JP2015521724A - ポリマーベローズバネ - Google Patents

Abstract

逆止弁における使用のためのバネは、単一ポリマー材料片から形成され、近位端部と、遠位端部と、近位端部と遠位端部との間に位置付けられる胴部とを含む。この胴部は、壁と、壁上の近位開口部および壁上の遠位開口部と、近位開口部と遠位開口部との間のベローズとを含む。このバネを形成する方法が更に含まれる。【選択図】 図１

Description

本開示は、逆止弁に関し、より具体的には、逆止弁と共に使用するためのポリマーベローズバネ、およびこのバネを形成するプロセスに関連する。

半導体製造プロセスなどの化学物質送達プロセス用途において使用される逆止弁は、プロセス中に使用される化学物質が金属部品と好ましくなく作用し得るという危険性のため、いずれの金属部品も含むことができない。そのため、ポリマー部品を含む逆止弁が所望される。これらの逆止弁内に配置される従来のポリマーバネは、一貫性がないが、逆止弁を通る化学物質の漏出、逆止弁の適切な密封の失敗、逆止弁内の部品の不整合、および低い流量係数を呈する。

したがって、逆止弁と共に使用するための改良されたバネが必要である。

一実施形態では、逆止弁中での使用のためのバネが提供され、このバネは、単一ポリマー材料片から形成され、かつバネは、近位端部、近位端部とは反対に位置付けられる遠位端部、および近位端部と遠位端部との間に位置付けられる胴部を備え、胴部は、壁を備え、胴部は、近位端部に隣接する壁の一部分上の近位開口部、および遠位端部に隣接する壁の一部分上の遠位開口部を備え、かつ胴部は、近位開口部と遠位開口部との間にベローズを更に備える。

別の実施形態では、逆止弁が提供され、この逆止弁は、筐体、および単一ポリマー材料片から形成されるバネを備え、バネは、近位端部、近位端部とは反対に位置付けられる遠位端部、および近位端部と遠位端部との間に位置付けられる胴部を備え、胴部は、壁を備え、胴部は、近位端部に隣接する壁の一部分上の近位開口部、および遠位端部に隣接する壁の一部分上の遠位開口部を備え、かつ胴部は、近位開口部と遠位開口部との間にベローズを更に備える。

また別の実施形態では、逆止弁における使用のためのバネを形成するためのプロセスが提供され、ポリマー材料を提供することと、ポリマー材料をバネに形成することとを含み、バネは、近位端部、近位端部とは反対に位置付けられる遠位端部、および近位端部と遠位端部との間に位置付けられる胴部を備え、胴部は、壁を備え、胴部は、近位端部に隣接する壁の一部分上の近位開口部、および遠位端部に隣接する壁の一部分上の遠位開口部を備え、かつ胴部は、近位開口部と遠位開口部との間にベローズを更に備える。

実施形態が例として図解され、これらは付随する図面に限定されるものではない。
本明細書に記載の実施形態に従うバネの図解である。 本明細書に記載の実施形態に従う逆止弁の図解である。 本明細書に記載の実施形態に従う、線Ａ−Ａから見た図２Ａの逆止弁の断面図の図解である。

当業者は、図面中の要素が単純化および明確化のために図解され、必ずしも原寸大で描かれていないことを理解する。例えば、図面中の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を深めることを助けるために、他の要素に対して誇張される場合がある。

図面との併用における次の説明は、本明細書で開示される教示の理解を支援するために提供される。次の考察は、教示の特定の実装および実施形態に集中する。この集中は、教示の説明を支援するために提供され、教示の範囲または適用性への限定として解釈されるべきではない。
しかしながら、他の教示は、本適用において確かに使用され得る。

以下に記載される実施形態の詳細に入る前に、一部の用語を定義または明確化する。用語「平均（ａｖｅｒａｇｅｄ）」は、平均値（即ち、算術平均）、中央値、または幾何平均を意味するように意図される。

本明細書で使用される場合、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、またはそれらのいかなる他の変型も、非排他的な包含を網羅するように意図される。例えば、特徴の列挙を含む、方法、物品、または装置は、必ずしもこれらの特徴のみに限定されないが、明白に列挙されない、またはそのような方法、物品、もしくは装置に固有ではない他の特徴を含んでよい。更に、それとは反対のことが明白に述べられない限り、「または／もしくは（ｏｒ）」が指すのは、包含的なまたは／もしくはであり、排他的なまたは／もしくはではない。例えば、条件ＡまたはＢは、次のうちのいかなる１つによっても満たされる。Ａは正しく（または存在し）Ｂは誤りである（または存在しない）、Ａは誤りであり（または存在せず）Ｂは正しい（または存在する）、およびＡとＢとの両方は正しい（または存在する）。

また、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本明細書に記載の要素および部品を説明するために用いられる。これは、便宜のためだけに、および本発明の範囲の大まかな意味を付与するためになされる。この記述は、１つまたは少なくとも１つを含むように解釈され、それとは逆を意味することが明らかでない限り、単数形は複数形も含み、逆もまた同様である。例えば、単独の物が本明細書で記載される場合は、２つ以上の物が単独の物の代わりに使用されてもよい。同様に、２つ以上の物が本明細書で記載される場合には、単独の物が２つ以上の物の代わりとなってもよい。

別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての学術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。材料、方法、および実施例は、例示にすぎず、限定するようには意図されない。本明細書に記載されない範囲で、特定の材料および処理行為に関する多くの詳細は従来型であり、構造技術および対応する生産技術内の参照文献および他の資料中に見出され得る。

