▶ コントロール コンポーネンツ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-15
(54)【発明の名称】三次元の蛇行経路の流路を有するボール制御バルブ
(51)【国際特許分類】
F16K 5/06 20060101AFI20240508BHJP
F16K 47/02 20060101ALI20240508BHJP
【ＦＩ】
F16K5/06 E
F16K47/02 G
【審査請求】有
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023568302
(86)(22)【出願日】2022-05-02
(85)【翻訳文提出日】2024-01-09
(86)【国際出願番号】 US2022027326
(87)【国際公開番号】W WO2022235582
(87)【国際公開日】2022-11-10
(31)【優先権主張番号】63/185,813
(32)【優先日】2021-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/731,800
(32)【優先日】2022-04-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】596017808
【氏名又は名称】コントロール コンポーネンツ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】フレイタス、スティーブン
(72)【発明者】
【氏名】メンドーサ、ルーベン
(72)【発明者】
【氏名】ワトソン、ダニエル ダブリュ．
(72)【発明者】
【氏名】ジレット、シェーン
(72)【発明者】
【氏名】ニュートン、レイモンド アール．
(72)【発明者】
【氏名】テイラー、ロバート
(72)【発明者】
【氏名】モートン、トム
【テーマコード（参考）】
3H054
3H066
【Ｆターム（参考）】
3H054AA03
3H054BB30
3H054CA03
3H054CA06
3H054DD01
3H066AA06
3H066BA32
(57)【要約】
流体入口および流体出口を有するバルブハウジングにおける使用のためのバルブ本体は、球形の構成である外面を備える。流れ開口部が、前記外面の片側から反対側まで直径方向に延びる。複数の流れ制御通路が、前記外面から前記バルブ本体へと延びる。前記バルブ本体は、閉鎖位置、制限流れ位置、および自由流れ位置の間において前記バルブハウジングに対し移動可能である。前記閉鎖位置では、前記流れ開口部と前記複数の流れ制御通路のすべてとが、前記入口および前記出口との整合から外れている。前記制限流れ位置では、前記入口および前記出口の間の流体連通を可能とするように、１つ以上の流れ制御通路が移動して前記入口および前記出口と流体連通する。前記自由流れ位置では、前記入口および前記出口の間の流体連通を可能とするように、前記流れ開口部が移動して前記入口および前記出口と流体連通する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体入口および流体出口を有するバルブハウジングにおける使用のためのバルブ本体であって、球形の構成である外面と、
前記外面の片側から前記外面の反対側まで直径方向に延びる流れ開口部と、
前記外面に外面開口部を各々有する、複数の流れ制御通路と、を備え、
前記バルブ本体は、閉鎖位置、制限流れ位置、および自由流れ位置の間において前記バルブハウジングに対し移動可能であり、
前記閉鎖位置では、前記流れ開口部と前記複数の流れ制御通路のすべてとが、前記流体入口および前記流体出口の間における流体の流れを防止するように、前記流体入口および前記流体出口の両方との整合から外れており、
前記制限流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記複数の流れ制御通路の１つ以上が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通し、
前記自由流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記流れ開口部が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通する、バルブ本体。
【請求項2】
前記バルブ本体の少なくとも一部は、３次元プリントにより形成されている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項3】
前記バルブ本体の全体は、３次元プリントにより形成されている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項4】
前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部と流体連通している、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項5】
前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部から流体的に隔離している、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項6】
一対の前記複数の流れ制御通路を流体的に接続するプレナムをさらに備える、請求項５に記載のバルブ本体。
【請求項7】
前記バルブ本体は、前記バルブハウジングに対する前記バルブ本体の９０度以下の大きさの回転により、前記閉鎖位置から前記制限流れ位置に、また前記自由流れ位置に移行するように構成されている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項8】
各外面開口部は同様の構成である、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項9】
前記１つ以上の外面開口部は、第１の構成であり、１つ以上の外面開口部は、前記第１の構成とは異なる第２の構成である、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項10】
前記外面開口部は、複数のアレイに配置されている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項11】
前記バルブ本体は、前記閉鎖位置、前記制限流れ位置、および前記自由流れ位置の間において、回転軸の周りを回転可能であり、前記流れ開口部は前記回転軸に対しほぼ垂直な流れ開口部軸に沿って延びている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項12】
流体入口および流体出口を有するバルブハウジングにおける使用のためのバルブ本体であって、球形の構成である外面を備え、前記外面は、閉鎖領域、一対の制限領域、および一対の自由流れ領域を備え、前記閉鎖領域は、開口部が形成されていない連続表面を備え、各制限領域は、各々が内部通路と連通している複数の通路開口部を備え、各自由流れ領域は、共通の自由流れ開口部と連通しており、
前記バルブ本体は、閉鎖位置、制限流れ位置、および自由流れ位置の間において前記バルブハウジングに対し移動可能であり、
前記閉鎖位置では、前記閉鎖領域は少なくとも前記流体入口と整合しており、前記一対の制限領域および前記一対の自由流れ領域は、前記流体入口および前記流体出口の間における流体の流れを防止するように、前記流体入口との整合から外れており、
前記制限流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記複数の制限領域の各々の少なくとも一部が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通し、
前記自由流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記一対の自由流れ領域が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通する、バルブ本体。
【請求項13】
前記バルブ本体の少なくとも一部は、３次元プリントにより形成されている、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項14】
前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部と流体連通している、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項15】
前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部から流体的に隔離している、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項16】
前記バルブ本体は、前記バルブハウジングに対する前記バルブ本体の９０度以下の大きさの回転により、前記閉鎖位置から前記制限流れ位置に、また前記自由流れ位置に移行するように構成されている、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項17】
各外面開口部は同様の構成である、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項18】
前記１つ以上の外面開口部は、第１の構成であり、１つ以上の外面開口部は、前記第１の構成とは異なる第２の構成である、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項19】
前記外面開口部は、複数のアレイに配置されている、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項20】
前記バルブ本体は、前記閉鎖位置、前記制限流れ位置、および前記自由流れ位置の間において、回転軸の周りを回転可能であり、前記流れ開口部は前記回転軸に対しほぼ垂直な流れ開口部軸に沿って延びている、請求項１２に記載のバルブ本体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、流れ制御要素に関し、より詳細には、複数の一体化された流れ制御通路を内部に有するボール型流れ制御要素に関する。
【背景技術】
【0002】
リニア流体制御バルブアセンブリは公知であり、一般にノイズ減衰またはインピーダンスアセンブリを含むように装備されている。そうしたバルブは、関連業界ではドラッグバルブ（ｄｒａｇ ｖａｌｖｅｓ）と呼ばれることが多い。従来技術のリニアバルブは、複数の環状ディスクを備える環状インピーダンスアセンブリを備えてよく、ディスクは各々、複数の半径方向に延びる蛇行流路を画定し、ディスクは、積み重ねられた配置により互いに固定される。ピストンは、インピーダンスアセンブリの内部に配置されてよく、インピーダンスアセンブリ内のピストンの往復運動を行うように動作するアクチュエータに協働的に係合されてよい。ピストンが最下位置にあるとき、インピーダンスアセンブリの通路のいずれも流入流れに露出しなくてよい。しかしながら、ピストンが開放位置に向かって上方に移動すると、流れはインピーダンスアセンブリの通路を通過して、リニアバルブを通る出口流れを提供する。インピーダンスアセンブリを通る流れの量は、ピストンの位置によって変化し得、それによって、インピーダンスアセンブリの内部における流入流れに露出するインピーダンスアセンブリの面積または割合が変化する。
【0003】
上記のリニアバルブ構成は、かなりの騒音低減能力を提供するが、特定の用途では、リニアバルブの代替として回転閉鎖要素を利用する回転バルブの使用を採用することが望ましいことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
