ポペット弁
【課題】小型で応答性に優れ、操作力の小さな気体制御用電磁弁を提供する。
【解決手段】ポペット弁１００は、第一の端部１０５及び第二の端部１０６を有する枢動型アーマチャ１２７を含むアクチュエータ１２０を有する。枢動型アーマチャ１２７は、第一の端部１０５にて枢動する。ポペット弁１００は、第一の端部１０５から離れて枢動型アーマチャ１２７と接続された張力コネクタ部材１２９と、張力コネクタ部材１２９と接続された弁ポペット１３５とを更に含む。枢動型アーマチャ１２７は、アクチュエータ１２０が作動されたとき、弁ポペット１３５を張力コネクタ部材１２９を介して弁オリフィス１１０から離れるよう持ち上げる。
【解決手段】ポペット弁１００は、第一の端部１０５及び第二の端部１０６を有する枢動型アーマチャ１２７を含むアクチュエータ１２０を有する。枢動型アーマチャ１２７は、第一の端部１０５にて枢動する。ポペット弁１００は、第一の端部１０５から離れて枢動型アーマチャ１２７と接続された張力コネクタ部材１２９と、張力コネクタ部材１２９と接続された弁ポペット１３５とを更に含む。枢動型アーマチャ１２７は、アクチュエータ１２０が作動されたとき、弁ポペット１３５を張力コネクタ部材１２９を介して弁オリフィス１１０から離れるよう持ち上げる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポペット弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポペット弁は、１つ以上の弁オリフィスと、動いて１つ又は複数の弁オリフィスと接触し且つ該弁オリフィスから離れるよう動いて弁機能を実行するポペットとを備えている。ポペット弁は、ポペットを動かすアクチュエータを含む。一般的なアクチュエータは電磁石である。電磁石アクチュエータにおいて、電流は、典型的に、コアの回りに形成されたコイルを通って流れ、これにより磁界を発生させる。磁界は、弁部材と接続されたアーマチャにて作用し、該アーマチャは、弁部材を作動位置まで押す。典型的に、ポペット弁は、磁界に抗する偏倚力を発生させるばねを含む。このため、電磁石により発生された磁界が存在しないとき、弁部材は、ばねによって動いて常開位置又は常閉位置となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ポペット弁は、幾つかの有利な効果を有する。ポペット弁は、高流量を受け入れることができる。ポペット弁は、変化する流量を受け入れることができる。ポペット弁は、水分、塵、埃等が存在するときでさえ、極めて高信頼性のシールを形成することができる。ポペット弁が提供する有利な効果のため、ポペット弁は、機械を制御し且つ、液体及び気体を含む流体を計量供給するためいったような、工業的用途にて広く採用されている。
【０００４】
電磁石ポペット弁は、電気的に励起され且つ非励起状態とされ、ポペットを動かし且つ弁機能を実行する電磁石を含む。電磁石ポペット弁は迅速な応答時間を有する。電磁石は、適正に設計された場合、大きい作動力を発生させることができる。電磁石ポペット弁は、コンピュータ制御式又は遠隔制御式とすることができ、このため、工業的用途に十分適している。
【０００５】
１つの増大する一般的な用途は、電磁石ポペット弁を弁アイランド（ｖａｌｖｅ ｉｓｌａｎｄ）内にて使用することである。弁アイランドは、流体の流れを計量供給し且つ（又は）制御するため使用される多数の弁のグループである。望ましいことに、所望に応じて弁アイランドの個々の弁装置を追加し且つ除去することができ、また、弁の数を選び且つ変更することができる。更に、異なる型式又は異なる作動特性を有する弁を選び且つ弁アイランドに設置することができる。
【０００６】
弁アイランドは、一般的な装置に又は一般的な目的のため、多数の流体の流れを提供し且つその流体の流れを制御すべく一般に使用されている。例えば、製薬業において、最終の化合物を形成し得るよう混合される化合物を計量供給すべく多数の弁を使用することができる。弁アイランドの別の用途は、バイオ技術の用途にて流体を計量供給することである。更に別の用途は、工業的設備内にて加圧された気体の吐出を制御する弁アイランドである。
【０００７】
先行技術において、より小型の電磁石ポペット弁を目指す傾向がある。小型の電磁石ポペット弁は、例えば、弁アイランド内にてより高い弁装置の密度を可能にする。しかし、この小型化の短所は、小型の電磁石が発生する閉塞力は小さイ一方、小さい弁オリフィスが通す流体の量が少ないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの実施の形態に従ってポペット弁が提供される。該ポペット弁は、第一の端部及び第二の端部を有する枢動型アーマチャを含むアクチュエータを備えている。枢動型アーマチャは、第一の端部にて枢動する。ポペット弁は、第一の端部から離れて枢動型アーマチャと接続された張力コネクタ部材と、張力コネクタ部材と接続された弁ポペットとを更に備えている。枢動型アーマチャは、アクチュエータが作動されたとき、ポペット弁を張力コネクタ部材を介して弁オリフィスから離れるよう持ち上げる。
【０００９】
本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁が提供される。該ポペット弁は、第一の端部及び第二の端部を有する枢動型アーマチャを含むアクチュエータを備えている。枢動型アーマチャは、第一の端部にて枢動する。ポペット弁は、第一の端部から離れて枢動型アーマチャと接続された張力コネクタ部材と、張力コネクタ部材と接続された弁ポペットとを更に備えている。枢動型アーマチャは、アクチュエータが作動されたとき、弁ポペットを張力コネクタ部材を介して弁オリフィスから離れるよう持ち上げる。ポペット弁は、実質的に張力コネクタ部材に抗して弁ポペットに作用する単一の偏倚装置を更に備えている。
【００１０】
本発明の１つの実施の形態に従ってポペット弁が提供される。該ポペット弁は、第一の端部及び第二の端部を有する枢動型アーマチャを含むアクチュエータを備えている。枢動型アーマチャは、第一の端部にて枢動する。ポペット弁は、第一の端部から離れて枢動型アーマチャと接続された張力コネクタ部材と、張力コネクタ部材と接続された弁ポペットとを更に備えている。枢動型アーマチャは、アクチュエータが作動されたとき、ポペット弁を張力コネクタ部材を介して弁オリフィスから離れるよう持ち上げ、張力接続部材及び弁ポペットが移動する間、アーマチャは枢動状態にて動く。
【００１１】
ポペット弁の１つの実施の形態において、張力接続部材及び弁ポペットが移動する間、アーマチャは枢動状態にて動く。
ポペット弁の別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、弁オリフィスの反対側にて弁ポペットに取付けられている。
【００１２】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、弁オリフィスは、少なくとも１つの非対称の弁オリフィスを更に含み、該少なくとも１つの非対称のオリフィスは、幅ＷＯよりも大きい長さＬＯを含む。
【００１３】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、弁オリフィスは、上側オリフィスと、下側オリフィスとを更に含み、弁ポペットは、アクチュエータが作動されないとき、付勢されて下側オリフィスを閉塞し、弁ポペットは、アクチュエータが作動されたとき、引っ張られて上側オリフィスを閉塞する。
【００１４】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、弁オリフィスは、張力コネクタ部材が通る上側オリフィスと、下側オリフィスとを含み、弁ポペットは、アクチュエータが作動されないとき、付勢されて下側オリフィスを閉塞し、弁ポペットは、アクチュエータが作動されたとき、引っ張られて上側オリフィスを閉塞する。
【００１５】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、ポペット弁は、実質的に張力コネクタ部材に抗して弁ポペットに作用する単一の偏倚装置を更に備えている。
ポペット弁の更に別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、第二の端部にて枢動型アーマチャと接続される。
【００１６】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、第一の端部と第二の端部との間にて枢動型アーマチャと接続されている。