本発明は、逆止弁における使用のためのバネを提供する。逆止弁は、流体を所望の方向に流し、流体が所望の方向とは反対の方向、または逆方向に流動することを防ぐ弁の種類である。本発明に従うバネは、流体を、逆止弁を通して所望の方向に流すため、および流体が逆方向に流動することを防ぐために、逆止弁において使用される。バネは、いかなる妥当な寸法をも含む。一実施形態では、バネは、約３インチの間および約４インチの間の高さを含む、約２インチ〜約５インチの高さを有する。バネは、約１．５インチ〜約４インチの直径、または約２インチ〜約３．５インチの直径を含む、約１インチ〜約５インチの直径を含む。

特定の実施形態では、バネは、いかなる妥当な単一ポリマー材料片からも形成される。例示的な実施形態では、ポリマー材料は、フルオロポリマーを含む。いかなる妥当なフルオロポリマーもが想定される。例示的なフルオロポリマーとしては、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、または、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、パーフルオロプロピルビニルエーテル、パーフルオロメチルビニルエーテル、もしくはそれらの任意の組み合わせなどの単量体から形成されるポリマーブレンドが挙げられる。

フルオロポリマーは、ポリマー、ポリマーブレンド、および、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロプロピルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、およびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン（ＴＨＶ）などの、上記の単量体のうちの１つ以上を含むコポリマーを含んでよい。

一実施形態では、フルオロポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含み得る。特定の実施形態では、ポリマー材料は、高純度フルオロポリマーを含み得る。別の実施形態では、ポリマー材料は、１００％高純度ＰＴＦＥを含み得る。例えば、ポリマー材料は、いかなる添加剤も実質的に含まないＰＴＦＥを含み得る。本明細書で使用される場合の「実質的に含まない」とは、ポリマー材料の総重量に基づいて、添加物が、約０．５重量％未満、または更には約０．１重量％未満などの、約１．０重量％未満であることを指す。ポリマー材料は、目に見えて、染み、変色、または同様の欠陥のない高純度のものであり得る。バネと接触することになるいかなる化学物質の腐食作用に対しても抵抗性を持つように、ポリマー材料を選択することもまた望ましい。そのような化学物質としては、例えば、フッ化水素、塩化水素、および様々な研磨スラリーが挙げられる。ポリマー材料が劣化することなく特定の条件下で適切に働くように、ポリマー材料を選択することが更に望ましい。そのような条件としては、約０℃〜約１００℃の温度範囲、および、最大約９０ｐｓｉｇの、ゲージ圧力、または局部大気圧もしくは周囲圧に対する圧力の範囲が挙げられる。超純水および液状化学物質分配システムにおいて使用されるポリマー部品に対する仮仕様であるＳｅｍｉ Ｆ５７を含むがこれに限定されない、バネが使用される産業界のいかなる現行規格をも満たすように、ポリマー材料を選択することもまた望ましい。

バネは、近位端部、および近位端部とは反対に位置付けられる遠位端部を含む。近位端部および遠位端部の各々は、約２インチ〜約３．５インチの直径を含む、いかなる妥当な寸法をも含み得る。近位端部および遠位端部の各々はまた、いかなる妥当な形状の断面をも含み得る。例えば、近位端部および遠位端部の各々の断面は、円形状を含む。バネは、胴部が壁を含む場所である近位端部と遠位端部との間に位置付けられる胴部を更に含む。壁は、約０．０１１〜約０．０１９インチなど、約０．０１２〜約０．０１８インチなど、または更には約０．０１３〜０．０１７インチなどの、約０．０１インチ〜約０．０２インチの厚さ範囲を含む、いかなる妥当な平均厚さをも含んでよい。一実施形態では、壁は約０．０１５インチ〜約０．０１８インチの平均厚さを含む。

バネの胴部は、近位端部に隣接する壁の一部分上の少なくとも１つの近位開口部、および遠位端部に隣接する壁の一部分上の少なくとも１つの遠位開口部を含む。近位および遠位開口部は、孔（ｈｏｌｅ）、溝穴（ｓｌｏｔ）、ポート（ｐｏｒｔ）、切り込み（ｓｌｉｔ）、またはそれらの任意の組み合わせを含む、壁上のいかなる妥当な開口部をも含む。近位および遠位開口部の各々は、円形、楕円形、長方形、正方形、四辺形、またはそれらの任意の組み合わせなどの、いかなる妥当な外形をも含む。近位および遠位開口部の各々はまた、いかなる妥当な寸法をも含む。一実施形態では、近位および遠位開口部の各々は、約０．２インチ〜約０．５インチの高さを含む。例えば、近位および遠位開口部の各々は、約０．３インチ〜約０．４インチの高さを含む。近位および遠位開口部の任意の長さが、バネの機械的完全性が維持されることを条件として、想定されてよい。

胴部は、いかなる妥当な数の近位および遠位開口部を含んでもよい。一実施形態では、近位端部に隣接する壁の一部分上の近位開口部は複数ある。例えば、複数の近位開口部は、近位端部に隣接する壁の一部分を一周するか、または相互に対するいかなる他の妥当な方位を含んでもよい。別の実施形態では、遠位端部に隣接する壁の一部分上の遠位開口部が複数あり、複数の遠位開口部は、相互に対するいかなる妥当な方位をも含む。また別の実施形態では、近位および遠位端部の各々に隣接する壁の一部分上の開口部が１つより多くあるように、バネの両端部に隣接する壁の一部分上の開口部が複数ある。開口部が複数ある場合には、開口部の各々は、同じ形状、サイズ、もしくはもう一方の開口部に対する方位を含み得るか、または、開口部の各々は、形状、サイズ、およびもう一方の開口部に対する方位において異なり得る。開口部は、バネの両端部に隣接する開口部が同数あるように均衡が取られてよく、または、開口部は、バネの両端部に隣接する開口部が同数ではないように均衡が取られなくてもよい。

