JP2004518081A - ダイヤフラム弁 - Google Patents

Abstract

ダイヤフラム弁（２２）は、上方の入口（３６、３８）、出口（４６）、及び堰（２８）を含む。

Description

【０００１】
［発明の分野］
本発明は、液体の容器又は導管と共に使用するダイヤフラム弁に関する。特に、本発明のダイヤフラム弁は、液体を実質的に滞流させず、重力により自由に排出させる弁であって、かつ弁の内部を容易に清掃することができる弁に関する。本発明は、また、弁をパイプラインからの試料採取又はパイプラインからの排出用に便利に使用し得るように、弁座の内側と液体において連通している２個の流体用管継手を有する一体構造のダイヤフラム弁を提供する。
【０００２】
［発明の背景］
本技術においては、ダイヤフラム弁は種々の形状及び構成を有することが知られている。これらの弁の或るものは、チューブ又はパイプのような流体導管内の流体の流れを阻止するために使用するように設計される。別のダイヤフラム弁は、特に、流体の導管から、又は流体を収容するために使用される容器から流体を排出させるためのドレン弁として使用するように設計されている。本発明の弁は新しい設計のものであり、パイプのような流体導管中の流体の流れを阻止し、又は流体導管もしくは流体含有容器を排出するのに好適である。ここに明らかにされる弁は、流体用導管又は容器から第２の容器内に又は排出管内に実質的に完全に排出することが望まれる状況において、流体用導管又は流体収容容器からの排出によく適している。
【０００３】
種々の形式のダイヤフラム弁が知られている。これらダイヤフラム弁の或るものは、他のものより弁の容易な清掃によく適している。公知のダイヤフラム弁は、自由に排出するようには設計されていない。本技術においては、Ｋｅｈｏｅの米国特許３，９７６，１０４号に明らかにされた弁のような自由に排出する弁が知られている。しかし、この特許で明らかにされた弁はダイヤフラム弁ではなく、Ｋｅｈｏｅの弁はここに明らかにされる弁とは異なった方法で作動する。
【０００４】
かかる短所を克服するために、弁の完全な排出が必要な用途に特によく適した構造を提供するダイヤフラム弁がここに明らかにされる。
【０００５】
上記の公知のダイヤフラム弁の欠点を克服するため、及び上に概説された未解決の諸要求を満たすために、ここに、新たなダイヤフラム弁の構造が見出された。
【０００６】
［発明の概要］
簡単に言えば、本発明は、ループ状配管系において使用されるとき、完全に排出するダイヤフラム弁である。この新規なダイヤフラム弁は、流体入口、流体出口、流体入口と流体出口との間を流体が通過するための通路、流体通路の下方でかつ流体入口と流体出口との下方に配置された流体排出路、及び流体通路と流体排出路との中間にありかつ双方と流体において連通している弁座を含んでなる。弁の通路及び排出路は、液滴が、重力により連続した下方の表面の点に流れ、流体排出路において弁から出、通路又は排出路のいずれにおいても任意の表面の点に沿って流れることを許すように、低品質の凹所なしに輪郭を画いている。
【０００７】
新規なダイヤフラム弁は、ポケット、割れ目、又は低品質の凹所なしに形成された内面を含んでなる。弁の内表面の任意の点に沿った液滴は、重力により、複数の連続した下方の表面の点に流れる。即ち、弁の内表面の任意の点に沿っていた液滴は、液滴が弁から流れるまで、重力により、弁の内表面に沿って連続した下方の点に流れ得るであろう。液滴は流れ得るが、弁から排出するために液滴が更に凹所から下方に流れ続けることをできなくするような内表面の凹所はない。
【０００８】
流体はこの新規な弁から自由に排出できるように流れる。即ち、弁の内表面の任意の点に沿った液滴は、弁内の流体を実質的に停滞させることなく、重力により内表面の連続した下方の点に続けて流れて流体排出路において弁から出る。内表面は、流体入口と流体出口との中間の通路の如き弁体の内部、並びに流体排出路及び排出路と弁座との間の全ての液体が連通した開口を意味する。
【０００９】
従って、重力により完全に排出するダイヤフラム弁を提供することが本発明の一つの観点である。
【００１０】
