JP7177793B2 - 高コンダクタンスバルブのための制御プレート - Google Patents
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Description
本出願は、本明細書において、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2017年6月5日に出願された「バルブのための貫流路を備えた制御プレート(CONTROL PLATE WITH FLOW-THROUGH PASSAGE FOR A VALVE)」と題する米国仮出願第62/515,063号に対する、米国特許法第119条(e)項に基づく利益を主張する。本出願は、2016年7月7日に出願された「バルブ内の制御プレート(CONTROL PLATE IN A VALVE)」と題する米国特許出願第15/204,245号、ならびに、2016年6月15日に出願された「バルブのための低ヒステリシスダイヤフラム(LOW HYSTERESIS DIAPHRAGM FOR A VALVE)」と題する米国特許出願第15/182,978号、2015年11月4日に出願された「バルブストローク増幅メカニズムアセンブリ(VALVE STROKE AMPLIFIER MECHANISM ASSEMBLY)」と題する米国特許出願第14/932,086号、および、2015年6月12日に出願された「流体および蒸気のための高コンダクタンスバルブ(HIGH CONDUCTANCE VALVE FOR FLUIDS AND VAPORS)」と題する米国特許出願第14/737,564号に関連し、これらは各々、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、バルブを通過する流体の流れを調整するために、極度に開いた状態と極度に閉じた状態との間の任意の位置に能動的に配置することができる流体制御バルブの可動部分に関する。可動部分は、流れる流体の一部が制御プレートを通過するための設備を含み、それにより、流体が停滞する可能性を減らすことにより、清浄度が改善する。本発明は、半導体デバイス、医薬品、またはファインケミカルを製造する産業プロセス内の流体送達の高純度比例制御または変調制御を目的としたバルブ、および、比例制御と共に、完全に閉じた状態における漏れ止め遮断を同時に要求する多くの同様の流体送達システムに特に有用である。
上記を考慮して、本出願人は、内部バルブ容積の流体掃引を強化するために少なくとも1つの貫流路を有する可動制御プレートを含む高純度流体制御バルブを発明した。バルブはジェットおよびシートのタイプであり、比較的狭い平面状のランドが流体通路の開口部に形成され、平坦なシートが流体の流れを遮断するためにランドと接触するように動かされ得る。本開示において、ジェット要素は通常、オリフィスリッジとして説明され、シート要素は通常、制御プレートとして説明される。このバルブは、入れ子式オリフィスリッジを使用して、小さい密閉面積で大きい制御間隙長を提供することにより、小さいアクチュエータ運動で高いコンダクタンスを実現する。制御プレートには、隣接するオリフィスリッジセグメントを橋絡して完全に閉じた状態で流体の流れを遮断するサイズの連続した途切れのない平坦な部分がある。オリフィスリッジセグメントは同一平面上にあり、周回して制御プレートが着座する平滑な表面を提供する。貫流制御プレートは、半導体製造におけるガス送達などの高速作動比例制御用途において特に有用である。
本発明は、その用途において、以下の説明に記載されるかまたは図面に示される構成要素の構成および配置の詳細に限定されない。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実践または実行することができる。また、本明細書で使用されている表現および用語は説明を目的としており、限定と見なされるべきではない。本明細書における「含む(including)」、「備える(comprising)」または「有する(having)」、「包含する(containing)」、「伴う(involving)」、およびそれらの変形の使用は、その後にリストされるアイテムおよびその均等物ならびに追加のアイテムを包含することを意味する。「内側」、「外側」、「上側」、「下側」などの用語の、方向の形容詞の使用は、設計要素間の相対的な関係の理解を支援するように意図されており、空間内の絶対的な方向を意味するものと解釈されるべきではなく、限定として考えられるべきでもない。
