(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ケーシング、
該ケーシングに形成された第１及び第２のポート、
該第１及び第２のポートにそれぞれに付随する第１及び第２の弁座（２２、２３）
柔軟なダイアフラム（２５）、
第１及び第２のポートから間隔をおいている第１のダイアフラム表面であって、該第１のダイアフラム表面は該第１及び第２の弁座に対して並置されており、該弁ケーシングとの間に流体流れ区域を形成する第１のダイアフラム表面、
第１のダイアフラム表面の反対側にある第２のダイアフラム表面、
該ケーシングに設置された閉鎖用部材（１５、２８、５６）、
該閉鎖用部材の第１及び第２のアクチュエータ要素（２６、２７）であって、該第１及び第２のアクチュエータ要素は該第２のダイアフラム表面に対して並置されており、該閉鎖用部材によって第１及び第２の位置に変位して、交互に該第２のダイアフラム表面に対接し、それによって該第１のダイアフラム表面の離間した第１及び第２の部分を交互に押圧してそれぞれ該弁座に密封係合し、交互に、該流体流れ区域から該第１及び第２のポートを密封する第１及び第２のアクチュエータ要素、及び
該閉鎖用部材に作動的に連結されて、該アクチュエータ要素を、交互に、該第１及び第２の位置の一方から他方に変位せしめて、交互に、該流体流れ区域と該第１及び第２のポートとの問を連通せしめる作動駆動手段（３６）を具備し、
該第１及び第２のアクチュエータ要素（２６、２７）の変位が、交互に、該流体流れ区域と該第１及び第２のポートとの間を連通せしめる弁において、
該閉鎖用部材（１５、２８、５６）が、該ケーシングに自由に限定回転できるように設置されていて、該流体流れ区域の流体圧力が、該アクチュエータ要素の上記変位を助力する方向に該第１のダイアフラム表面に作用するようになっていることを特徴とする弁。
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動式スプリンクラー及び同等品に使用されるような電気式の弁に関する。
【従来技術及びその課題】
【０００２】
庭園用スプリンクラーの給水管に連結されるような電気式の弁は電磁作動型が普通である。かかる弁は電磁石によりそれ自体が作動される線状のアマチュアにより開かれる封鎖用手段を備える。かかる弁は常時閉鎖の形で供給され、閉鎖それ自体はばね機構の手段により行われる。従って、実際上、弁を開くための電磁石の力は、ばねの強制力より大きい。
【０００３】
公知のように、かかる弁の欠点は、弁を開放状態に維持するために電磁石を作動させる電気エネルギーを常に供給しなければならないことである。
【０００４】
また、電磁石が通常の電気モーターに置換された電気式の弁も知られている。電磁石の使用に勝る電気モーター使用時の主要な利点は、弁の開閉のためにのみモーターに電力を供給する必要のあることである。即ち、弁が平衡状態に達するとモーターに電力を供給する必要はない。電磁石作動式の弁に勝るモーター作動式の弁の明らかな利点にもかかわらず、現存の設備にかかるモーター作動式の弁を整合させることには困難がある。特に、電磁石作動式の弁を想定した設備は、弁を開くため及び開放状態の維持のためにだけエネルギーが供給され、電力供給の中断の際は、ばねの強制力で弁を閉鎖位置に戻すように構成される。
【０００５】
作動機構が電磁石式であるか或いはモーター作動式であるかにかかわらず、通常、かかる弁には空洞部内に伸びている流体入口通路が設けられ、この空洞部内にはＯリングが設けられ、ロッド状の閉鎖用部材がＯリング内に挿入されたとき流体入口通路は封鎖され、これにより弁を閉じる。かかる配列は通常のピストン型の弁を意味し、これは、ピストンヘッドに作動している力がピストン面積とこれに作用している流体圧力との積に正確に等しいことを特徴とする。このことは、ダイアフラム型の弁では、開くときは流体圧力の加わる面積の増加のために閉鎖力よりも大きな力を受ける点と異なる。面積増加はダイアフラムを曲げるための避けられない結果であり、このため、閉鎖すべき流体入口通路の面積より大きく広がったダイアフラム面積が必要である。
【０００６】
ピストン弁と組み合った欠点があることが論じられている。第１に、閉鎖力はピストンロッドとＯリングとの間の摩擦力を考慮しなければならず、従ってこれは上述の理論的な最小値よりも常に幾分か大きい。第２に、摩耗と裂けとのために、ピストンロッドがＯリングの内面を摩耗させたとき、これによる漏れの危険を生ずる。
【０００７】
いうまでもなく、このような漏れはダイアフラム弁では避けられ、また摩擦力も避けられる。しかし、一方では、閉鎖力の増加を要するダイアフラム面積の増加は、ピストン型の弁の欠点にもかかわらずダイアフラム弁の使用に影響するピストン型の弁以上の大きな欠点である。
【０００８】
どうにかしてダイアフラム弁に伴う唯一の欠点を克服し、これにより最大閉鎖力を流体圧力と流体入口面積との積に等しくし、一方ではピストン型のものに勝るダイアフラム弁に伴うその他の利点の総てを享受することが望ましいことは明らかである。
