JPS60143293A - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧縮性オリフィスを具備する弾性圧縮部材を
用いて、部材の変動する流体圧力差の下にある通路を流
れる流量を事実上一定に保持する装置、詳しくは圧縮部
材にはバイパス水路が設けられて部材の変動流体圧力差
によるフラッタを極小にし、前記水路は部材に、従来の
部材につきものの疲労破壊に対するすぐれた抵抗をイ」
与する位置を占めるようにされた装置に関する。

発明の背景 好ましくは円板形等の形状で、圧縮、し緩に応じて伸縮
可能な少くとも一個のオリフィスを具備する弾性圧縮部
材を用い、部材の流体圧力差の増減に応じて水路を流れ
る流量をほぼ一定に保持する流量制御装置の使用は公知
である。

上記流量制御装置に従来からつきものの問題の一つは、
部材が変動流体圧力差下で特にそこに高い流体圧力差が
関係する場合に、揺動する際の騒音とフラッタであった
。低圧流を増大する一手段として、弾性部材の下流側周
辺にバイパス水路により散在されたパッドを具備して、
部材を通じ又その周辺を流体が少くともより低い流体圧
力差で流れることを可能にするが、より高い圧力差が部
材に課せられる場合には、パッドをシートに押しつけて
圧力差をシールする点まで制御するのが過去に執られた
手段であった。

圧縮部材が単一のオリフィスとその周辺の回りのバイパ
ス水路の対称的配置とから成ることを特徴とする流量制
御装置の一例は米国特許第２．９３６，７９０号に開示
されている。しかしながら、この装置は、シートと係合
してそれからの所定のスペース関係を部材ののぞましい
流体圧力差の下に確立し、それにより流体がバイパス水
路を通り、シートを横切って内方に流れ、通路の下流側
に流入し、遂には部材の流体圧力差が、パッドが充分圧
縮されて、そこからパッドが仰る圧縮部材の表面をシー
トに圧着させて流れをシールする程度にまで増大される
よう構成されている。これらパッドのため流量制御装置
の全゛寸法が増大し、その結果パッドの使用条件として
大きなスペースが必要となる。

伸縮して通路内の流量を事実上一定に保持し騒音を減す
る複数のオリフィスを具備するが、パッドやバイパス水
路を具備しない弾性圧縮部材を使用する流量制御装置の
一例は、米国特許第３，００６，３７８号に開示されて
いる。上記の圧縮部材は流量の調整に有利に使用できる
が、バイパス水路がないと圧力が下がると低圧流が生ず
る。

結果として、バイパス水路をその下流側のパッドと共働
で使用する先行技術に係る流量制御装置は、一定の流れ
と圧力の条件下において、中央部のフラッタと早い揺動
を生じ、遂には致命傷となる疲労破壊に至る恐れのある
流量制御部材の弾力性を増大することになった。

上記に鑑み、部材の通路内のシートに対する伸縮に際し
て、伸縮して、部材の流体圧力差の増減に呼応して通路
内の流量を事実上一定に保つことができる少なくとも一
個のオリフィスと、それに加えて低流体圧力において流
れを増大する手段としての流体バイパス水路とを具備す
る弾性圧縮部材を使用する耐疲労流量制御装置の提供が
必要とされている。

発明の概要 従って、本発明の目的は、部材の変動流体圧力差下に、
通路を通じて事実上一定の流体の流れを維持するように
された少くとも一個のオリフィスと、低流体圧力下にお
いて通路の流体の流れを増大する複数のバイパス水路と
を具備する弾性圧縮部材を使用する耐疲労流量制御装置
の提供にある。

本発明の他の目的は、通路内の流量を事実上一定に維持
するようにされた少くとも一個のオリフィスと、より低
い流体圧力において通路を通る流れを増大し、かつ過去
の装置につきものの、パッドを除去して、改良された耐
疲労破壊性を付与するよう位置づけられた複数のバイパ
ス水路とを具備する弾性圧縮部材を利用する。

