JP5816180B2

JP5816180B2 - ブロー成形用バルブブロックのブロー成形用バルブ

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Publication number: JP5816180B2
Application number: JP2012532491A
Authority: JP
Inventors: クリスティアンエルブス，
Original assignee: ノアグレンアーゲー
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: JP2013507264A; EP2485884B1; US20120201918A1; US9096011B2; ES2498192T3; CN102656003B; WO2011042184A3; CN102656003A; EP2485884A2; WO2011042184A2

Description

本発明は、ブロー成形の分野に関し、特にダイアフラムを利用するブロー成形用バルブに関する。

ブロー成形は、予備成形部品を所望の製品へと成形するための広く知られたプロセスである。予備成形物は、加圧ガス（典型的には空気）を導入するための開口を一端に備えている管の一般的な形状である。ブロー成形の１つの具体的な種類は、ストレッチブロー成形（SBM）である。SBMの用途においては、バルブブロックが、予備成形物を金型空洞へと膨張させるための低圧及び高圧の両方のガスを供給する。金型空洞が、所望の製品の外形を備えている。SBMは幅広くさまざまな用途に使用することができるが、最も幅広く使用されている用途の１つは、飲料瓶などのポリエチレンテレフタレート（PET）製品の製造である。典型的には、SBMプロセスは、引き伸ばし棒の使用とともに、低圧を供給して、予備成形物を長手方向及び半径方向外側へと引き伸ばし、次いで予備成形物を金型空洞へと膨張させるために高圧を供給する。得られる製品は、略中空であって、金型空洞の形状に一致する外形を有している。次いで、予備成形物の内部の気体が、１つ以上の排気バルブを通じて排出される。このプロセスが、各々のブロー成形サイクルにおいて繰り返される。

予備成形物へ流入する高い圧力ゆえに、空気流れを制御するバルブは、典型的には環状の高圧シールを備えている。そのようなブロー成形用バルブの設計の1つが、国際特許公開ＷＯ2008／046433号に開示されている。このバルブの設計は、おおむね適切なシール特性をもたらすことができるが、これらのバルブは、いくつかの他の問題に直面する。
１つの問題は、清掃プロセスにおいて直面する。バルブを通って流れる種々の化学物質及び不純物ゆえに、バルブを定期的に清掃する必要がある。バルブの露出面の清掃が必要なだけでなく、バルブが摺動するシールされた隙間も、清掃されなければならない。これは、バルブが閉位置から開位置へと移動するときに、汚染物質がバルブシールとともに引き摺られ、バルブピストンの穴を汚染するからである。結果として、既存のブローバルブは、稼働中に適切に清掃することが不可能である。従って、既存のブロー成形用バルブブロックは、清掃のために停止及び分解が必要である。理解できるとおり、このプロセスには時間及びコストがかかる。

本発明は、この問題及び他の問題を克服し、技術的な進歩を達成する。本発明は、ブロー成形用バルブブロックにおいて典型的に使用される標準的なシートバルブを、バルブのプロセス側をバルブの制御側から実質的に絶縁するダイアフラムバルブで置き換える。結果として、バルブブロックを、システムの分解を必要とすることなく、その場で清掃することができる。バルブをはるかに迅速に清掃することができ、場合によっては、わずか1１０でバルブを清掃することも可能である。

本発明の実施形態によれば、ブロー成形用バルブが提供される。ブロー成形用バルブは、制御圧力チャンバと、プロセスガスチャンバと、ピストン穴とを備えるブロー成形用バルブブロックの内部に配置される。
本発明の実施形態によれば、ブロー成形用バルブが、制御圧力チャンバ及びピストン穴の一部分において可動である制御ピストンを備え、この制御ピストンが、制御圧力の供給部に流体連通している。さらにブロー成形用バルブは、プロセスガスチャンバと制御ピストンとの間に配置され、プロセスガスチャンバと制御ピストンとの間に流体を漏らさない障壁をもたらすダイアフラムを備える。

本発明の実施形態によれば、ブロー成形用バルブを形成するための方法が提供される。ブロー成形用バルブは、制御圧力チャンバと、プロセスガスチャンバと、ピストン穴とを備えるブロー成形用バルブブロックの内部に配置される。この方法は、制御ピストンを、制御圧力チャンバにおいて可動でありかつピストン穴の一部分において可動であるように、制御チャンバ内に配置するステップを含む。
本発明の実施形態によれば、方法はまた、プロセスガスチャンバと制御ピストンとの間にダイヤフラッムを配置し、該ダイアフラムがプロセスガスチャンバと制御ピストンとの間に流体を漏らさない障壁をもたらすステップをさらに含む。

態様
本発明の一態様によれば、制御圧力チャンバと、プロセスガスチャンバと、ピストン穴とを備えるブロー成形用バルブブロックの内部に配置されるブロー成形用バルブは、
前記制御圧力チャンバ及び前記ピストン穴の一部分において可動であり、制御圧力の供給に流体連通している制御ピストンと、
前記プロセスガスチャンバと前記制御ピストンとの間に配置され、前記プロセスガスチャンバと前記制御ピストンとの間に流体を漏らさない障壁をもたらすダイアフラムとを備える。
好ましくは、ブロー成形用バルブが、前記ピストン穴及び前記プロセスガスチャンバにおいて可動である補助ピストンをさらに備え、前記ダイアフラムは、前記補助ピストンと前記制御ピストンとの間に配置される。
好ましくは、ブロー成形用バルブが、前記ダイアフラムの一部分を受け入れて該ダイアフラムと流体を略漏らさないシールをもたらすように構成されたクランプ部材をさらに備える。
好ましくは、クランプ部材が、補助ピストン穴の少なくとも一部分を形成する。
好ましくは、ブロー成形用バルブが、前記補助ピストンから放射状に延びて前記補助ピストン穴に係合する複数の間隔を空けて位置するタブをさらに備える。