【０００９】
ダイアフラム弁においては、ダイアフラム自体は閉鎖すべき流体入口と流体入口の面積より大きな表面積を有する閉鎖用部材との間に配置される。弁は、ダイアフラムが流体入口上に歪んで弁を閉鎖するようにダイアフラムに対して閉鎖用部材を押し付けることにより閉鎖される。閉鎖用部材が電気モーターで作動される場合は、閉鎖用部材に十分な力を加える一方法は対応した強力なモーターを使用することであろう。しかし、通常、弁の大きさを減らしかつその価格を下げるためにモーターをできるだけ最小にすることが要求される。大きな閉鎖力を与えるためには、通常は、ミニチュアモーターは要求に対して不適当である。従って、モーターの有効な力を増加させるために変速機構を使わねばならない。しかし、これは機構の速度比の増加を犠牲としてのみ行えるものであり、このため弁の作動を遅くする。弁の閉鎖に要する時間中に流体の漏れが生じ、これが不満である。
【００１０】
これまで提案された弁に伴う欠点を実質的に減らし又は無くすダイアフラム弁を提供することが目的である。
【００１１】
モーター作動式であって、かつ弁のために作られた設備において現存の電磁石作動式の弁と代わり得る弁を提供することが別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、上記課題が、
弁ケーシング、
該ケーシングに形成された第１及び第２のポート、
該第１及び第２のポートの第１及び第２の弁座、
柔軟なダイアフラム、
該ケーシングと流体流れ区域を形成する、該第１及び第２の弁座に対して並置された第１のダイアフラム表面、
第２のダイアフラム表面、
該ケーシングに設置された閉鎖用部材、
該第２のダイアフラム表面に対して並置された該閉鎖用部材の第１及び第２のアクチュエータ要素であって、第１及び第２の位置に変位して、交互に該第２のダイアフラム表面に対接して、それぞれ、該弁座に密封係合する、該第１のダイアフラム表面の離間した第１及び第２の部分を交互に押圧し、交互に、該流体区域から該第１及び第２のポートを密封する第１及び第２のアクチュエータ要素、及び
該閉鎖用部材に作動的に連結されて、該アクチュエータ要素を、交互に、該第１及び第２の位置の一方から他方に旋回的に変位せしめて、交互に、該流体流れ区域と該第１及び第２のポートとの間を連通せしめる作動駆動手段を具備し、
該アクチュエータ要素の変位が、交互に、該流体流れ区域と該第１及び第２のポートとの間を連通せしめる弁において、
該閉鎖用部材が、該ケーシングに旋回可能に設置されていて、該流体流れ区域の流体圧力が、該アクチュエータ要素の上記旋回的な変位を助力する方向に該第１のダイアフラム表面に作用することを特徴とする弁
を提供することによって達成される。
【００１３】
作動用手段は１対の歯車を備えた変速システムを介して閉鎖用部材と組み合わせられた電気モーターを備えることが好ましく、従って閉鎖用手段を作動させるためには電気モーターの数回転が必要である。弁の作動速度は、弁の状態を開から閉に、又はその逆に変更したいときはいつでも閉鎖用部材に衝撃力を与えるように変速システムを配列することにより増加させられる。
【００１４】
好ましくは、モーターは直流電源で作動されかつ閉鎖用部材と組み合わせられ、そして閉鎖用部材を第１の位置に強制するために第１の極性の電圧パルスに応答し、また閉鎖用部材を第２の位置に強制するために第２の極性の電圧パルスに応答する。閉鎖用部材を第２の位置から第１の位置に強制したいときだけ、直流電気モーターが直流電源からの接続が断たれるようにモーターにスイッチング回路が接続される。
【実施例】
【００１５】
本発明の理解のためと実際にこれがいかに実施されるかとを知るために、付属図面を参照し非限定的な方法により好ましい実施例が説明されるであろう。
【００１６】
図１及び２を参照すれば、流体が矢印Ａで示された第１の方向（図１）又は矢印Ｂで示された第２の方向（図２）で流入する流体入口１２の従属する弁座１１を有する弁が全体として１０で図式的に示される。柔軟なゴムのダイアフラム１３が弁座１１の上方に配置され、閉鎖用部材１５の第１の端部１４により流体入口１２の領域内で作動させられ、この閉鎖用部材はその旋回中心軸１６の周りで自由に回転できる。
【００１７】
閉鎖用部材１５の第１の端部１４は第１のアクチュエーター１７を介してダイアフラム１３と接触し、一方、閉鎖用部材１５の第１の端部１４とは反対側のその第２の端部１８は第２のアクチュエーター１９を介してダイアフラム１３と接触する。閉鎖用部材１５は、旋回軸１６がそれぞれ第１の端部１４と第２の端部１８から等距離であるように平衡が取られる。
【００１８】
図１及び２に示された２方向のいずれにおいても、第１のアクチュエーター１７が流体入口１２を閉鎖するに十分な力でダイアフラム１３上に作用するときの最大の閉鎖力は流体圧力Ｐと流体入口１２の断面積Ａとの積に近い。特に図１に示された状況においては、弁が閉鎖されたとき、流体は矢印Ａの方向で上向きに作用し、従ってダイアフラム１３の下側に作用する力はＰ・Ａに等しい。これが、弁を閉じるために閉鎖用部材１５により加えねばならない閉鎖力である。
