(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒を有し、前記円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は１ｍｍ以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、前記円筒の肉厚内で前記円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いていることを特徴とする調節弁用ケージ。
【請求項２】
円筒を有し、前記円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は１ｍｍ以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、前記円筒の肉厚内で前記円筒の中心線に対し垂直の平面に沿って、前記中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いていることを特徴とする調節弁用ケージ。
【請求項３】
径が異なる複数の円筒を有し、各円筒は同心状に間隔をあけて配置され、各円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は１ｍｍ以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、各円筒ごとに各流路孔は各円筒の肉厚内で各円筒の中心線に対し垂直の平面に沿って、前記中心線の垂線方向に対し所定角度傾斜する方向を向き、各流路孔の向きは隣合う円筒で前記所定角度の正負が逆であることを特徴とする調節弁用ケージ。
【請求項４】
各円筒は等間隔で配置され、各流路孔は同一の径を有し、各円筒ごとの各流路孔の円筒面上の総面積は中心側の円筒から外側の円筒にかけて等比級数的に大きくなるよう外側の円筒ほど内側の円筒より前記流路孔の数が多くなっていることを、特徴とする請求項３記載の調節弁用ケージ。
【請求項５】
各円筒は一端がホルダーにそれぞれ着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項３または４記載の調節弁用ケージ。
【請求項６】
各流路孔は各円筒面上で６０°千鳥配置で規則的に配置され、各流路孔は同一の径を有し、各流路孔の中心間の間隔は前記径の２倍以上３倍以下であることを、特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の調節弁用ケージ。
【請求項７】
ケーシングの弁室内にケージを配置し、このケージ内に弁プラグを移動可能に設けた調節弁において、前記ケージは、請求項１，２，３，４，５または６記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とする調節弁。
【請求項８】
フランジ部が２本の配管の各フランジの間に挟んで取り付けられ、ケージが配管内に配置される配管サイレンサーにおいて、前記ケージは請求項１，２，３，４，５，６または７記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とする配管サイレンサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサーに関し、特に、低騒音化を図るものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の調節弁には、多数の孔を設けた多孔単段型のケージを有する低騒音弁および多段型のケージを有する低騒音弁がある。これらは、流体をそれぞれの孔に分散して流し、流れの乱れスケールを小さくして、音が減衰しやすい高周波数領域または可聴範囲外の高周波数領域に流体騒音の周波数をシフトさせて低騒音化を図っている。これによる減音効果は、最大２５ｄＢＡ程度まで可能である。
【０００３】
また、迷路状またはノコ歯状の流路を形成したディスクを積み重ねて成る積層型の調節弁用ケージがある。この場合、流体が各流路を迷路状またはノコ歯状に方向を変えて流れるようにし、流体の持つエネルギーを損失させて低騒音化を図っている。これによる減音効果は、最大３０ｄＢＡ以上である。
【０００４】
