JP2014513249A - 流体レギュレータ中の流体汚染を回避するための弁装置 - Google Patents

Abstract

流体レギュレータ中の流体の汚染を回避するための弁装置が記載される。本明細書中に記載の例示的な弁装置は、流体レギュレータの流体流通路内に配置されたハウジングを含む。ハウジングは、流体流通路の低圧力側および流体流通路の高圧力側を画定する。ハウジングは、穴部を有する。穴部は、流体レギュレータへの接続時に、流体流通路を少なくとも部分的に画定する。ハウジングは、可動弁アセンブリと、雄ねじとを有する。可動弁アセンブリは、流体流通路の低圧力側と流体連通する非ねじ止め接続を介して穴部内に配置される。雄ねじは、ハウジングを流体レギュレータの開口部へとねじ止めする。シールシステムにより、流体流通路の高圧力側と流体流通路の低圧力側との間において不純物が流れる事態が回避される。
【選択図】図４

Description

本特許は、主に流体レギュレータに関し、より詳細には、流体レギュレータ中の流体汚染を回避するための弁装置に関する。

流体レギュレータは、多様な流体（例えば、液体、気体）の圧力を制御するためのプロセス制御システムにおいて一般的に用いられている。流体レギュレータは、流体圧力を実質的に一定の値に調整するために用いられることが多い。詳細には、流体レギュレータの入口において比較的高圧力において供給流体が受容されることが多く、出口においては、比較的より低い実質的に一定の圧力となる。

下流圧力を調整するために、流体レギュレータは一般的には、下流源と連通する流体中の出口圧力を感知する感知要素またはダイヤフラムを含む。流体流通路中に弁装置を配置することで、入口と出口との間の流体流れを制御または調節する。弁装置は、動作可能に感知要素へ接続され、これにより、弁装置が開口位置と閉口位置との間で移動する。開口位置において、流体は入口と出口との間に流れる。閉口位置において、感知要素上の圧力差に基づいて、入口と出口との間の流体流れが回避または制限される。

弁装置を流体流通路内に接続するために、いくつかの公知の流体レギュレータにおいて、流体レギュレータ本体の穴部にねじ止めされた保持器または他の部材が用いられる。しかし、組み立て時において、このようなねじ止め接続において、弁装置のフィルタから不純物（例えば、微粒子、破片または汚染物）下流が形成され得る。動作時において、高圧力プロセス流体に起因して、流体流通路および汚染下流コンポーネントまたは設備に不純物が流入し得る。高純度用途においては、汚染された流体は容認できない。追加的にまたは代替的に、不純物が弁装置のシール面上に沈降する場合があり、その結果、流体レギュレータが閉口位置にあるときにシーリングが不適切になり得かつ／または弁装置に損傷が発生し得る。

一例において、弁装置は、ハウジングを含む。ハウジングは、流体レギュレータの流体流通路内に配置されて、流体流通路の低圧力側と、流体流通路の高圧力側とを画定する。ハウジングは、穴部を有する。この穴部は、流体レギュレータに接続された際、少なくとも部分的に流体流通路を画定する。ハウジングは、可動弁アセンブリと、雄ねじとを有する。可動弁アセンブリは、流体流通路の低圧力側と流体連通する非ねじ止め接続を介して穴部内に配置される。雄ねじは、ハウジングを流体レギュレータの開口部へねじ止めする。シールシステムにより、流体流通路の高圧力側と流体流通路の低圧力側との間において不純物が流れる事態が回避される。

別の例において、流体レギュレータは、弁本体を含む。弁本体は、ねじ止め開口部を有する。ねじ止め開口部は、入口と出口との間において流体流通路を少なくとも部分的に画定する。流体レギュレータは、弁カートリッジを含む。弁カートリッジは、ハウジングを有する。このハウジングに含まれる雄ねじにより、弁カートリッジが弁本体のねじ止め開口部へと取り外し可能に接続される。弁カートリッジは、ハウジングへ接続されたフィルタを有する。ハウジングは、フロー制御アセンブリを受容する穴部を有し、これにより、フィルタから下流の非ねじ止め接続を介してフロー制御アセンブリがハウジングへと接続される。シールが弁カートリッジのハウジングへと接続され、シールは弁カートリッジの雄ねじと流体レギュレータの感知チャンバとの間に配置され、これにより、フィルタの下流のプロセス流体が不純物によって汚染される事態が回避され、フィルタの上流の流体レギュレータの開口部内の不純物がシールおよびフィルタによって隔離される。

図１は、公知の流体レギュレータを示す。 図１の公知の流体レギュレータを実行するために用いることが可能な公知の弁装置の拡大図である。 本明細書に記載の例示的な流体レギュレータを示す。 図３の例示的な流体レギュレータの部分拡大図である。 本明細書中に記載の別の例示的な弁装置を有する流体レギュレータの部分図である。 本明細書中に記載のさらに別の例示的な弁装置を有する流体レギュレータの部分図である。