【００１９】
これに反して、図２に示された状況においては、弁が閉じられたとき、流体は流体入口１２を通過せず、従って流体入口１２の面積Ａ内でダイアフラム１３の下側に作動する圧力はゼロである。しかし、圧力Ｐはダイアフラム１３のその他の部分の面積上になお作用し、弁座１１の付近内のその歪んだ領域を押し、これによりダイアフラム１３を弁座１１から持ち上げようとする。同時に、閉鎖用部材１５の第２の端部１８に対して力を加える第２のアクチュエーター１９に圧力Ｐが加えられる。これは、圧力Ｐの加えられる第２のアクチュエーター１９の面積がダイアフラムの歪んだ領域の面積より大きいために、閉鎖用部材１５を弁座１１から持ち上げようとする傾向を十二分に消す。従って、弁１０を開くために閉鎖用部材１５に加えねばならない開放力はＰ・Ａに極めて近い。
【００２０】
従って、ダイアフラムを使用している従来提案された弁の場合におけるようなダイアフラムの面積の増加とは異なり、閉鎖力が（ピストン弁の場合と同様に）入口通路の断面積に比例するダイアフラム弁の使用について図１及び２に示された配列が提供される。一方では、ダイアフラムが使用されるので、通常はピストン弁に伴う摩擦力及びシリンダーの摩耗が避けられる。
【００２１】
図３及び４は、弁座２２及び２３に従属した対応する第１及び第２の流体入口２４及び２１を有する本発明による切替え弁２０の断面図及び斜視図を示す。
【００２２】
流体入口２４及び２１の領域内でそれぞれの対応アクチュエーター２６及び２７により作動させられる柔軟なダイアフラム２５が弁座２２及び２３の上方に配置され、これらのアクチュエーターは旋回軸２９の周りで自由に限定回転できる平衡の取られた閉鎖用部材２８により互い違いに押される。
【００２３】
図３に示された状況においては、閉鎖用部材２８の第１の端部３０はダイアフラム２５に対してアクチュエーター２６を押し付け、ダイアフラムが弁座２２を覆って流体入口２４を閉鎖するようにダイアフラム２５を歪ませる。この状態である間は、ダイアフラム２５は弁座２３から離れ、入口通路２１を経て弁内への流体の流入（又はその逆）を許す。
【００２４】
他方、閉鎖用部材２８がその旋回軸２９周りで時計方向に回されると、ダイアフラム２５の下側従ってアクチュエーター２６に作用している流体入口２４内の流体圧力により、ダイアフラム２５は弁座２２から離れて上がることができ、これにより流体は流体入口通路２４を通ってもう一度流れることができる。閉鎖用部材２８が更に回されると、その第２の端部３１が弁座２３の付近でアクチュエーター２７をダイアフラム２５に押し付け、第２の入口通路２１を閉鎖する。
【００２５】
図面の図４を参照すれば、閉鎖用部材２８をその旋回軸２９の周りで回転させるように電気モーター２８を閉鎖用部材２８と組み合わせるための一般に３５で示された変速システムの詳細が示される。変速システム３５はモーター３６の軸３８に取り付けられた小直径の歯車３７を備え、この小歯車は、端部軸受４１（その一方のみが図面に示される）の間に支持された中央旋回軸４０の周りを回転するようにされた比較的大きな歯車３９と噛み合う。
【００２６】
歯車３９には、両端４３と４４とを有する弧状のスロット４２がその周囲に設けられる。閉鎖用部材２８には、実質的にＵ字形の凹み部４７を中間に定めている上向きの従属アマチュア４５及び４６が旋回軸２９の両側に設けられ、この凹み部にはクランク５０の第１の端部４９上に偏心して取り付けられた円柱状のボス４８が配置され、更にこのクランクは弧状のスロット４２内に配置された第２の端部５１を持つ。
【００２７】
従って、歯車３９が回転すると、（歯車３９の回転方向に依存して）弧状のスロット４２の端部４３又は４４の一方がクランク５０の第２の端部５１に当たり、これによりクランクを円柱状ボス４８と共に回転させる。後者の偏心回転４８のため、アマチュア４５又は４６の一方の内側の面に横向きの力が加わり、これにより閉鎖用部材２８をその旋回軸２９の周りで回転させる。
【００２８】
閉鎖作動又は開口作動が完了したとき、弧状スロット４２の対応端部４３又は４４はクランク５０の第２の端部５１と接触したままに留まる。次に、弁の状態をモーター軸３８の反対方向の回転により変えることができる。モーター軸３８の最初の回転中、歯車３９は、２個の歯車３７と３９との間の歯車比のため、（モーター軸３８の回転と比べて）比較的低速であるが高トルクで回転を開始するであろう。弧状スロット４２の遠い方の端部がクランク５０の第２の端部５１とその反対側で接触するまではクランク５０の第２の端部５１には力は作用しない。これが生ずるまでにモーター３６は全速に達し、大きな動エネルギーが歯車３９に加えられるであろう。従って、クランク５０には衝撃力が加えられ、これを非常に素早く回転させ、閉鎖用部材２８の状態を殆ど瞬間的に変えさせる。
【００２９】
