(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口側流路と、
出口側流路と、
上記入口側流路と出口側流路との間に配設された、弁を通過する流体の量を調節するためのオリフィスと、
上記オリフィス部に配設された、上記入口側流路内に位置する三枚のベーンを有する構造部材であって、ベースを構成するリングを含んでおり、前記三枚のベーンのそれぞれがオリフィスを跨いで延びる第一部分を有しており、該三枚のベーンのそれぞれが、ベーン自身は前記ベースから離間した状態で、脚部を介して前記ベースに連結されている構造部材とを備えており、
上記ベーンが、上記入口側流路内における中間周波数の攪乱流の断続的発生を低減するものである弁。
【請求項２】
上記三枚のベーンが、オリフィスを通過する流体の流れ方向に見てＹ字状に連結されてなる請求項１記載の弁。
【請求項３】
上記三枚のベーンが、上記オリフィスの中心から放射状にオリフィス周囲に向かって延設されており、オリフィスの中心軸に垂直な面内において相互に約１２０°の角度をなして形成されてなる請求項１記載の弁。
【請求項４】
上記構造部材がシートリングを有してなる請求項１記載の弁。
【請求項５】
上記構造部材に受け入れられる弁体を有してなる請求項１記載の弁。
【請求項６】
流体入口と流体出口との間に配設された可動弁体を備えた弁に使用されるシートリングであって、
その中に上記弁体を受け入れるための開口を有する環状部材と、
複数の脚部を介して上記環状部材に連結されたベーン部材であって、上記開口にわたるように前記流体入口に向かって延びる三枚のベーンを有し、前記脚部が上記開口に近接し、上記三枚のベーンが上記開口から離間しているベーン部材とを備えており、
上記三枚のベーンが、上記入口側流路内における中間周波数の攪乱流の断続的発生を低減するものであるシートリング。
【請求項７】
上記三枚のベーンが、上記開口を通過する流体の流れ方向に見てＹ字状に連結されてなる請求項６記載のシートリング。
【請求項８】
上記三枚のベーンが、上記開口の中心から放射状に開口周囲に向かって延設されており、上記開口の中心軸に垂直な面内において相互に約１２０°の角度をなして形成されてなる請求項６記載の弁。
【発明の詳細な説明】
関連出願
本出願は、１９９５年１１月１５日に出願された米国特許出願第０８／５５８，１７４号の一部継続出願である。
技術分野
本発明は弁に関し、さらに詳細には、その内部に流量安定部材を備えた絞り弁に関する。
発明の背景
絞り弁は、広い範囲のプロセス制御システムにおいてプロセス流体のいくらかのパラメータを制御するために用いられる。圧力、水位、ｐＨまたは他の所望のパラメータを制御するために絞り弁を用いるプロセス制御システムにおいては、絞り弁は究極的には流量を制御していることになる。
典型的に、絞り弁は、オリフィスを通して出口側流路に連通した入口側流路と、通過する流体の流量を制御するためにオリフィスに配置された閉止部材とを有している。この閉止部材は、オリフィスに配設されたシートリングに着座する面を有する弁体を含んでいる。作動の間、制御システムは、上記オリフィスを通る（したがって絞り弁を通る）流体の所望の流量を得るために、上記弁体をシートリングの上記面に接近または離間するように動かす。
絞り弁の流量は、一般的に定義づければ、与えられた圧力状態および弁体の位置に対応する定常の値になると考えられる。その結果、システムの設計者は制御システムを設計するときには伝統的に絞り弁の流量を一定値として取り扱う。しかしながら、実際には絞り弁の流量は完全に一定ではなく使用中に変動している。絞り弁の流量の変化は、流量の瞬間的変化や定常的変動として現れ、結果的に、たとえば双安定（bi-stable）の流量となる。弁の流量変化は乱流に関係するものと想像されるが、正確なところは不明である。
しかしながら、乱流は弁におけるほとんどの状態において生じていることは一般的に知られている。乱流は、流体の圧力や流速などが無秩序に変動する、流体流れのイレギュラーな状態である。乱流は、たとえば流体の物理的に大きい動きから物理的に小さい動きまで、また、たとえば迅速且つでたらめな変化から緩慢且つでたらめな変化までを含むような、物理空間およびタイムスケールにわたる変化として現れる。
