JP2016509242A

JP2016509242A - 密封組立体を備えるダイヤフラム弁、これを含むクロマトグラフシステム、及びその作動方法

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Publication number: JP2016509242A
Application number: JP2015561858A
Authority: JP
Inventors: ガマシェ，イヴ
Original assignee: メカニック・アナリティック・インコーポレーテッド
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2016-03-24
Also published as: US20160025688A1; US9632065B2; WO2014138966A1; CA2905593A1; EP2972290A4; CN105339789A; CN105339789B; EP2972290A1

Abstract

弁は、弁キャップを備え、弁キャップはこれを貫通する複数のプロセス導管を有し、複数のプロセス導管のそれぞれは、弁キャップ接合面においてプロセスポートで終端する。また、弁は、弁キャップ接合面に対向する弁本体接合面を定める弁本体と、弁キャップ接合面と弁本体接合面との間にプロセスポートを横切って位置決めされたダイヤフラムと、弁キャップ及び弁本体の一方を通って設けられたパージラインとを備える。パージラインは、入口及び出口を有する。弁は、弁キャップに配置された密封組立体をさらに備える。密封組立体は、ダイヤフラムを通って漏れた流体を封鎖するように構成及び位置決めされ、ダイヤフラムを通って漏れた流体は、弁のパージラインの出口を経由して排出されるようになっている。弁を含むクロマトグラフシステム、及びこのクロマトグラフシステムを作動させる方法も提供される。【選択図】図９Ａ

Description

本発明は、一般に、流体分析システムに関し、詳細には、作動システムの作動機構を潜在的なダイヤフラムを通る漏洩ガスから密封するとともに、ダイヤフラムを通って漏れた流体を弁のパージラインの出口から排出するように動作可能な、密封組立体を有するダイヤフラム密閉型弁、並びにダイヤフラム弁を含むクロマトグラフシステム、及びその作動方法に関する。

当業者には公知であるように、クロマトグラフシステムは、再現可能なサンプル導入機構及び様々なカラムの切替え機構を可能にするために弁の使用に依存する。

本技術分野では、クロマトグラフ用途のための様々なデザインのダイヤフラム弁が公知である。そのようなダイヤフラム弁は、多くの市販されているガスクロマトグラフにおいて使用されてきた。ダイヤフラム弁は、それらの物理的な大きさに起因して及びアクチュエータが弁自体に組み込まれるので、ガスクロマトグラフに容易に組み込まれる傾向にある。これらの特徴により、ダイヤフラム弁は、ガスクロマトグラフ製造者には魅力的である。

図１（従来技術）を参照すると、本技術分野で公知の典型的なダイヤフラム密封型弁の一例が示される。弁１は、接合面４及び複数のポート６を有する頂部ブロック２を備える。ポート６のいずれも接合面４で開口し、様々な接続金具及び管体（図示せず）を接続するためのねじ付き通路８を有する。ねじ付き通路８の底部には、頂部ブロック２内に延びて接合面４でポート６内に開口する導管１０がある。これらのポート６は、頂部ブロック２の接合面４上に、例えば円形ラインのようなラインに沿って配置される。接合面４は、平坦でありかつ研磨されることが好都合であり、各ポート６の間の及び周囲の雰囲気からの漏れを最小にする。また、弁１は、底部ブロック１２及びダイヤフラム１４を備え、ダイヤフラム１４は、一般にポリイミド、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン）又は他のポリマのような材料から作製される。ダイヤフラム１４は、頂部ブロックの接合面４と底部ブロック１２との間に配置され、内部に、複数のポート６によって形成されたラインに沿って延びる凹部１８を有し、頂部ブロック２の接合面４から離れるように付勢される。ダイヤフラム１４の凹部１８は、底部ブロック１２に作られた対応する凹部２０に着座して、隣接する各ポート６の間の流体循環のための何らかの間隙を可能にする。

また、弁１は、底部ブロック１２に取り付けられた複数のプランジャ１６を備え、いずれのプランジャ１６も、それぞれ２つのポート６の間の位置において、ダイヤフラム１４を頂部ブロック２に対して圧縮するように配置される。図示のように、６ポート弁の場合、弁が静止している場合に、３つのプランジャ１６は上昇し、一方で他の３つは下降することが好ましい。プランジャ１６が上昇する場合、これはダイヤフラム１４を頂部ブロック２に対して圧縮し、ダイヤフラム凹部１８で作られた管路を閉鎖し、結果として流体の循環が遮断される。底部ブロック１２は、プランジャ１６と、プランジャ１６を上昇配置と下降配置との間で所定位置に移動させる作動システムとを保持する。

プランジャ１６のある部分を「ノーマルオープン」、プランジャ１６の別の部分を「ノーマルクローズ」として指定することが一般的である。ノーマルオープンのプランジャ１６は、下向きに、即ちダイヤフラム１４から離れるように付勢されるため、通常は、隣接する２つのポート６の間での流体循環が可能になる。ノーマルクローズのプランジャ１６は、上向きに、即ちダイヤフラム１４に向かって付勢されるので、２つの隣接するポート６の間の流体循環を妨げる。例えば、弁１は、ノーマルオープン及びノーマルクローズプランジャ１６をそれぞれ上向き又は下向きに摺動させることによって、プランジャ１６の位置を変更する目的で作動されることができる。

多くの場合、ダイヤフラム密封型弁によってサンプリングされたガス、又はサンプリングガスを運ぶために使用されるキャリアガスは、腐食性、毒性、不安定、及び／又は反応ガスである可能性がある。例えば、限定されるものではないが、ガスは、フッ化水素、シラン、ホスフィン、アンモニア、塩素、三塩化ホウ素、三フッ化窒素、フッ素、臭素、水素、アルシン、ホスフィン、又は同類のものを含むことができる。そのようなガスを公知のガスクロマトグラフのダイヤフラム弁と一緒に使用する場合、ガスは、ダイヤフラムによって弁の作動システム及び周囲空気から隔離される。

しかしながら、経時的に、ダイヤフラムは、例えば、材料の経年変化、過圧運転、高速摩耗、サンプルの汚染、及び／又は副産物の発生によって穴が開くことがある。ダイヤフラムに穴が開いた場合、サンプル及び／又はキャリアガスが弁の作動システムの作動機構へ漏れる場合又はガスが周囲の空気中へ放出される場合があり望ましくない。さらに、公知の弁を使用すると、そのような漏れを迅速に検出して所望の機能を開始させることが困難である。

サンプル及び／又はキャリアガスの性質に応じて、このことは、弁、弁が組み込まれた機器、又は弁を制御するために使用される補助装置に望ましくない損傷を与える可能性がある。当業者は、このようなガスを扱う場合に高度の注意を払うことを理解しており、これが使用される環境の綿密な管理を行っている。

ダイヤフラムを通る漏れに続く、弁の各構成要素の間の潜在的なガスの流れを低減するために、各構成要素の間にＯリングを使用することは公知である。しかしながら、Ｏリングの使用は、漏れたサンプリング及び／又はキャリアガスが腐食性、毒性、不安定、及び／又は反応ガスである場合には不十分であることが分かっている。

上記のことを考慮して、前述した従来技術の問題点のいくつかを解決又は最小にすることができる、改善された弁、弁を使用するクロマトグラフシステム、及びクロマトグラフシステムの動作方法が必要とされる。

本発明の第１の態様によれば、弁が提供され、弁は、弁キャップを備え、弁キャップはこれを貫通する複数のプロセス導管を有し、複数のプロセス導管のそれぞれは、弁キャップ接合面においてプロセスポートで終端する。また、弁は、弁キャップ接合面に対向する弁本体接合面を定める弁本体と、弁キャップ接合面と弁本体接合面との間にプロセスポートを横切って位置決めされたダイヤフラムと、弁キャップ及び弁本体の一方を通って設けられたパージラインとを備える。パージラインは、入口及び出口を有する。弁は、弁キャップに配置された密封組立体をさらに備える。密封組立体は、ダイヤフラムを通って漏れた流体を封鎖するように構成及び位置決めされ、ダイヤフラムを通って漏れた流体は、弁のパージラインの出口を経由して排出されるようになっている。

１つの実施形態では、弁は、パージラインの入口に入る、ダイヤフラムを通って漏れた流体の上流への流れを防止する逆止弁をさらに備える。

１つの実施形態では、弁本体は、内部に延びる複数のプランジャ通路を有し、密封組立体は複数の通路シールを備え、複数の通路シールのそれぞれは、複数のプランジャ通路の対応する１つを密封する。

１つの実施形態では、弁本体は上側部分及び下側部分を備え、複数の通路シールのそれぞれは、弁本体の上側部分と下側部分との間の接合面において複数のプランジャ通路のうちの対応する１つを密封する。

１つの実施形態では、弁は、基部及び頂部を有する複数のプランジャをさらに備え、複数のプランジャのそれぞれは、複数のプランジャ通路のうちの対応するプランジャ通路に位置決めされ、通路シールのそれぞれは、対応するプランジャ通路において、プランジャの基部と頂部との間に延びることによって、複数のプランジャのうちの対応する１つの基部を覆う。

