(57)【要約】ダイヤフラムのサイクル寿命を延ばす波形ダイヤフラム装置が本明細書において記載される。記載の１つの例示的な装置は、流体が流入口及び流出口を通って流れることができる流入口及び流出口を有するバルブボディと、ボンネット内に配置され、かつ前記バルブボディに接続される支持プレートと、第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムと、を含む。各ダイヤフラムは、波形形状を有し、かつ積層状に構成される。前記ダイヤフラム群は、前記支持プレートに動作可能に接続され、前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、前記バルブボディと前記ボンネットとの間に前記ダイヤフラムの周縁部に近い位置で締められる。
2016530623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流入口及び流出口を通って流れることができる流入口及び流出口を有するバルブボディと、
ボンネット内に配置され、かつ前記バルブボディに接続される支持プレートと、
第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムと、を備え、各ダイヤフラムは、波形形状を有し、かつ積層状に構成され、前記ダイヤフラム群は、前記支持プレートに動作可能に接続され、前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、前記バルブボディと前記ボンネットとの間に前記ダイヤフラムの周縁部に近い位置で締められる、装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、中心孔を有することにより前記ダイヤフラム群を前記支持プレートに剛性接続する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、中心孔を有することによりダイヤフラム群を、前記支持プレートに固定されるステムに剛性接続する、先行する請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、鋸歯状部を前記ダイヤフラムの前記周縁部に近い位置に有することにより、前記ダイヤフラム群、前記バルブボディ、及び前記ボンネットの間の摩擦を大きくする、先行する請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記バルブボディまたは前記ボンネットは、鋸歯状部を有することにより前記第１ダイヤフラムまたは前記第２ダイヤフラムと前記バルブボディまたは前記ボンネットとの間の摩擦を大きくする、先行する請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記バルブボディまたは前記ボンネットは、ガスケットを前記ダイヤフラム群の前記周縁部に近い位置で保持する、先行する請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記ガスケットは鋸歯状部を有する、先行する請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記バルブボディまたは前記ボンネットは、凹凸環状周縁部を前記ダイヤフラム群の前記周縁部に近い位置に備える、先行する請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
流体が流入口及び流出口を通って流れることができる流入口及び流出口を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内に配置される流体チャンバと、
積層状に構成され、かつ前記流体チャンバに隣接する複数のダイヤフラムであって、各ダイヤフラムが波形状を有し、第１ダイヤフラムが支持プレートに動作可能に接続され、第２ダイヤフラムがバルブステムに動作可能に接続される、前記複数のダイヤフラムと、
前記支持プレートを収容するボンネットと、を備え、前記ダイヤフラム群は前記バルブボディと前記ボンネットとの間に締めつけされる、装置。
【請求項１０】
