(57)【要約】【課題】もっと小形であり、および／またはもっと簡単にメンテナンスすることができ、および／または構造および／または操作において複雑さの程度がより少なく、および／または改善された性能特性を示し、および／または改善された信頼性を示す空気圧レギュレータを提供する。【解決手段】本発明は単一ステージレギュレータ（１）を提供する。単一ステージレギュレータ（１）は、カートリッジボディ（３）、主レギュレータボディ（３１）およびレギュレータキャップ（５３）を含む３個の主要部品で構成される。加圧された空気は、高圧入力開口部（１１）から取り込まれ、高圧チャンバー（６１）と低圧チャンバー（５９）を通り、低圧ポート（５７）から圧縮空気を使う装置に供給される。調節ノブ（５５）を操作して調節器（または内部ピストン）（４９）のピストン（３７）内における位置を調整することにより、出力される空気／ガスの圧力を調整できる。【選択図】図１
2011518361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧シリンダにねじ込むための第１の端と、主レギュレータボディにねじ込むための第２の端とを含み、前記第１の端が高圧シリンダとガスの流れを交換するための高圧入力開口部を有し、前記第２の端がレギュレータシートを保持するためのレギュレータシート開口部を有し、さらに、前記レギュレータシート開口部と前記高圧入力開口部の間に配置された中央開口部と、前記中央開口部の中に座らされて配置される付勢機構と、前記レギュレータシート開口部の中に配置され、中央部にスルーホールを有するレギュレータシートと、一部分は前記中央開口部の中に配置され、前記付勢機構と前記レギュレータシートの間に挟まれるレギュレータピンと、前記レギュレータシートのスルーホールを通って配置され、当該スルーホールを通って軸方向に沿って両方向に付勢可能である前記レギュレータピンの第１の端と、前記付勢機構が前記レギュレータピンに対して反対方向に付勢する力を加えるように前記付勢機構と接触する前記レギュレータピンの第２の端とを含むカートリッジボディと、
前記カートリッジボディをねじ込むためのカートリッジチャンバーと、前記カートリッジチャンバーとガスが流れるように接続され、前記カートリッジチャンバーから軸方向に離れたピストン開口部とを含む主レギュレータボディと、
少なくとも部分的に前記ピストン開口部内に配置され、当該ピストン開口部内で軸方向に移動可能であり、第１の外径を持つ第１の部分と前記第１の外径よりも小さい第２の外径を持つ第２の部分とを含む縦長のボディと、前記第１の部分と前記第２の部分の接続部の近くに横方向に広がる肩部と、軸方向に沿って適切な位置に調節可能な調節機構を保持するための中央開口部とを持つピストンと、
軸方向に沿って前記ピストンの前記第２の部分に配置され、前記肩部と力を伝達できるように接触する複数のベルビル型スプリングと、
を備え、
前記主レギュレータボディは、さらに、レギュレータキャップにねじ込まれる上側ねじ部を有し、前記レギュレータキャップは、前記主レギュレータボディがねじ込まれている時に、前記ベルビル型スプリングを含み、前記肩部に対して力を伝達できるように前記ベルビル型スプリングに接触し、
さらに、
前記調節機構に接続されており、前記ピストン内で軸方向に沿って前記調節機構を両方向に選択的に動かし、従って選択された軸方向の位置において前記レギュレータピンの第１の端に対して前記調節機構のピンシート部分を選択的に付勢するように調節可能である調節ノブと、
前記主レギュレータボディに配置されており、低圧チャンバーとガスの流れを交換することができる低圧ポートと、
を備え、
前記低圧チャンバーは、さらに、高圧チャンバーと選択的にガスの流れを交換することができ、
前記高圧チャンバーは、前記カートリッジボディの第２の端に隣接して配置され、または当該第２の端に一部が形成され、
前記低圧チャンバーは、前記レギュレータシートによって前記高圧チャンバーから流体／ガスの流れを分離され、
前記レギュレータピンは、軸方向に沿って両方向に移動可能であり、前記高圧チャンバーと前記低圧チャンバーの間で前記レギュレータシートのスルーホールを経由して流れるガスを通し、または止め、
前記カートリッジボディと、前記主レギュレータボディと、前記ピストンと、前記低圧チャンバーと、前記高圧チャンバーとが、お互いに対して各々ほぼ同軸上に並ぶ、
ことを特徴とするレギュレータ。
【請求項２】
前記高圧入力開口部と、前記中央開口部と、前記高圧チャンバーとが、前記低圧チャンバーへのガスの流れの通路を構成することを特徴とする請求項１に記載のレギュレータ。
【請求項３】
前記高圧入力開口部は、前記ピストンの長手方向の軸に対してほぼ軸上に配置されることを特徴とする請求項２に記載のレギュレータ。
【請求項４】
前記低圧チャンバーは、前記ピストン開口部の少なくとも１つの表面と前記ピストンの第１の部分の少なくとも１つの表面との間に空間を構成することを特徴とする請求項３に記載のレギュレータ。
【請求項５】
前記高圧チャンバーと前記低圧チャンバーの間のガスの流れのために前記高圧チャンバーと前記低圧チャンバーをガスが流れるように接続する首またはくびれを備えることを特徴とする請求項４に記載のレギュレータ。
【請求項６】
前記レギュレータピンの第１の端が、前記首またはくびれを通って前記低圧チャンバーの中に延び、前記調節機構の第１の端と接触することを特徴とする請求項５に記載のレギュレータ。
【請求項７】
前記調節ノブの操作が、前記ピストンにおける前記ベルビル型スプリングの圧力を調節することを特徴とする請求項６に記載のレギュレータ。
【請求項８】
前記低圧ポートから出力するための前記低圧チャンバーに含まれる圧力を表示するために前記低圧ポートとガスの流れを交換している状態で表示計測器を接続する計測器ポートを備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のレギュレータ。
【請求項９】
