JP2001115965A - 圧縮機のバルブ装置 - Google Patents

圧縮機のバルブ装置

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JP2001115965A
JP2001115965A JP2000245643A JP2000245643A JP2001115965A JP 2001115965 A JP2001115965 A JP 2001115965A JP 2000245643 A JP2000245643 A JP 2000245643A JP 2000245643 A JP2000245643 A JP 2000245643A JP 2001115965 A JP2001115965 A JP 2001115965A
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compressor
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port
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Habibu Faragu Nabiru
ナビル、ハビブ、ファラグ
Robert Borden David
デイビッド、ロバート、ボーデン
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Orbital Engine Co Pty Ltd
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ORBITAL ENG Pty
Orbital Engine Co Pty Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 バルブ部材の振動の故に圧縮機バルブの発生
するノイズを低減させまたは除去するために、運転中
に、前記バルブ部材の要素を少なくとも実質的に位相ず
れ振動させるようにした圧縮機バルブを提供すること。 【解決手段】 圧縮機バルブ１は弁体３を含み、この弁
体はその中に全体として円筒形の空洞５を有する。この
空洞５のベースは圧縮機バルブ１の弁座７を成す。吐出
ポート９が本体３を通して弁座７まで延在する。弁座７
の上に可撓性バルブディスク１１が配置され、このバル
ブディスク１１は各吐出ポート９の上に配置されて常態
において各吐出ポート９を締切る。案内部材１３がバル
ブディスク１１の上に配置されて、弁座７と案内部材１
３との間にギャップが形成されて弁ディスク１１の曲げ
を収容し曲げ運動を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は圧縮機のバルブ装置に関するもの
であり、特に内燃機関上でまたは内燃機関と共に使用さ
れるガス圧縮機に適用される。本発明は主として圧縮機
の吐出バルブについて説明する。しかしまた本発明は圧
縮機の吸気バルブにも応用されることを理解されたい。
【０００２】圧縮機バルブは一般に圧縮機の圧縮チャン
バに出入りするガス流を制御する。通常、小容量圧縮機
においては吸引バルブおよび吐出バルブとしてバルブデ
ィスクまたは一連のバルブペタルの形の可撓性バルブ部
材を有する型の圧縮機バルブが使用される。単一の可撓
性バルブディスク、可撓性バルブペタルまたはその他任
意の可撓性バルブ構造が圧縮機バルブの弁座または弁板
の中の複数の吸気ポートまたは吐出ポートを締切る。圧
下ガスが吐出ポートを通して排出され、またバルブ部材
をポートから片寄らせることによって吸気ポートを通し
て導入される。
【０００３】圧縮機の運転によるバルブ部材の周期的片
寄りがバルブ部材を種々のモードで振動させる。二、三
の状態において、バルブ部材の振動が多大のノイズを発
生する可能性がある。例えば、圧縮機が内燃機関の二重
流体燃料噴射システムに対して圧搾空気を供給するため
のガス圧縮機である場合、吐出バルブは圧縮機の低速運
転に際して、しばしばうるさい「甲高いノイズ」源とな
る。圧縮機がエンジンのクランク軸から切離されて駆動
される場合、これは一般にエンジンのアイドル運転と低
速運転に等しく、それ自体が運転者にとって不愉快であ
る。
【０００４】バルブ部材が単一の可撓性ディスクまたは
プレートである場合、このバルブ部材が軸対称モードで
振動させられる時、このバルブ部材は効率的な音響放射
器としての独占的音源とみなすことができる。この振動
モードにおいては、バルブ部材の表面のそれぞれの要素
が一緒になって少なくとも実質的に同相で振動する。従
って、バルブ部材の各要素から発生された圧力波が同相
であるので強化しあう。バルブ部材が一連のペタルを含
み、これらのバルブペタルが少なくとも実質的に同相に
一緒に振動することによって効率的な音響放射器として
作用する場合にも類似の効果が生じる。前述のようなバ
ルブ部材の振動の結果、比較的高レベルの特定の周波数
を有する音響が発生される。
【０００５】しかし可撓性ディスクのディスク表面が複
数の区域に分離され、それぞれの区域が相互に少なくと
も実質的に位相ずれ振動して、ディスクの各区域が非軸
対称モードで振動する場合には、バルブ部材の振動によ