一実施形態では、バネはまた、管腔を含み得る。管腔はバネの胴部内にある。管腔は、円形断面などのいかなる妥当な断面、および約１．５インチ〜約４インチの直径などのいかなる妥当な直径をも含む。例えば、管腔は、約２インチ〜約３インチの直径を含む。管腔は、胴部を通って連続的に延在し、かつ、一実施例では、バネの遠位端部を通って延在して、流体がそれを通って流動することを許し得る。一実施形態では、管腔は、バネの近位端部を通って延在しない。また別の一実施形態では、管腔は、バネの近位または遠位端部のどちらを通っても延在しない。

一実施例では、近位開口部もしくは遠位開口部、または両方が、管腔への流体連通を提供できる。特定の実施形態では、流体は、バネの外部を通り、管腔を通って近位開口部へと流動することによってバネに入ってよく、遠位開口部から流動することによってバネを出てよい。別の実施形態では、流体は、バネの外部を通り、管腔を通って遠位開口部へと流動することによってバネに入ってよく、近位開口部から流動することによってバネを出てよい。更なる実施形態では、流体は、管腔へと、または管腔から、近位および遠位開口部の両方を通って流動することによって、バネに入って、またはバネを出てよい。管腔が遠位端部も通って延在する場合には、近位もしくは遠位開口部、または両方は、管腔および遠位端部を通した流体連通を促進することができる。

胴部は、近位開口部と遠位開口部との間に、ベローズを更に含む。ベローズは、ベローズを環境条件の変化に応答して変形させる、同心円状の輪を持つコイル様の外形、またはひだを持つ蛇腹様の外形などの、いかなる妥当な外形をも含み得る。例えば、ベローズは、流体圧力の増加などの、圧力もしくは力の増加、または同様の条件に曝露される場合に、初期位置から縮むことができ、ベローズはまた、その条件における減少に曝露される場合に、拡張する、または初期位置に戻ることができる。ベローズが変形している間は、バネの端部、および壁上の開口部のどちらも、同様に変形できない。ベローズを画定することを助ける壁の一部分は、壁の他の部分と同じ平均厚さ、または異なる平均厚さを含む。

単一片構築と、ベローズのどちらかの側の上のバネの構造に組み込まれる開口部とを持つポリマーバネを提供することの１つの利点は、より高いレベルの再現性である。つまり、上に記載のようなバネを含む逆止弁は、長期に渡って、改良された密封および少ない漏出という点で、より優れた性能を呈する。一実施形態では、本発明に従う逆止弁は、約２５０，０００サイクルの耐用回数を含む。

バネは、逆止弁を通る、所望の流体流動を促進するために、および不要な流体流動を防止するために、いかなる妥当な機構をも含み得る。例えば、バネは、バネの近位端部上に、密封リップ、または他の突出もしくは表面を含み得る。密封リップは、近位端部を一周する円形状などのいかなる妥当な形状をも含む。密封リップは、約２インチ〜約３インチの直径などのいかなる妥当な寸法をも含み得る。密封リップは、逆止弁の筐体と係合または係脱するために近位端部から突出でき、そのような突出は、約０．１インチ〜約０．２インチの高さを含む、いかなる妥当な高さをも含み得る。一実施形態では、近位端部および密封リップは、所望の方向への流体流動を促進するために、および逆方向への流体流動を防止するために、逆止弁の筐体の流出口よりも、筐体の流入口の方に近く位置付けられる。

密封リップは、逆止弁の筐体と係合および係脱するように構成される。例えば、密封リップは、バネのベローズが圧縮されるときに、筐体と係脱し得る。一実施例では、密封リップの少なくとも一部分は、筐体の流入口を一周する表面を含み得る、筐体の近位内部表面と接触する。特定の実施形態では、近位内部表面は、筐体の近位内部密封表面を含み得る。流入口内に流体がない場合、または、流入口を通した流体流動が原因で、逆止弁のクラッキング圧力を克服するには近位端部上の圧力が不十分である場合に、バネは、ベローズが拡張され、密封リップが筐体の近位内部密封表面に接触する初期位置を維持する。この初期位置は、逆止弁を通した両方向の流体流動を防止する。例えば、流体が流入口に入り、近位端部を押すことによって、近位端部が、逆止弁のクラッキング圧力と同等、またはそれを超える十分な圧力に曝露される場合に、バネのベローズが縮み、それにより密封リップが近位内部密封表面から係脱し、近位端部がバネの遠位端部に向かって動く。そのような動きは、流体が、近位開口部を通って、かつ一実施例では遠位開口部を通っても流動することによって、逆止弁を通って流動することを許す。特定の実施形態では、流体はまた、近位端部の周囲を流動することもできる。別の特定の実施形態では、流体はまた、バネの遠位端部を通って、かつ筐体の流出口を通って延在し得る、バネ中の管腔を通って流動することもできる。