また、従来の調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサーとしては、例えば、特開平７−２６００１７号公報および特開平９−６０７６３号公報に示すものがある。すなわち、前者は、調節弁用ケージの迷路型流路に複数の溝を形成して、衝撃波を減衰させ、騒音を低下させるものである。後者は、調節弁用ケージを同心状に配置した円筒により構成し、各円筒の外壁に流路孔からの流体の流れを曲げる曲げ部材を設け、流体の吹き抜けを防止して低騒音化を図るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多孔単段型および多段型低騒音弁の場合、減音効果は調節弁用ケージの流路孔の孔径に強く依存しており、孔径が小さいほど減音効果を得ることができる。しかしながら、従来の調節弁用ケージでは、より小さい孔をあけようとすると、同じ流体の通過面積を確保するには孔径比の２乗倍の孔数が必要となるため、ドリル加工のコストが増大してしまう。このため、従来の多孔型ケージでは、孔径が３〜１０ｍｍ程度に設定されて減音効果が低いうえ、バルブの流れやすさを示すＣＶ値もかなり下げなければならず、例えば、２０ｄＢＡの減音効果を得るには、ＣＶ値を標準弁の約３〜４割程度にまで下げなければならないという問題点があった。
【０００６】
また、従来の積層型低騒音弁の場合、多孔多段型低騒音弁よりも減音効果は高くすることができるが、その分、ＣＶ値を大きく犠牲にしなければならない。このため、従来の積層型低騒音弁では、高い減音効果を望めばＣＶ値を落とさなければならず、ＣＶ値を落とさずに高い減音効果を望めば、サイズが大型化するとともに高コスト化を招くという問題点があった。
【０００７】
また、特開平７−２６００１７号公報および特開平９−６０７６３号公報に示す従来の技術とは異なる方向からも低騒音化を実現し、技術の豊富化を図ることが望まれる。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、サイズおよびコストの増大とＣＶ値の低下とを抑えながら、より高い減音効果を得ることができる調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサーを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の本発明に係る調節弁用ケージは、円筒を有し、前記円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は１ｍｍ以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、前記円筒の肉厚内で前記円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の本発明に係る調節弁用ケージは、円筒を有し、前記円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は１ｍｍ以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、前記円筒の肉厚内で前記円筒の中心線に対し垂直の平面に沿って、前記中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１または２の本発明に係る調節弁用ケージは、円筒が１個の単段型から成っても、径が異なる複数の円筒を有して各円筒が同心状に間隔をあけて配置された多段型から成ってもよい。流路孔の配置は、どのような配置でもよく、規則的な配置であっても、不規則な配置であってもよい。流路孔の向きの、円筒の中心線の垂線方向に対する傾斜角度は、傾斜していれば何度であってもよい。
【００１２】
請求項１または２の本発明に係る調節弁用ケージは、ケーシングの弁室内に配置され、内部に弁プラグを移動可能に設けて調節弁を構成する。この調節弁用ケージでは、通過しようとする流体の流れの方向に対して各流路孔の方向が傾斜している。このため、流体は、各流路孔の内部入口付近では流れの方向に対し開いた孔壁側には流れずに直進しようとし、流れの方向に対し交わる孔壁により流体の有効通過面積が減少して、流路孔をより小さな径にした場合と同様の減音効果が得られる。また、調節弁用ケージから流れ出る噴流は、垂直方向から傾いた角度で調節弁のケーシングの内壁に衝突するので、調節弁の外部に伝達される音が減少する。さらに、流路孔の傾き角が大きいほど、調節弁用ケージから調節弁のケーシングの内壁までの距離が長くなる。このため、各流路孔から出た噴流が相互干渉を起こし、噴流の一様化が促進される。これによって、局所的な高速流が調節弁のケーシングの内壁に衝突して調節弁の外部に伝わることにより生じる騒音を緩和することができる。
