(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ駆動デバイス（２０）であって、
ボア（２２１）及び底部（２２２）を含む本体（２２）と、
前記本体（２２）の前記ボア（２２１）内に、前記ボア（２２１）と密閉状態で接触して収容され、前記本体（２２）の前記底部（２２２）と共に第１チャンバ（２５）を形成する駆動エレメント（２４）と、
前記駆動エレメント（２４）内の駆動ボア（２４１）を通って密閉状態で延在する部分（２６１）を有し、前記部分（２６１）及び前記駆動ボア（２４１）により第２駆動チャンバ（２７）を画定するようにしたピストン（２６）と、
前記第１チャンバ（２５）及び前記第２チャンバ（２７）内に充填された補助流体と、
前記駆動エレメント（２４）の前記駆動ボア（２４１）内の前記ピストン（２６）の動きにより前記第１チャンバ（２５）内の圧力を増加させ、前記駆動エレメント（２４）を変位させるように、前記第１チャンバ（２５）と前記第２チャンバ（２７）との間に設けられた補助流体通路とを含み、
前記第１チャンバ（２５）と前記第２チャンバ（２７）との間の前記補助流体通路が、前記第２チャンバ（２７）から前記第１チャンバ（２５）への前記補助流体の流れを制限するように、相互に並列に配置された流れ制限部（２８）とチェックバルブ（３０）とを含むことを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記駆動エレメント（２４）が、バルブ（２）の第１可動エレメント（１４）及び第２可動エレメント（１６）に取り付けられたグリップ部（２４２）と、前記本体（２２）の前記底部（２２２）の開口部を通して密閉状態で突出した前記グリップ部（２４２）と、前記本体（２２）の前記底部（２２２）に相対し、前記グリップ部（２４２）を囲む前記駆動エレメントの表面上に配置された前記流れ制限部（２８）及び／または前記チェックバルブ（３０）とを含み、
前記流れ制限部（２８）及び前記チェックバルブ（３０）が前記グリップ部（２４２）の周辺の異なる位置に配置され、前記異なる位置が、径方向に互いに反対であることを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記第１チャンバ（２５）と前記第２チャンバ（２７）との間の前記補助流体通路が、前記駆動エレメント（２４）の前記駆動ボア（２４１）内に設けられた内部溝（２４４）を含むことを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記流れ制限部（２８）及び／または前記チェックバルブ（３０）が有する長手軸が、前記駆動エレメント（２４）の前記駆動ボア（２４１）及び前記内部溝（２４４）の長手軸と、３０度未満の角度をなし、及び／または
前記本体（２２）の前記底部（２２２）に相対した前記駆動エレメント（２４）が、その表面上に少なくとも１つのオフセットボア（２４５）を含み、
前記オフセットボア（２４５）は、前記駆動ボア（２４１）の長手軸からオフセットされ、前記内部溝（２４４）と交差し、前記チェックバルブ（３０）または前記流れ制限部（２８）を形成する穿孔（２８１）を有するプラグを収容し、及び／または
前記流れ制限部（２８）は、前記本体（２２）の前記底部（２２２）に相対した前記駆動エレメント（２４）の面から、前記内部溝（２４４）へ延在する穿孔によって形成されることを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記流れ制限部（２８）が、０．５ｍｍ未満の平均直径を含むことを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記チェックバルブ（３０）が、前記補助流体が前記第１チャンバ（２５）から前記第２チャンバ（２７）へ流れるときに開くべく構成されることを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記第１チャンバ（２５）及び前記第２チャンバ（２７）内の前記補助流体が、オイル状のシリコーン系液体であることを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記バルブ駆動デバイス（２０）が、前記本体（２２）の前記底部（２２２）に向かって前記駆動エレメント（２４）を付勢するばね（３２）を含み、前記ばねが、ベルビルの皿ばね（３２）のスタックを含むことを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記駆動エレメント（２４）の前記駆動ボア（２４１）を通って延在する前記ピストン（２６）の前記部分（２６１）が第１部分であり、
