KR102372530B1 - 조절식 흐름 노즐 시스템 - Google Patents

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KR102372530B1
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크리스티앙 케이. 포지
마크 넬슨
알렉산더 트루파노프
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오이엠 그룹, 엘엘씨
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Abstract

본 명세서에서는, 각각의 조절식 흐름 노즐의 유량이 개별적으로 조절될 수 있는 복수의 조절식 흐름 노즐을 포함하는 매니폴드를 가진 조절식 흐름 노즐 시스템의 다양한 실시예들이 기술된다.

Description

조절식 흐름 노즐 시스템
본 발명은 조절식 흐름 노즐 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 각각의 개별 흐름 노즐에 의해 0이 아닌 최소 유량과 최대 유량 사이에서 조절하기 위해 서로 중첩 배열 방식으로 형성된 개구의 횡단면적을 조절하는 조절식 흐름 노즐 시스템에 관한 것이다.
반도체 처리 공정은 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터 폴리머 또는 금속을 선택적으로 제거하는 단계를 수반한다. 이 단계는 다양한 화학물질, 가령, 산(acid) 또는 용매를 웨이퍼 배치(wafer batch)에 분사함으로써 수행된다. 제거되는 양에 영향을 미치는 다수의 요인들 중 하나는 스프레이 노즐(spray nozzle)을 통해 분사되는 액체의 부피 및 유량(flow rate)이다. 현재, 각각의 스프레이 노즐을 통과하는 흐름을 조절하는 공정은, 내부 공간 내의 모든 스프레이 노즐로 흐르는 흐름을 한 번에 조절함으로써 다량 방식으로 수행된다. 개별적인 스프레이 노즐은 기술된 것과 같이 변경될 수 있지만, 이렇게 각각의 스프레이 노즐을 개별적으로 조절하는 것은 시간이 많이 소요되고 각각의 스프레이 노즐을 통과하는 액체의 흐름이 정확하게 조절되지 않을 수도 있다.
도 1은 본 발명의 한 양태에 따른 조절식 흐름 매니폴드를 보여주는 조절식 흐름 노즐 시스템의 투시도;
도 2는, 본 발명의 한 양태에 따른, 분해도로 도시된 조절식 흐름 노즐을 보여주는 조절식 흐름 매니폴드의 투시도;
도 3은 본 발명의 한 양태에 따른 조절식 흐름 매니폴드의 측면도;
도 4는 본 발명의 한 양태에 따른 각각의 접근 개구들을 밀봉하는 복수의 플러그를 보여주는 조절식 흐름 매니폴드의 상부도;
도 5는 본 발명의 한 양태에 따른 복수의 조절식 흐름 노즐들 중 하나를 보여주는 도 3의 라인 5-5을 따른 절단한 조절식 흐름 매니폴드의 횡단면도;
도 6은 본 발명의 한 양태에 따른 조절식 흐름 매니폴드를 위한 매니폴드 몸체의 투시도;
도 7은 도 6의 매니폴드 몸체의 단부도;
도 8은 본 발명의 한 양태에 따른 도 7의 라인 8-8을 따른 절단한 매니폴드 몸체의 횡단면도;
도 9는 본 발명의 한 양태에 따른 매니폴드 몸체의 저면도;
도 10은 본 발명의 한 양태에 따른 매니폴드 몸체의 상부도;
도 11은 본 발명의 한 양태에 따른 도 8의 라인 11-11을 따른 절단한 확대 횡단면도;
도 12는 본 발명의 한 양태에 따른 노즐 리테이너의 투시도;
도 13은 본 발명의 한 양태에 따른 도 12에 도시된 노즐 리테이너의 맞은편 투시도;
도 14는 본 발명의 한 양태에 따른 가상의 선으로 도시된 채널을 보여주는 노즐 리테이너의 측면도;
도 15는 본 발명의 한 양태에 따른 노즐 리테이너의 부분 횡단면도;
도 16은 본 발명의 한 양태에 따른 노즐 리테이너의 상부 평면도;
도 17은 본 발명의 한 양태에 따른 조절식 흐름 노즐을 위한 리테이너 오리피스 삽입체의 투시도;
도 18은 본 발명의 한 양태에 따른 리테이너 오리피스 삽입체의 정면도;
도 19는 본 발명의 한 양태에 따른 리테이너 오리피스 삽입체의 측면도;
도 20은 본 발명의 한 양태에 따른 조절식 흐름 노즐을 위한 매니폴드 오리피스 삽입체의 투시도;
도 21은 본 발명의 한 양태에 따른 매니폴드 오리피스 삽입체의 정면도;
도 22는 본 발명의 한 양태에 따른 매니폴드 오리피스 삽입체의 측면도;
도 23은 본 발명의 한 양태에 따른 도 22의 라인 23-23을 따른 절단한 매니폴드 오리피스 삽입체의 확대 횡단면도;
도 24는 본 발명의 한 양태에 따른 매니폴드 몸체의 접근 개구를 밀봉하도록 사용된 플러그의 투시도;
도 25는 본 발명의 한 양태에 따른 도 24의 플러그의 측면도;
도 26은 본 발명의 한 양태에 따른 도 24의 플러그의 또 다른 측면도;
도 27은 본 발명의 한 양태에 따른 도 24의 플러그의 상부 평면도;
도 28은 본 발명의 한 양태에 따른 조절식 흐름 노즐의 유량을 조절하기 위한 조절 키의 투시도;
