(57)【要約】      （修正有）【課題】開放力が補助されたダイヤフラムを有するバルブを提供する。【解決手段】ダイヤフラム１００は、バルブを閉鎖するためにバルブシートと接触する表面１０２ａを有するドーム形ダイヤフラム１０２と、バイアス部材１０４とのダイヤフラムアセンブリであり、バイアス部材１０４も、ドーム形ダイヤフラムであり得る。ダイヤフラム１０２は、例えば溶接によって、バイアス部材１０４が取り付けられた中央部分１０６を有する。ダイヤフラム１０２およびバイアス部材１０４は、相互にぴったりはめられ得、それぞれは、円形であり得、ドーム形部分を含み得る。好ましくは、ダイヤフラム１０２の頂点または幾何学的中心の付近のダイヤフラム１０２の中央部分１０６内が溶接される。【選択図】図３
2016044813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向軸を有し、入口から出口までの流体のための流路を備えるバルブ本体と、
バルブシートと、
該入口と該出口との間で流れを遮断するために該バルブシートと接触する表面を備えるダイヤフラムと、該ダイヤフラムに取り付けられたバイアス部材であって、該バイアス部材は、該ダイヤフラムに取り付けられており、該ダイヤフラムに引き上げ力を適用する、バイアス部材と
を備える、ダイヤフラムバルブ。
【請求項２】
前記ダイヤフラムは、ドーム形ダイヤフラムを含む、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項４】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている、請求項２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項５】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項４に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項６】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項７】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項８】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項７に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項９】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域を含む位置において該ダイヤフラムに取り付けられている、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項１０】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項９に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項１１】
アクチュエータとの組み合わせられた請求項１に記載のダイヤフラムバルブであって、該アクチュエータは、前記バルブシートに前記ダイヤフラムの濡れた表面を押しつけるように該ダイヤフラムに力を適用する、ダイヤフラムバルブ。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、前記バイアス部材が前記ダイヤフラムに取り付けられている該ダイヤフラムの領域上に前記力を適用する、請求項１１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項１３】
前記バイアス部材は、前記領域において前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項１２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項１４】
ダイヤフラムバルブ用ダイヤフラムであって、該ダイヤフラムは、
該ダイヤフラムバルブにおいて使用されるときにバルブシートと接触する表面と、
バイアス部材と
を備え、
該バイアス部材は、該ダイヤフラムに取り付けられており、該ダイヤフラムに引き上げ力を適用する、ダイヤフラム。
【請求項１５】
前記ダイヤフラムは、ドーム形ダイヤフラムを含む、請求項１４に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項１６】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項１５に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項１７】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている、請求項１５に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項１８】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項１７に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項１９】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項１４に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２０】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている、請求項１４に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２１】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項２０に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２２】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域を含む位置において該ダイヤフラムに取り付けられている、請求項１４に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２３】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項２２に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項２４】
ダイヤフラムバルブにおいて使用されるダイヤフラムの開放力を増大させる方法であって、該方法は、
ダイヤフラムを提供することと、
該ダイヤフラムの中央領域にバイアス部材を取り付けることと
を含む、方法。
【請求項２５】
ダイヤフラムを提供するステップは、ドーム形ダイヤフラムを提供するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記バイアス部材は、前記中央領域において前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの幾何学的中心点を含む該ダイヤフラムの領域において該ダイヤフラムに溶接されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記バイアス部材は、前記中央領域において前記ダイヤフラムに溶接されている、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの幾何学的中心点を含む該ダイヤフラムの領域において該ダイヤフラムに溶接されている、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの幾何学的中心点を含む位置において該ダイヤフラムに取り付けられている、請求項１に記載のダイヤフラムバルブ。
