(57)【要約】  動物給水バルブ（１０）は、上流端（１８）、下流端（１４）、それらの間に延在する内腔（４２）を有するハウジング（１２）、少なくとも部分的に前記内腔内に位置するバルブ要素（５０）およびバルブアクチュエータ（４６）、および前記バルブ要素の上流の前記内腔内に配設されるプラグ（１１８）を含む。プラグ（１１８）は当該プラグの長さに沿って延在する格子構造（１３２）を含む。バルブ要素（５０）は、前記内腔内に配設されて前記内腔を上流部と下流部に分離するダイアフラムでよい。バルブアクチュエータ（４６）は、ステムヘッド（９８）から下流に延出して前記ハウジングの出口を貫通するステム本体（１００）を備えるステムを有する。前記ダイアフラムは、第一および第二の環状隆起（８８）およびそれらの間に配設される溝（９０）を備える封止表面を含む。前記ステムの下流端にはキャップ（１３６）およびディスク（１４０）を有するステムハット（１３４）が結合される。ディスク（１４０）は、前記出口の上流の箇所で前記ステムから径方向に延出する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流端、下流端、および、内部に形成され、該上流端から該下流端まで延在する縦の内腔を有するハウジング、
少なくとも部分的に前記内腔内に位置するバルブ要素およびバルブアクチュエータ、および
前記バルブ要素の前記上流端で前記内腔内に配設されるプラグであって、前記焼結プラグの長さ方向に延在する格子構造を有するプラグ
を含む動物給水バルブ。
【請求項２】
前記プラグの上流端は前記ハウジングの前記上流端と面一である、請求項１の動物給水バルブ。
【請求項３】
前記格子構造は２０マイクロメートルから１００マイクロメートルまでの大きさを有する細孔を含む、請求項１の動物給水バルブ。
【請求項４】
前記格子構造は５０マイクロメートルの大きさを有する細孔を含む、請求項３の動物給水バルブ。
【請求項５】
前記プラグの前記長さは２〜８ｍｍである、請求項１の動物給水バルブ。
【請求項６】
プラグは焼結金属プラグを含む、請求項５の動物給水バルブ。
【請求項７】
上流端、下流端、および、内部に形成され、該上流端から該下流端まで延在する内腔を有するハウジング、
前記内腔内に配設され、前記内腔を下流部と上流部に分離するダイアフラムであって、
ステムシート、および
封止表面
とを含むダイアフラム、
ステムヘッド、および該ステムヘッドから下流に延出するステム本体を有するステムであって、該ステムヘッドが前記ステムシート内に配設されかつ前記ダイアフラムによって包囲されるステム
を含む動物給水バルブにおいて、
該バルブは、前記ステムの作動により前記封止表面が開放され、前記内腔の前記上流部から前記内腔の前記下流部へ液体が流れることを可能にするように構造的かつ動作的に構成される、動物給水バルブ。
【請求項８】
前記封止表面は、少なくとも第一および第二の環状隆起、および該第一の隆起と該第二の隆起の間に位置する少なくとも一つの環状溝を含み、各隆起が独立して前記内腔の前記下流部から前記内腔の前記上流部を封止することができる、請求項７の動物給水バルブ。
【請求項９】
前記少なくとも第一および第二の環状隆起の幅は前記少なくとも一つの環状溝の幅に等しい、請求項８の動物給水バルブ。
【請求項１０】
前記ダイアフラムは外側カラーおよび内側カラーを含み、前記封止表面は該内側カラーの下流表面上に配設される、請求項７の動物給水バルブ。
【請求項１１】
前記ダイアフラムは、軸方向に該ダイアフラムに貫通形成され、かつ前記外側カラーと前記内側カラーの間で該ダイアフラム周りに円周方向に離間する複数の孔を含む、請求項７の動物給水バルブ。
【請求項１２】
ステムヘッドおよび該ステムヘッドから延出するステム本体を含むように前記ステムを成形すること、および
外側カラー、内側カラー、および前記ステムヘッドの外周縁および内側の軸方向の端部を包囲するステムシートを含むようにダイアフラムを成形すること
を含む、動物給水バルブを形成する方法。
【請求項１３】
前記ダイアフラムを成形することは、少なくとも第一および第二の環状隆起および該第一の隆起と該第二の隆起の間に位置する少なくとも一つの環状溝を備える封止表面を有するように前記内側カラーを成形することを含む、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記ダイアフラムを成形することは、前記ダイアフラム周りに円周方向に離間する複数の孔を形成することを含む、請求項１２の方法。
【請求項１５】
出口、入口、および、内部に形成されかつ該出口から該入口まで延在する内腔を有するハウジング、
前記内腔内に位置するバルブ要素、
前記バルブ要素と協働関係で前記ハウジング内に配設され、前記ハウジングの前記出口を貫通するステム、
前記ステムの下流端に結合されるステムハットであって、キャップ、および前記出口の上流側に隣接する箇所で前記ステムから径方向に延出するディスクを有するステムハット
を含む動物給水バルブ。
【請求項１６】
前記ディスクの直径は前記出口の直径よりも大きい、請求項１５の動物給水バルブ。
【請求項１７】
前記ディスクの前記直径は、前記ステムの最大偏向時に該ディスクの外縁が前記出口の横方向外側に留まるような大きさにされる、請求項１５の動物給水バルブ。