１つの実施形態では、密封組立体は、複数の通路シールを含む密封ダイヤフラムを備え、密封ダイヤフラムは、弁本体の上側部分と下側部分との間に位置決めされる。

１つの実施形態では、複数の通路シールのそれぞれは、複数のプランジャのうちの対応する１つの基部の移動に応じて拡張及び収縮するように構成される。

１つの実施形態では、複数の通路シールのそれぞれはベローズ部分を備える。

１つの実施形態では、複数の通路シールのそれぞれは、複数のプランジャのうちの対応する１つの基部を下向きに付勢し、それによって付勢機構と協働してプランジャを開配置に付勢する。

１つの実施形態では、密封ダイヤフラムは金属製ダイヤフラムである。

１つの実施形態では、密封ダイヤフラムは保護被覆で被覆される。

１つの実施形態では、弁は、複数のプランジャをさらに含む。プランジャのそれぞれは、弁本体に形成された複数のプランジャ通路のうちの対応するプランジャ通路に位置決めされ、ダイヤフラムに係合する閉位置とダイヤフラムから離脱する開位置との間で移動可能である。また、弁は、複数のプランジャのそれぞれを閉位置と開位置との間で移動させるための作動システムをさらに備え、作動システムは、上側ピストン及び下側ピストンを備える。密封組立体は、上側ピストンと弁本体との間の接合面を密封するための第１のシールと、上側ピストンと下側ピストンとの間の接合面を密封するための第２のシールと、上側ピストンと、上側ピストンに取り付けられた複数のプランジャのそれぞれとの間の接続部を密封するための複数の第３のシールとを備える。

１つの実施形態では、第１のシールは、第１の端部において上側ピストンに、第２の端部において弁本体に結合され、第２のシールは、上側ピストンに結合され、下側ピストンのうちの上側ピストンを貫通する部分を覆い、複数の第３のシールのそれぞれは、上側ピストンと複数のプランジャに１つを上側ピストンに取り付けるための取付け手段の頭部との間に位置する。

１つの実施形態では、第１のシール、第２のシール及び複数の第３のシールのそれぞれは、金属製シールである。

１つの実施形態では、第１のシール、第２のシール、及び複数の第３のシールのうちの少なくとも１つは、保護被覆で被覆される。

１つの実施形態では、第１のシール及び第２のシールの少なくとも一方は、ベローズ部分をさらに備える。

本発明の別の態様によれば、クロマトグラフシステムが提供され、クロマトグラフシステムは、弁及び監視システムを備える。弁は、弁キャップを備え、弁キャップはこれを貫通する複数のプロセス導管を有し、複数のプロセス導管のそれぞれは、弁キャップ接合面においてプロセスポートで終端する。また、弁は、弁キャップ接合面に対向する弁本体接合面を定める弁本体と、弁キャップ接合面と弁本体接合面との間にプロセスポートを横切って位置決めされたダイヤフラムと、弁キャップ及び弁本体の一方を通って設けられたパージラインとを備える。パージラインは、入口及び出口を有する。弁は、弁キャップに配置された密封組立体をさらに備える。密封組立体は、ダイヤフラムを通って漏れた流体を封鎖するように構成及び位置決めされ、ダイヤフラムを通って漏れた流体は、弁のパージラインの出口を経由して排出されるようになっている。監視システムは、弁のパージラインの出口に接続され、パージラインの出口を通過するパージガスを監視し、弁のダイヤフラムを通って漏れた流体を表すパージガスの変化を検出し、弁のダイヤフラムを通って漏れた流体を表すパージガスの変化を検出した場合に漏れ制御手順を起動するように構成される。

１つの実施形態では、弁は、ダイヤフラムを通って漏れた流体の上流流れが、パージラインの入口に流入するのを防止する逆止弁をさらに備える。

本発明の別の態様によれば、前述のクロマトグラフシステムを動作させる方法が提供される。本方法は、弁のパージラインの出口を流通するパージ流体を監視する段階と、弁のダイヤフラムを通って漏れた流体を示すパージ流体の変化を検出する段階と、弁のダイヤフラムを通って漏れた流体を示すパージ流体の変化を検出した場合に漏れ制御手順を起動する段階とを備える。

１つの実施形態では、弁のパージラインの出口を通過するパージ流体を監視する段階は、パージ流体の圧力を監視する段階及びパージ流体の純度を監視する段階の少なくとも一方を含む。

１つの実施形態では、弁のダイヤフラムを通って漏れた流体を示すパージ流体の変化を検出した場合に漏れ制御手順を起動する段階は、弁の流体供給源を封鎖する段階、弁内に不活性ガスを放出する段階、及び漏れを示す信号をアクティブにする段階の少なくとも１つを含む。

他の目的、利点及び特徴は、例示を目的として与えられた以下の非限定的な実施形態の説明を添付の図面を参照して読むことでより明らかになる。

本技術分野で公知の従来技術によるダイヤフラム密封型弁の分解斜視図であり、部分的に透明である。１つの実施形態によるダイヤフラム密閉型弁の上面図である。図２に示したダイヤフラム密閉型弁の実施形態の線III−IIIに沿って取り出した断面側面図である。図３の部分３Ａの拡大図である。図３の部分３Ｂの拡大図である。図２に示したダイヤフラム密閉型弁の実施形態の線IV−IVに沿った断面図である。図４の部分４Ａの拡大図である。図４の部分４Ｂの拡大図である。図４Ｂの一部の拡大図である（図中では図４Ｂ’と表記）。図４の部分４Ｃの拡大図である。図４Ｃの一部の拡大図である（図中では図４Ｃ’と表記）。図４Ｃの一部の拡大図である（図中では図４Ｃ’’と表記）。図４の部分４Ｄの拡大図である。図４Ｄの一部の拡大図である（図中では図４Ｄ’と表記）。図２に示したダイヤフラム密閉型弁の実施形態の線IV−IVに沿った断面側面図であり、ロックピンが除去されている。図２に示したダイヤフラム密閉型弁の実施形態の線Ｖ−Ｖに沿った断面側面図である。実施形態による弁キャップの上面図である。図６Ａに示した弁キャップの線Ｂ−Ｂに沿った断面側面図である。図６Ａに示した弁キャップの線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。図６Ａに示した弁キャップの下方斜視図である。図６Ａに示した弁キャップの上方斜視図である。実施形態による弁本体のシリンダの上面図である。図７Ａのシリンダの下側斜視図である。図７Ａに示したシリンダの線Ｃ−Ｃに沿った断面側面図である。図７Ｃの一部の拡大図である。実施形態によるダイヤフラムの下面図である。図８Ａに示したダイヤフラムの線Ｂ−Ｂに沿った断面側面図である。図８Ｂの部分８Ｃの拡大図である。図８Ａのダイヤフラムの上側斜視図である。従来技術の１つの実施形態によるダイヤフラム密閉型弁の断面側面図であり、弁本体に密封組立体を設けない場合のダイヤフラムを通る漏れに続くガスの流路の概略図を含む。実施形態によるダイヤフラム密閉型弁の断面側面図であり、弁本体に密封組立体を設けた場合のダイヤフラムを通る漏れに続くガスの流路の概略図を含む。ダイヤフラム密閉型弁の別の実施形態の断面側面図である。図１０の部分１０Ａの拡大図である。図１０に示したダイヤフラム密閉型弁の別の断面側面図である。漏れ収集システムが弁キャップの一部である実施形態による、弁キャップの上面図である。図１２に示した弁キャップの線１２Ａ−１２Ａに沿って取り出した断面側面図である。従来技術による１つの実施形態によるダイヤフラム密閉型弁の断面側面図であり、弁本体に密封組立体を設けない場合にイヤフラムを通る漏れに続くガスの流路の概略図を含む。実施形態によるダイヤフラム密閉型弁の断面側面図であり、弁本体に密封組立体を設けた場合にダイヤフラムを通る漏れに続くガスの流路の概略図を含む。実施形態による密封ダイヤフラム及びプランジャの上側部分の斜視上面図である。実施形態による密封ダイヤフラム及びプランジャの下側部分の斜視下面図である。弁のダイヤフラムを通るサンプル及び／又は作動ガスの漏れを検出することができる実施形態による、クロマトグラフシステムの概略図である。

以下の説明において、同一の参照符号は同様の構成要素を指す。図示の又は本明細書に記載された実施形態、幾何学的構成、説明した材料及び／又は寸法は、例示目的で示された実施形態である。

さらに、弁及びクロマトグラフシステム並びにそれらの対応する部分の実施形態は、本明細書に説明されかつ例示されるように所定の幾何学的構成から成るが、これらの構成要素及び幾何学的構成のすべてが必須ではないので、それらの限定的な意味で解釈すべきではない。当業者には明らかなように、他の適切な構成要素及びそれらの間の協働、並びに他の適切な幾何学的構成は、弁及びクロマトグラフシステムに使用することができ、それらは、本明細書で簡単に説明され、当業者によって本明細書から容易に推測され得ることを理解されたい。加えて、例えば、「上側」、「下側」、「左側」、及び「右側」等の位置の説明は、別途指示されない限り、図面との関連で解釈されるべきであり、限定するものと見なすべきではないことを理解されたい。

加えて、本出願の中では、弁は、サンプリングガス、キャリアガス、パージガス及び作動ガスのようなガスに関連して記載されるが、当業者であれば、代替的な実施形態では、弁は、ガス以外の他の流体に関連して使用できることを理解できるはずである。実際には、当業者であれば、例えば、限定するものではないが、弁は、液体ではなく気体に関連して使用し得ることを理解できるはずである。

