JP3949379B2

JP3949379B2 - ディップチューブ弁アセンブリ

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Publication number: JP3949379B2
Application number: JP2000590781A
Authority: JP
Inventors: ダグラス・エー・ニューバーグ
Original assignee: エヌエルテクノロジーズリミテッド
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: WO2000038837A1; US6532981B2; EP1148949A1; WO2000038837A9; EP1148949A4; JP2002533213A; US6345640B1; CA2356385A1; US20020066479A1; AU2203000A

Description

【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、容器あるいは導管からの物質のサンプリング、あるい容器や導管への物質の供給や注入の分野に関するものである。
【０００２】
関連技術の説明
高品質製品は、その製造工程の多くの段階で、正確な制御を必要とする。その工程の一体性を維持すると同時に、その工程から周囲を保護する必要があるということも事実である。特定の工程の状態をオンラインで測定するためのセンサーの開発において、この工程の一体性の維持に役立つような多くの進歩がなされてきたが、工程の特性の多くではその工程の実際のサンプルの物理的および／又は化学的分析を通じて、オフラインで測定することが依然として必要である。その工程からのサンプルの取り出しは、その工程、周辺の環境の一体性とそのサンプル自体の一体性および性質を保持するような方法で行われねばならない。
【０００３】
関連してはいるものの異なった手順で、多くの工程は一連の基質物質を中間製品、最終製品、あるいは一連の生成物への転化を開始させるために、１つの工程に種（シード）となる生物や触媒を注入することを必要としている。場合によっては、これらのシード物質は生きた生物、生きた生物の成分、あるいはその他の形態の触媒であったりする。いずれの場合においても、これらの物質はその工程、付加される物質およびそれらの供給源の一体性、周辺環境の一体性、あるいはこららのすべての一体性を保持するような方法、で工程に付加されねばならない場合が多い。
【０００４】
先行技術において、その工程、サンプル、あるいは供給物質や周辺環境の一体性を保持しつつ１つの工程に物質を送ったり、あるいは１つの工程から物質を引き出したりするための手段を提供する装置の例はあるが、これらの装置は一定の物理的基本条件下での使用に最適化された設計に基づいているので、その有効性、特にサンプリングされた物質やその工程に付加される物質の一体性や性質を維持する能力において制約を受けている。その設計の前提となっている基本条件以外の条件下で用いられると、これらの装置は特にその工程に露出された構成部品接合部間に裂け目が生じたり、その装置を通じての流動可能な物質の自由な流動や排出を不可能にする設計特性から、装置内部に滞留が生じてしまう。裂け目および滞留現象の両方とも、１回のサンプリングや供給、あるいは注入操作から次ぎのそうした操作への物質の持ち越しにつながってしまい、これらの装置からのサンプリング、あるいは装置への供給や注入を通じて、その後に用いられる物質の品質の劣化を引き起こす。
【０００５】
これらの装置の一部は再使用を前提として設計されてはおらず、あるいは再使用を前提として設計されていても、工程から取り外して洗浄し、場合によってはその工程で再度使えるようにする前に殺菌しなければならないこともある。
【０００６】
主にその工程の上側からアクセスできるように設計された装置を介して１つの工程から物質をサンプリングしたり、あるいはその工程に物質を供給、注入することができるようにし、垂直方向から水平方向に一定の角度で傾けて設置すると１つの工程に合理的かつ容易にアクセスすることができるような、そして１つの工程に永続的にでも取り外し可能にでも取り付けることができる装置に対するニーズがある。こうした装置の１つの実施の形態において、その場でその装置を洗浄したり殺菌できるようにする手段と、その装置内の熱および電気的状態が、それが組み入れられる工程の熱および電気的状態から基本的に遮断する手段を提供することも望ましい。さらに、その工程に対して垂直方向から水平方向の角度範囲で取り付けられた場合に、その装置がその装置内で発生する流動性の物質を、その工程やあるいは第２の供給源からその装置内への別のアクセスを通じて来る加圧された他の流動性物質の導入によって、追い出したり洗い落としたりできるような領域に蓄積できるようにすることが望ましい。
【０００７】
既存の技術において、工程に物質を付加する手段は提供するが、その場で洗浄、殺菌、そしてサンプリングされた物質や洗浄、すすぎ、殺菌液を装置内部から効果的に排出するための手段は提供しない装置の例がある。
【０００８】
発明の要約