前記レギュレータが加圧された高圧シリンダに取り付けられている間に、前記高圧シリンダを実質的に減圧せずに前記レギュレータキャップを取り除くことができることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレギュレータ。
【請求項１０】
前記ベルビル型スプリングを選択的に取り除いて、他のタイプ、あるいは他のスプリングバイアスまたはストレングスレイティングのスプリングと取替え、望ましい選択されたエンドユースに従ってレギュレータのｐｓｉ出力を変えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のレギュレータ。
【請求項１１】
変更可能な前記ｐｓｉ出力は、最大出力、所定の範囲のｐｓｉ出力、最小ｐｓｉ出力、またはここにリストされる出力変数の組み合わせから成るグループから選択されることを特徴とする請求項１０に記載のレギュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年１２月４日に出願された米国特許仮出願第６０／９９２，３２９号について優先権の利益を有し、この出願全体を参照によりここに含める。さらに、本出願は、以下の特許と特許出願の全体を参照によりここに含める。：
発明の名称が「軽量で携帯可能な空気／ガス動力源を用いるための装置および方法」であり、２００２年６月２８日に出願された米国特許出願第１０／１８６，０８６号。この出願は、２００５年８月２３日に米国特許第６，９３２，１２８号として登録された。；
発明の名称が「清潔で乾燥した高圧圧縮空気／ガスを生産し、充填するための携帯可能な装置および方法」であり、２００６年３月８日に出願された米国特許仮出願第６０／７８０，２３６号。；
発明の名称が「携帯可能な空気圧動力供給・圧縮システムおよびその方法」であり、２００６年６月９日に出願された米国特許出願第１１／４４９，７７２号。この出願は係属中である。；
発明の名称が「携帯可能な空気／ガスコンプレッサー」であり、２００６年６月９日に出願された米国特許出願第１１／４５０，０４１号。この出願は係属中である。；
発明の名称が「空気圧レギュレータアセンブリ、動力供給システムおよびそれらの使用方法」であり、２００７年１０月３日に出願された米国特許仮出願第６０／９７７，３７４号。；
発明の名称が「レギュレータ、動力供給システムおよびそれらの使用方法」であり、２００７年１２月２６日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０７／８８８６５号。この出願は係属中である。；および、
発明の名称が「レギュレータ、動力供給システムおよびそれらの使用方法」であり、２００８年１０月３日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０８／７８８６８号。この出願は係属中である。
【０００２】
本発明は、携帯可能な空気圧動力供給システムを備えたレギュレータ、その部品、および／またはそれらの組み合わせに関する。さらに、本発明は、レギュレータおよび／または空気圧動力供給システムの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
きわめて多種の装置および同様のものが、何世紀にも亘って開発され、技術文明の発展の間現代まで発達してきた多数の建設および製造技術を対象に扱われてきた。例えば、建設業等の１つの産業において、数十もの異なる装置が１つの建設現場で用いられうる。特に、利用されるこのような装置の数は、より複雑化する現代の建造物の開発が引き続く大工的なおよび他の建築的な技術、の種々の特殊性および副次的特殊性のため増大してきた。
【０００４】
現代の装置の発達を通して、装置操作の自動化、主に、装置の動作速度改善および装置操作者の疲労の軽減によって仕事の効率を改善することに、実質的な努力がなされてきた。ここ数十年、このような自動化に向けた努力は、空気圧装置を動力源とするコンプレッサーまたは電動の装置の開発または発達に、典型的に向けられてきた。これに関して、これらの効率が改善され、自動化された装置の使用が日常化したため、空気圧くぎ打ち機または電動ドリルを建築作業の現場で利用できない場合、作業員は四苦八苦させられる。それにもかかわらず、従来の空気圧または電動の装置は、種々の不便性または欠点を有していた。
【０００５】
例えば、ホースで直接コンプレッサーに接続される、または電気コードを介して電気プラグに接続される空気圧動力装置または電動装置は、これらの各動力源への接続のために携帯性または移動性が制限を受けていた（例えば、これらの携帯性はホース若しくはコードの長さによって制限され、および／または、これらは例えば持って梯子を上ることが困難であるかまたは安全に登れないことがありえた。）。さらに、コードまたはホースが長い程、全体的に重くなり、これらのホースまたはコードが絡む、または安全上の問題（例えば、つまずきの危険）として働く可能性を増大させる。バッテリー駆動の装置はこれらの短所の内のいくつかを解消するが、これらの装置はその増大する重量およびバッテリーの有限な充電量に依存する信頼性等としての短所による負担がある（および、例えば、バッテリーが切れた後に、充電のために待たなければならない、または更なる使用可能なバッテリーを持っていなければならない）。
【０００６】
本発明の発明者は、発明の名称が「軽量で携帯可能な空気／ガス動力源を用いるための装置および方法」である彼の米国特許第６，９３２，１２８号の中で、少なくとも一部分において上記問題と欠点に対処した。本発明は、一部分において、‘１２８特許で開示される装置と方法を更に改善し、また、‘１２８特許で具体的に開示される技術の方向には必ずしも関係ない他の改善を与えることを意図する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
当技術分野では様々なタイプのレギュレータが存在するけれども、この点において、現在のレギュレータのデザインの改善が望まれる。例えば、もっと小形であり、および／またはもっと簡単にメンテナンスすることができ、および／または構造および／または操作において複雑さの程度がより少なく、および／または改善された性能特性を示し、および／または改善された信頼性を示すレギュレータが望まれる。