【請求項１８】
前記ステムは２．７°まで径方向に偏向させることができる、請求項１７の動物給水バルブ。
【請求項１９】
前記ディスクは、前記出口から０．００１インチから０．００５インチまで軸方向に離間する、請求項１５の動物給水バルブ。
【請求項２０】
前記ステムはポリマー材料を含み、前記ステムハットはステンレス鋼材料を含む、請求項１５の動物給水バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１８年６月１８日に出願された米国仮出願第６２／６８６，３３８号に対する優先権を主張するものであり、これにより、当該仮出願の全内容を参照によって本出願に明示的に援用する。
【０００２】
本発明は、概して動物給水バルブに関し、より具体的には、当該バルブ内の上流および下流の汚染問題を防ぐための改善した流動特性およびろ過能力を有する動物給水バルブに関する。
【背景技術】
【０００３】
動物によって作動される給水バルブはよく知られている。そのようなバルブの一つが、２０１６年９月６日にＥｄｓｔｒｏｍ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．（現在のＡｖｉｄｉｔｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ＬＬＣ）らに発行された米国特許第９，４３３，１９０号（「当該Ａｖｉｄｉｔｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ特許」）に開示されている。当該Ａｖｉｄｉｔｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ特許に開示されたバルブは、細長い縦の内腔によって接続される入口と出口を有するハウジング、前記内腔内に位置するダイアフラム、前記内腔内かつ前記ダイアフラムと前記出口の間に配置されるバルブシート、および、比較的幅の広いバルブステムヘッドおよび当該バルブヘッドから前記内腔内へと下流に延在する比較的幅の狭い細長いレバーとを有するバルブステムを含む。前記バルブヘッドは、エラストマーＯリングの形状の前記バルブシートが前記バルブヘッドの下流側表面に作用し、前記ダイアフラムが前記バルブヘッドの上流側表面に作用することによって所定の位置に保持される。前記レバーは、動物によって選択的に偏向可能であり、前記バルブシートに対して前記バルブヘッドを着座位置から非着座位置へと枢動して、水流が前記ダイアフラムを通り、前記縦の内腔を通り、前記出口を出ることを可能にする。
【０００４】
当該Ａｖｉｄｉｔｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ特許に開示されたバルブは非常に良好に機能するが、いくつかの欠点を呈している。
【０００５】
例えば、当該Ａｖｉｄｉｔｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ特許の前記バルブシートは、前記レバーの偏向を制限する。また、前記ダイアフラム、バルブシート、およびバルブステムヘッドは、それらの間にごみが詰まりやすく、結果的に、前記バルブステムヘッドが前記バルブシートに完全には着座しなくなる。すなわち、一つのごみが、前記バルブシートと前記バルブステムヘッドの間に堆積する可能性があり、それが前記バルブステムヘッドと前記バルブシートの間の開口を維持することになるため、前記ダイアフラムとバルブシートを通って水が流れてしまう。
【０００６】
当該Ａｖｉｄｉｔｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ特許に開示されたバルブは、前記ハウジングの上流端に配設されるインラインフィルタを含む。当該インラインフィルタは、場合によりスクリーンメッシュ、繊維、または焼結金属であると説明されている。このようなフィルタは、大抵０．１ｍｍ厚であり、水を通すための単層の開口を備える。したがって、前記開口内に数個のごみまたは一つのごみでも詰まると、前記フィルタを通り、したがって前記バルブを通る水流が著しく制限される可能性がある。
【０００７】
また、当該Ａｖｉｄｉｔｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ特許は、動物が前記バルブに敷料を詰め込むことを防止する一方で動物による引き裂きにも強いシールドを設けることが望ましいことを認めているが、開示されたシールドはなおも敷料が当該シールドにくっつき、水流が妨げられやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、効果的だが、前記バルブを通る水流を制限しかねない制限を受けにくい、改善したろ過作用を有する動物給水バルブの必要性が存在する。
【０００９】
さらに、前記ステムヘッドが非着座位置に留まっていないことを保証するために、堆積したごみに強いダイアフラムとステムの設計を有する動物給水バルブの必要性が生じている。すなわち、ダイアフラムが二つ以上の封止表面を有して封止冗長性をもたらし、前記ダイアフラムと前記ステムヘッドの間に堆積したごみによって前記封止表面が適切に着座することおよび水流を完全に遮断することを妨げられないことを保証する必要性がある。
