特開 2023-98696 比例流量制御バルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023098696

(43)【公開日】2023-07-10

(54)【発明の名称】比例流量制御バルブ

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20230703BHJP

   F16K 11/044 20060101ALI20230703BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 K

F16K11/044 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022209507

(22)【出願日】2022-12-27

(31)【優先権主張番号】63/294,240

(32)【優先日】2021-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/082,832

(32)【優先日】2022-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】505296441

【氏名又は名称】エムエイシー・バルブス，インク

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＣ ＶＡＬＶＥＳ，ＩＮＣ

【住所又は居所原語表記】３０５６９ ＢＥＣＫ ＲＯＡＤ，Ｐ．Ｏ．ＢＯＸ １１１，ＷＩＸＯＭ，ＭＩＣＨＩＧＡＮ ４８３９３，ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】ソブカ デイヴィッド エム

(72)【発明者】

【氏名】シモンズ ジェフリー

【テーマコード（参考）】

3H062

3H067

【Ｆターム（参考）】

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB04

3H062CC02

3H062DD01

3H062DD11

3H062EE06

3H062FF07

3H062HH02

3H062HH03

3H062HH10

3H067AA02

3H067CC04

3H067CC07

3H067CC44

3H067DD02

3H067DD12

3H067DD32

3H067DD43

3H067FF01

3H067GG02

3H067GG12

3H067GG25

(57)【要約】      （修正有）

【課題】バルブを通過可能な正確な流体の量の比例制御を実現する。
【解決手段】バルブ保持体２０の円錐形状の弁座４６に接触するように構成されたバルブ部材４４を規定する可動ポペット弁２２を収容するバルブ保持体２０を備えるバルブアセンブリ１２と、バルブアセンブリ１２を作動させるように構成された回転シャフト２５を備えるモータアセンブリ１４とを備えるバルブ装置１０であって、回転シャフト２５はその端部に形成されたねじ部５８を有し、ねじ部５８はスリーブ５６に係合しており、回転シャフト２５によるねじ部５８の回転によって、スリーブ５６が可動ポペット弁２２に近づいたり離れたりするように並進して、バルブ部材４４を弁座に対して係脱させる軸方向の力をポペット弁２２に伝達し、バルブアセンブリ１２を開閉する、バルブ装置１０。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブ保持体の弁座に接触するように構成されたバルブ部材を規定する可動ポペット弁を収容するバルブ保持体を備えるバルブアセンブリと、
前記バルブアセンブリを作動させるように構成された回転シャフトを備えるモータアセンブリとを備えるバルブ装置であって、
前記回転シャフトはその端部に形成されたねじ部を有し、前記ねじ部はスリーブに係合しており、
前記回転シャフトによる前記ねじ部の回転によって、前記スリーブが前記可動ポペット弁に近づいたり離れたりするように並進して、前記バルブ部材を前記弁座に対して係脱させる軸方向の力を前記ポペット弁に伝達し、前記バルブアセンブリを開閉する、バルブ装置。

【請求項2】

前記弁座から離れるように前記バルブ部材を付勢するばねアセンブリをさらに備える、請求項１に記載のバルブ装置。

【請求項3】

前記バルブ保持体は、第１流入口と、第２流入口と、流出口とを有し、
前記第１流入口は第１流体と流体連通するように構成され、前記第２流入口は第２流体と流体連通するように構成されている、請求項１に記載のバルブ装置。