変動流体圧力条件下に通路を流れる量を事実上一定に維
持する改良された流量制御装置を提供するにある。

先行技術 第１Ａ図は、米国特許第２，９３６，７９０号に開示し
た、ハウジング２内の通路４を流れる流量を維持する型
の従来装置を示す。この装置は、弾性圧縮部材８とシー
ト６を通路４内に含む。部材８の上流図１３−１３は第
１Ｂ図に示されている。

通路４と部材８とは通常円筒形で、シート５は通常環状
であるけれども、いかなる形状の通路４、シート６そし
て部材８でも、変動流体圧力下において、」１記したよ
うに通路を流れる流量が事実上一定に維持される限り、
本発明の範囲に属するものである。

部材８は、通常、温度と流量が制御されているタイプの
流体に適度の抵抗をもち、かつ特殊に部材を適用する場
合に遭遇する部材の流体圧力差の変動に呼応する望まし
い量でシー１−に対して伸縮する程度の弾性エネルギを
もつ弾性材料、例えば適当なゴムでつくられる。

部材８は単一のオリフィス１０を具備し、このオリフィ
スを通って流体が指示した方向に流れることが可能で、
かつ部材８の流体圧力差の増減から生ずる部材８のシー
１−６に対する伸縮に呼応して、伸縮して通路を流れる
流量を事実上一定にすることができるようになっている
。

部材８は、オリフィス１０を囲みかつ下流方向に面する
溝のある表面Ｉ２から成る周面１８内に中間表面Ｒをも
つ。表面１２は、上流方向にのびて表面１２と周面１８
に連結する表面１４により囲まれている。

事実上対称的に間隔を置いて配置された弾性パッド１６
は表面１８から下流方向にのびている。

部材８は、上流側２１と、外壁２２により回りを囲まれ
、かつ連結されたパッド１６に終止する下流側を有して
いる。

第１Ｂ図に示すように、部材８は、オリフィス１０の回
りに間隔を置いて事実上対称的に配置され、かつ部材８
の側２１と周面１８との間にのびるが表面１４と相交わ
らない複数のバイパス水路２０を具備している。パット
１６は、部材８が通路４に収容され、かつその寸法が、
流体が部材８の所定の流体圧力差にのぞましい量で、か
つ部材４の流体圧力差の増減に呼応するパッド１６のシ
ート４に対するパッド１６のシー１−４に対する伸縮に
呼応して周面１８がシー１−６の方へ移動し又シート６
から離間する運動によって制御される量で、流体がバイ
パス水路２０を貫流し、シート６を内方に横切り、通路
の下流側へ流入できる寸法である場合、シート６と係合
する位置にある。

第２Ａ図と第２Ｂ図は夫々米国特許第 ３、ｏｏ６，３７ａ号に開示した型に類似の従来の弾性
部材の上流および下流図を示す、第２Ａ図では、弾性部
材は外壁２７により回りを囲まれた上流側２４をもち、
その外壁から直立面２５がテーパ面により上流方向に伸
びている。表面２５は、第２Ｂ図に示す縦軸３２を囲む
部材の下流側の中間領域Ｒと事実上同軸に配置されてい
る。複数の流量制御オリフィス２８は、表面２５と第２
Ｂ図に示す中間領域Ｒとの間に事実上対称的に間隔を置
いた配置で、部材を介して設けられている。

第２Ｂ図に示す部材の下流側の領域Ｒは、上流方向の観
者から内方に離れて、下流方向に面する溝表面３６へ先
細るねじ表面３７から成っている。オリフィス２８は部
材を表面３６に設けた連結とい３８内に開口させている
。円すい形のプロチュバランス４０は、とい３８の底部
から観者に対して突出し、オリフィス２８は円すい４０
の回りに事実上対称的に配置されている。三つの流れ放
散するオリフィス２８の能力を抑制して部材の開口直後
の衝突を防ぎ消音器として使用することは当業界におい
て公知である。とい３８は、オリフィス２８から放散さ
れる各水流を円すい４０に指向するようにされている。

