(57)【要約】  空気圧作動式流体制御弁はピストン及び永久磁石を含んだピストンアクチュエータを含む。ピストンを弁開放位置及び弁閉鎖位置に磁気的に配置するために、第１及び第２ピストンアクチュエータ位置が設けられる。空気圧アクチュエータ駆動回路は、ピストンを開放及び閉鎖位置に配置するために、ピストンアクチュエータを第１及び第２ピストンアクチュエータ位置の一方から他方へ空気圧により移動させる。弁は環状弁アセンブリを含む。一方の弁アセンブリ位置は常閉位置であり、且つ積極的空気流制御信号は弁を開放するためにピストンを移動させる。他の弁アセンブリ位置は常開位置であり、且つ積極的空気流制御信号は弁を閉鎖するためにピストンを移動させる。
2007517177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁入口から弁出口への流体の流れを許容する空気圧作動式流体制御弁であって、
（ａ）弁開放ピストン位置及び弁閉鎖ピストン位置を有し、前記流体の流れを制御するピストンと、
（ｂ）磁束を有する永久磁束を含み、前記ピストンへ該磁束を作用させるピストンアクチュエータと、
（ｃ）前記弁開放及び弁閉鎖ピストン位置の選択された一方へ、前記ピストンを磁気的に配置する少なくとも第１及び第２ピストンアクチュエータ位置と、
（ｄ）前記ピストンアクチュエータを前記第１及び第２ピストンアクチュエータ位置の一方から他方へ空気圧により移動させることにより、前記ピストンを前記弁開放及び弁閉鎖ピストン位置の一方から他方へ空気圧によりに移動させる空気圧アクチュエータ駆動回路と
を含むことを特徴とする空気圧作動式流体制御弁。
【請求項２】
前記空気圧アクチュエータ駆動回路は、空気流制御信号を受け入れる室容量を有する磁石駆動室を含むことを特徴とする請求項１の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項３】
前記室容量は前記空気流制御信号によって調整されることを特徴とする請求項２の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項４】
前記ピストンアクチュエータは前記室容量が調整された時に、前記第１及び第２ピストンアクチュエータ位置の一方から他方へ移動されることを特徴とする請求項３の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項５】
前記永久磁石は磁石アセンブリ内に配置されると共に、該磁石アセンブリは前記第１及び第２ピストンアクチュエータ位置の一方から他方へ移動されることを特徴とする請求項４の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項６】
前記ピストンはピストンキャビティ内に配置されると共に、前記永久磁石は該ピストンキャビティを包囲する環状永久磁石を含むことを特徴とする請求項４の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項７】
前記空気圧アクチュエータ駆動回路は前記ピストンキャビティを包囲する環状空気圧回路を含むことを特徴とする請求項６の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項８】
前記室容量が増加された時の前記ピストンアクチュエータの移動に抗して該ピストンアクチュエータに作用されるアクチュエータばねを更に含むことを特徴とする請求項７の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項９】
前記アクチュエータばねは前記ピストンキャビティを包囲することを特徴とする請求項８の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１０】
前記ピストンアクチュエータが前記第１及び第２ピストンアクチュエータ位置の一方にある時に、前記空気圧作動式流体制御弁を閉鎖するために、前記ピストンが密封的に圧迫する弁座を含むことを特徴とする請求項４の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１１】
