JP2750221B2 - 枢動ダイヤフラム式流量制御弁 - Google Patents
枢動ダイヤフラム式流量制御弁Info
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- JP2750221B2 JP2750221B2 JP6504594A JP50459494A JP2750221B2 JP 2750221 B2 JP2750221 B2 JP 2750221B2 JP 6504594 A JP6504594 A JP 6504594A JP 50459494 A JP50459494 A JP 50459494A JP 2750221 B2 JP2750221 B2 JP 2750221B2
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- diaphragm
- plug
- pivot
- orifice
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/14—Pivoting armatures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0682—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid with an articulated or pivot armature
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/066—Electromagnets with movable winding
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、概ね枢動式流体弁組立体に関し、より詳細
にはバルブヘッドを支持する細長いピボットアームが、
バルブヘッドがバルブシートに当接及び離接するように
ピボットアームを枢動軸線において枢動自在に支持し且
つその平衡を保つ可撓性及び弾性を有するダイヤフラム
シールを介して枢動自在に取り付けられている弁組立体
に関する。
にはバルブヘッドを支持する細長いピボットアームが、
バルブヘッドがバルブシートに当接及び離接するように
ピボットアームを枢動軸線において枢動自在に支持し且
つその平衡を保つ可撓性及び弾性を有するダイヤフラム
シールを介して枢動自在に取り付けられている弁組立体
に関する。
発明の背景 枢動式流体弁組立体は、幅広い用途を有していること
で当該技術分野において良く知られている。例えば、ボ
ールソケット装置の回りを枢動可能な細長いアームが末
端の内部端において弁室内部に配置されたバルブシール
ヘッドに連結された弁構造が従来の技術において開示さ
れている。細長いアームの基端の外部端を操作すること
で、該アームが中間点の回りを枢動させられて、バルブ
シールヘッドが弁室内部への流入口または内部からの流
出口を形成するバルブシートに係合または離脱する。バ
ルブヘッドがバルブシートから離脱すると、流体は弁室
を自在に流通するが、バルブシールヘッドがバルブシー
トに係合して口が密閉されると流体の流れが停止され
る。
で当該技術分野において良く知られている。例えば、ボ
ールソケット装置の回りを枢動可能な細長いアームが末
端の内部端において弁室内部に配置されたバルブシール
ヘッドに連結された弁構造が従来の技術において開示さ
れている。細長いアームの基端の外部端を操作すること
で、該アームが中間点の回りを枢動させられて、バルブ
シールヘッドが弁室内部への流入口または内部からの流
出口を形成するバルブシートに係合または離脱する。バ
ルブヘッドがバルブシートから離脱すると、流体は弁室
を自在に流通するが、バルブシールヘッドがバルブシー
トに係合して口が密閉されると流体の流れが停止され
る。
この分野における従来の技術の代表的なものは、米国
特許第2,323,128号（デンステン（Densten））である。
デンステンの特許にはその一方の端において球状弁部材
16連結された細長いアーム７（図１乃至図４を参照）が
ゴムまたは同様の弾性材料から形成されたカップ状の洗
浄装置またはシール要素５に噛合する中間半球状ピボッ
ト６の回りを枢動する器具水栓用の流体制御弁が開示さ
れている。これは、本質的には、摩耗して最終的には弁
故障に繋がる機械公差を増大するボールソケット装置で
ある。従って、デンステンの構成では、二方向（前後）
のみに枢動する代わりに、アーム７が本質的には360度
回転し、デンステンによれば、これは、バルブ要素が
「そのバルブシートに対して多くの異なる面を提供可能
となり、これにより、バルブ要素がバルブ上の一点にお
いて繰り返しバルブシートに当接することから生じる溝
や変形が回避できる」ことから有利である（第１欄、12
乃至16行目）。
特許第2,323,128号（デンステン（Densten））である。
デンステンの特許にはその一方の端において球状弁部材
16連結された細長いアーム７（図１乃至図４を参照）が
ゴムまたは同様の弾性材料から形成されたカップ状の洗
浄装置またはシール要素５に噛合する中間半球状ピボッ
ト６の回りを枢動する器具水栓用の流体制御弁が開示さ
れている。これは、本質的には、摩耗して最終的には弁
故障に繋がる機械公差を増大するボールソケット装置で
ある。従って、デンステンの構成では、二方向（前後）
のみに枢動する代わりに、アーム７が本質的には360度
回転し、デンステンによれば、これは、バルブ要素が
「そのバルブシートに対して多くの異なる面を提供可能
となり、これにより、バルブ要素がバルブ上の一点にお
いて繰り返しバルブシートに当接することから生じる溝
や変形が回避できる」ことから有利である（第１欄、12
乃至16行目）。
米国特許第3,785,563号（メープル（Maple））には、
移動スプリンクラー装置用の遮断装置が開示されてい
る。図１及び図２で最も良く分かるように、この装置の
弁部は、一方の端で球状弁部材に連結された細長いアー
ム34を備えており、該アームが環状保持部材52及びＯリ
ングシール54内に着座された中間球状ピボット36の回り
を枢動する。デンステンの特許と同様に、これは、本質
的には、摩耗して機械公差を増大し、最終的には弁組立
体の故障に繋がるボールソケット装置である。
移動スプリンクラー装置用の遮断装置が開示されてい
る。図１及び図２で最も良く分かるように、この装置の
弁部は、一方の端で球状弁部材に連結された細長いアー
ム34を備えており、該アームが環状保持部材52及びＯリ
ングシール54内に着座された中間球状ピボット36の回り
を枢動する。デンステンの特許と同様に、これは、本質
的には、摩耗して機械公差を増大し、最終的には弁組立
体の故障に繋がるボールソケット装置である。
米国特許第1,794,703号（メサディ（Methudy））に
は、キャップ10及び「革または同等品として機能するそ
の他の任意の材料または物質等の可撓性及び柔軟性を有
するダイヤフラムまたはシール12」を貫通して伸長する
細長いバルブステム９を備えたバルブが開示されている
（１ページ、59乃至65行目）。メサディの「ダイヤフラ
ム」はカップの形状をしており、カップ状表面の凸また
は外側部がバルブの内部に向かって内側に突出してい
る。バルブステム９は枢動せず、寧ろ、ハンドル23を操
作することで上下に移動してバルブが開閉される。更
に、メサディの特許においては、シール12がバルブ内部
からの漏れを防止することのみに機能し、バルブステム
９を何れの方法にても支持することはない。代わりに、
バルブステム９がディスク部材17により壁４及び５に支
持されるねじ19上に支持されている。
は、キャップ10及び「革または同等品として機能するそ
の他の任意の材料または物質等の可撓性及び柔軟性を有
するダイヤフラムまたはシール12」を貫通して伸長する
細長いバルブステム９を備えたバルブが開示されている
（１ページ、59乃至65行目）。メサディの「ダイヤフラ
ム」はカップの形状をしており、カップ状表面の凸また
は外側部がバルブの内部に向かって内側に突出してい
る。バルブステム９は枢動せず、寧ろ、ハンドル23を操
作することで上下に移動してバルブが開閉される。更
に、メサディの特許においては、シール12がバルブ内部
からの漏れを防止することのみに機能し、バルブステム
９を何れの方法にても支持することはない。代わりに、
バルブステム９がディスク部材17により壁４及び５に支
持されるねじ19上に支持されている。
（１）バルブシートとして機能するダイヤフラム及び
（２）該ダイヤフラムを貫通して伸長するピボットアー
ムを含む弁組立体がカリフォルニア州、オレンジ群のバ
ーカートコントローマチック（Burkert Contro−mati
c）社よりバーカートタイプ（Burkert Type）300として
市販されている製品中に設けられる。このバルブは、そ
のピボットアームが、ダイヤフラム上方の枢動軸線の回
りで流出口がベント口に接続した開位置と、ベント口が
閉鎖され、流入口が流出口に接続された閉位置との間で
移動自在となる二位置弁である。該ピボットアームは、
電機子ソレノイド装置により前記開及び閉位置間を移動