しかし乍ら、第２Ａ図と第２Ｂ図に示す従来の弾性流量
制御部材は第１Ａ図と第１Ｂ図に関して先に述べたバイ
パス水路を利用していない。

好ましい実施態様の記載 装置１２０の形式の本発明の実施態様は第３Ａ図と第３
Ｂ図に示されている。装置１２０は、部材４８をその下
流側周面５６を直接シート４６と係合させた状態でハウ
ジング４４の通路４２内に除去可能に収容する寸法とさ
れた外壁４９をもつ弾性圧縮部材４８を具備している。

部材４８は、上流側５１と第３Ｂ図の６０−６０に示す
下流側の中間領域との間にのびる単一の流量制御装置５
０を具備している。

領域Ｒは、囲い面５６から内方上流方向に先細って、オ
リフィス５０を囲み上流方向に面する表面５２と交叉す
るテーパ面５４から成っている。

部材４８は、オリフィス５０の回りに事実上対称的に間
隔を置いて配置された複数のバイパス水路５８を有して
いる。

これまで述べた従来装置と異り、バイパス水路は、少な
くともその一部が表面５６に近接する領域Ｒと部材４８
にかかる流体圧力差の増減に呼応して領域Ｒが伸縮して
水路５８を通る流体の流れを制御するに必要な程度に交
叉できるように位置づけられている。

領域Ｒは、第３Ｂ図において観者から内方に離隔する上
流方向に先細り、オリフィス５０を囲み下流方向の観者
に面する面５２の交叉するテーパ面５４から成る。この
ように水路５８を位置づけることによって、先きに述べ
た従来パッドを面５６から除去することが可能となり、
その結果直接シート４６上に位置を占めることが可能と
なり、それにより部材４８の流体圧力差の増減に由来す
る伸縮の繰返しによる疲労破壊とその後の崩壊を除去す
ることになる。

本発明の別な実施態様は第４Ａ、４Ｂそして４Ｃ図に示
す装置１４０である。装置１４０は弾性圧縮部材７０か
ら成り、この部材は外壁７１を有し、この外壁は部材の
下流側周面７８を直接シー１へ６８に休止させたままハ
ウジング６６の通路６４内に部材７０を除去可能に収容
するように寸法づけられている。

領域Ｒは表面８２を具備し、その表面は表面７８から観
者から内方に離れて上流方向に先細り、下流方向に面し
、かつ、とい８０を含むみぞ表面８３と交叉している。

第４Ｃ図の７５−７５に示す部材７０の上流側は、部材
７０の上流側は面８９を有し、その面８９は上流方向の
観者に向って外方に先細って、上流方向に面する直立面
８６へとのびていることを示している。端ぐり７４がオ
リフィス７２の上流側に設けられ、そこを貫流する流体
の流れを増大している。第４Ｃ図に示すように、部材７
０は、オリフィス７２の回りに事実上対称的に離隔して
配置された３個のバイパス水路８４を有している。水路
８４は部材７０の表面８９と交叉し、かつ開放端で、そ
の上流と下流側の間を部材７０の長さに沿ってのびてい
る。

本発明に従って製作された弾性部材の別な実施態様は第
５図に示されている。第５図は、下流方向の観者に対面
する周面９０によって囲れた中間領域Ｒを有する部材の
下流側の図である。

部材は、領域Ｒ内の上流および下流側の間に部材を介し
てのびる複数の流量制御オリフィス９８を具備している
。領域Ｒはテーパ面９４を含み、この面は観者から離れ
て上流方向にのびて、オリフィス９８を囲みかつ下流側
の観者に対面する表面９６と交叉している。前記部材は
その」二・下流側の間にのびて、オリフィス９８の回り
に事実上対称的に間隔を置いて配置された複数のバイパ
ス水路９２を有している。水路９２は、その少くとも各
一部が、領域Ｒ近接表面９０が伸縮して部材にかかる流
体圧力差の各増減に呼応して水路９０を通る流体の流れ
を制御できる必要な程度に、前記領域Ｒ近接表面９０と
交差するように、位置づけられている。

