(57)【要約】本願発明は、制御機能を有するバルブと、流量及び／又は圧力を適合させるために流体導管内のバルブを制御する方法とに関している。バルブは、流体入口と、流体出口と、バルブ本体内に配置されたバルブ閉成部材とを有している。バルブ閉成部材は、バルブの開成度が変更され得るように、バルブ閉成部材の開成移動又は閉成移動を果たさせるために流体からエネルギーを取り出すように設定された可変の容量のチャンバに動作的に接続されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の入口及び流体の出口と、
閉成位置と開成位置との間で移動可能であり、前記入口から出口への流れを規制するためのバルブ閉成部材と、を具備する、流体導管内の流量及び／又は圧力を規制するための制御機能を有するバルブであって、
このバルブは、前記バルブ閉成部材の高圧側の上流と、バルブ閉成部材の低圧側の下流とを有し、可変容量のチャンバが、前記バルブ閉成部材に、このチャンバの容量の変化が、バルブ閉成部材の位置の変化を生じさせるように、動作的に接続されており、又、このバルブは、
前記高圧側の前記可変容量のチャンバへの流体接続を可能にしている第１の制御可能な導管と、
前記低圧側の前記可変容量のチャンバへの流体接続を可能にしている第２の制御可能な導管と、
前記可変容量のチャンバの容量を変化させるように、前記第１及び第２の制御可能な導管の開成及び閉成を制御するための制御ユニットとを具備するバルブ。
【請求項２】
このバルブは、流体を前記高圧側から、前記第１の制御可能な導管を通って、前記可変容量のチャンバに送るように構成されており、又、
このバルブは、流体を前記低圧側から、前記第２の制御可能な導管を通って、前記可変容量のチャンバに送るように構成されている請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記バルブ閉成部材は、閉成位置に向かう、又は、開成位置に向かう付勢力がかけられており、前記可変容量のチャンバの容量の増加又は減少が、前記付勢力に対して反力となっている請求項１又は２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記可変容量のチャンバは、膜、ダイアフラム、又はピストンのような移動可能な分離部材により部分的に規定されており、この分離部材は、前記バルブ閉成部材に接続されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項５】
前記分離部材は、前記可変容量のチャンバを区画室から分けており、又、可変容量のチャンバは、前記バルブの高圧側に接続されており、そして前記区画室は、前記バルブの低圧側に接続されている請求項４に記載のバルブ。
【請求項６】
前記制御ユニットは、前記第１及び第２の制御可能な導管を選択的且つ別々に開成させるために、調節バルブ装置、オン−オフバルブ装置、又は、ソレノイドバルブ装置のような電気的に制御されるバルブ装置に動作的に接続されるか、又は、バルブ装置を有している請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項７】
前記電気的に制御されるバルブ装置は、２つの開口を備えた摺動体を有し、この摺動体は、制御可能な導管の一方を所定時間開成するように移動可能に構成されている請求項６に記載のバルブ。
【請求項８】
前記制御ユニットは、ビルディング管理システム(ＢＭＳ)から入力信号を受け取り、この入力信号を電気的に制御されるバルブの必要とされた開成に変換して、電気的に制御されるバルブ装置の移動を果たさせるように構成されている請求項６又は７に記載のバルブ。
【請求項９】
このバルブは、バルブ閉成部材の実際の位置を検出して、制御ユニット又はＢＭＳに入力として実際の位置に関するデータを与える手段を、更に、具備する請求項８に記載のバルブ。
【請求項１０】
中で、前記バルブ閉成部材が移動可能なバルブ本体を具備し、前記可変容量のチャンバは、このバルブ本体の外に配置されている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項１１】
中で、前記バルブ閉成部材が移動可能なバルブ本体を具備し、前記可変容量のチャンバは、このバルブ本体の中に配置されている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項１２】
前記可変容量のチャンバは、前記バルブ閉成部材内に配置されている請求項１１に記載のバルブ。
【請求項１３】
前記第１及び第２の制御可能な導管は、前記バルブ本体の内側のチャンネルとして形成されている請求項１１又は１２に記載のバルブ。
【請求項１４】
流体導管内のバルブを制御するための方法であって、前記バルブは、閉成位置と開成位置との間で移動可能であり、前記入口から出口への流れを規制するためのバルブ閉成部材を有し、又、バルブは、バルブ閉成部材の一側の高圧側と、バルブ閉成部材の他側の低圧側とを有し、この方法は、
前記高圧側から所定量の流体を送る、又は、高圧側から送られた前記流体の所定量を前記低圧側に戻す工程と、
前記バルブ閉成部材を移動させるために、送られた流体の潜在的なエネルギー、又は、戻された流体の潜在的なエネルギーを利用する工程と、を具備する方法。
【請求項１５】
前記バルブ閉成部材は、閉成方向と開成方向とに移動可能であり、この方法は、
