特許 7436086 流体遮断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】流体遮断装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/34 20060101AFI20240214BHJP

   F16K 7/12 20060101ALI20240214BHJP

   F16K 7/16 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

F16K1/34 D

F16K7/12 B

F16K7/16 D

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023520558

(86)(22)【出願日】2021-06-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-24

(86)【国際出願番号】 IB2021055256

(87)【国際公開番号】W WO2021255634

(87)【国際公開日】2021-12-23

【審査請求日】2023-04-14

(31)【優先権主張番号】102020000014203

(32)【優先日】2020-06-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】522485969

【氏名又は名称】ラッティーノックス・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ

【氏名又は名称原語表記】ＲＡＴＴＩＩＮＯＸ Ｓ．Ｒ．Ｌ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】ラッティ，ワルテル

【審査官】上野 力

(56)【参考文献】

【文献】特開平１－１８８７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第７２６８１（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１２２２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３７３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１５６６９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １／３４

Ｆ１６Ｋ ７／１２

Ｆ１６Ｋ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体遮断装置（１）であって、
バルブ本体（２）を含み、
前記バルブ本体（２）は、少なくとも部分的に入口ダクト（３）および出口ダクト（４）を区画し、
前記入口ダクト（３）は、所定の横方向入口ダクト寸法（Ｄｉ）を有し、
前記バルブ本体（２）は、中間部分（５）を含み、前記中間部分（５）は、少なくとも部分的に中間チャンバ（６）を区画し、前記中間チャンバ（６）は、前記入口ダクト（３）と前記出口ダクト（５）との間の流体接続を提供し、
前記入口ダクト（３）は、前記中間部分（５）と前記入口ダクト（３）との交差によって形成される入口ダクト接続エッジ（７）を含み、
前記中間チャンバ（６）は、シール面（１４）を含み、
前記中間チャンバ（６）は、ダイヤフラム（８）を収容し、
前記ダイヤフラム（８）は、単一ピースの本体を有し、
前記ダイヤフラム（８）は、ダイヤフラムシール部（９）を含み、前記ダイヤフラムシール部（９）は、前記入口ダクト（３）の閉鎖位置においてダイヤフラム支持面（２０）により前記シール面（１４）と協働して前記入口ダクト（３）を閉塞させ、
前記ダイヤフラム（８）は、ダイヤフラム屈曲部（１０）を含み、前記ダイヤフラム屈曲部（１０）は、前記ダイヤフラムシール部（９）を、専ら曲げ状態で動作するように前記バルブ本体（２）に恒久的に接続し、
前記ダイヤフラムシール部（９）は、ダイヤフラムシート（１１）を区画し、
前記流体遮断装置（１）はさらに、
制御要素（１２）を含み、
前記制御要素（１２）は、所定の横方向制御ステム寸法（Ｄｐ）を含む制御ステム（１３）を含み、
前記制御ステム（１３）は、前記ダイヤフラムシート（１１）に一体的に受容され、
前記制御ステム（１３）は、少なくとも前記入口ダクト（３）の閉鎖位置と前記入口ダクト（３）の開放位置との間で、所定のダイヤフラム動作方向（Ｘ－Ｘ）に沿って移動する動作を前記ダイヤフラムシール部（９）に伝達し、
前記シール面（１４）は、前記所定のダイヤフラム動作方向（Ｘ－Ｘ）に直交して配置される平坦なシール面であり、
前記ダイヤフラム支持面（２０）は、前記所定のダイヤフラム動作方向（Ｘ－Ｘ）に直交して配置される平坦な支持面であり、
前記横方向制御ステム寸法（Ｄｐ）は、前記横方向入口ダクト寸法（Ｄｉ）より大きい値と、前記制御ステム（１３）と前記入口ダクト接続エッジ（７）との間の前記所定のダイヤフラム動作方向（Ｘ－Ｘ）に直交する平面上で測定した距離が、前記横方向入口ダクト寸法（Ｄｉ）の２５％より小さい距離だけ残す寸法と、の間にあり、
前記制御ステム（１３）は、前記ダイヤフラム（８）の前記本体内に進入して螺合するセルフタッピングステムねじ（２７）を含み、これにより前記ダイヤフラムシート（１１）内にダイヤフラムねじ（２８）を形成し、これにより前記セルフタッピングステムねじ（２７）のプロファイルと前記ダイヤフラム（８）の前記本体の間に密接な結合を形成しており、
前記セルフタッピングステムねじ（２７）は、前記ダイヤフラムシート（１１）の壁面にねじ込むことにより前記ダイヤフラム（８）の本体を変形させ、前記ダイヤフラム（８）の本体の閉鎖時の推力と開放時の引っ張りを受ける前記ダイヤフラム（８）の本体の抵抗部で前記ダイヤフラム（８）の本体に貫入させる皮質タイプのねじである、
流体遮断装置（１）。

