JPH10512351A - 三方ポペットバルブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 一の入口から二つの出口のうちのいずれか一方へ流れを分配するためのバルブ装置は、バルブ本体（12）と第二バルブシート（62）と、ポペットアセンブリ（26）と、アクチュエータアセンブリ（28）とを含む四つの不可欠な構成要素を有する。バルブ本体（12）は、本体の頂部の端部（14）と下部の端部（16）との間に配置された取入ポート（18）と二つの吐出ポート（20，22）とを有する。取入ポート及び吐出ポートは、中央に配置されたバルブチャンバ（24）と連通している。

Description

【発明の詳細な説明】 三方ポペットバルブ装置 発明の分野 本発明は、腐蝕性液体によってもバルブ要素が浸食されず、また、化学的に純 粋な液体に対しても悪影響を与えないバルブに関し、特に、当該バルブを通る液 体の分配を制御すべくポペット（きのこ弁）を使用したバルブに関する。 発明の背景 バルブの内部が腐蝕性の酸性液体または苛性液体に晒される応用分野、または 、バルブを通る液体の純粋性を維持すべき応用分野においては、種々の型式の流 体流制御バルブが使用される。斯かる応用分野の一例としては半導体の製造工業 が挙げられ、該応用分野では、制御バルブを介して分配されるプロセス用の化学 物質の化学的純度を高く保つことにより、顕微鏡レベルで生じ得る汚染をも回避 せねばならない。斯かるバルブは、例えばフルオロポリマーもしくは他のポリマ ー材料等の比較的に不活性な材料で形成するか、さもなければ、通過液体と接触 するかもしくは接触する可能性のあるバルブ表面を斯かる不活性材料で被覆して いる。 当業界で公知の流体流制御バルブは、スプリング力により常時閉の位置に付勢 されるとともに、ソレノイドアクチュエータにより、または、空気圧もしくは油 圧により作動せしめられるアクチュエータ手段により、開成される。また、斯か るバルブに於いて使用されるバルブ閉成用のスプリングは、弾性作用を付与すべ く金属材料から形成されるのが通常である。斯かる流体流制御バルブはまた、少 なくとも１個の、通常は２個のダイヤフラムをバルブのバルブチャンバ内に有し ている。ダイヤフラムの各々は流体と接触する様に載置され、バルブチャンバか らバルブ操作機構へのまたは外部への流体の漏出を阻止する役割を果たしている 。更に、上記チャンバ内の軸心方向にはバルブステムが配設され、且つ、各ダイ ヤフラムは該バルブステムの各端部に夫々取付けられている。これらのダイヤフ ラムの各々は、バルブ本体の各端部におけるバルブ本体の近接壁部に対して係合 される周縁部を備えている。 一方、バルブ閉成用のスプリングは、バルブを通して分配されるプロセス流体 に対しては露出されない側のバルブダイヤフラム表面に近接して載置するのが通 常である。また、バルブを介して行なわれるプロセス流体の分配は、上記チャン バ内でバルブシートに抗してバルブステムを起動することにより制御される。こ のバルブステムの移動は、ダイヤフラムの所定変形作用により部分的に吸収され る。この様に構成された制御バルブは故障し易いが、それは、偶発的なダイヤフ ラムの破断の可能性と、斯かる構成につきものの多数の漏出箇所とに因るもので ある。即ち、この様に構成されたバルブは４個の漏出経路すなわち潜在的通路が あり、これらを介してバルブチャンバ内の流体がバルブ操作機構または外部へと 漏出する。その内の２個の漏出経路は、各ダイヤフラムとバルブステムの各端部 との間の取付箇所であり、残る２個の漏出経路は、各ダイヤフラムの周縁とバル ブ本体壁部との間のシール箇所である。 この点、上記漏出経路のいずれかひとつにおいてもダイヤフラムが破断するこ とは望ましくない、と言うのも、バルブチャンバを通るプロセス化学物質がバル ブ本体内に入り込み、其処で腐蝕性または苛性の化学物質がバルブスプリングと 接触する可能性があり、それにより、他の下流の化学処理ユニットに至るプロセ ス化学物質に 対するイオン性の汚染源が生じてしまうからである。逆に、ダイヤフラムが破断 したり漏出が生ずると、プロセス化学物質がバルブチャンバからバルブ本体を介 して地面上にまたは大気中に離散され、特定のプロセス化学物質の場合には環境 汚染を起こしたり付近の操作者の健康を損なってしまう可能性もある。 米国特許第3,329,165 号には、ポペットバルブ要素を貫通伸延する起動ロッド を備えると共にソレノイドにより作動せしめられ多方向バルブが開示されており 、ポペットバルブ要素は、３個の液体ポートと連通された中央バルブチャンバ内 で軸心方向に配設されている。この中央バルブチャンバは、螺子型式のファスナ により所定位置に保持された４個の重畳式バルブ本体部材から作成されたバルブ 本体から形成されている。また、ポペットバルブ要素は、バルブチャンバ内で相 互に対向するバルブシート間に配置された共軸的な２個の円錐面を備えている。 バルブチャンバ内でポペットバルブ要素が軸心方向に移動すると、バルブを通る 流体の流れは３個のバルブポートの内の２個へと制御されるが、これは、ポペッ トがひとつのまたは他のバルブシートと連通するか否かに依存する。また、上記 バルブは、バルブポペットの両端における変形可能なダイヤフラム形状部分にて 金属シールリングを備え、これにより、各バルブポペットの端部はそれらに近接 するバルブ本体の一部に固定される。 上記した米国特許におけるバルブの設計様式では、ポペットバルブ要素とバル ブチャンバとの間の漏出経路の数を２個まで減少させており、その内の１個は、 バルブポペットの変形性端部と近接するバルブ本体との間である。しかし乍ら、 複数個のバルブ本体部材を用いてバルブ本体とバルブチャンバとを形成するとい う設計様式では、相互に接続されたバルブ本体部材同士の間に更なる漏出経路が 形成されてしまい、バルブチャンバから環境に対して化学物質が漏 出する可能性を最小限にすることはできない。しかも、ポペットバルブ要素が故 障した際に、プロセス化学物質は金属リング要素に晒されることから、プロセス 化学物質に対してイオン性の汚染が入り込む可能性は依然として存在している。 更に、斯かるバルブの構造では、バルブチャンバ、バルブシートおよびバルブ ポートを構成する上で多くの機械加工が必要となることから、バルブを作成する 時間及び作業が増大し、故に、バルブのコストも大きくなる。 一方、プロセス流体を用いて製造する製品の品質を確実に所望程度とすべく、 その化学的な純粋性を維持すべきプロセス流体を取り扱う場合、流体制御バルブ は、プロセス流体がバルブにより分配される間に該バルブの要素と接触して流体 が汚染される可能性を排除し得る様に作成することが望ましい。従って、高度な 化学的純粋性が望まれる場合、プロセス流体またはプロセスガスを分配する上で は、プロセス内に汚染を持込まない流量制御バルブを使用することが望ましい。 バルブを形成する材料としては、腐蝕性化学物質あるいは苛性化学物質などとの 接触による浸食に対して高度の化学耐性および熱抵抗性を示す材料が望ましい。 バルブは、高温高圧下においても故障したり化学物質を漏出したりせずに作動し 得るのが望ましい。また、バルブは、従来の製造原理を用いて入手可能な材料か ら構成し、バルブの製造コストを減少させるのが望ましい。 発明の要約 空気または液体の流れをバルブを介して２個の異なる吐出口の一方に対して導 くバルブ装置は本質的に、バルブ本体、第２バルブシート、ポペットアセンブリ およびアクチュエータ、の４個の要素から成る。該バルブ装置は、頂端と底端と を有する一体型(one-piece )バルブ本体を含んでいる。取入ポートと第１及び第２吐出ポートとは、バルブ 本体の頂端と底端との間に配設され、バルブチャンバはバルブ本体内で軸心方向 の中央に配置される。また、第１バルブシートは、バルブチャンバと一体的に形 成されてバルブ本体を向き、かつ、取入ポートと第２吐出ポートとの間に配置さ れる。第２バルブシートは、バルブ本体と別体的に形成されると共に、第１バル ブシートの上方の位置に於いて、バルブチャンバ内に取付けられる。第２バルブ シートは、バルブ本体の底端に向けられると共に、取入ポートと第１吐出ポート との間に配置される。 ポペットアセンブリはバルブ本体と別体的に形成されると共に、バルブチャン バ内で軸心方向に移動し得る様に取付けられる。該ポペットアセンブリはまた、 その頂端部と底端部との間に、拡径部を有するバルブステムを含んでいる。