(57)【要約】【課題】  本発明は、十分なキャビテーション作用の低減を図ることが可能な減圧用オリフィス体およびバルブを提供することを主目的とするものである。【解決手段】  本発明は、流体が流れる配管内に設置され、少なくとも一つの貫通孔を有しており、前記貫通孔を通過する流体に圧力損失を発生させる減圧用オリフィス体において、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とする減圧用オリフィス体を提供することにより上記課題を解決するものである。  また、筐体内の配管に介挿された絞り部と、前記絞り部の貫通孔の断面積を調整する断面積調整手段とを備えたバルブであって、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とするバルブを提供することにより上記課題を解決するものである。【選択図】  図１
2005155884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる配管内に設置され、少なくとも一つの貫通孔を有しており、前記貫通孔を通過する流体に圧力損失を発生させる減圧用オリフィス体において、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とする減圧用オリフィス体。
【請求項２】
前記縮流部における配管断面の少なくとも一部が、前記貫通孔の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１に記載の減圧用オリフィス体。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記減圧用オリフィス体の中央部に設けられた中央貫通孔と、前記中央貫通孔の周辺に設けられた周辺貫通孔とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の減圧用オリフィス体。
【請求項４】
前記減圧用オリフィス体のオリフィス線径比は、０．００１〜０．２の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の減圧用オリフィス体。
【請求項５】
前記メッシュ体の開口面積比が０．１以上０．９５未満であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の減圧用オリフィス体。
【請求項６】
筐体内の配管に介挿された絞り部と、前記絞り部の貫通孔の断面積を調整する断面積調整手段とを備えたバルブであって、
縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とするバルブ。
【請求項７】
前記メッシュ体の開口面積比が０．１以上０．９５未満であることを特徴とする請求項６に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体配管内に配置され流体に圧力損失を与える減圧用オリフィス体ならびに流体の圧力調整および／または流量調整を行うバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
減圧用オリフィス体として、流体が通過する貫通孔を中央に設けた減圧用オリフィス体が知られている。図１０は、このような減圧用オリフィス体を用い、非圧縮性流体が管路内を充満して流れるときの減圧用オリフィス体付近の流れの様子を撮影した写真である。図１１は、その様子を図に示した説明図である。さらに、図１２は、流体の中心軸における静圧分布を示す。図１２の横軸は、減圧用オリフィス体の軸方向における位置を、図１１に示す貫通孔２の内径Ｄで無次元化したものである。
【０００３】
図１１に示すように、貫通孔２から噴出した流体は、周囲の流体を巻き込みながら除々に膨張を続ける。この例に示す場合では、図１２に示すように、上記膨張は貫通孔内径Ｄの約８倍の下流まで続き、その後、乱流の場合、管断面に渡ってほぼ一様な速度分布の流れとなる。
【０００４】
図１１および図１２に示すように、縮流部においては流速が速いため周囲の圧力に比べ静圧が低くなる。さらに、流れの剪断力が局所的に大きくなることから、図１０に示すように、この縮流部で多くの渦が発生する。発生する渦のうち形態が糸状の渦を渦糸という。特にオリフィス周辺部においては、剪断力が大きいため渦の発生量が多い。そして、渦の中心静圧が水蒸気圧よりも低くなると、水蒸気や含有された空気が気泡となり発生する。さらに、流れの乱れにより渦が崩壊すると、流体の圧力が回復し、その静圧が水蒸気圧よりも高くなるので、気泡は崩壊する。このような気泡の発生時および消滅時には衝撃が発生し、この衝撃が流体および配管に伝播すると、騒音および振動等の不都合が生じる。さらに、気泡の消滅時には、その衝撃が配管内壁に伝播することにより配管内壁の壊食といった問題も生じる。なお、これらの不都合を総称して、以下、キャビテーション作用と記載する場合がある。