図５ａ、５ｂ及び５ｃは、図３及び４に示された弁２０がそれぞれ中間位置、開口位置及び閉鎖位置にあるときの閉鎖用部材２８の詳細を図式的に示す。図５ａに示された中間位置においては、円柱状ボス４８の中心とクランク５０の第１の端部４９とを結ぶ線は、閉鎖用部材２８の旋回軸２９を通過する。この状況においては、クランクの第１の端部４９に相当する閉鎖用部材２８の回転中心軸は、閉鎖用部材２８のアマチュア４５及び４６の接触点からずらされので、閉鎖用部材２８をどちらかの方向に回転させようとするいかなる自然的傾向も閉鎖用部材２８に回転モーメントを与える。
【００３０】
図５ｂに示された開口位置においては、アマチュア４６は、円柱状ボス４８にクランク５０の第１の端部４９を通過する力を加える。同様に、図５ｃに示された位置においては、アマチュア４５が円柱状ボス４８にクランク５０の第１の端部４９を通過する力を加える。これらいずれの場合においても、円柱状ボス４８に作用する力は円柱状ボスの回転中心であるクランクの第１の端部４９を通って作用するだけであるので、弁１０を閉じ又は開くように閉鎖用部材２８をそれぞれ逆回転させようとするいかなる傾向も防止される。
【００３１】
さて、図６を参照すれば、閉鎖用部材２８は、モーターの最初の回転が円柱状ボス４８をリーフばね部材５５の一方に押し付けて閉鎖用部材２８を第１又は第２の位置に回転させるように、Ｕ字形の凹み部４７内に１対の弾性強制式のリーフばね部材５５を更に備えることが見られる。モーターが回転し続けると円柱状ボス４８はリーフばね部材５５を押すが、閉鎖用部材２８を更に回転させることはいささかもない。かかる配列においては、閉鎖用部材２８は少なくも部分的に成型プラスチックで形成され、またリーフばね５５もプラスチックで作られそれぞれアマチュア４５及び４６の内側の面にリベット留めされる。
【００３２】
図７は、流体入口１２が従属している１個の弁座１１を有する弁１０の別の実施例を図式的に示す。第１の端部５７と第２の端部５８とを有する不平衡な閉鎖用部材５６が設けられ、これらの端部は、対応する第１のアクチュエーター５９及び第２のアクチュエーター６０を介して、それぞれゴムダイアフラム１３に力を加え、又はこれに加えられた力を受ける。閉鎖用部材５６の旋回軸６１はその部材の中心にはなく、第１の端部５７から中心６１までの距離は第２の端部５８から中心までの距離の２倍である。流体は常時開かれた流体入口６２を経て連続的に圧力Ｐを加え、ダイアフラム１３に圧力Ｐを加えてこれによりアクチュエーター６０に力を加える。
【００３３】
弁が開かれると、両アクチュエーター５９及び６０の下面に圧力Ｐが加わる。（図１及び２に示されたように）閉鎖用部材５６が釣り合っているとすれば、Ｐ・Ａに比例した等しいトルクが閉鎖用部材にかけられ、この場合の比例定数は旋回軸６１とアクチュエーター５９、６０との間のレバーアームの長さＬの１／２である。弁を閉じるに要するトルクはこれを無視でき、一方、弁を開くには、１／２ Ｐ・Ａ・Ｌに等しいトルクが要求される。ここに、Ｐは流体の圧力、Ａはアクチュエーターの断面積、そしてＬは閉鎖用部材５６の第１の端部５７と第２の端部５８との間の２個のレバーアームを組み合わせた全長である。
【００３４】
しかし、図７に示された不平衡式の閉鎖用部材５６では、２個のアーム間の相互関係のため、弁が開かれたときには、アクチュエーター５９により閉鎖用部材５６に与えられるトルクは、アクチュエーター６０により与えられるトルクの２倍である。実際上、弁を閉じるために克服しなければならない1/3 Ｐ・Ａ・Ｌに等しい一定の正味開口トルクが加えられる。弁を閉じるには、閉鎖用部材５６に加えられなばならない正味閉鎖トルク 1/3 Ｐ・Ａ・Ｌが必要とされる。しかし、いったん弁が閉じられると、流体圧力Ｐはもはやアクチュエーター５９にはかからず、従って閉鎖用部材５６に作用しているトルクは閉鎖トルク1/3 Ｐ・Ａ・Ｌだけであり、これは閉鎖用部材５６に等しい大きさの逆のトルクをかけることにより完全に克服されるに違いない。
【００３５】
同じ長さＬを有する平衡型及び不平衡型の閉鎖用部材５６の二つの状況の比較から、不平衡型閉鎖用部材では、開口トルク及び閉鎖トルクが両者とも平衡型閉鎖用部材に必要な開口トルクより小さいことが分かるであろう。平衡型閉鎖用部材に要する閉鎖トルクは無視できることはもちろん真であるが、閉鎖用部材を回転させるに要するモーターの大きさは所要の最大トルクに依存するので、これは不平衡型閉鎖用部材用としてより小型で出力の小さなモーターを使用できる。
【００３６】
図面の図１から７を参照し上述された弁の特徴は一般応用のものであるが、庭園用スプリンクラーの給水口に普通に連結されるような弁にこれらの特徴を組み入れることが特に望ましく、これにおいては開閉を行うために電気モーターが設けられた更なる改良が提供される。
【００３７】
さて、図８を参照すれば、図面の図１，３，４，５又は６を参照して以上詳細に説明された電気式の弁のどれとも使用できるスイッチング回路８５の第１の実施例が示される。
【００３８】