前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、１つ以上の孔を前記ダイヤフラムの中心に近い位置に有することにより、前記ダイヤフラムを前記支持プレートに剛性接続する、先行する請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、鋸歯状部を前記ダイヤフラムの周縁部に近い位置に、または前記ダイヤフラムの中心に近い位置に有する、先行する請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記バルブボディまたは前記ボンネットは鋸歯状部を有する、先行する請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記バルブボディまたは前記ボンネットは、環状凹部を備えることにより、前記ダイヤフラム群の周縁部を保持する、先行する請求項１から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記バルブボディまたは前記ボンネットは、凹凸環状周縁部を前記ダイヤフラム群の周縁部に近い位置に備える、先行する請求項１から１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
更に、ガスケットを前記ダイヤフラム群の周縁部に近い位置に備える、先行する請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
複数のダイヤフラムであって、各ダイヤフラムが波形形状を有し、かつ積層状に構成され、前記ダイヤフラム群が、前記ダイヤフラム群の周縁部で、かつ流体チャンバに隣接して拘束される、前記複数のダイヤフラムと、
前記ダイヤフラム群に前記ダイヤフラム群の中心孔を介して動作可能に接続されるバルブステムと、を備える、装置。
【請求項１７】
前記バルブステムは、前記ダイヤフラム群に前記中心孔群を介して剛性固定される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、鋸歯状部を前記ダイヤフラムの前記周縁部に近い位置に有する、または前記ダイヤフラムの中心に近い位置に有する、先行する請求項１から１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
更に、ガスケットを前記ダイヤフラム群の前記周縁部に近い位置に備える、先行する請求項１から１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記ダイヤフラム群は鋸歯状表面で拘束される、先行する請求項１から１９のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許は概して、流体調整器に関するものであり、特に波形ダイヤフラムを有する流体調整器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体調整器はプロセス制御システム全体に亘って広く分散配置されて、種々の流体（例えば、液体、ガスなど）の流量及び／又は圧力を制御している。流体調整器は、流体の圧力を実質的に一定の圧力値に調整するために広く使用されている。詳細には、流体調整器は流入口及び流出口を有し、流入口及び流出口のいずれか一方は、調整装置内の検出素子またはダイヤフラムに当たる流体を供給することができる。ダイヤフラム式流体調整器の場合、流体がダイヤフラムに当たると、ダイヤフラムが変位して密閉部材を移動させることにより、流入口及び流出口との間を流れる流量に影響を与えることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、流体調整器内のダイヤフラムは、当該ダイヤフラムの周縁部で流体調整器のボンネットとバルブボディとの間に締められる。ダイヤフラムの周縁でこのように締めると、ダイヤフラムに応力集中が発生してしまう。これらの応力集中によって、ダイヤフラムの早期劣化または早期疲労が生じて、かつ／またはダイヤフラムが、ダイヤフラムの周縁拘束状態から引っ張りだされて、ダイヤフラムのサイクル寿命が短くなって、メンテナンスの頻度が増え、コストが高く付いてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