したがって、本技術分野において、回転閉鎖要素を利用する回転バルブにおいて所望される流れ特性を達成することが可能である流れ制御要素が必要とされている。本開示の様々な態様は、以下においてより詳細に説明されるように、この特定の必要性に対処する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の１つの実施形態によれば、流体入口および流体出口を有するバルブハウジングにおける使用のためのバルブ本体が提供される。前記バルブ本体は、球形の構成である外面を備える。流れ開口部は、前記外面の片側から前記外面の反対側まで直径方向に延びる。前記バルブ本体は、前記外面に外面開口部を各々有する、複数の流れ制御通路を追加で備える。前記バルブ本体は、閉鎖位置、制限流れ位置、および自由流れ位置の間において前記バルブハウジングに対し移動可能である。前記閉鎖位置では、前記流れ開口部と前記複数の流れ制御通路のすべてとが、前記流体入口および前記流体出口の間における流体の流れを防止するように、前記流体入口および前記流体出口の両方との整合から外れている。前記制限流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記複数の流れ制御通路の１つ以上が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通する。前記自由流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記流れ開口部が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通する。
【0006】
前記バルブ本体の少なくとも一部または全体は、３次元プリントにより形成されてよい。
前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部と流体連通してよい。これに代えて、前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部から流体的に隔離してよい。前記バルブ本体は、一対の前記複数の流れ制御通路を流体的に接続するプレナムも備えてよい。
前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部と流体連通してよい。これに代えて、前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部から流体的に隔離してよい。前記バルブ本体は、一対の前記複数の流れ制御通路を流体的に接続するプレナムも備えてよい。
【0007】
前記バルブ本体は、前記バルブハウジングに対する前記バルブ本体の９０度以下の大きさの回転により、前記閉鎖位置から前記制限流れ位置に、また前記自由流れ位置に移行するように構成されてよい。
【0008】
各外面開口部は同様の構成であってよい。これに代えて、１つ以上の外面開口部は、第１の構成であってよく、１つ以上の外面開口部は、前記第１の構成とは異なる第２の構成であってよい。
【0009】
前記外面開口部は、複数のアレイに配置されていてよい。
前記バルブ本体は、前記閉鎖位置、前記制限流れ位置、および前記自由流れ位置の間において、回転軸の周りを回転可能であってよく、前記流れ開口部は前記回転軸に対しほぼ垂直な流れ開口部軸に沿って延びている。
前記バルブ本体は、前記閉鎖位置、前記制限流れ位置、および前記自由流れ位置の間において、回転軸の周りを回転可能であってよく、前記流れ開口部は前記回転軸に対しほぼ垂直な流れ開口部軸に沿って延びている。
【0010】
別の実施形態によれば、前記バルブ本体は、球形の構成である外面を備える。前記外面は、閉鎖領域、一対の制限領域、および一対の自由流れ領域を備える。前記閉鎖領域は、開口部が形成されていない連続表面を備え、各制限領域は、各々が内部通路と連通している複数の通路開口部を備え、各自由流れ領域は、共通の自由流れ開口部と連通している。前記バルブ本体は、閉鎖位置、制限流れ位置、および自由流れ位置の間において前記バルブハウジングに対し移動可能である。前記閉鎖位置では、前記閉鎖領域は少なくとも前記流体入口と整合しており、前記一対の制限領域および前記一対の自由流れ領域は、前記流体入口および前記流体出口の間における流体の流れを防止するように、前記流体入口との整合から外れている。前記制限流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、複数の前記制限領域の各々の少なくとも一部が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通する。前記自由流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記一対の自由流れ領域が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通する。
【0011】
本開示は、添付の図面と合わせて読まれるとき、以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本明細書に開示される様々な実施形態のこれらおよび他の特徴および利点は、以下の記載および図面に関してより良く理解される。
【図1】流れ制御バルブへと組み込むための流体エネルギー散逸バルブ本体の第１の実施形態の上部斜視図。
【図5】流れ制御バルブへと組み込むための流体エネルギー散逸バルブ本体の第２の実施形態の上部斜視断面図。
【図7】流れ制御バルブへと組み込むための流体エネルギー散逸バルブ本体の第３の実施形態の第１面の上部斜視図。
【図11】流れ制御バルブへと一体化され、外側シェルおよび内側制限コアを備える流体エネルギー散逸バルブ本体の第４の実施形態の例示的な順次の流れ制御段階を示す概略図。
【図14】の内側制限コアの後部上方斜視図。
【図16】内部流れ制御通路を示すために仮想線により描かれた内側制限コアの正面上方斜視図。
【図18】第４の実施形態のバルブ本体の内側制限コアの変形形態の正面上方斜視図。
【図22】流れ制御バルブへと組み込むための流体エネルギー散逸バルブ本体の第５の実施形態の正面図。
【図25】流れ制御バルブへと組み込むための流体エネルギー散逸バルブ本体の第６の実施形態の正面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
同一要素を示すために、図面および詳細な説明全体を通して共通の参照番号が使用される。
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、流れ制御バルブの特定の実施形態の記載として意図されており、開発または利用され得る唯一の形態を表すことは意図されていない。本記載は、示される実施形態に関連して様々な構造および／または機能を説明するが、同一または同等の構造および／または機能が、本開示の範囲内に包含されることも意図される異なる実施形態によって達成され得ることが理解される。第１および第２などの関係語の使用は、そうしたエンティティ間の任意の実際のそうした関係または順序を必ずしも必要とするまたは暗示することなく、１つのエンティティを別のエンティティから区別するために使用されるに過ぎないことがさらに理解される。
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、流れ制御バルブの特定の実施形態の記載として意図されており、開発または利用され得る唯一の形態を表すことは意図されていない。本記載は、示される実施形態に関連して様々な構造および／または機能を説明するが、同一または同等の構造および／または機能が、本開示の範囲内に包含されることも意図される異なる実施形態によって達成され得ることが理解される。第１および第２などの関係語の使用は、そうしたエンティティ間の任意の実際のそうした関係または順序を必ずしも必要とするまたは暗示することなく、１つのエンティティを別のエンティティから区別するために使用されるに過ぎないことがさらに理解される。
【0014】
ここで図１～図４を参照すると、流体入口、流体出口、およびそれらの間に延びる内部流路を有するバルブハウジングにおいて使用するように構成されているボール型バルブ本体１０の第１の実施形態が示されている。バルブ本体１０が閉鎖位置から開放位置まで移行する際に、流れ制御通路１２がバルブハウジングの流体入口および流体出口と流体整合するように徐々に移動し得るように、バルブ本体１０は、バルブ本体１０の内部に形成されバルブ本体１０上に配置されている複数の流れ制御通路１２を備える。バルブ本体１０は、流れ制御通路１２とは別個の制限されていない流れ開口部１４をさらに備えてよく、流れ開口部１４は、バルブ本体１０が全開位置に移動したときに流体入口および流体出口と整合してよい。バルブ本体１０の構成は、バルブ本体１０が開くときに流体圧力／速度を制御または調整するように設計されてよい。多くの場合、バルブ本体１０が閉鎖位置から開放位置に向かう最初の移動における流体の圧力／速度は、バルブ本体１０が完全に開いているときの流体の圧力／速度よりも大きさが大きい（より重要である）。したがって、流れ制御通路１２は、バルブ本体１０の開放時に直ちにより大きい程度のエネルギー減衰を提供するように構成および配置されてよく、これらのエネルギー減衰属性は、バルブ本体１０が自身の完全開放位置に移行し続けるにつれて減少し、最終的に、バルブ本体１０が完全に開放しているときにバルブ本体１０の少なくとも一部は事実上流れ制限を提供しない状態になる。
【0015】
図１はバルブ本体１０の上方斜視図であり、図２はバルブ本体１０の正面図であり、図３はバルブ本体１０の頂面図である。図４は、基本的に図３と同一視点からバルブ本体１０を見た頂面断面図であり、バルブ本体１０の上半分は、流れ制御通路１２および流れ開口部１４を露出させるために取り除かれている。図１に示されるバルブ本体１０の外側部分は、バルブ本体１０内に延びる流れ制御通路１２の構成を示すために、単に例示の目的で透明である。
【0016】
バルブ本体１０は、ほぼ球形の構成である外面１６を備える。円筒形内面１８は、バルブ本体１０を通って直径方向に延び、入口ポート２０および出口ポート２２を含む流れ開口部１４を画定する。入口ポート２０は、流体入口から直接流体を受け入れる流れ開口部１４の部分を指し、出口ポート２２は、流体出口に直接流体を送達する流れ開口部１４の部分を指す。入口ポート２０および出口ポート２２は、図３および図４においてラベルを付されているが、バルブ本体１０は、ポート２０、２２のうちのいずれか一方が入口として機能し得る一方で、ポート２０、２２の他方が出口として機能し得るように構成されてよいことが企図される。換言すれば、バルブ本体１０、およびバルブ本体１０が一体化されるバルブは、双方向の流れに適応し得ることが企図される。
【0017】
流れ開口部１４は、自由流れ軸２４に沿って延び、バルブ本体１０は、自由流れ軸２４にほぼ垂直な回転軸２６の周りを閉鎖位置と開放位置との間においてバルブハウジング内において回転可能であるように構成されてよい。
【0018】
各流れ制御通路１２は、外面１６における外面開口部２８と、内面３０における内面開口部３０とを備え、内面開口部３０は、流れ制御通路１２と流れ開口部１４との間の流体連通を可能とする。流れ制御通路１２は、自身のそれぞれの外面開口部２８と内面開口部３０との間において、制限された流れ軸３２にほぼ平行に延びてよい。流れ制御通路１２は、自身を通って流れる流体に圧力降下を与えるように設計されている。したがって、各流れ制御通路１２は、蛇行構成を画定するように一連の屈曲部または転回部を備えてよい。一連の屈曲部または転回部は、通路１２に１つまたは複数の段を画定してよく、隣接する段は、転回部または屈曲部によって分離される。任意の所与の通路１２において、段の数を増加させることは、通路１２を通って流れる流体によって達成されるより大きな圧力降下を可能にする。任意の所与の通路１２における段の数は、通路１２の長さに依存してよく、この長さは、外面開口部２８と内面開口部３０との間の通路１２に沿った距離を指し得る。したがって、より長い通路１２は、より短い通路１２よりも多くの段を備え得る。