される。ダイヤフラムは、バルブを流通する材料がソレ
ノイドと干渉しないことを確実にするシールとしてのみ
に使用されている。コイルスプリング（中圧に対して圧
力放出口を閉じたままにしておくのに使用される）を含
んだダイヤフラム上方（流体室の外側）に設けられた別
個の構造体がアームがその回りを枢動し、従って、摩耗
して、公差を拡大させる枢動軸線を画定する。更に、該
構造体は、前記開及び閉の二位置間での流速を正確に制
御することはせず、また、それをするには十分なもので
はないようである。加えて、ピボットアームの端部を覆
うような形状にされたダイヤフラムの構造は、その尋常
でない形状からエラストマーダイヤフラム、またはコス
トの高い金属で形作られたダイヤフラムの使用を必要と
し且つ弁室内での押しのけ浸水面積を増大する。
（２）該ダイヤフラムを貫通して伸長するピボットアー
ムを含む弁組立体がカリフォルニア州、オレンジ群のバ
ーカートコントローマチック（Burkert Contro−mati
c）社よりバーカートタイプ（Burkert Type）300として
市販されている製品中に設けられる。このバルブは、そ
のピボットアームが、ダイヤフラム上方の枢動軸線の回
りで流出口がベント口に接続した開位置と、ベント口が
閉鎖され、流入口が流出口に接続された閉位置との間で
移動自在となる二位置弁である。該ピボットアームは、
電機子ソレノイド装置により前記開及び閉位置間を移動
される。ダイヤフラムは、バルブを流通する材料がソレ
ノイドと干渉しないことを確実にするシールとしてのみ
に使用されている。コイルスプリング（中圧に対して圧
力放出口を閉じたままにしておくのに使用される）を含
んだダイヤフラム上方（流体室の外側）に設けられた別
個の構造体がアームがその回りを枢動し、従って、摩耗
して、公差を拡大させる枢動軸線を画定する。更に、該
構造体は、前記開及び閉の二位置間での流速を正確に制
御することはせず、また、それをするには十分なもので
はないようである。加えて、ピボットアームの端部を覆
うような形状にされたダイヤフラムの構造は、その尋常
でない形状からエラストマーダイヤフラム、またはコス
トの高い金属で形作られたダイヤフラムの使用を必要と
し且つ弁室内での押しのけ浸水面積を増大する。
米国特許第4,359,204号（ウィリアムズ（William
s））には、プッシュロッドにより操作される一体のエ
ラストマーバルブスプリングシール部材を特徴とするダ
イヤフラムにより起動される棒により操作される弁組立
体が開示されている。米国特許第2,852,041号（スティ
ンソン（Stinson））には、複数の流体源から流体を試
料として取り出すバルブ状の装置が開示されている。枢
動流体バルブの技術分野からは幾分かけはなれてはいる
が、米国特許第4,995,589号（アディシャンその他（Adi
shian et al.））には、ベローズ弁が、米国特許第4,83
2,078号（ゼクリーその他（Szekely et al.））には、
急動弁が、及び米国特許第2,709,431号（カーティス（C
urtis））には、手で保持する身体マッサージ装置がそ
れぞれ開示されている。
s））には、プッシュロッドにより操作される一体のエ
ラストマーバルブスプリングシール部材を特徴とするダ
イヤフラムにより起動される棒により操作される弁組立
体が開示されている。米国特許第2,852,041号（スティ
ンソン（Stinson））には、複数の流体源から流体を試
料として取り出すバルブ状の装置が開示されている。枢
動流体バルブの技術分野からは幾分かけはなれてはいる
が、米国特許第4,995,589号（アディシャンその他（Adi
shian et al.））には、ベローズ弁が、米国特許第4,83
2,078号（ゼクリーその他（Szekely et al.））には、
急動弁が、及び米国特許第2,709,431号（カーティス（C
urtis））には、手で保持する身体マッサージ装置がそ
れぞれ開示されている。
上記の従来技術の組立体における可動部品間の摩擦
は、結果的に多くの用途において許容不可能なまでに公
差を増大させることになる。ピボットアームがその回り
を移動して流体の流れを制御するピボットの摩擦がなけ
れば、ライフサイクルの長い組立体が可能となる。汚染
せずに且つ弁室内の押しのけ浸水面積を可能な限り最小
にした腐食性または有毒材料の取り扱いを含めた用途に
は摩擦なしピボット支持が可能である。
は、結果的に多くの用途において許容不可能なまでに公
差を増大させることになる。ピボットアームがその回り
を移動して流体の流れを制御するピボットの摩擦がなけ
れば、ライフサイクルの長い組立体が可能となる。汚染
せずに且つ弁室内の押しのけ浸水面積を可能な限り最小
にした腐食性または有毒材料の取り扱いを含めた用途に
は摩擦なしピボット支持が可能である。
発明の目的 本発明の主たる目的は、腐食性及び有毒材料を含む広
範囲の異なる流体と共に使用されるようにされた枢動式
流体流量制御弁を提供することである。
範囲の異なる流体と共に使用されるようにされた枢動式
流体流量制御弁を提供することである。
本発明の別のより具体的な目的は、内部部品が少なく
且つ腐蝕または劣化に強い部品を備えた長寿命の流体弁
組立体を提供することである。
且つ腐蝕または劣化に強い部品を備えた長寿命の流体弁
組立体を提供することである。
本発明の更に別の目的は、ピボットアームが摩擦のな
いピボットまたはヒンジポイントの回りを移動するよう
にピボットアームを支持し且つその平衡を保ち、力の平
衡を保つ機構を提供し、且つ、摩擦のない流体シールを
提供する流体弁組立体用の多目的ダイヤフラムピボット
を提供することである。
いピボットまたはヒンジポイントの回りを移動するよう
にピボットアームを支持し且つその平衡を保ち、力の平
衡を保つ機構を提供し、且つ、摩擦のない流体シールを
提供する流体弁組立体用の多目的ダイヤフラムピボット
を提供することである。
本発明の別の目的は、ピボット軸線の回りのダイヤフ
ラムピボットに加わる力の平衡を保つことで供給圧力が
コントロールピボットアームを位置決めするのに使用さ
れる動力を圧倒するのを防止する流量制御弁組立体構造
を提供することである。
ラムピボットに加わる力の平衡を保つことで供給圧力が
コントロールピボットアームを位置決めするのに使用さ
れる動力を圧倒するのを防止する流量制御弁組立体構造
を提供することである。
本発明の更に別の目的は、様々な機動手段の中の任意
の手段により容易に起動可能な枢動流体弁を提供するこ
とである。
の手段により容易に起動可能な枢動流体弁を提供するこ
とである。
更に、本発明の別の目的は、常時開または常時閉弁と
して構成可能な枢動流量制御流体弁組立体を提供するこ
とである。
して構成可能な枢動流量制御流体弁組立体を提供するこ
とである。
本発明の別の目的は、行程または力における機械上の
利点がピボットアームの長さを偏らせることで達成可能
な枢動流量制御弁組立体を提供することである。
利点がピボットアームの長さを偏らせることで達成可能
な枢動流量制御弁組立体を提供することである。
本発明の別の目的は、ピボット軸線がダイヤフラムの
偏心位置に設けられて、流体が流通するオリフィスに働
く供給圧力の平衡を保つ枢動流量制御流体弁組立体を提
供することである。
偏心位置に設けられて、流体が流通するオリフィスに働
く供給圧力の平衡を保つ枢動流量制御流体弁組立体を提
供することである。
本発明の更に別の目的は、ダイヤフラムピボットをひ
だ状にして特定の構成にし、ピボットポイント周辺の応
力を分配減少させてダイヤフラムの可使時間の向上を可
能にする枢動流量制御弁組立体を提供することである。
だ状にして特定の構成にし、ピボットポイント周辺の応
力を分配減少させてダイヤフラムの可使時間の向上を可
能にする枢動流量制御弁組立体を提供することである。
本発明の別の目的は、様々な金属対金属シールまたは
ポリマーシール技術が（用途に応じて）容易に使用でき
て、弁室を適切にシール可能な枢動流量制御流体弁組立
体を提供することである。
ポリマーシール技術が（用途に応じて）容易に使用でき
て、弁室を適切にシール可能な枢動流量制御流体弁組立
体を提供することである。
本発明の更に別の目的は、弁を流通する流体に晒され
る押しのけ浸水面積が小さく維持されて、本発明を超ク
リーンな半導体への用途に適合させる枢動流量制御弁組
立体を提供することである。
る押しのけ浸水面積が小さく維持されて、本発明を超ク
リーンな半導体への用途に適合させる枢動流量制御弁組
立体を提供することである。
本発明の別の目的は、弁組立体を耐薬品性ポリマー等
の特殊材料を使用して限定数量製造するのが可能となる
ように単純な構造を有する枢動流量制御流体弁組立体を
提供することである。
の特殊材料を使用して限定数量製造するのが可能となる
ように単純な構造を有する枢動流量制御流体弁組立体を
提供することである。
本発明の更に別の目的は、流体が流通するオリフィス
が容易に相互交換可能となって、共通のバルブプラット
ホーム内における一切の流体流量範囲変更を可能にする
枢動流量制御弁組立体を提供することである。
が容易に相互交換可能となって、共通のバルブプラット
