(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流体（ＰＦ）によって作動されるブースタパイロット弁（１０）であって、
加圧流体（ＰＦ）を受ける主口（１４４）、シリンダ口（１４６ａ−ｂ）、排出口（２０６）、および流出口（１１６）を有し流体室を画定する本体（１４０）と、
流体圧部材（１６０）とを備え、該流体圧部材（１６０）は、流体室内に配置され、前記流体圧部材（１６０）をバイアスするばねを備えることなく閉位置と開位置の間で移動可能であり、前記流体圧部材（１６０）が流体通路（１７０）を画定し、該流体通路（１７０）が、第１の流体圧部材領域から第２の流体圧部材領域へ延び、かつ主口（１４４）からの加圧流体（ＰＦ）の少なくとも一部を流出口（１１６）に連絡し、
前記ブースタパイロット弁（１０）がさらに、
第１の流体圧部材領域に対して作用する主口（１４４）からの加圧流体（ＰＦ）によって生成される第１の力と、
第１の流体圧部材領域より大きい第２の流体圧部材領域に対して作用する流出口（１１６）からの加圧流体（ＰＦ）の一部によって生成される第２の力とを含み、
一方の動作状態の間に、第２の力が、流体圧部材（１６０）を閉位置に動かし、流体圧部材（１６０）が、シリンダ口（１４６ａ−ｂ）と排出口（２０６）との間の連絡を容易にし、
他方の動作状態の間に、第１の力が、流体圧部材（１６０）を開位置に動かし、流体圧部材（１６０）が、主口（１４４）からの加圧流体（ＰＦ）の少なくとも一部のシリンダ口（１４６ａ−ｂ）との連絡を容易にするブースタパイロット弁。
【請求項２】
本体（１４０）が、突起（１１４）を備え、該突起（１１４）が、流出口（１１６）を有して、部分的に流体圧部材（１６０）の流体通路（１７０）内に配置される、請求項１に記載のブースタパイロット弁。
【請求項３】
さらに、流出口（１１６）から第２の流体圧部材領域へ加圧流体（ＰＦ）の一部を向けるよう作動可能である２次装置（３０）を備える、請求項１に記載のブースタパイロット弁。
【請求項４】
２次装置（３０）が、他方の動作状態の間に流体圧部材（１６０）を開位置へ移動するために、第２の流体圧部材領域からの加圧流体（ＰＦ）の一部を補助口（１１９）へ出す、請求項３に記載のブースタパイロット弁。
【請求項５】
２次装置（３０）が、一方の動作状態の間に流体圧部材（１６０）を閉位置へ移動するために、流出口（１１６）からの加圧流体（ＰＦ）の一部を第２の流体圧部材領域へ向ける、請求項３に記載のブースタパイロット弁。
【請求項６】
加圧流体（ＰＦ）によって作動されるブースタパイロット弁（１０）であって、
加圧流体（ＰＦ）を受ける主口（１４４）、シリンダ口（１４６ａ−ｂ）、排出口（２０６）、および流出口（１１６）を有し流体室を画定する本体（１４０）と、
流体圧部材（１６０）とを備え、該流体圧部材（１６０）は、流体室内に配置され、前記流体圧部材（１６０）をバイアスするばねを備えることなく閉位置と開位置の間で移動可能であり、前記流体圧部材（１６０）が流体通路（１７０）を画定し、該流体通路（１７０）が、第１の流体圧部材領域から第２の流体圧部材領域へ延び、かつ主口（１４４）からの加圧流体（ＰＦ）の少なくとも一部を流出口（１１６）に連絡し、
前記ブースタパイロット弁（１０）がさらに、
第１の流体圧部材領域に対して作用する主口（１４４）からの加圧流体（ＰＦ）によって生成される第１の力と、
第１の流体圧部材領域より大きい第２の流体圧部材領域に対して作用する流出口（１１６）からの加圧流体（ＰＦ）の一部によって生成される第２の力と、
本体（１４０）の流出口（１１６）と連絡し、かつ流出口（１１６）からの加圧流体（ＰＦ）の一部を第２の流体圧部材領域へ向けるように動作可能か、あるいは第２の流体圧部材領域からの加圧流体（ＰＦ）の一部を出すように動作可能な二次弁（４０）とを含み、
一方の動作状態の間に、二次弁（４０）が、流出口（１１６）からの加圧流体（ＰＦ）の一部を第２の流体圧部材領域に向け、第２の力が、流体圧部材（１６０）を閉位置に動かし、流体圧部材（１６０）が、シリンダ口（１４６ａ−ｂ）と排出口（２０６）との間の連絡を容易にし、
他方の動作状態の間に、二次弁（４０）が、第２の流体圧部材領域からの加圧流体（ＰＦ）の一部を出し、第１の力が、流体圧部材（１６０）を開位置に動かし、流体圧部材（１６０）が、主口（１４４）からの加圧流体（ＰＦ）の少なくとも一部のシリンダ口（１４６ａ−ｂ）との連絡を容易にするブースタパイロット弁。
【請求項７】
流体圧部材（１６０）が、複数のシールで本体（１４０）の流体室と係合する、請求項６に記載のブースタパイロット弁。
【請求項８】
本体（１４０）が、突起（１１４）を備え、該突起（１１４）が、流出口（１１６）を有して、流体圧部材（１６０）の流体通路（１７０）に部分的に配置される、請求項６に記載のブースタパイロット弁。
【請求項９】
２次弁（４０）が３方弁を備える、請求項６に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１０】