前記ピストン（２６）が、より大きい直径であり、更なるボア（２２３）内に密閉状態で収容された第２部分（２６２）を含み、
前記更なるボア（２２３）、及び前記第２部分（２６２）が、前記本体（２２）の前記底部（２２２）に向かって前記ピストン（２６）を動かすための、圧縮空気用のポート（４２）を有する第３チャンバ（４０）を画定し、及び／または、
前記ピストン（２６）の前記第２部分（２６２）の前記直径が、前記第１部分（２６１）の直径より少なくとも２倍大きいことを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記駆動エレメント（２４）を収容する前記本体（２２）の前記ボア（２２１）の直径が、前記駆動エレメント（２４）の前記駆動ボア（２４１）の直径より、少なくとも２倍大きいことを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバルブ駆動デバイス（２０）であって、
前記駆動エレメント（２４）を収容する前記本体（２２）の前記ボア（２２１）、前記駆動エレメント（２４）の前記駆動ボア（２４１）、もし存在するならば前記グリップ部（２４２）、及びもし存在するならば前記本体（２２）の前記更なるボア（２２３）が整列していることを特徴とするバルブ駆動デバイス。
【請求項１２】
液体用のバルブ（２）であって、
バルブシート（１２）と、
流体通路（１０）の遮断のため、前記バルブシート（１２）と協働して主軸に沿って並進移動可能な閉塞メンバ（１４）と、
前記閉塞メンバ（１４）を駆動させるための、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバルブ駆動デバイス（２０）とを含むことを特徴とするバルブ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバルブ（２）であって、
前記補助流体が前記第２チャンバ（２７）から前記第１チャンバ（２５）へ流れるとき、前記駆動エレメント（２４）の動きにより前記流体通路（１０）が開かれることを特徴とするバルブ。
【請求項１４】
圧縮された状態でガスボンベに蓄えられたガスを排出するためのシステムであって、
請求項１２または１３に記載のバルブ（２）と、
前記バルブ（２）を駆動するための請求項９に記載のバルブ駆動デバイス（２０）と、
圧縮空気源と前記バルブ（２）の前記バルブ駆動デバイス（２０）の前記第３チャンバ（４０）との間に空気圧で接続される空気圧制御ユニット（５２、１５２）とを含み、
流れ制限部（５２１、１５２１）と同時にチェックバルブ（５２２、１５２２）を含む前記空気圧制御ユニット（５２、１５２）は、前記第３チャンバ（４０）を充填するときに閉じられて、圧縮空気を前記流れ制限部（５２１、１５２１）へ向けるように方向付けられ、及び、前記第３チャンバ（４０）を空にするとき開かれて、前記流れ制限部（５２１、１５２１）を迂回するように方向付けられることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムであって、
前記空気圧制御ユニットが、キャリブレーションバルブ（１５２３）と同時に前記チェックバルブ（１５２２）及び前記流れ制限部（１５２１）を更に含み、
前記第３チャンバ（４０）が充填している間、前記圧縮空気源と前記第３チャンバ（４０）との間の圧力の差が第１の値を超えている限り、前記キャリブレーションバルブ（１５２３）は開き、前記流れ制限部（１５２１）及び前記チェックバルブ（１５２２）を迂回するよう構成され、前記第１の値は２００ｋＰａ（２ｂａｒ）〜１，０００ｋＰａ（１０ｂａｒ）の間に含まれ、及び／または、前記キャリブレーションバルブ（１５２３）は、前記第３チャンバ内の圧力が第２の値を超えるときに閉じるよう構成され、前記第２の値は１００ｋＰａ（１ｂａｒ）〜５００ｋＰａ（５ｂａｒ）の間に含まれることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮ガスのような流体用のバルブの分野に関する。より詳細には、本発明は圧縮空気アクチュエータなどのアクチュエータによって駆動されるバルブなどの分野に関する。