(57)【要約】  【課題】  【解決手段】  コンテナ（１２）内の流体の圧力を制御する多段比例バルブ（１０）が、排出開口（２４）を有する流体流出通路（２２）と、取り入れ開口（４６）を有するアクチュエート可能な流体流入通路（３８）と、前記排出開口（２４）を選択的に閉じるためのアクチュエート可能な排出カバー（３０）と、を具える。流体流出通路（２２）と、アクチュエート可能な流体流入通路（３８）と、アクチュエート可能な排出カバー（３０）は相互連結されており、第１のあらかじめ決められたスレッシュホールドに届く始動力に応じて、前記バルブ（１０）が前記排出カバー（３０）を変位させて、コンテナ（１２）内の流体を前記流体流出通路（２２）を通って排出するように構成されている。第２のあらかじめ決められたスレッシュホールドに届く始動力に応じて、前記バルブ（１０）が前記流体流入通路（３８）を変位させて、加圧流体を前記コンテナ（１２）内を通って、そこへ流す。【選択図】  図１
2007509300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナ（１２）内部の流体の圧力を第１及び第２の流体圧力レベル間で制御する比例バルブ（１０）であって、前記第２の圧力レベルが前記第１の圧力レベルより大きく、前記コンテナ（１２）がその内部ボリューム（１６）内に延在する開口（１４）を有し、前記比例バルブ（１０）が：
排出開口（２４）を有する流体流出通路（２２）であって、当該流出通路（２２）が前記コンテナ内側ボリューム（１６）と流通している流体流出通路と；
取り入れ開口（４６）を有するアクチュエート可能な流体流入通路（３８）と；
前記排出開口（２４）を選択的に閉鎖するアクチュエート可能な排出カバー（３０）と；
を具え、
前記流体流出通路（２２）と、前記アクチュエート可能な流体流入通路（３８）と、前記アクチュエート可能な排出カバー（３０）が相互連結しており、
−  第１のあらかじめ決められたスレッシュホールドに届く移動力に応じて、前記アクチュエート可能な排出カバー（３０）が、前記排出カバー（３０）が前記排出開口（２４）からスペースを開けて離れて前記コンテナ内側ボリューム（１６）から流体を排出できる第１のカバー位置から、前記排出カバー（３０）が前記排出開口（２４）を閉じて流体が前記コンテナ内側ボリューム（１６）から排出されないようにする第２のカバー位置へ変位し；
−  第２のあらかじめ決められたスレッシュホールドに届く前記移動力に応じて、前記アクチュエート可能な流体流入通路（３８）が、前記流体流入通路（３８）が閉じて、前記流体流入通路（３８）と前記コンテナ内側ボリューム（１６）間を流体が流れないようにする第１の流入通路位置と、前記液体流入通路（３８）が前記液体流出通路（２２）と液通して、前記流体流入通路（３８）と前記コンテナ内側ボリューム（１６）間で流体が流れない第２の流入通路位置へ変位する；
ように構成されていることを特徴とする比例バルブ。
【請求項２】
請求項１にかかるバルブ（１０）において、前記排出カバー（３０）が前記第１及び第２のカバー位置間でカバー変位量だけ変位し、前記流体流入通路（３８）が前記第１及び第２の流入通路位置間で流入通路変位量だけ変位することを特徴とするバルブ。
【請求項３】
請求項２に記載のバルブ（１０）が更に：
−  前記排出カバー（３０）と前記流体流入通路（３８）を連結するアクチュエータ部材（６８）であって、前記排出カバー（３０）と前記流体流入通路（３８）を前記カバー及び前記流入通路変位量分の変位させる移動力を提供するアクチュエータ部材（６８）を具えることを特徴とするバルブ。
【請求項４】
請求項３に記載のバルブ（１０）において、前記アクチュエータ部材（６８）が、第１及び第２のアクチュエータ変位形状に動作可能であり、前記第１のアクチュエータ変位形状が前記第２のカバー位置と前記第１の流入通路位置にある前記排出カバー（３０）と前記流体流入通路（３８）にそれぞれ対応しており、前記第２のアクチュエータ変位形状が、前記第２のカバー位置と前記第２の流入通路位置にある前記排出カバー（３０）と前記流体流入通路（３８）にそれぞれ対応することを特徴とするバルブ。
【請求項５】
請求項４に記載のバルブ（１０）において、前記アクチュエータ部材（６８）が、始動力に応じて動作可能であり、当該始動力が、前記第１及び第２のあらかじめ決められた力レベルに達したときに、前記第１及び第２のアクチュエータ変位形状を誘発することを特徴とするバルブ。
【請求項６】
請求項５に記載のバルブ（１０）において、前記第１及び第２のあらかじめ決定されている力レベルが、約１オーダないし約４オーダの大きさ間で前記移動力より大きいことを特徴とするバルブ。
【請求項７】
請求項６に記載のバルブ（１０）において、前記第１及び第２のあらかじめ決定されている力レベルが、前記移動力より約２オーダ大きいことを特徴とするバルブ。
【請求項８】
請求項６に記載のバルブ（１０）において、前記流体流出通路（２２）が前記コンテナ（１２）の上に搭載されているバルブ座（２０）を通って、開口（１４）周辺に延在しており、前記流体流入通路（３８）が前記バルブ座（２０）に移動可能に連結されている取り入れボディ（３６）を通って延在しており、前記アクチュエート可能な排出カバー（３０）が前記取り入れボディ（３６）上に移動可能に搭載されていることを特徴とするバルブ。
【請求項９】
請求項８に記載のバルブ（１０）において、前記取り入れボディ（３６）が、前記第１の流入通路位置における前記取り入れボディ（３６）を押圧するボディバイアス手段（４８）を具えることを特徴とするバルブ。
