KR20080034146A - 여과 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 복수의 정화 카트리지, 카트리지를 위한 지지부, 매니폴드 및 보울을 포함하는 정화 모듈이 제공된다. 일 실시예에서, 카트리지를 위한 지지부는 부분 스크류 나사가 스크류 플라이트 내로 회전될 때 매니폴드 상의 피치가 형성된 스크류 플라이트와 정합하는 대향 표면 상의 2개의 피치가 형성된 부분 스크류 나사를 갖는다. 지지부는 여과 카트리지로부터의 여과된 유체를 지지부를 통해 매니폴드 내로 유도하기 위한 유체 통로를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 정화 카트리지, 매니폴드 및 보울을 포함하는 정화 모듈이 제공된다. 정화 카트리지는 부분 스크류 나사가 스크류 플라이트 내로 회전될 때 매니폴드 상의 스크류 플라이트와 정합하는 카트리지 출구의 대향 표면 상의 2개의 피치가 형성된 부분 스크류 나사를 갖는다.
여과 모듈, 카트리지, 매니폴드, 보울, 멤브레인, 스크류 나사, 스크류 플라이트
Description
본 출원은 2005년 7월 11일자로 출원된 일본 특허 출원 제2005-201780호 및 2005년 7월 11일자로 출원된 미국 가출원 제60/698,267호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 출원 각각의 내용은 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다.
반도체 산업에서와 같은 여과 공정에서 미립자 오염물의 제어는 1 마이크로미터 미만의 입자를 제거하는 멤브레인을 갖는 초청정(ultraclean) 필터의 이용을 필요로 한다. 반도체 웨이퍼 상에 적층되는 임의의 입자는 입자가 충분히 클 때 결함을 생성한다는 것이 널리 공지되어 있다. 통상적으로 반도체 산업에서, 파손 결함은 반도체 칩의 가장 작은 특징부의 약 1/10만큼 작은 입자에 의해 생성될 수 있다. 따라서, 멤브레인 필터는 작동 액체 및 기체 모두를 정화하기 위해 반도체 칩을 제조하는 다수의 공정 단계에서 이용된다.
초고순도(ultrapure) 액체 여과에서 이용되는 여과 모듈에 있어서 많은 상이한 설계가 개발되었지만, 2가지의 설계가 우세하다. 하나의 모듈 설계에서, 여과될 액체는 여과 모듈의 일 단부로부터 타 단부로 유동한다. 이러한 여과 모듈의 경우, 공급 및 투과 연결부는 필터의 대향 단부들에 위치되며, 이에 의해 액체는 일 단부로부터 타 단부로 유동하게 된다. 이러한 유동 구조는 라인 유동 구조로 지칭된다. 이들 여과 모듈은 2가지 단점을 겪는다. 첫째, 이들은 모듈이 2개 세 트의 연결부들 사이에 개재되기 때문에, 공정 장비에 연결되는 것이 매우 어렵다. 둘째, 적어도 하나의 연결부가 모듈의 바닥부에 위치되기 때문에 모듈 내에 잔류하는 임의의 자유 액체는 모듈의 분리 시에 빠르게 방출된다.
제2 여과 모듈 설계는 모듈의 동일한 단부에 연결부 모두를 위치시킨다. 이러한 유형의 모듈에서, 공급 및 투과 포트는 그 대향 측부들 상의 모듈의 매니폴드 단부 또는 "헤드"의 상부에서 통상적으로 수평으로 배향된다. 그 형상으로 인해, 이들 모듈은 T, L 또는 U 구조를 갖는 것으로 지칭된다. 이러한 구조는 보울(bowl) 및 보울 내에 위치되는 여과 카트리지를 포함하는 여과 모듈의 잔여부에의 매니폴드 또는 헤드의 연결을 용이하게 한다. 이러한 설계에서, 보울 및 여과 카트리지는 개별 요소들을 포함한다. 따라서, 여과 모듈을 구성할 때, 여과 카트리지 및 보울은 매니폴드 헤드에 개별적으로 고정되어 실링된다(sealed). 또한, 여과 완료 시에, 보울 및 카트리지는 헤드로부터 개별적으로 제거된다.
미국 특허 제5,114,572호에서 매니폴드로부터 단일 유닛으로서 탈착될 수 있는 필터 카트리지-보울 구조를 형성하도록 보울과 상호작용하는 필터 조립체를 제공하는 것이 제안되었다. 필터 카트리지는 보울의 내부 표면 내의 홈 내로 끼워 맞춤되는 카트리지 상의 베이어닛(bayonet) 연결부에 의해 보울에 연결된다. 이 베이어닛 연결부는 필터 카트리지의 외측 표면으로부터 연장되는 부분 스크류 나사(partial screw thread)가 보울 내에 수직으로 연장되는 홈 내로, 그리고 이어서 보울 내에 수평으로 연장되는 홈 내로 2단계 공정으로 위치되는 것을 필요로 한다. 이 연결부 구조는 보울 내에 카트리지를 장착할 때 카트리지가 우선 수직 홈 내로 수직으로 이동되고 이이서 수평 홈 내로 회전되는 2단계 공정을 필요로 한다. 역으로, 여과 공정 완료 시에 카트리지를 보울로부터 제거하는 것이 요구되는 경우에, 카트리지는 단일 동작으로 보울로부터 회전되고 상승되어야 한다. 보울로부터의 카트리지의 제거가 카트리지 상부에 위치되는 유체 도관에 힘을 가하는 것을 필요로 하기 때문에, 그리고 이 도관의 직경이 카트리지 직경보다 작기 때문에, 카트리지에 가한 힘의 레버리지(leverage)는 없다. 이어서, 이는 소형 공구의 사용을 필요로 할 수 있는 보울로부터의 카트리지의 제거를 달성할 때 카트리지에 상당한 힘을 가하는 것을 필요로 한다. 단일 동작으로서의 이러한 회전력 및 상승력을 가하는 것은 필터 카트리지로부터 보울을 분리하는 데에 어려움을 증가시킨다. 보울로부터의 카트리지의 분리는 유독성 또는 부식성 유체가 이러한 여과 장치에 의해 여과되었을 때 특히 어렵다.
미국 특허 제6,635,175호는 매니폴드, 여과 카트리지 및 보울을 포함하는 여과 모듈을 개시하며, 여과 카트리지 및 보울은 보울 상의 슬롯 내에 끼워 맞춤되는 여과 카트리지 상의 러그에 의해 함께 결합된다. 러그는 2단계 공정으로 카트리지를 수직으로 이동시킨 후 카트리지를 회전시킴으로써 슬롯 내에 고정된다.
또한, 최근의 설계는 매니폴드에 대하여 그리고 매니폴드에 약하게 보유(마찰 끼워 맞춤)되는 카트리지 시일을 갖는다. 임의의 배압이 카트리지로 가해지면 카트리지가 매니폴드로부터 분리되어, 여과가 비효율적이게 된다.
현재 이용 가능한 여과 모듈은 단 1개의 여과 카트리지를 수납할 수 있다.
이에 따라, 매니폴드로부터 복수의 카트리지의 제거를 달성하기 위해 복수 방향의 이동으로 힘을 인가할 필요성을 제거하는 복수의 여과 카트리지를 갖는 여과 모듈 구조를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 여과 모듈은 단일 카트리지를 갖는 여과 모듈에 비해 여과 모듈의 단위 체적당 증가된 필터 표면적을 제공할 것이다. 이러한 구조는 매니폴드로부터 카트리지 분리의 용이함을 증진시키며, 여과 후에 여과 카트리지를 제거할 때 작업자의 위험을 제거한다.
