| 【発明の名称】 |
オリフィス板 |
| 【発明者】 |
【氏名】篠崎 隆司
【氏名】奥津 良之
【氏名】大谷 秀雄
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| 【要約】 |
【課題】キャビテーション気泡の消滅位置すなわちキャビテーション回復位置を流体の流れ方向に分散させることによって、配管の振動とこれにともなう騒音を低減することが可能なオリフィス板の提供を課題とする。
【解決手段】オリフィス板１０の中心付近設けられた第１の貫通孔１０ａと周辺付近に設けられた複数の第２の貫通孔１０ｂとの内径を前者が後者よりも大きくなるように差異をつけるとともに、第１の貫通孔１０ａを入り口の広いフローノズル形状とし、第２の貫通孔１０ｂを管軸方向に断面積の変化のないストレート管形状としたことを解決手段とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の貫通孔を備え、流体が流れる管路の中に設置されて、その流体に圧力損失を発生させるオリフィス板であって、中心付近設けられた第１の貫通孔と周辺付近に設けられた第２の貫通孔との形状およびまたは内径が異なることを特徴としたオリフィス板。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体輸送配管内に配置されて流体に圧力損失を与えるオリフィス板に関する。【０００２】
【従来の技術】図９に示すとおり、中心にひとつの貫通孔４ａを設けたオリフィス板４が知られている。【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図９は、液体のような非圧縮性流体が管路（内径Ｄ）内を充満して流れるときのオリフィス板４付近の流れの様子とその流体の圧力変化を示す。流体はオリフィス板４の上流側Ｄに相当した距離あたりではがれ、オリフィス板４の貫通孔４ａを通過した後も慣性のため収縮を続け、オリフィス板４からＤ／２ぐらい離れたところでの断面積は最小（縮流）となる。このはがれはじめの断面を位置１、縮流の断面を位置２とすると、位置２では流速が最大となり、従って圧力Ｐが最低の圧力Ｐ2となる。そのため、流体の飽和蒸気圧がこの圧力Ｐ2よりも高い場合には流体が気化してキャビテーション気泡が発生する。この位置２よりも下流では流体の圧力が上昇するので、流体の圧力が飽和蒸気圧を越える位置においてキャビテーション気泡が一斉に消滅する。このとき気泡が潰れる衝撃によって、振動が発生する。配管の略同位置で振動が発生するため、この振動が配管に伝わって騒音や共振の発生を招く。また、同径・同一形状の貫通孔を複数設けた多孔オリフィス板も知られているが、これにも同様の問題がある。
【０００４】また、従来の調節弁内蔵用オリフィス板において、図１０の側断面図に示すように、オリフィス板５の周囲に雄ネジ５ｓｃを刻設しておき、ネジ構造による座面摩擦で配管６に固定する構造であった場合に、オリフィス板５のねじ込みが不十分であると流体反力によりネジが緩んでしまう可能性があった。【０００５】本発明は、上記従来のオリフィス板の持つ問題点を解消し、キャビテーション気泡の消滅位置すなわちキャビテーション回復位置を流体の流れ方向に分散させることによって、配管の振動とこれにともなう騒音を低減することが可能なオリフィス板の提供を第１の課題とする。本発明は、また、上記従来の調節弁内蔵要オリフィス板の持つ問題点を解消し、流体反力によりネジが緩んでしまう可能性のないオリフィス板の提供を第２の課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決した本発明の第１の態様は、複数の貫通孔を備え、流体が流れる管路の中に設置されて、その流体に圧力損失を発生させるオリフィス板であって、中心付近設けられた第１の貫通孔と周辺付近に設けられた第２の貫通孔との形状およびまたは内径が異なることを特徴としたオリフィス板である。
【０００７】上記のように構成すれば、貫通孔の形状およびまたは内径の差異により、中心付近の貫通孔を通過した流体のキャビテーション回復位置と、周辺付近の貫通孔を通過した流体のキャビテーション回復位置とが異なるので、キャビテーションの回復にともなう配管の振動発生や管内壁腐食の位置が分散される。また、周辺付近の第２の貫通孔を通過した流体の流れが、中心付近の第１の貫通孔を通過した流体のキャビテーション回復位置において緩衝材としての役割を果たす。その結果として、騒音および管内損傷の低減を図ることができる。【０００８】本発明の第２の態様は、上記第１の態様において、前記第１の貫通孔は、その断面積が管軸方向で徐々に変化するフローノズル形状、ベンチュリ管形状またはテーパ管形状等のいずれかであり、前記第２の貫通孔は、その断面積が管軸方向で一定のものであることを特徴とするオリフィス板である。【０００９】上記のように構成すれば、前記第１の態様の作用・効果に加えて、さらに、懸濁液や多少の固形物を含む液体あるいは高速流体等の磨耗腐食性の高い流体に適しているものが得られる。