(57)【要約】  ソレノイド弁システムが、弁体を通る流体流れのためのポーティングを画定する弁体と、反対側において弁体に取り付けられる第１および第２のソレノイド弁構成要素とを有する。各弁構成要素が、閉位置と開位置との間で移動するポペットを備える、電磁的に駆動されるアーマチュアを有する。弁体によって画定されるポーティングが、第１の側方ポーティングと、第２の側方ポーティングと、弁体によって画定される共通の内部チャンバに流体連通される共通のポーティングとを有する。それぞれのポペットが閉位置にあるとき、それぞれの側方ポーティングと共通のポーティングとの間の流体の流れが阻止され、それぞれのポペットが開位置にあるとき、ポペットがそれぞれの側方ポーティングと共通のチャンバを通る共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にする。このような構成が、コンパクトなフットプリントを維持しながらキャリーオーバー性能を向上させる（キャリーオーバーの時間が減る）。【選択図】図２
2019535976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド弁システムであって、前記ソレノイド弁システムが：
弁体を通る流体流れのためのポーティングを画定する弁体と；
前記弁体に取り付けられる第１の弁構成要素であって、前記第１の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第１のポペットを有する、第１の弁構成要素と；
前記弁体に取り付けられる第２の弁構成要素であって、前記第２の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第２のポペットを有する、第２の弁構成要素と
を備え、
前記弁体によって画定される前記ポーティングが、第１の側方ポーティングと、第２の側方ポーティングと、共通のポーティングと有し、これらの各々が前記弁体によって画定される共通の内部チャンバに流体連通され、
前記第１のポペットが前記閉位置にあるとき、前記第１のポペットが、前記第１の側方ポーティングと前記共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように配置され、前記第１のポペットが前記開位置にあるとき、前記第１のポペットが、前記第１の側方ポーティングと前記共通のチャンバを通る前記共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にするように配置され、
前記第２のポペットが前記閉位置にあるとき、前記第２のポペットが、前記第２の側方ポーティングと前記共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように配置され、前記第２のポペットが前記開位置にあるとき、前記第２のポペットが、前記第２の側方ポーティングと前記共通のチャンバを通る前記共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にするように配置される、
ソレノイド弁システム。
【請求項２】
前記第１および第２のポペットが共通の長手方向軸に沿って前記開位置と前記閉位置との間を移動する、請求項１に記載のソレノイド弁システム。
【請求項３】
前記第１の側方ポーティングが、前記共通のチャンバの中へと開いている第１の側方ポート内で終端する第１の側方流れ通路を有し；
前記第２の側方ポーティングが、前記共通のチャンバの中へと開いている第２の側方ポート内で終端する第２の側方流れ通路を有し；
前記共通のポーティングが、前記共通のチャンバの中へと開いている共通のポート内で終端する共通の流れ通路を有する、
請求項１から２のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項４】
個別の前記第１または第２のポペットの一方が前記開位置にある場合、個別の前記第１または第２のポペットのもう一方が前記閉位置にあるときに、それぞれの開いている側方通路および前記共通の通路の交差位置が「Ｌ字」形の幾何形状を有する、請求項３に記載のソレノイド弁システム。
【請求項５】
個別の前記第１または第２のポペットの一方が前記開位置にある場合、個別の前記第１または第２のポペットのもう一方が前記閉位置にあるときに、それぞれの開いている側方通路と、前記共通のチャンバと、前記共通の通路とを通る流れ通路が湾曲した「Π」形の幾何形状を有する、請求項３から４のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項６】
前記第１の側方通路、前記第２の側方通路、および前記共通の通路が、管状の通路である、請求項３から５のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項７】
前記共通のチャンバがＴ字形の幾何形状を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項８】
前記共通のチャンバが前記弁体内の中央に位置し、前記第１および第２の側方ポーティングが前記共通のポーティングの両側にある、請求項１から７のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項９】
前記弁体が、前記共通のチャンバの中まで延在する中央弁座を有し：
前記第１のポペットの前記閉位置では、前記第１のポペットが、前記第１の側方ポーティングと前記共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように前記中央弁座と相互作用し；
前記第２のポペットの前記閉位置では、前記第２のポペットが、前記第２の側方ポーティングと前記共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように前記中央弁座と相互作用する
請求項１から８のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１０】
前記中央弁座が円錐形状を有する、請求項９に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１１】
前記第１のポペットの前記閉位置において、前記第１のポペットが前記弁座の第１の表面と相互作用し；
前記第２のポペットの前記閉位置において、前記第２のポペットが前記弁座の第２の表面と相互作用し；
前記弁座の前記第１および第２の表面が、前記円錐形状の頂点を基準として反対側にある表面である、
請求項１０に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１２】
前記弁座の前記第１および第２の表面が、前記ポペットの長手方向軸を基準として約４５°で傾斜する、請求項１１に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１３】
前記弁座の前記第１の表面が前記第１の側方ポーティングから前記共通のポーティングまで延在し、前記弁座の前記第２の表面が前記第２の側方ポーティングから前記共通のポーティングまで延在する、請求項１１から１２までのいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１４】
前記弁体が二次弁座をさらに備え、前記第１および第２のポペットのベースが前記閉位置時に前記二次弁座と相互作用する、請求項９から１３のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１５】
前記二次弁座が段差を付けられ、前記ポペットベースが前記二次弁座に対応する形で段差を付けられる、請求項１４に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１６】
前記第１および第２の弁構成要素の各々が：
前記閉位置と前記開位置との間で前記ポペットを駆動する磁気アーマチュアと；
軟磁性フレーム内に収容されるソレノイドコイルと
を備え、
前記ソレノイドコイルが励磁されるとき、磁場が作られ、前記磁場が前記ポペットと共に前記アーマチュアを前記閉位置と前記開位置との間で移動させる
請求項１から１５のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１７】
前記第１および第２の弁構成要素の各々が、前記閉位置または前記開位置のいずれかで前記アーマチュアを双安定的に維持するラッチ機構を有する、請求項１６に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１８】
前記ラッチ機構が、前記ポペットが前記閉位置にある状態において前記アーマチュアを付勢するばねを有する、請求項１７に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１９】
