(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の壁部、側部壁部、上記第１の壁部と対面する基底部に形成された流体入口、および流体出口を具備し、力駆動バルブ要素を囲むように構成された第１の室部と、
上記第１の室部の上記第１の壁部および上記側部壁部を囲むように構成されて基準圧力口と連通する第２の室部と、
上記第２の室部を囲み、上記流体出口に流体連通されるフィードバック入口に流体連通される第３の室部とを有し、
上記力駆動バルブ要素は、本体と、この本体に形成された開口とを有し、上記本体を、上記第１の室部の上記第１の壁部の内面と上記基底部との間に、上記開口を上記流体入口に整合させて配置し、
上記第３の室部の内部の圧力は、閾値圧力を下回るとき、上記第２の室部の頂部壁部を上記基底部側にゆがめる力を上記第２の室部に加えず、上記第２の室部の上記頂部壁部の内面と上記基底部とが充分に離間して、上記第１の室部の上記第１の壁部の上記内面と上記力駆動バルブ要素の上記本体との間に第１の間隙があるようになし、かつ／また、上記基底部と上記力駆動バルブ要素の上記本体との間に第２の間隙があるようになし、流体が、上記第１の壁部の上記流体入口、上記力駆動バルブ要素の上記開口、上記第１の間隙、および、上記第１の壁部の上記流体出口からなる流路に沿って、および／または、上記第１の壁部の上記流体入口、上記第２の間隙、および、上記第１の壁部の上記流体出口からなる流路に沿って、流れ、
上記第３の室部の内部の圧力は、閾値圧力より大きいときに、上記第２の室部に加わり上記第２の室部の上記頂部壁部を上記基底部側にゆがめる力を生じさせ、上記第２の室部の上記頂部壁部の歪みにより上記第１の室部の上記第１の壁部がゆがめられて上記第１の壁部の上記内面が上記基底部に近づくように作用する圧力安定化器組立体。
【請求項２】
上記第１の室部の上記第１の壁部のゆがみの量が、上記力駆動バルブ要素の閉止状態へ、または閉止状態からの移動の量に正比例の関係で対応し、上記駆動バルブ要素の上記本体は、上記閉止状態において、上記第１の室部の上記第１の壁部と上記基底部との間で押圧され、それまで形成されていた上記第１の間隙および／または上記第２の間隙を閉じて上記力駆動バルブ要素が上記流体入口をシールして上記流体入口から上記流体出口への流れを阻止する請求項１に記載の圧力安定化器組立体。
【請求項３】
上記第１の室部の上記第１の壁部のゆがみは、上記力駆動バルブ要素を上記第１の室部の上記第１の壁部と上記基底部との間で押圧して上記力駆動バルブ要素の上記本体がそれまで形成されていた上記第１の間隙および／または上記第２の間隙を閉じて上記流体入口をシールして上記流体入口から上記流体出口への流体の流れを阻止するのに充分である請求項１に記載の圧力安定化器組立体。
【請求項４】
上記流体入口および上記流体出口は同一平面にある請求項１〜３のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
【請求項５】
上記第１、第２または第３の室部の任意の１つに存在する機構要素が、任意の他の室部に入り込まない請求項１〜４のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
【請求項６】
上記フィードバック入口からの流体の流れから形成された圧力が、上記力駆動バルブ要素を開状態から閉状態に遷移させるのに充分なほど大きい請求項１〜５のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
【請求項７】
複数のポートを有するパイプ組立体に固着された請求項１〜６のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
【請求項８】
上記第１の室部の頂部と直交し、上記第１の室部の頂部へ向かう力ベクトルを含む印加外部力が、上記力駆動バルブ要素を閉位置へ移動させるように、上記第１、第２、および第３の室部が構成される請求項１〜７のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
【請求項９】
力拘束要素をさらに有し、上記力拘束要素は上記第２の室部の歪みに抗する力を加える請求項１〜８のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
【請求項１０】
複合要素をさらに有し、上記複合要素は上記第１の室部の壁および上記力抑制要素を有する請求項９記載の圧力安定化器組立体。
【発明の詳細な説明】
【関連特許文献の相互参照】
【０００１】
この特許出願は、「流体マニホールドおよびその方法」という名称の米国特許出願第１２／０５３，３６６号（代理人ドケット番号２２６９．０６０ＵＳ１）、「流体制御システムおよびその製造方法」という名称の米国特許第１２／０５３，３７４号（代理人ドケット番号２２６９．０６１ＵＳ１）、および「流体分散システムおよび関連方法」という名称の米国特許第１２／０５３，４０８号（代理人ドケット番号２２６９．０６７ＵＳ１）の１つまたはそれ以上と関連し、その明細書の記載は参照してここに組み入れる。
【技術分野】
【０００２】
この特許文書は全体として流体制御要素に関する。それにより限定されるわけではないが、より具体的には、この特許文書は、燃料電池、その他に用いられる圧力安定化器組立体に関する。
【背景技術】
【０００３】
電子要素、たとえば、携帯型電子装置はその寸法がより小さくなり、それでいて性能がより増大する傾向を持つ。電子要素は小さな寸法に設計され、洗練され複雑な技術を組み込むので、関連する電源の需要が増大している。
【０００４】
電源の一例は燃料電池システムである。携帯型、または他の小型発電用途に用いられる燃料電池電源は小さくコンパクトは要素（たとえば、流体圧力安定化器、バルブ、逆止弁、インターフェースポート）を要請し、これらは全体のシステムエネルギ密度を大きなものに維持するように構成されている。また、そのような小さな、または、「ミクロ」な燃料電池システム内で使用される要素は、より複雑でないバッテリ電源と競合できるように低コストで製造可能でなければならない。これら要素がかさばったり、製造時に過大な精度を必要とするならば、燃料電池の利点の多くが減殺されてしまう。体積利用度が貴重である場合に燃料電池がバッテリを置き換える用途をでは特に当てはまる。
【０００５】
より小さな燃料電池を製造するために、種々の先進的な技術的要請が満たされねばならず、同時に省スペースの要請を満たす必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許明細書第４２３０２６６号明細書
【特許文献２】米国特許明細書第３４８５２５９号明細書
【発明の開示】
【０００７】
本発明者は、全体として小型で、薄身である、圧力安定化器組立体を含む、コンパクトな流体制御要素に対して需要があることがわかった。これは、有利なことに、ピボット、往復動部材、またはゴムや金属の隔膜を含む圧力安定化器を製造するのに必要な精度が要求されず、コストも対応する程度のものとすることができる。この発明の実施例は慣用的な設計に比べてより小さく、より薄く、より低コストで製造できる。現行の要素設計は、往復動またはピボット動作を行う部材を含み、また、ゴムや金属の隔膜を利用し、繰り返し機能特性を伴いつつ、小さな、またはマイクロスケールで、構築するのは困難であり、高価であることがわかった。
【０００８】
この発明は圧力安定化器組立体を実現する。この組立体は第１の室部を含む。この第１の室部は、力駆動バルブ要素を囲むように構成される。第１の室部は、また、流体入口を囲むように構成される。さらに、第１の室部は、流体出口を囲むように構成される。この組立体は、第２の室部を含む。第２の室部は第１の室部を囲むように構成される。第２の室部は基準圧力口に連通する。組立体は第３の室部を含む。第３の室部は第２の室部を囲むように構成される。第３の室部はフィードバック基準口を囲むように構成される。力駆動バルブ要素は第１の室部の外に延びない。
【０００９】
