JPH06258200A - プロセスアナライザの流れセレクタ - Google Patents

プロセスアナライザの流れセレクタ

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JPH06258200A
JPH06258200A JP20146693A JP20146693A JPH06258200A JP H06258200 A JPH06258200 A JP H06258200A JP 20146693 A JP20146693 A JP 20146693A JP 20146693 A JP20146693 A JP 20146693A JP H06258200 A JPH06258200 A JP H06258200A
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valve
passage
shutoff
valves
ring
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JP20146693A
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Donald P Mayeux
ピー メイオークス ドナルド
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Whitey Co
Original Assignee
Whitey Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、従来技術の流れセレクタの
もつ欠点を解消できる流れセレクタを提供することにあ
る。 【構成】 本発明の一形態である遮断／ブリード弁モジ
ュールは、第１開口を備えた第１締切弁と、第２開口を
備えた第２締切弁とを有しており、第１及び第２締切弁
は、これらの両締切弁が同時に閉鎖又は開放されるよう
に構成及び配置されており、第３開口を備えたブリード
弁を有しており、該ブリード弁が、第１及び第２締切弁
との連結部を形成し且つこれらの両締切弁と連通してお
り、平面シール手段を有しており、該シール手段は、平
らなシール面に対して押し付けられることにより前記弁
を閉鎖し且つ平らなシール面との接触を引き離すことに
より前記弁を開放し、前記弁を閉鎖すべくシール手段を
平らなシール面に対して押圧する手段と、前記弁を開放
すべくシール手段とシール面との接触を引き離す手段と
を更に有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流れの選択に関し、より
詳しくはプロセスアナライザに送られる試料の流れの選
択に関する。
【０００２】
【従来の技術】多数の試料の流れを分析するのに単一の
自動プロセスアナライザを使用することは普通の方法で
ある。これにより、石油化学プラント、製油所及びその
他のプロセス関連工業における分析ガス及び液体プロセ
ス流れのコストが大幅に低減される。一般に、試料の流
れは、チューブ又はパイプによりアナライザの近くに移
送される。自動弁制御（通常は電子制御）マニホルド
は、自動アナライザへの個々の試料の流れを連続的に選
択し且つ切り換える。この形式の弁構造は、一般に「流
れ選択マニホルド」と呼ばれている。試料の流れの相互
汚染が生じないこと、すなわち、分析のために選択され
た試料の流れの一方が他方により汚染されないことは極
めて重要である。相互汚染が最も生じ易い原因は、流れ
を選択する弁制御マニホルドの「流れ選択弁」の漏洩に
ある。他の一般的な問題は、分析のために選択された流
れ選択が、前の試料の流れからの残留流体により汚染さ
れることである。これは、弁制御マニホルドとアナライ
ザとの間の共通通路において生じ易い。弁制御マニホル
ドは、「死体積（デッドボリューム）」、凹凸通路又は
大きな内部体積が存在する設計になっており、このた
め、前に選択した試料の流れから全ての残留流体を除去
する前に、長時間試料を流すこと（パージング）が必要
である。弁制御マニホルドの内部体積の「パージが困
難」な一般的な原因は、凹凸内面を形成するパイプ連結
具にある。デッドボリュームの一般的な原因は、流れを
「選択しない」締切弁とアナライザへの共通の試料流体
通路との間の空間にある。
【０００３】長い試料流れパージ時間を要するときは、
所与の時間内にアナライザにより実行できる分析回数が
減少する。これは、別のアナライザを必要とするか、さ
もなくば現在の分析に基づく負の影響を与えるプロセス
調節を必要とするため、分析コストを増大させる。しか
しながら、最も重要なことは、廃棄しなければならない
パージ試料の体積が増大することである。これはまた、
コストを増大させ且つ環境汚染の危険性を大きくする。
流れ選択マニホルドに使用されている弁の大部分は、普
通の空気圧及び油圧式流体取扱い機器用に設計されてい
た。これらの設計は、流れ選択マニホルドの条件に適合
するように或る程度変えられてきた。しかしながら、こ
の目的にかなうように専ら設計された弁は殆どない。本
来的に流れの選択に設計された弁は単一の締切弁の設計
であり、従って、僅かな漏洩が生じても相互汚染の問題
を引き起こし易い。モジュラー弁マニホルド構造は良く
知られており且つ普通に使用されている。しかしなが
ら、これらのマニホルドは、個々の弁の付加又は除去が
容易に行え且つ必要なチューブ及び／又はパイプ取付け
具の個数を減少できるように設計されている。これらの
マニホルドの主目的は、分析機器ではなく空気圧機器及
び油圧機器のスペースを減少させることにある。従っ
て、内部体積及び／又は「デッド（パージされない）」
空間、又は残留流体による相互汚染の防止に対する配慮
は殆どなされていない。相互汚染からの二重遮断／ブリ
ード（double-block-and-bleed) 、ＤＢＢ）保護を行う
ものは殆どない。幾つかのマニホルド／弁設計は、所望
長さのマニホルドを作るべくマニホルドモジュールのス
タッキング（積重ね）が行えるけれども、弁は別体の存
在であり、マニホルドに取り付けられる。
