JPH05507777A - 流体バルブ及び容量形ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体バルブ及び容量形ポンプ 本発明は流体の流量を制御する流体バルブ並びにこの流体バルブを含む容量形ポ ンプに関する。本発明による流体バルブは特に限定するものでないが、容量形ポ ンプの流入バルブとして用いるのに有益である。従って、往復運動する排水部材 によりポンプ室を反復的に圧縮し液体を排出させる構造の容量（容積）形ポンプ に用いる流入バルブとして以下説明する。

容量形ポンプは流入口、流出口と連通ずるポンプ室を有し、このポンプ室は排水 部材の一部の可動壁を形成し、即ち該排水部材と協働関係にある。流入バルブは ポンプ室に開口する流体通路を開閉することによりポンプ室に流入する流体を制 御する作用を行う。はとんどの容量形ポンプには流出口から流体がポンプ室に逆 流するのを防ぐ流出バルブが設けられるが、この流出バルブは場合により不必要 である。

流体かポンプ室に入る際に通る流路はポンプの出力能力と効率に大きく影響を与 えることがある。通常、流体は流入口とポンプ室に比較的低圧力下で流入するが 、多くの場合その流入はポンプ室内の部分減圧の作用により行なわれる。ポンプ 室を急速にかつ少ないエネルギー損失で充満させるためには、流体の流れ抵抗を 最少限に保つための比較的大きな断面積と形状を有する流路を開口できる流入バ ルブを必要とする。この要件は公知の容量形ポンプに於ては装置の小型化の要件 と同調させるのは困難であり、特に高ストローク率で作動するポンプに関しては 困難である。

ヨーロッパ公開公報節３７４，１１５号にはポンプ室をエネルギー損失を少なく して急速に充填できる型の容量形ポンプが開示されている。この開示された装置 に於て、ポンプ室の全周又は少なくとも大部分の円周に亙って延びこの円周領域 を介してポンプ室内に流体を導入できるようなギヤ・ノブ状通路を配置されてい る。好ましい態様として、上流に配された流入バルブに隣接して可変容量型供給 室又は貯蔵器を設け、これによりポンプ室に供給される流体が流入バルブに近接 して得られ、ポンプの突出ストローク中に供給を補給し次の突出ストローク開始 して備えることができる構成になっている。ポンプ室の大きな円周領域が利用さ れるので流入バルブをわずか開口すれば流路も大きな断面積を有することになり 、かつポンプ室内への流体の流入はほとんどあらゆる方向から行なわれるので、 流路自体は比較的短くて済み利点がある。更に、上記公報には流入ノくルブを確 実作動型のものと、流入方向制御型非戻りバルブ、及びこれらのバルブの組合せ を用いることが開示されている。

本発明の目的は特に上述した容量形ポンプに有用な流体ノくルブと改良された容 量形ポンプを提供することにある。

以下明らかになるように、本発明によるノくルブは確実作動型バルブ機構で制御 されるものでもなく、また流体の流れ方向によって制御される構成のものでもな い。本発明ノくルブはこれが受ける流体が、バルブ・シートと係合・非係合運動 するノくルブ部材に対して加える圧力又は外力によって制御されるようになって いる。バルブ室内に流入する流体の圧力により該バルブ部材の排水運動が制御さ れ、且つ好ましくは前記流体圧力はバルブ部材がバルブ・シートから開放され流 路を開くこの流路の下流に設けられたスラスト面に亙って該バルブ部材に作用す るようになっている。

上記以外の本発明の目的・特徴等については図面に従って詳述する下記の事柄に より明らかになる。

第１図及び第２図は本発明によるバルブの略図的垂直断面図であり、第１図は閉 じた状態、第２図は開いた状態をそれぞれ示す。

第３図乃至第６図は本発明による容量形ポンプの略図的垂直断面図であり、ポン プ作動サイクルの４つの各段階を示す。

第１図及び第２図に示す本発明による流体バルブは第１流体ポート又は流入開口 部（１２）と流体即ち液体が流れる導管（１４）を有するハウジング（１１）か らなり、流体の流れを二つの位置又はオン・オフ状態に於て制御する。符号（１ ５）で示す部材はバルブを通過する流体が流れる垂直に延びた第２流体ボート又 は流出管である。この管の下部（１７）はフレア状に形成され、固定式バルブ・ シートを形成する下方に面する環状リム（１７Ａ）を有している。

