JP2013127317A - 自閉式停止弁に用いられる流れ制御アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動閉鎖式の内部弁を動作させるための装置を提供する。
【解決手段】内部チャンバ４２を有するハウジング組立体４０と、内部チャンバと連通する流体流入口６４と、ハウジング組立体から延びるアクチュエータ棒とを備えている。このアクチュエータ棒５２は、内部チャンバの中へまたは内部チャンバから外へ流れる流体の流入または流出に応じて移動可能となっている。内部チャンバの中へおよび内部チャンバから外へ流れる流体の流量を制御するために、かかる装置は、ハウジング組立体の流体流入口６４と連通する流体制御弁３２を備えている。この流体制御弁は、ハウジング組立体の内部チャンバの中へ流入する流体の流量を制限するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般的に流れ制御アクチュエータに関するものであり、とくに自閉式停止弁に用いられる流れ制御アクチュエータ装置に関するものである。

内部自閉式停止弁（「内部弁」）は、蒸気均等化を提供するために、小容量ポンプシステムまたは貨物自動車（トラック）の戻りガス配管の主要弁として用いられることが多い。一般的に、大気温度におけるプロパンタンク、ブタンタンクまたはＮＨ₃タンクのために設計されているが、これらの弁を他の圧縮流体および／または圧縮気体に対して用いることもできる。運輸省の規則によれば、一般的に、貨物タンクの液体または気体の排出口の各々に内部弁を用いることが要求されている。たとえば、運輸省の規則によれば、プロパン、無水アンモニアおよび他の液状圧縮ガスを輸送する貨物タンクについて、移送用ホースの離脱により引き起こされる故意でない放出から２０秒以内に人の介入なしに製品の流れを自動的に停止させる受動的緊急放出制御装置を装備することが要求されている。

内部弁は、流量が設定流量を超えると閉弁する過流防止機能、すなわち一体式の過流防止弁を備えているのが普通である。通常、貨物タンクに搭載されている内部弁は、荷下ろし時に当該内部弁に取り付けられているポンプおよび／または配管が剪断破壊を起こした場合および／または他の方法で破損した場合に、危険性物質が放出されないように働くようになっている。同様に、静止タンクに搭載されている内部弁は、当該内部弁に取り付けられているポンプおよび／または配管が剪断破壊を起こした場合および／または他の方法で破損した場合に危険性物質が放出されないように働くようになっている。

内部弁は、たとえばケーブル制御および／または動力駆動式アクチュエータシステムの如き遠隔操作制御システムの使用を必要とする場合が多い。典型的には、動作リンクを用いることにより、動作レバーが完全閉弁位置と完全開弁位置との間を移動できるようになっている。一実施形態では、内部弁を遠隔操作するためにたとえばバネ復帰式ブレーキアクチュエータ（ｓｐｒｉｎｇ ｒｅｔｕｒｎ ｂｒａｋｅ ａｃｔｕａｔｏｒ）の如き気圧式アクチュエータが用いられる。これらのアクチュエータは、内部弁の完全閉弁位置と完全開弁位置との間の高速動作を可能とするが、この弁の動きは制御されていないので、弁が中間位置、すなわち高速ブリード位置に位置する時間が短くなり、したがって、圧力を均等化して弁の開弁を可能とするのに長い時間が必要となる。

例示の自閉式停止弁に用いられる流れ制御アクチュエータを示す正面図である。 閉弁位置に置かれた状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 流れ制御アクチュエータにより高速ブリード位置に移動された状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 流れ制御アクチュエータにより開弁位置に移動された状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 動作位置が完全開弁位置であり、内部過流防止弁が閉弁した状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 流れ制御アクチュエータにより完全閉弁位置に移動された状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 図１の流れ制御アクチュエータ内に用いられうる流体制御弁の他の一例を示す断面図である。

開示されている実施形態の下記の記載は、本明細書に詳細に記載された形態そのものに本発明の範囲を限定することを意図したものではない。もっと正確にいえば、下記の記載は、他の人が本発明の教示を理解しうるように本発明の原理を例示することを意図したものである。

ここで図面、とくに図１および図２を参照すると、例示の遠隔操作蒸気等化組立体１０が示されている。一般的に、例示の組立体１０は、流れ制御アクチュエータ２２に作用可能に結合されている自閉式停止弁、たとえば内部弁２０を備えている。この実施形態では、流れ制御アクチュエータ２２は、弁２０の動作レバー２４に結合され、弁２０を少なくとも第一の動作位置と第二の動作位置との間を移動させるようになっている。図示されている流れ制御アクチュエータ２２は、流体アクチュエータ３０（たとえば、気体式アクチュエータ）と、流体アクチュエータ３０の吸込口３４に作用可能に結合されて流体アクチュエータ３０への流体の流れの制御を可能とさせる制限付き逃がし弁３２などの如き流体制御弁とを有している。

