(57)【要約】  流入口路と、流出口路と、流入口路および流出口路と連通する内部チャンバとを備えたハウジングを有する容積制御装置。アキュムレータは、内部チャンバ内に移動可能に配置され、内部チャンバの壁とほぼ合致し、流体流れが貫流するのを可能にする内部通路を含む。一方向弁は、アキュムレータの内部通路に配置され、閉じた位置でアキュムレータに付勢され、調整可能な座は、アキュムレータとハウジング流出口路との間のハウジング内部チャンバ内に配置される。位置決め機構は、ハウジングおよび調整可能な座と係合し、ハウジング内部チャンバ内の調整可能な座の位置を調整可能に固定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．流入口路と、流出口路と、前記流入口路および前記流出口路と連通する内部チャンバとを有するハウジングと、
ｂ．前記内部チャンバ内に移動可能に配置され、前記内部チャンバの壁とほぼ合致するアキュムレータであって、流体流れが貫流するのを可能にする内部通路を含むアキュムレータと、
ｃ．前記アキュムレータの前記内部通路に配置され、閉じた位置に付勢される一方向弁と、
ｄ．前記ハウジング内部チャンバ内で、前記アキュムレータと前記ハウジング流出口路との間に配置された調整可能な座と、
ｅ．前記ハウジングおよび調整可能な座と係合し、前記ハウジング内部チャンバ内の前記調整可能な座の位置を調整可能に固定することができる位置決め機構と、
を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータは、前記内部チャンバの下側部分に対して封止し、前記アキュムレータの前記内部通路は、前記ハウジングの前記流入口路とほぼ一列に整列することを特徴とする容積制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータ内の前記弁は、前記弁を前記閉じた位置に付勢するばねを有するポペット式であることを特徴とする容積制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記調整可能な座の第１の位置は、前記アキュムレータを前記ハウジング内部チャンバの下側部分に当てて保持することを特徴とする容積制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の容積制御装置において、前記調整可能な座の第２の位置は、前記アキュムレータが、前記ハウジング内部チャンバ内で第１の距離を移動するのを可能にすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の容積制御装置において、前記調整可能な座の第３の位置は、前記アキュムレータが、前記ハウジング内部チャンバ内で、第２のより長い距離を移動するのを可能にすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記ハウジング内部チャンバ内で回転する少なくとも１つのカム部材を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータは、前記アキュムレータと前記ハウジング内部チャンバとの間の封止摩擦だけを受けて、第１または第２の距離を自由に移動できることを特徴とする容積制御装置。
【請求項９】
請求項７に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記調整可能な座のカムピンと係合する２つのカム部材を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータと前記ハウジング内部チャンバの壁との間に配置された第１の封止材と、前記調整可能な座と前記ハウジング内部チャンバの前記壁との間に配置された第２の封止材とをさらに含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記ハウジングの外の制御面を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構はボルト部材を含み、前記制御面は、前記ボルト部材の一端にある把持面であることを特徴とする容積制御装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記一方向弁は、前記流入口路から前記流出口路に向かう方向の流れを可能にすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記ハウジング内部チャンバの前記壁の一部と前記調整可能な座とに噛み合いねじ面を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の容積制御装置において、前記調整可能な座は、前記流入口路と一列に並んだねじ付き柄を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータは、大きい方の第１の端部と、小さい方の第２の端部とを有し、前記小さい方の第２の端部は、前記調整可能な座の開孔内にスライドすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の容積制御装置において、前記第２の端部は前記調整可能な座内を自由にスライドすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記ハウジング内に配置された部品は、基本的に、アキュムレータ、調整可能な座、および位置決め機構からなることを特徴とする容積制御装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記ハウジング内での前記アキュムレータの異なる移動量を可能にするために、前記ハウジング内の前記調整可能な座の位置を変える手段を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項２０】
調整可能な容積制御装置を有する往復ポンプシステムであって、
ａ．吸入サイクル時に、流体が流入するのを可能にする流体流入口と、吐出サイクル時に、流体が流出するのを可能にする流体流出口とを有する往復ポンプと、
ｂ．前記ポンプ流出口と流体連通する容積制御装置と、
を含み、前記制御装置は、
ｉ．前記ポンプ流出口と連通する流入口路と、流出口路と、前記流入口路および前記流出口路と連通する内部チャンバとを有するハウジングと、
ｉｉ．前記内部チャンバ内に移動可能に配置され、前記内部チャンバの壁とほぼ合致する少なくとも１つの面を有するアキュムレータであって、流体流れが貫流するのを可能にする内部通路を含むアキュムレータと、
ｉｉｉ．前記アキュムレータの前記内部通路に配置され、閉じた位置に付勢される弁と、
ｉｖ．前記ハウジング内部チャンバ内に配置された調整可能な座と、
ｖ．前記ハウジングおよび前記調整可能な座と係合し、前記ハウジング内部チャンバ内の前記調整可能な座の位置を調整可能に固定することができる位置決め機構と、
を含むことを特徴とする往復ポンプシステム。
【請求項２１】
ａ．流入口路と、流出口路と、前記流入口路および前記流出口路と連通する内部チャンバとを有するハウジングと、
ｂ．流体流れが貫流するのを可能にする内部通路をさらに含む、前記内部チャンバ内の流体の体積を制御する容積制御手段と、
ｃ．前記容積制御手段の前記内部通路に配置され、閉じた位置に付勢される、一方向の流体流れを可能にするための流れ方向制御手段と、
ｄ．前記容積制御手段と前記ハウジング流出口路との間に存在する、前記ハウジング内部チャンバ内の前記容積制御手段を調整可能に配置するための着座手段と、
ｅ．前記ハウジング内部チャンバ内の前記着座手段の位置を調整可能に固定するための位置決め手段と、
を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項２２】
ａ．流入口路および流出口路と、
ｂ．アキュムレータチャンバに配置され、前記アキュムレータチャンバが前記流入口路と流体連通するアキュムレータと、
ｃ．前記アキュムレータチャンバ内の前記アキュムレータの位置を調整可能に固定できる位置決め機構と、
