(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャを作動させるためのアクチュエータであって、
−主入口及び主出口と、
−互いに向かい合う第１及び第２の中空キャップであって、当該第２キャップには、それを貫いて延びるキャップチャネルが設けられている、第１及び第２の中空キャップと、
−前記第１中空キャップと前記第２中空キャップの間に設けられている主作動組立体であって、
−互いに反対側の第１及び第２のダイヤフラム面を有する変形可能なダイヤフラム、
−前記第１ダイヤフラム面によって限定されている第１室であって、前記主入口と流体連通している第１室、
−前記第２ダイヤフラム面によって限定されている第２室であって、前記主出口と流体連通している第２室、
−前記第１室及び前記第２室を流体封止するための静的封止要素、及び、
−作動位置と非作動位置の間を可動である主ピストンであって、効果を生むやり方で前記第２ダイヤフラム面へ取り付け可能なピストン面を含んでいる主ピストン、を備えている主作動組立体と、
−前記キャップチャネルに滑動可能に嵌っている作動ステムであって、当該ステムの一部分は前記第２キャップの外に延びていて、当該ステム部分は前記プランジャへ接続可能であり、当該ステムは前記主ピストンと協働して、前記主ピストンが前記作動位置と前記非作動位置の間で動くときは前記キャップチャネル内で滑動するようになっている、作動ステムと、
−前記ピストンを前記非作動位置に付勢する付勢機構と、を備えているアクチュエータにおいて、
加圧流体が前記入口を通して押し進めれたときと加圧流体が前記出口から引き出されたときの少なくとも一方のとき、前記主作動組立体の前記第１室は拡がり、前記主ピストンを前記非作動位置から前記作動位置へ動かし、前記作動ステムはそれによって前記キャップチャネル内で滑動し、
−前記変形可能なダイヤフラムは円形で、中央孔が設けられていて、内周と外周を有しており、
−前記主ピストンには、前記中央孔を通過し前記第１室の中を延びる部分が設けられていて、当該部分にはダイヤフラム保定ナットがねじ締められており、
−前記静的封止要素は、前記ダイヤフラムの前記内周と前記主ピストンの前記部分との液密接続及び前記ダイヤフラムの前記外周と前記第１キャップと前記第２キャップのうちの一方との液密接続をそれぞれ提供するための第１の円形ガスケット及び第２の円形ガスケットを備えている、アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記第１キャップと前記第２キャップの間に配置されている少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体を更に備えており、それぞれの組立体が、
−カートリッジ入口及びカートリッジ出口と、
−カートリッジチャネルの設けられた作動カートリッジと、
−互いに反対側の第１面及び第２面を有する中間ダイヤフラムと、
−前記中間ダイヤフラムの前記第１面によって限定されていて、前記カートリッジ入口と流体連通している第１中間室と、
−前記中間ダイヤフラムの前記第２面によって限定されていて、前記カートリッジ出口と流体連通している第２中間室と、
−前記第１中間室及び前記第２中間室を流体封止するためのカートリッジ静的封止要素と、
−前記作動位置と前記非作動位置の間を可動であり、効果を生むやり方で前記中間ダイヤフラムの前記第２面へ取り付けられたピストン面を含んでいる中間ピストンであって、前記カートリッジチャネルに滑動可能に嵌っていて、効果を生むやり方で前記主ピストンと協働する中間ピストンと、を備えており、
加圧流体が前記カートリッジ入口を通して押し進められたときと加圧流体が前記カートリッジ出口から引き出されたときの少なくとも一方のとき、前記第１中間室は拡がり、前記中間ピストンを前記非作動位置から前記作動位置へ動かし、前記作動ステムが前記キャップチャネル内で滑動するのを支援する、アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記第１キャップ及び前記第２キャップは円筒形であり、前記主入口は前記第１キャップを軸方向に延びるチャネルである、アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
−前記第２キャップには円形陥凹が設けられていて、前記付勢機構は当該円形陥凹に嵌っており、
−前記主出口は前記第２キャップに設けられている通気孔であり
−前記第１室は前記第１キャップによって限定されており、
前記アクチュエータは常開型アクチュエータである、アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
−前記第１キャップには円形陥凹が設けられていて、前記付勢機構は当該円形陥凹に嵌っており、
−前記主出口は第１キャップに設けられている通気孔であり、
−前記第１室は第２キャップによって限定されており、
前記アクチュエータは常閉型アクチュエータである、アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のアクチュエータにおいて、前記第１室を区切っていて使用時に当該第１室を液密に保ちながら前記主ピストンの運動を許容する第２の変形可能なダイヤフラムを備えている、アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記静的封止要素は、ろう付け継手とポリマー系ガスケットと金属ガスケットのうちの少なくとも１つを備えている、アクチュエータ。
【請求項８】
請求項２に記載のアクチュエータにおいて、前記主ピストンは、
−効果を生むやり方で前記中間ダイヤフラムの前記第２面へ取り付けられた前記ピスト
ン面と、
−前記付勢機構と接触している第２ピストン面と、
を含んでいるフランジ部、を備えている、アクチュエータ。
【請求項９】
請求項２に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、
−前記中間ダイヤフラムは円形で、中央孔が設けられていて、内周と外周を有しており、
−前記中間ピストンには、前記中間ダイヤフラムの前記中央孔を通過する第１部分が設けられており、当該第１部分は前記第１中間室の中を延びていて、当該部分にはダイヤフラム保定ナットがねじ締められており、
−前記静的封止要素は、前記中間ダイヤフラムの前記内周と前記中間ピストンの前記第１部分との液密接続及び前記中間ダイヤフラムの前記外周と前記組立体の前記カートリッジ及び前記第１キャップと前記第２キャップと隣接する組立体のカートリッジのうちの１つとの液密接続をそれぞれ提供するための第１の中間の円形ガスケット及び第２の中間の円形ガスケットを備えている、アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項２に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、前記第１中間室は第２の中間の変形可能なダイヤフラムによって限定されており、当該第２のダイヤフラムは前記第１中間室を前記室のうちの隣接する１つから区切っており、当該第２の中間ダイヤフラムは、前記第１中間室を液密に保ちながら前記中間ピストンの運動を許容している、アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、前記カートリッジ入口は前記主入口と流体連通している、アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、前記中間ピストンには、それを貫いて延びる軸方向チャネルが設けられており、当該軸方向チャネルは前記主入口を前記組立体の前記第１中間室と流体連通にさせている、アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれは、それを貫く軸方向チャネルを有しているねじと、第２ダイヤフラム保定ナットと、を備えており、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、
−前記第２の中間の変形可能なダイヤフラムは円形で、中央孔と内周と外周を有しており、
−前記中間ピストンは前記ねじへ接続されており、当該ねじの前記軸方向チャネルは前記中間ピストンの前記軸方向チャネルと整列していて、前記ねじは前記第２の中間ダイヤフラムの前記内周を前記中間ピストンへ封止的に接続しており、
−前記カートリッジチャネルは、その周りに前記第２ダイヤフラム保定ナットが封止的にねじ締めされており、当該第２ダイヤフラム保定ナットは前記第２の中間ダイヤフラムの前記外周を前記作動カートリッジへ封止的に保定している、アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、前記ねじは、ねじ頭部が隣接する作動カートリッジの前記中間ピストン又は前記主ピストンと接触していて、前記ねじ頭部には、前記対応する第１室への前記流体の通過を促すための十字形の溝が設けられている、アクチュエータ。
【請求項１５】
請求項２に記載のアクチュエータにおいて、
−前記第１キャップ、前記第２キャップ、及び前記（単数又は複数の）作動カートリッジのそれぞれは、円筒形状を有していて、それぞれ、円形側壁が設けられており、
−前記側壁は、各々に、前記第１キャップと前記第２キャップと前記作動カートリッジのうちの隣接している１つの前記側壁のねじ部と係合するためのねじ部が設けられている、アクチュエータ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、前記作動カートリッジは上部分と下部分を区切る半径方向の壁を有しており、当該半径方向の壁にはカートリッジチャネルが設けられ、前記下部分と前記上部分のうちの一方の前記側壁は前記カートリッジ出口を含んでいる、アクチュエータ。
【請求項１７】