この発明は圧力安定化器組立体を製造する方法を実現する。この方法は、平面流体マニホールドを形成し、または提供することを含む。マニホールドは流体入口を含む。また、マニホールドは流体出口を含む。マニホールドは、また、基準圧力口を含む。マニホールドは、また、フィードバック入口を含む。この方法は、また、第１の室部を形成し、または提供することを含む。この方法は、また、第２の室部を形成し、または提供することを含む。さらに、この方法は、第３の室部を形成し、または提供することを含む。この方法は第１の室部をマニホールド上に配置することを含む。第１の室部は、これが力駆動バルブ要素を囲むようにマニホールド上に配置される。第１の室部は、これが、また、流体入口を囲むようにマニホールド上に配置される。第１の室部は、これが、また、流体出口を囲むようにマニホールド上に配置される。この方法は第２の室部をマニホールド上に積み重ねることを含む。第２の室部は、これが第１の室部を囲むように、マニホールド上に積み重ねられる。第２の室部は、これが基準圧力口に連通するように、マニホールド上に積み重ねられる。この方法は第３の室部をマニホールド上に積み重ねることを含む。第３の室部は、これが第２の室部を囲むように、マニホールド上に積み重ねられる。第３の室部は、これがフィードバック入口を囲むように、マニホールド上に積み重ねられる。この方法は、また、これら室部の一部を平面マニホールドに結合することを含む。
【００１０】
この発明は圧力安定化器組立体を実現する。この組立体は第１の室部を含む。この第１の室部は、力駆動バルブ要素を囲むように構成される。第１の室部は、また、流体入口を囲むように構成される。さらに、第１の室部は、流体出口を囲むように構成される。この組立体は、第２の室部を含む。第２の室部は第１の室部を囲むように構成される。第２の室部は基準圧力口に連通する。組立体は第３の室部を含む。第３の室部は第２の室部を囲むように構成される。第３の室部はフィードバック基準口を囲むように構成される。組立体は、また、力拘束要素を含む。この力拘束要素は第２の室部の歪みに抗する力を加える。組立体は、また、複合要素を含む。この複合要素は第１の室部を含む。複合要素は、また、力拘束要素を含む。力駆動バルブ要素は第１の室部の外に延びない。第３の室部の圧力が閾値圧力より大きいと、力が第２の室部に加わり、これにより第２の室部がゆがむ。第２の室部がゆがむと、つぎに、第１の室部がゆがむ。第１の室部が十分にゆがむと力駆動バルブ要素が閉じるように構成されている。力駆動バルブ要素が閉じると流体入口から流体出口への流体の流れが妨げられる。フィードバック入口を通じた流体の流れから形成される十分な圧力により、力駆動バルブ要素が開位置から閉位置へと移動させられる。複合要素は第２の室部の壁の少なくとも一部を含む。
【００１１】
本組立体および方法のこれら、または、他の例、利点、および特徴は、部分的に詳細な説明において示され、これは以下のとおりであり、当業者にとっては、以下の説明および図面を参照することにより、または、これを実施することにより、一部が明瞭になるであろう。
【００１２】
図は、必ずしもスケールに即したものではないけれども、この図において、類似の番号は各図において同様の要素を説明する。類似の番号が異なるサフィックス文字を伴う場合には、類似の要素の異なる例を示す。図面は、この文書中で検討される種々の実施例を、事例として、制限する意図でなく、全般的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】移動可能なポペットを含む従来の圧力安定化器を、高圧力領域および低圧力領域の間の平面で切断する断面図である。
【図２】移動可能なポペットを含む他の従来の圧力安定化器を、高圧力領域および低圧力領域の間の平面で切断する断面図である。
【図３】少なくとも１実施例に従って構築された、小型の、またはマイクロ流体用途に用いられる圧力安定化器組立体の一部の断面図である。
【図４】少なくとも１実施例に従って構築された、小型の、またはマイクロ流体用途に用いられる圧力安定化器組立体の一部の断面図である。
【図５】少なくとも１実施例に従って構築された、小型の、またはマイクロ流体用途に用いられる圧力安定化器組立体の一部の断面図である。
【図６】少なくとも１実施例に従って構築された、小型の、またはマイクロ流体用途に用いられる圧力安定化器組立体の一部の断面図である。
【図７】少なくとも１実施例に従って構築された、小型の、またはマイクロ流体用途に用いられる圧力安定化器組立体の一部の断面図である。
【図８】少なくとも１実施例に従って構築された、小型の、またはマイクロ流体用途に用いられる圧力安定化器組立体の一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［定義］
ここで使用されるように、「流体」は、気体状水素、任意の炭化水素、例えば、ブタンまたはプロパン、アルコール、例えば、メタノール、蟻酸、または他の液体、例えば、水、水溶液のような、液体、または、気体を指し、任意の有機溶媒を含んでよい。任意の流体はオプションとしてその中に溶解した溶質を含んでよい。いくつかの実施例において、流体は任意の燃料改質プロセスからのリフォーメートを含んでよい。例えば、流体は化石燃料改質プロセスにより発生させられた水素ガス、例えば、天然ガスの改質により発生させられた水素ガスを含んでよい。他の例において、流体は、メタノール、プロパン、ブタン、または蟻酸の改質により発生させられた水素ガスを含んでよい。例において、リフォーメートはめったには純粋なガスではなく、むしろ、特定のガス、例えば、水素を豊富に含み、ある程度、他のガス、例えばＣＯ２およびＣＯを含む。
【００１５】
ここで使用されるように、「ベルビルワッシャー」（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ  ｗａｓｈｅｒ）は、当業者により知られている任意の適切なベルビルワッシャーを指し、代替的には、円錐ディスクバネ、円錐バネワッシャー、ディスクバネ、ベルビルバネ、またはカップバネワッシャーを指す。このバネはフラストコニカル形状（円錐台）、例えば、垂直方向に向いた円錐を任意の厚さで水平にスライスしたものであり、ワッシャーにバネ特性を付与する。
【００１６】
ここで使用されるように、「マニホールド」は流体を直接に搬送できるパイプまたはチャネルの任意の組立体である。例えば、マニホールドは、「流体マニホールドおよびその方法」という名称の米国特許第１２／０５３，３６６号（代理人ドケット番号２２６９．０６０ＵＳ１）に開示されている任意のマニホールドを含んでよい。
【００１７】
［説明］
従来の圧力安定化器組立体１０が図１に示される。この圧力安定化器組立体１０は、高圧入口領域１２および低圧入口領域１４を含む。２つの領域１２、１４は分離されているけれども、稼働「ポペット」１６で満たされた開口１３を介して繋がっており、ポペット１６はこれら領域の間の境界を横切り、バルブを形成する。ポペット１６は、低圧力領域１４の柔軟な隔膜壁１５と接触する。動作においては、低圧力領域１４の圧力が低いときには、隔膜壁１５の外側に加わる力がポペット１６を比較的下方の方向に押して、バルブを開にする。高い圧力の流体が高圧力領域１２から低圧力領域１４へと流るときに、低圧力領域の圧力が増大し、反対の力を隔膜壁１５に内側から加える。圧力が増大し続けるときに、外側および内側の力が平衡する点が到達すると、ポペット１６はもはや押し下げられず、バルブがシールされ、さらに高圧力領域１２から低圧力領域１４へと流れ込むことが阻止される。
【００１８】
ポペット１６に関連するバネ要素の剛性と、隔膜壁１５の寸法を注意深く選択することにより、外部および内部の力が平衡するポイントが選択されて所望のとおり操作される。この圧力安定化器組立体１０において、ポペット１６がバルブおよびシール要素を形成し、そのため、堅固の程度および組み込まれたきついシーリング要素を必要とする。
【００１９】
図２は、他の従来の圧力安定化器組立体２０を示す。この圧力安定化器組立体２０は、エッチングされた、または他のマイクロ製造技術で製造された層を用いて製造されてよい。図１に示される圧力安定化器組立体１０と同様に、組立体２０はポペット２６を含み、これが隔膜２５に結合され、高圧力領域２２および低圧力領域２４の間の平面を交差する。本発明者は、高圧力領域と低圧力領域との間を延びるポペットまたはポペット類似の機構を採用する圧力安定化器組立体１０、２０を構築するには、ポペット形成および安定化器のシール構造の双方で極めて良好な精度を必要とし、このため、安定化器組立体の設計およびその製造方法に制約があることを見出した。
【００２０】