密封リップはまた、筐体と係合することもできる。例えば、密封リップは、バネのベローズが拡張するときに、筐体の近位内部密封表面に接触し得る。一実施例では、流体は流出口に入ることができ、それは逆方向の流体流動を表す。特定の実施形態では、管腔が遠位端部を通って延在する場合に、流体は、バネの遠位端部を通ってバネに入り得る。逆方向の流体流動による圧力は、バネのベローズを拡張させ、それによりバネの近位端部を筐体の近位内部密封表面に向かって再び動かす。そのような動きは、密封リップを筐体の近位内部密封表面と接触するように位置付け、効果的に流入口を密封し切って流体が流入口へと近位端部を越えて流動することを防止することによって、流体が逆方向に逆止弁を通って流動することを防止する。

上に記載のような密封リップの１つの利点は、密封リップが、筐体の近位内部密封表面と整合しなくなる可能性が低いことである。例えば、密封リップは、バッフルを用いてバネに結合される密封盤を含む従来の逆止弁設計とは対照的に、バネと一体となってよい。従来の逆止弁設計で見られるような、逆止弁内の密封表面の不整合は、逆止弁からの流体漏出、バネによる適切な密封の欠如、および低い流量係数を引き起こす。記載されるような一体的な密封リップの別の利点は、それがバネの単一片設計の一部であることで、可動部品の数を減らし、同様に、密封表面が逆止弁内で整合しなくなる危険性を低下させることである。

バネはまた、逆止弁の筐体内でバネを安定させるための、いかなる妥当な機構をも含み得る。例えば、バネは、バネの遠位端部で誘導部を含み得る。誘導部は、ノッチ、段、ロック、爪、クリップ、締め具、またはそれらの任意の組み合わせなどのいかなる妥当な外形をも含み得る。一実施例では、誘導部は、バネを、筐体に対する適切な方位内に維持する。一実施形態では、誘導部は、遠位端部を一周するいかなる妥当な厚さの爪をも含み得る。例えば、誘導部は、約０．２インチ〜約０．３インチなどの、約０．１インチ〜約０．４インチの平均厚さを持つ爪を含み得る。誘導部はまた、約２．５インチ〜約３．５インチの直径などの、約２インチ〜約３インチの直径を含む、いかなる妥当な直径をも含み得る。特定の実施形態では、誘導部の直径は、密封リップの直径を超えることができる。例えば、誘導部は、密封リップの直径を超える、約０．１５インチ〜約０．３インチの直径などの、約０．５インチ〜約１インチの直径を含み得る。

誘導部は、任意の妥当な方法を使用して、筐体内でバネを安定させることができる。例えば、誘導部は、筐体の遠位内部表面に接触し得る。一実施形態では、誘導部は、筐体の流出口を一周する、筐体の第１の遠位内部表面に接触、またはそれに対して嵌合する。特定の実施形態では、誘導部はまた、その中にバネが置かれる筐体の内部チャンバを一周する、第２の遠位内部表面に接触、またはそれに対して嵌合する。遠位内部表面の１つまたは両方に対して嵌合することによって、誘導部は、ベローズが縮む、または拡張する間、および流体が逆止弁を通って流動する間、バネを安定させたままにすることを可能にする。例えば、バネのベローズが縮むとき、バネの遠位端部は、摩擦力で、１つまたは両方の遠位内部表面に対して安定を保ち、流体が、筐体の流入口、バネの近位および遠位開口部を通って、ならびに、一部の実施形態ではバネの管腔を通って、および遠位端部を通って流動することを許す。バネのベローズが拡張するとき、密封リップが、流入口を一周する筐体の近位内部密封表面に接触する間、バネの遠位端部は、１つまたは両方の遠位内部表面に対して保たれる。記載されるような誘導部の利点は、バネ、および関連して密封リップが筐体内で整合しなくなる可能性が低く、そのことにより逆止弁からの流体漏出の危険性、および逆止弁が適切に密封されない危険性が減少し、逆止弁の流量効率が上昇することである。別の利点は、バネの一体的特徴としての誘導部が、バネを適切に安定させるために、筐体とのいかなる追加的な機械的または化学的結合も必要としないことである。

本発明はまた、筐体内に収容される、上に記載のような単一ポリマー材料片から形成される、筐体およびバネを含む逆止弁を提供する。逆止弁は、約１インチ〜約５インチのサイズなど、約２インチ〜約４インチのサイズなど、または約２．５インチ〜約３．５インチのサイズなどの、いかなる妥当なサイズをも含む。一実施形態では、逆止弁は、半導体製造プロセスを含む様々な産業において使用され得る、２インチの逆止弁を含む。逆止弁はまた、いかなる妥当な材料をも含む。例えば、バネのような筐体は、フルオロポリマーなどのポリマー材料を含む。特定の実施形態では、筐体は、高純度ＰＴＦＥを含む高純度フルオロポリマーを含む。逆止弁はまた、いかなる他の妥当なパラメータをも含んでよい。例えば、逆止弁は、流体を、逆止弁を通して流すことにおける逆止弁の効率を測定する、流量係数値Ｃｖを含み得る。一実施形態では、逆止弁は、少なくとも３６、少なくとも３７、少なくとも３８、少なくとも４０、少なくとも４２、または更には少なくとも４５などの、少なくとも３５の流量係数値を含み得る。特定の実施形態では、逆止弁は、約３５〜約４０の値の範囲などの、少なくとも４０の流量係数値を含み得る。逆止弁はまた、クラッキング圧力パラメータを含んでよい。例えば、逆止弁は、流体が逆止弁を通って流動することを許可する、限界ゲージ圧力を測定するクラッキング圧力値を含み得る。一実施形態では、逆止弁は、約０．５ｐｓｉｇ〜約０．９ｐｓｉｇ、または約０．５ｐｓｉｇ〜約０．７５ｐｓｉｇ、または約０．６ｐｓｉｇ〜約１．０ｐｓｉｇ、または約０．７５ｐｓｉｇ〜１．０ｐｓｉｇなどの、約０．５ｐｓｉｇ〜約１．０ｐｓｉｇのクラッキング圧力範囲を含み得る。

