(57)【要約】【課題】流体の脈動に起因するエルボ部の振動を低減できるようにする。【解決手段】配管におけるエルボ部１を、上流側直管部２と下流側直管部４を連通接続するエルボ部本管１ａと、該エルボ部本管１ａの上流側端部にて分岐した後、エルボ部本管１ａの下流側端部にて合流する分岐管１ｂとから形成する。分岐管１ｂは、エルボ部本管１ａと同様の径を有し、中間部で直角方向に屈曲するＬ字状としてあり、上流側端部及び下流側端部をそれぞれエルボ部本管１ａに直角方向より接続してなる構成とする。上流側直管部２を経てエルボ部１に達する流体を、エルボ部本管１ａと分岐管１ｂに分散させて流通させることにより、流体の流速を低減させて脈動に伴う圧力変化の強度を低減させ、同時に圧力変化の作用する方向を分散させて、エルボ部１全体に発生する振動を低減させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を上流側直管部からエルボ部を経て下流側直管部に流通させるようにしてある配管における上記エルボ部の流路断面積を、上記上流側及び下流側の各直管部の流路断面積よりも大きくして、上記エルボ部に作用する脈動による振動を低減できるようにしてなる構成を有することを特徴とする振動低減型配管。
【請求項２】
エルボ部を、中間部で屈曲して両端部を上流側直管部と下流側直管部にそれぞれ連通接続したエルボ部本管と、該エルボ部本管の上流側端部位置より所要角度で分岐し、且つエルボ部本管の下流側端部位置にて合流する分岐管とからなる構成とした請求項１記載の振動低減型配管。
【請求項３】
分岐管の流路断面積を、エルボ部本管の流路断面積と同等若しくは大きくした請求項２記載の振動低減型配管。
【請求項４】
分岐管を途中位置で屈曲するＬ字状とすると共に、該分岐管の上流側端部及び下流側端部を、それぞれエルボ部本管の上流側端部位置及び下流側端部位置に、それぞれ直角方向に接続した請求項２又は３記載の振動低減型配管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレシプロ圧縮機の吸入配管や吐出配管等、脈動する流体を流通させる配管のエルボ部に発生する脈動による振動を低減できるようにする振動低減型配管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ポンプ等の回転機械や圧縮機等の往復動機械の運転では、該ポンプや圧縮機の作動機構に対応した固有の振動数にて、吸入されたり吐出される流体の圧力が短時間で繰り返されるように変化することがあり、このために、上記ポンプや圧縮機に接続されている吸入配管や吐出配管では、ポンプや圧縮機に吸入されたり吐出される流体が流通するときに脈動を生じることがある。
【０００３】
上記のような配管を流通する流体の脈動は、該配管の直管部に対しては、単に管壁に対する摩擦の変化として作用するが、図３に示す如き配管の曲がり部（エルボ部）１では、該エルボ部１よりも上流側の配管直管部２を流通してきた流体の脈動に伴う図３に矢印Ｐ０で示す如き強度を有する圧力変化が、上記配管エルボ部１に対して、そのままの強度で上記上流側直管部２の軸心延長線方向への圧力変化として作用するため、上記エルボ部１に、上流側直管部２の軸心方向に沿う振動が誘起されるようになる。
【０００４】
特に、レシプロ圧縮機では、吸入時及び吐出時における流体の脈動が大となり、このためにも吸入配管及び吐出配管におけるエルボ部には上記脈動による振動が発生することが多い。又、上記流体の脈動が１０Ｈｚ程度の脈動となっている場合に、該脈動に起因する配管エルボ部１の振動が大きくなる。
【０００５】
このように、配管エルボ部１は、流通する流体の脈動を振動に導く最も大きな原因の一つであることから、従来は、配管エルボ部１のサポートを増やして該エルボ部１の動きを規制するようにしたり、あるいは、図４にその一例の概略を示す如く、配管エルボ部１にダンパー３を取り付けた構成として、該エルボ部１に生じる上流側直管部２の軸心方向への振動を上記ダンパー３に吸収させることにより、流通する流体の脈動に起因する配管エルボ部１の振動を抑制するようにしていた。なお、図３及び図４における符号４は、配管のエルボ部１の下流側に連なる直管部を示す。
【０００６】
