(57)【要約】  空気圧モータアセンブリは、排気ポートを有する排気ブロックであって、排気空気を排気マニホルドに搬送する排気ブロックを含む。排気ポートは、排気ガスにおける圧力降下を生じさせ、それによって排気ガスの温度を低下させる膨張チャンバを含む。膨張チャンバは、空気圧モータシリンダに対して接線方向である第１壁と、排気ポートの軸線に対して横断方向である第２壁との間に画定される。ポペットバルブは、シャトルの作動を制御する。ポペットバルブは、空気圧モータアセンブリの外側に配置され、空気圧モータアセンブリから熱的に絶縁されている。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧モータシリンダと、
該空気圧モータシリンダの周囲に少なくとも部分的に延在する排気マニホルドであって、排気入口部、排気出口部、並びに、前記排気入口部及び前記排気出口部の間に延在する排気通路を有する排気マニホルドと、
前記空気圧モータシリンダに原動流体を供給し、且つ前記空気圧モータシリンダから排気流体を受け取るように構成され、前記排気通路と流体連通する排気ポートを含む制御バルブと、を備え、
前記排気ポートは、ポート軸線上に配置され、前記排気マニホルドにおける前記排気入口部の内部に延在する膨張チャンバを含む、空気圧モータアセンブリ。
【請求項２】
前記制御バルブは、
制御バルブハウジングと、
該制御バルブハウジング及び前記排気マニホルドの間に配置された排気ブロックであって、第１ポート、第２ポート、及び前記排気ポートを含む排気ブロックと、
前記制御バルブハウジング内に配置されるシャトルであって、前記第１ポート及び前記排気部分を流体的に接続する第１位置と、前記第２ポート及び前記排気ポートを流体的に接続する第２位置との間で移動可能であるシャトルと、を更に備える、請求項１記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項３】
前記排気ポートは、
第１幅を有する入口と、
該入口から前記膨張チャンバまで延びる入口通路と、
第２幅を有する出口であって、前記入口通路とは反対側の前記膨張チャンバの端部に配置された出口と、を更に備え、
前記第２幅は、前記第１幅よりも大きい、請求項２記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項４】
前記排気ポートは、
前記入口から前記出口まで延在する第１壁であって、前記ポート軸線に実質的に平行に配置された第１壁と、
該第１壁に対向する第２壁であって、前記入口から前記膨張チャンバの上流端部まで延在し、且つ前記ポート軸線に実質的に平行に配置される第２壁と、
該第２壁から前記出口まで延在する第３壁であって、前記ポート軸線を横切って配置される第３壁と、を更に備え、
前記膨張チャンバは、前記第１壁と前記第３壁との間に画定される、請求項３記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項５】
前記第１壁は、前記空気圧モータシリンダに対して接線方向に配向されている、請求項４記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項６】
前記第１壁は、前記空気圧モータシリンダから横方向に離間している、請求項５記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項７】
前記排気ポートの高さが、前記排気ポートにおける前記入口の前記第１幅、及び前記排気ポートにおける前記出口の前記第２幅よりも大きい、請求項３から６までのいずれか１項記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項８】
前記制御バルブと相互作用し、且つ前記排気入口部を通って前記排気通路内に延在する排気シュートであって、前記排気ポートから排気流体を受け入れるように構成された排気シュートをさらに備える、請求項１から６までのいずれか１項記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項９】
前記排気シュートは、シュート出口まで延在する湾曲した遠位端を含む、請求項１から６までのいずれか１項記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項１０】
前記シュート出口は鋸歯状に形成されている、請求項９記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項１１】
前記空気圧モータシリンダの頂部に取り付けられた第１ポペットバルブと、
前記空気圧モータシリンダの底部に取り付けられた第２ポペットバルブと、を更に備え、
前記第１ポペットバルブおよび前記第２ポペットバルブは、前記制御バルブに流体的に接続され、前記制御バルブのシャトルの作動を制御する、請求項１から６までのいずれか１項記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項１２】
前記第１ポペットバルブは、
ベースフランジ及びバルブ収容シリンダを有するバルブハウジングであって、前記ベースフランジが前記空気圧モータシリンダの前記頂部に取り付けられているバルブハウジングと、
前記バルブ収容シリンダ内に配置されて固定されるバルブアセンブリであって、バルブ本体、前記バルブ本体内に配置されるバルブ部材、及び前記バルブ部材から前記空気圧モータシリンダ内に延びるロッドを含むバルブアセンブリと、を備える、請求項１１記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項１３】
前記ベースフランジと前記空気圧モータシリンダの前記頂部との間に配置された第１ガスケットと、
前記ベースフランジの、前記第１ガスケットとは反対側に配置された第２ガスケットと、を更に備え、
複数の締結具が、前記第２ガスケット、前記ベースフランジ、及び前記第１ガスケットを貫通して前記空気圧モータシリンダ内に延び、前記第１ポペットバルブを前記空気圧モータシリンダに固定する、請求項１２記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項１４】
前記バルブ本体は、ねじ結合によって前記バルブ収容シリンダ内に固定される、請求項１２記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項１５】
前記第１ポペットバルブから前記制御バルブまで延在し、且つ前記空気圧モータシリンダの外側に配置される第１ポペットラインと、
前記第２ポペットバルブから前記制御バルブまで延在し、且つ前記空気圧モータシリンダの外側に配置される第２ポペットラインと、を更に備える、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項１６】
ポンプと、
該ポンプに動作可能に接続された空気圧モータアセンブリであって、空気圧モータシリンダと、該空気圧モータシリンダ内に配置された往復ピストンと、該往復ピストン及び前記ポンプの間に延在し、且つ前記往復ピストン及び前記ポンプに連結された連結ロッドと、を有する空気圧モータアセンブリと、
少なくとも部分的に前記空気圧モータシリンダの周囲に延在する排気マニホルドであって、排気入口部、排気出口部、並びに、前記排気入口部及び前記排気出口部の間に延在する排気通路を有する排気マニホルドと、
原動流体を前記空気圧モータシリンダに供給し、且つ排気流体を前記空気圧モータシリンダから受け取るように構成された制御バルブであって、前記排気通路と流体連通する排気ポートを含む制御バルブと、を備え、
前記排気ポートは、ポート軸線上に配置され、前記排気マニホルドの前記排気入口部の内部に延びる膨張チャンバを含む、噴霧器。
【請求項１７】
前記制御バルブは、
制御バルブハウジングと、
該制御バルブハウジングの内部に配置されたシャトルと、
前記制御バルブハウジング及び前記排気マニホルドの間に配置された排気ブロックであって、第１ポート、第２ポート、及び前記排気ポートを含む排気ブロックと、を更に備え、
前記シャトルは、前記第１ポート及び前記排気部分を流体的に接続する第１位置と、前記第２ポート及び前記排気ポートを流体的に接続する第２位置との間で移動可能である、請求項１６記載の噴霧器。
【請求項１８】
前記排気ポートは、