【００１０】本発明の第３の態様は、上記第１の態様において、前記第１の貫通孔は流体の流れ方向を変化させる斜め孔または内壁に斜めのフィンを備えた貫通孔等のいずれかであり、前記第２の貫通孔はその流体の流れ方向が管軸方向に平行なストレートなものであることを特徴とするオリフィス板である。【００１１】上記のように構成すれば、前記第１の態様の作用・効果と同じ作用効果をさらに増大させることができる。【００１２】前記第１および第２の課題を解決した本発明の第５の態様は、上記第３または第４の態様において、前記オリフィス板を前記流体が流れる管路の中にネジ込みによって固定するものである場合に、前記第１または第２の貫通孔がこれを通過する流れの方向を、流体反力によってオリフィス板をネジ込み方向に回転させるようなトルクを発生させる方向に変化させるものであることを特徴とするオリフィス板である。【００１３】上記のように構成すれば、上記第３または第４の態様の作用・効果の他に、オリフィス板のネジの緩みを防止することができる。【００１４】前記第２の課題のみを解決した本発明の第６の態様は、オリフィス板を前記流体が流れる管路の中にネジ込みによって固定するものである場合に、いくつかの貫通孔の方向を、その中を流れる流体の反力によってネジが締まる方向にトルクが発生するように、流れ方向に対して角度を持たせたことを特徴とするオリフィス板である。
【００１５】上記のように構成すれば、オリフィス板のネジの緩みを防止することができる。【００１６】前記第２の課題のみを解決した本発明の第７の態様は、オリフィス板を前記流体が流れる管路の中にネジ込みによって固定するものである場合に、オリフィス板の上流側の表面に、これに衝突する流体の反力によって、ネジが締まる方向にトルクが発生するように、複数の突起を設けたことを特徴とするオリフィス板である。
【００１７】上記のように構成すれば、オリフィス板のネジの緩みを防止することができる。【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の態様を添付の図面を参照して以下に説明する。図１は第１または第２の実施の態様に係る本発明のオリフィス板の一実施の形態の正面図、図２は同実施の形態のオリフィス板を流体が流れる管路の中に設置した状態とその作用を示す側断面図である。【００１９】本実施の形態におけるオリフィス板１０は、図１および図２に示すように、中心付近設けられた第１の貫通孔１０ａと周辺付近に設けられた複数の第２の貫通孔１０ｂとの内径を前者が後者よりも大きくなるように差異をつけるとともに、第１の貫通孔１０ａを入り口の広いフローノズル形状とし、第２の貫通孔１０ｂを管軸方向に断面積の変化のないストレート管形状としたものである。【００２０】上記のように構成することによって、第１の貫通孔１０ａと第２の貫通孔１０ｂとの形状および内径の差異により、図２に示すように、中心付近の第１の貫通孔１０ａを通過した流体のキャビテーション回復位置１１ａと、周辺付近の第２の貫通孔１０ｂを通過した流体のキャビテーション回復位置１１ｂとが、前者がオリフィス板出側より相対的に遠い位置に、後者がオリフィス板出側より相対的に近い位置にあってそれぞれ異なるので、キャビテーションの回復にともなう配管の振動発生や管内壁腐食の位置が分散される。また、周辺付近の第２の貫通孔１０ｂを通過した流体の流れが、中心付近の第１の貫通孔１０ａを通過した流体のキャビテーション回復位置１１ａにおける緩衝材としての役割を果たす。その結果として、騒音および管内損傷の低減を図ることができる。【００２１】なお、上記の実施の形態においては、第１の貫通孔１０ａをフローノズル形状としたが、本発明はこれに限るものではなく、入り口と出口の内径が管軸方向中央部の内径よりも大きなベンチュリ管形状や、入り口と出口の内径が異なるテーパ管形状としてもよく、要するに、その断面積が管軸方向で徐々に変化するような形状であればよい。このような形状とすることによって、上記の作用・効果に加えて、さらに、懸濁液や多少の固形物を含む液体あるいは高速流体等の磨耗腐食性の高い流体に適しているものが得られる。【００２２】図３は第３の実施の態様に係る本発明のオリフィス板の一実施の形態の正面図、図４は同実施の形態のオリフィス板を流体が流れる管路の中に設置した状態とその作用を示す斜視図である。【００２３】本実施の形態におけるオリフィス板１２は、図３および図４に示すように、中心付近設けられた第１の貫通孔１２ａは流体の流れ方向を変化させる斜め孔とし、周辺付近に設けられた複数の第２の貫通孔１２ｂは流体の流れ方向を変化させないストレート孔としたものである。【００２４】上記のように構成することによって、第１の貫通孔１２ａと第２の貫通孔１２ｂとの流体の流れ方向の差異により、図４に示すように、中心付近の第１の貫通孔１２ａを通過した流体により渦が発生するために、そのキャビテーション回復位置１３ａと、周辺付近の第２の貫通孔１２ｂを通過した流体のキャビテーション回復位置１２ｂとが、前者がオリフィス板出側より相対的に近い位置に、後者がオリフィス板出側より相対的に遠い位置にあってそれぞれ位置が異なるので、キャビテーションの回復にともなう配管の振動発生や管内壁腐食の位置が分散される。