WO2019215990A1 - 旋回流調整装置 - Google Patents

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WO2019215990A1
WO2019215990A1 PCT/JP2019/006290 JP2019006290W WO2019215990A1 WO 2019215990 A1 WO2019215990 A1 WO 2019215990A1 JP 2019006290 W JP2019006290 W JP 2019006290W WO 2019215990 A1 WO2019215990 A1 WO 2019215990A1
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space
outlet
inlet
pipe
axis
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PCT/JP2019/006290
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Inventor
石井　英二
一樹 吉村
泰介 杉井
佐野　理志
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L43/00—Bends; Siphons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/027—Throttle passages

Definitions

  • the present invention relates to a swirling flow adjusting device that adjusts a swirling flow in a flow path.
  • Patent Document 1 discloses a swirl flow preventing member provided on a branch pipe vertically suspended from one end of a horizontally arranged mother pipe (see claim 1).
  • the swirl flow preventing member is constituted by, for example, at least one plate-like member installed along the axis of the branch pipe (see claim 2). According to such a configuration, the formation of a swirling flow can be prevented by disrupting the cellular vortex.
  • Pipes for flowing fluid are composed of bent pipes, straight pipes, branch pipes, valves, orifices, joints, and other piping elements.
  • a swirling flow may be generated downstream of the bent pipe, the branch pipe, and other pipe elements. If a swirl flow is present, accurate measurement becomes difficult when the flow rate is measured by a flow rate measurement unit including an orifice or the like.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a swirling flow adjusting device capable of adjusting swirling flow in a flow path with a compact configuration without particularly installing a member in the flow path. Let it be an issue.
  • a swirl flow adjusting device includes a first space forming portion that forms a first space, a second space forming portion that forms a second space, and a third space that forms a third space. 3 space formation part.
  • the first space has a first inlet through which a fluid flows and a first outlet through which a fluid flowing from the first inlet flows out.
  • the second space has a second inlet connected to the first outlet, and a second outlet from which a fluid flowing in from the second inlet flows out.
  • the third space has a third inlet connected to the second outlet, and a third outlet from which a fluid flowing in from the third inlet flows out.
  • a vector obtained by projecting a vector from the first inlet toward the first outlet onto a plane perpendicular to the direction in which fluid flows out from the third outlet is defined as a first projection vector.
  • a vector obtained by projecting a vector from the third entrance to the third exit onto the plane is defined as a second projection vector.
  • the direction of the first projection vector is different from the direction of the second projection vector.
  • a swirl flow adjusting device capable of adjusting a swirl flow in a flow path with a compact configuration without particularly installing a member in the flow path.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of a swirl flow adjusting device shown in FIG. 1. It is a longitudinal cross-sectional view of the swirl
  • the pipe through which the fluid flows is composed of a bent pipe, a straight pipe, a branch pipe, a valve, an orifice, a joint, and other pipe elements.
  • the swirl flow adjusting device 100 according to the first embodiment is installed between the upstream pipe 110 having the bent pipes 112 and 114 and the downstream pipe 120 in which the orifice 121 is provided. An example will be described.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a swirl flow adjusting device 100 according to a first embodiment of the present invention, together with an upstream pipe 110 and a downstream pipe 120.
  • the case where the top and bottom in FIG. 1 correspond to the vertical direction is illustrated, but the present invention is not limited to this.
  • the upper and lower sides in FIG. 1 may be, for example, the horizontal direction or an oblique direction with respect to the vertical direction.
  • the swirl flow adjusting device 100 is installed between the upstream pipe 110 and the downstream pipe 120.
  • the upstream pipe 110, the swirl flow adjusting device 100, and the downstream pipe 120 are formed with a flow path through which a fluid flows, and communicate with each other.
  • the upstream pipe 110 has two bent pipes 112 and 114 having curved axes, and a straight pipe 113 arranged between the bent pipe 112 and the bent pipe 114 and having a straight axis.
  • the upstream pipe 110 includes a straight pipe 111 connected to the upstream side of the bent pipe 112 and a straight pipe 115 connected to the downstream side of the bent pipe 114.
  • the downstream pipe 120 is a straight pipe.
  • the downstream pipe 120 is provided with an orifice 121.
  • the orifice 121 is a disc in which a circular hole for narrowing a flow path formed in the downstream pipe 120 is formed in the center.
  • the flow rate is obtained by measuring the differential pressure across the orifice 121.
  • the fluid flowing in the upstream side pipe 110 passes through the two bent pipes 112 and 114, then enters the swirl flow adjusting device 100, and then flows into the orifice 121 through the downstream side pipe 120 which is a straight pipe.
  • the bent tube 112 and the bent tube 114 are drawn so as to be in the same plane, but either one may be shifted to the front or back of the paper surface of FIG. 1.
  • the downstream pipe 120 and the swirl flow adjusting device 100 remain in the state shown in FIG.
  • the straight pipe 113 that connects the two bent pipes 112 and 114 may be shifted in front of or behind the paper surface of FIG. 1 or may be inclined in the plane of the paper surface of FIG.
  • a swirl flow that rotates around an axis along the flow direction (the axis of the upstream pipe 110) is formed on the downstream side of the bent pipe 114. If the bent pipe 114 and the downstream pipe 120 are directly connected, if the length of the downstream pipe 120 that is a straight pipe is not sufficiently provided, the formed swirling flow enters the orifice 121, Measurement error of flow rate may occur.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of the swirl flow adjusting device 100 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the swirl flow adjusting device 100 shown in FIG. 1, and is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • the swirl flow adjusting device 100 includes a first space forming unit 10 that forms the first space 11, a second space forming unit 30 that forms the second space 31, and a third space 51.
