JP2012504739A - 真空廃棄システム用の洗浄弁 - Google Patents

Abstract

本発明の装置および方法は、真空式廃物容器への洗浄流体の流れを制御するための洗浄弁を提供する。洗浄弁は、洗浄流体主流路と、洗浄流体主流路に交差するポペットアセンブリとを備える。洗浄弁はまた、電機子がポペットアセンブリに係合して、ポペットチャネルを通る洗浄流体の流れを阻止する非活動状態と、ソレノイド電機子がポペットアセンブリから係合解除されて、ポペットチャネルを通る洗浄流体の流れがポペットアセンブリを持ち上げることができるようにし、洗浄流体が洗浄流体主流路を通って流れて弁から出ることができるようにする活動状態との間で移動可能なソレノイド電機子を有するソレノイド式の流体制御デバイスも備え、電機子が、洗浄流体の主流路の外部に常に位置される。

Description

関連特許出願の相互参照
本特許出願は、２００８年１０月３日出願の米国仮特許出願第６１／１０２６５３号の利益を特許請求するものである。

本発明は、一般に真空廃棄システムに関し、より詳細には、真空トイレなど真空式廃物容器(vacuum waste receptacles)用の洗浄弁に関する。

真空廃棄システム(vacuum waste system)は、一般に、航空機など輸送用の乗り物で使用される分野で知られている。真空廃棄システムは、典型的には、真空ラインによって廃物タンクに接続された廃物容器(waste receptacles)を備える。廃物容器に接続された水洗弁が開くと、廃物容器の内容物は、差圧によって廃物タンクに除去される。一般に、洗浄流体がノズルを通して廃物容器に送られて、廃物除去を容易にする助けとなり、かつ廃物容器の壁を洗浄する。

真空式廃物容器への水性洗浄流体の流れを制御するための従来の洗浄弁は一般に知られている。洗浄弁は、水洗ボタンなど使用者入力デバイスからコマンドが起動されるときに作動される。そのような洗浄弁は、多くの場合、ソレノイド式の電機子(armature)構成を使用して廃物容器への洗浄流体の流れを制御する。

ソレノイド式の洗浄弁に関する典型的な設計では、ソレノイド電機子は、洗浄流体の主流路内に直接配設される。そのような従来のシステムには信頼性の問題がある。なぜなら、電機子が洗浄流体でかなり濡れ、それと合わせて、使用中に電機子付近から洗浄流体が排出されることにより、電機子およびそのハウジングの表面に鉱物堆積物が蓄積するからである。この鉱物堆積物によって生成される摩擦は、はじめのうちは、堆積物で粗面化した表面にわたって電機子を移動させるためにソレノイドへのより高い電流引き込み(current draw)をもたらす傾向がある。時間と共に、鉱物の堆積物は、電機子が開放位置または閉止位置で動けなくなることがあるほど大きくなることがある。電機子が閉止位置で動けなくなった洗浄弁は、洗浄流体をトイレに提供せず、電機子が開放位置で動けなくなった洗浄弁は、洗面所領域の溢れを引き起こす。さらに、鉱物堆積による摩擦に起因する電機子およびハウジング表面に対する支持応力およびせん断応力は、表面めっきの摩耗および剥離ならびにマイクロ粒子による汚染の一因となる。よって、真空トイレなど真空式廃物容器への洗浄流体の流れを制御するための改良された洗浄弁および方法が必要である。

特定の状況では、洗浄弁は、長時間にわたって非常に低い温度にさらされることがある。長期間低温にさらされて活動化されず、洗浄流体が洗浄弁から排出されない、または完全には排出されない場合、凍結した洗浄流体が洗浄弁の内部に生じることが珍しくない。従来の洗浄弁では、弁の内部での凍結した洗浄流体の膨張により、弁に亀裂または他の損傷が生じることがある。よって、洗浄弁の内部で凍結する洗浄流体によって引き起こされる損傷を防ぐための改良された洗浄弁および方法が必要である。

本発明は、概して、真空式廃物容器の動作に関して洗浄流体の流れを制御する効率および信頼性を高めることを目的とする。本発明の装置および方法は、洗浄流体の主流路の外部に電機子が配設されたソレノイド式の弁によってこれを実現する。この設計は、使用中に電機子およびそのハウジングに表面鉱物堆積物が生成する可能性を大幅に低減する。典型的には電機子がハウジング内で開放位置と閉止位置の間で摺動するので、結果として得られる摺動面の鉱物粗面化の大幅な減少により、弁に対する摩耗応力が大幅に低減され、ゴム表面の剥離および摩耗による弁の汚染が低減される。これは、弁の信頼性および寿命を高め、故障の可能性を低減する。

本発明の弁設計は、弁を通る洗浄流体の流れを制御するにあたって流体差圧に依拠する。弁設計において流体差圧を使用することで、必要なソレノイドサイズが小さくなり、通常必要なよりも電機子の動作中の電流引き込みを少なくする。また、この弁は、ソレノイド式の中央弁を有する単一の洗浄弁ブロックにおける自己排気、自己排出、および凍結防止機能の独自の教示も提供する。

