JP2013217494A - パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】前漏れが少なく、作動が安定したリリーフ弁を提供する。
【解決手段】リリーフ弁１０４が、一次弁ポペットばね２１６によって密閉位置に付勢または偏倚される一次弁ポペット２０４と、このリリーフ弁１０４の弁区画２２２と連絡しているパイロット弁２２４とで構成されている。外部空間１０８の圧力がこのパイロット弁ばねに打ち勝つと、弁区画２２２内圧力が周囲圧力検知系路２４２を経て、外部空間１０８へ排出され、一次弁ポペット２０４が開弁され内部空間１０４からリリーフ弁出口２１０の系路が確保される。
【選択図】図２

Description

本開示は概して圧力リリーフ弁に関し、より詳細にはパイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁に関する。

圧力リリーフ弁は、構造物の圧力を調節または制御するために使用することがある。一般的には、圧力リリーフ弁は、ばねに接続されたポペットまたは他の構造物を含むことができる。ポペットは、弁、シリンダー、または圧力リリーフ弁用の弁本体を提供するために使用できる他の構造物の中に配置してもよい。ばねは、圧力リリーフ弁が開放状態になる圧力にほぼ合致する張力を有するように構成してもよい。例えば、ばねは、ポペットに１平方インチあたり約５ポンドの力を加えるように構成してもよい。タンクの圧力が１平方インチあたり５ポンドに近付く、または超えると、タンク内の圧力が圧力リリーフ弁のばねに打ち勝つことができ、圧力リリーフ弁を開放状態にし、こうすることでタンク内の圧力を緩和することができる。また、圧力リリーフ弁は、内圧の代わりに周囲圧力がばねに作用するように圧力リリーフ弁の構造を逆にすることによって負圧を調節するために使用してもよい。

いくつかの用途では、狭い範囲の動作圧力により、結果として極めて正確なばねの選択または張力印加、および／または圧力リリーフ弁の適切な動作を保証するための他の機構を必要とすることもあり得る。ばねやポペットなどの機械装置は正確でないことがあり、継時的に損耗することがあり、かつ／または他の場合には正確な張力を提供しないことがあり、または他の場合には最適に動作しないことがあるため、圧力リリーフ弁は、目標圧力よりも上または下の圧力で開放状態になることがあり、かつ／または目標圧力で弁が完全に開放状態になるまで徐々に開くことがある。例えば加圧燃料系または他の密閉容器の用途に正確な圧力が必要な場合、こうした圧力リリーフ弁は性能に悪影響を与えることもあれば、他の問題を引き起こすこともあり得る。

同様に、動作時に、タンクまたは他の調節もしくは制御される構造物の中の圧力は一定でも予測可能でもないことがある。例えば、燃料タンクの中の圧力は例えば漸次および／または滑らかに上昇しないことがある。むしろ、タンク内の圧力は目標圧力に近付いて圧力値またはその付近で周期的な振れを有することがあり、これが弁を部分的および／または完全に開放状態にさせることもあり得る。弁が解放され始める範囲への日常的な振れはいくらかの弁のフラッタリングまたは漏れを引き起こすことがある。

これらおよび他の考慮対象に関して、本願明細書に為される開示が提示される。

この概要は、詳細な説明で下記にさらに述べられる概念の選択を簡略化した形式で導入するために提供されることを認識されたい。この概要は特許請求される主題事項の範囲を限定することに使用されるように意図されるものではない。

本願明細書に開示される実施形態の一態様によると、パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁（「リリーフ弁」）が開示される。このリリーフ弁は第１の空間と第２の空間との間に流体の通路を設けるための弁区画を画定する弁本体を含んでもよい。このリリーフ弁は弁区画の中に配置された一次弁ポペット、および弁区画内に形成されたポペット軸穴環状部分をさらに含んでもよい。このポペット軸穴環状部分は弁区画と第１の空間との間の圧力の均衡を可能にするように構成されてもよい。このリリーフ弁はまた、弁区画の中に配置された一次弁ポペットばねを含んでもよい。この一次弁ポペットばねは流体の通路が遮断される封止位置に一次弁ポペットを偏倚させるように構成されてもよい。このリリーフ弁はまたパイロット弁を含んでもよく、このパイロット弁は弁区画の中への開口およびパイロット弁と外部空間との間の周囲圧力感知系路へのさらなる開口を有する。このリリーフ弁は第１の空間と第２の空間との間の圧力差を少なくとも部分的に緩和するように構成されてもよい。

本願明細書に開示される実施形態の別の態様によると、パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁を含む燃料タンクが開示される。このリリーフ弁は弁区画を画定する弁本体を含んでもよい。この弁区画は燃料タンクの内部空間と外部空間との間に流体の通路を設けるように構成されてもよい。このリリーフ弁はまた、弁区画の中に配置された一次弁ポペット、および一次弁ポペットに接続されたポペット軸を含んでもよい。ポペット軸の少なくとも一部はポペット軸穴環状部分を通過するように構成されてもよく、この環状部分は内部空間と弁区画との間を流体が流れることを可能にするように構成されてもよい。このリリーフ弁はまた、弁区画の中に配置された一次弁ポペットばねを含んでもよい。この一次弁ポペットばねは流体の通路が遮断される封止位置に一次弁ポペットを偏倚させるように構成されてもよい。このリリーフ弁はまたパイロット弁を含んでもよく、このパイロット弁は弁区画の中への開口およびパイロット弁と外部空間との間の周囲圧力感知系路へのさらなる開口を有する。このリリーフ弁は内部空間と外部空間との間の圧力差を少なくとも部分的に緩和するように構成されてもよい。