ポペット弁の更に別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、第一の端部から離れた所定の位置にて枢動型アーマチャと接続され、張力コネクタ部材内にて所定の変位力を発生させる。
【００１７】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、第一の端部から離れた所定の位置にて枢動型アーマチャと接続され、張力コネクタ部材内にて所定の変位移動量を発生させる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
同一の参照番号は、全ての図面にて同一の要素を表わす。図面は必ずしも正確な縮尺通りではないことを理解すべきである。
【図１】図１は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁を示す。
【図２】図２Ａ−２Ｆは、本発明の色々な実施の形態に従ったポペット弁の弁オリフィスの色々な形態を示す。
【図３】図３は、本発明の１つの実施の形態に従った多数オリフィスの配置を示す。
【図４】図４は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁の断面図である。
【図５】図５は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁の断面図である。
【図６】図６は、図５のポペット弁のＢＢに沿った断面図である。
【図７】図７は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁の断面図である。
【図８】図７のポペット弁のＣＣに沿った断面図である。
【図９】図８のポペット弁のＤＤに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１−図９及び以下の説明は、当該技術の当業者に対し、本発明の最良の形態を実施し且つ使用する方法を教示する特定の例を示すものである。本発明の原理を教示する目的のため、幾つかの従来の形態は簡略化し又は省略されている。これらの例から、当該技術の当業者は本発明の範囲に属する変形例が理解されよう。当該技術の当業者は、以下に説明する特徴は色々な仕方にて組み合わせ本発明の多数の変更例を形成することができることが理解されよう。その結果、本発明は、以下に説明する特定の例にのみ限定されず、特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ限定される。
【００２０】
図１には、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁１００が示されている。その他の図面と共通の構成要素は同一の参照番号で示してある。ポペット弁１００は、弁本体１０１と、図面のポート１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのような流体を供給する２つ以上のポート１０２とを含む。流体は液体及び気体を含むことができる。
【００２１】
弁本体１０１は、高さＨ、幅Ｗ及び深さＤを含む実質的に平面状の形状を有する。１つの実施の形態におけるポペット弁１００は、モジュラー弁を備えるよう設計され、このため、基部又は弁アイランドに固定することができ、また、同様の弁に隣接する位置に配置することができる。その結果、深さＤは最小に維持されるよう設計され、このため、かかる弁１００の多数を共通の基部に固定することができるようにすねことが望まれる。その結果、ポペット弁１００の全体の形状及び寸法は極めて重要である。
【００２２】
この設計上の配慮の１つの影響は、先行技術にて弁のオリフィス寸法が典型的に最小とされることである。その結果、先行技術の弁の全流量は、オリフィスの寸法により好ましくない影響を受けるか又は少なくても制限されることになる。
【００２３】
本発明は、弁本体１０１内にあり且つ２つ以上のポート１０２と連通した少なくとも１つのオリフィス１１０を含む。１つの実施の形態において、該少なくとも１つのオリフィス１１０は、下側オリフィス１１０ａと、上側オリフィス１１０ｂとを含む。しかし、幾つかの実施の形態において、ポペット弁１００は１つのオリフィス１１０のみを含むようにすることができる。
【００２４】
本発明の１つの実施の形態に従ったオリフィス１１０は、非対称とし、また、幅ＷＯよりも大きい長さＬＯを有することができる。幾つかの実施の形態において、オリフィスの長さＬＯ対幅ＷＯの比は、１以上の任意の値とすることができる。その結果、オリフィス１１０は、先行技術の対称的なオリフィスよりも多量の流量を供給することができる。
【００２５】
図面には、弁ポペット１３５が更に示されている。弁ポペット１３５は、オリフィス１１０内に嵌まり又は閉塞した（すなわちブロックする）位置にてオリフィス１１０の上方に嵌まることができる。弁ポペット１３５は、弁本体１０１内にて動いてオリフィス１１０ａ、１１０ｂの一方又は双方を実質的にブロックし又はブロック解除することができる。例えば、弁ポペット１３５は、オリフィス１１０ａ及び（又は）オリフィス１１０ｂに対して実質的にブロックする位置まで動き、また、オリフィス１１０ａ及び（又は）オリフィス１１０ｂから動いて離れるような形態とすることができる。
【００２６】
弁ポペット１３５は、弁作動部材１２９と接続されている。弁ポペット１３５は、弁作動部材１２９により動かし且つ作動することができる。弁作動部材１２９は、任意の態様の作動機構に連結することができる。
【００２７】
図２Ａ−２Ｆには、本発明の色々な実施の形態に従ったポペット弁１００の弁オリフィス１１０の色々な形態が示されている。オリフィス１１０は、下側オリフィス１１０ａ及び（又は）上側オリフィス１１０ｂの一方又はその双方を含むことができることを理解すべきである。
【００２８】
図２Ａには、実質的に楕円形のオリフィス１１０が示されている。図２Ｂには、角度付き端部分を含む実質的に矩形のオリフィス１１０が示されている。図２Ｃには、実質的に矩形のオリフィス１１０が示されている。図２Ｄには、鋭角な端部を含む実質的に平行な側部のオリフィス１１０が示されている。図２Ｅには、丸味を付けた端部を含む実質的に平行な側部のオリフィス１１０が示されている。図２Ｆには、丸味を付けた隅部を含む実質的に矩形のオリフィス１１０が示されている。これと代替的に、オリフィス１１０は上述したオリフィスの形状の色々な組み合わせを含み又は不規則的な形状を含むことさえもできる。更に、その他のオリフィスの形状とすることが考えられ、また、これらは本明細書及び特許請求の範囲に属するものである。
【００２９】
図３には、本発明の１つの実施の形態に従った多数オリフィスの配置が示されている。この実施の形態において、オリフィスの配置は、２つ以上のオリフィス１１０、１１０´を有している。２つ以上のオリフィス１１０、１１０´は、オリフィスの長さＬＯ対オリフィスの幅ＷＯのアスペクト比を増大させるため使用することができる。その結果、オリフィスの長さＬＯは、単一のオリフィス１１０又は１１０´が実質的に対称であるときでさえ、オリフィスの幅ＷＯよりも効果的に長い。
【００３０】
オリフィス１１０、１１０´は、この実施の形態において、図示したように、実質的に円形とすることができる。これと代替的に、オリフィス１１０、１１０´は、図２Ａ−２Ｆに示した形状を含む任意のその他の形状とすることができる。
【００３１】
図４は、本発明の１つの実施の形態に従った、ポペット弁１００の断面図である。図示した実施の形態において、ポペット弁１００は、アクチュエータ１２０と、該アクチュエータ１２０の下方に配置された枢動型アーマチャ１２７とを含む。アクチュエータ１２０は、図示した実施の形態において、コア１２１及びコイル１２２を含む電磁石を備えており、また、枢動型アーマチャ１２７は、これに相応して、鉄系材料のような、磁力にて吸引される材料にて形成されている。しかし、ポペット弁１００内にてその他のアクチュエータを採用することができることを理解すべきである。枢動型アーマチャ１２７は、第一の端部１０５と、第二の端部１０６と、第一の端部１０５における枢動部材１２８とを含む。その結果、枢動型アーマチャ１２７は、第一の端部１０５の回りにて枢動する。しかし、これと代替的に、図面の枢動位置を逆にし、また、枢動型アーマチャ１２７が依然として同一の機能を果たすようにしてもよいことを理解すべきである。
【００３２】
枢動部材１２８は、枢動型アーマチャ１２７が枢動するのを可能にする任意の部材又は装置を備えることができる。枢動部材１２８は、１つの実施の形態において、ポペット弁１００の弁本体１０１が受け入れるシャフト又は回転軸を備えている。１つの実施の形態において、枢動部材１２８は、枢動型アーマチャ１２７を実質的にコア１２１に対して維持する弾性的な構成要素を備えている。