２次弁（４０）がピエゾトロニック弁を備える、請求項６に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１１】
ピエゾトロニック弁が、ネットワークバスから信号を受信するバスオペレータを備える、請求項１０に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１２】
ピエゾトロニック弁が、約１．５ｍＡから１０ｍＡの電流源を使用して作動する、請求項１０に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１３】
ピエゾトロニック弁が、約１００ｍＷの電圧源を使用して作動する、請求項１２に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１４】
ピエゾトロニック弁が、ネットワークバスから信号を受信するように構成される、請求項１０に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１５】
ピエゾトロニック弁が、約１．５ｍＡから１０ｍＡの電流範囲にわたって作動する、請求項１０に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１６】
ピエゾトロニック弁が、約１００ｍＷの電力レベルで作動する、請求項１５に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１７】
加圧流体（ＰＦ）によって作動されるブースタパイロット弁（１０）であって、
流体室を画定する本体（１４０）を備え、該本体（１４０）が、加圧流体（ＰＦ）を受ける流体室の第１の端部（１６２）に画定された主口（１４４）と、流体室に画定された排出口（２０６）と、流出口（１１６）を画定し、かつ流体室の第２の端部（１６６）から流体室内に突出する突起（１１４）とを備え、
前記ブースタパイロット弁（１０）がさらに、
流体圧部材（１６０）を備え、該流体圧部材（１６０）は、流体室内に配置され、前記流体圧部材（１６０）をバイアスするばねを備えることなく閉位置と開位置の間で移動可能であり、流体圧部材（１６０）が、流体室の第１の端部（１６２）に隣接する第１の流体圧部材領域（１６４）と、第１の流体圧部材領域（１６４）より大きく、流体室の第２の端部（１６６）に隣接する第２の流体圧部材領域（１６８）と、流体圧部材（１６０）内に画定され、第１の流体圧部材領域（１６４）から第２の流体圧部材領域（１６８）へと延在する流体通路（１７０）とを備え、突起（１１４）の少なくとも一部は、流体通路（１７０）が主口（１４４）を流出口（１１６）と連絡させるよう、流体通路（１７０）内に配置され、
前記ブースタパイロット弁（１０）がさらに、
第１の流体圧部材領域に対して作用する主口（１４４）からの加圧流体（ＰＦ）によって生成される第１の力と、
第２の流体圧部材領域に対して作用する流出口（１１６）からの加圧流体（ＰＦ）の少なくとも一部によって生成される第２の力とを含み、
一方の動作状態の間に、第１の力が、流体圧部材（１６０）を開位置に動かし、流体圧部材（１６０）が、主口（１４４）からの加圧流体（ＰＦ）の少なくとも一部のシリンダ口（１４６ａ−ｂ）との連絡を容易にし、
他方の動作状態の間に、第２の力が、流体圧部材（１６０）を閉位置に動かし、流体圧部材（１６０）が、シリンダ口（１４６ａ−ｂ）と排出口（２０６）との間の連絡を容易にする、ブースタパイロット弁。
【請求項１８】
流体圧部材（１６０）が、複数のシールで流体室と係合する、請求項１７に記載のブースタパイロット弁。
【請求項１９】
流体圧部材（１６０）が閉位置にある場合、第１のシール（１９８）が、シリンダ口（１４６ａ−ｂ）から主口（１４４）の流体連通を密封するように流体圧部材（１６０）に配置される、請求項１８に記載のブースタパイロット弁。
【請求項２０】
流体圧部材（１６０）が開位置にある場合、第２のシール（１９７）が排出口（２０６）からシリンダ口（１４６ａ−ｂ）の流体連通を密封するように流体圧部材（１６０）に配置される、請求項１９に記載のブースタパイロット弁。
【請求項２１】
流出口（１１６）を介して流体室と流体連絡する３方弁（４０）をさらに備える、請求項１７に記載のブースタパイロット弁。
【請求項２２】
３方弁（４０）が、流体圧部材（１６０）を開位置へと移動させるために、第２の流体圧部材領域（１６８）と第２の端部（１６６）との間に画定されるプレナム（１３０）からの加圧流体（ＰＦ）を出す、請求項２１に記載のブースタパイロット弁。
【請求項２３】
３方弁（４０）が、ピエゾトロニック弁を備える、請求項２１に記載のブースタパイロット弁。
【請求項２４】
３方弁（４０）が、流体圧部材（１６０）を閉位置へと移動させるために、流出口（１１６）からの加圧流体（ＰＦ）を第２の流体圧部材領域（１６８）と第２の端部（１６６）との間に画定されるプレナム（１３０）へ向ける、請求項２１に記載のブースタパイロット弁。
【請求項２５】
