(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非常に少量の離散増分の流体を流通可能にすることにより、流体の流量を調整するように構成された、小型定量弁において、
ａ）互いに流体連通状態にある第１のチャンバ、第２のチャンバおよび第３のチャンバを有する弁本体であって、前記第１のチャンバ、前記第２のチャンバおよび第３のチャンバはそれぞれ、第１の端部および第２の端部を有し、前記第１のチャンバは、加圧流体源から加圧流体を受けるための少なくとも１つの圧力入口、および流体を放出するための少なくとも１つの戻り出口を有する、弁本体と、
ｂ）前記第１のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドであって、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有し、流体が前記第１のチャンバ、前記第２のチャンバおよび第３のチャンバを通り流れるのを可能にするように、前記第１のチャンバ中の少なくとも１つの圧力入口ポートまたは戻り出口ポートの一方に前記流体通路の中の１つを整列させるように移動可能である、弁ロッドと、
ｃ）前記加圧流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第１のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
ｄ）前記第２のチャンバ内にて前記第２のチャンバの前記第１の端部と前記第２の端部との間に移動可能に配設された第１のプラグであって、前記第１のプラグは、前記加圧流体源からある体積の加圧入口流体が前記第１の端部または前記第２の端部の一方にて前記第１のチャンバを通って前記第２のチャンバに進入すると、前記第１の端部または前記第２の端部の他方の方向に移動するように構成され、さらに、対応する特定体積の加圧出口流体を、前記流体が進入した端部の対向側の端部にて前記第２のチャンバから送り、最終的に前記少なくとも１つの戻り出口から出すように構成された、前記第１のプラグと、
e）前記第３のチャンバ内にて前記第３のチャンバの前記第１の端部と前記第２の端部との間に移動可能に配設された第２のプラグであって、前記第２のプラグは、前記加圧流体源からある体積の加圧入口流体が前記第１の端部または前記第２の端部の一方にて前記第１のチャンバを通って前記第３のチャンバに進入すると、前記第１の端部または前記第２の端部の他方の方向に移動するように構成され、さらに、対応する特定体積の加圧出口流体を、前記流体が進入した端部の対向側の端部にて前記第３のチャンバから送り出すように構成された、前記第２のプラグと、
を備える、小型定量弁。
【請求項２】
前記弁本体は、
ａ）前記加圧入口流体が、前記加圧流体源から前記第２のチャンバの前記第１の端部まで前記少なくとも１つの圧力入口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバのそれぞれの前記第１の端部間に延在する、第１の加圧流体通路と、
ｂ）前記加圧出口流体が、前記第２のチャンバの前記第１の端部から流体シンクまで前記少なくとも１つの戻り出口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバのそれぞれの前記第１の端部間に延在する、第１の戻り流体通路と、
ｃ）前記加圧入口流体が、前記加圧流体源から前記第２のチャンバの前記第２の端部まで前記少なくとも１つの圧力入口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの前記第２の端部との間に延在する、第２の加圧流体通路と、
ｄ）前記加圧出口流体が、前記第２のチャンバの前記第２の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも１つの戻り出口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの前記第２の端部との間に延在する、第２の戻り流体通路と、
e）前記加圧入口流体が、前記加圧流体源から前記第３のチャンバの前記第１の端部まで前記少なくとも１つの圧力入口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバと前記第３のチャンバの前記第１の端部との間に延在する、第３の加圧流体通路と、
ｆ）前記加圧出口流体が、前記第３のチャンバの前記第１の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも１つの戻り出口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバと前記第３のチャンバの前記第１の端部との間に延在する、第３の戻り流体通路と、
ｇ）前記加圧入口流体が、前記加圧流体源から前記第３のチャンバの前記第２の端部まで前記少なくとも１つの圧力入口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバおよび前記第３のチャンバのそれぞれの前記第２の端部間に延在する、第４の加圧流体通路と、
ｈ）前記加圧出口流体が、前記第３のチャンバの前記第２の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも１つの戻り出口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバおよび前記第３のチャンバのそれぞれの前記第２の端部間に延在する、第４の戻り流体通路と、
を備える、請求項１に記載の定量弁。
【請求項３】
非常に少量の離散増分の流体を流通可能にすることにより、流体の流量を調整するように構成された、小型定量弁において、
ａ）互いに流体連通状態にある第１のチャンバおよび第２のチャンバを有する弁本体であって、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバはそれぞれ、第１の端部および第２の端部を有し、前記第１のチャンバは、加圧流体源から加圧流体を受けるための少なくとも１つの圧力入口、および流体を放出するための少なくとも１つの戻り出口を有する、弁本体と、
ｂ）前記第１のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドであって、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有し、流体が前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバを通り流れるのを可能にするように、前記第１のチャンバ中の少なくとも１つの圧力入口ポートまたは戻り出口ポートの一方に前記流体通路の中の１つを整列させるように移動可能である、弁ロッドと、
ｃ）前記加圧流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第１のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
ｄ）前記第２のチャンバ内にて前記第２のチャンバの前記第１の端部と前記第２の端部との間に移動可能に配設されたプラグであって、前記プラグは、前記加圧流体源からある体積の加圧入口流体が前記第１の端部または前記第２の端部の一方にて前記第１のチャンバを通って前記第２のチャンバに進入すると、前記第１の端部または前記第２の端部の他方の方向に移動するように構成され、さらに、対応する特定体積の加圧出口流体を、前記流体が進入した端部の対向側の端部にて前記第２のチャンバから送り、最終的に前記少なくとも１つの戻り出口から出すように構成された、プラグと、
前記第１のチャンバの前記少なくとも１つの圧力入口は、共通の前記加圧流体源と流体連通状態にあり、前記第１のチャンバの前記少なくとも１つの戻り出口は、方向弁と流体連通状態にあり、前記プラグの移動は、前記方向弁を２進法式またはデジタル式の態様において機能させることが可能になるように、離散時間中に前記方向弁に移送される加圧出口流体の離散体積を規定し、
前記方向弁は、４方向スプール弁である、小型定量弁。
【請求項４】
前記少なくとも１つの戻り出口は、アクチュエータと流体連通状態にある、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定量弁。
【請求項５】
非常に少量の離散増分の流体を流通可能にすることにより、流体の流量を調整するように構成された、小型定量弁において、
ａ）加圧流体源から加圧流体を受けるための少なくとも１つの圧力入口、および流体を放出するための少なくとも１つの戻り出口を有する、弁本体と、
ｂ）前記弁本体中に配設され、少なくとも１つの入口ポートおよび少なくとも１つの出口ポートを有する、第１のチャンバと、
ｃ）前記第１のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドであって、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有し、流体が前記第１のチャンバを通り流れることが可能となるように、前記複数の流体通路の中の少なくとも１つを前記第１のチャンバの前記入口ポートの中の１つと整列させ、前記複数の流体通路の中の少なくとも１つを前記第１のチャンバの前記出口ポートの中の１つと整列させるように移動可能である、弁ロッドと、
ｄ）前記加圧流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第１のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
e）前記弁本体内に配設され、前記第１のチャンバの前記入口ポートおよび前記出口ポートのそれぞれの中の一方を介して、前記第１のチャンバの第１の端部および第２の端部のそれぞれにて前記第１のチャンバと流体連通状態にある、第２のチャンバと、
ｆ）前記第２のチャンバ内にて前記第１の端部と前記第２の端部との間に移動可能に配設された第１のプラグであって、流体が前記第１の端部に進入することにより、前記第２の端部の方向に移動可能であり、流体が前記第２の端部に進入することにより、前記第１の端部の方向に移動可能であり、変位されると同時に前記第２のチャンバからある体積の加圧流体を送り出すように構成された、前記第１のプラグと、
ｇ）前記弁本体内に配設され、前記第１のチャンバの前記入口ポートおよび前記出口ポートのそれぞれの中の一方を介して、前記第１のチャンバの第１の端部および第２の端部のそれぞれにて前記第１のチャンバと流体連通状態にある、第３のチャンバと、