従って、本発明の目的は、１つの工程への物質の供給または注入ができ、そして、その場で簡単に洗浄、殺菌できる装置を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、垂直方向から水平方向の姿勢で用いることができ、それでも装置内部からサンプリングされた物質や洗浄、すすぎ、あるいは殺菌液を効果的に排出できる装置を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、装置内での物質の滞留を防ぐためにその装置を通じて物質の自由な流れを促進する装置を提供することである。これによってサンプリングされた物質、その工程に付加された物質、あるいはその工程自体の汚染が防がれる。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、繰返し再使用でき、そして、その装置を工程から取り外さなくても洗浄、殺菌できる装置を提供することである。
【００１２】
本発明による弁は、主に垂直な姿勢でサンプルを取り出すように設計されているが、水平方向に対して下方に傾いた姿勢でも有効に使用することができる。この弁は、ディップチューブ弁アセンブリの弁本体の収集チェンバーの下部に、収集用凹部あるいはウェルを設けることで機能する。オリフィスが上記弁本体の収集チェンバー内に開口しているそのオリフィス開口部に近接して、排出用開口部が設けられている。排出路に対する開口部をそのオリフィス開口部の内縁と同じ、あるいはそれより低い位置に配置することで、収集チェンバー、流入または排出路を含む弁本体内部の流動性物質が、排出路の開口部内に下向きに排出される。この弁が水平方向から垂直方向までの角度範囲で設置された場合、サンプル物質はそこから受動的に排出される。
【００１３】
物質は、過剰圧力を加えられ、容器あるいは導管内の物質がオリフィスを通じて押し上げ、そして排出路を通じて押出されることによって、弁を通じてサンプリングされる。しかしながら、オリフィスが閉じられると、この物質は弁の収集チェンバー内に逆流する。弁内部からサンプリングされた物質を完全に除去するためには、サンプリング・オリフィスが再度閉じられた後、流動性物質を流入経路から収集チェンバー内に供給する必要がある。この物質の導入によって、収集チェンバーの低部に収集されたサンプリング物質が移動、あるいは押し流され、そして、そのサンプリングされた物質が排出路を通じて弁から押し上げられ、押し出される。
【００１４】
収集チェンバーの底部に形成された収集用凹部あるいはウェルでは、収集チェンバー内に残っている物質が排出路の開口部に隣接したその収集用凹部あるいはウェル内に流れ込むので、サンプリングされた物質の除去が促進される。従って、その流入口を通じて流動性物質が提供されると、排出経路の開口部に集ったサンプリング物質は簡単に除去することができる。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態では、流入口の軸が円形の内部収集チェンバーを有するその実施の形態の主要直径を含む平面と、非平行の向きにすることができる。この中心軸を外れた方向での流動性物質の導入は収集チェンバー内での渦巻き流をつくりだし、その収集チェンバーの表面をごしごしみがいて、その内部にあるいずれの流動性物質も排出路の開口部内に押し下げ、さらに排出路を通じてその流動性物質を押し上げ、押出す。
【００１６】
本発明の第２の実施の形態においては、排出路の開口部は第１の実施の形態の場合と同様に、ただし反対側に向けて渦巻き流の内部に開口することができる。この効果によって、物質を排出路に流し込み、その後、そこから押し上げ、押し出すことができる。
【００１７】
本発明の弁は、物質の流れを収集チェンバーを通じて、そして下方向の排出路開口部内部に向けるために重力に依存していることを含め、多くの点でこれまでに開示された弁の実施の形態と類似しているが、従来の設計では単に重力による流れを利用して排出路を介してサンプリングされた物質を弁からサンプル瓶内に押し出すことができるだけである点で、本発明は異なっている。一方、本発明によるディップチューブ弁アセンブリはサンプリングされた物質のすべてを排出路を通じて押し上げ、サンプル瓶内に押し出すための流入路から供給される第２の流動性物質によって提供される能動的な拭い取り動作を含んでいる。
【００１８】
なお、本発明による装置は、流入路なしで物質をサンプリングするために用いることができる。これはサンプリングされた物質の供給源だけの過剰圧力を通じて、あるいはサンプル物質の過剰圧力と、その後でサンプリング・オリフィスを通じて第２の流動性物質を用いることで達成することができる。第２の例では、サンプリングされた物質のすべてが排出路からサンプル瓶内に排出されるが、第１の例においてはサンプリング・オリフィスが再封鎖されると、次ぎのサンプリング操作が行われるか、あるいはそれらを除去するために他の能動的な方法が用いられるまで、弁の割れ目内のサンプルされた物質が残ってしまう。
【００１９】
上記の目的は、本発明によるディップチューブ弁アセンブリによって達成される。容器の壁面あるいは導管を通じて流動性物質をサンプリングしたり供給するための装置は、本体、上記本体内に形成される収集チェンバー、その収集チェンバーに作動可能に接続された開口部を有する排出路、前記本体内に形成され、その収集チェンバーと連通し、基本的には上記排出路の開口部に隣接して配置されたオリフィスと、そして、ぞのオリフィスを封鎖したり開放したりするための開閉装置を含んでいる。
【００２０】
以下に述べる本発明の詳細な説明を参照することで、本発明の応用範囲は明らかになるであろう。しかしながら、以下の詳細な説明と具体例は、本発明の好ましい実施の形態を示すものではあるが、説明目的のためにのみ開示されるものであって、以下の詳細な説明からこの技術分野の当業者は本発明の精神と範囲内で種々の変更と修正が可能であることは明らかであろう。