  • the third space forming part 50 is formed.
  • the first space forming unit 10 is connected to the upstream pipe 110.
  • the second space forming unit 30 is disposed on the downstream side of the first space forming unit 10 and is connected to the first space forming unit 10.
  • the third space forming unit 50 is disposed on the downstream side of the second space forming unit 30 and is connected to the second space forming unit 30.
  • a first space 11, a second space 31, and a third space 51 serving as a flow path are formed inside each of the first space forming unit 10, the second space forming unit 30, and the third space forming unit 50. ing. That is, the swirl flow adjusting device 100 includes three spaces, a first space 11, a second space 31, and a third space 51.
  • the first space forming part 10 includes a first cylindrical part 12 having a cylindrical shape, a first downstream flange 14 having a connection hole 13 connected to the first cylindrical part 12, and a connection hole 15 connected to the upstream pipe 110. And a first upstream flange 16.
  • the first space 11 described above is formed inside the first cylindrical portion 12.
  • the first space 11 has a first inlet 17 through which a fluid flows and a first outlet 18 through which a fluid flowing from the first inlet 17 flows out.
  • the first inlet 17 is connected to the upstream pipe 110 disposed on the upstream side of the first space 11.
  • the second space forming part 30 has a second cylindrical part 32 having a cylindrical shape.
  • the second space 31 described above is formed inside the second cylindrical portion 32.
  • the second space 31 has a second inlet 33 connected to the first outlet 18 and a second outlet 34 from which the fluid flowing in from the second inlet 33 flows out.
  • the third space forming part 50 includes a third cylindrical part 52 having a cylindrical shape, a second upstream flange 54 having a connection hole 53 connected to the third cylindrical part 52, and a connection hole 55 connected to the downstream pipe 120. And a second downstream flange 56.
  • the third space 51 described above is formed inside the third cylindrical portion 52.
  • the third space 51 has a third inlet 57 through which a fluid flows and a third outlet 58 through which the fluid flowing from the third inlet 57 flows out.
  • the third outlet 58 is connected to a downstream pipe 120 disposed on the downstream side of the third space 51.
  • the first space 11, the second space 31, and the third space 51 have a cylindrical shape having a common axis CL.
  • the second inlet 33 and the second outlet 34 are formed at both ends of the second space 31 in the direction of the axis CL.
  • the first inlet 17 is formed at a position eccentric to the axis CL of the second space 31 on the end face on the upstream side (opposite to the second space 31) of the first space 11.
  • the third outlet 58 is formed at a position eccentric to the axis CL of the second space 31 on the end surface on the downstream side (opposite to the second space) of the third space 51. If comprised in this way, the swirl
  • the first downstream flange 14 and the first upstream flange 16 are screws such as bolts in a state where the upstream end surface of the first downstream flange 14 and the downstream end surface of the first upstream flange 16 are in contact with each other. It is fastened and fixed by the member 71.
  • the screw member 71 is inserted into the screw hole 20 formed in the first upstream flange 16 through the arc-shaped long hole 19 extending along the circumferential direction in the peripheral portion of the first downstream flange 14. It is.
  • a plurality of (here, four) long holes 19 are formed at equal intervals in the circumferential direction. For this reason, the relative position in the circumferential direction of the first downstream flange 14 and the first upstream flange 16 can be changed. That is, the first inlet 17 of the first space 11 is configured to be movable and adjustable in the circumferential direction around the axis CL of the second space 31.
  • the second downstream flange 56 and the second upstream flange 54 are screws such as bolts in a state where the upstream end face of the second downstream flange 56 and the downstream end face of the second upstream flange 54 are in contact with each other. It is fastened and fixed by the member 71.
  • the screw member 71 is inserted through the arc-shaped long hole 59 extending along the circumferential direction in the peripheral portion of the second downstream flange 56 and screwed into the screw hole 60 formed in the second upstream flange 54. It is.
  • a plurality (four in this case) of the long holes 59 are formed at equal intervals in the circumferential direction.
  • the third outlet 58 of the third space 51 is configured to be movable and adjustable in the circumferential direction around the axis CL of the second space 31.
  • the second space 31 is connected to and communicates with the first space 11 on the upstream side and the third space 51 on the downstream side.
  • the flow of the fluid passing through the swirl flow adjusting device 100 according to the present embodiment is indicated by arrows in FIG. 2, and proceeds in the order of flows F1, F2, F3, F4, and F5.
  • FIG. 4 is a view for explaining the principle of adjusting the swirling flow by the swirling flow adjusting device 100.
  • the three circles in FIG. 4 flow out from the third outlet 58 through the first inlet 17 and the first outlet 18 of the first space 11 and the third inlet 57 and the third outlet 58 of the third space 51. It is projected onto a plane perpendicular to the direction of movement.
  • the direction in which the fluid flows out from the third outlet 58 corresponds to the upward direction here. Therefore, the plane perpendicular to the direction in which the fluid flows out from the third outlet 58 corresponds to the horizontal plane here.
  • the first outlet 18 and the third inlet 57 overlap.