ｄ．一方向弁チャンバに配置され、前記一方向弁チャンバが前記流入口路と流体連通する一方向弁と、
を含む容積制御装置において、
ｅ．前記一方向弁チャンバは、前記流出口路と流体連通し、前記一方向弁は、前記流入口路を前記流出口路から遮断する位置に付勢されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の容積制御装置において、アキュムレータの移動により、前記流出口路と前記アキュムレータチャンバとの間が流体接続されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の容積制御装置において、調整可能な座が、前記アキュムレータを前記アキュムレータチャンバの一端に当てて保持することを特徴とする容積制御装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の容積制御装置において、前記調整可能な座の第１の位置は、前記アキュムレータが、前記アキュムレータチャンバ内で第１の距離を移動するのを可能にし、前記調整可能な座の第２の位置は、前記アキュムレータが、前記アキュムレータチャンバ内で第２の距離を移動するのを可能にすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項２６】
請求項２２に記載の容積制御装置において、前記一方向弁は、前記一方向弁を前記閉じた位置に付勢するばねを有するポペット式であることを特徴とする容積制御装置。
【請求項２７】
請求項２２に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータと前記アキュムレータチャンバの壁との間に配置された第１の封止材をさらに含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項２８】
請求項２２に記載の容積制御装置において、前記一方向弁は、前記流入口路から前記流出口路に向かう方向の流れを可能にすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項２９】
請求項２４に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記アキュムレータチャンバの前記壁の一部と前記調整可能な座とに噛み合いねじ面を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項３０】
請求項２２に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータチャンバ、前記一方向弁、前記流入口路、および前記流出口路は、単一の一体ハウジング内に形成されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項３１】
請求項２２に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータチャンバおよび前記一方向弁チャンバは分離した本体に形成され、外部導管が、前記流入口路および前記流出口路を前記アキュムレータチャンバおよび前記一方向弁チャンバに接続することを特徴とする容積制御装置。
【請求項３２】
請求項１に記載の容積制御装置において、前記内部チャンバの壁と実質的に合致する前記アキュムレータは、前記壁と前記アキュムレータとの間に配置された封止材を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項３３】
ａ．流入口路を有するハウジングと、
ｂ．アキュムレータチャンバに配置され、前記アキュムレータチャンバが前記流入口路と流体連通するアキュムレータと、
ｃ．前記アキュムレータチャンバ内の前記アキュムレータの移動を調整することができる位置決め機構と、
を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記アキュムレータと係合するように構成されたストッパ面を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項３５】
請求項３４に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記ストッパ面に取り付けられ、前記アキュムレータに対する前記ストッパ面の遠近調整を可能にするねじ付き柄部を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項３６】
請求項３４に記載の容積制御装置において、付勢機構が前記アキュムレータと前記ストッパ面との間に配置されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項３７】
請求項３３に記載の容積制御装置において、前記流入口路は、駆動流体を収容した流体貯蔵器と連通することを特徴とする容積制御装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の容積制御装置において、プランジャが前記貯蔵器と連通し、流入口路の駆動流体を加圧することを特徴とする容積制御装置。
【請求項３９】
請求項３８に記載の容積制御装置において、前記プランジャは、長手方向に向けられた内部通路と、前記内部通路と連通する側部流出口とを含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の容積制御装置において、前記プランジャの動作行程は、前記側部流出口を前記貯蔵器内から前記流入口路内に移動させることを特徴とする容積制御装置。
【請求項４１】
請求項３７に記載の容積制御装置において、バイパス流体路が、前記アキュムレータチャンバから前記流体貯蔵器まで延びることを特徴とする容積制御装置。
【請求項４２】
請求項３８に記載の容積制御装置において、膜ポンプが前記流入口路と連通し、前記プランジャの動作により、前記ポンプ内の膜に作用する前記駆動流体にかかる圧力が増大することを特徴とする容積制御装置。
【請求項４３】
請求項４２に記載の容積制御装置において、前記膜ポンプは濾過器プレートを含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項４４】
請求項３８に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータは第１の軸に沿って移動し、前記プランジャは、前記第１の軸にほぼ垂直な第２の軸に沿って移動することを特徴とする容積制御装置。
【請求項４５】
請求項３３に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータチャンバは、前記ハウジング内に存在することを特徴とする容積制御装置。
【請求項４６】
請求項３３に記載の容積制御装置において、一方向弁が一方向弁チャンバに配置され、前記一方向弁チャンバは、前記流入口路と流体連通することを特徴とする容積制御装置。
【請求項４７】
請求項４６に記載の容積制御装置において、前記一方向弁チャンバは、前記ハウジング内の流出口路と流体連通し、前記一方向弁は、前記流入口路を前記流出口路から遮断する位置に付勢されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項４８】
請求項４７に記載の容積制御装置において、アキュムレータの移動により、前記流出口路と前記アキュムレータチャンバとの間が流体接続されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項４９】
請求項４７に記載の容積制御装置において、調整可能な座が、前記アキュムレータを前記アキュムレータチャンバの一端に当てて保持することを特徴とする容積制御装置。
【請求項５０】
請求項４９に記載の容積制御装置において、前記調整可能な座の第１の位置は、前記アキュムレータが、前記アキュムレータチャンバ内で第１の距離を移動するのを可能にし、前記調整可能な座の第２の位置は、前記アキュムレータが、前記アキュムレータチャンバ内で第２の距離を移動するのを可能にすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項５１】
