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(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】2024-06-05
(45)【発行日】2024-06-13
(54)【発明の名称】高コンダクタンスバルブのための制御プレート
(51)【国際特許分類】
F16K 1/36 20060101AFI20240606BHJP
【ＦＩ】
F16K1/36 Z
F16K1/36 J
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022181020
(22)【出願日】2022-11-11
(62)【分割の表示】P 2019566967の分割
【原出願日】2018-06-04
(65)【公開番号】P2023001355
(43)【公開日】2023-01-04
【審査請求日】2022-11-11
(31)【優先権主張番号】62/515,063
(32)【優先日】2017-06-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591203428
【氏名又は名称】イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(72)【発明者】
【氏名】ブ，キム・ゴク
【審査官】冨永 達朗
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１３８７３０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平１１－２７０６９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５９－１８３２０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３６２０８０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２７９３７６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０５０１５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２３０１５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ １／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
バルブアセンブリであって、バルブ本体であって、該バルブ本体に画定されたバルブチャンバと、該バルブチャンバの基部において、前記バルブチャンバと流体連通する、前記バルブ本体に形成された少なくとも１つの第１の流体導管開口と、前記バルブチャンバの前記基部において、前記バルブチャンバと流体連通する、前記バルブ本体に形成された少なくとも１つの第２の流体導管開口と、前記バルブ本体に一体的に形成され、前記バルブチャンバの前記基部から上向きに延伸し、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、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、を有し、
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の流体導管開口の一方は流体導管インレット開口であり、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の流体導管開口の他方は流体導管アウトレット開口である、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って、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、を備える、バルブアセンブリ。
【請求項2】
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１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項3】
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２に記載のバルブアセンブリ。
【請求項4】
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３に記載のバルブアセンブリ。
【請求項5】
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２に記載のバルブアセンブリ。
【請求項6】
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５に記載のバルブアセンブリ。
【請求項7】
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１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項8】
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７に記載のバルブアセンブリ。
【請求項9】
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８に記載のバルブアセンブリ。
【請求項10】
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９に記載のバルブアセンブリ。
【請求項11】
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、前記第１の複数の傾斜流体通路と前記第２の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１の連続した途切れのない平坦な部分は、前記第２の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１０に記載のバルブアセンブリ。
【請求項12】
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１１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項13】
前記バルブチャンバをシールするバルブダイヤフラムを更に備える、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項14】
前記バルブダイヤフラムを有するトップワークを備え、該トップワークは、前記バルブ本体の上に設置される、請求項１３に記載のバルブアセンブリ。
【請求項15】
前記バルブダイヤフラムは前記トップワークに一体的に形成されている、請求項１４に記載のバルブアセンブリ。
【請求項16】
前記バルブ本体と前記バルブダイヤフラムは同じ材料で作られている、請求項１３に記載のバルブアセンブリ。
【請求項17】
前記バルブ本体、前記制御プレート本体、前記バルブダイヤフラムは、ステンレス鋼合金で作られている、請求項１３に記載のバルブアセンブリ。
【請求項18】
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前記第２の側面から前記第１の側面へ半径方向内向きに傾斜する複数の傾斜流体通路を有し、前記制御プレート本体は、制御シャフトのスタブを受容する中心貫通孔と止まり穴のうちいずれか一つを有し、前記中心貫通孔は前記制御プレート本体の中心を通って延び、前記止まり穴は前記制御プレート本体の前記第２の側面を中心に形成されている、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項19】
前記複数の傾斜流体通路は、前記第１の側面に隣接する内側バルブチャンバ部分と、前記第２の側面に隣接する外側バルブチャンバ部分との間で流体連通を提供し、前記第１の側面が前記少なくとも一対の隣接するオリフィスリッジセグメントをシール係合するとき、バルブダイヤフラムを提供する、請求項１８に記載のバルブアセンブリ。
【請求項20】
前記制御プレート本体は、少なくとも一つの流体通路を穿孔可能にするポケット又は凹部を有し、前記少なくとも一つの流体通路は、前記ポケット又は凹部から前記制御プレート本体の前記第２の側面まで延びる複数の傾斜通路を有する、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
背景
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。