ホーム内における一切の流体流量範囲変更を可能にする
枢動流量制御弁組立体を提供することである。
本発明の別の目的は、流路の外側でオリフィスシール
の正確な位置決めを可能にする調整自在のダイヤフラム
ピボット位置を有する枢動流量制御流体弁組立体を提供
することである。
の正確な位置決めを可能にする調整自在のダイヤフラム
ピボット位置を有する枢動流量制御流体弁組立体を提供
することである。
本発明のその他の目的は、一部では自明となり、ま
た、一部では以下において明白となる。従って、本発明
は、以下の詳細な開示において例示される構造、要素の
組み合わせ及び部品の配置を有する装置から成り、該装
置の応用の範囲は特許の請求の範囲において示される。
た、一部では以下において明白となる。従って、本発明
は、以下の詳細な開示において例示される構造、要素の
組み合わせ及び部品の配置を有する装置から成り、該装
置の応用の範囲は特許の請求の範囲において示される。
発明の概要 本発明の流体弁組立体は、少なくとも一個のオリフィ
スを画定するバルブシートを有する弁室と、該弁室の外
側から内部へ伸長し、且つ、可撓性、弾性及び耐腐食性
を有するダイヤフラム内で枢動して、弁本体または栓を
前記オリフィスに向かって移動または該オリフィスから
離間させるように前記ダイヤフラムを介して取り付けら
れた細長いピボットアームと、該ピボットアームを制御
して、前記オリフィスを貫通する流体流量を制御する流
量調整手段とを備えていることを特徴とする。
スを画定するバルブシートを有する弁室と、該弁室の外
側から内部へ伸長し、且つ、可撓性、弾性及び耐腐食性
を有するダイヤフラム内で枢動して、弁本体または栓を
前記オリフィスに向かって移動または該オリフィスから
離間させるように前記ダイヤフラムを介して取り付けら
れた細長いピボットアームと、該ピボットアームを制御
して、前記オリフィスを貫通する流体流量を制御する流
量調整手段とを備えていることを特徴とする。
図面の簡単な説明 本発明の性質及び目的を完全に理解するためには、以
下の詳細な説明を添付図面と一緒に参照することであ
り、該添付図面中、 図1Aは、完全な「閉」位置の状態に示された音声コイ
ル起動枢動ダイヤフラム流量制御弁組立体の形態を取っ
た本発明の第一の実施例の正面断面図であり、 図1Bは、図1Aの弁組立体の部分破断頂面図であり、 図1Cは、図1Aの弁組立体の左側面断面図であり、 図２は、「開」位置の状態に示された図1A乃至図1Cの
音声コイル起動弁組立体の正面断面図であり、 図3Aは、マスフローコントローラシステムの一部とし
て作動する図1A乃至図1C及び図２の音声コイル起動弁組
立体の正面断面図であり、 図3Bは、図3Aのマスフローコントローラシステムの頂
面断面であり、 図4Aは、「閉」位置の状態に示されたソレノイド起動
枢動ダイヤフラム流量制御弁組立体の形態を取った本発
明の第二の実施例の正面断面図であり、 図4Bは、図4Aの弁組立体の左側面断面図であり、及び 図５は、「開」位置の状態に示された図4A及び図4Bの
ソレノイド起動弁組立体の正面断面図である。
下の詳細な説明を添付図面と一緒に参照することであ
り、該添付図面中、 図1Aは、完全な「閉」位置の状態に示された音声コイ
ル起動枢動ダイヤフラム流量制御弁組立体の形態を取っ
た本発明の第一の実施例の正面断面図であり、 図1Bは、図1Aの弁組立体の部分破断頂面図であり、 図1Cは、図1Aの弁組立体の左側面断面図であり、 図２は、「開」位置の状態に示された図1A乃至図1Cの
音声コイル起動弁組立体の正面断面図であり、 図3Aは、マスフローコントローラシステムの一部とし
て作動する図1A乃至図1C及び図２の音声コイル起動弁組
立体の正面断面図であり、 図3Bは、図3Aのマスフローコントローラシステムの頂
面断面であり、 図4Aは、「閉」位置の状態に示されたソレノイド起動
枢動ダイヤフラム流量制御弁組立体の形態を取った本発
明の第二の実施例の正面断面図であり、 図4Bは、図4Aの弁組立体の左側面断面図であり、及び 図５は、「開」位置の状態に示された図4A及び図4Bの
ソレノイド起動弁組立体の正面断面図である。
図面の詳細な説明 図1A乃至図1Cは、本発明の枢動ダイヤフラム流量制御
弁の一実施例の全体構造を示している。弁組立体10は、
弁を介して流体の流量を調整する弁起動流量調整手段38
と共に示されており、該調整手段は、本実施例において
は音声コイル組立体である。弁組立体10は、概ね、それ
ぞれ内部室14の対向する端に設けられ且つ該内部室と流
体連通している開口部13及び17を有しているバルブハウ
ジング12を備えている。カップ状の形状にされたインサ
ート15がハウジング12内に固着され、且つ、該インサー
トは、内部室14と連通した寸法の正確なオリフィス16を
含んでバルブシートを画定している。オリフィス16の寸
法により弁組立体10の流量の範囲が決定される。オリフ
ィスプラグまたは弁体18がリターンスプリング20（の中
央に）に取り付けられており、該リターンスプリング
は、図1Cにおいて最も良く分かるように、平らなディス
クスプリングの形態を取ることが好ましい。弁組立体を
比較的低い流量範囲を制御するのに使用する場合には、
制御量を低減するために開口部13を流入口、開口部17を
流出口として使用して、弁組立体の流量制御能力を向上
させるのが好ましい。反対に、該弁組立体を比較的高い
流量範囲を制御するのに使用する場合には、量制御は問
題ではない。従って、後者の場合には、開口部17を流入
口として使用するのが好適であり、開口部13を流出口と
して使用して、これにより創出された内部圧力及び力を
利してオリフィスプラグ18をオリフィス16に密接させる
一助とする。
弁の一実施例の全体構造を示している。弁組立体10は、
弁を介して流体の流量を調整する弁起動流量調整手段38
と共に示されており、該調整手段は、本実施例において
は音声コイル組立体である。弁組立体10は、概ね、それ
ぞれ内部室14の対向する端に設けられ且つ該内部室と流
体連通している開口部13及び17を有しているバルブハウ
ジング12を備えている。カップ状の形状にされたインサ
ート15がハウジング12内に固着され、且つ、該インサー
トは、内部室14と連通した寸法の正確なオリフィス16を
含んでバルブシートを画定している。オリフィス16の寸
法により弁組立体10の流量の範囲が決定される。オリフ
ィスプラグまたは弁体18がリターンスプリング20（の中
央に）に取り付けられており、該リターンスプリング
は、図1Cにおいて最も良く分かるように、平らなディス
クスプリングの形態を取ることが好ましい。弁組立体を
比較的低い流量範囲を制御するのに使用する場合には、
制御量を低減するために開口部13を流入口、開口部17を
流出口として使用して、弁組立体の流量制御能力を向上
させるのが好ましい。反対に、該弁組立体を比較的高い
流量範囲を制御するのに使用する場合には、量制御は問
題ではない。従って、後者の場合には、開口部17を流入
口として使用するのが好適であり、開口部13を流出口と
して使用して、これにより創出された内部圧力及び力を
利してオリフィスプラグ18をオリフィス16に密接させる
一助とする。
リターンスプリング20は、インサート内でカウンタボ
アにより形成された環状肩部と該カウンタボア内に圧力
嵌めされた保持リング19の間でインサート15に固着され
ており、これらはすべて内部室14内に配置されている。
ピボットアーム22は、枢動自在にダイヤフラム24内に取
り付けられており、該ピボットアームの末端の内部端は
リンケージスプリング26を介してプラグ18に連結され
て、該プラグがオリフィス16を画定しているバルブシー
トに係合離脱するのを可能にしている。シール手段がピ
ボットアーム22とダイヤフラム24の間に設けられてお
り、これによりダイヤフラムが内部室14の一表面を形成
することからピボットアーム−ダイヤフラム界面に沿っ
て漏れ防止シールが維持される。様々な金属シール技術
を有利に使用して、金またはニッケルＣシール及びVCR
タイプの丸み（radius）及び溶接シール等のピボットア
ーム−ダイヤフラムシールを達成することが可能であ
る。図1Aに示すように、環状のダイヤフラムリングシー
ル28が、バルブハウジング12の環状リップ30の内側環状
肩部にダイヤフラム24の外周を密接するのに使用され
る。
アにより形成された環状肩部と該カウンタボア内に圧力
嵌めされた保持リング19の間でインサート15に固着され
ており、これらはすべて内部室14内に配置されている。
ピボットアーム22は、枢動自在にダイヤフラム24内に取
り付けられており、該ピボットアームの末端の内部端は
リンケージスプリング26を介してプラグ18に連結され
て、該プラグがオリフィス16を画定しているバルブシー
トに係合離脱するのを可能にしている。シール手段がピ
ボットアーム22とダイヤフラム24の間に設けられてお
り、これによりダイヤフラムが内部室14の一表面を形成
することからピボットアーム−ダイヤフラム界面に沿っ
て漏れ防止シールが維持される。様々な金属シール技術
を有利に使用して、金またはニッケルＣシール及びVCR