請求項２に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的カートリッジ組立体のそれぞれは、前記対応する組立体の前記中間ピストンを前記非作動位置に付勢するためのカートリッジ付勢要素を更に備えている、アクチュエータ。
【請求項１８】
請求項２に記載のアクチュエータにおいて、前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、保護ディスクが前記第１中間室を区切って前記ダイヤフラムの保護を図っている、アクチュエータ。
【請求項１９】
請求項１に定義されているアクチュエータを取り付けるためのキットにおいて、
−前記第１及び前記第２の中空キャップと、
−前記主作動組立体であって、
−前記変形可能なダイヤフラム、
−前記主ピストン、及び
−前記静的封止要素、を備える前記主作動組立体と、
−前記主ピストンへ接続可能な前記作動ステムと、
−前記付勢機構と、を備えているキット。
【請求項２０】
請求項１に定義されているアクチュエータで使用するための積重可能な二次的作動組立体において、前記アクチュエータは、
−前記第１及び前記第２の中空キャップと、
−前記主作動組立体であって、
−前記変形可能なダイヤフラム、
−前記主ピストン、及び
−前記静的封止要素を備える前記主作動組立体と、を含んでおり、
前記積重可能な二次的作動部は、前記第１キャップと前記第２キャップの間で使用されるものであり、当該積重可能な二次的作動部は、
−側壁及び横断壁が設けられた作動カートリッジであって、前記横断壁は第１部分と第２部分を区切っていて、前記横断壁にはカートリッジチャネルが設けられており、前記側壁にはカートリッジ出口が設けられている、作動カートリッジと、
−それぞれが外周および内周を有している第１及び第２の中間の変形可能なダイヤフラムであって、前記作動カートリッジ内に嵌る大きさと形状をしている第１及び第２の中間の変形可能なダイヤフラムと、
−効果を生むやり方で前記第１の中間の変形可能なダイヤフラムへ接続可能であるピストン面と、効果を生むやり方で前記主ピストンと協働するためのステムと、を有している中間ピストンと、
−静的カートリッジ封止要素であって、
−前記第１の中間ダイヤフラムの前記外周を前記作動カートリッジの前記側壁と、
−前記第１の中間ダイヤフラムの前記内周を前記中間ピストンと、
−前記第２の中間ダイヤフラムの前記外周を前記カートリッジチャネルと、及び
−前記第２の中間ダイヤフラムの前記内周を前記中間ピストンと、流体封止するための静的カートリッジ封止要素と、を備えている、積重可能な二次的作動組立体。
【請求項２１】
第２のプランジャを作動させるための、請求項２に記載のアクチュエータにおいて、前記アクチュエータは、
−第２の作動ステムを更に備えており、
−前記第１キャップにはそれを貫いて延びる第２のキャップチャネルが設けられており、
−前記第２の作動ステムは前記第２のキャップチャネルに滑動可能に嵌っていて、当該第２の作動ステムの一部分は前記第２のキャップチャネルの外に延びていて前記第２のプランジャへ接続可能であり、前記第２の作動ステムは前記主ピストンが前記作動位置と前記非作動位置の間で動くとき前記キャップチャネル内で滑動し、
−前記少なくとも１つの積重可能な作動組立体のそれぞれについて、前記カートリッジ入口は前記主入口と流体連通しており、
加圧流体が前記カートリッジ入口を通して押し進められたときと加圧流体が前記カートリッジ出口から引き出されたときの少なくとも一方のとき、前記（単数又は複数の）第１室は拡がり、前記第２の作動ステムは前記主ピストンと共に前記非作動位置から前記作動位置へ動き、両方の作動ステムはそれにより各々のキャップチャネル内で滑動する、アクチュエータ。
【請求項２２】
加圧流体源及び真空源と組み合わされた請求項２に記載のアクチュエータにおいて、
−前記加圧流体源は、前記主入口及び前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれの前記カートリッジ入口と流体連通しており、
−前記真空源は、前記主出口及び前記少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のそれぞれの前記カートリッジ出口と流体連通している、アクチュエータ。
【請求項２３】
電流対圧力変換器と組み合わされた請求項２２に記載のアクチュエータにおいて、前記加圧流体源及び前記真空源が前記電流対圧力変換器によって制御されている、アクチュエータ。
【請求項２４】
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記付勢機構は制御可能な加圧流体源である、アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的にはアクチュエータに関連し、より厳密には弁中のプランジャ又はピストンを作動させるのに使用される空気圧式アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気圧式アクチュエータは、様々な種類の用途に使用されていて、弁の様な様々な型式の装置中のプランジャやシャフトなどを作動させる又は動かす働きをしている。
アクチュエータは、常閉型ピストン、常開型ピストン、又はその両方を、同じ組立体内に含んでいることがある。常閉型ピストンを含むアクチュエータには、典型的に、ピストンを閉位置に付勢するばね又はベルビルワッシャの様な付勢要素が設けられている。ピストンを閉位置から開位置へ動かすために、アクチュエータ内にガスを注入し、ばねの付勢作用に対抗させて、ピストンが開位置へ向けて動けるようにする。同様に、常開型ピストンは、各々の開位置に付勢されていて、自身へのガス圧力の効果を通じて閉位置へ動かされるものである。
【０００３】
ガスが注入される室を絶縁し封止するために、大抵は動的シールが使用されている。この原理に基づく弁構造の一例が図１（先行技術）に示されている。この例では、作動機構１０の常閉型ピストン１２及び常開型ピストン１４は、どちらも、各々の外周に沿って、ポリマー、シリコン、又はゴムのＯリング１６が提供されている。ピストンが弁内で上下に動くとき、それらＯリング１６は、弁の円筒体１８の内壁を擦り付けるようにして滑動する。
【０００４】
アクチュエータが、時に３５０℃という高さにもなる高温の用途で使用される場合、動的シールは、時間の経過と共にべた付きを来し脆くなってゆく傾向がある。こうなると、シールと作動システムの内壁との間の摩擦が増し、ピストンの運動が損なわれる。この摩擦を最小限に抑えるために潤滑剤が使用されることもあるが、潤滑剤の使用は他の問題を生じさせ、つまりは、Ｋｒｙｔｏｘ（商標）又はＴｏｒｒ−ｌｕｂｅ（商標）の様なグリースを基材とする潤滑剤は終にはドライダウンして、なおのこと摩擦を増加させ、ピストンが動くのをより困難にする。乾燥性の潤滑剤の使用は、それらが結局のところ使用される作動ガスによって吹き飛ばされてしまうことから、通常は代替案として考慮されない。電流を使用してピストンを作動させるソレノイド弁でも同様の課題に遭遇する。
【０００５】
動的シールの劣化は、高温用途だけに起こるとは限らない。当該問題は、弁が非常に低い温度条件で使用される極低温用途にも存在する。この場合には、作動ガス中に存在する湿気がピストンと作動システムの内壁の界面で結晶化してピストンの運動を損なう傾向がある。
【０００６】
故に、可動部品間の摩擦を低減又は排除するのに助けとなり得るアクチュエータに対する必要性が存在している。幾つかの用途については、このアクチュエータは、更に、作動圧力を低く保ったまま、より高い力を、それが作動させるシャフト又はプランジャへ付与することが望ましいであろう。幾つかの用途については、機構は、更に、長い動作寿命を有することが必要であろうし、また高速度でシャフト又はプランジャを動かせることが必要であろう。
【０００７】
この問題点を解消するため、多くの解決策が提案されてきた。米国特許第５，７５５，４２８号は、金属対金属の動的座を有する弁を示している。記載されているアクチュエータ型式は、大気又は比較的中程度の温度には適当であるかもしれないが、高温又は極低温の用途では容易に使用可能とはいかない。この設計には６つのＯリングが係わっている。極低温又は３５０℃の様な高温で使用されたなら、それらのＯリングの高い摩擦と脆化が引き起こされる可能性がある。
【０００８】
当技術では、ＵＳ５１３１６２７、ＵＳ５２１５２８６、ＵＳ５６５３４１９、ＵＳ６５０８４５３、ＵＳ７１５９８３９、及びＵＳ２０１０００９０１５１も知られている。これらの解決策の幾つかは、作動させられるシャフト又はロッドへの有効総加重又は力を増加させるために、カム機構、ギヤ−カム及びピストン機構、又は複数ピストンを使用している。これらの解決策では、小型の機械加工し難い部品の使用が必要になり、そのせいで、製造費用が嵩むことに加え、機構が複雑化し、組み立て及び保守整備が困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，７５５，４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上に鑑み、改善された空気圧式アクチュエータの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の或る態様によれば、プランジャを作動させるための空気圧式アクチュエータが提供されている。アクチュエータは、限定するわけではないが、分析用途、プロセス用途、インストルメンテーション用途、又は工業用途の様な、様々な用途に使用することができる。それは、更に、極低温用途から高温用途まで使用することができる。
【００１２】
アクチュエータは、主入口及び主出口と、互いに向かい合う第１及び第２の中空キャップと、を備えている。第２キャップには、それを貫いて延びるキャップチャネルが設けられている。
【００１３】
