KR20150135248A - 형상 기억 합금 부재를 구비한 유체 라우팅 장치 - Google Patents

형상 기억 합금 부재를 구비한 유체 라우팅 장치 Download PDF

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KR20150135248A
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프랭크 단크바르
앤더스 그론헤지
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콩스베르그 오토모티브 아베
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Abstract

본 발명은 유체의 운송을 위한 유체 라우팅 장치(20)를 제공하고, 상기 유체 라우팅 장치는 서로 선택적으로 유동적으로 결합되는 제1 통로(40) 및 제2 통로(42)를 형성하는 하우징(22), 및 상기 제1 통로(40) 및 제2 통로(42)를 유동적으로 결합하는 개방 구성물과 상기 제1 통로(40) 및 제2 통로(42)를 유동적으로 분리하는 폐쇄 구성물 사이에서 교호할 수 있는 밸브 어셈블리(72)를 포함한다. 형상 기억 합금 부재(132)는 비통전 상태와 통전 상태에서 교호한다. 링크(118)는 상기 하우징(22)에 회동가능하게 장착되고, 상기 밸브 어셈블리(72)와 형상 기억 합금 부재(132) 사이에 결합된다. 상기 링크(118)는 형상 기억 합금 부재(132)가 비통전 상태에 있을 때의 제1 위치와 상기 형상 기억 합금 부재(132)가 통전 상태에 있을 때의 제2 위치 사이에서 회동하여, 상기 제1 통로(40) 및 제2 통로(42)를 선택적으로 유동적으로 결합시키기 위해 상기 폐쇄 구성물과 개방 구성물 사이에서 상기 밸브 어셈블리(72)를 교호시킨다.

Description

형상 기억 합금 부재를 구비한 유체 라우팅 장치{FLUID ROUTING DEVICE HAVING A SHAPE MEMORY ALLOY MEMBER}
본 발명은 유체의 운송을 위한 유체 라우팅 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 밸브 어셈블리를 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 교호시키기 위하여 밸브 어셈블리 및 형상 기억 합금 부재에 결합된 링크의 독특한 설계에 관한 것이다.
유체 운송을 구현하는 산업계에서 유체의 흐름 경로를 변경할 수 있는 유체 라우팅 장치를 제공하기를 요구하고 있다. 유체의 흐름 경로를 변경하는 일반적 방법은 밸브를 통해서이다. 상기 밸브는 제1 포트 및 제2 포트에 유동적으로 결합되고, 상기 제1 및 제2 포트를 선택적으로 유동적으로 결합시키도록 구성된다. 상기 제1 및 제2 포트를 선택적으로 유동적으로 결합시키기 위해 상기 밸브를 교호하는데 여러 기술이 사용되어 왔다. 산업계에서 하나의 해결책으로는 상기 제1 및 제2 포트를 선택적으로 유동적으로 결합시키기 위해 형상 기억 합금 와이어를 포함하고 있다. 구체적으로, 상기 밸브는 프레임 및 밸브 플런저를 갖는다. 상기 밸브 플런저는 상기 제1 및 제2 포트를 유동적으로 결합시키기 위한 개방 위치와 상기 제1 및 제2 포트를 유동적으로 분리시키기 위한 폐쇄 위치 사이에서 선형적으로 작동할 수 있다. 바이어스 부재는 상기 밸브 플런저를 폐쇄 위치로 편향시킨다. 상기 밸브 플런저에 슬라이드가 결합되고, 상기 슬라이드는 개폐 위치 사이에서 공통 평면을 따라 상기 밸브 플런저와 함께 선형적으로 작동한다. 상기 형상 기억 합금 와이어가 공통 평면을 따라 대체로 배치되도록 상기 형상 기억 합금 와이어는 프레임과 슬라이드의 각각에 결합된다. 상기 형상 기억 합금 와이어는 수축하고 팽창하여 상기 프레임을 향해 그리고 멀어지게 상기 공통 평면을 따라 상기 프레임과 밸브 플런저를 선형적으로 작동시키고, 상기 밸브 플런저를 개폐 위치 사이에서 교대로 교호시킨다. 효과적이긴 하지만, 상기 형상 기억 합금 와이어에 의한 상기 밸브 플런저의 선형 작동은 상기 밸브 플런저를 개폐 위치 사이에서 교호시키기에 충분한 상기 형상 기억 합금 부재의 수축과 팽창을 필요로 한다. 이처럼, 원하는 수축과 팽창을 달성하기 위하여 더 많은 양의 형상 기억 합금 와이어가 요구된다.
그러므로, 밸브 어셈블리 및 형상 기억 합금 부재를 구비하고, 상기 밸브 어셈블리를 교호하는데 필요한 형상 기억 합금 부재의 양을 줄이도록 구성된 유체 라우팅 장치를 개발할 기회가 여전히 남아 있다.
본 발명은 유체의 운송을 위한 유체 라우팅 장치를 제공한다. 상기 유체 라우팅 장치는 내부를 형성하고, 서로 선택적으로 유동적으로 결합되는 제1 통로 및 제2 통로를 더 형성하는 하우징을 포함한다. 상기 내부에 밸브 어셈블리가 배치되고, 상기 밸브 어셈블리는 개방 구성물과 폐쇄 구성물 사이에서 교호할 수 있다. 상기 밸브 어셈블리가 상기 개방 구성물에 있을 때 상기 밸브 어셈블리는 상기 제1 및 제2 통로들을 서로 유동적으로 결합시키고, 상기 밸브 어셈블리가 상기 폐쇄 구성물에 있을 때 상기 밸브 어셈블리는 상기 제1 및 제2 통로들을 서로 유동적으로 분리시킨다.
형상 기억 합금 부재는 상기 내부 내에서 상기 하우징에 장착되고 상기 밸브 어셈블리를 향해 연장된다. 상기 형상 기억 합금 부재는 비통전 상태에서의 제1 길이와 통전 상태에서의 제2 길이 사이에서 교호한다.
링크가 상기 내부 내에 배치되고 상기 하우징에 회동가능하게 장착된다. 상기 링크는 상기 밸브 어셈블리와 형상 기억 합금 부재 사이에 결합된다. 상기 형상 기억 합금 부재가 상기 비통전 상태 및 제1 길이에 있을 때의 제1 위치와 상기 형상 기억 합금 부재가 상기 통전 상태 및 제2 길이에 있을 때의 제2 위치 사이에서 상기 링크는 하우징에 대하여 상대적으로 회동한다. 상기 링크는 상기 제1 및 제2 통로들을 서로 선택적으로 유동적으로 결합시키기 위하여 상기 링크가 제1 위치에 있을 때의 상기 폐쇄 구성물과 상기 링크가 제2 위치에 있을 때의 상기 개방 구성물 사이에서 상기 밸브 어셈블리를 교호시키도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 밸브 어셈블리, 링크, 및 형상 기억 합금 부재를 구비한 유체 라우팅 장치를 제공하고, 상기 링크는 밸브 어셈블리와 형상 기억 합금 부재의 각각에 결합된다. 상기 형상 기억 합금 부재는 개방 구성물과 폐쇄 구성물 사이에서 상기 밸브 어셈블리를 교호시키기 위하여 상기 링크를 회동시킨다. 상기 링크의 회동은 상기 개방 및 폐쇄 구성물 사이에서 상기 밸브 어셈블리를 교호시키는데 요구되는 상기 형상 기억 합금 부재의 양을 줄인다.
본 발명의 이점은 첨부 도면과 관련되어 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 것으로 여겨질 것이다.