前記ラッチ機構が、前記ポペットが前記開位置にある状態において前記アーマチュアを保持する永久磁石（ＰＭ）要素をさらに有する、請求項１８に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２０】
前記ソレノイドが第１の方向の電流で励磁されると、前記ポペットを備える前記アーマチュアを前記ばねの付勢に逆らって前記閉位置から前記開位置まで移動させ、前記ソレノイドが前記第１の方向の反対の第２の方向の電流で励磁されると、前記ポペットを備える前記アーマチュアを前記ＰＭ要素の磁力に逆らって前記開位置から前記閉位置まで移動させる、請求項１９に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２１】
前記ソレノイドコイルが楕円断面を有する、請求項１から２０のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２２】
前記第１および第２の弁構成要素の各々が、前記コイルの前記楕円断面の短い方の軸に沿って９ｍｍ以下のフットプリントを有する、請求項２１に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２３】
前記弁体、ならびに前記第１および第２の弁構成要素の外側フレームが、前記第１および第２の弁構成要素のための共通のマニホルドを形成する、請求項１から２２のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２４】
前記第１の弁構成要素および前記第２の弁構成要素が、前記ポペットのうちの一方のポペットを前記開位置で保持して前記ポペットのうちのもう一方のポペットを前記閉位置で維持するように、独立して動作可能である、請求項１から２３のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２５】
前記第１および第２の弁構成要素が、鏡像の対向する対の等しいソレノイド弁構成要素として構成される、請求項１から２４のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１６年１１月２２日に出願された米国仮特許出願公開第６２／４２５，１９８号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は概してソレノイドアクチェータ弁に関し、より詳細には、例えば、生命科学、医学、および分析化学の用途などにおける、キャリーオーバーが少ないことと、死容積が最小であることと、内部容積が最小であることと、大きさがコンパクトであることと、ラッチ機能があることとを必要とするような用途で使用されるためのソレノイドアクチュエータ弁に関する。
【背景技術】
【０００３】
低キャリーオーバーの弁は多様な用途で使用される。例えば、臨床ラボラトリおよび病院は、血液、尿、他の流体、および組織などの、患者の医学的試料を分析するために多様な診断装置を利用する。このような装置を実現可能な限りコンパクトにすることが望ましいことから、弁の大きさは重要事項であり続けるが、大きさを縮小しても、十分な弁速度および弁効率を維持する必要がある。電磁的に駆動されるアクチュエータを備えるソレノイド弁がこのような用途における流体流れを制御するのに採用され得る。
【０００４】
したがって、コストを削減して試料処理能力を向上させながら、器具の大きさおよび複雑さを低減することに対する、臨床のマーケット（ｍａｒｋｅｔ）、分析のマーケット、および作用物質検出のマーケットの顧客の要求が増している。使用者側は、高価な試薬の使用を減らすために流体経路の大きさを縮小することの要求を強めている。このことを達成するためにより小径の管類を使用するシステムは、通常、必要とされる流量を送達するためにはより高いシステム圧力を必要とすることになる。試料をより迅速に処理することの要望と相まってシステムのボリュームを縮小することにより、キャリーオーバーが減る。加えて、使用者は、コンパクトなフットプリントを維持するために互いに隣接して設置されるかまたは近傍に設置される弁を有することを好み、マニホルドの大きさを低減するのを可能にするために弁の幅が小さいことを望み、このことが器具全体の大きさを縮小することに寄与する。
【０００５】
１つの一般的な弁システム構成は、隣接する位置に設置される２つの個別のソレノイド弁構成要素を有する、三方弁構成である。各々の個別のソレノイド弁が流れ通路を有することができ、これらの個別の流れ通路の各々が、三方弁システムを通る共通の流れ通路の共通のポートに流体連通される出力ポートを有する。特定の状況下では、各弁構成要素が個別に動作させられ得、つまり、個別のソレノイド弁構成要素のうちの１つが開いているとき、個別のソレノイド弁構成要素のもう一方が閉じている。加えて、しばしば、２つのソレノイド弁構成要素の動作を切り換えることが所望される。このような弁動作の切り換えを実現する場合、次の利用のために、存在するいかなる流体（例えば、試料、試薬溶液など）も流し出す必要がある。言及したコンパクトなフットプリントにおいて高効率を実現するためには、後続の利用の間の時間を最小にすることが重要事項となる。加えて、流体を蓄積させるような大きいデッドスペースが存在し得、それにより無駄な試薬を生じさせ得、またフラッシングすることが困難であるエリアを生じさせ得る。
【０００６】
個別の弁構成要素を通る流れを切り換えるための効率の評価基準は、当技術分野では、一般に、「キャリーオーバー性能」と称される。弁の視点からは、流体通路およびシステム全体の大きさがコンパクトであることに共に、高圧力および高流量であることが、コンパクトな大きさの複数の弁構成要素を用いての比較的高い圧力という条件下で作動される低キャリーオーバーの時間（ｌｏｗ  ｃａｒｒｙｏｖｅｒ  ｔｉｍｅ）を生じさせる必要があるということにつながる。工業規格によると、キャリーオーバー性能は、第１の流体からの残留流体の量を最小にしながら、第１の流体の流れから第２の流体の流れへと迅速に切り替わる弁の能力として定義されている。キャリーオーバー性能は、弁システムが流体を化学反応へと誘導するという役割を有し、したがってそれにより無駄な流体を最小にして各流体の体積および／または濃度を正確にする必要があるような、臨床および分析の用途における考慮すべき主要な事項である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様は、共通のマニホルドを形成するように一体に設置される２つの個別のソレノイド弁構成要素を有する三方ソレノイド弁システムに関連する。各々の個別のソレノイド弁構成要素がそれぞれの流れ通路を開けるおよび閉じるためにもう一方から独立して動作することができ、ここではこれらの各々の個別の流れ通路が、三方弁システムを通る共通のポートに流体連通される流体ポートを有する。本発明は、高圧力および高流量であることとの組み合わせで、および三方遮断能力を有する形で、キャリーオーバー性能を向上させること（つまり、低キャリーオーバーの時間）を独自の形で実現する、コンパクトな大きさおよびフットプリント（例えば、短軸方向または短い方の軸の方向において９ｍｍ以下）を有するソレノイド弁システムを提供する。
【０００８】
例示の実施形態では、キャリーオーバー性能を向上させることを達成するために、流体通路内のデッドスペースを最小にするようなより小さい内部チャンバ容積が、従来の構成と比較して、設計される。フットプリントを狭くすることを達成するために、弁システムが、楕円形状のソレノイドを有するように構成され得、ここではラッチ機構が改善され、それにより各々の個別のソレノイド弁構成要素の開位置と閉位置との間で双安定の動作を実現する。さらに遮断機能を実現するために、電磁的に駆動される２つのポペットが使用され得、各々の１つのポペットが各々の個別のソレノイド弁構成要素のためのものである。
【０００９】
本発明の構成は、従来の構成と比較して内部容積を小さくすることを達成し、ここでは管状の流れ通路が、残留流体を溜めるようなデッドスペースを構成し得るようなポケットまたはキャビティを最小で有する。三方弁システムの場合、２つの側方ポートおよび共通のポートを有する３つのポートが、概して、個別のソレノイド弁構成要素を連結する弁体の中央部分内の共通のチャンバのところで交わることができる。２つの側方ポートがエラストマーポペットシールを有することができ、エラストマーポペットシールが共通のチャンバのエリアにおいて三方弁システムの中心の近くにある。本明細書で使用される場合の「共通の」チャンバは、２つの側方ポートおよび共通のポートの、座下容積（ｕｎｄｅｒ  ｓｅａｔ  ｖｏｌｕｍｅ）の交差位置エリアを有することができる。共通のチャンバが、概略「Ｔ字」の幾何学的形状を有するように構成され得る。弁体の側方ポート通路で形成される弁座が、約４５°の表面傾斜（ｓｕｒｆａｃｅ  ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ）を有する円錐形状を有するように構成され得、ポペットが、共通のチャンバのところのポートの交差位置に実現可能な限り近づくように配置される密閉要素として機能することができる。