本願明細書に開示される実施形態のさらに別の態様によると、パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁を使用して構造物の圧力を調節するための方法が開示される。この方法はこの構造物に関連する動作圧力範囲を判定することを含んでもよい。この動作圧力範囲は正圧閾値と負圧閾値との間の圧力範囲を含んでもよい。この方法はまた、この動作圧力範囲に基づいてリリーフ弁のクラッキング圧力を判定することを含んでもよく、このクラッキング圧力を判定することは、クラッキング圧力を判定するためにコンピュータでクラッキング圧力判定モジュールを実行することを含む。この方法はまた、判定されたクラッキング圧力に少なくとも部分的に基づいてリリーフ弁を作製すること、およびこの構造物にリリーフ弁を備え付けることを含んでもよい。

本願明細書で検討される特徴、機能、および利点は本願明細書に開示される概念および技術の様々な実施形態において独立して達成されてもよく、またはさらに他の実施形態と組み合わされてもよく、さらなる詳細は下記の説明および図面を参照すると理解されることが可能である。

本願明細書に開示される様々な実施形態について例証の動作環境を図解するシステム図である。 例証の実施形態による、パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁の態様を示す線図である。 例証の実施形態による、パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁の追加的態様を示す線図である。 例証の実施形態による、パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁の追加的態様を示す線図である。 パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁の追加的実施形態を示す線図である。 パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁の追加的実施形態を示す線図である。 例証の実施形態による、パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁を使用して圧力を制御するための方法の追加的態様を示すフロー図である。 本願明細書に提示された実施形態の態様を実施することができるコンピュータシステムのための例証のコンピュータハードウェアおよびソフトウェアアーキテクチャを図解するコンピュータアーキテクチャの図である。

下記の詳細な説明はパイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁（「リリーフ弁」）を対象とする。本願明細書に開示される様々な実施形態によると、このパイロット弁は正圧を緩和するために使用されて負圧のシナリオでは非活動的であってもよい。場合によっては、このパイロット弁は逆にされてもよく、負圧を緩和するために使用されて正圧のシナリオでは非活動的であってもよい。パイロット弁が正圧および負圧の緩和のシナリオで使用され得る実施形態が企図されるが、例証される実施形態は正圧のシナリオのみを緩和するために使用され負圧の緩和のシナリオに非活動的であるパイロット弁を示す。したがって、「パイロット弁で制御される」という表現は本願明細書では概してリリーフ弁に関して使用され、負圧または正圧に関しない。

このリリーフ弁は穴、通気口、開口などのようなこれらを経由して内部空間と外部空間との間の圧力が流動し、移行し、かつ／または釣り合うことを可能にされる１つまたは複数の圧力流路を有する弁本体を含む。いくつかの実施形態では、この弁本体はまた、一次弁ポペットのポペット軸に通路を提供すると同時に弁区画と内部空間との間に流路を提供するポペット軸穴環状部分も含む。様々な実装形態において、このリリーフ弁は弁本体の中に配置されてポペット軸に取り付けられた一次弁ポペットを含む。一次弁ポペットばねが弁本体および／または弁区画の中に配置される。この一次弁ポペットばねは一次弁ポペットを密閉位置に付勢して内部空間と外部空間との間の弁封止材を作り出すように構成されてもよい。

本願明細書に開示される概念および技術の様々な実施形態によると、このリリーフ弁はパイロット弁をさらに含む。このパイロット弁はパイロット弁本体、パイロット弁封止材、パイロット一次弁ポペット、およびパイロット一次弁ポペットを密閉位置に付勢するためのパイロット弁ばねを含む。開放状態のとき、このパイロット弁はパイロット弁本体と外部空間との間の周囲圧力感知系路として弁区画と外部空間との間に流路を作り出すことができる。

動作時では、タンク内に正圧が生じるとタンクの圧力が弁区画に生じ、ポペットばねによって発生する圧力を補充して一次弁ポペットを密閉位置に押しやる。パイロット弁は内部空間に曝されてもよく、一次弁ポペットの所望の開放圧力に近い、または同一、または無関係であってもよい特定の圧力で開くように構成されてもよい。内部空間が指定の圧力に達するとパイロット弁が開くことが可能になり、弁区画からの圧力は周囲圧力感知系路を介して外部空間へと逃がされることができる。圧力差が緩和された後、パイロット弁および／または一次弁ポペットは元に戻る、または閉じることができる。したがって、リリーフ弁は様々な実施形態において自動リセット型であってもよい。

弁区画の通気により、内部空間の圧力は一次弁ポペットばねに打ち勝つことが可能になる。特に、この内部空間は一次弁ポペットの少なくとも一部の周囲の領域を含んでもよく、こうすることで、弁区画の圧力が緩和されると一次弁ポペットを開放状態へと付勢することができる。こうして、一次弁ポペットの開放は弁区画の圧力を制御するためのパイロット弁を含むことによって正確に制御されることが可能になる。

同様に、このリリーフ弁は負圧のシナリオを制御するために使用されることが可能である。特に、外部空間における圧力が内部空間の圧力を超えると、一次弁ポペットに対する力が外部空間によって作り出されることができる。周囲の圧力が一次弁ポペットばねに打ち勝つ圧力に達すると、一次弁ポペットは開放状態に付勢されることが可能であり、内部空間の圧力と外部空間の圧力との間の差が下げられることができる。圧力差が部分的または完全に緩和された後、リリーフ弁の設計時に構成された通りに、一次弁ポペットは元に戻る、または閉じることができる。したがって、リリーフ弁は様々な実施形態において自動リセット型であってもよい。したがって、本願明細書に開示されるリリーフ弁の様々な実施形態はタンクに関連する正圧および負圧のシナリオを制御してもよい。これらおよびその他の利点および特徴は下記の様々な実施形態の説明から明らかになると考えられる。

下記の詳細な説明では、本願明細書の一部を形成して特定の実施形態または実施例を例証として示す添付の図面が参照される。これらの図面を参照すると、類似した番号はいくつかの図全体を通じて類似した要素を表す。

