３元高圧空気操作バルブ
高圧３元制御バルブは、制御素子を経由して互いに選択的に流体連通して配置された、第一、第二、および第三ポートによって特徴付けられるバルブ本体を備えている。制御素子は、前記第一および第二ポートの間、あるいは、代わりに第一および第二ポートの間での流体の方向を選択的に制御するために、第一シート位置および第二シート位置の間で移動可能である。そのように構成されることで、前記制御バルブは、通常、ともに配管された２つのバルブを必要とする機能を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
２００７年６月１５日にファイルされた米国仮出願番号６０／９４４，４０７の優先利益は、これによって請求され、その全体の内容は、参照によってここに組み入れられる。
【０００２】
本発明は、一般的な空気操作（operated）バルブ、特に、高圧３元空気操作（operated）バルブに関する。
【背景技術】
【０００３】
プラントおよび工場は、処理における流体の流れを制御するプロセス制御デバイス利用しており、このうち、「流体」は、液体、ガス、またはパイプを通じて流れることができる任意の混合物も含むことができる。燃料、食品および衣服等の消費品目または商品を作り出す製造処理は、流体の流れを制御するとともに調整するために、制御バルブを必要とする。中規模の工場でさえも、数百のプロセスを制御する制御バルブを利用している。制御バルブは１世紀を超えて利用され、その間、バルブの設計者は制御バルブの操作性能を継続的に高めている。
【０００４】
処理を設計するときに、その設計者は、多くの設計品質および設計制約に直面する。例えば、いくつかの処理制御アプリケーション（application）は、２方向での流れを可能とする１つのバルブを必要としており、このバルブは、しばしば、双方向流れバルブと呼ばれている。設計制約の他の例としては、前記プロセス内で操作されるであろう流体の圧力がある。例えば、いくつかの処理は、例えば、平方インチゲージ当たり約１０，０００ポンド（１０，０００ｐｓｉｇ）未満の比較的低圧で操作するが、他の処理は、例えば１０，０００ｐｓｉｇを超え約２０，０００ｐｓｉｇに至る比較的高圧で操作することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ある特定の状況では、２元または双方向バルブは、そのシステムの選択された部分のために求められる機能を達成するに十分ではない。従って、設計者が３元機能を備える処理システムの装備を希望すれば、同一のシステムでともに配管された、２つの分離された２元または双方向バルブを用いることを選択することになる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明に従う三方向または３元空気操作制御バルブの上面概略図であり、３つのポートの典型的な相対位置を示している。
【図２】図２は、図１の２−２線に沿って引かれ、本発明に従って組み立てられた３元空気操作制御バルブの実施の一形態の断面側方図であって、第一位置における制御素子を示している。
【図３】図３は、図１の３−３線に沿って引かれた３元空気操作制御バルブの他の断面側方図である。
【図４】図４は、図２と同じ断面側方図であり、第二位置における制御素子を示している。
【図５】図５Ａおよび５Ｂは、それぞれ、第一および第二位置における制御素子を伴う第一の典型的な流れパターンを示している概略流量ダイアグラムである。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、第一および第二位置における制御素子を伴う第二の典型的な流れパターンを示している概略流量ダイアグラムである。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、第一および第二位置における制御素子を伴う第三の典型的な流れパターンを示している概略流量ダイアグラムである。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、それぞれ、第一および第二位置における制御素子を伴う第四の典型的な流れパターンを示している概略流量ダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ここに図１〜４を参照して、空気操作三方向または３元制御バルブ１０が本発明の教示によってまとめられる。制御バルブ１０は、通常、バルブ本体１２、第一から第三ポート１４，１６，および１８、並びに、下記により一層詳しく説明するように、第一から第三ポート１４，１６および１８を通ずる流れを制御するためのアクチュエータアセンブリ２０を含んでいる。前記ポート１４，１６および１８の相対位置の一例が、図１に概略的に示される。
【０００８】
描写されるように、第一ポート１４は第二ポートに対して垂直に配置され、第二ポート１６は第三ポート１８に垂直に配置され、第一および第二ポート１４および１６は互いから１００度および８０度で配置されている。前記ポート１４，１６および１８の相対位置は、任意の適切な形態を採ってよいことが理解されるだろう。アクチュエータアセンブリ２０は空気供給源２２によって操作される（図２に概略的に示される）。空気供給源２２は、制御または空気供給ポートに接続される。アクチュエータアセンブリ２０は、制御素子２６を含み、この制御素子２６は、また、バルブ本体１２内に取り付けられるスラストピンまたは制御ポペット等として参照されることができる。ここで開示された実施の形態では、制御素子２６は、前記ポート１４，１６，１８のそれぞれに垂直な軸１に沿って配置される。制御素子２６は、図２および３に示された第一位置２６Ａおよび図４に示された第二位置２６Ｂの間の軸１に沿って移動または変位するために適応される。
【０００９】
バルブ本体１２は、内部穴またはスロート２８を含み、この内部穴またはスロート２８は、制御素子２６の周囲の間隙または隙間空間３０を形成する寸法となっている。前記スロート２８は、第一から第三ポート１４，１６，１８のそれぞれに流体連通する（in fluid communication with）ために適応される。下記により一層詳しく説明するように、制御素子２６は、当該制御素子２６が第一および第二位置の間をシフトできるように、空気供給ポート２４での圧力の変化に応答して移動する。
【００１０】
バルブ本体１２は、さらに、上部３４および下部３６を有する中央部またはベース３２を、当該ベース３２を通じて延びる穴３８によって形成されるスロート２８とともに含んでいる。ここに開示された例では、前記ポート１４，１６および１８は、ベース３２に形成されている。さらに具体的には、図２および３に示すように、第一ポート１４はバルブ本体１２のベース３２を通じて延びる通常の線形通路を備えており、さらに第二および第三ポート１６，１８がターンを含んでいる。例えば、第二ポート１６は、第一部１６ａ、第二部１６ｂ、および第三部１６ｃを含んでいる。同様に、第三ポート１８は、第一部１８ａ、第二部１８ｂ、および第三部１８ｃを含んでいる。ここに開示された実施の形態においては、第二および第三ポート１６，１８の第二部１６ｂ，１８ｃは、第一および第二部１６ａ，１６ｃ，１８ａ，１８ｃに垂直に配置されている。また一方、代わりの実施形態は異なって構成されることもあり得る。
【００１１】
ベース３２の上部３４は、上側バルブ挿入部４０を受けるための寸法となっており、さらに、ベース３２の下部３６は下側バルブ挿入部４２を受ける寸法となっている。上側バルブ挿入部４０およびベース３２の上部３４は、スロート２８内で上側チャンバ４４を形成する寸法となっており、さらに、下側バルブ挿入部４２およびベース３２の下部３６は、スロート２８内で下側チャンバ４６を形成する寸法となっている。望ましくは、前記バルブ挿入部４０および４２は、３１６ステンレス鋼で構成されている。制御素子２６が図４に示されるように下寄りまたは第二位置であるときには、上側チャンバ４４はスロート２８に流体連通しており、さらに、制御素子２６が図２および３に示されるように上寄りまたは第一位置であるときには、下側チャンバ４６はスロート２８に流体連通している。ここに開示される例では、第一ポート１５は、穴４８を経由してスロート２８に流体連通しており、当該穴４８は、上記で説明されているように、一般的に線形である。第二ポート１６は、穴５０を経由して上側チャンバ４４に流体連通しており、当該穴５０は、上記で説明されているように、第二ポートの第一、第二、および第三部１６ａ，１６ｂ，１６ｃを構成している。最後に、第三ポート１８は、穴５２を経由して下側チャンバ４６に流体連通しており、当該穴５２は、上記で説明されているように、第三ポート１８の第一、第二、および第三部１８ａ，１８ｂ，１８ｃを含んでいる。ここに開示された例に従えば、第一ポート１４は、図４の第二位置に制御素子２６が位置することにより第二ポート１６へ、あるいは、図２および３の第一位置に制御素子２６が位置することにより第三ポート１８へ、選択的な流体連通に至らせることができる。
