KR101027243B1 - 압축 유체 방출 제어 장치, 실린더 및 밸브 조립체 - Google Patents

압축 유체 방출 제어 장치, 실린더 및 밸브 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축 용기의 출구로부터 압축 유체의 방출을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 유체 또는 가스를 저장하고 용기(1)로부터의 유체 또는 가스의 유동을 제어하기 위한 용기(1) 내의 다중 유체 조절 장치(7, 10)에 관한 것이다.
유체 방출 경로, 압축 용기, 밸브 소자, 격벽, 벨로우즈 챔버, 포핏 밸브

Description

압축 유체 방출 제어 장치, 실린더 및 밸브 조립체 {AN APPARATUS FOR CONTROLLING THE DISCHARGE OF PRESSURIZED FLUIDS, A CYLINDER AND A VALVE ASSEMBLY}
본 발명은 유체를 저장 및 분배하기 위한 밸브 조립체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 압축 가스를 저장 및 분배하고, 상기 압축 가스가 용기(vessel)로부터 제어되지 않고 방출되는 것을 방지하기 위한 다중 조절기 진공 송출 밸브 조립체에 관한 것이다.
독성, 가연성, 부식성 가스를 대기압보다 낮은(sub-atmospheric) 조건에서 다루기에 안전하고 효과적인 방법을 제공하는 것은 산업에서의 목표로 되어왔다. 특히, 이들 가스는 불순물 가스(dopant gases)를 포함한다. 일반적으로, 불순물 가스는 특정 가스의 특성에 따라 주어진 압력 또는 특정 압력에서 개별 가스 증기압과 동일한 압력으로 압축 가스 실린더에 저장된다. 상기 가스는 반도체 소자의 제조를 위한 불순물 재료의 소스로서 작용한다. 이들 불순물 가스는 이온 주입기로 불리는 도구에 사용된다. 이온 주입기는 반도체 제조 공정에서 수백명 또는 심지어 수천명의 사람이 종사하는 반도체 제조 설비의 제조 구역에 배치된다. 이들 도구는 통상 수천 킬로볼트까지의 초고전압에서 작동된다. 이 고전압으로 인해, 불순물 소스 가스는 도구 자체에 또는 그 내부에 위치해야 한다(대부분의 다른 반 도체 도구는 소스 가스를 사람이나 주요 제조 구역의 외부에 배치한다). 이온 주입 도구의 한가지 명백한 특징은 대기압보다 낮은 압력에서 작동한다는 것이다. 실린더로부터 생산물(product)을 송출하기 위해 도구에 존재하는 진공을 이용하면, 진공이 적용될 때까지 생산물이 실린더 패키지로부터 제거될 수 없다는 점에서 보다 안전한 패키지를 생성한다. 이 진공 송출 개념은 압축 가스로부터의 우발적 노출을 방지한다.
오늘날, 불순물 가스의 대기압보다 낮은 송출과 관련한 문제들을 해결하기 위한 세 가지의 상이한 방법이 있는 것으로 믿어진다. 그 첫 번째 방법은 압축 가스 실린더를 물리적 흡착 물질(비즈상(beaded) 활성탄)로 충진하고 역으로 이 물질에 불순물 가스를 흡착시키는 것을 포함한다. 이 개념은 통상 SDS™기술로서 알려져 있다. 탈착(脫着; desorption) 과정은 흡착 물질/실린더에 진공 또는 열을 가하는 것을 포함한다. 실제로는, 고체상 흡착제로부터 가스를 탈착시키기 위해 이온 주입기로부터의 진공이 사용된다. SDS 기술이 갖는 문제와 관련해서는 몇가지 제한이 있는 바, 그것에는 1) 흡착 물질이 유한(finite) 로딩 용량을 가짐으로써 주어진 크기의 실린더에서 이용될 수 있는 생산물의 양이 한정되며, 2) 상기 탈착 과정은 실린더 패키지를 열에 노출시킴으로써 시작될 수 있고, 그로 인해 실린더는 많은 실린더 보관 장소에서 일반적인 21℃(70°F)보다 높은 온도에 노출될 때 대기압 및 대기압보다 높은 압력에 도달하여 그 압력에서 가스를 송출하게 되며, 3) 실린더로부터 송출되는 가스의 순도는 흡착 물질에 대한 다른 물질/가스의 흡착/탈착으로 인해 성립될 수 있고, 4) 흡착물의 감소는 가스 송출 시스템에서의 입자 오염 을 초래할 수 있다.