好ましくは、前記複数の間隔を空けて位置するタブが、前記プロセスガスチャンバと前記ダイアフラムの第２の面との間に流体連通をもたらす複数のすき間を形成している。
好ましくは、ブロー成形用バルブが、
前記プロセスガスチャンバに形成された第1の流体ポートと、
前記プロセスガスチャンバに形成された第2の流体ポートと
をさらに備え、
前記補助ピストンが、前記第１の流体ポートの付近のピストンシートと流体を略漏らさないシールを形成するように構成されている。
好ましくは、ブロー成形用バルブが、前記制御チャンバに形成され、制御圧力の供給を前記制御ピストンの第１の面に伝えるように構成された制御ポートをさらに備える。

好ましくは、ブロー成形用バルブが、前記制御圧力チャンバに形成され、前記制御ピストンの第２の面に流体連通している通気ポートをさらに備える。
好ましくは、ブロー成形用バルブが、
前記プロセスガスチャンバに形成された第１の流体ポートと、
前記プロセスガスチャンバに形成された第２の流体ポートと
をさらに備え、
前記ダイアフラムが、前記第１の流体ポートの付近のピストンシートと実質的に流体を漏らさないシールを形成するように構成されている。
好ましくは、前記ダイアフラムが、前記ピストン穴の一部分が前記プロセスガスチャンバに流体連通するように前記ピストン穴に配置され、該ダイアフラムが、前記ピストン穴の前記プロセスガスチャンバに流体連通する部分と前記制御ピストンとの間に、流体を略漏らさない障壁を形成する。

本発明の別の態様によれば、制御圧力チャンバと、プロセスガスチャンバと、ピストン穴とを備えるブロー成形用バルブブロックの内部に配置されるブロー成形用バルブを形成するための方法は、
制御ピストンを、前記制御圧力チャンバにおいて可動でありかつ前記ピストン穴の一部分において可動であるように、前記制御チャンバ内に配置するステップと、
ダイアフラムを、前記プロセスガスチャンバと前記制御ピストンとの間に、前記プロセスガスチャンバと前記制御ピストンとの間に流体を漏らさない障壁をもたらすように配置するステップと
を含む。
好ましくは、この方法が、補助ピストンを前記ピストン穴内に可動に配置するステップをさらに含んでおり、前記ダイアフラムは、前記補助ピストンと前記制御ピストンとの間に配置される。

好ましくは、この方法が、クランプ部材に前記ダイアフラムの一部分を配置し、流体を漏らさないシールを形成するステップを更に含む。
好ましくは、この方法が、前記補助ピストン穴を前記クランプ部材の一部分に形成するステップをさらに含む。
好ましくは、複数の間隔を空けて位置するタブが、前記補助ピストンから放射状に延びて前記補助ピストン穴に係合する。
好ましくは、前記複数の間隔を空けて位置するタブが、前記プロセスガスチャンバと前記ダイアフラムの第２の面との間に流体連通をもたらす複数のすき間を形成する。
好ましくは、この方法が、
前記プロセスガスチャンバに第１の流体ポートを形成するステップと、
前記プロセスガスチャンバに第２の流体ポートを形成するステップと、
前記補助ピストンと流体を漏らさないシールを形成するように構成されたピストンシートを、前記第１の流体ポートの付近に配置するステップと
をさらに含む。

好ましくは、この方法が、制御圧力の供給を前記制御ピストンの第１の面に伝えるように構成された制御ポートを前記制御チャンバに形成するステップをさらに含む。
好ましくは、この方法が、前記制御ピストンの第２の面に繋がるように構成された通気ポートを前記制御チャンバに形成するステップをさらに含む。
好ましくは、この方法が、
前記プロセスガスチャンバに第１の流体ポートを形成するステップと、
前記プロセスガスチャンバに第２の流体ポートを形成するステップと、
前記ダイアフラムと流体を漏らさないシールを形成するように構成されたピストンシートを、前記第１の流体ポートの付近に配置するステップと
をさらに含む。
好ましくは、前記ダイアフラムが、前記ピストン穴の一部分が前記プロセスガスチャンバに流体連通するように前記ピストン穴に配置され、該ダイアフラムが、前記ピストン穴の前記プロセスガスチャンバに流体連通する部分と前記制御ピストンとの間に、流体を略漏らさない障壁を形成する。

従来技術のブロー成形用バルブ・ブロック・アセンブリの断面図を示している。図1の細部120の断面図を示している。従来技術によるブロー成形用バルブの断面図を示している。本発明の実施形態によるブロー成形用バルブの断面図を示している。本発明の実施形態による補助ピストン及びピストン穴の断面図を示している。本発明の別の実施形態によるブロー成形用バルブ400の断面図を示している。本発明の別の実施形態によるブロー成形用バルブ400の断面図を示している。