請求項４７に記載の容積制御装置において、前記一方向弁は、前記一方向弁を前記閉じた位置に付勢するばねを有するポペット式であることを特徴とする容積制御装置。
【請求項５２】
請求項４７に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータと前記アキュムレータチャンバの壁との間に配置された第１の封止材をさらに含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項５３】
請求項４７に記載の容積制御装置において、前記一方向弁は、前記流入口路から前記流出口路に向かう方向の流れを可能にすることを特徴とする容積制御装置。
【請求項５４】
請求項４９に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記アキュムレータチャンバの前記壁の一部と前記調整可能な座とに噛み合いねじ面を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項５５】
請求項４７に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータチャンバ、前記一方向弁、前記流入口路、および前記流出口路は、単一の一体ハウジング内に形成されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項５６】
請求項４７に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータチャンバおよび前記一方向弁チャンバは分離した本体に形成され、外部導管が、前記流入口路および前記流出口路を前記アキュムレータチャンバおよび前記一方向弁チャンバに接続することを特徴とする容積制御装置。
【請求項５７】
ａ．膜ポンプと、
ｂ．容積制御装置と、
を含む膜ポンプシステムであって、前記容積制御装置は、
ｉ．流入口路を有し、前記膜ポンプに流体接続したハウジングと、
ｉｉ．アキュムレータチャンバに配置され、前記アキュムレータチャンバが前記流入口路と流体連通するアキュムレータと、
ｉｉ．前記アキュムレータチャンバ内の前記アキュムレータの移動を調整することができる位置決め機構と、
を含むことを特徴とする膜ポンプシステム。
【請求項５８】
請求項５７に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記アキュムレータと係合するように構成されたストッパ面を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項５９】
請求項５８に記載の容積制御装置において、前記位置決め機構は、前記ストッパ面に取り付けられ、前記アキュムレータに対する前記ストッパ面の遠近調整を可能にするねじ付き柄部を含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項６０】
請求項５８に記載の容積制御装置において、付勢機構が前記アキュムレータと前記ストッパ面との間に配置されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項６１】
請求項５７に記載の容積制御装置において、前記流入口路は、駆動流体を収容した流体貯蔵器と連通することを特徴とする容積制御装置。
【請求項６２】
請求項６１に記載の容積制御装置において、プランジャが前記貯蔵器と連通し、流入口路の駆動流体を加圧することを特徴とする容積制御装置。
【請求項６３】
請求項６２に記載の容積制御装置において、前記プランジャは、長手方向に向けられた内部通路と、前記内部通路と連通する側部流出口とを含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項６４】
請求項６３に記載の容積制御装置において、前記プランジャの吐出行程は、前記側部流出口を前記貯蔵器内から前記流入口路内に移動させることを特徴とする容積制御装置。
【請求項６５】
請求項６１に記載の容積制御装置において、バイパス流体路が、前記アキュムレータチャンバから前記流体貯蔵器まで延びることを特徴とする容積制御装置。
【請求項６６】
請求項６２に記載の容積制御装置において、前記プランジャの動作により、前記ポンプ内の膜に作用する前記駆動流体にかかる圧力が増大することを特徴とする容積制御装置。
【請求項６７】
請求項５７に記載の容積制御装置において、前記膜ポンプは濾過器プレートを含むことを特徴とする容積制御装置。
【請求項６８】
請求項６２に記載の容積制御装置において、前記アキュムレータは第１の軸に沿って移動し、前記プランジャは、前記第１の軸にほぼ垂直な第２の軸に沿って移動することを特徴とする容積制御装置。
【請求項６９】
請求項６１に記載の容積制御装置において、前記膜ポンプは、第１の分離可能部分を形成し、前記アキュムレータ空洞は、第２の分離可能部分に形成され、前記流体貯蔵器は、第３の分離可能部分を形成することを特徴とする容積制御装置。
【請求項７０】
請求項６９に記載の容積制御装置において、前記流入口路は、前記第２および第３の分離可能部分を通って形成されることを特徴とする容積制御装置。
【請求項７１】
ポンプによって送出される流体の流れを調整する方法であって、
ａ．前記ポンプの駆動流体流入口を容積制御装置の流出口に接続し、前記容積制御装置は、
ｉ．流入口路を有し、前記ポンプの前記流入口と流体接続するハウジングと、
ｉｉ．アキュムレータチャンバに配置され、前記アキュムレータチャンバが前記流入口路と流体連通するアキュムレータと、
ｉｉ．前記アキュムレータチャンバ内の前記アキュムレータの移動を調整することができる位置決め機構と、
を含むステップと、
ｂ．前記流入口路内のプランジャを前進させ、それにより、前記アキュムレータおよび前記ポンプの前記駆動流体流入口の流体圧力を高めるステップと、
を含む方法。
【請求項７２】
請求項７１に記載の流体を調整する方法において、前記位置決め機構は、前記アキュムレータと係合するように構成されたストッパ面を含むことを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項７３】
請求項７２に記載の流体を調整する方法において、付勢機構が前記アキュムレータと前記ストッパ面との間に配置されることを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項７４】
請求項７２に記載の流体を調整する方法において、前記流入口路は、駆動流体を収容した流体貯蔵器と連通することを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項７５】
請求項７１に記載の流体を調整する方法において、前記プランジャは、長手方向に向けられた内部通路と、前記内部通路と連通する側部流出口とを含むことを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項７６】
請求項７５に記載の流体を調整する方法において、前記プランジャの吐出行程は、前記側部流出口を前記貯蔵器内から前記流入口路内に移動させることを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項７７】
請求項７６に記載の流体を調整する方法において、バイパス流体路が、前記アキュムレータチャンバから前記流体貯蔵器まで延びることを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項７８】
請求項７１に記載の流体を調整する方法において、前記プランジャの動作により、前記ポンプ内の膜に作用する前記駆動流体にかかる圧力が増大することを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項７９】
請求項７１に記載の流体を調整する方法において、前記アキュムレータは第１の軸に沿って移動し、前記プランジャは、前記第１の軸にほぼ垂直な第２の軸に沿って移動することを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項８０】