図３〜８は種々の圧力安定化器組立体を示し、これらは、図１および図２の組立体と異なり、全体寸法が小さく、薄みであり、大規模に、かつ比較的低コストで、繰り返し製造でき、またポペットバルブ、ピボット、往復動部材、またはゴムや金属製の隔膜の使用を回避できる。例えば、図３〜８の圧力安定化器組立体は、許容誤差が厳しい部品をモールドまたは成形部品に限定することができるので、廉価で組立てることができる。この結果、製造時の、組立体整合許容誤差は、他の圧力安定化器組立体、例えば、図１および図２の組立体に比較して減殺される。これらの圧力安定化器組立体は小さな、またはマイクロ流体用途、例えば、燃料電池システムに実用性を見出せる。組立体により安定化される流体はここで定義されるような任意の流体であってよい。
【００２１】
本圧力安定化器組立体は種々のオプションを含んでよい。いくつかの例において、組立体は廉価な製造プロセスを用いてモールドまたは成形される部品を含んでよい。いくつかの例において、ポリマー材料を用いて組立体を形成してよい。いくつかの例において、金属材料を用いて組立体を形成してよい。単一のシール部品を用いてよく、圧力安定化器組立体設計を、このシール部品の寸法に比較的拘泥することなく構成できる。種々の例において、圧力安定化器組立体の部品は、高圧力および低圧力領域の境界を通じて挿入されない。したがって、これら安定化器組立体は、同心円または他の配列の部品を積み上げ、結合して高圧力、低圧力、および基準圧力の室部を形成できる。各室部は共通の分散プレナムを通じて流体を連通させてよい。流体のきついシールは１つのプレナム中に形成されてよい。
【００２２】
図３は、少なくとも１つの実施例に従って構築された圧力安定化器組立体１００の模式的な断面図を示す。圧力安定化器組立体１００は平面流体分散マニホールド１１０の表面上に形成されてよい。
【００２３】
動作において、実働の圧力安定化器は所与の高圧力の入力および安定化されたより低圧力の出力を具備する。図３は、安定化器組立体１００の入口および出口を記述する管およびポートを示す。具体的には、流体マニホールド１１０は、流体入口１４０に連結する流体入口管１２０と、流体出口１５０および出力流体フィードバック口１６０に連結する流体出口管１３０とを含んでよい。これら管および口（ポート）は流体分散マニホールド１１０中に構築でき、これは完成された圧力安定化器組立体１００の一部として含まれても、含まれなくてもよい。
【００２４】
圧力安定化器組立体１００は複数の入れ子状の室部、例えば３つの入れ子状の室部（第１の室部１８０、第２の室部１９０、および第３の室部２００）を含んでよく、これらは流体分散マニホールド１１０の表面に配列される。流体分散マニホールド１１０は、１のプレナムまたは領域から他方へ種々の圧力の流体を搬送するための複数の経路を含んでよい。組立体１００中の室部の入口および出口はすべて流体分散喪にホールド中において同一平面であってよい。
【００２５】
図示の例において、第１の室部１８０の周囲は流体分散マニホールド１１０の頂部または上側の表面に結合されてよく、流体入口１４０および流体出口１５０を囲んでよい。結合は第１の室部１８０の周囲のまわりのシールを形成してよい。力駆動バルブ要素２６０が第１の室部１８０の内部に配置保持されてよく、これは第１の室部１８０の比較的頂部の表面２１０に付着しても、第１の室部１８０の底に付着してもよいけれども、頂部表面２１０内に埋め込まれた機構、例えば、第１の室部の頂部内に埋め込まれたシール要素保持機構３１０によりその場に保持される。力駆動バルブ要素２６０をその場に保持する代替的な方法も採用でき、これは例えばバルブ要素を保持するために流体分散マニホールド１１０中に埋め込まれた機構を採用してよい。第１の室部１８０は、柔軟性のある室部壁２４０を含んでよく、これにより、十分な力が頂部表面２１０の頂部に加わったときに第１の室部の壁２４０が崩れ、または、歪むように構成され、この結果、力駆動バルブ要素２６０が圧縮されて流体入口１４０をシールする。この結果、流体入口１４０から流体出口１５０への流体の流れを阻止できる。第１の室部の壁２４０が崩れ、または、ゆがむときに、頂部表面２１０も歪んでよい。代替的には、十分な力が頂部表面２１０の頂部に加わったときに、頂部表面２１０のみが歪む。この発明の実施例においては、十分な力が頂部表面２１０の頂部に加わったときに、壁２４０および頂部表面２１０に任意の組み合わせで、任意の割合で、歪んで、力駆動バルブ要素２６０が圧縮されて流体入口１４０をシールするようになして良い。
【００２６】
第２の室部１９０は、第１の室部１８０の上で入れ子状に配置されて、完全に第１の室部１８０を包囲して良い。第２の室部１９０の周囲は流体分散マニホールド１１０の上側表面の頂部に結合されて流体のきついシールを形成して良い。第２の室部１９０は堅固な頂部表面２２０と柔軟性のある壁部２５０を含んで良い。第２の室部１９０は、１または複数の力抑制要素（例えば、バネまたは力抑制要素）２７０を含んでもよく、これらは、流体分散マニホールド１１０の頂部表面および第２の室部の頂部表面２２０の間で動作してこれら２つを充分に分離するように押す。第２の室部１９０はさらに基準圧力口１７０を囲んで良い。基準圧力口１７０は、入口圧力でも出口圧力でもない基準圧力と連結できる。いくつかの実施例において、基準圧力口１７０は雰囲気圧力へと開放されている。
【００２７】
第２の室部１９０の頂部表面２２０に外部から充分な力が加わるときに、柔軟性のある第２の室部の壁が崩れ、または歪むように構成されて良く、これにより、１または複数の力抑制要素２７０が、例えば、頂部２２０が第１の室部の頂部表面２１０に接触するまで、圧縮される。力が充分な大きさのものであれば、力は、第２の室部１９０の頂部表面２２０を通じて第１の室部１８０の頂部表面２１０に伝達され、これにより、第１の室部１８０が歪んで力駆動バルブ要素２６０を閉位置へと押す。
【００２８】
第３の室部２００は第２の室部１９０を完全に囲んで良く、その周囲は流体分散マニホールド１１０の頂部または上側表面に結合されえ流体のきついシールを形成して良い。第３の室部２００は出力流体フィードバック口１６０をも囲んで良い。いくつかの例において、第３の室部の壁部２３０または第３の室部の任意の他の部分が実質的な堅固さで構築されて不必要な力伝達を行わないように構成してよい。
【００２９】
動作においては、高圧力の流体が流体入力管１２０に入ることができ、入力流体口１４０を介して第１の室部１８０に搬送される。流体の圧力の下で、第１の室部１８０は伸長して（例えば、ゆがみ）、力駆動バルブ要素２６０が、流体の入力流体口１４０から出力流体口１５０への経路を阻止しない。このため、流体は自由に入力流体口１４０から出力流体口１５０へ流れ、出力流体管１３０に至る。出力流体管１３０において圧力が増大すると、流体は実質的に出力フィードバック口１６０を通じて第３の室部２００へと流れる。第３の室部２００の圧力が増大していくと、力が第２の室部１９０の頂部表面２２０に加わる。この力は、第２の室部１９０に囲まれている１または複数のバネすなわち力抑制部材２７０に抗して作用し、実際に、第２の室部１９０を流体マニホールド１１０の方向に歪ませる。この歪みが充分に大きくなり、第２の室部１９０の頂部表面２２０が第１の室部１８０の頂部表面２１０と接触すると、力駆動バルブ要素２６０が圧縮されてシールを形成し、組立体１００を通じた流体の流れを停止させる。
【００３０】
流体が出力流体管１３０から取り除かれると、第３の室部２００の圧力は減少させられ、ある時点で、第１の室部１９０中のバネまたは力抑制要素２７０の抑制力が第２の室部１９０を拡張させ、この後、第１の室部１８０が拡張可能になり、これにより、圧縮の動作が繰り返される。所定の流体の流れ速度に対して、平衡が確立され、ここでは、第３の室部２００の圧力が比較的一定になり、力駆動バルブ２６０がほぼ同一位置に止まり、出力圧力が比較的一定になる。ガスまたは他の液体の流れが変化すると、安定化器組立体１００は自動的に調整して新たな平衡状態を確立する。
【００３１】