さらに、弁の作動中は、弁中の流体が弁体とオリフィスとによって生じる流れの抵抗を迅速に通過するようにしなければならない。弁中における流体の乱流および／または高速流は、定常状態にはない弁中の流れの形（フローパターン）になることが推測される。これら非定常なフローパターンは流量の変動を生じるであろう。
異なる流量および流体圧力における大きなまたは小さな変動を生じるであろう流量変動は、絞り弁の内部で、広い範囲の周期で弁を通過する流体の流れに影響を及ぼすことになる。絞り弁内部のある種の流れの乱れは、制御されるプロセスの固有振動数よりかなり高い周波数で、または、典型的なプロセス制御機器が応答し得る周波数レンジよりかなり高い周波数のレンジで生じる。これら高周波数の流れの乱れは騒音として現れ、プロセスに固有に備わっている機械的なフローキャパシタンスによって効果的に除去する（filter out）ことができる。その結果、これら高周波数の乱れは制御システムの作動に重大な影響を及ぼすことはない。
さらに、絞り弁内部におけるある種の攪乱流はプロセスやプロセス制御機器の固有振動数よりも遙かに低い周波数であることがある。プロセス制御システムは、閉ループ運転におけるこれらの低周波数攪乱流を相殺することができる。なぜなら、制御システムはこれら低周波数攪乱流によって生じた流体流れの緩慢な変化を認識することができ、それに応じて絞り弁を調整することができるからである。
しかしながら、プロセスおよびプロセス制御機器と一体となった固有振動数のオーダーの周波数の攪乱流、すなわち、中間周波数の攪乱流はプロセス制御システムに重大な問題を発生させる。なぜなら、プロセス制御機器は、プロセス制御パラメータを変化させることにより、攪乱流が発生したり消滅したりするのとほぼ同じ割合でこれら攪乱流を相殺するものだからである。したがって、プロセス制御機器はこれら中間周波数の攪乱流に時間的に追随することが困難であり、制御機能は不十分であるといえる。
現在に至るまで、なにが中間周波数の攪乱流を発生させ、また、どのようにしてプロセス中のこれら攪乱流を消滅させ得るのかが判らなかった。さらに、絞り弁などの弁の内部に発生する中間周波数の攪乱流を低減するために幅広く適用しうる方法は知られていない。
発明の概要
弁の上流や弁の入口側流路における準定常状態渦のような攪乱流（乱流）の発生によって生じる弁の流量特性の乱れが生じること、また、これらの渦の発生や消滅が弁の流量特性の明らかな変化に対応していること、が知られている。また、弁に対して可能な限り安定した流量特性を与えるためには、弁の上流や弁の入口側流路における渦の断続的な発生や消滅のような攪乱流を防止することが重要であることも確認されている。
本発明は弁の設計に関するものであり、さらに詳細には、絞り弁などに用いられるシートリングの設計、弁体の設計、流路の設計などに関するものであり、弁の上流または入口側流路における流体の渦の断続的発生の防止により、攪乱流や他の物理現象によって生じる中間周波数の攪乱流（intermediate frequency fluid flow disturbance）を防止するものである。
本発明の一の態様によれば、弁は出口側流路を通して流体出口に連通した入口側流路を備えている。入口側流路と出口側流路との間にはオリフィスが配設されており、弁を通過する流体の流量を変化させるために上記オリフィスに対応して弁体が移動可能に配設されている。また、入口側流路には、入口側流路における攪乱流の断続的な発生を低減するための部材が配設されている。
この攪乱流低減部材は、たとえば、オリフィス部に配設されたシートリングから延設されて入口側流路内に位置するベーンから構成してもよい。このベーンは入口側流路を通る流体の流れ方向に対して平行、直角、または傾斜していてもよい。また、攪乱流低減部材は、たとえば交差形状、Ｙ字形状または他の形状にされた複数枚のベーンを備えていてもよい。さらに、攪乱流低減部材は、シートリングに代えて、入口側流路の壁や弁体に接続されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