불순물 가스의 대기압보다 낮은 송출과 관련된 문제를 해결하기 위한 두 번째 방법은, 생산물을 대기압보다 낮은 압력으로 제어/송출하기 위해 기계적 조절기 또는 체크 밸브를 사용하는 것을 포함한다. 이들 조절 장치는 대기압보다 낮은 압력 또는 진공 조건이 적용될 때 송출 또는 개방되도록 설정된다. 조절 장치는 종래의 온/오프 실린더 밸브 시트 기구의 상류에 배치된다. 이들 상류 조절 장치의 정확한 위치는 밸브 몸체 내부, 네크 공동 내부, 실린더 자체의 내부, 또는 이 세 위치 전부의 조합일 수 있다. 각각의 경우에 조절 장치는 실린더 내부로부터 송출 포트로의 가스 유동에 관하여 실린더 밸브 시트의 상류에 위치된다.
미국 특허 제5,937,895호는 압축 실린더 또는 탱크로부터 유체의 유해한 방출을 방지하기 위한 실질적으로 안전한 시스템을 제공하기 위한 유동 제한 장치와 분배 체크 밸브 형태의 조절기를 개시하고 있다. 미국 특허 제6,045,115호는 제어 밸브 또는 조절기가 손상되는 일어날 것 같지 않은 경우에 압축 가스 실린더로부터의 일체의 독성 가스 방출을 최소화하는 모세관 크기의 개구를 제공하기 위한 유동 제한기(restrictor)를 개시하고 있다. 이들 양 공보는 밸브를 통한 가스 유동에 관하여 밸브 시트의 상류에 위치하는 대기압보다 낮은 압력의 송출 조절 장치를 제공한다. 이들 공보는, 최대 유입 압력(또는 실린더 저장 압력)에 관하여 대략 600 psig (42.4 bar) 이하여야 하는 상당한 제한을 가지며 주어진 압력(이는 조절될 수 없음)에 대해 미리 설정되는 조절 장치를 제공하는 것으로 믿어진다.
미국 특허 제6,089,027호 및 제6,101,816호는 둘 다 소망의 압력을 유지하기 위한 용기를 포함하는 유체 저장 및 분배 시스템에 관한 것이다. 상기 용기는, 이 용기와 연관되고 소정 압력으로 설정된 압력 조절기, 예를 들면 1단 또는 다단 압력 조절기를 구비한다. 예를 들면 밸브와 같은 유동 제어 수단을 구비하는 분배 조립체는 조절기와 가스/증기(gas/vapor) 유동 연통 관계로 배열되며, 따라서 밸브의 개방은 용기로부터 가스/증기를 분배한다. 용기 내의 유체는 예를 들어 주위 온도(실온)와 같은 일반적(prevailing) 온도 조건에서 그 액화 압력을 초과하는 압력으로 용기 내에 한정되는 액체로 구성될 수 있다. 상기 '027 특허는 밸브 제어 수단의 상류측에 있는 다단 조절기를 개시하고 있다.
상기 특허들은 실린더의 내부로부터 송출 포트로의 가스 유동에 관하여 밸브 시트의 상류에 조절 장치를 배치하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 조절 장치는 밸브 몸체 내부, 네크 공동 내부, 실린더 자체의 내부, 또는 이 세 위치 전부의 조합된 곳에 위치될 수 있다.
불순물 가스의 대기압보다 낮은 송출과 관련된 문제를 해결하기 위한 세 번째 방법은, 생산물을 대기압보다 낮은 압력으로 제어/송출하기 위해 기계적 조절기 또는 체크 밸브의 하류에 배치되는 단일 조절기의 사용을 포함한다. 미국 특허 제6,314,986호는, 일차 모듈 및 이 일차 모듈 상에 장착되는 이차 모듈을 포함하며, 압축 가스 실린더와 함께 사용하기 위한 모듈형 가스 제어 장치를 개시하고 있다. 이 특허는 메인 실린더 차단 밸브의 하류에 배치되는 단일 조절기의 사용을 개시하고 있다. 상기 조절기는 밸브 몸체의 내부에 배치되며, 대기압보다 낮은 압력에서 대기압보다 높은 압력까지의 일체의 소망 유출 압력을 송출하도록 조절될 수 있다. 상기 차단 밸브는 조절기의 상류에 배치되는 그 내부의 시트 기구를 갖는다. 단일 조절기가 개시된다. 이 방법과 관련해서는 몇가지 잠재적인 문제점이 있다. 예를 들면, 조절기가 손상되는 경우에 높은 누설 속도 및 압력 상승이 발생할 수 있다. 또한, 단일 조절기는 커다란 유입 압력 범위에 걸쳐서 유동을 제어하는데 있어서 어려움을 가질 수 있다.