【０００５】
このようなキャビテーション作用の低減を目的として、特許文献１には、中央付近に設けた中央貫通孔の内径を周辺付近に設けた複数の周辺貫通孔の内径よりも大きくしたオリフィス板が開示されている。このように中央貫通孔と周辺貫通孔とからなる複数の貫通孔を設け、中央貫通孔と周辺貫通孔とで内径を異なるものとすることにより、各孔からの噴流の圧力回復位置を配管の軸方向に分散させることができ、周辺貫通孔からの流れを緩衝材として利用することにより配管の振動とこれに伴う騒音を低減することを可能とする。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された減圧用オリフィス体は、中央貫通孔から噴出する噴流において後流部における渦発生を低減することはできるが、複数の周辺貫通孔を配置した多孔構造であるためオリフィス周辺部における渦発生量は増加する。したがって、充分なキャビテーション作用の低減効果を得ることはできなかった。
【０００７】
また、バルブは、流体の圧力調整および／または流量調整を行うために流体配管内に介挿される。このバルブには、通常、断面積可変の絞り部が設けられている。このようなバルブにおいて、調整コック等の操作により上記絞り部の断面積が小さくなると、絞り部が上記減圧用オリフィス体の貫通孔と同様の機能を果たすことから、キャビテーション作用の問題が生じる。したがって、バルブにおいても、上記減圧用オリフィス体と同様にキャビテーション作用の低減が望まれる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１２４２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、充分なキャビテーション作用の低減を図ることが可能な減圧用オリフィス体およびバルブを提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、流体が流れる配管内に設置され、少なくとも一つの貫通孔を有しており、前記貫通孔を通過する流体に圧力損失を発生させる減圧用オリフィス体において、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とする減圧用オリフィス体を提供する。
【００１１】
貫通孔から噴出する流体は、縮流部でほとんどの渦が発生し消滅する。よって、縮流部では、渦の発生および消滅に伴う衝撃から、騒音、共振等のキャビテーション作用が最も大きくなる。この際、上記位置にメッシュ体を配置すると、縮流部で発生する渦を小さくすることができ、発生する気泡を例えば１ｍｍ程度以下の微小気泡とすることができる。よって、大きな気泡の発生および消滅する際に生じる衝撃の低減に効果を有する。さらに、気泡を含む流体は、気泡の収縮および膨張により衝撃を吸収する性質があるため、貫通孔を通過した流体において、気泡の発生および消滅により衝撃が生じた場合であっても、残存している微小気泡が緩衝材として作用し、そのような衝撃を小さくすることができる。したがって、騒音、共振および配管内壁の壊食といったキャビテーション作用の低減に効果を有する。
【００１２】
また本発明においては、上記縮流部における配管断面の少なくとも一部が、上記貫通孔の少なくとも一部であることが好ましい。すなわち、上記メッシュ体が上記貫通孔の少なくとも一部を覆うように配置されることが好ましい。メッシュ体を貫通孔に配置することは比較的容易であるからである。
【００１３】
さらに本発明においては、上記貫通孔は、上記減圧用オリフィス体の中央部に設けられた中央貫通孔と、上記中央貫通孔の周辺に設けられた周辺貫通孔とを有することが好ましい。貫通孔を通過した流体の速度分布を平坦化することができるので、渦発生を抑制する効果を得ることができるからである。
【００１４】
さらにまた本発明においては、上記減圧用オリフィス体のオリフィス線径比は、０．００１〜０．２の範囲内であることが好ましい。上記範囲外では、キャビテーション作用の低減効果を十分に得ることができない場合があるからである。
【００１５】
さらに本発明においては、上記メッシュ体の開口面積比が０．１以上０．９５未満であることが好ましい。上記メッシュ体の開口面積比が上記範囲よりも小さくなると、メッシュ体の開口部分を流体が通過する際の圧力損失が過大となる恐れがあり、上記範囲よりも大きくなると、流体の流れによりメッシュ体が破損する恐れがあるからである。
【００１６】
また、本発明は、上記目的を達成するために、筐体内の配管に介挿された絞り部と、上記絞り部の貫通孔の断面積を調整する断面積調整手段とを備えたバルブであって、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うようにメッシュ体を配置したことを特徴とするバルブを提供する。