【請求項３１】
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの幾何学的中心点を含む位置において該ダイヤフラムに取り付けられている、請求項１４に記載のダイヤフラムバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、「ＶＡＬＶＥ  ＷＩＴＨ  ＷＥＬＤＥＤ  ＤＩＡＰＨＲＡＧＭ  ＴＯ  ＡＳＳＩＳＴ  ＯＰＥＮＩＮＧ  ＦＯＲＣＥ」について２０１４年８月２０日に出願された係属中の米国仮特許出願第６２／０３９，５４３号の利益を主張し、その出願の開示全体が、参照により、本明細書に完全に援用される。
【０００２】
（本発明の技術分野）
本発明は、流体の流れおよび送達のデバイスおよび方法に関連し、より具体的には、流体の流れおよび送達を制御するために使用されるダイヤフラムバルブに関連する。
【背景技術】
【０００３】
（本発明の背景）
ダイヤフラムバルブは、気体および液体流体送達に対する流れ制御デバイスとしての使用について周知である。半導体産業および他の産業において、様々な処置動作中のプロセスケミカルの送達がバルブ（例えば、高純度ダイヤフラムバルブ）を使用して制御される。ダイヤフラムバルブについてのより一般的な用途のうちのいくつかの用途は、化学蒸着（ＣＶＤ）および原子層堆積（ＡＬＤ）である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（本発明の要旨）
本明細書に提示される第１の発明の概念は、ダイヤフラムに引き上げ力を適用するバイアス部材またはデバイスを有するダイヤフラムバルブを提供する。一実施形態において、ダイヤフラムは、（好ましくはダイヤフラムの中央領域に）溶接されたバイアス部材を備える。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【０００５】
本明細書に提示される第２の発明の概念は、ダイヤフラムバルブ用ダイヤフラムを提供し、ダイヤフラムは、ダイヤフラムに引き上げ力を適用するバイアス部材またはデバイスを備える。一実施形態において、ダイヤフラムは、（好ましくはダイヤフラムの中央領域に）溶接されたバイアス部材を備える。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【０００６】
本明細書に提示される第３の発明の概念は、ダイヤフラムバルブ用ダイヤフラムを提供し、ダイヤフラムは、ダイヤフラムに引き上げ力を適用するバイアス部材またはデバイスを備える。一実施形態において、ダイヤフラムは、ドーム形ダイヤフラムを含み、バイアス部材またはデバイスは、好ましくはドーム形ダイヤフラムの中央領域に溶接されている。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【０００７】
本明細書に提示される第４の発明の概念は、ダイヤフラムに引き上げ力を適用するバイアス部材またはデバイスを有するダイヤフラムバルブを提供する。一実施形態において、ダイヤフラムは、ドーム形ダイヤフラムを含み、バイアス部材またはデバイスは、好ましくはドーム形ダイヤフラムの中央領域に溶接されている。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【０００８】
本明細書に提示される第５の発明の概念は、ダイヤフラムバルブにおけるダイヤフラムに対する開放力を増大させる方法を提供する。一実施形態において、方法は、ダイヤフラムの好ましくは中央領域にバイアス部材またはデバイスを溶接または他の態様で取り付けるステップを含む。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【０００９】
本明細書に提示される第６の発明の概念は、ダイヤフラムに引き上げ力を適用するバイアス部材またはデバイスを有するダイヤフラムバルブを提供する。一実施形態において、ダイヤフラムは、（好ましくはダイヤフラムの中央領域に）取り付けられたバイアス部材またはデバイスを備える。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【００１０】
本明細書に提示される第７の本発明の概念は、ダイヤフラムバルブ用ダイヤフラムを提供し、ダイヤフラムは、ダイヤフラムに引き上げ力を適用するバイアス部材またはデバイスを備える。一実施形態において、ダイヤフラムは、ドーム形ダイヤフラムを含み、バイアス部材またはデバイスは、好ましくはドーム形ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【００１１】
本明細書に提示される第８の本発明の概念は、ダイヤフラムバルブ用ダイヤフラムを提供し、ダイヤフラムは、ダイヤフラムに引き上げ力を適用するバイアス部材またはデバイスを備える。一実施形態において、ダイヤフラムは、（好ましくはダイヤフラムの中央領域に）取り付けられたバイアス部材を備える。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【００１２】
本明細書に提示される別の本発明の概念は、ダイヤフラムの引き上げ力を適用する構造を有するダイヤフラムバルブ用ドーム形ダイヤフラムを提供する。一実施形態において、ドーム形ダイヤフラムは、上部または濡れていない表面構造を有する金属の単一のシートを備え、この構造は、この構造なしのダイヤフラムと比較してドーム形ダイヤフラムの引き上げ力を増大する。この概念の追加の実施形態が本明細書に提示されている。
【００１３】
本明細書の例示的な実施形態において、ダイヤフラムバルブは、好ましくは、１つのドーム形ダイヤフラムまたは２つ以上の積層ドーム形ダイヤフラムを使用するばねなしダイヤフラムバルブである。
【００１４】
これらまたは他の本発明の概念は、以下に完全に開示されており、添付されている図面を考慮して、例示的な実施形態の以下の詳細な説明から当業者によって容易に理解される。
例えば、本発明は、以下を提供する：
（項目１）
長手方向軸を有し、入口から出口までの流体のための流路を備えるバルブ本体と、
バルブシートと、
該入口と該出口との間で流れを遮断するために該バルブシートと接触する表面を備えるダイヤフラムと、該ダイヤフラムに取り付けられたバイアス部材であって、該バイアス部材は、該ダイヤフラムに取り付けられており、該ダイヤフラムに引き上げ力を適用する、バイアス部材と
を備える、ダイヤフラムバルブ。
（項目２）
前記ダイヤフラムは、ドーム形ダイヤフラムを含む、上記項目に記載のダイヤフラムバルブ。
（項目３）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目４）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目５）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目６）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目７）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目８）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目９）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域を含む位置において該ダイヤフラムに取り付けられている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目１０）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目１１）