【００１０】
このような構成を用いる場合、開いているソレノイド弁構成要素の一方において、開いている流れ通路の交差位置が、別のポペットシールによりもう一方のソレノイド弁構成要素が閉じられている場合にほぼ「Ｌ字」形として構成され得る。このような構成は死容積および共通のチャンバ内の残留流体を劇的に減らし、また、共通のポートが、異なる流体および流れ方向を切り換える場合の必要時に、非常に容易に洗浄され得る。例示の流れ切り換えには、第１の側方ポート→共通のポート、から第２の側方ポート→共通のポート；または共通のポート→第１の側方ポート、から共通のポート→第２の側方ポート（および、これらの逆）が含まれてよい。個別のソレノイド弁のうちの一方が遮断されるような、基本的には三方弁システム構造の半分である、二方弁動作の場合、弁システムの内部の流れ通路が湾曲チューブ「Π」の形状として構成され得、それによりデッドエリアを減らすことができ、それにより共通のチャンバの全体をきれいにフラッシングすることができるようになる。
【００１１】
例示の実施形態では、三方弁システムが、ラッチ機構を有する鏡像の対向する対の等しいソレノイドを有し、これらの対の等しいソレノイドが独立して動作させられ得る。各々の個別のソレノイド弁構成要素が、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，４８２，３６０号で説明される、本出願人の特許をとった楕円コイル形状を有することができ、また、永久磁石リング（ＰＭ（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ）リング）を利用するラッチ機構を有することができる。ＰＭリングがコイルフレームの中に埋設され得、コイルフレームが軟磁性材料で作られ、したがってコイルの磁束ループの一部分として構成される。ＰＭリングの磁極軸がコイルフレーム内の磁束と平行になるように指定され得、ＰＭリングがアーマチュアの近くに位置するように設計される。弁が、例えば、通常は閉じられている三方弁、または二方弁などの、異なる組み合わせの機能を有するように、特別な弁ドライバを介して動作させられ得る。その理由は、各ソレノイドが独立して操作され得るからである。
【００１２】
各々の個別のソレノイド弁構成要素のためのラッチ特徴部が双安定の動作を実現することができ、双安定の動作により、アーマチュアポペットが、継続的な電力供給を必要とすることなく開位置または閉位置を維持することができる。双安定の動作の１つの例では、電力の入力なしで、ソレノイド弁構成要素が、付勢ばね力に依存することにより閉位置で保持され得、および／またはＰＭリングの磁力に依存することにより開位置で維持され得る。アーマチュアポペットの位置を切り換えることが、コイルを励磁して異なる電流流れ方向を適用することにより、実行され得る。電力の供給なしで用途のタスクを実行することを目的としてソレノイドが双安定的な位置（ｂｉｓｔａｂｌｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を維持することができることから、弁の消費電力が劇的に減る。
【００１３】
したがって、本発明の態様は改善されるソレノイド弁システムであって、このソレノイド弁システムが、弁体を通る流体流れのためのポーティング（ｐｏｒｔｉｎｇ）を画定する弁体と、反対側において弁体に取り付けられる第１および第２のソレノイド弁構成要素とを有する。この弁システムの例示の実施形態では、各弁構成要素が、閉位置と開位置との間で移動するポペットを備える、電磁的に駆動されるアーマチュアを有する。弁体によって画定されるポーティングが、第１の側方ポーティングと、第２の側方ポーティングと、弁体によって画定される共通の内部チャンバに流体連通される共通のポーティングとを有する。それぞれのポペットが閉位置にあるとき、それぞれの側方ポーティングと共通のポーティングとの間の流体の流れが阻止され、それぞれのポペットが開位置にあるとき、ポペットがそれぞれの側方ポーティングと共通のチャンバを通る共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にする。このような構成が、高圧力および高流量でコンパクトなフットプリントを維持しながらｃａｒｒｙｏｖｅｒ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｔｉｍｅを低下させる。
【００１４】
弁体が中央弁座を有することができ、ポペットが閉位置にあるときにこの中央弁座と相互作用する。中央弁座が円錐形状であってよい。第１および第２の弁構成要素の各々が、第１の位置または第２の位置のいずれかでアーマチュアを双安定的に維持するラッチ機構をさらに有することができる。ラッチ機構が、ポペットが閉位置にある状態においてアーマチュアを付勢するばねと、ポペットが開位置にある状態においてアーマチュアを保持する永久磁石（ＰＭ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ）要素とを有することができ、ここではソレノイドコイルに対する電力の供給がない。
【００１５】
本発明のこれらのおよび別の特徴が、以下の説明および添付図面を参照することにより明らかとなる。本記述および図面では、本発明の特定の実施形態が、本発明の原理を採用することができる手法のうちの一部の手法を示すものとして詳細に開示されるが、本発明がこれに対応するようにその範囲を限定されるわけではないことを理解されたい。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神および表現の範囲内にあるすべての変更形態、修正形態、および均等物を含む。一実施形態に関連して説明および／または例示される特徴は、１つまたは複数の他の実施形態と同じ手法または同様の手法で使用され得、および／あるいは他の実施形態の特徴との組み合わせでまたはその代わりとして使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による例示の低プロフィールの小型ソレノイド弁システムを示す等角図である。
【図２】図１の例示の低プロフィールの小型ソレノイド弁システムを示す側断面図である。
【図３】弁システムを通るポーティング構成を示している、図２の例示の低プロフィールの小型ソレノイド弁システムの一部分を示す拡大図である。
【図４】図１〜２の例示の低プロフィールの小型ソレノイド弁システムを示す一部切り取りの等角図である。
【図５】図４の低プロフィールの小型ソレノイド弁システムの寸法プロフィールを示す上面図である。
【図６】図１〜５の低プロフィールの小型ソレノイド弁システムで使用される例示のソレノイドコイル組立体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、全体を通して同様の要素を示すのに同様の参照符号が使用される図面を参照して本発明の実施形態を説明する。これらの図が必ずしも正確な縮尺ではないことを理解されたい。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態による例示の低プロフィールの小型ソレノイド弁システム１０の等角図を描いている図面である。弁システム１０が第１のソレノイド弁構成要素１２および第２のソレノイド弁構成要素１４を有することができる。個別のソレノイド弁構成要素１２および１４が共通の弁体１６に設置され得、単一のマニホルドとしてのシステムを構成する。弁システム１０が、弁動作に適する手法で弁システムを設備に設置するための任意適切な固定要素１８を有することができる。この設置が、任意特定の用途に適するように、流体源およびドレン通路に迅速に接続するのを可能にする。個別のソレノイド弁構成要素１２および１４の各々が、それぞれの第１および第２の弁構成要素のソレノイドを励磁するためのそれぞれのリードワイヤリング（ｌｅａｄ  ｗｉｒｉｎｇ）２０および２２をさらに有することができる。
【００１９】