ハウジング（１１）内に垂直方向に偏位可能なバルブ部材（２１）が設けられ、 これによりバルブ室が形成されている。バルブ部材（２１）は短い管状に形成さ れ、その上端部がくびれで環状シール部（２ＬＡ）が形成されている。このシー ル部（２１Ａ）は流出管（１５）の下部（１７）上の環状バルブ・シート（１７ Ａ）に密閉係合するようになっている。

バルブ部材（２１）の下端部はフレア状に形成され、ハウジング（１１）の下方 に向う筒状部分（ＩＩＡ）の内側面と常時摺動的に密閉係合状態にある。

バルブ部材（２１）の筒状中間部は常時ハウジングの内方に向う環状リップ（Ｉ ＩＤ）と摺動的に密閉係合している。この１月ツブとバルブ部材の下端部間に室 （Ｖ）がハウジング部分（ＩＩＡ）とバルブ部材（２１）によって形成されてい る。この室（Ｖ）は空気が充満し、開口（’３）を介して外気と連通している。

このバルブ部材（２１）がバルブ・シート（１７Ａ）に対し進退自在に軸方向に 移動すると、バルブ室（２０）内に生ずる容積変動に対して前記空気室（Ｖ）が 対応する。

ハウジング（１１）の上部（ＬＩＢ＞には供給室又は貯蔵室（２２）が形成され 、この供給室はハウジングの頂部で開口し、変動ず・るが通常バルブ・シート（ １７Ａ）のレベルより高いレベルまで液体を保持する。必要な場合、バルブ・シ ートの上流側に水シール（図示せず）を設けてもよい。

第１図、第２図にはバルブ室（２０）の底壁又は下方限定部材が示されていない が、バルブの使用条件によっては固定又は移動型底壁を設けることができる。移 動型底壁は下記の如き容量形ポンプに於けるハウジング下部（ＩＩＡ）内で上下 動自在のポンプ・ピストンのようなものでもよい。然しなから、このような底壁 は必ずしも必要でない。必要なことは下記の通りバルブ室（２Ｏ）内の圧力が変 化するように構成することである。

第１図の位置から始まる本発明バルブの作動は次の通りである。

バルブ室（２０）内の液体圧力はバルブ部材（２１）に加わる上方に向う流体の 力か下方に向う流体の力又は後者の力とバルブ部材の重量の和より大になるよう に供給室（２２）内のヘッド圧に関係した値にあると想定する（バルブ部材の重 量とはほとんどアルキメデス力及び／又はバネ力によってバランスされる位わず かなものである）。従ってバルブ部材（２１）のシール部（２１Ａ）は環状バル ブ・シート（１７Ａ）と密閉係合状態に保持される。前記上方に向う力は例えば 流出管（１７）内の液体柱のヘッド圧又はＩ＼ウジング部分（ＩＩＡ）内のピス トンにより発生する圧力から得られる。図示の実施例ではこの上方に向う流体力 はバルブ部材（２１）の内側の環状面（Ａ）に亙ってバルブ部材（２１）に加わ る。この面（Ａ）（スラスト面）の面積はバルブの軸（Ｌ）の方向から投影した 場合、バルブ部材の外径（Ｄ）とシール部（２１Ａ）がバルブ・シート（１７Ａ ）に係合する円形又は狭い環状領域の直径（ｄ）によって定まる。言い換えれば 、上記の表面積によりバルブ室（２０）内圧と関連してバルブ部材（２１）に加 わる上方に向う流体力の大きさが決まることになる（便宜上、ここではバルブ・ シート（１７Ａ）とシール部（２ＬＡ）間の係合面の半径方向の幅は考慮に入れ ない）。

下方に向う流体力はバルブ部材（２１）の外側にある同様な環状の但し小さいス ラスト面（Ｂ）に亙ってバルブ部材（２１）に加わる。

この面（Ｈ）の表面積は軸（Ｌ）の方向に投影した場合、バルブ部材の筒状中間 部の直径（Ｄｄ）と上記直径（ｄ）とによって定まる。

図示の実施例に於て、空気室（Ｖ）は外気と連通しているので常に大気圧に露れ ている。その結果、バルブ部材（２１）の外側の上方に面する環状面（Ｃ）（こ の面（Ｃ）の軸方向の投影又は有効面積はバルブ部材下部の外径（Ｄ）とバルブ 部材筒状中間部の外径（Ｄｄ）とにより定まる）にはバルブ部材を上方又は下方 に偏位させる外力は作用しない。

