JP2019152329A - フロースルー液体バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】バルブ使用時に流体へ熱の伝達と流路の方向変更を抑えるバルブを提供する。【解決手段】筐体２１２と、筐体内に設けられた弁座２３４と、弁座に近接して筐体内に配置される電機子アセンブリ２１４とを備えるバルブ。電機子アセンブリは弁座に対して進退可能であり、第１電機子２７０と、この第１電機子に対し相対移動可能な第２電機子２７２とを有する。バルブはまた、電機子アセンブリを弁座から離隔させ、バルブを開くコイルを備える。第１電流がコイルに印加されると、第１電機子と第２電機子はそれぞれ弁座から離隔され、第１の開状態となる。第１電流より大きい第２電流がコイルに印加されると、第２電機子は第１電機子から離隔され、第１の開状態より大きい第２の開状態となる。【選択図】図６

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１８年１月２５日に出願されたアメリカ仮出願番号第６２／６２１，６４１の利益を主張する。上記出願の開示事項全体が本明細書に援用される。

本願開示事項はバルブに関する。

本セクションは、必ずしも先行技術ではない本願開示事項に関連する背景情報を示すものである。

ビール（あるいは他の飲料、液体もしくは流体）に二酸化炭素等のガスを加え、各種供給ラインを介して移動させると、このガスが引き込まれて（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ）液体に溶け、約華氏３０度以下の温度では安定した状態で存在する。通常、このガスは液体から泡となって抜けることなく液体に含まれた状態で運ばれ、摂取（飲んだ）時、飲料に特有の泡立ちをもたらす。しかしながら、流体の温度が華氏３０度を超えると、装置への圧力が上昇しなければ、ガスは徐々に不安定なり、流れる液体から泡立ち始める。液体がさらに温まると、泡立ち効果が増す。というのは、ガスの気泡が形成され、下流に向かって増殖からである。泡立ちは、ディスペンサーバルブから流体が供給される際に生じる乱流等の液体内の乱れ（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ）によりさらに悪化する。常室温に曝されるなどして液体が華氏４５度以上に温められると、ガスは十分に不安定となり、供給時に非常に多くの泡が生成されるため、しばしば好まれない。

液体温度の好ましくない上昇を引き起こしうる要因の一つは、ソレノイドバルブの使用である。つまり、電流がソレノイドコイルに印加されてバルブが動かされると、バルブを流れる液体を熱しうる熱が生成される。このことは好ましくないため、バルブ使用時に流体に熱を伝達しないバルブが流体を供給する際に必要とされる。

液体内の泡の形成に影響を及ぼす別の要因は、バルブ内の流路である。つまり、その内部を流れる流体が何度も方向を変更しなければならない流路の場合、液体中の泡の量が増加する可能性があり、前述の通り好ましくない。

本セクションは、開示事項の概括的要約を示すものであり、その範囲全体またはその特徴の全ての包括的開示ではない。

本願開示事項の第１の側面によれば、筐体と、磁極部材と、弁座と、前記磁極部材と前記弁座の間に配置される電機子と、前記電機子を前記弁座に付勢して係合させるバネ部材と、を有する電機子アセンブリと、を備えるバルブが提供される。前記バルブはまた、電流が印加されているときは、前記電機子を前記弁座から離隔させて前記バルブを開き、電流が印加されていないときは、前記バネ部材に前記弁座に向かって前記電機子を付勢させて前記バルブを閉じるコイルを備える。前記電機子には、前記バルブが開いているとき、前記流体が前記電機子の内部を通過することができるように複数のポートが形成される。前記電機子は第１弾丸状端部および反対側の第２弾丸状端部を有する円筒状部材である。この第１および第２弾丸状端部は前記磁極部材および前記弁座に形成される円錐状の凹部にそれぞれ対応する。

本願開示事項の第２の側面によれば、筐体と、前記筐体内に設けられた弁座と、前記弁座に近接して前記筐体内に配置された電機子アセンブリと、を備えるバルブが提供される。前記電機子アセンブリは、前記弁座に対して進退可能であり、第１電機子と、この第１電機子に対し相対移動可能な第２電機子とを有する。前記バルブはまた、前記電機子アセンブリを前記弁座から離隔させて前記バルブを開くコイルを備え、前記コイルに第１電流が印加されると、前記第１電機子と前記第２電機子はそれぞれ、前記弁座から離隔され第１の開状態となり、前記コイルに前記第１電流より大きい第２電流が印加されると、前記第２電機子は、前記第１電機子から離隔され、前記第１の開状態より大きい第２の開状態になる。