概して、本発明の態様は改善されるソレノイド弁システムであり、このソレノイド弁システムが、弁体を通る流体流れのためのポーティングを画定する弁体と；弁体に取り付けられる第１の弁構成要素であって、第１の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第１のポペットを有する、第１の弁構成要素と；弁体に取り付けられる第２の弁構成要素であって、第２の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第２のポペットを有する、第２の弁構成要素とを有する。例示の実施形態では、弁体によって画定されるポーティングが、第１の側方ポーティングと、第２の側方ポーティングと、共通のポーティングと有し、これらの各々が弁体によって画定される共通の内部チャンバに流体連通される。第１のポペットが閉位置にあるとき、第１のポペットが、第１の側方ポーティングと共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように配置され、第１のポペットが開位置にあるとき、第１のポペットが、第１の側方ポーティングと共通のチャンバを通る共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にするように配置される。第２のポペットが閉位置にあるとき、第２のポペットが、第２の側方ポーティングと共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように配置され、第２のポペットが開位置にあるとき、第２のポペットが、第２の側方ポーティングと共通のチャンバを通る共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にするように配置される。
【００２０】
第１および第２の弁構成要素の各々が、閉位置と開位置との間でポペットを駆動する磁気アーマチュアと、軟磁性フレーム内に収容されるソレノイドコイルとを有することができる。ソレノイドコイルが励磁されるとき、磁場が作られ、この磁場がポペットと共にアーマチュアを閉位置と開位置との間で移動させる。第１および第２の弁構成要素の各々が、第１の位置または第２の位置のいずれかでアーマチュアを双安定的に維持するラッチ機構をさらに有することができる。ラッチ機構が、ポペットが閉位置にある状態においてアーマチュアを付勢するばねと、ポペットが開位置にある状態においてアーマチュアを保持する永久磁石（ＰＭ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔｉｃ）要素とを有することができる。したがって、コイル電力がオフにされた状態の閉位置では、ばね力がＰＭリングによりアーマチュアに作用する力に打ち勝つことができ、ポペットを閉じた状態にしてアーマチュアを押す。コイル電力がオフにされた状態の開位置では、ＰＭリングによりアーマチュアに作用する力がばね力に打ち勝つことができ、それによりポペットの開いた状態でアーマチュアを保持する。
【００２１】
図２は、図１の例示の低プロフィールの小型ソレノイド弁システム１０の側断面図を描いている図面である。第１のソレノイド弁構成要素１２が、上で言及したように共通のマニホルドの一部分を形成する外側フレーム２４ａ内に収容され得る。任意適切な固定要素２６ａ（例えば、ボルト、またはねじ、など）が外側フレーム２４ａを共通の弁体１６に固着するのに使用され得、それにより第１のソレノイド弁構成要素１２を共通の弁体１６に設置する。
【００２２】
第１のソレノイド弁構成要素１２が、外側フレーム２４ａ内に収容された状態で、軟磁性フレーム３０ａによって支持されるソレノイドコイル２８ａを有することができる。軟磁性フレーム３０ａが、ソレノイド弁に関連して使用されるための当技術分野で既知の任意適切な強磁性材料で作られてよい。コイル２８ａが、第１のソレノイド弁構成要素１２のフットプリントを最小にするために楕円断面を有するように構成され得る。楕円断面を用いる場合、楕円断面の短軸方向または短い方の軸の方向に沿って９ｍｍ以下である弁のフットプリントが容易に達成され得、それにより一般的な用途で利用される必須の高圧力および高流量に最も適するようなコンパクトな大きさを実現する。図５を簡単に参照すると、このような９ｍｍの短軸方向または短い方の軸の方向を定義している上面図が示されている。
【００２３】
図２との組み合わせで図６を簡単に参照すると、例示のソレノイドコイル２８ａが分離されて示されている。ソレノイドコイル２８ａが、銅コイル３３ａを巻くためのフレームを提供するプラスチックボビン３２ａを有することができる。リードワイヤ２０がボビンを通って延在して銅ワイヤ３３ａへの接続を実現し、銅ワイヤ３３ａがさらにリードワイヤリング２０を介して電源（図示せず）に接続される。図６も短軸または短い方の軸を特定しており、これが上で言及したように９ｍｍ以下の寸法を有することができる。
【００２４】
第１のソレノイド弁構成要素１２が、永久磁石（ＰＭ）要素３６ａを収容する内側軟磁性フレーム要素３４ａをさらに有することができる。ＰＭ要素がリング構造として構成され得、したがってＰＭリング３６ａと称されてもよい。後でさらに詳説するように、ＰＭリング３６ａが、第１の弁構成要素１２の双安定の動作を可能にするラッチ機構の一部として動作し、それにより、開位置または閉位置のいずれかでソレノイド弁構成要素を保持することを目的として一定の電力供給を維持することの必要性を排除する。
【００２５】
第１のソレノイド弁構成要素１２が、第１の端部４０ａと、第１の端部４０ａの反対側にある第２の端部４１とを有する磁気アーマチュア３８ａをさらに有することができる。第１の端部４０ａが付勢ばね４２ａに取り付けられ得るかまたは他の形で付勢ばね４２ａに機械的に繋がれ得る。反対側にある第２の端部４１ａが弾性リング構造として構成されるポペット４６ａを有することができる。一般に、ばね４２ａは、共通の弁体１６によって形成される中央弁座４８に接触させてポペット４６ａを付勢することにより弁構成要素を閉位置へと付勢する。
【００２６】
図４を簡単に参照する。図４は図１〜２の例示の低プロフィールミニチュアのソレノイド弁システムの一部切り取りの等角図であり、ここでは第１のソレノイド弁構成要素の一部分が露出している。したがって、図１〜２と同様の構成要素を図４において示すのに同様の参照符号が使用される。フレーム２４ｂ（２４ｂは第２のソレノイド弁構成要素１４に関連するものとして使用される）が、内部構成要素に結合されるシェルとして構成され得る。反対側にあるブラケット２５ａおよび２５ｂが弁システムを他の設備に設置するのに使用され得る。
【００２７】
図２の断面図を再び参照すると、第２のソレノイド弁構成要素１４が第１のソレノイド弁構成要素１２と同様に構成され得る。例示の実施形態では、第１および第２の弁構成要素が、鏡像の対向する対の等しいソレノイド弁構成要素として構成される。したがって、第２のソレノイド弁構成要素１４は、上で言及したように共通のマニホルドの一部分を形成する外側フレームまたはシェル２４ｂ内に収容され得る。任意適切な固定要素２６ｂ（例えば、ボルト、またはねじ、など）が外側フレーム２４ｂを共通の弁体１６に固着するのに使用され得、それにより第２のソレノイド弁構成要素１４を弁体１６に設置する。したがって、外側フレームまたはシェル２４ａおよび２４ｂ、ならびに共通の弁体１６が、個別のソレノイド弁構成要素の両方を組み合わせの弁システムの中に設置するための共通のマニホルドを形成する。第１の弁構成要素のためのブラケット２５ａと同様に、第２の弁構成要素に対して設置用ブラケット２５ｂが提供され得る。
【００２８】
第２のソレノイド弁構成要素１４が、外側フレーム２４ｂ内に収容された状態で、軟磁性フレーム３０ｂによって支持されるソレノイドコイル２８ｂを有することができる。第１のソレノイド弁構成要素と同様に、軟磁性フレーム３０ｂが、ソレノイド弁に関連して使用されるための当技術分野で既知の任意適切な強磁性材料で作られてよい。コイル２８ｂがやはり、第１のソレノイド弁構成要素１４のフットプリントを最小にするために楕円断面を有するように構成され得、それによりやはり楕円断面の短軸または短い方の軸に沿って９ｍｍ以下の弁のフットプリントを容易に達成することができる。第２のソレノイドコイル２８ｂが同様に、銅コイル３３ｂを巻くためのフレームを提供するプラスチックボビン３２ｂを有することができる。リードワイヤ２２がボビンを通って延在して銅ワイヤ３３ｂへの接続を実現し、銅ワイヤ３３ｂがさらにリードワイヤリング２２を介して電源（図示せず）に接続される。
【００２９】
第２のソレノイド弁構成要素１４が、永久磁石（ＰＭ）要素またはＰＭリング３６ｂを収容する内側軟磁性フレーム要素３４ｂをさらに有することができる。第１のソレノイド弁構成要素の場合と同様に、後でさらに詳説するように、ＰＭリング３６ｂがやはり、第２の弁構成要素１４の双安定の動作を可能にするラッチ機構の一部のとして動作し、それにより、開位置または閉位置のいずれかでソレノイド弁構成要素を保持することを目的として一定の電力供給を維持することの必要性を排除する。
【００３０】
第２のソレノイド弁構成要素１４が、第１の端部４０ｂと、第１の端部４０ｂの反対側にある第２の端部４１ｂとを有する磁気アーマチュア３８ｂをさらに有することができる。第１の端部４０ｂが付勢ばね４２ｂに取り付けられ得るかまたは他の形で付勢ばね４２ｂに機械的に繋がれ得る。反対側にある第２の端部４１ｂが弾性リング構造として構成されるポペット４６ｂを有することができる。一般に、ばね４２ｂは、共通の弁体１６の中央弁座４８に接触させてポペット４６ｂを付勢することにより弁構成要素を閉位置へと付勢する。
