(57)【要約】【課題】簡易かつコンパクトな構成で圧力脈動を低減することができる圧力脈動低減配管を提供する。【解決手段】圧力脈動低減配管１は、筒状をなす外側配管２と、外側配管２の内側に外側配管２と同軸に配置された筒状をなして、外側配管２よりも剛性が小さい内側配管３と、外側配管２と内側配管３との間に配置されて、外側配管２及び内側配管３のそれぞれに対して摺動可能に当接しているとともに、外側配管と内側配管との間に隙間を形成する開口部を有するスペーサ７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなす外側配管と、
該外側配管の内側に前記外側配管と同軸に配置された筒状をなして、前記外側配管よりも剛性が小さい内側配管と、
前記外側配管と内側配管との間に配置されて、前記外側配管及び内側配管のそれぞれに対して摺動可能に当接しているとともに、前記外側配管と内側配管との間に隙間を形成する開口部を有するスペーサと、
を備える圧力脈動低減配管。
【請求項２】
前記外側配管と前記内側配管とは同一の材料から形成されており、
前記内側配管は、前記外側配管よりも厚さが薄く形成されていることにより、前記外側配管よりも剛性が小さい請求項１に記載の圧力脈動低減配管。
【請求項３】
前記外側配管は非弾性材料から形成されているとともに前記内側配管は弾性材料から形成されていることにより、前記内側配管は前記外側配管よりも剛性が小さい請求項１に記載の圧力脈動低減配管。
【請求項４】
前記スペーサと前記内側配管との間、及び、前記スペーサと前記外側配管との間の少なくとも一方に設けられて、粘性材料からなる減衰材をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力脈動低減配管。
【請求項５】
前記スペーサが、弾性材料から形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の圧力脈動低減配管。
【請求項６】
前記スペーサは、
複数のスペーサ片が前記外側配管及び前記内側配管の軸線方向及び周方向の少なくとも一方に並設されることで構成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の圧力脈動低減配管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力脈動低減配管に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、配管内を流通する流体の圧力脈動を低減させる圧力脈動低減配管が開示されている。
この圧力脈動低減配管は、配管の中途に設けられたダイアフラムと、該ダイアフラムを囲んで圧力ガス室を形成するジャケットと、該ジャケット内の圧力ガスを供給する圧力ガス供給手段とを備えている。圧力ガス供給手段が、配管内の圧力脈動と逆位相の圧力ガスを圧力ガス室に供給することで、圧力脈動の減衰を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１１９２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１に記載の圧力脈動低減配管では、圧力脈動を検出するセンサや、当該センサの検出値に基づいて圧力ガスの供給量を演算部等が必要であるため、装置が大掛かりになってしまう。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡易かつコンパクトな構成で圧力脈動を低減することができる圧力脈動低減配管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る圧力脈動低減配管は、筒状をなす外側配管と、該外側配管の内側に前記外側配管と同軸に配置された筒状をなして、前記外側配管よりも剛性が小さい内側配管と、前記外側配管と内側配管との間に配置されて、前記外側配管及び内側配管のそれぞれに対して摺動可能に当接しているとともに、前記外側配管と内側配管との間に隙間を形成する開口部を有するスペーサと、を有する。
【０００７】
内側配管内を流通する流体の圧力脈動が発生すると、当該圧力脈動によって外側配管よりも剛性が低い内側配管が振動する。これにともなって、外側配管と内側配管との間のスペーサは振動し、外側配管と内側配管との間で摩擦力を発生させる。即ち、本態様では、脈動のエネルギーを振動エネルギーに変換し、当該振動エネルギーを摩擦エネルギーとして散逸させることで、圧力脈動を低減させることができる。
なお、スペーサの固有振動数は、開口部の大きさによって任意に調整することができる。これによりスペーサの固有振動数が圧力脈動の卓越振動数に同調させることで、スペーサをより大きく振動させ、圧力脈動をより一層低減させることができる。
【０００８】
上記態様では、前記外側配管と前記内側配管とは同一の材料から形成されており、前記内側配管は、前記外側配管よりも厚さが薄く形成されていることにより、前記外側配管よりも剛性が小さくてもよい。
上記態様では、前記外側配管は非弾性材料から形成されているとともに前記内側配管は弾性材料から形成されていることにより、前記内側配管は前記外側配管よりも剛性が小さくてもよい。
【０００９】