ところで、配管中を流通する流体の脈動を減衰させる手法としては、図５に示す如く、配管５の途中に、可撓性を有するダイアフラム部７と、該ダイアフラム部７の周囲を取り囲むジャケット８と、該ジャケット８の内側に配管５の内部を流通させる流体に対して圧縮性の大きな、たとえば、窒素ガスを封入して形成してなる圧力ガス室９とからなるアキュムレータ６を設けた構成として、配管５内を流通する流体の圧力が高まるときには、この流体の圧力の上昇を、上記ダイアフラム部７を圧力ガス室９の封入ガスの圧力に抗して外周方向へ膨張させて該ダイアフラム部７の内部容積を拡大させることにより吸収させ、これにより、上記流体の脈動を減衰させる手法や、図６に示す如く、主配管１０の途中に、バイパス配管１３を分岐点１１と合流点１２との間に配設して、該バイパス配管１３の長さを、分岐点１１乃至合流点１２までの主配管１０の長さに対応する該主配管１０内流体の圧力脈動波の任意波長数に対して、半分の波長だけずらした圧力脈動波を上記合流点１２に付与することができる長さに設定するか、あるいは、上記バイパス配管１３に充填される内部流体が、分岐点１１乃至合流点１２までの主配管１０の内部を流通する流体の密度に対応する圧力脈動波の任意波長数に対して、半分の波長だけずらした圧力脈動波を合流点１２に付与できる密度に設定されるようにしてなる構成として、上記分岐点１１にて主配管１０より分岐されてバイパス配管１３側を通る流体の圧力脈動を、合流点１２にて、上記主配管１０を通る流体の圧力脈動に対し、位相が半分ずれた状態で合流させることにより、該位相のずれた圧力脈動波同士を相殺させることにより、主配管１０を流通する流体の脈動を減衰させる手法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
又、別の手法としては、流体圧源１４の吐出側にある主配管１５の途中に、該主配管１５より分岐して再び主配管１５に合流するように、支配管１６をＴ字形の分岐管１７及び合流管１８を介してそれぞれ接続し、且つ上記分岐して合流するまでの主配管１５と支配管１６の長さを異にしてなる構成として、上記主配管１５と支配管１６の合流点となる合流管１８にて、主配管１５を通ってきた流体と支配管１６を通ってきた流体とを、互いの脈動周期の位相をずらした状態で合流させることにより、流体の脈動を減衰させるようにするものも提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−１２５３９１号公報
【特許文献２】
実開昭５８−９９６００号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、流通する流体の脈動に起因する配管エルボ部１の振動の発生防止を図るべく配管エルボ部１のサポートを増やす手法では、熱応力上、サポート数を増やすにも限度があるという問題があり、又、図４に示す如く、配管エルボ部１にダンパー３を取り付けたとしても、該配管エルボ部１の振動防止効果を発揮し難いという問題があることから、適切な対策が講じ難いというのが実状である。
【００１０】
因みに、特許文献１に記載されたもの、すなわち、図５及び図６に示されたものは、いずれも直管状の配管５又は１０を流通する圧力流体の脈動を減衰させるためのものであって、配管５内を流通する流体の脈動に起因して配管エルボ部に発生する振動を低減させるものではない。
【００１１】
又、特許文献２には、主配管１５の曲がり部となる分岐管１７と合流管１８に、支配管１６の両端部をそれぞれ接続した構成が示されているが、該構成により流通する流体の脈動が減衰されるのは、上記主配管１５と支配管１６の合流点となる合流管１８よりも下流側であって、主配管１５の曲がり部となる分岐管１７や合流管１８に発生する振動を防止できるようにしたものではない。
【００１２】
そこで、本発明は、脈動しながら配管内を流通する流体が配管エルボ部を通るときに、該配管のエルボ部に発生する振動を低減させることができる振動低減型配管を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、流体を上流側直管部からエルボ部を経て下流側直管部に流通させるようにしてある配管における上記エルボ部の流路断面積を、上記上流側及び下流側の各直管部の流路断面積よりも大きくして、上記エルボ部に作用する脈動による振動を低減できるようにしてなる構成とする。