ハウジング部分（ＬｌＡ）内のピストン（図示せず）により発生する圧力が消え たり又は流出管（１５）内に上方に移動する液柱の運動量によりバルブ室（２０ ）にサクションが生じたりすることが原因で、バルブ室（２０）内の圧力が供給 室（２２）内の圧力より極めて低下した場合、バルブ部材（２１）に作用する下 方に向う力が増大し、該バルブ部材を下方に移動してしまう状態になる。その結 果、環状流路（２３）はバルブ部材（２１）とバルブ・シート（１７Ａ）間に開 く。第２図参照。この流路が環状に形成されているので、そこを流れる断面積は バルブ部材のわずかな下方運動で充分箱になる。従って供給室（２２）内の液体 はほとんど防げられず即ち大きな圧力降下を受けないで容易にバルブ室（２ｏ） に流入することができる。

引き続きバルブ室（２０）の圧力が供給室（２２）の圧力に対し増大すると、バ ルブ部材に作用する上方に向う流体力によってバルブ部材（２１）は第１図に示 す閉鎖位置に戻る。この戻りは下方に面するスラスト面（Ａ）の有効（軸方向投 影）表面積か下方に面するスラスト面（Ｂ）の有効表面積より大であるためバル ブ室（２０）の圧力か供給室（２２）の圧力より大になる以前に既に行なわれる こともある。

第３図乃至第６図に本発明による一方向流体バルブである流入バルブを含む容量 形ポンプを示す。同−又は同様な作用の部材は第１図及び第２図に示した符号を 以て表示する。

第３図乃至第６図示のポンプは概ね円形筒状の剛性なハウジング（１１）からな り、このハウジングの周壁（ＩＩＡ）に流入開口部（１２）が、また頂端壁（１ １ｃ）には流出開口部（１３）かそれぞれ設けられている。流入開口部（１２） に実質的に連続する液体流を運ぶ流入管（１４）が連通し、ポンプ・ハウジング （１１）の垂直軸に設けられた流出開口部（１３）は上方に延びた流出管（１５ ）に連通している。

ポンプ・ハンジング（１１）内には薄い可撓性の高い但し実質的に不伸張な例え ばポリウレタンのようなプラスチック・フィルムからなるサック又はブラダ−（ １Ｂ）が設けられている。このサック（１６）は流入管（１４）と密封接続され 、更にハウジングに取り付けられたフレア状流入スリーブ（１７）を介して流出 管（１５）に接続されている。サック（１６）及びハウジング（１１）はポンプ 全体或いは少なくともサックが使い捨て部品として供せられるように設計されて いる。サック（１６）の全高に亙って、ハウジングの軸（Ｌ）に対し垂直に見た 断面は概ね円形又は環状を呈する。

サック（１６）の底壁は垂直運動可能な部材又はピストン（１８）の頂部に支持 されている。このピストン（１８）はモーター（１９）により一定の又は可変の 速度で駆動される。ピストン（１８）は両方向に駆動可能であるが、図示の実施 例に於ては上方のみ供給ストロークを行う際、積極的に駆動され、下方運動は重 力即ちピストン自体の重量とポンプ室（２０）内の液体の重量によって行なわれ る。ピストンの下方運動は更にポンプ供給される液体の静的又は動的圧力によっ ても助成される。

サック（１６）はピストン（１８）に固定されていないので、下方又は充填スト ローク中該サックの底壁はピストンによって下方に引張られることはない。しか し、このような下方に引張る力を加えることも本発明の範囲に入る。

サック（１６）の下部にポンプ室（２０）が形成され、このポンプ室の側壁少な くとも上部は実質的に剛質な上方にテーバを有するカラー（２１）によって包囲 されている。このカラーの断面即ちポンプ軸（Ｌ）に対して垂直な断面は円形を 呈する。このカラー（２１）は極めて計量でその主な役割はポンプ室の上部に於 けるサック（１６）の側壁の形状を安定化することである。この安定化は他の方 法例えばサックの側壁を剛直にするとかにより計ることも可能である。

図示の通り、ポンプの作動サイクルのある時点で、カラー（２１）はピストン（ １８）の頂部を越えて下方に延びる。このピストン（１８）の頂部で、空気はピ ストンを介し常時大気圧下にある空気室ｍに出入自在に流れるようになっている 。

カラー（２１）はポンプ・ハウジング（１１）内で軸方向に自由に移動可能にな っている。即ち、積極的駆動手段により駆動されなくても、サック（１６）の側 壁の隣接部分と共に上下動可能になっている。カラー（２１）に上下動を与える 力は以下に詳述する通りポンプ移送される液体によって発生する。

