(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムバルブであって、３つ以上のポート（ABCD；A’B’C’D’）と少なくとも２つ以上のバルブチャンバーが設けられたバルブハウジング（１０；３０）が設けられ、各バルブチャンバー（１１、１２；３１、３２）が、チャネル（１５、１６、１９、２０；３５、３６、３９）によって形成される少なくとも１つの第１の空間と流体連通し、前記チャネルが前記ポートの各々と連通し、前記各バルブチャンバー（１１、１２；３１、３２）が凹部（２１、２２；３１、３２）によって形成される第２の空間と流体連通し、該第２の空間が堰（１３、１４、１７、１８；３３、３４；３８）によって前記第１の空間と離隔されており、さらに、ダイヤフラムバルブには、前記堰（１３、１４、１７、１８；３３、３４；３８）と協働するダイヤフラム（２４、２５）が設けられており、前記第２の空間は前記ポート（ABCD；A’B’C’D’）のいずれとも直接連通していない中央空間（２３；４３）を介して相互に連通している、流体用ダイヤフラムバルブにおいて、
制御手段が設けられ、該制御手段が前記ダイヤフラム（２４、２５）の一部に係合し、該ダイヤフラムの一部を前記堰（１３、１４、１７、１８；３３、３４；３８）のうち、該ダイヤフラムの一部と対応する堰に対して押圧し、また、該ダイヤフラムの一部を該堰から上昇させ、もって前記３つ以上のポート（ABCD；A’B’C’D’）の任意の2つのポート間での連通が前記堰（１３、１４、１７、１８；３３、３４；３８）の2つを通過してのみ生じるように選択的に移動可能なことを特徴とするダイヤフラムバルブ。
【請求項２】
各バルブチャンバーの前記第２の空間が、この第２の空間と共通なバルブハウジングの中央の空間（２３；４３）と連通することを特徴とする請求項１記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３】
バルブハウジングブロックの２つの対向する面の各々に１つのバルブチャンバーが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４】
バルブハウジングブロックの複数の面の各々に１つのバルブチャンバーが設けられていることを特徴とする請求項２または３記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項５】
２つ以上のバルブチャンバーが、バルブハウジングブロックの複数の面の少なくとも１つの面に設けられていることを特徴とする請求項２または３記載のダイヤフラムバルブ。
【発明の詳細な説明】
本発明は、気体状または液状流体の流れを制御するダイヤフラムバルブに関し、詳述するとこのような流体をバルブの少なくとも１つのポート（流体出入口）から他の少なくとも１つのポートへと導くダイヤフラムバルブに関する。
本願発明者による国際公開第ＷＯ９５／００７８２号に、この種のダイヤフラムバルブが開示されており、このダイヤフラムバルブは実質的に環状のバルブチャンバーを有するバルブハウジングからなり、このバルブチャンバー内に開口するこのハウジングの中央に位置するチャネルと、この中央チャネルの両側に位置する第１および第２側部チャネルとを有する。各側部チャネルは、流体を流通させるために外部と接続し、バルブを横切ってコードのように延びる２つの平行なバルブシートによってそれぞれ、中央チャネルから離隔されている。各バルブシートは、弾性のダイヤフラム用に実質的に直線状に構成されている。ダイヤフラムは、少なくとも１つのバルブシートと密閉自在に接触するように設けられている。また２つの個々に作動する手段が設けられており、これら手段は、対応するダイヤフラムの直線状部分を各バルブシートに押圧するように設けられており、これにより中央チャネルと各側部チャネル間の流体通路を遮断し、また対応するバルブシートからダイヤフラムを上昇させて、中央チャネルと各側部チャネル間の流体通路を開放するように設けられている。
この公知の３方向／３ポート（three-way/three-port）ダイヤフラムバルブは、良好に作動することが証明されている。このバルブを４方向／４ポートバルブ、即ち３つの流体の流れを混合するバルブまたは１つの外部接続部（入り口）から１つまたは３つ以上の外部接続部（出口）へと流体を導くバルブへと変換する要求が高まっている。