ここで図１を参照すると、本願明細書に開示される概念および技術の様々な実施形態について例証の動作環境１００が図解される。動作環境１００はタンク、空間、または他の構造物（これ以降は「タンク」と称される）１０２を含む。様々な実施形態によると、タンク１０２は燃料タンク、水タンク、空気などの他の流体のための気体タンク、化学品貯蔵タンク、部屋、乗り物環境、または圧縮性および／または非圧縮性の液体、気体、または他の流体および／または他の物質を収容するために使用され得る他の構造物を含む。したがって、本願明細書は「タンク」を参照するが、本願明細書に開示される概念および技術が様々な構造物または空間で具現され得ることは理解されるべきである。したがって、図解および記述される実施形態は本願明細書に開示される概念および技術の例証であると理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

１つの予測される実施形態では、タンク１０２の機能は飛行機、自動車などの乗り物の燃料タンク、または他の乗り物の燃料タンクによって提供される。しかしながら、この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。したがって、本願明細書に開示される概念および技術が据え置き型および／または輸送型もしくは移動型のタンクまたは圧力容器に適用できることは理解されるべきである。特に、タンク１０２の機能は気体、液体、化学品、紛体、および／または他の物質などの流体を保持または貯蔵するための様々なタイプの入れ物または他の構造物によって提供される。本願明細書に開示される概念および技術の様々な態様を述べる目的で、タンク１０２は本願明細書では燃料を貯蔵するように述べられる。タンク１０２の様々な他の実施形態を考えると、この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

タンク１０２はパイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁（これ以降は「リリーフ弁」と称される）１０４を含んでもよく、またはこれに接続されてもよい。リリーフ弁１０４は第１の環境または空間（これ以降は「内部空間」と称される）１０６と外部空間（これ以降は「外部空間」と称される）１０８との間の圧力差を調節するために使用されることができる。いくつかの実装形態では、内部空間１０６は燃料タンクまたは他の構造物のタンク環境を含む。他の実施形態では、内部空間１０６は第１のタンク、構造物、または空間を含み、外部空間１０８は第２のタンク、構造物、または空間を含む。いくつかの例証の実施形態では、外部空間１０８はタンク１０２が屋外に置かれていれば屋外領域；タンク１０２が地下に置かれていれば地面環境；タンク１０２が乗り物の中に置かれていれば乗り物環境；および／または他の環境を含む。１つの予測される実施形態によると、タンク１０２は飛行機または他の乗り物のシャシーまたは本体の中に置かれ、したがって外部空間１０８は乗り物内の環境を含んでもよい。この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

図１に示されるように、内部空間１０６は加圧されてもよく、かつ／または他の場合にはタンク圧力Ｐ_Ｔで動作するように構成されてもよい。様々な実施形態によると、タンク圧力Ｐ_Ｔは下記でさらに詳しく説明されるようにリリーフ弁１０４によって調節されることができる。同様に、外部空間１０８は周囲圧力Ｐ_Ａを有してもよい。本願明細書に開示される概念および技術の様々な実施形態によると、リリーフ弁１０４は内部空間１０６と外部空間１０８との間の圧力差、すなわち周囲圧力Ｐ_Ａとタンクの圧力Ｐ_Ｔとの間の圧力差を調節または制御するように構成されてもよい。

特に、リリーフ弁１０４の様々な実施形態は、タンクの圧力Ｐ_Ｔが規定の正圧閾値を超えると内部空間１０６の正圧を緩和することによって内部空間１０６と外部空間１０８との間の圧力差を制御するように構成されてもよい。いくつかの他の実施形態では、リリーフ弁１０４はタンクの圧力Ｐ_Ｔが規定の負圧閾値より下に下がると内部空間１０６の負圧を緩和することによって内部空間１０６と外部空間１０８との間の圧力差を制御するように構成されてもよい。したがって、リリーフ弁１０４は規定の正圧閾値またはこれを超えると、および／または規定の負圧閾値またはこれを超えると開くように構成されてもよい。内部空間１０６の圧力を制御するためのリリーフ弁１０４の様々な態様およびリリーフ弁１０４の動作は図２〜７を参照しながら下記でさらに詳しく図解および記述される。

ここで図２に対象を変えて、リリーフ弁１０４の追加的な態様が詳しく述べられる。特に、図２は１つの例証の実施形態によるリリーフ弁１０４を示す線図である。リリーフ弁１０４の様々な態様はリリーフ弁１０４の特定の実装形態のために調整されることが可能であるので、例示された構造は１つの実施形態の例証として理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

図１を参照して上記で説明したように、リリーフ弁１０４はタンク１０２または他の構造物のタンクの境界線２００またはその内側に設置されてもよい。図２に例示された実施形態を含むいくつかの実施形態では、弁本体２０２はタンク１０２または別の空間、領域、場所、または構造物の内側に設置されてもよい。いくつかの実施形態では、弁本体２０２の少なくとも一部はタンクの境界線２００によって画定されてもよく、および／または境界線と一致してもよい。さらに、図１〜２に例示されるように、リリーフ弁１０４の少なくとも一部はタンク１０２の中に置かれてもよい。これらの実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

弁１０４は一次弁ポペット２０４を含んでもよい。一次弁ポペット２０４またはこれの一部はリリーフ弁１０４の中に配置された弁封止材２０６と係合するように構成されてもよい。こうして、一次弁ポペット２０４は内部空間１０６を封止するため、および／または内部空間１０６を外部空間１０８から隔離するために弁封止材２０６と協同してもよい。例示された実施形態では、弁封止材２０６は環状のＯリングまたは類似した構造物として図解される。この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。特に、弁封止材２０６の機能は１つまたは複数のダイヤフラム、ベラフラム、シェブロンシール、ｔ−シール、クアドシール、ガスケット、その他の構造物、これらの組み合わせなどによって提供されてもよい。

