(57)【要約】  マイクロバルブ装置が、マイクロバルブ・パイロット弁、およびパイロット動作弁を備える。マイクロバルブ・パイロット弁は、第１の層と、第３の層を貫通して形成された複数の開口を有する、第３の層と、第１および第３の層の間に配置された第２の層を備える。第２の層は、開口と流体連通するチャンバを備え、かつ、チャンバを通る開口間の流体を選択的に制御するための可動部材を備える。パイロット動作弁は、第１のプレート、第３のプレート、および、第１のプレートと第３のプレートの間に配置された第２のプレートを備える。第１のプレートは、マイクロバルブの開口、圧力印加チャネル、および圧力解放チャネルと流体連通する、複数のポートを備える。第２のプレートは、圧力印加チャネルと、圧力解放チャネルとを備え、前記チャネルはいずれも、パイロット動作弁のスプール部分と流体連通する。スプール部分は、第２の流体源から負荷への流れが可能になるように、選択的に動かすことができる。第３のプレートは、第１の流体源、圧力印加チャネル、第１のプレート・ポートのうちの１つ、およびマイクロバルブ開口のうちの１つと流体連通する、第１の流体源ポートを備える。第３のプレート・ポートの第１のリザーバ・ポート、およびマイクロバルブ開口のうちの１つ。第３のプレートの第１のリザーバ・ポートは、第１のリザーバ、圧力解放チャネル、第１のプレート・ポートのうちの１つ、およびマイクロバルブ開口のうちの１つと流体連通する。第３のプレートの第２の流体源ポートは、第２の流体源と流体連通する。第３のプレートの負荷ポートは、負荷と流体連通する。
2007525630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の弁の動作を制御するためのマイクロバルブであって、
チャンバおよび前記チャンバと流体連通する複数のポートを有する本体を画成する、複数の層と、
前記チャンバ内に配置され、第１の流体回路内の流体流れを制御するように選択的に動かされる可動部分とを備え、
前記第１の弁は、第１の流体源からの前記チャンバを通る流体流れがある場合に、第１の位置へと動かされ、前記第１の弁は、前記第１の弁から前記チャンバを通る第１の流体リザーバへの流体流れがある場合に、第２の位置へと動かされる、マイクロバルブ。
【請求項２】
前記第１の流体回路が、前記第１の流体源および前記第１の流体リザーバを備え、
前記可動部分は、
前記第１の流体源からの前記チャンバを通る前記流体流れによって、前記第１の弁を作動させることを可能にすること、および
前記第１の弁から前記第１の流体リザーバへの前記第１の流体流れによって、前記第１の弁を非作動にさせることを可能にすることの一方のために、選択的に可動である、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項３】
前記チャンバから前記第１の弁への前記流体流れが、前記第１の弁を作動させ、前記第１の弁から前記チャンバへの前記流体流れが、前記第１の弁を非作動にさせる、請求項１に記載のマイクロバルブ。
【請求項４】
負荷および第２の流体リザーバを有する第２の流体回路をさらに備える、請求項３に記載のマイクロバルブ。
【請求項５】
前記マイクロバルブによる前記第１の弁の作動によって、第２の流体源からの前記第１の弁を通る前記負荷への流体流れが可能になる、請求項４に記載のマイクロバルブ。
【請求項６】
前記マイクロバルブによる前記第１の弁の非作動によって、前記負荷からの前記第１の弁を通る前記第２の流体リザーバへの流体流れが可能になる、請求項５に記載のマイクロバルブ。
【請求項７】
マイクロバルブ装置であって、
第１の層、第３の層を貫通して形成された複数の開口を有する第３の層、および前記第１の層と前記第３の層の間に配置された第２の層を備え、前記第２の層が、前記開口と流体連通するチャンバ、および前記チャンバを通る前記開口間の流体流れを選択的に制御するための可動部材を備える、マイクロバルブ・パイロット弁と、
第１のプレート、第３のプレート、および前記第１のプレートと前記第３のプレートの間に配置された第２のプレートを備える、パイロット動作弁とを備え、
前記第１のプレートが、前記マイクロバルブの前記開口、圧力印加チャネル、および圧力解放チャネルと流体連通する、複数のポートとを備え、
前記第２のプレートが、前記圧力印加チャネルと、前記圧力解放チャネルとを備え、前記チャネルの両方が、前記パイロット動作弁のスプール部分と流体連通し、前記スプール部分が、第２の流体源から負荷への流れを可能にするように選択的に可動であり、
前記第３のプレートが、
第１の流体源、前記圧力印加チャネル、前記第１のプレート・ポートのうちの１つ、および前記マイクロバルブ開口のうちの１つと流体連通する、第１の流体源ポートと、
第１のリザーバ、前記圧力解放チャネル、前記第１のプレート・ポートのうちの１つ、および前記マイクロバルブ開口のうちの１つと流体連通する、第１のリザーバ・ポートと、
前記第２の流体源と流体連通する第２の流体源ポートと、
前記負荷と流体連通する負荷ポートとを備える、マイクロバルブ装置。
【請求項８】
前記パイロット動作弁が、マクロサイズの弁である、請求項７に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項９】
前記パイロット動作弁が、プレート弁である、請求項７に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１０】
前記パイロット動作弁が、プレート弁である、請求項８に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１１】
前記パイロット動作弁が、スプール弁である、請求項７に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１２】
前記パイロット動作弁が、スプール弁である、請求項８に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１３】
前記スプール弁が、第２のプレートの切抜部分内に配置され前記切抜部分内で軸方向運動するように構成されたスプールを備える、請求項１２に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１４】
前記スプールが、それを貫通して形成された第１の開口および第２の開口を備え、それにより、前記第１の開口が前記負荷ポートおよび供給源ポートを覆い、第２の開口が遮断される場合に、前記スプール弁が作動され、前記第１の開口が前記負荷ポートを覆い、前記第２の開口が第２のリザーバ・ポートを覆い、前記スプールが前記供給ポートを遮断する場合に、前記スプール弁が非作動にされる、請求項１３に記載のマイクロバルブ。
【請求項１５】
プレート弁において、
第２のプレートに結合された複数のポートを画成する第１のプレート、
チャンバ内部に配置された、第１の位置と第２の位置の間で可動なスプールと、前記複数のポートと流体連通する複数の流体チャネルとを備えるチャンバを画成する、第２のプレート、ならびに
第１の流体源と結合された第１のポートと、リザーバと結合された第２のポートと、第２の流体源と結合された第３のポートと、負荷と結合された第４のポートとを有する、第３のプレートを備え、前記流体チャネルのうちの１つが、前記第１の流体源を、前記第１のプレートの前記複数開口のうちの１つおよび前記スプールと結合させ、別の前記流体チャネルが、前記リザーバを、前記第１のプレートの前記複数開口のうちの１つおよび前記スプールと結合させ、
前記スプールの動きが、前記第１の流体源から前記スプールへと、かつ前記スプールから前記リザーバへと移動する少なくとも１つの流体によって生じ、
前記スプールの動きが、前記第２の流体源と前記負荷の間の流路を作り出す、プレート弁。
【請求項１６】