本発明の利点は添付図面を参照しつつなされる以下の説明によって明らかとなる。
図１は公知の絞り弁の一例を示す断面図である。
図２はシートリングを有する本発明の絞り弁の第一実施例を示す断面図である。
図３は図２のシートリングの平面図である。
図４は図２のシートリングの側面図である。
図５は図２〜４のシートリングの斜視図である。
図６は図２〜５のシートリングの一部切欠き側面図である。
図７は図２の絞り弁の底面を示すワイヤフレーム図である。
図８は流体流れ方向に垂直な方向に配置された図３〜６のシートリングを有する絞り弁を示すワイヤフレーム図である。
図９は流体流れ方向に対して傾斜した方向に配置された図３〜６のシートリングを有する絞り弁を示すワイヤフレーム図である。
図１０は本発明のシートリングの第二実施例を示す斜視図である。
図１１は図１０のシートリングを他の方向から見た斜視図である。
図１２は本発明のシートリングの第三実施例を示す斜視図である。
図１３は本発明のシートリングの第四実施例を示す斜視図である。
図１４は本発明の第五実施例にかかるシートリングを有する絞り弁を示す断面図である。
図１５は本発明の絞り弁の第二実施例を示す断面図である。
図１６は図１５中の弁体の斜視図である。
図１７は本発明の絞り弁の第三実施例を示す断面図である。
図１８は本発明の絞り弁の第四実施例を示す断面図である。
図１９は本発明の絞り弁の第五実施例を示すワイヤフレーム図である。
図２０は本発明の他の実施例にかかる、Ｙ字状ベーン構造を有するシートリングを示す斜視図である。
図２１は図２０のシートリングの平面図である。
発明の詳細な説明
図１に示すように、従来の絞り弁９は流体入口１２と、流体出口１４と、上記流体入口１２からオリフィス１５に至る入口側流路１６と、オリフィス１５から流体出口１４に至る出口側流路１８とを含んでいる。バルブプラグ（以下、弁体という）２０は弁棒２２を介してアクチエータ（図示しない）に連結され、さらに弁体２０は、オリフィス１５部に配設されたシートリング２６の面２５から構成される弁座面に当接する外周面２４を有している。このシートリング２６は弁体２０を受け入れるための中央開口を有する環状部材から構成されている。しかしながら、シートリング２６のいかなる部分も入口側流路１６内に進入していない。
この絞り弁９の作動中、図示しないアクチエータは弁棒２２と弁体２０とをシートリング２６に向けてまた逆方向に移動させることによって絞り弁９を閉弁、開弁する。シートリング２６の弁座面２５に対する弁体の上記外周面２４の位置が、弁体２０とシートリング２６との間における流体流量、すなわち、絞り弁９を通過する流体の流量を決定する。
図２には本発明にかかる絞り弁３０が示されている。この絞り弁３０はとくに液体用として用いられるものであるが、気体に用いてもかまわない。そして、上記絞り弁９にも似ており、同一部品には同一符号を付している。しかしながら、この絞り弁３０のシートリング３２は、その入口側流路１６内に、準定常状態渦のような乱流が入口側流路１６内に発生するのを防止するための部材を有している。
図２〜６に示すように、シートリング３２は、絞り弁３０内に形成された棚状部４２に当接する環状部材４０を含んでいる。この環状部材４０は弁体２０を受け入れる開口すなわち孔４４と、弁体２０が閉位置にあるときに弁体外周面２４が当接すべき面４５とを含んでいる。このシートリング３２は、環状部材４０に接続するための二つの脚部５２を有する羽根部（以下、ベーンという）と、二つの脚部５２間であって環状部材４０の上記開口４４に近接した直下に形成された接続部５４とを含んでいる。
図２に示すように、上記接続部５４は、シートリング３２が絞り弁３０内に取り付けられたときに、入口側流路１６内における弁体２０の下面に近接したところに位置する。このシートリング３２のベーン５０は、入口側流路１６に位置したときに、入口側流路１６と出口側流路１８との間を流れる流体中に渦が発生することを防止し、また、一旦発生した渦を破壊する。具体的には、入口側流路１６に渦が発生し始めると、すなわち、オリフィス１５に直角な方向以外の方向の速度成分を持つ流れ（回転流）が入口側流路１６内に発生し始めると、ベーン５０はその渦の回転流れ成分または渦巻き方向流れ成分を阻止し、それによって渦を消散してしまう。この作用は、断続的（間欠的）な渦のような流れの攪乱が絞り弁３０内に生じることを妨げる。