前記弁入口及び前記弁出口と流体連通する弁座室を含み、前記ピストンの前記弁座室から前記弁座への運動は、該弁入口及び該弁出口の間の流体の流れを阻止することを特徴とする請求項１０の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１２】
弁アセンブリを更に含み、該弁アセンブリは前記永久磁石及び前記磁石駆動室を含むことを特徴とする請求項２の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１３】
前記弁アセンブリは前記空気圧制御式流体制御弁に取り外し可能に固定されることを特徴とする請求項１２の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１４】
前記弁アセンブリは第１及び第２弁アセンブリ位置に取り外し可能に固定されるように構成されることを特徴とする請求項１３の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１５】
前記弁アセンブリは環状アセンブリを含むことを特徴とする請求項１４の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１６】
前記環状弁アセンブリは前記ピストンを包囲することを特徴とする請求項１４の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１７】
前記第１弁アセンブリ位置は常閉弁アセンブリ位置を含むと共に、前記磁石駆動アセンブリへの積極空気流制御信号は、徐々に増加していく磁束を前記ピストンへ作用させ、且つ該ピストンを前記弁閉鎖位置から前記弁開放位置へ移動させるために、前記室容量を調整することを特徴とする請求項１４の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１８】
前記徐々に増加していく磁束の力は、前記ピストンを前記弁開放位置へ移動させるために、該ピストンへ作用される圧縮力に対向し、且つ該圧縮力に打ち勝つことを特徴とする請求項１７の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項１９】
前記第２弁アセンブリ位置は常開弁アセンブリ位置を含むと共に、前記磁石駆動室への積極的空気流制御信号は、徐々に減っていく磁束を前記ピストンへ作用させ、且つ該ピストンを前記弁開放位置から前記弁閉鎖位置へ移動させるために、前記室容量を調整することを特徴とする請求項１４の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項２０】
徐々に増加していく室容量は、前記ピストンが弁座へ向けて圧縮移動させられるのを許容するために、前記アクチュエータを該ピストンから離れるように移動させることを特徴とする請求項１９の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項２１】
前記第１及び第２弁アセンブリ位置は転位アセンブリ位置及び非転位アセンブリ位置を含むことを特徴とする請求項１４の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項２２】
前記ピストンアクチュエータへ差圧を供給するために、前記空気流制御信号に従って対抗圧力を前記ピストンへ作用させる別の磁石駆動室及び別の空気流制御信号を含むことを特徴とする請求項２の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項２３】
前記永久磁石によって前記ピストンに作用される前記磁束は、前記差圧に従い調整されることを特徴とする請求項２２の空気圧作動式流体制御弁。
【請求項２４】
前記ピストンは前記差圧に従い、前記弁開放位置及び前記弁閉鎖位置の一方から他方へ移動させられることを特徴とする請求項２３の空気圧作動式流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は弁に関し、特に空気圧弁の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