図１乃至図７及び以下の説明は、本発明の最良の態様を如何に製作及び使用するかを当業者に開示するための特定の例を示している。本発明の原理を教示するという目的において、いくつかの従来からの態様は、簡略化または省略されている。当業者であれば、本発明の技術的範囲に包含されるこれらの例の変種を、理解できるであろう。当業者であれば、後述される特徴をさまざまなやり方で組み合わせて本発明の多数の変種を形成できることを、理解できるであろう。結果として、本発明は、後述される特定の例に限られず、特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ限定される。
図１は、従来技術のブロー成形用バルブ・ブロック・アセンブリ100を示している。従来技術のブロー成形用バルブ・ブロック・アセンブリ100は、バルブブロック102と、引き伸ばし棒104と、制御チャンバ106a〜106dと、動作チャンバリング108a〜108dと、バルブピストン110a〜110dと、パイロットバルブ112とを備えている。引き伸ばし棒104が、中央チャンバ101の中央を垂直に貫いて延び、バルブブロック102の底部から突き出している。バルブブロック102が、中央チャンバ101において引き伸ばし棒104の周囲に垂直に積み重ねられた４組のバルブを備えている。理解できるとおり、各々のバルブピストン110a〜110dの位置を制御するために、パイロット空気の供給が、パイロットバルブ112によってもたらされる。見て取ることができるとおり、バルブピストン110a及び110bが、開位置にて示されており、バルブピストン110c及び110dが、閉位置にて示されている。さらにバルブブロック102は、いくつかの入り口及び出口ポート114、115、及び118を備えている。使用時、バルブピストンが、バルブブロック102を通る加圧ガスの流れを案内するために、種々のパイロットバルブ112を使用して制御される。

図２は、図１の120の拡大図を示している。図２は、一番上のバルブの片側及び2番目のバルブの一部分を示している。バルブが、バルブブロック102とバルブとの間にてシールを形成する複数のＯリングまたはガスケット230を備えている。バルブピストン110aは開位置にて示され、バルブシート231と制御チャンバリング106bの上部との間に直径d₁を有する空間をもたらす。バルブピストン110aは、バルブピストン110aの上部と制御チャンバリング106aの下部との間に小さなすき間（d₂）を有することができる。さらに、制御チャンバリング106aの下部と制御チャンバリング106bの上面との間にすき間hが存在する。従って、バルブピストン110aが図示のとおりに開かれたとき、加圧ガスが、バルブブロック102に形成された開口251からすき間d₁及びhを通って流れることができる。次いで、加圧流体は、すき間gを有するバルブと引き伸ばし棒104との間の通路を下方へと流れる。

見て取ることができるように、ガスが、パイロットバルブ112によって開口232及び243を通って制御チャンバ244へともたらされる。制御チャンバ244の流体が、バルブピストン110aを下方へと、バルブシート231が制御チャンバリング106bの上面に接触するまで押し下げる。しかし、制御チャンバ244が排気されるとき、加圧ガスが開口251を通って空気チャンバ250に進入し、動作チャンバリング108aの開口（図示せず）を通って移動することができる。バルブブロック102に形成された通気ポート273に連通できる通気穴272が、バルブピストン110aに設けられている。通気穴272及び通気ポート273により、バルブピストン110aは、真空を生じさせることなく、より自由に移動することができる。
空気チャンバ250を制御チャンバ244から封じるために、バルブピストン110aは、高圧環状シール280を備えている。理解できるとおり、高圧環状シール280は、バルブピストン110aと、動作チャンバリング108a及び制御チャンバリング106aによって生成されるバルブピストン穴109との間のシールを形成する。高圧環状シール280が、パイロット空気の供給が空気チャンバ250のより高圧のガスによって妨げられることがないようにし、その逆も然りである一方で、高圧環状シール280が、空気チャンバ250からバルブピストン穴209へと汚染物質を運ぶ可能性がある。汚染物質は、予備成形物へと供給されるガスから由来する可能性があり、あるいは成形サイクルの終了時に排気されるガスから由来する可能性がある。従って、バルブピストン110aを適切に清掃するために、バルブピストン110aを、ピストン穴209から取り出さなければならず、従ってバルブブロック102を分解しなければならない。これは、理想的な手法ではない。

図３は、図１に示したブロー成形用バルブブロック102のようなブロー成形用バルブブロック用の別の従来技術のブロー成形用バルブ300の一部分を示している。ブロー成形用バルブ300は、供給ブロック102のシール面370に当接してシールを形成するように設けられたバルブシート部366を有するバルブピストン310を備えており、供給用の入り口351からの流体を供給用の出口352へと選択的に流すことができる。供給用の出口352は、予備成形物を金型空洞の形状へと成形すべく、予備成形物を加圧する。バルブピストン310の位置が、パイロットポート345を通じて制御チャンバ344へとパイロット圧力を供給することによって制御される。
理解できるように、制御チャンバ344が、パイロットバルブ112などのパイロットバルブによってパイロットポート345を通じて加圧されるとき、バルブピストン310が、図に示されているとおりの左方へと移動する。バルブピストン310が、バルブシート部366がバルブブロック102のシール面370に当接してシールを形成するまで、左方へと移動する。
逆に、制御チャンバ344が排気されるとき、入り口351の圧力が、バルブピストン310をシール面370から離れるように付勢する。結果として、流体が、入り口351から供給用の出口352へと流れる。この従来技術のバルブピストン310は、高圧環状シール380を備えている。理解できるとおり、環状シール380は、入り口351からの高い入力圧力が制御チャンバ344に達することがないようにする。しかし、バルブピストン310は、ピストン穴309の内側を往復移動し、ピストン穴309を制御チャンバ344から絶縁するものが存在しないため、入り口351からの汚染物質がピストン穴309に沿って引き摺られ、最終的に制御チャンバ344に達する可能性がある。従って、シール380は、入り口351からの流体の大部分を制御チャンバ344から封じることができるが、制御チャンバは、流体の入力またはピストン穴309から絶縁されない。従って、図１及び図２に示した従来技術のバルブブロックと同様に、図３に示した従来技術のバルブ300は、稼働中に効率的に清掃することが不可能である。むしろ、バルブ300は、システムを適切かつ効率的に製造するために分解が必要である。