ここに述べる形式の円筒状圧縮部材の寸法の典型的な例
は、外径は約３／４吋又はそれ以下、上部および下部側
間の全長は約１／４吋、バイパス水路によりせばめられ
た側面をもつ流体制御オリフィスの直径は１／３吋又は
それ以下である。

本発明の流量制御装置が有利に使用できる応用例中には
、約５ｐｓｉから約１７５ｐｓｉの範囲の典型的な流体
圧力における機器の水の流量を約０３ｇｐｍから約３０
ｇｐｍの量に制御すること、および車両の凍結防止並び
に種々の溶液を不用にする機器の流量制御も含まれる。

特殊な応用によっては、望ましい形状のブナＮ、ニトリ
ル、エチレン−プロピレン、シリコーンおよびバイロン
ゴムが本発明に係る流量制御装置製作に有利に使用でき
る。

一個以上ある場合に、流量制御オリフィスおよび／又は
バイパス水路を対称的に配置することは望ましいけれど
も、ここに述べた方法で事実上一定な流体の流量を提供
することのできるオリフィスおよび／又はバイパス水路
の対称配置を特徴とする本発明の流量制御装置の実施態
様は本発明の範囲に含まれる。さらに又、弾性圧縮部材
が、溝つき上流側表面の一部又は全部と、シートと係合
するようにされた周囲表面よりさらに下流方向にのびる
部材の下流側の領域Ｒの一部又は全部とから成ることを
特徴とする本発明の流量制御装置の実施態様は本発明の
範囲に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図と第１Ｂ図は夫々通路を流れる流体の量を制御
する型の従来装置の側断面図と上流図を示す。 第２Ａ図と第２Ｂ図は夫々通路を流れる流体量を制御す
る従来装置の別な型の弾性圧縮部材の下流図と上流図と
を赤す。 第３Ａ図と第３Ｂ図は夫々本発明の流量制御装置の一実
施態様の側断面図と上流図とを示す。 第４Ａ図と第４Ｂ図と第４ｃ図は夫々本発明の流量制御
装置の別な実施態様の側断面図と下流図と上流図を示す
。 第５図は、本発明の流量制御装置の弾性圧縮部材の別な
実施態様の上流図を示す。 ２・・・ハウジング　４・・・通　路 ５・・・シート　６・・・シート ８・・圧縮部材　１０・・・オリフィス１２・・・表　
面　１４・・表　面 １６・・・パッド　１８・・・周　面 ２０・・・バイパス水路　２１・・・上流側２２・・外
　壁　２４・・上流側 ２５・・・直立面　２７・・外　壁 ２８・・オリフィス　３６・・・溝表面３７・・・表　
面　３８・・・連結とい４０・・プロチュバランス　４
２・・・通　路４４・・・ハウジング　４６・・・シー
ト４８・・・部　材　５０・・・流量制御装置５１・・
・上流側　５２・・表　面 ５４１．テーパ面　５６・・・下流側周面５８・・・バ
イパス水路　６４・・通　路６６・・ハウジング　６８
・・・シート７０・・・部　材　７２・・オリフィス７
４・・・端ぐり　８４・・バイパス水路８９・・・表　
面　９０・・周　面 ９２・・・水　路　９６・・・表　面 ９８・・・オリフィス　１２０・・・装　置１４０・・
・装　置 特許出願人　イートン　コーポレーション２１面の浄占
（内容に変更なし） ＦＩＧ、４ＣＦＩＧ、５ 手続辛甫正書（方式） 昭和６０年２月１５日 １、　事件の表示 昭和５９年特許願第２５１４３４号 ２、発明の名称 流量制御装置 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　アメリカ合衆国、　４４１１４　オハイオ。 クリーブラント、イー１−ン　センター（番地無し） 名　称　イーｌ−ン　コーポレーション代表者　フラン
ク　エム、サジョベック国　籍　アメリカ合衆国 ４、代理人 （１）願書の「特許出願人」の欄 （２）　図　面 （３）委任状及び同訳文 ６、補正の内容 （１）　特許出願人の代表音名を記載した願書を提出す
る。 （２）　図面の浄書（内容に変更なし）を提出する。 （３）委任状及び同訳文を提出する。 ７　添付書類の目録 （１）願　書　１通 （２）　図　面　１通 （３）委任状及び同訳文　各１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ハウジング内の通路の変動圧力下に事実」ニ一定
   な流体の流量を提供する改良された流量制御装置であっ
   て、前記タイプの装置は上流方向に面するハウジング内
   のシートと、間隔を置いて離れた上流側と下流側をもつ
   弾性圧縮部材とから成り、前記上下流側はその間にのび
