(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関における過給気供給路のバイパス流路に設けられた過給圧制御用の弁装置であって、壁面によって囲まれたバルブ室、上記バルブ室に接続されて上記過給気供給路に設けられた過給機に通じる流体導入路、上記バルブ室に接続されて上記過給気供給路から排出されるガスを上記バルブ室に導く流体排出路、および上記バルブ室内に設置されて上記流体排出路を開閉する弁本体を備え、上記バルブ室の中心線の周りの壁面は、互いに非平行な少なくとも二つの平面部を有していることを特徴とする弁装置。
【請求項２】
上記バルブ室の中心線の周りの壁面は、略正五角形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の弁装置。
【請求項３】
上記バルブ室の中心線の両端に配置されたバルブ室の壁面は、上記中心線に対して傾斜面を有していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弁装置。
【請求項４】
流体導入路と流体排出路と上記流体排出路に配置された弁本体とを有するとともに、壁面によって囲まれたバルブ室を備え、上記バルブ室の中心線の周りの壁面は、互いに非平行な少なくとも二つの平面部を有していることを特徴とする弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体制御用弁装置、特に、気体の流路を開閉する弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
気体流路の制御用弁装置としては例えば内燃機関の過給圧制御用の弁装置がある。図７は従来使用されていた内燃機関の過給圧制御弁の一例を示す断面図、図８は従来の過給圧制御弁の気流音の周波数解析データを示すものである。
図７において、１は円筒状に形成されたハウジングで、ハウジング１の側面には図示しない内燃機関の過給機に連通する流体導入路２が、また、底面には流体排出路１ａが設けられ、これらは内燃機関の過給気供給路のバイパス流路を形成している。３はハウジング１に取り付けられたケース、４はケース３に設けられ内燃機関のスロットル弁の下流側に連通するニップル、５はハウジング１とケース３の間に気密的に取り付けられた可撓性のダイアフラムで、ケース３とダイアフラム５の間には圧力室１２が形成されている。６及び７はダイアフラム５を両面より挟持するホルダ、８はケース３とホルダ６の間に設けられダイアフラム５を下方に押圧するバネ、９はホルダ６及び７と共にダイアフラム５に取り付けられ下端にハウジング１に設けられた弁座１１と共に弁を構成する弁体１０を有する弁軸、１３は弁軸９を軸方向に移動可能に保持する軸受、１４は軸受１３を保持する隔壁で、隔壁１４とハウジング１の内壁１５と弁体１０とによりバルブ室１６が形成されている。
【０００３】
以上のように構成された従来の過給圧制御用の弁装置において、内燃機関が高負荷状態にて運転されるとき、内燃機関のスロットル弁は全開状態に近く、また過給機の過給圧によりスロットル弁の下流における圧力は高い状態にあるため、この圧力を導入する弁装置の圧力室１２の圧力も高くなってダイアフラム５はバネ８により下方に押し下げられた状態となり、弁体１０と弁座１１よりなる弁は閉じてバイパス流路は閉じ、過給気は内燃機関のスロットル弁側に供給される。減速のためスロットル弁が閉じられるとスロットル弁下流側の圧力は低下して弁装置の圧力室１２も圧力が低下するため、ダイアフラム５はバネ８の力に抗して上方に移動し、弁体１０と弁座１１よりなる弁が開いて過給気はバイパスされ、内燃機関のスロットル弁上流側の過昇圧が防止される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような弁装置において、弁体１０と弁座１１よりなる弁が開いて流体である過給気のバイパスがバルブ室１６内を通過するとき、バルブ室１６内において流体が共鳴して共鳴音を発生することがあり、特に自動車用内燃機関においてはこの共鳴音が異音として使用者に不安感を抱かせることが多々あった。
【０００５】
図７の上記従来例において流体導入路２の内径ｄ１を２２ｍｍ、円筒状ハウジング１の内径ｄ２を４０ｍｍ、弁体１０の外径ｄ３を３１ｍｍ、弁座１１の内径ｄ４を２５ｍｍとし、開弁量を２．５ｍｍとして流体を通過させ、気流音を測定して周波数解析したのが図８である。図８によれば上記諸元の従来の弁装置においては共鳴音が約４６００Ｈｚにあることが明らかである。
