JP2006125635A - 形状記憶手段によって制御されたダイアフラムシャッタを有する流動体、液体又は粉体材料用バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】中央支持体10及び周辺支持体11にそれぞれ接続されている中央部及び周端部を有するダイアフラム・シャッタ要素9を備える気体、液体又は粉体材料用のバルブを提供する。
【解決手段】前記支持体は、それぞれ、バルブの開状態及びバルブの閉状態にあるいはその逆に対応した、第一の相対的な端位置及び第二の相対的な端位置の間で互いに関して軸方向に移動することができる。第一の支持体10及び第二の支持体11の軸方向の相対的な移動は、ダイアフラム・シャッタ要素9の二つの対向する面の上にセットされた第一の形状記憶ワイヤ12及び第二の形状記憶ワイヤ13によって好ましくは形成された形状記憶手段によって制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文中に示されたタイプ(特許文献１を参照のこと)の、気体、液体又は粉体材料用バルブの分野に関する。

米国特許2002/0171055号

本発明の目的は、非常に単純で廉価な構造を有し、その操作においても効率的である、上に明示されたタイプのバルブを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の主題は、請求項１の特徴を備えるバルブである。

好ましい実施態様において、第一の支持体及び第二の支持体が、それぞれ、ダイアフラム・シャッタ要素の中央部及び周端部に接続されている。もう一度、好ましい実施態様の場合には、ダイアフラム・シャッタ要素は、前記中央部及び前記周端部の二つの前述の相対的な端位置の各々に安定した休止配置にある。さらに、好ましくは、形状記憶アクチュエータ手段は、前述の第一の相対的な端位置にダイアフラムを移動させるための第一の形状記憶アクチュエータ手段と、前記の第二の相対的な端位置にダイアフラムを移動させるための第二の形状記憶アクチュエータ手段と、を備える。前記の好ましい実施態様の場合には、ダイアフラムが周端部及び中央部の二つの相対的な端位置の間の中間の真ん中の配置を示すように構成される。ダイアフラムが、第一の端位置に対応する配置から動かされるときに、一旦、中間の真ん中配置を越えたならば、それは、もちろん第二の相対的な端位置に対応して、反対の配置へ移動させられようとする。従って、前記の好ましい実施態様では、前記第一の形状記憶アクチュエータ手段及び前記第二の形状記憶アクチュエータ手段は、ダイアフラムが中間の真ん中配置を越えるまで、開始位置からそれを単に動かすことにより、一方の配置から他方の配置までダイアフラムをそれぞれ移動させることができる。

本発明に係るバルブの特に有利な用途は、例えばトラックの運転室（cab）の中で用いられたタイプの換気の開口に対応する位置に空気の流れを制御することである。しかしながら、本発明に係るバルブの適用は、すべて一般的であり、気体、液体又は粉体材料の分野にも広げられる。

好ましい実施態様の場合でのように、双安定のものの代わりに、単安定ダイアフラム・シャッタ要素を有する、本発明の教示に従って作られたバルブについて考えることも可能である。このことは、ダイアフラム・シャッタ要素が、中央部の、及びダイアフラムの周端部の二つの前述の相対的な端位置の一つにだけ休止状態にあることを意味する。形状記憶アクチュエータ手段は、シャッタ要素を対向位置に移動させるためにあらかじめ配置されている。そして、例えば、形状記憶手段の動作が終了するときに、ダイアフラム・シャッタ要素を休止状態に呼び戻そうとする弾性手段を設けることができる。

もう一度、好ましい実施態様の場合には、第一の形状記憶手段及び第二の形状記憶手段は、各々、ダイアフラム・シャッタ要素の各面にセットされた形状記憶合金によって形成されたワイヤによって構成されて、ダイアフラムの中央部と同様に、それの周端部の二つの正反対に対向する領域に係合する。形状記憶ワイヤは、電流を流す（to be traversed）ことによって動作する。動作状態において、形状記憶ワイヤは、ダイアフラムがその真ん中配置を越えるようにさせる。好ましくは、ダイアフラムの二つの面の各々の上にあらかじめ配置されたワイヤは、電気供給手段とのより好適な接続のために、互いに隣接しているその二つの対向端をダイアフラムの同じ側にあるために、二つの並列のブランチと共に、Ｕ字状に戻る（turn back）ことができる。前記電気供給手段は、ジュール効果によってワイヤを加熱することの原因である。ワイヤの加熱は、ワイヤの収縮が起こる遷移温度を越えるまで、その温度上昇をもたらす。

もちろん、第一の形状記憶手段及び第二の形状記憶手段の電気供給は、バルブを制御する制御手段のオペレーターの介入（intervention）に続く第一の形状記憶手段及び第二の形状記憶手段を選択的に作動させる電子制御手段によって好ましくは制御される。

単安定ダイアフラム・シャッタ要素の場合も想定されている（envisaged）。それは、シャッタ要素を可変的に位置決めするために形状記憶ワイヤに供給された電流を比例制御することによって休止位置から動かされる。例えば、ワイヤ温度、シャッタ要素又はワイヤの位置、ワイヤ電気抵抗、又は供給電流のようなパラメータを示す信号によって構成されたフィードバック信号に基づいて閉ループ制御が行なわれる。