Claims (19)
- 高コンダクタンスバルブのための制御プレートであって、
平坦な側面および前記平坦な側面の反対の側面を有する基本的に円形のディスクとして形成された制御プレート本体であって、前記制御プレートは、アクチュエータによってバルブ内で動かされるように構成され、前記平坦な側面は、前記バルブ内の流体の流れを遮断するために、連続した途切れのない平坦な部分を有する、制御プレート本体と、
前記制御プレート本体内に画定される少なくとも1つの流体通路であって、前記少なくとも1つの流体通路は、前記平坦な側面から前記反対の側面まで延伸する、少なくとも1つの流体通路と、
を備え、
前記制御プレートは、前記制御プレート本体に結合された増幅器ディスクであって、該増幅器ディスクは内側セグメントと外周とを有し、前記内側セグメントは、該内側セグメントの軸方向変位が前記増幅器ディスクの前記外周の対向する部分の非対称変位を引き起こすように、接続アームによって前記外周に結合され、前記外周から離間されている、増幅器ディスクをさらに備え、
前記制御プレートは該制御プレート本体内に画定されたリング状溝を含み、該リング状溝は前記平坦な側面の反対側に逃げ面を有し、前記少なくとも1つの流体通路は、前記制御プレート本体内に画定され、前記リング状溝と交差する貫通孔を含む、
制御プレート。 - 前記少なくとも1つの流体通路は、前記制御プレート本体内に画定され、前記平坦な側面から前記反対の側面まで延伸する複数の流体通路を含む、請求項1に記載の制御プレート。
- 前記複数の流体通路は、前記制御プレート本体の中心の周りに配置され、前記平坦な側面の前記連続した途切れのない平坦な部分は、前記複数の流体通路の各々を囲む、請求項2に記載の制御プレート。
- 前記制御プレートは、前記制御プレート本体の中心において前記制御プレート本体の前記平坦な側面内に形成された凹部をさらに備え、前記複数の流体通路は、前記凹部から前記反対の側面まで傾斜して外側に延伸し、前記平坦な側面の前記連続した途切れのない平坦な部分は、前記複数の流体通路の各々を囲む、請求項2に記載の制御プレート。
- 前記複数の流体通路は、前記制御プレート本体の中心の周りに配置されている第1の複数の傾斜流体通路と、前記制御プレート本体の半径方向外側部分の周りに配置されており、前記制御プレート本体を通じて実質的に真っ直ぐに延伸する第2の複数の直線流体通路とを含み、前記第1の複数の傾斜流体通路は、前記反対の側面から前記平坦な側面に向かって半径方向内向きに傾斜している、請求項2に記載の制御プレート。
- 前記平坦な側面は、前記複数の傾斜流体通路と前記複数の直線流体通路との間に配置されている第1の連続した途切れのない平坦な部分と、前記複数の直線流体通路の半径方向外側に配置されている第2の連続した途切れのない平坦な部分とを含む、請求項5に記載の制御プレート。
- 前記制御プレートは、前記制御プレート本体の前記中心を貫通する中心貫通孔、および、前記制御プレート本体の前記中心において前記反対の側面内に形成された止まり穴のうちの1つをさらに備え、前記中心貫通孔および前記止まり穴のうちの一方は、前記制御プレート本体を制御シャフトに取り付けるように構成されている、請求項3、4、5、または6のいずれか一項に記載の制御プレート。
- バルブアセンブリであって、
バルブ本体であって、バルブチャンバ、前記バルブチャンバと流体連通する少なくとも1つの第1の流体導管開口、前記バルブチャンバと流体連通する少なくとも1つの第2の流体導管開口、および少なくとも1対の隣接するオリフィスリッジセグメントを有し、前記少なくとも1対の隣接するオリフィスリッジセグメントは、前記バルブ本体から前記バルブチャンバ内に延伸し、前記少なくとも1対の隣接するオリフィスリッジセグメントの間に中間バルブチャンバ部分を画定する、バルブ本体と、
