(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体導管開口を有するバルブボディと、
前記バルブボディ中に配設され、前記第１の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路を形成する複数の相互連結されたセグメントを有するオリフィスリッジであって、当該オリフィスリッジの上側から見た場合に、前記複数の相互連結されたセグメントが、前記第１の流体導管開口に対して凹状に湾曲して対向する第１部分を形成する少なくとも１つのセグメントを含む、オリフィスリッジと、
前記オリフィスリッジの上に配置されるように構成された略平面状の制御表面を有する制御プレートと
を備え、
前記制御プレートの前記制御表面が、前記オリフィスリッジに対して接離するように構成されており、
前記制御表面と前記オリフィスリッジとの間に形成される隙間であるオリフィスによって、前記制御プレートと前記オリフィスリッジとの間を通過する流体が制御され、
前記オリフィスリッジが取り囲む内側キャビティ内における前記第1の流体導管開口が形成する第1の領域の面積が、前記オリフィスリッジが取り囲む内側キャビティ内における前記第1の領域以外の領域である第2の領域の面積よりも小さい、バルブ。
【請求項２】
前記バルブボディが、第２の流体導管開口を含む、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記第２の流体導管開口が、前記オリフィスリッジの外に配設される、請求項２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記複数のセグメントが、前記第１の流体導管開口に対して凸状に湾曲して対向する第２部分と湾曲する少なくとも１つのセグメントをさらに含む、請求項１に記載のバルブ。
【請求項５】
前記第１の流体導管開口に対して凹状に湾曲して対向する前記第１部分が、前記第１の流体導管開口に対して凸状に湾曲して対向する第２部分に隣接する、請求項４に記載のバルブ。
【請求項６】
前記制御プレートが、前記略平面状の制御表面が前記オリフィスリッジに当接する第１の位置と、前記略平面状の制御表面の少なくとも一部分が前記オリフィスリッジから離れる第２の位置との間で動くことができる、請求項１に記載のバルブ。
【請求項７】
前記非円形の閉回路が、前記第１の流体導管開口に対して凹状に湾曲して対向する前記第１部分を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のバルブ。
【請求項８】
前記オリフィスリッジが、第１のオリフィスリッジであり、前記バルブボディが、第２の流体導管開口を含み、前記バルブが、前記バルブボディ中に配設され、第２の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路を形成する複数の相互連結されたセグメントを有する第２のオリフィスリッジをさらに備える、請求項１に記載のバルブ。
【請求項９】
前記バルブボディが、第１の流体導管を含み、前記第１の流体導管開口および前記第２の流体導管開口が、前記第１の流体導管に広がる、請求項８に記載のバルブ。
【請求項１０】
前記バルブボディが、前記第１のオリフィスリッジおよび前記第２のオリフィスリッジの外に配設された第３の流体導管開口を含む、請求項８に記載のバルブ。
【請求項１１】
前記バルブボディが、内部に第１の流体導管と、第２の流体導管と、第３の流体導管とを含み、前記第１の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第１の流体導管開口をなし、前記第２の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第２の流体導管開口をなし、前記第３の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第３の流体導管開口をなし、前記第３の流体導管が、流体の流れを受け入れる流体入口として構成され、前記第１および前記第２の流体導管が、流体出口として構成され、前記第３の流体導管開口によって制御可能に提供された流体の量が、前記第１の流体導管開口と前記第２の流体導管開口とに分配される、請求項１０に記載のバルブ。
【請求項１２】
前記バルブボディが、内部に流体導管を含み、前記流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第１の流体導管開口をなし、前記第１のオリフィスリッジの長さが、前記流体導管の周囲長さよりも大きい、請求項８に記載のバルブ。
【請求項１３】
第１の流体導管開口および第２の流体導管開口を有するバルブボディと、
前記バルブボディ中に配設され、前記第１の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路を形成する複数の相互連結されたセグメントを有する第１のオリフィスリッジと、
前記バルブボディ中に配設され、前記第２の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路を形成する複数の相互連結されたセグメントを有する第２のオリフィスリッジと、
前記第１のオリフィスリッジおよび前記第２のオリフィスリッジに当接するよう動くことができるように構成された略平面状の制御表面を有する制御プレートと
を備え、
前記第1のオリフィスリッジが取り囲む内側キャビティ内における前記第1の流体導管開口が形成する第1の領域の面積が、前記第1のオリフィスリッジが取り囲む内側キャビティ内における前記第1の領域以外の領域である第2の領域の面積よりも小さい、バルブ。
【請求項１４】
前記バルブボディに形成された第１の流体導管をさらに備え、前記第１の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第１の流体導管開口をなす、請求項１３に記載のバルブ。
【請求項１５】
前記第１のオリフィスリッジの長さが、前記第１の流体導管の周囲長さよりも大きい、請求項１４に記載のバルブ。
【請求項１６】
前記バルブボディに形成された第２の流体導管をさらに備え、前記第１の流体導管が、流体の流れを受け入れる流体入口として構成され、前記第２の流体導管が、前記流体の流れを提供する流体出口として構成される、請求項１４に記載のバルブ。
【請求項１７】
前記バルブボディ中において、前記第１のオリフィスリッジの外、および前記第２のオリフィスリッジの外に配設された外側流体導管開口をさらに備える、請求項１４に記載のバルブ。
【請求項１８】
前記バルブボディに形成された第２の流体導管をさらに備え、前記第２の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記外側流体導管開口をなし、前記第１の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第２の流体導管開口をなす、請求項１７に記載のバルブ。
【請求項１９】
前記第１の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第２の流体導管開口をなす請求項１４に記載のバルブ。
【請求項２０】
前記バルブボディ中に配設され、第３の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路を形成する複数のセグメントを有する第３のオリフィスリッジをさらに備える、請求項１４に記載のバルブ。
【請求項２１】
前記バルブボディに形成された第２の流体導管をさらに備え、前記第２の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第３の流体導管開口をなす、請求項２０に記載のバルブ。
【請求項２２】
第２の流体導管と、第３の流体導管とをさらに備え、前記第３の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記第２の流体導管開口をなし、前記第２の流体導管において前記バルブボディの表面に開口する部分が前記外側流体導管開口をなす、請求項１７に記載のバルブ。
【請求項２３】
前記外側流体導管開口が、前記第２の流体導管から流体の流れを受け入れる流体入口として構成され、前記第１の流体導管および前記第３の流体導管が、流体出口として構成され、前記外側流体導管開口で制御可能に受け入れられた流体の量が、前記第１の流体導管開口と前記第２の流体導管開口とに分配される、請求項２２に記載のバルブ。
【請求項２４】
前記第２の流体導管から前記外側流体導管開口で制御可能に受け入れられた前記流体の量が、前記第１のオリフィスリッジの長さおよび前記第２のオリフィスリッジの長さの合計に対する前記第１のオリフィスリッジの前記長さに基づき分配される、請求項２３に記載のバルブ。
【請求項２５】
前記第２のオリフィスリッジが、前記第１のオリフィスリッジから離間され、少なくとも部分的に前記第１のオリフィスリッジによって取り囲まれている、請求項１３に記載のバルブ。
【請求項２６】
前記第２のオリフィスリッジが、前記第１のオリフィスリッジによって完全に取り囲まれている、請求項２５に記載のバルブ。
【請求項２７】
前記第１のオリフィスリッジおよび前記第２のオリフィスリッジの前記複数のセグメントの少なくとも１つが、少なくとも１つの湾曲したセグメントを含む、請求項１３に記載のバルブ。
【請求項２８】
前記第１のオリフィスリッジおよび前記第２のオリフィスリッジの前記複数のセグメントが、相互連結された内方および外方に湾曲したセグメントである、請求項１３に記載のバルブ。
【請求項２９】
前記オリフィスリッジが、タイプ３１６のステンレス鋼から形成される金属合金から構築される、請求項１から６または８から２８のいずれか一項に記載のバルブ。
【請求項３０】
前記制御プレートが、耐食性ニッケル合金から構築される、請求項１から６または８から２８のいずれか一項に記載のバルブ。
【請求項３１】
第１の流体導管開口を有するバルブボディと、前記バルブボディ中に配設され、前記第１の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路を形成する複数の相互連結されたセグメントを有するオリフィスリッジであって、当該オリフィスリッジの上側から見た場合に、前記複数の相互連結されたセグメントが、前記第１の流体導管開口に対して凹状に湾曲して対向する第１部分を形成する少なくとも１つのセグメントを含む、オリフィスリッジと、前記オリフィスリッジの上に配置されるように構成された略平面状の制御表面を有する制御プレートと、を備え、前記制御プレートの前記制御表面が、前記オリフィスリッジに対して接離するように構成されており、前記制御表面と前記オリフィスリッジとの間に形成される隙間であるオリフィスによって、前記制御プレートと前記オリフィスリッジとの間を通過する流体が制御されるバルブの得られるバルブコンダクタンスを高める方法であって、
前記オリフィスリッジの周に曲率が変化する経路を含み、前記オリフィスリッジが取り囲む内側キャビティ内における前記第1の流体導管開口が形成する第1の領域の面積を、前記オリフィスリッジが取り囲む内側キャビティ内における前記第1の領域以外の領域である第2の領域の面積よりも小さくすることにより、増大された有効開口面積を付与される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、以前より広く知られているバルブの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