シートリング３２のベーン５０が、入口側流路１６内の流体の流れ方向に平行に配置された状態で図２および図７に示されている。しかしながら、ベーン５０は図８に示されているように入口側流路１６内の流体の流れ方向に垂直な方向に配置してもよく、また、入口側流路１６内の流体の流れ方向に対して傾斜して配置してもよい。たとえば、図９には、入口側流路１６内の流体の流れ方向に対して４５°の角度をなすようにベーン５０の接続部５４が配置されている。しかしながら、ベーン５０を入口側流路１６内の流体の流れ方向に平行に配置するのが、絞り弁３０内の流れ抵抗を最小にする点で好ましい。
ここで、ベーン５０は環状部材４０の開口４４の中心を横切るように配設され、且つ、Ｖ字状の上面を有した単一の直線的な部材として図示されている。しかし、ベーン５０は所望によって他の形状に形成してもよい。たとえば、湾曲した部材としてもよく、環状部材４０から平行にまたは非平行に延びる複数枚のベーンとしてもよい。また、環状部材４０の開口４４の所望の部位を横切るように、一枚または複数枚のベーンをそれぞれ環状部材４０の任意の二点間に形成してもよい。
図１０、１１には、絞り弁３０に用いられる他の実施例にかかるシートリング６０が示されている。このシートリング６０は環状部材４０に接続された相互に直交する二枚のベーン６２、６４を有している。これらベーン６２、６４は相互に９０°の角度をなして交差する交差状部材を構成するものとして図１０、１１に示されているが、これに代えて他の角度をなした交差部材、または、ベーンが平行に形成された部材としてもよい。
図２０、２１に示すシートリング６５は、シートリングベース６７の中心から周部に向かって放射状に延びる三枚のベーン６６を含んだＹ字状の構造を有している。上記シートリングベース６７は、弁体２０（図２）を受け入れるための弁座を構成する円状のオリフィス、すなわち開口をその内部に有している。図２０、２１に示すように、各ベーン６６はシートリングベース６７に連続した脚部６８を有しており、ベーン６６同士は相互に約１２０°開いている（オフセットしている）。しかしながら、所望により、ベーン６６同士の開き角度を１２０°以外の角度、たとえば、三つの角度を相互に違えてもよい。さらに、四枚、五枚、または他の枚数のベーン６６をシートリングベース６７の中心（または中心以外の点）から外方へ延びるようにしてもよく、これらベーン同士の開き角度を等角度または非等角度にしてもよい。また、一枚以上のベーンをシートリングベース６７の円状オリフィスをその中心を通らないように形成してもよい。たとえば、ベーン６６をシートリングベース６７の周に対する弦となるように、すなわち、シートリングベース６７のオリフィスを部分的に横切るように形成してもよい。所望により、図２０、２１のＹ字状ベーンを絞り弁３０の弁体２０（図２）に形成してもよい。
図２０、２１のＹ字状ベーン構造はとくに以下の利点を有していると考えられる。すなわち、シートリング６５がいわば旋盤の三つ爪チャック（標準的な加工用治具）に保持されているような構造となり、保持荷重が各ベーン６６のシートリングベース６７への接続点に加わるような構造となる。それにより、シートリング６５の加工中に、シートリング６５の同心状の面の位置的な捻れが減少する。さらに、図２０、２１のＹ字状ベーン構造は、シートリング６５を通過する流体によってベーンに加えられる荷重に対して向上した剛性を有することになる。それにより、このベーンは、たとえば図３〜６に示す単一ベーン構造のベーンよりも薄く形成することができる。したがって、ある厚さの単一ベーン構造が疲労破壊に対して敏感である場合でも、図２０、２１のＹ字状ベーン構造は同一厚さであってもかかる破壊に対して敏感ではなくなる。さらに、図２０、２１の三枚ベーン構造は、鋳造によって製造する際に形成されるその複数の湯道や堰によって製造が容易となる。
