JP6632973B2 - チェックバルブユニットにおけるノイズ減衰 - Google Patents
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Description
関連出願
本願は、２０１３年１０月８日に提出された米国仮出願第６１／８８８，１８６号および２０１３年１２月９日に提出された米国仮出願第６１／９１３，７５６号の利益を主張する。
本願は、２０１３年１０月８日に提出された米国仮出願第６１／８８８，１８６号および２０１３年１２月９日に提出された米国仮出願第６１／９１３，７５６号の利益を主張する。
本願はベンチュリー効果を用いて真空を生成する装置におけるかつ／またはチェックバルブにおけるノイズ減衰に、さらに詳しくは、ノイズ源から下流側の位置においてその中に多孔質部材を設けることに関する。
エンジン、例えばビークルのエンジンは、真空を生成するための吸引器またはエジェクターおよび／またはチェックバルブを含むことが知られている。通常、吸引器は、エンジン空気の一部をベンチュリーを通って移動させることにより、エンジンマニホールド真空よりも低い真空を生成するために使用される。吸引器は内部にチェックバルブを含むことがあり、あるいはシステムは別個のチェックバルブを含むことがある。チェックバルブが別体であるとき、それらは、通常、真空源と、真空を使用するデバイスとの間で下流に組み込まれる。
吸引器あるいはチェックバルブのほとんどの動作状態の間、流れは乱流として分類される。これは、空気のバルク移動に加えて、重畳渦が存在することを意味する。これらの渦は流体機械の分野ではよく知られている。動作条件に依存して、これらの渦の数、物理的サイズおよび位置は連続的に変化する。これらの渦が過渡的に存在しているの一つの結果は、それらが流体中に圧力波を生成することである。これらの圧力波はある範囲の周波数および大きさにわたって生成される。これらの圧力波が真空を使用するデバイスへと接続孔を通って移動するとき、異なる固有振動が励起されることがある。これらの固有振動数は、空気あるいは周囲の構造体のいずれかの振動である。これらの固有周波数が可聴域にあってかつ十分な大きさである場合、乱流生成ノイズはフードの下でかつ／または乗員コンパートメント内で聞こえることがある。このようなノイズは望ましくなく、新しい吸引器、エジェクターおよび／またはチェックバルブは、この種のノイズを排除するか低減することが求められる。
本明細書中に開示される、さまざまなチェックバルブユニットは、特に内燃エンジンでの使用中に、効果的にノイズを減衰させる。一実施形態では、チェックバルブユニットは、ハウジングであって、インレットポートと、アウトレットポートと、インレットポートおよびアウトレットポートと流体連通状態のチャンバーであって、それによってインレットポートからチャンバーを経てアウトレットポートに至る流路を画定するチャンバーとを画定するハウジングを含む。チャンバーは、第１のバルブシートおよび第２バルブシートと、第１のバルブシート上に着座した位置から第２のバルブシート上に着座した位置へと移動可能であるチャンバー内に配置されたシール部材を有する。音響減衰を実現するために、チェックバルブユニットは、チャンバーの下流側で流路の中に配置されるか、チャンバーの中に配置されるか、あるいは流路およびチャンバーの両方の中に配置される音響減衰部材を含む。
各実施形態では、音響減衰部材は干渉によってノイズ圧力波を減衰させる多孔質材を含む。チェックバルブユニットは、ときおり、内燃エンジンにおいて使用されるので、音響減衰部材は、内燃エンジン内でのその配置に基づいてさらされる温度に対して耐熱性を有する。一実施形態では、音響減衰部材は、多孔質材の連続的なプラグである。別な実施形態では、音響減衰部材は、流路内の流れの方向と概ね整列させられた、それを貫通する一つ以上の穿孔を有する。
あるチェックバルブユニットにおいて、第１の音響減衰部材はインレットポートに近接して流路内に配置され、かつ、第２の音響減衰部材はアウトレットポートに近接して流路内に配置される。
別のチェックバルブユニットにおいて、第１の音響減衰部材はチャンバー内に配置されかつ第１のバルブシートあるいは第２のバルブシートのいずれかを形成し、かつ、第２の音響減衰部材はアウトレットポートに近接して流路内に配置される。
さらに別のチェックバルブユニットにおいて、ベンチュリー部分は、アウトレットポートと流体連通状態のベンチュリー部分を配置するチャンバーの下流側に、流路との流体接続部を有する。ここで、第１の音響減衰部材はアウトレットポートに近接して流路内に配置され、かつ、第２の音響減衰部材はインレットポートに近接して流路内に配置されるか、あるいはチャンバー内に配置される。
さらに別の実施形態では、ベンチュリー部分はチャンバーと流体連通状態であり、かつ、ベンチュリー部分の排出セクションはチャンバーのアウトレットポートを画定する。ここで、音響減衰部材はベンチュリー部分の排出セクション内に配置される。任意選択で、この実施形態はさらに、第２のチャンバーであって、第２のインレットポートと、それと流体連通状態の第２のアウトレットポートであって、それによってインレットポートからチャンバーを経てアウトレットポートに至る流路を画定する第２のアウトレットポートとを有する第２のチャンバーを含み得る。第２のチャンバーは第１のバルブシートおよび第２バルブシートを含み、かつ、第１のバルブシート上に着座した位置から第２のバルブシート上に着座した位置へと移動可能である、第２のチャンバー内に配置されたシール部材を有する。この第２のチャンバーが存在するとき、それはバイパスチェックバルブと呼ぶことができる。第２のチャンバーのアウトレットポートは、音響減衰部材の下流側にベンチュリー部分の排出セクションとの流体接続部を有する。さらに、排出セクションは音響減衰部材を収容するためのキャニスターを含み得る。キャニスターは、ベンチュリー部分の排出セクションの一部としての第１のキャニスター部分を含み得る。第１のキャニスター部分は、音響減衰部材のためのシートおよびキャニスターの第１のチャンバー内で音響減衰部材を取り囲むために第１のキャニスター部分と係合させられる第２のキャニスター部分とを画定する。ある実施形態では、このキャニスターは、第１のチャンバーから上流側でベンチュリー部分の排出セクションの少なくとも一部を取り囲む第２のチャンバーを形成する二重チャンバー化キャニスターである。
