(57)【要約】  流体注入口（４）と、流体排出口（５）と、流体が前記注入口（４）から前記排出口（５）へ選択的に流通できる開口を形成する主バルブシート（３２）と、流体が前記注入口（４）から前記排出口（５）へ流れることができる前記バルブの開位置と流体流れが妨げられる前記バルブの閉位置との間で前記主バルブシート（３２）に対して移動できるバルブアセンブリ（３１）と、その壁の少なくとも一部が前記バルブアセンブリ（３１）によって形成され、それにより、前記バルブアセンブリ（３１）の位置に応じて容積を変えることができる制御チャンバ（１２）と、前記流体注入口（４）と前記制御チャンバ（１２）との間を流体的に連通させる流体通路（７）とを含むバルブ装置（１）。【選択図】  図３
2011511909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ装置であって、
流体注入口と、
流体排出口と、
流体が前記流体注入口から前記流体排出口へ選択的に流通できる開口を形成する主バルブシートと、
流体が前記流体注入口から前記流体排出口へ流れることができる開位置と流体流れが妨げられる閉位置との間で前記主バルブシートに対して移動できるバルブアセンブリと、
制御チャンバであり、該制御チャンバの壁の少なくとも一部が前記バルブアセンブリによって形成され、それにより、前記バルブアセンブリの位置に応じて容積を変えることができる、制御チャンバと、
前記流体注入口と前記制御チャンバとの間を流体的に連通させる流体通路と
を含むバルブ装置。
【請求項２】
前記バルブアセンブリは、
リリーフ注入口、リリーフ排出口を形成するリリーフバルブシート、および、内部キャビティを含むバルブ本体と、
流体が前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口へ流れることができるように前記リリーフバルブシートから離れるよう移動される第１の位置と、前記リリーフ排出口を通じた流体の流れを妨げるように前記リリーフバルブシートに当接する第２の位置との間で前記バルブ本体の前記内部キャビティ内を移動できるリリーフバルブ部材と、
前記バルブアセンブリの前記バルブ本体に対する前記リリーフバルブ部材の位置を制御し、それにより、前記開位置と前記閉位置との間での前記主バルブシートに対する前記バルブアセンブリの動きを制御するための制御手段と、
を含む請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記バルブアセンブリの前記バルブ本体は、バネ状／弾性付勢手段、クリックオン取り付け、ネジ、接着剤、熱溶着、超音波溶接、または、任意の他の保持手段のうちの１つもしくは組み合わせによって互いに対して結合され、もしくは所望の位置に保たれる１つ以上の構成要素から形成される請求項１または２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記バネ状／弾性付勢手段は、信号および／または電力を供給して前記制御手段を作動させるためにも使用される請求項３に記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記バルブアセンブリの一体部分となることができ、または一体部分となることができず、前記バルブアセンブリの前記バルブ本体に対する前記リリーフバルブ部材の動きを起こさせることができる電気的制御手段、機械的制御手段、電磁制御手段、または、他の制御手段のうちの任意の１つもしくは組み合わせを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項６】
前記リリーフバルブ部材は、前記リリーフバルブ部材を前記第１の位置または前記第２の位置へ常時付勢するなどのために少なくとも一部が弾性材料から形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項７】
前記リリーフバルブ部材が通常は前記第２の「閉」位置へ付勢され、また、前記バルブを開放するべく、前記制御手段が作動されて、前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口への流体の流れを引き起こすように前記リリーフバルブ部材が前記リリーフバルブシートから離れるように移動され、それにより、前記流れが引き起こされると、流体圧の変化により、前記バルブアセンブリが前記バルブシートから離間するように移動して、前記バルブが開放され、流体が前記流体注入口から前記流体排出口へ流れることができる請求項６に記載のバルブ装置。
【請求項８】
前記リリーフバルブ部材が通常は前記第１の「開」位置へ付勢され、また、前記バルブを閉じるべく、前記制御手段が作動されて、前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口への流体の流れを妨げるように前記リリーフバルブ部材が前記リリーフバルブシートへ向けて移動され、それにより、前記流れが妨げられると、流体圧の変化により、前記バルブアセンブリが前記バルブシートに抗して移動して、前記バルブが閉じられ、前記流体注入口から前記流体排出口への流体の流れが妨げられる請求項６に記載のバルブ装置。
【請求項９】
前記リリーフバルブ部材は、弾性材料から形成される少なくとも１つの突出部、好ましくは複数の突出部を含み、突出部は、前記バルブアセンブリの前記バルブ本体と接触するように延在して、前記リリーフバルブ部材を前記バルブ本体に対して付勢する請求項６〜８のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項１０】
前記流体通路内での流体の流れを制限するとともに塵埃または同様の粒子が進入して前記流体通路に入るのをほぼ防止するために前記流体通路内に設けられる流体制御要素を更に含み、また、そのような進入があったとしても、前記通路内での前記流量制御要素の相対的な動きがそのような粒子を前記通路内から排出するように作用する請求項１〜９のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項１１】
バルブ装置構造であって、
前記バルブ装置が開位置にあるときに流体が流通できる開口を形成するバルブシートと、
前記バルブシートから少なくとも部分的に変位される開位置と、前記開口を通じた流体の流れを妨げるために前記バルブシートに当接する閉位置との間を、前記バルブシートに対して移動するようになっているバルブ部材と、