アクチュエータとの組み合わせられた上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブであって、該アクチュエータは、前記バルブシートに前記ダイヤフラムの濡れた表面を押しつけるように該ダイヤフラムに力を適用する、ダイヤフラムバルブ。
（項目１２）
前記アクチュエータは、前記バイアス部材が前記ダイヤフラムに取り付けられている該ダイヤフラムの領域上に前記力を適用する、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目１３）
前記バイアス部材は、前記領域において前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目１４）
ダイヤフラムバルブ用ダイヤフラムであって、該ダイヤフラムは、
該ダイヤフラムバルブにおいて使用されるときにバルブシートと接触する表面と、
バイアス部材と
を備え、
該バイアス部材は、該ダイヤフラムに取り付けられており、該ダイヤフラムに引き上げ力を適用する、ダイヤフラム。
（項目１５）
前記ダイヤフラムは、ドーム形ダイヤフラムを含む、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目１６）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目１７）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目１８）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目１９）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目２０）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域に取り付けられている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目２１）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目２２）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの中央領域を含む位置において該ダイヤフラムに取り付けられている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目２３）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目２４）
ダイヤフラムバルブにおいて使用されるダイヤフラムの開放力を増大させる方法であって、該方法は、
ダイヤフラムを提供することと、
該ダイヤフラムの中央領域にバイアス部材を取り付けることと
を含む、方法。
（項目２５）
ダイヤフラムを提供するステップは、ドーム形ダイヤフラムを提供するステップを含む、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２６）
前記バイアス部材は、前記中央領域において前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２７）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの幾何学的中心点を含む該ダイヤフラムの領域において該ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２８）
前記バイアス部材は、前記中央領域において前記ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目２９）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの幾何学的中心点を含む該ダイヤフラムの領域において該ダイヤフラムに溶接されている、上記項目のいずれかに記載の方法。
（項目３０）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの幾何学的中心点を含む位置において該ダイヤフラムに取り付けられている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（項目３１）
前記バイアス部材は、前記ダイヤフラムの幾何学的中心点を含む位置において該ダイヤフラムに取り付けられている、上記項目のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ。
（開示の要約）
ばねなしダイヤフラムおよび関係するダイヤフラムは、バルブを開放するための増大した引き上げ力を有する。一実施形態において、ダイヤフラムは、バルブを閉鎖するためにバルブシートと接触する表面を有するドーム形ダイヤフラムと、バイアス部材とのダイヤフラムアセンブリであり、バイアス部材も、ドーム形ダイヤフラムであり得る。ダイヤフラムは、例えば溶接によって、バイアス部材に取り付けられた中央部分を有する。ダイヤフラムおよびバイアス部材は、相互にぴったりはめられ得、それぞれは、円形であり得、ドーム形部分を含み得る。溶接は、好ましくは、ダイヤフラムの頂点または幾何学的中心の付近のダイヤフラムの中央部分内にある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本明細書の開示された教示に従ってばねなしダイヤフラムバルブの実施形態を示しており、バルブ閉鎖状態を示した。
【図２】図２は、ダイヤフラムバルブ用の２つのダイヤフラムの先行技術のダイヤフラム積層体の拡大断面図であり、流れが遮断されている状態を示している。
【図３】図３は、本明細書の本発明および教示に従う溶接されたダイヤフラムの断面図である。
【図４】図４は、図３の溶接されたダイヤフラムの平面図である。
【図５】図５Ａ〜５Ｄは、図３および４のダイヤフラムとともに使用され得る断面図における溶接部の様々な例の表現を示している。
【図６】図６は、引き上げ力対ストロークのチャートであり、本明細書に開示されている溶接されたダイヤフラムおよびバイアス部材の実施形態と従来の単一のドーム形ダイヤフラムを比較する。
【図７】図７は、セグメント化された部分を有するドーム形ダイヤフラムの代替的な実施形態の等角投影図である。
【図８】図８は、材料のストリップの形のバイアス部材が取り付けられたドーム形ダイヤフラムの代替的な実施形態の等角投影図である。
【図９】図９Ａ／９Ｂは、皿ばねの形のバイアス部材が取り付けられたドーム形ダイヤフラムの代替的な実施形態の分解および組み立て等角投影図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（例示的な実施形態の説明）
図１を参照すると、例示的な実施形態において、バルブおよびアクチュエータアセンブリ１０は、アクチュエータアセンブリ１２とバルブアセンブリ１４とを含み得る。アクチュエータアセンブリ１２は、バルブを開閉するために、バルブアセンブリ１４の上に積層され得るか、または他の態様でバルブアセンブリ１４と動作可能に結合され得る。この例示的な実施形態は、手動式アクチュエータの使用を示しているが、代替的な実施形態は、自動式アクチュエータ（例えば、空気圧式アクチュエータ）を使用し得る。バルブアセンブリ１４は、液体または気体などの流体の流れを制御するために使用され得る。
【００１７】