【請求項１０】
請求項９に記載のバルブ（１０）において、前記ボディバイアス手段（４８）が前記第１の流入通路位置において前記取り入れボディ（３６）をあらかじめ決定したバイアス力で押圧し、前記あらかじめ決定したバイアス力が、前記第１及び第２のあらかじめ決定したスレッシュホールド力の中間であることを特徴とするバルブ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のバルブ（１０）において、前記アクチュエータ部材（６８）が、前記排出カバー（３０）と前記取り入れボディ（３６）を連結する第１（７０）および第２（７２）のアクチュエータ部品を具え、前記第１及び第２の部品（７０、７２）を、前記第１及び第２のアクチュエータ変位形状に互いに変位させる始動力が、前記カバー変位量および流入通路変位量に、それぞれ対応していることを特徴とするバルブ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のバルブ（１０）において、前記第１及び第２のアクチュエータ部品が、それぞれ第１及び第２の弾性プレート部材（７０、７２）であり、前記第１及び第２のプレート部材（７０、７２）が周辺で密封可能に、向かい合った形状で互いに取り付けられており、前記第１及び第２のプレート部材（７０、７２）が、その各中央部分（７６、７８）とその間のアクチュエータ内部ボリューム（８０）を規定しており、前記アクチュエータ内部ボリューム（８０）が加圧流体源と選択的に流通して前記中央部（７６、７８）を互いから離して前記第１及び第２のアクチュエータ変位形状に選択的に移動させることを特徴とするバルブ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバルブ（１０）において、前記中央部（７６、７８）が互いから離れて位置している場合に、前記第１及び第２のプレート部材（７０、７２）が前記中央部（７６、７８）を互いの方向に向けて、前記第１のカバー位置における前記排出カバー（３０）および第１の流入通路位置における前記流体流入通路（３８）にそれぞれ対応するアイドルアクチュエータ形状に押圧するアクチュエータバイアスばねを形成することを特徴とするバルブ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のバルブ（１０）において、前記中央部（７６、７８）が前記排出カバー（３０）と前記取り入れボディ（３６）を連結することを特徴とするバルブ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のバルブ（１０）において、前記流体流入通路（３８）は一般的な直線状であり、一般的な縦型に対向する第１及び第２の流入通路端部（４０、４２）と流入通路縦軸（４４）を規定し、前記第１の流入通路端部（４０）が通常前記バルブ座（２０）近傍に、および前記第２の流入通路端部（４２）が前記バルブ座からはなれてそれぞれ位置しており、前記第１の流入通路端部（４０）が、前記第１流入通路位置にあるときに前記バルブ座（２０）に接触して、第２の流入通路位置にあるときにバルブ座（２０）から離れていることを特徴とするバルブ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のバルブ（１０）において、前記ボディバイアス手段（４８）が、前記流体流入通路（３８）を通って縦方向に延在する細長プランジャ部材（５０）と、圧縮ばね（５２）とを具え、前記プランジャ部材（５０）が前記バルブ座（２０）に連結された第１の縦型プランジャ端部（５４）と、前記圧縮ばね（５２）を介して前記第１及び第２の流入通路端部（４０、４２）の中間の位置で前記流入通路（３８）に連結されている一般的に対向する第２の縦型プランジャ端部（５８）とを具え、前記圧縮ばね（５２）が前記第１の流入通路端部（４０）を前記バルブ座（２０）に接触させて押圧して、前記第１の流入通路位置にある前記流入通路（３８）を閉じることを特徴とするバルブ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のバルブ（１０）において、前記圧縮ばねがらせん状ばね（５２）であることを特徴とするバルブ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のバルブ（１０）において、前記アクチュエート可能な排出カバー（３０）が前記第１の流入通路端部（４０）近傍の前記取り入れボディ（３６）に対する軸方向の移動を求めて、前記第１のプレート部材（７０）を搭載していることを特徴とするバルブ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のバルブ（１０）において、前記アクチュエータ内部ボリューム（８０）が、前記流体圧を選択的に調整するように可変加圧流体源と流通して、前記アクチュエータ部材（６８）が前記アイドルアクチュエータ形状と前記第１及び第２のアクチュエータ変位形状との間で調整可能であることを特徴とするバルブ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のバルブ（１０）において、前記第１及び第２のプレート部材（７０、７２）の一方の前記中央部（７６、７８）がそこを通って延在するアクチュエータ開口（８２）を具え、前記アクチュエータ開口（８２）によって前記アクチュエータ内側ボリューム（８０）を前記可変加圧流体源と流通できることを特徴とするバルブ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のバルブ（１０）において、前記第１及び第２のプレート部材（７０、７２）の中央部（７６、７８）が前記第１の流入通路端部（４０）近傍と、前記第１及び第２の流入通路端部（４０、７２）の中間の地点で、それぞれ前記流入通路（３８）に接触していることを特徴とするバルブ。