この概要は、本明細書に開示されたチェックバルブユニットのいくつかの実施形態を強調する。多くの変形例が以下の詳細な説明において提供される。
以下の詳細な説明は本発明の一般的な原理を例示し、その例は付加的に図面に示されている。図面において、同様の参照数字は同一または機能的に類似の要素を示す。
本明細書で使用するように、「流体」とは、液体、懸濁液、コロイド、ガス、プラズマ、またはそれらの組合せを意味する。
図１は、エンジン、例えばビークルのエンジンで使用するための、概して参照数字１００によって示される吸引器チェックバルブアセンブリの斜視図である。エンジンは内燃エンジンであってもよく、そしてビークルおよびエンジンは真空を必要とするデバイスを含むことがある。チェックバルブおよびまたは吸引器は、多くの場合、エンジンスロットルの前方およびエンジンスロットルの後方で内燃エンジンに接続される。本明細書中で特定されるようなエンジンの特定のコンポーネントを表すために含まれるいくつかのボックスを除いて、エンジンおよびその全てのコンポーネントおよび／またはサブシステムは図中には示されておらず、エンジンコンパートメントおよびサブシステムは、ビークルエンジン内に普通に見出されるものを含んでいてもよいことを理解されたい。原動ポート１０８が大気圧に接続されているため図中の実施形態は本明細書では吸引器と呼ばれるが、実施形態はこれに限定されない。他の実施形態では、原動ポート１０８は、ターボチャージャーによって生成されるブーストエアに起因する圧力といったブースト圧力に接続することができ、そして、そうした「吸引デバイス」は、ここでは、好ましくは、エジェクターと呼ばれる。
本明細書に開示された吸引器チェックバルブアセンブリは、ぞれぞれ、図１および図２の実施形態および図３の実施形態１００，１００’といった代替実施形態を有することができる。両方の吸引器チェックバルブアセンブリ１００，１００’は、真空を必要とするデバイス１０２に接続可能であり、かつ、ベンチュリー効果を生成するように設計された、概して吸引器チェックバルブアセンブリの一部分の長さにわたって延びる、通路１４４を通る空気の流れによって上記デバイス１０２のための真空を生成する。吸引器チェックバルブアセンブリ１００，１００’はハウジング１０１を含むが、これは、図示されるように、上側ハウジング部分１０４および下側ハウジング部分１０６から形成される。上側および下側部分の呼称は、説明のために、ページ上で配向されるように、図面に関連したものであり、エンジンシステムで利用される場合に、図示の方向に限定されるものではない。好ましくは、上側ハウジング部分１０４は、気密シールをその間に形成するために、超音波溶着、加熱またはその他の従来の方法によって、下側ハウジング部分１０６に接合される。
依然として図１〜３を参照すると、下側ハウジング部分１０６は複数のポートを含む通路１４４を形成し、そのいくつかはエンジンのコンポーネントまたはサブシステムに接続可能である。ポートは、（１）通常はエンジンのスロットルの上流にて得られる、エンジン吸入空気クリーナー１７０からのきれいな空気を供給する原動ポート１０８と、 （２）真空を必要とするデバイス１０２にチェックバルブ１１１を介して接続することができる吸入ポート１１０と、（３）エンジンのスロットルの下流側でエンジン吸気マニホールド１７２に接続された排出ポート１１２と、任意選択で、（４）バイパスポート１１４とを含む。チェックバルブ１１１は、好ましくは、吸入ポート１１０からアプリケーションデバイス１０２へと流体が流れるのを防止するために配置される。ある実施形態では、真空を必要とするデバイス１０２はビークルブレーキブーストデバイスである。バイパスポート１１４は真空を必要とするデバイス１０２に接続することができ、そして任意選択でその間の流体流路にチェックバルブ１２０を含むことができる。チェックバルブ１２０は、好ましくは、バイパスポート１１４からアプリケーションデバイス１０２へと流体が流れるのを防止するために配置される。
図２および図３に示すように、両方の実施形態における下側ハウジング部分１０６は下側バルブシート１２４，１２６を含む。各下側バルブシート１２４，１２６は、連続的な外壁１２８，１２９、および任意選択で、下側バルブシート１２４における壁１３０といった底壁によって形成される。孔１３２，１３３は、空気通路１４４との空気流動連通を可能とするために、それぞれ、各下側バルブシート１２４，１２６に形成される。図２において、各下側バルブシート１２４，１２６は、その上面から上方に延びる、複数の半径方向に離間したフィンガー１３４，１３５を含む。半径方向に離間したフィンガー１３４，１３５は、シール部材１３６，１３７を支持するのに役立つ。図３において、下側バルブシートの一方のみ、特に下側バルブシート１２４は複数の半径方向に離間したフィンガー１３４を含む。第２の下側バルブシート１２６は、複数の半径方向に離間したフィンガーではなく、第１の音響減衰部材１９２を含む。図示していない別の実施形態では、下側バルブシート１２４，１２６の両方は、複数の半径方向に離間したフィンガーではなく、音響減衰部材１９２を含むことができる。
