特表 2024-524028 エネルギー回収のための、タービンが組み込まれたバルブ

(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】2024-07-05

(54)【発明の名称】エネルギー回収のための、タービンが組み込まれたバルブ

(51)【国際特許分類】

   F16K 17/30 20060101AFI20240628BHJP

   H02K 7/18 20060101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

F16K17/30 A

H02K7/18 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023575516

(86)(22)【出願日】2022-06-08

(85)【翻訳文提出日】2024-02-02

(86)【国際出願番号】 US2022032611

(87)【国際公開番号】W WO2022261165

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】17/739,293

(32)【優先日】2022-05-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/209,441

(32)【優先日】2021-06-11

(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】523457590

【氏名又は名称】サン・ハイドロリクス，リミテッド・ライアビリティ・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＳＵＮ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ， ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100169018

【弁理士】

【氏名又は名称】網屋 美湖

(72)【発明者】

【氏名】ツェーエ，ベルント

(72)【発明者】

【氏名】マイスラーン，スティーヴン，ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】モーガン，ヘイリー

【テーマコード（参考）】

3H060

5H607

【Ｆターム（参考）】

3H060AA02

3H060BB03

3H060CC07

3H060CC40

3H060DA02

3H060DB02

3H060DC05

3H060DD02

3H060DD12

3H060EE08

5H607BB02

5H607CC05

5H607DD03

5H607DD08

5H607DD19

5H607FF21

5H607GG01

5H607GG02

(57)【要約】

例示的なバルブは、座部材と；バルブが閉状態にあるときに座部材上に着座して第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックするように構成されたスプールであって、第１のポートにおける流体がスプールに流体力を加える、スプールと；座部材に向かってスプールに付勢力を加えるばねであって、流体力が付勢力に打ち勝つことでスプールが近位方向に動いて座部材から離れ、そうすることで、スプールと座部材との間に形成された流通領域を通る第１のポートから第２のポートへの流体の流れが可能になる、ばねと；タービンであって、流通領域を通って流れる流体がタービンを経て下流に流れるときに回転するように構成されたタービンと；発電機であって、タービンが回転すると発電機が電力を生成するようにタービンに結合された発電機と；を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブであって、
座部材と、
前記バルブが閉状態にあるときに前記座部材上に着座して第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックするように構成されたスプールであって、前記第１のポートにおける流体が近位方向に前記スプールに流体力を加える、前記スプールと、
前記座部材に向かって遠位方向に前記スプールに付勢力を加えるばねであって、前記流体力が前記付勢力に打ち勝つことで前記スプールが近位方向に動いて前記座部材から離れ、そうすることで、前記スプールと前記座部材との間に形成された流通領域を通る前記第１のポートから前記第２のポートへの流体の流れが可能になる、前記ばねと、
タービンであって、前記流通領域を通って流れる流体が前記タービンを経て下流に流れるときに回転するように構成された前記タービンと、
発電機と、
を備え、
前記タービンは、前記タービンと共に回転するように構成されたタービンシャフトに取り付けられており、
前記発電機は、前記タービンシャフトが前記タービンと共に回転すると前記発電機が電力を生成するように、前記タービンシャフトに結合されている、バルブ。

【請求項2】

前記第１のポートにおける流体の圧力レベルが上昇することで、前記スプールは近位方向により遠くに動き、そうすることで、流体の第１の部分が前記流通領域及び前記タービンを通って流れることが可能になり、流体の第２の部分が前記タービンを迂回して前記第１のポートから前記第２のポートに直接的に流れることが可能になる、請求項１に記載のバルブ。

【請求項3】

長手方向の筒状空所を有するスリーブを更に備え、前記筒状空所内に前記スプールが配設されて軸方向に可動であり、
前記第２のポートは、前記スリーブに形成された第１組の主流交差孔と、前記スリーブに形成された第２組のバイパス流交差孔と、を備え、
前記タービンを通って流れる流体の前記第１の部分は、前記第１組の主流交差孔を介して前記第２のポートに流れ、
前記タービンを迂回する流体の前記第２の部分は、前記第２組のバイパス流交差孔を介して前記第２のポートに流れる、請求項２に記載のバルブ。

【請求項4】

前記スリーブの遠位端に結合されたノーズピースを更に備え、
前記第１のポートは、前記ノーズピースに形成された複数の貫通孔を備え、前記座部材は、前記ノーズピースに結合されている、請求項３に記載のバルブ。

【請求項5】

前記スプールは、複数のスプール交差孔を備え、
前記タービンを通って流れる流体の前記第１の部分は、前記複数のスプール交差孔を通り、次いで、前記スリーブの前記第１組の主流交差孔を通って流れる、請求項３に記載のバルブ。

【請求項6】

前記タービンの上流かつ前記流通領域の上流に配設されたステータを更に備え、
前記ステータは、流体を前記タービンにある角度で衝突させるように方向付けるように構成されている、請求項１に記載のバルブ。

【請求項7】

前記座部材内で少なくとも部分的に前記タービンシャフトに取り付けられているラジアルベアリングを更に備え、
前記ラジアルベアリングは、前記座部材内で前記タービンシャフトを支持するように構成されている、請求項１に記載のバルブ。

【請求項8】

アキシアル荷重に対して前記タービンシャフトを支持するスラストベアリングを更に備え、
前記スラストベアリングは、前記タービンを伴う前記タービンシャフトの回転を容易にする、請求項１に記載のバルブ。

【請求項9】

前記発電機はロータシャフトを備え、前記タービンシャフトが回転すると前記タービンシャフトと共に前記発電機の前記ロータシャフトが回転するように前記ロータシャフトが前記タービンシャフトに結合されている、請求項１に記載のバルブ。

【請求項10】

前記タービンシャフトを前記ロータシャフトに結合するコネクタを更に備え、
前記タービンシャフトが回転すると前記コネクタが回転し、それによって、前記コネクタと共に前記ロータシャフトが回転する、請求項９に記載のバルブ。

【請求項11】

ハウジングと、
前記ハウジングに結合されたアダプタと、
を更に備え、
前記発電機が前記アダプタに結合されている、請求項１に記載のバルブ。

【請求項12】

液圧システムであって、
第１のチャンバと第２のチャンバとを有する液圧アクチュエータと、
流体供給源と、
流体リザーバと、
前記流体供給源に流体結合されたインレットポート、前記液圧アクチュエータの前記第１のチャンバに流体結合された第１のワークポート、前記液圧アクチュエータの前記第２のチャンバに流体結合された第２のワークポート、及びリターンポートを有する、方向制御弁と、
バルブと、
を備え、
前記バルブは、
前記方向制御弁の前記リターンポートに流体結合された第１のポート、及び前記流体リザーバに流体結合された第２のポートと、
座部材と、
前記バルブが閉状態にあるときに前記座部材上に着座して前記第１のポートから前記第２のポートへの流体の流れをブロックするように構成されたスプールであって、前記第１のポートにおける流体が近位方向に前記スプールに流体力を加える、前記スプールと、
前記座部材に向かって遠位方向に前記スプールに付勢力を加えるばねであって、前記流体力が前記付勢力に打ち勝つことで前記スプールが近位方向に動いて前記座部材から離れ、そうすることで、前記スプールと前記座部材との間に形成された流通領域を通る前記第１のポートから前記第２のポートへの流体の流れが可能になる、前記ばねと、
タービンであって、前記流通領域を通って流れる流体が前記タービンを経て下流に流れるときに回転するように構成された前記タービンと、
発電機と、
を備え、
前記タービンは、前記タービンと共に回転するように構成されたタービンシャフトに取り付けられており、
前記発電機は、前記リターンポートから排出された流体が前記バルブを介して前記流体リザーバに流れるときに前記タービンシャフトが前記タービンと共に回転すると前記発電機が電力を生成するように、前記タービンシャフトに結合されている、液圧システム。