도 1은 하우징의 제1 섹션에 대한 유체 라우팅 장치의 사시도이고;
도 2는 하우징의 제2 섹션에 대한 유체 라우팅 장치의 사시도이고;
도 3은 제1 섹션이 제거된 유체 라우팅 장치의 상부 평면도이고;
도 4는 레일, 복수의 노즐과 하우징의 회로 기판, 및 한 쌍의 밸브 어셈블리의 사시 단면도이고;
도 5는 제1 섹션이 제거되고 밸브 어셈블리의 흡입 액츄에이터를 관통한 단면을 갖는 유체 라우팅 장치의 사시도이고;
도 6은 흡입 액츄에이터가 폐쇄 위치에 있는 도 5에 도시된 단면의 사시도이고;
도 7은 흡입 액츄에이터가 개방 위치에 있는 도 5에 도시된 단면의 사시도이고;
도 8은 제1 섹션이 제거되고 밸브 어셈블리의 배기 액츄에이터를 관통한 단면을 갖는 유체 라우팅 장치의 사시도이고;
도 9는 흡입 액츄에이터가 폐쇄 위치에 있는 도 8에 도시된 단면의 사시도이고;
도 10a는 흡입 액츄에이터가 개방 위치에 있는 도 8에 도시된 단면의 사시도이고;
도 10b는 배기 출구를 형성하는 제1 섹션을 포함하고 흡입 액츄에이터가 개방 위치에 있는 도 8에 도시된 단면의 사시도이고;
도 11은 서로 유동적으로 결합되는 제1 통로와 압력 센서 통로를 형성하는 레일의 단면도이고;
도 12는 제1 통로와 압력 센서 통로에 유동적으로 결합되는 압력 센서를 포함하는 유체 라우팅 장치의 사시 단면도이고;
도 13은 제1 섹션이 제거되고 밸브 어셈블리의 슬리브와 회로 기판의 일부가 가상으로 도시되어 있는 유체 라우팅 장치의 사시도이고;
도 14는 밸브 어셈블리의 액츄에이터의 제1 접점과 하우징의 제2 접점이 각각 가상으로 도시되어 있는 밸브 어셈블리와 하우징의 사시도이다.
도면을 참조하면, 여러 도면에 걸쳐서 유사한 참조 부호는 유사하거나 대응하는 부품을 나타내고, 유체의 운송을 위한 유체 라우팅 장치(20)는 도 1 및 2에 대체로 도시되어 있다. 상기 유체 라우팅 장치(20)는 통상적으로 적어도 한 명의 승객을 운송하기 위한 차량 내에 배치된다. 상기 차량은 승용차, 트럭, 또는 임의의 다른 운송을 제공하기 위한 구성물로서 더 정의된다. 상기 차량은 승객(들)을 지지하기 위하여 차량 내에 배치된 적어도 하나의 시트를 포함하고, 상기 시트는 팽창 및 수축할 수 있는 셀을 갖는다. 상기 유체 라우팅 장치(20)는 통상적으로 상기 셀을 팽창시키고 수축시키기 위하여 상기 유체의 운송을 셀의 내외로 향하게 한다. 상기 셀의 팽창과 수축은 시트를 통해 주어진 지지대를 승객에 대하여 변화시킨다. 통상적으로, 상기 유체는 가스이다. 그러나, 상기 유체가 액체일 수 있거나, 또는 상기 셀로 및 그로부터 운송가능한 임의의 다른 구성물일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 유체 라우팅 장치(20)의 적용 분야는 차량 내에 적용되는 것으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 셀은 시트 내에 적용되는 것으로 제한되지 않는다. 이처럼, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 유체를 상기 셀의 임의의 구성물에 운송하기 위한 임의의 구성물에 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 내부(24)를 형성하는 하우징(22)을 포함한다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(22)은 서로 결합되는 제1 섹션(26) 및 제2 섹션(28)을 갖고, 상기 제1 섹션(26) 및 제2 섹션(28)의 각각은 부분적으로 상기 내부(24)를 형성한다. 상기 하우징(22)은 서로 대향하는 노즐 단부(30) 및 커넥터 단부(32)로 길이방향으로 연장된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(22)은 제1 및 제2 섹션(26, 28) 사이에서 상기 내부(24) 내에 배치되는 회로 기판(34)을 포함한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(22)은 서로 이격된 한 쌍의 캐비티(36)를 형성한다. 보다 구체적으로, 상기 회로 기판(34)은 제1 섹션(26)에 가까운 상기 한 쌍의 캐비티(36)를 형성한다. 또한, 상기 회로 기판(34)은 노즐 단부(30)와 커넥터 단부(32) 사이를 따라 길이방향으로 연장되는 홈(38)을 형성한다. 상기 캐비티(36)와 홈(38)은 다음의 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(22)은 서로 선택적으로 유동적으로 결합되는 제1 통로(40) 및 제2 통로(42)를 형성한다. 보다 구체적으로, 상기 하우징(22)은 레일(44) 및 복수의 노즐(46, 48)을 포함하고, 상기 레일(44)과 노즐(46, 48)의 각각은 상기 제1 및 제2 통로(40, 42)를 부분적으로 형성한다.
상기 복수의 노즐(46, 48)은 서로 이격되는 적어도 하나의 흡입 노즐(46)과 적어도 하나의 충전 노즐(48)로 더 형성된다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(46, 48)은 노즐 단부(30)에서 서로 대략 평행한 상기 하우징(22)의 제1 및 제2 섹션(26, 28)으로부터 외측으로 연장된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 충전 노즐(48)은 제1 통로(40)를 부분적으로 형성한다. 이처럼, 상기 레일(44)과 충전 노즐(48)은 상기 제1 통로(40)를 통해 서로 유동적으로 결합된다. 유사하게, 상기 흡입 노즐(46)은 제2 통로(42)를 부분적으로 형성한다. 이처럼, 상기 레일(44)과 흡입 노즐(46)은 상기 제2 통로(42)를 통해 서로 유동적으로 결합된다.
상기 레일(44)은 하우징(22)의 내부(24)를 통해 한 쌍의 레일 단부로 측방향으로 연장된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레일(44)은 노즐(46, 48)에 인접하고, 상기 노즐(46, 48)은 하우징의 노즐 단부(30)에서 상기 레일(44)에 대해 가로방향으로 배치된다. 상기 레일(44)이 하우징(22)과 일체형일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(22)은 한 쌍의 볼(50)을 포함하고, 상기 볼(50) 중 하나는 상기 레일(44)의 레일 단부의 각각에 배치된다. 상기 볼(50)은 레일(44)과 접하고 상기 제1 및 제2 통로(40, 42)를 더 형성하여 유체가 상기 레일 단부로부터 나오는 것을 방지한다.
상기 제2 통로(42)는 서로 이격된 한 쌍의 제2 통로(42)로 더 형성된다. 상기 한 쌍의 제2 통로(42)는 흡입 통로(52) 및 배기 통로(54)로 더 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 흡입 통로(52)는 흡입 노즐(46), 레일(44), 및 볼(50)에 의해 형성되고, 상기 흡입 통로(52)는 레일(44)을 따라 대략 길이방향으로 연장된다. 상기 배기 통로(54)는 충전 노즐(48)에 가까운 상기 레일(44)에 의해 형성된다.
전술한 바와 같이, 상기 레일(44)은 또한 제1 통로(40)를 부분적으로 형성한다. 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 통로(40)는 흡입 통로(52)를 대략 감싸고 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 통로(40)는 충전 노즐(48)에 인접한 상기 흡입 통로(52)를 대략 감싸고 있다.