図２から５を全体的に参照すると、実施形態によるダイヤフラム密封型弁３０が示される。そのような弁３０は、様々なタイプの分析装置、より具体的には、クロマトグラフ装置又はオンライン分析装置で使用することができる。

図２から５に示されるように、弁３０は、５つの構成要素、即ち弁キャップ３２と、弁本体３３と、弁キャップ３２と弁本体３３との間に圧縮可能に配置されたダイヤフラム３６と、複数のプランジャ８２と、作動システム２２０とを含む。

１つの実施形態では、弁本体３３は、シリンダ３４及び底部キャップ４０、又は他の等価の構造体で形成され、複数のプランジャ８２又は駆動システム２２０の作動機構９６を弁本体３３に取り付けることが可能である。弁キャップ３２、シリンダ３４、ダイヤフラム３６、及び複数のプランジャ８２の組み合わせは、プロセス組立体３０１と呼ぶことができる。

弁キャップ
さらに図２から５、追加的に図６Ａから図６Ｅを参照すると、１つの実施形態による弁キャップ３２が示される。図示の実施形態では、弁キャップ３２は、これを貫通して延びる複数のプロセス導管４４と、以下では弁キャップ接合面４２と呼ぶ接合面とを有する。１つの実施形態では、弁キャップ接合面４２は、平坦で滑らかであり、弁３０が組み立てられた場合には（図３から５に示すように）ダイヤフラム３６と接触する。各プロセス導管４４は、弁キャップ接合面４２におけるプロセスポート４６の開口部で終端する。１つの実施形態では、各プロセスポート４６は、弁キャップ接合面４２上に円形に配置される。

１つの実施形態では、図６Ｃに最も良く示されるように、プロセス導管４４のそれぞれは、管体接続部を収容するためのより大きなねじ穴４８と、プロセスポート４６で終端する小さな流体通路５０とによって形成される。

図示の実施形態では、弁キャップ３２は、円筒形を有し、例えば、限定されるものではないが、電解研磨されたステンレス鋼製である。また、弁キャップ３２は、弁キャップ３２をシリンダ３４に取り付けるために、ソケット頭部キャップねじ５４を収容するためのねじ穴５２を備える。１つの実施形態では、図４から分かるように、ソケット頭部キャップねじ５４の頭部とねじ孔５２との間には、限定されるものではないが、皿ばねスタックのような付勢機構５５が設けられ、弁３０が被る温度変化とは無関係に、弁キャップ３２とシリンダ３４との間で、ダイヤフラム３６上に一定の圧力を維持する。

勿論、代替的な実施形態では、シリンダ３４に対して弁キャップ３２を保持するための他の配置を考えることができる。任意選択的に、別の実施形態では、ポリマの層は、弁キャップ３２の弁キャップ接合面４２を覆うことができる。さらに、代替的な実施形態では、他の材料、例えば、限定されるものではないが、セラミック又は各種ポリマを、弁キャップ３２又はその一部のための材料として使用することができる。当業者であれば、弁キャップ３２は、各図に示した実施形態に示された円筒状のものとは異なる形状、形態、又は構造を示し得ることを容易に理解できるはずである。勿論、弁キャップの他の実施形態は、４、８、１０、１２個、又は他の好都合の個数のプロセスポート４６を含むことができる。

シリンダ
以下、図３から５及び図７Ａから７Ｄを参照すると、例示的に、弁３０の本体３３のシリンダ３４の１つの実施形態が示される。前述した弁キャップ３２と同様に、シリンダ３４は、以下において弁本体接合面５８と呼ばれる接合面を有し、この弁本体接合面５８は、弁が組み立てられた場合に（図３から５に示すように）、弁キャップ３２の弁キャップ接合面４２に向かい合う。１つの実施形態では、弁本体接合面５８も滑らかで平坦である。弁本体接合面５８は、弁キャップ接合面４２上のプロセスポート４６の構成に一致する輪郭を有する主凹部６０を備える。従って、プロセスポート４６が弁キャップ接合面４２上で円形に配置された例示の実施形態では、主凹部６０は円形の輪郭を成す。弁構成要素が組み立てられて、弁３０が使用可能になると（図３から５に示すように）、主凹部６０は、弁キャップ３２のプロセスポート４６と位置合わせされる。

また、シリンダ３４は、複数のプランジャ通路６２を含み、各プランジャ通路６２は、シリンダ３４内に延び、２つのプロセスポート４６の間の主凹部６０内の一端で開口する。プランジャ通路６２の他端は、弁本体空洞６３内に開口する。

また、シリンダ３４は、シリンダ３４を弁キャップ３２に保持するソケット頭部キャップねじ５４を収容するためのねじ穴６４の第１のセット（図７Ａに最も良く示される）と、シリンダ３４を底部キャップ４０に保持するソケット頭部キャップねじを収容するためのねじ穴６４の第２のセット（図７Ｂに最も良く示される）とを備える。勿論、代替的な実施形態では、シリンダ３４を弁キャップ３２又は底部キャップ４０に固定するための他の構成を考えることができる。

１つの実施形態では、図３から５から分かるように、シリンダ３４は、上側部分３４ａ及び下側部分３４ｂで構成される。１つの実施形態では、シリンダ３４の上側部分３４ａとシリンダ３４の下側部分３４ｂとは、複数のシリンダ本体ねじ３５によって相互に結合され、このねじ３５は、シリンダ３４の上側部分３４ａと下側部分３４ｂとの間の圧力を調整するために使用できる。

次に図１０を参照すると、代替的な実施形態では、シリンダ３４は、同様に上側部分３４ａ及び下側部分３４ｂで構成されるが、図示の実施形態の上側部分３４ａは、図３から５に示された実施形態の上側部分３４ａよりも薄型である。図１０に示す実施形態では、シリンダ３４の上側部分３４ａとシリンダ３４の下側部分３４ｂとは、周囲のソケット頭部キャップねじ５４ａと中央のソケット頭部キャップねじ５４ｂとの組み合わせによって相互に結合され、ソケット頭部キャップねじ５４ａは、シリンダ３４の上側部分３４ａを弁キャップ３２に保持し、ソケット頭部キャップねじ５４ｂは、シリンダ３４の上側部分３４ａを貫通して延び、シリンダ３４の下側部分３４ｂを弁キャップ３２に保持する。１つの実施形態では、シリンダ３４の上側部分３４ａを貫通してシリンダ３４の下側部分３４ｂ及び弁キャップ３２内に延びる、アライメントピン１９０をさらに備えることができる。

ダイヤフラム
次に、図８Ａから図８Ｄを参照すると、弁３０のダイヤフラム３６の１つの実施形態が示されている。ダイヤフラム３６は、弁キャップ３２に対向する第１の表面７４と、シリンダ３４に対向する第２の表面７６とを有する。弁３０が組み立てられて使用できる状態にある場合（図３から５に示されるように）、ダイヤフラム３６は、弁キャップ接合面４２と弁本体接合面５８との間で圧縮可能に位置決めされ、結果としてダイヤフラム３６は、プロセスポート４６を横切って位置決めされる。１つの実施形態では、図８Ｃに明示されるように、ダイヤフラム３６は、弁３０が組み立てられた場合に、シリンダ３４の主凹部６０内に位置する予め形成された変形部７８を有する。ダイヤフラム３６の第１の表面７４及び弁キャップ３２の弁キャップ接合面４２は、各プロセスポート４６の間の連通路を定める。

１つの実施形態では（図示せず）、円形突出リップは、弁キャップ３２の弁キャップ接合面４２及び／又は弁本体接合面５８から延びて、弁キャップ３２に対向するダイヤフラムの第１の表面７４との間、及び／又はシリンダ３４に対向する第２の表面７６との間に、追加の加圧部をもたらすようになっている。このような追加の加圧部は、例えばプロセスガスが過度の圧力である場合、それらの間でのプロセスガスの漏れを防ぐのに役立つ。当業者であれば、円形突出リップのそれぞれは、弁キャップ接合面４２及び／又は本体接合面５８の周囲に位置することが好ましいことを理解できる。

ダイヤフラム３６は、薄い金属層を有するか又は有さない、単層ポリマ製又は多層ポリマ製とすることができ、代替的に金属だけで作ることができる。例えば、限定されるものではないが、使用できる金属は、ステンレス鋼３１６、アルミニウム、クロムニッケル合金、及び銅等である。高いガス気密性を必要とする用途では、多層ポリマ製のダイヤフラム３６を使用することが好ましく、他の用途では、ポリマ層上に薄い金属層が必要となる。

漏れ収集
１つの実施形態では、さらに図７Ｃ及び７Ｄを参照すると、シリンダ３４は、主凹部６０に沿って延びるプロセスパージ通路６５と、プロセスパージ入口通路６６と、プロセスパージ出口通路６８とを含む漏れ収集システムとを備える。プロセスパージ入口通路６６はパージラインの入口６７に接続され、プロセスパージ出口通路６８はパージラインの出口６９に接続される。シリンダ３４は、一対の流体入口７０及び一対の流体出口７２をさらに備えることができ、一対の流体入口７０はパージラインの入口６７に接続され、一対の流体出口７２はパージラインの出口６９に接続される。

また、シリンダ３４は、作動機構９６の外側の作動システム２２０に向かって流体が流れることを可能にする作動パージ／ベント出口通路１１２を備えることができる。パージ／ベント出口通路１１２の間の直径の相違により流れ方向が決定され、流体は、より小さな直径を有するパージ／ベント出口通路１１２からより大きな直径を有するパージ／ベント出口通路１１２に移動する。

