JP6778251B2 - 弁における制御板 - Google Patents
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Description
本願は、米国特許法第119条(e)およびPCT第8条の下で、2015年7月9日に出願され、「CONTROL PLATE IN A VALVE」と題された米国仮出願第62/190,478号、および2016年2月8日に出願され、「CONTROL PLATE IN A VALVE」と題された仮出願第62/292,526号の利益を主張するものであり、各々のすべての記載内容を、あらゆる目的のために引用により本明細書に援用する。
本発明は、最大開状態と最大閉状態との間で能動的に配置され得、通過する流体の流れを調整する、流体制御弁の可動部分に関する。本発明は、半導体装置、医薬品、またはファインケミカルズを作る工業プロセス内での流体送達の比例制御または比例制御を目的とする弁、および比例制御と同時に、完全に閉状態に漏洩なく閉止することを要求する多くの同様の高純度流体送達システムにおいて特に有用である。当技術分野において、弁閉止を強化させる金属製要素とエラストマー要素との多くの組み合わせが知られている。
出願人は、さまざまなサイズの弁オリフィス用の可動弁要素の独自の製造可能な構成を発明した。可動円盤状要素は、平坦面を有し、当該平坦面は、閉止時は弁の対称軸に対して概ね垂直であり、細いリップまたはオリフィス・リッジ(ridge)によって囲まれたオリフィスに平行に近づいたり遠ざかったりする。弁構造のこの組み合わせは、流体経路要素組み合わせのジェット・アンド・シート・クラス(jet&seat class)と称されることがある。本開示において、オリフィスを囲む細いリップ(通称、ジェット)に対して閉じる、表面が平坦な要素(通称、弁座)は、制御板と呼ばれることが多い。弁閉止状態における耐漏洩性は、オリフィスを囲むリップまたはリッジを構成する材料よりも軟らかい材料を制御板に選択的に取り入れることによって強化される。制御板材料がオリフィス・リッジ−リップよりも軟らかいことで、制御板表面がオリフィス・リッジ−リップに押し当たると、制御板表面の弾性変形が可能になり、制御板とオリフィス・リッジ−リップとの間に生じる封止が強化される。高純度流体経路の中にねじ山を有することに関連した問題を回避するために、開示の構成は、溶接または締りばめ部材を利用できる。
いくつかの実施形態において、第1材料は金属であり、凹部は、弁制御板本体の第1面に規定されるカウンターボアであり、第2材料はポリマー材であり、弁座インサートは、弁座インサートの外周に位置するリテーナリングによってカウンターボアに保持される。例示的な実施形態によると、弁座インサートは、4mm以下の直径を有する平面状のオリフィス・リッジに係合するように構成されてもよい。
いくつかの実施形態において、弁制御板は、弁制御板本体を含み、弁制御板本体は、弁制御板本体に規定される穿孔溝を有し、弁制御板の少なくとも一部は、穿孔溝を充填する弁座インサートである。いくつかの実施形態において、弁座インサートは穿孔溝にモールドされ、いくつかの実施形態において、弁座インサートは、支柱、柱、および/またはブリッジによって穿孔溝に保持される。
本発明の実施形態は、その用途において、以下の説明に記載するまたは図面に示す構成要素の構成および配置の詳細に限定されない。本発明の態様は、その他の実施形態に対応可能であり、さまざまな方法で実施可能、または実行可能である。また、本明細書において使用される表現および用語は、説明の便宜上であって、限定であるとみなされるべきではない。本明細書における、「含む」、「備える」、または「有する」、「含める」、「伴う」、およびそれらの語尾変化の使用は、以下に記載の項目、それらの均等物、およびその他の項目を包含することを意図する。方向を示す形容詞「内側」、「外側」、「上」、「下」、および同様の用語の使用は、設計要素間の相対関係を理解することを助けるためであり、空間における絶対的な方向を意味するものとして解釈されるべきではなく、限定としてみなされるべきでもない。以下の設計の説明において、流体の流れは、通常、第1流体コンジットから、弁の制御部分を経て、第2流体コンジットを通って進むものとして記載する。設計者は、記載の方向が説明の便宜上の事柄であるに過ぎず、流体の流れは、逆の順序で進んでもよく、限定であると考えられるべきではない、と当然理解するだろう。
Claims (17)
- 平面状のオリフィス・リッジによって囲まれた流体コンジット開口部を有し、制御弁本体と合わせて使用する弁ボンネットであって、
ボンネット本体と、
外周において前記ボンネット本体に封止係合された弁ダイヤフラムと、
前記弁ダイヤフラムに固定された制御軸とを備え、前記制御軸は、前記制御軸から突き出るシャンクを有し、前記弁ボンネットは、さらに、
前記シャンクに固定された弁制御板本体を備え、前記弁制御板本体は、第1硬度を有する第1材料から形成され、前記流体コンジット開口部に面するように構成された第1面と、前記弁ダイヤフラムに面する反対側の第2面とを有し、前記第2面は、前記弁ダイヤフラムに直接隣接し、前記弁制御板本体は、前記弁制御板本体の前記第1面に規定される凹部と、前記凹部内から前記弁制御板本体を貫通する複数の孔とを有し、前記弁ボンネットは、さらに、
