CN101598224B - 万用型准流体系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种万用型准流体系统，其包含有一模组基座、至少二流道选择元件分别安装于模组基座之中、至少二入口设置于模组基座，以提供上述的流体进入流道选择元件、以及至少二出口以将所需的流体输出。经由调整流道选择元件的角度，该万用型准流体系统可改变流体的行进方向至预定的出口。此外，一种组合式万用型准流体系统亦在此揭露。
Description
技术领域
本发明涉及一种万用型准流体系统，特别是涉及一种流体供应装置的万用型准流体系统。其是利用，而成为一种相当具有实用性及进步性的新设计，适于产业界广泛推广应用。
背景技术
随着半导体制作工艺制造工艺的日益进步，元件的高性能及高集积化层次越高，使得每一材质层的厚度及均匀性的控制显得格外重要。特别是在化学机械研磨(Chemical Mechanic Polishing，CMP)，蚀刻工艺制造工艺或者是微影工艺制造工艺中，常常需要用到各种不同的气体与液体。因此，半导体工厂中，常常需要使用到管路来进行液体或气体的传输。
控制阀是半导体设备里用量最大的配件之一。使用控制阀的目的在于控制管路内流体的流量与方向。控制阀在半导体设备里占据有相当比例的空间，特别是当若干个控制阀连续安装在一起时，经由管路相连后，其所占据的空间对于施工或使用上均会造成一定程度的困扰与不便。众多的管路与控制阀，对于日后管路的维修，更造成一定的困扰。
因此，如何能有效地减少半导体设备或厂务设备所需要的控制阀与配管的数量且同时维持原有的功能，将可有效地减少半导体工厂所需的空间，并且减少半导体生产的成本，以提升半导体工厂的经济效益。
由此可见，上述现有的控制阀在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决控制阀存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种可兼具体积小、成本低且使用时可具有全方位调整功能的新型结构的万用型准流体系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的控制阀存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的万用型准流体系统，能够改进一般现有的控制阀，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的控制阀存在的缺陷，而提供一种新型结构的万用型准流体系统，所要解决的技术问题是藉由整合多个流道选择元件，以有效地控制流体的行进方向，从而更加适于实用。
本发明的另一目的在于，克服现有的控制阀存在的缺陷，而提供一种新型结构的万用型准流体系统，所要解决的技术问题是藉由整合多个流道选择元件，以减少所需的管路与控制阀的数量，更可有效地减少管路与控制阀间的接点，进一步提高流体传送的品质与效率，且降低设备与工厂的建置成本，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的万用型准流体系统，其包含：一模组基座；至少二流道选择元件，安装于该模组基座之中；至少二入口，设置于该模组基座，以提供至少二流体进入该多个流道选择元件；以及至少二出口，其中，每一该多个流体可经由该多个流道选择元件的角度，以决定由该多个出口其中之一输出。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的万用型准流体系统，其中所述的流道选择元件与该模组基座形成至少一四通流体控制阀。
前述的万用型准流体系统，其中所述的流道选择元件与该模组基座形成至少一T型三通流体控制阀于该四通流体控制阀的一侧。
前述的万用型准流体系统，其中所述的流道选择元件与该模组基座形成四T型三通流体控制阀，并围绕于该四通流体控制阀。
前述的万用型准流体系统，其中所述的流道选择元件与该模组基座形成至少一L型三通流体控制阀于该四通流体控制阀的一侧。
前述的万用型准流体系统，其中所述的流道选择元件与该模组基座形成四L型三通流体控制阀，并围绕于该四通流体控制阀。
前述的万用型准流体系统，其中所述的模组基座是由不锈钢、铜、铝、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)、氯化聚氯乙烯(Chlorinated polyvinyl chloride，CPVC)、铁氟龙(Polytetrafluoroethylene，PTFE)或全氟烷氧基树脂(Perfluoroalkoxyalkane，PFA)所构成。
前述的万用型准流体系统，其中所述的模组基座是由多数个矩形的基座组合而成。