【００１７】
本発明において、上記断面積調整手段により絞り部の貫通孔の断面積が小さくなると、絞り部の貫通孔から噴出する流体に複数の渦が発生する。これらのほとんどの渦は、縮流部で発生し消滅する。よって、縮流部では、渦の発生および消滅に伴う衝撃から、騒音、共振等のキャビテーション作用が最も大きくなる。この際、上記位置にメッシュ体を配置すると、縮流部で発生する渦を小さくすることができ、発生する気泡を例えば１ｍｍ程度以下の微小気泡とすることができる。よって、大きな気泡の発生および消滅する際に生じる衝撃の低減に効果を有する。さらに、気泡を含む流体は、気泡の収縮および膨張により衝撃を吸収する性質があるため、絞り部の貫通孔を通過した流体において、気泡の発生および消滅により衝撃が生じた場合であっても、残存している微小気泡が緩衝材として作用し、そのような衝撃を小さくすることができる。したがって、騒音、共振および配管内壁の壊食といったキャビテーション作用の低減に効果を有する。
【００１８】
また、本発明においては、上記メッシュ体の開口面積比が０．１以上０．９５未満であることが好ましい。上記メッシュ体の開口面積比が上記範囲よりも小さくなると、メッシュ体の開口部分を流体が通過する際の圧力損失が過大となる恐れがあり、上記範囲よりも大きくなると、流体の流れによりメッシュ体が破損する恐れがあるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の減圧用オリフィス体およびバルブにおいては、微小気泡による作用からキャビテーション作用の低減を図ることができ、騒音、振動および配管内壁の壊食等の不都合の発生を防止することができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の減圧用オリフィス体およびバルブについて説明する。
【００２１】
Ａ．減圧用オリフィス体
本発明者らは、減圧用オリフィス体の径方向中央付近に貫通孔を有する減圧用オリフィス体において、キャビテーション作用の発生状況を高速度ビデオカメラで観察すると共に、発生するキャビテーション騒音を測定することにより、以下の知見を得た。
【００２２】
図１０に示す写真から、減圧用オリフィス体に形成された貫通孔から噴出する噴流に生じる渦糸は、縮流部でほとんどが発生し消滅することが分かる。また、マイクロフォンで同時記録した騒音を画像と同期して再生すると、渦糸が大きいほど発生騒音も大きいことが分かった。
【００２３】
また、渦糸等の渦により発生する気泡は、貫通孔を通過した噴流の圧力が回復する縮流部終端でほぼ消滅するが、この際、発生した気泡のうち微小気泡は表面張力が大きいため潰れにくく、気泡の消滅により生じる衝撃が発生しにくい。さらに、消滅せずに残存した微小気泡は下流部に流されていくが、一般に気泡を含む流体は、気泡の収縮および膨張により衝撃を吸収する性質があるため、気泡が多量に残存すればキャビテーション作用を減衰させることが可能であると考えられる。
【００２４】
本発明は上記知見に基づいて完成に至ったものであり、貫通孔を通過した流体に発生する渦を小さくすることにより、渦により生じる気泡を微小気泡とし、キャビテーション作用の低減を図ることを可能とするものである。
【００２５】
図１は、本発明の減圧用オリフィス体の一例が配置された配管において、その軸方向を含む面における概略断面図であり、図２は、図１に示したＩ−Ｉ線矢視断面の概略断面図である。
【００２６】
図１に示す例では、減圧用オリフィス体１の中心に一つの貫通孔２が形成されている。さらに、減圧用オリフィス体１の出口端である下流縁１ｂには、メッシュ体３がメッシュ体固定部４に固定されて配置されている。このようにメッシュ体３を配置したことにより、図２に示すように、貫通孔２の全体がメッシュ体３により覆われる。したがって、図１に示す矢印方向に流れる流体は、貫通孔２を通過した後、さらに、メッシュ体３を通過するので、流体に発生する渦を分断し小さくすることができ、これにより、渦から生じる気泡を微小気泡とすることができる。
【００２７】
図１３は、本発明の減圧用オリフィス体を用い、配管内を充満して流れる流体の減圧用オリフィス体付近の流れの様子を撮影した写真である。図１３に示す写真から、大きな渦糸の発生は見られず、多量に微小気泡が発生していることから、貫通孔を通過した流体に発生する渦を小さくすることができたことが分かる。さらに、渦糸の発生率を低減させる効果も得られることが分かった。
【００２８】
以下、本発明の減圧用オリフィス体について、メッシュ体および貫通孔に分けて各々詳細に説明する。
【００２９】
１．メッシュ体
まず、本発明におけるメッシュ体について説明する。