バルブ２６０は異なる状態で動作してよい。バルブ２６０は閉じてよく、この場合、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲された第１の室部１８０の頂部２１０の領域に加わる力と、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲されていない第１の室部１８０の頂部２１０の領域に加わる力とは必ずしも同じではない。バルブ２６０は開であってよく、この場合、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲された第１の室部１８０の頂部２１０の領域に加わる力と、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲されていない第１の室部１８０の頂部２１０の領域に加わる力とは、大体、同じである。開および閉の状態の間で、バルブが実際上無限の数の部分的に開な状態であってよく、この場合、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲された第１の室部１８０の頂部２１０の領域に加わる力と、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲されていない第１の室部１８０の頂部２１０の領域に加わる力とは必ずしも同じではない。ここで、「バルブ２６０のシール用周囲によって包囲された領域」はこれが閉止（シール）状態のときにバルブ２６０の周囲内に包囲される領域を指す。
【００３２】
圧力安定化器組立体１００により取得される、所定の入力圧力に対する出力圧力は、出力および入力圧力の差分に関係する。制御された出力圧力は入力圧力が増大するときに増大する。いくつかの実施例において、所定の入力圧力とこれに対応する出力圧力の差分はほぼゼロであるか、または出力圧力が入力圧力より大きい（例えば、入力圧力が減少し、または他の圧力源が出力圧力を増大させる）。バネすなわち力抑制要素の力と、基準圧力からの力とが、組合わさって、第２の室部１９０の頂部表面２２０に加わる出力フィードバック圧力と、入力圧力および第１の室部１８０の頂部表面２１０の種々の部分に加わる第１の室部１８０内の圧力と相互作用して、バルブが閉状態か、部分的に開か、完全に開状態かを決定する。第２の室部１９０の頂部表面２２０の面積、バネ定数、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲された第１の室部１８０の頂部２１０の面積、および、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲されていない第１の室部１８０の頂部２１０の面積を調整することにより、具体的な流速および具体的な入力圧力に対して、出力および入力圧力の所望の差分を生成する、この発明の実施例を製造できる。当業者は、これら２つの室部の頂部の相対的な寸法選定やバネ定数の詳細は幾何学的な相互作用を用いて決定できることを容易に理解できる。例えば、第１の室部１８０の頂部表面２１０の面積は第２の室部１９０の頂部表面２２０の面積より小さくされてよい。一例において、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲されていない第１の室部１８０の頂部２１０の面積は、バルブ２６０のシール用周囲によって包囲された第１の室部１８０の頂部２１０の面積に較べて小さくて良い。以下の図８の説明において、この発明の実施例内の力の相互作用について検討が加えられる。
【００３３】
圧力安定化器組立体１００はピボット動作の部品または往復動表面を必要とせず、また、明瞭な隔膜型のシールも必要でない。その代わりに、１または複数の室部が充分な外部からの印加力の下で崩れにように構成された柔軟性のある壁を含んでよい。組立体１００において、ポペットを伴わず、また、組立体１００のどの部分も、任意の２つの室部の間の境界を通り抜けて挿入される必要がない。バルブ要素２６０は第１の室部の外に伸びない。この圧力安定化器組立体１００内に使用されるバルブ要素２６０は主に平坦であってよく、バルブを駆動するために加わる力は、安定化器組立体１００の頂部または底部と直交しバルブシートと反対の力成分を有する。この相対的な位置決めはバルブ配列の設計を単純化し、これは、例えば、流体入口１４０を通じる突起が必要とされないからである。
【００３４】
ポペットおよび対応するバルブシートを小さなスケールで製造するのは高価であり、また、困難である。この発明では、ポペットおよび対応するバルブシートを使用するのを避けることにより、バルブ構造の種々の層の相対位置に間の精度要求を小さくしてより小さな圧力安定化器バルブを製造できる。また、ポペットおよび対応するバルブシートを使用するのを避けることにより、圧力安定化器の実施例は極めて薄型に製造できる。
【００３５】
図３に示される圧力安定化器組立体１００の利点は、種々の材料を種々の部品に採用できることであり、最少で、材料の互換性が必要とされる。例えば、室部１８０、１９０、２００は室部の頂部に所望の剛性を付与し、室部が動く事を可能にするように室部の壁に柔軟性を付与する任意の材料で製造して良い。そのため、室部は、種々の厚さに形成する種々の材料で製造されて良く、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリオレフィン、または他のタイプのエンジニアリングプラスチックを含むプラスチック、または金属で製造されて良い。いくつかの実施例において、個々の室部について、室部の頂部および壁を同一の材料で製造せず、また、他の実施例においては、室部の頂部および壁は同一の材料を含む。いくつかの実施例において、１つの室部の頂部または壁が他の室部の頂部または壁と異なる材料で製造されて良く、他方、他の実施例において、１の室部の頂部または壁は他の室部の頂部または壁と同一の材料を含む。
【００３６】
単一の材料が剛性および柔軟性の所望の組み合わせを伴うように製造できないならば、１または複数の室部を、１つの材料料より多くの材料を含む複合構造として形成して良い。図４は、２つの異なる材料を含む複合室部の分解図を示す。図４に示される複合室部は、第１の室部１８０を充分に包囲でき、第２の室部１９０を形成する。この例において、室部構造は、第１の材料を用いて柔軟な側壁と、流体基体に結合されてなる、全体として気体または流体シール構造を含むように設計されている。剛性強化部材３３０が室部の側壁の頂部または上側表面に連結され、これが室部の頂部表面を堅固になし、室部の所望の機能を可能にする。類似の複合構造を、当該圧力安定化器組立体中の他の室部用に採用してよい。柔軟性の厚室部を堅固にするのに適切な材料は、プラスチック、金属、セラミック、または有機材料、例えば、木材、繊維ボードを含んで良い。
【００３７】
種々の例において、圧力安定化器組立体１００を望むように機能させるためには、その室部の各々が、室部の壁部構造を流体基体１１０に結合させることにより、部分的に製造される。結合は任意の適切な手段によってよく、これは接着剤、溶剤溶接、超音波溶接、レーザ溶接、拡散結合、または、室部壁部材を流体気体材料に連結するために任意の他の方法を含む。このようにして得た結合は、内部流体圧力に起因する力に抗するための充分な強度を有し、組立体の寿命期間に渡って長持ちするのに充分な堅牢性を有さねばならず、流体が安定化器組立体１００からもれるのを防止し、阻止するようなシールを形成しなければならない。
【００３８】
圧力安定化器組立体１００の中で使用される力駆動バルブ要素２６０は種々のデザインにできる。先に検討したように、組立体１００の予想される性能（例えば、所与の入力圧力および流速に対して入力および出力圧力の間の差分はどれほどか）を計算する際に、安定化器組立体１００中の入力圧力に対する出力圧力の比を決定するのは、バネ定数および基準圧力に加えて、第１および第２の室部の頂部２１０および２２０の寸法の比である。しかしながら、他の実施例においては、バルブ２６０のシール周囲により包囲された第１の室部２１０の面積に対する第２の室部の頂部２２０の比、または、バルブ２６０のシール周囲により包囲される面積を含まない第１の室部の頂部２１０の面積に対する第２の室部の頂部２２０の比の一方、または任意の比率に基づいて双方が、バルブの設計に依存して、また装置の他の要素の設計に依存して、組立体１００の予測される性能を計算するのに用いられて良い。
【００３９】
入力口１４０を覆う、またはその回りのシールを形成する任意の方法を、採用でき、これは圧縮ガスケット、Ｏ−リングまたは他の力駆動バルブ要素を採用する。バルブ要素２６０に用いられる材料は、種々の例において、入力流体により誘導される環境に耐えることができなければならない（例えば、バルブ材料は、入力流体の圧力、温度、および他の化学特性に対処し、また適切なシールを維持しなければならない）。
