(57)【要約】フロー本体（１００）を通る流れを制御するための装置。装置はフロー本体の吸入開口部（１０２）および出力開口部（１０８）と、第１断面形状と開口部とを有する空洞と、空洞の開口部をシールするダイアフラム（１１４）またはベローズであって、孔を備えるダイアフラムまたはベローズを備える。装置は、空洞に対応する断面形状を有するプランジャ（１０６Ａ）であって、プランジャは空洞内で長手方向に移動可能であり、プランジャの一部（１０６Ｂ）は空洞の一部とともにオリフィスを形成する、プランジャを備える。装置は、プランジャの長手方向の移動を容易にするためにプランジャに結合されたロッド（１０４Ａ）であって、ダイアフラムまたはベローズの孔に対応するロッド断面を備えるロッドを備える。
2021526622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロー本体を通る流れを制御するための装置であって、前記装置は、
前記フロー本体の吸入開口部および出力開口部と、
第１断面形状と開口部とを有する空洞と、
前記空洞の開口部をシールするダイアフラムまたはベローズであって、孔を備える前記ダイアフラムまたは前記ベローズと、
前記空洞の前記第１断面形状に対応する第２断面形状を有するプランジャであって、前記プランジャは前記空洞内で長手方向に移動可能であり、プランジャの一部は空洞の一部とともにオリフィスを形成する、前記プランジャと、
前記プランジャの前記長手方向の移動を容易にするために前記プランジャに結合されたロッドであって、前記ダイアフラムまたは前記ベローズの前記孔に対応するロッド断面を備える前記ロッドと
を備える、装置。
【請求項２】
前記ベローズまたは前記ダイアフラムは、１つまたは複数の金属部または非金属部を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置はさらに、前記フロー本体を通る流路を備え、
前記流路は前記吸入開口部と、前記プランジャの端部に近接する前記空洞の一部と、前記出力開口部とを備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記プランジャは、金属部、ポリマー部、または金属部とポリマー部の組み合わせ部の１つまたは複数を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記オリフィスは、第１位置にある前記ロッドとともに第１サイズを備え、
前記オリフィスは、第２位置にある前記ロッドとともに第２サイズを備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記装置はさらにアクチュエータを備え、
前記アクチュエータは前記ロッドに結合され、前記空洞内で前記第１位置と前記第２位置との間で前記プランジャを長手方向に移動させるように構成される、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記装置はさらに、前記ロッドに結合された手動インターフェースを備え、
前記手動インターフェースは前記プランジャを前記第１位置または前記第２位置に配置することを容易にするように構成される、
請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記装置はさらに、前記プランジャの一部を通る通路を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記装置はさらに、前記フロー本体を通る流路を備え、
前記流路は、前記吸入開口部と、前記プランジャを通る通路と、および前記出力開口部とを備える、
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記通路は、円形、正方形、三角形、五角形、六角形、および多角形の断面形状を備える、
請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記通路の側面は、収束、発散、または平行である、
請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置はさらに、前記プランジャの端部にプロファイル形状を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記プロファイル形状は、円形の一部、正方形の一部、三角形の一部、五角形の一部、六角形の一部、および多角形の一部の断面形状を備える、
請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置はさらに、前記プランジャの端部にプロファイル形状を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記プランジャはプランジャ先端を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記装置はさらに、複数の締結具によって前記フロー本体に結合されるキャップを備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置はさらに、ネジ接続によって前記フロー本体に結合されるボルトを備え、
前記ボルトはロッド開口部を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置はさらに、前記フロー本体と、前記ダイアフラムまたは前記ベローズとの間のシールを備える、
請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記装置はさらに、前記フロー本体と、前記ダイアフラムまたは前記ベローズとの間にバンプシールを備える、
請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置はさらに、前記フロー本体と、前記ダイアフラムまたは前記ベローズとの間に接着剤部を備える、
請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