【００３３】
ポペット弁１００は、図示した実施の形態における第一、第二及び第三のポート１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのような、２つ以上のポート１０２を更に含む。１つの実施の形態において、第二のポート１０２ｂは入口ポートである一方、第一及び第三のポート１０２ａ、１０２ｃは、ポペット弁１００の作動により選ばれる出口ポートである。ポート１０２ｂは、ポペット室１３０と連通している。しかし、その他の形態とすることが考えられ、これらの形態も本明細書及び特許請求の範囲に属する。
【００３４】
ポペット弁１００は、オリフィス１１０を更に含む。図示した実施の形態において、ポペット弁１００は、下側オリフィス１１０ａと、上側オリフィス１１０ｂとを含む。図示した実施の形態において、下側及び上側オリフィス１１０ａ、１１０ｂは、ポペット室１３０と連通している。しかし、これと代替的に、ポペット弁１００は、下側オリフィス１１０ａと、２つのポート１０２ｂ、１０２ｃとのみを含むようにしてもよいことを理解すべきである。上側オリフィス１１０ｂ及び下側オリフィス１１０ａの一方又はその双方は、上記に説明したように、実質的に非対称とすることができる。非対称の弁オリフィスは、幅ＷＯよりも長い長さＬＯを含むことができる。上側オリフィス１１０ｂは、第一のポート１０２ａと第二のポート１０２ｂとの間にて連通する。下側オリフィス１１０ａは、第二のポート１０２ｂと第三のポート１０２ｃとの間にて連通する。
【００３５】
ポペット弁１００は、ポペット室１３０内にて弁ポペット１３５を更に含む。弁ポペット１３５は、動いて下側オリフィス１１０ａ又は上側オリフィス１１０ｂの何れか一方を選択的にブロックすることができる。１つの実施の形態において、弁ポペット１３５は、アクチュエータ１２０が作動されないとき、付勢されて下側オリフィス１１０ａと閉塞状態となり、また、アクチュエータ１２０が作動されたとき、上方に引っ張られて上側オリフィス１１０ｂと閉塞状態となる。
【００３６】
弁ポペット１３５は、張力コネクタ部材１２９により枢動アーマチャ１２７と接続される。張力コネクタ部材１２９は、枢動アーマチャ１２７に剛性に又は枢動可能に装着される。任意の適宜な装着装置又は装着形態を採用することができる。１つの実施の形態において、張力コネクタ部材１２９は、枢動アーマチャ１２７と枢動可能に接続されている。これと代替的に、張力コネクタ部材は、張力コネクタ部材１２９が少なくとも部分的に可撓性であるような場合、枢動アーマチャ１２７と固定状態に接続されるようにしてもよい。例えば、この実施の形態において、張力コネクタ部材１２９は、ワイヤー又は細いストリップを備えることができる。
【００３７】
張力コネクタ部材１２９は、例えば、枢動アーマチャ１２７の第二の端部１０６にて枢動アーマチャ１２７と接続することができる。これと代替的に、張力コネクタ部材１２９は、第一の端部１０５と第二の端部１０６との間にて枢動型アーマチャ１２７と接続してもよい。張力コネクタ部材１２９は、張力コネクタ部材１２９内にて所定の変位力を発生させ得るよう第一の端部１０５から離れた所定の位置にて接続することができる。張力コネクタ部材１２９は、所定の変位移動量を発生させ得るよう第一の端部１０５から離れた所定の位置にて接続することができる。このため、装着位置は、レバーアームの計算に従って決定することができ、張力コネクタ部材の装着位置は、必要とされる力の増倍及び（又は）必要とされる変位移動量に従って決定される。
【００３８】
幾つかの異なる設計上の形態は、ポペット弁１００を所定の変位力及び所定の変位移動量を有する設計とすることを許容する。張力コネクタ部材１２９の垂直方向位置は、枢動アーマチャ１２７に対して調節することができる。１つの実施の形態において、垂直方向調節は、例えば、張力コネクタ部材１２９を圧力嵌めすることによって実現することができる。張力コネクタ部材１２９のその他の調節又は継手手段が考えられ、また、これらは本明細書及び特許請求の範囲内に属するものである。更に、張力コネクタ部材１２９の長さは、所望に応じて変化させることができる。更に、枢動アーマチャ１２７は、アクチュエータ１２０から所定の距離Ｄに配置することができる。所定の距離Ｄは、所望に応じて変化させることができる。弁ポペット１３５に対する所定の変位力及び所定の変位移動量を発生させ得るよう１つ以上の設計因子を変更することができる。
【００３９】
張力コネクタ部材１２９は、アクチュエータ１２０が作動されたとき、張力を受け、枢動型アーマチャ１２７の上方への枢動は、張力コネクタ部材１２９に張力を作用させることになる。更に、偏倚装置１３２は、張力コネクタ部材１２９に加わる張力に寄与することができる。このため、張力コネクタ部材１２９は、アクチュエータ１２０が作動されたとき、弁ポペット１３５を下側オリフィス１１０ａから離れるよう持ち上げる。張力コネクタ部材１２９は何らの圧縮力も伝達しない。
【００４０】
張力コネクタ部材１２９は、枢動アーマチャ１２７の枢動運動を張力としてポペット弁１３５に伝達することのできる任意の装置又は部材とすることができる。張力コネクタ部材１２９は、実質的に可撓性又は実質的に剛性であるものとすることができる。張力コネクタ部材１２９は、任意の適宜な材料にて形成することができる。張力コネクタ部材１２９は張力を伝達するから、張力コネクタ部材１２９は、幾つかの実施の形態において、極めて堅固又は剛性である必要はない。
【００４１】
これと相違して、先行の技術において、力をアーマチャからポペット弁まで伝達するため圧縮部材が広く使用されている。かかる先行技術の圧縮部材は、圧縮力を受けたとき、撓み、曲がり又は座屈を防止するため、比較的大きく且つ堅固な構造でなければならない。先行技術の圧縮部材が少しでも変形すると、先行技術のポペット弁の移動量は少なくなり、このため、作動は適正でなく及び（又は）不完全となるであろう。
【００４２】
図面から、張力コネクタ部材１２９は上側オリフィス１１０ｂ内に位置するが、下側オリフィス１１０ａ内には位置しないことが分かる。このため、張力コネクタ部材１２９は、下側オリフィス１１０ａの何らの断面積も占めることはなく、また、下側オリフィス１１０ａを通る流体の流れを制限することはない。更に、張力コネクタ部材１２９の性質のため、張力コネクタ部材１２９が上側オリフィス１１０ｂ内にて占める断面積は最小となる。
【００４３】
ポペット弁１００は、弁ポペット１３５と上側オリフィス１１０ｂとの間を伸びる偏倚装置１３２を更に含む。偏倚装置１３２は、枢動型アーマチャ１２７に抗して作用し、また、弁ポペット１３５を押して下側オリフィス１１０ａに対して閉塞する位置にする偏倚力を提供する。アクチュエータ１２０は、作動されたとき、偏倚装置１３２に打ち勝つのに十分で且つ弁ポペット１３５を持ち上げるのに十分な磁力を枢動型アーマチャ１２７にて発生させる。偏倚装置１３２は、ヘリカル装置、平坦又は湾曲した装置等を含む任意の態様の偏倚装置を含むことができる。
【００４４】
アクチュエータ１２０が作動されないとき、アクチュエータ１２０は何らの張力も発生させない。このため、偏倚装置１３２により発生された偏倚力のため、弁ポペット１３５は下方に付勢されて下側オリフィス１１０ａ内にて閉塞する位置となる。その結果、第一のポート１０２ａは、第二のポート１０２ｂと連通する状態に配置され、第三のポート１０２ｃはブロックされる。
【００４５】
アクチュエータ１２０が作動されたとき、コイル１２２及びコア１２１は、枢動型アーマチャ１２７に磁気吸引力を作用させる磁気回路を形成する。その結果、枢動型アーマチャ１２７は上方に引っ張られ、その結果、上方に向けて枢動する。これに伴う枢動型アーマチャ１２７の枢動は、張力コネクタ部材１２９に張力を作用させる一方、該張力は弁ポペット１３５に持ち上げ力を作用させる。持ち上げ力は偏倚装置１３２により提供される偏倚力に打ち勝つ。その結果、弁ポペット１３５は、下側オリフィス１１０ａから上方に且つ離れるように動き、上側オリフィス１１０ｂ内にて閉塞する位置となる。その結果、第三のポート１０２ｃは第二のポート１０２ｂと連通する状態に置かれ、第一のポート１０２ａは、ブロックされる。
【００４６】
図５は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁１００の断面図である。張力コネクタ部材１２９は上側オリフィス１１０ｂを通る状態にて示されている。張力コネクタ部材１２９は、この実施の形態において、実質的に円形の断面である。しかし、その他の断面形状とすることが考えられ、これらの形状は、本明細書及び特許請求の範囲に属する。
【００４７】