正の給電用レール１１１と負の給電用レール１１２との間に整流された直流出力を作るように交流電源（図示せず）に通常の形式で接続された全波ブリッジ整流器１１０が設けられる。ブリッジ整流器１１０の整流された直流出力に含まれるいかなる交流リップルもこれを低減させるため、正の給電用レール１１１と負の給電用レール１１２とを結んで平滑用コンデンサー１１３が接続される。
【００３９】
また、ダーリントンペアとして接続されベース端子１１６、エミッター端子１１７及びコレクター端子１１８を有するＰＮＰバイポーラ接合トランジスター１１５が正の給電用レール１１１と負の給電用レール１１２とに跨がって接続される。トランジスター１１５は、そのコレクター１１８が負の給電用レール１１２に接続されかつそのエミッター端子がダイオード１２０を経て正の給電用レール１１１に接続されるような共通コレクター構成に接続され、従って電流は正の給電用レール１１１からダイオード１２０を通ってトランジスター１１５のコレクター１１８内に流れることができ、一方では逆方向にダイオード１２０を通る電流は阻止される。
【００４０】
更に、一般に１２１で示されかつ共通接続点がトランジスター１１５のベース１１６に接続された１対の抵抗器１２２及び１２３を備えた電圧分割器もまた正の給電用レール１１１と負の給電用レール１１２とに跨がって接続される。抵抗器１２２及び１２３の抵抗値は、ＰＮＰトランジスター１１５をターンオフさせこれによりエミッター１１７からコレクター１１８への電流を実質的に無くすに十分な電流がトランジスター１１５のベース１１６内に流入できるにもかかわらず、電圧分割器１２１を通って流れる電流が最小になるように選定される。
【００４１】
モーター８１はコンデンサー１２５と直列に接続され、この組み合わせられたモーターとコンデンサーの組は正及び負の給電用レール１１１と１１２とに跨って接続される。
【００４２】
スイッチング回路８５の作動は以下の通りである。ブリッジ整流器１１０が交流電源に接続されると、正の給電用レール１１１と負の給電用レール１１２との間に現れた得られた整流済みの直流電圧がＰＮＰトランジスター１１５を開放させ、これにより電流はコンデンサー１２５を充電するようにダイオード１２０とモーター８１とを通って流れることができる。同時に、上述のように抵抗器１２２と１２３との抵抗値は漏洩電流がごく僅かであるように選定されてはいるが、小電流が電圧分割器１２１を通って流れる。
【００４３】
歯車８２と歯車１０５との間の歯車比のため、モーター８１は、歯車１０５上の停止具１０８が板１１０に当たるより前に数回転し、このモーター８１が回転している時間は、コンデンサー１２５を実質的に完全に充電するに十分な長さである。コンデンサー１２５が完全に充電されると、これが直流の流れを阻止し、モーター端子間には電圧が残るが、電流が実際にモーター８１を通って流れることはない。
【００４４】
整流器１１０と交流電源との接続を断つと、電流はトランジスター１１５のベース１１６に流入せず、従ってこれがターンオンされ、直列に接続されたモーター８１とコンデンサー１２５とを横切る実際上の短絡回路として作用する。この配列において、電流はコンデンサー１２５から反対方向でモーター８１を通過し本来の充電回路に流れ、これにより歯車１０５上の停止具１０８が反対側の極限において板１１０に当たるまで、モーター８１を反対方向に駆動する。
【００４５】
モーター８１を通るコンデンサー１２５のかかる放電中、ダイオード１２０は放電電流が電圧分割器１２１を通って流れることを防ぎ、これによりコンデンサー１２５の放電速度は、確実にトランジスター１１５のコレクター・エミッター間インピーダンス及びコンデンサー１２５の容量値によってのみ決定される。
【００４６】
かかる配列において、トランジスター１１５は、ブリッジ整流器１１０が交流電源に接続されと直ちに開き、そしてベースのバイアス電圧がゼロにされると直ちに閉じる常時閉のスイッチング要素として機能する。
【００４７】
弁が開かれ又は部分的に開かれたときはいつでもコンデンサー１２５が実質的に完全に充電され、従って何らかの理由で次に停電した場合にロッド７８を図面の図９に示されたような閉鎖位置に強制するように、モーター８１を駆動するに十分な充電量が常にコンデンサー１２５内にあることが望ましい。そうではなくて、コンデンサー１２５が完全に充電され以前に、弁が完全に又は部分的に開かれかつ停電が生じたならば、弁を完全に閉鎖するに十分な回転数だけモーター８１を回転させるには不十分な残留充電量であることが発生する可能性がある。
【００４８】
図９は、かかる事象の発生を防止するための別の構成要素を備えたスイッチング回路８５の第２の実施例を示す。図９に示されたスイッチング回路は、モーター８１を横切って接続された第２の充電経路１２６の設置及びダイオード１２８と直列に抵抗器１２７を備えた点だけを除いて図８を参照して上述されたものと実質的に同じである。
【００４９】