作動する前記ロッドはさらに、前記ダイアフラムまたは前記ベローズへの直接または間接の結合部を備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記出力開口部は、前記装置を通る最大流量に一致するようにサイズ設定されている、
請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記吸入開口部および前記出力開口部は線形であり１つの平面内にあるか、
または前記出力開口部は前記吸入開口部の第２場所とは別の第１平面にあることができる、
請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、調整可能なオリフィスによってガスおよび流体の流れを制御および調節するための手段を提供する。
より具体的には、本開示は、所望の結果を提供するために、圧力に関係なく、ガスおよび流体の流路を調整または維持するために使用される現在の方法の欠点に対処する。
【背景技術】
【０００２】
ガスおよび流体の流れに関して正確さを必要とするほとんどすべての市場において、プロセスは、使用される物質の正確な制御および取り扱いを要求する。下流のプロセスがユーザの要件を満たすために必要に応じて最終製品を堆積、混合、および作成するためには、関連するガスと流体を正確に制御する必要がある。現在、石油やガスのアプリケーションなど、ガスや流体の流れをより大規模に適用する必要がある状況では、入り組んで複雑なシステムが調整可能なオリフィス（自動、半自動、および手動）を通る流れを制御できる十分な余地がある。さらに、危険で有毒なガスや流体の流れが制御されているため、これらの物質を含むシステムはどのような状況でも漏れがないことが不可欠である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／２５８３９０号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１７／００７８８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
システムの直径が３インチ（７．６２センチメートル）未満、特に直径が２０００ミクロン未満および直径１００ミクロン未満になると、サイズの制限により、調整可能なオリフィスシステムなどの漏れ防止システムを作成して、ガスと液体の流れを制御することがはるかに困難になる。
【０００５】
本開示の目的は、特に直径３インチ（７．６２センチメートル）未満のオリフィスからミクロン直径の開口部までの流体およびガスの流れの正確な制御を可能にするための漏れ防止システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
少なくとも１つの実施形態では、本開示は、フロー本体（ｆｌｏｗ ｂｏｄｙ）の吸入開口部（ｉｎｔａｋｅ ｏｐｅｎｉｎｇ）および出力開口部（ｏｕｔｐｕｔ ｏｐｅｎｉｎｇ）と、第１断面形状と開口部とを有する空洞（ｃａｖｉｔｙ）と、空洞の開口部をシールするダイアフラムまたはベローズであって、孔（ｈｏｌｅ）を備えるダイアフラムまたはベローズと、空洞の第１断面形状に対応する第２断面形状を有するプランジャであって、プランジャは空洞内で長手方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ）に移動可能であり、プランジャの一部は空洞の一部とともにオリフィスを形成する、プランジャと、およびプランジャの長手方向の移動を容易にするためにプランジャに結合されたロッドであって、ダイアフラムまたはベローズの孔に対応するロッド断面を備えるロッドとを備える、
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本開示の実施形態と一致する、吸入開口部およびロッドを備えたフロー本体の側面図である。
【図１Ｂ】本開示の実施形態と一致する、フロー本体に入ってプランジャを通過する流路と、フロー本体から出る流路とを示す図１ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図１Ｃ】本開示の実施形態と一致する、隆起（ｒｉｄｇｅ）を備えるダイアフラムの上面図である。
【図１Ｄ】本開示の実施形態と一致する、図１Ｃのダイアフラムの断面図である。
【図１Ｅ】本開示の実施形態と一致する、ベローズの側面図である。
【図１Ｆ】本開示の実施形態と一致する、図１Ａ〜図１Ｂのフロー本体の等尺性断面図である。
【図２Ａ】本開示の実施形態と一致する、フロー本体に入ってプランジャを通過する流路と、フロー本体から出る流路とを示すフロー本体の断面図である。
【図２Ｂ】本開示の実施形態と一致する、図２Ａのフロー本体の等尺性断面図である。
【図３Ａ】本開示の実施形態と一致する、フロー本体に入ってプランジャの開口部を通る流路と、フロー本体から出る流路とを示すフロー本体の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａのフロー本体の等尺性断面図である。
【図４】本開示の実施形態と一致する、フロー本体に結合された（例えば、溶接された）ダイアフラムまたはベローズを備える、フロー本体の断面図である。
【図５Ａ】本開示の実施形態と一致する、キャップおよびシールを備えたフロー本体の断面図であり、キャップは複数の締結具によってフロー本体に結合され、シールはキャップとフロー本体との間で圧縮されている。
【図５Ｂ】本開示の実施形態と一致する、図５Ａのキャップおよびシールを備えたフロー本体の等尺性断面図である。
【図６Ａ】本開示の実施形態と一致する、ボルトおよびシールを備えたフロー本体の断面図である。ボルトはネジ接続によってフロー本体に結合され、シールはボルトの一部とフロー本体との間で圧縮される。
【図６Ｂ】本開示の実施形態と一致する、図６Ａのボルトおよびシールを備えたフロー本体の等尺性断面図である。