本明細書中に記載の例示的な弁装置は、不純物（例えば、汚染、破片、微粒子）が下流コンポーネントまたは設備へ流れる事態および／または弁装置のシール面上に蓄積する事態を大幅に低減または回避する。より詳細には、本明細書中に記載の例示的な弁装置は、弁装置を取り外し可能に流体レギュレータ本体へと接続させる雄ねじを持ち得る。流体レギュレータ本体に接続されると、弁装置は、流体流通路の低圧力側と、流体流通路の高圧力側とを画定し、可動弁部材を含み得る。可動弁部材は、通路の低圧力側と高圧力側との間における流体流れを制御する。従来の弁装置または公知の弁装置と対照的に、本明細書中に記載の弁装置は、流体流通路の高圧力側と流体流通路の低圧力側との間において不純物が流れる事態を回避するシールシステムを用いる。換言すれば、シールシステムにより、流体レギュレータの流体流通路のフィルタ部分中に不純物が流れる事態を回避することができる。いくつかの例において、シールシステムは、弁装置の雄ねじの低圧力側上に配置されたシールを含み得る。例えば、弁装置の雄ねじと流体レギュレータの感知チャンバとの間にシールを配置することで、不純物が感知チャンバを介して流体流通路に流入する事態を回避することができる。よって、例示的なシールにより、弁アセンブリ雄ねじと流体流通路との間の流体連通が回避される。

さらに、いくつかの例において、弁装置のシールシステムは、フィルタを含み得る。フィルタとシールとの間に雄ねじが配置されるように、フィルタが流体流通路内に配置される。このようにして、例示的なシールおよびフィルタにより、流体流通路内に不純物が流れる事態が回避される。詳細には、例示的なフィルタおよびシールにより、フィルタの上流において不純物（例えば、雄ねじに起因して発生する不純物）が隔離または捕獲され、また、このような不純物の流体流通路への流入および／または弁座または流体制御装置上への蓄積が回避される。よって、例示的なフィルタおよびシールにより、フィルタの上流の不純物が全て捕獲または拘束される。

さらに、従来の流体レギュレータと対照的に、図示の例の弁装置により、可動フロー制御アセンブリが非ねじ止め接続を介して弁装置の穴部内へ保持される。換言すれば、本明細書中に記載の例示的な弁装置においては、流体流通路のフィルタから下流またはフィルタ側のねじ止め接続は用いられない。よって、非ねじ止め接続により、フィルタから下流のプロセス流体の汚染の可能性がさらに低減する。

さらに他の例において、弁装置の例示的なシールシステムは、弁装置の雄ねじの第１の側部（すなわち、通路の低圧力側）に隣接して配置された第１のシール（例えば、Ｏリング）と、雄ねじの第２の側部（すなわち、通路の高圧力側）に隣接して配置された第２のシール（例えば、Ｏリング）とを持ち得る。このようにして、例示的な第１のシールおよび第２のシールにより、流体レギュレータの組み立て時において発生し得る雄ねじ間の不純物が捕獲される。

本明細書中に記載の例示的な流体レギュレータについて説明する前に、公知の流体レギュレータ１００の簡潔な説明を図１中に示す。図１を参照すると、例示的な流体レギュレータ１００は、弁本体１０２を含む。弁本体１０２は、ボンネット１０４へねじ止め接続される。ボンネット１０４は、入口１０６と出口１０８との間に流体通路を画定する。負荷アセンブリ１１０をボンネット１０４内に配置することで、負荷がダイヤフラム１１２へ提供される。負荷は、所望の流体出口圧力に対応する。ダイヤフラム１１２は、ボンネット１０４と弁本体１０２との間に捕獲され、これにより、ダイヤフラム１１２および弁本体１０２によって感知チャンバ１１４が画定される。感知チャンバ１１４は、通路１１６を介して出口１０８と流体連通する。

弁装置またはポペット弁１１８は、弁座１２０に対して移動することにより、入口１０６と出口１０８との間の流体流れを調整または調節する。付勢要素１２２により、ポペット弁１１８が弁座１２０に向かって付勢される。ポペット弁１１８も、ステム１２４を含む。ステム１２４により、ダイヤフラム１１２が動作可能にポペット弁１１８へと接続される。保持器１２６により、弁座１２０およびポペット弁１１８が弁本体１０２の穴部１３０内に保持される。

組み立て時において、付勢要素１２２およびポペット弁１１８は、穴部１３０内に配置される。弁座１２０は、穴部１３０内に配置され、穴部１３０の肩部１３２上に支持される。保持器１２６は、弁本体１０２の穴部１３０へねじ止めされた様態で接続される。保持器１２６は、雄ねじ１３４を含む円筒型本体を有する。雄ねじ１３４により、弁本体１０２のねじ山１３６が係合される。しかし、組み立て時において、保持器１２６のねじ山１３４および／または弁本体１０２のねじ山１３６は、コーティング材料でメッキされているかされていないかに関わらず、不純物（例えば、汚染物、微粒子または破片）を発生させるかまたは生成させ得る。例えば、組み立て時において、ねじ山１３４および１３６の溝部にバリが存在し得る（例えば、ねじ山１３４および１３６の機械加工時に発生し得るバリ）。このようなバリに起因して、ねじ山１３４および１３６が相互に係合するかまたは回転するのと共に、金属粒子または削りくずが放散または発生する。場合によっては、圧力パルスを発生させる高圧力用途または圧力サイクリング用途において、プロセス流体に起因して、不純物または微粒子が感知チャンバ１１４内において攪拌され得るかまたは流動し得、その結果、流体流通路１１６中を流れるプロセス流体を汚染し、下流コンポーネントまたは設備が汚染され得る。