第１幅を有する入口から前記第１幅よりも大きい第２幅を有する出口まで延びる第１壁であって、前記出口が、前記排気ポートの入口通路とは反対側の前記膨張チャンバの端部に配置され、前記ポート軸線に実質的に平行に配置される第１壁と、
前記第１壁に対向する第２壁であって、前記入口から前記膨張チャンバの上流端まで延在し、前記ポート軸線に実質的に平行に配置される第２壁と、
該第２壁から出口まで延在し、前記ポート軸線を横切って配置される第３壁と、を更に備え、
前記膨張チャンバは、前記第１壁と前記第３壁との間に画定される、請求項１７記載の噴霧器。
【請求項１９】
前記空気圧モータシリンダの外側頂部に取り付けられた第１ポペットバルブと、
前記空気圧モータシリンダの外側底部に取り付けられた第２ポペットバルブと、を更に備え、
前記第１ポペットバルブおよび前記第２ポペットバルブは、それぞれ、前記空気圧モータシリンダの外側に配置される第１ポペットラインおよび第２ポペットラインによって、前記制御バルブに流体的に接続され、前記第１ポペットラインおよび前記第２ポペットラインは、前記制御バルブのシャトルの作動を制御するように構成されている、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の噴霧器。
【請求項２０】
空気入口から、空気圧モータシリンダに流体接続される第１ポートに、シャトルを用いて駆動空気を導く工程と、
前記空気圧モータシリンダに流体的に接続される第２ポートから排気ポートに、シャトルを用いて排気空気を導く工程と、
前記排気空気が排気マニホルドに入る前に前記排気ポートを通じて前記排気空気を流す工程であって、前記排気ポートが、前記シャトルからの前記排気空気をポート入口を通じて受け取り、且つ、膨張チャンバを通じて前記排気マニホルドに前記排気空気を排出する工程と、を備え、
前記排気ポートは、
第１幅を有する前記ポート入口から、前記第１幅よりも大きい第２幅を有する出口まで延在する第１壁であって、前記排気ポートのポート軸線に実質的に平行に配置される第１壁と、
前記第１壁に対向する第２壁であって、前記入口から前記膨張チャンバの上流端まで延在し、前記ポート軸線に実質的に平行に配置される第２壁と、
前記第２壁から前記出口まで延在し、前記ポート軸線を横切って配置される第３壁と、を備え、
前記膨張チャンバは、前記第１壁と前記第３壁との間に画定される、方法。
【請求項２１】
上側ポートを有する上側シリンダハウジング、下側ポートを有する下側シリンダハウジング、前記上側シリンダハウジング及び前記下側シリンダハウジングの間に配置されたモータシリンダ、並びに、該モータシリンダ内に配置され、前記上側シリンダハウジング及び前記下側シリンダハウジングの間において前記モータシリンダ内で往復運動するように構成されたピストン、を含む空気圧モータシリンダと、
前記ピストンを往復駆動するために、前記上側ポート及び前記下側ポートに交互に空気を導くように構成された制御バルブと、
前記上側シリンダハウジングの外側に配置された第１ポペットバルブと、
該第１ポペットバルブから前記制御バルブまで延びる第１ポペットラインと、
前記下側シリンダハウジングの外側に配置された第２ポペットバルブと、
該第２ポペットバルブから前記制御バルブに延びる第２ポペットラインと、を備え、
前記第１ポペットバルブおよび前記第２ポペットバルブは、前記制御バルブのシャトルの作動を制御するように構成されている、空気圧モータアセンブリ。
【請求項２２】
前記第１ポペットバルブは、
前記空気圧モータシリンダの前記頂部に取り付けられるベースフランジ、及びバルブ収容シリンダを含むバルブハウジングと、
前記バルブ収容シリンダ内に配置され、該バルブ収容シリンダに固定されているバルブアセンブリであって、バルブ本体、該バルブ本体内に配置されたバルブ部材、及び前記バルブ部材から前記上側シリンダハウジングを通って前記空気圧モータシリンダ内に延びるロッドを含むバルブアセンブリと、を備える、請求項２１記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項２３】
前記ベースフランジ及び前記空気圧モータシリンダの前記頂部の間に配置された第１ガスケットと、
前記ベースフランジの、前記第１ガスケットとは反対側に配置された第２ガスケットと、を備え、
複数の締結具が、前記第２ガスケット、前記ベースフランジ、および前記第１ガスケットを貫通して前記上側シリンダハウジング内に延在し、前記第１ポペットバルブを前記空気圧モータシリンダに固定する、請求項２２記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項２４】
前記下側シリンダハウジングは、該下側シリンダハウジングの外側から突出する複数の下壁部を含み、該複数の下壁部はポペット受容領域を画定し、前記第２ポペットバルブは、前記ポペット受容領域内に配置される、請求項２３記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項２５】
前記第２ポペットバルブと前記複数の下壁部との間に配置される複数の絶縁シートを更に備える、請求項２４記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項２６】
前記バルブ本体は、ねじ結合によって前記バルブ収容シリンダ内に固定される、請求項２２から２５のいずれか１項記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項２７】
前記第１ポペットラインおよび前記第２ポペットラインは、前記空気圧モータシリンダの外側に配置される、請求項２１から２５のいずれか１項記載の空気圧モータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１月１５日に出願された「圧縮空気駆動モータ」という名称の米国仮特許出願第６２／６１７，４０６号の優先権を主張するものであり、その開示は、その全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、一般に、空気圧モータに関する。より具体的には、本開示は、空気駆動モータのための制御およびポペットバルブに関する。
【０００３】
空気圧モータは圧縮空気の膨張によって駆動され、典型的には、直線運動または回転運動のいずれかによって駆動される。圧縮空気は、空気圧モータ内に配置されたダイヤフラム又はピストンアクチュエータを、直線運動によって駆動する。圧縮空気はアクチュエータの両側に導かれ、これにより上昇行程及び下降行程を生成する。ピストンへ向かう空気流の変更は、空気圧モータ制御バルブ、ほとんどの例では２つのポペットバルブによって制御される。空気圧モータは、様々なコンポーネントを駆動するのに使用することができる。例えば、空気圧モータは、噴霧システム用のポンプ等、１つまたは複数のポンプを駆動することができる。
【０００４】
空気圧モータは、特に排気口およびポペットバルブの近傍において着氷しやすい。さらに、それらの部品が冷却するにつれて、着氷は、空気圧モータのシリンダスリーブおよび隣接するシリンダハウジングに生じやすくなる。着氷はベンチュリ効果の結果として生じるものである。着氷は、（ベンチュリ効果及び理想的なガスの法則に従って）圧力降下の近傍において、例えば、ポペットバルブ又は空気圧モータの排気口を出る圧縮空気の近傍において形成される。圧縮空気駆動モータが大量の圧縮空気を放出すると、圧縮空気が膨張するため、空気の圧力及び温度は、速度の急上昇と圧力の低下を伴って急激に低下する。この急激な温度低下は、空気中の水蒸気を気体から液体に変化させ、水蒸気が接触するあらゆるものを急速に凍結させる。温度低下が大きいため、空気圧モータにおける着氷は、凍結をかなり上回る周囲環境温度で頻繁に発生する。空気圧モータのハウジングは、ハウジング内および／またはハウジングの近くを流れる冷却空気の結果として、長時間の運転後に最終的に冷却され、冷却空気がハウジングおよび／または他の空気圧モータ構成要素と接触する場所における氷の蓄積につながる。空気圧モータ内における氷の蓄積は、排気が空気圧モータハウジング又はポペットバルブの排気側等の空気圧モータの一部に直接接触する場合に、最も顕著になる。着氷により空気圧モータの排気口が詰まり、空気圧モータが焼き付く恐れがある。
【０００５】
