JP5893619B2 - ステップモータ作動の平衡型流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、ステップモータ（stepper motor）で作動される流量制御弁（flow control valve）に関する。

このセクションは、必ずしも必要のない従来技術であるが、本開示に関係する背景情報を提供する。

流量制御弁は、全開及び／又は全閉位置間の流量変動の制御（controlling flow variability）の精度の向上に必要とする、弁の弁部材位置の再現性を改善するためにステップモータで作動することができる。したがって、作動装置に対する流体量又は圧力の正確な送出に必要な操作は、他の公知の弁作動装置に比してステップモータによる正確性から利点となり得る。しかし、公知のステップモータで作動される流量制御弁は、一般に、ステップモータの回転力を弁部材を開又は閉弁位置に平行移動（translate）するのに使用する長手方向の力に変化させるために歯車装置又は多方向成分駆動システム（multiple directional component drive system）を必要とする。したがって、一般的な作動システムは、多数の部材を駆動するために作動力を無駄にしている。公知のシステムにおける複雑性、動力損失、及び、多数の可動部材の公差は、更に、弁を駆動するためのステップモータを使用する有益な理由である位置の正確性及び弁位置の再現性を低減する。

このセクションは、開示の一般的な概要を提供するものであり、その全範囲又はその全ての特徴を網羅的に開示するものではない。

いくつかの実施形態によると、流量制御弁は、ボディを含み、このボディは、ボディの長手方向軸に同軸状に配向されたボディ孔と、この孔内に延びる弁座部材とを有する。弁部材が孔内に摺動可能に配置され、ボディの長手方向軸に同軸状に配向される。この弁部材は、孔を有する非円形幾何学的成形ヘッド（non-circular geometrically shaped head）を含む。ヘッド収容凹部を含むドライブアダプタが、弁部材の軸回転（axial rotation）を阻止しつつ幾何学的成形ヘッドを摺動可能に収容する。ステップモータがドライブアダプタに接続される。このステップモータは、弁部材の孔に直接係合するシャフトを軸方向に回転する（axially rotate）ように作動する。

他の実施形態によると、流量制御弁は、ボディを含み、このボディは、ボディの長手方向軸に同軸状に配向されたボディ孔を有する。弁部材がこの孔内に摺動可能に配置され、ボディの長手方向軸に同軸状に配向される。弁部材は、内孔を有する非円形幾何学的成形ヘッドと、少なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材と、第１，第２ピストンとを含む。これらの第１，第２ピストンは、これらの第１，第２ピストンに反対方向に作用する加圧流体がバランスされるように、実質的に等しい径を有する。ドライブアダプタが、弁部材の幾何学的成形ヘッドを摺動可能に収容し、弁部材の軸回転を阻止するヘッド収容凹部を含む。ステップモータは、ドライブアダプタに接続される。このステップモータは、弁部材の孔内に直接係合するシャフトを回転し、弁部材を軸方向に平行移動（axially translate）する。

更に他の実施形態によると、流量制御弁は、ボディの長手方向軸に同軸状に配向されたボディ孔を有するボディと、第１，第２シリンダ壁とを含む。弁部材が孔内に摺動可能に配置され、ボディの長手方向軸に同心状に配向される。弁部材は、非円形幾何学的成形ヘッドを含み、このヘッドは長手方向軸に同軸状に整合（align）されるねじ付孔を有する。第１ピストンが、幾何学的成形ヘッドから離隔した、弁部材の反対側端部に配置される。第２ピストンは、第１ピストンと幾何学的成形ヘッドとの間に配置される。第１，第２ピストンは、弁部材がボディ内孔内を摺動するときにシリンダ壁に対してシールされる。ドライブアダプタが、ボディに接続される。このドライブアダプタは、弁部材の幾何学的成形ヘッドを摺動可能に収容し、弁部材の軸回転を防止するヘッド収容凹部を含む。ステップモータがドライブアダプタに接続される。このステップモータは、弁部材のねじ付孔内で直接螺合するねじ付シャフトを回転する。

他の適用可能な領域は、ここに記載の説明から明らかとなる。この発明の概要における説明及び具体例は説明目的のみを意図したものであり、本開示の範囲を制限することを意図したものではない。

ここに示す図は、特定の実施形態の説明目的のみに向けたものであり、本開示の範囲を制限することを意図したものではない。

図１は、本開示の流量制御弁の前部左側斜視図である。 図２は、図1の流量制御弁の端部立面図である。 図３は、図２の部分３における一部を断面とした前部立面図である。 図４は、更に弁の開位置における流量制御弁を示す、図３の一部を断面とした前部立面図である。 図５は、図３の部分５における断面を示す端部立面図である。 図６は、弁の閉位置で示すポペット弁を有する、本開示の他の実施形態による流量制御弁の一部を断面とした前部立面図である。 図７は、更に弁の開位置におけるポペット弁を示す、図６の一部を断面とした前部立面図である。 図８は、完全排出位置で示すスプール弁部材を有する、本開示の３方流量制御弁の一部を断面とした前部立面図である。 図９は、弁の閉位置における流量制御弁を示す、図８の一部を断面とした前部立面図である。 図１０は、弁の開位置における流量制御弁を示す、図８の一部を断面とした前部立面図である。 図１１は、弁の第１開位置で示すスプール弁部材を有する、本開示の４方流量制御弁の一部を断面とした前部立面図である。 図１２は、弁の閉位置における流量制御弁を示す、図１１の一部を断面とした前部立面図である。 図１３は、弁の第２開位置における流量制御弁を示す、図１１の一部を断面とした前部立面図である。 図１４は、電子インターフェース装置及びハウジングを有する更に他の実施形態を示す、図３と同様な一部を断面とした前部立面図である。

図面中、複数の図を通して、対応する参照数字は対応する部分を示す。

以下に、添付図面を参照して例示的な実施形態についてより詳細に説明する。

例示的な実施形態は、十分に、かつ当業者にその範囲を伝えることができるように提供するものである。種々の特定の詳細事項は、本開示の具体例を十分に理解するために、特定の部材、装置、及び方法の例として説明するものである。当業者であれば、特定の詳細事項を用いる必要のないこと、例示的な実施形態は種々の異なる形態で具体化可能なこと、いずれも本開示の範囲を制限するものでないことが明らかである。いくつかの例示的な実施形態では、周知の工程、周知の装置構造、及び周知の技術については詳細な説明を省略してある。

ここに使用する用語は、特定の例示的実施形態を説明するためだけのものであり、限定することを意図したものではない。ここに使用している単数形は、明確に指示されていない限り複数形を含むものである。「備える」、「備えている」、「含む」及び「有する」の語は、包括的なものであり、したがって、特徴、整数（integers）、工程、操作、要素及び／又は部材の存在を表明するものであり、他の１又は複数の特徴、整数（integers）、工程、操作、要素及び／又は部材の存在又は追加を除外するものではない。ここに記載の方法の工程、プロセス、及び操作は、実行の順序として特別指摘した場合を除き、検討又は説明した特定の順で必ず実行する必要があるとして構成したものではなく、更に、追加の又は他の工程も採用可能なことは明らかである。

要素（element）又は層（layer）が他の要素又は層に対して、「上に（on)」、「係合」、「接続」、又は「連結」の関係で言及されている場合は、他の要素又は層に直接的に、上に、係合、接続、又は連結された状態、又は、要素又は層が介在されている状態であり得ることをいう。逆に、要素又は層が他の要素又は層に対して、「直接上に」、「直接係合」、「直接接続」、又は「直接連結」の関係で言及されている場合は、介在する要素又は層がない状態であり得る。要素間の関係を説明するために使用されている他の語は、同様な態様（例えば「の間」と「直接の間」、「隣接」と「直接隣接」等）で理解されるべきものである。ここで使用されている「及び／又は」は関連して特定された項目の１つ又は複数のうちの幾つかの部材、及び、全ての部材を含む。