また、請求項１または２の本発明に係る調節弁用ケージでは、流体が径１ｍｍ以下の流路孔に分散して流れ、流れの乱れスケールが小さくなる。これにより、多孔型ケージの減音効果が最大限に引き出され、音が減衰しやすい高周波数領域または可聴範囲外の高周波数領域に流体騒音の周波数がシフトし、ＣＶ値の低下を最小限に抑えながら、高い減音効果を得ることができる。また、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により、流路孔がドリル加工で形成されるのに比べて非常に短時間で加工され、流路孔の径が１ｍｍ以下のものが安価に製造される。特に、電子ビーム加工により流路孔が形成される場合には、円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向の流路孔が容易に形成される。
【００１３】
請求項３の本発明に係る調節弁用ケージは、径が異なる複数の円筒を有し、各円筒は同心状に間隔をあけて配置され、各円筒の壁に複数の流路孔を有し、各流路孔は１ｍｍ以下の径を有し、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により形成され、各円筒ごとに各流路孔は各円筒の肉厚内で各円筒の中心線に対し垂直の平面に沿って、前記中心線の垂線方向に対し所定角度傾斜する方向を向き、各流路孔の向きは隣合う円筒で前記所定角度の正負が逆であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の本発明に係る調節弁用ケージでは、流路孔の配置は、どのような配置でもよく、規則的な配置であっても、不規則な配置であってもよい。流路孔の傾斜する所定角度は、傾斜していれば何度であってもよく、各円筒ごとに角度が異なっていてもよい。
【００１５】
請求項３の本発明に係る調節弁用ケージは、ケーシングの弁室内に配置され、内部に弁プラグを移動可能に設けて調節弁を構成する。この調節弁用ケージでは、流路孔の傾斜する所定角度の正負が各円筒ごとに交互に変わるので、ケージ内で発生する音波をケージの外部に伝わるまでに効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。また、噴流は、各円筒の各流路孔を通過する際にジグザグに曲げられてエネルギー損失を伴うため、各流路孔から流れ出る噴流の速度が低下し、減音効果が得られる。
また、請求項３の本発明に係る調節弁用ケージでは、流体が径１ｍｍ以下の流路孔に分散して流れ、流れの乱れスケールが小さくなる。これにより、多孔型ケージの減音効果が最大限に引き出され、音が減衰しやすい高周波数領域または可聴範囲外の高周波数領域に流体騒音の周波数がシフトし、ＣＶ値の低下を最小限に抑えながら、高い減音効果を得ることができる。また、電子ビーム加工またはウォータージェット加工により、流路孔がドリル加工で形成されるのに比べて非常に短時間で加工され、流路孔の径が１ｍｍ以下のものが安価に製造される。特に、電子ビーム加工により流路孔が形成される場合には、円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向の流路孔が容易に形成される。
【００１６】
請求項４の本発明に係る調節弁用ケージは、請求項３の調節弁用ケージにおいて、各円筒は等間隔で配置され、各流路孔は同一の径を有し、各円筒ごとの各流路孔の円筒面上の総面積は中心側の円筒から外側の円筒にかけて等比級数的に大きくなるよう外側の円筒ほど内側の円筒より前記流路孔の数が多くなっていることを、特徴とする。
【００１７】
請求項４の本発明に係る調節弁用ケージは、調節弁の弁プラグを全開にしたとき各円筒の上流と下流の流体の圧力比がそれぞれ等しくなるように、各流路孔の円筒面上の総面積が中心側の円筒から外側の円筒にかけて等比級数的に大きくなっていることが好ましい。
【００１８】
請求項４の本発明に係る調節弁用ケージでは、各円筒ごとの各流路孔の円筒面上の総面積が中心側の円筒から外側の円筒にかけて等比級数的に大きくなっているので、各円筒の流路孔から流れ出る噴流は圧力が近似し、ガスやスチームなどの流体の各円筒を通過する際の減圧により各円筒にかかる負担は均等に近づき、効率的な減音効果を得ることができる。
【００１９】