サック（１６）のポンプ室（２０）を形成する部分は、カラー（２１）の頂縁部 （２１Ａ）がくびれでいるため、環状供給室又は貯蔵室（２２）を形成している サックの部分と交合うようになっている。この貯蔵室（２２）は流出スリーブ（ １７）を包囲し、スリーブ（１７）のフレア状下端部に於てカラー（２Ｉ）の頂 縁部（２ＬＡ）とバルブ・シート（１７Ａ）間に形成された環状流入路（２３） を介してポンプ室（２０）に連通している。流入管（１４）は流入液によって膨 張する貯蔵室（２２）と連通している。

スラスト・リング（２４）は弱い圧縮バネ（２５）により常時下方に付勢されて おり、貯蔵室（２２）の頂壁を形成しているサック（１６）の頂壁と係合する。

スラスト・リングにより発生する貯蔵室（２２）内の圧力は極めて小さい、少な くとも貯蔵室が実質的に膨張し圧縮バネを強く圧縮するまでは小さい。

第３図に従いポンプの作動を説明すると、同図の位置から始まり、ピストン（１ ８）が下方位置に向って下降しその下方位置の近くに到達した状態を想定する。

カラー（２１）は下端位置又はその近くにあると、流入路（２３）の長さは最大 又はほとんど最大になる。流体、例えば液体、は大きな圧力降下を受けずに流入 路（２３）を介しポンプ室（２０）に流入する。

液体は流入管（１４）から直接にまた貯蔵室（２２）を介して間管から間接的に 供給される。

流入路（２３）は流入液に対し大きな断面と、液体の流れ方向即ち半径方向に測 定した長さが極めて小さいため、流入開口部（１２）と貯蔵室（２０）からの液 体の流れに対する抵抗は極めて少ない。

従って、貯蔵室（２２）からポンプ室（２０）への流れは流入開口部（１２）と 流入管（１４）からの実質的に連続した流入とはほとんど独立して生ずる。この ように、流入開口部（１２）と流入管（１４）からの液体の流入は貯蔵室（２２ ）の排出作用にはほとんど影響を受けない。

貯蔵室（２２）に集められた液体をポンプ室（２０）に吐出す作用は流入開口部 （１２）と流入管（１４）から流入する液体の流れと緩衝しないので、また流入 路（２３〉を流れる液体の流れに対する抵抗は極めて小であるので、たとえスラ スト・プレート（２４）と圧縮バネ（２５）による貯蔵室（２２）内の液体に与 える付勢力がさほど大きくなくても、貯蔵室（２２）の排出又は吐出し作用は極 めて急速に行うことができる。この急速な排出作用に供する要因は次の通りであ る。即ち 一流入路（１２，１４）から直接ポンプ室（２０）に流入する液体の流れは遅く も早くもする必要がないから、貯蔵室（２２）から吐出される液体を付勢手段（ ２４，２５＞により単に加速すれば良いからである。− 一吐出される液体の走行距離は極めて短い。〜−吐出される液体の流れに対する 抵抗は極めて少ない。−液体が流入路（２３）を介して流路（１２，１４）と貯 蔵室（２２）からポンプ室（２０）に流入している間は、ポンプ・ピストン（１ ８）が下方に自由に運動できる状態であれば、ポンプ室（２０）は膨張する。

図示の場合、この膨張はサック（１６）の底壁を下方に引張ったり従ってポンプ 室（２０）内に部分真空を発生させるような外力を受けずに行なわれる。（但し そのような外力を用いて膨張を行う場合も本発明の範囲に入る。）従って、ポン プ室（２０）の充填は流入管（１４）と貯蔵室（２２）からの流入液によって行 なわれる。。

ポンプ・ピストン（１８）はモータ〈Ｉ９）の上昇駆動部材（１９Ａ）と係合す るので、該ピストンが下端位置にある時又は到達以前に、カラー（２１）とサッ ク（１６）の側壁（ＬＥＡ）のくびれだ上部はスリーツク１７）の下部にあるバ ルブ・シート（Ｌ７Ａ）と密封係合するように上方に移動し、流入路（２３）は 閉じ、ポンプ室（２０）への流れは妨げられる。従って、カラー（２Ｉ）とこれ に関連するす・ツク（１６）の部分はポンプ室（２０）の流入バルブ部材を構成 する。

上記のカラー（２１）の移動（バルブの閉じる位置）はポンプ室（２０）の液体 の圧力と入口（１２）と貯蔵室（２２）内の圧力によって制御される。ポンプ室 （２０）の液体圧力はサック（■６）に加わり、更にカラー（２１）にも加わる 。カラー上の下方に面し軸方向に突出した環状スラスト面（＾）には上方に向う 力が加わる。このスラスト面（Ａ）は外径（Ｄ）と内径（ｄ）とを有する。第３ 図参照。この力はカラー（２１）をピストン（１８）に対し上方に移動する。