【請求項２２】
請求項２１に記載のバルブ（１０）において、前記排出カバー（３０）が局部的に一般的なフレキシブル部材（２８）を具え、前記第２のカバー位置において、前記排出開口（２４）に接触し、密閉可能にこの開口を閉じることを特徴とするバルブ。
【請求項２３】
請求項２２に記載のバルブ（１０）において、前記排出および取り入れ開口（２４，４６）が、前記第１及び第２の圧力レベルで、それぞれ、流体に連結可能であることを特徴とするバルブ。
【請求項２４】
請求項１に記載のバルブ（１０）において、前記第２のあらかじめ決められたスレッシュホールド力が、第１のあらかじめ決められたスレッシュホールド力より大きいことを特徴とするバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明はバルブに関するものであり、特に、多段比例バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
この分野では、水圧式あるいは空気圧式のバルブを使用して２箇所あるいはそれ以上の箇所間の流体の流れを制御し方向付けることは公知である。２箇所以上が考慮される場合は、通常、自動的にあるいは手動操作で各ステージを制御する少なくとも二つ以上の別のアクチュエータによって、多段バルブが制御される。
【０００３】
更に、自動アクチュエータを使用する場合、その効果は通常クローズド−オープン型形状だけである。比例（連続的あるいは順送りの）閉または開動作、あるいは精密な制御動作のいずれかを得るためには、様々なバルブコンポーネントの正確なマシーニングと共にアクチュエータからの高度な正確さが要求され、これらはこのようなバルブの製造コストを多大なものにする。更に、非常に精密なバルブは、通常、大量の部品を組み立てる必要があり、これが更にコストを上げることになる。また、部品数が多いため、このようなバルブは調整あるいはキャリブレーションが通常複雑であり、高度なスキルを持つ技術者によって組み立てを行う必要がある。
【０００４】
このようなバルブで比較的低圧の流体を操作する場合は、よりいっそうの正確さが求められる。
【０００５】
従って、構造が単純な改善された多段比例バルブが求められている。
【０００６】
発明の概要
従って、本発明の一般的な目的は、改善された比例バルブを提供することである。
【０００７】
本発明の利点は、比例バルブを単一のボタンのコントロールで比較的単純に使用することであり、同じ制御ボタンをコンテナ内の流体圧、または膨張可能なコンテナの体積を、上げる、下げる、あるいは一定に維持するのに使用できることである。
【０００８】
本発明のもう一つの利点は、比較的単純な構造の比例バルブで容易に製造できることである。
【０００９】
本発明の更なる利点は、この比例バルブによれば、コンテナ内の流体圧を比較的広い比例動作範囲で制御できることである。
【００１０】
本発明の更なる利点は、比例バルブを低圧流体または高圧流体のいずれにも使用できることである。
【００１１】
本発明の更なる利点は、比例バルブはキャリブレーションと調整が単純になることである。
【００１２】
本発明の更なる利点は、特に、ダイアフラムアクチュエータのサイズと構造のために、様々な動作ステージで、またはこのステージの間に、圧力ショックまたはあらゆるバルブの振動（バックラッシュ）の発生を実質的になくすことによって比例バルブが円滑に動作することである。後者は、実際にバルブを動作させるのに必要な力より大きなオーダの圧力で始まり、アクチュエータの変位がバルブの動作を引き起こす。
【００１３】
本発明の一態様によれば、コンテナ内部の流体圧力を第１及び第２の流体圧レベル間で制御し、第２の圧力レベルが第１の圧力レベルより大きく、前記コンテナが内部ボリューム内へ延在する開口を有している比例バルブが提供されており、当該比例バルブが：排出開口を有する流体流出通路であって、該流出通路が前記コンテナの内部ボリュームと流通している通路と；取り入れ開口を有するアクチュエート可能な流体流入通路と；前記排出開口を選択的に閉じるアクチュエート可能な排出カバーと；を具え、前記流体流出通路と、前記アクチュエート可能な流体流入通路と、前記アクチュエート可能な排出カバーが相互接続されており：
第１のあらかじめ決められたスレッシュホールドに届く移動力に応答して、前記アクチュエート可能な排出カバーが、前記排出カバーが前記排出開口からスペースを開けており、前記コンテナの内側ボリュームからそこを通って流体を排出することができる第１のカバー位置から、前記排出カバーが前記排出開口を閉鎖して前記コンテナの内側ボリュームからの流体の排出を防ぐ第２のカバー位置へ変位されるように；および
第２のあらかじめ決められたスレッシュホールドに届く移動力に応答して、前記アクチュエート可能な流体流入通路が、前記流体流入通路が前記流体流入通路と前記コンテナの内側ボリューム間を流体が流れないようにする第１の流体流入通路位置から、前記流体流入通路が前記流体流出通路と流通して前記流体流入通路と前記コンテナの内側ボリュームとの間で流体が流れるようにする第２の流入通路位置へ変位するように；