도 5-10b에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(22)은 제1 및 제2 통로(40, 42) 사이에 개구(58)를 형성하는 시트면(56)을 갖는다. 보다 구체적으로, 상기 레일(44)은 개구(58)를 형성하는 시트면(56)을 갖는다. 상기 시트면(56)은 한 쌍의 시트면(56)으로 더 형성되고, 상기 한 쌍의 시트면(56) 중 하나는, 도 5-7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 통로(40)와 한 쌍의 제2 통로(42)의 흡입 통로(52) 사이에 개구(58)를 형성하고, 상기 한 쌍의 시트면(56) 중 다른 하나는, 도 8-10b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 통로(40)와 한 쌍의 제2 통로(42)의 배기 통로(54) 사이에 개구(58)를 형성한다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(22)은 배기 통로(54)에 가까운 배기 개구(60)를 더 형성한다. 상기 배기 개구(60)는 하우징(22)의 제1 섹션(26)을 통해 연장된다.
도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 하우징(22)에 장착되고 상기 제1 및 제2 통로(40, 42) 중 하나에 유동적으로 결합되는 압력 센서(62)를 더 포함한다. 상기 레일(44)은 압력 센서를 향해 연장되는 스피것(64)을 포함한다. 상기 레일(44)은 제1 통로(40)에 유동적으로 결합되고 상기 스피것(64)을 통해 연장되는 압력 센서 통로(66)를 형성한다. 상기 압력 센서(62)는 압력 센서 요소(68) 및 튜브(70)를 포함한다. 상기 튜브(70)는 스피것(64)과 압력 센서 요소(68)의 각각에 결합된다. 상기 압력 센서 요소(68)는 하우징(22)의 회로 기판(34)에 전자적으로 결합되고, 상기 충전 노즐(48)에서 상기 셀에 유동적으로 결합되는 제1 통로(40)에 유동적으로 결합된다. 상기 셀에 압력 센서 요소(68)의 유체 결합은 상기 압력 센서 요소(68)가 셀 내의 유체의 압력을 판단하는 것을 용이하게 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 내부(24)에 배치되는 밸브 어셈블리(72)를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 밸브 어셈블리(72)는 레일(44)에 인접한 내부(24) 내에 배치된다. 도 6, 7, 및 9-10b에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 어셈블리(72)는 다이어프램(74) 및 액츄에이터(114, 116)를 포함한다. 상기 액츄에이터(114, 116)는 하우징(22) 내에 길이방향으로 배치되고, 상기 액츄에이터(114, 116)는 하우징(22)의 노즐 단부(30)에 가까운 접합 단부를 향해 연장되고 상기 하우징(22)의 커넥터 단부(32)에 가까운 바이어싱 단부를 향해 연장된다. 상기 액츄에이터(114, 116)는 넥(78) 및 헤드(80)를 갖고, 이들 각각은 환형 구성물을 갖고 상기 액츄에이터(114, 116)의 접합 단부에 축방향으로 배치된다. 이와 달리, 상기 헤드(80)와 넥(78)은 중심이 같고, 상기 넥(78)은 헤드(80)와 바이어싱 단부 사이에 배치된다. 상기 헤드(80)는 제1 직경을 갖고, 상기 넥(78)은 제2 직경을 갖고, 상기 제1 직경을 제2 직경보다 크다. 상기 액츄에이터(114, 116)는 바이어싱 단부에 배치되는 로드(81)를 더 포함한다.
상기 액츄에이터(114, 116)는 포켓(82)을 형성하고, 상기 포켓(82) 내에 배치되는 치합면(84)을 갖는다. 구체적으로, 상기 포켓(82)과 치합면(84)은 상기 액츄에이터(114, 116)의 접합 단부와 바이어싱 단부 사이에 배치된다. 상기 포켓(82)은 하우징(22)의 제1 섹션(26)과 대향한다. 상기 포켓(82)이 하우징(22)의 제2 섹션(28)과 대향할 수 있거나, 또는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 임의의 다른 적절한 구성물을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 다이어프램(74)은 레일(44)과 액츄에이터(114, 116) 사이에 대략 배치된다. 도 6 및 9에 도시된 바와 같이, 상기 다이어프램(74)은 연성부(86) 및 플랜지(88)를 갖는다. 상기 연성부(86)는 접합면(90)을 갖고, 상기 접합면(90)으로부터 벗어난 홀(92)을 갖는다. 상기 연성부(86)는 홀(92)로 반경방향으로 연장되는 레지(94)를 갖는다. 상기 플랜지(88)는 연성부(86)로부터 연장되고 상기 접합면(90)과 이격되어 있다. 상기 플랜지(88)는 레일(44)에 접한다. 상기 레일(44)과 플랜지(88)의 접합은 아래에서의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
상기 다이어프램(74)은 액츄에이터(114, 116)를 접속시킨다. 상기 액츄에이터(114, 116)의 헤드(80) 및 넥(78)의 일부는 상기 연성부(86)의 홀(92) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 구체적으로, 상기 헤드(80)는 홀(92) 내에 전체적으로 배치되고, 상기 넥(78)은 홀(92) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 상기 헤드(80)가 레지(94)와 접합면(90) 사이에 배치되도록 상기 레지(94)는 넥(78)을 향해 연장된다. 상기 레지(94)는 헤드(80)와 선택적으로 치합하여, 상기 헤드(80)를 홀(92)에 유지시키고 상기 액츄에이터(114, 116)와 다이어프램(74)의 접속을 유지시킨다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 어셈블리(72)는 슬리브(96)를 포함한다. 상기 슬리브(96)는 레일(44)에 인접하게 배치되고, 상기 레일(44)를 부분적으로 감싼다. 상기 슬리브(96)는 레일(44)의 개구(58)과 대략 동심인 구멍(98)을 형성한다. 상기 액츄에이터(114, 116)는 구멍(98)을 통해 상기 레일(44)의 개구(58)를 향해 연장된다. 상기 슬리브(96)는 구멍(98)으로부터 상기 하우징(22)의 제1 및 제2 섹션(26, 28)을 향해 반경방향으로 연장되는 플랜지면(100)을 갖는다. 상기 플랜지면(100)은, 상세히 후술될 바와 같이, 상기 다이어프램(74)의 플랜지(88)의 구성물을 대략 추종하도록 구성된다. 상기 슬리브(96)는 레일(44)를 향해 연장되고 상기 레일(44)을 부분적으로 감싸는 커버부(102)를 갖는다. 상기 커버부(102)는 한 쌍의 제2 통로(42)의 배기 통로(54)에 인접한 슬롯(103)을 형성한다. 상기 밸브 어셈블리(72)는 한 쌍의 제2 통로(42)의 배기 통로(54)에 인접한 상기 슬롯(103) 내에 배치되는 배기 소음기(104)를 더 포함한다. 상기 배기 소음기(104)는 유체의 흐름을 제한하여 상기 유체가 슬롯(103)을 통과함으로써 발생할 수 있는 소음을 줄인다. 상기 슬롯(103)과 배기 소음기(104)의 각각은 상기 하우징(22)의 배기 개구(60)에 가깝게 배치된다. 상기 슬롯(103)의 목적은 아래에서의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
상기 슬리브(96)는 하우징(22)에 대하여 상기 다이어프램(74)과 접하고 이를 밀봉한다. 구체적으로, 상기 슬리브(96)는 하우징(22)의 레일(44)에 대하여 상기 다이어프램(74)과 접하고 이를 밀봉한다. 상기 다이어프램(74)의 플랜지(88)는 레일(44)과 슬리브(96)의 플랜지면(100) 사이에 개재된다. 상기 하우징(22)의 내부(24)와 제1 및 제2 통로(40, 42) 사이에서의 유체 분리가 다이어프램(74)에서 유지되도록 상기 다이어프램(74)은 제1 및 제2 통로(40, 42)를 밀봉한다.