【請求項2】

前記セルフタッピングステムねじ（２７）は、所定のねじ高さを有する前記制御ステム（１３）のテーパ状で尖ったねじ山（４４）を含み、前記ねじ山（４４）によって変形した前記ダイヤフラム（８）の本体の材料をらせん状ねじチャネル（４５）を完全に満たすように受け入れることができる、ねじ高さと同様の大きさの前記らせん状ねじチャネル（４５）をその間に残し、
及び／又は、
前記セルフタッピングステムねじ（２７）は、前記ダイヤフラムシート（１１）を形成するその狭い部分において、前記ダイヤフラム（８）の本体の厚さの１／２から１／４まで変化する所定のねじ高さを有する前記制御ステム（１３）の先細りで尖ったねじ山（４４）を含み、前記ダイヤフラム（８）の本体の中に１／２から１／４の間で変化する深さで入り込むように、前記ダイヤフラム（８）の本体の抵抗部分を形成し、それが前記ねじ山（４４）と相互作用して、前記ダイヤフラム（８）の閉鎖時の推力と開放時の引っ張りにさらされたときの繰り返しサイクルに抵抗し、
又は、
前記セルフタッピングステムねじ（２７）は、前記ダイヤフラムシート（１１）を形成するその狭い部分において、前記ダイヤフラム（８）の本体の厚さの１／３に等しい所定のねじ高さを有する前記制御ステム（１３）の先細りで尖ったねじ山（４４）を含み、前記ダイヤフラム（８）の本体の中に１／３に等しい深さまで入り込むように、前記ダイヤフラム（８）の本体に抵抗部分を形成し、それが前記ねじ山（４４）と相互作用して、前記ダイヤフラム（８）の閉鎖時の推力と開放時の引っ張りにさらされたときの繰り返しサイクルに抵抗し、
前記横方向制御ステム寸法（Ｄｐ）は、前記所定のダイヤフラム動作方向（Ｘ－Ｘ）に直交する平面上で測定した、前記制御ステム（１３）と前記入口ダクト接続エッジ（７）との間の距離を、前記横方向入口ダクト寸法（Ｄｉ）の２２％より小さい距離（Ｄｇ）だけ残す、
請求項１に記載の流体遮断装置（１）。

【請求項3】

シールダイヤフラム（９）の前記入口ダクト（３）の前記閉鎖位置において、前記制御ステム（１３）と前記入口ダクト接続エッジ（７）との間で前記所定のダイヤフラム動作方向（Ｘ－Ｘ）に平行に測定した距離（Ｄｚ）は、前記横方向入口ダクト寸法（Ｄｉ）の７％と１５％との間である、
請求項１または２に記載の流体遮断装置（１）。

【請求項4】

少なくとも１つのダイヤフラム部分（８）が前記制御ステム（１３）の一端を取り囲み、
及び／又は、
前記ダイヤフラム（８）は、前記制御要素（１２）を前記中間チャンバ（６）から分離する、
請求項１～３のいずれか１つに記載の流体遮断装置（１）。

【請求項5】

前記中間チャンバ（６）は、前記バルブ本体（２）の前記中間部分（５）と前記ダイヤフラム（８）とによって、また前記入口ダクト（３）及び前記出口ダクト（４）にアクセスするための間隙又は開口（１５、１６）によって区切られ、
及び／又は、
前記ダイヤフラム（８）は、前記中間チャンバ（６）を制御要素摺動チャンバ（１７）から分離し、
前記制御要素摺動チャンバ（１７）は、前記制御要素（１２）を、前記入口ダクト（３）の前記閉鎖位置と前記入口ダクト（３）の開放位置との間のその動きにおいて受け入れ、案内する、
請求項１～４のいずれか１つに記載の流体遮断装置（１）。

【請求項6】

前記ダイヤフラム（８）は、軸対称の形状であり、
及び／又は、
前記ダイヤフラムシール部（９）は、カップ形状であり、
及び／又は、
前記ダイヤフラムシール部（９）は、ダイヤフラムステム（１８）と、拡大ダイヤフラムベース（１９）と、を含み、
前記拡大ダイヤフラムベース（１９）は、前記中間チャンバ（６）の前記シール面（１４）と密封的に協働するダイヤフラム支持面（２０）を含み、
及び／又は、
前記ダイヤフラム屈曲部（１０）は、逆ドーム型であり、
及び／又は、
前記ダイヤフラム屈曲部（１０）は、ダイヤフラム接続部（２１）によって前記バルブ本体に接続する、
請求項１～５のいずれか１つに記載の流体遮断装置（１）。

【請求項7】

前記ダイヤフラム（８）が、加圧下で製造されるビレットまたはバーから機械加工の手段で得られるＰＴＦＥと呼ばれるポリテトラフルオロエチレンで作られ、
及び／又は、
前記バルブ本体（２）はステンレス鋼で作られ、
及び／又は、
前記制御要素（１２）はステンレス鋼で作られる、
請求項１～６のいずれか１つに記載の流体遮断装置（１）。

【請求項8】

前記制御ステム（１３）は、前記制御ステム（１３）の端部に配置されたステムヘッド（４６）を含み、
前記ステムヘッド（４６）は、前記ダイヤフラムシート（１１）のシートボトム（４８）に当接する前記所定のダイヤフラム動作方向（Ｘ－Ｘ）に直交する平坦なステム端面（４７）を含んで、前記制御ステム（１３）を前記ダイヤフラム（８）と一体化し、
及び／又は、
前記ステムヘッド（４６）は、前記セルフタッピングステムねじ（２７）から排出溝（４９）によって分離されており、前記排出溝（４９）は、前記制御ステム（１３）が前記セルフタッピングステムねじ（２７）で前記ダイヤフラムシート（１１）を区画する壁に挿入されて前記ダイヤフラム（８）の材料が変形すると、その変形した材料が前記排出溝（４９）に入って前記制御ステムをその結合位置から前記ダイヤフラム（８）にねじ外れするのを防止する、
請求項１～７のいずれか１つに記載の流体遮断装置（１）。

【請求項9】

前記制御要素（１２）は、アクチュエータ（３０）の制御シャフト（２９）に接続され、
及び／又は、
前記制御要素（１２）は、空気圧アクチュエータ（３０）の制御シャフト（２９）に接続され、
及び／又は、
前記制御要素（１２）は、ばね（３１）によって前記入口ダクト（３）の前記閉鎖位置へ常にバイアスされている、
請求項１～８のいずれか１つに記載の流体遮断装置（１）。

