(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁であって、前記弁は、
入口ポートと出口ポートとの間の流体流路を備えている弁体と、
前記流路の軸方向に延びている部分を包囲している弁座と、
前記弁体と組み立てられたポペットと
を備え、
前記ポペットは、軸方向に延びているポペットステムと、前記ポペットステムと組み立てられたポペット基部と、前記ポペットステムと前記ポペット基部との間に配置されている半径方向に延びているポペットシール表面とを含み、前記ポペットは、前記ポペットシール表面が前記弁座の座面に対してシールし、前記流路の前記縦方向に延びている部分を通した流体流動を防止する閉鎖位置と、前記ポペットシール表面が前記弁座から軸方向に分離し、前記流路の前記軸方向に延びている部分を通した流体流動を可能にする開放位置との間で軸方向に移動可能であり、
前記ポペットシール表面は、前記ポペットステムの首部分の周囲に配置されている環状ポペットシール部材によって画定され、前記ポペットシール部材は、第１および第２の対向する端面を含み、前記ポペットシール表面は、前記第１の端面から半径方向外向きに延びており、
前記ポペット首部分の第１および第２の端部は、前記環状ポペットシール部材の前記第１の端面に面するように前記ポペットステムの半径方向外向きに延びているリム部分上に配置されている第１の半径方向表面と、前記環状ポペットシール部材の前記第２の端面に面するように前記ポペット基部上に配置されている第２の半径方向表面とによって画定され、前記第１および第２の半径方向表面は、前記第１の半径方向表面と前記第１の端面との間および前記第２の半径方向表面と前記第２の端面との間のうちの少なくとも１つにおいて軸方向ギャップを画定するように離間されており、
前記ポペットシール部材は、前記ポペットステム上で側方に移動可能であり、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記ポペットシール部材は、側方に移動させられ、前記ポペットシール表面を前記座面と整列させ、
さらに、前記第２の半径方向表面と前記ポペットシール部材の隣接する半径方向表面とのうちの一方が環状溝を含み、前記第２の半径方向表面と前記ポペットシール部材の前記隣接する半径方向表面とのうちの他方に対してシールするためのガスケットシールが前記環状溝の中に配置されている、弁。
【請求項２】
前記環状ポペットシール部材は、前記首部分に対する前記シール部材の側方移動を可能にするようにサイズ決定された内径を有する、請求項１に記載の弁。
【請求項３】
前記首部分は、軸方向ギャップを前記ポペットシール部材と前記首部分の前記第１および第２の端部のうちの少なくとも１つとの間に画定するようにサイズ決定されている、請求項１に記載の弁。
【請求項４】
前記軸方向ギャップは、前記ポペットシール表面と前記座面との間の角度の誤整列を克服するために、前記ポペットシール部材が前記ポペットステム上で傾斜することを可能にする、請求項３に記載の弁。
【請求項５】
前記環状ポペットシール部材は、内径を有し、前記内径は、同心半径方向ギャップを前記ポペットステム首部分と前記ポペットシール部材との間に画定する中心の位置と、偏心半径方向ギャップを前記ポペットステム首部分と前記ポペットシール部材との間に画定する心ずれ位置との間で前記首部分に対して前記ポペットシール部材の側方移動を可能にするようにサイズ決定されている、請求項２に記載の弁。
【請求項６】
前記同心半径方向ギャップは、前記環状ポペットシール部材の軸方向長さ全体に沿って延びている、請求項５に記載の弁。
【請求項７】
前記環状ポペットシール部材は、前記内径に沿って連続した円周の外形を有する、請求項２に記載の弁。
【請求項８】
前記環状ポペットシール部材は、外側半径方向表面に沿って連続した円周の外形を有する、請求項２に記載の弁。
【請求項９】
前記ポペットシール部材は、少なくとも９０  ＳＨＯＲＥ  Ｄの最小硬度を有する、請求項１に記載の弁。
【請求項１０】
前記弁体と組み立てられ、前記閉鎖位置と前記開放位置との間で前記ポペットの軸方向移動を制御するアクチュエータをさらに備えている、請求項１に記載の弁。
【請求項１１】
前記アクチュエータは、前記ポペットステムと組み立てられたポペット駆動機構と、付勢力を前記ポペット駆動機構の上側表面に加え、前記ポペットを前記開放および閉鎖位置のうちの一方に向かって付勢する付勢機構とを備えている、請求項１０に記載の弁。
【請求項１２】
前記ポペット付勢機構は、前記ポペット駆動機構の下側表面に加えられる流体圧力によって前記開放および閉鎖位置のうちの他方に向かって付勢されるように構成されている、請求項１１に記載の弁。
【請求項１３】
前記ポペット駆動機構の前記下側表面に加えられる前記流体圧力は、前記ポペットの下流にある、請求項１２に記載の弁。
【請求項１４】
前記付勢機構は、前記ポペットを前記開放位置に向かって付勢する、請求項１１に記載の弁。
【請求項１５】
前記ポペット駆動機構は、ダイヤフラムおよびピストンのうちの少なくとも１つを備えている、請求項１１に記載の弁。
【請求項１６】
前記付勢機構は、ばねおよび加圧チャンバのうちの少なくとも１つを備えている、請求項１１に記載の弁。
【請求項１７】
前記ポペットシール表面が角度付けられていることによって、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記弁座によって前記ポペットシール表面に対して加えられる軸方向力が、前記ポペットシール部材を側方に移動させ、前記ポペットシール表面を前記座面と整列させるようになっている、請求項１に記載の弁。
【請求項１８】
前記ポペットシール表面は、円錐台形である、請求項１に記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６２／０７６，７１０号（２０１４年１１月７日出願、名称「ＳＥＬＦ−ＡＬＩＧＮＩＮＧ  ＶＡＬＶＥ  ＳＥＡＬ」）に対する優先権およびそれの全ての利益を主張し、上記出願の全開示は、参照により本明細書に完全に引用される。