アクチュエータは、更に、第１中空キャップと第２中空キャップの間に設けられている主作動組立体を備えている。この主作動組立体は、互いに反対側の第１及び第２のダイヤフラム面を有する変形可能なダイヤフラムと、第１室と、第２室と、を含んでいる。第１室は、第１ダイヤフラム面によって限定されていて、主入口と流体連通している。第２室は、第２ダイヤフラム面によって限定されていて、主出口と流体連通している。
【００１４】
アクチュエータは、更に、第１室及び第２室を流体封止するための静的封止要素を備えている。
アクチュエータは、更に、主ピストンと、作動ステムと、を備えている。主ピストンは、作動位置と非作動位置の間を可動であり、効果を生むやり方で第２ダイヤフラム面へ取り付け可能なピストン面を含んでいる。作動ステムはキャップチャネルに滑動可能に嵌っており、ステムの一部分は第２キャップの外に延びていて、当該ステム部分はプランジャへ接続可能である。作動ステムは主ピストンと協働して、主ピストンが作動位置と非作動位置の間で動くときにはキャップチャネル内で滑動するようになっている。
【００１５】
アクチュエータは、更に、ピストンを非作動位置に付勢する付勢機構を備えている。
加圧流体が主入口を通して押し進められたとき、加圧流体が主出口から引き出されたとき、又はその両方のとき、主作動組立体の第１室は拡がり、主ピストンを非作動位置から作動位置へ動かし、作動ステムはそれによってキャップチャネル内で滑動する。
【００１６】
可撓性ダイヤフラムとは、変形するように適合されている可撓性の膜又は構成要素を意味する。
好都合にも、本発明の作動機構中に可撓性ダイヤフラムを使用することで、動的シール即ち従来の作動機構でのピストンと共に動くシールの必要性は無くなる。従来シールの使用が回避されることで、アクチュエータ内の部品の摩擦が低減され、転じて作動機構の寿命がそれの使用される温度条件とは無関係に延びる。機構内の室の気密性を維持するためには、銅ガスケットの様な静的シールを使用することができる。
【００１７】
アクチュエータは、更に、第１キャップと第２キャップの間に配置される少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体を備えることができるのが好ましい。それぞれの組立体は、カートリッジ入口とカートリッジ出口を備えている。それぞれの組立体は、更に、作動カートリッジ、中間の変形可能なダイヤフラム、第１中間室及び第２中間室、静的カートリッジ封止要素、及び中間ピストン、を備えている。作動カートリッジには、カートリッジチャネルが設けられている。中間の変形可能なダイヤフラムは、互いに反対側の第１面及び第２面を有している。第１中間室は中間ダイヤフラムの第１面によって限定されていて、カートリッジ入口と流体連通している。第２中間室は中間ダイヤフラムの第２面によって限定されていて、カートリッジ出口と流体連通している。
【００１８】
静的カートリッジ封止要素は、第１中間室及び第２中間室を流体封止するためのものである。中間ピストンは、作動位置と非作動位置の間を可動であり、効果を生むやり方で中間ダイヤフラムの第２面へ取り付けられたピストン面を含んでいる。中間ピストンは、カートリッジチャネルに滑動可能に嵌っていて、効果を生むやり方で主ピストンと協働している。
【００１９】
加圧流体がカートリッジ入口を通して押し進められたとき、加圧流体がカートリッジ出口から引き出されたとき、又はその両方のとき、第１中間室は拡がり、中間ピストンを非作動位置から作動位置へ動かし、作動ステムがキャップチャネル内で滑動するのを支援する。
【００２０】
好都合にも、１つ又は数個の積重可能な二次的作動組立体の使用は、作動ステムへ加えられる力を増加させる。
加えて、積重可能な作動及び／又は付勢要素カートリッジの使用は、作動シャフトへ加えられるトルク及び加重力の修正及び制御を可能にし、作動機構が使用されることになる用途の要件に依っては、作動機構の容易カスタマイズが可能になる。
【００２１】
１つの実施形態では、アクチュエータは、第１キャップと第２キャップのうちの１つへ接続されている１つ又は数個の積重可能な付勢要素カートリッジを備えている。
１つの実施形態では、アクチュエータは、常開型アクチュエータであり、第２キャップには円形陥凹が設けられていて、付勢機構が当該円形陥凹に嵌っている。主出口は第２キャップに設けられている通気孔であり、第１室は第１キャップによって限定されている。
【００２２】
１つの実施形態では、アクチュエータは常閉型アクチュエータであり、第１キャップには円形陥凹が設けられていて、付勢機構が当該円形陥凹に嵌っている。主出口は第１キャップに設けられている通気孔であり、第１室は第２キャップによって限定されている。
【００２３】
１つの実施形態では、静的封止要素は、ろう付け継手か、ポリマー系ガスケット及び金属ガスケットか、又はそれらの組合せ、の何れかである。
１つの実施形態では、少なくとも１つの積重可能な二次的作動組立体のカートリッジ入口は、主入口と流体連通している。
【００２４】
１つの実施形態では、アクチュエータは、第２のプランジャを作動させるための第２の作動ステムを備えている。第１キャップには、それを貫いて延びる第２のキャップチャネルが設けられており、第２の作動ステムは第２のキャップチャネルに滑動可能に嵌っている。第２の作動ステムの一部分は、第２キャップの外に延びていて、第２のプランジャへ接続可能である。第２の作動ステムは、主ピストンが作動位置と非作動位置の間を動くとき、キャップチャネル内で滑動する。それぞれの積重可能な作動組立体について、カートリッジ入口は主入口と流体連通している。加圧流体がカートリッジ入口を通して押し進められたとき及び／又は加圧流体がカートリッジ出口から引き出されたとき、（単数又は複数の）第１室は拡がり、第２の作動ステムは主ピストンと共に非作動位置から作動位置へ動き、両方の作動ステムはそれにより各々のキャップチャネル内で動く。そういうものとして、第１の作動ステムと第２の作動ステムは、同方向に動くようになっていてもよいし、又は反対方向に動くようになっていてもよい。
【００２５】
１つの実施形態では、アクチュエータは、電流対圧力変換器と組み合わせて使用されている。
本発明の別の態様によれば、以上に定義されているアクチュエータを取り付けるためのキットも提供されている。キットは、第１及び第２の中空キャップと、変形可能なダイヤフラム、主ピストン、及び静的封止要素、を含む主作動組立体と、主ピストンへ接続可能な作動ステムと、ピストンを非作動位置に付勢するための付勢機構と、を備えている。
【００２６】
本発明の更に別の態様によれば、以上に定義されているアクチュエータ中に使用するための積重可能な二次的作動組立体も提供されている。積重可能な二次的作動部は、第１キャップと第２キャップの間で使用するためのものであり、作動カートリッジと、第１及び第２の中間の変形可能なダイヤフラムと、中間ピストンと、使用時に第１及び第２の中間の変形可能なダイヤフラムを弁の他の構成要素と流体封止するための静的カートリッジ封止要素と、を備えている。
【００２７】
本発明の他の特徴及び利点は、その好適な実施形態が添付図面を参照しながら読まれれば、より深く理解されるであろう。
本発明は、代表的な実施形態に関連付けて説明されているが、それは本発明の範囲をその様な実施形態に限定することを意図したものではないことを理解しておきたい。それどころか、全ての代替、修正、及び等価物を、本出願によって定義されている通りに包含され得るものとして対象範囲とすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（先行技術）は、動的シールを含んでいる先行技術のアクチュエータを含む弁の断面図である。
【図２】本発明の第１の好適な実施形態によるアクチュエータの上方からの斜視図である。
【図２Ａ】図２に示されているアクチュエータの分解図である。
【図２Ｂ】図２のアクチュエータのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２Ｃ】図２のアクチュエータのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、アクチュエータ内の加圧流体の流れを示している。
【図３】本発明の第２の好適な実施形態によるアクチュエータの上方からの斜視図である。
【図３Ａ】図３に示されているアクチュエータの分解図である。
【図３Ｂ】図３のアクチュエータのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図３Ｃ】図３のアクチュエータのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、アクチュエータ内の加圧流体の流れを示している。
【図４】本発明の第３の好適な実施形態によるアクチュエータの上方からの斜視図である。
【図５Ａ】図４のアクチュエータの分解図である。
【図５Ｂ】図５Ａから続く、図４のアクチュエータの分解図である。
【図６】図４のアクチュエータの断面図である。
【図７】図４のアクチュエータの上方からの断面斜視図である。
【図８】図４のアクチュエータの下方からの断面斜視図である。
【図９】図４のアクチュエータの積重可能な二次的作動組立体の構成要素のうちの幾つかの断面斜視図である。
【図１０】図９の断面分解図である。
【図１１】図４のアクチュエータの断面図であり、アクチュエータ内の加圧流体の流れを示している。
【図１２】本発明の第４の好適な実施形態による、アクチュエータの上方からの斜視図である。
【図１３Ａ】図１２のアクチュエータの分解図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａから続く、図１２のアクチュエータの分解図である。
【図１４】図１２のアクチュエータの断面図である。
【図１５】図１２のアクチュエータの上方からの断面斜視図である。
【図１６】図１２のアクチュエータの下方からの断面斜視図である。
【図１７】図１２のアクチュエータの積重可能な二次的作動組立体の構成要素のうちの幾つかの断面斜視図である。
