JP6663935B2 - 弁用の低ヒステリシスダイヤフラム - Google Patents
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Description
この出願は、2015年6月17日に出願された、「弁用の低ヒステリシスダイヤフラム」と題された米国仮出願連続番号第62/180,867号に対する、米国特許法第119条(e)およびPCT第8条に基づく利益を主張し、あらゆる目的のためにその全体をここに引用により援用する。
本発明の実施形態は、半導体装置、薬剤、精製化学製品、および多数の同様の流体送達システムを作製する産業用プロセス内で流体送達の制御用に設計される弁に関する。被制御流体は、液体、気体、真空、蒸気、またはそれらの状態の物質の組合せであり得る。半導体製造機器内でプロセス材料を操作するよう意図される流体送達装置は通常、送達される反応物の高い純度の維持に対する注意を要件とする。梱包型封止配置内で摺動するまたは回転する機械軸は、粒子による、高純度のプロセス材料の検出可能な程度の汚染をしばしば生じさせることが公知である。放射性の、有毒の、自然発火性の、またはそれ以外の危険な流体も、梱包型封止の装置で扱われると、安全性がより低いと考えられ得る。両者ともがテレンス・ジェイ・コレンス(Terrence J. Kolenc)他に発行された米国特許第4,606,374号および米国特許第4,732,363号は、周囲の環境から被制御流体を封止するために(梱包型封止の代わりに)金属ダイヤフラムを用いる弁の2つの例である。周知のように、手動式、空気式、および電気式を含むさまざまな種類のアクチュエータをダイヤフラム封止弁とともに用いてもよい。単純な流体のオンオフ制御用のアクチュエータおよび半導体装置を作製する産業用プロセス内での流体送達の比例制御または変調制御用に設計されるアクチュエータを、適切に設計されるダイヤフラム封止弁とともに用いてもよいことも公知である。
本発明の実施形態は、弁筐体の一体要素として機械加工される封止ダイヤフラムに向けられる。便宜上、この開示中の全図は、同様の一体に機械加工された弁封止ダイヤフラムを示すが、ダイヤフラムと弁筐体または弁本体の要素との他の組合せを本発明とともに用いることができることを認めるべきであり、一体型のダイヤフラムを限定的と解釈すべきではない。
ある実施形態では、弁ダイヤフラムは、弁ダイヤフラムの内周において弁ダイヤフラムに装着される制御要素を含み、制御要素は、弁ダイヤフラムの第1の表面から離れるように延在する制御軸を有し、制御要素は、弁ダイヤフラムの第2の表面からオフセットされる制御面を有する。制御面は弁座を選択的に係合するように構成される。
ある実施形態では、弁筐体は、弁ダイヤフラムの内周において弁ダイヤフラムに装着される制御要素を含み、制御要素は、弁ダイヤフラムの第1の表面から離れるように延在する制御軸と、弁ダイヤフラムの第2の表面からオフセットされる制御面とを有する。制御面は弁座を選択的に係合するように構成される。
ある実施形態では、制御軸は、弁ダイヤフラムの第2の表面から離れるように延在する。
この発明は、その適用例について、以下の説明に述べるまたは図面に示す構成の詳細および構成要素の配置に限定されない。発明は、他の実施形態が可能であり、かつさまざまなやり方での実践または実行が可能である。また、本明細書中で用いる言い回しおよび術語は、説明の目的のためのものであり、限定的とみなされるべきではない。「含む」、「備える」、または「有する」、「含有する」、「係る」、およびその変形の本明細書中での使用は、以下に列挙する項目およびその均等物ならびに付加的な項目を包含することを意味する。方向を示す形容詞である「内側」、「外側」、「上側」、「下側」などの用語の使用は、設計要素同士の間の相対的な関係の理解を助けることを意味し、空間の中での絶対的な方向を意味すると解釈されるべきではなく、限定的とみなされるべきでもない。
Claims (24)
- 弁座とともに用いるための弁筐体であって、
弁筐体本体と、
前記弁筐体本体と一体の弁ダイヤフラムとを備え、前記弁ダイヤフラムは、第1の表面と、前記第1の表面に対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面および前記第2の表面の一方は、凹形状を有する塑性変形された同心歪み硬化領域を有し、さらに
前記弁ダイヤフラムに装着される制御要素を備え、前記制御要素は、前記弁ダイヤフラムの前記第1の表面からオフセットされる制御面を有し、前記制御面は前記弁座を選択的に係合するように構成され、
前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの径方向の一部に形成され、前記弁座に向けて、または前記弁座から離れるように前記制御面を付勢する、弁筐体。 - 前記弁ダイヤフラムの厚みは、前記弁ダイヤフラムの前記歪み硬化領域において5%から20%だけ低減される、請求項1に記載の弁筐体。
- 弁座とともに用いるための弁筐体であって、
弁筐体本体と、