このことは上記ダイヤフラムバルブを改良することによって達成された。この改良されたダイヤフラムバルブは、同じ発明者による国際公開第ＷＯ９５／００７８２号に詳述されている。この改良型ダイヤフラムバルブでは、バルブハウジングには実質的に環状の第２バルブチャンバーが設けられており、このチャンバー内には流体を流通させるために外部と接続した第４のチャンバーが開口しており且つこのチャンバーはバルブハウジングの開口部を介して中央チャネルと連通している。第２の弾性ダイヤフラムには第２のバルブチャンバーに設けられた第３のバルブシートと密閉自在に係合するように設けられている。第３の制御手段が、第２ダイヤフラムを第３のバルブシートに押圧して第４チャネルと中央チャネル間の流体通路を遮断し、またダイヤフラムと第３バルブシートとの係合を解除することにより第４チャネルと中央チャネル間の流体の通路を開放するように設けられている。
このバルブも充分目的を達成するものであった。
これら２つの公知のバルブに共通しているのは、中央に位置するチャネルがその関連するポートと直接連通しているということである。従ってこのポートは、ＷＯ９５／００７８２号では残りの２つのポート間の流体の移動に拘わり、ＷＯ９７／１７５５８号ではバルブの残りの３つのポートの内の２つのポート間の流体の移動に拘わっている。
本発明の目的は、少なくとも２つのポートの組み合わせにおいて他のポートを介在させずに流体を移動させることができるダイヤフラムバルブを提供することである。この目的を達成するにあたって、この新しいダイヤフラムバルブは、従来品と同じように衛生面において必要な要件を満たしており且つ操作においても簡単且つ信頼性が高くまた比較的少ない数の可動部材が用いられている。
このダイヤフラムバルブでは、バルブシートは隣接するチャネルおよび関連するポートの間の堰として機能するという特徴を有する。２つのポートは、１つの堰を横切る流体経路によって連通する。
本発明の目的を達成するために中央チャネルをいずれのポートとも直接連通させない空間に変えることによって達成される。これにより流体は、ポートからこの中央の空間へ堰を越えて流れなければならず且つ中央の空間からいずれのポートへは別の堰を越えて流れなければならない。従ってバルブを横断する流体は、一度中央の空間を通過しなければならない。
本発明の具体的な態様を添付の図面を参照し、より詳しく説明する。
図１は、第１の態様のバルブハウジングの上面図である。
図２は、図１のバルブハウジングの底面図である。
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大中央縦断面図である。
図４は、図３と同じ倍率に拡大した図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った中央縦断面図である。
図５は、第２の態様のバルブハウジングの上面図である。
図６は、図５のバルブハウジングの底面図である。
図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った拡大中央縦断面図である。
図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った拡大中央縦断面図である。
図９は、図５のＩＸ−ＩＸ線に沿った拡大中央縦断面図である。
図１０は、方形断面を有するバルブハウジングの４つの側部のそれぞれに１つのバルブチャンバーを有する本発明の第３の態様の斜視図である。
図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
図１２は、正六角形の横断面を有するバルブハウジングの６つの側部のそれぞれに１つのバルブチャンバーを有する本発明の第４の態様の斜視図である。
図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。
図１４は、１つの平坦な面に２つのバルブチャンバーを有するバルブハウジングを含む本発明の第４の態様の斜視図である。
図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。
図１６は、２つの対向する平坦面の各々に２つのバルブチャンバーを有するバルブハウジングを含む本発明の第６の態様の斜視図である。