【０００２】
（発明の技術分野）
本発明は、流体流動および送達デバイスならびに方法に関し、より具体的には、流体流動および送達を制御するために使用されるポペット弁に関する。
【背景技術】
【０００３】
ポペット型弁は、ガスおよび液体流体の送達、流動の制御、および圧力制御のための流動制御機構としての使用に関でよく知られている。ポペット弁配列は、拡大ディスクまたはヘッド部分を有する軸方向に移動可能なステムを含み、拡大ディスクまたはヘッド部分は、ステムが閉鎖位置にあるとき、弁通路内の環状座部に対してシールし、ステムが開放位置にあるとき、座部から軸方向に分離し、弁通路を通した流体流動を可能にする。例えば、ダイヤフラム弁、蛇腹弁、および圧力調整器を含む多くの異なるタイプの流体制御デバイスが、ポペット弁機構を利用する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に提示される第１の本発明の概念は、ポペットが開放位置から閉鎖位置に弁座に対して軸方向に移動させられるにつれたポペットシール表面の弁座との座面の自己整列のための側方に移動可能なシール部材を有する、ポペットタイプ弁配列を提供する。そのような実施形態の１つでは、側方に移動可能なシール部材は、ポペットシール部材と環状弁座のシール係合を自己整列させるための軸方向に移動可能なポペットと組み立てられるポペットシール部材である。
【０００５】
故に、例示的実施形態では、弁は、弁体と、弁座と、弁体と組み立てられるポペットとを含む。ポペットは、軸方向に延びているポペットステムと、半径方向に延びているポペットシール表面とを含む。ポペットは、閉鎖位置と開放位置との間で軸方向に移動可能である。ポペットシール表面は、ポペットステム上に配置されるシール部材によって画定される。シール部材は、ポペットステム上で側方に移動可能である。ポペットが開放位置から閉鎖位置に移動させられると、シール部材は、側方に移動させられ、シール表面を座面と整列させる。
【０００６】
別の例示的実施形態では、弁は、弁体と、弁体を通して流路の軸方向に延びている部分を包囲する弁座と、弁体と組み立てられるポペットとを含む。ポペットは、弁体内に側方固定された上側および下側部分と、側方固定された上側部分と下側部分との間のポペットの中心部分上に配置された半径方向に延びているポペットシール表面分とを含む。ポペットは、ポペットシール表面が弁座の座面に対してシールする閉鎖位置と、ポペットシール表面が弁座の座面から軸方向に分離している開放位置との間で軸方向に移動可能である。ポペットシール表面は、ポペットステム上に配置されるシール部材によって画定される。ポペットシール部材および弁座のうちの少なくとも一方は、ポペットが開放位置から閉鎖位置に移動させられると、ポペットシール部材および／または弁座が、側方に移動させられ、ポペットシール表面と弁座表面を整列させるように、ポペットシール部材および弁座の他方に対して側方に移動可能である。
【０００７】
別の例示的実施形態では、圧力調整器は、本体と、本体の流路の軸方向に延びている部分を包囲する弁座と、弁体と組み立てられるポペットと、ポペットステムと組み立てられたポペット駆動機構と、付勢機構とを含む。ポペットは、軸方向に延びているポペットステムと、半径方向に延びているポペットシール表面とを含む。ポペットは、ポペットシール表面が、弁座の座面に対してシールする閉鎖位置と、ポペットシール表面が弁座から軸方向に分離している開放位置との間で軸方向に移動可能である。付勢機構は、付勢力をポペット駆動機構の上側表面に加え、ポペットを開放および閉鎖位置の一方に向かって付勢する。ポペット駆動機構は、ポペット駆動機構の下側表面に加えられる流体圧力によって開放および閉鎖位置のうちの他方に向かって付勢されるように構成される。ポペットシール表面は、ポペットステム上に配置されるシール部材によって画定される。シール部材は、ポペットステム上で側方に移動可能であり、ポペットが開放位置から閉鎖位置に移動させられると、シール部材は、側方に移動させられ、シール表面と座面を整列させる。
【０００８】
別の例示的実施形態では、弁のためのポペットサブアセンブリは、軸方向に延び、ポペットの拡大上側部分と下側部分との間に軸方向に延びている首部分を含むポペットステムと、首部分の周囲に配置され、ポペットの拡大上側部分と下側部分との間に捕捉されている環状ポペットシール部材とを含む。環状ポペットシール部材は、同心半径方向ギャップをポペットステム首部分とポペットシール部材との間に画定する中心の位置と、偏心半径方向ギャップをポペットステム首部分とポペットシール部材との間に画定する心ずれ位置との間で首部分に対してポペットシール部材の側方移動を可能にするようにサイズ決定された内径を有する。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
弁であって、
入口ポートと出口ポートとの間の流体流路を備えている弁体と、
前記流路の軸方向に延びている部分を包囲している弁座と、
前記弁体と組み立てられたポペットと
を備え、
前記ポペットは、軸方向に延びているポペットステムと、半径方向に延びているポペットシール表面とを含み、前記ポペットは、前記ポペットシール表面が前記弁座の座面に対してシールし、前記流路の前記縦方向に延びている部分を通した流体流動を防止する閉鎖位置と、前記ポペットシール表面が前記弁座から軸方向に分離し、前記流路の前記軸方向に延びている部分を通した流体流動を可能にする開放位置との間で軸方向に移動可能であり、
前記ポペットシール表面は、前記ポペットステム上に配置されているポペットシール部材によって画定され、前記ポペットシール部材は、前記ポペットステム上で側方に移動可能であり、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記ポペットシール部材は、側方に移動させられ、前記ポペットシール表面を前記座面と整列させる、弁。
（項目２）
