(57)【要約】【課題】  構造的に特殊なバルブを不要にして、実施の容易化及び全体の低コスト化に寄与するとともに、使用環境或いは使用条件（使用回数等）による故障や不具合を発生しにくくして、各流量調整バルブの耐久性向上及び信頼性向上に寄与する。【解決手段】  配管Ｒｂに接続して流量Ｑを設定する流量調整バルブＶａを流体Ｗが通過する際に発生するキャビテーション騒音を低減するに際し、流量調整バルブＶａに対して一つ又は二つ以上の流量調整バルブＶｂ，Ｖｃを順次直列に接続するとともに、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの相対的な弁開度を所定の規則性を有する条件により調整して流量Ｑを設定する。【選択図】  図１
2006234000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に接続して流量を設定する流量調整バルブを流体が通過する際に発生するキャビテーション騒音を低減するキャビテーション騒音低減方法において、前記流量調整バルブに対して一つ又は二つ以上の流量調整バルブを順次直列に接続するとともに、各流量調整バルブの相対的な弁開度を所定の規則性を有する条件により調整して前記流量を設定することを特徴とするキャビテーション騒音低減方法。
【請求項２】
三つの流量調整バルブを直列に接続し、各流量調整バルブにおける上流側と下流側間で発生する圧力差を、上流側の流量調整バルブから下流側の流量調整バルブに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）に設定することを特徴とする請求項１記載のキャビテーション騒音低減方法。
【請求項３】
前記配管は、冷却装置により冷却した流体を被冷却装置に循環させて当該被冷却装置を冷却する冷却システムに用いる配管であることを特徴とする請求項１記載のキャビテーション騒音低減方法。
【請求項４】
流体が流れる配管に接続して流量を設定する流量調整バルブを備えるバルブ装置において、前記流量調整バルブに対して一つ又は二つ以上の流量調整バルブを順次直列に接続した多段の流量調整バルブを有するバルブユニットと、各流量調整バルブの相対的な弁開度を所定の規則性を有する条件により調整して前記流量を設定するバルブ設定手段とを備えてなることを特徴とするバルブ装置。
【請求項５】
前記バルブユニットは、三つの流量調整バルブを順次直列に接続して構成することを特徴とする請求項４記載のバルブ装置。
【請求項６】
前記バルブ設定手段は、各流量調整バルブにおける上流側と下流側間で発生する圧力差を、上流側の流量調整バルブから下流側の流量調整バルブに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）となるように自動で設定する自動設定手段であることを特徴とする請求項５記載のバルブ装置。
【請求項７】
前記バルブ設定手段は、各流量調整バルブにおける上流側と下流側間で発生する圧力差を、上流側の流量調整バルブから下流側の流量調整バルブに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）となるように手動で設定可能なマニュアル設定手段であることを特徴とする請求項５記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量調整バルブを流体が通過する際に発生するキャビテーション騒音を低減するキャビテーション騒音低減方法及び同方法に用いるバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管に接続して流量を設定する流量調整バルブを流体が通過する際に発生するキャビテーション騒音を低減するキャビテーション騒音低減方法（バルブ装置）は各種知られている。
【０００３】
例えば、特開平９−２１７８６１号公報には、弁本体に形成した貫通路内に、回動軸を介して弁体を回動自在に設けるとともに、弁本体の一方又は双方の端面に固定円板を設け、この固定円板の略半周部分の内周面に、櫛歯状に突設した複数の突起を弁本体の内周端部位置に設けることによって、騒音や損傷などの原因となるキャビテーションの発生・成長を抑制するバルブ用のキャビテーション防止装置が開示されている。
【０００４】
また、特開２００２−１３６５０号公報には、弁本体と、スプールと、スプールを介して区画される第一室及び第二室を備え、第二室側の弁本体に、スプールの往復摺動中心線を中心とする周方向へ内周溝を延設するとともに、この内周溝に、周方向へ三個の通路孔を互いに同一の円周角度間隔をあけて並設し、スプールに、内周溝と第一室とを連通し得る二個の絞り孔を互いに同一円周角度間隔をあけて設け、スプールの往復摺動により各絞り孔を通じて第一室と第二室とを通る流量を変更し得るようにし、互いに向かい合う一つの絞り孔と一つの通路孔により発生するキャビテーション現象は許容するも、それ以外の絞り孔と通路孔とは互いに向かい合うことがないように設定し、キャビテーション現象による騒音発生を軽減するようにした流量制御弁が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２１７８６１号