【０００８】
上記を考慮すると、当技術分野において、上記の１つ以上または他の欠点を克服するか、または少なくとも改善する装置および／またはシステムおよび／または方法に対する必要性が存在することは明白である。この必要性、およびいったん上記開示が与えられると当業者に明らかになるであろう当技術分野における他の必要性を満たすことが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一般的に言えば、本発明は、１つの態様において改善されたレギュレータおよび／またはその部品を提供することによって当技術分野における上記必要性に対処する。いくつかの実施形態において、本発明は単一ステージレギュレータを提供し、それは大きさおよび／または容易さおよび／または製造費および／または構造および／または性能および／または信頼性の改善を示す。他の実施形態において、本発明はここに記載されるレギュレータ（および／またはその部品）を用いる携帯可能な動力供給装置を提供する。
【００１０】
いくつかの（制限のない）実施形態において、
高圧シリンダにねじ込むための第１の端と、主レギュレータボディにねじ込むための第２の端とを含み、カートリッジボディの前記第１の端が高圧シリンダとガスの流れを交換するための高圧入力開口部を有し、カートリッジボディの前記第２の端がレギュレータシートを保持するためのレギュレータシート開口部を有し、さらに、前記レギュレータシート開口部と前記高圧入力開口部の間に配置された中央開口部と、前記中央開口部の中に座らされて配置される付勢機構と、前記レギュレータシート開口部の中に配置され、中央部にスルーホールを有するレギュレータシートと、一部分は前記中央開口部の中に配置され、前記付勢機構と前記レギュレータシートの間に挟まれるレギュレータピンと、前記レギュレータシートのスルーホールを通って配置され、当該スルーホールを通って軸方向に沿って両方向に付勢可能である前記レギュレータピンの第１の端と、前記付勢機構が前記レギュレータピンに対して反対方向に付勢する力を加えるように前記付勢機構と接触する前記レギュレータピンの第２の端とを含むカートリッジボディと、
前記カートリッジボディをねじ込むためのカートリッジチャンバーと、前記カートリッジチャンバーとガスが流れるように接続され、前記カートリッジチャンバーから軸方向に離れたピストン開口部とを含む主レギュレータボディと、
少なくとも部分的に前記ピストン開口部内に配置され、当該ピストン開口部内で軸方向に移動可能であり、第１の外径を持つ第１の部分と前記第１の外径よりも小さい第２の外径を持つ第２の部分とを含む縦長のボディと、前記第１の部分と前記第２の部分の接続部の近くに横方向に広がる肩部と、軸方向に沿って適切な位置に調節可能な調節機構を保持するための中央開口部とを持つピストンと、
軸方向に沿って前記ピストンの前記第２の部分に配置され、前記肩部と力を伝達できるように接触する複数のベルビル型スプリング（明細書全体にわたってベルビル型スプリングが議論されるけれども、そのようなタイプのスプリングを必要とするのではなく、もちろん他の付勢機構またはタイプのスプリングを用いてもよい。）と、
を備え、
前記主レギュレータボディは、さらに、レギュレータキャップにねじ込まれる上側ねじ部を有し、前記レギュレータキャップは、前記主レギュレータボディがねじ込まれている時に、レギュレータ内に前記ベルビル型スプリングを含み、前記肩部に対して力を伝達できるように前記ベルビル型スプリングに接触し、
さらに、
前記調節機構に接続されており、前記ピストン内で軸方向に沿って前記調節機構を両方向に選択的に動かすように調節可能である調節ノブと、
前記主レギュレータボディに配置されており、レギュレータの低圧チャンバーと選択的にガスの流れを交換することができる低圧ポートと、
を備え、
レギュレータの前記低圧チャンバーは、さらに、高圧チャンバーと選択的にガスの流れを交換することができ、
前記高圧チャンバーは、前記カートリッジボディの第２の端に隣接して配置され、または当該第２の端に一部が形成され、
前記低圧チャンバーは、前記レギュレータシートによって前記高圧チャンバーから流体の流れ（ガスの流れ）を分離され、
前記レギュレータピンは、軸方向に沿って両方向に移動可能であり、前記高圧チャンバーと前記低圧チャンバーの間で前記レギュレータシートのスルーホールを経由して流れるガスを通し、または止める、
ことを特徴とするレギュレータが与えられる。
【００１１】
他の制限のない実施形態において、
高圧シリンダにねじ込むための第１の端と、主レギュレータボディにねじ込むための第２の端とを含み、カートリッジボディの前記第１の端が高圧シリンダとガスの流れを交換するための高圧入力開口部を有し、カートリッジボディの前記第２の端がレギュレータシートを保持するためのレギュレータシート開口部を有し、さらに、前記レギュレータシート開口部と前記高圧入力開口部の間に配置された中央開口部と、前記中央開口部の中に座らされて配置される付勢機構と、前記レギュレータシート開口部の中に配置され、中央部にスルーホールを有するレギュレータシートと、一部分は前記中央開口部の中に配置され、前記付勢機構と前記レギュレータシートの間に挟まれるレギュレータピンと、前記レギュレータシートのスルーホールを通って配置され、当該スルーホールを通って軸方向に沿って両方向に付勢可能である前記レギュレータピンの第１の端と、前記付勢機構が前記レギュレータピンに対して反対方向に付勢する力を加えるように前記付勢機構と接触する前記レギュレータピンの第２の端とを含むカートリッジボディと、
前記カートリッジボディをねじ込むためのカートリッジチャンバーと、前記カートリッジチャンバーとガスが流れるように接続され、前記カートリッジチャンバーから軸方向に離れたピストン開口部とを含む主レギュレータボディと、