アクチュエータアセンブリ１２およびバルブアセンブリ１４は、ＤＰシリーズまたはＤＦシリーズのばねなしダイヤフラムバルブとして都合よく実現され得るがそのように実現される必要はない。そのダイヤフラムバルブは、Ｓｗａｇｅｌｏｋ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｏｌｏｎ，Ｏｈｉｏから商業的に利用可能である。ＤＰシリーズおよびＤＦシリーズのバルブは、さらに、オンラインで公的に利用可能であり他の態様でＳｗａｇｅｌｏｋ  Ｃｏｍｐａｎｙから利用可能である「ＳＰＲＩＮＧＬＥＳＳ  ＤＩＡＰＨＲＡＧＭ  ＶＡＬＶＥＳ」および「ＨＩＧＨ  ＦＬＯＷ  ＳＰＲＩＮＧＬＥＳＳ  ＤＩＡＰＨＲＡＧＭ  ＶＡＬＶＥＳ」というタイトルの製品カタログ内に示されており、それらの製品カタログは、参照により、本明細書に完全に援用される。しかしながら、多くの他のアクチュエータの設計およびダイヤフラムバルブの設計が代替的に使用され得る。
【００１８】
利便性のために、アクチュエータアセンブリ１２は、ＤＰシリーズまたはＤＦシリーズのダイヤフラムバルブとともに商業的に販売されるアクチュエータアセンブリであり得る。それゆえ、アクチュエータアセンブリ１２の詳細な説明は、本発明を理解および実施するのに必要ではない。図面内の構成は、手動式アクチュエータアセンブリ用であるが、代替的に、バルブおよびアクチュエータアセンブリ１０は、自動式アクチュエータ（例えば、空気圧式または油圧式あるいは電気機械式アクチュエータ）を用いて実施され得る。
【００１９】
例示的なアクチュエータアセンブリ１２は、ボンネット１６と、ボンネット１６上に支持されかつボンネット１６に対して回転されることが可能であるハンドル１８とを含む。ハンドル１８は、バルブアセンブリ１４を開閉するために手動で回され得る。ハンドル１８は、ハンドルの回転がドライブ部材２０の回転を引き起こすようにドライブ部材２０に動作可能に結合される。ドライブ部材２０は、バルブステム２２に螺合される。バルブステム２２は、ダイヤフラム２４の濡れていない面（２４ｂ）と接触する。縮尺によって図１において識別可能ではないが、ダイヤフラム２４は、好ましくは、以下にさらに説明されるダイヤフラムおよびバイアス部材（例えば、第２のダイヤフラムまたは他の構造）を備える。止めねじ２６が、バルブステム２２がアクチュエータステム２０とともに回るのを制限する。結果として、アクチュエータステム２０の回転は、ハンドル１８が回転される方向に応じて上下にバルブステム２２の軸方向変位を引き起こす。閉鎖位置におけるバルブ１４が図１に示されている。バルブ１４を閉鎖するために、ハンドル１８は、図面で見て時計回りに回され、これは、アクチュエータステム２０を時計回りに回転させ、そして、バルブステム２２を軸方向下向きに平行移動させて、ダイヤフラム２４をバルブシート２８に押しつけるようにする。ダイヤフラム２４は、バルブ１４を閉鎖するために押しつけられてバルブシート２８と接触する表面２４ａを含み得る（これは、図１に示されている状態である）。本明細書の例示的な実施形態において、ダイヤフラム２４が、好ましくは、ドーム形ダイヤフラムであるので、表面２４ａは、凹状表面である。バルブシートと接触する表面２４ａは、バルブ１４を通って流れる作動流体にさらされ、本明細書において、濡れた表面２４ａとも呼ばれる。ばね３０が提供され、ばね３０はバルブステム２２に閉鎖力を適用する。これは、ばね力に応じて、ダイヤフラム２４に適用される閉鎖力を限定し、これにより、ハンドル１８の締め付け過ぎがバルブシート２８を傷つけることを妨げる。バルブ１４を閉鎖するためにハンドル１８が回されるとき、バルブステム２２は、ダイヤフラム２４の上面を押しつける。（ドーム形ダイヤフラムについて凸状表面である）ダイヤフラム２４の上部面は、作動流体にさらされず、それゆえ、ダイヤフラムの濡れていない面２４ｂと呼ばれる。
【００２０】
バルブ１４を開放するために、ハンドル１８は、図面で見て反時計回りに回される。これは、アクチュエータステム２０を反時計回りに回らせ、バルブステム２２を軸方向上向きに平行移動させ、ドーム形ダイヤフラムの例において、ダイヤフラム２４がその自然なドーム形状に戻ることを可能にし、凹状の濡れた表面２４ａは、バルブシート２８から分離し、それにより、バルブ１４を開放して流れるようにする。
【００２１】
ダイヤフラム２４は、好ましくは、ドーム形にされて、ダイヤフラム２８の自然な無応力状態がそのドーム形湾曲形状（濡れた面２４ａが凹状であることを意味する）に戻るようにするという点でばねのような効果を有するようにされ得る。ダイヤフラム２４は、バルブ１４を通って流れる作動流体に適している任意の材料でできており得る。例えば、ダイヤフラム２４は、その全体がステンレススチールでできており得るが、他の材料が、非金属ダイヤフラムを含む特定の用途に対して必要に応じて使用され得るか、またはダイヤフラムは、異なる材料でできている部分を含み得る。ダイヤフラム２４（および後述されるバイアス部材）に適した材料は、少し例を挙げると、Ｅｌｇｉｌｏｙ、ＭＰ３５Ｎ、ステンレススチール、Ｈａｓｔａｌｌｏｙを含むがこれらに限定されない。しかしながら、本発明は、金属ダイヤフラムに限定されず、さらに、プラスチックダイヤフラムまたは複合ダイヤフラム（例えば、プラスチックおよび金属の混合物、異なる金属、またはセラミックなどの複合材料などを使用するダイヤフラム）とともに使用され得る。
【００２２】
アクチュエータアセンブリ１２が、バルブ１４を開放するためにダイヤフラム２４を移動させる（ばねを介するなど、または他の態様で）力を適用する必要なく、ダイヤフラム２４は、ダイヤフラム本来のばねのような作用により自然な無応力状態または形状に戻るので、ダイヤフラムバルブ１４は、ばねなしダイヤフラムバルブとして一般的に公知である。これは、タイドダイヤフラムスタイルのバルブと対照的であり、このタイドダイヤフラムスタイルのバルブにおいては、ダイヤフラムは、バルブステムの移動がダイヤフラムの移動を強制するようにバルブステムに取り付けられ、バルブを閉鎖するためにバルブシートと接触するのがダイヤフラムの表面ではなくバルブステムである。本明細書に説明されているばねなしダイヤフラムバルブにおいて、バルブステムおよびダイヤフラムは、相互に取り付けまたは他の態様での接続はされない。
【００２３】
バルブアセンブリ１４は、バルブ本体３２を含み、バルブ本体を通る流体の流れのための２つ以上のポートを有し得る。バルブ本体３２は、バルブシート２８の中心線と同軸である長手方向軸Ｘを有する。軸Ｘは、バルブ本体３２の中心長手方向軸であり得るがそうである必要はない。軸状および放射状の配向または方向への本明細書における全ての言及は、本明細書において他の態様で留意されない限り、軸Ｘに対して言及される。例えば上向きおよび下向きなどの方向性移動への本明細書における言及は、図面についての説明の利便性のためであるが、軸Ｘに対するバルブ１４の特定の方向づけまたは配向を要求しない。
【００２４】