また、周辺付近の第２の貫通孔１２ｂを通過した流体の流れが、中心付近の第１の貫通孔１２ａを通過した流体のキャビテーション回復位置１３ａにおける緩衝材としての役割を果たす。その結果として、騒音および管内損傷の低減を図ることができる。【００２５】図５は第４および第５の実施の態様に係る本発明のオリフィス板と同じ作用・効果を奏する発明の一実施の形態の正面図、図６は同実施の形態のオリフィス板を流体が流れる管路の中に設置した状態とその作用を示す斜視図である。【００２６】本発明の実施の形態におけるオリフィス板１６は、リング状のオリフィス板１６の内壁に複数の斜めのフィン１６ｆを設けたものである。なお、このオリフィス板１６はねじ込みによって流体の流れる配管内に固定されるものであって、前記の斜めのフィンの方向は、このフィンに沿って通過する流れの方向を、流体反力によってオリフィス板１６をネジ込み方向に回転させるようなトルクを発生させる方向に変化させる方向に形成されている。
【００２７】上記のように構成することによって、図６に示すように、リング状のオリフィス板１６の内壁の複数の斜めのフィン１６fに沿って、これに導かれて流れる流体により渦が発生するために、そのキャビテーション回復位置１７ｂと、リング状のオリフィス板１６の中央部を通過した流体により渦が発生せず、そのキャビテーション回復位置１７ａとは、前者がオリフィス板出側より相対的に近い位置に、後者がオリフィス板出側より相対的に遠い位置にあってそれぞれ位置が異なるので、キャビテーションの回復にともなう配管の振動発生や管内壁腐食の位置が分散される。また、内壁のフィン１６fに沿って通過した流体の流れが、中央を通過した流体のキャビテーション回復位置１７ａにおける緩衝材としての役割を果たす。その結果として、騒音および管内損傷の低減を図ることができる。また、前記内壁のフィン１６ｆに沿って通過する流れの方向を、流体反力によってオリフィス板１６をネジ込み方向に回転させるようなトルクを発生させる方向に変化させるのでオリフィス板のネジの緩みが防止される。
【００２８】図７は第６の実施の態様に係る本発明のオリフィス板の一実施の形態を流体が流れる管路の中に設置した状態とその作用を示す斜視図である。本実施の形態におけるオリフィス板１８は、オリフィス板１８を前記流体が流れる管路の中にネジ込みによって固定するものであって、いくつかの貫通孔１８ａの方向を、ネジが締まる方向にトルク（矢印イ）が発生するように、流れ方向に対して角度を持たせている。このように構成することにより、ネジの緩みが防止される。【００２９】図８は第７の実施の態様に係る本発明のオリフィス板の一実施の形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は流体が流れる管路の中に設置した状態とその作用を示す斜視図である。本実施の形態におけるオリフィス板１９は、オリフィス板１９を前記流体が流れる管路の中にネジ込みによって固定するものであって、図８に示すように複数の貫通孔１９ａを有するオリフィス板１９の上流側の表面に、これに衝突する流体の反力によって、ネジが締まる方向にトルク（矢印ロ）が発生するように、複数の突起１９ｐを設けている。このように構成することにより、ネジの緩みが防止される。【００３０】なお、上述の実施の形態の全てにおいて、オリフィス板の材質としてはステンレス鋼を始めとする各種金属、樹脂、セラミックス、複合材料等を用いることができる。耐食性やコストを勘案して適当なものを採用すればよい。
【００３１】
【発明の効果】本発明のオリフィス板によれば、貫通孔の形状およびまたは内径の差異により、中心付近の貫通孔を通過した流体のキャビテーション回復位置と、周辺付近の貫通孔を通過した流体のキャビテーション回復位置とが異なるので、キャビテーションの回復にともなう配管の振動発生や管内壁腐食の位置が分散される。また、周辺付近の第２の貫通孔を通過した流体の流れが、中心付近の第１の貫通孔を通過した流体のキャビテーション回復位置において緩衝材としての役割を果たす。その結果として、騒音および管内損傷の低減を図ることができる。 |
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６６６６
【氏名又は名称】株式会社山武
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２９日（１９９９．１０．２９） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４２８０（Ｐ２００１−１２４２８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１００３７ |
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