(57)【要約】  真空システム（１０００）の流体作動機械（２００）のための起動弁（１００）。この起動弁（１００）は、ガスを通す少なくとも１つの開口部（１７）が設けられた弁本体（１０）と、ステム（２６）にスプライン結合され、ガイド手段（１８Ａ）にスライド可能な作動ピストン（１３）とを備える。この作動ピストン（１３）は、弁本体（１０）の一部とチャンバ（３０）を画定する。また、作動ピストン（１３）は、可変ダイヤフラム（１５）の作用を受ける。較正絞り穴（１６Ｂ）が、ステム（１６）に連続する貫通孔（１６Ａ）と連続して設けられ、チャンバ（３０）と真空システム（１０００）の流体動線（５００）との間の流体接続を確立している。さらに、ステム（１６）にスプライン結合されたシャッター（２０）を備えている。このシャッター（２０）は、チャンバ８３０）と流体動線（５００）との間に存在する圧力差に応じて、ガス通路開口部（１０Ｂ）を閉鎖する。記貫通孔（１６Ａ）および較正絞り穴（１６Ｂ）は、接続部（２５）により囲まれたスペースと、弁本体（１０）の上部に位置するカバー要素（２３）により画定されたスペース（２２）との間の流体接続を確立する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空システム（１０００）で働く流体作動機械（２００）のための起動弁（１００）であって、
ガスを通す少なくとも１つの開口部（１７）が設けられた弁本体（１０）と、
ステム（２６）にスプライン結合され、ガイド手段（１８Ａ）にスライド可能であると共に、前記弁本体（１０）の一部と共にチャンバ（３０）を画定し、可変ダイヤフラム（１５）の作用を受ける作動ピストン（１３）と、
を備え、
前記ステム（１６）を長手方向に貫通する貫通孔（１６Ａ）および較正絞り穴（１６Ｂ）を有し、前記貫通孔（１６Ａ）および前記較正絞り穴（１６Ｂ）が、前記チャンバ（３０）と前記真空システム（１０００）の流体動線（５００）との間の流体接続を確立し、前記較正絞り穴（１６Ｂ）が、前記貫通孔（１６Ａ）と連続して設けられており、
ステム（１６）にスプライン結合されたシャッター（２０）をさらに備え、このシャッター（２０）が、前記チャンバ８３０）と前記流体動線（５００）との間に存在する圧力差に応じて、ガス通路開口部（１０Ｂ）を閉鎖するのに適しており、
前記貫通孔（１６Ａ）および前記較正絞り穴（１６Ｂ）が、接続部（２５）により囲まれたスペースと、前記弁本体（１０）の上部に位置するカバー要素（２３）により画定されたスペース（２２）との間の流体接続を確立する、起動弁。
【請求項２】
請求項１に記載の起動弁（１００）において、
前記貫通孔（１６Ａ）が１ｍｍ以上（特に２ｍｍ）の直径を有し、前記較正絞り穴（１６Ｂ）が０．１０から３ｍｍ（特に０．２０ｍｍ）の直径を有する、起動弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の起動弁（１００）において、
前記スペース（２２）およびチャンバ（３０）が、空気通路開口部（２４）により相互に流体連通している、起動弁。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の起動弁（１００）において、
前記シャッター（２０）が、弾性要素（４０）により生じる弾性力を受ける、起動弁。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の起動弁（１００）において、
前記シャッター（２０）が、有利なカップ状であり、円筒状カラーと一体になっており、複数の貫通孔（２０Ｃ）が設けられた底部（２０Ａ）を有する、起動弁。
【請求項６】
請求項５に記載の起動弁（１００）において、
前記貫通孔（２０Ｃ）が、（三角形状、半円形状、正方形状、矩形状等の）異なる形状および寸法を有し、空気流の通路領域を前記ステム（１６）の移動に応じて多かれ少なかれ漸増させる、起動弁。
【請求項７】
請求項６に記載の起動弁（１００）において、
前記ステム（１６）の上端が、前記スペース（２２）内でスライド可能である、起動弁。
【請求項８】
請求項７に記載の起動弁（１００）において、
前記ステム（１６）の上端が、リングナット（３５）に固定され、起動弁（１００）の開放を制限するために用いられる、起動弁。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の起動弁（１００）において、