【図７Ａ】本開示の実施形態と一致する、楕円形の一部を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図７Ｂ】本開示の実施形態と一致する、正方形の一部を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図７Ｃ】本開示の実施形態と一致する、三角形の一部を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図７Ｄ】本開示の実施形態と一致する、円の一部を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図８Ａ】本開示の実施形態と一致する、円を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図８Ｂ】本開示の実施形態と一致する、正方形を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図８Ｃ】本開示の実施形態と一致する、三角形を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図８Ｄ】本開示の実施形態と一致する、五角形を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図８Ｅ】本開示の実施形態と一致する、丸みを帯びた長方形の一部を備える例示的な開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図である。
【図９Ａ】ロッドを通過する通路のための例示的な開口部プロファイルを示す、ロッドの端部の断面図である。開口部は、本開示の実施形態と一致して、上記で説明され、図７Ａ〜図７Ｄおよび図８Ａ〜図８Ｅに示されるような様々な形状であり得る。
【図９Ｂ】ロッドを通過する通路のための例示的な開口部プロファイルを示す、ロッドの端部の断面図である。開口部は、本開示の実施形態と一致して、上記で説明され、図７Ａ〜図７Ｄおよび図８Ａ〜図８Ｅに示されるような様々な形状であり得る。
【図９Ｃ】ロッドを通過する通路のための例示的な開口部プロファイルを示す、ロッドの端部の断面図である。開口部は、本開示の実施形態と一致して、上記で説明され、図７Ａ〜図７Ｄおよび図８Ａ〜図８Ｅに示されるような様々な形状であり得る。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示は、３インチ（７．６２センチメートル）未満のフローラインになり、および流路の直径がミクロンサイズになるように流路のサイズが減少する場合の、フロー制御システムの設計および実施における欠陥に対する解決策を提供する。さらに、本開示は、腐食性、毒性、および危険なガスおよび流体が移動でき、外部環境から完全にシールされ得る手段を提供する。本開示はまた、中でガスおよび流体が移動する密封された本体の外側で、ガスおよび流体の流路を制御する手段を実施する。
【０００９】
調整可能なオリフィスはまた、より精巧な駆動機構を可能にする大規模システムで使用することができる。
本明細書に記載の実施形態では、ユーザが、システムをシャットダウンせず、フロー制御システム内の流路を開かず、または物理的オリフィスを変更せず、オリフィスサイズを変更することを可能にする。これにより、システムがオリフィスの調整に対応し、流路内の圧力レベルの低下（つまり、真空での低下）に対応しながら、流路内に一定の流れ特性を提供できるようにしつつ、切り替え時間を短縮できる。
【００１０】
本開示は、ダイアフラムまたはベローズによってフロー本体の外側からのロッドのアクチュエーション（作動）を使用して、流路本体内のオリフィスの調整を実行するためのアクチュエーションを可能にする。ダイアフラムまたはベローズは、非金属部、金属部、または金属部と非金属部の組み合わせで構成することができ、流路の境界の外側にアクセスすることなく屈曲することができる。金属製または非金属製のダイアフラムまたはベローズを流路本体に溶接して、流路を外部環境（つまり、流路の外側）との相互作用から完全に保護することができる。半導体システムなどの他の重要なアプリケーションの場合、ダイアフラムまたはベローズと本体との間に金属シールを使用し、特別に設計されたボルトまたは圧縮ブラケットで圧縮することができる。
【００１１】
オリフィスのサイズの変更を可能にするために、ダイアフラムまたはベローズに接続されたロッドおよびアクチュエーション装置は、流路の前を移動するように使用される。ロッドまたは装置は、尖った特徴の上部の密封された表面で流れ特性を制御するために、尖った形状を有することができる。ガスと流体の入口はジオメトリの下部にあり、出口はシールされた領域を過ぎたジオメトリの上部にある。装置が下がると、壁と尖った形状との間の距離が近づいて流れが減少するため、ガスまたは流体の流れが減少する。この構成は、ガスと真空がオリフィスの下流で使用されるアプリケーションでより良いシールを提供できる。先の尖った形状または主相称面（ｐｅｒｒａｄｉｕｓ）は、シール材料（例えば、金属、ほとんどのプラスチックおよびゴム材料、ＰＴＦＥ、ＥＰＴＦＥ、ナイロン、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、ＰＰ、ＮＢＲ、ＦＫＭ、およびＥＰＤＭ）から作成できる。装置が下降し続けると、プランジャまたは装置のシール面が本体のシール面に接触するまで流量が減少し、その結果、流れが完全に遮断される。シール面は、金属、ほとんどのプラスチック、ゴム材料、ＰＴＦＥ、ＥＰＴＦＥ、ナイロン、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、ＰＰ、ＮＢＲ、ＦＫＭ、およびＥＰＤＭを含むがこれらに限定されない材料で作ることができる。本体のシール面は、シール機能を向上させるために、滑らか、隆起、または隆起したバンプにすることができる。シール面がフロー本体の壁の表面に接触したとき、ガスまたは流体の流出ポートに対してフローを完全に閉じることができる。フローの下流側では、出口ポートと入口ポートの開口部に在る正確な隆起リングにより、弁が本体に対してシールするのを助ける。フロー本体は、フロー本体を通過するガスおよび流体のための任意の適切な材料、例えばステンレス鋼、ポリマー、または他の金属で作ることができる。