請求項５の本発明に係る調節弁用ケージは、請求項３または４の調節弁用ケージにおいて、各円筒は一端がホルダーにそれぞれ着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の本発明に係る調節弁用ケージでは、流体条件の変化に合わせて円筒の数を調整することにより、減音効果を調整することができる。
【００２１】
請求項６の本発明に係る調節弁用ケージは、請求項１，２，３，４または５の調節弁用ケージにおいて、各流路孔は各円筒面上で６０°千鳥配置で規則的に配置され、各流路孔は同一の径を有し、各流路孔の中心間の間隔は前記径の２倍以上３倍以下であることを、特徴とする。
【００２２】
請求項６の本発明に係る調節弁用ケージでは、各流路孔は、各円筒面上で６０°千鳥配置で規則的に配置される。すなわち、各流路孔は前記円筒の中心線に対し垂直でそれぞれ等間隔に配置される複数の平面に沿って各平面ごとに前記円筒に等間隔で配置され、各平面上で互いに隣合う流路孔と、その平面に隣合う平面上の前記隣合う流路孔に隣合う流路孔とは円筒面上で正三角形の各頂点上に位置して各流路孔は規則的に配置される。
【００２３】
請求項６の本発明に係る調節弁用ケージでは、流路孔が各円筒に均等に配置され、ケージ内で発生する音波を均等に効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。
【００２８】
請求項７の本発明に係る調節弁は、ケーシングの弁室内にケージを配置し、このケージ内に弁プラグを移動可能に設けた調節弁において、前記ケージは、請求項１，２，３，４，５または６記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とする。
【００２９】
請求項７の本発明に係る調節弁は、請求項１，２，３，４，５または６の調節弁用ケージにより、流体騒音を低減させることができる。この調節弁は、例えば、ガスやスチームの工業用高圧配管系に設けられ、騒音の発生を抑制しつつ高圧流体を制御するため好適に使用される。
【００３０】
請求項８の本発明に係る配管サイレンサーは、フランジ部が２本の配管の各フランジの間に挟んで取り付けられ、ケージが配管内に配置される配管サイレンサーにおいて、前記ケージは請求項１，２，３，４，５，６または７記載の調節弁用ケージから成ることを特徴とする。
【００３１】
請求項８の本発明に係る配管サイレンサーは、請求項１，２，３，４，５，６または７の調節弁用ケージにより、流体騒音を低減させることができる。この配管サイレンサーは、例えば、工業用高圧配管に好適に使用される。なお、本明細書中で、「配管サイレンサー」の概念には、「サイレンサー」も含まれる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４は、本発明の実施の形態を示している。
図１に示すように、調節弁１０は、ケーシング１１と、調節弁用ケージ１２と、弁座１３と、ボンネット１４と、弁プラグ１５とを有している。
【００３３】
ケーシング１１は、内部に流体の流路２１を有し、流路２１に弁室２２を有している。ケーシング１１には、流路２１の入口２３および出口２４と弁室２２の開口２５とが形成されている。調節弁用ケージ１２は、弁座１３とボンネット１４との間に挟まれて弁室２２内に固定されている。弁座１３は中央に孔２６を有し、ケーシング１１の流路２１の中間部の貫通孔２７に嵌合されている。ボンネット１４は、調節弁用ケージ１２を押さえて開口２５を塞ぐようケーシング１１にボルト固定されている。
【００３４】
弁プラグ１５は、ボンネット１４を貫通する弁軸１６の端部に固定され、調節弁用ケージ１２の内部に移動可能に設けられている。弁プラグ１５は、弁座１３の孔２６を開閉可能である。弁プラグ１５は、ボンネット１４の内側と連通する貫通孔１５ａを有する。
【００３５】
図２に示すように、調節弁用ケージ１２は、ガイド筒３１と、径が異なる４個の円筒３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、ホルダー３３とから成る多孔多段型ケージである。なお、ガイド筒３１および４個の円筒３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、それぞれ単独でも調節弁用ケージを構成することができる。ガイド筒３１は、円筒状であって弁座１３の側に多数の流路孔３１ａを有している。なお、図２では、流路孔３１ａをその中心線で簡略化して示す。ガイド筒３１の流路孔３１ａは、ドリル加工により形成され、３ｍｍの同一の径を有している。円筒３２ａ〜３２ｄは円筒３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの順に長くなっており、円筒３２ａから順に外側にガイド筒３１を包囲して同心状に等間隔で配置されている。ガイド筒３１および各円筒３２ａ〜３２ｄの間には、圧力回復室３４，３４，…が形成される。