【特許文献２】特開２００２−１３６５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来のキャビテーション騒音低減方法（バルブ装置）は、次のような問題点があった。
【０００６】
第一に、いずれもバルブ自体の構成を改変してキャビテーションの低減を図るものであるため、バルブ構造の複雑化及び部品点数の増加を招き、バルブの大型化、更にはバルブの大幅なコストアップを強いられる。
【０００７】
第二に、バルブ構造の複雑化及び部品点数の増加により、使用環境或いは使用条件（使用回数等）による故障や不具合を発生しやすくなり、バルブの耐久性及び信頼性の確保に難がある。
【０００８】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したキャビテーション騒音低減方法及びバルブ装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るキャビテーション騒音低減方法は、上述した課題を解決するため、配管Ｒｂに接続して流量Ｑを設定する流量調整バルブＶａを流体Ｗが通過する際に発生するキャビテーション騒音を低減するに際し、流量調整バルブＶａに対して一つ又は二つ以上の流量調整バルブＶｂ，Ｖｃを順次直列に接続するとともに、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの相対的な弁開度を所定の規則性を有する条件により調整して流量Ｑを設定するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この場合、発明の好適な態様により、三つの流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを直列に接続し、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける上流側と下流側間で発生する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを、上流側の流量調整バルブＶａから下流側の流量調整バルブＶｃに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）に設定することができる。また、配管Ｒｂとしては、冷却装置Ｍｃにより冷却した流体Ｗを被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙに循環させて被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙを冷却する冷却システムＣにおける配管に適用することができる。
【００１１】
一方、本発明に係るバルブ装置１は、流体Ｗが流れる配管Ｒｂに接続して流量Ｑを設定する流量調整バルブＶａを備えるバルブ装置であって、この流量調整バルブＶａに対して一つ又は二つ以上の流量調整バルブＶｂ，Ｖｃを順次直列に接続した多段の流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを有するバルブユニット２と、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの相対的な弁開度を所定の規則性を有する条件により調整して流量Ｑを設定するバルブ設定手段３とを備えてなることを特徴とする。
【００１２】
この場合、発明の好適な態様により、バルブユニット２は、三つの流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを順次直列に接続して構成することができる。