したがって、本発明の洗浄弁は、水性洗浄流体を受け入れるための入口と、洗浄流体主流路および洗浄流体副流路と、廃物容器またはトイレに洗浄流体を供給するための出口とを有する弁ブロックを含む。入口排気アセンブリが弁ブロック内に配設され、ソレノイド／ポペット固定具が、主流路内の洗浄流体の流れを制御するために提供され、真空破壊機出口アセンブリ(vacuum breaker outlet assembly)が、ソレノイド／ポペット固定具の下流で弁ブロック内に配設される。

本発明は、弁の内部の洗浄流体の凍結による損傷を防ぐ膨張チャンバと入口キャビティの間に取り付けられたスリーブ弁を有する入口排気アセンブリを含む。スリーブ弁が膨張チャンバ内へ上に移動することにより、入口キャビティ内に生じた任意の形態の凍結した洗浄流体によって占められる膨張体積に対処する。この特徴は、洗浄弁内で凍結した洗浄流体によって引き起こされる損傷を実質的に防ぐ。

本発明の上述および他の利点は、添付図面を参照して本明細書に提示する本発明の説明から明らかになろう。

本発明による洗浄弁の外部の斜視図である。 図１の線２−２に沿って取られた図１の弁の断面図である。 閉止位置にある入口排気アセンブリと、閉止位置にあるソレノイド／ポペット固定具の電機子とを示す、線２−２に沿って取られた図１の弁の断面図である。 図３に示される弁の一部分の図である。 図４Ａに示されるソレノイド／ポペット固定具の一部分の分解図である。 ソレノイド／ポペット固定具の電機子が開放位置にあり、真空破壊機出口アセンブリが閉止位置にあるときの洗浄流体の流路を示す、線２−２に沿って取られた図１の弁の断面図である。 開放位置にある電機子と、閉止位置にあるソレノイド／ポペット固定具のポペットとを示す、線２−２に沿って取られた図１の弁の一部分の断面図である。 図１に示される本発明の実施形態で使用されるスリーブ弁のスリーブの斜視図である。 洗浄弁の真空破壊機出口アセンブリを示す、線８−８に沿って取られた図１の洗浄弁の一部分の断面図である。 弁排気アセンブリが膨張チャンバ内に移動されており、ソレノイド／ポペット固定具の電機子が閉止位置にある、図２に対応する図１の弁の断面図である。

以下に説明する本発明の実施形態は、これに限定する意図のものでなく、また、開示する構造および動作そのものに本発明を限定する意図のものでもない。そうではなく、以下に説明する実施形態は、当業者が本発明の教示を最も良く理解できるように、本発明の原理ならびにその適用例、動作、および使用法を説明するために選択して記載してある。

本発明は、一般に、航空機での真空廃物収集システムの一部を形成する真空トイレや真空流し台など真空式廃物容器への洗浄流体の流れを制御する弁および方法を対象とする。ここで図面を見ると、本発明の洗浄弁１０は、入口排気アセンブリ１２と、ソレノイド／ポペット固定具１４と、真空破壊機出口アセンブリ１６とを含み、それらはすべて弁ブロック１７に取り付けられている。

図２に示されるように、入口排気アセンブリ１２は、入口キャビティ１８を含み、そこに入口取付具２０が適切な手段によって取り付けられる。水性洗浄流体が、入口取付具２０内の管路２１を通って洗浄弁に入り、入口キャビティ内に位置された任意選択のフィルタスクリーン２２を通過する。「バグスクリーン(bug screen)」と呼ばれることもあるフィルタスクリーン２２は、米国公衆衛生局の規格に準拠するものである。望みであればこの洗浄弁の洗浄流体用に雑排水を使用することもできるが、洗浄流体が飲用水であることが好ましい。また、洗浄流体は、望みであれば洗浄化学剤を含むこともできる。

スリーブ弁２４が、膨張チャンバ２７と、入口キャビティ１８に向かい合うスリーブ弁キャビティ２６との間に設けられている。例えば図２に示されるように、スリーブ弁キャビティ２６は、入口キャビティ１８と流体連絡する。スリーブ弁２４は、スリーブ２５と、スリーブ弁キャビティ２６の上に取り付けられたスリーブ支持部材２８とを備える。スリーブ２５は、支持スリーブ部材によってスリーブ弁キャビティ２６の内部に支持される。また、支持スリーブ部材２８は、洗浄弁の外部の大気と連絡する排気開口３０を有する。