ｈ）前記第３のチャンバ内にて前記第１の端部と前記第２の端部との間に移動可能に配設された第２のプラグであって、流体が前記第１の端部に進入することにより、前記第２の端部の方向に移動可能であり、流体が前記第２の端部に進入することにより、前記第１の端部の方向に移動可能であり、変位されると同時に前記第３のチャンバからある体積の加圧流体を送り出すように構成された、前記第２のプラグと、
を備える、小型定量弁。
【請求項６】
前記弁本体は、
ａ）前記加圧流体が、前記加圧流体源から前記第２のチャンバの前記第１の端部まで前記少なくとも１つの圧力入口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバのそれぞれの前記第１の端部間に延在する、第１の加圧流体通路と、
ｂ）前記加圧流体が、前記第２のチャンバの前記第１の端部から流体シンクまで前記少なくとも１つの戻り出口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバのそれぞれの前記第１の端部間に延在する、第１の戻り流体通路と、
ｃ）前記加圧流体が、前記加圧流体源から前記第２のチャンバの前記第２の端部まで前記少なくとも１つの圧力入口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの前記第２の端部との間に延在する、第２の加圧流体通路と、
ｄ）前記加圧流体が、前記第２のチャンバの前記第２の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも１つの戻り出口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの前記第２の端部との間に延在する、第２の戻り流体通路と、
ｅ）前記加圧流体が、前記加圧流体源から前記第３のチャンバの前記第１の端部まで前記少なくとも１つの圧力入口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバと前記第３のチャンバの前記第１の端部との間に延在する、第３の加圧流体通路と、
ｆ）前記加圧流体が、前記第３のチャンバの前記第１の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも１つの戻り出口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバと前記第３のチャンバの前記第１の端部との間に延在する、第３の戻り流体通路と、
ｇ）前記加圧流体が、前記加圧流体源から前記第３のチャンバの前記第２の端部まで前記少なくとも１つの圧力入口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバおよび前記第３のチャンバのそれぞれの前記第２の端部間に延在する、第４の加圧流体通路と、
ｈ）前記加圧流体が、前記第３のチャンバの前記第２の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも１つの戻り出口の中の１つを通り流れることが可能となるように、前記第１のチャンバおよび前記第３のチャンバのそれぞれの前記第２の端部間に延在する、第４の戻り流体通路と、
を備える、請求項５に記載の定量弁。
【請求項７】
前記少なくとも１つの圧力入口は、共通の前記加圧流体源と流体連通状態にあり、前記少なくとも１つの戻り出口は、共通の流体シンクおよび方向弁のうち少なくともいずれか１つと流体連通状態にあり、前記プラグの移動は、前記方向弁を２進法式またはデジタル式の態様において機能させることが可能になるように、離散時間中に前記方向弁に移送される加圧出口流体の離散体積を規定する、請求項５に記載の定量弁。
【請求項８】
弁により流体流れを調整するための方法において、
ａ）定量弁を調達するステップであって、前記定量弁は、
ｉ）弁本体内に配設され、流体源から加圧流体を受けるための少なくとも１つの入口ポートおよび少なくとも１つの出口ポートを有する、第１のチャンバと、
ｉｉ）前記第１のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドであって、この弁ロッドは、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有し、この弁ロッドは、選択された流体通路に対応する選択された入口ポートおよび出口ポートを流体が通り流れるのを可能にするように、前記複数の流体通路の中の少なくとも１つを前記入口ポートの中の１つと整列させ、前記複数の流体通路の中の少なくとも１つを前記出口ポートの中の１つと整列させるように移動可能である、弁ロッドと、
ｉｉｉ）前記流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第１のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
ｉｖ）前記弁本体と流体連通状態にある第２のチャンバであって、この第２のチャンバの前記第１の端部および前記第２の端部にて前記第１のチャンバと流体連通状態にある、第２のチャンバと、
ｖ）前記第２のチャンバ内にて前記第１の端部と前記第２の端部との間に移動可能に配設された第１のプラグと、
ｖi）前記弁本体と流体連通状態にある第３のチャンバであって、この第３のチャンバの前記第１の端部および前記第２の端部にて前記第１のチャンバと流体連通状態にある、第３のチャンバと、
ｖii）前記第３のチャンバ内にて前記第１の端部と前記第２の端部との間に移動可能に配設された第２のプラグと、
を備える、調達するステップ、
ｂ）前記第１のチャンバを前記流体源と流体連通状態にさせるステップ、
ｃ）前記流体源からの加圧流体が、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの前記第１の端部または前記第３のチャンバの前記第１の端部とに進入することが可能となるように前記弁ロッドを配置するステップ、ならびに
ｄ）前記第２のチャンバの第２の端部または前記第３のチャンバの第２の端部からある特定体積の前記加圧流体を吐出するように、前記流体に応じて、前記第１のプラグを前記第２のチャンバ内において変位させるかまたは前記第２のプラグを前記第３のチャンバ内において変位させるステップ
を含む、方法。
【請求項９】
前記加圧流体源からの加圧流体が、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの前記第２の端部または前記第３のチャンバの前記第２の端部とに進入し、前記第１のプラグを前記第２のチャンバ内において変位させるかまたは前記前記第２のプラグを前記第３のチャンバ内において変位させて、前記第２のチャンバの前記第１の端部または前記第３のチャンバの前記第１の端部からある体積の加圧流体を吐出すること可能となるように、前記弁ロッドを配置するステップをさらに含み、前記第１のプラグおよび前記第２のプラグは、加圧流体が前記第１の端部に進入することにより、前記第２の端部に移動可能であり、加圧流体が前記第２の端部に進入することにより、前記第１の端部に移動可能であり、前記第１のプラグおよび前記第２のプラグは、端部から端部まで移動する際に、ある体積の加圧流体を前記第２のチャンバおよび前記第３のチャンバから各々押し出すように構成される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記弁ロッドの上の第１の流体通路を第１の入口ポートおよび第１の出口ポートと整列させ、第２の流体通路を第２の入口ポートおよび第２の出口ポートと整列させて、前記流体源からある体積の加圧流体が前記第１の入口ポートおよび前記第１の出口ポートを通り、前記弁本体内の前記第２のチャンバの前記第１の端部または前記第３のチャンバの前記第１の端部内に流れることが可能となるように、前記弁本体の前記第１のチャンバ内の前記弁ロッドを移動させるステップであって、前記流体は、前記第１のプラグまたは前記第２のプラグを前記第１の端部から前記第２の端部まで移動させ、前記第１のプラグまたは前記第２のプラグは、ある体積の加圧流体を前記第２の端部より前記第２のチャンバからまたは前記第２の端部より前記第３のチャンバから押し出す、移動させるステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の流体通路を第３の入口および出口ポートと整列させ、前記第２の流体通路を第４の入口および出口ポートと整列させて、ある体積の加圧流体が前記第３の入口および出口ポートを通り前記第２のチャンバの前記第２の端部または前記第３のチャンバの前記第２の端部内に流れることが可能となるように、前記弁ロッドを移動させるステップであって、前記流体は、前記第１のプラグまたは前記第２のプラグを前記第２の端部から前記第１の端部まで移動させ、前記第１のプラグまたは前記第２のプラグは、ある体積の加圧流体を前記第１の端部より前記第２のチャンバからまたは前記第１の端部より前記第３のチャンバから押し出す、移動させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
定量流体移送／荷重体作動システムにおいて、
比例関係により作動するように構成された定量弁であって、
加圧流体源から加圧流体を受けるための少なくとも１つの圧力入口および加圧流体を放出するための少なくとも１つの戻り出口を有する、弁本体と、
前記弁本体内に配設され、少なくとも１つの入口ポートおよび少なくとも１つの出口ポートを有する、第１のチャンバと、
前記第１のチャンバ内に移動可能に配設され、前記入口ポートおよび前記出口ポートを介して前記第１のチャンバを通る流体流れを促進するように適合された複数の流体通路を有する、弁ロッドと、
前記加圧流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第１のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
前記弁本体内に配設され、前記第１のチャンバの前記入口ポートおよび前記出口ポートを介して前記第１のチャンバと流体連通状態にある、第２のチャンバと、
変位する際にある特定体積の加圧流体を出力するように前記第２のチャンバ内に移動可能に配設されるプラグと
を備える、前記定量弁、
前記定量弁からの出力としての前記特定体積の加圧流体を受けるように、前記定量弁と共に作動可能な方向弁であって、前記方向弁は、アナログ式の態様においてではなく２進法式またはデジタル式の態様において作動し、前記特定体積の流体を受けると種々の作動位置間においてデジタル式に切り替わることが可能となる、方向弁、ならびに