前述的万用型准流体系统，其中所述的矩形的基座其中之一，更包含二相互垂直的流体通道设置于其中。
前述的万用型准流体系统，其中所述的矩形的基座其中之一是一无流体通道元件。
前述的万用型准流体系统，其中所述的模组基座上更包含有压力计、流量计、针阀、流量控制阀、阻尼器或调压器。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明万用型准流体系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
本发明克服了半导体等产业中通常需要利用管路来传送液体或气体等流体，复杂的管路与数量众多的控制阀带来的增加半导体工厂所需空间、且增加设备复杂性的缺点，方便维修，更增加半导体生产设备的稳定性。本发明万用型准流体系统，可藉由整合多个流道选择元件，以控制流体的行进方向，且进一步减少流体供应设备所需的连接管路与控制阀的数量，更可有效地减少管路与控制阀间的接点，有效地提高流体传送的品质与效率，以节省流体供应装置占用厂房的空间，进而降低设备与工厂的建置成本。
综上所述，本发明新颖的万用型准流体系统，具有上述诸多优点及实用价值，其不论在产品结构或功能上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的控制阀具有增进的突出多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
因此，本发明万用型准流体系统可有效地降低生产工厂，特别是半导体生产工厂或液晶面板生产工厂，流体供应装置所需占用的体积，且加速流体供应装置安装的速度，更可以提高流体供应装置操作的稳定性，进而降低建厂成本以及生产成本。
附图说明
图1是为本发明的万用型准流体系统的一较佳实施例示意图。
图2是为本发明的万用型准流体系统的另一较佳实施例示意图。
图3是为本发明的万用型准流体系统的又一较佳实施例示意图。
图4是为本发明的万用型准流体系统应用于一流体供应装置的示意图。
图5是为本发明的万用型准流体系统的再一较佳实施例的组合式万用型准流体系统的部分示意图。
100：万用型准流体系统 110：流体通道元件
112：流体通道 120：流体控制阀
122：流道选择元件 130：流体通道元件
132：流体通道 140：流体控制阀
142：流道选择元件 150：流体控制阀
152：流道选择元件 160：流体控制阀
162：流道选择元件 170：流体通道元件
172：流体通道 180：流体控制阀
182：流道选择元件 184：感测元件
190：流体通道元件 192：流体通道
194：感测元件 200：模组基座
210：入口 220：入口
230：入口 240：出口
250：出口 260：入口
270：入口 280：入口
300：万用型准流体系统 310：流体通道元件
312：流体通道 320：流体控制阀
322：流道选择元件 330：流体通道元件
332：流体通道 340：流体通道元件
342：流体通道 344：感测元件
350：流体控制阀 352：流道选择元件
360：流体控制阀 362：流道选择元件
370：流体通道元件 372：流体通道
374：感测元件 380：流体控制阀
382：流道选择元件 390：无流体通道元件
400：模组基座 410：入口
420：出口 430：入口
440：出口 450：出口
460：出口 470：出口
500：万用型准流体系统 510：流体通道元件
512：第一流体通道 514：第二流体通道
520：流体控制阀 522：流道选择元件
530：流体通道元件 532：流体通道
540：流体控制阀 542：流道选择元件
550：流体控制阀 552：流道选择元件
560：流体控制阀 562：流道选择元件
570：流体通道元件 572：第一流体通道
574：第二流体通道 580：流体控制阀
582：流道选择元件 584：感测元件
590：流体通道元件 592：流体通道
594：感测元件 600：模组基座
610：入口 620：入口
630：出口 640：出口
650：出口 660：出口
670：出口 680：出口
710：第一万用型准流体系统 720：第二万用型准流体系统
730：第三万用型准流体系统 740：第一储存桶
750：第二储存桶 760：压力储存桶
770：第一泵 780：第二泵
790：第一压力容器 810：第二压力容器
820：流量计 830：最终过滤器
840：预过滤器 850：制造工艺管路
910：流体通道元件 912：流体通道
914：模组基座 920：流体控制阀
922：流道选择元件 924：模组基座
930：模组基座连接元件 940：管路连接元件
