KR20030022122A - 여과 시스템 및 여과 시스템용 피팅 배치 - Google Patents

여과 시스템 및 여과 시스템용 피팅 배치

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KR20030022122A KR1020027015198A KR20027015198A KR20030022122A KR 20030022122 A KR20030022122 A KR 20030022122A KR 1020027015198 A KR1020027015198 A KR 1020027015198A KR 20027015198 A KR20027015198 A KR 20027015198A KR 20030022122 A KR20030022122 A KR 20030022122A
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Abstract

여과 시스템(10)은 피팅들(14,15)을 구비하는 매니폴드(12)와 필터(13)를 구비한다. 여기서, 필터를 지지하는 캐리지는 필터가 매니폴드로부터 떨어져 있는 위치로부터 필터가 매니폴드의 필팅과 결합하는 위치로 필터를 이동시키기 위하여, 장착 메커니즘(16)과 작동 가능하게 결합된다. 피팅 배치는 피팅들을 구비하는 매니폴드와 필터를 구비한다. 하나의 피팅은 접촉 표면을 포함하는 팁(120)을 구비하는 노즐(110)을 구비하고, 다른 하나의 피팅은 대응하는 수용체(111)를 구비한다.

Description

여과 시스템 및 여과 시스템용 피팅 배치{Filtration systems and fitting arrangements for filtration systems}
마이크로 전자 산업에 사용되는 포토-리지스트 액체와 같은 많은 유체들은 매우 값이 비싸다. 이러한 액체들은 사용되기 전에 즉시 여과되어야 하며, 그렇지 않으면 액체들 속에 있는 불순물들이 제조되고 있는 마이크로 전자 부품들을 손상시킬 수 있다.
종래 여과 시스템 및 여과 시스템용 피팅 배치들은 그들과 관련된 많은 문제들을 가지고 있다. 예를 들면, 종래 여과 시스템은 그 시스템을 통해 포토-리지스트 액체를 펌프하여 공급하는 펌프(pump)와 결합된 매니폴드를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 피팅들(fittings)을 가지는 필터는 매니폴드 상의 대응하는 피팅들에 장착된다. 그러나 필터를 매니폴드에 장착하는데 사용되는 종래 설비는 종종 상대적으로 크며, 편리하게 이용할 수 있는 공간 보다 더 많은 공간을 차지한다. 또한, 종래 장착 설비는, 필터를 매니폴드에 장착할 때 피팅들을 적절히 정렬시킬 수 없기 때문에, 피팅들 상에 과도한 응력을 초래할 수 있으며, 잠재적으로 피팅들을 손상시킬 수 있다. 게다가, 종래 장착 설비는 접근하여 정비하기가 어려워서, 매니폴드의 분해를 요구한다.
또한, 피팅들은 그들 치수에 있어서의 변화와 편심 때문에 잘 못 맞춰질 수 있다. 또한, 잘못 맞춰진 피팅들을 결합하는 것은 피팅들 상에 오정렬에 기인한 과도한 응력을 발생시킬 수 있다. 게다가, 많은 종래 시스템들의 짝을 이루는 피팅들은, 예를 들면 보유 체적들(hold up volumes)과 누출 체적들(leakage volumes)과 같이. 포토-리지스트 액체를 모으고 가두어 놓는 큰 체적들을 가진다. 이러한 보유 체적들과 누출 체적들은, 그들 속에 가두어진 값비싼 유체들이 매니폴드 상에서 필터가 교체될 때 버려지기 때문에, 비용이 많이 든다. 더욱이, 유체의 유동은 이러한 보유 체적들과 누출 체적들 속에서 정체될 수 있다. 포토-리지스트 액체와 같은 액체가 흐르지 않고 정체될 때, 그 유체는 제조 공정에 불리할 수 있는 화학적 및/또는 물리적 변화를 겪을 수 있다.
본 출원은 2000년 5월 12일에 출원된 미국 가출원 번호 60/203,946 및 2000년 7월 7일에 출원된 미국 가출원 번호 60/216,696에 기초한 우선권을 주장하며, 양 출원 모두 참조로서 본원에 편입되어 있다.
본 발명은, 예를 들면 포토-레지스트(photo-resist) 액체의 여과를 포함한, 다양한 응용에 사용될 수 있는 여과 시스템(filtration system) 및 여과 시스템용 피팅 배치(fitting arrangements)에 관한 것이다.
도 1은 매니폴드와 캡슐 필터가 결합되지 않은 것을 나타내고 있는 여과 시스템의 정면도이다.
도 2는 도 1의 여과 시스템의 측면도이다.
도 3은 도 1의 여과 시스템의 평면도이다.
도 4는 매니폴드와 캡슐 필터가 결합된 것을 나타내고 있는, 도 1의 여과 시스템의 정면도이다.
도 5는 도 1의 여과 시스템의 대안적인 베이스 조립체의 부분 단면 평면도이다.
도 6은 도 5의 베이스 조립체와 베이스 조립체 상에 장착된 캡슐 필터의 부분 단면 측면도이다.
도 7은 도 1의 여과 시스템의 대안적인 베이스 조립체의 부분 단면 평면도이다.
도 8은 대안적인 여과 시스템의 측면도이다.
도 9는 도 8의 여과 시스템의 부분 단면 정면도이다.
도 10은 도 8의 여과 시스템의 평면도이다.
도 11은 도 8의 여과 시스템의 상부의 배면도이다.
도 12는 도 8의 여과 시스템의 상부의 부분 단면 배면도이다.
도 13은 도 8의 여과 시스템의 매니폴드의 평면도이다.
도 14는 대안적인 장착 메커니즘의 부분 단면 측면도이다.
도 15는 도 14의 장착 메커니즘의 평면도이다.
도 16은 대안적인 장착 메커니즘의 부분 단면 측면도이다.
도 17은 도 16의 장착 메커니즘의 평면도이다.
도 18은 대안적인 장착 메커니즘의 부분 단면 측면도이다.
도 19는 도 18의 장착 메커니즘의 회전 가능한 헤드의 측면도이다.
도 20은 도 18의 장착 메커니즘의 평면도이다.
도 21은 센터링 메커니즘의 부분 단면 측면도이다.
도 22는 대안적인 센터링 메커니즘의 측단면도이다.
도 23은 도 22의 센터링 메커니즘의 일부분의 부분 단면 평면도이다.
도 24는 매니폴드와 캡슐 필터가 결합되지 않은 것을 나타내고 있는, 대안적인 분해 메커니즘을 가지는 여과 시스템의 정면도이다.
도 25는 매니폴드와 캡슐 필터가 결합된 것을 나타내고 있는, 도 24의 여과 시스템의 정면도이다.
도 26은 노즐과 수용체(receptacle)가 결합되지 않을 것을 나타내고 있는, 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 27은 노즐과 수용체가 결합된 것을 나타내고 있는, 도 26의 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 28은 노즐과 수용체가 결합되지 않을 것을 나타내고 있는, 대안적인 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 29는 노즐과 수용체가 결합된 것을 나타내고 있는, 도 28의 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 30은 노즐과 수용체가 결합되지 않을 것을 나타내고 있는, 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 31은 노즐과 수용체가 결합된 것을 나타내고 있는, 도 30의 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 32는 노즐과 수용체가 결합되지 않을 것을 나타내고 있는, 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 33은 노즐과 수용체가 결합된 것을 나타내고 있는, 도 32의 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 34는 노즐과 수용체가 결합되지 않을 것을 나타내고 있는 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 35는 노즐과 수용체가 결합된 것을 나타내고 있는, 도 34의 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 36은 노즐과 수용체가 결합되지 않을 것을 나타내고 있는, 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 37은 노즐과 수용체가 결합된 것을 나타내고 있는, 도 36의 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 38은 대안적인 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 39는 대안적인 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 40은 대안적인 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 41은 대안적인 노즐/수용체 배치의 단면도이다.
도 42는 캡슐 필터의 측면도이다.
도 43은 도 42의 캡슐 필터의 배면도이다.
도 44는 도 42의 캡슐 필터의 평면도이다.
도 45는 도 42의 캡슐 필터의 측단면도이다.
도 46은 도 45의 캡슐 필터의 필터 카트리지의 측면도이다.
도 47은 대안적인 캡슐 필터의 측단면도이다.
도 48은 대안적인 캡슐 필터의 측단면도이다.
도 49는 대안적인 캡슐 필터의 보울의 측단면도이다.
도 50은 도 49의 보울의 평면도이다.
도 51은 대안적인 보울의 측단면도이다.
도 52는 도 51의 보울의 평면도이다.
본 발명은, 전술된 하나 또는 그 이상의 문제들을 포함하는, 종래 여과 시스템 및 여과 시스템용 피팅 배치들과 관련된 문제들을 극복한다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 여과 시스템은 매니폴드, 캐리지, 및 장착 메커니즘을 구비한다. 매니폴드는 적어도 하나의 피팅을 구비하며, 필터도 적어도 하나의 피팅을 구비한다. 캐리지는 필터를 지지한다. 장착 메커니즘은, 필터가 매니폴드로부터 떨어져 있는 제1위치와 필터의 피팅이 매니폴드의 피팅과 결합된 제2위치 사이에서 캐리지를 이동시키기 위하여, 캐리지와 작동 가능하게 결합된다.
본 발명의 제2특징에 따르면, 피팅 배치는 제1피팅을 구비하는 매니폴드와, 제2피팅을 구비하는 필터를 구비한다. 제1 및 제2피팅들 중 하나는 팁부(tip portion)를 가지는 노즐을 구비하며, 팁부는 접촉 표면을 포함한다. 제1 및 제2피팅들 중 다른 하나는 접촉 표면을 포함하는 수용체(receptacle)를 구비한다. 제1 및 제2피팅들은 결합 가능하며, 제1피팅의 접촉 표면은 제2피팅의 접촉 표면에 대해 밀봉한다.
본 발명을 구체화하는 여과 시스템(10)의 일례가 도 1 내지 도 4에 도시되어 있다. 여과 시스템(10)은 일반적으로 로딩/언로딩(loading/unloading) 장비, 예를 들면 캐리지(carriage;11)를 구비하며, 매니폴드(12)와 캡슐 필터(13)와 같은 필터를 더 구비한다. 캡슐 필터는 필터 매개물(medium) 포함하며, 매니폴드(12)와 캡슐 필터(13)는 짝을 이루는 피팅들(14,15), 예를 들면 입구 피팅들(inlet fittings;14a,15a), 출구 피팅들(outlet fittings;14b,15b), 및 배기 피팅들(vent fittings;14c,15c)을 포함할 수 있다. 캐리지(11)는 캡슐 필터(13)를 지지한다. 캡슐 필터(13)를 매니폴더(12)에 장착하고, 캡슐 필터(13)의 피팅들(15)과 대응하는 매니폴드(12)의 각 피팅들(14)을 결합하기 위하여, 캐리지(11)는 매니폴드(12)와 협력하여 배치된다. 예를 들면, 장착 메커니즘(mounting mechanism;16)은 캡슐 필터(13)를 길이방향으로 이동시키기 위하여, 예를 들면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 결합 위치와 도 4에 도시된 바와 같은 분해 위치 사이에서 이동시키기 위하여, 캐리지(11)와 매니폴드(12)의 사이에 배치될 수 있다. 분해 위치에서, 캡슐 필터(13)는 캐리지(11)에 안착되고, 매니폴드(12)로부터 떨어져 있을 수 있다. 결합 위치에서, 캡슐 필터(13)는 매니폴드(12)와 결합되며, 매니폴드(12)와 캡슐 필터(13)의 피팅들(14,15)은 서로 봉합된다.