第１、第２、第３等の用語は種々の要素、部材、領域、層、及び／又は部分に使用されるが、要素、部材、領域、層、及び／又は部分はこれらの用語で限定されるものではない。これらの用語は、１の要素、部材、領域、層、又は部分を他の領域、層、又は部分から区別するためにのみ使用され得る。このような「第１」、「第２」及び他の数値的用語が使用されたときは、前後関係で明確に指示しない限り、順序又は配列を示唆するものではない。したがって、以下に説明する第１の要素、部材、領域、層、又は部分は、例示的実施形態の教示内容から離隔することなく、第２の要素、部材、領域、層、又は部分の用語とすることが可能である。

「内側」、「外側、「下側」、「下方」、「上側」、「上方」及び同様な空間的関係の用語は、１の要素又は特徴について、図で説明するように、他の要素又は特徴に対する関係を説明し易くするために用いられ得る。空間的関係の用語は、装置の他の配向（orientations）及び図に記載の配向に追加した配向を使用することもある。例えば、図の装置がひっくり返されると、他の要素又は特徴の「下側」又は「下方」として記載された要素は、他の要素又は特徴の「上側」に配向されることになる。したがって、「下側」の用語は、上側及び下側の双方の配向を含むことができる。したがって、ここに記載の他の配向（９０度回転され又は他に配向された）及び空間的関係を示す記述は、このように解釈されるものである。

図１を参照すると、流量制御弁１０は、主ボディ部１４と、この主ボディ部１４に取外し可能に接続可能なドライブアダプタ１６と、ドライブアダプタ１６に接続されたステップモータ（stepper motor）１８の形態の弁アクチュエータ又は作動装置（operator）と、主ボディ１４に取外し可能に接続され、ステップモータ１８に対して対向して位置するエンドキャップ２０とのそれぞれを有するボディ組立体１２を含む。他の実施形態によると、ドライブアダプタ１６は、主ボディ部１４の一体部分とすることも可能である。主ボディ部１４は、複数の流量制御弁１０を並列構成に配置可能とする実質的に矩形形状のブロック弁として示してあるが、本開示は特定の弁ボディ構造（design)に制限されるものではない。１又は複数の貫通孔２１を主ボディ部１４に形成し、流量制御弁１０の締結装着（fastener mounting）を可能とすることができる。ステップモータ１８は、動力源（図示しない）から遠隔的に通電することが可能である。

図２を参照すると、先に言及したように、流量制御弁１０は実施的に矩形形状を有し、主ボディ部１４とドライブアダプタ１６とステップモータ１８とのそれぞれは、流量制御弁１０の全体の幅をコントロールするように、実質的に等しい幅を有することができる。主ボディ部１４又はステップモータ１８のような構成部材のそれぞれの高さは、必要に応じて変項することができる。

図３及び４を参照すると、流量制御弁１０の他の特徴は、主ボディ部１４のスプール収容孔２４内に摺動可能に配置されるスプール弁部材２２を含む。スプール弁部材２２は、ボディ組立体１２の組立体長手方向軸２６上を同軸状に並進運動することができる。スプール弁部材２２は、第１シール溝３２内に配置されたＯリング又はＤリング等の第１弾性シール部材３０を有する第１ピストン２８を含み、このシール部材は第１ピストン２８と、主ボディ部１４内で内側に生成された第１シリンダ壁３４との間の流体シールを形成する。スプール弁２２は、ステップモータ１８の駆動力により、第１方向Ａと反対の第２方向Ｂとのそれぞれに向けて摺動可能に位置決めすることができる。

主ボディ部１４は、更に、内部に生成された第１シリンダ壁３４を有する第１ボディ端３５を含む。第１ピストン２８は、第１シリンダ壁３４で規定された第１ボディ端３５の第１ピストン孔３６内に摺動可能に収容される。スプール弁部材２２も、第２シール溝４２内に配置された、第１弾性シール部材３０と同様な第２弾性シール部材４０を有する第２ピストン３８を含むことができる。第２弾性シール部材４０は、第２ピストン周壁４４と、主ボディ部１４の第２ボディ端４８に生成された第２シリンダ壁４６との間に流体圧境界（fluid pressure boundary）を形成する。複数の実施形態によると、第１ピストン２８の径「Ｖ」は第２ピストン３８の径「Ｗ」に実質的に等しい。更に、弁座係合部材５０の径「Ｘ」は径「Ｖ」及び「Ｗ」と実質的に等しく、したがって、スプール収容孔２４内の加圧流体（pressurized fluid）からの指向性の力（directional forces）は、弁閉位置（図３参照）における第１ピストン２８と弁座係合部材５０との等しく露出する表面積をバランスさせ又は等しくかつ反対方向に作用し、弁開位置（図４参照）における第１，第２ピストン２８，３８の等しい露出面積に対してバランスさせる。したがって、本開示のスプール弁部材２２及び他の弁部材は、圧力平衡されたデザインとして限定される。

弁座係合部材５０は、スプール弁部材２２の外半径方向延長部である。図３に示すように、スプール弁部材２２は、入口ポート５４内の加圧流体が第１出口ポート５６から分離される弁閉位置で、弁座係合部材５０が主ボディ部１４の弁座部材５２に接触するように位置決めすることができる。複数の実施形態によると、弁座係合部材５０は、弁座係合部材５０上にオーバーモールド（over-molded）された弾性材料５８を設けることができる。弾性材料５８は、弁座部材５２に接触したときに、パッキン状の流体シール（glandular fluid seal）を形成する。スプール弁部材２２が第２方向Ｂに移動したとき（図４に示すように、完全移動した後）に、流路６０が弁座係合部材５０と弁座部材５２の弾性材料５８との間に形成され、加圧流体が入口ポート５４から第１出口ポート５６に流れるのを可能とする。

弁座係合部材５０の外周部（弾性材料で規定されている）及び第１，第２ピストン２８，３８のそれぞれは実質的に等しい径を有し、スプール弁部材２２は弁閉位置又は弁開位置のいずれでも圧力バランスされている。例えば、図３に示す弁閉位置で弁座係合部材５０に第１方向Ａに作用する加圧流体は、第２ピストン３８に第２方向Ｂに作用する加圧流体の力で等しくされ、したがって、スプール弁部材２２に作用する軸方向の全体の力は加圧流体から実質的にゼロである。図４に示す弁開位置では、流量制御弁１０の一部開から全開まで流体が流れるときに、更に圧力平衡状態が存在する。図４に示すように、流路６０の開位置では、入口ポート５４と出口ポート５６との間に差圧が形成されるが、しかし、第１ピストン２８に第１方向Ａに作用する流体圧は、弁座係合部材５０の左側に作用する流体圧の力と実質的に等しく、一方、第２ピストン３８に第２方向Ｂに作用する流体圧は、スプール弁部材２２を平行移動させるように作用する軸方向の力が実質的にゼロになるように、弁座係合部材５０の右側に作用する流体圧の力に実質的に等しい。

