管状の第１薄膜部材をさらに備えてもよい。

上記構成に従えば、各弾性部材が流体に直接触れることにより当該弾性部材が劣化すること、および弾性部材内のガスが空隙を介して透過して配管内に入り込むことを防ぐことができる。これにより、長期間における圧力変動や振動によって弾性体内のガスが配管内に漏れ出す恐れがある従来の弾性体と比べ、本発明の配管用消音器は長期間の使用に好適である。

上記発明において、配管用消音器は、前記少なくとも２つの弾性部材のうちの最外層に位置する弾性部材の外側において当該弾性部材に前記径方向に重ね合わされた管状の第２薄膜部材と、前記少なくとも２つの弾性部材の両端を塞ぐ２つの第３薄膜部材と、をさらに備えてもよい。

上記構成に従えば、各弾性部材が劣化することを抑制又は防止することができる。

上記発明において、前記弾性部材はゴム製であってもよい。

上記構成に従えば、弾性部材に空隙を設け易くなる。

本発明によれば、幅広い周波数帯の圧力変動および振動を低減することができる配管用消音器を提供することができる。

本実施形態に係る配管用消音器の構成を示す断面図である。図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。配管に図１の配管用消音器を設けた場合および設けない場合における圧力変動レベルを示すグラフである。配管に図１の配管用消音器を設けた場合および設けない場合における振動レベルを示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る配管用消音器について図面を参照して説明する。以下に説明する配管用消音器は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は以下の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で追加、削除および変更が可能である。

図１に本実施形態に係る配管用消音器の断面構成を示す。図１に示すように、配管用消音器１は、流体が流れる配管であって、本体部２および当該本体部２よりも大径な大径部７を含む配管２０と、大径部７と同軸状に当該大径部７内に設けられると共に大径部７の径方向に重ね合わされた３つの円管状の弾性部材１０（図２参照）とを備えている。流体は、例えば真水、海水又は油等である。

本実施形態では、上記３つの弾性部材１０は、図２に示すように、第１空隙率を有する第１弾性部材１０ａと、第１空隙率よりも低い第２空隙率を有する第２弾性部材１０ｂと、第２空隙率よりも低い第３空隙率を有する第３弾性部材１０ｃとを含む。第１弾性部材１０ａが最内層であり、第２弾性部材１０ｂが中間層であり、第３弾性部材１０ｃが最外層である。第１弾性部材１０ａ、第２弾性部材１０ｂおよび第３弾性部材１０ｃは、空隙率が互いに異なるものである。第１弾性部材１０ａと第２弾性部材１０ｂとの空隙率の差の最小値は例えば１０％であり、第２弾性部材１０ｂと第３弾性部材１０ｃとの空隙率の差の最小値は例えば１０％である。

配管用消音器１は、管状の第１薄膜部材４と、管状の第２薄膜部材５と、２つの第３薄膜部材６とをさらに備えている。第１薄膜部材４は、最内層に位置する第１弾性部材１０ａの内側において当該第１弾性部材１０ａに径方向に重ね合わされ、本体部２の内周壁と連続する壁面を形成している。第２薄膜部材５は、最外層に位置する第３弾性部材１０ｃの外側において当該第３弾性部材１０ｃに径方向に重ね合わされた状態で設けられている。また、２つの第３薄膜部材６は、第１乃至第３弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの両端を塞ぐようにそれぞれ設けられている。第１薄膜部材４、第２薄膜部材５および第３薄膜部材６は、ゴム製であり、例えばクロロプレンゴム（ＣＲ）で形成される。

第１弾性部材１０ａ、第２弾性部材１０ｂおよび第３弾性部材１０ｃは、ゴム製であり、例えば天然ゴムで形成される。第１弾性部材１０ａの肉厚部分の中には、当該第１弾性部材１０ａの軸線方向に沿って複数の円管状部材３ａが放射状に設けられている。これにより、第１弾性部材１０ａの中に空隙ａｓが形成されている。

