JPH06101794A - 流体圧力脈動吸収器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】圧力脈動の高い低減効果を持ちしかも長期耐久
性を備えた流体圧力脈動吸収器を提供する。 【構成】入口管１２と、出口管１３と、入口管１２なら
びに出口管１３の有する流体通流面積よりも広い流体通
流面積を備える剛体製の管路部１１と、多数の貫通孔１
５ａが穿たれており、管路部１１内に流体１０の通流方
向に沿って間隔を設けて順次装着された複数の多孔板１
５と、管路部１１の端末部１１ｃと出口管１３との間に
装着されたその流体通流面積が出口管１３の有する流体
通流面積にまで流体１０の下流側となるに従い徐々に絞
られる接続管１７とを備える構成とする。これにより、
圧力脈動の主たる原因である流体１０中の渦は、広い管
路部１１の流体通流面積により流体１０が層流域あるい
はそれに近い流れになることと、流体１０が小径の貫通
孔１５ａを通流する際に狭い面積に規制された流路を通
過させられることにより、大幅に減衰される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば流体を循環して
発熱する被冷却体を冷却する冷却装置などの配管系統に
挿入されて使用される流体圧力脈動吸収器に関する。

【０００２】

【従来の技術】配管によって液体または気体などの流体
を移送あるいは循環して用いる装置がしばしば使用され
ている。こうした装置では、流体の圧送のためのポンプ
装置が有限の羽根枚数を持つ羽根車によって圧力を発生
するため、また配管の曲がり部などで発生する乱流など
のため、流体の圧力に脈動を生ずる。この圧力脈動によ
って配管あるいは配管に接続された装置の機能に支障を
来さないようにするため、配管の適所に流体圧力脈動吸
収器を設置して圧力脈動を減じるようにするのが一般で
ある。図３にこのような配管系の一例として液体を循環
して発熱する被冷却体を冷却する冷却装置の配管系統図
を示す。図３において、３３は有限の羽根枚数の羽根車
を持つポンプ装置、３４は流体圧力脈動吸収器、３５は
熱交換器、３６は被冷却体、３７は貯液槽、３８は配管
である。図４は、図３においてポンプ装置３３の吐液口
３３ａにおける液体の圧力の測定結果の一例のグラフで
ある。羽根車の羽根枚数が有限であること、あるいは配
管の曲がり部などで発生する乱流などのために約０．１
ｋｇ／ｃｍ² の圧力脈動が生じている。

【０００３】図５は、このような圧力脈動を低減するた
めに用いられている従来例による流体圧力脈動吸収器の
側断面図である。以下図５に従って、従来技術による流
体圧力脈動吸収器について説明する。図５において、１
は、内側に流体１０を通流させる流路を有し、壁面に複
数の孔２と両端部に接続用のネジ１ａ，１ｂを持つ金属
製の第１の筒状体。３９は、第１の筒状体１の複数の孔
２と連通する脈動吸収空間４を、第１の筒状体１との間
に形成する第２の筒状体であり、ゴム等の弾性体の材料
から製作されている。第１の筒状体１の内側に圧力脈動
を持つ流体１０が通流すると、流体１０の一部１０ａは
孔２を通って脈動吸収空間４に流入するので、第２の筒
状体３９に圧力脈動が伝達する。第２の筒状体３９は弾
性体製であるので、圧力脈動の圧力上昇時にはその直径
を増大させて脈動吸収空間４の容積を増大することで圧
力上昇を減少させ、圧力降下時にはその直径を減少させ
て脈動吸収空間４の容積を減少することで圧力降下を減
少させる。すなわち圧力脈動はいわゆる吸収効果によっ
て低減される。また孔２を経由した流体の一部１０ａは
第１の筒状体１の中心部を流れる流体１０の一部１０ｂ
よりも長い経路を通過するので、流体の一部１０ａの圧
力脈動の位相は流体１０の一部１０ｂの圧力脈動の位相
よりも遅れる。この結果、流体１０の一部１０ａと流体
１０の一部１０ｂとが合流した位置での圧力脈動は、互
いに相殺される。すなわち圧力脈動はいわゆる干渉効果
によっても低減される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る流体圧力脈動吸収器においては、第１の筒状体との間
に脈動吸収空間を形成する脈動吸収室である第２の筒状
体が、ゴム等の機械的強度が低い弾性体から製作されれ
いるため、通常使用レベルの流体の使用圧力に対する耐
圧力（５〜１０ｋＧ／ｃｍ² ）を持たせるためには弾性
体を厚肉にすることを要するので所要の吸収効果を持た
せることができないし、またゴム等の劣化があるため長
期耐久性が劣るなどの問題があった。