【請求項10】

前記制御要素（１２）は、単一ピースの要素であり、
及び／又は、
前記制御要素（１２）は、前記ダイヤフラムシート（１１）に受容され、
及び／又は、
前記制御要素（１２）は、制御要素プレート（３２）を含み、前記制御要素プレート（３２）は、前記制御ステム（１３）と一体に設けられ、
及び／又は、
前記制御要素（１２）は、制御要素プレート（３２）を含み、前記制御要素プレート（３２）は、前記ダイヤフラム屈曲部（１０）に向くダイヤフラム支持面（３３）を含み、
及び／又は、
前記制御要素（１２）は、制御要素プレート（３２）を含み、前記制御要素プレート（３２）は、ダイヤフラム支持面（３３）を含み、前記ダイヤフラム支持面（３３）は円錐形又は球形セクターの形状であり、
及び／又は、
前記制御要素（１２）は、制御要素プレート（３２）を含み、前記制御要素プレート（３２）は、ダイヤフラム支持面（３３）を含み、
前記入口ダクト（３）を閉塞するための前記ダイヤフラム（８）の位置で、かつ前記ダイヤフラム（８）が摩耗または経年劣化していない状態では、前記ダイヤフラム支持面（３３）と前記ダイヤフラム屈曲部（１０）との間にダイヤフラムクリアランス（３４）が存在し、
前記ダイヤフラムシール部（９）から、前記ダイヤフラム（８）を前記バルブ本体（２）に接続するためのダイヤフラム接続部（２１）まで移動すると、前記ダイヤフラムクリアランス（３４）が大きくなる、
請求項１～９のいずれか１つに記載の流体遮断装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、流体遮断装置の分野に関するものであり、特に、クリーン及びアセプティック（ａｓｅｐｔｉｃ：無菌）と呼ばれる用途向けのタイプの屈曲ダイヤフラムバルブに関するものである。アセプティック製造工程では、ＣＩＰおよびＳＩＰの要件を満たすことができる装置が必要とされる。クリーンおよびアセプティックバルブには、コンパクトで、処理液の滞留部分がなく、洗浄液の使用を最小限に抑えることができることが求められる。このため、これらのバルブは特殊なステンレス鋼とＰＴＦＥダイヤフラムで作られており、シール部の曲げと圧縮の条件下で専ら動作する。

【0002】

化学工場や食品工場で使用されるバルブは、本体がステンレスで、バルブ本体やダイヤフラムはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から作られる。

【0003】

ＰＴＦＥは、繰返し圧縮による応力がかかると、圧縮によって得られない場合は、滑り（コールドフロー）を起こすことがある。そこで、これらのバルブのシャッタ本体は、予め圧縮されたポリテトラフルオロエチレン材料を、所望のダイヤフラムの形状を得るように切り屑除去によって機械的に加工したものである。

【背景技術】

【0004】

このような圧縮製造工程によって安定化されても、クリーンおよびアセプティックバルブ（ＣＡＤ：Ｃｌｅａｎ ＆ Ａｓｅｐｔｉｃ Ｄｅｓｉｇｎともいう）の公知のダイヤフラムは、バルブの頻繁な開閉による経時的、特に周期的な高圧にさらされると、「再圧縮」という体積減少を起こす。

【0005】

ＣＡＤバルブの場合、ダイヤフラムの体積の減少は、バルブ本体に対するダイヤフラムのシール支持を常に確保するようにダイヤフラムを開閉しなければならないアクチュエータのストロークに変動を伴う。ダイヤフラムの材料が再圧縮した場合、ダイヤフラムを動かすアクチュエータのストロークが限界に達し、バルブ自体が閉まらなくなる危険性が頻繁にある。

【0006】

文献ＵＳ４０５１８６５Ａ、ＳＥ４４５８５２Ｂ、ＵＳ５６０９１８５Ａ、およびＵＳ２０１４１５８９２３Ａ１から、曲げの条件下で機能するダイヤフラムバルブの解決法が知られている。

【0007】

文献ＵＳ５３７７９５６Ａから、その動作のために把持要素によってアンダーカットとして外部に把持された、きのこ形のペダンクルを有するダイヤフラムを製造することが知られている。

【0008】

この既知の解決法は、繰り返し開閉サイクルを受けると、ダイヤフラムが破損してバルブを開くことができなくなる危険性を伴うキノコ状のペダンクルの急激な劣化をもたらす。

【0009】

類似した解決法が文献ＵＳ２００１０３２９５８Ａ１から知られる。

【0010】

動作論理を考慮すると全く異なる解決策が、ＵＳ４３５９２０４Ａ、ＥＰ０５０８６５８Ａ２、及びＦＲ１２４９２８２Ａから知られており、ここでは、ダイヤフラムではなく膜がシャッタ要素として提供される。弾性材料から作られる膜は、閉鎖位置でその拡張を可能にするために蛇腹状に折り返されている。

【0011】

これらの蛇腹状の折りは、亀裂や膜材料の粒子または破片の分離など、非常に早い段階で構造的破壊の兆候を示し、これはＣＡＤバルブが主に意図する多くの化学または食品工場において容認できないことである。

【0012】

これらの既知の膜は、プロセスの終了時に、遮断装置のチャンバ内に製品が存在しないことを保証する必要がある分野での用途には適さない。特に、これらの膜のいくつかの形状により、膜とバルブ本体の間に存在する間隙だけでなく、膜自体の折り目にも、製品が最小量であっても捕捉されたままでないことが保証されなければならない。この要件が満たされなければ、第１の流体の通過は、空にして洗浄した後でも、膜のひだの中に少量でも残っている第２の流体を汚染する危険性がある。従って、これらの既知の装置は、ＣＡＤバルブが必要とされるプロセスには不向きである。