本体（１４０）内の通路（１７０）が、プレナム（１３０）へ加圧流体（ＰＦ）を向けまたはプレナム（１３０）から加圧流体（ＰＦ）を出すために、３方弁（４０）をプレナム（１３０）と連絡する、請求項２４に記載のブースタパイロット弁。
【請求項２６】
本体（１４０）内の補助口（１１９）が、プレナム（１３０）から加圧流体（ＰＦ）を出すために、３方弁（４０）と連絡する、請求項２５に記載のブースタパイロット弁。
【請求項２７】
流体圧装置（１６０）、加圧流体（ＰＦ）、および加圧流体（ＰＦ）を向けることができる３方弁（４０）で弁要素を作動する方法であって、流体圧部材（１６０）が、第１の流体圧部材領域を有し、かつ第１の流体圧部材領域より大きい第２の流体圧部材領域を有し、流体圧部材（１６０）が、流体室内に配置され、流体圧部材（１６０）をバイアスするばねを備えることなく流体室内で移動可能であり、前記方法が、
内部で移動可能に配置された流体圧部材（１６０）を有する流体室に加圧流体（ＰＦ）を供給することと、
第１の流体圧部材領域に加圧流体（ＰＦ）を作用させ、かつ３方弁（４０）を用いて第２の流体圧部材領域から加圧流体（ＰＦ）の一部を出すことによって、加圧流体（ＰＦ）を用いて流体圧部材（１６０）に第１の力を生成することと、
第１の流体圧部材領域に加圧流体（ＰＦ）を作用させ、かつ第２の流体圧部材領域に対して作用するように３方弁（４０）を用いて加圧流体（ＰＦ）の一部を向けることによって、流体圧部材（１６０）に第２の力を生成することと、
第１の力を用いて流体圧部材（１６０）を開位置に移動することによって、弁要素に加圧流体（ＰＦ）の少なくとも一部を向けることと、
第２の力を用いて流体圧部材（１６０）を閉位置に移動することによって、弁要素から２次流（ＣＦ）を排出することと含む方法。
【請求項２８】
弁要素に加圧流体（ＰＦ）を向けることが、２次流（ＣＦ）を流体室内に画定される排出口（２０６）との流体連通から密封することを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
弁要素から２次流（ＣＦ）を排出することが、加圧流体（ＰＦ）を弁要素との流体連通から密封することを含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（共願出願との関係）
この仮出願ではない出願は、２０００年３月２４日出願の仮出願第６０／１９２，１１９号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概ね弁を作動させる方法および装置に、特にブースタパイロット弁（ｂｏｏｓｔｅｒ  ｐｉｌｏｔ  ｖａｌｖｅ）に関する。
【０００３】
（発明の背景および概要）
近年、製薬または石油化学プラントなどの産業施設は、低エネルギのバスシステムを使用して、様々なプロセスを操作し、かつ制御している。低エネルギバスシステムは、６から３０ボルトの入力電圧において１．５から１０ｍＡの範囲の電流で作動する。低エネルギバスシステムは、以前に使用されていた操作および制御システムより電力消費量が少ない。低エネルギバスシステムを使用すると、利点の中でも特にプラントの全体的運転費用を削減することができる。
【０００４】
低エネルギバスシステムの導入で、バスシステムの限られた電力供給で作動する弁に対する需要も生じた。大型弁は通常、開閉に大量の電力を必要とし、これは低エネルギバスシステムを通して使用可能な電力量より大きいことがある。その結果、大型弁に、またはその付近に空気を動力とするシリンダを装着して、大型弁を作動させることが一般的方法となった。空気シリンダは往々にして、空気シリンダと連絡するソレノイドまたはパイロット弁によって作動する。パイロット弁は、従来の弁アクチュエータより必要な電力がはるかに少ない。したがって、比較的大きい弁を作動するため、低エネルギバスシステムの極めて低い出力レベルで作動するパイロット弁を構成することが望ましい。また、パイロット弁は、プラントで使用している特定のバスシステムと適合性があることが望ましい。
【０００５】
本発明は、比較的大きい弁を作動させるため、非常に低い出力レベルで作動するブースタパイロット弁を提供することに向けられる。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の１つの態様によると、ブースタパイロット弁は、本体および流体圧部材を含む。本体は流体室を画定する。流体圧部材は、流体室内に配置され、加圧流によって第１位置と第２位置の間で移動可能である。流体圧部材が第１位置にあると、シリンダ口は第１補助口と連絡することができる。流体圧部材が第２位置にあると、加圧流がシリンダ口と連絡することができる。さらなる実施形態では、ブースタパイロット弁は、加圧流を向けるよう作動可能な２次装置を含む。
【０００７】