さらに、空気圧モータ内のポペットバルブは、空気圧モータのハウジングの本体内に埋め込まれている。ポペットバルブは、周囲環境温度に曝されておらず、ポペットバルブと、隣接する空気圧モータハウジングとの間の伝導により、実質的に冷却される。実質的な冷却は、ポペットバルブにおいて、且つポペットバルブの直下流で、氷結を引き起こす。氷の蓄積によりポペットバルブが空気圧モータ制御バルブを作動させることができなくなるため、この着氷は、空気圧モータが焼き付く原因となる可能性がある。ポペットバルブは、空気圧モータのハウジングの本体内に埋め込まれているため、空気圧モータの少なくとも一部を分解せずには、空気圧モータからポペットバルブを取り外すことができない場合がある。
空気圧モータ制御バルブを作動させることができなくなるため、この着氷は、空気圧モータが焼き付く原因となる可能性がある。ポペットバルブは、空気圧モータのハウジングの本体内に埋め込まれているため、空気圧モータの少なくとも一部を分解せずには、空気圧モータからポペットバルブを取り外すことができない場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様によれば、空気圧モータアセンブリは、空気圧モータシリンダと、空気圧モータシリンダの周囲に少なくとも部分的に延在する排気マニホルドと、空気圧モータシリンダに原動流体を供給し且つ空気圧モータシリンダから排気流体を受け取るように構成された制御バルブとを含む。排気マニホルドは、排気入口部と、排気出口部と、排気入口部及び排気出口部の間に延在する排気通路とを有する。制御バルブは、排気通路と流体連通する排気ポートを含む。排気ポートは、ポート軸線上に配置され、排気マニホルドの排気入口部の内部に延びる膨張チャンバを含む。
【０００７】
本開示の別の態様によれば、噴霧器は、ポンプと、ポンプに動作可能に接続された空気圧モータアセンブリとを含む。空気圧モータアセンブリは、空気圧モータシリンダと、空気圧モータシリンダ内に配置された往復動ピストンと、往復動ピストン及びポンプの間に延在し且つ往復動ピストン及びポンプに接続される連結ロッドと、空気圧モータシリンダの周囲に少なくとも部分的に延在する排気マニホルドと、空気圧モータシリンダに原動流体を供給し且つ空気圧モータシリンダから排気流体を受け取るように構成された制御バルブとを含む。排気マニホルドは、排気入口部と、排気出口部と、排気入口部及び排気出口部の間に延びる排気通路を有する。制御バルブは、排気通路と流体連通する排気ポートを含む。排気ポートは、ポート軸線上に配置され、排気マニホルドの排気入口部の内部に延びる膨張チャンバを含む。
【０００８】
本開示のさらなる態様によれば、方法は、空気入口から、空気圧モータシリンダに流体接続される第１ポートに、シャトルを用いて駆動空気（例えば原動流体）を導く工程と、空気圧モータシリンダに流体的に接続される第２ポートから排気ポートに、シャトルを用いて排気空気を導く工程と、排気空気が排気マニホルドに入る前に排気ポートを通じて排気空気を流す工程であって、排気ポートが、ポート入口を通ってシャトルから排気空気を受け取り、且つ、膨張チャンバを通じて排気マニホルドに排気空気を排出する工程と、を備える。排気ポートは、第１幅を有するポート入口から、第１幅よりも大きい第２幅を有する出口まで延在する第１壁であって、排気ポートのポート軸線に実質的に平行に配置される第１壁と、第１壁に対向する第２壁であって、入口から膨張チャンバの上流端まで延在し、ポート軸線に実質的に平行に配置される第２壁と、第２壁から出口まで延在し、ポート軸線を横切って配置される第３壁と、を備える。膨張チャンバは、第１壁と第３壁との間に画定される
【０００９】
本開示のさらなる態様によれば、空気圧モータアセンブリは、空気圧モータシリンダと、制御バルブと、第１ポペットバルブと、第１ポペットラインと、第２ポペットバルブと、第２ポペットラインとを含む。空気圧モータシリンダは、上側ポートを有する上側シリンダハウジングと、下側ポートを有する下側シリンダハウジングと、上側シリンダハウジング及び下側シリンダハウジングの間に配置されたモータシリンダと、モータシリンダ内に配置され且つ上側シリンダハウジング及び下側シリンダハウジングの間でモータシリンダ内を往復運動するように構成されたピストンとを含む。制御バルブは、ピストンを往復駆動するために、上側ポートと下側ポートに交互に空気を導くように構成される。第１ポペットバルブは、上側シリンダハウジングの外側に配置される。第１ポペットラインは、第１ポペットバルブから制御バルブまで延びている。第２ポペットバルブは、下側シリンダハウジングの外側に配置される。第２ポペットラインは、第２ポペットバルブから制御バルブまで延びている。第１ポペットバルブおよび第２ポペットバルブは、制御バルブのシャトルの作動を制御するように構成される。第１ポペットラインおよび第２ポペットラインは、空気圧モータシリンダの外側に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】噴霧器システムの等角図である。
【図２Ａ】バルブカバーを取り外した状態の空気圧モータアセンブリの等角図である。
【図２Ｂ】空気圧モータアセンブリの別の等角図である。
【図２Ｃ】空気圧モータアセンブリの側面図である。
【図２Ｄ】空気圧モータの分解図である。
【図３Ａ】空気圧モータアセンブリの部分分解図である。
【図３Ｂ】図２Ｃの線Ｂ−Ｂに沿って切断した図３Ａの空気圧モータアセンブリの等角断面図である。
【図３Ｃ】図２Ｃの線Ｂ−Ｂに沿って切断した図３Ａの空気圧モータアセンブリの側断面図である。
【図３Ｄ】図２Ｃの線Ｄ−Ｄに沿った空気圧モータアセンブリの断面図である。
【図４Ａ】空気圧モータアセンブリの部分分解図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示された空気圧モータアセンブリの断面図である。
【図５Ａ】排気シュートの側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの線Ｂ−Ｂに沿って切断した図５Ａの排気シュートの断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの線Ｃ−Ｃに沿って切断した図５Ａの排気シュートの断面図である。
【図６Ａ】空気圧モータアセンブリの部分分解図である。
【図６Ｂ】空気圧モータアセンブリの部分分解図である。
【図６Ｃ】空気圧モータアセンブリのポペットバルブの詳細な立面図である。
【図７Ａ】ポペットバルブの分解図である。
【図７Ｂ】ポペットバルブの平面図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの線Ｃ−Ｃに沿って切断したポペットバルブの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、噴霧器システム１０の等角図である。噴霧器システム１０は、噴霧器１２、流体供給部１４、空気供給部１６、塗布器１８、および複数のホース２０ａ〜２０ｃを含む。噴霧器１２は、フレーム２２、車輪２４、空気圧モータアセンブリ２６、およびポンプ２８を含む。空気圧モータアセンブリ２６の空気圧モータ３０は、モータシリンダ３２、排気マニホルド３４、及び連結ロッド３６を含む。
【００１２】
空気圧モータアセンブリ２６は、フレーム２２に配置され、これによって支持されている。また、ポンプ２８は、フレーム２２に接続され、これによって支持されている。車輪２４はフレーム２２に取り付けられている。モータシリンダ３２は、空気圧モータ３０の往復運動部品を包囲している。連結ロッド３６は、当該往復運動部品に取り付けられ、これによって駆動される。連結ロッド３６は、モータシリンダ３２から延びており、ポンプ２８に取り付けられている。連結ロッド３６は、ピストンまたはダイヤフラムなど、ポンプ２８におけるポンピング構成要素を往復駆動するように構成される。
【００１３】
排気マニホルド３４は、モータシリンダ３２の周囲に延在する。例えば制御バルブ３８（図３Ａに最もよく見られる）のような制御バルブが、モータシリンダ３２に取り付けられており、当該制御バルブは、空気供給部１６からモータシリンダ３２に圧縮空気を導き、モータシリンダ３２から排気マニホルド３４に排気ガスを導くように構成されている。バルブカバー４６は、制御バルブを包囲している。排気ガスは、上昇行程または下降行程を介してすでに往復運動部品を動作させている圧縮空気である。このように、空気供給部１６によって供給される圧縮空気は、往復運動部品がストローク方向を逆転するときに排気ガスとなる。