容易に清掃でき、かつ重力により同様に完全に排出するダイヤフラム弁を提供することが本発明の別の観点である。
【００１１】
実質的に完全に排出する一体構造を有するダイヤフラム弁を提供することが本発明の別の観点である。
【００１２】
清掃が容易でかつ製造において使用されるプロセス装置に停滞がないような規制上の要求がある薬剤製造用の新規なダイヤフラム弁を提供することが本発明のなお別の観点である。
【００１３】
重力による流体の自由な弁からの排出を保ち得る凹所のない内表面を有する新規なダイヤフラム弁を提供することが本発明のなお別の観点である。
【００１４】
流体導管内の流体の流れを阻止するために使用でき、又は流体を流体保持容器から第２の容器内に排出するために使用者の選択のように使用し得るダイヤフラム弁を提供することが本発明の更に別の観点である。
【００１５】
本技術においてクロスオーバー容積と呼ばれることにある無効容積が小さいダイヤフラム弁を提供することが本発明の更に別の観点である。
【００１６】
これらの諸観点及び以下なお完全に説明される諸目的は、本発明により達成される。特に、自己排出式の弁を有することにより、弁の排出中、弁内の流体を実質的に停滞させることのない新規なダイヤフラム弁が明らかにされる。
【００１７】
［発明の詳細な記述］
流体輸送用パイプの完全な排出を必要とする用途における使用によく適した新規かつ改良されたダイヤフラム弁を開発した。この新規かつ改良されたダイヤフラム弁は、流体収容容器の流体排出にも有用であることを理解すべきである。この新規なダイヤフラム弁は、付属図面を参照することにより更に明らかに理解されるであろう。
【００１８】
種々の図面を通して同様な参照番号が同様な部分を示しているこれらの図面を参照すれば、図１に示されるように、１０は、ここに明らかにされる新規な弁の第１の実施態様の斜視図を示す。
【００１９】
図２において、本発明による弁２２の第１の実施態様の正面図２０を見ることができる。番号３５は弁体を示し、この弁体は頂部３３を有する。番号２４は、流体入口３２と流体出口３４との間の通路を示す。弁体３５は、弁体３５の内部に通路２４を形成するようにくり抜かれている。通路２４は、流体入口３２及び流体出口３４に対し上向きに伸びている。通路２４は、弁座２８で終結するように下向きにも伸びている。弁座２８は、ダイヤフラム（図示せず）との適合を与えるように形状がアーチ状であることが好ましく、ダイヤフラムは、ダイヤフラム弁製造の熟練者によりこの新規な弁用に容易に選定され手配される。
【００２０】
弁体３５の底部に排出路４６が配置される。この排出路４６は弁座２８と流体において連通していて、ダイヤフラムが弁座２８と接触していないとき、この通路からの流体の排出を許す。排出路４６と弁座２８との間の流体連通は、弁座と排出路との中間に配置された下方内部室２６を経由する。
【００２１】
弁体３５は、弁体を弁閉鎖用のダイヤフラムの支持体に取り付けることを許すように、任意に、複数の取付け穴５２を有する。
【００２２】
通路２４は、流体入口及び流体出口に向かって上向きに広がる。通路は、図示実施態様においては、ポケットなし、割れ目なし、空洞部なし、かつ低品質の凹所なしに連続的に上向きに広がる輪郭を有することが示される。液滴の集まるための低品質の場所がなく、通路表面に沿った任意の点からの重力による下向きの流体の流れの通路も、次第に下向きに排出路４６に通過するだけである。
【００２３】
通路２４の表面に沿った適宜の点から弁座より下方の適宜の点に至る流体の排出は、阻止されずに下向きの排出路に沿ってなされる。弁座２８は、通路２４から排出路４６に至る流体の流れに対する堰を形成する。この堰は、適切に選定されたダイヤフラムを弁座において弁体３５に押し付けることにより、流路を閉鎖することができる。ダイヤフラムは、上方の堰のポート３７に対しても更に下方の堰のポート３９に対しても密封するように適合する寸法であることが好ましい。
【００２４】
弁座２８は、流体が流体入口３２から流体出口３４に通過するとき、通路２４の断面積が実質的に一定であるように、流体入口３２及び流体出口３４に対して配置される。一定の断面積は、実質的にクロスオーバー容積又は無効容積のない新たなダイヤフラム弁を提供する。
【００２５】