【００３０】
本発明の減圧用オリフィス体に用いられるメッシュ体は、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うように配置されたものである。
【００３１】
貫通孔から噴出する流体は、縮流部でほとんどの渦が発生し消滅する。よって、縮流部では、渦の発生および消滅に伴う衝撃から、騒音、共振等のキャビテーション作用が最も大きくなる。この際、上記位置にメッシュ体を配置すると、貫通孔を通過した流体に発生する渦を分断し小さくすることができるので、渦により生じる気泡を、例えば１ｍｍ程度以下の微小気泡とすることができる。よって、大きな気泡の発生を抑制することができ、大きな気泡が発生および消滅する際に生じる衝撃の低減に効果を有する。さらに、気泡を含む流体は、気泡の収縮および膨張により衝撃を吸収する性質があるため、貫通孔を通過した流体において、気泡の発生および消滅により衝撃が生じた場合であっても、残存している微小気泡が緩衝材として作用し、そのような衝撃を小さくすることができる。したがって、騒音、共振および配管内壁の壊食といったキャビテーション作用の低減に効果を有する。
【００３２】
本発明で使用されるメッシュ体は、メッシュ体を設置していない従来の減圧用オリフィス体の場合と比較して、貫通孔を通過した流体に生じる渦を小さくすることができるものであれば特に限定はされない。
【００３３】
図３は、このような本発明に用いられるメッシュ体の抵抗係数Ｋに及ぼす開口面積比βの影響を示すグラフである。図３に示すように、開口面積比βが増加するにしたがって抵抗係数Ｋは減少する。抵抗係数Ｋが大きいほど圧力損失も大きくなるため、開口面積比βを適当な範囲内の数値とする必要がある。図３より勘案して、本発明に用いられるメッシュ体の開口面積比βの下限値は、０．１以上とするのが好ましい。また、開口面積比βは、０．３以上とするのがより好ましく、０．４以上とするのがさらに好ましい。上記範囲よりも開口面積比βが小さくなると、メッシュ体の開口部分を流体が通過する際の圧力損失が過大となる場合があるため好ましくない。
【００３４】
一方、開口面積比βの上限としては、メッシュ体が破損しない程度まで大きくすることができる。具体的には、例えば単一円形オリフィス（直径：ｄ０（ｍ））の下流面にメッシュ体（線径：ｄｂ（ｍ）、線中心ピッチ：ｐｂ（ｍ）、構成する線の剪断破壊応力σｂ（Ｐａ））を配置する場合、メッシュ体の開口面積比βは、下記式（１）を満足する条件として、下記式（２）を満たすことが好ましい。なお、上記オリフィス体を流動する流体密度をρ（ｋｇ／ｍ３）とし、オリフィス部における流体断面平均速度をｖ０（ｍ／ｓ）とする。
【００３５】
【数１】
2005155884.tif 000003
【００３６】
【数２】
2005155884.tif 000004
【００３７】
また、安全率を５とすれば、メッシュ体の開口面積比βは、下記式（３）を満たすことが好ましい。
【００３８】
【数３】
2005155884.tif 000005
円形以外の形状のオリフィス体や、非均一メッシュ体については、同様の強度計算により開口面積比βの上限値を規定する必要がある。式（１）〜式（３）を勘案すると、例えば直径４０ｍｍ程度のオリフィス体にメッシュ体を配置する場合、上限値は０．９５以下であることが好ましく、さらには０．８以下であることが好ましい。開口面積比βが上記範囲より大きくなると、流れによりメッシュ体が破損する恐れがあるからである。
【００３９】
なお、ここでいう開口面積比βは、メッシュ体のうち開口部分が占める面積を意味し、具体的には、メッシュ体の所定範囲の面積をメッシュ面積Ｓｏとし、メッシュ面積Ｓｏに占めるメッシュ線の投影面積をＳｍとした場合、β＝（Ｓｏ−Ｓｍ）／Ｓｏにより求めることができる。
【００４０】
また、メッシュ体の線径と、貫通孔径との比であるオリフィス線径比γ（メッシュ体の線径／貫通孔内径）は、０．００１〜０．２の範囲内、中でも、０．００２〜０．１の範囲内であることが好ましい。上記範囲外とすると、キャビテーション作用の低減効果が十分に得られない場合があるからである。
【００４１】
なお、上記貫通孔径は、貫通孔の断面形状が円形である場合には、その内径を意味し、貫通孔の断面形状が円形以外の形状である場合には、同一の断面積を有する円形とした場合の内径を意味する。
【００４２】