本発明のさらなる特徴及び利点は、添付図面を参照して、続いて行われる説明から明らかになるであろう。それは非限定的な例としてのみ提供されている。

図面を参照する。図番1は、トラックの運転室から換気空気の排気（outlet）を可能にするように設計された開口を全体として示している。もちろん、本願で挙げられた実施例は、本発明の適用可能性において制限する効果を有していない。それはすべて一般的である。本発明に係るバルブは、実際に、あらゆるタイプのデバイスにおいて、あらゆるタイプの開口又は空気用通路に連関する（associated）ことができ、又はあらゆる適切な適用において、液体用又は粉体材料用のバルブとして用いることができる。

特定の実施例を参照する。開口1は、プラスチック材料で作られた箱状のシェル又はケーシング2を備える。フレーム6が取り付けられた対応する位置に、円形の開口4及び周囲（perimetral）エッジ5を有する対向する開いた側面（side）を端壁3が有する。フレーム6は、互いに離間してセットされて、フレーム6に堅く接続されて、トラックの運転室から来る空気を排出するためのスリット8をそれらの間に形成する複数の並列したフィン7を備える。明らかに、既に述べたように、例えば温室又は工業用倉庫（shed）のような、あらゆるタイプの建物又は家屋（premise）での換気出口のような本願に示したタイプの開口又はルーバーが用いられる。開口4を通じた連通は、第一の支持体10に固定された中央部及び周辺の密閉エッジを持ったゴム製薄膜（membrane）を備えるダイアフラム・シャッタ要素9によって制御される。周辺の密閉エッジは、環状の支持体11に固定されて、円形の開口4のエッジに対応する領域の密閉を保証することができる。ゴム製ダイアフラム9は、中央部10に関して周辺支持体11が相対的な軸方向に移動することができるように変形可能である。中央部10は、支持ロッド10aによって、フレーム6の構造に堅く接続されている。従って、周辺支持体11は、第一の作動位置（図２に図示）と対向位置（図３に図示）との間で、開口のケーシング2に関して、軸方向に移動可能である。第一の作動位置において、ダイアフラム9の周端部9aは、開口4に対応する領域の引き締まり（tightness）を保証する。対向位置において、空気が前記開口を自由に通り抜けてスリット8を通して外へ出るように、環状の支持体11は、開口4から軸方向に離間してセットされる。ゴム製ダイアフラム9は真ん中配置を有している。その結果、図２及び３に示されたように、その二つの対向配置の一つから移動されるときに、ゴム製ダイアフラム9が一旦真ん中を越えれば、ゴム製ダイアフラム9はその自己弾力性の結果として別の配置（configuration）に向けて移動する。

図２及び３に示された二つの極端な状態の間でダイアフラム・シャッタ要素9が動くことは、第一ワイヤ及び第二ワイヤによって制御される。それらのワイヤは、形状記憶合金で作られており、それぞれ、12及び13で示されている。好ましくは、示されるように、二つのワイヤ12,13の各々は、互いに隣接している二つの端が、電気供給手段(不図示)に接続されることになっている二つの接点（contact）14と電気的接続状態を示すように、周辺フレーム11のエッジの付属物（appendage）11aの回りでＵ字に送り返される（send back）。非動作状態で、形状記憶ワイヤは、膨らんだ状態(図２のワイヤ13のようなもの、又は図３のワイヤ12のようなもの)にある。図２の状態を仮定して、ワイヤ13に電気を供給することは、その収縮をもたらす。ワイヤがそれの直径方向に対向する二つの領域にある周辺フレーム11に固定されるので、ワイヤ13の短縮は、周辺フレーム11の直径方向に対向する領域を同じ面に並ばせ（line up）ようとする。ワイヤの中央部は、それに中央フレーム10に接触する。これは、周辺フレーム11が図３に示された対向位置まで軸方向に移動することをもたらす。一旦、ダイアフラム9がその真ん中状態を越えたならば、前記の動きはダイアフラム9それ自体によって支援されている（favored）。一旦、図３に示された状態に到達すれば、ダイアフラム9それ自体の弾力が図３に示された状態に周辺フレーム11を維持しようとする限りでは、ワイヤ13は、ケーシング2の開口4のエッジから離間してセットされて、非動作になることができる。既に述べたように、前記状態で、内部環境から来る空気Fの流れは、ケーシング2に入り、スリット8を通って流出することができる。再び開口を閉じることを望むときには、図２に示された相対的な位置に中央部10に関して周辺フレーム11を移動させるその収縮をもたらすようにワイヤ12を作動させることが十分である。前記経過（passage）の間も、一旦ダイアフラム9がその真ん中配置を越えたならば、ダイアフラム9それ自体の弾力によって動きが付勢される。

もちろん、既に何回も示されたように、本願に記載された実施態様の好ましい実施例が双安定のダイアフラムをたとえ利用していても、単安定のダイアフラム・シャッタ要素の使用を想定することも可能だろう。その際、その安定した状態からダイアフラムを動かすために、形状記憶アクチュエータ手段が用いられ、形状記憶手段の非動作後に前記配置へダイアフラムを呼び戻すために弾性手段が用いられる。