【０００５】本発明は前述の従来技術の問題点に鑑みな
されたものであり、その目的は、圧力脈動の高い低減効
果を持ち、しかも長期耐久性を備えた流体圧力脈動吸収
器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では前述の目的
は、 １）流体を流入させる入口管と流体を流出させる出口管
をその両端部にそれぞれ有し前記入口管ならびに前記出
口管の有する流体通流面積よりも広い流体通流面積を備
える直管状の剛体製管路部と、多数の貫通孔が穿たれて
おり前記管路部の前記流体の通流路内に前記流体の通流
する方向に沿って間隔を設けて順次装着された複数の多
孔板を備えた構成とすること、また ２）前記１項記載の手段において、管路部と出口管との
接続部の流体通流面積は、出口管の有する流体通流面積
にまで前記流体の下流側となるに従い絞られた構成とす
ること、また ３）前記１項記載の手段において、出口管が接続される
管路部の端末部に多孔板を装着した構成とすること、さ
らにまた ４）前記１項ないし３項記載の手段において、管路部と
入口管と出口管はいずれも円筒状をなし、また多孔板の
外径は前記管路部の内径と同一寸法である構成とするこ
と、により達成される。

【０００７】

【作用】本発明においては、流体を流入させる例えば円
筒状の入口管と流体を流出させる例えば円筒状の出口管
をその両端部にそれぞれ有し、入口管ならびに出口管の
有する流体通流面積よりも広い流体通流面積を備える例
えば円筒状の剛体製管路部と、多数の貫通孔が穿たれて
おり管路部の前記流体の通流路内に流体の通流する方向
に沿って間隔を設けて順次装着される例えば管路部の内
径と同一寸法の外径を有する複数の多孔板を備えた構成
とすることにより、圧力脈動の主たる原因である渦を含
んだ流体が入口管から流入したとすると、流体は、まず
広い管路部の流体通流面積によりその流速が低減される
ことにより、流体は層流域あるいはそれに近い流れとな
って管路部内を通流することとなるので、流れ込んだ流
体に含まれていた渦は下流となるに従い急速に減衰され
る。またこのように減衰された渦は、流体が多孔板に穿
たれた貫通孔を通流する際に、狭い面積に規制された流
路を通過させられることにより、強制的に抑制される。
低流速と多孔板の通流とを組み合わせることで、比較的
短い長さの管路部により、流体中の渦は大幅に減衰され
る。なお多孔板の貫通孔に流れ込んだり多孔板の貫通孔
から流れ出たりする際において、流体の流速が遅いため
に流体中に新たに渦が発生することはない。

【０００８】また、前記構成の流体圧力脈動吸収器にお
いて、管路部と出口管との接続部の流体通流面積を、出
口管の有する流体通流面積にまで、流体の下流側となる
に従い徐々に絞られる構成とすることにより、流体が、
広い流体通流面積を有する管路部から狭い流体通流面積
を有する出口管およびそれに連なる流体の配管に流れ込
む際に、流速が緩やかに変化するために、流体中に新た
な渦が生じることはない。