ブリッジ整流器１１０が交流電源に接続されたとき、正の給電用レール１１１と負の給電用レール１１２との間に現れた得られた整流済みの直流電圧がトランジスター１１５を開放させ、電流はダイオード１２０及びコンデンサー１２５と直列のモーター８１、並びに第２の充電経路１２６とコンデンサー１２５を通って流れることができる。従って、第２の充電経路１２６はモーター８１よりもコンデンサー１２５に確実により多くの電流を流すバイパスとして作動する。かかる手段により、コンデンサー１２５はモーター８１を回転させ得る電流より大きな電流で充電されるようにされる。これにより、弁１０を開いているときに停電があった場合でも、少なくも弁を図９に示された閉鎖状態に戻すに十分にモーター８１を回転させるに十分な残留充電量が常にコンデンサー１２５内にあることを確実化することができる。ダイオード１２８により、確実に、コンデンサー１２５からの放電電流はモーター８１のみを通って流れ、第２の充電経路１２６を通ることはない。
【００５０】
図１０を参照すれば、図面の図９を参照して上述された第２の実施例と原理が同様なスイッチング回路８５の第３の実施例が示され、従ってこの両実施例で共通な回路要素につては同じ番号が使用されるであろう。図１０に見られるように、正の給電用レール１１１と負の給電用レール１１２との間には平滑用コンデンサーが接続されず、従ってブリッジ整流器１１０からの出力は整流される交流電圧入力に対応した半サイン波の連続である。かかる電圧がＰＮＰトランジスター１１５のベース１１６を横切って出現すると、そのベース１１６を横切る電圧がベース閾値ＶＴ以下に下がったときの交流サイクル期間中はトランジスターは電流を伝えないであろう。これは、ＰＮＰトランジスター１１５が導電を中止し（即ち回路を開き）コンデンサー１２５がダイオード１２８と直列の抵抗器１２７により構成された２次経路１２６を経てモーターを通る電流を流し始め、これによりモーター８１を回転させ弁の状態を変えるので、その発生を許すべきではない。これを避けるために、ＰＮＰトランジスター１１５のベース１１６に現れる電圧を少なくもベースの閾電圧ＶＴに維持すべきである。
【００５１】
図１０及び１１に示された第３及び第４の実施例は、これを達成する別の方法を示す。図１０においては、一方の端子が負の給電用レール１１２を接続され第２の端子が抵抗器１３５を経てＰＮＰトランジスター１１５のベース１１６に接続されたコンデンサー１３４を備え一般に１３０で示された小さな濾波器が設けられる。コンデンサー１３４と抵抗器１３５との接続点は整流器ダイオード１３６を経て正の給電用レール１１１に接続され、このダイオードは正の給電用レール１１１からコンデンサー１３０を通って負の給電用レール１１２への電流の通過を許すが逆方向にコンデンサー１３０を通る電流の流れはこれを許さない。
【００５２】
回路は以下のように作動する。ブリッジ整流器１１０に交流電源が接続されると、コンデンサー１３４は、整流ダイオード１３６と直列のコンデンサー１３４により構成されたコンデンサー・ダイオードの組合わせの小さな時定数のために、実質的に直ちに完全充電状態に達する。コンデンサー１３４の両側の電圧に現れるいかなるリップルも濾波器１３０により相当に小さくされ，リップルのない許容し得る電圧がＰＮＰトランジスター１１５のベース１１６を跨いでＰＮＰトランジスター１１５を飽和させるに十分な大きさで現れる。同時に、コンデンサー１３４は、整流ダイオード１３６により正の給電用レール１１１に放電することが防止される。
【００５３】
図１１においては、濾波器の使用の代わりにブリッジ整流器１１０の正負の出力間に接続された小さな平滑用コンデンサーが設けられることを除いて同様な配列が使用される。これは、比較的大きな平滑用コンデンサーを使用した第１及び第２の実施例のどちらでも達成されたよりもなお非常に大きなリップルを残しているが、整流された直流電圧に生ずるリップルを少し減らしことができる。ブリッジ整流器１１０の正の出力は電圧調整器１３８を経由して正の給電用レール１１１に接続され、この電圧調整器は直流電圧値を減らすと同時に正の給電用レール１１１と負の給電用レール１１２との間に現れる電圧が実質的に一定であるように電圧を調整する。
【００５４】
大きな平滑用コンデンサーを使用するか或いは濾波器又は電圧調整器を使用するかは、技術的考慮ではなくて費用により大きく決定される問題であることが理解されよう。典型的にはわずか１μFの容量値しかない第３の実施例（図１０）の濾波器コンデンサー１３４の大きさと比べて、図８及び９に示された第１及び第２の実施例においては、平滑用コンデンサー１１３は、典型的には１０００μFの容量値を持つ。一方では、第３の実施例は別の整流ダイオード１３６と抵抗器１３５とを必要とする。第３の実施例は典型的には容量値４.７μFを有する中間の大きさのコンデンサー１３７を使用するが、言うまでもなく比較的費用のかかる調整器１３８も必要である。
【００５５】
更に、便利さは減るが、閉鎖用部材の状況を変えたいときにこれに衝撃を与えないように、より単純な作動機構を使えることが認められるであろう。２個の歯車間の歯車比は変速システムの速度比により決定されモーターの大きさを小さくすることができる。しかし、大きさが優先しない場合は、希望するならばより大きなモーターを軸４０に直結することができ、この場合は第２の歯車１３９は周囲に弧状のスロットを有するプーリーで置換することができる。