   °Ｃ前記部材を通路内に除去可能に収容する寸法をもっ
   た部材の外壁内に周囲を囲まれており、前記下流側は、
   下流方向に面する周面によって囲まれた中間領ｊ或をも
   ち、かつそれから下流方向にのびる事実上対称的に間隔
   を置いて配置された複数の弾力性パッドを具備し、前記
   パッドはシートと係合して、中間領域が通路の下流側と
   流体連通にあるか否かを確めながら、部材の所定の流体
   圧力差においてシートと周面との間にのぞましい離隔関
   係を確立するようにされており、前記部材は中間領域内
   の上流側と下流側の間にのびる少くとも一個の流量制御
   オリフィスをもち、かつ周面内の上流側と下流側との間
   にオリフィスを囲んで間隔を置いて離隔した配置でのび
   る複数のバイパス水路をもち、前記オリフィスは、部＝
   １４の流体圧力差の増減に呼応する部材のシートに対す
   る伸縮に際して、通路を貫流するのぞましい事実上一定
   の流量を維持するため伸縮する寸法にされており、前記
   バソｌへは、部材の流体圧力差の増減に呼応してその間
   を流れる流体の量を制御するため伸縮して周面をシーＩ
   −の方向に移動して又シーＩ・から離隔させる寸法にさ
   れており、そして前記改良は、部材がその流体圧力差下
   に繰返す伸縮から生ずる疲労破壊に対する改良された抵
   抗をもってフラッタを減少する傾向と、前記パッドを除
   去してシーＩ−と周面間の直接停台を可能にすることと
   、そして各バイパス水路の少くとも一部の周面に近接す
   る中間領域と、部材の流体圧力差の増減に呼応して周面
   に近接した中間領域を伸縮させて水路を貫流する流体の
   流れを制御させるに必要な程度に交叉するようにバイパ
   ス水路を位置づ番づることとを特徴とする、改良された
   流量制御装置。 ２、　少くともバイパス水路の一つが部利の外壁と交叉
   して部材の上流側と下流側との間にのびる開放端の水路
   を設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ３　前記中間領域がオリフィスと周面との間に上流方向
   にのびる周面に近接したテーパー面を具備することを特
   徴とする特許請求の範囲第）項記載の装置。 ４、　オリーフイスとそれを囲みかつ下流方向に面する
   弾性部材のテーパー面との間に配置さ、Ｉした環状面を
   具備することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   装置。 ５、　前記シー１〜と弾性部材の周面とが事実上環状で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ６、　前記弾性部刊がその上流側から外壁内を上流方向
   にのびかつ部材の下流側の中間領ｊ或ど＄雲上軸方向に
   配置さＪした直立面を具備し、かつオリフィスがその直
   立面と下流側中間領域或との間を部イ」を経て伸長する
   ことを１，１′徴とする特許請求の範囲第１項争記載の
   装置。 ７、　部（４の下流側中間領域内に間隔を置いて４ｆ実
   上刻称に配置された複数のオリフィスを具備することを
   特徴とする１・、？許請求の範囲第１項記載の装置。 ８、　下流中間領域から下流方向にのびるプロチュバラ
   ンスを具備し、その回りにはオリフ、ｒスが位置づげら
   九、各オリフィスからの流体がそれにつき当って、前記
   オリフィスか１）流出する流体の集中流の衝撃から生ず
   る乱流を弱めることを特徴とする１、′ｉ許請求の範囲
   第７項記載の装置。 ９、　各オリフィスがそＪしをプロチュバランスとの間
   にのびる下流側中間領域のとい内に配置されて、オリフ
   ィスからプロチュバランスに向う流体の流れを増大する
   ようにされたことを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載の装置。 １０、前記プロチュバランスが大体において円すい形で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の装置
   。 １１、部材の上流側に、オリフィスと事実上同軸に配置
   されかつ貫流する流体の流れを増大する寸法にされた端