【００１２】
上側バルブ挿入部４０は上側キャップ５４によって固定され、さらに、下側バルブ挿入部４２は下側キャップ５６によって固定されている。望ましくは、上側バルブ挿入部４０は、シール６０およびバックアップリング６２を有する外側チャネル５８を含んでいる。より望ましくは、上側バルブ挿入部４２は、シール６６およびバックアップリング６８を有する外側チャネル６４を含んでいる。上側バルブ挿入部４０は、制御素子２５の上部７２を受ける寸法である穴７０を含んでいる。望ましくは、制御素子２６の上部７２は、シール７６およびバックアップリング７６を受ける寸法であるチャネル７４を含んでいる。同様に、下側バルブ挿入部４２は、制御素子２６の下部８２を受ける寸法である穴８０を含んでいる。望ましくは、下部８２は、シール８６およびバックアップリング８８を受ける寸法であるチャネル８４を含んでいる。したがって、制御素子２６は、前記各バルブ挿入部内の穴７０および８０によって、バルブ１２内でシフト可能な滑り移動のためにガイドされている。前記バックアップリングは、前記適切なチャネルにおいて対応するシールの位置を維持する寸法であり設定されている樹脂リングを含んでいる。
【００１３】
制御素子２６に加えて、アクチュエータアセンブリ２０は、上側キャップ５４および上側バルブ挿入部４０の上部９４の間に形成された、ピストンチャンバ９２に滑り移動可能に配置されるピストン９０を含んでいる。ピストンチャンパ９２は、ピストン９０より上の領域９６内での圧力の変化に応答してピストン９０がピストンチャンバ９２内で移動するように空気供給ポート２４に流体連通している。ピストン９０の下部９８は、任意の適切な連結器によって制御素子２６の上部７２に連結している。ここに開示された例では、ピストン９０を前記制御素子に固定する当該ピストン９０の皿孔に、調節可能キャップねじ１００が配置されている。キャップネジ１００は、着脱可能カバー１０２によって覆われてもよい。スプリング９１はピストン９０を上方に付勢していると、続いて図２および３の第一位置に向かって制御素子２６を付勢する。
【００１４】
制御素子は、また、制御素子２６の上部７２および下部８２の厚みまたは直径と比較して大きくてもよい厚みまたは直径を有する中央部１０４を含んでいる。中央部１０４は、上側および下側シート表面１０６および１０８を徐々に小さくすることによって両端の境界となっている。前記シート表面１０６および１０８は、徐々に小さくなっており、さらに望ましくは円錐台形状（frustoconical）となっている。前記シート表面１０６および１０８のそれぞれは、個々に狭窄部１１０，１１２へ遷移している。前記シート表面１０６は、ベース３２およびスロート２８の部分の一部の周囲により支えられる上側バルブシート１１４に対向して座する（seat）寸法および位置となっており、さらに、前記シート表面１０８は、ベース３２およびスロート２８の一部の周囲により支えられる上側バルブシート１１６に対向して座する寸法および位置となっている。ここに開示された実施形態では、上側バルブシート１１４は、第一ポート１４および第二ポート１６の第三部１６ｃの間に配置される。さらに、下側バルブシート１１６は、第一ポート１４および第三ポート１８の第三部１８ｃの間に配置されている。前述の他の方法では、第一ポート１４が、上側および下側バルブシート１１４，１１６の間の場所でバルブ本体１２のスロート２８に連通している。第二ポート１６は、第一ポート１４から上側バルブシート１１４の反対側となる位置でスロート２８に連通している。第三ポート１８は、第一ポート１４から下側バルブシート１１６の反対側となる位置でスロート２８に連通している。
【００１５】
さらに図２−４を参照すると、制御素子２６は、狭窄部１１０における向こう側の前記シート表面１０６の反対側に形成された他のテーパ部１０７を含んでいる。同様に、制御素子２６は、狭窄部１１２から前記シート表面１０８の反対側に形成された、さらに他のテーパ部１０９を含んでいる。ここで開示された実施例に従えば、前記シート表面１０６の露出領域はテーパ部１０７の露出領域と等しくなっている。したがって、制御素子２６が図２および３の第一位置であれば、前記等しい露出領域上で作動する圧力は同じであり、それゆえ制御素子２６は、効率的にバランスをとっている。制御素子２６が図４の第二位置あれば、前記シート表面１０８の露出領域はテーパ部１０９の露出領域ともう一度等しくなる。それゆえ、等しい露出領域上で作動する圧力は同じである。
【００１６】
空気供給ポート２４は、空気供給に接続された供給ライン（示さない）を受けるために装着されている。前記空気供給は、例えば、約８０ｐｓｉｇおよび約１５０ｐｓｉｇの間の圧力で、圧縮された工場空気（shop-air）のソースを供給することができる。ピストン９０を移動させるために要求される力は、ピストン９０の表面領域の作用である。
【００１７】
前述した内容に基づけば、制御バルブ１０内の制御素子２６の位置はピストンキャビティ９２へ圧縮空気を導くことによって制御できる、ということが認識されるであろう。例えば、前記キャビティ９２へ供給される圧縮空気が不足していれば、スプリング９１は、図２および３で描かれる上寄りの第一位置にピストン９０を付勢すると、この第一位置は、前記バルブシート１１４をシールするように嵌め込む前記シート表面１０６をもたらす。また一方、ピストン上の領域への圧縮空気の導入は、ピストン９０の先端上で作動する圧力を増加する。十分な圧力がスプリング９１の付勢力を超えて加えられたときには、ピストン９０およびそれゆえ制御素子２６は、図２および３に示される位置から図４に示される位置へ下向きに移動する。したがって、前記シート表面１０６は前記シート１１４から離れるように移動し、前記シート表面１１８は前記シート１１６へ接触するように移動する。
【００１８】
前記ポート１４，１６，１８、および前述したチャンバおよび穴は、第一流れ経路として指定されたＰＡＴＨ１図２および３）および第二流れ経路として指定されたＰＡＴＨ２（図４）を明確にするために配置されている、ということが認識されるであろう。図２および３に示されるように、ＰＡＴＨ１は、前記ポート１４、穴４８、スロート２８、前記シート表面１０８および下側バルブシート１１６の間（制御素子２６が上寄りまたは第一位置である事実の効力により）を通じ、下側チャンバ４６を通じ、穴５２を通じ、そして前記ポート１８を通じて延びている。したがって、前記ポート１４および１８を通じて延びている第一流れ経路ＰＡＴＨ１の少なくとも一部は、制御素子２６の軸１に垂直に配置されている。下記により一層詳しく説明するように、前記ポート１４，１６，１８のいずれかが加圧されていることにより、流体は異なる方向に流れることができる。
【００１９】
次に、制御素子２６が図４に説明された下側または第二位置にシフトしているときには、ＰＡＴＨ２は、ポート１４、穴４８、スロート２８、前記シート表面１０６および上側バルブシート１１４の間（制御素子２６がすぐに（now）下寄りまたは第二位置となる事実の効力により）を通じ、上側チャンバ４４を通じ、穴５０を通じ、そして前記ポート１６を通じて延びている。したがって、前記ポート１４および１６を通じて延びる第二流れ経路ＰＡＴＨ２の少なくとも一部は、制御素子２６の軸１に垂直に配置されている。
【００２０】
高圧の適用であれば、また一方、前記ポート１４、１６または１８の一つ以上での圧力は、約１０，０００ｐｓｉｇから２０，０００ｐｓｉｇの間まで増大するかもしれない。圧力前記ポート１４，１６，１８のいずれかが加圧下であることにより、当該圧力は、制御素子２６のテーパシート表面１０６，１０８の一つの上で作動するであろうし、そして、制御素子２６を上向きまたは下向きへ促すであろう。
【００２１】