도 29는 본 발명의 한 양태에 따른 도 28의 조절 키의 측면도;
도 30은 본 발명의 한 양태에 따른 제1 및 제2 키 요소를 보여주는 조절 키의 단부도;
도 31은 본 발명의 한 양태에 따른 제1 키 요소를 수용하도록 구성되고 가상의 선으로 도시된 제1 리세스를 보여주는 조절 키의 측면도;
도 32는, 본 발명의 한 양태에 따라, 각각, 제1 및 제2 키 요소를 수용하도록 구성되고 가상의 선으로 도시된 제1 및 제2 리세스를 보여주는 조절 키의 측면도;
도 33은 본 발명의 한 양태에 따른 노치를 보여주는 조절 키의 단부도;
도 34는 본 발명의 한 양태에 따른 도 33에 도시된 조절 키의 맞은편 단부도;
도 35는 본 발명의 한 양태에 따른 제1 키 요소의 투시도;
도 36은 본 발명의 한 양태에 따른 도 35의 제1 키 요소의 상부도;
도 37은 본 발명의 한 양태에 따른 도 35의 제1 키 요소의 횡단면도;
도 38A-38K는 본 발명의 한 양태에 따른 조절식 흐름 노즐을 위한 리테이너 오리피스 삽입체에 대한 매니폴드 오리피스 삽입체의 회전 순서를 보여주는 도면;
도 39는 본 발명의 한 양태에 따른 플러그에 의해 밀봉된 조절식 흐름 노즐에 대한 접근 개구를 보여주는 조절식 흐름 매니폴드의 횡단면도;
도 40은 본 발명의 한 양태에 따른 조절식 흐름 노즐에 결합된 조절 키를 보여주는 조절식 흐름 매니폴드의 횡단면도;
도 41은 본 발명의 한 양태에 따른 매니폴드 몸체를 통과하는 액체의 흐름을 보여주는 조절식 흐름 매니폴드의 투시도;
도 42는 본 발명의 한 양태에 따른 리테이너 오리피스 삽입체에 대한 매니폴드 오리피스 삽입체의 각각의 회전 각도에 대해 개구의 횡단면적에서의 감소 및 조절식 흐름 노즐의 개구의 개방 백분율을 도시한 표;
도 43은 본 발명의 한 양태에 따른 도 39의 표에 도시된 각도, 개구의 횡단면적에서의 감소, 및 개구의 개방 백분율 값들을 예시한 그래프;
도 44는 본 발명의 한 양태에 따른 매니폴드 오리피스 삽입체를 조절하도록 사용된 설정 표시부를 보여주는 도 10의 확대도;
도 45는 본 발명의 한 양태에 따른 도 8에 도시된 매니폴드 몸체의 투시도;
도 46은 본 발명의 한 양태에 따른 노즐 구성요소의 맞은편 투시도;
도 47은 본 발명의 한 양태에 따른 노즐 구성요소의 단부도;
도 48은 본 발명의 한 양태에 따른 노즐 구성요소의 맞은편 단부도;
도 49는 본 발명의 한 양태에 따른 노즐 구성요소의 측면도;
도 50는 본 발명의 한 양태에 따른 노즐 구성요소의 맞은편 측면도; 및
도 51은 본 발명의 한 양태에 따른 도 50의 라인 51-51을 따라 절단한 노즐 구성요소의 횡단면도.
상응하는 도면부호들은 도면들에서 상응하는 요소들을 나타낸다. 도면에 사용되는 제목은 하기 청구항의 범위를 제한하지 않는다.
각각의 조절식 흐름 노즐의 유량이 개별적으로 조절될 수 있으며, 복수의 조절식 흐름 노즐을 포함하는 매니폴드를 가진 조절식 흐름 노즐 시스템을 위한 다양한 실시예들이 본 명세서에 기술된다. 몇몇 실시예들에서, 조절식 흐름 노즐 시스템은, 복수의 개별적으로 조절되는 조절식 흐름 노즐을 통해 다양한 용매 또는 산을 실리콘 웨이퍼 배치(batch) 상에 다양한 유량으로 분사함으로써, 반도체 처리를 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 조절식 유량 노즐은 중첩 개구들이 조절식 유체 노즐을 통해 유체의 유량을 조절하는 수거 개구를 형성하기 위해 공통 회전축을 따라 정렬되는 하나 이상의 개구를 형성하는 리테이너 오리피스 삽입체와 중첩되어 하나 이상의 개구를 형성하는 매니폴드 오리피스 삽입체를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 매니폴드 오리피스 삽입체가 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전될 때 수거 개구의 횡단면적을 조절하면, 조절식 흐름 노즐을 통과하는 유량이 조절된다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 조절식 흐름 노즐의 유량은 선택적으로 개구를 중첩함으로써 조절되며, 각각의 조절식 흐름 노즐은 중첩된 개구들 사이에 최소 중첩이 발생할 때의 0이 아닌 최소 유량과 중첩된 개구들 사이에서 최대 중첩이 발생할 때의 최대 유량 사이에서 조절된다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 조절식 흐름 노즐의 유량은, 고정식 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 매니폴드 오리피스 삽입체를 결합하고 회전시키는 조절 키를 사용하여 개별적으로 조절될 수 있다. 도면들을 살펴보면, 조절식 흐름 노즐 시스템의 다양한 실시예들이 도 1-43에서 일반적으로 도면부호(100)로 예시된다.