また、とくに安定流とする必要がない粘性流体に適用するためには、シートリングベース６７を変形させることなくベーン６６をシートリングベース６７から取り除く必要がある。その場合でも、単一ベーン構造に較べてＹ字状ベーンの鋳造や機械加工のあいだにシートリングベース６７に生じる応力は小さく、したがって、たとえば図３〜６に示す単一ベーン構造と比較して、Ｙ字状ベーンの除去後のシートリングベース６７の変形は小さいと考えられる。
図１２には、絞り弁３０に適用しうる他の実施例にかかるシートリング７０が示されている。このシートリング７０はその環状部材４０に連続する円筒体７２を含んでいる。円筒体７２の壁は環状部材４０から任意の長さ延設することができる。しかしながらこの円筒体７２の長さは、絞り弁３０に要求される最大流量を確保するために、入口側流路１６の最も近い面と円筒体７２との間に十分な間隙ができるように注意深く選定する必要がある。これは、入口側流路１６内に渦が発生することを防止するために円筒体７２をシートリング７０から下方に十分延ばす必要があり、逆に、絞り弁３０の流量キャパシティを減少させるほどには入口側流路１６の面に近づけてはいけない。
図１３には、図１２の円筒体に複数個の長円形の孔７４が形成された円筒体が示されている。この孔７４は、所望の形状にすることができ、相互に所望の間隔をおいて形成することができる。さらにこの孔７４は、この円筒体７２が入口側流路１６内において渦を破壊し、また渦の発生を防止しつつ、この円筒体７２を通過する流体の適正な流量を補償する助けとなる。図１２、１３に示される実施例は、その環状部材と同心状に配設された円筒体を有しており、それにより、絞り弁３０内に装着するときに特別な方向に限定されることがないという利点が生じる。
図１２、１３の円筒体７２は、環状部材４０と同心状の円形断面を有する管状を呈しているが、他の形状にしてもよい。たとえば、四角形や六角形などの多角形、または、環状部材４０と同心状ではない構造などである。この円筒体には、環状部材４０の周における任意の位置または複数の位置から真っ直ぐ下方に伸びる複数のベーンを備えてもよい。
絞り弁３０に装着される他の実施形態にかかるシートリング９０が図１４に示されている。このシートリング９０は、入口側流路１６内に位置し、環状部材４０に接続されたバスケット９０を有している。このバスケット９２は環状部材４０に取り付けられた複数本のワイヤと、このワイヤに取り付けられた粗いメッシュのスクリーン９４とを有している。ワイヤと粗いメッシュのスクリーン９４とは金属や合成樹脂など、所望の材料から形成することができる。
重要なのは、上記スクリーン９４は通過流体から粒子や他の物質を取り除くフィルタとして作用するものではないことである。スクリーン９４は、絞り弁を通過する液体や気体中の粒子や他の物質を通過させるに十分な大きい孔を有する粗いスクリーンである。これらの孔は粗い通路を構成する。もし、このバスケット９０がとくに液体に適用する際にフィルタとして作用するなら、スクリーン９４に粒子が蓄積し、流体の通過を妨げ、結果的にスクリーン９４上の粒子に流体の過大な力が加わってバスケットが機能しなくなる。当然のことながら、とくに流体が高速で流れるバルブに使用される場合、シートリング９０による構造的騒音を取り除く工夫が必要である。
以上に説明した絞り弁およびシートリングの実施例はベーン、バスケット、円筒体など、シートリングに接続されて流体流れを安定させるための構造物を含んでいた。これらの構造物は、弁体や入口側流路の壁のような絞り弁の他の部材に接続することもできる。ただし、これらの部材が入口側流路と出口側流路との間のオリフィスに近接した入口側流路に位置している場合である。
図１５には、弁体９６に取り付けられた、または弁体９６に形成された交差形状のベーン部材９５を有する絞り弁３０が示されている。図１６には上記弁体９６とベーン９５とが詳細に示されている。このベーン９５は、所望のサイズ、所望の形状、Ｙ字状ベーンなどの各種ベーンを含んだ所望の構造のベーン、円筒体、バスケットなど、シートリングに関連して述べた構造のものと同様に、入口側流路１６内に位置するように弁体９６の底部から延設されている。その結果、ベーン９５はオリフィス１５の近くに位置し、オリフィス１５近傍の流れの攪乱を減少または除去するように作用し、それにより、絞り弁３０を通過する流体の流量を安定させる。ある種の形態においては、ベーン９５のような構造物を弁体９６に取り付けることは弁棒２２にトルクを加えるような流体流れを引き起こすかもしれない。その場合、弁棒２２に回転防止具を備えればよい。