【００２１】
以下の詳細な説明と添付図面を参照することで、本発明はより深く理解されるであろう。なお、これらの図面は、説明の目的のためだけに開示されるものであって、本発明の範囲の限定は意図していない。
【００２２】
好ましい実施の形態の説明
以下に、添付図面を参照して本発明を説明する。同じかあるいは類似の構成要素を示すためにいくつかの図面で、同じ参照番号を用いてある。
【００２３】
本発明の第１の実施の形態を、図１および図２を参照して以下に説明する。図１は本発明によるディップチューブ弁アセンブリの第１の実施の形態の断面図を示しており、この図で弁は閉鎖された位置にある。図２は、図１に示す実施の形態の下部の部分の詳細図であり、弁は開放状態にあって、遮断用ジャケットは含まれていない。
【００２４】
図１で、ディップチューブ弁アセンブリ１は、本体３とこの本体３内部で往復運動するために取り付けられたシャフト５の弁作動ロッドまたはシャフト５を具備している。
【００２５】
第１の実施の形態で、本体３は、それぞれハウジング上部７とハウジング下部９にそれぞれ形成されて相互に係合可能なフランジ１１と１３を介して接続されるハウジング上部７とハウジング下部を有している。これらのフランジは、好ましくはクランプ（図示せず）によって相互に固定されるが、フランジ１１および１３の縁に形成される穴を通じて延びる複数のボルトなど他のどのような締め付け手段でも用いることもできる。ハウジング上部７とハウジング下部９との間を密封接続するために、フランジ１１とフランジ１３との間にガスケット１５を配置することもできる。
【００２６】
ハウジング下部９は大きな直径部分１７と小さな直径部分１９を有し、それぞれ内部に空洞２１と２３が形成されている。上記小さな直径部分１９は、上記空洞２３内に流動性の物質を導入するために、流入路２５がそれに接続されている。流入路２５は、流動性物質の供給源に接続するためのフランジ２７がその上に形成されている。さらに、流入路２５は、空洞２３内部への開口部２９を有している。流入路２５は、好ましくは、収集チェンバーを通じての渦巻き流をつくりだすために、上記小さな直径部分１９の軸を通る平面に対してずれた位置に配置される。収集チェンバーを通じての渦巻き流はその収集チェンバーの表面を拭い取り、内部の流動性物質を排出路内の開口部の方に押し下げ、その後押し上げて、排出路から押し出す。
【００２７】
フランジ３１は容器あるいは導管（図１と２には図示せず）の壁面に対してディップチューブ弁アセンブリを接続するために、小さな直径部分１９上の中間位置に取り付けられている。よく知られているように、上記容器あるいは導管は、上記容器または導管にディップチューブ弁アセンブリを取り外し可能に固定するために、小さな直径部分１９上に形成されたフランジ３１と共に機能するフランジ（図示せず）を有している。または、本体３は、流入路２５の下側の小さな直径部分１９の外側表面に沿ったいずれかの位置で、容器あるいは導管の壁面に溶接あるいはその他の方法で永続的に固定することもできる。この場合、フランジ３１を設ける必要はないので、小さな直径部分１９の外表面に沿って滑らかな移動が行われる。
【００２８】
部分１７と１９の『大きな直径』と『小さな直径』特性は、重要な意味は持っていない。唯一の必要条件は、それら部分１７と１９が空洞２１内に機械的構成要素を取り付け、空洞２３内部での物質が自由に流れるのに十分な空間を提供するのに十分なサイズの空洞２１および２３を有していることである。使用目的に応じて、小さな直径部分１９を大きな直径部分１７より大きくすることも可能である。
【００２９】
特に、図１で、小さな直径部分１９は、その小さな直径部分の周囲に、その小さな直径部分の外径より大きな内径を有する円筒を固定することにより形成される遮断用ジャケット３３を有していてもよい。スペース３５が、その遮断用ジャケット３３と小さな直径部分（１９）との間に形成されており、このスペース３５は遮断用物質を満たすこともでき、あるいは単に空気満たされたスペースであってもよい。この遮断用ジャケットは、本発明の必要要素ではない。図２で、ディップチューブ弁アセンブリを、遮断用ジャケット３３なしの状態で示している。この遮断用ジャケットは、そのディップチューブ弁アセンブリの内部を周辺環境から保護するために熱的、電気的、あるいはその他の遮断を必要とする装置で有益である。従って、この遮断用ジャケットは、熱的、電気的、磁気的および／又は化学的なものであってもよい。さらに、遮断は、遮断被覆材やその性質に応じて選択される構造を有する他の物質、あるいは本実施の形態による多重壁構造を用いて行うこともできる。
【００３０】
再度図１で、本発明の第１の実施の形態によるシャフト５は、主要シャフト部分３７と排出路部分３９とを含んでいる。主要シャフト部分３７は、その端部４３上に取り付けられたハンドホイール４１を有している。ハウジング上部７に固定されたピン４７と係合する溝４５が、主要シャフト部分３７の１つの側面に沿って形成されている。このピン４７は、主要シャフト部分３７の回転を防ぐものであるが、主要シャフト３７はハウジング上部７に対して往復運動をすることはできる。
【００３１】
ハンドホイール４１は、ハウジング上部７の外表面上に形成されたネジ山５３とネジ式に係合するためのネジ山５１を有する開口部４９が、内部に形成されている。ハンドホイール４１は、ハンドホイール４１と主要シャフト部分３７との間で回転が起きないように主要シャフト部分３７の端部４３に取り付けられている。主要シャフト部分３７に対するハンドホイール４１の取り付けは、圧着、ネジなど、当業者に知られているこれら２つの部材間の回転を防ぐいずれかの手段で達成することができる。