支持スリーブ部材２８は、スリーブ２５を摺動可能に受け入れるための円筒形キャビティを有する。図７に示されるように、スリーブ２５は、上側円筒形部分３２と、下側円筒形部分３４と、両円筒形間の流体の流れを阻止するための区壁３６とを有する。円筒形の周壁には、壁を通って複数のポート４０、４２が延在している。また、環状張出部３７が区壁の周りを一周し、円筒形部分から外方向に延在する。「Ｏ」リング３８が、張出部３７の上で上側円筒形部分３２の周りに位置決めされる。図７は、入口排気アセンブリ１２と真空破壊機出口アセンブリ１６の両方に関するほぼ同一のスリーブを示すが、入口排気アセンブリ１２のスリーブ２５は「Ｏ」リング３８を１つだけ有し、真空破壊機出口アセンブリ１６のスリーブは２つの「Ｏ」リング１３８、１３９を含むことに留意すべきである。

流入洗浄流体の圧力が存在しないとき、スリーブ２５は、ばね４６によって、図２に示される開放位置で保たれるように付勢される。この位置ではスリーブ弁が開いており、したがって空気が排気開口３０から壁ポート４０、４２を通って入口キャビティ１８および管路２１に流れることができる。入口キャビティ１８に入った洗浄流体が所定のしきい値を超えると、スリーブ２５は、上に摺動して支持スリーブ部材２８内に入り、「Ｏ」リング３８が支持スリーブ部材２８の底縁部４４に対して封止係合することによってスリーブ弁２４を閉じ、それによりポート３０への進路を遮断する。それに従って、洗浄流体は、入口キャビティ１８を通ってスリーブ弁キャビティ２６内に流れる。（凍結していない）通常条件下では、洗浄流体の力は、ばね４７がスリーブ支持部材２８に及ぼす付勢力に反してスリーブ２５およびスリーブ支持部材２８を上方向に移動させるほど大きくはない。

図３は、上方閉止位置でのスリーブ弁２４を示し、洗浄流体がスリーブ弁キャビティ２６内に流れることができるようになっている。この閉止位置への途中で、スリーブ弁は、システム内の空気を逃がすことができるようにする。最後に、スリーブ弁２４を、フロート弁など同等に機能する他のタイプの弁で置き換えることもできることに留意すべきである。

閉じられたスリーブ弁２４（図３）を通って流れる洗浄流体は、第１のチャネル２０４に入り、ソレノイド／ポペット固定具１４に向かって流れる。図２に示されるように、この固定具は、ソレノイド５２および電機子６０を含み、電機子６０は、トイレが水洗されるときにソレノイドが作動するのに応答して圧力管５４内部で移動し、洗浄弁を通る洗浄流体の流れを制御する。ソレノイド５２は、コイルハウジング５８の内部に配設されて圧力管を取り囲むソレノイドコイル５６を含む。電機子６０は、ソレノイドコイルの作動に応答してばね６２の付勢力に反して上に移動するように、圧力管内部にぴったりと摺動可能に位置決めされる。好ましい実施形態では、電機子は、以下に説明する弾性ポペット部材９０に係合するように設計された好ましくはゴムタイプの表面６４をその遠位端に有することがある。他の適切な表面を提供することもできる。以下に説明するように、ソレノイド／ポペット固定具の電機子６０が洗浄流体の主流路の外部にあるので、電流引き込みが最小限である非常に小さなソレノイドがアセンブリを動作させることができる。この小さなソレノイドは、電機子と洗浄流体の接触を最小にして、アセンブリを通って最終的には洗浄弁１０から出る洗浄流体の大部分の流れを制御する。

好ましい実施形態では、電機子６０と圧力管５４の内側との間の潤滑の必要をなくすために、圧力管５４を、ポリテトラフルオロエチレン（Teflon（登録商標））を含有するDelrin（登録商標）AFから形成することができる。Derlin（登録商標）AFまたは別の潤滑材料またはコーティングの使用は、摩耗および剥離汚染を実質的になくすので、この弁の信頼性および効率の改善に寄与する。さらに、弁ブロックを通って流れる大部分の洗浄流体の主流路の外部に電機子を配置することで、バルブの信頼性および効率が高まる。なぜなら、弁が動作されるときに洗浄流体が電機子のかなりの部分に接触する典型的な洗浄弁設計で見られる有害な堆積物蓄積を電機子が受けないからである。

図４Ａ〜Ｂに示されるように、ソレノイド／ポペット固定具１４はポペットアセンブリ(poppet assembly)７０を含み、ポペットアセンブリ７０は、電機子６０の表面６４に向かい合うように位置決めされ、主流路２００に交差する。ポペットアセンブリ７０は、上にポペット部材９０を備え、ポペット部材９０は、弾性ダイヤフラム７２にあるキャビティ７７の内部に位置する。ダイヤフラムは、その底面にある環状凹部７９に剛性環状保持具１００を受け入れる。封止リング１０４がワッシャ１０６に位置決めされ、さらにワッシャ１０６は、案内部材８２の上に位置して、環状保持具１００の底面１０５に当接する。最後に、封止リングを支持する案内部材８２が、弁ブロック１７の円形キャビティ１８内で長手方向に移動するように取り付けられる。ダイヤフラム、環状保持具、封止リング、ワッシャ、および案内部材は、ポペット部材９０から下に延在する軸９２を受け入れるための対応する穴を有する。ポペット部材９０、ダイヤフラム７２、保持具１００、封止リング１０４、ワッシャ１０６、および案内部材８２の複合体は、案内穴８６の内側のねじ山（図示せず）を軸９２のねじ山（図示せず）と螺合させることによって一体に保持される。