【請求項13】

前記第１のポートにおける流体の圧力レベルが上昇することで、前記スプールは近位方向により遠くに動き、そうすることで、流体の第１の部分が前記流通領域及び前記タービンを通って流れることが可能になり、流体の第２の部分が前記タービンを迂回して前記第１のポートから前記第２のポートに直接的に流れることが可能になる、請求項１２に記載の液圧システム。

【請求項14】

前記バルブは、長手方向の筒状空所を有するスリーブを更に備え、前記筒状空所に前記スプールが配設されて軸方向に可動であり、
前記第２のポートは、前記スリーブに形成された第１組の主流交差孔と、前記スリーブに形成された第２組のバイパス流交差孔と、を備え、
前記タービンを通って流れる流体の前記第１の部分は、前記第１組の主流交差孔を介して前記第２のポートに流れ、
前記タービンを迂回する流体の前記第２の部分は、前記第２組のバイパス流交差孔を介して前記第２のポートに流れる、請求項１３に記載の液圧システム。

【請求項15】

前記バルブは、前記タービンの上流かつ前記流通領域の上流に配設されたステータを更に備え、
前記ステータは、流体を前記タービンにある角度で衝突させるように方向付けるように構成されている、請求項１２に記載の液圧システム。

【請求項16】

前記バルブは、
前記座部材内で少なくとも部分的に前記タービンシャフトに取り付けられているラジアルベアリングと、
アキシアル荷重に対して前記タービンシャフトを支持するスラストベアリングと、
を更に備え、
前記ラジアルベアリングは、前記座部材内で前記タービンシャフトを支持するように構成されており、
前記スラストベアリングは、前記タービンを伴う前記タービンシャフトの回転を容易にする、請求項１２に記載の液圧システム。

【請求項17】

前記発電機はロータシャフトを備え、前記タービンシャフトが回転すると前記タービンシャフトと共に前記発電機の前記ロータシャフトが回転するように前記ロータシャフトが前記タービンシャフトに結合されており、
前記バルブは、前記タービンシャフトを前記ロータシャフトに結合するコネクタを更に備え、
前記タービンシャフトが回転すると前記コネクタが回転し、それによって、前記コネクタと共に前記ロータシャフトが回転する、請求項１２に記載の液圧システム。

【請求項18】

前記バルブは、
ハウジングと、
前記ハウジングに結合されたアダプタと、
を更に備え、
前記発電機が前記アダプタに結合されている、請求項１２に記載の液圧システム。

【請求項19】

スプールが座部材上に着座して第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックし、前記第１のポートにおける流体が近位方向に前記スプールに流体力を加え、ばねが前記座部材に向かって遠位方向に前記スプールに付勢力を加える閉状態で、バルブを動作させることと、
前記流体力が前記付勢力に打ち勝つことで、前記スプールを近位方向に動かして前記座部材から離して、前記スプールと前記座部材との間に形成された流通領域を通る前記第１のポートから前記第２のポートへの流体の流れを可能にする主流路を開くことと、
前記主流路を通って流れる流体が、タービンが回転すると発電機が電力を生成するように前記発電機に結合された前記タービンを回転させることと、
前記第１のポートにおける流体の圧力レベルが上昇することで、前記スプールを近位方向により遠くに動かして、流体の一部分がタービンを迂回し前記第１のポートから前記第２のポートに直接的に流れることを可能にするバイパス流路を開くことと、
を含む、方法。

【請求項20】

前記バルブは、長手方向の筒状空所を有するスリーブを備え、前記筒状空所内に前記スプールが配設されて軸方向に可動であり、
前記第２のポートは、前記スリーブに形成された第１組の主流交差孔及び第２組のバイパス流交差孔を備え、
前記主流路を介した前記第１のポートから前記第２のポートへの流体の流れを可能にすることは、前記第１組の主流交差孔を介して前記第２のポートに流体が流れることを可能にすることを含み、
流体の前記一部分が前記バイパス流路を通って前記第１のポートから前記第２のポートに直接的に流れることを可能にすることは、前記第２組のバイパス流交差孔を介して前記第２のポートに流体が流れることを可能にすることを含む、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギー回収のための、タービンが組み込まれたバルブに関する。

【0002】

［関連出願の相互参照］
本願は、「Valve with an Integrated Turbine for Energy Harvesting」という名称の２０２２年５月９日出願の米国特許出願第１７／７３９，２９３号の優先権を主張するものであり、その文献は、「Pressure-Compensated Flow Control Valve with an Integrated Turbine for Energy Harvesting or Flow Rate Sensing」という名称の２０２１年６月１１日出願の米国仮特許出願第６３／２０９，４４１号の優先権を主張するものであり、それらのすべての文献の内容全体が、本明細書に完全に記載されているかのように参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

液圧バルブとは、液圧システムを通して、通常はオイルである液体媒体の流れを方向付けるものである。オイルの流れの方向は、スプール、ピストン、又はポペットなどの可動要素の位置によって決定される。バルブのサイズは、バルブを通る液圧システムの最大流量及びシステムの最大圧力によって決定できる。

【0004】

バルブの可動要素は、ハウジング又はスリーブ内に配設でき、可動要素は、流体力によって可動にすることができる。スプールが動くと、流通領域又はオリフィスが生じ、それが第１のポートから第２のポートへの流体の流れを可能にする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

流体が特定の流量でオリフィスを通って流れてオリフィスでの圧力降下を引き起こすときはいつでも、流体がバルブを通って流れるときに生成される熱の形態で動力（パワー）が失われる。動力損失は、流体の流量にオリフィス前後の圧力差を乗じたものになり得る。従って、システムをより効率的にするために、このような動力損失の少なくとも一部分を回収することが望ましい場合がある。これら及び他の考慮事項に関して、本明細書で本開示が提示される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、エネルギー回収のための、タービンが組み込まれたバルブに関する実装形態について記載する。

【0007】

第１の例示的な実装形態において、本開示はバルブについて記載する。そのバルブは、座部材（シート部材）と；バルブが閉状態にあるときに座部材上に着座して第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックするように構成されたスプールであって、第１のポートにおける流体が近位方向にスプールに流体力を加える、スプールと；座部材に向かって遠位方向にスプールに付勢力を加えるばねであって、流体力が付勢力に打ち勝つことでスプールが近位方向に動いて座部材から離れ、そうすることで、スプールと座部材との間に形成された流通領域（流過領域）を通る第１のポートから第２のポートへの流体の流れが可能になる、ばねと；タービンであって、流通領域を通って流れる流体がタービンを経て（通って）下流に流れるときに回転するように構成されており、タービンと共に回転するように構成されたタービンシャフトに取り付けられている、タービンと；発電機であって、タービンシャフトがタービンと共に回転すると発電機が電力を生成するように、タービンシャフトに結合された発電機と；を含む。

【0008】

第２の例示的な実装形態において、本開示はシステムについて記載する。そのシステムは、第１のチャンバと第２のチャンバとを有する液圧アクチュエータと；流体供給源と；流体リザーバと；流体供給源に流体結合されたインレットポート、液圧アクチュエータの第１のチャンバに流体結合された第１のワークポート、液圧アクチュエータの第２のチャンバに流体結合された第２のワークポート、及びリターンポートを有する、方向制御弁と；第１の例示的な実装形態のバルブと；を含み、バルブの第１のポートは、方向制御弁のリターンポートに流体結合されており、バルブの第２のポートは、流体リザーバに流体結合されている。