図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
図１８は、２つの対向する平坦面の各々に２つのバルブチャンバー（図１６、１７のように）および１つのバルブチャンバーを有するバルブハウジングを含む本発明の第７の態様の斜視図である。
図１９は、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った断面図である。
ＷＯ９７／１７５５８に開示されている膜式バルブと同様に、図１〜４及び図５〜９それぞれに示す本発明の第１及び第２の態様のバルブは、上下バルブチャンバーを有するバルブハウジングからなり、各バルブチャンバーはバルブシートと弾性ダイヤフラム、さらには対応するダイヤフラムの動きを制御してダイヤフラムを各バルブシートに接触させたり離したりする作動ユニットとを有する。
本発明にはＷＯ９７／１７５５８に詳述されている作動ユニットを用いるのが好ましいので、ここでは作動ユニットの具体的な説明は省略する。
図１〜５に示す本発明の第１の態様のバルブは、バルブハウジングの対向する平行な平坦面１０ａ、１０ｂに設けられた上方バルブチャンバー１１及び下方バルブチャンバー１２を有する４つのポートが設けられたバルブハウジング１０から構成されている。図１及び図２から明らかなようにバルブチャンバーは、平面において実質的に環状であり、図３及び４から明らかなように側面において椀状またはプレート状になっている。
上部バルブチャンバー１１を横断してコード状に平行に延びているのは、堰状に形成された２つのバルブシート１３、１４である。バルブハウジング１０の内部に設けられているのは、チャネル１５，１６であり（図４参照）、これらチャンバーは、それぞれバルブシート１３，１４の外側からバルブチャンバー１１内に開口しており、対応するポートＡ及びＣに連通している。
同様に下方バルブチャンバー１２もこれを横切ってコード状に延びる堰状に形成された２つの平行なバルブシート１７，１８を有する。バルブハウジング１０の内部には、同様にバルブシート１７，１８の外側からバルブチャンバー１２内に開口し、対向するポートＢ及びＤにそれぞれ連通するチャネル１９，２０が設けられている。
図１及び２から明らかなようにポートＡ及びＣは、互いに整合位置にありポートＢとＤと同様に互いに対角線上にて対向している。チャネル１５，１６及びその対応するポートＡ及びＣの共通な軸とチャネル１９，２０及びその対応するポートＢ及びＤの共通軸は、互いに直交しており、チャネル１５，１６に対応する互いに平行に延びるバルブシート１３，１４は、チャネル１９，２０に対応する互いに平行に延びるバルブシート１７，１８に直行している。
上方バルブチャンバー１１のバルブシート１３，１４の間には、バルブチャンバー１１の直径の幅からバルブシート１７，１８の間で開口する下方バルブチャンバーの方へとテーパーした実質的にＶ字状の凹部２１（図３参照）が設けられている。凹部２１の幅は、バルブシート１３，１４間の距離に等しい。同じように下方バルブチャンバー１２のバルブシート１７，１８の間には、同様にＶ字状の凹部２２（図４参照）が設けられており、この凹部２２はバルブチャンバー１２の幅からバルブシート１３，１４の間で開口する上方バルブチャンバーの方へとテーパーしている。凹部２２の幅は、バルブシート１７，１８の間の距離に等しい。
凹部２１，２２が共にバルブハウジング１０を縦方向に横断するようにバルブチャンバー１１，１２の間を延び且つ対応するバルブシート１３，１４，１７，１８を経由する以外、ポートＡ，Ｂ，Ｃ及びＤのいずれとも連通しない中央に位置する空間２３を形成する。
図３及び４に符号２４，２５で示すのは、上方バルブチャンバー１１のバルブシート１３，１４と下方バルブチャンバー１２のバルブシート１７，１８とそれぞれ協働する上方及び下方ダイヤフラムである。バルブハウジングの詳細を示すのを邪魔しないように図面では、ダイヤフラムは、バルブハウジング１０の上下面１０ａ及び下面１０ｂのそれぞれから離して示している。実際の作動においては、ダイヤフラムは、各上方及び下方作動ユニット２６，２７とバルブハウジングの上下面１０ａ及び１０ｂの間でクランプされている。図３及び４で略式に示している２つの作動ユニットとしては、各ダイヤフラム２４，２５の一部をバルブシート１３，１４，１７及び１８に押圧する及びバルブシートから上昇させるために矢印Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3及びＦ4にて示す方向に選択的に可動な２つの制御手段を有するＷＯ９７／１７５５８に詳述されているものが好適である。