ポペット部材９０は、円形プラットフォーム９１と、中心に位置された穴９３とを有する。また、プラットフォームは、隆起した環状内側座部９４と、プラットフォーム内の中央空隙領域９６を取り囲む隆起した外側リップ９５とを有する。また、ポペット部材９０は、穴９３から、ポペットチャネル９８を画定する軸９２を通って延在する長手方向孔を含む。好ましい実施形態では、ポペット部材９０は工学ポリマー(engineered polymer)からなるが、本発明はこの材料の使用に限定されない。

ダイヤフラム７２は弾性材料からなる。ＮＢＲ／ポリ生地などの材料、または任意の他の適切な弾性材料を使用することができる。ダイヤフラムは、中央穴７４と、隆起した開口リング部分７６と、縁部７８とを含む。縁部７８は、その底面に環状凹部７９を有する。好ましい実施形態では、ダイヤフラムは、少なくとも１つのパイロットチャネル穴８０（後で説明する）を含み、また、ブロック内にダイヤフラムを位置決めし保持する助けとなるように少なくとも１つの縁部穴８１を含む。

保持具１００は、中央穴１０２と、環状の直立壁１０３とを有する。直立壁１０３は、ダイヤフラムの底面にある環状キャビティ７９に入れ子式に嵌まるように構成される。保持具１００は剛性材料から形成することができる。

封止リング１０４は弾性材料から形成することができる。そのような弾性材料は、任意のゴムタイプの材料を含むことができる。封止リングは中央穴１０７を有する。

最後に、アセンブリは、上面８４と底面８５を有する案内部材８２を含み、案内部材８２は、弁ブロック１７にあるキャビティ１８内部に位置する。案内部材に案内穴８６が形成され、案内部材の長さにわたって延在する。案内部材は、弁ブロックのキャビティ１８内で長手方向に移動するように構成される。例示する好ましい実施形態では、案内部材は、案内部材の長さに沿って案内穴８６から半径方向外側に延在する４つのアーム８８を有する。これらのアーム８８は、案内部材８２を通って洗浄流体が流れるためのキャビティ１８内の通路８３を画定する。

図２に示されるように、真空破壊機出口アセンブリ１６は、ポペットアセンブリ７０から通じる第２のチャネル２０８に隣接するスリーブ弁キャビティ１２６内に取り付けられたスリーブ弁１２４を含む。スリーブ弁１２４は、スリーブ１２５およびスリーブ支持部材１２８を備える。スリーブ１２５は、スリーブ弁キャビティの上に取り付けられた支持スリーブ部材１２８によって、スリーブ弁キャビティ１２６の内部に支持される。支持スリーブ弁部材１２８は、洗浄弁の外部の大気と連絡する排気開口１３０を有する。例えば図２に示されるように、スリーブ弁キャビティ１２６は通気口１３０と流体連絡する。

支持スリーブ部材１２８は、スリーブ１２５を摺動可能に受け入れるための円筒形キャビティを有する。図７で最も良く見ることができるように、スリーブ１２５は、上側円筒形部分１３２と、下側円筒形部分１３４と、両円筒形間の流体の流れを阻止するための区壁１３６とを有する。円筒形の周壁には、壁を通って複数のポート１４０、１４２が延在している。また、環状張出部１３７が区壁の周りを一周し、円筒形部分から外方向に延在する。「Ｏ」リング１３８が、張出部１３７の上で上側円筒形部分１３２の周りに位置決めされ、「Ｏ」リング１３９が、張出部１３７の下で下側円筒形部分１３４の周りに位置決めされる。

流入洗浄流体の圧力が存在しないとき、スリーブ１２５は、ばね１４６によって、図３に示される位置に偏倚される。この位置ではスリーブ弁が開いており、したがって空気が排気開口１３０から壁ポート１４２を通ってスリーブ弁キャビティ１２６に流れることができる。図５に示されるように、第２のチャネル２０８内の洗浄流体圧力が所定のしきい値を超えると、スリーブ１２５は、ばね１４６の付勢力に反して上に摺動して支持スリーブ部材１２８内に入り、「Ｏ」リング１３８が支持スリーブ部材１２８の底縁部１４４に対して封止係合することによってスリーブ弁１２４を閉じ、それにより洗浄流体はスリーブ弁キャビティ１２６を通って便器に流れる。最後に、スリーブ弁１２４を、フロート弁など同等に機能する他のタイプの弁で置き換えることもできることに留意すべきである。