【請求項4】

前記第１流体及び前記第２流体は、前記バルブアセンブリが開いているときに混ざる、請求項３に記載のバルブ装置。

【請求項5】

前記第１流体は気体を含み、前記第２流体は液体を含む、請求項４に記載のバルブ装置。

【請求項6】

前記第１流体及び前記第２流体はそれぞれ、液体か気体のいずれかを含む、請求項４に記載のバルブ装置。

【請求項7】

前記ねじ部は、前記ねじ部の３６０度の一回転で、前記バルブアセンブリが全開するように構成される、請求項１に記載のバルブ装置。

【請求項8】

前記ねじ部と前記モータアセンブリとの間で前記回転シャフトを囲む円筒状スペーサをさらに備える、請求項１に記載のバルブ装置。

【請求項9】

前記ねじ部は前記スリーブの対応するねじ切り面と噛合し、前記スリーブは円筒状の延出部を有する、請求項８に記載のバルブ装置。

【請求項10】

前記ポペット弁と前記ねじ部の間にあって、その直径が前記バルブ保持体の直径と実質的に等しい封止ダイヤフラムをさらに備える、請求項１に記載のバルブ装置。

【請求項11】

弁座を規定するバルブ保持体と、
前記バルブ保持体の前記弁座と接触するように構成されたバルブ部材を規定する可動ポペット弁と、
前記可動ポペット弁を作動させるように構成された回転シャフトと、
前記回転シャフトの端部に形成されたねじ部と、
前記可動ポペット弁と前記ねじ部の間にある封止ダイヤフラムと、
前記ねじ部に係合したスリーブとを備えるバルブ装置であって、
前記回転シャフトによる前記ねじ部の回転によって、前記スリーブが前記可動ポペット弁に近づいたり離れたりするように並進して、前記バルブ部材を前記弁座に対して係脱させる軸方向の力を前記ポペット弁に伝達しバルブアセンブリを開閉する、バルブ装置。

【請求項12】

前記スリーブは、前記ねじ部と係合する内側ねじ切り面を有する、請求項１１に記載のバルブ装置。

【請求項13】

前記スリーブは、前記ポペット弁に接触し、前記ポペット弁に前記軸方向の力を伝達するように構成された当接面を有する、請求項１１に記載のバルブ装置。

【請求項14】

前記ねじ部を有さない前記回転シャフトの端部において、前記回転シャフトを囲む円筒状スペーサをさらに備える、請求項１１に記載のバルブ装置。

【請求項15】

前記スリーブは、前記ねじ部と噛合するように構成された第１部分と、軸方向に延出する円筒状部を有する、請求項１４に記載のバルブ装置。

【請求項16】

前記バルブ保持体は、第１流入口と、第２流入口と、流出口とを有し、
前記第１流入口は第１流体と流体連通するように構成され、前記第２流入口は第２流体と流体連通するように構成された、請求項１１に記載のバルブ装置。

【請求項17】

前記第１流入口は前記バルブ部材の第１側に配置され、前記第２流入口は前記バルブ部材の第２側に配置され、前記流出口は前記第１流入口と前記第２流入口の間に配置され、
前記第１流体及び前記第２流体は前記バルブアセンブリが開いているときに混ざる、請求項１６に記載のバルブ装置。

【請求項18】

前記第１流体及び前記第２流体はそれぞれ、液体か気体のいずれかを含む、請求項１６に記載のバルブ装置。

【請求項19】

前記封止ダイヤフラムの直径は、前記バルブ保持体の直径と実質的に等しい、請求項１１に記載のバルブ装置。

【請求項20】

前記回転シャフトと前記ねじ部を回転させ、前記スリーブを前記可動ポペットに近づいたり離れたりするように並進させるモータをさらに備える、請求項１１に記載のバルブ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年１２月２８日に出願された米国仮出願第６３／２９４，２４０の利益を主張する。上記出願の開示事項は全て参照により援用される。

【0002】

本開示は、比例流量制御バルブに関する。

【背景技術】

【0003】

本セクションは、必ずしも先行技術とは限らない、本開示に関する背景情報を示すものとする。

【0004】

比例制御を備えたバルブは、バルブを通過可能な流体の量のさらなる制御を実現する。これは、例えば、医療処置または治療などの特定の用途のために特定の量の流体が必要とされる場合に特に重要であり得る。この点に関して、医療や治療中に正確な流体量が提供されない場合、医療や治療の有効性が低下する恐れがある。比例制御を必要とし得る他の用途には、飲料への正確な炭酸量の供給、モビリティアシストユニットへの流圧制御の適用、及び流体投与を要する用途が含まれる。

【発明の概要】

【0005】

本セクションは、開示事項の全体的な概要を示すものであり、その全範囲又は全ての特徴事項を包括的に開示するものではない。

【0006】

本開示の第１態様によれば、バルブ保持体の弁座に接触するように構成されたバルブ部材を規定する可動ポペット弁を収容するバルブ保持体を備えるバルブアセンブリと、バルブアセンブリを作動させるように構成された回転シャフトを備えるモータアセンブリとを備えるバルブ装置であって、回転シャフトはその端部に形成されたねじ部を有し、ねじ部はスリーブに係合しており、回転シャフトによるねじ部の回転によって、スリーブが可動ポペット弁に近づいたり離れたりするように並進して、バルブ部材を弁座に対して係脱させる軸方向の力をポペット弁に伝達し、バルブアセンブリを開閉する、バルブ装置が提供される。