筐体は、それを通して流体が流動することができる、導水管（ｃｈａｎｎｅｌ）、管（ｔｕｂｅ）、または管腔などの流入口を含む。特定の実施形態では、流体は、流入口を通って流動することによって、逆止弁に入る。筐体はまた、流入口と同じまたは異なる外形を含み得る流出口を含む。特定の実施形態では、流体は、流出口を通って流動することによって、逆止弁を出る。筐体は、流入口と流出口との間に位置付けられる内部チャンバを更に含み、内部チャンバはまた、導水管、管、または管腔を含んでよい。一実施形態では、上に記載のようなバネは、内部チャンバ内に位置付けられる。特定の実施形態では、内部チャンバの直径は、流入口、流出口、または流入口および流出口の両方の直径未満であってよい。別の実施形態では、内部チャンバの直径は、流入口、流出口、または両方のものを超えてよい。第１の遠位内部表面は、内部チャンバと流出口とが交わる場所にあることができ、そのような第１の遠位内部表面は、上に記載のようにバネの誘導部と接触するように使用され得る。内部チャンバの直径は、第２の遠位内部表面を画定することができ、上に記載のように、それに対してバネの誘導部が嵌合してよい。近位内部密封表面などの近位内部表面はまた、流入口と内部チャンバとが交わる場所にあることができる。この近位内部密封表面は、上に記載のようにバネの密封リップと接触するように使用され得る。

逆止弁における使用に対するバネを形成するためのプロセスを見ると、ポリマー材料が、バネを形成するために提供されてよい。ＰＴＦＥなどのフルオロポリマーを含むいかなる好適なポリマー材料が使用されてよく、特定の実施形態では、高純度フルオロポリマーが使用され得る。ポリマー材料は、バネが曝露されるであろう環境条件、およびバネが満たさなければならない産業規格によって選択されてよい。一実施形態では、バネは、選択された単一ポリマー材料片から形成される。別の実施形態では、バネは、１片より多くの選択されたポリマー材料から形成され、上に記載のように、壁上の開口部などの、最終特徴でバネを作製する。ポリマー材料は、いかなる妥当な初期形態を取ってもよい。例えば、ポリマー材料は、材料を形成に対して調製するために圧縮成形される、粉末または他の微粒子形態を初期的に含んでよい。

ポリマー材料はその後、任意の妥当な手法を使用して、バネに形成される。バネを形成することは、バネの近位および遠位端部、近位端部と遠位端部との間の壁を持つ胴部、上に記載のような壁上の近位および遠位開口部、ならびにベローズを形成することを含む。一部の例では、バネを形成することはまた、近位および遠位開口部が管腔への流体連通を提供できるように、胴部内に管腔を形成することを含む。特定の実施形態では、管腔は、遠位端部を通って延在するように形成される。別の実施形態では、バネは、上に記載のような密封リップおよび誘導部を含むように形成される。ポリマー材料は、本発明に従うバネを作製するために、機械加工によって形成されてよい。任意の妥当な機械加工が想定される。

図１を見ると、バネの図解が提供される。バネ１００は、高純度ＰＴＦＥなどのフルオロポリマーを含む、いかなる妥当なポリマー材料をも含む。バネ１００は、単一ポリマー材料片から形成される。バネ１００は、近位端部１１０と、近位端部１１０とは反対の遠位端部１２０との両方を含む。バネ１００はまた、近位端部１１０と遠位端部１２０との間に位置付けられる胴部１１７を含む。胴部１１７は、平均厚さ１１５の壁１１３を含み、ポリマー材料から形成される。

胴部１１７は、近位端部１１０に隣接する壁１１３の一部分上の近位開口部１３０を含む。図１は、近位端部１１０に隣接する２つの近位開口部１３０を示すが、いかなる数の近位開口部１３０も、本発明に含まれ得ることが理解される。近位開口部１３０の各々は、楕円形として図解されるものの、いかなる妥当な形状、サイズ、およびもう一方の近位開口部１３０に対する方位をも含むことができる。胴部１１７はまた、遠位端部１２０に隣接する壁１１３の一部分上の遠位開口部１４０を含む。図１は、遠位端部１２０に隣接する１つの遠位開口部１４０を図解するが、いかなる数の遠位開口部１４０も、本発明に含まれ得ることが理解される。一実施形態では、近位開口部１３０の数は、遠位開口部１４０の数と等しい。別の実施形態では、近位開口部１３０の数は、遠位開口部１４０の数と等しくない。遠位開口部１４０の各々は、楕円形として図解されるものの、いかなる妥当な形状、サイズ、およびもう一方の遠位開口部１４０に対する方位をも含むことができる。遠位開口部１４０は、近位開口部１３０に類似してもよく、しなくてもよい。