本発明はバルブ用のアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術特許文献である特許文献１には、圧縮空気によって駆動されるバルブ駆動デバイスが開示されている。このデバイスは圧縮空気の圧力をより大きい圧力へ変換するピストンを含み、変換された圧力は、デバイスの駆動エレメントのより大きい表面にそれ自体が作用する潤滑油のような補助流体に影響を与える。言い換えると、駆動デバイスに入った圧縮空気の限られた圧力は、より小さいストロークでデバイスの駆動エレメントを動かす、より大きい力に変換される。その力は、ベルビルの皿ばねのスタックに対して作用する。この教示の駆動デバイスはバルブの高速な開閉をもたらす。しかし、ＵＨＰ（超高純度）ガスのように一部の用途では、断熱圧縮中に実質的な温度上昇を生じ、その温度上昇に加え、発熱（発火及び／または爆発）反応を起こす可能性があるガスに対して、より一般的に、バルブを徐々に開放することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０９７４５６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の技術的問題を解決するため、本発明は、バルブの低速な開放と、この開放を単純かつ頑健な構造で達成するバルブ駆動デバイスを提供する。
【０００５】
本発明は、バルブ駆動デバイスであって、
ボア及び底部を含む本体と、
前記本体の前記ボア内に前記ボアと密閉状態で接触し収容され、前記本体の前記底部と共に第１チャンバを形成する駆動エレメントと、
前記駆動エレメント内の駆動ボアを通って密閉状態で延在する部分を有し、前記部分及び前記駆動ボアにより第２駆動チャンバを画定するようにしたピストンと、
前記第１チャンバ及び前記第２チャンバ内に充填された補助流体と、
前記駆動エレメントの前記駆動ボア内の前記ピストンの動きにより前記第１チャンバ内の圧力を増加させ、前記駆動エレメントを変位させるように、前記第１チャンバと前記第２チャンバとの間に設けられた補助流体通路とを含み、
前記第１チャンバと前記第２チャンバとの間の前記補助流体通路が、前記第２チャンバから前記第１チャンバへの前記補助流体の流れを制限するように、相互に並列に配置されてた流れ制限部と、チェックバルブとを含むことを特徴とするバルブ駆動デバイスに関する。
【０００６】
本発明の好ましい実施形態によれば、駆動エレメントは、バルブの可動エレメントに取り付けられるグリップ部を含み、前記グリップ部は、本体の底部の開口部を通って密閉状態で突出し、駆動エレメントの表面上に配置されている流れ制限部、及び／またはチェックバルブは、前記グリップ部を囲む本体の底部と相対している。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、流れ制限部及びチェックバルブはグリップ部周囲の異なる位置に配置され、前記異なる位置は、好ましくは径方向に互いに反対である。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、第１チャンバと第２チャンバとの間の補助流体通路は駆動エレメントの駆動ボア内の内部溝を含む。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、駆動エレメントの駆動ボアは駆動ボア底部、及び前記駆動ボア底部に存在する内部溝を含む。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、本体の底部、及び底部と同じ高さのキャビティと相対した駆動エレメントの表面との間の距離は、６ｍｍ未満、好ましくは５ｍｍ未満、より好ましくは４ｍｍ未満である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、流れ制限部及び／またはチェックバルブが有する長手軸は、駆動ボアの長手軸及び駆動エレメントの内部溝の長手軸と、３０度未満、好ましくは２０度未満、より好ましくは１０度未満の角度をなす。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、駆動エレメントは、本体の底部に相対する駆動エレメント上に、少なくとも１つのオフセットされたボアを含む。前記少なくとも１つのオフセットされたボアは、内部溝と交差し、チェックバルブ、または流れ制限部を形成する穿孔を備えたプラグを収容する。