도 1-4를 보면, 조절식 흐름 노즐 시스템(100)은 기다란 매니폴드 몸체(106)를 따라 일렬로 위치된 복수의 조절식 흐름 노즐(104)들을 가진 조절식 흐름 매니폴드(102)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)들은 수동으로 특정 유량으로 조절될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)은, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)을 해체하거나 또는 유량을 조절하기 위해 매니폴드 몸체(106)로부터 조절식 흐름 노즐(104)을 분리시킬 필요 없이, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)의 유량을 수동으로 조절하기 위하여 조절 키(166)를 사용하여 매니폴드 몸체(106)의 내부를 통해 접근될 수 있다.
도 6-11에 도시된 것과 같이, 매니폴드 몸체(106)는 상측면(122), 바닥면(124), 전면(126) 및 뒷면(128)으로 형성되며 원위 단부 부분(130)과 맞은편의 근위 단부 부분(132)을 가져서, 전체적으로 기다란 직사각형 형태의 매니폴드 몸체(106)를 형성한다. 도 6 및 8-10을 보면, 매니폴드 몸체(106)는 각각의 플러그(108)에 의해 밀봉되도록 구성되고(도 4 참조) 매니폴드 몸체(106)의 상측면(122)을 따라 일렬로 배열된 복수의 접근 개구(134)들을 포함한다.
도 24-27을 보면, 각각의 플러그(108)는 노즐 흐름 시스템(100)의 작동 동안 각각의 접근 개구(134)를 밀봉하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 플러그(108)는 캡 부분(160)과 캡 부분(160)으로부터 축방향으로 연장되는 베이스 부분(161)을 포함한다. 도 39에 도시된 것과 같이, 베이스 부분(161)은 접근 공동(139)과 결합하여 밀봉하도록 구성되며, 캡 부분(160)은 매니폴드 몸체(106)와 플러그(108) 사이에서 수밀 방식의 밀봉을 구현하기 위해 접근 개구(134)를 밀봉한다.
도 6 및 8에 도시된 것과 같이, 매니폴드 몸체(106)는 각각의 조절식 흐름 노즐(104)에 결합하도록 구성되고 매니폴드 몸체(106)의 바닥면(124)을 따라 일렬로 배열된 복수의 구멍(135)들을 추가로 포함한다. 도 11에 도시된 것과 같이, 각각의 접근 개구(134)는 각각의 접근 공동(139)과 연통되고(communicate) 각각의 구멍(135)은 각각의 노즐 공동(138)과 연통된다. 노즐 공동(138)은 조절식 흐름 노즐(104)을 수용하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 접근 개구(134)는 각각의 구멍(135)의 바로 맞은편에 위치되며, 조절식 흐름 노즐(104)의 유량을 수동으로 조절하기 위하여 조절식 흐름 노즐(104)은 접근 개구(134)를 통해 접근될 수 있다. 도 10 및 44에 도시된 것과 같이, 몇몇 실시예들에서, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)을 위해 필요한 유량을 수동으로 조절할 때 사용자에게 유량을 가시적으로 표시해 주기 위하여, 설정 표시부(117)가 각각의 접근 홀(134) 주위에 배열되거나 새겨질 수 있다(engraved). 도 10에 도시된 것과 같이, 각각의 설정 표시부(117A-117I)가 각각의 조절식 흐름 노즐(104)과 연결될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 설정 표시부(117)는 사용자에게 각각의 조절식 흐름 노즐(104)에 제공되는 유량을 가시적으로 표시해 주는 미리 설정된 숫자, 라인, 가시적 표시기 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 11에 도시된 것과 같이, 매니폴드 몸체(106)의 근위 단부 부분(132)은 근위 개구(141)를 형성하고, 매니폴드 몸체(106)의 원위 단부 부분(130)은 원위 개구(140)를 형성한다. 매니폴드 몸체(106)는 한 단부에서 원위 개구(140)와 연통되는 축방향 채널(136)을 형성하며, 상기 축방향 채널(136)의 맞은편 단부에서는 근위 개구(141)와 연통된다. 위에 기술된 것과 같이, 각각의 접근 개구(134)는 조절식 흐름 노즐(104)의 후방 부분과 축방향 채널(136)에 대한 접근을 밀봉하기 위해 플러그(108)에 결합되도록 구성된다. 또한, 각각의 구멍(135)은 각각의 플러그(108)의 맞은편에 위치된 각각의 조절식 흐름 노즐(104)에 결합되도록 구성된다.