制御装置（６００）に接続するための流体接続手段（６００）を備え、前記チャンバ（３０）への大気の流れを直接変更することによって真空変化に反応する、起動弁。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の起動弁（１００）を少なくとも１つ備えた真空システム（１０００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空システムで作動する流体作動機械用起動弁に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、上記起動弁を備えた真空システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ガス、特に空気の循環および圧縮のための技術において、システムの排気口における負圧の存在下で、圧縮機または送風機の起動を容易にする起動弁の使用が割とよく知られている。
【０００４】
この負圧の存在は、停止状態の機械であったとしても圧縮機にかかる負荷を発生させる。その結果、突然高い所要動力が測定され、作動機械の起動時に、電気起動モータの高い電流吸収（current absorption）に起因してその作動を妨げるなどする過負荷が測定される。
【０００５】
現在、一時的な時期に無負荷運転を可能にする起動弁は、マーケットに存在する。このため、圧縮機および送風機の作動を正確に制御して、不要な過負荷を避けることができる。
【０００６】
適切な起動弁は、システムの作動圧力と、扱われるガスの容量とに従って選択される。
【０００７】
このような起動弁の存在によって、起動時の過負荷を排除して、圧縮機の吸気口と排気口との間の圧力を等しくすることにより、高い最初の過負荷を発生させる圧力差を排除することができる。
【０００８】
直後に、起動弁は、弁較正値（valve calibration value）に到達するまで、次第に閉じて、システム全体の作動圧力に対応する。
【０００９】
起動弁を次第に閉じることによって、作動マシン、ひいては、作動マシンの電気起動モータに、次第に負荷がかかるようになる。
【００１０】
しかし、現在マーケットに存在する起動弁は、圧力と真空用途の両方をうまく適用できるように、ある程度正確に圧力を調節することができない。
【発明の概要】
【００１１】
よって、本発明の目的は、真空で働く流体作動機械を備えたシステムにおいても高い圧力調整精度を有する起動弁を着想することである。
【００１２】
本発明の起動弁の製造では、よく知られた圧力用途の簡単かつ安価なすでに確立された構造基準が用いられる。
【００１３】
本発明の起動弁は、低い膨張比（すなわち、大気圧力とシステムの絶対作動圧力との比が５よりも大きくない）かつ高いガス流量を有する全ての真空用途で、特に有益である。
【００１４】
本発明の起動弁は、作動機械の起動を容易にすることに加えて、一定の作動圧力の維持を保証する機能（要求圧力の±１％）、すなわち、これらのタイプの用途における正確かつ十分な作動の基礎であることが判明した要素を有する。
【００１５】
本発明の主目的は、真空用途において、過度に過負荷がかかる状況で、または、最適なプロセス作動状況に対する値よりも低い値で、作動機械が働くことを防ぎ、その結果、エネルギーを節約する起動弁を提供することである。
【００１６】
本発明の更なる目的の１つは、少なくとも１つの前述の起動弁を備えた真空システムを提供することである。
【００１７】
本発明によれば、起動弁およびこの起動弁を組み入れた真空システムが、各独立クレーム、あるいは、各独立クレームに直接的または間接的に従属する従属クレームに従って設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明のよりよい理解のために、いくつかの好ましい実施形態が、単なる限定されない一例として、添付の図面を参照して記載されている。
【図１】本発明の教示に従って作られた起動弁の縦断面図である。
【図２】図１のタイプの起動弁を備えた真空システムの第１の構造を示す図である。
【図３】図１のタイプの起動弁を備えた真空システムの第２の構造を示す図である。
【図４】図１のタイプの起動弁を備えた真空システムの第３の構造を示す図である。
【図５】関連するパイロット弁と関連付けられている図１のタイプの起動弁を示す図である。
【図６】真空システムに組み入れられた図５の起動弁とパイロット弁を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１において、符号１００は、全体として、真空システム１０００（図２，図３，図４）に組み込まれた起動弁を示している。
【００２０】
図２，図３，図４に示すように、真空システム１０００は、前述の起動弁１００に加えて、起動弁１００の下流に配置された作動機械２００を備えている。