記載の１つの例示的な装置は、流体が流入口及び流出口を通って流れることができる流入口及び流出口を有するバルブボディと、ボンネット内に配置され、かつ前記バルブボディに接続される支持プレートと、第１ダイヤフラム及び第２ダイヤフラムと、を含む。各ダイヤフラムは、波形形状を有し、かつ積層状に構成される。前記ダイヤフラム群は、前記支持プレートに動作可能に接続され、前記ダイヤフラム群の各ダイヤフラムは、前記バルブボディと前記ボンネットとの間に前記ダイヤフラムの周縁部に近い位置で締めつけられる。
記載の別の例示的な装置は、流体が流入口及び流出口を通って流れることができる流入口及び流出口を有するバルブボディと、前記バルブボディ内に配置される流体チャンバと、積層状に構成され、かつ前記流体チャンバに隣接する複数のダイヤフラムと、を含み、各ダイヤフラムは波形状を有する。第１ダイヤフラムは支持プレートに動作可能に接続され、第２ダイヤフラムはバルブステムに動作可能に接続される。前記装置は更に、前記支持プレートを収容するボンネットを含む。前記ダイヤフラム群は前記バルブボディと前記ボンネットとの間に締めつけられる。
記載の別の例示的な装置は、複数のダイヤフラムを含み、各ダイヤフラムは波形形状を有し、かつ積層状に構成される。前記ダイヤフラム群は、前記ダイヤフラム群の周縁部で、かつ流体チャンバに隣接して拘束される。前記装置は更に、前記ダイヤフラム群に前記ダイヤフラム群の孔を介して動作可能に接続されるバルブステムを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】公知の流体調整器を示している。
【図２】本開示の教示に従って構成される例示的な流体調整器の分解図である。
【図３】図２の流体調整器の断面図である。
【図４】別の例示的な流体調整器の断面図である。
【図５Ａ】図２及び図３の例示的な流体調整器の波形ダイヤフラムの断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの波形ダイヤフラムの一部の拡大断面図である。
【図５Ｃ】図５Ａのダイヤフラムを形成するために使用することができる波形形状部の別の一部の別の拡大断面図である。
【図５Ｄ】図４の例示的な流体調整器の波形ダイヤフラムの断面図である。
【図５Ｅ】別の例示的な波形ダイヤフラムの断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｅの波形ダイヤフラムの一部の拡大断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｅの波形ダイヤフラムの別の一部の拡大断面図である。
【図６Ａ】図２及び図３の例示的な流体調整器のクランプ機構の拡大断面図である。
【図６Ｂ】例示的なガスケットの断面図である。
【図７】図４の例示的な流体調整器の中心部の拡大図である。
【図８】図２、図３、及び図６Ａの流体調整器の例示的なボンネットの拡大断面図である。
【図９】図２、図３、及び図６Ａの流体調整器の例示的なバルブボディの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
これらの図は、寸法通りには対応していない。寸法通りに対応しているのではなく、複数の層及び複数の領域を明確にするために、これらの層の厚さをこれらの図面では拡大している。可能な限り、同じ参照番号を、図面（複数の図面）及び記載される添付の説明の全体を通じて用いて、同じ構成要素群または同様の構成要素群を指すようにしている。本特許において使用されているように、いずれかの構成要素（例えば、層、膜、領域、またはプレート）が、いずれかの方法で、別の構成要素の上に配置される（例えば、〜の上に位置決めされる、〜の上に設けられる、〜の上に配置される、または〜の上に形成されるなど）という記述は、言及される構成要素が、他方の構成要素に接触していることを意味するか、または言及される構成要素が、他方の構成要素の上方に、言及される構成要素と他方の構成要素との間に１つ以上の介在する構成要素を挟んで位置していることを意味する。いずれかの構成要素が別の構成要素に接触しているという記述は、２つの構成要素の間に介在する構成要素が無いことを意味する。
【０００７】