상기 밸브 어셈블리(72)는 개방 구성물과 폐쇄 구성물 사이에서 교호할 수 있다. 구체적으로, 상기 액츄에이터(114, 116)는 레일(44)을 향해 이동가능하고 상기 레일(44)로 멀어진다. 상기 다이어프램(74)은, 도 7, 10a, 및 10b에 도시된 바와 같이 상기 밸브 어셈블리(72)가 개방 구성물에 있을 때의 개방 위치와, 도 6 및 9에 도시된 바와 같이 상기 밸브 어셈블리(72)가 폐쇄 구성물에 있을 때의 폐쇄 위치 사이에서 상기 액츄에이터(114, 116)와 함께 이동한다. 상기 액츄에이터(114, 116)와 다이어프램(74)의 접속은 상기 액츄에이터(114, 116)와 함께 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)의 이동을 용이하게 한다. 구체적으로, 상기 연성부(86)가 개폐 위치 사이에서 액츄에이터(114, 116)와 함께 이동하는 동안에 상기 슬리브(96)와 레일(44) 사이에 개재된 상기 다이어프램(74)의 플랜지(88)는 고정되어 있다. 도 6 및 9에 도시된 바와 같이, 상기 다이어프램(74)은 시트면(56)과 접하며 이를 밀봉하고, 상기 폐쇄 위치에서 개구(58)를 커버한다. 구체적으로, 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)의 접합면(90)은 상기 시트면(56)과 접하며 이를 밀봉하고, 상기 폐쇄 위치에서 개구(58)를 커버한다. 도 7, 10a, 및 10b에 도시된 바와 같이, 상기 다이어프램(74)은 개방 위치에서 상기 시트면(56)과 이격되어 있다. 구체적으로, 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)의 접합면(90)은 상기 개방 위치에서 시트면(56)과 이격되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 어셈블리(72)는 하우징(22)과 액츄에이터(114, 116)의 각각과 접하는 바이어스 부재(106)를 포함하고, 상기 바이어스 부재(106)는 액츄에이터(114, 116)를 상기 폐쇄 위치를 향해 편향시킨다. 구체적으로, 상기 액츄에이터(114, 116)는 바이어스면(108)을 형성하고, 상기 하우징(22)은 바이어스면(108)과 대향하는 쇼울더(110)를 형성한다. 보다 구체적으로, 상기 하우징(22)의 회로 기판(34)은 상기 쇼울더(110)를 형성한다. 상기 바이어스 부재(106)는 통상적으로 압축 스프링으로 이루어지고, 상기 바이어스 부재(106)는 액츄에이터(114, 116)의 로드(81)를 감싸고 상기 바이어스면(108)과 쇼울더(110)의 각각과 접한다. 상기 바이어스 부재(106)는 액츄에이터(114, 116)를 상기 하우징(22)의 쇼울더(110)로부터 멀어지게 상기 폐쇄 위치를 향해 편향시킨다. 상기 바이어스 부재(106)가 액츄에이터(114, 116)를 상기 폐쇄 위치를 향해 편향시키기 위한 임의의 적절한 구성물일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 7, 10a, 및 10b에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 어셈블리(72)가 개방 구성물에 있을 때, 상기 밸브 어셈블리(72)는 제1 및 제2 통로(40, 42)를 유동적으로 서로 결합시킨다. 구체적으로, 상기 다이어프램(74)은 개방 위치에서 상기 시트면(56)으로부터 이격되어, 상기 개구(58)를 통해 제1 및 제2 통로(40, 42)를 유동적으로 결합시킨다. 상기 밸브 어셈블리(72)가 개방 구성물에 있을 때, 상기 다이어프램(74)은 제1 및 제2 통로(40, 42) 사이에 중간 통로(112)를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 중간 통로(112)는 제1 및 제2 통로(40, 42)를 유동적으로 결합시킨다. 상기 슬리브(96)에 의한 하우징(22)에 대한 다이어프램(74)의 밀봉은 중간 통로(112)를 더 형성하고, 상기 제1, 제2, 및 중간 통로(40, 42, 112)를 유동적으로 결합시킨다. 구체적으로, 상기 레일(44)과 슬리브(96) 사이의 상기 다이어프램(74)의 플랜지(88)는 고정되어 있으면서, 상기 다이어프램(74)이 액츄에이터(114, 116)와 함께 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동함에 따라 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)는 개구(58)로부터 멀어지게 이동한다. 상기 개방 위치에서의 다이어프램(74)은 중간 통로(112)를 형성한다.
도 5, 6, 8, 및 9에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 어셈블리(72)가 폐쇄 구성물에 있을 때, 상기 밸브 어셈블리(72)는 제1 및 제2 통로(40, 42)를 유동적으로 서로 분리시킨다. 구체적으로, 상기 다이어프램(74)은 폐쇄 위치에서 상기 시트면(56)과 접하며 이를 밀봉하고 상기 개구(58)를 커버하여, 상기 제1 및 제2 통로(40, 42)를 유동적으로 분리시킨다. 상기 폐쇄 구성물에서, 상기 폐쇄 위치에서의 다이어프램(74) 및 액츄에이터(114, 116)와 더불어, 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)의 접합면(90)은 상기 레일(44)의 시트면(56)과 접하고 이를 밀봉한다. 상기 접합면(90)에 의한 시트면(56)의 밀봉은 상기 레일(44)의 개구(58)를 폐쇄하여 상기 제1 통로(40) 내의 유체를 상기 제2 통로(42) 내의 유체로부터 분리시킨다.
전술한 바와 같이, 상기 제2 통로(42)는 서로 이격된 한 쌍의 제2 통로(42)로 더 형성되고, 상기 한 쌍의 제2 통로(42) 중 하나는 흡입 통로(52)로 더 형성되고, 상기 한 쌍의 제2 통로(42) 중 다른 하나는 배기 통로(54)로 더 형성된다. 유사하게, 상기 액츄에이터(114, 116)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 액츄에이터(114, 116)로 더 형성된다. 상기 한 쌍의 액츄에이터(114, 116)는 서로 이격되어 있고, 상기 액츄에이터(114, 116) 중 하나는 제1 통로(40)를 제2 통로(42) 중 하나와 선택적으로 유동적으로 결합시키고, 상기 액츄에이터(114, 116) 중 다른 하나는 제1 통로(40)를 제2 통로(42) 중 다른 하나와 선택적으로 유동적으로 결합시킨다. 구체적으로, 상기 한 쌍의 액츄에이터(114, 116)는 흡입 액츄에이터(114) 및 배기 액츄에이터(116)로 더 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 흡입 액츄에이터(114)는 제1 통로(40)를 상기 한 쌍의 제2 통로(42)의 흡입 통로(52)와 선택적으로 유동적으로 결합시킨다. 상기 배기 액츄에이터(116)는 제1 통로(40)를 상기 한 쌍의 제2 통로(42)의 배기 통로(54)와 선택적으로 유동적으로 결합시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다이어프램(74)은 흡입 및 배기 액츄에이터(114, 116) 사이에서 연장된다. 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)는 한 쌍의 연성부(86)로 더 형성되고, 상기 연성부(86) 중 하나는 흡입 액츄에이터(114)에 인접하고 상기 흡입 액츄에이터(114)와 함께 상기 개폐 위치 사이에서 이동하고, 상기 연성부(86) 중 다른 하나는 배기 액츄에이터(116)에 인접하고 상기 배기 액츄에이터(116)와 함께 상기 개폐 위치 사이에서 이동한다. 상기 다이어프램(74)이 한 쌍의 다이어프램(74)일 수 있고, 각각은 상기 한 쌍의 연성부(86) 중 하나를 구비하는 것으로 이해하여야 한다. 또한, 상기 다이어프램(74)이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 임의의 적절한 구성물일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 상기 바이어스 부재(106)는 한 쌍의 바이어스 부재(106)로 더 형성되고, 상기 바이어스 부재(106) 중 하나는 흡입 액츄에이터(114)를 폐쇄 위치를 향해 편향시키고, 상기 바이어스 부재(106) 중 다른 하나는 배기 액츄에이터(116)를 폐쇄 위치를 향해 편향시킨다.