【００２１】
真空システム１０００は、起動弁１００と真空ユーティリティ４００との間に配置されたチェック弁３００をさらに備える。
【００２２】
流体動線５００は、相互に連続して配置されている真空ユーティリティ４００、チェック弁３００、起動弁１００、および、作動機械に接続している。
【００２３】
図２，図３，図４は、以下で、真空システム１０００全体の動作に照らして起動弁１００の動作を説明するときに、再び参照する。
【００２４】
図１に詳細に示すように、起動弁１００は以下の構成を備えている。
弁本体１０。
カバー１１。
作動ピストン１３のプレート１２。この作動ピストン１３は、弁本体１０の内部にある空気通路開口部１０Ａのエッジに設けることができる。注目すべきは、作動ピストン１３が第１空気通路開口部１０Ａのエッジにあるときであっても、起動弁１００の全ての動作状況において、常に開放され、常に空気流（Ｆ）が通過できるようにする開口部１３Ａが作動ピストン１３に設けられている。
抜け止めリングナット１４。
プレート１２と作動ピストン１３とに接続された可変ダイヤフラム１５。
プレート１２が抜け止めリングナット１４によってスプライン結合されているステム１６。
使用時に、外部環境に由来する前述の空気流（Ｆ）が横切る、弁本体１０に設けられた服臼の開口部１７（下記参照）。
複数のスポーク（図１には２つのみ示す）を用いて弁本体１０によって支持された中央ハブ１８。この中央ハブ１８には、使用時に、ステム１６が横切る中央貫通孔１８Ａが設けられている。ステム１６は、中央対称軸に沿って、下向きの第１方向（ＡＲＷ１）または上向きの第２方向（ＡＲＷ２）に、中央貫通孔１８Ａの内部をスライド可能である。
ステム１６にスプライン結合されているシャッター２０。このシャッター２０には、第２空気通路開口部１０Ｂを閉鎖するのに適したシールガスケット２１が設けられている。さらに、シャッター２０は、有利なことに、複数の貫通孔２０Ｃが設けられた円筒状カラー２０Ｂと一体となっている底部２０Ａを有するカップ状である。注目すべきは、作動ピストン１３とシャッター２０とは、ステム１６にスプライン結合されている。
ステム１６を（前述の軸（Ｙ）に沿って）長手方向に貫通し、較正穴（calibrated hole）を有する貫通孔１６Ａ。この貫通孔１６Ａは、接続部２５により囲まれているスペースと、弁本体１０の上部のカバー２３により画定されているスペース２２との間の流体接続を確立している。さらに、注目すべきは、円冠（circular crown）形状の空気開口部２４がカバー１１に設けられている。この空気開口部２４は、スペース２２とその下のチャンバ３０との間の流体接続を確立している。チャンバ３０は、カバー１１により上部が画定され、プレート１２と可変ダイヤフラム１５からなるアセンブリにより底部が画定され、ステム１６の実質的円筒面により中心が画定されている。さらに、図１に示すように、ステム１６の上端は、スペース２２内でスライド可能である。それに加えて、ステム１６の上端では、リングナット３５が固定されている。このリングナット３５は、特にシステムの構造において、起動弁の開放を制限するために用いられている。
スポーク１９に位置する上端４０Ａと、底部２０Ａの上面に位置する下端４０Ｂとを有する螺旋ばね４０。これにより、シャッター２０は、ステム１６により伝達される第１作用を受けると共に、螺旋ばね４０により与えられる第２弾性作用を受ける（下記参照）。
【００２５】
貫通孔２０Ｃは、図１では、便宜上、三角形状を有しているが、ステム１６の動作の機能として空気流の通路領域が多かれ少なかれ漸増するように、（半円形状、正方形状、矩形状等の）異なる形状および寸法を有してもよい。
【００２６】
この特定の特徴は、本発明の起動弁の動作を簡単かつ効率的に、広い動作領域に適合することができる。
【００２７】
注目すべきは、接続部２５は、起動弁１００を流体動線５００に油圧で接続するために用いられる（図２，図３，図４）。
【００２８】
図２，図３，図４に示す真空システム１０００のダイヤフラムを参照して、起動弁１００の動作を以下に説明する。
図１の左側部分に示している起動弁１００の最初の構造では、シャッター２０は、開口部１０Ｂのエッジに位置しており、作動機械２００（図２）は停止している。このため、この最初の構造では、起動弁１００は、螺旋ばね４０によって開放状態で維持されている。
作動機械２００が作動したとき（図３）、外気が、開口部１７を介して外部環境から吸い込まれ（矢印（Ｆ））、貫通孔２０Ｃを横切って流れる。これにより、シャッター２０のカラー２０Ｂに存在する貫通孔２０Ｃを横切る圧力を下降させ、調節可能な時間内に起動弁１００を閉鎖させる。