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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
概要
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。
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。
【0004】
一実施形態によれば、制御プレートは、平坦な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を備え、制御プレート本体は、少なくとも１つの流体通路によって貫通され、少なくとも１つの流体通路は、平坦な側面から反対の側面へと延伸する。
【0005】
別の実施形態によれば、バルブアセンブリは、流体通路に流体接続されているオリフィスリッジ間の中間バルブチャンバ部分を画定する入れ子式オリフィスリッジを含むバルブ本体と、制御プレートを通る少なくとも１つの流体通路を含む制御プレートとを備え、制御プレートを通る少なくとも１つの流体通路は、両方の入れ子式オリフィスリッジの内側にある内側バルブチャンバ部分と、両方の入れ子式オリフィスリッジの外側にある外側バルブチャンバ部分との間の流体の制御された流れを可能にし、結果、制御された流体の流れの一部が完全なバルブアセンブリ内の停滞している可能性のあるボリュームを通じて掃引する。
【0006】
本発明の一態様によれば、高コンダクタンスバルブのための制御プレートが提供される。制御プレートは、平坦な側面および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、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、平坦な側面は、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、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、少なくとも１つの流体通路は、平坦な側面から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る。様々な例によれば、少なくとも１つの流体通路は、制御プレート本体内に画定され、平坦な側面から反対の側面まで延伸する複数の流体通路を含む。
【0007】
一例によれば、複数の流体通路は、制御プレート本体の中心の周りに配置され、平坦な側面の連続した途切れのない平坦な部分は、複数の流体通路の各々を囲む。別の例によれば、制御プレートは、制御プレート本体の中心において制御プレート本体の平坦な側面内に形成された凹部をさらに備え、複数の流体通路は、凹部から反対の側面まで傾斜して外側に延伸し、平坦な側面の連続した途切れのない平坦な部分は、複数の流体通路の各々を囲む。
【0008】
さらに別の例によれば、複数の流体通路は、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、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、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、第１の複数の傾斜流体通路は、反対の側面から平坦な側面に向かって半径方向内向きに傾斜している。この例の一態様によれば、平坦な側面は、複数の傾斜流体通路と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、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。上記の各例の一態様によれば、制御プレートは、制御プレート本体の中心を貫通する中心貫通孔、および、制御プレート本体の中心において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、中心貫通孔および止まり穴のうちの一方は、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。
【0009】
別の例によれば、制御プレートは、制御プレート本体に結合された増幅器ディスクをさらに備えてもよい。増幅器ディスクは、内側セグメントおよび外周を有し、内側セグメントは、内側セグメントの軸方向変位が増幅器ディスクの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外周に結合され、外周から離間される。この例によれば、制御プレートは、制御プレート本体内に画定されたリング状溝をさらに含み、リング状溝は、平坦な側面の反対側に逃げ面を有し、少なくとも１つの流体通路は、制御プレート本体内に画定されており、リング状溝と交差する貫通孔を含む。
【0010】
本発明の別の態様によれば、バルブアセンブリが提供される。バルブアセンブリは、バルブ本体と制御プレートとを備える。バルブ本体は、バルブチャンバと、バルブチャンバと流体連通する少なくとも１つの第１の流体導管開口と、バルブチャンバと流体連通する少なくとも１つの第２の流体導管開口と、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を有し、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、バルブ本体からバルブチャンバ内へと延伸し、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間に中間バルブチャンバ領域を画定する。制御プレートは、第１の側面、および、第１の側面に対向する第２の側面を有する制御プレート本体を含み、制御プレート本体は、第１の側面の表面領域が少なくとも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、表面領域と少なくとも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放位置との間で可動である。制御プレートは、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、制御プレート本体を通って第１の側面から第２の側面に延伸する少なくとも１つの流体通路を有する。様々な例によれば、少なくとも１対の隣接するオリフィスリッジは、互いに同心で、かつバルブチャンバのほぼ中心にあり得るか、またはバルブチャンバ内で中心から外れて、入れ子式になっていてもよい。
【0011】
一例によれば、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、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、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。この例の一態様によれば、バルブアセンブリは、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、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ることができ、制御プレート本体が閉位置にあるとき、少なくとも１つの第１の流体導管開口は内側バルブチャンバ部分と流体連通し、少なくとも１つの第２の流体導管開口は中間バルブチャンバ部分と流体連通し、制御プレート本体の第１の側面の表面領域は、少なくとも１つの第１の流体導管開口と少なくとも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、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。この例のまたさらなる態様によれば、制御プレート本体が閉位置にあるとき、制御プレートの少なくとも１つの流体通路は、内側バルブチャンバ部分と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。
【0012】
この例の一態様によれば、バルブアセンブリは、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、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ることができ、制御プレート本体が閉位置にあるとき、少なくとも１つの第１の流体導管開口は外側バルブチャンバ部分と流体連通し、少なくとも１つの第２の流体導管開口は中間バルブチャンバ部分と流体連通し、制御プレート本体の第１の側面の表面領域は、少なくとも１つの第１の流体導管開口と少なくとも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、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。この例のさらなる態様によれば、制御プレート本体が閉位置にあるとき、制御プレートの少なくとも１つの流体通路は、外側バルブチャンバ部分と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。