構成されている。
【００１４】
典型的には、前記排出カバーは、前記第１及び第２のカバー位置間のカバー変位量によって変位され、前記流体流入通路は、前記第１及び第２の流入通路位置間の流入通路変位量によって変位する。
【００１５】
典型的には、前記バルブは、更に、前記排出カバーと前記流体流入通路に連結するアクチュエータ部材を具え、当該アクチュエータ部材が、前記カバーと流入通路の変位量分の前記排出カバーと前記流体流入通路の変位に必要な移動力を提供している。
【００１６】
一の実施例では、アクチュエータ部材は第１及び第２のアクチュエータ変位形状へ動作可能であり、第１のアクチュエータ変位形状は前記第２のカバー位置にある前記排出カバー、および前記第１の流入通路位置にある流体流入通路にそれぞれ対応し、前記第２のアクチュエータ変位形状は、前記第２のカバー位置にある前記排出カバーと前記第２の流入通路位置にある前記流体流入通路にそれぞれ対応する。
【００１７】
典型的に、前記アクチュエータ部材は、始動力に応じて動作可能であり、この始動力が第１及び第２のあらかじめ決められた力レベルにそれぞれ到達するときに、前記第１及び第２のアクチュエータ変位形状を引きおこす。
【００１８】
典型的には、前記第１及び第２のあらかじめ決められた力のレベルは、前記移動力より約１のマグニチュードオーダより大きい力と約４のマグニチュードオーダより大きい力の間にあり、好ましくは、移動力より約２マグニチュードオーダ大きい。
【００１９】
一の実施例では、前記流体流出通路が前記コンテナ上に装着されているバルブ座を通って、その開口を周辺に延在しており、前記流体流入通路が前記バルブ座に移動可能に連結された取り入れボディを通って延在しており、前記アクチュエート可能な排出カバーが前記取り入れボディ上に移動可能に装着されている。
【００２０】
典型的には、前記取り入れボディは、該取り入れボディを前記第１の流入通路位置に押圧するボディバイアス手段を具えている。
【００２１】
典型的には、前記ボディバイアス手段は前記取り入れボディを前記第１の流入通路位置にあらかじめ決められたバイアス力で押圧しており、このあらかじめ決められたバイアス力は、前記第１及び第２のあらかじめ決められたスレッシュホールド力の間にある。
【００２２】
一の実施例では、前記アクチュエータ部材は、前記排出カバーと取り入れボディを連結している第１及び第２のアクチュエータを具えており、前記第１及び第２のコンポーネントを互いに変位させて前記第１及び第２のアクチュエータ変位形状に変位させる始動力は、前記カバーおよび流入通路の変位量にそれぞれ対応している。
【００２３】
典型的には、前記第１及び第２のアクチュエータコンポーネントは、それぞれ、第１及び第２の弾性プレート部材であり、この第１及び第２のプレート部材は、向かい合わせの形状で、周辺で、密封可能に互いに取り付けられており、前記第１及び第２のプレート部材は、それぞれの中央部分とその間のアクチュエータ内側ボリュームを規定しており、当該アクチュエータ内側ボリュームは、加圧流体源に選択的に流通して、選択的に前記中央部分を互いから離して前記第１及び第２のアクチュエータ変位形状へ移動させる。
【００２４】
典型的には、前記第１及び第２のプレート部材は、中央部分が互いから離れて位置している場合に、中央部分を互いの方向へアイドルアクチュエータ形状に押圧するアクチュエータバイアスばねを形成する。この形状は前記第１のカバー位置にある排出カバーと第１の流入通路位置にある流体流入通路にそれぞれ対応する。典型的には、中央部分が排出カバーと取り入れボディを連結している。
【００２５】
一の実施例では、流体流入通路が一般的な直線であり、一般的な縦方向に対向する第１及び第２の流入通路端部と、流入通路縦軸を規定しており、前記第１及び第２の流入通路端部が一般的に隣接して、前記バルブ座から離れてそれぞれ配置されており、前記第１の流入通路端部が第１及び第２の流入通路位置にあるときに、それぞれバルブ座と接触して、およびバルブ座から離れて配置されている。
【００２６】
典型的には、前記ボディバイアス手段は、前記流体流入通路中を縦方向に延在する細長プランジャ部材と、圧縮ばねを具え、プランジャ部材は、前記バルブ座に連結された第１の縦型プランジャ端部と、前記第１及び第２の流入通路端部の中間位置で、前記圧縮ばねを介して前記流入通路に連結されている一般的に対向する第２の縦型プランジャ端部とを有し、前記圧縮ばねが、前記バルブ座に接触している前記第１の流入通路端部を押圧して前記第１の流入通路位置にある前記流入通路を閉じている。好ましくは、前記圧縮ばねはらせん状ばねである。
【００２７】
一の実施例では、前記アクチュエート可能な排出カバーが前記第１のプレート部材の上に装着されており、前記第１の流入通路端部近傍で前記取り入れボディに対して軸方向に移動する。
【００２８】
典型的には、アクチュエータ内側ボリュームが可変圧力流体源に流通してその流体圧を選択的に調整して、アクチュエータ部材が前記アイドルアクチュエータ形状と前記第１及び第２のアクチュエータ変位形状間で調整可能とする。
【００２９】
一の実施例では、前記第１及び第２のプレート部材の一方の前記中央部分が、そこを通って延在するアクチュエータ開口を具え、このアクチュエータ開口によって、アクチュエータの内側ボリュームを可変圧力流体源と流通させている。
【００３０】
典型的には、前記第１及び第２のプレート部材の中央部分が、前記第１の流入通路端部近傍で、および前記第１及び第２の流入通路端部の中間位置でそれぞれ前記流入通路に接触している。
