(57)【要約】  本発明の概念は、パイロット弁に関する。パイロット弁は、チャンバと、流体をチャンバへと与えるための第１の流体入口及び第２の流体入口と、流体をチャンバから受け入れるための流体出口とを有するパイロット弁本体を有する。パイロット弁は、さらに、分離要素と、弁棒とを有し、弁棒は、第１の流体入口からチャンバを介した流体出口への流体の流れを制御するように構成されている。分離要素は、弁棒に連結され、弁棒と共に移動可能であり、第１の流体入口と流体連通しているように構成された第１の流体接触領域と、第２の流体入口と流体連通しているように構成され、第１の流体接触領域の反対側に配置された第２の流体接触領域とを有する。弁棒は、分離要素の第１及び第２の流体接触領域に作用する第１の力と第２の力との間の差によって少なくとも部分的に制御される。
2017507305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、流体を前記チャンバへと与えるための第１の流体入口及び第２の流体入口と、流体を前記チャンバから受け入れるための流体出口とを有するパイロット弁本体と、
前記チャンバの内部に少なくとも部分的に配置され、前記第１の流体入口から前記チャンバを介した前記流体出口への流体の流れを制御するように構成され、前記第２の流体入口から前記チャンバを介して前記チャンバを介した前記流体出口への流体の流れを制御するように構成された弁棒と、
前記弁棒に連結され、前記弁棒と共に移動可能であり、前記第１の流体接触領域と、前記第１の流体接触領域の反対側に配置された第２の流体接触領域とを有する分離要素とを具備するパイロット弁であって、
前記第１の流体接触領域は、第１の力を前記分離要素に適用するための前記第１の流体入口と流体連通しているように構成され、
前記第２の流体接触領域は、第２の力を前記分離要素に適用するための前記第２の流体入口と流体連通しているように構成され、
前記第１の力と前記第２の力との間の差が、少なくとも第１の位置にある前記弁棒が前記第１の流体入口と前記第１のパイロット弁流体出口との間の流体連結を与え、少なくとも第２の位置にある前記弁棒が前記第２の流体入口と前記第１のパイロット弁流体出口との間の流体連結を与えるようにして前記分離要素及び前記弁棒の移動を制御するパイロット弁。
【請求項２】
前記チャンバは、前記第１の流体入口から流体を受け入れるように配置された第１のチャンバ部分と、前記第２の流体入口から流体を受け入れるように配置された第２のチャンバ部分とを有し、
前記弁棒が前記第１の位置にあるとき、前記第１の流体入口、前記第１のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第２の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限され、
前記弁棒が前記第２の位置にあるとき、前記第２の流体入口、前記第２のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第１の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限される請求項１に記載のパイロット弁。
【請求項３】
前記チャンバは、前記第１のチャンバ部分と前記第２のチャンバ部分との間に配置された第３のチャンバ部分を有し、前記第１のパイロット弁流体出口は、前記チャンバから前記第３のチャンバ部分を介して流体を受け入れるように配置されている請求項２に記載のパイロット弁。
【請求項４】
前記弁棒は、前記第１の流体入口が前記第１の流体接触領域と流体連通しているように、流体の流れを前記第１のチャンバ部分から分離要素の前記第１の流体接触領域へと案内するための流体導路を有する請求項２又は３に記載のパイロット弁。
【請求項５】
前記流体導路は、前記分離要素を通じて延びている請求項４に記載のパイロット弁。
【請求項６】
前記流体要素は、前記第２の流体接触領域から前記分離要素の前記第１の流体接触領域を流体分離している請求項１ないし５のいずれか１に記載のパイロット弁。
【請求項７】
弁ハウジングを具備し、
前記弁本体、前記弁棒及び前記分離要素が、前記弁ハウジング中に収容され、
前記弁ハウジングは、さらに、前記第１の流体接触領域の少なくとも一部に力を加えるように配置されたパイロットバネを有する請求項１ないし６のいずれか１に記載のパイロット弁。
【請求項８】
前記分離要素の前記第１の流体接触領域は、前記パイロットバネを向き、
前記分離要素の前記第２の流体接触領域は、前記チャンバを向いている請求項７に記載のパイロット弁。
【請求項９】
前記弁棒は、前記パイロットバネと前記第１の流体入口と流体連通している流体とによって前記一次接触領域へと加えられる第１の力が、前記第２の流体入口と流体連通している流体によって前記二次接触領域に加えられる第２の力よりも小さいとき、その第１の位置からその第２の位置へと移動されるように構成されている請求項７又は８に記載のパイロット弁。
【請求項１０】
少なくとも第１の封止要素と第２の封止要素とをさらに具備し、
前記第１のチャンバ部分は、前記弁棒が前記第２の位置にあるときに前記弁棒と前記第１の封止要素との間の封止接触によって前記第３のチャンバ部分から流体封止されるように配置され、
前記第２のチャンバ部分は、前記弁棒が前記第１の位置にあるときに前記弁棒と前記第２の封止要素との間の封止接触によって前記第３のチャンバ部分から流体封止されるように配置されている請求項４ないし９のいずれか１に記載のパイロット弁。
【請求項１１】
前記弁棒は、少なくとも、第１の弁棒部分と、第２の弁棒部分と、前記第１の弁棒部分と前記第２の弁棒部分との間に配置された第３の弁棒部分とを有し、前記第１及び第２の弁棒部分の各々は、前記第３の弁棒部分の直径よりも大きい直径を有する請求項１ないし１０のいずれか１に記載のパイロット弁。
【請求項１２】
前記弁棒がその第１の位置にあるとき、前記第１の流体入口、前記第１のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第２の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限され、前記弁棒が前記第２の位置にあるとき、前記第２の流体入口、前記第２のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第１の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限される請求項１０又は１１に記載のパイロット弁。
【請求項１３】
前記弁棒がその第２の位置にあるとき、前記第２の流体入口、前記第２のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第１の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限される請求項１２に記載のパイロット弁。
【請求項１４】
前記分離要素は、ピストン又はメンブレンを有する請求項１ないし１３のいずれか１に記載のパイロット弁。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１に記載のパイロット弁と、
流体を前記少なくとも第１の流体入口へと案内するための第１の流体導路と、
流体を前記高圧流体入口へと案内するための第２の流体導路と、
流体を前記流体出口から離すように案内するための第３の流体導路とを具備し、
前記第１の流体導路における流体の静圧が、前記第２の流体導路における流体の静圧と比較してより低い流体分配システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の概念は、流体の流れを、パイロット式で作動される弁（piloted valve）、すなわち主弁へと送るための、又は、パイロット式で作動される弁、すなわち主弁と流体連通するためのパイロット弁に関する。本発明の概念は、さらに、パイロット弁を具備する流体分配システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パイロット弁が、主弁とも称されるパイロット式で作動される弁への、限定された流れ制御供給を制御するために用いられる。パイロット式で作動される弁は、例えば、様々な家庭用途及び産業用途で用いられる加熱システム及び冷却システムの立上がり管及び分岐管に配置されることができる。
【０００３】
パイロット弁は、代表的には、パイロット式で作動される弁と比較してより小さい弁であり、パイロット弁からの小さな容易に操作される供給がパイロット式で作動される弁のはるかにより高い圧力又はよりも大きい流れの供給を制御するために用いられることができ、そうした流れの供給は、別の方法では操作するのにより大きな力が必要となるので、パイロット弁を使用するのが有利である。パイロット弁は、従来、パイロット式で作動される弁の本体の外部に位置付けられ、パイロット式で作動される弁のチャンバの主たる流れ領域への出口を有する１つ又は複数の流体導路によって、本体へと連結されている。
【０００４】
パイロット弁は、異なる圧力にある流体の流れを、パイロット式で作動される弁へと／パイロット式で作動される弁から供給させることができる、又は、パイロット式で作動される弁を異なる圧力にある異なる流体通路と流体連通させることができる外部及び内部の流体経路を有する。これらの流体経路は、しばしば複雑であり、例えば、パイロット弁に連結される、及び、パイロット弁から連結される多くの内部及び外部の流体導路を必要とする。
