JPH07180699A - ピストン型圧力脈動音サイレンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気量を大きくすることができ、しかも
空気洩れを極力小さくでき、耐熱・耐圧性があり、か
つ空気の弾性を殺すことのない水中音サイレンサを提
供することを目的とする。 【構成】 加圧空気を供給可能な空気封入バルブ２を備
えた本体シリンダ１と、本体シリンダ１内にあって周辺
をＯリング４でシ−ルし、グリスを入れるグリス用溝５
を設けた軽い材料製のピストン３と、本体シリンダ１の
下部にあってピストン３の下降量を制限するピストン止
めスナップリング６とからなり、ピストン３の上部に封
入された空気により消音できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はピストン型水中音サイレ
ンサに関するものである。特に圧力脈動音のサイレンサ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポンプは羽根の翼数と回転数の積による
周波数成分を持った圧力脈動を発生させる。この圧力脈
動が水柱の固有振動数と一致すると、水柱共鳴が発生
し、内部の圧力脈動が増大すると共に、配管系がその加
振力を受けて激しい振動を起す。また、圧力脈動が大き
いと、その反力が作用してポンプ自体の運転に悪影響を
及ぼす。さらに配管系の固有振動数と圧力脈動の周波数
が一致して共振し、激しい振動が培加される。このよう
な圧力脈動の原因となるポンプであるが、最近では、受
水タンクの汚染の問題から、重力給水よりポンプで直接
給水する方式が多く、又空調設備でも冷温水ポンプ，冷
却水ポンプが水の循環に多く使われている。

【０００３】管路が長く、流量が多く、管内流速の大き
な水配管では、弁の開閉・ポンプの急停止がウォ−タ・
ハンマ（水槌）音発生の原因となることがある。ウォ−
タハンマによる圧力上昇は衝撃的であり、配管およびそ
れに接続される機器に損傷を与えることになる。建物の
高層化に伴い、水道本管側の給水圧の上昇、建物内の給
水加圧ポンプの揚程アップなどが、この問題を更に深刻
化している。このウォ−タハンマ音と前記圧力脈動音
は、騒音の二大クレ−ム源となっている。このうちウォ
−タハンマ音は圧力の上昇であるからクッション材とし
て弾性体を設ければこれに対処できる。

【０００４】従来このような騒音をなくすものとして、
干渉吸収型、膨張型、そして吸収型がしられてい
る。 干渉・吸収形について；これは図９に示すごとくゴム
製の外胴ａと水の方向を変える内胴ｂと接続フランジｃ
とで構成されている。この構成により、ゴム製外胴ａと
内胴ｂの位相差で音を干渉させて消音し、かつゴムの弾
性で吸収することもできる。しかし次のような問題があ
る。 １）使用水圧が高いと軟質のゴムが使えず弾性効果が小
さい。 ２）微少な圧力変化のみ対応し、大きな圧力変化、急激
な圧力変化には対応できない。 ３）ゴムを使用しているため耐熱・耐圧に限界がある。 ４）ゴムは空気に比べ弾性効果が小さい。

【０００５】膨張型について；これは図１０に示す如
く、管路途中に膨張短管ｅを設置して圧力脈動の分布状
態を変化させる方法である。消音効果を得るには膨張短
管ｅの断面積Ａを管路ｆの断面積Ａ′の３倍以上（Ａ＞
３Ａ′）にし、さらに膨張短管ｅの長さを２〜５ｍにも
する必要がある。従って設置スペ−スをとりすぎるとい
う問題がある。

【０００６】吸収形について；これは図１１に示す如
く管路ｈの途中に空気室ｇを設置し、空気の弾性効果を
利用して圧力脈動を吸収する方法である。この方法を高
圧下で使用すると空気が水に速く溶け込み、効果が低下
する。又空気量が少なくなると圧力脈動が逆に増巾する
ことがあり問題がある。結局高圧下で使用するには空気
量を多くする必要があるが、これでは空気室ｇの容積が
大きくなり、設置スペ−スを多く必要とするので、これ
又問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の問題点に鑑
み、空気量を大きくすることができ、しかも空気洩
れを極力小さくでき、耐熱・耐圧性があり、かつ空
気の弾性を殺すことのない水中音サイレンサ特に脈動音
サイレンサを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】加圧空気を供給可能な空
気封入バルブ２を上部に備えた本体シリンダ１と、本体
シリンダ１内にあって周辺をＯリング４でシ−ルし、グ
リス用溝５を設けた軽い材料製のピストン３と、本体シ
リンダ１の下部にあってピストン３の下降量を制限する
ピストン止めスナップリング６とからなり、送水管９に
対し接続管７を介し接続し、送水管９内を伝わる脈動を
ピストン３の上部に封入された空気により消音できるよ
うにした。

【０００９】

【実施例】図１に基いて説明する。図１で１は空気封入
バルブ２を上部に備えた本体シリンダである。本体シリ
ンダ１内にはピストン３が上下動可能に嵌挿されてい
る。ピストン３には周面にＯリング４が装着されてい
る。５はグリス用溝でピストン３の周面中央部に設けら
れている。６はピストン３の下向きの動きを制限するピ
ストン止めスナップリングである。７は送水管９（図
２）とピストン３を結ぶ接続管である。図２はピストン
型の水中音サイレンサＡの使用例を示す図である。水中
音サイレンサＡは図２の如く圧力脈動が発生している所
（図２(ａ)）、又はポンプの吐出側の送水管９に接続管
７で接続する（図２(ｂ)）。