少なくとも部分的に前記ピストン開口部内に配置され、当該ピストン開口部内で軸方向に移動可能であり、第１の外径を持つ第１の部分と前記第１の外径よりも小さい第２の外径を持つ第２の部分とを含む縦長のボディと、前記第１の部分と前記第２の部分の接続部の近くに横方向に広がる肩部と、軸方向に沿って適切な位置に調節可能な調節機構を保持するための中央開口部とを持つピストンと、
軸方向に沿って前記ピストンの前記第２の部分に配置され、前記肩部と力を伝達できるように接触する複数のベルビル型スプリングと、
を備え、
前記主レギュレータボディは、さらに、レギュレータキャップにねじ込まれる上側ねじ部を有し、前記レギュレータキャップは、前記主レギュレータボディがねじ込まれている時に、レギュレータ内に前記ベルビル型スプリングを含み、前記肩部に対して力を伝達できるように前記ベルビル型スプリングに接触し、
さらに、
前記調節機構に接続されており、前記ピストン内で軸方向に沿って前記調節機構を両方向に選択的に動かし、従って選択された軸方向の位置において前記レギュレータピンの第１の端に対して前記調節機構のピンシート部分を選択的に付勢するように調節可能である調節ノブと、
前記主レギュレータボディに配置されており、レギュレータの低圧チャンバーとガスの流れを交換することができる低圧ポートと、
を備え、
レギュレータの前記低圧チャンバーは、さらに、高圧チャンバーと選択的にガスの流れを交換することができ、
前記高圧チャンバーは、前記カートリッジボディの第２の端に隣接して配置され、または当該第２の端に一部が形成され、
前記低圧チャンバーは、前記レギュレータシートによって前記高圧チャンバーから流体／ガスの流れを分離され、
前記レギュレータピンは、軸方向に沿って両方向に移動可能であり、前記高圧チャンバーと前記低圧チャンバーの間で前記レギュレータシートのスルーホールを経由して流れるガスを通し、または止め、
前記カートリッジボディと、前記主レギュレータボディと、前記ピストンと、前記低圧チャンバーと、前記高圧チャンバーとが、お互いに対して各々ほぼ同軸上に並ぶ、
ことを特徴とするレギュレータが与えられる。
【００１２】
いくつかの制限のない実施形態において、前記高圧入力開口部と、前記中央開口部と、前記高圧チャンバーとが、前記低圧チャンバーへのガスの流れの通路を構成する。いくつかの他の実施形態において、前記高圧入力開口部は、前記ピストンの長手方向の軸に対してほぼ軸上に配置される。
【００１３】
いくつかの制限のない実施形態において、前記低圧チャンバーは、前記ピストン開口部の少なくとも１つの表面と前記ピストンの第１の部分の少なくとも１つの表面との間に空間を構成する。制限のない他のまたは同一の実施形態において、レギュレータは、さらに、前記高圧チャンバーと前記低圧チャンバーの間のガスの流れのために前記高圧チャンバーと前記低圧チャンバーをガスが流れるように接続する首またはくびれを備える。さらに制限のない他の実施形態において、前記レギュレータピンの第１の端が、前記首またはくびれを通って前記低圧チャンバーの中に延び、前記調節機構の第１の端と接触する。任意的に、そのようなまたは他の制限のない実施形態において、前記調節ノブの操作が、前記ピストンにおける前記ベルビル型スプリングの圧力を調節する。
【００１４】
任意的に、上述した実施形態のいずれか１つまたは組み合わせにおいて、前記低圧ポートから出力するための前記低圧チャンバーに含まれる圧力を表示するために前記低圧ポートとガスの流れを交換している状態で表示計測器を接続する計測器ポートを備えてもよい。同一のまたは他の実施形態において、高圧計測器ポートがさらに与えられる。
【００１５】
望まれるならば、上述した実施形態のいずれか１つまたは組み合わせにおいて、前記レギュレータが加圧された高圧シリンダに取り付けられている間に、前記高圧シリンダを実質的に減圧せずに前記レギュレータキャップを取り除くことができるようにレギュレータが設計される（例えば、そのような実施形態において、レギュレータキャップが取り除かれるとき、レギュレータピンは自動的にレギュレータシートを塞ぎ、高圧側から低圧側への空気の流れを止める。）。少なくとも１つのそのような実施形態において、付勢機構またはベルビル型スプリングは、取り除かれ、スプリングまたは他のタイプの付勢機構と取り替えられることができる。取り替えられるものは、異なるスプリング値または付勢力を持ち、（レギュレータが高圧シリンダから取り除かれること、または高圧シリンダが枯渇することを必要とせずに）レギュレータの出力特性、例えばｐｓｉ出力特性を変える。別のレギュレータキャップまたはボディのデザインを持ったいくつかの他の熟慮された例において、それでもなお、ベルビル型スプリング（もちろん他のタイプのスプリングが使われてもよい。）を選択的に取り除いて、他のタイプ、あるいは他のスプリングバイアスまたはストレングスレイティングのスプリングと取替え、望ましい選択されたエンドユースに従ってレギュレータのｐｓｉ出力を変えるようにレギュレータは設計される。例えば、そのようなレギュレータは、簡素なスプリングパック（または付勢機構パック）の取替えによって０−１５０ｐｓｉ出力と０−３００ｐｓｉ出力（実際には、通常１５０−３００ｐｓｉ出力）の間で切り替えることができるように変更されてよい。これは、バスケットボールやサッカーボールのようなスポーツボールを膨らませることからインパクトレンチへの動力供給や緊急リフトバッグの操作等のようなもっと高圧の応用まで及ぶさまざまなタイプのエンドユースのために（例えば、携帯可能な動力供給システムの部品として）そのようなレギュレータを使うことが望まれるという少なくとも１つの点において重要である。いくつかの望ましい実施形態において（特に上述したような、あるいはそれらの組み合わせまたはサブコンビネーションにおいて）、（上述した実施形態のいずれかで）変更可能な前記ｐｓｉ出力は、最大ｐｓｉ出力、所定の範囲のｐｓｉ出力、最小ｐｓｉ出力、またはここにリストされる出力変数の組み合わせを含むグループから選択される。
【００１６】