본 발명의 목적은 밸브나 도관이 손상되는 경우에 독성 가스의 방출을 제한하거나 방지하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가스 실린더에 보다 높은 압력을 저장할 수 있는 것이다. 보다 높은 압력은 보다 많은 양의 생산물이 실린더에 포함되게 해주며, 따라서 고객에게 보다 높은 생산성과 보다 낮은 비용을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 실린더 밸브 시트를 추가 조절기(들)에 의한 공기 오염에 노출되는 것으로부터 더욱 보호하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특수 모세관의 제한된 유동 용량으로 인해 압축 가스가 대기에 노출되는 것으로부터 압축 가스 실린더를 더욱 보호하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유출 압력을 대기압으로부터 밸브 시트 상류에 위치한 조절기의 유출 압력 이하의 임의의 바람직한 압력으로 조절하기 위해 밸브 시트 하류의 조절기에 선택적 제어를 제공하는 것이다.
본 발명은 압축 용기의 출구로부터의 압축 유체 방출을 제어하기 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는, a) 유체 방출 경로를 형성하는 실린더의 출구와 연통하기 위한 포트 몸체와, b) 상기 포트 몸체 내에 또는 그 상류에 고정되고, 상기 유체 방출 경로를 통한 유체 유동을 차단하는 밀봉 위치와 유체 방출 경로를 따른 유체 유동을 허용하는 개방 위치 사이에서 이동하게 되어 있는 밸브 소자와, c) 상기 밸브 소자의 상류의 압력 조건으로부터 격리된 내부 체적을 형성하는 상류 격벽으로서, 상기 격벽의 내부 체적과 상기 포트 몸체의 내부 사이의 압력 차이가 밸브 소자를 개방 위치로 이동시킬 때까지 밸브 소자를 밀봉 위치에 유지하는 방식으로 밸브 소자의 이동을 제어하도록 상기 밸브 소자와 결합되는 상류 격벽과, d) 상기 밸브 소자의 하류의 압력 조건으로부터 격리된 내부 체적을 형성하는 하류 격벽으로서, 상기 격벽의 내부 체적과 상기 포트 몸체의 내부 사이의 압력 차이가 밸브 소자를 개방 위치로 이동시킬 때까지 밸브 소자를 밀봉 위치에 유지하는 방식으로 밸브 소자의 이동을 제어하도록 상기 밸브 소자와 결합되는 하류 격벽을 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 압축 유체를 수용하고 실린더로부터의 압축 유체 방출을 제어하기 위한 실린더 및 밸브 조립체에 관한 것이며, 상기 실린더 및 밸브 조립체는, a) 실린더 개구를 형성하는 실린더와, b) 상기 실린더 개구와 밀봉 결합하게 되어 있는 포트 몸체와, c) 상기 포트 몸체에 의해 형성되고 실린더 외부에 배치되는 유체 유입 포트와, d) 밸브 몸체에 의해 상기 유체 유입 포트와 유체 유출 포트 사이에 형성되는 유체 방출 경로와, e) 유체 방출 경로를 따른 유체 유동을 제어하기 위한 수동 조작 차단 밸브와, f) 유체 방출 경로를 따른 유체 유동을 차단하는 축소 위치로 바이어스되는 밸브 소자와, 적어도 하나는 유체 방출 경로를 따라서 밸브 소자의 상류에 위치하고 적어도 하나는 밸브 소자의 하류에 위치 하는 복수의 밀봉 벨로우즈(bellows)를 수용하는 자동 밸브를 포함하고, 상기 밀봉 벨로우즈의 일 부분은 벨로우즈의 내부와 외부 사이의 상대 압력이 벨로우즈를 팽창시킬 때 밸브 소자를 개방 위치로 이동시키도록 밸브 소자에 작동 가능하게 연결되며, 상기 개방 위치는 유체 방출 경로를 따라서 유체가 유동할 수 있게 한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 독성의 수소화(hydridic) 또는 할로겐화(halidic) 화합물을 수용하는 실린더의 출구로부터 압축 유체의 방출을 제어하기 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는, a) 압축 유체를 적어도 하나의 부분 기체상(partial gas phase)으로 유지하기 위한 실린더와, b) 상기 실린더로부터 압축 가스를 해방시키기 위한 유출 포트와, c) 상기 실린더로부터의 압축 가스를 송출하기 위해 적어도 부분적으로 상기 유출 포트에 의해 형성되는 가스 유동 경로와, d) 상기 실린더에 수용된 가스의 유동을 대기압 조건에서 10 내지 20sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)으로 제한하는 가스 유동 경로의 적어도 일 부분을 따른 제한된 유동 경로 형태이며 적어도 하나는 밸브의 상류에 그리고 적어도 하나는 밸브의 하류에 위치하는 복수의 개별 조절 장치를 포함한다.