このようなメッシュ体は、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うように配置されていればよいが、中でも、貫通孔と同軸で同じ形状を有する領域の少なくとも一部に配置されていることが好ましい。例えば図１１に示すように、貫通孔２を通過した流体は縮流部において渦を発生するが、本発明においてはメッシュ体が、縮流部であり、かつ貫通孔と同軸で同じ形状を有する領域の少なくとも一部に配置されていることにより、発生した渦を効果的に分断し小さくすることができるからである。また本発明においては、上記縮流部における配管断面の少なくとも一部が、貫通孔の少なくとも一部であることが好ましい。したがって、メッシュ体は、貫通孔の少なくとも一部を覆うように配置されていることが特に好ましい。メッシュ体を貫通孔の一部に配置することは比較的容易であり、貫通孔を通過した流体に発生した渦をより効果的に分断し小さくすることができるからである。
【００４３】
ここで、貫通孔の少なくとも一部を覆うように配置されるとは、例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、単数または複数の貫通孔２を有する場合において、貫通孔２の全ての領域に配置する場合や、図４（ｃ）に示すように、貫通孔２の一部のみに配置する場合であってもよい。
【００４４】
なお、本発明において縮流部における配管断面とは、例えば図１および図２に示すように、配管１０の内径領域を意味するものであり、貫通孔２は、配管１０の内径領域に含まれている。
【００４５】
上記メッシュ体が貫通孔の少なくとも一部を覆うように配置される場合、メッシュ体が配置された貫通孔の面積は、貫通孔を通過した流体に生じる渦を小さくすることができる効果が得られるのであれば特に限定はされないが、具体的には、貫通孔の総断面積に対して、メッシュ体が配置された貫通孔の面積が１％〜１００％の範囲内、中でも、１０％〜１００％の範囲内であることが好ましい。さらに、配置される面積が同じであるならば、貫通孔の外周側に配置されているほうがより好ましい。貫通孔においてメッシュ体が配置される部分が上記範囲であれば、渦を小さくする効果が十分に得られ、大きな気泡の発生を抑制することができ、気泡の発生および消滅により生じる衝撃を低減することができる。また、流体内に充分な量の微小気泡を存在させることができるので、キャビテーション作用の低減に効果を有する。
【００４６】
また、配置するメッシュ体の枚数は、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うように配置することができるのであれば特に限定はされない。図１に示すように、一枚でもよく、または、複数枚でもよい。発生する渦の状態、形成する貫通孔の形状および流体の圧力損失等を考慮して適宜決定するものとする。例えば、図５に示すように、複数枚のメッシュ体３を、減圧用オリフィス体１の軸方向に重ねて配置すると、渦を小さくする効果をより十分に得ることができる。
【００４７】
さらに、メッシュ体を配置する位置は、縮流部であれば特に限定はされない。上述したように、貫通孔から噴出する流体は、縮流部でほとんどの渦が発生し消滅する。したがって、縮流部においては、騒音、共振等のキャビテーション作用が最も大きくなる。この際、縮流部内にメッシュ体を配置すると、大きな気泡の発生を抑制することができるので、大きな気泡の発生および消滅により生じる衝撃を低減することができる。さらに、縮流部に充分な量の微小気泡を残存させることができるので、気泡の発生および消滅により衝撃が生じた場合であっても、微小気泡の収縮等によりその衝撃を和らげることができる。中でも、本発明においては、オリフィス周辺部にメッシュ体を配置することが好ましい。キャビテーション作用の低減により充分な効果を有するからである。
【００４８】
なお、ここでいう縮流部とは、上述したように、減圧用オリフィス体の上流縁から、貫通孔を通過した流体が、配管の径方向に膨張する際、その膨張が終了し、圧力が回復する位置までの区間を意味する。さらに、オリフィス周辺部とは、減圧用オリフィス体の上流縁から減圧用オリフィス体の下流縁までの区間と、減圧用オリフィス体の軸方向に向って、下流縁から貫通孔内径の０．５倍までの区間とを併せた範囲を意味する。なお、後述するように、複数の貫通孔を有する場合であって、各々の貫通孔の内径が異なる場合には、各貫通孔毎にオリフィス周辺部の領域は異なる。
【００４９】
具体的に縮流部は、図１１および図１２に示す例では、貫通孔２を通過した流体が、慣性から収縮を続け、その後、徐々に膨張し、貫通孔内径Ｄの約８倍の位置で、圧力が回復することから、減圧用オリフィス体１の上流縁１ａから、貫通孔内径Ｄの約８倍の位置までが該当する。
【００５０】
上記オリフィス周辺部にメッシュ体を設置する例として具体的には、図６に示すように、減圧用オリフィス体１の上流縁１ａ、貫通孔２の内部、減圧用オリフィス１の下流縁１ｂ、減圧用オリフィス体１の下流縁１ｂから、減圧用オリフィス体１の軸方向に向かって、下流縁から貫通孔内径の０．５倍以内の区間に設ける場合等を挙げることができる。
【００５１】