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的万用型准流体系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。为了方便说明，在以下的实施例中，相同的元件以相同的编号表示。
通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
参阅图1所示，其绘示本发明的万用型准流体系统的一较佳实施例示意图。本发明的万用型准流体系统较佳地包含有，至少二个流体入口、二个流体出口以及两个流体控制阀。如图中所示，万用型准流体系统100包含有模组基座200其上形成有多个开口以及内部管路，以分别安装流道选择元件122、142、152、162、182，以构成流体控制阀120、140、150、160、180。此外，流体通道元件110、130、170、190则分别利用其内部的流体通道112、132、172、192传输所需的流体。
在此一实施例中，流体控制阀150较佳地是四通流体控制阀，其具有两个L型的通道，可分别控制流体至所需的管路。而流体控制阀120、140、160、180则是由T型三通流体控制阀所构成。因此，当流体由入口210进入本发明万用型准流体系统流体，首先进入流体通道元件110的流体通道112，然后进入流体控制阀120，藉由流道选择元件122转动至合适的位置，此流体可由出口240输出，以输送至外部装置。其中，流道选择元件122若顺时钟转动90度则此流体通道将被关闭，而不会由出口240输出。
此外，当流体由入口220进入流体控制阀140之后，流道选择元件142可将流体导引至流体控制阀150，然后流道选择元件142再进一步将流体导引至流体控制阀180之中，流道选择元件182可根据此流体所期望输出的出口进行选择，例如图式中流道选择元件182进一步将流体传送至出口250，以进一步输出至一外部装置。其中，流体控制阀140或流体控制阀180亦可将管路中的流体关闭，以停止输出至外部装置。
此外，本发明万用型准流体系统，更可以在模组基座上形成感测元件184、194，例如是压力计形成于流体控制阀180之上，或流量计形成于流体通道元件190之上。其中，流道选择元件与模组基座更可以形成流体控制元件，例如是针阀、流量控制阀、阻尼器或调压器等，其均不脱离本发明的精神与范围。
而上述的出口与入口乃相对应的关系，当流体由其进入本发明万用型准流体系统时，则此开口即可被称之为入口，当流体由其流出本发明万用型准流体系统时，则此开口即可被称之为出口。在实际配管时可视实际的需求将本发明万用型准流体系统与外部装置连接的开口设定为出口或入口，亦或者可设定为具有输出与输入功能的出入口，其均不脱离本发明精神与范围。
因此，使用本发明万用型准流体系统可以藉由流道选择元件决定流体的输出装置，且由于本发明万用型准流体系统系一整合式模组基座，利用本发明万用型准流体系统的流体供应系统可节省许多的配管需求，更可以节省许的空间，使得流体供应系统的体积可进一步的缩小，因此可进一步地减少工厂所需的空间。
模组基座200可以由单一的基座材料来成形，再将流道选择元件安装于其中。然而，模组基座200亦可以由多个模组化的基座材料分别加工来成形，然后再将流道选择元件安装于其中，以形成模组化的流体控制阀，然后再进行组合，其均不脱离本发明的精神与范围。
参阅图2所示，其绘示本发明万用型准流体系统的另一较佳实施例示意图。如图中所示，万用型准流体系统300包含有流体通道元件310、330、340、370，流体控制阀320、350、360、380以及无流体通道元件390。其中，流体通道元件310、340、370 用来形成本发明万用型准流体系统的外观形状，以方便更换或者是安装。然而，连接于流体通道元件310、340、370上的管路亦可以直接连接于流体控制阀320、350、380相对应的出入口上，其将可以进一步地减少万用型准流体系统的体积，亦即更进一步地缩小流体供应装置的体积以及配置此流体供应装置所需的空间。
相同地，无流体通道元件390亦用来形成本发明万用型准流体系统的外观形状，以方便安装与更换，然其亦可以由本发明万用型准流体系统加以移除，以进一步地缩小流体供应装置的体积以及配置此流体供应装置所需的空间。
在此一实施例中，流体控制阀350较佳地为四通流体控制阀，其具有两个L型的通道所构成的流道选择元件352，可控制流体至所需的管路。而流体控制阀320、360、380则较佳地由T型三通流体控制阀所构成。因此，由入口410进入的流体可经由流体通道312导引至流体控制阀320，而流体控制阀320则可经由流道选择元件322选择将其导引至流体控制阀350或者是出口440(to Drain，流向排水沟)。如图中所示，当流体被导入流体控制阀350之后，流体控制阀350可经由调整流道选择元件352以将流体进一步导引至流体控制阀360，然后再经由流体通道元件330的流体通道332将流体导引至出口470。此时，由入口430流入的流体则可经由流体通道372被导引至流体控制阀380，然后经由流道选择元件382导引至流体控制阀350，再进一步的被导引至生产线的制造工艺中使用。其中，流体控制阀380的流道选择元件382若逆时钟旋转90度，则可将此流体，由出口450(to Drain，流向排水沟)输出。