본 발명에서 상기 용기나 포트 몸체는 상기 밸브 소자에 더하여 수동 조작 밸브를 유지한다. 제한된 유동 경로를 갖는 도관 내의 패킹은 상기 유체 방출 경로의 일부를 형성한다. 이 도관은 0.2 mm를 초과하지 않는 내경을 갖는 모세관을 포함한다. 상기 격벽은 벨로우즈를 포함한다.
상기 하우징은 상류 격벽의 벨로우즈를 수용하는 벨로우즈 챔버를 형성하며, 상기 벨로우즈 챔버는 밸브 소자의 하류에 위치하는 유체 방출 경로의 일부와 연통 하고, 상기 벨로우즈는 방출 경로와의 연통이 벨로우즈 챔버 내에 진공 상태를 생성할 때 밸브 소자를 개방 위치로 이동시키기에 충분한 내부 압력으로 밀봉된다. 상기 밸브 소자는 포핏(poppet) 밸브를 포함하며, 상기 벨로우즈의 팽창은 핀에 의해 포핏 밸브를 개방 위치로 변위시킨다. 하나의 밀봉된 벨로우즈는 밸브 소자의 상류에 위치하고 하나의 벨로우즈는 밸브 소자의 하류에 위치하며, 각각의 벨로우즈는 벨로우즈 챔버 내의 압력 조건에 반응하여 밸브 소자를 개방 위치로 이동시키도록 되어 있다. 제한된 통로는, 유체 유입 포트를 형성하며 유체 유입 포트를 유체 방출 경로의 길이를 따라서 실린더의 길이의 대략 중간에 위치시키는 패킹을 구비한 모세관이다.
본 발명의 다른 목적, 실시예, 장점 및 세부사항들은 바람직한 실시예에 관한 하기의 상세한 설명에 기재될 것이다.
도1은 본 발명의 이중 조절기 진공 송출 밸브 조립체를 포함하는 실린더 및 헤드 밸브 조립체의 개략 단면도이다.
도2는 본 발명에서의 상류 조절기와 모세관 유동 제한기의 다른 위치의 개략도이다.
본 발명은 진공 송출 패키지 시스템 내에서의 다중 조절/전환 장치(즉, 조절기)에 관한 것이다. 제1 조절기는 유동 제어 소자(즉, 밸브 시트)의 상류에 배치된다. 제1 장치는 실린더 내부로부터 가스를 감소된 압력으로 송출한다. 예를 들 면, 실린더 압력은 대략 0 내지 1800 psig (1.01 내지 124.1 bar)범위에 있을 수 있으며, 이 제1 조절기로부터의 유출 압력은 대략 0 내지 200 psig (1.01 내지 14.8 bar) 범위에 있을 수 있고, 바람직하게는 대략 0 psig (1.01 bar)범위에 보다 가깝다.