【０００６】
通常図６に示すような両端が平面にて囲まれた円筒状の空間において共鳴する一次共鳴周波数ｆ０  
ｆ０  ＝０．５８６×Ｃ／ｄ
但し、Ｃ：音速、ｄ：円筒状の直径
にて表される。また、図７に示す従来の弁装置のように、円筒状ハウジング１の内壁１５の一部１７に流体導入路２の開口部１８がある場合、開口部１８からハウジング内壁１５に向かう線上の一次共鳴周波数ｆ０１は、
ｆ０１＝Ｃ／２ｄ
となり、図７のような円筒状ハウジング１を持つバルブ室１６全体としては上記ｆ０  とｆ０１の中間の周波数を有する共鳴音が発生する。上記従来の弁装置の諸元と音速３４０ｍ／ｓによる共鳴音はこの計算によれば約４６１５Ｈｚであり、実測値と一致する。
【０００７】
この発明は、以上に述べた問題点を解決するためになされたもので、装置自体を大幅に変更することなく、また、装置の機能を変えることなく確実に共鳴音の発生を防止できる弁装置を得ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る弁装置は、内燃機関における過給気供給路のバイパス流路に設けられた過給圧制御用の弁装置であって、壁面によって囲まれたバルブ室、上記バルブ室に接続されて上記過給気供給路に設けられた過給機に通じる流体導入路、上記バルブ室に接続されて上記過給気供給路から排出されるガスを上記バルブ室に導く流体排出路、および上記バルブ室内に設置されて上記流体排出路を開閉する弁本体を備え、上記バルブ室の中心線の周りの壁面は、互いに非平行な少なくとも二つの平面部を有しているものである。
【０００９】
また、上記バルブ室の中心線の周りの壁面は、略正五角形に形成されている。
【００１０】
また、バルブ室の中心線の両端に配置されたバルブ室の壁面は、中心線に対して傾斜面を有している。
【００１１】
またこの発明に係る弁装置は、流体導入路と流体排出路と上記流体排出路に配置された弁本体とを有するとともに、壁面によって囲まれたバルブ室を備え、上記バルブ室の中心線の周りの壁面は、互いに非平行な少なくとも二つの平面部を有しているものである。
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の構成を示す断面図、図２は図１を流体導入路の中心線１０２で断面した横断面図であり、上記従来例と同一部分には同一符号を付している。図において、１はハウジングで、ハウジング１の内壁１５には図示しない内燃機関の過給機に接続される流体導入路２が設けられ、ハウジング１の底面には流体排出路１ａが設けられている。そしてこれらは内燃機関の過給気供給路のバイパス流路を形成するものである。３はハウジング１の上部に取り付けられたケース、４はケース３に設けられ内燃機関のスロットル弁の下流側に連接するニップル、５はハウジング１とケース３の間に気密的に取り付けられた可撓性を有するダイアフラムで、ケース３とダイアフラム５の間には圧力室１２が形成されている。
【００１２】
６及び７はダイアフラム５を両面より挟持するホルダ、８はケース３とホルダ６の間に設けられダイアフラム５を下方に押圧するバネ、９はホルダ６及び７と共にダイアフラム５に取り付けられ、下端に弁体１０を有する弁軸で、弁体１０はハウジング１の流体排出路１ａの周辺に設けられた弁座１１と共に弁を構成する。１３は弁軸９を軸方向に移動可能に保持する軸受、１４は軸受１３を保持する隔壁で、隔壁１４とハウジング１の内壁１５と弁体１０とによりバルブ室１６が形成されている。そして、バルブ室１６の周方向外壁を構成するハウジング１の内壁１５とバルブ室１６の中心線１０１との距離は、例えば図２に示すように部分的に異なるように構成されている。
【００１３】
この発明の実施の形態１は上記のように、バルブ室１６の周方向外壁を構成するハウジング１の内壁１５とバルブ室１６の中心線１０１との距離が部分的に異なるように構成されたもので、図２においては円筒状のハウジング１の内壁１５に平面部１５ａ及び１５ｂが形成され、中心線１０１までの距離に差が設けられると同時に二つの面１５ａ及び１５ｂは非平行になるように構成されている。この平面部１５ａ及び１５ｂは何れかの一面でもこの発明の目的は達成するが、非平行な二面にするのがより効果的である。