追加的にまたは代替的に、不純物または微粒子が弁座１２０および／またはポペット弁１１８上において流動または蓄積し得、その結果、流体レギュレータ１００が閉口位置にあるときにポペット弁１１８が弁座１２０と係合する際の密封が妨害され得る。さらに、弁座１２０および／またはポペット弁１１８上に不純物が蓄積した場合、ポペット弁１１８および／または弁座１２０が損傷し得、その結果、ポペット弁１１８および／または弁座１２０の動作寿命が低減する。

保持器１２６のねじ山１３４および弁本体１０２のねじ山１３６は典型的には直線状のねじ山であるため、保持器１２６を弁本体１０２およびダイヤフラム１１２に対して高精度に配置することが可能になる。しかし、ねじ山１３４および１３６は直線状のねじ山であるため、入口１０６からの高圧力流体がねじ山１３４とねじ山１３６との間から感知チャンバ１１４へと流動することができ、これにより、不純物が流体流通路に流入する。さらに、いくつかの公知の流体レギュレータの場合、流体流通路の入口側１０６のねじ山１３４および１３６の下側にシールが配置され得る。しかし、流体流通路上の振動および／または圧力パルスに起因して、ねじ山１３４とねじ山１３６との間において破片または不純物が攪拌され得、その結果、不純物が感知チャンバ１１４を介して流体流通路に流入し得る。場合によっては、流体レギュレータ１００の方向付けに起因して、重力および／または振動によってねじ山１３４とねじ山１３６との間の破片または不純物が流体流通路に流入し得る。例えば、流体レギュレータ１００が逆さまに方向付けられた場合、ねじ山１３４とねじ山１３６との間の不純物が重力および／または振動に起因して感知チャンバ１１４中に落下し得る。

さらに、ＮＰＴねじ山係合を用いた場合、係合ねじ山間のシールが得られるものの、直線状のねじ山１３４および１３６の代わりにＮＰＴねじ山を用いることは不適切である場合がある。なぜならば、ＮＰＴねじ山に起因して、保持器１２６が弁本体１０２に対して不適切な位置（例えば、高さ、垂直）に配置され得、その結果、ポペット弁１１８の弁座１３２に相対する位置が影響を受け得、そのため、ダイヤフラム１１２の所与のストローク位置における流体流量も影響を受け得る。例えば、保持器１２６の弁本体３０８に対する高さが所望の高さよりも低い場合、所望の流体流量を得るために、ダイヤフラム１１２を必要な距離よりも大きな距離にわたってストロークさせることが必要になり得る。

さらに、場合によっては、洗浄後に洗浄溶液または溶媒を流体レギュレータ１００から完全に除去できない可能性があるため、流体レギュレータ１００の組み立て後に洗浄プロセスを行うことが不適切になる場合がある。その結果、流体レギュレータ１００がプロセスシステムへと接続されると、動作時において溶媒がプロセス流体（例えば、酸素）と相互作用する可能性がある。

図２は、図１の流体レギュレータ１００を実行するために用いることが可能な公知の弁カートリッジまたは装置２００を示す。本例において、弁装置２００は、本体またはハウジング２０２を含む。本体またはハウジング２０２は、弁装置２００を弁本体（例えば、図１の流体レギュレータ１００の弁本体１０２）へ接続させるようにねじ止めされる。さらに、弁装置２００は、雄ねじ２０６を有するキャップ２０４を含む。雄ねじ２０６は、本体２０２の雌ねじ２０８と係合して、弁座２１０を弁装置２００の本体２０２内に保持する。しかし、本体２０２のねじ山２０６およびキャップ２０４のねじ山２０８は、弁装置２００の流体流通路２１２と流体連通する。換言すれば、ねじ山２０６および２０８は、フィルタ２１４から下流に配置される。そのため、本体２０２のねじ山２０６およびキャップ２０４のねじ山２０８（例えば、直線状のねじ山）によって組み立て時において形成される破片、汚染物または不純物が動作時において流体流通路２１２内において流動し得、その結果、下流コンポーネントまたは設備が汚染され得る。追加的にまたは代替的に、不純物が弁座２１０の各シール面および／または弁装置２００のポペット弁２１６上に沈降し得、その結果、弁装置２００が閉口位置に来たときにポペット弁２１６が弁座２１０と係合したとき、実質的な密封が妨害され得る。さらに、このように不純物が蓄積した場合、弁座２１０および／またはポペット弁２１６に損傷が発生し得る。

図３は、本明細書中に記載の弁カートリッジまたは弁装置３０２を有する例示的な流体レギュレータ３００を示す。図３を参照すると、例示的な流体レギュレータ３００は、レギュレータ本体３０４を含む。レギュレータ本体３０４は、下側本体部または弁本体３０８へ接続された（例えば、ねじ止めされた）上側本体部またはボンネット３０６を有する。弁本体３０８は、流体レギュレータ３００の入口３１０と出口３１２との間に流体流通路を形成する。ダイヤフラム３１４を弁本体３０８とボンネット３０６との間に捕獲することで、ダイヤフラム３１４の第１の側部３１６およびボンネット３０６により、負荷アセンブリ３２０を受容する負荷チャンバ３１８が画定される。ダイヤフラム３１４の第２の側部３２２および弁本体３０８の内面３２４により、感知チャンバ３２６が画定される。感知チャンバ３２６は、通路３２８を介して出口３１２へと流体接続され、出口３１２において流体の圧力を感知する。