また、バルブ設定手段３としては、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける上流側と下流側間で発生する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを、上流側の流量調整バルブＶａから下流側の流量調整バルブＶｃに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）となるように自動で設定する自動設定手段３ａであってもよいし、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける上流側と下流側間で発生する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを、上流側の流量調整バルブＶａから下流側の流量調整バルブＶｃに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）となるように手動で設定可能なマニュアル設定手段であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成及び手法による本発明に係るキャビテーション騒音低減方法及びバルブ装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１４】
（１）  流量調整バルブＶａに対して一つ又は二つ以上の流量調整バルブＶｂ，Ｖｃを順次直列に接続するとともに、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの相対的な弁開度を所定の規則性を有する条件により調整して流量Ｑを設定するようにしたため、各流量調整バルブＶａ…には、構造的に特殊なバルブを使用する必要がなくなり、実施の容易化及び全体の低コスト化に寄与できる。
【００１５】
（２）  構造的に単純な一般的なバルブを利用できることから、使用環境或いは使用条件（使用回数等）による故障や不具合が発生しにくくなり、各流量調整バルブＶａ…の耐久性向上及び信頼性向上に寄与できる。
【００１６】
（３）  好適な態様により、三つの流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを直列に接続し、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける上流側と下流側間で発生する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを、上流側の流量調整バルブＶａから下流側の流量調整バルブＶｃに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）に設定すれば、キャビテーション騒音に対して最大の低減効果を得ることができる。
【００１７】
（４）  好適な態様により、配管Ｒｂとして、冷却装置Ｍｃにより冷却した流体Ｗを被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙに循環させて当該被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙを冷却する冷却システムＣにおける配管に適用すれば、低騒音の冷却システムＣを容易に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
まず、本実施形態に係るキャビテーション騒音低減方法の理解を容易にするため、同方法を実施できるバルブ装置１及び同装置１を備える冷却システムＣについて、図１及び図２を参照して説明する。
【００２０】
図中、Ｍｘ，Ｍｙは被冷却装置を示す。この被冷却装置Ｍｘ…は、例えば、病院Ｈ等に設置される大型の診断装置（ＭＲＩ装置等）を想定することができる。この種の被冷却装置Ｍｘ…は、大量の発熱を伴うため、通常、屋外に設置された大型の冷却装置（インバータチラー）Ｍｃに接続して冷却を行っている。この場合、冷却装置Ｍｃと各被冷却装置Ｍｘ…は、供給配管Ｒｔ及び戻り配管Ｒｒにより接続する。これにより、冷却装置Ｍｃにより冷却した冷却水（流体）Ｗが、供給配管Ｒｔから各被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙにおける発熱部位に付設された冷却用熱交換器Ｍｘｃ，Ｍｙｃに供給され、各被冷却装置Ｍｘ…の発熱部位に対する冷却が行われるとともに、熱交換器Ｍｘｃ，Ｍｙｃにより温められた冷却水Ｗは戻り配管Ｒｒから冷却装置Ｍｃに戻されて再度冷却される循環が繰り返される。なお、図１中、矢印Ｆｗは冷却水Ｗの流通方向を示している。
【００２１】
また、冷却装置Ｍｃは、図１に示すように、冷凍サイクルにより冷却を行う冷却部１１を内蔵する。冷却部１１は、コンプレッサ，凝縮器，ドライヤ，キャピラリチューブ，熱交換器，アキュムレータ等により冷媒が循環する公知の冷凍サイクルを構成する。図１は、このような冷凍サイクルを構成する一部の主要部品であるコンプレッサ１２と熱交換器１３を示している。さらに、冷却装置Ｍｃには、冷却水タンク１４及び送水ポンプ１５を内蔵する。これにより、冷却装置Ｍｃの戻り口Ｍｃｉに戻された冷却水Ｗは、熱交換器１３により冷却された後、冷却水タンク１４に一時貯留されるとともに、冷却水タンク１４内の冷却水Ｗは、送水ポンプ１５により冷却装置Ｍｃの吐出口Ｍｃｏに供給される。
【００２２】