バルブ本体３２は、第１のまたは入口ポート３４（本明細書において入口とも呼ばれる）と、第２のまたは出口ポート３６（本明細書において出口とも呼ばれる）とを含み得、それら両方は、バルブが開放しているときにバルブ空洞３８と流体連通する。バルブシート２８は、入口ポート３４を囲っている。バルブ空洞３８は、ダイヤフラム２４およびバルブシート２８によってシールされる。バルブステム２２の下向き移動によってダイヤフラム２４が（図面（具体的には図１）に見たときに）下向きに歪められるとき、ダイヤフラムの濡れた表面２４ａは、バルブシート２８に押しつけられ、入口ポート３４と出口ポート３６との間で流れが遮断される。バルブステム２２が（図面に見たときに）上向きに移動されるとき、バルブステム２２によってダイヤフラム２４の濡れていない面２４ｂに適用される閉鎖負荷が減少して、ダイヤフラム２４がばねのような作用に伴って自然な無応力状態の方へ戻り得るようにし、自然な無応力状態は、好ましくは、ドーム形状である。ドーム形ダイヤフラム２４のこのばねのような作用は、本明細書においてダイヤフラム２４の引き上げ力とも呼ばれ、引き上げ力は、ドーム形ダイヤフラム２４の本来の特性であり、バルブシート２８から離れる方へ引き上げてダイヤフラム２４の自然な無応力状態に戻すようにドーム形ダイヤフラム２４を補助する。ダイヤフラムが完全に無応力の状態に完全に戻ることが可能であるかどうかは、設計選択の問題であるが、これは、流体の流れを最大化するために好ましい。しかし、代替的に、ダイヤフラム２４は、完全な無応力には満たないがそれにも拘わらずダイヤフラムバルブ１４の入口と出口との間の流体の流れを遮断しない状態に戻り得る。バルブステム２２がダイヤフラムをバルブシート２８に向けて強制するときに幾分か平坦化されたプロファイル（図１参照）に変形され得るドーム形ダイヤフラム２４は、無応力のドーム形のプロファイル（図３参照）およびバルブシート２８との非接触状態にダイヤフラム２４を戻すばね力または引き上げ力をもって作用する。自然な無応力状態へのダイヤフラム２４のこの弛緩は、ダイヤフラムの濡れた表面２４ａがバルブシート２８との非接触状態に移動する結果となり、入口ポート３４および出口ポート３６がバルブ空洞３８を通して相互に流体連通するようにする。追加のポートが必要に応じて提供され得る。入口ポート３４および出口ポート３６への本明細書における言及は、単に説明の利便性のためなので、流体の流れは、第１のポート３４と第２のポート３６との間のいずれかの方向であり得る。
【００２５】
ハンドル１８端部と反対側のボンネットの遠位端部１６ａは、フランジ４０を含む。バルブ本体３２上でボンネット１６を把持および保持するためにボンネットナット４２が使用され得る。例えば、バルブ本体３２は、ボンネットナット４２のねじ山部分４６と嵌合するねじ山部分４４を含み得る。ボンネットナット４２は、さらに、フランジ４８を含み、フランジ４８は、ボンネットナット４２がバルブ本体上へ締められるときにボンネットフランジ４０が捕捉されてバルブ本体３２のボンネットナットフランジ４８と把持表面５０との間で軸方向に装填されるようにボンネットのフランジ４０を係合する。好ましくは、平坦または平面であり、さらに、好ましくは、円形として画定される円周を有するダイヤフラム２４の外側周辺部分２４ｃは、ボンネットフランジ４０とバルブ本体３２の把持表面５０との間で把持され得る。これは、周囲環境への流体損失に備えてバルブ空洞３８をシールする本体シールを提供する。ドーム形部分（図３における１１０）は、外側周辺部分２４ｃによって円周方向に囲まれている。それゆえ、ドーム形部分（１１０）は、周辺部分２４ｃの平面から離れて湾曲した型で延在する。したがって、ダイヤフラム２４は、バルブシート２８に面する濡れた表面２４ａと、バルブステム２２に面する濡れていない表面２４ｂとを提示し、ドーム形ダイヤフラムについての濡れた表面２４ａは、凹状表面であり、ドーム形ダイヤフラムについての濡れていない表面２４ｂは、凸状表面である。
【００２６】
バルブシート２８は、バルブ本体３２のバルブシートレセス５２内に配され得る。バルブシートレセス５２は、入口ポート３４を囲っており、バルブシートレセス５２の範囲を定める環状支持壁５４を含み得る。環状支持壁５４は、示されているように、バルブシートレセス５２内にバルブシート２８を捕捉および固定するように内向きにオプションで積層され得る。したがって、支持壁５４は、積層されるとき、テーパー状の円錐台形外側表面５６を提示する。
【００２７】
バルブアセンブリ１４は、多くの異なる材料でできており得る。ＤＰシリーズおよびＤＦシリーズは、ステンレススチールでできているバルブ本体およびダイヤフラムを含む。バルブシート２８は、一般的には、例えばＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｙｔｏｎｅ））、ＰＩ（ポリイミド）およびエラストマーを含むがこれらに限定されない非金属材料でできている。
【００２８】
図２は、先行技術に従って、第１のまたは上部ドーム形ダイヤフラム６０ａと第２のまたは下部ドーム形ダイヤフラム６０ｂとを有する従来の積層されたドーム形ダイヤフラムアセンブリ６０の例を示しており、それらは、断面図に示されている（第２のダイヤフラム６０ｂが濡れたダイヤフラムである）。ダイヤフラムアセンブリ６０は、ボンネットフランジ４０およびバルブ本体把持表面５０によってダイヤフラムアセンブリ６０の周辺部において把持されているので、アクチュエータの閉鎖力または負荷が取り除かれるとき、ドーム形ダイヤフラムアセンブリ６０は、その無応力状態に戻すばね力を経験する。ドーム形ダイヤフラムアセンブリ６０の各ダイヤフラムは、例えば、１インチ直径のダイヤフラム用に、より低い圧力のバルブ用に．００４ｉｎ．〜．００５ｉｎ．の厚さを有し得る。
【００２９】
据え付けられて、バルブを開放するためにアクチュエータ閉鎖力がダイヤフラムアセンブリ６０から取り除かれた状況下のダイヤフラムアセンブリ６０を図２に示す。しかし、示されているダイヤフラム、特にドーム形部分は、別個に移動することが可能であり、バルブが開放することが不可能であるように、上部ダイヤフラム６０ａがその本来のばね力により離れる方へ引き上がるが、下部ダイヤフラム６０ｂがバルブシート２８に付着されるかまたは他の態様でバルブシート２８に保持されることが可能であるようにする。先行技術は、金属（例えば、ステンレススチール）の単一のシートまたは層あるいは金属の複層または複数シートのどちらかであり得るダイヤフラムを提供する。例えば、２つ以上のダイヤフラムは、複数ダイヤフラムの設計において、相互の上に垂直に積層され得る。図２などの先行技術の複数ダイヤフラムの設計において、ダイヤフラムアセンブリ６０は、積層されるかまたは相互にぴったりはめられる２つ以上のダイヤフラムを含む。積層されたダイヤフラムは、さらに、それらの周辺縁部において溶接され得るが、個々のダイヤフラムは、それ以外では、特にドーム形部分の領域において相互に対して自由にスライドおよびシフトすることが可能であって、バルブを閉鎖するためにダイヤフラムが変形されるときに個々のダイヤフラムの屈曲を容易にするようにする。
【００３０】
複数ダイヤフラムの設計において、最内ダイヤフラムは、バルブシートに面し、バルブを閉鎖するためにバルブシートと接触する唯一のダイヤフラムである。バルブを開放するためにバルブステム閉鎖力が取り除かれるとき、積層体における全てのダイヤフラムは、それらの無応力ドーム形状態に戻らなければならない。しかしながら、最内ダイヤフラムは、バルブが吸引用途（すなわち、下流圧が上流圧と比較して負である）において使用されるとき、（例えば、流体との化学的相互作用、あるいは圧力または温度効果により）バルブシートに付着されることが可能であるか、またはバルブシートに保持され得る。積層体の周辺縁部が溶接などによって共に取り付けられるとしても、ダイヤフラム積層体における他のダイヤフラムがそれらの無応力状態に自由に戻ることが可能であるので、最内ダイヤフラムが閉鎖位置（図２）において付着されるようになるこの効果が生じる可能性がある。結果として、最内ダイヤフラムをその無応力状態に戻すためには、バルブシートから離れる方へ最内ダイヤフラムを移動または解放するように、より高い開放力または引き上げ力が最初に必要とされる。
【００３１】
図３〜５を参照すると、本明細書の教示および発明の実施形態において、先行技術のダイヤフラム６０（図２のみ）は、（図１におけるダイヤフラム２４に対応し得る）ダイヤフラムアセンブリ１００と取り替えられ、ダイヤフラムアセンブリ１００は、一実施形態において、ダイヤフラム１０２と、ダイヤフラム１０２に取り付けられるかまたは接続されるバイアス部材１０４とを含む。バイアス部材１０４は、ダイヤフラム１０２に取り付けられる構造またはデバイスを意味し、ダイヤフラム１０２は、バルブ１４を閉鎖するために（すなわち、入口と出口との間の流れを遮断するために）バルブシート２８と接触する表面１０２ａを有する。それゆえ、一例として、複数ダイヤフラムの積層体において、バイアス部材は、好ましくは直接の取り付けによって、バルブシート２８に面する最内ダイヤフラムに取り付けられる（そこで、２つ以上のダイヤフラムが使用され、バイアス部材１０４は、全てのダイヤフラムに取り付けられ得る）。