さらに、メッシュ体を減圧用オリフィス体に固定させる方法としては、安定に固定することが可能な方法であれば特に限定はされない。具体的には、固定具等を用い固定する方法、または、図１に示すように、予め、減圧用オリフィス体１にメッシュ体３を固定するメッシュ体固定部４を設け、メッシュ体固定部４にメッシュ体３を配置することにより固定する方法等を挙げることができる。
【００５２】
２．貫通孔
次に貫通孔について説明する。
【００５３】
本発明において、貫通孔は、減圧用オリフィスに少なくとも一つ形成されていれば、その個数は特に限定はされるものではない。例えば、図７に示すように一個でもよく、または、図８に示すように、複数個でもよい。
【００５４】
複数個の貫通孔を設ける場合としては、図８（ａ）に示すように、減圧用オリフィス１の径方向中心に位置する貫通孔である中央貫通孔２ａを設け、上記中央貫通孔２ａの周辺に位置する貫通孔である周辺貫通孔２ｂを複数設ける場合、図８（ｂ）に示すように、周辺貫通孔２ｂが複数の円を形成するように配置する場合、図８（ｃ）に示すように、様々な形状の貫通孔２を不規則に配置する場合、図８（ｄ）に示すように、減圧用オリフィス１の中心に設けた中央貫通孔２ａを中心に同心円状に円を描くように周辺貫通孔２ｂを設ける場合等を挙げることができる。さらに、図９に示すように、複数の貫通孔２が各々連通している場合等も挙げることができる。
【００５５】
本発明においては、中でも、減圧用オリフィス体の径方向中心に中央貫通孔を設け、中央貫通孔の周辺に位置するように複数の周辺貫通孔を設けることが好ましい。これにより、貫通孔を通過した流体の速度分布を平坦化することができ、渦発生を抑制する効果を得ることができるからである。
【００５６】
さらに、上述したように中央貫通孔および周辺貫通孔からなる貫通孔とした場合には、中央貫通孔の内径を、周辺貫通孔の内径よりも大きくすることが好ましい。これにより、中央貫通孔を通過した流体における圧力回復位置と、周辺貫通孔を通過した流体における圧力回復位置が異なることから、キャビテーション作用による騒音や振動が発生する位置を分散させることができ、キャビテーション作用の低減に効果を有するからである。
【００５７】
さらにまた、本発明における貫通孔において、その断面形状は、流体の通過を妨げない形状であれば特に限定はされない。具体的には、図７および図８に示すように、円形、矩形、星型、十字、特殊な形状等様々な形状が可能である。
【００５８】
また、貫通孔の内壁の形状としては、特に限定はされない。例えば、図１４（ａ）に示すように、上流縁１ａ側から下流縁１ｂ側にかけて断面積が変化しないストレート管形状、図１４（ｂ）および（ｃ）に示すように、上流縁側から下流縁側にかけて内径が直線状または曲面状に変化するテーパ管形状、フローノズル形状、および、図１４（ｄ）に示すように、貫通孔２の軸方向中央部分の内径が上流縁１ａ側および下流縁１ｂ側の内径よりも大きいベンチュリ管形状等を挙げることができる。中でも、図１４（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すような、テーパ管形状、フローノズル形状およびベンチュリ管形状は、渦の発生量を少なくできるため好ましい。特に、図１４（ｃ）に示すようなフローノズル形状であることが好ましい。
【００５９】
さらに、図１４（ａ）に示すように、流れ方向に変化を生じさせないストレート孔の場合に限らず、図１４（ｅ）に示すように、貫通孔２を通過する流体の流れ方向を変化させる斜め孔とする場合であってもよい。
【００６０】
Ｂ．バルブ
次に、本発明のバルブについて説明する。
【００６１】
図１６は、本発明のバルブ２０の一例を示す概略図である。図１６に示すように、バルブ２０は、筐体２１内に配管２２、絞り部２３およびメッシュ体２５を備える。配管２２の両端は、バルブ２０の外部の配管に接続される。絞り部２３は、配管２２に介挿されている。絞り部２３は内部に断面積可変の貫通孔を有する。この絞り部２３の貫通孔は、バルブ２０内において流体の流動方向に対する断面積が最も小さくなる部分である。メッシュ体２５は、この例では絞り部２３の出口端に固定されている。このようにメッシュ体２５を配置したことにより、絞り部２３を通過した流体に発生する渦を分断し小さくすることができる。したがって、渦から生じる気泡を微小気泡とすることができる。
【００６２】
また、絞り部２３には調整コック２４が接続されている。この調整コック２４の把手部分は、筐体２１の外部に配置される。使用者により調整コック２４の把手部分が操作されると絞り部２３の貫通孔の断面積が変化し、バルブ２０を通過する流体の流量および圧力が増減する。調整コック２４は、断面積調整手段に相当するものである。
【００６３】
以下、本発明のバルブについて、メッシュ体、絞り部の貫通孔、断面積調整手段および筐体に分けて各々詳細に説明する。
【００６４】
１．メッシュ体
