(57)【要約】  ともにオリフィスを有する外側スリーブ（２０）と内側スリーブ（３０）を備えたスプリッタバルブ。これらの要素の相対位置が、流れの分割を決定する。オリフィスは、２つの流れ間の相対的な分割が、内側要素および外側スリーブの相対位置と線形関係を有するように構成される。穴あきプレート（５１）が少なくとも１個の流出口にわたって設けられ、流れを層流化する。【選択図】  図１
2008514887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入流れを複数の流出流れへと分割するスプリッタバルブであって、
流入口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の流出口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第１の流出オリフィスを有する外側スリーブと、前記外側スリーブ内で移動可能に保持され、入口および各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第２の流出オリフィスを有する内側要素とを備えており、
前記流出口の各々に送られる流入流れの相対的比率が、前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置により決定され、
前記第１の流出オリフィスおよび前記第２の流出オリフィスが、前記流出口の各々を通る流れが前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置とともに略線形に変化するような形状とされている、前記スプリッタバルブにおいて、
穴あき部材が、少なくとも１つの前記流出口を横切るように設けられ、該流出口を出る流れを少なくとも部分的に層流化することを特徴とする、スプリッタバルブ。
【請求項２】
前記穴あき部材がプレートである、請求項１に記載のスプリッタバルブ。
【請求項３】
前記穴あき部材がブロックである、請求項１に記載のスプリッタバルブ。
【請求項４】
前記穴あき部材が凹形状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスプリッタバルブ。
【請求項５】
流入流れを複数の流出流れへと分割するスプリッタバルブであって、
流入口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の流出口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第１の流出オリフィスを有する外側スリーブと、前記外側スリーブ内で移動可能に保持され、入口および各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第２の流出オリフィスを有する内側要素とを備えており、
前記流出口の各々に送られる流入流れの相対的比率が、前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置により決定され、
前記第１の流出オリフィスおよび前記第２の流出オリフィスが、前記流出口の各々を通る流れが前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置とともに略線形に変化するような形状とされている、前記スプリッタバルブにおいて、
傾斜面が、前記内側要素の前記流入口から最も遠い端部に設けられ、流入流れを前記流入口から最も遠い前記流出口に向けて方向付けることを特徴とする、スプリッタバルブ。
【請求項６】
穴あきプレートが、少なくとも１つの流出口を横切るように設けられ、前記流出口を出る流れを少なくとも部分的に層流化する、請求項１に記載のスプリッタバルブ。
【請求項７】
流入流れを複数の流出流れへと分割するスプリッタバルブであって、
流入口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の流出口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第１の流出オリフィスを有する外側スリーブと、前記外側スリーブ内で移動可能に保持され、入口および各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第２の流出オリフィスを有する内側要素とを備えており、
前記流出口の各々に送られる流入流れの相対的比率が、前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置により決定され、