본 발명의 실시예는 유체 밀봉 방식(fluid tight manner)으로 함께 결합되는 매니폴드와 보울 또는 캡을 포함할 수 있는 장치를 포함한다. 캡 및 매니폴드는 지지부에 장착, 결합 또는 연결되는 다공성 정화 멤브레인을 수납한다. 다공성 정화 맴브레인은 액체로부터 미립자, 분자, 이온 또는 이들 오염물의 조합을 제거하는 데 이용될 수 있다. 지지부는 멤브레인 지지부 및 지지부 출구를 갖는다. 지지부 출구는 매니폴드의 출구 도관의 내측에 끼워 맞춤되며, 지지부 출구 전체 회전보다 작은 회전에 의해 매니폴드의 출구 도관의 각진 정합 구조체와 결합하는 2개 이상의 각진 구조체를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 지지부 출구 및 매니폴드는 약 90도 이하의 회전에 의해 결합된다. 지지부 출구 및 매니폴드는 지지부 출구와 매니폴드의 출구 도관 사이에 유체 밀봉 시일을 형성하도록 결합한다. 다공성 정화 멤브레인 및 보울은 장치로 공급되는 유체 또는 액체와 장치로부터 제거되는 여과된 투과물 및/또는 정화된 액체의 혼합을 방지하는 방식으로 매니폴드와 유체 연통된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 매니폴드, 복수의 여과 및/또는 정화 카트리지, 여과 및/또는 정화 카트리지를 위한 지지부, 및 보울을 포함하는 여과 및/또는 정화 모듈이 제공된다. 여과 및/또는 정화 카트리지 및 매니폴드는 지지부를 통해 함께 결합된다. 지지부는 매니폴드 내의 스크류 플라이트(screw flight)와 같은 각진 정합 구조체 내에 끼워 맞춤되는, 피치를 갖는 부분 스크류 나사와 같은 각진 구조체를 갖는다. 지지부 및 매니폴드는 1단계 공정에서 정합 스크류 플라이트의 입구에 피치가 형성된(pitched) 정합 스크류 나사를 위치시키고 부분 스크류 나사를 정합 스크류 플라이트 내에서 부분적으로 또는 전체적으로 이동시키기 위해 지지부를 회전시킴으로써 유체 또는 액체 밀봉 방식으로 함께 결합된다. 여과 및/또는 정화 카트리지는 여과된 및/또는 정화된 유체가 카트리지의 내부로부터 매니폴드 내로 유동하게 하면서, 여과 및/또는 정화 카트리지의 내부면으로부터 여과 및/또는 정화 카트리지의 외부 표면을 실링하는 방식으로 지지부 내의 구멍 또는 개구 내에 실링되어 위치된다. 보울은 여과 및/또는 정화 모듈의 사용 중에 카트리지를 완전히 둘러싸도록 매니폴드의 정합 부분 또는 섹션에 결합된다. 다르게는, 부분 스크류 나사는 매니폴드 상에 제공될 수 있다. 이들 부분 스크류 나사는 지지부 상의 스크류 플라이트와 정합한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 매니폴드, 여과 또는 정화 카트리지, 및 보울을 포함하는 여과 및/또는 정화 모듈이 제공되며, 여과 및/또는 정화 카트리지와 매니폴드는 매니폴드 내의 스크류 플라이트와 같은 각진 정합 구조체 내로 끼워 맞춤되는 카트리지 출구 상의 피치를 갖는 부분 스크류 나사와 같은 각진 구조체에 의해 함께 결합된다. 여과 카트리지 및 매니폴드는 1단계 공정에서 정합 스크류 플라이트의 입구에 정합 스크류 나사를 위치시키고 부분 스크류 나사를 정합 스크류 플라이트 내에서 부분적으로 또는 전체적으로 이동시키기 위해 카트리지를 회전시킴으로써 함께 결합된다. 카트리지의 일부분 내에 부착되거나 형성되는 핸들 또는 다른 파지 특징부는 카트리지의 일부 상에, 양호하게는 매니폴드에 결합되는 카트리지의 단부에 대향하는 단부에 선택적으로 제공될 수 있다. 핸들 또는 다른 특징부는 매니폴드 내부로 또는 매니폴드 외부로 여과 카트리지를 회전시키는 것을 용이하게 하기 위해 사용자에 의해 파지될 수 있다. 보울은 모듈의 사용 중에 카트리지를 완전히 둘러싸기 위해 매니폴드의 정합 부분 또는 섹션에 결합될 수 있다. 다르게는 몇몇 실시예에서, 부분 스크류 나사는 매니폴드 상에 제공될 수 있다. 이들 부분 스크류 나사는 여과 및/또는 정화 카트리지 상에서 정합 스크류 플라이트와 정합한다. 본 발명은 또한 여과 및/또는 정화 카트리지가 부분 스크류 나사 또는 정합 스크류 플라이트를 갖는 실시예를 제공한다.
몇몇 실시예에서, 지지부 출구 및 매니폴드의 출구 도관 상의 부분 스크류 나사 또는 다른 각진 구조체는 지지부 및 매니폴드가 카트리지로부터 수용되는 처리된 액체로부터 처리될 액체의 혼합을 방지하는 시일 또는 액체 밀봉 시일을 형성하고 결합할 수 있도록, 약 2도 내지 약 25도의 각도를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 지지부 출구 및 매니폴드 출구 도관 상의 각진 구조체는 약 6도 내지 약 8도의 각도를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 지지부 출구의 각진 구조체는 부분 스크류 나사이다.
본 발명의 실시예에서, 지지부 출구 및 매니폴드는 액체 밀봉 시일을 형성한다. 여과 및/또는 정화 카트리지와 지지부 및 별도의 보울은 매니폴드를 통해 모듈로부터 제거되는 처리, 여과 및/또는 정화된 액체와 모듈로 공급되는 유체 또는 액체의 혼합을 방지하는 방식으로 매니폴드와 유체 연통한다. 몇몇 실시예에서, 지지부 출구와 매니폴드 시일 사이의 시일은 하나 이상의 o-링, 가스켓 또는 이들의 조합에 의해 제공된다.
몇몇 실시예에서, 필터 및/또는 정화 멤브레인은 지지부에 장착되는 하나 이상의 카트리지일 수 있다. 다른 실시예에서, 필터 및/또는 정화 멤브레인은 지지부에 접합될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 매니폴드는 지지부와 접촉할 수 있는 하나 이상의 멈춤쇠(detent) 또는 다른 내부 리브 구조체를 갖는다. 멈춤쇠 또는 다른 리브는 시일을 형성하도록 회전되면서 매니폴드 내의 지지부를 위한 정지부로서 작용하거나 지지부를 보유하는 데 이용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 정화 지지부 매체 케이지(cage)는 카트리지의 열 팽창을 허용하면서 정화 매체에 지지부를 제공하는 2개 이상의 섹션을 포함하거나 가요성일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 정화 및/또는 여과 카트리지를 위한 외부 케이지는 2편 구조이다. 몇몇 실시예에서, 케이지의 가요성 또는 구조는 약 200℃미만, 몇몇 경우에는 약 160℃ 미만인 유체를 이용하는 것을 허용한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 지지부의 주연부는 매니폴드와 함께 지지부 출구를 실링하기 위해 레버리지를 제공하는 지지부 출구의 대응 주연부보다 크다. 몇몇 실시예에서, 시일은 약 90도 이하만큼 지지부를 회전시킴으로써 형성된다.
고유동 정화 및/또는 여과 장치는 내화학성 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이는 중합체 재료 또는 중합체의 복합재 및 세라믹, 섬유 또는 다른 필러(filler)와 같은 다른 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 장치에는 금속이 없다. 지지부 출구와 매니폴드 출구 상의 부분적으로 각진 구조체의 결합은 타이 로드(tie rod) 또는 파이프, 처리된 액체의 오염을 야기시킬 수 있는 필터 또는 정화기 코어 내로 삽입되는 위치설정 가이드에 대한 필요성을 제거한다. 지지부 출구와 매니폴드 출구 상의 부분적으로 각진 구조체의 결합은 기부 및 헤더 플레이트, 스프링, 및 여과 모듈의 조립 및 조립 해제를 어렵게 하고 시간 소모적이며 유체 유동을 감소시키거나 하우징 내의 유동에 대한 데드 스팟(dead spot)을 생성할 수 있는 다른 구조체에 대한 필요성을 제거한다. 본 발명의 실시예는 입구 및 출구 시일을 갖기보다는 출구에서 정화 카트리지를 위한 단일 시일을 가질 수 있다. 본 발명은 현재 입수 가능한 여과 및/또는 정화 모듈보다 더욱 위생적이고 교체하고 설치하기가 더욱 용이한 멤브레인 정화 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 정화 매체는 함께 결합되는 여과 카트리지, 보유 보울 및 매니폴드로 형성되는 멤브레인 여과 모듈이다. 다른 실시예에서, 정화 매체는 복수의 여과 카트리지를 위한 지지부를 갖는 멤브레인 여과 모듈이며, 이 멤브레인 여과 모듈은 함께 결합되는 복수의 여과 카트리지, 여과 카트리지를 위한 지지부, 보유 보울 및 매니폴드로 형성된다.
본 발명의 형태의 여과 모듈은 약제, 반도체 및 편평 패널 디스플레이 제조 공정에서 이용되지만 이에 제한되지 않는 액체 또는 다른 유체의 여과, 정화 또는 이들의 조합에서 이용될 수 있다. 정화 모듈은 세척 액체, 에칭제 배스(etchant bath), 슬러리, 시약 또는 다른 액체 공정 화학 물질이 정화 모듈과 처리를 위한 탱크 사이에 펌핑되는 재순환 시스템 또는 다른 장치의 일부일 수 있다. 시스템 또는 장치는 도관, 밸브, 유동 제어기, 펌프, 압력 게이지, 온도, 액체 순도 센서 또는 다른 센서들과 같은 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 사용 중에 모듈의 정화 용량이 도달되었다고 표시될 때, 시스템 내의 액체의 유동이 정지될 수 있으며, 액체가 하우징으로부터 매니폴드를 통해 방출되며, 정화 카트리지가 제거되거나, 지지부에 결합되는 하나 이상의 개별 카트리지가 제거되거나, 지지부가 제거될 수 있다. 새로운 정화 카트리지 또는 정화 매체는 매니폴드 또는 지지부 내에 설치될 수 있으며, 이들 둘은 매니폴드의 각진 정합 구조체 및 지지부 액체 출구의 각진 구조체를 결합시킴으로써 함께 실링된다. 그 후, 매니폴드 및 캡은 실링되고, 유체의 유동이 정화 매체를 통해 재개된다.
도1a는 본 발명의 복수의 여과 또는 정화 카트리지를 위한 지지부의 분해 등각도이다.