【０００５】
本発明の概念は、パイロット式で作動される弁を調節するのに用いるための、より複雑でない、より簡単であるパイロット弁を提供しようと模索している。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の概念の目的は、上記の問題を克服することであり、少なくともある程度まで、先行技術の解決策よりも複雑でないパイロット弁を提供することである。この目的、及び、以下において明らかになる他の目的は、第１のパイロット弁部品と第２のパイロット弁部品とを具備するパイロット弁構成体を用いて、及び、添付の特許請求の範囲に規定されるパイロット弁を具備する流体分配システムを用いて、達成される。
【０００７】
本発明の概念は、パイロット弁が、少なくとも、比較的低い圧力にある流体を受け入れるための第１の流体入口を有する第１のパイロット弁部品と、比較的高い圧力にある流体を受け入れるための高圧入口を少なくとも有する第２のパイロット弁部品とを具備する場合、弁構成体が、パイロット式で作動される弁のより良好な封止のために、パイロット式で作動される弁に供給される比較的高い圧力において流体を与えるように構成されることができるという見識に基づいている。
【０００８】
本発明の概念の少なくとも第１の態様によれば、パイロット弁が提供される。パイロット弁は、  
チャンバと、流体を前記チャンバへと与えるための第１の流体入口及び第２の流体入口と、流体を前記チャンバから受け入れるための流体出口とを有するパイロット弁本体と、  
前記チャンバの内部に少なくとも部分的に配置され、前記第１の流体入口から前記チャンバを介した前記流体出口への流体の流れを制御するように構成され、前記第２の流体入口から前記チャンバを介して前記チャンバを介した前記流体出口への流体の流れを制御するように構成された弁棒と、  
前記弁棒に連結され、前記弁棒と共に移動可能であり、前記第１の流体接触領域と、前記第１の流体接触領域の反対側に配置された第２の流体接触領域とを有する分離要素とを具備し、  
前記第１の流体接触領域は、第１の力を前記分離要素に適用するための前記第１の流体入口と流体連通しているように構成され、  
前記第２の流体接触領域は、第２の力を前記分離要素に適用するための前記第２の流体入口と流体連通しているように構成され、
前記第１の力と前記第２の力との間の差が、少なくとも第１の位置にある前記弁棒が前記第１の流体入口と前記第１のパイロット弁流体出口との間の流体連結を与え、少なくとも第２の位置にある前記弁棒が前記第２の流体入口と前記第１のパイロット弁流体出口との間の流体連結を与えるようにして前記分離要素及び前記弁棒の移動を制御する。
【０００９】
これによって、パイロット弁の内部の内部流体流れ経路、すなわち、第１の流体入口からの流体と第２の流体入口からの流体とが、分離要素と弁棒とを制御するために使用されることができる。そして、弁棒が、第１及び第２の流体入口を制御し、流体出口と流体連通されることを可能にする。すなわち、パイロット式に作動される弁を制御するために使用される、第１及び第２の流体入口からの流体が、弁棒の位置を制御するためにも使用される。したがって、パイロット式に作動される弁への流体の流れを与える外部の流体導路が削減されることができる。さらに、弁棒の位置にかかわらず、すなわち、第１の流体入口からの流体か第２の流体入口からの流体が流体出口と流体連通されることを可能とされているかにかかわらず、第１の流体接触領域が、第１の流体入口と流体連結するように配置され、第２の流体接触領域が、第２の流体入口と流体連結するように配置されている。
【００１０】
パイロット弁が、パイロット式に作動される弁に、及びパイロット式に作動される弁が設置される流体分配システムに正確に設置されたとき、第１の流体入口からの流体の静圧が、分離要素に第１の力を加えるために分離要素の第１の流体接触領域に作用し、第２の流体入口からの流体の静圧が、分離要素に第２の力を加えるために分離要素の第２の流体接触領域に作用する。第１の力及び第２の力は、反対方向に少なくとも部分的に作用し、すなわち、第１の力の成分の少なくとも一部が、第２の力の成分の少なくとも一部の反対方向に作用する。
【００１１】
流体連通は、加圧された連結状態であることを暗示していることに留意されるべきである。例えば、第１の流体入口が流体出口と流体連通している場合、第１の流体入口は流体出口との加圧された連結状態となっている。したがって、第１の流体入口における流体の静圧は、必然的に、流体出口における流体の静圧と同じとなる。
【００１２】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記パイロット弁本体内の第１の内部流体導路が、前記チャンバと前記第１の流体入口を流体連結し、前記パイロット弁本体内の第２の内部流体導路が、前記チャンバと前記第２の流体入口を流体連結し、前記パイロット弁本体内の第３の内部流体導路が、前記チャンバを前記流体出口と流体連結している。
【００１３】
パイロット弁内部の流体はおおよそ静的であり、つまり、パイロット弁内部には概して流体の流れがなく、むしろ、分離要素及び弁棒の移動のため、流体の再分配及び異なる加圧された連結状態であることは、留意されるべきである。したがって、２つの場所の間で流体の流れがあることを提示するとき、流体は、２つの場所の間を流れるのが許容されるとして、及び、２つの場所が２つの場所の間の流体連通によって加圧された連結状態となっているとして、解釈されるべきである。
【００１４】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記チャンバは、前記第１の流体入口から流体を受け入れるように配置された第１のチャンバ部分と、前記第２の流体入口から流体を受け入れるように配置された第２のチャンバ部分とを有し、前記弁棒が前記第１の位置にあるとき、前記第１の流体入口、前記第１のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第２の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限され、前記弁棒が前記第２の位置にあるとき、前記第２の流体入口、前記第２のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第１の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限される。
【００１５】
これによって、第１又は第２の流体入口の一方からの流体のみが、流体出口と流体連通することが可能である。したがって、パイロット弁は、パイロット式に作動される弁へと流体を供給することができ、又は、むしろ、パイロット式に作動される弁に対して、第１の流体入口又は第２の流体入口の静圧に対応する所定の圧力の、パイロット弁の流体出口と流体連通を可能にする。
【００１６】
前記弁棒がその第１の位置にあるとき、前記流体出口が、前記第２のチャンバ部分と流体連通するのを防止され、前記弁棒がその第２の位置にあるとき、前記流体出口が、前記第１のチャンバ部分と流体連通するのを防止されることが留意されるべきである。
【００１７】
少なくとも一例の実施形態によれば、少なくとも中間部分にある前記弁棒は、前記第１の流体入口と前記流体出口との間に流体連通を与えず、前記第２の流体入口と前記流体出口との間に流体連通を与えない。したがって、第１及び第２の流体入口からの流体の両方が、流体出口と流体連通していることから制限される。
【００１８】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記チャンバは、前記第１のチャンバ部分と前記第２のチャンバ部分との間に配置された第３のチャンバ部分を有し、前記第１のパイロット弁流体出口は、前記チャンバから前記第３のチャンバ部分を介して流体を受け入れるように配置されている。
【００１９】
したがって、前記弁棒がその第１の位置にあるとき、前記第１及び第３のチャンバ部分は流体連通している。前記弁棒がその第２の位置にあるとき、前記第２及び第３のチャンバ部分は流体連通している。前記弁棒がその中間位置にあるとき、前記第１のチャンバ部分も第２のチャンバ部分も前記第３のチャンバ部分と流体連通していない。
【００２０】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記弁棒は、前記第１の流体入口が前記第１の流体接触領域と流体連通しているように、流体の流れを前記第１のチャンバ部分から分離要素の前記第１の流体接触領域へと案内するための流体導路を有する。
【００２１】
これによって、パイロット弁の内部の内部流体経路が提供される。少なくとも一例の実施形態によれば、弁棒は中空であり、弁棒の内部に内部流体導路を与える。したがって、パイロット弁は、弁棒の流体導路を介した、第１の流体入口と流体出口との間の第１の流体経路と、第２の流体入口と流体出口との間の第２の流体経路と、第１の流体入口と第１の流体接触領域との間の第３の流体経路とを与える三方パイロット弁と称されることができる。
【００２２】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記流体導路は、前記分離要素を通じて延びている。
【００２３】
これによって、前記第１の流体入口からの流体が、前記弁棒を介して、前記分離要素の前記第１の流体接触領域と流体連通していることができる。これは、弁棒の内部に有益な内部の流体経路を提供する。
【００２４】