弁を通る流体の流れを許容するべく、弁を遠隔操作で開放及び閉鎖させるために、弁制御信号を供給することは、弁の分野では周知である。これを行うために広く知られている方法は、ピストンを弁開放位置及び弁閉鎖位置の間で移動させることが可能なソレノイドを供給することであった。この種のソレノイド制御弁では、ソレノイドに電流を流してピストンを移動させることができる電磁束を発生させるために、制御電流がソレノイドのコイルに印加されていた。このソレノイド作動弁の多くの例が知られている。
【０００３】
ソレノイド作動弁の一例が「永久磁石弁アセンブリ」と題され、１９６５年４月２３日にウェインベルグ（Ｗｅｉｎｂｅｒｇ）に発行された特許文献１に教示されている。ウェインベルグは電磁作動式弁部材を有する永久磁石弁アセンブリを教示しており、このアセンブリでは、電磁束を供給するためにコイルに電流が流された。永久磁石はまた、永久磁石の磁束を供給するために設けられていた。電流が流されたコイルの磁束が永久磁石の磁束と対抗し、且つ永久磁石の磁束を超えた時に、プランジャが移動させられた。対抗電流による反対方向への磁束は、ピストンを反対方向へ移動させた。
【０００４】
「磁気作動式流体制御弁」と題され、２００１年１２月１３日に発行されると共に特許文献２に基づく特許文献３も、永久磁石及び電磁石の両方を備える磁気アクチュエータを含んでいた。電機子はシーソとして構成されると共に磁気アクチュエータに結合されており、ダイアフラムの選択された部分を動かし且つダイアフラムを弁座と接触するように移動させることにより、弁を開放させた。
【０００５】
しかしながら、ソレノイド作動弁は爆発が起こり得る環境では危険である。例えば、ソレノイド作動弁は石油堀削プラットフォームでは、或いは化学プラントでの薬品と合わせての使用は危険である。ソレノイド弁により生じる危険は、故障状態においてピストンを移動させるように電磁束を供給するべく、コイルに電流を供給するためにソレノイドコイルに印加される電流が、弁近くの可燃性又は爆発性材料を着火するおそれがあるという事実に起因する。
【０００６】
この問題の解決法の一つは、弁が使用される特定の危険な環境内において、最悪の事態においてあるいは発火し、又は爆発を生じさせかねないレベル以下のレベルに、ソレノイド作動電流の大きさを制限することであった。しかしながら、ソレノイドを作動させるために使用される電流の量の制限は、移動させられるピストンの寸法、並びにピストン移動速度及び加速度を制限する。従って、危険な領域内において、多くの用途に適当な相当のソレノイド作動弁を獲得することは非常に困難であり且つ高価であった。
【０００７】
別の解決法は、ソレノイドではなく永久磁石を使用して作動させられる弁を提供することであった。例えば、「電子空気圧アクチュエータ」と題され、１９９０年７月２４日にリチェソン（Ｒｉｃｈｅｓｏｎ）に発行された特許文献４は、内燃機関に適当な弁を教示している。リチェソンにより教示されたアクチュエータは、弁機構アクチュエータとして使用するための空気圧動力式変換器であった。変換器は空気圧源により動力が供給されると共にその両最端位置各々に保持されるピストンを有した。圧力空気及び／又は永久磁石ラッチ係合配置によって空気制御弁はその閉鎖位置に保持されると共に、制御弁は空気をピストンへ供給するために開放される。従って、ピストンが開放された時には、永久磁石
の磁界によって反対側の最端位置に移動させられる。しかしながら、リチェソンの弁が永久磁石の作動を使用したとしても、電気回路が完全になくなるわけではなかった。
【０００８】
「磁気空気圧近接スイッチ」と題され、１９６７年１０月２０日にマーカム（Ｍａｒｃｕｍ）に発行された特許文献５は、磁気空気圧近接スイッチを教示する。マーカムの装置では、電機回路を用いることなく、弁によって空気流が制御された。その代わりに、磁気近接スイッチが設けられた。マーカムによって教示される磁気近接弁は、開放及び閉鎖される空気圧回路の制限機器として作動させられることにより、スプール弁が制御された。スプール弁は次に、作動ピストン及びシリンダ機器に対する作動流体の流れの行き来を制御した。
【０００９】