図１７には、入口側流路１６の壁に取り付けられた、または当該壁に形成されたベーン９７を有する絞り弁３０が示されている。このベーン９７は絞り弁３０の弁箱に一体に鋳造するか、または弁箱の鋳造後に付設するかされる。そしてこのベーン９７は、入口側流路１６内の流体の流れ方向に沿って形成され、入口側流路１６と出口側流路１８との間のオリフィス１５をほぼ半分まで横切るように延びており、それから入口側流路１６の底部に向かって傾斜している。図１８には入口側流路１６の壁に接続した他の形態のベーン９８が示されている。このベーン９８は、オリフィス１５のほぼ全長にわたって延び、閉位置にある弁体２０の輪郭にほぼ対応する形状にされている。図１７および図１８の実施例は単なる例であり、これに代えて、たとえばシートリングおよび弁体の実施例に関連して述べられまた図示されたベーン、円筒体、バスケットなどを含み、ここで示唆される構造を有する他のいかなる部材も、入口側流路の壁や弁の他の部材に取り付けられることは理解されるべきである。
ベーン、円筒体、他の部材などからなる流れの攪乱を低減する部材が、シートリング、弁体、入口側流路、または弁の他の部品に接続されているか否かに拘わらず、これら流れ攪乱低減部材は入口側流路１６と出口側流路１８との間のオリフィス１５に近接して配置されねばならない。もし、この流れ攪乱低減部材がそれとオリフィスとの間における渦の発生を防止できなければ、弁を通過する流体の流量変動を防止することができないであろう。
シートリングや弁体に接続され、入口側流路内に延びるいかなる流れ攪乱低減部材も、本発明の目的のために入口側流路と出口側流路との間のオリフィスに近接して配置される。
さらに、この流れ攪乱低減部材が入口側流路の壁の一個所または二個所以上に形成され、または取り付けられ、また、上記オリフィスの相当の部分を横切るか、相当の範囲を取り囲むように延設されており、入口側流路内に相当の長さで延設されていれば、この流れ攪乱低減部材は入口側流路と出口側流路との間のオリフィスに近接して配置されると考えられる。
上記流れ攪乱低減部材が入口側流路内に深く延びるほど、また、入口側流路と出口側流路との間のオリフィスの周囲または横切る長さが長いほど、入口側流路内の流れの渦や他の攪乱をより一層減少させる傾向がある。この発明の目的のために、流れ攪乱低減部材が、上記オリフィスから入口側流路の底部に向かって延びる仮想円筒（オリフィスと同心状であり且つ弁の呼び径に対応する直径を有するような仮想円筒）内に最小限度に延設しようとするなら、上記攪乱低減部材は上記オリフィスの入口側流路内の重要な部分に延設し、また、オリフィスの重要部分を横切るか取り囲むようにする。また、上記攪乱低減部材は、上記仮想円筒における攪乱低減部材が進入している部位の面と、仮想円筒におけるオリフィスに最も近い中心軸上の点との距離の、少なくとも５０パーセントの寸法だけ仮想円筒を横切るかまたは仮想円筒内に進入しているのが好ましい。しかし、上記距離の２０パーセントだけ仮想円筒を横切るかまたは仮想円筒内に進入するようにしてもよい。それでもなお、ある程度の効果は奏される。もちろん、上記パーセント間のいかなるパーセントを採用することも可能である。また、上記仮想円筒の直径は弁の呼び径の約１．５倍とするのが好ましい。しかし、他の倍数、たとえば１．０〜１．５倍のうちのいずれの倍数を採用してもよい。
上記攪乱低減部材の形状やその接続構造に拘わらず、この攪乱低減部材を弁を通過する流体（気体、液体に拘わらず）のフィルタとして作用するような構造や形状としてはならない。換言すれば、攪乱低減部材は弁を通過する流体内に存在するかもしれない比較的小さい粒子や破片などを蓄積するようなものであってはならない。結果として、流体の連続的な通過を許し、流体内に存在するかもしれない比較的小さい粒子や破片の通過を許し、流体に対してフィルタ作用を奏しない、十分な大きさの開口を持った粗い通路を、絞り弁３０の入口側流路１６の流体入口１２とオリフィス１５との間に配置しなければならない。