を含み、
前記バルブシートの少なくとも先端は、（前記バルブシートと前記バルブ部材との間のシールを向上させるために）前記バルブシートの少なくとも何らかの圧縮または変形を可能にする弾性材料から形成されることを特徴とするバルブ装置構造。
【請求項１２】
前記バルブシートに対する前記バルブ部材の動きは、並進動作、回転動作、摺動回動動作、軸方向動作、または、他の方向の動作のうちの任意の１つもしくは組み合わせである請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項１３】
バルブシートから離間される第１の位置と、前記バルブシートに当接する第２の位置との間で移動可能にバルブ本体内に収容されるようになっているバルブ要素であって、
弾性材料から形成される少なくとも１つの突出部、好ましくは複数の突出部を含み、突出部は、前記バルブ本体と接触するように延在して、前記バルブ要素を前記第１の位置または第２の位置の少なくとも一方へ向けて前記バルブ本体に対して付勢するバルブ要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ装置に関し、特に液圧補助されるバルブ装置に関する。本発明のバルブ装置は、従来技術の装置の作動部材変位よりもかなり小さい作動部材変位で十分にバルブを操作できるという点において、従来技術のバルブ装置を上回る重要な利点を有する。これは、ソレノイド操作されるバルブにおいて、かなり低い操作電力要件をもたらす。
【背景技術】
【０００２】
まず、この明細書における任意の従来の公報（または、それから得られる情報）または公知の任意の事柄に対する参照は、従来の公報（または、それから得られる情報）または公知の事柄がこの明細書が関連する試行分野における共通の一般知識の一部を形成するという認識または自白あるいは任意の形態の示唆ではなく、また、そのように解釈されるべきではないことに留意されたい。
【０００３】
出願人は、従来技術を超える改良および変更を成す様々なバルブ装置を既に発明した。バルブを作動させるために微小な流れのみが必要とされるように流量制御要素を利用するそのような装置の１つは、出願人の先の国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ９６／００２６３号に記載されている。この文献の開示全体は、これを参照することにより本明細書に組み入れられると見なされるべきである。また、出願人は様々な他のバルブ装置も既に発明しており、それに関して様々な他の特許出願もＭｉｃｒｏｆｌｏｗ  Ｐｔｙ  Ｌｔｄの名前で出願した。
【０００４】
出願人の先の発明は、バルブを操作するために微小な流れだけが必要とされるという点で伝統的な従来技術の装置を上回るかなりの改良を成しているが、出願人は、以下に記載されるように、そのようなバルブに対する更なる改良および変更を発明した。
【０００５】
図１および図２は、液圧補助されるバルブにおいて使用されることで知られる最も一般的な構成を示している。一般に、作動電力を下げることは、所要流量を得るためにバルブ部材が作動電力の影響下で移動する必要がある最短距離に依存する。
【０００６】
図１は、業界が約５０Ｌ／分未満の流量を制御するために採用し続ける液圧補助バルブの構成を示している（所要の主流量を達成するために必要とされる軸方向プランジャ移動よりも僅かに小さい軸方向プランジャ移動をバイパス流量が必要とするため、業界は一般にこの構成を採用する）。
【０００７】
図２は、５０Ｌ／分よりも概ね大きい流量を制御するために業界が採用する液圧補助バルブの構成を示している。
【０００８】
図１において、リリーフバルブ部材２の軸方向移動は、主バルブ部材３の軸方向移動とリリーフポートを開くために必要とされる軸方向移動との和に等しいことに留意すべきである。すなわち、この構成の作動電力は、リリーフポート断面および主バルブ部材３の変位に大きく依存する。そのような場合、図２のカスケード構成を採用することによる作動電力の低下度合いは、相対的に非常に僅かであり、そのような構成が示す更なる厄介な問題を正当化することができない。しかしながら、多くの流量を制御するために必要とされる比較的大きな変位と関連付けられる付加的な電力は、図２の構成などの構成の使用を必要とする／正当化するのに十分意味のあるものとなる。
【０００９】
図１の構成とは異なり、図２における主バルブ部材２の変位は、作動電力に対して直接に影響を与えない。すなわち、この場合の作動電力は、リリーフポート断面、および、リリーフバルブ（主バルブ部材ではない）部材変位の更に小さい変位のみに依存する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来技術の欠点の一部を克服しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、バルブを作動させるために必要とされる電力が減少される改良されたバルブ装置を提供しようとする。
【００１２】
また、本発明は、主バルブ部材の比較的大きな変位が作動電力に直接に影響を与えない改良されたバルブ装置を提供しようとする。
【００１３】
１つの広い形態において、本発明は、バルブ装置であって、
流体注入口と、
流体排出口と、
流体が前記注入口から前記排出口へ選択的に流通できる開口を形成する主バルブシートと、
流体が前記注入口から前記排出口へ流れることができる前記バルブの開位置と流体流れが妨げられる前記バルブの閉位置との間で前記主バルブシートに対して移動できるバルブアセンブリと、
その壁の少なくとも一部が前記バルブアセンブリによって形成され、それにより、前記バルブアセンブリの位置に応じて容積を変えることができる制御チャンバと、
前記流体注入口と前記制御チャンバとの間を流体的に連通させる流体通路と、
前記バルブアセンブリの前記バルブ本体に対する前記リリーフバルブ部材の位置を制御し、それにより、前記開位置と前記閉位置との間での前記バルブシートに対する前記バルブアセンブリの動きを制御するための制御手段と、
を含むバルブ装置を提供する。
【００１４】
好ましくは、前記バルブアセンブリは、
リリーフ注入口、リリーフ排出口を形成するリリーフバルブシート、および、内部キャビティを含むバルブ本体と、