「例えば過剰圧力に対する安全防護用流体切替機器」と題され、１９８６年１２月２３日にスパ（Ｓｐａ）に発行された特許文献６も、電流を用いることなく作動させられる弁を教示した。ピストンは２個の端面間に狭小部を有した。ハウジングボアの壁からピストン軸へ向けて突出しており、弁座と協働して作用する２個のシールが狭小部に設けられた。圧縮ばねはピストンの一方の端面に作用した。他方のピストン端面はハウジングを備えた圧力室の境界を定めており、空気弁は圧力室と連通した。パイロット空気孔は室への制限開口を有すると共に、流出孔は両方のハウジング座間に開放した。信号圧力孔は各座を越えてボアまで開放した。旋回レバーは空気弁の作動ピンと係合した。
【００１０】
特許文献７は「圧縮空気流制御用空気圧弁アセンブリ」と題され、１９９０年１０月２３日にヘルビッグ（Ｈｅｌｂｉｇ）に発行された。ヘルビッグにより教示される弁アセンブリは、非接触作動に呼応して圧縮空気流を制御するように構成された。このアセンブリは旋回式片腕又は両腕レバーを含むと共に、その旋回軸の一方側間又は両側夫々に且つ強磁性又は磁気作動部材を介して永久磁石を含んだ。作動部材がプランジャによって、（単一の）永久磁石又は（複数の）永久磁石近くに移動させられて、パイロット孔は開放又は閉鎖させられた。パイロット空気流は、弁が開放又は閉鎖される位置へ弁ピストンを移動させるべく、パイロットピストンを作動させるために、孔を流通した。永久磁石はその旋回軸の両側において、レバーに設けられた。永久磁石は磁気ヨークによって相互連結された。弁本体の外側で両方の永久磁石に近接するように移動可能な磁石が、両腕レバーの一方の永久磁石を引き付け且つ他方の永久磁石と反発する作動部材を構成するように、磁気ヨークは反対に極が形成される。特許文献８も、永久磁石作動機構を有する弁を教示している。
【００１１】
ここに引用された全ての参考文献は、それらの全部を開示したものとする。
【特許文献１】米国特許第３３７９２１４号明細書
【特許文献２】米国特許出願第０９／９３００９８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００１／００５０７０５号明細書
【特許文献４】米国特許第４９４２８５２号明細書
【特許文献５】米国特許第３５１７６９９号明細書
【特許文献６】米国特許第４６３０６４５号明細書
【特許文献７】米国特許第４９６４４２４号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第０７１５１０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明も目的はより改良された流体制御弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
弁入口から弁出口への流体の流れを許容する空気圧作動式流体制御弁は、流体の流れを
制御するために弁開放ピストン位置及び弁閉鎖ピストン位置を有するピストンと、磁束をピストンへ付与するために磁束を有する永久磁石を含むピストンアクチュエータを含む。ピストンを弁開放位置及び弁閉鎖位置のうちの選択された一方へ磁気的に配置するために、少なくとも第１及び第２ピストンアクチュエータ位置が設けられる。空気圧作動式流体制御弁には、ピストンアクチュエータを第１及び第２ピストンアクチュエータ位置に空気圧によって配置するために、空気圧アクチュエータ駆動回路が備えられており、これによりピストンは弁開放及び弁閉鎖ピストン位置の一方から他方へ空気圧によって移動させられる。空気圧作動式流体制御弁は環状弁アセンブリを含むと共に、ピストンは環状弁アセンブリの中心に配置される。第１弁アセンブリ位置は常閉弁アセンブリ位置であり、磁石駆動アセンブリへの積極的空気流制御信号は、徐々に増加していく磁束をピストンへ作用させ、且つピストンを弁閉鎖位置から弁開放位置へ移動させるために、室容量を調整する。第２弁アセンブリ位置は常開弁アセンブリ位置であり、磁石駆動室への積極的空気流制御信号は、徐々に減少する磁束をピストンへ作用させ、且つピストンを弁開放位置から弁閉鎖位置へ移動させるために、室容量を調整する。差圧に従ってアクチュエータを制御するべく、ピストンアクチュエータへ差圧を作用させるために、２個の別個の空気流制御信号に従いピストンへ対向する圧力を付与するように、別の磁石駆動室及び別の空気流制御信号が供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を以下の図面と合わせて説明する。図面において、同じ符号は同じ要素を表す。