【0013】
代替的な例によれば、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、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、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、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、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、４つの隣接するオリフィスリッジセグメントは、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、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、最大のオリフィスリッジセグメントと第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、第１のより小さいオリフィスリッジセグメントと第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、第２のより小さいオリフィスリッジセグメントと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。
【0014】
代替的な例の一態様によれば、バルブアセンブリは、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、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、制御プレート本体が閉位置にあるとき、少なくとも１つの第１の流体導管開口は内側バルブチャンバ部分と流体連通し、少なくとも１つの第２の流体導管開口は第１の中間バルブチャンバ部分と流体連通し、制御プレート本体の第１の側面の表面領域の第１の連続した途切れのない平坦な部分は、少なくとも１つの第１の流体導管開口と少なくとも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、最大のオリフィスリッジセグメントおよび第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。
【0015】
代替的な例のさらなる態様によれば、バルブ本体は、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、制御プレート本体が閉位置にあるとき、少なくとも１つの第３の流体導管開口は第３の中間バルブチャンバ部分と流体連通し、制御プレート本体の第１の側面の表面領域の第２の連続した途切れのない平坦な部分は、少なくとも１つの第１の流体導管開口と少なくとも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、第２のより小さいオリフィスリッジセグメントおよび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。
【0016】
この代替的な例のまたさらなる態様によれば、少なくとも１つの流体通路は、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、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、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、第１の複数の傾斜流体通路は、制御プレート本体の第２の側面から第１の側面に向かって半径方向内向きに傾斜している。この代替的な例の別の態様によれば、制御プレート本体の第１の側面の表面領域の第２の連続した途切れのない平坦な部分は、複数の傾斜流体通路と複数の直線流体通路との間に配置されており、表面領域の第２の連続した途切れのない平坦な部分は、複数の直線流体通路の半径方向外側に配置されている。この代替的な例によれば、制御プレート本体が閉位置にあるとき、制御プレート内の第１の複数の傾斜流体通路は、内側バルブチャンバ部分と外側バルブチャンバ部分との間の流体連通を可能にし、第１の複数の傾斜流体通路および第２の複数の直線流体通路は、内側バルブチャンバ部分、外側バルブチャンバ部分、および第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。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1A】中心の同心オリフィスリッジを有する代表的な高コンダクタンスバルブ本体の平面図である。
【図2A】高コンダクタンスバルブのための貫流路を備えた制御プレートの一実施形態の平面図である。
【図3A】高コンダクタンスバルブのための貫流路を備えた制御プレートの別の実施形態の平面図である。
【図4A】図１Ａ－図１Ｄによる同心の中心オリフィスリッジを有する高コンダクタンスバルブ本体の上に設置されたバルブトップワークと組み合わされた、図２Ａ－図２Ｄによる貫流路を有する制御プレートの一実施形態の平面図である。
【図5A】図１Ａ－図１Ｄによる中心の同心オリフィスリッジを有する高コンダクタンスバルブ本体の上に設置されたバルブトップワークと組み合わされた、図３Ａ－図３Ｄによる貫流路を有する制御プレートの一実施形態の平面図である。
【図6A】オフセットされた同心オリフィスリッジを有する別の代表的な高コンダクタンスバルブ本体の平面図である。
【図7A】バルブストローク増幅器ディスクと組み合わされた貫流路を備えた制御プレートの一実施形態を示す図である。
【図8A】図６Ａ－図６Ｄによるオフセットされた同心オリフィスリッジを有する高コンダクタンスバルブ本体の上に設置されたバルブトップワークと組み合わされた、図７Ａ－図７Ｆによる貫流路を有する制御プレートおよび増幅器ディスクの平面図である。
【図9A】高コンダクタンスバルブのための貫流路を備えた制御プレートの別の実施形態の平面図である。
【図10A】同心オリフィスリッジの２つの入れ子状のグループを有する別の代表的な高コンダクタンスバルブ本体の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
詳細な説明
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。
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。
【0019】
中心の同心オリフィスリッジ１２０、１２１を有する高コンダクタンスバルブ本体１９０の代表的な例が、図１Ａ－図１Ｄに示されている。より完全な、例示的なバルブアセンブリ１００は、金属ガスケット１６５を、図４Ａ－図４Ｄにさらに示される漏れのないアセンブリとして変形させることにより、バルブ本体１９０に取り外し可能に接合されるバルブハウジング１６０を含むトップワークを有し得る。トップワークは、特定の用途向けに選択されるアクチュエータ（図示せず）を含むことができる。例えば、空気圧アクチュエータは、単純なオンオフの高コンダクタンスバルブに使用され得るが、圧電アクチュエータは、マスフローコントローラ電子システムに適合した比例制御の高コンダクタンスバルブに使用され得る。バルブ本体１９０の上面内に形成された開放キャビティ１５４、１５８、１５９は、バルブチャンバ１５０の下側部分と考えることができ、一方、バルブチャンバの上側部分１５７は、その上のバルブハウジング１６０の下面に形成される。バルブ本体１９０からの円形上向き突出部として形成される大きいオリフィスリッジ１２０が、外側バルブチャンバ部分１５８を、大きいオリフィスリッジ１２０によって囲まれた中間バルブチャンバ部分１５４から分離する。ほぼ同心の小さいオリフィスリッジ１２１も、大きいオリフィスリッジ１２０によって囲まれている、バルブ本体１９０からの円形上向き突出部として形成され、内側バルブチャンバ部分１５９を、中間バルブチャンバ部分１５４からさらに分離する。本開示全体にわたって、１対の隣接するオリフィスリッジセグメント間（例えば、大きいオリフィスリッジ１２０と小さいオリフィスリッジ１２１との間）に位置する連続した容積は、中間バルブチャンバ部分として参照される場合があり、隣接するオリフィスリッジセグメントの対（または複数の対）の外側に配置されている隣接する連続した容積は、外側バルブチャンバ部分（例えば１５８）として参照される場合があり、隣接するオリフィスリッジセグメントの対（または複数の対）の内側に配置されている隣接する連続した容積は、内側バルブチャンバ部分（例えば、１５９）して参照される場合があるが、これは識別のみを目的としており、流体の流れの方向を示すものではない。ガスケットシール領域１６４が、外側バルブチャンバ部分１５８の周縁に隣接する金属ガスケット１６５を受け入れるために、バルブ本体１９０の上面内に形成され得る。