そのように構成されれば、本発明の前記バルブ１００は、約８０ｐｓｉｇおよび１５０ｐｓｉｇの間の圧力で、空気供給ポート２４を経由して、ピストン９０の前記領域へ標準的な圧縮された工場空気を届けるよう操作されることができる。ピストン９０の直径は、露出表面が前記シート表面であるよりも一層大きい表面領域を提供するので、相対的に低圧な工場空気は、スプリング９１の力、または、前記処理システムにおける流体圧力によってもたらされた任意の上向きの力を超える十分な力を生成するために十分である。
【００２２】
ここで開示された実施例に従えば、制御バルブ１０は、多数の典型的な操作モードで用いられることができる。第一の典型低な操作モードは、図５Ａ（制御素子２６が第一位置である場合）および図５Ｂ（制御素子２６が第二位置である場合）に説明されている。図５Ａにおいては、前記ポート１４は、圧力が第一流れ経路ＰＡＴＨ１に沿って制御バルブ１０に通じて導かれる（flow）とともに前記ポート１８を通じて抜けるように、加圧されている。ポート１６は遮断されている。制御素子２６が第二位置にシフトしているときには、圧力は、ポート１８が遮断されていれば、ポート１４からポート１６までのＰＡＴＨ２に沿って導かれる。
【００２３】
第二の典型的な操作モードは、図６Ａ（制御素子２６が第一位置である場合）および図６Ｂ（制御素子２６が第二位置である場合）に説明されている。圧力がポート１６へ供給され、圧力が他の２つのポート１４または１９へ導かれないように、制御バルブ１０は有効に閉じられている。制御素子２６が第二位置にシフトされたときには、圧力は第二流れ経路ＰＡＴＨ２に沿って導かれるであろうとともに、ポート１６および１４の間に導かれる。ポート１８は遮断されている。制御素子２６が第一位置に戻ったときには、前記導き（flow）はポート１６から閉じられるが、ポート１４の圧力は、ポート１８に導かれるであろう。この場合は、ポート１８は、ポート１４のための排気ポートである。
【００２４】
第三の典型的な操作モードは、図７Ａ（制御素子２６が第一位置にある場合）および図７Ｂ（制御素子２６が第二位置にある場合）に説明されている。圧力がポート１８からポート１４へＰＡＴＨ１に沿って導かれる（flow）ように、圧力はポート１８に加えられている。制御素子２６が第二位置にシフトしたときには、流れはポート１８からポート１４に遮断されるが、流れはポート１４の２つのポート１６から許可されている。この状況では、ポート１６は、ポート１４のための排気ポートである。図６Ａ，６Ｂ，７Ａおよび７Ｂの実施例は、充填バルブおよび放出バルブ（あるいは、排気三元バルブ）の全てを双方とも形成している。さらに、図６Ａおよび６Ｂの実施例は普通に閉じた三元バルブであり、さらに、図７Ａおよび７Ｂの実施例は普通に開いた三元バルブである。
【００２５】
第四の典型的な操作モードは、図８Ａ（制御素子２６が第一位置である場合）および図８Ｂ（制御素子２６が第二位置である場合）に説明されている。供給はポート１６へつながれるとともに、他の供給がポート１８へつながれている。制御素子２６が第一位置であるときには、流れはポート１８からポート１４まで進む。ポート１６は閉じている。制御素子２６が第二位置にシフトしたときには、流れはポート１６からポート１４まで進む。ポート１８は閉じている。
【００２６】
前記ポート１４，１６，１８のそれぞれが制御素子２６の軸１に垂直であるように、ここに開示されているが、代わりの実施形態では、前記ポート１４，１６，１８の１つ以上が、制御素子２６の軸１と比較して一般的な任意の角度で延びることができる。
【００２７】
本開示は、ここまでは高圧適用のための制御バルブ１０の描写を含んでいるが、本バルブ１０は、また、圧力適用において用いられるためにも適用することができる。
【００２８】
前述した内容を踏まえて、本開示の説明は、本発明の本質に従って構成される空気操作二方向制御バルブの例を単に提供することが認識されるべきである。本発明の精神および範囲から外れることのない変形および修飾は、素材を活用することについての変形も含め、添付した請求項の範囲内に入ることを意味している。
【技術分野】
【０００１】
２００７年６月１５日にファイルされた米国仮出願番号６０／９４４，４０７の優先利益は、これによって請求され、その全体の内容は、参照によってここに組み入れられる。
【０００２】
本発明は、一般的な空気操作（operated）バルブ、特に、高圧３元空気操作（operated）バルブに関する。
【背景技術】
【０００３】
プラントおよび工場は、処理における流体の流れを制御するプロセス制御デバイス利用しており、このうち、「流体」は、液体、ガス、またはパイプを通じて流れることができる任意の混合物も含むことができる。燃料、食品および衣服等の消費品目または商品を作り出す製造処理は、流体の流れを制御するとともに調整するために、制御バルブを必要とする。中規模の工場でさえも、数百のプロセスを制御する制御バルブを利用している。制御バルブは１世紀を超えて利用され、その間、バルブの設計者は制御バルブの操作性能を継続的に高めている。
【０００４】
処理を設計するときに、その設計者は、多くの設計品質および設計制約に直面する。例えば、いくつかの処理制御アプリケーション（application）は、２方向での流れを可能とする１つのバルブを必要としており、このバルブは、しばしば、双方向流れバルブと呼ばれている。設計制約の他の例としては、前記プロセス内で操作されるであろう流体の圧力がある。例えば、いくつかの処理は、例えば、平方インチゲージ当たり約１０，０００ポンド（１０，０００ｐｓｉｇ）未満の比較的低圧で操作するが、他の処理は、例えば１０，０００ｐｓｉｇを超え約２０，０００ｐｓｉｇに至る比較的高圧で操作することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ある特定の状況では、２元または双方向バルブは、そのシステムの選択された部分のために求められる機能を達成するに十分ではない。従って、設計者が３元機能を備える処理システムの装備を希望すれば、同一のシステムでともに配管された、２つの分離された２元または双方向バルブを用いることを選択することになる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明に従う三方向または３元空気操作制御バルブの上面概略図であり、３つのポートの典型的な相対位置を示している。
【図２】図２は、図１の２−２線に沿って引かれ、本発明に従って組み立てられた３元空気操作制御バルブの実施の一形態の断面側方図であって、第一位置における制御素子を示している。
【図３】図３は、図１の３−３線に沿って引かれた３元空気操作制御バルブの他の断面側方図である。
【図４】図４は、図２と同じ断面側方図であり、第二位置における制御素子を示している。
【図５】図５Ａおよび５Ｂは、それぞれ、第一および第二位置における制御素子を伴う第一の典型的な流れパターンを示している概略流量ダイアグラムである。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、第一および第二位置における制御素子を伴う第二の典型的な流れパターンを示している概略流量ダイアグラムである。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、第一および第二位置における制御素子を伴う第三の典型的な流れパターンを示している概略流量ダイアグラムである。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、それぞれ、第一および第二位置における制御素子を伴う第四の典型的な流れパターンを示している概略流量ダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ここに図１〜４を参照して、空気操作三方向または３元制御バルブ１０が本発明の教示によってまとめられる。制御バルブ１０は、通常、バルブ本体１２、第一から第三ポート１４，１６，および１８、並びに、下記により一層詳しく説明するように、第一から第三ポート１４，１６および１８を通ずる流れを制御するためのアクチュエータアセンブリ２０を含んでいる。前記ポート１４，１６および１８の相対位置の一例が、図１に概略的に示される。
【０００８】