本願開示事項の第３の側面によれば、筐体と、前記筐体内に設けられた弁座と、を備えるバルブが提供される。磁性体から形成される第１電機子は、バルブが閉状態にあるとき前記弁座に係合し、前記バルブが開状態にあるとき前記弁座から離隔する。前記第１電機子は、全長にわたって軸方向に延出する流路と、前記全長にわたって軸方向に延出する前記流路から径方向外側に配置される複数の第１流体ポートとを有する。第２電機子は、前記第１電機子の前記軸方向に延出する流路内に配置される。前記第２電機子は、前記第１電機子に対して相対移動可能であり、磁気プラグを収容して軸方向に延出する凹部が内部に形成される。前記第２電機子は、前記軸方向に延出する凹部の径方向外側で全長にわたって軸方向に延出する複数の第２流体ポートを有する。前記バルブはまた、前記第１および第２電機子を動かして前記バルブを開くコイルを備え、前記コイルに第１電流が印加されると、前記第１電機子の前記磁性体は前記コイルと相互作用し、前記第１および第２電機子を前記弁座から離隔させ、前記バルブを第１の開状態にし、前記コイルに前記第１電流より大きい第２電流が印加されると、第２電機子の前記磁気プラグは前記コイルと相互作用し、前記第２電機子を前記第１電機子から離隔し、前記バルブを前記第１開状態より大きい第２の開状態にする。

さらなる利用分野は、本願明細書に示される記載から明らかになるであろう。この概要における説明および特定の実施例は、説明のみを目的とするものであり、本願開示事項の範囲を限定するものではない。

ここに示される図面は、選択された実施形態の説明のみを目的とするものであり、可能な全ての実施を示すものではなく、本願開示事項の範囲を限定することを意図するものでもない。
本願開示事項の第１の原理によるバルブの斜視図である。 図１に示されるバルブの別の斜視図である。 図１に示されるバルブの分解斜視図である。 閉状態にある図３に示されるバルブの断面図である。 開状態にある図３に示されるバルブの断面図である。 閉状態にある、本願開示事項の第２の原理による別のバルブの断面図である。 低流量状態にある図６に示されるバルブの断面図である。 高流量状態にある図６に示されるバルブの断面図である。 図面中のいくつかの図を通じて、対応する参照番号は対応する部分を示す。

例示的実施形態を、添付図面を参照してより十分に説明する。

図１から５は、本願開示事項におけるフロースルー液体バルブ１０を示す。バルブ１０は、外装シェルすなわち筐体１２と、筐体１２に係合する内部電機子アセンブリ１４と、筐体１２と電機子アセンブリ１４との間に配置され、通電時、電機子アセンブリ１４を動かしてバルブ１０を開閉するコイル１３とを備える電気機械式バルブである。筐体１２は、第１端部１８と第２端部２０とを有する筒体１６を備える。第１端部１８は経方向内側に延出する壁部２２を有する。筐体１２は、電気機械式のバルブ１０の使用中に磁界を生成可能な、鋼材や他の材料といった当業者に周知の材料から形成されてもよい。

電機子アセンブリ１４は、内面２６と外面２８とを有するインナーシェル２４を備える。インナーシェル２４は、電機子３０と、弁座３２と、磁極部材３４を収容し、コイル１３は筐体１２とインナーシェル２４との間に配置される。磁極部材３４は略円筒状部材であり、外面３６と、内部を通る流路４０を規定する内面３８を有する。インナーシェル２４と磁極部材３４の間をシールするために、一対のＯリング４２がインナーシェル２４と外面３６の間に配置されてもよい。磁極部材３４の一部は、インナーシェル２４の内面２６に形成された対応するねじ面４６に係合するねじ面４４を有する。磁極部材３４の内面３８は円筒状であり、変更可能な第１内径Ｄ１を有する。電機子３０に近づくにつれ、内面３８に第２内径Ｄ２を有する径方向拡張部４８が形成されるように、内面３８は径方向に拡張する。Ｄ１と同様にＤ２も変更可能である。磁極部材３４はまた、一体に設けられた流入部５０を有する。なお、本願開示事項の範囲を逸脱しなければ、流入部５０を磁極部材３４とは別体にし、ろう付けや、溶接や、他の取付方法により磁極部材３４に取り付けてもよい。