【０００９】さらにまた、前記構成の流体圧力脈動吸収
器において、出口管が接続される管路部の端末部に多孔
板を装着した構成とすることにより、流体が、広い流体
通流面積を有する管路部から狭い流体通流面積を有する
出口管およびそれに連なる流体の配管に流れ込む際に、
流体は多孔板に穿たれた狭い面積の貫通孔に規制を受け
ている状態のままで出口管に流れ出るために、流体中に
新たな渦が生じることはない。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。 実施例１；図１は、本発明の請求項１，２，４に対応す
る一実施例による流体圧力脈動吸収器の、（ａ）は側断
面図、（ｂ）は図１ａのＡ−Ａ断面図である。図１にお
いて、図５に示した従来例による流体圧力脈動吸収器と
同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【００１１】図１において、１１は、内側に流体１０を
通流させる流路を持つ円筒状でしかも金属製の管路部で
あり、流体１０が流入する側に金属製の入口管１２が、
流体１０が流出する側に金属製の出口管１３がそれぞれ
装着されている。管路部１１は、入口管１２ならびに出
口管１３の持つ流体１０が通流するための流体通流面積
よりも、十分に広い流体通流面積を備える直管状の管路
部本体１１ａと、管路部本体１１ａの流体１０が流入す
る側に溶接により取り付けられて、入口管１２を装着す
るためのフランジ１１ｂとで構成されている。入口管１
２は、配管３８と同一径を持つ円筒状の入口管本体１２
ａと、入口管本体１２ａに溶接により取り付けられて、
入口管１２をフランジ１１ｂに装着するためのフランジ
１２ｂと、入口管本体１２ａに溶接により取り付けられ
て、入口管１２を配管３８に取り付けるためのフランジ
１２ｃとで構成され、出口管１３は、配管３８と同一径
を持つ円筒状の出口管本体１３ａと、出口管本体１３ａ
に溶接により取り付けられて、出口管１３を配管３８に
取り付けるためのフランジ１３ｂとで構成されている。

【００１２】１７は、管路部１１の端末部１１ｃと出口
管１３の出口管本体１３ａとを接続するための円筒状で
しかも金属製の接続管であり、管路部１１側の端部は管
路部本体１１ａの内径と同一の外径とし、出口管１３側
の端部は出口管本体１３ａの径と同一径とし、管路部１
１側の端部から出口管１３側の端部に向かって、その内
径が連続して徐々に低減する形状をなしており、管路部
１１側の端部は管路部１１の端末部１１ｃと、また、出
口管１３側の端部は出口管本体１３ａとそれぞれ溶接に
より取り付けられている。

【００１３】１５は、外径が管路部本体１１ａの内径と
同一寸法を有する円板状をした金属製の多孔板であり、
多数の小径の貫通孔１５ａを設けている。多孔板１５
は、外径が管路部本体１１ａの内径と同一寸法を有する
円筒状をした金属製の間隔管１６と交互に管路部本体１
１ａ内に挿入され、管路部１１の流体１０の通流路内に
流体１０の通流する方向に沿って、間隔管１６の長さ方
向寸法に従う間隔を設けて順次装着される。多孔板１５
の管路部本体１１ａへの装着後、フランジ１１ｂとフラ
ンジ１２ｂは、ボルト等の締結手段により密閉構造によ
り一体に締結される。

【００１４】本発明では前述の構成としたので、圧力脈
動の主たる原因である渦を含んだ流体１０が入口管１２
から流入したとすると、流体１０は、まず広い流体通流
面積を備える管路部１１の流体通流部位を通流すること
になるが、その流速は、「配管３８の流体通流面積」／
「管路部１１の流体通流面積」により大幅に低減される
ことになる。これにより、流体１０の流れの状態は、層
流域あるいはそれに近い流れとなって管路部１１内を通
流することとなるので、流れ込んだ流体１０に含まれて
いた渦は、管路部１１内を通流するに従い急速に減衰さ
れる。渦が減衰されることにより、流体１０の圧力変動
も減少される。またこのように減衰されて渦流の弱まっ
た渦は、流体１０が多孔板１５に穿たれた小径の貫通孔
１５ａを通流する際に、狭い面積に規制された流路を通
過させられることによる整流効果で、さらに強制的に抑
制される。このように、低流速と小径の貫通孔１５ａ中
の通流とを組み合わせることで、比較的短い長さの管路
部１１により、流体１０中の渦は大幅に減衰される。

【００１５】なお、多孔板１５の貫通孔１５ａに流れ込
んだり多孔板１５の貫通孔１５ａから流れ出たりする際
において、流体１０の流速が遅いために流体１０中に新
たに渦が発生することはない。渦が大幅に減衰されて圧
力変動を減少された流体１０は、出口管１３から流体通
流面積の狭い配管３８へ流れ出すのであるが、管路部本
体１１ａと出口管１３とは、接続管１７により接続さて
いるので、管路部１１から出口管１３の間の流体１０の
流速が緩やかに変化するために、流体１０中に新たな渦
が生じることは防止される。