描写されるように、第一ポート１４は第二ポートに対して垂直に配置され、第二ポート１６は第三ポート１８に垂直に配置され、第一および第二ポート１４および１６は互いから１００度および８０度で配置されている。前記ポート１４，１６および１８の相対位置は、任意の適切な形態を採ってよいことが理解されるだろう。アクチュエータアセンブリ２０は空気供給源２２によって操作される（図２に概略的に示される）。空気供給源２２は、制御または空気供給ポートに接続される。アクチュエータアセンブリ２０は、制御素子２６を含み、この制御素子２６は、また、バルブ本体１２内に取り付けられるスラストピンまたは制御ポペット等として参照されることができる。ここで開示された実施の形態では、制御素子２６は、前記ポート１４，１６，１８のそれぞれに垂直な軸１に沿って配置される。制御素子２６は、図２および３に示された第一位置２６Ａおよび図４に示された第二位置２６Ｂの間の軸１に沿って移動または変位するために適応される。
【０００９】
バルブ本体１２は、内部穴またはスロート２８を含み、この内部穴またはスロート２８は、制御素子２６の周囲の間隙または隙間空間３０を形成する寸法となっている。前記スロート２８は、第一から第三ポート１４，１６，１８のそれぞれに流体連通する（in fluid communication with）ために適応される。下記により一層詳しく説明するように、制御素子２６は、当該制御素子２６が第一および第二位置の間をシフトできるように、空気供給ポート２４での圧力の変化に応答して移動する。
【００１０】
バルブ本体１２は、さらに、上部３４および下部３６を有する中央部またはベース３２を、当該ベース３２を通じて延びる穴３８によって形成されるスロート２８とともに含んでいる。ここに開示された例では、前記ポート１４，１６および１８は、ベース３２に形成されている。さらに具体的には、図２および３に示すように、第一ポート１４はバルブ本体１２のベース３２を通じて延びる通常の線形通路を備えており、さらに第二および第三ポート１６，１８がターンを含んでいる。例えば、第二ポート１６は、第一部１６ａ、第二部１６ｂ、および第三部１６ｃを含んでいる。同様に、第三ポート１８は、第一部１８ａ、第二部１８ｂ、および第三部１８ｃを含んでいる。ここに開示された実施の形態においては、第二および第三ポート１６，１８の第二部１６ｂ，１８ｃは、第一および第二部１６ａ，１６ｃ，１８ａ，１８ｃに垂直に配置されている。また一方、代わりの実施形態は異なって構成されることもあり得る。
【００１１】
ベース３２の上部３４は、上側バルブ挿入部４０を受けるための寸法となっており、さらに、ベース３２の下部３６は下側バルブ挿入部４２を受ける寸法となっている。上側バルブ挿入部４０およびベース３２の上部３４は、スロート２８内で上側チャンバ４４を形成する寸法となっており、さらに、下側バルブ挿入部４２およびベース３２の下部３６は、スロート２８内で下側チャンバ４６を形成する寸法となっている。望ましくは、前記バルブ挿入部４０および４２は、３１６ステンレス鋼で構成されている。制御素子２６が図４に示されるように下寄りまたは第二位置であるときには、上側チャンバ４４はスロート２８に流体連通しており、さらに、制御素子２６が図２および３に示されるように上寄りまたは第一位置であるときには、下側チャンバ４６はスロート２８に流体連通している。ここに開示される例では、第一ポート１５は、穴４８を経由してスロート２８に流体連通しており、当該穴４８は、上記で説明されているように、一般的に線形である。第二ポート１６は、穴５０を経由して上側チャンバ４４に流体連通しており、当該穴５０は、上記で説明されているように、第二ポートの第一、第二、および第三部１６ａ，１６ｂ，１６ｃを構成している。最後に、第三ポート１８は、穴５２を経由して下側チャンバ４６に流体連通しており、当該穴５２は、上記で説明されているように、第三ポート１８の第一、第二、および第三部１８ａ，１８ｂ，１８ｃを含んでいる。ここに開示された例に従えば、第一ポート１４は、図４の第二位置に制御素子２６が位置することにより第二ポート１６へ、あるいは、図２および３の第一位置に制御素子２６が位置することにより第三ポート１８へ、選択的な流体連通に至らせることができる。
【００１２】
上側バルブ挿入部４０は上側キャップ５４によって固定され、さらに、下側バルブ挿入部４２は下側キャップ５６によって固定されている。望ましくは、上側バルブ挿入部４０は、シール６０およびバックアップリング６２を有する外側チャネル５８を含んでいる。より望ましくは、上側バルブ挿入部４２は、シール６６およびバックアップリング６８を有する外側チャネル６４を含んでいる。上側バルブ挿入部４０は、制御素子２５の上部７２を受ける寸法である穴７０を含んでいる。望ましくは、制御素子２６の上部７２は、シール７６およびバックアップリング７６を受ける寸法であるチャネル７４を含んでいる。同様に、下側バルブ挿入部４２は、制御素子２６の下部８２を受ける寸法である穴８０を含んでいる。望ましくは、下部８２は、シール８６およびバックアップリング８８を受ける寸法であるチャネル８４を含んでいる。したがって、制御素子２６は、前記各バルブ挿入部内の穴７０および８０によって、バルブ１２内でシフト可能な滑り移動のためにガイドされている。前記バックアップリングは、前記適切なチャネルにおいて対応するシールの位置を維持する寸法であり設定されている樹脂リングを含んでいる。
【００１３】
制御素子２６に加えて、アクチュエータアセンブリ２０は、上側キャップ５４および上側バルブ挿入部４０の上部９４の間に形成された、ピストンチャンバ９２に滑り移動可能に配置されるピストン９０を含んでいる。ピストンチャンパ９２は、ピストン９０より上の領域９６内での圧力の変化に応答してピストン９０がピストンチャンバ９２内で移動するように空気供給ポート２４に流体連通している。ピストン９０の下部９８は、任意の適切な連結器によって制御素子２６の上部７２に連結している。ここに開示された例では、ピストン９０を前記制御素子に固定する当該ピストン９０の皿孔に、調節可能キャップねじ１００が配置されている。キャップネジ１００は、着脱可能カバー１０２によって覆われてもよい。スプリング９１はピストン９０を上方に付勢していると、続いて図２および３の第一位置に向かって制御素子２６を付勢する。
【００１４】
制御素子は、また、制御素子２６の上部７２および下部８２の厚みまたは直径と比較して大きくてもよい厚みまたは直径を有する中央部１０４を含んでいる。中央部１０４は、上側および下側シート表面１０６および１０８を徐々に小さくすることによって両端の境界となっている。前記シート表面１０６および１０８は、徐々に小さくなっており、さらに望ましくは円錐台形状（frustoconical）となっている。前記シート表面１０６および１０８のそれぞれは、個々に狭窄部１１０，１１２へ遷移している。前記シート表面１０６は、ベース３２およびスロート２８の部分の一部の周囲により支えられる上側バルブシート１１４に対向して座する（seat）寸法および位置となっており、さらに、前記シート表面１０８は、ベース３２およびスロート２８の一部の周囲により支えられる上側バルブシート１１６に対向して座する寸法および位置となっている。ここに開示された実施形態では、上側バルブシート１１４は、第一ポート１４および第二ポート１６の第三部１６ｃの間に配置される。さらに、下側バルブシート１１６は、第一ポート１４および第三ポート１８の第三部１８ｃの間に配置されている。前述の他の方法では、第一ポート１４が、上側および下側バルブシート１１４，１１６の間の場所でバルブ本体１２のスロート２８に連通している。第二ポート１６は、第一ポート１４から上側バルブシート１１４の反対側となる位置でスロート２８に連通している。第三ポート１８は、第一ポート１４から下側バルブシート１１６の反対側となる位置でスロート２８に連通している。
【００１５】
さらに図２−４を参照すると、制御素子２６は、狭窄部１１０における向こう側の前記シート表面１０６の反対側に形成された他のテーパ部１０７を含んでいる。同様に、制御素子２６は、狭窄部１１２から前記シート表面１０８の反対側に形成された、さらに他のテーパ部１０９を含んでいる。ここで開示された実施例に従えば、前記シート表面１０６の露出領域はテーパ部１０７の露出領域と等しくなっている。したがって、制御素子２６が図２および３の第一位置であれば、前記等しい露出領域上で作動する圧力は同じであり、それゆえ制御素子２６は、効率的にバランスをとっている。制御素子２６が図４の第二位置あれば、前記シート表面１０８の露出領域はテーパ部１０９の露出領域ともう一度等しくなる。それゆえ、等しい露出領域上で作動する圧力は同じである。
