KR100632309B1 - 사용 후 버릴 수 있는 유체 분리 장치 및 용이한 교체특성을 갖는 매니폴드 조립체 설계 - Google Patents

사용 후 버릴 수 있는 유체 분리 장치 및 용이한 교체특성을 갖는 매니폴드 조립체 설계 Download PDF

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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

한정된 공간에서도 용이하고 신속하게 교체할 수 있고 또한 교체 중에 누출을 최소화하거나 또는 없애는 유체 분리 조립체를 제공한다. 유체 분리 장치(12)는 분리 수단을 포함하는 하우징을 가지며, 상기 하우징은 입구 및 상기 입구에서 떨어져 있는 출구를 가지며, 각각 사용 시점에 분리 수단을 통한 유체 소통을 허용하도록 하우징을 매니폴드(10) 또는 다른 수단에 부착하기 위한 접속구(20,21)를 포함한다. 상기 접속구(20,21)는 신속하게 연결/분리되고, 누출을 최소화하거나 또는 없애도록 설계된다. 상기 접속구들은 대향 단부들에 위치하여, 상부 및 하부 접속구가 다른 형태를 갖게 됨으로써, 조립체의 적절한 설치를 보장하게 된다. 분리될 특정 매체는 특히 제한되지 않으며, 슬러리, 물을 포함하는 유체, 및 프리-로드된 크로마토그래프(pre-loaded chromatograph) 컬럼을 포함할 수 있다.

Description

사용 후 버릴 수 있는 유체 분리 장치 및 용이한 교체 특성을 갖는 매니폴드 조립체 설계{DISPOSABLE FLUID SEPARATION DEVICE AND MANIFOLD ASSEMBLY DESIGN WITH EASY CHANGE-OUT FEATURE}
본 발명은 사용 후 버릴 수 있는 유체 분리 장치 및 용이한 교체 특성을 갖는 매니폴드 조립체에 관한 것이다.
접속구를 갖는 유체 분리 장치는 필터 유닛의 교체를 매우 어렵게 하는 좁은 공간에 설치될 수 있다. 예컨대, 한정된 공간에서 설치 및 제거 중에 접속구를 회전시키는 것은 매우 어렵다. 산업적인 여과 작용 응용에 있어서의 통상의 공간들에서 신속 분리 접속구를 조작하기란 다루기 힘들고 어렵게 될 수 있다. 종래의 접속구는 작동자의 손으로 접속구를 조작할 수 있도록 충분한 공간을 필요로 한다. 또한, 일반적으로 접속구 또는 신속 분리구들이 제거되도록 하는 과다한 튜빙(tubing)이 있다. 또한, 제거될 필터 유닛을 그의 설치 위치로부터 접속구/신속 분리구들이 용이하게 제거되기에 충분한 공간을 갖는 위치로 옮기도록 여타의 튜빙들이 존재할 수도 있다. 그러나, 튜빙은 쉽게 손상될 수 있고, 튜빙 벽의 내측 표면에 점착된 오염물이 유체로 이동될 수 있기 때문에 튜빙 주위로의 이동은 매우 바람직하지 않다. 또한, 종래의 사용 후 버릴 수 있는 필터는 장애가 되는 접속구 들로 인해 교환하는데 시간 소모가 많다. 또한, 필터들은 종종 제거를 위한 수직 이동을 허용하도록 상부 및/또는 하부에 여분의 공간을 필요로 하며, 그 공간은 프레미엄 공간으로 된다.
종래의 사용 후 버릴 수 있는 유체 분리 장치의 다른 문제점은 교체 중의 누출이다. 특정 프로세스에 사용되는 화학 약품은 독성이 있기 때문에, 환경의 관점에서나 작동자의 안전성의 면에서, 어떠한 누출도 바람직하지 않다. 유사하게, 상기 장치와 연관된 튜빙도 교체 중에 누출 또는 적하(滴下)될 수 있고, 독성 조건으로 될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 한정된 공간에 설치되어 용이하게 연결 및 분리될 수 있는 제거 가능한 유체 분리 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 한번의 용이한 동작으로 설치할 수 있고 각 접속구가 개별적으로 연결될 필요가 없는 접속구들을 포함하는 제거 가능한 분리 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 교체 중에 누출을 방지하는 적하 방지 연결구를 포함하는 분리 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 교체 중에 공기 잠입 가능성을 최소화하거나 또는 없애는 분리 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 조립체의 올바르지 않은 설치를 방지하도록, 배향된 연결부를 갖는 분리 조립체를 제공하는 것이다.