とても簡単なバルブは、入口チャネルと、出口チャネルと、チャネル間に挟まれた可動の、または変形可能な制御要素とから構成されることができる。制御要素の移動もしくは変形（またはその両方）は、一方のチャネルから他方のチャネルへの流体の通過を調整する。よく知られているように、流体通過の方向は、入口や出口などの呼び名に関連しない場合もあり、または、そのような呼び名は、好ましい方向のみへ流れを限定することが意図されたチェックバルブの場合においてなど、用途に関連する理由から選択される場合もある。多くのバルブは、バルブボディの部分の中に流体導管として形成された入口および出口チャネルと、バルブのチャンバの中の可変性の場所に、アクチュエータ（または流体自体）によって動かされる制御要素とを有する。制御される流体は、液体、気体、真空、蒸気であるか、または、これらの状態にある物質の組み合わせたものであり得る。一般的には、アクチュエータの大部分が、制御される流体と接触しないことが望ましい。例えば、人が握るための握りを有する手動アクチュエータでは、制御される流体が人の手にかかることを回避すべきである。アクチュエータの移動を可能にしながら、同時に、制御される流体をバルブチャンバの中に、アクチュエータから封止的に隔離された状態で保持する多くの設計が存在する。半導体デバイス、医薬品、ファインケミカルを作製する工業プロセス、および多くの同様な流体送達システムにおける、流体の単純なオンオフ制御を意図したアクチュエータを有するバルブ、および流体送達の比例制御または調節制御用に設計されたバルブがよく知られている。
【０００３】
半導体製造設備の中でプロセス材料を操作することを意図したいかなる流体送達装置でも、送達される反応物の高純度を維持する注意が通常必要である。パッキン式の封止配列の中での機械シャフトの摺動または回転は、高純度のプロセス材料の、検出可能な微粒子汚染を生じることが多いことが知られている。また、放射性、毒性、自然発火性、または他の危険性を有する流体は、パッキン式の封止を有する装置で扱われるときに安全性に欠けると考えられる場合もある。これらの懸念事項に対し、設計者は、バルブを取り囲む外部環境からバルブチャンバを隔離する、可撓性かつ通常は金属の要素によってアクチュエータの封止がなされるバルブを開発した。Ｆ．Ｊ．  Ｃａｌｌａｈａｎ  Ｊｒ．らに発行された米国特許第３，２７８，１５６号は、取り囲む環境から、制御される流体を封止するために、金属のベローズを使用した手動アクチュエータを有するバルブの一例である。後の経験により、ベローズのひだに関連した相対的に大きい表面面積が、高純度流体の送達システムの内部汚染源に関し問題となり得ることが明らかとなった。いずれもＴｅｒｒｅｎｃｅ  Ｊ．  Ｋｏｌｅｎｃらに発行された米国特許第４，６０６，３７４号および米国特許第４，７３２，３６３号は、ベローズよりもやや下方に、封止用の流体曝露表面領域を有するダイヤフラムを使用するバルブの２つの例であり、やはり、手動アクチュエータを有して示されている。よく知られているように、空気圧式および電動式を含む様々なアクチュエータのタイプが、ベローズで封止されるバルブおよびダイヤフラムで封止されるバルブのどちらでも使用され得る。高純度流体の送達通路の中の、全ての考えられる吸湿場（ｍｏｉｓｔｕｒｅ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｓｉｔｅ）を絶対的に最小化するという要求が、内部にいかなる重合体材料も存在しないバルブの設計、したがって、可動の制御要素とバルブチャンバの中の流体導管開口との間に金属同士の接触を扱った設計を導いた。Ｊｉｎｇ−Ｃｈａｕ  Ｗｕらに発行された米国特許第５，７３０，４２３号およびＬｏｕｉｓ  Ａ．  Ｏｌｌｉｖｉｅｒに発行された米国特許第５，７５５，４２８号は、流体導管開口を取り囲むトロイダル・ビード・バルブ座部（ｔｏｒｏｉｄａｌ  ｂｅａｄ  ｖａｌｖｅ  ｓｅａｔ）に直接接触する金属ダイヤフラムをバルブボディ中に有するバルブの２つの例である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先の内容を検討し、出願人は、流体送達に適した高コンダクタンスバルブを開発したのであり、このバルブは平坦な、典型的には非円形のオリフィスリッジを備え、これに隣接して、平面状の制御表面を有する制御プレートが、バルブの有効開口面積を調節してそれによりバルブのコンダクタンスを調節するために、近位に配置される。非円形のオリフィスリッジの周の長さは、同様の大きさの円形のオリフィスの円周よりも格段に大きくなり、それゆえに、実現された有効開口面積も、同様の占有面積（ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）を有するにもかかわらず、格段に大きくなる。加えて、オリフィスリッジの周長の合計が、同様の大きさの円形のオリフィスの円周よりも大きくなるという利益を得るために、複数のオリフィスリッジが単一のバルブの中で使用され得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の実施形態では、非円形のオリフィスリッジは、腎臓のような形状を有し、制御プレートは、任意の適するアクチュエータの配列によって配置されることができる。第２の実施形態では、非円形のオリフィスリッジは、腎臓のような形状を有し、制御プレートは、皿ばねによって付勢され、チェックバルブを形成する。別の実施形態では、非円形のオリフィスリッジは、複数の花弁状ループを含み、流れを分割する目的に適するのに加えて、前述のいずれの機能にも使用されることができる。別の実施形態では、大きい腎臓のようなオリフィスリッジの形状によって部分的に取り囲まれたバルブチャンバの外側キャビティの一部分は、流体を大きい腎臓のようなオリフィスリッジへ供給する同じ流体導管とやはり流体連通する、第２の同様の、より小さい腎臓のようなオリフィスリッジで占められている。別の実施形態では、複数の非円形のオリフィスリッジの形状は、共通のバルブ入口部位と平行に流体連通する。別の実施形態では、第１のオリフィスリッジは、第２のオリフィスリッジを完全に取り囲み、２つの部分から構成されるバルブチャンバの外側キャビティへの流れを許容する、バルブチャンバの内側キャビティを生成する。
【０００６】
本開示の少なくとも１つの実施形態は、第１の流体導管開口を有するバルブボディと、バルブボディ中に配設され、第１の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路（ｎｏｎ−ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｃｌｏｓｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する複数の相互連結されたセグメントを有するオリフィスリッジであって、複数の相互連結されたセグメントが、第１の流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含む、オリフィスリッジと、オリフィスリッジの上に配置されるように構成された略平面状の制御表面を有する制御プレートとを含むバルブを対象とする。
【０００７】
さらなる実施形態によれば、バルブボディは、第２の流体導管開口を含む。いくつかの実施形態によれば、第２の流体導管開口は、オリフィスリッジの外に配設される。
【０００８】
別の実施形態によれば、複数のセグメントは、第１の流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントをさらに含む。さらなる実施形態によれば、第１の流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントは、第１の流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントに隣接する。
【０００９】
別の実施形態によれば、制御プレートは、略平面状の制御表面がオリフィスリッジに当接する第１の位置と、略平面状の制御表面の少なくとも一部分がオリフィスリッジから離れる第２の位置との間で動くことができる。
【００１０】
いくつかの実施形態によれば、非円形の閉回路は、第１の流体導管開口から離れる方向へ湾曲する複数のセグメントを含む。
【００１１】
別の実施形態によれば、オリフィスリッジは、第１のオリフィスリッジであり、バルブボディは、第２の流体導管開口を含み、バルブは、バルブボディ中に配設され、第２の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路を形成する複数の相互連結されたセグメントを有する第２のオリフィスリッジをさらに含む。さらなる実施形態によれば、バルブボディは、第１の流体導管を含み、第１の流体導管開口および第２の流体導管開口は、第１の流体導管に広がる。別の実施形態によれば、バルブボディは、第１のオリフィスリッジおよび第２のオリフィスリッジの外に配設された第３の流体導管開口を含む。さらなる実施形態によれば、バルブボディは、第１の流体導管と、第２の流体導管と、第３の流体導管とを含み、第１の流体導管開口は、第１の流体導管に広がり、第２の流体導管開口は、第２の流体導管に広がり、第３の流体導管開口は、第３の流体導管に広がり、第３の流体導管は、流体の流れを受け入れる流体入口として構成され、第１および第２の流体導管は、流体出口として構成され、第３の流体導管開口によって制御可能に提供された流体の量は、第１の流体導管開口と第２の流体導管開口とに分配される。
【００１２】
ある実施形態によれば、バルブボディは、流体導管を含み、第１の流体導管開口は、流体導管に広がり、第１のオリフィスリッジの長さは、流体導管の周囲長さよりも格段に大きい。
【００１３】
本開示の少なくとも１つの実施形態は、第１の流体導管開口および第２の流体導管開口を有するバルブボディと、バルブボディ中に配設され、第１の流体導管開口を取り囲む閉回路を形成する複数の相互連結されたセグメントを有する第１のオリフィスリッジと、バルブボディ中に配設され、第２の流体導管開口を取り囲む閉回路を形成する複数の相互連結されたセグメントを有する第２のオリフィスリッジと、第１のオリフィスリッジおよび第２のオリフィスリッジに当接するよう動くことができるように構成された略平面状の制御表面を有する制御プレートとを含む、バルブを対象とする。
【００１４】
別の実施形態によれば、バルブは、バルブボディに形成された第１の流体導管をさらに含み、第１の流体導管開口は、第１の流体導管に広がる。
【００１５】
いくつかの実施形態によれば、第１のオリフィスリッジの長さは、第１の流体導管の周囲長さよりも格段に大きい。
【００１６】
別の実施形態によれば、バルブは、バルブボディに形成された第２の流体導管をさらに含み、第１の流体導管は、流体の流れを受け入れる流体入口として構成され、第２の流体導管は、流体の流れを提供する流体出口として構成される。
【００１７】
別の実施形態によれば、バルブは、バルブボディ中において、第１のオリフィスリッジの外、および第２のオリフィスリッジの外に配設された外側流体導管開口をさらに含む。さらなる実施形態によれば、バルブは、バルブボディに形成された第２の流体導管をさらに含み、外側流体導管開口は、第２の流体導管に広がり、第２の流体導管開口は、第１の導管に広がる。