胴部１１７は、近位開口部１３０と遠位開口部１４０との間に、ベローズ１５０を更に含む。ベローズ１５０は、図１に示されるように同心円状の輪を持つコイル様の外形、またはひだを持つ蛇腹様の外形などの、いかなる妥当な外形をも含み得る。ベローズ１５０は、環境条件の変化に応答して変形することができる。例えば、ベローズ１５０は、流体圧力の増加などの、圧力もしくは力の増加、または同様の条件に曝露される場合に、初期高さ１５５を含む初期位置から、初期高さ１５５未満の高さを持つ位置に縮むことができる。ベローズ１５０はまた、同じ条件または異なる条件における減少に曝露される場合に、拡張する、または初期高さ１５５などの初期位置に戻ることができる。ベローズ１５０が変形される間、近位端部１１０、遠位端部１２０、近位開口部１３０、および遠位開口部１４０は、同様に変形しなくてよい。同様に、ベローズ１５０が圧縮される間、ベローズ１５０は別の寸法に変形しなくてよい。例えば、ベローズ１５０は、ベローズ１５０が変形される場合に、直径において減少または増加しない。ベローズ１５０を画定することを助ける壁１１３の一部分は、壁１１３の他の部分と同じ平均厚さ１１５、または異なる平均厚さ１１５を含むことができる。

バネ１００はまた、管腔１６５を含み得る。一実施形態では、管腔１６５は、胴部１１７内に位置付けられることができ、近位開口部１３０から遠位開口部１４０に延在することができ、それにより近位開口部１３０および遠位開口部１４０は、管腔１６５へと、または管腔１６５から、流体連通を提供できる。一実施形態では、管腔１６５は、遠位端部１２０を通って延在する。

バネ１００はまた、上に記載のような密封リップ１１４を含む。密封リップ１１４は、近位端部１１０を一周し得る。密封リップ１１４は、それが逆止弁の筐体の近位内部密封表面に接触することを可能にして逆止弁を密封するように、いかなる妥当な寸法をも含むことができる。バネ１００はまた、上に記載のような誘導部１２４を含む。誘導部１２４は、遠位端部１２０を一周する。誘導部１２４は、爪として図解されるが、それが逆止弁の筐体の１つ以上の遠位内部表面に接触することを可能にしてバネ１００を安定させるように、いかなる妥当な寸法をも含むことができる。

図２Ａを見ると、逆止弁の図解が提供される。逆止弁２００は、いかなる妥当なサイズの逆止弁をも含む。逆止弁２００は、それからバネ１００が形成される、同じまたは異なるポリマー材料を含む、いかなる妥当なポリマー材料をも含み得る、筐体２１０を含む。一実施形態では、筐体２１０は、任意の妥当な密封手段を使用して共に結合され得る、１つより多くの部品を含むことができる。例えば、筐体２１０は、さねはぎ設計などの任意の妥当な結合手段を使用して、またはねじ切り手段を使用して雌型部品２０５に係合する、雄型部品２０３を含むことができる。筐体２１０は、流体流動を促進するために、任意の妥当な手段を使用して、導管２１３および導管２１５に結合され得る。例えば、雄型部品２０３は、ネジ付きつば２１７を使用して導管２１３に結合されることができ、雌型部品２０５は、ネジ付きつば２１９を使用して、導管２１５に結合されることができる。筐体２１０は、導管２１３および２１５に連結され、導管２１５から筐体２１０を通って導管２１３に向かって流動する流体流動方向を可能にする。この流体流動方向は、示される方向ＣおよびＤに平行であることができ、逆止弁２００に対する所望の流動方向であってよい。逆止弁２００が逆方向の流体流動を防止するように装備されるため、逆止弁２００は、例えば、流体が、導管２１３から入り導管２１５から出ることによって筐体２１０を通って流動することを防止するように、装備されてよい。流動の逆方向は、示される方向ＥおよびＦに平行であり得る。逆止弁２００は、バネ１００を含む、流体が方向ＥおよびＦに平行な方向に流動することを防ぐためのいかなる妥当な手段を使用することもできる。

図２Ｂを見ると、線Ａ−Ａから見た逆止弁２００の断面図の図解が提供される。逆止弁２００は、筐体２１０の内部チャンバ２４０内にバネ１００を含む。示されるように、バネ１００は、近位端部１１０が筐体２１０の流入口２２０により近く、遠位端部１２０が筐体２１０の流出口２３０により近いように、方位付けられる。そのような方位は、流体が、ネジ付きつば２１９を使用して雌型部品２０５に結合される導管２１５を介して流入口２２０に入り、筐体２１０を通って流動し、ネジ付きつば２１７を使用して雄型部品２０３に結合される導管２１３に向かって流出口２３０を出るように、逆止弁２００に対する流体流動の所望の方向を促進する。

筐体２１０は、内部チャンバ２４０と流入口２２０とが交わる、近位内部密封表面２４５を含む。近位内部密封表面２４５は、流入口２２０を一周する表面を含み得る。密封リップ１１４は、近位内部密封表面２４５の少なくとも一部分に接触して、逆止弁２００に密封を提供する。筐体２１０は、内部チャンバ２４０と流出口２３０とが交わる、第１の遠位内部表面２４７を含む。第１の遠位内部表面２４７は、流出口２３０を一周する表面を含み得る。筐体２１０はまた、内部チャンバ２４０を一周し得る、第２の遠位内部表面２４９を含む。誘導部１２４は、第１の遠位内部表面２４７または第２の遠位内部表面２４９のどちらか、または両方の少なくとも一部分に接触して、筐体２１０内でバネ１００を安定させる。例えば、バネ１００は、バネ１００の長手方向軸が、筐体２１０および逆止弁２００の長手方向軸に平行であるように、筐体２１０内で方位付けられる。そのようなバネ１００の方位は、逆止弁２００を通る流動を最大にし、逆止弁２００からの流体漏出の危険性を最小にする。バネ１００の方位が、例えば、流体流動、または逆止弁２００への他の破損に応答して、バネ１００の長手方向軸が筐体２１０の長手方向軸に平行でない（例えば、長手方向軸に対してゼロでない角度にある）ように変化する場合には、バネ１００の変更された方位は、逆止弁２００からの流体漏出の危険性を増大させ、逆止弁２００の流動係数を低下させることがある。誘導部１２４はその後、遠位内部表面２４７および２４９のうちの１つまたは両方に対して嵌合することによって、筐体２１０内でバネ１００に安定を提供し、バネ１００が筐体２１０内で整合しなくなる危険性を最小にする。