プラグは、底壁及び側壁を有するキャップ形状であり得る。穿孔は、底壁に形成されることができる。側壁は、その外面に糸を含み得る。底壁から離間した円形縁部にはカラーが備えられ、前記カラーは、作動エレメント内に形成される肩部によって密接に支えられるべく構成されている。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、流れ制限部は、本体の底部に相対した駆動エレメントの表面から溝まで延在した穿孔によって形成される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、流れ制限部は、０．５ｍｍ未満、好ましくは０．２ｍｍ未満、より好ましくは０．１ｍｍ未満の平均直径を有する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、チェックバルブは、補助流体が第１チャンバから第２チャンバへ流れるときに開くべく構成される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、第１チャンバ及び第２チャンバ内の補助流体は液体であり、好ましくはオイルまたはオイル状のシリコーン液体である。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、駆動エレメントを本体の底部に押し付けようとするばねを含み、前記ばねは、好ましくはベルビルの皿ばねのスタックを含む。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、駆動メンバの駆動ボアを通って延在するピストンの部分は第１部分であり、前記ピストンは、より大きい直径かつ更なるボア内に密閉状態で収容された第２部分を含み、前記更なるボア及び前記第２部分は、前記ピストンを本体の底部に向けて動かすための圧縮空気用のポートとともに第３チャンバを画定する。圧縮空気の圧力は、６００ｋＰａ（６ｂａｒ）〜１，０００ｋＰａ（１０ｂａｒ）の間に含まれる。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、圧縮空気用のポートはデバイスを含み、このデバイスは、空気が流れて第３チャンバを充填するとガス通路を制限し、空気が前記チャンバから抜けるとガス通路を本質的に制限しない。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、ピストンの第２部分の直径は、第１部分の直径より少なくとも２倍、好ましくは少なくとも４倍大きい。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態によれば、駆動エレメントを収容する本体のボアの直径は、前記エレメントの駆動ボアの直径より少なくとも２倍、好ましくは少なくとも３倍大きい。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態によれば、駆動エレメントを収容する本体のボア、駆動エレメントの駆動ボア、もし存在するならばグリップ部、及び、もし存在するならば本体の更なるボアは、整列している。
【００２３】
本発明は、流体のためのバルブも対象とし、バルブシートと、流体通路を遮断するためにバルブシートと協働し、主軸に沿った並進移動が可能な閉塞メンバと、閉塞メンバを駆動させるための駆動デバイスとを含み、駆動デバイスが本発明による点で顕著である。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によれば、補助流体が第２チャンバから第１チャンバへ流れるとき、駆動エレメントの動きによって補助流体通路が開かれる。
【００２５】
本発明はまた、ガスボンベ内に圧縮状態で備えられたガスを放出するシステムに関する。前記システムは、本発明によるバルブと、圧縮空気源及びバルブの駆動デバイスの第３チャンバの間を空気圧で接続する空気圧制御ユニットとを含む。前記空気圧制御ユニットは、流れ制限部と同時にチェックバルブを含み、このチェックバルブは、第３チャンバを充填するときに閉じ、圧縮空気を流れ制限部へ向かわせ、前記チャンバを空にするときに開き、前記流れ制限部を迂回する傾向がある。
【００２６】