【0019】
図３に示される視点から、バルブ本体１０の外側部分は、閉鎖領域３４、一対の制限流れ領域３６、および一対の自由流れ領域３８を含むいくつかの領域またはゾーンに分割されてよい。
【0020】
一対の制限流れ領域３６は、互いにほぼ直径方向に対向する関係により、かつ制限流れ軸３２に平行に配置されてよい。各制限流れ領域３６は、複数の流れ制御通路１２を備えてよい。所与の制限流れ領域３６内の流れ制御通路１２は、バルブ本体１０の赤道円周（例えば、回転軸２６に垂直な円周）にほぼ垂直なそれぞれの軸に沿って各々整合する一連のアレイに配置されてよい。図１～図４に示される実施形態では、各制限流れ領域は７つのアレイを備える。図２に示される視点から、右から左方向に移動すると、アレイは、第１のアレイ４０（流れ開口部１４から最も遠い）、第２のアレイ４２、第３のアレイ４４、第４のアレイ４６、第５のアレイ４８、第６のアレイ５０、および第７のアレイ５２（流れ開口部１４に最も近い）を含んでよい。第１のアレイ４０は、３つの流れ制御通路１２を備えてよい。第２のアレイ４２は、７つの流れ制御通路１２を備えてよい。第３のアレイ４４は、９つの流れ制御通路１２を備えてよい。第４のアレイ４６は、１１個の流れ制御通路１２を備えてよい。第５のアレイ４８および第６のアレイ５０は、各々、７つの流れ制御通路１２を備えてよく、第７のアレイ５２は、３つの流れ制御通路１２を含むことができる。備えてよい。第１～第７のアレイ４０～５２における流れ制御通路１２の数を増加させ、次いで減少させることにより、流れ制御通路１２が、流れ開口部１４の直径に等しい直径を有する仮想円内に存在することが可能になる。したがって、アレイ４０～５２は、以下においてより詳細に記載されるように、一度に１つずつ流体の流れに選択的に導入されまたは流体の流れから除去されてよい。
【0021】
アレイ４０～５２の数および各アレイ４０～５２における通路１２の数は、一例として提供されており、本開示を限定することを意図していない。この点に関して、バルブ本体１０は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、異なる数のアレイ４０～５２、および各アレイ４０～５２内に異なる数の通路１２を備えてよいことが企図される。
【0022】
一対の自由流れ領域３８は、互いに直径方向に対向する関係により、かつ自由流れ軸２４に沿って同軸整合して配置されてよい。一対の自由流れ領域３８は、流れ開口部１４の入口ポート２０および出口ポート２２を含んでよい。
【0023】
閉鎖領域３４は、バルブ本体１０の外側部分の残りの部分（例えば、制限流れ領域３６および自由流れ領域３８を含まない部分）を包含してよい。
制限流れ軸３２および自由流れ軸２４の両方は、回転軸２６に垂直な共通の平面に存在してよい。さらに、制限流れ軸３２および自由流れ軸２４は、互いに交差してよく、互いから約４５度だけ互いから角度がずれていてよいが、３０～６０度などの他の角度のずれが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、制限流れ軸３２および自由流れ軸２４によって画定されてよい。
制限流れ軸３２および自由流れ軸２４の両方は、回転軸２６に垂直な共通の平面に存在してよい。さらに、制限流れ軸３２および自由流れ軸２４は、互いに交差してよく、互いから約４５度だけ互いから角度がずれていてよいが、３０～６０度などの他の角度のずれが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、制限流れ軸３２および自由流れ軸２４によって画定されてよい。
【0024】
特定の一実施形態では、バルブ本体１０は、赤道円周に沿って、一対の制限流れ領域３６が一対の自由流れ領域３８と閉鎖領域３４との間に位置決めされるように構成されてよい。したがって、再び図３に示される斜視図から見ると、バルブ本体１０の頂部外周から開始して時計回り方向に移動して、それらの領域は、自由流れ領域３８が頂部にあり、閉鎖領域３４の一部が続き、次いで制限流れ領域３６が続き、残りの自由流れ領域３８、閉鎖領域３４の別の部分、および最後に残りの制限流れ領域３６が続くように配置されてよい。バルブ本体１０は、バルブ本体１０が赤道周囲に関して対称であるように構成されてよい。図１～図４からさらに明らかなように、閉鎖領域３４および制限流れ領域３６によって画定され、互いに対して面一または連続関係にある外部表面外形は、それによって集合的に画定されるバルブ本体１０の外面１６が前述のほぼ球形を有するようなものである。
【0025】
バルブ本体１０が閉鎖位置にあるとき、閉鎖領域３４は、バルブハウジングを通る流体の流れを防止するために、バルブハウジングの流体入口および流体出口と整合する。閉鎖位置では、制限流れ領域３６および自由流れ領域３８の両方が、流体入口および流体出口からずれている。
【0026】
バルブ本体１０が閉鎖位置から開放位置に向かって回転し始めると、一方の制限流れ領域３６における流れ制御通路１２の第１のアレイ４０が流体入口と流体連通するようになり、他方の制限流れ領域３６における流れ制御通路１２の第１のアレイ４０が流体出口と流体連通するようになる。したがって、流体は、バルブ本体１０の一方側の第１のアレイ４０の流れ制御通路１２に入り、流れ開口部１４へと流れ込み、バルブ本体１０の他方側の第１のアレイ４０の流れ制御通路１２を通って流れ開口部１４から出て、次いでバルブ本体１０から出て流体出口へと入ってよい。
【0027】
バルブ本体１０が開放位置に向かって回転し続けると、一方の制限流れ領域３６における流れ制御通路１２の第２のアレイ４２が流体入口と流体連通するようになり、他方の制限流れ領域３６における流れ制御通路１２の第２のアレイ４２が流体出口と流体連通するようになる。したがって、この構成では、流体は、（介在する流れ開口部１４に加えて）制限流れ領域３６の各々の第１のアレイ４０および第２のアレイ４２の両方を通って流れて、バルブ本体１０を通って流れ得る。したがって、バルブ本体１０が開放位置に向かって移動するにつれて、より多くの流体がバルブ本体１０を通って流れることができる。
【0028】
バルブ本体１０が開放位置に向かって連続して徐々に移動することによって、第３のアレイ４４、次いで第４のアレイ４６、次いで第５のアレイ４８、次いで第６のアレイ５０、次いで最後に第７のアレイ５２が流体入口および流体出口と順次整合する。先に流体入口および流体出口と整合されているアレイは、バルブ本体１０が開放位置に向かって続く際に、そのように整合したままである。換言すれば、第７のアレイ５２が流体入口および流体出口と整合するとき、第１～第６のアレイ４０～５０は、流体入口および流体出口と整合し続ける。
【0029】
バルブ本体１０の開放位置に向かう連続した移動は、流れ開口部１４の一部を流体入口および流体出口の両方と整合させ、これにより、流体が、アレイ４０～５２のいずれの通路１２も通過することなく、流体入口と流体出口との間の流れ開口部１４を通って流れることが可能になる。流れ開口部１４が流体入口および流体出口と徐々に整合すると、アレイ４０～５２は順次移動して流体入口および流体出口との整合から外れる。例えば、第１のアレイ４０は、最初に、流体入口および流体出口との整合から外れて移動してよく、続いて第２のアレイ４２、次いで第３のアレイ４４などが、最終的にアレイ４０～５２のすべてが流体入口および流体出口との整合から外れて移動するまで移動してよい。アレイ４０～５２のすべてが流体入口および流体出口との整合から外れると、流れ開口部１４は、流体入口および流体出口と完全に整合し、流体入口と流体出口との間を流れるすべての流体が流れ開口部１４のみを通って流れる（例えば、流れ制御通路１２のいずれかを完全に通り抜ける流れが流体入口と流体出口との間に存在しない）。
【0030】
したがって、閉鎖位置から開放位置に向かうバルブ本体１０の初期移動により、少数の流れ制御通路１２が流体の流れに露出する。したがって、最大圧力であることが最も多い初期バルブ開放時の流体圧力は、少量の流体が露出した流れ制御通路１２を通って流れるのを可能とすることによって減衰する。バルブ本体１０の開放位置に向かう連続した移動は、追加の流れ制御通路１２を流体の流れに露出させ、したがって、より大きい体積の流体の流れ、およびさらなる圧力減衰を可能にする。流れ開口部１４が流体の流れに対して露出して整合するときまでに、圧力は、バルブ本体１０を通る流体の流れがほぼ制限されないことを可能にするように十分に減衰されてよい。
【0031】
開放位置から閉鎖位置に向かうバルブ本体１０の移動または回転は、上記の流れ開口部１４および流れ制御通路１２の順次の整合を逆にする。特に、バルブ本体１０が閉鎖位置に向かって移動すると、流れ開口部１４の一部が移動して流体の流れとの整合から外れ、第７のアレイ５２が流体の流れと整合する（例えば、流体入口および流体出口と整合する）。したがって、流体は、流れ開口部１４および第７のアレイ５２の両方を通って流れ得る。バルブ本体１０の閉鎖位置に向かう連続した移動は、流れ開口部１４全体が移動して整合から外れ、アレイ４０～５２のすべてが移動して整合するまで、流れ開口部１４のより大きい部分を流体の流れとの整合から外し、より多数のアレイ４０～５２を移動させて流体の流れと整合させる。閉鎖位置に向かってさらに移動すると、第７のアレイ５２が移動して流体の流れの整合から外れ、閉鎖領域３４の一部が移動して流体の流れと整合する。閉鎖位置に向かう連続した移動または回転は、追加のアレイ４０～５２を順次移動させて整合から外し、第１のアレイ４０が流体の流れと整合した唯一のアレイになるまで、閉鎖領域３４の大部分を移動させて整合させる。バルブ本体１０が完全に閉鎖位置へと移動するとき、第１のアレイ４０は、移動して流体の流れとの整合から外れ、閉鎖領域３４は、流体の流れと整合したバルブ本体１０の唯一の部分であり、これによって流体が流体入口と流体出口との間を流れることが防止される。
【0032】
バルブ本体１０は、バルブハウジングに対する約９０度の回転により閉鎖位置と開放位置との間において移行するように構成されてよい。換言すれば、約９０度の大きさの第１の回転方向における回転は、閉鎖位置から開放位置に向かう移行をもたらしてよく、約９０度の大きさの第２の回転方向における回転は、開放位置から閉鎖位置への移行をもたらしてよい。
【0033】
バルブ本体１０の特有の構成は、付加製造または３次元プリントによって可能にされてよく、その場合、バルブ本体１０は、連続層により形成されて単一構造を形成する。付加製造技術の一例は、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）であり、これは、直接金属レーザ焼結流れ制御要素（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔａｌ Ｌａｓｅｒ Ｓｉｎｔｅｒｅｄ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）と題する米国特許第８，８２６，９３８号に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。当技術分野において知られている他の３次元プリントまたは製造技法も、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく使用されてよい。
【0034】
バルブ本体１０の全体は、付加製造または３次元プリントによって形成されてよいが、閉鎖領域３４および自由流れ領域３８は、単一の鍛造体として形成されてよく、制限流れ領域３６は、付加製造または３次元プリントにより別個の本体として形成されてよいことが企図される。制限流れ領域３６は、鍛造体へと挿入され、当技術分野において知られている様々な締結技法のいずれか１つによって鍛造体に固定されてよい。これらの技法には、熱収縮、溶接、機械的締結具または接着剤の使用などが含まれ得る。
【0035】