図面から、張力コネクタ部材１２９は小さく且つ薄いことが理解できる。張力コネクタ部材１２９は、弁ポペット１３５に圧縮力を作用させることはできないよう十分に小さいことが理解できる。張力コネクタ部材１２９は、可撓性又は少なくとも部分的に可撓性とすることができる。例えば、張力コネクタ部材１２９は、ワイヤー又はケーブルとすることができる。その結果、ポペット弁は単一の偏倚装置１３２のみがあればよい。更に、張力コネクタ部材１２９は、上側オリフィス１１０ｂにて占める断面積が最小であるようにするのに十分小さい。
【００４８】
図６は、図５のポペット弁１００の断面図ＢＢである。断面図ＢＢは、上側オリフィス１１０ｂに対する張力コネクタ部材１２９の寸法を示す。張力コネクタ部材１２９は、この実施の形態において、上記に説明したように実質的に円形の断面をしている。
【００４９】
図７は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁１００の断面図である。上記の場合と同様、偏倚装置１３２は、張力コネクタ部材１２９に張力を作用させ、張力コネクタ部材１２９は２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂ（図示せず、図８及び図９参照）である。２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは弁ポペット１３５の中心からずらされている。
【００５０】
この実施の形態において、上側オリフィス１１０ｂは、下側オリフィス１１０ａよりも大きい。更に、上側オリフィス１１０ｂの形状は、図示した実施の形態において、円形でない（図９参照）。
【００５１】
図８は、図７のポペット弁１００の断面図ＣＣである。この実施の形態において、張力コネクタ部材１２９は、２つの実質的に平坦、薄いストリップ１２９ａ、１２９ｂを備えている。２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、弁ポペット１３５の側部により伸ばすことができる。２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、弁ポペット１３５を偏倚装置１３２に抗して上方に引っ張るのに十分な強度を有する。しかし、張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、弁ポペット１３５に圧縮力を加えるのに十分な剛性は有しない。このため、２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、少なくとも部分的に可撓性とすることができる。
【００５２】
図示した実施の形態において、張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、開口１４２を含み、また、枢動型アーマチャ１２７は相応する突起１４４を含む。このため、張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、枢動型アーマチャ１２７に枢動可能に装着される。
【００５３】
図９は、図８のポペット弁１００の断面図ＤＤである。この図は、実質的に平行な２つの側部及び丸味を付けた端部を有する上側オリフィス１１０ｂを示す。
図は、また、上側オリフィス１１０ｂの一側部の開口１４６を通る２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂも示す。その結果、２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、この実施の形態において、上側オリフィス１１０ｂの何れの断面空間を占めることはない。これと代替的に、２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、上側オリフィス１１０ｂを通るようにしてもよい。
【００５４】
本発明に従ったポペット弁は、所望であれば、幾つかの有利な効果を提供するよう任意の実施の形態にて採用することができる。本発明は、小型の寸法のポペット弁を提供する。本発明は、比較的小さい全体的な包装内に大きいオリフィス寸法を含むポペット弁を提供する。本発明は、オリフィスの占める面積が最小である張力コネクタ部材を提供する。本発明は、その寸法に比して大きい開弁力を有するポペット弁を提供する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポペット弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポペット弁は、１つ以上の弁オリフィスと、動いて１つ又は複数の弁オリフィスと接触し且つ該弁オリフィスから離れるよう動いて弁機能を実行するポペットとを備えている。ポペット弁は、ポペットを動かすアクチュエータを含む。一般的なアクチュエータは電磁石である。電磁石アクチュエータにおいて、電流は、典型的に、コアの回りに形成されたコイルを通って流れ、これにより磁界を発生させる。磁界は、弁部材と接続されたアーマチャにて作用し、該アーマチャは、弁部材を作動位置まで押す。典型的に、ポペット弁は、磁界に抗する偏倚力を発生させるばねを含む。このため、電磁石により発生された磁界が存在しないとき、弁部材は、ばねによって動いて常開位置又は常閉位置となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ポペット弁は、幾つかの有利な効果を有する。ポペット弁は、高流量を受け入れることができる。ポペット弁は、変化する流量を受け入れることができる。ポペット弁は、水分、塵、埃等が存在するときでさえ、極めて高信頼性のシールを形成することができる。ポペット弁が提供する有利な効果のため、ポペット弁は、機械を制御し且つ、液体及び気体を含む流体を計量供給するためいったような、工業的用途にて広く採用されている。
【０００４】
電磁石ポペット弁は、電気的に励起され且つ非励起状態とされ、ポペットを動かし且つ弁機能を実行する電磁石を含む。電磁石ポペット弁は迅速な応答時間を有する。電磁石は、適正に設計された場合、大きい作動力を発生させることができる。電磁石ポペット弁は、コンピュータ制御式又は遠隔制御式とすることができ、このため、工業的用途に十分適している。
【０００５】
１つの増大する一般的な用途は、電磁石ポペット弁を弁アイランド（ｖａｌｖｅ ｉｓｌａｎｄ）内にて使用することである。弁アイランドは、流体の流れを計量供給し且つ（又は）制御するため使用される多数の弁のグループである。望ましいことに、所望に応じて弁アイランドの個々の弁装置を追加し且つ除去することができ、また、弁の数を選び且つ変更することができる。更に、異なる型式又は異なる作動特性を有する弁を選び且つ弁アイランドに設置することができる。
【０００６】
弁アイランドは、一般的な装置に又は一般的な目的のため、多数の流体の流れを提供し且つその流体の流れを制御すべく一般に使用されている。例えば、製薬業において、最終の化合物を形成し得るよう混合される化合物を計量供給すべく多数の弁を使用することができる。弁アイランドの別の用途は、バイオ技術の用途にて流体を計量供給することである。更に別の用途は、工業的設備内にて加圧された気体の吐出を制御する弁アイランドである。
【０００７】
先行技術において、より小型の電磁石ポペット弁を目指す傾向がある。小型の電磁石ポペット弁は、例えば、弁アイランド内にてより高い弁装置の密度を可能にする。しかし、この小型化の短所は、小型の電磁石が発生する閉塞力は小さイ一方、小さい弁オリフィスが通す流体の量が少ないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの実施の形態に従ってポペット弁が提供される。該ポペット弁は、第一の端部及び第二の端部を有する枢動型アーマチャを含むアクチュエータを備えている。枢動型アーマチャは、第一の端部にて枢動する。ポペット弁は、第一の端部から離れて枢動型アーマチャと接続された張力コネクタ部材と、張力コネクタ部材と接続された弁ポペットとを更に備えている。枢動型アーマチャは、アクチュエータが作動されたとき、ポペット弁を張力コネクタ部材を介して弁オリフィスから離れるよう持ち上げる。
【０００９】
本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁が提供される。該ポペット弁は、第一の端部及び第二の端部を有する枢動型アーマチャを含むアクチュエータを備えている。枢動型アーマチャは、第一の端部にて枢動する。ポペット弁は、第一の端部から離れて枢動型アーマチャと接続された張力コネクタ部材と、張力コネクタ部材と接続された弁ポペットとを更に備えている。枢動型アーマチャは、アクチュエータが作動されたとき、弁ポペットを張力コネクタ部材を介して弁オリフィスから離れるよう持ち上げる。ポペット弁は、実質的に張力コネクタ部材に抗して弁ポペットに作用する単一の偏倚装置を更に備えている。