弁本体２０２はまた、一次弁ポペット２０４によって封止されることが可能な主たるリリーフ弁出口２１０を介して内部空間１０６と外部空間１０８との間の圧力の移行、流動、および／または釣り合いを可能にするための１つまたは複数の流路２０８を含んでもよい。様々な実施形態によると、流路２０８の機能は内部空間と外部空間１０８との間を流体が経由して流れることができる穴、通気口、または他の開口によって提供されてもよい。他のタイプの流路２０８が可能であり、かつ予測されるので、これらの実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

一次弁ポペット２０４がポペット封止材２１２を含むこともできる。ポペット封止材２１２は、タンクの圧力Ｐ_Ｔが流路２０８を介して一次弁ポペット２０４に作用すること、および弁封止材２０６とポペット封止材２１２との間の一次弁ポペット２０４の領域に隔離されることを可能にするように配置されてもよい。この隔離される領域は一次弁ポペット２０４の少なくとも一部分２１４を含んでもよい。図２に見られるように、この部分２１４に作用する力は一次弁ポペットばね２１６に対して直接働くことができるが、これは下記でさらに詳しく述べられる。

一般的に理解されるように、圧力は全方向に作用する。したがって、一次弁ポペット２０４の少なくとも部分２１４はタンクの圧力Ｐ_Ｔに曝されることができる。したがって、タンクの圧力Ｐ_Ｔが一次弁ポペット２０４について規定された閾値圧力であって一次弁ポペットばね２１６の張力によって規定され、かつ／または調和させられてもよい圧力を超えると、一次弁ポペット２０４はタンクの圧力Ｐ_Ｔによって開放状態に付勢されることができ、こうすることで一次弁ポペット２０４を開く。一次弁ポペットばね２１６の張力および／または他の設計の考慮対象に応じて、弁封止材２０６の位置は一次弁ポペット２０４をタンクの圧力Ｐ_Ｔに多かれ少なかれ曝すように調整されてもよい。したがって、弁ポペット２０４の少なくとも一部が内部空間に露出されるように、およびタンクの圧力Ｐ_Ｔが一次弁ポペットばね２１６に対して作用することができるように弁封止材２０６が配置されてもよい。

さらに、上記で説明したように、通常のリリーフ弁は様々な理由で特定される圧力の辺り、または近くの値で開きかつ／または閉じることができる。したがって、通常のリリーフ弁は特定の圧力で開動作または閉動作を提供し損なうこともあり得る。しかしながら、本願明細書に開示されるリリーフ弁１０４の様々な実施形態は所望の動作範囲に実質的に等しい値の近くで開き、かつ／または閉じるように構成される。この機能を提供するために、リリーフ弁１０４はポペット軸穴環状部分２１８または別の開口を含んでもよい。ポペット軸穴環状部分２１８は、必須ではないが、一次弁ポペット２０４に接続され、取り付けられ、および／または一部として形成されるポペット軸２２０の移動のための通路を提供するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ポペット軸２２０は弁本体２０２の中に含まれるように構成されてポペット軸穴環状部分２１８は省略されてもよく、または穴もしくは他の開口で置き換えられてもよい。ポペット軸穴環状部分２１８を省略するリリーフ弁１０４のいくつかの実施形態は下記で図５Ａおよび５Ｂを参照しながら図解および説明される。

ポペット軸穴環状部分２１８は内部空間１０６と弁区画２２２との間で圧力の通過、移行、移動、および／または釣り合いを可能にするように構成されてもよく、この弁区画２２２は一次弁ポペット２０４と弁本体２０２との間の大気空間を含んで少なくとも部分的にタンクの境界線２００によって画定されてもよい。ポペット軸穴環状部分２１８は弁区画２２２の中へのタンク圧力Ｐ_Ｔの移行のための通路を提供するように構成されてもよい。したがって、一次弁ポペット２０４は一次弁ポペット２０４の最上部から、すなわち弁区画２２２の中から、ならびに部分２１４に示されるような一次弁ポペット２０４の底部からのタンク圧力Ｐ_Ｔを受けることができる。したがって、下記でさらに詳しく説明されるが、タンク圧力Ｐ_Ｔが増大して指定のタンク圧力Ｐ_Ｔが達成されるまでの増大する力によって一次弁ポペット２０４が定位置に保持され得るようにリリーフ弁１０４の実施形態が構成されることは理解され得る。

リリーフ弁１０４がパイロット弁２２４を含むこともやはり可能である。パイロット弁２２４はパイロット弁本体２２８の中に設置されたパイロット弁ポペット（「パイロットポペット」）２２６を含んでもよい。パイロット弁ポペット封止材２３０がパイロットポペット２２６とパイロット弁本体２２８との間に配置されてもよい。パイロット弁ポペット封止材２３０の機能は図解されるようなＯリングなどの環状の封止材によって、または弁封止材２０６および／またはポペット封止材２１２に関連して上記で検討されたような様々な他の構造物によって提供されてもよい。この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

パイロットポペット２２６はパイロット弁封止材２３２を含んでもよい。パイロット弁封止材２３２はパイロット弁ばね２３４によって密閉位置に付勢されてもよい。パイロット弁ばね２３４は、パイロットポペット２２６を閉じることによって指定の圧力がパイロット弁２２４の露出端部２３６で経験されるまでパイロット弁封止材２３２を密閉位置に引き付けることによって、指定の圧力でパイロット弁２２４を開くように構成されてもよい。パイロット弁封止材２３２が閉じられると、弁区画２２２とパイロット弁２２４の内部との間の通路または流路（「パイロット弁流路」）２３８がパイロット弁封止材２３２によって遮断されることが可能である。図２に示された例証の実施形態から、パイロット弁２２４の露出端部２３６が内部空間１０６に露出されてもよいことは認識されることができる。したがって、パイロット弁２２４は指定の圧力が内部空間１０６で到達されると開くように構成されてもよい。