同時にカラー（２１）には、その自重に加え、す・ツクの環状スラスト面（Ｂ） 上の貯蔵室（２２）内の液体圧力の作用から生ずる下方に向う力が加わる。スラ スト面（Ｂ）の内径は一定でスラスト面（Ａ）の内径（ｄ）と等しい。一方スラ スト面（Ｂ）の外径は第３図及び第４図の比較から明らかなように、カラー（２ １）の運動中変化する。即ち、スラスト面（Ｂ）の外径とその表面積はカラーが 上方位置（バルブ閉鎖）にある時最大となり、カラーか降下する際減少する。

ポンプ室（２０）に液体が流入し即ち充填中のポンプの作動は安定状態にあり、 カラー（２１）にはこれを下方位置又はバルブ・シー　ト（１７Ａ）から離れた 位置に保つ力が作用し、バルブは開いたままに保たれる。

ポンプ室の膨張が止まるようにピストン（１８）を下端位置で停止する際、又は モーター（１９）によりピストン（１８）が上昇し始める際、又は流出管（１５ ）に逆流が生じる際に、ポンプ室（２０）への液体の流入が止まると、カラー（ ２１）に作用する液体圧力の力は反対に働き、カラー（２１）を第４図に示す位 置（バルブ閉鎖）に上昇させる。このカラーの移動は流路（２３）を介して逆流 が生じる以前に行なわれる。即ち、その閉鎖運動は流路（２３）を介してポンプ 室（２０）への液体の流入が止まる以前に既に行なわれている。

カラー（２１）とサック側壁（１６Ａ）の隣接部分によって形成されているバル ブ部材がスリーブ（１７）のフレア部分又はバルブ・シー　ト（１７Ａ）と係合 した後、ポンプ・ピストン（１８）が上昇すると、ポンプ室（２０）は上昇ピス ト°ン（１８〉により圧縮され、ポンプ室（２０）内の液体はスリーブ（Ｌ７） と流出管（１５）　（第４図参照）を過つて排出される。バルブは閉じても、バ ネ（２４）　（第５図参照）の比較的弱い力に抗して貯蔵室（２２）は膨張し供 給されている液体はそこに受け止められるので、液体は依然として流入管（１４ ）を通ってポンプに流入する。貯蔵室（２２）の膨張の初期に於て、バネの力は 極めて弱いので、流入する液体の圧力が低くても管（１４）を通る流れは継続し て生じることになる。そして、貯蔵室（２２）が最大限充填されると、バネの力 は充分に増大して液体の流入に対抗又はこれを停止させる。

当然、バルブの閉しる際、通常貯蔵室（２２）が最大限まで膨張せずに液体を受 け入れることができるように液体の混入量等を考慮したポンプの設計を行うこと が好ましい。そうすれば、流入バルブが閉じポンプの吐出し作用中流入管（１４ ）を通ってポンプに入る液体の流れが遅れたり止まったりするのを防ぐことがで きる。

液体をポンプ室（２０）から排出させるポンプの作動サイクルが終わりに近ずく か達した時（第５図参照）、カラー（２１）に作用する液体圧力の力は反転し、 カラーはバルブを閉じる位置に向って戻る。第６図参照。このようにして、ポン プ室（２０）への液体の流入は再開する。

ポンプ・ピストン（１８）の往復運動速度とポンプ室から吐出される液体の運動 量によっては、ポンプ室に入る液体の一部を該ポンプ室が膨張する間流用管（１ ５）を介して直接流出させることができる。ポンプのストローク率が充分に高け れば流出量もほとんど一定に保つことかできる。従って、貯蔵室（２２）のポン プ作動サイクルに亙っての容量変動は極めて小さい。

第１図乃至第６図に示すバルブの実施例に於て、流路（２３）はポンプ室全周に 亙って開かれている。このように液体の流れを連続して得ることは最大の断面積 と好ましい流れのパターンが得られるから有利である。然しなから、ポンプ室の 円周の一部を半径方向の流出口として用いることも本発明の範囲に入る。

そして、このような流出口は流入口と直径線上対抗して設けても、横に並べた状 態に設けてもよい。この場合バルブ部材（２１）とバルブ・シート（１７Ａ）間 の流入路（２３）はポンプ室の全周に亙っては延びていないので、バルブ部材（ ２１）をバルブ・シートを含む面に平行な面に於ける且つ流入路の端部を通過又 はこれに近接して通る軸を中心に回動てきるように設けるのが好ましい。