この実施形態では、弁２０は、Ｆｉｓｈｅｒ（登録商標）・コントロールズ・インターナショナルからのＣ４０７−１０内部弁の如きＣシリーズ型の内部弁である。しかしながらいうまでもなく、弁２０が、弁類以外のデバイスを含む駆動可能ないかなる適切なタイプのデバイスであってもよい。例示の弁２０は、ネジ部１０６により分かれている上側部１０２と下側部１０４とを有したハウジング１００を備えている。ネジ部１０６は、タンク１２２または他の適切な格納容器の対応するネジを切られたアパーチャ１２０と螺合することにより、弁２０の上側部１０２をタンク１２２の内部に配設するようになっている。タンク１２２は、弁２０の流出口１２６を通って下流側に向けて目的地に移送される加圧された気体または液体（すなわち、流体）１２４を収容している。タンク１２２からの流体の流れを促進するために、例示の弁２０は、均等化部材１０８と、主要ポペット１１０と、過流停止バネ１１２と、開閉することにより流体１２４がさまざまな流量で弁２０を流れることを可能とする閉弁バネ１１４とを備えている。弁２０は少なくとも第一の動作位置および第二の動作位置を有しており、第一の動作位置および第二の動作位置では弁２０がそれぞれ対応して閉弁および開弁するようになっている。この実施形態では、弁２０は、第一の動作位置と第二の動作位置とのほぼ真ん中に第三の動作位置、すなわち高速ブリード位置を有している。弁２０の弁動作位置は、下記にさらに記載されているように、動作レバー２４を移動してカムを回転させることにより選択されるようになっている。これに加えて、均等化部材１０８および主要ポペット１１０の開閉は、下記にさらに記載されているように、弁２０の両端における圧力差により影響を受けるようになっている。

上述のように、動作レバー２４の移動は、動作レバー２４を流れ制御アクチュエータ２２に結合することにより影響を受けるようになっている。たとえば、動作レバー２４の移動は、流れ制御アクチュエータ２２の出力部材（たとえば、アクチュエータ棒）に動作レバー２４を作用可能に結合して出力部材の移動が動作レバー２４の移動に変換されるようにすることにより影響を受けるようになっている。図示されている実施形態では、流れ制御アクチュエータ２２の流体アクチュエータ３０は、内部にチャンバ４２が形成されているハウジング４０を有したサービスチャンバブレーキアクチュエータ（ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｈａｍｂｅｒ ｂｒａｋｅ ａｃｔｕａｔｏｒ）である。チャンバ４２は、弁棒シール４６およびダイヤフラム板４８を有する可撓性のあるダイヤフラム４４によって第一のチャンバ４２ａと第二のチャンバ４２ｂとに分割されている。可撓性のあるダイヤフラム４４は、たとえばチャンバ４２の壁部とダイヤフラム板４８との間に延設されているバネ５０などの如き付勢要素によりチャンバ４２内において付勢されるようになっている。弁棒シール４６は、ダイヤフラム４４を流体密封した状態でアクチュエータ棒５２を保持し、アクチュエータ棒５２をハウジング４０の長手方向の軸線５４とおおむね一直線上に並べるように設けられている。アクチュエータ棒５２は、出力部材として作用するように、かつ、動作レバー２４と作用可能に結合するようにハウジング４０から延出している。あるいは、アクチュエータ棒５２は、任意の数の機械的リンク部材および／またはデバイスに接続するように、かつ、さまざまな所望の作業を実行するように作用可能に結合されてもよい。

ハウジング４０には、第一のチャンバ４２ａと連通する吸込口３４などの如き少なくとも一つの貫通ポートと、第二のチャンバ４２ｂと連通する少なくとも一つの貫通ポート６２とが形成されている。この実施形態では、吸込口３４の開放端部は、たとえば流体供給配管６４を介して制限付き逃がし弁３２に作用可能に結合されている。次いで、この制限付き逃がし弁３２は、たとえば高圧ポンプの如き外部流体供給源６５に作用可能に結合されている。外部供給源６５により供給される流体は、たとえば油、水、空気および／または他の適切ないかなる流体であってもよい。

流れ制御アクチュエータ２２の例示の制限付き逃がし弁３２は、制限付きブリード機能を有する一方行流れ弁である。具体的にいえば、例示の制限付き逃がし弁３２はハウジング７０を備えており、このハウジング７０内には、長手方向の軸線７１と一直線上に並ぶように設けられ、流入口ポート７４および流出口ポート７６を有した貫通孔７２が形成されている。この実施形態では、弁３２の長手方向の軸線７１およびアクチュエータ３０の長手方向の軸線５４は、同軸上に並ぶように設けられている。流入口ポート７４はアクチュエータ作動流体供給源６５と結合するように構成されており、流出口ポート７６は流体供給配管６４を介してアクチュエータ３０と結合するように構成されている。いうまでもなく、制限付き逃がし弁３２、アクチュエータ３０および流体供給配管６４が、別個の部品として例示されているが、これらの部品の一部または全部を必要に応じて一体的に形成してもよい。

この実施形態では、制限付き逃がし弁３２は、流出口ポート７６から流入口ポート７４への方向に向かう実質的に自由な流体の流れを可能とし、流入口ポート７４から流出口ポート７６の方向に向かって貫通孔７２を流れる流体の流量を制御（制限）するように設計されている。

流体制御を達成するため、制限付き逃がし弁３２は、直径の小さな部分または肩部７３と、ブリード台座８０と、貫通孔７２内に取り付けられたブリード円板８２とを有している。具体的にいえば、ブリード台座８０は、貫通孔７２内の流入口ポート７４近傍に取り付けられ、ブリード円板８２は貫通孔７２内の肩部７３とブリード台座８０との間に取り付けられている。この実施形態では、ブリード円板８２は、貫通孔７２内において、肩部７３とブリード台座８０との間で移動可能となっている。さらに、ブリード円板８２は、バネ８４などの如き付勢要素によりブリード台座８０の方向に向けて付勢されている。