本発明の別の態様によると、ブースタパイロット弁は、本体および流体圧部材を含む。本体は、主口および流出口を有する流体室を画定する。流体圧部材は流体室内に配置され、加圧流によって閉位置と開位置の間で移動可能である。流体圧部材が閉位置にあると、シリンダ口からの２次流が第１補助口と連絡することができる。流体圧部材が開位置にあると、主口からの加圧流がシリンダ口と連絡することができる。さらなる実施形態では、ブースタパイロット弁は、本体の流出口と連絡する２次弁を含む。２次弁は、流体圧部材を閉位置または開位置へと移動させるため、主口に入る加圧流を向けるよう作動可能である。２次弁は、３方弁を含むか、ピエゾトロニック弁（ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃ  ｖａｌｖｅ）を含むことができる。
【０００８】
本発明のさらに別の態様によると、ブースタパイロット弁は、本体および流体圧部材を含む。本体は流体室を画定し、主口および突起を含む。主口が流体室の第１端に画定され、心棒が第２端から流体室内へと突出する。突起が、主口と整列された流出口を画定する。流体圧部材は流体室内に配置され、流体室内で開位置と閉位置の間で移動可能である。流体圧部材は、第１および第２表面および流体通路を含む。第１表面は、流体室の第１端に隣接する。第２表面は、流体室の第２端に隣接する。流体通路は流体圧部材内で画定され、第１表面から第２表面へと延在する。突起は、部分的に流体通路内に配置され、したがって流体通路は主口を流出口と連絡させる。流体圧部材が開位置にあると、主口がシリンダ口と流体連絡することができる。流体圧部材が閉位置にあると、シリンダ口と第１補助口との流体連絡が可能になる。
【０００９】
本発明のさらなる態様によると、流体圧装置で弁要素を作動する方法は、加圧した流を流体圧装置に供給することと、加圧流を選択的に集中させることによって、加圧流を弁要素に向け、流体圧装置を開位置へと移動させることと、加圧流を選択的に集中させることによって、弁要素からの２次流を流体圧装置の補助口へと向け、流体圧装置を閉位置へと移動させることとを含む。
【００１０】
以上の概要は、可能性がある各実施形態、または本明細書で開示する各態様を要約するものではなく、請求の範囲を要約しただけである。
【００１１】
本発明は、好ましい実施形態および他の態様を含み、以下にある本発明の特定の実施形態に関する詳細な説明を、添付図面と組み合わせて読むことにより、最もよく理解される。
【００１２】
本明細書で説明する本発明は、様々な変形および代替形態の可能性があるが、特定の実施形態のみが図面で例示的に示してあり、本明細書で詳細に説明する。しかし、本発明は、本明細書で開示する特定の形態に制限または限定されないことを理解されたい。
【００１３】
（発明の詳細な説明）
図１を参照すると、ブースタパイロット弁１０の側面図が、本発明の１つの実施形態を示す。ブースタパイロット弁１０は１次弁２０および２次装置３０を含む。１次弁２０は、主弁（図示せず）との接続を容易にし、アダプタ１００および本体１４０を含む。アダプタ１００および本体部分１４０は、ステンレス鋼または他の材料から構成されてもよい。本体部分１４０は、加圧した空気などの流体源と直接接続するような構成でもよい。
【００１４】
本体１４０は、第１端１４１でアダプタ１００と接続する。この実施形態では、本体１４０の径は、第１端１４１にあるアダプタ１００の径より小さい。アダプタの窪み１１２および本体の窪み１４２が、１次弁２０の周囲に配置される。アダプタの窪み１１２がアダプタ１００の範囲を決定し、本体の窪み１４２が本体１４０の範囲を決定する。アダプタの窪み１１２および本体の窪み１４２が、それぞれシール１９０、１９１を受ける。シール１９０、１９１は、好ましくはＯリングシールであり、１次弁２０と主弁（図示せず）が接続された場合、この２つの間に形成される環状部を密封する。
【００１５】
２次装置３０は１次弁２０に取り付けられる。２次装置３０は２次弁４０を含み、これは３方弁であることが好ましい。特に、２次弁４０は３方ピエゾトロニック弁であることが好ましい。ブースタパイロット弁１０を作動するため、ピエゾトロニック弁４０は、操作プラットフォームまたはネットワークバス（図示せず）からの信号を受けるのに適合した電子機器（図示せず）がなければならない。１つの実施形態では、ブースタパイロット弁１０に、Profibus  PAオペレータを設けることができるが、Profibus  DP、Fieldbus  Foundation、およびDeviceNetなどを含む、他のバスシステムに適合する他のオペレータを使用してもよい。しかし、１次弁２０の作動は、電子機器を変更しても変化してはならない。本開示のおかげで、圧電作動する３方弁４０を、Automated  Switch  Company（ＡＳＣＯ）から獲得できることが当業者には認識されるが、他の３方弁を使用してもよい。
【００１６】
ピエゾトロニック弁４０は、約１．５から１０ｍＡの範囲の電流で１００ｍＷ程度という非常に小さい作動電力しか必要としないので有利であり、これは低エネルギバスシステムで提供することができる。ピエゾトロニック弁４０は、カバー３２で囲まれる。電気コネクタ３４が、電源またはバスシステムに接続するため、カバー３２から延在する。ピエゾトロニック弁４０および追加の電子機器も、環境から保護するためにカバー３２内でエポキシ封入されてもよい。