前記弁が、マクロサイズである、請求項１５に記載のプレート弁。
【請求項１７】
前記第１のプレートの前記複数の開口が、マイクロバルブと流体連通し、前記プレート弁が、前記プレート弁のためのパイロット弁として作用する、請求項１６に記載のプレート弁。
【請求項１８】
前記スプールが、丸いスプールである、請求項１５に記載のプレート弁。
【請求項１９】
ダイアフラムをさらに備え、前記ダイアフラムが、前記スプールの一端部に配置される、請求項１８に記載のプレート弁。
【請求項２０】
前記流体が、液圧流体および空気のうちの一方である、請求項１９に記載のプレート弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、制御弁、および半導体電気機械式装置に関し、詳細には、可変容量形ガス圧縮機（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｇａｓ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）用の、ミクロ機械加工された制御弁（ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｖａｌｖｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）［Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ］は、物理的に小さく、マイクロメートル範囲のサイズの特徴を有するシステムの一分類である。これらのシステムは、電気および機械構成要素の両方を有する。「ミクロ機械加工」（ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）という用語は、一般に、ＭＥＭＳ装置の３次元構造および可動部品の製造を意味することが理解されている。ＭＥＭＳは元来、改良された集積回路（コンピュータ・チップ）製造技術（化学エッチングなど）および材料（シリコン半導体材料など）を、ミクロ機械加工されたそれらの非常に小さい機械装置に使用していた。今日では、多くのさらなるミクロ機械加工技術および材料が利用可能である。本願において「マイクロバルブ」（ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ）という用語は、マイクロメートル範囲のサイズの特徴を有し、したがって定義上は、少なくとも部分的にミクロ機械加工によって形成される弁を意味する。本願において「マイクロバルブ装置」（ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ  ｄｅｖｉｃｅ）という用語は、マイクロバルブを備え、その他の構成要素を備えることができる装置を意味する。マイクロバルブ装置にマイクロバルブ以外の構成要素が含まれる場合、そうしたその他の構成要素は、ミクロ機械加工された構成要素、または標準サイズの（より大きい）構成要素とすることができることが留意されるべきである。
【０００３】
流体回路内の流体流れを制御するための、様々なマイクロバルブ装置が提案されてきた。典型的なマイクロバルブ装置は、本体によって可動式に支持され、閉位置と完全な開位置の間で動くためにアクチュエータに動作可能に結合された、移動可能部材または弁を備える。閉位置に配置される場合、弁は、第２の流体ポートと流体連通して配置された第１の流体ポートを遮断し、または閉じ、それによって、流体ポート間を流体が流れることを防ぐ。弁が、閉位置から完全な開位置へと動くとき、流体は次第に、流体ポート間を流れることが可能になる。ここでその開示全体を参照により本明細書に組み込む、「Ｐｉｌｏｔ  Ｏｐｅｒａｔｅｄ  Ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ」という名称の米国特許第６，５４０，２０３号に、電動パイロット・マイクロバルブ、およびこのパイロット・マイクロバルブによってその位置が制御されるパイロット動作マイクロバルブからなる、マイクロバルブ装置が記載される。ここでその開示の全体を参照により本明細書に組み込む、「Ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ」という名称の米国特許第６，４９４，８０４号に、流体回路内の流体流れを制御するためのマイクロバルブ装置が記載され、圧力分配器回路を形成するためにオリフィスを通る流体流出路を使用することが含まれる。
【０００４】
移動された部材を動かすのに十分な力を発生することに加え、アクチュエータは、移動可能部材に作用し移動された部材の意図された移動に逆らう流体流れ力を超えることができる力を発生しなければならない。こうした流体流れ力は、一般に、流体ポートを通る流量が増大するにつれて増大する。
【０００５】
ガス圧縮機は、ガスの状態を、低圧状態から高圧状態に変化させる。そのような圧縮機は、冷媒ガスを利用する空調（Ａ／Ｃ）システムで使用されることが多い。
【０００６】
冷媒ガスは、圧縮機から高圧で吐き出される（吐出圧力）。このガスは、凝縮器に移動し、そこで高圧高温のガスが、高圧低温の液体に凝縮され、状態変化中にガスから放出されたエネルギー（凝縮潜熱）が、凝縮器のフィン上を通過する空気（または別の冷却剤）に、廃熱の形で伝導される。凝縮器から、液体は、液体冷媒の流量を制御する膨張装置内を通り、冷媒が蒸発し膨張する、蒸発器へと移動する。蒸発器コイル上を通る空気は、その熱を冷媒に放出し、冷媒の状態変化に必要なエネルギーを提供する（気化潜熱）。冷却された空気が、冷却されるべき室内へと出る。空気がそこまで冷却される程度は、冷媒ガスの膨張速度に比例し、膨張速度は、冷媒ガスが圧縮機内で圧縮される速度に関係する。ガスの圧力は、圧縮チャンバ内のピストンの移動量によって、圧縮機内で制御される。
【０００７】
冷媒ガスを利用する冷却システムの設計における主要な問題は、凝縮器からの液体が、蒸発器を水の凝固点以下にするような量および温度で流れないことを保障することである。蒸発器内でのガスによる熱吸収が過剰な場合、蒸発器上を通過する空気からの水の凝縮による、フィンおよびチューブ上に見られる水が凍結し、蒸発器上の空気の流れを詰まらせ、それによって、たとえば車両の客室、または冷却されるべき他の領域への冷気の流れが遮断される。このため、従来のほとんどの制御弁は、設定ガス圧力（ｓｅｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｇａｓ）で圧縮機に戻るガスの圧力に基づいて、圧縮機の行程（排気量）［ｓｔｒｏｋｅ（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）］を変化させるように較正される。このガスは、圧縮機の吸込領域へと戻る。圧縮機のこの領域内の圧力は、吸込圧力として知られる。圧縮機の行程がこの周囲で変化される所望の吸込圧力は、設定点吸込圧力（ｓｅｔ−ｐｏｉｎｔ  ｓｕｃｔｉｏｎ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）として当業者に知られている。
【０００８】
１９８４年に、説明したようなやり方で、圧縮機の給送機構内のピストンの行程を変えることによってシステムを通る冷媒ガスの流れを調整する、可変容量形冷媒圧縮機（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）が導入された。このシステムは、車両のエンジンに結合された駆動ベルトを使用して、圧縮機を駆動するための動力を生み出す、自動車内で使用するために設計された。動作に際しては、Ａ／Ｃシステム負荷が低い場合、圧縮機のピストン行程は、圧縮装置が、エンジン駆動ベルトの一回転あたりより少ない冷媒を給送するように、短縮される。これによって、ちょうど十分な冷媒によって、自動車の乗員の冷却要求を満たすことが可能になる。Ａ／Ｃシステム負荷が高い場合、ピストン行程は延長され、エンジン駆動ベルトの回転数につきより多い冷媒を給送する。