피팅들(14,15)이 결합된 채, 매니폴드(17)에 유체 결합되고 심지어매니폴드(17)에 직접 부착될 수도 있는 펌프(17)는, 예를 들면 액체 포토 리지스트와 같은 유체를 입구 피팅들(14a,15a)을 통하여 매니폴드(12)에 있는 입구 도관(inlet conduit) 및 캡슐 필터(13) 속으로 펌프하여 공급한다. 캡슐 필터(13) 속에 포함된 공기와 같은 가스들 또는 유체에 끌려 들어간 가스 기포들은 배기 피팅들(14c,15c) 및 매니폴드(12)의 배기 도관(vent conduit;20)을 통해 캡슐 필터(13)로부터 배기된다. 여과된 액체는 캡슐 피터(13)의 매개물을 통과하며, 출구 피팅들(14b.15b) 및 매니폴드(12)의 출구 도관(outlet conduit;21)을 통해 캡슐 필터(13)로부터 나오도록 펌프에 의해 힘을 받는다.
일단 캡슐 필터(13)의 필터 매개물이 충분하게 오염되면, 펌프(17)는 작동이 해제될 수 있으며, 캐리지(11)는 제거, 즉 장착 메커니즘(16)에 의해 분해 위치로 내려질 수 있다. 분해 메커니즘(disengagement mechanism;22)은 캐리지(11)가 내려짐에 따라 필터 캡슐(13)의 피팅들(15)을 매니폴드(12)의 피팅들(14)로부터 분해시키기 위하여, 캡슐 필터(13)와 캐리지(11)의 사이 그리고/또는 매니폴드(12)의 사이에 결합될 수 있다. 대안적으로, 캡슐 필터(13)는 매니폴드(12)로부터 수동으로 분해될 수 있다. 그리고 나서, 오래된 캡슐 필터(13)는 새로운 캡슐 필터(13)로 교체될 수 있다. 캐리지(11)는 이동될 수 있으며, 즉 장착 메커니즘(16)에 의하여 새로운 캡슐 필터(13)와 매니폴드(12)가 결합하고 있는 결합 위치로 올려질 수 있다. 그리고, 펌프(17)는 다시 작동을 한다.
캐리지(11)는 다양한 방법으로 배치될 수 있다. 많은 바람직한 구현예들에 있어서, 캐리지(11)는, 결합된 피팅들(14,15)의 축과 평행한 방향으로 캡슐필터(13)가 매니폴드(12)와 결합 및 분해되는 위치로 캡슐 필터(13)를 이동시키도록 배치될 수 있다. 좀더 바람직하게는, 캐리지(11)는 결합된 피팅들(14,15)의 축과 평행한 방향으로 캡슐 필터(13)가 캐리지(11) 상을 이동하는 거리의 대부분을 따라, 좀 더 바람직하게는 실질적으로 거리의 모두를 따라 캡슐 필터(13)를 이동시킨다. 이것이 피팅들(14,15) 상의 응력을 감소시키며, 피팅들 사이의 접촉 및 밀봉의 양을 향상시킨다.
도 1 및 도 2에 도시된 하나의 예에 있어서, 캐리지(11)는 베이스 조립체(base assembly;23), 상부 조립체(top assembly;24), 및 바람직하게는 서로 동일하고 상부 조립체(24)와 베이스 조립체(23)에서 연장하는 제1 및 제2측부 조립체들(25)을 포함할 수 있다. 베이스, 상부, 및 측부 조립체들 각각은 다중 조각(multi-piece)의 구조물(structure)을 포함한, 다양한 배열의 적절한 구조물들을 구비할 수 있다. 그러나, 많은 바람직한 구현예들에 있어서, 베이스 조립체(23)는, 예를 들면 캡슐 필터(13)를 지지하고 캡슐 필터(13)가 그 위에 안착되는 베이스 플레이트와 같은, 베이스(26)를 구비한다. 게다가, 측부 조립체들(25) 각각은 베이스(26)에 결합된 측부 플레이트들(30)을 구비한다. 측부 플레이트들(30)은, 바람직하게는 근접하여 서로 평행하게 매니폴드(12)의 측부 바깥쪽을 따라 상부 조립체(24)까지 연장한다. 매니폴드(12)는, 캐리지(11)가 분해와 결합 위치 사이에서 이동함에 따라 측부 플레이트(30)가 그 내부를 위, 아래로 슬라이드(slide)하는 안내 채널들(guide channels;29)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 매니폴드는, 측부 플레이트들 상의 슬롯들(slots) 또는 트랙들(tracks)과 맞물리는 핀들(pins) 또는로울러들(rollers)을 포함할 수 있다. 게다가, 상부 조립체(24)는, 측부 프레이트들(30)에 결합되고 매니폴드(12)의 상부를 따라 연장하는 상부 플레이트(31)를 구비한다. 그러므로 캐리지(11)는 매니폴드(12)의 외부를 둘러싸며, 펌프(17)로부터 매니폴드(12)를 분해해야 하는 것과 같은 매니폴드(12)의 방해 없이도, 유지를 위하여 바람직하게 접근할 수 있다.
또 다른 예로서, 캐리지는 상부 조립체 없이, 베이스 조립체와 서로 대향하고 있는 측부 조립체들을 구비할 수 있다. 그러면, 캐리지는 적절한 방법으로, 예를 들면 장착 메커니즘을 통해 캐리지의 측부 조립체들을 매니폴드의 측부들 또는 바닥(bottom)에 연결함으로써, 매니폴드와 작동 가능하게 결합된다. 또 다른 예로서, 캐리지는 매니폴드 이외의 구조물과 작동 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들면, 매니폴드가 펌프에 부착될 때, 캐리지는 매니폴드 보다는 펌프에 또한 결합될 수 있으며, 매니폴드와의 결합과 분해 사이에서 캡슐 필터를 이동시키도록 배치될 수 있다.
많은 바람직한 구현예에 있어서, 베이스 플레이트와 측부 플레이트들은 일반적으로 캡슐 필터를 지지하기 위해, 적합한 U 형상의 구조물을 구비하며, 따라서 캐리지는 경박 단소하고 높은 공간 효율을 갖는, 캡슐 필터 지지용 구조물을 구비한다. 예를 들면, 캐리지와 캡슐 필터는, 예를 들면 통상적인 필터 장착 메커니즘을 위해 필요한 대략 140 밀리미터 또는 그 이상의 폭과 비교할 때, 60 밀리미터 또는 그 미만의 폭과 같이 상대적으로 좁은 폭을 가지는 공간에 설치될 수 있다. 그러므로, 캡슐 필터(13)는 60 밀리미터의 폭을 가진 전면 영역(front area) 내부에 정착되고 분해될 수 있다. 특히. 60 밀리미터의 폭을 갖는 펌프와 결합할 때,본 발명을 구체화하는 여과 시스템은 높은 공간 이용 효율을 가짐에도 불구하고 접근이 용이하여, 사용 및 유지가 용이한 분배 시스템(dispensing system)을 제공한다.
분해 위치에서, 캐리지는, 바람직하게는 베이스 조립체 상의 필터 캡슐을 지지한다. 또한 여과 시스템은, 캡슐 필터의 피팅들이 최소한 개략적으로라도 매니폴드의 피팅들과 위치가 정렬되도록 캡슐 필터가 베이스 조립체 상에 위치되고 방향을 갖도록 할 수 있는 위치 메커니즘(positioning mechanism)을 포함할 수 있다. 위치 메커니즘은 캐리지 및/또는 캡슐 필터와 작동 가능하게 결합될 수 있고 다양한 형태를 가질 수 있다. 도 1 내지 도 4의 구현예에 있어서, 위치 메커니즘(32)은 베이스(26)와 협력하여 배치되며, 캡슐 필터(13)의 뒤쪽으로 이동하는 것을 제한하는 후벽(rear wall;33)을 포함할 수 있다. 후벽은 베이스 조립체 또는 측부 조립체들 중 하나 또는 둘 모두로부터 연장할 수 있다. 게다가, 위치 메커니즘(32)은 베이스(26)의 내부에서 가장자리로부터 연장한 확장된 슬롯(34)과 같은 개구부와, 캡슐 필터(13)의 바닥으로부터 연장한 대응하는 확장된 탭(tap) 또는 돌출부(protrusion;35)를 포함 수 있다. 슬롯(34)과 돌출부(35)는, 베이스(26) 상의 캡슐 필터(13)의 뒤쪽으로의 이동을 제한하고, 그리고/또는 피팅들(14,15)이 최소한 개략적으로라도 서로 정렬되게 각도상의 방향을 갖도록, 치수를 갖는다. 베이스(26) 상에 캡슐 필터(13)가 위치된 채, 돌출부(35)가 슬롯(34) 속을 슬라이딩하면서, 캡슐 필터(13)는 베이스(26)를 따라 뒤쪽으로 슬라이드 할 수 있다. 슬롯(34)의 측부들과 돌출부(35)의 측부들의 밀접한 근접은 매니폴드(12)에 대해캡슐 필터(13)를 필요한 각도상의 방향으로 유지시킨다. 일단 캡슐 필터(13)의 후부(backside)가 후벽(33)과 접촉하고 그리고/또는 돌출부(35)의 후부가 슬롯(34)의 후부와 접촉하면, 피팅들(14,15)의 축들은 최소한 개략적으로라도 축방향으로 정렬된다. 그러면, 캡슐 필터(13)는 오정렬(misalignment)로 인한 접합부들(14,15)의 손상없이도, 매니폴드(12)에 장착된다.
위치 메커니즘은 도 1 내지 도 4에 도시된 구현예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 후벽은 제거될 수 있으며, 위치 메커니즘은, 예를 들면 베이스(26) 내부에 하나 또는 그 이상의 구멍들(36)과 같은 개구부와, 캡슐 필터(13)의 바닥으로부터 연장하는 하나 또는 그 이상의 돌출부들(37)을 포함할 수 있다. 캡슐 필터(13)는, 그 캡슐 필터(13)의 돌출부(37)가 베이스(26)의 구멍들(36) 속에 배치되도록 베이스(26) 상에 위치될 수 있다. 돌출부들(37)과 구멍들(36)은, 돌출부들(37)이 구멍들(36) 속에 배치될 때, 매니폴드(12)와 캡슐 필터(13)의 접합부들(14,15)이 최소한 개략적으로라도 축방향으로 정렬될 수 있도록 치수를 가지며, 캡슐 필터(13)와 베이스(26) 상에 각각 위치된다. 도 5 및 도 6에 도시된 구현예는 두 개의 구멍들(36)과 두 개의 돌출부들(37)을 갖는다. 그러나, 위치 메커니즘은, 예를 들면 삼각형의 배치로 서로 떨어져 있는 세 개의 구멍들과 돌출부들을 가지는 것과 같이, 두 개 이상의 구멍들과 돌출부들을 가지거나, 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 확장된 구멍(28)과 대응하는 돌출부와 같은 하나의 구멍과 돌출부를 가질 수 있다. 게다가, 설명된 구현예들의 위치 메커니즘이 베이스 조립체와 결합되었을 지라도, 위치 메커니즘은, 예를 들면 측부 조립체와 같은 캐리지에 다른 방법들로 결합될 수 있다.
