KR20190133063A - 장방형 다이어프램 밸브 - Google Patents

장방형 다이어프램 밸브 Download PDF

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KR20190133063A
KR20190133063A KR1020197034348A KR20197034348A KR20190133063A KR 20190133063 A KR20190133063 A KR 20190133063A KR 1020197034348 A KR1020197034348 A KR 1020197034348A KR 20197034348 A KR20197034348 A KR 20197034348A KR 20190133063 A KR20190133063 A KR 20190133063A
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KR
South Korea
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valve
diaphragm
rectangular
valve chamber
circular
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KR1020197034348A
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English (en)
Inventor
이라즈 가쉬가이
Original Assignee
엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

장방형 다이어프램 밸브가 본체 및 플레이트의 면 내로 각인된 만곡면을 갖는다. 만곡면은 장방형 형상을 갖고, 본체와 플레이트가 그 사이에 다이어프램이 개재된 상태로 서로 결합되어 고정될 때 난형 또는 에그형 밸브 챔버를 형성한다. 입구와 출구는 밸브 챔버의 길이에 의해 규정된 대향 단부에서 본체의 만곡면 내에 형성된다. 유동 통로가 플레이트의 만곡면 내에 형성되고 최소 응력을 갖고 또는 응력을 갖지 않고 장방형 다이어프램 밸브를 폐쇄하거나 개방하도록 다이어프램의 작동을 위해 밸브 챔버에 대해 중심에 위치된 개구를 가져, 펌핑 동작시에 유체 폐기물 및 압력 스파이크를 감소시키면서, 증가된 정밀도로 장방형 다이어프램 밸브의 내구성 및 긴수명을 보장한다.

Description

장방형 다이어프램 밸브{OBLONG DIAPHRAGM VALVES}
관련 출원
본 출원은 부록을 포함하여, 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 발명의 명칭이 "장방형 다이어프램 밸브(OBLONG DIAPHRAGM VALVES)"인 2015년 6월 23일 출원된 미국 가출원 제62/183,249호로부터 우선권의 이익을 청구한다.
기술분야
본 개시내용은 다이어프램 밸브(diaphragm valves)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 명세서에 설명된 실시예는 고정밀 펌프 뿐만 아니라 저체적 변위, 고/저 유동 압력 용례를 위해 유용한 장방형 다이어프램 밸브에 관한 것이다.
유체가 펌핑 장치에 의해 분배되는 양 또는 속도에 대한 정밀한 제어가 필요한 다수의 용례가 존재한다. 반도체 제조 프로세스에서, 예를 들어 포토레지스트 화학물과 같은 광화학물(photochemical)이 반도체 웨이퍼에 도포되는 양 및 속도를 제어하는 것이 중요하다.
반도체 산업에 사용되는 다수의 광화학물은 매우 고가인데, 리터당 천 이상의 비용이다. 부가적으로, 이들 화학물은 단시간 이내에 분해하거나 겔화(gelling)하기 쉬울 수도 있다. 따라서, 미사용 체적을 최소화하고 그 내에 함유된 유체의 정체(stagnation)를 방지하는 펌핑 시스템을 이용하는 것이 유리하다.
반도체 제조에 사용되는 것들과 같은 펌핑 시스템은 프로세스 유체를 이동시키거나 압력을 인가하기 위해 다수의 다이어프램 밸브를 이용할 수도 있다. 유압 유체가 다이어프램을 이동시켜, 이에 의해 프로세스 유체를 변위하기 위해 다이어프램의 일측에 압력을 인가하는데 사용된다. 유압 유체는 공압 피스톤 또는 스텝퍼 모터 구동식 피스톤에 의해 압력 하에 놓일 수 있다.
기존의 다이어프램 밸브는 일반적으로 형상이 둥근형 또는 원형이다. 분배 펌프에 의해 요구되는 변위 체적을 얻기 위해, 통상의 다이어프램 밸브는 입구와 출구 사이의 면적보다 훨씬 더 큰 비교적 큰 표면적을 갖는 다이어프램을 가져야 한다. 따라서, 밸브 챔버는 종종 필요한 것보다 큰 체적 및 비교적 대직경의 원의 단면 프로파일을 갖는다. 이는 처리 유체의 홀드업 체적(holdup volume)이 분배 동작 후에 밸브 챔버 내에 남아 있게 할 수 있는데, 이는 이어서 유체의 정체 및/또는 겔화 문제를 유발할 수도 있다. 더욱이, 밸브 챔버의 비교적 대직경은 다이어프램 밸브를 가로지르는 압력 강하를 제어하는 것을 매우 어렵게 할 수 있는데, 이는 이어서 펌핑 동작의 정밀도에 악영향을 미칠 수도 있다. 적어도 이들 문제의 견지에서, 혁신 및 개량의 여지가 있다.
다이어프램(또는 멤브레인) 밸브는 일반적으로 2개 이상의 포트, 다이어프램(멤브레인 또는 재료의 얇은 가요성 시트라 또한 칭함, 이하 다이어프램이라 총칭함), 및 다이어프램이 그에 대해 밸브를 폐쇄하는 시트 또는 "새들(saddle)"을 갖는 밸브 본체를 갖는다. 밸브 본체는 플라스틱 또는 금속과 같은 다수의 재료로 구성될 수 있다.
기존의 다이어프램 밸브는 본질적으로 원형인데 - 다이어프램은 원형 형상을 갖고 시트는 구 또는 보울의 내부면을 닮은 3차원 만곡면을 갖는 반구형 구조체에 의해 형성된다. 본 명세서에 개시된 실시예는 고정밀 펌핑 시스템을 포함하여, 다양한 용례에서 유용한 신규한 개량된 비원형 장방형 다이어프램 밸브를 제공한다.