【0020】
例示的なバルブ１００は、第１の流体導管１１０（通常は入口）および第２の流体導管１１４（通常は出口）をさらに備えることができ、これらの導管は両方とも流体をバルブチャンバ１５０、バルブチャンバシールダイヤフラム１７０、および、バルブチャンバシールダイヤフラム１７０の偏向によって可動な制御要素に連通させる。可動制御要素は、ダイヤフラム１７０に固定された制御シャフト１８２に固定された制御プレート２００（以下でさらに説明する）から構成することができる。例示的なバルブ１００の設計において、第１の流体導管開口１１２は、内側バルブチャンバ部分１５９と第１の流体導管１１０との間の流体連通を可能にする。同様に、第２の流体導管開口１１６は、中間バルブチャンバ部分１５４と第２の流体導管１１４との間の流体連通を可能にする。図４Ａ－図４Ｄの本図解では、バルブ１００は、遮断無流状態において完全に閉じており、そのため、制御プレート２００は、大きいオリフィスリッジ１２０と小さいオリフィスリッジ１２１の両方に接触しているように示されている。設計者は、第１の流体導管１１０および第２の流体導管１１４が、図示されたチューブスタブではなく表面実装部品接合部分への流体通路を提供することができることを諒解するであろう。Ｋ１ＳおよびＷシールは、半導体資本設備設計においてよく知られている表面実装部品接合部分の例であり、したがって本開示の図面には示されていない。上記バルブを含む部品は、取り扱う流体に対して所望される化学的不活性に関して選択された材料から構築することができ、例えば、ステンレス鋼、Ｍｏｎｅｌ（登録商標）金属、チタン合金、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）合金、Ｅｌｇｉｌｏｙ（登録商標）、真鍮、またはＴｅｆｌｏｎ（登録商標）、Ｋｅｌ－Ｆ（登録商標）、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）、Ｋｙｎａｒ（登録商標）のようなポリマー、ならびに金属およびポリマーの、それらが別個または一緒になった組み合わせを含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌステンレス鋼バルブ本体１９０を、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）ニッケル合金制御プレート２００およびＥｌｇｉｌｏｙ（登録商標）コバルト合金シールダイヤフラム１７０と共に使用することができる。
【0021】
図２Ａ－図２Ｄに示される貫流制御プレート２００の例は、ディスクの対向する両側面に１つまたは複数の特徴部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２４０を含む。これらの特徴部は、中心貫通孔２４２、カウンターボア２４４、および１つまたは複数の上部孔２４６を含むことができる。カウンターボア２４４は、典型的には中心にあり、通常、オリフィスリッジ１２０、１２１に面するように意図されたディスクの平坦な側面に形成される。１つまたは複数の上部孔２４６は、ディスクの反対の側面から制御プレート本体２４０を貫通し、それにより、中心貫通孔２４２と制御プレート本体２４０との間に１つまたは複数のウェブ２４８を残すことができる。代替的に、上部孔２４６は、中心貫通孔２４２と制御プレート本体２４０の残りとの間に１つまたは複数のウェブ２４８を残しながら、カウンターボア２４４と交差するように配置されてもよい。ウェブ２４８は、カウンターボア２４４を橋絡する。いずれの場合でも、上部孔２４６は、流体が制御プレート本体２４０の一方の側面から反対の側面に外径周縁を通過する必要なしに通過することができる流体通路を構成する。図４Ａ－図４Ｄに示されるように、制御プレート２００は、制御シャフト１８２のスタブに取り付けることができ、それにより、バルブチャンバ１５０内に懸架される。上部孔２４６を通る流体通路が閉塞されない限り、圧入（例えば、図９Ａ－図９Ｄを参照）、スタブの頭部のスエージ加工、ねじ締結具、溶接、または専門家の所望に応じた同様の設計選択など、任意の適切な取り付け方法を使用することができる。図２Ａ－図２Ｄに示すように貫通孔２４２を使用して制御シャフト１８２のスタブに制御プレートが取り付けられるのではなく、図９Ａ－図９Ｄに示すように止まり穴取り付けが代わりに使用されてもよいことを諒解されたい。
【0022】
流体の流れを制御する方法は、小さいオリフィスリッジ１２１に囲まれている内側バルブチャンバ部分１５９が、第１の流体導管１１０と流体連通する第１の流体導管開口１１２によって接続されることを考慮することによってさらに理解され得、それによって、制御プレート２００の少なくとも一部分は、第１の流体部分が制御可能に流れることができる第１の制御間隙（図示せず）を生成するために、小さいオリフィスリッジ１２１に向かってまたはそこから外方に動かされ得る。制御可能な第１の流体部分は、内側バルブチャンバ部分１５９からの第１の制御間隙を通って中間バルブチャンバ部分１５４に直接移行することができ、そこから、第１の流体部分は、第２の流体導管１１４と流体連通するオフセットされた第２の流体導管開口１１６を通じて出ることができる。本例のバルブ１００では、アクチュエータ（図示せず）が、制御シャフト１８２に力を加えてダイヤフラム１７０を偏向させ、それにより、第１の制御間隙を変化させることによってバルブ１００を通るコンダクタンスを変調する。
【0023】
前述の第１の流体部分の流れと同時に、制御プレート２００の少なくとも一部分を大きいオリフィスリッジ１２０に向けてまたはそれから外方に動かすことによって、同様に、第２の流体部分が制御可能に流れることができる第２の制御間隙（図示せず）が生成される。制御可能な第２の流体部分は、内側バルブチャンバ部分１５９から制御プレート２００の上部孔２４６を通じて移行し、上側バルブチャンバ部分１５７を通じて外側バルブチャンバ部分１５８へと掃き出され、そこから第２の流体部分が、第２の制御間隙を通じて中間バルブチャンバ部分１５４へと出る。中間バルブチャンバ部分１５４に到達すると、制御可能な第２の流体部分はまた、第２の流体導管１１４と流体連通しているオフセットされた第２の流体導管開口１１６を通じて出てもよい。したがって、本例のバルブ１００では、アクチュエータ（図示せず）が、制御シャフト１８２に力を加えてダイヤフラム１７０を偏向させ、それにより、加えて、第２の制御間隙を変化させることによってバルブ１００を通るコンダクタンスを変調する。バルブ１００が閉じている間、流体は制御プレート２００内の穴を通過することができるが、それ以上進むことはできないことを諒解されたい。バルブ１００が閉じているとき、流体は第１の流体導管１１０から第２の流体導管１１４へと通過することができない。
【0024】
設計者は、大きいオリフィスリッジ１２０および小さいオリフィスリッジ１２１が、正確に同心円状にするのではなく、入れ子にするだけでよいことを諒解し得、さらに、入れ子になった１対のオリフィスリッジ１２０、１２１は、内側バルブチャンバ１５０の形状および寸法に関して非対称に配置されてもよい。貫流制御プレート２００は、無論、ディスク形状本体２４０の下側の平坦な側面上に、大きいオリフィスリッジ１２０との接触と、小さいオリフィスリッジ１２１との接触との間に及び、かつ中間バルブチャンバ部分１５４全体を覆うのに十分な、連続した途切れのない表面領域を有する必要がある。非円形形状の単一のオリフィスリッジ（図示せず）がまた、貫流制御プレートが完全に覆うことができる中間バルブチャンバ部分を囲む隣接するセグメントを有してもよい。設計者はまた、第１の流体導管１１０から第２の流体導管１１４へと進行する、流体の流れの説明されている方向が、便宜上および明確にするために使用されるが、限定するものではないことも諒解するであろう。流体は、第２の流体導管１１４から第１の流体導管１１０へ反対方向に流れることができ、制御可能な流体の流れによって完全なバルブチャンバ１５０が依然として有利に掃引される。図４Ａ－図４Ｄに示されるバルブ設計は、内部デッドスペース対掃引容積に関する任意の懸念を実質的に排除し、例示的なバルブ設計の動的応答も改善し得る。貫流制御プレートにより、遮断を達成するために閉じなければならない領域を大幅に削減しながら、共に、単一の大きいオリフィスの周囲のほぼ２倍の制御間隙長を生成する、入れ子式オリフィスリッジ１２０，１２１を使用することが可能になる。この組み合わせは、低い閉鎖力で高コンダクタンスを提供する。図４Ａ－図４Ｄに示すタイプのダイヤフラムシールバルブでは、制御プレート２００の軸方向変位（例えば、図４Ｂの断面図において上下方向）の量は非常に制限される（例えば、圧電作動バルブの場合は約５０μｍ、ソレノイド作動バルブの場合は約２００μｍ）ことを諒解されたい。したがって、入れ子式オリフィスリッジを使用すると、単一のオリフィスリッジのみで達成できるコンダクタンスのほぼ２倍のより高いコンダクタンスが可能になる。