【００３２】
なお、本発明はハンドホイールの使用だけにに限定されているのではなく、シャフト５の往復動作を引き起こすどんな機構でも用いることができる。さらに、図示した手動のハンドホイールではなく、自動的な装置を設けることも本発明の範囲内である。
【００３３】
シャフト５の排出路部分３９は、主要シャフト部分３７と排出路部分３９上にそれぞれ形成されたネジ山５５と５７を係合させることで、主要シャフト部分３７に接続される。排出路部分３９は、その上に肩部５９が形成されており、これは主要シャフト部分３７の肩部５９と端部６３間でダイアフラム６１を固定するためのものである。ダイアフラム６１は、大きな直径部分１７上に形成された肩部分６５とその大きな直径部分１７の空洞２１内に取り付けられた内部シリンダー６７との間に挟まれる状態で、その外部縁の周囲に固定される。この内部シリンダー６７は、フランジ１１と１３が相互に接続されると、フランジ１１によってダイアフラム６１と接触状態で保持されている。内部シリンダー６７は、フランジ１１と１３をお互いから切り離すと、大きな直径部分から取り外すことができる。これによって、磨耗した場合にダイアフラムを簡単に取り外したり取り替えたりすることができる。このダイアフラムハウジング下部９の大きな直径部分１７内に形成された空洞２１を密封しつつ、シャフト５がそのハウジング下部９内で往復運動することができるようにする。
【００３４】
なお、図１のダイアフラムの代わりに、Ｏリング（図示せず）を用いることもできる。さらに、シャフト５とハウジング下部９との間の十分に密封する他の構成も、同様に用いることができる。
【００３５】
図２で、排出路部分３９は、その内部を貫通して形成された排出路６９も含んでいる。この排出路６９の下端７１は、排出路部分３９の中心から排出路部分３９の外側表面上に形成された開口部７３の方向に延びた半径方向部分７５を有している。開口部７３は、ディップチューブ弁アセンブリが図１に示されているように閉鎖位置にある場合に、ハウジング下部９の小さな直径部分１９内の空洞２３の底部に形成された収集チェンバー７４と連通している。しかしながら、ディップチューブ弁アセンブリ１が、図２に示されているように開放位置にある場合は、開口部７３は容器１または導管（図1および２には図示せず）の内部と連通している。
【００３６】
排出路の開口部は、渦巻き流内部に開口するように、流入路と同様であるが反対向きで排出路の中心軸を通る平面に対してずれた方向に向けることができる。この効果によって物質が下方に押し下げられ、排出路に押し入れられ、そこから押し上げられ、さらに外に押し出される。
なお、収集用凹部あるいはウェルが、収集チェンバー７４の底部の収集チェンバー７４の一番低い点に形成されている。特に、サンプリングに有益な装置では、収集チェンバーの一番低い点を排出路６９の開口部７３に隣接して配置されることが好ましい。このことにより、サンプリングされた物質が開口部７３のところに蓄積して、そこに収集された物質の除去が確実に行われるようにする。
【００３７】
さらに、図２に最も良く示されているように、この排出路部分３９の下端７７にネジ部分７９が形成されている。このネジ部分７９は、そこに密封用先端部８１をねじ込み式で受け入れるためのものである。この密封用先端部８１は、ハウジング下部９の小さな直径部分１９の下端に形成されたオリフィス８３を密封するためのものであり、可撓性の外側カバー８９と頑丈な内部部分９１を含んでいる。この頑丈な内部部分９１は、ネジ部分７９と係合するためのネジ山９２がその内部に形成されている。さらに、小さな直径部分１９の下端８５は、その上に形成された相互間の十分な密封をもたらすように、密封用先端部８１の外部可撓性カバー８９と係合するための内部肩部８７を含んでいる。
【００３８】
なお、この密封用先端部は必ずしも図１に示されているような方法で固定される必要はなく、排出路部分３９と密封用先端部８１との間の十分な接続を提供できれば他のいずれの方法で接続されてもよい。例えば、密封用先端部８１の下面から、ナットをネジ部分７９にねじ込み式に取り付けてもよい。さらに、オリフィスとシャフト５の底部との間の密封は、必ずしも図１および２に示すような密封用先端部８１を用いて行う必要もない。シャフト５が相互の密封を形成するために、オリフィスと共同で機能させることができる密封用先端部を含んでいることだけが必要なのである。これは、図１および２に示す柔軟な可撓性シール、金属間シール、あるいは他の密封装置を用いて達成することができる。
なお、図２に示されているように、オリフィス８３と排出路６９の下端部側面とは密接するように構成されている。
【００３９】
再度図１で、主要シャフト部分３７は、その内部に排出路９３が形成されている。この排出路９３は、排出路部分３９の排出路６９を排出用流出口９５に連通させている。排出用流出口９５は主要シャフト部分３７に溶着させることもできるし、あるいは、主要シャフト部分３７内に形成されたネジ山（図示せず）と係合するためのネジ山（図示せず）を含むこともできる。排出用流出口９５は、その内部にそれを通じて供給される流動性物質を処理するために、下流にある他の装置にその排出用流出口９５を接続するためのネジ山が形成されている。排出流出口９５は、大きな直径部分１７内に形成されたアパチャー９６を通じて延びている。このアパチャー９６は、シャフト５の往復運動に伴なって排出用流出口９５を往復運動させるようにするために、本体３の長手方向に細長い形状をしている。なお、アパチャー９６は、排出用流出口９５の運動させるような大きさであれば良い。