도1b는 도1a의 결합된 지지부의 등각도이다.
도1c는 정화 카트리지를 위한 플레넘(plenum), 지지부 출구 상의 부분적으로 각진 구조체 및 개구를 도시하는 도1a의 지지부의 측면도이다.
도2a는 지지부에 결합되는 하나 이상의 정화 카트리지를 포함하는 정화 모듈의 실시예의 평면도이다.
도2b는 선A-A을 따라 취해진 도2a의 정화 모듈의 단면도이다.
도3a는 도2b의 정화 모듈의 등각도이다.
도3b는 도2b의 정화 모듈의 저면도이다.
도4a는 본 발명의 정화 모듈의 또 다른 실시예의 평면도이다.
도4b는 캡 및 매니폴드를 결합하는 데 이용되는 리테이너 상의 탭과, 매니폴드 내의 멈춤쇠를 도시하는 도4a의 측면도이다.
도5a는 본 발명의 실시예에서 지지부 액체 출구 상에 피치가 형성된 부분 스크류 나사를 수용하기 위한, 매니폴드에 이용될 수 있는 스크류 플라이트의 측면도이다.
도5b는 본 발명의 정화 모듈의 실시예에서의 매니폴드 및 보울의 단면도이다.
도6은 본 발명의 실시예에 이용되는 정화 매체의 일부의 등각도이다.
도7은 본 발명의 실시예에서의 정화 카트리지의 측면도이다.
도8a는 본 발명의 실시예에서의 정화 모듈의 단면도이다.
도8b는 본 발명의 실시예에서 매니폴드와 지지부 사이의 실링 및 멈춤쇠의 단면도이다.
도9는 본 발명의 정화 모듈의 실시예에서 리테이너를 이용하여 매니폴드의 섹션과 캡 사이의 액체 시일을 도시하는 등각 단면도이다.
도10a는 본 발명의 실시예에서 정화 모듈의 평면도이다.
도10b는 본 발명의 실시예에서 정화 카트리지를 도시하고 선A-A를 따라 취해 진 도10a의 정화 모듈의 단면도이다.
도10c는 도10a의 정화 모듈의 등각도이다.
도10d는 도10a의 정화 모듈의 등각 단면도이다.
도10e는 매니폴드의 출구 도관 및 지지부 출구가 시일을 형성하는, 본 발명의 실시예의 태양을 추가로 도시하는 도10a의 정화 모듈의 등각 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 멤브레인 정화 매체로부터의 출구와 유체 연통하는 매니폴드 및 이 매니폴드에 연결되는 캡 또는 보울을 포함할 수 있는 장치를 포함한다. 보울 및 매니폴드는 멤브레인 정화 매체를 둘러싼다. 본 발명의 경우에서, 매니폴드 및 보울 양자 모두는 중합체 재료 또는 중합체를 포함하는 복합재일 수 있다. 보울 또는 캡과, 매니 폴드의 섹션은 유체 밀봉 방식으로 결합되며, 시일은 하나 이상의 가스켓, o-링, 조인트 테이프 또는 다른 재료와 같은 중합체 실링 재료의 압축 또는 가압 끼워 맞춤에 의해 가역적으로 제조 및 파손될 수 있다. 보울 또는 캡과 매니폴드 섹션 사이의 시일은 너트 및 볼트, 클램프, 보유 링 또는 다른 시일 유지 구조체일 수 있고 이에 의해 보유될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 보울은 매니폴드의 원통형 섹션에 결합된다. 매니폴드 섹션 및 보울 또는 캡의 높이는 정화 멤브레인을 수납하도록 변경될 수 있다.
캡 및 매니폴드는 부분 나사, 스크류 플라이트(screw flight) 또는 다른 유사 구조체와 같은 하나 이상의 각진 구조체를 갖는 유체 출구를 구비한 지지부에 결합되는 멤브레인 정화 매체를 수납한다. 몇몇 실시예에서, 정화 매체는 하나 이 상의 다공성 코어 지지부, 하나 이상의 외부 지지 케이지, 및 단부 캡을 추가로 사용할 수 있다. 정화 매체, 코어 지지부 및 케이지 지지부는 지지부와 단부 캡 사이에 접합될 수 있다. 다른 실시예에서, 정화 멤브레인은 지지부 내의 구멍 또는 개구에 o-링 또는 유사 제품에 의해 유체 실링되거나 결합될 수 있는 하나 이상의 카트리지 내에 포함될 수도 있다. 정화 매체 및 캡은 모듈로부터 제거되는 여과된 투과물 및/또는 정화된 액체와 모듈로 공급된 유체 또는 액체를 혼합하는 것을 방지하는 방식으로 매니폴드와 유체 연통하고 실링된다.
정화 멤브레인은 편평 시트, 주름이 형성된 편평 시트, 심층 매체(depth media), 등급식 심층 매체, 중공형 섬유, 또는 기타 다공성, 미세다공성(micorporous)일 수 있다. 다공성 매체는 몇몇 실시예에서는 크기가 약 10 마이크로미터 미만이고 다른 실시예에서는 약 1 마이크로미터 미만이고 다른 실시예에서는 약 0.01 마이크로미터 미만인 세공(pore)을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 정화 매체는 약 100 나노미터로부터 약 1 나노미터 이하의 나노 다공성(nanoporous) 재료일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 지지부는 멤브레인 지지부 및 지지부 출구를 갖는다. 지지부 출구는 매니폴드의 출구 도관의 일부 내측에 끼워 맞춤되며, 몇몇 실시예에서는 매니폴드의 출구 도관의 내측 표면과 본질적으로 동축이거나 매니폴드의 출구 도관의 내측 표면에 의해 둘러싸인다. 유체 출구의 길이는 지지부의 안정성 요건뿐만 아니라 매니폴드의 출구 도관의 크기에 대해 변경될 수 있다. 지지부 출구는 매니폴드의 출구 도관과 지지부 출구 사이의 유체 밀봉 시일을 형성하기 위해 지지 부의 약 90도 이하의 회전에 의해 매니폴드의 출구 도관의 각진 정합 구조체와 결합하는, 플라이트, 홈, 핀 또는 부분 나사 구조체와 같은 하지만 이에 제한되지 않는 2개 이상의 각진 구조체를 갖는다. 유체 밀봉 시일은 가역적 시일일 수 있으며 매니폴드의 출구 도관과 지지부 출구 사이의 가압 끼워 맞춤에 의해 또는 매니폴드와 지지부 사이의 가스켓, o-링 또는 하나 이상의 o-링들과 같은 중합체 실링 재료의 압축에 의해 형성될 수 있으며, 몇몇 실시예에서 시일은 매니폴드의 출구 도관과 지지부 출구 사이에 있다. 몇몇 실시예에서, 시일은 매니폴드의 출구 도관과 지지부 사이의 가스켓, o-링 또는 하나 이상의 o-링들과 같은 중합체 실링 재료의 압축에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 지지부 출구로부터의 각진 구조체는 매니폴드와 지지부의 표면 사이에 액체 밀봉 시일을 형성하기 위해 매니폴드로부터의 각진 정합 구조체와 결합된다. 매니폴드 또는 출구 상의 각진 구조체는 매니폴드의 출구 도관의 일부를 따라 비연속적이고 지지부 출구의 주연부를 따라 비연속적이다. 시일은 정화 매체에 의해 여과 및/또는 정화된 액체가 매니폴드로의 입구의 처리되지 않은 액체와 혼합되는 것을 방지한다. 시일은 각진 구조체를 결합시킴으로써 서로 접촉하는 매니폴드 표면과 임의의 지지부에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서 802b와 같은 지지부의 바닥부는 817과 같은 매니폴드의 표면과 접촉할 수 있고, 하나 이상의 o-링 또는 가스켓(도시 안됨)에 의해 실링될 수도 있다. 다른 실시예에서, 시일은 도8b에 도시된 바와 같이 예컨대 매니폴드 출구 도관(833) 표면과 지지부 출구(814) 사이에 형성될 수 있다. 지지부 및 매니폴드를 결합시키는 하나 이상의 각진 구조체는 매니폴드 출구 내의 유체의 배압에 저항할 수 있는 시일을 제공하며, 몇몇 실시예에서 시일은 약 13.8 kPa(2 psi)를 초과하는 액체 배압으로 유지되고, 다른 실시예에서 시일은 약 34.5 kPa(5 psi)를 초과하는 액체 배압으로 유지되고, 다른 실시예에서 시일은 약 68.9 kPa(10 psi)를 초과의 배압으로 유지된다. 결합 또는 정합된 각진 구조체는 하우징 내의 멤브레인의 상류부의 처리될 유체로부터, 매니폴드 출구 내의 정화 및/또는 여과된 액체의 분리를 유지한다.