【００３１】
典型的には、前記排出カバーは前記第２のカバー位置における排出開口に接触して、密閉可能に閉鎖するように、局部的に一般的なフレキシブルな部材を具える。
【００３２】
一の実施例では、前記排出及び取り入れ開口は、前記第１及び第２の圧力レベルで、流体にそれぞれ連結可能である。
【００３３】
典型的には、前記第２のあらかじめ決めたスレッシュホールド力が、第１のあらかじめ決めたスレッシュホールド力より大きい。
【００３４】
本発明のその他の目的及び利益は、ここに述べられている詳細な説明を添付の図面を適宜参照して注意深く読むことによって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明の更なる特徴と利点は、以下の図面に関連する説明を参照することでよりよく理解される。
【図１】図１は、コンテナ内の流体圧を制御する本発明に係る比例バルブの一実施例の上部斜視図である。
【図２】図２は、図１の実施例を底部から見た斜視図であり、前記コンテナと流通する流体流出通路が示されている。
【図３】図３は、図１の３−３線に沿った断面図であり、アイドルアクチュエータ形状と第１のアクチュエータ変位形状間の閉鎖した状態にある比例バルブを示す。図３ａは、図３の中央部分を部分的に拡大した図であり、閉じたアイドル形状と第１のアクチュエータ変位形状間の、閉じた状態にある比例バルブを示す。
【図４】図４は、図１の４−４線に沿って部分的に拡大した断面図であり、中間形状にある比例バルブ、または第１のアクチュエータ変位形状を、第１のカバー位置にある排出カバーと、第１の流入通路位置にある取り入れボディと共に示し、制御用流体の供給に関連するダイアフラムアクチュエータのアクチュエータ開口を示す。
【図５】図５は、図３ａと同様に部分的に拡大した断面図であり、開いた状態にある比例バルブ、あるいは第２のアクチュエータ変位形状にある比例バルブを、第２のカバー位置にある排出カバーと第２の流入通路位置にある取り入れボディと共に示す。
【００３６】
実施例の詳細な説明
添付の図面を参照して、本発明の実施例を、限定する手段としてではなく、説明の目的でここに述べる。
【００３７】
図１を参照すると、本発明に係る比例バルブ１０の実施例が示されており、このバルブは従来のボルト締結部１８を介してコンテナ１２に固定的に取り付けられている。コンテナ１２は、通常、そのコンテナ内側ボリューム１６内に延在するコンテナ開口１４（図３参照）を有する。バルブ１０は、典型的には、第１及び第２の流体圧レベルの間でコンテナ内部ボリューム１６を満たしている流体の圧力を制御するのに使用される。明らかに、バルブ１０は、圧力がコンテナ内で略一定に保たれている場合に流体の流入および流出を制御することによってコンテナの内部ボリューム１６のサイズを制御するのに使用することもできる。第２の圧力レベルは、通常、大気圧である第１の圧力レベルより大きな正圧である。
【００３８】
比例バルブ１０は、コンテナ１２の上に装着され、コンテナ開口１４を囲むバルブ座２０を具える。バルブ座２０は、バルブ座を通って延在する流体流出通路２２を有する。流体流出通路２２は、排出開口２４を有し、コンテナ内側ボリューム１６と流通している。排出開口は、通常、流体が排出される外部あるいは周辺環境と連通するように配置されている。流体流出通路２２は、図２に示すように、通常、それを通じて通常半径方向に延在するアタッチメントバー２６で部分的に閉じられた環状断面を具える。
【００３９】
図３ないし図５に特に示されているように、コンテナ１２は、中空ポストとして表されており、その開口１４がその開放端部である。開放端部は、従来のフレキシブルシール２８を介してコンテナ開口１４の周辺端部と接触しているバルブ座２０によって通常閉じられている。
【００４０】
アクチュエート可能な排出カバー３０は、排出開口２４を選択的に閉じるのに使用される。排出カバー３０は、図３に略示されており、排出カバー３０が排出開口２４から第１のギャップＧ１分だけのスペースがあいていて、そこを介してコンテナ内部ボリューム１６から流体を排出することができる第１のカバー位置と（図３の矢印参照）、図４及び図５に示されており、排出カバー３０が排出開口２４を閉じてコンテナ内部ボリューム１６からの流体の排出を防ぐ第２のカバー位置との間で、アクチュエート可能である。アクチュエート可能な排出カバー３０は、第１のあらかじめ決められたスレッシュホールドに届く移動力に応じて第１のカバー位置から第２のカバー位置へ所定のカバー変位量だけ変位する。
【００４１】
アクチュエート可能な取り入れボディ３６は、バルブ座２０のアタッチメントバー２６に連結されており、内部を延在する流体流入通路３８を有する。流体流入通路３８は、図３及び図４に示されており、流体流入通路３８が閉じて、流体流入通路３８とコンテナ内側ボリューム１６との間を流体が流れないようにする第１の流入通路位置と、図５に示されており、流体流入通路３８がアタッチメントバー２６から第２のギャップＧ２分だけスペースを開けて、流体流出通路２２と流通して、流体流入通路３８とコンテナ内側ボリューム１６との間を加圧流体が流れる（図５の矢印参照）第２の流入通路位置との間でアクチュエート可能である。アクチュエート可能な流体流入通路３８は、第２のあらかじめ決められたスレッシュホールドに届く移動力に応じて、第１の流入通路位置から第２の流入通路位置へ流入通路変位量だけ変位する。典型的には、第２のあらかじめ決められたスレッシュホールド力は、第１のあらかじめ決められたスレッシュホールド力より大きいので、排出カバー３０は流体流入通路３８が始動される前に始動される。