ダイ ヤフラムは、バルブステムの頂端と一体的に形成されて其処から径方向に延在す る。バルブステムの拡径部は第１バルブシートと第２バルブシートとの間に配置 されると共に、バルブチャンバ内の第１軸心位置に在るときに第１バルブシート と係合する下部ショルダを含んでいる。拡径部はまた、バルブチャンバ内の第２ 軸心位置に在るときに第２バルブシートと係合する上部ショルダを含んでいる。 バルブ装置はまた、ポペットアセンブリを第１位置と第２位置との間で移動させ る手段を含んでいる。 上記バルブ本体は、従来の鋳造操作または機械加工操作を用いて作成すること が可能であり、アクチュエータ手段を除いた場合、バルブ構成要素の総数を３個 まで減少する様に設計されている。これに加え、ポペットアセンブリはダイヤフ ラムと、バルブステムと一体的な拡径部とを有する構造とされていることから、 これによってもバルブ構成要素は減少される。本発明の原理に従って構成された バルブ装置には、バルブ故障の可能性を最小限のものとする唯一個の漏出経路し か存在せず、従って、環境を阻害し且つ／或いは付近の操作者の健康を損なう腐 蝕性もしくは苛性の化学物質が漏出する可能性を減少することができる。また、 本発明の原理に従って構成されたバルブ装置はバルブスプリングを必要とせず、 従って、プロセス化学物質に対するイオン性の汚染源を排除している。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの及び他の特徴、見地および利点は、以下の詳細な説明、添付 の請求の範囲および添付図面を考慮すれば一層深く理解されよう。 図１は、本発明の様式に従って提供されたバルブ装置の好適実施例の概略的な 側断面図であり、腐蝕性の或いは化学的に純粋な液体の流れを制御する第２作動 状態を示している。 図２は、図１に示されたバルブ装置の概略的な部分的側断面図であり、バルブ 本体を示している。 図３は、図２の３−３線に沿ったバルブ本体の概略的な部分断面図である。 図４は、図１乃至図３のバルブ本体の平面図である。 図５は、図１乃至図４のバルブ装置において使用される第２バルブシートの頂 部の斜視図である。 図６は、図５の第２バルブシートの底部の斜視図である。 図７は、図１乃至図４のバルブ本体の概略的な部分的側断面図であり、第１作 動状態を示している。 図８は、図７のバルブ本体を含むバルブ装置の概略的な側断面図である。 図９は、一体的な第２バルブシートを備えて成るバルブ本体の概 略的な側断面図である。 詳細な説明 図１及び図２には、本発明の様式に従って提供された好適実施例に斯かるバル ブ装置10の概略的な側断面図が示されている。図示されてはいるが、バルブ装置 10の構成要素の相互の配置および配向を以下に説明する。概略的に述べれば、上 記バルブ装置はバルブ本体12を備えて成り、該本体は自身の頂部付近の開放頂端 14と自身の底部付近の閉塞底端16とを有している。また、バルブ本体12の側部の 第１位置を通る取入ポート18、および、バルブ本体12の第２位置を通る第１吐出 ポート20が配設されている。更に、（図３にも示された）バルブ本体12の第３位 置を通る第２吐出ポート22が配設されている。 一方、バルブ本体12の中央領域には、円筒状のバルブチャンバ24が配置され、 該チャンバは取入ポート18、第１吐出ポート20および第２吐出ポート22と連通さ れている。また、バルブチャンバ内には、軸心方向にポペットアセンブリ26が配 設されている。このポペットアセンブリは、バルブ本体12の頂端14に取付けられ た（図１に示された）アクチュエータアセンブリ28により、チャンバ内で軸心方 向に変位せしめられる。このアクチュエータアセンブリのバルブ本体への接続、 および、ポペットアセンブリの軸心方向変位を行なう該アクチュエータアセンブ リの作用は、後に詳述する。 図２を参照するに、バルブ本体12は、平断面で見た場合に円筒、矩形、六角形 、八角形などの多くの異なる形状に構成される外側壁表面13を有し得る。但し、 好適実施例におけるバルブ本体は、約38mm（１と1/2 インチ）の外径を有する八 角形状とされている。 取入ポート18並びに第１および第２吐出ポート20、22は、バルブ 本体の外周回りにおいて相互に径方向に離間されると共に、本体の高さの中央付 近に載置されている。図示実施例においては、取入ポート18および第１吐出ポー ト20はバルブ本体の径方向対向側部、即ち、180 °離間して載置されると共に、 第２吐出ポート22は取入ポートと第１吐出ポートとの間、すなわち、（図４に最 も良く示される様に）取入ポートおよび第１吐出ポートの両者に関して90°とな る様に載置されている。但し、所望であれば、取入ポート並びに第１及び第２の 吐出ポートの離間関係および配置箇所は別形態とし得ることは理解されよう。例 えば、バルブ本体が、径方向に対向した位置、即ち180 °離間した位置に第１及 び第２吐出ポートを有する様に構成すると共に、取入ポートを両吐出ポートの間 、即ち、両吐出ポートから90°離間させて配設することも可能である。また、取 入ポートおよび吐出ポートの夫々は、バルブに液体またはガスを送排する配管類 に対して螺着接続し得る様に、螺条付き壁部を有するように形成される。好適実 施例においては、取入ポートおよび吐出ポートは約13mm（1/2 インチ）の内径を 有している。 上記取入ポート18は、垂直に延在する略円筒状のバルブチャンバ24に進入して いる。該チャンバの軸心は取入ポートに直交する様に、頂端14から延出してバル ブ本体の底端16の近傍位置に至っている。好適実施例においては、バルブチャン バの長さは約23mm（7/8 インチ）である。バルブ本体を貫通する取入移送路30は 、取入ポート18をバルブチャンバ24に接続している。この取入移送路は取入ポー トよりも小さな直径を有すると共に、取入ポートに沿った軸心から僅かに上方へ の角度を以て離間し乍らバルブ本体を貫通している。従って、この取入移送路は 取入ポートの軸心よりも上方の位置にてバルブチャンバ24内に進入している。ま た、この取入移送路は、バルブチャンバ24の中央部34の側壁32を介して進入して いる。 上記バルブチャンバの中央部は円筒形状であると共に頂部の開放端36および底 部の部分的閉塞端38を備え、これらの頂端および底端は円筒状側壁32により離間 されている。好適実施例においては、開放端36と部分的に閉塞された端部38との 間の距離は約8mm（5/16インチ）とされる。取入移送路30が側壁32に進入するの は、開放端36と部分的閉塞端38との間の略々中間箇所においてである。上記中央 部34の部分閉塞端38の回りには周方向に第１バルブシート40が延在し、該シート はバルブ本体12の頂端14の方を向いている。 上記第２吐出ポート22は円筒状バルブチャンバ24の下部42に接続されるが、チ ャンバ24は中央部34の部分閉塞端36からバルブ本体の底端16の近接した位置まで 延在している。この下部42は略円筒形状を有しており、好適実施例においては、 バルブチャンバ24内で垂直に約10mm（3/8 インチ）の距離だけ延在している。図 ３及び図４に最も良く示される如く、第２吐出移送路44はバルブ本体を貫通して 延在し、第２吐出ポート22をバルブチャンバ24の下部42に接続している。特に図 ３を参照すると、第２吐出移送路44は第２吐出ポートよりも小径であり、かつ、 第２吐出ポート22に沿った軸心から僅かに下方への角度を以て離間し乍らバルブ 本体を貫通している。従って、第２吐出移送路は第２吐出ポートの軸心よりも下 方の位置において、バルブチャンバの下部42に進入している。即ち、第２吐出移 送路は、中央部34の部分閉塞端38とバルブ本体の底端16との間で下部42を画成す る側壁46を介して、該下部の中央にてバルブチャンバに進入する。 図２及び図３を参照するに、バルブチャンバの下部42は、略々円筒形状のステ ム開口48を備え、該開口はバルブ本体の底端16に近接する下部の内部で垂直に延 在している。このステム開口の直径は、バルブチャンバ内に位置するバルブステ ムの直径と同様のものとさ れるが、以下においてはこの点を詳述する。このステム開口は、バルブステムを チャンバ内に整列させると共に、その内部におけるステムの軸心方向摺動を提供 するものである。 