【００１２】
いくつかの実施形態では、空洞内の正圧により、ダイアフラムまたはベローズが第１位置になる（例えば、ダイアフラムまたはベローズにオリフィス／流路から離れる方向に力を加える）。駆動機構は、エンクロージャ内のオリフィスアクチュエーション機構を「閉じた」位置または「より閉じた」位置に移動させるために使用される。
【００１３】
図１Ａは、吸入開口部１０２と、フロー本体（ｆｌｏｗ ｂｏｄｙ）１００の空洞内でプランジャ１０６に結合されたロッド１０４とを備えたフロー本体１００の側面図である。
【００１４】
図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面図であり、吸入開口部１０２へのそしてフロー本体１００への流路を示し、流路はフロー本体の空洞内でプランジャ１０６Ａおよびプランジャ先端１０６Ｂを通過する。流路は、出力開口部１０８を通してフロー本体の外部へ続く。プランジャ１０６Ａは、プランジャ１０６Ａおよびプランジャ先端１０６Ｂを（プランジャ１０６Ａをプランジャ先端１０６Ｂに結合する別のロッド１０４Ｂと共に）矢印Ａ１で示される軸線に沿って移動させるために使用されるロッド１０４Ａに結合することができる。ロッド１０４Ａは、アクチュエータ（図１Ａ〜図１Ｂには示されていない）に結合することができる。プランジャ先端１０６Ｂは、フロー本体に一体のシール面１１０に接触することができる。プランジャはまた、溶接部分１１２（すなわち、溶接部（ｗｅｌｄ））およびダイアフラム１１４を備えることができる。溶接部１１２は、ロッド１０４Ａをダイアフラム１１４に結合することができる。溶接部１１２はまた、ダイアフラム１１４をフロー本体に溶接する（例えば、ダイアフラム１１４の周囲／エッジの周りの溶接部（ａ ｗｅｌｄ））。いくつかの実施形態（図示せず）では、プランジャ１０６Ａおよびプランジャ先端１０６Ｂは、単一の要素であり得る。いくつかの実施形態では、ロッド１０４は、他の方法、例えばネジ接続、接着接続、または他の適切な接続方法を使用して、ダイアフラム１１４に結合することができる。
【００１５】
図１Ｂに示されるシール面１１０は、「バンプ」シール、または「ナイフエッジ」シールと呼ばれることもある。バンプシールは、丸みを帯びた断面形状（図１Ｂに示される）を備える、シール面１１０の様々な構成を指すことができる。ナイフエッジシールは、断面形状がより尖っている（例えば、三角形；ナイフのようにより明確な尖り／エッジになる）シール面１１０の他の構成を指すことができる。ダイアフラム１１４が動くとき、シール面１１０とのシールを生成するためにプランジャ１０６Ａおよびプランジャ先端１０６Ｂもまた動くことができ（例えば、矢印Ａ１によって示される方向で長手方向に）、プランジャ先端１０６Ｂはシール面１１０に接触することができる。プランジャ先端１０６Ｂは、（図１Ｂに示されるように）シール面１１０のプロファイルに一致するように変形して、吸入開口部１０２から出力開口部１０８への流路を遮断することができる。シール面１１０は、プランジャ先端１０６Ｂと同じ材料で、またはプランジャ先端１０６Ｂとは異なる材料で作られうる。シール面１１０がプランジャ先端１０６Ｂと同じ材料で作られていない場合、シール面１１０はまた、１つの要素であり得る。
【００１６】
ダイアフラム１１４は、ダイアフラムの材料特性または物理的構成に起因する材料の屈曲によって移動することができる。例えば、ダイアフラム１１４は、ダイアフラムの追加の屈曲（すなわち、移動）を可能にする、ダイアフラム１１４の上面図である図１Ｃに示される１つまたは複数の隆起（ｒｉｄｇｅｓ）１１５を備えることができる。図１Ｄは、隆起（ｒｉｄｇｅ）１１５も示す、図１ＣのＡ−Ａにおける図１Ｃのダイアフラムの断面図である。隆起１１５は、ダイアフラムの両側に（図１Ｃ〜図１Ｄに示されている）、ダイアフラムの片側のみに（図示せず）、またはダイアフラムの反対側のみに（図示せず）配置することができる。ダイアフラムの動きは、ロッド１０４Ａを動かすために使用することができる。図１Ｃに示されるダイアフラムはまた、ロッド１０４Ａが通過するための孔を備えることができる。ダイアフラムの他の実施形態（図示せず）は、孔を省略でき、２つの異なるロッド１０４はダイアフラムに結合されることができる−駆動機構に結合するためのダイアフラムの片側のロッドと、プランジャ１０６に結合するためのダイアフラムの反対側の別のロッド。ロッドは、溶接を含む任意の適切な方法を介してダイアフラムに結合することができる。
【００１７】
吸入開口部１０２および出力開口部１０８は、流路を通る異なる流量の設定を変えるためにプランジャ１０６が必要とする移動量を最小化するためにオフセットされ得る（すなわち、一列に並んでいない）。吸入開口部１０２および出力開口部１０８をオフセットすることは、システムがどのように加圧されるか、および真空が発生し得る場所に関して有益であり得る。例えば、真空が出力開口部１０８の近くに存在する場合、出力開口部１０８を吸入開口部１０２よりも低くすることは（図１Ｂに示されるように）、プランジャ１０６の近くでシステムの所望の圧力を維持するのを助けることができる。真空が吸入開口部１０２の近くに存在する別の実施形態（図示せず）では、吸入開口部を出力開口部よりも低くすることが有益であり得る。
【００１８】
図１Ｂに示されるように、ロッド１０４から最も遠いプランジャ１０６の部分は、例えば三角形である先端を有することができ、先端に近接する空洞の部分は、先端形状に形状で対応することができる。プランジャの先端には、他の形状も可能である（例えば正方形、丸みを帯びたもの、など）。
【００１９】