일단 캡슐 필터(13)가 캐리지(11) 상에 위치되면, 캐리지(11)는 장착 메커니즘에 의해 분해 위치로부터 결합 위치로 이동된다. 또한, 장착 메커니즘은 다양한 형태를 가질 수 있으며, 장착 메커니즘(16)의 일례가 도 1 내지 도 4에 도시되어 있다. 장착 메커니즘은, 바람직하게는 캐리지(11)와 매니폴드(12) 사이에 협력하여 배치되며, 일부 구현예들에 있어서는 나사홈이 난(threaded) 스터드(stud;40)와, 노브(knob;42)의 부분이 될 수도 있고 스터드(40)와 짝을 이루는 너트(41)를 포함하는 나사 배치(threaded arrangement)를 구비할 수 있다. 나사홈이 난 스터드(40)는 사다리꼴(trapezoidal)의 나사를 가질 수 있으며, 바람직하게는 캐리지(11)의 상부 조립체(24) 쪽으로 연장하고 있는, 매니폴드(12)의 상부에 고정되게 장착된다. 너트(41)는 대응되게 나사홈이 나 있으며, 나사 결합에서 스터드(41)를 수용하기 위해 바람직하게는 상부 조립체(24), 즉 상부 플레이트(31)에 회전 가능하게 장착된다. 노브(42)는 일 방향으로 회전되고, 너트(41)는 스터드(40)를 따라, 즉 매니폴드(12)로부터 멀어지도록 축을 따라 일 방향으로 이동하며, 차례로 캐리지(11)의 베이스(26)를 분해 위치에서 캡슐 필터(13)의 피팅들(15)이 매니폴드(12)의 피팅들(14)과 결합하는 결합위치 쪽으로, 즉 매니폴드(12) 쪽을 향하여 이동시킨다. 노브(42)가 반대 방향으로 회전함에 따라, 너트(41)는 스터드(40)를 따라 반대 방향으로 축을 따라 이동하며(즉, 매니폴드 쪽으로), 차례로 캐리지(11)의 베이스(26)를 다시 분해 위치로 이동시킨다. 나사들(threads)은 캡슐 필터(13)의 매니폴드(12)로부터의 신속한 분해를 제공하도록 배치될 수 있다. 나사들은, 예를들면 대략 90 도로부터 대략 360도의 범위에서 회전하는 노브(42)가 캡슐 필더(13)를 매니폴드(12)로부터 분해하는데 충분할 수 있도록, 배치될 수 있다.
대안적으로, 장착 메커니즘은 나사홈이 난 스터드와, 나사홈이 난 스터드를 수용하도록 대응되게 형성되어 있는, 캐리지 상부 조립체의 나사부를 구비한다. 나사홈이 난 스터드의 일 단부는 노브의 부분일 수 있으며, 스터드의 대향하는 단부는 매니폴드의 상부를 맞대어 지탱하거나 또는 매니폴드의 상부에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 이러한 장착 메커니즘의 구현예는 도 1 내지 도 4에 도시된 장착 메커니즘(16)과 유사한 방법으로 작동한다.
장착 메커니즘(16)의 또 다른 예가 도 8 내지 도 13에 도시되어 있다.(도 8 내지 도 13에 도시된 구현예의 구성요소들은 도 1 내지 도 7에 도시된 구현예의 유사한 구성요소들과 동일한 참조 번호를 갖는다.) 도 8 내지 도 13에 도시된 장착 메커니즘(16)은, 바람직하는 캐리지(11)와 매니폴드(12) 사이에 협력하여 배치되며, 피벗 축(pivot shaft;52)을 중심으로 피벗 가능한 레버(51)를 포함하는 피벗 가능 레버(lever) 배치를 구비할 수 있다. 레버는 매니폴드와 캐리지 사이에 다양한 방법으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 레버(51)는 피벗 핀들(pivot pins;53)에 의해 브라켓(bracket;54)에 피벗 가능하게 장착될 수 있으며, 차례로 브라켓(54)은 매니폴드(12)의 상부에 장착된다. 대안적으로, 레버(51)는 매니폴드의 측부들 상에서 브라켓들에 장착될 수 있다. 또한, 레버(51)는, 예를 들면 측부 조립체들(25)과 같이, 캐리지(11)에 다양한 방법으로 장착될 수 있다. 레버(51)는, 바람직하게는, 레버(51)가 들어 올려짐에 따라 분해 위치에서 결합 위치 쪽으로 캐리지(11)를 들어 올리며, 레버(51)가 내려짐에 따라 결합 위치에서 분해 위치 쪽으로 캐리지(11)를 내리도록 배치된다. 또한, 장착 메커니즘(16)은, 캐리지(11)가 결합 그리고/또는 분해 위치를 유지하면서, 레버(51)가 올려진 그리고/또는 내려진 위치 쪽으로 탄성바이어스 시키기 위한 스프링 배치(spring arrangement) 를 포함할 수 있다.
예를 들면, 캠(cam) 배치를 구비하는 장착 메커니즘과 같은 장착 메커니즘의 다른 예들이 도 14 내지 도 20에 도시되어 있다.(도 14 내지 도 20에 도시된 구현예의 구성요소들은 도 1 내지 도 13에 도시된 구현예의 유사한 구성요소들과 동일한 참조 번호를 갖는다.) 예를 들면, 도 14 및 도 15에 도시된 장착 메커니즘(16)은, 제거 가능하거나 또는 고정되고 회전 가능한 축(62)에 결합된 레버(61)를 구비할 수 있으며, 차례로 회전 가능한 축(62)은 장착 플레이트(63)에 의해 매니폴드에 회전 가능하게 결합된다. 레버(61)는 캐리지(11)의 상부 조립체(24), 예를 들면 상부 플레이트(31)에 고정 부착될 수 있는 헤드(65)의 캠 슬롯(64)을 통하여 연장한다. 레버(61)가 캠 슬롯(64)을 따라 이동되면, 헤드(65)와 이에 따른 캐리지(11)는 분해 위치와 결합 위치 사이에서 올려 지거나 또는 내려진다.
유사한 장착 메커니즘(16)이 도 16 및 도 17에 도시되어 있다. 장착 메커니즘(16)은 회전 가능한 축(62)으로부터 반경방향으로 연장한 핀(pin;66)을 포함할 수 있다. 핀(66)은 고정된 헤드(65)의 캠 슬롯(64) 속에 배치된다. 캠 슬롯(64)은, 도 14에 도시된 구현예에서와 같이, 헤드(65)를 완전히 관통하여 연장할 수 있거나 또는 단지 헤드(65) 내부 둘레 속으로 부분적으로 연장할 수도 있다. 축(62)의 단부에 형성된 구조물(67)은, 축(62)을 돌릴 수 있도록, 알렌 렌치(allen wrench)와같은 렌치와 맞물릴 수 있다. 대안적으로, 축은 헤드를 넘어서 까지 축을 따라 연장할 수 있으며, 축의 돌출 단부는, 수동으로 돌릴 수 있는 노브와 같이, 형성될 수 있다. 축(62)이 회전됨에 따라 핀(66)은 캠 슬롯(64)을 따라 이동하며, 헤드(65)와 이에 따른 캐리지(11)는 분해 위치와 결합 위치 사이에서 올려지거나 또는 내려진다.
캠 배치를 구비하는 장착 메커니즘의 또 다른 예가 도 18 내지 도 20에 도시되어 있다. 장착 메커니즘(16)은, 매니폴드(12)에 고정되고 반경방향으로 연장한 핀(72)을 가지는 회전 불가능한 축(71)을 포함할 수 있다. 핀(72)은, 장착 플레이트(75)에 의해 캐리지(11)의 상부 조립체(24)에 회전 가능하게 부착된 헤드(74)의 캠 슬롯(73) 속에 배치된다. 헤드(75)에 있는 구멍들(76)은, 예를 들면 축(71) 상의 헤드(71)를 회전시키기 위하여 사용될 수 있는 스크류드라이버(screwdriver)와 같은, 제거 가능한 레버(77)를 수용한다. 대안적으로, 레버는 헤드에 고정될 수 있다. 즉, 헤드는 렌치에 의해 회전될 수 있는 구조를 가지도록 형성될 수 있거나 또는 손으로 회전될 수 있는 노브와 같이 형성될 수 있다. 헤드(75)가 회전됨에 따라, 핀(72)은 캠 슬롯(73)을 따라 이동하며, 헤드(74)와 캐리지(11)는 분해 위치와 결합 위치 사이에서 올려지거나 또는 내려진다.
캐리지(11)가 분해 위치로부터 결합 위치로 매니폴드(12)를 향하여 이동됨에 따라, 캡슐 필터(13)의 피팅들(15)은 매니폴드(12)의 피팅들(14)에 접근한다. 피팅들(14,15)은 위치 메커니즘에 의해 최소한 개략적으로라도 정렬될 수 있다. 그러나 좀더 피팅들(14,15)을 엄밀하게 정렬하기 위하여, 여과 시스템은 피팅들(14,15)이서로 결합할 때 피팅들(14,15)의 축을 엄밀하게 정렬하는 센터링 메커니즘(centering mechanism)을 포함할 수 있다. 센터링 메커니즘은 다양한 방법으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 센터링 메커니즘(80)은 하나 또는 바람직하게는 복수의 센터링 핀들(81)과 같은 센터링 돌출부을 구비할 수 있으며, 센터링 핀들(81)은, 피팅들(14,15)이 서로 결합될 때, 센터링 구멍(82)에 맞춰 들어간다. 도 21에 도시된 바와 같이, 센터링 핀들(81)은 캡슐 필터(13), 예를 들면 캡슐 필터(13)의 상부로부터 위쪽으로 연장될 수 있으며, 대응하는 센터링 구멍들(82)은 매니폴드(12), 예를 들면 매니폴드(12)의 바닥에 배치될 수 있다. 대안적으로, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 센터링 핀들(81)은 매니폴드(12)의 바닥으로부터 연장될 수 있으며, 센터링 구멍들(82)은 캡슐 필터(13)의 상부에 배치될 수 있다.
센터링 메커니즘(80)은, 바람직하게는, 피팅들(14,15)이 서로 밀봉 가능하게 접촉함에 따라 피팅들(14,15)이 엄밀하게 축방향으로 정렬되는 것을 보장하도록, 위치되며 치수를 갖는다. 예를 들면, 센터링 핀들(81)과 구멍들(82)은 상대적으로 정밀한 공차를 가질 수 있으며, 피팅들(14,15)이 서로 완전히 접촉하고 완전히 밀봉되기 이전에 서로 정밀하게 결합될 수 있도록 배치될 수 있다. 센터링 핀들(81)이 센터링 구멍들(82)과 정밀하게 결합된 채, 매니폴드(12)의 피팅들(14)은 이동되어 캡슐 필터(13)의 피팅들(15)과 완전 밀봉 접촉을 한다. 그러므로, 센터링 메커니즘(80)은 불완전한 밀봉 그리고/또는 오배치로 인한 피팅들(14,15)의 손상을 방지한다. 또한, 센터링 메커니즘(80)은, 피팅들(14,15)의 이동을 한정하고 과도한 압력을 방지하는 멈춤부로서의 역할을 할 수 있다. 대안적으로, 멈춤부는 매니폴드와 캡슐 필터 그리고/ 또는 캐리지 상의 어떤 곳에도 제공될 수 있다.