【００５６】
リーフばね部材５５は、これを例えば金属のような適宜の適切な弾性材料で形成し、要求されるように、閉鎖用部材のアマチュアにリベット止め又はその他で固定できることも理解されるであろう。
【００５７】
弁を電気モーターで駆動しかつそれにもかかわらず現存の設備と完全に交換可能であるような改良が更に提供される。これは、弁を開くためには、その端子間の電圧の存在に応答し、一方、かかる電圧のないときは弁をその常時閉の状態に確実に戻すスイッチング回路の手段により達成される。
【００５８】
しかし、スイッチング回路の給電用レール間に電圧がないときに閉じられる常時開の弁を使用できるように、スイッチング回路を容易に変更し得ることが理解されるであろう。
【００５９】
スイッチング回路の諸要求は熟練技術者に慣れた同等の回路設計により達成し得ることも等しく理解されるであろう。
【００６０】
本発明の実施態様は次の通りである。
１．弁ケーシング、
該ケーシングに形成された第１及び第２のポート、
該第１及び第２のポートの第１及び第２の弁座、
柔軟なダイアフラム、
該ケーシングと流体流れ区域を形成する、該第１及び第２の弁座に対して並置された第１のダイアフラム表面、
第２のダイアフラム表面、
該ケーシングに設置された閉鎖用部材、
該第２のダイアフラム表面に対して並置された該閉鎖用部材の第１及び第２のアクチュエータ要素であって、第１及び第２の位置に変位して、交互に該第２のダイアフラム表面に対接して、それぞれ、該弁座に密封係合する、該第１のダイアフラム表面の離間した第１及び第２の部分を交互に押圧し、交互に、該流体区域から該第１及び第２のポートを密封する第１及び第２のアクチュエータ要素、及び
該閉鎖用部材に作動的に連結されて、該アクチュエータ要素を、交互に、該第１及び第２の位置の一方から他方に旋回的に変位せしめて、交互に、該流体流れ区域と該第１及び第２のポートとの間を連通せしめる作動駆動手段を具備し、
該アクチュエータ要素の変位が、交互に、該流体流れ区域と該第１及び第２のポートとの間を連通せしめる弁において、
該閉鎖用部材が、該ケーシングに旋回可能に設置されていて、該流体流れ区域の流体圧力が、該アクチュエータ要素の上記旋回的な変位を助力する方向に該第１のダイアフラム表面に作用することを特徴とする弁。
【００６１】
２．該閉鎖部材（１５，２６）が、該弁座が開いているとき、該閉鎖部材の両端部（１４，１８；３０，３１）に等しいトルクが加わるようにバランスされている上記１の弁。
【００６２】
３．該閉鎖部材（５６）が、該弁座が開いているとき、該閉鎖部材の両端部（５７，５８１）に等しくないトルクが加わるようにアンバランスにされている上記１の弁。
【００６３】
４．該作動手段が、電気モータ（３６）を含む上記１の弁。
【００６４】
５．電気モーター（３６）が、閉鎖用部材（２８）をその旋回軸（２９）の周りで回転させこれにより閉鎖用部材を第１の位置から第２の位置に、又はその逆に動かすように閉鎖用部材に衝撃力を加えるような形状にされる上記４の弁。
【００６５】
６．電気モーター（３６）が大きな速度比を有する変速機構（３５）を経て閉鎖用部材（２８）に組み合わせられる上記４の弁。
【００６６】
７．変速機構（３５）が、電気モーター（３６）の軸（３８）に連結された第１の歯車（３７）、及び第１の歯車より多い歯数を有しかつ閉鎖用部材（２８）の旋回軸（２９）に組み合わせられた第２の歯車（３９）を備える上記６の弁。
【００６７】
８．変速システム（３５）は、第１の端部（４９）において閉鎖用部材（２８）の旋回軸（２９）に組み合わせられかつ第２の歯車（３９）の周囲の弧状スロット（４２）内に配置された第２の端部（５１）を有するクランク（５０）を更に備え、第２の歯車の回転がスロットの両端（４３、４４）の一方とクランクの第２の端部とを当てさせかつこれにクランクを回転させるに十分な大きさの衝撃力を与えこれにより閉鎖用部材を前記第１又は第２の位置に動かす上記７の弁。
【００６８】
９．閉鎖用部材（２８）は、中間に実質的にＵ字形の凹み部（４７）を定めている上向きの従属アマチュア（４５、４６）を旋回軸（２９）の両側に有し、そして
円柱状ボス（４８）がクランク（５０）の第１の端部（４９）上に偏心して取り付けられ、前記円柱状ボスは閉鎖用部材のアマチュア間に配置されかつクランクの回転が閉鎖用部材をその旋回軸周りに回転させるように一方のアマチュアの内面に横方向の力を加える
上記８の弁。
【００６９】
１０．電気モータ（３６）が、アクチュエータ要素（２６，２７）それぞれ第１及び第２の位置にあるとき、横の方向の力が、シリンダボス（４８）の回転軸を介して加えられて、モータへの電力が中断されたときでも、シリンダボスへの反対の回転が加わらないように、形状付けられている上記の弁。
【００７０】