弁ダイヤフラムの外周において前記弁筐体本体に封止係合する弁ダイヤフラムとを備え、前記弁ダイヤフラムは、第1の表面と、前記第1の表面に対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面および前記第2の表面の一方は、凹形状を有する塑性変形された同心歪み硬化領域を有し、さらに
前記弁ダイヤフラムに装着される制御要素を備え、前記制御要素は、前記弁ダイヤフラムの前記第1の表面からオフセットされる制御面を有し、前記制御面は前記弁座を選択的に係合するように構成され、
前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの径方向の一部に形成され、前記弁座に向けて、または前記弁座から離れるように前記制御面を付勢し、
前記弁ダイヤフラムの前記塑性変形された同心歪み硬化領域における前記弁ダイヤフラムの厚みは、歪み硬化の間に5%から20%だけ低減される、弁筐体。 - 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの50%から200%の間の径方向幅を有する、請求項1または3に記載の弁筐体。
- 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は前記弁ダイヤフラムの同心領域を含み、前記弁ダイヤフラムの同心領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの約100%の径方向幅にわたって前記弁ダイヤフラムの前記隣接領域の前記厚みの約10%の厚み低減によって塑性変形される、請求項1または3に記載の弁筐体。
- 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの内周と前記弁ダイヤフラムの外周との間の距離の1/3から2/3の間にある、請求項5に記載の弁筐体。
- 前記制御要素は、前記弁ダイヤフラムの前記内周において前記弁ダイヤフラムに装着され、前記制御要素は制御軸を有する、請求項6に記載の弁筐体。
- 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は前記弁ダイヤフラムの同心領域を含み、前記弁ダイヤフラムの同心領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの約100%の径方向幅にわたって前記弁ダイヤフラムの前記隣接領域の前記厚みの約10%の厚み低減によって塑性変形され、
前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの内周と前記弁ダイヤフラムの外周との間の距離の1/3から2/3の間にあり、
前記制御要素は、前記弁ダイヤフラムの前記内周において前記弁ダイヤフラムに装着され、前記制御要素は制御軸を有し、
前記弁ダイヤフラム、および前記弁筐体本体は、単一片の材料から機械加工される、請求項1に記載の弁筐体。 - 前記弁ダイヤフラムは耐食金属合金を備える、請求項1または3に記載の弁筐体。
- 前記弁ダイヤフラムおよび前記弁筐体本体は、単一片の材料から機械加工される、請求項1に記載の弁筐体。
- 制御弁であって、
流体入口オリフィスで終端する流体入口導管と、流体出口オリフィスで開始する流体出口導管とを有する弁本体と、
前記流体入口オリフィスおよび前記流体出口オリフィスのうち1つに規定される座部と、
前記弁本体に固着される弁筐体本体と、
前記弁筐体本体と一体の弁ダイヤフラムとを備え、前記弁ダイヤフラムは、第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面および前記第2の表面の一方は、凹形状を有する塑性変形された同心歪み硬化領域を有し、さらに
前記弁ダイヤフラムに装着される制御要素を備え、前記制御要素は前記弁ダイヤフラムの前記第1の表面からオフセットされる制御面を有し、前記制御面は前記座部を選択的に係合するように構成され、前記弁本体、前記弁筐体本体、および前記弁ダイヤフラムは協働して弁チャンバを規定し、
前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの径方向の一部に形成され、前記座部との封止係合に向けて、または前記座部との封止係合から離れるように前記制御要素の前記制御面を付勢する、制御弁。 - 制御弁であって、
流体入口オリフィスで終端する流体入口導管と、流体出口オリフィスで開始する流体出口導管とを有する弁本体と、
前記流体入口オリフィスおよび前記流体出口オリフィスのうち1つに規定される座部と、
前記弁本体に固着される弁筐体本体と、
弁ダイヤフラムの外周において前記弁筐体本体に封止係合する弁ダイヤフラムとを備え、前記弁ダイヤフラムは、第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを有し、前記第1の表面および前記第2の表面の一方は、凹形状を有する塑性変形された同心歪み硬化領域を有し、さらに
前記弁ダイヤフラムに装着される制御要素を備え、前記制御要素は前記弁ダイヤフラムの前記第1の表面からオフセットされる制御面を有し、前記制御面は前記座部を選択的に係合するように構成され、前記弁本体、前記弁筐体本体、および前記弁ダイヤフラムは協働して弁チャンバを規定し、