多くの公知の流体調整器が、検出用チャンバ内の流体に反応して動作するダイヤフラムを用いている。流体はダイヤフラムを変位させることができ、次にこのダイヤフラムがバルブステムを変位させる。バルブステムがこのように変位すると、バルブステムに固定されたシールポペット弁が変位するようになって、流体調整器の流入口と流出口との間の流量及び／又は圧力差を変えることができる。ダイヤフラムを多数のサイクルで変位させると、応力集中による早期劣化または周期的な負荷による劣化（例えば、疲労）が生じる虞がある。ダイヤフラムの形状、及びダイヤフラムを拘束した（例えば、締められる）状態は、ダイヤフラムに生じる応力集中に大きな影響を与える。更に、ダイヤフラムまたはダイヤフラムの一部が、最終的にダイヤフラムの周縁の拘束状態から引っ張りだされ（例えば、締める状態から解放される）、流体調整器の性能が低下する、または流体調整器の主機能が失われる。
【０００８】
本開示の教示によれば、本明細書において記載される例示的な流体調整器は、複数のダイヤフラムの配置を用いることができ、これらのダイヤフラム配置は、検出用チャンバ内の流体に反応して動作する。更に詳細には、例示的なこれらの流体調整器は、複数のダイヤフラムを利用することができ、各ダイヤフラムは、波形形状を有し、かつ積層状に配置されて、これらのダイヤフラムが受ける応力の分散性を大幅に向上させることができる。詳細には、波形形状を有するダイヤフラム群を積層することにより、ダイヤフラムに掛かる接線方向の応力を大幅に小さくすることができる。これらの応力及び他の応力が小さくなると、流体調整器の総合信頼性がより高くなり、関連する修繕コストを低減することが
できる。
【０００９】
本明細書において記載される幾つかの例では、これらのダイヤフラムは中心孔を有し、このばあい、バルブステムを高剛性で拘束してバルブステムの運動精度を高めることができる。更に、本明細書において記載されるこれらの例のうちの幾つかの例は、これらのダイヤフラムを狭持する際に関係してくる表面と表面との間の摩擦を大きくする構造を含む。これにより、流体調整器の総合信頼性を、これらのダイヤフラムが締めた接合部から引っ張りだされるのを解放防止することにより向上させることができる。特に、バルブボディ及び／又はボンネットの締める面のようなダイヤフラム群を拘束するこれらの構造は、これらのダイヤフラムの周縁部に接触して締める摩擦を大きくする鋸歯状部または他の不規則形状部を、これらの締める面に含むことができる。摩擦が大きくなると、これらのダイヤフラムが、これらの締める面から外れるのを防止することができるので、流体調整器の信頼性を大幅に向上させることができる。これらのダイヤフラムのこれらの周縁領域における摩擦を更に大きくするために、これらのダイヤフラムは、鋸歯状部を、これらのダイヤフラムの周縁部に有することができる。更に、または別の構成として、バルブステムをこれらのダイヤフラムに剛性接続する構成の場合、これらのダイヤフラムは、鋸歯状部を、これらのダイヤフラムの中心部の近くに有することにより、これらの中心部における摩擦を更に大きくすることができる。本明細書において記載される他の例では、ガスケットを、これらのダイヤフラムのこれらの周縁部に組み込んで、これらのダイヤフラムが、過剰に変位して、これらのダイヤフラムに作用する最大応力が大きくなってこれらのダイヤフラムが早期劣化するのを防止する。
【００１０】
上に説明した例示的な流体調整器について記載する前に、公知の流体調整器について簡単に、図１を参照しながら以下に説明する。図１を参照するに、流体調整器１００の断面図が提供される。流体調整器１００は、ボンネット１０４に複数のファスナー１０６，１０８で接続されるバルブボディ１０２を含み、これらのファスナーは、バルブボディ１０２及びボンネット１０４の外周縁に沿って従来の方法で離間して配置される。ダイヤフラム１１０は、バルブボディ１０２とボンネット１０４との間に把持されて、バルブボディ１０２及びボンネット１０４の内部の空間を分離して、流体検出用チャンバ１１２及び大気圧チャンバ１１４としている。別の構成として、大気圧チャンバ１１４は、大気圧以外の圧力を有することができる（例えば、流体圧差調整器の場合）。ダイヤフラム１１０は、渦巻き状に形成されるので、湾曲部１１５を有する。例えば、湾曲部１１５は、１個の屈曲点を有する波形断面形状を有することができる。
【００１１】
測定穴１１６により、流体は流出口１１８から流出して流体検出用チャンバ１１２に流入することができる。ダイヤフラム支持プレート１２０は、ダイヤフラム１１０及びバネ１２２に動作可能に接続され、バネ１２２は、負荷力を支持プレート１２０に加える。バネ１２２から加わる力の大きさは、調整スクリュー１２４を回転させることにより調整することができ、調整スクリュー１２４は、ボンネット１０４にねじ込み接続される。この特定の例では、ステムプレート１２５はバルブステム１２６に固定される。