본 발명의 실시예에서, 정화는 유체 또는 액체로부터 입자의 제거, 분자 오염물의 제거, 이온 오염물의 제거, 또는 이들의 조합을 지칭한다. 슬러리 여과 적용에서, 정화 매체는 슬러리 내에 원하는 분포의 슬러리 입자 크기를 유지하는 데 이용될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서의 정화 매체, 정화 멤브레인 또는 정화 카트리지는 처리될 유체 또는 액체로부터 입자, 분자 및/또는 이온 오염물 또는 이들의 조합을 제거하는 데 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 보울 또는 캡과, 매니 폴드 섹션은 가역적으로 제조되고 파손될 수 있는 액체 또는 유체 밀봉 시일을 형성하도록 함께 결합될 수 있다. 시일은 탄성중합체 가스켓, o-링, 실링 테이프와 같을 수 있지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 실링 재료를 포함할 수 있거나, 또는 매니폴드 섹션 및 캡의 적절한 실링 표면들 사이의 가압 끼워 맞춤으로 구성될 수 있다. 캡 및 매니폴드 섹션의 위치 및 시일은 보유 링, 너트 및 볼트, 클램프 또는 다른 적절한 고정물을 포함하지만 이에 제한되지는 않지만 이들을 포함하는 리테이너 구조체로 고정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 보울 및 매니폴드는 플랜지를 갖는 보유 링에 의해 결합된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 매니폴드 및 정화 카트리지를 위한 지지부는 1단계 공정에서 정합 스크류 플라이트 내로 끼워 맞춤하는 피치가 형성된 부분 스크류 나사인 각진 구조체와 함께 결합된다. 지지부 상의 부분 스크류 나사는 피치를 갖고, 매니폴드 내의 스크류 플라이트와 정합하여, 정화 카트리지(들) 또는 매체는 1단계에서 매니폴드 내로 지지부를 회전시킴으로써 매니폴드와의 실링 관계로 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 지지부는 정합 스크류 플라이트와의 정렬을 용이하게 하기 위해 2개의 부분 스크류 나사를 가질 수 있다. 부분 스크류 나사는 서로에 대해 약 180도로 위치될 수도 있다. 3개 또는 4개와 같은 2개 이상의 부분 스크류 나사가 필요에 따라 이용될 수 있다. 3개의 부분 스크류 나사를 이용하는 경우, 이들은 서로에 대해 약 120도로 위치될 수 있다. 4개의 부분 스크류루 나사를 이용하는 경우, 2개씩 2쌍이 각각 서로에 대해 약 180도로 위치될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 피치가 형성된 정합 부분 스크류 나사가 매니폴드 상에 위치되는 한편, 스크류 플라이트는 정화 카트리지를 위한 지지부 상에 위치될 수 있다. 본 실시예에서, 또한 매니폴드 및 정화 카트리지는 지지부를 통과하여 1단계 회전 공정에서 실링되어 결합된다. 몇몇 실시예에서, 피치가 형성된 부분 스크류 나사는 여과 카트리지를 위한 지지부 상에 위치될 수 있다. 매니폴드 및 정화 카트리지를 위한 지지부를 결합하거나 분리하는 1단계 공정은 종래 기술의 2단계 공정에 비해 실질적인 이점을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 정화 카트리지는 입자 필터이다. 다른 실시예에서, 정화 카트리지는 액체로부터의 하나 이상의 분자 및/또는 이온 오염물을 제거한다. 몇몇 실시예에서, 정화 카트리지는 액체로부터의 하나 이상의 분자 및/또는 이온 오염물 및 입자들의 조합을 제거한다.
여과 모듈의 이용 이후에, 보울은 핸들 또는 다른 파지 특징부를 제공하거나 갖는 여과 카트리지의 단부를 노출하도록 매니폴드로부터 분리될 수 있다. 이 후, 여과 카트리지는 슬롯으로부터 지지부의 피치가 형성된 부분 스크류 나사를 제거하도록 핸들에 힘을 가함으로써 회전될 수 있다. 이 후, 새로운 여과 카트리지는 매니폴드 내에 위치된다. 예컨대 709일 수 있지만 이에 제한되지 않는 핸들, 탭, 상승된 구조체 또는 만입된 구조체가 정화 카트리지와 매니폴드와의 1단계 결합을 용이하게 하고 정화 카트리지 또는 지지부와 매니폴드 사이의 시일을 형성하거나 파손시키기 위해 기계적 레버리지를 제공하기 위해 정화 또는 여과 카트리지(706)의 731과 같은 단부 캡에 부착되거나 형성되거나 합체될 수 있다. 본 발명의 실시예에서의 매니폴드 및 카트리지의 결합하거나 분리하는 1단계 공정은, 2단계 공정에서 카트리지를 보울에 고정하고 카트리지를 회전시키기 위해 러그를 사용하는 것에 비해 실질적인 이점을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 정화 모듈에는 플러그로 개방되거나 폐쇄될 수 있는 배출구 및/또는 방출구가 제공될 수 있다. 배출구 및 방출구는 사용 중에 수직 위치 또는 수평 위치에 정화 모듈을 위치시키는 것을 허용하여, 정화 모듈은 정화 공정에서 그 사용을 완료한 이후에 방출될 수 있다. 정화 모듈의 이용 후에, 보울 또는 캡은 지지부에 결합되는 하나 이상의 다공성 정화 매체 또는 카트리지를 노출하 도록 매니폴드로부터 분리될 수 있다. 정화 모듈의 구조에 따라서, 지지부 및 매니폴드는 다양한 방식으로 결합되거나 분리될 수 있다. 예컨대, 지지부에 결합되는 다공성 정화 매체는 단일 유닛으로서 매니폴드와 결합되거나 매니폴드로부터 제거될 수 있거나, 하나 이상의 결합된 정화 카트리지를 갖는 지지부는 단일 유닛으로서 매니폴드와 결합되거나 매니폴드로부터 제거될 수 있거나, 또는 하나 이상의 결합된 정화 카트리지를 갖는 지지부에 있어서, 카트리지는 적소에 지지부를 갖는 매니폴드로부터 개별적으로 제거될 수 있으며, 카트리지는 새 카트리지를 지지부에 결합함으로써 새 카트리지로 대체될 수 있다.
도1a, 도1b 및 도1c를 참조하면, 지지부(102)는 여과 및/또는 정화 카트리지(도2a 및 도2b의 카트리지(206) 참조)를 수용하도록 치수 결정된 하나 이상 또는 복수의 구멍 또는 개구(118)를 갖는 상부 지지판(102a)과, 하부 지지판(102b)으로 형성될 수 있다. 상부판(102a) 및 하부판(102b)는 도1a에서 서로 이격된 것으로 도시되어 있지만, 도1c에 도시된 바와 같이 지지부(102)를 형성하도록 함께 결합될 수도 있다. 지지부(102)는 개구(118) 내로 끼워 맞춤되고 실링되어 결합되는 여과 또는 정화 카트리지로부터의 유체 유동을 허용하는 플레넘(103)을 가질 수 있다. 액체는 플레넘(103) 및 지지부 유체 출구(114)를 통해 유동한다. 몇몇 실시예에서, 지지부(102)는 개구(118) 내로 끼워 맞춤되고 실링되어 결합되는 여과 또는 정화 카트리지로부터의 유체 유동을 허용하는 플레넘(103)을 갖는다. 정화 매체에 의해 처리되는 액체는 플레넘(103)을 통해 그리고 지지부 유체 출구(114)를 통해 매니폴드 내로 유동한다. 몇몇 실시예에서, 예컨대 도7에는 단일의 큰 정화 카트 리지(706)가 도시되며, 102a와 같은 상부판이 없고 하부판(102b)(702b와 유사함)이 카트리지를 위한 액체 출구(114) 및 정화 매체에 지지부를 제공한다. 정화 카트리지 하부 지지판은 정화기 및/또는 여과 카트리지 구조 중의 접합 및/또는 멤브레인 및 지지부의 정렬에 이용될 수 있는 하나 이상의 선택적 리지(120 및 121)를 가질 수 있다. 예컨대, 단면으로 도시된 도8의 조립된 필터에는 매니폴드 입구(826) 및 출구(828)가 도시되어 있으며, 지지판(802b)의 선택적 리지(820, 821) 사이에 모두 도시되어 있는 다공성 내부 코어(812), 다공성 정화 멤브레인(808) 및 외부 지지부(810b)를 갖는 정화 카트리지(806)가 추가로 도시되어 있다.
하나 이상의 부분 스크류 나사는 지지부의 유체 출구 상에 위치될 수 있다. 예컨대, 도1c에 도시된 바와 같이, 지지부(102)는 피치가 형성된 부분 스크류 나사(116)(하나만이 도시됨)를 갖는 유체 출구(114)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 피치가 형성된 부분 스크류 나사(116)는 유체 출구(114)의 대향 표면들 상에 위치된다. 부분 스크류 나사(116)는 약 2도 내지 약 25도의 각도(α) 또는 피치를 가질 수 있으며, 몇몇 실시예에서 각도는 약 6도 내지 약 8도일 수 있다. 102a 및 102와 같은 지지부 내에 구멍 또는 개구(118)에는 개구(118) 내에 위치된 306과 같은 여과 또는 정화 카트리지와 지지부 사이에 유체 시일을 제공하기 위해 카트리지 및 지지부(102)를 결합시키도록 o-링, 홈 또는 이들의 조합(115)이 제공될 수 있다. 부분 스크류 나사(116)는 매니폴드 상의 정합 스크류 플라이트 내로 끼워 맞춤된다. 예컨대 중합체 또는 탄성중합체 테이프, 가스켓 또는 o링과 같은 o-링 이외의 임의의 실링 수단이 이용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각진 구조체는 이들 이 결합될 때 매니폴드 출구 도관 내로의 약 30 밀리미터의 지지부 출구의 이동을 제공한다.