【0009】

第３の例示的な実装形態において、本開示は方法について記載する。本方法は、スプールが座部材上に着座して第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックし、第１のポートにおける流体が近位方向にスプールに流体力を加え、ばねが座部材に向かって遠位方向にスプールに付勢力を加える閉状態で、バルブを動作させることと；流体力が付勢力に打ち勝つことで、スプールを近位方向に動かして座部材から離して、スプールと座部材との間に形成された流通領域を通る第１のポートから第２のポートへの流体の流れを可能にする主流路を開くことと；主流路を通って流れる流体が、タービンが回転すると発電機が電力を生成するように発電機に結合されたタービンを回転させることと；第１のポートにおける流体の圧力レベルが上昇することで、スプールを近位方向により遠くに動かして、流体の一部分がタービンを迂回し第１のポートから第２のポートに直接的に流れることを可能にするバイパス流路を開くことと；を含む。

【0010】

前述の概要は、単なる説明に過ぎず、決して限定することを意図するものではない。先に記載した説明的な態様、実装形態、及び特性に加えて、図及び以下の詳細な説明を参照することによって更なる態様、実装形態、及び特性が明らかになる。

【0011】

説明的な例の特徴と考えられる新規的な特性は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかし、説明的な例ならびに好ましい使用モード、その更なる目的及び説明は、添付の図面を併せて本開示の説明的な例の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。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】例示的な実装形態による、エネルギー回収のための、タービン及び発電機が組み込まれたバルブの側断面図である。

【図2】例示的な実装形態による、タービンの斜視図である。

【図3】例示的な実装形態による、図２のタービンの斜視断面図である。

【図4】例示的な実装形態による、流体がタービンを通って流れる状態で、第１のポートから第２のポートへの流体の流れを可能にする第１のモードで動作する図１のバルブの側断面図である。

【図5】例示的な実装形態による、流体の一部分がタービンを通って流れ、別の部分がタービンを迂回する状態で、第１のポートから第２のポートへの流体の流れを可能にする第２のモードで動作する図１のバルブの側断面図である。

【図6】例示的な実装形態による、液圧システムを示す図である。

【図7】例示的な実装形態による、バルブを動作させる方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

各例において、フローコントロールバルブ（流量制御弁）は、スプールなどの可動要素を有することができ、可動要素は、第１のポートにおける圧力レベルが閾値圧力を超えるまで第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックする。圧力レベルが閾値圧力に達すると、スプールが動いて第１のポートから第２のポートへの流体の流れを可能にすることができる。

【0014】

開示されている例示的なバルブでは、バルブ内にタービンが組み込まれている。「タービン」という用語は、本明細書において、流体の流れからエネルギーを抽出する、インペラー（羽根車）などの回転式機械デバイス（回転機械装置）を示すために用いられている。流体がタービンを経て流れると、その流体がタービンを回転させ、それを運動エネルギーに変換し、その運動エネルギーを用いて有効な作用を生み出すことができる。

【0015】

一例において、タービンは、発電機内で回転するシャフトに結合されている。従って、シャフトが回転すると、発電機によって電力が生成される。このような構成の場合は、液体動力の少なくとも一部分が電力の形態で回収され、その一部分はその他の場合には流体がバルブを経て流れるときに熱の形態で失われることになる。このような回収された電力は、液圧システムの他の部分でその効率を高めるために使用できるか、又はそれ以外に電力へのアクセスのない機械の各部分に電力を供給できる。

【0016】

図１は、例示的な実装形態による、エネルギー回収のための、タービン及び発電機が組み込まれたバルブ１００の側断面図を示す。バルブ１００は、以下で説明するバルブ１００のポートに対応するポートを有するマニホールドに挿入できるか又はねじ込むことができ、マニホールドは、バルブ１００を液圧システムの他の構成要素に流体結合させることができる。

【0017】

バルブ１００は、長手方向の筒状空所（長手方向に延びる筒状空所）を内部に有するハウジング１０２を含む。ハウジング１０２の長手方向の筒状空所は、バルブ１００の構成要素を収納するように構成されている。バルブ１００は更に、スリーブ１０４を含み、スリーブ１０４は、ハウジング１０２の長手方向の筒状空所内に部分的に固定して配設されている。スリーブ１０４は、個別の長手方向の筒状空所を内部に有する。

【0018】

バルブ１００はノーズピース１０６を含み、ノーズピース１０６は、スリーブ１０４に結合されており、スリーブ１０４の遠位端に配設されている。ノーズピース１０６は、貫通孔１０７及び貫通孔１０８などの、複数の貫通孔を有し、それらは、ノーズピース１０６の遠位端に円形の配列で配設されている。バルブ１００は座部材（シート部材）１１０も含み、座部材１１０は、ねじ１１１を介してノーズピース１０６に結合されている。

【0019】

バルブは更に、ステータ（静翼列）１１２を含み、ステータ１１２は、環状であり、径方向において座部材１１０とスリーブ１０４との間に配設されている。一例において、ステータ１１２は複数のブレード又はフィンを含み、それらを用いて、以下で説明するようにエネルギー回収効率を高めるために流体の流れを方向付け、それをスピンさせる。

【0020】

バルブ１００はスプール１１４も含み、スプール１１４は、スリーブ１０４の長手方向の筒状空所内に配設されている。スプール１１４は、ピストン又はポペットと呼ぶこともできる。スプール１１４は、スプール１１４の外面がスリーブ１０４の内面に対して摺動するように、スリーブ１０４内で摺動可能に収容される。従って、スプール１１４は、スリーブ１０４内で軸方向に可動である。「摺動可能に収容される」という用語は、本明細書全体を通して、第１の構成要素（例えば、スプール１１４）がバルブ１００内で静止していないか、ロックされていないか、又は固定状態で配設されておらず、むしろ、第２の構成要素（例えば、スリーブ１０４）に対して動くことが可能であることを示すために用いられる。

【0021】

更に、座部材１１０は、スプール１１４のためのシート（座）として動作する。特に、バルブ１００が図１に示された閉状態にあるときは、スプール１１４の内面は、座部（シート）１１５において座部材１１０にぴったり合う。

【0022】

バルブ１００は、スリーブ１０４の遠位端に第１のポート１１６を含む。第１のポート１１６は、例えば、ノーズピース１０６の複数の貫通孔１０７，１０８を含む。バルブ１００は更に、第２のポート１１８を含む。第２のポート１１８は２組の交差孔を含み、各組は、スリーブ１０４に周方向の配列（円周配列）で形成されている。第１組の交差孔は、主流交差孔と呼ぶことができ、例えば、主流交差孔１１９Ａ及び主流交差孔１１９Ｂを含む。第２組の交差孔は、バイパス流交差孔と呼ぶことができ、例えば、バイパス流交差孔１２０Ａ及びバイパス流交差孔１２０Ｂを含む。第１組の交差孔（例えば、主流交差孔１１９Ａ，１１９Ｂ）と第２組の交差孔（例えば、バイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂ）とは、スリーブ１０４の長さに沿って軸方向に互いに離間している。

【0023】

図１に示すように、スプール１１４は、スプール１１４に周方向の配列（円周配列）で形成されたスプール交差孔１２１Ａ及びスプール交差孔１２１Ｂなどの、複数のスプール交差孔を有する。図１に示す位置では、スプール１１４は、バイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂをブロックしている。しかし、図１に示す位置では、主流交差孔１１９Ａ，１１９Ｂは、スプール１１４のスプール交差孔１２１Ａ，１２１Ｂに流体結合されている。

【0024】

「流体結合される」という用語は、本明細書全体を通して、２つの流体通路、チャンバ、ポート、又は開口部の間を流体が流れることができるか又は流体が往来できることを示すために用いられる。「ブロックする（妨げる）」という用語は、本明細書全体を通して、例えば、１分当たり数滴の漏出の流れ又は最小限を除いて流体の流れを実質的に阻止することを示すために用いられる。「孔」という用語は、概して、本明細書では、例えば、中実の本体又は表面における中空の場所（例えば、空所）を示すために用いられる。「交差孔（cross-hole）」という用語は、本明細書において、別の孔、空所、又はチャネルの通路に交差するか又はそれを横断するように形成された任意のタイプの開口部（例えば、スロット、窓、孔など）を含むように用いられる。