ところで、この種の冷却システムＣは、被冷却装置Ｍｘ…の負荷状態等に適切に対応する必要があるため、通常、供給配管Ｒｔと戻り配管Ｒｒ間にバイパス回路２１を接続し、供給配管Ｒｔにおける冷却水Ｗの一部を戻り配管Ｒｒにバイパスさせている。これにより、被冷却装置Ｍｘ…側の負荷が大きいときは、バイパス回路２１におけるバイパス量を少なくして冷却力を高めるとともに、被冷却装置Ｍｘ…側の負荷が小さいときは、バイパス回路２１におけるバイパス量を多くして冷却力を低下させることができる。このバイパス回路２１は、供給配管Ｒｔと戻り配管Ｒｒ間を接続するバイパス配管Ｒｂと、このバイパス配管Ｒｂの中途に接続して当該バイパス配管Ｒｂを流れる冷却水Ｗの流量Ｑを設定する本実施形態に係るバルブ装置１を備えている。
【００２３】
次に、本実施形態に係るバルブ装置１の構成及びキャビテーション騒音低減方法について、図１〜図８を参照して具体的に説明する。
【００２４】
バルブ装置１は、順次直列に接続した３段の流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを有するバルブユニット２と、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの相対的な弁開度を所定の規則性を有する条件により調整して流量Ｑを設定するバルブ設定手段３を備える。
【００２５】
ところで、一般に、上述したバイパス配管Ｒｂにおける流量Ｑを設定しようとする場合、単一の流量調整バルブＶａを用いている。しかし、この種の流量調整バルブＶａは、絞りを大きくした場合、キャビテーション騒音が発生し、前述した病院Ｈにおける騒音レベルとして無視できなくなる問題がある。即ち、冷却装置Ｍｃの場合、主な騒音としては、水流によるキャビテーション騒音とファン運転時の騒音が存在し、特に大型の冷却装置Ｍｃでは、キャビテーション騒音が６２〔ｄＢ〕程度，ファン運転時の騒音が５８〔ｄＢ〕程度となる。なお、騒音レベル〔ｄＢ〕は、音源と思われる部位から１〔ｍ〕離れた位置において騒音計により測定した値である。この場合、ファン運転時の騒音は、通常、キャビテーション騒音よりも小さくなり、また、冷却装置Ｍｃを屋外に設置するため、さほど問題になることはないが、キャビテーション騒音は、バイパス配管Ｒｂ及び供給配管Ｒｔを介して病院Ｈの屋内まで伝播するため、無視できない問題となり、患者が多数収容される病院Ｈであることを考慮すれば、このキャビテーション騒音はできるだけ低減する必要がある。
【００２６】
そこで、バルブ装置１では、この流量調整バルブＶａにより発生するキャビテーション騒音を低減するため、流量調整バルブＶａに対して二つの流量調整バルブＶｂ，Ｖｃを順次直列に接続した３段の流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを有するバルブユニット２を用いている。図３は、バルブユニット２の一例を示している。この場合、流量調整バルブＶａは、バタフライバルブやボールバルブ等の一般的な流量制御バルブを用いることができ、例示は、構造的に単純な弁体Ｖａｏを有するボールバルブを示す。なお、他の流量調整バルブＶｂ，Ｖｃも流量調整バルブＶａと同一のバルブを用いることができる。
【００２７】
一方、バルブ設定手段３は、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける上流側と下流側間で発生する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ（相対的な弁開度）を、上流側の流量調整バルブＶａから下流側の流量調整バルブＶｃに対して、所定の規則性を有する条件であるｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）となるように自動で設定する自動設定手段３ａを用いる。この自動設定手段３ａは、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃに付設することにより各弁体Ｖａｏ…を駆動するモータ等を利用したバルブアクチュータＡａ，Ａｂ，Ａｃと、各バルブアクチュータＡａ，Ａｂ，Ａｃを駆動制御する制御部２２を備えている。
【００２８】