図４は、本発明の実施形態によるブロー成形用バルブ400の断面図を示している。ブロー成形用バルブ400は、ブロー成形装置において使用されるように構成されている。ブロー成形装置は、ストレッチブロー成形装置を備えることができ、あるいは何らかの他の種類のブロー成形装置を備えることができる。ブロー成形用バルブ400を、図１に示すブロー成形用バルブ・ブロック・アセンブリ100などのブロー成形用バルブ・ブロック・アセンブリに配置することができる。
本発明の実施形態によれば、ブロー成形用バルブ400が、ブロー成形用バルブ400と同様の複数のバルブを備えてもよいバルブブロック401に配置される。図を簡単にするために、バルブブロック401の一部分だけが示されている。従って、実際には、バルブブロック401が多数のさらなる構成部品を備えることができ、バルブブロック401をより大きなアセンブリにて実現できることを、理解すべきである。ブロー成形用バルブ400を、予備成形物（図示せず）を該当の金型空洞（図示せず）の形状へと引き伸ばすために、加圧ガスの供給と予備成形物との間の流路を選択的にもたらすように構成することができる。これに加え、あるいはこれに代えて、ブロー成形用バルブ400を、すでに予備成形物へともたらされた圧力を選択的に排気するように構成することができる。加圧ガスは、空気または何らかの他の気体を含むことができる。以下の記載では空気が仮定されるが、本発明が空気に限られず、当業者であれば使用可能な他の気体を容易に承知することを、理解すべきである。

本発明の実施形態によれば、ブロー成形用バルブ400は、制御ピストン402と、補助ピストン404と、制御ピストン402を補助ピストン404から隔てるダイアフラム405とを備える。
本発明の実施形態によれば、制御ピストン402が、第１の面402a及び第２の面402bを備える。本発明の実施形態によれば、制御ピストン402が、バルブブロック401に形成された制御圧力チャンバ408において可動である。本発明の実施形態によれば、パイロット圧力などの制御圧力が、パイロットバルブ406から制御ポート407を介して制御圧力チャンバ408へと供給される。制御ポート407を、制御圧力を制御圧力チャンバ408へと供給するように構成でき、かつ制御圧力チャンバ408から圧力を排気するように構成することができる。
本発明の実施形態によれば、制御圧力が、制御ピストン402の第１の面402aに作用し、制御圧力チャンバ408を加圧する。制御ピストン402は、１つ以上のシール部材403を備えることができる。１つ以上のシール部材403は、制御ピストン402と制御圧力チャンバ408との間に流体を略漏らさないシールを形成することができる。従って、パイロットバルブ406によって供給される圧力を、制御ピストン402の第２の面402bへと逃がすことなく、制御ピストン402の第1の面402aへと加えることができる。

制御ピストン402を、制御圧力チャンバ408内で移動するように構成することができる。制御ピストン402の第２の面402bが、制御圧力チャンバ408に形成された通気孔409へと曝されている。通気孔409により、制御ピストン402が、制御圧力チャンバ408のうちの制御ピストン402の第２の面402bに曝された部位に真空を生じることなく、自由に移動することができる。理解できるとおり、通気孔409は、例えば大気に通じてよい。
本発明の実施形態によれば、制御ピストン402の一部分を、案内シール410を貫いて延びることができる。案内シール410により、例えば制御ピストン402がダイアフラム405に対して適切に整列することが確実になる。本発明の実施形態によれば、制御ピストン402の一部分が、ダイアフラム405に接触できる。幾つかの実施形態においては、制御ピストン402が、ダイアフラムの第1の面405aに接続されてもよい。しかし、他の実施形態においては、制御ピストン402が、制御圧力チャンバ408が加圧されて制御ピストン402が第1の位置に向かって付勢されるときにダイアフラム405に触れるだけでよい。

本発明の実施形態によれば、ダイアフラム405が、クランプ部材411に組み合わせられている。ダイアフラム405は、例えばクランプ部材411によって受け入れられるように構成された外縁412を備えることができる。図４に示したクランプ部材411は、第１のクランプ部411a及び第２のクランプ部411bを備える。本発明の実施形態によれば、ダイアフラム405を、第１及び第２のクランプ部411a、411bによって動かぬように保持することができる。ダイアフラム405をクランプ部411a、411bの間に位置させ、クランプ部411a、411bでダイアフラム405を圧縮することで、ダイアフラム405の外縁412を動かぬように保持することができる。従って、ダイアフラム405の一部分が制御ピストン402と一緒に移動する一方、外縁412は略静止したままである。本発明の実施形態によれば、クランプ部材411が、ダイアフラム405と流体を略漏らさないシールを生成する。
本発明の実施形態によれば、補助ピストン404が、ピストン穴413において可動である。図示のとおり、ピストン穴413は、プロセスガスチャンバ450に流体連通している。本発明の実施形態によれば、クランプ部材411の一部分が、補助ピストン404のためのピストン穴413を形成する。しかし、他の実施形態においては、ピストン穴413が例えばバルブブロック401に形成されることを、理解すべきである。本発明の実施形態によれば、補助ピストン404が、ピストン穴413において摺動する複数の間隔を空けて位置するタブ461を備えている。さらに補助ピストン404は、例えば補助ピストン404の複数のタブ461と本体との間をつなぐ斜面部460を備えることができる。タブ461は、図６の検討においてさらに詳しく説明される。