【００１８】
いくつかの実施形態によれば、第２の流体導管開口は、第１の流体導管に広がる。
【００１９】
１つの実施形態によれば、バルブは、バルブボディ中に配設され、第３の流体導管開口を取り囲む非円形の閉回路を形成する複数のセグメントを有する第３のオリフィスリッジをさらに含む。さらなる実施形態によれば、バルブは、バルブボディに形成された第２の流体導管をさらに含み、第３の流体導管開口は、第２の流体導管に広がる。
【００２０】
１つの実施形態によれば、バルブは、第２の流体導管と、第３の流体導管とをさらに含み、第２の流体導管開口は、第３の流体導管に広がり、外側流体導管開口は、第２の流体導管に広がる。さらなる実施形態によれば、外側流体導管開口は、第２の流体導管から流体の流れを受け入れる流体入口として構成され、第１の流体導管および第３の流体導管は、流体出口として構成され、外側流体導管開口で制御可能に受け入れられた流体の量は、第１の流体導管開口と第２の流体導管開口とに分配される。さらなる実施形態によれば、第２の流体導管から外側流体導管開口で制御可能に受け入れられた流体の量は、第１のオリフィスリッジの長さおよび第２のオリフィスリッジの長さの合計に対する第１のオリフィスリッジの長さに基づき分配される。
【００２１】
いくつかの実施形態によれば、第２のオリフィスリッジは、第１のオリフィスリッジから離間され、少なくとも部分的に第１のオリフィスリッジによって取り囲まれている。別の実施形態によれば、第２のオリフィスリッジは、第１のオリフィスリッジによって完全に取り囲まれている。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、第１のオリフィスリッジおよび第２のオリフィスリッジの少なくとも１つは、非円形の閉回路を形成する。
【００２３】
様々な実施形態によれば、第１のオリフィスリッジおよび第２のオリフィスリッジの複数のセグメントの少なくとも１つは、少なくとも１つの湾曲したセグメントを含む。
【００２４】
ある実施形態によれば、第１のオリフィスリッジおよび第２のオリフィスリッジの複数のセグメントは、相互連結された内方および外方に湾曲したセグメントである。
【００２５】
少なくとも１つの実施形態によれば、オリフィスリッジは、タイプ３１６のステンレス鋼から形成される金属合金から構築される。
【００２６】
いくつかの実施形態によれば、制御プレートは、耐食性ニッケル合金から構築される。
【００２７】
本開示の少なくとも１つの実施形態は、得られるバルブコンダクタンスを高める方法であって、動きが限定された制御要素を有するバルブが、制御されたオリフィスの周に曲率が変化する経路を含むことにより、増大された有効開口面積を付与され、曲率が変化する経路が、外方に湾曲する少なくとも１つの部分を含む、方法を対象とする。
【００２８】
さらに他の態様、実施形態、ならびに、これらの例示的態様および実施形態の有利性が、以下で詳細に説明される。さらに、先の情報および以下の詳細な説明は両方とも、様々な態様および実施形態の例示としての一例にすぎず、特許請求された態様および実施形態の性質ならびに特性を理解するために、概観または枠組みを提供することを意図していることを理解すべきである。本明細書に開示された実施形態は、他の実施形態と組み合わされることができ、「実施形態」、「例」、「いくつかの実施形態」、「いくつかの例」、「代替え的実施形態」、「様々な実施形態」、「１つの実施形態」、「少なくとも１つの実施形態」、「この実施形態および他の実施形態」、「ある実施形態」などを参照することは、必ずしも相互排他的なものではなく、記載されたある特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを示す意図を有する。本明細書におけるそのような用語の出現は、必ずしも全てが同一の実施形態を参照しているとは限らない。
【００２９】
少なくとも１つの実施形態の様々な態様が、添付の図面を参照し以下に論じられる。添付の図面は、縮尺通りに描くことを意図したものではない。図面は、様々な態様および実施形態の例示ならびにさらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するが、任意の特定の実施形態を限定する定義を意図するものではない。図面は、本明細書の残りの部分と共に、記載され、特許請求された態様および実施形態の原理ならびに作動を説明する役割を果たす。図面では、様々な図面に例示された同一またはほぼ同一の構成部材はそれぞれ、同様の参照符号で示されている。明瞭にするために、全ての図面において全ての構成部材に符号が付けられているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】典型的な標準の設計の全金属バルブの斜視図である。
【図１Ａ】図１のバルブの流体包囲部分の断面斜視図である。
【図２Ａ】典型的な圧電アクチュエータが取り付けられた、図１および図１Ａに示されたバルブの平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのバルブの断面図である。
【図３】開示された高コンダクタンスバルブの実施形態の斜視図である。
【図３Ａ】バルブチャンバの構造の詳細を明らかにしている、図３に示されたバルブボディの断面斜視図である。
【図３Ｂ】取り付けられた制御要素を伴う、図３に示されたバルブの平面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂのバルブの流体包囲部分の断面図である。
【図３Ｄ】オリフィスリッジおよび他の特徴部を示す、図３Ａの拡大図である。
【図３Ｅ】図３に示されたバルブの代表的なオリフィスリッジを示す平面図である。
【図４Ａ】開示された高コンダクタンスバルブのチェックバルブの実施形態の断面斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの分解図である。
【図４Ｃ】図４Ａおよび図４Ｂに示されたバルブボディの平面図である。
【図５】開示された高コンダクタンスバルブの別の実施形態のバルブボディの斜視図である。
【図５Ａ】図５に示されたバルブの平面図である。
【図５Ｂ】図５に示されたバルブボディの断面立面図である。
【図６】２つのオリフィスリッジの構造を備える、開示された高コンダクタンスバルブの別の実施形態のバルブボディの斜視図である。
【図６Ａ】バルブチャンバの構造の詳細を明らかにしている、図６に示されたバルブボディの断面斜視図である。
【図６Ｂ】取り付けられた制御要素を伴う、図６に示されたバルブの平面図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに示されたバルブの流体包囲部分の断面図である。
【図６Ｄ】オリフィスリッジおよび他の特徴部を示す、図６Ａの拡大図である。
【図７】複数の非円形のオリフィスリッジの形状を備える、開示された高コンダクタンスバルブの実施形態の斜視図である。
【図７Ａ】図７に示されたバルブの流体包囲部分の第１の断面斜視図である。
【図７Ｂ】バルブチャンバの構造の詳細を明らかにしている、図７に示されたバルブボディの第２の断面斜視図である。
【図７Ｃ】取り付けられた制御要素を伴う、図７に示されたバルブの平面図である。
【図７Ｄ】図７Ｃに示されたバルブの第１の断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｃに示されたバルブの第２の断面図である。
【図７Ｆ】複数の非円形のオリフィスリッジの形状、および他の特徴部を示す、図７Ｂの拡大図である。
【図８】第２のオリフィスリッジを完全に取り囲む第１のオリフィスリッジを備える高コンダクタンスバルブの実施形態の斜視図である。
【図８Ａ】図８に示されたバルブの平面図である。
【図８Ｂ】バルブチャンバの構造の詳細、および第２のオリフィスリッジを取り囲む第１のオリフィスリッジの詳細を明らかにしている、図８に示されたバルブボディの断面斜視図である。
【図８Ｃ】図８に示されたバルブボディの断面図である。
【図８Ｄ】第２のオリフィスリッジを取り囲む第１のオリフィスリッジを示す、図８Ｂの拡大図である。
【図８Ｅ】取り付けられた制御要素を伴う、図８に示されたバルブの平面図である。
【図８Ｆ】図８Ｅに示されたバルブの流体包囲部分の断面図である。
【図９】本開示の１つまたは複数の態様による高コンダクタンスバルブの別の実施形態の斜視図である。
【図９Ａ】図９に示されたバルブの第１の断面斜視図である。
【図９Ｂ】図９に示されたバルブの第２の断面斜視図である。
【図９Ｃ】取り付けられた制御要素を伴う、図９に示されたバルブの第１の断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｃに示されたバルブの平面図である。
【図９Ｅ】取り付けられた制御要素を伴う、図９に示されたバルブの第２の断面図である。
【図９Ｆ】図９Ａの拡大図である。
【図９Ｇ】図９Ｂの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、その用途が、以下の説明に記載された、または図面に例示された構成部材の構成および配列の詳細に限定されるものではない。本発明は、他の実施形態としても可能であり、また、様々な方法で実行され、または実施されることが可能である。また、本明細書で使用される言い回しおよび用語は説明を目的としており、限定するものとしてみなされるべきではない。「含む」、「備える」または「有する」、「含有する」、「伴う」、およびそれらの変化形の本明細書での使用は、その後に列挙される項目、その均等物、および追加項目を包含することを意味する。方向を表す形容詞「内側」、「外側」、「上方」、「下方」、および類似の用語の使用は、設計要素間の相対的な関係の理解の促進を図るものであり、空間内での絶対方位を意味するものとして解釈されるべきではなく、または、限定するものとしてみなされるべきではない。
【００３２】
高純度流体の送達用途で使用するための、典型的な通常設計のバルブ１００の代表的な例が、図１および図１Ａに例示されている。通常設計のバルブは、本体９０と、入口導管１０と、出口導管１４と、チャンバ封止ダイヤフラム７０と、ダイヤフラム７０の撓みにより動くことができる制御要素８０とを備え、両方の導管が、バルブチャンバ５０へ流体を連通させる。流体の流れを制御する方式は、オリフィス２０、およびオリフィスリッジ３０を検討することでさらに理解されることができる。入口導管１０は、オリフィス２０を通して流体をバルブチャンバ５０に排出する。オリフィスリッジ３０は、該オリフィス２０を取り囲み、それにより、制御シャフト８２に印可された力によって可変的に配置され得る制御要素８０に対し、微小なすき間の制御間隙を画定し、流体は、この制御間隙を通って流れることができる。図１Ａの例示は、完全に閉じられた、流体が流れていない条件の通常設計のバルブを示しており、したがって、例示された構成では制御間隙が示されていないことを認識されたい。
【００３３】