前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの径方向の一部に形成され、前記座部との封止係合に向けて、または前記座部との封止係合から離れるように前記制御要素の前記制御面を付勢し、前記弁ダイヤフラムの前記塑性変形された同心歪み硬化領域における前記弁ダイヤフラムの厚みは、歪み硬化の間に5%から20%だけ低減される、制御弁。 - 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は前記弁ダイヤフラムの同心領域を含み、前記弁ダイヤフラムの同心領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの約100%の径方向幅にわたって前記弁ダイヤフラムの前記隣接領域の前記厚みの約10%の厚み低減によって塑性変形される、請求項11または12に記載の制御弁。
- 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの内周と前記弁ダイヤフラムの外周との間の距離の1/3から2/3の間にある、請求項11または12に記載の制御弁。
- 前記弁ダイヤフラムの前記第2の表面から離れるように延在する制御軸をさらに備え、
前記制御弁は常時開制御弁であり、前記凹形状を有する前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの前記第1の表面に形成される、請求項14に記載の制御弁。 - 前記弁ダイヤフラムの前記第2の表面から離れるように延在する制御軸をさらに備え、
前記制御弁は常時閉制御弁であり、前記凹形状を有する前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの前記第2の表面に形成される、請求項14に記載の制御弁。 - 前記弁ダイヤフラムの厚みは、前記弁ダイヤフラムの前記塑性変形された同心歪み硬化領域において5%から20%だけ低減され、前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの50%から200%の間の径方向幅を有する、請求項11に記載の制御弁。
- 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの50%から200%の間の径方向幅を有する、請求項12に記載の制御弁。
- 前記弁ダイヤフラムおよび前記弁筐体本体は、溶接によって互いに装着される異なる片の材料から形成される、請求項12に記載の制御弁。
- 弁ダイヤフラムであって、
第1の表面と、前記第1の表面に対向する第2の表面とを備え、前記第1の表面は、凹形状を有する塑性変形された同心歪み硬化領域を有し、
前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの径方向の一部に形成され、前記弁ダイヤフラムの内周と前記弁ダイヤフラムの外周との間の距離の1/3から2/3の間にあり、
前記弁ダイヤフラムの前記塑性変形された同心歪み硬化領域における前記弁ダイヤフラムの厚みは、歪み硬化の間に5%から20%だけ低減される、弁ダイヤフラム。 - 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの50%から200%の間の径方向幅を有する、請求項20に記載の弁ダイヤフラム。
- 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は前記弁ダイヤフラムの同心領域を含み、前記弁ダイヤフラムの同心領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの約100%の径方向幅にわたって前記弁ダイヤフラムの前記隣接領域の前記厚みの約10%の厚み低減によって塑性変形される、請求項20に記載の弁ダイヤフラム。
- 前記弁ダイヤフラムの前記内周において前記弁ダイヤフラムに装着される制御要素をさらに備え、
前記制御要素は、前記弁ダイヤフラムの前記第1の表面および前記弁ダイヤフラムの前記第2の表面の一方から離れるように延在する制御軸と、前記弁ダイヤフラムの前記第2の表面および前記弁ダイヤフラムの前記第1の表面の他方からオフセットされる制御面とを有し、
前記制御面は弁座を選択的に係合するように構成される、請求項20に記載の弁ダイヤフラム。 - 前記塑性変形された同心歪み硬化領域は前記弁ダイヤフラムの同心領域を含み、前記弁ダイヤフラムの同心領域は、前記弁ダイヤフラムの隣接領域の厚みの約100%の径方向幅にわたって前記弁ダイヤフラムの前記隣接領域の前記厚みの約10%の厚み低減によって塑性変形され、
前記塑性変形された同心歪み硬化領域は、前記弁ダイヤフラムの内周と前記弁ダイヤフラムの前記外周との間の距離の1/3から2/3の間にあり、
前記制御要素は、前記弁ダイヤフラムの前記内周において前記弁ダイヤフラムに装着され、前記制御要素は制御軸を有し、
前記弁ダイヤフラムおよび前記弁筐体本体は、溶接によって互いに装着される異なる片の材料から形成される、請求項3に記載の弁筐体。
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