前記方向弁によって作動可能なアクチュエータであって、前記定量弁からの前記特定体積の流体出力により、前記アクチュエータの比例的変位が決定される、アクチュエータ、を備え、
前記方向弁は、４方向スプール弁である、定量流体移送／荷重体作動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００７年５月８日に出願された、「Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｆｌｕｉｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題される米国仮特許出願第６０／９２８，２９３号の利益を主張し、該出願は、参照によりその全体として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、流体流れシステム、弁、および弁システムに関し、より詳細には、定量弁を備える定量流体制御システムであって、定量弁が、好ましくはＭＥＭＳ環境などの超小型環境内にて、アクチュエータまたはアクチュエータシステムを制御および操作するための方向弁と組み合わされ得る、定量流体制御システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
アナログ弁およびデジタル弁は、よく知られている。概して、アナログ弁は、所望の流量が実現されるまで弁ゲートを開くまたは閉じることにより流れを調整する。いくつかのアナログ弁は、弁ステムを回転させることによって手動的に調節され得る。他のアナログ弁は、弁ゲート位置を検出するセンサを用いて弁ゲートを開くまたは閉じることが可能な、電気式、空圧式、または水圧式アクチュエータによって、自動的に調節され得る。
【０００４】
残念ながら、アナログ弁は、多数の弁の用途において問題となる可能性があるという制約を有する。例えば、機械的清浄度、弁リンク装置の摩擦、ならびに、弁ゲートおよび弁ステムに作用する流体力が、弁の設定において不確実性をもたらす可能性があり、弁において変更がなされた場合に予測不能な流体流れを生じさせる可能性がある。さらに、アナログ弁は、水圧式アクチュエータなどの高速反応用途にとっては、流体流れ条件に対する変更が過度に低速であるおそれがある。
【０００５】
デジタル弁においては、アナログ弁の欠点を克服することが試みられている。例えば、いくつかのデジタル弁は、電気信号により独立的に操作される電子ゲートを有する一連の弁を用いて流体流れを調整する。各弁は、開かれる弁の個数によって流体流れを増加または減少させるように、非常な高速にて開かれ得る、または閉じられ得る。したがって、適切な弁または弁の組合せを開くことによって、ある流量を達成することが可能である。コンピュータまたは同様のものなどの制御システムを使用して、流量を制御することが可能である。
【０００６】
残念ながら、多数のデジタル弁は、多数の弁の用途において問題となる可能性があるという制約を有する。例えば、複雑な流体システムは、流体流れの流動制御精度に影響を及ぼす、流体流れ力、機械的相互作用、および電気力を有する可能性がある。さらに、これらの力により、典型的なデジタル弁によって流体流れを適切に制御することが困難になるおそれがある。例えば、小型水圧式システムにおける高圧の水圧流体が、弁リンク装置および弁ゲートを阻害し、それによりゲートが閉じることができずに比例的な流体流れに影響を及ぼすおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先行技術に特有の問題および欠点を鑑みて、本発明は、比例的に制御可能な流体流れを生成するように、流体の定量離散パケットまたは定量デジタル形式パケットを生成することによって、これらの問題および欠点を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書において具現化され概略的に説明される本発明によれば、本発明は、流体を受けるための少なくとも１つの入口、および流体を放出するための少なくとも１つの出口を有する弁本体を備える、非常に少量の離散増分の流体を流通可能にすることにより流体の流量を調整するように構成された、小型定量流体移送システムに関する。この定量流体移送システムは、弁本体内の第１のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドを備えることが可能である。弁ロッドは、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有することが可能であり、この弁ロッドは、選択された流体通路に対応する選択された入口ポートまたは出口ポートを流体が通り流れることが可能となるように、各流体通路を第１のチャンバ中の入口ポートまたは出口ポートに整列させるように移動可能であることが可能である。さらに、定量流体移送システムは、弁本体内の第２のチャンバ内に移動可能に配設されたプラグを有することも可能である。このプラグは、第２のチャンバの第１の端部と第２の端部との間にて移動可能であることが可能であり、ある体積の流体が第１の端部または第２の端部の一方にて第１のチャンバから第２のチャンバに進入する場合に、第１の端部または第２の端部の他方の方向に移動することが可能である。プラグは、流体が進入した端部の対向側の端部にて第２のチャンバから対応する体積の流体を押し出すことが可能である。
【０００９】
また、本発明は、弁本体内に配設され少なくとも１つの入口ポートおよび少なくとも１つの出口ポートを有する第１のチャンバを備える定量弁を調達するステップを含む、弁により流体流れを調整するための方法に関する。さらに、この定量弁は、第１のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドを有することも可能である。この弁ロッドは、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有することが可能である。この弁ロッドは、選択された流体通路に対応する選択された入口ポートおよび出口ポートを流体が通り流れるのを可能にするように、複数の流体通路の中の少なくとも１つを入口ポートの中の１つと整列させ、複数の流体通路の中の少なくとも１つを出口ポートの中の少なくとも１つと整列させるように移動可能であることが可能である。また、定量弁は、第２のチャンバであって、第２のチャンバの第１の端部および第２の端部にて第１のチャンバと流体連通状態になることが可能な、弁本体内に配設された第２のチャンバを有することも可能である。さらに、定量弁は、第２のチャンバ内にて第１の端部と第２の端部との間に移動可能に配設され得るプラグを有することも可能である。流れを調整するためのこの方法は、第１のチャンバを流体源と流体連通状態にさせるステップを含むことが可能である。弁ロッドは、流体源からの流体が、第１のチャンバおよび第２のチャンバの第１の端部に進入し、プラグを第２のチャンバ内において変位させて、第２のチャンバの第２の端部からある体積の流体を吐出することが可能となるように、配置され得る。
【００１０】
さらに、本発明は、定量流体移送／荷重体作動システムにおいて、比例関係により作動するように構成された定量弁であって、加圧流体を受けるための少なくとも１つの圧力入口および流体を放出するための少なくとも１つの戻り出口を有する弁本体と、弁本体内に配設され、少なくとも１つの入口ポートおよび少なくとも１つの出口ポートを有する第１のチャンバと、第１のチャンバ内に移動可能に配設され、入口ポートおよび出口ポートを介して第１のチャンバを通る流体流れを促進するように適合された複数の流体通路を有する弁ロッドと、弁本体内に配設され、第１のチャンバの入口ポートおよび出口ポートを介して第１のチャンバと流体連通状態にある第２のチャンバと、変位する際にある特定体積の流体を出力するように第２のチャンバ内に移動可能に配設されるプラグとを備える、定量弁、定量弁からの出力としての特定体積の流体を受けるように、定量弁と共に作動可能な方向弁であって、アナログ式の態様においてではなく２進法式またはデジタル式の態様において作動し、特定体積の流体を受けると種々の作動位置間においてデジタル式に切り替わることが可能となる、方向弁、ならびに、方向弁によって作動可能なアクチュエータであって、定量弁からの特定体積の流体出力により、アクチュエータの比例的変位が決定される、アクチュエータを備える、定量流体移送／荷重体作動システムに関する。
【００１１】
添付の図面と組み合わせることにより、以下の説明および添付の特許請求の範囲から、本発明がさらに十分に明らかになろう。これらの図面は、本発明の例示の実施形態を表すにすぎないことが理解され、したがって、これらの図面は、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではない。本明細書においては概略的に説明され図面中に図示される本発明の構成要素は、多様な異なる構成において構成および設計され得ることが、容易に理解されよう。そうではあるが、添付の図面を用いることによりさらなる特定性および詳細をもたせつつ、本発明を示し、説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による小型定量流体移送システムの概略断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態による小型定量流体移送システムの概略断面図である。
【図３】アクチュエータを制御するために定量弁により作動するように構成された、本発明の一実施形態による方向弁の概略断面図である。
【図４】ある一定期間にわたる定量弁の体積流体出力、および、流体出力に対して定量弁の作動周波数における変化が与える影響の、グラフである。
【図５】定量弁および方向弁が共にパッケージングされた、本発明の定量流体移送システムの別の実施形態の斜視図である。
【図６】定量弁および方向弁が共にパッケージングされた、本発明の定量流体移送システムの別の実施形態の概略図である。