本発明はまた、任意の種類の空気圧駆動デバイスを有するバルブのためのシステム、すなわちガスボンベ内に圧縮状態で備えられたガスを放出するためのシステムなどに関してもよい。前記システムは、第１駆動チャンバを有する空気圧駆動デバイスのバルブと、圧縮空気源とバルブの駆動デバイスの第３チャンバとの間を空気圧で接続された空気圧制御ユニットとを含む。前記空気圧制御ユニットは、流れ制限部と並列にチェックバルブを含み、このチェックバルブは、第１チャンバを充填するとき、閉じて圧縮空気を流れ制限部へ向かわせ、前記チャンバを空にするとき、開いて前記流れ制限部を迂回する傾向がある。第３チャンバは、駆動力の油圧増幅器と協働したピストンによって画定されることができる。前記油圧増幅器は、好ましくは、並列に配置された補助流体、流れ制限部、及びチェックバルブを含み、バルブが開いたとき、補助流体の流れを制限する。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態によれば、空気圧制御ユニットはキャリブレーションバルブと並列にチェックバルブ及び流れ制限部を更に含む。圧縮空気源と第３チャンバとの圧力の差が第１の値より高い限り、チャンバの充填中、前記キャリブレーションバルブは、前記流れ制限部を開放し、前記チェックバルブを迂回すべく構成される。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態によれば、第１の値は２００ｋＰａ（２ｂａｒ）〜１，０００ｋＰａ（１０ｂａｒ）の間、好ましくは３００ｋＰａ（３ｂａｒ）〜８００ｋＰａ（８ｂａｒ）の間、より好ましくは４００ｋＰａ（４ｂａｒ）〜６００ｋＰａ（６ｂａｒ）の間に含まれる。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態によれば、キャリブレーションバルブは、第１チャンバの圧力が第２の値より高いときに閉じるべく構成されている。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態によれば、第２の値は１００ｋＰａ（１ｂａｒ）〜５００ｋＰａ（５ｂａｒ）の間、好ましくは２００ｋＰａ（２ｂａｒ）〜４００ｋＰａ（４ｂａｒ）の間に含まれる。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態によれば、空気圧制御ユニットは、バルブ上、好ましくはバルブアクチュエータ上に据付けられる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、一方向の動きが他方より低速であり、小型で頑健な構造であるという点で特に興味深い。実際、第１チャンバと第２チャンバとの間の補助流体通路内に流れ制限部が存在することは、１つのストロークの動きを確実に遅くするために、非常に効率的である。本発明による流れ制限部の提供方法は、工業的に容易に実施可能である点で、特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明による駆動デバイスを備えたバルブの断面図である。
【図２】図２は、図１のバルブ及び駆動デバイスの断面図であるが、バルブは開位置にある。
【図３】図３は、ガスボンベからガスを供給するためのシステムの図である。
【図４】図４は、図３の空気圧制御ユニットの代替例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態による駆動デバイスを備えたバルブの断面図である。断面は、バルブ及びデバイスの長手軸を含む平面に沿って作られる。この軸は、本図において垂直である。
【００３５】
図１において、バルブは、デバイス内に圧縮空気が存在しない場合、駆動デバイスによって閉状態に維持される。
【００３６】
バルブ２は、加圧ガスのような流体用の注入口６及び放出口８を有するバルブ本体４を含む。バルブ本体４は、注入口６と放出口８を相互接続する流体通路１０も含む。バルブシート１２は、バルブ本体４に形成され、流体通路１０を囲む。閉塞メンバ１４は、バルブ本体４のキャビティ内で移動可能であり、流体通路１０を遮断するためにバルブシート１２と協働する。この実施形態では、閉塞メンバ１４は、バルブ本体４にねじで留められたスリーブ１８によって動かされる中間メンバ１６に取り付けられている。閉塞メンバ１４は、中間メンバ１６を介してバルブ駆動デバイス２０の駆動エレメントに取り付けられている。
【００３７】