【００４２】
流体流入通路３８は、実質的に直線であり、通常縦方向において対向する第１及び第２の流入通路端部４０、４２と、その間に延在する流入通路縦軸４４を規定する。第１の流入通路端部４０は、一般的にバルブ座２０の近傍に位置している。流体流入通路３８は、正圧で流体源に連結可能な取り入れ開口４６を有する。取り入れ開口４６は、通常、バルブ座２０から通常離れている第２の流入通路端部４２近傍に配置されている。
【００４３】
取り入れボディ３６は、あらかじめ決定されたバイアス力で第１の流入通路位置にある取り入れボディ３６を押圧するボディバイアス手段４８を具える。この所定のバイアス力は、通常、第１及び第２のあらかじめ決められたスレッシュホールド力の中間である。ボディバイアス手段４８は、通常、典型的には同軸で、流体流入通路３８内を延縦方向に在するスクリュ５０などの細長プランジャ部材と、圧縮螺旋ばね５２などの圧縮ばねを具える。
【００４４】
プランジャ部材５０は、第１の縦型プランジャ端部５４を具え、これは、典型的にはスクリュのねじ付き端部であり、ねじに係合するナット５６などの締結具を用いてバルブ座２０のアタッチメントバー２６に連結される。通常の対向する第２の縦形プランジャ端部５８、典型的にはスクリュのヘッドは、第１及び第２の流入通路端部４０、４２の中間の位置で、圧縮ばね５２を介して流体流入通路３８に連結されている。圧縮ばね５２は、第１及び第２の流入通路端部４０、４２の中間に位置する流体流入通路３８の内側ショルダ６０と、第２の流入通路端部４２近傍に配置されたスクリュ５０のヘッド５８との間に延在している。この位置で、圧縮ばね５２は、第２の縦型プランジャ端部５８（スクリュヘッド）をバルブ座２０から離れる方向へ押圧し、第１の流入通路端部４０をアタッチメントバー２６に一般的な近隣接触させて、第１の流入通路位置において流体流入通路３８を閉じる。第１の流入通路端部４０は、第２の流入通路位置にあるときには、第２のギャップＧ２分だけバルブ座２０からスペースを開けて配置される。
【００４５】
第２の流入通路端部４２は、アッセンブリ開口６２を有し、ナット５６を用いて流体流入通路３８内側でアタッチメントバー２６へボディバイアス手段４８を組み立て可能とする。アッセンブリ開口６２は、典型的には、アッセンブリカバー６４によって、従来のスクリュ締結具６６を用いて閉じられている。
【００４６】
通常、アクチュエート可能な排出カバー３０は、第１の流入通路端部４０近傍の取り入れボディ３６に縦方向に移動可能に連結されている。排出カバー３０は、取り入れボディ３６の第１の流入通路端部４０近傍に配置された通常部分的にフレキシブルな部材３２を具える。フレキシブル部材３２は、通常、ゴムなどの圧縮可能な材料でできており、図４および図５に示すように、第２のカバー位置にあるときに、そのローカル周囲で普通に密封した気密接触によって排出開口２４を確実に閉鎖する。明らかに、排出カバー３０に用いる材料、特に、フレキシブル部材３２の材料は、気密接触が排出カバー３０とバルブ座２０との間のインターフェースに局所的に提供される限り、必ずしも「フレキシブル」でなくとも良い。金属−金属インターフェースも、本発明の範囲から離れることなく考慮される。
【００４７】
典型的には、バルブ１０は、排出カバー３０と流体流入通路３８を連結するアクチュエータ部材６８も具えている。アクチュエータ６８は、通常連続的に、排出カバー３０と流体流入通路３８をカバー変位量と流入通路の変位量だけ、必要とされる移動力を提供することによって変位させる。
【００４８】
アクチュエータ６８はアイドルアクチュエータ形状と第１及び第２のアクチュエータ変位形状へ動作可能である。図３及び図３ａにおおよそ示すように、アイドルアクチュエータ形状は、第１のカバー位置と第１の流入通路位置にある排出カバー３０と、流体流入通路３８にそれぞれ対応している。図４に示す第１のアクチュエータ変位形状は、第２のカバー位置にある排出カバー３０と第１の流入通路位置にある流体流入通路３８に、それぞれ対応している。図５に示すように、第２のアクチュエータ変位形状は、第２のカバー位置にある排出カバー３０と、第２の流入通路位置にある流体流入通路３８に、それぞれ対応している。
【００４９】
アクチュエータ６８は、図３ａ、図４および図５の２重矢印によって表される始動力に応じて動作可能であり、この力が第１及び第２のあらかじめ決められた力レベルに達すると、第１及び第２のアクチュエータ変位形状を誘発する。
【００５０】
好ましいダイアフラムタイプのアクチュエータ６８は、第１及び第２のアクチュエータ部品、典型的には、排出カバー３０と取り入れボディ３６に連結された実質的にフレキシブルな硬質プレート７０、７２を具える。第１及び第２のプレート７０、７２は、好ましくは、アイドルアクチュエータ形状と第１及び第２のアクチュエータ変位形状の間で互いに対して連続的に移動可能である。
【００５１】
通常はディスク形状であり、好ましくは又一般的には平坦なアイドルアクチュエータ形状（図示せず）を有する第１及び第２のプレート７０、７２は、均一にスペースを開けて複数の従来のボルト７４を用いて向かい合せの形状で、周辺に密封可能に、互いに取り付けられている。第１及び第２のプレート７０，７２は、その中央部分７６、７８と、その間のアクチュエータ内側ボリューム８０をそれぞれ規定している。図４により詳細に示すように、プレート７０、７２の一方、そのアクセス性ゆえに好ましくは第２のプレート７２は、中央部７８を通って延在するアクチュエータ開口８２を有する。アクチュエータ開口８２によって、アクチュエータの内側ボリューム８０を加圧流体源と選択的に流通させて、第１及び第２の中央部７６、７８を互いから離して、アイドルアクチュエータ形状から第２のアクチュエータ変位形状へ選択的に移動させる。ここには示していないが、アクチュエータ内側ボリューム８０内部がゼロ圧力のアイドルアクチュエータ形状では、第１及び第２のプレート７０，７２は、本発明の範囲から離れることなく図３ａに示すと同様に若干凹形状を有していてもよい。