図４Ａは、すべてが同一構成ではない外面開口部２８ａを有するバルブ本体１０ａを含む代替実施形態の上方斜視図である。特に、バルブ本体１０ａは、矩形である第１群の外面開口部２８ａを備え、矩形の長辺は回転軸２６に平行である。バルブ本体１０ａは、これに加えて、第２群の外面開口部２８ａを備え、第２群の外面開口部２８ａは、ほぼ菱形であり、各菱形の鋭角は、回転軸２６に平行な軸に沿って整合している。第１群および第２群の外面開口部２８ａは、一方の群における外面開口部２８ａが他方の群における外面開口部２８ａよりも先に流体の流れに露出するように配置されてよい。したがって、特定の所望の流れ特性が各開口部２８ａに関連付けられてよく、１つの構成は、バルブ本体１０ａが閉鎖位置から割り開かれるときに流体の流れを受け入れるためにはより望ましい場合があり、別の構成は、バルブ本体１０ａが全開位置に向かってより近く移動するときに流体の流れを受け入れるためにはより望ましい場合がある。矩形構成と菱形構成との違いは、本質的に例示的なものに過ぎず、したがって、外面開口部２８ａの他の形状および構成が採用されてよいことが企図される。さらに、例示的な実施形態は、外面開口部構成の２つの別個の群を示しているが、任意の数の別個の群（例えば、３つの群、４つの群など）の外面開口部構成がバルブ本体１０ａに実装されてよいことが企図される。
【0036】
バルブ本体１０ａは、内面１８ａに形成された複数の内面開口部３０ａをさらに備える。例示的な実施形態では、内面開口部３０ａは、すべて同一構成であり、例えば、すべて矩形構成である。したがって、特定の流れ制御通路１２ａは、第１の構成（例えば、菱形構成）である外面開口部２８ａと、第２の構成（例えば、矩形構成）である内面開口部３０ａとを備えてよく、他の流れ制御通路１２ａは、同一構成である外面開口部２８ａおよび内面開口部３０ａを備えてよい。さらに、例示的な実施形態は、すべて同一構成である内面開口部３０ａを備えるが、他の実施形態では、バルブ本体１０ａは、構成が異なる内面開口部３０ａを備えてよいことが企図される。
【0037】
ここで図５～図６を参照すると、内部に形成されている複数の流れ制御通路１１２および流れ開口部１１４を有するバルブ本体１１０の第２の実施形態が示されている。流れ制御通路１１２は、流れ開口部１１４から流体的に隔離され、その代わりに、内部プレナム１１６に依存して、バルブ本体１１０の一方側の流れ制御通路１１２からバルブ本体１１０の他方側の流れ制御通路１１２まで流体を移送する。
【0038】
バルブ本体１１０は、構成がほぼ球形である外面１１８を備える。円筒形内面１２０は、バルブ本体１１０を通って直径方向に延び、入口ポート１２２および出口ポート１２４を含む流れ開口部１１４を画定する。環状プレナム１１６は、内側プレナム表面１２６によって画定され、環状プレナム１１６は、流れ開口部１１４の周りに延びる。環状プレナム１１６は、プレナム１１６を流れ開口部１１４から流体的に分離および隔離するために、分割壁１１５によって流れ開口部１１４に対して径方向外方にわずかに離間されてよい。一実施形態では、プレナム１１６は、流れ開口部１１４の周りに完全な円を形成する（すなわち、完全に取り囲む）が、他の実施形態では、プレナム１１６は、流れ開口部１１６の周りに部分的な円しか形成しなくてよい（すなわち、部分的に取り囲む）。
【0039】
各流れ制御通路１１２は、外面１１８における外面開口部１２８と、内側プレナム表面１２６における内側開口部１３０とを備え、内側開口部１３０は、流れ制御通路１１２とプレナム１１６との間の流体連通を可能とする。各流れ制御通路１１２は、自身のそれぞれの外面開口部１２８と内面開口部１３０との間において、例示的な制限流れ軸１３２として図６に示されラベルが付されているものにほぼ平行に延びてよい。
【0040】
バルブ本体１１０の外側部分は、閉鎖領域１３４、一対の制限流れ領域１３６、および一対の自由流れ領域１３８を備えるいくつかの領域またはゾーンへと分割されてよい。
一対の制限流れ領域１３６は、互いにほぼ直径方向に対向する関係により配置されてよい。各制限流れ領域１３６は、互いにほぼ平行に延びる複数の流れ制御通路１１２を備えてよい。所与の制限流れ領域１３６内の流れ制御通路１１２は、一連の径方向アレイに配置されてよく、各アレイは、流れ開口部１１４の中心軸１４０から異なる量だけ離間される。図５～図６に示される実施形態では、各制限流れ領域１３６は４つのアレイを備える。図５（バルブ本体１１０の下半分のみを示し、上半分は下半分の鏡像である）に示される視点から、外側から内側方向に移動すると、アレイは、第１のアレイ１４２（流れ開口部１１４から最も遠い）、第２のアレイ１４４、第３のアレイ１４６、および第４のアレイ１４８（流れ開口部１１４に最も近い）を備えてよい。第１のアレイ１４２は、５つの流れ制御通路１１２（その下半分が図５に示されている）を備えてよい。第２のアレイ１４４は、１１個の流れ制御通路１１２を備えてよい。第３および第４のアレイ１４６、１４８は、各々、１３個の流れ制御通路１１２を備えてよい。アレイ１４２～１４８の数および各アレイ１４２～１４８における通路１１２の数は、一例として提供されており、本開示を限定することを意図していない。この点に関して、バルブ本体１１０は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、異なる数のアレイ１４２～１４８、および各アレイ１４２～１４８内の異なる数の通路１１２を備えてよいことが企図される。
一対の制限流れ領域１３６は、互いにほぼ直径方向に対向する関係により配置されてよい。各制限流れ領域１３６は、互いにほぼ平行に延びる複数の流れ制御通路１１２を備えてよい。所与の制限流れ領域１３６内の流れ制御通路１１２は、一連の径方向アレイに配置されてよく、各アレイは、流れ開口部１１４の中心軸１４０から異なる量だけ離間される。図５～図６に示される実施形態では、各制限流れ領域１３６は４つのアレイを備える。図５（バルブ本体１１０の下半分のみを示し、上半分は下半分の鏡像である）に示される視点から、外側から内側方向に移動すると、アレイは、第１のアレイ１４２（流れ開口部１１４から最も遠い）、第２のアレイ１４４、第３のアレイ１４６、および第４のアレイ１４８（流れ開口部１１４に最も近い）を備えてよい。第１のアレイ１４２は、５つの流れ制御通路１１２（その下半分が図５に示されている）を備えてよい。第２のアレイ１４４は、１１個の流れ制御通路１１２を備えてよい。第３および第４のアレイ１４６、１４８は、各々、１３個の流れ制御通路１１２を備えてよい。アレイ１４２～１４８の数および各アレイ１４２～１４８における通路１１２の数は、一例として提供されており、本開示を限定することを意図していない。この点に関して、バルブ本体１１０は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、異なる数のアレイ１４２～１４８、および各アレイ１４２～１４８内の異なる数の通路１１２を備えてよいことが企図される。
【0041】
一対の自由流れ領域１３８は、互いに直径方向に対向する関係により、かつ制限流れ軸１３２に平行であり得る中心軸１４０（例えば、自由流れ軸）に沿って同軸に整合して配置されてよい。一対の自由流れ領域１３８は、流れ開口部１１４の入口ポート１２２および出口ポート１２４を備えてよい。
【0042】
閉鎖領域１３４は、バルブ本体１１０の外側部分の残りの部分（例えば、制限流れ領域１３６および自由流れ領域１３８を含まない部分）を包含してよい。
バルブ本体１１０が閉鎖位置にあるとき、閉鎖領域１３４は、バルブハウジングを通る流体の流れを防止するために、バルブハウジングの流体入口および流体出口と整合する。閉鎖位置では、制限流れ領域１３６および自由流れ領域１３８は、流体入口および流体出口からずれており、したがって、流体入口から流体を受け入れない。
バルブ本体１１０が閉鎖位置にあるとき、閉鎖領域１３４は、バルブハウジングを通る流体の流れを防止するために、バルブハウジングの流体入口および流体出口と整合する。閉鎖位置では、制限流れ領域１３６および自由流れ領域１３８は、流体入口および流体出口からずれており、したがって、流体入口から流体を受け入れない。
【0043】
バルブ本体１１０が閉鎖位置から開放位置に向かって回転し始めると、一方の制限流れ領域１３６における流れ制御通路１１２の第１のアレイ１４２の少なくともいくつかが流体入口と流体連通し、他方の制限流れ領域１３６における流れ制御通路１１２の第１のアレイ１４２の少なくともいくつかが流体出口と流体連通する。この点に関して、アレイ１４２～１４８の径方向のまたは湾曲した整合により、所与のアレイ１４２～１４８内の流路１１２のすべてが同時に流体の流れと整合（位置合わせ）されるわけではない。流体は、バルブ本体１１０の一方側における第１のアレイ１４２の整合した流れ制御通路１１２に入り、プレナム１１６へと流れ込み、バルブ本体１１０の他方側の第１のアレイ１４２の整合した流れ制御通路１１２を通ってプレナム１１６から出て、次いでバルブ本体１１０から出て流体出口へと入ることができる。
【0044】
バルブ本体１１０が開放位置に向かって回転し続けると、一方の制限流れ領域１３６の流れ制御通路１１２の第２のアレイ１４４の少なくともいくつかに加えて、流れ制御通路１１２の第１のアレイ１４２のすべてではなくてもより多くが整合するようになり、したがって流体入口と流体連通する。同時に、他の制限流れ領域１３６の流れ制御通路１１２の第１のアレイ１４２のすべてではなくてもより多くが、加えて流れ制御通路１１２の第２のアレイ１４４の少なくともいくつかが整合するようになり、したがって流体出口と流体連通する。したがって、この構成では、流体は、プレナム１１６を介して流体接続された制限流れ領域１３６の各々の第１のアレイ１４２および第２のアレイ１４４の両方のうちの少なくともいくつかを通って流れて、バルブ本体１１０を通って流れてよい。したがって、バルブ本体１１０が開放位置に向かって移動するにつれて、より多くの流体がバルブ本体１１０を通って流れることができる。
【0045】
バルブ本体１１０が開放位置に向かって連続して徐々に移動または回転することによって、第３のアレイ１４６、次いで第４のアレイ１４８が流体入口および流体出口と順次整合する。先に流体入口および流体出口と整合したアレイは、バルブ本体１１０が開放位置に向かって回転し続けるとき、そのように整合したままである。換言すれば、第４のアレイ１４８が流体入口および流体出口と整合するとき、第１～第３のアレイ１４２～１４６は、流体入口および流体出口と整合し続ける。
【0046】
バルブ本体１１０の開放位置に向かう連続的な移動または回転は、流れ開口部１１４の一部を流体入口および流体出口の両方と整合させ、これにより、流体は、制限流れ領域１３６および介在するプレナム１１６を通って導かれることなく、流れ開口部１１４を通って流れることが可能となる。流れ開口部１１４が流体入口および流体出口と徐々に整合すると、アレイ１４２～１４８は、順次移動して流体入口および流体出口との整合から外れる。例えば、第１のアレイ１４２における少なくともいくつかの流れ制御通路１１２は、最初に、移動して流体入口および流体出口との整合から外れ、続いて、第２のアレイ１４４、次いで、第３のアレイ１４６、最後に、第４のアレイ１４８が、アレイ１４２～１４８のすべてが移動して流体入口および流体出口との整合から外れるまで、移動して外れてよい。アレイ１４２～１４８のすべてが移動して流体入口および流体出口との整合から外れると、流れ開口部１１４は、流体入口および流体出口と完全に整合してよく、流体入口と流体出口との間を流れるすべての流体は、流れ開口部１１４のみを通って流れる。
【0047】