도2a 및 도2b를 참조하면, 본 발명의 여과 또는 정화 모듈(200)의 실시예는 외부 다공성 케이지(210) 및 내부 다공성 케이지(212), 유체로부터 오염물을 제거할 수 있는 정화 매체(208)를 가질 수 있는 여과 또는 정화 카트리지(206)를 포함한다. 예컨대, 매체는 중합체 다공성 또는 미세다공성 멤브레인, 이온 교환기 또는 다른 분자 오염물 제거기를 갖는 다공성 매체일 수 있다. 모듈은 여과 카트리지 지지부(202), 매니폴드(222), 및 선택적 배출구 포트(204)를 갖는 보울 또는 캡(224)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 용어 보울 및 캡은 교환 가능하게 이용될 수 있다. 매니폴드(222)에는 액체 유동 경로에 모듈을 연결시키도록 가스켓, o-링 등을 위한 실링 표면을 선택적으로 포함할 수 있는 유체 입구(226) 및 유체 출구(228)가 제공된다. 매니폴드(222)는 리테이너 또는 회전 가능한 로크 링(232)을 이용하여 보울(224)과 실링 관계로 정합하는 원통형일 수 있는 매니폴드 섹션(230)과 일체로 편리하게 형성된다. 로크 링(232)에는 모듈 작동 압력 및 온도 하에서 누출 없는 시일을 위한 지정된 공차 내에서 하우징 및 원통형 섹션(230)의 형상을 유지하도록 돕고 로크 링(232)을 회전시키는 것을 용이하게 하는 선택적 개구(238)를 갖는 플랜지(236)가 제공될 수 있다. 보울 또는 캡(224)은 카트리지(206) 또는 지지부(202)에 결합되는 다른 멤브레인 위의 하우징 내의 체적부(223)로부터의 배출구(204)를 가질 수 있다. 로크 링(232)은 보울(224) 상에 위치되며, 로크 링(232)에는 원통형 섹션(230)의 외부 표면 상의 나사(245)와 정합하 는 나사(240)가 제공된다. 로크 링(232)이 회전될 때, 보울(224)은 o-링(247)을 이용하는 원통형 섹션(230)에 실링될 수 있다. 필터 카트리지(206)는 도1b에 도시된 바와 같은 o-링(115)에 의해 지지부(202)에 실링될 수 있다. 매니폴드(222)는 지지부 출구(214)를 수용하거나 수납하고 출구(228)에 의해 장치(200)로부터 제거될 수 있는 여과된 액체 및/또는 정화된 액체를 수용하는 매니폴드 출구 도관(217)의 표면 내에 개구를 갖도록 구성될 수 있다. 매니폴드 출구 도관(233)과 지지부 출구(214)의 스크류 플라이트 및 부분 나사와 같은 각진 구조체를 결합시킴으로써, 지지부 출구(214)는 매니폴드 출구 도관(233) 내부면에 실링될 수 있다. 시일은 여과되거나 정화될 액체와 여과되었거나 정화된 액체 사이의 유체 또는 액체 밀봉 시일을 제공한다. 지지부와 매니폴드 사이의 시일은 탄성중합체 재료, 가압 끼워 맞춤 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 이용하여 형성될 수 있다. 214와 217 사이의 시일의 일례는 비제한적인 예인 o-링(260)으로 도시된다.
도2a 및 도2b는 매니폴드(222), 및 매니폴드(222)의 섹션(230)에 유체 밀봉 방식으로 결합되는 보울 또는 캡(224)을 포함하는 장치를 도시한다. 보울(224) 및 매니폴드(222)는 지지부(202)에 장착되거나 결합되는 정화 멤브레인(208)을 수납한다. 지지부는 멤브레인 지지부(예컨대 도1a에서의 102a와 개구(118) 참조) 및 지지부 출구(214)를 가지며, 지지부 출구(214)는 매니폴드 표면(217) 내의 개구를 갖는 매니폴드 출구 도관(233)의 내측에 끼워 맞춤되며, 몇몇 경우에는 매니폴드 출구 도관(233)의 내측과 본질적으로 동축이다. 지지부 출구(214)는 지지부(202)의 약 90도 이하의 회전에 의해 매니폴드의 출구 도관(233)의 각진 정합 구조체와 결 합하는 플라이트, 홈, 핀 또는 부분 나사 구조체와 같지만 이에 제한되지 않는 2개 이상의 각진 구조체(216)를 갖는다. 지지부(214)와 매니폴드 출구 도관(233)의 결합은 매니폴드(222)의 출구 도관(233)과 지지부 출구(214) 사이에 가스켓, o-링, 또는 하나 이상의 o-링과 같은 중합체 실링 재료를 가압 끼워 맞춤으로써, 예컨대 가역적 시일인 제한되지는 않는 유체 밀봉 시일(260)을 형성하지만, 유체 밀봉 시일이 가역적 시일에 제한되지는 않는다. 몇몇 실시예에서, 각진 구조체(216)는 지지부(202)와 매니폴드(222) 사이의 유체 밀봉 시일을 형성하기 위해 지지부(202)의 전체 회전보다 작은 회전에 의해 결합하고 정지한다. 몇몇 실시예에서, 지지부(202) 및 매니폴드(222)는 지지부(202)의 약 90도 이하의 회전에 의해 결합하고 정지한다. 정화 멤브레인은 정화 멤브레인(208)을 갖는 하나 이상의 카트리지(206)의 일부일 수 있으며, 카트리지는 지지부(202)에 결합될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 내부 또는 외부 멤브레인 지지부는 단일 편의 구조일 수 있다. 다른 실시예에서, 멤브레인을 위한 내부 및/또는 외부 케이지 지지부는 더 높은 온도 하에서의 열 팽창을 허용하도록 2개 이상의 편으로 제조될 수 있다. 예컨대, 2개 편의 외부 케이지의 비제한적인 일례는 도7에 도시되어 있으며, 여기서, 케이지부(710a, 710b)는 여과 또는 정화 장치(706)를 위한 외부 케이지를 형성한다.
리테이너는 매니폴드의 섹션과 캡 또는 보울을 실링하는 데 이용될 수 있다. 리테이너는 사용 상태 하에서 매니폴드의 섹션 및 보울에 대한 지지부를 제공하며, 시일을 유지한다. 리테이너는 유체 압력 하에서 보울 또는 캡과 매니폴드의 섹션 사이의 시일을 유지하는데, 몇몇 실시예에서 이 압력은 반도체 제조 동작 중에 예측되는 것이며, 다른 실시예에서 압력은 편평 패널 디스플레이 공정에서 예측되는 것이며, 또 다른 실시예에서는 압력은 약 413.7 kPa(60 psi) 미만이다. 도2 또는 도10b에 도시된 본 발명의 경우에는, 리테이너는 플랜지(236 또는 1036)를 가질 수 있는 로킹 링(232, 1032)일 수 있다. 플랜지(236 또는 1036)는 사용자가 리테이너를 파지하는 것을 허용하고 로킹 링의 회전을 용이하게 할 수 있는 는 하나 이상의 선택적 공극(238 또는 1038)을 가질 수 있다. 플랜지(236 또는 1036)는 로킹 링에, 특히 보울 또는 캡(224 또는 1024) 및 매니폴드 섹션(230 또는 1030)의 팽창이 발생할 수 있는 작동 압력 및 실내 온도 이상의 온도에서 부가적인 치수 안정성을 제공할 수 있으며, 리테이너 링(232, 1032)은 유체 또는 액체 밀봉 방식으로 이들 사이의 시일을 유지한다.
본 발명의 실시예에서, 보울 또는 캡과, 매니 폴드의 섹션은 액체 또는 유체 밀봉 시일을 형성하기 위해 함께 결합되도록 하는 형성된다. 보울 또는 매니폴드의 형상에 대한 어떠한 제한도 없지만, 몇몇 실시예에서 보울 및 매니폴드 섹션은 원형 형상을 가질 수 있으며, 리테이너에 의한 액체 밀봉 시일에서 결합될 수 있다.
