(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気ポートを有する上側ダイアフラムケース、下側ダイアフラムケース、および該上側ダイアフラムケースと該下側ダイアフラムケースとの間に位置するダイアフラムを備え、前記ダイアフラムがダイアフラム板上に取り付けられているとともに前記上側ダイアフラムケースの頂部の内側面に隣接する全開位置の方向に一または複数のスプリングにより付勢されている改良型制御弁用圧力式アクチュエータにおいて、前記ダイアフラム板が全開位置にあるときに前記ダイアフラムが前記空気ポートにさらされる領域によって前記ダイアフラムの加圧に利用可能な有効領域が決まり、前記制御弁用圧力式アクチュエータの動作中に、前記空気ポートから供給される空気圧力により当該有効領域全体に対する作動力が生成されて前記スプリングからの力に対抗する改良型制御弁用圧力式アクチュエータであって、
前記上側ダイアフラムケース内の一または複数の空気路用溝を含んでおり、
前記ダイアフラム板が全開位置にあるときに該空気路用溝は前記空気ポートと連通する状態を維持し、
前記一または複数の空気路用溝により前記ダイアフラムの有効領域が増加されることにより、前記ダイアフラムが前記全開位置から移動するときに前記ダイアフラムに対してさらなる作動力が生成されるように構成され、
前記一または複数の空気路用溝が、前記上側ダイアフラムケースに沿って前記上側ダイアフラムケースの上面の中央から半径方向外側に突出している、改良型制御弁用圧力式アクチュエータ。
【請求項２】
前記一または複数の空気路用溝が前記空気ポートから半径方向外側に突出している、請求項１記載の改良型制御弁用圧力式アクチュエータ。
【請求項３】
前記一または複数の空気路用溝の数量が１から６の範囲である、請求項１記載の改良型制御弁用圧力式アクチュエータ。
【請求項４】
前記一または複数の空気路用溝の各々に対応する一又は複数の突出部が前記上側ダイアフラムケースの頂部のおおむね平坦な面から上方に突出している、請求項１記載の改良型制御弁用圧力式アクチュエータ。
【請求項５】
圧力を加えて閉じる制御弁用圧力式アクチュエータのダイアフラムを開弁位置においてシーリングすることを防止するための方法であって、
（ａ）上面に一または複数の隆起部を有する上側ダイアフラムケースのためのモールドを形成することと、
（ｂ）形成された前記モールドを用いて制御弁用圧力式アクチュエータの上側ダイアフラムケースをプレス成形または鋳造し、前記一または複数の隆起部に、それに対応して前記上側ダイアフラムケース内に一または複数の空気路用溝を形成させることと、
（ｃ）前記空気路用溝が前記上側ダイアフラムケースと下側ダイアフラムケースとの間に位置するダイアフラムの上方に配置されるようにして、プレス成形された前記上側ダイアフラムケースを用いて制御弁用圧力式アクチュエータを組み立てることとを含み、
前記空気路用溝は、前記ダイアフラムが前記上側ダイアフラムケースの頂部の内側面に隣接する全開位置から移動されるときに空気ポートと連通し、
前記モールドを形成するにあたり、前記一または複数の隆起部が前記上面の中央から半径方向外側に突出させられることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記モールドを形成するにあたり、前記モールドが１から６の数の範囲の隆起部を備えている、請求項５記載の方法。
【請求項７】
制御弁用圧力式アクチュエータの上側ダイアフラムケースであって、
（ａ）ダイアフラムおよび下側ダイアフラムケースに固定されるように構成されている下部と、
（ｂ）おおむね平坦な面を有している上部とを備えており、
前記上部が、前記上部の内側に設けられる一または複数の空気路用溝の各々に対応する一または複数の突出部を有しており、
前記ダイアフラムが前記上側ダイアフラムケースの前記上部の内側面に隣接するとき、前記一または複数の空気路用溝の各々が空気ポートと連通し、
前記一または複数の空気路用溝の各々が、前記上側ダイアフラムケースの前記上部の中央から半径方向外側に突出するように構成されている、上側ダイアフラムケース。
【請求項８】
前記上部に配置された空気ポートをさらに備える、請求項７記載の上側ダイアフラムケース。
【請求項９】
前記空気ポートが前記上側ダイアフラムケースの前記上部の中央に配置され、前記一または複数の空気路用溝の各々が前記空気ポートから半径方向外側に突出するように構成されている、請求項８記載の上側ダイアフラムケース。
【請求項１０】
前記一または複数の空気路用溝の数が１から６までの範囲である、請求項７記載の上側ダイアフラムケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に制御バルブに関するものであり、特に圧力を加えて閉じる（pressure-to-close）タイプの圧力式アクチュエータおよび上側ダイアフラムケースにおける空気路の利用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧力を加えて閉じるタイプの制御弁用圧力式アクチュエータは、空気圧を欠いた場合に、上側ダイアフラムケースの内側面の頂部において、開弁位置に留まったままで機能停止するように設計されている。このダイアフラムは、複数のスプリングにより開弁位置の方向に付勢されている。また、このダイアフラムを上側ダイアフラムケースとは反対の方向、すなわち閉弁位置の方向に付勢するために、空気が、上側ダイアフラムケースの頂部に設けられたベントまたは空気用ポートを通して高圧で供給されている。