磁極部材３４と同様に、弁座３２は略円筒状の部材であり、外面５２と、流路５５を規定する内面５４を有する。インナーシェル２４と弁座３２の間をシールするために、一対のＯリング５６がインナーシェル２４と外面５２の間に配置されてもよい。さらに、弁座３２は、インナーシェル２４の端部６０に当接可能な肩部を規定する、径方向外側に延出するフランジ５８を有する。弁座３２の内面５４は円筒状であり、電機子３０の内径Ｄ１と略等しい内径Ｄ３を有する。なお、Ｄ１およびＤ３は様々な大きさにすることができ、必ずしも等しいわけではない。内面５４が電機子３０から遠ざかるにつれ、径方向拡張部６２が形成されるように内面５４は径方向に拡張する。径方向拡張部６２における内面５４の内径Ｄ４は、磁極部材３４の内径Ｄ２より大きくてもよく（図示の通り）、あるいは、内径Ｄ４は内径Ｄ３と略等しくてもよい。なお、直径Ｄ４は変更可能である。また、弁座３２は一体に設けられた流出部６４を有してもよい。なお、本願開示事項の範囲を逸脱しなければ、流出部６４を弁座３２とは別体にし、ろう付けや、溶接や、他の取付方法により弁座３２に取り付けてもよい。

電機子３０は円筒状部材であり、磁極部材３４および弁座３２にそれぞれ形成された対応する円錐状座面７０、７２に係合する第１弾丸状端部６６および第２弾丸状端部６８を有し、電機子３０が閉位置（図４）および開位置（図５）の間で動かされると、弾丸状端部６６、６８が円錐状座面７０、７２にそれぞれ着座する。電機子３０は、コイル１３が通電されると、コイル１３と協働するように設計された磁性体から形成されてもよい。電機子３０は、弾丸状端部６６から第２弾丸状端部６８に向かって軸方向に電機子３０を貫通すると共に、電機子３０の軸方向長さに沿って見たとき電機子３０が蝶形となるように、インナーシェル２４に向かって径方向外側に延出する複数のフローポート７４を有する。フローポート７４の形状は、図３で最もよく図示されている。電機子３０は４つのフローポート７４を有するように図３では図示されているが、これに限られず、フローポート７４の数はそれより多くまたは少なくてもよい。バルブ１０が開状態のとき、流体は、流入部５０から流入して磁極部材３４を通過し、弁座３２に向かってフローポート７４を通過し、弁座３２を通過して流出部６４から流出可能となる。フローポート７４は流路４０、５５と軸方向に並んでいるため、バルブ１０を流れる流体がバルブ１０を流れる際に受ける乱流が少なくて済む。さらに、弾丸状端部６６により流体は容易にフローポート７４に流出入可能となり、乱流がさらに抑制される。したがって、流体がビールまたは他の種類の炭酸飲料である場合、流体がバルブ１０内を移動する際に生じる泡立ちが少なくなる。バルブ１０が閉状態にあるとき（図４）、電機子３０の弾丸状端部６８は弁座３２に対して着座する。バルブ１０が閉じているときに流体が弁座３２を通過しないことを確実にするために、弁座３２の円錐面７２は、電機子３０の弾丸状端部６８に係合するシール部材７３を有してもよい。

バネ部材７６が、磁極部材３４の径方向拡張部４８内において電機子３０と磁極部材３４の間に配置され、バルブ１０が閉状態にあるとき（図４）、電機子３０を付勢して弁座３２に係合させる。バネ部材７６は、コイルばねとして図示されているが、当業者に周知の他のバネを適宜使用可能である。

前述したように、コイル１３は電機子アセンブリ１４と筐体１２の間に配置される。コイル１３は円筒状のコイルシート８４内に配置され、筐体１２の径方向内側に延出する壁部２２に当接する端部８６と、筐体１２の第２端部２０に近接して配置される別の端部８８を有する。コイル１３とコイルシート８４が径方向内側に延出する壁部２２に当接した（ｓｅａｔｅｄ）状態を確実に維持するために、環状板材９０がインナーシェル２４周りに配置され、筐体１２の第２端部２０に当接される（ｓｅａｔｅｄ）。第１シール部材９２がコイルシート８４と環状板材９０の間に配置され、第２シール部材９４が第２端部２０と環状板材９０の間に配置され、第３シール部材９６が環状板材９０とインナーシェル２４の間に配置される。

環状板材９０は、環状板材９０に導体１００を通し、コイル１３に電流を供給可能にするための開口９８を有する。開口９８内にはカップリング１０２が配置され、導体１００をシールする。環状板材９０が筐体１２の第２端部２０に適切に当接した（ｓｅａｔｅｄ）状態を確実に維持するため、筐体１２の第２端部２０との間に環状板材９０を挟む円筒状のキャップ部材１０４が、１０６で磁極部材３４のねじ面４４に螺合される。キャップ部材１０４を電機子アセンブリ１４に固定可能にするために、図１および２で最もよく図示されるように、キャップ部材１０４は、キャップ部材１０４を磁極部材３４に螺合・離隔する際に、キャップ部材１０４を把持して適切に回動することを可能にする戻り止め１０８を有する。