【００３１】
ソレノイド弁構成要素１２および１４の各々が以下のように動作する。ポペット４６ａ／４６ｂを備えるアーマチュア３８ａ／３８ｂの各々が、共通の長手方向軸に沿って閉位置と開位置との間を移動可能である。このような共通の長手方向軸を用いることにより、フットプリントを小さくすることが達成される。
【００３２】
閉位置では、付勢ばね４２ａ／４２ｂが、共通の弁体１６の中央弁座４８の対向する表面に接触させてポペット４６ａ／４６ｂを付勢するように動作する。アーマチュアを開位置まで移動させることを目的としてソレノイド弁構成要素を作動させるために、コイル２８ａ／２８ｂが、リードワイヤリング２０および２２を介して上記コイルに電流を提供するという形で、励磁され得る。ソレノイド弁構成要素が互いに個別につまり互いに独立して動作せられ得る。つまり、もう一方のソレノイド弁構成要素を閉じた状態で保持しながら、ソレノイド弁構成要素のうちの一方のソレノイド弁構成要素を励磁してその弁構成要素を開ける。
【００３３】
コイル２８ａ／２８ｂが励磁されるとき、磁束線が種々の軟磁性フレーム構成要素を通って磁気アーマチュア３８ａ／３８ｂの中までループを形成する。これがばね４２ａ／４２ｂの付勢に逆らうようにアーマチュアを移動させる磁力を発生させ、それによりポペット４６ａ／４６ｂを弁座４８から離して移動させ、それによりソレノイド弁構成要素を開ける。上で言及したように、各ソレノイド弁構成要素が、閉位置と開位置との間での双安定的な切り換えを引き起こすラッチ機構に従って、動作する。ばね４２ａ／４２ｂが、ポペットを弁座に接触させた状態で、それぞれのアーマチュアを閉位置まで付勢し、コイルが、励磁されて、アーマチュアを開位置まで移動させる。
【００３４】
開位置にくると、それぞれのＰＭリング３６ａ／３６ｂが、継続的な電力供給を必要とすることなく、磁力により、アーマチュアを開位置で保持する。ＰＭリングが軟磁性フレーム構成要素の中に埋設され得、したがってコイルの磁束ループの一部として構成される。ＰＭリングの磁極軸がコイルフレーム内の磁束と平行になるように指定され得、リングがアーマチュアの近くにくるように設計される。ＰＭリング３６ａ／３６ｂの磁力に逆らってアーマチュアを移動させて閉位置まで戻す場合、それぞれのコイル２８ａ／２８ｂが逆方向電流で励磁され得る。アーマチュア３８ａ／３８ｂが閉位置に戻ると、電力供給がオフにされ得、継続的な電力供給を必要とすることなく、アーマチュアが、閉位置において、ポペットを弁座に接触させる状態で、ばね４２ａ／４２ｂにより再び付勢されることになる。
【００３５】
したがって、コイル電力がオフにされた状態の閉位置では、ばね力がＰＭリングによりアーマチュアに作用する力に打ち勝つことができ、ポペットを閉じた状態にしてアーマチュアを押す。コイル電力がオフにされた状態の開位置では、ＰＭリングによりアーマチュアに作用する力がばね力に打ち勝つことができ、それによりポペットの開いた状態でアーマチュアを保持する。ソレノイドコイルが第１の方向の電流で励磁されると、ポペットを備えるアーマチュアをばねの付勢に逆らって閉位置から開位置まで移動させ、ソレノイドが第１の方向の反対の第２の方向の電流で励磁されると、ポペットを備えるアーマチュアをＰＭリングの磁力に逆らって開位置から閉位置まで移動させる。このようにして、双安定のラッチ機構が、このような機構を有さない弁システムよりも電力を節約する。また、個別のソレノイド弁構成要素が、例えば通常は閉じられている三方弁または二方弁、片側の動作、あるいは他の組み合わせなどの、異なる組み合わせの機能を有するように、特別な弁ドライバを介して動作させられ得る。その理由は、各ソレノイド弁構成要素が独立して操作され得るからである。
【００３６】
本発明の態様は、上述したように共通のマニホルドに設置される２つの個別のソレノイド弁構成要素を有する三方ソレノイド弁システムのための改善されるポーティングに関連する。各々の個別のソレノイド弁構成要素がそれぞれの流れ通路を開けるおよび閉じるために動作することができ、ここではこれらの各々の個別の流れ通路が、三方弁システムを通る共通のポートに流体連通される流体ポートを有する。本発明は、このようなポーティングを用いることにより、高圧力および高流量であることとの組み合わせで、および三方遮断能力を有する形で、キャリーオーバー性能を向上させること（つまり、低キャリーオーバーの時間）を独自の形で実現する、コンパクトな大きさおよびフットプリント（例えば、短軸または短い方の軸に沿って９ｍｍ以下）を有するソレノイド弁システムを提供する。
【００３７】
例示の実施形態では、低キャリーオーバー性能を達成するために、管状の流体通路内のデッドスペースを最小にするようなより小さい内部チャンバ容積が、従来の構成と比較して、設計される。例示の構成として図２を参照すると、弁体１６が第１の側方フローポーティング（ｆｌｏｗ  ｐｏｒｔｉｎｇ）５０および第２の側方フローポーティング５２を画定することができる。ポペット４６ａを備えるそれぞれのアーマチュア３８ａが閉位置にあるかまたは開位置にあるかに応じて、第１の側方フローポーティング５２が閉じられるかまたは開けられる。同様に、ポペット４６ｂを備えるそれぞれのアーマチュア３８ｂが閉位置にあるかまたは開位置にあるかに応じて、第２の側方フローポーティング５２が閉じられるかまたは開けられる。弁体１６が共通のポーティング５４をさらに画定することができる。種々の流れ通路が管状の流れ通路として構成され得、それにより流量制限を最小にする。弁構成が開位置にあるとき、第１および第２の側方ポーティングが共通の内部チャンバ５６を介して共通のポーティングに流体連通され得る。この場合、共通のチャンバが弁体内の中央に位置し、第１および第２の側方ポーティングが共通のポーティングの両側にある。したがって、本明細書で使用される「共通のチャンバ」という用語は、第１および第２の側方ポーティングおよび共通のポーティングの、座下容積の交差位置エリアを有することができる。上で言及したように、アーマチュアが共通の長手方向軸に沿って移動し、ここではポペットが共通のポーティングの両側から共通のチャンバの中まで延在する。
【００３８】
説明される構成はフットプリントを最小にすることを実現し、ここでは、ポペットが、共通のチャンバのこのエリアにおいて、共通のポーティングの両側で、弁体内で中央で近接する。このようにして、共通の内部チャンバの容積が最小になる。これにより、流体を溜めるようなデッドスペースを減らし、また、従来の構成と比較して、流体の使用を最小にして弁体および共通のポーティングを容易にフラッシングすることができるようにする。さらにこれにより、従来の構成と比較してキャリーオーバー性能が向上する（つまり、キャリーオーバーの時間（ｃａｒｒｙｏｖｅｒ  ｔｉｍｅ）が減る）。
【００３９】
図３は、図２の例示の低プロフィールミニチュアのソレノイド弁システムの一部分の拡大図を描いている図面であり、弁システムを通るポーティング構成を示している。したがって、図３では、図２に示される同様の構成要素に対して同様の参照符号が使用される。概して、弁体が、共通のチャンバ５６の中まで延在する中央弁座４８を有する。第１のポペット４６ａの閉位置では、第１のポペット４６ａが、第１の側方ポーティング５０と共通のポーティング５４との間の流体の流れを阻止するように中央弁座４８と相互作用する。第２のポペット４６ｂの閉位置では、第２のポペット４６ｂが、第２の側方ポーティング５２と共通のポーティング５４との間の流体の流れを阻止するように中央弁座４８と相互作用する。
【００４０】
例示の実施形態では、弁体１６によって画定される第１の側方ポーティング５０が、共通のチャンバ５６の中へと開いている第１の側方ポート６０内で終端する第１の側方流れ通路５８を有することができる。ポペット４６ａを備えるそれぞれのアーマチュア３８ａが閉位置にあるかまたは開位置にあるかに応じて、第１の側方ポート６０が共通のポーティングに対して閉じられるかまたは開けられる。同様に、弁体１６によって画定される第２の側方ポーティング５２が、共通のチャンバ５６の中へと開いている第２の側方ポート６４内で終端する第２の側方流れ通路６２を有することができる。ポペット４６ｂを備えるそれぞれのアーマチュア３８ｂが閉位置にあるかまたは開位置にあるかに応じて、第２の側方ポート６４が共通のポーティングに対して閉じられるかまたは開けられる。弁体１６によって画定される共通のポーティング５４が、共通のチャンバ５６の中へと開いている共通のポート６８内で終端する共通の流れ通路６６を有することができる。ここでは、側方ポート６０および６４、ならびに共通のポート６８が、すべて、共通の内部チャンバ５６に対して開いている。
【００４１】