【0025】
貫流制御プレート３００の別の例が、図３Ａ－図３Ｄに示されており、ディスクの対向する両側面に１つまたは複数の特徴部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３４１を含む。これらの特徴部は、中心貫通孔３４３、球形ポケット（または凹部）３４５、および１つまたは複数の傾斜上部孔３４７を含むことができる。球形ポケット３４５は、典型的には中心にあり、通常、オリフィスリッジ１２０、１２１に面するように意図されたディスクの平坦な側面に形成される。１つまたは複数の傾斜上部孔３４７は、制御プレート本体３４１を、球形ポケット３４５からディスクの反対の側面へと貫通し、それにより、中心貫通孔３４３と残りの制御プレート本体３４１との間に１つまたは複数のウェブ３４９を残すことができる。ウェブ３４９は、球形ポケット３４５を橋絡する。球形ポケット３４５は、傾斜上部孔３４７を穿孔するときに有用である。なぜなら、これらの傾斜穴の入口は、ポケット表面に対して局所的に垂直であり、それによりドリルのぐらつきまたは曲がりを最小限に抑えることができるためである。球形のポケットまたは凹部３４５ではなく、適切な傾斜した円錐形のポケットまたは凹部を代替的に使用して、傾斜した上部孔３４７の穿孔を支援することができることを諒解されたい。傾斜上部孔３４７は、流体が制御プレート本体３４１の一方の側面から反対の側面に外径周縁を通過する必要なしに通過することができる流体通路を構成する。図５Ａ－図５Ｄに示されるように、制御プレート３００は、制御シャフト１８２のスタブに取り付けることができ、それにより、バルブチャンバ１５０内に懸架される。傾斜上部孔３４７を通る流体通路が閉塞されない限り、圧入（例えば、図９Ａ－図９Ｄを参照）、スタブの頭部のスエージ加工、ねじ締結具、溶接、または専門家の所望に応じた同様の設計選択など、任意の適切な取り付け方法を使用することができる。図３Ａ－図３Ｄに示すように貫通孔３４３を使用して制御シャフト１８２のスタブに制御プレートが取り付けられるのではなく、図９Ａ－図９Ｄに示すように止まり穴取り付けが代わりに使用されてもよいことを諒解されたい。
【0026】
例示的な貫流制御プレート３００を使用して、図５Ａ－５Ｄに示すバルブアセンブリの流体の流れを制御する方法は、前述の例示的な貫流制御プレート２００を使用した、図４Ａ－４Ｄに示すバルブアセンブリについて説明したものと本質的に同一であるとさらに理解され得る。制御可能な第１の流体部分は、内側バルブチャンバ部分１５９から第１の制御間隙（図示せず）を通って中間バルブチャンバ部分１５４に直接移行することができ、そこから、第１の流体部分は、第２の流体導管１１４と流体連通するオフセットされた第２の流体導管開口１１６を通じて出ることができる。特に貫流制御プレート３００について、制御可能な第２の流体部分は、内側バルブチャンバ部分１５９から制御プレート３００の傾斜上部孔３４７を通じて移行して、上側バルブチャンバ部分１５７を通じて外側バルブチャンバ部分１５８へと掃引し、そこから第２の流体部分が、第２の制御間隙を通じて中間バルブチャンバ部分１５４へと出る。貫流制御プレート３００はまた、ディスク形状本体３４１の下側の平坦な側面上に、大きいオリフィスリッジ１２０との接触と小さいオリフィスリッジ１２１との接触との間に及び、かつ中間バルブチャンバ部分１５４全体を覆うのに十分な、連続した途切れのない表面領域を有する必要がある。設計者はまた、図５Ａ－図５Ｄに示されている例示的なバルブアセンブリにおいて、流体の流れの説明されている方向が、便宜上および明確にするために使用されるが、限定するものではないことも諒解するであろう。流体は、反対方向に流れることができ、制御可能な流体の流れによって完全なバルブチャンバ１５０が依然として有利に掃引される。図５Ａ－図５Ｄに示されるバルブアセンブリ設計は、内部デッドスペース対掃引容積に関する任意の懸念を実質的に排除し、例示的なバルブ設計の動的応答も改善し得る。貫流制御プレートにより、遮断を達成するために閉じなければならない領域を大幅に削減しながら、共に、単一の大きいオリフィスの周囲のほぼ２倍の制御間隙長を生成する、入れ子式オリフィスリッジ１２０，１２１を使用することが可能になる。この組み合わせは、低い閉鎖力で高コンダクタンスを提供する。
【0027】
入れ子式オリフィスリッジ４２０、４２１を有する別の高コンダクタンスバルブ本体４９０の代表的な例が、図６Ａ－図６Ｄに示されている。より完全な、例示的なバルブアセンブリ４００は、金属ガスケット４６５を、図８Ａ－図８Ｄにさらに示される漏れのないアセンブリとして変形させることにより、バルブ本体４９０に取り外し可能に接合されるバルブハウジング４６０を含むトップワークを有し得る。トップワークは、特定の用途向けに選択されるアクチュエータ（図示せず）を含むことができる。例えば、空気圧アクチュエータは、単純なオンオフの高コンダクタンスバルブに使用され得るが、圧電アクチュエータは、マスフローコントローラ電子システムに適合した比例制御の高コンダクタンスバルブに使用され得る。バルブ本体４９０の上面内に形成された開放キャビティ４５４、４５８、４５９は、バルブチャンバの下側部分と考えることができ、一方、バルブチャンバの上側部分４５７は、その上のバルブハウジング４６０の下面に形成される。バルブ本体４９０内でオフセットされたほぼ円形の上向き突出部として形成される大きいオリフィスリッジ４２０が、外側バルブチャンバ部分４５８を、大きいオリフィスリッジ４２０が囲む中間バルブチャンバ部分４５４から分離する。同じくバルブ本体４９０からの円形上向き突出部として形成されている、入れ子状の小さいオリフィスリッジ４２１は、内側バルブチャンバ部分４５９を、それを囲む中間バルブチャンバ部分４５４から分離する。ガスケットシール領域４６４が、外側バルブチャンバ部分４５８の周縁に隣接する金属ガスケット４６５を受け入れるために、バルブ本体４９０の上面内に形成され得る。
【0028】
例示的なバルブ４００は、第１の流体導管４１７（通常は入口）および第２の流体導管４１４（通常は出口）をさらに備えることができ、これらの導管は両方ともバルブチャンバ、バルブチャンバシールダイヤフラム４７０、および、バルブチャンバシールダイヤフラム４７０の偏向によって可動な制御要素に流体連通させる。制御要素は、ダイヤフラム４７０に固定された制御シャフト４８２に固定されたバルブストローク増幅メカニズムを含む制御プレート６００（以下でさらに説明する）から構成することができる。例示的なバルブ４００の設計において、第１の流体導管開口４１９は、外側バルブチャンバ部分４５８と第１の流体導管４１７との間の流体連通を可能にする。同様に、第２の流体導管開口４１６は、中間バルブチャンバ部分４５４と第２の流体導管４１４との間の流体連通を可能にする。図８Ａ－図８Ｄの本図解では、バルブアセンブリ４００は、遮断無流状態において完全に閉じており、そのため、制御プレート６００は、大きいオリフィスリッジ４２０と小さいオリフィスリッジ４２１の両方に接触しているように示されている。設計者は、第１の流体導管４１７および第２の流体導管４１４が、図示されたチューブスタブではなく表面実装部品接合部分への流体通路を提供することができることを諒解するであろう。Ｋ１ＳおよびＷシールは、半導体資本設備設計においてよく知られている表面実装部品接合部分の例であり、したがって本開示の図面には示されていない。上記バルブを含む部品は、取り扱う流体に対して所望される化学的不活性に関して選択された材料から構築することができ、例えば、ステンレス鋼、Ｍｏｎｅｌ（登録商標）金属、チタン合金、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）合金、Ｅｌｇｉｌｏｙ（登録商標）、真鍮、またはＴｅｆｌｏｎ（登録商標）、Ｋｅｌ－Ｆ（登録商標）、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）、Ｋｙｎａｒ（登録商標）のようなポリマー、ならびに金属およびポリマーの、それらが別個または一緒になった組み合わせを含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌステンレス鋼バルブ本体４９０を、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）ニッケル合金制御プレート６００およびＥｌｇｉｌｏｙ（登録商標）コバルト合金シールダイヤフラム４７０と共に使用することができる。