【００１０】
また、ごみがバルブの下流端に入り、当該バルブを作動位置にしたままにすることをより確実に防止する動物給水バルブの必要性が生じている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、動物給水バルブは、上流端、下流端、および、内部に形成されかつ当該上流端から当該下流端まで延在する内腔を有するハウジングを含む。前記内腔内にはバルブ要素およびバルブアクチュエータが位置する。当該給水バルブは、前記ハウジングの前記上流端と前記バルブ要素の間で前記内腔内に配設されるプラグも含む。当該プラグは、当該プラグの長さ方向に延在する格子構造を含む。前記プラグの上流端は、前記ハウジングの前記上流端と面一でよい。
【００１２】
前記格子構造は、２０マイクロメートルと１００マイクロメートルの間の大きさにした細孔を含んでよい。より具体的には、前記格子構造は、５０マイクロメートルの大きさにした細孔を含んでよい。
【００１３】
前記プラグの前記長さは２〜８ｍｍでよい。より具体的には、前記プラグの前記長さは４ｍｍでよい。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、動物給水バルブは、上流端、下流端、および、内部に形成されかつ当該上流端から当該下流端まで延在する内腔を有するハウジングを含む。前記内腔内にはバルブ要素およびバルブアクチュエータが位置する。前記バルブ要素は、前記内腔を上流部と下流部に分離するように構成されるエラストマーダイアフラムを含み、前記バルブアクチュエータは、ステムヘッドおよび当該ステムヘッドから下流に延出するステム本体を有する比較的剛性のステムを含む。前記ステムヘッドは、前記ダイアフラムのステムシート内に配設され、前記ダイアフラムによって包囲される。
【００１５】
前記ダイアフラムは外側カラーおよび内側カラーを含んでよい。前記内側カラーは、前記内腔の前記下流部から前記内腔の前記上流部を封止するように構成される封止表面を有し、前記ステムの作動により当該封止が開放され、前記内腔の前記上流部から前記内腔の前記下流部へ液体が流れることを可能にするようになっている。
【００１６】
前記封止表面は、二つ以上の隆起および当該隆起間に形成される少なくとも一つの溝を有してよい。各隆起は個別に前記内腔の前記下流部から前記内腔の前記上流部を封止することができる。
【００１７】
前記ダイアフラムは、当該ダイアフラム周りに円周方向に離間しかつ当該ダイアフラムを貫通する複数の孔を含んでよい。当該複数の孔の各々は、前記外側カラーと前記内側カラーの間に位置する。
【００１８】
本発明のさらに別の態様によれば、動物給水バルブを形成する方法は、１）ステムヘッドおよび当該ステムヘッドから延出するステム本体を含むようにステムを成形すること、および２）外側カラー、内側カラー、および前記ステムヘッドを包囲するためのステムシートを含むようにエラストマーダイアフラムを成形することを含む。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、動物給水バルブは、出口、入口、および、内部に形成されかつ当該出口から当該入口まで延在する内腔を有するハウジングを含む。前記内腔内にはバルブ要素およびバルブアクチュエータが位置する。当該バルブアクチュエータは、前記ハウジング内に配設されかつ前記ハウジングの前記出口を貫通するステム、および当該ステムの下流端に結合されるシールドを含む。当該シールドハットは、直径が減少した外側キャップおよび直径が増大した内側ディスクを有する。当該ディスクは、前記出口の上流側に隣接する箇所で前記ステムから径方向に延出する。
【００２０】
前記ディスクの直径は前記出口の直径よりも大きい。さらに、前記ディスクの前記直径は、前記シールドの外縁が前記ステムの偏向中に前記出口の横方向外側に留まるような大きさにされる。前記ステムは、おおよそ２°よりも大きくかつ２．７°まで、またはそれ以上偏向されてよい。
【００２１】
本発明の他の目的、特徴および利点は、本明細書、特許請求項および図面を再検討した後に明らかになるだろう。詳細な説明および例は、本発明の理解を深めるものではあるが、添付の特許請求の範囲を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明の好ましい例示的な実施形態を添付の図面に示すが、類似の参照番号は全体を通して類似の部分を示している。
【図１】本発明の一実施形態に係る、動物給水バルブの斜視図である。
【図２】図１の動物給水バルブの側面図である。
【図３】図２の線３‐３に沿って切り取られた、図２の動物給水バルブの側断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、図１の動物給水バルブとともに使用するための、組み合わせたステムとダイアフラムの斜視図である。
【図５】図４の組み合わせたステムとダイアフラムの分解斜視図である。
【図６】図４の組み合わせたステムとダイアフラムの側面図である。
【図７】図６の線７‐７に沿って切り取られた、組み合わせたステムとダイアフラムの断面図である。
【図８】図７の「８」で指定した、組み合わせたステムとダイアフラムの一部の拡大部分断面図である。
【図９】図１の動物給水バルブとともに使用するためのプラグの端面図である。