【００３６】
各円筒３２ａ〜３２ｄは、壁に多数の流路孔３５，３５，…を有する。なお、図２では、流路孔３５をその中心線で簡略化して示す。流路孔３５は、電子ビーム加工により形成されている。各流路孔３５は、１ｍｍの同一の径を有する。図２に示すように、円筒３２ｄは全体に流路孔３５が形成されているが、円筒３２ａ〜３２ｃは、流路孔３５が形成された弁座１３の側の領域と流路孔３５が形成されていないホルダー３３の側の領域とを有する。流路孔３５が形成された弁座１３の側の領域は、円筒３２ａより円筒３２ｂの方が広く、円筒３２ｂより円筒３２ｃの方が広くなっている。各円筒３２ａ〜３２ｄごとの各流路孔３５の円筒面上の総面積（総開口面積）は、中心側の円筒３２ａから外側の円筒３２ｄにかけて（すなわち、流路の下流側にかけて）等比級数的に大きくなるよう外側の円筒ほど内側の円筒より流路孔３５の数が多くなっている。流路孔３５の数は、各円筒３２ａ〜３２ｄの総開口面積が隣合う内側の円筒の総開口面積の１．３倍になるように設定される。これにより、弁プラグ１５を全開にしたとき、各円筒３２ａ〜３２ｄの上流と下流の流体の圧力比がそれぞれ等しくなる。
【００３７】
図４（Ａ）に示すように、従来の調節弁の円筒１〜３では、流路孔４が、各円筒１〜３の肉厚内で各円筒の中心線に対し垂直の平面（図４（Ａ）の紙面と同一平面）に沿って、中心線の垂線方向を向いている。これに対し、図４（Ｂ）に示すように、調節弁用ケージ１２の各流路孔３５は、各円筒３２ａ〜３２ｄの肉厚内で各円筒の中心線に対し垂直の平面（図４（Ｂ）の紙面と同一平面）に沿って、中心線の垂線方向に対し所定角度α°傾斜する方向を向いている。各流路孔３５の向きは、隣合う円筒３２ａ〜３２ｄで所定角度α°の正負が逆である。すなわち、円筒３２ａ〜３２ｄは交互に所定角度−α°（傾き角）の符号（＋−）が変化しており、奇数段の円筒３２ａおよび円筒３２ｃの各流路孔３５は同じ向きに所定角度α°傾斜し、偶数段の円筒３２ｂおよび円筒３２ｄの各流路孔３５は同じ向きに所定角度−α°傾斜している。なお、各流路孔３５の傾斜する所定角度は、各円筒３２ａ〜３２ｄごとに角度が異なっていてもよい。
【００３８】
図３に示すように、各流路孔３５は、６０°千鳥配置で規則的に配置される。すなわち、各流路孔３５は、円筒３２ａ〜３２ｄの中心線Ａに対し垂直でそれぞれ等間隔に配置される複数の平面Ｂａ〜Ｂｄに沿って各平面ごとに円筒３２ａ〜３２ｄに等間隔で配置される。そして、例えば、平面Ｂｂ上で互いに隣合う流路孔３５ｂ，３５ｂと、その平面Ｂｂに隣合う平面Ｂａ，Ｂｃ上の２つの流路孔３５ｂ，３５ｂに隣合う流路孔３５ａ，３５ｃとは円筒面上で正三角形の各頂点上に位置して各流路孔３５は規則的に配置される。各流路孔３５の中心間の間隔Ｃは、径の２倍である。
【００３９】
ホルダー３３は、環状であって中央に孔３３ａを有する。ホルダー３３は、一端に平坦面３３ｂを有し、他端の内側にガイド保持用の環状段部３３ｃを有し、環状段部３３ｃの外側で急に肉厚になって、さらに外側にかけて円筒３２ａ〜３２ｄの保持用の複数の環状段部３３ｄ，３３ｄ，…を有して薄くなっている。ガイド筒３１は一端が環状段部３３ｃに固定され、各円筒３２ａ〜３２ｄは円筒３２ａから順に各一端がガイド筒３１の外側で環状段部３３ｄ，３３，…に固定されている。各円筒３２ａ〜３２ｄは、一端がホルダー３３にそれぞれ着脱可能に取り付けられる。調節弁用ケージ１２は、ガイド筒３１および各円筒３２ａ〜３２ｄがホルダー３３に取り付けられた状態でホルダー３３の平坦面３３ｂからガイド筒３１の端部および各円筒３２ａ〜３２ｄの端部までの長さが揃っている。ホルダー３３は開口２５の内側の環状段部２５ａと係合して開口２５から弁室２２内に挿入され、調節弁用ケージ１２は弁室２２内に配置される。弁座１３は弁室２２の側に複数の環状凸部１３ａ，１３ａ，…を有し、ガイド筒３１および各円筒３２ａ〜３２ｄは環状凸部１３ａ，１３ａ，…により位置決めされる。
【００４０】
次に作用を説明する。