장방형 다이어프램 밸브는 그 폭보다 큰 길이를 갖고 임의의 코너 또는 각도가 없는(즉, 단면 프로파일이 분기 라인을 갖지 않음) 비원형(non-circular), 타원형(elliptical) 또는 세장형(elongated)으로서 설명될 수 있는 단면 프로파일을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 장방형 다이어프램 밸브는 제1 부분 및 제2 부분을 가질 수도 있다. 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분은 분배 블록과 같은 본체의 제1 단부면 내로 각인된 제1 만입부(depression) 또는 만곡면을 가질 수도 있다. 장방형 다이어프램 밸브의 제2 부분은 밸브 플레이트와 같은 플레이트의 제2 단부면 내로 각인된 제2 만입부 또는 만곡면을 가질 수도 있다. 제1 만곡면 및 제2 만곡면은 길이 및 폭을 갖는 동일한 또는 실질적으로 동일한 비원형, 장방형, 타원형, 또는 세장형 형상을 갖고, 길이는 폭보다 크다.
본체 및 플레이트가 다이어프램이 그 사이에 개재된 상태로 서로 결합하여 고정될 때, 만곡면은 난형(oval) 또는 에그형(egg-shaped) 밸브 챔버를 형성한다. 입구와 출구는 밸브 챔버의 길이에 의해 규정된 대향 단부에서 본체의 만곡면 내에 형성된다. 유동 통로가 플레이트의 만곡면 내에 형성되고, 장방형 다이어프램 밸브를 폐쇄하거나 개방하기 위해 다이어프램의 작동을 위해 밸브 챔버에 대해 중심에 위치된 개구를 갖는다. 예를 들어, 장방형 다이어프램 밸브는, 다이어프램을 입구 및 출구로부터 흡인되게 하여, 유체가 밸브 챔버 내외로 유동하게 할 수도 있는 진공의 인가를 통해 개방될 수도 있다. 압력의 인가는 밸브 입구 및 출구에 대해 다이어프램을 압박할 수도 있어, 장방형 다이어프램 밸브를 통한 유체 유동을 방지하고 장방형 다이어프램 밸브를 폐쇄한다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 제1 단부면을 갖는 본체, 제2 단부면을 갖는 플레이트, 및 본 명세서에 개시된 장방형 다이어프램 밸브를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 본체는 펌프 내의 분배 블록의 부분일 수 있고, 플레이트는 밸브 플레이트를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 장방형 다이어프램 밸브는 제1 부분, 제2 부분, 밸브 챔버, 입구, 출구, 다이어프램, 및 유동 통로를 가질 수도 있다. 밸브 플레이트의 제2 단부면은 장방형 다이어프램 밸브의 다이어프램이 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분과 제2 부분 사이에 개재되도록 분배 블록의 제1 단부면에 결합될 수 있다.
장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분은 본체의 제1 단부면 내로 각인된 제1 만곡면을 가질 수도 있고, 장방형 다이어프램 밸브의 제2 부분은 플레이트의 제2 단부면 내로 각인된 제2 만곡면을 가질 수도 있다. 제1 만곡면 및 제2 만곡면은 길이 및 폭을 가질 수도 있는 동일한 또는 실질적으로 동일한 장방형 형상을 가질 수도 있고, 길이는 폭보다 크다.
밸브 챔버는 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분 및 제2 부분의 제1 만곡면 및 제2 만곡면에 의해 형성된 체적을 가질 수도 있다. 더욱이, 밸브 챔버는 장방형 형상의 길이에 의해 규정된 제1 단부 및 제2 단부를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 밸브 챔버는 난형의 에그형 3차원 공간을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 밸브 챔버는 코너 또는 분기 라인을 갖지 않는 비원형 형상의 단면 프로파일을 가질 수도 있다.
입구는 밸브 챔버 내로 유체를 지향하기 위해 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분 내에 그리고 밸브 챔버의 제1 단부에 근접하여 형성될 수도 있다. 출구는 밸브 챔버 외로 유체를 지향하기 위해 장방형 다이어프램 밸브의 제1 반부 내에 그리고 밸브 챔버의 제2 단부에 근접하여 형성될 수도 있다.
다이어프램은 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분과 제2 부분 사이에 개재될 수도 있다. 본 개시내용에서, 이중 오목부라는 것은 다이어프램의 양측의 제1 만곡면 및 제2 만곡면을 칭한다. 몇몇 실시예에서, 본체의 제1 단부면 내에 형성된 제1 만곡면 및 플레이트의 제2 단부면 내에 형성된 제2 만곡면은 동일한 또는 실질적으로 동일한 깊이를 갖는다.
몇몇 실시예에서, 깊이는 하나 이상의 인자에 의존할 수도 있다. 인자의 예는 밸브 챔버 내에서 다이어프램을 완전히 변위하는데 요구되는 진공 또는 압력의 양, 장방형 다이어프램 밸브의 동작 중에 다이어프램 상의 예측된 응력의 정도, 다이어프램에 영향을 미치는 온도 또는 온도의 범위, 분배 체적, 다이어프램의 예측된 파괴율, 다이어프램의 예측된 수명, 입구의 직경, 출구의 직경, 유체의 점도, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
유동 통로는 장방형 다이어프램 밸브의 제2 부분 내에 형성될 수도 있고, 밸브 챔버에 대해 중심에 위치된 개구를 가질 수도 있다. 진공 또는 압력이 장방형 다이어프램 밸브를 개방하거나 폐쇄하기 위해 중심에 위치된 유동 통로를 거쳐 다이어프램에 인가될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 만곡면은, 장방형 다이어프램 밸브를 폐쇄하도록 장방형 다이어프램 밸브의 제2 부분 내에 형성된 유동 통로 및 개구를 거쳐 압력이 인가될 때 다이어프램이 최소 응력을 갖고 또는 응력을 갖지 않고 그에 대해 정합하도록 적응되는 시트를 형성할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 만곡면은, 장방형 다이어프램 밸브를 개방하여 유체가 입구로부터 출구로 유동하게 하도록 장방형 다이어프램 밸브의 제2 부분 내에 형성된 유동 통로 및 개구를 거쳐 진공이 인가될 때 다이어프램이 최소 응력을 갖고 또는 응력을 갖지 않고 그에 대해 정합하도록 적응되는 시트를 형성할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 시스템은 왜곡된 장방형 O-링, 제1 밀봉 채널 또는 홈, 및 제2 밀봉 채널 또는 홈을 더 포함할 수도 있다. 왜곡된 장방형 O-링은 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분 내에 형성될 수도 있다. 제1 밀봉 채널 또는 홈은 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분의 제1 만곡면을 둘러싸는 장방형, 세장형, 타원형, 또는 비원형 형상을 가질 수도 있다. 제2 밀봉 채널 또는 홈은 장방형 다이어프램 밸브의 제2 부분 내에 형성될 수도 있다. 제2 밀봉 채널 또는 홈은 장방형 다이어프램 밸브의 제2 부분의 제2 만곡면을 둘러싸는 장방형, 세장형, 타원형, 또는 비원형 형상을 가질 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 밀봉 채널 또는 홈은 그 내에 왜곡된 장방형 O-링을 수용하거나 다른 방식으로 받아들이도록 치수설정될 수도 있다. 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분 및 제2 부분이 서로 결합되어 고정될 때, 왜곡된 장방형 O-링은 장방형 다이어프램 밸브의 제2 부분 내에 형성된 제2 밀봉 채널 또는 홈 내로 다이어프램을 가압하여 밀봉부가 생성되게 하고 다이어프램이 적소에 고정되게 한다.