１１．モーターの最初の回転が円柱状ボスをリーフばね部材の一方に押し付けて閉鎖用部材を第１又は第２の位置に回転させ、一方、モーターの連続回転により円柱状ボスがリーフばね部材を圧迫するようにさせられるように、前記Ｕ字形の凹み部（４７）内に１対の弾性的に強制されたリーフばね部材（５５）を更に備えた上記９の弁。
【００７１】
１２．閉鎖用部材（２８）が少なくも部分的に成型プラスチックで形成された上記１１の弁。
【００７２】
１３．作動用手段が、
流電源に接続されかつ柔軟なダイアフラム（１３）に連絡され更に柔軟なダイアフラムが弁座（１１）を封鎖する第１の位置に柔軟なダイアフラムを強制するための第１の極性の電圧パルスに応答し、また柔軟なダイアフラムが弁座から持ち上げられた第２の位置に柔軟なダイアフラムを強制するための第２の極性の電圧パルスに応答する直流電気モーター（８１）、及び
柔軟なダイアフラムを第２の位置から第１の位置に強制することが要求されたときだけ直流電気モーターを直流電源から切り離すスイッチング回路（８５）
を備えた上記１の弁。
【００７３】
１４スイッチング回路（８５）が、
それぞれ第１及び第２の極性を有する第１及び第２の給電用レール（１１１、１１２）、
第１の給電用レールに接続された第１の端子を有しかつモーター（８１）の第１の端子に接続された第２の端子を有する蓄電要素（１２５）であって、モーターの第２の端子が第２の給電用レールに接続された蓄電要素、
第１の給電用レールと第２の給電用レールとの間に接続された常時閉のスイッチング要素（１１５）であって、開くための前記給電用レール間の電圧に応答して柔軟なダイアフラム（１３）を第２の位置に強制するように電流がモーターを通って流れることを許し、この間に蓄電要素（１２５）を実質的完全に充電し、前記電圧が給電用レールより断たれたときはスイッチング要素を閉じさせこれにより蓄電要素が放電するためにモーターを通る放電経路を提供しこれにより柔軟なダイアフラムを第１の位置に強制するスイッチング要素
を備えた上記１３の弁。
【００７４】
１５．スイッチング要素（１２５）が共通コレクターモードで接続されたＰＮＰバイポーラトランジスターである上記１４の弁。
【００７５】
１６．ＰＮＰバイポーラトランジスターがダーリントンペアである上記１５の弁。
【００７６】
１７．スイッチング回路（８５）は、電流がモーターを通る代わりに第２の充電経路を通って流れるようにモーターを横切って接続された第２の充電経路（１２７、１２８）を更に備え、これにより停電の場合に蓄電要素がモーターを通して放電し柔軟なダイアフラムを第１の位置に戻すに十分に充電されるように、柔軟なダイアフラム（１３）が第２の位置に強制されるより以前に蓄電要素（１２５）が実質的に完全充電に達する上記１５の弁。
【００７７】
１８．放電電流が２次充電経路とスイッチング要素（１１５）とを通って戻ることを防ぐために、２次充電経路がダイオード（１２８）と直列接続された抵抗器（１２７）を備えた上記１７の弁。
【００７８】
１９．蓄電要素がコンデンサー（１２５）である上記１４の弁。
【００７９】
２０．直流電源が整流された交流電力から得られた上記１４の弁。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】流体が第１の方向に流れる本発明による弁の詳細を図式的に示す。
【図２】流体が第２の方向に流れる本発明による弁の詳細を図式的に示す。
【図３】モーター作動式の閉鎖用部材を有する本発明による弁の部分断面図を示す。
【図４】図３に示された配列の斜視図である。
【図５】図３に示された閉鎖用部材の詳細を示す。
【図６】図３に示された閉鎖用部材の別の詳細を示す。
【図７】不平衡型閉鎖用部材を使用した本発明の別の実施例を図式的に示す。
【図８】第１の実施例によるスイッチング回路の図式的な線図である。
【図９】第２の実施例によるスイッチング回路の図式的な線図である。
【図１０】第３の実施例によるスイッチング回路の図式的な線図である。
【図１１】第４の実施例によるスイッチング回路の図式的な線図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０    弁
１１    弁座
１３    ダイアフラム
１４    閉鎖用部材
１５    閉鎖用部材
２２    弁座
２３    弁座
２８    閉鎖用部材
３０    閉鎖用部材
３６    電気モーター
５７    閉鎖用部材
【図１】
0003590649.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003590649.tif 000006
【図６】
0003590649.tif 000007
【図７】
0003590649.tif 000008
【図８】
0003590649.tif 000009
【図９】
0003590649.tif 000010
【図１０】
0003590649.tif 000011
【図１１】
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