タイプの丸み（radius）及び溶接シール等のピボットア
ーム−ダイヤフラムシールを達成することが可能であ
る。図1Aに示すように、環状のダイヤフラムリングシー
ル28が、バルブハウジング12の環状リップ30の内側環状
肩部にダイヤフラム24の外周を密接するのに使用され
る。
ダイヤフラム24は、弁組立体を使用して制御する流体
により可撓性及び弾性並びに耐腐蝕性及び耐溶剤性を有
した材料から形成される。該ダイヤフラムを金属または
金属合金で形成しても良い。ダイヤフラムを形成するの
に適した金属は、316LSS、ビムバー（VimVar（真空誘導
溶融体、真空アーク溶融体（Vacuum Induction Melt,Va
cuum Arc Mel）））の製品名で販売されているステンレ
ススチール等のステンレススチールまたはインコアロイ
ズ インタナショナル（Inco Alloys International）
によりインコネル（Inconel）の製品名で製造されてい
る合金等の合金を含んでいる。これに代えて、ダイヤフ
ラムをデラウェア（DE（Delaware））州ウイルミントン
（Wilmington）のデュポン社（Dupont,Inc）によりテフ
ロン（Teflon）の商標名で製造販売されている材料等の
耐薬品性ポリマーで形成することも可能である。ダイヤ
フラム24は、ピボットアーム22を支持するために十分な
構造的結合性を有していなければならず、また、ピボッ
トアームがダイヤフラムを貫通するピボット軸線の回り
でピボットアームが繰り返し枢動するのに対応するため
に十分な弾性を有していなければなない。ピボットアー
ムのピボット軸線は、ダイヤフラムの平面内にあって、
ピボットアームがピボット軸線の回りを回転する時にダ
イヤフラムが反対方向に捩れて摩擦のない回転または枢
動中心が創出される。ダイヤフラムの適切な厚さは、弁
起動手段38によりもたらされる力、即ち、バルブシート
におけるプラグの所望の着座力（弁組立体が使用される
流体圧力及びダイヤフラムにおけるピボットアームのピ
ボット中心位置と、ピボットアームの並進力が弁起動手
段により加えられる点及び力がオリフィス16に向かって
プラグ18に加えられる点の各々との間の距離の取り方に
よりもたらされる力により決定される）により約0.0254
mm（１ミル）から0.254mm（10ミル）の範囲であって良
い。図1Aに示すような好適な実施例では、ダイヤフラム
24はひだ状の構造にされて強度及び弾性が高められてい
る。該好適な実施例では、ピボットアームはダイヤフラ
ムの中心を通って固着されており、且つ、斯かるダイヤ
フラムのひだは該中心に対して同心となっている。本発
明では、ひだを楕円等の異なる形状にして、枢動点の回
りの応力を分配減少させることによりダイヤフラムの使
用時間を向上させることが可能であると考えられる。更
に、ピボットアームをダイヤフラムの中心から外れた位
置に（偏心させて）取り付けてディファレンシャルバル
ブとなし、オリフィス16に加わる供給圧力の平衡を保つ
ことが可能である。この状況においては、ダイヤフラム
平面のピボットアームの枢動点はダイヤフラムの中心よ
りは弁体18及びバルブシートを画定しているオリフィス
16に近接して配置される。内部室14内において供給圧力
が高まると、ダイヤフラムは膨張する。ダイヤフラムが
膨張すると、ピボットアームの一方の側（プラグ18及び
オリフィス16から反対の）表面積が他方の側（プラグ18
及びオリフィス16寄りの）表面積に対して大きくなり、
ピボットアームがそのピボット軸線の回りに回転して、
プラグ18がオリフィス16から離間して流量が増大するた
めに不均一な力がピボットアームに対して加えられるこ
とになる。同様に、ダイヤフラム上の圧力が低減して、
ダイヤフラムが内部室14に向かって内側に移動すると、
ピボットアームがそのピボット軸線の回りに回転して、
プラグがオリフィス16に向かって移動されて流量が低下
する。
により可撓性及び弾性並びに耐腐蝕性及び耐溶剤性を有
した材料から形成される。該ダイヤフラムを金属または
金属合金で形成しても良い。ダイヤフラムを形成するの
に適した金属は、316LSS、ビムバー（VimVar（真空誘導
溶融体、真空アーク溶融体（Vacuum Induction Melt,Va
cuum Arc Mel）））の製品名で販売されているステンレ
ススチール等のステンレススチールまたはインコアロイ
ズ インタナショナル（Inco Alloys International）
によりインコネル（Inconel）の製品名で製造されてい
る合金等の合金を含んでいる。これに代えて、ダイヤフ
ラムをデラウェア（DE（Delaware））州ウイルミントン
（Wilmington）のデュポン社（Dupont,Inc）によりテフ
ロン（Teflon）の商標名で製造販売されている材料等の
耐薬品性ポリマーで形成することも可能である。ダイヤ
フラム24は、ピボットアーム22を支持するために十分な
構造的結合性を有していなければならず、また、ピボッ
トアームがダイヤフラムを貫通するピボット軸線の回り
でピボットアームが繰り返し枢動するのに対応するため
に十分な弾性を有していなければなない。ピボットアー
ムのピボット軸線は、ダイヤフラムの平面内にあって、
ピボットアームがピボット軸線の回りを回転する時にダ
イヤフラムが反対方向に捩れて摩擦のない回転または枢
動中心が創出される。ダイヤフラムの適切な厚さは、弁
起動手段38によりもたらされる力、即ち、バルブシート
におけるプラグの所望の着座力（弁組立体が使用される
流体圧力及びダイヤフラムにおけるピボットアームのピ
ボット中心位置と、ピボットアームの並進力が弁起動手
段により加えられる点及び力がオリフィス16に向かって
プラグ18に加えられる点の各々との間の距離の取り方に
よりもたらされる力により決定される）により約0.0254
mm（１ミル）から0.254mm（10ミル）の範囲であって良
い。図1Aに示すような好適な実施例では、ダイヤフラム
24はひだ状の構造にされて強度及び弾性が高められてい
る。該好適な実施例では、ピボットアームはダイヤフラ
ムの中心を通って固着されており、且つ、斯かるダイヤ
フラムのひだは該中心に対して同心となっている。本発
明では、ひだを楕円等の異なる形状にして、枢動点の回
りの応力を分配減少させることによりダイヤフラムの使
用時間を向上させることが可能であると考えられる。更
に、ピボットアームをダイヤフラムの中心から外れた位
置に（偏心させて）取り付けてディファレンシャルバル
ブとなし、オリフィス16に加わる供給圧力の平衡を保つ
ことが可能である。この状況においては、ダイヤフラム
平面のピボットアームの枢動点はダイヤフラムの中心よ
りは弁体18及びバルブシートを画定しているオリフィス
16に近接して配置される。内部室14内において供給圧力
が高まると、ダイヤフラムは膨張する。ダイヤフラムが
膨張すると、ピボットアームの一方の側（プラグ18及び
オリフィス16から反対の）表面積が他方の側（プラグ18
及びオリフィス16寄りの）表面積に対して大きくなり、
ピボットアームがそのピボット軸線の回りに回転して、
プラグ18がオリフィス16から離間して流量が増大するた
めに不均一な力がピボットアームに対して加えられるこ
とになる。同様に、ダイヤフラム上の圧力が低減して、
ダイヤフラムが内部室14に向かって内側に移動すると、
ピボットアームがそのピボット軸線の回りに回転して、
プラグがオリフィス16に向かって移動されて流量が低下
する。
ピボットアーム22は、筒状または円筒状軸であって、
ダイヤフラム24を貫通し且つ自身が枢動する点において
ダイヤフラム24により枢動自在に支持されるのが好適で
ある。本書において使用される場合には、ピボットアー
ム22の基端または外側端は、ダイヤフラム24から内部室
14の外側へ伸長する外部アーム部分を意味し、一方、ピ
ボットアーム22の末端または内側端は、ダイヤフラム24
から内部室14の内側へ伸長する内部アーム部分を意味す
る。図1Aに示すように、ピボットアーム22は、リンケー
ジアーム26の開口と噛合するようにされた末端から突出
したピンまたはニップル34を含んでいる。ピボットアー
ム22とリンケージアーム26を結合する代替手段、即ち、
ねじまたはリベットタイプの締付け具は当業者には明白
であり、且つ、それらは本発明の範囲内のものである。
ダイヤフラム24を貫通し且つ自身が枢動する点において
ダイヤフラム24により枢動自在に支持されるのが好適で
ある。本書において使用される場合には、ピボットアー
ム22の基端または外側端は、ダイヤフラム24から内部室
14の外側へ伸長する外部アーム部分を意味し、一方、ピ
ボットアーム22の末端または内側端は、ダイヤフラム24
から内部室14の内側へ伸長する内部アーム部分を意味す
る。図1Aに示すように、ピボットアーム22は、リンケー
ジアーム26の開口と噛合するようにされた末端から突出
したピンまたはニップル34を含んでいる。ピボットアー
ム22とリンケージアーム26を結合する代替手段、即ち、
ねじまたはリベットタイプの締付け具は当業者には明白
であり、且つ、それらは本発明の範囲内のものである。