【００１４】
脈動する流体が上流側直管部を通してエルボ部に達すると、エルボ部の流路断面積が大きくしてあるので、この部分で脈動を吸収することができ、更に、エルボ部を、中間部で屈曲して両端部を上流側直管部と下流側直管部にそれぞれ連通接続したエルボ部本管と、該エルボ部本管の上流側端部位置より所要角度で分岐し、且つエルボ部本管の下流側端部位置にて合流する分岐管とからなる構成とすることにより、該流体はエルボ部本管と分岐管へ分散させられた状態にて該エルボ部を流通させられる。この際、上記エルボ部の流路断面積は、エルボ部本管の流路断面積と分岐管の流路断面積との和となり、上記上流側直管部の流路断面積に比して大とされているため、上記エルボ部本管及び分岐管を流通するときの上記流体の流速は、上流側直管部を流通しているときに比して低下させられる。これに伴って、流体の脈動に伴う圧力変化の強度も低減させられるようになることから、上記流体の脈動に起因するエルボ部の振動は低減されるようになる。
【００１５】
又、分岐管の流路断面積を、エルボ部本管の流路断面積と同等若しくは大きくした構成とすることにより、エルボ部における流路断面積を、該エルボ部の上下流側に位置する配管直管部の流路断面積に比して２倍以上とすることができるため、エルボ部を流通するときの流体の速度を半減することができて、流体の脈動に起因するエルボ部の振動を効率よく低減することができる。
【００１６】
更に、分岐管を途中位置で屈曲するＬ字状とすると共に、該分岐管の上流側端部及び下流側端部を、それぞれエルボ部本管の上流側端部位置及び下流側端部位置に、それぞれ直角方向に接続した構成とすることにより、分岐管に分散されて流通される流体が脈動する場合に圧力変化の作用する方向を、エルボ部本管を流通する流体の脈動に伴う圧力変化の作用方向に対して直角方向とすることができるため、流体の脈動に起因してエルボ部に発生する振動を効率よく低減させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の振動低減型配管の実施の一形態を示すもので、図３に示したと同様の配管エルボ部１を有する流体配管において、エルボ部１の流路断面積（内部ボリューム）を上流側直管部２、下流側直管部４の各流路断面積よりも大きくして流体の脈動による振動を抑えるようにする。その一例として、エルボ部１を本管部と分岐管部とからなるものとする。すなわち、配管エルボ部１を、エルボ部本管１ａと、該エルボ部本管１ａの上流側直管部２との接続部近傍位置にて分岐して下流側直管部４との接続部近傍位置にて合流する分岐管１ｂとからなる構成として、上記上流側直管部２を経て上記エルボ部１に導かれた流体が、上記エルボ部１を構成するエルボ部本管１ａと分岐管１ｂに分散されて流通させられた後、合流されて下流側直管部４へ送られるようにすることにより、該エルボ部１における流体の流路断面積を、エルボ部本管１ａの流路断面積と分岐管１ｂの流路断面積との和として、上流側直管部２や下流側直管部４の流路断面積に比して拡大できるようにする。
【００１９】
詳述すると、上記分岐管１ｂは、エルボ部本管１ａと同様の口径を有すると共に、中間部で直角方向に屈曲してなるＬ字状としてあり、上流側端部を、エルボ部本管１ａにおける上流側直管部２との接続部近傍位置に、直角方向より気密に接続し、且つ下流側端部を、エルボ部本管１ａにおける下流側直管部４との接続部近傍位置に、直角方向より気密に接続した構成としてある。
【００２０】
上記本発明の振動低減型配管の構成において、図示しないポンプや圧縮機の運転に伴って従来と同様に脈動することにより図１に矢印Ｐ０で示す如き大きさの圧力変化を伴う流体が、上流側直管部２を経てエルボ部１に達すると、該流体は、上記エルボ部本管１ａと分岐管１ｂが同様の口径としてあることにより、該エルボ部本管１ａと分岐管１ｂにほぼ二分された状態で流通させられる。この際、エルボ部本管１ａと分岐管１ｂの流路断面積の和は、上流側直管部２の流路断面積の倍となっているため、上記エルボ部本管１ａと分岐管１ｂでは、流体の流速がそれぞれ半減されることとなり、このためエルボ部本管１ａと分岐管１ｂ内をそれぞれ流通する流体の脈動に伴う圧力変化の強度も、図１に矢印Ｐ１及びＰ２で示す如く、Ｐ０で示した如き当初の圧力変化の強度に対し半減される。更に、上記分岐管１ｂは、中間部で直角方向に屈曲するＬ字状とすると共に、両端部をそれぞれエルボ部本管１ａに対し直角方向に接続してあるため、該分岐管１ｂに流入する脈動流体の圧力変化Ｐ２は、上流側直管部２よりエルボ部本管１ａへ向けて直進する脈動流体の圧力変化Ｐ１に対し直角方向に方向がずれた状態で作用されるようになる。