動作の１つの例では、第１のソレノイド弁構成が開いているとき、つまり、ポペット４６ａを備える第１のアーマチュア３８ａが開位置にあるとき、流れが第１の側方ポート６０と共通のポート６８との間で共通の内部チャンバ５６を通って進むことができる。同様に、第２のソレノイド弁構成要素が開いているとき、つまり、ポペット４６ｂを備える第２のアーマチュア３８ｂが開位置にあるとき、流れが第２の側方ポート６４と共通のポート６８との間で共通の内部チャンバ５６を通って進むことができる。逆に、第１のソレノイド弁構成が閉じているとき、つまり、ポペット４６ａを備える第１のアーマチュア３８ａが閉位置にあるとき、流れが第１の側方ポート６０と共通のポート６８との間を進むのをポペットおよび弁座によって阻止される。同様に、第２のソレノイド弁構成が閉じているとき、つまり、ポペット４６ｂを備える第２のアーマチュア３８ｂが閉位置にあるとき、流れが第２の側方ポート６４と共通のポート６８との間を進むのをポペットおよび弁座によって阻止される。流れの方向は、任意特定の用途に適するように、任意の方向に進むことができる。共通の通路およびポートは入口であってよく、ここでは第１および第２の側方通路およびポートが出口であってよい。逆も同様である。また、第１の弁構成要素および第２の弁構成要素は、ポペットのうちの一方のポペットを開位置で保持してポペットのうちのもう一方のポペットを閉位置で保持するように、独立して動作可能である。
【００４２】
本発明の構成は、従来の構成と比較して、共通のチャンバ５６内の内部容積を小さくすることを達成し、したがって、管状の流れ通路が、残留流体を溜めるようなデッドスペースとして働き得るようなポケットおよびキャビティを最小で有する。三方弁システムの場合、２つの側方ポート６０および６４と、共通のポート６８とを含めた、３つのポートが、概して、個別のソレノイド弁構成要素を連結する共通の弁体１６の中心の、共通のチャンバ５６のエリアにおいて、交わっていてよい。２つのポペットシール４６ａおよび４６ｂが、同様に、共通のチャンバ５６のエリアの、三方弁システムの中心の近くにある。この例示の構成を用いる場合、共通のチャンバ５６が図２および３に示されるように概略「Ｔ字」形の幾何形状を有するように構成され得る。
【００４３】
対応する形で、個別の第１または第２のポペットの一方が開位置にある状態にある開いているソレノイド弁構成要素のうちの１つのソレノイド弁構成要素において、個別の第１または第２のポペットのもう一方のポペットが閉位置にあるとき、それぞれの開いている側方流れ通路および共通の通路の交差位置がほぼ「Ｌ字」形の幾何形状をとして構成される。このような構成は死容積を劇的に減らし、共通のチャンバ内の残留流体が最小となり、異なる流体および／または異なる流れ方向を切り換える場合の必要時に、非常に容易に流し出され得る。例示の流れ切り換えには、第１の側方ポート→共通のポート、から第２の側方ポート→共通のポート；または共通のポート→第１の側方ポート、から共通のポート→第２の側方ポート（および、これらの逆）が含まれてよい。基本的には個別のソレノイド弁構成要素のうちの一方が開いておりまた個別のソレノイド弁構成要素のうちのもう一方が閉じている、二方弁動作の場合、個別の第１または第２のポペットの一方が開位置にある場合、それぞれの第１または第２のポペットのもう一方が閉位置にあるときに、それぞれの開いている側方通路と、共通のチャンバと、共通の通路とを通る流れ通路が、湾曲した「Π」形の幾何形状を有する。この形状がやはりデッドスペースを減らし、それにより共通のチャンバの全体をきれいにフラッシングする能力を向上させ、それにより従来の構成と比較してキャリーオーバー性能をさらに向上させる（つまり、キャリーオーバーの時間が減る）。
【００４４】
例示の実施形態では、例えば図３に示されるように、ポペット４６ａがばね４２ａによって押されて中央弁座４８と相互作用し、具体的には第１の弁座表面７０と相互作用するとき、第１のソレノイド弁構成要素が閉じられる。対応する形で、ポペット４６ｂがばね４２ｂによって押されて中央弁座４８と相互作用して、具体的には反対側の第２の弁座表面７２と相互作用するとき、第２のソレノイド弁構成要素が閉じられる。第１の弁座表面７０が第１の側方ポート６０から共通のポート６８まで延在することができ、反対側の第２の弁座表面７２が第２の側方ポート６４から共通のポート６８まで延在することができる。このようにして、反対側の弁座表面７０および７２が円錐形状を形成することができ、ここでは第１の弁座表面７０および第２の弁座表面７２が円錐形状の頂点を基準として反対側にある表面である。弁座表面がアーマチュアの移動の長手方向軸を基準として約４５°の角度（図３に示される角度を参照されたい）で傾斜していてよい。この構成がさらに、ポペットを共通のチャンバのところのポーティングの交差位置に実現可能な限り近づけることを可能にする。
【００４５】
図３にやはり示されるように、弁体１６が反対側にある二次弁座７４および７６を有することができる。二次弁座が、ポペットベース４９ａおよび４９ｂの外部表面に適合するように構成され得る。図３に示される例示の実施形態では、二次弁座が、ポペットベースの対応する形で段差を付けられた表面を受けるように段差を付けられ得る。二次弁座およびポペットベースの交差位置がポペットの閉位置時の密閉効果を向上させる。
【００４６】
したがって、本発明の態様は、コンパクトなフットプリントおよび向上したキャリーオーバー性能を有する改善されるソレノイド弁システムである。例示の実施形態では、ソレノイド弁システムが、弁体を通る流体流れのためのポーティングを画定する弁体と、弁体に取り付けられる第１の弁構成要素であって、第１の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第１のポペットを有する、第１の弁構成要素と、弁体に取り付けられる第２の弁構成要素であって、第２の弁構成要素が閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第２のポペットを有する、第２の弁構成要素とを有することができる。弁体によって画定されるポーティングが、第１の側方ポーティングと、第２の側方ポーティングと、共通のポーティングと有し、これらの各々が弁体によって画定される共通の内部チャンバに流体連通される。第１のポペットが閉位置にあるとき、第１のポペットが、第１の側方ポーティングと共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように配置され、第１のポペットが開位置にあるとき、第１のポペットが、第１の側方ポーティングと共通のチャンバを通る共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にするように配置される。第２のポペットが閉位置にあるとき、第２のポペットが、第２の側方ポーティングと共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように配置され、第２のポペットが開位置にあるとき、第２のポペットが、第２の側方ポーティングと共通のチャンバを通る共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にするように配置される。ソレノイド弁システムが、個別に、または組み合わせで以下の特徴のうちの１つまたは複数の特徴を有することができる。
【００４７】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１および第２のポペットが共通の長手方向軸に沿って開位置と閉位置との間を移動する。
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１の側方ポーティングが、共通のチャンバの中へと開いている第１の側方ポート内で終端する第１の側方流れ通路を有し；第２の側方ポーティングが、共通のチャンバの中へと開いている第２の側方ポート内で終端する第２の側方流れ通路を有し；共通のポーティングが、共通のチャンバの中へと開いている共通のポート内で終端する共通の流れ通路を有する。
【００４８】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、個別の第１または第２のポペットの一方が開位置にある場合、個別の第１または第２のポペットのもう一方が閉位置にあるときに、それぞれの開いている側方通路および共通の通路の交差位置が「Ｌ字」形の幾何形状を有する。
【００４９】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、個別の第１または第２のポペットの一方が開位置にある場合、個別の第１または第２のポペットのもう一方が閉位置にあるときに、それぞれの開いている側方通路と、共通のチャンバと、共通の通路とを通る流れ通路が湾曲した「Π」形の幾何形状を有する。
【００５０】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１の側方通路、第２の側方通路、および共通の通路が、管状の通路である。