流体が前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口へ流れることができるように前記リリーフバルブシートから離れるように移動される第１の位置と、前記リリーフ排出口を通じた流体の流れを妨げるように前記リリーフバルブシートに当接する第２の位置との間で前記バルブ本体の前記内部キャビティ内を移動できるリリーフバルブ部材と、
を含む。
【００１５】
前記制御手段は、前記バルブアセンブリの前記バルブ本体に対する前記リリーフバルブ部材の動きを起こさせることができる電気的制御手段、機械的制御手段、電磁制御手段、または、他の制御手段のうちの任意の１つもしくは組み合わせを含むことが好ましい。
【００１６】
また、前記リリーフバルブ部材は、前記リリーフバルブ部材を前記第１の位置または前記第２の位置へ常時付勢するなどのために少なくとも一部が弾性材料から形成されるのが好ましい。
【００１７】
好ましい形態では、前記リリーフバルブ部材が通常は前記第２の（閉）位置へ付勢され、また、前記バルブを開放するべく、前記制御手段が作動されて、前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口への流体の流れを引き起こすように前記リリーフバルブ部材が前記リリーフバルブシートから離れるように移動され、それにより、前記流れが引き起こされると、流体圧変化支援動作により、前記バルブアセンブリが前記バルブシートから離間するように移動して、前記バルブが開放され、流体が前記流体注入口から前記流体排出口へ流れることができる。
【００１８】
他の好ましい形態では、前記リリーフバルブ部材が通常は前記第１の（開）位置へ付勢され、また、前記バルブを閉じるべく、前記制御手段が作動されて、前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口への流体の流れを妨げるように前記リリーフバルブ部材が前記リリーフバルブシートへ向けて移動され、それにより、前記流れが妨げられると、流体圧の変化により、前記バルブアセンブリが前記バルブシートに抗して移動して、前記バルブが閉じられ、前記流体注入口から前記流体排出口への流体の流れが妨げられる。
【００１９】
好ましくは、前記リリーフバルブ部材は、弾性材料から形成される少なくとも１つの突出部、好ましくは複数の突出部を含み、突出部は、前記バルブアセンブリの前記バルブ本体と接触するように延在して、前記リリーフバルブ部材を前記バルブ本体に対して付勢する。
【００２０】
また、好ましくは、装置は、
前記流体通路内での流体の流れを制限し、塵埃または同様の粒子が進入して前記流体通路に入るのをほぼ防止するために前記流体通路内に設けられる流体制御要素を更に含み、また、そのような進入があったとしても、前記通路内での前記流量制御要素の相対的な動きがそのような粒子を前記通路内から排出するように作用する。
【００２１】
更なる広い形態において、本発明は、バルブ装置構造であって、
前記バルブ装置が開位置にあるときに流体が流通できる開口を形成するバルブシートと、
前記バルブシートから少なくとも部分的に変位される開位置と、前記開口を通じた流体の流れを妨げるために前記バルブシートに当接する閉位置との間を、前記バルブシートに対して移動するようになっているバルブ部材と、
を含み、
前記バルブシートの少なくとも先端は、（前記バルブシートと前記バルブ部材との間のシールを向上させるために）前記バルブシートの少なくとも何らかの圧縮または変形を可能にする弾性材料から形成されることを特徴とするバルブ装置構造を提供する。
【００２２】
好ましくは、前記バルブシートに対する前記バルブ部材の動きは、並進動作、回転動作、摺動回動動作、軸方向動作、または、他の方向の動作のうちの任意の１つもしくは組み合わせである。
【００２３】
他の広い形態において、本発明は、バルブシートから離間される第１の位置と、前記バルブシートに当接する第２の位置との間で移動可能にバルブ本体内に収容されるようになっているバルブ要素であって、弾性材料から形成される少なくとも１つの突出部、好ましくは複数の突出部を含み、突出部が、前記バルブ本体と接触するように延在して、前記バルブ要素を前記第１の位置または第２の位置の少なくとも一方へ向けて前記バルブ本体に対して付勢する、バルブ要素を提供する。
【００２４】
本発明は、添付図面に関連して記載されるその好ましいが限定的ではない実施形態の以下の詳細な説明から更に十分に理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】従来技術のバルブ装置を示している。
【図１ｂ】従来技術のバルブ装置を示している。
【図２】従来技術のカスケード式バルブ装置を示している。
【図３】本発明に係るバルブ装置の好ましい実施形態を示している。
【図４】閉状態の図３のバルブ装置のバルブアセンブリ（符号３１）を示している。
【図４ａ】閉状態の図３のバルブ装置のバルブアセンブリ（符号３１）のＡ−Ａ線に沿う断面図を示している。
【図５】図４のバルブ装置であるが開状態のバルブ装置を示している。
【図６】図４のバルブアセンブリに代わる好ましい実施形態のバルブアセンブリを示しており、図６はバルブアセンブリの開状態の実施形態を示している。
【図７】図６のバルブの閉状態を示している。
【図８】本発明に係る一般化されたバルブ装置の概略図を示している。
【図９ａ】バルブアセンブリの閉位置を示している。
【図９ｂ】バルブのまさに作動された位置を示している。
【図９ｃ】バルブの完全開位置を示している。
【図１０ａ】従来のバルブシートの従来技術の配置を示している。
【図１０ｂ】従来のバルブアセンブリ配置の従来技術の開位置を示している。
【図１１ａ】本発明のバルブシートの初期状態を示している。
【図１１ｂ】本発明のルブシートの閉状態を示している。
【図１１ｃ】本発明のバルブシートの開状態を示している。
【図１２ａ】本発明のバルブシートの閉位置を示している。
【図１２ｂ】本発明のバルブシートの開位置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面の全体にわたって、同様の参照符号は、他に明確に示されている場合を除き、同様の特徴を特定するために使用される。
【００２７】
初めに、本発明が国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ９６／００２６３号の主題である本出願人の先の発明に関連し得ることが認識されるべきである。この先の特許出願の開示全体の一部は、これを参照することにより本明細書に組み入れられると見なされ得る（しかし、必ずしもそうであるとは限らない）。