캐리지(11)가 매니폴드로부터 멀어져 결합 위치에서 분해 위치로 이동됨에 따라, 캡슐 필터(13)의 피팅들(15)은 매니폴드(12)의 피팅들(14)로부터 분해될 수 있다. 일부 구현예들에 있어서, 캐리지(11)가 분해 위치로 이동될 때, 즉 캐리지(11)의 베이스 조립체(23)가 캡슐 필터(13)의 바닥으로부터 멀어질 때에도, 매니폴드(12)와 캡슐 필터(13)의 피팅들(14,15)은 결합을 유지할 수도 있다. 그 때 캡슐 필터(12)는, 캡슐 필터의 피팅들(15)을 매니폴드(12)의 피팅들(14)로부터 손으로 분해함으로써, 매니폴드(12)로부터 제거될 수 있다.
대안적으로, 여과 시스템(10)은, 캡슐 필터(13)와 작동 가능하게 결합되어 있고 캐리지(11)가 분해 위치로 이동함에 따라 캡슐 필터(13)의 피팅들(15)을 매니폴드(12)의 피팅들(14)로부터 자동적으로 분해할 수 있는 분해 메커니즘(disengagement mechanism)을 더 구비할 수 있다. 분해 메커니즘은 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 분해 메커니즘은 캡슐 필터(13)와 매니폴드(12) 사이에 협력하여 배치될 수 있다. 그러한 분해 메커니즘(22)의 일례가 도 22 및 도 23에 도시되어 있으며, 캡슐 필터(13)와 매니폴드(12) 사이에 배치되는 하나 또는 그 이상의 스프링들(86)을 구비한다. 스프링은 캡슐 필터와 매니폴드 사이의 적절하고 다양한 장소에 위치될 수 있다. 서술된 구현예에 있어서, 스프링(86)은 각 센터링 핀(81) 주위에 배치된다. 스프링들(86)은, 장착 메커니즘(16)에 의해 캐리지(11)가 결합 위치로 올려지고 캡슐 필터(13)의 피팅들(15)이 들어 올려져 매니폴드(120의 피팅들(14)과 밀봉 접촉함에 따라, 센터링 핀(81) 주위에서압축된다. 캐리지(11)가 장착 메커니즘(16)에 의해 분해 위치로 내려짐에 따라, 스프링(86)은 신장하고 자동적으로 피팅들(14,15)을 분해한다. 또한, 센터링 메커니즘(80)은, 피팅들(14,15)이 분해 메커니즘(22)에 의해 분해됨에 따라, 피팅들(14,15)의 축 방향의 배치가 유지되도록 돕는다. 캡슐 필터(13)는, 캐리지(11)가 분해 위치로 이동될 때, 캐리지(11)의 베이스 조립체(23) 상에 그대로 유지된다.
다른 구현예들에 있어서, 분해 메커니즘은, 캡슐 필터(13)와 매니폴드(12) 사이에 협력하여 배치될 수 있다. 그러한 분해 메커니즘의 일례가 도 1 내지 도 4에 도시되어 있으며, 캐리지(11)와 캡슐 필터(13) 사이에 배치된 하나 또는 그 이상의 푸쉬 로드(push rod;91)를 구비한다. 푸쉬 로드는 캡슐 필터와 캐리지 사이의 다양하고 적절한 장소에 위치될 수 있다. 서술된 구현예에 있어서, 푸쉬 로드(91)는 캡슐 필터(13)의 상부와 캐리지(11)의 상부 조립체(26) 사이에서 매니폴드(12)에 있는 관통 구멍들(92) 속에 배치된다. 푸쉬 로드(91)는, 캐리지(11)가 장착 메커니즘(16)에 의해 결합 위치로 이동됨에 따라, 캡슐 필터(13) 및 캐리지(11)와 함께 들어 올려질 수 있다. 캐리지(11)가 장착 메커니즘(16)에 의해 분해 위치로 내려짐에 따라, 캐리지(11)의 상부 조립체(24)는 푸쉬 로드(91)를 맞대어 지탱할 수 있다. 차례로, 푸쉬 로드(91)는 캡슐 필터(13)의 상부를 맞대어 지탱하고, 매니폴드(12)로부터 떨어지도록 캡슐 필터(13)에 힘을 가하며, 피팅들(14,15)을 자동적으로 분해한다. 캐리지(11)가 분해 위치로 이동될 때, 캡슐 필터(13)는 캐리지(11)의 베이스 조립체(23) 상에 그대로 유지된다.
캐리지(11)와 캡슐 필터(13) 사이에서 협력하여 배치된 분해 메커니즘(22)의 또 다른 예가 도 24 및 도 25에 도시되어 있다.(도 24 및 도 25에 도시된 구현예의 구성요소들은 도 1 내지 도 4에 도시된 구현예의 유사한 구성요소들과 동일한 참조 번호를 갖는다.) 분해 메커니즘(22)은, 일반적으로 캐리지(11)가 결합 위치와 분해 위치 사이를 이동함에 따라, 캡슐 필터(13)와 캐리지(11)를 물리적으로 결합하는 결합부(fitment)을 구비한다. 결합부는 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 서술된 구현예에 있어서 결합부(96)는 캐리지(11)의 베이스 조립체(23)와 캡슐 필터(13)의 결합부분(engagement), 예를 들면 베이스(26)에 있는 슬롯(34)의 가장자리를 통과하며 캡슐 필터(13)의 바닥에 있는 돌출부(35)로부터 연장된 플랜지(flange;97)를 구비한다. 캐리지(11)가 장착 메커니즘(16)에 의해 분해 위치로 내려짐에 따라, 캐리지(11)의 베이스(26)는, 캡슐 필터(13)가 매니폴드(12)로부터 멀어지도록 힘을 가하고 자동적으로 캡슐 필터(13)의 피팅들(15)을 매니폴드(12)의 피팅들(14)로부터 분해하면서, 캡슐 필터(13)의 플랜지를 맞대어 지탱한다. 캐리지(11)가 분해 위치로 이동될 때, 캡슐 필터(13)는 캐리지의 베이스 조립체 상에 그대로 유지된다.
결합부의 또 다른 예는 캐리지의 각 측부 플랜지로부터 캡슐 필터의 상부 위로 연장된 플랜지이다. 장착 메커니즘에 의해 캐리지가 내려짐에 따라, 측부 조립체들의 플랜지들은, 캡슐 필터를 매니폴드로부터 자동적으로 분해하면서, 캡슐 필터의 상부를 맞대어 지탱한다.
또한, 매니폴드(12)는 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 매니폴드는 어느 규칙적인 또는 불규칙적인 형태를 가질 수 있다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 매니폴드(12)는 전면부(100), 배면부(101), 상부(102), 하부(103), 및 서로 대향하고 있는 측부들(104,105)을 포함하는 박스 형상(box-shaped)의 구성을 가질 수 있다. 매니폴드(12)는, 유체를 캡슐 필더 쪽으로 그리고/또는 캡슐 필더로부터 운반하기 위한 하나 또는 그 이상의 도관들을 더 포함할 수 있다. 각 도관은 바람직하게는 보유 체적을 줄이고, 유체가 흐르지 않을 수 있는 정체 체적 또는 영역을 피할 수 있도록 구성된다.
많은 바람직한 구현예들에 있어서, 매니폴드(12)는 펌프(17)와 유체 연결된다. 예를 들면, 매니폴드(12)는 그 매니폴드의 후면부를 따라 펌프(17)에 직접 부착될 수 있다. 펌프의 출구는 매니폴드(12)를 통해 연장한 매니폴드(12)의 출구 도관과 결합되며, 차례로 매니폴드(12)와 캡슐 필터(13)의 입구 피팅들(14a,15a)과 유체 연결된다. 대안적으로, 입구 도관은 최소한 부분적으로라도 매니폴드의 외부에 있을 수 있다. 예를 들면, 입구 도관은 펌프로부터 매니폴드 그리고 입구 피팅들까지 외부로 연장할 수 있다. 또한, 매니폴드(12)는, 출구 피팅들(14b,15b)과 매니폴드(12)의 하류에 있는 유체 시스템의 어떤 적절한 구성요소 사이를 유체 연결하는 출구 도관(21)을 포함할 수 있다. 서술된 구현예에 있어서, 출구 도관(21)은 출구 피팅들(14b,15b)로부터 매니폴드(12)를 통하여 매니폴드(12)의 전면부(100)로 연장할 수 있다. 그러나, 출구 도관은 매니폴드의 상부를 포함하는, 매니폴드의 어떤 부분에서도 연장될 수 있다. 매니폴드(12)는, 배기 피팅들(14c,15c)과 적절한 배기 가스용 저장소 사이를 유체 연결하는 배기 도관(20)을 더 포함할 수 있다. 서술된 구현예에 있어서, 배기 도관(20)은 배기 피팅들(14c,15c)로부터 매니폴드(12)를 통하여 매니폴드(12)의 전면부(100)로 연장할 수 있다. 그러나, 배기 도관은 매니폴드의 상부를 포함하는, 매니폴더의 어떤 부분으로부터도 연장할 수 있다. 일부 구현예들에 있어서는. 배기 피팅들 뿐만 아니라 배기 도관도 완전히 제거될 수 있다.
캡슐 필터(13)의 피팅들(15) 뿐만 아니라 매니폴드(12)의 피팅들(14)의 수와 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 많은 구현예들에 있어서 매니폴드(12)는 세 개의 피팅들(14a,14b14c)을 갖는다. 그러나, 매니폴드는 세 개보다 더 많은 피팅들을 갖거나 또는 세 개보다 더 작은 피팅들을 가질 수 있다. 예를 들면, 배기가 바람직하지 않은 곳 또는 캡슐 필터로의 입구 또는 캡슐 필터로부터의 출구가 매니폴드를 통하여 결합되지 않는 곳에서, 매니폴드는 두 개 또는 단지 하나의 피팅을 가질 수 있다.
필터 카트리지(13)의 피팅들(15) 뿐만 아니라 매니폴더(12)의 피팅들(14)은 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 피팅들은 삼각형의 형태와 같이, 어떤 규칙적이거나 또는 불규칙적인 형태로 배치될 수 있다. 바람직하게는, 피팅들(14,15)은 일반적으로 위치가 정렬된다. 게다가, 피팅들 사이의 간격 또는 피팅들의 형태는 대칭적일 수 있으나, 바람직하게는 비대칭적이다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 배기 피팅들(14c,15c)과 출구 피팅들(14b,15b) 사이의 거리는 출구 피팅들(14b,15b)과 입구 피팅들(14a,15a)사이의 거리보다 작을 수 있다. 비대칭적인 간격 또는 형태는 캡슐 필터가 매니폴드 상에 "뒤쪽으로" 설치되는 것을 방지한다.
피팅들은 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 각 피팅들은 노즐 또는 포트(port) 또는 노즐을 수용하는 수용체(receptacle)를 구비할 수 있다. 매니폴드 또는 캡슐 필터 상의 피팅들 중 일부는, 다른 피팅들이 수용체를 구비할 때, 노즐들을 구비할 수 있으며, 매니폴드 상의 모든 피팅들이 노즐 또는 수용체를 구비할 수 있다. 서술된 구현예에 있어서, 매니폴드(12)의 피팅들(14a,14b,14c) 모두는, 바람직하게는 노즐들(110)을 구비하고, 캡슐 필터(13)의 피팅들(15a,15b,15c) 모두는, 바람직하게는 매니폴드(12)의 노즐들(110)을 수용하는 수용체들(111)을 구비한다.