図２を参照するに、第１吐出ポート20はバルブチャンバ24の上部50に接続され ており、該上部50は略円筒状とされると共に中央部34の開放端36からバルブ本体 の頂端14まで垂直に延在している。好適実施例においては、この上部50は約5mm （3/16インチ）の長さだけ延在している。また、バルブチャンバの上部50をを画 成する側壁54を介して第１吐出移送路52が延在し、該移送路は第１吐出ポート20 とバルブチャンバの上部50との間に流体流による連通を提供している。図１及び 図２に最も良く示される如く、第１吐出移送路52は第１吐出ポート20よりも小径 であると共に、第１吐出ポートに沿った軸心から僅かに上方への角度を以て離間 し乍らバルブ本体12を貫通している。従って、第１吐出移送路52は、第１吐出ポ ートの軸心よりも上方の位置にてバルブチャンバの上部50に進入している。 図２に最も良く示される様に、上記上部50は、側壁54による外側表面とチャン バ壁58とに沿って画成されたチャネル56を備えて成る。チャンバ壁58は、バルブ チャンバ内に軸心方向に配設されると共に、チャンバの上部と下部との間で垂直 に延在している。好適実施例においては、上記チャネルは約13mm（1/2 インチ） だけ垂直に延在している。図４に最も良く示される如く、このチャネル56はバル ブチャンバの回りで同心的に延在するが、これは、所定距離だけ行ったときに第 １吐出移送路52を含む点から取入移送路30に向かって延在するが、但し、取入移 送路30までは達していない。即ち、好適実施例においては、上記チャネルは、バ ルブチャンバ内において約180 °の半円形状で同心的に延在している。図２を参 照するに、チャネル56と対向するバルブ本体の一部、即ち、取入ポートから第２ 吐出ポート20までの同心的な残りの180 °はバルブ本体12の固体部分から成って おり、該部分は、バルブチャンバの中央部34からその上部50まで延在すると共に 、中央部34の開放端36に近接する平坦な頂部表面60を有している。 図２、図３及び図７を参照するに、第２バルブシート62は中央部34の開放端36 の回りに配設され、バルブ本体の底端16の方を向いている。この第２バルブシー トはバルブ本体から独立されており、バルブ本体と一体的なものではない。図５ および図６に最も良く示される様に、第２バルブシート62は略々円筒形状とされ るが、その一端の開放端64と対向端における部分閉塞端66とを有し、これらの開 放端64および部分閉塞端66は円筒壁68により離間されている。好適実施例におけ る円筒壁68の外径は約16mm（5/8 インチ）であり、かつ、開放端と部分閉塞端と の間で約5mm（3/16インチ）ほど延在している。図６に最も良く示されるごとく 、部分閉塞端66は溝70を備え、該溝は壁部68の周縁近傍の部分閉塞端の内部に所 定の深さを有するごとく周方向に配設されている。また、この溝70は、バルブ本 体内に形成された隆起部72と相補的な形状としてこれを収容し、これにより、舌 溝式の嵌合機構を形成している。この隆起部72はバルブチャンバの中央部34の開 放端36に載置されると共に、該開放端の周方向に延在している。この様に、第２ バルブシート62の部分開放端66をバルブチャンバ中央部34の開放端36上に載置し たことから、バルブチャンバ中央部34の壁部32と第２バルブシート62の部分開放 端66との間には、機密かつ液密なシールが形成される。 図５に最も良く示される如く、第２バルブシートの開放端64は円筒壁68を貫通 する複数個の開口65を備えて成る。これらの開口65は、取入ポート18から第１吐 出ポート20への空気または液体の移送を調節する役割を果たすが、この点につい て以下に詳述する。 図２及び図３を参照するに、ポペットアセンブリ26はバルブ本体12の内部に収 容されると共に、バルブチャンバ24内に垂直に配設されたバルブステム76を備え て成り、即ち、該バルブステム76の軸心はバルブチャンバの軸心と平行に位置せ しめられている。このバルブステムはまた、バルブ本体の底端16に近接配置され たポペットアセンブリの底部における第１端78と、バルブ本体の頂端14に近接配 置された頂端における第２端80とを備えて成る。好適実施例においては、このバ ルブステムの長さは約19mm（3/4 インチ）とされる。上記第１端78は、バルブチ ャンバの下部42のステム開口48内に収納されると共に、該ステム開口内を容易に 上下移動し得る寸法とされている。また、第２端80は、バルブステム76と一体的 なダイヤフラム82を備えて成る。このダイヤフラム82は、バルブステムと一体的 に中央配置された変形可能な部分86を有する円形ディスク形状の頂部側表面84を 備えて成る。好適実施例においては、このダイヤフラムの直径は約25mm（１イン チ）とされる。 上記ダイヤフラム82は、その底表面88を底端16に向ける様に、バルブ本体の頂 端14上に載置される。また、このダイヤフラム82は唇部90を含み、該唇部は、当 該ダイヤフラムの外径を画成する周縁部の回の円周方向の底部表面から下方に延 在している。この唇部90は、バルブ本体の頂端14の回りを円周方向に延在する溝 92内に載置される形状とされる。更に、このダイヤフラム唇部90は溝92内に嵌合 することにより、バルブチャンバの上部50とバルブ本体の頂端14との間の気密お よび液密シールを形成する。 上記バルブステム76は、バルブステムと一体的な拡径部94を備えて成り、該拡 径部はステム自体から径方向に所定距離だけ延在すると共に、第１端すなわち底 端78と第２端すなわち頂端80との間に配置されている。好適実施例においては、 拡径部94は約8mm（5/16イ ンチ）の直径を有すると共に、軸心方向には約6mm（1/4 インチ）の長さを有し ている。この拡径部は、第１バルブシート40と第２バルブシート62との間におい て、バルブチャンバ24の中央部34の内部に配設されている。上記拡径部94は、第 ２端80に近接配置された上部ショルダ96と、第１端78に近接配置された下部ショ ルダ98とを備え、これにより、夫々の近傍の第２バルブシート62および第１バル ブシート40との密閉係合に適応している。 図２、図３および図７を参照するに、第２バルブシート62は、上部ショルダ96 とダイヤフラム82との間でバルブステム76の回りに配設されている。このダイヤ フラムはその底表面88上に、第２バルブシートの開放端64の変位に適合するに十 分な直径の円形隆起部100 を有している。この隆起部は、ダイヤフラムの底表面 88の回りにおける第２バルブシートの整合を促進する役割を果たしている。 図８を参照するに、バルブ本体の頂端14の近傍には、アクチュエータアセンブ リ28が載置されている。このアクチュエータアセンブリは、頂端に沿って延在す る外側壁102 の螺条部に螺着されている。このアクチュエータアセンブリはアク チュエータ104 を含み、該アクチュエータは、バルブチャンバ24内でポペットア センブリ26を軸心方向に変位させる様に作動するが、この変位は、（図７にも示 された様に）下部ショルダ98が第１バルブシート40に圧接係合する第１位置と、 （図１、図２及び図３に示されたように）上部ショルダ96が第２バルブシート62 に圧接係合する第２位置との間とされる。上記アクチュエータの型式は電気式、 空気式または手動式で作動するものを含め、従来形式で作動するものの中から選 択することが出来る。実施例においては、アクチュエータ104 は標準的な電気ソ レノイドである。 上記電気ソレノイド104 は円筒形状の電磁石106 を備えて成るが 、該電磁石16は中央に配置されたキャビティ108 を有し、該キャビティは電磁石 の軸心に沿い、アクチュエータアセンブリ28の頂部における第１端即ち頂端110 から、バルブ本体12の頂端14に近接されたアクチュエータアセンブリの底部にお ける第２端即ち底端112 まで延在している。このキャビティ108 は、第１端110 の付近に配置されてピストン116 の摺動変位を受入れる拡径部114 を備えて成る 。このピストンは、配線118 を介して電磁石106 に付与された電流に応じ、拡径 部114 の内部で軸心方向に変位する。アクチュエータアセンブリ28の第１端110 には、キャップ113 が取付けられている。ピストン116 には、駆動ロッド120 の 一端122 が螺着されるが、該ロッドは逆側の端部124 にてポペットアセンブリ26 にも螺着されている。好適実施例においては、この駆動ロッドの長さは約70mm（ 2 と3/4 インチ）とされている。 