【0007】

第１態様によれば、バルブ装置は、弁座から離れるようにバルブ部材を付勢するばねアセンブリをさらに備えてもよい。

【0008】

第１態様によれば、バルブ保持体は、第１流入口と、第２流入口と、流出口とを有し、第１流入口は第１流体と流体連通するように構成され、第２流入口は第２流体と流体連通するように構成されている。

【0009】

第１態様によれば、第１流体及び第２流体は、バルブアセンブリが開いているときに混ざる。

【0010】

第１態様によれば、第１流体は気体を含み、第２流体は液体を含む。

【0011】

第１態様によれば、第１流体及び第２流体はそれぞれ、液体か気体のいずれかを含む。

【0012】

第１態様によれば、ねじ部は、回転シャフトのねじ部の３６０度の一回転で、バルブアセンブリが全開するように構成される。

【0013】

第１態様によれば、バルブ装置は、ねじ部とモータアセンブリとの間で回転シャフトを囲む円筒状スペーサをさらに備えてもよい。

【0014】

第１態様によれば、回転シャフトのねじ部はスリーブの対応するねじ切り面と噛合し、スリーブは円筒状スペーサと摺動により係合する円筒状の延出部を有する。

【0015】

第１態様によれば、バルブ装置は、ポペット弁と回転シャフトのねじ部の間にあって、その直径がバルブ保持体の直径と実質的に等しい封止ダイヤフラムをさらに備えてもよい。

【0016】

本開示の第２態様によれば、弁座を規定するバルブ保持体と、バルブ保持体の弁座と接触するように構成されたバルブ部材を規定する可動ポペット弁と、可動ポペット弁を作動させるように構成された回転シャフトと、回転シャフトの端部に形成されたねじ部と、可動ポペット弁と回転シャフトの間にある封止ダイヤフラムと、回転シャフトのねじ部に係合したスリーブとを備えてもよいバルブ装置であって、回転シャフトによるねじ部の回転によって、スリーブが可動ポペット弁に近づいたり離れたりするように並進して、バルブ部材を弁座に対して係脱させる軸方向の力をポペット弁に伝達しバルブアセンブリを開閉する、バルブ装置が提供される。

【0017】

第２態様によれば、スリーブは、回転シャフトのねじ部と係合する内側ねじ切り面を有する。

【0018】

第２態様によれば、スリーブは、ポペット弁に接触し、ポペット弁に軸方向の力を伝達するように構成された当接面を有する。

【0019】

第２態様によれば、バルブ装置は、ねじ部を有さない回転シャフトの端部において、回転シャフトを囲む円筒状スペーサをさらに備えてもよい。

【0020】

第２態様によれば、スリーブは、回転シャフトのねじ部と噛合するように構成された第１部分と、スペーサに沿って摺動可能に構成された軸方向に延出する円筒状部を有する。

【0021】

第２態様によれば、バルブ保持体は、第１流入口と、第２流入口と、流出口とを有し、第１流入口は第１流体と流体連通するように構成され、第２流入口は第２流体と流体連通するように構成されている。

【0022】

第２態様によれば、第１流入口はバルブ部材の第１側に配置され、第２流入口はバルブ部材の第２側に配置され、流出口は第１流入口と第２流入口の間に配置され、第１流体及び第２流体はバルブアセンブリが開いているときに混ざる。

【0023】

第２態様によれば、第１流体及び第２流体はそれぞれ、液体か気体のいずれかを含む。

【0024】

第２態様によれば、封止ダイヤフラムの直径は、バルブ保持体の直径と実質的に等しい。

【0025】

第２態様によれば、バルブ装置は、回転シャフトと回転シャフトのねじ部を回転させ、スリーブを可動ポペットに近づいたり離れたりするように並進させるモータをさらに備えてもよい。

【0026】

さらなる適用可能性の範囲については、本明細書に示される記載から明らかになるだろう。当該発明の概要における記載及び具体例は例示を目的とするものに過ぎず、本開示の範囲を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0027】

本明細書に記載の図面は、任意の実施形態を例示する目的に過ぎず、考え得る全ての実装例ではなく、本開示の範囲を限定するものではない。

【0028】

【図1】本開示の原理による第１比例制御バルブの断面図。

【図2】本開示の原理による第２比例制御バルブの断面図。

【0029】

対応する参照符号は、図面のうち一部の図示において対応する箇所を示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