다양한 노즐들과 수용체들이 적합하다. 그러나, 노즐은, 바람직하게는 수용체에 있는, 대응하는 표면에 접촉하고, 좀더 바람직하게는 맞대어 밀봉하는 팁부(tip portion)를 포함한다. 노즐의 팁부를 수용체의 대응하는 표면에 의해 접촉하는 것 그리고/또는 밀봉하는 것에 의하여, 보유 체적을 줄이고 여과 시스템 내부의 정체된 유동의 영역 또는 정체 영역을 최소화하면서, 노즐들의 단부에서의 틈새(gap) 또는 누출 체적은 제거될 수 있으며, 여과 시스템은 더욱 작아질 수 있다. 각 노즐 팁부와 대응하는 수용체의 접촉 표면의 밀봉 결합을 강화하기 위하여, 적어도 노즐 팁부와 수용체의 접촉 표면은 하나가 좀더 단단하거나, 좀더 바람직하게는 다른 하나가 좀 더 부드럽거나 또는 변형 가능한 것과 같이, 바람직하게는 다른 재료로부터 형성된다. 노즐의 팁부가 수용체의 접촉 표면과 결합함에 따라, 좀더 부드러운 물질은 좀 더 단단한 물질에 대해 변형하여 높은 효율의 밀봉을 형성한다. 노즐 팁부의 접촉 표면과 수용체의 접촉 표면의 밀봉 결합은, 접촉 표면들에있어서, 바람직하게는 가스켓(gasket)과 같은 어떤 부가적인 밀봉 부재가 없으며, 단지 피팅들만을 구비하거나 또는 피팅들 사이에 일차적인 시일(seal)을 구비할 수 있다. 그러나, 예를 들면 부가적인 오-링(O-ring) 시일과 같이, 접촉 표면들로터 떨어져 있는 부가적인 시일은 노즐과 수용체 사이에 제공될 수 있다. 접촉 표면에 의한 밀봉은, 예를 들면 어떠한 정체 영역 또는 정체 부분이 노즐 단부로부터 전개하는 것을 방지할 수 있다. 반면에 부가적인 오-링 시일은 피팅들 사이에서 액체 그리고/또는 공기의 엄격한 밀봉을 보장할 수 있다.
노즐의 팁부 또는 수용체의 접촉 표면 중 하나는 더 단단한 재료 또는 더 부드러운 재료로 형성될 수 있다. 캡슐 필터는 바람직하게는 사용 후 버릴 수 있고, 매니폴드는 바람직하게는 재사용할 수 있기 때문에, 매니폴드의 노즐 또는 수용체 상에 좀 더 단단한 재료로 피팅을 형성하는 것이 바람직하다. 좀더 단단한 물질의 예들은 스테인레스 스틸(stainless steel)과 같은 금속과, HDPE와 같은 폴리에칠렌, 폴리프로필렌, PFA, ETFE, ECTFE, 및 PCTFE(폴리클로로트리플루오로에칠렌)과 같은 중합체 물질들을 포함하며, 대응하는 피팅에서의 재료보다 상대적으로 더 단단할 수 있다. 더 부드러운 물질의 예들은 고무, 실리콘 및 폴리우레탄과 같은 탄성 유형(elasomeric-type)의 물질들과, LDPE. FEP, PFA 및 PTFE와 같은 중합체 물질들을 포함하며, 대응하는 피팅에서의 재료보다 상대적으로 더 부드러울 수 있다. 일반적으로 상대적으로 단단하고 상대적으로 부드러운 재료의 어떤 적절한 조합이, 예를 들면 PTFE는 대략 50에서 대략 56의 범위; ETFE는 대략 75; FEP는 대략 55; PFA는 대략 60; PCTFE는 대략 90; ECTFE는 대략 75; PVDF는 대략 70에서 대략 80의범위; LDPE는 대략 40에서 대략 50의 범위; HDPE와 UHMWPE는 대략 60에서 대략 70의 범위의 쇼어 경도 D-스케일(shore hardness D-scale)에 기초하여, 노즐/수용체의 구성에 사용될 수 있다.
노즐들과 수용체들은 수많은 방법으로 구성될 수 있다.(도 26 내지 도 41에 도시된 구현예의 구성요소들은 도 1 내지 도 25에 도시된 구현예의 유사한 구성요소들과 동일한 참조 번호를 갖는다.) 노즐/수용체 구성의 많은 예들 중 일부는 도 26 내지 도 41에 도시되어 있다. 서술된 각 구현예에있어서, 노즐은 매니폴드와 작동 가능하게 결합되고 대응하는 수용체는 캡슐 필터와 작동 가능하게 결합된다. 그러나, 하나 또는 그 이상의 노즐들은, 대안적으로 캡슐 필터와 결합되고, 반면에 대응하는 수용체는 매니폴드와 결합될 수 있다.
도 26 및 도 27에 도시된 구현예에 있어서, 매니폴드(12)는, 예를 들면 중합체와 같은 몸체(115)를 구비하고, 예를 들면 금속 플레이트와 같이 몸체(115)에 장착되는 바닥 플레이트(116)를 더 구비할 수 있다. 바람직하게는 몸체(115)와 일체로 형성되는 노즐은 바닥 플레이트(116)에 있는 구멍(118)을 통하여 연장한다. 입구, 출구 또는 배기 도관과 같은 도관(119)은 몸체(115)와 노즐(110)을 통하여 연장하며, 노즐(110)의 팁부(120)에서 개구되어 있다.
캡슐 필터(13)의 수용체(111)는, 예를 들면 중합체 칼러(collar)와 같은 칼러(126)를 구비할 수 있으며, 칼러(126)는 보어(bore;127)를 한정하는 영역을 가진다. 바람직하게는 분리된 삽입물을 구비하는 시트(seat;128)는 칼러(126)의 선반(ledge;129) 상에 있는 보어(127) 속에 위치될 수 있다. 시트(128)는 노즐의(110)의 재료와 다른 재질로부터 형성될 수 있고, 또한 칼러(126)의 재료와 다른 재료로부터 형성될 수 있으며, 시트(128)는 바람직하게는 노즐(110) 또는 칼러(126)의 재료보다 더 부드럽거나 단단한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 노즐(110)과 칼러(126)가 폴리프로필렌, PFA 또는 PCTFE로 형성될 수 있을 때, 시트(128)는 PTFE로부터 형성될 수 있다. 오-링(130)과 같은 시일은 시트(128)의 테두리(rim) 상에 있는 보어(127) 속에 위치될 수 있다. 캡(cap;131)은 오-링(130) 위로 칼러(126)에 장착될 수 있다. 캡(131)은 노즐(110)을 수용할 수 있을 정도로 충분히 큰 개구부(132)를 갖는다. 캡(131)에 있는 개구부(132)는 노즐(110)의 수용체(111) 속으로의 삽입을 용이하게 하기 위하여, 테이퍼질 수 있다. 도관(33)은 칼러(126)를 통해 연장하고, 최소한 부분적으로 시트(128)를 통해 연장하며, 캡(131)에 있는 개구부(132) 위로 개구된다.
노즐(110)의 팁부(120)와 시트(128)는 각각 유사하거나 다른 형상을 갖는 접촉 표면(140,142)을 갖는다. 각 접촉 표면(140,142)의 형상은 다양할 수 있다. 예를 들면, 팁부(120)와 시트(128)의 접촉 표면들(140,142)은 구형 또는 원뿔 형상 또는 원기둥 형상과 같이, 곡선 또는 테이퍼의 형상을 가질 수 있다. 접촉 표면(140,142)의 면적은 상대적으로 넓을 수 있으나, 많은 바람직한 구현예들에 있어서, 대응하는 접촉 표면들(140,142) 중 적어도 하나의 면적은 상대적으로 적을 수 있다.
캐리지가 분해 위치로부터 결합 위치로 이동하고 노즐(110)이 수용체(111) 속으로 삽입됨에 따라, 오-링(130)은 노즐(110)에 대해 밀봉한다. 또한,오-링(130)은 다시 시트(128)의 테두리, 칼러(126) 및/또는 캡(131)의 내부 벽을 밀봉할 수 있다. 게다가, 노즐(110)과 수용체(111)의 접촉 표면들(140,142)은 결합하면, 효율적인 밀봉을 위하여, 시트(128)의 접촉 표면(142)과 같이 최소한 더 부드러운 표면은 노즐(110) 팁부(120)의 접촉 표면(140)과 같이 더 단단한 표면에 맞대어 바람직하게 변형한다. 노즐(110)은 시트(128)에 맞대어 지탱하고 있기 때문에, 시트(128)의 접촉 표면(142)은 노즐(110)의 접촉 표면(140)에 접촉하여 밀봉할 뿐만 아니라, 시트(128)는 칼러(126)에 대하여, 즉 선반(129) 및/또는 칼러(126)의 보어(127)의 내부 벽에 대하여 변형함으로써 밀봉한다. 시트(128)를 노즐(110)의 팁부(120)와 수용체(111)의 칼러(126)에 대하여 접촉시키고 밀봉시킴에 의하여, 유체를 보유하고 정체 영역 또는 정체 유동 영역을 발생할 수 있는 간극 또는 누출 체적이 생성되지 않는다. 대신에, 노즐(110)과 수용체(11)를 통해 연장하고 있는 도관들(119,133)에 의해 한정되는 통로는, 도 27에 도시된 바와 같이, 보유 체적, 누출 체적 및 정체 영역이 없는 유동 경로를 제공한다.
보유 체적, 누출 체적 및 정체 영역을 감소시키는 것에 부가하여, 노즐/수용체 구성은 좀 더 신뢰성 있는 여과 시스템(10)을 제공하며, 매니폴드(12)와 캡슐 필터(13)의 제조를 용이하게 한다. 예를 들면, 바닥 플레이트(116)부터 팁부(120)까지의 길이와 같이, 노즐(110)의 축 방향 길이와 관련된 치수의 변화는, 동일 매니폴드(12) 상의 노즐들(110)이 다른 길이들을 갖는 다는 것을 의미한다. 이러한 변화는 시트(128)의 변형에 의해 조정될 수 있다. 더 긴 길이의 노즐들(110)은 피팅을 적절히 밀봉하면서, 더 짧은 길이의 노즐들보다 시트(128)를 조금만 변형시킬수 있다.
게다가, 배치에 있어서의 편심 및/또는 동일 매니폴드(12) 상의 노즐들(110) 사이의 간격은 시트(128)의 변형과, 시트(128) 또는 노즐(110)에 대한 삽입물의 사용에 의해 조정될 수 있다. 시트(128) 및/또는 노즐(110)은, 접촉 표면들(140,142)을 포함하는 피팅들(14,15)이 서로 접촉함에 따라, 측면으로 이동할 수 있도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 시트(128)의 외경은 칼러(126)에 있는 보어(127)의 경보다 약간 작을 수 있는데, 예를 들면 0.2 mm 작을 수 있다. 짝을 이루고 테이퍼진 접촉 표면들(140,142)을 포함하는 피팅들(14,15)이 서로 결합함에 따라, 노즐(110) 상에 시트(128)의 중심을 맞추면서, 피팅들은 보어(127) 내부에서 시트(128)의 위치를 조정한다. 게다가, 노즐(110) 축의 어떤 사소한 기울어짐(tilt)도 노즐(110) 축에 대한 시트(128)의 비대칭 변형에 의해 조정될 수 있다.