【0025】

バルブ１００は更にタービン１２２を含み、タービン１２２は、スプール１１４内に配設され、タービンシャフト１２４に取り付けられている。タービン１２２は、タービン１２２が回転するとそれと共にタービンシャフト１２４が回転するように、タービンシャフト１２４に取り付けられている。

【0026】

図２は、例示的な実装形態による、タービン１２２の斜視図を示し、図３は、タービン１２２の斜視断面図を示す。タービン１２２は、タービン１２２の外面に配設された、複数のフィン又はブレード２００を有する。流体が十分な速度でブレード２００にぶつかる（衝突する）と、タービン１２２が回転する。

【0027】

タービン１２２は、それを通してタービンシャフト１２４が配設されることが可能になるように中空である。タービン１２２は、六角形の内面２０２を有し、タービンシャフト１２４は、タービン１２２の取付けを容易にするように対応する六角形の外面を有するシャフト部分１２５（図１参照）を有する。このような構成の場合は、タービン１２２が回転すると、それと共にタービンシャフト１２４が回転する。

【0028】

タービン１２２は更に、内向きフランジ部分（内フランジ部分）２０４を含み、内向きフランジ部分２０４にはシャフト部分１２５が当たっている。このようにして、タービン１２２は、近位方向に動かないようになっている。

【0029】

図１に戻ると、タービンシャフト１２４の遠位端は、座部材１１０内に受け入れられており、座部材１１０内に少なくとも部分的に取り付けられたラジアルベアリング１２６（例えば、ボールベアリング）によって支持されている。ラジアルベアリング１２６は、タービンシャフト１２４を中央に維持し、その低摩擦の回転を容易にする（促進する）。

【0030】

バルブ１００は更に、ハウジング１０２内に配設された、ばね１２７、ばねキャップ１２８、シールキャリア１３０、及びシール支持部材１３２を含む。ばねキャップ１２８、シールキャリア１３０、及びシール支持部材１３２は、リング状であり、タービンシャフト１２４に取り付けられている。

【0031】

シールキャリア１３０及びシール支持部材１３２は、ハウジング１０２内に固定して配設されており、シール１３３及びシール１３４などのラジアルシールを支持するように構成されている。ばねキャップ１２８は、シールキャリア１３０に当たっており、従って、やはり静止している。

【0032】

ばね１２７の近位端は、ばねキャップ１２８に当たっており、ばね１２７の遠位端は、スプール１１４に当たっている。このような構成の場合は、バルブ１００が閉状態にあるときにスプール１１４が座部１１５に着座するように、ばね１２７は、座部材１１０に向かって遠位方向にスプール１１４に付勢力を加える。

【0033】

バルブ１００は更に、タービンシャフト１２４に取り付けられたスラストベアリング１３６を含む。スラストベアリング１３６は、軸方向においてばねキャップ１２８とシールキャリア１３０との間に保持されている。スラストベアリング１３６は、スラストボールベアリング、円筒スラストローラベアリング、円錐ローラスラストベアリング、球面ローラスラストベアリング、流体ベアリング、磁気ベアリング、又はニードルベアリングなどの、任意のタイプのスラストベアリングとすることができる。

【0034】

スラストベアリング１３６は、低摩擦によってタービンシャフト１２４の回転を容易にする（促進する）。特に、スラストベアリング１３６は遠位のレース（distal race）１３８を有し、遠位のレース１３８にはタービンシャフト１２４の拡張シャフト部分１３９が当たっている。スラストベアリング１３６は近位のレース（proximal race）１４０も含み、近位のレース１４０は、シールキャリア１３０と接触する（つながる）ケージ（cage）（例えば、ナイロンケージ）として構成されている。近位のレース１４０は、スラストベアリング１３６のボールのためのキャリア又はリテーナーとして構成されている。このような構成の場合は、タービン１２２が回転し、それと共にタービンシャフト１２４が回転すると、スラストベアリング１３６は、低摩擦のタービン１２２の回転運動を容易にしながら、タービン１２２が受け、拡張シャフト部分１３９を介してスラストベアリング１３６に伝達される、アキシアル荷重を支持する。

【0035】

バルブ１００は更に発電機１４２を含む。一例において、発電機１４２は、ステータ及びロータ（図示せず）を有する。ステータは、ステータの本体（例えば、ラミネーション積層体（積層スタック））の周りに巻き付けられたワイヤ巻線を含むことができる。ロータは、ステータ内に配置され、発電機１４２は、ステータとロータとの間の環状空間に、ロータに取り付けられた磁石を含むことができる。ロータは、バルブ１００内を延びるロータシャフト１４４を有することができる。

【0036】

ロータシャフト１４４は、タービンシャフト１２４に結合でき、そのため、タービンシャフト１２４が回転するとそれと共にロータシャフト１４４が回転する。一例として、バルブ１００は、ロータシャフト１４４をタービンシャフト１２４に結合するように構成されたコネクタ１４６を含むことができる。例えば、タービンシャフト１２４の近位端１４７は、六角形の外面を有することができ、コネクタ１４６は、タービンシャフト１２４の近位端１４７の六角形の外面に取り付けられる、対応する六角形の内面を有することができる。このようにして、タービンシャフト１２４が回転すると、それと共にコネクタ１４６が回転する。また、ロータシャフト１４４は、コネクタ１４６にプレス嵌め（圧入）でき、そのため、コネクタ１４６がロータシャフト１４４に結合される。

【0037】

一例において、コネクタ１４６は孔１４８を有することができる。ロータシャフト１４４を変形させ、ロータシャフト１４４がコネクタ１４６に確実に結合されるように、孔１４８を通してツールを挿入でき、そのため、コネクタ１４６がタービンシャフト１２４と共に回転すると、それと共にロータシャフト１４４（及び発電機１４２のロータ）が回転する。

【0038】

バルブ１００は更に、発電機１４２をハウジング１０２に結合するアダプタ１５０を含むことができる。例えば、アダプタ１５０は、筒状かつ中空とすることができる。アダプタ１５０は、ねじ山１５２を介してハウジング１０２の内面に螺合している（通されている）。アダプタ１５０は、ねじ孔１５４などの、複数のねじ孔を有することができ、発電機１４２は、ねじ孔１５６などの、複数の対応するねじ孔を有することができる。従って、アダプタ１５０の複数のねじ孔及び発電機１４２のそれぞれのねじ孔を通してねじを取り付けることで、アダプタ１５０に発電機１４２を結合することができ、アダプタ１５０は、ねじ山１５２を介してハウジング１０２に結合されている。

【0039】

シールキャリア１３０及びシール支持部材１３２は、アダプタ１５０の遠位端に当接（隣接）しており、アダプタ１５０は、ハウジング１０２に螺合しているため静止している。このようにして、シールキャリア１３０、シール支持部材１３２、及びばねキャップ１２８も同様に静止したままである。

【0040】

一例において、バルブ１００は、チェックバルブとして使用することができ、チェックバルブは、第１のポート１１６から第２のポート１１８への流体の流れを可能にし、第２のポート１１８から第１のポート１１６への流体の流れを阻止する。この例では、第１のポート１１６は、流体供給源（例えば、液圧アクチュエータのチャンバ、アキュムレータ、ポンプなど）に流体結合でき、第２のポート１１８は、流体リザーバ（液体容器）に流体結合できる。

【0041】

特に、図１に示す閉状態に加えて、バルブ１００は、少なくとも２つの動作モードで動作するように構成されている。第１の動作モードでは、バルブ１００によって、流体が、第１のポート１１６からタービン１２２を通り、次いで第２のポート１１８の主流交差孔１１９Ａ，１１９Ｂを通って流れることが可能になる。第２の動作モードでは、バルブ１００によって、流体の一部分（一部分の流体）が、第１のポート１１６からタービン１２２を通り、次いで第２のポート１１８の主流交差孔１１９Ａ，１１９Ｂを通って流れることが可能になり、流体の別の部分（別の部分の流体）が、タービン１２２を迂回し、第１のポート１１６からバイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂを介して直接的に第２のポート１１８に流れることが可能になる。