【００２８】
図３は、流体注入口４、流体排出口５、主バルブシート３２、および、数字３１によって全体的に示されるバルブアセンブリを有する、数字１によって全体的に示されるバルブ装置を示している。言うまでもなく、バルブアセンブリ３１全体は、流体が注入口４から排出口５へ流れることができるようにバルブシート３２に対して移動できる。数字３１によって全体的に示されるバルブアセンブリは、図３から分かるように、第１の本体部材３３、第２の本体部材３４、および、これらの本体部材間に配置されるリリーフバルブ部材３５を含む。バルブアセンブリ３１の第１の本体部材３３は、リリーフ注入口３６と、リリーフ排出口３８を形成するリリーフバルブシート３７とを含む。バルブアセンブリの第２の部品３４は内部キャビティ３９を有しており、内部キャビティ内にはリリーフバルブ部材４０が設けられる。バルブアセンブリ３１は、２つの部品３３，３４から形成されるように示されるが、製造形態に応じて、前記主バルブシート３２とバネ状の導電性付勢手段との間に挟まれてもよい１つの部品または多くの部品から形成されてもよい。これらは、プラスチック、金属、または、他の適した材料から製造されてもよい。これらのバルブ部品３３，３４のキャビティ３９内に配置されるリリーフバルブ部材４０は、使用中、キャビティ３９内で移動するようになっている。リリーフバルブ部材４０は、少なくとも一部が弾性材料から形成されるのが好ましい。特に、突出部４２が延在する下側部分４１は、それが通常の位置をとって変形を受けることができるように弾性材料から形成されるのが好ましい。受けることができる変形のタイプの詳細が図４および図５に示されている。
【００２９】
図４は、図３のバルブ装置１のバルブアセンブリ部分３１の閉状態を示しており、一方、図５は、図４のバルブの開状態を示している。図４に示されるように、閉状態では、弾性部材２０の中心領域２１がバルブシート２６に当接するように弾性部材２０が弛緩され、その結果、注入口３６から排出口３８への流れが防止される。図４ａは図４のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。
【００３０】
図５は、中心領域２１がバルブシート２６から離れるように引き込まれて注入口３６から排出口３８への流体の流れが許容されるように変形された弾性部材２０を示している。図４に示される位置から図５に示される位置へのバルブ部材１９の動きをもたらすためのバルブアセンブリ３１の作動については後述する。
【００３１】
図６は、注入口３６から排出口３８への流体の流れが許容されるようにバルブが弾性部材２０の弛緩状態で常時開である別の好ましい実施形態を示しており、一方、図７は、弾性部材２０が変形状態にあり、その結果、注入口３６から排出口３８への流れが妨げられる図６のバルブアセンブリの閉状態を示している。
【００３２】
図４ａに示されるように、弾性部材２０は、中心領域２１と、複数のアーム２２とを有してもよいのが分かる。図８には３つのそのようなアームが示されているが、１つのアーム、または、複数のアームが設けられてもよいことは言うまでもない。なお、弾性部材２０は、この明細書に記載されるバルブ装置と共に、またはバルブ装置とは別個に使用されてもよい。
【００３３】
図３に戻って参照すると、制御チャンバ１２も示されており、制御チャンバの壁の少なくとも一部がバルブアセンブリ３１によって形成されることで、制御チャンバ１２の容積をバルブアセンブリ３１の位置に応じて変えることができるようになっている。流体通路７が流体注入口４と制御チャンバ１２との間を流体的に連通させ、また、バルブアセンブリ３１のバルブ本体３４に対するリリーフバルブ部材４０の位置を制御することによりバルブシート３２に対するバルブアセンブリ３１の動きをその開位置と閉位置との間で制御するソレノイド１０の形態を成す制御手段も示されている。
【００３４】
言うまでもなく、制御手段１０は、前記第２の本体部材３４の一体部品であってもよく（図９の場合と同様）、および／または、バルブアセンブリ３１の前記リリーフバルブシート３７に対するリリーフバルブ部材４０の動きを起こさせることができる電気的手段、機械的手段、電気機械的手段、または、他の制御手段のうちのいずれか１つもしくはそれらの組み合わせであってもよい。使用時、少量の電力を利用してソレノイド１０を作動させることにより、リリーフバルブ部材４０が移動されてバルブシート３７から僅かに離間され、それにより、少量の流体が注入口３６から排出口３８へ流れることができることは言うまでもない。流体通路７に起因して許容されるこの流体流れが生じると、チャンバ１２内の圧力が減少する。したがって、チャンバ１２内の圧力の減少により（チャンバ１２は、その壁の少なくとも一部がバルブアセンブリ３１の壁によって形成される）、バルブアセンブリ３１がバルブシート３２から離れるように移動する。なお、制御チャンバと注入口および排出口との間で良好なシールができるようにするために隔膜状構造４３がある。したがって、通路７，３６，３８を通じた流体の流れによって形成されるリリーフバルブ部分を通過する少量の流体は、バルブアセンブリ３１の閉位置から開位置への動きを起こさせるのに十分であることは言うまでもない。
【００３５】
同様に、バルブを閉じるため、ソレノイド１０の作動が停止されてもよく、それにより、弾性部材２０（図３）が移動してバルブシート３７と当接し、その結果、注入口３６と排出口３７との間の流体の流れが妨げられる。これが生じると、チャンバ１２内の流体圧は、注入口４内の圧力と等しくなるように再び変化して戻る。これは、チャンバが流体通路７によって効果的に開放されるからである。これにより、チャンバ１２内の圧力が増大し、その結果、バルブアセンブリ３１が押し進められてバルブシート３２に再び接触し、そのため、バルブ１の閉塞動作がなされる。
【００３６】