상기한 종래 기술의 문제점들은, 한정된 공간에서도 용이하고 신속하게 교체할 수 있고 또한 교체 중에 누출을 최소화하거나 또는 없애는 유체 분리 조립체를 제공하는 본 발명에 의해 해소될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유체 분리 장치는 분리 수단을 포함하는 하우징을 가지며, 상기 하우징은 제1 단부 및 상기 제1 단부에서 떨어져 있는 제2 단부를 가지며, 상기 제1 및 제2 단부는 각각 사용 시점에 분리 수단을 통한 유체 소통을 허용하도록 하우징을 매니폴드 또는 다른 수단에 부착하기 위한 접속구를 포함한다. 상기 접속구는 신속하게 연결/분리되고, 누출을 최소화하거나 또는 없애도록 설계된다. 상부 및 하부 접속구가 다른 형태를 갖게 됨으로써, 조립체의 적절한 설치를 보장하게 된다. 분리될 특정 매체는 특히 제한되지 않으며, 슬러리, 물을 포함하는 유체, 및 프리-로드된 크로마토그래프(pre-loaded chromatograph) 컬럼을 포함할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분리 장치를 나타낸 단면도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 장치용 밸브의 단면도,
도2a는 도1의 밸브의 일부를 나타낸 단면도,
도3은 도2의 밸브의 일부를 나타낸 단면도,
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리 장치용 밸브의 단면도,
도4a는 도4의 밸브의 일부를 나타낸 단면도,
도4b는 도4의 밸브의 다른 실시예의 단면도,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리 장치의 단면도,
도5a는 도5의 밸브의 상부 접속구의 단면도,
도5b는 도5의 밸브의 하부 접속구의 단면도,
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분리 장치의 단면도,
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분리 장치의 측단면도,
도7a는 도7의 분리 장치의 정면도,
도8은 매니폴드에 설치된, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분리 장치의 측단면도,
도8a는 설치 위치에 있는 도8의 분리 장치의 측단면도,
도8b는 설치 위치에 있는 도8의 분리 장치의 단면도,
도8c, 8d 및 8e는 본 발명에 따른 접속구의 다른 실시예들의 단면도들,
도8f는 종래 기술의 접속구의 단면도,
도9는 본 발명의 실시예에 따른 분리 시스템을 나타낸 개략도,
도10은 본 발명의 다른 실시예에 설치된 분리 장치의 측단면도,
도10a는 설치 위치에 있는 도10의 분리 장치의 측면도,
도10b 및 10c는 도10의 래치 기구의 확대도,
도10d는 본 발명의 또 다른 실시예에 설치된 분리 장치의 단면도,
도10e는 설치 위치에 있는 도10d의 분리 장치의 측면도,
도11은 본 발명의 또 다른 실시예에 설치된 분리 장치의 측단면도,
도11a는 설치 위치에 있는 도11의 분리 장치의 측단면도,
도12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 설치된 분리 장치의 측단면도, 및
도13은 본 발명의 또 다른 실시예의 측단면도이다.
도9는 본 발명이 적용된 전형적인 유체 분리 시스템을 나타낸다. 당업자라면 필터, 청정기, 농축기, 및 콘택터(예컨대, 가스제거장치 및 오존발생기)를 포함하는 본 발명의 분리 시스템을 이해할 수 있을 것이다. 설명을 위해, 상기 분리 시스템은 필터로 예시되어 있지만, 본 발명은 그것으로 제한되지 않는다. 필터(12)는 입구단(90) 및 출구단(100)(이들은 역전될 수 있음)을 가지며, 각각 하부 및 상부 매니폴드(16,14)로 접속되어 있다. 질소/청정 건조 공기 라인이 필터(12)를 퍼지하도록 이용된다. 탈이온화된 워터(DI)라인이 필터(12)를 채우도록 이용된다. 적절한 공기 작용식 밸브 V1-V6이 도시된 바와 같이 적절하게 배치된다. 필터 교체를 위해, 입구 라인 상의 수동 차단 밸브(150)가 폐쇄되고, 필터(12)가 질소 또는 청정 건조 공기로써 퍼지된다. 그 후, 필터(12)는 DI 워터로 채워지며, 질소 또는 청정 건조 공기로 다시 퍼지되어, 상기 필터(12)가 매니폴드에서 제거되어 교체된다. 작동 개시를 위해, 새로운 필터가 설치된 후, DI 워터로 채워지며, 퍼지되어, 수동 차단 밸브(150)가 개방된다. 필터(12)에는 선택된 유체가 주입되어 사용 준비 상태가 된다. 당업자라면 이상의 절차는 예시적인 것뿐이며, 본 발명의 필터 조립체에는 다른 작동 개시 및 교체 절차들도 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이제 도1을 참조하면, 도시된 실시예에서 필터 유닛들(12)(2개 도시됨)인 하나 이상의 분리 유닛들을 내장하는 매니폴드(10)가 도시되어 있다. 각 필터 유닛(12)은 상부 매니폴드(14) 및 하부 매니폴드(16)에 연결되도록 되어 있다. 당 업자라면, 이러한 매니폴드들이 도시되어 있지만, 각 필터 유닛을 시스템에 부착하여 필터 유닛들의 안팎으로 유체 소통을 제공하는 다른 수단들도 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 편의상, 매니폴드에 대해서 설명한다. 상기 매니폴드는 각 필터 유닛(12)의 교체 시에 분리할 수 있는 독립된 것이 바람직하다. 하나 이상의 매니폴드들이 프로세스의 조건들을 감시하기 위한 압력 변환기(도시 안됨) 또는 다른 센서들을 포함할 수 있다. 상기 필터 유닛(12)은 모듈 내로의 유닛의 설치를 용이하게 하도록 하나 이상의 안내 블록(18)을 포함한다.
상기 필터 유닛(12)은 사용 후 완전하게 버리는 것이거나, 또는 사용 후 버릴 수 있는 내측 카트리지를 가진 재사용 가능한 하우징을 포함할 수 있다. 도1에 도시된 실시예에서, 각 필터 유닛(12)의 제1(상) 단부는 상부 매니폴드(14)에 부착되도록 (상기 필터(12)의 하우징에 대해) 중앙으로 배치되어 원통형으로 된 웅형 접속구 또는 커플링(20)을 가진다. 유사하게, 상기 제1 단부에서 떨어져 배치되어 대향하고 있는 각 필터 유닛(12)의 제2(하) 단부는 하부 매니폴드(16) 상의 리시버(22)에 부착되도록 중앙으로 배치된 접속구 또는 커플링(21)을 가진다. 매니폴드들(14,16)중 적어도 하나는 도1에서 좌측 매니폴드(14)로서 도시된 바와 같이 제1 분리 위치 및 도1에서 우측 매니폴드(14)로서 도시된 바와 같이 제2 결합 위치 사이에서 이동 가능하다. 제1 분리 위치에서는, 매니폴드(14)상의 리시버(19)가 필터(12)의 커플링(20)에서 분리된다. 매니폴드(14)의 제1 분리 위치는 필터(12)가 하부 매니폴드(16)에서 (상부 매니폴드(14)를 향한 방향으로 수직으로) 들어올려져 제거될 수 있도록 모듈 내에서 충분히 높게(즉, 하부 매니폴드(16)에서 충분하게 떨어져) 위치하게 된다. 제2 결합 위치에서는, 커플링(20)이 리시버(19)에 의해 수용되어, 필터 유닛(12)을 모듈 내의 제 위치에 결합시킨다. 상부 매니폴드(14) 및 하부 매니폴드(16) 모두가 이동 가능하지만, 이 실시예에서는 하나만 이동 가능하고 다른 하나는 고정됨이 바람직하다.