본 발명의 주요 특징은 실린더 밸브의 하류에 그러나 밸브 몸체의 내부에 배치되는 제2 조절/전환 장치(조절기/체크 밸브)의 사용이다. 이 제2 조절 장치는 대기압보다 낮은 조건 하에서 개방되도록(또는 가스를 송출하도록), 즉 제2 조절 장치로의 입구가 대기압 이상에 놓이고 제2 조절 장치로부터의 출구가 대기압보다 낮은 압력에 놓이도록 설계된다.
제2 조절 장치는 실린더 밸브(또는 밸브 시트)가 개방될 때에만 실린더 압력을 겪도록 따라서 고압 가스에 대한 조절 장치의 노출이 제한되도록 배치된다. 다른 장점은 조절 장치들이 종래의 실린더 개구에 끼워지도록 충분히 작다는 것이다. 또 다른 장점은 제2 조절/전환 장치가 실린더 외부에 배치됨으로써 조절 장치의 조정이 가능하다(즉, 송출 또는 작동 압력이 조정될 수 있다)는 것이다. 조절 장치들중 하나는 실린더 밸브 시트의 상류에 위치되고 제2 조절 장치는 실린더 밸브 시트의 하류에 위치되도록 조절 장치가 위치됨으로써 결과적으로 본 발명의 유리한 실시예가 얻어진다. 보다 구체적으로, 제2 조절 장치를 실린더 밸브의 하류에 위치되는 것은, 조절 장치가 실린더 밸브(또는 밸브 시트)에 영구적으로 부착되거나 실제로 그 자체의 일부라는 점에서 실린더 밸브에 필수적이다.
본원에서의 다중-조절기 시스템은 바람직하게는 모세관 유동 제한기 조립체 와 함께 제공된다. 이 조립체는 바람직하게는 1) 제1 조절 장치와 실린더 밸브 시트 사이에 또는 2) 제1 조절 장치의 상류에 위치된다. 특별한 적용이 제한기 조립체의 정확한 위치를 결정할 것이다. 제한기 조립체는 어느 하나의 기계적 장치의 고장시에 실린더로부터의 가스 유동을 제한하도록 설계된다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예를 제공하는 바, 이는 적어도 하나가 차단 밸브(또는 실린더 밸브 시트)의 상류에 배치되는 다중 조절기/스위치를 사용하여 대기압보다 낮은 송출이라는 목적을 달성한다. 이러한 배치는 공기에 대한 밸브 시트(실린더 밸브)의 노출을 제거하고, 실린더내 가스의 수명 동안 일정한 유출 압력을 송출하며(넓은 압력 범위), 유체의 유동을 낮은 미리 설정된 속도로 제한하기 위한 모세관 제한기를 사용하는 시스템을 제공한다.
도1에는 종래의 유출 포트 몸체보다 크거나 보통 밸브 몸체보다 약간 큰 다중 조절기 진공 송출 밸브 조립체(2)가 도시되어 있다. 밸브 몸체의 내부에는 조절 장치(7)의 하류에 실린더 밸브 시트(11)가 배치된다. 조절 장치(7)와 밸브 시트(11) 사이에는 모세관(9)이 배치된다.
압축 가스 실린더(1) 및 다중 조절기 진공 송출 밸브 조립체(2)가 유체 저장 및 분배 시스템을 구성한다. 압축 가스 실린더는 주어진 압력 또는 생산물 중량의 소정 유체(13)(또는 특히 불순물 가스)로 충진된다. 이차 충진 포트(도시되지 않았지만 도1을 참조할 때 밸브 몸체의 뒤에 배치됨)를 통해서 실린더 충진, 상태조절, 및 생산물 처리가 이루어진다. 상기 충진 포트는 밸브 기구(5) 및 별도의 충진 포트(6)를 통해서 개방 및 폐쇄된다. 유출 포트(4)는 수동 실린더 밸브(3)를 통해서 개방/폐쇄된다. 가스의 유동은 유출 포트(4)에 진공을 적용함으로써 이루어지는 바, 이는 제2 조절 장치(10) 내의 벨로우즈를 팽창시켜 포핏을 그 시트로부터 이동시키고 가스를 실린더(1)의 내부로부터 제1 조절 장치(7)를 통해서, 모세관(9)을 통해서 그리고 개방 밸브 시트(11)의 주위로 유동시킬 수 있다. 제1 조절 장치(7)는 기체상 생산물을 실린더(1) 내부 압력에 대해 감소된 압력으로 제2 조절 장치(10)로 송출하도록 미리 설정된다. 제2 조절 장치(10)는 저압 가스를 반도체 도구에 의해 사용되도록 유출 포트로 진공 송출한다. 도면부호 8a 및 8b는 프리트(frit) 필터 장치이다.