【００１７】
図２を参照すると、線Ａ−Ａに沿って切り取った図１の１次弁２０の断面図が、さらに本発明を図示する。前述したように、１次弁２０はアダプタ１００に接続した本体１４０を含む。１次弁２０はさらに、流体圧部材またはスプール１６０を含む。単純にするため、図２では、アダプタ１００、本体１４０、および２次装置３０を接続する、締め付け具および開口が省略されている。
【００１８】
アダプタ１００は、第１アダプタ部分１１０および第２アダプタ部分１２０を含む。第１アダプタ部分１１０は２次装置３０を接続し、第２アダプタ部分１２０は本体１４０を接続する。第１アダプタ部分１１０は、その周囲の範囲を決定するアダプタの窪み１１２を含む。第１アダプタ部分１１０は、さらに、突起またはステム１１４、流出口１１６、および流体通路１１８を含む。突起１１４は、第１アダプタ部分１１０から第２アダプタ部分１２０の第１内腔１２２へと突出する。流出口１１６が、突起１１４の遠位端から開口１１７へと延在し、開口１１７は２次装置３０と、特にピエゾトロニック弁４０と連絡する。
【００１９】
第２アダプタ部分１２０は、第１アダプタ部分１１０と接続される。第２アダプタ部分１２０は、第１アダプタ部分１１０の突起またはステム１１４を収容する第１内腔１２２を画定する。第１内腔１２２は、突起１１４の径より大きい径を有し、したがってそれらの間に第２プレナム（ｐｌｅｎｕｍ）１３２が形成される。流体通路１１８は、ピエゾトロニック弁４０と第２プレナム１３２との間の流体連絡を示すため、点線で図示されている。流体通路１１８の実際の位置は、図２の断面図の面に対して二面体の面上にあってよい。さらに、追加の補助口（図示せず）が、ピエゾトロニック弁４０を第２プレナム１３２と連絡させることができる。第２アダプタ部分１２０は、さらに、延在する環状延長部１２４を含む。環状延長部１２４は第２内腔１２６を含み、第２内腔１２６は第１内腔１２２と連絡するが、第１内腔１２２より小さい径を有する。
【００２０】
本体１４０は本体窪み１４２を含み、さらに主口１４４およびシリンダ口１４６ａ−ｂを含む。本体１４０は、第１腔部分１５０を有する内腔、第１肩１５２、第２腔部分１５４、および第２肩１５６を画定する。本体１４０は、環状延長部１２４が第１腔部分１５０内に配置されるよう、第２アダプタ部分１２０と接続する。第１肩１５２における径の減少が、第２腔部分１５４を形成し、これは第１腔部分１５０と連絡する。主口１４４は第２肩１５６において第２腔部分１５４と連絡し、シリンダ口１４６ａ−ｂが第１肩１５２において第１腔部分１５０と連絡する。
【００２１】
本体１４０の腔１５０、１５２およびアダプタ１００の内腔１２２、１２４は、１次弁２０内に流体室を画定する。流体圧部材またはスプール１６０は、ステンレス鋼または他の材料で構築することができ、１次弁２０の流体室内に配置され、その中で移動可能である。特に、流体圧部材１６０は、部分的に第２アダプタ部分１２０の内腔１２２内に配置されて、移動可能であり、部分的に環状延長部１２４の内腔１２６内に配置されて、移動可能である。流体圧部材１６０は、本体１４０の第２腔部分１５４内にも部分的に配置され、移動可能である。
【００２２】
流体圧部材１６０は、第１表面１６４、第２表面１６８、および流体通路１７０を含む。流体圧部材１６０の第１端１６２は、流体室の肩１５６に隣接する第１表面１６４を呈する。流体室の第１プレナム１３０が、第１表面１６４と肩１５６の間に画定される。流体圧部材１６０の第２端１６６は、流体室内の第２表面１６８を呈する。第２プレナム１３２が、さらに、第２表面１６８とアダプタ１００の流体室の一部との間で画定される。
【００２３】
この実施形態では、第２表面１６８は、第１表面１６４より大きい表面積を呈する。第２表面１６８の方が、表面積が大きいのは、流体圧部材１６０の径増加に一部起因する。流体圧部材１６０の直径は肩１６１で増加し、環状延長部１２４の内腔１２６とほぼ一致する。流体圧部材１６０は、肩１６３で直径がさらに増加し、したがって第２端１６４は第１アダプタ部分１１０の内腔１２２とほぼ一致する。
【００２４】
流体通路１７０は、流体圧部材１６０の内部を通る流体連絡を提供し、第１表面１６４から第２表面１６８へと延在する。第１アダプタ部分１１０の突起または突起１１４は、部分的に流体通路１７０内に配置される。フィルタ（図示せず）を通路１７０に配置してもよい。フィルタは市販品でよく、例えば約５０ミクロンまでの粒子を濾過する。流体通路１７０は、主口１４４を１次弁２０の流出口１１６と連絡させる。したがって、流体（図示せず）は、主口１４４と３方ピエゾトロニック弁４０との間で連絡することができる。
【００２５】