再び図１〜３を参照すると、上側ハウジング部分１０４は、両方が存在する場合には、チェックバルブ１１１，１２０を形成するために、下側ハウジング部分１０６に対してあるいはそれと係合するよう構成される。上側ハウジング部分１０４は、その長さにわたって延在する通路１４６を形成すると共に複数のポートを形成し、そのいくつかは、エンジンのコンポーネントまたはサブシステムに接続可能である。ポートは、（１）キャップ１７４によって蓋がされてもよいかあるいはエンジンのコンポーネントまたはサブシステムに接続されてもよい第１のポート１４８と、（２）下側ハウジング部分１０６の吸入ポート１１０と流体連通状態でありかつその間にシール部材１３６が配置される第２のポート１５０（チャンバー／キャビティ１６６のための吸気ポートの一部）と、（３）下側ハウジング部分１０６のバイパスポート１１４と流体連通状態でありかつその間にシール部材１３７が配置される第３のポート１５２（チャンバー／キャビティ１６７のための吸気ポートの一部）と、（４）真空を必要とするデバイス１０２に吸引器チェックバルブアセンブリを接続するインレットとして機能し得る第４のポート１５４とを含む。
図２および図３に示すように、両方の実施形態における上側ハウジング部分１０４は上側バルブシート１２５，１２７を含む。各上側バルブシート１２５，１２７は、連続的な外壁１６０，１６１および底壁１６２，１６３によって形成される。両方の上側バルブシート１２５，１２７は、下側ハウジング部分１０６に向かって、それぞれ底壁１６２，１６３から下方に延びるピン１６４，１６５を含んでもよい。ピン１６４，１６５は、下側バルブシート１２４と係合する上側バルブシート１２５によって形成されかつ下側バルブシート１２６と係合する上側バルブシート１２７によって形成されたキャビティ１６６，１６７内でのシール部材１３６，１３７の並進移動のためのガイドとして機能する。したがって、各シール部材１３６，１３７は、そのそれぞれのキャビティ１６６，１６７内にピン１６４，１６５を受け入れるための大きさとされかつそれ自身に配置された、それを貫通する孔を含む。
再び図２および図３を参照すると、下側ハウジング部分１０６内の通路１４４は、この下側ハウジング部分１０６の排出セクション１８１における（本明細書では排出コーンとも呼ばれる）第２のテーパー部分１８３に結合された、下側ハウジング部分１０６の原動セクション１８０における（本明細書では原動コーンとも呼ばれる）第１のテーパー部分１８２を含む、長手方向中心軸線に沿った内側寸法を有する。ここで、第１のテーパー部分１８２および第２のテーパー部分１８３は、端部と端部（原動セクション１８０のアウトレット端部１８４と排出セクション１８１のインレット端部１８６）が接した状態で整列している。インレット端部１８８，１８６およびアウトレット端部１８４，１８９は、円形、楕円形またはその他の多角形であってもよく、そしてそこから延在する徐々に連続的に先細になる内側寸法は、これに限定されないが、双曲面またはコーンを形成してもよい。原動セクション１８０のアウトレット端部１８４および排出セクション１８１のインレット端部１８６のある例示的形態は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１４年６月３日に出願された同時係属米国特許出願第１４／２９４，７２７号の図４〜６に示されている。
図２および図３から分かるように、第１のテーパー部分１８２は、それと流体連通状態にある吸入ポート１１０を備えた流体接合部で終端し、そして、この接合部において、第２のテーパー部分１８３が始まり、第１のテーパー部分１８２から離れるように延在する。第２のテーパー部分１８３はまた、吸入ポート１１０と流体連通状態である。第２のテーパー部分１８３は、続いて、この第２のテーパー部分のアウトレット端部１８９の近傍でバイパスポート１１４を備えた接合部を形成し、それと流体連通状態である。第１および第２のテーパー部分１８２，１８３は、通常、下側ハウジング部分１０６の長手方向中心軸線を共有する。
依然として図２および図３を参照すると、第２のテーパー部１８３は、小さな寸法のインレット端部１８６から大きな寸法のアウトレット端部１８９へと徐々に連続的に先細化する。オプションのバイパスポート１１４は、上述したように、第２のテーパー部分と流体連通状態となるように排出セクション１９０と交差する。バイパスポート１１４は、アウトレット端部１８９に隣接して、但しその下流で第２のテーパーセクション１８３と交差できる。下側ハウジング部分１０６は、その後、すなわちバイパスポートのこの交差点の下流において、それが排出ポート１１２において終端するまで、円筒状に均一な内部通路によって延在できる。各ポート１０８，１１０，１１２および１１４の各々は、エンジンのホースまたはその他の機構に対して通路１４４を接続するために、その外面にコネクター機構を含むことができる。
例えば図２および図３に示すように、吸引器チェックバルブアセンブリ１００，１００’のいずれかがエンジンシステム内に接続される場合、チェックバルブ１１１および１２０は以下のように機能する。エンジンが作動するとき、インテークマニホールド１７２は原動ポート１８０内に空気を引き込み、通路１４４を通って排出ポート１１２から吐き出す。これは、チェックバルブ１１１，１２０および通路１４６内に部分的な真空を生成し、複数のフィンガー１３４，１３５（図２）に抗して、あるいは複数のフィンガー１３４および第１の音響減衰部材１９２（図３）に抗して、シール１３６，１３７を下方に引き込む。フィンガー１３４，１３５の間隔および／または第１の音響減衰部材１９２の多孔質特性によって通路１４４から通路１４６への流体の流れが許容される。エンジンの作動によって生成された部分的な真空は、少なくとも真空を必要とするデバイス１０２の動作の真空支援に役立つ。
典型的な内燃エンジンにおける空気流システムは、エンジンが作動するとき、適切な燃料の燃焼を助けるために燃料インジェクターのキャブレターの吸気ポートを経て空気を引き込む部分的な真空が生成されるという原理に基づいて作動する。この真空は、ビークルの真空アシストサブシステム、特にブレーキ、燃料蒸気パージシステム、自動変速機、そして最近では空調機を補助するのに有用であることが判明している。アセンブリ１００，１００’といった吸引器チェックバルブアセンブリは、主通気路とサブシステムとの間の接続を提供すると共に、サブシステムからの背圧が主通気路を通過する空気流を乱すのを抑止するように機能し得る。