【００１０】
本発明の１つの実施の形態に従ってポペット弁が提供される。該ポペット弁は、第一の端部及び第二の端部を有する枢動型アーマチャを含むアクチュエータを備えている。枢動型アーマチャは、第一の端部にて枢動する。ポペット弁は、第一の端部から離れて枢動型アーマチャと接続された張力コネクタ部材と、張力コネクタ部材と接続された弁ポペットとを更に備えている。枢動型アーマチャは、アクチュエータが作動されたとき、ポペット弁を張力コネクタ部材を介して弁オリフィスから離れるよう持ち上げ、張力接続部材及び弁ポペットが移動する間、アーマチャは枢動状態にて動く。
【００１１】
ポペット弁の１つの実施の形態において、張力接続部材及び弁ポペットが移動する間、アーマチャは枢動状態にて動く。
ポペット弁の別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、弁オリフィスの反対側にて弁ポペットに取付けられている。
【００１２】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、弁オリフィスは、少なくとも１つの非対称の弁オリフィスを更に含み、該少なくとも１つの非対称のオリフィスは、幅ＷＯよりも大きい長さＬＯを含む。
【００１３】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、弁オリフィスは、上側オリフィスと、下側オリフィスとを更に含み、弁ポペットは、アクチュエータが作動されないとき、付勢されて下側オリフィスを閉塞し、弁ポペットは、アクチュエータが作動されたとき、引っ張られて上側オリフィスを閉塞する。
【００１４】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、弁オリフィスは、張力コネクタ部材が通る上側オリフィスと、下側オリフィスとを含み、弁ポペットは、アクチュエータが作動されないとき、付勢されて下側オリフィスを閉塞し、弁ポペットは、アクチュエータが作動されたとき、引っ張られて上側オリフィスを閉塞する。
【００１５】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、ポペット弁は、実質的に張力コネクタ部材に抗して弁ポペットに作用する単一の偏倚装置を更に備えている。
ポペット弁の更に別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、第二の端部にて枢動型アーマチャと接続される。
【００１６】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、第一の端部と第二の端部との間にて枢動型アーマチャと接続されている。
ポペット弁の更に別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、第一の端部から離れた所定の位置にて枢動型アーマチャと接続され、張力コネクタ部材内にて所定の変位力を発生させる。
【００１７】
ポペット弁の更に別の実施の形態において、張力コネクタ部材は、第一の端部から離れた所定の位置にて枢動型アーマチャと接続され、張力コネクタ部材内にて所定の変位移動量を発生させる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
同一の参照番号は、全ての図面にて同一の要素を表わす。図面は必ずしも正確な縮尺通りではないことを理解すべきである。
【図１】図１は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁を示す。
【図２】図２Ａ−２Ｆは、本発明の色々な実施の形態に従ったポペット弁の弁オリフィスの色々な形態を示す。
【図３】図３は、本発明の１つの実施の形態に従った多数オリフィスの配置を示す。
【図４】図４は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁の断面図である。
【図５】図５は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁の断面図である。
【図６】図６は、図５のポペット弁のＢＢに沿った断面図である。
【図７】図７は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁の断面図である。
【図８】図７のポペット弁のＣＣに沿った断面図である。
【図９】図８のポペット弁のＤＤに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１−図９及び以下の説明は、当該技術の当業者に対し、本発明の最良の形態を実施し且つ使用する方法を教示する特定の例を示すものである。本発明の原理を教示する目的のため、幾つかの従来の形態は簡略化し又は省略されている。これらの例から、当該技術の当業者は本発明の範囲に属する変形例が理解されよう。当該技術の当業者は、以下に説明する特徴は色々な仕方にて組み合わせ本発明の多数の変更例を形成することができることが理解されよう。その結果、本発明は、以下に説明する特定の例にのみ限定されず、特許請求の範囲及びそれらの等価物によってのみ限定される。
【００２０】
図１には、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁１００が示されている。その他の図面と共通の構成要素は同一の参照番号で示してある。ポペット弁１００は、弁本体１０１と、図面のポート１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのような流体を供給する２つ以上のポート１０２とを含む。流体は液体及び気体を含むことができる。
【００２１】
弁本体１０１は、高さＨ、幅Ｗ及び深さＤを含む実質的に平面状の形状を有する。１つの実施の形態におけるポペット弁１００は、モジュラー弁を備えるよう設計され、このため、基部又は弁アイランドに固定することができ、また、同様の弁に隣接する位置に配置することができる。その結果、深さＤは最小に維持されるよう設計され、このため、かかる弁１００の多数を共通の基部に固定することができるようにすねことが望まれる。その結果、ポペット弁１００の全体の形状及び寸法は極めて重要である。
【００２２】
この設計上の配慮の１つの影響は、先行技術にて弁のオリフィス寸法が典型的に最小とされることである。その結果、先行技術の弁の全流量は、オリフィスの寸法により好ましくない影響を受けるか又は少なくても制限されることになる。
【００２３】
本発明は、弁本体１０１内にあり且つ２つ以上のポート１０２と連通した少なくとも１つのオリフィス１１０を含む。１つの実施の形態において、該少なくとも１つのオリフィス１１０は、下側オリフィス１１０ａと、上側オリフィス１１０ｂとを含む。しかし、幾つかの実施の形態において、ポペット弁１００は１つのオリフィス１１０のみを含むようにすることができる。
【００２４】
本発明の１つの実施の形態に従ったオリフィス１１０は、非対称とし、また、幅ＷＯよりも大きい長さＬＯを有することができる。幾つかの実施の形態において、オリフィスの長さＬＯ対幅ＷＯの比は、１以上の任意の値とすることができる。その結果、オリフィス１１０は、先行技術の対称的なオリフィスよりも多量の流量を供給することができる。
【００２５】
図面には、弁ポペット１３５が更に示されている。弁ポペット１３５は、オリフィス１１０内に嵌まり又は閉塞した（すなわちブロックする）位置にてオリフィス１１０の上方に嵌まることができる。弁ポペット１３５は、弁本体１０１内にて動いてオリフィス１１０ａ、１１０ｂの一方又は双方を実質的にブロックし又はブロック解除することができる。例えば、弁ポペット１３５は、オリフィス１１０ａ及び（又は）オリフィス１１０ｂに対して実質的にブロックする位置まで動き、また、オリフィス１１０ａ及び（又は）オリフィス１１０ｂから動いて離れるような形態とすることができる。
【００２６】
弁ポペット１３５は、弁作動部材１２９と接続されている。弁ポペット１３５は、弁作動部材１２９により動かし且つ作動することができる。弁作動部材１２９は、任意の態様の作動機構に連結することができる。
【００２７】
図２Ａ−２Ｆには、本発明の色々な実施の形態に従ったポペット弁１００の弁オリフィス１１０の色々な形態が示されている。オリフィス１１０は、下側オリフィス１１０ａ及び（又は）上側オリフィス１１０ｂの一方又はその双方を含むことができることを理解すべきである。