調節弁１０は、調節弁用ケージ１２により、流体騒音を低減させることができる。図１において、調節弁１０は、高圧流体がケーシング１１内の流路２１を入口２３から出口２４へと流れるとき、弁プラグ１５が調節弁用ケージ１２の内部で弁軸１６により移動して弁座１３の孔２６を開閉し、流路２１の高圧流体の流れを制御する。
【００４１】
弁プラグ１５を開くとき、弁座１３の孔２６を通った流体は、調節弁用ケージ１２の各円筒３２ａ〜３２ｄの流路孔３５を放射方向に抜け出ようとする。調節弁用ケージ１２では、図４（Ｂ）に示すように、通過しようとする流体の流れの方向に対して各流路孔３５の方向が傾斜している。このため、流体は、各流路孔３５の内部入口付近では、流れの方向に対し開いた孔壁側には流れずに、流れがその孔壁から一部剥離したようになって直進しようとする。そして、流体は、流れの方向に対し交わる孔壁により流体の有効通過面積が減少して、流路孔３５をより小さな径にした場合と同様の減音効果が得られる。また、調節弁用ケージ１２から流れ出る噴流は、垂直方向から傾いた角度で調節弁１０のケーシング１１の内壁１１ａに衝突するので、調節弁１０の外部に伝達される音が減少する。さらに、流路孔３５の傾き角が大きいほど、調節弁用ケージ１２から調節弁１０のケーシング１１の内壁１１ａまでの距離ｌが長くなる。このため、各流路孔３５から出た噴流（矢印および１点鎖線で示す）が相互干渉を起こし、噴流の一様化が促進される。これによって、局所的な高速流が調節弁１０のケーシング１１の内壁１１ａに衝突して調節弁１０の外部に伝わることにより生じる騒音を緩和することができる。
【００４２】
また、調節弁用ケージ１２では、流路孔３５の傾斜する所定角度の正負が各円筒３２ａ〜３２ｄごとに交互に変わるので、ケージ内で発生する音波をケージの外部に伝わるまでに効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。また、噴流は、各円筒３２ａ〜３２ｄの各流路孔３５を通過する際にジグザグに曲げられてエネルギー損失を伴うため、各流路孔３５から流れ出る噴流の速度が低下し、減音効果が得られる。
【００４３】
調節弁用ケージ１２では、流体が径１ｍｍ以下の流路孔３５に分散して流れ、流れの乱れスケールが小さくなる。これにより、多孔型ケージの減音効果が最大限に引き出され、音が減衰しやすい高周波数領域または可聴範囲外の高周波数領域に流体騒音の周波数がシフトし、ＣＶ値の低下を最小限に抑えながら、高い減音効果を得ることができる。
【００４４】
調節弁用ケージ１２では、各円筒３２ａ〜３２ｄごとの各流路孔３５の円筒面上の総面積が中心側の円筒３２ａから外側の円筒３２ｄにかけて等比級数的に大きくなっているので、各円筒３２ａ〜３２ｄの流路孔３５から流れ出る噴流は圧力が近似し、ガスやスチームなどの流体の各円筒３２ａ〜３２ｄを通過する際の減圧により各円筒３２ａ〜３２ｄにかかる負担は均等に近づき、効率的な減音効果を得ることができる。
【００４５】
調節弁用ケージ１２では、各円筒３２ａ〜３２ｄは一端がホルダー３３にそれぞれ着脱可能に取り付けられているので、流体条件の変化に合わせて円筒３２ａ〜３２ｄをホルダー３３から取外し、円筒３２ａ〜３２ｄの数を調整することにより、減音効果を調整することができる。例えば、１個の円筒の調節弁用ケージ１２の場合、ガイド筒３１と円筒３２ｂを用いて構成し、２個の円筒の調節弁用ケージ１２の場合、ガイド筒３１と円筒３２ｂ，３２ｄを用いて構成し、５個の円筒の調節弁用ケージ１２の場合、ガイド筒３１と円筒３２ａ〜３２ｄを用いて構成することができる。
【００４６】
調節弁用ケージ１２は、電子ビーム加工により流路孔３５が形成されるので、流路孔３５がドリル加工で形成されるのに比べて非常に短時間で加工され、流路孔３５の径が１ｍｍ以下のものが安価に製造される。流路孔３５は、円筒３２ａ〜３２ｄの中心線Ａの垂線方向に対し傾斜しているが、電子ビーム加工により容易に形成することができる。
【００４７】
調節弁用ケージ１２では、流路孔３５が各円筒３２ａ〜３２ｄに６０°千鳥配置で均等に配置され、ケージ内で発生する音波を均等に効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。
【００４８】
この調節弁１０は、例えば、ガスやスチームの工業用高圧配管系に設けられ、騒音の発生を抑制しつつ高圧流体を制御するため好適に使用される。
【００４９】