도1에 도시된 조립체의 바람직한 실시예에서, 각 상부 매니폴드(14)는 필터 유닛(12)과 매니폴드(14)의 결합, 더 구체적으로 커플링(20)과 매니폴드(14)의 결합에 의해 작용되는 밸브(25)를 포함한다. 필터 유닛(12)을 매니폴드(14)에 부착하면, 상기 밸브(25)는 커플링(20)의 작용 부재(7)와의 접촉에 의해 강제로 개방되어, 필터 유닛(12)과 매니폴드(14) 사이의 유체 소통을 허용한다. 도시된 실시예에서, 밸브(25)의 개방은 커플링(20)의 작용 부재(7)와 밸브 스템(30) 사이의 접촉에 의해, 밸브를 (도1에 도시된 바와 같이) 수직 방향으로 밀어서, 밸브를 잠김 상태에서 이탈시킴으로써 유체가 그 밸브를 통과하여 흐를 수 있도록 한다. 필터 유닛(12)이 매니폴드(14)에서 제거될 때, 밸브 스프링(13)이 밸브(25)를 바이어스하여 그의 잠김 상태의 폐쇄 위치로 복귀시킴으로써, 매니폴드(14)에서의 누출을 방지한다.
또한, 도1에 도시된 조립체의 바람직한 실시예에서, 각 필터 유닛(12)은 필터 유닛(12)과 매니폴드(16)의 결합에 의해 작용되는 밸브(26)를 포함한다. 필터 유닛(12)을 매니폴드(16)에 부착함에 따라, 밸브(26)는 작용 부재(29)와의 접촉에 의해 개방되어 매니폴드(16)와 필터 유닛(12) 사이의 유체 소통을 허용한다. 필터 유닛(12)이 매니폴드(16)에서 제거될 때, 밸브 스프링(11)이 밸브(26)를 그의 잠김 상태의 폐쇄 위치로 바이어스함으로써, 필터 유닛(12)에서의 누출을 방지한다.
이러한 적절한 밸브(26)의 하나가 도2에 상세하게 도시되어 있다. 하부 매니폴드(16)는 필터 유닛(12)으로(또는 에서)의 유체 소통을 제공하는 유체 통로(23)를 포함한다. 상기 매니폴드(16)는 필터 유닛(12)의 대응하는 수용 단부(21)를 수용하는 원통형 돌출부(22)를 가지며 필터 유닛의 내경이 돌출부(22)의 외경보다 크다. 상기 돌출부(22)(및/또는 수용 단부(21))는 필터 유닛(12)과 밀봉 끼워맞춤 상태를 형성하도록 O-링(28)등의 수단을 가진다. 필터 유닛(12)의 매니폴드(16)로의 부착에 의해 (단면) T자형 밸브(26)가 액튜에이터(29)와 결합하여, 상기 밸브를 도2에 화살표로 나타낸 바와 같이 수직 방향으로 밀어서, 유체가 밸브(26) 주위로 유동하여 필터 유닛(12)으로 들어갈 수 있도록 고정 밸브 엑튜에이터(29)가 매니폴드(16)에 위치한다. 상기 밸브(26)의 상부면(44)에 스프링 등(도시 안됨)이 위치하여, 밸브(26)를 하우징 또는 필터(12)의 기부(32)에 대해 접하게 되는 그의 폐쇄 위치를 향해 바이어스한다. 바닥의 구멍에 대해서는, 중력에 의존할 수 있지만 폐쇄부에 조력할 수 있는 일부 다른 장치를 이용함이 바람직하다. 필터 유닛(12)이 매니폴드(16)에서 분리될 때, 상기 밸브(26)는 도3에 도시된 바와 같이 기부(32)에서 필터 유닛(12)의 하우징에 대해 접하여 밀봉함으로써, 매니폴드(16)와 필터 유닛(12) 사이의 유체 유동을 방지하고, 필터 유닛(12)의 누출을 방지한다. 당업자라면 매니폴드(16)와 필터 유닛(12) 사이의 부착 형태가 중요한 것이 아니며, 예컨대 매니폴드들이 필터 유닛(12)상의 돌출부들로 내측으로 삽입된 상태와 같이, 접속이 역으로 될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 유사하게, 필터 유닛(12)은 입구 및 출구 에서 매니폴드에 접속되기 때문에, 입구가 출구와 다른 연결 방식을 가질 수도 있다.
도2a는 매니폴드(16)의 대응 리세스(49)에 수용되는, 필터 유닛(12)의 수용 단부(21)에 배치된 밸브(26)의 설계를 더 상세하게 나타내고 있다. 밸브(26)를 수용 단부(21)의 견부(48)에 대해 밀봉된 위치를 향해 바이어스하는 스프링(11)이 도시된다. O-링(28)은 매니폴드(16)의 리세스(49)에서 단부(21)를 밀봉한다. 엑튜에이터(29)는 도2의 실시예에서와 같이 밸브 스템과 결합하도록 배치되어, 밸브를 화살표 방향으로 이동시켜 견부(48)에서 이탈시킴으로써, 그 밸브 주위로 유체가 유동할 수 있도록 한다.