また、第２弾性部材内１０ｂの肉厚部分の中には、当該第２弾性部材１０ｂの軸線方向に沿って複数の円管状部材３ｂが放射状に設けられている。これにより、第２弾性部材１０ｂの中に空隙ａｓが形成されている。さらに、第３弾性部材内１０ｃの肉厚部分の中には、当該第３弾性部材１０ｃの軸線方向に沿って複数の円柱状部材３ｃが放射状に設けられている。これらの円管状部材３ａ，３ｂおよび円柱状部材３ｃは、ゴム製であり、例えば天然ゴムで形成される。

第１弾性部材１０ａは第１空隙率を有し、第２弾性部材１０ｂは第１空隙率よりも低い第２空隙率を有し、第３弾性部材１０ｃは第２空隙率よりも低い第３空隙率を有している。空隙率とは、各弾性部材（円管状部材又は円柱状部材を含む）の横断面積に含まれる空隙ａｓの横断面積の割合（％）である。したがって、第３弾性部材１０ｃの第３空隙率は０％となる。

第１弾性部材１０ａは、配管２０内を流れる流体を伝搬する主に低周波数～中周波数帯の圧力変動や振動を低減することができる。また、第２弾性部材１０ｂは、流体を伝搬する主に中周波数～高周波数帯の圧力変動や振動を低減することができる。さらに、第３弾性部材１０ｃは、流体を伝搬する主に高周波数～極高周波数帯の圧力変動や振動を低減することができる。

配管２０内を流れる流体により生じた種々の周波数帯の圧力変動や振動は、第１乃至第３弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃを伝搬する際に徐々に減衰される。これによって、圧力変動や振動がより低減される。また、上記圧力変動により引き起こされる配管の振動が低減されると共に、当該振動が流体に伝搬することに起因して生じる圧力変動も低減されるようになっている。具体的には、図３から上記の圧力変動が配管用消音器１により幅広い周波数帯（数Ｈｚ以上の周波数帯）で低減されていることが分かり、図４から上記の振動が配管用消音器１により幅広い周波数帯（数Ｈｚ以上の周波数帯）で低減されていることが分かる。

以上説明したように、本実施形態の配管用消音器１によれば、空隙率の比較的高い第１弾性部材１０ａは配管２０内を流れる流体を伝搬する比較的低い周波数帯の圧力変動や振動を低減し、空隙率が中間レベルの第２弾性部材１０ｂは配管２０内を流れる流体を伝搬する比較的低い周波数帯の圧力変動や振動を低減し、空隙率の比較的低い第３弾性部材１０ｃは配管２０内を流れる流体を伝搬する比較的高い周波数帯の圧力変動や振動を低減することができる。これにより、幅広い周波数帯の圧力変動や振動を低減することができる。また、このような第１乃至第３弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃを重ね合わせることで一の弾性部材に伝搬した圧力変動や振動が他の弾性部材に伝搬する際に徐々に減衰されるため、上記圧力変動や振動がより低減される。以上のような配管用消音器１は、特に、潜航深度に応じて配管内圧力が幅広く変動し得る水中ビークル等に有用である。

また、本実施形態では、配管２０内の使用圧力が変動した場合、比較的高い第１空隙率の第１弾性部材１０ａおよび第２空隙率の第２弾性部材１０ｂは比較的大きく変形し、比較的低い第３空隙率の第３弾性部材１０ｃは比較的小さく変形する。このため、配管２０内の圧力が変動した際に各弾性部材の相互間で変形を吸収して抑制することができる。このため、大きく変形した弾性部材で配管内部が塞がれるようなことが起こることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、最内層に位置する第１弾性部材１０ａの内側において当該第１弾性部材１０ａに径方向に重ね合わされた第１薄膜部材４を設けることで、各弾性部材が流体に直接触れることにより当該弾性部材が劣化すること、および弾性部材内のガスが空隙ａｓを介して透過して配管２０内に入り込むことを防ぐことができる。これにより、長期間における圧力変動や振動によって弾性体内のガスが配管内に漏れ出す恐れがある従来の弾性体と比べ、配管用消音器１は長期間の使用に好適である。

さらに、本実施形態では、最外層に位置する第３弾性部材１０ｃの外側において当該第３弾性部材１０ｃに径方向に重ね合わされた管状の第２薄膜部材５と、第１乃至第３弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの両端を塞ぐ２つの第３薄膜部材６を設けることで、各弾性部材が劣化することを抑制又は防止することができる。