ピストン116 のスプリングキャビティ127 の内部には、ピストン116 と上記キ ャビティ108 のネック部128 との間にスプリング126 が配設されている。また、 キャビティ108 は減径部130 を有し、該減径部は、ネック部から軸心方向に延伸 して電磁石106 の第２端即ち底端112 に近接する位置に至っている。スプリング 126 はピストン116 を拡径部114 内の所定位置に保持し、斯くして、図１に示さ れたように電磁石が励起されていないとき、ピストンの先端面117 は電磁石の近 傍部分132 から離間する様になる。この位置においては、スプリングがポペット アセンブリに対して十分に大きな上方への力を加え、これにより、ポペットバル ブの上部ショルダ96を第２バルブシート62に圧接係合せしめる。以下に詳述する 様に、図１に示されたピストンの位置は、バルブチャンバに関するポペットアセ ンブリ26の第２位置に対応している。 図７及び図８を参照するに、ポペットアセンブリ26は、バルブス テム76を貫通して頂端80から底端78へ向けて所定距離だけ軸心方向に延在する中 央キャビティ134 を備えている。この中央キャビティ134 には螺条が付けられ、 駆動ロッド120 の底端124 との螺条係合を提供している。また、ダイヤフラム82 は、バルブステムの中央キャビティ134 と軸心方向に整合すべく中央配置された 円形凹所136 を頂部表面84に備え、駆動ロッドのショルダ部138 の載置を受容し ている。 上記アクチュエータ104 とダイヤフラム82の頂面84との間にはドーナツ形状の スペーサ140 が介設されている。このスペーサ140 は、アクチュエータからの圧 縮力をダイヤフラムのディスク形状表面84に伝達し、これにより、ダイヤフラム とバルブチャンバ24の上部50との間の気密および液密シールを達成すると共に、 駆動ロッド120 の上下操作の間におけるダイヤフラムの軸心方向移動と、該移動 によるポペットアセンブリ26の軸心方向変位とを防止している。従って、上記駆 動ロッド120 は、ピストン116 から出発し、キャビティ108、スペーサ140、およ びダイヤフラムの凹所136 を通ってバルブステム76のキャビティ134 内に至り、 その螺条底端124 によりキャビティ134 と螺合している。 ここで図１に戻ると、アクチュエータ104 は非励起状態で示されているが、こ の状態では、スプリング126 は上方への圧縮力をピストン116 に対して加えてお り、この圧縮力は駆動ロッド120 に伝達されてポペットアセンブリ26をその“第 ２位置”に位置せしめる一方、上部ショルダ96を第２バルブシート62に対して圧 接係合する。（図１に加えて図２および図３を参照すれば理解される様に、）こ の第２位置においては、取入ポート18に進入する空気または液体はバルブチャン バの中央部34内に流入すると共に第２吐出ポート22に導かれて所望の流体処理装 置へと分配される。即ち、第２バルブシ ート62に対する上部ショルダ96の作用により、取入ポートからの空気または液体 の流れがバルブチャンバ24の上部50へ進入するのが阻止され、従って、この流れ の第１吐出ポート20への到達が阻止される。 一方、図８に示されたバルブ装置ではアクチュエータ104 が起動状態とされて おり、この状態では電流が電磁石106 に通じていることから、ピストン116 の先 端面117 を電磁石の近接部分132 と係合せしめると共に駆動ロッド120 を軸心方 向下方に変位させ、これにより、ポペットアセンブリ26を、以下では“第１位置 ”と称するバルブチャンバ24内の位置に位置せしめ、下部ショルダ98を第１バル ブシート40に圧接係合せしめる。この位置においては（図８に加えて図７を参照 すれば理解される様に、）取入ポート18に進入する空気または液体は先ずバルブ チャンバ24の中央部34に流入し、上部ショルダ96および第２バルブシートを通過 して開口65を通り、バルブチャンバ上部50へと至ることになる。このチャンバ上 部に進入した空気または液体は、チャネル56を介し、第１吐出移送路52および第 １吐出ポート20を通過し、所望の流体処理装置へと至ることになる。 本発明の重要な特徴とは、上述すると共に図示されたバルブ装置が本質的に４ 個の構成要素、即ち、バルブ本体12、第２バルブシート62、ポペットアセンブリ 26、および、アクチュエータアセンブリ28のみから構成されていることである。 バルブ装置を構成する残りの要素は上述の構成要素のいずれかと一体的なもの、 或いは、その付属物(subgroup)である。一体的でない構成要素の個数は最小限の ものとしてバルブ装置を構成するのが望ましい、と言うのも、その様にすれば、 バルブ内の空気または液体が周囲に漏れる漏出経路の数が本質的に減少されるか らである。この点、従来の三方向バルブ は二個のダイヤフラムを配置しており、ダイヤフラムの各々はバルブステムと一 体的な部材ではない。斯かるバルブには４個の漏出経路が存在するが、それは、 各ダイヤフラムとバルブステムの各対向端との間の夫々１個の漏出経路、及び、 各ダイヤフラムとバルブ本体の各対向壁面との間の夫々１個の漏出経路である。 これに対し、本発明の原理に従って構成されたバルブ装置は、バルブステムと一 体的な唯一個のダイヤフラムのみを備えており、従って、ダイヤフラムとバルブ 本体壁面との間に唯一個の漏出経路を含むのみである。漏出経路の個数を減ずれ ばバルブの信頼性は増大すると共にバルブが故障する可能性は減少し、従って、 潜在的に有害な化学物質が環境に漏出する危険性も減少することになる。 バルブ本体12、第２バルブシート62およびポペットアセンブリ26は、良好な化 学耐性および熱耐性を示す材料から作成するのが好適である。斯かる特性は、バ ルブが半導体製造工業で使用される場合、または、腐蝕性化学物質がバルブを通 過したり、バルブを通過するプロセス化学物質の化学的純度を高く保つことが望 ましい他の工業分野で使用される場合に望ましいものである。半導体製造工業に おいては、無機強酸、無機強アルカリ、強溶媒、および、過酸化物などの非常に 腐蝕性の高いプロセス化学物質がエッチング操作の間に使用されると共に、この 化学物質を加熱し、そのエッチング作用を増大させてエッチング操作の効率を増 大することも多い。従って、斯かるプロセス化学物質の流れを分配する上で使用 されるバルブは、化学的かつ熱的な耐性を有することによりバルブ故障を引起こ すこと無く信頼性の高い作動を提供することが重要であり、この点、バルブ故障 が起きると腐蝕性化学物質およびその気体がバルブから漏出し、環境汚染および ／或いは付近の操作者の健康阻害を引起こすこともある。 更に、バルブは、化学的耐性を有してプロセス化学物質と接触したときにも浸 食されず、かつ、化学的に純粋なプロセス液体をも汚染しない様に化学的な耐性 を有することが重要である。斯かる汚染が入り込むと、プロセス化学物質に晒さ れる半導体バッチに対し、数十万ドルにも上る損害が生ずることもある。 好適実施例においては、バルブ本体、第２バルブシート、および、ポペットア センブリはフルオロポリマー化合物から形成されるが、これは、ポリテトラフル オロエチレン(PTFE)、フッ素化エチレン−プロピレン(FEP)、ペルフルオロアル コキシフルオロカーボン樹脂(PFA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、 エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー(ECTFE)、エチレン−テトラ フルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化 ビニル(PVF)等を含むフルオロポリマー群から選択される。特に好適な材料とし ては、米国デラウエア州のウィルミントンのデュポン社から提供されるTeflon（ 登録商標）PFA またはTeflon FEPが挙げられる。斯かる材料は腐蝕性、酸性また は苛性の液体によっても損傷を受けず、かつ、化学的に純粋な液体を汚染するこ ともない。 上記バルブ装置は、バルブチャンバを介して液体または気体のいずれかを一方 の吐出ポートに分配制御すべく使用され得る。また、該バルブ装置は、100 ℃ま での温度条件および120psig までの圧力条件下において信頼性を以て作動し得る ものである。 