【００４０】
いくつかの例において、組立体中において採用されるバネまたは他の力抑制要素が第２の室部の頂部表面２２０に抑制力を付与できる。１または複数のバネすなわち力抑制要素に関してバネ定数を調整することにより、第２の室部の頂部２２０を第１の室部の頂部２１０へ変位させるのに必要な出力圧力を調整できる。適切な抑制力を実現する他の方法も採用され、抑制力が第２の室部の頂部２２０に渡ってほぼ均一に分散されて第２の室部１９０が歪むときにこの第２の室部１９０の一貫性のある動きを支持するようになっている。複数の個別のバネまたは力抑制部材１７０を採用して良く、これは、例えば、小さなコイルバネ、圧縮フォーム、弾性インサート等を含む。単一のバネワッシャーも採用して良く、これは、とくに、安定化器が径方向に対称性を伴う実施例で採用される。バネワッシャーは全体として堅固な材料から製造でき、機構が埋め込まれて所望のバネ特性を付与する。ベルビルワッシャーも採用されて良い。いくつかの実施例において、室部の壁の少なくともいくつかが、第２の室部１９０の頂部表面２００に力抑制効果を付与する材料から製造されて良い。１例において、第２の室部の壁の少なくともいくつかが、力抑制効果を付与する材料から製造されて良い
【００４１】
いくつかの例において、バネまたは他の力抑制要素２７０は省略できる。そのような実施例において、基準圧力からの力が、第２の室部１９０の頂部表面２２０へに加わる出力フィードバック圧力の力の、入力圧力の力と、第１の室部１８０の頂部表面２１０の種々の部分に加わる第１の室部１８０内の圧力との相互作用と組合わさって装置の性能を決定する。
【００４２】
図３の圧力安定化器組立体１００は種々の形状を前提にでき、これは、円、不規則な矩形、四角、多角形等を含む。室部の全体として円形な形状は、径方向に対称的で組立時の保管方位を必要としない部品の製造を可能にする上で便利である。しかしながら、いくつかの例において、キー付けされた機構または非円形形状を実現することが望まれる。いくつかの例において、圧力室部の形状を修正して付加的な機能を実現することは有益である。例えば、室部の形状は、室部の壁が部品の室部内に動きを拘束するように作用するように修正して良い。
【００４３】
図５は、圧力安定化器組立体内で使用される第１の室部１８０の模式的な断面図を示す。この例において、図３の例と同様に、第１の室部の頂部２１０は平坦ではなく、Ｏ−リングの力駆動バルブ要素２６０を保持するように構成された形付け領域３１０を含むように修正されている。この場合、図３の例と同様に、第２の室部１９０が撓んで第１の室部１８０の頂部表面２１０と接触して頂部表面２１０を下方に移動させ、この頂部２１０とともに力駆動バルブ２６０も下方に移動し流体入口１４０の周囲に圧接させられてシールを行う。図５に示す例はＯ−リングの力駆動バルブ要素２６０のためのものであるけれども、室部の壁または頂部の他の修正も可能であり、シールを形成する異なる手法が採用されるならば、それが必要である。バルブ要素のための保持機構は、流れが許容されているときにはシールをマニホールドから離すように維持するように設計されてよく、また、室部の壁が過度に歪むときに、力駆動バルブ要素２６０の過剰な圧縮を阻止するための「ハードストップ」を実現するように設計されても良い。
【００４４】
部品を保持する室部の包囲を修正するのに加えて、室部機構の機能を増強させて付加的な機能を果たすようにすることも可能である。圧力安定化器組立体の設計は、３つの同心的な室部を含み、第２の室部は第１の室部および付加的なバネまたは力抑制要素を充分に含む。バネまたは力抑制要素は別々の部品として形成されて第２の室部内に実装されてよいけれども、上述のように、これは第１または第２の室部の壁の一部として形成されても良い。
【００４５】
図６は、圧力安定化器が全体として径方向に対称であるということを前提とするような構造の例の模式的な断面図を示す。径方向の対称性は必要でないけれども、説明をする上で便利である。この例では、部品は第１および第２の室部の内部にのみ含まれてよい。一体化した室部部品３２０は、単一ピースの材料から、ベルビルワッシャー機構２７０、シール要素保持機構３１０、および第１の室部の壁２４０を含むような態様で製造されて良く、ベルビルワッシャー機構２７０、上から押されたときにバネとして働く。いくつかの実施例において、第１の室部は領域３４０を基礎に置く流体マニホールドに結合されて良く、これは、シール要素のまわりの環帯を形成し入口および出口を含んでよい。オプションの結合領域３４０のために、第１の室部の壁２４０の動作はバネ要素２７０の動作から独立にすることができる。いくつかの実施例において、オプションの結合領域３４０は存在する。他の実施例において、オプションの結合領域３４０は存在しない。
【００４６】
この圧力安定化器組立体は液体および気体を含む流体の圧力を安定化することが可能である。シール要素の材料を選定することにより、もれの流れがない気体のきついシールを実現することができ、例えば、安定化器は流れが少ないまたは流れがない状態で出力圧力を維持するように構成することができる。いくつかの例において、安定化対象の流体はここで定義される任意の流体を含んでよい。いくつかの実施例において、圧力安定化器は医療用途に用いられて良い。携帯型の電源用途においては、安定化器組立体は、燃料先駆体、例えば、化学水素化物の溶液、または、水、アルコール、その他を含む、水素を生成するための反応物の圧力や流れを安定化させるために用いることができる。
【００４７】
圧力安定化器組立体は入れ子状態の室部として構築されるので、シール要素、入口、および出口圧力の状態と無関係に、外部圧力を加えることにより、バルブを作動させることができる。例えば、大きく充分な力が外部ソースから第３の室部の頂部に加わると、第３の室部は歪み、その結果、第２の室部の頂部を押し、さらに第１の室部の頂部を押すことになる。この力を加えることにより、シール要素が変位して入口から出口への流体の経路が閉じることになる。したがって、圧力安定化器組立体は一体化した遮断バルブを実現することができる。
【００４８】
図７は、径方向に対称な圧力安定化器組立体１００の模式的な断面図を示し、これは図６に示される実施例と類似な少なくとも１つの実施例に従って構築されたものである。図７は、安定化器組立体１００の入口および出口を記述する管およびポートを示す。具体的には、流体マニホールド１１０は流体入口１４０と、流体出口１５０および出力流体フィードバック口１６０へとつながる流体出力管１３０とを含んでよい。これらの管およびポートは流体分散マニホールド１１０中に構築されて良く、これは、完成された圧力安定化器組立体１００の一部として含まれても含まれなくても良い。
【００４９】
圧力安定化器組立体１００は第１の室部１８０、第２の室部１９０、および第３の室部２００を含んでよく、これらは流体分散マニホールド１１０の表面に配列される。第１の室部１８０の周囲は流体分散マニホールド１１０の頂部または上側の表面に結合されてよく、流体入口１４０および流体出口１５０を囲んでよい。結合は第１の室部１８０の周囲のまわりのシールを形成してよい。
【００５０】
第２の室部１９０は、第１の室部１８０の上で入れ子状に配置されて、完全に第１の室部１８０を包囲して良い。第２の室部１９０の周囲は流体分散マニホールド１１０の上側表面の頂部に結合されて流体のきついシールを形成して良い。第２の室部１９０は堅固な頂部表面２２０と柔軟性のある壁部２５０を含んで良い。一体化した室部部品３２０は、単一ピースの材料から、ベルビルワッシャー機構２７０、シール要素保持機構３１０、および第１の室部の壁２４０を含むような態様で製造されて良く、ベルビルワッシャー機構２７０、上から押されたときにバネとして働く。第２の室部１９０はさらに基準圧力口１７０を囲んで良い。基準圧力口１７０は、入口圧力でも出口圧力でもない基準圧力と連結できる。いくつかの実施例において、基準圧力口１７０は雰囲気圧力へと開放されている。
【００５１】
第３の室部２００は第２の室部１９０を完全に囲んで良く、その周囲は流体分散マニホールド１１０の頂部または上側表面に結合されえ流体のきついシールを形成して良い。第３の室部２００は出力流体フィードバック口１６０をも囲んで良い。いくつかの例において、第３の室部の壁部２３０または第３の室部の任意の他の部分が実質的な堅固さで構築されて不必要な力伝達を行わないように構成してよい。