【図７】本発明の別の実施形態による小型定量流体移送システムの概略断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態による小型定量流体移送システムの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の本発明の例示の実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照とし、この添付の図面は、本明細書の一部を成し、添付の図面には、本発明を実施し得る例示の実施形態が例として示される。これらの例示の実施形態は、当業者が本発明を実施することが可能となるように十分に詳しく説明されるが、他の実施形態を実現することが可能であり、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更を行うことが可能であることを、理解されたい。したがって、図１から図６において示される、以下の本発明の実施形態のより詳細な説明は、特許請求される本発明の範囲を限定することを意図されず、本発明の構成部および特徴を説明するために、本発明の最良の実施形態を提示するために、および、当業者が本発明を実施することが十分に可能となるように、もっぱら例示のために、非限定的なものとして、提示される。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ、規定されるべきである。
【００１４】
以下の詳細な説明および本発明の例示の実施形態は、添付の図面を参照することにより最もよく理解されよう。添付の図面においては、本発明の要素および構成部が、全ての図面にわたって数字によって指定される。
【００１５】
概して、本発明は、アナログ式の態様において作動するアクチュエータを駆動または制御するために、水力学式システム、とりわけ超小型水圧式システムを、デジタル式の態様において作動させることを可能にするための、方法およびシステムを説明する。さらに具体的には、本発明は、定量弁から１つまたは複数の水圧流体出力を生成し、方向弁にこの流体出力を供給するための方法およびシステムであって、方向弁が、デジタル式の態様において流体を出力して、この方向弁に流体結合されたアクチュエータを作動させる、または、当技術において既知の同様のもしくは他の構造体を作動させる、方法およびシステムを説明する。基本的には、定量弁は、比例的に作動するように構成され、または、比例弁として機能するように構成される。さらに、単一の定量弁を使用して、所要の体積流体出力を生成し得るが、複数の定量弁を、相互に直列または並列になど、相互の組合せにおいて作動させて、使用される定量弁の寸法および個数、ならびに１つまたは複数の定量弁の作動可能構成に応じて、様々な、累加的な、および／または、選択的な出力をもたらし得ることが、予期される。
【００１６】
図１を参照すると、本発明の第１の例示の実施形態による定量流体移送システムの概略図が示される。具体的には、図１は、定量弁１２と、シンク４を介して定量弁１２に流体的におよび作動可能に結合された方向弁２３０とを備える、定量流体移送システム１０を図示する。さらに、定量流体移送システム１０は、アクチュエータ２９０を備え、このアクチュエータ２９０は、方向弁２３０からの流体出力によって制御されるように、方向弁２３０に流体的におよび作動可能に結合されて、図示される。要するに、定量弁１２は、ある特定の体積の流体を流体源２から受けると、シンク４に、および、引き続きまたはそれにより方向弁２３０に、この特定の体積の流体を出力するように、構成される。この体積流体出力により、方向弁２３０は、デジタル式の態様において機能することが可能となり、それにより離散量のまたは定量の流体がこの弁を通ることが可能となり、したがって、１つの例示の実施形態においては、定量流体移送システム１０がデジタル水力学式システムとして機能することが実質的に可能となる。
【００１７】
定量弁１２は、その一次構成要素として、第１の端部１８、第２の端部２２、外側面２６、および外径ｄ０を有する細長本体１４と、図示される実施形態においては細長本体１４内にそれぞれ収容されるまたは形成される第１の流体変位ボア３０および第２の流体変位ボア６２が備えられる、少なくとも１つの流体変位ボアと、やはり細長本体１４内に収容されるまたは形成されるスプールボア９４と、定量流体移送システム１０の構成要素間に、とりわけ第１の流体変位ボア３０と、第２の流体変位ボア６２と、スプールボア９４と、流体源２と、流体シンク４との間に延在する、一連の流体連結部とを備える。
【００１８】
この場合には、定量流体移送システム１０は、好ましくは超小型の寸法であり、すなわち、定量流体移送システム１０の寸法および定量流体移送システム１０の構成要素パーツの寸法が、ミリメートルまたはマイクロメートルにおいて正確におよび適切に測定され得るものとなることを、指摘しておく。いくつかの例示の実施形態においては、定量弁１２は、参照によりその全体として本明細書に組み込まれる、２００８年２月２２日に出願された、「Ｍｉｃｒｏ−ｆｌｕｉｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題される、米国出願整理番号第１２／０７２，１３３号（代理人整理番号第００７２９−２４１４４．ＮＰ）において記載され特許請求された技術を利用して後に形成される、マイクロ流体移送システムとして構成されてよい。例えば、細長本体１４の長さは、５から２０ミリメートルの間、または５，０００から２０，０００マイクロメートルの間であってよく、円筒状本体を呈する細長本体１４の半径は、１から３ミリメートルの間、または１，０００から３，０００マイクロメートルの間であってよい。しかし、明らかではあるが、定量弁および定量流体移送システム１０の構成要素は、他の方法を用いて形成または製造されてよく、他の寸法および幾何学的構成を備えてよい。
【００１９】
１つの例示の実施形態においては、細長本体１４は、好ましくは円筒形状の、均一の円形断面を有するガラス構造体またはセラミック構造体を備える。当然ながら、細長本体１４は、他の適切な材料から形成されてよく、当業者が気づくであろう他の形状を備えてよい。例えば、細長本体１４は、正四方形または矩形の断面を備えてよい。さらに、細長本体１４は、したがって定量弁１２は、単一のまたは３つ以上の流体変位ボア、および複数のスプールボアを備えてよい。
【００２０】
細長本体１４内には、第１の流体変位ボア３０が、長手方向に形成され、この第１の流体変位ボア３０は、第１の端部３４、第２の端部３８、ある長さ、およびある内径を備える。そのため、第１の流体変位ボア３０は、流体変位ボア３０の断面積を流体変位ボア３０の長さと乗算することにより規定されるある特定の容積を備える。換言すれば、流体変位ボア３０は、このボアの寸法および形状によって決定される容積Ｖｂｏｒｅ，１を備える。明らかであるように、流体変位ボア３０の寸法、および細長本体１４内における流体変位ボア３０の位置は、種々の定量弁において、様々であってよい。
【００２１】
細長本体１４内における流体変位ボア３０の配置に関しては、一態様においては、流体変位ボア３０は、流体変位ボア３０のいずれの部分もが、細長本体１４の外側面２６または端部１８および２２と流体連通状態にないように、配置されてよい。別の言い方をすれば、流体変位ボア３０は、流体変位ボア３０が、細長本体１４を構成する剛性本体構造体内に収容され、この剛性本体構造体によって完全に囲まれるように、形成されてよい。別の態様においては、流体変位ボア３０は、細長本体１４の第１の端部１８から第２の端部２２まで延在し、したがって、流体変位ボア３０が外側面２６と流体連通状態になされるように、形成されてよい。さらに、第１の流体変位ボア３０は、細長本体１４の長手方向中心軸に対して平行である、または実質的に平行である、長手方向中心軸を備える。
【００２２】
第１の流体変位ボア３０内には、プラグまたはプランジャ４２が、摺動可能に配設または配置される。プラグ４２は、流体源２からの流体の入力に応じて、流体変位ボア３０内で２方向に変位するように構成される。好ましくは、プラグ４２は、第１の流体変位ボア３０の長さにわたって変位または移動するように構成され、流体変位ボア３０の端部が、プラグ４２用のストッパとして機能する。別の態様においては、第１の流体変位ボア３０は、流体変位ボア３０の内壁部から外方に延在し、計画的に配置された、突出部の形態の、１つまたは複数のストッパを備えてよく、これらのストッパは、いずれかの方向または両方向におけるプラグ４２の変位距離を画定および制限するように機能し得る。プラグ４２は、流体変位ボア３０内に嵌入するように、および流体変位ボア３０内で摺動するように、寸法設定され構成された、剛性本体構造体部材を備えてよい。そのため、プラグ４２は、プラグの断面積（プラグの外形または外側面を使用）とプラグの長さとの乗算を演算することにより算出され得る、体積Ｖｐｌｕｇを備える。
【００２３】
さらに図１に図示されるように、定量弁１２は、第１の流体変位ボア３０と同軸の位置において細長本体１４内に長手方向に形成された、第２の流体変位ボア６２をさらに備える。第１の流体変位ボア３０と同様に、第２の流体変位ボア６２は、第１の端部６６、第２の端部７０、ある長さ、およびある内径を備える。そのため、第２の流体変位ボア６２は、第２の流体変位ボア６２の断面積を第２の流体変位ボア６２の長さと乗算することにより規定される、ある特定の容積を備える。換言すれば、第２の流体変位ボア６２は、このボアの寸法および形状により決定される、容積Ｖｂｏｒｅ，２を備える。明らかであるように、第２の流体変位ボア６２の寸法、および細長本体１４内における第２の流体変位ボア６２の位置は、種々の定量弁において、様々であってよい。
【００２４】
細長本体１４内における第２の流体変位ボア６２の位置に関して、一態様においては、第２の流体変位ボア６２は、第２の流体変位ボア６２のいずれの部分もが、細長本体１４の外側面２６または端部１８および２２と流体連通状態にないように、配置されてよい。別の言い方をすれば、流体変位ボア３０と同様に、第２の流体変位ボア６２は、第２の流体変位ボア６２が、細長本体１４を構成する剛性本体構造体内に収容され、この剛性本体構造体によって完全に囲まれるように、形成されてよい。別の態様においては、第２の流体変位ボア６２は、細長本体１４の第１の端部１８から第２の端部２２まで延在し、したがって、第２の流体変位ボア６２が外側面２６と流体連通状態になされるように、形成されてよい。さらに、第２の流体変位ボア６２は、細長本体１４の長手方向中心軸に対して平行である、または実質的に平行である、長手方向中心軸を備える。
【００２５】
好ましくは、第１の流体変位ボア３０および第２の流体変位ボア６２はそれぞれ、円筒断面を備え、したがって、円筒形状を備え、いくつかの様々な既知の製造方法の中の１つにより、細長本体１４内に形成され得る。
【００２６】