몇몇 실시예에서, 제2 밀봉 채널 또는 홈은 그 내에 왜곡된 장방형 O-링을 수용하거나 다른 방식으로 받아들이도록 치수설정될 수도 있다. 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분 및 제2 부분이 서로 결합되어 고정될 때, 왜곡된 장방형 O-링은 장방형 다이어프램 밸브의 제1 부분 내에 형성된 제1 밀봉 채널 또는 홈 내로 다이어프램을 가압하여 밀봉부가 생성되게 하고 다이어프램이 적소에 고정되게 한다.
본 명세서에 개시된 장방형 다이어프램 밸브의 실시예는 다수의 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 장방형 다이어프램 밸브의 전체 크기(및 따라서 밸브 내에 유지된 유체 체적)는 장방형 다이어프램 밸브의 장방형, 비원형, 타원형, 또는 세장형 단면 형상에 기인하여 종래의 원형 다이어프램 밸브보다 상당히 더 작을 수 있다. 이 감소는, 이어서 더 적은 폐기 유체를 생성할 수 있다. 장방형 다이어프램 밸브의 더 작은 형상 인자(form factor)는 또한 분배 블록을 구성하는데 있어서, 예를 들어 분배 블록의 내부 통로 또는 다른 특징부를 배열하는데 있어서 더 큰 탄력성을 제공할 수도 있다. 더 작은 장방형 다이어프램 밸브는 또한 펌프의 전체 크기를 감소시키고 그리고/또는 더 많은 밸브가 주어진 공간에 끼워지게 할 수도 있다. 더욱이, 밸브 입구 및 출구는 기포 또는 다른 바람직하지 않은 효과를 감소시킬 수도 있는 수직 배향과 같이, 더 유리하게 배향될 수도 있다.
부가적으로, 장방형 다이어프램 밸브는 다이어프램이 최소 응력을 갖고 또는 응력을 갖지 않고 장방형 다이어프램 밸브를 폐쇄하거나 개방하게 하는 다수의 신규한 특징을 갖는다. 이들 특징은 예를 들어, 다이어프램의 양측에 이중 오목부를 생성하는 것, 다이어프램의 일측에 밸브 입구와 출구 사이의 거리를 최대화하는 것, 다이어프램의 다른측에 유동 통로를 중심에 위치설정하는 것 등을 포함한다. 다이어프램 상의 응력의 감소 또는 제거는 이어서 장방형 다이어프램 밸브의 내구성 및 긴수명(longevity)을 보장하고, 다이어프램을 작동할 때 압력 스파이크(pressure spike)를 감소시키고, 펌핑 동작에 있어서 정밀도를 증가시킬 수도 있다. 장방형 다이어프램 밸브는 또한 유체의 정체를 감소시킬 수 있는데, 이는 이어서 완성된 제품에 유해하거나 심지어 펌프의 폐색을 유발할 수 있는 유체의 열화 및/또는 겔화를 감소시키거나 방지한다.
본 개시내용의 이들 및 다른 양태는 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면과 함께 고려될 때 더 양호하게 인식되거나 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 이하의 상세한 설명은 본 개시내용의 다양한 실시예 및 그 수많은 특정 상세를 지시하면서, 한정이 아니라 예시로서 제공된 것이라는 것이 이해되어야 한다. 다수의 치환, 수정, 추가 및/또는 재배열이 그 사상으로부터 벗어나지 않고 본 개시내용의 범주 내에서 이루어질 수도 있고, 본 개시내용은 모든 이러한 치환, 수정, 추가 및/또는 재배열을 포함한다.
본 명세서에 첨부되어 그 부분을 형성하는 도면은 본 개시내용의 특정 양태를 도시하기 위해 포함되어 있다. 도면에 도시된 특징은 반드시 실제 축적대로 도시되어 있는 것은 아니라는 것이 주목되어야 한다. 본 개시내용 및 그 장점의 더 완전한 이해는 유사한 도면 부호가 유사한 특징부를 지시하고 있는 첨부 도면과 함께 취한, 이하의 상세한 설명을 참조하여 얻어질 수도 있다.
도 1은 분배 블록, 밸브 플레이트, 및 원형 다이어프램 밸브를 도시하고 있는 개략도를 도시하고 있다.
도 2는 밸브 플레이트 내의 단일 오목부에 의해 형성된 반구형 밸브 챔버를 갖는 예시적인 다이어프램 밸브의 단면도의 개략도를 도시하고 있다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 예시적인 장방형 다이어프램 밸브의 사시도의 개략도를 도시하고 있다.
도 4a는 예시적인 원형 다이어프램 밸브의 절결도의 개략도를 도시하고 있다.