請求項７４に記載の流体を調整する方法において、一方向弁が前記貯蔵器と前記ポンプの膜との間を連通させ、前記逆止弁は、前記貯蔵器からの流れが、前記膜を通り過ぎ、前記容積制御装置の前記流入口路に向かうのを可能にするように向けられることを特徴とする流体を調整する方法。
【請求項８１】
請求項７１に記載の流体を調整する方法において、前記アキュムレータは第１の軸に沿って移動し、前記プランジャは、前記第１の軸にほぼ垂直な第２の軸に沿って移動することを特徴とする流体を調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、米国特許法１１９条（ｅ）に基づき、２０１３年３月４日に出願された米国特許出願第１３／８２７，１３６号明細書の利益を主張し、米国特許出願第１３／８２７，１３６号明細書は、米国特許法１１９条（ｅ）に基づき、２０１２年４月２７日に出願された米国特許出願第６１／６３９，５２４号明細書の利益を主張し、これらの特許はともに、参照によりその全体を本明細書に援用するものとする。
【０００２】
本発明は、ポンプおよび流体噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
容量型ポンプは、予測可能で正確な量の流体を連続的に送出する、または「投与する」ために使用される。通常、容量型ポンプは、プランジャ、ピストン、または膜などの固体物体の往復運動を使用して、吸入行程時に連続供給源から流体を引き出し、次いで、吐出行程時に引き出された流体を移動させる。そのような往復式の容量型ポンプでは、流体の引き出された部分が、吐出サイクル時にその供給源に戻るのではなくて、ポンプに向かうただ１つの方向の流れを可能にする吸入逆止弁によって、供給源に戻るのを防止されるように流体の流れを制御するのが一般的である。吐出逆止弁が、その動作時に、流れをポンプから遠ざけて、意図された受け入れプロセスに向かわせ、任意の流体が受け入れプロセスからポンプに戻るのを防止するために存在するのも一般的である。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、容量型ポンプを示している。
【図２】図２は、図１のポンプに載った直接容積制御装置（ＤＶＣＤ）の位置を示している。
【図３】図３は、ＤＶＣＤの一実施形態の斜視図である。
【図４】図４は、図１に示すＤＶＣＤの分解図である。
【図５】図５は、第１の位置にある図１に示すＤＶＣＤの断面図である。
【図６】図６は、第２の位置にある図１に示すＤＶＣＤの断面図である。
【図７】図７は、第３の位置にある図１に示すＤＶＣＤの断面図である。
【図８】図８は、第４の位置にある図１に示すＤＶＣＤの断面図である。
【図９】図９は、第５の位置にある図１に示すＤＶＣＤの断面図である。
【図１０】図１０は、第６の位置にある図１に示すＤＶＣＤの断面図である。
【図１１】図１１は、第２のＤＶＣＤの実施形態の斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すＤＶＣＤの断面図である。
【図１３】図１３は、第３のＤＶＣＤの実施形態の斜視図である。
【図１４】図１４は、図１３に示すＤＶＣＤの実施形態の分解図である。
【図１５】図１５は、図１３に示すＤＶＣＤの断面図である。
【図１６】図１６は、図１３に示すＤＶＣＤの断面図であり、流体路を示している。
【図１７】図１７は、第４のＤＶＣＤの実施形態の断面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示すＤＶＣＤの拡大図である。
【図１９】図１８と同様の図であるが、別のプランジャ位置を示している。
【図２０】図２０は、図２１で使用されている断面線を示すＤＶＣＤ／ポンプユニットの端面図である。
【図２１】図２１は、図１７に示すＤＶＣＤの実施形態に対する修正形態のカットウェイ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
図１は、「駆動体」部分１００およびポンプ「ヘッド」アセンブリ１０５（他の用語の中で特に、「接液端」または「流体端」とも呼ばれる）を有する従来の容量型ポンプの１つのタイプを示している。ヘッドアセンブリ１０５は、ポンプアセンブリの、圧送される流体と接触する部分である。当然ながら、示したポンプヘッドアセンブリ１０５は、容量型ポンプシステムで採用される複数のポンプヘッド構造の単なる１つに過ぎない。ポンプアセンブリの駆動体部分１００もまた、往復式の容量型ポンプで採用されるいくつかの構造の単なる１つに過ぎない。駆動体は、加圧ガス（空気）によって駆動することができ、多くの場合加圧ガスによって駆動され、駆動体では、ガス圧を変えることで駆動されている間、ピストンが往復運動をする（例えば、参照により本明細書に援用される米国特許第８，０８７，３４５号明細書を参照のこと）。駆動体は、電気式とすることもでき、例えば、回転モータは、その回転運動を往復運動に変換するために機械手段を利用する。駆動体は、油圧流体または他の任意のエネルギ源によっても駆動することができ、そのエネルギは、最終的に、繰り返し可能な交互の往復運動になる。図１に示す駆動体のタイプは、単に説明のために空気式とされるが、多数の様々なタイプの従来の、または将来的に開発される駆動体を本発明と共に使用することができる。
【０００６】
本発明の多数の実施形態は、ポンプアセンブリのヘッド部分におけるポンプからの流量または出力の制御に関係する。図１では、プランジャタイプのヘッド１０５が示されている。この従来のタイプのポンプヘッドでは、駆動体は、直線往復（前後）運動するプランジャに作用する。プランジャは、封止材を利用してポンプヘッドに連結され、封止材は、環境とヘッド内部のチャンバとの間のバリアを形成して、チャンバを密閉した形で分離するように設計されている。封止材は、漏れのない密閉封止を維持しながら、プランジャがチャンバ内を上下にスライド可能に移動するのを可能にする。プランジャは、ヘッド内部のチャンバから完全ではないが部分的に引き出されるので、チャンバの内部に吸引力（負圧）をもたらす。図１はまた、ヘッド部分１０５に取り付けられた吸入逆止弁１０６を示している。逆止弁１０６が流体源に取り付けられると、流体はポンプチャンバに引き込まれ、後退したプランジャによって形成された膨張空間を満たす。ある時点で、プランジャは、（駆動体の往復運動により）後退をやめ、チャンバに戻り始める。この動作により、チャンバ内の圧力が上昇して吸入逆止弁１０６が閉じ、流体が吐出逆止弁を１０７通ってチャンバから出ていく。
【０００７】
いくつかの他のタイプの容量型ポンプヘッドは、負圧、次いで正圧を交互に生じさせて、流体を制御された態様で取り込み、次いで吐出する様々な手段を利用する。これらの各ポンプヘッド構造において、少なくとも１つの吸入逆止弁、および少なくとも１つの吐出逆止弁が使用される。例えば、図には示していない、第２のきわめて一般的なタイプのポンプヘッドは、「膜」タイプのポンプヘッドと呼ばれる。このポンプヘッドは、膜またはサンドイッチ状の膜の片側に作用する、プランジャの往復運動によって生じた油圧流体圧力を利用する。このタイプのヘッド構造では、圧送された流体は、膜または膜アセンブリの反対側から作用を受ける。他のタイプのポンプヘッドは、流体を制御し、駆動し、圧送する代替の手段、例えば、ベローズタイプのポンプヘッドを利用する。そのようなポンプヘッドのすべて、場合によっては、多数の他の従来式および将来開発されるポンプヘッドを本発明と共に使用することができる。
【０００８】
本発明の多数の実施形態は、タイプに関係なく、ポンプヘッドが吐出逆止弁を利用し、往復運動によってチャンバの内部容積を機械的に変えることを含む、任意の往復ポンプの吐出サイクル時に吐出される流体量の制御に関係する。図２は、図１と同様であるが、吐出逆止弁１０７の代わりに本発明の一実施形態である直接容積制御装置（ＤＶＣＤ）１を用いたポンプアセンブリを示している。
【０００９】