負荷アセンブリ３２０は、ダイヤフラムプレートまたはバックアッププレート３３０を介して動作可能にダイヤフラム３１４へ接続され、基準力または負荷（例えば、事前設定された力）をダイヤフラム３１４へ提供する。本例において、負荷アセンブリ３２０は、負荷チャンバ３１８内に配置された付勢要素３３２（例えば、バネ）を含む。負荷チャンバ３１８は、ダイヤフラムプレート３３０を介して負荷をダイヤフラム３１４へ提供する。付勢要素３３２は、ダイヤフラムプレート３３０と、バネボタン３３４との間に配置される。バネボタン３３４は、動作可能にねじ３３８を介してバネレギュレータ３３６へと接続される。バネレギュレータ３３６は、バネボタン３３４を介して付勢要素３３２を移動させて、付勢要素３３２からダイヤフラム３１４の第１の側部３１６へ付加される事前設定された力または負荷を調節（例えば、増加または低減）させる。例えば、バネレギュレータ３３４が第１の方向（例えば、時計回り方向）または第２の方向（例えば、反時計回り方向）に回転した場合、付勢要素３３２の圧縮量が変化する（例えば、付勢要素３３２が圧縮または減圧され）、その結果、ダイヤフラム３１４の第１の側部３１６に付加される負荷量が変化する。

入口３１０と出口３１２との間の流体流れを制御または調節するために、流体レギュレータ３００は、弁装置または弁カートリッジ３０２を用いる。図示の例の弁装置３０２はサブアセンブリであり、弁本体３０８の穴部または開口部３４２（例えば、ねじ止め開口部）内に配置される。開口部３４２は、入口３１０に流体接続された入口チャンバ３４４を画定する。弁装置３０２は、動作可能にダイヤフラム３１４へ接続され、これにより、ダイヤフラム３１４に起因して、弁装置３０２が開口位置と閉口位置との間で移動する。開口位置において、流体が流体レギュレータ３００の通路を通過する。閉口位置において、付勢要素３３２によって提供されるダイヤフラム３１４の反対側と感知チャンバ３２６中の圧力との間の圧力差に基づいて、流体レギュレータ３００の通路における流体通過が制限される。

図４は、図３の弁装置３０２の拡大図である。図４に示すように、弁装置３０２は、ハウジングまたは保持器４０２を含む。ハウジング４０２は、ねじ止め部４０４を有する円筒形状の本体を含む。ねじ止め部４０４により、弁装置３０２が流体レギュレータ３００の弁本体３０８の開口部３４２へとねじ止めされる。

ハウジング４０２は、空洞または穴部４０６を含む。空洞または穴部４０６は、弁装置３０２が弁本体３０８へ接続された際、流体流通路を少なくとも部分的に画定する。より詳細には、流体レギュレータ３００の流体流通路に接続されると、弁装置３０２は、入口３１０と流体連通する流体流通路の高圧力側４０３と、出口３１２と流体連通する流体流通路の低圧力側４０５とを画定する。

可動弁またはフロー制御アセンブリ４０８は、穴部４０６内に配置されて、入口３１０と出口３１２との間の流体流れを制御する。本例において、フロー制御アセンブリ４０８は、ポペット弁４１０と、弁座４１２と、付勢要素４１４とを含む。付勢要素４１４は、ポペット弁４１０の肩部４１６とバネシート４１８との間に配置されて、ポペット弁４１０を弁座４１２（例えば、閉口位置）に向かって付勢する。ダイヤフラム３１４は、ポペット弁４１０のステム４１３に向かって移動（例えば、係合）して、ポペット弁４１０を弁座４１２へと移動させて、通路内を通過する流体流れを調節または制御する。

フロー制御アセンブリ４０８をハウジング４０２の穴部４０６内に保持するために、弁装置３０２はキャップ４２０を含む。キャップ４２０は、雄ねじ４２２を含む。雄ねじ４２２により、キャップ４２０がハウジング４０２の端部４２４へとねじ止めされる。他の例において、キャップ４２０をハウジング４０２の端部４２４上に圧着することができる。

本例において、弁装置３０２はまた、ハウジング４０２に接続されたフィルタまたはフィルタカートリッジ４２６（例えば、スクリーン）を含み、これにより、フィルタ４２６が入口チャンバ３４４内に配置される。図示のように、フィルタ４２６は、キャップ４２０と弁座４１２との間に配置されて、入口３１０から入口チャンバ３４４へ流れる流体中の不純物（例えば、破片、汚染）をフィルタリングする。よって、キャップ４２０は、フィルタ４２６をハウジング４０２の穴部４０６内に保持する。図示のように、フィルタ４２６は円筒形状の焼結金属フィルタであり、ポペット弁４１０を実質的に包含または包囲する。フィルタ４２６は、弁座４１２と係合して、弁座４１２をハウジング４０２の肩部４１６に保持して、入口チャンバ３４４からの流体が弁座４１２を通過する事態を回避する。