ここで熟考されるレギュレータのいくつかの実施形態において、他に類を見ないほど組立と修理が容易な単一ステージレギュレータの構成が得られる。そのような実施形態において、カートリッジボディ（ここで説明される構成例）、レギュレータピン、レギュレータシート、および付勢機構（例えば、スプリング）の組み合わせで構成されるカートリッジアセンブリが内蔵式の取り外し可能なモジュールとして組み立てられる。そのようなレギュレータの構成例におけるそのようなモジュールの使用は、レギュレータのメンテナンスおよび／または修理を簡単にすることに役立つと同時に、または選択的に、製造を簡単にすること、および／または信頼性を上げることに役立つ。さらに、ここに記載される長所を選択するかまたは組み合わせると、もっと小形のレギュレータの構成が得られる（例えば、これは、消火への応用やもつれることが懸念される他の状況等における思わぬ障害を避けるために重要である。）。
【００１７】
さまざまな実施形態において、レギュレータは持ち運びできる小形容器のような加圧された空気の供給源に接続するために設計される。そのような実施形態において、小形容器は望ましくはユーザが持ち運ぶために十分に小さく、多数の圧縮空気を使った装置に動作可能なようにつながれたホースにレギュレータを通して接続される。
【００１８】
ここに記載される実施形態のいくつかにおいて、外側のピストン内の内部ピストン（例えば、ピストン調節機構）の長手方向の位置は、（例えば、レギュレータの調節性のために）ユーザが調節可能である。そして、外側の（レギュレータ）ピストン内におけるそのような内部ピストンまたは機構の位置のユーザによる調節のために、レギュレータはさらにピストンアセンブリがレギュレータピンに接触する（レギュレータボディ内における）位置を変えるためのノブ（または他の機械的調節機構）を含む。
【００１９】
さらに、いくつかの実施形態において、レギュレータは、空気入力ポートで少なくとも０−６０００ＰＳＩの間の圧力で空気／ガスを受け入れることが可能であり、そのような空気／ガスの圧力を下げて、空気／ガス出力ポートからそのような空気／ガスを供給する。いくつかの望ましい実施形態では、レギュレータは１５０−３００ＰＳＩの間で選択された圧力で空気／ガス出力ポートから供給する。そして、もっと望ましい実施形態では、レギュレータは０−３００ＰＳＩの間で選択された圧力で空気／ガス出力ポートから供給する。さらに望ましい実施形態では、レギュレータは０−５００ＰＳＩの間で選択された圧力で空気／ガス出力ポートから供給する（例えば、さまざまな望ましい体積供給レートで空気／ガス出力ポートから供給する。）。もっとも望ましい（しかし、まだ制限のない）実施形態において、部品の交換および／または実質的なレギュレータの調節を必要とすることなく、さまざまな広い範囲の圧力と体積が選択され、供給されることができる。いくつかの特に有効な実施形態において、エンドユーズアプリケーションを取り替えるとき、（例えば、たぶん出力圧力ノブ以外に）レギュレータの調節は不要である。
【００２０】
いくつかの実施形態において、空気／ガス出力口は空気圧で動作する装置に空気／ガスホースを用いて接続される。レギュレータはさらに空気充填口を含み、空気充填口はレギュレータに接続された空気タンクを再充填するために例えばタンク（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）またはコンプレッサーに空気ホースを用いて接続可能である。
他の態様では、本発明は、（ａ）ここに記載されるような調節可能なレギュレータ、（ｂ）加圧された空気／ガスタンク、および（ｃ）一端が空気出力口に接続され、他端が空気圧装置に接続されたホースを含む携帯可能な空気圧装置動力供給システムに向けられる。
以下の図面で説明されるような制限のないいくつかの実施形態に関して、本発明のいくつかの例が以下に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るレギュレータの一実施形態の平面図を示す。
【図２】本発明に係るレギュレータの一実施形態の選択可能な分解図を示す。
【図３】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられるカートリッジボディの例の選択可能な平面図を示す。
【図４】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられるレギュレータピンの例の上面図、側面図および底面図を示す。
【図５】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられるレギュレータシートの選択可能な図を示す。
【図６】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられるレギュレータボディの例の平面図を示す。
【図７】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられるピストンの例の複数の上面図、底面図および平面図を示す。
【図８】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられるレギュレータキャップの例の平面図を示す。
【図９】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられるレギュレータ調節器の例の上面図、底面図および側面図を示す。
【図１０】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられる調節ノブの例の複数の図を示す。
【図１１】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられる充填ストラットの例の端面図と側面図を示す。
【図１２】本発明に係るレギュレータのいくつかの実施形態で用いられるレギュレータの充填ポートアダプタの例の複数の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明とその利点をより完全に理解するため、同様の符号が同様の特徴を示す添付図面とともにその種々の図的なおよび非限定的な実施形態についての以下の記述が参照される。