前記第１の流出オリフィスおよび前記第２の流出オリフィスが、前記流出口の各々を通る流れが前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置とともに略線形に変化するような形状とされている、前記スプリッタバルブにおいて、
前記流出オリフィスの少なくとも１つが周方向に延びる形状を有し、その長さの少なくとも一部に沿ってテーパが付けられ、このテーパ部分が当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも３０°の角度となることを特徴とする、スプリッタバルブ。
【請求項８】
前記テーパ部分が当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも４０°の角度となる、請求項７に記載のスプリッタバルブ。
【請求項９】
前記テーパ部分が当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも４５°の角度となる、請求項８に記載のスプリッタバルブ。
【請求項１０】
前記第１の流出オリフィスが周方向に延びる形状を有し、その長さの少なくとも一部に沿ってテーパが付けられ、前記第２の流出オリフィスが周方向に延びる形状を有し、その長さの少なくとも一部に沿ってテーパが付けられ、前記第１の流出オリフィスおよび前記前記第２の流出オリフィスが互いに逆向きの周方向にテーパが付けられており、前記第１の流出オリフィスと前記第２の流出オリフィスとの間の周方向の重なり部分が、当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも４０°の角度となる、請求項７〜９のいずれか一項に記載のスプリッタバルブ。
【請求項１１】
前記第１の流出オリフィスと前記第２の流出オリフィスとの間の周方向の重なり部分が、当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも５０°の角度となる、請求項１０に記載のスプリッタバルブ。
【請求項１２】
前記第１の流出オリフィスと前記第２の流出オリフィスとの間の周方向の重なり部分が、当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも６０°の角度となる、請求項１１に記載のスプリッタバルブ。
【請求項１３】
流入流れを複数の流出流れへと分割するスプリッタバルブであって、
流入口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の流出口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第１の流出オリフィスを有する外側スリーブと、前記外側スリーブ内で移動可能に保持され、入口および各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第２の流出オリフィスを有する内側要素とを備えており、
前記流出口の各々に送られる流入流れの相対的比率が、前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置により決定され、
前記第１の流出オリフィスおよび前記第２の流出オリフィスが、前記流出口の各々を通る流れが前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置とともに略線形に変化するような形状とされている、前記スプリッタバルブにおいて、
前記第１の流出オリフィスが周方向に延びる形状を有し、その長さの少なくとも一部に沿ってテーパが付けられ、前記第２の流出オリフィスが周方向に延びる形状を有し、その長さの少なくとも一部に沿ってテーパが付けられ、前記第１の流出オリフィスおよび前記前記第２の流出オリフィスが互いに逆向きの周方向にテーパが付けられており、前記第１の流出オリフィスと前記第２の流出オリフィスとの間の周方向の重なり部分が、当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも４０°の角度となることを特徴とする、スプリッタバルブ。
【請求項１４】
前記第１の流出オリフィスと前記第２の流出オリフィスとの間の周方向の重なり部分が、当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも５０°の角度となる、請求項１３に記載のスプリッタバルブ。
【請求項１５】
前記第１の流出オリフィスと前記第２の流出オリフィスとの間の周方向の重なり部分が、当該スプリッタバルブの中心にて少なくとも６０°の角度となる、請求項１４に記載のスプリッタバルブ。
【請求項１６】