  • the symbol “17a” is the center of the first inlet 17
  • the symbol “18a” is the center of the first outlet 18
  • the symbol “57a” is the center of the third inlet 57
  • the symbol “58a” is the center of the third outlet 58.
  • a vector obtained by projecting a vector from the center 17a of the first inlet 17 toward the center 18a of the first outlet 18 onto the horizontal plane is defined as a first projection vector V1.
  • the vector from the center 17a of the first inlet 17 toward the center 18a of the first outlet 18 corresponds to the flow F2 shown in FIG.
  • a vector obtained by projecting a vector from the center 57a of the third inlet 57 toward the center 58a of the third outlet 58 onto the horizontal plane is defined as a second projection vector V2.
  • the vector from the center 57a of the third inlet 57 toward the center 58a of the third outlet 58 corresponds to the flow F4 shown in FIG.
  • the direction of the first projection vector V1 and the direction of the second projection vector V2 are different.
  • the rotation direction when the direction of the first projection vector V1 coincides with the direction of the second projection vector V2 is T2.
  • a swirl flow that rotates in the direction of the rotation direction T2 is generated.
  • swirl flow can be adjusted without using a structure that requires an installation space such as a sufficiently long straight pipe. Further, since a member that obstructs the flow is not installed in the flow path, flow loss does not increase, and members installed in the flow path do not fall off due to corrosion or the like. That is, according to the present embodiment, it is possible to provide the swirling flow adjusting device 100 that can adjust the swirling flow in the flow path with a compact configuration without particularly installing a member in the flow path.
  • a swirl flow that is a flow swirling in the direction T1 shown in FIG. 4 is formed on the downstream side of the bent pipe 114 (see FIG. 1) in the upstream pipe 110.
  • the swirl flow formed on the upstream side can be attenuated.
  • the rotational direction T2 corresponding to the direction of the swirling flow generated by the swirling flow adjusting device 100 is opposite to the direction T1 of the swirling flow of the fluid flowing into the first space 11. In this way, the swirling flow adjusting device 100 can attenuate the swirling flow generated in the upstream pipe 110.
  • the orifice 121 is provided in the downstream pipe 120 which is a straight pipe. Since the swirling flow in the upstream pipe 110 is attenuated by the swirling flow adjusting device 100, the fluid in which the swirling flow is suppressed enters the orifice 121. Therefore, the flow rate can be measured more accurately by the flow rate measurement unit including the orifice 121.
  • the first inlet 17 of the first space 11 and the third outlet 58 of the third space 51 are configured to be movable and adjustable in the circumferential direction around the axis CL of the second space 31. ing. Therefore, the rotation direction T2 and the rotation angle when the direction of the first projection vector V1 in FIG. 4 is matched with the direction of the second projection vector V2 can be adjusted. That is, the direction and strength of the swirling flow generated by the swirling flow adjusting device 100 can be adjusted. Thereby, the swirl flow can be adjusted more accurately according to the situation of the flow path of the upstream pipe 110 and the downstream pipe 120.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view of a swirl flow adjusting device 100a according to the second embodiment of the present invention.
  • the swirl flow adjusting device 100a includes a first space forming unit 10, a second space forming unit 30, and a third space forming unit 50a.
  • the 3rd space formation part 50a is different from the 3rd space formation part 50 in 1st Embodiment.
  • a third space 51a serving as a flow path is formed inside the third space forming portion 50a.
  • the third space forming portion 50a has a third cylindrical portion 52a having a cylindrical shape extending in a direction perpendicular to the direction in which the fluid flows out from the third outlet 58, that is, in the horizontal direction.
  • the above-described third space 51a is formed inside the third cylindrical portion 52a.
  • the third space 51a has a columnar shape extending in the horizontal direction.
  • the cross-sectional shape when the third space 51a is cut by a vertical plane is shown as a rectangle, but may be another shape such as a circle.
  • Such a swirl flow adjusting device 100a according to the second embodiment has a simpler structure than that of the first embodiment, can reduce the manufacturing cost, and can reduce the volume of the device.
  • the third space forming portion 50a around the axis CL (see FIG. 3) of the second space 31 is connected to the connecting portion between the second space 31 and the third space 51a formed inside the second space forming portion 30.
  • a seal structure that can rotate is also applicable. If comprised in this way, the rotation direction T2 and rotation angle in the case of making the direction of the 1st projection vector V1 in FIG. 4 correspond with the direction of the 2nd projection vector V2 can be adjusted.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of a swirl flow adjusting device 100b according to the third embodiment of the present invention.
  • the swirl flow adjusting device 100b includes a first space forming part 10a, a second space forming part 30, and a third space forming part 50a.
  • the first space forming part 10a is different from the first space forming part 10 in the second embodiment.
  • the 1st space 11a used as a flow path is formed in the inside of the 1st space formation part 10a.
  • the first space forming portion 10a includes a first cylindrical portion 12a having a cylindrical shape extending in a direction perpendicular to the direction in which the fluid flows out from the third outlet 58, that is, in the horizontal direction.
  • the first space 11a described above is formed inside the first cylinder portion 12a.
  • the first space 11a has a columnar shape extending in the horizontal direction.
  • the cross-sectional shape when the first space 11a is cut by a vertical plane is shown as a rectangle, but may be another shape such as a circle.
  • Such a swirl flow adjusting device 100b according to the third embodiment has a simpler structure than that of the second embodiment, can reduce manufacturing costs, and can further reduce the volume of the device.