図３は、ＤＶＣＤをポンプアセンブリから取り外して、ＤＶＣＤ１のこの実施形態の外部特徴部をより良好に示している。図３は、ＤＶＣＤ１のハウジング２、端部キャップ７、流入口３、流出口４、および容積調整機構を示しており、容積調整機構は、図示した実施形態では、目盛り付きインジケータリング３６を含む制御ノブ３５とされる。流入口３は、ポンプヘッドに連結するための任意の従来の手段、例えば、流入口３が形成されたねじ付きニップル７０を含むことができる。同様に、流出口４は、ＤＶＣＤ１から、供給される、または圧送される流体を必要とするプロセスに至る適切なパイプまたはチューブへの取り付けを可能にするねじ付き面または他の連結手段を有することができる。ＤＶＣＤ１をポンプヘッドおよびプロセスに接続する様々な手段が、本発明によって企図される。例えば、底部のねじ付き部分は、テーパ付き管用ねじ、または他の任意の従来式もしくは将来的に開発される機械手段とすることができる。好ましい実施形態では、ポンプヘッドへの取り付けについては、ポンプヘッドに対して封止する封止手段（例えば、封止溝３９に配置されたＯ−リングタイプの封止材）と共に直線ねじを利用する。流出口４に近いねじ付き部分は、使用されるプロセスに合わせた任意のタイプのねじとすることができるし、あるいは、例えば、低圧用の「かしめ式」管継手、または中圧もしくは高圧用の「ねじ付き円錐形」連結器を受け入れるように作ることもできる。ＤＶＣＤ１の内部部品は、図４（ＤＶＣＤ１の分解図）および図５（組み立てたＤＶＣＤ１の断面図）を見ることでより深く理解することができる。図５は、Ｏ−リング８がハウジング２と端部キャップ７との間で封止を形成した状態で、ハウジング２の上部端のねじ３８が、端部キャップ７の相手ねじとどのように係合するかを示している。座機構または手段（この実施形態では調整可能な座１６）と、一方向弁４５と、アキュムレータ１０と、下記にさらに詳細に説明するように、アキュムレータ１０の位置を調整可能にする位置決め機構または手段２０とからなる主要部品を収容した内部チャンバ５がハウジング内に形成されている。内部チャンバ５の下側端部は、アキュムレータ１０との封止係合を容易にするテーパ付き側壁９を含む。特定の実施形態では、内部チャンバ５は、アキュムレータチャンバと呼ばれることがある空間を含む。
【００１０】
調整可能な座１６の図示した実施形態は、図４に最もよく示されている。この実施形態は、封止材リング溝６４を有する円形ベース部６０と、楕円開口６２およびカムピン６３（例えば、上側カムピン６３Ｂおよび下側カムピン６３Ａ、これらの機能については下記に説明する）を有する直立部６１とを含む。図５は、スペーサ１７が円形ベース部６０内でどのようにスライドするかを示し、４リングシール１８は、内部ハウジングチャンバ５の内部側壁とともに封止を形成するように溝６４内の位置である。図４はまた、アキュムレータ１０のこの実施形態が、本体１４、より小直径の上側部４１、封止溝４２、および下側開口路４４（図５に示す）をどのように含むかを示している。図５を参照すると、この実施形態が、４シールリング１１およびバックアップシールリング１２を封止溝４２にどのように配置しているかが分かる。図５はまた、通路４４が、アキュムレータ本体１４に形成された内部空洞１５とどのように連通するかを示し、より小直径の上側部４１が、調整可能な座１６の円形ベース部６０内のスペーサ１７内にどのようにしてスライドするかを示している。
【００１１】
アキュムレータ１０の図示した実施形態は、アキュムレータの内部空洞１５内に配置された一方向弁４５をさらに含む。これらの実施形態では、一方向弁は、ポペット４６、圧力差ばね４７、ばね保持器４８、およびＯ−リング４９を含むポペットタイプの弁として示されている。ポペット４６は、一連の側部開孔５０と、図では隠れているが、上部開口部とを含み、ポペット側部開孔に流入した流体は、上部開口部を通って出て行くことができる。ばね４７は、Ｏ−リング４９を有するポペット４６の端部をアキュムレータ内部空洞１５の下側部分に付勢しているのも分かる。図示した実施形態は、ポペットアセンブリで形成された一方向弁を示しているが、多数の異なる従来式または将来的に開発される一方向弁、非限定的な例として、様々な調整器（例えば、背圧調整器）、ソレノイド弁、またはシャトル弁などを利用することができる。
【００１２】
図４は、下記にさらに詳細に説明するように、調整可能な座１６、最終的にはアキュムレータ１０の位置に影響を及ぼす位置決め機構２０の一実施形態の個々の部品を最もよく示している。位置決め機構２０の主要な部品には、シャフト２１と、カム部材２２Ａ、２２Ｂと、シャフト２４にトルクを加えるための制御面または把持面として機能するノブ２３とがある。位置決め機構２０の他の部品には、螺旋リング２９、ワッシャ２８、バックアップリング２７、Ｏ−リング２６、目盛り付きのスケールリング２４、固定リング２５、および固定ねじ３０がある。シャフト２４は、（図５および図６に、よりよく示す）調整可能な座１６の楕円開口６２を貫通して配置され、固定ピン２５は、カム部材２２を回転しないようにシャフト２１に固定し、各カム部材のカム面３３（図５）は、互いにほぼ逆向きにされる。図５を参照すると、カム部材２２の回転により、カム面３３が、調整可能な座１６に形成されたカムピン６３にどのように支持されて動くかが分かる。例えば、図５において、カム部材２２Ａの示したカム面３３は、下側カムピン６３ＡをＤＶＣＤハウジング２に対して下方に押し付け（すなわち、その理由は、シャフト２１が、ハウジングの両側を貫通することで、ハウジング２に対して垂直方向に固定されているからである）、それにより、調整可能な座１６をハウジング２内で下方に押し付ける。図面には具体的に示されていないが、カムピン６３Ｂに作用するカム部材２２Ｂが、どのようにして調整可能な座１６を上方に押し付けるのも分かる。ノブ２３を調整することでシャフト２１、カム部材２２が回転し、それにより、調整可能な座１６が回転し、一方、スケールリング２４は、カム部材の移動度を目に見えるように指示する。図示した実施形態では、スケールリング２４の目盛り線は、調整可能な座１６が、ノブ２３の回転と同時に移動する直線距離に対して校正される。この機構によって、カム部材２３は、内部ハウジングチャンバ内での調整可能な座１６の上下の移動を正確に制御するように機能する。
【００１３】
いくつかの構造部品がハウジング内部チャンバ５内に配置されているが、それでもなお、流入口３から流出口４に至る、これらの部品のまわりの流体路が存在する。流入口３の流体圧力により、一方向弁４５が開き、流体がアキュムレータ１０を流れることができるようになると、ポペット４６を通り、調整可能な座の円形ベース部６４を通り、位置決め機構２０を囲み、流出口４を通る流体路が存在する。
【００１４】
図示した実施形態の動作
容量型ポンプシステムで使用される場合、ＤＶＣＤ１は、図２に示すように、ハウジング２の下側外部に配置されたねじ、または他の機械手段によってポンプヘッドアセンブリに接続することができる。図５を参照すると、調整可能な座１６は、閉じた、または下側の位置で示され、アキュムレータ１０が、ハウジング２のテーパの付いた内部側壁９に密着して配置されたままであるように、アキュムレータ１０の動きを完全に妨げている。この位置では、ポンプヘッドが、ポンプヘッドのサイクルの吐出または加圧部分を開始したときに、流体は、ＤＶＣＤアセンブリの流入口３で加圧されるようになると分かる。図示した実施形態では、流体は、底部から流入口３を通って流入し、アキュムレータ１０の底部部分に至り、アキュムレータ１０は、調整可能な座１６が完全に下がった位置にあるために、流体圧力がアキュムレータに作用したのに呼応して移動することができない。加圧流体は、ポペット４６に作用し、ポペット４６は、ばね４７によって付勢されて閉じているが、流体圧力がばね４７の力に打ち勝つのに十分な場合に開く。
【００１５】