【００５２】
図７において、変数Ｄ、７１０は第２の室部１９０の頂部２２０の直径を表す。変数Ｄｏ−ｒｉｎｇ、７２０はバルブ２６０のシール周囲の直径を表す。変数Ｐｉｎ、７３０は入力圧力を表し、変数Ｐｏｕｔ、７４０は出力圧力を表す。変数Ｐｒｅｆ、７５０は、基準圧力を表す。
【００５３】
実施例、例えば、図７に示されるような実施例においては、バルブ位置は、第２の室部１９０の頂部２２０に加わる力と、抑制要素およびバルブ２６０のシールの周囲により包囲される、第１の室部１８０の頂部２１０の領域に加わる力の双方により加わる力との差分により決定されるということを前提として、種々の部品の寸法および入口および出口圧力の間の関係を計算する方法の例は、以下のとおりである。
Ｐｉｎｍｉｎ＝最少入口圧力、Ｐｉｎｍａｘ＝最大入口圧力、Ｐｏｕｔｍｉｎ＝最少許容出口圧力、およびＰｏｕｔｍａｘ＝最大許容出口圧力として、以下の式が力の関係を記述する。
πＰｉｎ（Ｄ０−ｒｉｎｇ／２）２＋Ｆｓｐｒｉｎｇ＝πＰｏｕｔ（Ｄ／２）２
【００５４】
したがって、出力圧力がＰｏｕｔｍｉｎであるときに、フィードバック圧力によって第２の室部の頂部に加わる力が、Ｐｉｎｍｉｎ程度の小さな入力圧力で、バルブが依然として開であるように充分に小さくなるためには、Ｄはつぎの式を満たさなければならない。
Ｄ≦２（（１／πＰｏｕｔｍｉｎ）・（πＰｉｎｍｉｎ（Ｄｏ−ｒｉｎｇ／２）２＋Ｆｓｐｒｉｎｇ））１／２
【００５５】
同様に、出力圧力がＰｏｕｔｍａｘであるときに、フィードバック圧力によって第２の室部の頂部に加わる力が、Ｐｉｎｍａｘ程度の大きな入力圧力で、バルブが依然として閉であるように充分に大きくなるためには、Ｄはつぎの式を満たさなければならない。
Ｄ≧２（（１／πＰｏｕｔｍａｘ）・（πＰｉｎｍａｘ（Ｄｏ−ｒｉｎｇ／２）２＋Ｆｓｐｒｉｎｇ））１／２
【００５６】
圧力安定化器組立体は種々の寸法に製造できる。例えば、適切なサイズは、約０．０１ｍｍ、０．１ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、または２００ｍｍに等しい、図７に示すＤを含む。
【００５７】
［例１］
圧力安定化器の実用的な実施例は、ポリマー製マイクロ流体基体に接着剤で結合されたポリマー部品から製造できる。小さなＯ−リングがシール要素として使用でき、約３００ｐｓｉまでの圧力で基体のきついシールを実現できる。この例において、第１の室部の直径は約２．５ｍｍでよく、第２の室部の直径は約１４ｍｍでよく、第３の室部の直径は約１８ｍｍでよく、このため、全体の圧力安定化器組立体は、大体で、直径が約１８ｍｍの円の形状である。第３の室部の高さは２ｍｍ未満で良く、他の２つの素粒は第３の室部内に内包される。３つの室部はすべてポリエステル、ポリエステルグリコール、ポリカーボネート、またはアクリルから製造されて良く、これら部品は溶液結合により流体基体に結合される。
【００５８】
このような圧力安定化器を製造するために使用される部品の分解斜視図が図８に示される。この例は安定化器の入力口および出力口１４０、１５０を具備する流体基体１１０を示す。また、環境圧力基準口１７０も示される。Ｏ−リングのシール要素２６０は、安定化器が動作中のときに、入力口１４０の回りをシールできる。図６に示されるように、複合要素３２０がシール要素２６０、および出口１４０や入口１５０を包囲でき、これは、第１の室部１８０、第１の室部の頂部に埋め込まれたシール要素保持機構３１０、およびベルビルワッシャーバネ組立体２７０を含む（図８には詳細に示されない）。図８に示されるように、強化部材３３０が複合要素の頂部に付加されて、第２に室部の頂部を堅固にして良く、これは図４において説明した。つぎに、入れ子状の部品８２０が強化部材３３０状に配置されて良く、これが基準圧力口１７０を包囲し、第２の室部１９０を形成する。入れ子状の部品８３０が第２の室部１９０の上に配置されて良く、これが圧力フィードバック口１６０を包囲して第３の室部２００を形成する。
【００５９】
図３〜８に示す圧力安定化器組立体は平坦なマニホールド上の入れ子状の部品により組み立てることができる。そのため、この安定化器は、ピック・プレース・ロボットを使用して、または、大きなシートの形成部品を組み立て、つぎに、結合シートから組み立てた圧力安定化器を取り外すことにより製造するのに適したものにできる。複数の室部の境界を通り抜け、または、横切るように挿入される部品は必要でない。例えば、力駆動バルブ要素は第１の室部の外側には伸びない。されに、各室部は流体基体と直接に流体連通されるだけである。図３〜８の圧力安定化器組立体の許容誤差の問題は、組み立てプロセスの整合性ではなく安定化器の部品に限定できる。この結果、製造コストを小さくできる。
【００６０】
［付加的な実施例］
この発明は以下の事例的な実施例を実現する。
【００６１】
実施例１は、力駆動バルブ要素、流体入口、および流体出口を囲むように構成された第１の室部と、上記第１の室部を囲むように構成されて基準圧力口と連通する第２の室部と、上記第２の室部およびフィードバック口を囲むように構成された第３の室部とを有し、上記力駆動バルブ要素は上記第１の室部の外に延びない圧力安定化器組立体を実現する。
【００６２】
実施例２は、上記第３の室部の内部の圧力は、閾値圧力より大きいときに、上記第２の室部に加わり上記第２の室部をゆがめる力を生じさせ、この力により上記第１の室部がゆがめられる実施例１の圧力安定化器組立体を実現する。
【００６３】
実施例３は、上記第１の室部のゆがみ、および、上記力駆動バルブ要素の閉止状態へ、または閉止状態からの移動が比例する実施例１または２の圧力安定化器組立体を実現する。
【００６４】
実施例４は、上記第１の室部が十分にゆがむと、上記力駆動バルブ要素が閉じて上記流体入口から上記流体出口への流体の流れが妨げられるようになっている実施例１〜３の圧力安定化器組立体を実現する。
【００６５】
実施例５は、上記室部の上記十分なゆがみは、閾値歪みをこえる歪みを含む実施例４の圧力安定化器組立体を実現する。
【００６６】
実施例６は、上記流体入口および上記流体出口は同一平面にある実施例１〜５の圧力安定化器組立体を実現する。
【００６７】
実施例７は、上記流体入口、上記流体出口、上記基準圧力口、および、上記フィードバック入口は同一平面にある実施例１〜６の圧力安定化器組立体を実現する。
【００６８】
実施例８は、上記第１、第２または第３の室部の任意の１つに存在する機構要素が、任意の他の室部に入り込まない実施例１〜７の圧力安定化器組立体を実現する。
【００６９】
実施例９は、上記フィードバック入口からの流体の流れから形成された十分な圧力が、つぎに、上記力駆動バルブ要素を開位置から閉位置に移動させる実施例１〜８の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７０】
実施例１０は、マルチポート流体マニホールドに固着された実施例１〜９の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７１】
実施例１１は、上記室部のうちの任意の２つの間の流体の流れが上記流体マニホールド内の経路を通じて実現される実施例１０の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７２】
実施例１２は、上記第１の室部の頂部と直交し、上記第１の室部の頂部へ向かう力ベクトルを含む印加外部力が、上記力駆動バルブ要素を閉位置へ移動させるように、上記第１、第２、および第３の室部が構成される実施例１〜１１の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７３】
実施例１３は、力拘束要素をさらに有し、上記力拘束要素は上記第２の室部の歪みに抗する力を加える実施例１〜１２の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７４】
実施例１４は、上記力拘束要素は、金属コイルバネ、ベルビルワッシャー、圧縮発砲体、エラスチック発砲体、またはエラストメリック発砲体を有する実施例１３の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７５】