도 4b는 몇몇 실시예에 따른 예시적인 장방형 다이어프램 밸브의 절결도의 개략도를 도시하고 있다.
도 5a는 예시적인 원형 다이어프램 밸브의 단면도의 개략도를 도시하고 있다.
도 5b는 몇몇 실시예에 따른 예시적인 장방형 다이어프램 밸브의 단면도의 개략도를 도시하고 있다.
도 6은 몇몇 실시예에 따른 본체, 밸브 플레이트, 및 장방형 다이어프램 밸브를 갖는 시스템의 단면도의 개략도를 도시하고 있다.
도 7a는 펌핑 시스템 내의 원형 다이어프램 밸브에 의해 생성된 예시적인 유동 패턴을 예시하는 개략도를 도시하고 있다.
도 7b는 몇몇 실시예에 따른 펌핑 시스템 내의 장방형 다이어프램 밸브에 의해 생성된 예시적인 유동 패턴의 개략도를 도시하고 있다.
도 8a는 분배 블록의 단부면 상에 형성된 원형 다이어프램 밸브의 개략도를 도시하고 있다.
도 8b는 몇몇 실시예에 따른 본체의 단부면 상에 형성된 장방형 다이어프램 밸브의 개략도를 도시하고 있다.
도 9는 몇몇 실시예에 따른 복수의 장방형 다이어프램 밸브를 갖는 예시적인 시스템의 분해도의 개략도를 도시하고 있다.
본 개시내용 및 그 다양한 특징 및 장점이 첨부 도면에 도시되어 있고 이하의 설명에 상세히 설명되는 예시적인, 및 따라서 비한정적인 실시예를 참조하여 더 완전히 설명된다. 공지의 프로그래밍 기술, 컴퓨터 소프트웨어, 하드웨어, 운영 플랫폼 및 프로토콜의 설명은 본 개시내용을 상세히 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 생략될 수도 있다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 예는 바람직한 실시예를 지시하면서 한정이 아니라 단지 예시로서 제공되어 있다는 것이 이해되어야 한다. 기초의 발명적 개념의 사상 및/또는 범주 내의 다양한 치환, 수정, 추가 및/또는 재배열이 본 개시내용으로부터 통상의 기술자들에게 명백할 것이다.
다이어프램 밸브는 밸브 챔버, 밸브 챔버 내에 배치된 다이어프램(또는 멤브레인), 및 2개 이상의 포트를 갖는 밸브 본체를 갖고, 포트 중 적어도 하나는 다이어프램 밸브를 개방 또는 폐쇄하기 위해 다이어프램을 작동하기 위한 액추에이터에 연결되어 있다. 다이어프램은 또한 멤브레인 또는 재료의 얇은 가요성 시트라 칭할 수 있다. 한정이 아니라 명료화를 위해, 이들 용어는 본 개시내용에서 다이어프램이라 총칭한다.
기존의 다이어프램 밸브는 통상적으로, 구 또는 보울의 내부면을 닮고 그리고 원을 닮은 단면 프로파일을 갖는 3차원 만곡면을 갖는 반구형(즉, 구의 절반) 구조체에 의해 형성된 원형 형상이다. 이러한 다이어프램 밸브는 본 명세서에서 원형 다이어프램 밸브라 칭한다. 원형 다이어프램 밸브의 예는 본 명세서에 완전히 참조로서 합체되어 있는, WO 2007/061956 A2호로서 공개된 2006년 11월 20일 출원된 국제 출원 PCT/US2006/044906호에서 발견될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예는 고정밀 펌핑 시스템을 포함하여, 다양한 용례에서 유용한 신규한 개량된 비원형 장방형 다이어프램 밸브를 제공한다. 예를 들어, 장방형 다이어프램 밸브는 입력 밸브, 격리 밸브, 배리어 밸브, 퍼지 밸브, 및 통기 밸브로서 구현될 수 있고, 반도체 제조에서 사용되는 펌핑 시스템에서 분배 블록 내에 일체화된다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 원형 다이어프램 밸브(118)는 다수의 부품으로 형성될 수 있고, 분배 블록(110)(또는 펌프 본체 또는 밸브 본체의 다른 부분)과 밸브 플레이트(112) 사이에 배치될 수 있다. 환형링(119)이 O-링(116)으로 밀봉을 위해 원형 다이어프램 밸브(118) 주위에서 분배 블록(110)의 단부면 상에 형성된다. 이는 이하에 더 설명된다.
분배 블록(110)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 개질된 PTFE와 같은 테트라플루오로에틸렌의 합성 플루오로폴리머로 제조될 수 있다. 탄성중합 또는 가요성 재료(114)의 시트가 밸브 플레이트(112)의 단부면과 분배 블록(110)의 단부면 사이에 개재된다. 도 1에 예시되어 있는 바와 같이, 재료(114)의 단일의 시트가 다수의 원형 다이어프램 밸브를 위한 다수의 다이어프램을 형성하는데 사용될 수 있지만, 다수의 시트가 또한 사용될 수도 있다. 밸브 플레이트(112)는 알루미늄으로부터 가공될 수 있지만, 재료(114)는 PTFE 또는 개질된 PTFE를 포함할 수 있다. 다른 적합한 재료가 또한 사용될 수 있다.
도 2는 원형 다이어프램 밸브(200)[도 1에 도시된 원형 다이어프램 밸브(118)의 실시예일 수 있음]의 단면도의 개략도를 도시하고 있다. 원형 다이어프램 밸브(200)는 밸브 플레이트(208)의 단부면 내로 각인된 단일의 오목부에 의해 형성된 반구형 밸브 챔버(218)를 갖는다. 본 예에서, 원형 다이어프램 밸브(200)는 개방 위치에 도시되어 있는데, 이 개방 위치에서 밸브 챔버(218) 내의 다이어프램(204)이 변위되어, 유체가 입구(210)로부터 밸브 챔버(218) 내로 그리고 출구(212) 외로 유동하게 한다. 본 예에서, 입구(210) 및 출구(212)의 모두는 분배 블록(216)의 편평한 단부면 상에 형성된다. 환형링(224)이 또한 분배 블록(216)의 편평한 단부면 상에 형성된다. 환형링(224)은 이하에 설명되는 바와 같이, 밸브 챔버(218)를 수용하도록 치수설정되거나 다른 방식으로 크기가 정해지고 O-링(222)과 밀봉을 제공한다.