【０００４】流れ選択弁に付随する他の一般的な問題
は、試料流体の「一時的排出（fugitive emission)」で
ある。これは、一般に、弁軸シールが故障したときに生
じる。弁の内部シール機構に対して外部作動リンク機構
をシールするのに、金属ベローズ又はダイアフラムがよ
く使用される。この構造は、特に、二次パッキングと組
み合わせて使用すると、弁からの一時的排出の低減に極
めて有効である。しかしながら、金属ベローズ又はダイ
アフラムの脆化（特に、酸素リッチの試料流れに使用す
る場合に生じる）及び反復作動による疲労によって弁軸
シールの早期故障がしばしば引き起こされる。また、ベ
ローズ／ダイアフラムのシール設計を用いた弁は高価で
あり、従ってこれらの弁の用途は制限される。更に、ベ
ローズ又はダイアフラムが故障すると、可燃性流体及び
／又は有毒流体が周囲の環境中に突然放出されることが
ある。要するに、ベローズ／ダイアフラム弁軸シール
は、これらの正常な可動寿命中には非常に有効である
が、重大且つ潜在的に安全でない故障モードを有してい
る。危険な環境又は電気的に類別規制された環境におい
ては、弁を電気的に作動する代わりに空気圧で作動する
のが好ましいことがある。一般に現在の弁設計は、通常
弁の外部に取り付けられた別個の空気圧アクチュエータ
を用いるものであり、該アクチュエータは、内部弁機構
に対するシールを通る機械的リンク機構を備えている。
この構造は、貴重なパネルスペースの大きな部分を占拠
する嵩張った設計になる。これは、一般的なアナライザ
のハウジング又は環境にパネルスペースを設けるコスト
を考えると特に重要なことである。また、嵩張りが大き
いと、内部弁−マニホルド体積を最小にすべく弁を近接
連結することをも妨げる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、従来技術の流れセレクタのもつ上記欠点を解消でき
る流れセレクタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】概略的に、本発明の１つ
の特徴によれば、プロセスアナライザ用の弁モジュール
が提供される。本発明の弁モジュールは、第１開口を備
えた第１締切弁と、第２開口を備えた第２締切弁と、第
３開口を備えたブリード弁（抽出弁）とを有している。
第１及び第２締切弁は、これらの両締切弁が同時に閉鎖
又は開放されるように構成及び配置されている。両締切
弁及びブリード弁は、第１モードにおいて両締切弁が閉
鎖され且つブリード弁が開放され、第２モードにおいて
両締切弁が開放され且つブリード弁が閉鎖され、第３モ
ードにおいて全ての弁が開放され、これによりモジュー
ルが完全にパージされるように構成及び配置されてい
る。この弁モジュールは更に平面シール手段を有してお
り、該シール手段は、平らなシール面に対して押し付け
られることにより前記弁を閉鎖し且つ平らなシール面と
の接触を引き離すことにより前記弁を開放する。本発明
の第２の特徴によれば、流れ選択弁マニホルドが提供さ
れる。この弁マニホルドは、共通出口通路及び共通ベン
ト通路を形成すべく互いに並べて連結された第１及び第
２弁モジュールを有している。各弁モジュールは２つの
締切弁とブリード弁とを有している。両締切弁は、これ
らが同時に閉鎖又は開放されるように構成及び配置され
ている。３つの弁（２つの締切弁及びブリード弁）は、
第１モードにおいて両締切弁が閉鎖され且つブリード弁
が開放され、第２モードにおいて両締切弁が開放され且
つブリード弁が閉鎖され、第３モードにおいて３つの全
ての弁が開放され、これによりモジュールが完全にパー
ジされるように構成及び配置されている。
【０００７】各弁モジュールは更に平面シール手段を有
しており、該シール手段は、平らなシール面に対して押
し付けられることにより前記弁を閉鎖し且つシール面と
の接触を引き離すことにより前記弁を開放する。一方の
締切弁は入口通路と連通しており、他方の締切弁は出口
通路と連通している。ブリード弁はベント通路と連通し
ている。貫流（フロースルー）手段が第１及び第２弁モ
ジュールを固定状態に保持し、該固定状態においては、
第１及び第２弁モジュールの出口通路が整合されて、貫
流保持手段への及び該貫流保持手段を通る共通出口通路
を形成し、第１及び第２弁モジュールからのベント通路
が整合して共通ベント通路を形成し、これによりマニホ
ルドが完全にパージされる。本発明の第３の特徴によれ
ば、単一遮断／ブリード弁モジュールが提供される。こ
のモジュールは、締切弁と、試料流体隔室と、ベント隔
室と、内部空気圧アクチュエータと、試料入口第１通路
と、試料出口第２通路と、第３及び第４通路と、締切弁
を閉鎖するための第１押圧手段と、締切弁を開放するた
めの第２押圧手段と、締切弁、試料流体隔室、ベント隔
室、空気圧アクチュエータ、第１、第２、第３及び第４
通路を収容するキャビティを備えた本体とを有してい
る。
【０００８】内部空気圧アクチュエータは、アクチュエ
ータピストンとアクチュエータ隔室とを有しており、該
アクチュエータ隔室は、外部供給源からの圧縮ガスを受
け入れるように構成及び配置されている。第１押圧手段
は、アクチュエータピストンを第１方向に押圧すること
により締切弁を閉鎖する。圧縮ガスを備えた第２押圧手
段は、アクチュエータピストンを第２方向に押圧するこ
とにより締切弁を開放する。締切弁は、閉鎖されたとき
に入口通路と試料流体隔室との間の流体連通を遮断し、
開放されたときに入口通路と、試料流体隔室と、出口通
路とを流体連通させるように構成及び配置されている。
入口通路は外部環境から試料流体隔室に流体連通させる
手段を形成し、出口通路は試料流体隔室から外部環境に
流体連通させる手段を形成し、第３通路は圧縮ガスをア
クチュエータ隔室内に導入する手段を形成し、第４通路
はベント隔室と、弁モジュール内に収容された流体の安
全廃棄に適した外部の場所との間の流体連通を形成して
いる。ベント隔室及び第４通路内の圧力は、試料流体隔
室、試料入口通路、試料出口通路及びアクチュエータ隔