第２の流体変位ボア６２内には、プラグまたはプランジャ７４が、摺動可能に配設または配置される。プラグ７４は、流体源２からの流体の入力に応じて、第２の流体変位ボア６２内で２方向に変位するように構成される。好ましくは、プラグ７４は、第２の流体変位ボア６２の長さにわたって変位するように構成され、第２の流体変位ボア６２の端部が、プラグ７４用のストッパとして機能する。別の態様においては、第２の流体変位ボア６２は、第２の流体変位ボア６２の内壁部から外方に延在し、計画的に配置された、突出部の形態の、１つまたは複数のストッパを備えてよく、これらのストッパは、いずれかの方向または両方向におけるプラグ７４の変位距離を画定および制限するように機能し得る。プラグ７４は、第２の流体変位ボア６２内に嵌入し、第２の流体変位ボア６２内で摺動するように、寸法設定され構成された、剛性本体構造体部材を備えてよい。そのため、プラグ７４は、プラグの断面積（プラグの外形または外側面を使用）とプラグの長さとの乗算を演算することにより算出され得る、容積Ｖｐｌｕｇを備える。
【００２７】
必要なものではないが、第２の流体変位ボア６２は、定量弁１２の作動を均衡させるように、および、選択的なまたは累加的な流体出力をもたらすように、機能する。さらに、第１の流体変位ボア３０および第２の流体変位ボア６２は、同様の寸法であってよく、それにより、定量弁１２が作動して、プラグ４２および７４が互いに同期的に第１の流体変位ボア３０および第２の流体変位ボア６２内で変位して、同様の体積の流体をシンク４に同時に出力することが可能となる。代替としては、第１の変位ボア３０および第２の変位ボア６２は、異なる寸法のものであってよく、それぞれ異なる体積の流体を出力するように選択的に作動されてよい。
【００２８】
定量弁１２は、図示されるように、細長本体１４内に形成された、スプールボア９４として示される、少なくとも１つのスプールボアをさらに備える。スプールボア９４は、その中に、ロッドまたは弁ロッド９８を受容するように構成される。弁ロッド９８は、スプールボア９４内を前後に変位して、スプールボア９４の種々の入口ポートおよび出口ポートを開閉するように、構成される。そのため、スプールボア９４および弁ロッド９８は、定量弁１２の細長本体１４内に収容されたスプール弁として、共に機能する。スプール弁は、流体変位ボア（または複数の流体変位ボア）３０および６２と共に、定量弁１２を構成するように機能し、以下においてさらに詳細に説明されるように、作動周波数に応じて、方向弁に対する流体出力の量を制御するように機能する。
【００２９】
スプールボア９４は、第１の端部１８から第２の端部２２まで細長本体１４内で長手方向に延在し、したがって、細長本体１４の端部および外側面２６と流体連通状態にある。スプールボア９４は、必要に応じて、任意の適切な寸法および形状を備えてよい。図１に図示される実施形態においては、スプールボア９４は、２００から５００マイクロメートルの間の直径を有する円筒形状を備える。当然ながら、他の寸法が予期される。
【００３０】
さらに、好ましくは、弁ロッド９８は、ガラス材料またはセラミック材料から形成されるが、他の材料が使用されてもよい。さらに、弁ロッド９８は、スプールボア９４と同様の幾何学的寸法および形状で構成される。弁ロッド９８は、弁ロッド９８の第２の端部１０６の周囲に配置されたソレノイド１７８などの作動手段により作動されると、スプールボア９４内で２方向に変位するように機能する。弁ロッド９８の対向側の端部、すなわち第１の端部１０２は、ばね１８２などの付勢手段を用いて付勢される。したがって、ソレノイド１７８が選択的に作動され、これにより弁ロッド９８が付勢手段の方向に選択的に変位されると、弁ロッド９８の第１の端部１０２には、付勢手段による抗力が加えられ、この抗力は、ソレノイド１７８の作動により生じるものとは逆方向に弁ロッド９８を変位させる傾向を有する。しかし、弁ロッド９８を変位させるソレノイドへの入力は、付勢手段またはばね１８２が移動され、それにより、弁ロッド９８がスプールボア９４中に形成された様々な入口ポートおよび出口ポートの周囲に選択的に配置されることが可能となるまで、付勢手段またはばね１８２を克服するのに十分なものであるべきである。入力が取り除かれると、付勢手段により、弁ロッド９８は、その初期開始位置に戻される。
【００３１】
弁ロッド９８は、流体通路１１０−ａ、１１０−ｂ、１１０−ｃ、および１１０−ｄとして示される１つまたは複数の流体通路が、中に形成される。これらの凹部は、弁ロッド９８の変位位置に応じて、スプールボア９４の入口ポートおよび出口ポートを選択的におよび計画的に開閉するような特定の位置にて、弁ロッド９４中に配置される。このコンセプトは、以下においてさらに説明される。流体通路１１０は、化学エッチングもしくは他のエッチング、機械加工、または当技術において知られている任意の他の方法などの、１つまたは複数の製造方法を利用して、弁ロッド９８中に形成される。各流体通路１１０は、それが、弁ロッド９８の作動および適切な配置に応じて入力ポートまたは出力ポートの上に配置される場合に、流体がスプールボア９４を通り流れるのを促進するように、寸法設定され、構成される。
【００３２】
図１の概略図により図示されるように、複数の流体連結部が、第１の流体変位ボア３０と、第２の流体変位ボア６２と、スプールボア９４と、流体源２と、シンク４と、方向弁２３０と、アクチュエータ２９０との間に存在する。流体源２から始まるが、これは、定量弁１２に対して加圧下において、流体を、好ましくは水圧流体または他の非圧縮性流体を、入力または送給することが可能な、加圧流体源である。分かるように、細長本体１４は、流体源２に流体連結された、圧力入力ポート１９０として示される入力ポートが、細長本体１４の第１の端部１８内に形成される。
【００３３】
圧力入力ポート１９０は、スプールボア９４に通じる圧力入力ポート１２６を介してスプールボア９４に流体連結される。対応する圧力出力ポート１２２が、スプールボア９４から通じ、第１の流体変位ボア３０中に形成された圧力入力ポート５０に流体連結される。この一連の入力ポートおよび出力ポート、ならびに、第１の流体変位ボア３０と、スプールボア９４と、流体源２との間の流体相互連結により、加圧流体は、流体源２から細長本体１４を通りスプールボア９４内に流れることが可能となる。その後、弁ロッド９８の変位位置に応じて、加圧流体は、スプールボア９４から出て第１の流体変位ボア３０内に流れることが可能となり、加圧流体は、以下においてさらに詳細に説明されるように、第１の流体変位ボア３０内においてプラグ４２を変位させる役割を果たす。
【００３４】
さらに、流体源２は、第１の流体変位ボア３０の対向側端部に加圧流体を送給することが可能である。具体的には、流体源２は、圧力入力ポート１９４および１３４を介してスプールボア９４内に加圧流体を送給する流体ラインを備える。圧力入力ポート１３４に対応するものは、スプールボア９４から通じる圧力出力ポート１３０である。圧力出力ポート１３０は、第１の流体変位ボア３０中に形成された圧力入力ポート５８に流体連結される。この一連の圧力入力ポートおよび圧力出力ポート、ならびに流体相互連結は、加圧流体を、流体源２から細長本体１４を通りスプールボア９４内に流すように機能する。さらに、弁ロッド９８の変位位置に応じて、流体源２からの加圧流体は、引き続いて、スプールボア９４から圧力出力ポート１３０を通り、第１の流体変位ボア３０中に形成された圧力入力ポート５８を介して第１の流体変位ボア３０内に流されて、それにより第１の流体変位ボア３０内でプラグ４２を変位させる。
【００３５】
分かるように、圧力入力ポート５０は、流体変位ボア３０の一方の端部に形成され、圧力入力ポート５８は、流体変位ボア３０の対向側端部に形成される。したがって、弁ロッド９８の変位位置に応じて、加圧流体は、これらの圧力入力ポートを通り流れて、第１の流体変位ボア３０内でプラグ４２を２方向に変位させることが可能となる。第１の流体変位ボア３０内で引き起こされるプラグ４２の各変位により、対応する体積流体出力が生成される。
【００３６】
第１の流体変位ボア３０の第１の端部３４中には、戻り出力ポート４６が形成され、この戻り出力ポート４６は、スプールポート９４に、とりわけスプールポート９４の戻り入力ポート１１４に、流体連結される。戻り入力ポート１１４に対応するものは、シンク４に流体連結された戻り出力ポート１１８である。第１の流体変位ボア３０の第２の端部３８から第１の端部３４にプラグ４２が変位すると、流体は、スプールボア９４中に形成された戻り入力ポート１１４および戻り出力ポート１１８を開くように弁ロッド９８が適切に配置されると同時に、戻り出力ポート４６から出て、スプールボア９４を通り、シンク４内に流れることが可能になる。同様に、第１の流体変位ボア３０は、スプールボア９４中に形成された戻り入力ポート１３８に流体連結された戻り出力ポート５４が、中にさらに形成される。戻り入力ポート１３８に対応するものは、やはりスプールボア９４中に形成された戻り出力ポート１４２であり、この戻り出力ポート１４２は、細長本体１４の外側面２６中に形成された戻り出力ポート１９８に流体連結される。戻り出力ポート１９８は、シンク４に流体連結される。第１の流体変位ボア３０の第１の端部３４から第２の端部３８にプラグ４２が変位すると、流体は、戻り入力ポート１３８および戻り出力ポート１４２を開くように弁ロッド９８が適切に配置されると同時に、戻り出力ポート５４から出て、スプールボア９４内に進み、スプールボア９４から出て、細長本体１４から出て、シンク４内に流される。戻り入力ポート１３８および戻り出力ポート１４２は、これらのポートの周囲に流体通路１１０−ｂを配置することによって、開かれる。
【００３７】
図１の概略図によってやはり図示される第２の流体変位ボア６２に関しては、複数の流体連結部が、第２の流体変位ボア６２と、スプールボア９４と、流体源２と、シンク４と、方向弁２３０と、アクチュエータ２９０との間に存在する。流体源２から、加圧流体が、細長本体４中に形成された圧力入力ポート２０６を通り、細長本体１４の第２の端部２２中に流れる。そのため、圧力入力ポート２０６は、流体源２に流体連結される。さらに、圧力入力ポート２０６は、スプールボア９４内に通じる圧力入力ポート１５８を介してスプールボア９４に流体連結される。対応する圧力出力ポート１５４が、スプールボア９４から出て通じ、第２の流体変位ボア６２の第１の端部６６中に形成された圧力入力ポート８２に流体連結される。この一連の入力ポートおよび出力ポート、ならびに第２の流体変位ボア６２と、スプールボア９４と、流体源２との間の流体相互連結により、加圧流体は、流体源２から細長本体１４を通りスプールボア９４内に流される。その後、弁ロッド９８の変位位置に応じて、加圧流体は、スプールボア９４から第２の流体変位ボア６２内に流され、加圧流体は、以下でさらに詳細に説明されるように、第２の流体変位ボア６２内にてプラグ７４を変位させるように機能する。
【００３８】