【図１０】図９のプラグの格子構造の拡大図である。
【図１１】前記動物給水の下流部の拡大部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本特許請求項によって規定される本発明にしたがって様々な動物給水バルブが構成され得る。当該バルブは、比較的小型で、マウスの給水用に設計され得る、または、より大型で、ラット、モルモットなどの給水用に設計され得る。これらは、さらに大型で、豚などの家畜に給水するように設計され得る。したがって、ここでは、比較的小型で、実験用マウスなどの小動物の給水に理想的に適した本発明の例示的な実施形態を説明するが、本発明は当該説明される実施形態のいずれかに限られるものではないことを理解すべきである。特に、本出願にて記述される寸法はいずれも例示であって、必ずしも決定的なものではない。
【００２４】
まず図１から図３を参照すると、動物給水バルブ１０の斜視図、側面図、および断面図が示されている。動物給水バルブ１０は、出口１６と関連する下流端１４および入口２０と関連する上流端１８を有するハウジング１２を含む。バルブ１０のバルブ端部１４および１８を縦方向に内腔４２が貫通する。上流端１８と下流端１４の間の内腔４２内にはバルブ要素５０およびアクチュエータ４６が設けられる。バルブ要素５０の上流の内腔４２内にはプラグ１１８が設けられる。ハウジング１２の下流端１４付近にはシールド１３４が設けられる。
【００２５】
図３の給水バルブ１０の側断面図に示すように、ハウジング１２は、バルブ本体２２、バルブ本体２２の上流端２６に結合されるバルブキャップ２４、およびバルブ本体２２の下流端３０に結合されるバルブガード２８を含んでよい。本発明の様々な実施形態において、バルブ本体２２、バルブキャップ２４、およびバルブガード２８は、螺嵌方式、スナップフィット方式など介して互いに結合してよい。バルブ本体２２とバルブキャップ２４は、バルブ本体２２の外表面３４とバルブキャップ２４の内表面３６の間に配設されるＯリング３２を介して封止してよい。同様に、バルブ本体２２とバルブガード２８は、バルブ本体２２の外表面３４とバルブガード２８の内表面４０の間に配設されるＯリング３８を介して封止してよい。
【００２６】
図３は、さらに、バルブ本体２２の下流端３０がバルブガード２８内に延出し、バルブガード２８と重複して包囲されることを示している。上記のように、Ｏリング３８がバルブ本体２２の外表面３４とバルブガード２８の内表面４０の間に配設されてよいのがこの重複部分内である。同様に、バルブ本体２２の上流端２６は、バルブキャップ２４内に延出し、バルブキャップ２４と重複して包囲されることが示されている。上記のように、Ｏリング３２がバルブ本体２２の外表面２４とバルブキャップ２４の内表面２６の間に配設されてよいのがこの重複部分内である。また、図３は、バルブ本体２０の外表面２４、バルブガード２８の内表面４０、およびバルブキャップ２４の内表面２６が、個別に、それぞれのＯリング３８、３２を受容し、効果的な封止を保証するような輪郭にされてよいことを示す。
【００２７】
内腔４２は、ハウジング１２の縦方向に延在し、ハウジング１２の入口２０から出口１６まで延在する。図３に示すように、内腔４２は、内腔４２の長さに沿って直径が変化してよい。本発明の上記代表的な実施形態は、内腔４２の直径が内腔４２の長さに沿う段差の変化によって変化していることを示しているが、内腔４２は、内腔４２の長さの全体またはその一部に沿って先細りさせてもよいことも考えられる。本発明のさらに他の実施形態では、内腔４２は、バルブ本体２２の全長にわたって一貫した直径を維持してもよいと考えられる。
【００２８】
本発明の他の実施形態では、ハウジング１２は、バルブ本体２２が内部に配設された状態で、バルブキャップ２４に直接結合されるバルブガード２８を含んでよい。本発明のさらに他の実施形態では、ハウジング１２は、任意の数の互いに結合される別体の部分を含んでもよい。
【００２９】
図１および図３に示すように、ハウジング１２の出口１６は、ハウジング１２の下流端１４に凹設してよい。バルブガード２８は、出口１６からハウジング１２の下流端１４まで延在するフレア形状の払拭表面４４を含んでよい。バルブステム４６の形状のバルブアクチュエータ４６は、下記でさらに詳細に説明するが、ハウジング１２の内腔４２内に配設され、下流方向に延出し、出口１６を貫通する。本発明の上記代表的な実施形態では、ステム４６の下流端４８が、ハウジング１２の下流端１４の手前で終端する。言い換えれば、ステム４６の下流端４８は、ハウジング１２の下流端１４から内方に離間する。本発明の他の実施形態では、ステム４６の下流端４８は、ハウジング１２の下流端１４を越えて延出してよく、またはハウジング１２の下流端１４と面一でもよい。
【００３０】
本実施形態では、バルブ要素５０は、バルブキャップ２４の内表面３６とバルブ本体２２の上流端２６の間に配設されるダイアフラム５０を含む。なおも図１および図３を参照すると、ステム４６は、ダイアフラム５０内に配設される上流端５２から先に記述した下流端４８までが内腔４２を通って延在している。本発明の一部の実施形態では、ステム４６の大きさは、上流端５２でより大きく、下流端４８でより小さくなるように先細りしてよい。ステム４６は、１°の角度で先細りしてよい。ステム４６の下流端４８の直径は、０．０４０インチから０．０８０インチに及ぶ直径、より典型的には約０．６インチの直径を有してよいと考えられる。