次に図１を参照すると、本発明の空気圧作動式パイロット弁２０が示される。空気圧作動式パイロット弁２０に付与される空気流制御信号に呼応して、パイロット弁２０は別の流体弁の開放及び閉鎖を制御する際に使用するパイロット信号出口流を供給する。
【００１５】
パイロット弁２０はピストンシリンダ３６内に配置されるピストン６０を含む。ピストン６０はその最下流位置にある時に、弁座室６４の基底の環状部によって形成される弁座６６を圧迫する。ピストン６０の弁座６６に対する圧力により、パイロット弁ポート２２，２６間の流体流回路は遮断される。ピストン６０は閉鎖位置において、ピストンばね３８により弁座６６へ密封的に付勢される。従って、空気圧作動式パイロット弁２０は常閉弁である。
【００１６】
パイロット弁２０を開放し、且つパイロット弁ポート２２，２６間の流体の流れを許容するためには、ピストン６０はピストンばね３８の閉鎖力に抗して上方に移動されなければならない。ピストン６０をこのように移動させるためには、永久磁石４４の磁束をピストン６０へ作用させることにより、上方への力がピストン６０に作用される。永久磁石４４は磁石アセンブリ４０内に配置される。磁石アセンブリ４０は、ピストンシリンダ３６を包囲する磁石アセンブリキャビティ５０内に配置される環状アセンブリである。アクチュエータばね５２は、磁石アセンブリキャビティ５０内に配置され、磁石アセンブリ４０を上方へ付勢するべく、その上端で磁石アセンブリ４０を圧迫し、且つその下端でアクチュエータばね座５６を圧迫する。
【００１７】
永久磁石４４は積極的空気流制御信号２８を制御入口ポート２４へ作用させることにより、ピストン６０へ向けて移動させられる。積極的空気流制御信号２８が制御入口ポート２４へ駆り立てられた時に、磁石駆動室３４は空気流制御信号２８の流体圧力によって拡張させられる。磁石駆動室３４の拡張は磁石アセンブリ４０を下方へ押しやると共に、永久磁石４４をアクチュエータばね５２の力に抗して、よりピストン６０へ接近させる。従って、制御入口ポート２４へ作用させられる流体信号に呼応して、永久磁石４４の磁束はピストン６０へ作用させられる。永久磁石４４の磁石キャビティ５０を通る連続移動により、ピストン６０に作用させられる磁束は増加する。
【００１８】
制御入口ポート２４に作用させられる積極的空気流制御信号２８の圧力に呼応して、永久磁石４４は磁石アセンブリキャビティ５０を通り距離４８だけ移動する。ピストン６０が距離４８だけ移動するにつれて、永久磁石４４によりピストン６０に作用させられる徐々に増加していく上方への力により、ピストン６０は最終的に作動させられる。ピストン６０が作動させられた時には、ピストン６０が弁座６６から離れることにより、流体は弁座室６４を経由してポート２２，２６の間を流れることが許容される。従って弁２０は、弁上方の弁操作スタンド並びにパイロット弁として使用される。
【００１９】
環状磁石駆動室３４に作用させられる積極的流体流が取り下げられた時には、磁石アセンブリ４０への下方への力が減少させられる。これにより、アクチュエータばね５２が磁石アセンブリキャビティ５０内で拡張するのが許容されることにより、永久磁石４４は上側方向へ押しやられる。永久磁石４４が上方へ移動するにつれて、ピストン６０に作用させられる磁束は減少させられる。永久磁石４４の磁束によってピストン６０に作用させられる力が十分減少させられた時に、ピストンばね３８によってピストン６０に作用させられる下方への力が磁束に起因する上方への力に打ち勝ち、且つピストンばね３８はピストン６０を密封的に弁座６６へ押しやる。ピストン６０が密封的に弁座６６へ押しやられた時に、空気圧作動式流体制御弁２０のポート２２，２６間の流体回路が遮断されると共に、パイロット弁２０が閉鎖される。
【００２０】
当然のことながら、空気圧式作動パイロット弁２０の要素は、空気圧作動式弁アセンブリ３２を形成するように協働する。空気圧作動式弁アセンブリ３２は、磁石アセンブリ４０、磁石駆動室３４及びアクチュエータばね５２を収容する環状弁アセンブリハウジング３０を含む。制御入口ポート２４は弁アセンブリハウジング３０に連結される。パイロット弁２０が上述したように作動するように、弁アセンブリ３２全体がピストンシリンダ３６と嵌合し、且つパイロット弁２０に取り外し可能に固定される。