【０００３】
スプリングの力が上側ダイアフラムケースの方向に向かってダイアフラムに加えられているので、ダイアフラムが上側ダイアフラムケースに対してシーリングされうるという問題がある。この結果、ダイアフラムが、上側の位置、すなわちフェイルオープン位置で留まりうる。ダイアフラムの上方におよび／または上側ダイアフラムケースの内側面の下方に取り付けられるさらなる部材を用いることによりこの問題を解消しようと試みられたが、圧力を加えて閉じるタイプの制御弁用圧力式アクチュエータのこのようなまたは他の問題をさらなる部材に頼ることなく削減できることまたはすべて一緒に消滅できることが望ましい。さらなる部材に頼ることで、コストおよび製造時間が追加されて不利益をこうむることとなり、それにもかかわらず、この部材が時間の経過とともに劣化しうるためとくに長時間使用したあとでは、ダイアフラムが開弁位置で留まってしまうということを完全に防止できない場合もある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上側ダイアフラムケースと下側ダイアフラムケースとを有するハウジングを備えた圧力を加えて閉じるタイプの制御弁用圧力式アクチュエータが提供されている。このハウジング内には、ニトリルの如き布強化ゴムからなるダイアフラムがダイアフラム板上に取り付けられており、このダイアフラム板は、一または複数のスプリングに取り付けされている。上記のスプリングは、開弁位置の方向に、すなわち上側ダイアフラムケースの内側面の頂部の方向にダイアフラムを付勢するように機能している。この結果、制御弁用圧力式アクチュエータは、空気圧力を欠いた場合、ダイアフラムを開弁位置の状態で機能を停止する。
【０００５】
上側ダイアフラムケースの内側面に対するダイアフラムのシーリングを防止するためには、ダイアフラムが最も高い位置、すなわち機能停止位置にあるときでさえも例外なく常にダイアフラムと上側ダイアフラムケースの内側面との間の領域において空気の循環を可能とすることが望ましい。このような空気循環を可能とするために、空気路を形成する溝を上側ダイアフラムケースに付与しうるということを見出した。
【０００６】
このような空気路により、ダイアフラムの加圧に利用可能な有効領域が増えるのでダイアフラムが上側ダイアフラムケースの内側面に対してシーリングされるという問題の解消が可能となるのみでなく、上側ダイアフラムケースをさらに強固なものにするためにも都合がよい。さらに強固なものにすることにより、制御弁用圧力式アクチュエータは、従来のダイアフラムケースに比べて、過圧状態に到達するまえのさらに高い圧力で動作することが可能となる。
【０００７】
空気路は、上側ダイアフラムケースのプレス成形時において当該上側ダイアフラムケースに付与されることが好ましいが、これに代えて、鋳造により上側ダイアフラムケースに成形されてもよい。さまざまな数および構造の空気路が利用可能であり、個々のサイズのダイアフラムケースの要求にあわせてダイアフラムケース製造業者により選択されうる。たとえば、比較的に小さなサイズの上側ダイアフラムケースは、多くの空気路を設けるのに足りる十分な表面領域を欠いているものの、モデル番号、制御弁仕様、格付け、製造年月日などの如き必要なおよび／または所望のマーキングを付与するのに足りる十分な平面を有しており、比較的大きなサイズのダイアフラムケースは、相対的により多くの空気路を備えるのに足りる十分な表面領域を有しうる。
【０００８】
以上の空気路によりダイアフラムの加圧に利用可能な有効領域が増えるという事実に少なくとも部分的に起因して、当該空気路は、上側ダイアフラムケースに対してダイアフラムがシーリングされるのを防止することを可能とする。空気路の上側ダイアフラムケースの場合のこれらのまたは他の利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明および図面の記載から明かになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１および図２には、上側ダイアフラムケース14と下側ダイアフラムケース16とを備えた制御弁用圧力式アクチュエータ10が示されている。上側ダイアフラムケース14のうちの好ましくは中央には、圧力チューブ（図示せず）の適用を容易にするための通気口または空気ポート18が設けられている。制御弁用圧力式アクチュエータ10は圧力を加えて閉じるタイプである。つまり、上側ダイアフラムケース14内のダイアフラム20は、空気圧が無くなると、上側ダイアフラムケース14の内側面22に隣接する開弁位置で機能を停止する。
【００１０】
ダイアフラム20はダイアフラム板24に取り付けられている。このダイアフラム板24は、一または複数のスプリング26に取り付けられており、これらのスプリング26は、ダイアフラム20を開弁位置の方向に付勢するように機能する。上側ダイアフラムケース14および下側ダイアフラムケース16のまわりの周期的な位置において複数のボルト28およびナット30が用いられており、これらのケースの間には、ダイアフラム20が固定されている。
【００１１】