上述した吸引器チェックバルブアセンブリ内の流体の流れは概して乱流に分類される。これは、空気のような流体の流れのバルク運動に加えて、アセンブリを通過する圧力波が存在し、そして異なる固有振動数が励起された状態となり、これによって乱流生成ノイズが生じ得ることを意味する。図２および図３から分かるように、吸引器チェックバルブアセンブリ１００，１００’は、一つ以上の音響減衰部材１９２，１９４，１９６を含む。音響減衰部材１９２，１９４，１９６は、乱流生成ノイズが生じる領域の近傍で、但しその下流で流路内に配置される。図２から分かるように、第２の音響減衰部材１９４は排出ポート１１２に近接してあるいはその中に配置される。なぜなら、排出セクション１９０はそうしたノイズが生じる一つの部分であるからである。やはり図２において第３の音響減衰部材１９６が存在し、そして通路１４６の第４のポート１５４に近接してあるいはその中に配置される。なぜなら、バイパスポート１１４、チェックバルブ１２０、そして第４のポート１５４間の流路はそうしたノイズが生じる一つの部分であるからである。上述し、そして図３に示すように、第１の音響減衰部材１９２はチェックバルブ１２０のキャビティ１６７内に配置され、特に下側バルブシート１２６内に着座させられる。
音響減衰部材１９２，１９４，１９６は、通路１４４，１４６を通過すると共にその間での流体の流れは制限されないが、音（乱流生成ノイズ）が減衰されるように多孔質である。図２を参照すると、実線の矢印は吸引器チェックバルブアセンブリ内の流体の流れを表し、破線の矢印は乱流生成ノイズの移動のための経路を表す。図示のように、乱流生成ノイズのための二つの、すなわち（１）エンジン吸気マニホールド１７２に向う、そして（２）真空を必要とするデバイス１０２に向う潜在的な経路が存在する。このノイズを除去あるいは低減するために、多孔質要素は乱流ノイズ発生源に近接して、但しその下流に存在する。例えば、音響減衰部材は、排出ポート、吸入ポート、チェックバルブ上のバイパスチェックバルブ通路、およびまたはチェックバルブ上の吸入チェックバルブ通路内に配置することができる。
チェックバルブ１１１，１２０はまた、それを通過する流れによって乱流ノイズを発生させることがある。このノイズは、二つの接続部のいずれかを下方に移動するであろう。音響減衰部材は、インレットまたはアウトレット通路のいずれかに、かつ／またはチェックバルブ１１１，１２０の両方に配置することができる。
音響減衰部材１９２，１９４，１９６は上述したように多孔質であり、金属、プラスチック、セラミックス、ガラスを含むさまざまな材料から作ることができる。音響減衰部材は、織られるかマット化されたワイヤ、焼結粒子、織られるかマット化された繊維から形成できるが、これらに限定されない。音響減衰部材の多孔質特性は、それ自体との干渉によってノイズ圧力波を減衰させるが、流体の流れ、例えば空気流を過度に制限または妨害しないように十分なサイズおよび形状を有するべきである。一実施形態では、音響減衰部材１９２，１９４，１９６は、エンジンシステム内の吸引器の配置のためにエンジンの作動温度によって損なわれない（劣化しない）。さらに、音響減衰部材１９２，１９４，１９６は、エンジンの運転状態の間に受ける振動によって損なわれない。
ここで図４Ａ〜４Ｃを参照すると、吸引器アセンブリから独立したスタンドアロンチェックバルブ２０２，２０３が示されている。チェックバルブ２０２は、その上にシール部材２３６が着座するその内部のピン２６４を有する内部キャビティ２０６を形成すると共に、内部キャビティ２０６と流体連通する第１のポート２１０および内部キャビティ２０６と流体連通する第２の流体ポート２１２とを形成するハウジング２０４を含んでいる。内部キャビティ２０６は、通常、第１のポート２１０および第２のポート２１２よりも大きな寸法を有する。図示する実施形態では、第１のポート２１０および第２のポート２１２は、シール部材２３６が存在しない場合にチェックバルブ２０２を通る概ね直線状の流路を形成するように互いに対向して配置されるが、この構成に限定されるものではない。内部キャビティ２０６を画定するハウジングの一部分は、チェックバルブが閉じられているときその上にシール部材が着座する第１のシート２１４と、チェックバルブが開いているときそれにシール部材が当接する第２のシート２１６とを含む。図４Ｂにおいて、第２のシート２１６は、第１のポート２１０により近接している内部キャビティの内面から内部キャビティ２０６内へと延びる複数の半径方向に離間したフィンガー２３４である。図４Ｃにおいて、第２のシート２１６は第１の音響減衰部材２９２の面あるいは表面である。
図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、チェックバルブ２０２，２０３はそれぞれ少なくとも一つの音響減衰部材を含む。上述したように、第１の音響減衰部材２９２（図４Ｃ）は、内部キャビティ２０６内に配置され、かつ、シール部材２３６のための第２のシートを提供することができる。第２の音響減衰部材２９４は、第１のポート２１０へのアウトレットを画定する開口に近接してあるいはその中に図４Ｂに示されるように含まれてもよい。第３の音響減衰部材２９６が、第２のポート２１２へのインレットを画定する開口に近接してあるいはその中に図４Ｂに示されるように含まれてもよい。チェックバルブは、それら第１、第２および第３の音響減衰部材２９２，２９４，２９６の一つ以上を含むことができる。音響減衰部材は多孔質であり、かつ、上述したような材料のいずれかであってもあるいは、そのいずれかを含んでいてもよい。
第１の音響減衰部材２９２は、ピン２６４を収容するために、それを貫通する略中心孔あるいは部分孔をそれ自体に有する多孔質材のディスクであってもよいが、それに限定されるものではない。第２および第３の音響減衰部材２９４，２９６は多孔質材の略円筒形プラグであってもよいが、これに限定されるものではない。