図８は、注入ポート４、排出ポート５、および、制御チャンバ１２を再び示す本発明のバルブ装置のより一般化されたバージョンを示している。この図の意図は、この発明の機能動作を達成するために多種多様な異なる形状、位置などの構成要素が利用されてもよいことを示すことである。本質的に、この図は、電源１０に信号を送って電力リンケージ１１を介して必要量の電力を供給することでリリーフバルブセグメント１３を作動させることによりバルブ部材３の位置が制御されることを示している。図８は閉位置のバルブ１を示しており、この閉位置では、リリーフバルブ部材２にリリーフポート９を閉塞させる、またはリリーフバルブ部材がリリーフポート９を閉塞できるようにする態様でリリーフバルブセグメント１３の状態が変えられ、その結果、バルブ部材３がバルブシート６に当接し、それにより、流体が流体注入口４から流体排出口５へ流れることが効果的に防止される。
【００３７】
図３に示される流体制御要素８は、流体通路７内に設けられることにより流体通路を通じた流体の流れを制限し、したがって、極めて少ない量の流体だけが通路７を通じて流れることができる。また、流量制御要素は、塵埃または同様の粒子が進入して流体通路７に入るのをほぼ効果的に防止し、また、そのような進入があったとしても、バルブ部材３の通路７内での流量制御要素８の相対的な動きがそのような粒子を通路７内から除去し、または排出するように作用する。この自浄作用は、詰まる傾向がある従来技術の装置を超える重要な利点を有する。この流体制御要素は、出願人の他の特許出願において更に十分に説明されている。
【００３８】
流量制御要素８は、図３に示されるように制御チャンバ１２の壁に取り付けられることによって最適位置に保持されてもよいが、当業者であれば分かるように、さもなければ、流量制御要素は、例えばバルブ部材３に取り付けられることにより所定位置に保持されてもよい。流量制御要素は、金属または同様の材料で形成される硬質ロッドとして具現化されてもよく、また、流量制御要素は、それが受けられる流体通路７の断面積よりもその断面積が僅かに小さくなるように選択されるべきであり、それにより、非常に少量の流体が流体制御要素の周囲で流れることができる。したがって、これが所望の流体流量制限特性を与える。流体通路を作る際には、適切に寸法付けられたオリフィスを容易に形成することができ、その結果、使用時に、流量制御要素８を取り付けることにより、通路７を通じて流れる流体の量を制限することができる。
【００３９】
本発明の独自性は、可動物体に形成される開口を通じた流体の流れを制御することにあり、その制御は、制御電力源に対する前記物体の位置に関係なく前記流れを制御するために必要とされるエネルギだけを使用することによりなされる。このことは、図１ａおよび図１ｂの従来の構成とは異なり、前記バルブ部材３の比較的大きい動きが、前記リリーフポート９を通じた流れを変えるために必要とされる電力量に影響を与えないことを意味する。この必然的結果として、リリーフポート９だけを開閉するために必要とされる比較的少ない電力で十分に前記バルブ部材３の大きな動きを起こさせることができる。これは、従来技術との特筆すべき際立った違いである。
【００４０】
図９は、図５および図６に示される装置構成とは別の更に他の装置構成を示しており、この場合、リリーフバルブセグメント１３は、誘電体またはバイメタルなどの材料から構成されてバルブ部材３に取り付けられており、それにより、前記リリーフセグメント１３のエネルギ状態が変えられるときに、リリーフポート９のシール面に対するリリーフバルブ部材２の位置も変化でき、それにより、装置の動作が制御されるようになっている。
【００４１】
一般に、前記リリーフバルブセグメント１３が前記リリーフポート９を通じた流れを制御する態様は関連がない。それは、これが、使用される対応する信号と、シール面の接続特性、状態、および、条件とに依存するからである。また、電力リンケージ１１の手段は、この構成および前述した別の構成のうちの幾つかの場合のような弾性電気ケーブル／導電バネ接続に限定されない。しかし、電力リンケージの手段は、むしろ、空気圧、液圧、または、任意の他の形態の電力リンケージ／送信手段となり得る。バルブセグメント１３がバルブ部材３に対する所望の位置を維持する傾向を有するようにする手段としては、バネ／弾性材料（前記電力リンケージ１１としても使用できる）、クリックオン取り付けネジ、接着剤、締まり嵌め、あるいは、製造形態に応じてバルブ部材３の一体部品として製造すること、が挙げられ得るが、これらに限定されない。
【００４２】
バルブ部材３は、本明細書中で前述したように、少なくとも一部が柔軟な材料から形成されるのが好ましい。図面に示されるように、バルブ部材３の中心部分は、より硬質な材料から形成されるのが好ましい。恐らく金属で随意的に補強される硬質ゴムが適した材料である。これは、流体通路の容易な形成を可能にし、隔膜要素の従来技術のオリフィスの劣化または裂けがし難くなる。バルブ装置の外周は、良好な流体シール特性をその周囲に与えつつ部材がバルブシート６に対して移動できるようにするために、より柔軟な材料から成ることが好ましい。
【００４３】
図１０は、従来技術において知られるバルブシートの従来の構成を示している。従来のタイプのバルブシート５０は一般に硬質材料から形成され、したがって、図示のように、更に若干柔軟な材料から成るバルブ部材５１がバルブシート５０に当接することができる。図１０ｂに示されるように、長い使用期間の後、バルブ部材５１には、バルブシート５０に抗する一定の圧力に起因してその表面に形成される凹み５２の形態を成す永久的な変形が生じる傾向がある。これは適切なシールを与えるが、それは、位置ずれが生じる際に漏れをもたらす傾向がある。
【００４４】
例えば図４および図５に示されるような本発明のバルブ装置では、言うまでもなく、弾性部材２０が図４に示される位置から図５に示される位置へ変形を受けると、突出部２２の先端も弾性部材２０の何らかの摺動動作を引き起こす。すなわち、突出部２２の端部は、弾性部材が上下に引かれるときにバルブアセンブリ構成要素間で内外に摺動する。
【００４５】
そのような構成では、例えば図１０に描かれるような材料が使用される場合には、最終的に、様々な構成要素の位置ずれに起因して漏れが生じる。
【００４６】
したがって、出願人は、たとえあるとしてもバルブ部材５１の最小限の永久変形しか生じ得ないように、バルブ部材５１に関して硬質材料が利用され、バルブシート５２に関して更に柔軟な要素が使用されることを提案してきた。
【００４７】
図１１に示されるように、様々な構成要素がそれらの初期状態で図１１ａに示され、それらの閉状態で図１１ｂに示されており、また、それらの開状態で図１１ｃに示されている。言うまでもなく、バルブシート５０の任意の永久変形は、図１０における従来技術の構成と比べてシール特性の劣化を何らもたらさない。すなわち、バルブシートが僅かに平坦にされ、または変形される場合、これは、図１０の構成と比べてシール特性に何ら関係がない。
