JP5743541B2 - 定量流体移送システム - Google Patents
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Description
本出願は、2007年5月8日に出願された、「Quantum Fluid Transfer Systems」と題される米国仮特許出願第60/928,293号の利益を主張し、該出願は、参照によりその全体として本明細書に組み込まれる。
Claims (12)
- 非常に少量の離散増分の流体を流通可能にすることにより、流体の流量を調整するように構成された、小型定量弁において、
a)互いに流体連通状態にある第1のチャンバ、第2のチャンバおよび第3のチャンバを有する弁本体であって、前記第1のチャンバ、前記第2のチャンバおよび第3のチャンバはそれぞれ、第1の端部および第2の端部を有し、前記第1のチャンバは、加圧流体源から加圧流体を受けるための少なくとも1つの圧力入口、および流体を放出するための少なくとも1つの戻り出口を有する、弁本体と、
b)前記第1のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドであって、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有し、流体が前記第1のチャンバ、前記第2のチャンバおよび第3のチャンバを通り流れるのを可能にするように、前記第1のチャンバ中の少なくとも1つの圧力入口ポートまたは戻り出口ポートの一方に前記流体通路の中の1つを整列させるように移動可能である、弁ロッドと、
c)前記加圧流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第1のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
d)前記第2のチャンバ内にて前記第2のチャンバの前記第1の端部と前記第2の端部との間に移動可能に配設された第1のプラグであって、前記第1のプラグは、前記加圧流体源からある体積の加圧入口流体が前記第1の端部または前記第2の端部の一方にて前記第1のチャンバを通って前記第2のチャンバに進入すると、前記第1の端部または前記第2の端部の他方の方向に移動するように構成され、さらに、対応する特定体積の加圧出口流体を、前記流体が進入した端部の対向側の端部にて前記第2のチャンバから送り、最終的に前記少なくとも1つの戻り出口から出すように構成された、前記第1のプラグと、
e)前記第3のチャンバ内にて前記第3のチャンバの前記第1の端部と前記第2の端部との間に移動可能に配設された第2のプラグであって、前記第2のプラグは、前記加圧流体源からある体積の加圧入口流体が前記第1の端部または前記第2の端部の一方にて前記第1のチャンバを通って前記第3のチャンバに進入すると、前記第1の端部または前記第2の端部の他方の方向に移動するように構成され、さらに、対応する特定体積の加圧出口流体を、前記流体が進入した端部の対向側の端部にて前記第3のチャンバから送り出すように構成された、前記第2のプラグと、
を備える、小型定量弁。 - 前記弁本体は、
a)前記加圧入口流体が、前記加圧流体源から前記第2のチャンバの前記第1の端部まで前記少なくとも1つの圧力入口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバおよび前記第2のチャンバのそれぞれの前記第1の端部間に延在する、第1の加圧流体通路と、
b)前記加圧出口流体が、前記第2のチャンバの前記第1の端部から流体シンクまで前記少なくとも1つの戻り出口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバおよび前記第2のチャンバのそれぞれの前記第1の端部間に延在する、第1の戻り流体通路と、
c)前記加圧入口流体が、前記加圧流体源から前記第2のチャンバの前記第2の端部まで前記少なくとも1つの圧力入口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバと前記第2のチャンバの前記第2の端部との間に延在する、第2の加圧流体通路と、
d)前記加圧出口流体が、前記第2のチャンバの前記第2の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも1つの戻り出口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバと前記第2のチャンバの前記第2の端部との間に延在する、第2の戻り流体通路と、
e)前記加圧入口流体が、前記加圧流体源から前記第3のチャンバの前記第1の端部まで前記少なくとも1つの圧力入口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバと前記第3のチャンバの前記第1の端部との間に延在する、第3の加圧流体通路と、
f)前記加圧出口流体が、前記第3のチャンバの前記第1の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも1つの戻り出口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバと前記第3のチャンバの前記第1の端部との間に延在する、第3の戻り流体通路と、