まず、本発明におけるメッシュ体について説明する。
【００６５】
本発明のバルブに用いられるメッシュ体は、縮流部における配管断面の少なくとも一部を覆うように配置されたものである。
【００６６】
本発明のメッシュ体は、上記減圧用オリフィス体における作用と同様の作用を有する。したがって、メッシュ体が縮流部において配置される位置、配管断面に対して覆う面積の比率（開口面積比）、メッシ体の線径と貫通孔径との比（メッシュ体の線径／貫通孔径）およびメッシュ体が配置された貫通孔の面積は、上記減圧用オリフィスと同様である。
【００６７】
２．絞り部の貫通孔
次に、本発明における絞り部の貫通孔について説明する。
【００６８】
本発明において絞り部の貫通孔は、絞り部内に一つ設けられている。本発明のバルブに用いられる絞り部の貫通孔は、例えば、図１に示す貫通孔２と同様の構造を有する。それにより、上記絞り部の貫通孔を通過した流体に渦が発生する。この場合、絞り部の出口端に固定されているメッシュ体により、流体に発生する渦が分断されて小さくなる。したがって、渦から生じる気泡を微小気泡とすることができる。その結果、キャビテーション作用の低減を図ることができる。
【００６９】
本発明における絞り部の貫通孔は、流体の流量および圧力を増減させる点およびキャビテーション作用を発生させる点で上記減圧用オリフィス体の貫通孔と共通する。上記減圧用オリフィス体の貫通孔と相違する点は、断面積可変である点およびバルブ内に一つ形成されている点である。
【００７０】
本発明における縮流部とは、絞り部の貫通孔の上流縁から、絞り部の貫通孔の内径の約８倍の位置までであって、メッシュ体は、縮流部の少なくとも一部を覆うように配置されていればよい。また、本発明において縮流部における配管断面とは、例えば、絞り部内の流路を意味するものであり、絞り部の貫通孔は、絞り部内の流路に含まれている。
【００７１】
なお、本発明における絞り部の貫通孔の内径Ｄａは、Ｄａ＝４×（絞り部の貫通孔の断面積）／（絞り部の貫通孔のぬれ縁長さ）で表される水力相当直径で定義される。絞り部の貫通孔の断面積および絞り部の貫通孔のぬれ縁長さはバルブの開度により変化するが、バルブの使用条件範囲内の最大開度状態における内径Ｄａを絞り部の貫通孔の内径とする。
【００７２】
３．断面積調整手段
次いで、本発明における断面積調整手段について説明する。
【００７３】
本発明における断面積調整手段は、絞り部の貫通孔の断面積を調整するものであり、通常のバルブに用いられるコック等を用いることができる。例えば、図１６に示す調整コック２４を用いることもでき、アクチュエータ等により自動的に絞り部の貫通孔の断面積を変化させるものを用いてもよい。
【００７４】
４．筐体
次に、本発明における筐体について説明する。
【００７５】
本発明における筐体は、通常のバルブに用いられる筐体を用いることができ、特に形状等を限定するものではない。
【００７６】
以上のように、本発明のバルブにおいては絞り部の貫通孔が上記オリフィス体の貫通孔に対応し、本発明のメッシュ体が上記減圧用オリフィス体のメッシュ体に対応する。したがって、本発明のバルブは、上記減圧用オリフィス体と同様の課題を解決することができる。
【００７７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態は例示であり、本明細書の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様の効果を奏するものは、如何なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例を例示して、本発明をさらに具体的に説明する。
【００７９】
（実施例１）
図４（ａ）と同様の基本構造を有し、下記表１に示す条件で、中央貫通孔全体を覆うように下流縁にメッシュ体を配置した減圧用オリフィスを用いた。この減圧用オリフィス体を内径７８ｍｍの管路に取り付け、水が減圧用オリフィス体を通過する際の騒音を調査した。減圧用オリフィス体について、貫通孔の断面積を１２５７ｍｍ２とし、オリフィス断面平均速度は１６．０ｍ／ｓとした。
【００８０】
管路の外壁より１０ｍｍ離れた位置にマイクロフォンを設置し、キャビテーション騒音を記録した。また、減圧用オリフィス体の下流縁より上流側に１６０ｍｍ、下流側に８００ｍｍ離れた位置の管壁にそれぞれ圧力測定孔を設置し、流体の減圧用オリフィス体通過前後の圧力損失も計測した。
【００８１】
（実施例２）
図４（ｂ）と同様の基本構造を有し、下記表１に示す条件で、周辺貫通孔のみを覆うように下流縁にメッシュ体を配置した減圧用オリフィスを用いた以外は上記実施例１と同様とした。
【００８２】
（実施例３）
図４（ｂ）と同様の基本構造を有し、下記表１に示す条件で、中央貫通孔および周辺貫通孔の全体を覆うように下流縁にメッシュ体を配置した減圧用オリフィスを用いた以外は上記実施例１と同様とした。