【００４０】
また、排出用流出口９５は、大きな直径部分１７に直接取り付けることもできる。そして、可撓性のチューブを上記排出用流出口９５内部で主要シャフト部分３７内に形成された排出路９３に取り付けることができる。このチューブは、シャフト５を往復運動させるのに十分な空間を設けるために、空洞２１内でコイル状にすることもできる。
【００４１】
本発明の第1の実施の形態の動作について、以下に述べる。図１で、ディップチューブ弁アセンブリ１は閉鎖位置にあり、供給あるいはサンプリング工程を行うことができる状態にある。密封用先端部８１は小さな直径部分１９の内部肩部８７と接触する位置で、その間の密封状態を形成する。
【００４２】
弁はハンドホイール４１を回転させてシャフト５を長手方向に動かし、密封用先端部部分を図２に示される位置に配置させることで開かれる。供給工程が望ましい場合は、流動性物質は流入路２５、収集チェンバー７４、オリフィス８３を通じて容器あるいは導管（図１および２に図示せず）内に供給される。サンプリング工程が望ましい場合は、流入路２５を弁の上流側で閉鎖する。これによって蒸気ロックが起こり、小さな直径部分１９の空洞２３内への逆流を防ぎ、サンプリングされた物質が上方に流れ、流入路２５ではなく排出路６８から押し出されるようにする。物質が容器または導管内に完全に供給されるか、あるいはサンプルがその容器あるいは導管から取出されると、弁はハンドホイール４１を反対方向に回転させてシャフト５と図１に示された位置に動かすことによって閉鎖される。過剰に供給、あるいはサンプリングされたいずれの物質も、収集チェンバー内に下方に排出されて、その排出路６９の開口部７３の位置の故に、物質は収集チェンバーの底部で排出路６９の開口部７３に隣接した位置に集まる。
【００４３】
いくつかの工程あるいはそれら工程のいくつかのステップは、大気圧より低い圧力下で行われる。その結果、容器あるいは導管から、そして排出路６９を通じてサンプルを引き上げ、引き出すために、真空状態にすることが必要となる場合がある。
【００４４】
サンプリング工程が行われる場合は、開口部７３の近くに集まって残っているサンプル物質を取り除くのが望ましい場合がある。これは、ガスなどの流動性物質を流入路２５を通じて供給する事で達成される。流入路２５の軸は、ディップチューブ弁アセンブリ１の本体３の主要直径を通過する平面とは平行でない方向に向いているので、流動性物質は空洞２３を通じて開口部７３の方向に、さらに排出路６９を通じて渦巻き流をつくり出す。この渦巻き流は残っているサンプルをそこから取り除くために、流入路２５、空洞２３、および排出路６９の表面を洗いぬぐう。
【００４５】
ディップチューブ弁アセンブリを洗浄あるいは殺菌することが望ましい場合は、洗浄あるいは殺菌液を流入路２５を通じて供給したり、排出路６９から取出すことができる。その洗浄または殺菌液が液体であり、収集チェンバーから残りの溶液を取出すことが望ましい場合は、上に述べたのと同様の方法で流入口２５を通じて流動性物質を提供することで、そこから残りの液を外部に排出することができる。
【００４６】
本発明の第２の実施の形態を、図３−５を参照して以下に説明する。図３は第２の実施の形態によるディップチューブ弁アセンブリの断面図であり、弁は閉鎖位置で示されている。図４は、排出路および流入路を通じての上記第２の実施の形態の断面図である。図４はより分かりやすくするために、ハウジング上部、密封用先端部およびハンドホイールを含む構成要素のいくつかを取り除いた状態で示してある。図５は、排出路の下側水平部分を通じての図４の断面図である。
【００４７】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほぼ同様に作動するが、しかしながら、排出路は往復運動するシャフト内ではなく、ディップチューブ弁アセンブリ内に配置されている。第１の実施の形態と同じ、あるいは類似の構成要素は同じ参照番号に１００を加えて示してある。
【００４８】
図３で、ディップチューブ弁アセンブリ１０１は、小さな直径部分１１９上に形成されたフランジ１３１を通じて容器あるいは導管１０２に固定されている。
【００４９】
上に述べたように、従来のタイプの容器または導管は、その周囲に本発明によるディップチューブ弁アセンブリを簡単に取り付けられるようにするためのフランジが形成されている。
【００５０】
図３および４で、ディップチューブ弁アセンブリ１０１は、ハウジング下部１０９の小さな直径部分１１９内に形成された排出路１６９を含んでいる。排出路１６９の開口部１７３は、小さな直径部分１１９の内壁２０１上のオリフィス１８３に近接して形成されている。さらに、流入路１２５は、小さな直径部分１１９内の開口部１７３の位置の上方に形成されている。
【００５１】
図３で、シャフト１０５は、ハンドホイール１４１から密封用先端部１８１に延びる固いシャフトである。第１の実施の形態の場合と違ってシャフト１０５内部に通路は形成されていないので、シャフト１０５に対して複数の部品を提供する必要はない。シャフトではなく、ハウジング下部内に排出路を形成することで、第１の実施の形態より小さな直径を有するシャフトを製造できるという利点がある。しかしながら、容易に理解できるように、第２の実施の形態の小さな直径部分１１９の壁部の厚みを排出路１６９を収容できるように、より大きくすることが必要である。