【０００９】
この従来技術の可変容量形圧縮機、および従来の空気圧制御弁（ＣＶ）は、ミシガン州デトロイトのゼネラル・モーターズ社に譲渡された、Ｓｋｉｎｎｅｒの米国特許第４，４２８，７１８号（以下Ｓｋｉｎｎｅｒ’７１８号）に見られる。Ｓｋｉｎｅｒ’７１８号の開示は、ここでその全体を参照により本明細書に組み込む。
【００１０】
車両の空調システムのための可変容量形圧縮機において使用される、代替ＣＶ設計は、可変容量形圧縮機のクランクケース内への冷媒ガスの流れを制御するために、ソレノイド作動弁を利用する。ここでその開示全体を参照により本明細書に組み込む、Ｓｕｉｔｏｕらの米国特許第５，９６４，５７８号（以下Ｓｕｉｔｏｕ’５７８号）は、ソレノイド作動ロッドを有するＣＶを開示し、このロッドは、クランクケースへの吐出および吸込圧力ガスの流れを制御する弁部材に動作する。弁部材の位置は、ばね偏倚されたベローズによって、従来の空気圧ＣＶと同様の作法で、部分的に確定される。上昇する吸込圧力が、ベローズ上に作用して、吐出領域からクランクケースへのガスの流れを低減させる。通電されると、ソレノイド作動ロッドは、クランクケースへの吐出圧力流れを低減させるように、同じく弁部材を推進する力を加える。これによって、ソレノイド・コイルへの電気信号によって伝達することができる、ピストン行程および圧縮機の出力容量をさらに制御することが可能になる。
【００１１】
吐出弁の動作を制御するためにソレノイド・アクチュエータを使用する代替ＣＶ設計が、ここでその開示全体を参照により本明細書に組み込む、Ｈｉｒｏｔａの米国特許第５，７０２，２３５号（以下Ｈｉｒｏｔａ’２３５号）で開示されている。この設計では、吐出圧力ガスをＣＶ内の加圧チャンバ内へと入れるパイロット弁を開閉するために、ソレノイドが使用される。この加圧チャンバは、圧縮機の吸込領域と常にガス連通する。弁部材は、クランクケースへの吐出および吸込圧力ガスの流れを制御する。弁部材の位置は、ばねの偏倚力、弁部材の端部上に作用する吐出圧力による力、および弁部材の反対側端部上に作用する加圧チャンバ内の圧力による力のバランスによって確定される。通電されると、ソレノイド作動パイロット弁は、加圧チャンバ内の圧力が急速に上がることを可能にし、弁部材を開いてクランクケースへの吐出圧力ガスの流れを増大させる。
【００１２】
Ｈｉｒｏｔａ’２３５号のＣＶ設計の弁部材は、Ｓｕｉｔｏｕ’５７８号のソレノイド支援ＣＶ、またはＳｋｉｎｎｅｒ’７１８号の空気圧ＣＶがするようには、吸込領域の圧力に応答せず、吸込圧力設定点に従って圧縮機排気量（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を制御しない。Ｈｉｒｏｔａ’２３５号ＣＶ設計の目的は、吐出圧力ガスの力を利用して、吐出部をクランクケース・バルブに対して開き、それによって小型、軽量、かつ安価なソレノイドの使用を可能にすることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術のソレノイド支援ＣＶに関して、いくつかの欠点がある。とりわけ、使用されるソレノイド弁のサイズによって、ソレノイド弁がその中に設置される冷却システムのパッケージング・オプションが制限されることである。提案されてきた１つの解決法が、ここでその開示全体を参照により本明細書に組み込む、同時係属中のＣｈａｎｃｅｙらの米国特許出願第６０／５２５，２２５号で開示される。別の解決法が、以下の開示によって提案される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、マイクロバルブ・パイロット弁およびパイロット動作弁を備える、マイクロバルブ装置に関する。マイクロバルブ・パイロット弁は、第１の層、第３の層を貫通して形成された複数の開口を有する第３の層、ならびに、第１および第３の層の間に配置された第２の層を備える。第２の層は、開口と流体連通するチャンバを備え、かつ、チャンバを通る開口間の流体流れを選択的に制御するための可動部材を備える。パイロット動作弁は、第１のプレート（ｐｌａｔｅ）、第３のプレート、および、第１のプレートと第３のプレートの間に配置された第２のプレートを備える。第１のプレートは、マイクロバルブの開口、圧力印加チャネル、および圧力解放チャネルと流体連通する、複数のポートを備える。第２のプレートは、圧力印加チャネルおよび圧力解放チャネルを備え、両チャネルは、パイロット動作弁のスプール部分と流体連通する。スプール部分は、第２の流体源から負荷への流れが可能になるように、選択的に動かすことができる。第３のプレートは、第１の流体源、圧力印加チャネル、複数の第１のプレート・ポートのうちの１つ、および複数のマイクロバルブ開口のうちの１つと流体連通する、第１の流体源ポートを備える。第３のプレートの第１のリザーバ・ポートは、第１のリザーバ、圧力解放チャネル、複数の第１のプレート・ポートのうちの１つ、および複数のマイクロバルブ開口のうちの１つと流体連通する。第３のプレートの第２の流体源ポートは、第２の流体源と流体連通する。第３のプレートの負荷ポートは、負荷と流体連通する。
【００１５】
あるいは、別の弁の動作を制御するためのマイクロバルブが開示される。マイクロバルブは、本体を画成する複数の層を備え、本体は、チャンバ、およびチャンバと流体連通する複数のポートを有する。可動部分が、チャンバ内に配置され、可動部分は、別の弁を制御するための、流体源からのチャンバを通る流体流れを可能にすることと、別の弁から流体リザーバへの流体流れを可能にすることとのうち一方のために、選択的に動かされる。別の弁は、流体源からの、チャンバを通る流体流れがある場合に、第１の位置に動かされ、別の弁は、別の弁からの、チャンバを通る流体流れがある場合に、第２の位置に動かされる。
【００１６】
あるいは、プレート弁が開示される。プレート弁は、第２のプレートに結合された複数のポートを画成する第１のプレートを備える。第２のプレートは、チャンバ内部に配置されたスプールを有する、チャンバを画成する。スプールは、第１の位置と第２の位置の間で動かすことができる。複数の流体チャネルが、複数のポートと流体連通する。第３のプレートは、第１の流体源に結合された第１のポート、およびリザーバに結合された第２のポートを備える。第３のポートは、第２の流体源と結合され、第４のポートは、負荷と結合される。流体チャネルのうちの１つは、第１の流体源を、第１のプレートの複数の開口のうちの１つ、およびスプールと結合させる。流体チャネルのうちの別の１つは、リザーバを、第１のプレートの開口のうちの１つおよびスプールと結合させる。スプールの動きは、第１の流体源からスプールへと、かつ、スプールからリザーバへと動く、少なくとも１つの流体によって生じる。スプールの動きによって、第２の流体源と負荷の間に、流路が作り出される。
【００１７】
本発明の様々な目的および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面に照らして読めば、当業者に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ここで図面を参照すると、図１に、全体が１０で示される本発明によるバルブ・アセンブリが示される。バルブ・アセンブリは、第１の層（カバー・プレート）１２、第２の層（中央プレート）１４、および第３の層（ポート・プレート）１６を備える。以下でより詳細に説明するように、ほぼ矩形の第１の層１２は、それを貫通して形成された複数の開口を有し、かつ、それに取り付けられたマイクロバルブ２４を有する、カバー・プレートである。第２の層１４は、ほぼ矩形であり、第１の層１２に対応するサイズを有し、また、以下でより詳細に説明するように、それを貫通して形成された複数の開口、ならびに第２の層１４の前面１８および裏面２０両方の上に形成された複数のチャネルを備える。ほぼ矩形であり、第１の層１２および２の層１４に対応するサイズを有する第３の層１６もまた、以下でより詳細に説明するように、第２の層１４を貫通して形成された開口のうちいくつかの位置に対応する位置にて、それを貫通して形成された複数の開口を備える。