ブリード台座８０は、たとえば貫通孔７２の長手方向の軸線７１とおおむね同軸上に並ぶように設けられているブリード台座８０を貫通する第一のアパーチャ８０ａと、貫通孔７２の長手方向の軸線７１をおおむね横切るように設けられているブリード台座８０を貫通する第二のアパーチャ８０ｂの如き複数のアパーチャを有している。ブリード円板８２は、貫通孔７２の長手方向の軸線７１とおおむね同軸上に並ぶように設けられているブリード円板８２を貫通するアパーチャ８２を有している。この実施形態では、アパーチャ８２ａは、直径の小さな部分、すなわちアパーチャ８２ａを流れる流体の流量を制御および／または減少させる絞り用アパーチャ８６を有している。

ここで、図２〜図６を参照すると、正常動作時の組立体１０が示されている。図２では、弁２０は、タンク圧力および弁２０の閉鎖バネ１１４による密封を可能とする閉鎖位置の如き第一の動作位置に保持されている。具体的にいえば、タンク圧力および閉鎖バネ１１４は、均等化部材１０８および主要ポペット１１０を弁２０の上側部分１０２の方向に向けて付勢することにより、弁２０を通る流れを阻止するようになっている。

図３では、流れ制御アクチュエータ２２は、タンクと流出口１２６との間の圧力の均等化を可能とする高速ブリード位置の如き中間動作位置に弁２０の動作レバー２４を移動させるように加圧されているものとして示されている。詳細にいえば、図示されている実施形態では、加圧流体が第一の流量Ｒで外部供給源により流入口ポート７４に供給されている。この加圧流体は、流入口ポート７４から制限付き逃がし弁３２へ流入し、ブリード円板８２を肩部７３の方向に向けて押すことにより、流体を絞り用アパーチャ８６を通して流す。このことは、絞り用アパーチャ８６を越えた向こう側での流体の流量を小さくするため、流出口ポート７６では第二の流量ｒとなる。この実施形態では、第二の流量ｒは、第一の流量Ｒよりも小さく、他の絞り用アパーチャの追加、バネ８４の付勢力の変更および／または絞り用アパーチャ８６のサイズの変更により制御されてもよいしまたは修正されてもよい。次いで、流体は、流出口ポート７６を通って制限付き逃がし弁３２を流出し、チャンバ４２ａに流入し圧力をかけ、ダイヤフラム４６に力を作用させる。いったんこの圧力がバネ５０の付勢力、バネ１１４の付勢力および弁２０の頂部に作用する圧力を克服するのに十分ならば、ダイヤフラム４６およびそれに取り付けられたアクチュエータ棒は、図示されている駆動位置の方に向かって移動する。アクチュエータレバー２４がほぼ中間点に移動されると、カム１１６が均等化部材１０８を開弁位置に移動させる。このことは、動作レバー２４を最初から直接図４に示されているような完全開弁位置に移動させるよりも多い量のタンク１２２内の流体１２４を流出口１２６を通して下流に流出させることを可能とする。

図４では、流れ制御アクチュエータ２２は、タンク１２２内の流体１２４を流出口１２６から下流に向けて流れさせることを可能とする第二の動作位置、すなわち完全開弁位置に向けて弁２０の動作レバー２４を移動させるように加圧されているものとして示されている。詳細にいえば、図示されている実施形態では、加圧流体が、第一の流量Ｒで、外部供給源から流入口ポート７４へ供給され続けている。加圧流体は、流入口ポート７４から制限付き逃がし弁３２に流れ込み続け、絞り用アパーチャ８６を通過することにより、流出口ポート７６で流量を第二の流量ｒまで小さくし、チャンバ４２ａの内の圧力を上昇させ続けて動作レバー２４を完全変更動作位置（ｆｕｌｌ ａｃｔｕａｔｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の方向に向けて移動させる。この位置では、タンク１２２と流出口１２６における下流側の圧力とが均等になったとき、過流防止バネ１１２が主要ポペット１１０を押し開け、弁２０がいつでも転送可能な状態となる。

図５では、流れ制御アクチュエータ２２は、完全開弁位置に留まった状態で、弁２０の動作レバー２４で完全に加圧されているものとして示されている。この図示されている実施形態では、アクチュエータ３０および制限付き逃がし弁３２の内部の圧力が比較的一定であることにより、動作レバー２４が完全変更動作位置（ｆｕｌｌ ａｃｔｕａｔｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に保持されている。この位置では、弁２０を流れる流体１２４による流れまたは流れサージ（ｆｌｏｗ ｓｕｒｇｅ）が過流防止バネ１１２のバネ定数よりも大きいため、主要ポペット１１０が図示されているように閉弁されることとなる。この場合、小量の流体１２４が均等化部材１０８から下流側にむけて流れ続けることになる。またこの場合、図２および図６に示されているような閉弁位置に弁２０を戻して移送工程（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を調査および／またはリセットすることが望ましい場合が多い。