感知チャンバ３２６と入口チャンバ３４４との間にシールを提供するために、弁装置３０２はシール４２８を含む。シール４２８（例えば、Ｏリング）は、弁装置３０２のハウジング４０２と流体レギュレータ３００の弁本体３０８との間に配置される。さらに、シール４２８は、感知チャンバ３２６と、ハウジング４０２のねじ山４０４との間に配置される。詳細には、シール４２８は、ねじ山４０４の低圧力側４０５上に配置される（すなわち、図３および図４の方向付けにおいてねじ山４０４の上方に配置され）、不純物または破片が流体流通路の高圧力側４０３の間から感知チャンバ３２６を介して流体流通路の低圧力側４０５へと流れる事態を回避する。換言すれば、シール４２８は、ハウジング４０２の外面と弁本体３０８の開口部３４２の内面との間に配置され、これにより、ねじ山４０４に隣接する不純物が感知チャンバ３２６を介して流体流通路に流入する事態を回避する。弁本体３０８の開口部３４２は、開口部３４２に接続されたとき、Ｏリングを崩壊または変形させ、これにより、比較的流体密封状態を弁本体３０８とハウジング４０２との間に提供する。

図示の例において、ハウジング４０２は、シール４２８を保持するフランジ４３０を含む。さらに、フランジ４３０により提供される正方向ストッパは、弁本体３０８の表面４３１と係合して、弁装置３０２を弁本体３０８に相対して適切な位置決めまたは方向付け（例えば、高さ、垂直）する。さらに、ハウジング４０２のねじ山４０４および開口部３４２のねじ山４３４は直線状のねじ山であるため、フランジ４３０が弁本体３０８の表面４３１と係合するまで、弁装置３０２を弁本体３０８の開口部３４２へねじ止めすることが可能になる。フランジ４３０の表面４３６を弁本体３０８の表面４３１と係合させることにより、弁装置３０２を弁本体３０８に相対して適切に位置決めすることが可能になる（例えば、高さ、垂直）。よって、ＮＰＴねじ山は不適切である。なぜならば、このようなねじ山の場合、フランジ４３０の表面４３１との係合を妨害し得るからである。弁装置３０２を適切に位置決めまたは方向付けすることにより、ダイヤフラム３１４の所与のストローク位置におけるオリフィス４０８上における流量を予測することが可能になる。弁装置３０２の位置決めが不適切である場合（例えば、図４に示す位置よりも高いかまたは低い高さにある場合）、ダイヤフラム３１４に起因して、ポペット弁４１０が弁座４１２から離隔方向において距離（例えば、より大きな距離、より小さな距離）を空けて移動し得、その結果、オリフィス４０８上における流体流量が、ダイヤフラム３１４の所与のストローク長さにおける予測流体流量と異なる（例えば、所与のストローク長さにおける予測流体流量よりも大きなまたは小さな流体流量となる）。

追加的にまたは代替的に、弁装置３０２が高すぎる位置に調節された場合、ダイヤフラム３１４がコネクタステム４１３と係合し得、事前負荷状態をポペット弁４１０に付与し得、その結果、力がポペット弁４１０上に付加されて、ポペット弁４１０と弁座４１２との密封係合が妨害され、弁座４１２上において流体漏れが発生し得る。弁装置３０２が低すぎる位置に配置された場合（例えば、図示の位置よりも低い高さに配置された場合）、ポペット弁４１０を弁座４１２から離隔方向に開口位置へと移動させるためにダイヤフラム３１４をより長い距離にわたって移動またはより多く屈曲させる必要が生じ、その結果、応力または疲労に起因してダイヤフラム３１４に不具合が生じる。

さらに、図示の例の弁装置３０２は、流体流通路の低圧力側４０５上において非ねじ止め接続を用いて、フロー制御アセンブリ４０８を穴部４０６内に収容または拘束する。換言すれば、図示の例の弁装置３０２は、低圧力側４０５と流体連通する弁装置３０２上の雌ねじを含まない。低圧力側４０５は、フィルタ４２６の下流において不純物または破片を発生させ得、通路中を流れる流体を汚染させ得、かつ／または弁座４１２および／またはポペット弁４１０を損傷させ得る。より詳細には、フロー制御アセンブリ４０８は、フィルタ４２６の下流の非ねじ止め接続によりハウジング４０２の穴部４０６内に保持される。例えば、ポペット弁４１０、弁座４１２および付勢要素４１４は、キャップ４２０がハウジング４０２にねじ止めされた際、ハウジング４０２の肩部４１６とキャップ４２０との間の穴部４０６内に保持される。さらに、キャップ４２０のねじ山４２２およびハウジング４０２のねじ山４３２は、フィルタ４２６から上流にあるかまたはフィルタ４２６の非フィルタ側に隣接しかつ／または高圧力側４０３と連通する。そのため、シール４２８およびフィルタ４２６は、組み立て時においてねじ山４２２および４３２によって形成された不純物が通路の低圧力側４０３中に流入するのを隔離または回避する。さらに、シール４２８は、弁装置３０２のねじ山４０４と弁本体３０８の開口部３４２のねじ山４３４との間に組み立て時において形成される不純物が流体流通路の低圧力側４０３に流入する事態を回避する。