開放位置から閉鎖位置に向かうバルブ本体１１０の移動または回転は、上記の流れ開口部１１４および流れ制御通路１１２の順次の整合を逆にする。特に、バルブ本体１１０が閉鎖位置に向かって移動または回転すると、流れ開口部１１４の一部が移動して流体の流れとの整合から外れ、第４のアレイ１４８における流れ制御通路１１２の少なくともいくつかが流体の流れと整合する。したがって、流体は、流れ開口部１１４および第４のアレイ１４８の両方を通って流れてよい。バルブ本体１１０の閉鎖位置に向かう連続的な移動または回転は、流れ開口部１１４全体が移動して整合から外れアレイ１４２～１４８のすべてが移動して流体の流れと整合するまで、流れ開口部１１４のより大きい部分を移動させて流体の流れとの整合から外し、より多数のアレイ１４２～１４８を移動させて流体の流れと整合させる。閉鎖位置に向かう追加の移動または回転は、第４のアレイ１４８を移動させて流体の流れとの整合から外し、閉鎖領域１３４の一部を移動させて流体の流れと整合させる。閉鎖位置に向かう連続的な移動または回転は、第１のアレイ１４２が流体の流れと整合している唯一のアレイになるまで、追加のアレイを順次移動させて整合から外し、閉鎖領域１３４のより大きい部分を整合させる。バルブ本体１１０が閉鎖位置に移動または回転すると、第１のアレイ１４２は、移動して流体の流れとの整合から外れ、閉鎖領域１３４は、流体の流れと整合しているバルブ本体１１０の唯一の部分であり、これは、流体が流体入口と流体出口との間を流れることを防止する。
【0048】
バルブ本体１１０は、４５度または３０度などの約９０度以下の回転によって閉鎖位置と開放位置との間において移行するように構成されてよい。バルブ本体１０に関連して上述したように、図６では入口ポート１２２および出口ポート１２４にラベルが付されているが、バルブ本体１１０は、ポート１２２、１２４のいずれか一方が入口として機能し、ポート１２２、１２４の他方が出口として機能するように構成されてよいことが企図される。換言すれば、バルブ本体１１０、およびそれが一体化されるバルブは、双方向流に適応し得ることが企図される。別の言い方をすれば、バルブ本体１１０の構成は、流れ開口部１１４のいずれかの端部、したがってそれに近接する制限流れ領域１３６のいずれかが、バルブ本体１１０が一体化されるバルブの流体入口または流体出口に向かって向けられてよい。
【0049】
バルブ本体１１０の特有の構成は、付加製造または３次元プリントによって可能にされてよく、バルブ本体１１０は、連続層により形成されて単一構造を形成する。当技術分野において知られている他の３次元プリントまたは製造技法も、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく使用されてよい。
【0050】
バルブ本体の１１０全体は、付加製造または３次元プリントによって形成されてよいが、その場合、閉鎖領域１３４は、単一の鍛造体として形成されてよく、自由流れ領域１３８および制限流れ領域１３６は、付加製造または３次元プリントにより別個の本体として形成されてよいことが企図される。例示的な実施形態では、バルブ本体１１０は、一対のインサートを備え、各インサートは、自由流れ領域１３８および制限流れ領域１３６を備える。各インサートは、付加製造または３次元プリントによって形成されてよい。インサートは、鍛造体へと挿入され、当該技術分野において既知の様々な締結技法のうちのいずれか１つによって鍛造体に固定されてよい。これらの技法には、熱収縮、溶接、機械的締結具または接着剤の使用などが含まれ得る。
【0051】
ここで図７～図１０を参照すると、複数の流れ制御通路２１２と流れ開口部２１４が内部に形成されているバルブ本体２１０の第３の実施形態が示されている。図７～図１０に示されるバルブ本体２１０の各々の部分は、流れ制御通路２１２の構成および配置を示すために、単に例示の目的で透明であるように示されていることに留意されたい。流れ制御通路２１２は、流れ開口部２１４と連通して流れ開口部２１４との流体連通を可能とする軸方向セグメント２１６および径方向セグメント２１８を備えてよい。この点に関して、流れ制御通路２１２は、径方向セグメント２１８を介して流れ開口部２１４と直接流体連通してよい。
【0052】
バルブ本体２１０は、構成がほぼ球形である外面２２０を備える。円筒形内面２２２は、バルブ本体２１０を通って直径方向に延び、入口ポート２２４および出口ポート２２６を含む流れ開口部２１４を画定する。
【0053】
各流れ制御通路２１２の軸方向セグメント２１６は、外面２２０に外面開口部２２８を備え、径方向セグメント２１８は、内面２２２に内面開口部２３０を備え、内面開口部２３０は、流れ制御通路２１２と流れ開口部２１４との間の流体連通を可能とする。
【0054】
バルブ本体２１０の外側部分は、閉鎖領域、一対の制限流れ領域、および一対の自由流れ領域を含むいくつかの領域またはゾーンへと分割されてよい。
一対の制限流れ領域は、互いにほぼ直径方向に対向する関係により配置されてよい。各制限流れ領域は、複数の流れ制御通路２１２を備えてよく、これらは、一連の径方向アレイに配置されてよく、各々は、流れ開口部２１４の中心軸２３２（例えば、自由流れ軸）から異なる量だけ離間している。図７に示される実施形態では、各制限流れ領域は５つのアレイを備え、これらのアレイは、外側から内側方向に移動して、第１のアレイ２３４（流れ開口部２１４から最も遠い）、第２のアレイ２３６、第３のアレイ２３８、第４のアレイ２４０、および第５のアレイ２４２（流れ開口部２１４に最も近い）を備えてよい。アレイ２３４～２４２の各々は、１１個の流れ制御通路２１２を備える。アレイ２３４～２４２の数および各アレイ２３４～２４２における通路２１２の数は、一例として提供されており、本開示を限定することを意図していない。この点に関して、バルブ本体２１０は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、異なる数のアレイ２３４～２４２、および各アレイ２３４～２４２内の異なる数の通路２１２を備えてよいことが企図される。
一対の制限流れ領域は、互いにほぼ直径方向に対向する関係により配置されてよい。各制限流れ領域は、複数の流れ制御通路２１２を備えてよく、これらは、一連の径方向アレイに配置されてよく、各々は、流れ開口部２１４の中心軸２３２（例えば、自由流れ軸）から異なる量だけ離間している。図７に示される実施形態では、各制限流れ領域は５つのアレイを備え、これらのアレイは、外側から内側方向に移動して、第１のアレイ２３４（流れ開口部２１４から最も遠い）、第２のアレイ２３６、第３のアレイ２３８、第４のアレイ２４０、および第５のアレイ２４２（流れ開口部２１４に最も近い）を備えてよい。アレイ２３４～２４２の各々は、１１個の流れ制御通路２１２を備える。アレイ２３４～２４２の数および各アレイ２３４～２４２における通路２１２の数は、一例として提供されており、本開示を限定することを意図していない。この点に関して、バルブ本体２１０は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、異なる数のアレイ２３４～２４２、および各アレイ２３４～２４２内の異なる数の通路２１２を備えてよいことが企図される。
【0055】
一対の自由流れ領域は、互いに直径方向に対向する関係により、かつ自由流れ軸２３２に沿って同軸に整合して配置されてよい。一対の自由流れ領域は、流れ開口部２１４の入口ポート２２４および出口ポート２２６を備えてよい。
【0056】
閉鎖領域は、バルブ本体２１０の外側部分の残りの部分（例えば、制限流れ領域および自由流れ領域を含まない部分）を包含してよい。
バルブ本体２１０が閉鎖位置にあるとき、閉鎖領域は、バルブハウジングを通る流体の流れを防止するために、バルブハウジングの流体入口および流体出口と整合する。閉鎖位置では、制限流れ領域および自由流れ領域は、流体入口および流体出口からずれている。
バルブ本体２１０が閉鎖位置にあるとき、閉鎖領域は、バルブハウジングを通る流体の流れを防止するために、バルブハウジングの流体入口および流体出口と整合する。閉鎖位置では、制限流れ領域および自由流れ領域は、流体入口および流体出口からずれている。
【0057】
バルブ本体２１０が閉鎖位置から開放位置に向かって回転し始めると、一方の制限流れ領域における流れ制御通路２１２の第１のアレイ２３４の少なくともいくつかが流体入口と流体連通し、他方の制限流れ領域における流れ制御通路２１２の第１のアレイ２３４の少なくともいくつかが流体出口と流体連通する。この点に関して、アレイの径方向のまたは湾曲した整合により、所与のアレイにおける流路２１２のすべてが同時に流体の流れと整合されるのではない。流体は、バルブ本体２１０の一方側の第１のアレイ２３４の整合した流れ制御通路２１２に入り、軸方向セグメント２１６を通って流れ、次に径方向セグメント２１８を通って流れ、流れ開口部２１４に入ってよい。次いで、流体は、バルブ本体２１０の他方側の第１のアレイ２３４の整合した流れ制御通路２１２を通って流れ開口部２１４から出てよく、流体は、流れ制御通路２１２の径方向セグメント２１８を通り、次いで軸方向セグメント２１６を通って流れ、次いでバルブ本体２１０から流体出口へと出る。
【0058】
バルブ本体２１０が開放位置に向かって回転し続けると、１つの制限流れ領域の流れ制御通路２１２の第２のアレイ２３６の少なくともいくつかに加えて、流れ制御通路２１２の第１のアレイ２３４のすべてではなくてもより多くが整合するようになり、したがって、流体入口と流体連通する。同時に、他の制限流れ領域の流れ制御通路２１２の第１のアレイ２３４のすべてではなくてもより多くが、加えて流れ制御通路２１２の第２のアレイ２３６の少なくともいくつかが整合するようになり、したがって流体出口と流体連通する。したがって、この構成では、流体は、制限流れ領域の各々の第１のアレイ２３４および第２のアレイ２３６の両方のうちの少なくともいくつかを通って流れて、バルブ本体２１０を通って流れてよい。したがって、バルブ本体２１０が開放位置に向かって移動するにつれて、より多くの流体がバルブ本体２１０を通って流れることができる。
【0059】
バルブ本体２１０が開放位置に向かって連続して徐々に移動または回転することによって、第３のアレイ２３８、次いで第４のアレイ２４０、次いで第５のアレイ２４２が流体入口および流体出口と順次整合する。先に流体入口および流体出口と整合したアレイ２３４～２４２は、バルブ本体２１０が開放位置に向かい続けるとき、に位置合わせされたままである。換言すれば、第５のアレイ２４２が流体入口および流体出口と整合するとき、第１～第４のアレイ２３４～２４０は、流体入口および流体出口と整合し続ける。
【0060】
開放位置に向かうバルブ本体２１０の連続的な移動または回転は、流れ開口部２１４の一部を流体入口および流体出口の両方と整合させ、これにより、流体は、流れ開口部２１４を通って流れることが可能となる。流れ開口部２１４が流体入口および流体出口と徐々に整合するにつれて、アレイ２３４～２４２は順次移動して流体入口および流体出口との整合から外れる。例えば、第１のアレイ２３４における少なくともいくつかの流れ制御通路２１２が最初に移動して流体入口および流体出口との整合から外れ、続いて、アレイ２３４～２４２のすべてが移動して流体入口および流体出口との整合から外れるまで、第２のアレイ２３６、次いで第３のアレイ２３８、次いで第４のアレイ２４０、最後に第５のアレイ２４２が流体入口および流体出口との整合から外れてよい。アレイ２３４～２４２のすべてが移動して流体入口および流体出口との整合から外れると、流れ開口部２１４は、流体入口および流体出口と完全に整合してよく、流体入口と流体出口との間を流れるすべての流体は、流れ開口部２１４のみを通って流れる。
【0061】