って発生される音響が実質的に低減される。この振動モ
ードにおいてはバルブディスクは非効率的な音響放射器
としての双極性音源と見なすことができる。これは、デ
ィスク表面の各要素の振動によって発生される圧力波が
位相ずれしている場合には全体として相互に打ち消しあ
うからである。バルブ部材が一連のバルブペタルを含
み、これらのペタルが同相振動しない場合にも同様の効
果が生じる。
【０００６】振動するバルブ部材によって発生されるノ
イズは特に圧縮機の近くいる人にとってうるさく、また
このバルブ部材の連結された圧縮機および／または装置
またはエンジンのノイズレベル全体を増進させるので、
このようなノイズを最小限になしまたは除去することが
望ましいであろう。
【０００７】従って本発明の目的はバルブ部材の振動の
故に圧縮機バルブの発生するノイズを低減させまたは除
去するにある。
【０００８】従って本発明の目的は、少なくとも１つの
バルブ吐出ポートと前記の少なくとも１つのバルブ吐出
ポートを通るガス流を制御するため前記バルブ吐出ポー
トの上に配置された可撓性バルブ部材とを含む圧縮機バ
ルブにおいて、前記圧縮機バルブはその運転中に、前記
バルブ部材の要素を少なくとも実質的に位相ずれ振動さ
せるように成されたことを特徴とする圧縮機バルブが提
供される。
【０００９】バルブ部材の各要素は複数の個別のバルブ
部分からなり、これらの部分が相互に接合されまたは一
緒にバルブ部材を画成する。あるいはまたバルブ部材が
単一構造であって、この場合その各要素が単一構造の表
面の相異なる点によって構成される。従ってバルブ部材
が複数の個別のバルブ部分からなる場合、圧縮機バルブ
はこれらの個別のバルブ部分を相互に実質的に位相ずれ
振動させるように成されている。あるいはまた、バルブ
部材が単一構造の場合、圧縮機バルブはこの単一構造の
表面の各要素を相互に実質的に位相ずれして振動させる
ように成される。
【００１０】バルブ部材の位相ずれ運動は振動するバル
ブ部材の回りの空気流を変更しまたは制御するよって誘
発される。１つの可能性として、バルブ部材をその弁座
から離脱させるように押圧する空気流の性質は、空気を
バルブ部材に送るポートおよび通路の設計および構造に
よって変更することができる。他の可能性として、バル
ブ部材の各要素が相互に少なくとも実質的に位相ずれ振
動するように、バルブ部材の後側に作用する空気クッシ
ョンの性質を変更することができる。
【００１１】さらに他の好ましい可能性として、バルブ
部材またはこれを作動的に保持する手段の物性がバルブ
部材の各要素の位相ずれ振動を生じるようにこの物性を
選択することができる。このような物性はバルブ部材の
形状、構造および／または特性を含む。
【００１２】例えば圧縮機バルブの作動中にバルブ部材
の各要素が相互に相異なる位相で振動するようにバルブ
部材が相異なる剛性の複数要素を含むことができる。あ
るいはまた、バルブ部材の相異なる要素中の剛性分布を
変動させる手段を備えることができる。
【００１３】さもなければ、バルブ部材の一部の要素が
圧縮機バルブを通る空気流の作用で相互に少なくとも実
質的に位相ずれ振動させられるように、これらの要素の
運動を制限するようにバルブ部材を取付けることができ
る。
【００１４】また圧縮機バルブはバルブ部材の各要素の
振動の位相差を生じるように圧縮機バルブが前記フィー
チャの組合わせを含むことができる。このようにして本
発明の圧縮機バルブ構造は、音響放射を生じやすい振動
モードの発生を効率的に防止し、また／あるいは音響放
射に際して非効率な振動モードを支援して音響の相互消
去を促進しノイズ発生を除去または低減させるのに有効
である。
【００１５】望ましくは、バルブ部材は単一の可撓性デ
ィスクの形とし、または長方形プレートなどの他の形の
平坦要素とすることができる。さもなければ部材は複数
のバルブペタルを含むことができる。圧縮機バルブは、
バルブ部材が弁座または弁板と案内部材との間のギャッ
プの中に配置される型のものとすることができる。
【００１６】本発明の好ましい実施態様によれば、可撓
性バルブディスクと、弁座と、案内部材とを含み、前記
バルブディスクがその中心部分において前記弁座と案内
部材との間のギャップの中に支承され、前記弁座はこれ
を貫通する少なくとも１つのポートを有し、前記バルブ
ディスクが少なくとも１つのポートを締切るように成さ
れた圧縮機バルブにおいて、バルブディスクの複数区域
が圧縮機バルブの運転中に相互に少なくとも実質的に位
相ずれ振動するように前記少なくとも１つのポートが前
記ディスクの区域に対して配置される。
【００１７】１つの前記ポートがバルブディスクの中心
に対して偏心的に配置される。また複数の前記ポートが
バルブディスクの外周の一部にそってその中心部の回り
に放射方向に配置される。あるいはまた放射方向に配置
された複数のポートがバルブディスクの中心部の回りに
不均一に片寄らされ、また／あるいは不均一サイズを有
することができる。
【００１８】その結果、圧縮機の使用中に圧搾空気また
は圧縮機によって発生されたその他のガスがポートを通
して排出されてバルブディスクを片寄らせるので、弁デ
ィスクに対して非軸対称圧力が加えられる。従って弁デ