【００４８】
しかしながら、出願人の提案された構成は、バルブ部材がバルブシートに対する摺動動作を受けるとき、または摺動動作を有するように形成されるときに重大な利点を有する。
【００４９】
これが図１２に示されており、バルブ部材５１がバルブシート５０に対して矢印５３の方向で摺動動作を受ける際に、バルブシート５０の任意の変形が、バルブの摺動動作およびシールのために必要とされる作用力に対して不適当な結果をもたらさない、または不適当な結果を最小限に抑えるのが分かる。一方、図１０（従来技術）に示される構成が使用された場合には、そのような摺動動作は、更なる作用力を達成する必要があり、シール特性の劣化をもたらす。
【００５０】
図３〜図９に示されるバルブ１と共に、または他のバルブ装置と共に図１１および図１２に示される構成が利用されてもよいことは言うまでもない。本質的に、本発明のバルブ装置構成は、少なくともバルブシートの先端がバルブシートの少なくとも何らかの圧縮または変形を可能にする弾性材料から形成され、したがって、言うまでもなく、これにより、バルブシートとバルブ部材との間のシールが向上され、並進動作または回転動作または摺動回動動作、軸方向動作または他の方向の動作のうちの任意の１つもしくは組み合わせを含むがこれらに限定されないバルブ部材が受け得る動きのタイプに関しては関係なく少ない作用力をもって摺動動作を達成することができることを特徴とする。
【００５１】
本明細書では、特定の好ましい実施形態に関連して本発明を説明してきた。しかしながら、当業者であれば容易に分かるように、これらの好ましい実施形態に対して多くの変形および改良がなされてもよい。そのような全ての変形および改良は、先に広義に説明した本発明の思想および範囲内に入ると見なされるべきである。
【図１（ａ）】
2011511909.tif 000003
【図１（ｂ）】
2011511909.tif 000004
【図２】
2011511909.tif 000005
【図３】
2011511909.tif 000006
【図４】
2011511909.tif 000007
【図４ａ】
2011511909.tif 000008
【図５】
2011511909.tif 000009
【図６】
2011511909.tif 000010
【図７】
2011511909.tif 000011
【図８】
2011511909.tif 000012
【図９（ａ）】
2011511909.tif 000013
【図９（ｂ）】
2011511909.tif 000014
【図９（ｃ）】
2011511909.tif 000015
【図１０ａ】
2011511909.tif 000016
【図１０ｂ】
2011511909.tif 000017
【図１１ａ】
2011511909.tif 000018
【図１１ｂ】
2011511909.tif 000019
【図１１ｃ】
2011511909.tif 000020
【図１２ａ】
2011511909.tif 000021
【図１２ｂ】
2011511909.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月11日(2009.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
１つの広い形態において、本発明は、バルブ装置であって、
流体注入口と、
流体排出口と、
流体が前記注入口から前記排出口へ選択的に流通できる開口を形成する主バルブシートと、
流体が前記注入口から前記排出口へ流れることができる前記バルブの開位置と流体流れが妨げられる前記バルブの閉位置との間で前記主バルブシートに対して移動できるバルブアセンブリであり、リリーフ注入口、リリーフ排出口を形成するリリーフバルブシート、および、内部キャビティを含むバルブ本体と、流体が前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口へ流れることができるように前記リリーフバルブシートから離れるように移動される第１の位置と、前記リリーフ排出口を通じた流体の流れを妨げるように前記リリーフバルブシートに当接する第２の位置との間で前記バルブ本体の前記内部キャビティ内を移動できるリリーフバルブ部材とを含む、バルブアセンブリと、
その壁の少なくとも一部が前記バルブアセンブリによって形成され、それにより、前記バルブアセンブリの位置に応じて容積を変えることができる制御チャンバと、
前記流体注入口と前記制御チャンバとの間を流体的に連通させる流体通路と、
前記バルブアセンブリの前記バルブ本体に対する前記リリーフバルブ部材の位置を制御し、それにより、前記開位置と前記閉位置との間での前記バルブシートに対する前記バルブアセンブリの動きを制御するための制御手段と、
を含むバルブ装置を提供する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、好ましくは、本装置は、
前記流体通路内での流体の流れを制限し、塵埃または同様の粒子が進入して前記流体通路に入るのをほぼ防止するために前記流体通路内に設けられる流体制御要素を更に含み、また、そのような進入があったとしても、前記通路内での前記流量制御要素の相対的な動きがそのような粒子を前記通路内から排出するように動作する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
【図１ａ】従来技術のバルブ装置を示している。
【図１ｂ】従来技術のバルブ装置を示している。
【図２】従来技術のカスケード式バルブ装置を示している。
【図３】本発明に係るバルブ装置の好ましい実施形態を示している。
【図４】閉状態の図３のバルブ装置のバルブアセンブリ（符号３１）を示している。
【図４ａ】閉状態の図３のバルブ装置のバルブアセンブリ（符号３１）のＡ−Ａ線に沿う断面図を示している。
【図５】図４のバルブ装置であるが開状態のバルブアセンブリを示している。
【図６】図４のバルブアセンブリに代わる好ましい実施形態のバルブアセンブリを示しており、図６はバルブアセンブリの通常時の開状態の実施形態を示している。
【図７】図６のバルブの閉状態を示している。
【図８】本発明に係る一般化されたバルブ装置の概略図を示している。