도 7, 10a, 및 10b에 도시된 바와 같이, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 내부(24) 내에 배치되고 상기 하우징(22)에 회동가능하게 장착되는 링크(118)를 더 포함한다. 상기 링크(118)는 밸브 어셈블리(72)와 치합하는 치합부(120) 및 상기 치합부(120)로부터 이격된 피벗부(122)를 포함하고, 상기 링크(118)는 피벗부(122)에서 상기 하우징(22)에 회동가능하게 장착된다. 구체적으로, 상기 링크(118)는 피벗 단부(124) 및 치합 단부(126)를 포함하고, 상기 피벗부(122)는 피벗 단부(124)에 형성되고, 상기 치합부(120)는 치합 단부(126)에 형성된다. 상기 링크(118)의 피벗 단부(124)는 하우징(22)의 제1 섹션(26)에 인접하게 배치되고, 상기 링크(118)의 치합 단부(126)는 액츄에이터(114, 116)에 인접하게 배치된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 피벗부(122)는 서로 멀어지게 연장되는 한 쌍의 기둥(128)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 상기 하우징(22)의 회로 기판(34)은 서로 이격된 한 쌍의 캐비티(36)를 형성한다. 상기 기둥(128)은 캐비티(36) 내에 배치된다. 상기 링크(118)는 하우징(22)에 대하여 상기 기둥(128)을 중심으로 상대적으로 회동가능하다. 상기 기둥(128)은 링크(118)의 피벗부(122)와 일체로 이루어지고; 그러나, 상기 기둥(128)이 링크(118)의 피벗부(122)에 대하여 상대적으로 회전할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 링크(118)는 도 5, 6, 8, 및 9에 도시된 바와 같이 제1 위치와, 도 7, 10a, 및 10b에 도시된 바와 같이 제2 위치 사이에서 회동가능하고, 상기 링크(118)의 치합 단부(126)는 상기 제2 위치에서보다는 제1 위치에서 상기 레일(44)에 더 가깝게 배치된다. 전술한 바와 같이, 상기 액츄에이터(114, 116)는 포켓(82)을 형성하고, 상기 포켓(82) 내에 배치된 치합면(84)을 갖는다. 도 7, 10a, 및 10b에 도시된 바와 같이, 상기 링크(118)는 포켓(82) 내에 적어도 부분적으로 배치되고 상기 치합면(84)과 치합하여, 상기 액츄에이터(114, 116) 및 다이어프램(74)을 상기 개폐 위치 사이에서 용이하게 이동시킨다. 구체적으로, 상기 링크(118)의 치합부(120)는 포켓(82) 내에 적어도 부분적으로 배치되고 상기 액츄에이터(114, 116)의 치합면(84)과 치합한다. 상기 제1 위치에서의 링크(118)와 더불어, 상기 액츄에이터(114, 116) 및 다이어프램(74)은 폐쇄 위치에 있다. 상기 제2 위치에서의 링크(118)와 더불어, 상기 액츄에이터(114, 116) 및 다이어프램(74)은 개방 위치에 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 링크(118)는 피벗 단부(124)와 치합 단부(126) 사이에서 채널(130)을 형성한다. 상기 채널(130)은 링크(118)를 지나 가로방향으로 연장되고, 상기 하우징(22)의 노즐 단부(30)와 대략 대향한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 형상 기억 합금 부재(132)를 더 포함한다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 통상적으로 열이 가해질 때 수축하는 니켈과 티타늄 합금으로 이루어진다. 이러한 합금의 일례는 USA, 캘리포니아, 터스틴의 Dynalloy, Inc.에 의해 제조된 Flexinol®이다. 가열될 때 수축하도록 이루어진 임의의 합금이 상기 형상 기억 합금 부재(132)에 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 형상 기억 합금 부재(132)는 내부(24) 내에서 상기 하우징(22)에 장착되고, 상기 밸브 어셈블리(72)를 향해 연장된다. 보다 구체적으로, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 커넥터 단부(32)에 가까운 하우징(22)의 회로 기판(34)에 장착된다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 서로 이격된 제1 단부(134) 및 제2 단부(136)를 갖는다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 하우징(22)의 커넥터 단부(32)에 가까운 상기 제1 및 제2 단부(134, 136)의 각각에서 상기 회로 기판(34)에 장착된다. 또한, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 제1 및 제2 단부(134, 136)에서 상기 회로 기판(34)에 전기적으로 결합된다.
상기 형상 기억 합금 부재(132)는 제1 및 제2 단부(134, 136) 사이에서 상기 링크(118)에 결합된다. 구체적으로, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 제1 단부(134)와 링크(118) 사이에 제1 부분(138) 및 상기 제2 단부(136)와 링크(118) 사이에 제2 부분(140)을 형성하고, 상기 제1 및 제2 부분(138, 140)은 서로 대략 평행하다. 이와 달리, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 대략 "U" 구성물을 갖는다. 또한, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 단일 스트랜드로 더 형성된다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 가열될 때에 수축할 수 있는 임의의 구성물일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
상기 형상 기억 합금 부재(132)는 치합부(120)와 피벗부(122) 사이에서 상기 링크(118)에 결합된다. 구체적으로, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 링크(118)의 채널(130) 내에 배치되어 상기 링크(118)와 형상 기억 합금 부재(132)의 결합을 유지한다. 이와 달리, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 링크(118)의 채널(130) 내에 유지된다.
상기 형상 기억 합금 부재(132)는 비통전 상태에서의 제1 길이(L1)와, 통전 상태에서의 제2 길이(L2) 사이에서 교호하고, 각각은 도 5에 유효하게 도시되어 있다. 상기 제1 및 제2 길이(L1, L2)의 각각은 상기 형상 기억 합금 부재(132)의 제1 및 제2 단부(134, 136) 사이에서 측정된다. 전술한 바와 같이, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 가열될 때에 수축한다. 상기 회로 기판(34)은 통전 상태에서 상기 형상 기억 합금 부재(132)를 통해 전류를 전달하여, 상기 형상 기억 합금 부재(132)를 가열하고 수축시킨다. 그 결과, 상기 통전 상태에서 형상 기억 합금 부재(132)의 제2 길이(L2)는 상기 비통전 상태에서 형상 기억 합금 부재(132)의 제1 길이(L1)보다 짧다.