本発明の実施形態によれば、補助ピストン404が、ダイアフラム405の第２の面405bに接触できる。本発明の実施形態によれば、補助ピストン404をダイアフラム405の第２の面405bに結合させることができるが、他の実施形態においては、補助ピストン404がダイアフラム405とは独立に自由に移動可能であってよい。制御ピストン402をダイアフラム405の第１の面405aに配置し、補助ピストン404をダイアフラム405の第２の面405bに配置することで、補助ピストン404及び制御ピストン402は、互いにシールされている。さらに、ダイアフラム405が、ピストン穴413を２つ以上の部位へと分けることができる。ピストン穴413の第１の部位413aが、制御圧力チャンバ408に流体連通している一方で、ピストン穴413の第２の部位413bは、プロセスガスチャンバ450に流体連通している。
ダイアフラム405により、ピストン穴413の第１及び第２の部位413a、413bの間に流体を通さない障壁を付与することができる。さらに、ダイアフラム405が、制御ピストン402を、プロセスガスチャンバ450に流体連通したピストン穴413の第２の部位413bから絶縁している。結果として、補助ピストン404に直面するプロセスガスが、ピストン穴413の第1の部位413a、制御圧力チャンバ408、及び制御ピストン402から絶縁されている。さらに、補助ピストン404が制御ピストン402の動きに応答してピストン穴413内を移動できる一方で、ダイアフラム405は、ピストン穴413の第２の部位413bを制御圧力チャンバ408及び制御ピストン402から絶縁し、プロセスガスチャンバ450へと露出された補助ピストン404及びピストン穴413の第１の部位413aに接触しうる不純物が、たとえ制御ピストン402の一部分がピストン穴413へと進入するときでも制御ピストン402に伝わることがないことを確実にする。

補助ピストン404を、ピストンシート420に当接してシールを形成するように構成することができる。ピストンシート420を、第１の流体ポート421の付近に形成することができる。図示のとおり、ピストンシート420は、例えば第１の流体ポート421を略囲むシールを備えることができる。本発明の実施形態によれば、第１の流体ポート421が、加圧ガスの供給に流体連通している。第１の流体ポート421が、プロセスガスチャンバ450へと加圧された空気をもたらすことができる。
本発明の実施形態によれば、第２の流体ポート422が、予備成形物及び金型空洞に流体連通している。従って、第２の流体ポート422は、加圧されたプロセスガスを予備成形物及び金型空洞に伝えることができる。第１の流体ポート421が、プロセスガスの供給を備えるものとして説明され、第２の流体ポート422が、金型空洞に連絡するものとして説明されているが、いくつかの実施形態においては、ブロー成形用バルブ400が排気バルブを構成してもよいことを、理解すべきである。従って、第１の流通ポート421は、高圧のプロセスガス供給部にではなく、排気部に連絡することができる。
本発明の実施形態によれば、プロセスガスは、制御圧力よりも高い圧力にある。例えば、一実施形態においては、プロセスガスが約40bar（580psi）の圧力であってよい一方で、制御圧力は約7bar（102psi）である。しかし、補助ピストン404と比べた制御ピストン402の第1の面402aの断面積の相違ゆえ、ピストン402、404の位置を制御するために、制御圧力がプロセスガスの圧力のように高い必要はない。

補助ピストン404がピストンシート420に着座しているとき、プロセスガスは、プロセスガスチャンバ450から封じられる。さらに、バルブ400が、ガスを予備成形物から排気するためにではなく、プロセスガスを予備成形物へと供給するために使用される実施形態においては、補助ピストンはチェックバルブとして機能することができる。換言すると、補助ピストン404が、予備成形物から排気される加圧ガスがプロセスガスチャンバ450または第1の流体ポート421へと進入することを略防止することができる。反対に、補助ピストン404が図４に示されるようにピストンシート420から離れているときは、加圧された空気がプロセスガスチャンバ450へと進入して、第２の流体ポート422へと移動することができる。
使用時、パイロットバルブ406または何らかの他の圧力の供給が、制御圧力チャンバ408へ制御圧力をもたらすことができる。制御圧力チャンバ408が加圧され、従って制御ピストン402の第１の面402aに圧力が作用しているとき、制御ピストン402は、図に示されているように左方の第１の位置に付勢される。制御ピストン402が第１の位置にあるとき、制御ピストン402が補助ピストン404を付勢し、バルブピストンシート420に当接させてシールを形成させ、第１の流体ポート421を閉じて第２の流体ポート422から切り離す。従って、予備成形物は第２の流体ポート422を介して加圧されない。さらに、第２の流体ポート422の圧力を封じ、プロセスガスチャンバ450から切り離すことができる。制御ピストン402が第1の位置にあるとき、制御ピストン402の一部分がピストン穴413内に位置してもよいことを、理解すべきである。従って、制御ピストン402は、制御圧力チャンバ408及びピストン穴413において移動可能である。しかし、制御ピストン402がダイアフラム405に組み合わせられた状態においては、ダイアフラム405は、プロセスガスチャンバ450に流体連通したピストン穴413の第２の部位413bから制御ピストン402を略絶縁するライナとして機能する。従って、ダイアフラム405が、ピストン穴413の第２の部位413bと制御ピストン402との間に流体を略漏らさない障壁をもたらす。結果として、制御ピストン402が、プロセスガス中の汚染物質に曝されることなくピストン穴413内を移動することができる。