図５Ｂから分かるように、上記実施形態における多孔質音響減衰部材のいずれかは、その天然の多孔性によって形成されたチャネルである唯一のそれを貫通する通路を備えた（すなわち拡大穿孔が存在しない）多孔質材の連続的なプラグであってもよい。連続的なプラグは、真空を発生させるためのチェックバルブまたは吸引器またはその他の装置の選択された部分内に嵌るように、いかなる形状および形態であってもよいが、図示のようにディスク形状であってもよい。
図５Ａおよび図５Ｃから分かるように、多孔質音響減衰部材（概してこれらの図中では参照数字３００で示される）は、それを貫通する一つ以上の穿孔３２２，３４２を含むことができる。穿孔は、本明細書に記載された実施形態のいずれかの中での不要なバルク流れ制限を最小化するという利点を提供する。穿孔３２２，３４２は断面が円形であってもよいが、これに限定されるものではない。別の実施形態では、穿孔３２２，３４２は、断面が楕円形または多角形であってもよい。各穿孔は、通常は音響減衰部材３００が配置される吸引器の部分を通る流れの方向と略平行に配向される、それを通る略中心軸線を有する。図５Ａから分かるように、単一の穿孔３２２が存在する場合、それは音響減衰部材３００内に概ね中央に配置されてもよいが、これに限定されるものではない。穿孔３２２の寸法は、通常は、音響減衰部材３００に隣接する上流側通路の内部寸法よりも小さい。穿孔３２２の断面が円形である場合、穿孔３２２の直径は約８ｍｍないし約１４ｍｍであってもよい。図５Ｃから分かるように、複数の穿孔３４２が存在し、かつ、音響減衰部材３００内で互いに対して対称的に配置される。これらの穿孔３４２は図示のように断面が円形であってもよいが、これに限定されるものではなく、そして必要であれば非対称的に配置されてもよい。図５Ａに関して説明するように、ここでもまた、穿孔３４２の寸法は、音響減衰部材３００に隣接する上流側通路の内部寸法よりも小さい。穿孔３４２の断面が円形である場合、それぞれの直径は約３ｍｍないし約５ｍｍであってもよい。
一実施形態では、音響減衰部材３００は概してドーナツあるいはトロイダル形状であってもよく、これによって、ある内径、ある外径およびある厚みを有する。内径は流路と同じであっても、あるいはそれよりも僅かに大きくてもよい。外径および厚みは可変であり、作動状態において必要な音響減衰の要求レベルに基づいて選択される。一実施形態では、 音響減衰部材のいずれかは、円筒状メッシュに織られ、平坦化され、その後、選択された外径へと巻かれるステンレススチールワイヤの０．０５ｍｍ径連続ストランドから形成されてもよい。織物の密度は約０．２４ｍｇ／ｍｍ３ないし約０．３５ｍｇ／ｍｍ３であってもよい。一実施形態では、織物の密度はこの範囲内であり、約０．３ｍｇ／ｍｍ３である。この範囲内の織物の密度は、ワイヤ径、織り構造、および選択された外径へと円筒状メッシュを巻く際の張力を変化させることによって達成可能である。
図６Ａおよび図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂ、そして図８Ａおよび図８Ｂに示す実施形態は、それぞれ、吸引器４００，４０１および４０２の代替実施形態である。図１ないし図３に関して説明したものと同様または同一のコンポーネントを識別する参照数字がこれらの図においても同様に使用される。これらの吸引器４００，４０１，４０２のそれぞれは、ベンチュリー部分の孔１３２の下流側で通路１４４内に、そして排出セクション１８１（チャンバー１６６のアウトレットポート）内に配置された多孔質音響減衰部材３００を含む。したがって、図６Ｂ、図７Ｂおよび図８Ｂから分かるように、音響減衰部材３００は、孔１３２の後方で、かつ、バイパスポート１１４の前方に存在する。音響減衰部材は図５Ａの音響減衰部材であるように示されているが、もちろん、これに限定されるものではない。
図６Ａおよび図６Ｂの実施形態は、三つの主要なハウジング部品を有する。すなわち、これは上述した上側ハウジング１０４および上述した下側ハウジング１０６であるが、後者は（２）ベンチュリー部分１０６ａおよび（３）バイパス部分１０６ｂに分割される。ベンチュリー部分１０６ａは、原動ポート１０８を形成する外面上にホースコネクター４１０を含み得る原動ポート１０８と、原動コーン１８２と、吸引ベンチュリー１３２と、チェックバルブ１１１の下側半体、特に下側バルブシート１２４と、第１のキャニスター部分４１２において終端する排出コーン１８３とを含む。バイパス部分１０６ｂは、第１および第２のキャニスター部分４１２，４１４が互いに係合するときに形成されるキャニスター４１６によって画定される密閉チャンバー４２０内で音響減衰部材３００を取り囲むように第１のキャニスター部分４１２と係合可能な第２のキャニスター部分４１４を含む。バイパス部分１０６ｂはまた、バイパスポート１１４およびチェックバルブ１２０の下側半体、特に下側シート１２６と、排出部１１２を画定する外面上にホースコネクター４１８を含み得る排出ポート１１２とを含む。
上側ハウジング１０４とベンチュリー部分１０６ａとバイパス部分１０６ｂとが組み立てられたとき、第１のチェックバルブディスク１３６はチェックバルブ１１１内に着座させられ、かつ、第２のチェックバルブディスク１３７はチェックバルブ１２０内に着座させられる。
図６Ａおよび図６Ｂの実施形態と同様、図７Ａおよび図７Ｂの実施形態は、三つの主要なハウジング部品を有する。すなわち、これは上側ハウジング１０４および上述した下側ハウジング１０６であるが、後者は（２）ベンチュリー部分１０６ａ’および（３）バイパス部分１０６ｂ’に分割される。ベンチュリー部分１０６ａ’は、排出コーン１８３が第１のキャニスター部分４１２において終端する場所の上流側においてカラー４２４が排出コーン１８３の外面から半径方向に延在することを除いて、図６Ｂに開示されたものと同じである。図７Ｂから分かるように、カラー４２４は孔１３２と第１のキャニスター部分４１２との間に配置される。バイパス部分１０６ｂ’は、第２のキャニスター部分４１４’がカラー４２４に対して係合するかあるいはそれに対して結合されるように第１のキャニスター部分４１２を越えて延在するよう構成されることを除いて、図６Ｂに開示されているものと同じである。第１のキャニスター部分４１２および第２のキャニスター部分４１４’が互いに係合されるとき、それらは密閉チャンバー４２０’内で両者の間で音響減衰部材３００を取り囲み、そしてまた、カラー４２４と第１のキャニスター部分４１２との間に配置された第２のチャンバー４２６を形成する。組み立てられたとき、キャニスター４１７は二重チャンバー化され、音響減衰部材３００を収容する第１のチャンバー４２０から上流側で排出コーン１８３の外面を取り囲む第２のチャンバー４２６を有する。