도2는 모세관 조립체 및 실린더 밸브 시트에 대한 조절기의 배치를 개략 도시한다. 일 실시예에서, 모세관(9)은 조절 장치(7)의 상류에 배치된다. 유체는 실린더 밸브(11)의 하류로 이동하며 이후 조절 장치(10)의 하류로 이동한다. 다른 실시예에서는, 상류 조절 장치가 모세관(9)의 상류에 위치되고, 이후 유체는 하류 조절 장치(10) 이전의 실린더 밸브(11)로 통과한다.
조절 장치 및 모세관 유동 제한기의 작동을 포함하지만 그것에 제한되지는 않는, 본원에서 특정하게 논의되지 않은 다양한 소자들 및 그 작동을, 미국 특허 제5,937,895호, 제6,045,115호 및 제6,007,609호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 특허는 본원에 참조로 원용된다.
본 발명에 대한 주요 특징은 조절/전환 장치의 위치(location), 즉 실린더 밸브 시트 상류에 제1 조절 장치가 위치되고 그 하류에 제2 조절 장치가 위치되는 것이다. 조절기 또는 체크 밸브의 형태는 가스 서비스, 송출 압력, 유량 등에 따 라 변화될 수 있다. 제2 (진공) 조절기/체크 밸브는 기밀한(gas tight) 밀봉을 제공하도록 밸브에 부착되어야 하고, 보다 바람직하게는 밸브에 영구적으로 부착되어야 하며, 보다 바람직하게는 밸브 몸체 자체의 주조물 내에 위치되어야 한다. 이러한 위치의 이유는 조절 장치를 보호하고 탬퍼링(tampering)을 방지하는 것이다. 조절 장치는 진공 송출에만 제한되어서는 안될 것이다. 두 개의 조절 장치는 실린더 내로부터의 가스를 대기압보다 낮은 압력, 대기압, 및 실린더의 최대 저장 압력까지의 대기압보다 높은 압력을 포함하는 임의의 압력으로 송출하도록 미리 설정될 수 있다. 조절 장치는 바람직하게는 실린더 밸브 몸체에 영구적으로 부착되지만, 다른 실시예는 기밀한 밀봉을 제공하는 임의의 다른 기계적 방식으로 나사결합 또는 체결될 수 있는 제거가능한 제2 조절 장치를 제공할 것이다. 그러한 조절 장치는 축소 유동 오리피스가 유출 포트에 설치되는 방법과 유사하게 유출 포트의 몸체 내에 삽입될 수 있다. 제2 조절기/체크 밸브가 실린더 외부에 배치되므로, 이 조절 장치의 조정이 가능해질 수 있다. 조정은 이 조절 장치의 송출 압력을 고객의 요구에 맞게 변경시킬 수 있다. 예를 들면, 조절 장치는 송출 압력을 고객의 요구/용도에 따라 대기압보다 낮은 압력으로부터 대기압 또는 대기압보다 높은 압력으로 변경시키는 방식으로 조정될 수 있다. 전술했듯이, 이 적용에 있어서 두 조절 장치의 위치는 이 특허에서 중요한 구성요소이다.
본 발명에서의 다중 개별 조절 장치들은 보다 높은 압력의 가스를 용기에 저장하는 것을 용이하게 해준다. 보다 높은 압력은 동일한 체적에 더 많은 생성물(유체 또는 기체)을 저장할 기회를 더 많이 부여해주며, 따라서 고객에게는 소유 비 용을 낮추어준다. 다중 개별 조절 장치들은 조절 장치들중 하나가 손상되는 경우 실린더 밸브를 공기 오염으로부터 보호해 줄 뿐 아니라 보다 안전한 설계를 제공한다.