【００５２】
図３に示す第２の実施の形態は、第１の実施の形態のダイアフラム６１および可撓性外側カバー８９として機能するワンピース部材２０３も含んでいる。具体的には、このワンピース部材２０３はダイアフラム部分１６１と可撓性外側カバー１８９を含んでいる。さらに、このワンピース部材２０３は、そのダイアフラム部分１６１を可撓性の外側カバー１８９に接続するための接続部分２０５を含んでいる。オリフィス１８３と大きな直径部分１１７に隣接した小さな直径部分１１９の端部を密封するために、唯１つの要素しか必要としないのであるから、第２の実施の形態のワンピース部材２０３は好適である。しかしながら、第１の実施の形態のダイアフラム６１と可撓性外側カバー８９を第２の実施の形態で代用できること、さらに第２の実施の形態のワンピース部材２０３を第１の実施の形態で使用できることは容易に分かるであろう。
【００５３】
図３は、ハウジング上部１０７をハウジング下部１０９に固定するための別の方法も示している。フランジ１１１が、ハウジング上部１０７の下端に形成されている。さらに、複数のネジ山付き穴２０７（図４参照）が、ハウジング下部１０９の上部表面に形成されている。フランジ１１１も、ハウジング下部１０９内のネジ山付き穴２０７に対応する穴（図示せず）を含んでいる。フランジ１１１をハウジング下部１０９に絞め付けるために、複数のネジ２０９がネジ山付き穴２０７内に取り付けられる。適切な密封を行うために、フランジ１１１とハウジング下部１０９との間にガスケット１１５が含まれる場合もある。しかしながら、ガスケット１１５は必ずしも必要ではないが、それは環境との間で二重に密封された状態をつくるのに役立つ。上の代替方式は、第１の実施の形態でも用いることができるし、第１の実施の形態のフランジおよびクランプを第２の実施の形態で用いることもできる。
【００５４】
図３に、大きな直径部分１１７の肩部分１６５と接触したダイアフラム部分１６１を保持するための別の構造が示されている。円筒形部材１６７は、その内部にシャフト１０５を受け入れるためのアパチャーが形成されており、さらに、ダイアフラム部分１６１の上面に対応した円錐形形状を有する底面を有している。さらに、この円筒形部材１６７の上方に、ハウジング上部１０７がハウジング下部１０９と接続された時に肩部１６５にダイアフラム部を接触させるための円筒形部材１６８が配置されている。なお、ハウジング上部１０７のフランジ１１１は、ダイアフラム部分１６１をその場所に保持するために円筒形部材１６７と直接接触できるので、円筒形部材１６８は必要ではない。
【００５５】
シャフト１０５がハウジング上部１０７に対して回転するのを防ぐための別の方法として、図３はハウジング上部１０７に形成されたキーウェイ１４８と係合するためにシャフト１０５に固定されたピン１４７を示している。具体的には、シャフト１０５を通じて延びるアパチャーが形成されている。このアパチャーはピン１４７を受け入れて、そのピンがシャフト１０５からそのシャフト１０５の反対側で外側に突き出るようにする（ピン１４７の片側だけを図示してある）。このピンの両端部はハウジング上部１０７に形成されているキーウェイ１４８内に係合する（１つのキーウェイだけを示す）。これによってシャフト１０５は、ハンドホイール１４１がハウジング上部１０７に対して回転させられる時にシャフトが回転するのを防ぐぎながら、往復運動することができる。
【００５６】
図３と４はディップチューブ弁内の流動性物質を遮断したり、あるいは通常は各サンプリングあるいは供給操作が行われた後に行われるディップチューブ弁アセンブリの繰り返される熱スチーム殺菌から工程を遮断するために小さな直径部分１１９と遮断用ジャケット１３３間に空間を形成するための遮断用ジャケット１３３の使用も示している。上に述べたように、この遮断用ジャケット１３３は流動性物質の遮断が必要な環境で用いられる場合にのみ必要となる。
【００５７】
図４で、排出路１６９の断面が示されている。この排水通路１６９は垂直部分２１１、湾曲部分２１３、上部水平部分２１５、および下側水平部分２１７を含んでいる。なお、本発明によるディップチューブ弁アセンブリが図面で示された位置で用いられる必要がないので、垂直および水平という用語は説明の目的のためにだけ用いられている。さらに、流動性物質がひっくり返された後、物質がディップチューブ弁アセンブリの内部から排出できるようにするためにこの部分を下方に傾斜させておくことが好ましいので、この上部水平部分は必ずしも水平である必要はない。水平部分２１５はその流動性物質をさらに処理するために下流の機器に取り付けることができる。下側の水平部分は小さな直径部分１１９の内壁２０１を機会加工することによって形成される。内壁２０１の全体として正方形の部分は図３に示されているように垂直部分２１１に向けてオリフィス１８３の端部から切削することによってつくられる。下側水平部分２１７の下面はオリフィス１８３の端部とほぼ同じ高さか、あるいは多少下向きに傾いている。さらに、内壁２０１から排出路１６９への円滑な移行を可能にし、さらに排出路１６９の開口部１７３が確実に十分に広くなるように、内壁２０１の追加部分２１６を切削することに形成される。従って、流動性物質が流入路１２５を通じて排出路１６９の開口部１７３に供給されると、その流動性物質と全ての残留供給物質、サンプリングされた物質、そして洗浄または殺菌液は排出路１６９から完全に洗い取られ、外部に排出されてしまう。
【００５８】