アクチュエータを通常設計のバルブ１００と共に使用する１つの方法が図２および図２Ａに示され、この方法は、米国特許出願第１４／４７７，５７３号で開示されており、米国特許出願公開第２０１５／００５９８７７号で公開されているような、圧電駆動スタック２１０を制御シャフト８２に結合するインターレース昇降機構（ｉｎｔｅｒｌａｃｅ  ｌｉｆｔｉｎｇ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）２２０を含む。圧電スタック２１０へ適切に電圧を印可することでスタックの軸方向の伸長をもたらし、それにより、インターレース昇降機構２２０を通じ、制御要素８０をオリフィスリッジ３０から離れる方向へ持ち上げる動きをもたらし、入口導管１０と出口導管１４との間に流体が流れることを可能にする。巧みに使用される圧電アクチュエータは、典型的には１インチのほぼ１０００分の２に相当する約５０ミクロン（１００万分の１メートル）に限定される、全体的な伸長能力を有する。平坦な制御要素により覆われたオリフィスを備えるバルブは、開く際に、有効開口面積に関連する流動コンダクタンス（または、その逆の流動抵抗）を有することが一般に理解されており、この有効開口面積は、オリフィスの周長（円周）に、平坦な制御要素と該オリフィスの周との間の制御間隙を乗算して定義された面積として単純に算出される。直径「Ｄ」の円形のオリフィスを検討した場合、設計者は、「Ｄ／４」よりも大きい任意のバルブの制御間隙「Ｇ」は、その場合、オリフィス自体の開口面積が、相当する有効開口面積よりも小さくなるので、追加のコンダクタンス効果は少ないものとなることを認識するであろう。
式１：オリフィスの面積＝半径＾２＊ｐｉ＝（Ｄ／２）＾２＊ｐｉ＝Ｄ＊Ｄ＊ｐｉ／４
間隙＊周＝Ｇ＊（Ｄ＊ｐｉ）＝（Ｇ＞Ｄ／４）＊Ｄ＊ｐｉ＞Ｄ＊Ｄ＊ｐｉ／４
Ｇ＞Ｄ／４のとき、オリフィスの流動抵抗は、有効開口面積の流動抵抗を上回る。
【００３４】
設計者は、制御要素を円形のオリフィスから離れる方向へ、オリフィスの直径の少なくとも４分の１を動かすことができない任意のバルブの設計では、さもなければ特定のバルブの設計で実行可能な最大流動コンダクタンスを達成しないということをさらに認識することができる。制御要素の移行は、全くの弾性歪みのみで金属部品を変形させる必要性によって大幅に限定されることが多い。バルブチャンバを封止する方法と制御要素の移行の多くの組み合わせでは、バルブの最大流動コンダクタンスは、流体導管の断面よりもオリフィスの周の長さに主に依存する。この設計の問題に対する既知の手法は、円形のオリフィスの直径を関連する流体導管の直径よりも格段に大きく設けることである。Ｔｈｅｏｄｏｒｅ  Ｊ．  Ｇａｕｓｍａｎらに対して発行された米国特許第４，９６４，４２３号は、制御要素の移行が限定されている、入口および出口流体通路の直径のほぼ３倍の円形のオリフィスの直径を有するチェックバルブを示す。Ｔａｄａｈｉｒｏ  Ｏｈｍｉらに対して発行された米国特許第４，９７７，９１６号は、圧電アクチュエータと、「流体通路よりも大きい、拡径されたベルマウス形の環状縁が付いたバルブ・ポート（ｅｎｌａｒｇｅｄ  ｂｅｌｌ  ｍｏｕｔｈ  ａｎｎｕｌａｒ  ｒｉｍｍｅｄ  ｖａｌｖｅ  ｐｏｒｔ）」として明細書に記載された円形のオリフィスとを有するダイヤフラム封止バルブを示す。
【００３５】
出願人は、図３、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、および図３Ｅに例示されるような、先の多くの問題に対処するバルブの設計を考案している。例示的なバルブの設計は、バルブボディ３９０と、第１の流体導管３１０（典型的には入口）と、第２の流体導管３１４（典型的には出口）と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム３７０を含むバルブ筐体３６０と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム３７０の撓みにより動くことができる制御要素３８０とを備え、両方の導管が、バルブチャンバ３５０へ流体を連通させる。シャンク３８１は、封止ダイヤフラム３７０から、制御要素３８０の軸をほぼ中心とし、バルブチャンバ３５０内へ突出することができる。凹状開口３８８を有する中心貫通穴を含む制御プレート３８４は、凹状開口３８８の中でシャンク３８１の端部を変形させることにより、シャンク３８１に固着されることができる。制御要素３８０に印可されたアクチュエータによる力（ａｃｔｕａｔｏｒ  ｆｏｒｃｅ）は、以下でさらに説明されるように、制御プレート３８４を動かしバルブの機能を提供する。
【００３６】
高純度用途のバルブの設計者は、一般に、漏出防止性の（ｌｅａｋ  ｔｉｇｈｔ）バルブチャンバ封止ダイヤフラムを提供する多くの異なる手法について承知している。Ｋｏｌｅｎｃらに対して発行された米国特許第４，６０６，３７４号では、３つの板金ディスクから構成されるダイヤフラムが、バルブボディのステップ付きの構造とバルブ・ボンネットとの間に周状に締め付けられている。Ｎａｋａｚａｗａらに対して発行された米国特許第５，１４５，１４７号では、単層の板金ダイヤフラムが、バルブ組立体の一部分に溶接されている。Ｏｌｌｉｖｉｅｒに対して発行された米国特許第５，７５５，４２８号では、ダイヤフラムが、バルブボディ上のトロイダル形状の突出に対しダイヤフラムを押し付ける締め付け部材によって、バルブボディに対して静的に封止されている。本発明は、バルブ筐体３６０の一体要素として加工された封止ダイヤフラム３７０を例示する。便宜上、本開示の全ての図面において、同様の一体的に加工されたバルブ封止ダイヤフラムを示しているが、ダイヤフラムと、バルブ筐体またはバルブボディ、要素との他の組み合わせが本発明で使用され得、一体のダイヤフラムが、限定するものとして解釈されるべきではないことを認識されたい。
【００３７】
円形のオリフィスの代わりに、出願人は、バルブチャンバ３５０を、内側キャビティ３５４および外側キャビティ３５８に分離する非円形のオリフィスリッジ３２０の構造を考案している。オリフィスリッジ３２０は、内側流体導管開口３１２を取り囲む複数の相互連結されたセグメントを曲率が変化する経路に備える、閉じた非円形の周回路として形成されることができる。様々な態様によれば、複数の相互連結されたセグメントは、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含む。他の態様によれば、複数のセグメントは、流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントをさらに含むことができる。他の態様によれば、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントは、流体導管開口に向く方向へ湾曲するセグメントに隣接する。本明細書で使用される場合、湾曲したセグメントは、湾曲したセグメントに沿った全ての点が同じ曲率半径を有する任意のセグメント、または少なくとも１つの変曲点を含む。例えば、図３Ｅを参照すると、オリフィスリッジの構造は、腎臓のような形状にされており、４つの湾曲したセグメントＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤを含む。ある例では、少なくとも１つのセグメントは、線状、すなわち直線であってもよい。例示的なオリフィスリッジ３２０の形状は、腎臓の形状のようであると考えられることができる。言い換えれば、腎臓の形状のオリフィスリッジ３２０は、内側流体導管開口３１２に向く方向へ湾曲する３つのセグメントと、内側流体導管開口３１２から離れる方向へ湾曲する１つのセグメントとを有することを特徴とすることができる。例えば、図３Ｅに戻って参照すると、セグメントＡ、Ｂ、およびＣは、全て流体導管開口に向く方向へ湾曲し、セグメントＤは、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する。設計者は、例示されている例示的なオリフィスリッジ３２０は、直線のセグメントをどこにも有さずに全体形状を形成する、相互連結された湾曲したセグメントから構成されていることを認識するであろう。内側流体導管開口３１２は、内側キャビティ３５４と第１の流体導管３１０との間の流体連通を提供する。外側流体導管開口３１６は、外側キャビティ３５８と第２の流体導管３１４との間の流体連通を提供することができる。外側流体導管開口３１６は、オリフィスリッジ３２０の外に配設されることができる。
【００３８】
該バルブを構成する部品は、扱われる流体に対し所望する化学的不活性を有するために選択された材料から構築されることができ、例えば、ステンレス鋼、モネル（登録商標）メタル、チタン合金、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金、エルジロイ（登録商標）コバルト合金、銅合金、アルミニウム合金、または、テフロン（登録商標）、ケル−Ｆ（登録商標）、ベスペル（登録商標）、カイナー（登録商標）などの重合体、ならびに、金属および重合体の組み合わせを、分離された状態、または一体化された状態（ｓｅｐａｒａｔｅ  ｏｒ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ）で含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌのステンレス鋼のバルブボディ３９０は、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金の制御プレート３８４と共に使用されることができる。オリフィスリッジ３２０を有するバルブボディ３９０は、例えば、フライス、または鋳造、または射出成形、またはレーザー焼結（３Ｄ印刷）などの最近開発された付加製造プロセスなどの、典型的な製造プロセスによって作製されることができる。制御される流体に接触されるバルブボディの部位は、高純度流体の送達の技術分野で知られているように、研磨および不動態化などの追加プロセスに付されてもよい。
【００３９】
流体導管開口３１２、３１６の潜在的に流れを規制する影響は、対応する流体導管３１０、３１４の断面積に対し開口を大きくすることにより減らされることができる。例示的な有益な開口の修正形態は、内側流体導管開口３１２にて例示されたような弧状スロット、もしくは外側流体導管開口３１６にて例示されたような半径方向スロット３１７、または、これらと、末広がり（ｆｌａｒｉｎｇ）および面取りなどの他の形付け（ｓｈａｐｉｎｇ）の滑らかにつながった構成とを備えることができる。熟練設計者は、キャビティと、バルブボディに形成された対応する複数の流体導管との間の流体連通を提供するために、複数の流体導管開口が、内側キャビティ３５４の中に形成され得、もしくは外側キャビティ３５８の中に形成され得、またはその両方に形成され得ることをさらに認識するであろう（例えば、本発明者Ｋｉｍ  Ｎｇｏｃ  Ｖｕに発行された米国特許第５，９９２，４６３号の図２１および図２２参照）。
【００４０】
オリフィスリッジ３２０の上方の最頂部分は、ラッピング加工または同様の製造プロセスによって、非常に平坦に、平面状に、かつ平滑に作製されることができ、この表面は、本明細書でオリフィスリッジ３２０の接触トラック３２５と呼ばれる。十分な広がり（典型的には直径）の、適する、同じように略平面状の制御表面３８６を有する制御プレート３８４は、接触トラック３２５全体にかぶさり（ｒｅｓｔ  ａｇａｉｎｓｔ）（接触し）、バルブボディ３９０を通る全ての流れを効果的に閉ざすことができる。オリフィスリッジ３２０の周長（接触トラック３２５の平面の長さ）に、平面状の制御表面３８６と接触トラック３２５との間の任意の制御間隙を乗算して定義された面積として算出されるバルブの有効開口面積は、開示された設計によって有利に大きくされることができる。非円形のオリフィスリッジ３２０の周の長さは、内側流体導管開口３１２に向く方向へ曲がる湾曲したセグメントおよび内側流体導管開口３１２から離れる方向へ曲がる湾曲したセグメントの両方を含むことにより、同じ空間を占める、単純な円形のオリフィスの円周よりも格段に大きく作製されることができる。