逆止弁２００は、バネ１００を使用して、流体が、方向ＣおよびＤに平行な方向などの所望の方向に流動することを許してよい。一実施形態では、流体は、導管２１５を介して流入口２２０を通って、筐体２１０に入ってよい。流体は、近位端部１１０に対して圧力をかける。圧力が、約０．５ｐｓｉｇ〜約１．０ｐｓｉｇのクラッキング圧力範囲などの、逆止弁２００のクラッキング圧力を超過しない場合には、近位端部１１０は動かず、密封リップ１１４は近位内部密封表面２４５との密封接触を維持する。圧力がクラッキング圧力を超過する場合には、近位端部１１０および密封リップ１１４は、遠位端部１２０に向かって動き、その動きは、圧力に応答したベローズ１５０の変形（例えば圧縮）によって可能にされる。流体は、少なくとも１つの近位開口部１３０を通って流動し、また少なくとも１つの遠位開口部１４０を通って流動してもよい。バネ１００は、近位開口部１３０および遠位開口部１４０が流体連通を提供する、遠位端部１２０を通って延在する管腔１６５を含むことができる。流体は管腔１６５を通って流動し、遠位端部１２０を通ってバネ１００を出てよい。誘導部１２４が筐体２１０内で遠位端部１２０を安定させるため、遠位端部１２０は、流体流動、またはベローズ１５０の動きに応答して動くことはない。バネ１００の安定によって、逆止弁２００は、少なくとも３５の流動係数などのより高い流動係数を呈し、逆止弁２００からの流体漏出の危険性の増大に繋がり得る、バネ１００が筐体２１０内で整合しなくなる危険性を最小にする。流体は、導管２１３に向かって流出口２３０を通って筐体２１０を出る。流体によってかけられる圧力がクラッキング圧力未満に降下する場合に、ベローズ１５０は、近位端部１１０および密封リップ１１４を近位内部密封表面２４５に向かって動かして、逆止弁２００を密封する。例えば、ベローズ１５０は、初期高さ１５５などの初期位置へと拡張し、密封面１１４を近位内部密封表面２４５と接触させる。

逆止弁２００は、バネ１００を使用して、流体が、方向ＥおよびＦに平行な方向などの逆方向に流動することを防止し得る。一実施形態では、流体は、導管２１３を介して流出口２３０を通って筐体２１０に入ってよく、バネ１００へと流動してよい。例えば、流体は、遠位端部１２０を通って延在する管腔１６５を通って、バネ１００へと流動することができる。しかしながら、ベローズ１５０が拡張して、密封リップ１１４を近位内部密封表面２４５と接触させ、流入口２２０を内部チャンバ２４０から密封するため、流体が遠位端部１１０を越えて流動することは防止される。近位端部１１０を越えて流動することを禁じられて、流体は、流入口２２０を通って導管２１５に流動することもなく、逆止弁２００は、逆方向の流体流動を許さない。

別個の実施形態の文脈において本明細書に記載の明確化のための特定の特徴はまた、単独の実施形態における組み合わせで提供されてもよい。逆に、単独の実施形態の文脈において記載される簡潔化のための様々な特徴はまた、別個に、または任意の部分的組み合わせで提供されてもよい。更に、範囲で述べられる値への言及は、その範囲内のあらゆる値を含む。

利益、他の利点、および問題の解決法は、特定の実施形態に関して上に記載されてきた。しかしながら、任意の利益、利点、または解決法をもたらす、またはより明白にする、利益、利点、問題の解決法、および任意の特徴（複数可）は、任意の、または全ての特許請求の範囲の、決定的な、必須の、または不可欠な特徴として解釈されるべきものではない。

本明細書に記載の実施形態の仕様および図解は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供するように意図される。仕様および図解は、本明細書に記載の構造または方法を使用する装置およびシステムの要素ならびに特徴の全ての、網羅的および包括的な説明を果たすものとは意図されない。別個の実施形態はまた、単独の実施形態における組み合わせで提供されてもよく、逆に、簡潔化のために単独の実施形態の文脈において記載される様々な特徴はまた、別個に、または任意の部分的組み合わせで提供されてもよい。更に、範囲で述べられる値への言及は、その範囲内のあらゆる値を含む。多くの他の実施形態は、本明細書を読んだ後でのみ、当業者にとって明らかとなり得る。他の実施形態が使用または本開示から派生してよく、構造的置換、論理的置換、または別の変更が、本開示の範囲から逸脱することなくなされてよい。したがって、本開示は、制限的ではなくむしろ例示的であると見なされるべきである。

Claims (24)