ピボットアーム22は、金属で構成されるのが好適であ
り、少なくとも内部室14内の該アームの内側部分の露出
表面が耐腐食性及び耐溶剤性の金属から形成されるのが
好適である。同様に、インサート15、プラグ18、保持リ
ング19、リターンスプリング20及びリンケージアーム26
の露出表面はすべて耐腐食性及び耐溶剤性の金属から形
成されるのが好適である。例えば、スプリングは、イリ
ノイ（Illinois）州エルジン（Elgin）のエルジロイ社
（Elgiloy Company）が製造する合金であるエルジロイ
（Elgiloy）より形成することが可能であり、一方、そ
の他の部品は、316LSSステンレススチールより形成する
ことが可能である。このように、本発明のダイヤフラム
弁組立体の構造は、エラストマー材料を弁室14内に収容
されたまたは該弁室を流通する流体に晒すのを回避して
いる。他方では、ある一定の条件下では、デラウェア州
ウイルミントのデュポン社により製造販売されているテ
フロンまたはミネソタ（Minnesota）州ミネアポリス（M
inneapolis）のスリーエム社（3M Co）により製造販売
されているケルエフ（Kel−Ｆ）等の耐薬品性ポリマー
が使用される。その結果、本発明の弁は、腐蝕性または
有機性成分を含有する広範囲の流体と共に効果的に使用
することが可能となる一方で、シール劣化や故障の可能
性のリスクを最小限にすることが可能となる。同様の理
由から、本発明の弁は、オリフィスがエラストマー分解
粒子で目詰まりしたり、弁を流通する流体が汚染されて
非密閉または漏水状態を生じるといった問題点を実質的
に排除している。
り、少なくとも内部室14内の該アームの内側部分の露出
表面が耐腐食性及び耐溶剤性の金属から形成されるのが
好適である。同様に、インサート15、プラグ18、保持リ
ング19、リターンスプリング20及びリンケージアーム26
の露出表面はすべて耐腐食性及び耐溶剤性の金属から形
成されるのが好適である。例えば、スプリングは、イリ
ノイ（Illinois）州エルジン（Elgin）のエルジロイ社
（Elgiloy Company）が製造する合金であるエルジロイ
（Elgiloy）より形成することが可能であり、一方、そ
の他の部品は、316LSSステンレススチールより形成する
ことが可能である。このように、本発明のダイヤフラム
弁組立体の構造は、エラストマー材料を弁室14内に収容
されたまたは該弁室を流通する流体に晒すのを回避して
いる。他方では、ある一定の条件下では、デラウェア州
ウイルミントのデュポン社により製造販売されているテ
フロンまたはミネソタ（Minnesota）州ミネアポリス（M
inneapolis）のスリーエム社（3M Co）により製造販売
されているケルエフ（Kel−Ｆ）等の耐薬品性ポリマー
が使用される。その結果、本発明の弁は、腐蝕性または
有機性成分を含有する広範囲の流体と共に効果的に使用
することが可能となる一方で、シール劣化や故障の可能
性のリスクを最小限にすることが可能となる。同様の理
由から、本発明の弁は、オリフィスがエラストマー分解
粒子で目詰まりしたり、弁を流通する流体が汚染されて
非密閉または漏水状態を生じるといった問題点を実質的
に排除している。
適切な起動手段38が使用されて、ピボットアーム22を
起動してオリフィス16により画定されたバルブシートに
対してプラグ18を移動する原動力がもたらされる。図1A
では、弁起動手段38は、音声コイル組立体40を備えてい
る。該音声コイル組立体40は、従来のデザインのもので
あり、コイルが移動可能となる空隙を含んだ磁気回路を
画定する手段を含んでいる。更に詳細に説明すれば、該
組立体40は、磁気的導電性ケース42及び該ケースに磁気
的導電性要素46で固着された永久磁石44を含んでいる。
当該技術では公知のように、磁気的導電性ポール片48が
該磁石44の円周に隔置されて空隙50を画定している。図
示した好適な実施例では、実際にはその他の幾何的構成
とすることが可能であるが、該空隙は円筒状である。磁
気的導電性シリンダ34に巻き付けられたコイル52は、空
隙50内に位置決めされて、該コイルを介してもたらされ
る電流に応答して該コイルの円筒状軸線に沿って前記空
隙を通して移動自在とされている。音声コイル組立体40
のシリンダ34はコントロールアーム56に固着されてお
り、該コントロールアームは、スポット溶接（図示な
し）等の適切な手段によりピボットアーム22の基端にコ
ントロールアーム52を固着する保持ディスク58に固着さ
れている。図1B及び図1Cで最も良く分かるように、アー
ム60がディスク58を貫通して直径方向に伸長している。
アーム60の対向端はそれぞれ平坦な垂直に配置された面
を有して形成されており、各アームの端が対応する平ら
な曲げスプリング62の同様な平坦な垂直に配置された面
に固着されて該スプリング62が所定位置に保持されるよ
うにされている。各スプリング62は曲げピン64に固着さ
れるかまたは該曲げピン64と一体に形成されており、曲
げピン64はハウジング12内に固着されており、また、該
二つのピンは内部室14の両側に配置されている。止めね
じ66（図1Cにおいて仮想線で示した）は、それぞれピン
64に係合して、該ピンを保持し、以て、該ピンにより保
持された構造体が内外部圧力を問わず該圧力により摺動
して上下するのを防止している。
起動してオリフィス16により画定されたバルブシートに
対してプラグ18を移動する原動力がもたらされる。図1A
では、弁起動手段38は、音声コイル組立体40を備えてい
る。該音声コイル組立体40は、従来のデザインのもので
あり、コイルが移動可能となる空隙を含んだ磁気回路を
画定する手段を含んでいる。更に詳細に説明すれば、該
組立体40は、磁気的導電性ケース42及び該ケースに磁気
的導電性要素46で固着された永久磁石44を含んでいる。
当該技術では公知のように、磁気的導電性ポール片48が
該磁石44の円周に隔置されて空隙50を画定している。図
示した好適な実施例では、実際にはその他の幾何的構成
とすることが可能であるが、該空隙は円筒状である。磁
気的導電性シリンダ34に巻き付けられたコイル52は、空
隙50内に位置決めされて、該コイルを介してもたらされ
る電流に応答して該コイルの円筒状軸線に沿って前記空
隙を通して移動自在とされている。音声コイル組立体40
のシリンダ34はコントロールアーム56に固着されてお
り、該コントロールアームは、スポット溶接（図示な
し）等の適切な手段によりピボットアーム22の基端にコ
ントロールアーム52を固着する保持ディスク58に固着さ
れている。図1B及び図1Cで最も良く分かるように、アー
ム60がディスク58を貫通して直径方向に伸長している。
アーム60の対向端はそれぞれ平坦な垂直に配置された面
を有して形成されており、各アームの端が対応する平ら
な曲げスプリング62の同様な平坦な垂直に配置された面
に固着されて該スプリング62が所定位置に保持されるよ
うにされている。各スプリング62は曲げピン64に固着さ
れるかまたは該曲げピン64と一体に形成されており、曲
げピン64はハウジング12内に固着されており、また、該
二つのピンは内部室14の両側に配置されている。止めね
じ66（図1Cにおいて仮想線で示した）は、それぞれピン
64に係合して、該ピンを保持し、以て、該ピンにより保
持された構造体が内外部圧力を問わず該圧力により摺動
して上下するのを防止している。
本発明の枢動ダイヤフラム弁の動作は図1A及び図２を
参照すれば理解できる。図1Aでは、弁組立体は常時閉弁
であり、「閉」位置の状態で図示されており、音声コイ
ル組立体40のコイル52に電流が存在しない場合には、オ
リフィスプラグ18が十分な力でオリフィス16を完全に密
閉して確実な遮断がもたらされている。止めねじ66はダ
イヤフラム平面内でピボット軸線の位置を調節するのに
使用されて、プラグ18が完全開位置及び完全閉位置完で
オリフィス16に対して適切に位置決めされる。弁組立体
を開いて、該弁組立体を介して所定の流量をもたらす場
合には、所定の量の力が起動手段38によりピボットアー
ム22の末端に加えられて、プラグ18がリターンスプリン
グ20によりもたらされる力に抗してオリフィス16（図２
で分かるように）から所定量離間して、所定の流量が得
られる。前記所定量の力は、音声コイル組立体40のコイ
ル52に印加される電流量により制御される。該力はピボ
ットアーム22の末端によりリンケージアーム26に伝達さ
れ、これにより、ダイヤフラム24の平面を貫通して伸長
する軸線の回りにピボットアーム22が本質的に摩擦なし
に枢動動作を行うことでプラグ18に伝達される。ピボッ
トアームの末端及び基端の長さを偏らせること、即ち、
基端を末端より長くすることで機械的効果を得ることが
可能である。ピボットアーム22がダイヤフラム24上で枢
動する結果、ピボットアーム22の基端に加えられた力が
プラグ18をオリフィス16から離間させ、流体が所定の流
量で内部室14内へ流入する。リターンスプリング20は、
プラグ18を押し戻してオリフィス16により画定されたバ
ルブシート当接させる外に、プラグ18をオリフィス16に