【００３２】
バイアス部材１０４は、ダイヤフラム１０２の自然な無応力状態へ戻るかまたは移動するようにダイヤフラム１０２を補助するためにダイヤフラム１０２に対する開放力または引き上げ力を増大させる。つまり、バイアス部材１０４は、バイアス部材１０４が取り付けられるダイヤフラム１０２に引き上げ力を適用する。バイアス部材１０４のこの引き上げ力は、好ましくは、バルブ１４を開放して流れるようにするためにバルブシート２８から離れる方へのダイヤフラム１０２の本来の引き上げ力に追加のものである。ダイヤフラム１０２は、好ましくは、アクチュエータ閉鎖力が取り除かれるときに完全に無応力な状態に戻るが、必ずしもそうではない。バイアス部材１０４の包含は、設計者が、ばねなしダイヤフラムの設計の利益および利点を有するダイヤフラムバルブを設計することを可能にする。これらの利点は、他もある中で、ストローク、サイクルライフを増大させるためにおよび流れを最大化するためにより薄いダイヤフラムおよびダイヤフラムの積層体を使用することを含む。しかし、より薄いダイヤフラムを使用することは、ダイヤフラムの引き上げ力を減少させ、その結果、本明細書の本発明は、バルブシートと接触するダイヤフラムに適用されるより高い引き上げ力を有するダイヤフラムおよびダイヤフラムの積層体についての構造および方法を提供する。
【００３３】
一実施形態において、ダイヤフラム１０２は、好ましくは、ドーム形ダイヤフラムであり、例えば前記ＤＦおよびＤＰシリーズばねなしダイヤフラムバルブとともに使用される公知の設計のドーム形ダイヤフラムであり得るがそうである必要はない。ドーム形ダイヤフラムが好まれるが、ドーム形であることは、その用語が当業者によって理解されるように、要求されない。他のダイヤフラムが代替的に使用され得、適用される作動力により、ダイヤフラムは、バルブを閉鎖するために変形されるかまたは応力を加えられてバルブシートと接触し得るが、次いで、作動力がダイヤフラムから取り除かれるときに、バルブを開放するために、その自然な無応力状態に弛緩するかまたは戻る。例示的なダイヤフラム１０２は、平面においては円形であり得るが、円形状のダイヤフラム１０２は要求されない。例えば、ダイヤフラム１０２は、代替的にオーバル形であるか、またはより正方形の外観を有し得る。ダイヤフラムの積層体において、ダイヤフラム１０２は、バルブ１４を通る流れを閉鎖または遮断するためにバルブシート２８と接触する表面１０２ａを有するダイヤフラムである。それゆえ、表面１０２ａは、濡れた表面であり、これは、表面１０２ａが、バルブアセンブリ１４を通って流れる作動流体にさらされることを意味する。一実施形態におけるバイアス部材１０４は、第２のドーム形ダイヤフラムであり得る。例示的な実施形態において、ダイヤフラム１０２の中央部分１０６（本明細書において中央領域とも呼ばれる）が、（例えば溶接１０８の形での）取り付けによってバイアス部材１０４に取り付けられ得る。例示的な実施形態において、第１のダイヤフラム１０２および第２のドーム形ダイヤフラムの形のバイアス部材１０４は、積層されるかまたは相互にぴったりはめられるか他の態様で都合良く配置されて、溶接１０８が第１のダイヤフラム１０２の中央部分１０６に提供されることを可能にするようにし得る。
【００３４】
それゆえ、一実施形態におけるダイヤフラムアセンブリ１００は、好ましくは、２つ以上のドーム形ダイヤフラムの積層体であり、各ダイヤフラムは、（ダイヤフラム１０２については１１０ａ、バイアス部材１０４については１１０ｂとして指し示される）主要ドーム形部分１１０を有し、主要ドーム形部分１１０は、第１のダイヤフラム１０２の幾何学的な中心点１１２から（図３において、ダイヤフラム１０２については１１４ａ、バイアス部材１０４については１１４ｂとして指し示される）好ましくは平坦な周辺リム部１１４まで放射状に延在する。リム部１１４は、平坦である必要はなく、好ましくは周囲が円形であるがそうである必要はまったくない。各リム部１１４は、ボンネット４０とバルブ本体把持表面５０との間で各ダイヤフラム１０２、１０４を把持するための安定した表面を提供する。本体シールを形成するようにダイヤフラムをバルブ本体に固定するために使用される把持配置のタイプに応じて他のリム部幾何学的形状が必要に応じて使用され得る。例えば、リム部１１４ａおよび１１４ｂは、角部に跨って曲げられ得るか、または相互にだけでなく把持表面のうちの１つ以上の表面に溶接され得る。ドーム形部分１１０ａおよび１１０ｂは、形が球形であり得るが、必ずしも形が球形ではなく、代替的には、２つ以上の半径を備える湾曲した表面であり得る。
【００３５】
ダイヤフラム１０２の中央部分１０６は、好ましくは、ダイヤフラム１０２の幾何学的中心点１１２を取り囲む表面領域である。好ましくは、溶接１０８（または他の適した取り付け技術）は、ダイヤフラム１０２の直径の１０％の直径をおおよそ有する中央部分１０６内に位置づけられ、その中央部分内に幾何学的中心点１１２が含まれる。このことは、溶接１０８が、ダイヤフラム１０２およびバイアス部材１０４の歪み中に、上昇した剪断応力を受ける領域上に位置しないことを保証することを助ける。この中央部分１０６において（したがって、中心点１１２に近接する）、より好ましくは、中心点１１２において、ダイヤフラム１０２とバイアス部材１０４とを共に溶接することが好まれるが、そのようなことは、いつも要求されるわけではなくあり得、「中央」部分１０６、すなわちダイヤフラム１０２の中心点１１２またはその周囲と考えられ得るもの以外の他の溶接箇所が必要に応じて使用され得る。取り付けられたバイアス部材１０４の効果は、ドーム形ダイヤフラム１０２が自然な無応力状態に戻るときにドーム形ダイヤフラム１０２の本来の引き上げ力に追加のものである引き上げ力を生成することであるので、溶接１０８などの取り付けは、剪断応力を経験し得る。それゆえ、溶接１０８を損なうことなくバイアス部材１０４の引き上げ力によって誘引される応力に耐えるのに十分なサイズ、深さおよび強度を有する取り付け（例えば、溶接１０８）を設計することが好まれるが要求されない。しかし、好ましくは、さらに、ダイヤフラム１０２およびバイアス部材１０４の屈曲によって誘引される応力を減少させるために可能な限り小さい溶接１０８を有することが好まれるが要求されない。さらに、溶接処理によって生じる（特にダイヤフラム１０２の濡れた表面１０２ａ上の）熱影響域を最小化することが好まれる。
【００３６】
さらに、取り付けのために溶接が使用されるときに溶接１０８幾何的形状が、完全に充填される円形溶接の形であることが好まれるが、必ずしも要求されない。しかしながら、代替的には、溶接１０８幾何的形状は、さらに後述されるようにドーナツ形状またはトロイダル型の環の形であり得る。
【００３７】
溶接の好まれる使用に対する代替として、バイアス部材１０４は、必要に応じて、粘着、蝋付け接続、機械的接続（例えば、ねじ山接続またはスナップ接続）、嵌合表面などを含むがこれらに限定されない他の技術によってダイヤフラム１０２に取り付けられ得る。
【００３８】
溶接１０８は、好ましくは、ダイヤフラム１０２のドーム形部分１１０ａの頂点に配され（この頂点は、ダイヤフラム１０２の幾何学的中心点１１２に対応し得る）、この頂点は、ダイヤフラム１０２の屈曲中のダイヤフラム１０２とバイアス部材１０４との間の減少した剪断応力の領域または節点である。
【００３９】