添付の図面を参照して、例示的な実施形態をより十分に説明する。例示的な実施形態は、本開示の範囲を詳細かつ十分に当業者に伝えるために示される。多くの具体的詳細が具体的な構成要素や装置や方法の例として記載され、本開示の実施形態の完全な理解を可能にしている。具体的詳細を採用する必要がないこと、例示的な実施形態を多くの異なる形態で具現化し得ること、及び、いずれも本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきでないことは、当業者に明らかであろう。一部の例示的な実施形態では、周知のプロセス、周知の装置構造、及び周知の技術は、詳細には説明されない。

【0031】

本明細書で使用される用語は、特定の例示的な実施形態を説明するためのものに過ぎず、限定することを意図していない。本明細書で使用されるにあたり、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別段の旨を示さない限り、複数形も含むことを意図してもよい。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、及び「ｈａｖｉｎｇ」は包括的であり、記載される特徴事項、動作、要素、及び／又は、構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴事項、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しない。

【0032】

ある要素又は層が別の要素又は層「に接する」、「に係合する」、「に接続する」、又は「に連結する」と記載されるとき、その別の要素又は層に対して直接接しても、係合しても、接続しても、又は連結してもよいし、介在する要素又は層が存在してもよい。一方、ある要素が別の要素又は層「に直接接する」、「に直接係合する」、「に直接接続する」、又は「に直接連結する」と記載されるとき、介在する要素又は層が存在しなくてもよい。要素間の関係を説明するために用いられる他の語は、同様に解釈されるべきである（例えば、「～の間」対「直接～の間」、「隣接する」対「直接隣接する」）。

【0033】

本明細書において、第１、第２、第３等の用語が各種要素又は構成要素を説明するために用いられ得るが、これらの要素又は構成要素はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素又は構成要素を別のものから区別するためだけに使用されてもよい。「第１」、「第２」、及び他の数値等の用語は、本明細書で使用されるにあたり、文脈によって明確に示される場合を除き、連続や順序を示唆しない。従って、第１の要素又は構成要素は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素又は構成要素と称される可能性がある。

【0034】

「内の」、「外の」、「すぐ下の」、「下方の」、「下側の」、「上方の」、「上側の」等の空間に関連した用語は、図面に示されたある要素又は特徴事項と他の要素又は特徴事項との関係を説明する記載を容易にするために本明細書で使用されてもよい。空間に関連する用語は、図面に示される向きに加えて、使用時又は動作時の装置の異なる向きを包含するものとしてもよい。例えば、図中の装置をひっくり返すと、他の要素又は特徴事項の「下方」又は「すぐ下」と記載される要素は、当該他の要素又は特徴事項の「上方」に方向付けられるであろう。したがって、例示的な用語「下方」は、上方及び下方の両方の向きを包含することができる。装置は他の方向に向けられても良く（９０度回転又は他の向き）、本明細書で使用される空間関連の記述はそれに応じて解釈される。

【0035】

図１は、本開示に係る第１比例制御バルブ装置１０を示す。バルブ装置１０は、液体及び気体を含む流体の流量を比例制御するように構成される。図示の実施形態では、バルブ装置１０は、２つの流体がバルブ装置１０に入り、バルブ装置１０から出る前に互いに混ざることを可能にするように構成された弁である。２つの流体は同じであっても異なっていてもよく、一方の流体が液体で、他方の流体が気体であってもよいと考えられる。

【0036】

第１バルブ装置１０は、バルブアセンブリ１２と、バルブアセンブリ１２を作動させるモータアセンブリ１４を備える。モータアセンブリ１４は、モータハウジング１６に収容されるステッピングモータ（図示せず）とエンコーダ１８を含んでもよい。エンコーダ１８は、位置フィードバックとインデキシングを提供するように構成される。インデックスを用いることで、バルブ装置１０はデジタルで全開閉してもよい。

【0037】

バルブアセンブリ１２は、バルブ保持体２０と、ポペット弁２２と、ポペット弁２２をモータアセンブリ１４のシャフト２５に接触させる連結部材２４と、コネクタブッシュ２６と、ばねアセンブリ２８と、一対の封止ダイヤフラム３０とを備える。バルブアセンブリ１２は、さらに、バルブアセンブリ１２をモータアセンブリ１４に接続する第１ハウジング３４と、ばねアセンブリ２８を収容する第２ハウジング３６を含むバルブハウジングアセンブリ３２を備える。