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、共通のチャンバがＴ字形の幾何形状を有する。
【００５１】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、共通のチャンバが弁体内の中央に位置し、第１および第２の側方ポーティングが共通のポーティングの両側にある。
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、弁体が、共通のチャンバの中まで延在する中央弁座を有する。第１のポペットの閉位置では、第１のポペットが、第１の側方ポーティングと共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように中央弁座と相互作用し；第２のポペットの閉位置では、第２のポペットが、第２の側方ポーティングと共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように中央弁座と相互作用する。
【００５２】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、中央弁座が円錐形状を有する。
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１のポペットの閉位置において、第１のポペットが弁座の第１の表面と相互作用し；第２のポペットの閉位置において、第２のポペットが弁座の第２の表面と相互作用し；弁座の第１および第２の表面が、円錐形状の頂点を基準として反対側にある表面である。
【００５３】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、弁座の第１および第２の表面が、ポペットの長手方向軸を基準として約４５°で傾斜する。
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、弁座の第１の表面が第１の側方ポーティングから共通のポーティングまで延在し、弁座の第２の表面が第２の側方ポーティングから共通のポーティングまで延在する。
【００５４】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、弁体が二次弁座をさらに備え、第１および第２のポペットのベースが閉位置時に二次弁座と相互作用する。
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、二次弁座が段差を付けられ、ポペットベースが二次弁座に対応する形で段差を付けられる。
【００５５】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１および第２の弁構成要素の各々が、閉位置と開位置との間でポペットを駆動する磁気アーマチュアと；軟磁性フレーム内に収容されるソレノイドコイルとを備え、ソレノイドコイルが励磁されるとき、磁場が作られ、この磁場がポペットと共にアーマチュアを閉位置と開位置との間で移動させる。
【００５６】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１および第２の弁構成要素の各々が、閉位置または開位置のいずれかでアーマチュアを双安定的に維持するラッチ機構を有する。
【００５７】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、ラッチ機構が、ポペットが閉位置にある状態においてアーマチュアを付勢するばねを有する。
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、ラッチ機構が、ポペットが開位置にある状態においてアーマチュアを保持する永久磁石（ＰＭ）要素をさらに有する。
【００５８】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、ソレノイドが第１の方向の電流で励磁されると、ポペットを備えるアーマチュアをばねの付勢に逆らって閉位置から開位置まで移動させ、ソレノイドが第１の方向の反対の第２の方向の電流で励磁されると、ポペットを備えるアーマチュアをＰＭ要素の磁力に逆らって開位置から閉位置まで移動させる。
【００５９】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、ソレノイドコイルが楕円断面を有する。
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１および第２の弁構成要素の各々が、コイルの楕円断面の短い方の軸に沿って９ｍｍ以下のフットプリントを有する。
【００６０】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、弁体、ならびに第１および第２の弁構成要素の外側フレームが、第１および第２の弁構成要素のための共通のマニホルドを形成する。
【００６１】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１の弁構成要素および第２の弁構成要素が、ポペットのうちの一方のポペットを開位置で維持してポペットのうちのもう一方のポペットを閉位置で維持するように、独立して動作可能である。
【００６２】
ソレノイド弁システムの例示の実施形態では、第１および第２の弁構成要素が、鏡像の対向する対の等しいソレノイド弁構成要素として構成される。
特定の実施形態に関連させて本発明を示して説明してきたが、本明細書および添付図面を読んで理解することにより当業者であれば等価の代替形態および修正形態を思い付くことが明らかであろう。上述の要素（構成要素、組立体、デバイス、組成など）によって実行される種々の機能に特に関連して、これらの要素を説明するのに使用される用語（「手段」に言及することを含む）は、本明細書で示される本発明の例示の実施形態において機能を実行する開示される構造に対して構造的に等価ではなくても、特に明記しない限り、説明される要素の明記される機能を実行する任意の要素（つまり、機能的に等価である）に対応することを意図される。また、示される複数の実施形態のうちの１つまたは複数の実施形態のみに関連させて上記で本発明の特定の特徴を説明してきたが、任意の所与の用途または特定の用途において所望される可能性があるかまたは有利である可能性があることであるが、このような特徴は他の実施形態の１つまたは複数の他の特徴と組み合され得る。
【図１】
2019535976.tif 000003
【図２】
2019535976.tif 000004
【図３】
2019535976.tif 000005
【図４】
2019535976.tif 000006
【図５】
2019535976.tif 000007
【図６】
2019535976.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月7日(2019.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド弁システムであって、前記ソレノイド弁システムが：
弁体を通る流体流れのためのポーティングを画定する弁体と；
前記弁体に取り付けられる第１の弁構成要素であって、前記第１の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第１のポペットを有する、第１の弁構成要素と；
前記弁体に取り付けられる第２の弁構成要素であって、前記第２の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第２のポペットを有する、第２の弁構成要素と
を備え、
前記弁体によって画定される前記ポーティングが、前記弁体によって画定される共通の内部チャンバの中へと開いている第１の側方ポート内で終端する第１の側方流れ通路を有する第１の側方ポーティングと、前記共通のチャンバの中へと開いている第２の側方ポート内で終端する第２の側方流れ通路を有する第２の側方ポーティングと、前記共通のチャンバの中へと開いている共通のポート内で終端する共通の流れ通路を有する共通のポーティングと有し、前記第１の側方ポーティング、前記第２の側方ポーティング、および前記共通のポーティングが、各々、前記共通のチャンバに流体連通され、
前記第１のポペットが前記閉位置にあるとき、前記第１のポペットが、前記第１の側方ポーティングと前記共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように配置され、前記第１のポペットが前記開位置にあるとき、前記第１のポペットが、前記第１の側方ポーティングと前記共通のチャンバを通る前記共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にするように配置され、