図４および５に示されるように、筐体１２は電機子アセンブリ１４に固定されない。したがって、筐体１２とコイル１３が適切に電機子アセンブリ１４周りに配置されることを確実にするために、インナーシェル２４の外側のねじ面１１２に螺合されるロックナット１１０がキャップ部材１０４と合わせて使用される。ロックナット１１０は、外側のねじ面１１２との係合可能な円筒状のねじ面１１４と、レンチ等を用いてロックナット１１０をインナーシェル２４にきつく連結可能にする、外形が六角形状の外面１１６を有する。本願開示事項の要件ではないが、キャップ部材１０４およびロックナット１１０のそれぞれから筐体１２およびコイル１３に過度の力が加わることを防ぐために、ロックナット１１０と筐体１２の間に環状ワッシャ１１８を設けてもよい。

最後に、バルブ１０は、バルブ１０における弁座３２に近接した位置でインナーシェル２４に取り付けられるボンネット１２０を備える。ボンネット１２０は、インナーシェル２４の外側のねじ面１１２に連結可能なねじ１２４を内面１２６に有する円筒状延出部１２２を有する。ボンネット１２０はまた、内部に流体流出部５５を収容する、径方向内側に延出するカバー１２８を有する。カバー１２８の内面１３０は、径方向外側に延出する弁座３２のフランジ５８に当接する。また、円筒状延出部１２２の外面１３２は、ボンネット１２０をインナーシェル２４に対して回動させ、螺合により固定可能にする六角形状の輪郭を有してもよい。

図４は、バルブ１０が閉状態にあるときのバルブ１０を示す。つまり、コイル１３が通電されないように、導体１００には電流が印加されない。図５は、バルブ１０が開状態にあるときのバルブ１０を示す。前述したように、電機子アセンブリ１４を動かす際、導体１００を介して電流源（図示されず）からコイル１３に電流が印加される。コイル１３が通電されると、コイル１３は磁気的に電機子３０と相互作用し、電機子３０を磁極部材３４の方に引き戻す。電機子３０が磁極部材３４の方に引き戻されると、流体が流体流入部５０からバルブ１０に流入し、電機子３０に形成されたフローポート７４および弁座３２を通過して流体排出口６４に至る。バルブ１０を閉じる場合、コイル１３がこれ以上通電されないように、電流源（図示されず）からコイル１３への電流は停止され、これによりコイル１３と電機子３０間の磁気的相互作用が解除される。そして、バネ部材７６が電機子３０を付勢し、弁座３２とシール可能に係合した状態に戻す。

図３および４に示されるように、電機子３０は、バルブ１０が開いてるとき、電機子３０周りではなく流体に電機子３０内を通過させることができるフローポート７４を有する。この構成によれば、電機子３０をコイル１３により近接して配置することができる。さらに、電機子３０およびコイル１３間の流体が実質的に少なくなることから、電機子３０およびコイル１３間の磁気的相互作用に影響する干渉が減少し、電機子３０を動かすために必要な動力、すなわち電流を小さくすることができる。このことは、バルブ１０を動かすために必要な動力が小さくなるため、コイル１３の通電時に生じる熱も減少するという点で、本願開示事項の重大な側面の一つである。生じる熱が減少するため、バルブ１０内を流れる流体に伝達される熱が減少する。したがって、バルブ１０は、バルブ１０の使用中に流体が熱されることが好ましくない、飲料供給等の流体に関する用途に使用可能である。

バルブ１０を流れる流体の流れは、流体流入口４０から流体排出口６４であると記載しているが、バルブ１０はその反対方向にも動作可能である。つまり、流体排出口６４は流体流入口として機能してもよく、流体流入口４０は流体排出口として機能してもよい。

図６から８は、本願開示事項における別のフロースルー液体バルブ２１０を示す。バルブ２１０は、外装シェルすなわち筐体２１２と、筐体２１２内に設けられる電機子アセンブリ２１４と、筐体２１２と電機子アセンブリ２１４との間に配置され、通電時、電機子アセンブリ２１４を動かし、バルブ２１０を開閉するコイル２１６とを有する電気機械式バルブである。筐体２１２は、第１端部２２０と第２端部２２２とを有する筒体２１８を備える。第１端部２２０は経方向内側に延出する壁部２２４を有する。筐体２１２は、電気機械式のバルブ２１０の使用中に磁界を生成可能な、鋼材や他の材料といった当業者に周知の材料から形成されてもよい。