図６Ｄから分かるように、パージ循環ラインは、弁キャップ３２の弁キャップ接合面４２で延びる、内側及び外側環状チャネル５１及び５３をさらに含むことができる。図示の実施形態では、流体入口７０及び流体出口７２の各々は、内側環状チャネル５１内の第１の開口部と、外側環状チャネル５３内の第２の開口部とを有する。

次に図１１及び１２Ａを参照すると、別の実施形態では、漏れ収集システムは、シリンダ３４上でなく弁キャップ３２上に設けることができる。同様に、漏れ収集システムは、プロセスパージ入口通路６６及びプロセスパージ出口通路６８を含む。プロセスパージ入口通路６６は、内側環状チャンネル５１内に開口部を有し、パージラインの入口６７に接続される。プロセスパージ出口通路６８は、外側環状チャンネル５３内に開口部を有し、パージラインの出口６９に接続される。１つの実施形態では、少なくとも１つの接続チャネル（図示せず）が、内側環状チャネル５１を主凹部６０に接続するためにシリンダ３４内に形成され、少なくとも１つの接続チャネル（図示しない）が、外側環状チャンネル５１を主凹部６０に接続するためにシリンダ３４に形成される。

１つの実施形態（図示せず）では、パージ出口通路６８の直径及び／又は一対の流体出口７２の直径は、プロセスパージ入口通路６６及び一対の流体入口７２の対応する一方の直径よりも大きく、漏れ収集システムを通過するパージガスの逆流が防止される。

漏れ収集システムの動作は、本出願人による国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＡ２００８／００２１３８に詳細に記載されており、その開示内容は本明細書に引用により組み込まれており、本明細書にはこれ以上記載しない。

プランジャ
次に、図４、４Ａ、４Ｅ、１０及び１０Ａを参照すると、弁３０は、隣接するポートの間の連通を許容するために又は妨げるために、ダイヤフラム３６に係合及び係合解除する複数のプランジャ８２をさらに備える。プランジャ８２の各々は、シリンダ３４のプランジャ通路６２の１つに位置決めされる。本明細書との関連において、「プランジャ」という用語は、機械力又は流体圧によって又はこれに抗して駆動される機械的構成要素又は組立体を意味することが理解される。

図示の実施形態では、各プランジャ８２は、基部２００及び頂部２０２で形成される。好ましくは、基部２００は、通路内で上向きに突出する頭部２０１で終端する円筒形を有する。好ましくは、頂部２０２は、ダイヤフラム係合部２１５及び脚部２０３を有する。図示の実施形態では、基部２００及び頂部２０２は、物理的に付着しないが、接合面２０５において接触する。

さらに図４、４Ａ、４Ｅ、１０及び１０Ａを参照すると、図示の実施形態では、弁本体３３のシリンダ３４の各プランジャ通路６２は、肩部２１０を有する。従って、プランジャ通路６２は、肩部２１０とシリンダ３４の弁本体接合面５８との間に狭い部分２０７を有する。そのような肩部２１０に適合するために、各プランジャ８２の頂部２０２は、頂部２０２の脚部２０３の反対側に配置されるダイヤフラム係合部２１５が、肩部２１０によって定まる狭い部分２０７内で移動可能なような、大きさ及び形状とされる。従って、ダイヤフラム係合部２１５自体は、対応する頂部２０２の脚部２０３よりも狭く、その結果、対応する頂部２０２の脚部２０３は、プランジャ通路６２内で移動可能であるが、狭い部分２０７に入るには大きすぎる。

付勢機構は、肩部２１０と頂部２０２の脚部２０３との間に設けられ、付勢機構は、基部２００によって頂部２０２に圧力が作用していない場合、各プランジャ８２の頂部２０２をダイヤフラム３６から離れるように付勢する。例えば、限定されるものではないが、付勢機構は、ダイヤフラム係合部２１５の部分を取り囲むばね２１２とすることができる。ばね２１２は、脚部２０３の上面及び肩部２１０の底面に当接して、頂部２０２を下向きに付勢する。

代替的な実施形態では、当業者であれば、前述のプランジャ構成は、付勢機構が、対応する基部２００によって圧縮されない場合に、各プランジャ８２の頂部２０２をダイヤフラム３６から離れるように付勢するように設けられる限りにおいて、肩部２１０が無くても適切に作動することを理解できるはずである。

図面に示されかつ前述のプランジャ構造は、例示的に提示されていることを理解できるはずであり、別の実施形態では、プランジャは、例えば国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＡ２００８／００１２７６、ＰＣＴ／ＣＡ２００９／００１２５０、又はＰＣＴ／ＣＡ２０１０／０００５１３に示されたような別のデザインとすることができる。

弁が作動する場合、プランジャ８２は、対応する通路６２内で閉位置と開位置との間で摺動することができる。例えば、図４Ｅにおいて、右側のプランジャは閉位置で示されるが、左側のプランジャは開位置で示される。

閉位置において、プランジャ８２は、２つの隣接するポートの間でダイヤフラム３６と係合してこれらポートの間の連通を遮断する。ダイヤフラム３６の係合は、基部２００が上向きに移動して頂部２０２がプランジャ８２を押圧することで行われる。基部２００からの圧力は、例えばばね２１２を圧縮することによって付勢機構に対抗する。従って、頂部２０２は上向きに移動し、ダイヤフラム係合部２１５がダイヤフラム３６と係合する。

開位置において、プランジャ８２は、ダイヤフラム３６から離れて、２つの隣接するポートの間の連通が可能になる。基部２００が頂部２０２から下向きに離れるように摺動すると、開位置に到達する。基部２００から頂部２０２に圧力が作用しないか又は十分に作用しない場合、２つの隣接するポートの間の連通を可能にするために、付勢機構はダイヤフラム３６から離れるように頂部２０２を付勢するように作用する。

他の実施形態では、プランジャは、本発明の範囲から逸脱することなく、別の様式でポートと相互作用することができる。例えば、国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＡ２００５／０００２３６に示される弁において、プランジャは、ポートを直接塞ぐために使用することができる。

図示の実施形態では、プランジャ８２の基部２００及び頂部２０２の両方が円筒状である。しかしながら、代替的な実施形態では、当業者であれば、基部２００及び頂部２０２は、結果として前述の開位置及び閉位置を取り得る限り、円筒形以外の形状を有することができることを理解できるはずである。

各プランジャの基部２００の頭部２０１と頂部２０２の脚部２０３とを分離したことにより、例えば、プランジャ８２の基部２００がシリンダ３４の弁本体接合面５８に対して完全に垂直でない場合でも、又はプランジャ８２の基部２００がプランジャ８２の頂部２０２に対して完全に位置合わせされない場合であっても、プランジャ８２の頂部２０２の係合部分２１５は、ダイヤフラム３６と垂直に係合する。さらに、何らかの理由により、支持構造体（後述する）が、シリンダ３４の弁本体接合面５８と完全に平行ではない場合には、又はシリンダ３４に対する弁キャップ３２の位置合わせが完全に調整されていない場合には、後述するように、作動ガスの作用によって支持構造体が強制的に上昇する際に、プランジャ８２の頂部２０２は、シリンダ３４の弁本体接合面５８と垂直な状態を維持することができる。

当業者であれば、各プランジャ８２の基部２００の頭部２０１と頂部２０２の脚部２０３との分離は、前述したように多くの利点をもたらすが、別の実施形態では、プランジャ８２は単体構造にできることを理解できるはずである。

作動システム
プランジャ８２が開位置と閉位置との間で移動可能できるように、各プランジャ８２の基部２００は、作動システム２２０に結合される。基部２００は、結合部品８３によって作動システム２２０に結合され、各基部２００の頭部２０１は、作動システム２２０から離れて突出するようになっている。例えば、限定されるものではないが、プランジャ８２の基部２００を作動システム２２０に取り付けるためにねじを使用することができる。

前述したように、当業者であれば、本明細書に記載された作動システムは、プランジャ８２が基部２００及び頂部２０２を含む実施形態に言及するが、１つの実施形態では、作動システム２２０は、単体構造のプランジャと組み合わせて使用できることを理解できるはずである。

１つの実施形態では、図３で最も良く分かるように、作動システム２２０は、押し板８８及び第１のピストン９２を備えた第１の支持構造８７と、第２のピストン９０を備えた第２の支持構造８９とを有する。図示のように、第１のピストン９２は、第２のピストン９０の下方に配置されてこれを貫通するが、簡単にするために、以下ではこの２つのピストンは、それぞれ下側ピストン９２及び上側ピストン９０と呼ぶ。

図示の実施形態において、各プランジャ８２は、ノーマルクローズ又はノーマルオープンである。ノーマルクローズのプランジャの基部２００は押し板８８に取り付けられ、ノーマルオープンのプランジャの基部２００は、上側ピストン９０に取り付けられる。

押し板８８は、シリンダ３４の空洞６３内で、シリンダ３４の弁本体接合面５８と平行に、即ちプランジャ通路６２及びシリンダ３４の中心軸線に対して垂直に延びている。押し板８８は、弁本体接合面５８と交差して、換言すると、シリンダ３４の中心軸線と実質的に平行に移動可能である。ノーマルクローズのプランジャ８２の基部２００は、押し板８８に取り付けられる。複数の通路が押し板８８を横切って延び、ノーマルオープンのプランジャ８２の基部２００がこの通路を通って移動できる。上側ピストン９０は、押し板８８の下方に隣接して延び、ノーマルオープンのプランジャ８２の基部２００は、この延長部に取り付けられる。下側ピストン９２は、隣接する上側ピストン９０の下方で延び、上側部分９３は、上側ピストン９０の中心開口９１を貫通しており、下側ピストン９２の頂部２４０が押し板８８に係合するようになっている。