対して中心に配置して、当該部材を軸線方向に整列させ
ておく機能を果たしている。リターンスプリング20は、
また、プラグ18がその着座位置から変位するのを防止す
る一助を果たす一方で、同時にプラグ18が軸線方向に限
定された量変位するのを可能にしている。
参照すれば理解できる。図1Aでは、弁組立体は常時閉弁
であり、「閉」位置の状態で図示されており、音声コイ
ル組立体40のコイル52に電流が存在しない場合には、オ
リフィスプラグ18が十分な力でオリフィス16を完全に密
閉して確実な遮断がもたらされている。止めねじ66はダ
イヤフラム平面内でピボット軸線の位置を調節するのに
使用されて、プラグ18が完全開位置及び完全閉位置完で
オリフィス16に対して適切に位置決めされる。弁組立体
を開いて、該弁組立体を介して所定の流量をもたらす場
合には、所定の量の力が起動手段38によりピボットアー
ム22の末端に加えられて、プラグ18がリターンスプリン
グ20によりもたらされる力に抗してオリフィス16（図２
で分かるように）から所定量離間して、所定の流量が得
られる。前記所定量の力は、音声コイル組立体40のコイ
ル52に印加される電流量により制御される。該力はピボ
ットアーム22の末端によりリンケージアーム26に伝達さ
れ、これにより、ダイヤフラム24の平面を貫通して伸長
する軸線の回りにピボットアーム22が本質的に摩擦なし
に枢動動作を行うことでプラグ18に伝達される。ピボッ
トアームの末端及び基端の長さを偏らせること、即ち、
基端を末端より長くすることで機械的効果を得ることが
可能である。ピボットアーム22がダイヤフラム24上で枢
動する結果、ピボットアーム22の基端に加えられた力が
プラグ18をオリフィス16から離間させ、流体が所定の流
量で内部室14内へ流入する。リターンスプリング20は、
プラグ18を押し戻してオリフィス16により画定されたバ
ルブシート当接させる外に、プラグ18をオリフィス16に
対して中心に配置して、当該部材を軸線方向に整列させ
ておく機能を果たしている。リターンスプリング20は、
また、プラグ18がその着座位置から変位するのを防止す
る一助を果たす一方で、同時にプラグ18が軸線方向に限
定された量変位するのを可能にしている。
図２に示すように、起動手段によりピボットアーム22
の基端に加えられる力を解除または減少させると、流入
流体力がプラグ18を軸線方向に駆動して、図２に示すよ
うに、オリフィス16との密閉係合が解除されて、流体が
内部室14内へ流入可能となり、ピボットアーム22が第一
の方向へ枢動される。このように、プラグ18が軸線方向
に変位すると、再度図２で分かるように、リターンスプ
リング20が伸長または膨張される。
の基端に加えられる力を解除または減少させると、流入
流体力がプラグ18を軸線方向に駆動して、図２に示すよ
うに、オリフィス16との密閉係合が解除されて、流体が
内部室14内へ流入可能となり、ピボットアーム22が第一
の方向へ枢動される。このように、プラグ18が軸線方向
に変位すると、再度図２で分かるように、リターンスプ
リング20が伸長または膨張される。
図1A乃至図1C及び図２に示した弁組立体は常時閉のデ
ザインのものである。このデザインは、常時開のデザイ
ンに容易に変更可能なものであり、その場合、起動手段
38がプラグ18をオリフィスから隔置された位置から該プ
ラグがオリフィス16を画定するバルブシートに係合し、
該オリフィスに密閉係合して確実な遮断をもたらす位置
へ移動する方向に力を発生させる。斯かる構成では、リ
ターンスプリング20はプラグ18を完全開位置に戻すのに
使用され、流量調整手段38はプラグをオリフィス16に向
かって移動するのに使用される。止めねじ66がダイヤフ
ラム平面内でピボット軸線の位置を調節するのに再度使
用されて、プラグ18がオリフィス16に対して適切に位置
決めされる。常時開のデザインでは、起動手段38は、内
部弁流体圧力及びスプリング手段の抵抗を圧倒して、ピ
ボットアーム22を枢動してオリフィス16に係合させ弁を
「閉じる」のに十分な力を提供しなければならない。図
1A乃至図1C及び図２に示した装置は、また、容易に変更
が可能であって、弁を流通する流体の流量の調整を行わ
ずに簡単な遮断弁として機能させることも可能である。
ザインのものである。このデザインは、常時開のデザイ
ンに容易に変更可能なものであり、その場合、起動手段
38がプラグ18をオリフィスから隔置された位置から該プ
ラグがオリフィス16を画定するバルブシートに係合し、
該オリフィスに密閉係合して確実な遮断をもたらす位置
へ移動する方向に力を発生させる。斯かる構成では、リ
ターンスプリング20はプラグ18を完全開位置に戻すのに
使用され、流量調整手段38はプラグをオリフィス16に向
かって移動するのに使用される。止めねじ66がダイヤフ
ラム平面内でピボット軸線の位置を調節するのに再度使
用されて、プラグ18がオリフィス16に対して適切に位置
決めされる。常時開のデザインでは、起動手段38は、内
部弁流体圧力及びスプリング手段の抵抗を圧倒して、ピ
ボットアーム22を枢動してオリフィス16に係合させ弁を
「閉じる」のに十分な力を提供しなければならない。図
1A乃至図1C及び図２に示した装置は、また、容易に変更
が可能であって、弁を流通する流体の流量の調整を行わ
ずに簡単な遮断弁として機能させることも可能である。
図3A及び図3Bは、図1A乃至図1C及び図２の枢動弁組立
体をマスフローコントロールシステム70中へ如何に取り
付けるかを図示したものである。枢動ダイヤフラム弁組
立体10及び流量調整手段がジェームズ・Ｈ・エウィング
等（James H.Ewing et al.）に1984年８月14日に発行さ
れ、現在の譲受人に譲渡された米国特許第4,464,932号
に開示されたものの如きマスフロー測定システム80に接
続された状態で図示されている。該マスフロー測定シス
テム80は検出されたマスフローの関数として電気信号を
発生させる。この電気信号は適切に基準化されて音声コ
イル組立体40のコイル52に印加される。
体をマスフローコントロールシステム70中へ如何に取り
付けるかを図示したものである。枢動ダイヤフラム弁組
立体10及び流量調整手段がジェームズ・Ｈ・エウィング
等（James H.Ewing et al.）に1984年８月14日に発行さ
れ、現在の譲受人に譲渡された米国特許第4,464,932号
に開示されたものの如きマスフロー測定システム80に接
続された状態で図示されている。該マスフロー測定シス
テム80は検出されたマスフローの関数として電気信号を
発生させる。この電気信号は適切に基準化されて音声コ
イル組立体40のコイル52に印加される。
流量は、音声コイル組立体40により制御される。代替
の機械的動力装置を使用してピボットアーム22の位置を
制御し、弁室14を介して流体の流量を調整することが可
能である。例えば、図4A及び図4Bでは、ソレノイド調整
装置90がピボットアームの枢動位置を制御している。本
実施例では、コイル92が磁気導電性ケース96の一部を形
成する磁気導電性コア94の回りに設けられている。磁気
ギャップ98が創出される。磁性材料で形成されたブロッ
ク100が該ギャップ98内でピボットアーム22の基端の外
側端に固着されて、コイル92に電流が印加されると力が
ブロック100に加えられて、ピボットアームがダイヤフ
ラムの平面を貫通して伸長する軸線の回りに枢動され
る。
の機械的動力装置を使用してピボットアーム22の位置を
制御し、弁室14を介して流体の流量を調整することが可
能である。例えば、図4A及び図4Bでは、ソレノイド調整
装置90がピボットアームの枢動位置を制御している。本
実施例では、コイル92が磁気導電性ケース96の一部を形
成する磁気導電性コア94の回りに設けられている。磁気
ギャップ98が創出される。磁性材料で形成されたブロッ
ク100が該ギャップ98内でピボットアーム22の基端の外
側端に固着されて、コイル92に電流が印加されると力が
ブロック100に加えられて、ピボットアームがダイヤフ
ラムの平面を貫通して伸長する軸線の回りに枢動され
る。
その他の流量調整手段は、空気式装置、圧電、圧電空
気式及びバイメタル装置、及びステッパまたはDCモータ
駆動を含む。これらの装置の全ては、エネルギーを機械
的運動に変換する手段として当業界では公知のものであ
る。
気式及びバイメタル装置、及びステッパまたはDCモータ
駆動を含む。これらの装置の全ては、エネルギーを機械
的運動に変換する手段として当業界では公知のものであ
る。
上記に述べたように、本発明の利点は、耐腐食性及び
有毒材料を含んだ広範囲の異なる流体と共に使用可能な
ように適合でき且つ寿命の長い、内部部品が少なく且つ
該内部部品が耐腐食性または耐劣化性のものである枢動
流体流量制御弁組立体提供できることである。本発明の
主たる利点は、ピボットアームが（１）摩擦のないピボ
ットまたはヒンジ点の回りに移動し、（２）力平衡機構
をもたらし、且つ（３）摩擦のない流体シールをもたら
すことができるようにピボットアームを支持し且つその
平衡を保つ多目的ダイヤフラムピボットにより達成され
る。好適な電気機械式流量調整手段を使用することによ