【００４１】
開示されたバルブの設計（図３Ｅ参照）の合理的な基本的比較は、円形のバルブチャンバ封止ダイヤフラム３７０との関係において把握されることができる。図３、図３Ａ、図３Ｄ、および図３Ｅに示される腎臓のようなオリフィスリッジ３２０の形状は、同一の最大寸法（直径）の円形のオリフィスよりもほぼ４５％大きい周長を提供する。
式２：腎臓のような形状の周囲＝２．４６４６ｉｎ、円の周囲＝ｐｉ＊Ｄ＝ｐｉ＊（０．５４）＝１．６９６ｉｎ
２．４６４６／１．６９６５＝１．４５２８
比較する円形のオリフィスが、内側キャビティ３５４の包囲された平面積と等しい面積を取り囲む場合、増大されたバルブの有効開口面積の増大分は、より劇的で７４％である。
式３：腎臓のような形状の面積＝０．１６０２５９ｉｎ＾２、円の面積＝ｐｉ＊（Ｄ／２）＾２→Ｄ＝０．４５１７ｉｎ、
円の周囲＝ｐｉ＊Ｄ＝ｐｉ＊（０．４５１７）＝１．４１９１ｉｎ、
２．４６４６／１．４１９１＝１．７３６７
オリフィスリッジ３２０に非円形の閉回路形状を使用することにより、バルブの有効開口面積（間隙＊周＝開口面積）は格段に増大されたが、内側キャビティ３５４として実際に包囲された空間の平面積は、同様の大きさの円形のオリフィスの場合よりも格段に小さい（ほぼ６６％小さくなる）。
式４：腎臓のような形状の周囲＝２．４６４６ｉｎ、そして、腎臓のような形状の面積＝０．１６０２５９ｉｎ＾２、
２．４６４６ｉｎ＝円の周囲＝ｐｉ＊Ｄ→Ｄ＝０．７８４５ｉｎ、
円の面積＝ｐｉ＊（Ｄ／２）＾２＝ｐｉ＊（０．７８４５／２）＾２＝０．４８３３７４ｉｎ＾２、
０．１６０２５９／０．４８３３７４＝０．３３１５
内側キャビティ３５４に相当する低減された平面積は、第１の流体導管３１０から第２の流体導管３１４に向かって流れる加圧流体に抵抗するときに、オリフィスリッジ３２０に対し制御プレート３８４を閉じるのに必要な力を有益に低減する。この例示的な設計では、オリフィスリッジは、ほぼ０．０２５ｉｎ（０．６ｍｍ）の高さ、接触トラックは、ほぼ０．０２５ｉｎ（０．６ｍｍ）の幅であり、よって、図１および図１Ａに例示された設計のバルブの構造に似ている。
【００４２】
図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃに例示された別の例示的なバルブの設計は、バルブボディ４９０と、第１の流体導管４１０（入口）と、第２の流体導管４１４（出口）と、本明細書でバルブチャンバ封止キャップとも呼ばれる、カップ形状のバルブチャンバ封止蓋４７０と、皿ばね４６０の撓みにより動くことができる制御プレート４８０とを備え、導管の両方が、バルブチャンバ４５０へ流体を連通させる。制御プレート４８０は、平面状の制御表面４８６を有する円形のプレートとして形成されることができる。円形のオリフィスの代わりに、この実施形態は、バルブチャンバ４５０を内側キャビティ４５４および外側キャビティ４５８に分離する非円形のオリフィスリッジ４２０の構造を特徴とする。オリフィスリッジ４２０は、内側流体導管開口４１２を取り囲む複数の相互連結されたセグメントを曲率が変化する経路に備える、閉じた非円形の周回路として形成されることができる。図３、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、および図３Ｅを参照し上述されたオリフィスリッジと同様に、複数の相互連結されたセグメントは、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含むことができ、ある例では、流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含むことができ、他の例では、流体導管開口から離れる方向へ湾曲するセグメントは、流体導管開口に向く方向へ湾曲するセグメントに隣接することができる。オリフィスリッジ３２０を参照し上述したように、腎臓の形状のオリフィスリッジ４２０は、流体導管開口に向く方向へ湾曲する３つのセグメントと、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する１つのセグメントとを含むことができる。内側流体導管開口４１２は、内側キャビティ４５４と第１の流体導管４１０との間の流体連通を提供する。外側流体導管開口４１６は、外側キャビティ４５８と第２の流体導管４１４との間の流体連通を提供する。外側流体導管開口４１６は、オリフィスリッジ４２０の外に配設されることができる。このバルブを構成する部品も、扱われる流体に対し所望する化学的不活性を有するために選択された材料から構築されることができ、金属および重合体の組み合わせを、分離された状態、または一体化された状態で含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌのステンレス鋼のバルブボディ４９０は、ケル−Ｆ（登録商標）重合体の制御プレート４８０、およびエルジロイ（登録商標）コバルト合金の皿ばね４６０と共に使用されることができ、または、３つの品目全てを、３００系ステンレス鋼とすることができる。
【００４３】
オリフィスリッジ４２０の上方の最頂部分は、ラッピング加工または同様の製造プロセスによって、非常に平坦に、平面状に、かつ平滑に作製されることができ、この表面は、本明細書でオリフィスリッジ４２０の接触トラック４２５と呼ばれる。取り囲んでいるキャップ位置合わせリッジ（ｃａｐ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｒｉｄｇｅ）４７１は、オリフィスリッジ４２０と同時に製作されることができる。円形の制御プレート４８０は、接触トラック４２５全体にかぶさり（接触し）、バルブボディ４９０を通る全ての流れを効果的に閉ざすことができるように、十分な広がり（典型的には直径）を有し、適する、同じように平面状の制御表面４８６を有している。制御プレート４８０を通る中心穴４８８は、封止蓋の内側頂部４７５に隣接するバルブチャンバ４５０の部分から外側キャビティ４５８内への流体連通を強化するために設けられることができる。制御プレート４８０は、既知の設計の皿ばね４６０によって半径方向に配置され、かつ、軸方向に配置され、この皿ばね４６０は、皿ばね４６０のスロット４６４、４６５、４６６によって画定された複数個の弧状アーム４６１、４６２、４６３を有する。皿ばね４６０は、図３、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、および図３Ｅを参照し上述されたバルブ構成の封止ダイヤフラム３７０について選択された材料と同様の材料から作製されることができる。制御プレート４８０は、選択された材料に応じて、溶接、または他の適するプロセス（接着またはかしめなど）によって皿ばね４６０に取り付けられることができ、スペーサー・リング４７２によって軸方向に位置決めされ（ａｘｉａｌｌｙ  ｌｏｃａｔｅ）ることができる。ステップ、座ぐりなどの、軸方向位置決めについての他の適する方法が、設計者によく知られている。ステップ４７３が、カップ形状の封止蓋４７０の内周の周りに設けられ、皿ばね４６０を、封止蓋の内側頂部４７５から離間する。ステップ４７３と連動したスペーサー・リング４７２と位置合わせリッジ４７１の組み合わせは、単一の円周方向の溶接でバルブチャンバ封止キャップ４７０をバルブボディ４９０に密閉して取り付けることを可能にし、同時に、バルブが正確に機能するように制御プレート４８０を配置する。
【００４４】
入口流体導管４１０の中に十分な流体圧力（クラッキング圧力）がない場合、皿ばね４６０の軸方向力は、制御プレート４８０の制御表面４８６を、オリフィスリッジ４２０の接触トラック４２５に対して密接して保ち、それにより、流体の流れを防止する。入口導管４１０の中の流体圧力が、出口導管４１４の中の圧力よりも十分に高ければ、制御プレート４８０は、オリフィスリッジ４２０の接触トラック４２５から離れる方向へ押され、流体は、内側キャビティ４５４から流出し、外側キャビティ４５８に流入し、それによりバルブボディ４９０を通って流れることができる。圧力差が逆転され、出口導管４１４の中の圧力が、入口導管４１０の中の圧力よりも高くなった場合、制御プレート４８０は、オリフィスリッジ４２０に対して押され、流体の流れは遮断される。したがって、この実施形態は、流体の流れを好ましい方向のみに抑制する目的を有するチェックバルブであると考えられることができる。
【００４５】
流体導管開口４１２、４１６の潜在的に流れを規制する影響は、対応する流体導管４１０、４１４の断面積に対し開口を大きくすることにより減らされることができる。例示的な有益な開口の修正形態は、半球状の口４１７によってもたらされるような滑らかなつながりと、末広がりとを備えることができる。熟練設計者は、キャビティと、バルブボディに形成された対応する複数の流体導管との間の流体連通を提供するために、複数の流体導管開口が、内側キャビティの中に形成され得、もしくは外側キャビティの中に形成され得、またはその両方に形成され得ることをさらに認識するであろうが（例えば、本発明者Ｋｉｍ  Ｎｇｏｃ  Ｖｕに発行された米国特許第５，９９２，４６３号の図２１および図２２参照）、しかしながら、図４Ａから図４Ｃに示された表面実装式（ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｕｎｔ  ｓｔｙｌｅ）のチェックバルブでは、単一の入口導管４１０および単一の出口導管４１４のみが使用されている。
【００４６】
オリフィスリッジ４２０の周長（接触トラック４２５の平面の長さ）に、平面状の制御表面４８６と接触トラック４２５との間の任意の制御間隙を乗算して定義された面積として算出されるバルブの有効開口面積は、開示された設計によって有利に大きくされることができる。非円形のオリフィスリッジ４２０の周の長さは、内側流体導管開口４１２に向く方向へ曲がる湾曲したセグメントおよび内側流体導管開口４１２から離れる方向へ曲がる湾曲したセグメントの両方を含むことにより、同様の空間を占める、単純な円形のオリフィスの円周よりも格段に大きく作製されることができる。本高コンダクタンス・チェックバルブの設計の優越性は、同じオリフィスリッジ３２０、４２０の形状が、両方のバルブで使用され得るので、前述の式２および式３を検討することで明らかになる。バルブボディ４９０は、流体を扱う構成部材が、流体通路導管を含有する流れ支持体（ｆｌｏｗ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に着脱可能に取り付けられ、それゆえに、構成部材の使用可能な大きさおよび占有面積が限定される、表面実装式の流体送達システムでの使用が意図されていることをさらに認識されたい。
【００４７】