【0013】

文献ＵＳ３１３４５７０Ａから、膜が作られる弾性材料の伸長で機能する膜バルブが知られている。

【0014】

この解決策も、上述した蛇腹膜のすべての制限を有し、非常に限られた寿命に設定されている延伸膜の構造に応力を生じさせ、多くの工場に適さない多数の開閉サイクルにさらされる。

【0015】

他の解決策は、ＥＰ００７２６８１、ＪＰＨ０１－１８８７７７、ＵＳ２００６／０６５８６８、ＵＳ２００２／００３２２２、ＵＳ２００８／１１６４１２から既知である。しかしながら、これらの既知の解決策は、ダイヤフラムが制御部材によって閉鎖中に押され、制御部材によって開放中に引かれるという強い欠点を有し、２つの非常に危険な欠点を示している。一方では、ダイヤフラムが押されてそのサイズが経時的に変化し、その正しい装置封止閉鎖位置が変更される。

【0016】

一方、制御部材によって発揮される引っ張りおよび圧縮作用は、すぐに制御部材のグリップを緩め、制御部材とダイヤフラムとの間に変位、時にはクリアランス、時には相対変位を生じ、再び、正しい装置封止閉鎖位置が時間と共に変化するという問題を有する。

【0017】

従って、周期的圧縮下でのダイヤフラムの挙動の変動を最小限に抑え、ダイヤフラムの疲労応力を強調する形態を避け、同時に、制御ステムとダイヤフラムとの間の強固で持続的な接続を実現する必要性が強く感じられたままである。

【発明の概要】

【0018】

従って、本発明の目的は、背景技術の欠点を解決し、上記の要件を達成できるようにすることであり、ダイヤフラム材料の再圧縮を抑えて経時的にシールを確保することができる流体遮断装置を提供することである。

【0019】

この目的、およびその他の目的が、請求項１の流体遮断装置によって達成される。

【0020】

いくつかの有利な実施形態が従属請求項の主題である。

【0021】

一般的な実施形態と、上記で説明し、さらに以下で説明する変形例とによって、以下の利点を得ることが可能である。

【0022】

ダイヤフラム部のうち、入口ダクトの間隙または開口に面する部分は、特に寸法が小さく、ダイヤフラムの材料疲労や再圧縮によるダイヤフラムの寸法変化を小さくすることが可能である。

【0023】

提案された解決策により、相反する複数のニーズを満たすことが可能であり、すなわち、完全なシールを保証するように、ダイヤフラム、特にそのシール部を入口ダクトのエッジに近い中間チャンバの支持面又はシール面に押し付け、そして同時に制御ステムとダイヤフラムの間の分離を避け、また、バルブ本体に対して押し付けられたダイヤフラムの体積又は厚さの過度の変化、制御要素の可変ストロークを時間的に強いてしまうダイヤフラムの、避けるべき寸法変化を避け、常に正確な動作を有することである。

【0024】

提案された解決策によって、制御ステムの体積を大幅に増加させ、ダイヤフラム本体の体積を減少させることができる。

【0025】

数日間にわたり２４時間繰り返される４秒間のサイクルで実施された試験から、本発明によるダイヤフラムは、最小の変形、わずか０．３ｍｍの短縮、そしてとりわけ、急速に安定する変形を示した。したがって、請求項の解決策は、ＰＴＦＥ製のダイヤフラムの再圧縮を低減することを示した。

【0026】

有利には、実施形態によれば、ステンレス鋼で作られる制御要素とＰＴＦＥで作られるダイヤフラムの体積の比率は、厳しい条件下でも長寿命に到達することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0027】

本発明のさらなる特徴および利点は、添付図面を参照して非限定的な例として与えられる、その好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

【0028】

【図1】図１は、本発明に係る、空気圧アクチュエータに接続している流体遮断装置の不等角図を模式的に示す。

【図2】図２は、図１の装置およびアクチュエータの、正中面または、入口ダクトの開閉のための所定のダイヤフラム動作方向を通る平面で切った不等角断面図を模式的に示す。

【図3】図３は、図１の装置およびアクチュエータの、部品が分離された不等角断面図を模式的に示す。

【図4】図４は、図１の装置およびアクチュエータの、正中面または、入口ダクトの開閉のための所定のダイヤフラム動作方向を通る平面で切った断面図を示す。

【図5】図５は、図１の装置およびアクチュエータの、正中面または、入口ダクトの開閉のための所定のダイヤフラム動作方向を通る平面で切った断面図を示し、閉鎖位置にある。

【図6】図６は、図１の装置およびアクチュエータの、正中面または、入口ダクトの開閉のための所定のダイヤフラム動作方向を通る平面で切った断面図を示し、開放位置にある。

【発明を実施するための形態】

【0029】

次に、本発明を当業者が実施および使用できるように、添付の図面を参照して詳細に説明する。説明した実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり、説明した基本原理は、添付の請求項で定義した本発明の保護範囲から逸脱することなく、他の実施形態及び用途に適用することが可能である。したがって、本発明は、説明され、示された実施形態に限定されるとみなされるべきではなく、説明され、請求された特徴に準拠した最も広い保護範囲が付与されるべきである。

【0030】

別途定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明の分野における通常の技術者によって一般的に使用されるのと同じ意味を有する。矛盾が生じた場合、提供された定義を含む本明細書が拘束力を有する。さらに、実施例は単に例示のために提供されたものであり、そのようなものとして、限定的に考慮されるべきではない。

【0031】

本明細書に記載された実施形態の理解を容易にするために、いくつかの特定の実施形態を参照し、それらを説明するために特定の用語が使用される。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明する目的を有し、本発明の範囲を限定することを意図していない。