図６では、流れ制御アクチュエータ２２は、急速に減圧され、弁２０が完全閉弁位置にまで戻されたものとして示されている。この実施形態では、加圧流体供給源を積極的に（たとえば、ポンプにより）および／または消極的に（たとえば、付勢力により）流れ制御アクチュエータ２２から取り除くことにより、バネ５０にダイヤフラム４６を付勢位置にまで戻させることを可能としている。具体的にいえば、バネ５０は、チャンバ４２ａ内の流体を制限付き逃がし弁３２の流出口ポート７６を通して戻すことにより、バネ８４のバネ定数よりも大きな流量Ｒ’を生じさせ、ブリード円板８２をブリード台座８０の方向に向けて移動させる。いったんブリード円板８２が移動すると、流体は、ブリード円板８２の絞り用アパーチャ８６を回避してブリード円板８２のまわりを自由に流れ、比較的大きな流量Ｒ’で流入口ポート７４から外に向けて流出する。このように、アクチュエータ棒５２を急速に移動させることによって動作レバー２４を完全閉弁位置に戻すようにしてもよい。

図７には、制限付き逃がし弁３２と共におよび／またはその代わりに用いられうる他の例示の流体制御弁が示されている。具体的にいえば、図７には例示の過流防止弁２００が示されている。過流防止弁２００はハウジング２１０を備えており、このハウジング２１０には、当該ハウジング２１０を貫通するとともに流入口ポート２２４と流出口ポート２２２とを有した貫通孔２２０が形成されている。この流入口ポートはアクチュエータ作動流体供給源６５に結合されるように構成されており、流出口ポートは流体供給配管６４を介してアクチュエータ３０に結合されるように構成されている。先の場合と同様に、過流防止弁２００、アクチュエータ３０および流体供給配管６４が別個の部品として示されているが、必要に応じて、これらの部品のうちの一部および／または全部が一体的に形成されてもよい。

過流防止弁２００は、第一の直径の小さな部分または肩部２３０と、第二の肩部２３２と、貫通孔２２０内の肩部２３０と肩部２３２との間に取り付けられた弁座２４０とを備えている。弁座２４０は、流入口ポート２２と流出口ポート２２４との間の圧力差に応じて２つの肩部２３０と肩部２３２との間で移動可能となっており、また、弁座２４０は、たとえばバネ２４２の如き付勢要素により必要に応じて肩部２３０または肩部２３２の方向に向けて付勢されてもよい。弁座２４０は、当該弁座２４０を貫通するアパーチャ２５０を有している。制限付き逃がし弁３２と同様に、動作時、弁座２４０は、閉弁位置から開弁位置への動作レバー２４の変更動作（ａｃｔｕａｔｉｏｎ）中に、肩部２３２の方向に向けて移動し、制限付きブリード孔またはギャップ（図示せず）内の肩部２３２と弁座２４０との間を通ってアクチュエータ３０の中へ流入する流体の流量を小さくし、過流防止弁２００を通る流れの制限を可能とすることにより、閉弁位置から開弁位置への変更動作を遅くさせるようにしてもよい。同様に、弁座２４０は、開弁位置から閉弁位置へ動作レバー２４を戻す際に、肩部２３０の方向に向けて移動し、流体がアクチュエータ３０から実質的に自由に流れ出すのを可能とするようにしてもよい。

流れ制御アクチュエータ２２が弁２０に結合されているものとして示されているが、当業者にとって明らかなように。流れ制御アクチュエータ２２は、流れ制御の変更動作を必要とするいかなる数のデバイスと一緒に用いられてもよい。さらに、流入口流量が制御されているものの流出口流量が比較的制御されていないアクチュエータ２２が図示されているが、いうまでもなく、流入口方向または流出口方向のうちの一方または両方の流量が必要に応じて制御されてもよいいしまたは制御されなくともよい。

本発明の教示がいくつかの実施形態に関して説明されているが、本発明をそのような実
施形態に限定することを意図したものではない。より正確にいえば、本出願は、公正に文
字通りにまたは均等論に従って添付の特許請求の範囲の技術範囲に含まれるすべての変形
例および実施形態を網羅することを意図したものである。

本発明は、一般的に流れ制御アクチュエータに関するものであり、とくに自閉式停止弁に用いられる流れ制御アクチュエータ装置に関するものである。

内部自閉式停止弁（「内部弁」）は、蒸気均等化を提供するために、小容量ポンプシステムまたは貨物自動車（トラック）の戻りガス配管の主要弁として用いられることが多い。一般的に、大気温度におけるプロパンタンク、ブタンタンクまたはＮＨ₃タンクのために設計されているが、これらの弁を他の圧縮流体および／または圧縮気体に対して用いることもできる。運輸省の規則によれば、一般的に、貨物タンクの液体または気体の排出口の各々に内部弁を用いることが要求されている。たとえば、運輸省の規則によれば、プロパン、無水アンモニアおよび他の液状圧縮ガスを輸送する貨物タンクについて、移送用ホースの離脱により引き起こされる故意でない放出から２０秒以内に人の介入なしに製品の流れを自動的に停止させる受動的緊急放出制御装置を装備することが要求されている。

内部弁は、流量が設定流量を超えると閉弁する過流防止機能、すなわち一体式の過流防止弁を備えているのが普通である。通常、貨物タンクに搭載されている内部弁は、荷下ろし時に当該内部弁に取り付けられているポンプおよび／または配管が剪断破壊を起こした場合および／または他の方法で破損した場合に、危険性物質が放出されないように働くようになっている。同様に、静止タンクに搭載されている内部弁は、当該内部弁に取り付けられているポンプおよび／または配管が剪断破壊を起こした場合および／または他の方法で破損した場合に危険性物質が放出されないように働くようになっている。