流入流れを複数の流出流れへと分割するスプリッタバルブであって、
流入口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の流出口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第１の流出オリフィスを有する外側スリーブと、前記外側スリーブ内で移動可能に保持され、入口および各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第２の流出オリフィスを有する内側要素とを備えており、
前記流出口の各々に送られる流入流れの相対的比率が、前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置により決定され、
前記第１の流出オリフィスおよび前記第２の流出オリフィスが、前記流出口の各々を通る流れが前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置とともに略線形に変化するような形状とされている、前記スプリッタバルブにおいて、
前記流出オリフィスの少なくとも１つがテーパ部を有し、前記テーパ部が凹んだ外形を有することを特徴とする、スプリッタバルブ。
【請求項１７】
前記テーパ部が、前記オリフィスの中心を通って前記オリフィスの縁部に延びる周方向ラインからの軸方向距離である半値幅の部分が三次多項式形状を有する外形を有する、請求項１６に記載のスプリッタバルブ。
【請求項１８】
三次多項式が、
半値幅∝（０．５*θ２）＋（０．５*θ３）
（ここでθはバルブの回転の角度である）
として定義される、請求項１７に記載のスプリッタバルブ。
【請求項１９】
流入流れを複数の流出流れへと分割するスプリッタバルブであって、
流入口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の流出口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第１の流出オリフィスを有する外側スリーブと、前記外側スリーブ内で移動可能に保持され、入口および各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第２の流出オリフィスを有する内側要素とを備えており、
前記流出口の各々に送られる流入流れの相対的比率が、前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置により決定され、
前記第１の流出オリフィスおよび前記第２の流出オリフィスが、前記流出口の各々を通る流れが前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置とともに略線形に変化するような形状とされている、前記スプリッタバルブにおいて、
ブリード孔が、前記流出口ごとに前記内側要素に設けられ、前記内側要素の全ての位置に前記流出口の各々を通る流れが存在するように位置決めされることを特徴とする、スプリッタバルブ。
【請求項２０】
流入流れを複数の流出流れへと分割するスプリッタバルブであって、
流入口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の流出口と、各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第１の流出オリフィスを有する外側スリーブと、前記外側スリーブ内で移動可能に保持され、入口および各流出流れにつき１つずつ設けられる複数の第２の流出オリフィスを有する内側要素とを備えており、
前記流出口の各々に送られる流入流れの相対的比率が、前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置により決定され、
前記第１の流出オリフィスおよび前記第２の流出オリフィスが、前記流出口の各々を通る流れが前記内側要素および前記外側スリーブの相対的位置とともに略線形に変化するような形状とされている、前記スプリッタバルブにおいて、
前記第１の流出オリフィスの各々には環状のシールが設けられており、前記シールが前記流出オリフィスに嵌合され、該シールの外周が前記流出オリフィスの内周に対してシールすると共に、該シールの径方向内面が前記内側要素に対してシールするようになっていることを特徴とする、スプリッタバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流入流れを複数の流出流れへと分割するスプリッタバルブであって、流入口と、各流出流れにつき１ずつ設けられた複数の流出口と、各流出流れにつき１つずつ設けられた複数の第１の流出オリフィスを有する外側スリーブと、この外側スリーブ内で移動可能に保持され、入口および各流出流れにつき１つずつ設けられた複数の第２の流出オリフィスを有する内側要素とを備えており、各流出口に送られる流入流れの相対的比率が、内側要素および外側スリーブの相対的位置により決定され、第１および第２の流出オリフィスが、各流出口を通るフローが内側要素および外側スリーブの相対的位置とともに略線形に変化するような形状とされている、スプリッタバルブに関する。