【００３１】
次に図４から図８を参照すると、ステム４６およびダイアフラム５０がより詳細に示されている。ステム４６は比較的剛性である。ステム４６は、ステンレス鋼などの金属から形成され得る。本発明の本実施形態では、ステム４６は、温度変化に強く、かつ塩素、酸、オートクレーブなどと関連する化学反応に強いポリマー材料から形成されている。適切なポリマーの例としては、Ｒ−５１００ＲＡＤＥＬ（登録商標）ポリフェニルスルホン、Ｒ−５８００ＲＡＤＥＬ（登録商標）ポリフェニルスルホン、およびＨＵ１００４ＵＬＴＥＭ（商標）ポリエーテルイミドが挙げられる。
【００３２】
ダイアフラム５０は、医療グレードシリコーンなどのエラストマー材料、または、精製水、塩素、酸、およびオートクレーブと関連する化学反応に耐えるのに適した任意の他の材料からなってよい。ダイアフラム５０の外表面５４は、図３に示すようにバルブキャップ２４の内表面３６と接触しているダイアフラム５０の上流端５６から、バルブ本体２２の上流端２６と接触しているダイアフラム５０の下流端５８まで延在する。ダイアフラム５０の中心部６０は、ダイアフラム５０の上流端５６から内方に離間して凹設した上流面６２、およびダイアフラム５０の下流端５８から内方に離間して凹設した下流面６４を含む。すなわち、ダイアフラム５０の中心部６０の厚みは、ダイアフラム５０の外表面５４の厚み未満である。例えば、ダイアフラム５０の外表面５４は、０．１１９インチから０．１３１インチの厚みでよく、ダイアフラム５０の中心部６０は、０．１０２インチから０．１０６インチの厚みでよい。
【００３３】
中心部６０は、さらに、中心部６０を貫通し、中心部６０周りに円周方向に離間した複数の孔６６を含む。本発明の上記代表的な実施形態は、ダイアフラム５０の中心部６０を通るように形成され、４５°の間隔で離間した八（８）個の孔を示しているが、本発明の他の実施形態は、４５°以外の間隔で離間した八（８）個よりも多いまたは少ない孔を含んでもよい。本発明のさらに他の実施形態では、孔６６は、変化する間隔で離間してもよい。本発明の一実施形態において、孔６６は、１°の角度で上流から下流まで先細りさせてよい。言い換えれば、各孔６６は、中心部６０の上流面６２により大きな直径を有し、中心部６０の下流面６４により小さな直径を有してよい。
【００３４】
ダイアフラム５０は、さらに、図５および図７に示す、外側カラー６８および内側カラー７０を含む。外側カラー６８は、ダイアフラム５０の外表面５４と整列し、ダイアフラム５０の下流端５８と整列する下流端７２から、ダイアフラム５０の上流端５６と整列する上流端７４まで延在する。図３にさらに示すように、外側カラー６８は、バルブキャップ２４の内表面３６と接触している外側カラー６８の上流端７４から、バルブ本体２２の上流端２６を越えた箇所に配設される外側カラー６８の下流端７２まで延在する。その結果、ダイアフラム５０の外側カラー６８の下流端７２は、バルブ本体２２の上流端２６との重複部分７６に沿ってバルブキャップ２４の内表面３６とバルブ本体２２の外表面３４の間に配設される。
【００３５】
内側カラー７０は、外側カラー６８から内方に離間し、外側カラー６８と同心円状に整列する。例えば、外側カラー６８は、０．３６０インチから０．３６８インチの外径および０．３０７インチから０．３１３インチの内径を有してよく、内側カラー７０は、０．２１８インチから０．２２２インチの外径および０．１５４インチの内径を有してよい。内側カラー７０は、ダイアフラム５０の中心部６０の下流面６４から軸方向に離間した下流端７８を含む。図３および図７に示すように、内側カラー７０の下流端７８は、外側カラー６８の下流端７２よりもさらに上流に位置する。
【００３６】
本発明の他の実施形態では、内側カラー７０の下流端７８は、外側カラー６８の下流端７２と軸方向に整列してもよい。本発明のさらに他の実施形態では、内側カラー７０の下流端７８は、外側カラー６８の下流端７２よりも下流にあってもよい。
【００３７】
図３は、内側カラー７０の下流端７８が、バルブ本体２２の上流端２６上の段差から形成される表面と接触している様子を描いている。内側カラー７０の下流端７８は、内腔４２の下流部８６から内腔４２の上流部８４を封止するために封止表面８２を含む。図８は、内側カラー７０の封止表面８２の拡大図を示す。封止表面８２は、環状溝９０を介して互いに離間する二つの軸方向に延出する環状隆起８８を含む。本発明の上記代表的な実施形態では、溝９０の幅は隆起８８の幅と同じである。溝９０の幅と隆起８８の幅は各々０．００９インチでよい。さらに、溝９０の深さは０．００６インチでよい。また、本発明の上記代表的な実施形態は、二つの隆起８８および一つの介在溝９０の使用を示すが、本発明の他の実施形態は、任意数の隆起８８およびそれらに付随する介在溝９０を使用してもよいと考えられる。
【００３８】