前記開成方向と閉成方向との一方に前記バルブ閉成部材を移動させるために、前記高圧側から所定量の流体を送ること、及び／又は
前記開成方向と閉成方向との他方に前記バルブ閉成部材を移動させるために、前記低圧側から所定量の流体を戻すこととを具備する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記所定量の流体の選択的な送り又は戻しのために、オン−オフバルブ装置のような調節バルブ装置を作動させる工程を更に具備する請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記バルブ閉成部材の所望の位置を決定する工程と、
前記バルブ閉成部材の実際の位置を決定する工程と、
前記実際の位置と所望の位置とを比較して、実際の位置と所望の位置との間の相違を定量化するために、連続したフイードバックループを果たす工程と、
前記相違が減少するように、前記バルブ閉成部材の位置の反復校正をする工程とを、更に具備する請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、流体導管内の流体の流量及び／又は圧力を規制するためのバルブに関している。流体導管は、例えば、暖房、冷房、水供給、又は、工業上の製造プロセスのために、デザインされ得る。本願発明は、又、流体導管内のバルブを制御するための方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
流体分配システムは、源から消費地点に流体を送るようにデザインされている。各消費地点に対しては、代表的には、算出及びデザインされた最適な流量、又は、異なる圧力の要求がある。しかし、流体循環システムのタイプに応じて、流れへの要求は、時間内で度々変更され得、又、季節(例えば、夏季又は冬季)や日々の天候のようなファクターで変更され得る。特に、季節の影響は、度々、消費地点での負荷によって、変更する必要が有り得、又、システム(例えば、暖房のためのシステム)の流体の温度変化、及び、システムの流体に対しての要求の(例えば、飲料水に対する変更のようなファクターに依存し得る。
【０００３】
制御バルブが、流体分配システムでは頻繁に使用されており、流量が調節され得るように、可変の開口を有している。特に、制御バルブには、バルブ本体内に移動可能なバルブ閉成部材が設けられている。制御バルブの開成機能及び閉成機能は、サーモスター装置、センサー、ビルディング管理システム(ＢＭＳ)等からのコマンド信号に基づいて規制され得る。
【０００４】
制御バルブでのバルブ閉成部材の移動は、パイロットアクチュエータにより動作され得る。このパイロットアクチュエータは、バルブを開閉するために、バルブのバルブ閉成部材を移動し得る力を与えるように構成されている。代表的なパイロットアクチュエータのデザインは、薄膜でシールされたチャンバ、プレストレスされたばね、及び、バルブ本体の上流への流体接続からなっている。バルブ閉成部材は、バルブが開成を続けてこの中を流体が通り得るように、ばねが、パイロットを付勢するように代表的には設定されているプレストレスされたばねの力により保持されている。薄膜が、接続ロッドを介してバルブ閉成部材にオプションとして接続されている。特別な具体化に応じて、パイロットアクチュエータ、及び、幾つかの構成部品(例えば、底側及び上側チャンバ、ディスク、薄膜リング、薄膜、安全ばね、及び、主軸)がかなりかさばり得る。
【０００５】
前記パイロットアクチュエータは、小型の流体導管と大型の流体導管の両者の中の流体を規制するために、使用され得る。しかし、大型のバルブのためには、パイロットアクチュエータを、高い流量で大型の流体導管内で充分な開成／閉成力を与えるためには、かなり大型のサイズにする必要がある。
【発明の概要】
【０００６】
本願発明の目的は、従来技術の欠点を改善することである。以下の記載により明らかになるであろう、この、そして、他の目的は、添付の独立請求項に規定されているようなバルブ及び方法により達成される。
【０００７】
本願発明の第１の態様に係われば、
流体入口及び流体出口と、
閉成位置と開成位置との間で移動可能であり、前記入口から出口への流れを規制するためのバルブ閉成部材と、を具備する、流体導管内の流量及び／又は圧力を規制するための制御機能を有するバルブ(又はバルブ装置)であって、
このバルブは、前記バルブ閉成部材の高圧側の上流と、バルブ閉成部材の低圧側の下流とを有し、可変容量のチャンバが、前記バルブ閉成部材に、このチャンバの容量の変化が、バルブ閉成部材の位置の変化を生じさせるように、動作的に接続されており、又、このバルブは、
前記高圧側の前記可変容量のチャンバへの流体接続を可能にしている第１の制御可能な導管と、
前記低圧側の前記可変容量のチャンバへの流体接続を可能にしている第２の制御可能な導管と、
前記可変容量のチャンバの容量を変化させるように、前記第１及び第２の制御可能な導管の開成及び閉成を制御するための制御ユニットとを具備するバルブが、提供される。
【０００８】
本願発明は、バルブの両側の圧力差が、可変な容量のチャンバの容量を規制するために使用され得ることの実現に基づいている。特に、制御可能な回路を配備することにより、可変容量のチャンバへの及びここからの流体の供給が、達成され得、この結果、主バルブの可変の開成度が、流量が精度良く調節可能となっている。可変容量のチャンバのこのセットアップは、バルブのサイズとは、多かれ少なかれ無関係である。かくして、効果は、現在での解決と比較して、より少ない摩耗、より少ないメンテナンス、及び、より少ない使用スペースを含でいる。