다른 실시예에서, 변형예에는 단일 조절 장치가 포함될 수도 있는 바, 이에 따르면 조절 장치는 밸브 시트에 위치되어 조절 장치 겸 밸브 시트로서 작용한다. 본 발명의 다른 변형예는 실린더 밸브 시트의 하류에 위치되는 단일 조절/전환 장치의 사용을 포함한다. 이 조절 장치는 실린더 밸브 몸체의 일부이거나 또는 전술한 바와 같이 유출 포트로 삽입되도록 개조될 수 있다. 이 조절 장치의 위치는 광범위한 압력에 걸쳐서 기체상 생성물을 송출하도록 조절 장치의 조정을 가능하게 할 것이다.
일반적으로, 본 발명에서의 진공 송출 밸브 조립체는 복수의 기체상 생성물에 대해 적용될 수 있다. 하기의 표1은 본 발명에서 고려되는 유체들을 포함하지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 다른 유체, 특히 다른 불활성, 가연성, 독성 또는 반도체 공정 가스를 포함하는 다른 유체들도 본 발명에서 고려된다.
표1
가스 또는 유체 실린더 압력
(또는 증기압)(psig)		 소망 송출 압력
(torr)		 선택적 송출 압력
(psig)
아르신 205 <760 <205
3불화 붕소 600-1800 <760 <600
포스핀 583 <760 <583
스티빈 780-1100 <760 <1100
실란 1100 <50 psig <1100
디보란 1000 <760 <1000
3염화 붕소 4.4 <760 <4
할로겐화물 0-1800 <760 <1800
4불화 게르마늄 180 <760 <180
4불화 실리콘 1000 <760 <1000

본 발명은 저장 및 분배될 특정 가스 또는 유체용 특수 형상 실린더의 특별한 이용도 고려한다. 특히, 본 발명은 3불화 붕소를 저장 및 분배할 때 현저하게 짧고 넓은 실린더를 제공한다.
당업자는 본원에서 상세하게 기술된 과정에 대해, 후술하는 청구범위에서 특히 한정되는 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않는 수많은 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (19)

  1. 압축 용기의 출구로부터의 압축 유체 방출을 제어하기 위한 장치이며,
    a. 유체 방출 경로를 형성하는 실린더(1)의 출구와 연통하기 위한 포트 몸체;
    b. 포트 몸체 내에 또는 포트 몸체 상류에 고정되고, 유체 방출 경로를 통한 유체 유동을 차단하는 밀봉 위치와 유체 방출 경로를 따른 유체 유동을 허용하는 개방 위치 사이에서 이동하도록 구성된 실린더 밸브(11);
    c. 상기 실린더 밸브 상류에 배치된 상류 격벽 - 상기 상류 격벽은 제1 포핏/밸브 소자 상류의 압력 조건으로부터 격리된 내부 체적을 형성하고, 상기 상류 격벽에 배치된 제1 포핏/밸브 소자와 결합하여 상류 격벽의 내부 체적과 외부 체적 간의 압력 차이가 제1 포핏/밸브 소자를 개방 위치로 이동시킬 때까지 제1 포핏/밸브 소자를 밀봉 위치에 유지하는 방식으로 제1 포핏/밸브 소자의 이동을 제어함 - ; 및
    d. 상기 실린더 밸브 하류에 배치된 하류 격벽 - 상기 하류 격벽은 제2 포핏/밸브 소자 상류의 압력 조건으로부터 격리된 내부 체적을 형성하고, 상기 하류 격벽에 배치된 제2 포핏/밸브 소자와 결합하여 포트 몸체와 연통하는 하류 격벽의 내부 체적과 외부 체적 간의 압력 차이가 제2 포핏/밸브 소자를 개방 위치로 이동시킬 때까지 제2 포핏/밸브 소자를 밀봉 위치에 유지하는 방식으로 제2 포핏/밸브 소자의 이동을 제어함 - 을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포트 몸체는 상기 실린더 밸브와 연통하는 수동 조작 밸브를 보유하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 제한된 유동 경로를 갖는 도관이 유체 방출 경로의 일부를 형성하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 도관 내의 패킹이 제한된 유동 경로를 제공하는 장치
  5. 제3항에 있어서, 도관은 0.2 mm를 초과하지 않는 내경을 갖는 모세관(9)을 포함하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 격벽은 벨로우즈를 포함하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 하우징이 상류 격벽의 벨로우즈를 수용하는 벨로우즈 챔버를 형성하며, 벨로우즈 챔버는 밸브 소자 하류에 위치하는 유체 방출 경로의 일부와 연통하며, 벨로우즈는 방출 경로와의 연통이 벨로우즈 챔버 내에 진공 상태를 생성할 때 밸브 소자를 개방 위치로 이동시키기에 충분한 내부 압력으로 밀봉되는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 밸브 소자는 포핏 밸브를 포함하며, 벨로우즈의 팽창은 핀에 의해 포핏 밸브를 개방 위치로 변위시키는 장치.