前記第1硬度よりも軟らかい第2硬度を有する第2材料から形成され、前記流体コンジット開口部に面するように、かつ前記平面状のオリフィス・リッジに封止係合するように構成された第1面を有する弁座インサートを備え、前記弁座インサートは、前記凹部にモールドされて、前記凹部に保持されており、前記弁座インサートに形成された、前記弁制御板本体に規定される前記複数の孔内へ延在し前記複数の孔を充填して前記弁座インサートを前記弁制御板本体に固定する複数の支柱、柱、およびブリッジのうちの少なくとも1つを含み、前記弁制御板本体の前記第1面と前記弁座インサートの前記第1面とは、互いに平坦に仕上げられている、弁ボンネット。 - 前記弁座インサートは、円形である平面状のオリフィス・リッジに係合するように構成されている、請求項1に記載の弁ボンネット。
- 前記弁ダイヤフラムは、前記ボンネット本体と一体形成され、前記制御軸は、前記弁ダイヤフラムと一体形成される、請求項1に記載の弁ボンネット。
- 前記弁ダイヤフラムは、前記ボンネット本体とは別に形成され、前記ボンネット本体に溶接される、請求項1に記載の弁ボンネット。
- 前記凹部は、前記弁制御板本体に規定される穿孔溝であり、前記弁座インサートは、前記穿孔溝を充填する、請求項1に記載の弁ボンネット。
- 制御弁であって、
第1流体コンジット開口部で終端する第1流体コンジットと、第2流体コンジット開口部で始端する第2流体コンジットと、前記第1流体コンジット開口部を囲むオリフィス・リッジとを有する弁本体を備え、前記第1流体コンジットおよび前記第2流体コンジットの一方は、流体導入口コンジットであり、前記第1流体コンジットおよび前記第2流体コンジットの他方は、流体排出口コンジットであり、前記制御弁は、さらに、
前記弁本体に固定されたボンネット本体と、
外周において前記ボンネット本体に封止係合された弁ダイヤフラムと、
前記弁ダイヤフラムに固定された制御軸とを備え、前記制御軸は、前記制御軸から突き出るシャンクを有し、前記制御弁は、さらに、
前記シャンクに固定された弁制御板本体を備え、前記弁制御板本体は、第1硬度を有する第1材料から形成され、前記第1流体コンジット開口部に面するように構成された第1面と、前記弁ダイヤフラムに面する反対側の第2面とを有し、前記第2面は、前記弁ダイヤフラムに直接隣接し、前記弁制御板本体は、前記弁制御板本体の前記第1面に規定される凹部と、前記凹部内から前記弁制御板本体を貫通する複数の孔とを有し、前記制御弁は、さらに、
前記第1硬度よりも軟らかい第2硬度を有する第2材料から形成される弁座インサートを備え、前記弁座インサートは、前記第1流体コンジット開口部に面するように構成された、かつ前記オリフィス・リッジに封止係合するように構成された第1面を有し、前記弁座インサートは、前記凹部にモールドされており、前記弁座インサートに形成された、前記弁制御板本体に規定される前記複数の孔内へ延在し前記複数の孔を充填して前記弁座インサートを前記弁制御板本体に固定する複数の支柱、柱、およびブリッジのうちの少なくとも1つを含み、前記弁制御板本体の前記第1面と前記弁座インサートとは、互いに平坦に仕上げられている、制御弁。 - 前記オリフィス・リッジは、円形である、請求項6に記載の制御弁。
- 前記凹部は、前記弁制御板本体に規定される穿孔溝であり、前記弁座インサートは、前記穿孔溝を充填する、請求項6に記載の制御弁。
- 前記弁ダイヤフラムは、前記ボンネット本体と一体形成され、前記制御軸は、前記弁ダイヤフラムと一体形成される、請求項6に記載の制御弁。
- 前記弁ダイヤフラムは、前記ボンネット本体とは別に形成され、前記ボンネット本体に溶接される、請求項6に記載の制御弁。
- 前記オリフィス・リッジに封止係合する前記弁座インサートの前記第1面は、平面状である、請求項6に記載の制御弁。
- 前記第1材料は、金属である、請求項6に記載の制御弁。
- 前記第2材料は、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)粉末である、請求項12に記載の制御弁。
- 前記第2材料は、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)粉末である、請求項6に記載の制御弁。
- 前記平面状のオリフィス・リッジに封止係合する前記弁座インサートの前記第1面は、平面状である、請求項1に記載の弁ボンネット。
- 前記弁制御板本体は、前記弁制御板本体の前記第1面に規定される複数の凹部を有し、前記複数の孔のうちの1つは、2つの隣接する凹部の間のリブ部上の中央に、十分な直径を有して作られ、前記リブ部の一部をそのままに、前記2つの隣接する凹部の底部に通じるだけの深さを有し、前記弁座インサートは、前記リブ部の一部によって前記弁制御板本体に固定されるよう、前記リブ部の一部を囲むように前記凹部および孔にモールドされる、請求項1に記載の弁ボンネット。
- 前記弁制御板本体は、前記弁制御板本体の前記第1面に規定される複数の凹部を有し、前記複数の孔のうちの1つは、2つの隣接する凹部の間のリブ部上の中央に、十分な直径を有して作られ、前記リブ部の一部をそのままに、前記2つの隣接する凹部の底部に通じるだけの深さを有し、前記弁座インサートは、前記リブ部の一部によって前記弁制御板本体に固定されるよう、前記リブ部の一部を囲むように前記凹部および孔にモールドされる、請求項6に記載の制御弁。
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