【図１８】図１７のアクチュエータの断面分解図である。
【図１９】図１２のアクチュエータの断面図であり、アクチュエータ内の加圧流体の流れを示している。
【図２０】本発明の第５の好適な実施形態による、アクチュエータの断面図である。
【図２１】図２０のアクチュエータの積重可能な二次的作動組立体の構成要素のうちの幾つかの断面斜視図である。
【図２２】図２１の分解図である。
【図２３】本発明の第６の好適な実施形態によるアクチュエータの上方からの斜視図である。
【図２３Ａ】図２３に示されているアクチュエータの分解図である。
【図２３Ｂ】図２３のアクチュエータのＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、アクチュエータ内の加圧流体の流れを示している。
【図２４】本発明の第７の好適な実施形態によるアクチュエータの上方からの斜視図である。
【図２４Ａ】図２４のアクチュエータのＡ−Ａ線に沿った断面図であり、アクチュエータ内の流れ流体を示している。
【図２５】電流対圧力変換器と組み合わされている、本発明の好適な実施形態によるアクチュエータの概略図である。
【図２６】本発明の別の実施形態によるアクチュエータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に続く説明では、図面中の同様の特徴には同様の符号が付されている。図面の明解さを保つため、一部の符号は、それらが先行する図で既に識別されている場合は省略されている。
【００３０】
以下に説明されている実施形態は、単に一例として与えられており、それの様々な特性及び詳細事項は本発明の範囲に対する限定と考えられてはならず、「上」、「下」、など、の様な位置的記述は、別途指示されていない限り、図に照らして解釈されるべきであって、限定を課すものと考えられてはならないことを認識しておきたい。
【００３１】
図２を参照すると、弁のプランジャを作動させるためのアクチュエータ２０ｎｃが示されている。アクチュエータ２０ｎｃは、第１キャップ２２ｎｃ及び第２キャップ２４ｎｃと、主入口２８及び主出口３０と、を含んでいる。入口２８及び出口３０は、流体を通して押し進める又は引き出すことのできるポートである。主入口２８は、上キャップ２２ｎｃに設けられている。第１キャップと第２キャップはそれぞれ上キャップ２２ｎｃと下キャップ２４ｎｃであり、それらは互いに向かい合っている。上キャップ２２ｎｃ及び下キャップ２４ｎｃは好適には中空であり、中空とは、それらが少なくとも１つの陥凹した部分を、たとえそれが僅かしか陥凹していないにしても、有しているという意味である。示されている上キャップ２２ｎｃ及び下キャップ２４ｎｃは円筒形であるが、他の構成も考慮され得る。
【００３２】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃを参照すると、アクチュエータ２０ｎｃは、主入口２８、上キャップ２２ｎｃ及び下キャップ２４ｎｃ、主作動組立体２５ｎｃ、作動ステム４２、及び付勢機構３２、を含んでいる。主入口２８は加圧流体を受け入れるためのものであり、この実施形態では、入口２８は、上キャップ２２ｎｃに、キャップ２２ｎｃ内を軸方向に伸びるチャネルとして設けられているが、入口を、どこか他の場所、例えば下キャップ２４ｎｃの側壁、に設置することが考慮されてもよい。加圧流体は、気体又は液体、何れの種類であってもよい。
【００３３】
アクチュエータ２０ｎｃは、上の中空キャップ２２ｎｃと下の中空キャップ２４ｎｃの間に設けられている主作動組立体２５ｎｃを含んでいる。主作動部２５ｎｃは、変形可能なダイヤフラム３６、第１室４８ｎｃ、第２室５０ｎｃ、主ピストン３４ｎｃ、及び静的封止要素３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、を含んでいる。本事例では、静的封止要素は金属系ガスケットであるが、但し、ポリマー系ガスケット更にはろう付け継手の様な、他の型式の静的封止要素が考慮されてもよい。静的封止要素とは、アクチュエータが作動させられたときに封止要素が動かず、ひいては封止要素又は継手とアクチュエータの他の構成要素の間に摩擦が無いことを意味する。封止要素３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、及び３８ｄは、確実に、第１室４８ｎｃ及び第２室５０ｎｃが適正に封止され、構成要素間の接続部が液密になるようにするために使用されている。
【００３４】
変形可能なダイヤフラム３６は、円形で、２つの互いに反対側の第１面３６０及び第２面３６２と、中央孔３６４と、を有している。それは、流体の圧力下に、又は押されるか又は押圧されたときに、変形するのに十分な可撓性があり、好適には波形をしている。可撓性ダイヤフラムは、動く又は変形することのできる何れの型式の液密膜又は構成要素であってもよい。可撓性ダイヤフラムは、金属、ポリマー、及び／又はエラストマー、の様な各種材料から作ることができる。その様な要素の組合せが使用されていてもよい。（単数又は複数の）可撓性ダイヤフラムとしてベローズを使用することも考慮され得る。ベローズは、典型的には金属で作られているものであって、その外部に圧力を加えたら圧縮させることのできる又は真空下に伸長させることのできる弾性容器である。
【００３５】
第１室４８ｎｃは、図２Ｃに最も分かり易く示されている様に、第１ダイヤフラム面３６０によって限定されていて、入口２８と流体連通している。第１室４８ｎｃは、アクチュエータ２０ｎｃが使用中であるとき、即ちアクチュエータ２０ｎｃが加圧流体源へ接続されているとき、膨らむことができるという意味では気密である。第２室５０ｎｃは、第２ダイヤフラム面３６２によって限定されていて、流体を追い出すための主出口３０と流体連通している。本事例では、主出口３０は通気孔である。
【００３６】
主ピストン３４ｎｃは、効果を生むやり方でダイヤフラムラム３６の第２面３６２へ取り付けられているピストン面を有している。本事例では、ピストン面は第２室５０ｃｎの中を延びているフランジ３４０の部分である。主ピストンは、作動位置と非作動位置の間を動くことができる。図２Ａ−図２Ｃのアクチュエータは、常閉（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ）型アクチュエータであり、非作動のとき、即ち加圧流体が入口２８を通って注入されていないときは、この事例では螺旋状のばねである付勢機構３２がフランジ３４０を押圧し、ピストン３４ｎｃを下降位置に維持している。作動位置にあるとき、加圧流体が第１室４８ｎｃを満たしてゆき、第１室が拡がって、ダイヤフラム３６を変形させ、それによりフランジ３４０を上向きに押し、転じて付勢要素３２が圧縮されると、ピストンは図２Ｃに最も分かり易く示されている様に上昇位置に置かれる。フランジ部３４０は、付勢要素３２と接触している第１面及び第２ダイヤフラム面３６２と接触している第２面を有している。図２Ｃの矢印は、入口２８を通って進入し第１室を満たしてゆく加圧流体の流れを示している。
【００３７】
引き続き図２Ａ−図２Ｃを参照して、主ピストン３４ｎｃには、ダイヤフラムの中央孔３６４を通過して第１室４８ｎｃの中を延びる部分３４２が設けられている。当該部分３４２にはダイヤフラム保定ナット６０がねじ締められており、ダイヤフラムの中央部分はナット６０と主ピストン３４ｎｃのフランジ３４０の間に封止的に圧縮されている。ナット６０の、ダイヤフラム３６の中央孔３６４及び主ピストン３４ｎｃの周りの領域の気密接続を確実にするために、第１の円形ガスケット３８ｃｈが使用されている。同様に、ダイヤフラム３６の外周は、上キャップ２２ｎｃと下キャップ２４ｎｃの間に封止的に圧縮されていて、接続部を封止するのに第２の円形ガスケット３８ｂが使用されている。当然ながら、第１室４８ｎｃに加圧流体が注入されたときに同室４８ｎｃが気密でいられる限りにおいて他の封止要素及び接続要素が考慮されてもよい。上キャップ２２ｎｃ及び下キャップ２４ｎｃには、各々の側壁にねじ部が設けられていて、ねじ締めによって一体に接続されている。当然ながら、はんだ付け又はろう付けによってそれらを接合することも考慮され得る。
【００３８】
作動ステム４２又はシャフトは、下キャップに設けられているキャップチャネル２４０とも呼称されているチャネル２４０に嵌る大きさと形状をしている。作動ステムは、キャップチャネル２４０内を滑動することができる。ステムの一部分は下キャップ２４ｎｃの外に延びている。ステム４２の下キャップ２４ｎｃの外に延びているこの部分は、弁のプランジャか又は直線運動を要する何か他の型式の装置へ接続することができる。ステム４２の他方の側は、効果を生むやり方で主ピストン３４ｎｃへ接続されていて、主ピストン３４ｎｃが作動位置と非作動位置の間で動くときにキャップチャネル２４０内で滑動するようになっている。効果を生むやり方で接続されているとは、それらは互いに直接に接続されていることもあれば間接に接続されていることもあることを意味する。それらは互いと一体であってもよく、即ち同じ構成要素上の部分であってもよい。本事例では、ステム４２は、主ピストン３４へねじ５７を介して接続又は連係されており、主ピストンはねじ５７の頭部に載っている。
【００３９】
この事例では螺旋状のばねである付勢機構３２は、ピストン３４ｎｃを非作動位置に付勢している。付勢要素３２は、上キャップ２２ｎｃに設けられている円形陥凹２２０に嵌っている。図２Ｃに最も分かり易く示されている様に、加圧流体が入口２８を通して流されると、主作動組立体２５ｎｃの第１室４８ｎｃが拡がり、ピストンを非作動位置から作動位置へ動かす。付勢要素３２は、その結果、圧縮され、作動ステム４２がキャップチャネル２４０内で滑動できるようになる。
【００４０】