【図９ａ】バルブアセンブリの閉位置を示している。
【図９ｂ】バルブのまさに作動された位置を示している。
【図９ｃ】バルブの完全開位置を示している。
【図１０ａ】従来のバルブシートの従来技術の配置を示している。
【図１０ｂ】従来のバルブアセンブリ配置の従来技術の開位置を示している。
【図１１ａ】本発明のバルブシートの初期状態を示している。
【図１１ｂ】本発明のルブシートの閉状態を示している。
【図１１ｃ】本発明のバルブシートの開状態を示している。
【図１２ａ】本発明のバルブシートの閉位置を示している。
【図１２ｂ】本発明のバルブシートの開位置を示している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図３は、流体注入口４、流体排出口５、主バルブシート３２、および、数字３１によって全体的に示されるバルブアセンブリを有する、数字１によって全体的に示されるバルブ装置を示している。言うまでもなく、バルブアセンブリ３１全体は、流体が注入口４から排出口５へ流れることができるように主バルブシート３２に対して移動できる。数字３１によって全体的に示されるバルブアセンブリは、図３から分かるように、第１の本体部材３３、第２の本体部材３４、および、これらの本体部材間に配置されるリリーフバルブ部材３５を含む。バルブアセンブリ３１の第１の本体部材３３は、リリーフ注入口３６と、リリーフ排出口３８を形成するリリーフバルブシート３７とを含む。バルブアセンブリの第２の部品３４は内部キャビティ３９を有しており、内部キャビティ内にはリリーフバルブ部材４０が設けられる。バルブアセンブリ３１は、２つの部品３３，３４から形成されるように示されるが、製造形態に応じて、前記主バルブシート３２とバネ状の導電性付勢手段との間に挟まれてもよい１つの部品または多くの部品から形成されてもよい。これらは、プラスチック、金属、または、他の適した材料から製造されてもよい。これらのバルブ部品３３，３４のキャビティ３９内に配置されるリリーフバルブ部材４０は、使用中、キャビティ３９内で移動するようになっている。リリーフバルブ部材４０は、少なくとも一部が弾性材料から形成されるのが好ましい。特に、突出部４２が延在する下側部分４１は、それが通常の位置をとって変形を受けることができるように弾性材料から形成されるのが好ましい。受けることができる変形のタイプの詳細は図４および図５に示されている通りである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図３に戻って参照すると、制御チャンバ１２も示されており、制御チャンバの壁の少なくとも一部がバルブアセンブリ３１によって形成されることで、制御チャンバ１２の容積をバルブアセンブリ３１の位置に応じて変えることができるようになっている。流体通路７が流体注入口４と制御チャンバ１２との間を流体的に連通させている。また、バルブアセンブリ３１のバルブ本体３４に対するリリーフバルブ部材４０の位置を制御し、それにより主バルブシート３２に対するバルブアセンブリ３１の動きをその開位置と閉位置との間で制御することを開始するソレノイド１０の形態を成す制御手段も示されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
言うまでもなく、制御手段１０は、前記第２の本体部材３４の一体部品であってもよく（図９の場合と同様）、および／または、バルブアセンブリ３１の前記リリーフバルブシート３７に対するリリーフバルブ部材４０の動きを起こさせることができる電気的手段、機械的手段、電気機械的手段、または、他の制御手段のうちのいずれか１つもしくはそれらの組み合わせであってもよい。使用時、少量の電力を利用してソレノイド１０を作動させることにより、リリーフバルブ部材４０が移動されてリリーフバルブシート３７から僅かに離間され、それにより、少量の流体が注入口３６から排出口３８へ流れることができることは言うまでもない。流体通路７に起因して許容されるこの流体流れが生じると、チャンバ１２内の圧力が減少する。したがって、チャンバ１２内の圧力の減少により（チャンバ１２は、その壁の少なくとも一部がバルブアセンブリ３１の壁によって形成される）、バルブアセンブリ３１がバルブシート３２から離れるように移動する。なお、制御チャンバと注入口および排出口との間で良好なシールができるようにするために隔膜状構造４３がある。したがって、通路７，３６，３８を通じた流体の流れによって形成されるリリーフバルブ部分を通過する少量の流体は、バルブアセンブリ３１の閉位置から開位置への動きを起こさせるのに十分であることは言うまでもない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
同様に、バルブを閉じるため、ソレノイド１０の作動が停止されてもよく、それにより、弾性部材２０（図３）が移動してリリーフバルブシート３７と当接し、その結果、注入口３６と排出口３８との間の流体の流れが妨げられる。これが生じると、チャンバ１２内の流体圧は、注入口４内の圧力と等しくなるように再び変化して戻る。これは、チャンバが流体通路７によって効果的に開放されるからである。これにより、チャンバ１２内の圧力が増大し、その結果、バルブアセンブリ３１が押し進められて主バルブシート３２に再び接触し、そのため、バルブ１の閉塞動作がなされる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
本発明の独自性は、可動物体に形成される開口を通じた流体の流れを制御することにあり、その制御は、制御電力源に対する前記物体の位置に関係なく前記流れを制御するために必要とされるエネルギだけを使用することによりなされる。このことは、図１ａおよび図１ｂの従来の構成とは異なり、前記主バルブ部材３の比較的大きい動きが、前記リリーフポート９を通じた流れを変えるために必要とされる電力量に影響を与えないことを意味する。この必然的結果として、リリーフポート９だけを開閉するために必要とされる比較的少ない電力で十分に前記バルブ部材３の大きな動きを起こさせることができる。これは、従来技術との特筆すべき際立った違いである。
【手続補正１０】
【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】
バルブ装置であって、
流体注入口と、
流体排出口と、