【０００９】
バルブは、消費地点又は消費部材(例えば、ラジエータ）への供給パイプに設置され得るか、これは、消費地点からの戻りパイプに設置され得る。第１の場合には、高圧は、バルブの上流に生じ、低圧は、バルブの下流に生じるであろう。第２の場合には、低圧は、バルブの上流に生じ、高圧は、バルブの下流に生じるであろう。簡潔のために、以下のコンセプトでは、バルブは、供給パイプにあると、想定される。かくして、以下の記載では、高圧側は、バルブ本体の上流側であり、このために、一般的には源の近くである。対応して、低圧側は、バルブ本体の下流側であり、このために、一般的には消費地点の近くである。高圧側と低圧側との間の制限は、バルブが閉成されているときに、バルブ閉成部材が当接しているシートの位置により規定されている。更に、「高圧側」と「低圧側」という表現は、互いに相対的な値として表現されている。
【００１０】
バルブは、通常、バルブの流体入口と流体出口とを規定しているバルブ本体を有している。バルブ閉成部材は、バルブ本体内の可動な部品である。バルブ閉成部材は、バルブ本体の流体入口からバルブ本体の流体出口への流れを規制する。バルブ閉成部材の開成位置では、流体は、流体入口からバルブ閉成部材に沿って、バルブ本体の流体出口へと流れ得る。バルブ閉成部材の閉成位置では、流体が、流体入口からバルブ閉成部材に沿って、バルブ本体の流体出口へと流れるのが阻止されている。例えば、バルブ閉成部材は、バルブ閉成部材の閉成位置を得るためにシートと適合するプラグ又はコーンとして具体化され得る。例えば、バルブ閉成部材は、貫通流路を備えた回転可能な部材を有し得る。この貫通流路は、バルブ閉成部材の閉成位置では、外側シールドにより塞がれ得、又、バルブ閉成部材の開成位置では、塞がれていないか部分的に塞がれ得る。
【００１１】
このバルブは、流体を、前記高圧側から、前記第１の制御可能な導管を通って、前記可変容量のチャンバに送るように、又、流体を、前記低圧側から、前記第２の制御可能な導管を通って、前記可変容量のチャンバに送るように、適切に、構成されている。
【００１２】
少なくとも幾つかの実施の形態で図面の記載と関連して説明されるように、高圧側から可変容量のチャンバへの流体の送りは、バルブ閉成部材を閉成方向に移動させる。かくして、低圧側からの流体の送りは、バルブ閉成部材を開成方向に移動させる。
【００１３】
幾つかの他の実施の形態では、高圧側から可変容量のチャンバへの流体の送りは、バルブ閉成部材を開成方向に移動させる。かくして、低圧側からの流体の送りは、バルブ閉成部材を閉成方向に移動させる。
【００１４】
例示的な実施の形態に係われば、前記バルブ閉成部材は、閉成位置に向かう、又は、開成位置に向かう付勢力がかけられており、前記可変容量のチャンバの容量の増加又は減少が、前記付勢力に対して反力となっている。
【００１５】
前記付勢力は、可変容量のチャンバ内の容量の増加又は減少からの力の方向とは反対方向の力を、前記バルブ閉成部材の往復移動がなされ、そして、バルブ閉成部材が、開成又は閉成位置に付勢され得るように、与えている。
【００１６】
例示的な実施の形態に係われば、前記バルブ閉成部材は、閉成位置と開成位置との間で、軸方向に移動可能である。例えば、バルブ閉成部材は、バルブステムに装着され得るか、これを有し得る。
【００１７】
例示的な実施の形態に係われば、前記バルブ閉成部材は、閉成位置と開成位置との間で、回転可能である。回転するバルブ閉成部材を備えているバルブの例は、ボールバルブ、及び、バタフライバルブである。
【００１８】
バルブ閉成部材の軸方向の移動又は回転は、バルブの開成度を変更し、又、バルブ本体を通る流れの流量、及び／又は、バルブの両側間の差圧を、規制する。
【００１９】
例示的な実施の形態に係われば、前記可変容量のチャンバは、膜、ダイアフラム、又はピストンのような移動可能な分離部材により部分的に規定されており、この分離部材は、前記バルブ閉成部材に接続されている。
【００２０】
前記移動可能な分離部材は、可変容量のチャンバを囲んでいる残りの表面に固定するように装着され得る。
【００２１】
代わって、表面は、互いに摺動し、中に／間にシールされたジョイントを備えた２つの部分として配置され得る。このようなシールは、可変容量のチャンバ内の流体の漏れと圧力損失とを防いでいる。
【００２２】
例示的な実施の形態に係われば、前記分離部材は、前記可変容量のチャンバを区画室から分けており、又、可変容量のチャンバは、前記高圧側に接続されており、そしてバルブの前記低圧側と前記区画室とは、これらに圧力の逃がしが与えられて、例えば、前記バルブの低圧側に接続されている。圧力の逃がしは、例えば、凍結によるチャンバの膨張を避ける、又は、過加熱を避けるために有用であり得る。
【００２３】
例示的な実施の形態に係われば、前記制御ユニットは、前記第１及び第２の制御可能な導管を選択的且つ別々に開成させるために、ソレノイドバルブ装置のような電気的に制御されるバルブ装置に動作的に接続されるか、又は、バルブ装置を有している。しかし、ソレノイドバルブ装置以外に、適切なタイプのオンーオフ又は変調のバルブ装置でも良い。
【００２４】
電気的に制御されるバルブ装置による効果は、これが、可変容量のチャンバ内の流体の体積の精度の良い制御を可能にすることである。
【００２５】