この場合、開いた流入路の高さは回転軸から徐々に増大し、流出路に対抗するポ ンプ室の側面で最大になる。

本発明は図示の実施例において、バルブの閉じる方向に加わる流体の全体の力が バルブ部材に直接作用するような構成について上述したが、該流体の力の少なく とも一部を例えば機械的に伝達手段を介して間接的にバルブ室又はポンプ室内の 圧力をバルブ部材に作用する上方に向う力に変換する流体圧力手段を用いて行う こともできる。また、第３図乃至第６図に示す変形例では、ピストンが下降中駆 動装置内の一定容量の流体を排出するが、この排出された流体を用いてポンプ室 を充填するためピストンが下降する間、力伝達エレメントを上昇させバルブ部材 に上方の閉鎖力を加えることができる。

更にまた、重力或いはバネ力等の付勢力をバルブ部材を閉じる又は開く方向に常 時作用させ、バルブ部材か流体の力が存在しない時に予め定めた位置に移動する ように構成することも、本発明の範囲に入る。

図示の実施例では、空気室（Ｖ）は常時大気圧下にあり、スラスト面（Ｃ）はバ ルブ部材に作用する開閉力には関与しない。然しながら、本発明によるバルブを 容量形ポンプに用いる場合は、空気室内の圧力はポンプ作動サイクル中変化させ ることができる。これは空気室（Ｖ）を流体系の総容量の一部として、残りの容 量を空気室（■）の最大、最小容量と合致させることにより、室（Ｖ）の圧力を ポンプ作動中一定の方法で変化させ、バルブ部材に作用する流体の力に関与させ る構成にしてもよい。

本発明によるバルブに於て、バルブ・シート（１７Ａ）に面するスラスト面（Ｂ ）を用いてバルブ部材を開放方向に移動させることは用途に応じて利点があるが 、必ずしも必須要件でない。従ってバルブ部材（２１）のシール部（２１Ａ）の 直径は図示の直径（Ｄｄ）と等しいがほぼ等しくてもよい。その場合、生ずる流 体の力はスラスト面（Ａ）と（Ｃ）の差圧のみによって定まる。

本発明による容量形ポンプは特に血液ポンプに適する。その場合、サック（１６ ）の内面と他の血液と接触する面は人間又は他の動物の組織（例えば豚の心嚢） 等でライニング又は塗布して、血液となじますことが好ましい。

要約書 二つの流体ポート（１２，１５）間に延び且つバルブ・シート（１７Ａ）を含む 流路を介して流れる流体をオン・オフ制御する流体バルブであり、この流体バル ブはバルブ・シートと密閉係合し且つバルブ室（２０）を形成する中空バルブ部 材（２１）からなる。バルブ室（２０）はバルブ室（２０）を介して流体ポート （１５）の一つと連通しバルブ部材駆動手段（Ａ）と関連している。この駆動手 段は入口（１２／１４）からバルブ室に入る流体の圧力を該バルブ部材に作用す る力に変換し、これにより該部材をバルブ・シート（Ｌ７Ａ）に対し偏位させる 。前記駆動手段の一例としてバルブ・シートから離れてスラスト面（Ａ）を設け 、この面でバルブ室（２０）の壁の一部を形成する。第２のスラスト面（Ｃ）を 反対の方向に設け、これによりバルブ室と流路から隔離された室（Ｖ）を形成す る。