【0032】

一般的な実施形態によれば、流体遮断装置１は、バルブ本体２を含む。

【0033】

バルブ本体２は、少なくとも部分的に入口ダクト３および出口ダクト４を区画する。

【0034】

入口ダクト３は、所定の横方向入口ダクト寸法Ｄｉを有する。

【0035】

一実施形態によれば、横方向入口ダクト寸法Ｄｉは、管状形状を有する入口ダクト３の直径である。一実施形態によれば、出口ダクト４は、所定の横方向出口ダクト寸法Ｄｅを有する。一実施形態によれば、横方向出口ダクト寸法Ｄｅは、管状形状を有する出口ダクト４の直径である。

【0036】

バルブ本体２は、中間部分５を含む。中間部分５は、少なくとも部分的に中間チャンバ６を区画し、中間チャンバ６は、入口ダクト３と出口ダクト５との間の流体接続を提供する。

【0037】

入口ダクト３は、中間部分５と入口ダクト３との交差によって形成される入口ダクト接続エッジ７を含む。

【0038】

一実施形態によれば、出口ダクト４は、中間部分５と出口ダクト４との間の交差によって形成される出口ダクト接続エッジ４を含む。

【0039】

中間チャンバ６は、シール面１４を含む。

【0040】

一実施形態によれば、シール面１４は、入口ダクト接続エッジ７の近くに配置されている。

【0041】

中間チャンバ６には、ダイヤフラム８が収容されている。

【0042】

ダイヤフラム８は、本体が単一ピースで形成されている。

【0043】

ダイヤフラム８は、ダイヤフラムシール部９を含み、ダイヤフラムシール部９は、入口ダクト３の閉鎖位置において、ダイヤフラム支持面２０により、シール面１４と協働して入口ダクト３を閉塞させる。

【0044】

ダイヤフラム８は、ダイヤフラム屈曲部１０を含み、ダイヤフラム屈曲部１０は、専ら曲がった状態で動作するように、ダイヤフラムシール部９をバルブ本体２に恒久的に接続する。

【0045】

ダイヤフラムシール部９は、ダイヤフラムシート１１を区画する。

【0046】

流体遮断装置１は、制御要素１２をさらに含む。

【0047】

制御要素１２は、所定の横方向制御ステム寸法Ｄｐを含む制御ステム１３を含んでいる。

【0048】

制御ステム１３は、ダイヤフラムシート１１に一体的に受容される。

【0049】

制御ステム１３は、少なくとも入口ダクト３の閉鎖位置と入口ダクト３の開放位置との間で、所定のダイヤフラム動作方向Ｘ－Ｘに沿って移動する動作をダイヤフラムシール部９に伝達する。

【0050】

本文中では、入口ダクトとダイヤフラムの間の協働について述べられるときは、常に代替的に出口ダクトとダイヤフラムの間の協働としても理解されなければならない。実際、ある用途では、ダイヤフラムは入口ダクトを閉塞し、他の用途では出口ダクトを閉塞させる。有利には、シール面１４は、所定のダイヤフラム動作方向Ｘ－Ｘに対して直交するように配置された平坦なシール面である。例えば、シール面１４は、環状の平坦面であるが、必ずしもそうではない。例えば、シール面１４は、入口ダクト接続エッジ７又は出口ダクト接続エッジを取り囲む面であるが、必ずしもそうではない。

【0051】

ダイヤフラム支持面２０は、所定のダイヤフラム動作方向Ｘ－Ｘに直交して配置された平坦な支持面であり、または、出口ダクト接続エッジと協働しなければならない場合には、出口ダクト４に対して長手方向に向けられた所定のダイヤフラム出口動作方向Ｙ－Ｙに直交して配置された平坦な支持面である。例えば、ダイヤフラム支持面２０は、環状の平坦面であるが、必ずしもそうではない。

【0052】

横方向制御ステム寸法Ｄｐは、横方向入口ダクト寸法Ｄｉより大きい値と、制御ステム１３と入口ダクト接続エッジ７との間の所定のダイヤフラム動作方向Ｘ－Ｘに直交する平面上で測定した距離が、横方向入口ダクト寸法Ｄｉの２５％より小さい距離だけ残す寸法と、の間にある。

【0053】

有利には、制御ステム１３は、ダイヤフラム８の本体内に進入して螺合するセルフタッピングステムねじ２７を含んでおり、これによりダイヤフラムシート１１内にダイヤフラムねじ２８を形成し、これによりセルフタッピングステムねじ２７のプロファイルとダイヤフラム８の本体の間に密接な結合を形成している。セルフタッピングねじの提供により、制御ステムは、ダイヤフラムシート１１を区画するダイヤフラム８の壁を変形させて貫通し、ねじ山４４の間に入り込むダイヤフラム８の材料を変形させて、制御ステムとダイヤフラム８との間に堅い接続、それによってダイヤフラムとステムの間にわずかな動きを示すことなくダイヤフラム８の多数または非常に多数の開閉サイクルを可能にする堅い接続が形成される。

【0054】

横方向の制御ステム寸法Ｄｐ及び入口ダクト寸法Ｄｉの特徴と、ダイヤフラム８の本体内のセルフタッピングステムねじ２７によって生じる密接な結合との組み合わせは、ダイヤフラム８の変形又は寸法変化を経時的にも低減又は著しく低減することができる解決法を生み出し、装置の正しい動作を経時的にも保証し、制御ステム１３の動きに忠実かつ正確に追随するダイヤフラム８の最適かつ正確な位置合わせにより常に完全なシールを経時的に保証することができる。