【００１９】
図示の実施形態において、層１２、１４、および１６はそれぞれ、それらを貫通して形成された４つの比較的大きい穴２２を備える。それらの穴２２はそれぞれ、好ましくは、ほぼ矩形の層１２、１４、および１６の４つの隅部にほぼ隣接して配置されるが、いかなる適当な位置とすることもできる。穴２２は、各層１２、１４、および１６を互いに固定するための固定具のための、かつ、バルブ・アセンブリ１０がその一部品である、流体システムの残りの部分を含みまたはそれと結合される、別の装置にバルブ・アセンブリ１０を取り付けるための、穿孔として使用される。開口２２を含めて、中央プレート１４およびポート・プレート１６内に形成される開口は、エッチング、通常またはレーザ穿孔、ミーリング、またはその他の適当な機械加工方法など、いかなる適当な方法によって形成することもできる。同様に、中央プレート１４内に形成されるチャネルは、ミーリング・プロセスなどいかなる適当なプロセスによって、またはエッチングによって形成することもできる。穴２２を含めて、カバー・プレート上に形成される開口は、エッチングによって形成されることが好ましい。ただし、どの開口およびチャネルも、いかなる適当なプロセスを用いて形成することもできることを理解することができる。層１２、１４、および１６は、いかなる適当な手段によって形成することもできる。たとえば各層は、金属シート原料から切断することによって、または個々のブランクから機械加工することによって形成することもできる。様々な穴およびチャネル特徴は、それらの特徴を、層１２、１４、および１６内に機械加工またはエッチングし、あるいはそうでなければ形成することによって、その上に続いて形成することができる。あるいは、様々な穴およびチャネル特徴、またはその他所望の特徴は、層１２、１４、および１６の初期製造と同時に、鋳造または成形プロセス中に、層１２、１４、および１６内に形成することができる。そのような特徴もまた、いかなる同様のプロセス、または成形、鋳造、機械加工、エッチング・プロセスのいかなる適当な組合せを用いて形成することもできる。層１２、１４、および１６は、セラミック、結晶質、複合材、金属、プラスチック、またはガラス材料など、いかなる適当な材料製とすることもできる。好ましい実施形態では、層１２、１４、および１６は、いくつかの予想される用途に適した鋼を含む金属とすることができる。
【００２０】
カバー・プレート１２内に形成される開口は、好ましくは、マイクロバルブ２４内に形成された通路と開口が実質的に位置合せされるように、カバー・プレート１２上に配置される。より具体的には、ポートの第１の組２６Ａ、２７Ａ、および２８Ａは、好ましくは、各ポート２６Ａ、２７Ａ、および２８Ａが共通の線Ｌ１に沿って配置されるように、カバー・プレート１２の上側部分に沿って位置合せされる。同様に、ポートの第２の組２６Ｂ、２７Ｂ、および２８Ｂは、好ましくは、各ポート２６Ｂ、２７Ｂ、および２８Ｂが共通の線Ｌ２に沿って配置されるように、カバー・プレート１２の下側部分に沿って位置合せされる。ポートの第１の組２６Ａ、２７Ａ、および２８Ａと、ポートの第２の組２６Ｂ、２７Ｂ、および２８Ｂとの間の有効な距離は、マイクロバルブ２４内に形成された開口の位置にポート間の空間が対応するような距離である。マイクロバルブ２４の動作に関して説明するように、ポート２６Ａおよび２６Ｂは、好ましくは、タンク・ポートであるとみなされ、以下で説明されるように相互連通する。同様に、ポート２７Ａおよび２７は、好ましくは、スプール・ポートであるとみなされ、以下で説明されるように相互連通する。同様に、ポート２８Ａ、２８Ｂは、好ましくは、供給ポートであるとみなされ、以下で説明されるように相互連通する。カバー・プレート１２上のポートと、マイクロバルブ２４内に形成された通路との相対位置が図示のようである理由は、図２に関して以下でより詳細に説明する。ただし、カバー・プレート１２上に形成されたポートは、マイクロバルブ２４の特定の実施形態をバルブ・アセンブリ１０の残りの適当な部分と結合してバルブ・アセンブリ１０の所望の機能を実現するのに適した、いかなるなやり方で配列することもできることを理解することができる。
【００２１】
次に中央プレート１４（図５〜図８にも示す）を参照すると、中央プレート１４は、カバー・プレート１２に隣接して配置される前面１８、およびポート・プレート１６に隣接して配置される裏面２０を有する。中央プレート１４は、カバー・プレート１２およびポート・プレート１６よりも比較的厚くすることができる。ただし、そのような寸法の差は必須ではない。中央プレート１４の前面１８上に、第１のチャネル３０、１対の斜めに対向するボア３２Ａおよび３２Ｂ、ならびに１対の対向するダクト３４Ａおよび３４Ｂが形成される。中央プレート１４の裏面上には、第２のチャネル３６、および、中央プレート１４を貫通して第１のチャネル３０内へと延びるボア３８が形成される。チャネル３０および３６は、チャネル３０および３６の部分を中央プレート１４のちょうど反対の面に、所望の場合は互いに流体連通せずに配置することができるように、中央プレート１４の厚さの半分未満の深さで形成することが好ましい。ダクト３４Ａおよび３４Ｂはそれぞれ、中央プレート１４の厚さ未満の深さを有することが好ましいが、ダクト３４Ａおよび３６Ｂもまた、いかなる適当な深さで形成することもできる。第２のチャネル３６は、以下で説明される目的で、ボア（ｂｏｒｅｓ）３２Ａおよび３２Ｂと流体連通する。ダクト３４Ａおよび３４Ｂはいずれも、中央プレート１４の切抜部分４０と流体連通する。チャネル３０、３６、ダクト３４Ａ、３４Ｂ、およびボア３２Ａ、３２Ｂは、マイクロバルブと連通する第１の流体回路の部分であることが理解されるべきである。第１の流体回路の動作は、以下で説明される。
【００２２】
切抜４０は、中央プレート１４上のほぼ中央に配置され、スプール４２を受けるようにサイズ決めされる。スプール４２は、ほぼ矩形であり、開口４４がより狭い端部およびより広い端部を有するようにそれを貫通して形成された、涙型開口４４を有する。スプール４２の厚さは、中央プレート１４の切抜４０内でスプール４２が軸方向に動くことができるように、中央プレート１４の厚さよりわずかに小さいことが好ましい。圧力平衡化装置として働く涙型開口４４のより狭い端部から間隔を置いたボア４６もまた、スプールを貫通して形成される。スプール４２は、スプール４２の側面４７上に作用するばね５１によって、中央プレート１４のダクト３４Ａおよび３４Ｂに向かって偏倚される。このばねは、プラグ５３によって中央プレート内に保持される。ダクト３４Ａおよび３４Ｂを通って切抜４０に入る第１の流体回路の流体は、好ましくは、スプール４２の反対側側面４９上に作用する。こうして、以下で説明するように、流体圧力が、ばね５１の偏倚に逆らってスプール４２を押して、第２の流体源と負荷の間に第２の流体回路を作り出す。
【００２３】