【0038】

バルブ保持体２０は、金属材料や高分子材料といった硬質材料から形成されてもよい。バルブ保持体２０は、コネクタブッシュ２６に連結される第１端部３７ａと、第２ハウジング３６に連結される第２端部３７ｂを有する。コネクタブッシュ２６と第２ハウジング３６は、バルブ保持体２０の第１及び第２端部３７ａ、３７ｂのそれぞれに、螺合により連結されてもよい。封止ダイヤフラム３０の一方はバルブ保持体２０の第１端部３７ａとコネクタブッシュ２６の間に位置し、封止ダイヤフラム３０の他方はバルブ保持体２０の第２端部３７ｂと第２ハウジング３６の間に位置する。封止ダイヤフラム３０は、加圧下でポペット弁２２のバランスをとるために用いられる。ダイヤフラム３０は、ダイヤフラム３０の内外径の封止を向上させる環状リブ３１を備えてもよい。この点に関して、例えば、ダイヤフラム３０がバルブ保持体２０の第１端部３７ａとコネクタブッシュ２６の間に位置し、これらの構成要素が共に螺合されるとき、リブ３１が圧縮して封止性能を高めるように構成される。ダイヤフラム３０がバルブ保持体２０の第２端部３７ｂと第２ハウジング３６の間に位置し、且つ、これらの構成要素が共に螺合されるとき、同様の作用が生じる。また、リブ３１の圧縮は、ダイヤフラム３０を挟む構成要素の製造公差を相殺する一助となる。

【0039】

バルブ保持体２０は、第１流体源（図示せず）と流体連通するように構成された第１流入側アパ－チャ又はポート３８と、第２流体源（図示せず）と流体連通するように構成された第２流入側アパーチャ又はポート４２と、流出側アパーチャ又はポート４０とを有する。

【0040】

ポペット弁２２は、バルブ保持体２０内に可動に受け入れられる。バルブ保持体２０と同様に、ポペット弁２２は、金属材料や高分子材料といった硬質材料から形成することができる。ポペット弁２２は、連結部材２４に接続される近位端４１と、ばねアセンブリ２８に接続される遠位端４３を有する。バルブ部材４４は、第２ポート３０でポペット弁２２の近位端４１及び遠位端４３の間に配置される。ポペット弁２２がバルブアセンブリ１２のＸ軸に沿って前後に並進してバルブアセンブリ１２を開閉すると、バルブ部材４４はバルブ保持体２０の弁座４６に接触するように構成されている。弁座４６は、流量と圧力損失を改善するように円錐状に形成される。バルブ部材４４が弁座４６に接触しているとき、（図１に示すように）バルブアセンブリ１２は閉じており、バルブ部材４４が弁座４６から離れているとき、バルブアセンブリ１２は開いている（図示せず）。バルブアセンブリ１２が開いているとき、第１流入ポート３８及び第２流入ポート４２に流入する流体は、バルブ部材４４を通過し、混ざり、その後流出側アパーチャ４０を通ってバルブアセンブリ１２から流出することができる。

【0041】

コネクタブッシュ２６は、バルブ保持体２０の第１端部３７ａを第１ハウジング３４に接続する。コネクタブッシュ２６は、金属材料や高分子材料といった硬質材料から形成されてもよい。コネクタブッシュ２６は、バルブ保持体２０に接続するための外側ねじ切り面と、第１ハウジング３４に接続するための内側ねじ切り面を有する。

【0042】

ポペット弁２２は、モータアセンブリ１４のシャフト２５によって駆動される軸方向に並進可能なスリーブ５６によって作動される。より具体的には、ポペット弁２２は、連結部材２４とスリーブ５６を介してシャフト２５に接続される。連結部材２４は、ポペット弁２２のねじ切り凹部５０と螺合により係合するねじ切り凸部４８を有する。連結部材２４の円筒状本体５２は、シャフト２５の一部であるねじ部５８を囲むスリーブ５６に当接するように構成された当接面５４を有する。シャフト２５とねじ部５８が回転すると、スリーブ５６を連結部材２４に近づけたり離したりすることができる。スリーブ５６が連結部材２４に接触して、当接面５４に対して力を及ぼすと、連結部材２４はこの力をポペット弁２２に伝達し、バルブ部材４４を弁座４６に係合させる。スリーブ５６が連結部材２４から離れると、ばねアセンブリ２８がもたらす反力により、ポペット弁２２のバルブ部材４４は弁座４６から遠ざかるように付勢され、バルブアセンブリ１２が開かれる。