内部弁は、たとえばケーブル制御および／または動力駆動式アクチュエータシステムの如き遠隔操作制御システムの使用を必要とする場合が多い。典型的には、動作リンクを用いることにより、動作レバーが完全閉弁位置と完全開弁位置との間を移動できるようになっている。一実施形態では、内部弁を遠隔操作するためにたとえばバネ復帰式ブレーキアクチュエータ（ｓｐｒｉｎｇ ｒｅｔｕｒｎ ｂｒａｋｅ ａｃｔｕａｔｏｒ）の如き気圧式アクチュエータが用いられる。これらのアクチュエータは、内部弁の完全閉弁位置と完全開弁位置との間の高速動作を可能とするが、この弁の動きは制御されていないので、弁が中間位置、すなわち高速ブリード位置に位置する時間が短くなり、したがって、圧力を均等化して弁の開弁を可能とするのに長い時間が必要となる。

例示の自閉式停止弁に用いられる流れ制御アクチュエータを示す正面図である。 閉弁位置に置かれた状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 流れ制御アクチュエータにより高速ブリード位置に移動された状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 流れ制御アクチュエータにより開弁位置に移動された状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 動作位置が完全開弁位置であり、内部過流防止弁が閉弁した状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 流れ制御アクチュエータにより完全閉弁位置に移動された状態にある、例示の自閉式停止弁に用いられる図１の例示の流れ制御アクチュエータを示す断面図である。 図１の流れ制御アクチュエータ内に用いられうる流体制御弁の他の一例を示す断面図である。

開示されている実施形態の下記の記載は、本明細書に詳細に記載された形態そのものに本発明の範囲を限定することを意図したものではない。もっと正確にいえば、下記の記載は、他の人が本発明の教示を理解しうるように本発明の原理を例示することを意図したものである。

ここで図面、とくに図１および図２を参照すると、例示の遠隔操作蒸気等化組立体１０が示されている。一般的に、例示の組立体１０は、流れ制御アクチュエータ２２に作用可能に結合されている自閉式停止弁、たとえば内部弁２０を備えている。この実施形態では、流れ制御アクチュエータ２２は、弁２０の動作レバー２４に結合され、弁２０を少なくとも第一の動作位置と第二の動作位置との間を移動させるようになっている。図示されている流れ制御アクチュエータ２２は、流体アクチュエータ３０（たとえば、気体式アクチュエータ）と、流体アクチュエータ３０の吸込口３４に作用可能に結合されて流体アクチュエータ３０への流体の流れの制御を可能とさせる制限付き逃がし弁３２などの如き流体制御弁とを有している。

この実施形態では、弁２０は、Ｆｉｓｈｅｒ（登録商標）・コントロールズ・インターナショナルからのＣ４０７−１０内部弁の如きＣシリーズ型の内部弁である。しかしながらいうまでもなく、弁２０が、弁類以外のデバイスを含む駆動可能ないかなる適切なタイプのデバイスであってもよい。例示の弁２０は、ネジ部１０６により分かれている上側部１０２と下側部１０４とを有したハウジング１００を備えている。ネジ部１０６は、タンク１２２または他の適切な格納容器の対応するネジを切られたアパーチャ１２０と螺合することにより、弁２０の上側部１０２をタンク１２２の内部に配設するようになっている。タンク１２２は、弁２０の流出口１２６を通って下流側に向けて目的地に移送される加圧された気体または液体（すなわち、流体）１２４を収容している。タンク１２２からの流体の流れを促進するために、例示の弁２０は、均等化部材１０８と、主要ポペット１１０と、過流停止バネ１１２と、開閉することにより流体１２４がさまざまな流量で弁２０を流れることを可能とする閉弁バネ１１４とを備えている。弁２０は少なくとも第一の動作位置および第二の動作位置を有しており、第一の動作位置および第二の動作位置では弁２０がそれぞれ対応して閉弁および開弁するようになっている。この実施形態では、弁２０は、第一の動作位置と第二の動作位置とのほぼ真ん中に第三の動作位置、すなわち高速ブリード位置を有している。弁２０の弁動作位置は、下記にさらに記載されているように、動作レバー２４を移動してカムを回転させることにより選択されるようになっている。これに加えて、均等化部材１０８および主要ポペット１１０の開閉は、下記にさらに記載されているように、弁２０の両端における圧力差により影響を受けるようになっている。

上述のように、動作レバー２４の移動は、動作レバー２４を流れ制御アクチュエータ２２に結合することにより影響を受けるようになっている。たとえば、動作レバー２４の移動は、流れ制御アクチュエータ２２の出力部材（たとえば、アクチュエータ棒）に動作レバー２４を作用可能に結合して出力部材の移動が動作レバー２４の移動に変換されるようにすることにより影響を受けるようになっている。図示されている実施形態では、流れ制御アクチュエータ２２の流体アクチュエータ３０は、内部にチャンバ４２が形成されているハウジング４０を有したサービスチャンバブレーキアクチュエータ（ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｈａｍｂｅｒ ｂｒａｋｅ ａｃｔｕａｔｏｒ）である。チャンバ４２は、弁棒シール４６およびダイヤフラム板４８を有する可撓性のあるダイヤフラム４４によって第一のチャンバ４２ａと第二のチャンバ４２ｂとに分割されている。可撓性のあるダイヤフラム４４は、たとえばチャンバ４２の壁部とダイヤフラム板４８との間に延設されているバネ５０などの如き付勢要素によりチャンバ４２内において付勢されるようになっている。弁棒シール４６は、ダイヤフラム４４を流体密封した状態でアクチュエータ棒５２を保持し、アクチュエータ棒５２をハウジング４０の長手方向の軸線５４とおおむね一直線上に並べるように設けられている。アクチュエータ棒５２は、出力部材として作用するように、かつ、動作レバー２４と作用可能に結合するようにハウジング４０から延出している。あるいは、アクチュエータ棒５２は、任意の数の機械的リンク部材および／またはデバイスに接続するように、かつ、さまざまな所望の作業を実行するように作用可能に結合されてもよい。