さらに、流体源２は、第２の流体変位ボア６２の対向側のすなわち第２の端部７０に加圧流体を送給することも可能である。具体的には、流体源２は、圧力入力ポート２１０および１６６を介してスプールボア９４に流体結合され、このスプールボア９４内に加圧流体を送給するように構成される。圧力入力ポート１６６に対応するのは、スプールボア９４から出て通じる圧力出力ポート１６２である。圧力出力ポート１６２は、第２の流体変位ボア６２中に形成された圧力入力ポート９０に流体連結される。この一連の圧力入力ポートおよび圧力出力ポート、ならびに流体相互連結は、加圧流体を、流体源２から細長本体１４を通りスプールボア９４内に流すように機能する。さらに、弁ロッド９８の変位位置に応じて、流体源２からの加圧流体は、引き続いて、スプールボア９４から圧力出力ポート１６２を通り、第２の流体変位ボア６２中に形成された圧力入力ポート９０を介して第２の流体変位ボア６２内に流され、それにより第２の流体変位ボア６２内においてプラグ７４を変位させる。分かるように、圧力入力ポート８２は、流体変位ボア６２の一方の端部に形成され、圧力入力ポート９０は、流体変位ボア６２の対向側端部に形成される。したがって、弁ロッド９８の変位位置に応じて、加圧流体は、第２の流体変位ボア６２内でプラグ７４を２方向に変位させるように、これらの圧力入力ポートを通り流れることが可能となる。第２の流体変位ボア６２内におけるプラグ７４の各変位により、対応する体積流体出力が生成される。
【００３９】
同様に、第２の流体変位ボア６２の第１の端部６６中には、戻り出力ポート７８が形成され、この戻り出力ポート７８は、スプールポート９４に、とりわけスプールポート９４の戻り入力ポート１４６に、流体連結される。戻り入力ポート１４６に対応するものは、シンク４に流体連結された戻り出力ポート１５０である。第２の流体変位ボア６２の第２の端部７０から第１の端部６６にプラグ７４が変位すると、流体は、スプールボア９４中に形成された戻り入力ポート１４６および戻り出力ポート１５０を開くように弁ロッド９８が適切に配置されると同時に、戻り出力ポート７８から出て、スプール弁９４を通り、シンク４内に流される。同様に、第２の流体変位ボア６２は、スプールボア９４中に形成された戻り入力ポート１７０に流体連結された戻り出力ポート８６が、中にさらに形成される。戻り入力ポート１７０に対応するものは、やはりスプールボア９４中に形成された戻り出力ポート１７４であり、この戻り出力ポート１７４は、細長本体１４の外側面２６中に形成された戻り出力ポート２１４に流体連結される。戻り出力ポート２１４は、シンク４に流体連結される。第２の流体変位ボア６２の第１の端部６６から第２の端部７０にプラグ７４が変位すると、流体は、戻り入力ポート１７０および１７４を開くように弁ロッド９８が適切に配置されると同時に、戻り出力ポート８６から出て、スプールボア９４内に進み、スプールボア９４から出て、細長本体１４を出て、シンク４内に流される。戻り入力ポート１７０および戻り出力ポート１７４は、これらのポートの周囲に流体通路１１０−ｄを配置することによって、開かれる。
【００４０】
図示される実施形態においては、第１および第２の流体変位ボア中にそれぞれ形成された圧力入力ポートが、流体変位ボアの端部の上に、または実質的に近傍に配置され、それにより、加圧流体は、流体変位ボアに進入し、この流体変位ボア内に収容されたプラグを可能な限り長い距離だけ変位させることが可能となる。同様に、第１および第２の流体変位ボア中に形成された戻り出力ポートは、やはり、流体変位ボアの端部の上に、または実質的に近傍に配置され、それにより、プラグにより変位される可能な限り多量の流体が、プラグによってそれぞれ遮断されるまで流体変位ボアから出ることが可能になる。この構成が好ましいが、本発明は、これに限定されない。実際に、特許請求される本発明の範囲内に含まれるものとそれぞれが見なされる他の位置が、予期される。
【００４１】
第１の流体変位ボア３０と、第２の流体変位ボア６２と、スプールボア９４との間の流体連結は、当技術における任意の既知の手段によるものであってよい。しかし、好ましくは、定量弁および定量流体移送システム１０が、一般的には超小型サイズであるため、様々なボアが、２００７年５月８日に出願され、「Ｍｉｃｒｏ−Ｆｌｕｉｄ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題された、上述のものと同じ米国特許出願整理番号第１２／０７２，１３３号において記載されるものなどの技術を利用して、必要に応じて互いに流体連結される。細長本体の外側面にスプールボアを流体連結するために、他の技術を使用することも可能である。
【００４２】
上述の定量流体移送システム１０の作動においては、弁ロッド９８は、プラグ４２および７４の変位を、したがって定量弁１２からの流体出力を制御するように作動される。ソレノイド１７８、または他の作動手段を作動させることにより、弁ロッド９８は、スプールボア９４内で変位されて、適切な入力および／または出力ポートの周囲に流体通路１１０を配置し、定量弁１２による流体移送または流体流れを促進する。ばね１８２などの付勢要素または部材は、弁ロッド９８に対して抗力または反力を誘導するまたは加えるように機能し、この力は、弁ロッド９８をその初期開始位置に戻す傾向を有する。
【００４３】
１つの例示の実施形態においては、その初期の、未作動の開始位置において、弁ロッド９８が、定量弁１２内の全ての入力ポートおよび出力ポートを遮断し、それによりそれらのポートを介した流体の移送を阻止する。定量弁１２から流体を出力するためには、作動手段が作動されて、弁ロッド９８を変位し、それにより、流体通路１１０−ａが、スプールボア９４中に形成された圧力入力ポート１２６および圧力出力ポート１２２をそれぞれ開く。これらのポートは、流体源２に流体連結された圧力入力ポート１９０に流体連結されるため、加圧流体は、圧力入力ポート１２６および圧力出力ポート１２２をそれぞれ通り、圧力入力ポート５０を介して第１の流体変位ボア３０内に進むことが可能となる。加圧流体が、第１の流体変位ボア３０に進入すると、加圧流体は、第１の端部３４に配置されたプラグ４２に対して、結果的に得られた力を誘導する。この力が、プラグ４２、およびプラグ４２に作用する任意の追加的な静的力を克服するのに十分なものである場合には、プラグ４２は、圧力入力ポート５０から離れるように、第１の流体変位ボア３０の第２の端部３８の方向に変位される。プラグ４２が変位すると、プラグ４２は、さらに、流体変位ボア３０内に存在する体積流体を変位させる。この体積流体は、戻り出力ポート５４を介して第１の流体変位ボア３０から脱するまたは出ることが可能であり、この戻り出力ポート５４は、スプールボア９４の戻り入口ポート１３８に流体連結される。次いで、出力流体は、後の放出のために、シンクに送られる。
【００４４】
弁ロッド９８がこの同一の位置にある場合には、流体通路１１０−ｂは、戻り入口ポート１３８および戻り出口ポート１４２を開くように配置され、これにより、流体は、戻り出口ポート５４から、スプールボア９４の戻り入口ポート１３８および戻り出口ポート１４２を通り、細長本体１４の戻り出口ポート１９８を通り、シンク４内に流れることが可能となる。プラグ４２の変位は、停止されるまで継続し、それにより、定量弁１２は、この停止時まで流体を継続的に出力することが可能となる。図示される実施形態においては、プラグ４２が、戻り出力ポート５４を遮断する、または他の方法により停止されるまで、流体は、このポートを通り出力される。そのため、流体出力の量は、移送ボア３０およびプラグ４２の体積を根拠としつつ、流体変位ボア３０内におけるプラグ４２の変位距離に比例する。具体的には、プラグ４２の単一の１方向直線変位に対する定量弁１２の体積出力は、プラグ４２が端部から端部まで完全に変位可能であると仮定した場合には、流体変位ボア３０の容積からプラグ４２の体積を減算したものと、すなわち、Ｖｏｕｔ≒Ｖｂｏｒｅ−Ｖｐｌｕｇと等しくなるはずである。したがって、流体変位ボア３０およびプラグ４２が、共に円筒状である場合には、Ｖｏｕｔ≒πｒ２ｈ（ｂｏｒｅ）−πｒ２ｈ（ｐｌｕｇ）であり、この場合、ｈ＝流体変位ボア３０およびプラグ４２それぞれの高さまたは長さである。当然ながら、流体変位ボア３０およびプラグ４２の寸法は、システムより様々であってよく、これらの形状は、円筒状以外のものであってよく、したがって、相対的に異なる体積等式および出力をもたらす。以下において説明されるように、累加的な流体出力を生成するために、複数の定量弁を共に作動可能に結合することもまた可能である。複数の流体変位ボアが、累加的な流体出力を生成するために使用される場合には、Ｖｏｕｔ，ｔｏｔａｌ≒Ｖｏｕｔ，１＋Ｖｏｕｔ，２＋Ｖｏｕｔ，ｎとなるはずであり、この場合、Ｖｏｕｔ，１は、単一サイクルの際の第１の流体変位ボアの作動による流体出力の体積を表し、Ｖｏｕｔ，２は、単一サイクルの際の第２の流体変位ボアの作動による流体出力の体積を表し、Ｖｏｕｔ，ｎは、第３以降の任意の番号の流体変位ボアによる流体出力の体積を表す。
【００４５】
上述の説明は、プラグ４２の１方向変位、および１サイクルの第１のステージを中心としたものであったが、定量弁１２の１サイクルを、流体変位ボア３０内におけるプラグ４２の２方向変位として規定することが、意図される。換言すれば、１サイクルは、プラグ４２が前後に１度変位することに相当し得る。上述のように逆方向にプラグ４２を変位させる、したがって、１サイクルの第２のステージを実行するためには、弁ロッド９８が、スプールボア９４中に形成された圧力入力ポート１２６および圧力出力ポート１２２を閉じるように、ならびに、スプールボア９４中にやはり形成された戻り入力ポート１１４および戻り出力ポート１１８を開くように、再配置されるように作動される。戻り入力ポート１１４および戻り出力ポート１１８を開くためには、弁ロッド９８は、流体通路１１０−ａがこれらのポートの周囲に配置されるように、配置される。この態様で弁ロッド９８を再配置することは、これらのポートの周囲に流体通路１１０−ｂを配置することにより、戻り入口ポート１３８および戻り出口ポート１４２を閉じ、圧力入口ポート１３４および圧力出口ポート１３０を開くようにも機能する。ポート１３４および１３０を開くことにより、流体源２からの加圧流体は、圧力入力ポート１９４に進入し、スプールボア９４を通って進み、圧力出力ポート１３０から出ることが可能となる。圧力出力ポート１３０が、第１の流体変位ボア３０の第２の端部３８中に形成された圧力入力ポート５８に流体結合されるため、加圧流体は、圧力入力ポート５８内に進入することが可能となる。加圧流体が、圧力入力ポート５８を通り第１の流体変位ボア３０に進入すると、プラグ４２に対して力が誘導されて、第２の端部３８から離れるように第１の端部３４の方向にプラグ４２を変位させる。プラグ４２が変位されると、ある体積量の流体が、戻り出力ポート４６を通り流体変位ボア３０から出る。流体は、プラグ４２が停止されるまで、流体変位ボア３０から押し出される。プラグ４２が停止すると、弁ロッド９８は、このプロセスを反復するために再度作動され得る。分かるように、１サイクルにより、流体変位ボアの体積からプラグの体積を減算したものの２倍に相当する出力が生成される。換言すれば、１サイクルに対する総体積流体出力は、Ｖｏｕｔ，ｔｏｔａｌ≒２（Ｖｏｕｔ）≒２（Ｖｂｏｒｅ−Ｖｐｌｕｇ）として説明することができる。この出力の流体は、加圧され、シンク４内にて加圧下において保管されることを指摘しておく。