【0029】
図７Ａ－図７Ｆに示され、図８Ａ－図８Ｄに含まれる貫流制御プレート６００の別の例は、２０１５年１１月４日に本発明者Ｋｉｍ Ｎｇｏｃ Ｖｕによって出願された米国特許出願第１４／９３２，０８６号明細書に記載されているように、制御プレート本体６４０と、バルブストローク増幅メカニズム増幅器ディスク６４１とを備える。図７Ａ－図７Ｆに示すように、制御プレート本体６４０は、中心貫通孔６４２、リング状溝６４４、および上部逃がし６４６を含む特徴部を備えた基本的に円形のディスクとして形成される。リング状溝６４４および上部逃がし６４６は、１つまたは複数のオリフィスリッジに面するように意図された平坦な側面の反対のディスク側面内に形成される。上部逃がし６４６は、リング状溝６４４および中心貫通孔６４２の一部と交差するように配置され、それにより、流体が制御プレート本体６４０の一方の側面から反対の側面に、外径周縁を通過する必要なく通過することができる開放流体通路を提供する。増幅器ディスク６４１は、引用されている米国特許出願第１４／９３２，０８６号明細書に詳細に記載されている。本出願にとって関心のある増幅器ディスクの特徴は、持ち上げ穴６４３、受動セグメント、能動セグメント６４９、能動セグメントに隣接する空隙通路６３９、取り付け点６４５、およびトーションバー６４８を含む。制御プレート本体６４０および増幅器ディスク６４１は、２つの取り付け点６４５において溶接することにより互いに取り付けられ、それにより、トーションバー６４８および能動セグメント６４９は、上部逃がし６４６およびリング状溝６４４の一部を橋絡するウェブを構成する。空隙通路６３９の一部は、上部逃がし６４６に直に隣接し、それにより、流体がアセンブリの外径周縁を通過する必要なく制御プレート６００の一方の側面から反対の側面に通過することができる流体経路を提供する。図８Ａ－図８Ｄに示されるように、制御プレート６００は、ストローク増幅器ディスク持ち上げ穴６４３を使用して、制御シャフト４８２のスタブに取り付けることができ、それにより、バルブチャンバ内に懸架される。上部逃がし６４６および増幅器ディスク空隙通路６３９を通る流体通路が閉塞されない限り、圧入、スタブの頭部のスエージ加工、ねじ締結具、溶接、または専門家の所望に応じた同様の設計選択など、任意の適切な取り付け方法を使用することができる。
【0030】
能動セグメント６４９内で増幅器ディスク持ち上げ穴６４３において加えられるトップワークアクチュエータ（図示せず）からの力は、トーションバー６４８によって取り付け点６４５に伝達される。そのような加えられる力が持ち上げのものであるとき、受動セグメント６４７は、貫流制御プレート本体６４０の中心から外れた第１の部分を下向きに保持し、一方、直径方向において反対側の第２の部分は、取り付け点６４５において加えられる直径方向の力によって上方に持ち上げられる。結果として生じる運動は、図８Ａ－図８Ｄに示される例示的なバルブ４００において、制御プレートの平坦な底面と大きいオリフィスリッジ４２０および小さいオリフィスリッジ４２１の両方との間にくさび状の間隙を開く。バルブ４００が閉じた状態にあるとき（図８Ａ－８Ｄに示すように）、様々な増幅器ディスク要素は名目上同一平面上にあり、貫流制御プレート本体６４０は大きい４２０オリフィスリッジおよび小さいオリフィスリッジ４２１と接触する。
【0031】
流体の流れを制御する方法は、第１の流体導管４１７と流体連通する第１の流体導管開口４１９によって供給される外側バルブチャンバ部分４５８を考慮することによってさらに理解され得、それによって、制御プレート６００の少なくとも一部分は、第１の流体部分が制御可能に流れることができるくさび状の第１の制御間隙（図示せず）を生成するために、大きいオリフィスリッジ４２０に向かってまたはそこから外方に動かされ得る。制御可能な第１の流体部分は、外側バルブチャンバ部分４５８から第１の制御間隙を通って中間バルブチャンバ部分４５４に直接移行することができ、そこから、第１の流体部分は、第２の流体導管４１４と流体連通する第２の流体導管開口４１６を通じて出ることができる。本例のバルブ４００では、アクチュエータ（図示せず）が、制御シャフト４８２に力を加えてダイヤフラム４７０を偏向させ、それにより、第１の制御間隙を変化させることによってバルブ４００を通るコンダクタンスを変調する。バルブ４００が閉じている間、流体は、第１の流体導管４１７から、第１の流体導管開口４１９を通って、制御プレート６００の外周を回り、バルブチャンバの外側バルブチャンバ部分４５８および上側部分４５７に至り、制御プレート６００内の穴を通じて内側バルブチャンバ部分４５９に達するが、それ以上進むことはできないことを諒解されたい。したがって、バルブ４００が閉じているとき、流体は第１の流体導管４１７から第２の流体導管４１４へと通過することができない。
【0032】
前述の第１の流体部分の流れと同時に、制御プレート６００の少なくとも一部分を小さいオリフィスリッジ４２１に向けてまたはそれから外方に動かすことによって、同様に、第２の流体部分が制御可能に流れることができるくさび状の第２の制御間隙（図示せず）が生成される。制御可能な第２の流体部分は、外側バルブチャンバ部分４５８から上側バルブチャンバ部分４５７を通り、次いで制御プレート６００を通って掃引し、増幅器ディスク空隙通路６３９および制御プレート本体６４０の上部逃がし６４６を通って、内側バルブチャンバ部分４５９へと移行することができ、その後、制御可能な第２の流体部分は、内側バルブチャンバ部分４５９から第２の制御間隙を通って中間バルブチャンバ部分４５４に移行することができ、そこから第２の流体部分は、第２の流体導管４１４と流体連通する第２の導管開口４１６を通って出ることができる。したがって、本例のバルブ４００では、アクチュエータ（図示せず）が、制御シャフト４８２に力を加えてダイヤフラム４７０を偏向させ、それにより、加えて、第２の制御間隙を変化させることによってバルブ４００を通るコンダクタンスを変調する。設計者はまた、図８Ａ－図８Ｄに示されている例示的なバルブアセンブリにおいて、説明されている流体の流れの方向が、便宜上および明確にするために使用されるが、限定するものではないことも諒解するであろう。流体は、反対方向に流れることができ、制御可能な流体の流れによって完全なバルブチャンバ４５０が依然として有利に掃引される。図８Ａ－図８Ｄに示されるバルブ設計は、内部デッドスペース対掃引容積に関する任意の懸念を実質的に排除し、例示的なバルブ設計の動的応答も改善し得る。貫流制御プレートにより、遮断を達成するために閉じなければならない領域を大幅に削減しながら、共に、単一の大きいオリフィスの周囲のほぼ２倍の制御間隙長を生成する、入れ子式オリフィスリッジ４２０，４２１を使用することが可能になる。この組み合わせは、低い閉鎖力で高コンダクタンスを提供する。
【0033】
中心の同心オリフィスリッジ８２０，８２１，８２２，８２３の２つの入れ子状のグループを有する別の高コンダクタンスバルブ本体８９０の代表的な例が、図１０Ａ－図１０Ｄに示されている。より完全な、例示的なバルブアセンブリ１０００は、金属ガスケット８６５を、図１１Ａ－図１１Ｄにさらに示される漏れのないアセンブリとして変形させることにより、バルブ本体８９０に取り外し可能に接合されるバルブハウジング８６０を含むトップワークを有し得る。トップワークは、特定の用途向けに選択されるアクチュエータ（図示せず）を含むことができる。例えば、手動アクチュエータは、単純なオンオフの高コンダクタンスバルブに使用され得るが、圧電またはソレノイドアクチュエータは、マスフローコントローラ電子システムに適合した比例制御の高コンダクタンスバルブに使用され得る。バルブ本体８９０の上面内に形成された開放キャビティ８５２，８５４，８５６，８５８，８５９は、バルブチャンバの下側部分と考えることができ、一方、バルブチャンバの上側部分８５７は、その上のバルブハウジング８６０の下面に形成される。バルブ本体８９０からの円形上向き突出部として形成される最大のオリフィスリッジ８２０が、外側バルブチャンバ部分８５８を、最大のオリフィスリッジ８２０によって囲まれた第１の中間バルブチャンバ部分８５６から分離する。ほぼ同心の第１のより小さいオリフィスリッジ８２１も、最大のオリフィスリッジ８２０によって囲まれている、バルブ本体８９０からの円形上向き突出部として形成され、囲まれている第２の中間バルブチャンバ部分８５４を、第１の中間バルブチャンバ部分８５６からさらに分離する。ほぼ同心の第２のより小さいオリフィスリッジ８２２も、第１のより小さいオリフィスリッジ８２１によって囲まれている、バルブ本体８９０からの円形上向き突出部として形成され、囲まれている第３の中間バルブチャンバ部分８５２を、第２の中間バルブチャンバ部分８５４からさらに分離する。ほぼ同心の最小のオリフィスリッジ８２３も、第２のより小さいオリフィスリッジ８２２によって囲まれている、バルブ本体８９０からの円形上向き突出部として形成され、内側バルブチャンバ部分８５９を、第３の中間バルブチャンバ部分８５２からさらに分離する。ガスケットシール領域８６４が、外側バルブチャンバ部分８５８の周縁に隣接する金属ガスケット８６５を受け入れるために、バルブ本体８９０の上面内に形成され得る。