図３及び３Ａから分かるように、１つの実施形態では、押し板８８は、該押し板８８の右側末端部２３２と左側末端部２３４との間に中心が置かれた軸受収容部２３０を備える。軸受収容部２３０は、押し板８８の底壁２３８に位置して、下向きに延びる空洞を形成する。軸受収容部２３０によって形成される空洞は、軸受２３６の第１の部分を収容するような大きさ及び形状とされる。本明細書において、「軸受」という用語は、隣接する表面間の転動接触を可能にするために、硬化材料で作られた滑らかな表面を有する何らかの球体又はボールに言及するために用いられることを理解されたい。軸受２３６の第２の部分は、底壁２３８から離れるように下方に突出している。第２の部分は突出部２４２と呼ばれる。軸受２３６は、第１の部分が軸受収容部２３０の内部に密接に適合して２つの構成要素の間の遊びを防ぐが、軸受２３６を軸受収容部２３０内で自由に転動させることができるサイズである。下側ピストン９２は、軸受２３６と下側ピストン９２の頂部２４０との間の単一の接線接触点２４４で押し板８８と係合する。接線接触点２４４は、軸受２３６の丸い構成及び下側ピストン９２の頂部２４０の平らな構成によって提供され、下側ピストン９２と押し板８８との間の転動接触を可能にする。このような構成により、プランジャ８２の位置合わせ不良につながるシリンダ３４の空洞６３内の押し板８８の位置合わせ不良を、プランジャ８２がダイヤフラム３６に押し付けられた場合に押し板８８を自動的に再度中心に置くことを可能にすることで防止する。

図示の実施形態では、下側ピストン９２の頂部２４０は、接触点に高硬度材料を提供するために、例えば、限定されるものではないが、ステンレス鋼１７−４ＰＨのような硬化材料で作られた別個の部品である。しかしながら、１つの実施形態では、頂部２４０は、下側ピストン９２と一体とすることもできる。

当業者であれば、下側ピストン９２の頂部２４０と押し板８８との間に存在する前述の軸受が多くの利点をもたらすが、代替的な実施形態では、下側ピストン９２の頂部２４０は、前述の軸受組立体を使用することなく、押し板８８に直接係合させ得ることを理解できるはずである。

図示の実施形態では、上側ピストン９０又は下側ピストン９２の何れかが後退した場合、これに取り付けられたプランジャ８２の対応する基部２００が下向きに引っ張られ、結果的に頂部２０２に加わる圧力が解放される。

図３から分かるように、付勢機構は、下側ピストン９２が上方に付勢されかつ上側ピストン９０が下方に付勢されるように設けられる。１つの実施形態では、ベルビルワッシャ支持体１０１及びベルビルワッシャ組立体１００は協働して下側ピストン９２を上方に付勢する。底部キャップ負荷ねじ１０２が設けられ、ベルビルワッシャ支持体１０１に加わる上向きの力を管理することができる。また、１つの実施形態によれば、上側ピストン９０の上方に延びる波形スプリング１０４は、上側ピストン９０に下向きの力を加えて上側ピストン９０を下向きに付勢する。当業者であれば、別の実施形態では、下側ピストン９２を上向きにかつ上側ピストン９０を下向きに付勢するために、異なる付勢組立体を備え得ることを理解できるはずである。

プランジャを作動させるために、作動機構９６が設けられ、上側ピストン９０と下側ピストン９２との間の距離又は間隔を制御するようになっている。この実施形態では、作動機構９６は、例えば、上側ピストン９０と下側ピストン９２との間に作動ガスを注入することによって、プランジャ８２を開位置と閉位置との間で作動させることができ、作動機構９６は空気圧式アクチュエータであることが分かる。

図３及び３Ｂから分かるように、底部キャップ４０は、好ましくは、ソケット頭部キャップねじを用いてシリンダ３４に固定される。また、図示の実施形態では、底部キャップは、底部キャップ負荷ねじ１０２を収容し、底部キャップ負荷ねじ１０２は、ベルビルワッシャ支持体１０１及びベルビルワッシャ組立体１００を介して下側ピストン９２に加わる圧力の調整を可能にする。底部キャップ負荷ねじ１０２からベルビルワッシャ支持体１０１上の作用する圧力に続いて、作動システム２２０の位置合わせを容易にするために、ベルビルワッシャ支持体１０１は、水平方向で右側末端部１３２と左側末端部１３４との間に中心を置く軸受収容部１３０を備えることができる。軸受収容部１３０は、ベルビルワッシャ支持体１０１の底壁１３８に位置し、下向きに延びる空洞を形成する。軸受収容部１３０によって形成される空洞は、軸受１３６の第１の部分を内部に収容するような大きさ及び形状とされる。軸受１３６の第２の部分は、ベルビルワッシャ支持体１０１の底壁１３８から離れるように下向きに突出する。この第２の部分は突出部１４０と呼ばれる。軸受１３６は、軸受１３６が軸受収容部１３０の内側に密接に適合して軸受１３６と軸受収容部１３６との遊びを防ぐが、軸受１３６を軸受収容部１３０内で自由に転動させることができるサイズである。底部キャップ負荷ねじ１０２は、軸受１３６と底部キャップ負荷ねじ１０２の頂部１３１との間の単一の接線接触点１４２でベルビルワッシャ支持体１０１と係合する。接線接触点１４２は、軸受１３６の丸い構成及び底部キャップ負荷ねじ１０２の頂部１３１の平らな構成によって提供される。単一の接線接触点１４２は、ベルビルワッシャ支持体１０１に偏心した圧力を作用させる底部キャップ負荷ねじ１０２に起因して、結果的に下側ピストン９２の位置合わせ不良を引き起こす作動システムの位置合わせ不良を防ぐ。従来の弁では、底部キャップ負荷ねじ１０２のベルビルワッシャ支持体１０１への偏心した圧力が生じる可能性があり、その理由は、底部キャップ負荷ねじ１０２を所定位置にロックするために用いられるロックねじ１０３が、底部キャップ負荷ねじ１０２の位置を中心位置から平行移動させる傾向があるためである。

当業者であれば、底部キャップ負荷ねじ１０２の頂部１３１とベルビルワッシャ支持体１０１との間に前述の軸受が存在することにより多くの利点がもたらされるが、別の実施形態では、底部キャップ負荷ねじ１０２の頂部１３１は、前述の軸受組立体を使用することなく、ベルビルワッシャ支持体に直接係合できることを理解できるはずである。

１つの実施形態では、図４から１０から分かるように、底部キャップ４０は、内部に延びる底部キャップ作動ベント１１４を備えることもでき、作動ベント１１４は、作動機構９６と反対側に配置されて、下側ピストン９２と底部キャップ４０との間の圧力が高くなるのを防ぐ。

このような作動ベント１１４の動作は、参照によって本明細書に組み込まれている本出願人の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＡ２００９／００１７８３に詳細に記載されており、本明細書では詳しく記載しない。

当業者であれば、実施形態による作動システムが本明細書に記載されるが、別の実施形態では、プランジャが閉位置と開位置との間で移動する他の作動システムが使用できることを容易に理解する。

密封組立体
１つの実施形態では、ダイヤフラム３６から漏れたガスを遮断するために、弁本体３３のシリンダ３４内に密封組立体３００が設けられる。ダイヤフラム３６を通るガスの漏れという望ましくない不測の事態に備えて、密封組立体３００は、ガスがダイヤフラム３６を通って弁３０から外へ又は作動システム２２０の作動機構９６内へ漏れるのを防止するように構成される。以下で説明するように、密封組立体３００は、ガスを含み、ダイヤフラムを通って漏れる可能性のある何らかのガスをパージラインの出口６９を経由して確実に排出するように構成される。

図１０、１０Ａ、１４Ａ及び１４Ｂを参照すると、１つの実施形態では、密封組立体３００は、弁本体３３のシリンダ３４の上側部分３４ａと下側部分３４ｂとの間の接合面において、各プランジャ通路６２のそれぞれを密封する密封ダイヤフラム３０３を含む。換言すれば、密封ダイヤフラム３０３は、ダイヤフラム３６を通って漏れてプランジャ通路６２を通過する可能性のある何らかのガスを阻むように構成される。

図示の実施形態から分かるように、密封ダイヤフラム３０３は、シリンダ３４の上側部分３４ａとシリンダ３４の下側部分３４ｂとの間に位置決めされ、複数の通路シール３０３ａを形成するように形作られる。図１０Ａから最も良く分かるように、複数の通路シール３０３ａのそれぞれは円形であり、対応するプランジャ通路６２内に延びて、対応するプランジャ８２の基部２００を覆うようになっている。より具体的には、通路シール３０３ａは、対応するプランジャ８２の基部２００と頂部２０２との間に延びるので、複数の通路シール３０３ａのそれぞれは、シリンダの上側部分３４ａと下側部分３４ｂとの間の接合面で対応するプランジャ通路６２を密封する。複数の通路シール３０３ａのそれぞれは、周辺基部３０３ｃと頂部３０３ｄとの間にベローズ部分３０３ｂを含む。図１０及び１０Ａから分かるように、１つの実施形態では、各プランジャ通路６２は、対応するプランジャ８２の基部２００の頂部の周りに拡大部６２ａを含む。代替的な実施形態において、当業者であれば、複数の通路シール３０３ａのそれぞれが、対応するプランジャ８２の基部２００の移動に応じて拡張及び収縮することを可能にする、他の構成を使用できることも理解できるはずである。