少なくとも一例の実施形態によれば、弁棒は、分離要素を通じて延びていることができる。少なくとも一例の実施形態によれば、弁棒は、分離要素に連結され、弁棒の流体導路は、弁棒を超えて、分離要素を通じて延びている。
【００２５】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記分離要素は、前記第２の流体接触領域から前記分離要素の前記第１の流体接触領域を流体分離している。
【００２６】
これによって、前記第１の流体接触領域と前記第２の流体接触領域とは、異なる圧力で流体に晒されることができる。
【００２７】
少なくとも一例の実施形態によれば、パイロット弁は、弁ハウジングを具備し、前記弁本体、前記弁棒及び前記分離要素が、前記弁ハウジング中に収容され、前記弁ハウジングは、さらに、前記第１の流体接触領域の少なくとも一部に力を加えるように配置されたパイロットバネを有する。
【００２８】
パイロットバネは、例えば、パイロットバネチャンバを規定しているパイロットバネハウジングの内部に収容されることができる。したがって、分離要素は、パイロットバネハウジングからチャンバを流体分離することができる。
【００２９】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記パイロットばねは、調節可能なパイロットバネである。
【００３０】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記分離要素の前記第１の流体接触領域は、前記パイロットバネを向き、前記分離要素の前記第２の流体接触領域は、前記チャンバを向いている。
【００３１】
したがって、前記分離要素及び弁棒が、その第１の位置から、例えばその第２の位置へと移動したとき、分離要素は、パイロットバネとパイロットバネチャンバとに向かって移動される。
【００３２】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記弁棒は、前記弁棒は、前記パイロットバネと前記第１の流体入口と流体連通している流体とによって前記一次接触領域へと加えられる第１の力が、前記第２の流体入口と流体連通している流体によって前記二次接触領域に加えられる第２の力よりも小さいとき、その第１の位置からその第２の位置へと移動されるように構成されている。
【００３３】
バネを使用することによって、分離要素の移動、及び弁棒の移動、したがって、流体出口と流体連通している流体入口の制御が、より容易になされる。
【００３４】
少なくとも一例の実施形態によれば、少なくとも第１の封止要素と第２の封止要素とをさらに具備し、前記第１のチャンバ部分は、前記弁棒が前記第２の位置にあるときに前記弁棒と前記第１の封止要素との間の封止接触によって前記第３のチャンバ部分から流体封止されるように配置され、前記第２のチャンバ部分は、前記弁棒が前記第１の位置にあるときに前記弁棒と前記第２の封止要素との間の封止接触によって前記第３のチャンバ部分から流体封止されるように配置されている。
【００３５】
第３のチャンバ部分は、第１の封止要素と第２の封止要素との両方を有することができる。少なくとも一例の実施形態によれば、前記チャンバにおける第１の幾何学的チャンバ断面は、第１の封止要素に接しており、前記チャンバにおける第２の幾何学的チャンバ断面は、第２の封止要素に接している。第３のチャンバ部分は、第１の幾何学的チャンバ断面と第２の幾何学的チャンバ断面との間に延びているチャンバの一部分によって少なくとも部分的に規定されることができる。少なくとも一例の実施形態によれば、第３のチャンバ部分は、流体出口とチャンバを流体連結している第３の内部流体導路に流体出口又は入口によって少なくとも部分的に規定されている。
【００３６】
少なくとも一例の実施形態によれば、第１のチャンバ部分は、第１の内部流体導路、及び第１の幾何学的チャンバ断面又は第３のチャンバ部分からチャンバへの第１の流体入口又は出口によって少なくとも部分的に規定されることができる。
【００３７】
少なくとも一例の実施形態によれば、第２のチャンバ部分は、第２の内部流体導路、及び第２の幾何学的チャンバ断面又は第３のチャンバ部分からチャンバへの第２の流体入口又は出口によって少なくとも部分的に規定されることができる。
【００３８】
少なくとも一例の実施形態によれば、第３のチャンバ部分は、第１のチャンバ部分と第２のチャンバ部分との間に直接配置されている。
【００３９】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記弁棒は、少なくとも、第１の弁棒部分と、第２の弁棒部分と、前記第１の弁棒部分と前記第２の弁棒部分との間に配置された第３の弁棒部分とを有し、前記第１及び第２の弁棒部分の各々は、前記第３の弁棒部分の直径よりも大きい直径を有する。
【００４０】
前記第３の弁棒部分は、例えば、くびれた形状又は砂時計形状であることができ、第１及び第２の弁棒部分は、一定の直径を持つ円形の断面を有することができる。少なくとも一例の実施形態によれば、第１の弁棒部分の直径は、第２の弁棒部分の直径よりも大きい。少なくとも一例の実施形態によれば、第１の弁棒部分の直径は、第２の弁棒部分の直径よりも小さい。少なくとも一例の実施形態によれば、第１の弁棒部分の直径は、第２の弁棒部分の直径と同じサイズである。
【００４１】
第１、第２及び第３の弁棒部分は、円形の断面を有することができ、第１、第２及び第３の弁棒部分は、例えば円筒形状であることができる。さらに、チャンバと、第１、第２及び第３のチャンバ部分とは、円形の断面を有することができる。
【００４２】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記弁棒がその第１の位置にあるとき、前記第１の流体入口、前記第１のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第２の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限され、前記弁棒が前記第２の位置にあるとき、前記第２の流体入口、前記第２のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第１の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限される。
【００４３】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記弁棒がその第２の位置にあるとき、前記第２の流体入口、前記第２のチャンバ部分、及び前記第１のパイロット弁流体出口は互いと流体連通しており、前記第１の流体入口は、前記弁棒によって、前記第１のパイロット弁流体出口と流体連通していることから制限される。
【００４４】
これによって、第１の入口と第２の入口と流体出口との間の流体連通が、チャンバの内部の弁棒の位置によって少なくとも部分的に与えられる。少なくとも一例の実施形態によれば、第１の入口と第２の入口と流体出口との間の流体連通が、弁棒の形状によって少なくとも部分的に与えられる。
【００４５】
少なくとも一例の実施形態によれば、前記分離要素は、ピストンである。少なくとも一例の実施形態によれば、前記分離要素は、メンブレンである。少なくとも一例の実施形態によれば、前記第２の流体接触領域は、前記メンブレン又は前記ピストンに含まれる。
【００４６】
前記メンブレンの前記第２の流体接触領域は、前記ピストンの前記第２の流体接触領域よりも大きくされることができる。さらに、メンブレンは、ピストンと比較すると、摩擦損失、及び漏れを受けにくい。したがって、パイロット式に作動される弁に供給される制御が、メンブレンを使用したときにピストンと比較してより正確に制御されることができる。しかしながら、ピストンは、メンブレンと比較して安価に製造できるので好まれうる。
【００４７】
制御されるパイロット式に作動される弁は、パイロット弁によって制御されるのに適した任意のタイプの弁であることができる。パイロット式に作動される弁は、例えば、通常開の弁、あるいは、通常閉の弁であることができる。
【００４８】
本発明の概念の少なくとも第２の態様によれば、流体分配システムが提供される。流体分配システムは、  
本発明の概念の第１の態様に関連して記載されたようなパイロット弁と、流体を前記少なくとも第１の流体入口へと案内するための第１の流体導路と、流体を前記高圧流体入口へと案内するための第２の流体導路と、流体を前記流体出口から離すように案内するための第３の流体導路とを具備し、前記第１の流体導路における流体の静圧が、前記第２の流体導路における流体の静圧と比較してより低い。
【００４９】
本発明の概念の少なくとも第３の態様によれば、弁構成体が提供される。弁構成体は、本発明の概念の第１の態様に関連して記載されたような第１のパイロット弁部品及び第２のパイロット弁部品と、本発明の概念の第２の態様に関連して記載した流体分配システムと、本発明の概念の第１又は第２の態様の第１及び第２のパイロット弁部品と流体連通しているパイロット式で作動される弁とを具備する。
【００５０】
パイロット式で作動される弁は、パイロット弁に連結されるように配置された任意のタイプの弁であることができる。
【００５１】
ここで、本発明の概念が、例の実施形態を示す添付された図面を参照してより詳細に説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態によるパイロット式で作動される弁とパイロット弁との断面図である。