例示的な実施の形態に係われば、前記電気的に制御されるバルブ装置は、２つの開口を備えた摺動体を有し、この摺動体は、制御可能な導管の一方を所定時間開成するように移動可能に構成されている。２つの開口を有する摺動体は、単一の電気的に制御されるバルブユニットが、可変容量のチャンバに対する流体の供給機能と排出機能との両方をなし得ることである。
【００２６】
例示的な実施の形態に係われば、前記電気的に制御されるバルブ装置は、２つの開口を備えた摺動体を、この摺動体の移動が軸方向の移動であるように、有している。この摺動体は、３つの可能な設定を、即ち、可変容量のチャンバへの供給導管の開成と、可変容量のチャンバからの排出導管の開成と、中間位置での供給導管と排出導管との両方の閉成とを、与える。
【００２７】
電気的に制御可能なバルブは、上述された摺動体以外の機構を有し得る。例えば、例示的な実施の形態に係われば、電気的に制御されるバルブは、導管を開成／閉成させる回転ディスクを有している。例えば、この回転ディスクは、開成のために導管とアラインメントされ、そして、閉成のために導管に対して移動され得る１又は複数の開口を有し得る。
【００２８】
例示的な実施の形態に係われば、前記制御ユニットは、ビルディング管理システム(ＢＭＳ)から入力信号を受け取り、この入力信号を電気的に制御されるバルブの必要とされた開成に変換して、電気的に制御されるバルブ装置の移動を果たさせるように構成されている。バルブとＢＭＳとの間の接続は、バルブを通る流れの自動的な規制を可能にしている。
【００２９】
例示的な実施の形態に係われば、このバルブは、バルブ閉成部材の実際の位置を検出して、制御ユニット又はＢＭＳに入力として実際の位置に関するデータを与える手段を、更に、有している。バルブに、バルブ閉成部材の実際の位置を決定する手段を設けることにより、より良い精度が、バルブを通る実際の流れの決定で、得られることができる。
【００３０】
電気的に制御されるバルブ装置が、上述されたけれども、他の実施の形態で、バルブが、他の方法でも制御され得ることは、理解できるであろう。例えば、電気的に制御されるバルブに代えて、機械的、空圧的、又は、液圧的、に制御されるバルブ装置が、与えられ得る。
【００３１】
例示的な実施の形態に係われば、位置測定装置は、磁石又はＲＦＩＤ装置のような位置インジケータ及びセンサーを有している。磁石は、簡単で信頼性のある感知装置を構成する。
一方、ＲＦＩＤ装置は、バルブ閉成部材についての情報をワイヤレスで送る必要がある場合に使用され得る。
【００３２】
例示的な実施の形態に係われば、中で前記バルブ閉成部材が移動可能なバルブ本体を有しており、前記可変容量のチャンバは、バルブ本体の外に配置されている。可変容量のチャンバをバルブの外に配置することにより、アクチュエータは、分かれた外側の部品としてデザインされ得る。分かれた部品は、メンテナンス及び修復が容易であるような効果をもたらし得る。又、アクチュエータは、流体導管からバルブ本体を取り外さないで、除去され得る。
【００３３】
例示的な実施の形態に係われば、中で前記バルブ閉成部材が移動可能なバルブ本体を有しており、前記可変容量のチャンバは、バルブ本体の中に配置されている。一体化されたパイロットアクチュエータとバルブとは、別のアクチュエータを組み合わせる必要が無いので、簡単な組立プロセスである効果を与える。
【００３４】
例示的な実施の形態に係われば、前記可変容量のチャンバは、前記バルブ閉成部材内に配置されている。可変容量のチャンバをバルブ閉成部材内に配置させることにより、バルブ本体内の内側チャンバのサイズは、可変容量のチャンバを収容するために僅かの更なる余分の容量で済み、効率良く利用され得る。
【００３５】
例示的な実施の形態に係われば、前記第１及び第２の制御可能な導管は、前記バルブ本体の内側のチャンネルとして形成されている。バルブ本体内に第１及び第２の制御可能な導管を配設することにより、これら導管は、外側のホースが無く、耐久性良くデザインされ得る。
【００３６】
本願発明の第１の態様に従った、本願発明の第２の態様に係われば、これは、流体導管内のバルブを制御するための方法に関し、制御バルブは、閉成位置と開成位置との間で移動可能であり、前記入口から出口への流れを規制するためのバルブ閉成部材を有し、又、バルブは、バルブ閉成部材の一側の高圧側と、バルブ閉成部材の他側の低圧側とを有し、この方法は、
前記高圧側から所定量の流体を送る、又は、高圧側から送られた前記流体の所定量を前記低圧側に戻す工程と、
前記バルブ閉成部材を移動させるために、送られた流体の潜在的なエネルギー、又は、戻された流体の潜在的なエネルギーを利用する工程と、を有している。
【００３７】
前記バルブ閉成部材は、閉成方向と開成方向とに移動可能であり、この方法は、
前記開成方向と閉成方向との一方に前記バルブ閉成部材を移動させるために、前記高圧側から所定量の流体を送ること、及び／又は
前記開成方向と閉成方向との他方に前記バルブ閉成部材を移動させるために、前記低圧側から所定量の流体を戻すこととを、有している。前記方向は、例えば、線形の、又は、回転の方向であり得る。
【００３８】
例示的な実施の形態に係われば、前記所定量の流体の選択的な送り又は戻しのために、オン−オフバルブ装置のような調節バルブ装置を作動させる工程を更に有している。
【００３９】
例示的な実施の形態に係われば、前記バルブ閉成部材の所望の位置を決定する工程と、
前記バルブ閉成部材の実際の位置を決定する工程と、
前記実際の位置と所望の位置とを比較して、実際の位置と所望の位置との間の相違を定量化するために、連続したフイードバックループを果たす工程と、