バルブ駆動デバイス２０は、駆動エレメント２４を液密に収容するボア２２１を有する本体２２を含む。このため、駆動エレメント２４は、その外部の略円筒形の表面上に、本体２２のボア２２１に接触するシールを有する溝を含むことができる。本体２２のボア２２１は、前記底部２２２と相対する駆動エレメント２４の下側の面と共に、補助流体で満たされた第１チャンバ２５を画定する底部２２２を含む。流体は液体、例えば潤滑油であってもよい。
【００３８】
バルブ駆動デバイス２０は、駆動エレメント２４内の駆動ボア２４１と共に、液密に協働する第１部分２６１を有するピストン２６も含む。駆動エレメント２４の駆動ボア２４１は、下側のエレメントとは反対側、すなわち本体２２の底部２２２に相対した、前記エレメントに対面した位置で開く。ピストン２６の第１部分２６１は、駆動ボア２４１と共に、流体の流れ制限部２８及びチェックバルブ３０を介して第１チャンバ２５と協働する第２チャンバ２７を画定し、前記流れ制限部及びチェックバルブは、２つのチャンバの間に流動的に並列に配置される。
【００３９】
駆動エレメント２４は、ばね３２によって、本体２２の底部２２２に向かって弾性的に付勢される。ばね３２は、ベルビルのスプリングワッシャのスタックを含むことができる。これらのワッシャは、駆動エレメント２４の円筒状部分の周りに取り付けられ、ワッシャの一端は円筒状部分の肩部に当接し、他端はねじ係合によって本体に固定されたリング３４に当接する。
【００４０】
ピストン２６は、本体２２の更なるボア２２３と液密に協働する第２部分２６２も含む。この特定の実施形態では、本体部分は、ねじ係合を介して本体２２に固定された、分離したキャップ形状のエレメント３６内に作られる。ピストン２６の第２部分２６２は、更なるボア２２３と共に、圧縮空気で満たされ得る第３チャンバ４０を形成する。このため、キャップ形状のエレメント３６は、その上壁にガス通路３６１を含む。キャップ形状のハンドホイール３８が、キャップ形状のエレメント３６の周りに回転できるようにして取り付けられ、その上壁に圧縮空気源を接続するためのポート４２を含む。ガスケット４４は、ハンドホイール３８の上壁の内側の溝に収容され、ポート４２を取り囲む。したがってガスケット４４は、これらのガス通路が整列したとき、キャップ形状のエレメント３６の上壁に存在するガス通路３６１と、ハンドホイール３８の上壁に存在するポート４２との間に、気密接続をもたらす。これらはハンドホイール３８の回転軸に対してオフセットされているので、ハンドホイール３８のポート４２に供給された圧縮空気は、ポート４２がガス通路３６１と整列したときのみ第３チャンバ４０へ流入し得る。すなわち、ハンドホイール３８を適切に回転させることにより、圧縮空気を第３チャンバ４０へ供給すること、またはしないことが可能である。
【００４１】
キャップ形状のエレメント３６の上壁の上面及び外面は、十分平坦であり、ポート４２がガス通路３６１と一直線でないようにハンドホイール３８が配置されている間、ガスケット４４と気密に接触し続けることができる。そのため、ポート４２で供給された圧縮空気が、意図せず周囲で流れることはない。
【００４２】
ピストンの第１部分２６１及び第２部分２６２は、相互に強固に結合されていることが好ましい。第２部分２６２の有効外径は、第１部分２６１の直径より大きく、好ましくは少なくとも２倍大きく、より好ましくは少なくとも４倍大きい。したがって、ピストンの第２部分２６２に適用される圧力は、第１部分２６１によって画定される第２チャンバ２７において増大され得る。
【００４３】
バルブの操作は以下の通りである。圧縮空気、または任意の圧縮流体が第３チャンバ４０へ供給されると、ピストン２６の第２部分２６２上の空気圧によって起こる力が第１部分２６１へ伝達され、第２チャンバ２７内により高い圧力をもたらす。第２チャンバ２７内の補助流体は、流れ制限部２８を介してのみ第１チャンバ２５へ流れることができる。実際、チェックバルブ３０は、第１チャンバ２５から第２チャンバ２７へ補助流体が流れるときのみ開くように配置されている。流れ制限部は、０．５ｍｍ未満、好ましくは０．２ｍｍ未満、より好ましくは０．１ｍｍ未満の平均または一定の直径を有し得る。したがって、第２チャンバ２７から第１チャンバ２５への補助流体の流れは減速され、バルブは徐々に開く。
【００４４】