室の圧力に等しいか低いレベルに常時維持され、モジュ
ールから外部環境の保護されていない場所への試料流体
又は圧縮ガスの一時的排出を防止する。
【０００９】
【実施例】本発明の第１実施例（図３）は、プロセスア
ナライザ用の弁モジュール３３を構成する。この弁モジ
ュール３３は、内部空気圧アクチュエータと、入口締切
弁３３ｂと、出口締切弁３３ｃと、ブリード弁３３ｄと
を有している。両締切弁３３ｂ、３３ｃは、これらが同
時に開閉されるように構成及び配置されている。ブリー
ド弁３３ｄは、両締切弁３３ｂ、３３ｃが開放されると
ブリード弁３３ｄが閉鎖され、両締切弁３３ｂ、３３ｃ
が閉鎖されるとブリード弁３３ｄが開放されるように構
成及び配置されている。３つの弁３３ｂ、３３ｃ、３３
ｄは本体１６内に（及び本体１６により）収容及び配置
されており、本体１６は、入口弁３３ｂ、出口弁３３ｃ
及びブリード弁３３ｄのそれぞれ入口ポート１９、出口
ポート１８ａ及びベントポート１７を備えている（図７
〜図１０）。内部空気圧アクチュエータは、軸（ステ
ム）１５ａ及びフランジ１５ｂを備えた弁ポペット１５
と、該ポペット１５を下方に押圧する第１押圧手段３
と、ポペット１５を上方に押圧する第２押圧手段とを有
している（図７、図９及び図１０）。第１押圧手段３
は、ばね３、圧縮ガスマニホルド他の手段で構成でき
る。しかしながら、第１押圧手段は、チャンバ３２内に
収容されるばね３で構成するのが好ましい。第２押圧手
段は圧縮ガスで構成するのが好ましい。また、第２押圧
手段は、第１押圧手段３より強く且つ両押圧手段が対向
している場合には第１押圧手段３に打ち勝つ。
【００１０】３つの弁３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ及び空気
圧アクチュエータは、本体１６のキャビティ２６内に配
置されている（図７）。第１押圧手段３に応答し且つ第
２押圧手段が存在しない場合に、ポペット１５がその最
下方位置にあるとき（図７）、試料の入口及び出口弁３
３ｂ、３３ｃは閉鎖すなわち締め切られた状態にあり、
ブリード弁３３ｄは開放されている。第２押圧手段に応
答してポペット１５がその最上方位置にあるとき（図
９）、入口及び出口弁３３ｃ、３３ｄが開放され、ブリ
ード弁３３ｄは閉鎖される。これらの両極端位置の間を
移動する間（この間の時間は瞬時である）、３つの全て
の弁３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは開放されている（図１
０）。第２押圧手段を形成するキャビティ２６の部分
は、「第２押圧手段が存在しない」場合でも実質的に大
気圧以上の圧力に維持されることを理解されたい。この
ような状態は、モジュラー本体１６からの一時的流体排
出を防止する上で実に有効である。従って、前述のよう
に、ここでは、第２押圧手段は第１押圧手段に打ち勝つ
のに充分な圧力として定義されるものと理解する必要が
ある。好ましくは、弁３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは平面シ
ール手段を有する。より好ましくは、弁３３ｂ、３３
ｃ、３３ｄはＯリングを有する（図７、図９及び図１
０）。
【００１１】キャビティ２６の下端部２６ｂにおける小
断面部分により形成された肩部２６ａにはシールプラグ
下部１３が配置されている（図７、図９及び図１０）。
Ｏリング１０ｂが、キャビティ２６の内面に対してシー
ルプラグ下部１３の外面をシールしている。シールプラ
グ下部１３上には、シールプラグ上部１１が配置されて
いる。Ｏリング１０ａが、キャビティ２６の内面に対し
てシールプラグ上部１１の外面をシールしている。スナ
ップリング８が、シールプラグ上部１１及びシールプラ
グ下部１３を固定位置に保持している。軸１５ａ及びフ
ランジ１５ｂを備えたポペット１５が、キャビティ２６
内で軸線方向に延びている。ポペット１５の下面の溝２
９ａ、２９ｂ内にはＯリング１２ａ、１２ｂが保持され
ている。通路３０内に配置された整合ピン３１が、Ｏリ
ング１２ａと通路３２との軸線方向整合及びＯリング１
２ｂと通路３０との軸線方向整合を維持する。保持溝２
９ａから突出しているＯリング１２ａの部分１２ａａ
は、通路３２と軸線方向に整合して第１隔壁２４の下面
に押し付けられるときに試料入口弁３３ｂを形成し、該
試料入口弁３３ｂは、試料入口通路１９と、通路３２
と、第１隔室２４との間の流体連通を遮断し又は可能に
する。同様に、Ｏリング１２ｂは、出口通路１８ａと、
通路３０と、第１隔室２４との間の流体連通を遮断し又
は可能にする試料出口弁３３ｃを形成する。ポペット軸
１５ａの下端部１５ａａ、ポペットフランジ１５ｂの上
面及びシールプラグ下部１３の下面の回りで軸線方向に
配置されたＯリング１４は、第１隔室２４と通路２８、
２７、１７との間の流体連通を遮断し又は可能にするブ
リード弁３３ｄを形成する（図７、図８及び図１２）。
【００１２】溝２９ａ、２９ｂの幅は、それぞれＯリン
グ１２ａ、１２ｂの幅の約７５〜９５％であり、好まし
くは約８０〜９０％である。より好ましくは、Ｏリング
１２ａ、１２ｂはショア「Ａ」ゲージで測定したときの
約６５〜７５ジュロメータ単位の硬度をもつエラストマ
で作られ、溝２９ａ、２９ｂの深さは、Ｏリング１２
ａ、１２ｂの幅の約８７〜９１％である。通常、弁ポペ
ット１５は、アクチュエータワッシャ５、アクチュエー
タピストン９及びＥリング４ｂを介してポペット軸１５
ａに加えられる圧縮戻しばね３の下向き力により最下方
位置（図７）に維持されている。第２隔室３９がキャビ
ティ２６の中央部分で構成されている。第２隔室３９
は、シールプラグ上部１１の平らな上面とピストン９の
平らな下面とにより形成されている。第２隔室３９が、
充分な圧力の外部空気圧源（図示せず）から通路２３を
介して加圧されると、ピストン９の下面に加えられる空
気圧による上向きの力が、圧縮戻しばね３により加えら
れている下向きの力に打ち勝ち、ポペット１５をその最
上方位置（図９）に持ち上げる。ポペット１５は、両極
端位置の間を移動する非常に短時間の間だけ、図１０に