スプール弁部材２２は、ステップモータ１８の回転力により、組立体長手方向軸２６に対して同軸状に平行移動される。ステップモータ１８で生成された回転力を長手方向又は軸方向の力に変換するため、スプール弁部材２２は更に、第２ピストンに近接し、第１ピストン２８に対してスプール弁部材２２の反対側端部に位置する幾何学的成形ヘッド（geometrically shaped head）６２を含む。ここに、「幾何学的成形」ヘッドの用語は、非円形（すなわち完全な円ではない）幾何学形状をいう。例えば、楕円形、又は、複数の実施形態では三角形、矩形、八角形及び同様な形状を含み得る周部に少なくとも１の平坦面を有する形状を使用することができる。複数の実施形態では、幾何学的成形ヘッド６２は、実質的に矩形形状で、スプール弁部材２２を矩形形状の棒状材料（bar stock）から作成し、第１，第２ピストン２８，３８及び弁座係合部材５０等の残りの特徴（remaining features）を付与するように機械加工し又は形成することが可能である。

幾何学的成形ヘッド６２は、この幾何学的成形ヘッド６２の対応する面に係合する（mate）複数の空洞面（cavity face）６６を含んでもよいヘッド収容凹部６４内に摺動可能に収容される。幾何学的成形ヘッド６２の非円形形状は、ステップモータ１８の回転力で駆動されたときに、組立体長手方向軸２６に対してスプール弁部材２２の軸回転を阻止する。複数の実施形態によると、圧縮ばね等の付勢部材６８を幾何学的成形ヘッド６２の端面７０に対向して収容することができる。付勢部材６８の反対側端部はステップモータ１８に当接する。付勢部材６８は、スプール弁部材２２に第１方向Ａに付勢力を作用させ、雄ねじ付シャフト７４のネジ７２と、第２ピストン３８に形成された雌ネジ付非貫通孔（blind bore）７６との間のネジ間隙を排除し、これにより、スプール弁部材２２はねじ７２のピッチで変更可能なステップモータ１８の所定の回転数により、開位置に繰返し位置させることができる。

第２ヘッド収容凹部７８が幾何学的成形ヘッド６２の端面７０とステップモータ１８との間に形成される。第２ヘッド収容凹部７８の容積は、スプール弁部材２２が第１又は第２方向Ａ又はＢのいずれかに移動すると変化する。幾何学的成形ヘッド６２の周部の平坦面の数に対応する複数のヘッド面８０が空洞面６６の個々の１つに当接し、スプール弁部材２２の軸回転を阻止する。楕円形状を使用した場合のように、幾何学的成形ヘッド６２に平坦面が存在しない場合は、ヘッド収容凹部６４の形状は、幾何学的成形ヘッド６２の周部形状に適合するように形成される。

雄ねじ付シャフト７４はステップモータ１８に直接又は間接的に接続されて回転可能に駆動され、スプール弁部材２２の組立体長手方向軸２６に対して同軸状に整合する雌ねじ付孔７６内に直接螺合されて収容される。したがって、雄ねじ付シャフト７４を回転すると、弁開又は弁閉位置の間を移動するために予め定められた雄ねじ付シャフト７４の完全又は部分回転量に基づいてスプール弁部材２２が直接軸方向に駆動される。スプール弁部材２２の軸方向位置は、雄ねじ付シャフト７４と雌ねじ付孔７６とのねじ間の制限されたスリップに部分的に基づいて再現可能（repeatable）である。付勢部材６８は、更に、スプール弁部材２２を付勢し、ねじ間隙及び／又は磨耗に起因する軸方向寸法の変化を軽減する（mitigate）。更に、スプール弁部材２２の上述の圧力平衡デザインは、流量制御弁１０の任意の作動位置における加圧流体によるスプール弁部材２２に作用する全体の軸方向力を実質的に排除し、更に、スプール弁部材２２の位置の再現性を高める。

主ボディ部１４は、更に、実質的に平坦で、例えば締結具（fastener）（図示しない）を使用してエンドキャップ２０を取外し可能に収容するボディ端面８２を含む。第１ピストン２８が軸方向に平行移動したときに第１ピストン孔３６内の流体をベントするため、第１ピストン孔３６は端部キャップ通路８４と流体連通する。端部キャップ通路８４は、塵埃又は水等の汚染物質が通路２４内に流入するのを防止するフィルタ８６を含むことができる。これにより、空気等の流体は、吸引又は排気され、スプール弁部材２２のどのような軸方向位置に対しても第１ピストン孔３６内の流体圧を大気圧と等しくさせる。

図５を参照すると、上述のように、幾何学的成形ヘッド６２は、矩形形状を有するように形成することができる。空洞面６６はそれぞれヘッド面８０の１つに対応し、隙間８７が幾何学的成形ヘッド６２の周部の回りに設けられる。図５に示す幾何学的成形部６２の形状から明らかに、組立体長手方向軸２６に対する雄ねじ付シャフト７４の軸回転は、幾何学的成形ヘッド６２又はスプール弁部材２２と同様には回転しない。隙間８７は、更に、スプール弁部材２２が平行移動したときに幾何学的成形ヘッド６２の周部の回りに流体を移送することができ、これにより流体圧が、それぞれ図３及び４を参照して説明されるヘッド収容凹部６４及び第２ヘッド収容凹部７８内と実質的に等しくなるように、サイズを定めることができる。

図５に示し、図３及び４を再度参照する構造では、雄ねじ付シャフト７４に右ねじを使用することで、回転方向Ｙへのステップモータ１８による雄ねじ付シャフト７４の時計方向に向く第１方向の回転で、スプール弁部材２２が図５で見て見者側で、図３に示す第１方向Ａに引っ張られる。回転方向Ｚへのステップモータ１８による反対側に向く反時計方向の第２方向の雄ねじ付シャフト７４の回転で、スプール弁部材２２は、図５で見て見者から離隔する側で、図４に示す第２方向Ｂに押圧される。雄ねじ付シャフト７４（及び雌ねじ付孔７６）に左ねじを使用すると、スプールが反対方向に移動されることは明らかである。

図６及び再度図３及び４を参照すると、他の実施形態による、本開示のドライブ特性（drive features）を使用する流量制御弁８８は、ポペット弁を作動するために使用することもできる。流量制御弁８８は、ドライブアダプタ１６と同様な取外し可能に接続されたドライブアダプタ９２を有する弁ボディ９０を含むことができる。ステップモータ１８’は、これから軸方向に延びる雄ねじ付シャフト７４’を有するドライブアダプタ９２に同様に接続される。ポペット弁部材９４は弁ボディ９０の長手方向軸９６上に摺動可能に配置されている。ポペット弁部材９４は、摺動可能に配置され、かつ弁ボディ９０の第１ピストン孔１００に密封状態に収容された第１ピストン９８を含む。ポペット弁部材９４は、例えばポペット弁部材９４にオーバーモールド（すなわち、重ねて成形されかつ外方に延びる）ゴム又は高分子弾性材料等の材料を有する「オーバーモールド成形」弁座係合部材１０２を含むことができる。オーバーモールド成形（overmolded）弁座係合部材１０２は、図示の弁閉位置で弁部材シートリング（seat ring）１０４に密封状に接触する。弁閉位置では、入口ポート１０６は出口ポート１０８から分離され、流量制御弁８８を介して流体が流れるのを阻止する。

図６及び７を参照すると、ポペット弁部材９４は、更に、ステップモータ１８’の雄ねじ付シャフト７４’を螺合可能に収容する雌ねじ付孔１１０を含む。したがって、ステップモータ１８’を回転すると、図３及び４を参照して上記説明したステップモータ１８の作動と同様に作動し、弁閉位置に達するまで閉弁方向Ｃに向け、ポペット弁部材９４を軸方向に移動する。更に、ポペット弁部材９４は、第１ピストン９８の径と実質的に等しい径の第２ピストン１１２を含む。図６に示す閉弁位置では、弁座係合部材１０２に閉方向Ｃに向けて作用する加圧流体が、第１ピストン９８に開弁方向Ｄに向けて作用する加圧流体の力で均等化され、これにより、加圧流体から、ポペット弁部材９４に作用する全軸方向の力は実質的にゼロである。