ィスクの相異なる区域に加えられる圧力差の故に、弁デ
ィスクの各区域が相互に少なくとも実質的に位相ずれし
た振動を成す。
【００１９】本発明の他の好ましい実施態様によれば、
圧縮機弁は可撓性バルブディスクと、弁座と、案内部材
とを含み、前記バルブディスクがその中心部分において
前記弁座と案内部材との間のギャップの中に支承され、
前記弁座はこれを貫通する少なくとも１つのポートを有
し、前記バルブディスクが少なくとも１つの前記ポート
を締切り、この際に前記圧縮機バルブの中に案内部材が
配置されて圧縮機バルブを通る流路を画成し、バルブデ
ィスクの複数区域が圧縮機バルブの運転中に相互に少な
くとも実質的に位相ずれ振動するように、圧縮機バルブ
の使用に際してバルブディスクにそって非対称ガス流を
生じる。
【００２０】好ましくは、前記案内部材がその外周にそ
って備えられた外周ギャップの少なくとも一部を締切
る。あるいはまた、前記案内部材はバルブディスクに対
向しまたは当接する面を有し、この際に前記案内部材が
バルブディスクの一部に当接してその運動を防止し、こ
れによりバルブディスクの軸対称モードの運動を物理的
に防止する。
【００２１】本発明のさらに他の好ましい実施態様によ
れば、圧縮機弁は一連の可撓性バルブペタルを有するバ
ルブ部材と、弁座と、案内部材とを含み、前記バルブペ
タルが前記弁座と前記案内部材との間に備えられたギャ
ップ中に配置され、前記の各バルブペタルが弁座のそれ
ぞれ１つのポートを締切り、前記案内部材はバルブペタ
ルの少なくとも１つの上にそれぞれ配置されたアパチュ
アを有し、この際に前記各バルブペタルを通過するガス
流がバルブペタルを相互に少なくとも実質的に位相ずれ
振動させる。
【００２２】望ましくは、前記アパチュアは対応のバル
ブペタルの縦方向中心軸線に対して非対称的に配置され
る。アパチュアの非対称的または偏心的配置の効果は、
ガス流が圧縮機弁を通して流れる時、ペタルに対して不
均一なクッション作用を与え、その結果として弁座の均
一な持ち上げでなく、バルブペタルの捻れを生じるにあ
る。またこのような効果は、バルブ部材の主要軸線に対
して偏心的または非対称的形状のバルブペタルを有する
バルブ部材によって達成される。これらの構造はバルブ
ペタルの同相振動を防止するのに役立つ。
【００２３】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、圧縮機バルブは一連の可撓性バルブペタルを有する
バルブ部材と、弁座と、案内部材とを含み、前記バルブ
ペタルが前記弁座と前記案内部材との間に備えられたギ
ャップ中に配置され、この際に各前記バルブペタルの自
然周波数が相違させられるようにバルブペタルの剛性が
変動させられ、このようにしてバルブペタルが相互に位
相差をもって振動することを特徴とする。
【００２４】好ましくは、圧縮機バルブはさらにバルブ
部材と案内部材との間に配置されたスペーサを含む。前
記スペーサは相異なる長さの一連のフィンガーを有し、
各フィンガーがそれぞれのバルブペタルの上に作動的に
配置されてペタルの剛性を変動させる。すなわち、バル
ブペタルの有効剛性は代表的には対応のフィンガーの長
さの増大と共に増大する。従って、これはバルブ部材の
各ペタルに対して相異なる自然周波数を与え、この故に
各ペタルが相互に相異なる位相をもって振動するように
誘発される。
【００２５】あるいはまたバルブペタルの有効剛性が相
異なる幅、形状または構造を有するペタルによって相違
させられることができる。
【００２６】本発明のさらに他のアスペクトによれば、
少なくとも１つのバルブポートと、流体圧の作用で前記
ポートを開閉するバルブ部材とを含み、前記バルブ部材
はその作動中に自己減衰ノイズ特性をもって振動するよ
うに構成さた圧縮機バルブが提供される。
【００２７】前記自己減衰ノイズ特性は前記バルブ部材
の非対称モードの振動を含む。前記非対称モードは非軸
線対称モードを含む。
【００２８】前述の圧縮機バルブにおいて、前記バルブ
部材は軸線を有する可撓性ディスクからなり、前記ディ
スクが前記軸線回りに少なくとも１つのバルブポートに
対して固定され、このようにして操作に際して前記ディ
スクの外周縁部が前記ポートを開閉することができる。
あるいはまた、前記外周縁部が前記ディスクの軸線にそ
って前記バルブポートに対して固定されることができ
る。前記ディスクは案内部材によって固定される。
【００２９】前記圧縮機バルブの他の構造において、前
記バルブ部材は第１末端と第２末端とを有する細長い部
材からなり、前記バルブ部材はその前記第１末端におい
てまたはその近くにおいて１つのバルブポートに対して
片持ちされ、従って操作に際して前記第２端部が前記バ
ルブポートを開閉するように作動することができる。前
記バルブ部材が作動に際してその縦方向軸線回りに振動
することができる。
【００３０】前記のすべての実施態様において、バルブ
部材の各要素は相互に位相ずれまたは一定の位相差をも
って振動させられる。その結果、バルブ部材の要素の振
動によって発生する圧力波に対する相殺効果が生じる。
その結果として、本発明による圧縮機バルブは公知の可
撓性バルブ部材を有する圧縮機バルブよりもはるかに静
寂である。
【００３１】以下、本発明を図面に示す実施例について