【図２ａ】図２ａは、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態によるパイロット弁の断面図である。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態による第１のパイロット弁部品と第２のパイロット弁部品とを有するパイロット弁構成体を示す図である。
【図３】図３は、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態による第１のパイロット弁部品と第２のパイロット弁部品とを有するパイロット弁構成体の異なる状態と弁棒／弁軸の位置とを示す図である。
【図４】図４は、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態による第１のパイロット弁部品と第２のパイロット弁部品とを有するパイロット弁構成体の異なる状態と弁棒／弁軸の位置とを示す図である。
【図５】図５は、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態による第１のパイロット弁部品と第２のパイロット弁部品とを有するパイロット弁構成体の異なる状態と弁棒／弁軸の位置とを示す図である。
【図６】図６は、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態による第１のパイロット弁部品と第２のパイロット弁部品とを有するパイロット弁構成体の異なる状態と弁棒／弁軸の位置とを示す図である。
【図７】図７は、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態による第１のパイロット弁部品と第２のパイロット弁部品とを有するパイロット弁構成体の異なる状態と弁棒／弁軸の位置とを示す図である。
【図８】図８は、本発明の概念の少なくとも一例の実施形態によるパイロット弁構成体を有する流体分配システムの概略図である。
【図９】図９は、本発明の概念の少なくとも一例による流体分配システム及びパイロット弁構成体の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の概念の少なくとも一例による流体分配システム及びパイロット弁構成体の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下の記載では、本発明の概念が、第１のパイロット弁部品と第２のパイロット弁部品とを有するパイロット弁構成体を参照して説明される。本発明の概念はまた、このようなパイロット弁やこのようなパイロット弁構成体、及びパイロット式で作動される弁を有する流体分配システムを参照して説明される。
【００５４】
図１は、パイロット弁１と、主弁３とも称されるパイロット式で作動される弁３とを断面図で示している。パイロット弁１は、代表的にはパイロット式で作動される弁３と比較してより小さい弁１であり、パイロット式で作動される弁３へと限定された流れ制御供給を制御するために用いられる。パイロット弁１は、パイロット弁からの小さい容易に操作される供給が、パイロット式で作動される弁１のはるかにより高い圧力又はよりも大きい流れの供給を制御するために用いられることができ、さもなければ操作するためにより大きな力が必要となるため、パイロット弁１を使用するのが有利である。
【００５５】
図１におけるパイロット弁１は、チャンバ１０と、パイロット式で作動される弁３の内部の流体の流れから流体供給されるように配置された第１の流体入口２０と、外部の流体の流れ（図示せず）から流体供給されるように配置された第２の流体入口２２とを有し、第１の流体入口２０と第２の流体入口２２の両方は、流体をチャンバ１０へと与えるように配置されている。パイロット弁１は、チャンバ１０から流体を受け入れるための、及び、流体制御供給をパイロット式で作動される弁３へと与えるための流体出口２４をさらに有する。図１に示されるように、チャンバ１０の内部に少なくとも部分的に配置されている弁棒３０は、第１の流体入口２０及び第２の流体入口２２から流体出口２４への流体の流れを制御するように配置されている。
【００５６】
パイロット式で作動される弁３又は主弁３は、パイロット弁に連結されるように配置された任意のタイプの弁であることができる。図１では、パイロット式で作動される弁は、パイロット弁１からの流体制御供給が作用しうる２つの別々の力接触面２ａ、２ｂを有する２つのプラグ弁である。パイロット式で作動される弁３は、通常開の弁であってよい。一例によれば、パイロット式で作動される弁３は、通常閉の弁であってもよい。
【００５７】
図２ａは、図１に示したパイロット弁１と同様であるがより詳細になっているパイロット弁１０１を断面で示している。図２ａにおけるパイロット弁１０１は、チャンバ１１０を有する第１のパイロット弁本体１０２と、第１の内部流体導路１２１及び第２の内部流体導路１２３を介してチャンバ１１０へと流体を与えるための第１の流体入口１２０及び第２の流体入口１２２とを有する。第１のパイロット弁本体１０２は、チャンバ１１０から内部パイロット弁流体出口道路１２５を介して流体を受け入れ、制御供給をパイロット式で作動される弁へと与えるためのパイロット弁流体出口１２４をさらに有する（図１に示される）。図２ａに示されるように、弁棒１３０が、第１の流体入口１２０及び第２の流体入口１２２からチャンバ１１０を介してパイロット弁の流体出口１２４への流体流れを制御するために、チャンバ１１０の内部に少なくとも部分的に配置されている。
【００５８】
図２ａにおけるパイロット弁１０１は、弁棒１３０に連結されていると共に弁棒１３０と共に移動可能である分離要素１４０をさらに有する。図２ａでは、分離要素１４０は、第１の流体接触領域１４２を有するディスク１４１と、第２の流体接触領域１４４を有するメンブレン１４３とを有する。分離要素１４０の第１の流体接触領域１４２は、第２の流体接触領域１４４の反対側に少なくとも部分的に配置されている。少なくとも一例の実施形態によれば、分離要素１４０は、メンブレン１４０の代わりにピストンを有してもよい。さらに、図２ａにおける分離要素１４０が２つの部品１４１、１４３を有するが、分離要素１４０は１つだけの部品しか有しなくてもよい。
【００５９】
パイロット弁１０１は、パイロットバネチャンバ１６３を規定しているパイロットバネハウジング１６２に収容されているパイロットバネ１６０をさらに有し、パイロットバネ１６０は、パイロットバネハウジング１６２における壁部１６４と第１の流体接触領域１４２との間で、パイロットバネチャンバ１６３の内部に配置されている。壁部１６４は第１の流体接触領域１４２を向いている。さらに、弁ハウジング１５０は、弁本体１０２と、弁棒１３０と、分離要素１４０と、パイロットバネ１６０と、パイロットバネハウジング１６２とを有する。
【００６０】
図２ａに示されるように、弁棒流体導路１３２が、弁棒１３０内部に配置されており、チャンバ１１０から、弁棒１３０における弁棒流体導路入口１３２ａを介して、弁棒１３０と分離要素１４０とを貫いて延びており、それによって、第１の流体入口１２０からの流体は、パイロットバネチャンバ１６３における流体と流体連通することが可能とされている。これにより、第１の流体入口１２０は、パイロットバネハウジング１６２内の第１の流体接触領域１４２と流体連通することが可能とされている。さらに、分離要素１４０は、第２の流体接触領域１４４に圧力を加える第２の流体入口１２２からの流体を、第１の流体接触領域１４２に圧力を加える第１の流体入口１２０からの流体から流体分離する。したがって、第２の流体入口１２２からの流体が、分離要素１４０によって、パイロットバネチャンバ１６３における流体から流体分離されている。
【００６１】
チャンバ１１０及び弁棒１３０は、好ましくは、円形の断面を有する。これにより、Ｏ−リングなどの封止部材が、異なるチャンバ部分を互いから封止するために用いられることができる。しかしながら、チャンバ１１０及び弁棒１３０の他の形状及び他の断面が使用可能である。
【００６２】
ここで、図２ａのパイロット弁１０１の機能がより詳細に説明される。
【００６３】
第１の流体入口１２０からの流体が、分離要素１４０の第１の流体接触領域１４２と流体連通することが可能とされているため、流体は、第１の力が分離要素１４０に加えられるようにするために、圧力を第１の流体接触領域１４２に加えることができる。第２の流体入口１２２からの流体は、分離要素１４０の第２の流体接触領域１４４と流体連通することが可能とされ、それによって、第２の力を分離要素１４０に加えるために、圧力を第２の流体接触領域１４４に加えることができる。第１の流体接触領域１４２が第２の流体接触領域１４４の反対側に配置されているため、第１の力及び第２の力は、反対の方向において分離要素１４０に作用する。第１の力は、第１の流体接触領域１４２から少なくとも部分的に第２の流体接触領域１４４に向かう方向において分離要素１４０に作用し、第２の力は、第２の流体接触領域１４４から少なくとも部分的に第１の流体接触領域１４２に向かう方向において分離要素に作用する。
【００６４】
図２ａに示されるように、壁部１６４と第１の流体接触領域１４２との間でパイロットバネハウジング１６２に配置されたパイロットバネ１６０が、少なくとも部分的に第１の力と同じ方向のパイロットバネ力で分離要素１４０に作用する。したがって、第１の力とパイロットバネ力とを備えた組み合わされた力が、一方向において分離要素１４０に作用し、第２の力が、少なくとも部分的に反対方向において、分離要素１４０に作用する。組み合わされた力と第２の力との間の差は、通常は、分離要素１４０が弁棒１３０と共に移動するように構成されるため、分離要素１４０と弁棒１３０との移動や移動の変化を引き起こすことになる。