【００１２】
流出口１１８における流体の圧力が低下すると、ダイヤフラム１１０はバルブボディ１０２の方に向かって移動してバネ１２７の力と反対方向の力を作用させ、シールポペット弁１２８に固定されているバルブステム１２６を変位させる。シールポペット弁１２８がそれに応じて移動すると、流入口１３０と流出口１１８との間の隙間が大きくなって、流入口１３０と流出口１１８との間の圧力差が小さくなる。
【００１３】
図２は、本開示の教示に従って構成される例示的な流体調整器２００の分解図である。図２に示すように、ダイヤフラム２０２及び２０４は、積層状に、かつバルブボディ２０６とボンネット２０８との間に締めつけられる。バルブボディ２０６及びボンネット２０
８は、複数のファスナーをクリアランスホール２０９に挿通させて、ネジ穴２１０にねじ込むことにより接続される。ダイヤフラム２０２、２０４の各ダイヤフラムは、波形形状を有するので、ダイヤフラム２０２、２０４内で受ける最大応力を、少なくとも接線方向応力を低減させ、更に大幅に表面積を大きくして応力を、渦巻状ダイヤフラム（例えば、図２のダイヤフラム部分１１５）に見られるような比較的平坦な形状、または一部分だけが湾曲した湾曲部よりも分散させることにより小さくすることができる。例示的な波形形状または波形構造について、図５Ｂ及び図５Ｃを参照して更に詳細に説明する。
【００１４】
ダイヤフラム２０２、２０４はそれぞれ、平坦中心部２１２，２１４と、上記波形形状を有する中間部２１６，２１８と、実質的に平坦な周縁部２２０，２２２と、を有する。ダイヤフラム２０２、２０４を積層状に配置することによって更に、ダイヤフラム２０２、２０４内で受ける最大応力が小さくなるので、ダイヤフラム２０２、２０４のサイクル寿命を延ばすことができ、かつ流体調整器２００の総合信頼性を向上させることができる。図２の例は、２つのダイヤフラムを図示しているが、他のいずれの数のダイヤフラムを用いてもよい。更に、ダイヤフラム２０２、２０４は、金属、エラストマー、及び／又は他のいずれかの適切な材料（群）により構成することができる。また、波形形状（例えば、これらの波形の高さの寸法など）をダイヤフラム２０２と２０４との間で異ならせてもよい。
【００１５】
図３は、図２の例示的な流体調整器２００の断面図である。この例では、ダイヤフラム２０２、２０４は、中心孔を含んでいない。バルブボディ２０６及びボンネット２０８でダイヤフラム２０２、２０４を、これらのダイヤフラムの周縁部２２０，２２２でクランプ機構３０１を介して締めて拘束する。ダイヤフラム群２０２のうちの第１ダイヤフラム２０２は、大気圧チャンバ３０２に隣接しており、第２ダイヤフラム２０４は、流体によって検出用チャンバ３０３内で変位している。これにより今度は、第２ダイヤフラム２０４がバルブステムプレート３１０（すなわち、バンプ接続部）を押圧し、今度はこのバルブステムプレート３１０がバルブステム１２６を、流体検出用チャンバ３０３内での流体接触によって生じるダイヤフラムの中心部２１４の移動により変位させる。更に、第１ダイヤフラム２０２は、第２ダイヤフラム２０４が、検出用チャンバ３０３内の流体圧力に応じて上方に変位すると、上方に移動して支持プレート３０８を変位させることにより、バネ１２２の力と反対方向の力を作用させる。
【００１６】
幾つかの例では、潤滑剤をダイヤフラム２０２と２０４との間に付与して、組み付けの容易さを大幅に向上させることができる。更に、または別の構成として、潤滑剤を支持プレート３０８と第１ダイヤフラム２０２との間に、そしてバルブステムプレート３１０と第２ダイヤフラム２０４との間に付与して、組み付けの容易さを更に向上させることができる。潤滑剤は、焼き付きを防止する（ａｎｔｉ−ｓｅｉｚｅ）ためのグラファイト系潤滑剤、または他のいずれかの適切な潤滑流体とすることができる。
【００１７】
流体調整器１００と同様に、流出口３１１は、検出用チャンバ３０３と測定穴３１２を介して流体連通する。その結果、検出用チャンバ３０３は、流出口３１１と同じ流体圧を有する。バルブステム１２６は、隙間３１４の軸線に沿って移動し、かつシールポペット弁１２８に固定される。チャンバ３１６はシールポペット弁１２８を収容し、かつオリフィス３１８に隣接し、このオリフィス３１８により、流体を流入口３２０から流出口３１１に連通させることができる。ダイヤフラム２０４が変位すると、バネ１２７の力と反対方向の力が作用して、バルブステム１２６が移動することにより、シールポペット弁１２８を当該シールポペット弁の閉鎖位置から離れるように押し出す。シールポペット弁１２８がこのように移動すると、流入口３２０と流出口３１１との間のチャンバ３１６内の隙間のサイズが変化して、隙間を経由する流体流が変化する。