【００１６】
空気供給ポート２４は、空気供給に接続された供給ライン（示さない）を受けるために装着されている。前記空気供給は、例えば、約８０ｐｓｉｇおよび約１５０ｐｓｉｇの間の圧力で、圧縮された工場空気（shop-air）のソースを供給することができる。ピストン９０を移動させるために要求される力は、ピストン９０の表面領域の作用である。
【００１７】
前述した内容に基づけば、制御バルブ１０内の制御素子２６の位置はピストンキャビティ９２へ圧縮空気を導くことによって制御できる、ということが認識されるであろう。例えば、前記キャビティ９２へ供給される圧縮空気が不足していれば、スプリング９１は、図２および３で描かれる上寄りの第一位置にピストン９０を付勢すると、この第一位置は、前記バルブシート１１４をシールするように嵌め込む前記シート表面１０６をもたらす。また一方、ピストン上の領域への圧縮空気の導入は、ピストン９０の先端上で作動する圧力を増加する。十分な圧力がスプリング９１の付勢力を超えて加えられたときには、ピストン９０およびそれゆえ制御素子２６は、図２および３に示される位置から図４に示される位置へ下向きに移動する。したがって、前記シート表面１０６は前記シート１１４から離れるように移動し、前記シート表面１１８は前記シート１１６へ接触するように移動する。
【００１８】
前記ポート１４，１６，１８、および前述したチャンバおよび穴は、第一流れ経路として指定されたＰＡＴＨ１図２および３）および第二流れ経路として指定されたＰＡＴＨ２（図４）を明確にするために配置されている、ということが認識されるであろう。図２および３に示されるように、ＰＡＴＨ１は、前記ポート１４、穴４８、スロート２８、前記シート表面１０８および下側バルブシート１１６の間（制御素子２６が上寄りまたは第一位置である事実の効力により）を通じ、下側チャンバ４６を通じ、穴５２を通じ、そして前記ポート１８を通じて延びている。したがって、前記ポート１４および１８を通じて延びている第一流れ経路ＰＡＴＨ１の少なくとも一部は、制御素子２６の軸１に垂直に配置されている。下記により一層詳しく説明するように、前記ポート１４，１６，１８のいずれかが加圧されていることにより、流体は異なる方向に流れることができる。
【００１９】
次に、制御素子２６が図４に説明された下側または第二位置にシフトしているときには、ＰＡＴＨ２は、ポート１４、穴４８、スロート２８、前記シート表面１０６および上側バルブシート１１４の間（制御素子２６がすぐに（now）下寄りまたは第二位置となる事実の効力により）を通じ、上側チャンバ４４を通じ、穴５０を通じ、そして前記ポート１６を通じて延びている。したがって、前記ポート１４および１６を通じて延びる第二流れ経路ＰＡＴＨ２の少なくとも一部は、制御素子２６の軸１に垂直に配置されている。
【００２０】
高圧の適用であれば、また一方、前記ポート１４、１６または１８の一つ以上での圧力は、約１０，０００ｐｓｉｇから２０，０００ｐｓｉｇの間まで増大するかもしれない。圧力前記ポート１４，１６，１８のいずれかが加圧下であることにより、当該圧力は、制御素子２６のテーパシート表面１０６，１０８の一つの上で作動するであろうし、そして、制御素子２６を上向きまたは下向きへ促すであろう。
【００２１】
そのように構成されれば、本発明の前記バルブ１００は、約８０ｐｓｉｇおよび１５０ｐｓｉｇの間の圧力で、空気供給ポート２４を経由して、ピストン９０の前記領域へ標準的な圧縮された工場空気を届けるよう操作されることができる。ピストン９０の直径は、露出表面が前記シート表面であるよりも一層大きい表面領域を提供するので、相対的に低圧な工場空気は、スプリング９１の力、または、前記処理システムにおける流体圧力によってもたらされた任意の上向きの力を超える十分な力を生成するために十分である。
【００２２】
ここで開示された実施例に従えば、制御バルブ１０は、多数の典型的な操作モードで用いられることができる。第一の典型低な操作モードは、図５Ａ（制御素子２６が第一位置である場合）および図５Ｂ（制御素子２６が第二位置である場合）に説明されている。図５Ａにおいては、前記ポート１４は、圧力が第一流れ経路ＰＡＴＨ１に沿って制御バルブ１０に通じて導かれる（flow）とともに前記ポート１８を通じて抜けるように、加圧されている。ポート１６は遮断されている。制御素子２６が第二位置にシフトしているときには、圧力は、ポート１８が遮断されていれば、ポート１４からポート１６までのＰＡＴＨ２に沿って導かれる。
【００２３】
第二の典型的な操作モードは、図６Ａ（制御素子２６が第一位置である場合）および図６Ｂ（制御素子２６が第二位置である場合）に説明されている。圧力がポート１６へ供給され、圧力が他の２つのポート１４または１９へ導かれないように、制御バルブ１０は有効に閉じられている。制御素子２６が第二位置にシフトされたときには、圧力は第二流れ経路ＰＡＴＨ２に沿って導かれるであろうとともに、ポート１６および１４の間に導かれる。ポート１８は遮断されている。制御素子２６が第一位置に戻ったときには、前記導き（flow）はポート１６から閉じられるが、ポート１４の圧力は、ポート１８に導かれるであろう。この場合は、ポート１８は、ポート１４のための排気ポートである。
【００２４】
第三の典型的な操作モードは、図７Ａ（制御素子２６が第一位置にある場合）および図７Ｂ（制御素子２６が第二位置にある場合）に説明されている。圧力がポート１８からポート１４へＰＡＴＨ１に沿って導かれる（flow）ように、圧力はポート１８に加えられている。制御素子２６が第二位置にシフトしたときには、流れはポート１８からポート１４に遮断されるが、流れはポート１４の２つのポート１６から許可されている。この状況では、ポート１６は、ポート１４のための排気ポートである。図６Ａ，６Ｂ，７Ａおよび７Ｂの実施例は、充填バルブおよび放出バルブ（あるいは、排気三元バルブ）の全てを双方とも形成している。さらに、図６Ａおよび６Ｂの実施例は普通に閉じた三元バルブであり、さらに、図７Ａおよび７Ｂの実施例は普通に開いた三元バルブである。
【００２５】
第四の典型的な操作モードは、図８Ａ（制御素子２６が第一位置である場合）および図８Ｂ（制御素子２６が第二位置である場合）に説明されている。供給はポート１６へつながれるとともに、他の供給がポート１８へつながれている。制御素子２６が第一位置であるときには、流れはポート１８からポート１４まで進む。ポート１６は閉じている。制御素子２６が第二位置にシフトしたときには、流れはポート１６からポート１４まで進む。ポート１８は閉じている。
【００２６】
前記ポート１４，１６，１８のそれぞれが制御素子２６の軸１に垂直であるように、ここに開示されているが、代わりの実施形態では、前記ポート１４，１６，１８の１つ以上が、制御素子２６の軸１と比較して一般的な任意の角度で延びることができる。
【００２７】
本開示は、ここまでは高圧適用のための制御バルブ１０の描写を含んでいるが、本バルブ１０は、また、圧力適用において用いられるためにも適用することができる。
【００２８】
前述した内容を踏まえて、本開示の説明は、本発明の本質に従って構成される空気操作二方向制御バルブの例を単に提供することが認識されるべきである。本発明の精神および範囲から外れることのない変形および修飾は、素材を活用することについての変形も含め、添付した請求項の範囲内に入ることを意味している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ポート、第二ポートおよび第三ポートを規定するバルブ本体と、
バルブ本体内で、第一、第二および第三ポートのそれぞれへ流体連通して配置されているスロートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に取り付けられた第一および第二バルブシートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に配置され、第一シート表面および第二シート表面を有している制御素子であって、第一シート表面が第一バルブシートに対向して配座されている第一位置と、第二シート表面が第二バルブシートに対向して配座されている第二位置との間で移動可能な前記制御素子と、
前記制御素子が前記第二位置にあるときに、第二流れ経路に沿った前記スロートを経由した他の流体連通内である前記第一および第二ポートと、