또한, 수용체에 있어서의 유사한 변화 및 편심도 조정될 수 있다. 이러한 변화들과 편심들의 조정에 의해, 노즐과 수용체들 상의 비정상적인 응력(stress)과 응력변형(strain)은 제거되며, 좀 더 신뢰성 있는 여과 시스템을 제공한다. 게다가, 매니폴드와 캡슐 필터는 매우 엄밀한 공차로 제작될 필요가 없으며, 따라서 제조 비용을 줄일 수 있다.
노즐/수용체 배치의 다른 예들은 도 28 내지 도 41에 도시되어 있으며, 유사하고 그리고/또는 부가적인 특징과 이점을 제공할 수 있다.(도 28 내지 도 41에 도시된 구현예의 구성요소들은 도 26 및 도 27에 도시된 구현예의 유사한 구성요소들과 동일한 참조 번호를 갖는다.) 도 28 및 도 29에 도시된 구현예는 도 26 및 도27에 도시된 구현예와 매우 유사하다. 그러나, 봉우리(ridge;145)가 칼러(126)의 선반(129)으로부터 시트(128) 쪽으로 연장할 수 있다. 노즐(110) 및 수용체(111)의 접촉 표면(140,142)의 결합은, 봉우리(145)를 변형시키고 그리고/또는 칼러(126)에 대한 시트(128)의 밀봉을 더 좋게 하기 위하여, 봉우리(145)를 시트(128)쪽으로 유도한다. 대안적으로, 봉우리들은 시트로부터 칼러의 선반쪽으로 연장할 수 있으며, 노즐이 수용체와 결합함에 따라, 변형할 수 있고 그리고/또는 선반으로 이끌려서 밀봉할 수 있다.
도 30 및 도 31에 도시된 구현예에 있어서, 시트(128)는 삽입물보다는, 칼라(126)와 일체화된 부분을 구비할 수 있다. 그러나, 노즐들(110)은, 바람직하게는 매니폴드(12)의 몸체(115)에 밀봉된 삽입물을 구비하며, 삽입물은, 예를 들면 그 노즐 삽입물의 상단부에 있는 보어(147)에 배치된 오-링(147)에 의해 밀봉된다. 노즐(110)은, 예를 들면 수용체(111)의 칼러(126)보다 더 단단한 재료와 같이 다른 재료로부터 형성될 수 있으며 그리고/또는 매니폴드(12)의 몸체(115)보다 더 단단한 다른 재료로 형성될 수 있다. 변화와 편심은, 삽입물의 변형과 전술한 것과 동일한 방법으로, 접촉 표면들 중 하나 또는 둘 다의 변형에 의해 조정될 수 있다. 게다가, 노즐(110) 길이에 있어서의 변화는 오-링(146)의 축 방향 압축에 의해 조정될 수 있다. 접촉 표면들(140,142)은 바람직하게는 반구형이고, 상대적으로 넓은 접촉 면적을 가질 수 있다.
도 32 및 도 33에 도시된 구현예는 도 30 및 도 31에 도시된 구현예와 유사하다. 그러나, 노즐(110)과 시트(128)는 삽입물들을 구비할 수 있다. 노즐 삽입물을 밀봉하는 오-링(146)은 삽입물의 외부 둘레 주위의 그루브(groove;147) 속에 배치된다. 게다가, 시트 삽입물과 칼러(126)의 선반(129) 사이에 있는 봉우리들(145)에 부가하여, 봉우리들(149)은 노즐 삽입물과 매니폴드(12)의 몸체(115) 사이에 배치될 수 있다. 봉우리들(149)은 몸체(115)로부터 노즐 삽입물(110) 쪽으로 연장할 수 있으며 또는 노즐 삽입물(110)로부터 몸체(115)쪽으로 연장할 수도 있다. 접촉 표면들(140,142)의 결합은 봉우리들(145,149)을 변형시키고 그리고/또는 봉우리들(145,149)은 삽입물들로 이끌려서 시트와 노즐 삽입물들의 밀봉을 더 좋게 한다.
도 34 및 도 35에 도시된 구현예는 도 30 및 도 31에 도시된 구현예와 유사하다. 그러나, 수용체(11)는 캡을 포함하지 않을 수 있다. 오히려, 칼러(126)는, 매니폴드(12)와 대면하고 수용체(111)에서 개구부를 한정하는 테두리(rim;150)를 가질 수 있다. 노즐에 대해 밀봉하는 오-링(130)은 보어(127)를 한정하는 칼러(126)의 내부벽에 있는 그루브(151) 속에 배치된다. 게다가, 접촉 표면들(140,142)은 바람직하게는 원뿔의 형상을 가지며, 예를 들면 시트(128)의 접촉 표면(142)과 같이 접촉 표면들(140,142) 중 적어도 하나는 상대적으로 적은 접촉 면적을 가질 수 있으며, 이것은 접촉 표면들(140,142) 사이의 밀봉을 강화할 수 있다.
도 36 및 도 37에 도시된 구현예는 도 34 및 도 35에 도시된 구현예와 도 32 및 도 33에 도시된 구현예와 유사하다. 시트 삽입물의 접촉표면(142)은 상대적으로 좁은 접촉 면적을 갖는다.
도 38에 도시된 구현예는, 예를 들면 노즐 삽입물과 같은 노즐(110)을 구비할 수 있으며, 노즐 삽입물은 외부 벽에 그루브(155)를 갖는다. 오-링(156)은 그루브(155) 속에 배치되며, 접촉 표면들(140,142)의 밀봉 결합을 보완하는 수용체 칼러(126)에 대해 밀봉을 제공한다.
도 39에 도시된 구현예는 도 38에 도시된 구현예와 유사하다. 그러나, 수용체(111)는 캡(131)과, 상대적으로 좁은 접촉 면적을 갖고 구형인 접촉 표면을 구비하는 시트 삽입물(128)을 포함할 수 있다.
도 40에 도시된 구현예는 도 39에 도시된 구현예와 유사하다. 그러나, 노즐(110)의 팁부(120)는 실린더 형상을 가질 수 있으며, 접촉 표면들(140,142)은 상대적으로 적은 접촉 면적을 갖고, 평평하며, 고리형인(annular) 형상을 가질 수 있다.
도 41에 도시된 구현예는 도 40에 도시된 구현예와 유사하다. 그러나, 접촉 표면들(140,142)은, 콘(cone)이 노즐(110) 내부에서 노즐(110)의 축 방향으로 수렴하는 역 원뿔의(reverse conical) 형상을 가질 수 있다.
도 26 내지 도 41에 도시된 피팅들은, 예를 들면 피팅들 사이의 제1또는 단일 시일과 같은 시일로서의 역할을 하는 것으로서, 바람직하게는 짝을 이루는 접촉 표면들을 가지는 노즐과 대응하는 수용체를 포함한다. 그러나, 매니폴드와 캡슐 필터 사이에 다른 피팅들이 이용될 수 있다. 예를 들면, 나사홈이 나거나, 클램프 되고 그리고/또는 서로 마찰을 갖고 끼워진 피팅들이 캡슐 필터에 대해 매니폴드를 밀봉하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 필터들은, 예를 들면 캡슐 필터를 포함하여, 다양한 방법으로 구성될 수 있다. 캡슐 필터(13)의 일례가 도 42 내지 도 46에 도시되어 있다. 캡슐 필터(13)는 일반적으로 하우징(160)과, 제거 가능하거나 또는 바람직하게는 하우징(160) 속에 영구적으로 배치된 필터 카트리지(161)를 구비한다.
하우징(160)은, 예를 들면 금속 또는 중합체 재료와 같이 적절한 불침투성(impervious)의 재료로부터 형성될 수 있으며, 전체적으로 실린더 형상과 같은 어떤 필요한 형상을 가질 수 있다. 많은 바람직한 구현예들에 있어서, 하우징의 형상은 필터 카트리지의 형상에 대응한다.
하우징(160)은 단일 피스의 구조체를 구비할 수 있으나, 바람직하게는 다중 피스의 구조체를 구비한다. 예를 들면, 하우징(160)은 보울(bowl;162)과, 제거 가능하거나 또는 바람직하게는 보울(162)에 영구적으로 부착된 헤드(163)를 포함할 수 있다. 보울(162)은 측벽과 바닥벽을 포함할 수 있다. 핸들(159)은 보울(162)의 측벽으로부터 바깥쪽으로 연장할 수 있으며, 캡슐 필터(13)의 바닥에 있는 돌출부(35)가 베이스에 있는 슬롯에 결합하여, 캡슐 필터(13)를 캐리지의 베이스 조립체 상에 위치시키기 위해, 사용될 수 있다.
하우징(160)은 하나 또는 그 이상의 피팅들, 예를 들면 입구 피팅(15a), 출구 피팅(15b), 및 배기 피팅(15c)을 포함할 수 있다. 입구 피팅(15a)과 출구 피팅(15b)은 하우징(160)을 통하여 유체의 유동 경로를 한정한다. 피팅들은, 예를 들면 노즐들과 같이 다양하게 구성될 수 있다. 도 42 내지 도 45에 도시된 구현예에서, 피팅들 각각은 전술한 수용체들과 유사한 수용체들을 구비한다. 피팅들 중하나 또는 그 이상의 것은, 예를 들면 보울의 바닥이나 측벽과 같이, 보울의 내부에 배치될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 적어도 하나 그리고 좀더 바람직하게는 모든 피팅들(15a,15b,15c)은 캡슐 필터(13)의 상부에 있는 헤드(163) 속에 배치된다.
하우징(160)은, 바람직하게는 유체 유동 경로에 있는 필터 카트리지 챔버 속에 필터 카트리지(161)를 포함한다. 필터 카트리지는, 바람직하게는 도 46에 도시된 바와 같이 필터 매개물을 가지는 필터 요소(170)를 포함한다. 필터 매개물은, 예를 들면 소결된 금속 입자로 된 실린더 형상의 질량체(mass) 또는 접착된 그리고/또는 서로 얽어 짠(interwined) 중합체 섬유와 같은 섬유들로 된, 실린더 형상의 질량체와 같이, 속이 꽉 찬(solid) 또는 속이 빈(hollow) 다공성(porous)의 질량체일 수 있다. 많은 바람직한 구현예들에서, 필터 매개물은 필라멘트(filament)를 포함하고, 예를 들면 다공성의 직조되거나(woven) 또는 직조되지 않은(non-woven) 섬유의 쉬트(sheet) 또는 침투성이거나 다공성, 지지되거나 지지되지 않는 중합체의 막(polymeric membrane)과 같은 침투성의 쉬트를 구비할 수 있으며, 필터 요소(170)는 실린더 형상의 속이 빈 주름진 형상을 가질 수 있다. 필터 매개물은 주름진 필터 요소(170)의 단일 층일 수 있으나, 바람직하게는 예를 들면 하나 또는 그 이상의 배수층들(drainage layers), 예비 필터층들(pre-filter layers), 부가 필터 층들(additional filter layers), 기저들(substrates) 그리고/또는 완충층들(cushion layers)을 더 포함하는 주름진 합성물의 둘 또는 그 이상의 층들 중 하나 일 수 있다. 필터 요소의 프리트들은 반경방향으로 연장하거나 또는 바람직하게는, 예를 들면 참조로서 편입된 미국 특허 5,543,047에 개시된 바와 같이 비-반경방향으로(non-radially) 연장한다. 미국 특허 5,543,047에 개시된 바와 같이, 비-반경방향으로 연장한 각 프리트들은 (D-d)/2보다 크고,보다 작거나 같은 높0이를 가지며, 여기서, D와 d는 각각 프리트의 마루와 골에서 주름진 필터 요소의 내경과 외경이며, t는 프리트 변의 두께이다. 비-반경방향 프리트들은 그 프리트들 사이에 거의 또는 전혀 간격이 없고, 보유 체적과 정체 영역을 최소화하기 때문에 바람직할 수 있다.