g)前記加圧入口流体が、前記加圧流体源から前記第3のチャンバの前記第2の端部まで前記少なくとも1つの圧力入口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバおよび前記第3のチャンバのそれぞれの前記第2の端部間に延在する、第4の加圧流体通路と、
h)前記加圧出口流体が、前記第3のチャンバの前記第2の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも1つの戻り出口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバおよび前記第3のチャンバのそれぞれの前記第2の端部間に延在する、第4の戻り流体通路と、
を備える、請求項1に記載の定量弁。 - 非常に少量の離散増分の流体を流通可能にすることにより、流体の流量を調整するように構成された、小型定量弁において、
a)互いに流体連通状態にある第1のチャンバおよび第2のチャンバを有する弁本体であって、前記第1のチャンバおよび前記第2のチャンバはそれぞれ、第1の端部および第2の端部を有し、前記第1のチャンバは、加圧流体源から加圧流体を受けるための少なくとも1つの圧力入口、および流体を放出するための少なくとも1つの戻り出口を有する、弁本体と、
b)前記第1のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドであって、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有し、流体が前記第1のチャンバおよび前記第2のチャンバを通り流れるのを可能にするように、前記第1のチャンバ中の少なくとも1つの圧力入口ポートまたは戻り出口ポートの一方に前記流体通路の中の1つを整列させるように移動可能である、弁ロッドと、
c)前記加圧流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第1のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
d)前記第2のチャンバ内にて前記第2のチャンバの前記第1の端部と前記第2の端部との間に移動可能に配設されたプラグであって、前記プラグは、前記加圧流体源からある体積の加圧入口流体が前記第1の端部または前記第2の端部の一方にて前記第1のチャンバを通って前記第2のチャンバに進入すると、前記第1の端部または前記第2の端部の他方の方向に移動するように構成され、さらに、対応する特定体積の加圧出口流体を、前記流体が進入した端部の対向側の端部にて前記第2のチャンバから送り、最終的に前記少なくとも1つの戻り出口から出すように構成された、プラグと、
前記第1のチャンバの前記少なくとも1つの圧力入口は、共通の前記加圧流体源と流体連通状態にあり、前記第1のチャンバの前記少なくとも1つの戻り出口は、方向弁と流体連通状態にあり、前記プラグの移動は、前記方向弁を2進法式またはデジタル式の態様において機能させることが可能になるように、離散時間中に前記方向弁に移送される加圧出口流体の離散体積を規定し、
前記方向弁は、4方向スプール弁である、小型定量弁。 - 前記少なくとも1つの戻り出口は、アクチュエータと流体連通状態にある、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定量弁。
- 非常に少量の離散増分の流体を流通可能にすることにより、流体の流量を調整するように構成された、小型定量弁において、
a)加圧流体源から加圧流体を受けるための少なくとも1つの圧力入口、および流体を放出するための少なくとも1つの戻り出口を有する、弁本体と、
b)前記弁本体中に配設され、少なくとも1つの入口ポートおよび少なくとも1つの出口ポートを有する、第1のチャンバと、
c)前記第1のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドであって、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有し、流体が前記第1のチャンバを通り流れることが可能となるように、前記複数の流体通路の中の少なくとも1つを前記第1のチャンバの前記入口ポートの中の1つと整列させ、前記複数の流体通路の中の少なくとも1つを前記第1のチャンバの前記出口ポートの中の1つと整列させるように移動可能である、弁ロッドと、
d)前記加圧流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第1のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
e)前記弁本体内に配設され、前記第1のチャンバの前記入口ポートおよび前記出口ポートのそれぞれの中の一方を介して、前記第1のチャンバの第1の端部および第2の端部のそれぞれにて前記第1のチャンバと流体連通状態にある、第2のチャンバと、
f)前記第2のチャンバ内にて前記第1の端部と前記第2の端部との間に移動可能に配設された第1のプラグであって、流体が前記第1の端部に進入することにより、前記第2の端部の方向に移動可能であり、流体が前記第2の端部に進入することにより、前記第1の端部の方向に移動可能であり、変位されると同時に前記第2のチャンバからある体積の加圧流体を送り出すように構成された、前記第1のプラグと、