상기 링크(118)는 밸브 어셈블리(72)와 형상 기억 합금 부재(132) 사이에 결합된다. 구체적으로, 상기 링크(118)는, 도 6 및 9에 도시된 바와 같이 상기 형상 기억 합금 부재(132)가 비통전 상태 및 제1 길이(L1)에 있을 때의 제1 위치와, 도 7, 10a, 및 10b에 도시된 바와 같이 상기 형상 기억 합금 부재(132)가 통전 상태 및 제2 길이(L2)에 있을 때의 제2 위치 사이에서 상기 하우징(22)에 대하여 상대적으로 회동한다. 상기 링크(118)는 제1 및 제2 통로(40, 42)를 서로 선택적으로 유동적으로 결합시키기 위하여 상기 링크(118)가 제1 위치에 있을 때의 폐쇄 구성물과 상기 링크(118)가 제2 위치에 있을 때의 개방 구성물 사이에서 상기 밸브 어셈블리(72)를 교호시키도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 상기 액츄에이터(114, 116)는 흡입 액츄에이터(114)와 배기 액츄에이터(116)로 더 형성되는 상기 한 쌍의 액츄에이터(114, 116)로 더 형성된다. 유사하게, 상기 링크(118)는 한 쌍의 링크(118)로 더 형성되고, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 한 쌍의 형상 기억 합금 부재(132)로 더 형성된다. 상기 형상 기억 합금 부재(132) 중 하나는 링크(118)에 결합되고, 상기 형상 기억 합금 부재(132) 중 다른 하나는 상기 링크(118) 중 다른 하나에 결합된다. 또한, 상기 링크(118) 중 하나는 흡입 액츄에이터(114)에 결합되고, 상기 링크(118) 중 다른 하나는 배기 액츄에이터(116)에 결합된다. 상기 흡입 액츄에이터(114), 대응하는 링크(118), 및 형상 기억 합금 부재(132)는 상기 개폐 위치 사이에서 상기 흡입 액츄에이터(114)를 이동시키도록 상호작용하는 것을 이해하여야 한다. 마찬가지로, 상기 배기 액츄에이터(116), 대응하는 링크(118), 및 형상 기억 합금 부재(132)는 상기 개폐 위치 사이에서 상기 배기 액츄에이터(116)를 이동시키도록 상호작용한다. 상기 흡입 및 배기 액츄에이터(114, 116)는 상기 개폐 위치 사이에서 독립적으로 이동한다. 상기 흡입 및 배기 액츄에이터(114, 116) 중 어느 하나가 개방 위치에 있는 경우, 상기 밸브 어셈블리(72)는 개방 구성물에 있다. 상기 흡입 및 배기 액츄에이터(114, 116) 중 어느 하나가 폐쇄 위치에 있는 경우, 상기 밸브 어셈블리(72)는 폐쇄 구성물에 있다. 상기 밸브 어셈블리(72)는 제1 및 제2 위치 사이에서 독립적으로 이동하는 상기 흡입 및 배기 액츄에이터(114, 116)의 양자를 포함하므로, 상기 밸브 어셈블리(72)는 개폐 구성물의 양자에 동시에 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 밸브 어셈블리(72)는 개방 위치에 있는 상기 흡입 및 배기 액츄에이터(114, 116) 중 하나에 대하여 개방 구성물에 있고, 상기 밸브 어셈블리(72)는 폐쇄 위치에 있는 상기 흡입 및 배기 액츄에이터(114, 116) 중 다른 하나에 대하여 폐쇄 구성물에 있다.
도 13 및 14에 도시된 바와 같이, 상기 액츄에이터는 제1 접점(142)을 포함하고, 상기 하우징(22)은 제2 접점(144)을 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 제1 접점(142)은 각 액츄에이터(114, 116)의 로드(81) 상에 배치된다. 상기 제2 접점(144)은 홈(38) 내에 배치되고 서로 이격된 한 쌍의 제2 접점(144)으로 더 형성된다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 과통전 상태를 더 포함한다. 도 12에 대체로 도시된 바와 같이, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 통전 상태에서 상기 형상 기억 합금 부재(132)의 제2 길이(L2)보다 짧은 제3 길이를 갖는다. 상기 과통전 상태에서, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 과열 온도보다 낮은 임계 온도까지 가열된다. 상기 과열 온도는 형상 기억 합금 부재(132)가 과열할 온도로 정의된다.
상기 제1 접점(142)은 과통전 상태에서 상기 제2 접점(144)과 치합하여 상기 비통전 상태로 형상 기억 합금 부재(132)의 변경을 용이하게 하여 상기 형상 기억 합금 부재(132)의 과열을 방지한다. 보다 구체적으로, 상기 과통전 상태에서, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 제3 길이까지 수축하여 상기 액츄에이터(114, 116)의 제1 접점(142)이 상기 회로 기판(34)의 한 쌍의 제2 접점(144)의 각각과 치합하게 한다. 상기 한 쌍의 제2 접점(144)의 각각과 제1 접점(142)의 치합은 상기 회로 기판(34) 내에서 전기 단락을 용이하게 한다. 보다 구체적으로, 상기 전기 단락은 회로 기판(34)으로 신호를 생성한다. 상기 신호를 수신하면, 상기 회로 기판(34)은 형상 기억 합금 부재(132) 내에서 전류를 중단시켜, 상기 형상 기억 합금 부재(132)가 비통전 상태에 이르게 되어 과열을 방지한다. 상기 비통전 상태에서, 상기 형상 기억 합금 부재(132)의 온도는 임계 온도로부터 감소되고, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 제1 길이(L1)로 팽창한다. 상기 바이어스 부재(106)는 액츄에이터(114, 116) 및 제1 접점(142)을 상기 제2 접점(144)으로부터 멀어지게 이동시킨다. 상기 제1 및 제2 접점(142, 144)의 연결 해제는 상기 회로 기판(34)에서 전기 단락을 차단하여, 상기 형상 기억 합금 부재(132)가 통전 상태로 변경된다.
상기 유체 라우팅 장치(20)의 작동을 단지 예시적인 목적으로만 설명할 것이다. 구체적으로, 상기 셀을 팽창시키기 위해 상기 셀로 유체를 운송하는 상기 유체 라우팅 장치(20)의 작동이 먼저 설명되고, 이어서 상기 셀을 수축시키기 위해 상기 셀로부터 유체를 운송하는 상기 유체 라우팅 장치(20)의 작동이 설명될 것이다. 상기 셀의 팽창과 수축 어느 것도 요구되지 않는 경우, 도 6 및 9에 도시된 바와 같이, 상기 바이어스 부재(106)는 흡입 및 배기 액츄에이터(114, 116)의 각각을 폐쇄 위치로 편향시키고, 상기 다이어프램(74)은 한 쌍의 시트면(56)의 각각과 접하고 이를 밀봉한다. 또한, 상기 형상 기억 합금 부재(132)의 각각은 비통전 상태에 있다.
상기 셀을 팽창시키기 위하여, 상기 회로 기판(34)은 형상 기억 합금 부재(132)를 비통전 상태에서 통전 상태로 변경하는 팽창 액츄에이터에 대응하는 상기 형상 기억 합금 부재(132) 중 하나로 전류를 전달한다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 제1 길이(L1)로부터 제2 길이(L2)로 수축하고, 각 길이(L1, L2)가 도 5에 유효하게 도시되어 있다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 팽창 액츄에이터에 대응하는 상기 링크(118) 중 하나를, 도 6에 도시된 바와 같은 제1 위치로부터, 도 7에 도시된 바와 같은 제2 위치로 회동시킨다. 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 상기 링크(118)의 회동은, 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)의 접합면(90)이 상기 시트면(56)을 밀봉하는 폐쇄 위치로부터, 상기 접합면(90)이 시트면(56)으로부터 이격되고 상기 개구(58)가 커버되지 않은 개방 위치로 상기 팽창 액츄에이터의 이동을 용이하게 한다.
상기 개구(58)가 커버되지 않은 경우, 상기 유체는 흡입 노즐(46)과 레일(44)에 의해 형성된 상기 한 쌍의 제2 통로(42)의 팽창 통로를 통과한다. 상기 유체는 개구(58)를 통과하여 상기 다이어프램(74)에 의해 형성된 중간 통로(112)로 들어간다. 상기 유체는 레일(44)과 충전 노즐(48)에 의해 형성된 제1 통로(40)를 통해 상기 셀로 들어간다.