図５Ａ〜５Ｄは、ダイヤフラム１０２およびバイアス部材１０４を共に取り付ける（拡大断面図に示されている）溶接１０８のために使用され得る溶接部タイプの例を示している。示されている各実施形態において、溶接１０８は、好ましくは、ダイヤフラムストローク中に溶接１０８上に作用する応力に対する溶接１０８の保持強度を提供するためにダイヤフラム１０２の中心線１１６に少なくとも浸透する。溶接１０８の溶接プールがダイヤフラム１０２内へ浸透することが好まれるが、ダイヤフラム１０２全体を通してではない。しかしながら、いくつかの用途において、溶接１０８がダイヤフラム１０２を通して浸透することは容認可能であり得る。レーザー溶接、Ｅビーム溶接、単一スポット浸透溶接、抵抗スポット溶接、円形走査ビーム溶接などを含むがこれらに限定されない多くの異なる溶接技術が使用され得る。抵抗溶接は、浸透する溶接ではないが、代わりに、２つの被溶接部材（本明細書の場合、ダイヤフラム１０２およびバイアス部材１０４）間の境界面において形成する。次いで、その境界面から、溶接が、ダイヤフラム１０２の濡れた表面１０２ａの崩壊が最小であるかまたはまったくないようにダイヤフラム１０２およびバイアス部材１０４内へ延在する。
【００４０】
本明細書に教示されたような溶接されたダイヤフラムの概念は、既存のダイヤフラムバルブ内の事前に据え付けられたダイヤフラムの簡単な取り替えについて特に有利であり、各ダイヤフラムバルブは、在庫のまたはフィールド内のものである。この利益は、ダイヤフラムアセンブリ１００が、インサイチュ取り替えのために先のダイヤフラムおよびダイヤフラムの積層体と同一の幾何的形状を有するように構成され得るという事実から発生する。
【００４１】
我々は、アクチュエータ力が取り除かれてダイヤフラムドーム形部分１１０ａが自然な無応力状態に戻るときに、溶接１０８の使用がダイヤフラム１０２の本来の引き上げ力に有意に追加することを見出した。バイアス部材１０４によって提供されるこの追加的な引き上げ力は、特に、以下に限定するものではないが、吸引または負圧にさらされるダイヤフラムバルブであって、他の態様でダイヤフラム１０２をバルブシート２８に保持する傾向がある可能性があり、一部の流体の化学的性質または他の原因によりダイヤフラム１０２をバルブシート２８に付着させる場合があるダイヤフラムバルブにおいて有益である。
【００４２】
図６は、ダイヤフラム１０２の中心点１１２におけるポンド単位でのダイヤフラム引き上げ力対ダイヤフラムストロークの例示的なチャートである。このチャートは、従来の先行技術の単一のドーム形ダイヤフラムを、本明細書の教示に従って共に溶接されたダイヤフラム１０２とバイアス部材１０４とを有する溶接されたダイヤフラムアセンブリ１００と比較する。このチャートは、本発明の中央溶接された２つの積層ダイヤフラム（グラフＡ）と従来の単一のダイヤフラム（グラフＢ）との間の引き上げ力の増大を劇的に示している。
【００４３】
例えばタック溶接によって、複数のダイヤフラムを共に融合または溶接することは、有効な開放力を増大させる。戦略的位置に（例えば、ダイヤフラムの中心点におけるノードまたはその周囲に）融合点を設置することは、サイクルライフおよびダイヤフラムストロークが維持されることが可能であるように融合アセンブリ１００における応力集中を最小化する傾向がある。
【００４４】
ダイヤフラムドーム形部分１１０ａの中央部分１０６内に（例えば、歪んでいるダイヤフラム１０２の低応力ノードに）タック溶接を設置することは、バルブシート２８とのシール性を維持すること、および、ダイヤフラム１０２のサイクルライフへの最小の衝撃を有することの両方のために使用されることが可能である。これは、さらに、ダイヤフラムアセンブリ１００を、以前に据え付けられたダイヤフラムの改造／取り替えおよびオリジナルの造りの両方についてエラープルーフの態様で据え付けることがより簡単である単一のユニットにする。
【００４５】
中心タック溶接された複数ダイヤフラムの積層体の概念は、増大した溶接強度のための円形溶接路を使用し得る（図４と、図５Ｄにおける例示的な断面図とを参照のこと）。このシナリオにおいて、溶接強度は、溶接の幅による影響を受ける。２次元円形溶接において、これは、円形の領域に相当する；円形が大きいほど溶接境界面領域が大きく、それにより、より大きい溶接につながる。このようなより大きい溶接への１つのアプローチは、溶接装置のスポットサイズを増大させることである。使用される溶接処理に応じて、これは、溶接を達成するのに要求されるパワー密度に達するための溶接パワーの増大につながる。
【００４６】
円形溶接路によって送達される全体のより低い溶接パワーに加えて、溶接の浸透深さが注意深く制御されることが可能である。レーザーまたは電子ビーム溶接機の場合、スポット溶接の浸透プロファイルは、溶接に送達されるパワーとビームのパワープロファイルとに依存する。単一のスポットの代わりに円形溶接路を使用する（例として図５Ｄ参照）ことによって、溶接浸透が、溶接の全体的な形状および境界面領域と独立して決定される。これは、適切な溶接浸透に対する制御を可能にし、好ましくは、ダイヤフラム１０２の濡れた表面１０２ａを穿たず、用途に対して要求される強度を提供する適した溶接領域を達成するようにする。
【００４７】
単一のダイヤフラムが、従来のダイヤフラムと比較してより厚い断面を有するドーム形部分とともに代替的に使用され得ると思われる。これは、さらに、本質的により大きいばね力または引き上げ力を提供する。しかしながら、類似の直径およびドーム形高さのより厚いダイヤフラムは、従来のより薄いダイヤフラムと比較してはるかにより大きい曲げ応力を示す。このより高い応力は、永久的な変形およびそれによるストロークの損失か、またはより低い疲れ寿命のどちらかにつながる可能性がある。本明細書の発明の概念および教示は、より厚いダイヤフラムを提供することから発生する問題を避ける。
【００４８】
図７〜８は、ドーム形ダイヤフラムの引き上げ力を追加的に増大させるための追加の代替的な実施形態を示している。これらの実施形態において、アクチュエータ力が解放された後にダイヤフラムをその無応力の自然なドーム形状に戻すことを補助する追加のばね力を提供するために、ダイヤフラム自身が従来の滑らかなドーム形ダイヤフラムの構造的改変を含み得るか、または従来の滑らかなドーム形ダイヤフラムに追加の構造的引き上げ力部材あるいはデバイスが提供され得る。
【００４９】
図７の実施形態において、ダイヤフラム１２０は、好ましくは、平面において円形であるドーム形ダイヤフラムであり、そのダイヤフラムは、ダイヤフラム１２０の中心点１２４から好ましく平坦化された周辺リム部１２６まで外向きに放射状に延在するドーム形部分１２２を有する。リム部１２６は、平坦である必要はないが、好ましくは、平面において円である。リム部１２６は、（図１の例示的なバルブの実施形態についての）ボンネット４０とバルブ本体把持表面５０との間でダイヤフラム１２０を把持するのに安定した表面を提供する。上述されている本体シールを形成するようにダイヤフラムをバルブ本体に固定するために使用される把持配置のタイプに応じて他のリム部幾何的形状が必要に応じて使用され得る。ドーム形部分１２２は、形が球形であり得るが、必ずしもそうではなく、代替的には、２つ以上の半径により形成される湾曲した表面であり得る。
【００５０】
一実施形態においてはダイヤフラム１２０の表面１２８、示された実施形態においては凸状上部または濡れていない表面は、エッチングされるか、または他の態様で刻み目をつけられるかあるいは改変されて構造が提供され、その構造は、その構造を有しないダイヤフラムと比較してダイヤフラムの引き上げ力を増大させる。例えば、ドーム形部分１２２の屈曲を増大させる複数のエッチングされたセグメント１３０（明確にするために、全てのセグメント１３０が引き出し線を用いて表されているわけではない）の形の構造が提供され得る。さらに、表面１２８の一部は、（例えば、好ましくはドーム形部分１２２の中央点１３４から、外向きに放射状に延在するエッチングされていないリム部１３２を提供するために）エッチングされていない。これらのエッチングされていないリム部１３２は、エッチングされたリム部と異なる可撓性を示し、それゆえ、ダイヤフラム１２０の本来の引き上げ力を増大させるために使用され得るばね力を導入する。代替的に、エッチングは、ドーム形部分１２２の下側上の凸状の濡れた表面に適用され得、これは、事実上、ドーム形部分１２２を押してその無応力の自然なドーム形状に戻るように作用するばね力を導入する。