g)前記弁本体内に配設され、前記第1のチャンバの前記入口ポートおよび前記出口ポートのそれぞれの中の一方を介して、前記第1のチャンバの第1の端部および第2の端部のそれぞれにて前記第1のチャンバと流体連通状態にある、第3のチャンバと、
h)前記第3のチャンバ内にて前記第1の端部と前記第2の端部との間に移動可能に配設された第2のプラグであって、流体が前記第1の端部に進入することにより、前記第2の端部の方向に移動可能であり、流体が前記第2の端部に進入することにより、前記第1の端部の方向に移動可能であり、変位されると同時に前記第3のチャンバからある体積の加圧流体を送り出すように構成された、前記第2のプラグと、
を備える、小型定量弁。 - 前記弁本体は、
a)前記加圧流体が、前記加圧流体源から前記第2のチャンバの前記第1の端部まで前記少なくとも1つの圧力入口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバおよび前記第2のチャンバのそれぞれの前記第1の端部間に延在する、第1の加圧流体通路と、
b)前記加圧流体が、前記第2のチャンバの前記第1の端部から流体シンクまで前記少なくとも1つの戻り出口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバおよび前記第2のチャンバのそれぞれの前記第1の端部間に延在する、第1の戻り流体通路と、
c)前記加圧流体が、前記加圧流体源から前記第2のチャンバの前記第2の端部まで前記少なくとも1つの圧力入口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバと前記第2のチャンバの前記第2の端部との間に延在する、第2の加圧流体通路と、
d)前記加圧流体が、前記第2のチャンバの前記第2の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも1つの戻り出口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバと前記第2のチャンバの前記第2の端部との間に延在する、第2の戻り流体通路と、
e)前記加圧流体が、前記加圧流体源から前記第3のチャンバの前記第1の端部まで前記少なくとも1つの圧力入口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバと前記第3のチャンバの前記第1の端部との間に延在する、第3の加圧流体通路と、
f)前記加圧流体が、前記第3のチャンバの前記第1の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも1つの戻り出口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバと前記第3のチャンバの前記第1の端部との間に延在する、第3の戻り流体通路と、
g)前記加圧流体が、前記加圧流体源から前記第3のチャンバの前記第2の端部まで前記少なくとも1つの圧力入口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバおよび前記第3のチャンバのそれぞれの前記第2の端部間に延在する、第4の加圧流体通路と、
h)前記加圧流体が、前記第3のチャンバの前記第2の端部から前記流体シンクまで前記少なくとも1つの戻り出口の中の1つを通り流れることが可能となるように、前記第1のチャンバおよび前記第3のチャンバのそれぞれの前記第2の端部間に延在する、第4の戻り流体通路と、
を備える、請求項5に記載の定量弁。 - 前記少なくとも1つの圧力入口は、共通の前記加圧流体源と流体連通状態にあり、前記少なくとも1つの戻り出口は、共通の流体シンクおよび方向弁のうち少なくともいずれか1つと流体連通状態にあり、前記プラグの移動は、前記方向弁を2進法式またはデジタル式の態様において機能させることが可能になるように、離散時間中に前記方向弁に移送される加圧出口流体の離散体積を規定する、請求項5に記載の定量弁。
- 弁により流体流れを調整するための方法において、
a)定量弁を調達するステップであって、前記定量弁は、
i)弁本体内に配設され、流体源から加圧流体を受けるための少なくとも1つの入口ポートおよび少なくとも1つの出口ポートを有する、第1のチャンバと、
ii)前記第1のチャンバ内に移動可能に配設された弁ロッドであって、この弁ロッドは、この弁ロッドに沿って長手方向に離れた複数の流体通路を有し、この弁ロッドは、選択された流体通路に対応する選択された入口ポートおよび出口ポートを流体が通り流れるのを可能にするように、前記複数の流体通路の中の少なくとも1つを前記入口ポートの中の1つと整列させ、前記複数の流体通路の中の少なくとも1つを前記出口ポートの中の1つと整列させるように移動可能である、弁ロッドと、
iii)前記流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第1のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
iv)前記弁本体と流体連通状態にある第2のチャンバであって、この第2のチャンバの前記第1の端部および前記第2の端部にて前記第1のチャンバと流体連通状態にある、第2のチャンバと、
v)前記第2のチャンバ内にて前記第1の端部と前記第2の端部との間に移動可能に配設された第1のプラグと、