도 41은 조절식 흐름 매니폴드(102)를 통과하는 유체 경로(fluid pathway)를 예시한다. 도시된 것과 같이, 유입 흐름(A)이 매니폴드 몸체(106)의 원위 개구(140)를 통해 축방향 채널(136)에 유입되며 유입 흐름(B)이 매니폴드 몸체(106)의 근위 개구(141)를 통해 축방향 채널(136)의 맞은편 단부에 유입된다. 한 양태에서, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)은 각각의 배출 흐름(C1) 내지 배출 흐름(C9)이 똑같은 유량을 가지거나 상이한 유량을 가질 수 있도록 수동으로 조절될 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 몇몇 실시예들에서, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)은, 특정 조절식 흐름 노즐(104)의 흐름이 원하는 유량으로 변경될 수 있도록, 수거 개구(158)의 횡단면적을 변형시키도록 수동으로 개별적으로 조절되는 노즐 시스템 구성요소(110)를 포함한다. 그에 따라, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)은 조절식 흐름 매니폴드(102)의 그 밖의 다른 조절식 흐름 노즐(104)과 동일하거나 또는 상이한 유량을 제공하도록 개별적으로 조절될 수 있다.
도 2 내지 5를 보면, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)은 조절식 흐름 노즐(104)의 유량을 개별적으로 조절하기 위해 리테이너 오리피스 삽입체(114)에 대해 수동으로 회전되는 매니폴드 오리피스 삽입체(116)와 중첩 방식으로 적재된 리테이너 오리피스 삽입체(114)를 포함한다. 조립 시에, 리테이너 오리피스 삽입체(114)는 그 위치에 고정되고 매니폴드 오리피스 삽입체(116)와 결합된다. 작동 시에, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)는, 유량을 조절하기 위해 조절 키(166)를 사용하여, 정지된 리테이너 오리피스 삽입체(114)에 대해 수동으로 회전될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)은 리테이너 오리피스 삽입체(114)에 결합되고 분사 작동에서 사전결정된 유량으로 유체를 방출하기 위한 노즐 장치로 기능하는 노즐 구성요소(110)를 추가로 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 노즐 구성요소(110)는 매니폴드 몸체(106)와 조절식 흐름 노즐(104) 사이에 유체가 새지 않는 밀봉부를 형성하기 위하여 O-링(118)을 수용하도록 구성된 주변 홈(circumferential groove)을 형성한다. 또한, 조절식 흐름 노즐(104)은 조절식 흐름 노즐(104)을 위한 조립체의 일부분을 형성하는 O-링(121)을 포함할 수 있다. 도시된 것과 같이, 플러그(108)는 접근 개구(134)와 플러그(108) 사이에 유체가 새지 않는 밀봉부를 형성하는 O-링(120)을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 45-51에 도시된 것과 같이, 몇몇 실시예들에서, 노즐 구성요소(110)는 근위 개구(184)를 형성하는 근위 단부 부분(191)과 노즐 헤드(181)를 형성하는 원위 단부 부분(190)를 가진 노즐 몸체(180)를 포함한다. 노즐 헤드(181)는 분사 작동을 제공하도록 구성된 노즐 개구(182)를 포함한다. 도 51에 도시된 것과 같이, 도관(183)이 노즐 몸체(180)를 통해 형성되며 이 도관(183)은 노즐 구성요소(110)를 통해 유체 흐름 연통을 구현하기 위해 근위 개구(184)와 노즐 개구(182) 사이에 유체 흐름 연통 상태에 있다. 도시된 것과 같이, 노즐 몸체(180)는 중간 플랜지(185)와 근위 플랜지(186)를 형성하며 이들은 O-링(118)(도 5 참조)을 수용하도록 구성된 홈(187)을 형성한다. 도시된 것과 같이, 몇몇 실시예들에서, 베이오닛 마운트(189)가 노즐 구성요소(110)를 노즐 리테이너(112)에 결합하도록 구성된 근위 개구(184)에 인접하게 형성될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 조절식 흐름 노즐(104)은 노즐 구성요소(110)에 결합된 노즐 리테이너(112)를 추가로 포함하며, 노즐 구성요소(110)는 노즐 리테이너(112)를 통해 연장되고 매니폴드 몸체(105)에 보유된다(retained). 도 12-14에 도시된 것과 같이, 몇몇 실시예들에서, 노즐 리테이너(112)는 캡 부분(142)과 캡 부분(142)으로부터 축방향으로 연장되는 관형 부분(143)을 포함한다. 노즐 리테이너(112)는 관형 부분(143)을 통해 형성된 제1 축방향 개구(145)와 캡 부분(142)을 통해 형성된 제2 축방향 개구(149)와 연통되는 축방향 채널(144)를 형성한다. 축방향 채널(144)은, 도 5에 도시된 것과 같이 노즐 구성요소(110)가 제1 및 제2 축방향 개구(145 및 149)를 통해 연장되도록, 노즐 구성요소(110)를 수용하도록 구성된다. 또한, 노즐 리테이너(110)는, 도 16에 예시된 것과 같이, 서로 맞은편에 배열된 제1 및 제2 평평한 부분(147 및 148)들을 형성하는 주변 에지(146)를 형성한다. 제1 및 제2 평평한 부분(147 및 148)들은, 조절식 흐름 노즐(104)의 조립 동안, 리테이너 노즐(112)을 매니폴드 몸체(106)와 노즐 구성요소(110)에 결합시킬 때, 사용자가 노즐 리테이너(112)를 쥐기 위하여 엄지와 검지에 의해 결합되도록 구성된 그리핑 표면(gripping surface)으로서 기능한다.