도5b 또는 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 멈춤쇠(예컨대 562 또는 862)는 매니폴드(522 또는 822)의 내부면을 따라 각각 위치될 수 있가나, 매니폴드의 섹션(530 또는 830)으로부터의 벽을 따라 각각 위치될 수 있으며, 하우징에 대해 본질적으로 고정된 관계로 202 또는 802b와 같은 지지부를 위치시켜 보 유하기 위한 표면을 제공하는 데 이용될 수 있다. 멈춤쇠(예컨대 862)는 또한 지지부(802b)의 바닥부뿐만 아니라 매니폴드(822)를 위한 구조적 브레이싱(bracing)을 제공할 수 있다. 매니폴드 출구(833) 내의 개구의 상부면(817) 및 멈춤쇠(862)는 각각 외부 부분 및 내부 부분에서 지지부(802b)의 하부면과 접촉할 수 있으며, 지지부(802b)에 대한 안정성 및 접촉점을 제공할 수 있으며, 하우징 내에서 경사지는 것을 방지하도록 도울 수 있다. 유사한 안정성이 내부 플레넘을 또한 갖는 다중 카트리지를 갖는 202와 같은 지지부에 대해 기대될 것이다. 멈춤쇠(862)는 매니폴드(822)의 바닥부와 함께 형성될 수 있으며, 매니폴드 섹션(830)의 일부 내로 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 멈춤쇠(862)는 매니폴드(822)의 바닥부로부터 상승되고 매니폴드의 일부의 방출을 허용하도록 구성될 수 있다. 매니폴드의 상부면(예컨대 817)은 매니폴드에 802b와 같은 지지부를 유체 실링하기 위한 o-링, 가스켓 또는 다른 재료와 같은 실링 재료를 선택적으로 포함할 수 있다. 멈춤쇠(862)는 보울이 카트리지를 안정시키기 위해 카트리지와 접촉할 필요성을 제거하며, 정화 카트리지 또는 정화 매체를 적소에 보유하기 위한 정렬 상부판 또는 타이 로드에 대한 필요성을 제거한다. 도4b에 도시된 바와 같이, 462와 같은 멈춤쇠 및 매니폴드 출구(433)의 개구(417)의 상부 부분은, 지지부가 매니폴드(422)에 대해 실링되는 경우에 하나 이상의 카트리지(406)가 제거되거나 지지부(402) 내에 설치될 때, 하나 이상의 지점에서 지지부(402)와 접촉하며, 지지부(402)에 안정성을 제공하며, 하우징 내에서 경사지는 것을 방지할 수 있다.
지지부 출구의 길이 및 지지부 유체 출구의 길이를 따른 각진 구조체의 위치 는 지지부에 부가적인 안정성을 제공하기 위해 선택될 수 있다. 예컨대, 매니폴드 출구를 방해하지 않으면서 지지부 출구의 길이를 증가시킴으로써, 지지부의 안정성이 향상될 수 있다.
매니폴드, 캡, 리테이너 또는 정화 매체와 같은 모듈 구성요소를 위한 구성의 재료는 정화 및/또는 여과 공정 화학 물질, 압력 및 온도와 화학적으로 양립하는 임의의 재료일 수 있다. 재료는 탄소, 점토, 나노튜브 등과 같은 다양한 필러를 갖는 중합체 복합재, 또는 중합체 재료 또는 금속을 개별적으로 포함한다. 몇몇 실시예에서, 모듈 구성요소는 중합체이고, 다른 경우에는 열가소성이다. 몇몇 실시예에서 중합체는 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 등과 같은 폴리올레핀, 나일론 또는 폴리아미드를 포함할 수 있으며, 몇몇 실시예에서 중합체는 테트라플루오로에틸렌, PFA, MFA, m-PTFE, FEP, PVDF, PVC 등과 같은 플루오로중합체를 포함할 수 있으며, 또 다른 실시예에서 중합체는 PEEK, PES, 폴리술폰 등과 같은 고온 중합체를 포함할 수 있다.
도3a 및 도3b는 액체 입구(326) 및 액체 출구(328)를 갖는 매니폴드의 원통형 섹션(330)과, 선택적 배출구(304)를 갖는 보울 또는 캡(324)을 갖는 여과 또는 정화 모듈(300)을 도시한다. 모듈(300)은 구멍(342, 344, 346 및 348)을 통해 연장하는 스크류에 의해 기판 또는 공구 표면(도시 안됨)에 고정될 수 있다. 도3b에 도시된 바와 같이(그리고 도5b에 도시된 실시예와 유사하게), 여과 모듈(300)에는 매니폴드의 출구 섹션 및 원통형 섹션의 내부 부분과 유체 연통하는 매니폴드 내의 배출구 또는 방출구 구멍(350) 및 방출구 구멍(352)이 제공될 수 있다. 배출구 또 는 방출구 구멍(350) 및 방출구 구멍(352)은 사용 중에 막힐 수 있으며, 액체의 여과 및/또는 정화의 완료 시에 개방될 수 있다. 게이지 및/또는 배출구 구멍(354 및 356)은 또한 사용 중에 압력 게이지와 같은 게이지를 부착하기 위해 매니폴드 내에 제공될 수 있다. 354와 같지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 게이지 구멍은 하나 이상의 게이지가 없다면 모듈(300)의 사용 중에 막힐 수 있다. 매니폴드 섹션 및 캡을 함께 실링하는 데 이용될 수 있는 리테이너의 비제한적인 실시예가 도3a 및 도10a에 도시된다. 예컨대, 탭(334)을 갖는 리테이너(332), 또는 플랜지(1036)를 갖는 리테이너(1032)는 캡(324)과 매니플드 섹션(330) 또는 캡(1024)과 매니폴드 섹션(1030) 사이에 시일을 유지한다. 리테이너의 치수 공차는 액체 밀봉 시일이 모듈 사용 중에 경험되는 압력 및 온도 동안에 유지되기 위해, 캡 및 매니폴드 섹션의 상대 위치를 유지하도록 선택되거나 정해질 수 있다.
도4a 및 도4b를 참조하면, 여과 또는 정화 모듈(400)은 선택적인 배출구 포트(404)를 갖는 보울 또는 캡(424), 지지부(402)에 결합되는 하나 이상의 정화 또는 여과 카트리지(406) 및 매니폴드(422)를 포함한다. 지지부(402)는 피치가 형성된 부분 스크류 나사(416)를 갖는 유체 출구(414)를 포함한다. 출구(414)와 매니폴드(422) 사이에 위치되는 o-링(도시 안됨)은 이들 사이에 유체 시일을 형성한다. 여과 모듈(400)은 구멍(442, 444, 446 및 448)들을 통해 연장하는 스크류에 의해 기판(도시 안됨)에 고정될 수 있다. 보울(424)은 도2a 및 도2b를 참조하여 전술된 방식으로 보유 링(432)을 회전가능하게 보유하기 위해 탭(434) 또는 스핀들(spindle)을 갖는 로크 링(432)과 같은 리테이너에 의해 매니폴드(422)의 원통형 섹션(430)에 고정된다. 사용 시에, 여과될 유체는 매니폴드 입구(426) 내로 진입하고, 정화 또는 여과 카트리지(들)(406)를 통과한다. 정화 또는 여과 카트리지(406)를 통과하는 처리된 유체 또는 액체는 지지부(402)를 통해, 지지부 유체 출구(414)를 통해 그리고 매니폴드 출구 도관(433)을 통해 매니폴드 출구(428)로 사용 지점까지 통과한다. 당해 기술 분야의 숙련자가 아는 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에서 유체의 유동을 반전시키는 것이 가능하다. 다양한 실시예가 설명되지만, 실시예는 유체 유동의 임의의 특정 방향에 제한되지 않는다.
도5a, 도5b 및 도7를 참조하면, 매니폴드(522)의 내부면(570)은 716과 같은 피치가 형성된 부분 스크류 나사를 수용하는 스크류 플라이트(529) 또는 다른 유사한 홈 또는 채널을 포함할 수 있다. 여과 또는 정화 모듈(500)의 실시예에서 도5b에 도시된 바와 같이, 매니폴드(522)에는 사용 중에 막힐 수 있고 여과 또는 정화의 완료 시에 개방될 수 있는 배출구 또는 방출구 구멍(550) 및 방출구 구멍(552)이 제공될 수 있다. 게이지 및/또는 방출구 구멍(554)은 사용 중에 압력 게이지와 같은 게이지를 부착하기 위해 제공될 수 있다. 하나 이상의 게이지 또는 방출구 구멍(554)은 하나 이상의 게이지가 없다면 모듈(500)의 사용 중에 막힐 수 있다. 캡 또는 보울(524)의 크기는 정화 매체 또는 하나 이상의 카트리지를 수용하도록 변할 수 있다. 예시의 목적을 위해, 보울 또는 캡(524)은 배출구(504)가 제공되는 상부 부분(524a)을 포함할 수 있으며, 상부 부분(524a)은 플랜지, 립, 또는 다른 적절한 더욱 두껍게 보강된 구조체(566)와 같은 구조체를 포함할 수 있는 하부 부분(524c)에 유체 연결되는 필터 또는 정화기(도시 안됨)를 수용하도록 그 길이가 선택될 수 있는 중앙 부분(524b)에 유체 실링된다. 보울 또는 캡(524)(524a, 524b 및 524c가 함께 결합됨)은 실링 재료(560)에 의해 매니폴드 섹션(530)에 결합될 수 있고, 플랜지(536)를 갖는 보유 링(532)으로 보유될 수 있다. 하나 이상의 너트 및 볼트, 하나 이상의 클램프 등과 같은 다른 가역식 결합 장치는, 매니폴드 섹션(530) 및 보울 또는 캡(524)을 실링하기 위해 리테이너로서 이용될 수 있다. 모듈(500)은 정화 매체로부터 처리된 유체 또는 처리된 액체를 제거하고 사용 지점까지 이를 이송하기 위해, 처리될 유체를 위한 유체 또는 액체 출구(도시 안됨) 및 매니폴드 출구 도관으로부터의 출구(528)를 갖는다. 도5b는 도1c의 102와 같은 지지 구조체 또는 도8a에 도시된 지지부(802b)를 보유하거나 위치시키는 데 이용될 수 있는 매니폴드 섹션(530) 내측에 위치되는 하나 이상의 선택적 멈춤쇠(562)를 도시한다.