図１Ｅは、本開示の実施形態と一致するベローズの側面図である。プランジャ１０６のより多くの移動が必要とされる実施形態では、ダイアフラム１１４の代わりにベローズ１５０を使用することができる。ベローズは、その形状および構造を通じて、第１形状から第２形状への膨張および収縮を可能にするように構成することができる。ここで、第１形状から第２形状への変化は、第１ベローズ端部１５２と第２ベローズ端部１５４との間の距離の変化をもたらす可能性がある。距離の変化は、プランジャ（例えば、プランジャ１０６）を長手方向に移動させるために使用できる。ベローズ１５０は、ダイアフラム１１４に対してより厚い要素であり得、ベローズ１５０がダイアフラム１１４と比較してより大きな量（例えば、より大きな量の長手方向移動）で膨張および収縮することを可能にする一連の隆起部分を備えることができる。ベローズ１５０は、金属、ポリマー、２つの組み合わせ、または所望の圧縮性／膨張を可能にする任意の適切な材料から作製することができる。
【００２０】
図１Ｆは、図１Ａ〜図１Ｂのフロー本体１００の等尺性断面図であり、フロー本体１００は吸入開口部（ｉｎｔａｋｅ ｏｐｅｎｉｎｇ）１０２と、ロッド１０４と、フロー本体１００の空洞内のプランジャ１０６と、出力開口部（ｏｕｔｐｕｔ ｏｐｅｎｉｎｇ）１０８と、シール面１１０と、およびロッド１０４をダイアフラム１１４に結合する溶接部１１２とを備える。
【００２１】
本開示の一実施形態は、リニアモータ、サーボモータ、空気圧装置、圧電モータ、および同様のアクチュエーション装置のような駆動機構によって流路の調整を可能にする。駆動機構は、エンクロージャ内部（例えば、フロー本体の空洞）のオリフィスアクチュエーション機構の動きを可能にするべく、ダイアフラムまたはベローズの外側部分に接続することができる。
【００２２】
本開示の別の実施形態は、ステップ移動調節可能なオリフィスのオプションを備える。このオプションの場合、ユーザはロッドの位置を選択し、ロッドを予め設定および較正された位置に移動し、或るオリフィスサイズから別のオリフィスサイズに移動させて、異なるフロー特性の間でシステムを切り替えることができる。設定値（ｓｅｔ ｐｏｉｎｔ）は、ネジまたは正確な位置決めダイヤル（または他の同様の機構および／または方法）を使用して手動で調整でき、オリフィスに目的の設定値が達成されるまで、ダイアフラムまたはベローズを押したり引いたりすることができる。この切り替えは、空気圧、磁気、および／または電動駆動アクチュエータを使用して行うことができる。この方法により、駆動システムのコストを削減できる。
【００２３】
本開示のさらに別の実施形態は、手動で調整可能なオリフィス機構のオプションを備える。このオプションの場合、ユーザはロッドの位置を手動で移動し、次にオリフィスサイズを目的の流量設定値に変更できる。この方法は、物理的なオリフィスと流れの特性を変更するために本体を分解する必要をなくしながら、駆動システムのコストを削減する。
【００２４】
図２Ａは、フロー本体の断面図であり、吸入開口部２０２を通ってフロー本体２００に入ってフロー本体２００の空洞内のプランジャ先端２０６Ｂを通過する流路と、出力開口部２０８を通ってフロー本体２００の外部に出る流路とを示す。プランジャ２０６Ａは、プランジャ２０６Ａおよびプランジャ先端２０６Ｂを（プランジャ２０６Ａをプランジャ先端２０６Ｂに結合するロッド２０４Ｂの別の部分と共に）、矢印Ａ２によって示される軸線に沿って移動させるために使用されるロッド２０４Ａに結合することができる。ロッド２０４Ａは、アクチュエータ（図２Ａ〜図２Ｂには示されていない）に結合することができる。プランジャ先端２０６Ｂは、フロー本体に一体のシール面２１０に接触することができる。プランジャはまた、溶接部分２１２（すなわち、溶接部）およびダイアフラム２１４を備えることができる。溶接部２１２は、ロッド２０４をダイアフラム２１４に結合することができる。いくつかの実施形態（図示せず）では、プランジャ２０６Ａおよびプランジャ先端（ｔｉｐ）２０６Ｂは、単一の要素でありうる。
【００２５】
プランジャ２０６は、ステンレス鋼、ＰＴＦＥ、または他の適切な材料を含む、任意の適切な材料から作製することができる。
図２Ｂは、図２Ａのフロー本体の等尺性断面図であり、フロー本体は吸入開口部２０２と、ロッド２０４と、フロー本体２００の空洞内のプランジャ２０６と、出力開口部２０８と、シール面２１０と、およびロッド２０４をダイアフラム２１４に結合する溶接部２１２とを備える。シール面２１０は、プランジャ先端２０６Ｂと同じ材料から、またはプランジャ先端２０６Ｂとは異なる材料から、作製することができる。シール面２１０がプランジャ先端２０６Ｂと同じ材料から作られていない場合、シール面２１０はまた、１つの要素であり得る。
【００２６】
図２Ａ〜図２Ｂに示される実施形態は、例えば、プランジャに近接してフロー本体上のバンプシール特徴を備えないことにより、図１Ｂに示される実施形態とは異なる。図２Ａ〜図２Ｂでは、プランジャには、バンプシールに接触したときに変形する部分は備えられていない。代わりに、プランジャ１０６の一部は、図２Ａ〜図２Ｂに示されるように、フロー本体２００の一部と接触し、吸入開口部２０２から出力開口部２０８への流路を遮断する。
【００２７】
２流量特性（ｔｗｏ−ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を較正するために、モールドブロックまたは他の流量測定装置を使用して、プランジャの設定点位置を達成することができる。設定値は、目的の設定値が達成されるまで手動で調整できる。
【００２８】
図３Ａは、フロー本体３００の断面図であり、吸入開口部３０２へ入ってフロー本体３００の内部に入り、フロー本体３００の空洞内のプランジャ３０６を通過する流路を示す。ここで、流路は、出力開口部３０８を通って、フロー本体３００の外部へと続く。プランジャ３０６は、矢印Ａ３によって示される軸線に沿ってプランジャ３０６を動かすために使用されるロッド３０４に結合されることができる。ロッド３０４は、アクチュエータ（図３Ａ〜図３Ｂには示されていない）に結合することができる。プランジャ３０６は、フロー本体に一体のシール面３１０に接触することができる。プランジャはまた、溶接部分３１２（すなわち、溶接部）およびダイアフラム３１４を備えることができる。溶接部３１２は、ロッド３０４をダイアフラム３１４に結合することができる。
【００２９】