其中，若是将图面上的流体控制阀350的调整流道选择元件352逆时钟旋转90度，则可将由入口410进入的流体，直接导引至出口420，以提供生产线的制造工艺中使用，而经由入口430进入的流体，则可以被导引至出口470(to Drum Recirculation，流向液体储存桶)，以回到液体储存桶之中。藉由改变流体控制阀360的流道选择元件362的角度，则可以决定管路中的液体是经由出口470回到储存桶或者是经由出口460(to SupplyTank，流向备用压力存储桶)而进入压力储存桶之中。本发明万用型准流体系统更可以在模组基座上形成流体感测元件344、374，例如是压力计形成于流体通道元件340之上，或流量计形成于流体通道元件370之上。其中，流道选择元件与模组基座更可以形成流体控制元件，例如是针阀、流量控制阀、阻尼器或调压器等，其均不脱离本发明的精神与范围。
参阅图3所示，其绘示本发明万用型准流体系统的又一较佳实施例示意图。如图中所示，万用型准流体系统500包含有流体通道元件510、530、570、590，以及流体控制阀520、540、550、560、580。其中，流体控制阀550较佳地为四通流体控制阀，其具有两个L型的通道所构成的流道选择元件552，可控制流体至所需的管路。而流体控制阀520、540、560、580则较佳地由L型三通流体控制阀所构成。相同地，藉由改变流道选择元件522、542、552、562与582的角度，可以进一步地控制流体的入口与出口，以改变流体的行进方向。
此万用型准流体系统更可以在模组基座上形成流体感测流体感测元件594、584，例如是压力计形成于流体通道元件590之上，或流量计形成于流体控制阀580之上。其中，流道选择元件与模组基座更可以形成流体控制元件，例如是针阀、流量控制阀、阻尼器或调压器等，其均不脱离本发明的精神与范围。
此外，流体通道元件510更具有两个相互形成一预定角度且相互独立的第一流体通道512以及第二流体通道514，较佳地两者相互垂直，以安排于本发明万用型准流体系统的一角隅，以提供管路更多的入口及/或出口，使得本发明万用型准流体系统用途更多，且无须进一步的增加本身的体积。
参阅图4所示，其绘示本发明万用型准流体系统应用于一流体供应装置的示意图。如图中所示，此流体供应装置一般而言，为一半导体厂所需的液体或气体的供应装置，亦可以使用于面板厂或其他的厂房内，以提供生产线所需的液体和气体。就此一流体供应装置而言，现有的管线配置约需使用到60个控制阀，以控制管路内的流体行进方向。其中，每一个控制阀至少需要约两个接点，因此，全部配管完成其管路接点约需要至少超过120个接点。每一个接点的接管品质均将严重的影响装置稳定性与安全性，且由于每一个接点均会影响到流体供应的品质与安全性。因此，每一个管路接点的品质均需一再地确认，以确保安全。此外，由于设备安装时，仍须一一地安装许多的管路与接点，其更将明显影响到设备的交期与可靠度。
相反地，利用本发明万用型准流体系统，如图4所示的流体供应装置约仅需使用到三个本发明万用型准流体系统，即可控制大部分的流体与方向。例如是图中的第一万用型准流体系统710、第二万用型准流体系统720以及第三万用型准流体系统730，将其分别地连接到第一储存桶(Drum1)740、第二储存桶(Drum2)750、压力储存桶(Tank)760、第一泵(Pump1)770、第二泵(Pump2)780、第一压力容器(PV1)790以及第二压力容器(PV2)810，即可完成大部分的流体行进方向的控制。由图中可知，此装置安装时所需的管路与接点，将可有效地被减少，因此，将可有效地加速装置的交期，提高产品的可靠度，更可以节省设备所需的费用。虽然，本发明万用型准流体系统的单价会高于单一的控制阀，然而，其所减少的控制阀的数量与接点的数量，均将使利用本发明万用型准流体系统的流体供应装置的品质有效地提升，且仍可进一步地降低生产与安装的成本。
此外，为了配合流体供应装置的控制与流体品质，管路中更可以安装有例如是流量计(Flow Meter)820、最终过滤器(Final-filter)830、预过滤器(Pre-filter)840，以将所需的流体经由制造工艺管路(Process)850送至生产线上。其中，上述的流量计820、最终过滤器830与预过滤器840，亦可以一模组的形式安装于本发明万用型准流体系统之中，以进一步地节省管路所需的接点与体积。