このような粗い通路は、たとえば、図２における環状部材４０とベーン５０との間として、図１１における環状部材４０とベーン６２、６４との間として、図１２、１３における円筒体７２の端部開口または孔７４として、図１４における粗いメッシュのスクリーン９４の孔として、および、図１５、１７、１８におけるシートリング２６内のオリフィス１５とベーン９５、９７、９８との間として、それぞれ形成されている。もし攪乱低減部材がフィルタとして作用すれば、この攪乱低減部材は絞り弁を通過する流体の流れを制限するため、定期的に清掃するか取り替えるかしなければならないであろう。しかしながら、流体内に小さい粒子や破片が存在する場合に、いかなる所望のおよび公知の手法によって上記攪乱低減部材の上流に流体用フィルタ機構を備えることを禁止するものではない。
本発明の他の態様によれば、断続的（間欠的）な渦の発生を防止するために絞り弁の入口側流路内に定常的な渦（回転流）を実際に発生させることが望まれる。図１９は、その入口側流路１０２内に定常的な渦を発生させるように構成された絞り弁１００の底部を示すワイヤフレーム図である。絞り弁１００の入口側流路１０２は、オリフィス１１０および出口側流路１１２を通して、流体入口１０４と流体出口１０８とを連通している。よく知られているように、図示しない弁体がこの絞り弁１００を開閉するために公知のシートリング１１４に対して備えられている。
この絞り弁１００の入口側流路１０２はそこに流体の渦を生じさせるための空洞１２０を有している。この空洞１２０は、入口側流路１０２におけるオリフィス１１０に近接した部位に形成されており、また、シートリング１１４の中心とは同心状にされていない。言うなれば偏心している。さらに、この空洞１２０の壁は図示のごとく流体入口１０４中心に対して対称とはなっていない。この形状は、空洞に流れ込んだ流体が定常的な渦となるように選択されたものである。加えて、空洞１２０内で生じた渦が定常的であるため、この渦が断続的な渦や流れの攪乱の発生を妨げ、それによって絞り弁１００に対し定常な流量を提供することになる。
上記空洞１２０は絞り弁１００内に滑らか且つほぼ円形に形成されたのものとして描かれている。換目すればほぼ円形断面を有するものとして描かれている。しかしながら、この空洞は、入口側流路１０２内に定常渦を発生させるものである限り、いかなる他の形状を選択してもよい。
前述した、弁の入口側流路内に配設された攪乱低減部材や非対称形の空洞の目的は、入口側流路内における渦の発生を防止したり定常渦を発生させることによって弁通過流量を安定させることである。入口側流路内に配設されたいかなる所望の形状を有するいかなる部材も、それが入口側流路内における流体流れの渦流成分がシートリングや弁体の領域に至ることを防止するように作用する限り、本発明の範囲内のものであると考えられる。さらに、入口側流路内に配設されたいかなる所望の形状を有する空洞も、および／または、弁の入口側流路内に流体の定常渦を発生させるいかなる他の部材も、本発明の範囲内のものであると考えられる。以上に示された渦防止部材および渦発生部材はとくに流れ上がり（flow up）タイプ、すなわち流体が弁体の下から弁体の上側に流れるタイプのグローブ弁、およびアングル弁に使用されるものとして説明したが、これらの部材は他の所望の弁にも適用することができる。たとえば、流れ下がり（flow down）タイプの弁、すなわち流体が弁およびオリフィスを上から下側に通過するタイプの弁、および／または、自動または手動で制御される弁などである。
以上に示された入口側流路および出口側流路はともに、それらの間に形成されたオリフィスよりもかなり長い寸法にされているが、これら流路は他のいかなる所望の長さにもでき、および／または、流体入口は上記攪乱低減部材の上流におけるいかなる位置に規定することもできる。
以上の詳細事項は理解を明確にするためにのみ説明したものであり、かかる事項からの不必要でない限定となる変更は当業者にとって自明である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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