【００２１】
したがって、上記エルボ部１では、脈動する流体の圧力変化を、エルボ部本管１ａと分岐管１ｂに対して、それぞれ上流側直管部２を流通しているときの当初の強度（矢印Ｐ０）に対してほぼ半減した強度（矢印Ｐ１及び矢印Ｐ２）で、しかも圧力変化の作用する方向が直角方向に分散された状態として作用させることができ、このため流通する流体の脈動に起因して配管エルボ部１に発生する振動を、従来に比して低減させることができるようになる。
【００２２】
その後、上記エルボ部本管１ａと分岐管１ｂを経た流体は、該エルボ部本管１ａと分岐管１ｂとの合流部にて合流した後、エルボ部１の下流側直管部４へ送られる。
【００２３】
次に、図２（イ）（ロ）（ハ）は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１に示した実施の形態と同様の構成において、エルボ部本管１ａにおける上流側直管部２との接続部近傍位置と、下流側直管部４との接続部近傍位置に、中間部で直角方向に屈曲するＬ字型の分岐管１ｂの上流側端部及び下流側端部をそれぞれ直角方向より接続するようにした構成に代えて、エルボ部本管１ａにおける上流側直管部２との接続部近傍位置と、下流側直管部４との接続部近傍位置との間に、直線状の分岐管１ｃを、上記上流側直管部２の軸心方向に対しほぼ４５°の角度をなすよう配置すると共に、該分岐管１ｃの上流側端部と下流側端部を、エルボ部本管１ａの対応する位置にそれぞれ気密に接続した構成としたものである。
【００２４】
上記分岐管１ｃは、図２（ロ）に示すエルボ部本管１ａの断面形状と同様にして該エルボ部本管１ａの流路断面積と同等の流路断面積とするか、あるいは、図２（ハ）に示す如く、その断面形状を長円形として、短径を図２（ロ）に示すエルボ部本管１ａの直径と同じ大きさとすると共に、長径を上記エルボ部本管１ａの直径よりも大とすることにより、該分岐管１ｃの流路断面積を、エルボ部本管１ａの流路断面積よりも大となるようにしてある。
【００２５】
本実施の形態によれば、上流側直管部２を経てエルボ部１に達する流体を、エルボ部本管１ａと分岐管１ｃに分散させて流通させることができ、これにより、エルボ部１における流体の流路の断面積を、エルボ部本管１ａの流路断面積と、分岐管１ｃの流路断面積との和として、上記上流側直管部２の流路断面積に比して２倍以上に拡大することができることから、エルボ部本管１ａと分岐管１ｃにおける流体の流速を、上記上流側直管部２を通してエルボ部１に導かれる流体の流速に比して低減でき、よって、上記エルボ部本管１ａと分岐管１ｃでは、流通する流体の脈動に伴う圧力変化の強度を、それぞれ上記上流側直管部２を通してエルボ部１に導かれる流体の脈動に伴う圧力変化の強度に比して低減させることができる。しかも、この場合、流体の圧力変化の作用する方向を、上流側直管部２の軸心の延長線方向と、分岐管１ｃの軸心方向に分散させることができる。したがって、本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様に、流通する流体の脈動に起因して配管エルボ部１に発生する振動を従来に比して低減させることができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図１の実施の形態における分岐管１ｂを、図２（ハ）に示した分岐管１ｃのように断面形状を長円形にして、該分岐管１ｂの流路断面積をエルボ部本管１ａの流路断面積よりも大となるようにしてもよいこと、又、上記分岐管１ｂ及び１ｃは、流路断面積がエルボ部本管１ａの流路断面積と同等かそれ以上となるようにすれば、断面形状は自在に設定してよいこと、図１の実施の形態では、分岐管１ｂの形状を、中間部で直角方向に屈曲するＬ字状として示したが、エルボ部１に導かれる流体をエルボ部本管１ａと異なる方向へ分散させて流通させた後、合流させて下流側直管部４へ送ることができれば、屈曲位置が中間部よりも上下流方向のいずれかにずれていてもよく、また、屈曲角度も直角方向でなくてもよいこと、図２の実施の形態における分岐管１ｃのエルボ部本管１ａに対する取り付け角度は、エルボ部１に導かれる流体の脈動に伴う圧力変化の作用する方向を、上流側直管部２の軸心の延長線方向と、上記分岐管１ｃの軸心方向に分散させることで、エルボ部１全体に発生する振動を低減できるような角度範囲であれば任意に設定できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の振動低減型配管によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）  流体を上流側直管部からエルボ部を経て下流側直管部に流通させるようにしてある配管における上記エルボ部の流路断面積を、上記上流側及び下流側の各直管部の流路断面積よりも大きくして、上記エルボ部に作用する脈動による振動を低減できるようにしてなる構成としてあるので、脈動する流体が上流側直管部を経てエルボ部に達するときに、該流体のエルボ部に作用する圧力を低減することができて、流体の脈動による振動を低減することができ、更に、エルボ部を、中間部で屈曲して両端部を上流側直管部と下流側直管部にそれぞれ連通接続したエルボ部本管と、該エルボ部本管の上流側端部位置より所要角度で分岐し、且つエルボ部本管の下流側端部位置にて合流する分岐管とからなる構成とすることにより、エルボ部に脈動する流体が達しても、該流体をエルボ部本管と分岐管へ分散させて流通させることができる。この際、上記エルボ部の流路断面積は、エルボ部本管の流路断面積と分岐管の流路断面積との和として上記上流側直管部の流路断面積に比して大となるようにしてあるため、上記エルボ部本管及び分岐管を流通するときの上記流体の流速を、上流側直管部を流通しているときの流体の流速に比して低減できて、流体の脈動に伴う圧力変化の強度を低減でき、且つ上記圧力変化の作用する方向を分散できることから、上記流体の脈動に起因してエルボ部に発生する振動を低減させることができる。
（２）  分岐管の流路断面積を、エルボ部本管の流路断面積と同等若しくは大きくした構成とすることにより、エルボ部における流路断面積を、該エルボ部の上下流側に位置する配管直管部の流路断面積に比して２倍以上とすることができるため、エルボ部を流通するときの流体の速度を半減することができて、流体の脈動に起因するエルボ部の振動を効率よく低減することができる。
（３）  分岐管を途中位置で屈曲するＬ字状とすると共に、該分岐管の上流側端部及び下流側端部を、それぞれエルボ部本管の上流側端部位置及び下流側端部位置に、それぞれ直角方向に接続した構成とすることにより、分岐管に分散されて流通される流体が脈動する場合に圧力変化の作用する方向を、エルボ部本管を流通する流体の脈動に伴う圧力変化の作用方向に対して直角方向とすることができるため、流体の脈動に起因してエルボ部に発生する振動を効率よく低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動低減型配管の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）はエルボ部の概要図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視拡大図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視拡大図で断面形状を長円形とした例を示すものである。
【図３】配管のエルボ部を示す概要図である。
【図４】従来提案されている配管エルボ部の振動を抑制する手段の一例を示す概要図である。
【図５】従来提案されている流体の脈動抑制手段の一例を示す概要図である。
【図６】従来提案されている流体の脈動抑制手段の他の例を示す概要図である。
【図７】従来提案されている流体の脈動抑制手段の更に他の例を示す概要図である。
【符号の説明】
１  エルボ部
１ａ  エルボ部本管
１ｂ  分岐管
１ｃ  分岐管
２  上流側直管部
４  下流側直管部
【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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