第１室４８ｎｃは、下キャップ２４ｎｃによって限定されている。第１室４８ｎｃが拡がると、第２室５０ｎｃは萎み、というのも、２つの室は上キャップ２２ｎｃと下キャップ２４ｎｃによって形成されている固定のエンクロージャに収容されているからである。第２室５０ｎｃに収容されている空気又は流体は、上キャップ２２ｎｃに設けられている通気孔３０を介して追い出される。第１室４８ｎｃを気密に保ちながら作動ステム４２を動けるようにするために、第２の変形可能なダイヤフラム５２ｂが第１室４８ｎｃを区切っている。第２の変形可能なダイヤフラム５２ｂは、その中央孔の周りがねじ５７及びステム４２によって、またその外周の周りが下キャップ２４ｎｃのフランジと接続／閉鎖ナット６４の間に、封止的に保定されている。閉鎖ナット６４は、下キャップ２４ｎｃへねじ締めすることができ、止めねじを用いてそれへ固定されている。同様に、別のより小さいダイヤフラム５２ａが、主ピストン３４ｎｃを上キャップ２２ｎｃへ封止的に接続しながらピストン３４ｎｃの運動を可能にしている。
【００４１】
図３を参照すると、本発明によるアクチュエータの別の実施形態が示されている。アクチュエータ２０ｎｏは、上キャップ２０ｎｏ及び下キャップ２４ｎｏを含んでおり、入口２８が上キャップ２２ｎｏに設けられている。アクチュエータのこの様式は常開（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｏｐｅｎ）型アクチュエータ２０ｎｏである。
【００４２】
図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃを参照すると、アクチュエータ２０ｎｏは、主入口２８、第１キャップ２２ｎｏ及び第２キャップ２４ｎｏ、主作動組立体２５ｎｏ、作動ステム４２、及び付勢機構３３、を含んでいる。加圧流体を受け入れるための入口２８は上キャップ２２ｎｏに設けられているが、但し、入口２８をどこか他の場所に設置することが考慮されてもよい。
【００４３】
アクチュエータ２０ｎｏは、上の中空キャップ２２ｎｏと下の中空キャップ２４ｎｏの間に設けられている主作動組立体２５ｎｏを含んでいる。主作動組立体２５ｎｏは、変形可能なダイヤフラム３６、第１室４８ｎｏ、第２室５０ｎｏ、主ピストン３４ｎｏ、及び静的封止要素３８ｂ、３８ｃ、を含んでいる。
【００４４】
第１室４８ｎｏは、第１ダイヤフラム面３６０によって限定されていて、主入口２８と流体連通している。アクチュエータのこの様式では、第１室は、図２の常閉型アクチュエータでの様にダイヤフラムの下側ではなしに上側に在る。引き続き図３Ａ−図３Ｃを参照して、第２室５０ｎｏは、第２ダイヤフラム面３６２によって限定されていて、本事例ではガスを追い出すための通気孔である主出口３０と流体連通している。静的封止要素３８ｃ及び３８ｄは、確実に、アクチュエータ２０ｎｏの構成要素間の接続部が封止され気密になるようにするために使用されており、それらはピストン３４ｎｏが作動位置から非作動位置へ動くときに動かないのが好都合である。
【００４５】
主ピストン３４ｎｏは、ダイヤフラムの第２面３６２へ接続可能なピストン面を有している。この事例では、ピストン面は、フランジ部３４０の第２室５０ｎｏの中でダイヤフラム３６の下方を延びている部分である。主ピストン３４ｎｏは、作動位置と非作動位置の間を動くことができる。図３Ａ−図３Ｃのアクチュエータは、常開型アクチュエータであり、それが非作動のとき、即ち加圧流体が主入口２８を通って注入されていないときは、付勢機構３３がフランジ３４０を押圧し、ピストン３４ｎｏを上昇位置に維持している。作動位置にあるとき、加圧流体が第１室４８ｎｏを満たしてゆき、ダイヤフラム３６を変形させ、それによりフランジ３４０を下向きに押し、転じて付勢要素３３が圧縮されると、作動ステム４２は図３Ｃに最も分かり易く示されている様に下降位置に置かれる。フランジ部３４０は、付勢要素３３と接触している第１面及び第２ダイヤフラム面３６２と接触している第２面を有している。図３Ｃの矢印は、入口２８を通って進入し第１室４８ｎｏを満たしてゆく加圧流体の流れを示している。
【００４６】
引き続き図３Ａ−図３Ｃを参照して、主ピストン３４ｎｏには、ダイヤフラム３６の中央孔３６４を通過して第１室４８ｎｏの中を延びる部分３４２が設けられている。当該部分３４２にはダイヤフラム保定ナット６０がねじ締められており、ダイヤフラムはその中央孔３６４の周りがナット６０と主ピストン３４ｎｏのフランジ３４０の間に封止的に圧縮されている。ナット６０とフランジ３４０の間に液密接続を提供するために、ガスケット３８ｃが使用されている。同様に、ダイヤフラム３６の外周は、上キャップ２２ｎｏと下キャップ２４ｎｏの間に封止的に圧縮されていて、接続部を封止するのにガスケット３８ｄが使用されている。当然ながら、第１室４８ｎｏに加圧流体が注入されたときに同室４８ｎｃが気密でいられる限りにおいて他の封止要素及び接続要素が考慮されてもよい。
【００４７】
作動ステム４２又はシャフトは、下キャップ２４ｎｏに設けられているキャップチャネル２４０に嵌る大きさと形状をしている。アクチュエータのこの変型では、ステム４２は、主ピストン３４ｎｏから延びている。作動ステム４２は、キャップチャネル２４０内で滑動することができる。ステム４２の一部分は下キャップ２４ｎｏの外に延びている。下キャップの外に延びているとは、それがキャップ２４ｎｏの下壁を越えて最下の室の外に及んでいるという意味である。常閉型アクチュエータ２０ｎｃと同様に、ステム４２の下キャップ２４ｎｏの外に延びている部分は、弁のプランジャか又は直線運動を要する何か他の型式の装置へ接続することができる。ステム４２の他方の側は、主ピストン３４ｎｏへそれから延びるようにして直接接続されていて、一体的に主ピストン３４ｎｏの部分になっている。
【００４８】
この事例ではウェーブスプリングである付勢機構３３は、ピストン３４ｎｏを非作動位置に付勢している。付勢要素３３は、下キャップ２４ｎｏに設けられている円形陥凹２４２に嵌っている。当然ながら、他の型式の付勢要素が使用されていてもよい。図３Ｃに最も分かり易く示されている様に、加圧流体が入口２８を通して流されると、主作動組立体２５ｎｏの第１室４８ｎｏが拡がり、ピストン３４ｎｏを非作動位置から作動位置へ動かす。付勢要素３３は、その結果、圧縮され、作動ステム４２がキャップチャネル２４０内で滑動できるようになる。
【００４９】
第１室４８ｎｏは、上キャップ２２ｎｏによって限定されている。第１室４８ｎｏが拡がると、第２室５０ｎｏは萎み、というのも、２つの室は、上キャップ２２ｎｏと下キャップ２４ｎｏがねじ部２２２、２４４で互いへねじ締めされて形成されている固定のエンクロージャに収容されているからである。第２室５０ｎｏに収容されている空気又は流体は、下キャップ２４ｎｏに設けられている通気孔３０を介して追い出される。
【００５０】
図４を参照すると、本発明の別の実施形態によるアクチュエータ２００ｎｃが示されている。アクチュエータのこの変型は、常閉型アクチュエータであり、第１キャップ２２ｎｃと、２つの作動カートリッジ２６ｎｃと、第２キャップ２４ｎｃと、を含んでいる。上キャップ２２ｎｃ及び作動カートリッジ２６の側壁には、カートリッジ出口３１が在る。
【００５１】
図５Ａ、図５Ｂ、及び図６を参照して、アクチュエータ２００ｎｃは、第１キャップ２２ｎｃと第２キャップ２４ｎｃの間に配置された２つの積重可能な二次的作動組立体２７を含んでいる。それぞれの積重可能な組立体は、作動カートリッジ２６ｎｃ、中間の変形可能なダイヤフラム３７、第１中間室４８ｎｃ及び第２中間室５０ｎｃ、中間ピストン４１ｎｃ、及び静的封止要素３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、及び３８ｄ、を含んでいる。当然ながら、上キャップと下キャップの間には、作動ステム４２へ加えたい加重力に従って異なった数の積重可能な組立体２７を挿入することが可能である。
【００５２】
図６、図９、及び図１０を参照して、２つの積重可能な組立体のうちの一方の構成要素を更に詳細に説明してゆく。他方の組立体は、同一構成を有していて、同じ構成要素を備えている。作動カートリッジ２６ａ−ｎｃには、アクチュエータに注入された加圧流体を通過させるカートリッジチャネル２６０ａ（図１０に識別されている）が設けられている。カートリッジは、第１面３７０ａ及び第２面３７２ｂを有する中間の変形可能なダイヤフラム３７ａと組み合わせて使用されるものとする。
【００５３】
図６での様に使用時、積重可能な組立体２７ａは、中間ダイヤフラム３７ａの第１面３７０ａによって限定されている第１中間室４８ａ−ｎｃを備えている。この第１中間室４８ａ−ｎｃは、気密であり、入口２８と流体連通している。そういうものとして、カートリッジ入口２９ａは、主入口２８と流体連通している。代わりに、第１中間室にそれ自身の中間カートリッジ入口を例えば作動カートリッジの側壁に設けて提供することも考慮され得る。組立体２７ａは、更に、中間ダイヤフラム３７ａの第２面３７２ｂによって限定されている第２中間室５０ａ−ｎｃを含んでいる。第２中間室５０ａ−ｎｃは、第２室に収容されている流体を追い出すためのカートリッジ出口３１ａと流体連通している。
【００５４】
引き続き図６、図９、及び図１０を参照して、組立体２７ａは、作動位置と非作動位置の間を可動である中間ピストン４１ａを含んでいる。中間ピストン４１ａは、第２室５０ａ−ｎｃの中を延びている４１０ａの部分であるピストン面を含んでいる。ピストン面は、効果を生むやり方でダイヤフラムの中心寄りのダイヤフラム面へ取り付けられている。中間ピストン４１ａは、カートリッジチャネル２６０ａに嵌っていて、効果を生むやり方で主ピストン３４ｎｃと協働する。「効果を生むやり方で協働している」とは、中間ピストン４１ａが直接か又は間接のどちらかで主ピストン３４ｎｃへ連係されていることを意味する。本事例では、中間ピストン４１ａには、それを貫いて延びる軸方向チャネル４１４ａが設けられている。このチャネル４１４ａは、主入口２８及び第１中間室４８ａ−ｎｃと流体連通している。中間ピストン４１ａは、ねじ５６ａを介して主ピストン３４ｎｃへ連係されている。中間ピストン４１ａは、同様に貫通して延びる軸方向チャネルを有しているねじ５６ａへ接続されている。ねじ５６ａのこの軸方向チャネルは、中間ピストン４１ａのチャネル４１４ａと整列している。ねじ５６ａは、第２の中間ダイヤフラム５３ａのその中央孔の周りをカートリッジ２６ａと封止的に圧縮できるようにしている。ねじ５６ａの頭部は主ピストン３４ｎｃと接触していて、第１室４８ｎｃの中の加圧流体の通過を促すために十字形の溝が設けられているのが好都合である。評価される様に、上キャップ２２ｎｃの軸方向チャネル及びアクチュエータの他方のねじ５６にも、対応する室中に流体を流れさすためのその様な十字形の溝が設けられている。