図６は、流体圧力を受けて、開いた位置に移動したポペット４６を示している。ポペット４６が動くことで、流体が、アキュムレータ内部空洞１５の内壁とポペットＯ−リング４９との間に生じたギャップを通り、次いで、ポペット側の開孔またはポート５０を通り、ポペット４６の上部開口部を通るのが可能になる。流体がポペット４６を通り抜けると、流体は、調整可能な座１６の内部、位置決め機構２０を自由に通過し、流出口４からＤＶＣＤアセンブリを出る。当然ながら、ＤＶＣＤ１が定常状態で稼働する（例えば、内部が圧送された流体で満たされる）と、ポンプの吐出サイクル中に移動するすべての流体はＤＶＣＤ１に流入しなければならず、同じ流体質量（概ね非圧縮性の流体と仮定した場合）が救出口４から出なければならない。
【００１６】
図７は、明瞭にするために、ＤＶＣＤ１の内部から圧力が排除された状態を示している。（互いに取り付けられ、したがって単一ユニットとして移動する）カム部材２２は、反時計方向に約１４５°回転し、調整可能な座１６も動かして、調整可能な座１６が上方に移動し、それにより、調整可能な座１６とアキュムレータ１０との間にギャップが形成されているのが分かる。アキュムレータ１０に圧力が作用しないので、アキュムレータ１０は、内部チャンバ５の底部側壁９に接して配置されたままである。同様に、ポペット４６は、ばね４７によってポペット４６に加えられた力により、アキュムレータ内部空洞１５の底部に着座したままである。調整可能な座１６がこの「中間」位置にある場合、ポンプヘッドがそのサイクルの放出部分中に圧力を加え始めると、流体は、ＤＶＣＤの流入口３の内部を通って圧力をかけて押し始め、アキュムレータ１０およびポペット４６に圧力を同時にかける。ポペット４６は、それでもなお、ばね４７によってアキュムレータ１０の座部分に接したその下側位置に保持される。しかし、流体の移動によりアキュムレータ１０が動き、アキュムレータ１０は、図８に示すように、調整可能な座１６の下側縁部（具体的にはスペーサ１７）に接触するまで上方にスライドして移動する。アキュムレータ１０がその第２の位置に移動したときに着座し続けているポペット４６は、ここで加圧流体にとって利用可能な唯一の通路になり、したがって、ポペット４６は、流体圧力がばね４７の力に打ち勝ったときに上方に動き、この場合も、すでに説明したように、流体が通過するのを可能にする。この動作シーケンスにおいて、ポンプヘッドから吐出された流体の体積Ｖ１が、ポペット４６が動く前にアキュムレータ１０を調整可能な座１６上に保持するために、どのように利用されるか、または「借用されるか」が分かる。この体積の流体がＤＶＣＤ１に流入すると、それ以上の任意の流体はポペット４６を動かし、ポペット４６を流れて、往復ポンプサイクルの吐出部分が終了するまで、流体が流出口４から外に移動するのに寄与する。すでに説明したように、サイクルの吐出部分の終わりに、流体は一旦流れを止める。この時点で、ポンプヘッドは、そのサイクルの補給または吸入部分を再度開始する。しかし、説明したのと異なり、アキュムレータ１０が完全に拘束された場合、ここで、流体が吸入逆止弁アセンブリ１０６（図２を参照のこと）を通ってポンプに流入し始めることができる前に、アキュムレータ１０およびポペット４６の両方は最初に、アキュムレータおよびポペットの着座位置まで下方にスライドして移動することで、補給の開始を示す瞬間的な減圧に反応する。アキュムレータおよびポペットは、共に下方に移動するときに所定の体積の流体を移動させ、最初にアキュムレータおよびポペットを動かすために使用されたのと同じ量（Ｖ１）が、ポンプヘッドアセンブリに戻る。サイクルのこの部分中に、新たな流体はポンプヘッドに流入せずに、むしろ、アキュムレータ１０を移動させるために前に使用された流体だけがポンプヘッドに流入すると分かる。このとき、アキュムレータ１０およびポペット４６は共に、図７にすでに示した、下方の完全に着座した位置に���る。この時点で、これを超える流体は、ＤＶＣＤ１からポンプヘッドアセンブリに流入することができない。ここで、ポンプサイクルの補給または吸入部分の残りの部分の間、図１の先行技術の装置の動作と同様に、新たな流体が、吸入逆止弁アセンブリ１０６を通ってポンプヘッドに流入する。
【００１７】
図７および図８についてのこの説明から、全体的に見れば、説明したサイクル中にＤＶＣＤ１から吐出される流体は、全サイクルにわたってアキュムレータ１０が最も下方の位置に（すなわち、図５と同様に）拘束された場合よりも少ないことが分かる。アキュムレータ１０が最大限に拘束されないと、アキュムレータは、その着座位置と非着座位置との間を移動して、次いで、その元の位置に戻るので、ある量の流体が吸入サイクル時に補給されない。本質的に、ポンプは、流体と固体との組み合わせを移動させる、その違いは、アキュムレータ１０を移動させるのに必要とされる流体の体積Ｖ１であり、アキュムレータ１０は、調整可能な座１６が許容する正確な距離にわたって移動する。したがって、ポンプヘッドは、吸入サイクル時に流体のその体積を補給することができない。ポンプの全体出力は、移動した体積分だけ小さくなった。
【００１８】
図９および図１０は、最大回転位置までさらに１８０°反時計方向に回転したカム部材を示している。この時点で、両方のカム部材は、カム面内の湾曲面ノッチ３４がカムピン６３と係合したためにさらに回転することができない。すでに説明したように、カム部材２２がさらに回転することで、調整可能な座１６がスライドする形で駆動され、調整可能な座１６はさらに上方に移動し、それにより、調整可能な座１６とアキュムレータ１０との間にさらに大きなギャップが形成される。このとき、アキュムレータ１０は最大距離を移動することができ、流出口４を通って移動するのをより大きな体積Ｖ２分だけ少なくすることを除いて、すべての移動および動作は、図７および図８を参照してすでに説明した通りである。上記の説明から、当然ながら、カム部材２２は任意の位置まで回転して、調整可能な座１６を最大限に下がった状態から最大限に上がった状態の間で移動させ、その結果、アキュムレータ１０は、ポンプヘッドアセンブリのサイクルによって生じた圧力または減圧に応じて両方向に移動するときに、調整可能な量の流体を移動させる。
【００１９】
ハウジングの内部チャンバ５およびアキュムレータ１０の直径を含むＤＶＣＤ１の寸法と、最大および最小寸法におけるカム部材２２の直径を変えることで付与される移動量と、場合によっては他のパラメータとにより、ＤＶＣＤ１が接続されたポンプの出力から減ずることができる最大流体量が決まると、当業者には容易に分かるであろう。ＤＶＣＤ１は、ポンプヘッドが最大出力および効率を有する完全に着座した、または閉じた位置と、さらに、ＤＶＣＤ１内のアキュムレータの位置を調整することで、ポンプ出力から減ずることができる可変流体量とを有するのが好ましい。
【００２０】
ＤＶＣＤ１の特定の具体的な実施形態が図１〜１０に詳細に示されたが、本発明には、多数の代替実施形態が含まれる。一例として、代替の位置決め機構２０が図１１および図１２に示されている。この実施形態では、図１２に最もよく示すように、調整可能な座１６Ａは、中央路８６およびねじ付き部８７を有する細長い柄８５を含む。ねじ付き部８７は、図１２に示すように、ハウジングチャンバ５の内面に形成された対応するねじと係合している。したがって、調整可能な座１６Ａが反時計方向または時計方向に回転すると、調整可能な座１６Ａは、ハウジング２Ａ内を上下に移動し、それにより、アキュムレータ１０がハウジングチャンバ５内を移動しなければならない空間を調整する。トルクを加えて調整可能な座１６Ａを回転させる１つの方法は、ハウジング２Ａに座用アクセスウインドウ５２を形成し（図１１）、調整可能な座１６Ａに座用トルク穴５３を形成することである。ロッドまたは他の工具がアクセスウインドウ５２からトルク穴５３に入り、調整可能な座１６Ａが回転するのを可能にする。当然ながら、この実施形態は、すでに説明したように、カム部材２２を間接的に使用するのではなくて、調整可能な座を装置の軸のまわりに直接回転させるのを可能にする点で、前の実施形態と異なっている。
【００２１】