1. 逆止弁における使用のためのバネであって、前記バネが、単一ポリマー材料片から形成され、前記バネが、
   近位端部と、
   前記近位端部とは反対に位置付けられる遠位端部と、
   前記近位端部と前記遠位端部との間に位置付けられる胴部であって、前記胴部が、壁を備え、前記胴部が、前記近位端部に隣接する前記壁の一部分上の近位開口部と、前記遠位端部に隣接する前記壁の一部分上の遠位開口部とを備え、かつ前記胴部が、前記近位開口部と前記遠位開口部との間にベローズを更に備える、胴部と、を備える、バネ。
2. 筐体と、
   前記筐体内に収容されるバネであって、前記バネが、単一ポリマー材料片から形成され、前記バネが、近位端部と、前記近位端部とは反対に位置付けられる遠位端部と、前記近位端部と前記遠位端部との間に位置付けられる胴部であって、壁を備え、前記近位端部に隣接する前記壁の一部分上の近位開口部、および前記遠位端部に隣接する前記壁の一部分上の遠位開口部を備え、かつ前記近位開口部と前記遠位開口部との間にベローズを更に備える、胴部と、を備える、バネと、を備える、逆止弁。
3. 逆止弁における使用のためのバネを形成するための方法であって、
   ポリマー材料を提供することと、
   前記ポリマー材料を前記バネに形成することであって、前記バネが、近位端部と、前記近位端部とは反対に位置付けられる遠位端部と、前記近位端部と前記遠位端部との間に位置付けられる胴部であって、壁を備え、前記近位端部に隣接する前記壁の一部分上の近位開口部、および前記遠位端部に隣接する前記壁の一部分上の遠位開口部を備え、かつ前記近位開口部と前記遠位開口部との間にベローズを更に備える、胴部と、を備える、形成することと、を含む、方法。
4. 前記ポリマー材料がフルオロポリマーである、請求項１、２および３のいずれか一項に記載のバネ、逆止弁、または方法。
5. 前記ポリマー材料がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である、請求項４に記載のバネ、逆止弁、または方法。
6. 前記バネが、前記胴部内に管腔を更に備え、前記近位開口部および前記遠位開口部が、前記管腔への流体連通を提供する、請求項１、２および３のいずれか一項に記載のバネ、逆止弁、または方法。
7. 前記逆止弁が、約２インチ〜約４インチなど、または約２．５インチ〜約３．５インチなど、または約２インチなどの、約１インチ〜約５インチのサイズを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバネ、逆止弁、または方法。
8. 前記逆止弁が化学物質送達用途において使用される、請求項１、２および３のいずれか一項に記載のバネ、逆止弁、または方法。
9. 前記化学物質送達用途が半導体製造方法を含む、請求項８に記載のバネ、逆止弁、または方法。
10. 前記逆止弁が、少なくとも３６、少なくとも３７、または少なくとも３８などの、少なくとも３５の流量係数値を含む、請求項１、２および３のいずれか一項に記載のバネ、逆止弁、または方法。
11. 前記逆止弁が、少なくとも４２、または少なくとも４５などの、少なくとも４０の流量係数値を含む、請求項１０に記載のバネ、逆止弁、または方法。
12. 前記逆止弁が、約０．５ｐｓｉｇ〜約０．９ｐｓｉｇ、または約０．５ｐｓｉｇ〜約０．７５ｐｓｉｇ、または約０．６ｐｓｉｇ〜約１．０ｐｓｉｇ、または約０．７５ｐｓｉｇ〜１．０ｐｓｉｇなどの、約０．５ｐｓｉｇ〜約１．０ｐｓｉｇのクラッキング圧力範囲を含む、請求項１、２および３のいずれか一項に記載のバネ、逆止弁、または方法。
13. 前記壁が、約０．０１１〜約０．０１９インチなど、約０．０１２〜約０．０１８インチなど、または約０．０１３〜０．０１７インチなどの、約０．０１インチ〜約０．０２インチの平均厚さを有する、請求項１、２および３のいずれか一項に記載のバネ、逆止弁、または方法。
14. 前記壁が約０．０１５インチ〜約０．０１８インチの平均厚さを有する、請求項１３に記載のバネ、逆止弁、または方法。
15. 前記バネが、前記逆止弁の筐体と係合および係脱するように構成される密封リップを備える、請求項１および３のいずれか一項に記載のバネまたは方法。
16. 前記ベローズが、流体が前記逆止弁を通って、および前記近位開口部と前記遠位開口部とを通って流動することを可能にするように圧縮されると、前記密封リップが前記筐体と係脱する、請求項１５に記載のバネまたは方法。
17. 前記ベローズが、流体が前記逆止弁を通って流動することを防止するように拡張されると、前記密封リップが前記筐体と係合する、請求項１５に記載のバネまたは方法。
18. 前記バネが、前記筐体と係合および係脱するように構成される密封リップを備える、請求項２に記載の逆止弁。
19. 前記ベローズが、流体が前記逆止弁を通って、および前記近位開口部と前記遠位開口部とを通って流動するように圧縮されると、前記密封リップが前記筐体と係脱する、請求項１８に記載の逆止弁。
20. 前記ベローズが、流体が前記逆止弁を通って流動することを防止するように拡張されると、前記密封リップが前記筐体と係合する、請求項１９に記載の逆止弁。
21. 前記バネが、前記逆止弁の筐体の中で前記バネを安定させるための誘導部を備える、請求項１および３のいずれか一項に記載のバネまたは方法。
22. 前記バネが、前記筐体の中で前記バネを安定させるための誘導部を備える、請求項２に記載の逆止弁。
23. 前記ポリマー材料を形成することが、前記ポリマー材料を機械加工することを含む、請求項３に記載の方法。
24. 前記ポリマー材料を形成することが、いかなる形成選択肢をも含む、請求項３に記載の方法。

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