【００１４】
空気供給部１６は、ホース２０ａによって制御バルブに接続されている。空気供給部１６は、空気を圧縮し、空気圧モータアセンブリ２６に圧縮空気を供給し、これにより空気圧モータ３０に動力を供給するように構成されている。流体供給部１４は、噴霧のための所定量の流体を貯蔵する。流体供給部１４は、ホース２０ｂによってポンプ２８に接続されている。ホース２０ｃは、ポンプ２８から塗布器１８まで延びている。ポンプ２８は、ホース２０ｂを通して流体供給部から流体を引き出し、ホース２０ｃを通して流体を塗布器１８に送り込むように構成されている。塗布器１８は、ポンプでくみ上げられた流体を所望の表面に塗布する。
【００１５】
作動中、制御バルブは、空気供給部１６からモータシリンダ３２内の往復運動部品の反対側に圧縮空気を導いて、それらの構成部品を往復駆動する。空気供給部１６に向けられた圧縮空気は、モータシリンダ３２内の構成部品を往復駆動する原動流体である。また、制御バルブは、モータシリンダ３２からの排気ガス（例えば、排気流体）を受け取り、当該排気ガスを排気マニホルド３４に導く。排気マニホルド３４は、排気ガスを大気に排出する。
【００１６】
図２Ａは、制御バルブ３８が視認されるようにバルブカバー４６を取り外した状態の空気圧モータアセンブリ２６の等角図である。図２Ｂは、空気圧モータアセンブリ２６の別の等角図である。図２Ｃは、空気圧モータアセンブリ２６の側面図である。図２Ｄは、空気圧モータ３０の分解図である。図２Ａ〜２Ｄは、一緒に議論される。空気圧モータアセンブリ２６は、空気圧モータ３０、制御バルブ３８（図２Ａで最もよく視認される）、ポペットバルブ４０ａ〜４０ｂ、およびポペットライン４２ａ〜４２ｂを含む。空気圧モータ３０は、モータシリンダ３２と、排気マニホルド３４と、連結ロッド３６と、ピストン４４（図２Ｄ）と、バルブカバー４６（図２Ｂ〜図２Ｃ）と、ループ部４８とを含む。モータシリンダ３２は、上側シリンダハウジング５０（図２Ａ、図２Ｃ、及び図２Ｄ）、下側シリンダハウジング５２（図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄ）、及びシリンダスリーブ５４（図２Ｄ）を含む。上側シリンダハウジング５０は上側ポート５６（図２Ｄ）を含み、下側シリンダハウジング５２は下側ポート５８（図２Ｄ）を含む。制御バルブ３８は、空気入口部６０およびポペットポート６２ａ〜６２ｂを含む。排気マニホルド３４は、排気入口部６４（図２Ｄ）を含む。ピストン４４は、ピストンプレート６６およびシール６８を含む。
【００１７】
図２Ｄに最もよく示されているように、締結具６９は、上側シリンダハウジング５０を通って下側シリンダハウジング５２内に延びている。シリンダスリーブ５４は、上側シリンダハウジング５０と下側シリンダハウジング５２との間に締結される。シール７０ａは、シリンダスリーブ５４と上側シリンダハウジング５０との間に配置され、シリンダスリーブ５４と上側シリンダハウジング５０との間で空気が漏れないようにする。シール７０ｂは、シリンダスリーブ５４と下側シリンダハウジング５２との間に配置され、シリンダスリーブ５４と下側シリンダハウジング５２との間で空気が漏れないようにする。ループ部４８は、上側シリンダハウジング５０に取り付けられ、空気圧モータ３０の持ち上げを容易にする。
【００１８】
ピストン４４は、シリンダスリーブ５４内に配置され、図２Ｃに示すように、上昇行程及び下降行程を通じて往復運動し、連結ロッド３６を往復駆動するように構成されている。シール６８は、ピストンプレート６６の周囲に延在しており、圧縮空気がピストンプレート６６を通過して流れるのを防止する。連結ロッド３６はピストンプレート６６から下側シリンダハウジング５２を通って延びている。シール７２は、連結ロッド３６と下側シリンダハウジング５２との間で空気が漏れないように、連結ロッド３６の周囲に延びている。連結ロッド３６は、ポンプ２８（図１）に接続され、ポンプ２８を駆動するように構成される。空気圧モータ３０は、ピストン４４を含むものとして示されているが、空気圧モータ３０は、連結ロッド３６を往復駆動するための任意の適切なアクチュエータ、例えば、可撓性ダイヤフラムから延びる連結ロッド３６とともにシリンダスリーブ５４内に配置された当該可撓性ダイヤフラムのような任意の適当なアクチュエータを含み得ることが理解される。
【００１９】
上側ポート５６は、上側シリンダハウジング５０内に延びており、ピストン４４と上側シリンダハウジング５０との間に配置されたシリンダスリーブ５４の内部領域に流体接続されている。下側ポート５８は、下側シリンダハウジング５２内に延びており、ピストンプレート６６と下側シリンダハウジング５２との間に配置されたシリンダスリーブ５４の内部領域に流体接続されている。制御バルブ３８は、排気マニホルド３４に取り付けられており、上側ポート５６及び下側ポート５８に空気を導き、当該上側ポート５６及び下側ポート５８から排気ガスを受け取るように構成されている。バルブカバー４６は、排気マニホルド３４に取り付けられており、運転中、制御バルブ３８を包囲している。
【００２０】
制御バルブ３８は、空気供給部１６（図１）から空気入口部６０を通って圧縮空気を受け取る。排気マニホルド３４は、シリンダスリーブ５４の周りに延在しており、排気ガスが空気圧モータ３０を出る経路を提供する。制御バルブ３８は、排気入口部６４を通って排気マニホルド３４内に排気ガスを排出する。排気入口部６４は、排気入口部６４の高さＨが排気入口部６４の幅Ｗよりも大きくなるように垂直に配向される。排気入口部６４の方向付けにより、当該排気入口部６４はシリンダスリーブ５４から垂直方向に間隔を空けられ、排気ガスが排気入口部６４に入ったときに、排気ガスがシリンダスリーブ５４に向かって膨張するのを阻止する。
【００２１】
上側シリンダハウジング５０にはポペットバルブ４０ａが配置されている。ポペットライン４２ａは、ポペットバルブ４０ａから制御バルブ３８におけるポペットポート６２ａまで延びている。下側シリンダハウジング５２にはポペットバルブ４０ｂが配置されている。ポペットライン４２ｂは、ポペットバルブ４０ｂから制御バルブ３８におけるポペットポート６２ｂまで延びている。
【００２２】
制御バルブ３８は、空気供給源からの圧縮空気を上側ポート５６及び下側ポート５８に交互に導き、これにより、ピストン４４を上昇行程及び下降行程を通じて進行させる。ピストン４４の往復運動を引き起こす圧縮空気は、原動流体、駆動流体、駆動空気、および／または原動空気と呼ぶことができる。制御バルブ３８内のシャトルは、空気供給部１６からの圧縮空気を、下降行程を介して連結ロッド３６を駆動するために上側ポート５６、または上昇行程を介して連結ロッド３６を駆動するために下側ポート５８のいずれかに導く。シャトルは、上側ポート５６及び下側ポート５８の他方から排気マニホルド３４に排気ガスを導く。
【００２３】
ポペットライン４２ａ、４２ｂは、制御バルブ３８を流れる圧縮空気によって加圧される。ポペットバルブ４０ａ、４０ｂはポペットライン４２ａ、４２ｂの加圧を制御し、これにより、制御バルブ３８内に配置されたシャトルの移動を制御する。ポペットライン４２ａ、４２ｂ内の圧力は、シャトルが静止するように、両方のポペットバルブ４０ａ、４０ｂが閉じた状態でバランスされる。ピストン４４は、ピストン４４がストロークの終端に到達したときに、ポペットバルブ４０ａ、４０ｂのうちの一方と接触し、それを開放するように構成される。ポペットバルブ４０ａ、４０ｂのうちの一方を開放することによって、ポペットライン４２ａ、４２ｂ内の空気がポペットバルブ４０ａ、４０ｂを通って放出することが可能になり、これによりシャトルの片側の圧力が低下する。他方のポペットライン４２ａ、４２ｂ内の圧力がシャトルを作動させ、当該シャトルは、制御バルブ３８に流れる空気を方向転換させ、ピストン４４のストローク方向が反転する。
【００２４】