【０００２】
このようなバルブは、以下で「上述した種類の」と称されるが、本発明者らの以前の国際公開公報第２００４／０８５８９３号の主題である。
【０００３】
上述した種類のバルブは、特に直線自由ピストンスターリングエンジンを用いた家庭用熱電併給（ｄｃｈｐ）システムのガス流れ用に設計されてきた。しかしながら、このバルブおよび本発明は、流体流れが２つ以上の流れへと分割されるあらゆる状況に適用可能であると思われる。
【０００４】
直線自由ピストンスターリングエンジンを用いたｄｃｈｐシステムでは、エンジンが家庭用の必要電力および熱量の一部を供給する。しかしながら、エンジンの熱出力を補完するには、補助バーナが必要である。装置のコストおよびスペースを削減し、また寄生電力消費を低減するために、１個のファンでスターリングエンジンのバーナと補助バーナの双方に吸気が供給される。次に、１個のファンからの空気が、２個のバーナに供給される（既に燃料と混合された）２つの流れに分割される。
【０００５】
国際公開公報第２００４／０８５８９３号のバルブは、この目的に効を奏することが分かってきている。
【０００６】
本発明は、上述した種類のバルブに対する多数の変形に関する。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、上述した種類のバルブは、穴あき部材が、少なくとも１つの流出口を横切るように設けられ、流出口を出る流れを少なくとも部分的に層流化することを特徴とする。
【０００８】
これによって、その、またはそれぞれの流出口を出る空気中の乱流の効果を低減することができ、この流れを確実に下流ベンチュリまたは他の流量測定デバイスとの使用に適応させることができる。
【０００９】
穴あき部材は、プレートまたはブロックとすることができる。
【００１０】
より放物型の速度プロファイルを作り出すことにより下流ベンチュリを通る流れを改善するために、穴あき部材の上流側の面が凹んでいるのが好ましい。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、上述した種類のバルブは、傾斜面が、内側要素内の流入口から最も遠い端部に設けられ、流入流れを流入口から最も遠い流出口に向けて方向付けることを特徴とする。
【００１２】
この傾斜面は、方向の変化を通じてスムーズに、流れを流入口から最も遠い流出口（最も高い流れ用の流出口となるように構成可能である）に向けて方向付け、これによって流線型のフローを提供するように効果的に設けられている。
【００１３】
本発明の第１および第２の態様を組み合わせることによって、バルブを通る流れをスムーズにするという点で双方の複合的な利点を得ることができる。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、上述した種類のバルブは、流出オリフィスの少なくとも１つが周方向に延びる形状を有し、その長さの少なくとも一部に沿ってテーパが付けられ、テーパ部分がバルブの中心での角度を少なくとも３０°とすることを特徴とする。
【００１５】
スロットのテーパ部分の長さを延長することにより、バルブが動作する角度の範囲が最大化され、それによって制御システムの解決が最大とされる。この延長されたテーパ部分は、さもなければ不安定問題を引き起こしかねない動作条件における急上昇を防ぐことにもなる。テーパ部分がバルブの中心での角度を少なくとも４０°とするのが好ましく、少なくとも４５°とするのがより好ましい。
【００１６】
本発明の第４の態様によれば、上述した種類のバルブは、第１の流出オリフィスが周方向に延びる形状を有し、その長さの少なくとも一部に沿ってテーパが付けられ、第２の流出オリフィスが周方向に延びる形状を有し、その長さの少なくとも一部に沿ってテーパが付けられ、２つのオリフィスが互いに逆向きの周方向にテーパが付けられており、第１および第２の流出オリフィス間の周方向の重なり部分が、バルブの中心での角度を少なくとも４０°とすることを特徴とする。
【００１７】