前記相違が減少するように、前記バルブ閉成部材の位置の反復校正をする工程とを、更に、有している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、流体循環システムに装着される本願発明の例示的な実施の形態に係わるバルブの斜視図である。
【図２】図２は、本願発明の例示的な実施の形態に係わるバルブの概略的な断面図である。
【図３ａ】図３ａは、制御可能な導管を規制するように設定れている電気的に制御され得るバルブの概略的な断面図である。
【図３ｂ】図３ｂは、制御可能な導管を規制するように設定れている電気的に制御され得るバルブの概略的な断面図である。
【図３ｃ】図３ｃは、制御可能な導管を規制するように設定れている電気的に制御され得るバルブの概略的な断面図である。
【図４ａ】図４ａは、閉成された位置にある本願発明の例示的な実施の形態に係わるバルブの概略的な断面図である。
【図４ｂ】図４ｂは、開成された位置にある本願発明の例示的な実施の形態に係わるバルブの概略的な断面図である。
【図５】図５は、本願発明に係わる、ばねにより付勢されているバルブ閉成部材の他の例示的な実施の形態の概略的な断面図である。
【図６】図６は、バルブ本体の外側に配置されている可変容量のチャンバを備えているアクチュエータを有するバルブの例示的な実施の形態の概略的な断面図である。
【図７】図７は、本願発明に係わるバルブを通る流れの流量を規制するための例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本願発明が、添付の図面を参照して、例示的に示された実施の形態により、以下に説明される。
【００４２】
以下の記載で、本願発明の例示的な実施の形態に係わるバルブが、流体分配システムと関係して説明されている。これは、製造プロセス(例えば、製造機械のための化学でのプロセス、暖房又は冷房等)での流体分配システムのような他のタイプの工業的用途にも等しく適用可能であり、本願発明の範囲を限定する意味では無いことが、判るであろう。代わって、バルブは、幾つかの流体入口及び流体出口を備えているバルブ本体を有し得る。
【００４３】
更に、添付の図面では、異なる実施の形態の例示的なバルブは、供給パイプに設置されている。このパイプで、高圧側は、バルブの上流であり、又、低圧側は、バルブの下流であることが、想定されている。しかし、図面には示されてはいないけれど、本願発明に係わるバルブは、低圧側がバルブの上流になり得るリターンバイプに設置され得ることは、理解されるであろう。
【００４４】
図示されている実施の形態に係われば、完成したバルブは、複数の「サブバルブ」を有していることは、又、判るであろう。例えば、図４ａのバルブ１００は、部材１１６，１１８を備えているバルブ閉成機構１１４の形態のサブバルブと、制御可能なバルブ１３４，１３６とを有している。かくして、バルブ１００のように完成したバルブは、複数の異なるバルブ機構を有する「バルブ装置」と称され得る。
【００４５】
図１に示されているように、制御機能を有するバルブ２００は、第１の導管部分１０４と第２の導管部分１０６との間で、流体用の導管に装着されている。第１の導管部分１０４へのバルブ２００の接続は、バルブ２００に流体入口を与え、又、第２の導管部分１０６への接続は、バルブ２００からの流体出口を与えている。バルブ２００は、流体用の導管の上流側Ｕと、流体用導管の下流側Ｄとを接続している。上流側Ｕは、暖房器のボイラー、又は、水供給源のような源Ｓに接続され得、一方、下流側Ｄは、空気処置ユニット、熱交換器、ファンオイルユニット、ラジエータ、又は、水トラップのような消費地点Ｃの近くに配置されている。バルブ本体２０８を通る流体の流れＦがあるときには、バルブ本体２０８の上流側Ｕの圧力Ｐｕは、バルブ本体２０８の下流側Ｄの圧力Ｐｄよりも高くなっており、バルブ２００の両側間に圧力差Δｐを生じさせている。
【００４６】
今、バルブ本体１０８の概略的な断面図を示している図２を参照すると、軸方向に可動のプラグ１１６と固定のシート１１８とを有しているバルブ閉成機構１１４が配置されている。シート１１８の位置は、バルブ本体１０８の上流側Ｕ(流体入口)と下流側Ｄ(流体出口)との間の境界を規定している。プラグ１１６は、ブラグを軸方向Ａに移動させるように構成された、変位可能なロッドのような変位機構１２０に接続されている。図示されている例では、プラグ１１６は、常開成位置へと、ばね部材１２２により、付勢力Ｆｂがかけられている。このばね部材１２２は、如何なる他の影響を受けていない自然の状態で、ばね部材１２２が、プラグ１１６を付勢するようにプレストレスがかけられている。この結果、プラグ１１６は、シート１１８から離れてバルブ１００が開成されている。さらに、プラグ１１６には、プラグ１１６の内側にある磁石のような位置表示部１２４が設けられている。この位置表示部は、バルブ本体１０８の内側にある感知装置１２６と共同する。
【００４７】
可変容量のチャンバ１２８が、バルブ本体１０８の上流側Ｕから所定の量の流体を受け、所定の量の流体をバルブ本体１０８の下流側Ｄに排出するよう構成されている。可変容量のチャンバ２０８への流体の供給、及び、ここからの排出は、第１及び第２の制御可能な導管１３０、１３２によりなされる。第１の制御可能な導管１３０は、バルブ本体１０８の上流側Ｕから所定量の流体を搬送するように構成され、又、第２の制御可能な導管１３２は、可変容量のチャンバ１２８からバルブ本体１０８の下流側Ｄに所定量の流体を搬送するように構成されている。換言すれば、第１の制御可能な導管１３０は、可変容量のチャンバ１２８の「充填(full)」機能を果たし、一方、第２の制御可能な導管１３２は、可変容量のチャンバ１２８の「排出(drain)」機能を果たす。