示す中間位置にある。
【００１３】Ｏリング６ｂ、１２ｃがプラグシール上部
１１とポペット軸１５ａとの間のダイナミックシール
（運動用シール）を形成し、これにより、ポペット軸１
５ａの任意の位置において通路２８と第２隔室３９との
間の流体隔離が確保される。ピストン９及びワッシャ５
は、ポペット１５の上部１５ａｂ上で軸線方向に配置さ
れ且つＥリング４ａ、４ｂにより保持されている。ピス
トン９の上面とワッシャ５の下面とにより形成された第
３隔室２６ａ内で軸線方向に配置され且つワッシャ５に
より保持されたＯリング６ａは、第２隔室３９と第４隔
室３２（該第４隔室３２内にはばね３が配置されてい
る。また、第４隔室３２は大気圧と平衡しており、大気
圧の基準圧力を有している）との間の流体隔離を確保し
ている。第４隔室３２は、カバー２の下面とワッシャ５
の上面とにより形成されている。Ｏリング７が、ピスト
ン９とキャビティ２６の内壁との間のダイナミックシー
ルを形成している。ねじ１ａ、１ｂにより本体１６の頂
部１６ａに保持されたカバー２が、圧縮ばね３を保持し
ている（図７）。本発明の第２実施例（図３、図４及び
図８）は、プロセスアナライザ用の流れ選択弁マニホル
ド２ａを提供する。マニホルド２ａは、（ａ）互いに並
べて連結された複数の空気圧弁モジュール３３と、
（ｂ）第１及び第２端プレート４ｃ、４ｄと、（ｃ）第
１及び第２取付けブラケット４０ａ、４０ｂとを有して
いる。各弁モジュール３３の通路１８ａは、マニホルド
２ａの隣接する弁モジュール３３の通路１８ａと整合し
ている。隣接するモジュール３３の通路１８ａと流体連
通している第１及び第２端プレート４ｃ、４ｄは、個々
のモジュール３３の出口通路１８ａにより形成された単
一の共通通路１８への外部流体連通手段を形成してい
る。
【００１４】各モジュール３３の通路１８ａの端部にお
けるパッキン押え１８ａａに配置されたＯリング１２ｄ
（図８）は、隣接モジュール３３及び／又は端プレート
４ｃ、４ｄの通路１８ａとの流体シールを形成してい
る。弁モジュール３３の通路１７は、パッキン押え１７
ａ内のＯリング１２ｅに連結され且つ該Ｏリング１２ｅ
によりシールされて共通ベント通路３６を形成してお
り、該共通ベント通路３６は端プレート４ｃのねじ開口
５０として終端している。通路１７は、パッキン押え４
８ｂ内のＯリング１７ｂにより端プレート４ｄにおいて
閉鎖されている（図３、図８）。取付けブラケット４０
ａ、４０ｂ（図４、図８）の使用により、取付けを容易
に行うことができる。マニホルド２ａの全体が、ねじロ
ッド４１ａ及びナット４１ｂにより一体に保持される。
第１ねじロッド４１ａの一端の第１ナット４１ｂを緩
め、弁モジュール３３を、第１スロット４５（図１１）
内に配置された第１ねじロッド４１ａの回りで、経路１
００に沿って第１位置１００ａから第２位置１００ｂま
で回転することにより、弁モジュール３３を取り外すこ
とができる。弁モジュール３３を第２位置１００ｂまで
充分に回転させ、第２スロット４２内に配置された第２
ねじロッド４１ａから第２スロット４２を外した後、モ
ジュール３３をマニホルド２ａから取り外すことができ
る（図４、図１１）。モジュール３３をこのようにして
取り外したとき、残余のモジュール３３及び端プレート
４ｃ、４ｄは組み立てられた状態に維持される。従っ
て、マニホルド２ａのこの構造は、現場での１つ以上の
弁モジュール３３の迅速交換を可能にする。
【００１５】個々の弁モジュールは、アナライザ（図示
せず）への共通通路１８（図１、図３）を形成する。こ
の共通通路１８は非常に小さな体積を占め、容易にパー
ジを行うことができる。通路１８は直線状且つ円滑であ
り、凹凸のない表面を有しており、「死体積」すなわち
空の空間が存在しない。このため、前に選択した試料の
流れからの全ての残留流体が交換される前に、試料の流
れ（パージング）に要する時間を大幅に短縮できる。好
ましい実施例では、通路１８の幅は約0.06〜0.08インチ
（約1.5 〜2.0mm)である。各弁モジュール３３の各通路
１８ａの体積は約0.06〜0.08cm3 であるが、通路１８
ａ、１８は流体の流れを制限するものではない。弁モジ
ュールのＣV は0.05である。通路１８ａは、出口弁３３
ｃに非常に近接して配置されている。出口弁３３ｃと通
路１８ａとを連結する通路３０の長さは、約0.045 〜0.
055 インチ（約1.1 〜1.4 mm）が好ましい（図７、図９
及び図１０）。通路１８ａは「デッド」スペース（死空
間）すなわちパージされない空間を有していない。従っ
て、通路１８ａがマニホルド２ａ内の流体連通を行う導
管として機能するとき、通路１８ａはきれいに且つ迅速
にパージを行う（図８）。端プレート４ｃ、４ｄのそれ
ぞれの内部通路３６、４７（図８）の幅も約0.07インチ
（約1.8 mm）であり、且つ「デッド」スペースすなわち
パージされない空間が存在しないように構成されてい
る。従って、マニホルド２ａの全体に機能する共通通路
１８は非常に小さい体積を有し且つデッドスペースは全
く存在しない。
【００１６】弁モジュール３３が作動され且つ締切弁３
３ｂ、３３ｃが開放されているとき、該弁モジュール３
３からの試料流体が共通通路１８内に流入し且つ両端プ
レート４ｃ、４ｄから流出する（図４、図８）。２つの
流路はマニホルド２ａの外部に連結するか、分割された
状態に維持して、一方の端プレートから流出する流体を
ベント又はバイパスさせ且つ他方の端プレートから流出
する流体をアナライザに導く。流体のこの流れパターン
は、共通通路１８の全体が充分にパージされることを確
保し、これにより、取付け具の個数並びに弁マニホルド
２ａの組立てに要する労力及び時間を大幅に短縮する。
本発明の第３実施例（図２、図５）は、プロセスガスク
ロマトグラフ（図示せず）用の遮断及び大気圧基準ベン
ト２ｂを提供する。２つの弁モジュール３３の各々のポ
ペット１５（図７、図９及び図１０）からＯリング１２
ｂを取り外すことにより、及び図示のような変更したモ
ジュール３３ａを配置することにより、ガスクロマトグ