前記ポペットシール部材は、前記ポペットステムの首部分の周囲に配置されている環状シール部材を備え、前記環状シール部材は、前記首部分に対する前記シール部材の側方移動を可能にするようにサイズ決定された内径を有する、項目１に記載の弁。
（項目３）
前記ポペット首部分の第１の端部と第２の端部とは、前記ポペットステムの半径方向外向きに延びているリム部分と、前記ポペットステムの下側端部と組み立てられたポペット基部とによって画定される、項目２に記載の弁。
（項目４）
前記ポペットシール部材と前記ポペット基部との間に配置されているガスケットシールをさらに備えている、項目３に記載の弁。
（項目５）
前記ガスケットシールは、前記ポペットシール部材内の環状溝の中に配置されている、項目４に記載の弁。
（項目６）
前記ガスケットシールは、前記ポペット基部内の環状溝の中に配置されている、項目４に記載の弁。
（項目７）
前記ポペット基部は、前記ポペットステムとねじ式で組み立てられており、前記ポペットステムの肩部部分は、前記首部分の第２の端部を画定する前記ポペット基部の上側端面と接触している、項目３に記載の弁。
（項目８）
前記首部分は、軸方向ギャップを前記ポペットシール部材と前記首部分の第１および第２の端部のうちの少なくとも１つとの間に画定するようにサイズ決定されている、項目２に記載の弁。
（項目９）
前記軸方向ギャップは、前記ポペットシール表面と前記座面との間の角度の誤整列を克服するために、前記ポペットシール部材が前記ポペットステム上で傾斜することを可能にする、項目８に記載の弁。
（項目１０）
前記環状ポペットシール部材は、内径を有し、前記内径は、同心半径方向ギャップを前記ポペットステム首部分と前記ポペットシール部材との間に画定する中心の位置と、偏心半径方向ギャップを前記ポペットステム首部分と前記ポペットシール部材との間に画定する心ずれ位置との間で前記首部分に対して前記ポペットシール部材の側方移動を可能にするようにサイズ決定されている、項目２に記載の弁。
（項目１１）
前記同心半径方向ギャップは、前記環状ポペットシール部材の軸方向長さ全体に沿って延びている、項目１０に記載の弁。
（項目１２）
前記環状ポペットシール部材は、前記内径に沿って連続した円周の外形を有する、項目２に記載の弁。
（項目１３）
前記環状ポペットシール部材は、外側半径方向表面に沿って連続した円周の外形を有する、項目２に記載の弁。
（項目１４）
前記ポペットシール部材は、少なくとも９０  ＳＨＯＲＥ  Ｄの最小硬度を有する、項目１に記載の弁。
（項目１５）
前記弁体と組み立てられ、前記閉鎖位置と前記開放位置との間で前記ポペットの軸方向移動を制御するアクチュエータをさらに備えている、項目１に記載の弁。
（項目１６）
前記アクチュエータは、前記ポペットステムと組み立てられたポペット駆動機構と、付勢力を前記ポペット駆動機構の上側表面に加え、前記ポペットを前記開放および閉鎖位置のうちの一方に向かって付勢する付勢機構とを備えている、項目１５に記載の弁。
（項目１７）
前記ポペット付勢機構は、前記ポペット駆動機構の下側表面に加えられる流体圧力によって前記開放および閉鎖位置のうちの他方に向かって付勢されるように構成されている、項目１６に記載の弁。
（項目１８）
前記ポペット駆動機構の前記下側表面に加えられる前記流体圧力は、前記ポペットの下流にある、項目１７に記載の弁。
（項目１９）
前記付勢機構は、前記ポペットを前記開放位置に向かって付勢する、項目１６に記載の弁。
（項目２０）
前記ポペット駆動機構は、ダイヤフラムおよびピストンのうちの少なくとも１つを備えている、項目１６に記載の弁。
（項目２１）
前記付勢機構は、ばねおよび加圧チャンバのうちの少なくとも１つを備えている、項目１６に記載の弁。
（項目２２）
前記ポペットシール表面は、角度付けられており、それによって、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記弁座によって前記ポペットシール表面に対して加えられる軸方向力は、前記ポペットシール部材を側方に移動させ、前記ポペットシール表面を前記座面と整列させる、項目１に記載の弁。
（項目２３）
前記ポペットシール表面は、円錐台形である、項目１に記載の弁。
（項目２４）
弁であって、
入口ポートと出口ポートとの間の流体流路を備えている弁体と、
前記流路の軸方向に延びている部分を包囲している弁座と、
前記弁体と組み立てられたポペットと
を備え、
前記ポペットは、前記弁体内に側方固定された上側および下側部分と、前記側方固定された上側部分と下側部分との間の前記ポペットの中心部分上に配置された半径方向に延びているポペットシール表面分とを含み、前記ポペットは、前記ポペットシール表面が前記弁座の座面に対してシールし、前記流路の前記縦方向に延びている部分を通した流体流動を防止する閉鎖位置と、前記ポペットシール表面が前記弁座の前記座面から軸方向に分離し、前記流路の前記軸方向に延びている部分を通した流体流動を可能にする開放位置との間で軸方向に移動可能であり、
前記ポペットシール表面は、ポペットステム上に配置されているポペットシール部材によって画定され、前記ポペットシール部材および前記弁座のうちの少なくとも一方は、前記ポペットシール部材および前記弁座の他方に対して側方に移動可能であり、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記ポペットシール部材および前記弁座のうちの前記少なくとも一方は、側方に移動させられ、前記ポペットシール表面を前記弁座表面と整列させる、弁。
（項目２５）
前記ポペットシール部材は、前記ポペットの前記中心部分上で側方に移動可能であり、それによって、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記ポペットシール部材は、側方に移動させられ、前記ポペットシール表面を前記座面と整列させる、項目２４に記載の弁。
（項目２６）
前記ポペットシール部材は、前記ポペットの首部分の周囲に配置されている環状シール部材を備え、前記環状シール部材は、前記首部分に対する前記シール部材の側方移動を可能にするようにサイズ決定された内径を有する、項目２５に記載の弁。
（項目２７）