シャッター２０により作り出された圧力の下降は、較正絞り穴１６Ｂおよび貫通孔１６Ａを介して、作動ピストン１３の上側に位置するチャンバ３０に（開口部２４を介して）ゆっくりと伝播する。これにより、真空になる表面の違いに起因して、作動ピストン１３の両側間の力に違いを生じさせる。この力によって、作動ピストン１３が上側（矢印（ＡＲＷ２））に移動し、シールガスケット２１が開口部１０Ｂのエッジに位置し、起動弁１００が完全に閉鎖されるまで、圧力降下をさらに増加させ、その結果、作動ピストン１３を上側（矢印（ＡＲＷ２））に移動させる力を増加させる（図１の右側部分を参照）。これにより、作動機械２００の起動フェイズが終了する（図４）。
【００２９】
有利なことに、必ずしも必要ではないが、貫通孔１６Ａは、１ｍｍ以上（特に２ｍｍ）の直径を有する一方、較正絞り穴１６Ｂは、０．１０ｍｍから３ｍｍ（特に０．２ｍｍ）の直径を有する。
【００３０】
作動機械２００が機能している間、起動弁１００（図４）は、作動ピストン１３とシャッター２０との異なる表面に働く同じ圧力によって作り出される力が異なるため、閉鎖状態で維持される。
【００３１】
作動機械２００が停止したとき、起動弁の上流に位置するチェック弁３００により流体動線５００が閉じられるため（図２）、シャッター２０よりも下側の部分の圧力が大気圧に戻り、また、較正絞り穴１６Ｂおよび貫通孔１６Ａを介して、チャンバ３０内の圧力が大気圧に戻る。
【００３２】
この点において、螺旋ばね４０の力は、もはや真空により引き起こされる力によって押しとどめられておらず、（シャッター２０を下側、すなわち、矢印（ＡＲＷ１）の方向に押して）起動弁１００を開放し、図１の左側部分に示す最初の構造に復帰させて、新たにスタートできる状態にする。
【００３３】
起動弁１００の閉鎖時間を制御するためには、リングナット３５の位置を調整する必要がある。
【００３４】
ステム１６の周りでリングナット３５を締め付けることにより、シャッター２０が、（図１の左側部分に示す最初の構造において）開口部１０Ｂに近づき、起動弁１００の閉鎖時間を減少させる。リングナット３５を緩めることにより、シャッター２０が開口部１０Ｂから離れ、起動弁１００の閉鎖時間を比例的に増加させる。
【００３５】
作動機械２００が機能している間、システムにより必要な真空を正確に維持または制限する必要がある。これは、前述の起動弁１００と後述の制御装置６００（図５，図６）を組み合わせることにより行うことができる。
【００３６】
制御装置６００は、直接作動圧力制限弁の使用を介して得られ、起動弁１００のカバー１１に設けられている（図５）。
【００３７】
真空システム１０００の動作負圧（operating depression）は、接続部２５（図５）あるいは直接流体動線５００に配置された圧力継手６０１を用いて、制御装置６００により検出される。
【００３８】
このため、制御装置６００は、起動弁１００のチャンバ３０に向かう大気の流れを次々に変化させることによって、真空の変化に反応する。
【００３９】
例えば、真空システム１０００の負圧が増加した場合、制御装置６００は、ダイヤフラム６０２を用いて、圧力の変化を検出する。このダイヤフラム６０２は、一方の面が穴６０３を通る大気の圧力を受け、他方の側がダクト６０４を介して真空システム１０００の負圧を受ける。
【００４０】
ダイヤフラム６０２の圧力差が、シャッター２０を矢印（ＡＲＷ３）の方向に移動させる（図５）。この移動において、シャッター６０５がばね６０６を圧縮する。
【００４１】
シャッター６０５の移動によって、大気圧の外部環境と起動弁１００のチャンバ３０との間の通路穴６０７および２つの接続部６０８，６０９を介した繋がりが確立される（図５）。
【００４２】
従って、チャンバ３０の圧力が増加し、起動弁１００のシャッター２０を下方（矢印（ＡＲＷ１）の方向）に移動させると、新たな均衡状態になるまで、起動弁１００の開口部１７を介して真空システムに流れ込む空気の量が増加する。
【００４３】
真空システムの負圧が減少すると、制御装置６００および起動弁の挙動が、説明したように一方に対してまさしく反対になり、新たな均衡状態になるまで、通路穴６０７から大気の吸い込みを減少させる。
【００４４】
本発明の起動弁の主な利点は、以下の点に要約することができる。
動作機械の起動フェイズに、最大エネルギー吸収を制限する目的で、真空用途のために無負荷運転が保証される。この新たな弁の機械的構造は、弁をより正確に開放でき、過度に過負荷がかかる状況で、または、最適なプロセス作動状況に対する値よりも低い値で、作動機械が働くことを防ぎ、その結果、エネルギーを節約する。