上記バルブ装置が、バルブ構成要素自体は３個であり、これらを含めても合計 で４個のみの構成要素により提供され得るのは、ポペットアセンブリとダイヤフ ラムが一体的な部材として構成されているという特徴に依るものである。従って 、バルブ装置を組立てる間に、第２バルブシートはバルブチャンバ内に配設され 且つポペット アセンブリは部分的閉塞端66を通して挿入され、従って、第２バルブシートは、 ダイヤフラムとポペットアセンブリの上部ショルダ部96との間に配設される。こ の点、第２バルブシートを通してポペットアセンブリを取付けることが可能であ るが、これは、（図５及び図６に最も良く示される如く）第２バルブシート内の ステム開口142 の直径、および、バルブステムの拡径部94の直径の夫々が、バル ブチャンバ内にポペットアセンブリを取付ける際にステム開口を通して拡径部を 載置するに十分な寸法を有しているからである。 図２、図７および図８を参照するに、上記バルブ装置は、バルブステム76の拡 径部94を第２バルブシート62内のステム開口142 を通して挿入することにより組 立られる。この点、上部ショルダ96とシール係合する為にステム開口は拡径部よ りも小径であることが必要であることから、取付の際には拡径部94をステム開口 内に強制的に挿入することが必要となる。ひとつの実施例では、第２バルブシー トを加熱し、拡径部が通る様にステム開口を十分に膨張拡大する。別の実施例で は、ポペットアセンブリと拡径部とを冷却し、ステム開口に挿入され得る様に拡 径部を十分に収縮させる。更に別の実施例では、第２バルブシートを加熱すると 共にポペットアセンブリを冷却し、ステム開口内への拡径部の挿入は一層容易に される。 以上の様な実施例を用いた第２バルブシートのステム開口を通した拡径部の取 付けを容易にする為には、第２バルブシートおよびポペットアセンブリを、熱膨 張係数の大きな材料、好適には上述の如きフルオロポリマー材料の群から選択さ れた材料で形成する。その様に第２バルブシートおよびポペットアセンブリを形 成する上で熱膨張係数の大きなフッ素ポリマー材料を使用すれば、加熱温度に晒 すことによりステム開口を相当の程度まで拡大でき、かつ、冷却温度に晒すこと により拡径部を相当の程度まで収縮することができる 。この様に、相当の程度まで第２バルブシートが膨張するとともにポペットアセ ンブリは収縮することから、ステム開口を介した拡径部の挿通が容易なものとさ れる。従って、大きな熱膨張係数を有するフルオロポリマー材料により作成され た第２バルブシートおよび拡径部はバルブ装置の組立の効率を促進する、と言う のも、ステム開口を通した拡径部の載置を行なう上では、僅かな温度変化、即ち 、第２バルブシートの加熱またはポペットアセンブリの冷却のみが必要だからで ある。 更なる別実施例においては、イソプロピルアルコール等の潤滑剤をポペットア センブリおよび第２バルブシートに塗付使用し、ステム開口への拡径部の挿通が 促進される。 ポペットアセンブリを取付ける際に上述の各実施例のいずれを用いるにせよ、 ステム開口142 および拡径部94の夫々の直径は強制的な取付を行ない得る如きも のとし、これを、ポペットアセンブリがバルブチャンバ内に取付けられた後にも 上部ショルダ96と第２バルブシート62との間の気密／液密シールを提供する第２ バルブシートの性能に悪影響を与えない様に行なわねばならない。 本明細書においてはバルブ装置の限定実施例を詳述且つ図示したが、当業者に は幾多の修正及び変更が明らかであろう。例えば、本発明の精神から逸脱するこ と無しに、取入流は２個とすると共に、一方のまたは他方の取入流から単一の吐 出流に向けて流体を分配制御すべくバルブ装置を構成することも可能である。斯 かる実施例における流体の流れは上記好適実施例において記述した処と逆方向と なり、また、取入流の各々は、第１吐出ポート20および第２吐出ポート22を介し てバルブ本体に進入することになろう。また、ポペットアセンブリが軸心方向に 変位されて“第１位置”に置かれたとき、流体は第１吐出ポート20からバルブチ ャンバ24を介して取入ポー ト18に流れることになる。更に、ポペットアセンブリが軸心方向に変位されて“ 第２位置”に置かれたとき、流体は第２吐出ポート22からバルブチャンバ24を介 して取入ポート18に流れることになる。 ここで図９を参照するに、第２バルブシート62をバルブ本体と一体的にし、バ ルブ装置を、バルブ本体12、ポペットアセンブリ26およびアクチュエータアセン ブリ28から成る三要素アセンブリとして構成することも可能である。従って、ア クチュエータアセンブリを含めなければ、斯かるバルブ装置の実施例の必須要素 は、バルブ本体12およびポペットアセンブリ26の僅かに２個のみから成る。但し 、斯かるバルブ装置の実施例が可能なのは、バルブ本体の寸法ならびに取入ポー トおよび吐出ポートの寸法が加工器具の貫通載置を受入れてバルブ本体の一体的 部分から第２バルブシートを形成し得る場合である。例えば、バルブ本体の取入 ポートおよび吐出ポートの直径が約１インチであれば、第２バルブシートの機械 加工を容易なものとするに十分な間隙が与えられる。而して、一体的なものとな る第２バルブシートは、取入ポート18から第１吐出ポート20への流れを促進する 上では、この差異以外の全ての点において、上記に記述且つ図示した別体的な第 ２バルブシートと同様である。また、この様に構成されたバルブ装置は好都合で ある、と言うのも、該バルブ装置は、ポペットアセンブリ26が第２位置に載置さ れたとき、即ち、バルブステム76の拡径部94が第２バルブシート62に係合したと きに、バルブチャンバ24の中央部34から上部50への流体漏出路の可能性を排除す るからである。 従って、添付の請求の範囲の範囲内において、本発明の原理に係るバルブ装置 は本明細書に詳述した以外の手法で実施され得ることは理解される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月３日 【補正内容】 請求の範囲 １．４個の不可欠な構成要素から成る三方向バルブであって、該三方向バルブ は： 頂端及び底端を有するバルブ本体であって、 前記頂端と前記底端との間に配設された取入ポートならびに第１及び第２吐出 ポートと、 当該バルブ本体の軸心方向位置において中央に配置されたバルブチャンバと、 前記バルブ本体の前記頂端を向く様に前記バルブチャンバと一体的に形成され ると共に前記取入ポートと前記第２吐出ポートとの間に配置された第１バルブシ ートと、から成る一体型バルブ本体と； 前記バルブ本体と別体的に形成されると共に前記第１バルブシートの上方の位 置にて前記バルブチャンバ内に取付けられ、且つ、上記底端に向けられると共に 前記取入ポートと前記第１吐出ポートとの間に配置された第２バルブシートと； 前記バルブ本体と別体的に形成されると共に前記バルブチャンバ内で軸心方向 に移動すべく取付けられたポペットアセンブリであって、該ポペットアセンブリ は それの頂端部と底端部との間に拡径部を有するバルブステムと、 それの頂端部と一体的に形成されて其処から径方向に延在すると共に上記チャ ンバの側壁に対して気密かつ液密のシールを形成する周縁を有するダイヤフラム とから成り、かつ、 前記バルブステムの前記拡径部は、前記第１バルブシートと前記第２バルブシ ートとの間に位置せしめられると共に、該拡径部は、前記バルブチャンバ内で第 １軸心位置に在るときに前記第１バルブシートと係合する為の下部ショルダと、 前記バルブチャンバ内で第 ２軸心位置に在るときに前記第２バルブシートと係合する為の上部ショルダとを 備えて成る、前記ポペットアセンブリと； 前記ポペットアセンブリを上記第１位置と前記第２位置との間で移動せしめる 手段と； を含んで成る、三方向バルブ。 ２．前記第２バルブシートは、前記ポペットアセンブリの前記ダイヤフラムと 前記バルブステムの前記上部ショルダとの間の箇所において前記ポペットアセン ブリの回りに配設され、且つ、 前記第２バルブシートと前記バルブステムの前記拡径部との夫々の直径は、前 記バルブチャンバ内に前記ポペットアセンブリを取付ける際に前記第２バルブシ ートを貫通して前記拡径部を載置し得ると共に、前記ポペットアセンブリを前記 第２位置に変位取付した後は密閉相互作用が提供されるに十分な寸法とされてい る、請求項１に記載の三方向バルブ。 ３．