補助ピストン404をピストンシート420から離すために、制御圧力チャンバ408が排気されることで、制御ピストン402の第１の面402aに作用する圧力が緩められる。従って、第1の流体ポート421の加圧された流体が、補助ピストン404を図に示す右方である第２の方向に付勢することができる。補助ピストン404が第２の方向に移動するとき、補助ピストン404が制御ピストン402及びダイアフラム405を付勢し、やはり第２の方向に移動させる。その結果、例えば加圧ガスが空気チャンバ450を通り、第２の流体ポート422から予備成形物へと移動することができる。
本発明の実施形態によれば、補助ピストン404が第２の方向に付勢されてダイアフラム405に接触するとき、補助ピストン404がダイアフラム405に作用する表面圧力を略減少させることができる。本発明の実施形態によれば、これは、ダイアフラム405の第２の面405bの一部分が、プロセスガスチャンバ450に進入する加圧ガスに曝されるよりはむしろ、補助ピストン404に接触しているからである。このダイアフラム405の表面圧力の軽減は、ダイアフラム405を、プロセスガスの圧力が40bar（580psi）に達し、場合によっては超える可能性もあるブロー成形システムなどの用途に使用することを、可能にすることができる。

しかし、加圧ガスがダイアフラム405の第２の面405bに連通できる一方で、この供給圧力がダイアフラム405の第１の面405aまたは制御ピストン402に伝わることはあり得ない。従って、プロセスガスにて運ばれる可能性がある汚染物質が、バルブの制御側を汚染することがなく、即ちブロー成形用バルブ400のうちのダイアフラム405の第１の面405aへと露出される部位を汚染することがない。結果として、ダイアフラム405が、制御流体をプロセス流体から絶縁するように機能するだけでなく、衛生バリアも生成する。
ダイアフラム405によって生成される衛生バリアは、好都合なことに、ブロー成形用バルブ400を稼働中に清掃することを可能にする。多数の清掃方法が可能であり、本発明の技術的範囲に含まれるが、１つの特定の例は、補助ピストン404を開くことで、補助ピストン404をピストンシート420から離すことを含む。プロセス空気チャンバ450が開かれた状態で、洗浄液を、第１の流体ポート421または第２の流体ポート422のいずれかを通ってシステムへと導入することができる。１つの特定の用途においては、洗浄液が、１％のＨ₂Ｏ₂を有する約９０℃に加熱された空気を含む。この加熱された溶液を、約１０分間にわたってプロセス空気チャンバ450へと供給することができる。理解できるとおり、洗浄液は、補助ピストン404を清掃するだけでなく、補助ピストン穴413及びダイアフラム405の第２の面405bも清掃する。好都合なことに、ダイアフラム405の第２の面405bへと曝されるブローポートバルブ400の流体連通部分の略全てを、ダイアフラム405の第１の面405aへと曝されるブローポートバルブ400の構成部品を絶縁したままで、清掃することができる。まさにこの絶縁によって、補助ピストン404の稼働中の清掃が可能になる。

図５は、本発明の実施形態による図４の線５−５に沿って得たピストン穴413の内部及び補助ピストン404の断面図を示している。示されるように、タブ461がピストン穴413に係合している。従って、タブ461によって、ピストン穴413内にて補助ピストン404が整列する。しかし、タブ461が間隔を空けて位置しているため、タブ461の間にすき間562が存在している。本発明の実施形態によれば、プロセス供給圧力が、すき間562を通って流れ、ダイアフラム405に連通することができる。結果として、補助ピストン404の両側の圧力がほぼ同じである。しかし、すき間562のサイズゆえ、ダイアフラム405によって実現される表面圧力は、補助ピストン404によって実現される表面圧力よりも大幅に低い。タブ461及び間隔を空けて位置するすき間562により、ダイアフラム405と補助ピストン404との間に真空が形成されることを防止する。また、間隔を空けて位置するすき間562により、清掃作業の際に洗浄液が補助ピストン穴413へと容易に流れることができる。従って、本発明の実施形態によれば、ダイアフラム405が、従来技術のブロー成形用バルブの高圧環状シールの機能を置き換える。