下降行程中、制御バルブ３８は圧縮空気を上側ポート５６に導く。上側ポート５６はシリンダスリーブ５４に圧縮空気を供給し、当該圧縮空気はピストン４４を下方に駆動し、これにより、下降行程を通じて連結ロッド３６を進行させる。ピストン４４の下方への動きは、ピストン４４と下側シリンダハウジング５２との間のシリンダスリーブ５４内に配置された空気を、下側ポート５８を通じてシリンダスリーブ５４の外へ押し出す。この空気は排気ガスである。排気ガスは下側ポート５８から制御バルブ３８に流れ、制御バルブ３８のシャトルは排気空気を排気マニホルド３４に導く。ピストン４４が下降行程の終端に到達すると、ピストンプレート６６がポペットバルブ４０ｂのロッドに衝撃を与え、これにより、ポペットバルブ４０ｂを開放させ、ポペットライン４２ｂ内の加圧空気を大気に放出する。ポペットライン４２ｂ内の圧力は、ポペットライン４２ａ内の圧力よりも低くなり、その結果、ポペットライン４２ａ内の加圧空気は、制御バルブ３８のシャトルの位置を変える。新しい位置において、シャトルは、圧縮空気を空気供給部１６から下側ポート５８に導き、上側ポート５６から排気ガスを受け取る。
【００２５】
上昇行程中、制御バルブ３８は圧縮空気を下側ポート５８に導く。下側ポート５８はシリンダスリーブ５４に圧縮空気を供給し、当該圧縮空気はピストン４４を上昇行程で動作させる。ピストン４４が上昇行程を開始すると、ポペットバルブ４０ｂが閉じ、制御バルブ３８を流れる圧縮空気がポペットライン４２ｂを再加圧する。ピストン４４の上方への移動は、上側ポート５６を通ってシリンダスリーブ５４に先に供給された空気を、排気ガスとして上側ポート５６の外へ押し出す。排気ガスは上側ポート５６から制御バルブ３８に流れ、制御バルブ３８は排気入口部６４を通じて排気マニホルド３４に排気空気を導く。ピストン４４が上昇行程の終端に到達すると、ピストンプレート６６がポペットバルブ４０ａのロッドに衝撃を与え、これにより、ポペットバルブ４０ａを開き、ポペットライン４２ａ内の加圧空気を放出する。したがって、ポペットライン４２ａ内の圧力は、ポペットライン４２ｂ内の圧力よりも低く、その結果、ポペットライン４２ｂ内の加圧空気は、制御バルブ３８のシャトルの位置を変える。シャトルは、圧縮空気を空気供給部１６から上側ポート５６に導き、下側ポート５８から排気ガスを受け取る。圧縮空気は、別の下降行程を通じてピストン４４を駆動する。
【００２６】
図３Ａは、空気圧モータアセンブリ２６の部分分解図である。図３Ｂは、図２Ｃの線Ｂ−Ｂに沿って切断した空気圧モータアセンブリ２６の等角断面図である。図３Ｃは、図２Ｃの線Ｂ−Ｂに沿って切断した空気圧モータアセンブリ２６の断面図である。図３Ｄは、図２Ｃの線Ｃ−Ｃに沿って切断した空気圧モータアセンブリ２６の断面図である。図３Ａ〜３Ｄは、一緒に議論される。空気圧モータアセンブリ２６の空気圧モータ３０、制御バルブ３８（図３Ａ〜３Ｃ）、ポペットバルブ４０ａ（図３Ａ）、ポペットライン４２ａ（図３Ａ）、およびポペットライン４２ｂ（図３Ａ）が示されている。空気圧モータ３０は、モータシリンダ３２、排気マニホルド３４、連結ロッド３６（図３Ａ）、ピストン４４（図３Ｂおよび図３Ｃ）、バルブカバー４６（図３Ａ〜図３Ｃ）、およびループ部４８（図３Ａ）を含む。モータシリンダ３２は、上側シリンダハウジング５０（図３Ａおよび図３Ｄ）、下側シリンダハウジング５２（図３Ａおよび図３Ｄ）、およびシリンダスリーブ５４（図３Ｂ〜図３Ｄ）を含む。上側シリンダハウジング５０は上側ポート５６（図３Ａ）を含む。下側シリンダハウジング５２は下側ポート５８（図３Ａ）を含む。制御バルブ３８は、バルブハウジング７４、バルブガスケット７６、排気ブロック７８、およびシャトル８０（図３Ｂおよび３Ｃ）を含む。バルブハウジング７４は、空気入口部６０（図３Ａ）およびポペットポート６２ａ〜６２ｂ（図３Ａ）を含む。排気ブロック７８は、第１ポート８２（図３Ｂおよび図３Ｃ）、第２ポート８４（図３Ｂおよび図３Ｃ）、排気ポート８６（図３Ｂ〜図３Ｄ）、第１アーム８８（図３Ａ）、および第２アーム９０（図３Ａ）を含む。排気ポート８６は、ポート入口９２、ポート出口９４、第１側壁９６、第２側壁９８、および膨張チャンバ１００を含む。第２側壁９８は、上流部分１０２および下流部分１０４を含む。排気マニホルド３４は、排気入口部６４、排気出口部１０６（図３Ｂ及び３Ｃ）、内壁１０８、外壁１１０、及び排気通路１１２を含む。
【００２７】
排気マニホルド３４はモータシリンダ３２に取り付けられている。排気入口部６４は、排気マニホルド３４内に延びており、制御バルブ３８から排気ガスを受け取るように構成されている。排気通路１１２は、排気マニホルド３４を通って内壁１０８と外壁１１０との間を延びており、排気が排気入口部６４から排気出口部１０６へ流れる流路を提供する。排気出口部１０６は、排気入口部６４から排気通路１１２の反対側の端部で排気マニホルド３４内に延びており、排気出口部１０６は、排気ガスを大気に排出するように構成される。
【００２８】
上側シリンダハウジング５０はシリンダスリーブ５４の頂部に配置され、下側シリンダハウジング５２はシリンダスリーブ５４の下部に配置されている。シリンダスリーブ５４は、上側シリンダハウジング５０を通って下側シリンダハウジング５２内に延びる締結具６９によって、上側シリンダハウジング５０と下側シリンダハウジング５２との間に固定される。上側ポート５６は上側シリンダハウジング５０内に延びており、下側ポート５８は下側シリンダハウジング５２内に延びる。上側シリンダハウジング５０にはポペットバルブ４０ａが配置されている。ポペットライン４２ａは、ポペットバルブ４０ａからバルブハウジング７４のポペットポート６２ａまで延びている。下側シリンダハウジング５２にはポペットバルブ４０ｂが配置されている。ポペットライン４２ｂは、ポペットバルブ４０ｂからバルブハウジング７４のポペットポート６２ｂまで延びている。
【００２９】
締結具１１４ａは、バルブハウジング７４及びバルブガスケット７６を通って排気ブロック７８内に延びている。締結具１１４ｂは、排気ブロック７８を通って排気マニホルド３４内に延び、制御バルブ３８を排気マニホルド３４に固定する。排気ガスケット１１６は、排気ブロック７８と排気マニホルド３４との間に配置され、排気入口部６４の周囲に延在する。第１アーム８８は排気ブロック７８から突出し、締結具１１４ｃによって上側シリンダハウジング５０に取り付けられる。第１アーム８８は、排気ブロック７８と上側シリンダハウジング５０との間を空気が流れるための流路を提供する。第２アーム９０は、排気ブロック７８から突出し、締結具１１４ｃによって下側シリンダハウジング５２に取り付けられている。第２アーム９０は、排気ブロック７８と上側シリンダハウジング５０との間を空気が流れるための流路を提供する。バルブカバー４６は、制御バルブ３８を覆って配置され、締結具１１４ｄによって排気マニホルド３４に取り付けられている。
【００３０】
シャトル８０は、バルブハウジング７４内に配置される。シャトル８０は、空気入口部６０から第１ポート８２および第２ポート８４に交互に空気を導き、上昇行程および下降行程を通じてピストン４４を駆動する。シャトル８０は、第１ポート８２および第２ポート８４の他方から排気ポート８６に排気ガスを導く。バルブガスケット７６は、排気ブロック７８とバルブハウジング７４との間に配置され、空気を導くときにシャトル８０が密封するための表面を提供する。
【００３１】
排気ポート８６は、ポート軸線Ｐ−Ｐに沿って排気ブロック７８を通って延びる。排気ポート８６は、排気ガスがバルブハウジング７４から排気マニホルド３４に流れるための流路を提供する。排気ポート８６は、第１側壁９６と第２側壁９８との間に規定される。第２側壁９８の上流部分１０２は、ポート入口９２から排気マニホルド３４に向かって延在する。第２側壁９８の下流部分１０４は、上流部分１０２から排気ブロック７８のポート出口９４に延びる。
【００３２】
第１側壁９６は、ポート入口９２とポート出口９４との間を、ポート軸線Ｐ−Ｐに沿って軸線方向に延在する。上流部分１０２も、ポート入口９２とポート出口９４との間を、ポート軸線Ｐ−Ｐに沿って軸線方向に延在する。このように、上流部分１０２と第１側壁９６との間の排気ポート８６の部分は、実質的に一定の幅ＰＷ１（図３Ｃ）を有する。第２側壁９８の下流部分１０４は、ポート軸線Ｐ−Ｐに対して横方向に延在する。ポート出口９４は、幅ＰＷ１よりも大きい幅ＰＷ２（図３Ｄ）を有する。図３Ｄに示すように、ポート出口９４は、ポート出口９４の幅ＰＷ２よりも大きい高さＰＨを有する。さらに、ポート出口９４は、排気マニホルド３４の内壁１０８から長さＬ１だけ離間し、排気マニホルド３４の外壁１１０から長さＬ２だけ離間し、排気マニホルド３４の頂部から長さＬ３だけ離間し、排気マニホルド３４の底部から長さＬ４だけ離間する。排気マニホルド３４の各壁からのポート出口９４を離間することにより、排気マニホルド３４の任意の表面に衝突する前に、排気ガスの更なる膨張及び冷却が可能となる。