前述の調節弁の減音効果の参考にするため、騒音測定を実施した。騒音測定は、ＩＥＣ  Ｐｕｂ．５３４−８−１（１９８６）に基づいて行った。測定は、標準弁（ガイド筒３１のみのもの）、ケージ数が３個（ガイド筒３１および２個の円筒３２ｂ，３２ｄ）で円筒３２ｂ，３２ｄの流路孔３５の径が２．５ｍｍのもの、ケージ数が２個（ガイド筒３１および１個の円筒３２ｂ）で円筒３２ｂの流路孔３５の径が１．０ｍｍのもの、ケージ数が３個（ガイド筒３１および２個の円筒３２ｂ，３２ｄ）で円筒３２ｂ，３２ｄの流路孔３５の径が１．０ｍｍのもの、ならびにケージ数が５個（ガイド筒３１および４個の円筒３２ａ〜３２ｄ）で円筒３２ａ〜３２ｄの流路孔３５の径が１．０ｍｍのものについて、行った。これらのサンプルは、弁サイズが４インチ（約１０．１６ｃｍ）、ポートサイズが２インチ（約５．０８ｃｍ）で、騒音測定時には弁プラグ１５のリフトを調節してＣＶ値を３０に固定した。
【００５０】
なお、これらのサンプルは、各流路孔３５が各円筒３２ａ〜３２ｄの肉厚内で各円筒３２ａ〜３２ｄの中心線Ａに対し垂直方向を向いていること（所定角度α°＝０°）、ガイド筒３１のみのものを含むことおよび円筒３２ｂ，３２ｄの流路孔３５の径が２．５ｍｍのものを含むことを除いて、前述の調節弁１０と同様の構成を有していた。円筒３２ｂ，３２ｄの流路孔３５の径が２．５ｍｍのものでは、各流路孔３５の中心間の間隔は径の２倍であった。
【００５１】
その結果を図５に示す。図５において、縦軸は騒音レベルを、横軸は調節弁の入口側と出口側の圧力比を示す。図５からわかるように、ケージ数が３個で流路孔３５の径が２．５ｍｍのものでは、標準弁と比較して最大２０ｄＢＡ程度の減音効果である。これに対し、流路孔３５の径が１．０ｍｍのものでは、ケージ数が２個の場合でもより減音効果が高く、さらにケージ数が増すと、減音効果がさらに高くなっている。従って、流路孔３５の径を小さくすることで、ＣＶ値を下げなくても減音効果を高められることがわかる。
【００５２】
図６は、流路孔３５の径が１．０ｍｍのサンプルの最大減音効果とＣＶ比との関係を示す。横軸のＣＶ比は、低騒音弁と標準弁の定格ＣＶ値の比である。図６のグラフでは、最大減音効果とＣＶ比との関係でプロットされる位置が、右上の領域に位置すれば減音性能が高いことを意味する。図６には、既存の積層型、多孔多段型および多孔型の低騒音弁の減音性能を同時に示す。
【００５３】
図６を見ると、流路孔３５の径が１．０ｍｍのサンプルは、ケージ数にかかわらず既存の低騒音弁と比較していずれも高い減音性能を示していることがわかる。例えば、ケージ数が３個の場合、標準弁と比較して２６ｄＢＡ程度の減音効果を有し、定格ＣＶ値は標準弁の４５％程度である。これに対し、既存の低騒音弁で同じ程度の減音効果を得るには、定格ＣＶ値を標準弁の１５％程度にまで落とさなければならないことになる。
【００５４】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
図７（Ａ）は、本発明の実施の形態の配管サイレンサーを示す。
図７（Ａ）に示すように、配管サイレンサー４０は、フランジ部４１とケージ４２とを有する単段型配管サイレンサーである。ケージ４２は、１個の円筒４２ａから成る。フランジ部４１と円筒４２ａとは、一体的に構成されている。
の円筒３２ａ〜３２ｄは、フランジ部４１に取り付けられる。
【００５５】
円筒４２ａは、壁に多数の流路孔４３を有する。なお、図７（Ａ）では、流路孔４３をその中心線で簡略化して示す。各流路孔４３は、１ｍｍ以下の同一の径を有する。各流路孔４３は、円筒４２ａの肉厚内で円筒の中心線Ｄに対し垂直の平面に沿って、中心線Ｄの垂線方向に対し所定角度傾斜する方向を向いている。各流路孔４３は、前述の調節弁１０の調節弁用ケージ１２の流路孔３５と同様に形成されており、重複した説明を省略する。
【００５６】
次に、作用について説明する。
配管サイレンサー４０は、フランジ部４１を２本の工業用高圧配管４４，４５の各フランジ４４ａ，４５ａの間に挟んで取り付けられる。ケージ４２は、配管４５の内部に配置される。配管サイレンサー４０は、高圧流体がケージ４２の内側から外側へと流れるとき、前述の調節弁１０と同様の作用により流体騒音を低減させることができる。
【００５７】
図７（Ｂ）は、本発明のさらに他の実施の形態の配管サイレンサーを示す。
配管サイレンサー５０は、フランジ部５１とケージ５２とを有する多段型配管サイレンサーである。ケージ５２は、２個の円筒５２ａ，５２ｂを有する。フランジ部５１と内側の円筒５２ａとは、一体的に構成されている。外側の円筒５２ｂは、フランジ部５１に取り付けられる。
