JPS631868A - 流量制御弁 - Google Patents

流量制御弁

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JPS631868A
JPS631868A JP61143176A JP14317686A JPS631868A JP S631868 A JPS631868 A JP S631868A JP 61143176 A JP61143176 A JP 61143176A JP 14317686 A JP14317686 A JP 14317686A JP S631868 A JPS631868 A JP S631868A
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JP
Japan
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valve body
valve
fin
wall surface
control valve
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JP61143176A
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Inventor
Katsuaki Yasui
克明 安井
Yasuo Tada
多田 靖夫
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/16Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
    • F16K1/18Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
    • F16K1/22Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K1/18Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
    • F16K1/22Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
    • F16K1/222Shaping of the valve member

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、流量制御弁に関し、特にその雑音を低減す
るためのものである。
〔従来の技術〕
第7図は日本機械学会編、機械I学便覧Blに示された
従来のml制御弁を一部切欠いて示す斜視図である。こ
の流量制御弁は例えばバタフライ弁である。図において
、(1)は流路を形成する弁胴、(2)は板状の弁体(
3)を回転可能に支持する弁棒である。
次に動作について説明する。弁胴tl+の一端に接続さ
れた入口管(図示せず)より弁胴filに流入した流体
は、弁胴(υと弁体(3)との間隙を通り弁胴iJ)の
他端に接続された出口管(図示せず)より流出する。弁
体(3)の流路に対する角度は弁棒(2)を介して外部
より調節され、これによって流体の2&Iを制御する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のml制in弁は、以上のように構成されているの
で、弁開度が全閉に近い時には流体の流れは弁体(3)
と弁胴fl+の間で急に絞られ、弁通過後、急拡大され
る。従って弁体(3)の下流で大きな乱れが生じやすく
、これが雑音の原因となっていた。
この雑音は特定の周波数に音圧の極大値を持つものであ
り、その周波数は弁上流と下流の圧力比や弁開度などに
よって変化する。
この流用制御弁を含む流路に、数十に+12の超音波を
用いた越音波式カルマン流蓋計を設置することがあるが
、流量制御弁による雑音が流量計の精度を低下させ、特
に雑音が極大となる周波数が流量計に用いる周波数と等
しくなる場合には、IIJtの計測が不可能になるなど
の問題点があった。
例えば、弁胴fl)が内径46mmの円゛筒計で、弁体
(3)が全閉時に弁胴fl)の中心軸となす角度(β)
を85゜に構成される楕円板とする。この流量制御弁を
用いて雑音を測定する実験を行った。実験では2&1制
御弁の下流に直管、絞り弁、サージタンクを介して真空
ポンプを接続し、真空ポンプの吸引力で弁に気流を流す
、上流には超音波式カルマン21t計を接続している。
この流量制御弁であるバタフライ弁の開度を一定にした
状態で弁下流の圧力を変化させ、この時の弁上’a 4
5 m mにおへる風切音をマイクで取り、周波数分析
を行なった。第8図はこの風切音の周波数分析結果を示
す線図である。
この時の弁開度は5″、上流圧力は1気圧、下流圧力は
第8図(a)〜(elに対応してそれぞれ0.9気圧、
0.8気圧、0.7気圧、0.6気圧、0.5気圧であ
る。
横軸は周波数(KHz)であり、縦軸は音圧(dB)で
ある。各線図に表れている38.6KHz のピーク 
(イ)は、カルマン2&fiF計に使われる超音波のも
のであり、バタフライ弁から出る雑音ではない、第8図
fat〜([11に示されるように、下流圧力が0.9
気圧、0.8気圧と高い時、即ち流速が小さい時は微小
であるが、下流圧力が0.6気圧、0.5気圧と流速が
大きくなると、大きなピーク性の雑音を生じる。
ただし、下流圧力が0.4気圧以下になると、弁体(3
)と弁胴(11の間隙における流速が音速に固定される
ため、流速はそれ以上大きくならず、雑音は逆に激減す
る。第9図は弁開度が6′の時の周波数(K l! z
 )に対する音圧(dB)を示す線図であり、この図に
おいても同線に、下流圧力が低く、流速が大きいキキに
大きなピーク性の雑音を生じている。このピークの周波
数は、弁開度によってカルマン流量計に使われる超音波