【００４８】
更に、第１及び第２の電気的に制御可能なバルブ１３４，１３６が、第１及び第２の制御可能な導管１３０，１３２に夫々配設されており、可変容量のチャンバ１２８への及びここからの流体の供給／排出を規制するように構成されている。これら電気的に制御可能なバルブ１３４，１３６は、ソレノイドタイプのバルブ、もしくは、適切なオンーオフバルブ装置又は調節バルブ装置で有り得る。
【００４９】
更に、図３ａ、３ｂ、及び、３ｃに示されているように、前記導管１３０，１３２には、第１の制御可能な導管１３０からの供給と第２の制御可能な導管１３２からの排出とを規制する機能を有している共通の電気的に制御されるバルブ１３５が設けられ得る。図３ａ乃至３ｃに概略的に示されているように、組み合わされた機能を有する前記ソレノイドバルブ１３５は、前記可変容量のチャンバ１２８内の流体の量を制御するように、構成され得る。前記組み合させた機能は、前記第１及び第２の制御可能な導管１３０、１３２に動作的に接続されている組み合わされたバルブ１３５により、なされ得る。開口１０７を備えた軸方向に移動可能な摺動体１０５が、前記ソレノイドバルブのハウジング内に配置されている。開口１０７の３つの異なる軸方向の位置が、可変容量のチャンバ１２８への及びそこからの流体の流れの存在と方向とを決定する。図３aに示されているように、流体の供給は、開口１０７が、第１の制御可能な導管１３０とアラインメントされているときに、可変容量のチャンバ１２８へなされる。図３ｂに示されているように、開口１０７が、第２の制御可能な導管１３２とアラインメントされているときに、可変容量のチャンバ１２８からの流体の排出が可能となっている。そして、図３ｃに示されているように、ソレノイドバルブが、中間の位置にあるときには、制御可能な導管１３０、１３２は、両方とも閉じられている。
【００５０】
今、図２に戻ると、前記可変容量のチャンバ１２８は、薄膜、ダイアフラム、又は、ピストン、等の形態の移動可能な分離部材１３８により部分的に規定されている。可変容量のチャンバ１２８は、単一の可変容量のチャンバ１２８を有し得るし、又、(図示された例のように)付加の区画室１４０を有するようにデザインされ得る。これら２つの区画室１２８，１４０は、前記分離部材１３８により分けられている。２つの区画室があると、以下の効果の１又は複数を有し得る。これら効果は、信頼性のあるデザイン、ばねにより生じる問題の解決、絶縁に対する保護、及び、常開成(ＯＮ)又は常閉成(ＮＣ)パイロットアクチュエータを有する可能性、である。
【００５１】
接続ロッドのような機械的な部材１４２が、前記移動可能な分離部材１３８に動作的に接続されている。例えば、この機械的な部材１４２は、移動可能な分離部材１３８の内側又は外側に取着され得る。機械的な部材１４２は、又、前記軸方向に移動可能なプラグ１１６に動作的に接続されている。可変容量のチャンバ１２８内の容量が変わるのに従って、前記機械的な部材１４２の位置と軸方向に移動可能なプラグ１１６の位置とは、対応して、変わるように設定されている。
【００５２】
図４aと４ｂとは、バルブ１００の開閉動作がどのようにして果たされ得るのかを示している。図４aと４ｂとにおいて、電気的に制御され得るバルブ１３４，１３６のうちの一方が開成され、他方が閉成されることが、判り得る。しかし、バルブ１００は、又、電気的に制御可能なバルブ１３４及び１３６の両方が開成され得るバイパスモードで動作され得る。このことは、更に以下に説明される。
【００５３】
図４aに示されているように、バルブ１００の閉成動作は、可変容量のチャンバ１２８内の容量を増すことによりなされる。可変容量のチャンバ１２８内の容量は、第１の制御可能な導管１３０を規制する電気的に制御可能なバルブ１３４を開成することにより、増される。バルブ１３４を開成することにより、流体が、バルブ本体１０８の高圧側Ｕから可変容量のチャンバ１２８へと供給される。この間に、第２の制御可能な導管１３２を規制する電気的に制御可能なバルブ１３６は、閉成されたままである。可変容量のチャンバ１２８内の容量の増加により、分離部材１３８と機械的な部材１４２とは、移動されるようになる。機械的な部材１４２は、プラグ１１６に動作的に接続されているので、前記移動は、プラグ１１６が、シート１１８の方向に移動されて、バルブ１００が閉成されるように、プラグ１１６に伝えられる。可変容量のチャンバ１２８内の容量の増加は、又、ばね機能部材１２２を、固有ばね付勢力Ｆｂが、ばね機能部材１２２の中に蓄積されるように、圧縮する。かくして、高圧側Ｕからの流体の流れは、ばね１２２の反力よりも大きい分離部材１３８への力を発生させる。
【００５４】
今、バルブ１００の開成動作がどのようにしてはたされるのかを概略的に示している図４ｂを参照する。図４ｂは、バルブ１００の開成動作が、可変容量のチャンバ１２８内の流体の体積を減じることによりなされることを示している。可変容量のチャンバ１２８内の流体の体積を減じるために、第１の制御可能な導管１３０に位置されている第１の電気的に制御可能なバルブ１３４が閉成され、一方、第２の制御可能な導管１３２の電気的に制御可能なバルブ１３６が開成される。バルブ本体１０８の低圧側Ｄよりも高い圧力が、可変容量のチャンバ１２８内に発生されているので、第２の制御可能な導管１３２を開けることにより、所定量の流体が、可変容量のチャンバ１２８からバルブ本体１０８の低圧側Ｄへと流される。そして、可変容量のチャンバ１２８内の圧力が減じるのに従って、ばね機能部材１２２の固有ばね付勢力Ｆｂが解放され、このばね駆動力Ｆｂは、分離部材１３８を、分離部材１３８とバルブ１００との両方が平衡化して静止する平衡化位置へと移動させる。