前記制御素子が前記第一位置にあるときに、第一流れ経路に沿った前記スロートを経由した他の流体連通内である前記第一および第三ポートと、を備えている、高圧流体制御デバイス。
【請求項２】
前記第一、第二および第三ポートは、前記第一および第二位置の間で前記制御素子が移動する間の軸に垂直に配置されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
少なくとも前記第一および第二流れ経路の位置が、前記第一および第二位置の間で前記制御素子が移動する間の軸に垂直に配置されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第一バルブシートは、前記第一および第二ポートの間に配置され、前記第二バルブシートは、前記第一および第三ポートの間に配置されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第一シート表面は前記制御素子の第一テーパ部を構成しているとともに、前記第二シート表面は前記制御素子の第二テーパ部を構成している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
制御素子は第一小径部および第二小径部を備え、前記第一テーパ部は前記第一小径部へ遷移しているとともに前記第二テーパ部は前記第二小径部へ遷移している、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記制御素子は、第一小径部および第二小径部を備え、前記制御素子が前記第二位置にあるときに、前記第一小径部は前記第一流れ経路の部分を形成し、前記制御素子が前記第一位置にあるときに、前記第二小径部は前記第二流れ経路の部分を形成する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第一小径部は第一テーパシート表面に近接して配置されるとともに、前記第二小径部は第二テーパシート表面に近接して配置され、前記制御素子は前記第一および第二小径部の間の拡張部を含み、前記スロートはクリアランス空間を形成する前記拡張部よりも大きな寸法である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記バルブ本体は、上側バルブキャップによって固定された上側バルブ挿入部および下側バルブキャップによって固定された下側バルブ挿入部を受ける大きさのベースを含み、前記第一流れ経路は前記ベースの上部および前記上側バルブインサートの間に形成された上側チャンバを含み、前記第二流れ経路は前記ベースの下部および前記下側バルブキャップの間に形成された下側チャンバを含んでいる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
さらに、前記上側バルブキャップ内に形成されるとともに空気供給源と相互に連通するために準備された制御開口を備え、当該制御開口は前記上側バルブキャップ内に形成されたピストン空洞内に配置された制御ピストンを含み、前記制御ピストンは、前記制御素子に操作可能なように連結するとともに、前記ピストン空洞内で変化した圧力に応答して、前記第一および第二位置の間で前記制御素子をシフトするために配置されている、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
第一ポート、第二ポートおよび第三ポートを規定するバルブ本体と、
前記バルブ本体で形成されたスロートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に取り付けられた第一および第二バルブシートであって、当該第一バルブシートは前記第一および第二ポートの間に配置され、当該第二バルブシートは第一および第三ポートの間に配置される第一および第二バルブシートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に配置され、第一シート表面および第二シート表面を備えている制御素子であって、第一シート表面が第一バルブシートに対向して配座されている第一位置と、第二シート表面が第二バルブシートに対向して配座されている第二位置との間で移動可能な前記制御素子と、
前記制御素子および前記スロートは、前記制御素子が前記第一位置にあるときには、第一流れ経路に沿った前記第一および第三ポートの間に連通する選択的流体を許可するとともに、さらに、前記制御素子が前記第二位置にあるときには、第二流れ経路の前記第一および第二ポートの間に連通する選択的流体を許可するために準備されている、高圧流体制御デバイス。
【請求項１２】
前記第一、第二および第三ポートは、第一および第二位置の間で移動する前記制御素子に沿った軸に垂直に配置されている、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第一および第二流れ経路の少なくとも一部が、前記第一および第二位置の間で移動する制御素子に沿った軸に垂直に配置されている、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記第一シート表面は前記制御素子の第一テーパ部を構成しているとともに、前記第二シート表面は前記制御素子の第二テーパ部を構成している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
制御素子は第一小径部および第二小径部を備え、前記第一テーパ部は前記第一小径部へ遷移しているとともに前記第二テーパ部は前記第二小径部へ遷移している、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記制御素子は、第一小径部および第二小径部を備え、前記制御素子が前記第二位置にあるときに、前記第一小径部は前記第一流れ経路の部分を形成し、前記制御素子が前記第一位置にあるときに、前記第二小径部は前記第二流れ経路の部分を形成する、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第一小径部は第一テーパシート表面に近接して配置されるとともに、前記第二小径部は第二テーパシート表面に近接して配置され、前記制御素子は前記第一および第二小径部の間の拡張部を含み、前記スロートはクリアランス空間を形成する前記拡張部よりも大きな寸法である、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記バルブ本体は、上側バルブキャップによって固定された上側バルブ挿入部および下側バルブキャップによって固定された下側バルブ挿入部を受ける大きさのベースを含み、前記第一流れ経路は前記ベースの上部および前記上側バルブインサートの間に形成された上側チャンバを含み、前記第二流れ経路は前記ベースの下部および前記下側バルブキャップの間に形成された下側チャンバを含んでいる、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１９】
さらに、前記上側バルブキャップ内に形成されるとともに空気供給源と相互に連通するために準備された制御開口を備え、当該制御開口は前記上側バルブキャップ内に形成されたピストン空洞内に配置された制御ピストンを含み、前記制御ピストンは、前記制御素子に操作可能なように連結するとともに、前記ピストン空洞内で変化した圧力に応答して、前記第一および第二位置の間で前記制御素子をシフトするために配置されている、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
第一ポート、第二ポートおよび第三ポートを規定するバルブ本体と、
バルブ本体内で、第一、第二および第三ポートのそれぞれへ流体連通して配置されているスロートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に取り付けられた第一および第二バルブシートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に配置され、前記第一、第二および第三ポートに垂直に配置されている軸を含んでいる制御素子であって、前記第一バルブシートに関与する第一位置と、前記第二バルブシートに関与する第二位置との間の軸に沿って移動可能な制御素子と、
前記制御素子が前記第一位置にあるときに、第一流れ経路に沿った前記スロートを経由した他の流体連通内である前記第一および第三ポートと、