逆向きのテーパ間に相当の重なり部分を設けることによって、流出口間で切り替わる際にバルブを通る流れがよりスムーズになり、バルブを通る圧力低下が最小限に押さえられる。圧力低下が大きいほどファンの寄生電力消費が大きくなることが理解されよう。正確な流れ分割／流量を達成するには、より大きいテーパの重なり部分を用いるほうがファンの速度を落とすよりも良いことはあきらかである。テーパの重なり部分が最小であり、ファン速度が流れの比率設定に重要な役割を果たすような代替物では、バルブを通してより多様な範囲の圧力低下や許容不可能な高い寄生電力消費を招くことになろう。
【００１８】
第１および第２の流出オリフィス間の周方向の重なり部分が、バルブの中心での角度を少なくとも５０°とするのが好ましく、６０°とするのがより好ましい。
【００１９】
本発明の第３および第４の態様は、互いに独立して用いることもできるが、互いを容易に組み合わせることもできることが理解されよう。
【００２０】
本発明の第５の態様によれば、上述した種類のバルブは、流出オリフィスの少なくとも１つがテーパ部を有し、テーパ部が凹んだ外形を有することを特徴とする。
【００２１】
テーパ部が、オリフィスの中心を通りオリフィスの縁部へと延びる周方向ラインからの軸方向距離である半値幅が、好ましくは
半値幅∝（０．５*θ２）＋（０．５*θ３）
（ここでθはバルブの回転の角度である）
として定義される三次多項式形状を有する外形を有することが好ましい。
【００２２】
この形状オリフィスは実験的に確立されており、バルブ流出流れの最適な制御を提供することが分かっている。本発明者らが関心のある特定の用途では、このオリフィスの形状が、直線テーパと比較してより良い線形流れプロファイルを生成することが分かっている。しかしながら、それぞれの用途が異なるため、この厳密な多項式がシステムにおける他のコンポーネントの流れ特性に依存する。したがって、この厳密な形状は、それぞれのケースで実験的に決定すべきである。
【００２３】
本発明の第６の態様によれば、上述した種類のバルブは、ブリード孔が、流出口ごとに内側要素に設けられ、内側要素の全ての位置に各流出口を通る流れが存在するように位置決めされることを特徴とする。
【００２４】
これによって、他のバーナからの排出ガスをパージするために燃焼しなくても、常に下流バーナへの最小限の流れが確保される。このようにしなければ、アクティブでないバーナを通って戻る路を探すことになる。
【００２５】
本発明の第６の態様によれば、上述した種類のバルブは、各流出オリフィスに環状シールが設けられており、これらのシールは流出オリフィスに嵌め込まれ、その外周が流出オリフィスの内周に対してシールし、シールの径方向内面が内側要素に対してシールするようになっている。
【００２６】
これらのシールが外側スリーブと内側要素との間のガス漏れを防ぎ、この２個の要素間の相対的な移動を容易にする。
【００２７】
本発明の様々な態様を個別に説明してきたが、同じバルブでこれらの１つまたは複数を容易に組み合わせ可能なことが理解されよう。
【００２８】
添付の図面を参照して本発明を説明する。
【００２９】
このエンジンが関連する基本的なバルブは、国際公開公報第２００４／０８５８９３号で詳述されている。以下に、図１〜図４を参照してこれを説明する。
【００３０】
直線自由ピストンスターリングエンジンに基づく家庭用熱電併給アセンブリ用のガストレインを図１に示す。
【００３１】
この構成は、２個のバーナ、すなわちスターリングエンジンバーナ１および補助バーナ２を備えている。スターリングエンジンバーナ１は、家庭の熱の需要に応じて燃焼される。副生成物として、電気も発生させる。しかしながら、家庭用熱負荷の全てを供給するのに十分なキャパシティを確保するために、補助バーナ２が配設されている。したがって、この２個のバーナが、家庭の熱需要に応じて調節される。バーナへの空気は１個のファン３から供給される。この流れが、以下に詳述するスプリッタバルブ４で分割される。ガス／空気比コントローラ５の制御下で、可燃性ガスを空気流れのそれぞれに加える。バーナ１、２の需要に関する情報は、制御ライン６でファン３およびスプリッタバルブ４に送られる。ファン３の速度およびスプリッタバルブ４の位置がこれに従って制御され、２個のバーナの条件が個々に満たされる。例えば、エンジンバーナ１が完全にアクティブ（作動中）で補助バーナ２がオフ（停止中）の場合、ファンは中間の速度で動作され、スプリッタバルブは確実に（発生しうるパージ流れに従う）空気の全てをエンジンバーナに供給する。両方のバーナが完全にアクティブな場合には、ファンが最高スピードで動作し、スプリッタバルブはそれらの需要に応じて流れを２個のバーナ間で分割する。
【００３２】