内面２２８と外面２３０とを有するインナーシェル２２６が、コイル２１６と電機子アセンブリ２１４の間に設けられてもよい。インナーシェル２２６は、電機子アセンブリ２１４と、弁座２３４と、磁極部材２３６を収容し、コイル２１６は筐体２１２とインナーシェル２２６との間に配置される。磁極部材２３６は略円筒状の部材であり、外面２３８と、内部を通る流路２４２を規定する内面２４０を有する。インナーシェル２２６と磁極部材２３６の間をシールするために、一対のＯリング２４４がインナーシェル２２６と外面２３８の間に配置されてもよい。磁極部材２３６の一部は、インナーシェル２２６の内面２２８に形成された対応するねじ面２４８に係合するねじ面２４６を有する。磁極部材２３６の内面２４０は円筒状であり、変更可能な第１内径Ｄ１を有する。電機子アセンブリ２１４に向かって延出するにつれ、内面２４０に第２内径Ｄ２を有する内面の径方向拡張部分２５０が形成されるように、内面２４０は径方向に拡張する。Ｄ１と同様にＤ２も変更可能である。磁極部材２３６はまた、一体に設けられたねじ付き流入部２５２を有する。なお、本願開示事項の範囲を逸脱しなければ、流入部２５２を磁極部材２３６とは別体にし、ろう付けや、溶接や、他の取付方法により磁極部材２３６に取り付けてもよい。

磁極部材２３６と同様に、弁座２３４は略円筒状の部材であり、外面２５４と、流路２５８を規定する内面２５６を有する。インナーシェル２２６と弁座２３４の間をシールするために、一対のＯリング２６０がインナーシェル２２６と外面２５４の間に配置されてもよい。さらに、弁座２３４は、インナーシェル２２６のねじ付き端部２６６に当接可能な肩部２６４を規定する、径方向外側に延出するねじ付きフランジ２６２を有する。弁座２３４の内面２５６は円筒状であり、磁極部材２３６の内径Ｄ１より小さく図示される内径Ｄ３を有する。なお、Ｄ１およびＤ３は様々な大きさにすることができ、本願開示事項の範囲を逸脱しなければ等しくてもよい。また、弁座２３４は一体に設けられたねじ付き流出部２６８を有してもよい。なお、本願開示事項の範囲を逸脱しなければ、流出部２６８を弁座２３４とは別体にし、ろう付けや、溶接や、他の取付方法により弁座２３４に取り付けてもよい。

電機子アセンブリ２１４は、バルブ２１０を開状態にしたい場合に、低流量状態と高流量状態を可能にするツーピース構造である。つまり、電機子アセンブリ２１４は、第１の低流電機子２７０と、第２の高流電機子２７２とを有する。電機子３０と同様に、第１電機子２７０は中空の円筒状部材であり、弁座２３４および磁極部材２３６にそれぞれ形成された対応する円錐状座面２７８、２８０に係合する第１弾丸状端部２７４および第２弾丸状端部２７６を有し、電機子アセンブリ２１４が閉位置（図６）および開位置（図７および８）の間で動かされると、弾丸状端部２７４、２７６が円錐状座面２７８、２８０にそれぞれ着座する。第１電機子２７０は、第１弾丸状端部２７４において径方向に狭められて第２電機子２７２用の円錐状座面２８４を規定する、軸方向に延びる流路２８２を有し、第２電機子２７２は軸方向に延びる流路２８２内に移動可能に収容される。座面２８４は、第２電機子２７２に当接するシール部材２８６を有する。

第２電機子２７２は、円錐状座面２８４に係合するように構成された弾丸状端部２８８を有する、円筒状の部材である。第２電機子２７２は第１電機子２７０に対して相対移動可能だが、電機子アセンブリ２１４が動かされると、第１電機子２７０と共に移動するように構成される。第２電機子２７２は、第２電機子２７２の略全長にわたって延出するが弾丸状端部２８８には到達しない、軸方向に延出する凹部２９０を有する。ボルト状のプラグ２９２が凹部２９０内に設置される（ｓｅａｔｅｄ）。プラグ２９２は、凹部２９０内に設置された（ｓｅａｔｅｄ）シャンク部２９４と、第２電機子２７２の端部２９８に当接される、シャンク部２９４よりも直径が大きい頭部２９６とを有する。

第１電機子２７０とプラグ２９２は、コイル２１６が通電されると、コイル２１６と協働するように設計された磁性体から形成されてもよい。第１電機子２７０は、第１弾丸状端部２７４から第２弾丸状端部２７６に向かって軸方向に第１電機子２７０貫通すると共に、電機子２７０の軸方向長さに沿って見たとき（例えば、図３参照）電機子２７０が蝶形となるように、インナーシェル２２６に向かって径方向外側に延出する複数のフローポート３００を有する。同様に、第２電機子２７２も、端部２９８から弾丸状端部２８８に向かって延出すると共に、第２電機子２７２の軸方向長さに沿って見たとき第２電機子２７が蝶形となるように、第１電機子２７０に向かって径方向外側に延出する複数のフローポート３０２を有する。