弁ブロック１７は、洗浄流体主流路２００（図５）および洗浄流体副流路３００（図３）を含む。主流路２００は、入口取付具２０から、トイレに通じる出口２１２（図８）に延在し、洗浄流体の大部分が洗浄弁を通ってトイレに流れる流路である。主流路２００は、入口取付具２０、第１のチャネル２０４、主チャンバ１１０、案内通路８３、第２のチャネル２０８、および第３のチャネル２１０（図８）によって画定される管路２１を通って流れ、第３のチャネル２１０は出口２１２まで通じている。

図５に示されるように、第１のチャネル２０４は、弁ブロック１７に形成され、入口取付具２０から主チャンバ１１０まで延在する。案内通路８３は、案内アーム８８および弁ブロック１７内のキャビティ１８によって画定され、案内部材８２の長さにわたって延在する。第２のチャネル２０８は、弁ブロック１７に形成され、案内通路８３の終端から真空破壊機出口アセンブリ１６まで延在する。第３のチャネル２１０は、弁ブロック１７に形成され、真空破壊機出口アセンブリ１６のスリーブ１２５の下側円筒形部分１３４を通って出口２１２（図８）まで延在する。

ここで図３を見ると、副流路３００は、パイロットチャネル３０２を通ってパイロットチャンバ１０８に通じる。パイロットチャネル３０２は、第１のチャネル２０４から分岐し、第１のチャネル２０４からダイヤフラムのパイロットチャネル穴８０を通ってパイロットチャンバ１０８までの細い流路を形成する。

動作時、入口排気アセンブリ１２のスリーブ弁２４は、はじめは図２に示される位置にある。通気口３０から入る周囲空気が、スリーブ弁２４を通って入口取付具２０の管路２１と流体連絡する。洗浄流体が最初に入口キャビティ１８に入るとき、区壁３６（図７）に対する流入洗浄流体の圧力により、スリーブ２５が上に摺動して支持スリーブ部材２８内に入り、それによりスリーブ弁２４を図３で見られる閉止位置に移動させる。「Ｏ」リング３８が支持スリーブ部材２８の底縁部４４に対して押圧され、周囲空気を受け入れないようにスリーブ弁キャビティ２６を封止して、洗浄流体でスリーブ弁キャビティ２６を満たすことができるようにする。

図３に見られるように、洗浄流体はまた第１のチャネル２０４を通って流れて主チャンバ１１０を充填し、かつ副流路３００内に流れてパイロットチャンバ１０８を充填する。使用者がトイレを水洗するまで、または使用中に洗浄弁が排水されるまで、洗浄弁はこの非活動状態に留まり、主チャンバおよびパイロットチャンバが実質的に充填され、スリーブ弁２４が閉じられている。

図４に示されるように、洗浄弁が非活動状態であるとき、電機子６０は、閉止位置でポペット部材９０の隆起した内側座部９４に係合する。ばね６２（図２）が、電機子を内側座部９４に対して付勢する。内側座部９４（図４）の寸法および形状は、電機子６０のための小さな封止面を提供し、それにより、封止面がポペット部材９０の表面全体である場合よりも印加される封止圧力が高くなり、封止が効率的になる。電機子６０が図４に示される閉止位置にあるとき、パイロットチャンバ１０８内の洗浄流体は、電機子により、ポペットチャネル９８を通って排出するのを阻止される。

パイロットチャンバ１０８内の洗浄流体は、ポペット部材９０に対して下への圧力を及ぼす。中央空隙領域９６は、主チャンバ１１０内の洗浄流体によって上への圧力が及ぼされる保持具１００の底面よりも大きな表面積になるように寸法設定される。中央空隙領域９６の面積のほうが大きいので、パイロットチャンバ１０８内の洗浄流体がポペットアセンブリ７０の上面に及ぼす下への力は、主チャンバ１１０内の洗浄流体がポペットアセンブリ７０の裏面に及ぼす上への力よりも大きい。この下への圧力は、ポペットアセンブリ７０を閉止位置に保つ助けとなり、したがって、封止リング１０４が弁ブロック１７に対して係合された状態でポペットアセンブリを閉じて保つために必要な電機子ばね６２（図２）による力が小さくなる。

使用者が水洗スイッチを作動するとき、信号がソレノイド５２に送られる（図６）。信号に応答してソレノイドが励磁され、電機子６０は引き上げられて、ばね６２の力を克服し、圧力管５４内で上に移動して、図６に示されるようにポペットチャネル９８への入口から離れる。パイロットチャンバ１０８内の洗浄流体は、ポペットチャネル９８を通って第２のチャネル２０８（図６）に排出し、それにより、ポペットアセンブリ７０の上面に及ぼされる流体圧力を低下させる。ここで、ポペットアセンブリ７０の裏面に洗浄流体が及ぼす力がポペットアセンブリ７０の上面に及ぼされる力よりも大きくなり、それにより、裏面に対する力が、ポペットアセンブリ７０を図５に示される開放位置まで上に移動させることができる。ポペットアセンブリ７０が上に移動するとき、封止リング１０４が弁ブロック１７から持ち上げられ、案内部材８２が上に移動され、それにより、第１のチャネル２０４および主チャンバ１１０からの洗浄流体が、案内通路８３内へ、第２のチャネル２０８に向かって流れる。そこから、洗浄流体が真空破壊機出口アセンブリ１６に流れる。