り、オリフィス16内の供給圧力がピボット軸線の回りの
ダイヤフラムピボットに働く力の平衡を保つことでコン
トロールピボットアームを位置決めするのに使用される
動力を圧倒するのが防止される。ピボットアームダイヤ
フラムの構造は図面に示された音声コイル組立体38及び
ソレノイド組立体90を含んださまざまな起動手段の中の
任意のもので容易に作動可能である。弁組立体は、図3A
及び図3Bに示したような流量測定及び制御装置内に使用
できるように容易に適合できる。枢動流量制御流体弁組
立体は、常時開または常時閉設計に容易に構成すること
が可能である。枢動流量制御弁組立体は、行程または力
に関する機械的利点がピボットアームの全長を偏らせる
ことで容易に達成できるように構成できる。ピボットア
ーム22の枢動軸線は、ダイヤフラムの偏心位置、また
は、上記したように中心から外れて設けて、オリフィス
16上の供給圧力の平衡を保つことが可能である。ダイヤ
フラムを特定の形状にひだ状にして、枢動軸線の回りの
応力を分配または低減することでダイヤフラムの使用時
間を長くすることが可能である。本発明では、用途に応
じて、さまざまな金属対金属シールまたはポリマーシー
ル技術の使用が容易となって、弁室14を適切に密閉する
ことが可能である。本発明では、弁を流通する流体に晒
される押しのけ浸水表面積が小さくなり、以て、本発明
を超クリーン半導体に応用するのが適切となる。流体弁
組立体は、簡単な構造を有しており、弁組立体を耐薬品
性ポリマー等の特別な材料で限定数量製造することが可
能となる。オリフィス16の寸法により決定される流量の
範囲は、インサート15を（異なるサイズのオリフィス
と）相互交換することで容易に取り替えられて、共通の
バルブプラットホームにおいて流体の流量範囲の変更が
可能となる。最後に、弁組立体は、調節自在のダイヤフ
ラムピボット位置を有しており、流路の外側でオリフィ
スシールを正確に位置決めすることが可能となる。
有毒材料を含んだ広範囲の異なる流体と共に使用可能な
ように適合でき且つ寿命の長い、内部部品が少なく且つ
該内部部品が耐腐食性または耐劣化性のものである枢動
流体流量制御弁組立体提供できることである。本発明の
主たる利点は、ピボットアームが（１）摩擦のないピボ
ットまたはヒンジ点の回りに移動し、（２）力平衡機構
をもたらし、且つ（３）摩擦のない流体シールをもたら
すことができるようにピボットアームを支持し且つその
平衡を保つ多目的ダイヤフラムピボットにより達成され
る。好適な電気機械式流量調整手段を使用することによ
り、オリフィス16内の供給圧力がピボット軸線の回りの
ダイヤフラムピボットに働く力の平衡を保つことでコン
トロールピボットアームを位置決めするのに使用される
動力を圧倒するのが防止される。ピボットアームダイヤ
フラムの構造は図面に示された音声コイル組立体38及び
ソレノイド組立体90を含んださまざまな起動手段の中の
任意のもので容易に作動可能である。弁組立体は、図3A
及び図3Bに示したような流量測定及び制御装置内に使用
できるように容易に適合できる。枢動流量制御流体弁組
立体は、常時開または常時閉設計に容易に構成すること
が可能である。枢動流量制御弁組立体は、行程または力
に関する機械的利点がピボットアームの全長を偏らせる
ことで容易に達成できるように構成できる。ピボットア
ーム22の枢動軸線は、ダイヤフラムの偏心位置、また
は、上記したように中心から外れて設けて、オリフィス
16上の供給圧力の平衡を保つことが可能である。ダイヤ
フラムを特定の形状にひだ状にして、枢動軸線の回りの
応力を分配または低減することでダイヤフラムの使用時
間を長くすることが可能である。本発明では、用途に応
じて、さまざまな金属対金属シールまたはポリマーシー
ル技術の使用が容易となって、弁室14を適切に密閉する
ことが可能である。本発明では、弁を流通する流体に晒
される押しのけ浸水表面積が小さくなり、以て、本発明
を超クリーン半導体に応用するのが適切となる。流体弁
組立体は、簡単な構造を有しており、弁組立体を耐薬品
性ポリマー等の特別な材料で限定数量製造することが可
能となる。オリフィス16の寸法により決定される流量の
範囲は、インサート15を（異なるサイズのオリフィス
と）相互交換することで容易に取り替えられて、共通の
バルブプラットホームにおいて流体の流量範囲の変更が
可能となる。最後に、弁組立体は、調節自在のダイヤフ
ラムピボット位置を有しており、流路の外側でオリフィ
スシールを正確に位置決めすることが可能となる。
本書に記した本発明の範囲を逸脱することなく上記の
装置及び方法にその他の変更を加えることが可能である
ことから、上記の説明に含まれる一切のことは例示のた
めのものであり、本発明を限定するものではない。
装置及び方法にその他の変更を加えることが可能である
ことから、上記の説明に含まれる一切のことは例示のた
めのものであり、本発明を限定するものではない。
Claims (31)
- 【請求項１】流体の流量を制御する弁組立体であって、 （ａ）流体が貫流する少なくとも一つのオリフィスを形
成する手段を有する弁室を形成するハウジング手段と、 （ｂ）前記弁室に対して内側面と外側面とを形成するダ
イヤフラム手段と、 （ｃ）外部からの信号の強さに比例した割合で前記オリ
フィスを通る流体の流量を制御する流量制御手段とを備
え、前記流量制御手段が、 （ｉ）前記弁室に対して前記ダイヤフラム手段の外側面
から外方に突出した第１の制御部材と、前記弁室に対し
て前記ダイヤフラム手段の内側面から内方に突出しかつ
ダイヤフラム手段の平面に略垂直な長手方向の制御部材
に沿って突出する第２の制御部材とを有し、前記第１及
び第２の制御部材がダイヤフラム手段の平面内にあるピ
ボット軸線を形成する、ピボット手段と、 （ii）前記第１及び第２の制御部材の軸線に略垂直なプ
ラグ軸線に沿って可動なプラグ手段であって、前記プラ
グ手段が前記オリフィスと密封係合して遮断する封止位
置と、前記プラグ手段が前記オリフィスと少なくとも部
分的に離れて弁室を通る流体流れを与える非密封係合位
置との間で可動である、プラグ手段と、 （iii）前記第２の制御部材を前記プラグ手段に連結す
る手段と、 （iv）前記ピボット手段の限定された略摩擦のない枢動
を得るように前記弁室に対して前記ピボット手段を支持
し、前記プラグ手段をプラグ軸線に沿って移動させるピ
ボット支持手段であって、前記ピボット支持手段が前記
第１の制御部材に締結された長い支持部材と、前記長い
支持部材を前記ハウジング手段に連結する手段とを備
え、前記長い支持部材の長軸線が前記制御部材の軸線及
び前記プラグ手段の軸線に略直角である、ピボット支持
手段と、 を備えていることを特徴とする弁組立体。 - 【請求項２】請求項１に記載の弁組立体であって、前記
プラグ手段を前記オリフィスの軸線に整合させた状態に
維持し、一方前記プラグ手段の限定された軸方向変位を
も可能にするスプリング手段を更に備えていることを特
徴とする弁組立体。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載の弁組立体であっ
て、前記第２の制御部材を前記プラグ手段に連結するリ
ンケージ手段を更に備えていることを特徴とする弁組立
体。 - 【請求項４】請求項３に記載の弁組立体であって、前記
リンケージ手段はその一端が前記プラグ手段に固定され
かつ反対側の端部が前記第２の制御部材に固定されたリ
ンケージスプリングからなることを特徴とする弁組立
体。 - 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の弁組
立体であって、前記流量制御手段が前記第１の制御部材
に連結された起動手段を更に備えていることを特徴とす
る弁組立体。 - 【請求項６】請求項５に記載の弁組立体であって、前記
起動手段が前記ピボット手段に一定の範囲の力を加え
て、前記オリフィスを流れる流体の流量を制御すること
を特徴とする弁組立体。 - 【請求項７】請求項５又は６に記載の弁組立体であっ
て、前記起動手段が音声コイル組立体であることを特徴
とする弁組立体。 - 【請求項８】請求項６に記載の弁組立体であって、前記
起動手段がソレノイド組立体であることを特徴とする弁
組立体。 - 【請求項９】請求項１ないし８のいずれかに記載の弁組
立体であって、前記ダイヤフラム手段が金属、合金又は
耐腐蝕性のポリマーで製造されていることを特徴とする
弁組立体。 - 【請求項１０】請求項９記載の弁組立体であって、前記
金属又は合金がステンレススチール、インコネル及びビ
ムバーからなる群から選定されることを特徴とする弁組
立体。 - 【請求項１１】請求項１ないし10のいずれかに記載の弁
組立体であって、前記ダイヤフラム手段がひだ状構造を
有することを特徴とする弁組立体。 - 【請求項１２】請求項11に記載の弁組立体であって、前
記ダイヤフラム手段のひだ状構造が前記制御部材の回り
で同心状の形態であることを特徴とする弁組立体。 - 【請求項１３】請求項12に記載の弁組立体であって、前
記同心状の形態が略円形であることを特徴とする弁組立
体。 - 【請求項１４】請求項12に記載の弁組立体であって、前
