JP5475800B2 - 設定可能な圧力容器 - Google Patents

Description

本願は、２００８年１２月１１日に出願された米国仮出願第６１／１２１６７９号の利益を主張する。この開示は参照により明示的に本願に組み込まれる。

本願は、広く、半導体製造業界で用いられる液体化学薬品のためのもののような、圧力分配システムおよび／または圧力混合システムに関し、より具体的には、そのようなシステム内で用いられる、バルブおよび継手接続部の異なる組み合わせを支持するように設定可能な圧力容器に関する。

半導体製造プロセスは典型的には、浸食性または腐食性の液体化学薬品の圧力下での混合および／または分配することを含む。これらのプロセスのためのシステムは、慣習的には、フルオロポリマーのような化学的に耐性のある材料から構成される、タンクまたは他の容器を採用する。そのようなシステムおよびタンクは、たとえば、米国特許第７０２５２３４号明細書、第７００７８２２号明細書、第６２０６２４０号明細書、第６０８５９４０号明細書に説明されている。たとえば、米国特許第４３０４５３０号明細書に自動車のための燃料タンクのような他のタンクが説明されている。

フルオロポリマーまたは他の圧力容器における改良は、半導体製造者および他の化学処理業界によく受け入れられると思われる。

本発明は圧力容器に関し、端部キャップセクションを有し、これは、フルオロポリマーまたは他の化学的に耐性のある材料から型成形または他の方法で形成することができる。より具体的には、本発明は、バルブ、レギュレータ、継手、連結具、マニホルド、センサ、または他の液体接続具の異なる組み合わせに対応する、設定可能なタンクまたはセクションに関し、容器の表面上に接続され、または一体的にされる制御要素に関する。そのようにして、本発明の容器は、漏れ経路を取り除き、デッドボリュームを減少させる。

本発明の開示によれば、１つまたはそれ以上のユニバーサル取り付けパッドを備えるように、少なくとも１つの容器端部キャップセクションが型成形され、または他の方法で形成される。これは、１つまたはそれ以上の他のパッドの半径により囲まれる中央のパッドを含む。パッドは、概ね直立した管状のスタブを含むように提供することができ、ここに流体部品を溶接可能であり、または他の方法で接続可能である。これは、セクションの壁を貫通してポートを提供するために容器内部に開放可能である。代替的に、スタブは、パッドを再形成するために、機械加工で除去することができ、または、他の方法で取り除くことができる。たとえばさねはぎ（tongue-and-groove）または類似の他の流体部品のために熱形成器具で行う。

有利には、取り付けパッドは、型成形され、または他の方法でセクションの壁に設けられ、ポートが閉じているように無傷な壁を備える。取り付けパッドが未使用の場合、潜在的なデッドボリュームおよびリークパスを取り除くように、ポートは閉じたままにすることができる。しかし、パッドが流体要素のセクションへの取り付けのために使用される場合、ドリルまたは他の機械加工により壁が開けられ、あるいは、壁の材料を介した熱成形により、ポートを開ける。

したがって、本発明は、設計、製造、構造、要素の組み合わせ、および／または部品および工程の配置、を有し、これらは以下で例示的に詳細に開示される。本発明の利点は、圧力容器またはそのセクションを含み、これは、デッドボリュームまたはリークポテンシャルを増加させずに、様々なバルブおよび継手の構成を支持するように構成される。さらなる利点は、フルオロポリマーや他の化学耐性材料で型成形または他の方法で形成される構造を含み、また、半導体製造で用いられる液体化学薬品の圧力分配および／または混合のためのプロセスに用いることができる。これらの利点および他の利点は、本明細書の開示により当業者に明らかになるであろう。

本発明の趣旨および目的の完全な理解のために、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照されたい。添付図面は以下の通りである。

本発明による、圧力容器端部キャップセクションの斜視図である。 図１の端部キャップセクションの側面図である。 図１の端部キャップセクションの上面図である。 図３の上面図の拡大図である。 図１の端部キャップセクションの下面図である。 本発明による、代表的な圧力容器の構成を示す斜視図である。 図５の容器の側面図である。 図５の容器の上面図である。 図７の線分８−８Ａに沿って切り取られた図７の容器の断面図の詳細を示す図である。 図７の線分８−８Ａに沿って切り取られた図７の容器の断面図の詳細を示す図である。 図７の線分９−９に沿って切り取られた図７の容器の断面図の詳細を示す図である。