  • the first space forming portion 10a and the third space forming portion around the axis CL of the second space 31 are connected to the connecting portions of the first space 11a and the second space 31, and the second space 31 and the third space 51a.
  • a seal structure that allows each of the 50a to rotate may be applied. If comprised in this way, the rotation direction T2 and rotation angle in the case of making the direction of the 1st projection vector V1 in FIG. 4 correspond with the direction of the 2nd projection vector V2 can be adjusted.
  • the swirl flow adjusting devices 100, 100a, and 100b have been described as being used as devices that attenuate the swirl flow generated in the upstream pipe 110, but the present invention is not limited to this. Absent.
  • the present invention can also be used as an apparatus for generating a swirl flow, for example, when the cleaning effect or heat transfer effect is improved by the swirl flow.
  • the first inlet 17 and the third outlet 58 are configured to be movable and adjustable in the circumferential direction around the axis CL of the second space 31, but the present invention is limited to this. Is not to be done.
  • One of the first inlet 17 and the third outlet 58 may be configured to be movable and adjustable in the circumferential direction around the axis CL of the second space 31. Even in this case, it is possible to adjust the rotation direction T2 and the rotation angle when the direction of the first projection vector V1 in FIG. 4 coincides with the direction of the second projection vector V2.
  • the first inlet 17 and the third outlet 58 are circles around the axis CL of the second space 31.
  • the position in the circumferential direction may be fixed.
  • the swirl flow adjusting device 100 includes the three spaces of the first space 11, the second space 31, and the third space 51 (see FIG. 2 and the like). It is not limited to. Another space is further provided on the upstream side of the first space 11 or the downstream side of the third space 51 to increase the swirling flow generated so as to rotate, for example, in the direction of the rotation direction T2 (see FIG. 4). Also good.
  • the 2nd cylindrical part 32 of the 2nd space formation part 30 has predetermined length (refer FIG. 2 etc.), this invention is not limited to this. .
  • the second cylindrical portion 32 may be shorter or omitted.
  • the second space 31 is a disk-shaped space formed inside the hole that connects the first space 11 and the third space 51.

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Abstract

旋回流調整装置（１００）は、第１空間（１１）を形成する第１空間形成部（１０）と第２空間（３１）を形成する第２空間形成部（３０）と第３空間（５１）を形成する第３空間形成部（５０）とを備える。第１空間は、第１入口（１７）および第１出口（１８）を有する。第２空間は、第１出口に接続する第２入口（３３）、および第２出口（３４）を有する。第３空間は、第２出口に接続する第３入口（５７）、および第３出口（５８）を有する。第１入口から第１出口に向かうベクトルを第３出口から流体が流出する方向と垂直な平面へ投影したときのベクトルを第１投影ベクトルとし、第３入口から第３出口に向かうベクトルを上記平面へ投影したときのベクトルを第２投影ベクトルとした場合、第１投影ベクトルの方向と第２投影ベクトルの方向とが異なる。これにより、流路内に部材を特に設置することなく、コンパクトな構成で流路内における旋回流を調整する。