好都合には、前述の通路シール３０３ａのそれぞれは、対応する付勢機構と協働して、基部２００を下向きに付勢することによって、対応するプランジャ８２の頂部２０２を下向きに付勢するのを助ける。換言すれば、プランジャ８２が閉配置と開配置との間で移動する際に、通路シール３０３ａは、プランジャ８２の基部２００を下向きに付勢するのを助けることになり、通路シール３０３ａは、プランジャ８２が閉配置される場合に拡張する。

１つの実施形態では、密封ダイヤフラム３０３は金属製ダイヤフラムである。例えば、限定されるものではないが、密封ダイヤフラム３０３は、ステンレス鋼３１６、アルミニウム、クロムニッケル合金、及び銅などから作ることができる。さらに、１つの実施形態では、密封ダイヤフラム３０３は、ダイヤフラム３６を通って漏れるガスに対する耐性を高めるための保護被覆を備えることができ、結果的に耐性が高くなってダイヤフラム３６を通るガスの漏れを防止するか又は先延ばしにする。例えば、限定されるものではないが、密封ダイヤフラム３０３は、ポリテトラフルオロエチレン等で被覆することができる。

代替的な実施形態では、当業者であれば、前述の密封ダイヤフラム３０３と同様の、各通路シール３０３ａが互いに独立している密封組立体３００を設けることができることを理解できるはずである。このような実施形態では、前述したように、対応するプランジャ通路６２を密封する各通路シール３０３ａは、シリンダ３４の上側部分３４ａと下側部分３４ｂとの間で押圧されると共に、基部２００と対応するプランジャ８２の頂部２０２との間に延びることになる周囲端部を含む。

別の実施形態では、図４から４Ｄ’を参照すると、密封組立体３００は、上側ピストン９０と弁本体３３のシリンダ３４との間の接合面を密封するための第１のシール３０２と、上側ピストン９０と下側ピストン９２との間の接合面を密封するための第２のシール３０４と、上側ピストン９２とその上に取り付けられたそれぞれのプランジャ８２との間の接続を密封するための複数の第３のシール３０６とを含む。

１つの実施形態では、第１のシール３０２は、作動システム２２０の上側ピストン９０の周囲に位置する円形のシールである。第１のシール３０２は、ダイヤフラム３６を通って漏洩して上側ピストン９０と弁本体の３３のシリンダ３４との間に流れる可能性がある何らかのガスを阻むように構成される。図示の実施形態では、第１のシール３０２は、第１の端部３０２ａにおいて上側ピストン９０に、第２の端部３０２ｂにおいて弁本体３３のシリンダ３４に結合される。１つの実施形態では、第１のシール３０２の第１の端部３０２ａは、ろう付けによって上側ピストン９０に結合される。しかしながら、当業者であれば、代替的な実施形態において、それらの間の密封接続をもたらす他の接合プロセスを使用できることを理解できるはずである。図示の実施形態では、第１のシール３０２の第２の端部３０２ｂは、シリンダ３４の上側部分３４ａとシリンダ３４の下側部分３４ｂとの間で押圧されることによって本体３３のシリンダ３４に結合される。前述したように、１つの実施形態では、シリンダ３４の上側部分３４ａとシリンダ３４の下側部分３４ｂとの間の圧力は、シリンダ本体ねじ３５によって管理することができる。１つの実施形態では、円形突出リップ３０８は、シリンダ３４の上側部分３４ａの下壁３４１及び／又は下側部分３４ｂの上壁３４２に設けられており、第１のシール３０２の第２の端部３０２ｂに補助的な加圧点を提供してそれらの間により適切な密封を保証するようになっている。当業者であれば、第１のシール３０２の第２の端部３０２ｂとシリンダ３４との間に密封接続をもたらす他の結合プロセスが使用できることを理解できるはずである。１つの実施形態では、上側ピストン９０の移動に応じて第１のシール３０２が拡張及び収縮するように、第１のシール３０２は、第１の端部３０２ａと第２の端部３０２ｂとの間にベローズ部３０２ｃを含むことができる。当業者であれば、代替的な実施形態において、上側ピストン９０の移動に応じて第１のシール３０２を拡張及び収縮させる他の構成を使用できることを理解できるはずである。

１つの実施形態では、第２のシール３０４は、下側ピストン９２の上側部分９３が延びる、上側ピストン９０の中央開口９１を覆う。第２のシール３０４は、ダイヤフラム３６を通って漏れて、上側ピストン９０とこれを貫通する下側ピストン９２の上側部分９３との間に流れる可能性がある何らかのガスを阻むように構成される。図示の実施形態では、第２のシール３０４は、丸い構成を有するが、当業者であれば、代替的な実施形態において、他の構成を提供できることを理解できるはずである。第２のシール３０４の外周部３０４ａは、下側ピストン９２の上側部分９３が延びる上側ピストン９０の中央開口９１を密封するように、上側ピストン９０に結合される。１つの実施形態では、第２のシール３０４の外周部３０４ａは、ろう付けによって上側ピストン９０に結合される。しかしながら、当業者であれば、代替的な実施形態において、上側ピストン９０と第２のシール３０４の外周部３０４ａとの間に密封接続をもたらす他の結合プロセスが使用できることを理解できるはずである。第２のシール３０４は、上側ピストン９０を貫通して延びる下側ピストン９２の上側部分９３を覆うように上向きに延びる。図示の実施形態では、第２のシール３０４の上側末端部３０４ｂは、下側ピストン９２の上側部分９３と下側ピストン９２の頂部２４０との間に延びる。１つの実施形態では、下側ピストン９２の上側部分９３の移動に応じて第２のシール３０４が拡張及び収縮するように、第２のシール３０４は、外周面３０４ａと上側末端部３０４ｂとの間にベローズ部３０４ｃを含む。同様に、当業者であれば、下側ピストン９２の上側部分９３の移動に応じて第２のシール３０４が拡張及び収縮する他の構成を使用できることを理解できるはずである。

１つの実施形態では、複数の第３のシール３０６のそれぞれは、ブッシュ、ワッシャ、又はシム等であり、ダイヤフラム３６を通って漏れて、上側ピストン９０と、該上側ピストン９０上に取り付けられたノーマルオープンのプランジャ８２との間に漏れる可能性があるガスを阻むように構成される。上側ピストン９０に取り付けられたノーマルオープンのプランジャ８２のそれぞれのために第３のシール３０６が設けられる。１つの実施形態では、各第３のシール３０６のそれぞれは、上側ピストン９０とノーマルオープンのプランジャ８２が取り付けられる取付け部品８３の頭部との間に設けられる。１つの実施形態では、上側ピストン９０の対応する部分及び／又は取付け部品８３の頭部に円形突出リップ３１０が設けられ、第３のシール３０６上に補助的な加圧部を提供して、それらの間のさらに適切な密封を保証するようになっている。

１つの実施形態では、第１のシール３０２、第２のシール３０４、及び複数の第３のシール３０６のそれぞれは、金属製シールである。例えば、限定されるものではないが、シールは、ステンレス鋼３１６、アルミニウム、クロムニッケル合金、及び銅等から作ることができる。さらに、１つの実施形態では、第１のシール３０２、第２のシール３０４、及び／又は複数の第３のシール３０６は、ダイヤフラム３６を通って漏れるガスに対する耐性を高めるための保護被覆を備えることができ、結果的に耐性が高くなってシールを通るガスの漏れを先延ばしにする。例えば、限定されるものではないが、１つの実施形態では、第１のシール３０２、第２のシール３０４、及び／又は複数の第３のシール３０６は、ポリテトラフルオロエチレン等で被覆することができる。

理解できるように、ダイヤフラム３６を通るガスの漏れが発生した場合、前述の密封組立体３００は、作動システム２２０の作動機構９６の外側で、プロセス組立体３０１の特定の領域に閉じ込められたガスをもたらす。

密封組立体３００がなければ、ガスは、ダイヤフラム３６を通って漏れた後で、別の流路を通過する可能性がある。腐食性、毒性、不安定、及び／又は反応ガスである場合、多くの潜在的な流路は望ましくなく、その理由は、流路が、弁３０、弁３０が組み込まれた機器、又は弁３０を制御するために使用される補助装置の損傷につながる可能性があるからである。さらに、異なる流路内の漏れガスの流れによって、ダイヤフラムを通る漏れの発生を迅速に検出すること、結果的に弁へのガス供給を遮断するといった所望の措置を開始することが困難になる。

例えば、図９及び１３（先行技術）に示すように、前述の密封組立体がない場合、ダイヤフラムを通る漏れに続いて、潜在的なガス流路４００は、作動システムの作動機構９６に入り、続いて作動入口９７を経由して上流の作動ガス源に至る、又は作動ベント１１４を通って外部環境に流出する流れを含む。また、流路４００は、パージラインの入口６７を経由してパージガス供給源に至る上方流、又はパージラインの出口６９を通って安全なパージガス抜き領域に至る下方流を含む。前述の潜在的な流路４００では、作動システムの作動機構９６に入り、続いて作動入口９７を経由して上流の作動ガス源へ至る、又は作動ベント１１４を通って外部環境に流出するガス流は、最も損傷を起こし易い経路であるため望ましくない。パージラインの入口６７を経由して上流のパージガス源へ至るガス流も望ましくないが、逆止弁３１２を使用して回避することができ、これに関しては以下で説明され、例えば図５及び１１から分かる。