【0034】
例示的なバルブ１０００は、第１の流体導管８１０（通常は入口）および第２の流体導管８１４（通常は出口）をさらに備えることができ、これらの導管は両方とも流体をバルブチャンバ、バルブチャンバシールダイヤフラム８７０、および、バルブチャンバシールダイヤフラム８７０の偏向によって可動な制御要素に連通させる。可動制御要素は付加的に、ダイヤフラム８７０に固定された制御シャフト８８２に固定された制御プレート９００（以下でさらに説明する）から構成することができる。例示的なバルブ１０００の設計において、第１の流体導管開口８１２は、内側バルブチャンバ部分８５９と第１の流体導管８１０との間の流体連通を可能にする。同様に、１つまたは複数の第２の流体導管開口８１６は、第１の中間バルブチャンバ部分８５６と第２の流体導管８１４との間の流体連通を可能にする。また、第３の中間バルブチャンバ部分８５２と第２の流体導管８１４との間の流体連通を可能にする１つまたは複数の第３の内側流体導管開口８１８も提供される。図１１Ａ－図１１Ｄの本図解では、バルブ１０００は、遮断無流状態において完全に閉じており、そのため、制御プレート９００は、４つのオリフィスリッジ、すなわち、最大のオリフィスリッジ８２０、第１のより小さいオリフィスリッジ８２１、第２のより小さいオリフィスリッジ８２２、および最小のオリフィスリッジ８２３のすべてに接触しているように示されている。設計者は、第１の流体導管８１０および第２の流体導管８１４が、図示されたチューブスタブではなく表面実装部品接合部分への流体通路を提供することができることを諒解するであろう。Ｋ１ＳおよびＷシールは、半導体資本設備設計においてよく知られている表面実装部品接合部分の例であり、したがって本開示の図面には示されていない。上記バルブを含む部品は、取り扱う流体に対して所望される化学的不活性に関して選択された材料から構築することができ、例えば、ステンレス鋼、Ｍｏｎｅｌ（登録商標）金属、チタン合金、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）合金、Ｅｌｇｉｌｏｙ（登録商標）、真鍮、またはＴｅｆｌｏｎ（登録商標）、Ｋｅｌ－Ｆ（登録商標）、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）、Ｋｙｎａｒ（登録商標）のようなポリマー、ならびに金属およびポリマーの、それらが別個または一緒になった組み合わせを含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌステンレス鋼バルブ本体８９０を、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）ニッケル合金制御プレート９００およびＥｌｇｉｌｏｙ（登録商標）コバルト合金シールダイヤフラム８７０と共に使用することができる。代替的に、バルブ本体、シールダイヤフラム、および制御プレート本体は、すべて同じステンレス鋼合金から作られてもよい。
【0035】
図９Ａ－図９Ｄに示される貫流制御プレート９００の例は、ディスクの対向する両側面に１つまたは複数の特徴部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９４０を含む。それらの特徴部は、中心取り付け孔９４２（止まりまたは貫通）、１つまたは複数の第１の中間貫通孔９４４、および１つまたは複数の第２の中間貫通孔９４６を含むことができる。図１１Ａ－図１１Ｄに示されるように、制御プレート９００は、制御シャフト８８２のスタブに取り付けることができ、それにより、バルブチャンバ内に懸架される。第１の中間貫通孔９４４および第２の中間貫通孔９４６によって形成される流体通路が閉塞されない限り、圧入、スタブの頭部のスエージ加工、ねじ締結具、溶接、または専門家の所望に応じた同様の設計選択など、任意の適切な取り付け方法を使用することができる。図９Ａ－図９Ｄに示すように止まり穴を使用して制御シャフト８８２のスタブに制御プレート９００が取り付けられるのではなく、図２Ａ－図２Ｄ、図３Ａ－図３Ｄ、および図７Ａ－図７Ｆに示すように貫通孔取り付けが代わりに使用されてもよいことを諒解されたい。
【0036】
１つまたは複数の第１の中間貫通孔９４４は、制御プレート本体９４０を貫通し、典型的には、中心取り付け孔９４２を囲む一定直径の第１の円の周りに均一に離間されている。第１の円の直径および第１の中間貫通孔９４４の直径は、それらの貫通孔が内側バルブチャンバ部分８５９のみを覆い、隣接する最小のオリフィスリッジ８２３と重ならないように選択される。図９Ａ－図９Ｄおよび図１１Ａ－図１１Ｄに示すように、第１の中間貫通孔９４４を傾斜をつけて穿孔することにより、最小のオリフィスリッジ８２３と重ならないようにしながら、より大きい直径の孔を使用することが可能になる。図示されていないが、球状ポケットまたは凹部を使用して、図３Ａ－図３Ｄに関して前述したように、第１の中間貫通孔９４４の穿孔を支援することができることを諒解されたい。第１の中間貫通孔９４４は、流体が制御プレート本体９４０の一方の側面から反対の側面に外径周縁を通過する必要なしに通過することができる流体通路を構成する。より具体的には、第１の中間貫通孔９４４は、内側バルブチャンバ部分８５９を上側バルブチャンバ部分８５７と流体的に接続する。１つまたは複数の隣接する第１の中間貫通孔９４４の間の材料のウェブ９４５は、ディスク形状本体９４０の下側の平坦な側面上で、中心取り付け孔９４２から、連続する途切れのない第１の表面領域９４１への機械的接続を可能にし、第１の表面領域９４１は、第３の中間バルブチャンバ部分８５２全体を覆いながら、第２のより小さいオリフィスリッジ８２２との接触と、最小のオリフィスリッジ８２３との接触との間に及ぶのに十分な半径方向範囲を有する。
【0037】
１つまたは複数の第２の中間貫通孔９４６は、制御プレート本体９４０を貫通し、典型的には、第１の表面領域９４１および第１の中間貫通孔９４４をさらに囲む一定直径の第２の円の周りに均一に離間されている。第２の円の直径および第２の中間貫通孔９４６の直径は、それらの貫通孔が第２の中間バルブチャンバ部分８５４のみを覆い、隣接する第１のより小さいオリフィスリッジ８２１とも、第２のより小さいオリフィスリッジ８２２とも重ならないように選択される。第２の中間貫通孔９４６は、流体が制御プレート本体９４０の一方の側面から反対の側面に外径周縁を通過する必要なしに通過することができる流体通路を構成する。より具体的には、第２の中間貫通孔９４６は、第２の中間バルブチャンバ部分８５４を上側バルブチャンバ部分８５７と流体的に接続する。１つまたは複数の隣接する中間貫通孔９４６の間の材料のウェブ９４７は、ディスク形状本体９４０の下側の平坦な側面上で、第１の表面領域９４１から、連続する途切れのない第２の表面領域９４３への機械的接続を可能にし、第２の表面領域９４３は、第１の中間バルブチャンバ部分８５６全体を覆いながら、最大のオリフィスリッジ８２０との接触と、第１のより小さいオリフィスリッジ８２１との接触との間に及ぶのに十分な半径方向範囲を有する。
【0038】