この流体バルブをポンプ室（２０）に流入する流体を制御する流入バルブとして 容量形ポンプに応用する。

国際調査報告 １＋ｍ＋ｗ＋ｌａ＋ｅｌａｗｕｅｍｍＩｌａＰＣＴ／ＳＥ９１１００４０Ｂ

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．第１流体ポート（１２）と第２流体ポート（１５）と、これらのポート間に 延びバルブ・シート（１７Ａ）を含む流路と、前記バルブ・シートから離れて前 記流路を開く開放位置と前記バルブ・シートと係合して前記流路を閉じる閉鎖位 置間を移動するバルブ部材（１６，２１）とからなり、前記流路を流れる流体が 前記バルブ部材に加える力により前記バルブ部材を前記開閉位置間で偏位させる 構成の流体バルブに於て、前記バルブ部材（１６，２１）が中空になっており、 この中に前記バルブ・シート（１７Ａ）を介して前記ポートの一つ（１５）と連 通するバルブ室（２０）を形成し、且つバルブ部材駆動手段（Ａ）を設けこれに よりポート（１２／１４）から前記バルブ室に流入する流体の圧力を変換して前 記バルブ部材（１６，２１）を前記バルブ・シート（１７Ａ）に対して偏位させ るように構成したことを特徴とする流体バルブ。
2. ２．前記バルブ・シートから離面し前記バルブ室の壁の一部を形成するスラスト 面（Ａ）を前記バルブ部材（１６，２１）に設け、このスラスト面に前記バルブ 室の流体圧力の力を作用させて該バルブ部材を偏位させるように構成したことを 特徴とする請求項１に記載の流体バルブ。
3. ３．前記バルブ・シート（１７Ａ）に面し且つ前記流路から隔離した空間（Ｖ） を形成する第２のスラスト面（Ｃ）を前記バルブ部材（１６）に設けたことを特 徴とする請求項２に記載の流体バルブ。
4. ４．前記バルブ室の外側で前記流路に位置する第３のスラスト面（Ｂ）を前記バ ルブ部材（１６，２１）に設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の流体 バルブ。
5. ５．前記第３のスラスト面（Ｂ）の表面積を前記バルブ部材（１６，２１）の偏 位により可変になることを特徴とする請求項４に記載の流体バルブ。
6. ６．前記バルブ部材（１６，２１）の開放位置に於て、該バルブ部材のほとんど の部分に亙り且つ実質的に前記バルブ室（２０）の全周に亙って延びる間隙又は 流路（２３）を形成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載 の流体バルブ。
7. ７．前記バルブ部材の閉鎖位置で前記バルブ室（２０）の外側に配されたバルブ ・シート（１７Ａ）の側面に且つ前記バルブ部材に隣接して貯蔵量（２２）を設 けたことを特徴とする請求項６に記載の流体バルブ。
8. ８．前記流体バルブが、前記バルブ室の壁の一部を形成する可動部材（１８）を 有する容量形ポンプの流入バルブであることを特徴とする請求項１乃至７のいず れか１項に記載の流体バルブ。
9. ９．流体を受け入れる可変容量のポンプ室（２０）を形成する手段と、前記ポン プ室を圧縮するための吐出しストロークと該ポンプ室を膨脹するための充填スト ロークを行う可動部材（１８）と、吐出しストローク中に該可動部材を繰返し駆 動する駆動装置（１９）と、前記ポンプ室に開口する流入路（１２，１４）と、 これに配され流体を前記ポンプ室に対し流入させ又は流入を妨げるために開閉自 在に設けられた流入バルブ（１６，１７）と、前記ポンプ室と連通する流出路（ １５，１７）とからなるポンプに於て、前記流入バルブ（１６，１７）が前記流 入路（１５，１７）に流入開口部を形成するバルブ・シート（１７Ａ）と中空バ ルブ部材（１６，２１）を有し、このバルブ部材は前記バルブ・シートと係合す るシール部（２１Ａ）と且つ前記バルブ・シート係合、非係合するそれぞれ開閉 位置間に該バルブ・シート（１７Ａ）に対し進退自在に移動可能に配され、前記 バルブ部材（１６，２１）の開口部が前記ポンプ室（２０）の一部を形成し且つ シール部（２１Ａ）によって包囲されるバルブ部材開口部を介し前記流入開口部 に連通し、更にバルブ部材駆動手段（Ａ）を設け、これにより流路（１２／１４ ）から前記バルブ室に流入する流体の圧力を変換して前記バルブ部材（１６，２ １）を前記バルブ・シート（１７Ａ）に対し偏位させるように構成したことを特 徴とする容量形ポンプ。
10. １０．前記バルブ・シートから離面し前記バルブ室の壁の一部を形成する第１ス ラスト面（Ａ）を前記バルブ部材（１６，２１）に設け、このスラスト面（Ａ） に前記バルブ室の流体圧力の力を作用させて、該バルブ部材を偏位させるように 構成したことを特徴とする請求項９に記載の容量形ポンプ。
11. １１．前記第１スラスト面（Ａ）に対向し且つポンプ室（２０）から離隔した空 間（Ｖ）を形成する第２スラスト面（Ｃ）を前記バルブ部材（１６，２１）に設 けたことを特徴とする請求項１０に記載の容量形ポンプ。