도 17-19에 도시된 것과 같이, 리테이너 오리피스 삽입체(114)는 리테이너 오리피스 삽입체(114)를 통해 형성된 중앙 개구(150)가 있는 일반적으로 디스크 형태의 몸체(151)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 리테이너 오리피스 삽입체(114)는 수거 개구(158)(도 38A-38K)의 일부분을 형성하는 디스크 몸체(151)를 통해 형성된 서로 맞은편에 배열된 제1 및 제2 곡선 슬롯(162 및 163) 쌍을 포함하며, 매니폴드 오리피스 리테이너(116)는 각각의 조절식 흐름 노즐(104)을 통해 유체 유량을 구현한다. 또한, 리테이너 오리피스 삽입체(114)는 리테이너 오리피스 몸체(114)의 주변 에지로부터 외부 방향으로 연장되는 키 부분(152)을 형성하는 실질적으로 원형의 주변 에지를 포함한다. 키 부분(152)은 조절식 흐름 노즐(104)의 조립 동안 매니폴드 오리피스 삽입체(116)와 노즐 구성요소(110) 사이의 위치에 리테이너 오리피스 삽입체(114)를 정렬하고 고정시키도록 구성된다.
도 20-23에 도시된 것과 같이, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)는 중앙 개구(154)가 매니폴드 오리피스 삽입체(116)를 통해 형성된 일반적으로 디스크 형태의 몸체(157)를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)는 매니폴드 오리피스 삽입체(116)를 통해 형성된 서로 맞은편에 배열된 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165) 쌍을 포함하는데, 이 제1 및 제2 곡선 슬롯들은, 각각의 조절식 흐름 노즐(104)을 통과하는 유체의 유량을 구현하기 위해 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165)과 정렬될 때, 수거 개구(158)(도 38A-38K)의 일부분을 형성하는 리테이너 오리피스 삽입체(114)의 제1 및 제2 슬롯(162 및 163) 형상과 동일하다. 매니폴드 오리피스 삽입체(116)는 리테이너 오리피스 삽입체(114)와 실질적으로 비슷하거나 동일한 형상을 가진 실질적으로 원형의 주변 에지를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 중앙 개구(154)는 리테이너 오리피스 삽입체(114)의 중앙 개구(150)와 똑같은 형상을 가지며, 제1 곡선 슬롯(162/164)들과 제2 곡선 슬롯(163//165)들을 통과하는 유량이 방지될 때(도 38K 참조), 조절식 흐름 노즐(104)을 통해 0이 아닌 최소 유량을 구현하기 위해 중앙 개구(150)와 동축 정렬된다(co-axial alignment). 도 22 및 23을 보면, 제1 및 제2 키 리셉터클(155 및 156)들이 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 후방 표면(185)을 통해 형성되어, 조절식 흐름 노즐(104)의 유량을 조절할 때 조절 키(106)와 결합하도록 구성된다.
위에 기술된 것과 같이, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)가 정지된 리테이너 오리피스 삽입체(114)에 대해 회전하면, 리테이너 오리피스 삽입체(114)의 정지된 제1 및 제2 슬롯(162/163)에 대해 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 회전된 제1 및 제2 곡선 슬롯(164/165) 사이에 중첩 배열에 의해 형성된 수거 개구(158)의 횡단면적이 조절식 흐름 노즐(104)을 통과하는 유량을 조절하도록 변경될 수 있다. 한 양태에서, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)가 고정된 위치에 유지되는 리테이너 오리피스 삽입체(114)에 대해 공통축(204)(도 38A-38K) 주위로 회전될 때, 조절식 흐름 노즐(104)은 정렬된 제1 곡선 슬롯(162/164)들과 정렬된 제2 곡선 슬롯(163/165)들 사이에 선택적으로 중첩함으로써 조절된다. 위에 기술된 것과 같이, 몇몇 실시예들에서, 리테이너 오리피스 삽입체(114)의 제1 및 제2 곡선 슬롯(162 및 163)들과 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165)들은 동일한 곡선 슬롯을 형성하지만, 그 밖의 다른 실시예들에서는, 제1 및 제2 곡선 슬롯(162 및 163)들과 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165)들은 동일한 또는 상이한 형태의 개구, 가령, 반원 형태의 개구, 직사각형 개구, 불규칙 형태의 개구, 환형 형태의 개구를 형성하거나, 및/또는 원형 형태의 개구보다는 정사각형 개구를 형성하는데, 이는 동일한 축을 따라 한 쌍의 원형 형태의 개구가 회전해도 중첩 배열로 인해 형성된 개구의 횡단면적을 변경시키지 않기 때문이다. 제1 및 제2 곡선 슬롯(162 및 163)들이 각각의 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165)들과 중첩 배열되면, 조절식 흐름 노즐(104)의 유량은 0이 아닌 최소 유량과 최대 유량 사이에서 수동으로 조절될 수 있다. 특히, 0이 아닌 최소 유량은 조절식 흐름 노즐(104)을 통해 구현되는데, 이는, 제1 및 제2 곡선 슬롯(162 및 163)들과 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165)들은 도 38K에 도시된 것과 같이 수거 개구(158)가 유체 흐름 연결을 밀봉하도록 배열될 수 있다는 사실에도 불구하고, 중앙 개구(150 및 154)를 통과하는 유체 흐름 연결에 의해 항상 일정 수준의 최소 유체 흐름이 존재하기 때문이다. 정렬된 중앙 개구(150/154)가 없는 그 밖의 다른 실시예들에서는, 리테이너 오리피스 삽입체(114)의 제1 및 제2 곡선 슬롯(162 및 163)들과 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165)들은 도 38J에 도시된 것과 같이 조절식 흐름 노즐(104)을 통해 0이 아닌 최소 유량을 구현하기 위해 중첩 배열될 수 있다.