これによって、圧力脈動による内側配管の振動をスペーサに対してより一層伝達させることができる。
【００１０】
上記態様では、前記スペーサと前記内側配管との間、及び、前記スペーサと前記外側配管との間の少なくとも一方に設けられて、粘性材料からなる減衰材をさらに備えていてもよい。
【００１１】
これによって、脈動エネルギーに基づくスペーサの振動を減衰材の粘性エネルギーとしても散逸させることができる。
【００１２】
上記態様では、前記スペーサが、弾性材料から形成されていてもよい。
【００１３】
これによって、脈動エネルギーをスペーサ自体の弾性エネルギーとして散逸させることができる。
【００１４】
上記態様では、前記スペーサは、複数のスペーサ片が前記外側配管及び前記内側配管の軸線方向及び周方向の少なくとも一方に並設されることで構成されていてもよい。
【００１５】
これによって、スペーサ片の数を任意に変更することで、スペーサの固有振動数を調整することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易かつコンパクトな構成で圧力脈動を低減することができる圧力脈動低減配管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る圧力脈動低減配管の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る圧力脈動低減配管の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る圧力脈動低減配管の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係る圧力脈動低減配管の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係るスペーサの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態に係る圧力脈動低減配管について、図１と図２を参照して説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る圧力脈動低減配管１は、例えば互いに間隔をあけて配置された既設配管１３の間に、これら既設配管１３を接続するように設けられている。圧力脈動低減配管１は、外側配管２と、内側配管５と、スペーサ７と、支持部９と、シール部８と、固定部１０とを備えている。
【００１９】
外側配管２は、圧力脈動低減配管１の外側の部分を構成する部材である。外側配管２は、配管本体３と一対のフランジ４とを有する。配管本体３は、軸線Ａを中心とした断面円形をなす管状をなしている。当該軸線Ａは、一対の既設配管１３の中心軸線と一致している。配管本体３の軸線Ａ方向の両端には、該配管本体３の外周面から張り出すようにして一対のフランジ４が形成されている。
【００２０】
内側配管５は、軸線Ａを中心とした環状をなす部材である。内側配管５は外側配管２の径方向内側に収容されている。すなわち、内側配管５は、外側配管２よりも径の小さい管状をなしている。内側配管５と外側配管２とは同軸上（軸線Ａ上）に配置されている。内側配管５と外側配管２との間には、軸線Ａに対する径方向に広がる間隙が形成されている。この間隙には、後述するスペーサ７が収容される。内側配管５の両端部は支持部９に当接している。内側配管５の厚さは外側配管２の厚さよりも薄い。即ち、内側配管５の剛性は外側配管２の剛性よりも小さい。外側配管２と内側配管５とは互いに同一の材料によって形成されている。外側配管２、及び内側配管５を形成する材料としては、ＳＵＳやインコネル（登録商標）等を含む金属が好適である。なお、本実施形態では、内側配管５を既設配管１３とは別の部材によって形成している例について説明する。しかしながら、連続する既設配管１３の外周面の一部を切削することで薄肉化して内側配管５とする構成を採ることも可能である。即ち、内側配管５が既設配管１３と一体に形成されていてもよい。
【００２１】
支持部９は、軸線Ａを中心とする環状をなしている。支持部９は外側配管２の両端に形成したフランジ４及び既設配管１３に対して軸線Ａ方向両側でそれぞれ当接し、フランジ４及び既設配管１３の間に挟まれるようにして配置される。
【００２２】
シール部８は、軸線Ａを中心とする円環状をなす弾性部材である。シール部８は、内側配管５と支持部９との間の水密性・気密性を確保するために設けられている。シール部８は、軸線Ａ方向における支持部９の一方側の面に形成された円環状の溝Ｒ内に収容されている。内側配管５の両端部は、このシール部８を介して支持部９によって支持されている。
【００２３】
スペーサ７は、軸線Ａを中心とする円筒状をなしている。スペーサ７は、外側配管２と内側配管５との間に形成された間隙内に配置されている。スペーサ７はゴムやシリコン等の弾性材料によって一体に形成されている。スペーサ７の外周面は外側配管２の内周面に対して摺動可能に当接している。スペーサ７の内周面は内側配管５の外周面に対して摺動可能に当接している。より具体的には、スペーサ７は、外側配管２、及び内側配管５に対して、軸線Ａ方向、軸線Ａに対する径方向、軸線Ａに対する周方向、及びこれらの各成分を含む方向に摺動可能である。
【００２４】