【００２１】
また、弁アセンブリ３２がパイロット弁２０から分離された時には、弁アセンブリ３２はピストンシリンダ３６から取り外され、転位させられ、且つその転位位置でピストンシリンダ３６と嵌合するように戻される。弁アセンブリ３２は次に、以下に詳細に説明するように作動する空気圧作動式パイロット弁を供給するために、その転位位置で取り外し可能に固定される。注目に値すべきなのは、パイロット弁２０の取り外し可能な弁アセンブリ３２は、弁ポート２２，２６間の流体回路を破壊することなく、その転位位置及び非転位位置の間で取り替えられることである。
【００２２】
従って、パイロット弁２０はこのようにして、使用者により要求されるように、常閉弁及び常開弁の間で取り替えられる。また、ソレノイド弁は弁アセンブリ３２を使用して空気圧作動式弁に変換される。このように変換するために、当初からソレノイド弁に備えられていたソレノイドアセンブリを取り外し、且つ弁アセンブリ３２を既存のソレノイド弁のピストンシリンダ３６へ嵌合させるだけで、弁アセンブリ３２は多くの既存のソレノイド弁に見られるようなソレノイドアクチュエータの代わりに用いられる。弁アセンブリ３２の取り付け及び取り外し方法は、ソレノイド弁アセンブリに使用される通常の方法であり、単一のナット（図示なし）の取り外し及び取替えを必要とする。
【００２３】
次に図２を参照すると、空気圧作動式パイロット弁８０が示されている。空気圧作動式パイロット弁８０は空気圧作動式パイロット弁２０の代替実施形態であり、パイロット弁８０の転位空気圧作動式弁アセンブリ９２を供給するために、パイロット弁２０の空気圧作動式弁アセンブリ３２が転位されている。
【００２４】
パイロット弁８０はピストンシリンダ９６内に配置されるピストン１２０を含む。ピストン１２０がその最下流位置にある時に、ピストン１２０は弁座室１２４の環状部によっ
て形成される弁座１２６を押す。ピストン１２０の弁座１２６への圧力により、パイロット弁ポート８２，８６間の流体流回路は遮断させられる。ピストン１２０は、作動ばね１１２が磁石アセンブリ１００を磁石アセンブリキャビティ１１０の基底へ向けて押し込んだ時に、ピストンばね９８の下方への力に抗して作用する永久磁石１０４の磁束に起因した上方への力によって、弁座１２６との離間関係が維持される。空気圧作動式パイロット弁８０は従って常開弁である。
【００２５】
永久磁石１０４は磁石アセンブリ１００内の環状磁石である。磁石アセンブリ１００はピストンシリンダ９６を包囲する磁石アセンブリキャビティ１１０内に配置される。アクチュエータばね１１２は磁石アセンブリキャビティ１１０内に配置され、磁石アセンブリ１００を下方へ付勢するべく、その上端で磁石アセンブリ１００を圧迫し、且つその下端でアクチュエータばね座１１６を圧迫する。
【００２６】
パイロット弁８０を閉鎖し、且つパイロット弁ポート８２，８６間の流体流を遮断するためには、ピストン１２０はピストンばね９８の力によって下方へ押し込まれなければならない。ピストン１２０をこのように移動させるためには、永久磁石１０４の磁束によってピストン１２０に作用させられる上方への力が、永久磁石１０４を上方向へ移動させることにより減少されなければならない。
【００２７】
永久磁石１０４は積極的空気流制御信号８８を制御入口ポート８４へ作用させることにより、ピストン１２０から離れるように上方へ移動させられる。積極的空気流制御信号８８が制御入口ポート８４へ駆り立てられた時に、磁石駆動室９４は空気流制御信号８８の流体圧力によって拡張される。空気流制御信号８８によって引き起こされる磁石駆動室９４の拡張は、磁石アセンブリ１００をアクチュエータばね１１２に抗して上方へ押しやると共に、永久磁石１０４をピストン１２０から離れるように移動させる。永久磁石１０４の磁石キャビティ１１０を通る上方への移動は、永久磁石１０４によってピストン１２０に作用させられる磁束を減少させる。
【００２８】