【００５５】
図６を参照して、加圧流体が主入口２８及びカートリッジ入口２９ａ、２９ｂを通して流されると、第１中間室は拡がり、中間ダイヤフラム３７ａを変形させ、中間ピストン４１ａを非作動位置から作動位置に動かし、ピストン４１ａがカートリッジチャネル２６０ａ内を上向きに滑動して付勢機構３２の圧縮を支援する。
【００５６】
引き続き図６と更には図１０を参照して、中間ダイヤフラム３７ａは円形で、中央孔３７４ａが設けられている。更に、中間ピストン４１ａは、第１中間室４８ａ−ｎｃの中を延びる第１部分４１２ａを有し、その上にダイヤフラム保定ナット６０ａが、中間ダイヤフラム３７ａのその中央孔３７０ａの周囲の周りをナット６０ａとフランジ部４１０ａの間に封止的に圧縮するためにねじ締められている。中間ダイヤフラム３７ａは、更に、その外周囲に沿って、カートリッジ２６ａと下側の積重可能な組立体のカートリッジ２６ｂの間に静的封止要素３８ｂを用いて封止的に圧縮されている。当然ながら、組立体２７ｂの場合には、中間ダイヤフラム３７ａの外周は、カートリッジ２６ｂと下キャップ２４ｎｃの間に圧縮されている。
【００５７】
カートリッジ２６ａ−ｎｃには、その側壁に、隣接するキャップ及び／又はカートリッジ２６ｎｃと係合するためのねじ部２６４が設けられている。
図６に示されている様に、第１中間室４８ａ−ｎｃは、第２の中間の変形可能なダイヤフラム５３ｂによって限定されている。この第２の中間ダイヤフラム５３ｂは、当該第１中間室４８ａ−ｎｃを隣接する室のうちの１つから区切っており、それは、第１中間室４８ａ−ｎｃを気密に保ちながら中間ピストン４１ａの運動を可能にしている。同様に、第２中間室５０ａ−ｎｃは、第２の中間ダイヤフラム５３ａによって区切られている。
【００５８】
図４−図１０を参照して、ダイヤフラム３６、３７、５２、５３は、それぞれ、薄い円盤状のシートで作られていて作動ガスを循環させるためのリップルを有しているのが好ましいが、より重要なことは、ダイヤフラムに可撓性及び変形可能性に関する適切な性質を提供することである。ダイヤフラムは、ポリマー、エラストマー、ゴム、又は金属、或いはこれらの要素の組合せ、から作ることができよう。それは、充填されていてもよいし、されていなくてもよい。先に解説されているように、（単数又は複数の）ダイヤフラムとしてベローズが使用されていてもよい。示されている事例では、ダイヤフラムのそれぞれには、その中央に、ピストン３４、３７の１つ又はねじ５６の１つを受け入れるための孔が設けられている。ダイヤフラムの各内縁は、ピストン３４、４１とねじ５６及び／又はナット５４、６０の間に付着又はスナップ止めされている。
【００５９】
金属ガスケット３８は、より良好な封止性をもたらし、ナット５４、６０をダイヤフラム３６、３７、５２、５３に対して移動させる回転力を回避する。
引き続き図４−図１０を参照して、上キャップ２２ｎｃ、下キャップ２４ｎｃ、及び作動カートリッジ２６ａ、２６ｂのそれぞれは、円筒形状を有していて、それぞれに円形側壁が設けられている。側壁は、それぞれに、下キャップと上キャップと作動カートリッジのうちの隣接する１つの側壁のねじ部と係合するためのねじ部が設けられている。当然ながら、代わりに、隣接するカートリッジをろう付けすることも考慮され得る。
【００６０】
２つの作動カートリッジ２６ａ、２６ｂは、それぞれ、第１部分と第２部分を区切る半径方向の壁を有している。図１０に示されている様に、カートリッジ２６ａ−ｎｃについて、半径方向壁２６２ａには軸方向チャネル２６０ａが設けられている。カートリッジ２６ｂ−ｎｃは同一構成を有している。それぞれのカートリッジ２６について、下部分と上部分のうちどちらか一方の側壁は、流体を追い出すための１つの出口、例えば通気孔、を含んでいる。
【００６１】
引き続き図６を参照して、アクチュエータ２００ｎｃの下部分では、キャップチャネル２４０は、ねじ５７を受け入れ、また接続及び閉鎖ナット６４でその場に維持されているダイヤフラム５２ｂを受け入れている。ねじ５７は、アクチュエータによって上下に動かされることになるプランジャ又は補助弁機構へ接続可能である作動ステム４２へ接続されている。下キャップ２４は、別のシステム、例えば原子層堆積で使用されるダイヤフラム弁、への接続を許容するように設計されている雌ねじ部６２の設けられた細い部分を有している。
【００６２】
図７及び図８は、それぞれ、図６の断面の上方と下方からの斜視図である。それらは、作動機構２００ｎｃの様々な要素間の接続及びどの様にダイヤフラム３６が第１室４８ｎｃと第２室５０ｎｃを画定しているかをより分かり易く視覚化できるようにしている。図７から最もよく分かる様に、第２室５０ｎｃの初期体積は、この常閉型機構２００ｎｃに流体が注入されると減少してゆくものであり、これについては後段で解説してゆく。この第２室５０ｎｃは、ダイヤフラム３６の上面３６２と、上キャップ２２ｎｃの内面と、ピストン３４及びナット５４の外部面と、第２ダイヤフラム５２の下面と、によって画定されている。
【００６３】
第１室４８ｎｃは、図８が最も分かり易い。この第１室４８ｎｃは、ダイヤフラム３６の下面３６０と、カートリッジ２６ａの内壁と、ナット６０の側面と、第２ダイヤフラム５３ａの上面と、によって画定されている。この室４８は、作動機構２００ｎｃに作動ガスが注入されたときに体積が増加する。数個の作動カートリッジ２６が使用されている場合、それぞれのカートリッジの第１室はアクチュエータの中心軸に沿って通っている流体連通チャネル７０を通じて互いと連通している。
【００６４】
作動機構２００ｎｃの動作を、図１１を参照して解説してゆく。加圧流体は、アクチュエータ内に上キャップ２２ｎｃの主入口２８を通して注入され、矢印７２で指示される経路に従う。ねじ５６の頭部と入口２８の間には小さいギャップがあるため、加圧ガスの一部はダイヤフラム５２ａの上面の上方を流れる。加圧ガスの殆どは、ねじ５６の軸方向チャネル６６内を、次いで主ピストン３４のチャネル６６内を、流されてゆく。ねじ５６とピストン３４の上側部分の間の接続は気密であるので、加圧ガスはピストン３４の第１部分のピストン３４の最下面とねじ５６ａの最上面の間に画定されている隙間に設置されている開口のところで出てゆくよう強いられることになる。
【００６５】
ねじ５６ａの上側面に作成されている十字形の溝のおかげで、加圧ガスは第１室４８ｎｃに向けて方向決めされることになる。この第１室４８ｎｃは、上キャップ２２ｎｃとカートリッジ２６ａの間に設置されているガスケット３８ｂのおかげで気密であるため、加圧ガスは第１室４８ｎｃを膨らませ、強制的にダイヤフラム３６を変形させ、転じてダイヤフラム３６がピストン３４の下面に押し当てられることになる。ピストン３４は、すると、上方に動き、付勢要素３２と接触しているその上面が付勢要素を伸長位置から圧縮位置へ圧縮してゆく。数個の作動カートリッジ２６が使用されているので、加圧ガスはその順路を進み続けねじ５６ａそして中間ピストン４１ａ及び４１ｂの軸方向チャネル６６をずっと通っていって後続の第１室４８ａ−ｎｃ及び４８ｂ−ｎｃを満たしてゆく。
【００６６】
上で説明されている通り、加圧ガスは、中間ピストン４１ａの下面より下方、ねじ５６ｂの上面のすぐ上方で出てゆき、ダイヤフラム３７ａの下方に設置されている第１室４８ａ−ｎｃの中へ押し進められる。第１室４８ａ−ｎｃの体積は増加し、ダイヤフラム３７ａを変形させる。第２室５０ａ−ｎｃの体積は減少してゆき、空気は通気孔３０ａを通って出てゆく。ダイヤフラム３７ａの変形は、中間ピストン４１ａを上向きに動くように仕向け、付勢要素３２への圧縮を更に支援する。同じ現象は、作動カートリッジ２６ｂでも起こり、付勢要素３２へ加えられる力を更に増加させる。
【００６７】
こうして、評価される様に、数個の積重可能な二次的作動組立体を使用すると、同じ作動圧力を使用していても、付勢要素３２へより大きな加重力を加えることができるようになる。ねじ５６、５６ａ、５６ｂ、及び５７と、ピストン３４と、中間ピストン４１ａ及び４１ｂは、全て、軸方向孔又はチャネルが設けられており、それらが入口２８から下って中間ピストン４１ｂとねじ５７の間に設置されている最後の開口部までの連通チャネル７２を形成している。
【００６８】
ねじ５７には孔が設けられていない。最下のねじ５７はシャフト４２へ接続されているので、加圧ガス作用下にアクチュエータ２００ｎｃ内で起こる全体としての上向きの運動は、シャフト４２を、その非作動位置（常閉）から作動位置へ、この事例では下方位置から上方位置へ、動くように仕向けることになる。ピストン４１ｂは直接にねじ５７へ、例えばねじ部を用いるなり又は両方の要素４１ｂと５７を互いへはんだ付けするなりして、接続されていてもよいし、或いは代わりに、図２３Ｂに示されている様にステム４２の下方にばねを設置してピストン４１ｂとねじ５７の間の接触を強制するようにしてもよい。第２ダイヤフラム５２ａ、５２ｂ、及び５３ａ、５３ｂは、室を画定するのに役立っているのみならず、それらは自身の撓み変形する能力のおかげで、作動機構がアクチュエータ２００ｎｃ内で上向き又は下向きに動くことを可能にもしている。シャフト４２が上向きに動くとき、それぞれのダイヤフラム５２ａ、５２ｂ、及び５３ａ、５３ｂの外周囲は、接続ナットとキャップ又はカートリッジの壁の間に動かずにいるものであり、ピストン３４、４１ａ、４１ｂの垂直運動につられて上下動するのはダイヤフラムの一部分である。ダイヤフラムの溝は、ダイヤフラムの変形をやり易くする。