도4는 적하(滴下)되지 않고, 신속하게 분리되는 필터 조립체를 형성하는 필터 유닛 밸브의 제2 실시예를 나타낸다. 이 실시예의 밸브는 볼 밸브이고, 유체의 밀도보다 큰 밀도를 가진 구형 부재(34)가 필터 유닛(12)에 형성된 공동(35)에 내장된다. 상기 공동은 도시된 바와 같이 자유 단들이 수렴하는 적어도 2개의 떨어져 있는 대향 아암들(46,47)에 의해 형성되어, 상기 자유 단들 사이의 공간이 구형 부재(34)의 직경보다 작게됨으로써, 구형 부재(34)를 내포하여 구형 부재(34)가 공동(35)에서 이탈함을 방지하고 있다. 바람직하게, 2쌍의 떨어져 있는 대향 아암들이 있다. 더 구체적으로, 각 아암의 자유 단은 대향 단부들(46a,47a)에서 종결하여, 대향 아암들의 단부들 사이의 간격이 구형 부재(34)의 직경보다 작게됨으로써, 정지부를 제공하여 공동(35)내에서의 구형 부재(34)의 수직 이동을 제한한다. 구형 부재(34) 아래에 유체 통로(36)가 제공되어, 매니폴드(16)의 유체 경로(22)로의 유 체 소통을 제공한다. 유체가 매니폴드(16)에서 유체 통로(36)로 유동함에 따라, 구형 부재(34)에 압력을 가하게 되어, 구형 부재(34)가 공동(35)의 화살표 방향(37)으로 이동하여 도4에 가상선으로 나타낸 개방 위치를 취하게 되며, 이를 도4a에 더 상세하게 나타낸다. 공동(35)의 기하학으로 인하여, 구형 부재가 개방된 가상선 위치에서, 유체는 구형 부재(34) 주위에서 유동하여 필터 유닛(12)내로 들어갈 수 있다(도4a). 그러나, 매니폴드(16)에서 유체 유동이 정지될 때, 구형 부재(34)는 폐쇄 위치로 복귀하여, 유체 통로(36)와 공동(35) 사이의 유체 소통을 방해하여 유체가 유체 통로 내로 유입됨을 방지하며 필터 유닛(12)에서 누출됨을 방지한다. 이제, 필터 유닛(12)은 누출되지 않고 매니폴드에서 제거될 수 있다. 당업자라면, 구형 부재(34)가 바람직하지만, 상기 부재가 그의 폐쇄 위치에서 밀봉되고, 매니폴드로부터 유동하는 유체에 의해 가해지는 압력에 의해 그의 개방 위치로 이동될 수 있는 다른 형상의 것들도 적절하게 제공될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 사용 후 버릴 수 있는 재료로 구성됨이 바람직한 필터 유닛(12)은 임의의 적절한 수단에 의해 매니폴드(16)상에서 밀봉된다. 도4는 매니폴드(16)의 웅형 단부(62)를 수용하는 형태로 된, 필터 유닛(12)에 형성된 리세스 또는 소켓(60)을 나타낸다. 상기 단부(62)의 환형 O-링(28)이 밀봉을 보장한다. 도4b는 웅형 단부 커플링(63)이 필터 유닛(12)상에 있고 매니폴드(16)내의 소켓(64)에 의해 수용되는 다른 실시예를 나타낸다. 환형 O-링(28)은 이 실시예에서 커플링(63)에 배치된다. 당업자라면 임의의 실시예에서 하나 이상의 O-링이 사용될 수 있거나, 또는 어떤 다른 밀봉 수단이 대신 사용되거나 또는 O-링과 함께 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 필터(12)의 적절한 배향이 중요하기 때문에, 도5는 필터(12)의 부적절한 설치를 방지하는 매니폴드 및 필터(12)의 실시예를 나타낸다. 따라서, 상부 매니폴드(114)는 유체 경로(223)를 갖는 웅형 연장부(110)를 포함한다. 상기 웅형 연장부(110)는 필터 유닛(12)의 출구의 대응하는 리세스(235)에 의해 밀봉 수용된다. 하부 매니폴드(116)는 상부 매니폴드(114)와 다른 형태를 가진다. 예컨대, 도5a는 필터 유닛(12)의 입구의 대응하는 웅형 연장부(230)를 밀봉 수용하는 리세스(225)를 갖는 하부 매니폴드(116)를 나타낸다. 필터 유닛(12)의 입구 및 출구의 형태가 다르기 때문에, 상기 필터 유닛(12)은 매니폴드(114,116)에 한가지 방식으로만 설치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 필터 유닛(12)상에 레그들(205)이 떨어져 있음으로써, 필터 유닛(12)이 독자적으로 기립되어 있을 수 있다. 상기 레그들(205)은 웅형 연장부(230) 아래로 연장되어, 필터 유닛(12)이 기판(201)상에 기립될 때, 입구 접속 웅형 연장부(230)가 그 기판에 노출되지 않고 (기판에 의해 오염되지 않는다). 유체 유동을 제어하도록 상기 입구 및 출구에 도2 및 2a에 도시된 것 등의 적절한 밸브(도시 안됨)가 사용된다.
도6은 다수의 연결부들이 제공된 매니폴드/필터 조립체의 실시예를 나타낸다. 상부 매니폴드(114)의 웅형 연장부들(110,110a,110b)이 필터 유닛(12)의 대응하는 리세스(235,235a,235b)에 의해 밀봉 수용된다. 필터 유닛(12)과 하부 매니폴드(116) 사이의 단일 연결부가 도시되며, 필터 유닛(12)의 배향을 더욱 보장하게 된다. 상부 연결부들 및 하나의 하부 연결부가 도시되어 있지만, 당업자라면 더 많거나 작은 연결부들이 양쪽 단부에 사용되어, 적절한 배향이 제공됨을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 상부 및 하부 매니폴드들 중 하나 또는 둘다 필터 유닛(12)의 설치 및 제거를 용이하게 하도록 수직으로 이동될 수 있다. 유체 유동을 제어하도록 각 연결부에 적절한 밸브가 사용된다.