ここで、ダイヤフラムの１部を押圧及び上昇させることによる異なる組み合わせを選択することによって異なるポート間でどのように流体が流れるかを下記の表に示す。
0004776046.tif 000002
上記表にてＦ1，Ｆ2，Ｆ3及びＦ4は、作動ユニット２６，２７の制御手段の移動方向を表し、＋印は、ダイヤフラムを関連するバルブシートから上昇させることによってバルブシートを経由して延びる流体通路を開くための移動方向を示し、−印は、ダイヤフラムを関連するバルブシートに押圧することによってバルブシートを経由して延びる流体通路を遮断する移動方向を示す。
図5〜９に示す本発明の第２の態様は、３つのポートを有するバルブハウジング３０からなり、このハウジングはその平行な対向面３０ａ、３０ｂに設けられた上方バルブチャンバー３１と下方バルブチャンバー３２を有する。図５及び６から明らかなようにバルブチャンバーは、平面にて実質的に環状であり且つ側面にて椀状またはプレート状である。
上方バルブチャンバー３１を横断して平行にコード状に延びているのは、堰状に形成された２つのバルブシート３３，３４である。バルブハウジング３０の内部にはバルブシート３３，３４の外側からバルブチャンバー３１に開口し、対応するポートＡ’及びＣ’に連通しているチャネル３５，３６が設けられており、ポートＡ’及びＣ’は、互いに整合位置にあり且つ互いに対角線上で対向している。これらの図からも明らかなように上方バルブチャンバー３１とそれに対応するバルブシートとチャネル及びポートの配置は、第1の態様のものと類似している。
下方バルブチャンバー３２は、堰状に形成されたバルブシート３７を１つ有し、このバルブシートはバルブチャンバーをコード状に偏心して延びている。バルブハウジング３０の内部には、バルブシート３７の外側からバルブチャンバー３２に開口し、ポートＤ’と連通するチャネル３９が設けられてる。
図5及び６から明らかなようにチャネル３５，３６とこれらに対応するポートＡ’，Ｃ’の共通の軸とチャネル３９とこれに対応するポートＤ’の共通の軸は、互いに直行しており、さらにチャネル３５，３６に平行に延びるバルブシート３３，３４は、チャネル３９に対応するバルブシート３８に直交している。
上方バルブチャンバー３１のバルブシート３３，３４の間には、チャネル３９に対してバルブシート３８の対向側部上の下方バルブチャンバー３２に開口するためのバルブハウジングを介して延びる凹部４１（図５及び７参照）が設けられている。この凹部の幅は、バルブシート３３，３４間の距離に等しい（図５参照）。
また下方バルブチャンバーには、チャネル３９に対してバルブシート３８の対向側部にバルブシート３３，３４間の上方バルブチャンバーに開口するためにバルブハウジングを介して延びる凹部４２が設けられている（図６及び７参照）。
凹部４１，４２は共にバルブチャンバー１１，１２の間をバルブハウジング１０を介して延び且つ対応するバルブシート３３，３４及び３８を経由する以外、ポートＡ’，Ｃ’及びＤ’のいずれとも連通しない中央に位置する空間４３を形成する。
図７，８及び９に上方バルブチャンバー３１のバルブシート３３，３４とまた下方バルブチャンバー３２のバルブシート３８と協働するように設けられた上方及び下方ダイヤフラム４４，４５が示されている。バルブハウジングの詳細を示すのを邪魔しないように図面では、ダイヤフラムは、バルブハウジング３０の上下面３０ａ及び下面３０ｂのそれぞれから離して示している。実際の作動においては、ダイヤフラムは、各上方及び下方作動ユニット４６，４７とバルブハウジングの上下面３０ａ及び３０ｂの間でクランプされている。図３及び４と同様に図７〜９にて略式に示している上方作動ユニットとしては、各ダイヤフラム４４の一部をバルブシート３３，３４に押圧する及びバルブシートから上昇させるために矢印Ｆ1及びＦ2にて示す方向に選択的に可動な２つの制御手段を有するＷＯ９７／１７５５８に詳述されている第１の作動ユニットが好適である。図７〜９に略式に示す下方作動ユニット４７としては、ダイヤフラム４５の一部をバルブシート３８に押圧及びバルブシートからダイヤフラムのその部分を上昇させるために矢印Ｆ5にて示す方向に選択的に可動な１つの制御手段を有するＷＯ９７／１７５５８に詳述されている第２の作動ユニットが好適である。