12. １２．前記バルブ部材の閉鎖位置に於て前記バルブ室（２０）の上流に位置する 第３スラスト面（Ｂ）を前記バルブ部材（１６，２１）に設けたことを特徴とす る請求項１０に記載の容量形ポンプ。
13. １３．前記バルブ部材（１６，２１）の開放位置に於て、該バルブ部材のほとん どの部分に亙り且つ実質的にシールぶ（２１Ａ）の全周に亙って延びる間隙又は 流路（２３）を前記バルブ・シート（１７Ａ）と前記シール部（２１Ａ）間に形 成したことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の容量形ポン プ。
14. １４．前記流路（２３）の領域は流体の流れ方向に測定した場合、前記バルブ・ シート（１７Ａ）の直径に比し小であることを特徴とする請求項１３に記載の容 量形ポンプ。
15. １５．流路（１２，１４）に流入する流体の流れに応答して膨脹する可変容量流 体量（２２）をバルブ・シート（１７Ａ）とバルブ部材（１６，２１）の上流で の流入路に設け、該流体室（２２）は前記バルブ部材が開いた状態にある時、前 記ポンプ室のほぼ全周に亙って前記ポンプ室（２０）と連通していることを特徴 とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の容量形ポンプ。
16. １６．前記流体室に対して圧縮力を加える付勢手段（２４，２５）を設けたこと を特徴とする請求項１５に記載の容量形ポンプ。
17. １７．前記圧縮力が前記流体室（２２）の容量の増加にともない増大することを 特徴とする請求項１６に記載の容量形ポンプ。
18. １８．バルブ・シート（１７Ａ）から離れた位置のポンプ室（２０）の側面が底 壁（１６Ｂ）により形成され、且つ該ポンプ室の側壁（１６Ａ）が前記バルブ・ シート（１７Ａ）に対し進退自在に移動可能であることを特徴とする請求項１０ 乃至１７のいずれか１項に記載の容量形ポンプ。
19. １９．バルブ・シート（１７Ａ）を含む面で投影した第３スラスト面（Ｂ）の表 面積は第１スラスト面（Ａ）の対応表面積より小さいことを特徴とする請求項１ ０乃至１８のいずれか１項に記載の容量形ポンプ。
20. ２０．前記ポンプ室（２０）が可撓性物質、好ましくはプラスチック・フィルム からなる取換え可能なサック（１６）により形成されたことを特徴とする請求項 １０乃至１９のいずれか１項に記載の容量形ポンプ。
21. ２１．前記流体室（２２）と前記ポンプ室（２０）がサック（１６）の一体に形 成又は連絡された部分により形成され、該サックには前記バルブ部材（１６，２ １）のシール部（２１Ａ）の一部を形成するくびれた部分を前記両室間に於て設 けたことを特徴とする請求項２０に記載の容量形ポンプ。
22. ２２．流体を受け入れる可変容量のポンプ室（２０）を形成する手段と、前記ポ ンプ室を圧縮するための吐出しストロークと該ポンプ室を膨脹するための充填ス トロークを行う可動部材（１８）と、吐出しストローク中に該可動部材を繰返し 駆動する駆動装置（１９）と、前記ポンプ室に開口する流入路（１２，１４）と 、これに配され流体を前記ポンプ室に対し流入させ又は流入を妨げるために開閉 自在に設けられた流入バルブ（１６，１７）と、前記流入路の一部を形成し流体 の流れに応答して膨脹可能な可変容量流体量（２２）と、前記ポンプ室と連通す る流出路（１５，１７）とを有するポンプに於て、前記流体量（２２）に対し圧 縮力を加える付勢手段（２４，２５）を設けたことを特徴とする容量形ポンプ。
23. ２３．前記圧縮力は前記流体量の容量が増大するに従い徐々に増加することを特 徴とする請求項２２に記載の容量形ポンプ。
24. ２４．前記付勢手段（２４，２５）が前記流体室（２２）の壁の可動部分とこの 部分に作用する弾性手段を含むことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の容 量形ポンプ。
25. ２５．前記ポンプ室（２０）を形成する手段が円周方向に延びる壁を含み、前記 流入路（１２，１４）がこの壁の円周の少なくとも大部分に亙って前記ポンプ室 に開口し、更に前記流体室（２２）が前記壁の円周の大部分と円周方向に同延で あることを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の容量形ポンプ 。
26. ２６．前記流体室（２２）は環状で前記ポンプ室（２０）を包囲していることを 特徴とする請求項２２乃至２５いずれか１項に記載の容量形ポンプ。
27. ２７．前記流入路（１２，１４）はバルブ・シート（１７Ａ）が形成する流路（ ２３）と前記ポンプ室（２０）の壁の一部を形成するバルブ部材（１６，２１） を介し前記ポンプ室（２０）に開口し且つ前記バルブ・シートに対し係合、非係 合状態に移動可能になっていることを特徴とする請求項２２乃至２６のいずれか １項に記載の容量形ポンプ。