ハウジング４０には、第一のチャンバ４２ａと連通する吸込口３４などの如き少なくとも一つの貫通ポートと、第二のチャンバ４２ｂと連通する少なくとも一つの貫通ポート６２とが形成されている。この実施形態では、吸込口３４の開放端部は、たとえば流体供給配管６４を介して制限付き逃がし弁３２に作用可能に結合されている。次いで、この制限付き逃がし弁３２は、たとえば高圧ポンプの如き外部流体供給源６５に作用可能に結合されている。外部供給源６５により供給される流体は、たとえば油、水、空気および／または他の適切ないかなる流体であってもよい。

流れ制御アクチュエータ２２の例示の制限付き逃がし弁３２は、制限付きブリード機能を有する一方行流れ弁である。具体的にいえば、例示の制限付き逃がし弁３２はハウジング７０を備えており、このハウジング７０内には、長手方向の軸線７１と一直線上に並ぶように設けられ、流入口ポート７４および流出口ポート７６を有した貫通孔７２が形成されている。この実施形態では、弁３２の長手方向の軸線７１およびアクチュエータ３０の長手方向の軸線５４は、同軸上に並ぶように設けられている。流入口ポート７４はアクチュエータ作動流体供給源６５と結合するように構成されており、流出口ポート７６は流体供給配管６４を介してアクチュエータ３０と結合するように構成されている。いうまでもなく、制限付き逃がし弁３２、アクチュエータ３０および流体供給配管６４が、別個の部品として例示されているが、これらの部品の一部または全部を必要に応じて一体的に形成してもよい。

この実施形態では、制限付き逃がし弁３２は、流出口ポート７６から流入口ポート７４への方向に向かう実質的に自由な流体の流れを可能とし、流入口ポート７４から流出口ポート７６の方向に向かって貫通孔７２を流れる流体の流量を制御（制限）するように設計されている。

流体制御を達成するため、制限付き逃がし弁３２は、直径の小さな部分または肩部７３と、ブリード台座８０と、貫通孔７２内に取り付けられたブリード円板８２とを有している。具体的にいえば、ブリード台座８０は、貫通孔７２内の流入口ポート７４近傍に取り付けられ、ブリード円板８２は貫通孔７２内の肩部７３とブリード台座８０との間に取り付けられている。この実施形態では、ブリード円板８２は、貫通孔７２内において、肩部７３とブリード台座８０との間で移動可能となっている。さらに、ブリード円板８２は、バネ８４などの如き付勢要素によりブリード台座８０の方向に向けて付勢されている。

ブリード台座８０は、たとえば貫通孔７２の長手方向の軸線７１とおおむね同軸上に並ぶように設けられているブリード台座８０を貫通する第一のアパーチャ８０ａと、貫通孔７２の長手方向の軸線７１をおおむね横切るように設けられているブリード台座８０を貫通する第二のアパーチャ８０ｂの如き複数のアパーチャを有している。ブリード円板８２は、貫通孔７２の長手方向の軸線７１とおおむね同軸上に並ぶように設けられているブリード円板８２を貫通するアパーチャ８２を有している。この実施形態では、アパーチャ８２ａは、直径の小さな部分、すなわちアパーチャ８２ａを流れる流体の流量を制御および／または減少させる絞り用アパーチャ８６を有している。

ここで、図２〜図６を参照すると、正常動作時の組立体１０が示されている。図２では、弁２０は、タンク圧力および弁２０の閉鎖バネ１１４による密封を可能とする閉鎖位置の如き第一の動作位置に保持されている。具体的にいえば、タンク圧力および閉鎖バネ１１４は、均等化部材１０８および主要ポペット１１０を弁２０の上側部分１０２の方向に向けて付勢することにより、弁２０を通る流れを阻止するようになっている。

図３では、流れ制御アクチュエータ２２は、タンクと流出口１２６との間の圧力の均等化を可能とする高速ブリード位置の如き中間動作位置に弁２０の動作レバー２４を移動させるように加圧されているものとして示されている。詳細にいえば、図示されている実施形態では、加圧流体が第一の流量Ｒで外部供給源により流入口ポート７４に供給されている。この加圧流体は、流入口ポート７４から制限付き逃がし弁３２へ流入し、ブリード円板８２を肩部７３の方向に向けて押すことにより、流体を絞り用アパーチャ８６を通して流す。このことは、絞り用アパーチャ８６を越えた向こう側での流体の流量を小さくするため、流出口ポート７６では第二の流量ｒとなる。この実施形態では、第二の流量ｒは、第一の流量Ｒよりも小さく、他の絞り用アパーチャの追加、バネ８４の付勢力の変更および／または絞り用アパーチャ８６のサイズの変更により制御されてもよいしまたは修正されてもよい。次いで、流体は、流出口ポート７６を通って制限付き逃がし弁３２を流出し、チャンバ４２ａに流入し圧力をかけ、ダイヤフラム４６に力を作用させる。いったんこの圧力がバネ５０の付勢力、バネ１１４の付勢力および弁２０の頂部に作用する圧力を克服するのに十分ならば、ダイヤフラム４６およびそれに取り付けられたアクチュエータ棒は、図示されている駆動位置の方に向かって移動する。アクチュエータレバー２４がほぼ中間点に移動されると、カム１１６が均等化部材１０８を開弁位置に移動させる。このことは、動作レバー２４を最初から直接図４に示されているような完全開弁位置に移動させるよりも多い量のタンク１２２内の流体１２４を流出口１２６を通して下流に流出させることを可能とする。