【００１４】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１の弁装置によれば、バルブ室１６の外壁を構成するハウジング１の内壁１５とバルブ室１６の中心線１０１との距離を部分的に異なるようにしたので、弁体１０と弁座１１よりなる弁が開いて流体が流れても流体の共鳴は抑制され異音が発生することがない。共鳴はバルブ室１６の直径により決まる定在波によるものであるが、上記のように中心線から壁面までの距離が一定でない場合定在波の発生が抑えられ、従って共鳴音の発生も少なくなる。また、図２のようにハウジング１の内壁１５に二面の平面部１５ａ及び１５ｂを設ける場合、二面が平行面であれば二面間に定在波が発生するため二つの面１５ａと１５ｂは非平行とされる。図５は、ハウジング１の内壁１５を図２の形状にしたときの流体通過時の音圧を周波数解析したもので、従来例の図８と比べ音圧のピークがなくなり、異音の発生のないことが裏付けられる。
【００１５】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２を示す横断面図で、図２同様、図１の流体導入路の中心線１０２にて断面したものである。この実施の形態においてはバルブ室１６を形成するハウジング１の内壁１５が略正五角形に形成され、略正五角形の一つの面に流体導入路２が設けられている。互いに平行面を有しない奇数角形の内、五角形が音響学的に最も定在波の防止に効果的であり、また、五角形の場合、流体流路の面積をほとんど減少させることがないので機能を維持しながら効果的に異音の発生が防止できるものである。
【００１６】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す断面図である。この実施の形態においては、バルブ室１６の軸方向の一端を閉塞する隔壁１４のバルブ室１６側の面を平面とせず、その高さを変えるようにしたものである。また、バルブ室１６の他端の面を構成する弁体１０のバルブ室１６側の面を同様にその高さを変えるようにしたものである。
共鳴音を発生する定在波は、バルブ室１６内においては径方向のみでなく軸方向にも存在するが、この実施の形態によればバルブ室１６の軸方向の両端面が平行にならないようにしたので定在波は発生せず、共鳴音の防止ができるものである。
【００１７】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の弁装置によれば、上記バルブ室の中心線の周りの壁面は、互いに非平行な少なくとも二つの平面部を有しているものであって、例えば略正五角形に形成したので径方向の定在波が発生せず、また、バルブ室の中心線の両端の壁面を中心線に対して傾斜面を有するようにしたので中心線方向にも定在波の発生がなく、バルブ開時の流体通過に伴う共鳴音の発生を効果的に抑制することが可能である。また、そのために弁装置の構造や機能を変更する必要もなく、部品の形状を一部変更するのみで効果が得られ、特別な消音装置も必要としない静粛性と経済性に優れた弁装置が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の弁装置を示す断面図である。
【図２】  図１の弁装置の流体導入路中心線上における横断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態２の弁装置を示す横断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態３の弁装置を示す断面図である。
【図５】  この発明の効果を説明する気流音−周波数解析特性図である。
【図６】  共鳴音発生の説明図である。
【図７】  従来の弁装置を示す断面図である。
【図８】  従来の弁装置の気流音−周波数解析特性図である。
【符号の説明】
１  ハウジング、１ａ  流体排出路、２  流体導入路、３  ケース、
５  ダイアフラム、８  バネ、９  弁軸、１０  弁体、１１  弁座、１２  圧力室、
１３  軸受、１４  隔壁、１５  内壁、１５ａ、１５ｂ  平面部、１６  バルブ室、
１０１  中心線。
【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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