図６は、本発明の別の実施形態によるブロー成形用バルブ400の断面図を示している。図４及び図５に示した実施形態は、隙間562に関するタブ461を備える補助ピストン404を示しているが、図６に示した実施形態は、略円形の補助ピストン404を備えており、１つ以上の通気ポート670がピストン穴413に形成されている。通気ポート670によって、上述したタブ461及びすき間562と同様の機能が提供され得る。しかし、補助ピストン404をはるかに単純に形成することが可能である。さらに、本発明の実施形態によれば、補助ピストン404は、小径部671を備えることができる。小径部671により、通気ポート670を通る流れがより高速になり、より高速な応答時間がもたらされる。加えて、通気ポート670及び小径部671の組み合わせにより、上述のとおりに補助ピストン404及びダイアフラム405の第2の面405bの清掃が可能となる。
図７は、本発明の別の実施形態によるブロー成形用バルブ400の断面図を示している。図４に示した実施形態は、補助ピストン404を備えており、ダイアフラム405が制御ピストン402と補助ピストン404との間に配置されている。上述のように、補助ピストン404は多数の利点をもたらす。例えば、ブロー成形用バルブ400が加圧ガスを予備成形物及び金型空洞へ供給するために使用される実施形態において、補助ピストン404は、チェックバルブの機能を提供することができる。上述のように、補助ピストン404がバルブシート420に当接してシールを形成している状態で、流体は第１の流体ポート421からプロセスガスチャンバ450へと実質上進入することができない。幾つかの実施形態においては、さらに補助ピストン404が、流体が第２の流体ポート422を通ってプロセスガスチャンバ450へと進入することも防止することができる。本発明の別の実施形態によれば、補助ピストン404が、ダイアフラム405の表面圧力を小さくすることができる。これは、ブロー成形用バルブ400が加圧ガスを予備成形物へと供給するために使用されるか、あるいは予備成形物から加圧ガスを排気するために使用されるかにかかわらず、そうであろう。

図７は、補助ピストン404を備えないブロー成形用バルブ400を示している。本発明の実施形態によれば、ダイアフラム405を、制御ピストン402とプロセスガスチャンバ450との間に配置することができる。図７に示した実施形態によれば、ダイアフラム405を、ピストン穴413の第１の部位413aとピストン穴413の第２の部位413bとの間に流体を略漏らさない障壁をもたらすように配置することができる。
他の実施形態においては、ダイアフラム405を、ピストン穴413にではなく、プロセスガスチャンバ450に配置することができる。図示の実施形態によれば、クランプ部材412が、ピストン穴413の一部分を形成している。図示のとおり、制御ピストン402が、図４にすでに示した構成と同様の構成で、制御圧力チャンバ408内及びピストン穴413内を移動することができる。しかし、図７に示した実施形態においては、制御チャンバ408が加圧され、制御ピストン402が第１の方向に付勢されるとき、ダイアフラム405が、上述のように補助ピストン404とではなく、バルブシート420と流体を略漏らさないシールを形成する。図７においては、ダイアフラム405がプロセスガスチャンバ450の完全な圧力に曝されるため、プロセスガスチャンバ450内の通常の動作圧力に耐えることができる適切な材料を、ダイアフラム405に使用しなければならない。図７に示したブロー成形用バルブ400の動作が、図４に関して上述した動作と同様であることを、理解すべきである。

図４乃至図７に示した実施形態によれば、制御ピストン402は、従来技術の設計のようにプロセスガスチャンバ450を制御チャンバ408から隔てる環状シールを必要としない。代わりに、ダイアフラム405が、従来技術の環状シールが果たすシール機能を提供する。環状シールが存在しないことで、制御ピストン402、補助ピストン404、または両方がピストン穴413内をより容易に移動できることを、理解すべきである。結果として、ブロー成形用バルブ400の応答時間は、環状高圧シールを使用する同様のブロー成形用バルブの応答時間よりも高速である。さらに、上述のように、環状高圧シールは、制御チャンバをピストン穴から封じ切ることがない。対照的に、ダイアフラム405は、制御ピストン402及び制御圧力チャンバ408を、ピストン穴413のうちのプロセスガスチャンバ450に流体が連通した部位から実効的に封じ切ることで、ブロー成形用バルブ400を組み込まれたままの状態で適切に清掃できるようにする。従って、ブロー成形用バルブ400を分解を必要とせずに清掃することができる。

上述の実施形態の詳細な説明は、発明者が本発明の技術的範囲に包含されると考えている全ての実施形態を述べ尽くしてはいない。実際、上述の実施形態の特定の構成要素をさまざまに組み合わせ、あるいは取り除いて、さらなる実施形態を生み出すことが可能であり、そのようなさらなる実施形態が、本発明の技術的範囲及び教示に包含されることを、当業者であれば理解できるであろう。また、上述の実施形態を全体的または部分的に組み合わせ、本発明の技術的範囲及び教示に包含されるさらなる実施形態を生み出すことができることも、当業者にとって明らかであろう。
このように、本発明の特定の実施形態及び実施例を、例示を目的として本明細書において説明したが、種々の均等な変更が、当業者であれば理解できるとおり、本発明の技術的範囲において可能である。本明細書に提示の教示を、上述及び添付の図面に図示した実施形態だけでなく、他のブロー成形用バルブにも適用可能である。従って、本発明の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されなければならない。