밸브 챔버(218)를 형성하는 밸브 플레이트(208) 내에 형성된 오목부는 밸브 챔버(218)의 중심으로부터 밸브 챔버(218)의 에지까지 원호형 밸브 시트를 표현할 수도 있는데, 이를 향해 다이어프램(204)이 반구형 형상으로 반경방향으로 변위한다. 분배 블록(216)의 단부면은 원형 다이어프램 밸브(200)를 위한 밸브 본체의 부분을 형성하기 때문에, 밸브 챔버(218)는 보울 또는 구의 내부면을 닮은 반구형 형상을 갖는다. 원형 다이어프램 밸브(200)가 개방할 때, 다이어프램(204)은 밸브 챔버(218)에 대해 변위하여 그 반구형 형상에 정합하도록 적응된다. 이는 원형 다이어프램 밸브(200)가 개방할 때 사체적(들)을 제거한다. 밸브 챔버(218)의 원형 에지와 원호형 표면의 일정한 반경은 응력이 다이어프램(204)을 가로질러 반경방향으로 균일하게 분포되게 한다.
원형 다이어프램 밸브(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 플레이트(112) 내에 형성된 유동 통로(206)를 거쳐 작동될 수 있다. 유동 통로(206)는 밸브 플레이트(208)의 측면 상의 밸브 제어 입구[예를 들어, 도 1에 도시된 밸브 제어 입구(117)]로부터 밸브 챔버(218)의 원호형 표면의 개구(207)까지 연장할 수 있다. 유동 통로(206)를 거친 밸브 제어 가스/진공 또는 다른 압력의 인가에 의해, 원형 다이어프램 밸브(200)의 작동은 다이어프램(204)의 변위를 유발하도록 성취될 수 있다. 더 구체적으로, 밸브 플레이트(208) 내에 형성된 유동 통로(206)를 통한 진공 또는 감압의 선택적 인가에 의해, 다이어프램(204)은 밸브 챔버(218)의 반구형 구조체 내로 변위될 수 있어, 이에 의해 원형 다이어프램 밸브(200)(예를 들어, 퍼지 밸브일 수 있음)가 개방되게 한다. 밸브 플레이트(208) 내에 형성된 유동 통로(206)를 통해 인가된 압력은 다이어프램(204)이 밸브 챔버(218)의 반구형 구조체로부터 이격하여 분배 블록(216) 내에 형성된 입구(210) 및 출구(212)를 향해 변위되게 할 수 있어, 이에 의해 원형 다이어프램 밸브(200)가 폐쇄되게 한다. 원형 다이어프램 밸브(200)의 변위 체적(밀리미터 또는 mL 단위)은 고정될 수 있다. 동일한 펌핑 시스템 내의 다수의 원형 다이어프램 밸브는 동일한 또는 상이한 고정된 변위 체적을 가질 수도 있다.
부가적으로, 상이한 양의 진공/압력이 동일한 펌핑 시스템에서 원형 다이어프램 밸브에 인가될 수도 있다. 몇몇 경우에, 최소량의 진공 또는 압력이 원형 다이어프램 밸브를 개방 또는 폐쇄하기 위해 다이어프램에 인가될 수도 있다. 예를 들어, 압력[예를 들어, 35 제곱인치당 파운드(psi)]이 밸브 플레이트(208) 내에 형성된 유동 통로(206)를 거쳐 다이어프램(204)에 인가되어 원형 다이어프램 밸브(200)를 폐쇄할 수 있고, 진공[예를 들어, 10 Hg(수은 인치)]이 밸브 플레이트(208) 내에 형성된 유동 통로(206)를 거쳐 다이어프램(204)에 인가되어 원형 다이어프램 밸브(200)를 개방할 수 있다.
도 2의 예에서, 밸브 플레이트(208)는 다이어프램(204)이 그 사이에 개재되어 있는 상태로, 분배 블록(216)에 연결되어 고정된다. 환형링(220)은 밸브 플레이트(208)의 단부면 상에 형성되고 밸브 챔버(218)를 둘러싸거나 다른 방식으로 수용하고 O-링(222)을 장착하도록 치수설정된다. 밸브 플레이트(208)가 분배 블록(216)에 부착될 때, O-링(222)은 분배 블록(216)의 단부면 상에 형성된 환형링(224) 내로 다이어프램(204)을 가압하여, 원형 다이어프램 밸브(200)를 더 밀봉한다. 이는 밀봉부를 생성하고 다이어프램(204)을 적소에 고정한다.
전술된 바와 같이, 밸브 챔버(218)는 유체가 입구(210)로부터 밸브 챔버(218) 내로 그리고 출구(212)를 통해 밸브 챔버(218) 외로 유동하게 하도록 충분히 다이어프램(204)이 변위되게 하도록 크기가 정해질 수 있다. 부가적으로, 밸브 챔버(218)는 변위 체적을 감소시키면서 압력 강하를 최소화하도록 크기가 정해질 수 있다. 예를 들어, 밸브 챔버가 너무 얕게 제조되면, 다이어프램(204)은 원형 다이어프램 밸브(200)가 완전히 개방될 때에도 특정 용례를 위해 유체 유동을 과도하게 제한할 수도 있다. 그러나, 밸브 챔버(218)의 깊이가 증가함에 따라, 원형 다이어프램 밸브(200)를 개방하기 위해 다이어프램(204)을 완전히 변위하는데 요구되는 최소량의 진공[즉, 다이어프램(204)이 밸브 챔버(218) 내로 완전히 변위되는 위치에서]이 또한 증가하여, 다이어프램(204) 상에 부가의 응력을 유도한다. 밸브 챔버(218)는 다이어프램(204) 상의 응력과 원형 다이어프램 밸브(200)의 유동 특성을 균형화하도록 크기가 정해질 수 있지만, 이 균형화 동작은 다이어프램 밸브(200)의 원형 성질에 의해 제한된다.