この新規なダイヤフラム弁の最も有利な作動のためには、流体入口３２及び流体出口３４が、それぞれ垂直方向に対して約１０゜から約８０゜の角度を形成して弁体から伸びることが好ましい。より好ましくは、流体入口３２及び流体出口３４は、各々が垂直方向から約３０゜から約６０゜の角度を形成して弁体から伸びている。最も好ましくは、流体入口３２及び流体出口３４は、各々が垂直方向から約４５゜の角度を形成して弁体から伸びている。
【００２６】
パイプ又はタンクへのこの新規な弁の取付けは、本技術において知られたダイヤフラム弁のいかなる取付け方法によっても行うことができる。これらの方法は、突き合わせ溶接、或いはクランプ又は継手の使用による連結を含む。この新規な弁の好ましい実施態様は、弁体３５から上向きに伸びている流体入口３２及び流体出口３４を有するので、弁の使用者にとっては、一定の流体入口及び一定の流体出口について使用された角度以外の角度で連結することが望まれるであろう。連結角度を変更したいときは、弁は、本発明の教示に従って、図１に示されるように、流体入口延長管３６及び流体出口延長管３８のいずれか又は両方を含んでなる弁を用いて構成することができる。これら延長管は、流体入口３２及び流体出口３４への連結に要する方向を効率的に変更するのに役立つ。示された実施態様においては、流体入口延長管３６及び流体出口延長管３８は両者とも垂直方向にあり、それにより図示された弁を垂直方向の配管に連結することを可能とする。
【００２７】
本発明の教示により構成された弁がクランプの使用により連結されるべき状況においては、任意に、それぞれ流体入口３２、流体出口３４、及び排出路４６に依存してフランジ４２、４４、及び４８を作ることができる。
【００２８】
図３は、図１の弁３３の側面図３０を示す。図３は、通路２４及び下方内部室２６の輪郭が、いかなる種類の低品質の凹所にも遭遇することなく通路２４の任意の点から排出路４６への液滴の妨げのない流れを許す方法を示す。図３は、また、ダイヤフラムを取り付けることができる実質的に平らな表面として役立つ弁の面５４を有するこの実施態様を示す。
【００２９】
さて、図４を参照すれば、本発明によるダイヤフラム弁の第２の実施態様５２の正面図４０を見ることができる。この実施態様においては、弁構造の構成要素は、図２の実施態様のものと同様である。しかし、この第２の実施態様においては、流体入口５３及び流体出口５５は、前の実施態様のものと比較して短い。即ち、これらは弁体から遠くに伸びず、かつこれらは上記の第１の実施態様について示されたフランジを有しない。この実施態様は、上方の堰ポート４７及び下方の堰ポート４９を有する。複数の取付け穴６２も示されている。
【００３０】
図５は、図４の実施態様の側面図５０を示す。この実施態様の通路５４、排出路５６、及び弁座５８の配列を見ることができる。弁座５８は、クロスオーバー容積を最小にする選定された弁内の高さに配置される。即ち、上方の堰ポート４７及び弁座５８が、弁内の容積及び弁座５８と通路５４との間の容積を最小にするように弁内で位置決めされる。
【００３１】
本発明の教示に従って作られるダイヤフラム弁は、一体構造のものとすることができる。図４及び５に示されるように、かかる弁は、例えば金属の１個のブロックから機械加工で作ることができる。本発明による弁の通路は、流体入口の軸線及び流体出口の軸線に沿って、弁体内に穿孔することによりその大部分を有利に形成することができる。
【００３２】
液滴が通路の表面に沿った任意の点から次第に下向きの方向で排水路のみに至るので、下向きに流体が流れ得る通路の輪郭を持つことにより、実質的にクロスオーバー容積がないダイヤフラム弁を得ることができる。即ち、弁が重力により自由に排出するのを許すとき、本発明による弁から排出されない流体の量は、問題のない量又無視できる量に減らされる。これは、本技術において無効容積ゼロの自由排出と呼ばれるときがある。
【００３３】
本発明の弁は、流体を入れるための入口又は流体入口、流体が流れるときに流体が通過するための流体出口、弁から流体を排出すための排出用ポート又は排出路、及び流体入口と流体出口との間の通路を含んでなり、この通路は、排出ポートが開かれたときに重力による流体の弁からの完全な排出を許すような形状にされる。