図面は、以下の発明の詳細な説明とともにさらに説明される。
範囲を限定するためではなく便宜のために、説明においていくつかの特定の用語が用いられることがある。たとえば、「前方」、「後方」、「右」、「左」、「上」、「下」等の用語は、参照される図面における方向を示し、また、「内部」、「内側」または「機内」、および「外側」、「外部」、「外方」、「機外」等の用語は、それぞれ参照される要素の中心から内側または離れる方向を示し、「半径方向」、「水平方向」、「軸方向」、「垂直方向」等の語は、それぞれ、参照する要素の中心長手方向軸に関する、方向、軸、垂直または平行な平面を示す。上述した用語の類似の語は、限定する目的ではなく説明の便宜のために使用されていると理解されたい。

図面において、本明細書で参照される英数字の符号が付された要素は、文脈から明らかであるように、数字のみで参照されることにより集合的または代替的に参照される。さらに、図面における様々な要素の構成部分は、別個の参照符号で示されることがあり、これは、その要素の全体を指すのではなく、その要素の構成部分を参照しているものと理解されたい。空間、表面、寸法、および広がりを示す全体の参照は、矢印付きで示される。

以下の開示の説明目的のために、本明細書で開示される本発明の設定可能な圧力容器セクションは、化学耐性フルオロポリマー材料の構成に関して説明され、半導体製造で用いられる液体化学薬品の圧力分配および／または混合に使用されるポリテトラフルオロエチレンなどである。しかし、本発明の概念は、他の製造、処理、輸送のシステムにおける他の構成および／または材料においても有用性があり得ることを理解されたい。そのような構成および使用は、それゆえ、明示的に本発明の範囲内にあると考えられたい。

図面を参照すると、いくつかの図面を通して対応する参照符号は対応する要素を指すために用いられ、同等の要素はプライムまたは連続する英数字が付される。代表的な端部キャップセクションは、本発明による設定可能な圧力混合または分配容器は、図１の断面図および図２−４のいくつかにおいて全体が符号１０により示される。基本的な構成において、セクション１０は、全体として管状壁１２により形成され、管状壁１２は閉鎖第１端部１６から中心長手方向壁軸１４に沿って開放第２端部１８まで延びる。閉鎖第１端部１６は図示のように概ね半球体とすることができる。壁は外表面２０、および図１において波線２２で示される内側表面を備え、その間に寸法「ｔ」の壁厚さを画定する。

符号３０で参照される少なくとも１つの取り付けパッドは、閉鎖第１端部１６上の壁の外表面２０上に位置決めされる。図１―４に示されるセクション１０の構成において、中心取り付けパッド３０ａは、少なくとも１つの、好ましくは２つ以上の周辺取り付けパッド３０ｂ−ｅにより囲まれるものとして提供され、周辺取り付けパッド３０ｂ−ｅは、図示のように中心パッド３０ａを中心とする概ね円形のパターンとして配置することができる。取り付けパッド３０の各々は、それぞれ壁１２上に支持されるベース部分３２ａ−ｅを備え、また、概ね管状のスタブ部３４ａ−ｅを備える。ベース部分３２の各々は、図示のように、概ね平坦な外面３５ａ−ｅをそれぞれ備えるように構成され、これは、対応するスタブ部３４ａ−ｅを囲む。スタブ部３４ａ−ｅの各々は、対応する中心長手スタブ軸３６ａ−ｅに沿って、対応するベース部分３２ａ−ｅから外側に延びる。スタブ部３４ａ−ｅは、壁１２に結合して壁１２を閉鎖するする近位端部３８ａ−ｅと、遠位端部４０ａ−ｅとの間に介在する。以下で詳細に説明されるように、パッド３０ａ−ｅの各々は、バルブ、レギュレータ、継手、連結具、マニホルド、センサ、または他の流体接続具のような流体要素あるいは制御要素への接続のために設定可能である。他のパッド３０に関して、これらの任意の組み合わせは、以下で説明されるように、対応するスタブ部３４の近位端部３８の壁１２を貫通する開放により、内側容積部に開口するポートを提供される。セクション１０の内側容積部は、図１において符号４２で示される。図１−４に示されるパッド３０の配置において、軸３６ａは概ね軸１４と同軸であり、軸３６ｂ−ｅは半径方向に離間しており、半径は図１で「ｒ」で示されている。