원형 다이어프램 밸브(200)는 다수의 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 유동 통로(206)는 밸브 챔버(218) 내에 중심설정될 필요가 없고 편심될 수도 있다. 부가적으로, 입구(210) 및 출구(212)는 원형 다이어프램 밸브(200)가 개방 위치에 있을 때 유체가 그 사이에서 유동하게 하고 원형 다이어프램 밸브(200)가 폐쇄 위치에 있을 때 제한되는 임의의 위치에 위치될 수 있다. 도 2의 예에서, 분배 블록(216)에 형성된 입구(210)는 밸브 플레이트(208) 내에 또한 중심에 위치되고 형성되어 있는 개구(207)의 대향측에 중심에 위치되어 있다. 출구(212)는 편심되어 위치되고 입구(210)에 비교적 근접한다. 출구(212)는 입구(210)보다 밸브 챔버(218)의 중심으로부터 더 멀리[따라서, 밸브 플레이트(208) 내에 형성된 반구 구조체 또는 만입부의 중심으로부터 더 멀리] 있기 때문에, 원형 다이어프램 밸브(200)가 폐쇄될 때 입구(210)보다 더 소량의 유체가 출구(212)를 통해 변위된다.
이들 포트 및 유동 통로의 위치설정은 역전될 수 있거나 또는 구현예마다 다른 방식으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 용례에서 퍼지 밸브가 폐쇄될 때 유체를 분배 챔버로 더 적게 그리고 공급 챔버로 더 많이 복귀 변위하는 것이 바람직할 수도 있다. 입구 밸브에 있어서, 몇몇 용례에서, 입구 밸브가 폐쇄될 때 공급 챔버보다 유체 소스로 더 많은 유체가 복귀 변위되도록 공급 챔버의 중심에 더 근접하도록 입구 유동 통로를 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 몇몇 경우에, 밸브가 폐쇄될 때 분배 챔버 내로 압박되는 유체량을 감소시키도록 상이한 위치에 다양한 밸브의 입구 및 출구를 배열하는 것이 바람직할 수도 있다. 입구 및 출구 유동 통로의 다른 구성이 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 밸브로의 양 입구 및 출구 유동 통로는 편심될 수 있다. 다른 예로서, 입구 및 출구 유동 통로의 폭은 하나의 유동 통로가 더 제한되도록 상이할 수 있어, 밸브가 폐쇄될 때 더 많은 유체가 유동 통로 중 하나(예를 들어, 더 큰 유동 통로)를 통해 변위되게 하는 것을 재차 돕는다.
전술된 밸브 챔버(218)와 같은 반구형 밸브 챔버를 갖는 원형 다이어프램 밸브는 인가된 진공의 양에 무관하게 대략 일정한 변위를 가질 수 있다. 예를 들어, 동일한 양의 진공(예를 들어, 10 Hg)이 이들의 상이하게 크기가 정해진 다이어프램에 인가되더라도, 0.022 인치 반경을 갖는 반구형 밸브 챔버를 갖는 원형 다이어프램 밸브는 0.047 mL의 유체를 변위시킬 수도 있고; 0.015 인치 반경을 갖는 반구형 밸브 챔버를 갖는 원형 다이어프램 밸브는 0.040 mL의 유체를 변위시킬 수도 있고; 0.010 인치 반경을 갖는 반구형 밸브 챔버를 갖는 원형 다이어프램은 0.030 mL의 유체를 변위시킬 수도 있다. 이는 동일한 밸브 플레이트 상의 상이한 반복가능한 변위 체적을 갖는 다수의 원형 다이어프램 밸브의 배치를 허용한다.
각각의 이러한 원형 다이어프램 밸브의 크기는 밸브를 가로지르는 압력 강하를 최소화하는 요구(즉, 개방 위치에서 원형 다이어프램 밸브에 의해 발생된 제한을 최소화하기 위한 요구)와 원형 다이어프램 밸브의 홀드업 체적의 양을 최소화하기 위한 요구를 균형화하도록 선택될 수 있다. 즉, 다수의 원형 다이어프램 밸브는 최소로 제한된 유동의 요구와 이들이 개폐할 때 압력 스파이크를 최소화하기 위한 요구를 균형화하도록 치수설정될 수 있다. 상기 예에 따라, 더 소형의 퍼지 밸브가 퍼지 밸브가 폐쇄될 때 분배 챔버로 복귀하는 홀드업 체적의 양을 최소화할 수 있다. 부가적으로, 다수의 원형 다이어프램 밸브는 임계 진공이 인가될 때 완전히 개방되도록 치수설정될 수 있다. 예를 들어, 퍼지 밸브는 10 Hg의 진공이 인가될 때 완전 개방되도록 치수설정될 수 있다. 진공이 증가함에 따라, 퍼지 밸브는 더 이상 개방하지 않을 것이다.
이들 다수의 원형 다이어프램 밸브는 상이한 기능을 위한 상이한 치수를 가질 수도 있다. 예를 들어, 퍼지 밸브는 다른 밸브보다 작을 수 있고 또는 밸브는 다른 방식으로 치수설정될 수 있다. 특정 예에서, 0.015 인치의 구면 깊이(d)를 갖는 반구형 표면을 갖는 밸브 챔버가 3.630 인치의 반경(r)을 갖는 구에 대응할 수도 있다. 특정 예에서, 0.022 인치의 구면 깊이(d)를 갖는 밸브 챔버가 2.453 인치의 반경(r)을 갖는 구에 대응할 수도 있다. 또 다른 예에서, 0.4989 제곱인치의 표면적(휴지시에)을 갖는 0.797 인치의 내경을 갖는 원형 다이어프램 밸브는 0.12 CC의 밸브 체적(Vvalve)을 형성할 수도 있다[예를 들어, Vvalve = 1/6 πd(3r2 + d2)이면]. 통상의 기술자는 주어진 예에서 깊이(d)와 반경(r) 사이의 수학적 관계를 이해한다.