【００６５】
弁棒１３０の第１の位置では、第１の流体入口１２０からの流体は、パイロット弁流体出口１２４と流体連通することが可能とされ、弁棒１３０の第２の位置では、第２の流体入口１２２からの流体は、パイロット弁流体出口１２４と流体連通することが可能とされる。第１及び第２の位置は、パイロット弁流体出口１２４と流体連通している流体入口１２０、１２２によって規定されるため、弁棒１３０は、第１及び第２の位置の各々内で若干移動されてもよいことは、理解されるべきである。流体入口１２０、１２２のいずれもパイロット弁流体出口１２４と流体連通するその第１の位置と第２の位置との間に、弁棒１３０の中間位置もある。弁棒１３０の異なる位置は、図３ないし図７を参照して、さらに詳細に説明される。
【００６６】
図２ｂは、図２ａにおいてパイロット弁１０１として描かれた第１のパイロット弁部品１０１と、第１のパイロット弁部品１０１とパイロット式で作動される弁との間で配置された第２のパイロット弁部品２０１とを有するパイロット弁構成体３０１を示している（図１のみに示されるパイロット式で作動される弁３）。第１のパイロット弁部品１０１から流体出口１２４は、これ以降において第１のパイロット弁流体出口１２４と称され、図１に示されるように、パイロット式で作動される弁へと直接的にではなく、第２のパイロット弁部品２０１に供給される。第２のパイロット弁部品２０１の流体出口２２４はパイロット式で作動される弁へと供給される。
【００６７】
図２ａ並びに図２ｂを参照して説明されるような第１のパイロット弁部品１０１及び第２のパイロット弁部品２０１が、ここで、図３ないし図７を参照してより詳細に説明される。第一に、パイロット弁１０１又は第１のパイロット弁部品１０１が説明され、第二に、第２のパイロット弁部品２０１が説明され、第三に、第１のパイロット弁部品１０１と第２のパイロット弁部品２０１とを有するパイロット弁構成体３０１の構造及び機能が説明される。図２ａ並びに図２ｂにおける第１の弁部品１０１は、図３ないし図７における第１の弁部品１０１と同じであり、図２ｂにおける第２の弁部品２０１は、図３ないし図７における第２の弁部品２０１と同じであり、したがって、同じ参照符号が、同じ特徴に言及するために用いられる。したがって、図３ないし図７は、図２ａ並びに図２ｂの第１の弁部品１０１及び第２の弁部品１０２の異なる状態及び弁棒の位置を開示している。そのため、読み手の理解を容易にするために、一部の参照符号は、最初に記載した図に示されているだけである。
【００６８】
図３に示されるように、図３ないし図７における第１のパイロット弁部品１０１は、Ｏ−リング１１２の形態である第１の封止部材１１２と、Ｏ−リング１１４の形態である第２の封止部材１１４とを有する。第１の封止部材１１２はチャンバ１１０内に配置されており、第１の幾何学的チャンバ断面１１２ａは第１の封止部材１１２に接している。第２の封止部材１１４はチャンバ１１０内に配置されており、第２の幾何学的チャンバ断面１１４ａは第２の封止部材１１４に接している。チャンバ１１０は、第１のチャンバ部分１１０ａと、第２のチャンバ部分１１０ｂと、第１のチャンバ部分１１０ａと第２のチャンバ部分１１０ｂとの間に配置された第３のチャンバ部分１１０ｃとを有する。第３のチャンバ部分１１０ｃは、第１の封止部材１１２と第２の封止部材１１４との両方を備え、第１の幾何学的チャンバ断面１１２ａと第２の幾何学的チャンバ断面１１４ａとの間に延びているチャンバ１１０の一部分１１０ｃによって少なくとも部分的に規定されている。第１のチャンバ部分１１０ａは、第３のチャンバ部分１１０ｃと、第１の流体入口１２０、又は、チャンバ１１０への第１の内部流体入口導管１２１の入口との間に延びているチャンバ１１０の一部分１１０ａによって少なくとも部分的に規定されている。第２のチャンバ部分１１０ｂは、第３のチャンバ部分１１０ｃと、第２の流体入口１２２、又は、チャンバ１１０への第２の内部流体入口導管１２３の入口との間に延びているチャンバ１１０の一部分１１０ｂによって少なくとも部分的に規定されている。第１のチャンバ部分１１０ａは、第１の流体入口１２０から流体を受け入れるように配置されており、第２のチャンバ部分１１０ｂは、第２の流体入口１２２から流体を受け入れるように配置されており、一方、第３のチャンバ部分１１０ｃは、第１のパイロット弁流体出口１２４へと流体を与えるために配置されている。
【００６９】
図３に示されるように、弁棒１３０は、第１の弁棒部分１３０ａと、第２の弁棒部分１３０ｂと、第１の弁棒部分１３０ａと第２の弁棒部分１３０ｂとの間に配置された第３の弁棒部分１３０ｃとを有する。第１の弁棒部分１３０ａ及び第２の弁棒部分１３０ｂの各々の直径は、第３の弁棒部分１３０ｃの直径よりも大きい直径を有する。少なくとも一例の実施形態によれば、第１の弁棒部分１３０ａ及び第２の弁棒部分１３０ｂは同じ直径を有する。少なくとも一例の実施形態によれば、第１の弁棒部分１３０ａ及び第２の弁棒部分１３０ｂは異なる直径を有する。第３の弁棒部分１３０ｃは、図３ないし図７に示されるように、くびれた形状又は砂時計形状を有することができ、また、第１の弁棒部分１３０ａ及び第２の弁棒部分１３０ｂは、一定の直径を持つ円形の断面を有することができる。
【００７０】
図３ないし図７における弁棒１３０は、第４の弁棒部分１３０ｄと、第１の弁棒部分１３０ａと第４の弁棒部分１３０ｄとの間に配置された第５の弁棒部分１３０ｅとをさらに有する。第１の弁棒部分１３０ａ及び第４の弁棒部分１３０ｄの各々の直径は、第５の弁棒部分１３０ｅの直径よりも大きい直径を有する。第５の弁棒部分１３０ｅは、第３の弁棒部分１３０ｃと同様に、くびれた形状又は砂時計形状を有することができ、また、第４の弁棒部分１３０ｄは、一定の直径を持つ円形の断面を有することができる。第５の弁棒部分１３０ｅに配置されている弁棒流体導路入口１３２ａを有することで、第１の流体入口１２０からの流体は、弁棒１３０内の弁棒流体導路１３２と流体連通していてもよい。
【００７１】
ここで、弁棒１３０の異なる位置が、図３ないし図７を参照してより詳細に説明される。以下の例では、第１の流体入口１２０における流体の静圧が第２の流体入口１２２における流体の静圧より小さいことが、仮定とされている。
【００７２】
第１の流体入口１２０と流体連通している流体と、バネのパイロットバネ力とによって、第１の流体接触領域１４２から少なくとも部分的に第２の流体接触領域１４３に向かう方向で分離要素１４０（図２ａに示される）に作用する組み合わされた力が、少なくとも部分的に反対の方向で分離要素１４０作用する第２の力よりも大きいとき、弁棒１３０は、図３に示されるように、その第１の位置にある。ここで、第１の流体入口１２０、第１のチャンバ部分１１０ａ、及び第１のパイロット弁流体出口１２４は、互いと流体連通しており、一方、第２の流体入口１２２は、弁棒１３０が第２の封止部材１１４と流体封止していることで、第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通していることから制限されている。言い換えれば、第２のチャンバ部分１１０ｂは、弁棒１３０と第２の封止部材１１４との間の封止する接触によって、第３のチャンバ部分１１０ｃから流体封止されている。少なくとも一例の実施形態によれば、第３の弁棒部分１３０ｃは、第１の流体入口１２０が第１のチャンバ部分１１０ａと第３のチャンバ部分１１０ｃとを介して第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通しているように、第１のチャンバ部分１１０ａに少なくとも部分的に位置付けられるように配置され、第２の弁棒部分１３０ｂは、第２の流体入口１２２が第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通していることから制限されるように、第２のチャンバ部分１１０ｂと第３のチャンバ部分１１０ｃとの両方に少なくとも部分的に位置付けられるように配置されている。
【００７３】
例えば、第２の流体入口１２２における流体の静圧が増加したり、第１の流体入口１２０における流体の静圧が低下したりするといった、第１の流体入口１２０における流体の静圧と、第２の流体入口１２２における流体の静圧との圧力差が増加する場合、分離要素１４０（図２ａに示される）に加えられる第２の力は、第１の力とパイロットバネ力との組み合わされた力に打ち勝つことができ、分離要素１４０は、パイロットバネチャンバ１６３（図２ａに示される）へとさらに移動されることになる。したがって、弁棒１３０はその第１の位置からその第２の位置へと移動されることになり、弁棒１３０の第２の位置は、図５ないし図７に示される。第２の位置において、第２の流体入口１２２、第２のチャンバ部分１１０ｂ、及び第１のパイロット弁流体出口１２４は、互いと流体連通しており、一方、第１の流体入口１２０は、弁棒１３０が第１の封止部材１１２と流体封止していることで、第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通していることから制限されている。言い換えれば、第１のチャンバ部分１１０ａは、弁棒１３０と第１の封止部材１１２との間の封止する接触によって、第３のチャンバ部分１１０ｃから流体封止されている。少なくとも一例の実施形態によれば、第３の弁棒部分１３０ｃは、第２の流体入口１２２が第２のチャンバ部分１１０ｂと第３のチャンバ部分１１０ｃとを介して第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通しているように、第２のチャンバ部分１１０ｂに少なくとも部分的に位置付けられるように配置され、第１の弁棒部分１３０ａは、第１の流体入口１２０が第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通していることから制限されるように、第１のチャンバ部分１１０ａと第３のチャンバ部分１１０ｃとの両方に少なくとも部分的に位置付けられるように配置されている。