Description

旋回流調整装置
　本発明は、流路内における旋回流を調整する旋回流調整装置に関する。
　特許文献１には、水平配置された母管に一端を連通させて鉛直下方に垂設された枝管に設けられた旋回流防止部材が開示されている（請求項１参照）。この旋回流防止部材は、例えば枝管の軸に沿って設置された少なくとも１つの板状部材により構成されている（請求項２参照）。このような構成によれば、セル状渦を崩壊させることで、旋回流の形成を防止することができる。
特開２００４－２７０７３８号公報
　流体を流す配管は、曲り管、直管、分岐管、弁、オリフィス、継ぎ手、その他の配管要素で構成されている。このような配管において、曲り管や分岐管、その他の配管要素の下流では、旋回流が発生することがある。旋回流が存在すると、オリフィス等を含む流量計測部で流量を計測する場合には正確な計測が困難となる。
　したがって、曲り管や分岐管、その他の配管要素の下流で流量を計測する場合には、発生する旋回流を減衰させるために、流量計測部の上流側に十分な長さの直管を設置することが行われている。しかし、設置スペースの制約から配管の設置位置や構成が制限されるため、流量計測部の上流側に十分な長さの直管を設置することが困難な場合がある。
　前記した特許文献１に記載の技術では、旋回流を低減することは可能であるが、配管の内部に形成される流路内に流れを阻害するものを挿入して設置するため、流動損失が大きくなってしまう。また、管内に設置された板状部材が、腐食等の経時変化によって脱落してしまうおそれもある。
　本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、流路内に部材を特に設置することなく、コンパクトな構成で流路内における旋回流を調整できる旋回流調整装置を提供することを課題とする。
　前記課題を達成するための本発明に係る旋回流調整装置は、第１空間を形成する第１空間形成部と、第２空間を形成する第２空間形成部と、第３空間を形成する第３空間形成部とを備えている。前記第１空間は、流体が流入する第１入口、および前記第１入口から流入する流体が流出する第１出口を有する。前記第２空間は、前記第１出口に接続する第２入口、および前記第２入口から流入する流体が流出する第２出口を有する。前記第３空間は、前記第２出口に接続する第３入口、および前記第３入口から流入する流体が流出する第３出口を有する。ここで、前記第１入口から前記第１出口に向かうベクトルを前記第３出口から流体が流出する方向と垂直な平面へ投影したときのベクトルを第１投影ベクトルとする。また、前記第３入口から前記第３出口に向かうベクトルを前記平面へ投影したときのベクトルを第２投影ベクトルとする。この場合、前記第１投影ベクトルの方向と前記第２投影ベクトルの方向とが異なる。
　本発明によれば、流路内に部材を特に設置することなく、コンパクトな構成で流路内における旋回流を調整できる旋回流調整装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る旋回流調整装置を上流側配管および下流側配管とともに示す斜視図である。 図１に示される旋回流調整装置の拡大斜視図である。 図１に示される旋回流調整装置の縦断面図である。 旋回流調整装置による旋回流の調整原理を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る旋回流調整装置の拡大斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る旋回流調整装置の拡大斜視図である。
　本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
　なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。
（第１実施形態）
　まず、図１～図４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
　流体が流れる配管は、曲り管、直管、分岐管、弁、オリフィス、継ぎ手、その他の配管要素で構成されている。ここでは、第１実施形態に係る旋回流調整装置１００が、曲り管１１２，１１４を有する上流側配管１１０と、オリフィス１２１が設けられている下流側配管１２０との間に設置されている場合を例に挙げて説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る旋回流調整装置１００を上流側配管１１０および下流側配管１２０とともに示す斜視図である。
　本実施形態では、図１における上下が鉛直方向に相当する場合を例示しているが、これに限定されるものではない。図１における上下は、例えば、水平方向であってもよく、鉛直方向に対して斜め方向であってもよい。
　図１に示すように、旋回流調整装置１００は、上流側配管１１０と下流側配管１２０との間に設置されている。上流側配管１１０、旋回流調整装置１００、および下流側配管１２０は、内部に流体が流れる流路が形成されており、互いに連通している。
　上流側配管１１０は、湾曲した軸線を持つ２つの曲り管１１２，１１４と、曲り管１１２と曲り管１１４との間に配置され真直な軸線を持つ直管１１３とを有している。また、上流側配管１１０は、曲り管１１２の上流側に接続する直管１１１と、曲り管１１４の下流側に接続する直管１１５とを有している。
　下流側配管１２０は、直管である。下流側配管１２０には、オリフィス１２１が設けられている。オリフィス１２１は、下流側配管１２０内に形成される流路を絞るための円孔が中央にあけられた円板である。オリフィス１２１の前後の差圧を測定することで流量が求められる。
　上流側配管１１０内を流れる流体は、２つの曲り管１１２，１１４を通過した後、旋回流調整装置１００に入り、その後、直管である下流側配管１２０を通ってオリフィス１２１に流入する。ただし、図１では、曲り管１１２と曲り管１１４とは、同一平面にあるように描かれているが、どちらか一方が、図１の紙面の手前もしくは奥手にずれていてもよい。このとき、下流側配管１２０および旋回流調整装置１００は、図１に示す状態のままである。また、２つの曲り管１１２，１１４をつなぐ直管１１３も、図１の紙面の手前もしくは奥手にずれていたり、図１の紙面の平面内で傾いていたりしてもよい。