第１および第２電機子２７０、２７２は、それぞれ４つのフローポート３００、３０２を有する。なお、これに限られず、フローポート３００、３０２の数はそれぞれ、それより多くまたは少なくてもよい。バルブ２１０が開状態にあるとき、流体は、流入部２５２から流入して磁極部材２３６を通過し、弁座２３４に向かってフローポート３００および／または３０２を通過し、弁座２３４を通過して流出部２６８から流出可能となる。フローポート３００、３０２は、流路２４２、２５８と軸方向に並んでいるため、バルブ２１０を流れる流体がバルブ２１０を流れる際に受ける乱流が少なくて済む。さらに、弾丸状端部２７４、２７６、２８８により、流体は容易にフローポート３００および／または３０２に流出入可能となり、乱流がさらに抑制される。したがって、流体がビールまたは他の種類の炭酸飲料である場合、流体がバルブ２１０内を移動する際に生じる泡立ちが少なくなる。バルブ２１０が閉状態にあるとき（図６）、第１電機子２７０の第１弾丸状端部２７４は弁座２３４に着座し、第２電機子２７２の弾丸状端部２８８は第１電機子２７０の円錐状座面２８４に着座する。バルブ２１０が閉じているときに流体が弁座２３４を通過しないことを確実にするために、弁座２３４の円錐面２７８は、第１電機子２７０の第１弾丸状端部２７４に係合するシール部材３０４を有してもよく、円錐状座面２８４は、第２電機子２７２の弾丸状端部２８８に係合するシール部材２８６を有する。

バネ部材３０６が、第１電機子２７０と磁極部材２３６の間に配置され、バルブ２１０が閉状態にあるとき（図６）、第１電機子２７０を付勢して弁座２３４に係合させる。バネ部材３０６は、コイルばねとして図示されているが、当業者に周知の他のバネを適宜用いてもよい。

前述の通り、コイル２１６は、電機子アセンブリ２１４と筐体２１２の間に配置される。コイル２１６は円筒状のコイルシート３０８内に配置され、インナーシェル２２６の径方向外側に延出するフランジ３１２に当接される端部３１０と、筐体２１２の径方向内側に延出する壁部２２４に近接して配置される別の端部３１４を有する。シール部材３１６が、コイルシート３０８と径方向内側に延出する壁部２２４の間に配置される。

径方向内側に延出する壁部２２４は、径方向内側に延出する壁部２２４に導体３２０を通し、コイル２１６に電流を供給可能にするための開口３１８を有する。開口３１８内にはカップリング３２２が配置され、導体３２０をシールする。

図６は、バルブ２１０が閉状態にあるときのバルブ２１０を示す。この場合、コイル２１６が通電されないように、導体３２０には電流が印加されない。図７および８は、バルブ２１０が開状態にあるときのバルブ２１０示す。前述したように、電機子アセンブリ２１４を動かす際、導体３２０を介して電流源（図示されず）からコイル２１６に電流が印加される。コイル２１６が通電されると、コイル２１６は磁気的に電機子アセンブリ２１４と相互作用し、電機子アセンブリ２１４を磁極部材２３６の方に引き戻す。電機子アセンブリ２１４が磁極部材２３６の方に引き戻されると、流体が流体流入部２５２からバルブ２１０に流入し、電機子アセンブリ２１４に形成されたフローポート３００および／または３０２を通過し、かつ、弁座２３４を通過して流体排出口２３４に至る。バルブ２１０を閉じる場合、コイル２１６がこれ以上通電されないように、電流源（図示されず）からコイル２１６への電流は停止され、これによりコイル２１６と電機子アセンブリ２１４間の磁気的相互作用が解除される。そして、バネ部材３０６が電機子アセンブリ２１４を付勢し、弁座２３４とシール可能に係合した状態に戻す。

図７は、バルブ２１０が第１の開位置にあるときの、バルブ２１０の低流量状態を示す。図７に示されるように、第１弾丸状端部２７４が円錐状座面２７８から引き離されて流体がフローポート３００を通過可能となるように、第１電機子２７０のみがコイル２１６によって動かされている。つまり、バルブ２１０の低流量状態時、流体がフローポート３０２内を流れないように、第２電機子２７２は円錐状座面２８４に着座し続ける。これは、導体３２０を通ってコイル２１６に流れる電流の量を制御することにより達成される。より具体的に、コイル２１６に印加される電流の量は、第１電機子２７０の磁性体と相互作用させるのに十分であればよい。すなわち、プラグ２９２がコイル２１６からさらに離隔しているため、コイル２１６に印加される電流が減少すると、第１電機子２７０のみがコイル２１６と相互作用し、バルブ２１０を開いて低流量状態にする。