【0043】

ねじ部５８を特別に設計及びカスタマイズしてバルブ部材４４の移動を制御し、バルブアセンブリ１２を通過可能な比例流量をカスタマイズすることができる。図示の実施形態では、ねじ部５８の３６０度の一回転で、２．５ｍｍのバルブストロークが可能になる（すなわち、バルブアセンブリ１２が全開する）ように、ねじ部５８は設計される。２．５ｍｍ未満のバルブストロークは、ねじ部５８の回転量を制御することにより可能となる。このように、ねじ部５８の回転量を制御することにより、バルブアセンブリ１２を通る流量を、バルブアセンブリ１２を全開閉するのではなく、厳密に制御することができる。尚、２．５ｍｍのバルブストロークは一例に過ぎず、ねじ部５８のねじ山５９間のピッチを変更することにより異なるバルブストロークを得ることができる。

【0044】

ばねアセンブリ２８は、バルブ保持体２０の第２端部３７ｂに取り付けられた第１ばね座６０と、第２ハウジング３６の内面に連結された第２ばね座６２を備え、コイルばね６４が第１ばね座６０と第２ばね座６２の間に位置している。第１ばね座６０は、バルブ保持体２０の第２端部３７ｂに連結されるねじ延出部６６と、ばね６４の第１端部６４ａを支持するように構成される環状肩部６８を有する。第２ばね座６２は環状面７２によって囲まれる円筒状凸部７０を有し、ばね６４の第２端部６４ｂは円筒状凸部７０を囲み、且つ、環状面７２によって支持される。

【0045】

前述のように、シャフト２５とねじ部５８の回転によって、バルブアセンブリ１２が開くことが可能な量を制御することができる。また、前述したように、ばねアセンブリ２８は、ポペット弁２２のバルブ部材４４を、弁座４６から離れるように付勢するように構成される。シャフト２５とねじ部５８が回転してポペット弁２２を動かすと、ばね６４は圧縮し、ポペット弁２２はＸ軸に沿って動くことができる。シャフトスペーサ７４は、モータアセンブリ１４内に配置されたばね（図示せず）によるＸ軸に沿ったシャフトの動きを制限するように、特別に選択及び調整することができる軸の長さを有する中空の円筒状部材である。スリーブ５６は、ねじ部５８と噛合するように構成された内側ねじ切り面５７と、軸方向に延出する円筒状部６１を有する。円筒状部６１は、スリーブ５６の回転を防ぎ、シャフト２５が回転するとスリーブ５６の前後移動を可能にする一対の平面部を有するハウジングアセンブリ３２に形成された開口に沿って摺動するように構成される。

【0046】

また、バルブアセンブリ１２は、バルブ保持体２０の外側周りに位置する複数の封止部材、すなわちＯリング７６を備えてもよい。具体的には、封止部材７６は、バルブ保持体２０の上方に位置する凹部７８内に位置付けられる。凹部７８の深さと封止部材７６の断面径は、封止部材７６を損傷せずにバルブアセンブリ１２をマニホルド（図示せず）に挿入できるように、特別に設計及び調整されてもよい。この点に関して、従来のバルブ装置は、通常螺合して（すなわち回転して）、マニホルド（図示せず）の穴（図示せず）に噛合するため、この接続過程中に封止部材を損傷する可能性がある。さらには、従来のバルブ装置と穴の螺合を解除するとき、回転によってモータアセンブリがバルブアセンブリから離れて、バルブアセンブリが孔に残る可能性がある。これによって、バルブアセンブリを穴から外す追加の作業が必要になる。図示の構成では、バルブ装置１０は、バルブ装置を回転させずにマニホルドの穴に挿入され、流体を密封する接続を確保し得る。バルブ装置１０がマニホルドと共に着座したままであることを確実にするために、第１ハウジング３４は、バルブ装置１０をマニホルドに固定することができるファスナー８２を受け入れるように構成されたアパーチャ８０を有する。

【0047】

図２を参照し、第２比例制御バルブ装置１００を説明する。バルブ装置１００は前述のバルブ装置１０に類似する。この点に関して、第２バルブ装置１００は、バルブアセンブリ１１２と、バルブアセンブリ１１２を作動させるように構成されたモータアセンブリ１１４を備える。モータアセンブリ１１４は、モータハウジング１１６に収容されるステッピングモータ（図示せず）と、位置フィードバックとインデキシングを提供するように構成されるエンコーダ１１８を備えてもよい。