図４では、流れ制御アクチュエータ２２は、タンク１２２内の流体１２４を流出口１２６から下流に向けて流れさせることを可能とする第二の動作位置、すなわち完全開弁位置に向けて弁２０の動作レバー２４を移動させるように加圧されているものとして示されている。詳細にいえば、図示されている実施形態では、加圧流体が、第一の流量Ｒで、外部供給源から流入口ポート７４へ供給され続けている。加圧流体は、流入口ポート７４から制限付き逃がし弁３２に流れ込み続け、絞り用アパーチャ８６を通過することにより、流出口ポート７６で流量を第二の流量ｒまで小さくし、チャンバ４２ａの内の圧力を上昇させ続けて動作レバー２４を完全変更動作位置（ｆｕｌｌ ａｃｔｕａｔｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の方向に向けて移動させる。この位置では、タンク１２２と流出口１２６における下流側の圧力とが均等になったとき、過流防止バネ１１２が主要ポペット１１０を押し開け、弁２０がいつでも転送可能な状態となる。

図５では、流れ制御アクチュエータ２２は、完全開弁位置に留まった状態で、弁２０の動作レバー２４で完全に加圧されているものとして示されている。この図示されている実施形態では、アクチュエータ３０および制限付き逃がし弁３２の内部の圧力が比較的一定であることにより、動作レバー２４が完全変更動作位置（ｆｕｌｌ ａｃｔｕａｔｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に保持されている。この位置では、弁２０を流れる流体１２４による流れまたは流れサージ（ｆｌｏｗ ｓｕｒｇｅ）が過流防止バネ１１２のバネ定数よりも大きいため、主要ポペット１１０が図示されているように閉弁されることとなる。この場合、小量の流体１２４が均等化部材１０８から下流側にむけて流れ続けることになる。またこの場合、図２および図６に示されているような閉弁位置に弁２０を戻して移送工程（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を調査および／またはリセットすることが望ましい場合が多い。

図６では、流れ制御アクチュエータ２２は、急速に減圧され、弁２０が完全閉弁位置にまで戻されたものとして示されている。この実施形態では、加圧流体供給源を積極的に（たとえば、ポンプにより）および／または消極的に（たとえば、付勢力により）流れ制御アクチュエータ２２から取り除くことにより、バネ５０によってダイヤフラム４６を付勢位置にまで戻させることを可能としている。具体的にいえば、バネ５０は、チャンバ４２ａ内の流体を制限付き逃がし弁３２の流出口ポート７６を通して戻すことにより、バネ８４のバネ定数よりも大きな流量Ｒ’を生じさせ、ブリード円板８２をブリード台座８０の方向に向けて移動させる。いったんブリード円板８２が移動すると、流体は、ブリード円板８２の絞り用アパーチャ８６を回避してブリード円板８２のまわりを自由に流れ、比較的大きな流量Ｒ’で流入口ポート７４から外に向けて流出する。このように、アクチュエータ棒５２を急速に移動させることによって動作レバー２４を完全閉弁位置に戻すようにしてもよい。

図７には、制限付き逃がし弁３２と共におよび／またはその代わりに用いられうる他の例示の流体制御弁が示されている。具体的にいえば、図７には例示の過流防止弁２００が示されている。過流防止弁２００はハウジング２１０を備えており、このハウジング２１０には、当該ハウジング２１０を貫通するとともに流入口ポート２２４と流出口ポート２２２とを有した貫通孔２２０が形成されている。この流入口ポートはアクチュエータ作動流体供給源６５に結合されるように構成されており、流出口ポートは流体供給配管６４を介してアクチュエータ３０に結合されるように構成されている。先の場合と同様に、過流防止弁２００、アクチュエータ３０および流体供給配管６４が別個の部品として示されているが、必要に応じて、これらの部品のうちの一部および／または全部が一体的に形成されてもよい。

過流防止弁２００は、第一の直径の小さな部分または肩部２３０と、第二の肩部２３２と、貫通孔２２０内の肩部２３０と肩部２３２との間に取り付けられた弁座２４０とを備えている。弁座２４０は、流入口ポート２２と流出口ポート２２４との間の圧力差に応じて２つの肩部２３０と肩部２３２との間で移動可能となっており、また、弁座２４０は、たとえばバネ２４２の如き付勢要素により必要に応じて肩部２３０または肩部２３２の方向に向けて付勢されてもよい。弁座２４０は、当該弁座２４０を貫通するアパーチャ２５０を有している。制限付き逃がし弁３２と同様に、動作時、弁座２４０は、閉弁位置から開弁位置への動作レバー２４の変更動作（ａｃｔｕａｔｉｏｎ）中に、肩部２３２の方向に向けて移動し、制限付きブリード孔またはギャップ（図示せず）内の肩部２３２と弁座２４０との間を通ってアクチュエータ３０の中へ流入する流体の流量を小さくし、過流防止弁２００を通る流れの制限を可能とすることにより、閉弁位置から開弁位置への変更動作を遅くさせるようにしてもよい。同様に、弁座２４０は、開弁位置から閉弁位置へ動作レバー２４を戻す際に、肩部２３０の方向に向けて移動し、流体がアクチュエータ３０から実質的に自由に流れ出すのを可能とするようにしてもよい。