第２チャンバ２７から第１チャンバ２５へ流れる補助流体は、第１チャンバ内の圧力を第２チャンバ内の圧力レベルまで増加させる。第２チャンバ２７内の補助流体の圧力を受ける駆動エレメント２４の有効面は、ピストン２６の第１部分２６１の有効面より大きくすることができ、それによって駆動エレメント２４に加わる力は更に増大する。第１チャンバ２５内の圧力の増大に加え、駆動エレメント２４に加わることになる力は、ばね３２の弾性力に逆らい、本体２２の底部２２２から遠ざかる効果を有する。
【００４５】
駆動要素２４は、本体２２の底部２２２内の開口部を通って第２チャンバから離れて突出するグリップ部２４２を含む。グリップ部２４２は、その外面に少なくとも１つの溝を含み、底部２２２内の開口部の内面に液密に接触する。上記中間メンバ１６は、グリップ部２４２と機械的に係合する。したがって、駆動エレメント２４のリフト運動は、閉塞メンバ１４も持ち上げ、バルブ２を開く効果を有する。
【００４６】
図１は、第１チャンバ２５、及び第２チャンバ２７と、流れ制限部２８とを含む駆動デバイスの領域の拡大図を含む。流れ制限部は、駆動エレメント２４の長手軸に関してオフセットしていることがわかる。流れ制限部は、主の長手軸と本質的に平行な長手軸を有することを観察することもできる。内部溝２４４は駆動ボア２４１内に形成され、好ましくは、前記駆動ボアの駆動ボア底部２４３の高さに形成される。溝は、駆動エレメント２４の駆動ボア２４１と流れ制限部２８との間の補助流体通路を形成し、チェックバルブは前記駆動ボアから横方向に離れている。実際、バルブの閉塞メンバを駆動させるグリップ部２４２は、第１チャンバの中央部分を占めるため、流れ制限部及びチェックバルブをオフセット位置に移動させなければならない。
【００４７】
この実施形態では、流れ制限部２８は、第１チャンバ２５を画定する駆動エレメント２４の（下側の）面のオフセットされたボア２４５内にねじで留められた、プラグによって形成される。オフセットされたボア２４５は内部溝２４４と交差し、第１チャンバと第２チャンバとの間に補助流体通路を提供する。
【００４８】
図１の拡大された領域で明らかなように、流れ制限部２８を形成するプラグはキャップ形状であり、底壁により小さい直径の穿孔２８１を有する。流れ制限部２８を形成するプラグの側壁はねじ式であり、オフセットされたボア２４５の周りに形成された肩部に乗せるためのカラー２８２を含む。プラグは、任意の金属、特にステンレス鋼で作ることができる。穿孔２８１は、ドリルまたはレーザビームによって形成されることができる。レーザビームは、直径０．２ｍｍ未満、特に０．１ｍｍ未満を特に対象としている。
【００４９】
流れ制限部は、駆動エレメント２４の材料に直接穿孔することによって作られることもできる。一般的に、より小さい直径、例えば１ｍｍ未満の孔を開けることは難しく、一般的な実用法則では、直径の約１０倍に相当する深さの穿孔に限定される。これは、直径０．５ｍｍの孔の場合、工業的及び実用上の理由から、穿孔の深さが５ｍｍを超えないことが望ましいということを意味している。同様に、直径０．４ｍｍの場合、穿孔の深さは４ｍｍを超えてはならない。すなわち、第１チャンバ２５と第２チャンバ２７との間の流れ制限部を実現するために、駆動ボア２４１から第１チャンバと接触し、より薄く、例えば５ｍｍまたは４ｍｍ未満である駆動エレメント２４の材料の一部までの補助流体通路を提供する内部溝２４４を備えることが特に有利である。
【００５０】
流れ制限部は、レーザ穿孔、すなわちレーザビームを駆動エレメント２４の材料に適用することによっても作ることができる。上述したものと同様の制約が、レーザ穿孔に適用される。
【００５１】
図２は、開かれた状態の図１のバルブの断面図である。圧縮ガスは、第３チャンバ４０を満たし、ピストン２６を下降させた。このピストン２６の動きにより、補助流体の一部が第２チャンバ２７から第１チャンバ２５へ移動した。この流体の動きは、駆動エレメント２４に影響を及ぼし、ばね３２の弾性付勢作用に逆らって駆動エレメント２４を持ち上げた。グリップ部２４２は、中間メンバ１６を動かし、閉塞メンバ１４をバルブシート１２から離れるよう動かして、注入口６と放出口８との間の流体通路１０を開いた。
【００５２】
上記の開口運動の間、第２チャンバ２７から第１チャンバ２５への補助流体の流れは、流れ制限部２８によって減速した。実際、流体の粘度によって、流れ制限部は１秒、好ましくは２秒、より好ましくは３秒を超える開口時間を提供することができる。
【００５３】
第３チャンバ４０内の圧縮空気の圧力が開放されると、第２チャンバ２７内の圧力は低下し、補助流体はチェックバルブを通って第１チャンバから第２チャンバへ流れることができる。ばね３２の付勢力は、第１チャンバ及び第２チャンバ内の圧力に変換され、前記圧力はバルブが閉じられたときにピストンを初期の位置に押し戻す。