制御入口ポート８４に作用させられる積極的空気流制御信号８８の圧力に呼応して、永久磁石１０４は磁石アセンブリキャビティ１１０を距離１０８だけ移動する。ピストン１２０が距離１０８だけ移動する際に、永久磁石１０４によってピストン１２０に作用させられるより減少する力は、最終的にピストンばね９８によって作用させられる下方への力が永久磁石１０４の磁束に起因する上方への力に打ち勝つのを可能にする。これによりピストン１２０は作動させられる。ピストン１２０が作動させられた時に、ピストン１２０はピストンばね９８によって弁座１２６へ密封的に押しやられ、これにより流体が弁ポート８２，８６間を流れることが阻止される。
【００２９】
環状磁石駆動室９４に作用される積極的流体流が取り下げられた時には、磁石アセンブリ１００に作用させられた上方への力が減少される。これにより、アクチュエータばね１１２が磁石アセンブリキャビティ１１０内で拡張することが許容され、永久磁石１０４は下方向へ押しやられる。永久磁石１０４が下方へ移動するにつれて、ピストン１２０へ作用される磁束は増加する。磁束によってピストン１２０に作用される力が十分増加した時には、ピストンばね９８の力が負かされると共に、ピストン１２０は弁座１２６から離れる。ピストン１２０が弁座１２６から引き離された時には、空気圧作動式流体制御弁８０のポート８２，８６間の流体流が再開する。
【００３０】
次に図３を参照すると、空気圧作動式パイロット弁１４０が示されている。空気圧作動式パイロット弁１４０は空気圧作動式パイロット弁２０の代替実施形態である。パイロット弁１４０には２個の制御入口ポート１４４ａ，１４４ｂが設けられており、それぞれの空気流制御信号１４８ａ，１４８ｂを受け入れる。制御入口ポート１４４ａ，１４４ｂは
、弁アセンブリ１５０のハウジング内において磁石アセンブリ１６０の両側に配置される磁石駆動室１５４ａ，１５４ｂ夫々と連通する。従って、空気流制御信号１４８ａ，１４８ｂの相対的な圧力が、弁アセンブリハウジング内における磁石アセンブリ１６０の垂直方向位置を決定する。空気流制御信号１４８ａ，１４８ｂの相対的な圧力が変化するにつれて、磁石アセンブリ１６０は距離１６８だけ移動する。
【００３１】
空気流制御信号１４８ｂの圧力が空気流制御信号１４８ａの圧力を超えた時に、磁石アセンブリ１６０はその上側位置へ移動させられる。これらの状況下では、永久磁石１６４からの磁束はピストン１８０に作動的に作用させられない。従って、ピストンばね１５８がピストン１８０を弁座１８６へ密封的に押しやることにより、弁室１８４を経由する弁ポート１４２，１４６間の流体流は阻止される。
【００３２】
空気流制御信号１４８ａの圧力が１４８ｂの圧力を超えるまで増加された時には、磁石アセンブリ１６０は下方へ移動し、且つ永久磁石１６４によってピストン１８０に作用させられる磁束が増加して、これによりピストン１８０へ徐々に増加していく上方への力が作用される。最終的に、ピストン１８０へ作用された上方への力はピストンばね１５８の下方への力に打ち勝ち、且つパイロット弁１４０を開放する。空気流制御信号１４８ａ、１４８ｂの圧力がここで相互に等しく維持されるならば、パイロット弁１４０は開放したままである。磁石アセンブリ１６０が更に下方向へ移動した時には、永久磁石１６４はパイロット弁２０に関して上述したように、パイロット弁１４０を閉鎖する。
【００３３】
次に図４を参照すると、空気圧作動式パイロット弁２０の制御下において作動する差圧ダイアフラム弁１８０が示されている。差圧ダイアフラム弁１８０は弁ハウジング１８４を含む。弁ハウジング１８４の内部は上側弁室１８８及び下側弁室２１６に隔てられる。上側弁室１８８はダイアフラム２００によって下側弁室２１６から離隔される。
【００３４】
下側弁室２１６には弁入口ポート２１２及び弁出口ポート２１４が設けられ、それらの間における流体の流通を許容する。下側弁室２１６内の弁出口管２２８は一端において下側弁室２１６の内部と連通すると共に、他端において弁出口ポート２２４と連通する。弁出口管２２８の内端２１８はダイアフラム部分２２０において、下ダイアフラム側２０８の環状域を密封的に圧迫する。下ダイアフラム側２０８は弁出口管２２８の内部端２１８を圧迫することにより、下側弁室２１６から弁出口管２２８及び出口ポート２２４への流体の流入が阻止され、これにより差圧ダイアフラム弁１８０は密封される。