【００４６】
定量弁１２は、第２の流体変位ボア６２に関して、比例的な流体出力を生成するために、第１の流体変位ボア３０と同様の態様において作動し、この作動の詳細は、提示されない。しかし、第２の流体変位ボア６２は、同一のまたは異なる流体源から加圧流体を受けてよいことを指摘しておく。さらに、第２の流体変位ボア６２は、同一のまたは異なるシンクに流体を出力してよい。第１の流体変位ボア３０および第２の流体変位ボア６２は、同一の流体源から流体を受け、同一のシンクに流体を出力するものとして示されるが、これは、必要とされるわけでもなく、いかなる意味においても本発明を限定するものと見なされるべきでもない。
【００４７】
さらに、第２の流体変位ボア６２は、第１の流体変位ボア３０と同時に作動されてよく、または、第２の流体変位ボア６２は、独立的に作動されて、ある体積量の加圧流体をシンク４に出力してもよい。好ましくは、第１の流体変位ボア３０および第２の流体変位ボア６２は、互いに同期的に、または同調的に作動するように構成される。しかし、必要に応じて、第１の流体変位ボア３０および第２の流体変位ボア６２は、非同調的に作動するように構成されてもよい。
【００４８】
上述において示唆されるように、および必要とされるわけではないが、定量弁１２は、示された第１の流体変位ボア３０および第２の流体変位ボア６２と同様の態様において、ある体積量の流体を出力するように構成された、追加の流体変位ボアをさらに備えてよい。さらに、これら追加の流体変位ボアは、互いに同調的にまたは非同調的に作動するように構成されてもよい。さらに、当業者には明らかであるように、定量弁においてそれぞれ異なる流体変位ボアが、それぞれ異なる寸法および／または形状のものであってよく、したがって、それぞれ異なる体積量の流体をシンクに出力してもよい。
【００４９】
図２は、別の例示の実施形態による、本発明の定量流体移送システムを図示する。具体的には、図２は、定量流体移送システム１０、とりわけ単一の流体変位ボア３０を備える定量流体弁１２を図示する。この特定の実施形態は、第２の流体変位ボアを伴わずに、上述のおよび図１に示される実施形態と同一の機能を果たす。そのため、上記に示される説明が、この場合において組み込まれ、図２に示される実施形態の構造および作動を説明するために、全体的にまたは部分的に参照され得る。
【００５０】
図１および図３を参照すると、本発明の定量流体移送システムは、定量弁により作動するように構成された方向弁または同様の弁をさらに備え、定量弁および方向弁は、アクチュエータを制御するために組み合わされて機能する。図示されるように、定量弁１２は、シンク４を介して方向弁２３０に作動可能におよび流体的に結合される。定量弁１２が、加圧流体を出力すると、加圧流体は、シンク４に送られ、シンク４内に保管される。方向弁２３０にシンク４を流体的に結合するのは、流体連結部２１８であり、この流体連結部２１８は、シンク４からの加圧流体の流れが、細長本体２３４中に形成された圧力入力ポート２５８を通り方向弁２３０内に入力されるのを促進する。この圧力入力ポート２５８により、加圧流体は、方向弁２３０の細長本体２３４の内部２３８内に進入することが可能となる。換言すれば、シンク４からの出力は、方向弁２３０内に入力される。そのため、定量弁１２は、方向弁２３０に対する制御入力を行うためのパイロット弁として機能するはずである。
【００５１】
方向弁２３０は、４方向スプール弁として示され、したがって、一連のスプールを、すなわち、ロッド２５６によりそれぞれが相互連結された、スプール２４２、２４６、２５０、および２５４を備える。方向弁２３０は、複数の入力ポートおよび出力ポートを、すなわち、圧力入力ポート２５８、第１の入口／出口ポート２７４、第２の入口／出口ポート２７８、戻り出力ポート２６２、および戻り出力ポート２６６を、さらに備える。スプールは、計画的に配置され、圧力入力ポート２５８内に進入する加圧流体がアクチュエータ２９０を駆動するために使用され得るように、種々の入力ポートおよび出力ポートの周辺にて変位可能である。作動時には、加圧流体が、流体源２から定量弁１２に、および定量弁１２からシンク４に出力されると、方向弁２３０は、シンク４から方向弁２３０を通りアクチュエータ２９０に、その後の流体の流れを配向するように機能し、それにより、アクチュエータ２９０を作動または駆動させる。
【００５２】
アクチュエータ２９０は、当技術において任意の既知のものであってよい。図示されるように、アクチュエータ２９０は、内部２９８へのアクセスを提供するために、複数のポートが中に形成された本体２９４を備える。アクチュエータは、本体２９４の一方の端部中に形成された第１のポート３０２、および、本体２９４の対向側端部中に形成された第２のポート３０６を備える。アクチュエータ２９０の内部２９８内に作動可能に支持されるものは、スプール３１０であり、このスプール３１０には、ロッド３１４が結合され、このロッド３１４は、荷重体に結合され得る。スプール３１０は、方向弁２３０から受けた加圧流体の入力に応じて、内部２９８内にて、および第１のポート３０２および第２のポート３０６の周辺にて、２方向に変位するように構成される。先行の関連する方向弁とは異なり、本発明の定量流体移送システム１０、とりわけ定量弁１２の構成および機能により、方向弁２３０は、アナログ式の態様においてではなく、２進法式またはデジタル式の態様において機能することが可能となる。さらに、方向弁２３０は、その入力に比例する出力を生成するように作動する必要はない。その代わりに、本発明の定量弁（または複数の定量弁）１２が、比例関係により作動し、したがって、方向弁２３０は、アクチュエータ２９０を作動させるために、１つの作動位置または他方の作動位置の間でデジタル式に切り替わることが可能となる。定量弁（または複数の定量弁）１２から出力された流体の体積により、方向弁２３０に流体結合されたアクチュエータ２９０の比例的な変位が決定される。したがって、単一の定量弁は、あらゆる面積の減算または力の乗算を根拠としつつ、定量弁からのＶｏｕｔおよびアクチュエータの寸法にもとづき、予め定められた距離だけアクチュエータを変位させるように作動され得る。さらに、複数の定量弁が、累加体積流体出力を生成するために使用される場合には、アクチュエータは、これらの定量弁のそれぞれにより生成されたＶｏｕｔ，ｔｏｔａｌに比例して移動する。それにより、アクチュエータは、方向弁２３０と組み合わされた定量弁（または複数の定量弁）の操作および作動により、特定的におよびデジタル式に制御され得る。
【００５３】
例えば、方向弁２３０中のロッド２５６は、スプール２４６および２５０が第１の入口／出口ポート２７４および第２の入口／出口ポート２７８のそれぞれの左側に配置され、それによりこれらのポートが開かれるように、スプール２４６および２５０を変位させるように作動され得る。この作動位置においては、定量弁１２の作動により方向弁２３０に供給される加圧流体は、圧力入口ポート２５８から進入し、入口／出口ポート２７４を介して方向弁２３０から出ることが可能である。入口／出口ポート２７４を出た加圧流体は、引き続き、アクチュエータ２９０中に形成された第１の入口／出口ポート３０２に流体連結された流体ライン２８２に進入し、それにより、アクチュエータ２９０を作動させ、スプール３１０を第１の入口／出口ポート３０２から離れるように変位させる。スプール３１０の変位により、スプール３１０の対向側に位置する流体は、第２の入口／出口ポート３０６を介してアクチュエータ２９０から出され、方向弁２３０内に進められる。アクチュエータ２３０の第２の入口／出口ポート３０６は、流体ライン２８６を介して方向弁２３０の第２の入口／出口ポート２７８に流体連結される。この作動状態においては、流体は、方向弁２３０から戻り出口ポート２６６を介して流れ、流体は、流体ライン２７０を通り戻り流体リザーバに進む。さらに、アクチュエータ２９０の変位は、定量弁１２から受け、方向弁２３０により送られた、加圧流体の入力に比例する。
【００５４】
逆方向にスプール３１０を変位させるためには、定量弁１２が、方向弁２３０に加圧流体を供給するように作動される。方向弁２３０は、スプール２４６および２５０がそれぞれ第１の入口／出口ポート２７４および第２の入口／出口ポート２７８の右側に配置され、それによりこれらのポートが開かれるように、スプール２４６および２５０を変位させるように作動される。この作動位置においては、方向弁２３０に供給された加圧流体は、シンク４から圧力入口ポート２５８に進入し、入口／出口ポート２７８を介して方向弁２３０から出ることが可能である。第２の入口／出口ポート２７８から出た加圧流体は、引き続き、アクチュエータ２９０中に形成された第２の入口／出口ポート３０６に流体連結された流体ライン２８６に進入し、それにより、アクチュエータ２９０を作動させ、スプール３１０を第２の入口／出口ポート３０６から離れるように変位させる。スプール３１０の変位により、スプール３１０の対向側に位置する流体は、第１の入口／出口ポート３０２を介してアクチュエータ２９０から出され、方向弁２３０内に進められる。既述のように、アクチュエータ２３０の第１の入力／出力ポート３０２は、流体ライン２８２を介して方向弁２３０の第１の入口／出口ポート２７４に流体連結される。この作動状態においては、流体は、方向弁２３０から戻り出口ポート２６２を介して流れ、流体は、流体ライン２７０を通り戻り流体リザーバに進む。このプロセスは、アクチュエータおよびアクチュエータに装着された荷重体を制御するために必要とされる回数だけ繰り返される。
【００５５】
