JPS6048669B2

JPS6048669B2 - 低騒音弁

Info

Publication number: JPS6048669B2
Application number: JP52062370A
Authority: JP
Inventors: 幸三西川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1985-10-29
Also published as: JPS53148029A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、騒音を低減して液体およびガスなどの減圧ま
たは流量制御を行なうための低騒音弁に関する。

流体を配管中に通過させるとき、流速が大きいほど流体
内でカルマン渦が発生し、特に絞り部、制御弁部の部分
て流速が増加されるため渦の発生が活発となり、この渦
が発生したり分解する時に渦の運動エネルギの一部が音
のエネルギに転換されるため騒音が発生する。

この騒音をできる限り少なくするために従来から低騒音
弁としてはいくつかの形式が実用化される或る程度の低
騒音弁は評価されているけれども、これらはいずれも構
造が複雑てあり、製作上特殊な技術または技能を要し、
高価であり、保守の観点からも問題がある。特に、円筒
状ケージと同心の筒状弁体を軸線方向に変位して多孔オ
リフィスを開閉することによつて流量を変化させる構造
の先行技術では、小流量時、したがつて高差圧時には、
開いている多孔オリフィスの数が少ないので、流れを細
分化して騒音の低減を図るという原理にもとることにな
つた。本発明は、このような問題点に鑑みてなされたも
のであつて、簡単な構造で小流量・高差圧時においても
騒音が低い低騒音弁を提供することを目的とする。

第１図は、本発明の一実施例の縦断面を示す。

この低騒音弁は、玉形弁などに類似した弁箱１と、スリ
ット２を有する円筒状ケージ３と、ケージ３の内周面に
同軸に摺接してスリット２の開口面積を変える弁体４と
、弁体４に固着された弁棒５とを含む。弁箱１において
、流入口６と流出口７とを連通する流路８が形成される
。流路８の途中にはその流路８の一部を成す受部９が形
成される。ケージ３は、その下端部（上下方向は第１図
において言う）の外径が段差状に小さく形成された嵌合
部１０を有する。この嵌合部１０は前記受部９に嵌合し
、かつ嵌合部１０の肩と受部９の上面との間にパッキン
１１が介在される。ケージ３の上端面はパッキン１２を
介して端板１３によつ−て閉じられる。端板１３の上面
は、弁箱１に固着される蓋１４の支持面１５に当接する
。こうしてケージ３は弁箱１内に固着され、流入口６か
らの流体は、ケージ３の外方からスリット２を通つて内
方に流過して、流出口７に至る。第２図はケージ３の外
周面の展開図である。

ケージ３の周壁には一定の幅を有する１条のらせん状ス
リット２が穿設され、このスリット２の内側面１６はケ
ージ３の軸線に垂直である。弁体４は、ケージ３内に密
に適合し、円柱体の外壁はケージ３のスリット２と同一
ピッチで同一幅て同一巻き方向を有する１条のらせん状
の条溝１７が刻設されて成る。

条溝１７の下部終端は、ケージ３の嵌合部１０内したが
つて流出口に通じる流路８に連通する。流入口６から流
入された流体は、ケージ３のスリット２から弁体４の条
溝１７をらせん状に下方へ通つて流出口７から排出され
る。

弁棒５をその軸線のまわりに回動すると、スリット２の
開口面積が変化する。たとえば第１図示のようにスリッ
ト２が全関している状態において、弁棒５したがつて弁
体４をスリット２の巻き方向とは逆方向（矢符１８）に
回動すると、スリット２は弁体４によつて第２図の斜線
の部分だけ閉じられ、それによつて流量を小さく調節す
ることができる。スリット２および条溝１７の幅ａが、
スリット２相互間および条溝１７相互間の幅ｂよりも少
さく形成されているとき、弁棒５の回動によつてスリッ
ト２を全閉することがてきる。スリット２の幅は上述の
ように弁体４の回動によつて変化され、しかるにそのス
リットの開口の長さは常にほぼ一定である。