【0048】

バルブアセンブリ１１２は、バルブ保持体１２０と、モータアセンブリ１１４のシャフト１２４に接続されたツーピースポペット弁１２２と、コネクタブッシュ１２６と、ばねアセンブリ１２８と、単一の封止ダイヤフラム３０とを備える。また、バルブアセンブリ１１２は、バルブアセンブリ１１２をモータアセンブリ１１４に接続するバルブハウジングアセンブリ１３２を備える。

【0049】

バルブ保持体１２０は、金属材料や高分子材料といった硬質材料から形成されてもよい。バルブ保持体１２０は、コネクタブッシュ１２６に連結されるように構成された第１端部１２０ａと、バルブアセンブリ１１２の流出口を規定する第２開口端部１２０ｂを有する。コネクタブッシュ１２６は、バルブ保持体１２０の第１端部１２０ａと螺合により連結されてもよい。封止ダイヤフラム１３０は、バルブ保持体１２０の第１端部１２０ａとコネクタブッシュ１２６の間に位置する。封止ダイヤフラム１３０は、加圧下でポペット弁１２２のバランスをとるために用いられる。ダイヤフラム１３０は、バルブ保持体１２０の内外径の封止を向上させる環状リブ１３１を備えてもよい。

【0050】

バルブ保持体１２０は、第１流体源（図示せず）と流体連通するように構成された流入ポート１３８を有する。前述のように、バルブ保持体１２０の第２開口端部１２０ｂは、バルブアセンブリ１１２の流体流出口１４０を規定する。

【0051】

ポペット弁１２２は、コネクタブッシュ１２６及びバルブ保持体１２０内に可動に受け入れられる。ポペット弁１２２は、金属材料や高分子材料といった硬質材料から形成することができる。ポペット弁１２２は、コネクタブッシュ１２６内の近位端１２３とバルブ保持体１２０内の遠位端１２７を有する。ポペット弁１２２の近位端１２３は、ねじ切り凸部１２５ａを有する。ねじ切り凸部１２５ａは、近位端１２３を遠位端１２７に固定するように、遠位端１２７の対応するようにねじ切りされたねじ切り凹部１２５ｂ内に受け入れられる。ダイヤフラム１３０は、ポペット弁１２２の近位端１２３と遠位端１２７の間に挟まれる。遠位端１２７はバルブ部材１４４を規定する。ポペット弁１２２がバルブアセンブリ１１２のＸ軸に沿って前後に並進してバルブアセンブリ１１２を開閉すると、バルブ部材１４４はバルブ保持体１２０の弁座１４６に接触するように構成されている。弁座１４６は、流量と圧力損失が改善するように円錐状に形成される。バルブ部材１４４が弁座１４６に接触しているとき、（図２に示すように）バルブアセンブリ１１２は閉じており、バルブ部材１４４が弁座１４６から離れているとき、バルブアセンブリ１１２は開いている（図示せず）。バルブアセンブリ１１２が開いているとき、流入ポート１３８に流入する流体はバルブ部材１４４を通過し、次いで、流出口１４０を通ってバルブアセンブリ１１２から流出可能である。

【0052】

コネクタブッシュ１２６は、バルブ保持体１２０の第１端部１２０ａをハウジング１３２に接続する。コネクタブッシュ１２６は、金属材料や高分子材料といった硬質材料から形成されてもよい。コネクタブッシュ１２６は、バルブ保持体１２０に接続するための内側ねじ切り面１２６ａと、ハウジング１３２に接続するための外側ねじ切り面１２６ｂを有する。半径方向内向きに延出するねじ山１２９は、ポペット弁１２２に向かって延出する。

【0053】

ポペット弁１２２の近位端１２３は、モータアセンブリ１１４のシャフト１２４によって作動される。より具体的には、ポペット弁１２２の近位端１２３は、円筒状本体１５２を規定する。円筒状本体１５２は、シャフト１２４の一部であるねじ部１５８を囲む軸方向に並進可能なねじ切りスリーブ１５６に当接するように構成された当接面１５４を有する。シャフト１２４とねじ部１５８が回転すると、スリーブ１５６を当接面１５４に近づけたり離したりすることができる。スリーブ１５６が当接面１５４に接触すると、スリーブ１５６はポペット弁１２２に力を伝達し、バルブ部材１４４を弁座１４６に係合させる。スリーブ１５６が当接面１５４から離れると、ばねアセンブリ１２８がもたらす反力により、ポペット弁１２２のバルブ部材１４４は弁座１４６から遠ざかるように付勢され、バルブアセンブリ１１２が開かれる。