流体の流れを制御する方法は、最小のオリフィスリッジ８２３に囲まれている内側バルブチャンバ部分８５９が、第１の流体導管８１０と流体連通する第１の流体導管開口８１２によって接続されることを考慮することによってさらに理解され得、それによって、制御プレート９００の少なくとも一部分は、第１の流体部分が制御可能に流れることができる第１の制御間隙（図示せず）を生成するために、最小のオリフィスリッジ８２３に向かってまたはそこから外方に動かされ得る。制御可能な第１の流体部分は、第３の中間バルブチャンバ部分８５２に直接移行することができ、そこから、第１の流体部分は、第２の流体導管８１４と流体連通する１つまたは複数の第３の流体導管開口８１８を通じて出ることができる。第２の流体部分は、内側バルブチャンバ部分８５９から１つまたは複数の第１の中間貫通孔９４４を通って上方に、バルブチャンバの上側部分８５７へと移行することができ、そこから１つまたは複数の第２の中間貫通孔９４６を通って下方に、第２の中間バルブチャンバ部分８５４へと移行することができる。制御プレート９００の少なくとも一部を第２のより小さいオリフィスリッジ８２２に向かって、またはそれから外方に動かすことによって、第２の流体部分がまた、第２の中間バルブチャンバ部分８５４から第３の中間バルブチャンバ部分８５２へと制御可能に直接的に流れることができ、その後、第２の流体導管８１４と流体連通する１つまたは複数の第３の流体導管開口８１８を通って出る、第２の制御間隙（図示せず）が生成される。本例のバルブ１０００では、アクチュエータ（図示せず）が、制御シャフト８８２に力を加えてダイヤフラム８７０を偏向させ、それにより、第１の制御間隙および第２の制御間隙を変化させることによってバルブ１０００を通るコンダクタンスを変調することができる。
【0039】
前述の第１の流体部分および第２の流体部分の流れと同時に、制御プレート９００の少なくとも一部分を最大のオリフィスリッジ８２０に向けてまたはそれから外方に動かすことによって、同様に、第３の流体部分が制御可能に流れることができる第３の制御間隙（図示せず）が生成される。制御可能な第３の流体部分は、内側バルブチャンバ部分８５９から制御プレート９００の１つまたは複数の第１の中間貫通孔９４４を通じて上向きに移行し、上側バルブチャンバ部分８５７を通じて外側バルブチャンバ部分８５８へと掃き出され、そこから第３の流体部分が、第３の制御間隙を通じて第１の中間バルブチャンバ部分８５６へと出る。第１の中間バルブチャンバ部分８５６に到達すると、制御可能な第３の流体部分は、第２の流体導管８１４と流体連通している１つまたは複数の第２の流体導管開口８１６を通じて出てもよい。第４の流体部分は、内側バルブチャンバ部分８５９から１つまたは複数の第１の中間貫通孔９４４を通って上方に、バルブチャンバの上側部分８５７へと移行することができ、そこから１つまたは複数の第２の中間貫通孔９４６を通って下方に、第２の中間バルブチャンバ部分８５４へと移行することができる。制御プレート９００の少なくとも一部を第１のより小さいオリフィスリッジ８２１に向かって、またはそれから外方に動かすことによって、第４の流体部分がまた、第１の中間バルブチャンバ部分８５６へと制御可能に直接的に流れることができ、そこから、第４の流体部分が、第２の流体導管８１４と流体連通する１つまたは複数の第２の内側流体導管開口８１６を通って出ることができる、第４の制御間隙（図示せず）が生成される。したがって、本例のバルブ１０００では、アクチュエータ（図示せず）が、制御シャフト８８２に力を加えてダイヤフラム８７０を偏向させ、それにより、加えて、第３の制御間隙および第４の制御間隙を変化させることによってバルブ１０００を通るコンダクタンスを変調する。バルブ１０００が閉じている間、流体は、制御プレート９００内の穴を通って、バルブチャンバの上側部分８５７、外側バルブチャンバ部分８５８および第２の中間バルブチャンバ部分８５４に入ることができるが、さらに進むことはできないことを諒解されたい。したがって、バルブ１０００が閉じているとき、流体は第１の流体導管８１０から第２の流体導管８１４へと通過することができない。
【0040】
設計者は、最大のオリフィスリッジ８２０および第１のより小さいオリフィスリッジ８２１が、正確に同心円状にするのではなく、入れ子にするだけでよいことを諒解し得、さらに、入れ子になった１対のオリフィスリッジ８２０、８２１は、内側バルブチャンバの形状および寸法に関して非対称に配置されてもよい。貫流制御プレート９００は、無論、主に、ディスク形状本体９４０の下側の平坦な側面上に、最大のオリフィスリッジ８２０との接触と、第１のより小さいオリフィスリッジ８２１との接触との間に及び、かつ第１の中間バルブチャンバ部分８５６全体を覆うのに十分な、連続した途切れのない第２の表面領域９４３を有する必要がある。同様に、第２のより小さいオリフィスリッジ８２２および最小のオリフィスリッジ８２３が、正確に同心円状にするのではなく、入れ子にするだけでよいことを諒解し得、さらに、入れ子になった１対のオリフィスリッジ８２２、８２３は、内側バルブチャンバ８５０の形状および寸法に関して非対称に配置されてもよい。貫流制御プレート９００は、無論、主に、ディスク形状本体９４０の下側の平坦な側面上に、第２のより小さいオリフィスリッジ８２２との接触と、最小のオリフィスリッジ８２３との接触との間に及び、かつ第３の中間バルブチャンバ部分８５２全体を覆うのに十分な、連続した途切れのない第１の表面領域９４１を有する必要がある。設計者はまた、第１の流体導管８１０から第２の流体導管８１４へと進行する、流体の流れの説明されている方向が、便宜上および明確にするために使用されるが、限定するものではないことも諒解するであろう。流体は、第２の流体導管８１４から第１の流体導管８１０へ反対方向に流れることができ、制御可能な流体の流れによって完全なバルブチャンバが依然として有利に掃引される。図１１Ａ－図１１Ｄに示されるバルブ設計は、内部デッドスペース対掃引容積に関する任意の懸念を実質的に排除し、例示的なバルブ設計の動的応答も改善し得る。貫流制御プレートにより、遮断を達成するために閉じなければならない領域を大幅に削減しながら、共に、単一の大きいオリフィスの周囲の約３倍の制御間隙長を生成する、入れ子式オリフィスリッジ８２０，８２１，８２２，８２３を使用することが可能になる。この組み合わせは、低い閉鎖力で高コンダクタンスを提供する。
【0041】
このように、本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様を説明したが、様々な変更、修正、および改善が当業者に容易に想起されることが諒解されるべきである。そのような変更、修正、および改善は、本開示の一部であることが意図されており、本発明の範囲内にあることが意図されている。したがって、前述の説明および図面は単なる例である。
なお、以下に示す参考態様がある。
[参考態様１]
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。
[参考態様２]
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、参考態様１に記載の制御プレート。
[参考態様３]
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、参考態様２に記載の制御プレート。
[参考態様４]
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、参考態様２に記載の制御プレート。
[参考態様５]
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、参考態様２に記載の制御プレート。
[参考態様６]
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、参考態様５に記載の制御プレート。
[参考態様７]
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、参考態様３、４、５、または６のいずれか一項に記載の制御プレート。
なお、以下に示す参考態様がある。
[参考態様１]
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。
[参考態様２]
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、参考態様１に記載の制御プレート。
[参考態様３]
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、参考態様２に記載の制御プレート。
[参考態様４]
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、参考態様２に記載の制御プレート。
[参考態様５]
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、参考態様２に記載の制御プレート。
[参考態様６]
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、参考態様５に記載の制御プレート。
[参考態様７]
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、参考態様３、４、５、または６のいずれか一項に記載の制御プレート。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