前記ポペットシール表面は、角度付けられており、それによって、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記弁座によって前記ポペットシール表面に対して加えられる軸方向力は、前記ポペットシール部材を側方に移動させ、前記ポペットシール表面を前記座面と整列させる、項目２５に記載の弁。
（項目２８）
圧力調整器であって、
入口ポートと出口ポートとの間の流体流路を備えている本体と、
前記流路の軸方向に延びている部分を包囲している弁座と、
前記弁体と組み立てられたポペットであって、前記ポペットは、軸方向に延びているポペットステムと、半径方向に延びているポペットシール表面とを含み、前記ポペットは、前記ポペットシール表面が前記弁座の座面に対してシールする閉鎖位置と、前記ポペットシール表面が前記弁座から軸方向に分離している開放位置との間で軸方向に移動可能である、ポペットと、
前記ポペットステムと組み立てられたポペット駆動機構と、
付勢力を前記ポペット駆動機構の上側表面に加え、前記ポペットを前記開放および閉鎖位置のうちの一方に向かって付勢する付勢機構であって、前記ポペット付勢機構は、前記ポペット駆動機構の下側表面に加えられる流体圧力によって前記開放および閉鎖位置のうちの他方に向かって付勢されるように構成されている、ポペット付勢機構と
を備え、
前記ポペットシール表面は、前記ポペットステム上に配置されているポペットシール部材によって画定され、前記シール部材は、前記ポペットステム上で側方に移動可能であり、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記ポペットシール部材は、側方に移動させられ、前記ポペットシール表面を前記座面と整列させる、圧力調整器。
（項目２９）
前記ポペットシール表面は、角度付けられており、それによって、前記ポペットが前記開放位置から前記閉鎖位置に移動させられると、前記弁座によって前記ポペットシール表面に対して加えられる軸方向力が、前記ポペットシール部材を側方に移動させ、前記ポペットシール表面を前記座面と整列させる、項目２８に記載の圧力調整器。
（項目３０）
弁のためのポペットサブアセンブリであって、前記サブアセンブリは、
軸方向に延びているポペットステムであって、前記ポペットステムは、前記ポペットの拡大上側部分と下側部分との間に軸方向に延びている首部分を含む、ポペットステムと、
前記首部分の周囲に配置され、前記ポペットの前記拡大上側部分と下側部分との間に捕捉されている環状ポペットシール部材と
を備え、
前記環状ポペットシール部材は、同心半径方向ギャップを前記ポペットステム首部分と前記ポペットシール部材との間に画定する中心の位置と、偏心半径方向ギャップを前記ポペットステム首部分と前記ポペットシール部材との間に画定する心ずれ位置との間で前記首部分に対して前記ポペットシール部材の側方移動を可能にするようにサイズ決定された内径を有する、ポペットサブアセンブリ。
（項目３１）
前記環状ポペットシール部材は、前記ポペットステムの前記拡大上側部分の半径方向外向きに延びているシール表面を含む、項目３０に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目３２）
前記環状ポペットシール部材の前記シール表面は、角度付けられており、それによって、前記シール表面に対して加えられる軸方向力は、前記環状ポペットシール部材を前記中心の位置から前記心ずれ位置に側方に移動させる、項目３１に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目３３）
前記シール表面は、円錐台形である、項目３１に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目３４）
前記環状ポペットシール部材は、少なくとも９０  ＳＨＯＲＥ  Ｄの最小硬度を有する、項目３０に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目３５）
前記同心半径方向ギャップは、前記環状ポペットシール部材の軸方向長さ全体に沿って延びている、項目３０に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目３６）
前記ポペットの前記拡大上側部分と下側部分とは、前記ポペットステムの半径方向外向きに延びているリム部分と、前記ポペットステムの下側端部と組み立てられたポペット基部とによって画定される、項目３０に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目３７）
前記ポペットシール部材と前記ポペット基部との間に配置されているガスケットシールをさらに備えている、項目３６に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目３８）
前記ガスケットシールは、前記ポペット基部内の環状溝の中に配置されている、項目３７に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目３９）
前記ポペット基部は、前記ポペットステムとねじ式で組み立てられ、前記ポペットステムの肩部部分は、前記ポペット基部の上側端面と接触し、前記首部分の下側端部を画定する、項目３６に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目４０）
前記首部分は、軸方向ギャップを前記ポペットシール部材と前記ポペットの前記拡大上側および下側部分のうちの少なくとも１つとの間に画定するようにサイズ決定されている、項目３０に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目４１）
前記軸方向ギャップは、前記ポペットシール部材が前記ポペットステム上で傾斜することを可能にする、項目４０に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目４２）
前記環状ポペットシール部材は、前記内径に沿って連続した円周の外形を有する、項目３０に記載のポペットサブアセンブリ。