【００５２】
典型的には、加圧流体源が、アクチュエータ内側ボリューム８０内部の流体圧を選択的に調整するように好ましくは可変である圧力を有しているので、アクチュエータ６８は、アイドルアクチュエータ形状で、第１及び第２のアクチュエータ変位形状で、およびこれらの間のいずれかの位置で、調整可能に作動する。
【００５３】
第１及び第２のプレート７０、７２は、通常、比較的大きな圧力レベル下で変形する弾性の変形可能な硬質材料でできており、中央部分７６、７８が互いに離れて位置しているときに、２枚のプレート７０、７２がアイドルアクチュエータ形状において、中央部７６、７８を互いに向けて押圧するバイアスばねを形成する。ダイアフラムバイアスばねは、排出カバー３０が、従来の接着剤３４のいずれかなどを用いて第１のプレート７０の中央部位７６上に接着されているので排出カバー３０を、第１のカバー位置に押圧する。
【００５４】
排出カバー３０とバルブ座２０の間の圧縮ばねなどのカバーバイアス手段を、本発明の範囲から外れることなく、第１のカバー位置において排出カバー３０をバイアスするのに使用できることは、当業者には自明である。また、バルブ１０が、コンテナ内部ボリューム１６内の流体圧と、第２のカバー位置から離れて排出カバー３０を押し出す流体流出通路２２を用いて、カバーバイアス手段あるいは接着剤３４なしで、動作するであろうことは、当業者は認識する。同様に、バルブが図に示す形状でなく、反転したアップサイドダウン形状（up−side−down）で用いられている場合は、単純に重力が排出カバー３０を第２のカバー位置から遠ざける方へ押す。
【００５５】
従って、図４および５にそれぞれ示された第１及び第２のアクチュエータ変位形状において第１及び第２のプレート７０、７２を互いから離して変位させるのに必要な第１及び第２のあらかじめ決められた力レベルは、通常、バルブ１０を動作させるのに必要な移動力より約１オーダー（１０倍）大きい大きさと、約４オーダー（１００００倍）大きい大きさの間である。好ましくは、第１及び第２のあらかじめ決められた力レベルが、移動力より約２オーダー（１００倍）大きい大きさである。
【００５６】
始動力と移動力の間のこのマグニチュードの差によって、通常、最大約１００００分の一インチ（０．０００１インチ）まで、あるいは２．５μｍまで制御することによってバルブ１０を精密で正確に動作させることが可能となる。二つの中央部分７６、７８を隔てる実際の距離は、第１及び第２のギャップＧ１、Ｇ２のサイズを順次決定して、排出開口２４と取り入れ開口４６をそれぞれ通過する流体の流れを効果的に制御する。始動力と移動力間のこのマグニチュードの差は、また、バルブ１０の動作安定性を強化する。
【００５７】
典型的には、第１及び第２のプレート７０、７２の中央部７６、７８は、そこを通って延在する中央ボア８４、８６を有する。第１及び第２のプレート７０、７２の中央ボア８４、８６は、通常、取り入れボディ３６によって係合されている。従って、第１及び第２の中央部７６、７８は、第１の流入通路端部４０近傍で、取り入れボディ３６上に軸方向に摺動可能に装着されたガイドシリンダ８８と、及び、第１及び第２の流入通路端部４０、４２のそれぞれの中間位置において取り入れボディ３６の外側ショルダ９０と、近接接触している。
【００５８】
これまで特に開示してはいないが、部品間の全インターフェースは、一般的に気密に密封されており、そこにおけるエアのリークを防止することは当業者には自明である。
【００５９】
動作
本発明の多段比例バルブ１０は、単一のコントロールボタン（図示せず）を介してオペレータによって簡単に操作することができる。このボタンは、ダイアフラムアクチュエータ６８の内側ボリューム８０内部の流体圧を制御する。コンテナ１２に固着されたこのバルブ１０を用いて、オペレータは内側ボリューム１６が実質的に一定である場合にコンテナ１２内部の流体圧を制御し、あるいは、特定のアプリケーションによっては、内側ボリューム１６内の圧力が略一定であるときに、内側ボリューム１６のサイズを調整する。
【００６０】
閉じた、あるいはアイドル状態の第１のバルブ形状において、バルブ１０は通常、コンテナ１２内の流体を、第１のカバー位置にある排出カバー３０を伴う流体流出通路２２と、第１の流入通路位置にある流体流入通路３８を介して外部に排出する。
【００６１】
コントロールボタンを始動することによって、オペレータはダイアフラム内側ボリューム８０内の流体圧を調整して、その圧力を徐々に上げる（図３ａにシングルの二重矢印で示す）。この圧力が、第１のプレート７０の中央部７６を変位させて、ガイドシリンダ８８に力を加え、取り入れボディ３６に沿って徐々に摺動させる。第１のプレート７０の中央部７６の変位によって、アクチュエータ６８は、そこに接着されている排出カバー３０も第１のカバー位置から第２のカバー位置へ向けて徐々に変位させ、図３および図３ａに示すように、第１のギャップＧ１または排出開口２４の開口部を徐々に小さくする。効果的には、オペレータは、排出開口２４を徐々に閉鎖するように制御して、コンテナ１２から出てゆく流体の排出フローレートを調整する。