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限
定されるものではない。
【００３２】まず図１について述べれば、圧縮機バルブ
１は弁体３を含み、この弁体はその中に全体として円筒
形の空洞５を有する。この空洞５のベースは圧縮機バル
ブ１の弁座７を成す。吐出ポート９が本体３を通して弁
座７まで延在する。弁座７の上に可撓性バルブディスク
１１が配置され、このバルブディスク１１は各吐出ポー
ト９の上に配置されて常態において各吐出ポート９を締
切る。案内部材１３がバルブディスク１１の上に配置さ
れて、弁座７と案内部材１３との間にギャップが形成さ
れて弁ディスク１１の曲げを収容し曲げ運動を可能とす
る。ボルトの形の案内部材１３がバルブディスク１１の
中心を通して延在して、案内部材１３とバルブディスク
１１を弁座７に対して定置保持する。圧縮機の作動中
に、その圧縮行程に際して圧縮ガスが吐出ポート９を通
過する。ガス流の圧力が吐出ポート９の上に配置された
バルブディスク１１の区域または要素を押圧して弁座７
から離間させ、圧縮ガスをバルブディスク１１と案内部
材１３にそって排出させる。
【００３３】図１に図示の型の通常の圧縮機バルブ構造
においては、吐出ポート９はバルブディスク１１の下方
の弁座７の中の円にそって均等に離間されている。従っ
て、これらの吐出ポート９を通過する圧縮ガスはディス
ク１１の縁部にそって均一な圧力を生じ、またで１１の
縁部を弁座７から全体として均一に上昇させる。その結
果、バルブディスク１１が軸対称モードで振動させられ
る。従ってバルブディスク１１はその表面の各要素を相
互に同相に移動させ、単極音源として作用し、これは効
率的な音響放射器として作用する。その結果、圧縮機バ
ルブ１による顕著なノイズ発生を生じる。
【００３４】この望ましくないノイズを軽減しまたは低
減させる本発明による好ましい実施態様は、吐出ポート
９を通る非軸対称ガス流が生じないように、吐出ポート
９をバルブディスク１１の外周の一部にのみ配置しまた
は外周にそって不均一に配置するにある。このようにし
て、ディスク１１の表面要素の一部が他の要素に対して
位相ずれまたは相異なる位相をもって振動させられる。
【００３５】望ましくないノイズを軽減しまたは低減さ
せる本発明の他の好ましい実施態様は変形案内部材１３
を使用するにある。図面の簡略化のため下記において各
付図の対応のフィーチャについて同一の参照数字を使用
する。図２ａと図２ｂは本発明による案内部材１３の１
つの可能な変更態様を示す。案内部材１３は代表的には
円形外周壁体１７を有する。従って案内部材１３は圧縮
機バルブの弁体３の円筒形空洞５中に配置された時、案
内部材１３の外周壁体１７と円筒形空洞５との間にギャ
ップ１６が画成される。従って吐出ポート９を通る空気
流はバルブディスク１１を案内部材１３の方に曲げ、こ
のギャップ１６を通して圧縮機（図示されていない）の
出口に流れる。
【００３６】本発明による案内部材１３の変形は案内部
材１３に対して弧状延長部分１９を備えるにある。この
弧状延長部分１９は、円筒形空洞５と案内部材１３との
間に備えられたギャップ１６の一部を効率的に遮断す
る。従ってギャップ１６は全体として弧状を成し、その
一部が弧状延長部分１９によって遮断される。このギャ
ップ形状の結果は、ガスが所望のようにバルブディスク
１１にそって非対称的に流れるにある。
【００３７】案内部材１３の他の変更態様は図３ａと図
３ｂに図示されている。通常の案内部材１３は代表的に
はバルブディスク１１に隣接して微妙な切頭円錐形底面
を成す。これはバルブディスク１１の運動または曲げに
対する間隙を与える。図３ａと図３ｂにおいて、案内部
材１３の底面２０は２つの対向傾斜面２１と底面２０の
直径方向に延在する中心平坦面２３とを含む。圧縮機バ
ルブ１が組立てられた時、この平坦面２３がバルブディ
スク１１に当接する。従って、案内部材１３の平坦面２
３と接触したバルブディスク１１の区域の運動が防止さ
れる。このようにしてバルブディスク１１は軸対称モー
ドで振動することを防止されるので、非軸対称モードで
のみ振動することができる。
【００３８】図４は本発明による圧縮機バルブ３０の第
２の好ましい実施態様を示す。この圧縮機バルブ３０も
弁体３を含み、この弁体はバルブ部材３１の弁座７を成
す。弁体３は代表的には弁板の形を成し、この弁板に対
してバルブ部材３１が作動的に連結されている。一連の
吐出ポート９がが弁体３を通して延在し、バルブ部材３
１が常態において種々の吐出ポート９を締切る。案内部
材３３がバルブ部材３１の上に配置される。図５ａと図
５ｂにおいて最もよく見られるように、バルブ部材３１
は、圧縮機バルブ３０が組立てられた時にこのバルブ部
材３１の上に配置される案内部材３３と全体として同一
の形状を有する。従ってバルブ部材３１は中心ハブ部分
から延在する３本のバルブペタルを有する。同様に案内
部材３３は、下方のバルブ部材３１のバルブペタルと全
体的に同一形状の一連のフィンガー３９を備えている。
バルブ部材３１は弁体３３と案内部材３３の間のギャッ
プ３５の中に配置される。図４の場合と同様に、スペー
サ部材３７がバルブ部材３１と案内部材３３との間に配