前記第２バルブシートは、前記上部ショルダから離間すると共に前記ダイ ヤフラムの近傍となる自身の周縁の付近に配置された複数個の開口を備え、該開 口は、前記ポペットアセンブリが前記第１位置に在るときに流体流を前記取入ポ ートから前記バルブチャンバを介して前記第１吐出ポートに分配する、請求項２ に記載の三方向バルブ。 ４．前記バルブ本体、前記ポペットアセンブリおよび前記第２バルブシートは 、夫々、フルオロポリマー材料から形成される、請求項１に記載の三方向バルブ 。 ５．前記バルブ本体は鋳造により形成される、請求項４に記載の三方向バルブ 。 ６．前記バルブチャンバ内において前記ポペットアセンブリが前記第１位置に 在るとき、流体流は前記取入ポートから前記バルブチ ャンバを介して前記第１吐出ポートに分配される、請求項１に記載の三方向バル ブ。 ７．前記バルブチャンバ内において前記ポペットアセンブリが前記第２位置に 在るとき、流体流は前記取入ポートから前記バルブチャンバを介して前記第２吐 出ポートに分配される、請求項１に記載の三方向バルブ。 ８．前記ポペットアセンブリを前記第１位置と前記第２位置との間で移動せし める前記移動手段は、 その一端にて前記ポペットアセンブリに接続された駆動ロッドと、 前記バルブチャンバ内で前記ポペットアセンブリが前記第１位置と前記第２位 置との間で移動するに十分な距離だけ、該ロッドを前記バルブチャンバの軸心と 平行な方向に変位せしめるアクチュエータとから成る、請求項１に記載の三方向 バルブ。 ９．前記アクチュエータは、電気式、空気式、油圧式および手動式の駆動を行 なう群の中から選択される、請求項８に記載の三方向バルブ。 １０．頂部の開放頂端と底部の閉塞底端とを有する一体型バルブ本体であって 、該バルブ本体は、 前記本体を貫通して配設されると共に前記頂端と前記底端との間に延在するバ ルブチャンバと、 前記本体内に配設されると共にチャンバの軸心に直交して配向され且つ前記チ ャンバと連通する取入ポートと、 前記取入ポートから離間して配設されると共に両者ともに前記チャンバの軸心 に直交して配向され且つ前記チャンバと連通する第１及び第２吐出ポートと、 前記バルブ本体と一体的であると共に前記バルブ本体の頂端に向 けて前記チャンバ内に配設され、且つ、前記取入ポートと前記第２吐出ポートと の間に位置せしめられた第１バルブシートと、から成る前記バルブ本体と； 前記バルブ本体の頂端に近接すると共に底端を向けて、前記バルブ本体と別体 的に前記バルブチャンバ内に取付けられ、且つ、前記取入ポートと前記第１吐出 ポートとの間に位置せしめられた第２バルブシートと； 前記バルブチャンバ内に配設されたポペットアセンブリであって、該ポペット アセンブリは、 その軸心が前記バルブチャンバの軸心と平行に配向されると共に前記バルブ本 体の頂端近傍に位置せしめられた第１端および前記バルブ本体の底端近傍に位置 せしめられた第２端を有するバルブステムと、 前記バルブステムと一体的に前記第１端と前記第２端との間に配設されると共 に、前記第２バルブシートに近接配置された上部ショルダおよび前記第１バルブ シートに近接配置された下部ショルダを有する拡径部と、 前記バルブステムと一体的に前記第１端に配設されると共に、前記バルブ本体 の頂端上に取付けられ、且つ、前記バルブチャンバの側壁に取付けられてそれと の間に気密かつ液密のシールを形成する周縁を有するダイヤフラムとから成り、 前記上部ショルダと前記ダイヤフラムとの間に前記第２バルブシートを介設す るポペットアセンブリと； 前記バルブチャンバ内において前記ポペットアセンブリを、前記下部ショルダ が前記第１バルブシートと気密かつ液密に係合する第１位置と、前記上部ショル ダが前記第２バルブシートと気密かつ液密に係合する第２位置との間で移動せし めるべく前記ポペットアセ ンブリに取付けられた移動手段と； から成るバルブ装置。 １１．前記第２バルブシートは、前記ダイヤフラムの底面と前記バルブ本体の 相補面との間で、前記バルブチャンバ内に固定的に介設される、請求項１０に記 載のバルブ装置。 １２．前記第２バルブシートは、前記ダイヤフラムの底面の近傍に位置せしめ られた複数個の開口を備えて成る、請求項１１に記載のバルブ装置。 １３．前記取入ポートから前記複数個の開口を介して前記第１吐出ポートへ至 るべく前記バルブチャンバ内に延在する流通路を備え、該流通路は前記ポペット アセンブリが前記バルブチャンバ内で前記第１位置に置かれたときに生成される 、請求項１２に記載のバルブ装置。 １４．前記取入ポートから前記第２吐出ポートヘ至るべく前記バルブチャンバ 内に延在する流通路を備え、該流通路は前記ポペットアセンブリが前記バルブチ ャンバ内で前記第２位置に置かれたときに生成される、請求項１０に記載のバル ブ装置。 １５．前記バルブ本体、前記第２バルブシート、および、前記ポペットアセン ブリは夫々、フルオロポリマー複合材料から作成される、請求項１０に記載のバ ルブ装置。 １６．前記バルブ本体、前記第２バルブシート、および、前記ポペットアセン ブリは夫々、鋳造により形成される、請求項１５に記載のバルブ装置。 １７．前記バルブステムの前記拡径部と前記第２バルブシートとの夫々の寸法 は、前記バルブチャンバ内に前記ポペットアセンブリを取付ける際に前記第２バ ルブシートを貫通して前記拡径部を載置し得ると共に、前記ポペットアセンブリ が前記バルブチャンバ内で 前記第２位置に位置せしめられたときに前記上部ショルダが前記第２バルブシー トに対して密閉係合し得るに十分な寸法とされている、請求項１０に記載のバル ブ装置。 １８．前記第２バルブシートは、該第２バルブシートを最初に加熱することに より前記拡径部の前記第２バルブシートへの貫通載置を許容すべく、前記バルブ ステムの前記拡径部を形成する材料よりも大きな熱膨張係数を有する材料から形 成される、請求項１７に記載のバルブ装置。 １９．前記ポペットアセンブリを前記バルブチャンバ内で移動せしめる前記移 動手段は、 その一端にて前記ポペットアセンブリに取付けられた駆動ロッドと、 前記ロッドの逆側の端部に取付けられ、前記バルブチャンバ内において前記ロ ッドおよび前記ポペットを前記第１位置と前記第２位置との間で軸心方向に移動 せしめると共に、前記バルブ本体の頂端に取付けられた前記アクチュエータとか ら成る、請求項１０に記載のバルブ装置。 ２０．前記アクチュエータを作動せしめるために使用される駆動機構の形式は 、電気式、空気式、油圧式および手動式の機構から成る群の中から選択される、 請求項１９に記載のバルブ装置。 ２１．前記ポペットアセンブリを移動する前記移動手段は、前記ダイヤフラム の頂面と前記アクチュエータとの間に介設されたスペーサを更に備え、 該スペーサは、前記ロッドの貫通載置を許容する中央開口を備えると共に、前 記ポペットアセンブリが移動する間の前記ダイヤフラムの軸心方向移動を制限す る役割を果たす、請求項１９に記載のバルブ装置。 ２２．４個の必須構成要素から成るバルブ装置であって： 開放頂端と閉塞底端とを有するバルブ本体であって、該バルブ本体は、 前記バルブ本体と一体的に前記頂端と前記底端との間で軸心方向に配設された バルブチャンバと、 前記バルブ本体と一体的であり且つ前記バルブチャンバの中央部と連通された 取入ポートと、 前記バルブ本体と一体的であり且つ前記頂端近傍の前記バルブチャンバの上部 と連通された第１吐出ポートと、 前記バルブ本体と一体的であり且つ前記底端近傍の前記バルブチャンバの下部 と連通された第２吐出ポートと、 前記バルブ本体と一体的に前記バルブチャンバ内で前記取入ポートと前記第２ 吐出ポートとの間に配設された第１バルブシートと、から成る前記バルブ本体と ； 前記バルブチャンバ内に配設されたポペットアセンブリであって、該ポペット アセンブリは、 前記バルブ本体の前記底端に近接して配向された自身の底端と前記バルブ本体 の前記頂端に近接して配向された自身の頂端とを有するバルブステムと、 前記バルブステムと一体的に該ステムの頂端と底端との間に配設されると共に 、前記バルブステムの頂端に近接された上部ショルダおよび前記バルブステムの 底端に近接された下部ショルダを有する拡径部と、 前記バルブステムと一体的に該バルブステムの頂端近傍に配設されると共に、 前記バルブ本体の頂端近傍に取付けられ、前記バルブチャンバと接触してそれら の間に気密かつ液密なシールを形成する周縁を有するダイヤフラムとから成る、 ポペットアセンブリと、； 前記バルブ本体および前記ポペットアセンブリと別体的に形成された第２バル ブシートであって、前記取入ポートと前記第１吐出ポートとの間で前記バルブチ ャンバ内に取付けられると共に前記ダイヤフラムと前記上部ショルダとの間で前 記バルブステムの回りに配設され、且つ、前記バルブチャンバから前記第１吐出 ポートへの流れを許容すべく前記ダイヤフラムに近接された複数個の開口を有す る前記第２バルブシートと； 前記バルブチャンバ内において前記ポペットアセンブリを、前記下部ショルダ が前記第１バルブシートと係合する第１位置と、前記上部ショルダが前記第２バ ルブシートと係合する第２位置との間で移動せしめるべく前記ポペットアセンブ リに取付けられた移動手段と；から成るバルブ装置。 ２３．前記ポペットアセンブリを移動する移動手段は、前記バルブ本体の頂端 に取付けられた前記アクチュエータと、その一端にて前記アクチュエータに取付 けられると共にその逆側の端部にて前記ポペットアセンブリに取付けられた駆動 ロッドとから成り、且つ、 前記アクチュエータを駆動すると、前記アクチュエータ内部で前記ロッドが軸 心方向に移動すると共に、前記バルブチャンバ内で前記バルブステムが軸心方向 に運動する、請求項２２に記載のバルブ装置。 ２４．前記ダイヤフラムと前記アクチュエータとの間に介設され、前記バルブ ステムが軸心方向に移動する際に前記ダイヤフラムが軸心方向に変位されるのを 防止するスペーサを更に備えて成る、請求項２３に記載のバルブ装置。 ２５．前記バルブチャンバ内の前記第１位置に前記ポペットアセンブリが位置 せしめられとき、前記バルブ本体を貫通し乍ら、前記取入ポートから、前記バル ブチャンバおよび前記第２バルブシート の前記開口を介し、前記第１吐出ポートまで延在する流通路を備えて成る、請求 項２２に記載のバルブ装置。 ２６．前記バルブチャンバ内の前記第２位置に前記ポペットアセンブリが位置 せしめられとき、前記バルブ本体を貫通し乍ら、前記取入ポートから、前記バル ブチャンバを介し、前記第２吐出ポートまで延在する流通路を備えて成る、請求 項２５に記載のバルブ装置。 ２７．３個の不可欠な構成要素から成る三方向バルブであって、該三方向バル ブは： 頂端と底端とを有する一体型のバルブ本体であって、該バルブ本体は、 前記頂端と前記底端との間に配設された取入ポート並びに第１及び第２吐出ポ ートと、 前記バルブ本体内部で軸心方向において中央に配置されたバルブチャンバと、 前記バルブチャンバと一体的に形成されると共に、前記バルブ本体の頂端に向 けられ且つ前記取入ポートと前記第２吐出ポートとの間に配置された第１バルブ シートと、 前記第１バルブシートの上方で前記バルブチャンバと一体的に形成されると共 に、前記底端に向けられ且つ前記取入ポートと前記第１吐出ポートとの間に配置 された第２バルブシートと、から成る、前記バルブ本体と； 前記バルブ本体と別体的に形成されると共に前記バルブチャンバ内を軸心方向 に移動する如く取付けられたポペットアセンブリであって、該ポペットアセンブ リは、 それの頂端部と底端部との間に拡径部を有するバルブステムと、 それの頂端と一体的に形成されると共に其処から径方向に延在し て前記バルブチャンバの側壁に対してシールを形成するダイヤフラムとを備えて 成り、 前記バルブステムの前記拡径部は、前記第１バルブシートと前記第２バルブシ ートとの間に配置されると共に、前記バルブチャンバ内の第１軸心位置に在ると きに前記第１バルブシートに係合する下部ショルダと、前記バルブチャンバ内の 第２軸心位置に在るときに前記第２バルブシートと係合する上部ショルダとを備 え、前記バルブステムの底端部は自由端とされて前記バルブ本体に取付けられて いない、ポペットアセンブリと； 前記ポペットアセンブリを上記第１軸心位置と第２軸心位置との間で移動せし める移動手段と； を備えて成る、三方向バルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．本質的に４個の構成要素から成る三方向バルブであって、該三方向バルブ は： 頂端及び底端を有するバルブ本体であって、 頂端と底端との間に配設された取入ポートならびに第１及び第２吐出ポートと 、 当該バルブ本体の軸心方向位置において中央に配置されたバルブチャンバと、 バルブ本体の頂端を向く様にバルブチャンバと一体的に形成されると共に取入 ポートと第２吐出ポートとの間に配置された第１バルブシートと、から成る一体 型バルブ本体と； バルブ本体と別体的に形成されると共に第１バルブシートの上方の位置にてバ ルブチャンバ内に取付けられ、且つ、上記底端に向けられると共に取入ポートと 第１吐出ポートとの間に配置された第２バルブシートと； バルブ本体と別体的に形成されると共にバルブチャンバ内で軸心方向に移動す べく取付けられたポペットアセンブリであって、該ポペットアセンブリは それの頂端部と底端部との間に拡径部を有するバルブステムと、 それの頂端部と一体的に形成されて其処から径方向に延在するダイヤフラムと から成り、かつ、 バルブステムの拡径部は、第１バルブシートと第２バルブシートとの間に位置 せしめられると共に、該拡径部は、バルブチャンバ内で第１軸心位置に在るとき に第１バルブシートと係合する為の下部ショルダと、バルブチャンバ内で第２軸 心位置に在るときに第２バルブシートと係合する為の上部ショルダとを備えて成 る、ポペット アセンブリと； ポペットアセンブリを上記第１位置と第２位置との間で移動せしめる手段と； を含んで成る、三方向バルブ。 ２．第２バルブシートは、ポペットアセンブリのダイヤフラムとバルブステム の上部ショルダとの間の箇所においてポペットアセンブリの回りに配設され、且 つ、 第２バルブシートとバルブステムの拡径部との夫々の直径は、バルブチャンバ 内にポペットアセンブリを取付ける際に第２バルブシートを貫通して拡径部を載 置し得ると共に、ポペットアセンブリを第２位置に変位取付した後は密閉相互作 用が提供されるに十分な寸法とされている、請求項１に記載の三方向バルブ。 ３．第２バルブシートは、上部ショルダから離間すると共にダイヤフラムの近 傍となる自身の周縁の付近に配置された複数個の開口を備え、該開口は、ポペッ トアセンブリが第１位置に在るときに流体流を取入ポートからバルブチャンバを 介して第１吐出ポートに分配する、請求項２に記載の三方向バルブ。 ４．ダイヤフラムとバルブ本体の頂端との間には気密且つ液密なシールが提供 される、請求項１に記載の三方向バルブ。 ５．バルブ本体、ポペットアセンブリおよび第２バルブシートは、夫々、フッ 素ポリマー材料から形成される、請求項１に記載の三方向バルブ。 ６．バルブ本体は鋳造により形成される、請求項５に記載の三方向バルブ。 ７．バルブチャンバ内においてポペットアセンブリが第１位置に在るとき、流 体流は取入ポートからバルブチャンバを介して第１吐出ポートに分配される、請 求項１に記載の三方向バルブ。 ８．バルブチャンバ内においてポペットアセンブリが第２位置に在るとき、流 体流は取入ポートからバルブチャンバを介して第２吐出ポートに分配される、請 求項１に記載の三方向バルブ。 ９．ポペットアセンブリを第１位置と第２位置との間で移動せしめる手段は、 その一端にてポペットアセンブリに接続された駆動ロッドと、 バルブチャンバ内でポペットアセンブリが第１位置と第２位置との間で移動す るに十分な距離だけ、該ロッドをバルブチャンバの軸心と平行な方向に変位せし めるアクチュエータとから成る、請求項１に記載の三方向バルブ。 １０．アクチュエータは、電気式、空気式、油圧式および手動式の駆動を行な う群の中から選択される、請求項９に記載の三方向バルブ。 １１．