ラフ（図示せず）の噴射弁１２の試料ループ１０からの
試料流体の遮断に有効な試料遮断及び大気圧基準ベント
弁構造（sample shutoff and atomospheric reference
vent valve arrangement）が得られる。２つの弁モジュ
ール３３ａは貫流モジュラー本体４０内に収容されてい
る。
【００１７】本発明の第４実施例は、流れ選択弁マニホ
ルド２ｃ（図１、図６）を提供する。この流れ選択弁マ
ニホルド２ｃは貫流モジュラー本体４１内で互いに並べ
て配置された２つの弁モジュール３３を有しており、こ
れにより、端プレート４ｃ、４ｄ及びマニホルド２ａ
（図４、図８）の取付けブラケット４０ａ、４０ｂの必
要性を無くすことができる。本発明は、第４実施例にお
いて、流体の流れを選択的に制御する単一遮断／ブリー
ド弁モジュールを提供する。図１３には、単一遮断／ブ
リードモジュール７９が示されており、該単一遮断／ブ
リードモジュール７９は、締切弁と、試料流体隔室５２
と、ベント隔室５３と、内部空気圧アクチュエータとを
有しており、これらの全てが本体５１のキャビティ５６
内に配置されている。締切弁は、閉鎖されたときに入口
通路５４と試料流体隔室５２との間の流体連通を遮断す
るように構成され且つ配置されている。締切弁の「開放
位置」において、入口通路５４と、試料流体隔室５２
と、出口通路５５とが流体連通される。出口通路５５及
び試料流体隔室５２は、締切弁の「開放」位置及び「閉
鎖」位置の両位置において流体連通される。
【００１８】ポペット５７は、キャビティ５６内で軸線
方向に配置されている。ポペット５７の下面６１の溝５
８内には、通路５４と軸線方向に整合するように第１Ｏ
リング５９が保持されている。溝５８から突出している
Ｏリング５９の部分６０は、試料流体隔室５２の下面と
協働して締切弁を形成し、該締切弁は、Ｏリング５９の
部分６０が通路５４と軸線方向に整合して隔室５２の下
面に対して押し付けられるとき、弁を閉鎖する。通路５
４は、本体５１の外部環境から試料流体隔室５２内への
流体連通手段を形成する。通路５５は、試料流体隔室５
２から弁本体５１の外部環境への流体連通手段を形成す
る。通路５４、５５の機能は、弁モジュール７９の機能
を変えることなく反転できる。ポペット５７の長手方向
中央近くでのポペット５７の幅の拡大により、アクチュ
エータピストン６３が形成されている。ポペット５７
は、アクチュエータピストン６３に加えられる圧縮戻し
ばねの下向き力により図１３に示す最下方位置に常時維
持されている。内部空気圧アクチュエータは、アクチュ
エータピストン６３及びアクチュエータ隔室６４を有し
ている。充分な空気圧をもつ外部空気圧源が、通路６５
を介してアクチュエータ隔室６４に供給されると、アク
チュエータピストン６３の下面に加えられる空気圧源か
らの上向き力が圧縮ばね６２により加えられる下向き力
に打ち勝ち、ポペット５７をその最上方位置に持ち上げ
る。カバー６７と接触するポペット５７の上面６６は、
ポペット５７の移動をその最上方位置に制限する。カバ
ー６７は、ねじ６９、７０により本体５１の頂部６８に
保持される。隔室５２の下面と接触するＯリング５９の
部分６０は、ポペット５７の移動をその最下方位置に制
限する。
【００１９】ポペット５７がその最下方位置にあるとき
締切弁は閉鎖モードにあり、ポペット５７がその最上方
位置にあるとき締切弁は開放モードにある。隔室５２
は、キャビティ５６の下面７１から第２Ｏリング７２に
至るポペット５７とキャビティ５６の内面との間の環状
部分により形成される。ベント隔室５３は、第２Ｏリン
グ７２から第３Ｏリング７３に至るポペット５７とキャ
ビティ５６の内面との間の環状部分により形成される。
アクチュエータ隔室６４は、第３Ｏリング７３から第４
Ｏリング７４に至るポペット５７とキャビティ５６の内
面との間の環状部分により形成される。戻しばね６２
は、第４Ｏリング７４とカバー６７の下面との間でキャ
ビティ５６の上部に形成されたばね隔室７５内に収容さ
れている。通路７６は、ベント隔室５３と本体５１の外
部環境との間の流体連通を与える。弁本体５１の外面に
終端する通路７６の端部は、チューブ手段又はパイプ手
段を介して、試料流体隔室５２内に収容された試料流体
の安全な廃棄に適した場所（図示せず）と常時流体連通
している。通路７６及び隔室５３内の圧力は、試料流体
隔室５２、通路５４、通路５５及び隔室６４の圧力に等
しい（又はこれ以下の）レベルに常時維持される。
【００２０】Ｏリング７２、７３、７４は、隔室５２、
５３、６４、７５間の間隔流体シーリングを形成してい
る。Ｏリング７２が故障して、試料流体隔室５２からの
試料流体がベント隔室５３内に流入するようなことがあ
ると、通路７６が、この流体を上記安全廃棄場所に導く
であろう。同様に、Ｏリング７３の浸食の結果としてＯ
リングが故障し、ベント隔室５３内に流入する空気圧供
給ガスも、通路７６と流体連通した外部の安全廃棄場所
に導かれるであろう。これらの特徴は「ブリード」をも
たらし、弁モジュール７９からの試料流体又は空気圧ガ
スの一時的排出によって周囲の環境を汚染しないことを
確保して、従来技術が悩み続けてきたこの問題を解決す
る。取付け孔７７、７８は、弁モジュール５１を取り付
けるための便利な手段を形成する。各弁の平面シーリン
グ構造は、シール手段の引っ掻き傷及び／又は凹凸、試
料流体中に存在することがある砥粒、及びシール手段へ
の僅かな構造的損傷に対しても非常に寛容である。
【００２１】以上、本発明を例示するために或る特定実
施例及びその詳細を説明したが、当業者には、本発明の
基本概念及び範囲から逸脱することなく多くの変更をな
し得ることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に従って作られた、プロセスアナ
ライザ用の流れ選択弁マニホルドの第２実施例を示す概
略図である。
【図２】本発明の原理に従って作られた、プロセスガス
クロマトグラフ用の遮断及び大気圧基準ベントを示す概
略図である。
【図３】本発明の原理に従って作られた、プロセスアナ