流れ制御アクチュエータ２２が弁２０に結合されているものとして示されているが、当業者にとって明らかなように、流れ制御アクチュエータ２２は、流れ制御の変更動作を必要とするいかなる数のデバイスと一緒に用いられてもよい。さらに、流入口流量が制御されているものの流出口流量が比較的制御されていないアクチュエータ２２が図示されているが、いうまでもなく、流入口方向または流出口方向のうちの一方または両方の流量が必要に応じて制御されてもよいし、または制御されなくともよい。

本発明の教示がいくつかの実施形態に関して説明されているが、本発明をそのような実
施形態に限定することを意図したものではない。より正確にいえば、本出願は、公正に文
字通りにまたは均等論に従って添付の特許請求の範囲の技術範囲に含まれるすべての変形
例および実施形態を網羅することを意図したものである。

Claims (19)

1. 内部チャンバ、流体流入口およびアクチュエータ棒を有するハウジング組立体であって、前記流体流入口が前記内部チャンバと連通し、前記アクチュエータ棒が前記ハウジング組立体から延びているハウジング組立体と、
   前記ハウジング組立体の前記流入口と連通する流体制御弁とを備えており、
   前記アクチュエータ棒が、前記内部チャンバの中への流体の流入またはそこからの流体の流出に応じて移動可能となっており、
   前記流体制御弁が、前記ハウジング組立体の前記内部チャンバの中へ流れる流体の流量を制限するようにおよび前記ハウジング組立体の前記内部チャンバからの流体の自由な流れを可能にするように構成されてなる、装置。
2. 前記流体制御弁が前記ハウジング組立体と一体的に形成されてなる、請求項１に記載の装置。
3. 前記アクチュエータが、前記内部チャンバを前記流体流入口と連通する第一のチャンバと前記アクチュエータ棒が内部を貫通する第二のチャンバとに分割するダイヤフラムを有してなる、請求項１に記載の装置。
4. 前記ダイヤフラムが前記流体流入口の方向に向けて付勢されてなる、請求項３に記載の装置。
5. 前記ダイヤフラムがバネにより付勢されてなる、請求項４に記載の装置。
6. 前記アクチュエータ棒に作用可能に結合される動作レバーを有する自閉式停止弁をさらに備えてなる、請求項１に記載の装置。
7. 前記内部チャンバの中へ流入する流体の制限された流量が、前記内部チャンバから自由に流出する流体の流量よりも小さい、請求項１に記載の装置。
8. 前記流体制御弁が過流防止弁である、請求項１に記載の装置。
9. 前記流体制御弁が制限付き逃がし弁である、請求項１に記載の装置。
10. 第一の動作位置および第二の動作位置を有する自閉式停止弁と、
    前記自閉式停止弁を前記第一の動作位置と前記第二の動作位置との間で移動させるように構成されたアクチュエータとを備えており、該アクチュエータが、
    内部チャンバ、流体流入口およびアクチュエータ棒を有するハウジング組立体であって、前記流体流入口が前記内部チャンバと連通し、前記アクチュエータ棒が前記ハウジング組立体から延びているハウジング組立体と、
    前記ハウジング組立体の前記流入口と連通する流体制御弁とを有しており、
    前記アクチュエータ棒が、前記内部チャンバの中への流体の流入またはそこからの流体の流出に応じて移動可能となっており、
    前記流体制御弁が、前記ハウジング組立体の前記内部チャンバの中へ流入する流体の流量を制御するようにおよび前記ハウジング組立体の前記内部チャンバからの流体の実質的に自由な流出を可能とするように構成されてなる、流体制御装置。
11. 前記アクチュエータが、前記自閉式停止弁を前記第二の動作位置から前記第一の動作位置へ移動させるよりも遅い速度で前記自閉式停止弁を前記第一の動作位置から前記第二の動作位置へ移動させるように構成されてなる、請求項１０に記載の流体制御装置。
12. 前記流体制御弁が前記ハウジング組立体と一体的に形成されてなる、請求項１０に記載の流体制御装置。
13. 前記アクチュエータが、前記内部チャンバを前記流体流入口と連通する第一のチャンバと前記アクチュエータ棒が内部を貫通する第二のチャンバとに分割するダイヤフラムを有してなる、請求項１０に記載の流体制御装置。
14. 前記ダイヤフラムが前記流体流入口の方向に向けて付勢されてなる、請求項１０に記載の流体制御装置。
15. 前記自閉式停止弁を前記第一の動作位置と前記第二の動作位置との間で移動させるように構成された動作レバーをさらに備えてなる、請求項１０に記載の流体制御装置。
16. 前記動作レバーが前記アクチュエータ棒に作用可能に結合されてなる、請求項１５に記載の流体制御装置。
17. 前記内部チャンバの中へ流入する流体の流量が前記内部チャンバから流出する流体の流量よりも小さい、請求項１０に記載の流体制御装置。
18. 前記流体制御弁が過流防止弁である、請求項１０に記載の流体制御装置。
19. 前記流体制御弁が制限付き逃がし弁である、請求項１０に記載の流体制御装置。

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