の周波数と−致し、流量計測を不能にする。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、雑音の発生を低減できるfi量副制御弁得る
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る流量制御弁は、流路を形成する弁胴、こ
の弁胴内に弁棒によって回転可能に支持された板状の弁
体、およびこの弁体の流路下流に聞く部分でかつ弁体の
下流方向の面の外周に沿って設けられ、弁体が流路を全
閉状態にする時、中央部における外壁面と弁胴の内壁面
となす角度がO°〜15°であるフィンを備えたもので
ある。
〔作用〕
この発明における流量制御弁は、弁体と弁胴の内壁の間
を通過した流れが急拡大されず、フィンと弁胴の内壁と
の間で徐々に拡大されるため、弁胴の内壁とフィンとの
間で流速が減速され、圧力回復が起こり、弁体より下流
の乱れが押さえられるため、雑音が低減される。
ただし、全閉時の弁胴の内壁面とフィンの外壁面とのな
す角度が15″より大きいと流れがフィンから71離す
るため、この角度は09〜15°でなければならない。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図(alはこの発明の一実施例による流量制御弁を一部
切欠いて示す斜視図、第1図(blは同しく一部切欠い
て示す側面図である。流量制御弁の一側としてバタフラ
イ弁を示す0図において、+1)は円径が46II11
の円筒状の弁胴、(2)はこの弁胴(11内に弁棒(2
)によって回転可能に支持された板状の弁体で、全閉時
に弁胴(1)の中心軸とのなす角度(β)が85°程度
になるように設置されており、この場合は板厚1.5A
I程度の楕円板で構成されている。(4)は弁体(3)
の流路下流に開く部分で、かつ弁体(3)の下流方向の
面の外周に沿って設けられたフィンで、弁体(3)が流
路全閉状態にする時、中央部における外壁面と弁胴fl
+の内壁面とのなす角度(α)はO。
〜15°になるように構成されている0例えばこの場合
は角度(α)は5であり、弁体(3)の中心から±60
°程度の範囲の周に、弁体(3)の下流側の面に垂直に
固着され、板厚は1.5m1l、巾は6mmである。
図中、矢印はAは流体、例えば空気の流れ方向を示す。
次に動作について説明する。矢印は入方向から弁胴fl
+に流入した流れは、弁体(3)によってせき止められ
、弁体(3)と弁胴+l)の間隙を通って下流に流出す
る。弁体(31の角度は弁体(2)によって外部から制
御されており、この角度に応じて流量が制11flされ
る。弁体(3)の上流に関(部分(第1図に向かって弁
体(3)の上半分)と弁胴とで形成される間隙と、弁体
(3)の下流に開く部分(第1図に向かって弁体(3)
の下半分)と弁胴とで形成される間隙は面積が等しい、
しかし、下流に開(部分の方はフィン(4)のために流
れ効率が良いので、流体は下流に開く部分の間隙に多く
流れる。従って、上流に開く部分の間隙を通る流体の2
AIが減り、発生する雑音は小さくなる。−方、弁体(
3)の下流に開く部分では、i*Iは多くなるが、ファ
ン(4)によって整流されているために乱れが少なくな
り、雑音発生は低減する。第2図+a)〜telはこの
実施例による流量制?1m弁を用い、弁開度を5°とじ
て従来と同様の雑音測定の実験を行った場合の下流圧力
がそれぞれ0.9気圧、0.8気圧、0.7気圧、0.
6気圧、0.5気圧の時の周波数(KHz)に対する音
圧(dB)を示す線図であり、第3図fa)〜telは
同じく弁開度が6の時の線図である。いずれの場合も、
従来の第8図、第9図と比較して明らかなように、雑音
が極めて低く押さえられている。これは、弁体(3)と
弁胴il+の内壁の間を通過した流れがフィン(4)に
よって急拡大されず、フィン(4)の外壁面と弁胴の内
壁面との間で徐々に拡大されていくため、流速が減速さ
れ、圧力回復が起こり、弁体(3)の下流側の乱れが押
さえられるため、雑音が低くなる。ただし、弁体(3)
が流路を全閉状態にする時、フィン(4)の中央部にお
ける外壁面と弁胴の内壁面とのなす角度(α)はO−1
5であるように構成されており、15°を越えると流れ
がフィン(4)から剥離する。
また、フィン(4)の中は、上記実施例に限られるもの
ではないが、フィン(4)の中央部の11が弁体(3)
の回転軸から弁胴il+内壁面までの最大長さの15χ
程度以上に構成するのが好ましく、15χより小さいと
、あまり効果が期待できない。上記実施例では25χ程
度に構成している。
なお、上記実施例では楕円板状の弁体(3)にフィン(
4)を固着する構造のものを示したが、プレス加工、切
削加工などにより弁体(3)とフィン(4)とを−体構
造としてもよい。
また、上記実施例では板状のフィン(4)と弁体(3)
の下流側の面とが゛垂直になるように形成しているが、
第4図に示すように弁体(3)の回転中心軸、または回
転中心軸のフィン側からフィン(4)の下流側端部まで
を滑らかな面で構成してもよく、この場合も雑音低減に
関しては上記実施例と同様の効果を奏し、全開時におけ
る流れ抵抗を小さくするこ□とができる。
また、弁体(3)が流路を全閉状態にする時、フィン(
4)の外壁面と弁胴(1)の内壁面とのなす角度(α)
がフィン(4)の中央部から遠ざかるに従って小さく構
成すれば、流れがフィン(4)の中央部に自然に集まる
ようになり、さらに消音効果が増す。
また逆に、角度(α)がフィン(4)の中央部から遠ざ
かるに従って大きく構成すれば、流れが中央部の両側に
分けられ、雑音の発生を低減することができる。
また、第5図に示すように弁体(3)の上流側面からフ
ィン(4)の外壁面を経てフィン(4)の内壁面に到る
面を滑らかに構成すれば、フィン(4)と弁胴(11の
間隙における流れが滑らかになり、さらに雑音を低σ友
できる。
また、第5図では、フィン(4)の下流側端部を鋭角に
構成しており、弁体(3)が全閉に近い領域で弁体(3