図１２はまた、Ｏ−リングシール２７がバックアップシール２６と共に、流体が調整可能な座１６Ａの上端部のまわりに広がり、アクセスウインドウ５２を通って漏れるのをどのように防止するかを示している。同様に、ワイパシール５５は、流体が調整可能な座１６Ａの底端部のまわりに広がり、アクセスウインドウ５２を通って漏れるのを防止する。図１２の流体路は、流入口３の流体圧力がポペットばね４７に打ち勝ったときに見ることができる。流体は、すでに説明したように、ポペット４６を流れるが、次いで、柄路８６に直接流入し、流出口４から出ることができる。小さい方の下側部が大きい方の上側部に螺入されている点で、ハウジング２Ａも前の実施形態と異なっている（重なったねじ部５６を参照のこと）。前の実施形態と同様に、Ｏ−リング８は、ハウジング２Ａの上側および下側部間の封止を行うように配置されている。
【００２２】
ＤＶＣＤ装置のさらに別の実施形態が図１３〜１６に示されている。図１３は、この実施形態が、どのようにして、流入口２０３の反対側に配置された容積制御ノブ２２３を有し、一方で、流出口２０４がハウジング２Ｂの側部に形成されているかを示している。図１４および図１５は、ＤＶＣＤのこの実施形態が、逆転したカップ状構造体２２５が下側端部にあり、上側端部が制御ノブ２２３に連結された柄またはシャフト２１５を用いて、調整可能な座をどのように形成しているかをより良好に示している。シャフト２１５は、保持ナット２２２を貫通して、ナット２２２に螺入されて係合し、一方、ナット２２２は、同様に、ハウジング２Ｂの上部に螺入されて係合している。ｕカップまたは一方向封止材２１９は、平衡シャフト２１５とナット２２２との間に配置され、Ｏ−リングは、バックアップシール２１７とともに、シャフト２１５とハウジング２Ｂの内部側壁との間に配置され、さらなるｕカップまたは一方向封止材２１６は、シャフト２１５が、調整可能な座の逆転カップ２２５を収容したハウジング２Ｂの開放空洞に入った地点に配置されている。
【００２３】
シャフト２１５は、そのねじの切られた面を動かなくしようとする、圧力に誘導された力を無効にするために、様々な方向に圧力支持面を有するという意味で、「平衡シャフト」と考えられる。図１５は、シャフト中央路２２１およびシャフト側路２２４を通じてＤＶＣＤの内部流体圧力を受けるシャフト２１５の平衡ショルダ部２２０を示している。したがって、アキュムレータ２１０の底部に作用する圧力は、シャフト２１５のねじに上向きの力を作用させ、場合によってはねじを動かなくする傾向があり、平衡ショルダ部２２０にかかる圧力は、反対の作用力を発揮する傾向があり、それにより、ねじが動かなくなる傾向を軽減する。図１５はまた、封止材２１６を通り過ぎて漏出し、本来なら平衡ショルダ部２２０の下側に不利に作用する傾向がある任意の流体圧力を抜く逃がし通路２２７を示している。
【００２４】
アキュムレータ２１０は、ばね２４７によってアキュムレータの内部側壁に付勢されたポケット２４６で形成された一方向弁を含むという点で他の実施形態のものと同様である。同様に、アキュムレータ２１０は、その最下位置にあるときに、封止を形成するために、ハウジング２Ｂの下側部のテーパの付いた内部側壁と係合するワイパシール２５５およびＯ−リング２４０を有する。
【００２５】
図１６は、調整可能な座および逆カップ２２５を持ち上げて、流入口２０３に流体圧力が作用したときに、アキュムレータ２１０が、ハウジングの内部チャンバの底部から上方に移動するのを可能にするために、ノブ２２３を回転させた状況を示している。流体圧力が、ポペットばね２４７に打ち勝つように十分に高くなると、図１６の流体流れ矢印で示すように、流体は、最初にポペットのまわりを流れてポペットを通り、逆カップ２２５の開孔２２６を通り、最終的に、流体流出口２０４から出るように流れる。このように、図１３〜１６の実施形態は、流入口および流出口が、物理的に近接し、投入体積制御ノブが、ＤＶＣＤ装置の流入口および流出口部分からより離れた構成を提供する。
【００２６】
図１７は、膜ポンプと併用した（唯一の用途ではないが）特定の用途を有するＤＶＣＤの別の実施形態を示している。本明細書において、「膜ポンプ」とは、通常、可撓性の（例えば、ゴム、熱可塑性プラスチック、またはテフロン）膜の往復動作と、流体を圧送する膜のいずれかの側の適切な弁（逆止弁、蝶形弁、フラップ弁、または遮断弁の他の任意の形態）との組み合わせを使用する容量型ポンプを指す。図１７は、上記に説明した（例えば、米国特許第８，０８７，３４５号明細書）ような駆動体１００を示しており、駆動体１００は、ＤＶＣＤ１のプランジャ３２５に往復運動を付与する。膜ポンプ３５０は、駆動体１００の反対側で（通常、図に示していないボルトによって）ＤＶＣＤ１に連結されている。当然ながら、駆動体１００および膜ポンプ３５０は、主にこのＤＶＣＤの実施形態を使用することができる１つの動作環境を明示するために示されており、ＤＶＣＤのこの実施形態は、特定の駆動体タイプまたは特定のポンプタイプに限定されない。例えば、電動駆動体または内燃駆動体を代替として採用することができる。
【００２７】
図１８は、ＤＶＣＤ１のこの実施形態の主要部品をより詳細に示している。ＤＶＣＤは通常、内部にアキュムレータチャンバ３０５が形成されたハウジング３０２を含む。この実施形態では、ばね空洞３１１と、アキュムレータチャンバ３０５の一端のテーパの付いた面と係合する同様にテーパの付いたノーズ部分３１２とを有するアキュムレータ３１０が、アキュムレータチャンバ３０５内に配置されている。調整可能なストッパ３１５も、アキュムレータチャンバと係合している。調整可能なストッパ３１５のこの実施形態は、ノブ部分３１６、柄３１７、およびストッパ面３１８を含む。ストッパ面３１８は、ばね空洞３１９を画定し、アキュムレータ３１０の対応する周縁面と係合する（すなわち、対応する周縁面と同様な面を有する）ように構成された縁面を有する逆カップの形態をとる。当然ながら、逆カップは、ストッパ面形状の単なる一例であり、ストッパ面３１８の代替実施形態は、任意の数の異なる形状をとることができる。付勢機構３２４は、アキュムレータ３１０をストッパ面３１８から離れる方向に付勢するように働く。図１８の例では、付勢機構は従来からのばねであるが、他の任意の従来式または将来的に開発される付勢装置とすることもできる。
【００２８】
図示した実施形態では、調整可能なストッパ３１５の柄３１７は、アキュムレータチャンバ３０５の壁に直接係合するのではなくて、ねじ付きブッシュ３２２の雄ねじがアキュムレータチャンバ３０５の壁と係合し、ブッシュ３２２の雌ねじが柄３１７の雄ねじと係合している。この構成は、ノブ３１６を回転させることで、ストッパ面３１８がアキュムレータ３１０に対して遠近方向に移動するのを可能にし、それにより、ストッパ面３１８がアキュムレータ３１０の移動範囲を限定するのを可能にすることが容易に分かる。当然のことながら、調整可能なストッパ３１５は、アキュムレータ３１０の移動可能な距離を調整するただ１つの方法であり、他の従来式または将来的に開発される技術を使用することもできる。１つの非限定的な例として、図５に示すカムシステムを図１７〜１９に示す調整可能なストッパに代えて使用することができる。
【００２９】
ＤＶＣＤ１は、膜ポンプ３５０内の膜を駆動する駆動流体を収容するための貯蔵器空間３０６を形成する貯蔵器ハウジング３０３をさらに含む。駆動流体は、本明細書で説明したように、ＤＶＣＤおよびポンプ３５０を作動させる任意の数の流体とすることができるが、１つの許容可能な駆動流体は、１５−３０Ｗなどの従来のギヤオイルである。通気キャップ３０７は、貯蔵器ハウジング３０３に係合し、貯蔵器の内部空間が、外部環境の圧力（通常では大気圧）に維持されるのを可能にする。流入口路３３５は、貯蔵器空間３０６、アキュムレータチャンバ３０５、および配給路３３６と連通し、次に、配給路３３６は油圧ポンプ３５０に接続されているのも分かる。当然ながら、これらの通路を通る流体流れは、膜を駆動する「駆動流体」である。ポンプによって移動することを意図された流体（「ポンプ圧送流体」）は、膜の反対側で分離され、反対側の逆止弁対（図示せず）を通過する。
【００３０】