形状記憶手段の構成及び配置も、本願に図示したものが単純さ及び効率という特別の利点を与えるとしても、あらゆるものであってもよい。

本発明に係るデバイスは、例えば気体用の、パイプの通路（passage）の断面を可変で制御するために用いることができる。この場合、例えば、パイプの一端の上に環状バルブボディを設けて、既に上で述べたように、ダイアフラム・シャッタ要素を閉ループ制御で比例的に制御することができる。

もちろん、本発明の原理を害すること無く、構造の細部及び実施態様は、実施例として本願に単に記載され図示されたものを参照して、本発明の範囲を逸脱すること無く、幅広く変更されてもよい。

トラックの運転室における換気空気の開口の部分断面斜視図である。それは、本発明の好ましい実施態様に係るバルブを備えている。 二つの異なった動作状態での図１の開口の横断面図である。 二つの異なった動作状態での図１の開口の横断面図である。

符号の説明

２ ケーシング
３ 端壁
４ 開口
８ スリット
９ ダイアフラム
１０ 中央フレーム（第一の支持体）
１１ 周辺フレーム（第二の周辺支持体）
１２ 第一の形状記憶ワイヤ
１３ 第二の形状記憶ワイヤ
１１ａ 付属物（appendage）
１４ 接点

Claims (8)

1. バルブの開状態及びバルブの閉状態に又はその逆に対応する第一の相対的な端位置及び第二の相対的な端位置の間でお互いに関して軸方向に移動可能である、中央部及び周端部を有するダイアフラム・シャッタ要素(9)と、
   前記中央部及び前記周端部の位置をお互いに関して制御するための形状記憶アクチュエータ手段(12,13)と、を備え、
   前記形状記憶手段(12,13)が、ダイアフラム(9)の中央部及び周端部の間に配置されており、ダイアフラム(9)に対して実質的に並行に配置されていることを特徴とする、気体、液体又は粉体材料用のバルブ。
2. 前記ダイアフラムが、前記相対的な端位置の一つに対応する単一の安定した休止配置を持った単安定のものであり、
   前記形状記憶手段は、前述の安定配置から離れるように前記ダイアフラムを動かそうとし、
   形状記憶手段の非動作の後に前記安定配置にダイアフラムを呼び戻すための弾性手段が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のバルブ。
3. 前記ダイアフラムが、前記二つの相対的な端位置のそれぞれに安定した休止配置と、中間の真ん中位置とを持った双安定なものであり、
   ダイアフラムが他方の安定配置から移動するときに、ダイアフラムが前述の真ん中位置を越えるまで、その自己弾力性の結果として前記安定配置のうちの一つに向けてダイアフラムが移動しようとすることを特徴とする、請求項１記載のバルブ。
4. 前記第一の相対的な端位置及び前記第二の相対的な端位置に向けてダイアフラム(9)をそれぞれ押圧するための第一の形状記憶手段(12)及び第二の形状記憶手段(13)を有することを特徴とする、請求項３記載のバルブ。
5. 第一の形状記憶手段及び第二の形状記憶手段は、作動時においてお互いに関して前記第一の支持体及び前記第二の支持体の位置を変更するために、前述のダイアフラム(9)の二つの面上にセットされ、前記第二の支持体(11)の直径方向に対向する領域に接続されている、第一の形状記憶ワイヤ(12)及び第二の形状記憶ワイヤ(13)を備えることを特徴とする、請求項４記載のバルブ。
6. それぞれの遷移温度を越えるまで電流を流す結果としてその温度を上昇させるために、前記第一の形状記憶ワイヤ(12)及び第二の形状記憶ワイヤ(12,13)に供給するための電気供給手段を備えることを特徴とする、請求項５記載のバルブ。
7. 前記ダイアフラム・シャッタ要素(9)によって制御された開口(4)を有する端壁(3)を備えるシェル又はケーシング(2)を備え、
   前記ケーシング(2)は、空気の出口用の複数のスリット(8)を形成するフレーム(6)が取り付けられる開いた側面を有しており、
   前記ダイアフラム・シャッタ要素(9)の前記第一の中央支持体が前記フレームに接続されており、
   前記第二の周辺支持体(11)は、密閉するために前述の開口(4)のエッジに接する第一の位置と、前記開口(4)を通して空気が流れることのできる、第一の位置から離間して軸方向にセットされた位置と、の間で、前記支持体に関して軸方向に移動可能であることを特徴とする、請求項６記載のバルブ。
8. 可変的にシャッタ要素を位置決めするために形状記憶ワイヤに供給された電流を比例制御することによって休止位置から動かされる単安定ダイアフラム・シャッタ要素が設けられていて、
   閉ループ制御が、例えば、ワイヤの温度、シャッタ要素又はワイヤの位置、ワイヤの電気抵抗又は供給電流のようなパラメータを示す信号によって構成されたフィードバック信号に基づいて行なわれることを特徴とする、請求項１記載のバルブ。

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