スペーサ７の一部には、開口部Ｈが形成されている。開口部Ｈは、スペーサ７を軸線Ａ方向に対する径方向に貫通している。図１、及び図２に示すように、開口部Ｈは、軸線Ａ方向におけるスペーサ７の一部、かつ軸線Ａに対する周方向の一部のみに形成されている。なお、開口部Ｈの形状や、その個数は上記に限定されず、設計や仕様に応じて適宜変更することが可能である。より具体的には、開口部Ｈの形状や個数は、内側配管５内を流体が流通する際に想定される圧力脈動の振動数に応じて適宜決定される。これにより、開口部Ｈに対応する部分における内側配管５の振動数は、圧力脈動の卓越振動数に同調している。開口部Ｈが形成されていることにより、当該開口部Ｈに対応する領域では、外側配管２の内周面と内側配管５の外周面との間に隙間６が形成されている。隙間６内には、空気や、気体と液体の混合物、又はゲル状物質が充填されている。
【００２５】
固定部１０は、既設配管１３に対して、外側配管２と支持部９とを固定している。具体的には、固定部１０は、既設配管１３の端部に形成されたフランジ１５、支持部９、及び外側配管２のフランジ４を、軸線Ａ方向に貫通するボルト１１と、このボルト１１に係合するナット１２と、を有している。
【００２６】
以上のように構成された圧力脈動低減配管１の上流側には、例えば作動流体としての気体を圧縮・圧送するための圧縮機や、作動流体としての液体を圧送するためのポンプが接続されている。この場合、圧縮機やポンプの運転回転数によっては、圧送中の作動流体に継続的な圧力変動（脈動）が生じる場合がある。例えば既設配管１３のみによって配管系統を構成した場合（即ち、圧力脈動低減配管１を備えない構成とした場合）、脈動が既設配管１３に伝播し、当該既設配管１３に振動を生じることがある。振動が卓越すると、既設配管１３に疲労破壊を生じたり、接続部分に緩みやがたつきを生じたりする可能性がある。
【００２７】
そこで、本実施形態における圧力脈動低減配管１では、上述のような構成を採ることで、作動流体の脈動の低減を図っている。より詳細には、圧力脈動低減配管１では、外側配管２と内側配管５との間にスペーサ７が設けられ、当該スペーサ７には開口部Ｈが形成されている。作動流体に圧力脈動が発生すると、当該圧力脈動によって外側配管２よりも剛性が低い内側配管５が振動する。これに伴って、外側配管２と内側配管５との間のスペーサ７が振動し、外側配管２と内側配管５との間で摩擦力を発生させる。即ち、本態様では、脈動のエネルギーを振動エネルギーに変換し、当該振動エネルギーを摩擦エネルギーとして散逸させることで、圧力脈動を低減させることができる。なお、スペーサ７の固有振動数は、開口部Ｈの大きさによって任意に調整することができる。即ち、スペーサ７の固有振動数が圧力脈動の卓越振動数に同調させることで、スペーサ７をより大きく振動させ、圧力脈動をより一層低減させることができる。また、本実施形態に係る構成によれば、圧力脈動を吸収するためのアキュムレータ等を既設配管１３の中途に分岐させる等の構成を採る必要がない。これにより、簡易かつコンパクトな構成で圧力脈動を低減することができる。
【００２８】
さらに、上述の構成では、外側配管２と内側配管５とは同一の材料から形成されており、内側配管５は、外側配管２よりも厚さが薄く形成されていることにより、外側配管２よりも剛性が小さい。これによって、圧力脈動による内側配管の振動をスペーサに対してより一層伝達させることができる。
【００２９】
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、外側配管２と内側配管５とが同一の材料によって形成され、その厚さを違えることで剛性を変えている例について説明した。しかしながら、外側配管２と内側配管５の態様は上記に限定されず、これらを互いに異なる材料で形成することも可能である。より具体的には、内側配管５を弾性材料によって形成し、外側配管２を金属で形成することも可能である。この構成によっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００３０】
［第二実施形態］
本発明の第二実施形態に係る圧力脈動低減配管１Ｂについて、図３を参照して説明する。第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３１】
第二実施形態の圧力脈動低減配管１Ｂは、減衰材１４を備えている点で、第一実施形態と相違する。減衰材１４は軸線を中心とした環状をなす部材である。減衰材１４は内側配管５とスペーサ７との間に配置されている。減衰材１４は内側配管５の外面及びスペーサ７の内面それぞれに当接する。減衰材１４は内側配管５に対して摺動可能である。減衰材１４としてはゲル状物質やゴム等のように、外側配管２よりも高い弾性・粘性を有する材料（粘性材料）を使用することが望ましい。なお、減衰材１４にも、上記の開口部Ｈと同一形状を有し、かつ同一位置に形成された開口部Ｈ´が設けられている。
【００３２】
上記の構成によれば、減衰材１４が設けられていることから、作動流体からスペーサ７に脈動（振動）が伝播した場合に、当該振動を減衰材１４によって減衰・散逸させることができる。これにより、作動流体の脈動をさらに小さく抑えることができる。
【００３３】