図３および図４を参照すると、動作時において、例示的な流体レギュレータ３００が例えば上流圧力源へ流体接続されることで、比較的高圧力の流体（例えば、ガス）が入口３１０を介して提供され、例えば低圧力下流デバイスまたはシステムへと出口３１２を介して流体接続される。流体レギュレータ３００は、流体レギュレータ３００中を流れる流体の出口圧力を所望の圧力となるように調節する。この所望の圧力は、調節可能な負荷アセンブリ３２０から提供される事前設定された負荷に対応する。

所望の出口圧力を達成するために、レギュレータ３３６を（例えば時計回りまたは反時計回り方向）に回転させることで、付勢要素３３２からダイヤフラム３１４の第１の側部３１６へ付加される負荷を増減させる。設定された基準圧力に基づいて、感知チャンバ３２６は、加圧流体の出口３１２における圧力を通路３２８を介して感知し、その結果、感知チャンバ３２６および付勢要素３３２中の加圧流体からダイヤフラム３１４上へ付加された圧力または力の差に基づいて、感知チャンバ３２６中の圧力変化に応答してダイヤフラム３１４が移動する。ダイヤフラム３１４上の圧力差に起因して、ポペット弁４１０が閉口位置と開口位置との間で移動する。閉口位置において、ポペット弁４１０は、弁座４１２と係合（例えば、密封係合）して、入口３１０と出口３１２との間の流体流れを制限する。開口位置において、ポペット弁４１０は、弁設定４１２から離隔方向に移動して、入口３１０と出口３１２との間に流体を移動させる。ダイヤフラム３１４の対向する側部上の圧力または力が均衡するまで、加圧流体が入口３１０と出口３１２との間に流れる。

弁装置３０２または流体レギュレータ３００の組み立て時において発生し得る流体中および／またはねじ山４０４とねじ山４２２との間の不純物（例えば、破片、汚染または微粒子）は、フィルタ４２６に向かって流れ、その結果、不純物、微粒子または汚染物が流体流通路に流入することを回避するかまたは実質的に制限する。また、シール４２８により、ねじ山４０４および／または入口チャンバ３４４中の不純物が感知チャンバ３２６を介して流体流通路に流入することが回避される。その結果、シール４２８およびフィルタ４２６は、フィルタ４２６から上流かつ流体流通路の離隔方向において不純物を捕獲する。その結果、流体中の不純物および／または流体レギュレータ３００の組み立て時において発生し得る不純物が入口チャンバ３４４内に沈降するかまたは流体流通路の高圧力側４０３内に拘束される。さらに、弁座４１２およびポペット弁４１０が不純物から保護される。なぜならば、シール４２８およびフィルタ４２６双方により、不純物が弁座４１２および／またはポペット弁４１０に到達または蓄積することが回避されるからである。

さらに、弁装置３０２により、流体流通路の低圧力側４０５と流体連通する非ねじ止め接続が得られる。よって、弁装置３０２を流体レギュレータ３００と組み立てる際、弁アセンブリ３０２は、フィルタ４２６から下流において不純物を形成しない。

図３および図４の弁装置３０２は、均衡がとれた弁装置である。均衡がとれた弁装置は、より大きなＣｖ（比較的高流量）およびより高いプロセス流体入口圧力（例えば、４５００ｐｓｉ）と共に用いることができる。ポペット弁４１０を均衡させるために、ポペット弁４１０は、シート４１２とキャップ４２０との間のポペット弁４１０の空隙４４２を出口３１２へ流体接続させるための流体流路４４０を含む。シール４４４は、空隙４４２とキャップ４２０との間に設けられて、入口圧力が空隙４４２に流入することを回避する。動作時において、ポペット弁４１０を出口圧力と実質的に均衡させることにより、ポペット弁４１０の移動時において、ダイヤフラム３１４が入口圧力の力に打ち勝つ必要が無くなる。シールが無い場合、入口圧力からの力に起因して、ポペット弁４１０および／または弁座４１２が損傷し得る。

図５は、本明細書に記載の別の例示的な弁装置または弁カートリッジ５０２を有する流体レギュレータ５００の部分図である。本例において、弁装置５０２は、フィルタ５０４を含む。フィルタ５０４は、弁装置５０２のハウジング５０６へと接続されて、フロー制御アセンブリ５０８をハウジング５０６の穴部５１０内に保持する。よって、図３および図４の弁装置３０２と対照的に、例示的な弁装置５０２のフィルタ５０４は、フロー制御アセンブリ５０８をハウジング５０６の穴部５１０内に保持して、キャップ４２０とハウジング４０２との間のねじ止め接続を不要とする。本例において、フィルタ５０４は、圧入、スナップ固定、締まりばめなどを介してハウジング５０６の端部５１２へ接続される。より詳細には、ハウジング５０６の端部５１２は、フィルタ５０４の拡大図５１６を受容するタブまたは指部５１４を含む。図４の弁装置３０２と対照的に、図５の弁装置５０２は均衡がとれていない。詳細には、弁装置５０２を、比較的低いＣｖ（低フロー）特性および比較的より低いプロセス流体入口圧力と共に用いることができる。