図２および図３を参照して、スプリッタバルブを詳細に説明する。図２は外側スリーブ２０を示し、図３は、使用時に外側スリーブ２０内に回転可能に受容される内側スリーブ３０を示す。外側スリーブ２０は、ファン３と連通する流入ポートを提供するねじ付きの連結部２１を有している。第１および第２の流出口２４、２５に対応する２つの類似のねじ付きポート２２、２３が、２個のバーナ１、２に通じるダクトを連結する。２つの流出口２４、２５は、スリーブに沿って軸方向に互いに離間されており、周方向にオフセットされることもあり得るが、いずれもスリーブの同じ側にある。各流出口が、外側スリーブ２０の壁の開口を通って軸方向に延びる細長い矩形の第１の流出オリフィス２６、２７を有する。
【００３３】
これら第１の流出オリフィス（開口）２６、２７は、明確となるよう図３に点線で示してある。
【００３４】
図３は内側スリーブ３０を示す。このスリーブは、中空であり、ファン３から空気を受け取るため流入ポート２１に対応する端部に流入口３１を有している。第２の流出オリフィス３２、３３は、内側スリーブ３０の壁のオリフィスを通る細長い略三角形である。ガスシール（図示せず）が、第２の流出オリフィス間の内側スリーブ３０の外壁にある環状溝３４に設けられる。これによって、外側スリーブ２０と内側スリーブ３０との間で１つの流出口から他の流出口への流れを防止する。
【００３５】
内側スリーブ３０は、流入口３１と反対側の端部から軸方向に延びたスピンドル３５を有している。これは、内側スリーブ３０を軸３６周りに回転可能とするモーター（図示せず）に接続される。あるいは、外側スリーブ２０に内包されるソレノイド／電磁石により内側スリーブ３０を回転させることもできる。この後者のオプションは、バルブを自己充足させ、図１に示したように、スプリッタバルブ４をガス入口点の上流ではなく下流で使用可能とする燃料／空気混合物との使用に適応させることが可能である。図４に、ソレノイド／電磁石構成を４０として示す。
【００３６】
バルブの動作について、上側流出口２４を特に参照して説明する。内側スリーブを矢印Ｘ方向に軸３６周りに回転させると、第２のオリフィス３２が第１のオリフィス２６と重なり合う度合いが徐々に大きくなる。第１および第２のオリフィス間の初期の相互作用中には重なり部分の面積が（第２のオリフィスが第１のオリフィスと類似の矩形形状を有する場合と比較して）比較的小さくなるように、内側スリーブ３０の回転位置と重なり合う面積の間に非線形関係があるのが分かるであろう。この厳密な関係は、内側スリーブ３０の回転位置と流出流れとの間に線形（にできるだけ近い）関係を確保するように、機能的に決定される。図示した流出口の構成は、特定の目的に適したものである。しかしながら、それぞれ特定の用途に応じて形状が若干変化し、この変化が特定の機能の要件によって決定されることが想定される。
【００３７】
オリフィスのサイズおよび両流れの流れ分布間の関係についてのより詳細な検討は、本発明者らの以前の国際公開公報第２００４／０８１３６２号で与えられている。
【００３８】
スリーブ３０をＸ方向に回転させると、多くの割合の流れが第１の流出口２４に方向付けられ、反対のＹ方向に動かすと流れのより多くが第２の流出口２５へと方向転換されることが、図３から理解されよう。
【００３９】
矩形オリフィスを内側スリーブ上に、三角形オリフィスを外側スリーブ上に設けるように、第１および第２のオリフィスを交換することもできることが、図３から理解されよう。あるいは、いずれのオリフィスも非矩形形状とすることができる。
【００４０】
このバルブは、流入流れを３つ以上のオリフィスへと方向転換する可能性をも広げるものである。図４は、５個の流出口４０、４１、４２、４３、４４を概略的に示す。第２のオリフィス４５が内側スリーブ４６上に設けられ、第１のオリフィス４７が外側スリーブ４８上に設けられている。バルブのハウジングの下端にあるソレノイド４９は、内側スリーブ４６と外側スリーブ４８との間に相対的な回転運動をもたらす。このバルブの構造および動作は、概して図２および図３のものと同様であるため、詳細な説明はここでは必要ない。しかしながら、縁部が傾斜した第２のオリフィス４５は、内側スリーブ４６と外側スリーブ４８のそれぞれ相対的な角度位置が流出口の各々に異なる流れを提供するように、矩形の第１のオリフィスとは異なる程度までオフセットされることに留意されたい。第１および第２のオリフィスのセット間の一定の関係により、流出流れの独立した制御は不可能である。しかしながら、この関係は、例えば多段バーナには適している。例えば、第１の流出口４０がエンジンバーナ１に供給し、第２から第５の流出口４１〜４４が、補助バーナから異なるレベルの熱出力を提供するために順番に燃焼されることが求められる補助バーナ２の個別のステージに供給してもよい。このことは、同時係属中のＰＣＴ出願の国際公開公報第２００４／０８５８２０号でより詳細に開示されている。