図８は、バルブ２１０が第２の開位置にあるときの、バルブ２１０の高流量状態を示す。図８に示されるように、第１弾丸状端部２７４が円錐状座面２７８から引き離されて流体がフローポート３００を通過可能となり、また、第２電機子２７２の弾丸状端部２８８が円錐状座面２８４から引き離されて流体がフローポート３０２を通過可能となるように、第１電機子２７０および第２電機子２７２がそれぞれコイル２１６によって動かされている。流体がフローポート３００およびフローポート３０２の両方を流れることができるため、より多くの量の流体がバルブ２１０を通過可能である。これは、導体３２０を通ってコイル２１６に流れる電流の量を増加させることにより達成される。つまり、コイル２１６に印加される電流の量を増加するだけで、第１電機子２７０の磁性体とプラグ２９２の磁性体とを相互作用させるのに十分である。すなわち、プラグ２９２がコイル２１６からさらに離隔していても、コイル２１６に印加される電流が増加されるため、第１電機子２７０とプラグ２９２のそれぞれがコイル２１６と相互作用し、バルブ２１０を全開にして高流量状態にする。

なお、第２電機子２７２をシール２８４に付勢する別のバネ（図示されず）を第２電機子２７２と磁極部材２３６の間に配置してもよい。

図７および８に示されるように、電機子アセンブリ２１４は、バルブ２１０が開いてるとき、電機子アセンブリ２１４周りではなく流体に電機子アセンブリ２１４内を通過させることができるフローポート３００、３０２を有する。この構成によれば、電機子アセンブリ２１４をコイル２１６により近接させることができる。さらに、電機子アセンブリ２１４およびコイル２１６間の流体が実質的に少なくなることから、電機子アセンブリ２１４およびコイル２１６間の磁気的相互作用に影響する干渉が減少し、第１電機子２７０および第２電機子２７２が両方動かされる高流量状態であっても、電機子アセンブリ２１４を動かすために必要な動力、すなわち電流を小さくすることができる。このことは、バルブ２１０を動かすために必要な動力が小さくなるため、コイル２１６の通電時に生じる熱も減少するという点で、本願開示事項の重大な側面の一つである。生じる熱が減少するため、バルブ２１０内を流れる流体に伝達される熱が減少する。したがって、バルブ２１０は、バルブ２１０の使用中に流体が熱されることが好ましくない、飲料供給等の流体に関する用途に使用可能である。

バルブ２１０を流れる流体の流れは、流体流入口２５２から流体排出口２６８であると記載しているが、バルブ２１０はその反対方向にも動作可能である。つまり、流体排出口２６８は流体流入口として機能してもよく、流体流入口２５２は流体排出口として機能してもよい。

実施形態に関する上記記載は、図解および説明の目的で提供される。網羅的または開示事項を限定することを意図しない。特定の実施形態の個別の要素または特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されないが、適用可能な場合には、詳細に図示または説明されないとしても選択された実施形態で交換可能であり、使用可能である。同じものが多くの点で変更されてもよい。そのような変更は本願開示事項からの逸脱とはみなされない。そのような修正は全て本願開示事項の範囲内に含まれることが意図される。

Claims (20)