図３の弁装置３０２と同様に、弁装置５０２はサブアセンブリであり、雄ねじ５１８を含む。雄ねじ５１８は、流体レギュレータ５００の弁本体５２０にねじ止めされる。詳細には、本例において、ハウジング５０６は円筒型本体であり、雄ねじ５１８を有する。弁本体５２０の入口５２４と連通する穴部または入口チャンバ５２２内にフィルタ５０４を配置することで、動作時において穴部５１０または流体流通路内において不純物が流動する事態を回避する。シール５２６をねじ山５１８と感知チャンバ５２８との間に配置することで、フィルタ５０４とシール５２６との間（例えば、入口チャンバ５２２内）において不純物が感知チャンバ５２８を介して流体流通路に流入する事態を回避する。図示の例のハウジング５０６は、フランジ５３０を含む。ハウジング５０６により、ハウジング５０６と弁本体５２０との間にシールが保持される。

さらに、弁装置５０２は、フィルタ５０４の下流の非ねじ止め接続を含む。よって、フィルタ５０４およびシール５２６は、フィルタ５０４の上流において不純物を捕獲または拘束する。動作時において、フィルタ５０４およびシール５２６は、フィルタ５０４の上流の不純物（例えば、雄ねじ５１８に起因するもの）を隔離し、不純物が流体流通路中に流入しかつ／または流体制御装置５０８上に蓄積する事態を回避する。

図６は、本明細書中に記載の別の例示的な弁装置６０２を有する流体レギュレータ６００の部分図である。本例において、弁装置６０２は、流体レギュレータ６００の弁本体６０６の穴部または入口チャンバ６０４内に配置される。図３〜図５の弁装置３０２および５０２と対照的に、弁装置６０２は、弁装置６０２のねじ山６１０内の不純物（例えば、汚染破片または微粒子）を捕獲または拘束するためのデュアルシール装置６０８を用いる。

図６を参照すると、弁装置６０２は、保持キャップ６１２を含む。保持キャップ６１２は、フロー制御装置６１４を弁本体６０６の穴部６０４内に保持する。キャップ６１２は、円筒型本体を雄ねじ６１６と共に含む。第１のシール６１８は、ねじ山６１６の第１の端部６２０に隣接して配置され、第２のシール６２２は、ねじ山６１６の第２の端部６２４に隣接して配置される。換言すれば、第１のシール６１８は、ねじ山６１６と低圧力側または感知チャンバ６２６との間に配置され、第２のシール６２２は、ねじ山６１６と弁本体６０６の高圧力側または入口チャンバ６０４との間に配置される。このようにして、第１のシール６１８および第２のシール６２２は、キャップ６１２が穴部６０４へねじ止めされたときに組み立て時において発生し得る不純物を捕獲または拘束する。動作時において、シール６１８および６２２は、不純物または破片を捕捉または拘束することで、不純物または破片が流体レギュレータ６００の流体流通路に流入する事態を回避する。さらに、フィルタ６２６を入口６２８内に配置することで、入口６２８の上流の流体中の不純物をフィルタリングする。

本明細書中、特定の例示的方法、装置および製造物について述べてきたが、本特許の範囲はこれに限定されない。すなわち、本特許は、添付の特許請求の範囲内に文言的にまたは均等論の下において公正に含まれる全ての方法、装置および製造物を網羅する。

Claims (22)