置されている。バルブ部材３１はその一端においてのみ
弁体３に固定されているので、これはカンチレバ・バル
ブ部材と見なすことができる。代表的には、このような
カンチレバ部材は細長く、そのカンチレバ面に対して垂
直方向に延在する縦方向軸線を有する。このようなカン
チレバ・バルブ部材はそのカンチレバ面回りに振動する
ことができ、あるいはその縦方向軸線回りに振動するこ
とができる。各バルブ部材はその縦方向軸線回りに振動
することにより、自己減衰ノイズ特性を示すことができ
る。
【００３９】圧縮機がそれぞれの縦方向軸線回りに振動
する複数の細長いカンチレバ・バルブ部材を有する場
合、任意の１つのバルブ部材の自己減衰特性は同一圧縮
機の中の他のバルブ部材の生じる音波とは独立に作動す
ることができる。従って個々のバルブ部材が相互に位相
ずれをもって作動するように、あるいはバルブ部材間に
最小限の構造的干渉をもって作動するように圧縮機を構
成する必要はない。
【００４０】図６は図４に図示のスペーサ部材３７をさ
らに詳細に図示する。スペーサ部材３７は複数のフィン
ガー４１を含む。これらのフィンガー４１はそれぞれバ
ルブ部材３１のバルブペタルの上にまた案内部材３３の
フィンガー３９の下に配置される。これらのフィンガー
４１は対応のバルブペタルを弁座７に対して押圧し、こ
の弁座７が対応のバルブペタルの剛性と従ってその自然
周波数とを効率的に変更させる。これらのフィンガーが
長いほど、バルブペタルの剛性が高くなる。従って、バ
ルブペタルがそれぞれ相異なる自然周波数を有するの
で、吐出ポート９を通してガスが流れてこれらのバルブ
ペタルを運動させる際に、各バルブペタルが他のバルブ
ペタルと異なる位相をもって振動する。もちろん二、三
の用途においては、スペーサ３７は案内部材３３の一部
としてまたは一体的に形成することができる。
【００４１】また同様の効果は、バルブ部材３１そのも
のの物理的性質および／または特性によって達成するこ
とができる。例えば、バルブ部材３１の各ペタルの材質
は、各ペタルが相異なる剛性を有するように少しづつ相
違することができる。あるいはまた同様の効果を生じる
ため、各ペタルの形状および構造を相違させることがで
きる。
【００４２】図７ａと図７ｂは図４に図示の案内部材３
３の好ましい変形態様である。各フィンガー３９はその
縦方向中心軸線に対して非対称的にまたは偏心的に配置
されたアパチュア４３を備えている。アパチュア４３の
配備により、吐出ポート９を通して流れるガスが各バル
ブペタルをその縦方向軸線回りに捻るように、バルブ部
材３１に作用するガスのクッション効果または反力を変
更させる。この場合、各バルブペタルの表面要素が全体
として相互に位相ずれ振動させられ、バルブペタルは自
己減衰的ノイズ特性を示す。
【００４３】吐出ポート９を通る空気流がバルブペタル
の下側面の一方の側において他方の側におけるよりも強
くなるように吐出ポート９の形状を変更させることによ
り大体同様の効果が得られよう。この場合、バルブ部材
３１を押圧する空気流はその各バルブペタルの表面要素
の非対称的振動を生じるように変更される。
【００４４】同様に、吐出ポート９を特定のバルブペタ
ルまたは各バルブペタルに対して非対称的にまたは偏心
的に配置することによって同様の効果が達成される。こ
のようにして、対応のバルブペタルに対して吐出ポート
９を片寄らせることによって、吐出ポート９を通る空気
流がバルブペタルの下側面の一方の側において他方の側
よりも強くなるであろう。従って各バルブペタルの下側
面要素を所望のように非対称的に振動させることができ
よう。また、特に吐出ポート９に対応するバルブペタル
部分に相異なる不均一なまたは非対称的な形状を与える
ことによって同様の効果が得られる。
【００４５】図７ａと図７ｂに図示の構造のようなこれ
らの各変更の結果として、振動バルブ部材３１の回りの
空気流はバルブ部材が自己減衰ノイズ特性を示すように
変更される。
【００４６】図４に図示の圧縮機バルブ３０の中に図７
ａおよび図７ｂに図示のような案内部材３３を使用すれ
ばスペーサ部材３７を使用する必要がない事を注意しよ
う。もちろん、スペーサ部材３７を図７ａと図７ｂに図
示の案内部材３３と共に使用する事もできよう。
【００４７】図８ａ、図８ｂおよび図８は中心円形区域
において締付られ相異なるモードで振動するディスク状
バルブ部材８０のそれぞれの概略図である。
【００４８】図８ａは平面ディスク８０の第１振動モー
ドを示す。これは、ディスク８０の面の中に存在しディ
スク８０の１つの直径を通る直径方向軸線８１回りに枢
転する場合のディスク８０の非軸線対称振動モードを示
す。縁部８２と８３は直径方向軸線８１回りに相互に逆
位相で枢転する。その結果、ディスク８０の表面から音
波が放射される。ディスク８０の第１半分は直径方向軸
線８１と縁部部分８２とを含むディスク８０の部分と呼
ぶことができる。ディスク８０の第２半分は直径方向軸
線８１と縁部部分８３とを含む部分と呼ぶことができ
る。ディスクのこれら２半分が逆位相で振動するので、
ディスクのそれぞれの半分の対応要素面から放射される
音波もまた逆位相である。その結果、ディスクから放射
される音波レベルが低下し、また従って圧縮機によって