【００７４】
図４では、その第１の位置と第２の位置との間にある弁棒１３０の中間位置が示されている。ここで、第１の流体入口１２０と第２の流体入口１２２とのいずれも、両方の入口１２０、１２２からの流体の流れが、弁棒１３０と第１の封止部材１１２及び第２の封止部材１１４とによって制限されているため、第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通していない。弁棒１３０の中間位置は、弁棒１３０がその第１の位置にあった後に生じることができ、したがって、第１の流体入口１２０が第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通していないが、第１のパイロット弁流体出口１２４における流体は、第１の流体入口１２０からの流体から生じる。弁棒１３０の中間位置は、弁棒１３０がその第２の位置にあった後にも生じることができ、したがって、第２の流体入口１２２が第１のパイロット弁流体出口１２４と流体連通していないが、第１のパイロット弁流体出口１２４における流体は、第２の流体入口１２２からの流体から生じる。
【００７５】
図２ｂにおける第２のパイロット弁部品２０１は、図３ないし図７における第２のパイロット弁部品と同じであり、第２のパイロット弁部品２０１の構造は、ここでは、図３ないし図７を参照して説明される。
【００７６】
図３に示されるように、図３ないし図７の第２のパイロット弁部品２０１は、区画室２１０を有する第２のパイロット弁本体２０２と、第１のパイロット弁流体出口１２４を介して第１のパイロット弁部品１０１から流体を受け入れ、流体を区画室２１０へと与えるための低圧流体入口２２０とを有する。第２のパイロット本体２０２は、流体を区画室２１０へと与えるための高圧流体入口２２２と、流体を区画室２１０から受け入れ、流体をパイロット式で作動される弁へと与えるための（図１に示されるような）流体出口２２４とをさらに有する。区画室２１０は、第１の端壁区域２６４と、第１の端壁区域２６４の反対側に配置され、第１の端壁区域２６４に向かい合っている第２の端壁区域２６６と、第１の端壁区域２６４と第２の端壁区域２６６との間に配置された側方壁区域２６８とによって少なくとも部分的に規定された。
【００７７】
弁軸２３０が区画室２１０の内部に少なくとも部分的に位置付けられる。弁軸２３０は、第１のパイロット弁部品１０１の弁棒１３０に連結されており、低圧流体入口２２０から区画室２１０を介しての流体出口２２４への流体の流れを制御するために、弁棒１３０と共に移動し、高圧流体入口２２２から区画室２１０を介しての流体出口２２４への流体の流れを制御するように構成されている。
【００７８】
図３に示されるように、第２のパイロット弁部品２０１は、第２のパイロット弁部品２０１に含まれ、区画室２１０内で移動可能な移動可能制御本体２５０をさらに有する。移動可能制御本体２５０は、一次接触領域２５２と、一次接触領域２５２の反対側に配置された二次接触領域２５４と、流体を高圧流体入口２２２から受け入れるためのキャビティ２５６とを有する。キャビティ２５６は、一次接触領域２５２と二次接触領域２５４との間で移動可能制御本体２５０内に配置されている。移動可能制御本体２５０は、一次接触面２５２から二次接触領域２５４へと延びている貫通孔２５８をさらに有する。貫通孔２５８は弁軸２３０を受け入れるためのものであり、したがって、弁軸２３０は移動可能制御本体２５０内で移動可能である。図２ｂに示されるように、弁軸２３０は貫通孔２５８を貫いて延びていることができる。
【００７９】
区画室２１０はまた、第１のバネ２６０と第２のバネ２６２とを収容しており、図３に示されている。第１のバネ２６０は、移動可能制御本体２５０の一次接触領域２５２と区画室２１０の第１の端壁区域２６４との間に配置されている。これにより、第１のバネ２６０は、一次接触領域２５２を介して移動可能制御本体２５０に第１のバネ力を加えることができる。少なくとも一例の実施形態によれば、第１のバネ２６０は移動可能制御本体２５０に取り付けられている。
【００８０】
第２のバネ２６２は、弁軸２３０のヘッド２３２と移動可能制御本体２５０の一次接触領域２５２との間に配置されている。これにより、第２のバネ２６２は、一次接触領域２５２を介して移動可能制御本体２５０に第２のバネ力を加えることができる。
【００８１】
図３ないし図７に示される、及び、図４に示されるように、弁軸２３０は、結合貫通孔３４０において、第２のパイロット弁本体２０２を貫いて第１のパイロット弁本体１０２へと延びている結合部品３３０によって、弁棒１３０に連結されている。弁軸２３０のヘッド２３２は、結合貫通孔３４０への弁軸２３０の移動を制限するために、結合貫通孔３４０よりも大きい断面を有する。
【００８２】
図３ないし図７では、図４に示されるように、第２のパイロット弁部品２０１は、Ｏ−リング２１２の形態である第１の封止部材２１２と、Ｏ−リング２１４の形態である第２の封止部材２１４とを有する。第１の封止部材２１２は区画室２１０内に配置されており、区画室２１０の第１の幾何学的区画室断面２１２ａは第１の封止部材２１２に接している。第２の封止部材２１４は区画室２１０内に配置されており、区画室２１０の第２の幾何学的区画室断面２１４ａは第２の封止部材２１４に接している。区画室２１０は、移動可能制御本体２５０の一次接触領域２５２、区画室２１０の第１の端壁区域２６４（図３に示される）、及び低圧流体入口２２０によって少なくとも部分的に規定された第１の区画室部分２１０ａと、第２の端壁区域２６６、及び、第２の端壁区域２６６と第３の区画室部分２１０ｃとの間に延びている側方壁区域２６８の一部とによって少なくとも部分的に規定された第２の区画室部分２１０ｂとを有する。第３の区画室部分２１０ｃは、第１の封止部材２１２と第２の封止部材２１４とを備え、第１の幾何学的区画室断面２１２ａと、第１の幾何学的区画室断面２１２ａと、第２の幾何学的区画室断面２１２ａ、２１４ａと、流体出口２２４とによって少なくとも部分的に規定されている。第１の区画室部部分２１０ａは、低圧流体入口２２０から流体を受け入れるように配置されており、第２の区画室部分２１０ｂは、移動可能制御本体２５０を貫いて延びている弁軸２３０内の弁軸導路２４０を介して、第１の区画室部分２１０ａと流体連通しているように配置されている。第３の区画室部分２１０ｃは、流体出口２２４と流体連通しているように配置されている。これにより、第１の区画室部分２１０ａにおける流体は、力を移動可能制御本体２５０に加えるために、一次接触領域２５２に圧力を及ぼすことができ、第３の区画室部分２１０ｃにおける流体は、力を移動可能制御本体２５０に加えるために、二次接触領域２５４に圧力を及ぼすことができる。
【００８３】
移動可能制御本体２５０は、一次接触領域２５２が第１の区画室部分２１０ａに向かい合い、二次接触領域２５４が第３の区画室部分２１０ｃに向かい合っているように、第４の区画室部分２１０ｄ内で区画室２１０内部に配置されている。
【００８４】
図３ないし図７における弁軸２３０は、図４に示されるように、第１の弁軸部２３０ａと、第２の弁軸部２３０ｂと、第１の弁軸部２３０ａと第２の弁軸部２３０ｂとの間に配置された第３の弁軸部２３０ｃとを少なくとも有する。第１の弁軸部２３０ａ及び第２の弁軸部２３０ｂの各々は、第３の弁軸部２３０ｃの直径よりも大きい直径を有する。第３の弁軸部２３０ｃは、図３ないし図７に示されるように、くびれた形状又は砂時計形状を有することができ、また、第１の弁軸部２３０ａ及び第２の弁軸部２３０ｂは、一定の直径を持つ円形の断面を有することができる。
【００８５】
ここで、第１のパイロット弁部品１０１との組み合わせでのパイロット弁構成体３０１及び第２のパイロット弁部品２０１の機能が、図３ないし図７を参照してより詳細に記載される。
【００８６】
第１のパイロット弁部品１０１の機能性は、図２ａと図３ないし図７とを参照して先に説明されている。第１のパイロット弁部品１０１の弁棒１３０が第２のパイロット弁部品２０１の弁軸２３０に連結されているため、第１のパイロット弁部品１０１内部の流体の流れは、弁棒１３０の位置と、第１の流体入口１２０と第２の流体入口１２２との間の圧力差とによって少なくとも部分的に決定される。
【００８７】
図３ないし図５に示されるように、第２のパイロット弁部品２０１は、その第１の状態にあり、低圧流体入口２２０を流体出口２２４と流体連通させることができるように、区画室及び第２の区画室部分２１０ａ内で、図４に示した第１の流体の流れの経路２９０を与える。したがって、低圧流体入口２２０は、第１の区画室部分２１０ａと、弁軸２３０内の弁軸流体導路２４０と、第２の区画室部分２１０ｂと、第１の流体の流れの経路２９０と、第３の区画室部分２１０ｃとを介して流体出口２２４と流体連通している。
【００８８】