【００２３】
まず、図１と図２は本発明に係るレギュレータの一例の選択可能な実施形態の組み立て図と分解図を示す。この点でこれらの図は一緒に組み立てられ、レギュレータ１の機能部品を格納し、および／または動作可能なように取り囲むカートリッジボディ３、主レギュレータボディ３１およびレギュレータキャップ５３を含む３個の主要部品の組立品で構成されるレギュレータ１を示す。
【００２４】
説明として、カートリッジボディ３の一例は、一般に高圧シリンダ（図１参照）にねじ込むための第１の端５と主レギュレータボディ３１にねじ込むための第２の端７を持つ（望ましくは）単一ボディ構造から成る。この点で、第１の端５は、それが付着する（または取り付けられる）高圧シリンダとガスの流れを交換するための高圧入力開口部１１を含む。カートリッジボディ３は、その反対側、すなわち第２の端７に、レギュレータシート２１を保持するためのレギュレータシート開口部１３を含み、第１の端５と第２の端７の間に、付勢機構１９（例えば、通常のコイルスプリングまたは他の適切な機構）のためのシートとしての役割を果たすとともに高圧入力開口部１１とレギュレータシート開口部１３の間でガスの流れを交換するためにそれらを接続する中央開口部１７を含む。さらに、図示するように、中央開口部１７は（その周囲に空気／ガスが流れるように六角形状に形作られた；図４ａ、図４ｂおよび図４ｃ参照）レギュレータピン２５の一部を格納する。レギュレータピン２５は（先端を含む、または備える）狭く細長い第１の端２７を持ち、この第１の端２７はレギュレータシート２１（それ自身がレギュレータシート開口部１３に圧入される）の中央開口部に通常差し込まれる。レギュレータピン２５の反対側、すなわち第２の端は、図に示すように、付勢機構１９（例えば、コイルスプリング）と付勢接触する。この点で、レギュレータピン２５はレギュレータの動作中にカートリッジ３の中で上方向と下方向の両方向に動くことができ、レギュレータピン２５の円錐状の、すなわち広い部分がレギュレータシート２１の開口部２３とかみ合う方向に動き、またはかみ合わない方向に動くとき、そのようなレギュレータピン２５はレギュレータシート２１の開口部２３を効果的に開閉することによって（例えば、空気／ガス通路を選択的、物理的に塞ぐことによって）、レギュレータの低圧側へのガス経路を開け締めするように作動する。
【００２５】
図１に最もよく示されるように、（例えば、レギュレータピン、スプリングおよびレギュレータシートを格納するカートリッジボディを含む）カートリッジアセンブリ全体は、必要な密封を得る、または達成するために適切な場所にＯリングを用いて単純にねじ込むことによって主レギュレータボディ３１に接続する（ここで、雄であろうと雌であろうとねじ山は図面を通して一般に記号表示”Ｔ”により参照される。同様に、効率化の目的のためにＯリングは図面を通して一般にラベル”Ｏ”を使って指定される。）。
【００２６】
主レギュレータボディへのカートリッジの接続部の反対側で（望ましくは主レギュレータボディと軸アライメントで）、ピストン３７がピストン開口部（またはチャンバー）３５の中に格納される。そのように取り付けられると、低圧チャンバー５９が、（第１の直径ＯＤ１を有する；図７参照）ピストンの第１の端（または部分）３９、およびピストン開口部３５の対向する壁と隣接する壁によって定義される（従って、ピストン３７の位置がレギュレータのピストン開口部３５内で軸方向に変化するにつれて、低圧チャンバーの体積は増加または減少する。）。（第２の直径ＯＤ２を有する；図７参照）反対側の第２の端（または部分）４１で、ピストン３７はそれについてベルビル型スプリング（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ−ｔｙｐｅ  ｓｐｒｉｎｇ）４５（例えば、ステンレススチール）のバンクを配置する。そして、ベルビル型スプリング４５はレギュレータの良い性能特性を達成するために特に効果的であることが分かっている（それにもかかわらず、他のタイプのスプリングまたは付勢機構を用いてもよい。）。図示するように、ベルビル型スプリング４５のバンクの一端はピストン３７の肩４３にはめ込まれ、一方その他端はレギュレータキャップ５３によって包み込まれ、または“捕らえられる”。レギュレータキャップ５３は雄と雌のねじ山をつけられた部分を用いて主レギュレータボディ３１に取り外し可能に取り付けられる。
【００２７】
さらに、ピストン３７は、調節器（調節機構）４９を保持するおよび／またははめ込むための中央開口部４７を持つ。調節器４９は、レギュレータの出力特性を調節するためにピストン３７内の異なる軸方向の位置にねじ込まれることができる。この点で、説明される実施形態において、調節器４９の位置は、ピンまたは他の機構を用いて調節器（または内部ピストン）４９に固定される調節ノブ５５の操作によって調節される（ただし、調節ノブ５５が与えられないならば、ねじ回しや六角レンチのような他の機構によって調節されることができる）。そのような調節器４９の位置を調節することはその有効な長さを変え、従って（狭く細長い第１の端２７で）レギュレータピン２５に対する相対的な付勢を変え、（ピストン３７内に密閉して取り付けるために調節器（または内部ピストン）４９の直径について使われるＯリングおよびピストン３７と主レギュレータボディ３１の間の密閉のためにピストン３７で使われる少なくとも１個のＯリングとともに）レギュレータの出力特性を調節および／または調整する。この点において、調節器（または内部ピストン）４９は（戻り止め領域を持ち、図９に最もよく示される）ピンシート“ＰＳ”を含み、レギュレータが組み立てられると、ピンシート“ＰＳ”は、（ピストン３７に対するベルビル型スプリング４５の付勢力によって補助されて）狭く細長い第１の端２７を介してレギュレータピン２５を付勢する。同様に、レギュレータピン２５は付勢機構（またはスプリング）１９によって反対方向に付勢される。この構成を持つと、当然ながら、レギュレータ動作の間に、およびレギュレータ動作の一部として内部システム圧力とスプリング値の関数として、ピストン３７がピストン開口部（またはピストンチャンバー）３５内で軸方向に前後に動くことが分かる。さらに、（内部システムの空気／ガス圧力に関連して）付勢機構（またはスプリング）１９とベルビル型スプリング４５によって与えられるスプリングによる反対方向の付勢力の“バランス”を変えるために、（ピストン３７内で）調節器（または内部ピストン）４９の軸方向の位置を調節できることが分かる。この点において、調節器（または内部ピストン）４９の軸方向の位置を調節することは、レギュレータの動作中に、移動するまたはレギュレータシート２１を通り過ぎる空気／ガスの体積および／または圧力を望まれるように調整または調節することを可能にする（図７と図９はピストン３７と調節器（または内部ピストン）４９のもっと詳細な図である。）。