【００１８】
図４は、別の例示的な流体調整器４００の断面図である。バルブボディ４０２及びボンネット４０４で、第１ダイヤフラム４０６及び第２ダイヤフラム４０８を、これらのダイヤフラムの周縁部４１０，４１２で締めて拘束する。大気圧チャンバ４１６に隣接するダイヤフラム４０６，４０８は、検出用チャンバ４１８内の流体によって変位する。この例では、ダイヤフラム４０６，４０８は、それぞれの中心孔４２０，４２２を有する。バルブステムプレート４２６及び支持プレート４２８に固定されるバルブステム４２４で、ダイヤフラム４０６，４０８及びガスケット４２９を、バルブステムプレート４２６と支持プレート４２８との間に拘束することにより、ガスケット４２９を圧縮して、中心孔４２０，４２２を密閉する。バルブステムプレート４２６及び／又は支持プレート４２８と一体に形成されるバルブステム４２４は、中心孔４２０，４２２を挿通し、かつバルブプラグ４３０にも固定される。バルブステム４２４をこれらの構成部材にファスナー、溶接、または他の方法で固定することにより、流体調整器４００の精度を大幅に高めることができる。動作状態では、バルブステム４２４は、ダイヤフラム４０６，４０８により変位することにより、バルブプラグ４３０を密閉位置４３１から離れる方向に移動させる。
【００１９】
流体調整器２００と同様に、幾つかの例では、潤滑剤をダイヤフラム４０６と４０８との間に付与して、組み付けの容易さを大幅に向上させることができる。更に、または別の構成として、潤滑剤を支持プレート４２８と第１ダイヤフラム４０６との間に、そしてバルブステムプレート４２６と第２ダイヤフラム４０８との間に付与して、組み付けの容易さを更に向上させることができる。潤滑剤は、焼き付きを防止する（ａｎｔｉ−ｓｅｉｚｅ）ためのグラファイト系潤滑剤、または他のいずれかの適切な潤滑流体とすることができる。
【００２０】
流体調整器１００と同様に、流入口４３３は、検出用チャンバ４１８と測定穴４３４を介して流体連通する。その結果、検出用チャンバ４１８は、流入口４３３と同じ流体圧を有する。バルブステム４２４は、孔４３６の軸線に沿って移動し、かつバルブプラグ４３０に剛性固定される。チャンバ４３８はバルブプラグ４３０を収容し、かつオリフィス４３７に隣接し、このオリフィス４３７により、流体を流入口４３３から流出口４４０に連通させることができる。ダイヤフラム４０６，４０８がボンネット４０４の方に向かって変位すると、バネ４３９の力と反対方向の力が作用して、バルブステム４２４が移動することにより、バルブプラグ４３０を当該バルブプラグの密閉位置４３１から離れるように押し出す。バルブプラグ４３０がこのように移動すると、流入口４３３と流出口４４０との間のチャンバ４３８内の隙間のサイズが変化して、隙間を経由する流体流が変化する。ダイヤフラム４０６，４０８の中心拘束部を示す中心部４４２について、図７を参照して以下に詳細に説明する。
【００２１】
図５Ａは、図２及び図３の波形ダイヤフラム２０２，２０４の断面図である。ダイヤフラム４０６、４０８（及び、以下の他のいずれかの例）は、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｆ、及び図５Ｇに関連する種々の形状部を表わすこともできる。中心部２１２，２１４、及び周縁部２２０，２２２は、波形形状領域５０２を有する中間部２１６、２１８よりも平坦になっている。この特定の例では、波形形状領域５０２は、複数の湾曲部、凹凸部、及び／又は屈曲箇所を有するものとして図示されている。
【００２２】
図５Ｂは、流体調整器２００の動作中に撓んで湾曲する波形形状領域５０２の拡大図である。図５Ｂの姿勢では、波形形状領域５０２または非平坦領域５０２は、複数の凸部５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ及び凹部５０６ａ，５０６ｂが形成された渦巻形状部を有する。凹部５０６ａ，５０６ｂは、非常に平坦な平坦部５０８，５１０の上方及び下方になる高さとなっている。この例は、３つの凸部５０４ａ，５０４ｂ，及び５０４ｃを図示しているが、他のいずれの数の凸部または渦巻形状部を用いることもできる。凸部５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃ及び凹部５０６ａ，５０６ｂの各々は、異なる曲率半径を波形形状