図１８はまた、プランジャ３２５が、どのように貯蔵器空間３０６を貫通し、流入口路３３５まで延びるかを示している。プランジャ３２５の図示した実施形態は、プランジャ３２５の端部で開放された（すなわち、流入口路３３５と流体連通している）内部通路３２６と、プランジャ３２５を貫通し、内部通路３２６と流体連通している１つまたは複数の側部穴または「シッピ（ｓｉｐｐｙ）穴」３２７とをさらに含む。当然ながら、流入口路３３５内で圧力のかかった流体は、アキュムレータ３１０のノーズに作用し、配給路３３６および濾過器プレート３５１内の開孔を介して膜３５２に作用する。流入口路３３５内の加圧流体は、抽気路３３７を通って抽気ねじ３３０にも作用する。この実施形態では、抽気ねじ３３０は、手動操作式のポペットまたはボールタイプの抽気ねじであり、通常動作に備えてシステムから任意の空気を抽気することを意図されている。図１８に示す別の通路には、アキュムレータチャンバ３０５と貯蔵器空間３０６との間に延び、アキュムレータ３１０の上に漏れ出た任意の流体が、貯蔵器空間３０６に戻るのを可能にするバイパス路３０４がある。
【００３１】
動作時、プランジャは、上死位置および下死位置という２つの位置間を往復運動する。上死位置は、図１８に示すように、吸入行程の終わりを指し、下死位置は、図１９に示すように、吐出行程の終わりを指す。図１７は、吸入行程の終わりにあるプランジャ３２５を示し、駆動体１００の主駆動ピストン１０９は上がった位置にある。図１８に示すように、これは、プランジャ３２５の端部が流入口路３３５内にあるが、シッピ穴３２７は流入口路３３５の外にあり、貯蔵器空間３０６と流体連通している配置となっている。この位置において、任意の余分な流体がプランジャと流入口路３３５の間に割り込んで、シッピ穴３２７から出たときに、それらの流体が流入口路入り口を通過し、大気状態の貯蔵器に入った時点で形成された空所によって生じた若干負に作用する圧力と、それに加えた静圧とにより、駆動流体は、シッピ穴３２７、内部通路３２６を通って一様化され、流入口路３３５を満たす。吐出行程では、駆動ピストン１０９は、図１９に示すように、プランジャ３２５を流入口路３３５の中まで前進させる。シッピ穴３２７が流入口路３３５の中まで移動した後、流入口路の壁との精密公差により、流入口路３３５内の流体は、漏出して貯蔵器３０６に戻ることを実質的に阻止される。したがって、流入口路３３５内の流体にかかる圧力が上昇する。上記の他の実施形態と同様に、アキュムレータ３１０は、流体圧力が十分に高い場合に、ばね３２４の力に抗して上方に移動することができる。したがって、特定の体積の流体をアキュムレータチャンバ３０５に送ることができ、それにより、本来なら膜３５２に作用する圧力が弱まり、膜３５２が受ける移動が小さくなる。当然ながら、膜３５２に作用する圧力および膜の移動は、膜ポンプ３５０を通る圧送流体の圧力および体積に影響を及ぼす。したがって、アキュムレータ３１０が上方に移動できる程度に応じて、膜ポンプ３５０によって移動する圧送流体が少なくなる。当然ながら、ストッパ３１５が、アキュムレータ３１０をアキュムレータチャンバ３０５の底部に押し付けるまで、調整可能なストッパ３１５が完全に下までねじ込まれた場合、吐出行程時に、流体はアキュムレータチャンバ内に分流されない。プランジャ３２５が、次の吸入行程で引っ込むときに、ばね３２４は、図１８に示すように、アキュムレータ３１０をアキュムレータチャンバ３０５内のその完全に着座した位置に戻すように作用する。
【００３２】
図示した実施形態では、アキュムレータ３１０は、水撃ポンプシール効果が得られる十分な精密公差で、アキュムレータ空洞３０５内に休止する。しかし、非限定的な例として、機械シール（例えば、Ｏ−リング）およびラビリンスシールがある他の封止技術を選択的に使用することができる。上記のように、アキュムレータ３１０の上に漏れ出た任意の流体は、最終的に、バイパス路３０４を経由して貯蔵器空間３０６に戻すことができる。当然ながら、多数の実施形態において、膜３５２に作用する流体の量に影響を及ぼすのは、アキュムレータ３１０の比較的精細な調整である。例えば、一実施形態では、アキュムレータチャンバ３０５に入ることができる流体の体積は、約１ｍＬ〜約１００ｍＬである。当然ながら、他の実施形態では、アキュムレータチャンバ３０５に入ることができる流体の体積は、この範囲よりも遙かに多いか、または遙かに少ないこともあり得る。
【００３３】
図１７に示すように、ＤＶＣＤ／ポンプシステムのこの実施形態は、ボルト留めされた（または別の方法で互いに連結された）３つの個別に分離可能な部分に分けて視覚化することができる。このように、ポンプは、第１の分離可能な部分Ａを形成し、アキュムレータチャンバは、第２の分離可能な部分Ｂ内に形成され、貯蔵器ハウジングは、第３の分離可能な部分Ｃ内に形成されている。当然ながら、他の実施形態は、より少ない、またはより多い分離可能部分で形成することができる。
【００３４】
図２０および図２１は、図１７〜１９の実施形態からの若干の変形型を示している。図２０は、図２１の断面図用の切断線を示す、ＤＶＣＤ／ポンプ複合体の端面図である。この実施形態では、プランジャ３２５は、図２１に示すように中実である、すなわち、プランジャ３２５は、内部通路３２６またはシッピ穴３２７を有さない。しかし、この実施形態は、貯蔵器空間３０３と接続し、逃がし通路３４１を経由して流体を膜３５２に送るように配置された一方向弁（例えば、逆止弁）３４０をさらに含む、すなわち、一方向弁を通る流れ方向は、貯蔵器空間３０３から膜３５２に向かう。この実施形態は、吸入行程時に、流体を流入口路に補給するのに、シッピ穴を利用しないことを除いて、図１７〜１９のものと同様の態様で動作する。もっと正確に言えば、プランジャ３２５が吸入行程時に膜３５２から遠ざかるときに、流入口路３３５内に真空を形成する傾向が、（プランジャを引っ込めることで生じる真空を緩和するために所定量の流体流れが必要であると仮定して）貯蔵器空間３０３から一方向弁３０４および逃がし通路３４１を通って膜３５２をまわり、最終的に流入口路３３５まで流れる流体の能力によって緩和される。当然ながら、シッピ穴３２７および一方向弁３４０は、単に、システムの動作時に、システム全体にわたって圧力を一様にするための２つの例示的な技術に過ぎず、当業者は、同様に本発明の範囲内と考えられる他の多数の技術を思いつくであろう。
【００３５】
ＤＶＣＤの機能部品を検討することで、本発明の他の多くの実施形態を概念化することができる。例えば、別の実施形態として、吐出サイクル時に、容量型ポンプヘッド内の流体によって圧力が加えられたのに応じて、固体部品が移動し、次に、そのポンプの補給サイクルの前に元の位置に戻されて、それにより、流体の本来なら吐出された一部分を差し引くＤＶＣＤがある。このＤＶＣＤは、調整可能な固体部品を有することができる。さらなるＤＶＣＤの実施形態は、容量型ポンプの吐出逆止弁の代わりとなり、吐出逆止弁として機能し、容量型ポンプ内の固体部品が、標準的な逆止弁部品（例えば、ボールまたはポペット）と連携して、すぐ上で説明したように移動する。この実施形態において、固体部品はやはり調整可能である。
【００３６】
当業者には、ＤＶＣＤ１の説明した実施形態が、駆動体の機械動作を邪魔することなく、投与量を直接制御すると分かるであろう。代わりとして、ＤＶＣＤ１は、投与チャンバの「見かけの大きさ」を制御することにより、供給時点で投与量を直接変える。ＤＶＣＤ１により、通常は圧送サイクルの吐出部分の間に吐出される流体の厳密に制御された部分が、供給される直前に「借用され」、投与サイクルの補給または吸入部分の直前に、投与サイクルに「返済される」または戻される。ＤＶＣＤ１は、制御可能な固体部品が、本来なら吐出された流体の可変部分を「所定の位置」に移動させるのを可能にする。この固体部品は、流体吐出の直前に、吐出サイクルからの液圧に応じて制御された距離を移動し、次いで、流体補給または吸入サイクルの直前に、真空圧力に応じて固体部品自体をリセットして、移動させた量をポンプに戻す。ＤＶＣＤ１は完全に受動的であって、単に、吐出および補給サイクルに反応し、制御できないポンプに存在するもののほかに、１つだけの移動部分を含む。それにもかかわらず、ＤＶＣＤ１のすべての実施形態が上記の機能を有する必要がある訳ではなく、そのような機能のない実施形態も、本発明の範囲内に入ることを意図されている。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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