吸入開口部３０２および出力開口部３０８は、プランジャ３０６の長手方向の動きを使用して流路を通る流量の調整を容易にするために、一列に（すなわち、線形に）することができる。図３Ａに示されるように、ロッド３０４から最も遠いプランジャ３０６の部分は、例えば、長方形である先端を有することができ、先端に近接する空洞の部分は、先端形状に対応する形状にすることができる。プランジャの先端には、他の形状も可能である（例：正方形、丸みを帯びたものなど）。
【００３０】
図３Ｂは、図３Ａのフロー本体の等尺性断面図であり、フロー本体は吸入開口部３０２と、ロッド３０４と、フロー本体３００の空洞内のプランジャ３０６と、出力開口部３０８と、シール面３１０と、ロッド３０４をダイアフラム３１４に結合する溶接部３１２とを備える。本開示の一実施形態は、調整可能なオリフィスを提供する。この実施形態は、用途、流体またはガスのタイプ、および加圧されたシステム、または下流の真空適用を伴う圧力に応じて、いくつかのオプションを使用して流路を遮断するために、プランジャを（ロッドの移動を通じて）使用することができる。
【００３１】
本開示の一実施形態は、本体の外側からの動きが流れ本体の内側に伝達されることを可能にしながら、本体の外側を内側からシールするためにダイアフラムまたはベローズを使用できる。
【００３２】
本開示の別の実施形態は、ダイアフラムまたはベローズを本体に溶接するために、そして可燃性、腐食性、毒性、および危険なガスおよび流体がフロー本体の外に漏れるのを防ぐために、溶接を用いる。
【００３３】
図４は、フロー本体４００の断面図である。フロー本体４００は、フロー本体４００の空洞４１６と、フロー本体４００に（溶接部４１２を介して）結合されたダイアフラム４１４またはベローズ（図示されないが、例えば、ベローズ１５０）とを備える。ダイアフラム４１４は、例えば、プランジャ（図４には示されていない）に結合することができる。フロー本体は、吸入開口部４０２および出力開口部４０８を備えることができる。ダイアフラムの動き（ダイアフラムとの直接接触による）は、フロー本体を通る流路を調整するために、本明細書に記載されるようにプランジャ（図示せず）に変換され得る。
【００３４】
本開示の別の実施形態は、中心に開口部を有する特別に設計されたボルト、または中心へのアクセスを提供するブラケットを使用することによって、ダイアフラムまたはベローズおよび本体に適合するシールを使用する。シールは、金属、ほとんどのプラスチックおよびゴム材料、ＰＴＦＥ、ＥＰＴＦＥ、ナイロン、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、ＰＰ、ＮＢＲ、ＦＫＭ、およびＥＰＤＭを含むがこれらに限定されない材料で作られている。
【００３５】
図５Ａは、キャップ５１８およびシール５２０を備えたフロー本体５００の断面図であり、キャップ５１８は、複数の締結具（ｆａｓｔｅｎｅｒｓ）５２２によってフロー本体に結合され、シール５２０は、キャップ５１８とフロー本体５００との間で圧縮されている。キャップは、ロッド５０４が通過することを可能にするように構成された開口部を備える。ロッド５０４は、例えば、プランジャ（図５Ａには示されていない）に結合することができる。シール５２０は、キャップ５１８とフロー本体５００の一部との間で圧縮することができ、複数の締結具５２２は、シール５２０の圧縮を維持することができる。図５Ａのいくつかの実施形態（図示せず）では、例えば、図１Ｂおよび図１Ｅを参照されたく、シール５２０の代わりにバンプシールまたはナイフエッジシールを使用することができる。キャップ５１８が複数の締結具によって所定の位置に固定されたときにシールを作成するべく、キャップ５１８はバンプシールまたはナイフエッジを圧縮することができることと、キャップ５１８はバンプシールまたはナイフエッジに一致するように変形することができることと、のうちの少なくとも一方が成り立つ。
【００３６】
図５Ｂは、図５Ａのキャップ５１８およびシール５２０を備えたフロー本体５００の等尺性断面図である。図５Ａ〜図５Ｂでは、吸入開口部５０２および出力開口部５０８は、同じ平面内にあり、線形であるとして示されている。他の実施形態（図示せず）は、オフセット、非線形、または異なる角度（例えば、ほぼ垂直）の吸入開口部および出力開口部を有することができる。
【００３７】
本開示の別の実施形態は、本体のシール領域上でバンプまたはナイフエッジの機械を使用して、ダイアフラムまたはベローズを本体にシールする。このコンポーネントにより、ダイアフラムまたはベローズを押して、中央に開口部が有る特別に設計されたボルトまたは中央へのアクセスを提供するブラケットを使用して、本体に対してシールすることができる。
【００３８】
本開示の別の実施形態は、ダイアフラムまたはベローズの外側部分に接続された、リニアモータ、サーボモータ、空気圧、圧電モータ、および同様のアクチュエーション装置のような駆動機構装置を使用して、エンクロージャの内側のオリフィスアクチュエーション機構の移動を可能にする。
【００３９】
本開示の別の実施形態は、フロー本体の外側にアクセスすることなく、フロー本体の内側でシャフトを動かすことができるように、シャフトをダイアフラムまたはベローズの内側に接続する。シャフトは、いくつかの実施形態では、ロッド（例えば、ロッド１０４）に結合（例えば、溶接）することができる。これは、ダイアフラム／ベローズの材料の厚さが薄くて壊れやすく、存在する材料の量が少ないために溶接を実行するのが困難であるので、役立つ。
【００４０】
本開示の別の実施形態は、流路の前でロッドの端部を移動させるべく、ダイアフラムまたはベローズに接続されたロッドを使用する。
本開示の別の実施形態は、流れ特性を制御するために、フロー本体上の同様の一致する形状に近づいたり離れたりする先の尖った形状を有する、ロッドまたは装置を使用する。
【００４１】
本開示の別の実施形態は、ガスおよび流体の入口がジオメトリの上部にあるとともに、出口が密封領域を過ぎてジオメトリの下部にあることができるように、尖った一致する形状を使用する。詳細については、例えば、図１Ｂと図１Ｆおよび関連する説明を参照されたい。
【００４２】
本開示の別の実施形態は、ゴムまたはポリマー、または金属、またはこれら材料の組み合わせを含むシール材料から作られた尖った装置（例えば、プランジャ先端１０６Ｂ）を使用する。