ここで、ダイヤフラムの１部を押圧及び上昇させることによる異なる組み合わせを選択することによって異なるポート間でどのように流体が流れるかを下記の表に示す。
0004776046.tif 000003
上記表にてＦ1，Ｆ2，及びＦ5は、作動ユニット４６，４７の制御手段の移動方向を表し、＋印は、ダイヤフラムを関連するバルブシートから上昇させることによってバルブシートを横切って延びる流体通路を開くための移動方向を示し、−印は、ダイヤフラムを関連するバルブシートに押圧することによってバルブシートを経由して延びる流体通路を遮断する移動方向を示す。
本発明の第１及び第２の態様では、２つのバルブチャンバーがバルブハウジングの対向する平行な面に設けられている。しかしながら、本発明の最も重要な特徴は、バルブチャンバーを自由に位置させることができることである。従って中央にチャネルのような空間がバルブチャンバーの間に設けられば、互いに対向しないバルブハウジングの平坦面に２つ以上のバルブチャンバーを配することも可能である。従って２つ以上のバルブチャンバーを同一平面上に設けることも可能である。
このような可能なバルブチャンバーの構成の例のいくつかを図１０−１９を参照し説明する。
図１０は、実質的に四角形断面を有するバルブハウジング１００aからなるダイヤフラムバルブの斜視図である。１つのバルブ１０１が、四角形断面の４つの側部に各々設けられている（図１１参照）。バルブチャンバー１０１は、それぞれバルブシート１０２，１０３を有し、これらの間にハウジング内部で交差するチャネル１０５，１０６を介して互いに対応するバルブチャンバーの凹部と連通する凹部１０４を有する。チャネル１０７，１０８は、バルブシート１０２，１０３の外側にそれぞれ開口し、各上下ポートP1,P2と連通している。
図１２は、正六角形の断面を有するバルブハウジングブロック１００ｂの６つの側部の各々に１つのバルブチャンバー１０１を有するダイヤフラムバルブの斜視図である。バルブハウジングの内部では、対向するバルブチャンバーの間を延びて交差するチャネル１０９，１１０，１１１（図１３参照）が、全てのバルブチャンバー１０１の凹部１０４に接続している。チャネル１０７，１０８は、各々バルブチャンバー１０１に開口し、各上下ポートP1,P2と連通している。
図１４及び１５は、上部平坦面に２つのバルブチャンバーを有するバルブハウジングブロック１００ｃを示している。内部チャネル１１２は、２つのバルブチャンバーの凹部１０４に接続しており、ポートP1、P2が対応するバルブチャンバーに連通している。
図１６及び１７は、２つの対向する平坦面の各々に２つのバルブチャンバー１０１を有するバルブハウジングブロック１００ｄを示す。３つの内部チャネルは、４つの全てのバルブチャンバーと相互に接続しており、ポートP1、P2、P3、P4は、対応するバルブチャンバーと接続している。
図１８及び１９は、２つの対向する平坦面の各々に２つのバルブチャンバー１０１と２つの対向する端部面の各々に１つのバルブチャンバー１０１とを有するバルブハウジングブロック１００ｅを示す。３つの内部チャネル１１６，１１７，１１８は、６つの全てのバルブと相互に接続しており、ポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６は、各対応するバルブチャンバーに連通している。
【図１】
0004776046.tif 000004
【図２】
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【図３】
0004776046.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004776046.tif 000016
【図１４】
0004776046.tif 000017
【図１５】
0004776046.tif 000018
【図１６】
0004776046.tif 000019
【図１７】
0004776046.tif 000020
【図１８】
0004776046.tif 000021
【図１９】
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