　このような上流側配管１１０内を流体が流れる場合、曲り管１１４の下流側には、流れ方向に沿った軸（上流側配管１１０の軸線）を中心に回転する旋回流が形成される。仮に曲り管１１４と下流側配管１２０とが直接つながっている場合には、直管である下流側配管１２０の長さを十分に設けないと、形成された旋回流がオリフィス１２１に進入して、流量の計測誤差が生じる可能性がある。
　図２は、図１に示される旋回流調整装置１００の拡大斜視図である。図３は、図１に示される旋回流調整装置１００の縦断面図であり、図４のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。
　図２、図３に示すように、旋回流調整装置１００は、第１空間１１を形成する第１空間形成部１０、第２空間３１を形成する第２空間形成部３０、および第３空間５１を形成する第３空間形成部５０を備えている。第１空間形成部１０は、上流側配管１１０と接続する。第２空間形成部３０は、第１空間形成部１０の下流側に配置されており、該第１空間形成部１０と接続する。第３空間形成部５０は、第２空間形成部３０の下流側に配置されており、該第２空間形成部３０と接続する。
　第１空間形成部１０、第２空間形成部３０、および第３空間形成部５０の各内部には、流路となる第１空間１１、第２空間３１、および第３空間５１がそれぞれ形成されている。すなわち、旋回流調整装置１００は、第１空間１１、第２空間３１、および第３空間５１の３つの空間を備えている。
　第１空間形成部１０は、円筒形状を呈する第１円筒部１２と、第１円筒部１２と接続する接続孔１３を有する第１下流側フランジ１４と、上流側配管１１０と接続する接続孔１５を有する第１上流側フランジ１６とを備える。第１円筒部１２の内部に、前記した第１空間１１が形成されている。第１空間１１は、流体が流入する第１入口１７と、第１入口１７から流入する流体が流出する第１出口１８とを有している。第１入口１７は、第１空間１１の上流側に配置されている上流側配管１１０と接続している。
　第２空間形成部３０は、円筒形状を呈する第２円筒部３２を有する。第２円筒部３２の内部に、前記した第２空間３１が形成されている。第２空間３１は、第１出口１８に接続する第２入口３３と、第２入口３３から流入する流体が流出する第２出口３４とを有している。
　第３空間形成部５０は、円筒形状を呈する第３円筒部５２と、第３円筒部５２と接続する接続孔５３を有する第２上流側フランジ５４と、下流側配管１２０と接続する接続孔５５を有する第２下流側フランジ５６とを備える。第３円筒部５２の内部に、前記した第３空間５１が形成されている。第３空間５１は、流体が流入する第３入口５７と、第３入口５７から流入する流体が流出する第３出口５８とを有している。第３出口５８は、第３空間５１の下流側に配置されている下流側配管１２０と接続している。
　本実施形態では、第１空間１１、第２空間３１、および第３空間５１は、共通の軸線ＣＬを有する円柱形状を呈している。第２入口３３および第２出口３４は、第２空間３１の軸線ＣＬ方向の両端にそれぞれ形成されている。第１入口１７は、第１空間１１の上流側（第２空間３１とは反対側）の端面における第２空間３１の軸線ＣＬとは偏芯した位置に形成されている。また、第３出口５８は、第３空間５１の下流側（第２空間とは反対側）の端面における第２空間３１の軸線ＣＬとは偏芯した位置に形成されている。このように構成すれば、旋回流調整装置１００は、剛性が高く、より強固で安定した構成となる。
　第１下流側フランジ１４と第１上流側フランジ１６とは、第１下流側フランジ１４の上流側端面と第１上流側フランジ１６の下流側端面とが当接された状態で、ボルト等のねじ部材７１によって締結されて固定されている。ねじ部材７１が、第１下流側フランジ１４の周縁部に円周方向に沿って延在する円弧形状の長孔１９を挿通して、第１上流側フランジ１６に形成されたねじ孔２０にねじ込まれる。長孔１９は、円周方向に等間隔で複数（ここでは４つ）形成されている。このため、第１下流側フランジ１４と第１上流側フランジ１６とは、円周方向の相対的な位置を変化させることができる。すなわち、第１空間１１の第１入口１７は、第２空間３１の軸線ＣＬを中心とした円周方向に移動調整可能に構成されている。
　第２下流側フランジ５６と第２上流側フランジ５４とは、第２下流側フランジ５６の上流側端面と第２上流側フランジ５４の下流側端面とが当接された状態で、ボルト等のねじ部材７１によって締結されて固定されている。ねじ部材７１が、第２下流側フランジ５６の周縁部に円周方向に沿って延在する円弧形状の長孔５９を挿通して、第２上流側フランジ５４に形成されたねじ孔６０にねじ込まれる。長孔５９は、円周方向に等間隔で複数（ここでは４つ）形成されている。このため、第２下流側フランジ５６と第２上流側フランジ５４とは、円周方向の相対的な位置を変化させることができる。すなわち、第３空間５１の第３出口５８は、第２空間３１の軸線ＣＬを中心とした円周方向に移動調整可能に構成されている。
　第２空間３１は、上流側の第１空間１１、および下流側の第３空間５１と、それぞれ接続し連通している。本実施形態に係る旋回流調整装置１００を通過する流体の流れは、図２中に矢印で示されており、流れＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５の順で進む。
　図４は、旋回流調整装置１００による旋回流の調整原理を説明するための図である。
　図４中の３つの円は、第１空間１１の第１入口１７および第１出口１８と、第３空間５１の第３入口５７および第３出口５８とを、第３出口５８から流体が流出する方向と垂直な平面へ投影したものである。第３出口５８から流体が流出する方向は、ここでは上方向に相当する。したがって、第３出口５８から流体が流出する方向と垂直な平面は、ここでは水平面に相当している。図４において、第１出口１８と第３入口５７とは重なっている。
　図４において、符号「１７ａ」は第１入口１７の中心、符号「１８ａ」は第１出口１８の中心、符号「５７ａ」は第３入口５７の中心、符号「５８ａ」は第３出口５８の中心を示す。第１入口１７の中心１７ａから第１出口１８の中心１８ａに向かうベクトルを水平面へ投影したときのベクトルを第１投影ベクトルＶ１とする。ここで、第１入口１７の中心１７ａから第１出口１８の中心１８ａに向かうベクトルは、図２に示す流れＦ２に対応している。また、第３入口５７の中心５７ａから第３出口５８の中心５８ａに向かうベクトルを水平面へ投影したときのベクトルを第２投影ベクトルＶ２とする。ここで、第３入口５７の中心５７ａから第３出口５８の中心５８ａに向かうベクトルは、図２に示す流れＦ４に対応している。