軸３６ａ−ｅは図１−４において平行に示されているが、軸の１つまたはそれ以上は、波線３６´で示されるように非平行にし、１つまたはそれ以上の流体部品を軸外に取り付けられるようにしてもよいことを理解されたい。また、スタブ部３４の各々は、図示のように、周辺スタブ端部３４ｂ−ｅの直径よりも大きな直径である中心スタブ部３４ａを備えるように構成できるが、意図している用途に必要であれば、スタブ部３４を同一の直径としてもよく、また、１つまたはそれ以上のスタブ部を大きくまたは小さくしてもよい。

意図する用途に必要または望ましい場合、セクション１０は、さらに、概ね平面の平坦部を備えるように構成することができ、これは図１および図３Ａにおいて符号５０ａで示され、図２−４において符号５０ａ−ｂで示される。これらは、端部１６、１８の間で、壁の外側表面２９の一つ以上の側面に配置される。追加的に図３Ａに示される詳細を見ると、平坦部５０は第１側部５２ａおよび第１側部５２ａの反対側の第２側部を備えるように構成される。各側部５２ａ−ｂは、側部に沿って延びる対応するあり継部または他の形状の溝５４ａ−ｂを備えることができる。このようにして、容量性のレベルセンサのようなセンサは、小さなあり継クランプ等を介してタンクに取り付けることができる。さらに、図４の下面図に見られるように、壁１２の内側表面２２は、ボスの配置を備えるように形成することができ、その内の１つに符号６０が付されている。ボスは、パッド３０の対応する１つの下に配置され、さねはぎ（tongue-in-groove）または他のネジまたはボルトフランジが流体部品をパッドへ取り付けられるようにする。

端部キャップセクション１０は、ポリマー材料または補強材料または他の複合材から型成形または他の方法で形成することができ、典型的には、熱可塑性プラスチックまたは他のプラスチック材料または複合材で形成される。半導体製造プロセスで用いられる液体薬品の化学的適合性のために、そのような材料または複合材は、ポリテトラフルオロエチレン、またはフルオロポリマーのコポリマーまたはブレンドのようなフルオロポリマーとすることができる。

図５、６の斜視図に移ると、端部キャップセクション１０のペアが符号１０ａ、１０ｂで示され、これらは、参照符号８０で全体が示される圧力容器の端部を有する。図示のように、各端部キャップセクションは１つまたはそれ以上の管状中間セクションに、融合されることにより、または、接着結合により、または機械的に固定することにより結合され、または他の方法で取り付けられる。管状中間セクションの１つが符号８２で示され、任意の軸方向長さとすることができる。しかし、たとえば容器の容積の要求に応じて、波線８２´で示されるような複数の中間セクション８２を設けることができることを理解されたい。また、セクション１０ａ−ｂは、互いに直接的に接続してもよいことを理解されたい。同様に、セクション１０ａ−ｂの各々または両方は、たとえば、容器がローテーション式に吹込み形成される場合、または、一体部品として他の方法で型成形される場合、容器８０に一体的に形成することができる。

図５、６に示される例示的な実施形態において、セクション１０ａのパッド３０ａ−ｄのポートは、対応するバルブ、継手、レギュレータ、または他の流体部品９０、９２、９４、９６の取り付けのために開いた状態にあると理解される。しかし、パッド３４ｅのポートは、この例では使用されず、閉じたままであると理解される。同様に、セクション１０ｂの対応するパッド３０ａ−ｄのポートは、容器８０の端部を閉鎖するために閉じられている。セクション１０ｂで示されるように、周辺スタブ部３４ｂ−ｅは、端部１６の軸方向の広がりと共通境界となるように、型成形することができまたは機械加工することができる。たとえば、共通境界は中央スタブ部３４ａの広がりにより画定され、中央スタブ部３４ａ前述の図１−４で示した長さから縮めるように型成形または機械加工することができる。このようにして、セクション１０ｂのパッド３０ｂ−ｅの遠位端部４０ｂ−ｅは、ベースとして使用することができ、容器８０が図示のように概ね直立するように自立できるようになる。