【００２８】
また、図１と図２に示すように、例えば、低圧ホースが取り付けられる低圧ポート（または出力ポート）５７が与えられる（低圧ポート（または出力ポート）５７は、低圧チャンバー（または出力チャンバー）５９と空気／ガスを交換する。）。この点において、本実施形態では、例えば、空気／ガスホースに接続するための（例えば、同様に圧縮空気を使った装置に接続するための）クイック接続／開放タイプの結合器を取り付けるためのねじ山がついた壁を備えた低圧ポート（または出力ポート）５７が与えられる。そのような実施形態または関連する実施形態において、例えば米国特許第６，９３２，１２８号明細書に開示されるような携帯可能な動力装置のために使用するための携帯可能な空気動力供給システムの部品として（例えば、取り付けられるコンプレッサーを用いる代わりに）上述したレギュレータを使ってもよい。
【００２９】
（可能であり、予期される他の位置が必ずあるが、図１に示される実施形態では、）レギュレータボディにおいて充填ポート６３が低圧ポート５７より下に配置されている。（高圧チャンバー６１を高圧空気／ガス供給源に接続することによって）高圧チャンバー６１に接続される空気／ガス通路を用いて、高圧シリンダを（例えば、およそ６０００ｐｓｉまで）動作に役立つ圧力に充填することに使用するために、そのようなポート（充填ポート６３）は充填ストラット（ｓｔｒｕｔ）６５および充填ポートアダプタ６７（図１１と図１２参照）とつながることができる。そのような充填通路または充填機構は、充填ポートアダプタ６７にねじ込んで接続するためのねじ山Ｔを有する充填ポート口（またはチャンバー口）６４を含む。同様に、充填ポートアダプタ６７は、使用中と充填動作中にそれぞれＯリングによって選択的に密封され、密封を解除される充填ストラット（またはポペット弁）６５から成る一方向バルブタイプアセンブリを含む。さらに、レギュレータ１は、オプションとして（例えば、それぞれタンク圧力と出力圧力を表示するために）それぞれＨＰＧとＬＰＧ（図２参照）に高圧計測器と低圧計測器の両方を接続するためのポートを含む。
【００３０】
高圧入力開口部１１が（例えば、接続された高圧空気／ガスシリンダに含まれるような）加圧された空気／ガスの供給源と空気／ガスの流れを交換するように、動作中に、レギュレータ１は望ましくは携帯可能な高圧空気／ガスシリンダに取り付けられる。そのようにシリンダに取り付けられ、（そして、例えばレギュレータがその他の点では正しく調節され、または調整され、）更に、レギュレータの内部チャンバーまたはポート（それぞれ高圧チャンバー６１と低圧チャンバー５９）が加圧されるとき、付勢機構（スプリング）１９はレギュレータシート２１に対してレギュレータピン２５を正常に付勢するであろう（従って、レギュレータシートで空気／ガスの交換または流れを遮断するであろう）。けれども、圧縮空気を使う装置の使用中のように、低圧チャンバー５９から空気／ガスが抜けて圧力が低下するとき（例えば、ホースを用いて低圧ポート５７から空気が抜かれるとき、）、低圧チャンバーの内部圧力の対応する降下はピストン３７の第１の端３９に対する付勢圧力を軽減し、従ってベルビル型スプリング４５が付勢機構（またはスプリング）１９の反対側への付勢圧力に打ち勝つことを可能にする。結果として、レギュレータピン２５はレギュレータシート２１から軸方向に引き離され、従って加圧された空気が（レギュレータシート２１の開口部２３を通って）高圧チャンバー６１から低圧チャンバー５９に再び入ることが可能になる。低圧チャンバー５９の中で圧力のしきい量が回復した後、ピストン面（ピストンの第１の端３９）に対して空気／ガスの力が働き、ピストンアセンブリはベルビル型スプリング４５の力に逆らって後退するように強いられ、（内部空気圧の補助で）付勢機構（またはスプリング）１９がそのようなベルビル型スプリング４５の力に打ち勝ち、レギュラーピン２５がレギュレータシート２１に再び座り、従って（低圧チャンバー５９と高圧チャンバー６１の間でレギュレータシート２１の開口部２３において空気の通路を物理的に塞ぐことによって）低圧チャンバー５９と高圧チャンバー６１の間で空気／ガスの交換を止めることを可能とする。
【００３１】
特に、ここで簡潔に議論するように、低圧チャンバー５９で得られるまたは低圧チャンバー５９に与えられる（従って、装置に動力を供給するために例えば低圧ポート（出力ポート）５７で与えられる）空気圧の量がユーザに選択可能となるように調節ノブ５５（または他の適切な機構）が与えられる。特に、（例えば、特定のｐｓｉ動作の必要条件を持つ）選択された圧縮空気を使った装置での使用、または他の圧縮空気を使った装置のために望ましい出力圧力をユーザが選ぶことができるようにこの特徴が利用できる。この目的に役立つように、説明される実施形態のようなレギュレータのいくつかの実施形態では、正確で素早い出力圧力の選択を可能にするために圧力計測器（実際の計測器は示されていない）を接続するためのポート／通路１１１が与えられる。さらに具体的には、調節器（内部ピストン）４９の軸方向の位置を調節することは、（要望通り）より多いまたはより少ない圧力および／または体積の空気／ガスが（開口部２３を通って）レギュレータシート２１を通りすぎることができるように、（レギュレータピン２５の狭く細長い第１の端２７、従って付勢機構（スプリング）１９に逆らってより大きいまたはより小さい範囲でピンシート“ＰＳ”を付勢することによって）付勢機構（スプリング）１９とベルビル型スプリング４５によって与えられる反対方向の力の相対的なバランス（または差）を変える。特に、これは、それぞれもっと長いまたはもっと短い時間、開口部２３を開状態に有効に保持し、従って供給される圧力および／または体積を調節することによって達成される（例えば、ある程度まで、開口部２３の開状態を長く維持すればするほど、低圧チャンバー５９、従って低圧ポート（出力ポート）５７に供給される空気／ガスの圧力および／または体積が大きくなる。