５０２に沿って有することができる。例えば、凸部５０４ａの半径は、凸部５０４ｂとは異ならせることができる。同様に、凸部５０４ａ，５０４ｂ，５０４ｃの曲率半径は、互いに異ならせることができ、かつ／または凹部５０６ａ，５０６ｂとは異ならせることができる。
【００２３】
図５Ｃは、非常に先鋭な縁部または屈曲箇所を有する別の非平坦形状部５１１または波形形状部５１１を図示している。波形形状領域５０２とは異なり、波形形状部５１１は、非常に多くの実質的に直線部５１２を有し、これらの実質的に直線部は、非常に先鋭な縁部５１４により形成される。この形状部は、成形金属薄板または適切ないずれかの材料またはプロセスにより形成することができる。
【００２４】
図５Ｄは、孔４２０，４２２を中心部５１６に含む図４のダイヤフラム４０６，４０８の断面図を図示している。上に説明したように、中心孔４２０，４２２を使用して、ダイヤフラム４０６，４０８を支持プレート４２８及びバルブステムプレート４２６に接続することができる。ダイヤフラム４０６，４０８は、前に説明した周縁部４１０，４１２の他に、中間部５１８を有する。
【００２５】
図５Ｅは、複数の孔５２４，５２６を有する例示的なダイヤフラム５２２の断面図であり、これらの孔を使用して、どのような数のダイヤフラム５２２でも支持プレート４２８及びバルブステムプレート４２６に、バルブステム４２４を介して動作可能に接続することができる。ダイヤフラム５２２は、中心部５２７と、中間部５２８と、周縁部５３０と、を有する。
【００２６】
図５Ｆは、図５Ｅのダイヤフラム５２２の周縁部５３０の拡大図を図示している。この例では、周縁部５３０は、鋸歯状部５３２を有することにより摩擦を大きくしている。
【００２７】
図５Ｇは、図５Ｅの中心部５２７の拡大図を図示している。この例では、中心部５２７は、鋸歯状部５３４を有することにより摩擦を大きくしている。鋸歯状部５３２，５３４、及び摩擦とのこれらの鋸歯状部の関係についての更に詳細な説明は、図６Ａ，図６Ｂ、及び図７を参照しながら以下に提供される。流体調整器２００，４００に使用されるダイヤフラム２０２，２０４，４０６，４０８，５２２は、孔、鋸歯状部などを任意に組み合わせた構成を有することができる。
【００２８】
図６Ａは、図３の流体調整器２００のクランプ機構３０１の拡大断面図である。上に説明したボンネット２０８及びバルブボディ２０６は、互いに接続されてダイヤフラム２０２，２０４を締める。バルブボディ２０６の凹部６００は、ダイヤフラム２０２，２０４の周縁部２２０，２２２を保持する。ボンネット２０８及びバルブボディ２０６は、凹凸（例えば、アールを設けた）環状縁部６０２，６０４を有することにより、ダイヤフラム２０２，２０４の周縁領域２２０，２２２が曲がってボンネット２０８またはバルブボディ２０６に接触するときに、ダイヤフラム２０２，２０４が局部集中応力を受けるのを防止することができる。
【００２９】
別の構成として、または更に、表面６１０，６１２は、鋸歯状部を有することにより、ダイヤフラム２０２，２０４とボンネット２０８及びバルブボディ２０６との間の摩擦を大きくして、ダイヤフラム２０２，２０４の周縁領域２２０，２２２が、クランプ機構３０１から引っ張り出されるのを防止することができる。ダイヤフラム２０２，２０４は更に、鋸歯状部を、これらのダイヤフラムの周縁領域２２０，２２２（図５Ｆに示すように）に有することにより、締める接合部における摩擦を更に大きくすることができる。
【００３０】
ガスケット６１４を使用して、ダイヤフラム２０２，２０４に過剰な曲げ力が、これら
のダイヤフラムの周縁領域２２０，２２２で遭遇することを防止することができるので、支持力を確保して、ダイヤフラム２０２，２０４に作用する全応力を小さくすることができる。また、ガスケット６１４は、更に別の表面積をダイヤフラム２０２，２０４に付与して応力を分散させることにより、ダイヤフラム２０２，２０４に作用する全最大応力を更に小さくすることができる。ガスケット６１４は、バルブボディ２０６に隣接して配置されるものとして図示されているが、ガスケット６１４は、別の構成として、または追加するようにして（すなわち、複数のガスケット）、ボンネット２０８に隣接して配置してもよい。ガスケット６１４は、鋸歯状部６１６を、ダイヤフラム２０２，２０４に接触する表面に有することができ、かつ複合材料、エラストマー、プラスチック、金属、または他のいずれかの材料により形成することができる。ガスケット２０２，２０４だけが図示されているが、図６Ａに示す形状部は、ガスケット４０６，４０８，５２２に適用することができる。