Claims

制御圧力チャンバ（408）と、プロセスガスチャンバ（450）と、前記制御圧力チャンバ（408）とプロセスガスチャンバ（450）とを接続するピストン穴（413）とを備えるブロー成形用バルブブロック（401）の内部に配置されるブロー成形用バルブ（400）であって、
前記制御圧力チャンバ（408）及び前記ピストン穴（413）の一部分において可動であり、制御圧力の供給部と流体が行き来するように繋がっている制御ピストン（402）と、
前記プロセスガスチャンバ（450）と前記制御ピストン（402）との間に配置され、前記プロセスガスチャンバ（450）と前記制御ピストン（402）との間に流体を漏らさない障壁をもたらすダイアフラム（405）と
を備えるブロー成形用バルブ（400）。
前記ピストン穴（413）及び前記プロセスガスチャンバ（450）において可動である補助ピストン（404）をさらに備えており、
前記ダイアフラム（405）が、前記補助ピストン（404）と前記制御ピストン（402）との間に配置される、請求項１に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記補助ピストン（404）から放射状に延びて前記ピストン穴（413）に係合する複数の間隔を空けて位置するタブ（461）
をさらに備える、請求項２に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記複数の間隔を空けて位置するタブ（461）は、前記プロセスガスチャンバ（450）と前記ダイアフラム（405）の第２の面（405b）との間にて流体が行き来可能な複数のすき間（562）を形成している、請求項３に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記プロセスガスチャンバ（450）に形成された第１の流体ポート（421）と、
前記プロセスガスチャンバ（450）に形成された第２の流体ポート（422）と
をさらに備え、
前記補助ピストン（404）が、前記第１の流体ポート（421）の付近のピストンシート（420）と流体を漏らさないシールを形成するように構成されている、請求項２に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記プロセスガスチャンバ（450）に形成された第１の流体ポート（421）と、
前記プロセスガスチャンバ（450）に形成された第２の流体ポート（422）と
をさらに備え、
前記ダイアフラム（405）が、前記第１の流体ポート（421）の付近のピストンシート（420）と流体を漏らさないシールを形成するように構成されている、請求項１に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記ダイアフラム（405）の一部分を受け入れて該ダイアフラム（405）と流体を漏らさないシールをもたらすように構成されたクランプ部材（411）
をさらに備える、請求項１に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記クランプ部材（411）が、前記ピストン穴（413）の少なくとも一部分を形成する、請求項７に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記ダイアフラム（405）が、前記ピストン穴（413）の一部分（413b）が前記プロセスガスチャンバ（450）に流体連通するように前記ピストン穴（413）に配置され、該ダイアフラム（405）が、前記ピストン穴（413）の前記プロセスガスチャンバ（450）に流体連通する部分（413b）と前記制御ピストン（402）との間に流体を漏らさない障壁を形成する、請求項１に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記制御圧力チャンバ（408）に形成され、制御圧力の供給を前記制御ピストン（402）の第１の面（402a）に伝えるように構成された制御ポート（407）
をさらに備える、請求項１に記載のブロー成形用バルブ（400）。
前記制御圧力チャンバ（408）に形成され、前記制御ピストン（402）の第２の面（402b）側に流体が行き来可能に繋がっている通気孔（409）
をさらに備える、請求項１に記載のブロー成形用バルブ（400）。
制御圧力チャンバと、プロセスガスチャンバと、前記制御圧力チャンバとプロセスガスチャンバを接続するピストン穴とを備えるブロー成形用バルブブロックの内部に配置されるブロー成形用バルブを形成するための方法であって、
制御ピストンを、前記制御圧力チャンバにおいて可動でありかつ前記ピストン穴の一部分において可動であるように、前記制御圧力チャンバ内に配置するステップと、
ダイアフラムを、前記プロセスガスチャンバと前記制御ピストンとの間に、前記プロセスガスチャンバと前記制御ピストンとの間に流体を漏らさない障壁をもたらすように配置するステップと
を含む方法。
補助ピストンを、前記ピストン穴内に可動に配置するステップ
をさらに含んでおり、
前記ダイアフラムが、前記補助ピストンと前記制御ピストンとの間に配置される、請求項１２に記載の方法。
複数の間隔を空けて位置するタブが、前記補助ピストンから放射状に延びて前記ピストン穴に係合する、請求項１３に記載の方法。
前記複数の間隔を空けて位置するタブは、前記プロセスガスチャンバと前記ダイアフラムの第２の面との間にて流体が行き来可能な複数のすき間を形成している、請求項１４に記載の方法。
前記プロセスガスチャンバに第１の流体ポートを形成するステップと、
前記プロセスガスチャンバに第２の流体ポートを形成するステップと、
前記補助ピストンと流体を漏らさないシールを形成するように構成されたピストンシートを、前記第１の流体ポートの付近に配置するステップと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
前記プロセスガスチャンバに第１の流体ポートを形成するステップと、
前記プロセスガスチャンバに第２の流体ポートを形成するステップと、
前記ダイアフラムと流体を漏らさないシールを形成するように構成されたピストンシートを、前記第１の流体ポートの付近に配置するステップと
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
前記ダイアフラムの一部分を、流体を漏らさないシールを形成するようにクランプ部材に配置するステップ
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
補助ピストン穴を前記クランプ部材の一部分に形成するステップ
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
前記ダイアフラムが、前記ピストン穴の一部分が前記プロセスガスチャンバに流体連通するように前記ピストン穴に配置され、該ダイアフラムが、前記ピストン穴の前記プロセスガスチャンバに流体連通する部分と前記制御ピストンとの間に流体を漏らさない障壁を形成する、請求項１２に記載の方法。
制御圧力の供給を前記制御ピストンの第１の面に伝えるように構成された制御ポートを前記制御圧力チャンバに形成するステップ
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
前記制御ピストンの第２の面側に、流体が行き来可能に構成された通気孔を前記制御圧力チャンバに形成するステップ
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。