第２ピストン１１２は、弁ボディ９０の第２シリンダ壁１１４に対して摺動可能に配置される。幾何学的成形ヘッド１１６は、第１ピストン９８に対して反対側に位置するポペット弁部材９４の端部に作成される。幾何学的成形ヘッド１１６は、この幾何学的成形ヘッド１１６の幾何学的に成形された平坦面（又は非平坦形状）に対応する複数の空洞面１２０を含むことができるヘッド収容凹部１１８内に摺動可能に収容される。したがって、複数の空洞面１２０に接触する幾何学的ヘッド１１６は、ポペット弁部材９４の軸方向平行移動中、ポペット弁部材９４の回転を阻止する。図３及び４の実施形態に対する上述と同じ理由で、幾何学的成形ヘッド１１６は、楕円形状でもよく、又は、ポペット弁部材９４の軸回転を阻止するためにその周部に単一又は複数の平坦面を含んでもよい。

特に図７を参照すると、図６に示す閉位置への回転に比して反対の軸回転方向にステップモータ１８’が回転されたときに、流体制御弁８８が開弁位置となる。ポペット弁部材９４が弁開方向Ｄに向けて軸方向移動し、オーバーモールド成形弁座係合部材１０２が弁部材シートリング１０４から移動すると、入口ポート１０６から出口ポート１０８への流れを可能とする流路１２２が形成される。ポペット弁部材９４の第１，第２ピストン９８，１１２は実質的に等しい径を有するため、ポペット弁部材９４に作用する圧力は、流量制御弁８８が部分的に開いた状態から完全に開いた状態にあるときに、以下のように、バランスされる。弁開位置では、流路１２２が開き、入口ポート１０６と出口ポート１０８との間に差圧が生じるが、しかし、第１ピストン９８に開方向Ｄに向けて作用する流体圧は、弁座係合部材１０２の下方に向く側に作用する流体圧の力（閉方向Ｃに向く）と実施的に等しく、一方、第２ピストン１１２の閉方向Ｃに向けて作用する流体圧は、スプール弁部材９４に作用する軸方向の力が全体として実質的にゼロとなるように、弁座係合部材１０２の下方に向く側に作用する流体圧の力（開方向Ｄに向く）と実質的に等しい。この圧力バランスは、ステップモータ１８’が弁閉位置に、更に、弁が閉及び／又は任意の一部開位置に配置されたときに、弁を戻すために必要とする力の量（amount）を減少させる。

図８を参照すると、他の実施形態による流量制御弁１６０は、図３及び４を参照して説明した流量制御弁１２４を変更して追加のオーバーモールド成形弁座係合部材と弁座部材とを含む３方弁ボディ１６２を含み、したがって、相違する部分についてのみ以下に説明する。スプール弁部材１６４は、スプール収容孔１６６内に摺動可能に配置され、第１オーバーモールド成形弁座係合部材１６８と第２オーバーモールド成形弁座係合部材１７０とを含む。流量制御弁１６０の排気位置（exhaust position）では、入口ポート１７２は出口ポート１７４及び排気ポート１７６に対して閉じられている。出口ポート１７４が排気ポート１７６に対して開いている。第１オーバーモールド成形弁座係合部材１６８は第１弁座部材１７８から移動し、これにより、出口ポート１７４と排気ポート１７６との間を流体連通する第１流路１８０が形成される。第２オーバーモールド成形弁座係合部材１７０は、完全排気位置で第２弁座部材１８２に接触する。スプール弁部材１６４は、ステップモータ１８’’を使用して雄ねじ付シャフト７６’’’を回転することにより、排気位置となるまで第１方向に向けて完全に移動される。

図９及び再度図８を参照すると、第１，第２オーバーモールド成形弁座係合部材１６８，１７０がそれぞれ第１弁座部材１７８及び第２弁座部材１８２に接触するまで、第１方向Ｇと反対の第２方向Ｈに向けてスプール弁部材１６４を平行移動することにより、流量制御弁１６０の閉位置が形成される。弁閉位置では、入口ポート１７２、出口ポート１７４及び排気ポート１７６は互いに対して閉じられ、その間に共通の流路は形成されない。スプール弁部材１６４が第２方向Ｈに向けて平行移動されると、空気がベント孔１５４’に吸引され、第１ピストン孔１５２内の大気圧と等しくなる。

図１０を参照すると、スプール弁部材１６４を閉位置から第２方向Ｈに向け、第２オーバーモールと成形弁座係合部材１７０が第２弁座部材１８２に対して移動され、これにより第２流路１８６が形成されるまで、スプール弁部材１６４を更に移動することにより、開位置の流量制御弁１６０が形成される。第２流路１８６は、入口ポート１７２と出口ポート１７４との間を流体連通し、排気ポート１７６は、第１オーバーモールド成形弁座係合部材１６８と第１弁座部材１７８との間を流体連通し、一方、排気ポート１７６は、第１オーバーモールド成形弁座係合部材１６８と第１弁座部材１７８との間が接触することにより、入口ポート１７２と出口ポート１７４との双方に対して閉じられる。上述の説明と同じ理由のため、スプール弁部材１６４は圧力バランスされたデザインであり、したがって、スプール弁部材１６４に作用する流体圧力は、流量制御弁１６０の全ての作動位置でバランスされる。

図１１を参照すると、流量制御弁１８８は、図８−１０に示す流量制御弁１６０から変更されており、他の弁ポート及びスプール弁座部材が追加されている。流量制御弁１８８は、４方弁ボディ１９０を含み、この４方弁ボディはこの４方弁ボディ１９０のスプール収容孔１９４内に摺動可能に配置されたスプール弁部材１９２を有する。このスプール弁部材１９２は、第１、第２、第３及び第４オーバーモールド成形弁座係合部材１９６，１９８，２００及び２０２を含み、４方弁ボディ１９０は更に入口ポート２０４、第１出口ポート２０６、第１排気ポート２０８、第２出口ポート２１０、及び第２排気ポート２１２を含む。スプール弁部材１９２は長手方向軸２１４上に摺動可能に配置される。

流量制御弁１８８の第１開位置では、スプール弁部材１９２は、雄ねじ付シャフト７４’’’を回転するステップモータ１８’’の作用で第１方向Ｇに最大限度まで摺動可能に配置される。スプール弁部材１９２の軸回転は、幾何学的成形ヘッド１４８’を回転不能に収容するドライブアダプタ９２’’の幾何学的形状により阻止される。第１開位置では、入口ポート２０４は第１出口ポート２０６に対して開き、双方は第１排気ポート２０８に対して閉じている。第１流路２１６は、第３オーバーモールド成形弁座係合部材２００に近接して形成され、入口ポート２０４から第１出口ポート２０６を介して流体が流れるのを可能とする。更に、流量制御弁１８８の第１開位置では、第２オーバーモールド成形弁座部材１９８の密閉状態を維持しつつ第１オーバーモールド成形１９６が移動することで、第１排気通路２１８が形成される。第１排気通路２１８は、第２出口ポート２１０と第２排気ポート２１２との間を流体連通し、一方、入口ポート２０４は第２出口ポート２１０と第２排気ポート２１２との双方に対して閉じている。

図１２及び再度図１１を参照すると、第１，第２，第３及び第４オーバーモールド成形弁座係合部材１９６，１９８，２００，２０２の全てが着座かつ密閉状態に配置されるまで、スプール弁部材１９２を第１方向Ｇとは反対の第２方向Ｈに向けて平行移動することにより、流量制御弁１８８の閉位置が形成される。この流量制御弁１８８の閉位置では、個々のポートの全てが互いに閉じられ、入口ポート２０４からいずれかの出口ポートへの流体の排出が阻止される。