도7 및 7a는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 필터 유닛(12)의 상부 및 하부 매니폴드(114,116)로의 소통 및 연결은 엘보우 커플링(250,250')에 의해 행해진다. 각 엘보우는 각 매니폴드의 대응하는 형태의 소켓(251,251')으로 끼워 맞춤된다. 정합 립(255)이 필터 유닛(12)상에 도시된 바와 같이 제공되어, 상부 매니폴드(114)에 형성된 대응하는 형태의 정합 슬롯(256)내로 미끄럼 이동한다. 하부 매니폴드(116)에 대해서도 유사한 립/슬롯 수단이 사용될 수 있다. 이는 필터 유닛이 매니폴드에 의해 미끄럼 이동하여 수용될 때 필터 유닛(12)의 적절한 정렬 상태를 보장한다. 필터 유닛(12)이 제거될 때 시스템을 오프시켜서 (유체 유동을 정지시키도록) 마이크로스위치 등의 지시 수단(280)이 사용될 수 있다. 사용 중에 필터 유닛(12)을 매니폴드에 잠금 고정시키도록 래치 기구(도시 안됨) 또는 다른 고정 수단이 사용되어, 분리됨을 방지한다.
도8, 8a 및 8b는 상부 커플링 또는 접속구(250)만이 엘보우 형태로 되어 있고, 하부 커플링 또는 접속구(250'')는, 적용예에 따라, 폴리프로필렌 등의 경질 폴리올레핀, 스테인리스 강 또는 다른 금속으로 된 볼 설계로 된 점을 제외하면, 도7에 도시된 것과 유사한 실시예를 나타낸다. 필터 유닛(12)을 시스템에 설치하도록, 먼저 하부 접속구(251'')가 도8에 도시된 바와 같이 하부 매니폴드(116)로 삽입된다. 이는 필터 유닛(12)을 도시된 바와 같이 매니폴드에 대해 경사지게 함에 의해 이루어진다. 일단, 볼 접속구(251'')가 하부 매니폴드(116)의 대응하는 리세스(251)로 삽입되면, 상부 엘보우 접속구(250)가 도8a에 도시된 바와 같이 상부 매니폴드(114)의 소켓(252)으로 삽입된다. 엘보우 접속구(250)는 소켓(251)으로의 진입을 용이하게 하도록 (300)에서와 같이 둥글려질 수 있다. 필터 유닛(12)을 적절하게 정렬하여 배향시키도록 하나 이상의 안내부들(260)이 사용될 수 있다. 볼(250'') 설계 및 대응하는 소켓(251)의 형태에 의해 볼(250'')이 소켓(251)에서 회전할 수 있음으로써, 필터 유닛(12)이 도8의 경사진 위치에서 도8a의 결합 위치로 이동될 때 "원활한 움직임"을 제공한다. 이로써 필터 유닛(12)을 비스듬히 설치 및 제거할 때 어떤 매니폴드(114,116)도 이동시킬 필요없이 용이하게 할 수 있다. 소켓(251)의 깊이는 상부 접속구를 상부 매니폴드(114)와 적절하게 배향시키도록 축방향(하방)으로 이동될 수 있게 충분히 깊은 것이 바람직하다. 또한, 필터 유닛(12)은 가압 시에 축방향(즉, 유동 방향)으로 이동되는 경향이 있으므로, 소켓(251)의 깊이는 이러한 이동도 수용할 수 있다. 그러나, 소켓(251)내의 볼(250'')의 특정 위치에 관계없이, 환형 O-링(28)이 적절한 밀봉을 형성한다. 볼(250'')의 직경과 소켓(251)의 길이에 의해, 설치 및 제거를 위해 필터 유닛(12)이 유체 유동축에 대해 경사질 수 있는 각도가 결정된다. 바람직하게는, 필터 유닛(12)이 수직으로부터 적어도 약 20°경사질 수 있는 상태로 되는 것이다.
더 구체적으로, 도10을 참조하면, 4 내지 8인치 범위의 길이(도10에 도시된 바와 같이 접속구에서 접속구까지)를 가진 필터 유닛에 대해서는, 고정 매니폴드에 설치 및 제거를 위해 필요한 경사각 범위는 약 8°내지 약 15°또는 그 이상의 각 도 θ이다. 약 8 내지 18인치 범위 내의 길이를 가진 필터 유닛에 대해서는, 경사각 범위가 약 5°내지 약 13°또는 그 이상이다. 약 18 내지 40인치의 길이를 가진 필터 유닛에 대해서는, 경사각 범위가 약 2°내지 약 5°또는 그 이상이다.