상기 셀의 팽창을 중단시키기 위하여, 상기 회로 기판(34)은 형상 기억 합금 부재(132)를 통전 상태에서 비통전 상태로 변경하는 팽창 액츄에이터에 대응하는 상기 형상 기억 합금 부재(132) 중 하나로의 전류의 전달을 중지한다. 상기 바이어스 부재(106)는, 도 7에 도시된 바와 같은 개방 위치로부터, 도 6에 도시된 바와 같은 폐쇄 위치로 상기 팽창 액츄에이터와 다이어프램(74)을 편향시키고, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 제2 길이(L2)로부터 제1 길이(L1)로 팽창하고, 각 길이(L1, L2)는 도 5에 유효하게 도시되어 있다. 폐쇄 위치에서, 다이어프램(74)의 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)의 접합면(90)이 상기 시트면(56)을 밀봉하며, 제1 통로(40)를 팽창 통로로부터 유동적으로 분리시킨다.
상기 셀을 수축시키기 위하여, 상기 회로 기판(34)은 비통전 상태에서 통전 상태로 상기 형상 기억 합금 부재(132)를 변경하는 배기 액츄에이터에 대응하는 상기 형상 기억 합금 부재(132)들 중 하나로 전류를 전달한다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)는, 제1 길이(L1)로부터 제2 길이(L2)로 수축하고, 각 길이(L1, L2)는 도 5에 유효하게 도시되어 있다. 상기 형상 기억 합금 부재(132)는, 도 9에 도시된 바와 같은 제1 위치로부터, 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같은 제2 위치로 상기 배기 액츄에이터(116)에 대응하는 상기 링크(118)들 중 하나를 회동시킨다. 상기 제1 위치로부터 제2 위치로 상기 링크(118)의 회동은, 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)의 접합면(90)이 상기 시트면(56)을 밀봉하는 폐쇄 위치로부터, 상기 접합면(90)이 시트면(56)으로부터 이격되고 상기 개구(58)가 커버되지 않은 개방 위치로 상기 배기 액츄에이터(116)의 이동을 용이하게 한다.
상기 개구(58)가 커버되지 않은 경우, 상기 유체는 충전 노즐(48)과 레일(44)에 의해 형성된 상기 제1 통로(40)를 통과한다. 상기 유체는 다이어프램(74)에 의해 형성된 중간 통로(112)를 통해 상기 개구(58)를 통과한다. 상기 유체는 레일(44)에 의해 형성된 한 쌍의 제2 통로(42)의 배기 통로(54)를 통과한다. 상기 유체는 배기 소음기(104) 및 슬리브(96)의 슬롯(103)을 통과한다. 도 10b에 도시된 바와같이, 상기 배기 개구(60)가 슬리브(96)의 슬롯(103)에 가까운 경우, 다수의 유체는 개구(58)를 통해 상기 하우징(22)의 밖으로 나간다. 소수의 유체는 상기 하우징(22)의 내부(24) 내에서 분산된다.
상기 셀의 수축을 중단시키기 위하여, 상기 회로 기판(34)은 형상 기억 합금 부재(132)를 통전 상태에서 비통전 상태로 변경하는 상기 배기 액츄에이터(116)에 대응하는 형상 기억 합금 부재(132) 중 하나로의 전류의 전달을 중지한다. 상기 바이어스 부재(106)는, 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같은 개방 위치로부터, 도 9에 도시된 바와 같은 폐쇄 위치로 상기 배기 액츄에이터(116)와 다이어프램(74)을 편향시키고, 상기 형상 기억 합금 부재(132)는 제2 길이(L2)로부터 제1 길이(L1)로 팽창하고, 각 길이(L1, L2)는 도 5에 유효하게 도시되어 있다. 상기 폐쇄 위치에서, 상기 다이어프램(74)의 연성부(86)의 접합면(90)은 시트면(56)을 밀봉하여 상기 제1 통로(40)를 배기 통로(54)로부터 유동적으로 분리시킨다.
상기 압력 센서(62)가 셀에 연속적으로 유동적으로 결합되는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 압력 센서 요소(68)가 회로 기판(34)에 전자적으로 결합되고, 상기 셀 내의 유체의 압력에 근거하여 상기 회로 기판(34)으로 신호를 송신할 수 있다. 또한, 상기 회로 기판(34)으로부터의 신호에 제시된 바와 같이 상기 회로 기판(34)은 셀 내의 압력에 관한 복수의 변수를 가질 수 있다. 상기 변수 중 하나가 회로 기판(34)으로부터 신호에 의해 유발되는 경우에 상기 회로 기판(34)은 셀의 팽창 또는 수축을 시작하거나 중지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 유효하게 하나의 흡입 노즐(46) 및 하나의 충전 노즐(48)을 갖고, 그 각각은 흡입 액츄에이터(114)와 배기 액츄에이터(116)를 갖는 상기 밸브 어셈블리(72)에 유동적으로 결합된다. 그러나, 도 3의 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 한 쌍의 충전 노즐(48)을 갖고, 각 노즐(48)은 적어도 하나의 셀에 결합될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유체 라우팅 장치(20)는 적어도 두개의 밸브 어셈블리(72)를 갖고, 각 밸브 어셈블리(72)가 흡입 노즐(46)에 유동적으로 결합되면서 상기 밸브 어셈블리(72)의 각각은 충전 노즐(48) 중 하나에 독립적으로 유동적으로 결합된다. 보다 구체적으로, 상기 밸브 어셈블리(72)가 흡입 노즐(46)로부터 유체를 공유하도록 상기 제2 통로(42)의 흡입 통로(52)는 상기 밸브 어셈블리(72)의 각각으로 연장된다. 또한, 상기 하우징(22)은 한 쌍의 배기 개구(60)를 형성하고, 그 각각은 상기 밸브 어셈블리(72) 중 하나에 가깝게 독립적으로 배치된다. 상기 한 쌍의 제2 통로(42)의 배기 통로(54)는 서로 이격되고 상기 밸브 어셈블리(72) 중 하나에 가깝게 독립적으로 배티되는 두개의 배기 통로(54)로 더 형성된다. 마찬가지로, 상기 제1 통로(40)는 한 쌍의 제1 통로(40)로 더 형성되고, 각 제1 통로(40)는 충전 노즐(48) 중 하나에 독립적으로 유동적으로 결합되고, 상기 밸브 어셈블리(72) 중 하나에 독립적으로 유동적으로 결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 형상 기억 합금 부재(132)는 두 쌍의 형상 기억 합금 부재(132)로 더 형성되고, 위에서 유효하게 설명된 바와 같이 각 밸브 어셈블리(72)는 두 쌍의 형상 기억 합금 부재(132) 중 하나에 독립적으로 결합된다. 마찬가지로, 상기 한 쌍의 링크(118)는 두 쌍의 링크(118)로 더 형성되고, 위에서 유효하게 설명된 바와 같이 각 밸브 어셈블리(72)는 두 쌍의 링크(118) 중 하나에 독립적으로 결합된다. 도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 상기 스피것(64) 한 쌍의 스피것(64)으로 더 형성되고, 그 각각은 상기 한 쌍의 제1 통로(40) 중 하나에 독립적으로 유동적으로 결합된다. 상기 압력 센서(62)는 한 쌍의 압력 센서(62)로 더 형성되고, 그 각각은 상기 한 쌍의 스피것(64) 중 하나에 독립적으로 유동적으로 결합된다. 상기 유체 라우팅 장치(20)가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 임의 개수의 노즐(46, 48), 밸브 어셈블리(72), 배기 개구(60), 제1 및 제2 통로(40, 42), 형상 기억 합금 부재(132), 링크(118) 등을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었고, 사용된 용어는 제한보다는 오히려 설명의 단어와 유사하게 의도된 것으로 이해되어야 한다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명의 여러 수정 및 변경은 전술한 방안을 고려하여 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구범위의 범위 내에서, 참조 부호는 단지 편의를 위한 것으로 어떠한 방식으로든 제한하지 않는 것으로 이해되어야 하고, 본 발명은 구체적으로 설명되는 이외에도 실행될 수 있다.