【００３３】
下流部分１０４および第１側壁９６は、排気ポート８６を通る膨張チャンバ１００を画定する。膨張チャンバ１００は、排気マニホルド３４の内壁１０８から離れて膨張しており、これにより、排気ガスは内壁１０８に対して接線方向にまたは離れて流れる。膨張チャンバ１００を内壁１０８から離れて膨張させることにより、排気ガスが内壁１０８に衝突するのを防止する。膨張チャンバ１００は、外壁１１０に向かって延びており、この外壁は大気に曝されており、したがって、内壁１０８よりも着氷の影響を受けにくい。
【００３４】
第１側壁９６は、排気マニホルド３４の内壁１０８の接線方向に配置される。図示のように、第１側壁９６は、内壁１０８からオフセット長さＬ１だけ離間している。長さＬ１は、ゼロ以上の所望の長さであり得ることが理解される。オフセット長さＬ１がゼロ以上であることにより、排気ポート８６を出る排気ガスが内壁１０８に衝突しないことが保証される。
【００３５】
作動中、空気供給部１６（図１）は、バルブハウジング７４に圧縮空気を供給する。モータシリンダ３２は、ベンチュリ効果および理想的なガスの法則によって、実質的に運転中に冷却される。また、排気マニホルド３４の内壁１０８は、シリンダスリーブ５４からの伝導により著しく冷却される。シャトル８０を図３Ｂに示す位置にすると、シャトル８０は、空気供給部１６から受け取った空気を第１ポート８２に導く。圧縮空気は第１ポート８２に入り、第１アーム８８を通って上側ポート５６に流れる。圧縮空気は、上側ポート５６を通ってシリンダスリーブ５４に入り、下降ストロークを介してピストン４４を駆動する。
【００３６】
ピストン４４が下降行程を介して駆動されると、ピストン４４は、下側ポート５８を通じてシリンダスリーブ５４から外に排気ガスを押し出す。排気ガスは、第２アーム９０を通って流れ、第２ポート８４を通って排気ブロック７８に入る。シャトル８０は、第２ポート８４から排気ポート８６に排気ガスを導く。
【００３７】
排気空気は、ポート入口９２を通って排気ポート８６に入り、第１側壁９６と第２側壁９８との間を流れる。第２側壁９８の下流部分１０４と第１側壁９６との間の膨張チャンバ１００は、排気ガスにおける圧力降下を引き起こす。圧力降下は排気ガスにおける温度低下の原因となる。温度低下は、排気ガスが排気マニホルド３４に衝突する前に、排気ガス内の水蒸気を氷粒子に凍結させ、これにより、排気マニホルド３４内に着氷が蓄積するのを妨げる。氷粒子は排気通路１１２を通って排気ガスによって運ばれ、排気マニホルド３４から排気出口部１０６を通って排出される。
【００３８】
ピストン４４が下降行程の終端に達すると、ピストン４４がポペットバルブ４０ｂのロッド１６４ｂ（図６Ｂ）に衝撃を与え、それによってポペットバルブ４０ｂを開放し、ポペットライン４２ｂ内の空気がポペットバルブ４０ｂを通って放出され得る。
【００３９】
ポペットライン４２ａ内の空気圧により、シャトル８０はバルブハウジング７４内の位置を変え、これにより、シャトル８０は空気供給部１６から第２ポート８４へ空気を導き、第１ポート８２と排気ポート８６とを流体接続する。圧縮空気は、第２ポート８４に入り、第２アーム９０を通って下側ポート５８に流れる。圧縮空気は、下側ポート５８を通ってシリンダスリーブ５４に入り、上昇行程を介してピストン４４を駆動する。
【００４０】
ピストン４４が上昇行程を介して駆動されると、ピストン４４は、上側ポート５６を通じてシリンダスリーブ５４の外に排気ガスを押し出す。排気ガスは、第１アーム８８を通って流れ、第１ポート８２を通って排気ブロック７８に入る。シャトル８０は、第１ポート８２から排気ポート８６に排気空気を導く。膨張チャンバ１００は、排気ガスにおける圧力降下を生じさせ、これが排気ガスにおける温度低下を引き起こす。温度降下は、排気ガスが排気マニホルド３４に衝突する前に、排気ガスにおける水蒸気を氷粒子に凍結させる。氷粒子は、排気通路１１２を通って排気ガスによって運ばれ、排気マニホルド３４から排気出口部１０６を通じて排出される。排気マニホルド３４に衝突する前に水蒸気を凍結させることによって、膨張チャンバ１００は、排気マニホルド３４内での着氷の蓄積を防止する。
【００４１】
排気ポート８６は、重要な利点を提供する。排気ポート８６を排気マニホルド３４の内壁１０８に対して軸線Ｐ−Ｐの接線方向に向けることにより、排気ガスが排気マニホルド３４に衝突するのを防止する。衝突を防止することにより、排気マニホルド３４の任意の表面上ではなく、空気中で水蒸気が凍結することが可能になり、これにより着氷の蓄積が防止される。さらに、第２側壁９８の下流部分１０４と第１側壁９６との間の膨張チャンバ１００は、圧力降下を引き起こし、これにより温度低下が生じ、この温度低下は、排気マニホルド３４に衝突する前に水蒸気を凍結させる。さらに、第１側壁９６を実質的にポート軸線Ｐ−Ｐの軸線方向に配向するとともに、下流部分１０４をポート軸線Ｐ−Ｐに対して横方向に配向することで、排気ガスが内壁１０８から離れて膨張し、内壁１０８における着氷をさらに妨げる。第１側壁９６を内壁１０８からオフセット長さＬ１だけ離間すると、排気ガスが膨張チャンバ１００を出るときに、排気ガスが内壁１０８に衝突することがさらに防止される。
【００４２】
図４Ａは、空気圧モータアセンブリ２６’の部分分解図である。図４Ｂは、空気圧モータアセンブリ２６’の断面図である。図４Ａ及び図４Ｂは、一緒に議論される。空気圧モータアセンブリ２６’は、空気圧モータ３０、制御バルブ３８、ポペットバルブ４０ａ（図４Ａ）、ポペットバルブ４０ｂ（図示せず）、ポペットライン４２ａ〜４２ｂ（図４Ａ）、および排気シュート１１８を含む。空気圧モータ３０は、モータシリンダ３２、排気マニホルド３４、連結ロッド３６（図４Ａ）、ピストン４４（図４Ｂ）、バルブカバー４６、及びループ部４８（図４Ａ）を含む。モータシリンダ３２は、上側シリンダハウジング５０（図４Ａ）、下側シリンダハウジング５２（図４Ａ）、及びシリンダスリーブ５４（図４Ｂ）を含む。上側シリンダハウジング５０は上側ポート５６（図４Ａ）を含む。下側シリンダハウジング５２は下側ポート５８（図４Ａ）を含む。制御バルブ３８は、バルブハウジング７４、バルブガスケット７６、排気ブロック７８、およびシャトル８０（図４Ｂ）を含む。バルブハウジング７４の空気入口部６０（図４Ａ）およびポペットポート６２ａ（図４Ａ）が示されている。排気ブロック７８は、第１ポート８２（図４Ｂ）、第２ポート８４（図４Ｂ）、排気ポート８６（図４Ｂ）、第１アーム８８（図４Ａ）、および第２アーム９０（図４Ａ）を備える。排気ポート８６は、ポート入口９２（図４Ｂ）、ポート出口９４（図４Ｂ）、第１側壁９６（図４Ｂ）、第２側壁９８（図４Ｂ）、および膨張チャンバ１００（図４Ｂ）を含む。第２側壁９８は、上流部分１０２（図４Ｂ）および下流部分１０４（図４Ｂ）を含む。排気マニホルド３４は、排気入口部６４、排気出口部１０６（図４Ｂ）、内壁１０８、外壁１１０、および排気通路１１２（図４Ｂ）を含む。排気シュート１１８は、シュート本体１２０、シュートフランジ１２２、シュート入口部１２４、およびシュート出口部１２６（図４Ｂ）を含む。シュート本体１２０は、第１シュート壁部１２８（図４Ｂ）および第２シュート壁部１３０（図４Ｂ）を含む。第２シュート壁部１３０は、湾曲部１３２（図４Ｂ）を含む。
【００４３】
空気圧モータアセンブリ２６’は、空気圧モータアセンブリ２６’が排気シュート１１８をさらに含むことを除いて、空気圧モータアセンブリ２６（図３Ａ〜図３Ｄに最もよく示されている）と実質的に同様である。排気シュート１１８は、排気入口部６４を通って排気マニホルド３４の排気通路１１２内に延びている。シュートフランジ１２２は、排気ブロック７８と排気マニホルド３４との間に配置されている。排気シュート１１８は、シュートフランジ１２２を通って排気ブロック７８内に延びる締結具１１４ｅによって、排気ブロック７８に接続される。シュートシール１３３は、シュートフランジ１２２と排気ブロック７８との間に配置される。シュート本体１２０は、排気入口部６４を通って排気通路１１２内に延びている。シュート入口部１２４はポート出口９４に隣接して配置され、これにより、ポート出口９４からの排気ガスを受け入れる。シュート出口部１２６は、シュート本体１２０のシュート入口部１２４とは反対側の端部に配置されている。第１シュート壁部１２８は、ポート軸線Ｐ−Ｐに沿って実質的に軸線方向に延在する。また、第２シュート壁部１３０は、シュート入口部１２４から湾曲部１３２まで、ポート軸線Ｐ−Ｐに沿って実質的に軸線方向に延在する。湾曲部１３２は、シュート出口部１２６に近接した第２シュート壁部１３０の遠位端に配置されている。湾曲部１３２は、ポート軸線Ｐ−Ｐに対して横断方向であり、排気ガスを排気通路１１２内に導くように構成されている。