【0055】

実施形態によれば、セルフタッピングステムねじ２７は、ダイヤフラムシート１１の壁面にねじ込むことによりダイヤフラム本体８を変形させ、ダイヤフラム本体８の閉鎖時の推力と開放時の引っ張りを受けるダイヤフラム本体８の抵抗部でダイヤフラム本体８に貫入させる皮質タイプのねじである。

【0056】

一実施形態によれば、セルフタッピングステムねじ２７は、所定のねじ高さを有する制御ステム１３のテーパ状で尖ったねじ山４４を含み、このねじ山４４によって変形したダイヤフラム８の本体の材料をらせん状ねじチャネル４５を完全に満たすように受け入れることができる、ねじ高さと同様の大きさのらせん状ねじチャネル４５をその間に残している。

【0057】

一実施形態によれば、セルフタッピングステムねじ２７は、ダイヤフラムシート１１を形成するその狭い部分において、ダイヤフラム８の本体の厚さの１／２から１／４まで変化する所定のねじ高さを有する制御ステム１３の先細りで尖ったねじ山４４を含み、ダイヤフラム８の本体の中に１／２から１／４の間で変化する深さで入り込むように、ダイヤフラム８の本体の抵抗部分を形成し、それがねじ山４４と相互作用し、ダイヤフラム８の閉鎖時の推力と開放時の引っ張りにさらされたときの繰り返しサイクルに抵抗する。

【0058】

一実施形態によれば、セルフタッピングステムねじ２７は、ダイヤフラムシート１１を形成するその狭い部分において、ダイヤフラム８の本体の厚さの１／３に等しい所定のねじ高さを有する制御ステム１３の先細りで尖ったねじ山４４を含み、ダイヤフラム８の本体の中に１／３に等しい深さまで入り込むように、ダイヤフラム８の本体に抵抗部分を形成し、それがねじ山４４と相互作用して、ダイヤフラム８の閉鎖時の推力と開放時の引っ張りにさらされたときの繰り返しサイクルに抵抗する。

【0059】

一実施形態によれば、制御ステム１３は、制御ステム１３の端部に配置されたステムヘッド４６を含む。

【0060】

一実施形態によれば、ステムヘッド４６は、ダイヤフラムシート１１のシートボトム４８に当接する所定のダイヤフラム動作方向Ｘ－Ｘに直交する平坦なステム端面４７を含み、制御ステム１３をダイヤフラム８と一体化している。

【0061】

一実施形態によれば、ステムヘッド４６は、セルフタッピングステムねじ２７から排出溝４９によって分離されており、この排出溝４９は、制御ステム１３がそのセルフタッピングステムねじ２７でダイヤフラムシート１１を区画する壁に挿入されてダイヤフラム８の材料が変形すると、その変形した材料が排出溝４９に入って、制御ステムをその結合位置からダイヤフラム８にねじ外れするのを防止している。この排出溝４９が設けられていることにより、ダイヤフラム８の本体の材料は、皮質ねじの強制ねじ込みによって変形すると、変形して排出溝４９に入り、制御ステム１３をその完全な作動位置にロックするアンダーカット停止部を形成し、これにより非常に多数の作動開閉サイクルが保証され、制御ステム１３とダイヤフラム８、ダイヤフラム８と中間チャンバシール面１４との間の相対位置が失われ、長期にわたって装置の完全なシールが作られないようにすることが確保される。

【0062】

一実施形態によれば、横方向制御ステム寸法Ｄｐは、所定のダイヤフラム動作方向Ｘ－Ｘに直交する平面上で測定した、制御ステム１３と入口ダクト接続エッジ７との間の距離を、横方向入口ダクト寸法Ｄｉの２２％より小さい距離だけ残す。

【0063】

一実施形態によれば、流体遮断装置１は、Ｃｌｅａｎ ＆ Ａｓｅｐｔｉｃ ＤｅｓｉｇｎまたはＣＡＤ装置、すなわち、装置によって処理される連続した流体間の汚染が許されず、装置自体を必ずしも分解せずに中間チャンバ６の完全な洗浄が可能でなければならない用途向けの装置１である。

【0064】

一実施形態によれば、そして既に上述したように、説明したいずれの実施形態においても、「入口ダクト」を「出口ダクト」に置き換えること、及び「出口ダクト」を「入口ダクト」に置き換えることが可能である。

【0065】

従って、一実施形態によれば、横方向制御ステム寸法Ｄｐは、横方向出口ダクト寸法Ｄｅより大きい値と、所定のダイヤフラム動作方向Ｙ－Ｙに直交する平面上で測定された、制御ステム１３と出口ダクト接続エッジとの距離を、横方向出口ダクト寸法Ｄの２５％より小さい距離だけ残す寸法と、の間である。

【0066】

一実施形態によれば、横方向制御ステム寸法Ｄｐは、所定のダイヤフラム動作方向Ｙ－Ｙに直交する平面上で測定した、制御ステム１３と出口ダクト接続エッジとの間の距離を、横方向入口ダクト寸法Ｄｉの２２％よりも小さい距離だけ残しておく。

【0067】

一実施形態によれば、シールダイヤフラム９の出口ダクト４の閉鎖位置において、制御ステム１３と出口ダクト接続エッジとの間の所定のダイヤフラム動作方向Ｙ－Ｙに平行に測定した距離は、横方向出口ダクト寸法Ｄｅの７％と１５％との間である。

【0068】

図に示す実施形態から分かるように、一実施形態によれば、装置１は、バルブ本体２と、バルブ本体２の一端に嵌め込まれ、ねじ式の締め付けリングナット２５でその上に固定された摺動体２４とを含む。