【００１０】圧力脈動の振巾の分布は、管路端の反射に
よって異なる。図３で、管路端が閉鎖端の場合は、ここ
で管路が密閉状態で終っているような場合で、圧力脈動
の管路端の振巾は極大となる。又開放端の場合は、ここ
に開放水槽があるような場合で、圧力脈動の管路端での
振巾は極小となる。又、管路途中の反射物によっても、
圧力脈動の振巾は変化する。実際の配管設備では、途中
に弁、分岐管、異径管或いは空気室等があるため、圧力
波の増巾や干渉があり、管路途中の圧力脈動の振巾の谷
はゼロとならない。図４は、管路端に反射物として弁１
０を取り付けた場合の圧力波の分布状態を示す。

【００１１】さて、反射物を空気室とした場合、空気室
の空気量を除々に大きくしていくと、圧力波の振巾は除
々に小さくなってゆく。本発明はこのことを利用したも
のである。空気室を圧力脈動の山の位置におくと、空気
の弾性効果が最も有効に働く。萬一空気室が圧力脈動の
谷の位置にきても、実際の配管設備では反射物が多数あ
るので管路途中の圧力脈動の谷の振巾はゼロでないと推
測され、空気室の空気量が十分大きければ圧力脈動は大
きく減衰する（図５，図６）。

【００１２】図５は音速１,２５０ｍ／ｓ、圧力波２５
０Ｈzの圧力脈動のシミュレ−ション結果を示し、図５
(ａ)は反射物の有無による圧力波の変化を示す。図中
は反射がない場合で、図３の開放端の場合に相当し、振
巾が極小となっている。しかし反射が中から大になるに
つれて脈動の振巾が変化している。図５(ｂ)はイが反射
物のない場合で、前記したように谷の部分で振巾は極小
となっている。ロは反射物がなく、谷の位置に大きな空
気量のある場合であるが、音圧の変化はイとさして変ら
ない。ハの場合は反射物があって谷の部分に大きな空気
室のある場合で、音圧は一段と下っている。

【００１３】図６〜図８は図５と同様圧力波と音圧の関
係をしらべたもので、直管５ｍに２５０Hzの音を流した
場合、音圧は大きく変化することがわかる(図６)。図７
の場合は図６と同一条件で本発明のシリンダを谷の位置
に設置した場合であって、音圧の変化が相当に減少して
いることがわかる。図８は同じくシリンダを設置した場
合で、本発明のシリンダを山の位置に設置した場合で、
谷の位置の場合よりさらに効果的で効果が最大に発揮さ
れていることがわかる。本発明をポンプ吐出口で行うな
らば、圧力脈動の通過率を１０〜２５％にできる。又、
これにより弁の開閉、ポンプの始動・停止で発生するウ
ォ−タハンマ音を空気の弾性効果で吸収減衰することが
できる。

【００１４】

【効果】上に述べたようなピストン型水中音サイレンサ
によれば、 １）ピストン３上部の空気８はピストン周面のＯリング
４の存在により完全に封じ込められるので弾性効果を減
少させることなく高い反応性を示す。 ２）又使用水圧に対応して、空気封入バルブ２より空気
を増減できるので、空気圧を高めることができる。 ３）Ｏリング４とグリス用溝５内のグリスにより、空気
洩れがほとんどないので、消音効果に効果的である。 ４）主として圧力脈動音に対して効果的である。しかし
空気量が多量にあり、反応性が良いので、ハンマ音対策
にも効果的である。 ５）コンパクトな形状であるから、簡単に管路に取り付
けることができる。 ６）ゴム等を使用しないので耐熱・耐圧型として好適で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水中音サイレンサの断面図。

【図２】水中音サイレンサの適用例を示す。

【図３】圧力脈動の管端における状態を示す。

【図４】管端に反射物として弁を取り付けた場合の圧力
派の分布状態を示す図。

【図５】反射物の有無による音圧の変化を示す図。

【図６】図５と同様音圧の変化図で、直管５ｍに２５０
Ｈzの音を流した場合を示す。

【図７】同６と同一条件で、本発明のシリンダを谷の位
置に設置した場合の音圧の変化図。

【図８】同じくシリンダを設置した場合で、本発明のシ
リンダを山の位置に設置した場合の音圧の変化図。

【図９】公知サイレンサの第１例を示す。

【図１０】同じく第２例を示す。

【図１１】同じく第３例を示す。

【符号の説明】

１ 本体シリンダ ２ 空気封入バルブ ３ ピストン ４ Ｏリング ５ グリス用溝 ６ スナップリング ７ 接続管 ８ 空気 ９ 送水管 10 弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧空気を供給可能な空気封入バルブ
   (２)を上部に備えた本体シリンダ(１)と、本体シリンダ
   (１)内にあって周辺をＯリング(４)でシ−ルし、グリス
   用溝(５)を設けた軽い材料製のピストン(３)と、本体シ
   リンダ(１)の下部にあってピストン(３)の下降量を制限
   するピストン止めスナップリング(６)とからなり、送水
   管(９)に対し接続管(７)を介し接続して使用するピスト
   ン型圧力脈動音サイレンサ。