【００４４】
運転中、排気ポート８６からの排気ガスは、シュート入口部１２４を通って排気シュート１１８に入る。排気シュート１１８は、排気ポート８６に最も近い内壁１０８の一部を通過して排気ガスを導く。湾曲部１３２は、排気ガスがシュート出口部１２６を通って排出されるとき、排気ガスが内壁１０８に対して接線方向に流れるように排気ガスの向きを変える。排気シュート１１８は、排気ポート８６を通って流れる膨張する排気ガスによって生じる騒音を低減し、更に、排気マニホルド３４の表面における着氷を防止する。
【００４５】
図５Ａは、排気シュート１１８の側面図である。図５Ｂは、図５Ａの線Ｂ−Ｂに沿って切断した排気シュート１１８の断面図である。図５Ｃは、図５Ａの線Ｃ−Ｃに沿って切断した排気シュート１１８の断面図である。図５Ａ〜５Ｃは一緒に説明される。排気シュート１１８は、シュート本体１２０と、シュートフランジ１２２と、シュート入口部１２４と、シュート出口部１２６と、ライナ１３４とを含む。シュート本体１２０は、第１シュート壁部１２８（図５Ｂ）および第２シュート壁部１３０（図５Ｂ）を含む。第２シュート壁部１３０は、湾曲部１３２（図５Ｂ）を含む。シュート出口部１２６は、鋸歯状部１３６を含む。
【００４６】
排気シュート１１８は、典型的には、プラスチックまたは他の非金属物質で作られており、これにより、排気シュート１１８の熱伝導率を下げている。シュートフランジ１２２は、シュート入口部１２４の周囲に延在する。第１シュート壁部１２８は、シュート入口部１２４からシュート出口部１２６に延在する。第２シュート壁部１３０は、シュート入口部１２４から延びており、湾曲部１３２は、シュート出口部１２６に配置されている。ライナ１３４は、シュート本体１２０内に配置される。いくつかの例では、ライナ１３４は、排気によって生成される騒音を低減するように構成されたフェルト製のライナである。湾曲部１３２は、排気シュート１１８を通過する空気の向きを変えるように構成されている。鋸歯状部１３６はシュート出口部１２６の周りに配置されている。鋸歯状部１３６は、シュート出口部１２６を通過する排気に乱流を発生させ、それによって音波を遮断し、空気圧モータアセンブリ２６’によって発生した騒音を減少させるように構成される（図４Ａ〜４Ｂ）。
【００４７】
図６Ａは、空気圧モータアセンブリ２６の部分分解図である。図６Ｂは、空気圧モータアセンブリ２６の別の部分分解図である。図６Ｃは、空気圧モータアセンブリ２６の一部の詳細な底面図である。空気圧モータアセンブリ２６は、空気圧モータ３０、制御バルブ３８、ポペットバルブ４０ａ（図６Ａ）、ポペットバルブ４０ｂ（図６Ｂおよび６Ｃ）、ポペットライン４２ａ（図６Ａ）、およびポペットライン４２ｂを含む。空気圧モータ３０の、モータシリンダ３２、排気マニホルド３４、連結ロッド３６、及びループ４８部が示されている。モータシリンダ３２の、上側シリンダハウジング５０（図６Ａ）及び下側シリンダハウジング５２（図６Ｂ及び図６Ｃ）が示されている。制御バルブ３８の、バルブハウジング７４、バルブガスケット７６、および排気ブロック７８が示されている。
【００４８】
上側シリンダハウジング５０の、上面１３８、上壁部１４０、およびポペット受容領域１４２ａが図６Ａに示されている。上面１３８は、締結開口部１４４ａ（図６Ａ）およびロッド開口部１４６ａ（図６Ａ）を含む。ポペットバルブ４０ａは、ポペットハウジング１５２ａ（図６Ａ）、バルブアセンブリ１５４ａ（図６Ａ）、第１ガスケット１５６ａ（図６Ａ）、第２ガスケット１５８ａ（図６Ａ）、および絶縁シート１６０ａ（図６Ａ）を含む。ポペットハウジング１５２ａは取付けフランジ１６２ａ（図６Ａ）を含む。バルブアセンブリ１５４ａはロッド１６４ａ（図６Ａ）を含む。
【００４９】
下側シリンダハウジング５２の、底面１４８、下壁部１５０、およびポペット受容領域１４２ｂが図６Ｂに示されている。底面１４８は、締結開口部１４４ｂ（図６Ｂ）（そのうちの１つのみが示される）およびロッド開口部１４６ｂ（図６Ｂ）を含む。ポペットバルブ４０ｂは、ポペットハウジング１５２ｂ（図６Ｂおよび図６Ｃ）、バルブアセンブリ１５４ｂ（図６Ｂおよび図６Ｃ）、第１ガスケット１５６ｂ（図６Ｂ）、第２ガスケット１５８ｂ（図６Ｂ）、および絶縁シート１６０ｂ（図６Ｂおよび図６Ｃ）を含む。ポペットハウジング１５２ｂは、取付けフランジ１６２ｂ（図６Ｂおよび図６Ｃ）を含む。バルブアセンブリ１５４ｂは、ロッド１６４ｂ（図６Ｂ）を含む。
【００５０】
排気マニホルド３４は、モータシリンダ３２の周囲に配置されている。上側シリンダハウジング５０は、シリンダスリーブ５４（図２Ｄに最もよく見られる）の上側に配置される。締結開口部１４４ａは上面１３８内に延在し、ロッド開口部１４６ａは上面１３８を通って延在する。上壁部１４０は、上側シリンダハウジング５０の上面１３８から延び、部分的にポペットバルブ４０ａを取り囲んでいる。上壁部１４０は、ポペット受容領域１４２ａを画定する。上壁部１４０は、作動中の望ましくない接触からポペットバルブ４０ａを保護する。
【００５１】
ポペットバルブ４０ａは、ポペット受容領域１４２ａ内の上面１３８に取り付けられている。絶縁シート１６０ａは、ポペットバルブ４０ａと上壁部１４０との間に配置され、ポペットバルブ４０ａを上壁部１４０から熱的に絶縁する。第１ガスケット１５６ａは、上面１３８とポペットハウジング１５２ａの取付けフランジ１６２との間に配置され、ポペットハウジング１５２ａを上側シリンダハウジング５０から熱的に絶縁する。第２ガスケット１５８ａは、第１ガスケット１５６ａとは取付けフランジ１６２ａの反対側に配置されている。締結具１６６ａは、第２ガスケット１５８ａ、取付けフランジ１６２ａ、および第１ガスケット１５６ａを貫通し、上面１３８の締結開口部１４４ａ内に延び、ポペットバルブ４０ａを上側シリンダハウジング５０に接続する。第２ガスケット１５８ａは、締結具１６６ａの頭部が取付けフランジ１６２ａに接触するのを防止する。
【００５２】
上述したように、モータシリンダ３２は、動作中に著しく冷却される。第１ガスケット１５６ａ、第２ガスケット１５８ａ、および絶縁シート１６０ａは、ポペットバルブ４０ａを上側シリンダハウジング５０から熱的に絶縁し、これにより、ポペットバルブ４０ａ内の着氷を防止する。締結具１６６ａによって上面１３８にポペットバルブ４０ａが固定されることにより、上側シリンダハウジング５０とポペットバルブ４０ａとの間の唯一の伝導経路は、締結具１６６ａと取付けフランジ１６２ａとの間の接触面となり、ここで、締結具１６６ａは取付けフランジ１６２ａを通って延びている。しかしながら、断熱材から形成されたブッシュが取付けフランジ１６２ａを通って延びる締結開口部内に配置され、これにより、ポペットバルブ４０ａを上側シリンダハウジング５０から完全に熱的に絶縁できることが理解される。
【００５３】
ポペットライン４２ａは、ポペットハウジング１５２ａから制御バルブ３８まで延びている。ポペットライン４２ａは、バルブハウジング７４内のシャトル８０（図３Ｂに最もよく見られる）の作動を制御する加圧空気を含む。ポペットライン４２ａはモータシリンダ３２の外側にあり、ポペットライン４２ａをモータシリンダ３２から熱的に絶縁し、ポペットライン４２ａを大気に曝す。モータシリンダ３２の外側にポペットライン４２ａを配置することにより、ポペットライン４２ａ内での着氷が防止される。
【００５４】
下側シリンダハウジング５２は、シリンダスリーブ５４（図２Ｄに最もよく見られる）の底面側に配置されている。締結開口部１４４ｂは底面１４８内に延び、ロッド開口部１４６ｂは底面１４８を通って延びる。下壁部１５０は、下側シリンダハウジング５２の底面１４８から延び、部分的にポペットバルブ４０ｂを取り囲んでいる。下壁部１５０は、ポペット受容領域１４２ｂを画定する。ポペットバルブ４０ｂは、ポペット受容領域１４２ｂ内の底面１４８に取り付けられている。下壁部１５０は、作動中の望ましくない接触からポペットバルブ４０ｂを保護する。