【００５１】
図８の実施形態において、ダイヤフラム１４０は、好ましくは、平面において円形であるドーム形ダイヤフラムであり、そのダイヤフラム層は、ダイヤフラム１４０の中心点１４４から好ましく平坦化された周辺リム部１４６まで外向きに放射状に延在する主要ドーム形部分１４２を有する。リム部１４６は、平坦である必要はないが、好ましくは、平面において円形である。リム部１４６は、（図１の例示的なバルブ実施形態についての）ボンネット４０とバルブ本体把持表面５０との間でダイヤフラム１４０を把持するのに安定した表面を提供する。上述されている本体シールを形成するようにダイヤフラムをバルブ本体に固定するために使用される把持配置のタイプに応じて他のリム部幾何的形状が必要に応じて使用され得る。ドーム形部分１４２は、形が球形であり得るが、必ずしもそうではなく、代替的には、２つ以上の半径により形成される湾曲した表面であり得る
【００５２】
材料の別個のストリップ１４８の形のバイアス部材は、ドーム形部分１４２の凸状の濡れていない表面１５０を覆っており、好ましくはドーム形部分１４２に取り付けられるが、必ずしもそうではない。例えば、ストリップ１４８は、ダイヤフラム１４０と類似または同一の材料または異なる材料を有し得、ダイヤフラム１４０の本来の引き上げ力に追加のものある引き上げ力を提供するストリップばねの本質の追加された剛度を提供する。例えば、ストリップ１４８は、ダイヤフラム１４０に対して使用される材料より厚い材料の一片であり得、追加される厚さは、ダイヤフラムのストロークのために必要とされるばね力または引き上げ力の量によって決定される。代替的に、ストリップまたはストリップばね１４８は、ドーム形部分１４２の凹状の濡れた下側表面上に提供され得る。ダイヤフラム１４０にストリップばね１４８を取り付けるための例示的な好まれる技術は、ドーム形部分１４２の中央部分１５４におけるスポット溶接１５２であるが、他の取り付け位置が代替的に必要に応じて使用され得る。ストリップばね１４８の残りの部分は、ダイヤフラム表面に取り付けられる必要はないが、ダイヤフラム表面に取り付けられ得る。ストリップばね１４８は、好ましくは、ダイヤフラムリム部１４６に延出し、上述されているようにバルブ本体とボンネットとの間でダイヤフラムリム部１４６と把持される。
【００５３】
図９Ａおよび９Ｂの代替的な実施形態において、図９Ａは、ダイヤフラムアセンブリ１６０の分解斜視図であり、図９Ｂは、ダイヤフラムアセンブリ１６０の斜視図である。ダイヤフラムアセンブリ１６０は、従来のダイヤフラム１６２を含み得、従来のダイヤフラム１６２は、好ましくは、ダイヤフラム１６２の中心点１６６から好ましく平坦化された周辺リム部１６８まで外向きに放射状に延在する主要ドーム形部分１６４を有するドーム形ダイヤフラムである。ここでも、リム部１６８は、平坦である必要はない。ダイヤフラムは、平面において円形であり得、好ましくは、平面において円形である。ドーム形部分１６４は、形が球形であり得るが、必ずしもそうではなく、代替的には、２つ以上の半径により形成される湾曲した表面であり得る。
【００５４】
好ましくは円形平坦であるが必ずしもそうではない皿ばね１７０が、エッチングまたは切欠きされた様々な部分を有する薄板の材料から形成され得、結果として誘引されたばね力により中央本体１７４が上下に屈曲することを可能にする一連のセグメントまたは脚１７２を残りの形状が提供するようにする。オプションの環状スペーサ１７６が、皿ばね１７０とダイヤフラム１６２の濡れた面１７８との間に配され得る。好ましくは、スペーサ１７６および皿ばね１７０は、ダイヤフラム１６２と同一の外径を有する。皿ばね１７０をダイヤフラム１６２に取り付けるための例示的な好まれる技術は、ドーム形部分１６４の中央部分１８２へのスポット溶接１８０であるが、他の取り付け位置が代替的に必要に応じて使用され得る。図９Ｂは、完成および溶接されたダイヤフラムアセンブリ１６０を示している。スペーサ１７６は、好ましくは、リム部１６８の幅と匹敵するかまたは同一である半径方向幅１８４を有する環状である。それゆえ、スペーサ１７６は、アクチュエータが力を皿ばね１７０およびダイヤフラム１６２に適用するときに可撓脚１７２がずらされるかまたは歪められることを可能にする開口中央領域１８６を示す。それゆえ、皿ばね１７０は、ダイヤフラム１６２の本来の引き上げ力に追加のものである引き上げ力を適用する。スペーサ１７６は、好ましくは、アクチュエータ力が取り除かれる（すなわち、バルブ開放状態）ときに皿ばね１７０が平坦または無応力状態に戻ることを可能にする。これは、好ましくは、アクチュエータ力が取り除かれてドーム形部分１６４も無応力状態であるときに、ドーム形部分１６４に適用されている下向きのバイアスを減少させるかまたは妨げる。一実施形態において、スペーサ１７６は、ドーム形部分１６４の高さと同一またはほとんど同一である高さを有する寸法にされ得る。皿ばね１７０およびスペーサ１７６は、代替的に、ダイヤフラム１６２の濡れた面上に提供され得る。
【００５５】
さらに、ダイヤフラムバルブにおいて使用されるダイヤフラムの引き上げ力を増大させる方法が提供される。一実施形態において、方法は、ダイヤフラムを提供することと、ダイヤフラムの中央領域にバイアス部材を取り付けることとを含む。好まれる実施形態において、バイアス部材は、ダイヤフラムに溶接されている。別の実施形態において、溶接部は、ダイヤフラムの幾何的中心点を含むダイヤフラムの領域内に形成される。
【００５６】
本発明は、本発明を実施するために開示されている特定の実施形態に限定されないが、本発明は、添付されている特許請求の範囲の範囲に入っている全ての実施形態を含むことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月3日(2015.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ハンドル１８端部と反対側のボンネットの遠位端部は、フランジ４０を含む。バルブ本体３２上でボンネット１６を把持および保持するためにボンネットナット４２が使用され得る。例えば、バルブ本体３２は、ボンネットナット４２のねじ山部分４６と嵌合するねじ山部分４４を含み得る。ボンネットナット４２は、さらに、フランジ４８を含み、フランジ４８は、ボンネットナット４２がバルブ本体上へ締められるときにボンネットフランジ４０が捕捉されてバルブ本体３２のボンネットナットフランジ４８と把持表面５０との間で軸方向に装填されるようにボンネットのフランジ４０を係合する。好ましくは、平坦または平面であり、さらに、好ましくは、円形として画定される円周を有するダイヤフラム２４の外側周辺部分２４ｃは、ボンネットフランジ４０とバルブ本体３２の把持表面５０との間で把持され得る。これは、周囲環境への流体損失に備えてバルブ空洞３８をシールする本体シールを提供する。ドーム形部分（図３における１１０）は、外側周辺部分２４ｃによって円周方向に囲まれている。それゆえ、ドーム形部分（１１０）は、周辺部分２４ｃの平面から離れて湾曲した型で延在する。したがって、ダイヤフラム２４は、バルブシート２８に面する濡れた表面２４ａと、バルブステム２２に面する濡れていない表面２４ｂとを提示し、ドーム形ダイヤフラムについての濡れた表面２４ａは、凹状表面であり、ドーム形ダイヤフラムについての濡れていない表面２４ｂは、凸状表面である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【外国語明細書】
2016044813000001.pdf