真空破壊機出口アセンブリ１６の区壁１３６に対して流入洗浄流体が及ぼす圧力が所定のしきい値を超えると、スリーブ１２５は、上に摺動して支持スリーブ部材１２８内に入り、「Ｏ」リング１３８が支持スリーブ部材１２８の底面１４４に対して封止係合することによってスリーブ弁１２４を閉じ、洗浄流体が第２のチャネル２０８からスリーブ弁キャビティ１２６および第３のチャネル２１０を通って出口２１２（図５および図８に示される）まで流れることができるようにし、出口２１２には、洗浄流体をトイレに送るために適切な配管が提供される。電機子６０が開いたままである限り、洗浄流体は主流路２００に沿って流れる。

図５で見ることができるように、電機子６０は、洗浄流体の主流路２００の外部に配設される。前述したように、典型的な従来の設計では、電機子が洗浄流体の主流路内に直接配設される。洗浄流体が通り、それと合わせて、使用中に電機子が排水されることにより、電機子および電機子を取り囲むハウジングの内面に表面鉱物堆積物蓄積が生成される。時間と共に、この蓄積は、最初は電機子の移動を遅らせ、最終的には電機子を開放位置または閉止位置で動けなくすることによって、電機子を誤動作させる。電機子が閉止位置で動けなくなった洗浄弁は、洗浄流体を廃物容器に提供せず、開放位置で動けなくなった電機子は、廃物容器の溢れをもたらす。主流路の外部に電機子を位置させることにより、電機子およびそのハウジングに有害な表面鉱物堆積物が生成する可能性が大幅に低減する。この設計は、弁の信頼性および寿命を高める。

平坦なエラストマーまたはゴムタイプのパッド６５を取り囲む金属円錐シェル６３を備える電機子ストップ６１が、圧力管５４の上に位置決めされる。金属円錐シェル６３は、同じ電流量で、シェルがない場合に生じるよりも強い磁力を電機子に対して生み出す。水洗信号が印加されたときにソレノイドが励磁されるとき、電機子は、開放位置に移動して、パッド６５に当接する。水洗信号がソレノイドによって受け取られなくなると、ソレノイドはもはや作動されず、電機子６０は、ばね６２の力によって助力されて下に摺動する。電機子ストップ６１においてゴムタイプのパッド６５を使用することでリバウンド効果が得られ、これは、電機子ストップ６１に存在する残留磁化により電機子が開放位置に留まらないことを保証する。

下に移動する電機子６０は、案内通路８３を通る洗浄流体の流れが減少されて洗浄流体が副流路３００に再び流れ始める点までポペットアセンブリ７０を下に押す。しかし、電機子６０がポペットチャネル９８への開口に被さっているので、洗浄流体がポペットチャネル９８に進入することはできない。この阻止により、洗浄流体は、パイロットチャンバ１０８内に蓄積し、パイロットチャンバ１０８内の洗浄流体による圧力がポペットアセンブリ７０の上面に及ぼされる。上面に対するこの圧力は蓄積していき、最終的には、この圧力がポペットアセンブリ７０に対して及ぼす下への力が、主チャンバ１１０内の洗浄流体がポペットアセンブリ７０の裏面に及ぼす上への力よりも大きくなる。この力の差が、ポペットアセンブリを図３に示される閉止位置までさらに下に移動させる助けとなり、封止リング１０４が弁ブロック１７に対して係合される。洗浄流体は、第２のチャネル２０８および真空破壊機出口アセンブリ１６に流れなくなる。

洗浄流体が真空破壊機出口アセンブリ１６に流れなくなると（図４）、洗浄流体圧力は、もはやスリーブ弁１２４を閉じておかず、「Ｏ」リング１３９が弁ブロック１７に係合して封止するまでスリーブ１２５が下に摺動する。出口２１２への洗浄流体の流れは遮断され、通気口１３０と出口２１２の間の空気の流体連絡がスリーブ弁１２４を通して再確立される。廃物容器流体が廃物容器ノズルまで上昇して真空破壊機出口アセンブリ１６内へ逆流するほど十分に厳しい阻止の場合には、廃物容器流体の逆流がスリーブ弁キャビティ１２６を満たすことがあるが、真空破壊機出口アセンブリ１６を通って洗浄弁に進入することはありえない。なぜなら、汚水がスリーブ１２５に及ぼす下への圧力が、スリーブ１２５を下げて、「Ｏ」リング１３９によって封止された状態に保ち、それにより、汚水が弁１０を通って飲用水または雑排水システム内に流れるのを妨げるからである。

洗浄流体は、アクチュエータが作動されるたびに（使用者による各水洗のたびに）弁１０から排出されるわけではなく、航空機が使用されるときに排出させることができる。弁の排水中、入口取付具２０への洗浄流体の流れが止められ、洗浄流体が弁１０から排出する。そのような排出中、電機子６０は閉じられる。