したがつて小流量時においてもスリット２の開口長さは
一定であり、流体の流れが長く細分化されたままである
ので、．特に小流量時には前述の先行技術に比べて著し
く騒音低減が図られることになる。しかして本件発明者
の究明によれば、本発明では細長いスリットの幅が変え
られて開口面積が変わるので、同一面積したがつて同一
流量の多孔オ！リフイスを有する在来の低騒音弁に比べ
て騒音の発生がより低減されることが判かつた。

このことを明らかにする実験結果を、第６図〜第８図を
参照して述べる。第６図においては、ライン１１は第１
図およびク第２図の実施例の音圧レベルである。

この実施例においてｂ＝２．９Ｔｎｍ）Ｃ＝４．７ＴＷ
ｔ，．ｄ＝１２７Ｗｔ）円筒状ケージ３の外径は４１−
φであり、スリット２の第２図における上下方向の幅は
０．８−であり、このスリット２は３ターン形成されて
いる。流入口６と流出口７との差圧を変化したときにお
いて、本件実施例によればライン１１のように音圧レベ
ルが低い値に維持されることが判つた。比較のために第
７図に示されている先行技術の実験結果を第６図のライ
ン１２で示す。

第７図に示される先行技術では、弁箱２１に設けられて
いる円筒状ケージ２２内筒状弁体２３が、軸線方向に変
位するように構成される。円筒状ケージ２２フには、多
数の孔すなわち多孔オリフィスが形成される。円筒状ケ
ージ２２の外径は４１Ｔｆｇｎφであり、その半径方向
の厚みは４．７ｗｍであり、オリフィスの単一個の内径
は４Ｔｎｍφであり、このようなオリフィスが２洞点在
して形成される。このような構・成によれば、ガスの流
路断面積は第１図および第２図に関連して説明した上述
の低騒音弁の断面積とほぼ同一値となる。このような第
７図示の先行技術では、弁箱２１の流入口２４と流出口
２５との間の差圧が上昇するにしたがつて、音圧レベル
・が上昇し、しかもその音圧レベルは前述のライン１１
で示される値よりも大略的に５〜１０ｄＢ大きいこと
が判る。第６図に示されるライン１３の特性は、第８図
に示される在来の開閉弁の特性てある。

弁箱２６内に形成されている弁座２７には、弁体２８が
昇降して弁を開閉することができる。弁座２７が形成さ
れている弁孔２９の内径は■一φてある。このような第
８図に示される在来の開聞弁は、低騒音効果が全くなく
、弁箱２６の流入口３０と流出口３１との間の差圧の増
大に応じて音圧レベルが上昇し、その音圧レベルが大き
い。このようにして第６図のグラフから、本発明に従う
低騒音弁の低騒音効果が優れていることが期待される。
本件発明者は、このような低騒音効果が達成される理由
を次のように考えた。本件低騒音弁におけるいわゆる気
体力学的騒音は、攪乱による運動エネルギーが絞りの下
流で熱に再転化するときの副産物であり、その基本的な
要因は２つある。その１つは高差圧時において、絞りの
縮流部から発生する超音速ジェットの前面の境界衝撃波
である。もう１つは、流体境界の一般攪乱から生じるも
のである。このような騒音の低減の原理は、騒音源を絞
りにおけるガスの吹出口付近に集中させ、次にその音の
伝搬を防ぎ、最終的な流速をできるだけ小さくするとい
うことである。本発明では、スリット２を比較的高い速
度で流体が半径方向内方へ吹き出し、その騒音源ができ
るだけ吹出口近くに留どまるように条溝１７を形成して
いる。流体の流れを、細分混合することによつて、流れ
の発生騒音の減少を図ることができ、特に低周波成分の
減少が著しい。