次にポート・プレート１６を参照すると、それを貫通して形成された、供給ボア４８、タンク・ボア５０、負荷ボア５２、および吐出ボア５４がある。供給ボア４８は、好ましくは、第１の流体源（図示せず）に結合される。タンク・ボア５０は、好ましくは、第１のリザーバまたはタンク（図示せず）に結合される。供給ボア４８およびタンク・ボア５０は、好ましくは、マイクロバルブ２４によって制御される第１の流体回路の一部として実装される。負荷ボア５２および吐出ボア５４は、スプール弁４３によって制御される第２の流体回路の部分である。吐出ボア５４は、好ましくは、加圧された流体源（図示せず）の吐出端部に結合される。負荷ボア５２は、好ましくは、液圧動作負荷に結合される。好ましい一実施形態では、負荷ボア５２は、可変容量形圧縮機のクランクケースに結合される。本発明と共に稼動するように適合させることができる圧縮機の例が、参照によりその開示全体を本明細書に組み込む、Ｂｏｏｔｈらの米国特許第６，３９０，７８２号で開示されている。圧縮機と、制御弁と共に使用されるマイクロバルブを有する’７８２号特許の制御弁との組合せは、その開示全体も参照により本明細書に組み込む、米国仮特許出願第６０／５２５，２２４号に記載されている。いかなる液圧動作装置も、本発明によるバルブ・アセンブリ１０に、それと共に動作するために動作可能に結合させることができることが理解されるべきである。
【００２４】
次に、第１の流体回路に関するバルブ・アセンブリ１０の構造および動作を説明する。図１に、流体回路内の流体流れを制御するためのマイクロバルブ装置の全体を、２４で示す。マイクロバルブ装置２４は、第１、第２、および第３のプレート、５６、５８、および６０を備える。マイクロバルブ２４の第２のプレート５８、および第２のプレート５８の開口を通して見ることができる第３のプレート６０の一部を、図２〜図４により明らかに示す。第２のプレート５８は、第１および第３のプレート５６、６０の間にあり、それらに取り付けられる。好ましくは、各プレート５６、５８、および６０は、シリコンなどの半導体材料製である。あるいは、プレート５６、５８、および６０は、たとえば、ガラス、セラミック、アルミニウムなど、その他いかなる適当な材料製とすることができる。
【００２５】
本開示では、「閉じて」いる弁、あるいは「覆われて」いるまたは「遮断されて」いるポートを参照することがある。こうした用語は、本明細書に記載するマイクロバルブが使用されるべき用途において、残存する流れのいかなる漏れも比較的わずかなものとなるように、弁またはポートを通る流れが十分に低減されることを意味することが理解されるべきである。
【００２６】
マイクロバルブ２４の第１のプレート５６は、第２のプレート５８上に配置された対応する１対の電気接点６４Ａおよび６４Ｂに対して開く、１対の開口６２Ａおよび６２Ｂを備える。電気接点６４Ａ、６４Ｂは、第２のプレート５８に接触し、接点６４Ａと６４Ｂの間に電流を提供するための適当な電源（図示せず）に接続されるようになされる。電気接点６４Ａ、６４Ｂが通電されると、アクチュエータ６８のリブ６６を通って電気接点６４Ａ、６４Ｂの間に電流が流れる。次いで、リブ６６が熱膨張する。リブ６６が膨張するとき、すなわちリブ６６が細長くなるとき、それによって、背骨部（ｓｐｉｎｅ）７０が移動される。リブ６６を通じて供給される電流量を調節することによって、リブ６６の膨張量を制御することができ、それによって背骨部７０の移動量が制御される。マイクロバルブの作動は、参照によりその開示全体を本明細書に組み込む、Ｈｕｎｎｉｃｕｔｔの米国特許第６，６３７，７２２号、およびＰＣＴ特許公開ＷＯ０１／７１２２６に記載される作動機構と実質的に同様である。同様に、背骨部に取り付けられる細長ビームの動きもまた、’７２２号特許に記載されるものとほぼ同様である。バルブ・アセンブリ１０のカバー・プレート１２上に形成されたポート２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ、２８Ａ、および２８Ｂに対応する複数の開口が、マイクロバルブ２４の第３のプレート６０内に形成される。マイクロバルブ２４の第３のプレート６０上に形成された開口は、以下で説明するように、ビームのスライダ部分の位置に基づいて、選択的に覆われたり覆われなくなったりする。
【００２７】
次いで、背骨部７０の動きによって、細長ビーム７２が撓められる。これによって、細長ビーム７２の対向端部に取り付けられた１対の対向ブロッカ端部（ｂｌｏｃｋｅｒ  ｅｎｄｓ）７４Ａおよび７４Ｂが動かされる。図示の実施形態では、ビーム７２は、ほぼＩ字型である。ただし、ビーム７２は、いかなる適当な所望の形状を有することもできることを理解することができる。ビーム７２は、ブロッカ（ｂｌｏｃｋｅｒｓ）７４Ａおよび７４Ｂを動かすために、ヒンジ７５の周りで枢動する。ブロッカ７４Ａおよび７４Ｂの動きは、マイクロバルブ２４のポートを通る流れを選択的に可能にし、スプール弁４３のためのパイロットとして作用する。好ましい本実施形態では、ブロッカ７４Ａ、７４Ｂは、それぞれ図２、図３、および図４に示す、第１の位置、第２の位置、および第３の位置の間で摺動式に動く。ブロッカ７４Ａ、７４Ｂはそれぞれ、その中に形成された第１の比較的小さい開口７６Ａ、７６Ｂ、その中に形成された第２の比較的小さい開口７８Ａ、７８Ｂ、および、より小さい開口の間に形成された比較的大きい開口７７Ａ、７７Ｂを有する、ほぼ矩形の部材である。各ブロッカ上の小さい開口を、それぞれのブロッカ７４Ａ、７４Ｂの対向端部に形成することも好ましい。
【００２８】
ビーム７０および各ブロッカ７４Ａ、７４Ｂは、’７２２号特許に記載されるものとほぼ同じようなやり方で、ビームおよび遮断部分（図５Ａ、参照番号１３６）として作用する。図２に示すように、弁は、非通電位置にある。この位置で、マイクロバルブ２４は、タンク・ポート２６Ａおよび２６Ｂがスプール・ポート２７Ａおよび２７Ｂとそれぞれ流体連通した状態で開く。流体がスプール弁４３の面４９から、マイクロバルブ２４を通って第１の流体回路のリザーバへと放出されるので、これは圧力解放位置とみなされる。上部ブロッカ７４Ａに関して示すように、最も左の開口７６Ａは、カバー・プレート１２の上部タンク・ポート２６Ａと連通し、中央開口７７Ａは、スプール・ポート２７Ａへと開く。下部ブロッカ７４Ｂに関して、中央開口７７Ｂは、カバー・プレート１４上のスプール・ポート２７Ｂに対して開き、最も右の開口７６Ｂは、カバー・プレート１４上のもう一方のタンク・ポート２６Ｂと連通する。図２に示すマイクロバルブ位置で、カバー・プレート１２上の供給ポート２８Ａおよび２８Ｂと結合される開口７８Ａおよび７８Ｂは、中央開口７７Ａおよび７７Ｂ、したがってスプール・ポート２７Ａおよび２７Ｂから隔離される。
【００２９】
図３に、第１の通電位置にあるマイクロバルブ２４を示す。マイクロバルブ２４が通電されると、各ブロッカ７４Ａおよび７４Ｂが、反対の横方向に移動する。各ブロッカ７４Ａ、７４Ｂの位置変化によって、ブロッカ７４Ａ、７４Ｂがタンクおよび供給ポートを覆うために動くので、供給ポート２８Ａ、２８Ｂ、およびタンク・ポート２６Ａ、２６Ｂはいずれも、スプール・ポート２７Ａ、２７Ｂから隔離される。これは、マイクロバルブ２４を通ってダクト３４Ａ、３４Ｂへと、したがってスプール弁４３へと流れが供給されない、圧力保持位置とみなされる。同様に、圧力保持位置では、マイクロバルブ２４を通ってダクト３４Ａ、３４Ｂから、したがってスプール弁４３から流れが供給されず、スプールから流体が放出されない。したがって、スプール弁は、ほぼ固定位置に保持されることになる。
【００３０】
図４に、第２の通電位置にあるマイクロバルブ２４を示す。マイクロバルブに供給されるエネルギーは、第１の通電位置にあるマイクロバルブに供給されるよりも大きく、したがって、マイクロバルブ２４がさらに通電されて、ブロッカ７４Ａ、７４Ｂをさらに横方向に移動させる。この位置で、マイクロバルブ２４は、圧力上昇位置にある。マイクロバルブの圧力上昇位置では、マイクロバルブ２４上に形成された開口７７Ａ、７７Ａ（カバー・プレート１２上に形成されたスプール・ポート２７Ａ、２７Ｂと連通する）が、開口７８Ａ、７８Ｂ（カバー・プレート１２上に形成された供給ポート２８Ａ、２８Ｂと連結される）と流体連通状態に置かれる。供給ポート２８Ａ、２８Ｂからマイクロバルブ２４に入る流体は、好ましくは加圧流体であり、マイクロバルブ２４から、中央プレート１４上に形成されたダクト３４Ａ、３４Ｂへと流れる。したがって、圧力上昇位置で、流体はスプール４２の側面４９上に作用し、スプール４２をばねの偏倚に逆らって動かす。