【0069】

摺動体２４に接続され、上部を空気圧アクチュエータトップ３６で閉じた空気圧アクチュエータシリンダ３５が設けられ、これと一緒に圧力チャンバ３７を形成する。

【0070】

空気圧アクチュエータシリンダ３５には、圧力チャンバ３７に加圧流体を供給するために、ピストン３８の移動のための加圧流体供給ダクトが存在する。

【0071】

圧力チャンバ３７に収容され、空気圧アクチュエータピストン３９が提供され、このピストンには制御シャフト２９が接続されている。

【0072】

一実施形態によれば、装置１は、開弁インジケータ４０をさらに含む。

【0073】

開弁インジケータ４０は、制御シャフト２９又は空気圧アクチュエータピストン３９上に置かれ、キャップ４２を介して空気圧アクチュエータトップ３６から出るように自由に受け取られる表示ステム４１を含む。

【0074】

弾性要素又はばね３１は、バルブ閉鎖位置、すなわちダイヤフラム８の閉鎖位置に、空気圧アクチュエータピストン３９を常にバイアスしている。

【0075】

圧力チャンバ３７の流体封止が可能となるように、可動部材にシール４３が設けられている。

【0076】

制御要素１２は、制御シャフト２９に、例えば、回転には空回りできるが並進には拘束された状態で接続されている。

【0077】

上述したように、摺動体２４は、その接続フランジ２３でバルブ本体２の一端に嵌め込まれ、その制御ステム１３がダイヤフラム８に固定された状態で制御要素１２を収容する。

【0078】

図に示す例では、ダイヤフラム８は軸対称の形状であり、単一のピースである。

【0079】

ダイヤフラム８は、接続フランジ２３とバルブ本体２との間に、パック締めで拘束された環状ダイヤフラム取付体２２を有するダイヤフラム接続部２１を含む。

【0080】

ダイヤフラム８は、さらにダイヤフラム屈曲部１０とダイヤフラムシール部９とを含む。

【0081】

ダイヤフラム屈曲部１０は、ダイヤフラム封鎖部９をダイヤフラム接続部２１に連結し、ダイヤフラム封鎖部９が中間チャンバ６における入口ダクト３の出口間隙の閉鎖位置から出口間隙の開放位置に通過することが可能となるように屈曲しながら変形させる。

【0082】

一実施形態によれば、ダイヤフラム屈曲部１０は、平坦またはわずかに凹んだまたは円錐形の形状を有し、ダイヤフラムが閉鎖位置にあるときにそれ自体の上に折り返ることが防止される。

【0083】

一実施形態によれば、バルブ本体２は、入口ダクト３の出口間隙を閉塞するダイヤフラムシール部９を支持及びシールとして受けるように適合された、環状で平坦な中間チャンバシール面１４を含む。

【0084】

一実施形態によれば、シールダイヤフラム９の入口ダクト３の閉鎖位置において、制御ステム１３と入口ダクト接続エッジ７との間の、所定のダイヤフラム動作方向Ｘ－Ｘに平行に測定した距離は、横方向の入口ダクト寸法Ｄｉの７％と１５％との間である。

【0085】

一実施形態によれば、ダイヤフラム８は、ダイヤフラムシール部９を含み、ダイヤフラムシール部９は、シール面と協働して出口ダクト４を閉塞させる。

【0086】

一実施形態によれば、制御ステム１３は、少なくとも出口ダクト３の閉鎖位置と出口ダクト４の開放位置との間で、所定のダイヤフラム動作方向Ｙ－Ｙに沿って移動する動きをダイヤフラムシール部９に伝達する。

【0087】

一実施形態によれば、少なくとも１つのダイヤフラム部分８が制御ステム１３の一端を取り囲む。

【0088】

一実施形態によれば、ダイヤフラム８は、制御要素１２を中間チャンバ６から分離する。

【0089】

一実施形態によれば、中間チャンバ６は、バルブ本体２の中間部分５とダイヤフラム８とによって、また、入口ダクト３及び出口ダクト４にアクセスするための間隙又は開口１５、１６によって区切られる。

【0090】

一実施形態によれば、ダイヤフラム８は、中間チャンバ６を制御要素摺動チャンバ１７から分離し、制御要素摺動チャンバ１７は、制御要素１２を、入口ダクト３の閉鎖位置と入口ダクト３の開放位置との間のその動きにおいて受け入れ、案内する。

【0091】

一実施形態によれば、ダイヤフラム８は、軸対称の形状である。

【0092】

一実施形態によれば、ダイヤフラムシール部９は、カップ形状である。

【0093】

一実施形態によれば、ダイヤフラムシール部９は、ダイヤフラムステム１８と拡大ダイヤフラムベース１９とを含む。

【0094】

一実施形態によれば、拡大ダイヤフラムベース１９は、中間チャンバ６のシール面１４と密封的に協働するダイヤフラム支持面２０を含む。

【0095】

一実施形態によれば、ダイヤフラム屈曲部１０は、逆ドーム型である。

【0096】

一実施形態によれば、ダイヤフラム屈曲部１０は、ダイヤフラム接続部２１によってバルブ本体に接続する。

【0097】

一実施形態によれば、ダイヤフラム接続部２１は、バルブ本体２と摺動体２４の接続フランジ２３との間でダイヤフラム８をパック締めするように適合された環状ダイヤフラム取付体２２を含む。