前記第２のポペットが前記閉位置にあるとき、前記第２のポペットが、前記第２の側方ポーティングと前記共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように配置され、前記第２のポペットが前記開位置にあるとき、前記第２のポペットが、前記第２の側方ポーティングと前記共通のチャンバを通る前記共通のポーティングとの間の流体の流れを可能にするように配置される、
ソレノイド弁システム。
【請求項２】
前記第１および第２のポペットが共通の長手方向軸に沿って前記開位置と前記閉位置との間を移動する、請求項１に記載のソレノイド弁システム。
【請求項３】
個別の前記第１または第２のポペットの一方が前記開位置にある場合、個別の前記第１または第２のポペットのもう一方が前記閉位置にあるときに、それぞれの開いている側方通路および前記共通の通路の交差位置が「Ｌ字」形の幾何形状を有する、請求項２に記載のソレノイド弁システム。
【請求項４】
個別の前記第１または第２のポペットの一方が前記開位置にある場合、個別の前記第１または第２のポペットのもう一方が前記閉位置にあるときに、それぞれの開いている側方通路と、前記共通のチャンバと、前記共通の通路とを通る流れ通路が湾曲した「Π」形の幾何形状を有する、請求項２から３のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項５】
前記第１の側方通路、前記第２の側方通路、および前記共通の通路が、管状の通路である、請求項２から４のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項６】
前記共通のチャンバがＴ字形の幾何形状を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項７】
前記共通のチャンバが前記弁体内の中央に位置し、前記第１および第２の側方ポーティングが前記共通のポーティングの両側にある、請求項１から６のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項８】
ソレノイド弁システムであって、前記ソレノイド弁システムが：
弁体を通る流体流れのためのポーティングを画定する弁体と；
前記弁体に取り付けられる第１の弁構成要素であって、前記第１の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第１のポペットを有する、第１の弁構成要素と；
前記弁体に取り付けられる第２の弁構成要素であって、前記第２の弁構成要素が、閉位置と開位置との間で電磁的に駆動される第２のポペットを有する、第２の弁構成要素と；
前記弁体によって画定される共通の内部チャンバの中まで延在する中央弁座と
を備え、
前記弁体によって画定される前記ポーティングが、前記共通のチャンバの中へと開いている第１の側方ポート内で終端する第１の側方流れ通路を有する第１の側方ポーティングと、前記共通のチャンバの中へと開いている第２の側方ポート内で終端する第２の側方流れ通路を有する第２の側方ポーティングと、前記共通のチャンバの中へと開いている共通のポート内で終端する共通の流れ通路を有する共通のポーティングと有し、前記第１の側方ポーティング、前記第２の側方ポーティング、および前記共通のポーティングが、各々、前記共通のチャンバに流体連通され、
前記第１のポペットの前記閉位置では、前記第１のポペットが、前記第１の側方ポーティングと前記共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように前記中央弁座と相互作用し；
前記第２のポペットの前記閉位置では、前記第２のポペットが、前記第２の側方ポーティングと前記共通のポーティングとの間の流体の流れを阻止するように前記中央弁座と相互作用する
ソレノイド弁システム。
【請求項９】
前記中央弁座が円錐形状を有する、請求項８に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１０】
前記第１のポペットの前記閉位置において、前記第１のポペットが前記弁座の第１の表面と相互作用し；
前記第２のポペットの前記閉位置において、前記第２のポペットが前記弁座の第２の表面と相互作用し；
前記弁座の前記第１および第２の表面が、前記円錐形状の頂点を基準として反対側にある表面である、
請求項９に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１１】
前記弁座の前記第１および第２の表面が、前記ポペットの長手方向軸を基準として約４５°で傾斜する、請求項１０に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１２】
前記弁座の前記第１の表面が前記第１の側方ポーティングから前記共通のポーティングまで延在し、前記弁座の前記第２の表面が前記第２の側方ポーティングから前記共通のポーティングまで延在する、請求項１０から１１までのいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１３】
前記弁体が二次弁座をさらに備え、前記第１および第２のポペットのベースが前記閉位置時に前記二次弁座と相互作用する、請求項８から１２のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１４】
前記二次弁座が段差を付けられ、前記ポペットベースが前記二次弁座に対応する形で段差を付けられる、請求項１３に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１５】
前記第１および第２の弁構成要素の各々が：
前記閉位置と前記開位置との間で前記ポペットを駆動する磁気アーマチュアと；
軟磁性フレーム内に収容されるソレノイドコイルと
を備え、
前記ソレノイドコイルが励磁されるとき、磁場が作られ、前記磁場が前記ポペットと共に前記アーマチュアを前記閉位置と前記開位置との間で移動させる
請求項１から１４のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１６】
前記第１および第２の弁構成要素の各々が、前記閉位置または前記開位置のいずれかで前記アーマチュアを双安定的に維持するラッチ機構を有する、請求項１５に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１７】
前記ラッチ機構が、前記ポペットが前記閉位置にある状態において前記アーマチュアを付勢するばねを有する、請求項１６に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１８】
前記ラッチ機構が、前記ポペットが前記開位置にある状態において前記アーマチュアを保持する永久磁石（ＰＭ）要素をさらに有する、請求項１７に記載のソレノイド弁システム。
【請求項１９】
前記ソレノイドが第１の方向の電流で励磁されると、前記ポペットを備える前記アーマチュアを前記ばねの付勢に逆らって前記閉位置から前記開位置まで移動させ、前記ソレノイドが前記第１の方向の反対の第２の方向の電流で励磁されると、前記ポペットを備える前記アーマチュアを前記ＰＭ要素の磁力に逆らって前記開位置から前記閉位置まで移動させる、請求項１８に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２０】
前記ソレノイドコイルが楕円断面を有する、請求項１から１９のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２１】
前記第１および第２の弁構成要素の各々が、前記コイルの前記楕円断面の短い方の軸に沿って９ｍｍ以下のフットプリントを有する、請求項２０に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２２】
前記弁体、ならびに前記第１および第２の弁構成要素の外側フレームが、前記第１および第２の弁構成要素のための共通のマニホルドを形成する、請求項１から２１のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２３】
前記第１の弁構成要素および前記第２の弁構成要素が、前記ポペットのうちの一方のポペットを前記開位置で保持して前記ポペットのうちのもう一方のポペットを前記閉位置で維持するように、独立して動作可能である、請求項１から２２のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【請求項２４】
前記第１および第２の弁構成要素が、鏡像の対向する対の等しいソレノイド弁構成要素として構成される、請求項１から２３のいずれか一項に記載のソレノイド弁システム。
【国際調査報告】
2019535976.tif 000009
2019535976.tif 000010