도 3은 몇몇 실시예에 따른 예시적인 장방형 다이어프램 밸브(300)의 사시도의 개략도를 도시하고 있다. 장방형 다이어프램 밸브(300)는 도 1의 원형 다이어프램 밸브(118) 및 도 2의 원형 다이어프램 밸브(200)를 참조하여 전술된 것들과 유사한 재료를 사용하여 제조될 수 있고, 상기에 참조된 WO 2007/061956 A2호에 개시된 감소된 형상 인자를 갖는 펌프와 같은 고정밀 펌프에서 동작할 수 있다. 통상의 기술자는 본 명세서에 개시된 장방형 다이어프램 밸브의 실시예가 펌프 용례에 한정되는 것은 아니고, 저체적 변위 및/또는 고/저 유동 압력 다이어프램 밸브가 요구되는 경우에 사용될 수 있다는 것을 이해한다. 다른 구현예가 또한 가능하다.
본 개시내용에서, 용어 "장방형"은 세장형 형상을 칭한다. 장방형 다이어프램 밸브는 비원형 형상을 가질 수도 있고, 전술된 원형 다이어프램 밸브와 같은 기존의 밸브보다 적은 표면적을 점유할 수도 있다. 장방형 다이어프램 밸브의 실시예는 난형, 타원형, 직사각형, 경기장, 또는 다른 비원형 형상을 가질 수도 있다. 통상의 기술자는 다수의 비원형 형상이 본 개시내용의 견지에서 구현될 수도 있다는 것을 인식한다.
장방형 다이어프램 밸브의 비원형 형상은 원형 다이어프램 밸브의 원형 또는 구형 형상으로부터의 일탈을 표현하고 있다. 일탈은 예를 들어, 일 방향에서 원으로부터 연장하고 대략적으로 평행한 측면을 갖는 장방형부를 형성하는 세장부에서 명백할 수도 있다. 이 일탈은 어떻게 밸브가 형성되고 동작하는지의 기본적이고 기초적인 변화를 야기할 수 있다. 예를 들어, 전술된 반구형 밸브 챔버의 치수 측정치는 그 형상이 일탈하고 더 이상 반구형이 아닐 때 변화할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 장방형 다이어프램 밸브는 다수의 영역에서 밸브 동작(펌프의 동작과 같은)을 상당하게 향상시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 장방형 다이어프램 밸브는 밸브 본체, 밸브 챔버, 입구, 출구, 다이어프램, 및 유동 통로를 가질 수도 있다. 밸브 본체는 제1 반부 및 제2 반부를 가질 수도 있다. 다이어프램은 밸브 본체의 제1 반부와 제2 반부 사이에 개재될 수도 있다. 밸브 본체의 제1 반부는 본체, 블록 또는 기판의 면 또는 단부면에 형성된 제1 만입부를 가질 수도 있다. 밸브 본체의 제2 반부는 밸브 플레이트의 면 또는 단부면에 형성된 제2 만입부를 가질 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 만입부 및 제2 만입부는 동일한 또는 실질적으로 동일한 장방형 형상을 가질 수도 있다. 장방형 형상은 길이 및 폭을 가질 수도 있고, 길이는 폭보다 크다.
몇몇 실시예에서, 제1 만입부 및 제2 만입부는 동일한 또는 실질적으로 동일한 깊이를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 깊이는 하나 이상의 인자에 따라 구현예마다 다양할 수도 있다. 인자의 예는 밸브 챔버 내에서 다이어프램을 완전히 변위하는데 요구되는 진공 또는 압력의 양, 장방형 다이어프램 밸브의 동작 중에 다이어프램 상의 예측된 응력의 정도, 다이어프램에 영향을 미치는 온도 또는 온도의 범위, 분배 체적, 다이어프램의 예측된 파괴율, 다이어프램의 예측된 수명, 입구의 직경, 출구의 직경, 유체의 점도, 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
유동 통로는 밸브 본체의 제2 반부 내에 형성될 수도 있고, 장방형 다이어프램 밸브를 폐쇄하거나 개방하기 위해 다이어프램의 작동을 위해 밸브 챔버에 대해 중심에 위치된 개구를 가질 수도 있다. 입구는 장방형 다이어프램 밸브가 개방 위치에 있을 때 밸브 챔버 내로 유체를 지향하기 위해 밸브 챔버의 제1 단부에 근접하여 밸브 본체의 제1 반부 내에 형성될 수도 있다. 출구는 장방형 다이어프램 밸브가 개방 위치에 있을 때 밸브 챔버 외로 유체를 지향하기 위해 밸브 챔버의 제2 단부에 근접하여 밸브 본체의 제1 반부 내에 형성될 수도 있다.
압력이 유동 통로 및 밸브 본체의 제2 반부 내에 형성된 중심에 위치된 개구를 거쳐 인가되어 장방형 다이어프램 밸브를 폐쇄할 때, 다이어프램은 최소 응력으로 또는 응력을 갖지 않고 제1 만입부를 향해 변위하여 제1 만입부의 오목면에 정합하도록 적응된다. 진공이 유동 통로 및 밸브 본체의 제2 반부 내에 형성된 중심에 위치된 개구를 거쳐 인가되어 장방형 다이어프램 밸브를 개방하고 유체가 입구로부터 출구로 유동하게 할 때, 다이어프램은 최소 응력으로 또는 응력을 갖지 않고 제2 만입부를 향해 변위하여 제2 만입부의 오목면에 정합하도록 적응된다. 제1 및 제2 만입부의 오목면(이중 오목부)은 함께 난형의 에그형 밸브 챔버를 형성한다.
난형의 에그형 밸브 챔버는 코너 또는 분기 라인을 갖지 않는 비원형 형상의 단면 프로파일을 가질 수도 있다. 밸브 챔버의 단면 프로파일은 비원형 형상부의 길이에 의해 형성된 제1 단부 및 제2 단부를 가질 수도 있다. 밸브 챔버는 밸브 본체의 제1 반부 및 제2 반부에 제1 만입부 및 제2 만입부(예를 들어, 깊이, 길이, 및/또는 폭)에 의해 형성된 체적을 가질 수도 있다.