図５、図５Ａ、および図５Ｂに例示されたさらに別の例示的なバルブの設計は、バルブボディ５９０と、第１の流体導管５１０（典型的には入口）と、第２の流体導管５１４（典型的には出口）とを備え、両方の導管が、バルブチャンバ（例示せず）へ流体を連通させる。適する、しかし図示されていない、封止ダイヤフラム、制御要素、およびアクチュエータの詳細は、本明細書に記載される他の実施形態から容易に認識されることができる。また、この実施形態は、高純度流体の送達装置内で、表面実装式の構成部材ではなく、管状の導管連結部５１１、５１５と共に、開示されたバルブの設計がどのように代替え的に使用され得るかを例示することを留意されたい。円形のオリフィスの代わりに、出願人は、バルブチャンバを、内側キャビティ５５４および外側キャビティ５５８に分離する非円形の花弁状オリフィスリッジ５２０の構造を考案している。オリフィスリッジ５２０は、内側流体導管開口５１２を取り囲む複数の相互連結されたセグメントを曲率が変化する経路に備える、閉じた非円形の周回路として形成されることができる。ある態様によれば、オリフィスリッジ５２０を形成する複数の相互連結されたセグメントは、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントと、流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントとを含むことができる。さらなる態様によれは、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントは、流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントに隣接する。例示的なオリフィスリッジ５２０の形状は、該形状が、内側流体導管開口５１２に向く方向へ湾曲するセグメントおよび内側流体導管開口５１２から離れる方向へ湾曲するセグメントを同数含む限りでは、花の花弁のようであると考えられることができる。内側流体導管開口５１２は、内側キャビティ５５４と第１の流体導管５１０との間の流体連通を提供する。外側流体導管開口５１６は、外側キャビティ５５８と第２の流体導管５１４との間の流体連通を提供することができる。外側流体導管開口５１６は、オリフィスリッジ５２０の外に配設されることができる。該バルブを構成する部品は、扱われる流体に対し所望する化学的不活性を有するために選択された材料から構築されることができ、金属および重合体の組み合わせを、分離された状態、または一体化された状態で含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌのステンレス鋼のバルブボディ５９０は、ケル−Ｆ（登録商標）重合体の制御プレート（図示せず）、およびエルジロイ（登録商標）コバルト合金の封止ダイヤフラム（やはり図示せず）と共に使用されることができる。熟練設計者は、特に、流れを分割する機能性を提供する目的で、キャビティと、バルブボディに形成された対応する複数の流体導管との間の流体連通を提供するために、複数の流体導管開口が、内側キャビティ５５４の中に形成され得、もしくは外側キャビティ５５８の中に形成され得、またはその両方に形成され得ることをさらに認識するであろう（例えば、本発明者Ｋｉｍ  Ｎｇｏｃ  Ｖｕに発行された米国特許第５，９９２，４６３号の図２１および図２２参照）。
【００４８】
オリフィスリッジ５２０の上方の最頂部分は、ラッピング加工または同様の製造プロセスによって、非常に平坦に、平面状に、かつ平滑に作製されることができ、この表面は、本明細書でオリフィスリッジ５２０の接触トラック５２５と呼ばれる。十分な広がり（典型的には直径）の、適する、同じように平面状の制御表面（図示せず）を有する制御プレート（図示せず）は、接触トラック５２５全体にかぶさり（接触し）、バルブボディ５９０を通る全ての流れを効果的に閉ざすことができる。オリフィスリッジ５２０の周長（接触トラック５２５の平面の長さ）に、平面状の制御表面５８６と接触トラック５２５との間の任意の制御間隙を乗算して定義された面積として算出されるバルブの有効開口面積は、開示された設計によって有利に大きくされることができる。非円形の花弁状オリフィスリッジ５２０の周の長さは、内側流体導管開口５１２を中心に内方へ曲がる湾曲したセグメントおよび外方へ曲がる湾曲したセグメントの両方を含み、それにより、記載された花弁状ループを形成することにより、同様の空間を占める、単純な円形のオリフィスの円周よりも格段に大きく作製されることができる。３つの花弁状ループを有する例示的な設計の周囲は、同一の面積を包囲する丸形オリフィスよりも約３５％大きい。熟練設計者は、特に、流れを分割するバルブの構造を検討する場合、３つより多い、または少ないループも構築され得ることを認識するであろう。
【００４９】
図６、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、および図６Ｄに例示された別の例示的なバルブの設計は、バルブボディ６９０と、第１の流体導管６１０（典型的には入口）と、第２の流体導管６１４（典型的には出口）と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム６７０を含むバルブ筐体６６０と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム６７０の撓みにより動くことができる制御要素６８０とを備え、導管の両方が、バルブチャンバ６５０へ流体を連通させる。シャンク６８１は、封止ダイヤフラム６７０から、制御要素６８０の軸をほぼ中心とし、バルブチャンバ６５０内へ突出することができる。凹状開口６８８を有する中心貫通穴を含む制御プレート６８４は、凹状開口６８８の中でシャンク６８１の端部を変形させることにより、シャンク６８１に固着されることができる。制御要素６８０に印可されたアクチュエータによる力は、以下でさらに説明されるように、制御プレート６８４を動かしバルブの機能を提供する。バルブボディ６９０と、ダイヤフラム６７０を含むバルブ筐体６６０との間の封止部６６５の完全性を検査することを促進するために、漏れ検査溝６９１が、バルブボディ６９０の面に設けられ得る。
【００５０】
円形のオリフィスの代わりに、出願人は、バルブチャンバ６５０の第１の内側キャビティ６５４を、外側キャビティ６５８から隔離する第１の非円形のオリフィスリッジ６２０の構造を考案している。第１のオリフィスリッジ６２０は、第１の内側流体導管開口６１２を取り囲む複数の相互連結されたセグメントを曲率が変化する経路に備える、閉じた非円形の周回路として形成されることができる。図３、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、ならびに、図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｃを参照し上述されたオリフィスリッジと同様に、複数の相互連結されたセグメントは、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含むことができ、ある例では、流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含むことができ、他の例では、流体導管開口から離れる方向へ湾曲するセグメントは、流体導管開口に向く方向へ湾曲するセグメントに隣接する。オリフィスリッジ３２０および４２０を参照し上述したように、腎臓の形状の第１のオリフィスリッジ６２０は、流体導管開口に向く方向へ湾曲する３つのセグメントと、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する１つのセグメントとを含むことができる。この例示的なバルブの設計では、第１の腎臓のようなオリフィスリッジ６２０の構造は、第２の同様の、より小さい腎臓のような第２のオリフィスリッジ６２１の構造を少なくとも部分的に取り囲む。この構成は、第２の内側キャビティ６５５が、外側キャビティ６５８から隔離されることを可能にする。このようにして、第２のオリフィスリッジ６２１は、第１のオリフィスリッジ６２０によって少なくとも部分的に取り囲まれる。第１のオリフィスリッジ６２０の閉回路が円形の形状とされ得、かつ、第２のオリフィスリッジ６２１の閉回路が非円形の形状とされ得るように、部分的に取り囲まれたより小さい第２のオリフィスリッジ６２１に対し、円形または非円形の閉回路形状を含む、いかなる閉回路形状も実装され得ることを設計者は認識するであろう。例示された腎臓のような例は、第２の内側流体導管開口６１３を取り囲む複数の相互連結された湾曲したセグメントを備える。オリフィスリッジ６２０、６２１を有するバルブボディ６９０は、例えば、フライス、または鋳造、または射出成形、またはレーザー焼結（３Ｄ印刷）などの最近開発された付加製造プロセスなどの、典型的な製造プロセスによって作製されることができる。制御される流体に接触されるバルブボディの部位は、高純度流体の送達の技術分野で知られているように、研磨および不動態化などの追加プロセスに付されてもよい。
【００５１】
第１の内側流体導管開口６１２は、第１の内側キャビティ６５４と第１の流体導管６１０との間の流体連通を提供する。第２の内側流体導管開口６１３は、設計者の意図（例えば、流れを分配させるのか、高コンダクタンスにするのか）に応じ、第２の内側キャビティ６５５と、第１の流体導管６１０（例示されるように）、または異なる流体導管（図９、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、図９Ｅ、図９Ｆ、および図９Ｇに関連して以下でさらに詳細に記載される）との間の流体連通を提供することができる。外側流体導管開口６１６は、外側キャビティ６５８と第２の流体導管６１４との間の流体連通を提供することができる。外側流体導管開口６１６は、第１のオリフィスリッジ６２０および第２のオリフィスリッジ６２１の外に配設されることができる。該バルブを構成する部品は、扱われる流体に対し所望する化学的不活性を有するために選択された材料から構築されることができ、例えば、ステンレス鋼、モネル（登録商標）メタル、チタン合金、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金、エルジロイ（登録商標）コバルト合金、銅合金、アルミニウム合金、または、テフロン（登録商標）、ケル−Ｆ（登録商標）、ベスペル（登録商標）、カイナー（登録商標）などの重合体、ならびに、金属および重合体の組み合わせを、分離された状態、または一体化された状態で含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌのステンレス鋼のバルブボディ６９０は、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金の制御プレート６８４と共に使用されることができる。
【００５２】