【００３１】
図６Ｂは、鋸歯状部６２０を両側の面に有するガスケット６１８を示している。鋸歯状部が図６Ａでは、ガスケット６１４の一方の面にのみ設けられるものとして図示されているが、このような鋸歯状部は、例えば表面６１２が鋸歯状部を有していない場合に、ガスケット６１８の両側の面に使用することができる。同様に、表面６１０が鋸歯状部を含んでいない場合、ガスケット６１８は、表面６１０に隣接して配置することができる。
【００３２】
図７は、図４の流体調整器４００の中心部４４２の拡大断面図である。ダイヤフラム４０６，４０８は、バルブボディ４０２とボンネット４０４との間に締められる。支持プレート４２８は、ダイヤフラム４０６，４０８の波形形状に一致する凹凸形状７００を含むことができる。ダイヤフラム４０６，４０８、及びガスケット４２９は、支持プレート４２８とバルブステムプレート４２６との間に拘束される。この特定の例では、バルブステムプレート４２６はバルブステム４２４と一体に形成される。ガスケット４２９は、圧縮されて孔４２０，４２２内を気密状態に維持する。この圧縮は、バルブステムプレート４２６と支持プレート４２８との間の距離を短くして、ガスケット４２９及びダイヤフラム４０６，４０８を締まりばめによって（すなわち、ガスケット４２９及びダイヤフラム４０６，４０８の合計厚さが、支持プレート４２８とバルブステムプレート４２６との間の距離よりも長い）圧縮した結果である。ダイヤフラム４０６，４０８が図７に図示されているが、このようなクランプ方法は、複数のダイヤフラム５２２を積層する際に適用することもできる。
【００３３】
ダイヤフラム４０６，４０８，５２２は更に、鋸歯状部をこれらのダイヤフラムの中心部５１６，５２７に（図５Ｇに示すように）有することにより、ダイヤフラム４０６，４０８，５２２と支持プレート４２８及び／又はバルブステムプレート４２６との間の摩擦を大きくすることができる。摩擦がこれらの箇所で大きくなると、ダイヤフラム４０６，４０８，５２２が、ダイヤフラム４０６，４０８，５２２の中心の近傍の中心拘束部から引っ張り出されるのを防止することができるので、流体調整器の信頼性を向上させる（例えば、サイクル寿命を延ばす）ことができる。
【００３４】
図８及び図９は、図２、図３、及び図６Ａのボンネット２０８及びバルブボディ２０６の拡大断面図である。ボンネット２０８及びバルブボディ２０６は、上に説明したように、互いに表面８０２，９０２で複数のファスナーを用いて接続される。ガスケット２０２，２０４の周縁領域２２０，２２２を積層して、表面６１０と表面６１２との間に締める。この例では、ボンネット２０８及びバルブボディ２０６は、鋸歯状部を表面６１０，６１２に有することにより、ダイヤフラム２０２，２０４と摩擦係合する。表面６１０，６１２は、ダイヤフラム２０２，２０４が締められると、実質的に密封状態を保つ。凹凸環状周縁部６０２，６０４によりダイヤフラム２０２，２０４を、ダイヤフラム２０２，２０４が極めて局部的な集中応力を受けないように環状縁部６０２，６０４の周りに沿って
丸めるか、または曲げることができ、この局部集中応力は、凹凸環状周縁部を設けない場合には、これらのダイヤフラムが凹凸環状周縁部ではなく非常に先鋭な縁部に接触すると、これらのダイヤフラムに加わってしまう。これらの例示的な構成及び変形例は、ダイヤフラム４０６，４０８、５２２、バルブボディ４０２、ボンネット４０４などに適用することもできる。
【００３５】
特定の例示的な装置について本明細書において説明してきたが、本特許の権利範囲は例示的な装置に限定されない。限定されるのではなく、本特許は全ての方法、装置、及び製品を、補正後の請求の範囲に適正に収まるものとして、文言通りに、または均等論の下で包含する。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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