【００２８】
図２Ａには、実質的に楕円形のオリフィス１１０が示されている。図２Ｂには、角度付き端部分を含む実質的に矩形のオリフィス１１０が示されている。図２Ｃには、実質的に矩形のオリフィス１１０が示されている。図２Ｄには、鋭角な端部を含む実質的に平行な側部のオリフィス１１０が示されている。図２Ｅには、丸味を付けた端部を含む実質的に平行な側部のオリフィス１１０が示されている。図２Ｆには、丸味を付けた隅部を含む実質的に矩形のオリフィス１１０が示されている。これと代替的に、オリフィス１１０は上述したオリフィスの形状の色々な組み合わせを含み又は不規則的な形状を含むことさえもできる。更に、その他のオリフィスの形状とすることが考えられ、また、これらは本明細書及び特許請求の範囲に属するものである。
【００２９】
図３には、本発明の１つの実施の形態に従った多数オリフィスの配置が示されている。この実施の形態において、オリフィスの配置は、２つ以上のオリフィス１１０、１１０´を有している。２つ以上のオリフィス１１０、１１０´は、オリフィスの長さＬＯ対オリフィスの幅ＷＯのアスペクト比を増大させるため使用することができる。その結果、オリフィスの長さＬＯは、単一のオリフィス１１０又は１１０´が実質的に対称であるときでさえ、オリフィスの幅ＷＯよりも効果的に長い。
【００３０】
オリフィス１１０、１１０´は、この実施の形態において、図示したように、実質的に円形とすることができる。これと代替的に、オリフィス１１０、１１０´は、図２Ａ−２Ｆに示した形状を含む任意のその他の形状とすることができる。
【００３１】
図４は、本発明の１つの実施の形態に従った、ポペット弁１００の断面図である。図示した実施の形態において、ポペット弁１００は、アクチュエータ１２０と、該アクチュエータ１２０の下方に配置された枢動型アーマチャ１２７とを含む。アクチュエータ１２０は、図示した実施の形態において、コア１２１及びコイル１２２を含む電磁石を備えており、また、枢動型アーマチャ１２７は、これに相応して、鉄系材料のような、磁力にて吸引される材料にて形成されている。しかし、ポペット弁１００内にてその他のアクチュエータを採用することができることを理解すべきである。枢動型アーマチャ１２７は、第一の端部１０５と、第二の端部１０６と、第一の端部１０５における枢動部材１２８とを含む。その結果、枢動型アーマチャ１２７は、第一の端部１０５の回りにて枢動する。しかし、これと代替的に、図面の枢動位置を逆にし、また、枢動型アーマチャ１２７が依然として同一の機能を果たすようにしてもよいことを理解すべきである。
【００３２】
枢動部材１２８は、枢動型アーマチャ１２７が枢動するのを可能にする任意の部材又は装置を備えることができる。枢動部材１２８は、１つの実施の形態において、ポペット弁１００の弁本体１０１が受け入れるシャフト又は回転軸を備えている。１つの実施の形態において、枢動部材１２８は、枢動型アーマチャ１２７を実質的にコア１２１に対して維持する弾性的な構成要素を備えている。
【００３３】
ポペット弁１００は、図示した実施の形態における第一、第二及び第三のポート１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのような、２つ以上のポート１０２を更に含む。１つの実施の形態において、第二のポート１０２ｂは入口ポートである一方、第一及び第三のポート１０２ａ、１０２ｃは、ポペット弁１００の作動により選ばれる出口ポートである。ポート１０２ｂは、ポペット室１３０と連通している。しかし、その他の形態とすることが考えられ、これらの形態も本明細書及び特許請求の範囲に属する。
【００３４】
ポペット弁１００は、オリフィス１１０を更に含む。図示した実施の形態において、ポペット弁１００は、下側オリフィス１１０ａと、上側オリフィス１１０ｂとを含む。図示した実施の形態において、下側及び上側オリフィス１１０ａ、１１０ｂは、ポペット室１３０と連通している。しかし、これと代替的に、ポペット弁１００は、下側オリフィス１１０ａと、２つのポート１０２ｂ、１０２ｃとのみを含むようにしてもよいことを理解すべきである。上側オリフィス１１０ｂ及び下側オリフィス１１０ａの一方又はその双方は、上記に説明したように、実質的に非対称とすることができる。非対称の弁オリフィスは、幅ＷＯよりも長い長さＬＯを含むことができる。上側オリフィス１１０ｂは、第一のポート１０２ａと第二のポート１０２ｂとの間にて連通する。下側オリフィス１１０ａは、第二のポート１０２ｂと第三のポート１０２ｃとの間にて連通する。
【００３５】
ポペット弁１００は、ポペット室１３０内にて弁ポペット１３５を更に含む。弁ポペット１３５は、動いて下側オリフィス１１０ａ又は上側オリフィス１１０ｂの何れか一方を選択的にブロックすることができる。１つの実施の形態において、弁ポペット１３５は、アクチュエータ１２０が作動されないとき、付勢されて下側オリフィス１１０ａと閉塞状態となり、また、アクチュエータ１２０が作動されたとき、上方に引っ張られて上側オリフィス１１０ｂと閉塞状態となる。
【００３６】
弁ポペット１３５は、張力コネクタ部材１２９により枢動アーマチャ１２７と接続される。張力コネクタ部材１２９は、枢動アーマチャ１２７に剛性に又は枢動可能に装着される。任意の適宜な装着装置又は装着形態を採用することができる。１つの実施の形態において、張力コネクタ部材１２９は、枢動アーマチャ１２７と枢動可能に接続されている。これと代替的に、張力コネクタ部材は、張力コネクタ部材１２９が少なくとも部分的に可撓性であるような場合、枢動アーマチャ１２７と固定状態に接続されるようにしてもよい。例えば、この実施の形態において、張力コネクタ部材１２９は、ワイヤー又は細いストリップを備えることができる。
【００３７】
張力コネクタ部材１２９は、例えば、枢動アーマチャ１２７の第二の端部１０６にて枢動アーマチャ１２７と接続することができる。これと代替的に、張力コネクタ部材１２９は、第一の端部１０５と第二の端部１０６との間にて枢動型アーマチャ１２７と接続してもよい。張力コネクタ部材１２９は、張力コネクタ部材１２９内にて所定の変位力を発生させ得るよう第一の端部１０５から離れた所定の位置にて接続することができる。張力コネクタ部材１２９は、所定の変位移動量を発生させ得るよう第一の端部１０５から離れた所定の位置にて接続することができる。このため、装着位置は、レバーアームの計算に従って決定することができ、張力コネクタ部材の装着位置は、必要とされる力の増倍及び（又は）必要とされる変位移動量に従って決定される。
【００３８】
幾つかの異なる設計上の形態は、ポペット弁１００を所定の変位力及び所定の変位移動量を有する設計とすることを許容する。張力コネクタ部材１２９の垂直方向位置は、枢動アーマチャ１２７に対して調節することができる。１つの実施の形態において、垂直方向調節は、例えば、張力コネクタ部材１２９を圧力嵌めすることによって実現することができる。張力コネクタ部材１２９のその他の調節又は継手手段が考えられ、また、これらは本明細書及び特許請求の範囲内に属するものである。更に、張力コネクタ部材１２９の長さは、所望に応じて変化させることができる。更に、枢動アーマチャ１２７は、アクチュエータ１２０から所定の距離Ｄに配置することができる。所定の距離Ｄは、所望に応じて変化させることができる。弁ポペット１３５に対する所定の変位力及び所定の変位移動量を発生させ得るよう１つ以上の設計因子を変更することができる。
【００３９】
張力コネクタ部材１２９は、アクチュエータ１２０が作動されたとき、張力を受け、枢動型アーマチャ１２７の上方への枢動は、張力コネクタ部材１２９に張力を作用させることになる。更に、偏倚装置１３２は、張力コネクタ部材１２９に加わる張力に寄与することができる。このため、張力コネクタ部材１２９は、アクチュエータ１２０が作動されたとき、弁ポペット１３５を下側オリフィス１１０ａから離れるよう持ち上げる。張力コネクタ部材１２９は何らの圧縮力も伝達しない。
【００４０】
張力コネクタ部材１２９は、枢動アーマチャ１２７の枢動運動を張力としてポペット弁１３５に伝達することのできる任意の装置又は部材とすることができる。張力コネクタ部材１２９は、実質的に可撓性又は実質的に剛性であるものとすることができる。張力コネクタ部材１２９は、任意の適宜な材料にて形成することができる。張力コネクタ部材１２９は張力を伝達するから、張力コネクタ部材１２９は、幾つかの実施の形態において、極めて堅固又は剛性である必要はない。
【００４１】