도8c, 8d 및 8e는 접속구(251)의 다른 형태를 나타낸다. 여러 가지 실시예들에서 중요한 인자는, 접속구가 소켓(252)의 벽들에 결합하여 밀봉되고, 필터 유닛(12) 하우징을 향하고 있는 위치의 최대 직경으로부터 접속구의 직경의 감소이다. 또한, 상기 접속구는 목부(255)가 접속구(251)의 최대 직경보다 작은 직경을 가진 상태에서 필터 유닛(12) 하우징에 연결되어, 상기 필터 유닛이 유체 유동 축에 대해 용이하게 경사질 수 있고 소켓(252)으로 즉각적으로 삽입(또는 제거)될 수 있음이 바람직하다. 이들 변수들은 필터 유닛이 소켓(252)에서 피벗할 수 있음으로써 고정 매니폴드에 연결 또는 분리될 수 있는데 필요한 안전성을 제공한다. 도8c에서, 접속구(251a)는 필터 유닛(12)에서 연장하여, 소켓(252)에 밀봉을 제공하도록 그의 최대 직경 부분 주위에 O-링을 갖는 반구형 부분에서 종결하는 기다란 목부(255)를 포함한다. 접속구(251a)보다 직경이 작은 상기 목부(255)는 도시된 피벗 작용을 허용한다. 소켓(252)의 입구 가장자리는 접속구(251)의 진입을 용이하게 하도록 둥글려져(도시 안됨) 있다. 도8d는 다각형이 사용될 때 접속구(251)의 다른 실시예를 나타낸다. 접속구(251b)의 최대 직경은 상기 접속구가 소켓(252)의 벽과 결합하여 밀봉 상태로 있는 지점이다. 도8e는 접속구(251c)가 장방형을 갖는 다른 실시예를 나타낸다. 둥글려진 가장자리(253)는 접속구(251c)가 소켓(252)내로 용이하게 진입할 수 있게 한다. 도8f는 접속구의 길이 부분의 직경이 감소되지 않는 종 래 기술의 형태를 나타낸다. 그 결과, 필터 유닛(12) 하우징은 고정 매니폴드로 걸치되도록 충분한 각도로 경사질 수 없다.
도10, 10a, 10d 및 10e는 상부 커플링이 간단한 평면 시일을 사용하며 상부 매니폴드(214)의 대응 슬롯 내로 끼워 맞춤되는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 상부 커플링(350)은 단면이 T자형이고, 중앙 통로(351)가 필터와 매니폴드(214) 사이의 유체 소통을 허용한다. 커플링(350)의 상부면의 홈에 위치된 O-링(28)이 매니폴드 슬롯(360)내를 밀봉할 수 있다. 이와 다르게, O-링(28)은 슬롯(360) 자체의 홈에 배치될 수 있다. 도10 및 10a에 도시된 실시예에서, 하부 커플링은 도8에 도시된 바와 유사하게 회전하지만, 볼(450)은 하부 매니폴드(216)의 일부로서 도시되어 있다. 볼(450)은 필터 유닛(12)의 리세스(451)에 수용되며, 도10에 도시된 경사를 이룰 수 있고 상부 매니폴드(214)의 슬롯(360)의 상측 T자형 접속구(350)의 삽입을 행할 수 있도록 적절한 크기로 되어 있다. 환형 O-링(28)이 도시된 바와 같이 볼(450) 주위를 밀봉한다. 상기 볼은 조립된 때 매니폴드와 필터 유닛(12) 사이를 유체 소통시키도록 매니폴드(216)로 연장하는 통로(465)를 포함한다. 도10d 및 10e에 도시된 실시예에서, 볼(450)은 도8에서와 같이 필터 유닛(12)상에 배치되며, 하부 매니폴드(216)의 리세스에 수용된다. 리세스(451)는 볼(400)을 수용하기에 적절한 크기로 되어 있고, 상부 및 하부 매니폴드(고정됨이 바람직함) 사이의 공간은 도10d에 도시된 경사 및 상부 매니폴드(214)의 슬롯(360)의 상측 T자형 접속구(350)의 삽입이 가능하도록 되어 있다. 상기 볼(450)은 환형 O-링(28) 등에 의해 리세스에서 밀봉된다. 상기 장치를 제 위치에 고정시키도록 상 부(또는 하부) 매니폴드(214)상에 래치(375)가 사용될 수 있다. 예컨대, 도10b 및 10c를 참조하면, 스프링(376)은 래치(375)에 대해 도10c에 도시된 미설치 위치로 바이어스하며, 접속구(350)를 래치(375)에 대해 도10b에 도시된 설치 위치로 바이어스한다. 래치(375)의 자유단은 T자형 접속구(350)의 슬롯(360)으로의 진입을 보조하도록 도시된 바와 같이 둥글려져 있다. 회전하는 접속구를 사용함에 의해, 상부 및 하부 매니폴드 모두 고정될 수 있다. 도10은 필터 유닛(12)이 (매니폴드(214)에 대해) 경사진 위치를 나타내고, 도10a는 매니폴드(214)의 결합 위치에서의 필터 유닛(12)을 나타낸다.
도11 및 11a는 고정된 하부 매니폴드(216)를 갖는, 도10 및 10a의 것과 유사한 하부 접속구를 나타낸다. 그러나, 이 실시예에서, 상부 접속구는 가동 매니폴드 부분에 연결된다. 특히, 상부 매니폴드(314)는 고정 부분(314a) 및 가동 부분(314b)을 포함한다. 고정 부분(314a)은 유체 통로를 갖는 웅형 연장부(320)를 포함한다. 가동 부분(314b)은 상기 웅형 연장부(320)를 수용하는 리세스(330), 및 필터 유닛(12)의 상부 커플링(350')을 수용하는 슬롯(460)을 포함한다. 상부 커플링(350')은 가동 부분(314b)이 도11a에 도시된 바와 같은 매니폴드 결합 위치에 있을 때 웅형 연장부(320)를 수용하는 리세스(380)를 포함한다. 상기 연장부(320) 주위의 환형 O-링이 리세스(380)의 밀봉을 유지한다. 이 실시예에서, 상부 매니폴드가 가동 부분을 가지므로, 하부 접속구로서 회전 접속구가 사용될 것이 필수적으로 요구되지 않으며, 필터 유닛이 도11에 도시된 경사 작동을 하지 않고 연결되도록 도1의 실시예에서 개시된 것 등의 다른 적절한 접속구가 사용될 수 있다.