言い換えれば、第１の状態では、第１の弁軸部２３０ａは、移動可能制御本体２５０におけるキャビティ２５６における流体が第３の区画室部分２３０ｃと流体連通していることから制限されるようにするために、移動可能制御本体２５０における貫通孔２５８（図３に示される）を規定している内壁と流体封止するように配置されている。さらに、第３の弁軸部２３０ｃは、第２の区画室部分２１０ｂにおける流体が第１の流体の流れ経路２９０を介して第３の区画室部分２１０ｃと流体連通しているようにするために、第２の区画室部分２１０ｂ及び第３の区画室部分２１０ｃに少なくとも部分的に位置付けられるように配置されている。第１の流体経路２９０は、区画室２１０の側方壁区域２６８の少なくとも一部や、第１の封止部材２１２と、第３の弁軸部２３０ｃの少なくとも一部とによって、少なくとも部分的に規定されている。
【００８９】
つまり、第１の状態では、弁軸２３０は、高圧流体入口２２０が流体出口２２４と流体連通していることから制限されるように、第２の封止部材２１４によって、移動可能制御本体２５０における貫通孔２５８（図３に示される）を規定している内壁と流体封止するように配置されている。
【００９０】
図６に示されるように、第１のパイロット弁部品１０１の弁棒１３０が第２の位置にあり、分離要素１４０ができるだけパイロットバネチャンバ１６３へと遠くにある。ここで、弁軸２３０はできるだけ第１のパイロット弁部品１０１に近く、弁軸２３０のヘッド２３２は端壁区域２６４と接触している。したがって、弁軸２３０は、高圧流体入口２２２を流体出口２２４と流体連通させることができるように、区画室２１０内において、図６に示される第２の流体の流れの経路２９２を与える。そのため、高圧流体入口２２２は、移動可能制御部品２５０のキャビティ２５６と、第２の流体の流れの経路２９２と、第３の区画室部分２１０ｃとを介して、流体出口２２４と流体連通している。
【００９１】
言い換えれば、第２の状態では、第２の弁軸部２３０ｂは、第２の区画室部分２１０ｂにおける流体が第３の区画室部分２３０ｃと流体連通していることから制限されるようにするために、第１の封止部材２１２によって、区画室２１０の側方壁区域２６８と流体封止するように配置されている。したがって、第１の流体の流れの経路２９０は閉じられる。さらに、第３の弁軸部２３０ｃは、移動可能制御本体２５０のキャビティ２５６における流体が第２の流体の流れ経路２９２を介して第３の区画室部分２１０ｃと流体連通しているようにするために、キャビティ２５６及び第３の区画室部分２１０ｃに少なくとも部分的に位置付けられるように配置されている。第２の流体経路２９２は、移動可能制御本体２５０における貫通孔２５８（図３に示される）を規定している内壁の少なくとも一部や、第２の封止部材２１４と、第３の弁軸部２３０ｃの少なくとも一部とによって、少なくとも部分的に規定されている。
【００９２】
つまり、第２の状態では、弁軸２３０は、低圧流体入口２２０が流体出口２２４と流体連通していることから制限されるように、第１の封止部材２１２によって、区画室２１０における側方壁区域２６８と流体封止するように配置されている。したがって、第２の弁軸部２３０ｂが、第１の封止部材２１２を封止することで、第３の区画室部分から第２の区画室部分２１０ｂを流体封止するため、流体経路２９０は閉じられる。
【００９３】
移動可能制御本体２５０は、移動可能制御本体２５０が第１の端壁区域２６４に向かうさらなる移動をなおも可能にする図３ないし図６に示されるような一次位置から、移動可能制御本体２５０が第１の端壁区域２６４に向かってできるだけ遠くに移動されている図７に示されるような二次位置へと、移動されるように許容されている。ここで、移動可能制御本体２５０の肩部２５０ａが、区画室２１０の側方壁区域２６８における凹所２６８ａに圧し掛かる。図７に示されるように、弁棒１３０及び弁軸２３０は図６にあるのと同じ位置にあるが、移動可能制御本体２５０は、図３ないし図６に示されるように、その一次位置から二次位置へと移動している。一次位置と二次位置との間の移動は、第１のバネ２６０及び第２のバネ２６２と第１の区画室部分２１０ａにおける流体とによって一次接触領域２５２に加えられる第１の力が、第３の区画室部分２１０ｃにおける流体によって二次接触領域２５４に加えられる第２の力よりも小さいことによるためである。この状態は、第２のパイロット弁部品２０１がその第３の状態にあるとして言及される。
【００９４】
第３の状態では、弁軸２３０は、高圧流体入口２２２が流体出口２２４と流体連通していることから制限されるように、移動可能制御本体２５０における貫通孔２５８を規定している内壁と流体封止するように配置され、弁軸２３０は、低圧流体入口２２０が流体出口２２４と流体連通していることから制限されるように、区画室２１０の側方壁区域２６８と流体封止するように配置されている。したがって、第１の流体接触経路２９０と第２の流体接触経路２９２の両方（図４並びに図６に示される）は閉じられている。
【００９５】
言い換えれば、第３の状態では、第１の弁軸部２３０ａは、キャビティ２５６における流体が第３の区画室部分２３０ｃと流体連通していることから制限されるようにするために、第２の封止部材２１４によって、移動可能制御本体２５０における貫通孔２５８を規定している内壁と流体封止するように配置されている。さらに、第２の弁軸部２３０ｂは、第２の区画室部分２１０ｂにおける流体が第３の区画室部分２３０ｃと流体連通していることから制限されるようにするために、第１の封止部材２１２によって、区画室２１０の側方壁区域２６８と流体封止するように配置されている。これにより、低圧流体入口２２０又は高圧流体入口２２２のいずれも流体出口２２４と流体連通しておらず、つまり、第１の流体の流れ経路２９０及び第２の流体の流れの経路２９２（図４並びに図６に示される）は閉じられている。
【００９６】
図２ないし図７にも示されるように、図７に示されるさらなる封止部材１１６は、例えば、高圧流体入口２２２からの流体と移動可能制御本体２５０内のキャビティ２５６の流体とを第１の区画室部分２１０ａから封止するために、第２のパイロット弁本体２０２内に配置されている。
【００９７】
ここで、パイロット弁構成体３０１は、パイロット式で作動される弁と共に用いられるとき、図１に示したようなパイロット弁１及びパイロット式で作動される弁３の手法と同様に説明されることになる。以下の例については、第１の流体入口１２０における流体の静圧が第２の流体入口１２２における流体の静圧より小さいことと、第２の流体入口１２２における流体の静圧が高圧流体入口２２２における流体の静圧より小さいこととが仮定されている。さらに、パイロット式で作動される弁３が、例えば、第２の流体入口１２２の流体の静圧を持つ流体を受け入れ、例えば、第１の流体入口１２０の流体の静圧を持つ流体を送る、通常開の弁であることが仮定されている。しかしながら、パイロット弁構成体３０１又は第１のパイロット弁部品１０１は、通常閉のパイロット式で作動される弁を作動してもよい。
【００９８】
図３に示されるように、弁棒１３０がその第１の位置にあり、第２のパイロット弁部品２０１がその第１の状態であるとき、第１の流体入口１２０からの流体は流体出口２２４と流体連通することになる。したがって、パイロット式で作動される弁３（図１に示される）は、第１の流体入口１２０と流体連通している制御供給を受け入れることになる。したがって、パイロット式で作動される弁は、完全に開かれることになるか、完全に開いた位置に向かって移動されるかの少なくとも一方になる。
【００９９】
例えば、第２の流体入口１２２における静圧が増加したり、第１の流体入口１２０における流体の静圧が低下したりすることで、第１の流体入口１２０と第２の流体入口１２２との間の圧力差が増加するとき、弁棒１３０は、その第１の位置からその第２の位置へと移動されることになる。これにより、第２の流体入口１２２からの流体が、第１のパイロット弁流体出口１２４と、第２のパイロット弁部品２０１の低圧流体入口２２０と流体連通することになる。しかしながら、第２のパイロット弁部品２０１は、なおもその第１の状態にあり、図５に示されるように、低圧流体入口２２０と流体出口２２４との間の流体連通を可能にする。
【０１００】
弁棒１３０がその第２の位置にあり、第２のパイロット弁部品２０１がその第１の状態であるとき、第２の流体入口１２２からの流体は流体出口２２４と流体連通することになる。したがって、パイロット式で作動される弁（図１に示される）は、第２の流体入口１２２と流体連通している制御供給を受け入れることになる。したがって、パイロット式で作動される弁は、閉じ始めることになる、又は、閉じられることになる。
【０１０１】
例えば、第２の流体入口１２２における静圧がさらに増加したり、第１の流体入口１２０における流体の静圧がさらに低下したりすることで、第１の流体入口１２０と第２の流体入口１２２との間の圧力差がさらに増加するとき、分離要素１４０は、パイロットバネチャンバ１６３内でできるだけ遠くへと移動されることになる。それでも、第２の流体入口１２２からの流体は、第１のパイロット弁流体出口１２４と、第２のパイロット弁部品２０１の低圧流体入口２２０と流体連通することになる。しかしながら、ここで、第２のパイロット弁部品２０１は、その第２の状態へと移動されることになり、図６に示されるように、高圧流体入口２２２と流体出口２２４との間の流体連通を可能にする。
【０１０２】
弁棒１３０がその第２の位置にあり、第２のパイロット弁部品２０１がその第２の状態であるとき、高圧流体入口２２２からの流体は流体出口２２４と流体連通することになる。したがって、パイロット式で作動される弁３（図１に示される）は、高圧流体入口２２２と流体連通している制御供給を受け入れることになる。したがって、パイロット式で作動される弁は、第２の流体入口１２２からの流体が流体出口２２４と流体連通している場合と比較して、より素早い形で閉じられるか、パイロット式で作動される弁が完全閉じられているときにより良好に封止するかのいずれかとなる。