図７Ｂを参照すると、第２のチャンバー４２６は空気を含んでおり、かつ、空気を含むように密封されてもよく、あるいは吸引器４０１を取り囲む周囲空気と流体連通状態であってもよい。別の実施形態（図示せず）では、第２のチャンバー４２６は第２の音響減衰部材を含んでいてもよく、これは、図５Ａおよび図５Ｃに示されるもののような穿孔を含むかあるいは含まない多孔質材であってもよい。組み立てられたとき、吸引器４０１はまた、上側ハウジング１０４とベンチュリー部分１０６ａ’との間でチェックバルブ１１１内に着座させられた第１のチェックバルブディスク１３６と、上側ハウジング１０４とバイパス部分１０６ｂ’との間でチェックバルブ１２０内に着座させられた第２のチェックバルブディスク１３７とを含む。
さらに、図７Ｂに示すように、バイパス部分１０６ｂ’は、孔３２２の最外直径または寸法を規定する概してその表面に対してフィンガーを載せる位置において音響減衰部材３００の内腔３２２内に延びる一つ以上のフィンガーを含む。複数のフィンガー４９０が存在する場合、それらは近接する隣のフィンガー４９０から等しい距離だけ離れていてもよい。一つ以上のフィンガー４９０は、その設置位置において音響減衰部材を維持すると共にシステム作動状態中の材料の変形を低減するという利点を提供する。フィンガー４９０がバイパス部分１０６ｂ’の一部として示されているが、別の実施形態では、フィンガーは、その代わりに、ベンチュリー部分１０６ａ’から延びることができる。
図８Ａおよび図８Ｂの実施形態は本質的に図６Ａおよび図６Ｂの実施形態であるが、二つのサブアセンブリ４３０，４４０に分割されており、その一つは、一つ以上のホース４５０によって流体連通状態となるように接続可能な音響減衰キャニスター４５８を含む。図７Ａおよび図７Ｂの実施形態はまた、図面には示されていないが類似の様式で同様に二つのサブアセンブリに分割することができる。サブアセンブリはベンチュリサブアセンブリ４３０とバイパスサブアセンブリ４４０とを含む。
ベンチュリサブアセンブリ４３０は、上述したように上側バルブシート１２５を含む第１の上側ハウジング部分４３２と、図６Ｂに示すような下側ベンチュリー部分１０６とを含み、これは第１のキャニスター部分４１２によって終端している。上側ハウジング部分４３２が下側ベンチュリー部分１０６と係合させられたとき、第１のチェックバルブディスク１３６はチェックバルブを形成するために上側バルブシート１２５と下側バルブシート１２６との間で変位させられる。ベンチュリー部分１０６ａは、原動ポート１０８を形成する外面上にホースコーティング４１０を含み得る原動ポート１０８と、原動コーン１８２と、吸入ベンチュリー１３２と、チェックバルブ１１１の下側半体、特に下側バルブシート１２４と、第１のキャニスター部分４１２において終端する排出コーン１８３とを含む。下側ベンチュリー部分１０６に接続可能であるのは、第２のキャニスター部分４６２と、その外面にホース接続機構４６６を有するコネクター部分４６４とを備えるキャニスターキャップ４６０である。第２のキャニスター部分４６２は、第１および第２のキャニスター部分４１２，４１４が互いに係合させられたとき、両者の間に形成される密閉チャンバー４７０内で音響減衰部材３００を取り囲むように第１のキャニスター部分４１２と係合可能である。
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第１の上側ハウジング４３０は、下側ベンチュリー部分１０６に面すると共に下側ベンチュリー部分１０６の一部として含まれる第２の安定化部材４８２と係合するよう配置された第１の安定化部材４８０を含み得る。組み立てられた吸引器４０２は、吸引器、特に音響減衰キャニスター４８５を有する吸引器の半体を強化しかつ頑丈にするために、第２の安定化部材４８２と係合させられた第１の安定化部材４８０を有する。
バイパスサブアセンブリ４４０は、第２の上側ハウジング部分４３４と下側バイパス部分１０６ｃとを含む。第２の上側ハウジング部分４３４は、上述したように、チェックバルブ１２０の一部を形成する上側バルブシート１２５と、下側バイパスハウジング部分１０６ｃのバイパスポート１１４と流体連通している第３のポート１５２とを含む。第２の上側ハウジング部分４３４はまた、ホース４５０によって第１の上側ハウジング部分４３２の第６のポート４３６に接続可能な第５のポート４７４を有する導管４７２を含む。上側バイパスハウジング部分４３４はまた、上述した第４のポート１５４を含み、これは真空を必要とするデバイスに吸引器チェックバルブアセンブリ４０２を接続するインレットとして機能し得る。下側バイパスハウジング部分１０６ｃは、バイパスポート１１４と、チェックバルブ１２０の下側半体、特に下側バルブシート１２６と、その外面上にホース接続機構４１８を含み得る排出ポート１１２とを含む。
図８Ｂに示すように、キャニスターキャップ４６０は、孔３２２の最外直径または寸法を規定する概してその表面に対してフィンガーを載せる位置において音響減衰部材３００の孔３２２内に延びる一つ以上のフィンガー４９０’を含む。複数のフィンガー４９０’が存在する場合、それらは近接する隣のフィンガー４９０’から等しい距離だけ離れていてもよい。一つ以上のフィンガー４９０’は、その設置位置において音響減衰部材を維持すると共にシステム作動状態中の材料の変形を低減するという利点を提供する。フィンガー４９０’がキャニスターキャップ４６０の一部として示されているが、別の実施形態では、フィンガーは、その代わりに、ベンチュリー部分１０６ａから延びることができる。