【００５５】
絶縁シート１６０ｂは、ポペットバルブ４０ｂと下壁部１５０との間に配置され、ポペットバルブ４０ｂを下壁部１５０から熱的に絶縁する。第１ガスケット１５６ｂは、底面１４８とポペットハウジング１５２ｂの取付けフランジ１６２ｂとの間に配置され、ポペットハウジング１５２ｂを下側シリンダハウジング５２から熱的に絶縁する。第２ガスケット１５８ｂは、第１ガスケット１５６ｂとは取付けフランジ１６２ｂの反対側に配置されている。締結具１６６ｂは、第２ガスケット１５８ｂ、取付けフランジ１６２ｂ、および第１ガスケット１５６ｂを貫通して底面１４８内に延び、ポペットバルブ４０ｂを下側シリンダハウジング５２に固定する。第２ガスケット１５８ｂは、締結具１６６ｂの頭部が取付けフランジ１６２ｂに接触するのを防止する。
【００５６】
第１ガスケット１５６ｂ、第２ガスケット１５８ｂ、および絶縁シート１６０ｂは、運転中にポペットバルブ４０ｂを下側シリンダハウジング５２から熱的に絶縁する。締結具１６６ｂによって底面１４８にポペットバルブ４０ｂが固定されることにより、下側シリンダハウジング５２とポペットバルブ４０ｂとの間の唯一の伝導経路は、締結具１６６ｂと取付けフランジ１６２ｂとの接触面となり、ここで、締結具１６６ｂは取付けフランジ１６２ｂを通って延びている。しかしながら、断熱材から形成されたブッシュが取付けフランジ１６２ｂを通って延びる締結開口部内に配置され、これにより、ポペットバルブ４０ｂを下側シリンダハウジング５２から完全に熱的に絶縁できることが理解される。
【００５７】
ポペットライン４２ｂは、ポペットハウジング１５２ｂから制御バルブ３８まで延びている。ポペットライン４２ｂは、バルブハウジング７４内のシャトル８０の作動を制御する加圧空気を含む。ポペットライン４２ｂは、モータシリンダ３２の外側に配置され、ポペットライン４２ｂをモータシリンダ３２から熱的に絶縁し、ポペットライン４２ｂを大気に曝す。モータシリンダ３２の外側にポペットライン４２ｂを配置することにより、ポペットライン４２ｂ内での着氷が防止される。
【００５８】
ポペットバルブ４０ａ、４０ｂおよびポペットライン４２ａ、４２ｂをモータシリンダ３２から熱的に絶縁することは、大きな利点を提供する。第１ガスケット１５６および第２ガスケット１５８は、モータシリンダ３２と接触するポペットバルブ４０ａ、４０ｂの表面積を制限することによって、モータシリンダ３２とポペットバルブ４０ａ、４０ｂとの間の熱伝導率を下げる。接触を制限することによって、空気圧モータ３０を焼き付かせる可能性のあるポペットバルブ４０ａ、４０ｂ内の着氷の形成が阻害される。さらに、モータシリンダ３２の外側にあるポペットバルブ４０ａ、４０ｂは、ポペットバルブ４０ａ、４０ｂを周囲環境にさらすが、これは、ポペットバルブ４０ａ、４０ｂにおける着氷をさらに阻害する。また、モータシリンダ３２の外側にあるポペットライン４２ａ、４２ｂは、ポペットライン４２ａ、４２ｂをモータシリンダ３２から熱的に絶縁することによって、着氷を抑制する。空気圧モータアセンブリ２６は、両方の絶縁シート１６０ａ、１６０ｂを含むものと記載されているが、空気圧モータアセンブリ２６は、１セットの絶縁シート１６０ａ、１６０ｂのみを含んでもよいことが理解される。いくつかの例では、空気圧モータアセンブリ２６は、空気圧モータアセンブリ２６の底部に絶縁シート１６０ｂを含むが、絶縁シート１６０ａは含まない。
【００５９】
図７Ａは、ポペットバルブ４０の部分分解図である。図７Ｂは、ポペットバルブ４０の平面図である。図７Ｃは、図７Ｂの線Ｃ−Ｃに沿って切断したポペットバルブ４０の断面図である。図７Ａ〜７Ｃは一緒に説明される。ポペットバルブ４０のポペットハウジング１５２およびバルブアセンブリ１５４が示されている。ポペットハウジング１５２は、取付けフランジ１６２、収容シリンダ１６８、およびラインポート１７０を含む。取付けフランジ１６２は、締結開口部１６３を含む。収容シリンダ１６８は通気孔１７２を含む。バルブアセンブリ１５４は、バルブ本体１７４およびバルブ部材１７６（図７Ｃ）を含む。バルブ部材１７６はロッド１６４を含む。
【００６０】
バルブ収容シリンダ１６８は取付けフランジ１６２から延びている。ラインポート１７０は、バルブ収容シリンダ１６８から延び、ポペットライン４２（図６Ａ〜６Ｂに最もよく見られる）を受け入れるように構成される。通気孔１７２は、バルブ収容シリンダ１６８内に延び、バルブ収容シリンダ１６８から周囲環境に空気が排出される空気の流路を提供する。締結開口部１６３は、取付けフランジ１６２を貫通して延在し、締結具を受け入れて、ポペットバルブ４０をモータシリンダ３２（図２Ｄに最もよく見られる）に固定する。
【００６１】
バルブアセンブリ１５４は、バルブ収容シリンダ１６８内に取り外し可能に配置される。いくつかの例では、バルブアセンブリ１５４は、バルブ本体１７４上のねじ山とバルブ収容シリンダ１６８とを結合させることによって、バルブ収容シリンダ１６８内に固定される。バルブ部材１７６は、バルブ本体１７４内に配置される。ロッド１６４は、ポペットハウジング１５２から突出し、モータシリンダ３２の内部に延びるように構成されている。
【００６２】
バルブ部材１７６は、通常閉鎖され、図７Ｃに示される閉鎖位置と、開放位置との間で移動可能である。閉鎖位置において、バルブ部材１７６は、通気孔１７２をポペットライン４２から流体的に分離し、空気が通気孔１７２を通ってバルブ部材１７６から排出することを防止する。作動中、ロッド１６４はピストン４４（図２Ｄに最もよく見られる）によって衝撃を受け、これにより、バルブ部材１７６を閉鎖位置から開放位置に動作させる。開放位置において、バルブアセンブリ１５４を通って流路が開かれており、ポペットライン４２内の空気が通気孔１７２から排出され得るようになる。空気を排出することにより、ポペットライン４２内の圧力が低下し、それにより、シャトル８０の片側（図３Ｂに最もよく見られる）の圧力が低下し、シャトル８０の位置を変位することが可能になる。シャトル８０を変位させると、ピストン４４はストローク方向を逆転する。
【００６３】
バルブ収容シリンダ１６８から取り外し可能なバルブアセンブリ１５４は、大きな利点を提供する。バルブアセンブリ１５４がねじ結合によって固定されることにより、バルブアセンブリ１５４は、バルブ収容シリンダ１６８に対してバルブアセンブリ１５４をねじることによって取り外され得る。そのため、バルブアセンブリ１５４が作動中に着氷する場合、使用者は、バルブ収容シリンダ１６８からバルブアセンブリ１５４を緩め、バルブアセンブリ１５４を加熱して、氷を除去することができる。例えば、ユーザは、バルブアセンブリ１５４をユーザの手で掴み、バルブアセンブリ１５４を加熱し、氷を除去することができる。さらに、ポペットハウジング１５２は、モータシリンダ３２の外側へのポペットバルブ４０の取り付けを容易にする。このように、ユーザは、ポペットバルブ４０に接近し、除氷するために空気圧モータ３０を分解する必要がない。ポペットバルブ４０を除氷するのに必要な休止時間がより少なくなり、それによって、ポペットバルブ４０を除氷するプロセスが簡素化される。
【００６４】
本発明は好ましい実施形態に関して説明されているが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更が形状および細部になされてもよいことは認識できる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2021510792.tif 000014
【図５Ｂ】
2021510792.tif 000015
【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
2021510792.tif 000017
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2021510792.tif 000020
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
2021510792.tif 000022
【国際調査報告】
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