도 28-37을 보면, 위에서 기술된 것과 같이, 조절식 흐름 노즐(104)의 유량은, 조절식 흐름 노즐(104)이 설정 표시부(117)에 의해 표시된 원하는 유량으로 조절될 때까지, 조절 키(166)를 사용하여 설정 표시부(117)(도 44 참조)에 의해 표시된 방향으로 매니폴드 오리피스 삽입체(116)를 회전시킴으로써 조절될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 조절 키(166)는 근위 부분(173)과 원위 부분(172)을 형성하는 기다란 키 몸체(167)를 포함하며, 근위 부분(173)은 원위 부분(172)이 채널(136)을 통해 조절식 흐름 노즐(104)에 접근하도록 하기 위하여 충분한 길이로 형성된다. 몇몇 실시예들에서, 제1 및 제2 키 요소(168 및 169)들은 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 각각의 제1 및 제2 키 리셉터클(155 및 156) 내에 수용될 수 있도록 구성된 기다란 키 몸체(167)의 원위 부분(172)으로부터 연장된다. 도 30-32에 도시된 것과 같이, 제1 및 제2 포켓(176 및 177)들은 조절 키(166)의 원위 부분(172)에 인접한 기다란 키 몸체(167) 내에 형성되며 제1 및 제2 키 요소(168 및 169)들이 우발적으로 분리되는 것을 방지하도록 충분히 타이트하게 결합되게 하기 위하여 제1 키 요소(168)와 제2 키 요소(169)를 수용하게끔 구성된다. 그 밖의 다른 실시예들에서, 조절 키(166)는 기다란 키 몸체(167)의 원위 부분(172)과 일체형으로 형성된 제1 및 제2 키 요소(168 및 169)들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 조절 키(166)는 기다란 키 몸체(167)의 근위 부분(173)을 통해 형성된 채널(171)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 노치(170)가 기다란 키 몸체(167)의 근위 부분(173)을 따라 형성될 수 있다.
도 35-37에 도시된 것과 같이, 제2 키 요소(169)와 동일한 형상을 가진 제1 키 요소(168)는 단부 부분(174)과 몸체 부분(175)을 포함할 수 있다. 단부 부분(175)은 도 40에 도시된 것과 같이 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 제1 또는 제2 키 리셉터클(155 및 156)과 기다란 키 몸체(167)의 제1 포켓(176) 또는 제2 포켓(177) 내에 배열될 수 있도록 구성된 몸체 부분(175)과 결합하도록 구성된 뾰족한 형태를 형성하며, 단부 부분(174)은 조절 키(166)의 원위 부분(172)으로부터 외부 방향으로 연장된다. 몇몇 실시예들에서, 단부 부분(175)은 통상적인 스크루 드라이버 또는 필립스 스크루 드라이버와 비슷한 형상을 가질 수 있다.
도 38A-38K는, 조절식 흐름 매니폴드(102)를 따라 각각의 조절식 흐름 노즐(104)들의 유량을 개별적으로 변경하기 위하여 매니폴드 오리피스 삽입체(116)가 조절 키(166)에 의해 회전될 때, 정지된 리테이너 오리피스 삽입체(114)에 대한 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 회전 순서(rotation sequence)를 예시한 도면이다. 도 38A를 보면, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)와 리테이너 오리피스 삽입체(114)는, 리테이너 오리피스 삽입체(114)의 제1 및 제2 곡선 슬롯(162 및 163)의 종축(200)이 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165)들의 종축(202)과 동일한 방향을 따라 정렬되도록, 중첩 배열 방식으로 정렬된다. 상기 방향에서, 정렬된 제1 곡선 슬롯(162/164)들과 정렬된 제2 곡선 슬롯(163/165)들 사이에서 중첩 배열 방식으로 형성된 각각의 수거 개구(158)들은 각각의 수거 개구(158)에 의해 형성될 수 있는 최대 횡단면적을 형성한다. 도 38B-38K를 보면, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)가 중심축(204) 주위로 회전 방향(또는 대안의 실시예에서는 반시계 방향)으로 회전하면, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 제1 및 제2 곡선 슬롯(164 및 165)들이 리테이너 오리피스 삽입체(114)의 정지된 제1 및 제2 곡선 슬롯(162 및 163)에 대해 회전될 때, 각각의 수거 개구(158)의 횡단면적은 서서히 감소할 것이다. 반대로, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)가 반시계 방향(또는 대안의 실시예에서는 시계 방향)으로 회전하면 수거 개구(158)의 횡단면적이 서서히 증가할 것이다. 도 38K에 도시된 것과 같이, 매니폴드 오리피스 삽입체(116)는 매니폴드 오리피스 삽입체(116)의 종축(202)이 리테이너 오리피스 삽입체(114)의 종축(200)에 대해 수직으로 배열되도록 회전될 수 있다. 이러한 중첩 배열에서, 수거 개구(158)들은 정렬된 중앙 개구(150/154)를 통관하는 유체 흐름에 의해 비-최소 유량이 구현되도록, 유체 흐름 연결에 밀봉된다.