【0042】

第１のポート１１６における流体は、ばね１２７に抗して近位方向にスプール１１４に流体力を加え、ばね１２７は、遠位方向にスプール１１４に付勢力を加える。第１のポート１１６における流体の圧力レベルがばね１２７の付勢力に打ち勝つのに十分でない限り、ばね１２７は、スプール１１４を座部１１５において座部材１１０に対して着座させた状態に維持する。

【0043】

単純化された例として、ばね１２７が１平方インチ当たり１００ポンド（ｐｓｉ）のばねであると仮定し、第２のポート１１８における圧力レベルがゼロｐｓｉであると仮定すると、第１のポート１１６における圧力レベルが１００ｐｓｉ未満である限り、スプール１１４は着座したままとなり得る。第１のポート１１６における圧力レベルが１００ｐｓｉに達すると、スプール１１４は近位方向に動き得る。

【0044】

スプール１１４が近位方向に動くと、ばね１２７は圧縮され、その付勢力が増大する。スプール１１４は、スプール１１４に作用する力同士の間に力のつり合いが実現される特定の軸方向位置まで近位方向に動くことができる。第１の動作モードでは、スプール１１４が動いて座部１１５から離れて、スプール１１４と座部材１１０との間の流体の流れを可能にする。ただし、スプール１１４は、バイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂをブロックしたままである。

【0045】

図４は、例示的な実装形態による、流体がタービン１２２を通って流れる状態で、第１のポート１１６から第２のポート１１８までの流体の流れを可能にする第１のモードで動作するバルブ１００の側断面図を示す。図４に示すように、スプール１１４は、スプール１１４の遠位端が座部材１１０から離れる軸方向位置まで、十分な軸方向の距離を動き、そうすることで、環状の流通領域（流過領域）４００が形成され、一方で、バイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂはスプール１１４によってブロックされたままである。

【0046】

その結果、第１のポート１１６における流体は、ノーズピース１０６の貫通孔１０７，１０８を通り、次いでステータ１１２を通って流れ、そのことから流れの渦流又はスピンを生み出すことができ、また、流体ジェットを環状の流通領域４００を通してタービン１２２に向けることが可能である。特に、ステータ１１２は、流体ジェットがタービン１２２の効率を改善するような角度でタービン１２２にぶつかるような径方向の速度成分を有する流れを生み出すことができる。

【0047】

スプール１１４が着座解除されて座部１１５から離れ、環状の流通領域４００が開き始めて流体がそこを通って流れることが可能になると、環状の流通領域４００が流量制限手段（絞り）のオリフィスとして動作するため、環状の流通領域４００で圧力降下が起きる。言い換えれば、環状の流通領域４００の上流（例えば、ステータ１１２の出口）の圧力レベルは、環状の流通領域４００の下流におけるタービン１２２での圧力レベルよりも高い。

【0048】

ベルヌーイの原理に基づくと、環状の流通領域４００でのそのような圧力差によって、流体が環状の流通領域４００を通って加速される。言い換えれば、流体の速度は、環状の流通領域４００を通って流れるときに実質的に上昇する。説明のための一例として、環状の流通領域４００での圧力降下が１００ｐｓｉである場合、環状の流通領域４００を通る流体の速度は秒速１５メートルに達し得る。従って、環状の流通領域４００から排出される流体は下流に流れて、そのような高速でタービン１２２にぶつかる。

【0049】

従って、スプール１１４が動いて座部１１５から離れ始めるときに流体の流量が小さくても、流体が高速でタービン１２２にぶつかって、タービン１２２がその慣性及び摩擦に打ち勝ち、回転する。次いで、タービン１２２を経て流れる流体は、スプール交差孔１２１Ａ，１２１Ｂを通り、次いで第２のポート１１８の主流交差孔１１９Ａ，１１９Ｂを通って流れることができる。

【0050】

流体がタービン１２２を経て流れると、そこで圧力降下が起きる。タービン１２２での圧力降下にバルブ１００を通る流体の流量を乗じたものは、発電機１４２を介して回収できる動力（パワー、仕事量）を表す。

【0051】

特に、タービン１２２が回転すると、それと共にタービンシャフト１２４が回転し、そうすることで、発電機１４２のロータのロータシャフト１４４が回転する。ロータがそれに結合された磁石と共に発電機１４２のステータ内で回転すると、ステータのワイヤ巻線において電流が生成される（電気負荷又は抵抗が発電機１４２と電気的に接続されていると仮定する）。従って、流体がバルブ１００を通ることで発電機１４２によって電力が生成される。他の例示的な実装形態において、異なるタイプの発電機、例えば、磁石を含まない発電機を使用してよい。

【0052】

発電機１４２に接続された電気負荷は、流体がタービン１２２を通るときにタービン１２２に加えられるトルクに等しくすることができる。発電機１４２に接続された電気負荷がない場合は、タービン１２２はトルクなしで自由に回転できる。

【0053】

回収される電力は、損失（例えば、摩擦損失）がないと仮定すると、タービン１２２のトルクにタービン１２２の回転速度を乗じたものに等しくすることができる。回収される動力は、タービン１２２での圧力降下にそれを通る流体の流量を乗じたものに等しくすることもできる。

【0054】

いくつかの用途では、バルブ１００は、予期される流体の流れの量（流量）がバルブ１００の容量を超える可能性がある機械の液圧ラインに配置されることがあり得る。そのような過剰な流体の流れが起きるときは、第１のポート１１６における圧力レベルが上昇し、バルブ１００での圧力降下が大きくなり、そのことは望ましくない可能性がある。従って、バルブ１００は、過剰な流れをタービン１２２からそらしてバルブ１００での圧力降下を制限するために、バイパス流路を有するように構成されている。

【0055】

図５は、例示的な実装形態による、流体の一部分がタービン１２２を通って流れ、別の部分がタービン１２２を迂回する状態で、第１のポート１１６から第２のポート１１８への流体の流れを可能にする第２のモードで動作する図１のバルブの側断面図を示す。第１のポート１１６において過剰な流体の流量が起きる場合に、第１のポート１１６における圧力レベルが上昇し始めることがある。その結果、スプール１１４に作用する流体力が上昇し、図５に示すように、図４と比べて近位方向により遠くにスプール１１４を動かす可能性がある。

【0056】

図５に示すスプール１１４のこのような軸方向位置では、バイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂはスプール１１４によってブロックされていない。むしろ、バイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂは露出され、バイパス流通領域（流過領域）５００が形成される。従って、流体の一部分は、第１のポート１１６から、貫通孔１０７，１０８、ステータ１１２、環状の流通領域４００、タービン１２２、スプール交差孔１２１Ａ，１２１Ｂ、及び第２のポート１１８の主流交差孔１１９Ａ，１１９Ｂを通って流れ、流体の別の部分は、第１のポート１１６から、貫通孔１０７，１０８、ステータ１１２、バイパス流通領域５００を通り、第２のポート１１８のバイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂを通って流れる。言い換えれば、流体の一部分は、タービン１２２を通って流れ、流体の別の部分は、タービン１２２を迂回し、第２のポート１１８に直接的に流れる。

【0057】

このような付加的なバイパス流路が第１のポート１１６から第２のポート１１８に直接的に開いている結果、過剰な流れによる第１のポート１１６における圧力レベルの上昇は制限される。従って、バイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂによって、バルブ１００において不必要に大きい圧力降下を引き起こすことなく、より高い流量が予期される液圧機械の流体ラインでバルブ１００を使用することが可能になる。例えば、バルブ１００での圧力降下は約１５０ｐｓｉに制限することができる。