図１では、上側ダイアフラムケース14の上面32に、二つの盛り上がった突出部が設けられていることが示されている。これらの突出部は上側ダイアフラムケース14の中央から半径方向外側に延びていることが好ましい。これらの盛り上がった突出部の直ぐ下方には、上側ダイアフラムケース14内の空気路を形成する溝（channel）34、36が存在する。これらの空気路用溝34、36は、好ましくは、上側ダイアフラムケース14にプレス加工により成形され、ダイアフラム20が上側ダイアフラムケース14の内側面22に隣接する全開位置にあるときであっても、ダイアフラム20の上方において空気の循環を可能とする領域をダイアフラム20の上方に提供する。これに代えて、これらの空気路用溝34、36は、鋳造により、上側ダイアフラムケース14に成形されてもよい。上側ダイアフラムケース14は、当該上側ダイアフラムケース14に付与する空気路用溝34、36の各々のための隆起（畝）部を上面に有するモールドを用いたプレス加工または鋳造により成形される。空気路用溝34、36は、それぞれ、上側ダイアフラムケース14の内側面22よりも高い位置にある最上内側面38、40を備えている。
【００１２】
好ましくは、空気路用溝34、36は空気ポート18と連通している。また、好都合なことには、空気路用溝34、36により、上側ダイアフラムケース14の剛性が向上し、これにより、制御弁用圧力式アクチュエータ10がこのような空気路用溝を欠いたダイアフラムケースよりもさらに高い圧力で動作することが可能となる。
【００１３】
製造業者の必要性に応じて空気路用溝34、36の数量および配向を変更してもよい。たとえば、図３には、上側ダイアフラムケース54を備えた制御弁用圧力式アクチュエータ50が示されている。上側ダイアフラムケース54の中央に設けられることが好まし空気ポート56からは、四つの空気路用溝58、60、62、64が半径方向外側に突出している。これらの四つの空気路用溝58、60、62、64は、当該四つの空気路用溝58、60、62、64の各々が上側ダイアフラムケース54の内側面（図示せず）よりも高い位置にある最上内側面（これもまた図示せず）を備えているという点において、先の実施形態に記載された空気路用溝34、36と同等である。これらの空気路用溝58、60、62、64により、ダイアフラム68が上側ダイアフラムケース54の頂部の内側面に隣接する全開位置にあるときでさえも、空気が、（上側ダイアフラムケース54と下側ダイアフラムケース70との間にその外縁が挟まれていることが図示されている）ダイアフラム68の上方において循環することが可能となる。このように空気がダイアフラム68の上方を循環することにより、ダイアフラム68が全開位置にあるときに当該ダイアフラム68が上側ダイアフラムケース54の頂部の内側面に対してシーリングされることが防止されるのみでなく、上側ダイアフラムケース54の剛性が高まり、これによって、制御弁用圧力式アクチュエータ50がこのような空気路用溝を欠いた同様の圧力式アクチュエータよりもさらに高い圧力で動作することが可能となる。
【００１４】
図１および図２に示されている第一の実施形態にかかる上側ダイアフラムケース14が二つの空気路用溝34、36を備えており、第二の実施形態にかかる上側ダイアフラムケース54が四つの空気路用溝58、60、62、64を備えているが、上側ダイアフラムケースにさらなる空気路用溝を設けてもよい。好ましくは、空気路用溝の数は、１から６の範囲であるが、この数は、空気路用溝をプレス成形または鋳造する能力によってのみ制限される。上側ダイアフラムケース14、54の上面32、66の上のスペースには限があるとともに、製造業者にとっては、モデル番号、制御弁仕様、格付け、製造年月日などの如きマーキングをその上面32、66に付与できることが重要なので、制御弁用圧力式アクチュエータが従来よりも大きければ、従来よりも多くの空気路用溝を上側ダイアフラムケースに収容することが可能となり、さらに、その上側面には依然として、必要なおよび／または所望のマーキングを表示するのに足りる十分な領域を備えることができる。たとえば、上側ダイアフラムケースに６つの半径方向に延びる空気路用溝を設け、中央に位置する空気ポートのまわりにおいて星印（「＊」）状に配置してもよい。
【００１５】
さらに他の例として、上側ダイアフラムケースに設けられる空気路用溝に代えてまたは（これらの空気路用溝と一列に並ばない限り）これらの空気路用溝に加えてダイアフラム板に隆起部を形成することにより空気路用溝を設けてもよい。このような実施形態では、上記の隆起部に起因するダイアフラム板の表面形状により、ダイアフラムが設けられる表面はでこぼこになる。したがって、空気路用溝は、ダイアフラムの頂部と上側ダイアフラムケースの頂部の内側面との間で形成されることにより、先の実施形態で記載された上側ダイアフラムケースに設けられた空気路用溝と同様に、上側ダイアフラムケースの頂部の下のダイアフラムの加圧に利用可能な領域が増える。
【００１６】
特定の好ましい実施形態が記載されているが、これらの実施形態に対して、添付のクレームの範疇内に納まるさまざまな変更を加えうる。      
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】制御弁用圧力式アクチュエータを示す斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】制御弁用圧力式アクチュエータの他の実施形態を示す斜視図である。
【図１】
0004425907.tif 000002
【図２】
0004425907.tif 000003
【図３】
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