  9. 압축 유체를 수용하고 실린더(1)로부터의 압축 유체 방출을 제어하기 위한 실린더(1) 및 밸브 조립체(2)이며,
    실린더 개구를 형성하는 실린더(1);
    실린더 개구와 밀봉 결합하도록 구성된 포트 몸체;
    포트 몸체에 의해 형성되고 실린더 외부에 배치되는 유체 유입 포트(6);
    밸브 몸체에 의해 유체 유입 포트와 유체 유출 포트 사이에 형성되는 유체 방출 경로;
    유체 방출 경로를 따른 유체 유동을 제어하기 위한 수동 조작 휠 - 상기 수동 조작 휠은 유체 방출 경로를 따른 유체 유동을 차단하는 축소 위치로 실린더 밸브(11)를 바이어스시킴 -; 및
    유체 방출 경로를 따라 적어도 하나는 실린더 밸브 상류에 위치되고 적어도 하나는 실린더 밸브 하류에 위치되는 복수의 밀봉 벨로우즈를 포함하며, 밀봉 벨로우즈 각각은 벨로우즈 내부와 외부 사이의 상대 압력이 벨로우즈를 팽창시킬 때 포핏/밸브 소자를 개방 위치로 이동시키도록 포핏/밸브 소자에 작동식으로 연결된 일 부분을 가지며, 개방 위치는 유체 방출 경로를 따른 유체 유동을 가능케 하는 실린더 및 밸브 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 밸브는 실린더 밸브 상류에 하나의 밀봉 벨로우즈를 포함하고, 실린더 밸브 하류에 하나의 밀봉 벨로우즈를 포함하는 실린더 및 밸브 조립체.
  11. 제9항에 있어서, 포트 몸체는 벨로우즈를 수용하는 벨로우즈 챔버를 형성하는 실린더 및 밸브 조립체.
  12. 제9항에 있어서, 벨로우즈는 벨로우즈 챔버 내의 진공 상태에 응답하여 밸브 소자를 개방 위치로 이동시키도록 구성되는 실린더 및 밸브 조립체.
  13. 제9항에 있어서, 밸브 소자는 포핏 밸브를 포함하는 실린더 및 밸브 조립체.
  14. 제9항에 있어서, 포트 몸체는 유체 방출 경로의 길이를 따라 제한된 통로를 형성하는 실린더 및 밸브 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 모세관은 유체 유입 포트를 형성하고 실린더의 길이를 따라 중간에 유체 유입 포트가 위치하는 실린더 및 밸브 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 모세관은 실린더의 방사상 중간 지점에 유입관을 보유하는 실린더 및 밸브 조립체.
  17. 독성의 수소화 또는 할로겐화 화합물을 수용하는 실린더의 출구로부터 압축 유체의 방출을 제어하기 위한 장치이며,
    압축 유체를 적어도 부분 가스상으로 유지하기 위한 실린더(1);
    실린더(1)로부터 압축 가스를 방출시키기 위한 유출 포트;
    실린더(1)로부터 압축 가스를 송출하기 위해 적어도 부분적으로 유출 포트에 의해 형성되는 가스 유동 경로; 및
    적어도 하나는 실린더 밸브 상류에 위치하고 적어도 하나는 실린더 밸브 하류에 위치하는 복수의 개별 조절 장치, 및 포트 몸체를 통한 가스의 유동을 대기 조건에서 10 내지 20 sccm으로 제한하는 가스 유동 경로의 적어도 일부를 따른 도관으로 구성된 제한된 유동 경로를 포함하는 장치.
  18. 제17항에 있어서, 도관 내의 패킹이 제한된 유동 경로를 제공하는 장치.
  19. 제17항에 있어서, 제한 도관은 0.2 mm를 초과하지 않는 내경을 갖는 모세관(9)을 포함하는 장치.
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