【0058】

このような構成の場合は、タービン１２２での圧力降下は、特定のレベルを超えないようになっている。このようにして、タービン１２２及び発電機１４２は、過剰なトルク及び速度から保護されている。更に、バルブ１００のこのような構成によって、特定の範囲の動力を確実に回収でき、そうすることで、そのような範囲を扱う発電機の構成を容易にすることができる。

【0059】

回収される電力はいくつかの目的で使用することができる。例えば、バルブ１００が使用される車両（例えば、ホイールローダ又はエクスカベータ（掘削機）などの建設機械）のバッテリを充電するために使用することができる。別の例では、その電力を使用して、他の構成要素を作動させることができる。例えば、ソレノイドバルブ及びセンサのソレノイドに電気信号又は電力を供給するために使用できる。そのことは、このようなバルブが電源から遠くに配設されるとき、ならびにワイヤ及びケーブルが長距離にわたって延びることでシステムの信頼性を損ない、その複雑さを増大させる恐れがある場合に、特に有益な場合がある。長距離にわたって延びるワイヤではなく、ソレノイドバルブ又はセンサの近くに配置できるバルブ１００によって回収される電力は、ソレノイドバルブ又はセンサに動力を供給するために使用できる。他の例では、機械の動力が停止した（例えば、バッテリの充電が切れた）場合に、バルブ１００を通る流体が電力を生成し、その電力が他の構成要素に電力供給するか又はそれを作動させて、機械の器具類を安全な状態にするか又は安全な位置に入れることができる。

【0060】

図６は、例示的な実装形態による、液圧システム６００を示す。液圧システム６００は、記号で表されたバルブ１００を含む。主流路（第１のポート１１６から第２のポート１１８へのタービン１２２を介した流体の流れ）は、ばね利用のチェックバルブ６０２によって表されており、バイパス流路（タービン１２２を経て流れることのない、第１のポート１１６から第２のポート１１８への直接的な流れ）は、バイパスバルブ部分６０４によって表されている。

【0061】

液圧システム６００は、ポンプ、アキュムレータ、又は液圧システムの別の部分などの、流体の供給源６０６を含む。液圧システム６００は、流体を低圧（例えば、０～７０ｐｓｉ）で貯蔵できる流体リザーバ６０８も含む。バルブ１００の第２のポート１１８は、流体リザーバ６０８に流体結合されている。

【0062】

液圧システム６００は、液圧アクチュエータ６１０を含む。液圧アクチュエータ６１０は、シリンダ６１２と、シリンダ６１２に摺動可能に収容されたアクチュエータピストン６１４とを含む。アクチュエータピストン６１４は、ピストンヘッド６１６と、ピストンヘッド６１６からシリンダ６１２の長手方向中心軸の方向に沿って延びるピストンロッド６１８とを含む。ピストンヘッド６１６は、シリンダ６１２の内側空間を、第１のチャンバ６２０と第２のチャンバ６２２とに分ける。一例として、本明細書では液圧シリンダアクチュエータが使用される。他のタイプのアクチュエータ（例えば、液圧モータ）又は他の液圧装置（液圧コンシューマ）を使用することができる。

【0063】

液圧システム６００は、液圧アクチュエータ６１０との間（行き来）で流体を方向付ける方向制御弁（方向コントロールバルブ）６２４を含む。一例において、方向制御弁６２４は、４つのポート、すなわち、供給源６０６に流体結合されたインレットポートと、バルブ１００の第１のポート１１６に流体結合されたリターンポートと、液圧アクチュエータ６１０の第１のチャンバ６２０に流体結合された第１のバルブワークポートと、第２のチャンバ６２２に流体結合された第２のバルブワークポートと、を含むことができる。

【0064】

一例において、方向制御弁６２４は、方向制御弁６２４の弁体のボア内で軸方向に可動なスプールを有するスプールタイプの弁とすることができる。その例では、スプールは、図６に記号で示すように、スプールの両側にある２つのばねによってニュートラル位置（中立位置）に付勢され得る。図６の例示的な実装形態において、そのようなニュートラル位置では、２つのバルブワークポートは、バルブ１００の第１のポート１１６に流体結合することができる。他の例では、スプールは、ニュートラル位置ですべてのポートをブロックすることができる。

【0065】

更に、方向制御弁６２４が単一の弁として示されているが、他の例示的な実装形態において、方向制御弁６２４は２つの別々の弁を備えることができ、各弁は、液圧アクチュエータ６１０のそれぞれのチャンバへの流体の流れを独立に制御する。従って、本明細書では、方向制御弁６２４の動作を実施するどのような弁アセンブリ又は弁構成も企図される。

【0066】

方向制御弁６２４は電気で作動できる。例えば、方向制御弁６２４は、通電時に方向制御弁６２４内でスプールを動かす、第１のソレノイド６２６及び第２のソレノイド６２８を有することができる。

【0067】

液圧システム６００は更に、コントローラ６３０を含む。コントローラ６３０は、１つ又は複数のプロセッサ又はマイクロプロセッサを含むことができ、データストレージ（例えば、メモリ、一時的コンピュータ可読媒体、非一時的コンピュータ可読媒体など）を含むことができる。データストレージは、コントローラ６３０の１つ又は複数のプロセッサによって実行されるときに、本明細書に記載されている動作をコントローラ６３０に実施させる命令をそこに格納していてよい。コントローラ６３０との間の信号線は、図６に破線で示している。信号線は、コントローラ６３０を第１のソレノイド６２６に接続している。尚、図面が視覚的に見づらくならないように、コントローラ６３０を第２のソレノイド６２８に接続する信号線は図示していない。

【0068】

コントローラ６３０は、液圧アクチュエータ６１０を動作させるためのインプットコマンドを含むインプット情報又はインプット（入力）を受信することができる。それに応答して、コントローラ６３０は、第１のソレノイド６２６及び第２のソレノイド６２８などの、液圧システム６００の様々な構成要素に電気信号を提供する。

【0069】

例えば、コントローラ６３０は、アクチュエータピストン６１４が伸長される（例えば、図６の右に動かされる）ことを要求するコマンド又はインプット情報を受信することができる。それに応答して、コントローラ６３０は、第１のソレノイド６２６を作動させる。このようにして、流体が、供給源６０６から方向制御弁６２４のインレットポートに供給され、方向制御弁６２４は、流体を第１のバルブワークポートに、次いで、流体線６３２を通って第１のチャンバ６２０に方向付けて、アクチュエータピストン６１４を伸長（前進）させる。第２のチャンバ６２２から排出された流体は、流体線６３４を通って方向制御弁６２４の第２のバルブワークポートに流れ、方向制御弁６２４は、流体をリターンポートに方向付ける。リターンポートから排出された流体は、バルブ１００の第１のポート１１６に流れる。

【0070】

第１のポート１１６における圧力レベルがばね１２７に打ち勝つのに十分である場合には、バルブ１００のスプール１１４は、図４に関して先に記載したように動き、主流路は、ばね利用のチェックバルブ６０２及びタービン１２２を通る流体の流れを可能にするように開き、そうすることで、発電機１４２が電力を生成することが可能になり、その電力は、先に記載したように液圧システム６００において有効に使用される（例えば、バッテリの充電、あるいは、第１のソレノイド６２６もしくは第２のソレノイド６２８の作動又は液圧システム６００における不図示の他の電気作動する何らかの構成要素の作動）。次いで、流体は、第２のポート１１８に、その後、流体リザーバ６０８に流れる。

【0071】

第２のチャンバ６２２から排出される流体の流量がバルブ１００の容量を超える場合には、第１のポート１１６における圧力レベルが上昇することで、図５に関して先に記載したようにスプール１１４がより遠くに動き、バイパスバルブ部分６０４を通るバイパス流路を開くことができる（すなわち、バイパス流交差孔１２０Ａ，１２０Ｂが露出され、そこを通る流体の流れを可能にする位置に、スプール１１４が動く）。次いで、このようなバイパス流体は、直接的に第２のポート１１８に流れる。