この場合、圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの比率（ｍ：ｎ：１）を設定するに際しては、図３に示すように、バイパス配管Ｒｂにおける所定部位に、内圧を検出する圧力センサ２３，２４，２５，２６を接続し、各圧力センサ２３，２４，２５，２６の検出結果に基づいて自動で設定できる。即ち、流量調整バルブＶａの上流側に配した圧力センサ２３の検出結果（圧力Ｐ１）と下流側に配した圧力センサ２４の検出結果（圧力Ｐ２）の差，流量調整バルブＶｂの上流側に配した圧力センサ２４の検出結果（圧力Ｐ２）と下流側に配した圧力センサ２５の検出結果（圧力Ｐ３）の差，流量調整バルブＶｃの上流側に配した圧力センサ２５の検出結果（圧力Ｐ３）と下流側に配した圧力センサ２６の検出結果（圧力Ｐ４）の差がそれぞれ前述した圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃとなるため、制御部２２は、この圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが得られるように、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃに付設したバルブアクチュータＡａ，Ａｂ，Ａｃを駆動制御し、弁体Ｖａｏ…の弁開度を調整することができる。
【００２９】
なお、圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの比率（ｍ：ｎ：１）を設定するに際しては、制御部２２に、各圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの比率を得る流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの相対的な弁開度をデータベースとして登録し、このデータベースを利用して設定することもできる。また、バルブ設定手段３としては、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける上流側と下流側間で発生する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを、上流側の流量調整バルブＶａから下流側の流量調整バルブＶｃに対して、ｍ：ｎ：１となるように手動で設定可能なマニュアル設定手段を用いることもできる。この場合には、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃに付設したバルブアクチュエータＡａ，Ａｂ，Ａｃの代わりに、各弁体Ｖａｏ…を手動操作できる操作ハンドル等を付設すればよい。図１中、２７は戻り配管Ｒｒから戻された冷却水Ｗの温度を検出する温度センサを示す。
【００３０】
一方、規則性を有する条件であるｍ：ｎ：１は、ｍ：ｎ：１≒４：２：１＝２2：２1：２0に設定することが望ましい。以下、この条件の有為性について説明する。図４（ａ）は、流量調整バルブＶａとＶｂの圧力差ＰａとＰｂの比率に対するキャビテーション騒音の測定結果を示す。なお、Ｌは各流量調整バルブＶａ…同士の中心間距離を示す。同図（ａ）から明らかなように、各圧力差ＰａとＰｂを相対的に変化させた場合、キャビテーション騒音が４５〔ｄＢ〕以下となる圧力差ＰａとＰｂは、矩形枠で示すゾーンＺｐ内にほぼ収束し、このゾーンＺｐにおける圧力差ＰａとＰｂの中心値は、それぞれ２８０〔ｋＰａ〕と１４０〔ｋＰａ〕である。また、図４（ｂ）は、流量調整バルブＶｂとＶｃの圧力差ＰｂとＰｃの比率に対するキャビテーション騒音の測定結果を示す。同図（ｂ）から明らかなように、各圧力差ＰｂとＰｃを相対的に変化させた場合、キャビテーション騒音が４５〔ｄＢ〕以下となる圧力差ＰｂとＰｃは、矩形枠で示すゾーンＺｑ内にほぼ収束し、このゾーンＺｑにおける圧力差ＰｂとＰｃの中心値は、それぞれ１４０〔ｋＰａ〕と７０〔ｋＰａ〕である。
【００３１】
したがって、これらの結果から、圧力差Ｐａ：Ｐｂ：Ｐｃ＝２８０：１４０：７０＝４：２：１（＝ｍ：ｎ：１）となり、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの相対的な弁開度を規則性を有する条件により調整して流量Ｑの設定を行えば、キャビテーション騒音を無視できる大きさである４５〔ｄＢ〕以下に低減できることになる。
【００３２】
この規則性を有する条件の有為性については、次の理由からも裏付けることができる。図５は、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ（予測値）を示している。なお、Ｐｏは大気圧（１０１．３〔ｋＰａ〕），Ｐｖは飽和蒸気圧（２．３〔ｋＰａ〕）を示す。今、Ｐ１＝４８０〔ｋＰａ〕となるように、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの弁開度を任意に変更した場合を想定する。圧力変化が図５に示す曲線Ｋ１となる場合、２番目の流量調整バルブＶｂの圧力差Ｐｂは飽和蒸気圧Ｐｖを下回ることになり、キャビテーション騒音が発生する。また、圧力変化が図５に示す曲線Ｋ２となる場合、３番目の流量調整バルブＶｃの圧力差Ｐｃが飽和蒸気圧Ｐｖを下回ることになり、この場合もキャビテーション騒音が発生する。これらに対して、圧力変化が図５に示す曲線Ｋ３となる場合、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおけるいずれの圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃも飽和蒸気圧Ｐｖを下回ることがない。したがって、圧力変化が曲線Ｋ３と同じになるように、各流量調整バルブＶａ…における圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの相対的な比率を前述した規則性を有する条件（ｍ：ｎ：１）により設定すればよいことになる。