本明細書のさまざまな実施形態のそれぞれの利点は、通常はデバイスを通る乱流ならびにベンチュリー部分および／またはチェックバルブの動作から生じるノイズが低減されることである。これは、静かな作動システムを期待するユーザーにとって有益である。
本発明を詳細に、その好ましい実施形態を参照して説明してきたが、特許請求の範囲において規定される本発明の範囲から逸脱することなく変更および変形が可能であることは明らかである。
１００，１００’ 吸引器チェックバルブアセンブリ
１０１ ハウジング
１０２ アプリケーションデバイス
１０４ 上側ハウジング
１０６ 下側ハウジング
１０６ａ，１０６ａ’ ベンチュリー部分
１０６ｂ，１０６ｂ’ バイパス部分
１０６ｃ 下側バイパスハウジング部分
１０８ 原動ポート
１１０ 吸入ポート
１１１ チェックバルブ
１１２ 排出ポート
１１４ バイパスポート
１２０ チェックバルブ
１２４ 下側バルブシート
１２５ 上側バルブシート
１２６ 第２の下側バルブシート
１２７ 上側バルブシート
１２８，１２９ 外壁
１３０ 壁
１３２ 吸引ベンチュリー（孔）
１３３ 孔
１３４，１３５ フィンガー
１３６ 第１のチェックバルブディスク（シール部材）
１３７ 第２のチェックバルブディスク（シール部材）
１４４ 空気通路
１４６ 通路
１４８ 第１のポート
１５０ 第２のポート
１５２ 第３のポート
１５４ 第４のポート
１６０，１６１ 外壁
１６２，１６３ 底壁
１６４，１６５ ピン
１６６，１６７ キャビティ
１７０ エンジン吸入空気クリーナー
１７２ インテークマニホールド
１７４ キャップ
１８０ 原動ポート
１８１ 排出セクション
１８２ 原動コーン
１８３ 排出コーン
１８４ アウトレット端部
１８６，１８８ インレット端部
１８９ アウトレット端部
１９０ 排出セクション
１９２ 第１の音響減衰部材
１９４ 第２の音響減衰部材
１９６ 第３の音響減衰部材
２０２ スタンドアロンチェックバルブ
２０３ チェックバルブ
２０４ ハウジング
２０６ 内部キャビティ
２１０ 第１のポート
２１２ 第２のポート
２１４ 第１のシート
２１６ 第２のシート
２３４ フィンガー
２３６ シール部材
２６４ ピン
２９２ 第１の音響減衰部材
２９４ 第２の音響減衰部材
２９６ 第３の音響減衰部材
３００ 多孔質音響減衰部材
３２２ 穿孔
３４２ 穿孔
４００，４０１ 吸引器
４０２ 吸引器チェックバルブアセンブリ
４１０ ホースコーティング
４１２ 第１のキャニスター部分
４１４，４１４’ 第２のキャニスター部分
４１６，４１７ キャニスター
４１８ ホースコネクター
４２０，４２０’ 密閉チャンバー
４２４ カラー
４２６ 第２のチャンバー
４３０ ベンチュリサブアセンブリ
４３２ 第１の上側ハウジング部分
４３４ 第２の上側ハウジング部分
４３４ 上側バイパスハウジング部分
４３６ 第６のポート
４４０ バイパスサブアセンブリ
４５０ ホース
４５８ 音響減衰キャニスター
４６０ キャニスターキャップ
４６２ 第２のキャニスター部分
４６４ コネクター部分
４６６ ホース接続機構
４７０ 密閉チャンバー
４７２ 導管
４７４ 第５のポート
４８０ 第１の安定化部材
４８２ 第２の安定化部材
４８５ 音響減衰キャニスター
４９０，４９０’ フィンガー
１０１ ハウジング
１０２ アプリケーションデバイス
１０４ 上側ハウジング
１０６ 下側ハウジング
１０６ａ，１０６ａ’ ベンチュリー部分
１０６ｂ，１０６ｂ’ バイパス部分
１０６ｃ 下側バイパスハウジング部分
１０８ 原動ポート
１１０ 吸入ポート
１１１ チェックバルブ
１１２ 排出ポート
１１４ バイパスポート
１２０ チェックバルブ
１２４ 下側バルブシート
１２５ 上側バルブシート
１２６ 第２の下側バルブシート
１２７ 上側バルブシート
１２８，１２９ 外壁
１３０ 壁
１３２ 吸引ベンチュリー（孔）
１３３ 孔
１３４，１３５ フィンガー
１３６ 第１のチェックバルブディスク（シール部材）
１３７ 第２のチェックバルブディスク（シール部材）
１４４ 空気通路
１４６ 通路
１４８ 第１のポート
１５０ 第２のポート
１５２ 第３のポート
１５４ 第４のポート
１６０，１６１ 外壁
１６２，１６３ 底壁
１６４，１６５ ピン
１６６，１６７ キャビティ
１７０ エンジン吸入空気クリーナー
１７２ インテークマニホールド
１７４ キャップ
１８０ 原動ポート
１８１ 排出セクション
１８２ 原動コーン
１８３ 排出コーン
１８４ アウトレット端部
１８６，１８８ インレット端部
１８９ アウトレット端部
１９０ 排出セクション
１９２ 第１の音響減衰部材
１９４ 第２の音響減衰部材
１９６ 第３の音響減衰部材
２０２ スタンドアロンチェックバルブ
２０３ チェックバルブ
２０４ ハウジング
２０６ 内部キャビティ
２１０ 第１のポート
２１２ 第２のポート
２１４ 第１のシート
２１６ 第２のシート
２３４ フィンガー
２３６ シール部材
２６４ ピン
２９２ 第１の音響減衰部材
２９４ 第２の音響減衰部材
２９６ 第３の音響減衰部材
３００ 多孔質音響減衰部材
３２２ 穿孔
３４２ 穿孔
４００，４０１ 吸引器
４０２ 吸引器チェックバルブアセンブリ
４１０ ホースコーティング
４１２ 第１のキャニスター部分
４１４，４１４’ 第２のキャニスター部分
４１６，４１７ キャニスター
４１８ ホースコネクター
４２０，４２０’ 密閉チャンバー
４２４ カラー
４２６ 第２のチャンバー
４３０ ベンチュリサブアセンブリ
４３２ 第１の上側ハウジング部分
４３４ 第２の上側ハウジング部分
４３４ 上側バイパスハウジング部分
４３６ 第６のポート
４４０ バイパスサブアセンブリ
４５０ ホース
４５８ 音響減衰キャニスター
４６０ キャニスターキャップ
４６２ 第２のキャニスター部分
４６４ コネクター部分
４６６ ホース接続機構
４７０ 密閉チャンバー
４７２ 導管
４７４ 第５のポート
４８０ 第１の安定化部材
４８２ 第２の安定化部材