【００６９】
次に図１２を参照すると、本発明のアクチュエータの別の様式が示されている。この様式は、常開型アクチュエータ２００ｎｏであり、上キャップ２２ｎｏ、２つの作動カートリッジ２６ａ−ｎｏ、２６ｂ−ｎｏ、及び下キャップ２４ｎｏ、を備えている。
【００７０】
図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、この常開型アクチュエータ２００ｎｏの様々な要素又は構成要素が示されている。それらは、殆どの部分については、常閉型機構について説明されているものと同様であるが、主な違いの１つは、付勢要素３３が上キャップ内ではなしに下キャップ２４ｎｏ内に配置されていて、好適には、１つ又はそれ以上の圧縮ばねではなしにベルビルワッシャ又はウェーブスプリングから成っていることである。ピストン３４もシャフト４２と一体に形成されており、ウェーブスプリング３３の付勢作用がピストン３４のフランジ部３４０（図１４に最も分かり易く図示）を押圧し、而して、シャフト４２を常開非作動位置に維持している。
【００７１】
図１４−図１６を参照すると、これらの２つの断面図は、アクチュエータ２００ｎｏの、主作動組立体２５及び２つの積重可能な二次的作動組立体２７ａ、２７ｂを含む様々な構成要素間の接続をより分かり易く視覚化できるようにしている。主として、上キャップ２２ｎｏには加圧作動ガスを受け入れるための入口２８が設けられている。この入口２８は、中間ピストン４１ａに設けられている中央孔又は軸方向チャネル６６へ接続されており、中間ピストン４１ａはこれも軸方向チャネルの設けられているねじ５６ａへ接続されている。
【００７２】
上キャップ２２ｎｏ及びカートリッジ２６ａ内には、中間の変形可能なダイヤフラム３７ａが配置されている。中間ダイヤフラム３７ａは、溝が設けられていて、中間ピストン４１ａの第１部分４１２ａ（図１４に識別されている）を受け入れるための中央孔を有している。ダイヤフラム３７ａは、ナット６０ａと中間ピストン４１ａのフランジ部４１０ａの間に挟まれている。接続は、ガスケット３８ｃのおかげで気密である。ダイヤフラム３７ａの外周には、ダイヤフラム３７ａと上キャップ２２ｎｏ及びカートリッジ２６ａとの気密接続を提供するための別のガスケット３８ａが在る。このガスケットは、ダイヤフラムが間に挟まれているときに回転しないように防護している回転防止装置でもある。
【００７３】
図１５に最も分かり易く示されている様に、ダイヤフラム３７ａはカートリッジ２６ａと一体に、加圧ガスがアクチュエータ２００ｎｏ内に注入されたときに体積の増加する第２室５０ａ−ｎｏを画定している。第２室５０ａ−ｎｏ内に存在する空気は、ダイヤフラム３７ａが加圧ガスの作用下に変形したときに通気孔３０ａを通って出ていくことができる。第１室４８ａ−ｎｏが、ダイヤフラム３７ａの上面と上キャップ２２ｎｏの内壁の間に画定されている。図１６は、図１５のアクチュエータの別の斜視図であり、アクチュエータ２００ｎｏの様々な構成要素の相互関係をより分かり易く視覚化できるようにしている。カートリッジ２６ｂ−ｎｏは、カートリッジ２６ａ−ｎｏと同様の構成を有している。
【００７４】
図１４に戻って、第１カートリッジ２６ａ内にはより小さいダイヤフラム５２ａが配置されていて、ねじ５６ａと中間ピストン４１ａの下側部分の間にその中央が挟まれている。その外周は、カートリッジ２６ａとナット５４ａの間に挟まれていて、接続はガスケット３８ａの使用のおかげで気密である。カートリッジ２６ｂ−ｎｏにも、例えばダイヤフラム５３ｂに係わるものなど、同様の構成要素及び接続が存在している。付勢要素３３は、下側のキャップ２４ｎｏの円形陥凹２４２内に配置されている。付勢要素３３は、先に説明されている様に、ウェーブスプリングによって具現化されており、それはピストン３４の下面を押圧して、シャフト４２を上向きに非作動付勢位置（即ち開位置）へ押しやっている。常閉型作動機構２００ｎｃの場合と同様に、常開型作動機構２００ｎｏについては、下キャップ２４ｎｏは細っている部分で終わっていて、アクチュエータ２００ｎｏを別のシステムへ接続させることのできる雌ねじ部６２が設けられている。シャフト４２は、こうして、弁を開閉するために、その様なシステムのプランジャへ接続できるようになっている。
【００７５】
図１７及び図１８は、常開型アクチュエータ２００ｎｏについて、２つの積重可能な二次的作動組立体の一方の様々な構成要素を示している。ねじ５６ａと中間ピストン４１ａの両方に、作動ガスの通過を許容するために軸方向チャネル６６が設けられている。第１中間室４８ａ−ｎｏは、中間ダイヤフラム３７ａの第１面３７０ａによって限定されている。使用時、第１中間室４８ａ−ｎｏは、気密であり、上キャップ２２ｎｏに設けられているアクチュエータの主入口２８か又はカートリッジ入口のどちらか一方と流体連通している。使用時、第２中間室５０ａ−ｎｏ（図１５に示されている）は、中間ダイヤフラム３７ａの第２面３７２ａによって作り出され限定されている。カートリッジ２６−ｎｏは、第２ダイヤフラム５３ａ、ねじ５６ａ、ナット５４ａ及び６０ａ、中間ダイヤフラム３７ａ、中間ピストン４１ａ、並びにガスケット３８ｂ及び３８ｃ、と共に使用されるものとする。
【００７６】
次に図１９を参照して、常開型アクチュエータ２００ｎｏの動作を解説してゆく。加圧ガスが、経路７２に従って主入口２８の中へ流され、ガスは中間プランジャ４１ａの第１部分４１０ａの上面の上を第１室４８ａ−ｎｏに向けて流れてゆき、この室はガスケット３８ｃ、３８ｂのおかげで気密になっている。室４８ａ−ｎｏの体積は増加してゆき、それにより、ダイヤフラム３７ａを下向きに変形させ、転じて中間プランジャ４１ａの下向きの運動が引き起こされる。第２室５０ａ−ｎｏに収容されているガスはアクチュエータ２００ｎｏの外へ押され、通気孔３０ａを通って出ていく。加圧ガスはその順路を進み続けねじ５６ａの内側中央孔６６を通り、ねじ５６ａの頭部と中間プランジャ４１ｂの最上面の溝のところで出ていく。ここでも同様に、加圧流体は第１室４８ｂ−ｎｏを満たしてゆき、ダイヤフラム３７ｂの変形を生じさせ、転じて中間プランジャ４１ｂが下向きに押される。第２室５０ｂ−ｎｏに収容されている空気は、通気孔３０ｂを通って外へ押されてゆく。アクチュエータ２００ｎｏの第３段では、加圧ガスはねじ５６ｂの頭部とピストン３４の最上面の溝を通って第１室４８ｎｏを満たしてゆく。ピストン３４の、付勢要素３３と接触している下面は、付勢要素３３を圧縮し、シャフト４２を下向きに非作動位置（常開）から作動位置へ押し進める。
【００７７】
次に図２０から図２２を参照すると、本発明のアクチュエータの別の実施形態が示されている。このアクチュエータ２０００ｎｃの構成要素の殆どは、図６のアクチュエータ２００ｎｃからのものと同様である。とはいえ、アクチュエータのこの変型では、積重可能な二次的作動組立体のそれぞれについて、中間ピストン４１０ａのフランジ部４１００ａと主ピストン３４のフランジはほぼ同じ直径を有している。換言すると、中間ピストン４１０は、図６に示されている様式に比べるとより大きな直径を有しており、それら各々の直径は、ピストン３４のフランジ部の直径に実質的に一致している。中間ピストン４１０のフランジ部により大きな直径を持たせることは、第１室が加圧ガスで満たされるときのダイヤフラム３７ａによって中間ピストン４１０へ加えられる圧力の分配を可能にする。この実施形態は、更に、保護ディスク７４を含んでおり、例えば梱包目的での、積重可能な組立体のダイヤフラム３７ａの保護が可能になる。実際に、カートリッジ２６は別々に梱包され売られることになるので、保護ディスク７４は、使用中でないときに露出されてしまう中間ダイヤフラム３７の保護を可能にする。上キャップ２２及び／又は下キャップ２４についても保護ディスクが提供されていてもよい。ディスク７４は、アクチュエータに使用されている場合、対応する組立体の第１室を限定する。当然ながら、常開型アクチュエータ２００ｎｏも、中間ピストンのフランジが主ピストン同様に大きい積重可能な二次的作動組立体を含むことができる。積重可能な組立体もまた、図１９−図２０に示されているものと同様の保護ディスクを含むことができる。
【００７８】
図２３、図２３Ａ、及び図２３Ｂを参照すると、本発明によるアクチュエータの別の実施形態が示されている。このアクチュエータ２０ｄｖは、第１キャップ２２ｄｖと第２キャップ２４ｄｖの間に配置されている単一の積重可能な二次的作動カートリッジ２６ｄｖを備えていて、作動ステム４２に加え、第２のプランジャを作動させるための第２の作動ステム４４を含んでいる。本事例では、主入口２８ｄｖは、先に説明されているアクチュエータの他の実施形態とは対照的に、一方のキャップにではなしに積重可能カートリッジに設けられている。第１キャップ２２ｄｖと第２キャップ２４ｄｖには、各々のキャップチャネル２４１、２４０（図２３Ａ及び図２３Ｂに識別されている）が設けられている。第２の作動ステム４４は、第２のキャップチャネル２４１に滑動可能に嵌っており、第２ステム４４の一部分は第２キャップ２２ｄｖの外に延びている。第２の作動ステム４４は、主ピストン３４が作動位置と非作動位置の間で動くとき、キャップチャネル２４１内を滑動する。第２の作動ステム４４は、主ピストン３４に接続されていてもよいし、又は本事例での様に一体的に主ピストン３４の部分であってもよい。ステムが互いに逆の方向に動く２ステム式アクチュエータを提供することも考慮され得る。この事例では、アクチュエータを横断して液密板が設置され、而して二重アクチュエータを作り出している。
【００７９】
図２３Ｂを参照して、アクチュエータ２０ｄｖが非作動のとき、付勢要素３２は主ピストン３４及び中間ピストン４１０を押圧して、それらを各々の非作動位置に維持している。本事例では、付勢要素３２は、主ピストン３４及び中間ピストン４１０を下向きに押していて、作動ステム４４は第１キャップ２２ｄｖに向けて待避させられている。