以上のような効果を奏し得る配管用消音器１は、例えば高層マンション等の建築における上下水道配管の圧力変動や振動の低減、水中ビークル等における配管の圧力変動や振動の低減、および工場内の配管の圧力変動や振動の低減を図るために有効に用いることができる。特に、水中ビークルなどでは潜航深度により使用圧力が大きく変動するため、当該水中ビークルに設けられた配管内の流体の使用圧力の変化および圧力変動の吸収を実現するために本配管用消音器１は有用となる。

（変形例）
上述の実施形態の他にも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で次のような種々の変形も可能である。

上記実施形態では、第１弾性部材１０ａに同一形状の複数の円管状部材３ａを設け、第２弾性部材１０ｂに同一形状の複数の円管状部材３ｂを設けることで空隙ａｓを形成するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば同一形状の複数の角管状部材を設けることで空隙を作るようにしてもよいし、異なる形状の管状部材を設けることで、例えば球状や台形状等の空隙を作るようにしてもよい。

また、上記実施形態では、配管２０の大径部７の内側から、第１弾性部材１０ａ、第２弾性部材１０ｂおよび第３弾性部材１０ｃの順で積層するように構成したが、各弾性部材の積層順序はこれに限定されるものではない。例えば、配管２０の大径部７の内側から、第２弾性部材１０ｂ、第３弾性部材１０ｃおよび第１弾性部材１０ａの順で積層してもよいし、第３弾性部材１０ｃ、第１弾性部材１０ａおよび第２弾性部材１０ｂの順などで積層してもよい。

また、上記実施形態では、円柱状部材３ｃを用いたが、これに限定されるものではなく、当該円柱状部材３ｃの代わりに、円管状部材３ａ，３ｂと同様の円管状部材を採用することで、第３弾性部材１０ｃの第３空隙率を、０％を超える値に設定してもよい。

また、上記実施形態では、第１弾性部材１０ａおよび第２弾性部材１０ｂに円管状部材３ａ，３ｂを設けることで第１弾性部材１０ａ内および第２弾性部材１０ｂ内に空隙ａｓを形成するように構成したが、これに限定されるものではなく、第１弾性部材１０ａ内および第２弾性部材１０ｂ内に直接空隙を形成してもよい。

さらに、上記実施形態では、第１弾性部材１０ａ、第２弾性部材１０ｂおよび第３弾性部材１０ｃをゴム製したが、これに限定されるものではなく、粘弾性体等の他の部材で形成してもよい。

１配管用消音器
２配管の本体部
３ａ，３ｂ円管状部材
３ｃ円柱状部材
４第１薄膜部材
５第２薄膜部材
６第３薄膜部材
７配管の大径部
１０弾性部材
１０ａ第１弾性部材
１０ｂ第２弾性部材
１０ｃ第３弾性部材
２０配管
ａｓ空隙

Claims

流体が流れる配管であって、本体部および前記本体部よりも大径な大径部を含む配管と、
前記大径部と同軸状に前記大径部内に設けられると共に前記大径部の径方向に重ね合わされた少なくとも２つの管状の弾性部材と、を備え、
前記少なくとも２つの管状の弾性部材は、空隙率が互いに異なる弾性部材であり、
前記少なくとも２つの管状の弾性部材のうちの何れかの弾性部材は、前記弾性部材の中に当該弾性部材の軸線方向に延び且つ前記少なくとも２つの弾性部材の何れとも異なる部材である円管状部材が設けられたものである、配管用消音器。
前記少なくとも２つの弾性部材は３つ以上の弾性部材である、請求項１に記載の配管用消音器。
前記少なくとも２つの弾性部材のうちの最内層に位置する弾性部材の内側において当該弾性部材に前記径方向に重ね合わされ、前記本体部と連続する壁面を形成する管状の第１薄膜部材をさらに備える、請求項１又は２に記載の配管用消音器。
前記少なくとも２つの弾性部材のうちの最外層に位置する弾性部材の外側において当該弾性部材に前記径方向に重ね合わされた管状の第２薄膜部材と、
前記少なくとも２つの弾性部材の両端を塞ぐ２つの第３薄膜部材と、をさらに備える、請求項３に記載の配管用消音器。
前記弾性部材はゴム製である、請求項１乃至４の何れか１項に記載の配管用消音器。