第1の側面と前記第1の側面に対向する第2の側面とを有する制御プレート本体を含む制御プレートであり、前記制御プレート本体は、前記第1の側面の表面領域が前記少なくとも1対の隣接するオリフィスリッジセグメントと密着して接触する閉位置と、前記表面領域と前記少なくとも1対の隣接するオリフィスリッジセグメントとの間に開放間隙が存在する開位置との間で可動であり、前記制御プレートは、前記少なくとも1対の隣接するオリフィスリッジセグメントの周縁内で、前記第1の側面から前記制御プレート本体を通って前記第2の側面へと延伸する少なくとも1つの流体通路を有する、制御プレートと
を備え、
前記制御プレートは、前記制御プレート本体に結合された増幅器ディスクであって、該増幅器ディスクは内側セグメントと外周とを有し、前記内側セグメントは、該内側セグメントの軸方向変位が前記増幅器ディスクの前記外周の対向する部分の非対称変位を引き起こすように、接続アームによって前記外周に結合され、前記外周から離間されている、増幅器ディスクをさらに備え、
前記制御プレートは該制御プレート本体内に画定されたリング状溝を含み、該リング状溝は前記第1の側面の反対側に逃げ面を有し、前記少なくとも1つの流体通路は、前記制御プレート本体内に画定され、前記リング状溝と交差する貫通孔を含む、
バルブアセンブリ。 - 前記少なくとも1対の隣接するオリフィスリッジセグメントは、形状が実質的に円形の2つの隣接するオリフィスリッジセグメントを含み、さらに、前記2つの隣接するオリフィスリッジセグメントの外側に配置される外側バルブチャンバ部分、および、前記2つの隣接するオリフィスリッジセグメントの内側に配置される内側バルブチャンバ部分を画定する、請求項8に記載のバルブアセンブリ。
- 前記バルブアセンブリは、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口と流体連通する第1の流体導管と、前記少なくとも1つの第2の流体導管開口と流体連通する第2の流体導管とをさらに備え、前記制御プレート本体が前記閉位置にあるとき、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口は前記内側バルブチャンバ部分と流体連通し、前記少なくとも1つの第2の流体導管開口は前記中間バルブチャンバ部分と流体連通し、前記制御プレート本体の前記第1の側面の前記表面領域は、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口と前記少なくとも1つの第2の流体導管開口との間で流体流が流れるのを防止するために、前記2つの隣接するオリフィスリッジセグメントに密着して接触する、請求項9に記載のバルブアセンブリ。
- 前記制御プレート本体が前記閉位置にあるとき、前記制御プレートの前記少なくとも1つの流体通路は、前記内側バルブチャンバ部分と前記外側バルブチャンバ部分との間の流体連通を可能にする、請求項10に記載のバルブアセンブリ。
- 前記バルブアセンブリは、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口と流体連通する第1の流体導管と、前記少なくとも1つの第2の流体導管開口と流体連通する第2の流体導管とをさらに備え、前記制御プレート本体が前記閉位置にあるとき、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口は前記外側バルブチャンバ部分と流体連通し、前記少なくとも1つの第2の流体導管開口は前記中間バルブチャンバ部分と流体連通し、前記制御プレート本体の前記第1の側面の前記表面領域は、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口と前記少なくとも1つの第2の流体導管開口との間で流体が流れるのを防止するために、前記2つの隣接するオリフィスリッジセグメントに密着して接触する、請求項9に記載のバルブアセンブリ。
- 前記制御プレート本体が前記閉位置にあるとき、前記制御プレートの前記少なくとも1つの流体通路は、前記外側バルブチャンバ部分と前記内側バルブチャンバ部分との間の流体連通を可能にする、請求項12に記載のバルブアセンブリ。