【００３１】
次に、第１の流体回路の一部としての、中央プレートを通る流路を説明する。ここで図５を参照すると、上記で概略的に説明した中央プレート１４が示されている。マイクロバルブ２４が圧力上昇位置（図４）にあるとき、供給ポート２８Ａ、２８Ｂは、スプール２７Ａ、２７Ｂと流体連通し、マイクロバルブ２４は、上記位置となる。こうして、供給ボア４８によってポート・プレート１６に結合される高圧流体源は、ボア３８を通してチャネル３０へと流体を供給する。チャネル３０は次いで、マイクロバルブ２４を通じて（流体がブロッカ７４Ａ、７４Ｂの開口７７Ａ、７７Ｂを通って入る）、スプール弁４３へと（流体がマイクロバルブの開口２８Ａ、２８Ｂを通ってマイクロバルブ２４から出る）流体流れを送る。上記のように、マイクロバルブ２４の開口２８Ａ、２８Ｂは、それぞれ流体ダクト３４Ａ、３４Ｂと連通し、これは、第２の流体回路に関して以下で説明するように、スプール弁４３を動作させるために、流体流れをスプール４２の側面４９へと送る。スプール弁４３が圧力上昇位置にある場合の、バルブ・アセンブリ１０のその他の部分に対するスプール４２の位置を、図８に示す。マイクロバルブ２４が圧力上昇位置にあるとき、吐出ボア５４は、スプール弁４３の負荷ボア５２から隔離される。
【００３２】
図２に、圧力解放位置にあるマイクロバルブ２４を示す。バルブ・アセンブリ１０がこの状態で動作しているとき、ブロッカ７４Ａ、７４Ｂは、タンク・ポート２６Ａ、２６Ｂを覆う開口７６Ａ、７６Ｂと、スプール・ポート２７Ａ、２７Ｂを覆う開口７７Ａ、７７Ｂとの間を流体連通させることが可能になるように動く。圧力解放位置では、流体源ボア４８に結合された流体源は、チャネル３０およびスプール弁４３から隔離される。こうして、吐出ボア５４は、負荷ボア５２と流体連通し（図７に示す）、負荷にかかる圧力が増大される。ただし、スプール弁４３の面４９から圧力を解放するために、マイクロバルブ２４を通る、リザーバまたはタンクへの通路が開放される。こうして、スプール４２にかかる流体圧力が緩められ、それによって、スプール４２がそのばね偏倚位置（図７）に戻ることが可能になる。マイクロバルブ２４の位置は、開口７７Ａ、７７Ｂを通ってマイクロバルブ２４へと流入する流れが、開口７６Ａ、７６Ｂを通って流出するようなものである。流れは、開口７６Ａ、７６Ｂから、好ましくは、ボア３２Ａ、３２Ｂにそれぞれ結合されるポート２６Ａ、２６Ｂを通る。図６、および図７から最もはっきりと分かるように、ボア３２Ａおよび３２Ｂは、チャネル３６と流体連通する。チャネル３６は、タンクと結合されるタンク・ボア５０と結合される。こうして、マイクロバルブ２４が圧力解放部分へと動かされるとき、流れは、スプール弁４３からの圧力を解放するように制御される。この位置で、加圧流体の第２の流体回路源は、第２の流体回路負荷と（スプール４２の中央を通じて）流体連通する。
【００３３】
図３に示す状態で、マイクロバルブは、圧力保持位置に配置されている。このような位置で、タンクおよび供給源はいずれも、負荷から隔離される。こうして、流体は基本的に、マイクロバルブ２４を通過しない。したがって、スプール４２の面４９へと流れる正味流体はなく、それによって、ほぼ一定のレベルで第２の流体回路内に生じている、どのようなレベルの流体連通も維持される。
【００３４】
次に、第２の流体回路の動作を説明する。第２の流体回路は、加圧流体源から負荷へと流体が流れることを可能にする。図７に示すように、スプール弁４３は、作動位置にある。この位置で、ばねは、スプール４２を（図示のように）左に偏倚させ、吐出ボア５４は、開口４４の内側で、負荷ボア５２と流体連通する。こうして、液圧負荷を、上記’７８２号特許および’２２４号出願に記載されるように利用することができる。図８に示すように、スプール弁は、非作動位置にある。この位置で、第１の流体回路からの流体は、スプール４３の側面４９上に作用し、ばねの偏倚に逆らうスプール４２の動きを生じる。ばねの偏倚に逆らうスプール４２の動きによって、スプール４２は吐出ボア５４を遮断する。こうして、吐出ボア５４は、負荷ボア５２から隔離され、負荷への加圧流体の流れが妨げられる。図８に示すスプール弁４３の位置で、圧力平衡ボア４６は、スプールをカバー・プレート１２およびポート・プレート１６に対して拘束する可能性がある、流体圧力がスプールをそれらのプレートに対して押し付けることを防ぐように、スプール４２の下面（および任意で上面）に対して作用する。こうしてスプール４２は、スプール弁４３の動作中に、切り抜き４０内で実質的に滑らかに前後に摺動することができるようになる。
【００３５】
一代替実施形態では、バルブ・アセンブリ１０は、マイクロバルブ２４が正常に配置されて、加圧流体源からスプール弁４３へと流体が流れることが可能になるように、上記バルブ・アセンブリ１０が設置されたのと反対の方法で設置することができることが理解されるべきである。あるいは、バルブ・アセンブリ１０は、本発明によるいかなる所望の流れパターンを実現するのに適したいかなるやり方で修正することもできる。
【００３６】
図９に示す一代替実施形態では、丸いスプールを有する、全体を１００で示すバルブ・アセンブリが示される。この実施形態では、本発明の第１の実施形態に関して説明したのと実質的に同じマイクロバルブ（図示せず）が、カバー・プレート１０２と結合される。マイクロバルブをカバー・プレート１０２により容易に取り付けることができるように、ボンド・パッド１０４が、好ましくはカバー・プレート１０２上に形成される。マイクロバルブの動作もまた、好ましくは、実質的に上記と同じである。カバー・プレート内にはまた、第１の層１２に関して上記で説明したポート（２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ）と設計および動作が同様である、全体を１０６で示す複数のポートが形成される。
【００３７】
図１０に、バルブ・アセンブリ１００の中央プレート１０８をさらに詳細に示す。中央プレート１０８内に、キャビティ１０９が形成され、その内部にスプール１１０が受けられる。図１０に示すように、マイクロバルブ・アクチュエータは通電され、それによって、スプール１１０の左端部に吐出圧力を加える。吐出圧力はまた、反動ピン１１２の端部およびスプール１１０の中央に形成されたオリフィス１１４を通じて、反動ピン１１２上に作用する。吐出圧力が反動ピン１１２に作用した状態で、吸込ダクト１２２によって生み出される吸込圧力が、ばねキャビティ１１６内のばね１２１上に生み出される。ばね１２１は、ばね５１およびプラグ５３に関して上記で説明したのとほぼ同様に、プラグ１１８によってスプール弁アセンブリ１００に保持することができる。スプール弁１００の操作は、スプール１１０から離れる流れを、マイクロバルブを使用して制御することによって、スプール１１０の（図１０に見られるような）左端部上の圧力を比例的に低減させることを含む。次いで、吐出圧力を負荷へと、たとえば吐出ダクト１２０ａを通じてクランクケース１２０へと、開放するように、かつ、弁１００による供給を受ける負荷である圧縮機（図示せず）を選択的に下降工程にするように、スプール１１０の位置を、ばね１２１および反動ピン１１２の力に逆らって調整することができる。マイクロバルブ・アクチュエータに電力が供給されない「無電力」障害モードでは、マイクロバルブは、吸込圧力をスプール１１０の左端部へと左に向ける。ばね１２１および反動ピン１１２はしたがって、スプール１１０を左に動かす。これは、吐出部を、クランクケース１２０への通路へと完全に開き、圧縮機を下降工程にする。スプール１１０の左端部にかかる力に対して、反動ピン１１２にかかる力が小さいことにより、圧力差が小さい場合（たとえば吸込部に対する吐出が約１０ｐｓｉ）でも、スプール１１０を、図１０に示す位置に動かすこともできる。こうして、上記実施形態と同様のやり方で、マイクロバルブと連通するポートはまた、スプール１１０に流体を供給するチャネルとも連通して、スプール１１０をばね１２１および反動ピン１１２の偏倚に逆らって動かす。スプール１１０の位置を制御することによって、オリフィス１１４は、流体を、負荷へと、または負荷からリザーバへと供給する。流体源は、上記のもののようないかなる適当な供給源とすることもできる。