図１３を参照すると、第２オーバーモールド成形弁座係合部材１９８及び第４オーバーモールド成形成形弁座部材２０２がその着座位置から移動するまで、スプール弁部材１９２を第２方向Ｈに向けて更に軸方向に平行移動することにより、流量制御弁１８８の第２開位置が形成される。第２オーバーモールド成形部材１９８に近接して形成された第２流路２２０は、入口ポート２０４と第２出口ポート２１０との間に流体連通を形成する。第２排気ポート２１２は、第２開位置で、入口ポート２０４と第２出口ポート２１０との双方に対して閉じられる。更に、第２開位置で、第２排気通路２２２が第４オーバーモールド成形弁座係合部材２０２に近接して形成される。第２排気通路２２２は、第１出口ポート２０６と第１排気ポート２０８との間に流体連通を形成し、一方、入口ポート２０４内の流体圧は、第１出口ポート２０６と第１排気ポート２０８との双方に対して閉じられる。上述と同じ理由のため、スプール弁部材１９２は、スプール弁部材１９２に作用する流体圧力が流量制御弁１８８の全ての作動位置でバランスされるように、圧力バランスされたデザインを形成する。

図１４を参照すると、流量制御弁２２４は、制御ライン２３０を介して、アナログ又はデジタル信号等の作動コマンド信号、又は、電圧若しくは電流を受取る電子インターフェース装置２２８を有する電子インターフェースハウジング２２６を含む。制御ライン２３０は、電子インターフェースハウジング２２６を大気から密閉し、流量制御弁２２４の電力源に対する接続部を形成する電気コネクタ２３２を介して接続される。電子インターフェース装置２２８が受けたコマンド信号は、必要に応じてステップモータ１８’’’の作動に必要な出力に変換され、第２制御ライン２３４を介してステップモータ１８’’’に伝達されてステップモータ１８’’’を回転させ、これにより、スプール弁部材２２’を軸方向に平行移動させる。流量制御弁２２４のドライブアダプタ２３６は、主ボディ部２３８と一体の部分である。雄ねじ付延長部２４０は、スプール弁部材２２’の幾何学的成形ヘッド２４２から離隔して延びる。延長部２４０は、幾何学的成形部の一体部分、又は、幾何学的成形ヘッド２４２にねじ連結される雄ねじ付締結具であってもよい。延長部２４０は、雌ねじ付孔でもよい、ステップモータ１８’’’の孔２４４内に螺合して収容される。ステップモータ１８’’’の回転は、延長部２４０に螺合するモータ部を含む孔２４４を同速度で回転（co-rotate）し、スプール弁部材２２’を軸方向に平行移動する。

本開示の流量制御弁のそれぞれは、ステップモータの漸進的回転（incremental rotation）により可変流量制御を提供する。ステップモータの漸進的回転は弁部材の軸方向平行移動に変換される。更に、弁部材が開位置に向けて移動すると、弁のポートを横断する圧力降下が形成される。弁部材が摺動可能に収容される孔は、弁部材と弁ボディとの接触点において等しい径であるため、各ポート部は弁部材に作用する力をバランスさせる。

本開示の流量制御弁は、幾つかの利点を提供する。全ての流量制御弁の実施形態に圧力バランスされたポペット又はスプールデザインを与えることにより、スプール又はポペットに作用する流体圧の力は、本開示のステップモータに必要とされる作動力を増大しない。したがって、ステップモータは、ポペット又はスプール弁部材の平行移動中に静止摩擦力及び摺動摩擦力を克服することのみが必要である。本開示のポペット又はスプール弁部材に設けられる幾何学的成形ヘッドは、ポペット又はスプール弁部材の回転を不能とし、ステップモータから延びかつ弁部材の雌ねじ付孔に直接螺合して収容される雄ねじ付係合シャフトにより、ステップモータの回転力をポペット又はスプール弁部材に直接的に変換されるのを可能とする。雄ねじ付シャフト及び幾何学的成形ヘッドは、弁ボディとステップモータとの間に配置されたアダプタ部材内に配置される。このデザインは、クラッチ部材、キー部材、回転防止締結具（anti-rotational fastener）等、平行移動中にポペット又はスプール部材の回転を阻止する部材を追加することの必要性を排除する。