vi)前記弁本体と流体連通状態にある第3のチャンバであって、この第3のチャンバの前記第1の端部および前記第2の端部にて前記第1のチャンバと流体連通状態にある、第3のチャンバと、
vii)前記第3のチャンバ内にて前記第1の端部と前記第2の端部との間に移動可能に配設された第2のプラグと、
を備える、調達するステップ、
b)前記第1のチャンバを前記流体源と流体連通状態にさせるステップ、
c)前記流体源からの加圧流体が、前記第1のチャンバと前記第2のチャンバの前記第1の端部または前記第3のチャンバの前記第1の端部とに進入することが可能となるように前記弁ロッドを配置するステップ、ならびに
d)前記第2のチャンバの第2の端部または前記第3のチャンバの第2の端部からある特定体積の前記加圧流体を吐出するように、前記流体に応じて、前記第1のプラグを前記第2のチャンバ内において変位させるかまたは前記第2のプラグを前記第3のチャンバ内において変位させるステップ
を含む、方法。 - 前記加圧流体源からの加圧流体が、前記第1のチャンバと前記第2のチャンバの前記第2の端部または前記第3のチャンバの前記第2の端部とに進入し、前記第1のプラグを前記第2のチャンバ内において変位させるかまたは前記前記第2のプラグを前記第3のチャンバ内において変位させて、前記第2のチャンバの前記第1の端部または前記第3のチャンバの前記第1の端部からある体積の加圧流体を吐出すること可能となるように、前記弁ロッドを配置するステップをさらに含み、前記第1のプラグおよび前記第2のプラグは、加圧流体が前記第1の端部に進入することにより、前記第2の端部に移動可能であり、加圧流体が前記第2の端部に進入することにより、前記第1の端部に移動可能であり、前記第1のプラグおよび前記第2のプラグは、端部から端部まで移動する際に、ある体積の加圧流体を前記第2のチャンバおよび前記第3のチャンバから各々押し出すように構成される、請求項8に記載の方法。
- 前記弁ロッドの上の第1の流体通路を第1の入口ポートおよび第1の出口ポートと整列させ、第2の流体通路を第2の入口ポートおよび第2の出口ポートと整列させて、前記流体源からある体積の加圧流体が前記第1の入口ポートおよび前記第1の出口ポートを通り、前記弁本体内の前記第2のチャンバの前記第1の端部または前記第3のチャンバの前記第1の端部内に流れることが可能となるように、前記弁本体の前記第1のチャンバ内の前記弁ロッドを移動させるステップであって、前記流体は、前記第1のプラグまたは前記第2のプラグを前記第1の端部から前記第2の端部まで移動させ、前記第1のプラグまたは前記第2のプラグは、ある体積の加圧流体を前記第2の端部より前記第2のチャンバからまたは前記第2の端部より前記第3のチャンバから押し出す、移動させるステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記第1の流体通路を第3の入口および出口ポートと整列させ、前記第2の流体通路を第4の入口および出口ポートと整列させて、ある体積の加圧流体が前記第3の入口および出口ポートを通り前記第2のチャンバの前記第2の端部または前記第3のチャンバの前記第2の端部内に流れることが可能となるように、前記弁ロッドを移動させるステップであって、前記流体は、前記第1のプラグまたは前記第2のプラグを前記第2の端部から前記第1の端部まで移動させ、前記第1のプラグまたは前記第2のプラグは、ある体積の加圧流体を前記第1の端部より前記第2のチャンバからまたは前記第1の端部より前記第3のチャンバから押し出す、移動させるステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 定量流体移送/荷重体作動システムにおいて、
比例関係により作動するように構成された定量弁であって、
加圧流体源から加圧流体を受けるための少なくとも1つの圧力入口および加圧流体を放出するための少なくとも1つの戻り出口を有する、弁本体と、
前記弁本体内に配設され、少なくとも1つの入口ポートおよび少なくとも1つの出口ポートを有する、第1のチャンバと、
前記第1のチャンバ内に移動可能に配設され、前記入口ポートおよび前記出口ポートを介して前記第1のチャンバを通る流体流れを促進するように適合された複数の流体通路を有する、弁ロッドと、
前記加圧流体源を用いることなく前記弁ロッドを前記第1のチャンバ内で移動させるための作動手段と、
前記弁本体内に配設され、前記第1のチャンバの前記入口ポートおよび前記出口ポートを介して前記第1のチャンバと流体連通状態にある、第2のチャンバと、
変位する際にある特定体積の加圧流体を出力するように前記第2のチャンバ内に移動可能に配設されるプラグと
を備える、前記定量弁、
前記定量弁からの出力としての前記特定体積の加圧流体を受けるように、前記定量弁と共に作動可能な方向弁であって、前記方向弁は、アナログ式の態様においてではなく2進法式またはデジタル式の態様において作動し、前記特定体積の流体を受けると種々の作動位置間においてデジタル式に切り替わることが可能となる、方向弁、ならびに
前記方向弁によって作動可能なアクチュエータであって、前記定量弁からの前記特定体積の流体出力により、前記アクチュエータの比例的変位が決定される、アクチュエータ、を備え、
前記方向弁は、4方向スプール弁である、定量流体移送/荷重体作動システム。
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