【００１６】また、流体圧力脈動吸収器を構成している
各部品の素材が、全て剛体である金属であるので、十分
に高い長期耐久性を備えるものである。 実施例２；図２は、本発明の請求項１，３，４に対応す
る一実施例による流体圧力脈動吸収器の、（ａ）は側断
面図、（ｂ）は図２ａのＢ−Ｂ断面図である。図２にお
いて、図１に示した本発明の請求項１，２，４に対応す
る流体圧力脈動吸収器、および図５に示した従来例によ
る流体圧力脈動吸収器と同一部分には同じ符号を付し、
その説明を省略する。

【００１７】図２において、１８は、管路部本体１１ａ
の内径と同一径の外径および出口管本体１３ａの内径と
同一径の貫通孔を有する金属製の端板であり、その外径
部で管路部１１の端末部１１ｃに、その貫通孔部で出口
管本体１３ａに、それぞれ溶接により取り付けられる。
なお端板１８に隣接して、多孔板１５が装着される。本
発明では前述の構成としたので、前述の実施例１の場合
と同様に管路部１と多孔板１５との組み合わせにより、
流体１０中の渦が大幅に減衰される。また、渦が大幅に
減衰されて圧力変動を減少された流体１０は、出口管１
３から流体通流面積の狭い配管３８へ流れ出すのである
が、管路部本体１１ａと出口管１３とは端板１８で接続
され、しかも端板１８に隣接して多孔板１５が配置され
ているので、管路部１１から流れ出る流体１０は、出口
管本体１３ａの内径部分の貫通孔１５ａ中を通流した
後、直ちに、この貫通孔１５ａによる流体通流面積の合
計面積よりも広い面積である出口管１３中を流れること
となる。これにより、流体１０は貫通孔１５ａで層流状
態の流れとされる規制を受けるとともに、これに引き続
きより流速の遅い出口管１３中を流れるので、流体１０
中に新たな渦が生じることは防止される。

【００１８】今までの実施例１，２における説明では、
流体圧力脈動吸収器を構成している各部品の素材は、全
て金属であるとしてきたが、これに限定されるものでは
無く、例えば硬質の合成樹脂等であってもよく、また、
異種材料を混用してもよいものである。要は、長期の耐
久製を備える素材であればよいものである。またこれと
関連して、多孔板１５と間隔管１６を除く流体圧力脈動
吸収器の各部品は、溶接により取り付けるとしたが、こ
れに限定されるものでは無く、使用する素材に応じて、
例えば接着により取り付けてもよいものである。

【００１９】また、今までの実施例１，２における説明
では、多孔板１５は、間隔管１６に挟持されることで、
所定の間隔を保持するとした。この方法によると、多孔
板１５を、流体圧力脈動吸収器が装着される装置の流体
１０の流速等の条件に適した孔径を有するものに随時交
換できることから、本発明による流体圧力脈動吸収器の
備える圧力変動を低減する効果を、有効に発揮すること
ができるとの利点を持つことができる。しかし、これに
限定されるものではなく、例えば流体圧力脈動吸収器の
使用条件が定まれば、それ対応した構成を備える多孔板
１５を使用し、この多孔板１５を所定の間隔で、溶接，
接着等の適宜の工法により管路部１１に固着するもので
あってもよいものである。またこれと関連して、フラン
ジ１１ｂとフランジ１２ｂは、ボルト等の締結手段によ
り密閉構造により一体に締結されるとしたが、多孔板１
５が管路部１１に固着される場合においては、フランジ
１１ｂとフランジ１２ｂの間も、溶接，接着等の適宜の
工法により互いに固着されるものであってもよいもので
ある。