- 前記少なくとも1対の隣接するオリフィスリッジセグメントは、実質的に円形である4つの隣接するオリフィスリッジセグメントを含み、前記4つの隣接するオリフィスリッジセグメントは、最大のオリフィスリッジセグメント、前記最大のオリフィスリッジセグメントによって囲まれた第1のより小さいオリフィスリッジセグメント、前記第1のより小さいオリフィスリッジセグメントによって囲まれた第2のより小さいオリフィスリッジセグメント、および、前記第2のより小さいオリフィスリッジセグメントによって囲まれた最小のオリフィスリッジセグメントを含み、前記4つの隣接するオリフィスリッジセグメントは、前記4つの隣接するオリフィスリッジセグメントの外側に配置されている外側バルブチャンバ部分、前記4つの隣接するオリフィスリッジセグメントの内側に配置されている内側バルブチャンバ部分、前記最大のオリフィスリッジセグメントと前記第1のより小さいオリフィスリッジセグメントとの間に配置されている第1の中間バルブチャンバ部分、前記第1のより小さいオリフィスリッジセグメントと前記第2のより小さいオリフィスリッジセグメントとの間に配置されている第2の中間バルブチャンバ部分、および、前記第2のより小さいオリフィスリッジセグメントと前記最小のオリフィスリッジセグメントとの間に配置されている第3の中間バルブチャンバ部分を画定する、請求項8に記載のバルブアセンブリ。
- 前記バルブアセンブリは、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口と流体連通する第1の流体導管と、前記少なくとも1つの第2の流体導管開口と流体連通する第2の流体導管とをさらに備え、前記制御プレート本体が前記閉位置にあるとき、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口は前記内側バルブチャンバ部分と流体連通し、前記少なくとも1つの第2の流体導管開口は前記第1の中間バルブチャンバ部分と流体連通し、前記制御プレート本体の前記第1の側面の前記表面領域の第1の連続した途切れのない平坦な部分は、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口と前記少なくとも1つの第2の流体導管開口との間で流体が流れるのを防止するために、前記最大のオリフィスリッジセグメントおよび前記第1のより小さいオリフィスリッジセグメントに密着して接触する、請求項14に記載のバルブアセンブリ。
- 前記バルブ本体は、前記第2の流体導管と流体連通する少なくとも1つの第3の流体導管開口をさらに含み、前記制御プレート本体が前記閉位置にあるとき、前記少なくとも1つの第3の流体導管開口は前記第3の中間バルブチャンバ部分と流体連通し、前記制御プレート本体の前記第1の側面の前記表面領域の第2の連続した途切れのない平坦な部分は、前記少なくとも1つの第1の流体導管開口と前記少なくとも1つの第3の流体導管開口との間で流体が流れるのを防止するために、前記第2のより小さいオリフィスリッジセグメントおよび前記最小のオリフィスリッジセグメントに密着して接触する、請求項15に記載のバルブアセンブリ。
- 前記少なくとも1つの流体通路は、前記制御プレート本体の半径方向内側部分の周りに配置されている第1の複数の傾斜流体通路と、前記制御プレート本体の半径方向外側部分の周りに配置されており、前記制御プレート本体を通じて実質的に真っ直ぐに延伸する第2の複数の直線流体通路とを含み、前記第1の複数の傾斜流体通路は、前記制御プレート本体の前記第2の側面から前記第1の側面に向かって半径方向内向きに傾斜している、請求項16に記載のバルブアセンブリ。
- 前記制御プレート本体の前記第1の側面の前記表面領域の前記第2の連続した途切れのない平坦な部分は、前記複数の傾斜流体通路と前記複数の直線流体通路との間に配置されており、前記表面領域の前記第2の連続した途切れのない平坦な部分は、前記複数の直線流体通路の半径方向外側に配置されている、請求項17に記載のバルブアセンブリ。
- 前記制御プレート本体が前記閉位置にあるとき、前記制御プレート内の前記第1の複数の傾斜流体通路は、前記内側バルブチャンバ部分と前記外側バルブチャンバ部分との間の流体連通を可能にし、前記第1の複数の傾斜流体通路および前記第2の複数の直線流体通路は、前記内側バルブチャンバ部分、前記外側バルブチャンバ部分、および前記第2の中間バルブチャンバ部分の間の流体連通を可能にする、請求項18に記載のバルブアセンブリ。
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