流体導管開口６１２、６１３、６１６の潜在的に流れを規制する影響は、対応する流体導管６１０、６１４の断面積に対し開口を大きくすることにより減らされることができる。例示的な有益な開口の修正形態は、内側流体導管開口６１２、６１３にて例示されたような弧状スロット、または、外側流体導管開口６１６で例示されたような末広がりおよび面取りなどの他の形付けの滑らかにつながった構成を備えることができる。第１および第２のオリフィスリッジ６２０、６２１の上方の最頂部分は、ラッピング加工または同様の製造プロセスによって、非常に平坦に、平面状に、かつ平滑に作製されることができ、これらの同一平面上の表面は、本明細書で第１および第２のオリフィスリッジ６２０、６２１の接触トラック６２５、６２６と呼ばれる。十分な広がり（典型的には直径）の、適する、同じように略平面状の制御表面６８６を有する制御プレート６８４は、両方の接触トラック６２５、６２６の全体にかぶさり（接触し）、バルブボディ６９０を通る全ての流れを効果的に閉ざすことができる。第１の流体導管６１０と流体連通するオリフィスリッジ６２０、６２１の周長（接触トラック６２５、６２６の平面の長さ）に、平面状の制御表面６８６と接触トラック６２５、６２６との間の任意の制御間隙を乗算して定義された面積として算出されるバルブの有効開口面積は、開示された設計によって有利に大きくされることができる。非円形のオリフィスリッジ６２０、６２１の周の長さは、内側流体導管開口６１２、６１３から離れる方向へ曲がる湾曲したセグメントおよび内側流体導管開口６１２、６１３に向く方向へ曲がる湾曲したセグメントの両方を含み、かつ、複数個のオリフィスリッジの形状を入れ子にすることにより、同じ空間を占める、単純な円形のオリフィスの円周よりも格段に大きく作製されることができる。言い換えれば、第２のオリフィスリッジ６２１は、第１のオリフィスリッジ６２０から離間され、少なくとも部分的に第１のオリフィスリッジ６２０によって取り囲まれることができる。他の実施形態、すなわち、図８、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、および図８Ｆによれば、第２のオリフィスリッジは、第１のオリフィスリッジよって完全に取り囲まれることができる。
【００５３】
図７、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ、図７Ｅ、および図７Ｆに例示された別の例示的なバルブの設計は、バルブボディ７９０と、流れ回収部位７０８（典型的には入口）と、流れ回収部位７０８と流体連通する第１の流体導管７１０と、流れ回収部位７０８と流体連通する第２の流体導管７１１と、第３の流体導管７１４（典型的には出口）と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム７７０を含むバルブ筐体７６０と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム７７０の撓みにより動くことができる制御要素７８０とを備え、全ての導管は、バルブチャンバ７５０へ流体を連通させる。シャンク７８１は、封止ダイヤフラム７７０から、制御要素７８０の軸をほぼ中心とし、バルブチャンバ７５０内へ突出することができる。凹状開口７８８を有する中心貫通穴を含む制御プレート７８４は、凹状開口７８８の中でシャンク７８１の端部を変形させることにより、シャンク７８１に固着されることができる。図７Ｄの断面図はシャンク７８１を通り、凹状開口７８８を明らかにしており、図７Ｅの断面図はオフセットされ、２つの内側流体導管開口７１２、７１３を明らかにしているということを理解されたい。制御要素７８０に印可されたアクチュエータによる力は、以下でさらに説明されるように、制御プレート７８４を動かしバルブの機能を提供する。バルブボディ７９０と、ダイヤフラム７７０を含むバルブ筐体７６０との間の封止部７６５の完全性を検査することを促進するために、漏れ検査溝７９１が、バルブボディ７９０の面に設けられ得る。
【００５４】
単一の円形のオリフィスの代わりに、出願人は、複数の内側流体導管開口７１２、７１３、７１７、７１８を、バルブチャンバ７５０の共通の外側キャビティ７５８から隔離する複数の（この特定の例では合計４つの）非円形のオリフィスリッジ７２０、７２１、７２２、７２３の構造を考案している。複数のオリフィスリッジ７２０、７２１、７２２、７２３のそれぞれは、対応する内側流体導管開口７１２、７１３、７１７、７１８を取り囲む複数の相互連結されたセグメントを備える、閉じた非円形の周回路として形成されることができる。例えば、非円形の周回路のそれぞれは、少なくとも１つの湾曲したセグメントと、少なくとも１つの直線のセグメントとを含むことができる。ある態様によれば、複数の相互連結されたセグメントは、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含むことができる。他の態様によれば、複数の相互連結されたセグメントは、流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含むことができる。例示的なオリフィスリッジの形状は、それぞれが、対応する半径線の端部に滑らかな曲線が加えられている、複数の隣接する扇形のようであると考えられることができる。いくつかの実施形態によれば、オリフィスリッジは、少なくとも１つの直線または線状のセグメントに隣接する、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つの湾曲したセグメントを含むことができる。他の実施形態によれば、オリフィスリッジは、少なくとも１つの直線または線状のセグメントに隣接する、流体導管開口に向く方向へ湾曲する少なくとも１つの湾曲したセグメントを含むことができる。第１の内側流体導管開口７１２は、第１の流体導管７１０との流体連通を提供する。第２の内側流体導管開口７１３も、第１の流体導管７１０との流体連通を提供する。第３の内側流体導管開口７１７は、第２の流体導管７１１との流体連通を提供する。第４の内側流体導管開口７１８も、第２の流体導管７１１との流体連通を提供する。よって、４つの内側流体導管開口７１２、７１３、７１７、７１８は全て、流れ回収部位７０８と平行に流体連通する。外側流体導管開口７１６は、外側キャビティ７５８と第３の流体導管７１４との間の流体連通を提供することができる。外側流体導管開口７１６は、複数のオリフィスリッジ７２０、７２１、７２２、７２３それぞれの外に配設されることができる。該バルブを構成する部品は、扱われる流体に対し所望する化学的不活性を有するために選択された材料から構築されることができ、例えば、ステンレス鋼、モネル（登録商標）メタル、チタン合金、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金、エルジロイ（登録商標）コバルト合金、銅合金、アルミニウム合金、または、テフロン（登録商標）、ケル−Ｆ（登録商標）、ベスペル（登録商標）、カイナー（登録商標）などの重合体、ならびに、金属および重合体の組み合わせを、分離された状態、または一体化された状態で含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌのステンレス鋼のバルブボディ７９０は、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金の制御プレート７８４と共に使用されることができる。
【００５５】
外側流体導管開口７１６の潜在的に流れを規制する影響は、対応する流体導管７１４の断面積に対し開口を大きくすることにより減らされることができる。例示的な有益な開口の修正形態は、例示されたような弧状スロット、または、末広がりおよび面取りなどの他の形付けの滑らかにつながった構成を備えることができる。複数のオリフィスリッジ７２０、７２１、７２２、７２３の上方の最頂部分は、ラッピング加工または同様の製造プロセスによって、非常に平坦に、平面状に、かつ平滑に作製されることができ、これらの同一平面上の表面は、本明細書で複数のオリフィスリッジ７２０、７２１、７２２、７２３の接触トラック７２５、７２６、７２７、７２８と呼ばれる。十分な広がり（典型的には直径）の、適する、同じように略平面状の制御表面７８６を有する制御プレート７８４は、複数の接触トラック７２５、７２６、７２７、７２８の全体にかぶさり（接触し）、バルブボディ７９０を通る全ての流れを効果的に閉ざすことができる。流れ回収部位７０８と流体連通する複数のオリフィスリッジ７２０、７２１、７２２、７２３の周長に、平面状の制御表面７８６と接触トラック７２５、７２６、７２７、７２８との間の任意の制御間隙を乗算して定義された面積として算出されるバルブの有効開口面積は、開示された設計によって有利に大きくされることができる。複数の非円形のオリフィスリッジ７２０、７２１、７２２、７２３の周の長さは、同じ空間を占める、単純な円形のオリフィスの円周よりも格段に大きく作製されることができる。
【００５６】
図８、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、および図８Ｆに例示された別の例示的なバルブの設計は、バルブボディ８９０と、第１の流体導管８１０（典型的には入口）と、第２の流体導管８１４（典型的には出口）と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム８７０を含むバルブ筐体８６０と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム８７０の撓みにより動くことができる制御要素８８０とを備え、導管の両方が、バルブチャンバ８５０へ流体を連通させる。シャンク８８１は、封止ダイヤフラム８７０から、制御要素８８０の軸をほぼ中心とし、バルブチャンバ８５０内へ突出することができる。凹状開口８８８を有する中心貫通穴を含む制御プレート８８４は、凹状開口８８８の中でシャンク８８１の端部を変形させることにより、シャンク８８１に固着されることができる。制御要素８８０に印可されたアクチュエータによる力は、以下でさらに説明されるように、制御プレート８８４を動かしバルブの機能を提供する。バルブ筐体８６０およびバルブボディ８９０は、金属ガスケット８６５を変形させることにより、漏れのない組立体として着脱可能に接合されることができる。
【００５７】
第１のオリフィスリッジ８２０は、内側流体導管開口８１２を取り囲む複数の相互連結されたセグメントを備える、バルブチャンバ８５０の中で内側バルブ・キャビティ８５４を第１の外側バルブ・キャビティ８５８から隔離する閉回路として形成されることができる。ある態様によれば、閉回路を形成するそれぞれのセグメントは湾曲することができ、さらなる態様によれば、セグメントは、円形の形状とされる閉回路を形成することができる。第１の外側流体導管開口８１６は、第１の外側バルブ・キャビティ８５８の部分を第２の流体導管８１４に連結することができる。外側流体導管開口８１６は、第１のオリフィスリッジ８２０および第２のオリフィスリッジ８２１の一方または両方の外に配設されることができる。上述したように、バルブの設計は、第１のオリフィスリッジ８２０によって完全に取り囲まれた第２のオリフィスリッジ８２１をさらに含むことができる。第２のオリフィスリッジ８２１は、内側バルブ・キャビティ８５４を第２の外側バルブ・キャビティ８５９の部分から隔離する、複数の湾曲したセグメントを備える閉回路として形成されることができる。認識されるように、第１のオリフィスリッジ８２０または第２のオリフィスリッジ８２１のいずれかは、非円形の形状とされることができる。例えば、第１のオリフィスリッジ８２０または第２のオリフィスリッジ８２１のいずれかは、腎臓もしくは花弁、または、図７を参照し含まれているオリフィスリッジの形状を含め、流体導管開口から離れる方向または流体導管開口へ向く方向のいずれかに湾曲する少なくとも１つのセグメントを含む他の形状とすることができる。第２の流体導管８１４に連結された第２の外側流体導管開口８１７は、第２のオリフィスリッジ８２１によって完全に取り囲まれて第２の外側バルブ・キャビティ８５９の部分の中に配置されることができる。該バルブを構成する部品は、扱われる流体に対し所望する化学的不活性を有するために選択された材料から構築されることができ、例えば、ステンレス鋼、モネル（登録商標）メタル、チタン合金、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金、エルジロイ（登録商標）コバルト合金、銅合金、アルミニウム合金、または、テフロン（登録商標）、ケル−Ｆ（登録商標）、ベスペル（登録商標）、カイナー（登録商標）などの重合体、ならびに、金属および重合体の組み合わせを、分離された状態、または一体化された状態で含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌのステンレス鋼のバルブボディ８９０は、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金の制御プレート８８４と共に使用されることができる。