４８５ 音響減衰キャニスター
４９０，４９０’ フィンガー
Claims (20)
- チェックバルブユニットであって、
ハウジングであって、インレットポートと、アウトレットポートと、前記インレットポートおよび前記アウトレットポートと流体連通状態のチャンバーであって、前記インレットポートおよび前記アウトレットポートと流体連通することによって前記インレットポートから前記チャンバーを経て前記アウトレットポートに至る流路を画定するチャンバーと、を画定し、前記チャンバーは第１のバルブシートおよび第２のバルブシートを含んでいる、ハウジングと、
シールディスクであって、前記シールディスク自体を横切る圧力差のみに応答して、前記第１のバルブシート上に着座した位置から前記第２のバルブシートに当接した位置へと移動可能である、前記チャンバー内に配置されたシールディスクと、
前記チャンバーの下流側で前記流路の中に配置されるか、前記チャンバーの中に配置されるか、あるいは前記流路および前記チャンバーの両方の中に配置される音響減衰部材と、
を備え、
前記第１のバルブシートおよび前記第２のバルブシートは、前記流路と交差するように、前記チャンバー内に互いに対向して配置されており、
前記シールディスクが前記第１のバルブシート上に着座した状態では、前記シールディスクおよび前記第１のバルブシートは、協働で、前記流路を閉鎖する閉位置を画定し、
前記シールディスクが前記第２のバルブシートに当接した状態では、前記シールディスクおよび前記第２のバルブシートは、協働で、前記流路を開放する開位置を画定する、チェックバルブユニット。 - 前記音響減衰部材は干渉によってノイズ圧力波を減衰させる多孔質材を含む、請求項１に記載のチェックバルブユニット。
- 前記音響減衰部材は、内燃エンジン内の温度に対して耐熱性を有する、請求項１に記載のチェックバルブユニット。
- 前記音響減衰部材は、多孔質材の連続的なプラグである、請求項１に記載のチェックバルブユニット。
- 前記音響減衰部材は、前記流路内の流れの方向と概ね整列させられた、それを貫通する一つ以上の穿孔を有する、請求項１に記載のチェックバルブユニット。
- 第１の音響減衰部材が前記インレットポートに近接して前記流路内に配置され、かつ、第２の音響減衰部材が前記アウトレットポートに近接して前記流路内に配置される、請求項１に記載のチェックバルブユニット。
- 第１の音響減衰部材が前記チャンバー内に配置されかつ前記第１のバルブシートあるいは前記第２のバルブシートのいずれかを形成し、かつ、第２の音響減衰部材が前記アウトレットポートに近接して前記流路内に配置される、請求項１に記載のチェックバルブユニット。
- 前記アウトレットポートとの流体連通のための前記アウトレットポートとの流体接続部を有するベンチュリー部分をさらに備える、請求項１に記載のチェックバルブユニット。
- 第１の音響減衰部材が、前記アウトレットポートに近接して前記流路内に配置される、請求項８に記載のチェックバルブユニット。
- 第２の音響減衰部材が、前記インレットポートに近接して前記流路内に配置される、請求項９に記載のチェックバルブユニット。
- 第２の音響減衰部材が前記チャンバー内に配置される、請求項９に記載のチェックバルブユニット。
- 前記チャンバーと流体連通状態のベンチュリー部分をさらに備え、前記ベンチュリー部分の排出セクションは前記チャンバーのアウトレットポートを画定し、かつ、前記音響減衰部材は前記排出セクション内に配置される、請求項１に記載のチェックバルブユニット。
- 前記ハウジングはさらに、
第２のチャンバーであって、第２のインレットポートと、それと流体連通状態の第２のアウトレットポートであって、それによって前記第２のインレットポートから前記第２のチャンバーを経て前記第２のアウトレットポートに至る流路を画定する第２のアウトレットポートと、を有し、前記第２のチャンバーは第１のバルブシートおよび第２バルブシートを含む、第２のチャンバーを画定し、
前記チェックバルブユニットは、前記第１のバルブシート上に着座した位置から前記第２のバルブシートに当接した位置へと移動可能である、前記第２のチャンバー内に配置されたシール部材をさらに備え、
前記第２のチャンバーの前記第２のアウトレットポートは、前記音響減衰部材の下流側に前記ベンチュリー部分の前記排出セクションとの流体接続部を有する、請求項１２に記載のチェックバルブユニット。 - 前記音響減衰部材は、干渉によってノイズ圧力波を減衰させる多孔質材を含む、請求項１２に記載のチェックバルブユニット。
- 前記音響減衰部材は内燃エンジン内の温度に対して耐熱性を有する、請求項１２に記載のチェックバルブユニット。
- 前記音響減衰部材は多孔質材の連続的なプラグである、請求項１２に記載のチェックバルブユニット。
- 前記音響減衰部材は、前記流路内の流れの方向と概ね整列させられた、それを貫通する一つ以上の穿孔を有する、請求項１２に記載のチェックバルブユニット。
- 前記排出セクションは前記音響減衰部材を収容するためのキャニスターを含み、前記キャニスターは、前記音響減衰部材のためのシートを画定する前記ベンチュリー部分の前記排出セクションの一部としての第１のキャニスター部分と、前記キャニスターの第１のチャンバー内で前記音響減衰部材を取り囲むために前記第１のキャニスター部分と係合させられる第２のキャニスター部分と、を備える、請求項１２に記載のチェックバルブユニット。
- 前記キャニスターは、前記第１のチャンバーから上流側で前記ベンチュリー部分の前記排出セクションの少なくとも一部を取り囲む第２のチャンバーを形成する二重チャンバー化キャニスターである、請求項１８に記載のチェックバルブユニット。
- 前記排出セクションは前記第１のキャニスター部分から上流側の位置においてそこから外側に延在するカラーを含み、前記カラーは前記第２のキャニスター部分と係合させられ、これによって前記第２のチャンバーを形成する、請求項１９に記載のチェックバルブユニット。
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