図９Ａ及び１３Ａを参照すると、密封組立体３００を設けた場合、ダイヤフラムを通る漏れの後で、ガスに関する唯一の利用可能な流路４０２は、パージラインの入口６７を経由してパージガス供給源に至る上方流、及びパージラインの出口６９を通って安全パージガスベント領域に至る下方流である。パージラインの入口６７を経由してパージガス源へと上流に至るガスの流れが望ましくないと仮定すると、１つの実施形態では、図９Ａ及び１３Ａから分かるように、パージラインの入口６７に逆止弁３１２が設けられ、この逆止弁３１２は、パージガスが第１の流入方向に流れることを可能にするが、パージラインの入口６７を経由した反対方向の上流への第２の流出方向へのガスの流れを阻止する。従って、パージラインの入口６７の逆止弁３１２と密封組立体３００とを組み合わせた結果、ダイヤフラム３６を通って漏れるガスに関して、パージライン出口６９を経由して下流への安全パージガスベント領域への唯一の流路４０２がもたらされる。このような構成により、ダイヤフラム３６を通るガスの漏れを表すことができる出口６９での変化率を速やかに検出するために、パージラインの出口６９を通過するパージガスの監視が可能になる。

１つの実施形態では、逆止弁３１２は、隣接するパージラインの入口６７の接続通路よりは著しく小さな一定の直径の入口通路３１３を含む。入口通路３１３は、入口方向へのパージガスの流れを、入口圧力の関数として調節することを可能にする。そのため、入口通路３１３は、入口方向におけるパージガスの適切な流れを可能にするが、その際にパージラインの入口６７のパージガスの入口圧力を調節するための補助的な調整器は必要ない。

当業者であれば、作動装置２２０の作動機構９６を密封して、ダイヤフラムを通って漏れたガスを弁のパージラインの出口を経由して排出するために、前述の構成以外の密封組立体３００の他の構成を備えることができることを理解できるはずである。弁本体に密封分離をもたらして、ダイヤフラムからの潜在的な漏れが作動装置２２０の作動機構９６に到達するのを防止して、ダイヤフラムを通って漏れたガスを弁３０のパージラインの出口６９を経由して排出するようになった、任意の組立体を使用できることを理解されたい。例えば、限定されるものではないが、密封閉鎖は、ダイヤフラム及び／又は膜の異なる組み合わせ、もしくは上側ピストンの異なる構成を用いて行うことができる。

１つの実施形態では、図１５から分かるように、前述の密封組立体を備えた弁は、ダイヤフラムを通るサンプル及び／又は作動ガスの漏れの検出を可能として、漏れ制御手順を起動するクロマトグラフシステム３５０で使用することができる。図１５に模式化したように、クロマトグラフシステム３５０は、パージラインの出口６９に接続され、パージガスの圧力及び／又は純度を監視する監視システム３５２を備えることができる。１つの実施形態では、パージガスの圧力及び／又は純度の変化が監視システム３５２によって検出され、それがサンプル及び／又は作動ガスの漏れを示す場合、監視システム３５２は、漏れ制御手順を起動する制御信号３５４を発生させる。例えば、限定されるものではないが、１つの実施形態では、漏れ制御手順は、弁のガス供給の遮断、又は弁への不活性ガスの放出等を開始することができる。例えば、操作者に漏れを警告するために、緊急音声信号又は非常灯等の漏れを示す信号をアクティブにすることもできる。当業者であれば、代替的な実施形態において、漏れ制御手順は、例えば漏れが検出されたことを表すための、及び／又はそのような漏れの影響を最小にするための、異なる又は追加の動作をもたらし得ることを理解できるはずである。

ロック機構
多くの場合、ダイヤフラム弁は、組み立てられて十分に検査された後、プラスチック製のパッケージに密閉され、顧客に出荷する前に梱包されて在庫室に格納される。市場の需要、在庫管理、及び顧客ニーズ等の様々な要因に応じて、弁は、その製造後数週間又は数ヶ月未使用のままとなる可能性がある。加えて、状況によっては、弁の所有者が、弁を再使用する前に、不確定な時間だけ能動的使用を停止するか又は取り外す場合がある。弁が使われていない場合（図４Ｅに示されるように）、ノーマルクローズのプランジャは閉位置にあるのでダイヤフラムに一定の圧力を加える。これは、ダイヤフラム材料に依存して、ダイヤフラム３６が永久変形して、弁の効率が低下する可能性がある。従って、ロック機構１１９は、弁が使われていない場合に、ノーマルクローズのプランジャ８２の基部２００を開位置（図４に示すように）に好都合にロックする。

１つの実施形態では、ロック機構１１９は、ノーマルクローズのプランジャ８２の基部２００が開位置にある場合に第１の支持構造８７と好都合に係合し、結果的に頂部２０２が付勢機構９４に抗してダイヤフラム３６に押し込まれる閉位置にプランジャ８２が到達することを物理的に防ぐ。当業者であれば理解できるように、このようなロック機構１１９は、弁３０が使われていない場合に、閉じたプランジャ８２が、ダイヤフラム３６を変形すること、圧縮すること、又はこれに作用することを防ぐように好都合に使用することができる。

また、このようなロック機構１１９は、ダイヤフラムの保守点検の際にダイヤフラムの交換を好都合に容易にすることを理解されたい。使用者がノーマルオープンのプランジャの基部２００を弁本体３３内で保持できることで、プランジャがダイヤフラムの適切な位置決めを妨げないことが保証される。

このようなロック機構の別の可能性のある実施形態は、本出願人の国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＡ２００９／００１７８３に詳細に記載されており、引用により本明細書に組み込まれており、本明細書では詳しく記載しない。

本明細書には複数の代替的な実施形態及び実施例が記載及び図示されている。前述の実施形態は、例示を目的とするだけである。当業者であれば、それぞれの実施形態の特徴部、並びに構成要素の可能性のある組み合わせ及び変形を理解できる。当業者であれば、いくつかの実施形態は、本明細書に開示された他の実施形態と組み合わせて提供できることをさらに理解できる。本発明は、その中心的特徴から逸脱することなく他の特定の形態で具体化できることを理解されたい。従って、本実施例及び実施形態は、全ての観点において例示的であり限定的ではないと見なされ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されない。従って、特定の実施形態が図示及び説明されるが、添付した請求項によって定義される本発明の範囲を著しく逸脱しない範囲で多数の変形例を考えることができる。

３０弁
３２弁キャップ
３３弁本体
３６ダイヤフラム
４２キャップ接合面
４４プロセス導管
５８弁本体接合面
６７パージラインの入口
６９パージラインの出口
９６作動機構
２２０作動システム
３００密封組立体
３１２逆止弁
４０２流路

本発明の第１の態様によれば、弁が提供され、弁は、
弁キャップであって、該弁キャップを貫通して延びて、それぞれが弁キャップ接合面においてプロセスポートで終端する複数のプロセス導管を有する、弁キャップと、
弁キャップ接合面に対向する弁本体接合面を定め、上側部分及び下側部分を備える弁本体と、
弁キャップ接合面と弁本体接合面との間でプロセスポートを横切って位置決めされたダイヤフラムと、
弁キャップ及び弁本体の一方を通って設けられ、入口及び出口を有するパージラインと、
複数のプランジャであって、複数のプランジャのそれぞれは、弁本体に形成された複数のプランジャ通路のうちの対応するプランジャ通路に位置決めされ、プランジャがダイヤフラムに係合する閉位置と、プランジャがダイヤフラムから離脱する開位置との間を移動可能である、複数のプランジャと、
複数のプランジャのそれぞれを、閉位置と開位置との間で移動させ、作動機構によって作動される上側ピストン及び下側ピストンを備える、作動システムと、
弁キャップに配置され、少なくとも部分的に弁本体の上側部分と下側部分との間に延びて、ダイヤフラムを通って漏れた流体が作動システムの作動機構に漏れるのを妨げるように構成及び位置決めされ、ダイヤフラムを通って漏れた流体が、弁のパージラインの出口を経由して排出されるようになった密封組立体と、
を備える。

１つの実施形態では、密封組立体は、複数の通路シールを備え、複数の通路シールのそれぞれは、複数のプランジャ通路の対応する１つを密封する。

１つの実施形態では、複数の通路シールのそれぞれは、弁本体の上側部分と下側部分との間の接合面において複数のプランジャ通路のうちの対応する１つを密封する。

１つの実施形態では、複数のプランジャは、基部及び頂部を有し、複数のプランジャのそれぞれは、複数のプランジャ通路のうちの対応するプランジャ通路に位置決めされ、通路シールのそれぞれは、対応するプランジャ通路において、プランジャの基部と頂部との間に延びることによって、複数のプランジャのうちの対応する１つの基部を覆う。

１つの実施形態では、密封組立体は、上側ピストンと弁本体との間の接合面を密封するための第１のシールと、上側ピストンと下側ピストンとの間の接合面を密封するための第２のシールと、上側ピストンと、上側ピストンに取り付けられた複数のプランジャのそれぞれとの間の接続部を密封するための複数の第３のシールとを備える。