속이 빈 필터 요소(170)는 바람직하게는 케이지(cage;171)와 코어(core;172) 사이에 배치된다. 필터 요소(170)의 단부들, 케이지(171), 및 코어(172)는, 예를 들면 출구가 없는 단부 캡(blind end cap;173)과 개방 단부 캡(open end cap;174)과 같은 단부 캡들(173,174)에 대해 밀봉될 수 있다. 개방 단부 캡(174)은 속이 빈 필터 요소(170)의 내부와 유체 결합하는 개구부(175)를 가진다. 개방 단부 캡은 밀봉되거나 하우징에 부착될 수 있으며, 차례로 개방 단부 캡에 있는 개구부는 피팅과 유체 연결한다. 예를 들면, 도 42 내지 도 45에 도시된 구현예에서, 개방 단부 캡(174)은 헤드(163)에 결합되고, 출구 피팅(15b)은 바람직하게는 개방 단부 캡(174)에 있는 개구부(175)를 통해 필터 요소(170)의 내부와 유체 연결한다. 입구 피팅(15a)은 필터 카트리지(161)의 외부와 유체 연결한다. 이때 유동은 필터 카트리지를 통해 외부에서 안으로 유도될 수 있다. 대안적으로, 입구 피팅과 출구 피팅은 필터 카트리지의 내부와 외부에 각각 유체 연결할 수 있도록 배치될 수 있으며, 유동은 필터 카트리지를 통해 내부에서 밖으로 유도될 수 있다.
필터 카트리지가 주름진 필터 매개물, 케이지(171), 코어(172), 및 단부 캡들(173,174)을 가지는, 속이 빈 필터 요소(170)에 의해 서술되었을 지라도, 필터 카트리지는 이러한 구현예에 한정되지는 않는다. 많은 대안적인 필터 카트리지가 적절할 수 있다. 예를 들면, 필터 요소는 주름진 것보다 나선형으로 감긴 필터 합성물을 가질 수 있다. 케이지 그리고/또는 코어는 제거될 수 있다. 게다가, 단부 캡 중 하나 또는 모두는 제거될 수 있으며, 필터 요소의 단부들은 직접 하우징의 상부 그리고/또는 바닥에 결합될 수 있다.
게다가, 필터 카트리지의 다른 예들은 투과성의 속이 빈 섬유 매개물을 구비하는 필터 매개물을 채용할 수 있다. 예를 들면, 도 47에 도시된 바와 같이, 캡슐 필터(13)는, 예를 들면 다공성이고 속이 빈 투과성의 섬유들(180)을 포함할 수 있는 필터 카트리지(161)를 구비할 수 있다.(도 47에 도시된 구현예의 구성요소들은 도 45에 도시된 구현예의 유사한 구성요소와 동일한 참조 번호를 갖는다.) 속이 빈 섬유들(180)은, 예를 들면 개방 단부 캡(181) 및 출구가 없는 단부 캡(182)과 같은 단부 캡들(181,182) 사이에 포함된다. 특히, 속이 빈 섬유들(181)은 담겨지며, 개방 단부 캡(181)의 격벽(partition;183)으로부터 연장하고 만곡되어 다시 격벽(183)으로 되돌아온다. 속이 빈 섬유들(180)의 단부들 중 하나 또는 둘 다는 개방 단부 캡(181)에 있는 개구부(184)와 유체 연결하는 개방 단부가 된다. 관통된 케이지(185)는, 속이 빈 섬유들(180) 둘레로 단부 캡들(181,182) 사이에서 연장할 수 있다. 대안적으로, 단부 캡들은 모두가 개방 단부 캡들이 될 수 있고, 케이지는 개구부가 없을 수 있으며, 유체는 개방 하부 단부 캡을 통해 필터 카트리지에 유도되고, 출구가 없는 단부 캡은 제거될 수 있다.
투과성의 속이 빈 섬유들을 구비하는 캡슐 필터(13)의 또 다른 예가 도 48에 도시되어 있다.(도 48에 도시된 구현예의 구성요소들은 도 47에 도시된 구현예의 유사한 구성요소와 동일한 참조 번호를 갖는다.) 도 48에 도시된 구현예에 있어서, 속이 빈 섬유들은 개방 단부 캡(181)에 있는 격벽(183)과 출구가 없는 단부 캡(182) 사이에서 연장한다. 속이 빈 각 섬유(180)의 일 단부는 출구가 없는 단부 캡(182) 속에 출구가 없이 담겨질 수 있으며, 반면에 다른 단부는, 개방 단부 캡(181)에 있는 개구부(184)와 유체 연결하면서, 격벽(183)에 개방적으로 담겨진다. 관통된 케이지는 단부들 사이에서 연장하거나 또는 연장하지 않을 수 있다.
필터 카트리지의 형상에 관계없이, 하우징의 내부는, 보유 체적과 정체 영역을 최소화하고 유체 유동 분배와 하우징 내에서의 상승 시간을 향상시키기 위하여, 바람직하게는 필터 카트리지와 꼭 맞는다. 예를 들면, 도 45에 도시된 바와 같이, 보울(160)의 내부 측벽과 필터 카트리지(161) 외부는 유사한 형상을 가지며, 보울(160)은, 그 보울(160)의 내부와 필터 카트리지(161)의 외부 사이에 고리형의 유체 유동 분배 채널를 한정하면서, 바람직하게는 필터 카트리지(161) 둘레로 근접하여 완전히 맞춰진다. 고리형 채널는, 바람직하게는 보유 체적을 줄일 수 있고 주위 그리고/또는 입구와 출구 피팅들 사이에서 과도한 압력 강하 없이 필터 커트리지를 따라 축방향으로 유체 유동을 쓸어버릴 수 있도록, 치수되어 진다. 고리형 채널의 바람직한 치수는, 예를 들면 유체의 점성, 요구되는 유동율, 압력 강하의 한계, 및 입구 피팅 또는 출구 피팅과 같은 입구 또는 출구의 면적과 같은 요소들을기초로 하여, 실험적으로 결정될 수 있다. 많은 구현예들에 대하여, 고리형 채널의 축방향 단면적은, 바람직하게는 입구 노즐의 면적과 대략 같은 차수(order)가 될 수 있다.
게다가, 보울(160)의 내부 바닥벽과 필터 카트리지의 바닥은 또한 유사하게 형성되고, 서로 밀접하게 끼워 맞춰질 수 있다. 필터 카트리지와 보울의 바닥벽 사이에 어떠한 공간도 제거하면서, 필터 카트리지의 바닥은 보울의 바닥벽에 완전히 접촉할 수 있고, 보울의 바닥벽에 부착될 수도 있다. 그러나, 많은 바람직한 구현예들에 있어서, 필터 카트리지의 바닥은, 하나 또는 그 이상의 하부 유동채널가 필터 카트리지의 바닥과 하우징의 바닥 사이에서 연장하고 고리형 유동채널의 바닥과 교통하면서, 하우징의 바닥에 맞춰진다. 예를 들면, 하단부 캡과 같은 필터 카드리지의 바닥 그리고/또는 하우징의 내부 바닥벽은 하나 또는 그 이상의 방경방향으로 연장하는 리브들(ribs) 또는 스포크(spoke)를 가질 수 있다. 필터 카트리지와 하우징은 리브들을 따라 서로 접촉할 수 있고, 그들 사이의 하부 채널를 한정할 수 있다. 게다가, 하우징의 내부 바닥벽 그리고/또는 필터 카트리지의 바닥는, 바람직하게는 필터의 바닥으로부터 기포(bubble)의 상승 시간을 감소시키기 위하여, 위쪽으로 경사진 표면을 갖는다. 예를 들면, 하부 유동채널는 바람직하게는 대략 15°의 각도 또는 대략 10°또는 그 보다 더 작은 각도로 고리형 채널를 향하여 위쪽으로 경사질 수 있다. 하부 채널는, 바람직하게는 보유 체적을 줄일 수 있고 입구와 출구 피팅들 사이에서 과도한 압력 강하 없이 필터 커트리지와 하우징의 바닥사이에서의 유체 유동을 쓸어버릴 수 있으며 그리고/또는 필터의 바닥으로부터 기포의 제거를 용이하게 하도록, 치수되어 진다. 다시, 하부 채널의 경사 각도를 포함하는 요구 치수들은 유체의 점성, 요구되는 유동율, 압력 강하의 한계, 및 입구/출구의 면적과 같은 요소들에 기초하여 실험적으로 결정될 수 있다.
헤드(163)의 내벽은, 배기 피팅(15c)으로부터 떨어져서 카트리지 필터의 상부와 밀접하게 맞출 수 있으나, 바람직하게는 가스들이 고리형의 유동 분배 채널로부터 필터 카트리지(161) 위의 배기 피팅(15c) 쪽으로 올라올 수 있도록, 배기 피팅(15c)의 부근에 있는 필터 카트리지(161)의 상부로부터 적어도 미미하게라도 떨어져 있다. 바람직하게는 헤드(163)의 내부 벽과 필터 카트리지(161)의 상부, 즉 상단부 캡 사이의 간격은 배기 피팅(15c)으로부터 가장 먼 위치로부터 배기 피팅(15c) 쪽으로 갈수록 계속해서 증가한다. 그럼에도 불구하고, 헤드(163)의 내부 벽과 필터 카트리지(161)의 상부 사이의 간격이, 바람직하게는 캡슐 필터(13)로부터의 가스를 배기하는데 충분하더라도, 지나친 보유 체적을 피할 수 있을 정도로 충분히 작은 것이 또한 바람직하다.
전부는 아니지만, 많은 바람직한 구현예들에서, 하우징은, 예를 들면 유체 입구 도관 또는 유체 출구 도관과 같은 유체도관을 구비할 수 있고, 유체도관은 피팅들 중 하나로부터 필터 카트리지 챔버의 외주를 축방향을 따라 연장하며, 도관의 실질적인 길이 즉, 최소한 50 퍼센트의 도관 길이를 따라 필터 카트리지 챔버로부터 분리된다. 예를 들면, 유체도관은 보울 속에 배치되거나 또는 보울에 인접하고 필터 카트리지를 넘어서 반경방향으로 배치될 수도 있다. 바람직하게는 유체도관은 하우징 상부의 피팅로부터 연장하며, 필터 카트리지 챔버, 즉 하우징의 바닥에 있는 고리형의 유동 분배 채널 속으로 개방된다. 도 45에 도시된 바와 같이, 유체도관(164)은, 필터 카트리지 챔버의 둘레를 따라 하우징(160)의 상부에 있는 입구 피팅(15a)으로부터 헤드(163)와 보울(163)을 통하여 하우징의 바닥까지 축방향으로 연장한 입구 도관을 구비할 수 있다. 입구 도관(164)은, 바람직하게는 고리형의 유체 유동채널 및 단지 하우징(160)의 바닥에 있는 필터 카트리지 챔버와 결합하며, 따라서 도관(164) 길이의 적어도 대략 70 퍼센트, 좀 더 바람직하게는 최소한 적어도 80 퍼센트 또는 최소한 90 퍼센트에 대해 필터 카트리지로부터 분리된다.