（項目４３）
前記環状ポペットシール部材は、外側半径方向表面に沿って連続した円周の外形を有する、項目３０に記載のポペットサブアセンブリ。
【０００９】
これらおよび他の本発明の概念は、以下で完全に本明細書に開示され、付随の図面に照らして、以下の発明を実施するための形態から、当業者によって容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本願の例示的実施形態による、ポペットタイプ弁アセンブリの断面図である。
【図２】図２は、開放位置に示される図１のポペットタイプ弁アセンブリのポペットシール部分の拡大図であり、シール表面整列における偏差が、ポペットシール部分の自己整列特性を図示するようにより明確に誇張されている。
【図３】図３は、閉鎖位置に示される図１のポペットタイプ弁アセンブリのポペットシール部分の拡大図であり、ポペットシール部分の調節が、ポペットシール部分の自己整列特性を図示するようにより明確に誇張されている。
【図４Ａ】図４Ａは、本願の例示的実施形態による、ポペットシール配列の断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本願の例示的実施形態による、別のポペットシール配列の断面図である。
【図５】図５は、本願の例示的実施形態による、圧力調整器の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図５の圧力調整器の斜視断面図である。
【図６】図６は、開放位置に示される図５の圧力調整器のポペットシール部分の拡大図であり、シール表面整列における偏差が、ポペットシール部分の自己整列特性を図示するようにより明確に誇張されている。
【図７】図７は、閉鎖位置に示される図５の圧力調整器のポペットシール部分の拡大図であり、ポペットシール部分の調節が、ポペットシール部分の自己整列特性を図示するようにより明確に誇張されている。
【図８】図８は、本願の別の例示的実施形態による、別の圧力調整器のポペットシール部分の拡大図である。
【図９】図９は、開放位置に示される、本願の別の例示的実施形態による、別のポペットタイプ弁アセンブリのポペットシール部分の拡大図であり、シール表面整列における偏差が、ポペットシール部分の自己整列特性を図示するようにより明確に誇張されている。
【図１０】図１０は、閉鎖位置に示される、図９のポペットタイプ弁アセンブリのポペットシール部分の拡大図であり、ポペットシール部分の調節が、ポペットシール部分の自己整列特性を図示するようにより明確に誇張されている。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態は、単に、例示的実施形態を説明し、請求項の範囲をいかようにも限定することを意図するものではない。実際、請求されるような本発明は、例示的実施形態よりも広範であり、それによって限定されず、請求項において使用される用語は、その完全な通常の意味を有する。例えば、本明細書に説明される具体的実施形態は、ダイヤフラムシール付き減圧調整器弁配列に関するが、本願の特徴は、加えて、または代替として、例えば、背圧調整器弁配列、遮断弁、逆止弁、および逃し弁を含む、他のタイプの弁、ならびに、例えば、蛇腹シールおよびＯリング／ガスケットシール配列を含む、他のシール機構に適用され得る。用語「ポペット弁」および「ポペットタイプ弁」は、本明細書で使用される場合、広義には、ステムの縦方向移動によって環状座部とシール係合させられるシール部材を運ぶステムを含む任意の弁を含むことが意図される。用語「シール」および「シール係合」は、漏出防止または液密シールに加え、シール表面と座面との間の接触から生じる低減された流動の状態を含むことが意図される。
【００１２】
図１−３を参照すると、例示的実施形態では、ポペットタイプ弁アセンブリ１０は、入口および出口ポート２１、２３間の弁通路２２を画定する弁体２０と、弁通路の軸方向に延びている部分２４の周囲に延びている、環状弁座３０とを含む。ポペット４０は、弁体２０と組み立てられ、軸方向に延びているポペットステム４１と、半径方向に延びているポペットシール部分４２とを含む。アクチュエータ５０は、ポペットステム４１と組み立てられ、ポペットシール部分４２が、弁座３０に対してシールする（例えば、許容漏出率を超える流動を防止するため）閉鎖位置と、ポペットシール部分が、弁座から軸方向に分離し、弁通路２２の軸方向に延びている部分２４を通した流体流動を可能にする開放位置との間でポペット４０の軸方向移動を制御する。アクチュエータ５０は、ポペット４０の選択的移動のために、ユーザ動作可能（例えば、手動で、空気圧式に、または電気的に動作可能である）であり得る。代替として、アクチュエータ５０は、ある所定のシステム条件下において、ポペットを自動的に移動させるように、またはポペットの移動を可能にするように構成され得る。例えば、アクチュエータ配列は、閾値システム流体圧力においてポペット４０の自動移動を生じさせるか、または可能にすることにより、例えば、過剰流体圧力をシステムから逃がすこと（逃し弁の場合）、逆流を防止すること（逆止弁の場合）、または出口圧力を低減させること（圧力調整器の場合）を行うように構成され得る。ポペットタイプ弁配列を伴う圧力調整器の実施例は、ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＲＥＧＵＬＡＴＯＲＳ  ＲＨＰＳ  ＳＥＲＩＥＳと題された製品カタログに開示されており、それは、オンラインおよび別様にＳｗａｇｅｌｏｋ  Ｃｏｍｐａｎｙから公的に入手可能であり、参照することによって本明細書に完全に組み込まれる。
【００１３】