ライザ用の流れ選択弁マニホルドの第１実施例を示す概
略図である。
【図４】図３に概略的に示した流れ選択弁マニホルドの
斜視図である。
【図５】図２に概略的に示した遮断及び大気圧基準ベン
トの斜視図である。
【図６】図１に概略的に示したプロセスアナライザ用の
流れ選択弁マニホルドの第２実施例を示す斜視図であ
る。
【図７】図４の７−７切断線に沿う弁マニホルドの断面
図である。
【図８】図４の８−８切断線に沿う弁マニホルドの断面
図である。
【図９】図７に示した弁マニホルドの部分断面図であ
る。
【図１０】図７に示した弁マニホルドの部分断面図であ
る。
【図１１】図３及び図４に示した流れ選択弁マニホルド
から弁を取り外すところを示す概略図である。
【図１２】図４の１２−１２切断線に沿う弁マニホルド
の断面図である。
【図１３】本発明の原理に従って作られた、単一遮断／
ブリード弁モジュールの縦断面図である。
【符号の説明】
２ カバー ２ａ 流れ選択弁マニホルド ２ｂ 遮断及び大気圧基準ベント ２ｃ 流れ選択弁マニホルド ３ 第１押圧手段（圧縮戻しばね） ４ｃ 第１端プレート ４ｄ 第２端プレート ５ アクチュエータワッシャ ９ アクチュエータピストン １０ 試料ループ １１ シールプラグ上部 １２ 噴射弁 １３ シールプラグ下部 １６ 本体 １７ ベントポート １８ 共通通路 １９ 入口ポート ２４ 第１隔室 ２６ キャビティ ２６ａ 第３隔室 ３１ 整合ピン ３２ チャンバ（第４隔室） ３３ 弁モジュール ３３ａ 弁モジュール ３３ｂ 入口締切弁（入口弁） ３３ｃ 出口締切弁（出口弁） ３３ｄ ブリード弁（抽気弁） ３６ ベント通路 ３９ 第２隔室 ４０ 貫流モジュラー本体 ４０ａ 第１取付けブラケット ４０ｂ 第２取付けブラケット ４１ 貫流モジュラー本体 ５１ 本体 ５２ 試料流体隔室 ５３ ベント隔室 ５４ 入口通路 ５５ 出口通路 ５６ キャビティ ５７ ポペット ５８ 溝 ５９ 第１Ｏリング ６２ 圧縮戻しばね ６３ アクチュエータピストン ６４ アクチュエータ隔室 ６５ 通路 ６７ カバー ７２ 第２Ｏリング ７３ 第３Ｏリング ７４ 第４Ｏリング ７５ ばね隔室 ７９ 単一遮断／ブリードモジュール

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）第１開口を備えた第１締切弁と、 （ｂ）第２開口を備えた第２締切弁とを有しており、第
    １及び第２締切弁は、これらの両締切弁が同時に閉鎖又
    は開放されるように構成及び配置されており、 （ｃ）第３開口を備えたブリード弁を有しており、該ブ
    リード弁が、第１及び第２締切弁との連結部を形成し且
    つこれらの両締切弁と連通しており、両締切弁及びブリ
    ード弁は、第１モードにおいて両締切弁が閉鎖され且つ
    ブリード弁が開放され、第２モードにおいて両締切弁が
    開放され且つブリード弁が閉鎖され、第３モードにおい
    て全ての弁が開放されるように構成及び配置されてお
    り、 （ｄ）平面シール手段を有しており、該シール手段は、
    平らなシール面に対して押し付けられることにより前記
    弁を閉鎖し且つ平らなシール面との接触を引き離すこと
    により前記弁を開放し、 （ｅ）前記弁を閉鎖すべくシール手段を平らなシール面
    に対して押圧する手段と、 （ｆ）前記弁を開放すべくシール手段とシール面との接
    触を引き離す手段とを更に有していることを特徴とする
    遮断／ブリード弁モジュール。
  2. 【請求項２】 前記シール面に対してシール手段を押圧
    し且つシール手段とシール面との間の接触を引き離す手
    段が、弁ポペット及び内部空気圧アクチュエータを備え
    ていることを特徴とする請求項１に記載の弁モジュー
    ル。
  3. 【請求項３】 前記空気圧アクチュエータが、 （ｇ）前記弁ポペットを第１方向に押圧して、ブリード
    弁を開放させたまま締切弁の開口をシールし、これによ
    り弁モジュールを第１モードに配置するための第１押圧
    手段と、 （ｈ）前記弁ポペットを第２方向に押圧して、第１及び
    第２締切弁を開放させたままブリード弁の開口をシール
    し、これにより弁モジュールを第２モードに配８するた
    めの第２押圧手段とを備えており、前記第３モードが、
    第１モードから第２モードへの移動時又は第２モードか
    ら第１モードへの移動時に瞬間的に形成されることを特
    徴とする請求項２に記載の弁モジュール。
  4. 【請求項４】 前記第１押圧手段が圧縮ばねを備えてお
    り、前記第２押圧手段が圧縮ガスを備えていることを特
    徴とする請求項３に記載の弁モジュール。
  5. 【請求項５】 前記第１及び第２押圧手段が圧縮ガスを
    備えていることを特徴とする請求項３に記載の弁モジュ
    ール。
  6. 【請求項６】 （ｉ）前記第１締切弁、第２締切弁及び
    ブリード弁用のそれぞれ入口ポート、出口ポート及びベ
    ントポートを備えた本体を更に有しており、該本体が、
    前記空気圧アクチュエータ及び弁を本体内のキャビティ
    内に収容できるように構成及び配置されていることを特
    徴とする請求項４に記載の弁モジュール。
  7. 【請求項７】 前記本体のキャビティが、 （ｊ）キャビティの下端部からシールプラグ下部の下面
    まで延びている第１部分と、 （ｋ）シールプラグ上部の上面から延びている第２部分
    と、 （ｌ）シールプラグ上部の上面からアクチュエータピス
    トンの下面まで延びている第３部分と、 （ｍ）アクチュエータピストンの上面からカバーの下面
    まで延びている第４部分とを備えており、前記締切弁及
    びブリード弁がキャビティの第１部分内に配置され、ベ
    ント通路がキャビティの第２部分内に配置され、第２押
    圧手段がキャビティの第３部分内に配置され、第１押圧
    手段がキャビティの第４部分内に配置されていることを
    特徴とする請求項６に記載の弁モジュール。