１次弁２０は、構成要素の接続と係合との両方に使用する複数のシールを含む。同時に図２、図５、および図６を参照すると、アダプタ１００はシール１９２、１９３、１９５、１９６を含み、これはＯリングシールであることが好ましい。第１アダプタシール１９２が、第１アダプタ部分１１０と第２アダプタ部分１２０との接続を密封する。第２アダプタシール１９３が、突起１１４と流体圧部材１６０の流体通路１７０との係合を密封する。第３アダプタシール１９５が、アダプタ１００と本体１４０との接続を密封する。第４アダプタシール１９６が、環状延長部１２４と本体１４０の第１内腔１５０との接続を密封する。
【００２６】
流体圧部材または流体圧部材１６０は、流体圧部材１６０を１次弁２０の流体室と係合させるため、複数のシールを含む。流体圧部材１６０はシール１９４を含み、これはＵ字カップシールであることが好ましく、さらに複数のシール１９７、１９８を含み、これらはＯリングシールであることが好ましい。Ｕ字カップシール１９４は、環状窪み１７２に配置され、流体圧部材１６０と第２アダプタ部分１２０の内腔１２２との係合を密封する。Ｕ字カップシール１９４は、第２プレナム１３２に含まれる流体を密封する。
【００２７】
シール１９７は、流体圧部材１６０がほぼ流体室内に位置すると、流体圧部材１６０と環状延長部１２４との係合を密封する。流体圧部材１６０が図２および図３Ａに示すような第１位置にある状態で、シール１９７は内腔１２６との係合を失する。したがって、シリンダ口１４６ａ−ｂから流体圧部材１６０とアダプタ延長部１２４間の第１環状部２００への連絡が可能になる。流体圧部材１６０が図３Ｂに示すような第２位置へと動作すると、シール１９７が環状延長部１２４の内腔１２６と係合し、シリンダ口１４６ａ−ｂと第１環状部２００との流体連絡を密封する。シール１９８は、流体圧部材１６０が流体室内に適切に配置されると、流体圧部材１６０と本体１４０の第２腔部分１５４との係合を密封する。１次弁２０のシールの係合に関するさらなる詳細は、図３Ａおよび図３Ｂに関して以下でさらに提供する。
【００２８】
１次弁２０の作動に関する一般的説明では、加圧流体（図示せず）が主口１４４を通して１次弁２０の流体室に入ることができる。加圧流は第１プレナム１３０内に集中することができる。加圧流体から第１表面１６４へ圧力を加えた状態で、流体圧部材１６０を流体室内で肩１５６から距離のある場所へと移動させる第１の力を生成することができる。加圧流体は、流体通路１７０を通過し、流出口１１６を通してピエゾトロニック弁４０に入ることもできる。加圧流体は、ピエゾトロニック弁４０により、流体通路１１８を介して第２プレナム１３２へと向うことができる。加圧流体から第２表面１６８へ圧力を加えた状態で、流体圧部材１６０を流体室内で第１アダプタ部分１１０から距離のある場所へと移動させる第２の力を生成することができる。第２プレナム１３２内の流体を、さらに第１補助口１１９を介してアダプタ窪み１１２で、ピエゾトロニック弁４０とアダプタ窪み１１２との連絡を介して逃がすことができる。
【００２９】
さらに、流体圧部材が図２に示すような第２または閉位置にある場合、第２流体流（図示せず）は、シリンダ口１４６ａ−ｂから第１環状部２００、開口２０２、第２環状部２０４、第２補助口２０６、および本体窪み１４２へと連絡されることができる。第１環状部２００が流体圧部材１６０と環状延長部１２４の間に形成される。開口２０２は、第２アダプタ部分１２０の環状延長部１２４内に画定される。開口２０２は、第１環状部２００を第２環状部２０４と連絡させる。第２環状部２０４が、環状延長部１２４と本体１４０の第１内腔１５０の間に形成される。１つの開口２０２しか図示されていないが、環状延長部１２４の範囲を決定する同様の開口を幾つか形成してよい。第２補助口２０６は、第２環状部２０４を本体窪み１４２と連絡させ、ここで第２流体が逃げることができる。流体圧部材１６０の運動、流体の流れ、およびブースタパイロット弁１０の作動に関するさらなる詳細は、以下で図３Ａおよび図３Ｂに関して提供される。
【００３０】
次に図３Ａから図３Ｂを参照すると、ブースタパイロット弁１０の作動が概略的に図示されている。前述したように、ブースタパイロット弁１０は、２次装置３０に接続された１次弁２０を含む。１次弁２０は、上述したようにアダプタ１００、本体１４０および可動流体圧部材１６０を含む。２次装置３０は２次弁４０を含み、これはここで概略的に図示されている。２次弁４０は、上記で検討したように、ピエゾトロニック弁など、操作に必要な出力レベルが低い３方弁であることが好ましい。
【００３１】
幾つかの実施形態では、ブースタパイロット弁１０は、図３Ａから図３Ｂの主弁３００のように、少なくとも１つの他のパイロット作動弁と直列で使用することができる。ブースタパイロット弁１０は、非常に低い出力レベルで作動可能であるが、十分な期間だけ大きい弁を作動させるのに、十分な流量の加圧流体を提供できないことがある。したがって、ブースタパイロット弁１０は、他の１つのパイロット作動弁を作動させるだけであり、他の１つのパイロット作動弁が、大きい弁を直接作動させるか、場合によってはさらに別のパイロット作動弁を作動させることができる。しかし、ブースタパイロット弁１０の１つの利点は、最低のバス出力レベルでも作動することができ、したがって他のパイロット弁への「ステップアップ」プロセスを開始できることである。他方のパイロット弁は、結局、最終的には大きい弁を作動させるのに必要な流量の加圧流体を提供することができる。他の実施形態では、ブースタパイロット弁１０は、使用する唯一のパイロット弁であることができる。