1. 筐体と、
   磁極部材と、弁座と、前記磁極部材と前記弁座の間に配置される電機子と、前記電機子を前記弁座に付勢して係合させるバネ部材と、を有する電機子アセンブリと、
   電流が印加されているときは、前記電機子を前記弁座から離隔させてバルブを開き、電流が印加されていないときは、前記バネ部材に前記弁座に向かって前記電機子を付勢させて前記バルブを閉じるコイルと、を備え、
   前記電機子には、前記バルブが開いているとき、前記流体が前記電機子の内部を通過することができるように複数のポートが形成され、
   前記電機子は第１弾丸状端部および反対側の第２弾丸状端部を有する円筒状部材であり、この第１および第２弾丸状端部は前記磁極部材および前記弁座に形成される円錐状の凹部にそれぞれ対応することを特徴とするバルブ。
2. 前記電機子の作動時に前記電機子と前記コイル間の磁気的相互作用に悪影響を及ぼしうる流体が、前記電機子と前記コイル間に実質的に存在しないように、前記コイルは前記電機子に近接した位置に配置されることを特徴とした請求項１に記載のバルブ。
3. 前記電機子アセンブリは、前記コイルと前記電機子の間に配置されるインナーシェルをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
4. 前記コイルは、前記インナーシェルと前記筐体の間に配置されることを特徴とする請求項３に記載のバルブ。
5. 筐体と、
   前記筐体内に設けられた弁座と、
   前記弁座に近接して前記筐体内に配置され、前記弁座に対して進退可能であり、第１電機子と、この第１電機子に対し相対移動可能な第２電機子とを有する電機子アセンブリと、
   前記電機子アセンブリを前記弁座から離隔させてバルブを開くコイルと、を備え、
   前記コイルに第１電流が印加されると、前記第１電機子と前記第２電機子はそれぞれ、前記弁座から離隔され第１の開状態となり、
   前記コイルに前記第１電流より大きい第２電流が印加されると、前記第２電機子は、前記第１電機子から離隔され、前記第１の開状態より大きい第２の開状態になることを特徴とするバルブ。
6. 前記第２電機子は前記第１電機子内に設置されることを特徴とする請求項５に記載のバルブ。
7. 前記第１電機子および前記第２電機子にはそれぞれ、前記流体が前記電機子アセンブリの内部を通過することができるように複数のポートが形成され、
   前記第１の開状態において、流体は前記第１電機子の前記複数のポートを通過可能だが、前記第２電機子の前記複数のポートは通過できず、
   前記第２の開状態において、流体は前記第１電機子および前記第２電機子それぞれの前記複数のポートを通過可能であることを特徴とする請求項６に記載のバルブ。
8. 前記電機子は、第１弾丸状端部および反対側の第２弾丸状端部を有する中空の円筒状部材であり、この第１弾丸状端部は、前記弁座に形成される円錐状の凹部に対応することを特徴とする請求項６に記載のバルブ。
9. 前記中空の円筒状部材の内部は、前記バルブの閉状態において前記第２電機子と係合する円錐状座部を規定することを特徴とする請求項８に記載のバルブ。
10. 前記第２電機子は、前記第１電機子の前記円錐状座部に対応する弾丸状端部を有する中空の円筒状部材であり、前記第２電流が前記コイルに印加されると前記コイルと協働する磁気プラグを内部に有することを特徴とする請求項９に記載のバルブ。
11. 前記電機子アセンブリを前記弁座に向かって付勢するバネをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のバルブ。
12. 前記コイルと前記電機子アセンブリの間にインナーシェルをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のバルブ。
13. 前記コイルは、前記インナーシェルと前記筐体の間に配置されることを特徴とする請求項１２に記載のバルブ。
14. 筐体と、
    前記筐体内に設けられた弁座と、
    磁性体から形成され、バルブが閉状態にあるとき前記弁座に係合し、前記バルブが開状態にあるとき前記弁座から離隔し、全長にわたって軸方向に延出する流路と前記全長にわたって軸方向に延出する前記流路から径方向外側に配置される複数の第１流体ポートとを有する第１電機子と、
    前記第１電機子の前記軸方向に延出する流路内に配置され、前記第１電機子に対して相対移動可能であり、磁気プラグを収容して軸方向に延出する凹部が内部に形成され、前記軸方向に延出する凹部の径方向外側で全長にわたって軸方向に延出する複数の第２流体ポートを有する第２電機子と、
    前記第１および第２電機子を動かして前記バルブを開くコイルと、を備え、
    前記コイルに第１電流が印加されると、前記第１電機子の前記磁性体は前記コイルと相互作用し、前記第１および第２電機子を前記弁座から離隔させ、前記バルブを第１の開状態にし、
    前記コイルに前記第１電流より大きい第２電流が印加されると、第２電機子の前記磁気プラグは前記コイルと相互作用し、前記第２電機子を前記第１電機子から離隔し、前記バルブを前記第１の開状態より大きい第２の開状態にすることを特徴とするバルブ。
15. 前記第１の開状態において、流体は前記第１電機子の前記複数の第１ポートを通過可能だが、前記第２電機子の前記複数の第２ポートは通過できず、
    前記第２の開状態において、流体は前記第１電機子の前記複数の第１ポートおよび前記第２電機子の前記複数の第２ポートを通過可能であることを特徴とする請求項１４に記載のバルブ。
16. 前記第１電機子は第１弾丸状端部と反対側の第２弾丸状端部とを有することを特徴とする請求項１４に記載のバルブ。
17. 前記第１電機子の前記軸方向に延出する流路は、前記バルブの閉状態において前記第２電機子と係合する円錐状座部を規定することを特徴とする請求項１４に記載のバルブ。
18. 前記第２電機子は、前記第１電機子の前記円錐状座部に対応する弾丸状端部を有する中空の円筒状部材であり、前記第２電流が前記コイルに印加されると前記コイルと協働する磁気プラグを内部に有することを特徴とする請求項１４に記載のバルブ。
19. 前記電機子アセンブリを前記弁座に向かって付勢するバネをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載のバルブ。
20. 前記コイルと前記電機子アセンブリの間にインナーシェルをさらに備え、
    前記コイルは、前記インナーシェルと前記筐体の間に配置されることを特徴とする請求項１４に記載のバルブ。

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