上述の実施形態の説明は、図示及び説明の目的でなされたものであり、発明を網羅し、又は制限することを意図したものではない。所定の実施形態における個々の要素又は特徴は一般的に特定の実施形態に制限されるものではなく、必要に応じて交換可能であり、具体的に示され又は記載されていない場合であっても、選択した実施形態に使用することが可能である。同様に、多くの態様で変更してもよい。このような変更は、この発明から逸脱したものと見なされるべきではなく、このような変更の全ては、本発明の範囲に含まれるべきものである。
以下に、出願時の特許請求の範囲の記載を付記する。
［条項１］ ボディの長手方向軸に同軸状に配向されたボディ孔と、この孔内に延びる弁座部材とを有するボディと、
前記孔内に摺動可能に配置され、前記ボディの長手方向軸に同軸状に配向された弁部材とを備え、この弁部材は非円形の幾何学的成形ヘッドを含み、更に、
前記弁部材の軸回転を阻止すると共に、前記弁部材の幾何学的成形ヘッドを摺動可能に収容するヘッド収容凹部を含むドライプアダプタと、
前記ドライブアダプタに接続されるステップモータとを備え、このステップモータは弁部材に直接係合するシャフトを軸回転するように作動する、流量制御弁。
［条項２］ 前記幾何学的成形ヘッドは、少なくとも１の平坦なヘッド面を有する、条項１に記載の流量制御弁。
［条項３］ 前記ヘッド収容凹部は、少なくとも１の平坦なヘッド面に当接して弁部材の軸回転を防止する少なくとも１の空洞面を含む、条項２に記載の流量制御弁。
［条項４］ 前記弁部材は更に、弁部材から外方に半径方向に延び、弁座部材にシール係合し、流量制御弁の閉位置を規定する少なくとも１の弁座係合部材を含む、条項１に記載の流量制御弁。
［条項５］ 前記シャフトの第１方向の回転は、流量制御弁を閉位置から開位置に、ボディ孔内で弁部材を長手方向に移動する作用をなし、前記シャフトの反対の第２方向の回転は、開位置から弁閉位置に弁部材を戻す作用をなす、条項４に記載の流量制御弁。
［条項６］ 前記弁部材は更に、
弁部材の幾何学的成形ヘッドから反対側端部に配置された第１ピストンと、
前記第１ピストンと幾何学的成形ヘッドとの間に配置された第２ピストンとを含み、これらの第１，第２ピストンは、弁部材がボディ孔内で摺動するときに、シリンダ壁に対してシールするように作用する、条項１に記載の流量制御弁。
［条項７］ 前記第１，第２ピストンは、第１，第２ピストンに反対側に作用する加圧流体が弁部材に作用するバランスされた圧力となるように、実質的に等しい径を有する、条項６に記載の流量制御弁。
［条項８］ 更に、電子インターフェース装置を備え、コマンド信号を受取り、この電子インターフェース装置でステップモータを作動するための出力に変換される、条項１に記載の流量制御弁。
［条項９］ 更に、内部に電子インターフェース装置が配置される電子インターフェースハウジングと、この電子インターフェースハウジングを大気から密封し、流量制御弁に対する電気接続部を形成する電気コネクタとを含む、条項８に記載の流量制御弁。
［条項１０］ 前記孔は、弁部材がボディ内に摺動可能に収容されたときに、ボディの長手方向軸と同軸状に配向される、条項１に記載の流量制御弁。
［条項１１］ 前記非円形幾何学的成形ヘッドは、前記シャフトを螺合して収容するねじ付孔を含み、前記シャフトは、ステップモータに接続されかつこれから延びる雄ねじ付シャフトであり、ステップモータの漸進的回転で、ねじ付孔に螺合する雄ねじ付シャフトが回転し、弁部材が漸進的に軸方向に平行移動する、条項１に記載の流量制御弁。
［条項１２］ 前記非円形の幾何学的成形ヘッドは、一体的に接続されかつこれから延びるシャフトを有し、このシャフトは雄ねじ付シャフトであり、更に、ステップモータの雌ねじ付孔内に螺合し、ステップモータ及びシャフトに螺合する雌ねじ付孔の漸進的回転で、弁部材を漸進的に軸方向に平行移動する、条項１に記載の流量制御弁。
［条項１３］ 前記ドライブアダプタは、ボディに取外し可能に接続される、条項１に記載の流量制御弁。
［条項１４］ 前記ドライブアダプタは、ボディに一体的に接続され、前記弁部材の幾何学的成形ヘッドは、この幾何学的成形ヘッドの対応する面に適合する複数の空洞面を有するヘッド収容凹部内に摺動可能に収容され、弁部材の軸回転を阻止する、条項１に記載の流量制御弁。
［条項１５］ 前記弁部材は、スプール弁部材を規定する、条項１に記載の流量制御弁。
［条項１６］ 前記弁部材は、ポペット弁部材を規定する、条項１に記載の流量制御弁。
［条項１７］ ボディの長手方向軸に同軸状に配向されたボディ孔を有するボディと、
前記孔内に摺動可能に配置され、ボディの長手方向軸に同軸状に配向された弁部材とを備え、この弁部材は、
孔を有する非円形幾何学的成形ヘッドと、
少なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材と第１，第２ピストンとを含み、これらの第１，第２ピストンは、第１，第２ピストンに反対側に作用する加圧流体がバランスされるように、実質的に等しい径を有し、更に、
弁部材の幾何学的成形ヘッドを摺動可能に収容し、弁部材の軸回転を阻止するヘッド収容凹部を含むドライブアダプタと、
前記ドライブアダプタに接続されるステップモータとを備え、このステップモータは弁部材の孔内に直接係合したシャフトを回転し、弁部材を軸方向に平行移動する、流量制御弁。
［条項１８］ 前記なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材は、それぞれ第１，第２ピストンの径に等しい径を有する第１，第２弁座係合部材を備える、条項１７に記載の流量制御弁。
［条項１９］ 前記ボディは、３方弁ボディであり、
前記孔内に延びる第１，第２弁座部材と、
入口ポートと出口ポートと排気ポートと、を含む、条項１８に記載の流量制御弁。
［条項２０］ 弁開位置で、第１弁座係合部材は第１弁座部材に接触し、第２弁座係合部材は第２弁座部材から移動され、入口ポートを出口ポートに連通させ、入口ポートと出口ポートとの双方を排気ポートから分離させ、更に、
弁閉位置で、第１弁座係合部材は第１弁座部材に接触し、第２弁座係合部材は第２弁座部材に接触し、入口、出口及び排気ポートがそれぞれ分離される、条項１９に記載の流量制御弁。
［条項２１］ 第１弁座係合部材は第１弁座部材から移動され、第２弁座部材は第２弁座部材に接触し、出口ポートが排気ポートに連通しかつ入口ポートが出口ポートと排気ポートとの双方から分離される排気位置を規定する、条項１９に記載の流量制御弁。
［条項２２］ 少なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材は、それぞれ第１及び第２ピストンの径と等しい径を有する第１，第２，第３及び第４弁座係合部材を備える、条項１８に記載の流量制御弁。
［条項２３］ 前記ボディは４方弁ボディであり、
個々に弁座係合部材の１つに接触されるように位置する孔内に延びる複数の弁座部材と、
入口ポートと、第１及び第２出口ポートと、第１及び第２排気ポートと、を含む、条項１８に記載の流量制御弁。
［条項２４］ 前記ボディは２方弁ボディであり、
孔内に延びる弁座部材と、
入口ポート及び出口ポートとを含み、少なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材は弁閉位置で弁座部材に接触し、入口ポートを出口ポートから分離する、条項１７に記載の流量制御弁。
［条項２５］ ボディの長手方向軸に同軸に配向されたボディ孔と、第１及び第２シリンダ壁とを有するボディと、
前記孔内に摺動可能に配置され、前記ボディの長手方向軸に同軸状に配向される弁部材
とを備え、この弁部材は、
前記長手方向軸に同軸状に整合するねじ付孔を有する非円形幾何学的成形ヘッドと、
前記弁部材の前記幾何学的成形ヘッドと反対側端部に配置される第１ピストンと、
前記第１ピストンと幾何学的成形ヘッドとの間に配置される第２ピストンとを含み、更に、
前記ボディに接続されるドライブアダプタを備え、このドライブアダプタは、前記弁部材の幾何学的成形ヘッドを摺動可能に収容し、弁部材の軸回転を阻止するヘッド収容凹部を含み、更に、
前記ドライブアダプタに接続されるステップモータを備え、このステップモータは弁部材のねじ付孔内に直接螺合するねじ付シャフトを回転する、流量制御弁。
［条項２６］ 前記弁ボディは、更に、孔内に延びる弁座部材を含む、条項２５に記載の流量制御弁。
［条項２７］ 前記弁部材は、更に、弁部材から外方に半径方向に延び、弁座部材に密閉状態に係合し、流量制御弁の閉位置を規定する弁座係合部材を含む、条項２６に記載の流量制御弁。
［条項２８］ 前記第１及び第２ピストンの径と弁座係合部材の径とは、弁閉位置で、第１ピストンに作用する加圧流体の力が弁座係合部材に作用する加圧流体の力でバランスされるように、実質的に等しい、条項２７に記載の流量制御弁。
［条項２９］ 第１ピストンの径は、弁座係合部材が弁座部材から移動した弁開位置で、第１ピストンに作用する加圧流体の力が、第２ピストンに作用する加圧流体の力でバランスされるように、第２ピストンの径と実質的に等しい、条項２７に記載の流量制御弁。
［条項３０］ 前記弁部材はスプール部材であり、第１及び第２ピストンの径と弁座係合部材の径とが実質的に等しい、条項２５に記載の流量制御弁。
［条項３１］ 前記弁部材はポペット弁であり、弁係合部材の径が弁座部材の径よりも大きい、条項２５に記載の流量制御弁。

Claims (31)