【００３８】
図１１に、図９および図１０に示すバルブ・アセンブリとほぼ同様のバルブ・アセンブリ１５０を示す。同様の部品は同様の番号で示す。バルブ・アセンブリ１５０の動作は、上記弁とほぼ同様であることが理解されるべきである。図１１には特に、バルブ・アセンブリ１５０の中央プレート１５２を示す。本実施形態では、弁１５０は、ダイアフラム１５４を備えることによって、バルブ・アセンブリ１００から修正されている。ダイアフラム１５４の基本的な目的は、スプール１１０を通過する漏れを防ぐことである。さらに、本実施形態では、バルブ・アセンブリ１５０の動作を駆動するために使用される流体は、加圧空気である。すなわち、バルブ・アセンブリ１５０は、空気圧で動作させることができる。ただし、本明細書に示し記載するいかなるバルブ・アセンブリを、いかなる適当な流体と共に使用することもできることが理解されるべきである。本実施形態では、上記で説明したものなどのマイクロバルブとすることができる制御弁（図示せず）を通じて、制御圧力が加えられる。制御圧力は、好ましくは、入口１５６を通じて加えられる。高い圧力が加えられる場合、ダイアフラム１５４が、スプール１５４を（図で見て）右に押す。スプール１１０のそのような動きによって、吐出ポート１５８と負荷ポート１６０の間の流路が閉じられる。こうして、（上記で説明したものなどの）クランクケースへの流れが、実質的に止められる。同時に、ポート１６２とポート１６４（吸込ダクト）の間の流路が開かれる。これによって、クランクケースと吸込ダクトの間に流れが生み出され、圧縮機を上昇工程にする。入口１５６を通じて低い圧力が加えられた状態で、反動ピン１１２の小さいオリフィス１１４を通じた反動によって、スプールが左に押される。そのような動きによって、ポート１６２とポート１６４の間の流路を閉じながら、ポート１５８とポート１６０の間の流路を開く効果が生み出される。オリフィス１１４を通じて作動ピン１１２に作用する吐出を変化させることによって、可変フィードバックを得ることができる。ダイアフラム１５４の裏面を吸込部へと放出させるために、さらなるポート１６６がまた、本実施形態のバルブ・アセンブリ１５０に加えられる。吸込部への第２のポート１６８もまた、バルブ・アセンブリ１５０の端部から流体を流出させるために、反動ピン１１２に隣接して設けることができる。上記様々なポートの向きを特定のやり方で示したが、ポートは、所望の用途に従って、バルブ・アセンブリ１５０の位置および動作を容易にするのに適したいかなるやり方で向けることもできることが理解されるべきである。
【００３９】
上記いかなる実施形態も、当業者に知られるであろう小さい修正を加えることによって、液圧流体源または空気圧流体源のいずれかと共に動作可能に構成することができることが理解されるべきである。
【００４０】
本発明の動作の原理およびモードを、その好ましい実施形態において説明してきた。ただし、本発明は、その範囲から逸脱することなく、特に図示および説明したのと別の方法で実施することができることが留意されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるバルブ・アセンブリの分解斜視図である。
【図２】本発明によるバルブ・アセンブリと共に用いられる、第１の位置にあるマイクロバルブの層を示す平面図である。
【図３】第２の位置で示される、図２に示すパイロット・マイクロバルブの層を示す平面図である。
【図４】第３の位置で示される、図２および図３に示すパイロット・マイクロバルブの層を示す平面図である。
【図５】図１に示すバルブ・アセンブリの中間層の前面を示す拡大斜視図である。
【図６】図１および図５に示すバルブ・アセンブリの中間層の後面（図５に示す前面の反対）を示す拡大斜視図である。
【図７】弁のスプールが第１の位置にある、図１に示すバルブ・アセンブリの中間層の第１の面を示す平面図である。
【図８】スプールが第２の位置にある、図７に示すバルブ・アセンブリの中間層を示す平面図である。
【図９】本発明によるマイクロバルブを使用するバルブ・アセンブリの一代替実施形態を示す平面図である。
【図１０】図９に示すバルブ・アセンブリの中央プレートの平面図である。
【図１１】図９に示すバルブ・アセンブリと共に使用することができる、バルブ・アセンブリの中央プレートの一代替実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  バルブ・アセンブリ
１２  第１の層（カバー・プレート）
１４  第２の層（中央プレート）
１６  第３の層（ポート・プレート）
１８  第２の層の前面
２０  第２の層の後面
２２  より大きい穴
２４  マイクロバルブ
２６Ａ、２６Ｂ  タンク・ポート
２７Ａ、２７Ｂ  スプール・ポート
２８Ａ、２８Ｂ  供給ポート
３０  第１のチャネル
３２Ａ、３２Ｂ  対向ボア
３４Ａ、３４Ｂ  対向ダクト
３６  第２のチャネル
３８  ボア
４０  切抜部
４２  スプール
４３  スプール弁
４４  涙型開口
４６  圧力平衡ボア
４７  側面
４８  供給ボア
４９  反対側側面
５０  タンク・ボア
５１  ばね
５２  負荷ボア
５３  プラグ
５４  吐出ボア
５６  第１のマイクロバルブ・プレート
５８  第２のマイクロバルブ・プレート
６０  第３のマイクロバルブ・プレート
６２Ａ、６２Ｂ  開口
６４Ａ、６４Ｂ  電気接点
６６  リブ
７０  背骨部
７２  細長ビーム
７４Ａ、７４Ｂ  対向ブロッカ端部
７５  ヒンジ
７６Ａ、７６Ｂ  第１の比較的小さい開口
７７Ａ、７７Ｂ  比較的大きい開口
７８Ａ、７８Ｂ  第２の比較的小さい開口
１００  バルブ・アセンブリ
１０２  スプール・カバー・プレート
１０４  ボンド・パッド
１０９  キャビティ
１１０  スプール
１１２  反動ピン
１１４  オリフィス
１１６  ばねキャビティ
１１８  プラグ
１２０  クランクケース
１２０ａ  吐出ダクト
１２１  ばね
１２２  吸込ダクト
１５０  バルブ・アセンブリ
１５２  バルブ・アセンブリの中央プレート
１５４  ダイアフラム
１５６  入口
１５８  吐出ポート
１６０  負荷ポート
１６２  ポート
１６４  吸込ポート
１６６  ポート
１６８  第２の吸込ポート
Ｌ１  線１
Ｌ２  線２
【図１】
2007525630.tif 000003
【図２】
2007525630.tif 000004
【図３】
2007525630.tif 000005
【図４】
2007525630.tif 000006
【図５】
2007525630.tif 000007
【図６】
2007525630.tif 000008
【図７】
2007525630.tif 000009
【図８】
2007525630.tif 000010
【図９】
2007525630.tif 000011
【図１０】
2007525630.tif 000012
【図１１】
2007525630.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月20日(2005.12.20)