도12는 상부 및 하부 모두의 접속구가 도10의 T자형 설계와 유사한 다른 실시예를 나타낸다. 필터 유닛(12)은 2개의 매니폴드로 사실상 동시에 미끄럼 이동하며, 상부 및 하부 매니폴드 중 하나 또는 둘다 축방향으로 이동 가능하여 여러 가지 필터들 중에서 필터 길이의 변화를 고려하여 필터의 연결 및 결합을 허용하게 된다.
도13의 실시예는 웅형 연장부(419)를 가지며, 통로(421)를 형성하는 고정된 상부 매니폴드를 나타낸다. 상기 연장부(419)는 필터 유닛(12)의 연장부(460)의 대응하는 형상의 리세스(480)에 수용된다. 환형 O-링(28)은 상기 연장부(419)가 리세스에 결합될 때 리세스(480)내에 밀봉을 형성한다. 필터 유닛(12)의 대향 단부는 하부 매니폴드(416)의 리세스(481)에서 밀봉되는 연장부(440)를 포함한다. 환형 O-링(28)은 연장부(440)가 리세스에 결합될 때 리세스(481)의 밀봉을 유지한다.

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  23. 입구를 갖는 하우징, 상기 입구에서 떨어져 있는 출구, 및 상기 입구 및 출구 사이의 상기 하우징내의 분리 수단을 포함하는 유체 분리 장치; 및
    상기 입구를 통해 상기 분리 장치와 유체 소통하도록 유체 경로를 갖는 제1 부분, 및 상기 출구를 통해 상기 분리 장치와 유체 소통하도록 유체 경로를 갖는 제2 부분을 포함하는 매니폴드로 구성되며,
    상기 분리 장치의 하우징은 개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는 첫 번째 밸브를 구비하고, 상기 첫 번째 밸브는 상기 폐쇄 위치에서 상기 하우징이 매니폴드에서 분리될 때 상기 하우징에서 유체의 누출을 방지하며, 상기 개방 위치에서 상기 하우징이 매니폴드와 결합할 때 상기 하우징 및 상기 매니폴드의 제1 부분 또는 제2 부분 중 하나 사이의 유체 소통을 허용하며,
    상기 분리 장치의 상기 입구 또는 상기 출구중 어느 하나는, 상기 입구 또는 상기 출구중 다른 하나가 상기 매니폴드의 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분 중 하나와 결합한 후에, 상기 분리 장치의 단 한 번의 피봇 동작에 의해 상기 매니폴드의 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분 중 하나와 결합할 수 있는 유체 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  24. 입구를 갖는 하우징, 상기 입구에서 떨어져 있는 출구, 및 상기 입구 및 출구 사이의 상기 하우징내의 분리 수단을 포함하는 유체 분리 장치; 및
    상기 입구를 통해 상기 분리 장치와 유체 소통하도록 유체 경로를 갖는 제1 부분, 및 상기 출구를 통해 상기 분리 장치와 유체 소통하도록 유체 경로를 갖는 제2 부분을 포함하는 매니폴드 조립체로 구성되며,
    상기 분리 장치의 하우징은 개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는 밸브를 구비하고, 상기 밸브는 상기 폐쇄 위치에서 상기 하우징이 매니폴드에서 분리될 때 상기 하우징에서 유체의 누출을 방지하며, 상기 개방 위치에서 상기 하우징이 매니폴드와 결합할 때 상기 하우징 및 상기 매니폴드의 제1 또는 제2 부분 중 하나 사이의 유체 소통을 허용하고, 상기 밸브는 구형 부분으로 이루어줘 있으며, 상기 매니폴드의 제2 부분이 상기 구형 부분을 받기 위한 하나의 홈을 갖고, 상기 홈이 상기 구형 부분의 회전을 수용하는, 유체 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  25. 제23항 또는 24항에 있어서, 상기 밸브는 폐쇄 위치에서 상기 밸브를 바이어싱하는 바이어스 수단, 및 밸브 스템을 포함하고, 상기 매니폴드는 상기 밸브가 개방 위치에 있도록 상기 바이어스 수단에 대해 상기 밸브 스템을 작용시키는 엑튜에이터를 포함하는 유체 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  26. 제23항 또는 24항에 있어서, 상기 분리 장치의 하우징은 개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는 제2 밸브를 더 포함하고, 상기 제2 밸브는 폐쇄 위치에서 상기 하우징이 매니폴드에서 분리될 때 상기 하우징에서 유체가 누출되지 않도록 하며, 개방 위치에서 상기 하우징이 메니폴드와 결합할 때 상기 하우징 및 상기 매니폴드의 제1 및 제2 부분 중 다른 하나 사이의 유체 소통을 허용하는 유체 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  27. 제23항에 있어서, 상기 밸브는 구형 부분을 포함하고, 상기 매니폴드의 제2 부분은 상기 구형 부분을 수용하는 리세스를 포함하고, 상기 리세스는 상기 구형 부분이 리세스 내에서 회전함을 수용하는 유체 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  28. 제23항 또는 24항에 있어서, 상기 분리 수단이 필터를 포함하는 유체 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  29. 입구를 갖는 하우징, 상기 입구에서 떨어져 있는 출구, 및 상기 입구 및 출구 사이의 상기 하우징내의 분리 수단을 포함하는 분리 장치; 및
    상기 입구를 통해 상기 분리 장치와 유체 소통하도록 유체 경로를 갖는 제1 부분, 및 상기 출구를 통해 상기 분리 장치와 유체 소통하도록 유체 경로를 갖는 제2 부분을 포함하는 매니폴드 조립체로 구성되며,