本発明の第２の実施の形態で、開口部１７３のすぐ近くの場所を除いて、内部のどの場所での物質の滞留も防ぐことができる。さらに、下側の水平部分はオリフィス１８３の縁とほぼ同じ高さに形成されており、そして実際的にはそのオリフィス１８３から下方に傾斜していてもいいのであるから、この実施の形態においては下側の水平部分２１７が収集チェンバーの底部より低いか、あるいは同じ高さにあるので、水平部分２１７自体のいずれかの場所で滞留が起きてしまうことはあり得る。下側の水平部分２１７が収集チェンバー１７４の底部より低い場合は、その下側の水平部分２１７が収集チェンバー１７４内で一番低い点となるので、その下側水平部分２１７が収集ウェルを形成する。
【００５９】
図３で、密封用先端部１８１は密封位置にある場合、可撓性外側カバー１８９の撓みによって場所２１９で上方に出っ張っているので、収集チェンバー１７４内に残留しているいずれの物質も下方に流れ、排出路１６９の水平的な部分２１７内に流れ込む。
【００６０】
図３と４に示す実施の形態は、本体１０３の長手方向がほぼ水平方向になるようにディップチューブ弁アセンブリが配置されていても、供給あるいはサンプリングされた物質の排出に関してはより優れている。さらに、この実施の形態は、供給およびサンプリング操作の間の内部の洗浄に関してもより優れている。
【００６１】
この実施の形態の上に述べた利点は、排出路１６９が収集チェンバー１７４に非常に近くに配置されている場合、つまり、排出路１６９と収集チェンバー１７４との間の壁が非常に薄くつくられており、そして開口部１７３ができるだけ小さくされている場合に特に実現することができる。しかしながら、開口部１７３を、排出路１６９より小さくするべきではない。というのは、そうすると排出路１６９が開口部１７３およびその他の領域に対して、低エネルギー『安定』ゾーンを形成してしまうからである。
【００６２】
図の４および５で、排出路１６９および収集チェンバー１７４は下側水平部２１７を含む開口部１７３によって接続されている。この下側水平部２１７は、オリフィス１８３における収集チェンバー１７４の内面２０１に対する接線と同一線上にある下側縁部２２０を有する壁２１８を含んでいる。さらに、この下側縁部２２０は、排出路２１１の垂直部２１１に対する接線と同一線上にある。上記内面１６９および垂直部分２１１に対する接線は、下側水平部分２１７の底部と同じ平面上にある。さらに、壁２１８の下側縁部２２０は、オリフィス１８３と密封用先端部１８１との間の半径方向密封部分を通過する平面と同一平面上にある。この構成によって、ディップチューブ弁アセンブリ１０１は、その装置がサンプリングのために用いられようが、あるいは供給のために用いられようが、垂直方向からほぼ水平方向までのすべての角度範囲で、排出路１６９の開口部１７３近くを洗浄およびフラッシングする目的で物質を集中させる場合に最も有効にさせている。
【００６３】
特に図５で、内壁２０１から排出路１６９の垂直部分２１１に延びる壁２１８の下側縁部２２０が、はっきり示されている。密封用先端部１８１の出っ張った部分は、下側水平部２１７の底部に対して盛り上がっている。従って、収集チェンバー１７４内部の物質は、この密封用先端部１８１からその下側水平部２１７内部へと流れ込む。
【００６４】
図３−５に示す実施の形態の上記側面は、以下の説明によってよりよく理解することができるであろう。フラッシング・ガスが収集チェンバー１７４の上部で半径方向に導入されると、つくられた渦巻き流は本体１０３の内部の表面を洗い拭い、内壁２０１の下側外縁部が排出路１６９の垂直部分２１１の下側外壁および下側縁部２２０と同一平面上にある場合に、その内壁２０１の下側外縁部を含む内壁上の物質を下方に移動させる。これによって、フラッシング・ガスによって運ばれる物質が排出路内に流れ込み、さらに押し上げられて本体から出て行くことになる。
【００６５】
この実施の形態の排出路は、収集チェンバー１７４から半径方向外側に配置されているので、渦巻き流によって引き起こされる求心力は物質をどっと流れさせ、排出用開口部１７３から外側に向けて移動させる。
【００６６】
本体１０３からの排出は、それが本体１０３を壁２８１の下側縁部２２０で形成される軸上で垂直方向から後方へ傾ける角度で設置された場合にのみ、最も促進される。特に、本体１０３が垂直より小さな角度で取り付けられると、重力は物質を壁２１８の下側縁部２２０に沿って、つまり、壁２１８と下側水平部7の底部壁面との交差部に集中させる傾向を示す。
【００６７】
本発明による密封用先端部の別の構成を、図６を参照して以下に示す。図６に示す実施の形態は、シャフト１０５がオリフィス１８３を密封するために引っ張られた状態ではなく、圧縮された状態で保持されることを除けば、図３および４に示す実施の形態と基本的に同じである。さらに、密封用先端部１８１は、図１および２に示されている実施の形態と同様である。実施の形態６では、図３および４の実施の形態で用いられているのと同じ参照番号が用いられている。
【００６８】
図６で、密封用先端部１８１は閉鎖された位置にあり、可撓性の外側カバー１８９は、内側肩部２１９と密封接触してオリフィス１８３を密封している。内側肩部２１９は、小さな直径部分１１９の内壁２０１から内側に延びる壁によって形成されている。オリフィス１８３を開放するためには、シャフト１０５を図６で上側に移動させて、密封用先端部１８１を内側肩部２１９から離れさせる。
【００６９】