発生されるノイズが低下する。
【００４９】図８ｂは軸対称モードの振動を示し、この
モードは平面ディスクの第３振動モードに対応する。デ
ィスクの外周縁部８４はディスクの中心を通る軸線８５
回りに、ディスクに対して垂直な角度で振動する。ディ
スク表面のすべての要素が同相で振動するので、ディス
ク表面から発生される音波が相互に強化して、ディスク
は効率的に音波を発生させる。
【００５０】図８ｃは平面ディスクの第４振動モードに
対応する。ディスクは第１直径方向振動軸線８６と第２
直径方向振動軸線８７とを有して、ディスクにサドル形
状を形成させる。この振動モードにおいて、ディスクは
再びその表面から音波を発生させるが、ディスク表面の
各要素から出る音波はディスク表面の他の部分の対応要
素から出る音波に対して逆位相である。
【００５１】従って、１つのバルブ部材が部分的に自己
消去特性をもって振動するように構成されることが明か
である。
【００５２】図９ａと図９ｂは出願人の内燃機関用空気
支援直噴システムにおいて使用される圧縮機について出
願人の実施した実験の結果である。このような燃料シス
テムの例は出願人の米国特許第４，６９３，２２４号お
よび米国特許第ＲＥ３６７６８号およびＰＣＴ／ＡＵ９
８／０１００４に記載され、これらのすべての特許をこ
こに引例とする。
【００５３】図９ａは軸対称モードで作動している出願
人の１つのディスクバルブ圧縮機の０Ｈｚ乃至６．４ｋ
Ｈｚの間の出力スペクトル掃引グラフ９０（本発明の目
的から５ｋＨｚで切断）である。線９１と９２は、スペ
クトル９０の他の部分と比較して相対的に高いレベルの
可聴ノイズを示す区域を画成する。
【００５４】図９ｂは同一のディスクバルブ圧縮機の０
Ｈｚ乃至６．４ｋＨｚの間の出力スペクトル掃引グラフ
９０（本発明の目的から５ｋＨｚで切断）を示すが、こ
のディスクバルブは非軸線対称モードで振動させられ
る。これらの線９２，９３間のスペクトル９１の区域が
図９ａの同一区域と比較して発生可聴ノイズレベルが著
しく低下し、約２０ｄＢ低下していることが見られる。
前記のすべての好ましい実施態様において、バルブ部材
１１，３１の要素は、これらの要素が図１のバルブディ
スク１１の相異なる区域であろうとも、図５の各バルブ
ペタルの相異なる区域であろうとも、図４の圧縮機バル
ブ３０の相異なるバルブペタルであろうとも、すべて相
互に位相ずれでまたは相異なる位相で振動させられる。
従って、バルブ部材１１，３１の振動要素によって発生
される圧力波は同相でないが故に相互に消去する傾向を
しめす。このようにして、ノイズ発生を低減させ、その
結果、通常構造においてはバルブ部材１１，３１の振動
によって発生させられるノイズを低下または除去させ、
従って静かな動作を生じる振動モードを支援する構造が
提供される。
【００５５】前記の圧縮機バルブ構造は代表的には圧縮
機吐出バルブとして使用される。しかし本発明は一般的
に圧縮機吸気バルブとしも使用されることを注意しよ
う。本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、
その趣旨の範囲内において任意に変更実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧縮機バルブの可能な第１構造の
側面断面図。
【図２】図１の圧縮機バルブの案内部材のそれぞれ平面
図および側面図。
【図３】図１の圧縮機バルブの他の実施態様のそれぞれ
側面図および底面図。
【図４】本発明による他の可能な圧縮機バルブの部分的
側面断面図。
【図５】図４の圧縮機バルブの案内部材のそれぞれ平面
図および断面図。
【図６】図４の圧縮機バルブのスペーサ部材の平面図。
【図７】本発明の圧縮機バルブの案内部材の他の実施態
様のそれぞれ平面図および端面図。
【図８】相異なるモードで振動するディスクバルブ部材
の略示的説明図。、また
【図９】出願人によって得られた実験結果を示すグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナビル、ハビブ、ファラグ オーストラリア連邦ウェスターンオースト ラリア州、クレイギー、アンガス、クロー ズ、７ (72)発明者 デイビッド、ロバート、ボーデン オーストラリア連邦ウェスターンオースト ラリア州、ヒースブリッジ、ペニンシュ ラ、アベニュ、45

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１つのバルブ吐出ポートと前記
    の少なくとも１つのバルブ吐出ポートを通るガス流を制
    御するため前記バルブ吐出ポートの上に配置された可撓
    性バルブ部材とを含む圧縮機バルブにおいて、前記圧縮
    機バルブはその運転中に、前記バルブ部材の複数要素を
    少なくとも実質的に位相ずれ振動させるように成された
    ことを特徴とする圧縮機バルブ。
  2. 【請求項２】前記バルブ部材の要素は個々のバルブ部分
    であって、圧縮機バルブはその運転中に前記バルブ部分
    を少なくとも実質的に位相ずれ振動させるように成され
    たことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機バルブ。