上述の第６図におけるライン１１，１２に関連して述べ
たように、スリット２と第７図における多孔オリフィス
の流路断面積は同一であつても、流れの細分、混合のた
めには、スリット２が格段に優れている。スリット２は
、第６図のライン１１の特性が得られるとき、０．８７
７！７７１の幅を有し、全長３８６ｍ７７１になる。こ
れに対してライン１２の特性を得る第７図における各オ
リフィスは前述のように４Ｔｗｔφであつて２５＠設け
られており、そのオリフィスの内径は比較的大きい。し
たがつて第７図においては流れを細分、混合することが
不十分であり、騒音が大きくなる結果となる。さらにま
た、本発明に従う低騒音弁においては、流れの攪乱を防
ぐように構成されていることによつて、低騒音効果が達
成される。弁体４の条溝１７はらせん状であるので、ス
リット２を経て弁体４の中心へ向かう半径方向の流体の
流れは、条溝１７において旋回される。そのため噴流が
相互に干渉し合つて破壊しやすく、また弁体４の下部す
なわち遊端側へ向かう流体の流れの方向が緩やかに変化
して層流にほぼ近い流れになるので、騒音の発生が低減
される。スリット２の内側面１６の水平長さｃを長くす
ることによつて、流動摩擦が大きくなり、騒音の吸収が
良好となる。

スリット２の断面形状をＶ字形または波形にして流動摩
擦を大きくしてもよく、あるいはよどみができるだけ生
じないようにイ流線形にしてもよい。また条溝１７の
深さｄは、全開時のスリット２から流入してくる大流量
の流体をらせん状に導くことができるように、充分な長
さに選はれ、それによつて乱流の発生を抑えて騒音の低
減が図られる。 ι第１図および第２図に関連して説明
した実施例では、ケージ３のスリット２は１条であつた
けれども、本発明の他の実施例として、第３図のように
２条であつてもよく、第４図のように３条であつてもよ
く、あるいは第５図のように４条てあつてもよく、応じ
て弁体４の条溝１７の条数が変えられる。

ケージ３および弁体４は、流体の圧力、流速に応じて、
機械的強度を必要とするが、条数が少ないと、構造上強
度が保ちにくく、また機械加工上、工作法によつては条
数が少ない程、難しい面がある。本件ては軸線方向に対
する角度をｏ〜９０度もたせる実施例を述べているが、
その角度のもたせ方に適した条数は、上記強度と工作の
容易性から選択される。なお場合によつては、補強のた
めにスリットの長さ方向に間隔をあけて挾在物（スペー
サー）を挾んでもよい。以上のように本発明はスリット
２を有するケージ３に弁体４を密に適合させて角変位し
、スリット２の開口幅をそのスリット２の長手方向の全
長にわたつて変化させるものであるので、特に小流量時
においても、噴流の分散が充分に行なわれることになり
、騒音の発生が低く抑えられる。

弁体４の条溝１７はらせん状であるので、スリット２を
経て弁体４の中心へ向かう半径方向の流体の流・れは条
溝１７において旋回される。そのため噴流が相互に干渉
しあつて破壊しやすく、また弁体４の遊端側へ向かう流
体の流れの方向が緩やかに変化して層流にほぼ近い流れ
になるので、騒音の発生が低減される。フ図面の簡単な
説明第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
のケージ３の展開図、第３図ないし第５図は本発明のそ
れぞれ他の実施例におけるケージ３の展開図、第６図は
本発明者の実験結果を示すダグラフ、第７図は先行技術
の断面図、第８図は在来の開閉弁の断面図てある。

１・・・・・・弁箱、２・・・・・・スリット、３
・・・・・・ケージ、４・・・・・・弁体、５・・・・
・・弁棒、６・・・・・・流入口、７・・・・・・流出
口、８・・・・・・流路、１７・・・・・・条溝。

Claims

【特許請求の範囲】

１らせん状に連続した細幅のスリット２が形成された
有底中筒状のケージ３、ケージ３の外周に連通する流入
口６と、ケージ３の開口端側に連通する流出口７とを有
する弁箱１、およびケージ３内に密に適合し、スリット
２と同一ピッチのらせん状の条溝１７を有する弁体４を
有し、弁体４をその軸線まわりにケージ３と同軸に角変
位してスリット２と条溝１７との間の間隙を変えること
を特徴とする低騒音弁。