)の下流側にできるエントレイン渦と弁体(3)の間隙
を通った後の流れの合流が滑らかに行なわれ、雑音はさ
らに低減する。
また、フィン(4)の巾は一定でなく、第6図に示すよ
うに、中央部から遠ざかるに従って短く構成すれば1、
上記実施例と同様の効果を奏すると共にフィン(4)の
材料を節約することができる。
また、上記実施例はこの発明をバタフライ弁に応用した
例であるが、これに限らず、スイング弁など、他種の弁
にも応用できることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、流路を形成する弁胴
、この弁胴内に弁棒によって回転可能に支持された板状
の弁体、およびこの弁体の流路下流に開く部分でかつ弁
体の下流方向の面の外周に沿って設けられ、弁体が流路
を全閉状態にする時、中央部における外壁面と弁胴の内
壁面とのなす角度がO′〜15°であるフィンを備える
ことにより、雑音を低減できる流量制御弁が得られる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(al、Q)lはこの発明の一実施例による流量
制御弁を一部切欠いて示す斜視図および側面図、第2図
(711〜+e+および第3図fa)〜[elはそれぞ
れ一実施例の動作時の雑音を周波数(K II z )
に対する音圧(dB)で示す線図、第4図+a+、(b
l、第5図(al、(bl、第6図(al、iblはそ
れぞれこの発明の他の実施例を示す斜視図および側面図
、第7図は従来の流量制御弁を示す斜視図、第8図Ca
t〜tel、および第9図(=1)〜te+はそれぞれ
従来装置の動作時の雑音を周波数(K It z ) 
に対する音圧(dB)で示す線図である。 il+ 、 、・弁胴、(2)・・・弁棒、j31・・
・弁体、(4)・・・フィン。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人     大  岩  増  、惟図面の浄書(
内容に変更なし) 第2図 図面の浄書(内容に変更なし) 第3図 月4 ンノ芝[、ド  CK)−IZ]第7図 図面の浄書(内容に変更なし) 第8図 7i′1浪数 (Kl−IZI 図面の浄書(内容に変更なし) 第9図 側5L仁 (K)(Z) 手続補正書(方式) 特許庁長官数                  傷
1、事件の表示   特願昭61−148176号  
 □3、補正をする者 代表者 志 岐 守 哉 4、代理人 6、補正命令の日付 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明および図面の簡単な説明の欄
および図面 7、補正の内容 (1)明細書第5頁第4行の「(a)〜(e)に対応し
てそれぞれ」を「の上から順に」と訂正する。 (2)同第5頁第10行のr (a) 〜(e) Jを
削除する。 (3)同第9頁第8行の「(a)〜(6)」を削除する
。 (4)同第9頁第6行の「それぞれ」を「上から順に」
と訂正する。 (5)同第9頁第8行の「(a)〜(e)」を削除する
。 (6)同第12頁第19行の[第2図(a) 〜(e)
 Jを「第2図」と訂正する。 (7)同第12頁第19行の「第8図[a)〜(e)」
を「第8図」と訂正する。 (8)同第18頁第4行の「(a)〜(e)」を削除す
る。 (9)同第18頁第6行の「(a)〜(・)」を削除す
る。 αQ第第2図竿第8.第8図、第9図をそれぞれ別紙の
とおり補正する。 8、添付書類の目録 (1)補正した第2図、第8図、第8図、第9図を示す
書面             各1通以上

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)流路を形成する弁胴、この弁胴内に弁棒によって
    回転可能に支持された板状の弁体、およびこの弁体の流
    路下流に開く部分でかつ上記弁体の下流方向の面の外周
    に沿って設けられ、上記弁体が上記流路を全閉状態にす
    る時、中央部における外壁面と上記弁胴の内壁面とのな
    す角度が0°〜15°であるフィンを備えた流量制御弁
  2. (2)フィンの中央部の中は、弁体の回転軸から弁銅内
    壁面までの最大長さの15%以上であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の流量制御弁。
  3. (3)弁体の回転中心軸、または回転中心軸のフィン側
    からフィンの下流側端部までを滑らかな面で構成するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
    の流量制御弁。
  4. (4)弁体が流路を全閉状態にする時、フィンの外壁と
    弁胴の内壁面とのなす角度が、フィン中央部から遠ざか
    るに従って小さく構成することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の流量制御弁
  5. (5)弁体が流路を全閉状態にする時、フィンの外壁と
    弁胴の内壁面とのなす角度が、フィン中央部から遠ざか
    るに従って大きく構成することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の流量制御弁
  6. (6)弁体の上流側面からフィンの外壁面を経てフィン
    の内壁面に到る面を滑らかに構成することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の
    流量制御弁。
  7. (7)フィンの巾は、中央部から遠ざかるに従って短か
    く構成することを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第6項のいずれかに記載の流量制御弁。
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