  8. 【請求項８】 第１隔室の下面が締切弁のためのシール
    面であり、シールプラグ下部の下面がブリード弁のため
    のシール面であることを特徴とする請求項７に記載の弁
    モジュール。
  9. 【請求項９】 前記第１及び第２締切弁が第１及び第２
    Ｏリングにより形成されており、該Ｏリングが、第１隔
    室の下面に対して押圧されるときにシールすることを特
    徴とする請求項８に記載の弁モジュール。
  10. 【請求項１０】 前記ブリード弁が第３Ｏリングを備え
    ており、該第３Ｏリングが、シールプラグ下部の下面に
    対して押圧されるときにシールすることを特徴とする請
    求項８に記載の弁モジュール。
  11. 【請求項１１】 前記本体のキャビティが、 （ｊ）上端部及び下端部と、 （ｋ）中央部と、 （ｌ）キャビティの下端部における小断面部分により形
    成された肩部と、 （ｍ）該肩部上に配置されるシールプラグ下部と、 （ｎ）キャビティの内面に対してシールプラグ下部の外
    面をシールする第１Ｏリングと、 （ｏ）シールプラグ下部の上方に配置されるシールプラ
    グ上部と、 （ｐ）キャビティの内面に対してシールプラグ上部の外
    面をシールする第２Ｏリングと、 （ｑ）シールプラグ上部及びシールプラグ下部を固定状
    態に保持する保持手段と、 （ｒ）キャビティ内で軸線方向に延びている軸及びフラ
    ンジを備えたポペットとを有しており、前記軸が上端部
    及び下端部を備えており、 （ｓ）出口ポート及び入口ポートとそれぞれ連通する第
    １通路及び第２通路と、 （ｔ）第１通路内に配置された整合手段であって、第１
    Ｏリングと第１通路との軸線方向整合及び第２Ｏリング
    と第２通路との軸線方向整合を維持するための整合手段
    と、 （ｕ）第１Ｏリング及び第２Ｏリング用のそれぞれ第１
    保持溝及び第２保持溝と、 （ｖ）ポペット軸の下端部の回りで軸線方向に配置され
    た第３Ｏリングと、 （ｗ）第２押圧手段に応答してポペットを上方に移動さ
    せるための、ポペット軸線方向の上端部に軸線方向に配
    置及び保持されたピストンと、 （ｘ）シールプラグ上部とポペット軸との間にダイナミ
    ックシールを形成する第４Ｏリング及び第５Ｏリング
    と、 （ｙ）ピストンとキャビティの内面との間にダイナミッ
    クシールを形成する第６Ｏリングとを更に有しているこ
    とを特徴とする請求項６に記載の弁モジュール。
  12. 【請求項１２】 前記第１溝及び第２溝の幅及び深さ
    が、それぞれ第１Ｏリング及び第２Ｏリングの幅の約７
    ５〜９５％であることを特徴とする請求項１１に記載の
    弁モジュール。
  13. 【請求項１３】 前記第１溝及び第２溝の幅が、それぞ
    れ第１Ｏリング及び第２Ｏリングの幅の約８０〜９０％
    であることを特徴とする請求項１１に記載の弁モジュー
    ル。
  14. 【請求項１４】 前記第１Ｏリング及び第２Ｏリング
    が、ショア「Ａ」ゲージで測定して約６５〜７５ジュロ
    メータ単位の硬度をもつエラストマで作られており、前
    記第１溝及び第２溝の深さが、それぞれ第１Ｏリング及
    び第２Ｏリングの幅の約８７〜９１％であることを特徴
    とする請求項１１に記載の弁モジュール。
  15. 【請求項１５】 （ａ）第１弁モジュールを有してお
    り、該第１弁モジュールが、 （a1) 第１開口を備えた第１締切弁と、 （a2）第２開口を備えた第２締切弁とを備えており、第
    １及び第２締切弁は、これらの両締切弁が同時に閉鎖又
    は開放されるように構成及び配置されており、 （a3）第３開口を備えた第１ブリード弁を備えており、
    該第１ブリード弁が、第１及び第２締切弁との連結部を
    形成し且つこれらの両締切弁と連通しており、第１及び
    第２締切弁及び第１ブリード弁は、第１モードにおいて
    第１及び第２締切弁が閉鎖され且つ第１ブリード弁が開
    放され、第２モードにおいて第１及び第２締切弁が開放
    され且つ第１ブリード弁が閉鎖され、第３モードにおい
    て第１及び第２締切弁及び第１ブリード弁が開放される
    ように構成及び配置されており、 （a4）平面シール手段を備えており、該シール手段は、
    平らなシール面に対して押し付けられることにより前記
    弁を閉鎖し且つシール面との接触を引き離すことにより
    前記弁を開放し、 （a5）前記弁を閉鎖すべくシール手段をシール面に対し
    て押圧する手段と、 （a6）前記弁を開放すべくシール手段とシール面との接
    触を引き離す手段と、 （a7）第１締切弁の第１入口通路と、 （a8）第２締切弁の第１出口通路と、 （a9）第１ブリード弁の第１ベント通路とを更に備えて
    おり、 （ｂ）第２弁モジュールを有しており、該第２弁モジュ
    ールが、 （b1）第４開口を備えた第３締切弁と、 （b2）第５開口を備えた第４締切弁とを備えており、第
    ３及び第４締切弁は、これらの両締切弁が同時に閉鎖又
    は開放されるように構成及び配置されており、 （b3）第６開口を備えた第２ブリード弁を備えており、
    該第２ブリード弁が、第３及び第４締切弁との連結部を
    形成し且つこれらの両締切弁と連通しており、第３及び
    第４締切弁及び第２ブリード弁は、第１モードにおいて
    第３及び第４締切弁が閉鎖され且つ第２ブリード弁が開
    放され、第２モードにおいて第３及び第４締切弁が開放
    され且つ第２ブリード弁が閉鎖され、第３モードにおい
    て第３及び第４締切弁及び第２ブリード弁が開放される
    ように構成及び配置されており、 （b4）平面シール手段を備えており、該シール手段は、
    平らなシール面に対して押し付けられることにより前記
    弁を閉鎖し且つシール面との接触を引き離すことにより
    前記弁を開放し、 （b5）前記弁を閉鎖すべくシール手段をシール面に対し