洗浄流体が弁１０から排出するとき、入口排気アセンブリ１２の区壁３６に対する圧力が減少され、スリーブ２５は図２に示される位置まで下へ摺動し、ここでスリーブ２５はばね４６によって支持される。通気口３０からの周囲空気は、スリーブ弁２４を通って入口取付具２０と流体連絡する。この排気は、洗浄流体が排出する一方で弁１０内に真空が発生するのを防止する。

本発明は、弁の内部で洗浄流体が凍結することによって引き起こされる損傷を防ぐ設計機能を含む。図９に示されるように、スリーブ弁２４が、膨張チャンバ２７とスリーブ弁キャビティ２６の間に取り付けられる。ばね４７が、スリーブ支持部材２８と膨張チャンバ２７の縁部２９の間に位置決めされる。水洗または排出前の非活動状態（図３）では、スリーブ弁２４は上方閉止位置に配設され、洗浄流体は、スリーブ弁キャビティ２６、第１のチャネル２０４、主チャンバ１１０、副流路３００、およびパイロットチャンバ１０８内に存在する。水性洗浄流体は、凍結した場合、膨張し、洗浄弁の内部キャビティに対して力を及ぼす。

図９は、膨張した洗浄流体の力がばね４７の力に反してスリーブ２５およびスリーブ支持部材２８を上に向けて膨張チャンバ２７内に押したときの洗浄弁１０を示す。スリーブ２５およびスリーブ支持部材２８のこの上への移動は、膨張チャンバの大きさを減少させ、それによりスリーブ弁キャビティ２６内で使用可能な体積を高めることによって、凍結した流体が必要とする膨張領域に対処する。上述した入口排気アセンブリ１２の機能は、洗浄弁１０内で凍結した洗浄流体によって引き起こされる損傷を実質的に防ぐ。

本明細書で引用した刊行物、特許出願、および特許を含めたすべての参照文献を参照により本明細書に援用し、その援用の程度は、各参照文献が、参照により援用されるものとして個別に具体的に示されており本明細書に完全に記載されているのと同程度である。

本発明を説明する文脈における（特に添付の特許請求の範囲の文脈における）単数不定冠詞、定冠詞、および同様の指示語の使用は、本明細書中に別段の指示がない限り、または文脈上明らかに矛盾しない限り、単数と複数の両方を含むと解釈すべきである。本明細書における値の範囲の記載は、本明細書中に別段の指示がない限り、その範囲内に入る一つ一つの値に個々に言及するための簡略的な表現法として意図されているにすぎず、一つ一つの値は、本明細書に個々に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本明細書で説明したすべての方法は、本明細書中に別段の指示がない限り、または文脈上明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で行うことができる。本明細書に提示するあらゆる例、または例示のための用語（例えば「など」）の使用は、本発明をより良く説明する意図のものにすぎず、別段の記載がない限り、本発明の範囲を限定しない。本明細書における用語は、特許請求されていない何らかの要素を本発明の実施に本質的なものとして示していると解釈すべきではない。

本発明者に分かっている本発明を実施するための最良の形態を含めて、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載されている。説明した実施形態は例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではないことを理解すべきである。

Claims (20)