    상기 하우징의 입구는 상기 매니폴드의 제1 부분과 밀봉 결합하도록 제1 형태를 갖고, 상기 하우징의 출구는 상기 매니폴드의 제2 부분과 밀봉 결합하도록 제2 형태를 가지며, 상기 제1 형태 및 제2 형태는 서로 다르고, 상기 제1 형태와 제2 형태 중 적어도 하나는 상기 매니폴드와 결합하는 경우 상기 하우징이 피봇 할 수 있도록 구형 부분을 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  30. 제29항에 있어서, 상기 하우징은 각각 상기 매니폴드의 제1 부분과 밀봉 결합하는 형태로 된 다수의 입구들을 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  31. 제29항에 있어서, 상기 제1 형태는 구형 부분을 포함하고 상기 제1 부분은 상기 구형 부분을 수용하는 리세스를 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  32. 제29항에 있어서, 상기 제2 형태는 구형 부분을 포함하고 상기 제2 부분은 상기 구형 부분을 수용하는 리세스를 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  33. 제29항에 있어서, 상기 하우징은 각각 상기 매니폴드의 제2 부분과 밀봉 결합하는 형태로 된 다수의 출구들을 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  34. 제29항에 있어서, 상기 분리 수단은 필터를 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  35. 입구를 갖는 하우징, 상기 입구에서 떨어져 있는 출구, 및 상기 입구 및 출구 사이의 상기 하우징내의 분리 수단을 포함하는 분리 장치; 및
    상기 입구를 통해 상기 분리 장치와 유체 소통하도록 유체 경로를 갖는 제1 부분, 및 상기 출구를 통해 상기 분리 장치와 유체 소통하도록 유체 경로를 갖는 제2 부분을 포함하는 매니폴드 조립체로 구성되며,
    상기 매니폴드의 제1 부분이 상기 하우징의 입구와 밀봉 결합하도록 제1 형태를 갖고, 상기 매니폴드의 제2 부분이 상기 하우징의 출구와 밀봉 결합하도록 제2 형태를 가지며, 상기 제1 형태 및 제2 형태는 서로 다르고, 상기 제1 형태와 제2 형태 중 적어도 하나는 상기 매니폴드와 결합하는 경우 상기 하우징이 피봇 할 수 있도록 구형 부분을 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제1 형태는 구형 부분을 포함하고 상기 제1 부분은 상기 구형 부분을 수용하는 리세스를 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  37. 제35항에 있어서, 상기 제2 형태는 구형 부분을 포함하고 상기 제2 부분은 상기 구형 부분을 수용하는 리세스를 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  38. 제35항에 있어서, 상기 분리 수단은 필터를 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  39. 입구를 갖는 하우징, 상기 입구에서 떨어져 있는 출구, 및 상기 하우징내의 분리 수단을 포함하며, 상기 입구는 유체 소스와 결합하도록 제1 형태를 가지며, 상기 출구는 유체 용기와 결합하도록 제2 형태를 가지며, 상기 제1 형태 및 제2 형태가 서로 다르고, 상기 제1 형태와 제2 형태 중 적어도 하나는 상기 매니폴드와 결합하는 경우 상기 하우징이 피봇 할 수 있도록 구형 부분을 포함하는 분리 장치 및 매니폴드 조립체.
  40. 고정된 유체 소스로부터 유체를 수용하여, 그 유체로부터 하나 이상의 성분을 분리하며, 잔존 유체를 고정된 유체 용기로 보내는 분리 장치로서, 상기 분리 장치는 제1 단부 및 상기 제1 단부에서 떨어져 있는 제2 단부, 상기 유체 소스와 밀봉 결합하는 형태로 상기 제1 단부에 위치하는 입구, 및 상기 유체 용기와 밀봉 결합되는 형태로 상기 제2 단부에 위치하는 출구를 포함하며, 상기 삽입 과정들은,상기 유체 소스 또는 유체 용기를 이동시키지 않고 상기 유체 소스 및 유체 용기로부터 삽입 및 제거 가능하고, 상기 유체 소스를 갖는 상기 입구 또는 유체 용기를 갖는 상기 출구중 첫 번째에 삽입한 후에 상기 분리 장치의 단 한 번의 피봇 동작에 의해 상기 유체 소스를 갖는 상기 입구 또는 상기 유체 용기를 갖는 상기 출구중 나머지 하나를 직접적으로 밀봉 결합하는 것으로 이루어져 있는 분리 장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 분리 장치가 상기 유체 소스와 유체 소통하도록 삽입될 때, 수직 방향에 대해 배향각 θ를 가지며, 상기 유체 소스 및 유체 용기는 소정 간격으로 떨어져 있고, 상기 소정 간격은 상기 분리 장치를 상기 각도 θ로 정렬함에 의해 상기 분리 장치가 유체 소스 및 유체 용기로 삽입될 수 있기에 충분하게 되어 있는 분리 장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 입구는, 상기 출구가 상기 유체 용기에 밀봉 결합되기 전에 상기 유체 소스에 밀봉 결합하는 분리 장치.
  43. 유체 소스와 밀봉 결합하는 형태로 된 입구 및 유체 용기와 밀봉 결합하는 형태로 된 출구를 가진 분리 장치가 작동을 위한 상태로 배치되도록 상기 분리 장치를 고정된 유체 소스 및 고정된 유체 용기와 밀봉 결합시키는 방법으로서, 상기 분리 장치를 상기 작동 위치에 대해 정렬하는 단계, 및 상기 입구와 유체 소스 또는 상기 출구와 유체 용기 중 하나를 결합시키는 과정 후, 상기 유체 소스 또는 유체 용기를 이동시키지 않고 상기 분리 장치의 한 번의 회전 동작에 의해 다른 상기 유체 소스를 갖는 상기 입구 또는 상기 유체 용기를 갖는 상기 출구를 직접적으로 밀봉 결합할 수 있는, 분리 장치를 고정된 유체 소스 및 고정된 유체 용기와 밀봉 결합시키는 방법.
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