Claims (18)

  1. 유체의 운송을 위한 유체 라우팅 장치로서,
    내부를 형성하고, 서로 선택적으로 유동적으로 결합되는 제1 통로 및 제2 통로를 더 형성하는 하우징;
    상기 내부에 배치되고, 개방 구성물과 폐쇄 구성물 사이에서 교호할 수 있는 밸브 어셈블리로서, 상기 밸브 어셈블리가 상기 개방 구성물에 있을 때 상기 밸브 어셈블리는 상기 제1 및 제2 통로들을 서로 유동적으로 결합시키고, 상기 밸브 어셈블리가 상기 폐쇄 구성물에 있을 때 상기 밸브 어셈블리는 상기 제1 및 제2 통로들을 서로 유동적으로 분리시키는, 밸브 어셈블리;
    상기 내부 내에서 상기 하우징에 장착되고 상기 밸브 어셈블리를 향해 연장되는 형상 기억 합금 부재로서, 상기 형상 기억 합금 부재는 비통전 상태에서의 제1 길이와 통전 상태에서의 제2 길이 사이에서 교호하는, 형상 기억 합금 부재;
    상기 내부 내에 배치되고 상기 하우징에 회동가능하게 장착되는 링크로서, 상기 링크는 상기 밸브 어셈블리와 형상 기억 합금 부재 사이에 결합되고, 상기 형상 기억 합금 부재가 상기 비통전 상태 및 제1 길이에 있을 때의 제1 위치와 상기 형상 기억 합금 부재가 상기 통전 상태 및 제2 길이에 있을 때의 제2 위치 사이에서 상기 링크는 하우징에 대하여 상대적으로 회동하고, 상기 링크는 상기 제1 및 제2 통로들을 서로 선택적으로 유동적으로 결합시키기 위하여 상기 링크가 제1 위치에 있을 때의 상기 폐쇄 구성물과 상기 링크가 제2 위치에 있을 때의 상기 개방 구성물 사이에서 상기 밸브 어셈블리를 교호시키도록 구성되는, 링크
    를 포함하는 유체 라우팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 링크는 상기 밸브 어셈블리와 치합하는 치합부 및 상기 치합부로부터 이격된 피벗부를 포함하고, 상기 링크는 상기 피벗부에서 상기 하우징에 회동가능하게 장착되는, 유체 라우팅 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 링크는 피벗 단부 및 치합 단부를 포함하고, 상기 피벗부는 상기 피벗 단부에 형성되고 상기 치합부는 상기 치합 단부에 형성되는, 유체 라우팅 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 형상 기억 합금 부재는 상기 치합부와 피벗부 사이에서 상기 링크에 결합되는, 유체 라우팅 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 피벗부는 서로 멀어지게 연장되는 한 쌍의 기둥들을 포함하고, 상기 하우징은 서로 이격된 한 쌍의 캐비티들을 형성하고, 상기 기둥들은 상기 캐비티들 내에 배치되고 상기 링크는 상기 하우징에 대하여 상기 기둥들을 중심으로 회동가능한, 유체 라우팅 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 링크는 채널을 형성하고, 상기 형상 기억 합금 부재는 상기 채널 내에 배치되어 상기 링크와 형상 기억 합금 부재의 결합을 유지하는, 유체 라우팅 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 다이어프램 및 액츄에이터를 포함하고, 상기 다이어프램은 상기 액츄에이터와 접속하고, 상기 밸브 어셈블리가 상기 개방 구성물에 있을 때의 개방 위치와 상기 밸브 어셈블리가 상기 폐쇄 구성물에 있을 때의 폐쇄 위치 사이에서 상기 액츄에이터와 함께 이동하는, 유체 라우팅 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액츄에이터는 포켓을 형성하고 상기 포켓 내에 배치된 치합면을 갖고, 상기 링크는 상기 포켓 내에 적어도 부분적으로 배치되고 상기 치합면과 치합하여 상기 개폐 위치들 사이에서 상기 액츄에이터와 다이어프램을 용이하게 이동시키는, 유체 라우팅 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 하우징은 상기 개폐 통로들 사이에 개구를 형성하는 시트면을 갖고, 상기 다이어프램은 상기 시트면과 접하며 상기 시트면을 밀봉하고 상기 폐쇄 위치에서 상기 개구를 커버하여 상기 제1 및 제2 통로들을 유동적으로 분리시키고, 상기 다이어프램은 상기 개방 위치에서 상기 시트면으로부터 이격되어 상기 제1 및 제2 통로들을 상기 개구를 통해 유동적으로 결합시키는, 유체 라우팅 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 하우징은 상기 개구를 형성하는 상기 시트면을 갖는 레일을 포함하고, 상기 다이어프램은 상기 시트면과 접하며 상기 시트면을 밀봉하고 상기 폐쇄 위치에서 상기 개구를 커버하여 상기 제1 및 제2 통로들을 유동적으로 분리시키는, 유체 라우팅 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 다이어프램은 상기 밸브 어셈블리가 상기 개방 구성물에 있을 때 상기 제1 및 제2 통로들 사이에 중간 통로를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 중간 통로를 상기 제1 및 제2 통로들을 유동적으로 결합시키는, 유체 라우팅 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 상기 하우징에 대하여 상기 다이어프램과 접하며 상기 다이어프램을 밀봉하는 슬리브를 포함하고, 상기 하우징에 대한 다이어프램의 밀봉은 상기 중간 통로를 더 형성하고 상기 제1, 제2, 및 중간 통로들을 유동적으로 결합시키는, 유체 라우팅 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 제2 통로는 서로 이격되는 한 쌍의 제2 통로들로 더 형성되고, 상기 액츄에이터는 한 쌍의 액츄에이터들로 더 형성되고, 상기 액츄에이터들 중 하나는 상기 제2 통로들 중 하나와 상기 제1 통로를 선택적으로 유동적으로 결합시키고, 상기 액츄에이터들 중 다른 하나는 상기 제2 통로들 중 다른 하나와 상기 제1 통로를 선택적으로 유동적으로 결합시키는, 유체 라우팅 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 형상 기억 합금 부재는 서로 이격된 제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 상기 형상 기억 합금 부재는 상기 제1 및 제2 단부들 사이에서 상기 링크에 결합되는, 유체 라우팅 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 형상 기억 합금 부재는 상기 제1 단부와 링크 사이에 제1 부분, 및 상기 제2 단부와 링크 사이에 제2 부분을 형성하고, 상기 제1 및 제2 부분들은 대략 서로 평행한, 유체 라우팅 장치.
  16. 제7항에 있어서, 상기 밸브 어셈블리는 상기 하우징과 액츄에이터의 각각과 접하는 바이어스 부재를 포함하고, 상기 바이어스 부재는 상기 액츄에이터를 상기 폐쇄 위치를 향해 편향시키는, 유체 라우팅 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 제1 접점을 포함하고, 상기 하우징은 제2 접점을 포함하고, 상기 형상 기억 합금 부재는 과통전 상태를 더 포함하고, 상기 제1 접점은 상기 과통전 상태에서 상기 제2 접점과 치합하여 상기 비통전 상태로 상기 형상 기억 합금 부재의 변경을 용이하게 하여 상기 형상 기억 합금 부재의 과열을 방지하는, 유체 라우팅 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 하우징에 장착되고 상기 제1 및 제2 통로들 중 하나에 유동적으로 결합되는 압력 센서를 더 포함하는, 유체 라우팅 장치.
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