本発明の別の態様によれば、クロマトグラフシステムが提供され、クロマトグラフシステムは、
弁と、
監視システムと、
を備え、
弁は、
弁キャップであって、該弁キャップを貫通して延びて、それぞれが弁キャップ接合面においてプロセスポートで終端する複数のプロセス導管を有する、弁キャップと、
弁キャップ接合面に対向する弁本体接合面を定め、上側部分及び下側部分を備える弁本体と、
弁キャップ接合面と弁本体接合面との間でプロセスポートを横切って位置決めされたダイヤフラムと、
弁キャップ及び弁本体の一方を通って設けられ、入口及び出口を有するパージラインと、
複数のプランジャであって、複数のプランジャのそれぞれは、弁本体に形成された複数のプランジャ通路のうちの対応するプランジャ通路に位置決めされ、プランジャがダイヤフラムに係合する閉位置と、プランジャがダイヤフラムから離脱する開位置との間を移動可能である、複数のプランジャと、
複数のプランジャのそれぞれを、閉位置と開位置との間で移動させ、作動機構によって作動される上側ピストン及び下側ピストンを備える、作動システムと、
弁キャップに配置され、少なくとも部分的に弁本体の上側部分と下側部分との間に延びて、ダイヤフラムを通って漏れた流体が作動システムの作動機構に漏れるのを妨げるように構成及び位置決めされ、ダイヤフラムを通って漏れた流体が、弁のパージラインの出口を経由して排出されるようになった密封組立体と、
を備え、
監視システムは、
弁のパージラインの出口に接続され、パージラインの出口を通過するパージガスを監視し、弁のダイヤフラムを通って漏れた流体を示すパージガスの変化を検出し、弁のダイヤフラムを通って漏れた流体を示すパージガスの変化を検出した場合に漏れ制御手順を起動するように構成されている。

Claims

弁において、
弁キャップであって、該弁キャップを貫通して延びて、それぞれが弁キャップ接合面においてプロセスポートで終端する複数のプロセス導管を有する、弁キャップと、
前記弁キャップ接合面に対向する弁本体接合面を定める弁本体と、
前記弁キャップ接合面と前記弁本体接合面との間で前記プロセスポートを横切って位置決めされたダイヤフラムと、
前記弁キャップ及び前記弁本体の一方を通って設けられ、入口及び出口を有するパージラインと、
前記弁キャップに配置され、前記ダイヤフラムを通って漏れた流体を封鎖するように構成及び位置決めされ、前記ダイヤフラムを通って漏れた前記流体が、前記弁の前記パージラインの前記出口を経由して排出されるようになった密封組立体と、
を備えることを特徴とする弁。
前記パージラインの前記入口に入る、ダイヤフラムを通って漏れた流体の上流への流れを防止する逆止弁をさらに備える、請求項１に記載の弁。
円形リップが、前記弁キャップ接合面及び前記弁本体接合面の一方から延びる、請求項１又は２に記載の弁。
前記弁本体は、内部に延びた複数のプランジャ通路を有し、前記密封組立体は、複数の通路シールを備え、前記複数の通路シールのそれぞれは、前記複数のプランジャ通路の対応する１つを密封する、請求項１から３のいずれかに記載の弁。
前記弁本体は、上側部分及び下側部分を備え、前記複数の通路シールのそれぞれは、前記弁本体の上側部分と下側部分との間の接合面において前記複数のプランジャ通路のうちの対応する１つを密封する、請求項４に記載の弁。
基部及び頂部を有する複数のプランジャをさらに備え、前記複数のプランジャのそれぞれは、前記複数のプランジャ通路のうちの対応するプランジャ通路に位置決めされ、前記通路シールのそれぞれは、前記対応するプランジャ通路において、前記プランジャの前記基部と前記頂部との間に延びることによって、前記複数のプランジャのうちの対応する１つの前記基部を覆う、請求項５に記載の弁。
前記密封組立体は、前記複数の通路シールを含む密封ダイヤフラムを備え、前記密封ダイヤフラムは、前記弁本体の前記上側部分と前記下側部分との間に位置決めされる、請求項６に記載の弁。
前記複数の通路シールのそれぞれは、前記複数のプランジャのうちの対応する１つの前記基部の移動に応じて拡張及び収縮するように構成される、請求項６又は７に記載の弁。
前記複数の通路シールのそれぞれは、ベローズ部分を備える、請求項８に記載の弁。
前記複数の通路シールのそれぞれは、前記複数のプランジャのうちの対応する１つの前記基部を下向きに付勢し、それによって付勢機構と協働して前記プランジャを開配置に付勢する、請求項８又は９に記載の弁。
前記密封ダイヤフラムは、金属製ダイヤフラムである、請求項７から１０のいずれかに記載の弁。
前記密封ダイヤフラムは、保護被覆で被覆される、請求項７から１１のいずれかに記載の弁。
前記弁は、
複数のプランジャであって、該プランジャのそれぞれは、前記弁本体に形成された複数のプランジャ通路のうちの対応するプランジャ通路に位置決めされ、前記ダイヤフラムに係合する閉位置と前記ダイヤフラムから離脱する開位置との間で移動可能である複数のプランジャと、
前記複数のプランジャのそれぞれを前記閉位置と前記開位置との間で移動させるための、上側ピストン及び下側ピストンを備える作動システムと、
をさらに備え、
前記密封組立体は、
前記上側ピストンと前記弁本体との間の接合面を密封するための第１のシールと、
前記上側ピストンと前記下側ピストンとの間の接合面を密封するための第２のシールと、
前記上側ピストンと、該上側ピストンに取り付けられた前記複数のプランジャのそれぞれとの間の接続部を密封するための複数の第３のシールと、
を備える、請求項１から３のいずれかに記載の弁。
前記第１のシールは、第１の端部において前記上側ピストンに、第２の端部において前記弁本体に結合され、前記第２のシールは、前記上側ピストンに結合され、前記下側ピストンのうちの前記上側ピストンを貫通する部分を覆い、前記複数の第３のシールのそれぞれは、前記上側ピストンと、前記複数のプランジャの１つを前記上側ピストンに取り付けるための取付け手段の頭部との間に位置する、請求項１３に記載の弁。
前記第１のシール、前記第２のシール、及び前記複数の第３のシールのそれぞれは、金属製シールである、請求項１３又は１４に記載の弁。
前記第１のシール、前記第２のシール、及び前記複数の第３のシールのうちの少なくとも１つは、保護被覆で被覆される、請求項１３から１５のいずれかに記載の弁。
前記第１のシール及び前記第２のシールの少なくとも一方は、ベローズ部分をさらに備える、請求項１３から１６のいずれかに記載の弁。
弁と、
監視システムと、
を備えるクロマトグラフシステムであって、
前記弁は、
弁キャップであって、該弁キャップを貫通して延びて、それぞれが弁キャップ接合面においてプロセスポートで終端する複数のプロセス導管を有する、弁キャップと、
前記弁キャップ接合面に対向する弁本体接合面を定める弁本体と、
前記弁キャップ接合面と前記弁本体接合面との間で前記プロセスポートを横切って位置決めされたダイヤフラムと、
前記弁キャップ及び前記弁本体の一方を通って設けられ、入口及び出口を有するパージラインと、
前記弁キャップに配置され、前記ダイヤフラムを通って漏れた流体を封鎖するように構成及び位置決めされ、前記ダイヤフラムを通って漏れた前記流体が、前記弁の前記パージラインの前記出口を経由して排出されるようになった密封組立体と、
を備え、
前記監視システムは、
前記弁の前記パージラインの前記出口に接続され、前記パージラインの前記出口を通過するパージガスを監視し、前記弁の前記ダイヤフラムを通って漏れた流体を示す前記パージガスの変化を検出し、前記弁の前記ダイヤフラムを通って漏れた流体を示す前記パージガスの変化を検出した場合に漏れ制御手順を起動するように構成されている、
ことを特徴とするクロマトグラフシステム。
前記ダイヤフラムを通って漏れた流体の上流流れが前記パージラインの前記入口に流入するのを防止する逆止弁をさらに備える、請求項１８に記載のクロマトグラフシステム。
円形リップが、前記弁キャップ接合面及び前記弁本体接合面の一方からが延びる、請求項１８又は１９に記載のクロマトグラフシステム。
請求項１から１７のいずれかに記載された弁を含むクロマトグラフシステムを動作させる方法であって、
前記弁のパージラインの出口を通過するパージ流体を監視する段階と、
前記弁の前記ダイヤフラムを通って漏れた流体を示す前記パージ流体の変化を検出する段階と、
前記弁の前記ダイヤフラムを通って漏れた流体を示す前記パージ流体の変化を検出した場合に漏れ制御手順を起動する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
前記弁のパージラインの出口を通過するパージ流体を監視する段階は、前記パージ流体の圧力を監視する段階及び前記パージ流体の純度を監視する段階の少なくとも一方を含む、請求項２１に記載の方法。
前記弁の前記ダイヤフラムを通って漏れた流体を示す前記パージ流体の変化を検出した場合に前記漏れ制御手順を起動する段階は、前記弁の流体供給源を封鎖する段階、前記弁内に不活性ガスを放出する段階、及び漏れを示す信号をアクティブにする段階の少なくとも１つを含む、請求項２１又は２２に記載の方法。