【００５５】
閉成及び開成動作において、制御可能な導管１３０，１３２に配置されている電気的に制御可能なバルブ１３４，１３６は、時間内に、選択的で異なる持続時間で、動作され得る。従って、バルブ１００の開成度は、可変容量のチャンバ１２８内の実際の／対応した流体の体積に依存している。
【００５６】
使用において、最大の動作流れが、最初にバルブに与えられ、そして、最大の動作流れの流量での測定された圧力差と較正スケールとの組み合わせを使用することにより、プラグ１１６とシート１１８との最適な最大離間が特定され、バルブ１００が、最大離間を最適に制限するように調節される。バルブの通常の動作においての閉成位置と最適な最大開成位置との間のバルブ閉成部材１１６の移動が、外部の制御信号に応答してなされ得る。
【００５７】
前述されたように、バイパスモードが、図４a及び４ｂのバルブ１００と、本願発明のコンセプトの他の実施の形態とに対して使用され得る。かくして、単に説明の目的のために、どのようにして図４a及び４ｂのバルブ１００の作動が流体分配システムで実行され得るかの実際の例が、ここに想定されるであろう。かくして、動作の他のモード及び／又は他の関係が、又、想定され得る。バルブ１００は、常開成である。即ち、バルブ閉成部材１１６が、シート１１８から離れている。第１及び第２の電気的に制御されるバルブ１３４，１３６の両方は、第１の制御可能な導管１３０、可変容量のチャンバ１２８、及び、第２の制御可能な導管１３２を通る上流側Ｕからから下流側Ｄへのバイパス流れがあるように、開成され得る。前記ばね１２２は、バルブの充分な開成を維持させる。このために、ばね１２２は、バイパス動作により分離部材１３８に影響を与える第１及び第２の制御可能な導管１３０，１３２での圧力降下の力に、うち勝つのに充分に強い。バルブの下流の消費地点での温度が増し、ＢＮＳ(ビルディング管理システム)での設定値に達すると、第２の制御可能なバルブは、閉成を開始する。導管１３０、１３２を通るバスパスの流れは、減じ、上流側Ｕからの高圧流体は、分離部材１３８に圧力を与えて、バルブ閉成機構１１４を閉成させる。そして、第２の電気的に制御可能なバルブ１３６とバルブ閉成機構１１４とは、消費地点での温度が、設定値の下にならない限りは、閉成され続けるであろう。そして、消費地点での温度が、設定値以下になると、制御可能なバルブ１３６は、再び開成し、バルブ閉成部材１１６をシート１１８から離れるように移動し、消費地点での温度を上昇させるためにバルブを通る流体の流れを可能にする。
【００５８】
図５は、どのようにしてバルブ閉成部材１１６が、常閉成位置の方にばねにより付勢され得るかを示す例示的な実施の形態を示している。図５に示されているように、バルブ閉成部材は、プラグ１１６がシート１１８へと付勢されるように機械的な部材１４２を変位させるために、ばねにより付勢され得る。かくして、バルブの開成が、第２の制御可能な導管内のバルブ１３６の閉成を維持しながら、流体を高圧側Ｕから第１の制御可能な導管１３０を通って可変容量のチャンバ１２８の中へと流れることを可能にすることにより、なされる。可変容量のチャンバ１２８の中への流体の流入は、前に説明された実施の形態のように、可変容量のチャンバ１２８の流体の体積を増やして分離部材１３８を押圧する。この結果、ばね１２２の付勢力Ｆｂは、反対の力を受ける。かくして、バルブ閉成部材１１６は、バルブシート１１８から離れるように移動する。
【００５９】
図６は、少なくとも１つの例示的な実施の形態に係わる図１のバルブ２００の断面を示している。バルブ２００は、バルブ本体２０８の外側に配置された可変容量のチャンバ２２８を有している。プラグ２１６とシート２１８とを備えたバルブ閉成機構２１４が、バルブ本体２０８内に配置されている。プラグ２１６は、プラグ２１６の中心を通る軸を有するシャフト２６０に支持されている。
【００６０】
接続ロッド２４２が、可変容量のチャンバ２２８内の分離部材２３８と一端部が接触するようにして配設されている。接続ロッド２４２の他端部は、バルブ本体２０８の中に位置され、又、歯部２４３を有している。接続ロッド２４２の軸方向の移動をプラグ２１６の軸方向の移動に変換するために、移動変換機構がバルブ本体２０８内に配設されている。
【００６１】
例えば、前記移動変換機構は、ピニオンギア２４６とカムフォローアッセンブリ２４８とを、ピニオンギア２４６が、接続ロッド２４２の歯部２４３と歯合するようにして、有し得る。ピニオンギア２４６は、カムフォローアッセンブリ２４８のためのガイド２５２を内蔵しているカムプレート２５０に固定的に装着されている。このカムフォローアッセンブリ２４８は、前記シャフト２６０に固定的に装着されており、又、前記ピニオンギア２４６が、シャフト２６０のスロット中を、シャフトの軸方向の移動を妨害しないように、貫通している。接続ロッド２４２が軸方向に移動するのに従って、ピニオンギア２４６は、これと歯部２４３との歯合によって、回転するように力を受け、又、カムプレート２５０が、これと共に回転する。シャフト２６０に支持されているプラグ２１６は、又、軸方向に移動するように力を受け、この結果、プラグ２１６とシート２１８との離間距離が調節される。