【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】
マイクロバルブ装置において、マクロサイズの第１の弁が、
本体を画成する複数の層であって、前記本体が、チャンバおよび前記チャンバと流体連通する複数のポートを有し、前記複数のポートのうちの少なくとも２つが、第１の流体回路の一部を形成し、前記複数のポートのうちの少なくとも２つが、第２の流体回路の一部を形成する、複数の層と、
それに作用する制御圧力によって前記チャンバ内に配置される可動部分であって、前記第２の流体回路内の流体流れを制御するように選択的に動かすことができ、平坦なスプールまたは丸いスプールのうちの一方である、可動部分と、
マルチポート・マイクロバルブであって、前記可動部分上に作用する、マルチポート・マイクロバルブの位置によって決定される前記制御圧力に影響を与えるように、前記第１の流体回路内の流体流れを制御するマルチポート・マイクロバルブとを備え、
前記第１の弁の前記可動部分は、前記第２の流体回路の前記ポート間が流体連通する第１の位置と、前記第２の流体回路の前記ポート間の流体連通が妨げられる第２の位置との間で選択的に制御可能である、マイクロバルブ装置。
【請求項２】
前記第１の流体回路が、第１の流体源および第１の流体リザーバを備え、
前記マルチポート・マイクロバルブが、
前記第１の弁を閉じるための、前記第１の流体源から前記チャンバへの流体流れを可能にする第１の位置、および
前記第１の弁を開くための、前記チャンバから前記リザーバへの流体流れを可能にする第２の位置へと選択的に移動可能である、請求項１に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項３】
前記マイクロバルブの第１の位置で、流体が、前記制御圧力を低減させ前記第１の弁を開くように、前記チャンバからリザーバへと流れ、前記マイクロバルブの第２の位置で、流体が、前記制御圧力を上昇させ前記第１の弁を閉じるように、供給部から前記チャンバへと流れる、請求項１に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項４】
前記第２の流体回路の第１のポートが、負荷に結合され、前記第２の流体回路の第２のポートが、流体源に結合される、請求項３に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項５】
前記マイクロバルブによって前記第１の弁を開くことにより、前記流体源からの前記第１の弁を通る前記負荷への流体流れが可能になる、請求項４に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項６】
前記マイクロバルブによって前記第１の弁を閉じることにより、前記流体源からの前記第１の弁を通る前記負荷への流体流れが妨げられる、請求項５に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項７】
マイクロバルブ装置であって、
第１の層、第３の層を貫通して形成された複数の開口を有する第３の層、および前記第１の層と前記第３の層の間に配置された第２の層を備え、前記第２の層が、前記開口と流体連通するチャンバ、および前記チャンバを通る前記開口間の流体流れを選択的に制御するための可動部材を備える、マイクロバルブ・パイロット弁と、
第１のプレート、第３のプレート、および前記第１のプレートと前記第３のプレートの間に配置された第２のプレートを備える、パイロット動作弁とを備え、
前記第１のプレートが、前記マイクロバルブの前記開口、圧力印加チャネル、および圧力解放チャネルと流体連通する、複数のポートとを備え、
前記第２のプレートが、前記圧力印加チャネルと、前記圧力解放チャネルとを備え、前記チャネルの両方が、前記パイロット動作弁のスプール部分と流体連通し、前記スプール部分が、第２の流体源から負荷への流れを可能にするように選択的に可動であり、
前記第３のプレートが、
第１の流体源、前記圧力印加チャネル、前記第１のプレート・ポートのうちの１つ、および前記マイクロバルブ開口のうちの１つと流体連通する、第１の流体源ポートと、
第１のリザーバ、前記圧力解放チャネル、前記第１のプレート・ポートのうちの１つ、および前記マイクロバルブ開口のうちの１つと流体連通する、第１のリザーバ・ポートと、
前記第２の流体源と流体連通する第２の流体源ポートと、
前記負荷と流体連通する負荷ポートとを備える、マイクロバルブ装置。
【請求項８】
前記パイロット動作弁が、マクロサイズの弁である、請求項７に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項９】
前記パイロット動作弁が、プレート弁である、請求項７に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１０】
前記パイロット動作弁が、プレート弁である、請求項８に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１１】
前記パイロット動作弁が、スプール弁である、請求項７に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１２】
前記パイロット動作弁が、スプール弁である、請求項８に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１３】
前記スプール弁が、第２のプレートの切抜部分内に配置され前記切抜部分内で軸方向運動するように構成されたスプールを備える、請求項１２に記載のマイクロバルブ装置。
【請求項１４】
前記スプールが、それを貫通して形成された第１の開口および第２の開口を備え、それにより、前記第１の開口が前記負荷ポートおよび供給源ポートを覆い、第２の開口が遮断される場合に、前記スプール弁が作動され、前記第１の開口が前記負荷ポートを覆い、前記第２の開口が第２のリザーバ・ポートを覆い、前記スプールが前記供給ポートを遮断する場合に、前記スプール弁が非作動にされる、請求項１３に記載のマイクロバルブ。
【請求項１５】
プレート弁において、
第２のプレートに結合された複数のポートを画成する第１のプレート、
チャンバ内部に配置された、第１の位置と第２の位置の間で可動なスプールと、前記複数のポートと流体連通する複数の流体チャネルとを備えるチャンバを画成する、第２のプレート、ならびに
第１の流体源と結合された第１のポートと、リザーバと結合された第２のポートと、第２の流体源と結合された第３のポートと、負荷と結合された第４のポートとを有する、第３のプレートを備え、前記流体チャネルのうちの１つが、前記第１の流体源を、前記第１のプレートの前記複数開口のうちの１つおよび前記スプールと結合させ、別の前記流体チャネルが、前記リザーバを、前記第１のプレートの前記複数開口のうちの１つおよび前記スプールと結合させ、
前記スプールの動きが、前記第１の流体源から前記スプールへと、かつ前記スプールから前記リザーバへと移動する少なくとも１つの流体によって生じ、
前記スプールの動きが、前記第２の流体源と前記負荷の間の流路を作り出す、プレート弁。
【請求項１６】
前記弁が、マクロサイズである、請求項１５に記載のプレート弁。
【請求項１７】
前記第１のプレートの前記複数の開口が、マイクロバルブと流体連通し、前記プレート弁が、前記プレート弁のためのパイロット弁として作用する、請求項１６に記載のプレート弁。
【請求項１８】
前記スプールが、丸いスプールである、請求項１５に記載のプレート弁。
【請求項１９】
ダイアフラムをさらに備え、前記ダイアフラムが、前記スプールの一端部に配置される、請求項１８に記載のプレート弁。
【請求項２０】
前記流体が、液圧流体および空気のうちの一方である、請求項１９に記載のプレート弁。
【国際調査報告】
2007525630.tif 000014