【００８３】
（比較例１）
比較例１として、図４（ａ）に示すように、単一の中央貫通孔を有するが、メッシュ体を備えていない減圧用オリフィス体を用いた以外は上記実施例１と同様とした。
【００８４】
（比較例２）
比較例２として、図８（ａ）に示すように、中央貫通孔とその周辺に設けた複数の周辺貫通孔を有するが、メッシュ体を備えていない減圧用オリフィス体を用いた以外は、上記実施例１と同様とした。
【００８５】
（評価）
下記表１に、実施例および比較例における減圧用オリフィス体の騒音調査結果を示す。なお、表１に示すＭｅｓｈ数は１インチあたりのメッシュ分割数を表す。さらに、表１の比較例２におけるＰＣＤは、ピッチサークルダイアの略であり、各周辺貫通孔の中心を結んで形成される円の直径が７０ｍｍであることを示している。
【００８６】
【表１】
2005155884.tif 000006
【００８７】
上記表１に示す結果から、実施例においては、比較例１および比較例２に比べ、キャビテーション騒音が低減していることが明らかである。なお、実施例および比較例の両方の場合において、オリフィス減圧能力を示す指標である圧力損失係数値は２０〜３０の範囲内にあり問題ないレベルであった。
【００８８】
（実施例４）
上記実施例１と同様に騒音を調査した。中央貫通孔の内径は、φ３０ｍｍ、φ４０ｍｍ、メッシュ体の線径３４０〜１１００μｍ、Ｍｅｓｈ５〜１６の範囲で変化させ、メッシュ体は中央貫通孔の出口に近接して配置させた。
【００８９】
（評価）
図１５に試験結果を示す。横軸に線径比γをとり、縦軸に騒音低減率を上記比較例１を基準として表した。図１５中の式は、最小自乗法により求めた実験式である。このグラフから騒音低減率が最も高い線径比は０．０１７５であることが分かった。なお、０．００１＜γとすることにより、ほぼ１ｄＢ以上の騒音低減効果が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の減圧用オリフィス体の一例が配置された管路において、その軸方向を含む面における概略断面図である。
【図２】図１に示したＩ−Ｉ線矢視断面の概略断面図である。
【図３】メッシュ体の抵抗係数に及ぼす開口面積比の影響を示すグラフである。
【図４】本発明におけるメッシュ体の配置の例を示した説明図である。
【図５】本発明におけるメッシュ体の配置の例を示した説明図である。
【図６】本発明におけるメッシュ体の配置の例を示した説明図である。
【図７】本発明における貫通孔の例を示した説明図である。
【図８】本発明における貫通孔の例を示した説明図である。
【図９】本発明における貫通孔の例を示した説明図である。
【図１０】従来の減圧用オリフィス体を用い、流体が管路内を充満して流れるときの減圧用オリフィス体付近の流れの様子を撮影した写真である。
【図１１】従来の減圧用オリフィス体を用い、流体が管路内を充満して流れるときの減圧用オリフィス体付近の流れの様子を示した説明図である。
【図１２】流体の貫通孔通過前後における静圧の変化を示したグラフである。
【図１３】本発明の減圧用オリフィス体を用い、流体が管路内を充満して流れるときの減圧用オリフィス体付近の流れの様子を撮影した写真である。
【図１４】本発明における貫通孔の内壁の形状の例を示した説明図である。
【図１５】実施例４における結果を示したグラフである。
【図１６】本発明のバルブの概略図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  …  減圧用オリフィス体
２  …  貫通孔
３  …  メッシュ体
１０  …  配管
２０  …  バルブ
２１  …  筐体
２２  …  配管
２３  …  絞り部
２４  …  調整コック
２５  …  メッシュ体
【図１】
2005155884.tif 000007
【図２】
2005155884.tif 000008
【図３】
2005155884.tif 000009
【図４】
2005155884.tif 000010
【図５】
2005155884.tif 000011
【図６】
2005155884.tif 000012
【図７】
2005155884.tif 000013
【図８】
2005155884.tif 000014
【図９】
2005155884.tif 000015
【図１０】
2005155884.tif 000016
【図１１】
2005155884.tif 000017
【図１２】
2005155884.tif 000018
【図１３】
2005155884.tif 000019
【図１４】
2005155884.tif 000020
【図１５】
2005155884.tif 000021
【図１６】
2005155884.tif 000022