【００６２】
第１の制御可能な導管、即ち、流路２７０が、上流側Ｕの高圧流体側が、可変容量のチャンバ２２８と流体接続することが可能なように、設けられている。又、第２の制御可能な導管、即ち、流路２７２が、下流側Ｄの低圧流体側が、可変容量のチャンバ２２８と流体接続することが可能なように、設けられている。一般的な動作原理は、図４a及び４ｂに示されたものと類似している。かくして、ばね２８２が、バルブ閉成部材２１６をシート２１８から離すように、即ち、「常開成位置」に付勢するために設けられている。しかし、第１の制御可能な導管２７０が、開成し、又、第２の制御可能な導管２７２が閉成されているときには、高圧流体が、可変の容量のチャンバ内の流体の体積を増して、分離部材２３８をばね２８２の付勢力に抗して下方に押圧する。この結果、バルブ閉成部材は、バルブシート２１８の方向に移動される。そして、第２の制御可能な導管２７２が、開成され、又、第１の制御可能な導管２７０が、閉成されたときには、可変の容量のチャンバ内の高圧流体は、圧力差によって、低圧の流体がある下流側Ｄの中に流れるであろう。この結果、バルブ閉成部材２１６は、バルブシート２１８から離れるように移動される。他の実施の形態では、ばね２８２は、バルブ閉成部材を「常閉成位置」方向に付勢するために、分離部材２３８の反対側(図面で見て上側)に配置され得る。この場合には、第１及び第２の制御可能な導管２７０，２７２への／からのポートは、分離部材２３８の下方(図面で見て)に位置される。
【００６３】
図７は、バルブを通る流体の流量、又は、バルブに吸収される圧力が調節され得るように流体導管の中のバルブを制御するための例示的な方法のフローダイヤグラムである。この方法は、以下の工程を有している。
【００６４】
第１の工程Ｓ１で、流体導管内の必要とされている流量が、決定される。例えば、必要とされる流量又は差圧が、ＢＭＳシステムに接続されている制御ユニットによるか、バルブ本体に接続に接続されているセンサー又はサーモスタットにより決定され得る。
【００６５】
第２の工程Ｓ２で、バルブ閉成部材の必要とされる位置が、決定される。この工程は、温度センサー、差圧センサー、電磁センサー、ＢＭＳ等によるような適切な手段により、バルブ閉成部材の位置を算出する制御ユニットにより、なされ得る。
【００６６】
第３の工程Ｓ３で、可変容量のチャンバ内の必要とされる体積が決定される。この工程は、又、可変容量のチャンバ内の容量とバルブ閉成部材の位置との間の予め設定されている関係に基づいて可変容量のチャンバ内の必要な容量を決定する制御ユニットによりなされ得る。
【００６７】
第４の工程で、両制御可能な導管の電気的に制御されるバルブが、必要とされる流体の量が、可変容量のチャンバに供給、又は、可変容量のチャンバから排出されて、バルブ閉成部材が、必要とされる位置にもたらされるように、作動される。
【００６８】
第５の工程で、バルブ閉成部材の必要とされる位置が、達成されたときに、電気的に制御されるバルブが、閉成される。
【００６９】
第６の工程で、バルブ閉成部材の実際の位置が、バルブの開成度が、決定されるように、決定され得る。
【００７０】
オプション及び／又は追加で、工程７で、バルブを通る実際の流体の流量、及び／又は、バルブの両側間の差圧が、決定される。この実際の流量の決定のためには、差圧センサー又は流量計が使用され得る。
【００７１】
オプション及び／又は追加で、工程８で、連続した位置フイードバックループが、所望の位置と実際の位置とを比較するために、実行され得る。所望の位置と実際の位置との間の潜在的な相違が、決定され得、バルブ閉成部材の位置の反復校正がなされ得る。
【００７２】
当業者は、本願発明が、記載された例示的な実施の形態に限定されるものではないことを理解するであろう。例えば、バルブには、平衡化機能が、与えられ、又、差圧を読み取るための圧力ポートが設けられ得る。前記平衡化機能は、最大／最少上昇／流れ開成(max/min lift/flow/opening)を規制する可能性を与える。更に、バルブを通る流体の実際の流量、又は、バルブにかかる差圧は、圧力測定器の測定ユニットが接続され得る圧力ポートを介して把握され得る。流量を規制する分野の者は、最大及び最小の流量の規制を手動で設定できるであろう。
【００７３】
所定の測定が、互いに異なる従属請求項に記載されている単なる事実は、これらの要素の組合せ画、効果のために使用され得るものではないことを示してしていない。更に、「有する(comprising)」という表現は、他の部材、又は、工程を除外するものでは無い。他の限定されない表現は、"a"又は"an"が、複数を除外するものでは無く、又、単一のユニットが、幾つかの手段の機能を奏し得ることを含んでいる。請求項に記載の参照符号は、範囲を制限するようになされ得ないであろう。最後に、本願発明は、図面、及び、これを参照した記載で詳細に示されているけれども、このような図示及び記載は、説明のため又は例として考慮されるものであって、限定されるものではなく、本願発明は、記載された実施の形態に限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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