【００５４】
図示されていないが、圧縮空気用のポートは、空気が流れ第３チャンバを満たすときにガス通路を制限し、空気が前記チャンバから逃れるときにガス通路を本質的に制限しないデバイスを含むことができる。
【００５５】
図３は、ガスボンベからガスを供給または排出するためのシステムの図である。このシステムは、ピストンを受ける空気圧駆動チャンバと、ピストン上に生み出される空気圧力を増幅するオイルまたは任意の他の液状の補助流体とを含む空気圧アクチュエータを有するバルブ２を含む。このシステムは、並列に配置された流れ制限部と、チェックバルブとを含み、バルブが開いたときに補助流体の流れが制限される。アクチュエータは、図１及び図２のアクチュエータであるバルブ駆動デバイス２０に従うことができる。バルブ２はガスボンベ５０に据え付けられているか、接続されている。このシステムは、バルブ２を駆動させる空気圧の流れを制御する空気圧制御ユニット５２も含む。電磁バルブ５４が空気圧制御ユニット５２と圧縮空気源との間に配置されている。圧縮空気源は、５００ｋＰａ（５ｂａｒ）〜１，０００ｋＰａ（１０ｂａｒ）の間の圧力で通常のものとすることができる。
【００５６】
空気圧制御ユニット５２は、流れ制限部５２１及びチェックバルブ５２２を本質的に含む。両者は並列に据え付けられ、チェックバルブ５２２は、閉口することで圧縮空気源からアクチュエータへの空気の流れを遮断し、それによって空気の流れが流れ制限部５２１を通るよう方向づけられる。チェックバルブが開き、それによって、アクチュエータから電磁バルブ５４を通ってシステムの環境へ空気が流れるようになる。
【００５７】
バルブを開くために電磁バルブ５４が開かれ、圧縮空気が流れ制限部５２１を通って流れ、チェックバルブ５２２が閉じられる。駆動空気圧チャンバ内の圧力は次第に増加し、圧縮空気源の圧力に近い圧力へ達する。バルブは、ばね、または任意の他の手段の弾性力に逆らい、通常閉じていることができる。空気圧駆動チャンバ内の圧力が上昇している間、開方向に生じる力がばねの弾性力と等しい大きさまで達し、それによってバルブが次第に開く。
【００５８】
空気圧制御ユニット５２内の流れ制限部５２１に加えて、補助流体通路内に流れ制限部が存在することにより、バルブの低速な開口動作を得るための、更なる興味深い結果が提供される。実際、流れ制限部５２１をより大きな寸法にし、駆動チャンバをより高速に満たすことができる。バルブを開くために十分高い圧力に達するまでチャンバを満たす時間は、実際には開口時間に数えない時間である。
【００５９】
バルブを閉じるために、電磁バルブ５４は、圧縮空気の供給源を閉じ、空気圧駆動チャンバを周囲に接続した状態に切り替えられる。駆動チャンバ内の空気は、流れ制限部５２１を迂回しながら、チェックバルブ５２２を通ってチャンバから流出する。したがって、バルブは開口運動に反して高速に閉じる。
【００６０】
駆動チャンバを圧縮空気で充填する時間を短縮するために、図３の空気圧制御ユニット５２を図４のユニット１５２に置き換えることができる。図３の空気圧制御ユニット５２と同様に、ユニット１５２は、両方が並列に据え付けられた流れ制限部１５２１とチェックバルブ１５２２とを含む。更に、ユニット１５２は、圧縮空気源と作動チャンバとの圧力の差が第１の値より大きいときにのみ開くべく構成されたキャリブレーションバルブ１５２３を含む。この値は、２００ｋＰａ（２ｂａｒ）〜１，０００ｋＰａ（１０ｂａｒ）、好ましくは３００ｋＰａ（３ｂａｒ）〜８００ｋＰａ（８ｂａｒ）、より好ましくは４００ｋＰａ（４ｂａｒ）〜６００ｋＰａ（６ｂａｒ）の間に含まれ得る。これは、開動作の開始時に、作動チャンバ内の圧力が０に近いため、キャリブレーションバルブ１５２３の両側の圧力の差が、そのバルブが開き、チャンバを高速に充填することを可能とする程度に十分大きく、その状態が、駆動チャンバ内の圧力が前記バルブの開放を始めるために必要である圧力に近い第２の値に達するまで継続することを意味する。キャリブレーションバルブ１５２３が閉じた後、圧縮空気は流れ制限部１５２１を通ってのみ流れる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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