【0072】

アクチュエータピストン６１４を後退させるために、コントローラ６３０は、方向制御弁６２４の第２のソレノイド６２８に信号を送ることができる。このようにして、供給源６０６からの流体は、第２のチャンバ６２２に方向付けることができ、第１のチャンバ６２０から排出された流体は、バルブ１００を通るように方向付けられ、バルブ１００は、先に記載したように、第１のチャンバ６２０から排出される流体の流量及び第１のポート１１６における圧力レベルに基づいて動作する。

【0073】

液圧システム６００の構成は、説明のために単純化した例である。他のシステム構成、構成要素、方向制御弁のタイプなどを使用することができる。

【0074】

図７は、例示的な実装形態による、バルブを動作させるための方法７００のフローチャートである。方法７００は、例えば、バルブ１００を動作させるために使用することができる。

【0075】

方法７００は、ブロック７０２～７０８のうちの１つ又は複数によって示された１つ又は複数の動作、機能、又は作用を含むことができる。それらのブロックは、連続した順序で示されているが、並列に、及び／又は、本明細書に記載されているものとは異なる順序で行うこともできる。また、所望の実装形態に基づいて、様々なブロックを組み合わせてより少ないブロックにしてもよく、分割して付加的なブロックにしてもよく、及び／又は、削除してもよい。本明細書に開示しているこの及び他のプロセス及び方法に関して、フローチャートは、本例の実現可能な一実装形態の機能及び動作を示すことを理解されたい。本開示の例の範囲内には、代替的な実装形態が含まれ、代替的な実装形態では、一般的な当業者には理解されるように、関係する機能に応じて実質的に同時又は逆の順序を含む、図示されているか又は論じられているもの以外の順序で機能を実行できる。

【0076】

ブロック７０２で、方法７００は、スプール１１４が座部材１１０上に着座して第１のポート１１６から第２のポート１１８への流体の流れをブロックし、第１のポート１１６における流体が近位方向にスプール１１４に流体力を加え、ばね１２７が座部材１１０に向かって遠位方向にスプール１１４に付勢力を加える閉状態で、バルブ１００を動作させることを含む。

【0077】

ブロック７０４で、方法７００は、流体力が付勢力に打ち勝つことで、スプール１１４を近位方向に動かして座部材１１０から離して、スプール１１４と座部材１１０との間に形成された流通領域（例えば、環状の流通領域４００）を通る第１のポート１１６から第２のポートへの流体の流れを可能にする主流路を開くことを含む。

【0078】

ブロック７０６で、方法７００は、主流路を通って流れる流体が、タービン１２２が回転すると発電機１４２が電力を生成するように発電機１４２に結合されたタービン１２２を回転させることを含む。

【0079】

ブロック７０８で、方法７００は、第１のポート１１６における流体の圧力レベルが上昇することで、スプール１１４を近位方向により遠くに動かして、流体の一部分がタービン１２２を迂回し第１のポート１１６から第２のポート１１８に直接的に流れることを可能にするバイパス流路を開くことを含む。

【0080】

方法７００は更に、本明細書に記載する他のステップを含むことができる。

【0081】

上述の詳細な説明は、添付の図を参照しながら、開示されているシステムの様々な特性及び動作を説明している。本明細書に記載する説明的な実装形態は限定を意味するものではない。開示されているシステムのある一定の態様は、本明細書ですべて企図される多種多様の異なる構成で、配置することができ、組み合わせることができる。

【0082】

更に、文脈による別段の示唆がない限り、図のそれぞれに示された特性を互いに組み合わせて使用してよい。従って、図は、例示したすべての特性が各実装形態に必要というわけではないことを理解しながら、１つ又は複数の全体的な実装形態の構成要素の態様として概略的に見るべきである。

【0083】

付加的に、本明細書又は特許請求の範囲における要素、ブロック、又はステップの列挙はいずれも、分かりやすくするためのものである。従って、このような列挙は、それらの要素、ブロック、又はステップが特定の機構に必須であるか又は特定の順序で行われることが、必要であるか又はそれを示唆していると解釈するべきではない。

【0084】

更に、デバイス又はシステムは、図に示されている機能を実施するために使用できるか又は実施するように構成できる。いくつかの例では、デバイス及び／又はシステムの構成要素は、構成要素がそのような性能を可能にするように（ハードウェア及び／又はソフトウェアを用いて）実際に構成及び構築されるように、それらの機能を実施するように構成できる。他の例では、デバイス及び／又はシステムの構成要素は、特定の形式で動作するときなどに、機能を実施するように適合されるか、機能を実施できるか、又は機能を実施するのに適切になるように配置することができる。

【0085】

「実質的に」又は「約」という用語によって、記載されている特徴、パラメータ、又は値を厳密に達成する必要はないが、その特徴が提供することが意図された効果を妨げない量だけ、例えば、公差、測定エラー、測定の正確さの限界、及び当業者に公知の他の因子を含む、偏差又はばらつきが起こり得ることを意味している。

【0086】

本明細書に記載する機構は例示を目的としているに過ぎない。従って、その代わりに他の機構及び他の要素（例えば、機械、インターフェース、動作、順序、及び動作のグループ分けなど）を使用でき、所望の結果に応じていくつかの要素をまとめて省略できることを、当業者は理解するであろう。更に、記載されている要素の多くは、任意の適切な組み合わせ及び箇所で、別々のもしくは分散した構成要素として又は他の構成要素と組み合わせて実装できる機能エンティティである。

【0087】

様々な態様及び実装形態を本明細書に開示してきたが、他の態様及び実装形態が当業者には明らかであろう。本明細書に開示した様々な態様及び実装形態は説明のためのものであり、限定する意図はなく、真の範囲は、添付の特許請求の範囲によって、それらの特許請求の範囲が含まれる等価物の全範囲と共に示されている。また、本明細書で用いられている技術用語は、特定の実装形態を説明するためのものに過ぎず、限定する意図はない。

【0088】

従って、本開示の実施形態は、以下に記載する列挙形式の例示的な実施形態（ＥＥＥ：enumerated example embodiment）の１つに関係することができる。

【0089】

ＥＥＥ１は、座部材と；バルブが閉状態にあるときに座部材上に着座して第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックするように構成されたスプールであって、第１のポートにおける流体が近位方向にスプールに流体力を加える、スプールと；座部材に向かって遠位方向にスプールに付勢力を加えるばねであって、流体力が付勢力に打ち勝つことでスプールが近位方向に動いて座部材から離れ、そうすることで、スプールと座部材との間に形成された流通領域を通る第１のポートから第２のポートへの流体の流れが可能になる、ばねと；タービンであって、流通領域を通って流れる流体がタービンを経て下流に流れるときに回転するように構成されており、タービンと共に回転するように構成されたタービンシャフトに取り付けられている、タービンと；発電機であって、タービンシャフトがタービンと共に回転すると発電機が電力を生成するように、タービンシャフトに結合された発電機と；を備える、バルブである。

【0090】

ＥＥＥ２は、第１のポートにおける流体の圧力レベルが上昇することで、スプールが近位方向により遠くに動き、そうすることで、流体の第１の部分が流通領域及びタービンを通って流れることが可能になり、流体の第２の部分がタービンを迂回して第１のポートから第２のポートに直接的に流れることが可能になる、ＥＥＥ１に記載のバルブである。

【0091】

ＥＥＥ３は、長手方向の筒状空所を有するスリーブを更に備え、当該筒状空所内にスプールが配設されて軸方向に可動であり、第２のポートが、スリーブに形成された第１組の主流交差孔と、スリーブに形成された第２組のバイパス流交差孔と、を備え、タービンを通って流れる流体の第１の部分が、第１組の主流交差孔を介して第２のポートに流れ、タービンを迂回する流体の第２の部分が、第２組のバイパス流交差孔を介して第２のポートに流れる、ＥＥＥ２に記載のバルブである。