【００３３】
一般に、流量調整バルブを通過する冷却水Ｗの圧力が飽和蒸気圧Ｐｖよりも低くなれば、キャビテーションが発生して騒音レベルが高くなる。キャビテーション騒音を低減するには、流量調整バルブの弁開度を調整して流量調整バルブ内の圧力（内圧）を飽和蒸気圧Ｐｖよりも高くすればよく、圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの相対的な比率は、前述した測定結果（図４）から、ｍ：ｎ：１≒４：２：１が最適となる。
【００３４】
図６はキャビテーション騒音を無視できる条件（概ね４５〔ｄＢ〕以下）の下に、任意の流量調整バルブの上流側圧力Ｐｕと下流側圧力Ｐｄの関係を測定したものである。なお、Ｐｕｍａｘはキャビテーション騒音を無視できる条件を維持できる上流側圧力Ｐｕの最大値を示す。また、測定された上流側圧力Ｐｕ及び下流側圧力Ｐｄは、絶対圧力（真空状態をゼロとしたときの圧力）に換算し、それぞれ飽和蒸気圧Ｐｖに対する差となる関係により整理するとともに、上流側圧力Ｐｕ及び下流側圧力Ｐｄのいずれもゲージ圧により統一した。
【００３５】
図６において、直線Ｋｏは、Ｐｕｍａｘ＋（Ｐｏ−Ｐｖ）＝２．０３・｛Ｐｄ＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝を示し、各流量調整バルブを、Ｐｕ＋（Ｐｏ−Ｐｖ）≦２．０３・｛Ｐｄ＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝の範囲（ゾーンＺｏ）に設定すれば、キャビテーション騒音を無視できる。例えば、下流側圧力がＰｄ＋（Ｐｏ−Ｐｖ）＝２００〔ｋＰａ〕の場合、上流側圧力がＰｕｍａｘ＋（Ｐｏ−Ｐｖ）＝４０６〔ｋＰａ〕以下であればキャビテーション騒音を無視できることになる。このため、図６の測定結果を図３に示すバルブユニット２に適用してみる。図６によれば、各流量調整バルブＶａ…における上流側と下流側の圧力差Ｐａ…が、Ｐｕｍａｘ＋（Ｐｏ−Ｐｖ）＝２｛Ｐｄ＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝であれば、キャビテーション騒音を無視できる状態を維持できる。なお、２は任意の係数であり、流量調整バルブＶａ…の種類などにより異ならせることができる。
【００３６】
これにより、流量調整バルブＶａのキャビテーション騒音が無視できるためには、
Ｐ１＋（Ｐｏ−Ｐｖ）＝２｛Ｐ２＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝  …（１）
【００３７】
同様に、流量調整バルブＶｂのキャビテーション騒音が無視できるためには、
Ｐ２＋（Ｐｏ−Ｐｖ）＝２｛Ｐ３＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝  …（２）
【００３８】
同様に、流量調整バルブＶｃのキャビテーション騒音が無視できるためには、
Ｐ３＋（Ｐｏ−Ｐｖ）＝２｛Ｐ４＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝  …（３）
の条件が必要になる。（１）式〜（３）式を連立させ、圧力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をそれぞれ圧力Ｐ４のみの関数で表現すれば、
Ｐ１＝８・Ｐ４＋７・（Ｐｏ−Ｐｖ）            …（４）
Ｐ２＝４・Ｐ４＋３・（Ｐｏ−Ｐｖ）            …（５）
Ｐ３＝２・Ｐ４＋１・（Ｐｏ−Ｐｖ）            …（６）
となる。バルブユニット２における各部位の圧力が（４）式〜（６）式の関係を満足すれば、キャビテーション騒音を無視できる状態が維持されると考えられるため、以上の結果を規則性を有する条件となるｍ：ｎ：１≒４：２：１の関係に対応させ、Ｐａ／Ｐｃの値を（４）式〜（６）式から導出すれば、
Ｐａ／Ｐｃ＝（Ｐ１−Ｐ２）／（Ｐ３−Ｐ４）
＝｛８・Ｐ４＋７・（Ｐｏ−Ｐｖ）｝−｛４・Ｐ４＋３・
（Ｐｏ−Ｐｖ）｝／｛２・Ｐ４＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝−Ｐ４