   ぐりを具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の装置。 １２、ハウジング内の通路を通る変動圧力下に事実上一
   定な流体の流れを提供する流量制御装置であって、前記
   装置は上流方向に面する通路内のシートと、隔置された
   一ヒ流および下流側を有する弾性部材とから成り、前記
   両側は部材の外壁内に取り囲まれ、前記外壁は両側間に
   のびて部材をハウジング内に除去可能に収容できる寸法
   をもち、前記下流側は周面によって囲まれた中間領域を
   もち、前記領域は下流方向に面して通路の下流側との流
   体連通にあることを確めながらシートに直接係合するよ
   うにされており、前記部材は中間領域内の上流側と下流
   側との間にのびる少くとも一個の流量制御オリフィスを
   有しており、前記部材はオリフィスの回りに隔置された
   上流側と下流周面との間にのびており、前記オリフィス
   は、部材の流体圧力差の増減に呼応する部材とシートと
   の伸縮に呼応して伸縮して流量を事実上一定に維持する
   ようにされており、そして前記各水路の一部が周面に近
   接した中間領域と、部材の流体圧力差の増減に呼応して
   周面に近接した中間領域を伸１ｉｔｉｉさせて水路の流
   体流を制御するに必要な程度に、交叉するように位置づ
   けら汎でいる結果、ｊ）う記部（」はその流体圧力差下
   に繰返す伸縮から生ずる疲労破壊に対する改良された抵
   抗をもってスラソタを減少する傾向をもつに至っている
   ことを特徴とする流量制御装置。 １３、中間領域が、オリフィスと周面との間を」二流方
   向にのびるテーパー面を周面に近接して具備することを
   特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １４、オリフィスとそれを囲みかつ下流方向に面する弾
   性部材のテーパー面との間に配置された環状面を具備す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の装置
   。 １５、シートと弾性部材周面が事実上環状であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １６　前記弾性部材がその上流側から外壁内を上流方向
   にのびかつ事実上下流側中間領域に刻して軸方向に配置
   された直立面を具備し、かつオリフィスが直立面と下流
   側中間領域との間を部材を介してのびることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １７、部材の下流中間領域内に、間隔を置いて離間した
   事実上対称に配置された複数のオリフィスを具備するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の装置。 １８、部材の下流中間領域から下流方向にのびるプロチ
   ュバランスを具備し、その回りには、オリフィスが位置
   づけられ、各オリフィスからの流体かそれにつき肖って
   、前記オリフ、ｒスカ１ら流出する流体の集中流の衝撃
   から生ずる乱流を弱めることを特徴とする特許請求の範
   囲第１７項記載の装置。 １９、各オリフィスがそれとプロチュバランスとの間に
   のびる下流中間領域のとい内に配置されて、オリフィス
   からプロチュバランスに向う流体の流れを増大するよう
   にされたことを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載
   の装置、２０、少くともバイパス水２（１の一つが部４
   ．ｉの外壁と交叉して部材の上流側と下流側との間にの
   びる開放端の水路を設けることを特徴とする特Ｆｌ請求
   の範囲第１２項記載の装置。 ２１、プロチュバランスが大体において円ずい形である
   ことを特徴とする４・、テ許請求の範囲第１８項記載の
   装置。 ２２、シートと下流側周面が事実上環状であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１２項記載の装置。 ２３、部材の上流側に、各オリフィスと事実上同軸に配
   置されかつ貫流する流体の流れを増大する寸法にされた
   端ぐりを具備することを特徴とする特許請求の範囲第１
   ２項記載の装置。