いくつかの弁アセンブリでは、弁筐体、弁座、アクチュエータ、ポペットステム、およびポペットシール部分、ならびに任意の１つ以上の他の弁構成要素のうちの任意の１つ以上のものの寸法偏差は、ポペットシール部分と弁座の誤整列をもたらし得る。この誤整列は、ポペットが閉鎖位置にあるとき、ポペットシール部分および弁座を通り過ぎるシステム流体漏出を生じさせ得る。例えば、高圧および／または高温用途における、より硬質の材料（例えば、少なくとも９０  ＳＨＯＲＥ  Ｄの硬度を有する材料）、例えば、金属およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のより硬質のプラスチックの座部およびシール部分の使用は、ほんのわずかな座部−シール誤整列から、座部漏出に対するより大きな感受性をもたらし得る。弁座とポペットシール部分との間の狭い係合または線係合の使用も、座部−シール誤整列から、座部漏出に対するより大きな感受性をもたらし得る。特に、高圧におけるわずかな漏出は、シール表面の浸食を生じさせ、それは、弁座を通り過ぎる有意な漏出につながり得る。さらに、いくつかのポペットタイプ弁アセンブリでは、軸方向に移動可能なポペットは、シール部分の上方および下方の両方において側方固定され、それは、弁座とポペットシール部分との間の不適正なシール係合を生じさせる累積公差偏差または他のそのような誤整列のための追加の場所を提供する。加えて、いくつかの弁アセンブリでは、ポペットステムに加えられる閉鎖力は、最小限であり得、座部およびシール部分の強制変位または変形は、シール表面誤整列を補償するために不十分である。
【００１４】
本願のある側面によると、弁座とポペットタイプ弁アセンブリのポペットシール部分との整列を改良するために、弁座およびポペットシール部分のうちの少なくとも一方は、弁座およびポペットシール部分の相対的側方位置の整列調節のために、弁座およびポペットシール部分の他方に対して側方に移動可能であり得る。そのような配列では、弁座およびポペットシール部分のうちの一方または両方の輪郭付き表面（例えば、面取り、円錐台形、または他の角度付けられた座面）が、ポペットにかかる軸方向閉鎖力を側方方向に向かわせることによって、ポペットが閉鎖位置に移動させられるとき、弁座およびポペットシール部分の自己整列を促進し得る。
【００１５】
図１−３の弁アセンブリ１０において、ポペットシール部分４２は、ポペット４０上で側方に移動可能であり、ポペットが、半径方向座部−シール誤整列が存在し得る開放位置（図２）から、閉鎖位置（図３）に移動させられると、弁座３０とポペット４０との間の軸方向閉鎖力は、ポペットシール部分の弁座３０との自動整列のために、ポペットシール部分を側方に移動させるようにポペットシール部分４２に向かわせられる。
【００１６】
例えば、ポペットステム４１ａ上のカフまたはカラー部分４３ａによって半径方向に緩く捕捉されたシールディスク４２ａ（図４Ａ参照）、またはポペットステム４１ｂの首部分４３ｂの周囲に配置される環状シールリング４２ｂ（図４Ｂ参照）を含む多くの異なるタイプの側方に移動可能なポペットシール部分が利用され得る。
【００１７】
側方に移動可能な座部および／またはポペットシール部分は、本明細書に説明されるように、遮断弁、切り替え弁、逃し弁、逆止弁、および調整器弁アセンブリを含む種々のポペットタイプ弁アセンブリにおいて利用され得る。例示的実施形態では、圧力調整器は、ポペットが閉鎖位置に移動させられると、弁座と整列するように構成される側方に移動可能なポペットシール部分を含む。
【００１８】
図５−７は、入口および出口ポート１２１、１２３間に通路１２２を画定する本体１２０と、通路の軸方向に延びている部分１２４の周囲に延びている環状弁座１３０とを含む例示的圧力調整器１００を図示する。図示される実施形態では、弁座１３０は、本体１２０と組み立てられ、例えば、摩耗または損傷弁座の交換を可能にする。弁座１３０は、本体と組み立てられる（例えば、ねじ式で組み立てられる）プラグ部分１２８の除去によって、本体１２０から除去可能である。Ｏリング１３１は、液密シールを弁座１３０と本体１２０との間に提供する。
【００１９】
ポペット１４０は、本体１２０内に設置され、軸方向に延びているポペットステム１４１と、半径方向に延びているポペットシール部材１４２とを含む。示されるように、ポペットシール部材は、内径、半径方向外側表面、または両方において回転対称（すなわち、連続した円周外形を有する）であり得る。他の実施形態では（図示せず）、ポペットシール部材は、断続した円周外形（例えば、区画化されたフランジ、フィンガ等）を有し、例えば、ポペット上でのポペットシール部材の組立を促進し得る。プレート部材１５１は、ポペットステム１４１と組み立てられ、ポペットシール部材１４２が、弁座１３０に対してシールする閉鎖位置と、ポペットシール部材が、弁座から軸方向に分離し、弁通路１２２の軸方向に延びている部分１２４を通した流体流動を可能にする開放位置との間でポペット１４０の軸方向移動を制御する。
【００２０】
有意な材料流動または浸食を伴わずに、高システム圧力（例えば、最大６０００ｐｓｉ）に耐えるために、弁座およびポペットシール部材は、十分に硬質な耐摩耗性材料（例えば、少なくとも９０  ＳＨＯＲＥ  Ｄの硬度を有する金属またはプラスチック材料）で提供され得る。例えば、弁座は、ステンレス鋼で提供され得、ポペットシール部材は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で提供され得る。
【００２１】
調整器１００は、下向き開放力をポペット１４０に加え、出口システム圧力（以下により詳細に説明されるように、調整器内または調整器の下流のいずれか）が所定の閾値を超えない限り、ポペットを開放位置に維持するように構成される。アクチュエータ（図示せず）は、本体１２０と組み立てられ、プレート部材１５１の上方の本体１２０と組み立てられたダイヤフラム１５３に下向きの付勢力を加えるように構成される。下向き付勢力は、ユーザ調節可能であり得、調整器１００の所望の最大出口圧力によってダイヤフラム１５３に加えられる上向き力に等しいかまたはそれを若干上回る力に設定される。出口システム圧力が所定の閾値を下回ると、ダイヤフラム１５３へのアクチュエータの下向き力は、ダイヤフラムが出口システム圧力に対抗して下向きに曲がるようにし、プレート部材１５１およびポペット１４０を開放位置へ下向きに押し、またはそれを移動させる。ダイヤフラム１５３に対する出口圧力の力が、アクチュエータによって加えられる下向き付勢力を上回るかまたはそれに等しいとき、出口圧力は、ダイヤフラムに作用し、下向き付勢力を克服し、閉鎖位置へのポペット１４０の引っ張り移動のために、上向きにプレート部材１５１を引っ張り、またはそれを移動させる。出口システム圧力によってダイヤフラム１５３に加えられる力が、アクチュエータによって加えられる下向き付勢力をわずかしか上回らない場合、ポペット１４０に加えられる結果として生じる閉鎖力は、最小限（例えば、ゼロに近い閉鎖力）であり、弁座１３０とポペットシール部材１４２の精密な整列が、漏出防止シールをもたらすために要求され得る。