＝４｛Ｐ４＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝／Ｐ４＋（Ｐｏ−Ｐｖ）
＝４
となる。また、同様に、Ｐｂ／Ｐｃの値を（４）式〜（６）式から導出すれば、
Ｐｂ／Ｐｃ＝（Ｐ２−Ｐ３）／（Ｐ３−Ｐ４）
＝｛４・Ｐ４＋３・（Ｐｏ−Ｐｖ）｝−｛２・Ｐ４＋
（Ｐｏ−Ｐｖ）｝／｛２・Ｐ４＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝−Ｐ４
＝２｛Ｐ４＋（Ｐｏ−Ｐｖ）｝／Ｐ４＋（Ｐｏ−Ｐｖ）
＝２
となる。
【００３９】
よって、前述した規則性を有する条件であるｍ：ｎ：１≒４：２：１の関係は、図６から得られる結論に帰着する。したがって、本質的には、各流量調整バルブの上流側圧力Ｐｕと下流側圧力Ｐｄが絶対圧力において２倍以上大きくならないように設定すれば、キャビテーション騒音を無視できる運転を行うことができる。
【００４０】
この規則性を有する条件は、各流量調整バルブＶａ…の大きさや段数に左右されない普遍的なメカニズムと考えられるため、その検証を行った。図７は、異なる管径（バイパス配管Ｒｂの径）、即ち、管径が０．５〔ｉｎｃｈ〕，１．０〔ｉｎｃｈ〕，１．２５〔ｉｎｃｈ〕，１．５〔ｉｎｃｈ〕の四種類の管径に対してキャビテーション騒音の大きさを測定した結果を示す。この結果から、キャビテーション騒音の大きさは、管径にはほとんど依存しないことが判り、キャビテーション騒音については管径に左右されることなく流量Ｑ（弁開度）から予測可能である。
【００４１】
また、図８は、流量調整バルブを、１段構成，３段構成（均等），３段構成（拡大：バルブユニット２）とした際におけるキャビテーション騒音の大きさを測定した結果を示す。この結果から、各流量調整バルブの開度を上流側に拡大して設定、即ち、本実施形態に係るバルブユニット２により構成する場合には、単一の流量調整バルブの場合に比べ、全ての流量領域で２０〔ｄＢ〕程度の十分なキャビテーション騒音の低減効果を得ることができる。なお、各流量調整バルブの開度を均等に設定した場合でも一定流量以上であれば、キャビテーション騒音に対する十分な低減効果を得ることができるとともに、流量が少ない領域であっても５〔ｄＢ〕程度の低減効果を得ることができる。一方、４段及び５段の段数についても測定を行ったが、３段構成の場合とほとんど変わりがなく、４段以上の構成では段数の割にキャビテーション騒音の低減効果はないものと判断される。実際の冷却装置Ｍｃ等に応用する場合、無用に段数を増加させることは、コスト面及びスペース占有の観点から制約されるため、総合的観点からも３段構成が最も良好と思われる。
【００４２】
次に、本実施形態に係るキャビテーション騒音低減方法を用いたバルブ装置１の操作（制御）方法の一例について、図９を参照して説明する。
【００４３】
今、冷却装置Ｍｃは連続運転しているものとする（ステップＳ１）。この状態で、温度センサ２７による検出温度が急激に上昇した場合を想定する。この場合、被冷却装置Ｍｘ…の負荷が急激に増加したことが考えられるため、制御部２２は、バイパス配管Ｒｂに流れる冷却水Ｗの流量Ｑを減少させる制御を行う。
【００４４】
例えば、バイパス配管Ｒｂの流量Ｑを１／２に減少させる場合、対応する変更指令が出力するため、制御部２２は、変更する流量Ｑに対応する各流量調整バルブＶａ…の弁開度を、予め設定されたデータベースから読み出す（ステップＳ２，Ｓ３）。この場合、各弁開度は、前述した規則性を有する条件であるｍ：ｎ：１≒４：２：１に対応する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃが得られる弁開度として設定されている。
【００４５】
そして、制御部２２は、読み出された各弁開度に対応する駆動制御信号を各バルブアクチュエータＡａ，Ａｂ，Ａｃに付与する（ステップＳ４）。これにより、各バルブアクチュエータＡａ…が作動するとともに、各バルブアクチュエータＡａ…が目標となる弁開度に達したなら各バルブアクチュエータＡａ…の作動を停止する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７）。これにより、各流量調整バルブＶａ…の弁開度が調整され、流量Ｑは１／２に設定されるも、キャビテーション騒音は低減された状態が維持される。以下、冷却装置Ｍｃが運転継続モードであれば、設定された流量Ｑで運転が継続されるとともに、再度、流量Ｑに対する変更指令が出力すれば、同様に流量Ｑの設定が行われる（ステップＳ８）。
【００４６】