【００４１】
流出流れから更なる独立が求められる場合には、内側スリーブ４６を２個以上の独立に動作可能な内側スリーブに分割することもできる。
【００４２】
本発明の様々な態様による改良について、図５〜図１１を参照して説明する。
【００４３】
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の第２の態様による外側スリーブを示す。外側スリーブ２０には、第１および第２の流出オリフィス２６、２７が設けられている。外側スリーブ２０は、このスリーブを通って左から右へと流れる流れが流出オリフィス２７に向かってスムーズに方向付けられるように、流出オリフィスからは最も遠い側からオリフィス２７の縁部まで徐々に大きくなる曲面で延在する傾斜部５０を有している。このバルブは、オリフィス２７がより大きい流れの条件下でバーナに連結されるように構成されるのが好ましい。言い換えれば、このバルブは、空気の大半が流出オリフィス２７へと方向付けられるように構成されている。
【００４４】
本発明の第１の態様を図６Ａおよび図６Ｂに示す。ここで、外側スリーブ２０には、第１および第２の流出オリフィス２６、２７に、外側スリーブ２０の外面に固定された穴あきプレート５１が設けられている。これらのプレートは、流出オリフィス２６、２７を通る空気の流れをスムーズにするように働く。プレートを一体型のスルーホールとともに形成しても、別のステップとして穴をドリルで開けてもよい。あるいは、プレートは、「ハニカム」構造を効果的に形成する多数の中空管をまとめて結合させることによって形成してもよい。
【００４５】
図６Ｂに示すように、穴あきプレート５１の上流側の面５１Ａは凹んでいる。これは、効果的に、ブロックの中心に向かってプレートを通るより流路を短くし、その周囲に向かう流路をより長くすることができ、これによって、中心に向かう流速をより高くし、周囲に向かう流速をより低くするというフロープロファイルを作り出す効果がある。フロープレート５１には、図６Ａに示した穴のない領域５１Ｂを設けてもよい。内側スリーブがそのオリフィスがプレート５１と少しだけ重なる位置にある時には、流れがこの重なり合った領域に集中する傾向がある。この領域にオリフィスを設けないことにより、流れがきちんと開いた状態の残りのオリフィスを通ってより均一に分布する。
【００４６】
本発明の第３〜６の態様をそれぞれ図７および図８に示す。
【００４７】
基本的なバルブを図７Ａおよび図７Ｂに示す。内側スリーブ３０は、オリフィス３２、３３を有している。その形状は以下でより詳細に説明する。外側スリーブ２０は、四角形のプロファイルを有する第１および第２のオリフィス２６、２７を有している。
【００４８】
オリフィス３２、３３および２６、２７の相互関係をより詳細に図８Ａ〜図８Ｅに示す。
【００４９】
これらの図は、２個のオリフィスの角度範囲を示し、オリフィスの角度範囲の平面的なプロットを表す。この図面は、０〜１８０°の、すなわちバルブの周囲の半周のオリフィスを示している。オリフィスは、バルブの反対側には延びていない。図の０°位置は、オリフィス３２の左側の縁部を表し、１８０°位置は、オリフィス３３の右側の縁部を表している。
【００５０】
図８Ａは２５°のバルブ角度を表し、図８Ｂは３０°のバルブ角度を表し、図８Ｃは４０°のバルブ角度を表し、図８Ｄは６０°のバルブ角度を表し、図８Ｅは９０°のバルブ角度を表す。バルブ角度は、０°の位置に対するオリフィス２６の中心の位置として定義されている。
【００５１】
オリフィス２６、２７は四角形の外形を有している。オリフィス３２、３３は、平行側部５２と、本発明の第４の態様による凹んだ側部を有するテーパ部５３とを有している。２個のオリフィスのテーパ部５３は、反対方向に延びている。
【００５２】
本発明の第３の態様によれば、各テーパ部５３は約５０°延びている。本発明の第４の態様によれば、オリフィス３２、３３の角度の重なり部分（寸法Ｘとして図８Ｂに示す）は約７０°である。
【００５３】
テーパ部５３の形状は、三次多項式に従う。オリフィスの半値幅（half width）、すなわち中心線５４（図８Ｂ）からオリフィスのエッジまでの軸方向距離は、
半値幅∝（０．５*θ２）＋（０．５*θ３）
（ここでθはテーパの先端から測定したバルブ角度である）
として定義される。
【００５４】
ブリード孔５５が、各オリフィス２６、２７用に内側スリーブ３０に設けられている。
【００５５】
バルブを通る流れについて、図８Ａ〜図８Ｅを参照して説明する。濃い陰影で示した図面の部分が流出口の開放領域を表している。