開放位置から閉鎖位置に向かうバルブ本体２１０の移動または回転は、上記の流れ開口部２１４および流れ制御通路２１２の順次の整合を逆にする。特に、バルブ本体２１０が閉鎖位置に向かって移動または回転すると、流れ開口部２１８の一部が移動して流体の流れとの整合から外れ、第５のアレイ２４２における流れ制御通路２１２の少なくともいくつかが流体の流れと整合する。したがって、流体は、流れ開口部２１４および第５のアレイ２４２の両方を通って流れてよい。バルブ本体２１０の閉鎖位置に向かう連続的な移動または回転は、流れ開口部２１４全体が移動して整合から外れアレイのすべてが移動して整合するまで、流れ開口部２１４のより大きい部分を移動させて流体の流れとの整合から外し、より多数のアレイを移動させて流体の流れと整合させる。閉鎖位置に向かう追加の移動または回転は、第５のアレイ２４２を移動させて流体の流れとの整合から外し、閉鎖領域の一部を移動させて流体の流れと整合させる。閉鎖位置に向かう連続的な移動または回転は、第１のアレイ２３４が流体の流れと整合している唯一のアレイになるまで、追加のアレイを順次移動させて整合から外し、閉鎖領域のより大きい部分を整合させる。バルブ本体２１０が閉鎖位置へと移動または回転すると、第１のアレイ２３４は、移動して流体の流れとの整合から外れ、閉鎖領域は、流体の流れと整合しているバルブ本体２１０の唯一の部分であり、これは、流体が流体入口と流体出口との間を流れることを防止する。
【0062】
バルブ本体２１０は、４５度または３０度などの約９０度以下の回転によって閉鎖位置と開放位置との間において移行するように構成されてよい。バルブ本体１０、１１０に関連して上記されたように、図８では入口ポート２２４および出口ポート２２６にラベルが付されているが、バルブ本体２１０は、ポート２２４、２２６のいずれか一方が入口として機能し、ポート２２４、２２６の他方が出口として機能するように構成されてよいことが企図される。換言すれば、バルブ本体２１０、およびそれが一体化されるバルブは、双方向流に適応し得ることが企図される。別の言い方をすれば、バルブ本体２１０の構成は、流れ開口部２１４のいずれかの端部、したがってそれに近接する制限流れ領域のいずれかが、バルブ本体２１０が一体化されるバルブの流体入口または流体出口に向かって向けられてよい。
【0063】
バルブ本体２１０の特有の構成は、付加製造または３次元プリントによって可能にされてよく、バルブ本体２１０は、連続層により形成されて単一構造を形成する。当技術分野において知られている他の３次元プリントまたは製造技法も、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく使用されてよい。
【0064】
バルブ本体２１０の全体は、付加製造または３次元プリントによって形成されてよいが、閉鎖領域および自由流れ領域は、単一の鍛造体２３５として形成されてよく、制限流れ領域は、付加製造または３次元プリントにより別個の本体２４５として形成されてよいことが企図される。この点に関して、単一の鍛造体２３５は、別個の本体２４５のそれぞれを適応させるまたは受け入れるポケットまたは凹部を備えてよい。本体２４５は、鍛造体２３５へと挿入され、当該技術分野において既知の様々な締結技法のうちのいずれか１つによって鍛造体に固定されてよい。これらの技法には、熱収縮、溶接、機械的締結具または接着剤の使用などが含まれ得る。
【0065】
ここで図１１～図１７を参照すると、２つの協働部品を備えるバルブ本体３１０の別の実施形態が示されており、協働部品は各々、所望の流体流れ特性を達成するようにバルブハウジング３３６内において独立して移動可能または回転可能である。特に、バルブ本体３１０は、外側シェル３１２と、複数の流れ制御通路３１６が内部に形成されている内側制限コア３１４とを備える。外側シェル３１２は、閉鎖位置と開放位置との間においてバルブハウジング３３６に対して回転可能に移動し、内側制限コア３１４の部分を流体の流れに順次露出させてよい。これに加えて、内側制限コア３１４は、それ自身が、制限位置と非制限位置との間において、バルブハウジング３３６に対して移動可能または回転可能であり、流体の流れに対する流れ制御通路３１６の整合の程度を変化させてよい。制限位置では、流れ制御通路３１６は、バルブ本体３１０を通る任意の流体の流れが流れ制御通路３１６を通過するように、流体の流れと完全に整合してよい。非制限位置では、内側制限コア３１４は回転し、流れ制御通路３１６を移動させて流体の流れとの整合から外し、流体の流れが、内側制限コア３１４によって少なくとも部分的に画定された貫流チャネルを比較的制限されずに通過することを可能にする。
【0066】
図１１は、流れ制御の様々な段階における外側シェル３１２および内側制限コア３１４の両方を示しており、このシーケンスは、自身の閉鎖位置からその開放位置に移行されるバルブ本体３１０を左から右の方向に示している。図１１におけるバルブ本体３１０のシーケンスの描写の下の列において、外側シェル３１２の上半分は、内側制限コア３１４の流れ制御通路３１６を示すために除去されていることに注目されたい。
【0067】
外側シェル３１２は、凸状外面および凹状内面を有する部分的に球状の本体である。以下においてより詳細に記載されるように、外側シェル３１２は、回転可能にバルブハウジングに対し結合されて、外側シェル３１２が自身の閉鎖位置と開放位置との間において回転軸３１８の周りを回転することを可能にする。この点に関して、外側シェル３１２は、自身の回転移動を可能とする回転シャフト３２０を備えてよい。
【0068】
外側シェル３１２は、第１の側縁部３２２および第２の側縁部３２４、ならびに外面および内面を備え、外面および内面の両方は、第１の側縁部３２２と第２の側縁部３２４との間に連続的に延びる。１つの実施形態では、第１の側縁部３２２は、第２の側縁部３２４から約９０度離間しており、したがって、外側シェル３１２は、球体の約４分の１の形状であってよい。しかしながら、第１の側縁部３２２および第２の側縁部３２４が互いに約３５～１４５度離間している外側シェル３１２など、外側シェル３１２の他のサイズおよび構成も企図される。
【0069】
ここで特に図１２～図１６を参照すると、内側制限コア３１４は、一対の側面３２５、３２６と、内側凹面３２８と、部分的に球状である外面３３０とを備える。内側制限コア３１４は、外側シェル３１２内に入れ子にされるサイズである。より詳細には、内側制限コア３１４は、外側シェル３１２の内面に対して形状が相補的である外面３３０を備える。この点に関して、内側制限コア３１４の外面３３０のサイズおよび曲率半径は、外側シェル３１２の内面のサイズおよび曲率半径と同様であり、外側シェル３１２に対する内側制限コア３１４の密接した入れ子状の位置決めを可能にする。
【0070】
内側制限コア３１４はまた、外面３３０から外方に突出し側面３２５のうちの１つに隣接して配置された当接リブ３３２またはフランジを備える。内側制限コア３１４は、内側制限コア３１４がその制限位置と非制限位置との間において回転軸３１８の周りを回転することを可能にするように、回転可能にバルブハウジング３３６に対し結合される。回転軸３１８に隣接する内側制限コア３１４の部分は、極と呼ばれてよく、内側制限コア３１４の球状の性質により、回転軸３１８に隣接する２つの極または領域があってよい。当接リブ３３２は、当接リブ３３２の一端が極の一方に隣接して位置決めされ、当接リブ３３２の他端が極の他方に隣接して位置決めされた状態で、周方向に外面３３０を横切って延びる。
【0071】
内側制限コア３１４はまた、自身の中に形成された複数の流れ制御通路３１６を備え、流れ制御通路３１６は各々、内側凹面３２８と外面３３０との間に延びる。流れ制御通路３１６は、外面３３０の接線に対してほぼ垂直である径方向に延びてよい。しかしながら、他の実施形態では、流れ制御通路３１６は、他の構成において延びるように配向されてよい。例えば、流れ制御通路３１６は、通路３１６のすべてが互いにほぼ平行な関係により延びるように配向されてよい。
【0072】
図１１に戻って参照すると、閉鎖位置と開放位置との間のバルブ本体３１０の移行に関連する外側シェル３１２および内側制限コア３１４の両方の移動がこれより記載される。さらに、図１７はまた、閉鎖位置と開放位置との間において移行されるバルブ本体３１０の概略図を提供し、外側シェル３１２および内側制限コア３１４の移動は、影付き形状によって表され、バルブハウジング３３６内の流路は、矩形輪郭によって表される。
【0073】
外側シェル３１２がその閉鎖位置にあるとき、外側シェル３１２は、流体がバルブハウジング３３６の流体入口３３４から内側制限コア３１４の流れ制御通路３１６に流れるのを阻止する。したがって、外側シェル３１２の第１の側縁部３２２は、当接リブ３３２と接触して、内側制限コア３１４を流体の流れから効果的に封止してよい。
【0074】
位置ＡＡにおいて、内側制限コア３１４はその制限位置にあり、外面３３０は流体入口３３４と整合している。外側シェル３１２は、内側制限コア３１４の一部を流体入口３３４に露出させるように、その閉鎖位置からわずかに（例えば、１５度）移動しており、したがって、流体が流れ制御通路３１６のうちの特定のものを通って流れることを可能にする。したがって、バルブの開放に関連する上昇した圧力は、限られた量の流体が限られた数の流れ制御通路３１６を通過することを可能にすることによって減衰されてよい。
【0075】
位置ＢＢにおいて、内側制限コア３１４は、その制限位置のままであるが、外側シェル３１２は、内側制限コア３１４のさらに大きい部分を流体入口３３４に露出させるように、その閉鎖位置（例えば、４５度）からさらに移動している。したがって、より多くの流れ制御通路３１６が覆われず、流体入口３３４からより多くの量の流体を受け入れることが可能であり、流体圧力のより大きな低減を可能にする。
【0076】
位置ＣＣにおいて、内側制限コア３１４は、その制限位置のままである、外側シェル３１２は、内側制限コア３１４上の流れ制御通路３１６のすべてを露出させるようにその開放位置（例えば、６０度）に移動している。この点に関して、流体入口３３４と流体出口３３８との間のすべての流体の流れは、流れ制御通路３１６を通る。
【0077】
位置ＤＤにおいて、外側シェル３１２は、その開位置のままであり、内側制限コア３１４は、その制限位置からその非制限位置（制限位置から約４０度）に向かって移行し始める。非制限位置に向かう内側制限コア３１４の移動または回転は、流体入口３３４から流体出口３３８への流体の流れのいくらかが内側制限コア３１４の周りを流れることを可能にし、一方、流体の流れの残りの部分は、流れ制御通路３１６の一部を通過する。この点に関して、特定の流れ制御通路３１６は、内側制限コア３１４が制限位置から非制限位置に向かって移行するときに、移動して流体入口３３４との整合から外れ、バルブハウジング３３６によって遮断されてよい。
【0078】
位置ＥＥにおいて、外側シェル３１２は開放位置のままであり、内側制限コア３１４は、その非制限位置（制限位置から約８０度）に完全に移行されている。内側制限コア３１４の非制限位置への移動は、流体入口と流体出口との間のすべての流体の流れが、外側シェル３１２および内側制限コア３１４の両方を迂回して、バルブ本体３１０によってほぼ抑制されずに流れることを可能にする。内側凹面３２８の外形は、流体入口３３４および流体出口３３８の内側外形に対して相補的であり、ほぼ連続した流路を提供し、流体の流れにおける任意の所望されない分断または乱れを軽減し得る。例えば、内側凹面３２８の曲率は、流体入口３３４および流体出口３３８の曲率／直径と同様であってよい。
【0079】
上記ではバルブ本体３１０の開放について記載したが、バルブ本体３１０の閉鎖は逆の順序により進行してよい。特に、内側制限コア３１４は、その非制限位置からその制限位置に向かって移動してよいが、外側シェル３１２は、その開放位置にあるままである。続いて、外側シェル３１２は、その開放位置からその閉鎖位置に向かって移動してよい。
【0080】
外側シェル３１２および内側制限コア３１４は、互いに独立して移動してよく、そうした移動は、一度に１つ（例えば、外側シェル３１２または内側制限コア３１４のいずれかの移動）または同時である。
【0081】