頂部の開放頂端と底部の閉塞底端とを有するバルブ本体であって、該バ ルブ本体は、 本体内に配設されると共に頂端と底端との間に延在するバルブチャンバと、 本体内に配設されると共にチャンバの軸心に直交して配向され且つチャンバと 連通する取入ポートと、 取入ポートから離間して配設されると共に両者ともにチャンバの軸心に直交し て配向され且つチャンバと連通する第１及び第２吐出ポートと、 バルブ本体と一体的であると共にバルブ本体の頂端に向けてチャンバ内に配設 され、且つ、取入ポートと第２吐出ポートとの間に位置せしめられた第１バルブ シートと、から成るバルブ本体と； バルブ本体の頂端に近接すると共に底端を向けて、バルブ本体と別体的にバル ブチャンバ内に取付けられ、且つ、取入ポートと第１ 吐出ポートとの間に位置せしめられた第２バルブシートと； バルブチャンバ内に配設されたポペットアセンブリであって、該ポペットアセ ンブリは、 その軸心がバルブチャンバの軸心と平行に配向されると共にバルブ本体の頂端 近傍に位置せしめられた第１端およびバルブ本体の底端近傍に位置せしめられた 第２端を有するバルブステムと、 バルブステムと一体的に第１端と第２端との間に配設されると共に、第２バル ブシートに近接配置された上部ショルダおよび第１バルブシートに近接配置され た下部ショルダを有する拡径部と、 バルブステムと一体的に第１端に配設されたダイヤフラムとから成り、 上部ショルダとダイヤフラムとの間に第２バルブシートを介設するポペットア センブリと； バルブチャンバ内においてポペットアセンブリを、下部ショルダが第１バルブ シートと気密かつ液密に係合する第１位置と、上部ショルダが第２バルブシート と気密かつ液密に係合する第２位置との間で移動せしめる手段と； から成るバルブ装置。 １２．ダイヤフラムはバルブ本体の頂端に装着されて両者間に気密かつ液密な シールを形成する、請求項１１に記載のバルブ装置。 １３．第２バルブシートは、ダイヤフラムの底面とバルブ本体の相補面との間 で、バルブチャンバ内に固定的に介設される、請求項１２に記載のバルブ装置。 １４．第２バルブシートは、ダイヤフラムの底面の近傍に位置せしめられた複 数個の開口を備えて成る、請求項１３に記載のバルブ装置。 １５．取入ポートから前記複数個の開口を介して第１吐出ポート へ至るべくバルブチャンバ内に延在する流通路を備え、該流通路はポペットアセ ンブリがバルブチャンバ内で第１位置に置かれたときに生成される、請求項１４ に記載のバルブ装置。 １６．取入ポートから第２吐出ポートヘ至るべくバルブチャンバ内に延在する 流通路を備え、該流通路はポペットアセンブリがバルブチャンバ内で第２位置に 置かれたときに生成される、請求項１１に記載のバルブ装置。 １７．バルブ本体、第２バルブシート、および、ポペットアセンブリは夫々、 フッ素ポリマー複合材料から作成される、請求項１１に記載のバルブ装置。 １８．バルブ本体、第２バルブシート、および、ポペットアセンブリは夫々、 鋳造により形成される、請求項１７に記載のバルブ装置。 １９．バルブステムの拡径部と第２バルブシートとの夫々の寸法は、バルブチ ャンバ内にポペットアセンブリを取付ける際に第２バルブシートを貫通して拡径 部を載置し得ると共に、ポペットアセンブリがバルブチャンバ内で第２位置に位 置せしめられたときに上部ショルダが第２バルブシートに対して密閉係合し得る に十分な寸法とされている、請求項１１に記載のバルブ装置。 ２０．第２バルブシートは、該第２バルブシートを加熱することにより拡径部 の第２バルブシートへの貫通載置を促進する大きな熱膨張係数を有する材料から 形成される、請求項１９に記載のバルブ装置。 ２１．ポペットアセンブリをバルブチャンバ内で移動せしめる手段は、 その一端にてポペットアセンブリに取付けられた駆動ロッドと、 ロッドの逆側の端部に取付けられ、バルブチャンバ内においてロ ッドおよびポペットを第１位置と第２位置との間で軸心方向に移動せしめると共 に、バルブ本体の頂端に取付けられたアクチュエータとから成る、請求項１１に 記載のバルブ装置。 ２２．アクチュエータを作動せしめるために使用される駆動機構の形式は、電 気式、空気式、油圧式および手動式の機構から成る群の中から選択される、請求 項２１に記載のバルブ装置。 ２３．ポペットアセンブリを移動する手段は、ダイヤフラムの頂面とアクチュ エータとの間に介設されたスペーサを更に備え、 該スペーサは、ロッドの貫通載置を許容する中央開口を備えると共に、ポペッ トアセンブリが移動する間のダイヤフラムの軸心方向移動を制限する役割を果た す、請求項２１に記載のバルブ装置。 ２４．４個の必須構成要素から成るバルブ装置であって： 開放頂端と閉塞底端とを有するバルブ本体であって、該バルブ本体は、 バルブ本体と一体的に頂端と底端との間で軸心方向に配設されたバルブチャン バと、 バルブ本体と一体的であり且つバルブチャンバの中央部と連通された取入ポー トと、 バルブ本体と一体的であり且つ頂端近傍のバルブチャンバの上部と連通された 第１吐出ポートと、 バルブ本体と一体的であり且つ底端近傍のバルブチャンバの下部と連通された 第２吐出ポートと、 バルブ本体と一体的にバルブチャンバ内で取入ポートと第２吐出ポートとの間 に配設された第１バルブシートと、から成るバルブ本体と； バルブチャンバ内に配設されたポペットアセンブリであって、該ポペットアセ ンブリは、 バルブ本体の底端に近接して配向された自身の底端とバルブ本体の頂端に近接 して配向された自身の頂端とを有するバルブステムと、 バルブステムと一体的に該ステムの頂端と底端との間に配設されると共に、バ ルブステムの頂端に近接された上部ショルダおよびバルブステムの底端に近接さ れた下部ショルダを有する拡径部と、 バルブステムと一体的に該バルブステムの頂端近傍に配設されると共に、バル ブ本体の頂端近傍に取付けられ、それらの間に気密かつ液密なシールを形成する ダイヤフラムとから成る、ポペットアセンブリと、； バルブ本体およびポペットアセンブリと別体的に形成された第２バルブシート であって、取入ポートと第１吐出ポートとの間でバルブチャンバ内に取付けられ ると共にダイヤフラムと上部ショルダとの間でバルブステムの回りに配設され、 且つ、バルブチャンバから第１吐出ポートへの流れを許容すべくダイヤフラムに 近接された複数個の開口を有する第２バルブシートと； バルブチャンバ内においてポペットアセンブリを、下部ショルダが第１バルブ シートと係合する第１位置と、上部ショルダが第２バルブシートと係合する第２ 位置との間で移動せしめる手段と；から成るバルブ装置。 ２５．ポペットアセンブリを移動する手段は、バルブ本体の頂端に取付けられ たアクチュエータと、その一端にてアクチュエータに取付けられると共にその逆 側の端部にてポペットアセンブリに取付けられた駆動ロッドとから成り、且つ、 アクチュエータを駆動すると、アクチュエータ内部でロッドが軸心方向に移動 すると共に、バルブチャンバ内でバルブステムが軸心方向に運動する、請求項２ ４に記載のバルブ装置。 ２６．ダイヤフラムとアクチュエータとの間に介設され、バルブステムが軸心 方向に移動する際にダイヤフラムが軸心方向に変位されるのを防止するスペーサ を更に備えて成る、請求項２５に記載のバルブ装置。 ２７．バルブチャンバ内の第１位置にポペットアセンブリが位置せしめられと き、バルブ本体を貫通し乍ら、取入ポートから、バルブチャンバおよび第２バル ブシートの開口を介し、第１吐出ポートまで延在する流通路を備えて成る、請求 項２４に記載のバルブ装置。 ２８．バルブチャンバ内の第２位置にポペットアセンブリが位置せしめられと き、バルブ本体を貫通し乍ら、取入ポートから、バルブチャンバを介し、第２吐 出ポートまで延在する流通路を備えて成る、請求項２７に記載のバルブ装置。 ２９．本質的に３個の構成要素から成る三方向バルブであって、該三方向バル ブは： 頂端と底端とを有する一体型のバルブ本体であって、該バルブ本体は、 頂端と底端との間に配設された取入ポート並びに第１及び第２吐出ポートと、 バルブ本体内部で軸心方向において中央に配置されたバルブチャンバと、 バルブチャンバと一体的に形成されると共に、バルブ本体の頂端に向けられ且 つ取入ポートと第２吐出ポートとの間に配置された第１バルブシートと、 第１バルブシートの上方でバルブチャンバと一体的に形成されると共に、底端 に向けられ且つ取入ポートと第１吐出ポートとの間に配置された第２バルブシー トと、から成る、バルブ本体と； バルブ本体と別体的に形成されると共にバルブチャンバ内を軸心方向に移動す る如く取付けられたポペットアセンブリであって、該ポペットアセンブリは、 それの頂端部と底端部との間に拡径部を有するバルブステムと、 それの頂端と一体的に形成されると共に其処から径方向に延在するダイヤフラ ムとを備えて成り、 バルブステムの拡径部は、第１バルブシートと第２バルブシートとの間に配置 されると共に、バルブチャンバ内の第１軸心位置に在るときに第１バルブシート に係合する下部ショルダと、バルブチャンバ内の第２軸心位置に在るときに第２ バルブシートと係合する上部ショルダとを備えて成る、ポペットアセンブリと； ポペットアセンブリを上記第１軸心位置と第２軸心位置との間で移動せしめる 手段と； を備えて成る、三方向バルブ。