流体が前記流体注入口から前記流体排出口へ選択的に流通できる開口を形成する主バルブシートと、
流体が前記流体注入口から前記流体排出口へ流れることができる開位置と流体流れが妨げられる閉位置との間で前記主バルブシートに対して移動できるバルブアセンブリであり、リリーフ注入口、リリーフ排出口を形成するリリーフバルブシート、および、内部キャビティを含むバルブ本体と、流体が前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口へ流れることができるように前記リリーフバルブシートから離れるよう移動される第１の位置と、前記リリーフ排出口を通じた流体の流れを妨げるように前記リリーフバルブシートに当接する第２の位置との間で前記バルブ本体の前記内部キャビティ内を移動できるリリーフバルブ部材とを含むバルブアセンブリと、
制御チャンバであり、該制御チャンバの壁の少なくとも一部が前記バルブアセンブリによって形成され、それにより、前記バルブアセンブリの位置に応じて容積を変えることができる、制御チャンバと、
前記流体注入口と前記制御チャンバとの間を流体的に連通させる流体通路と、
前記バルブアセンブリの前記バルブ本体に対する前記リリーフバルブ部材の位置を制御し、それにより、前記開位置と前記閉位置との間での前記主バルブシートに対する前記バルブアセンブリの動きを制御するための制御手段と
を含むバルブ装置。
【請求項２】
前記バルブアセンブリの前記バルブ本体は、バネ状／弾性付勢手段、クリックオン取り付け、ネジ、接着剤、熱溶着、超音波溶接、または、任意の他の保持手段のうちの１つもしくは組み合わせによって互いに対して結合され、もしくは所望の位置に保たれる１つ以上の構成要素から形成される請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記バネ状／弾性付勢手段は、信号および／または電力を供給して前記制御手段を作動させるためにも使用される請求項２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記バルブアセンブリの一体部分となることができ、または一体部分となることができず、前記バルブアセンブリの前記バルブ本体に対する前記リリーフバルブ部材の動きを起こさせることができる電気的制御手段、機械的制御手段、電磁制御手段、または、他の制御手段のうちの任意の１つもしくは組み合わせを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記リリーフバルブ部材は、前記リリーフバルブ部材を前記第１の位置または前記第２の位置へ常時付勢するなどのために少なくとも一部が弾性材料から形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項６】
前記リリーフバルブ部材が通常は前記第２の「閉」位置へ付勢され、また、前記バルブを開放するべく、前記制御手段が作動されて、前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口への流体の流れを引き起こすように前記リリーフバルブ部材が前記リリーフバルブシートから離れるように移動され、それにより、前記流れが引き起こされると、流体圧の変化により、前記バルブアセンブリが前記バルブシートから離間するように移動して、前記バルブが開放され、流体が前記流体注入口から前記流体排出口へ流れることができる請求項５に記載のバルブ装置。
【請求項７】
前記リリーフバルブ部材が通常は前記第１の「開」位置へ付勢され、また、前記バルブを閉じるべく、前記制御手段が作動されて、前記リリーフ注入口から前記リリーフ排出口への流体の流れを妨げるように前記リリーフバルブ部材が前記リリーフバルブシートへ向けて移動され、それにより、前記流れが妨げられると、流体圧の変化により、前記バルブアセンブリが前記バルブシートに抗して移動して、前記バルブが閉じられ、前記流体注入口から前記流体排出口への流体の流れが妨げられる請求項５に記載のバルブ装置。
【請求項８】
前記リリーフバルブ部材は、弾性材料から形成される少なくとも１つの突出部、好ましくは複数の突出部を含み、突出部は、前記バルブアセンブリの前記バルブ本体と接触するように延在して、前記リリーフバルブ部材を前記バルブ本体に対して付勢する請求項５〜７のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項９】
前記流体通路内での流体の流れを制限するとともに塵埃または同様の粒子が進入して前記流体通路に入るのをほぼ防止するために前記流体通路内に設けられる流体制御要素を更に含み、また、そのような進入があったとしても、前記通路内での前記流量制御要素の相対的な動きがそのような粒子を前記通路内から排出するように動作する請求項１〜８のいずれか１項に記載のバルブ装置。
【請求項１０】
バルブ装置構造であって、
前記バルブ装置が開位置にあるときに流体が流通できる開口を形成するバルブシートと、
前記バルブシートから少なくとも部分的に変位される開位置と、前記開口を通じた流体の流れを妨げるために前記バルブシートに当接する閉位置との間を、前記バルブシートに対して移動するようになっているバルブ部材と、
を含み、
前記バルブシートの少なくとも先端は、（前記バルブシートと前記バルブ部材との間のシールを向上させるために）前記バルブシートの少なくとも何らかの圧縮または変形を可能にする弾性材料から形成されることを特徴とするバルブ装置構造。
【請求項１１】
前記バルブシートに対する前記バルブ部材の動きは、並進動作、回転動作、摺動回動動作、軸方向動作、または、他の方向の動作のうちの任意の１つもしくは組み合わせである請求項１０に記載のバルブ装置。
【請求項１２】
バルブシートから離間される第１の位置と、前記バルブシートに当接する第２の位置との間で移動可能にバルブ本体内に収容されるようになっているバルブ要素であって、
弾性材料から形成される少なくとも１つの突出部、好ましくは複数の突出部を含み、前記突出部は延びて前記バルブ本体と接触して、前記バルブ要素を前記第１の位置または前記第２の位置の少なくとも一方へ向けて前記バルブ本体に対して付勢するバルブ要素。
【国際調査報告】
2011511909.tif 000023
2011511909.tif 000024
2011511909.tif 000025
2011511909.tif 000026
2011511909.tif 000027