例証の実施形態では、パイロット弁本体２２８は開口、通路、または流路（「パイロット弁通気開口」）２４０に接続されても、嵌合されても、および／または含んでもよく、これはパイロット弁本体２２８から周囲圧力感知系路２４２への通気を提供する。周囲圧力感知系路２４２はパイロット弁２２４が（図３に示されるように）開位置にあるときに弁区画２２２と外部空間１０８との間に出口を提供することができる。したがって、タンク圧力Ｐ_Ｔが増大するにつれて、一次弁ポペット２０４は図２に示されるような封止位置に一層強く押されることができる。

加えて図３および４を参照しながら、正圧および負圧のシナリオにおけるリリーフ弁の動作が詳しく述べられる。正圧のシナリオ、すなわち周囲圧力Ｐ_Ａが実質的に一定に留まる、または内部空間１０６の中よりも低速で増大する間に内部空間１０６内のタンク圧力Ｐ_Ｔが増大するとき、弁区画２２２の中の圧力は増大することができる。同様に、パイロット弁２２４の露出端部２３６がタンク圧力Ｐ_Ｔに曝されるので、パイロットポペット２２６に対して作用する圧力は増大することができる。タンク圧力Ｐ_Ｔがパイロット弁２２４のクラッキング圧力に等価である指定の力に到達すると、パイロット弁２２４は開位置に押され、こうすることでパイロット弁流路２３８を開くことができる。いくつかの実施形態では、これは弁区画２２２への圧力の移行がパイロットポペット２２６の露出端部２３６に加わる力の増大速度より遅い速度で起こることができるようにポペット軸穴環状部分２１８の寸法を決めることによって生じる、または達成されることができる。この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

パイロット弁２２４が開くと、弁区画２２２の中の圧力はパイロット弁流路２３８を通り、パイロット弁本体２２８に入り、パイロット弁通気口２４０を通り、周囲圧力感知系路２４２を通り、外部空間１０８へ出て行くことができる。これが起こると、部分２１４で一次弁ポペット２０４に加えられるタンク圧力Ｐ_Ｔが一次弁ポペットばね２１６によって加えられる力に打ち勝ち、それゆえに一次弁ポペット２０４は開位置に付勢される。一次弁ポペット２０４が開位置に移動すると、内部空間１０６の中の圧力は流路２０８を通って移動することによって外部空間１０８に急速に通気すること、または外部空間１０８と釣り合うことができる。上記に述べたような流路２０８を通る内部空間１０６の通気は図３に図解される。したがって、リリーフ弁１０４は内部空間１０６と外部空間１０８との間の正圧の差、すなわちタンク圧力Ｐ_Ｔが規定の閾値を超えて外部空間に通気されるシナリオを調節するために使用されることができる。

リリーフ弁１０４は負圧のシナリオ、すなわち周囲圧力Ｐ_Ａがタンク圧力Ｐ_Ｔおよび／またはリリーフ弁１０４について規定の負圧閾値を超えるシナリオにおいて内部空間１０６と外部空間１０８との間の圧力を均等にする、さもなければ調節または制御するために使用されることもやはり可能である。負圧のシナリオにおけるリリーフ弁１０４の動作は図４に図解される。

図４に示されるように、周囲圧力Ｐ_Ａが一次弁ポペットばね２１６のクラッキング圧力に近付くと周囲圧力Ｐ_Ａは一次弁ポペット２０４を強制的に開き、外部空間１０８からの加圧流体の進入を可能にすることができる。したがって、リリーフ弁１０４は双方向の動作を提供することができる。言い換えると、リリーフ弁１０４は内部空間１０６の中の正圧および／または内部空間１０６の負圧の調節、またはこれらからの防護を提供することができる。

一時的に図５Ａおよび５Ｂに対象を変えると、いくつかの追加的な例証の実施形態によるリリーフ弁１０４の追加的な態様が例示される。特に、図５Ａおよび５Ｂはリリーフ弁１０４の２つの他の予測される実施形態を図解している。これらの実施形態では、図２〜４に示されたポペット軸穴環状部分２１８は図２を参照して上記で述べられたように省略されることが可能である。図解されたリリーフ弁１０４は弁区画２２２へのタンク圧力Ｐ_Ｔの流動を可能にするための穴５００を含んでもよい。図５Ｂに示されるように、ポペット封止材２１２は所望であればダイヤフラム５０２で置き換えられてもよい。図２を参照して上記で説明したように、ダイヤフラム５０２は補足されてもよく、または追加もしくは代替の構造物と交換されてもよい。これらの実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

ここで図６に対象を変えると、リリーフ弁１０４を使用して構造物の圧力を制御するための方法６００の態様が、例証の実施形態に従って詳しく述べられる。本願明細書に開示された方法の操作がいずれかの特定の順序で提示されることが必須ではないこと、および代替の（複数の）順序での操作のいくつかまたは全部の実行が可能であって予測されることは理解されるべきである。記述および例証を容易にするために操作は実演の順序で提示されている。操作は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく追加、省略、および／または同時実行されることが可能である。

例証の方法が何時終わることもあり得ること、およびこれらそれぞれの全部で実行される必要が無いこともやはり理解されるべきである。これらの方法のいくつかまたは全部の操作および／または実質的に同等の操作が、本願明細書に規定されるように、コンピュータの記憶媒体に含まれるコンピュータで読み取り可能な命令の実行を介してコンピュータによって遂行されることも可能である。本願明細書の説明および特許請求の範囲で使用されるとき、「コンピュータで読み取り可能な命令」という用語、およびその変形はルーチン、アプリケーション、アプリケーションモジュール、プログラムモジュール、プログラム、構成要素、データ構造、アルゴリズムなどを包含するように広義に使用される。コンピュータで読み取り可能な命令は単一プロセッサまたはマルチプロセッサシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータデバイス、マイクロプロセッサに基づくプログラム可能な大衆消費電子製品、これらの組み合わせなどを含む様々なシステム構成で実施されることが可能である。