【００５６】
図８Ａでは、第１の流出口が完全に開放するように、オリフィス２６がオリフィス３２の平行側部５２と重なっている。一方、オリフィス２７は、オリフィス３３とは全く重なっていないが、その代わりブリード孔５５とだけ重なっている。したがって、第２の流出口を通る最小流れとなる。
【００５７】
オリフィス２６、２７が図８Ｂおよび図８Ｃに示すように右に移動すると（実際には内側スリーブ３０を反対方向に動かすことによって行う）、オリフィス２６がオリフィス３２の平行側部５２とまだ重なっているので、完全な流れが第１の流出口を通って保持される。しかしながら、第２の流出口を通る流れが増加し始めるように、オリフィス２７がオリフィス３３のテーパ部５３と重なり始める。内側スリーブ３０が図８Ｄおよび図８Ｅに示すようにさらに移動すると、オリフィス２６がオリフィス３２のテーパ部５３と重なり始めることによって、第１の流出口を通る流れが減少し、第２の流出口を通る流れがさらに増加する。
【００５８】
図８Ｅは、中央位置のバルブを示す。そこからは、オリフィス２６、２７がそれらの行程の右側の最端に達して、第１の流出口がブリード流量を除いて閉じられ、第２の流出口が完全に開かれるまで、継続する移動により図８Ａ〜図８Ｄに示すフローを反転させることが理解されよう。
【００５９】
図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の第７の態様によるシールを示す。シール７２は、外側スリーブ２０の流出オリフィス２６、２７に嵌め込まれる。このシールは、図１１Ｂに示したような環状となっており、外面７３が第１の流出オリフィス２６、２７に嵌合してシールする。径方向最内面７４が、外側スリーブ２０内に突出し、内側スリーブ３０に対してシールする曲面構成を有している。図１１Ａに示すように、穴あきプレート５１をシール７２を横切るように設けてもよい。シールの代替物として、外側スリーブ２０および内側スリーブ３０間に厳しい公差を付与可能であり、それによってシール７２の必要がなくなる。この構成により、ブリード流れがスリーブ間の低レベルの流れによりもたらされるので、ブリード孔５５の必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】スプリッタバルブの使用を意図されたガストレインの概略図である。
【図２】国際公開公報第２００４／０８５８９３号の外側スリーブの斜視図である。
【図３】国際公開公報第２００４／０８５８９３号の内側スリーブの類似の斜視図である。
【図４】国際公開公報第２００４／０８５８９３号からの４個の流出口を持ったスプリッタバルブの斜視図である。
【図５Ａ】本発明の第２および第７の態様による内側要素の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示したような内側要素の斜視図である。
【図５Ｃ】上面を取り外し、オリフィスを点線で示した図５Ａに示す要素の概略平面図である。
【図６Ａ】本発明の第１の態様による外側スリーブの斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿った断面図である。
【図７Ａ】本発明の第３〜第６の態様による内側要素の斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の第３〜第６の態様による外側スリーブの斜視図である。
【図８Ａ】図７Ａおよび７Ｂのバルブ用の内側要素および外側スリーブの様々な相対回転位置におけるオリフィスプロファイルを示す図である。
【図８Ｂ】図７Ａおよび７Ｂのバルブ用の内側要素および外側スリーブの様々な相対回転位置におけるオリフィスプロファイルを示す図である。
【図８Ｃ】図７Ａおよび７Ｂのバルブ用の内側要素および外側スリーブの様々な相対回転位置におけるオリフィスプロファイルを示す図である。
【図８Ｄ】図７Ａおよび７Ｂのバルブ用の内側要素および外側スリーブの様々な相対回転位置におけるオリフィスプロファイルを示す図である。
【図８Ｅ】図７Ａおよび７Ｂのバルブ用の内側要素および外側スリーブの様々な相対回転位置におけるオリフィスプロファイルを示す図である。
【図９Ａ】本発明の第１および第７の態様による外側スリーブにおける第１の流出オリフィスの分解斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示したシールの拡大斜視図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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