図４を参照すると、ある一定期間にわたる定量弁の体積流体出力、および、流体出力に対して定量弁の作動周波数における変化が与える影響のグラフが図示される。図示されるように、定量弁、とりわけスプール弁の作動周波数は、要望に応じて変更され得る。周波数を変更することにより、定量弁から出て、シンク内に進み、方向弁内に進み、装着される場合にはその後アクチュエータに進む、流体の体積出力が決定される。図示されるように、グラフＡにより表される比較的高い周波数での定量弁の作動により、比較的高い流体出力、または比較的高い体積の流体が、方向弁に対して生成される。逆に、グラフＢによる表される比較的低い周波数での定量弁の作動により、所与の期間にわたって、それぞれ比較的低いレベルの流体出力が生成される。換言すれば、定量弁の作動周波数および各パルスの体積出力により、アクチュエータの変位距離が比例的に決定される。出力３２０として示される、各パルスにもとづく流体出力の量は、流体変位ボアの寸法および中に収容されるプラグの変位距離により決定される。
【００５６】
図５および図６を参照すると、定量弁および方向弁が共にパッケージングされた、本発明の定量流体移送システムの別の例示の実施形態の斜視図および概略図がそれぞれ図示される。具体的には、図５および図６は、単一のパッケージまたは構造体として細長本体１４内に共に組み込まれた、移送弁３２、スプール弁１００、および方向弁２３０から構成される、定量弁（または複数の定量弁）１２を備える、定量流体移送システム１０を図示する。この構成においては、流体変位ボア３０は、スプールボア９４に流体的におよび作動可能に連結される。スプールボア９４は、流体源２およびシンク４に作動可能におよび流体的に連結される。方向弁２３０は、シンク４およびアクチュエータ２９０に流体連結される。さらに、これらの要素のそれぞれの間の流体相互連結が、細長本体１４内において形成されてよく、または、上述の、本明細書に組み込まれる、既になされた先行の開示にしたがって、他の方法により実現されてよい。
【００５７】
複数の定量弁が、予め定められた対応する出力を生成するように、または、互いに組み合わされて、予め定められた累加的な流体出力を生成するように、個別に作動可能であってよいことが、理解されよう。換言すれば、本発明は、単独であるいは１つまたは複数の追加の定量弁との組合せにおいてアクチュエータを作動させるようにそれぞれが構成された複数の定量弁を使用することが可能な、定量流体移送システムを予期する。したがって、定量流体移送システムは、複数の定量弁からの直列のまたは並列の流体出力を備え得るはずである。単一のアクチュエータに対して累加的な流体出力を生成するように、２つ以上の定量弁を用いることにより、このシステムは、それぞれ異なるデジタル式流体出力レベルを実現することが可能となり、引き続き、アクチュエータ内においてそれぞれ異なるまたは可変的な作動状態をもたらすことが可能となる。とりわけ、これは、同時に作動する定量弁、とりわけ定量弁の流体変位ボアが、それぞれ異なる流体の体積を出力するように構成された、それぞれ異なる寸法である場合に、該当する。換言すれば、それぞれ異なるレベルの出力流体を生成することが可能な、それぞれ異なるように寸法設定された定量弁が、互いに共に作動するように構成され得る。したがって、任意の単一の出力レベルは、単一の対応する定量弁を作動させることによって、達成され得る。さらに、累加出力レベルは、２つ以上の定量弁を同時に作動させることによって、可能となる。
【００５８】
図７は別の例示の実施形態による本発明の定量流体移送システムを図示する。具体的には、図７は、上述のおよび図１から図２において図示される定量流体移送システム１０、とりわけ、単一の流体変位ボア３０を備える定量流体弁１２を図示する。この特定の実施形態は、第２の流体変位ボアを伴わずに、上述の、図１から図２に図示される実施形態と同一の機能を果たす。そのため、上記に示される説明が、この場合において組み込まれ、図７に示される実施形態の構造および作動を説明するために、全体的にまたは部分的に参照され得る。
【００５９】
さらに、図７に図示される定量流体移送システムは、モータ（図示せず）により駆動され得るまたは回転され得る回転ロッド５００を備えることが可能である。回転ロッドは、定量流体移送システム１０の入口および出口、ならびに流体源２とシンク４との入口および出口と整列され得る、孔または貫通穴５０４の形態において中に形成された流体通路を有することが可能である。孔５０４は、ロッド５００がスプールボア９４内で回転すると、流体が様々な間隔で回転ロッドを通過することが可能となるように、互いからラジアル方向に偏移されてよい。一態様においては、交互に配置された孔５０４が、互いに対して直交方向に配向され得る。さらに、孔は、内部における迂回漏れを最小限に抑えるために、所望の距離だけ離間されてよい。回転ロッドを通過する流れの流量は、ロッドの回転頻度に比例し、ロッドの回転頻度は、モータの速度に比例する。このようにして、回転ロッドは、上述のようにおよび図１から図２において図示されるように、弁ロッド９８により流体が定量流体移送システム１０内に進むことが可能となるのと同様の様式にて、変位ボア３０内に流体を律動的に送ることが可能となる。
【００６０】
図８は、別の例示の実施形態による本発明の定量流体移送システムを図示する。具体的には、図８は、上述のおよび図１から図２において図示される、定量流体移送システム１０、とりわけ、単一の流体変位ボア３０を備える定量流体弁１２を図示する。この特定の実施形態は、第２の流体変位ボアを伴うことなく、上述のおよび図１から図２において図示される実施形態と同一の機能を果たす。そのため、上記に示される説明が、この場合において組み込まれ、図８に示される実施形態の構造および作動を説明するために、全体的にまたは部分的に参照され得る。
【００６１】
さらに、図８に図示される定量流体移送システムは、当技術において知られている、複数のバンド弁７００またはバンド弁のアレイを備えることが可能である。バンド弁は、バンド弁を作動させるために前後に往復移動することが可能な並進ロッド７０４に結合され得る。バンド弁は、上述のようにおよび図１から図２において図示されるように、弁ロッド９８により流体が定量流体移送システム１０内に進むことが可能となるのと同様の様式にて、変位ボア２０内に流体を律動的に送るように、所望のシーケンスにおいて作動され得る。
【００６２】
図７および図８は、可動プラグが中に配置される第２のチャンバの一方の端部を流体源と流体連通状態に交互に配置し、第２のチャンバの他方の端部をシンクと流体連通状態に配置するために使用される、方向弁についての他の実装形態を図示する。当技術において知られている他の実装形態を使用して、流体源およびシンクを可動プラグの両端部のそれぞれに交互に流体的に結合することもまた可能であることが、理解されよう。
【００６３】
さらに、本発明は、弁本体内に配設され、少なくとも１つの入口ポートおよび少なくとも１つの出口ポートを有する第１のチャンバを備える、定量弁を調達することを含む、弁により流体流れを調整するための方法をさらに特徴として含む。定量弁は、第１のチャンバ内に可動式に配設された弁ロッドをさらに有することが可能である。弁ロッドは、弁ロッドに沿って長手方向に離された複数の流体通路を有することが可能である。弁ロッドは、流体が、選択された流体通路に対応する選択された入口ポートおよび出口ポートを通り流れることが可能となるように、入口ポートの中の１つに複数の流体通路の中の少なくとも１つを整列させ、出口ポートの中の１つに複数の流体通路の中の少なくとも１つを整列させるように、移動可能なものであることが可能である。さらに、定量弁は、第２のチャンバの第１の端部および第２の端部にて第１のチャンバと流体連通状態になることが可能な弁本体内に配設された第２のチャンバを有することも可能である。さらに、定量弁は、第２のチャンバ内にて第１の端部と第２の端部との間に可動式に配設され得るプラグを有することも可能である。流れを調整するためのこの方法は、第１のチャンバを流体源と流体連通状態にさせることを含むことが可能である。弁ロッドは、流体源からの流体が、第１のチャンバおよび第２のチャンバの第１の端部に進入し、プラグを第２のチャンバ内において変位させて、ある体積の流体を第２のチャンバの第２の端部から吐出することが可能となるように、配置され得る。
【００６４】
前述の詳細な説明は、特定の例示の実施形態を参照として、本発明を説明する。しかし、添付の特許請求の範囲において示される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更をなし得ることが、理解されよう。詳細な説明および添付の図面は、限定的なものとしてではなく、単なる例示として見なされるべきであり、このような修正または変更がなされる場合には、それらは全て、説明された、および本明細書において示された、本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【００６５】
さらに具体的には、本発明の図示された例示の実施形態が、本明細書において説明されたが、本発明は、これらの実施形態には限定されず、前述の詳細な説明にもとづいて当業者により気づかれるであろう、修正、省略、組合せ（例えば種々の実施形態にわたる態様の）、適合化、および／または改変がなされた任意のならびに全ての実施形態を含む。特許請求の範囲における限定は、特許請求の範囲において用いられた言葉にもとづいて広く解釈されるべきであり、前述の詳細な説明において、または出願の手続き処理の際に説明される例に限定されず、それらの例は、非限定的なものとして見なされるべきである。例えば、本開示においては、「好ましくは」という語は、非限定的なものであり、この語は、「好ましくは、しかし限定されないが」を意味するように意図される。任意の方法クレームまたはプロセスクレームにおいて列挙される任意のステップが、任意の順序において実行されてよく、特許請求の範囲において提示された順序には限定されない。ミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションによる限定は、ある特定のクレームの限定に関して、以下の条件、すなわち、ａ）「するための手段」または「するための方法」と明記される、およびｂ）対応する機能が明記される、という条件の全てが、この限定内に存在する場合にのみ、採用される。ミーンズプラスファンクションを支持する構造、材料、または作用は、本明細書における説明中において明記される。したがって、本発明の範囲は、上述にて提示された説明および例によってではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物によってのみ、決定されるべきである。
【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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