隆起８８は、多点封止表面８２を生じる。すなわち、封止表面８２の各隆起８８は、バルブ本体２２の上流端２６との独立した封止を生じる。したがって、各隆起８８は独立してバルブ本体２２の上流端２６に接触して、内腔４２の上流部８４から内腔４２の下流部８６を封止することができる。多点封止表面８２は、一つのごみがダイアフラム５０とバルブ本体２２の間の内側カラー７０に詰まっても適切な封止が行われることを可能にする封止冗長性をもたらす。すなわち、一つのごみが一方の隆起８８とバルブ本体２２の上流端２６によって形成される封止表面との間、または溝９０内に詰まっても、他方の隆起８８は、バルブ本体２２の上流端２６の封止表面と接触することを妨げず、そして、内腔４２の上流部８４から内腔４２の下流部８６を封止する。
【００３９】
ダイアフラム５０は、ステム４６の上流端５２を受容するためのステムシート９６も含む。図５に示すように、ステム４６は、ステム４６の上流端５２にあり、ステムシート９６内に配設されるステムヘッド９８を含む。ステム４６は、ステムヘッド９８からステム４６の下流端４８まで延在するステム本体１００も含む。ステムヘッド９８は、ステム本体１００よりも大きな直径を有し、ダイアフラム５０のステムシート９６内に配設される。さらに上述したように、ステム本体１００は、より大きな直径の上流からより小さな直径の下流まで先細りする。本発明の一実施形態において、ステム４６の長さは１．１７５インチでよい。ステム４６の下流端４８は、０．０２０インチの半径を有する丸みのある縁を含んでよいことも考えられる。
【００４０】
図７および図８は、さらに、ステムヘッド９８がステムシート９６内に配設されている断面図を描いている。ステムヘッド９８は、第一の直径を有する基部１０２および基部１０２の下流であって第二の直径を有する段差部１０４を含む。基部１０２の直径は段差部１０４の直径よりも大きい。下流に移動すると、ステムヘッド９８の段差部１０４は、ステムヘッド９８の段差部１０４の直径未満の直径を有するステム本体１００まで下がる。本発明の一実施形態において、基部１０２の直径は、０．１９９インチから０．２０１インチに及んでよく、段差部１０４の直径は０．１２０インチでよい。
【００４１】
本発明の代替的な実施形態では、ステムヘッド９８は、基部１０２の直径から段差部１０４の直径まで先細りしてもよい。本発明のさらに他の実施形態では、ステムヘッド９８は、段差部１０４を有さずに基部１０２を含んでもよい。
【００４２】
図８に示すように、ダイアフラム５０はステムヘッド９８を包囲して、ダイアフラム５０のステムシート９６内にステムヘッド９８を固定する。ダイアフラム５０は、内側カラー７０の下流端７８に隣接する箇所１０８にて内側カラー７０から径方向内方に延出する環状延出部１０６を含む。延出部１０６は、ステムヘッド９８の基部１０２の直径とステムヘッド９８の段差部１０４の直径のオフセットを模倣する。すなわち、ダイアフラム５０の延出部１０６は、基部１０２の直径と段差部１０４の直径の差の半分に等しい距離にある内側カラー７０から径方向内方に延出する。したがって、ダイアフラム５０は、ステムヘッド９８の外表面１１０と接触したままになり、ダイアフラム５０のステムシート９６内にステムヘッド９８を固定する。
【００４３】
ステム４６およびダイアフラム５０は、まずステム４６を形成し、次にステムヘッド９８の周りにダイアフラム５０を形成する共成形工程において形成してよい。第一の成形ステップでは、ステム４６が、ステムヘッド９８およびステム本体１００に関して上記のように成形される。ステムヘッド９８の先に述べた基部１０２および段差部１０４は、成形されたステム４６に付随するバリが最小限になるという利点を含む。
【００４４】
図５に描くように、ステムヘッド９８は、ステムヘッド９８の外表面１１０周りに円周方向に離間する窪み１１２を含む。これらの窪み１１２の利点は下記でさらに述べる。本発明の上記代表的な実施形態は、ステムヘッド９８の外表面１１０周りに円周方向に離間する八（８）個の窪み１１２の使用を描いているが、本発明の様々な実施形態は、任意数の窪み１１２を含んでよいと考えられる。
【００４５】
第二の成形ステップでは、ダイアフラム５０は、ステムヘッド９８を包囲するように成形される。結果的に生じるダイアフラム５０は、先に述べた外側カラー６８、内側カラー７０、延出部１０６、中心部６０、および孔６６を含む。ダイアフラム５０の成形中、ダイアフラム５０の材料は、当該材料がステムヘッド９８の両側に流れ、ステムヘッド９８を適切に包囲してステムヘッド９８をステムシート９６内に固定するように、ステムヘッド９８の窪み１１２を通過することができる。この共成形工程の結果、ダイアフラム５０は、なおもシームのない単一部品で形成されながら、ステムヘッド９８を包囲することができる。図４に示すように、ダイアフラム５０の中心部６０は、中心部６０の中心に配設されるさらなる孔１５４も含んでよい。これらの孔１５４は、ダイアフラム５０の製造性を改善し、形成後の金型からのダイアフラム５０の離型を補助するように構成される。
【００４６】
使用時、任意の方向へのステム４６の枢動により、バルブ本体２２の上流端２６によって形成される前記封止表面から離れる方向へのダイアフラム５０の移動が生じる。特に、ステム４６の作動により、バルブ本体２２の上流端２６からの内側カラー７０の封止表面８２の変位が生じ、内腔４２の上流部８４から内腔４２の下流部８６および動物へと水が流れる。図３、図５および図７は、さらに、ダイアフラム５０の孔６６が、外側カラー６８と内側カラー７０の間の箇所に配設されている様子を示す。ダイアフラム５０の上流端５６からダイアフラム５０の下流端５８へ液体が移動する際、この液体は孔６６に通される。したがって、ステム４６が任意の方向に枢動されるとき、内側カラー７０の一部がバルブ本体２２の上流端２６から変位し、内腔４２の上流部８４からダイアフラム５０の孔６６を通り、内腔４２の下流部８６へと水が流れる。