したがって、本願明細書に述べられる論理操作のうちの１つまたは複数が（１）コンピュータで実施される作業またはコンピュータシステム上で動作するプログラムモジュールのシーケンスとして、および／または（２）コンピュータシステムの中の相互接続型機械論理回路または回路モジュールとして実施され得ることは認識されるべきである。この実施はコンピュータシステムの性能および他の必要条件によって決まる選択事項である。したがって、本願明細書に述べられる論理操作のうちの１つまたは複数がソフトウェア、ファームウェア、専用ディジタル論理、および／またはこれらのいずれかの組み合わせで実施されてもよい。

方法６００は操作６０２で始まり、ここでリリーフ弁１０４のクラッキング圧力が判定される。図６に示されていないが、方法６００および／または他の手順もしくは方法が、圧力の制御または調節が必要とされるまたは望まれる構造物を識別することを含んでもよいことは理解されるべきである。制御される構造物を識別することにおいて、望ましい圧力動作範囲が識別され、かつ／またはさらに規定されてもよい。こうして、操作６０２はリリーフ弁１０４について正圧閾値および／または負圧閾値を識別することを含んでもよい。

１つの予測される例では、燃料タンクの圧力がリリーフ弁１０４によって制御される。したがって、操作６０２はこの燃料タンクにとって安全な、最適な、および／またはそれ以外では望ましい圧力動作範囲を判定することを含んでもよい。上述したように、この圧力動作範囲は正圧閾値および／または負圧閾値を含んでもよい。この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

操作６０２において、リリーフ弁１０４のクラッキング圧力は判定された正圧および／または負圧閾値に基づいて判定されてもよい。いくつかの実施形態では、リリーフ弁１０４のクラッキング圧力は、負圧および／または正圧閾値に基づいてリリーフ弁のクラッキング圧力を判定するためのコンピュータで実行可能な命令の実行によって、コンピュータにより判定される。本願明細書に述べられるクラッキング圧力を判定するために、様々なアルゴリズム、公式、および／または他の分析操作がコンピュータによって実行されてもよい。さらに、このコンピュータはリリーフ弁１０４および／またはその部品を形成するために使用される材料を判定するように構成されてもよい。例えば、このコンピュータは数ある部品のなかで様々なばね、封止材、および／またはポペットに使用される材料、ならびに長さ、高さ、幅、厚さなどのような寸法を判定するように構成されてもよい。さらに、このコンピュータは封止材の配置および／またはタンクの圧力に曝されるポペットの領域の大きさ、ポペット軸穴環状部分２１８および／または穴５００の直径などを判定してもよい。このコンピュータは実質的にリリーフ弁１０４の設計の態様すべてを判定するように構成されることが可能であるので、これらの実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

操作６０２から、本方法６００は操作６０４に進み、ここでリリーフ弁１０４が作製されてもよい。特に、必須ではないがタンクの境界線２００によって少なくとも部分的に画定されてもよい弁本体２０２が形成されてもよい。一次弁ポペットばね２１６と一次弁ポペット２０４が弁本体２０２または弁区画２２２の中に挿入されてもよい。一次弁ポペットばね２１６および／または一次弁ポペット２０４は弁封止材２０６および／またはポペット封止材２１２を備えて挿入されてもよい。上記で説明したように、一次弁ポペットばね２１６を形成するために使用される材料、ならびに一次弁ポペットばね２１６の重量、直径、長さ、張力、および／または他の態様は数ある動作特性のなかでリリーフ弁１０４の望ましいクラッキング圧力に基づいて判定されてもよい。さらに、弁封止材２０６の位置もやはりリリーフ弁１０４の望ましいクラッキング圧力に基づいて判定されてもよい。さらに、部分２１４の面積が判定されてもよく、弁封止材２０６の配置は数ある考慮対象のなかで部分２１４の望ましい面積に少なくとも部分的に基づいてもよい。この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。

操作６０４はさらに、リリーフ弁１０４の弁区画２２２に接続された、および／または連絡したパイロット弁２２４を形成することを含んでもよい。パイロットポペット２２６、パイロット弁ばね２３４、およびパイロット弁ポペット封止材２３０がパイロット弁２２４のパイロット弁本体２２８の中に挿入されてもよい。周囲圧力感知系路２４２が外部空間１０８およびパイロット弁２２４の内部と連絡して形成または配置されてもよい。

操作６０４から、本方法６００は操作６０６に進み、ここでこの構造物はリリーフ弁１０４を備える。様々な実施形態によると、リリーフ弁１０４はこの構造物、例えばタンク１０２の中に配置される。この実施形態が例証であることは理解されるべきであり、何らかの方式で限定するものであると解釈されるべきではない。操作６０６から、本方法６００は操作６０８に進む。本方法６００は操作６０８で終わる。

図７は一実施形態による、リリーフ弁１０４のクラッキング圧力を判定するためのソフトウェア要素を実行することができるコンピュータの例証のコンピュータアーキテクチャ７００を示す。このコンピュータは単一のコンピュータ装置で、または１つまたは複数の処理装置、記憶装置、および／または他のコンピュータ装置の組み合わせで具現されてもよい。コンピュータアーキテクチャ７００は１つまたは複数の中央処理装置７０２（「ＣＰＵ」）、ランダムアクセスメモリ７０６（「ＲＡＭ」）とリードオンリーメモリ７０８（「ＲＯＭ」）を含むシステムメモリ７０４、および記憶装置をＣＰＵ７０２に連結するシステムバス７１０を含む。