実施例１５は、上記第２の室部は少なくとも１つの上記力拘束要素を囲むように構成される実施例１３または１４の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７６】
実施例１６は、上記第２の室部の壁の少なくとも部分が上記力拘束要素を有する実施例１３〜１５の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７７】
実施例１７は、複合要素をさらに有し、上記複合要素は上記第１の室部および上記力抑制要素を有する実施例１３〜１６の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７８】
実施例１８は、上記力抑制要素を有する、上記複合要素の一側面はベルビルワッシャーを有する実施例１７の圧力安定化器組立体を実現する。
【００７９】
実施例１９は、上記複合要素は上記第２の室部の壁の少なくとも部分をさらに有する実施例１７または１８の圧力安定化器組立体を実現する。
【００８０】
実施例２０は、上記第１の室部、上記第２の室部、上記第３の室部、または上記力駆動バルブ要素の少なくとも１つが、ポリエステル、ポリエステルグリコール、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ナイロン、アクリル、ポリビニルクロライド、または金属を含む実施例１〜１９の圧力安定化器組立体を実現する。
【００８１】
実施例２１は、実施例１〜２０の圧力安定化器組立体として少なくとも第１および第２の圧力安定化器組立体を有するシステムにおいて、上記第１および第２の圧力安定化器組立体が直列に配列されて出力圧力に対する入力圧力の衝撃を減少させることを特徴とするシステムを実現する。
【００８２】
実施例２２は、実施例１〜２１の圧力安定化組立体を有する、燃料電池用の燃料供給システムを実現する。
【００８３】
実施例２３は、圧力安定化器組立体の製造方法であって、平面流体マニホールドを形成または供給するステップと、寸法の異なる複数の室部を形成するステップと、上記複数の室部を上記平面マニホールドの表面に入れ子状態で積み重ねるステップと、上記室部の一部を上記平面マニホールドの上記表面に結合させて請求項１〜２２のいずれかに記載の圧力安定化器組立体を実現するステップとを有する製造方法を実現する。
【００８４】
実施例２４は、圧力安定化器組立体の製造方法であって、流体入口、流体出口、基準圧力口、およびフィードバック入口を具備する平面流体マニホールドを形成まあは供給するステップと、第１の室部、第２の室部、および第３の室部を形成または供給するステップと、上記第１の室部を上記マニホールド上に配置して上記第１の室部が力駆動バルブ要素、上記流体入口、および上記流体出口を囲むようにするステップと、上記第２の室部を上記マニホールドに積み重ねて上記第２の室部が上記第１の室部を囲み、かつ上記基準圧力口と連通するようにするステップと、上記第３の室部を上記マニホールドに積み重ね、上記第３の室部が上記第２の室部および上記フィードバック入口を囲むようにするステップと、上記の室部の一部を上記平面マニホールドの上記表面に結合させるステップとを有する製造方法を実現する。
【００８５】
実施例２５は、上記第１の室部の材料特性が上記第２の室部または上記第３の室部の材料特性と異なる実施例２３または２４の製造方法を実現する。
【００８６】
実施例２６は、上記複数の室部を形成するステップは少なくとも部分的に熱成形プロセスを含む実施例２３〜２５の製造方法を実現する。
【００８７】
実施例２７は、力駆動バルブ要素、流体入口、および流体出口を囲むように構成された第１の室部と、上記第１の室部を囲むように構成されて基準圧力口と連通する第２の室部と、上記第２の室部およびフィードバック口を子込むように構成された第３の室部と、力拘束要素であって、上記第２の室部の歪みに抗する力を加えるものと、複合要素であって、上記第１の室部および上記力抑制要素を有するものとを有し、上記力駆動バルブ要素は上記第１の室部の外に延びない圧力安定化器組立体を実現する。
【００８８】
実施例２８は、実施例１〜２７の圧力安定化器組立体または方法であって、すべての要素またはオプションが利用または選択できるようにオプションとして構成される組立体または方法を実現する。
【００８９】
［付加的な注釈］
上述の詳細な説明は添付図面を参照して行われ、この図面も詳細な説明の一部を形成する。図面は、この発明が実施される具体的な実施例を、図説により示す。これら実施例は、ここでは「例」とも呼ばれる。これらの例はここで図示され説明されるものに加えて、圧力開放装置または熱開放装置の一方または双方のような要素を含んでよい。しかしながら、本発明者は、ここで図示され説明されたそれら要素のみが供給されている例も想定している。さらに、本発明者は、ここで図示され説明されたそれら要素の任意の組み合わせや置換（または１または複数の側面）を、１の具体的な例（またはその１または複数の側面）とともに用いた例、あるいは、ここで図示され説明された他の例（またはその１または複数の側面）とともに用いた例も想定している。
【００９０】
この文書で参照される、すべての文献、特許、および特許文書は、個々に参照して組み入れていても、全体としてここに参照して組み入れられる。この文書と参照されて組み入れられたこれら文書との間に一貫性のない使用がある場合には、組み入れられた参照注の使用はこの文書の使用を補充するものとして把握すべきであり、一貫性が矛盾なく受け入れられない場合にはこの文書の用例が優先する。
【００９１】
この文書において、用語「１つ」（単語の［ａ」または［ａｎ」）は１または１より多いことを含むように用いられ、「少なくとも１つ」または「１または複数」の任意の他の事例または用法とは独立している。この文書において、用語「または」（「ｏｒ」）は明示的に示される場合を除き非排他的な「または」（ｏｒ）を指すのに用いられ、例えば、「ＡまたはＢ」は「ＡであるがＢでない」、「ＢであるがＡでない」、および「Ａであり、かつＢである」を含む。この文書において、用語「頂部」（単語の「ｔｏｐ」）、「底部」（単語の「ｂｏｔｔｏｍ」）、「内側」（単語の「ｉｎｗａｒｄ」）、「外側」（単語の「ｏｕｔｗａｒｄ」）、その他は、理解のため、または参照のためのものであり、これらの用語は限定を目的とするものではない。
【００９２】
添付の特許請求の範囲において、含むを意味するもの（「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」）は同等の意味を有し、ここでを意味するもの（「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」、「ｗｈｅｒｅｉｎ」）は同等の意味を有する。また特許請求の範囲において、用語「有する」（「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」）はオープンエンドであり、すなわち、そのような用語を請求口中に列挙するのに加えて要素を含む、システム、実施装置、物品、プロセスは当該請求項の範囲に依然として含まれるとみなされる。さらに、特許請求の範囲において、用語「第１」、「第２」、「第３」等は単にラベルとして用いられ、数字的な要件をそれら対象に課すことを意図しない。
【００９３】
上述の説明は説明のためのものであり、限定的ではない。例えば、さきに説明した例（またはそれらの１または複数の側面）は、相互に組みあわせて採用されて良い。他の実施例、例えば、当業者がこれら記述を参考にして採用できるものを採用してよい。要約は規則（３７Ｃ．Ｆ．Ｒ  １．７２（ｂ））に適合するものであり読者に技術的開示の本質を即座に把握させることを可能にする。これは、請求項の範囲の意味を解釈したり範囲を限定するのに使用されないことに留意されたい。
【００９４】
以下の特許請求の範囲は詳細な説明に組み入れられ、各技術的特徴はそれ独自で個別の実施例である。この発明の範囲は、特許請求の範囲に加えて、そのような特許請求の範囲と均等と考えられるすべての範囲を参照にして決定されるべきである。
以下、本発明の技術的特徴を列挙する。
［技術的特徴１］
力駆動バルブ要素、流体入口、および流体出口を囲むように構成された第１の室部と、
上記第１の室部を囲むように構成されて基準圧力口と連通する第２の室部と、
上記第２の室部およびフィードバック入口を囲むように構成された第３の室部とを有し、
上記力駆動バルブ要素は上記第１の室部の外に延びない圧力安定化器組立体。