도7을 참조하면, 본 발명의 정화 카트리지(706)는 카트리지(706)의 열 팽창을 위해 선택적 조인트(737) 및 지지부를 갖는 정화 카트리지를 제공할 수 있는 2개 이상의 세그먼트(710a 및 710b)로 형성되거나 가요성 케이지일 수 있는 다공성 외부 케이지를 포함할 수 있다. 다공성 외부 케이지 세그먼트들 중 하나(710a)는 핸들(709) 또는 다른 파지 특징부를 가질 수 있는 단부 캡(731)에 결합되거나 접합될 수 있다. 710b와 같은 다른 다공성 케이지 세그먼트는 유체 출구(714)를 갖는 지지부(702b)에 결합되거나 접합될 수 있다. 도8a는 상부 외부 케이지(810a)와 하부 외부 케이지(810b) 사이에 설부 및 홈 또는 다른 유사 조인트(819)에 의해 상호 연결되는 2개 이상의 세그먼트(810a 및 810b)를 갖는 외부 케이지를 도시한다. 카 트리지는 하나 이상의 내부 다공성 케이지 지지부 또는 가요성 내부 케이지 지지부(도시 안됨) 및 주름이 형성된 멤브레인과 같은 정화 및/또는 여과 매체(708)를 추가로 포함한다. 지지부 유체 출구(714)는 지지부 유체 출구(714)의 대향 표면들 또는 다른 적절한 표면들 상에 위치되는 2개 이상의 피치가 형성된 부분 스크류 나사 또는 다른 개별의 각진 구조체(716)를 가질 수 있다. 지지부의 출구 상의 부분 스크류 나사 또는 다른 각진 구조체(716)는 약 2도 내지 25도, 양호하게는 약 6도 내지 약 8도의 피치(α)를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각진 구조체는 결합될 때 매니폴드의 출구 도관 내로의 약 30 밀리미터의 지지부 출구의 이동을 제공한다. 각도 또는 피치는 정화 카트리지 또는 지지부의 회전축에 직각인 선(735)으로부터 측정될 수 있다. 부분 스크류 나사 또는 다른 각도 탭 또는 핀(716)은 매니폴드 내의 부분 스크류 플라이트와 같은 각진 정합 구조체 내로 끼워 맞춤된다. 몇몇 실시예에서, 정화 카트리지는 지지부(702b)에 실링되고 단부 캡(731) 및 지지부(710a 및 710b)의 조합(도10d의 단일 섹션 외부 케이지(1010)의 실시예) 내에 위치되는 주름이 형성된 정화 멤브레인(708)을 포함한다. 사용 시에, 케이지(710a 및 710b)로 진입하는 유체 또는 액체는 입자 및 오염물이 제거될 수 있는 정화 멤브레인(708)을 통과하며, 액체는 카트리지로부터 지지부 출구(714)를 통해 매니폴드로 방출된다.
도6을 참조하면, 다공성, 미세다공성, 또는 더 작은 세공 크기의 정화 멤브레인(608)을 포함할 수 있는 여과 및/또는 정화 카트리지(682)의 일부가 도시된다. 몇몇 실시예에서, 멤브레인(608)은 주름이 형성된 여과 멤브레인이고, 다른 실시예 에서 멤브레인(608)은 중공 섬유(도시 안됨) 또는 부직포 심층 여과 매체(도시 안됨)일 수 있다. 카트리지(682)의 일부는 214 또는 814와 같은 지지부(도2a 및 도8)의 유체 출구와 연통하는 구멍, 포트 또는 액체 출구(688)를 갖는 중공 지지 실린더 케이지(612)를 포함할 수 있다. 주름이 형성된 여과 멤브레인의 주름은 또한 M자형이거나 W자형, 이들의 조합, 또는 다른 형상일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 카트리지는 크기가 약 10 마이크로미터 이하인 세공, 약 1 마이크로미터 이하인 세공, 또는 약 0.1 마이크로미터 이하인 세공을 갖는 중공 섬유 다공성 또는 미세다공성 멤브레인을 포함할 수 있다. 도7의 본 발명의 실시예에 도시된 바와 같이, 정화 카트리지는 하나 이상의 다공성 외부 케이지 지지부(710a 및 710b), 각진 구조체 또는 부분 나사(716), 및 o-링 또는 다른 실링 재료(도시 안됨)를 위한 홈, 리세스 또는 채널(711)을 갖는 출구(714)를 갖는 지지부(702b)를 포함할 수 있다. 단부 캡(731)은 외부 케이지 지지부(710a)에 접합될 수도 있으며, 매니폴드 상의 정합 구조체와 출구의 각진 구조체(716)를 결합시키기 위해 카트리지를 회전시키기 위해 레버리지를 제공하는 특징부를 가질 수 있다.
도8a 및 도8b에 도시된 본 발명의 실시예에서, 매니폴드(822)는 캡(도시 안됨)에 결합하기 위한 매니폴드 섹션(830)을 포함할 수 있으며, 854와 같지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 게이지 또는 방출구 구멍을 또한 포함할 수 있다. 지지판(802b)에는 매니폴드(833)의 유체 출구 도관 내의 하나 이상의 각진 채널 또는 홈 구조체(829)와 정합되는 각진 구조체(816) 및 지지부 출구(814)가 도시되어 있다. 지지부 출구(814)는 o-링 또는 다른 실링 재료를 위한 하나 이상의 홈 또는 채널(811)을 포함할 수 있다. 도8b에 도시된 바와 같이, 지지부 출구(814)는 매니폴드 표면(817) 내의 개구를 갖는 매니폴드의 출구 도관(833)의 내측에 끼워 맞춤되고, 몇몇 경우에는 매니폴드의 출구 도관의 내측과 본질적으로 동축이다. 정화 매체(808)를 갖는 지지부(802b)는 모듈로 공급되는 유체 또는 액체를, 매니폴드의 출구 도관을 통해 정화 매체(808)로부터 제거되는 여과된 투과물 및/또는 정화된 액체와 혼합하는 것을 방지하는 방식으로 매니폴드 출구 도관(833)과 탄성중합체 또는 다른 실링 재료(860)에 의해 실링될 수 있다.
도9는 매니폴드의 섹션(930)과 보울 또는 캡(924)의 일부 사이의 시일의 실시예를 도시한다. 탭(934)을 갖는 리테이너(932)의 일부는 보울(924) 상에 위치되며, 매니폴드 섹션(930)의 외부 표면 상의 매니폴드 나사(945)와 정합하는 리테이너 나사(940)를 제공한다. 리테이너(932)가 나사(945)를 결합시키도록 회전될 때, 보울(924)은 o-링 또는 다른 실링 재료(947)를 이용하여 매니폴드 섹션(930)에 실링될 수 있다.
도10a 내지 도10d는 1054이지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 배출구 또는 게이지 구멍을 갖는 매니폴드(1022)와, 매니폴드(1022)의 섹션(1030)에 유체 밀봉 방식으로 결합되는 선택적 배출구 포트(1004)를 갖는 보울 또는 캡(1024)을 포함하는 본 발명의 실시예의 태양들을 도시한다. 보울(1024) 및 매니폴드(1022)는 지지부(1002b)에 유체 실링되는 정화 멤브레인(1008) 및 선택적 핸들(1009)을 갖는 단부 캡(1031) 및 지지부(1002b)를 갖는 정화 카트리지(1006)를 수납한다. 지지부(1002b)는 멤브레인 지지부 및 지지부 출구(1014)를 가지며, 지지부 출구(1014) 는 매니폴드 표면(1017) 내의 개구를 갖는 매니폴드의 출구 도관(1033)의 내측에 끼워 맞춤되고, 몇몇 경우에는 매니폴드의 출구 도관(1033)의 내측과 본질적으로 동축이다. 지지부 출구(1014)는 매니폴드의 출구 도관(1033)의 각진 정합 구조체와 결합하는 플라이트, 홈, 핀, 또는 부분 나사 구조체이지만 이에 제한되지 않는 2개 이상의 각진 구조체(1016)를 갖는다. 각진 구조체는 지지부(1002b)와 매니폴드(1022) 사이에 유체 밀봉 시일을 형성하기 위해 지지부(1002b)의 전체 회전보다 작은 회전에 의해 결합하고 정지한다. 몇몇 실시예에서, 지지부(1002b) 및 매니폴드(1022)는 지지부(1002b)의 약 90도 이하의 회전에 의해 결합하고 정지한다. 지지부(1014) 및 매니폴드 출구 도관(1033)의 결합은 예컨대, 매니폴드(1022)의 출구 도관(1033)과 지지부 출구(1014) 사이에 가스켓, o-링, 또는 하나 이상의 o-링들과 같은 중합체 실링 재료를 가압 끼워 맞춤으로써 가역적 시일에 제한되지 않는 유체 밀봉 시일(1060)을 형성한다.