ＣＰＵ７０２はコンピュータアーキテクチャ７００の動作に必要な算術演算および論理演算を実行する標準のプログラム可能なプロセッサであってもよい。ＣＰＵ７０２は１つの個別の物理状態から次の状態へと、これらの状態間を区別して変化させるスイッチング素子の操作を通じて遷移することによって必要な演算を実行することができる。スイッチング素子は概して、２つの２進状態のうちの１つを維持するフリップフロップなどの電子回路および１つまたは複数の他のスイッチング素子の状態の論理組み合わせに基づいて出力状態を供給する論理ゲートなどの電子回路を含んでもよい。これらの基本的スイッチング素子が組み合わされることにより、レジスタ、加算器−減算器、論理演算装置、浮動小数点演算ユニットなどを含むさらに複雑な論理回路を作り出すことができる。

コンピュータアーキテクチャ７００は大容量記憶装置７１２もやはり含む。大容量記憶装置７１２は、バス７１０へさらに接続された大容量記憶制御装置（図示せず）を通じてＣＰＵ７０２に接続されてもよい。大容量記憶装置７１２およびこれに付随するコンピュータで読出し可能な媒体はコンピュータアーキテクチャ７００のための不揮発性記憶を提供する。大容量記憶装置７１２はオペレーティングシステム７１４、リリーフ弁１０４のクラッキング圧力を判定するためのクラッキング圧力判定モジュール７１６、および／または他のプログラムもしくはモジュールを格納してもよい。大容量記憶装置７１２はまた、圧力表、材料情報などといった様々なデータを格納してもよい。

コンピュータアーキテクチャ７００は格納される情報を反映するように大容量記憶装置の物理状態を変換することによって大容量記憶装置７１２上にプログラムおよびデータを格納してもよい。物理状態の特定の変換は本開示と異なる実施で様々な因子によって決まる。そのような因子の実例は、限定しないが、大容量記憶装置が一次または二次記憶装置などと特徴付けられるかどうかにかかわらず、大容量記憶装置７１２を具体化するために使用される技術を含んでもよい。例えば、コンピュータアーキテクチャ７００は、磁気ディスク駆動装置の中の特定の場所の磁気特性、光学記憶装置内の特定の場所の反射もしくは屈折特性、またはソリッドステート記憶装置内の特定のキャパシタ、トランジスタ、または他の個別部品の電気特性を変えるように記憶制御装置を通じて命令を出すことによって大容量記憶装置７１２に情報を格納してもよい。この説明の範囲および精神から逸脱することなく他の物理的媒体の変換も可能であり、前述の実例はこの説明を容易にするためにのみ提供されている。コンピュータアーキテクチャ７００はさらに、大容量記憶装置の中の１つまたは複数の特定の場所の物理状態もしくは特性を検出することによって大容量記憶装置７１２から情報を読出してもよい。

本願明細書に含まれるコンピュータで読出し可能な媒体の説明はハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭドライブなどの大容量記憶装置に関するが、コンピュータで読出し可能な媒体がコンピュータアーキテクチャ７００によってアクセスされ得るいずれの利用可能なコンピュータ記憶媒体であってもよいことは当業者によって認識されるはずである。限定ではないが実例を挙げると、コンピュータで読出し可能な媒体はコンピュータで読出し可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報の格納のためのいずれかの方法または技術で実施される揮発性および不揮発性、取外し可能および取外し不可能の媒体を含んでもよい。例えば、コンピュータで読出し可能な媒体は、限定しないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他のソリッドステートメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ディジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）、ＨＤ−ＤＶＤ、ＢＬＵ−ＲＡＹ、または他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、または所望の情報を格納するために使用されることが可能であってコンピュータアーキテクチャ７００によってアクセス可能ないずれかの他の媒体を含む。本願明細書および特許請求の範囲に使用されるとき、「コンピュータ記憶媒体」という語句は伝播波動または信号などの一過性のコンピュータ媒体を本質的に含まない。

様々な実施形態によると、コンピュータアーキテクチャ７００は他のシステムまたは装置への論理接続を使用してネットワーク環境で動作してもよく、ネットワーク７１８などのネットワークを通じてアクセスされてもよい。コンピュータアーキテクチャ７００はバス７１０に接続されたネットワークインタフェースユニット７２０を通じてネットワーク７１８に接続してもよい。他のタイプのネットワークおよび遠隔のコンピュータシステムに接続するためにネットワークインタフェースユニット７２０がやはり利用され得ることは認識されるはずである。コンピュータアーキテクチャ７００はまた、入力を受信して様々なシステムおよびディスプレイなどの装置に出力を供給するための入出力制御装置７２２を含んでもよい。入出力制御装置７２２はコンピュータまたは他のシステムもしくは装置に付随するキーボード、マウス、電子スタイラス、またはタッチスクリーンを含む他の装置からさらに入力を受信してもよい。同様に、入出力制御装置７２２は他のディスプレイ、プリンタ、または他のタイプの出力装置に出力を供給してもよい。

以上に基づいて、パイロット弁で制御される正負圧リリーフ弁について概念および技術が本願明細書に提供されることは認識されるはずである。本願明細書に提示された主題事項は構造的特徴および方法論的行為に特有の言語で述べられてきたが、添付の特許請求の範囲に規定される本発明が本願明細書に述べられた特定の特徴または行為に必ずしも限定されないことは理解されるべきである。むしろ、これら特定の特徴および行為は特許請求の範囲を具体化する実例の形式として開示されている。

上記に述べられた主題事項は例証として提供されるに過ぎず、限定として解釈されるべきではない。実例の実施形態および例示されて述べられた用途に従うことなく、かつ下記の特許請求の範囲に述べられる本発明の真の精神と範囲から逸脱することなく様々な改造および変形が本願明細書に述べられた主題事項に対して為されることが可能である。