또한, 하우징은, 바람직하게는 측벽을 통하고, 그리고/또는 좀 더 바람직하게는 하우징 내부의 바닥에 있는, 보울(162)의 측벽으로부터 연장하고 축방향의 유체 채널와 유체 연결하는 반경방향의 통로를 구비할 수 있다. 반경방향의 통로는, 하단부 캡을 따라 또는 하우징의 바닥벽을 따라 또는 양자 모두를 따라, 즉 하단부 캡과 바닥벽 사이에 연장할 수 있다. 예를 들면, 반경방향의 통로는, 필터 카트리지 아래에서, 즉 하단부 캡 아래에서 유체도관의 바닥벽으로부터 연장할 수 있다. 반경방향의 통로는 필터 카트리지아래에서 완전히 연장할 수 있으나, 바람직하게는 필터 카트리지 아래에서 단지 부분 통로만 연장한다. 도 45에 도시된 바와 같이, 반경방향 통로(165)는 필터 카트리지(161)의 아래에서 유체도관(164)의 바닥으로부터 연장하며, 하우징(160)의 필터 카트리지 중앙에서 끝난다. 반경방향의 통로(165)는 균일한 단면을 가지거나, 또는 보울(162)의 측벽으로부터 거리가 증가됨에 따라 단면이 감소하는 것과 같이 테이퍼진 단면을 가질 수 있다. 반경방향의 통로(165)는 필터 카트리지(161)의 바닥과 보울(162)의 바닥벽 사이에서 하부 유동채널로 유체를 공급하거나 또는 하부 유동채널로부터 유체를 수용하며, 하부 유동채널와 축방향의 유체도관 사이를 유체 연결할 수 있다. 대안적으로, 예를 들면, 필터 카트리지의 바닥과 보울의 바닥벽 사이에 하부 유동채널가 없는 경우와 같이, 반경방향 통로는 제거될 수 있다.
게다가, 많은 바람직한 구현예들에 있어서 필터 카트리지는, 하우징의 필터 카트리지 챔버 속에서 필터 카트리지의 중심을 맞추고 균일한 유동채널를 제공하기 위하여, 하우징과 필터 카트리지 사이에서 협력하여 배치되는 키 메커니즘(keying mechanism)을 구비할 수 있다. 키 메커니즘은 수많은 적절한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 키 메커니즘은, 전술한 센터링 메커니즘(80)과 유사하게, 하우징과 필터 카트리지 상에 하나 또는 그 이상의 센터링 핀들과, 이 센터링 핀들과 짝을 이루는 센터링 구멍들을 구비할 수 있다.
더 바람직하게는, 예를 들면 하단부 캡과 같이 단부 캡들 중 하나 또는 둘 모두 및 대응하는 하우징의 벽은, 하우징 속에 필터 카트리지가 장착 될 때 필터 카트리지 챔버 속에서 필터 카트리지의 중심을 맞추고 서로 짝을 이루는 형상들을 가질 수 있다. 상기 형태들은 단부 캡들 중 하나 또는 둘 모두 및 대응하는 하우징의 벽 상에, 예를 들면 부분 구형, 타원형 또는 원뿔 형상과 같이 곡선의 또는 테이퍼진 형상들을 구비할 수 있다. 도 45에 도시된 바와 같이, 하단부 캡(173)은 일반적으로 하우징(160)의 보울(162)의 내부 바닥벽에 있는 원뿔 형상과 짝을 이루는 원뿔 형상을 가질 수 있다. 상기 형상들은 필터 카트리지 챔버 속에서 필터 카트리지(161)의 중심을 맞출 수 있도록, 위치되고 형상 되어진다. 그러므로, 하단부캡(173)이 보울(162)의 내부 바닥벽에 접촉하면서, 필터 카트리지(161)가 보울(162) 속에 장착될 때, 필터 카트리지(161)는 원뿔 형상의 짝을 이루는 결합으로 인하여 보울(162)의 피터 카트리지 내부에서 자동적으로 그리고 자체적으로 중심을 맞춘다. 그때 헤드(163)는 보울(162)과 필터 카트리지(161)의 상단부 캡(174)에 접촉될 수 있다. 출구 피팅(15b)에 인접한 헤드(163)의 내부 벽과 상단부 캡(174)에 있는 원뿔 형상과 같은, 짝을 이루는 형상과 같이, 키 메커니즘은 보울(162)뿐만 아니라 헤드(163) 상에서 필터 카트리지(161)의 중심을 맞출 수 있다.
하나 또는 그 이상의 축방향의 도관, 반경방향의 도관, 그리고/또는 키 메커니즘을 포함하는 하우징은 적절한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 주조된 보울(162)이 도 49 및 도 50에 도시되어 있다. 보울(162)은, 예를 들면 측벽 조각(195)과 바닥벽 조각(196)과 같이, 두 조각으로 주조될 수 있으며, 두 조각(195,196)은 보울(162)을 형성하기 위하여, 예를 들면 용접되거나 또는 결합되는 것과 같이 서로 부착될 수 있다. 서술된 구현예에 있어서, 보울(1623)은 축방향의 도관(164), 반경방향의 도관(165), 필터 카트리지 챔버, 및 보울(162)의 내부 바닥벽에 있는 센터링 형상(191)을 포함한다.
대안적으로 또는 부가적으로, 하우징은 기계 가공될 수 있다. 예를 들면, 기계 가공된 보울(162)은, 바람직하게는 일체로 된 피스(197)를 구비한다. 필터 카트리지 챔버와 축방향의 유체도관(164)은 일체로 된 피스(197) 속에 구멍 가공으로 형성된다. 반경 방향 통로(165)는 일체로 된 피스(197)의 측벽을 통해 구멍 가공이되며, 반경 방향 통로(165)의 바깥 단부는 피팅에 의해 막히거나 맞추어진다.
하나 또는 그 이상의 축방향의 유체도관, 반경방향 통로, 그리고/또는 키 메커니즘을 구비하는 캡슐 필터들은 많은 이점들을 가지며, 기술에 있어서의 상당한 진보를 나타낸다. 이러한 특징들은, 하우징과 필터 카트리지의 밀접한 맞춤 및 필터 카트리지의 비-반경방향으로의 프리트들과 결합될 때, 훨씬 더 가치 있다. 예를 들면, 축방향의 유체도관은, 고리형 채널의 바닥 또는 상부에서 정체 영역을 줄이거나 제거하면서, 유체가 필터 카트리지의 길이를 따라 바닥에서 상부로 그리고 그 역으로 골고루 휘몰아치도록 한다. 하단부 캡 아래에서 하부 채널에 결합된 반경방향 통로는 균등한 휘몰아침과 필터 카트리지 둘레의 고리형 유체 채널에서의 유체 유동 분배를 더 향상시키며, 고리형 채널의 바닥에서의 정체 영역을 더욱 방지한다. 키 메커니즘은, 필터 카트리지가 필터 카트리지 챔버 속에서 중심에 위치되는 것을 보장하고 필터 카트리지 둘레로 유체 유동의 균등한 분배를 훨씬 더 향상하면서, 균일한 고리형 채널를 제공한다. 하우징과 필터 카트리지 사이의 밀접한 맞춤 및 필터 카트리지의 비-반경방향으로의 프리트들에 의해 제공되는 낮은 보유 체적과 결합된 이러한 이점들은, 보유 체적과 정체 영역의 축소와 관련하여 종래 필터들에 비하여 훨씬 우수한 성능의 필터를 제공하며, 필터 카트리지를 따라 위 또는 아래로 유체 유동의 균등한 분배를 제공한다. 즉, 급격한 상승시간; 그리고 필요한 수준의 청정도를 가지고 실질적으로 가스 기포들이 없는 유체를 배출시키기 위한 시간의 최소화를 제공한다.
본 발명은 여러 구현예들에 의해 서술되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 구현예들에 한정되지 않는다. 예를 들면, 일 구현예의 특징들 중 하나 또는 그 이상은 제거될 수 있고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 또 다른 구현예의 특징들 중 하나 또는 그 이상의 것들과 결합될 수 있다. 게다가, 특히 선행하는 가르침의 견지에서 볼 때, 완전히 다른 구현예가 계획될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 포함된 모든 변화 및 수정예들을 포함한다.
본 발명에 따르는 여과 시스템 및 여과 시스템용 피팅 배치는, 예를 들면 포토-리지스트 액체의 여과를 포함한, 다양한 응용에 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 피팅을 구비하는 매니폴드;
    적어도 하나의 피팅을 구비하는 필터;
    상기 필터를 지지하는 캐리지; 및
    상기 필터가 상기 매니폴드로부터 떨어져 있는 제1위치와 상기 필터의 피팅이 상기 매니폴드의 피팅과 결합된 제2위치 사이에서 상기 캐리지를 이동시키기 위하여 상기 캐리지와 작동 가능하게 결합된 장착 메커니즘;을 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리지는 대략 60 mm 또는 그 보다 작은 폭을 가진 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 캐리지와 캡슐 필터 중 적어도 하나와 작동 가능하게 결합된 위치 메커니즘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위치 메커니즘은 필터 카트리지와 상기 캐리지 중 하나 상에 돌출부 및상기 필터 카트리지와 캐리지 중 다른 하나 속의 짝을 이루는 슬롯을 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  5. 전기한 항에 있어서,
    상기 장착 메커니즘은 나사홈이 형성된 노브를 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항에 있어서,
    상기 캡슐 필터 필터와 작동 가능하게 결합된 분해 메커니즘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분해 메커니즘은 상기 캡슐 필터와 상기 캐리지 사이에 배치된 푸쉬 로드를 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  8. 제1피팅을 구비하는 매니폴드; 및
    제2피팅을 구비하는 필터를 구비하는 것으로서,
    상기 제1 및 제2피팅들 중 하나는 접촉 표면을 구비하는 팁부를 가지고 있는 노즐을 구비하고, 상기 제1 및 제2피팅들 중 다른 하나는 접촉 표면을 가지는 수용체를 구비하며, 상기 제1 및 제2피팅들은 상기 제1피팅의 접촉 표면이 상기 제2피팅의 접촉 표면에 대해 밀봉하면서 결합 가능한 것을 특징으로 하는 피팅 배치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접촉 표면들은 서로 짝을 이루는 원뿔의 형상들인 것을 특징으로 하는 피팅 배치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 노즐의 접촉 표면과 상기 수용체의 접촉 표면은, 하나의 재료가 다른 하나의 재료보다 더 단단한, 서로 다른 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 피팅 배치.
  11. 제8항, 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 노즐의 접촉 표면과 상기 수용체의 접촉 표면 중 적어도 하나는 측면으로 조정 가능한 것을 징으로 하는 피팅 배치.
KR1020027015198A 2000-05-12 2001-05-14 여과 시스템 및 여과 시스템용 피팅 배치 KR100850340B1 (ko)

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