【００３２】
特にいくつかの実施形態では、選択できる安全上の特徴がレギュレータに追加される。例えば、図２に示されるように、主レギュレータボディ３１にあいた穴である安全開口部ＳＡが与えられる。描かれた位置において、（多分レギュレータシート２１が機能せず、シリンダの完全な高圧がピストン３７を上側に付勢しているので、）レギュレータの危険な高圧のためにピストン３７が特定の距離だけ（主レギュレータボディ３１に対して）上側または外側に進むならば、安全開口部ＳＡが空気にさらされ（通常、ピストン３７に配置されているいくつかの図示されたＯリングが大気を遮断している。）、レギュレータ内に含まれる加圧されたガスが少なくともある程度排出され、従って例えばレギュレータの部品の故障の潜在的な不利な影響を最小化または少なくとも削減する。他の安全上の特徴として、レギュレータ１のいくつかの実施形態は、高圧空気／ガス供給源（または高圧チャンバー６１）を大気にさらすことなしに、（それ自体がねじ込まれ、またはスルーボルトのような他の機械的手段によって主レギュレータボディに接続されている）レギュレータキャップ５３を取り除くことができるように設計される。この点において、そのような実施形態でレギュレータキャップ５３が取り除かれるならば、レギュレータピン２５は（ピン底２９に作用する付勢機構（スプリング）１９によって）レギュレータシート２１に対して自動的に付勢され、（開口部２３を物理的に塞ぐことによって）空気／ガスの通路を遮断する。安全上の利点を与えることに加えて、そのような特徴は、幾つかのレギュレータ部品を修理するために、または高圧の空気／ガス供給源が空になるあるいは減圧されることを必要とせずにベルビル型スプリング４５を取り替えるために、レギュレータキャップを取り除くことを可能にする。さらに追加の安全上の特徴として、開口部７１がカートリッジボディ３の“首”に与えられる（開口部７１は同様に高圧入力開口部１１に接続される。）。そのように配置されると、レギュレータ１が高圧シリンダに取り付けられているとき開口部７１は通常（Ｏリングを用いて）密封されるけれども、ユーザがうっかりして加圧されたシリンダからレギュレータ１を回して外すことを始めるならば、加圧された空気／ガスを比較的に制御された安全な割合で開口部７１から排出することができ、従って（例えば、そのような特徴を用いることなしに高圧の供給源からレギュレータを回して外した場合に比べて）できる限り危険な結果を防ぐことができる。
【００３３】
（ここに記述される他の特徴を全て用いるものであろうとなかろうと）最も好ましい実施形態において、高圧チャンバー、低圧チャンバー、ピストンアセンブリおよびカートリッジアセンブリが各々概して（必ずしも全体にまたは完全にではないが、）お互いに同軸上にそろえられるように、レギュレータ１は特に構成される。そのような構成を備えることはレギュレータの実装スペースまたは外形を最小化し、従って小さなサイズのレギュレータを用いることができる。さらに、（説明され、記載されるように、概してまたは完全に同軸上にそろえられたいくつかのまたは大部分の部品を持った）そのようなレギュレータは単純な形を持ったより小さなレギュレータボディを使うので、帰着するレギュレータは（一般的に）より軽く、例えば、建築中にまたは同様な環境でより邪魔をしない傾向がある。さらにまた、効率化された設計のために、機能しなくなり、壊れ、または維持するための部品がより少なく、レギュレータの部品は製造工程の間にしばしばより容易に（望まれるように）機械加工または鋳造することができる（そして、例えば、従来のレギュレータのデザインに比べてレギュレータボディをより簡単に穴あけまたは穿孔することができる。）。
【００３４】
上記が開示されると、多くの他の特徴、修正および改良が当業者に明らかになるであろう。従って、そのような特徴、修正および改良は、ここに記載された実施形態によって負わされる制限なしに、本発明の一部とみなされる。更に、ここで実施形態を記述または例示するために使われる、いかなる単語、用語、句、特徴、例、実施形態、またはそれらの一部または組み合わせも、もし明白に独自に定義されたものとして、または別の方法で明白に制限として説明されないならば、請求項の用語の通常の意味に反して特許権の範囲を別なふうに決定し、本発明の範囲を狭めることを意図しない。
【図１】
2011518361.tif 000003
【図２】
2011518361.tif 000004
【図３】
2011518361.tif 000005
【図４ａ】
2011518361.tif 000006
【図４ｂ】
2011518361.tif 000007
【図４ｃ】
2011518361.tif 000008
【図５ａ】
2011518361.tif 000009
【図５ｂ】
2011518361.tif 000010
【図６】
2011518361.tif 000011
【図７】
2011518361.tif 000012
【図８】
2011518361.tif 000013
【図９】
2011518361.tif 000014
【図１０】
2011518361.tif 000015
【図１１】
2011518361.tif 000016
【図１２】
2011518361.tif 000017
【国際調査報告】
2011518361.tif 000018
2011518361.tif 000019