1. 矩形形状のボディであって、前記ボディは、前記ボディの長手方向軸に平行に延びている４つの長手方向面を有すると共に、前記ボディの前記長手方向軸に同軸状に配向されたボディ孔と、前記ボディ孔内に延びる弁座部材とを画定する矩形形状のボディと、
   前記ボディ孔内に摺動可能に配置され、前記ボディの長手方向軸に同軸状に配向された弁部材であって、この弁部材は４つのヘッド面を呈する矩形形状のヘッドを含む弁部材と、
   前記矩形形状のヘッドから一体的に延びているシリンダ形状のスプール弁部材であって、前記シリンダ形状のスプール弁部材は、前記ボディ孔内での前記弁部材の摺動動作中に前記ボディ孔のシリンダ壁に摺動可能で封止的に係合する弾性シール部材を有するスプール弁部材と、及び、
   前記矩形形状のヘッド及び前記シリンダ形状のスプール弁部材の両者を貫通して形成されたネジ孔と、
   前記弁部材の軸回転を阻止すると共に、前記弁部材の矩形形状のヘッドを摺動可能に収容する矩形形状のヘッド収容凹部を含むドライブアダプタであって、前記ヘッド収容凹部は、更に、前記矩形形状の全周に関してクリアランス隙間を備えており、前記弾性シール部材によって前記クリアランス隙間または前記ヘッド収容凹部に前記ボディ孔内の流体が入ることを防止されているドライブアダプタと、
   前記ドライブアダプタに接続されるステップモータであって、このステップモータは前記弁部材に直接係合するシャフトを軸回転するように作動するステップモータと、
   前記ボディのポートが設けられた長手方向面を画定するために、前記ボディ孔から前記ボディの前記長手方向面の1つまで前記ボディを貫通して延びる入口ポートであって、前記入口ポートは、前記ポートが設けられた長手方向面に対して開いており、前記ボディの他の複数の長手方向面に対して閉じている、入口ポートと、
   前記入口ポートと隣り合った関係で配置された出口ポートであって、前記出口ポートは、前記ボディ孔から前記ボディの前記ポートが設けられた長手方向面まで前記ボディを貫通して延びており、前記出口ポートは、前記ポートが設けられた長手方向面に対して開いており、前記ボディの他の複数の長手方向面に対して閉じている、出口ポートと、
   を備えた流量制御弁。
2. 前記矩形形状のヘッドは、少なくとも１の平坦なヘッド面を有する、請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記弁部材の軸回転を防止するために、前記ヘッド収容凹部は、前記矩形形状のヘッドの４つのヘッド面に当接する４つの空洞面を含む、請求項２に記載の流量制御弁。
4. 前記弁部材は更に、弁部材から外方に半径方向に延び、弁座部材にシール係合し、流量制御弁の閉位置を規定する少なくとも１の弁座係合部材を含む、請求項１に記載の流量制御弁。
5. 前記シャフトの第１方向の回転は、流量制御弁を閉位置から開位置に、ボディ孔内で弁部材を長手方向に移動する作用をなし、前記シャフトの反対の第２方向の回転は、開位置から弁閉位置に弁部材を戻す作用をなす、請求項４に記載の流量制御弁。
6. 前記弁部材は更に、
   前記矩形形状のヘッドから弁部材の反対側端部に配置された第１ピストンと、
   前記第１ピストンと前記矩形形状のヘッドとの間に配置された第２ピストンとを含み、これらの第１，第２ピストンは、弁部材がボディ孔内で摺動するときに、シリンダ壁に対してシールするように作用する、請求項１に記載の流量制御弁。
7. 前記第１，第２ピストンは、第１，第２ピストンに反対側に作用する加圧流体が弁部材に作用するバランスされた圧力となるように、実質的に等しい径を有する、請求項６に記載の流量制御弁。
8. 更に、電子インターフェース装置を備え、コマンド信号を受取り、この電子インターフェース装置でステップモータを作動するための出力に変換される、請求項１に記載の流量制御弁。
9. 更に、内部に電子インターフェース装置が配置される電子インターフェースハウジングと、この電子インターフェースハウジングを大気から密封し、流量制御弁に対する電気接続部を形成する電気コネクタとを含む、請求項８に記載の流量制御弁。
10. 前記弁部材がボディ内に摺動可能に収容される、請求項１に記載の流量制御弁。
11. 前記ねじ付孔は、前記シャフトを螺合して収容し、前記シャフトは、前記ステップモータに接続されかつこれから延びる雄ねじ付シャフトであり、前記ステップモータの漸進的回転で、前記ねじ付孔に螺合する雄ねじ付シャフトが回転し、前記弁部材が漸進的に軸方向に平行移動する、請求項１に記載の流量制御弁。
12. 前記矩形形状のヘッドは、一体的に接続されかつこれから延びるシャフトを有し、このシャフトは雄ねじ付シャフトであり、更に、ステップモータの雌ねじ付孔内に螺合し、ステップモータ及びシャフトに螺合する雌ねじ付孔の漸進的回転で、弁部材を漸進的に軸方向に平行移動する、請求項１に記載の流量制御弁。
13. 前記ドライブアダプタは、ボディに取外し可能に接続される、請求項１に記載の流量制御弁。
14. 前記ドライブアダプタは、ボディに一体的に接続され、前記弁部材の矩形形状に成形されたヘッドは、この矩形形状に成形されたヘッドの４つのヘッド面に適合する４つの空洞面を有するヘッド収容凹部内に摺動可能に収容され、弁部材の軸回転を阻止する、請求項１に記載の流量制御弁。
15. 前記弁部材は、スプール弁部材を規定する、請求項１に記載の流量制御弁。
16. 前記弁部材は、ポペット弁部材を規定する、請求項１に記載の流量制御弁。
17. 流量制御弁であって、前記流量制御弁は、
    ボディであって、前記ボディは、前記ボディの長手方向軸に同軸状に配向されたボディ孔と、前記ボディと接触するエンドキャップとを有し、前記エンドキャップは、前記ボディ孔を通気するためのボディ孔と連通している前記エンドキャップを貫通しているエンドキャップ通路を有し、前記ボディ孔は孔直径を有しており、弁部材であって、前記弁部材は、前記ボディ孔内に摺動可能に配置され、前記ボディの長手方向軸に同軸状に配向され、この弁部材は、
    前記弁部材の部品としてお互いに一体的に結合されている矩形形状のヘッドとシリンダ形状のボディ部分であって、前記矩形形状のヘッドとシリンダ形状のボディ部分は、その内部に形成されたネジ付き孔を有し、
    少なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材と第１，第２ピストンとを含み、これらの第１，第２ピストンは、前記弁部材の部品として互いに一体的に結合されており、前記第１，第２ピストンに対し反対側に作用する加圧流体がバランスされるように、前記ボアの直径と精密な誤差許容度の嵌め合いを生成する実質的に等しい径を有し、更に、
    弁部材の矩形形状のヘッドを摺動可能に収容し、弁部材の軸回転を阻止するヘッド収容凹部を含むドライブアダプタと、
    前記ドライブアダプタに接続されるステップモータであって、このステップモータは、前記弁部材を軸方向に平行移動するために、前記弁部材の前記ネジ付き孔内に直接係合したシャフトを回転するステップモータと、を備え、
    前記流量制御弁は実質的に矩形形状を有し、前記ボディの各々、前記エンドキャップ、前記ドライブアダプタ、及び前記ステップモータは、実質的に等しい幅を有しており、前記流量制御弁の全体的な幅を画定し、
    前記弁部材の前記シリンダ形状のボディ部分は、前記ボアの直径と精密な誤差許容度の嵌め合いを生成する直径を有し、前記弁部材は、前記矩形形状のヘッドから前記シリンダ形状のボディ部分へと先細になっており、前記弁部材の前記矩形形状のヘッドは、前記シリンダ形状のボディ部分の直径よりも大きな直径の所定の幅を有している、
    流量制御弁。
18. 前記少なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材は、それぞれ第１，第２ピストンの径に等しい直径と前記弁部材の前記シリンダ形状のボディ部分の直径を有する第１，第２弁座係合部材を備える、請求項１７に記載の流量制御弁。