次に図７の上面図および図８、８Ａの断面拡大図を見ると、取り付けパッド３０ｃが図８に継手９４に接続された動的な状態で示され、取り付けパッド３０ｅが図８Ａにおいて流体部品に接続されていない非動的な状態で示されている。これに関して、パッド３０ｃのスタブ部３４ｃの近位端部３８ｃを閉じる壁１２は、取り除かれた状態で示されており、たとえば、ドリル加工または他の機械加工により、あるいは、壁１２の材料を貫通する熱加工により取り除く。それにより、共通に参照される容器８０（図５、６）の内部容積のセクション１０ａの内部容積４２に向けて符号１００ｃで示されるポートを開ける。対照的に、パッド３０ｅのスタブ部３４ｅの近位端部３８ｅを閉鎖する壁１２は、無傷の状態で示され、波線１００ｅで示されるポートが閉じた状態であり、これは開通することができ、そうすると動的な状態になる。

最後に図９を参照すると、バルブ９０の中央取り付けパッド３０ａへの接続が、断面図に詳細に示されている。同図において、スタブ部３４ａの近位端部３８ａを閉鎖する壁１２は、取り除かれた状態で示され、符号１００ａで示される開放したポートを提供する。切断または他の機械的除去により実質的に取り除かれたスタブ部３４ａの直立した広がりにより、面３５ａは、たとえば、熱形成器具等により再形成され、バルブ９０の、符号１０２で示される、パッド３０ａへのさねはぎ（tongue-in-groove）シール接続を可能にする。図示のように、符号６０ａ−ｂで示されるボスは、ねじ、ボルト等１０６ａ−ｂを介したバルブベース１０４のパッド３０ａへの機械的取り付けのために、ねじが形成され、または、ねじが形成された挿入部を受け入れる。

このように、本発明の端部キャップセクションを含む設定可能な圧力容器およびその構造が説明された。
本明細書に含まれる教示から逸脱することなく、本発明においていくつかの変更が可能であると思われる。上述の説明に含まれるあらゆる事項は説明的なものであり限定的なものではないことを意図している。本明細書で参照される優先権の基礎となる文書を含むあらゆる参照物は、参照により明示的に本明細書に組み込まれる。

Claims (21)