前記制御素子が前記第二位置にあるときに、第二流れ経路に沿った前記スロートを経由した他の流体連通内である前記第一および第二ポートと、を備えている、高圧流体制御デバイス。
【請求項２０】
前記第一および第二流れ経路の少なくとも一部が、前記制御素子の軸に垂直に配置されている、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記第一バルブシートは、前記第一および第二ポートの間に配置され、前記第二バルブシートは、前記第一および第三ポートの間に配置されている、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記第一シート表面は前記制御素子の第一テーパ部を構成しているとともに、前記第二シート表面は前記制御素子の第二テーパ部を構成している、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２３】
制御素子は第一小径部および第二小径部を備え、前記第一テーパ部は前記第一小径部へ遷移しているとともに前記第二テーパ部は前記第二小径部へ遷移している、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記制御素子は、第一小径部および第二小径部を備え、前記制御素子が前記第二位置にあるときに、前記第一小径部は前記第一流れ経路の部分を形成し、前記制御素子が前記第一位置にあるときに、前記第二小径部は前記第二流れ経路の部分を形成する、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記第一小径部は第一テーパシート表面に近接して配置されるとともに、前記第二小径部は第二テーパシート表面に近接して配置され、前記制御素子は前記第一および第二小径部の間の拡張部を含み、前記スロートはクリアランス空間を形成する前記拡張部よりも大きな寸法である、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記バルブ本体は、上側バルブキャップによって固定された上側バルブ挿入部および下側バルブキャップによって固定された下側バルブ挿入部を受ける大きさのベースを含み、前記第一流れ経路は前記ベースの上部および前記上側バルブインサートの間に形成された上側チャンバを含み、前記第二流れ経路は前記ベースの下部および前記下側バルブキャップの間に形成された下側チャンバを含んでいる、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２７】
さらに、前記上側バルブキャップ内に形成されるとともに空気供給源と相互に連通するために準備された制御開口を備え、当該制御開口は前記上側バルブキャップ内に形成されたピストン空洞内に配置された制御ピストンを含み、前記制御ピストンは、前記制御素子に操作可能なように連結するとともに、前記ピストン空洞内で変化した圧力に応答して、前記第一および第二位置の間で前記制御素子をシフトするために配置されている、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項１】
第一ポート、第二ポートおよび第三ポートを規定するバルブ本体と、
バルブ本体内で、第一、第二および第三ポートのそれぞれへ流体連通して配置されているスロートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に取り付けられた第一および第二バルブシートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に配置され、第一シート表面および第二シート表面を有している制御素子であって、第一シート表面が第一バルブシートに対向して配座されている第一位置と、第二シート表面が第二バルブシートに対向して配座されている第二位置との間で移動可能な前記制御素子と、
前記制御素子が前記第二位置にあるときに、第二流れ経路に沿った前記スロートを経由した他の流体連通内である前記第一および第二ポートと、
前記制御素子が前記第一位置にあるときに、第一流れ経路に沿った前記スロートを経由した他の流体連通内である前記第一および第三ポートと、を備えている、高圧流体制御デバイス。
【請求項２】
前記第一、第二および第三ポートは、前記第一および第二位置の間で前記制御素子が移動する間の軸に垂直に配置されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
少なくとも前記第一および第二流れ経路の位置が、前記第一および第二位置の間で前記制御素子が移動する間の軸に垂直に配置されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第一バルブシートは、前記第一および第二ポートの間に配置され、前記第二バルブシートは、前記第一および第三ポートの間に配置されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第一シート表面は前記制御素子の第一テーパ部を構成しているとともに、前記第二シート表面は前記制御素子の第二テーパ部を構成している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
制御素子は第一小径部および第二小径部を備え、前記第一テーパ部は前記第一小径部へ遷移しているとともに前記第二テーパ部は前記第二小径部へ遷移している、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記制御素子は、第一小径部および第二小径部を備え、前記制御素子が前記第二位置にあるときに、前記第一小径部は前記第一流れ経路の部分を形成し、前記制御素子が前記第一位置にあるときに、前記第二小径部は前記第二流れ経路の部分を形成する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第一小径部は第一テーパシート表面に近接して配置されるとともに、前記第二小径部は第二テーパシート表面に近接して配置され、前記制御素子は前記第一および第二小径部の間の拡張部を含み、前記スロートはクリアランス空間を形成する前記拡張部よりも大きな寸法である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記バルブ本体は、上側バルブキャップによって固定された上側バルブ挿入部および下側バルブキャップによって固定された下側バルブ挿入部を受ける大きさのベースを含み、前記第一流れ経路は前記ベースの上部および前記上側バルブインサートの間に形成された上側チャンバを含み、前記第二流れ経路は前記ベースの下部および前記下側バルブキャップの間に形成された下側チャンバを含んでいる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
さらに、前記上側バルブキャップ内に形成されるとともに空気供給源と相互に連通するために準備された制御開口を備え、当該制御開口は前記上側バルブキャップ内に形成されたピストン空洞内に配置された制御ピストンを含み、前記制御ピストンは、前記制御素子に操作可能なように連結するとともに、前記ピストン空洞内で変化した圧力に応答して、前記第一および第二位置の間で前記制御素子をシフトするために配置されている、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
第一ポート、第二ポートおよび第三ポートを規定するバルブ本体と、
前記バルブ本体で形成されたスロートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に取り付けられた第一および第二バルブシートであって、当該第一バルブシートは前記第一および第二ポートの間に配置され、当該第二バルブシートは第一および第三ポートの間に配置される第一および第二バルブシートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に配置され、第一シート表面および第二シート表面を備えている制御素子であって、第一シート表面が第一バルブシートに対向して配座されている第一位置と、第二シート表面が第二バルブシートに対向して配座されている第二位置との間で移動可能な前記制御素子と、