　図４に示すように、第１投影ベクトルＶ１の方向と第２投影ベクトルＶ２の方向とは異なっている。ここで、第１投影ベクトルＶ１の方向を第２投影ベクトルＶ２の方向に一致させる場合の回転方向をＴ２とする。この場合、流体が旋回流調整装置１００を流れることによって、回転方向Ｔ２の方向に回転する旋回流が生成される。
　このような旋回流調整装置１００によれば、例えば十分な長さの直管等の設置スペースを要する構造を用いることなく、旋回流の調整が可能となる。また、流路内に流れを阻害する部材を設置しないため、流動損失が大きくなったり、流路に設置された部材が腐食等によって脱落してしまったりすることもない。
　すなわち、本実施形態によれば、流路内に部材を特に設置することなく、コンパクトな構成で流路内における旋回流を調整できる旋回流調整装置１００を提供することができる。
　本実施形態では、上流側配管１１０における曲り管１１４（図１参照）の下流側に、図４に示す方向Ｔ１に旋回する流れである旋回流が形成される。しかし、旋回流調整装置１００によって旋回流の調整が行われることによって、上流側で形成される旋回流の減衰が可能となる。具体的には、旋回流調整装置１００によって生成される旋回流の方向に相当する回転方向Ｔ２は、第１空間１１に流入する流体の旋回流の方向Ｔ１と逆方向である。このようにすれば、旋回流調整装置１００は、上流側配管１１０において生じる旋回流を減衰することが可能となる。
　また、本実施形態では、直管である下流側配管１２０にオリフィス１２１が設けられている。上流側配管１１０における旋回流が旋回流調整装置１００によって減衰するため、旋回流の抑制された流体がオリフィス１２１に進入する。したがって、オリフィス１２１を含む流量計測部によって、流量をより正確に計測することができる。
　また、本実施形態では、第１空間１１の第１入口１７、および第３空間５１の第３出口５８が、第２空間３１の軸線ＣＬを中心とした円周方向に移動調整可能に構成されている。したがって、図４における第１投影ベクトルＶ１の方向を第２投影ベクトルＶ２の方向に一致させる場合の回転方向Ｔ２および回転角度を調整できる。つまり、旋回流調整装置１００によって生成される旋回流の方向および強さを調整できる。これにより、上流側配管１１０や下流側配管１２０の流路等の状況に応じて、より適確な旋回流の調整が可能となる。
（第２実施形態）
　次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。第２実施形態において、前記した第１実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付している。
　図５は、本発明の第２実施形態に係る旋回流調整装置１００ａの拡大斜視図である。
　図５に示すように、旋回流調整装置１００ａは、第１空間形成部１０、第２空間形成部３０、および第３空間形成部５０ａを備えている。第２実施形態では、第３空間形成部５０ａが第１実施形態における第３空間形成部５０と相違している。
　第３空間形成部５０ａの内部には、流路となる第３空間５１ａが形成されている。第３空間形成部５０ａは、第３出口５８から流体が流出する方向と垂直な方向、すなわち水平方向に延在する筒形状を呈する第３筒部５２ａを有する。第３筒部５２ａの内部に、前記した第３空間５１ａが形成されている。第３空間５１ａは、水平方向に延在する柱形状を呈している。ここで、第３空間５１ａを鉛直面によって切断した場合の断面形状は、矩形で示されているが、例えば円形等の他の形状であってもよい。
　このような第２実施形態に係る旋回流調整装置１００ａは、第１実施形態よりも簡易な構造となり、製造コストを抑えることができ、また装置の体積も小さくすることが可能である。
　なお、第２空間形成部３０の内部に形成される第２空間３１と第３空間５１ａとの接続部に、第２空間３１の軸線ＣＬ（図３参照）のまわりで第３空間形成部５０ａを回動可能とするシール構造が適用されてもよい。このように構成すれば、図４における第１投影ベクトルＶ１の方向を第２投影ベクトルＶ２の方向に一致させる場合の回転方向Ｔ２および回転角度を調整できる。
（第３実施形態）
　次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態について、前記した第２実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。第３実施形態において、前記した第２実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付している。
　図６は、本発明の第３実施形態に係る旋回流調整装置１００ｂの拡大斜視図である。
　図６に示すように、旋回流調整装置１００ｂは、第１空間形成部１０ａ、第２空間形成部３０、および第３空間形成部５０ａを備えている。第２実施形態では、第１空間形成部１０ａが第２実施形態における第１空間形成部１０と相違している。
　第１空間形成部１０ａの内部には、流路となる第１空間１１ａが形成されている。第１空間形成部１０ａは、第３出口５８から流体が流出する方向と垂直な方向、すなわち水平方向に延在する筒形状を呈する第１筒部１２ａを有する。第１筒部１２ａの内部に、前記した第１空間１１ａが形成されている。第１空間１１ａは、水平方向に延在する柱形状を呈している。ここで、第１空間１１ａを鉛直面によって切断した場合の断面形状は、矩形で示されているが、例えば円形等の他の形状であってもよい。
　このような第３実施形態に係る旋回流調整装置１００ｂは、第２実施形態よりもさらに簡易な構造となり、製造コストを抑えることができ、また装置の体積もさらに小さくすることが可能である。
　なお、第１空間１１ａと第２空間３１、および第２空間３１と第３空間５１ａの各接続部に、第２空間３１の軸線ＣＬのまわりで第１空間形成部１０ａおよび第３空間形成部５０ａをそれぞれ回動可能とするシール構造が適用されてもよい。このように構成すれば、図４における第１投影ベクトルＶ１の方向を第２投影ベクトルＶ２の方向に一致させる場合の回転方向Ｔ２および回転角度を調整できる。
　以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、前記した実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　例えば、前記した実施形態では、旋回流調整装置１００，１００ａ，１００ｂは、上流側配管１１０において生じる旋回流を減衰する装置として使用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば旋回流によって洗浄効果や伝熱効果等を向上させる場合などに、旋回流を生成する装置としても使用することが可能である。