【００２２】
多くの異なるタイプのアクチュエータが、選択された下向き付勢力をダイヤフラムに対して加えるために利用され得る。例えば、加圧ドームチャンバが、ダイヤフラム１５３の上方に組み立てられ、ドームチャンバを加圧することによって（例えば、加圧空気を用いて）、要求される下向き付勢力に対応するユーザによって選択された圧力に設定された下向き付勢力を加え得る。別の例示的実施形態では、アクチュエータ配列は、下向き付勢力を（直接または間接的に）ダイヤフラムに加える、圧縮ばねを含み得る。そのような実施形態の１つでは、ばねの圧縮は、ばねによって及ぼされる下向き付勢力を増減させるように調節可能であり得る。例えば、ばねの上側端部に係合するばねガイドが、下降または上昇（例えば、回転可能ノブまたはハンドルによって）させられ、ばねの圧縮を増減させ得る。例示的ドーム加圧およびばね負荷式作動配列は、上で援用されたＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＲＥＧＵＬＡＴＯＲＳ  ＲＨＰＳ  ＳＥＲＩＥＳカタログに説明されている。ダイヤフラムの代わりに、例えば、上で援用されたＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＲＥＧＵＬＡＴＯＲＳ  ＲＨＰＳ  ＳＥＲＩＥＳカタログに説明されるようなガスケットシール付きピストン等の他のタイプのポペット駆動機構も、使用され得る。
【００２３】
例示的ポペット１４０は、ポペットステム１４１の上側部分は、プレート部材１５１との係合のために調整器本体１２０内に固定された本体プレート１２５を通り抜けているポペットステム１４１を含み、ポペットステム１４１の上側部分は、本体プレート１２５によって側方固定される（例えば、Ｏリングシール１２７において）。孔１２５’が、本体プレート１２５内に提供され、出口システム圧力が、ダイヤフラムプレート１５１およびダイヤフラム１５３を加圧することを可能にし得る。代替として、ポート１２５’’が、外部下流システム圧力との接続のために本体プレート１２５の上方の本体１２０を通して提供され得。ダイヤフラム１５３は、調整器内の出口圧力から絶縁され、外部下流システム圧力を感知する。
【００２４】
ポペットステム１４１の下側端部は、ポペット基部１４５とねじ式で組み立てられ、ポペット基部１４５は、調整器本体１２０のプラグ部分１２８の中に延び、ポペット基部１４５は、プラグ部分１２８によって側方固定される（例えば、Ｏリングシール１４６において）。環状ポペットシール部材１４２は、ポペットステム１４１の半径方向に延びまたは拡大された上側リム部分１４７と、拡大下側ポペット基部部分１４５の上側端面１４８との間で、ポペットステムの首部分１４３の周囲に捕捉される。ポペットシール部材１４２は、ポペット１４０が閉鎖位置にあるとき、輪郭付き（例えば、面取り、アール形状、円錐台形、または別様に角度付けられた）外側シール表面１４９が、座部１３０の対応するシールまたは座面１３９（また、好適に輪郭付けされ得る）にシール係合するように位置付けられる。ポペットステム１４１は、Ｏリングシール１４６と結合され、ポペット１４０を平衡化し、入口圧力が作用するポペットの面積を縮小する、内部ポート１４１’を含む。ポペット１４０と本体プラグ部分１２８との間に圧縮されたばね１６５は、調整器１００内の加圧流体がない場合、閉鎖力をポペットに加える。
【００２５】
ポペット１４０が閉鎖位置に移動させられているとき、座部１３０との調節可能整列のために、ポペットシール部材１４２がポペットステム１４１上で側方に移動することを可能にするために、環状ポペットシール部材は、ポペットシール部材１４２の適正な座部整列側方移動を可能にするために十分な差異量だけポペットステム首部分１４３の外径Ｄ０を超える内径Ｄｉを提供されている（図６参照）。示されるように、ポペットステム首部分１４３とポペットシール部材の回転対称内径との間の結果として生じる半径方向ギャップは、ポペットシール部材の軸方向長さ全体に沿って延びており、ポペットシール部材の半径方向圧縮または変形を伴わない均一な側方移動を可能にする。その結果、ポペット１４０が閉鎖位置に移動させられると（図７）、好適な輪郭付きシール表面１３９、１４９の軸方向係合は、ポペットシール部材と座部１３０との間の整列されたシール係合のために、ポペットシール部材の中心の位置（すなわち、同心半径方向ギャップをポペットステム首部分１４３とポペットシール部材１４２との間に画定する）から、この差異量の２分の１まで、ポペットシール部材１４２を心ずれ位置（すなわち、偏心半径方向ギャップをポペットステム首部分１４３とポペットシール部材１４２との間に画定する）に側方に移動させることができる。例示的実施形態では、約６０ｍｍの弁座内径を有する、調整器は、約１ｍｍの差異量だけポペットステム首部分１４３の外径Ｄ０を超える内径Ｄｉを伴うポペットシール部材１４２を有する。
【００２６】