【００３２】
１次弁２０は主弁３００に接続する。主弁３００は、主ライン３０２を介して加圧された作動流体ＰＦを１次弁２０に連絡させる。加圧流体ＰＦは、最終的に大型弁アクチュエータ（図示せず）または主弁３００などの他のパイロット弁を作動するよう意図された主な流れを表す。従来のパイロット弁は、パイロット弁自体によって制御される、またはパイロット弁のみを通って流れる流れを使用する。本発明のブースタパイロット弁１０は、加圧流ＰＦを使用して、これも流体圧部材１６０の方向に影響を与え、これが下記の方法で加圧流体ＰＦの流路を方向転換するので有利である。
【００３３】
主弁３００は、シリンダライン３０４ａ−ｂを介してシリンダ（図示せず）からの第２流体ＣＦとも連絡する。シリンダライン３０４ａ−ｂは、シリンダとブースタパイロット弁１０間のシリンダ流体ＣＦと連絡する。シリンダは、主弁３００または他の弁と連絡してもよく、シリンダは、別の弁の開／閉、またはピストンの拡張／収縮に使用するリザーバでよいが、それに制限されるものではない。シリンダ流体ＣＦは、パイロット付き弁３００の閉鎖シリンダ（図示せず）から、または排出されつつあるアクチュエータボリューム（図示せず）から来ることができる。
【００３４】
図３Ａを参照すると、加圧流体ＰＦは主弁３００から絶えず供給される。加圧流体ＰＦは、主口１４４を通してブースタパイロット弁１０に入り、第１表面１６４と肩１５６の間の第１プレナム１３０内に集中することができる。流体ＰＦの圧力は、流体圧部材１６０の下面１６４に伝達される。その結果、下面１６４の領域に対して作用する加圧流体ＰＦは、流体圧部材１６０上の第１の力Ｆ1を生成する。
【００３５】
加圧流体ＰＦは、流体通路１７０を通り、流出口１１６を介してピエゾトロニック弁４０へ至ることもできる。図３Ａでは、ピエゾトロニック弁４０の電力供給が遮断され、流体通路１１８を介して流出口１１６からの加圧流体ＰＦを第２プレナム１３２と連絡させる。加圧流体ＰＦは、第２プレナム１３２内に集中し、第２表面１６８に圧力を加えることができる。その結果、第１の力Ｆ1とは反対方向の第２の力Ｆ2が流体圧部材１６０上に生成される。
【００３６】
第２表面１６８の面積は、第１表面１６４の面積より大きいことが好ましい。したがって、流体圧部材１６０に加わる第２の力Ｆ2は、第１の力Ｆ1より大きい。力の差（Ｆ2−Ｆ1）は、ピエゾトロニック弁４０の電力供給遮断時に、流体圧部材１６０を図３Ａに示す第１または閉位置へと押しやる傾向がある。流体圧部材１６０を加圧流体ＲＦで第１または閉位置へと押しやり、摩擦力を克服するよう、第１および第２表面１６４、１６８の面積を構成することは、十分に当技術分野の通常の技術範囲内である。
【００３７】
流体圧部材１６０が第１または閉位置にある状態で、シール１９８は、シリンダ口１４６ａ−ｂからの主口１４４の流体連絡を密封する。シール１９７には、アダプタ１００の環状延長部１２４との密封係合がない。その結果、シリンダ口１４６ａ−ｂは、流体圧部材１６０とアダプタ１００間の第１環状部２００と流体連絡し、シリンダ流体ＣＦは、シリンダ口１４６ａ−ｂから第１環状部２００へ流れることができる。シリンダ流体ＣＦは、第１環状部２００からアダプタ延長部１２４の開口２０２を通って、アダプタ延長部１２４と本体１４０の間に生成された第２環状部２０４に流入することができる。最後に、シリンダ流体ＣＦは、本体窪み１４２の第２補助口２０６を通して大気圧へと逃げることができる。したがって、３方ピエゾトロニック弁４０の電力供給を遮断することにより、ブースタパイロット弁１０の流体圧部材１６０は、加圧流体ＰＦで第１または閉位置へと移動し、シリンダ閉鎖時にシリンダ流体ＣＦを逃がすことができる。
【００３８】
次に図３Ｂを参照すると、ブースタパイロット弁１０内の加圧流体ＰＦの流路は、主弁３００または主弁３００がパイロットである他の何らかの弁を作動させるよう変更されている。概略的に図示されているように、ピエゾトロニック弁４０は電力投入されている。加圧流体ＰＦの流れは、ピエゾトロニック弁４０によって流出口１１６で制限され、加圧流体ＰＦは、１次弁２０の流体室内に集中することができる。また、流体通路１１８と第１補助口１１９間の３方ピエゾトロニック弁４０によって、新しい流路が生成される。第１補助口１１９は、アダプタ窪み１１２において大気圧につながり、これによって第２プレナム１３２に捕捉された加圧流体ＰＦがある場合は、これを逃がすことができる。
【００３９】