内側肩部は図６では上部表面２２１がほぼ水平となるように示してある。しかしながら、この上部表面２２１は適用装置によって上向き、あるいは下向きに傾斜していても差し支えない。上部表面２２１が上向きに傾斜されている場合は、図６の実施の形態では、サンプリングされた残りの物質が開口部１７３に落ち着くので、サンプリング装置としての使用がより好適であろう。上部表面２２１がオリフィス１８３に向けて下向きに傾斜されている場合は、図６の実施の形態は供給される物質がオリフィス内部に向けて下方に排出されるので、フィーダー／イノキュレータ（供給装置／注入装置）としての使用が最も好適であろう。
【００７０】
図６の遮断用ジャケット１３３に関しては、上にも述べたように、遮断用ジャケット１３３は遮断を必要とする装置でのみ必要となる。これに加えて、遮断用ジャケットによって形成される空間１３５は、円筒形の形状で示されている。しかしながら、この空間１３５はその工程をディップチューブ弁アセンブリ１０１からさらに保護するために、その空間１３５からオリフィス１８３の方向に内側に延びる水平方向開口部を含むこともできる。水平方向空間は繰り返し行われるスチームによる殺菌が容器内の物質を望ましい温度以上に加熱してしまう医薬品あるいは食品用装置において最も有益であろう。
【００７１】
なお、上に述べた図１−５の実施の形態は、相互に固定された同軸型円筒形部材で構成され、従ってシャフト５、１０５はそれら円筒形の中心に配置された状態で図示されている。しかしながら、ディップチューブ弁アセンブリ１、１０１の本体３、１０３を非対称型、あるいは不規則な形状で形成することも可能である。例えば、図４の実施の形態で、排出路１６９と反対側の小さな直径部分の壁をより狭くして、シャフト１０５が排出路１６９と反対の側により近づけて配置されるようにすることも可能である。これによって、より小さな断面積を有するディップチューブ弁アセンブリが提供されるであろう。
【００７２】
上に本発明について述べたが、それがいろいろ変更可能であることは明らかであろう。そうした変更は本発明の精神および範囲からの逸脱とはみなされず、そうして当業者に自明のすべての変更は以下の特許請求の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明によるディップチューブ弁アセンブリの第１の実施の形態の断面図であり、この図で弁は閉鎖状態にある。
【図２】図２は図１の実施の形態の下部部分の詳細を示しており、上記弁は開放状態にあり、遮断用ジャケットは含まれていない。
【図３】図３は本発明の第２の実施の形態によるディップチューブ弁アセンブリの断面図であり、上詭弁は閉鎖状態で示されている。
【図４】図４は排出路と流入路を通しての本発明の第２の実施の形態の断面図である。
【図５】図５は排出路の下側水平部分の断面図である。
【図６】図６は本発明による別の構成によるシーリング（密封用）チップの断面図である。

Claims

容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置において、
本体と、
前記本体内に形成された収集チェンバーと、
排出路と、
前記本体内に形成されるとともに前記収集チェンバーと連通しており、前記排出路の開口部に概ね近接して配置されたオリフィスと、
前記本体内部で往復運動するために取り付けられたシャフトと、
前記オリフィスを密封したり、密封解除したりするため、前記シャフトの端部に、開放位置と閉鎖位置との間を移動可能に搭載された密封装置と
を有し、
前記排出路は前記シャフト内に配置され、前記密封装置が閉鎖位置にあるときに前記開口部と前記収集チェンバーとが連通し、前記密封装置が開放位置にあるときに前記開口部と容器または導管内部と連通する
ことを特徴とする容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置。
請求項１に記載の容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置において、さらに、それを介して流動性物質を受け入れるために前記本体内に形成され、前記収集チェンバーと連通した開口部を有する流入路とを有する、容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置。
請求項２に記載の容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置において、
前記流入路の開口部が前記排出路の開口部の上方の位置に配置されており、前記流動性物質が、前記流入路を通じて前記収集チェンバーに流入し、さらに前記排出路を介して前記収集チェンバーから流出する、容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置。
請求項１に記載の容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置において、前記排出路が前記開口部から前記シャフトの中心を通って前記排出路の流出口へ延びており、前記流出口が前記開口部からは間隔を置いた位置で前記シャフト内に形成されている、容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置。
請求項１に記載の容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置において、さらに、前記本体の外表面上に形成された遮断用ジャケットを有し、前記遮断用ジャケットが前記本体の外表面と前記遮断用ジャケットの内表面との間の空間を形成している、容器または導管の壁面を介して流動性物質をサンプリングしたり供給したりするための装置。