【０１０３】
第２のパイロット弁部品がその第３の状態になる条件が満たされる場合（先に説明し、図７に示したように）、移動可能制御本体２５０はその二次位置へと移動され、第２のパイロット弁部品２０１の流体入口２２０、２２２のいずれも流体出口２２４と流体連通させられない。
【０１０４】
高圧入口における流体の静圧がＰ０と称され、第１の区画室部分２１０ａにおける第２の流体入口１２２からの流体がＰ１と称され、第１のバネ２６０のバネ力がＦｓと称され、一次接触領域２５２と接触している第１のバネ２６０の内径及び外径がそれぞれｄ及びＤと称され、パイロット式で作動される弁（図１に示される）を通る流れがＱと表され、パイロット式で作動される弁の弁定数がＫｖと表され、例えば、システムにおける付属品、配管、及び熱交換器による圧力損失がＤｐと表される場合、以下の関係が当てはまる。
【０１０５】
【数１】
2017507305.tif 000003
【０１０６】
【数２】
2017507305.tif 000004
【０１０７】
ここで、Ｐ０LIMITは、第２のパイロット弁がその第３の状態（つまり、高圧流体入口と流体出口との間に流体連通がない）にあるときの流体出口における流体の静圧であり、Ｐ０MAXは、流体分配システムから利用可能な最大静圧であり、したがって、高圧流体入口における流体の静圧である。したがって、増幅されたパイロット式で作動される弁は、Ｐ０LIMITとＰ０MAXとの間での圧力における差のため、振動することが防止される。
【０１０８】
図８ないし図１０では、流体を負荷へと供給するための異なる流体分配システムの概略図が示されている。
【０１０９】
図８では、流体分配システム１０００ａは、負荷１００１ａと、制御ユニット１００２ａと、流体を負荷１００１ａへと供給するための供給配管１００３ａと、流体を負荷１００１ａから制御ユニット１００２ａへと運ぶための中間配管１００５ａと、流体を制御ユニット１００２ａから運ぶための戻り配管１００７ａとを有する。供給配管１００３ａにおける流体の静圧は中間配管１００５ａにおける流体の静圧よりも高く、中間配管１００５ａにおける流体の静圧は戻り配管１００７ａにおける流体の静圧よりも高い。
【０１１０】
図８に示されるように、パイロット式で作動される弁１００９ａ、すなわち主弁１００９ａは、主弁１００９ａをパイロット式で作動させるために、前述したような（例えば図２ｂに参照符号３０１として示される）パイロット弁構成体１０１１ａと共に供給配管１００３ａに配置されている。さらに、パイロット弁構成体１０１１ａへの第１の流体入口（図２ないし図７に参照符号１２０として示される）は、戻り配管１００７ａに流体連結されており、高圧入口（図２ないし図７に参照符号２２２として示される）は、供給配管１００３ａに流体連結されている。パイロット弁構成体１０１１ａへの第２の流体入口（図２ないし図７に参照符号１２２に示される）は、中間配管１００５ａへと流体連結されている。パイロット弁構成体１０１１ａは、供給配管１００３ａからの高圧が主弁へと供給されるのを可能とすることで、制御ユニット１００２ａの前後で一定の圧力損失を維持することと、主弁１００９ａの封止とを容易にする。
【０１１１】
上記の２つの数式を参照することで、図８では、Ｄｐは、負荷１００１ａの前後における圧力損失を表しており、Ｑは、パイロット式で作動される弁１００９ａの前後においての供給配管１００３ａにおける流れを表しており、Ｋｖは、パイロット式で作動される弁１００９ａの弁定数である。
【０１１２】
図９では、流体分配システム１０００ｂは、負荷１００１ｂと、制御ユニット１００２ｂと、流体を負荷１００１ｂへと供給するための供給配管１００３ｂと、流体を負荷１００１ｂから制御ユニット１００２ｂへと運ぶための中間配管１００５ｂと、流体を制御ユニット１００２ｂから運ぶための戻り配管１００７ｂとを有する。供給配管１００３ｂにおける流体の静圧は中間配管１００５ｂにおける流体の静圧よりも高く、中間配管１００５ｂにおける流体の静圧は戻り配管１００７ｂにおける流体の静圧よりも高い。
【０１１３】
図９に示されるように、パイロット式で作動される弁１００９ｂ又は主弁１００９ｂが、パイロット弁１０１１ｂと共に戻り配管１００７ｂに配置されており、ここでは、第２のパイロット弁部品（図２ないし図７に参照符号２０１として示される）が必要ではなく、パイロット弁又は第１のパイロット弁部品（図１に参照符号１として、及び、図２ないし図７に参照符号１０１として示される）が、主弁１００９ｂを制御するのに十分である。ここで、パイロット弁１０１１ｂへの第１の流体入口（図２ないし図７に参照符号１２０として示される）は、戻り配管１００７ｂに流体連結されており、第２の流体入口（図２ないし図７に参照符号１２２として示される）は、中間配管１００５ｂに流体連結されている。パイロット弁１０１１ｂは、制御ユニット１００２ｂの前後での圧力損失を一定に維持することを容易にする。
【０１１４】
図１０では、流体分配システム１０００ｃは、負荷１００１ｃと、制御ユニット１００２ｃと、制御ユニット１００２ｃを介して負荷１００１ｃへと流体を供給するための供給配管１００３ｃと、流体を前記負荷１００１ｃから運び去るための戻り配管１００７ｃと、供給配管１００３ｃと戻り配管１００７ｃとの間で流体を運ぶためのバイパス配管１００５ｃとを有する。供給配管１００３ｂにおける流体の静圧は、戻り配管１００７ｂにおける流体の静圧よりも高い。
【０１１５】
図１０に示されるように、パイロット式で作動される弁１００９ｃ又は主弁１００９ｃが、パイロット弁１０１１ｃと共にバイパス配管１００５ｃに配置されており、ここでは、第２のパイロット弁部品（図２ないし図７に参照符号２０１として示される）が必要ではなく、パイロット弁又は第１のパイロット弁部品（図１に参照符号１として、及び、図２ないし図７に参照符号１０１として示される）が、主弁１００９ｃを制御するのに十分である。ここで、パイロット弁１０１１ｃへの第１の流体入口（図２ないし図７に参照符号１２０として示される）は、中間配管１００５ｃを介して戻り配管１００７ｃに流体連結されており、第２の流体入口（図２ないし図７に参照符号１２２として示される）は、中間配管１００５ｃを介して供給配管１００３ｃに流体連結されている。パイロット弁は、主弁１００９ｃの前後において一定の圧力損失を維持することを容易にする。
【０１１６】
図８並びに図９では、主弁１００９ａ、１００９ｂは通常開いており、図１０では、主弁１００９ｃは通常閉じられている。
【０１１７】
図８ないし図１０の各々における制御ユニット１００２ａ〜１００２ｃが、例えば、制御弁１００２ａ〜１００２ｃ、配管、導路、管、熱交換器などの完全な分岐管１００２ａ〜１００２ｃ、他の負荷１００２ａ〜１００２ｃといった、制御可能な流体の流れを与える構成要素又は構成要素の組み合わせを表している象徴的な構成要素であることは、留意されるべきである。
【０１１８】
少なくとも一例の実施形態によれば、パイロット弁は調節可能なパイロットバネであることができる。これにより、パイロット弁及びパイロット式で作動される弁は、制御ユニット１００２ａ〜１００２ｃの前後における圧力損失が変わる流体分配システムに配置されてもよい。例えば、第１のパイロットバネは、制御ユニット１００２ａ〜１００２ｃの前後における圧力損失が１０ｋＰａと５０ｋＰａとの間である流体分配システムで用いられてもよく、第２のパイロットバネは、制御ユニット１００２ａ〜１００２ｃの前後における圧力損失が３０ｋＰａと１５０ｋＰａとの間である流体分配システムで用いられてもよく、第３のパイロットバネは、制御ユニット１００２ａ〜１００２ｃの前後における圧力損失が８０ｋＰａと４００ｋＰａとの間である流体分配システムで用いられてもよい。
【０１１９】
パイロット弁、パイロット弁構成体、及び様々な流体分配システムが特定の構成体を有するとして図示されてきたが、当業者は、このようなパイロット弁、パイロット弁構成体、及び流体分配システムが、異なるタイプのより多くの構成体要素又はより少ない構成体要素を含みうることを理解するものである。実際、当業者は、図８ないし図１０に示した流体分配システムが、本発明の概念の様々な態様を図示するために構築されており、そのため、図解を用いて限定の目的ではなく提示されていることを理解するものである。例えば、本発明の概念は、ここに示されるような、第１及び第２の流体入口と高圧流体入口とに供給される外部及び内部の流体経路の具体的な配置に限定されず、第１の流体入口は、パイロット式で作動される弁１００９ａ〜１００９ｃの内部流れや第２の流体入口から供給されてもよく、高圧流体入口は、流体分配システムからのどこか他の外部から供給されてもよい。外部流れは、例えば、流体分配システムにおけるさらに上流の場所から来てもよい。
【図１】
2017507305.tif 000005
【図２ａ】
2017507305.tif 000006
【図２ｂ】
2017507305.tif 000007
【図３】
2017507305.tif 000008
【図４】
2017507305.tif 000009
【図５】
2017507305.tif 000010
【図６】
2017507305.tif 000011
【図７】
2017507305.tif 000012
【図８】
2017507305.tif 000013
【図９】
2017507305.tif 000014
【図１０】
2017507305.tif 000015
【国際調査報告】
2017507305.tif 000016
2017507305.tif 000017
2017507305.tif 000018