【００６２】
ダイアフラムアクチュエータ６８が、第１のアクチュエータ変位形状に対応する第１のあらかじめ決められた力レベルに等しい圧力あるいは始動力を提供する場合、バルブ１０上の移動力が、排出カバー３０上の第１のあらかじめ決められたスレッシュホールド力に届いて、後者を変位させ、バルブ座２０に対して隣接することによって排出開口２４を完全に閉鎖するようにする。この地点において、バルブ１０は、中間第２のバルブ形状にあり、第２のカバー位置にある排出カバー３０と、いまだ第１の流入通路位置にある流体流入通路３８を伴うコンテナ１２内部の流体圧を均一に維持する。
【００６３】
コントロールボタンを更に始動することによって、オペレータは、ダイアフラム内側ボリューム８０内部の流体圧を、ダイアフラムアクチュエータ６８が第１及び第２のアクチュエータ変位形状間で動作する圧力（図４にダブルの２重矢印で示す）を提供するまで上げる。ついで、アクチュエータ６８は、排出カバー３０上に第１及び第２のあらかじめ決められたスレッシュホールド力間の移動力を誘発し、図４に示すように、第１のプレート７０とまだ第１の流入通路位置にある取り入れボディ３６を伴うバルブ座２０との間で後者をスクイーズする。
【００６４】
誘発された移動力が第２のあらかじめ決められたスレッシュホールド力に届くと、第２のプレート７２の中央部７８が、第１の流入通路位置からバルブ座２０から離れている第２の流入通路位置へ向けて、圧縮ばね５２を圧縮することによるボディバイアス手段４８のバイアス力に対抗して、取り入れボディ３６を押圧し始める。この時点からの取り入れボディ３６の更なる順次の変位が第２のギャップＧ２を徐々に大きくして、取り入れ開口４６からコンテナ１２に入る取り入れ高圧流体の取り入れフローレートを制御する。
【００６５】
制御ボタンを更に始動することによって、オペレータは、ダイアフラム内側ボリューム８０内部の流体圧を、ダイアフラムアクチュエータ６８が、バルブ１０を完全に開放する第２のアクチュエータ変位形状に対応する第２のあらかじめ決められた力レベル（図５にトリプルの２重矢印で示す）に等しい圧力を提供するまで、さらに徐々に上げる。この時点で、バルブ１０は、第３の開放バルブ形状にあり、取り入れ高圧流体をコンテナの内側ボリューム１６に完全に届かせて、まだ第２のカバー位置にある排出カバー３０と、図５に示すように第２の流入通路位置にある流体流入通路３８を伴って、流体圧を上げる。
【００６６】
続けて、第２及び第１のバルブ形状に戻すためには、オペレータが徐々にコントロールボタンを開放する。明らかに、当業者は、第１及び第２のバルブ形状の間で、あるいは、特定のアプリケーションによっては、第２及び第３のバルブ形状間で変更することによってオペレータがバルブ１０を制御できることは自明である。
【００６７】
必須ではないが、取り入れ開口４６に連結された流体源は、通常は、低圧レベルでの高フロー流体源（高ＣＦＭｓ（１分当りのキュービックフート））であり、流体圧がバルブ座２０に力を誘発せず、圧縮ばね５２のバイアス力を十分に超えてバルブ１０を開かないことを確実にする。同様に、通常、ダイアフラムプレート７０、７２のサイズが、圧縮ばね５２の選択されたバイアス力に対抗するのに十分である以上に圧力レベル大きくするので、制御アクチュエータ開口８２に連結された流体源は低圧レベルの小さなフロー流体源（低ＣＦＭｓ）である。
【００６８】
代替例
上記に詳細を述べたとおり、排出および取り入れ開口２４、４６は、通常、正の大気圧レベルで流体に連結可能である。明らかに、反転した形状が本発明の範囲から離れることなく考慮しうることは当業者には自明である。
【００６９】
更に、バルブ座２０、排出カバー３０および取り入れボディ３６間の相互接続が、本発明の範囲から外れることなく、バルブ１０がアイドル状態の開放された第１の形状にあり、中間の第２の形状と閉鎖した第３の形状に届くようにアクチュエート可能であるように、変形できることは当業者には自明である。
【００７０】
また、本発明は、ダイヤフラムアクチュエータ６８に限定されるものではなく、排出カバー３０を始動するためにウオームスクリュ（図示せず）に連結された、電気ステップモータ（図示せず）などのその他のタイプのアクチュエータを取り入れボディ３６に連結することも本発明の範囲から外れることなく考慮できる。
【００７１】
更に、本実施例１０は、エア流体と共に用いるように記載されているが、ガス状あるいは液状のその他の流体といった、その他のいずれかの流体も、適当な、公知の機械特性（応力、耐久限度、他）、材料（タイプ、相関性、他）および化学特性（腐蝕、環境、他）が考慮される限り、本発明の範囲から外れることなく考慮できることは当業者には自明である。
【００７２】
本多段比例バルブは、ある程度特別なものとして記載されているが、この開示は、例示に過ぎず、本発明は上述し、ここに図解した実施例の特徴に限定されるものではなく、請求項に記載した本発明の範囲と精神に入る全ての変形例と変更例を含む。
【図１】
2007509300.tif 000003
【図２】
2007509300.tif 000004
【図３】
2007509300.tif 000005
【図３ａ】
2007509300.tif 000006
【図４】
2007509300.tif 000007
【図５】
2007509300.tif 000008
【国際調査報告】
2007509300.tif 000009
2007509300.tif 000010