記同心状の形態が略楕円形であることを特徴とする弁組
立体。 - 【請求項１５】請求項１ないし10のいずれかに記載の弁
組立体であって、前記ダイヤフラム手段が略円形である
ことを特徴とする弁組立体。 - 【請求項１６】請求項１ないし10のいずれかに記載の弁
組立体であって、前記制御手段の軸線が前記ダイヤフラ
ム手段の中心を通ることを特徴とする弁組立体。 - 【請求項１７】請求項１ないし10のいずれかに記載の弁
組立体であって、前記制御部材の軸線が前記ダイヤフラ
ム手段の中心に対して偏心して前記ダイヤフラム手段を
貫通することを特徴とする弁組立体。 - 【請求項１８】請求項１ないし10のいずれかに記載の弁
組立体であって、前記少なくとも一つのオリフィスを形
成する手段がオリフィスを形成するカップ状の形状にさ
れたインサート部材を備え、前記インサート部材が前記
ハウジング手段の開口部に嵌合するように形成されかつ
寸法決めされ、それにより、異なるサイズのオリフィス
を形成する前記インサート部材が所望の流量範囲に応じ
て容易に変換できるように構成したことを特徴とする弁
組立体。 - 【請求項１９】マスフロー測定及び制御装置において、
前記装置は、 （１）オリフィスを介して流体の流量を調節するバルブ
組立体を備え、前記バルブ組立体は、 （ａ）流体が貫流する少なくとも一つのオリフィスを形
成する手段を有する弁室を形成するハウジング手段と、 （ｂ）前記弁室に対して内側面と外側面とを形成するダ
イヤフラム手段と、 （ｃ）外部からの信号の強さに比例した割合で前記オリ
フィスを通る流体の流量を制御する流量制御手段とを備
え、前記流量制御手段が、 （ｉ）前記弁室に対して前記ダイヤフラム手段の外側面
から外方に突出した第１の制御部材と、前記弁室に対し
て前記ダイヤフラム手段の内側面から内方に突出しかつ
ダイヤフラム手段の平面に略垂直な長手方向の制御部材
に沿って突出する第２の制御部材とを有し、前記第１及
び第２の制御部材がダイヤフラム手段の平面内にあるピ
ボット軸線を形成する、ピボット手段と、 （ii）前記第１及び第２の制御部材の軸線に略垂直なプ
ラグ軸線に沿って可動なプラグ手段であって、前記プラ
グ手段が前記オリフィスと密封係合して遮断する封止位
置と、前記プラグ手段が前記オリフィスと少なくとも部
分的に離れて弁室を通る流体流れを与える非密封係合位
置との間で可動である、プラグ手段と、 （iii）前記第２の制御部材を前記プラグ手段に連結す
る手段と、 （iv）前記ピボット手段の限定された略摩擦のない枢動
を得るように前記弁室に対して前記ピボット手段を支持
し、前記プラグ手段をプラグ軸線に沿って移動させるピ
ボット支持手段であって、前記ピボット支持手段が前記
第１の制御部材に締結された長い支持部材と、前記長い
支持部材を前記ハウジング手段に連結する手段とを備
え、前記長い支持部材の長軸線が前記制御部材の軸線及
び前記プラグ手段の軸線に略直角である、ピボット支持
手段とを備え、 前記装置は更に、 （２）前記ピボット手段に一定の範囲の力を加えて、前
記オリフィスを流れる流体の流量を制御信号の函数とし
て制御する起動手段と、 （３）前記バルブ内の流体の流量を測定して、前記測定
された流量の函数として制御信号を発生する手段と、 を備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項２０】弁室を形成するハウジングと、前記弁室
と前記ハウジングの外部との間に設けられた入口及び出
口の流体オリフィスと、前記ハウジングの壁の開口部と
を備えた流量を制御する弁装置において、前記弁装置
が、 （ａ）前記開口部に隣接した前記ハウジングの壁の環状
リップと、 （ｂ）前記環状リップに着座するようにされ、前記開口
部を閉鎖可能に覆うダイヤフラム手段と、前記ダイヤフ
ラム手段に着座するようにされていて前記環状リップと
の間に前記ダイヤフラム手段を挟む環状部材と、 （ｃ）流体の流量制御手段と、を備え、前記流量制御手
段が、 （ｉ）前記弁室に対して前記ダイヤフラム手段の外側面
から外方に突出した第１の制御部材と、前記弁室に対し
て前記ダイヤフラム手段の内側面から内方に突出しかつ
ダイヤフラム手段の平面に略垂直な長手方向の制御部材
に沿って突出する第２の制御部材とを有し、前記第１及
び第２の制御部材がダイヤフラム手段の平面内にあるピ
ボット軸線を形成する、ピボット手段と、 （ii）前記第１及び第２の制御部材の軸線に略垂直なプ
ラグ軸線に沿って可動なプラグ手段であって、前記プラ
グ手段が前記オリフィスと密封係合して遮断する封止位
置と、前記プラグ手段が前記オリフィスと少なくとも部
分的に離れて弁室を通る流体流れを与える非密封係合位
置との間で可動である、プラグ手段と、 （iii）前記第２の制御部材を前記プラグ手段に連結す
る手段と、 （iv）前記弁室に対して前記ピボット手段を支持するピ
ボット支持手段であって、前記ピボット支持手段が前記
第１の制御部材に連結された長手方向の支持部材と、前
記支持部材を前記ハウジング手段に連結する手段とを備
え、前記支持部材の長軸線が前記制御部材の軸線及び前
記プラグ手段の軸線に略直角である、ピボット支持手段
と、 を備えていることを特徴とする弁装置。 - 【請求項２１】請求項20に記載の弁装置であって、前記
環状部材の壁が前記長手方向の支持部材の両端部を受け
るようにされていることを特徴とする弁装置。 - 【請求項２２】請求項21に記載の弁装置であって、前記
長手方向の支持部材は、その両端部が受入れられたと
き、前記環状部材の壁を越えて突出ていることを特徴と
する弁装置。 - 【請求項２３】請求項22に記載の弁装置であって、一端
が前記長手方向の支持部材の両端部の各々に締結されて
いる可撓性の部材を更に備え、前記可撓性の部材の各々
が、前記長手方向の支持部材の長軸線に対して垂直に突
出ており、かつ前記ハウジングと係合するようにされた
他端部を有することを特徴とする弁装置。 - 【請求項２４】請求項23に記載の弁装置であって、前記
可撓性の部材の各々が前記他端部に平らな曲げスプリン
グ部分及びピン部分を有していることを特徴とする弁装
置。 - 【請求項２５】請求項24に記載の弁装置であって、前記
可撓性の部材の各々のピン部分が、前記ハウジングに設
けられた対応する寸法の孔に合致するようにされ、前記
孔は弁室の両側に配置されていることを特徴とする弁装
置。 - 【請求項２６】請求項20に記載の弁装置であって、前記
流体の流量制御手段が前記第１の制御部材に連結された
起動手段を更に備えていることを特徴とする弁装置。 - 【請求項２７】請求項26に記載の弁装置であって、前記
起動手段が前記ピボット手段に一定の範囲の力を加え
て、前記オリフィスを流れる流体の流量を制御すること
を特徴とする弁装置。 - 【請求項２８】請求項26又は27に記載の弁装置であっ
て、前記起動手段が音声コイル組立体であることを特徴
とする弁装置。 - 【請求項２９】請求項26又は27に記載の弁装置であっ
て、前記起動手段がソレノイド組立体であることを特徴
とする弁装置。 - 【請求項３０】請求項20ないし29のいずれかに記載の弁
装置であって、前記ダイヤフラム手段が金属、合金又は
耐腐蝕性のポリマーで製造されていることを特徴とする
弁装置。 - 【請求項３１】請求項30記載の弁組立体であって、前記
金属又は合金がステンレススチール、インコネル及びビ
ムバーからなる群から選定されることを特徴とする弁装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US916,064 | 1992-07-17 | ||
| US07/916,064 US5314164A (en) | 1992-07-17 | 1992-07-17 | Pivotal diaphragm, flow control valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07509300A JPH07509300A (ja) | 1995-10-12 |
| JP2750221B2 true JP2750221B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=25436648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6504594A Expired - Lifetime JP2750221B2 (ja) | 1992-07-17 | 1993-07-16 | 枢動ダイヤフラム式流量制御弁 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5314164A (ja) |
| EP (1) | EP0650568A4 (ja) |
| JP (1) | JP2750221B2 (ja) |
| KR (1) | KR100194194B1 (ja) |
| CA (1) | CA2136217C (ja) |
| WO (1) | WO1994002769A1 (ja) |
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