よって、このような本実施形態に係るキャビテーション騒音低減方法及びバルブ装置１によれば、流量調整バルブＶａに対して二つの流量調整バルブＶｂ，Ｖｃを順次直列に接続するとともに、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃの相対的な弁開度を所定の規則性を有する条件により調整して流量Ｑを設定するようにしたため、各流量調整バルブＶａ…には、構造的に特殊なバルブを使用する必要がなくなり、実施の容易化及び全体の低コスト化に寄与できる。また、構造的に単純な一般的なバルブを利用できることから、使用環境或いは使用条件（使用回数等）による故障や不具合が発生しにくくなり、各流量調整バルブＶａ…の耐久性向上及び信頼性向上に寄与できる。
【００４７】
特に、三つの流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを直列に接続し、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける上流側と下流側間で発生する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを、上流側の流量調整バルブＶａから下流側の流量調整バルブＶｃに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）、望ましくは、ｍ：ｎ：１≒４：２：１に設定したため、キャビテーション騒音に対して最大の低減効果を得ることができる。しかも、配管Ｒｂとして、冷却装置Ｍｃにより冷却した流体Ｗを被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙに循環させて当該被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙを冷却する冷却システムＣにおける配管（バイパス配管Ｒｂ）に適用したため、病院Ｈ等に用いて好適な低騒音の冷却システムＣを容易に構築することができる。
【００４８】
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００４９】
例えば、三つの流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃを直列に接続し、各流量調整バルブＶａ，Ｖｂ，Ｖｃにおける上流側と下流側間で発生する圧力差Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを、上流側の流量調整バルブＶａから下流側の流量調整バルブＶｃに対して、ｍ：ｎ：１（ただし、ｍ＞ｎ＞１）に設定することにより最適な効果を得ることができるが、流量調整バルブＶａ…の数量は、二つ又は四つ以上であってもよい。この場合、規則性を有する条件は、各流量調整バルブの上流側圧力Ｐｕと下流側圧力Ｐｄが絶対圧力において２倍以上大きくならないように設定する。また、配管Ｒｂとして、冷却装置Ｍｃにより冷却した流体Ｗを被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙに循環させて被冷却装置Ｍｘ，Ｍｙを冷却する冷却システムＣにおける配管に適用した場合を例示したが、任意の配管に適用でき、用途は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の最良の実施形態に係るバルブ装置を備える冷却システムのシステム系統図、
【図２】同冷却システムの設置状態説明図、
【図３】同バルブ装置におけるバルブユニットの一部断面構成図、
【図４】流量調整バルブの圧力差の比率に対するキャビテーション騒音の測定結果を示す分布データ図、
【図５】各流量調整バルブの圧力差（予測値）を示す圧力変化説明図、
【図６】キャビテーション騒音を無視できる条件の下に任意の流量調整バルブの上流側圧力と下流側圧力の関係を測定した特性図、
【図７】異なる四種類の管径に対してキャビテーション騒音の大きさを測定した結果を示す分布データ図、
【図８】流量調整バルブを異なる段数とした際におけるキャビテーション騒音の大きさを測定した結果を示す分布データ図、
【図９】本実施形態に係るキャビテーション騒音低減方法を用いたバルブ装置の操作（制御）方法を説明するためのフローチャート、
【符号の説明】
【００５１】
１    バルブ装置
２    バルブユニット
３    バルブ設定手段
３ａ  自動設定手段
Ｒｂ  配管
Ｖａ  流量調整バルブ
Ｖｂ  流量調整バルブ
Ｖｃ  流量調整バルブ
Ｗ    流体（冷却水）
Ｐａ  圧力差
Ｐｂ  圧力差
Ｐｃ  圧力差
Ｍｃ  冷却装置
Ｍｘ  被冷却装置
Ｍｙ  被冷却装置
Ｃ    冷却システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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