【００４３】
別の実施形態では、シール表面は、金属、ほとんどのプラスチックおよびゴム材料、ＰＴＦＥ、ＥＰＴＦＥ、ナイロン、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、ＰＰ、ＮＢＲ、ＦＫＭ、およびＥＰＤＭを含むがこれらに限定されない材料から作製することができる。
【００４４】
本開示の別の実施形態は、弁がフロー本体に対してシールするのを助けるべく、出口ポートおよび入口ポートの開口部に隆起した円形または楕円形のリングを使用する。
図６Ａは、ボルト６２４およびシール６２０を備えたフロー本体６００の断面図である。ここで、ボルト６２４は、ネジ接続によってフロー本体６００に結合され、シール６２０は、ボルト６２４の一部と、フロー本体６００の一部とによって圧縮される。ボルト６２４は、ロッド６０４がボルト６２４を通過することを可能にするように構成された開口部を備えることができる。ロッド６０４は、空洞６１６内でのプランジャの長手方向の動きを容易にして、吸入開口部６０２から空洞６１６を通って出力開口部６０８への流れを制御するべく、フロー本体６００の空洞６１６内のプランジャ（図示せず）に結合することができる。
【００４５】
シール６２０は、ボルト６２４がフロー本体６００に結合されるときに、ボルト６２４の一部によって圧縮され得る。図６Ａのいくつかの実施形態（図示せず）では（例えば、図１Ｂおよび図１Ｅを参照されたい）、シール６２０の代わりにバンプシールまたはナイフエッジシールを使用することができる。そしてフロー本体６００に結合されたボルトネジによってボルト６２４が所定の位置に固定されたときにシールを生成するべく、ボルト６２４がバンプシールまたはナイフエッジを圧縮することと、ボルト６２４がバンプシールまたはナイフエッジに一致するように変形すること、のうちの少なくとも一方が可能である。
【００４６】
図６Ｂは、図６Ａのボルト６２４およびシール６２０を備えたフロー本体６００の等尺性断面図である。
本開示の別の実施形態は、バンプまたはナイフエッジマシン（フロー本体（例えば、フロー本体６００）のシール領域では図６Ａ〜図６Ｂには示されていない）を使用して、ダイアフラムまたはベローズ（例えば、ダイアフラム６１４）をフロー本体（例えば、フロー本体６００）にシールする。このコンポーネントは、ダイアフラムまたはベローズを圧縮し、中央に開口部を備えた特別に設計されたボルト（例えば、ボルト６２４）または中央へのアクセスを提供するブラケットを使用して、ダイアフラムまたはベローズをフロー本体６００に対してシールすることを可能にする。
【００４７】
本開示の別の実施形態は、エンクロージャの内側のオリフィスアクチュエーション機構の移動を可能にするべく、ダイアフラムまたはベローズの外側部分に接続された、リニアモータ、サーボモータ、空気圧、圧電モータ、および同様のアクチュエーション装置のような駆動機構装置を使用する。
【００４８】
本開示の別の実施形態は、フロー本体の外側にアクセスすることなく、シャフトをフロー本体の内側に移動させることを可能にするべく、シャフトをダイアフラムまたはベローズの内側に接続する。
【００４９】
本開示の別の実施形態は、流路の前でロッドの端部を移動させるべく、ダイアフラムまたはベローズに接続されたロッドを使用する。
本開示の別の実施形態は、尖った形状と、尖った表面の上部のシール面とを有する、ロッドまたは装置を使用する。
【００５０】
本開示の別の実施形態は、ロッドが部分的にまたは完全にプロファイルされて、ロッドの端部を流路の前に移動させるべく、ダイアフラムまたはベローズに接続されたロッドを使用する。プロファイルの形状が異なると、ガスまたは流体の流れ特性（例えば、乱流など）が変化する可能性がある。
【００５１】
本開示の別の実施形態は、プランジャ（例えば、プランジャ先端１０６Ｂ、２０６Ｂ）の尖った形状を使用し、プランジャ（例えば、プランジャ先端１０６Ｂ）のシール面は、フロー本体のシール面とは異なる材料（例えばゴムまたはポリマー）から作製され得る。詳細については、例えば図２Ａ〜図２Ｂおよび関連する説明を参照されたい。
【００５２】
本開示の別の実施形態は、フロー本体（例えば、フロー本体６００）上で機械加工することができる隆起リング（図示せず）を使用して、尖った装置のシールされた表面が流路に接触し、流路を完全にシールすることを可能にする。
【００５３】
本開示の別の実施形態では、シール表面は、金属、ほとんどのプラスチックおよびゴム材料、ＰＴＦＥ、ＥＰＴＦＥ、ナイロン、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、ＰＰ、ＮＢＲ、ＦＫＭ、およびＥＰＤＭを含むがこれらに限定されない材料から作製することができる。
【００５４】
図７Ａ〜図７Ｄは、ロッド（例えば、ロッド１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、および／または６０４）の端部の側面図であり、楕円形部分の一部（例えば図７Ａ、ロッド７０４Ａ）、正方形の一部（図７Ｂ、ロッド７０４Ｂ）、三角形の一部（例えば図７Ｃ、ロッド７０４Ｃ）、および円形の一部（図７Ｄ、ロッド７０４Ｄ）を含む例示的な開口部（すなわち孔）プロファイルを示す。プロファイルには他の形状も可能である。開口部プロファイルは通路の両端で同じ形状および／またはサイズであり得るか（側面断面図から見た場合。図示せず）、または開口部プロファイルは異なるサイズおよび／または形状であり得る。開口部プロファイルは、ロッドの端部に、またはロッドの別の場所（例えばロッドの端部の近く）に、配置することができる。いくつかの実施形態（図示せず）では、開口部は、プランジャの端部（例えば、プランジャ１０６、２０６、３０６など）に、またはプランジャの別の位置（例えば、プランジャの端部に近接する。例えば図８Ａ〜図８Ｅ参照）に、配置することができる。
【００５５】
本開示の別の実施形態は、シャフトの一部を使用して、流路を遮断し、流れ特性を調整する。開口部の孔のプロファイル（輪郭）は、円形、楕円形、三角形、正方形、六角形、および他の同様の形状を備えることができるが、これらに限定されない。