【００５８】
円筒５２ａ，５２ｂは、同心状に等間隔をあけて配置される。各円筒５２ａ，５２ｂは、壁に多数の流路孔５３を有する。なお、図７（Ｂ）では、流路孔５３をその中心線で簡略化して示す。各流路孔５３は、１ｍｍ以下の同一の径を有する。各流路孔５３は、各円筒５２ａ，５２ｂの肉厚内で各円筒の中心線Ｅに対し垂直の平面に沿って、中心線Ｅの垂線方向に対し所定角度傾斜する方向を向いている。各流路孔５３は、前述の調節弁１０の調節弁用ケージ１２の流路孔５３と同様に形成されており、重複した説明を省略する。
【００５９】
次に、作用について説明する。
配管サイレンサー５０は、フランジ部５１を２本の工業用高圧配管５４，５５の各フランジ５４Ａ，５５ａの間に挟んで取り付けられる。ケージ５２は、配管５５の内部に配置される。配管サイレンサー５０は、高圧流体がケージ５２ａ，５２ｂの内側から外側へと流れるとき、前述の調節弁１０と同様の作用により流体騒音を低減させることができる。
【００６０】
なお、前記実施の形態において、複座構造の調節弁について例示したが、調節弁は単座構造またはバランス型の単座構造を有していてもよい。前記実施の形態において、ケージが４個の円筒または２個の円筒を有する例について説明したが、ケージを構成する円筒は４個または２個に限らず、何個であってもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る調節弁用ケージ、調節弁および配管サイレンサーによれば、各流路孔が円筒の肉厚内で円筒の中心線の垂線方向に対し傾斜する方向を向いているので、サイズおよびコストの増大とＣＶ値の低下とを抑えながら、より高い減音効果を得ることができる。また、流路孔が１ｍｍ以下の径を有するので、流体が各流路孔に分散して流れ、流れの乱れスケールが小さくなり、高い減音効果を得ることができる。電子ビーム加工またはウォータージェット加工により、流路孔がドリル加工で形成されるのに比べて非常に短時間で安価に製造することができる。
【００６２】
特に、請求項３の本発明に係る調節弁用ケージでは、流路孔の傾斜する所定角度の正負が各円筒ごとに交互に変わるので、ケージ内で発生する音波を効率良く減衰させ、また、各流路孔から出る噴流にエネルギー損失を与えて速度を低下させ、さらに減音効果を得ることができる。
【００６３】
特に、請求項４の本発明に係る調節弁用ケージでは、各円筒にかかる流体の減圧による負担が均等に近づき、効率的な減音効果を得ることができる。
【００６４】
特に、請求項５の本発明に係る調節弁用ケージでは、各円筒は取付部で着脱可能に取り付けられるので、流体条件の変化に合わせて減音効果を調整することができる。
【００６５】
特に、請求項６の本発明に係る調節弁用ケージでは、ケージ内で発生する音波を均等に効率良く減衰させ、減音効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の調節弁の開弁状態と閉弁状態とを中心線を境に示す縦断面図である。
【図２】図１の調節弁の主要部を示す拡大縦断面図である。
【図３】図１の調節弁の調節弁用ケージの流路孔の配置を示す拡大正面図である。
【図４】（Ａ）従来例の調節弁用ケージを示す横断面図、（Ｂ）図１の調節弁の調節弁用ケージを示す横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態の調節弁の騒音測定結果を従来例と比較して示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態の調節弁の減音性能を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態の（Ａ）単段型配管サイレンサーを示す縦断面図、（Ｂ）多段型配管サイレンサーを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０  調節弁
１１  ケーシング
１２  調節弁用ケージ
１３  弁座
１４  ボンネット
１５  弁プラグ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  円筒
３３  ホルダー
３５  流路孔
４０，５０  配管サイレンサー
【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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