  3. 【請求項３】前記バルブ部材は複数のバルブペタルを含
    むことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機バルブ。
  4. 【請求項４】前記バルブ部材は単一構造であり、前記バ
    ルブ部材の要素は前記単一構造の表面の相異なる点によ
    って構成され、前記圧縮機バルブはその運転中、前記構
    造表面の相異なる点を少なくとも実質的に位相ずれ振動
    させるように成されたことを特徴とする請求項１に記載
    の圧縮機バルブ。
  5. 【請求項５】前記バルブ部材は単一の可撓性ディスクの
    形を成すことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機バル
    ブ。
  6. 【請求項６】さらに前記バルブ部材要素の少なくとも１
    つにそったガス流を制御しまたは変更させることによっ
    てバルブ部材の位相ずれ振動を誘発する手段を含むこと
    を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧縮機
    バルブ。
  7. 【請求項７】前記バルブ吐出ポートとこれに組合わされ
    た通路は、これを通過するガス流がバルブ部材をバルブ
    吐出ポートから離れるように押圧して、前記の位相ずれ
    振動を誘発することを特徴とする請求項６に記載の圧縮
    機バルブ。
  8. 【請求項８】バルブ吐出ポートと反対側のバルブ部材の
    面に対するガスのクッション効果が前記の位相ずれ振動
    を誘発することを特徴とする請求項６に記載の圧縮機バ
    ルブ。
  9. 【請求項９】バルブ部材の物性が前記位相ずれ振動を誘
    発するように成されたことを特徴とする請求項１乃至５
    のいずれかに記載の圧縮機バルブ。
  10. 【請求項１０】バルブ部材は変動する剛性を有する要素
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の圧縮機バル
    ブ。
  11. 【請求項１１】バルブ部材の相異なる要素の剛性分布を
    変動させる別個の手段を含むことを特徴とする請求項９
    に記載の圧縮機バルブ。
  12. 【請求項１２】圧縮機バルブを通るガス流の作用でバル
    ブ部材の各要素が相互に少なくとも実質的に位相ずれ振
    動させられるようにバルブ部材を取付ける段階を含むこ
    とを特徴とする請求項９に記載の圧縮機バルブ。
  13. 【請求項１３】バルブ部材が弁座と案内部材との間に配
    置されることを特徴とする請求項３または５のいずれか
    に記載の圧縮機バルブ。
  14. 【請求項１４】可撓性バルブディスクと、弁座と、案内
    部材とを含み、前記バルブディスクがその中心部分にお
    いて前記弁座と案内部材との間のギャップの中に支承さ
    れ、前記弁座はこれを貫通する少なくとも１つのポート
    を有し、前記バルブディスクが少なくとも１つのポート
    を締切るように成された圧縮機バルブにおいて、バルブ
    ディスクの複数区域が圧縮機バルブの運転中に相互に少
    なくとも実質的に位相ずれ振動するように前記少なくと
    も１つのポートが前記ディスクの区域に対して配置され
    ていることを特徴とする圧縮機バルブ。
  15. 【請求項１５】１つの前記ポートがバルブディスクの中
    心に対して偏心的に配置されていることを特徴とする請
    求項１４に記載の圧縮機バルブ。
  16. 【請求項１６】複数の前記ポートがバルブディスクの外
    周の一部にそってその中心部の回りに放射方向に配置さ
    れていることを特徴とする請求項１４に記載の圧縮機バ
    ルブ。
  17. 【請求項１７】放射方向に配置された複数のポートがバ
    ルブディスクの中心部の回りに不均一に片寄らされてい
    ることを特徴とする請求項１４に記載の圧縮機バルブ。
  18. 【請求項１８】複数のポートが不均一サイズを有するこ
    とを特徴とする請求項１６または１７に記載の圧縮機バ
    ルブ。
  19. 【請求項１９】可撓性バルブディスクと、弁座と、案内
    部材とを含み、前記バルブディスクがその中心部分にお
    いて前記弁座と案内部材との間のギャップの中に支承さ
    れ、前記弁座はこれを貫通する少なくとも１つのポート
    を有し、前記バルブディスクが少なくとも１つの前記ポ
    ートを締切るように成された圧縮機バルブにおいて、前
    記圧縮機バルブの中に前記案内部材が配置されて圧縮機
    バルブを通る流路を画成し、バルブディスクの複数区域
    が圧縮機バルブの運転中に相互に少なくとも実質的に位
    相ずれ振動するように、圧縮機バルブの使用に際してバ
    ルブディスクにそって非対称ガス流を生じることを特徴
    とする圧縮機バルブ。
  20. 【請求項２０】前記案内部材がその外周にそって備えら
    れた外周ギャップの少なくとも一部を締切ることを特徴
    とする請求項１９に記載の圧縮機バルブ。