【００５８】
第１の外側流体導管開口８１６および内側流体導管開口８１２の潜在的に流れを規制する影響は、対応する流体導管８１０、８１４の断面積に対し開口を大きくすることにより減らされることができる。例示的な有益な開口の修正形態は、例示されたような弧状スロット、または、末広がりおよび面取りなどの他の形付けの滑らかにつながった構成を備えることができる。第１および第２のオリフィスリッジ８２０、８２１の上方の最頂部分は、ラッピング加工または同様の製造プロセスによって、非常に平坦に、平面状に、かつ平滑に作製されることができ、これらの同一平面上の表面は、本明細書で第１および第２のオリフィスリッジ８２０、８２１の接触トラック８２５、８２６と呼ばれる。十分な広がり（典型的には直径）の、適する、同じように略平面状の制御表面８８６を有する制御プレート８８４は、両方の接触トラック８２５、８２６の全体にかぶさり（接触し）、バルブボディ８９０を通る全ての流れを効果的に閉ざすことができる。第１の流体導管８１０と流体連通するバルブの有効開口面積は、２つの接触トラック８２５、８２６の長さの合計に、平面状の制御表面８８６と接触トラック８２５、８２６との間の任意の制御間隙を乗算したものと認識されることができる。よって、この有効開口面積は、例示されたオリフィスリッジ８２０、８２１を検討することで認識され得るように、同様の大きさの単純な単一の円形のオリフィスの設計から得られる面積の約２倍である。
【００５９】
図６、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、および図６Ｄに関連して先に記載したように、複数個のオリフィスリッジの構造を含む様々な例示的なバルブの設計が、高コンダクタンスを提供するために使用されることができるが、それらは、流れを分配する用途でも使用されることができる。図９、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、図９Ｅ、図９Ｆ、および図９Ｇに例示された、そのような例示的な流れを分配するバルブの設計は、バルブボディ９９０と、第１の流体導管９１０（典型的には出口）と、第２の流体導管９１４（典型的には入口）と、第３の流体導管９１８（典型的には出口）と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム９７０を含むバルブ筐体９６０と、バルブチャンバ封止ダイヤフラム９７０の撓みにより動くことができる制御要素９８０とを備え、それぞれの流体導管は、バルブチャンバ９５０へ流体を連通させる。シャンク９８１は、封止ダイヤフラム９７０から、制御要素９８０の軸をほぼ中心とし、バルブチャンバ９５０内へ突出することができる。凹状開口９８８を有する中心貫通穴を含む制御プレート９８４は、凹状開口９８８の中でシャンク９８１の端部を変形させることにより、シャンク９８１に固着されることができる。制御要素９８０に印可されたアクチュエータによる力は、以下でさらに説明されるように、制御プレート９８４を動かしバルブの機能を提供する。バルブボディ９９０と、ダイヤフラム９７０を含むバルブ筐体９６０との間の封止部９６５の完全性を検査することを促進するために、漏れ検査溝９９１が、バルブボディ９９０の面に設けられ得る。
【００６０】
図６、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、および図６Ｄに関連して記載されたのと同様に、バルブボディ９９０は、バルブチャンバ９５０の第１の内側キャビティ９５４を、外側キャビティ９５８から隔離する第１の非円形のオリフィスリッジ９２０の構造を含む。第１のオリフィスリッジ９２０は、第１の内側流体導管開口９１２を取り囲む複数の相互連結されたセグメントを曲率が変化する経路に備える、閉じた非円形の周回路として形成されることができる。上述された非円形の形状と同様に、複数の相互連結されたセグメントは、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する少なくとも１つのセグメントを含むことができる。例示的な第１のオリフィスリッジ９２０の形状は、該形状が、流体導管開口に向く方向へ湾曲する３つのセグメントと、流体導管開口から離れる方向へ湾曲する１つのセグメントとを含む限りでは、やはり、上で説明したように腎臓の形状のようであると考えられ得る。この例示的なバルブの設計では、第１の腎臓のようなオリフィスリッジ９２０の構造は、第２の同様の、より小さい腎臓のような第２のオリフィスリッジ９２１の構造を少なくとも部分的に取り囲む。この構成は、第２の内側キャビティ９５５が、外側キャビティ９５８から隔離されることを可能にする。設計者は、任意の閉回路形状が、部分的に取り囲まれた、より小さい第２のオリフィスリッジ９２１として実装され得ることを認識するであろう。例示された腎臓のような例は、第２の内側流体導管開口９１３を取り囲む複数の相互連結されたセグメントを備え、少なくとも１つのセグメントは、第２の内側流体導管開口９１３から離れる方向へ湾曲する。オリフィスリッジ９２０、９２１を有するバルブボディ９９０は、例えば、フライス、または鋳造、または射出成形、またはレーザー焼結（３Ｄ印刷）などの最近開発された付加製造プロセスなどの、典型的な製造プロセスによって作製されることができる。制御される流体に接触されるバルブボディの部位は、高純度流体の送達の技術分野で知られているように、研磨および不動態化などの追加プロセスに付されてもよい。
【００６１】
第１および第２のオリフィスリッジ９２０、９２１の上方の最頂部分は、ラッピング加工または同様の製造プロセスによって、非常に平坦に、平面状に、かつ平滑に作製されることができ、これらの同一平面上の表面は、本明細書で第１および第２のオリフィスリッジ９２０、９２１の接触トラック９２５、９２６と呼ばれる。十分な広がり（典型的には直径）の、適する、同じように略平面状の制御表面９８６を有する制御プレート９８４は、両方の接触トラック９２５、９２６の全体にかぶさり（接触し）、バルブボディ９９０を通る全ての流れを効果的に閉ざすことができる。
【００６２】
第１の内側流体導管開口９１２は、第１の内側キャビティ９５４と第１の流体導管９１０との間の流体連通を提供する。第２の内側流体導管開口９１３は、第２の内側キャビティ９５５と、この設計では、第１の流体導管９１０とは別個の第３の流体導管９１８との間の流体連通を提供することができる。外側流体導管開口９１６は、外側キャビティ９５８と第２の流体導管９１４との間の流体連通を提供することができる。外側流体導管開口９１６は、各オリフィスリッジ９２０および９２１それぞれの外に配設されることができる。該バルブを構成する部品は、扱われる流体に対し所望する化学的不活性を有するために選択された材料から構築されることができ、例えば、ステンレス鋼、モネル（登録商標）メタル、チタン合金、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金、エルジロイ（登録商標）コバルト合金、銅合金、アルミニウム合金、または、テフロン（登録商標）、ケル−Ｆ（登録商標）、ベスペル（登録商標）、カイナー（登録商標）などの重合体、ならびに、金属および重合体の組み合わせを、分離された状態、または一体化された状態で含むことができる。例えば、タイプ３１６Ｌのステンレス鋼のバルブボディ９９０は、ハステロイ（登録商標）ニッケル合金の制御プレート９８４と共に使用されることができる。
【００６３】
図９、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、図９Ｅ、図９Ｆ、および図９Ｇに例示された例示的なバルブの設計では、第２の流体導管９１４から外側流体導管開口９１６で受け入れられる流体の量は、第１の内側流体導管開口９１２と第２の内側流体導管開口９１３とに制御可能に分配されることができ、分配比は、オリフィスリッジ９２０の周長とオリフィスリッジ９２１の周長の合計に対するオリフィスリッジ９２１の周長の割合に基づき決定される。例えば、オリフィスリッジ９２０および９２１の周長の合計に対するオリフィスリッジ９２１の周長の割合が０．２の場合、第２の内側流体導管開口９１３は、外側流体導管開口９１６で受け入れられる流体の２０％を受け入れることになる。制御プレート９８４の平面状の制御表面９８６が、第１および第２のオリフィスリッジ９２０、９２１の両方の接触トラック９２５、９２６に対し平行な位置に維持されるのであれば、第１の内側流体開口９１２および第２の内側流体開口９１３に提供される流体の比は、（第１および／または第２の内側流体導管開口９１２、９１３の領域が限定するところまで）一定に保たれる。流体の比が、オリフィスリッジの周長の比によって決定されることを確実にするために、流体導管開口９１２、９１３、９１６の潜在的に流れを規制する影響は、対応する流体導管９１０、９１４、および９１８の断面積に対し開口を大きくすることにより減らされることができる。例示的な有益な開口の修正形態は、内側流体導管開口９１２、９１３にて例示されたような弧状スロット、または、外側流体導管開口９１６で例示されたような末広がりおよび面取りなどの他の形付けの滑らかにつながった構成を備えることができる。
【００６４】
流体の流れの比例制御または調節制御を意図した流体送達装置（例えば、半導体資本設備（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｃａｐｉｔａｌ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）での質量流量制御器）の設計者は、意図された装置の最大流量に適切に対応された最大コンダクタンスを有するバルブの使用が望ましいことを認識することができる。コンダクタンスが不十分であるバルブは、装置の意図された最大流量を提供することがもちろんできないが、最大コンダクタンスが高すぎるバルブでは、装置はバルブを最低の設定でのみ作動させるのを余儀なくされ、よって、システムの制御を潜在的により難しくしてしまうことになる。本開示に記載されたいくつかのオリフィスリッジの形状の組み合わせは、選択されたバルブボディの大きさ内で、バルブの最大コンダクタンスをいかなる特定の用途にも対応するように適合させる手段を設計者に与える。
【００６５】
本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様が記載されたが、当業者であれば、様々な改変、修正、および改良を容易に思いつくことが認識されるであろう。そのような改変、修正、および改良は、本開示の一部であることが意図され、本発明の範囲内であると意図される。したがって、先の記載および図面は、単に例示を目的としている。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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