［技術的特徴２］
上記第３の室部の内部の圧力は、閾値圧力より大きいときに、上記第２の室部に加わり上記第２の室部をゆがめる力を生じさせ、この力により上記第１の室部がゆがめられる技術的特徴１記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴３］
上記第１の室部のゆがみ、および、上記力駆動バルブ要素の閉止状態へ、または閉止状態からの移動が比例する技術的特徴１または２記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴４］
上記第１の室部が十分にゆがむと、上記力駆動バルブ要素が閉じて上記流体入口から上記流体出口への流体の流れが妨げられるようになっている技術的特徴１〜３のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴５］
上記室部の上記十分なゆがみは、閾値歪みをこえる歪みを含む技術的特徴４に記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴６］
上記流体入口および上記流体出口は同一平面にある技術的特徴１〜５のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴７］
上記流体入口、上記流体出口、上記基準圧力口、および、上記フィードバック入口は同一平面にある技術的特徴１〜６のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴８］
上記第１、第２または第３の室部の任意の１つに存在する機構要素が、任意の他の室部に入り込まない技術的特徴１〜７のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴９］
上記フィードバック入口からの流体の流れから形成された十分な圧力が、つぎに、上記力駆動バルブ要素を開位置から閉位置に移動させる技術的特徴１〜８のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１０］
マルチポート流体マニホールドに固着された技術的特徴１〜９のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１１］
上記室部のうちの任意の２つの間の流体の流れが上記流体マニホールド内の経路を通じて実現される技術的特徴１０に記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１２］
上記第１の室部の頂部と直交し、上記第１の室部の頂部へ向かう力ベクトルを含む印加外部力が、上記力駆動バルブ要素を閉位置へ移動させるように、上記第１、第２、および第３の室部が構成される技術的特徴１〜１１のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１３］
力拘束要素をさらに有し、上記力拘束要素は上記第２の室部の歪みに抗する力を加える技術的特徴１〜１２のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１４］
上記力拘束要素は、金属コイルバネ、ベルビルワッシャー、圧縮発砲体、エラスチック発砲体、またはエラストメリック発砲体を有する技術的特徴１３記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１５］
上記第２の室部は少なくとも１つの上記力拘束要素を囲むように構成される技術的特徴１３または１４のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１６］
上記第２の室部の壁の少なくとも部分が上記力拘束要素を有する技術的特徴１３〜１５のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１７］
複合要素をさらに有し、上記複合要素は上記第１の室部および上記力抑制要素を有する技術的特徴１３〜１６のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１８］
上記力抑制要素を有する、上記複合要素の一側面はベルビルワッシャを有する技術的特徴１７に記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴１９］
上記複合要素は上記第２の室部の壁の少なくとも部分をさらに有する技術的特徴１７または１８のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴２０］
上記第１の室部、上記第２の室部、上記第３の室部、または上記力駆動バルブ要素の少なくとも１つが、ポリエステル、ポリエステルグリコール、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ナイロン、アクリル、ポリビニルクロライド、または金属を含む技術的特徴１〜１９のいずれかに記載の圧力安定化器組立体。
［技術的特徴２１］
技術的特徴１〜２０のいずれかに記載の圧力安定化器組立体として少なくとも第１および第２の圧力安定化器組立体を有するシステムにおいて、上記第１および第２の圧力安定化器組立体が直列に配列されて出力圧力に対する入力圧力の衝撃を減少させることを特徴とするシステム。
［技術的特徴２２］
技術的特徴１〜２１のいずれかの圧力安定化組立体を有する、燃料電池用の燃料供給システム。
［技術的特徴２３］
圧力安定化器組立体の製造方法において、
平面流体マニホールドを形成または供給するステップと、
寸法の異なる複数の室部を形成するステップと、
上記複数の室部を上記平面マニホールドの表面に入れ子状態で積み重ねるステップと、
上記室部の一部を上記平面マニホールドの上記表面に結合させて技術的特徴１〜２２のいずれかに記載の圧力安定化器組立体を実現するステップとを有する製造方法。
［技術的特徴２４］
圧力安定化器組立体の製造方法において、
流体入口、流体出口、基準圧力口、およびフィードバック入口を具備する平面流体マニホールドを形成まあは供給するステップと、
第１の室部、第２の室部、および第３の室部を形成または供給するステップと、
上記第１の室部を上記マニホールド上に配置して上記第１の室部が力駆動バルブ要素、上記流体入口、および上記流体出口を囲むようにするステップと、
上記第２の室部を上記マニホールドに積み重ねて上記第２の室部が上記第１の室部を囲み、かつ上記基準圧力口と連通するようにするステップと、
上記第３の室部を上記マニホールドに積み重ね、上記第３の室部が上記第２の室部および上記フィードバック入口を囲むようにするステップと、
上記の室部の一部を上記平面マニホールドの上記表面に結合させるステップとを有する製造方法。
［技術的特徴２５］
上記第１の室部の材料特性が上記第２の室部または上記第３の室部の材料特性と異なる技術的特徴２３または２４のいずれかに記載の製造方法。
［技術的特徴２６］
上記複数の室部を形成するステップは少なくとも部分的に熱成形プロセスを含む技術的特徴２３〜２５のいずれかに記載の製造方法。
［技術的特徴２７］
力駆動バルブ要素、流体入口、および流体出口を囲むように構成された第１の室部と、
上記第１の室部を囲むように構成されて基準圧力口と連通する第２の室部と、
上記第２の室部およびフィードバック入口を囲むように構成された第３の室部と、
力拘束要素であって、上記第２の室部の歪みに抗する力を加えるものと、
複合要素であって、上記第１の室部および上記力抑制要素を有するものとを有し、
上記力駆動バルブ要素は上記第１の室部の外に延びない圧力安定化器組立体。
【符号の説明】
【００９５】
１００      圧力安定化器組立体
１１０      マニホールド
１２０      流体入口管
１３０      流体出口管
１４０      流体入口
１５０      流体出口
１６０      出力流体フィードバック口
１７０      基準圧力口
１８０      第１の室部
１９０      第２の室部
２００      第３の室部
２６０      力駆動バルブ要素
２７０      力抑制要素
【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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