これと相違して、先行の技術において、力をアーマチャからポペット弁まで伝達するため圧縮部材が広く使用されている。かかる先行技術の圧縮部材は、圧縮力を受けたとき、撓み、曲がり又は座屈を防止するため、比較的大きく且つ堅固な構造でなければならない。先行技術の圧縮部材が少しでも変形すると、先行技術のポペット弁の移動量は少なくなり、このため、作動は適正でなく及び（又は）不完全となるであろう。
【００４２】
図面から、張力コネクタ部材１２９は上側オリフィス１１０ｂ内に位置するが、下側オリフィス１１０ａ内には位置しないことが分かる。このため、張力コネクタ部材１２９は、下側オリフィス１１０ａの何らの断面積も占めることはなく、また、下側オリフィス１１０ａを通る流体の流れを制限することはない。更に、張力コネクタ部材１２９の性質のため、張力コネクタ部材１２９が上側オリフィス１１０ｂ内にて占める断面積は最小となる。
【００４３】
ポペット弁１００は、弁ポペット１３５と上側オリフィス１１０ｂとの間を伸びる偏倚装置１３２を更に含む。偏倚装置１３２は、枢動型アーマチャ１２７に抗して作用し、また、弁ポペット１３５を押して下側オリフィス１１０ａに対して閉塞する位置にする偏倚力を提供する。アクチュエータ１２０は、作動されたとき、偏倚装置１３２に打ち勝つのに十分で且つ弁ポペット１３５を持ち上げるのに十分な磁力を枢動型アーマチャ１２７にて発生させる。偏倚装置１３２は、ヘリカル装置、平坦又は湾曲した装置等を含む任意の態様の偏倚装置を含むことができる。
【００４４】
アクチュエータ１２０が作動されないとき、アクチュエータ１２０は何らの張力も発生させない。このため、偏倚装置１３２により発生された偏倚力のため、弁ポペット１３５は下方に付勢されて下側オリフィス１１０ａ内にて閉塞する位置となる。その結果、第一のポート１０２ａは、第二のポート１０２ｂと連通する状態に配置され、第三のポート１０２ｃはブロックされる。
【００４５】
アクチュエータ１２０が作動されたとき、コイル１２２及びコア１２１は、枢動型アーマチャ１２７に磁気吸引力を作用させる磁気回路を形成する。その結果、枢動型アーマチャ１２７は上方に引っ張られ、その結果、上方に向けて枢動する。これに伴う枢動型アーマチャ１２７の枢動は、張力コネクタ部材１２９に張力を作用させる一方、該張力は弁ポペット１３５に持ち上げ力を作用させる。持ち上げ力は偏倚装置１３２により提供される偏倚力に打ち勝つ。その結果、弁ポペット１３５は、下側オリフィス１１０ａから上方に且つ離れるように動き、上側オリフィス１１０ｂ内にて閉塞する位置となる。その結果、第三のポート１０２ｃは第二のポート１０２ｂと連通する状態に置かれ、第一のポート１０２ａは、ブロックされる。
【００４６】
図５は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁１００の断面図である。張力コネクタ部材１２９は上側オリフィス１１０ｂを通る状態にて示されている。張力コネクタ部材１２９は、この実施の形態において、実質的に円形の断面である。しかし、その他の断面形状とすることが考えられ、これらの形状は、本明細書及び特許請求の範囲に属する。
【００４７】
図面から、張力コネクタ部材１２９は小さく且つ薄いことが理解できる。張力コネクタ部材１２９は、弁ポペット１３５に圧縮力を作用させることはできないよう十分に小さいことが理解できる。張力コネクタ部材１２９は、可撓性又は少なくとも部分的に可撓性とすることができる。例えば、張力コネクタ部材１２９は、ワイヤー又はケーブルとすることができる。その結果、ポペット弁は単一の偏倚装置１３２のみがあればよい。更に、張力コネクタ部材１２９は、上側オリフィス１１０ｂにて占める断面積が最小であるようにするのに十分小さい。
【００４８】
図６は、図５のポペット弁１００の断面図ＢＢである。断面図ＢＢは、上側オリフィス１１０ｂに対する張力コネクタ部材１２９の寸法を示す。張力コネクタ部材１２９は、この実施の形態において、上記に説明したように実質的に円形の断面をしている。
【００４９】
図７は、本発明の１つの実施の形態に従ったポペット弁１００の断面図である。上記の場合と同様、偏倚装置１３２は、張力コネクタ部材１２９に張力を作用させ、張力コネクタ部材１２９は２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂ（図示せず、図８及び図９参照）である。２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは弁ポペット１３５の中心からずらされている。
【００５０】
この実施の形態において、上側オリフィス１１０ｂは、下側オリフィス１１０ａよりも大きい。更に、上側オリフィス１１０ｂの形状は、図示した実施の形態において、円形でない（図９参照）。
【００５１】
図８は、図７のポペット弁１００の断面図ＣＣである。この実施の形態において、張力コネクタ部材１２９は、２つの実質的に平坦、薄いストリップ１２９ａ、１２９ｂを備えている。２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、弁ポペット１３５の側部により伸ばすことができる。２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、弁ポペット１３５を偏倚装置１３２に抗して上方に引っ張るのに十分な強度を有する。しかし、張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、弁ポペット１３５に圧縮力を加えるのに十分な剛性は有しない。このため、２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、少なくとも部分的に可撓性とすることができる。
【００５２】
図示した実施の形態において、張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、開口１４２を含み、また、枢動型アーマチャ１２７は相応する突起１４４を含む。このため、張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、枢動型アーマチャ１２７に枢動可能に装着される。
【００５３】
図９は、図８のポペット弁１００の断面図ＤＤである。この図は、実質的に平行な２つの側部及び丸味を付けた端部を有する上側オリフィス１１０ｂを示す。
図は、また、上側オリフィス１１０ｂの一側部の開口１４６を通る２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂも示す。その結果、２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、この実施の形態において、上側オリフィス１１０ｂの何れの断面空間を占めることはない。これと代替的に、２つの張力コネクタ部材１２９ａ、１２９ｂは、上側オリフィス１１０ｂを通るようにしてもよい。
【００５４】
本発明に従ったポペット弁は、所望であれば、幾つかの有利な効果を提供するよう任意の実施の形態にて採用することができる。本発明は、小型の寸法のポペット弁を提供する。本発明は、比較的小さい全体的な包装内に大きいオリフィス寸法を含むポペット弁を提供する。本発明は、オリフィスの占める面積が最小である張力コネクタ部材を提供する。本発明は、その寸法に比して大きい開弁力を有するポペット弁を提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポペット弁（１００）において、
第一の端部（１０５）及び第二の端部（１０６）を有し、該第一の端部（１０５）にて枢動する枢動型アーマチャ（１２７）を含むアクチュエータ（１２０）と、
前記第一の端部（１０５）から離れて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続された張力コネクタ部材（１２９）と、
前記張力コネクタ部材（１２９）と接続された弁ポペット（１３５）と、を備え、
前記枢動型アーマチャ（１２７）は、前記アクチュエータ（１２０）が作動されたとき、前記弁ポペット（１３５）を前記張力コネクタ部材（１２９）を介して弁オリフィス（１１０）から離れるよう持ち上げ、
実質的に前記張力コネクタ部材（１２９）に抗して前記弁ポペット（１３５）に作用する単一の偏倚装置（１３２）を備える、ポペット弁（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）及び前記弁ポペット（１３５）が移動する間、前記枢動型アーマチャ（１２７）は枢動状態にて動く、ポペット弁（１００）。
【請求項３】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記弁オリフィス（１１０）の反対側にて弁ポペット（１３５）に取付けられる、ポペット弁（１００）。