システムの動作圧力を高い精度（要求圧力の±１％）で維持することによって、必要な場合に、適切な制御要素の使用を担保できる。
作動機能が、同じ機械的要素における負圧に対する遮断機能と組み合わされる（これらの機能は、通常、マーケットに存在する現在の起動弁に分けられている）。これにより、通常の構造の複雑化が回避される。
この起動弁の構造では、真空用途および圧力用途の両方で、起動弁の適用領域が通常よりも広い作動領域まで広がるように、流量を遮断するための要素を一体にすることができ、起動弁およびシステム全体における著しい流量低下（定格流量の３０％）の存在下で今日発生する作動不安定性を回避する。
圧力が作用するシングルチャンバを有するシングル作動システム、ダブル作動システム、および、マーケットに存在するデュアルチャンバを有するシステムに適合する起動弁の部品要素の数が低減される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月1日(2014.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空システム（１０００）で働く流体作動機械（２００）のための起動弁（１００）であって、
ガスを通す少なくとも１つの開口部（１７）が設けられた弁本体（１０）と、
ステム（２６）にスプライン結合され、ガイド手段（１８Ａ）にスライド可能であると共に、前記弁本体（１０）の一部と共にチャンバ（３０）を画定し、可変ダイヤフラム（１５）の作用を受ける作動ピストン（１３）と、
を備え、
前記ステム（１６）を長手方向に貫通する貫通孔（１６Ａ）および較正絞り穴（１６Ｂ）を有し、前記貫通孔（１６Ａ）および前記較正絞り穴（１６Ｂ）が、前記チャンバ（３０）と前記真空システム（１０００）の流体動線（５００）との間の流体接続を確立し、前記較正絞り穴（１６Ｂ）が、前記貫通孔（１６Ａ）と連続して設けられ、
ステム（１６）にスプライン結合されたシャッター（２０）をさらに備え、このシャッター（２０）が、前記チャンバ８３０）と前記流体動線（５００）との間に存在する圧力差に応じて、ガス通路開口部（１０Ｂ）を閉鎖するのに適しており、
前記貫通孔（１６Ａ）および前記較正絞り穴（１６Ｂ）が、接続部（２３）により囲まれたスペースと、前記弁本体（１０）の上部に位置するカバー要素（２３）により画定されたスペース（２２）との間の流体接続を確立し、
前記スペース（２２）および前記チャンバ（３０）が、空気通路開口部（２４）によって相互に流体連通している、起動弁。
【請求項２】
請求項１に記載の起動弁（１００）において、
前記貫通孔（１６Ａ）が１ｍｍ以上（特に２ｍｍ）の直径を有し、前記較正絞り穴（１６Ｂ）が０．１０から３ｍｍ（特に０．２０ｍｍ）の直径を有する、起動弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の起動弁（１００）において、
前記シャッター（２０）が、弾性要素（４０）により生じる弾性力を受ける、起動弁。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の起動弁（１００）において、
前記シャッター（２０）が、有利なカップ状であり、円筒状カラーと一体になっており、複数の貫通孔（２０Ｃ）が設けられた底部（２０Ａ）を有する、起動弁。
【請求項５】
請求項４に記載の起動弁（１００）において、
前記貫通孔（２０Ｃ）が、（三角形状、半円形状、正方形状、矩形状等の）異なる形状および寸法を有し、空気流の通路領域を前記ステム（１６）の移動に応じて多かれ少なかれ漸増させる、起動弁。
【請求項６】
請求項５に記載の起動弁（１００）において、
前記ステム（１６）の上端が、前記スペース（２２）内でスライド可能である、起動弁。
【請求項７】
請求項６に記載の起動弁（１００）において、
前記ステム（１６）の上端が、リングナット（３５）に固定され、起動弁（１００）の開放を制限するために用いられる、起動弁。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の起動弁（１００）において、
制御装置（６００）に接続するための流体接続手段（６０１，６０８，６０９）を備え、前記チャンバ（３０）への大気の流れを直接変更することによって真空変化に反応する、起動弁。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の起動弁（１００）を少なくとも１つ備えた真空システム（１０００）。
【国際調査報告】
2016524105.tif 000009
2016524105.tif 000010
2016524105.tif 000011