　また、前記した実施形態では、第１入口１７および第３出口５８が、第２空間３１の軸線ＣＬを中心とした円周方向に移動調整可能に構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。第１入口１７および第３出口５８の一方が、第２空間３１の軸線ＣＬを中心とした円周方向に移動調整可能に構成されていてもよい。この場合でも、図４における第１投影ベクトルＶ１の方向を第２投影ベクトルＶ２の方向に一致させる場合の回転方向Ｔ２および回転角度を調整することが可能である。また、上流側配管１１０での旋回流の方向および強さが設計仕様や実験等で予め得られる場合、第１入口１７および第３出口５８は、第２空間３１の軸線ＣＬを中心とした円周方向における位置が固定されていてもよい。
　また、前記した実施形態では、旋回流調整装置１００は、第１空間１１、第２空間３１、および第３空間５１の３つの空間を備えているが（図２等参照）、本発明はこれに限定されるものではない。第１空間１１の上流側あるいは第３空間５１の下流側に、例えば回転方向Ｔ２（図４参照）の方向に回転するように生成される旋回流を増大させる、他の空間をさらに備えていてもよい。
　また、前記した実施形態では、第２空間形成部３０の第２円筒部３２は、所定の長さを有しているが（図２等参照）、本発明はこれに限定されるものではない。第２円筒部３２は、さらに短くてもよく、あるいは省略されてもよい。第２円筒部３２が省略される場合には、第２空間３１は、第１空間１１と第３空間５１とを接続する孔部の内側に形成される円盤状の空間となる。
　１１，１１ａ　第１空間
　１７　　第１入口
　１８　　第１出口
　３１　　第２空間
　３３　　第２入口
　３４　　第２出口
　５１，５１ａ　第３空間
　５７　　第３入口
　５８　　第３出口
　１００，１００ａ，１００ｂ　旋回流調整装置
　１１０　上流側配管
　１１２，１１４　曲り管
　１２０　下流側配管
　１２１　オリフィス
　ＣＬ　　軸線
　Ｔ１　　旋回流の方向
　Ｔ２　　回転方向
　Ｖ１　　第１投影ベクトル
　Ｖ２　　第２投影ベクトル

Claims (8)

  1. 　流体が流入する第１入口、および前記第１入口から流入する流体が流出する第１出口を有する第１空間を形成する第１空間形成部と、
    　前記第１出口に接続する第２入口、および前記第２入口から流入する流体が流出する第２出口を有する第２空間を形成する第２空間形成部と、
    　前記第２出口に接続する第３入口、および前記第３入口から流入する流体が流出する第３出口を有する第３空間を形成する第３空間形成部と、を備え、
    　前記第１入口から前記第１出口に向かうベクトルを前記第３出口から流体が流出する方向と垂直な平面へ投影したときのベクトルを第１投影ベクトルとし、前記第３入口から前記第３出口に向かうベクトルを前記平面へ投影したときのベクトルを第２投影ベクトルとした場合、前記第１投影ベクトルの方向と前記第２投影ベクトルの方向とが異なることを特徴とする旋回流調整装置。
  2. 　前記第１入口および前記第３出口の少なくとも一方が、前記第２空間の軸線を中心とした円周方向に移動調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の旋回流調整装置。
  3. 　前記第１入口は、前記第１空間の上流側に配置されている上流側配管と接続しており、
    　前記上流側配管は、湾曲した軸線を持つ曲り管を有することを特徴とする請求項１に記載の旋回流調整装置。
  4. 　前記第３出口は、前記第３空間の下流側に配置されている下流側配管と接続しており、
    　前記下流側配管は、真直な軸線を持つ直管であり、
    　前記直管にオリフィスが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の旋回流調整装置。
  5. 　前記第１投影ベクトルの方向を前記第２投影ベクトルの方向に一致させる場合の回転方向が、前記第１空間に流入する流体の旋回流の方向と逆方向であることを特徴とする請求項１に記載の旋回流調整装置。
  6. 　前記第１空間、前記第２空間、および前記第３空間は、共通の軸線を有する円柱形状を呈しており、
    　前記第２入口および前記第２出口は、前記第２空間の軸線方向の両端にそれぞれ形成されており、
    　前記第１入口は、前記第１空間の上流側の端面における前記第２空間の軸線とは偏芯した位置に形成されており、
    　前記第３出口は、前記第３空間の下流側の端面における前記第２空間の軸線とは偏芯した位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の旋回流調整装置。
  7. 　前記第１空間および前記第２空間は、共通の軸線を有する円柱形状を呈しており、
    　前記第３空間は、前記第３出口から流体が流出する方向と垂直な方向に延在する柱形状を呈しており、
    　前記第２入口および前記第２出口は、前記第２空間の軸線方向の両端にそれぞれ形成されており、
    　前記第１入口は、前記第１空間の上流側の端面における前記第２空間の軸線とは偏芯した位置に形成されており、
    　前記第３出口は、前記第３空間の下流側の端面における前記第２空間の軸線とは偏芯した位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の旋回流調整装置。
  8. 　前記第２空間は、円柱形状を呈しており、
    　前記第１空間および前記第３空間は、前記第３出口から流体が流出する方向と垂直な方向に延在する柱形状をそれぞれ呈しており、
    　前記第２入口および前記第２出口は、前記第２空間の軸線方向の両端にそれぞれ形成されており、
    　前記第１入口は、前記第１空間の上流側の端面における前記第２空間の軸線とは偏芯した位置に形成されており、
    　前記第３出口は、前記第３空間の下流側の端面における前記第２空間の軸線とは偏芯した位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の旋回流調整装置。
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