【００５６】
ロッドが空洞内で長手方向に移動するとき、多かれ少なかれ、流路に露出された開口部（例えば、フロー本体の一部または別の要素によってブロックされていない開口部の部分）の量に基づいて、吸入開口部（例えば、吸入開口部１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）から、空洞（例えば、空洞１１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６）を通って、出力開口部（例えば、出力開口部１０８、２０８、３０８、４０８、５０８、６０８）から出る流れが発生する。
【００５７】
図８Ａ〜図８Ｅは、例示的な部分開口部プロファイルを示すロッドの端部の側面図であり、部分開口部プロファイルは円（例えば図８Ａ、ロッド８０４Ａ）、正方形（例えば図８Ｂ、ロッド８０４Ｂ）、三角形（例えば図８Ｃ、ロッド８０４Ｃ）、五角形（例えば図８Ｄ、ロッド８０４Ｄ）、六角形部分（図示せず）、多角形部分（図示せず）、および丸みを帯びた長方形部分（例えば図８Ｅ、ロッド８０４Ｅ）を備える。開口部は通路の両側で同じ形状および／またはサイズであり得る（側面断面図（図示せず）から見た場合）か、または開口部プロファイルは異なるサイズおよび／または形状であり得る。
【００５８】
本開示の別の実施形態は、変化するプロファイルを有する部分的または完全な開口部を使用する。開口部は、小さい開口部から比較的大きい開口部へ、または比較的大きい開口部から小さい開口部へ推移できる。例えば、フロー本体の吸入開口部側の開口部を比較的大きくし、フロー本体の出力開口部側の開口部を比較的小さくできる。またはフロー本体の吸入開口部側の開口部を比較的小さくし、フロー本体の出力開口部側の開口部を比較的大きくすることができる。
【００５９】
図９Ａ〜図９Ｃは、ロッドを通る通路のための例示的な開口部プロファイルを示す、ロッドの端部の断面図である。開口部は、上記で説明し、図７Ａ〜図７Ｄおよび図８Ａ〜図８Ｅに示すように、様々な形状にすることができる。通路は、流路に沿って比較的大きくから比較的小さくへとテーパーを付けることができ（例えば、通路壁が流路に沿って収束している図９Ａ）、流路に沿って比較的小さくから比較的大きくへとテーパーを付けることができ（通路壁が流路に沿って発散している図９Ｂ）、およびテーパーなしにできる（通路壁が平行である図９Ｃ）。出力側（図９Ａ〜図９Ｃの流れの矢印の端部に近い）の通路の開口部のサイズは、フロー本体を通る流体またはガスの望ましい最大流量に一致させることができる。
【００６０】
出力開口部は、ガスまたは流体の流れの上限（すなわち、最大流量）を可能にするサイズにすることができ、シャフトおよび／またはダイアフラムまたはベローズのアクチュエーションは、フロー本体を通る流体またはガスの流れを減少させることができ、流れが出力開口部のサイズで制御される最大流量を超えてしまうことを防ぐ。
【００６１】
本開示の一実施形態は、流体またはガスの用途およびタイプ、ならびに下流の真空適用を伴う加圧システムまたは圧力に応じて様々なオプションを備えた調整可能なオリフィスを提供する。
【００６２】
例示の目的で与えられた前述の実施形態の詳細は、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことが理解されよう。本開示のいくつかの実施形態は上で詳細に説明されてきたが、当業者は、本開示の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの修正が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、そのようなすべての変更は、本開示の範囲内に含まれることが意図されており、本開示は、変換されたユーティリティアプリケーションおよび添付の特許請求の範囲でさらに定義される。さらに、いくつかの実施形態、特に好ましい実施形態のすべての利点を達成しない多くの実施形態が考えられ得るが、特定の利点がないことは、必ずしもそのような実施形態が本開示の範囲外であることを意味しないことが認識される。
【図１Ａ】
2021526622.tif 000003
【図１Ｂ】
2021526622.tif 000004
【図１Ｃ】
2021526622.tif 000005
【図１Ｄ】
2021526622.tif 000006
【図１Ｅ】
2021526622.tif 000007
【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
2021526622.tif 000009
【図２Ｂ】
2021526622.tif 000010
【図３Ａ】
2021526622.tif 000011
【図３Ｂ】
2021526622.tif 000012
【図４】
2021526622.tif 000013
【図５Ａ】
2021526622.tif 000014
【図５Ｂ】
2021526622.tif 000015
【図６Ａ】
2021526622.tif 000016
【図６Ｂ】
2021526622.tif 000017
【図７Ａ】
2021526622.tif 000018
【図７Ｂ】
2021526622.tif 000019
【図７Ｃ】
2021526622.tif 000020
【図７Ｄ】
2021526622.tif 000021
【図８Ａ】
2021526622.tif 000022
【図８Ｂ】
2021526622.tif 000023
【図８Ｃ】
2021526622.tif 000024
【図８Ｄ】
2021526622.tif 000025
【図８Ｅ】
2021526622.tif 000026
【図９Ａ】
2021526622.tif 000027
【図９Ｂ】
2021526622.tif 000028
【図９Ｃ】
2021526622.tif 000029
【国際調査報告】
2021526622.tif 000030
2021526622.tif 000031
2021526622.tif 000032