1. 流体レギュレータと共に用いられる弁アセンブリであって、
   流体流通路の低圧力側と前記流体流通路の高圧力側とを画定するように、前記流体レギュレータの前記流体流通路内に配置されたハウジングであって、前記ハウジングは穴部を有し、前記穴部は、前記流体レギュレータに接続されたときに前記流体流通路を少なくとも部分的に画定し、前記ハウジングは、可動弁アセンブリおよび雄ねじを有し、前記可動弁アセンブリは、前記流体流通路の低圧力側と流体連通する非ねじ止め接続を介して前記穴部内に配置され、前記雄ねじは、前記ハウジングを前記流体レギュレータの開口部へねじ止めする、ハウジングと、
   前記流体流通路の高圧力側と前記流体流通路の低圧力側との間に不純物が流動する事態を回避するためのシールシステムと、
   を含む、弁アセンブリ。
2. 前記可動弁アセンブリは、前記流体流通路の前記低圧力側と高圧力側との間の流体流れを制御し、前記可動弁アセンブリは、前記ハウジングの穴部内に配置された弁座と、ポペット弁と、付勢要素とを含む、請求項１に記載の弁アセンブリ。
3. 保持キャップをさらに含み、前記保持キャップは、前記ポペット弁、前記弁座および前記付勢要素を前記ハウジングの前記穴部内にを保持するように、前記ハウジングに取り外し可能に接続される、請求項１または２に記載の弁アセンブリ。
4. 前記シールシステムは、前記流体レギュレータの開口部によって画定された入口チャンバ内に不純物を捕捉するためのシールおよびフィルタを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁アセンブリ。
5. 前記シールは、不純物が前記感知チャンバを介して前記流体流通路を流れないように、前記雄ねじと前記流体レギュレータの感知チャンバとの間の前記ハウジングの外側部に隣接して配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁アセンブリ。
6. 前記フィルタは、前記ハウジングへ接続され、前記入口と前記穴部との間の前記流体流通路の高圧力側内に配置され、これにより、前記シールおよび前記フィルタが前記フィルタの上流において不純物を捕獲して、前記フィルタの下流のプロセス流体の汚染を回避する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弁アセンブリ。
7. 前記フィルタは、前記弁座と前記保持キャップとの間に配置され、前記ポペット弁を実質的に包囲する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弁アセンブリ。
8. 前記シールは、前記雄ねじの端部に隣接して配置されたＯリングを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弁アセンブリ。
9. 前記シールシステムは、前記雄ねじの端部に隣接して配置された第１のＯリングと、前記雄ねじの別の端部に隣接して配置された第２のＯリングとを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弁アセンブリ。
10. 流体レギュレータであって、
    ねじ止め開口部を有する弁本体であって、前記ねじ止め開口部は、入口と出口との間に流体流通路を少なくとも部分的に画定する、弁本体と、
    ハウジングを有する弁カートリッジであって、前記ハウジングは雄ねじを含み、前記雄ねじにより、前記弁カートリッジが前記弁本体の前記ねじ止め開口部へと取り外し可能に接続され、前記弁カートリッジは、前記ハウジングへ接続されたフィルタを有し、前記ハウジングは、フロー制御アセンブリを受容する穴部を有し、前記フロー制御アセンブリは、前記フィルタの下流の非ねじ止め接続を介して前記ハウジングへと接続される、弁カートリッジと、
    前記弁カートリッジのハウジングへ接続されたシールであって、前記シールは、前記弁カートリッジの雄ねじと、前記流体レギュレータの感知チャンバとの間に配置されて、前記フィルタの下流のプロセス流体の不純物による汚染を回避し、前記シールおよび前記フィルタは、不純物を前記フィルタの上流の前記流体レギュレータの開口部内に隔離する、シールと、
    を含む、流体レギュレータ。
11. 前記弁カートリッジは、円筒型本体部およびフランジ部を含む、請求項１０に記載の流体レギュレータ。
12. 前記フロー制御アセンブリは、弁座、ポペット弁および付勢要素を含む、請求項１０または１１に記載の流体レギュレータ。
13. 前記弁カートリッジは、前記ポペット弁、前記弁座および前記付勢要素を前記ハウジングの前記穴部内に保持するキャップを含む、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の流体レギュレータ。
14. 前記キャップは、前記ハウジングの端部へのねじ止めのためのねじ山を含み、前記キャップの前記ねじ山は、前記フィルタから上流にある、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の流体レギュレータ。
15. 前記フィルタは、前記フィルタが前記弁座と前記キャップとの間の前記ポペット弁を包囲するように前記弁座と前記キャップとの間の前記穴部内に配置され、前記フィルタは、前記弁座を前記穴部内に保持するように前記弁座と係合する、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の流体レギュレータ。
16. 前記フィルタは、前記ポペット弁、前記弁座および前記付勢要素を前記ハウジングの前記穴部内にを保持するように、前記ハウジングの端部に接続される、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の流体レギュレータ。
17. 前記弁カートリッジの雄ねじと前記流体レギュレータの入口チャンバとの間に配置された第２のシールをさらに含む、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の流体レギュレータ。
18. 前記フィルタおよび前記シールは、前記シール、前記フィルタおよび前記弁本体の前記開口部の内面間の前記入口と流体連通する入口チャンバ内に不純物を保持する、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の流体レギュレータ。
19. 流体レギュレータと共に用いられる弁アセンブリであって、
    雄ねじおよび穴部を有する円筒型本体であって、前記雄ねじは、前記弁アセンブリを流体レギュレータへと取り外し可能に接続し、前記穴部は、前記本体の第１の端部と第２の端部との間に設けられて、前記流体レギュレータの流体流通路を少なくとも部分的に画定する、円筒型本体と、
    前記弁座が前記本体の肩部と係合するように前記穴部内に配置された弁座と、
    前記穴部内に配置されたポペット弁であって、前記ポペット弁は、付勢要素を介して前記弁座に向かって付勢される、ポペット弁と、
    前記弁座、前記ポペット弁および前記付勢要素を前記穴部内に保持するように前記本体の前記第１の端部に接続された保持器と、
    不純物が前記流体レギュレータの感知チャンバを介して前記流体流通路に流入する事態を回避するように、前記本体の雄ねじと前記流体レギュレータの感知チャンバとの間に配置されたシールと、
    を含む、弁アセンブリ。
20. 前記穴部と前記流体レギュレータの入口との間の前記本体に接続されたフィルタをさらに含み、前記フィルタおよび前記シールは、前記フィルタから上流の不純物を捕捉する、請求項１９に記載の弁アセンブリ。
21. 前記保持器は、前記本体へねじ止めされたキャップを含み、前記フィルタは、前記弁座と前記キャップとの間に配置される、請求項１９または２０に記載の弁アセンブリ。
22. 前記シールは、前記雄ねじの端部に隣接して配置された第１のＯリングと、前記雄ねじの別の端部に隣接して配置された第２のＯリングとを含む、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の弁アセンブリ。

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