流体通路１１８が第１補助口１１９と流体連絡する状態で、第２表面１６８に加わる力が減少して、第１表面１６４に加わる力Ｆ1のみが優勢になる。その結果、力Ｆ1は、流体圧部材１６０を図３Ｂに示すような第２または開位置へと押しやる。流体圧部材１６０が流体室内で移動するにつれ、シール１９８は本体１４０の第２腔部分１５４を解放し、シール１９７はアダプタ延長部１２４の内腔１２６と係合する。流体圧部材１６０と本体１４０の間にギャップ２２０が生成され、これは主口１４４からシリンダ口１４６ａ−ｂへの加圧流体ＰＦの流体連絡を容易にする。加圧流体ＰＦは、ギャップ２２０を通ってシリンダ口１４６ａ−ｂへと流れることができる。加圧流体ＰＦは、さらに、圧力領域２１０に作用して、流体圧部材１６０を流体室内の残りのストロークだけ駆動することができる。次に、加圧流体ＰＦは、主弁３００のシリンダライン３０４ａ−ｂを通してシリンダ口１４６ａ−ｂから出て、シリンダへと至るよう向けられる。加圧流体ＰＦは、主弁３００を作動させる作動圧を提供することができ、主弁３００はシリンダと連絡することができる。したがって、３方ピエゾトロニック弁４０に電力投入することにより、ブースタパイロット弁１０の流体圧部材１６０は、加圧流体ＰＦで第２または開位置へと移動することができ、別の比較的大きい弁を作動させることができる。
【００４０】
次に図４から図９を参照すると、幾つかの原理図でブースタパイロット弁１０の実施形態が図示されている。以下の検討では、簡潔さを期して、図ごとに特定の特徴のみ説明する。図４から図９では、各図で同じ構成要素を表すのに同じ参照符号を使用する。
【００４１】
図４から図６では、様々な断面図でブースタパイロット弁１０の実施形態が図示されている。図４は、線Ｂ−Ｂに沿って切り取った図１によるブースタパイロット弁１０の断面図を示す。図５は、線Ｃ−Ｃに沿って切り取った図１によるブースタパイロット弁１０の断面図を示す。図６は、線Ｄ−Ｄに沿って切り取った図１によるブースタパイロット弁１０の断面図を示す。図７から図９では、それぞれ上面図、底面図、および斜視図で、ブースタパイロット弁１０の実施形態が図示されている。
【００４２】
２次装置３０は、押しボタン起動システムを含むことができる。システムは手動押しボタン３６、ばね３８、およびガスケット４１を含んでよい。手動押しボタン３６は、ピエゾトロニック弁４０を作動させるようカバー３２上に含まれることができる。ばね３８は、押しボタン３６を図に示す作動停止位置に戻す。ボタン３６は、カバー３２内でボタン３６の移動を案内する突起３７を含む。ガスケット４１は、ピエゾトロニック弁４０とボタン３６の間に設けることができる。ボルト４４でピエゾトロニック弁４０を１次弁２０に取り付けることができる。本開示により、押しボタン作動システムを省略してよいことが当業者には理解される。
【００４３】
特に図５および図６には、図２で説明したようなシール１９０−１９８が、図２に図示したものとは異なる断面の点で図示されている。シリンダ口１４６ｂは、第１肩１５２と連絡する断面で図示される。また、開口２０２が環状延長部１２４の半径方向腔を画定する。開口２０２は、上述したように、流体圧部材１６０とアダプタ延長部１２４間に形成された第１環状部２００から、アダプタ延長部１２４と本体１４０間に形成された第２環状部２０４へ流体を連絡する。
【００４４】
図８の底面図では、主口１４４およびシリンダ口１４６ａ−ｂの位置が、本体１４０の底部に図示されている。また、ピエゾトロニック弁（図示せず）および追加の電子機器（図示せず）を保持するＰＣボード３１が、カバー３２内に見える。特に図９には、比較的大きい弁３１０に接続されたブースタパイロット弁１０が図示されている。ブースタパイロット弁１０は、比較的大きい弁３１０を案内することができるが、本開示から、ブースタパイロット弁１０は比較的大きい弁３１０の案内に制限されず、他の弁も案内できることが当業者には理解される。
【００４５】
本発明を好ましい実施形態について説明してきたが、当業者には明白な変形および変更が可能である。したがって、本発明は、請求の範囲またはその同等物の範囲内にある範囲全体まで、このような変形および変更を全て含むものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一態様によるブースタパイロット弁の側面図を示す。
【図２】  線Ａ−Ａに沿って切り取った図１によるブースタパイロット弁の断面詳細図を示す。
【図３Ａ】  主弁に対して第１または閉位置にあるブースタパイロット弁を概略で示す。
【図３Ｂ】主弁に対して第２または開位置にあるブースタパイロット弁を概略で示す。
【図４】  線Ｂ−Ｂに沿って切り取った図１によるブースタパイロット弁の断面図を示す。
【図５】  線Ｃ−Ｃに沿って切り取った図１によるブースタパイロット弁の断面図を示す。
【図６】  線Ｄ−Ｄに沿って切り取った図１によるブースタパイロット弁の断面図を示す。
【図７】  本発明によるブースタパイロット弁の上面図を示す。
【図８】  本発明によるブースタパイロット弁の底面図を示す。
【図９】  比較的大きい弁に接続したブースタパイロット弁の斜視図を示す。
【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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