【0092】

ＥＥＥ４は、スリーブの遠位端に結合されたノーズピースを更に備え、第１のポートは、ノーズピースに形成された複数の貫通孔を備え、座部材は、ノーズピースに結合されている、ＥＥＥ３に記載のバルブである。

【0093】

ＥＥＥ５は、スプールが、複数のスプール交差孔を備え、タービンを通って流れる流体の第１の部分が、複数のスプール交差孔を通り、次いで、スリーブの第１組の主流交差孔を通って流れる、ＥＥＥ３～４のいずれかに記載のバルブである。

【0094】

ＥＥＥ６は、タービン及び流通領域の上流に配設されたステータであって、流体をタービンにある角度で衝突させるように方向付けるように構成されているステータを更に備える、ＥＥＥ１～５のいずれかに記載のバルブである。

【0095】

ＥＥＥ７は、座部材内で少なくとも部分的にタービンシャフトに取り付けられているラジアルベアリングであって、座部材内でタービンシャフトを支持するように構成されているラジアルベアリングを更に備える、ＥＥＥ１～６のいずれかに記載のバルブである。

【0096】

ＥＥＥ８は、アキシアル荷重に対してタービンシャフトを支持し、かつ、タービンを伴うタービンシャフトの回転を容易にするスラストベアリングを更に備える、ＥＥＥ１～７のいずれかに記載のバルブである。

【0097】

ＥＥＥ９は、発電機が、タービンシャフトが回転するとそれと共に発電機のロータシャフトが回転するようにタービンシャフトに結合されたロータシャフトを備える、ＥＥＥ１～８のいずれかに記載のバルブである。

【0098】

ＥＥＥ１０は、タービンシャフトをロータシャフトに結合するコネクタを更に備え、タービンシャフトが回転するとコネクタが回転し、それによって、それと共にロータシャフトが回転する、ＥＥＥ９に記載のバルブである。

【0099】

ＥＥＥ１１は、ハウジングと、ハウジングに結合されたアダプタと、を更に備え、発電機がアダプタに結合されている、ＥＥＥ１～１０のいずれかに記載のバルブである。

【0100】

ＥＥＥ１２は、液圧システムであって：第１のチャンバと第２のチャンバとを有する液圧アクチュエータと；流体供給源と；流体リザーバと；流体供給源に流体結合されたインレットポート、液圧アクチュエータの第１のチャンバに流体結合された第１のワークポート、液圧アクチュエータの第２のチャンバに流体結合された第２のワークポート、及びリターンポートを有する、方向制御弁と；バルブと；を備え、そのバルブは：方向制御弁のリターンポートに流体結合された第１のポート、及び流体リザーバに流体結合された第２のポートと；座部材と；バルブが閉状態にあるときに座部材上に着座して第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックするように構成されたスプールであって、第１のポートにおける流体が近位方向にスプールに流体力を加える、スプールと；座部材に向かって遠位方向にスプールに付勢力を加えるばねであって、流体力が付勢力に打ち勝つことでスプールが近位方向に動いて座部材から離れ、そうすることで、スプールと座部材との間に形成された流通領域を通る第１のポートから第２のポートへの流体の流れが可能になる、ばねと；タービンであって、流通領域を通って流れる流体がタービンを経て下流に流れるときに回転するように構成されており、タービンと共に回転するように構成されたタービンシャフトに取り付けられている、タービンと；発電機であって、リターンポートから排出された流体がバルブを介して流体リザーバに流れるときにタービンシャフトがタービンと共に回転すると発電機が電力を生成するように、タービンシャフトに結合された発電機と；を備える、液圧システムである。

【0101】

ＥＥＥ１３は、第１のポートにおける流体の圧力レベルが上昇することで、スプールが近位方向により遠くに動き、そうすることで、流体の第１の部分が流通領域及びタービンを通って流れることが可能になり、流体の第２の部分がタービンを迂回して第１のポートから第２のポートに直接的に流れることが可能になる、ＥＥＥ１２に記載の液圧システムである。

【0102】

ＥＥＥ１４は、バルブが、長手方向の筒状空所を有するスリーブを更に備え、当該筒状空所内にスプールが配設されて軸方向に可動であり、第２のポートが、スリーブに形成された第１組の主流交差孔と、スリーブに形成された第２組のバイパス流交差孔と、を備え、タービンを通って流れる流体の第１の部分は、第１組の主流交差孔を介して第２のポートに流れ、タービンを迂回する流体の第２の部分は、第２組のバイパス流交差孔を介して第２のポートに流れる、ＥＥＥ１３に記載の液圧システムである。

【0103】

ＥＥＥ１５は、バルブが、タービン及び流通領域の上流に配設されたステータであって、流体をタービンにある角度で衝突させるように流体を方向付けるように構成されているステータを更に備える、ＥＥＥ１２～１４のいずれかに記載の液圧システムである。

【0104】

ＥＥＥ１６は、バルブが、座部材内で少なくとも部分的にタービンシャフトに取り付けられているラジアルベアリングであって、座部材内でタービンシャフトを支持するように構成されているラジアルベアリングと；アキシアル荷重に対してタービンシャフトを支持し、かつ、タービンを伴うタービンシャフトの回転を容易にするスラストベアリングと；を更に備える、ＥＥＥ１２～１５のいずれかに記載の液圧システムである。

【0105】

ＥＥＥ１７は、発電機が、タービンシャフトが回転するとそれと共に発電機のロータシャフトが回転するようにタービンシャフトに結合されたロータシャフトを備え、バルブが、タービンシャフトをロータシャフトに結合するコネクタを更に備え、タービンシャフトが回転するとコネクタが回転し、それによって、それと共にロータシャフトが回転する、ＥＥＥ１２～１６のいずれかに記載の液圧システムである。

【0106】

ＥＥＥ１８は、バルブが、ハウジングと；ハウジングに結合されたアダプタと；を備え、発電機がアダプタに結合されている、ＥＥＥ１２～１７のいずれかに記載の液圧システムである。

【0107】

ＥＥＥ１９は、スプールが座部材上に着座して第１のポートから第２のポートへの流体の流れをブロックし、第１のポートにおける流体が近位方向にスプールに流体力を加え、ばねが座部材に向かって遠位方向にスプールに付勢力を加える閉状態で、バルブを動作させることと；流体力が付勢力に打ち勝つことで、スプールを近位方向に動かして座部材から離して、スプールと座部材との間に形成された流通領域を通る第１のポートから第２のポートへの流体の流れを可能にする主流路を開くことと；主流路を通って流れる流体が、タービンが回転すると発電機が電力を生成するように発電機に結合されたタービンを回転させることと；第１のポートにおける流体の圧力レベルが上昇することで、スプールを近位方向により遠くに動かして、流体の一部分がタービンを迂回し第１のポートから第２のポートに直接的に流れることを可能にするバイパス流路を開くことと；を含む、方法である。

【0108】

ＥＥＥ２０は、バルブが、長手方向の筒状空所を有するスリーブを備え、当該筒状空所内にスプールが配設されて軸方向に可動であり；第２のポートが、スリーブに形成された第１組の主流交差孔及び第２組のバイパス流交差孔を備え；主流路を介した第１のポートから第２のポートへの流体の流れを可能にすることが、第１組の主流交差孔を介して第２のポートに流体が流れることを可能にすることを含み；流体の一部分がバイパス流路を通って第１のポートから第２のポートに直接的に流れることを可能にすることが、第２組のバイパス流交差孔を介して第２のポートに流体が流れることを可能にすることを含む；ＥＥＥ１９に記載の方法である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】