【0098】

一実施形態によれば、摺動体２４は、制御要素１２を受け入れ、案内するように適合された制御要素摺動チャンバ１７を区画する。

【0099】

一実施形態によれば、摺動体２４は、バルブ本体２の外部ねじ部２６に螺合したねじ付きリングナット２５によってバルブ本体２に連結されている。

【0100】

一実施形態によれば、ダイヤフラム８は、ＰＴＦＥと呼ばれるポリテトラフルオロエチレンで作られる。

【0101】

一実施形態によれば、バルブ本体２は、ステンレス鋼または耐腐食性に優れた他の合金で作られる。

【0102】

一実施形態によれば、制御要素１２は、ステンレス鋼で作られる。

【0103】

一実施形態によれば、制御ステム１３は、ダイヤフラム８の本体に入り込んで螺合するセルフタッピングステムねじ２７を含み、これによりダイヤフラムシート１１にダイヤフラムねじ２８を形成し、これによりセルフタッピングステムねじ２７のプロファイルとダイヤフラム８の本体の間に密接な結合を形成する。

【0104】

一実施形態によれば、制御ステム１３とダイヤフラム８の本体との間の結合は、部品の螺合を外そうとするとダイヤフラム８の破損を伴うほど緊密なものである。

【0105】

実施形態によれば、制御要素１２はステンレス鋼製であり、その制御ステム１３は、ダイヤフラム８のＰＴＦＥ製本体を螺合により変形させる皮質タイプのねじ山を有する。制御ステム１３のねじ山の山頂は非常に先細りで尖っており、ねじ山のらせん面の溝は非常に広い。ねじ山の高さは、閉鎖時にスラストを受け、開放時に牽引を受けることになるダイヤフラム８のＰＴＦＥ製の本体における抵抗部分を増加させるために大きく突出している。

【0106】

一実施形態によれば、制御要素１２は、アクチュエータ３０の制御シャフト２９に接続される。

【0107】

一実施形態によれば、制御要素１２は、空気圧アクチュエータ３０の制御シャフト２９に接続される。

【0108】

一実施形態によれば、制御要素１２は、ばね３１によって入口ダクト３の閉鎖位置へ常にバイアスされている。

【0109】

一実施形態によれば、制御要素１２は、単一ピースの要素である。

【0110】

一実施形態によれば、制御要素１２は、ダイヤフラムシート１１に受容される。

【0111】

一実施形態によれば、制御要素１２は、制御要素プレート３２を含む。

【0112】

一実施形態によれば、制御要素プレート３２は、制御ステム１３と一体に設けられている。

【0113】

一実施形態によれば、制御要素１２は、制御要素プレート３２を含む。

【0114】

一実施形態によれば、制御要素プレート３２は、ダイヤフラム屈曲部１０に向くダイヤフラム支持面３３を含む。

【0115】

一実施形態によれば、制御要素１２は、制御要素プレート３２を含む。

【0116】

一実施形態によれば、制御要素プレート３２は、ダイヤフラム支持面３３を含み、ダイヤフラム支持面３３は円錐形又は球形セクターの形状である。

【0117】

一実施形態によれば、制御要素１２は、制御要素プレート３２を含む。

【0118】

一実施形態によれば、制御要素プレート３２は、ダイヤフラム支持面３３を含む。

【0119】

一実施形態によれば、入口ダクト３を閉塞するためのダイヤフラム８の位置で、かつダイヤフラム８が摩耗または経年劣化していない状態では、ダイヤフラム支持面３３とダイヤフラム屈曲部１０との間にダイヤフラムクリアランス３４が存在し、ダイヤフラムシール部９から、ダイヤフラム８をバルブ本体２に接続するためのダイヤフラム接続部２１まで移動すると、ダイヤフラムクリアランス３４が大きくなる。

【0120】

当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、偶発的なニーズを満たすために、上述の実施形態に対して多くの変更および適合を行うことができ、または機能的に同等である他の要素に置き換えることができる。

【符号の説明】

【0121】

１ 流体遮断装置
２ バルブ本体
３ 入口ダクト
４ 出口ダクト
５ 中間部分
６ 中間チャンバ
７ 入口ダクト接続エッジ
８ ダイヤフラム
９ ダイヤフラムシール部
１０ ダイヤフラム屈曲部
１１ ダイヤフラムシート
１２ 制御要素
１３ 制御ステム
１４ 中間チャンバシール面
１５ 入口ダクトにアクセスするための間隙又は開口
１６ 出口ダクトにアクセスするための間隙又は開口
１７ 制御要素摺動チャンバ
１８ ダイヤフラムステム
１９ 拡大ダイヤフラムベース
２０ ダイヤフラム支持面
２１ ダイヤフラム接続部
２２ 環状ダイヤフラム取付体
２３ 接続フランジ
２４ 摺動体
２５ ねじ付リングナット
２６ バルブ本体ねじ山部
２７ セルフタッピングステムねじ
２８ ダイヤフラムねじ
２９ 制御シャフト
３０ アクチュエータ
３１ ばね
３２ 制御要素プレート
３３ ダイヤフラム支持面
３４ ダイヤフラムクリアランス
３５ 空気圧アクチュエータシリンダ
３６ 空気圧アクチュエータトップ
３７ 圧力チャンバ
３８ 加圧流体供給ダクト
３９ 空気圧アクチュエータピストン
４０ 開弁インジケータ
４１ インジケータステム
４２ キャップ
４３ シール
４４ ねじ山
４５ らせん状ねじチャネル
４６ ステムヘッド
４７ ステム端面
４８ シートボトム
４９ 排出溝
Ｄｉ 横方向入口ダクト寸法
Ｄｅ 横方向出口ダクト寸法
Ｄｐ 横方向制御ステム寸法
Ｄｇ 制御ステムとシール面との間のＸ－Ｘに直角な距離
Ｄｚ 所定のダイヤフラム動作方向Ｘ－Ｘに平行に測定した制御ステムと入口ダクト接続エッジとの間の距離
Ｘ－Ｘ 入口ダクトの解放および閉鎖のための所定のダイヤフラム動作方向
Ｙ－Ｙ 出口ダクトの解放および閉鎖のための所定のダイヤフラム動作方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】