【0054】

ねじ部１５８を特別に設計及びカスタマイズしてバルブ部材１４４の移動を制御し、バルブアセンブリ１１２を通過可能な比例流量をカスタマイズすることができる。図示の実施形態では、ねじ部１５８の３６０度の一回転で、２．５ｍｍのバルブストロークが可能になる（すなわち、バルブアセンブリ１１２が全開する）ように、ねじ部１５８は設計される。２．５ｍｍ未満のバルブストロークは、ねじ部１５８の回転量を制御することにより可能となる。このように、ねじ部１５８の回転量を制御することにより、バルブアセンブリ１１２を通る流量を、バルブアセンブリ１１２を全開閉するのではなく、厳密に制御することができる。

【0055】

ポペット弁１２２に向かって径方向内向きに延出するねじ山１２９は、第１ばね座１６０を規定し、ポペット弁１２２の近位端１２３の径方向外向きに延出する肩部１６１は、第２ばね座１６２を規定し、コイルばね１６４は第１ばね座１６０と第２ばね座１６２の間に位置する。

【0056】

前述したように、シャフト１２４とねじ部１５８の回転によって、バルブアセンブリ１１２が開くことが可能な量を制御することができる。また、前述したように、ばねアセンブリ１２８は、ポペット弁１２２のバルブ部材１４４を、弁座１４６から離れるように付勢するように構成される。シャフト１２４とねじ部１５８が回転してポペット弁１２２を動かすと、ばね１６４は圧縮し、ポペット弁１２２はＸ軸に沿って動くことができる。シャフトスペーサ１７４は、モータアセンブリ１１４内に配置されたばね（図示せず）によるＸ軸に沿ったシャフトの動きを制限するように、特別に選択及び調整することができる軸の長さを有する中空の円筒状部材である。

【0057】

また、バルブアセンブリ１１２は、バルブ保持体１２０の外側周りに位置する複数の封止部材、すなわちＯリング１７６を備えてもよい。具体的には、封止部材１７６は、バルブ保持体１２０の上方に位置する凹部１７８内に位置付けられる。凹部１７８の深さと封止部材１７６の断面径は、封止部材１７６を損傷せずにバルブアセンブリ１１２をマニホルド（図示せず）に挿入できるように、特別に設計及び調整されてもよい。この点に関して、従来のバルブ装置は、通常螺合して（すなわち回転して）、マニホルド（図示せず）の穴（図示せず）に噛合するため、この接続過程中に封止部材を損傷する可能性がある。さらには、従来のバルブ装置と穴の螺合を解除するとき、回転によってモータアセンブリがバルブアセンブリから離れて、バルブアセンブリが孔に残る可能性がある。これによって、バルブアセンブリを穴から外す追加の作業が必要になる。図示の構成では、バルブ装置１００は、バルブ装置を回転させずにマニホルドの穴に挿入され、流体を密封する接続を確保し得る。バルブ装置１００がマニホルドと共に着座したままであることを確実にするために、ハウジング１３２は、バルブ装置１００をマニホルドに固定することができるファスナー１８２を受け入れるように構成されたアパーチャ１８０を有する。

【0058】

最後に、バルブアセンブリ１２及び１１２のそれぞれは、その使用中に、バランスのとれた設計をもたらすことに留意されたい。バルブアセンブリ１２及び１１２は、バルブ保持体２０及び１２０のそれぞれが、ダイヤフラム３０及び１３０の有効な封止直径と実質的に同じ直径を有するため、バランスがとれている。バルブ保持体２０及び１２０の直径をダイヤフラム３０及び１３０のそれぞれの有効な封止直径と略同じにすることにより、バルブアセンブリ１２及び１１２が受ける圧力変動は、バルブアセンブリ１２及び１１２の動作中、よりバランスがとれるものとなる。

【0059】

前述の実施形態の記載は、例示及び説明の目的で示されている。この記載は、包括的であること、すなわち、本開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態における個々の要素又は特徴事項は、一般に、その特定の実施形態に限定されないが、具体的に図示又は記載されていないとしても、適用可能な場合は交換可能であり、任意の実施形態で用いることができる。また、種々のやり方で変えても良い。このような変更は本開示からの逸脱とはみなされず、このような変更の全てが本開示の範囲内とされる。

【図1】

【図2】

【外国語明細書】