【００２０】さらにまた、今までの実施例１，２におけ
る説明では、流体圧力脈動吸収器を構成している管路部
１１，多孔板１５等の部品は円筒状あるいは円板状とし
てきたが、これに限定されるものではなく、例えば角筒
状あるいは長方形状としたものであってもよいものであ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明においては、流体を流入させる入
口管と、流体を流出させる出口管をその両端部にそれぞ
れ有し、入口管ならびに出口管の有する流体が通流する
面積よりも広い流体通流面積を備える剛体製の管路部
と、多数の貫通孔が穿たれており管路部の前記流体の通
流路内に流体の通流する方向に沿って間隔を設けて順次
装着される例えば管路部の内径と同一寸法の外径を有す
る複数の多孔板を備えた構成とすることにより、圧力脈
動の主たる原因である渦を含んだ流体が入口管から流入
したとすると、流体は、まず広い管路部の流体通流面積
によりその流速が低減されることにより、流体は層流域
あるいはそれに近い流れにとなって管路部内を通流する
こととなるので、流れ込んだ流体に含まれていた渦は下
流となるに従い急速に減衰される。またこのように減衰
された渦は、流体が多孔板に穿たれた貫通孔を通流する
際に、狭い面積に規制された流路を通過させられること
により、強制的に抑制される。低流速と多孔板の通流と
を組み合わせることで、比較的短い長さの管路部によ
り、流体中の渦は大幅に減衰される。なお多孔板の貫通
孔に流れ込んだり多孔板の貫通孔から流れ出たりする際
において、流体の流速が遅いために流体中に新たに渦が
発生することはない。

【００２２】また、前記構成の流体圧力脈動吸収器にお
いて、管路部と出口管との接続部の流体通流面積を、出
口管の有する流体通流面積にまで流体の下流側となるに
従い徐々に絞られる構成としたり、出口管が接続される
管路部の端末部に多孔板を装着した構成とすることによ
り、流体が、広い流体通流面積を有する管路部から狭い
流体通流面積を有する入口管およびそれに連なる流体の
配管に流れ込む際に、流速が緩やかに変化すること、あ
るいは、流体は多孔板に穿たれた狭い面積の貫通孔に規
制を受けている状態のままで出口管に流れ出ることのた
めに、流体中に新たな渦が生じることは防止される。

【００２３】以上を総合して備えることにより、液体中
の圧力脈動を大幅に低減することが可能となるととも
に、圧力脈動の低減を剛体製の構成部品で実現できるこ
とから、長期耐久性を備えることも可能となるとの効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１，２，４に対応する一実施例
による流体圧力脈動吸収器の、（ａ）は側断面図、
（ｂ）は図１ａのＡ−Ａ断面図

【図２】本発明の請求項１，３，４に対応する一実施例
による流体圧力脈動吸収器の、（ａ）は側断面図、
（ｂ）は図２ａのＢ−Ｂ断面図

【図３】冷却装置の配管系統図

【図４】図３における液体圧力の測定結果の一例のグラ
フ

【図５】従来例による流体圧力脈動吸収器の側断面図

【符号の説明】

１０ 流体 １１ 管路部 １１ｃ 端末部 １２ 入口管 １３ 出口管 １５ 多孔板 １５ａ 貫通孔 １７ 接続管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体を流入させる入口管と流体を流出させ
   る出口管をその両端部にそれぞれ有し前記入口管ならび
   に前記出口管の有する流体が通流する面積よりも広い流
   体通流面積を備える直管状の剛体製管路部と、多数の貫
   通孔が穿たれており前記管路部の前記流体の通流路内に
   前記流体の通流する方向に沿って間隔を設けて順次装着
   された複数の多孔板を備えたことを特徴とする流体圧力
   脈動吸収器。
2. 【請求項２】請求項１記載の流体圧力脈動吸収器におい
   て、管路部と出口管との接続部の流体通流面積は出口管
   の有する流体通流面積にまで前記流体の下流側となるに
   従い絞られていることを特徴とする流体圧力脈動吸収
   器。
3. 【請求項３】請求項１記載の流体圧力脈動吸収器におい
   て、出口管が接続される管路部の端末部に多孔板を装着
   したことを特徴とする流体圧力脈動吸収器。
4. 【請求項４】請求項１ないし３記載の流体圧力脈動吸収
   器において、管路部と入口管と出口管はいずれも円筒状
   をなし、また多孔板の外径は前記管路部の内径と同一寸
   法であることを特徴とする流体圧力脈動吸収器。