도 42에 도시된 표는 수거 개구(158)의 횡단면적(mm2)에서의 감소 및 제1 및 제2 종축(200 및 202) 사이의 각도가 증가할 때 수거 개구(158)가 얼마나 감소했는지를 나타내는 백분율을 예시한다. 도 43은 제1 및 제2 종축(200 및 202) 사이에 형성된 각도들 사이의 관계, 제1 및 제2 종축(200 및 202) 사이에 형성된 각각의 각도에 대한 수거 개구(158)의 횡단면적의 점차적인 감소, 및 제1 및 제2 종축(200 및 202) 사이에 형성된 각각의 각도에 따라 수거 개구(158)가 얼마나 감소했는지를 나타내는 백분율을 예시한 그래프이다.
본 명세서에서는 특정 실시예들이 예시되고 기술되었지만, 통상의 기술자라면, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형예들이 가능하다는 사실을 이해할 것이다. 이러한 변형예 및 개선예들은 하기 청구항들에 기술된 내용에 따라 그 범위가 결정된다.

Claims (15)

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  10. 조절식 흐름 노즐 시스템에 있어서, 상기 조절식 흐름 노즐 시스템은:
    조절식 흐름 매니폴드를 포함하되, 상기 조절식 흐름 매니폴드는 원위 개구를 형성하는 원위 단부 부분과 근위 개구를 형성하는 근위 단부 부분 사이에서 연장되는 축방향 채널을 형성하는 매니폴드 몸체, 매니폴드 몸체의 한쪽 면을 따라 형성된 복수의 접근 개구, 및 매니폴드 몸체의 맞은편 쪽에 형성된 복수의 구멍들을 포함하고, 복수의 접근 개구들과 구멍들은 축방향 채널과 연통되며;
    복수의 구멍들 중 각각의 구멍에 결합된 복수의 조절식 흐름 노즐을 포함하되, 각각의 복수의 조절식 흐름 노즐은:
    노즐 구성요소를 포함하되, 상기 노즐 구성요소는 노즐 구성요소로부터 배출되는 유체를 위한 유체 경로를 제공하도록 구성되고;
    노즐 구성요소에 결합된 리테이너 오리피스 삽입체를 포함하되, 상기 리테이너 오리피스 삽입체는 하나 이상의 개구를 포함하며;
    리테이너 오리피스 삽입체에 결합된 매니폴드 오리피스 삽입체를 포함하되, 매니폴드 오리피스 삽입체는 중첩 배열 방식으로 리테이너 오리피스 삽입체의 하나 이상의 개구와 동축 정렬된 하나 이상의 개구를 포함하고, 수거 개구는 매니폴드 오리피스 삽입체의 하나 이상의 개구와 리테이너 오리피스 삽입체의 하나 이상의 개구 사이에 배열되며, 매니폴드 오리피스 삽입체는 수거 개구의 횡단면적이 조절되도록 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전되도록 작동되며,
    조절식 흐름 노즐 시스템은 근위 부분과 원위 부분을 포함하는 기다란 키 몸체를 가진 조절 키를 추가로 포함하되, 하나 이상의 키 요소가 기다란 키 몸체의 근위 부분으로부터 연장되며, 하나 이상의 키 요소는 매니폴드 오리피스 삽입체를 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전시키기 위해 매니폴드 오리피스 삽입체를 따라 형성된 각각의 키 리셉터클과 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조절식 흐름 노즐 시스템.