【００４７】
ステムヘッド９８を包囲するダイアフラム５０を使用することによって、ダイアフラム５０は、バルブキャップ２４とバルブ本体２２の間の封止を完成する。その結果、Ｏリングがステムヘッド９８にてステム４６を包囲する必要がない。他の動物給水バルブにみられるＯリングを省くことによって、ステム４６は、流動力および作動力のより大きな制御および一貫性をもって枢動するより広い支点を有する。例えば、本発明のバルブ１０は、ステムヘッドにＯリングを含む同等の動物給水バルブと関連する力が±４〜１２グラムであるのとは対照的に、±２グラムの力から作動する。さらに、本発明の結果的に生じる流れは、ステムヘッドにＯリングを含む同等の動物給水バルブと関連する±２０〜６０ｍＬとは対照的に、±１５ｍＬの範囲を有する。したがって、本発明の改善したダイアフラム５０とステム４６の設計により、より一貫した流れとなり、流動変動性が低減する。
【００４８】
再び図３を参照すると、ハウジング１２の上流端１８と関連するバルブキャップ２４の上流端１１６は、動物給水システムのドッキング機構（図示せず）と、またはタンク、バッグなどの別の水源と嵌合するように構成されるシャンクの形状を呈する。前記バルブ要素にゴミが入ることを抑制するために、前記バルブ要素を形成するダイアフラム５０の上流の内腔４２には透水プラグ１１８が配設される。本実施形態では、プラグ１１８は、バルブ１０が前記ドッキング機構または他の水源から切断されるときに入口２０で内腔４２にゴミが入ることを防止するためにバルブキャップ２４の上流端１１６内に配設される焼結金属プラグである。焼結金属プラグ１１８は、バルブキャップ２４の上流端１１６にて内腔４２内に圧入される、またはその他の方法で保定されるステンレス鋼部材を含んでよい。あるいは、プラグ１１８は、温度変化、周囲材料の熱膨張、および、塩素、酸、オートクレーブなどと関連する化学反応に強いポリマー材料を含んでもよい。例示的なポリマーとしては、Ｒ−５１００ＲＡＤＥＬ（登録商標）ポリフェニルスルホン、Ｒ−５８００ＲＡＤＥＬ（登録商標）ポリフェニルスルホン、およびＨＵ１００４ＵＬＴＥＭ（商標）ポリエーテルイミドが挙げられる。図９は、給水バルブ１０の入口２０からハウジング１２の下流端１２内に配置されるプラグ１１８の端面図を描いている。
【００４９】
なおも図３を参照すると、内腔４２は、ハウジング１２の上流端１８に配設されるプラグ区間１２２を含んでよい。プラグ区間１２２の直径は、真隣りの区間１２４の直径よりも大きくてよい。その結果、プラグ区間１２２の直径が隣接区間１２４の直径に変化するので、プラグ区間１２２の下流端１２８には径方向の段差１２６が形成される。本発明の一実施形態において、プラグ１１８は、プラグ１１８の下流端１３０が、プラグ区間１２２の下流端１２８にある段差１２６の箇所になるように、または段差１２６に隣接するように圧入される。すなわち、段差１２６は、プラグ１１８がそれ以上内腔４２に押し込まれることを防止する固有のストッパとして作用する。本発明の他の実施形態では、プラグ１１８の下流端１３０は、段差１２６から離間してもよい。
【００５０】
プラグ１１８は、一般的に使用されるメッシュおよびフィルタと関連する０．１ｍｍの厚みとは対照的に、２〜８ｍｍの長さを有してよい。より具体的には、本発明の実施形態は、４ｍｍ長のプラグ１１８を含んでよい。２ｍｍ未満または８ｍｍよりも大きい長さを有するプラグ１１８も本発明では考えられる。
【００５１】
図１０は、プラグ１１８の拡大図であり、焼結プラグ１１８の格子構造１３２を描いている。格子構造１３２は、２０マイクロメートルから８０マイクロメートルに及ぶ大きさのごみを補足するために２０マイクロメートルと８０マイクロメートルの間の大きさの細孔を有するように構成される。より具体的には、本発明の上記代表的な実施形態は、５０マイクロメートルの大きさのごみの侵入を防ぐために約５０マイクロメートルの大きさにした細孔を有する格子構造１３２を有するプラグ１１８を含む。
【００５２】
２〜８ｍｍの長さに沿ってプラグ１１８の格子構造１３２を延在させることにより、プラグ１１８は、プラグ１１８の下流端１３０にて液体の圧力と流れを安定させて一貫した流れにする多経路の多段ろ過作用をもたらす。また、プラグ１１８の長さにより、多階層の細孔を有する格子構造１３２がもたらされる。すなわち、もし前記細孔の一つをごみが塞いだとしても、格子構造１３２には、格子構造１３２の長さに沿って水が流過するための数千とまではいかなくても数百の細孔があるため、プラグ１１８を通る流れは事実上影響を受けることはないだろう。
【００５３】
プラグ１１８は、バルブ１０のオートクレーブ中に蒸気圧を発生させることができる。このような圧力により、補足したごみのほとんどまたは全てがプラグ１１８から除去されることができる。例えば、０．１ｍｍ厚のメッシュとは対照的に、プラグ１１８の長さに沿って格子構造１３２を延在させることによって、当該プラグ内ではオートクレーブ中に圧力が高められ、プラグ１１８の格子構造１３２内に補足されたごみを押し出すことができる。