１００ 動作環境
１０２ タンク、空間、または他の構造物
１０４ 圧力リリーフ弁
１０６ 内部空間
１０８ 外部空間
２００ タンクの境界線
２０２ 弁本体
２０４ 一次弁ポペット
２０６ 弁封止材
２０８ 流路
２１０ リリーフ弁出口
２１２ ポペット封止材
２１４ 一次弁ポペットの一部分
２１６ 一次弁ポペットばね
２１８ ポペット軸穴環状部分
２２０ ポペット軸
２２２ 弁区画
２２４ パイロット弁
２２６ パイロット弁ポペット（パイロットポペット）
２２８ パイロット弁本体
２３０ パイロット弁ポペット封止材
２３２ パイロット弁封止材
２３４ パイロット弁ばね
２３６ パイロット弁の露出端部
２３８ パイロット弁流路
２４０ パイロット弁通気開口
２４２ 周囲圧力感知系路
５００ 穴
５０２ ダイヤフラム
６００ リリーフ弁１０４を使用して構造物の圧力を制御するための方法
７００ コンピュータアーキテクチャ
７０２ 中央処理装置
７０４ システムメモリ
７０６ ランダムアクセスメモリ
７０８ リードオンリーメモリ
７１０ システムバス
７１２ 大容量記憶装置
７１４ オペレーティングシステム
７１６ クラッキング圧力判定モジュール
７１８ ネットワーク
７２０ ネットワークインタフェースユニット
７２２ 入出力制御装置

Claims (12)

1. 第１の空間（１０６）と第２の空間（１０８）との間に流体の通路を設けるように構成された弁区画（２２２）と、
   前記弁区画（２２２）の中に配置された一次弁ポペット（２０４）と、
   前記弁区画（２２２）内の開口および前記パイロット弁（２２４）と前記第２の空間（１０８）との間の周囲圧力感知系路（２４２）へのさらなる開口に配置されたパイロット弁（２２４）と
   を含み、
   前記パイロット弁（２２４）が前記第１の空間（１０６）と前記第２の空間（１０８）との間の圧力差を少なくとも部分的に緩和するように構成された、リリーフ弁。
2. 前記弁区画（２２２）の中に配置され、前記一次弁ポペット（２０４）を前記流体の通路が遮断される封止位置に偏倚させるように構成された一次弁ポペットばね（２１６）をさらに含む、請求項１に記載のリリーフ弁。
3. 前記弁区画（２２２）内に形成されたポペット軸穴環状部分（２１８）であって、前記弁区画（２２２）と前記第１の空間（１０６）との間の圧力の釣り合いを可能にするように構成されたポペット軸穴環状部分（２１８）をさらに含む、請求項１または２に記載のリリーフ弁。
4. 前記パイロット弁（２２４）が、
   パイロット弁本体（２２８）と、
   前記パイロット弁本体（２２８）の中に配置されたパイロット弁ポペット（２２６）と、
   前記パイロット弁ポペット（２２６）の少なくとも一部と前記パイロット弁本体（２２８）の少なくとも一部との間に配置されたパイロット弁ばね（２３４）であって、前記パイロット弁ポペット（２２６）に取り付けられたパイロット弁（２２４）の封止材によって前記開口が遮断される封止位置に前記パイロット弁ポペット（２２６）を偏倚させるように構成されたパイロット弁ばね（２３４）と
   をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のリリーフ弁。
5. 前記パイロット弁（２２４）が、前記第１の空間（１０６）に露出される前記パイロット弁ポペット（２２６）の露出端部（２３６）をさらに含む、請求項２に記載のリリーフ弁。
6. 前記パイロット弁（２２４）がクラッキング圧力で開くように構成され、前記パイロット弁（２２４）が開くことが前記弁区画（２２２）と前記第２の空間（１０８）との間で流体が流れることを可能にし、前記第１の空間（１０６）が燃料タンクの内部を含み、前記第２の空間（１０８）が外部空間を含む、請求項５に記載のリリーフ弁。
7. 前記一次弁ポペット（２０４）と前記弁区画（２２２）の少なくとも一部との間の弁封止材（２３２）と、
   前記一次弁ポペット（２０４）と前記パイロット弁本体（２２８）の少なくともさらなる部分との間のポペット封止材（２１２）と
   をさらに含む、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のリリーフ弁。
8. 前記一次弁ポペット（２０４）が、弁区画（２２２）内に形成された流路を介して前記第１の空間（１０６）に露出された部分を含み、前記一次弁ポペット（２０４）が、ポペット軸穴環状部分（２１８）介して前記第１の空間（１０６）の中に延びるように構成されたポペット軸（２２０）をさらに含む、請求項７に記載のリリーフ弁。
9. 前記パイロット弁（２２４）が指定の圧力で開くように構成され、前記指定の圧力が、前記パイロット弁（２２４）を閉じるように構成されたパイロット弁ばね（２３４）の張力に実質的に等しい、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のリリーフ弁。
10. 前記第１の空間（１０６）の中の圧力が規定の正圧閾値を超えると開くように構成される、請求項１ないし９のいずれか一項に記載のリリーフ弁。
11. 前記周囲圧力感知系路（２４２）を介した前記弁区画（２２２）および前記外部空間（１０８）が、前記第１の空間（１０６）と前記弁区画（２２２）との間の第２の流速を超える第１の流速を有する、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のリリーフ弁。
12. リリーフ弁を使用して構造物の圧力を調節するための方法であって、
    正圧閾値と負圧閾値との間の圧力範囲を含む、前記構造物に付随する動作圧力範囲を判定することと、
    前記動作圧力範囲に基づいて、パイロット弁（２２４）で制御される正負圧リリーフ弁のクラッキング圧力を判定することであって、コンピュータでクラッキング圧力判定モジュールを実行して前記クラッキング圧力を判定することを含むクラッキング圧力を判定することと、
    前記判定されたクラッキング圧力に少なくとも部分的に基づいて前記パイロット弁（２２４）で制御される正負圧リリーフ弁を動作させることと
    を含む方法。

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