【００８０】
アクチュエータを作動させるため、加圧流体が、カートリッジ入口２９と流体連通している主入口２８を通して流される。加圧流体は、第１室４８ｄｖ及び第１中間室４８ａ−ｄｖを満たし、それによりダイヤフラム３６、３７を変形させ、転じて主ピストン３４及び中間ピストン４１０が動かされる。本事例では、主ピストン３４及び中間ピストン４１０は、上向きに動かされ、付勢要素３２を圧縮する。主ピストン３４は上向きに動き、それに第２の作動ステム４４が接続されているので、作動ステム４４は図面の右側の最も上の矢印で指示されている様に上向きに動いてゆく。
【００８１】
付勢要素３２を圧縮することによって、圧力が作動ステム４２から取り除かれるので、作動ステムは下降位置から上昇位置へ動けるようになる。好適にも、本事例ではウェーブスプリングである付勢要素３５が、作動ステム４２が作動位置から非作動位置へ、この事例では下降位置から上昇位置へ、動くのを更に支援しているが、付勢要素３２は付勢要素３５よりも強力な付勢力を有している。第１室４８ｄｖ、４８ａ−ｄｖが拡がってゆくと、第２室５０ｄｖ、５０ａ−ｄｖは萎み、流体は主出口３０及びカートリッジ３１から追い出される。
【００８２】
当然ながら、各付勢要素３２、３５の付勢力を修正又は調節することによって、及び主入口２８ｄｖを通して注入される流体の圧力を制御することによって、作動ステム４２、４４の運動を制御することが可能である。
【００８３】
付勢ばね３２を取り払い、それを、アクチュエータが非作動位置にあるときに主ピストン３４を非作動位置に（例えば下向きに）押しやるという付勢要素３２と同じ仕事をこなす制御可能な加圧流体源と置き換えることも考慮され得る。制御可能な源は、作動時、キャップ２２ｄｖの中空部分を減圧して真空を作り出し、第２室４８ｄｖの萎みを加速させるはずである。同様に、アクチュエータの作動速度を上げるためには、積重可能な二次的作動カートリッジの出口３１を真空源へ接続することが考慮されてもよい。
【００８４】
そういうものとして、本発明のアクチュエータの付勢機構は、主ピストン３４をその非作動位置に付勢するのにふさわしい制御された加圧流体源であってもよい。
図２４及び図２４Ａは、特に高温用途で好都合な二重作用アクチュエータを示している。実際に、極端な温度は付勢要素を役立たずにしてしまわないとも限らない。二重作用アクチュエータは、シャフトを上向き又は下向きに動かすのに作動圧力を使用する。アクチュエータのこの変型には通気孔が無く、出口は作動ラインへ接続されている。一方の作動ラインは、ダイヤフラムの一方の側を加圧するのに使用され、他方は先の作動ガスを流し去るのに使用されている。
【００８５】
次に図２４及び図２４Ａを参照すると、アクチュエータ２０ｄａが、加圧流体源８０及び真空源８２と組み合わせて示されている。この事例では、２つの作動源が使用されており、真空源は付勢機構として使用されている。加圧流体源８０は、主入口２８及び積重可能な二次的作動組立体２７のカートリッジ入口２９と流体連通している。同様に、真空源８２は、主出口３０及びカートリッジ出口３１と流体連通している。
【００８６】
アクチュエータのこの変型のもう１つの利点は、第２室５０ｄａ及び５０ａ−ｄａを真空源８２で減圧することによって、アクチュエータをより急速に作動させることができ、而してアクチュエータの作動速度、言い換えれば、アクチュエータの応答時間、を向上させることができることである。
【００８７】
当然ながら、出口３０、３１を真空源８２へ接続して第２室５０ｄａ、５０ａ−ｄａから流体を引き出させるようにするだけで、アクチュエータの（単数又は複数の）入口に流体を押し進めることは無し、というやり方でアクチュエータを作動させることも考慮され得る。
【００８８】
アクチュエータの第２室５０ｄａ及び５０ａ−ｄａを減圧することには、第１室４８ｄａを加圧することと同じ効果がある。当然ながら、作動源は、アクチュエータの主入口２８を通して流体を押し進め、且つ主出口３０及び／又はカートリッジ出口３１から流体を抜く、というやり方で、両方が同時に使用されていてもよい。
【００８９】
図２４Ｂに示されている様に、ポート３０、３１を通して加圧流体を押し進め及び／又は主ポート２８から流体を引き出すというようにして、加圧流体源へ接続されているときの作動ステム４２の運転を逆転させることも考慮され得る。アクチュエータの（単数又は複数の）入口及び／又は（単数又は複数の）出口へ接続される制御可能な加圧流体源を使用することは、作動ステム４２の押し退け方向及び速度の制御を可能にする。
【００９０】
次に図２５を参照すると、アクチュエータ２０ｉｐが、電流対圧力変換器８４と組み合わせて使用されている。アクチュエータへのこの流体源は、電力入力信号が電流対圧力変換器８４へ入力されることによって制御される。そういうものとして、作動ステム４２の位置は、電流対圧力変換器に入力される電流信号に従って細かに制御及び調整できる。源は、アクチュエータの一方又は両方の入口の中へ流体を押し進めるのに使用されてもよい。工業及びプロセスコントロールの分野で一般的に使用されている完全なバルブポジショナを提供するべくアクチュエータピストンフィードバックを追加することもできよう。
【００９１】
本発明のアクチュエータは、図２６に示されている様な「電流対圧力（Ｉ対Ｐ）変換器と共に使用できる「ばね復帰フェイルセーフポジションリニアアクチュエータ」として使用されてもよい。付勢要素を滑らかに圧縮（又は減圧）して、作動シャフトのピストンの精密な調整を可能にするために、作動圧力は漸進的に増加（又は減少）させることができる。適正に較正されれば、「Ｉ対Ｐ」変換器と連係されているアクチュエータのこの変型はリニアアクチュエータとなる。
【００９２】
カートリッジのそれぞれには、各自専用のカートリッジ入口を設けて、作動機構のそれぞれの段での作動速度の増加及び／又はガスの減量を図ることも考慮され得る。
最後に、図２６を参照して、アクチュエータ２６ｂは、非作動位置で、対応する組立体２７０の中間ピストン４１を付勢するためのカートリッジ付勢要素３９を備えている積重可能な二次的カートリッジ組立体を含んでいる。カートリッジ付勢要素は、非作動位置にある作動シャフトへ加える加重力を更に制御できるようにしているのが好都合である。
【００９３】
評価される様に、本発明の作動機構は、カートリッジの内壁に対する封止要素の摩擦を無くし、可動部品数を減らしており、従って、とりわけ高温用途と又は低温用途に好都合である。本作動機構の封止要素は静的であり、（単数又は複数の）ピストン及び作動ステム又はシャフトの運動を始動させるのはダイヤフラムの運動又は変形である。
【００９４】
加えて、積重可能な作動カートリッジを有することで、流体について同じ作動圧力を使用しながらに（単数又は複数の）作動ステムへ加えられるトルク又は加重力を増加させることができる。発明のアクチュエータは、様々な種類の用途に従って、積重可能な二次的作動カートリッジ及び／又はカートリッジ付勢要素を追加又は削除することによってカスタマイズすることができる。
【００９５】
アクチュエータの同じ構成要素が多種多様な用途に使用できるようになり、製造して在庫にとっておくべき異なった部品の数を制限できるのが好都合である。本発明の別の利点は、同じ部品が１つの作動カートリッジから別のカートリッジまで使用されているので、アクチュエータの保守整備がやり易くなることである。更に別の利点は、静的封止要素のおかげで可動部品間の摩擦が無くならないまでも低減されるために、整備作業の間隔が開くことに加え、機構の有効寿命が延びることである。
【００９６】
本発明は、以上に説明されているアクチュエータを取り付けるためのキットにも関する。キットは、少なくとも、上キャップ及び下キャップと、変形可能なダイヤフラム及び主ピストンを含んでいる主作動組立体と、作動ステム又はシャフトと、付勢要素と、を含んでいる。キットは、更に、以上に説明されているナット、ねじ、及びガスケットの様な、異なった接続用又は封止用構成要素を含んでいてもよい。
【００９７】
当然ながら、以上に説明されている実施形態に対して、本発明の範囲から逸脱すること無く数々の修正がなされ得よう。
【符号の説明】
【００９８】
２０、２００、２０００  アクチュエータ
２２  第１キャップ、上キャップ
２４  第２キャップ、下キャップ
２５  主作動組立体
２６、２６００  作動カートリッジ
２７、２７０  積重可能な二次的作動組立体
２８  主入口
２９  カートリッジ入口
３０  主出口
３１  カートリッジ出口
３２、３３、３５  付勢機構、付勢要素
３４  主ピストン
３６  変形可能なダイヤフラム
３７  中間の変形可能なダイヤフラム
３８  静的封止要素
３９  カートリッジ付勢要素
４１、４１０  中間ピストン
４２、４４  作動ステム
４８  第１室
５０  第２室
５２、５３  第２ダイヤフラム
５４  ナット
５６、５７  ねじ
６０  ダイヤフラム保定ナット
６２  雌ねじ部
６６  軸方向チャネル
７０  流体連通チャネル
７２  加圧ガス経路
７４  保護ディスク
８０  加圧流体源
８２  真空源
８４  電流対圧力変換器
２２０、２４２  円形陥凹
２２２、２４４  ねじ部
２４０  キャップチャネル
２６０  カートリッジチャネル
２６２  半径方向壁
２６４  ねじ部
３４０  フランジ部
３４２  第１室の中を延びるピストン部分
３６０  第１ダイヤフラム面
３６２  第２ダイヤフラム面
３６４  ダイヤフラム中央孔
３７０  中間ダイヤフラムの第１面
３７２  中間ダイヤフラムの第２面
３７４  中間ダイヤフラム中央孔
４１０、４１００  フランジ部
４１２  第１中間室の中を延びるピストン部分
４１４  軸方向チャネル
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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