捕捉されたポペットシール部材１４２の側方移動を可能にするために、ポペットシール部材は、リム部分１４７の下側表面１４７’とポペット基部１４５の上側端面１４８との間の首高さｈｎより若干小さい高さ寸法ｈｐを提供され得る。首高さｈｎは、それに対して上側端面１４８が、ポペット基部１４５のポペットステムとの完全ねじ式組立時に接触するポペットステム１４１の肩部部分１４４によって制限され得る（図６および７）。この軸方向ギャップ寸法（例えば、０．５ｍｍ未満または約０．３ｍｍ）は、弁座１３０のシール表面１３９、１４９とポペットシール部材１４２との間の角度誤整列を克服するために、ポペットシール部材１４２がポペットステム１４１上で傾斜することを可能にし得る。ポペットシール部材１４２を通り過ぎる入口ポート漏出を防止するために、可撓性環状ガスケットシール１６１（例えば、Ｏリング）が、ポペットシール部材１４２とポペット基部１４５との間に固定され得る。図示される実施形態では、ガスケットシール１６１は、ポペット基部１４５の上側端面１４８内の環状溝１４５の中に維持され、ガスケットシール１６１は、ポペットシール部材１４２の下側表面によって圧縮され、それに対してシールする。代替実施形態では、図８に示されるように、ガスケットシール１６１ａが、ポペットシール部材１４２ａの下側表面内の環状溝１４２ａ’の中に維持され得、ガスケットシール１６１ａは、ポペット基部１４５ａの上側端面１４８ａによって圧縮され、それに対してシールする。
【００２７】
本願の別の本発明の側面によると、図９および１０に図式的に示されるように、ポペットタイプ弁アセンブリは、弁体２２０内で側方に移動可能である環状弁座２３０と、ポペットと一体型である、またはその上で側方固定されたシール部分２４２を有するポペット２４０とを含み得る。ポペット２４０が、座部−シール誤整列が存在し得る開放位置（図９）から、閉鎖位置（図１０）に移動させられると、弁座２３０とポペットシール部材２４２のシール表面２４９との間の軸方向閉鎖力が、弁座とポペットシール部材２４２の自動整列のために、弁座２３０のシール表面２３９に対して向かわせられ、弁座を側方に移動させる。多くの異なるタイプの側方に移動可能な弁座が、利用され得る。図示される実施形態では、弁座２３０は、弁体上のカフまたはカラー部分２２９によって半径方向に緩く捕捉された環状シールリングとして形成される。Ｏリング２３１は、シールを弁座２３０と弁体２２０との間に提供し得る。別の例示的実施形態（図示せず）では、弁アセンブリは、弁座およびポペットシール部材の両方が、座部−シール係合の自己整列のために、弁閉鎖の間、側方に調節され得るように、側方に移動可能な弁座と、側方に移動可能なポペットシール部材とを含み得る。
【００２８】
任意の好適な材料が、適正なシール性能を弁内に提供するために使用され得る。例えば、弁座は、ステンレス鋼、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、またはポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）で提供され得る。ポペットシール部材は、ＰＥＥＫ、ＰＣＴＦＥ、エチレンプロピレンジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、パーフルオロエラストマー（例えば、ＦＫＭまたはＦＦＫＭ）、またはニトリルから形成され得る。ガスケット／Ｏリングシールは、ＥＰＤＭ、パーフルオロエラストマー、またはニトリルから形成され得る。
【００２９】
本発明の種々の発明の側面、概念、および特徴が、例示的実施形態において組み合わせで具現化されるように、本明細書で説明および例証され得るが、これらの種々の側面、概念、および特徴は、個別に、またはそれらの種々の組み合わせおよび副次組み合わせでのいずれかで、多くの代替実施形態で使用され得る。本明細書で明示的に除外されない限り、全てのそのような組み合わせおよび副次組み合わせは、本発明の範囲内にあることを目的とする。なおもさらに、代替的な材料、構造、構成、方法、回路、デバイスおよび構成要素、ハードウェア、形態、適合、および機能に関する代替案等の、本発明の種々の側面、概念、および特徴に関する種々の代替実施形態が、本明細書で説明され得るが、そのような説明は、現在公知であろうと、後に開発されようと、利用可能な代替実施形態の完全または包括的リストとなることを目的としていない。当業者は、たとえそのような実施形態が本明細書で明示的に開示されていなくても、本発明の側面、概念、または特徴のうちの１つ以上のものを、本発明の範囲内の追加の実施形態および用途に容易に導入し得る。加えて、たとえ本発明のいくつかの特徴、概念、または側面が、好ましい配列または方法であるものとして本明細書で説明され得ても、そのような特徴は、明示的にそのように記述されない限り、そのような特徴が要求されるか、または必要であると示唆することを目的としていない。なおもさらに、例示的または代表的な値および範囲が、本開示の理解を支援するように含まれ得るが、そのような値および範囲は、限定的な意味で解釈されるものではなく、明示的にそのように記述された場合のみ、臨界値または範囲となることを目的としている。また、種々の側面、特徴、および概念が、独創的であるか、または発明の一部を形成するものとして本明細書で明示的に識別される一方で、そのような識別は、包括的となることを目的としていないが、むしろ、そのようなものとして、または特定の発明の一部として明示的に識別されることなく、本明細書で完全に説明される発明の側面、概念、および特徴があり得る。例示的な方法およびプロセスの説明は、全ての場合に必要とされるものとして全てのステップの包含に限定されず、また、ステップが提示される順序も、そのように明示的に記述されない限り、要求されるか、または必要であるものとして解釈されない。
【図１】
0006646665.tif 000002
【図２】
0006646665.tif 000003
【図３】
0006646665.tif 000004
【図４Ａ】
0006646665.tif 000005
【図４Ｂ】
0006646665.tif 000006
【図５】
0006646665.tif 000007
【図５Ａ】
0006646665.tif 000008
【図６】
0006646665.tif 000009
【図７】
0006646665.tif 000010
【図８】
0006646665.tif 000011
【図９】
0006646665.tif 000012
【図１０】
0006646665.tif 000013