  11. 조절식 흐름 노즐 시스템에 있어서, 상기 조절식 흐름 노즐 시스템은:
    조절식 흐름 매니폴드를 포함하되, 상기 조절식 흐름 매니폴드는 원위 개구를 형성하는 원위 단부 부분과 근위 개구를 형성하는 근위 단부 부분 사이에서 연장되는 축방향 채널을 형성하는 매니폴드 몸체, 매니폴드 몸체의 한쪽 면을 따라 형성된 복수의 접근 개구, 및 매니폴드 몸체의 맞은편 쪽에 형성된 복수의 구멍들을 포함하고, 복수의 접근 개구들과 구멍들은 축방향 채널과 연통되며;
    복수의 구멍들 중 각각의 구멍에 결합된 복수의 조절식 흐름 노즐을 포함하되, 각각의 복수의 조절식 흐름 노즐은:
    노즐 구성요소를 포함하되, 상기 노즐 구성요소는 노즐 구성요소로부터 배출되는 유체를 위한 유체 경로를 제공하도록 구성되고;
    노즐 구성요소에 결합된 리테이너 오리피스 삽입체를 포함하되, 상기 리테이너 오리피스 삽입체는 하나 이상의 개구를 포함하며;
    리테이너 오리피스 삽입체에 결합된 매니폴드 오리피스 삽입체를 포함하되, 매니폴드 오리피스 삽입체는 중첩 배열 방식으로 리테이너 오리피스 삽입체의 하나 이상의 개구와 동축 정렬된 하나 이상의 개구를 포함하고, 수거 개구는 매니폴드 오리피스 삽입체의 하나 이상의 개구와 리테이너 오리피스 삽입체의 하나 이상의 개구 사이에 배열되며, 매니폴드 오리피스 삽입체는 수거 개구의 횡단면적이 조절되도록 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전되도록 작동되며,
    수거 개구의 횡단면적을 조절하면 각각의 복수의 조절식 흐름 노즐을 통과하는 유량이 조절되고,
    매니폴드 오리피스 삽입체는 제1 중앙 개구를 추가로 포함하며 리테이너 오리피스 삽입체는 제2 중앙 개구를 추가로 포함하되, 제1 중앙 개구는 수거 개구의 횡단면적이 0일 때 각각의 복수의 조절식 흐름을 통과하는 유량이 0이 아닌 최소 유량을 구현하기 위해 제2 중앙 개구와 동축 정렬되는 것을 특징으로 하는 조절식 흐름 노즐 시스템.
  12. 조절식 흐름 노즐 시스템을 위한 유량 조절 방법에 있어서, 상기 유량 조절 방법은:
    조절식 흐름 매니폴드를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 조절식 흐름 매니폴드는:
    원위 개구를 형성하는 원위 단부 부분과 근위 개구를 형성하는 근위 단부 부분 사이에서 연장되는 축방향 채널을 형성하는 매니폴드 몸체, 매니폴드 몸체의 한쪽 면을 따라 형성된 복수의 접근 개구, 및 매니폴드 몸체의 맞은편 쪽에 형성된 복수의 구멍들을 포함하되, 복수의 접근 개구들과 구멍들은 축방향 채널과 연통되며;
    복수의 구멍들 중 각각의 구멍에 결합된 복수의 조절식 흐름 노즐을 포함하되, 복수의 조절식 흐름 노즐은, 각각:
    노즐 구성요소를 포함하되, 상기 노즐 구성요소는 노즐 구성요소로부터 배출되는 유체를 위한 유체 경로를 제공하도록 구성되고;
    노즐 구성요소에 결합된 리테이너 오리피스 삽입체를 포함하되, 상기 리테이너 오리피스 삽입체는 제1 노즐 구멍을 포함하고;
    리테이너 오리피스 삽입체에 결합된 매니폴드 오리피스 삽입체를 포함하되, 매니폴드 오리피스 삽입체는 중첩 배열 방식으로 제1 노즐 구멍과 동축 정렬된 제2 노즐 구멍을 포함하고, 매니폴드 오리피스 삽입체는 수거 개구의 횡단면적이 조절되도록 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전되도록 작동되며;
    근위 부분과 원위 부분을 포함하는 기다란 키 몸체를 가진 조절 키를 복수의 구멍들 중 한 구멍을 통해 삽입하는 단계를 포함하되, 조절 키는 기다란 키 몸체의 근위 부분으로부터 연장되는 하나 이상의 키 요소를 추가로 포함하고;
    조절 키의 하나 이상의 키 요소를 매니폴드 오리피스 삽입체를 따라 형성된 각각의 키 리셉터클과 결합하는 단계; 및
    수거 개구를 통과하는 유량과 횡단면적을 조절하기 위해 매니폴드 오리피스 삽입체가 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전되도록 조절 키를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조절식 흐름 노즐 시스템을 위한 유량 조절 방법.
  13. 제12항에 있어서, 매니폴드 오리피스 삽입체가 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전되면, 0이 아닌 최소 유량과 최대 유량 사이인 각각의 조절식 흐름 노즐의 유량이 조절되는 것을 특징으로 하는 조절식 흐름 노즐 시스템을 위한 유량 조절 방법.
  14. 제12항에 있어서, 매니폴드 오리피스 삽입체가 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전되면, 제1 노즐 구멍과 제2 노즐 구멍 사이의 중첩 배열이 조절되는 것을 특징으로 하는 조절식 흐름 노즐 시스템을 위한 유량 조절 방법.
  15. 제14항에 있어서, 매니폴드 오리피스 삽입체가 리테이너 오리피스 삽입체에 대해 회전되면 제1 및 제2 노즐 구멍 사이의 중첩 배열이 조절되며, 각각의 조절식 흐름 노즐은 제1 및 제2 구멍 사이에서 최소 중첩이 발생할 때의 0이 아닌 최소 유량과 제1 및 제2 구멍 사이에서 최대 중첩이 발생할 때의 최대 유량 사이에서 조절되는 것을 특징으로 하는 조절식 흐름 노즐 시스템을 위한 유량 조절 방법.
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