19. 前記ボディは、３方弁ボディであり、
    前記ボディ孔内に延びる第１，第２弁座部材と、
    前記ドライブアダプタと前記第２弁座部材との間に長手方向に配置された入口ポートと、前記第１，第２弁座部材の間に長手方向に配置された出口ポートと、前記エンドキャップと前記前記第１弁座部材の間に長手方向に配置された排気ポートと、を含む、請求項１８に記載の流量制御弁。
20. 弁開位置で、前記第１弁座係合部材は前記第１弁座部材に接触し、前記第２弁座係合部材は前記第２弁座部材から移動され、前記入口ポートを前記出口ポートに連通させ、前記入口ポートと前記出口ポートとの双方を前記排気ポートから隔離させ、更に、
    弁閉位置で、前記第１弁座係合部材は前記第１弁座部材に接触し、前記第２弁座係合部材は前記第２弁座部材に接触し、前記入口ポート、前記出口ポート及び前記排気ポートがそれぞれ隔離される、請求項１９に記載の流量制御弁。
21. 前記第１弁座係合部材は前記第１弁座部材から移動され、前記第２弁座部材は前記第２弁座部材に接触し、前記出口ポートが前記排気ポートに連通しかつ前記入口ポートが前記出口ポートと前記排気ポートとの双方から隔離される排気位置を規定する、請求項１９に記載の流量制御弁。
22. 少なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材は、それぞれ第１及び第２ピストンの径と等しい径を有する第１，第２，第３及び第４弁座係合部材を備える、請求項１８に記載の流量制御弁。
23. 前記ボディは４方弁ボディであり、
    個々に弁座係合部材の１つに接触されるように位置する前記ボディ孔内に延びる複数の弁座部材と、
    入口ポートと、第１及び第２出口ポートと、第１及び第２排気ポートと、を含む、請求項１８に記載の流量制御弁。
24. 前記ボディは２方弁ボディであり、
    前記ボディ孔内に延びる弁座部材と、
    入口ポート及び出口ポートを含み、少なくとも１の半径方向外方に延びる弁座係合部材は弁閉位置で弁座部材に接触し、入口ポートを出口ポートから隔離する、請求項１７に記載の流量制御弁。
25. 流量制御弁であって、前記流量制御弁は、
    ボディの長手方向軸に平行に延びている少なくとも１つの長手方向面を有するボディであって、前記ボディは第１及び第２シリンダ壁と前記ボディの前記長手方向軸に同軸に配向されたボディ孔とを画定するボディと、
    前記ボディ孔内に摺動可能に配置され、前記ボディの長手方向軸に同軸状に配向される弁部材とを備え、この弁部材は、
    非円形幾何学的成形ヘッドであって、前記非円形幾何学的成形ヘッドを貫通して延びる前記長手方向軸に同軸状に整合するねじ付孔を有する非円形幾何学的成形ヘッドと、
    前記弁部材の前記非円形幾何学的成形ヘッドと反対側端部に配置される第１ピストンと、
    前記第１ピストンと前記幾何学的成形ヘッドとの間に配置される第２ピストンとを含み、更に、
    前記ボディに接続されるドライブアダプタを備え、このドライブアダプタは、前記弁部材の前記幾何学的成形ヘッドを摺動可能に収容し、前記弁部材の軸回転を阻止するヘッド収容凹部を含み、更に、
    前記ドライブアダプタに接続されるステップモータを備え、このステップモータは前記弁部材の前記ねじ付孔内に直接螺合するねじ付シャフトを回転し、
    前記ボディの前記少なくとも1つの長手方向面と前記ボディ孔との間に延びている前記ボディによって画定される第１弁座部材を備え、前記第１弁座部材は、前記ドライブアダプタから最も遠くに位置された外側エッジと前記第１弁座部材を横方向に２等分する中心線とを有し、
    前記ボディの前記少なくとも1つの長手方向面と前記ボディ孔との間に延びている前記ボディによって画定される第２弁座部材を備え、前記第２弁座部材は、前記ドライブアダプタから最も近くに位置された外側エッジと前記第２弁座部材を横方向に２等分する中心線とを有し、
    前記ドライブアダプタと前記第２弁座部材との間で横方向に位置されている、前記ボディ孔から前記ボディの前記少なくとも1つの長手方向面まで貫通して延出している入口ポートと、
    前記第１弁座部材と前記第２弁座部材との間で横方向に位置されている、前記ボディ孔から前記ボディの前記少なくとも1つの長手方向面まで貫通して延出している出口ポートと、
    前記ボディと接触するエンドキャップと前記第１弁座部材との間で横方向に位置されている、前記ボディ孔から前記ボディの前記少なくとも1つの長手方向面まで貫通して延出している排出ポートと、
    前記第１弁座部材と前記第２弁座部材とは、前記第１弁座部材の外側エッジと前記第２弁座部材の外側エッジ間の距離と等しい外側空間スペース、及び、前記第１弁座部材の中心線と前記第２弁座部材の中心線との間の距離と等しい中心線空間スペースを画定し、
    前記弁部材は、さらに前記弁部材から延びている第１弁座係合部材及び第２弁座係合部材を含んでおり、それらは前記第１及び第２弁座部材の外側の間隔よりも小さく、前記第１及び第２弁座部材の中心線の間隔よりも大きい決まった距離で縦方向に互いに離間しており、前記弁部材が、下記の弁開位置、弁閉位置、排出位置の１つに動かされ、
    前記第１弁座係合部材が前記第１弁座部材に接触し、前記第２弁座係合部材が前記第２弁座部材から外れており、前記入口ポートと前記出口ポート間の流体連通が可能であり、前記入口ポートと前記出口ポートの両者が前記排出ポートから隔離している、弁開位置、
    前記第１弁座係合部材が前記第１弁座部材に接触し、前記第２弁座係合部材が前記第２弁座部材に接触しており、前記入口ポートと前記出口ポートと前記入口ポートと前記出口ポートとが互いに離隔している、弁閉位置、及び、
    前記第１弁座係合部材が前記第１弁座部材から外れ、前記第２弁座係合部材が前記第２弁座部材に接触しており、前記出口ポートと前記排出ポート間の流体連通が可能であり、前記出口ポートと前記排出ポートの両者を前記入口ポートから隔離する、排出位置、
    を備える流量制御弁。
26. バイアス部材が前記非円形幾何学的成形ヘッドの端部面に対向して受け入れられ、反対側の端部は前記ステップモータに当接し、前記バイアス部材は、前記ねじ付シャフトと前記弁部材のねじ付孔との間のねじのクリアランスを除去するために、弁部材にバイアス力を付与し、ねじのピッチによって変化し得る前記ステップモータの所定の回転数によって、開位置に前記弁部材が繰り返し位置されることを可能にすることを特徴とする、請求項２５に記載の流量制御弁。
27. 第１及び第２の弁座係合部材は、前記弁部材から半径方向に外方に延び、前記弁部材が閉位置にあるとき、第１及び第２の弁座部材に密閉状態に係合する、請求項２５に記載の流量制御弁。
28. 前記第１及び第２ピストンの径と前記第１及び第２弁座係合部材の径とは、前記弁部材が弁閉位置にセットされたとき、前記第１ピストンに作用する加圧流体の力が前記第１及び第２弁座係合部材に作用する加圧流体の力でバランスされるように、実質的に等しい、請求項２７に記載の流量制御弁。
29. 前記第１ピストンの径は、前記弁が弁開位置にセットされたとき、前記第１ピストンに作用する加圧流体の力が、前記第２ピストンに作用する加圧流体の力でバランスされるように、前記第２ピストンの径と実質的に等しい、請求項２７に記載の流量制御弁。
30. 前記弁部材はスプール部材であり、前記第１及び第２ピストンの径と前記第１及び第２弁座係合部材の径とが実質的に等しい、請求項２５に記載の流量制御弁。
31. 前記弁部材はポペット弁であり、第１及び第２の弁係合部材の径が第１及び第２の弁座部材の径よりも大きい、請求項２５に記載の流量制御弁。

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