【００３４】
本発明により、慣用のダイヤフラム弁に勝る長所を有する弁が明らかにされた。特に、この新規な弁は、重力により自由排出をし、実質的にクロスオーバー容量又は無効容積をなくすダイヤフラム弁である。
【００３５】
本発明は、ここに説明された実施態様により範囲を限定されることはない、これら実施態様は、本発明の一つの観点の一つの例証として意図され、そして機能的に均等なものはいずれも本発明の範囲内にある。事実、本技術熟練者には、以上の説明から、ここに図示され説明されたものに加えて、本発明の多くの変更が明らかであろう。かかる変更は、本発明の請求範囲内にあることが意図される。ここに述べられた全ての特許及びいかなる刊行物も引用によりここに包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるダイヤフラム弁の第１の実施態様の斜視図を示す。
【図２】
第１の実施態様の正面図を示す。
【図３】
第１の実施態様の側面図を示す。
【図４】
本発明によるダイヤフラム弁の第２の実施態様の正面図を示す。
【図５】
第２の実施例の側面図態様を示す。

Claims (14)

1. 流体入口、
   流体出口、
   これらの間の流体用の通路、
   通路の下方でかつ流体入口と流体出口との下方に配置された流体排出路、及び
   通路と排出路との中間にありかつ通路及び排出路の双方と流体において連通していて、ダイヤフラムにより閉鎖可能な弁座
   を含んでなり、
   液滴が、通路又は排出路のいずれにおいても任意の表面の点に沿って、重力により連続した下方の表面の点に流れ、流体排出路において弁から出ることを許すために、通路と排出路とが低品質の凹所なしに輪郭を画いている
   ダイヤフラム弁。
2. 弁座がアーチ状であり、かつ流体入口及び流体出口は、各々が垂直方向と約１０゜から約８０゜の角度を形成するように弁から上向きに従属している請求項１に記載のダイヤフラム弁。
3. 角度が約３０゜から約６０゜である請求項２に記載のダイヤフラム弁。
4. 角度が約４５゜である請求項３に記載のダイヤフラム弁。
5. 流体入口が入口延長管を更に含み、かつ流体出口が出口延長管を更に含み、入口延長管及び出口延長管の各々がダイヤフラム弁から上向きに従属している請求項１に記載のダイヤフラム弁。
6. 流体入口及び流体出口の少なくも一方がフランジにより終結している請求項５に記載のダイヤフラム弁。
7. 外部及び内部を有する弁体であって、内部が、
   流体入口と流体出口との間にある通路であって弁座と液体において連通している通路、
   弁座と液体において連通していてかつ流体入口及び流体出口の下方に配置されている排出路を有し、
   重力による流体の流れの経路が通路の表面に沿った任意の点から次第に下向きで排出路にのみ通過するように、通路及び排出路が輪郭を画いている
   ダイヤフラム弁。
8. 弁座がアーチ状である請求項７に記載のダイヤフラム弁。
9. 通路及び排出路に、液滴が、排出路から下向きに流れ出ることができない低品質の凹所がない請求項７に記載のダイヤフラム弁。
10. 流体入口及び流体出口の各々が垂直方向と約１０゜から約８０゜の角度を形成する請求項７に記載のダイヤフラム弁。
11. 流体入口及び流体出口の各々が垂直方向と約３０゜から約６０゜の角度を形成する請求項１０に記載のダイヤフラム弁。
12. 流体入口及び流体出口の各々が垂直方向と約４５゜の角度を形成する請求項１１に記載のダイヤフラム弁。
13. ダイヤフラム弁が一体構造である請求項１２に記載のダイヤフラム弁。
14. 内部通路及び下方内部室を有し、通路と下方内部室とが弁座において出会っている弁体、
    弁座の上方に上向きに配置され通路と液体において連通している流体入口及び流体出口であって、流体入口及び流体出口の各々が垂直方向と約８０゜未満の角度を形成している流体入口及び流体出口、及び
    弁座の下方に配置されかつ弁座と液体において連通している排出路
    を含んでなり、
    液滴が、弁の内部通路及び下方内部室に沿って、弁から出るまで重力により複数の連続した下方の表面の点に流れる
    完全に排出するダイヤフラム弁。