【００５４】
本発明の上記代表的な実施形態では、プラグ１１８の上流端１２０は、バルブキャップ２４の上流端１１６と面一に整列される。本発明の様々な実施形態において、プラグ１１８の上流端１２０は、バルブキャップ２４の上流端１１６を越えて延出してもよいし、バルブキャップ２４の上流端１１６と面一でもよいし、バルブキャップ２４の上流端１１６から埋め込まれてもよい。上記したように、プラグ１１８は、ステンレス鋼、またはＲ−５１００ＲＡＤＥＬ（登録商標）ポリフェニルスルホン、Ｒ−５８００ＲＡＤＥＬ（登録商標）ポリフェニルスルホン、およびＨＵ１００４ＵＬＴＥＭ（商標）ポリエーテルイミドなどであるがそれらの限定されないポリマーを含んでよい。その結果、プラグ１１８は、本発明の様々な実施形態において多様な工程によって上記の格子構造１３２を含むように形成してよい。例えば、プラグ１１８は、焼結工程を通して、または３Ｄ印刷工程を通して形成してよい。
【００５５】
ここで図１１を参照すると、出口１６、ステム４６、およびシールドをよりよく描写するために、給水バルブ１０の下流端１４の拡大断面が示されている。この実施形態の当該シールドは、ステム４６の下流端４８に取り付けられるステムハット１３４を含む。ステムハット１３４は、ステンレス鋼または類似の材料から形成してよい。例えば、ステムハット１３４は、３１６Ｌステンレス鋼を含んでよい。ステムハット１３４は、ステムハット１３４の下流端１３８に配設されるキャップ１３６、およびステムハット１３４の上流端に配設されるディスク１４０を含む。キャップ１３６は、閉塞した外端および開放した内端を有する中空の円筒形要素である。ステムキャップ１３６は、ステム４６の下流端４８を覆い、かつステム４６の下流端４８に結合されるように構成される。例えば、ステム４６の下流端４８は、ステムキャップ１３６の前記開放した内端からステムキャップ１３６に挿入され、ステムハット１３４のキャップ１３６に圧入されてよい。
【００５６】
ステムハット１３４は、ステムハット１３４の上流端１４２に配設されるディスク１４０も含む。ステムハット１３４は、ハウジング１２の出口１６の上流側１４６に隣接する箇所１４４でステム４６から径方向に延出するように構成される。例えば、ディスク１４０の下流表面１５０は、出口１６から上流に０．００１インチと０．００５インチの間で軸方向に離間してよい。上記の軸方向離間により、この実施形態のステム４６は、前記払拭表面の上流縁１５６またはバルブ本体２２の下流端３０と接触することなく、任意の方向に２°から２．７°までまたはそれ以上上方に偏向または枢動することができる。
【００５７】
ディスク１４０は、出口１６の直径よりも大きな直径を有する。さらに、ディスク１４０は、ディスク１４０の外縁１４８が、ステム４６の偏向中に出口１６の横方向外側に留まるような大きさにされる。すなわち、ステム４６が最大限に偏向されるとき、ディスク１４０は、出口１６を覆うように配置されたままである。その結果、ステムハット１３４は、ごみが出口１６に入ることからバルブ１０を保護する。
【００５８】
ディスク１４０が出口１６から上流に配設されるため、液体は、出口１６から出る前にディスク１４０を通り抜けてよい。例えば、バルブ１０によって分配される液体は、出口１６まで移動するために、ディスク１４０の上流表面１５２に沿い、ディスク１４０の外縁１４８に沿い、かつディスク１４０の下流表面１５０に沿って移動する必要がある。当該液体はそうして出口１６から出る。ここで、当該液体は、ステムハット１３４に沿って、またはハウジング１２の下流端１４におけるフレア形状の払拭表面４４に沿って自由に移動する。有利なことに、当該液体は、このとき、洗い流し効果によってバルブガード２８のフレア形状の払拭表面４４に沿って位置するいずれのごみも押し退けることができる。払拭表面４４も、バルブ作動中およびその結果生じる径方向のディスクの移動中にディスク１４０の外表面からごみを払拭する。
【００５９】
また、ステムハット１３４のディスク１４０は、動物がステム４６の下流端４８を押すことによってステム４６およびダイアフラム５０が軸方向に移動することを防止するように作用する。もし動物がステム４６の下流端４８を押した場合、ディスク１４０の上流表面１５２は、ステム４６およびダイアフラム５０が縦軸に沿って上流に実質的に移動する前に、バルブ本体２２の下流端３０と接触することになる。したがって、ステムハット１３４は、ステム４６の下流端４８を押すことによるバルブ本体２２との前記ダイアフラムの封止に影響を及ぼす動物による損傷または取り扱い上の損傷のおそれも予防する。
【００６０】
本発明の他の実施形態および使用法は、本願に開示された本発明の明細書および実施からの考察から当業者には明らかになるだろう。本発明は、本願にて図示および説明された具体的な材料、方法、製法、動作／分析条件などに限定されず、後続の特許請求の範囲内にある本発明の変形形態を包含することを了解する。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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