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００３４】
［第三実施形態］
以下、本発明の第三実施形態に係る圧力脈動低減配管について、図４を参照して説明する。第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】
第三実施形態の圧力脈動低減配管１Ｃは、減衰材１４の設置個所が第二実施形態と相違する。本実施形態では、減衰材１４は外側配管２とスペーサ７との間に配置される。減衰材１４は外側配管２の内面及びスペーサ７の外面それぞれに当接する。減衰材１４はスペーサ７に対して摺動可能である。減衰材１４としてはゲル状物質やゴム等のように、外側配管２よりも高い弾性・粘性を有する弾性材料を使用することが望ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、減衰材１４が設けられていることから、作動流体からスペーサ７に脈動（振動）が伝播した場合に、当該振動を減衰材１４によって減衰・散逸させることができる。これにより、作動流体の脈動をさらに小さく抑えることができる。
【００３７】
以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００３８】
［第四実施形態］
以下、本発明の第四実施形態に係る圧力脈動低減配管について、図５を参照して説明する。第四実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
第四実施形態の圧力脈動低減配管１Ｄでは、内側配管５Ｄが、ゴムやシリコン等の弾性を有する樹脂材料で形成されている。一方で、外側配管２は、上述したＳＵＳやインコネル（登録商標）等の金属を含む非弾性材料で形成されている。なお、ここで言う「非弾性材料」とは、ゴムやシリコン等の樹脂材料に比して十分に弾性が小さい材料を指す。これにより、内側配管５Ｄの剛性は、外側配管２の剛性よりも小さく設定されている。さらに、上記の各実施形態で説明したシール部８は設けられておらず、軸線Ａ方向における内側配管５Ｄの両端部が支持部９の溝Ｒ内に直接的に挿入・固定されている。
【００４０】
上記の構成によれば、内側配管５Ｄが弾性材料形成されていることから、作動流体の脈動を当該内側配管５Ｄ自体に伝播させることによって減衰・散逸させることができる。これにより、作動流体の脈動をさらに小さく抑えることができる。また、上述のシール部８を省略することができることから、部品点数や組立工数が削減され、製造コストを削減することができる。
【００４１】
以上、本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００４２】
［第五実施形態］
以下、本発明の第五実施形態に係る圧力脈動低減配管について、図６を参照して説明する。第五実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４３】
第五実施形態の圧力脈動低減配管１Ｅでは、スペーサ７Ｅの構成が上記の各実施形態とは異なっている。スペーサ７Ｅは、軸線Ａ方向、及び軸線Ａに対する周方向に複数に等分割されている。即ち、スペーサ７Ｅは、軸線Ａ方向、及び周方向に並設された複数のスペーサ片７Ｐを有している。スペーサ片７Ｐ同士の間には、軸線Ａ方向、及び周方向に広がる隙間（開口部）Ｈｐが形成されている。なお、スペーサ７Ｅの分割の態様はこれに限定されず、軸線Ａ方向、及び周方向の少なくとも一方において分割されていればよい。
【００４４】
上記の構成によれば、スペーサ片７Ｐの個数や、隙間（開口部Ｈｐ）の大きさを任意に変更することで、スペーサ７Ｅの固有振動数を精緻に調整することができる。これにより、作動流体の脈動をさらに小さく抑えることができる。
【００４５】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記実施形態では圧力脈動低減配管１の形状は軸線を中心とする円環状としたが、これに限るものではなく、例えば軸線を中心とする多角形状としてもよい。さらに固定部１０はフランジ４、既設配管１３、及び支持部９にボルト１１を貫通させて、ボルト１１およびナット１２を螺合しているが、これに限るものではなく、例えばフランジ４、既設配管１３、及び支持部９にボルト１１に貫通孔を形成せずに、フランジ４と既設配管１３のそれぞれの外面を挟んで固定する冶具を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  圧力脈動低減配管
２  外側配管
３  配管本体
４  フランジ
５、５Ｄ  内側配管
６  隙間
７、７Ｅ  スペーサ
７Ｐ  スペーサ片
８  シール部
９  支持部
１０  固定部
１１  ボルト
１２  ナット
１３  既設配管
１４  減衰材
１５  フランジ
Ａ  軸線
Ｈ、Ｈｐ  開口部
Ｒ  溝
【図１】
2020060214.tif 000003
【図２】
2020060214.tif 000004
【図３】
2020060214.tif 000005
【図４】
2020060214.tif 000006
【図５】
2020060214.tif 000007
【図６】
2020060214.tif 000008