1. 少なくとも流体部品へ接続する、設定可能な圧力容器の構造での使用のための端部キャップセクションであって、前記容器は、内側容積部を備え、第２セクションに接続される少なくとも１つの前記端部キャップセクションを有し、前記端部キャップセクションは、
   中心長手方向壁の軸に沿って、閉鎖第１端部から開放第２端部まで延びる概ね管状の壁を有し、前記壁は、間に壁の厚さを画定する外表面と内表面とを備え、
   前記端部キャップセクションは、前記閉鎖第１端部上で前記壁の前記外表面に位置決めされる少なくとも１つの取り付けパッドを有し、前記取り付けパッドは、前記壁上に支持されるベース部と、前記ベース部から中央長手方向スタブの軸に沿って外側に延びる概ね管状のスタブ部と、を有し、前記管状のスタブ部は、前記壁に接続する近位端部と流体部品の接続のために設定可能な遠位端部との間に介在し、前記近位端部は、前記壁により閉鎖されており、前記取り付けパッドの前記ベース部は、前記スタブ部を囲む概ね平坦な外側面を備え、
   前記スタブ部の前記近位端部は、前記容器の前記内側容積部へ開口するポートを提供するために、前記壁を貫通して開放可能である、端部キャップセクション。
2. 請求項１に記載の端部キャップセクションであって、前記キャップセクションは、ポリマー材料または複合材から形成される、端部キャップセクション。
3. 請求項２に記載の端部キャップセクションであって、前記ポリマー材料または複合材は熱可塑性材料を含む、端部キャップセクション。
4. 請求項２に記載の端部キャップセクションであって、前記ポリマー材料または複合材は、フルオロポリマーおよびコポリマー、およびこれらの混合物からなるグループから選択されるプラスチックを有する、端部キャップセクション。
5. 請求項１に記載の端部キャップセクションであって、前記壁の第１端部は、概ね半球体形状である、端部キャップセクション。
6. 請求項１に記載の端部キャップセクションであって、第１の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が前記中央長手方向壁の軸と概ね同軸になるように位置決めされる、端部キャップセクション。
7. 請求項１に記載の端部キャップセクションであって、第１の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が、前記中央長手方向壁の軸から半径方向に離間するように位置決めされる、端部キャップセクション。
8. 請求項１に記載の端部キャップセクションであって、
   第１の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が前記中央長手方向壁の軸と概ね同軸になるように位置決めされ、
   少なくとも第２の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が、前記中央長手方向壁の軸から半径方向に離間するように位置決めされる、端部キャップセクション。
9. 請求項１に記載の端部キャップセクションであって、
   第１の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が、前記中央長手方向壁の軸と概ね同軸となるように位置決めされ、
   少なくとも第２のおよび第３の前記取り付けパッドが、各中央長手方向スタブの軸が、前記中央長手方向壁の軸から所定の半径方向距離で離間されるように配置される、端部キャップセクション。
10. 請求項１に記載の端部キャップセクションであって、さらに、
    前記壁の外側表面に配置される概ね平面の平坦部を有し、前記平坦部は前記第１端部と前記第２端部との間に介在し、前記平坦部は、第１側部および前記第１側部の反対側の第２側部を有し、前記平坦部の前記第１側部および前記第２側部の各々は、各側部に沿って延びる溝を有する、端部キャップセクション。
11. 少なくとも流体部品を接続するための設定可能な圧力容器であって、前記容器は、内側容積部を備え、また、第２セクションに結合される少なくとも１つの端部キャップセクションを有し、前記端部キャップセクションは、
    中央長手方向壁の軸に沿って閉鎖第１端部から開放第２端部まで延びる概ね管状の壁を有し、前記壁は、間に壁の厚さを画定する外側表面および内側表面を備え、
    前記端部キャップセクションは、前記閉鎖第１端部において前記壁の前記外側表面上に位置決めされる少なくとも１つの取り付けパッドを有し、前記取り付けパッドは、前記壁上に支持されるベース部と、前記ベース部分から中央長手方向スタブの軸に沿って延びる概ね管状のスタブ部と、を有し、前記管状のスタブ部は、前記壁に接続する近位端部と前記流体部品の接続のために設定可能な遠位端部との間に介在し、前記近位端部は前記壁により閉鎖され、前記取り付けパッドの前記ベース部は、前記スタブ部を囲む概ね平坦な外側面を備え、
    前記スタブ部の前記近位端部は、前記容器の前記内側容積部へ開口するポートを提供するために、前記壁を貫通して開放可能である、圧力容器。
12. 請求項１１に記載の圧力容器であって、前記キャップセクションは、ポリマー材料または複合材から形成される、圧力容器。
13. 請求項１２に記載の圧力容器であって、前記ポリマー材料または複合材は、熱可塑性プラスチックを有する、圧力容器。
14. 請求項１２に記載の圧力容器であって、前記ポリマー材料または複合材は、フルオロポリマーおよびコポリマー、およびそれらのブレンドからなるグループから選択されるプラスチックを有する、圧力容器。
15. 請求項１１に記載の圧力容器であって、前記壁の前記第１端部は概ね半球形状である、圧力容器。
16. 請求項１１に記載の圧力容器であって、第１の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が概ね前記中央長手方向壁の軸と同軸になるように位置決めされる、圧力容器。
17. 請求項１１に記載の圧力容器であって、第１の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が、前記中央長手方向壁の軸から半径方向に離間するように位置決めされる、圧力容器。
18. 請求項１１に記載の圧力容器であって、
    第１の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が概ね前記中央長手方向壁の軸と同軸になるように位置決めされ、
    少なくとも第２の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が、前記中央長手方向壁の軸から半径方向に離間するように位置決めされる、圧力容器。
19. 請求項１１に記載の圧力容器であって、
    第１の前記取り付けパッドは、中央長手方向スタブの軸が概ね前記中央長手方向壁の軸と同軸になるように位置決めされ、
    少なくとも第２のおよび第３の前記取り付けパッドの配置は、各中央長手方向スタブの軸が、前記中央長手方向の壁の軸から所定の半径距離に離間されるように位置決めされる、圧力容器。
20. 請求項１１に記載の圧力容器であって、第１の前記端部キャップセクションおよび第２の前記端部キャップセクションを有する、圧力容器。
21. 請求項１１に記載の圧力容器であって、さらに、
    前記壁の外側表面に配置される概ね平面の平坦部を有し、前記平坦部は前記第１端部と前記第２端部との間に介在し、前記平坦部は、第１側部および前記第１側部の反対側の第２側部を有し、前記平坦部の前記第１側部および前記第２側部の各々は、各側部に沿って延びる溝を有する、圧力容器。

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