ここで図１８～図２１を参照すると、内側制限コア３５０の代替的な実施形態が示されており、この実施形態は、内側制限コア３５０を横切ってまたはその周りにほぼ周方向に延びる複数の流れ制御通路３５２を備える。流れ制御通路３５２のこの構成は、上記され図１１～図１６に示された径方向に延びる流れ制御通路３１６とは区別される。より詳細には、各流れ制御通路３５２は、側面３５５に隣接して存在する当接リブ３５４から外面３５６を横切って反対側の側面３５８まで延びてよい。例示的な実施形態では、流れ制御通路３５２は、等しい長さおよび構成であり、当接リブ３３２に隣接するリニアセグメント３６０と、一連の屈曲部３６２と、次いで側面３５８に隣接するリニアセグメント３６４とを備える。複数の流れ制御通路３５２は、回転軸３６４に対して緯度構成により延びる。
【0082】
内側制限コア３５０は、外側シェル３１２とともに使用するように構成され、外側シェル３１２がその閉鎖位置にあるとき、外側シェル３１２は、流体がバルブハウジング３３６の流体入口３３４から内側制限コア３５０の流れ制御通路３５２に流れるのを阻止する。したがって、外側シェル３１２の第１の側縁部３２２は、当接リブ３５４と接触して、内側制限コア３５０を流体の流れから効果的に封止してよい。
【0083】
内側制限コア３５０がその制限位置にあるとき、外側シェル３１２をその閉鎖位置から移動させて、当接リブ３５４に隣接する各流れ制御通路３５２の一部を露出させてよい。各流れ制御通路３５２の少なくとも一部が露出され得るとすると、流体は、外側シェル３１２と内側制限コア３５０との間において各通路３５２を通って流れ得る。さらに、流れ制御通路３５２の有効長さは、外側シェル３１２の縁部３２２と内側制限コア３５０の側縁部３５６との間の所与の通路３５２に沿った長さを指し得る。外側シェル３１２が最初に当接リブ３５４から離れるように移動するとき、各流れ制御通路３５２の有効長さは、その最大であり得る。内側制限コア３５０がその制限位置にあるままの状態で、外側シェル３１２がその開放位置に向かって移動し続けると、外側シェル３１２の縁部３２２が内側制限コア３５０の側部３５８に向かって移動するにつれて、各流れ制御通路３５２の有効長さが減少する。
【0084】
外側シェル３１２がその開放位置にあるまま、内側制限コア３５０は、その制限位置からその非制限位置に向かって移行し始めてよい。内側制限コア３５０の非制限位置に向かう移動は、流体入口３３４から流体出口３３８への流体の流れのいくらかが内側制限コア３５０の周りを流れることを可能とし、一方、流体の流れの残りの部分は、内側制限コア３５０が非制限位置に達するまで、流れ制御通路３５２の一部を通過する。
【0085】
外側シェル３１２が開放位置にあり、内側制限コア３５０がその非制限位置に完全に移行した状態では、流体入口３３４と流体出口３３８との間の流体の流れは、外側シェル３１２および内側制限コア３５０の両方を迂回して、ほぼ抑制されずに流れることが可能になる。内側凹面３６６の外形は、連続的であってよく（例えば、開口部、切れ目、または分断を含まない）、流体入口３３４および流体出口３３８の内側外形に対して相補的であり、ほぼ連続した流路を提供し、流体の流れにおける任意の所望されない分断または乱れを軽減し得る。
【0086】
ここで図２２～図２４を参照すると、内部に形成された複数の流れ制御通路４１２を、そこを通る制限されない流れを可能にするように構成されている流れ開口部４１４とともに有する、従来のボール型バルブと同様のバルブ本体４１０の別の実施形態が示される。図２３および図２４の部分は、内部流れ制御通路４１２の構成を示すために、単に例示の目的で透明であるように示されていることに留意されたい。
【0087】
バルブ本体４１０は、構成がほぼ球形である外面４１６を備える。内面４１８は、バルブ本体４１０を通って直径方向に延び、入口ポート４２０および出口ポート４２２を含む流れ開口部４１４を画定する。流れ開口部４１４は、自由流れ軸４２４に沿って延び、バルブ本体４１０は、自由流れ軸４２４にほぼ垂直な回転軸４２６の周りを閉鎖位置と開放位置との間においてバルブハウジング内において回転可能であるように構成されてよい。
【0088】
各流れ制御通路４１２は、バルブ本体４１０を通って軸方向に延びる。この例示的な実施形態では、流れ制御通路４１２は、互いに対してほぼ平行な関係により延びるとともに、流れ開口部４１４に対してほぼ平行な関係により延びる。流れ制御通路４１２は、流れ開口部４１４と連通していない。したがって、流体は、流れ開口部４１４に入ることも流れ開口部４１４を通過することもなく、流れ制御通路４１２を通って完全に流れ得る。
【0089】
【0090】
一対の制限流れ領域は、複数の流れ制御通路４１２を備えてよい。所与の制限流れ領域内の流れ制御通路４１２は、一連のアレイにより配置されてよく、各々は、バルブ本体の赤道円周（例えば、回転軸４２６に垂直な円周）にほぼ垂直である軸に沿って整合している。図２２および図２３に示される実施形態では、各制限流れ領域は４つのアレイを備える。図２２に示される視点から、右から左方向に移動すると、アレイは、第１のアレイ４２８（流れ開口部４１４から最も遠い）、第２のアレイ４３０、第３のアレイ４３２、および第４のアレイ４３４（流れ開口部４１４に最も近い）を含んでよい。第１のアレイ４２８は、５つの流れ制御通路４１２を備えてよい。第２のアレイ４３０は、９つの流れ制御通路４１２を備えてよい。第３のアレイ４３２は、７つの流れ制御通路４１２を備えてよく、第４のアレイ４３４は、３つの流れ制御通路４１２を備えてよい。
【0091】
一対の自由流れ領域は、互いに直径方向に対向する関係により、かつ自由流れ軸４２４に沿って同軸に整合して配置されてよい。一対の自由流れ領域は、流れ開口部４１４の入口ポート４２０および出口ポート４２２を備えてよい。
【0092】
閉鎖領域は、バルブ本体４１０の外面の残りの部分（例えば、制限流れ領域および自由流れ領域を含まない部分）を包含してよい。
バルブ本体４１０が閉鎖位置にあるとき、閉鎖領域は、バルブハウジングを通る流体の流れを防止するために、バルブハウジングの流体入口および流体出口と整合する。閉鎖位置では、制限流れ領域および自由流れ領域の両方が、流体入口および流体出口からずれている。
バルブ本体４１０が閉鎖位置にあるとき、閉鎖領域は、バルブハウジングを通る流体の流れを防止するために、バルブハウジングの流体入口および流体出口と整合する。閉鎖位置では、制限流れ領域および自由流れ領域の両方が、流体入口および流体出口からずれている。
【0093】
バルブ本体４１０が閉鎖位置から開放位置に向かって回転し始めると、一方の制限流れ領域における流れ制御通路４１２の第１のアレイ４２８が流体入口と流体連通し、他方の制限流れ領域における流れ制御通路４１２の第１のアレイ４２８が流体出口と流体連通する。したがって、流体は、バルブ本体４１０の一方側の第１のアレイ４２８の流れ制御通路４１２に入り、次いでバルブ本体４１０を出て流体出口に入ってよい。
【0094】
バルブ本体４１０が開放位置に向かって回転し続けると、一方の制限流れ領域における流れ制御通路４１２の第２のアレイ４３０が流体入口と流体連通し、他方の制限流れ領域における流れ制御通路４１２の第２のアレイ４３０が流体出口と流体連通する。したがって、この構成では、流体は、制限流れ領域の各々の第１のアレイ４２８および第２のアレイ４３０の両方を通って流れて、バルブ本体４１０を通って流れてよい。したがって、バルブ本体４１０が開放位置に向かって移動するにつれて、より多くの流体がバルブ本体４１０を通って流れることができる。
【0095】
バルブ本体４１０が開放位置に向かって連続して徐々に移動または回転することによって、第３のアレイ４３２、次いで最後に第４のアレイ４３４が流体入口および流体出口と順次整合する。
【0096】
バルブ本体４１０の開放位置に向かう連続的な移動または回転は、流れ開口部４１４の一部を流体入口および流体出口の両方と整合させ、これにより、流体は、流れ開口部４１４を通って流れることが可能となる。図２２～図２４に示される実施形態では、流れ制御通路４１２のすべてではなくても大部分が、流れ制御開口部４１４によって画定される仮想円内に存在する。この点に関して、流れ開口部４１４は凹部と凸部とを備える。しかしながら、凹状部分の半径が流れ開口部４１４の径方向中心から延びている場合、流れ制御通路４１２のすべてではなくても大部分は、その半径内に存在し得る。したがって、バルブ本体４１０が開放位置にあり、流れ開口部４１４が流体入口および流体出口と完全に整合しているとき、流れ制御通路４１２のすべてではなくてもいくつかは、流体入口および流体出口と整合したままであってもよい。したがって、バルブ本体４１０が開放位置にあるとき、流体は、流れ開口部４１４を通って、また流れ制御通路４１２を通って流れてよい。
【0097】
開放位置から閉鎖位置に向かうバルブ本体４１０の移動または回転は、上記の流れ開口部４１４および流れ制御通路４１２の順次の整合を逆にする。特に、バルブ本体４１０が閉鎖位置に向かって移動する際、流れ開口部４１４は、流れが流れ制御通路４１２のうちの特定のもののみに存在し得る点まで、流体の流れとの整合から外れるように移動する。閉鎖位置に向かう連続的な移動または回転は、第１のアレイ４２８が流体の流れと整合している唯一のアレイになるまで、追加のアレイを順次移動させて整合から外し、閉鎖領域のより大きい部分を整合させる。バルブ本体４１０が閉鎖位置へと移動または回転すると、第１のアレイ４２８は、移動して流体の流れとの整合から外れ、閉鎖領域は、流体の流れと整合しているバルブ本体４１０の唯一の部分であり、これは、流体が流体入口と流体出口との間を流れることを防止する。
【0098】
バルブ本体４１０は、約９０度の回転によって閉鎖位置と開放位置との間において移行するように構成されてよい。換言すれば、約９０度の大きさの第１の回転方向における回転は、閉鎖位置から開放位置に向かう移行をもたらしてよく、約９０度の大きさの第２の回転方向における回転は、開放位置から閉鎖位置への移行をもたらしてよい。
【0099】
当業者は、バルブ本体４１０の外面は、直径方向に対向する制限流れ領域を画定する観点で記載されているが、バルブ本体４１０は、それにもかかわらず、流れ制御通路４１２のアレイ４２８～４３４によって画定される連続的な制限流れセクションを含む観点で見なされることが可能であり、そうした制限流れセクションの対向する端部は、制限流れ領域のそれぞれを画定することを認識する。同様に、バルブ本体４１０の外面は、直径方向に対向する非制限流れ領域を画定する観点でも記載されているが、それにもかかわらず、連続流れ開口部４１４の対向する端部は、これらの非制限流れ領域のそれぞれを画定するものと見なされ得る。バルブ本体４１０は、一方向の流れのために構成されたバルブへの統合に最も適していることが企図されるが、そうしたバルブは、バルブ本体４１０の使用が双方向の流れに適応することを可能にするように構成されてよいこともまた企図される。
【0100】
バルブ本体４１０の特有の構成は、付加製造または３次元プリントによって可能にされてよく、バルブ本体は、連続層により形成されて単一構造を形成する。
ここで図２５～図２７を参照すると、図２２～図２４に示されるバルブ本体４１０の変形形態であるバルブ本体４５０が示されている。この点に関して、バルブ本体４１０と４５０との間の主な違いは、バルブ本体４５０に流れ開口部、すなわち上記の流れ開口部４１４がないことにある。むしろ、バルブ本体４５０を通る唯一の流路は、流れ制御通路４５２を介する。これらのラインに沿って、バルブ本体４５０に追加の流れ制御通路４５２があってよく、そうでなければそのエリアは流れ開口部４１４を備える。
ここで図２５～図２７を参照すると、図２２～図２４に示されるバルブ本体４１０の変形形態であるバルブ本体４５０が示されている。この点に関して、バルブ本体４１０と４５０との間の主な違いは、バルブ本体４５０に流れ開口部、すなわち上記の流れ開口部４１４がないことにある。むしろ、バルブ本体４５０を通る唯一の流路は、流れ制御通路４５２を介する。これらのラインに沿って、バルブ本体４５０に追加の流れ制御通路４５２があってよく、そうでなければそのエリアは流れ開口部４１４を備える。
【0101】
バルブ本体４５０は、流れ開口部４１４のような非制限流れ開口部がない流れ制御通路４５２を備えることによって、双方向流のために構成されたバルブへの統合に最も適していることが企図されるが、そうしたバルブは、一方向流に適応するようにバルブ本体４５０の使用を可能にするように構成されてよいことも企図される。