    て押圧する手段と、 （b6）前記弁を開放すべくシール手段とシール面との接
    触を引き離す手段と、 （b7）第３締切弁の第２入口通路と、 （b8）第４締切弁の第２出口通路と、 （b9）第３ブリード弁の第２ベント通路とを更に備えて
    おり、 （ｃ）第１及び第２弁モジュールを固定状態に保持する
    貫流手段を更に有しており、前記固定状態においては、 （ｄ）第１及び第２弁モジュールが互いに並べて連結さ
    れ、 （ｅ）第１及び第２出口通路が整合されて、貫流保持手
    段への及び該貫流保持手段を通る共通出口通路を形成
    し、 （ｆ）第１及び第２ベント通路が整合して共通ベント通
    路を形成することを特徴とする流れ選択弁マニホルド。
  16. 【請求項１６】 （ｇ）第１弁組立体を収容するための
    第１貫流モジュラー本体を有しており、該第１モジュラ
    ー本体が、第１入口ポート、第１出口ポート及び第１ベ
    ントポートを備えており、これらがそれぞれ第１入口通
    路、第１出口通路及び第１ベント通路に連通しており、 （ｈ）第２弁組立体の第２貫流モジュラー本体を有して
    おり、該第２モジュラー本体が、第２入口ポート、第２
    出口ポート及び第２ベントポートを備えており、これら
    がそれぞれ第２入口通路、第２出口通路及び第２ベント
    通路に連通していることを特徴とする請求項１５に記載
    の流れ選択弁マニホルド。
  17. 【請求項１７】 （ｇ）前記共通出口通路の幅が、約6/
    100 〜8/100 インチ（約1.5 〜2.0 mm）であり、 （ｈ）前記第１及び第２出口通路が、約6/100 〜8/100
    cm3 であり、 （ｉ）前記第１及び第２弁組立体のＣV が、約0.04〜0.
    06であることを特徴とする請求項１５に記載の流れ選択
    弁マニホルド。
  18. 【請求項１８】 （ｇ）第１及び第２ねじロッドと、 （ｈ）第１、第２、第３及び第４スロットと、 （ｉ）第１スロット内に配置された第１ロッドからなる
    第１枢着点とを有しており、第３スロットが第２ねじロ
    ッドを越えるまで第１弁モジュールが前記枢着点の回り
    で回転でき、その後、第２弁モジュール、第１ロッド又
    は第２ロッドを取り外すことなく第１弁モジュールをマ
    ニホルドから取り外すことができ、 （ｊ）第２スロット内に配置された第１ロッドからなる
    第２枢着点を更に有しており、第４スロットが第２ねじ
    ロッドを越えるまで第２弁モジュールが前記枢着点の回
    りで回転でき、その後、第１弁モジュール、第１ロッド
    又は第２ロッドを取り外すことなく第２弁モジュールを
    マニホルドから取り外すことができることを特徴とする
    請求項１５に記載の流れ選択弁マニホルド。
  19. 【請求項１９】 単一遮断／ブリード弁モジュールにお
    いて、 （ａ）締切弁と、 （ｂ）試料流体隔室と、 （ｃ）ベント隔室と、 （ｄ）内部空気圧アクチュエータとを有しており、該内
    部空気圧アクチュエータが、 （d1）アクチュエータピストンと、 （d2）外部供給源からの圧縮ガスを受け入れるように構
    成及び配置されたアクチュエータ隔室とを備えており、 （ｅ）試料入口第１通路と、 （ｆ）試料出口第２通路と、 （ｇ）第３通路と、 （ｈ）第４通路と、 （ｉ）アクチュエータピストンを第１方向に押圧するこ
    とにより締切弁を閉鎖する第１押圧手段と、 （ｊ）アクチュエータピストンを第２方向に押圧するこ
    とにより締切弁を開放するための、圧縮ガスを備えた第
    ２押圧手段と、 （ｋ）締切弁と、試料流体隔室と、ベント隔室と、空気
    圧アクチュエータと、第１、第２、第３及び第４通路と
    を収容するキャビティを備えた本体とを更に有してお
    り、前記締切弁は、閉鎖されたときに入口通路と試料流
    体隔室との間の流体連通を遮断し、開放されたときに入
    口通路と、試料流体隔室と、出口通路とを流体連通させ
    るように構成及び配置され、前記入口通路が、外部環境
    から試料流体隔室に流体連通させる手段を形成し、前記
    出口通路が、試料流体隔室から外部環境に流体連通させ
    る手段を形成し、前記第３通路が、圧縮ガスをアクチュ
    エータ隔室内に導入する手段を形成し、前記第４通路
    が、ベント隔室と、弁モジュール内に収容された流体の
    安全廃棄に適した外部の場所との間の流体連通を形成
    し、前記アクチュエータピストンが、ポペットの長手方
    向中央部近くのポペットの幅の拡大部により形成されて
    おり、前記第１、第２及び第３Ｏリングが、試料流体隔
    室と、ベント隔室と、アクチュエータ隔室と、第１押圧
    手段を収容する隔室との間の流体シールを形成し、前記
    ベント隔室及び第４通路内の圧力が、試料流体隔室、試
    料入口通路、試料出口通路及びアクチュエータ隔室の圧
    力に等しいか低いレベルに常時維持され、モジュールか
    ら外部環境の保護されていない場所への試料流体又は圧
    縮ガスの一時的排出を防止することを特徴とする単一遮
    断／ブリード弁モジュール。
  20. 【請求項２０】 （ｌ）前記第１押圧手段が圧縮ばねを
    備えており、 （ｍ）前記弁が、入口通路と軸線方向に整合したＯリン
    グを備えており、 （ｎ）前記モジュールが、本体のキャビティ内で軸線方
    向に配置されたポペットを備えており、該ポペットの下
    面にはＯリングを保持するための溝が設けられており、
    ポペットが、アクチュエータピストンにより第１及び第
    ２方向に駆動され、前記保持溝から突出するＯリングの
    部分が、試料流体隔室の下面と協働して締切弁を形成す
    ることを特徴とする請求項１９に記載の弁モジュール。
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