【００３５】
ダイアフラム２００にはダイアフラム２００を貫通する漏出穴２０４が少なくとも設けられる。ダイアフラム２００を貫通する漏出穴２０４は、ダイアフラム弁１８０が閉鎖された時に、上側弁室１８８の圧力を下側弁室２１６の圧力と等しくさせる。上側弁室１８８内の圧力は、上ダイアフラム側２１６へ下方への力を作用させる。このように作用される下方への力の大きさは、上側弁室２１８内圧力及びその圧力が作用される上ダイアフラム側２２２の表面積に関連する。このようにして生じさせられたダイアフラム２００への下方への圧力は、ダイアフラム２００を弁出口管２２８の内端２１８へ向けて押しやる。
【００３６】
下側弁室２１６内の流体圧力は、下ダイアフラム側２０８へ上方への力を作用させる。このようにして下ダイアフラム側２０８へ作用される上方への力は、下側弁室２１６内の流体圧力及びその圧力が作用される表面積に関連する。しかしながら、下ダイアフラム側２０８へ作用される圧力は、上ダイアフラム側２２２に作用される圧力と同じ表面積に作用しない。なぜならば、弁出口管２２８の内端２１８は、圧力がダイアフラム部分２２０内のダイアフラム２００に作用されるのを阻止するからである。従って、漏出穴２０４により弁室１８８，２１６間において等しくされた圧力によって、上方への力よりも多くの下方への力がダイアフラム２００に作用される結果となる。ダイアフラム２００へのこの
差による下方への力は、ダイアフラム２００を弁出口管２２８の内端２１８へ密封的に押しやり、且つ差圧ダイアフラム弁１８０を閉鎖する力である。
【００３７】
空気流制御信号２８が空気圧作動式パイロット弁２０の制御入口ポート２４に作用された時に、流体は流体ライン１９６を経由して上側弁室１８８から取り出されると共に、空気圧作動式パイロット弁２０の弁入口ポート２２に受け入れられる。流体が上側弁室１８８から取り出されるにつれて、流体は下側弁室２１６からダイアフラム２００の漏出穴２０４を経由して上側弁室１８８へ漏れ入る。
【００３８】
流体が上側弁室１８８から供給ライン１９６を介して取り出される速度よりも遅い速度で、流体が漏出穴２０４を通り上側弁室１８８へ漏れ入るように、漏出穴２０４の数及び寸法が選択されるならば、上側弁室１８８内圧力は下がる。上側弁室１８８内圧力が下がるにつれて、上ダイアフラム側２２２へ作用される下方への力の量は下がる。最終的に、上ダイアフラム側２２２に作用される下方への力は、下ダイアフラム側２０８へ作用される上方への力よりも小さくなる。これが生じた時には、ダイアフラム２００は上方へ曲げられると共に、ダイアフラム部分２２０は弁出口管２２８の内端２１８との密封的な接触から離れるように移動する。
【００３９】
ダイアフラム２００が内端２１８を圧迫しなくなった時に、下側弁室２１６内の流体は弁出口管２２８に流入する。出口管２２８の流体は、ダイアフラム弁１８０の上流側圧力が下流側圧力よりも大きいとすると、弁出口管２２８を流通し、且つ出口ポート２２４を経由してダイアフラム弁１８０を出る。それ故、空気圧作動式パイロット弁２０は電気を使用することなく差圧ダイアフラム弁１８０を制御し得、従って危険な環境に配置された時に、本質的に安全に弁を制御する。
【００４０】
本発明は詳細に且つ本発明の特定例を参照しつつ説明されてきたが、当該技術分野に属する通常の知識を有する者であれば当然であるが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明には様々な変更及び変形が為され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の空気圧作動式パイロット弁を示す断面図。
【図２】図１に示される空気圧作動式パイロット弁の別の実施形態を示す断面図。
【図３】図１に示される空気圧作動式パイロット弁の別の実施形態を示す断面図。
【図４】図１の空気圧作動式パイロット弁により得られるパイロット信号に従って作動させられる差圧ダイアフラム弁を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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