【0102】
バルブ本体４５０の特有の構成は、付加製造または３次元プリントによって可能にされてよく、バルブ本体は、連続層により形成されて単一構造を形成する。
ボール型バルブ本体を備えるバルブを通じた徐々の流量制御の使用に関するさらなる詳細は、「ボール制御バルブ用の三次元蛇行経路流れ要素“Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｔｏｒｔｕｏｕｓ Ｐａｔｈ Ｆｌｏｗ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｆｏｒ Ｂａｌｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅｓ”」と題される米国特許出願第１６／７３７，５９４号に見られ、その内容も参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
ボール型バルブ本体を備えるバルブを通じた徐々の流量制御の使用に関するさらなる詳細は、「ボール制御バルブ用の三次元蛇行経路流れ要素“Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｔｏｒｔｕｏｕｓ Ｐａｔｈ Ｆｌｏｗ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｆｏｒ Ｂａｌｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｖａｌｖｅｓ”」と題される米国特許出願第１６／７３７，５９４号に見られ、その内容も参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【0103】
本明細書に示される詳細は、単に例示的な説明の目的ための例であり、本開示の様々な実施形態の原理および概念的態様の最も有用であり容易に理解される記載であると考えられるものを提供するために提示されたものではない。この点に関して、様々な実施形態の異なる特徴の基本的な理解のために必要とされるより多くの詳細を示す試みは行われず、図面とともに考慮される記載は、これらが実際にどのように実装され得るかを当業者に明らかにする。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図4A】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体入口および流体出口を有するバルブハウジングにおける使用のためのバルブ本体であって、球形の構成である外面と、
前記外面の片側から前記外面の反対側まで直径方向に延びる流れ開口部であって、自由流れ軸に同軸整合している流れ開口部と、
前記外面に外面開口部を各々有する、複数の流れ制御通路であって、前記複数の流れ制御通路のうちの１つ以上は蛇行構成である１つ以上のセグメントを有する、複数の流れ制御通路と、を備え、
前記バルブ本体は、閉鎖位置、制限流れ位置、および自由流れ位置の間において前記バルブハウジングに対し移動可能であり、
前記閉鎖位置では、前記流れ開口部と前記複数の流れ制御通路のすべてとが、前記流体入口および前記流体出口の間における流体の流れを防止するように、前記流体入口および前記流体出口の両方との整合から外れており、
前記制限流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記複数の流れ制御通路の１つ以上が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通し、
前記自由流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記流れ開口部が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通する、バルブ本体。
【請求項2】
前記バルブ本体の少なくとも一部は、３次元プリントにより形成されている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項3】
前記バルブ本体の全体は、３次元プリントにより形成されている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項4】
前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部と流体連通している、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項5】
前記複数の流れ制御通路の各々は、前記流れ開口部から流体的に隔離している、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項6】
一対の前記複数の流れ制御通路を流体的に接続するプレナムをさらに備える、請求項５に記載のバルブ本体。
【請求項7】
前記バルブ本体は、前記バルブハウジングに対する前記バルブ本体の９０度以下の大きさの回転により、前記閉鎖位置から前記制限流れ位置に、また前記自由流れ位置に移行するように構成されている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項8】
各外面開口部は同様の構成である、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項9】
前記１つ以上の外面開口部は、第１の構成であり、１つ以上の外面開口部は、前記第１の構成とは異なる第２の構成である、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項10】
前記外面開口部は、複数のアレイに配置されている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項11】
前記バルブ本体は、前記閉鎖位置、前記制限流れ位置、および前記自由流れ位置の間において、回転軸の周りを回転可能であり、前記流れ開口部は前記回転軸に対しほぼ垂直な流れ開口部軸に沿って延びている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項12】
流体入口および流体出口を有するバルブハウジングにおける使用のためのバルブ本体であって、球形の構成である外面を備え、前記外面は、閉鎖領域、一対の制限領域、および一対の自由流れ領域を備え、前記閉鎖領域は、開口部が形成されていない連続表面を備え、各制限領域は、各々が内部通路と連通している複数の通路開口部を備え、各自由流れ領域は、共通の自由流れ開口部と連通しており、複数の内部通路のうちの１つ以上は蛇行構成である１つ以上のセグメントを有し、
前記バルブ本体は、閉鎖位置、制限流れ位置、および自由流れ位置の間において前記バルブハウジングに対し移動可能であり、
前記閉鎖位置では、前記閉鎖領域は少なくとも前記流体入口と整合しており、前記一対の制限領域および前記一対の自由流れ領域は、前記流体入口および前記流体出口の間における流体の流れを防止するように、前記流体入口との整合から外れており、
前記制限流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記複数の制限領域の各々の少なくとも一部が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通し、
前記自由流れ位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記一対の自由流れ領域が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通する、バルブ本体。
【請求項13】
前記バルブ本体の少なくとも一部は、３次元プリントにより形成されている、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項14】
前記複数の内部通路の各々は、前記流れ開口部と流体連通している、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項15】
前記複数の内部通路の各々は、前記流れ開口部から流体的に隔離している、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項16】
前記バルブ本体は、前記バルブハウジングに対する前記バルブ本体の９０度以下の大きさの回転により、前記閉鎖位置から前記制限流れ位置に、また前記自由流れ位置に移行するように構成されている、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項17】
各通路開口部は同様の構成である、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項18】
前記１つ以上の通路開口部は、第１の構成であり、１つ以上の通路開口部は、前記第１の構成とは異なる第２の構成である、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項19】
前記通路開口部は、複数のアレイに配置されている、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項20】
前記バルブ本体は、前記閉鎖位置、前記制限流れ位置、および前記自由流れ位置の間において、回転軸の周りを回転可能であり、前記流れ開口部は前記回転軸に対しほぼ垂直な流れ開口部軸に沿って延びている、請求項１２に記載のバルブ本体。
【請求項21】
前記複数の流れ制御通路の各々は蛇行構成である１つ以上のセグメントを有する、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項22】
前記複数の流れ制御通路のうちの２つ以上は蛇行構成であるセグメントを各々有し、各セグメントは異なる長さである、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項23】
前記複数の流れ制御通路の少なくとも一部は制限流れ軸に平行であり、前記制限流れ軸は前記自由流れ軸から角度がずれている、請求項１に記載のバルブ本体。
【請求項24】
前記一対の前記複数の流れ制御通路のうちの１つ以上は蛇行構成である１つ以上のセグメントを有する、請求項６に記載のバルブ本体。
【請求項25】
前記一対の前記複数の流れ制御通路の両方は蛇行構成である１つ以上のセグメントを有する、請求項６に記載のバルブ本体。
【請求項26】
流体入口および流体出口を有するバルブハウジングにおける使用のためのバルブ本体であって、
部分的に球形である外側シェルと、
外面を有する内側制限コアと、
前記内側制限コアによって少なくとも部分的には画定される貫流チャネルと、
複数の流れ制御通路と、を備え、各流れ制御通路は、前記内側制限コアの前記外面に外面開口部を有し、
前記外側シェルは、前記内側制限コアの前記外面の一部を順次露出させるように、前記バルブハウジングに対し閉鎖位置と開放位置との間において移動可能であり、
前記内側制限コアは、前記バルブハウジングに対し制限位置と非制限位置との間において移動可能であり、
前記制限位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記内側制限コアの前記外面の前記一部における前記複数の流れ制御通路の一部が移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通し、
前記非制限位置では、前記流体入口および前記流体出口の間の流体連通を可能とするように、前記貫流チャネルは移動して前記流体入口および前記流体出口と流体連通し、
前記外側シェルおよび前記内側制限コアは、前記バルブハウジング内において各々独立して移動可能である、バルブ本体。
【国際調査報告】