前記制御素子および前記スロートは、前記制御素子が前記第一位置にあるときには、第一流れ経路に沿った前記第一および第三ポートの間に連通する選択的流体を許可するとともに、さらに、前記制御素子が前記第二位置にあるときには、第二流れ経路の前記第一および第二ポートの間に連通する選択的流体を許可するために準備されている、高圧流体制御デバイス。
【請求項１２】
前記第一、第二および第三ポートは、第一および第二位置の間で移動する前記制御素子に沿った軸に垂直に配置されている、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第一および第二流れ経路の少なくとも一部が、前記第一および第二位置の間で移動する制御素子に沿った軸に垂直に配置されている、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記第一シート表面は前記制御素子の第一テーパ部を構成しているとともに、前記第二シート表面は前記制御素子の第二テーパ部を構成している、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
制御素子は第一小径部および第二小径部を備え、前記第一テーパ部は前記第一小径部へ遷移しているとともに前記第二テーパ部は前記第二小径部へ遷移している、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記制御素子は、第一小径部および第二小径部を備え、前記制御素子が前記第二位置にあるときに、前記第一小径部は前記第一流れ経路の部分を形成し、前記制御素子が前記第一位置にあるときに、前記第二小径部は前記第二流れ経路の部分を形成する、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記第一小径部は第一テーパシート表面に近接して配置されるとともに、前記第二小径部は第二テーパシート表面に近接して配置され、前記制御素子は前記第一および第二小径部の間の拡張部を含み、前記スロートはクリアランス空間を形成する前記拡張部よりも大きな寸法である、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記バルブ本体は、上側バルブキャップによって固定された上側バルブ挿入部および下側バルブキャップによって固定された下側バルブ挿入部を受ける大きさのベースを含み、前記第一流れ経路は前記ベースの上部および前記上側バルブインサートの間に形成された上側チャンバを含み、前記第二流れ経路は前記ベースの下部および前記下側バルブキャップの間に形成された下側チャンバを含んでいる、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１９】
さらに、前記上側バルブキャップ内に形成されるとともに空気供給源と相互に連通するために準備された制御開口を備え、当該制御開口は前記上側バルブキャップ内に形成されたピストン空洞内に配置された制御ピストンを含み、前記制御ピストンは、前記制御素子に操作可能なように連結するとともに、前記ピストン空洞内で変化した圧力に応答して、前記第一および第二位置の間で前記制御素子をシフトするために配置されている、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
第一ポート、第二ポートおよび第三ポートを規定するバルブ本体と、
バルブ本体内で、第一、第二および第三ポートのそれぞれへ流体連通して配置されているスロートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に取り付けられた第一および第二バルブシートと、
前記バルブ本体の前記スロート内に配置され、前記第一、第二および第三ポートに垂直に配置されている軸を含んでいる制御素子であって、前記第一バルブシートに関与する第一位置と、前記第二バルブシートに関与する第二位置との間の軸に沿って移動可能な制御素子と、
前記制御素子が前記第一位置にあるときに、第一流れ経路に沿った前記スロートを経由した他の流体連通内である前記第一および第三ポートと、
前記制御素子が前記第二位置にあるときに、第二流れ経路に沿った前記スロートを経由した他の流体連通内である前記第一および第二ポートと、を備えている、高圧流体制御デバイス。
【請求項２０】
前記第一および第二流れ経路の少なくとも一部が、前記制御素子の軸に垂直に配置されている、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記第一バルブシートは、前記第一および第二ポートの間に配置され、前記第二バルブシートは、前記第一および第三ポートの間に配置されている、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記第一シート表面は前記制御素子の第一テーパ部を構成しているとともに、前記第二シート表面は前記制御素子の第二テーパ部を構成している、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２３】
制御素子は第一小径部および第二小径部を備え、前記第一テーパ部は前記第一小径部へ遷移しているとともに前記第二テーパ部は前記第二小径部へ遷移している、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記制御素子は、第一小径部および第二小径部を備え、前記制御素子が前記第二位置にあるときに、前記第一小径部は前記第一流れ経路の部分を形成し、前記制御素子が前記第一位置にあるときに、前記第二小径部は前記第二流れ経路の部分を形成する、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記第一小径部は第一テーパシート表面に近接して配置されるとともに、前記第二小径部は第二テーパシート表面に近接して配置され、前記制御素子は前記第一および第二小径部の間の拡張部を含み、前記スロートはクリアランス空間を形成する前記拡張部よりも大きな寸法である、請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記バルブ本体は、上側バルブキャップによって固定された上側バルブ挿入部および下側バルブキャップによって固定された下側バルブ挿入部を受ける大きさのベースを含み、前記第一流れ経路は前記ベースの上部および前記上側バルブインサートの間に形成された上側チャンバを含み、前記第二流れ経路は前記ベースの下部および前記下側バルブキャップの間に形成された下側チャンバを含んでいる、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２７】
さらに、前記上側バルブキャップ内に形成されるとともに空気供給源と相互に連通するために準備された制御開口を備え、当該制御開口は前記上側バルブキャップ内に形成されたピストン空洞内に配置された制御ピストンを含み、前記制御ピストンは、前記制御素子に操作可能なように連結するとともに、前記ピストン空洞内で変化した圧力に応答して、前記第一および第二位置の間で前記制御素子をシフトするために配置されている、請求項２６に記載のデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【公表番号】特表２０１０−５３００５０（Ｐ２０１０−５３００５０Ａ）
【公表日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１２３９４（Ｐ２０１０−５１２３９４）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６６９７２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５７３９２
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０３２４６９３４）テスコム・コーポレーション (14)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６６９７２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５７３９２
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（５０３２４６９３４）テスコム・コーポレーション (14)
【Ｆターム（参考）】
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