【請求項４】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記弁オリフィス（１１０）は、少なくとも１つの非対称の弁オリフィス（１１０）を更に含み、
該少なくとも１つの非対称の弁オリフィス（１１０）は、幅ＷＯよりも大きい長さＬＯを含む、ポペット弁（１００）。
【請求項５】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記弁オリフィス（１１０）は、
上側オリフィス（１１０ｂ）と、
下側オリフィス（１１０ａ）と、を更に含み、
前記弁ポペット（１３５）は、前記アクチュエータ（１２０）が作動されないとき、付勢されて前記下側オリフィス（１１０ａ）を閉塞し、前記弁ポペット（１３５）は、該アクチュエータ（１２０）が作動されたとき、引っ張られて前記上側オリフィス（１１０ｂ）を閉塞する、ポペット弁（１００）。
【請求項６】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記弁オリフィス（１１０）は、
前記張力コネクタ部材（１２９）が通る上側オリフィス（１１０ｂ）と、
下側オリフィス（１１０ａ）と、を更に含み、
前記弁ポペット（１３５）は、前記アクチュエータ（１２０）が作動されないとき、付勢されて前記下側オリフィス（１１０ａ）を閉塞し、前記弁ポペット（１３５）は、該アクチュエータ（１２０）が作動されたとき、引っ張られて前記上側オリフィス（１１０ｂ）を閉塞する、ポペット弁（１００）。
【請求項７】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記第二の端部（１０６）にて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続される、ポペット弁（１００）。
【請求項８】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記第一の端部（１０５）と前記第二の端部（１０６）との間にて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続される、ポペット弁（１００）。
【請求項９】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記第一の端部（１０５）から離れた所定の位置にて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続されて前記張力コネクタ部材（１２９）内にて所定の変位力を発生させる、ポペット弁（１００）。
【請求項１０】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記第一の端部（１０５）から離れた所定の位置にて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続されて前記張力コネクタ部材（１２９）内にて所定の変位移動量を発生させる、ポペット弁（１００）。
【請求項１】
ポペット弁（１００）において、
第一の端部（１０５）及び第二の端部（１０６）を有し、該第一の端部（１０５）にて枢動する枢動型アーマチャ（１２７）を含むアクチュエータ（１２０）と、
前記第一の端部（１０５）から離れて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続された張力コネクタ部材（１２９）と、
前記張力コネクタ部材（１２９）と接続された弁ポペット（１３５）と、を備え、
前記枢動型アーマチャ（１２７）は、前記アクチュエータ（１２０）が作動されたとき、前記弁ポペット（１３５）を前記張力コネクタ部材（１２９）を介して弁オリフィス（１１０）から離れるよう持ち上げ、
実質的に前記張力コネクタ部材（１２９）に抗して前記弁ポペット（１３５）に作用する単一の偏倚装置（１３２）を備える、ポペット弁（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）及び前記弁ポペット（１３５）が移動する間、前記枢動型アーマチャ（１２７）は枢動状態にて動く、ポペット弁（１００）。
【請求項３】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記弁オリフィス（１１０）の反対側にて弁ポペット（１３５）に取付けられる、ポペット弁（１００）。
【請求項４】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記弁オリフィス（１１０）は、少なくとも１つの非対称の弁オリフィス（１１０）を更に含み、
該少なくとも１つの非対称の弁オリフィス（１１０）は、幅ＷＯよりも大きい長さＬＯを含む、ポペット弁（１００）。
【請求項５】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記弁オリフィス（１１０）は、
上側オリフィス（１１０ｂ）と、
下側オリフィス（１１０ａ）と、を更に含み、
前記弁ポペット（１３５）は、前記アクチュエータ（１２０）が作動されないとき、付勢されて前記下側オリフィス（１１０ａ）を閉塞し、前記弁ポペット（１３５）は、該アクチュエータ（１２０）が作動されたとき、引っ張られて前記上側オリフィス（１１０ｂ）を閉塞する、ポペット弁（１００）。
【請求項６】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記弁オリフィス（１１０）は、
前記張力コネクタ部材（１２９）が通る上側オリフィス（１１０ｂ）と、
下側オリフィス（１１０ａ）と、を更に含み、
前記弁ポペット（１３５）は、前記アクチュエータ（１２０）が作動されないとき、付勢されて前記下側オリフィス（１１０ａ）を閉塞し、前記弁ポペット（１３５）は、該アクチュエータ（１２０）が作動されたとき、引っ張られて前記上側オリフィス（１１０ｂ）を閉塞する、ポペット弁（１００）。
【請求項７】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記第二の端部（１０６）にて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続される、ポペット弁（１００）。
【請求項８】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記第一の端部（１０５）と前記第二の端部（１０６）との間にて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続される、ポペット弁（１００）。
【請求項９】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記第一の端部（１０５）から離れた所定の位置にて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続されて前記張力コネクタ部材（１２９）内にて所定の変位力を発生させる、ポペット弁（１００）。
【請求項１０】
請求項１に記載のポペット弁（１００）において、
前記張力コネクタ部材（１２９）は、前記第一の端部（１０５）から離れた所定の位置にて前記枢動型アーマチャ（１２７）と接続されて前記張力コネクタ部材（１２９）内にて所定の変位移動量を発生させる、ポペット弁（１００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９２９７７（Ｐ２０１２−９２９７７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７８５９２（Ｐ２０１１−２７８５９２）
【出願日】平成２３年１２月２０日（２０１１．１２．２０）
【分割の表示】特願２００９−５２８６００（Ｐ２００９−５２８６００）の分割
【原出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（５０９０５８３４６）フルーイッド・オートメーション・システムズ・ソシエテ・アノニム (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月２０日（２０１１．１２．２０）
【分割の表示】特願２００９−５２８６００（Ｐ２００９−５２８６００）の分割
【原出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（５０９０５８３４６）フルーイッド・オートメーション・システムズ・ソシエテ・アノニム (5)
【Ｆターム（参考）】
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