매니폴드(1022)에는 유체 입구(1026) 및 유체 출구(1028)가 제공된다. 매니폴드(1022)는 회전 가능한 로크 링(1032)을 이용하여 보울(1024)과의 실링 관계로 정합하는 원통형 섹션(1030)과 편리하게 일체로 형성된다. 로크 링(1032)에는 로크 링(1032)을 회전시킴으로써 매니폴드 섹션 스크류 나사(1045)와 결합될 수 있는 스크류 나사(1040)가 제공될 수 있다. 로크 링(1032)이 회전될 때, 보울(1024)은 o-링(1047)을 이용하여 원통형 섹션(1030)에 실링된다. 몇몇 실시예에서, 정화기 카트리지(1006)는 핸들(1009)을 이용하여 매니폴드 출구 도관(1033)으로의 입구 내로 회전됨으로써 o-링(106) 및 부분 스크류 나사(1016)에 의해 매니폴드 출구 도 관(1033)으로의 입구에 실링될 수 있는 다공성 내부 케이지(1012) 및 다공성 외부 케이지(1010)를 포함할 수 있다.
도10c에 도시된 바와 같이, 여과 모듈(1000)은 구멍(1042, 1048)을 통해 연장하는 스크류에 의해 그리고 도시되지 않은 다른 것들에 의해 기판(도시 안됨)에 고정될 수 있다. 도3b에 도시된 모듈과 유사하게, 모듈(1000)에는 사용 중에 막힐 수 있고 정화 또는 여과 완료 시에 개방될 수 있는 배출구 또는 방출구 구멍(1050) 및 방출구 구멍(도시 안됨)이 제공될 수 있다. 게이지 구멍은 또한 사용 중에 모듈(1000)에 압력 게이지와 같은 게이지를 부착하도록 제공될 수 있다.
또한 도10d 및 도10e를 참조하면, 몇몇 실시예에서, 정화 카트리지(1006)는 피치가 형성된 부분 스크류 나사(1016)를 갖는 유체 출구(1014)를 포함한다. o-링(1060)은 매니폴드(1022)의 출구 도관(1033)의 일부와 출구(1014) 사이에 위치될 수 있어서(도8b에 도시된 (860)과 유사함), 이들 사이에 유체 시일을 형성한다. 캡(1024) 및 매니폴드(1022)는 정화 멤브레인(1008)을 수납하며, 정화 멤브레인은 지지부(1002b)에 결합된다. 몇몇 실시예에서, 캡(1024) 및 매니폴드 섹션(1030)에 의해 둘러싸여진 정화 카트리지(1006)는 코어 지지부(1012), 지지부(1002b)에 결합되는 외부 지지 케이지(1010), 단부 캡(1031)을 추가로 포함할 수도 있다. 지지부(1002b)는 카트리지(1006)로부터의 정화된 유체를 내부에 수용하고 이를 매니폴드 출구 도관(1033)을 통해 매니폴드 출구(1006)로 유도하는 출구(1014)를 갖는다. 매니폴드(1022)의 내부면은 슬롯들을 가질 수 있으며, 슬롯들은 출구 도관(1033) 내에 있을 수 있고 지지부(1002b)로부터 부분 스크류 나사(1016)를 수용할 수 있 다. 사용 시에, 여과될 유체는 매니폴드 입구(1026) 내로 진입하고, 정화 또는 여과 카트리지(1006) 내로 진입하며, 입자, 겔, 분자 오염물, 이온 오염물 또는 이들의 임의의 조합은 정화 멤브레인(1008)을 통과함에 따라 액체로부터 제거된다. 정화된 유체는 매니폴드 표면(1017) 내의 개구에서 매니폴드 출구 도관(1033)의 내측에 위치되는 지지부 유체 출구(1014)를 통해 정화 카트리지(1016)로부터 방출된다. 정화된 액체는 매니폴드 출구 도관(1033)을 통과하고, 이후 매니폴드 출구(1028)로 사용 지점으로 지나간다.
Claims (21)
- 매니폴드 및 상기 매니폴드의 섹션에 액체 밀봉 방식으로 결합되는 보울을 포함하며,상기 보울 및 매니폴드는 지지부에 장착되는 정화 멤브레인을 수납하고, 상기 지지부는 멤브레인 지지부 및 지지부 출구를 가지며, 상기 지지부 출구는 매니폴드의 출구 도관의 내측에 끼워 맞춤되고, 상기 지지부 출구는 상기 지지부와 상기 매니폴드 사이에 액체 밀봉 시일을 형성하기 위해 지지부의 약 90도 이하의 회전에 의해 매니폴드의 출구 도관의 각진 정합 구조체와 결합하는 2개 이상의 각진 구조체를 갖는 장치.
- 제1항에 있어서, 지지부 출구 및 매니폴드의 출구 도관은 유체 밀봉 시일을 형성하는 장치.
- 제1항에 있어서, 지지부 출구 상의 각진 구조체는 지지부의 회전축에 대해 직각인 선에 대해 약 2 내지 약 25도의 각도를 형성하는 장치.
- 제1항에 있어서, 지지부 출구의 각진 구조체는 부분 나사인 장치.
- 제1항에 있어서, 지지부 출구 및 매니폴드는 o-링에 의해 액체 밀봉 방식으 로 실링되는 장치.
- 제1항에 있어서, 정화 멤브레인은 지지부 내의 하나 이상의 개구에 결합되는 하나 이상의 필터 카트리지인 장치.
- 제1항에 있어서, 정화 멤브레인은 지지부에 접합되는 장치.
- 제1항에 있어서, 매니폴드는 하나 이상의 멈춤쇠를 포함하는 장치.
- 다공성 외부 케이지, 정화 멤브레인 및 다공성 내부 케이지를 포함하며,상기 내부 및 외부 케이지는 지지부에 실링되고, 상기 지지부는 지지부 출구를 포함하며, 상기 지지부 출구는 지지부 출구의 대향 표면들 상에 2개 이상의 각진 구조체를 갖고, 상기 각진 구조체는 지지부의 회전축에 대해 수직인 선으로부터 측정되는 약 2도 내지 약 25도의 각도를 이루는 정화 카트리지.
- 제9항에 있어서, 외부 케이지는 2개 이상의 섹션을 포함하는 정화 카트리지.
- 제9항에 있어서, 지지부 출구는 매니폴드 표면 내에 개구를 갖는 매니폴드 출구 도관의 내측에 끼워 맞춤되는 정화 카트리지.
- 매니폴드, 상기 매니폴드에 결합되는 보울, 복수의 여과 카트리지들을 위한 지지부를 포함하며,각각의 여과 카트리지는 필터층, 필터층을 둘러싸는 다공성 외부 케이지, 상기 필터층을 지지하는 다공성 내부 케이지 및 상기 내부 케이지의 내부 체적부로부터의 제1 유체 출구를 갖고, 상기 지지부는 상기 복수의 상기 제1 유체 출구의 각각을 결합시키기 위해 복수의 개구를 가지며, 상기 지지부는 제2 유체 출구 및 상기 제1 유체 출구의 각각으로부터 상기 매니폴드로의 유체 경로를 가지며,상기 지지부 및 매니폴드는 복수의 스크류 플라이트와 정합하는 피치를 갖는 복수의 부분 스크류 나사와 함께 결합되는 여과 모듈.
- 제12항에 있어서, 상기 부분 스크류 나사는 상기 유체 출구의 외부 표면 상에 위치되는 여과 모듈.
- 제12항에 있어서, 상기 부분 스크류 나사는 상기 매니폴드 상에 위치되는 여과 모듈.
- 제12항에 있어서, 2개의 상기 부분 스크류 나사와 2개의 상기 스크류 플라이트를 갖는 여과 모듈.
- 제12항에 있어서, 상기 부분 스크류 나사는 약 6도 내지 약 8도의 피치를 갖 는 여과 모듈.
- 매니폴드와, 상기 매니폴드에 결합되는 보울과, 여과층, 여과층을 둘러싸는 다공성 케이지, 상기 여과층을 지지하는 다공성 내부 케이지 및 상기 내부 케이지의 내부 체적부로부터의 유체 출구를 갖는 여과 카트리지를 포함하며,상기 여과 카트리지는 제2 외부 표면 상의 상기 유체 출구로부터 대향하는 제1 외부 표면 상의 핸들을 갖고,상기 여과 카트리지 및 매니폴드는 상기 매니폴드와 상기 지지부 사이에 액체 밀봉 시일을 형성하기 위해 스크류 플라이트를 갖는 복수의 슬롯과 정합하는 피치를 갖는 복수의 부분 스크류 나사와 함께 결합되는 정화 모듈.
- 제17항에 있어서, 상기 부분 스크류 나사는 상기 유체 출구의 외부 표면 상에 위치되는 정화 모듈.
- 제17항에 있어서, 상기 부분 스크류 나사는 상기 매니폴드 상에 위치되는 정화 모듈.
- 제17항에 있어서, 2개의 상기 부분 스크류 나사와 2개의 상기 스크류 플라이트를 갖는 정화 모듈.
- 제17항에 있어서, 상기 부분 스크류 나사는 약 6도 내지 약 8도의 피치를 갖는 정화 모듈.
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