1. 真空式廃物容器への洗浄流体の流れを制御するための洗浄弁であって、
   洗浄流体主流路と、
   前記洗浄流体主流路に交差するポペットアセンブリであって、前記洗浄流体主流路を通る洗浄流体の流れを可能にするためにポペットアセンブリを開放するのを補助するためのポペットチャネルを含むポペットアセンブリと、
   電機子が前記ポペットアセンブリに係合して、前記ポペットチャネルを通る洗浄流体の流れを阻止する非活動状態と、ソレノイド電機子が前記ポぺットアセンブリから係合解除されて、前記ポペットチャネルに入る前記洗浄流体が前記ポペットアセンブリを持ち上げることができるようにし、前記洗浄流体が前記洗浄流体主流路を通って流れて前記弁から出ることができるようにする活動状態との間で移動可能なソレノイド電機子を有するソレノイド式の流体制御デバイスと、を備え、
   前記電機子が、前記洗浄流体主流路の外部に常に位置される、洗浄弁。
2. 前記洗浄流体主流路から分岐し、前記ポペットチャネルに通じる洗浄流体副流路をさらに備える、請求項１に記載の洗浄弁。
3. 前記ポペットアセンブリが、ポペット部材および弾性ダイヤフラムをさらに備え、
   前記ポペット部材が前記ダイヤフラムのキャビティ内部に配設される、請求項１に記載の洗浄弁。
4. 前記ポペット部材が、非活動状態で前記電機子が係合する隆起した内側座部を有する、請求項３に記載の洗浄弁。
5. 前記流体制御デバイスが、前記電機子を取り囲む圧力管であって、上端部に位置決めされたばねを有する圧力管をさらに備え、前記流体制御デバイスが活動状態に移るときに、前記電機子が前記ばねの力に反して前記管内で摺動する、請求項１に記載の洗浄弁。
6. 真空式廃物容器への洗浄流体の流れを制御するための洗浄弁であって、
   排気アセンブリ、ソレノイド式の流体制御デバイス、および真空破壊機出口アセンブリを含む弁ブロックと、
   洗浄流体を、前記排気アセンブリに、前記排気アセンブリからソレノイド式の流体制御デバイスに、ソレノイド式の流体制御デバイスから真空破壊機出口アセンブリに、さらに前記真空破壊機出口アセンブリから前記廃物容器に送るためのブロック内のチャネルと
   を備える、洗浄弁。
7. 前記排気アセンブリと前記流体制御デバイスの間のチャネル内に位置決めされたスクリーンをさらに備える、請求項６に記載の洗浄弁。
8. 前記入口排気アセンブリが第１のスリーブ弁を含み、前記真空破壊機出口アセンブリが第２のスリーブ弁を含む、請求項６に記載の洗浄弁。
9. 前記第１のスリーブ弁が、第１のスリーブおよび第１のスリーブ支持部材を含み、前記第１のスリーブ支持部材が、前記第１のスリーブを摺動可能に受け入れ、前記第１の支持スリーブ部材が、前記洗浄弁の外部の大気と連絡する排気開口を有する、請求項８に記載の洗浄弁。
10. 前記第１のスリーブが、上側部分と、下側部分と、前記第１のスリーブの上側部分と下側部分の間の流体の流れを阻止するための区壁とを有する、請求項９に記載の洗浄弁。
11. 前記第１のスリーブの前記上側部分と前記下側部分がそれぞれ、前記壁を通って延在する開口を有する周壁を含む、請求項１０に記載の洗浄弁。
12. 前記第１のスリーブ弁が、前記洗浄弁が排水された後に開放状態に偏倚され、前記通気口から前記チャネルに周囲空気が流れることができるようにする、請求項９に記載の洗浄弁。
13. 前記第２のスリーブ弁が、第２のスリーブおよび第２のスリーブ支持部材を含み、前記第２のスリーブ支持部材が、前記第２のスリーブを摺動可能に受け入れ、前記第２の支持スリーブ部材が、前記洗浄弁の外部の大気と連絡する排気開口を有する、請求項９に記載の洗浄弁。
14. 真空式廃物容器への洗浄流体の流れを制御するための洗浄弁であって、
    洗浄流体を受け入れるための入口を備え、前記入口が、前記入口から入った空気を排気するための排気アセンブリに接続され、前記排気アセンブリが、膨張チャンバと第１のキャビティの間に取り付けられたスリーブ弁を含み、前記スリーブ弁が、前記第１のキャビティ内の洗浄流体が凍結して膨張するときに膨張チャンバ内に移動することによって前記第１のキャビティの体積を増加させるように適合され、さらに、
    前記弁から前記廃物容器に洗浄流体を供給するための出口と、
    前記入口と前記出口の間の流体連絡を選択的に確立するように適合された流体制御デバイスと、を備える、洗浄弁。
15. 前記スリーブ弁が閉止位置に移動して、前記第１のキャビティと前記洗浄弁の外部の大気の間での空気の流体連絡を遮断するときに、前記洗浄弁内の空気が逃げることができるように構成される、請求項１４に記載の洗浄弁。
16. 前記スリーブ弁が前記閉止位置にあることで、洗浄流体が前記第１のキャビティ内に蓄積することができるようになり、前記蓄積された洗浄流体の力が、前記スリーブ弁を閉止位置に保つ、請求項１４に記載の洗浄弁。
17. 前記入口と前記出口の間の洗浄流体主流路と、
    前記洗浄流体主流路から分岐し、前記流体制御デバイスに通じる洗浄流体副流路と、をさらに備え、
    前記流体制御デバイスが、非活動状態と活動状態の間で移動可能なソレノイド式の電機子を含み、前記電機子が非活動状態にあるときに、前記洗浄流体が前記洗浄流体主流路を通って流れるのを阻止され、前記電機子が活動状態にあるときに、前記洗浄流体が前記洗浄流体主流路を通って流れ、前記電機子が、前記洗浄流体主流路の外部に常に位置される、請求項１４に記載の洗浄弁。
18. 前記洗浄流体主流路に交差するポペットアセンブリをさらに備え、前記非活動状態の前記電機子が前記ポペットアセンブリに係合する、請求項１７に記載の洗浄弁。
19. 前記スリーブ弁の一部分を取り囲む膨張チャンバ内に配設されたばねをさらに備え、
    前記第１のキャビティ内の前記洗浄流体が凍結して膨張するときに、前記ばねが及ぼす力に反して前記スリーブ弁が移動する、請求項１４に記載の洗浄弁。
20. 前記スリーブ弁が、第１のスリーブおよび第１のスリーブ支持部材を備え、前記第１のスリーブ支持部材が、前記第１のスリーブを摺動可能に受け入れる、請求項１９に記載の洗浄弁。

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