  21. 【請求項２１】前記案内部材はバルブディスクに対向し
    または当接する面を有し、この際に前記案内部材がバル
    ブディスクの一部に当接してその運動を防止し、これに
    よりバルブディスクの軸対称モードの運動を物理的に防
    止できることを特徴とする請求項１９に記載の圧縮機バ
    ルブ。
  22. 【請求項２２】一連の可撓性バルブペタルを有するバル
    ブ部材と、弁座と、案内部材とを含み、前記バルブペタ
    ルが前記弁座と前記案内部材との間に備えられたギャッ
    プ中に配置され、前記の各バルブペタルが弁座のそれぞ
    れ１つのポートを締切り、前記案内部材がバルブペタル
    の少なくとも１つの上にそれぞれ配置されたアパチュア
    を有するように成された圧縮機バルブにおいて、前記各
    バルブペタルを通過するガス流がバルブペタルを相互に
    少なくとも実質的に位相ずれ振動させることを特徴とす
    る圧縮機バルブ。
  23. 【請求項２３】前記アパチュアは対応のバルブペタルの
    縦方向中心軸線に対して非対称的に配置されていること
    を特徴とする請求項２２に記載の圧縮機バルブ。
  24. 【請求項２４】一連の可撓性バルブペタルを有するバル
    ブ部材と、弁座と、案内部材とを含み、前記バルブペタ
    ルが前記弁座と前記案内部材との間に備えられたギャッ
    プ中に配置され、前記の各バルブペタルが弁座のそれぞ
    れ１つのポートを締切り、前記バルブペタルがその主軸
    線に対して偏心的または非対称的形状を有するように成
    された圧縮機バルブにおいて、このようにして各バルブ
    ペタルにそったガス流がバルブペタルを相互に少なくと
    も実質的に位相ずれ振動させることを特徴とする圧縮機
    バルブ。
  25. 【請求項２５】一連の可撓性バルブペタルを有するバル
    ブ部材と、弁座と、案内部材とを含み、前記バルブペタ
    ルが前記弁座と前記案内部材との間に備えられたギャッ
    プ中に配置されるように成された圧縮機バルブにおい
    て、各バルブペタルの共振周波数が相違させられるよう
    にバルブペタルの剛性が変動させられ、このようにして
    バルブペタルが相互に位相差をもって振動することを特
    徴とする圧縮機バルブ。
  26. 【請求項２６】さらにバルブ部材と案内部材との間に配
    置されたスペーサを含み、前記スペーサは相異なる長さ
    の一連のフィンガーを有し、各フィンガーがそれぞれの
    バルブペタルの上に作動的に配置されてペタルの剛性を
    変動させることを特徴とする請求項２５に記載の圧縮機
    バルブ。
  27. 【請求項２７】バルブペタルが相異なる幅、形状または
    構造を有することを特徴とする請求項２５に記載の圧縮
    機バルブ。
  28. 【請求項２８】少なくとも１つのバルブポートと、流体
    圧の作用で前記ポートを開閉するバルブ部材とを含み、
    前記バルブ部材はその作動中に自己減衰ノイズ特性をも
    って振動するように構成されていることを特徴とする圧
    縮機バルブ。
  29. 【請求項２９】前記自己減衰ノイズ特性は前記バルブ部
    材の非対称モードの振動を含むことを特徴とする請求項
    ２８のいずれかに記載の圧縮機バルブ。
  30. 【請求項３０】前記非対称モードは非軸線対称モードを
    含むことを特徴とする請求項２９に記載の圧縮機バル
    ブ。
  31. 【請求項３１】前記バルブ部材は軸線を有する可撓性デ
    ィスクからなり、前記ディスクが前記軸線回りに少なく
    とも１つのバルブポートに対して固定され、このように
    して操作に際して前記ディスクの外周縁部が前記ポート
    を開閉することを特徴とする請求項２９乃至３０のいず
    れかに記載の圧縮機バルブ。
  32. 【請求項３２】前記外周縁部の少なくとも一部が前記バ
    ルブポートに対して固定されていることを特徴とする請
    求項３１に記載の圧縮機バルブ。
  33. 【請求項３３】前記外周縁部が前記ディスクの軸線にそ
    って前記バルブポートに対して固定されていることを特
    徴とする請求項３１に記載の圧縮機バルブ部材。
  34. 【請求項３４】前記ディスクが案内部材によって固定さ
    れていることを特徴とする請求項３１乃至３３のいずれ
    かに記載の圧縮機バルブ部材。
  35. 【請求項３５】前記バルブ部材は第１末端と第２末端と
    を有する細長い部材からなり、前記バルブ部材はその前
    記第１末端においてまたはその近くにおいて１つのバル
    ブポートに対して片持ちされ、従って操作に際して前記
    第２端部が前記バルブポートを開閉するように作動する
    ことを特徴とする請求項２８乃至３０のいずれかに記載
    の圧縮機バルブ。
  36. 【請求項３６】前記バルブ部材が作動に際してその縦方
    向軸線回りに振動することを特徴とする請求項３５に記
    載の圧縮機バルブ。
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