上述的流体控制阀、流体通道、流道选择元件以及模组基座可以由金属材质或非金属材质所构成所构成。例如是由不锈钢、铜或铝等金属材质所构成。其亦可以是由聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)、氯化聚氯乙烯(Chlorinated polyvinyl chloride，CPVC)、铁氟龙(Polytetrafluoroethylene，PTFE)或全氟烷氧基树脂(Perfluoroalkoxy alkane，PFA)等非金属材质所构成。
参阅图5所示，其绘示本发明万用型准流体系统的再一较佳实施例，组合式万用型准流体系统的部分示意图。本发明万用型准流体系统的模组基座，亦可以根据每一个流体控制阀以及流体通道元件单独形成，模组化的流体控制阀较佳地具有矩形的外观形状，然后再以连接元件将其结合，其亦不脱离本发明的范围与精神。如图中所示，流体通道元件910包含有模组基座914其中设有流体通道912，而流体控制阀920则由模组基座924与流道选择元件922所构成，亦即流体通道元件910与流体控制阀920可分别形成于不同的模组基座914与模组基座924。然后再利用管路连接元件940与模组基座连接元件930将两者的流体通道与模组基座连接，以形成所需的组合式万用型准流体系统。其中，管路连接元件940较佳地是两端具有锥度中空导管，以在模组基座914与模组基座924密合后，将两者的流体通道相连接且密合。此外，模组基座连接元件930可以使用如螺栓等方式将模组基座914与模组基座924结合。其中，模组基座连接元件930更可以相互垂直或平行的方式设置于模组基座之中，其较佳地在模组基座上具有不同的高度，以避免相互干涉的情况发生。
因此，本发明组合式万用型准流体系统可以更有弹性地安装所需的流体通道元件与流体控制阀，更进一步提升本发明万用型准流体系统使用的范围。
上述如此结构构成的本发明万用型准流体系统的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种万用型准流体系统，其特征在于其包含：
一模组基座，该模组基座是由多个矩形模组基座组合而成；
至少二流道选择元件，分别安装于该多个矩形模组基座之中；
至少二入口，设置于该模组基座，以提供至少二流体进入该多个流道选择元件；
至少二出口，其中，每一该多个流体可经由该多个流道选择元件的角度，以决定由该多个出口其中之一输出；以及
多个管路连接元件与多个模组基座连接元件，以连接该多个矩形模组基座的流体通道，并将该多个矩形模组基座连接，以形成所需的该组合式万用型准流体系统。
2.根据权利要求1所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的流道选择元件与该模组基座形成至少一四通流体控制阀。
3.根据权利要求2所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的流道选择元件与该模组基座形成至少一T型三通流体控制阀于该四通流体控制阀的一侧。
4.根据权利要求2所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的流道选择元件与该模组基座形成四T型三通流体控制阀，并围绕于该四通流体控制阀。
5.根据权利要求2所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的流道选择元件与该模组基座形成至少一L型三通流体控制阀于该四通流体控制阀的一侧。
6.根据权利要求2所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的流道选择元件与该模组基座形成四L型三通流体控制阀，并围绕于该四通流体控制阀。
7.根据权利要求1所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的模组基座是由不锈钢、铜、铝、聚丙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、铁氟龙或全氟烷氧基树脂所构成。
8.根据权利要求1所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的矩形模组基座其中之一，更包含二相互垂直的流体通道设置于其中。
9.根据权利要求1所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的矩形模组基座其中之一是一无流体通道元件。
10.根据权利要求1所述的万用型准流体系统，其特征在于其中所述的模组基座上更包含有压力计、流量计、针阀、流量控制阀、阻尼器或调压器。
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