장방형 다이어프램 밸브를 밀봉하기 위해, 왜곡된 장방형 O-링이 사용될 수도 있다. 장방형 다이어프램 밸브는 밸브 본체의 제1 반부 내에 형성된 제1 밀봉 채널 또는 홈 및 밸브 본체의 제2 반부 내에 형성된 제2 밀봉 채널 또는 홈을 가질 수도 있다. 밸브 본체의 제1 반부 내에 형성된 제1 밀봉 채널 또는 홈은 밸브 본체의 제1 반부의 제1 만입부를 둘러싸거나 다른 방식으로 수용하도록 치수설정된 장방형, 세장형, 타원형, 또는 비원형 형상을 가질 수도 있다. 밸브 본체의 제2 반부 내에 형성된 제2 밀봉 채널 또는 홈은 밸브 본체의 제2 반부의 제2 만입부를 둘러싸거나 다른 방식으로 수용하도록 치수설정된 장방형, 세장형, 타원형, 또는 비원형 형상을 가질 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 밀봉 채널 또는 홈은 그 내에 왜곡된 장방형 O-링을 수용하도록 치수설정될 수도 있다. 밸브 본체의 제1 반부 및 제2 반부가 서로 결합되어 고정될 때, 왜곡된 장방형 O-링은 밸브 본체의 제2 반부 내에 형성된 제2 밀봉 채널 또는 홈 내로 다이어프램을 가압하여 밀봉부가 생성되게 하고 다이어프램이 적소에 고정되게 한다. 대안 실시예에서, 제2 밀봉 채널 또는 홈은 그 내에 왜곡된 장방형 O-링을 수용하도록 치수설정될 수도 있다. 밸브 본체의 제1 반부 및 제2 반부가 서로 결합되어 고정될 때, 왜곡된 장방형 O-링은 밸브 본체의 제1 반부 내에 형성된 제1 밀봉 채널 또는 홈 내로 다이어프램을 가압하여 밀봉부가 생성되게 하고 다이어프램이 적소에 고정되게 한다.
도 3을 참조하면, 장방형 다이어프램 밸브(300)는 본체, 기판, 또는 블록(330)의 면 또는 단부면 내로 각인된 만곡면에 의해 적어도 부분적으로 형성된 밸브 챔버(310)를 가질 수도 있다. 부가적으로, 장방형 다이어프램 밸브(300)는 밸브 챔버(310) 내외로 유동을 지향하기 위한 블록(330) 내에 형성된 입구(301) 및 출구(303)를 가질 수도 있다. 바람직하게는, 입구(301)는 블록(330)에 대해 일반적으로 수직축을 따라 출구(303) 아래에 위치되어 그와 정렬된다. 대안적으로, 입구(301)는 입구(301) 및 출구(303) 위치에 의해 지시된 바와 같이 수직축에 대해 임의의 각도를 따라 출구(303) 아래에 위치되어 그와 정렬될 수 있다. 밀봉 채널 또는 홈(320)은 블록(330)의 면 또는 단부면 내로 함몰될(recessed) 수도 있다. 밀봉 채널 또는 홈(320)은 밸브 챔버(310)를 둘러싸거나 다른 방식으로 수용하도록 치수설정될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 입구(301) 및 출구(303)는 장방형 다이어프램 밸브(300)의 길이를 따라 대향 단부들에 위치된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 원 또는 구에는 대향 단부가 존재하지 않기 때문에, 원 또는 구의 중심을 통해 측면으로부터 측면까지 통과하는 직선은 "길이(L)"가 아니라 직경(D)으로서 알려져 있다.
도 4a의 예에서, 원형 다이어프램 밸브(450)는 블록(430)의 편평면 또는 단부면 상에 형성된 밸브 챔버(418), 입구(451) 및 출구(453)를 갖는다. 밸브 챔버(418)는 원형이고 직경(D)(예를 들어, 0.797 인치)을 갖는 단면 프로파일(460)을 갖는다. 밸브 챔버(418)의 체적은 전술된 바와 같이, 깊이(d) 및 반경(r)[단면 프로파일(460)에 의해 표현된 원 또는 구의 중심으로부터 원주까지 직선에 의해 규정된 D의 절반]을 갖는 반구형 구조체에 의해 형성된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 밸브 챔버의 체적 및 따라서 밸브의 전체 크기는 전술된 바와 같이 본체, 기판, 또는 블록 상에 미리형성될 수도 있는 입구 및 출구 포트의 위치를 변경하지 않고 감소될 수 있다. 예를 들어, 장방형 다이어프램 밸브(400)의 밸브 챔버(410)에 위치된 입구(401)와 출구(403) 사이의 거리(중심간)가 원형 다이어프램 밸브(450)의 밸브 챔버(418)에 위치된 입구(451)와 출구(453) 사이의 거리와 동일하거나 실질적으로 동일한 것으로 가정하면, 장방형 다이어프램 밸브(400)의 전체 크기는 원형 다이어프램 밸브(450)의 것보다 작다. 이 크기 감소는 밸브 챔버(410)가 단면 프로파일(406)을 갖기 때문에 가능하다.
몇몇 실시예에서, 단면 프로파일(406)은 길이(L) 및 폭(W)에 의해 형성된 장방형, 난형, 세장형, 직사각형, 경기장, 타원형 또는 다른 비원형 형상을 갖는 것으로서 설명될 수 있고, W는 L 미만이다. 몇몇 실시예에서, 길이(L) 대 폭(W) 비는 2:1, 3:1 또는 그 사이일 수도 있다. 다른 L/W 비가 또한 가능할 수도 있다. 비한정적인 예로서, 밸브 챔버(410)는 0.662 인치의 길이 및 0.258 인치의 폭을 가질 수도 있다. 단면 프로파일(406)에 유사한 단면 프로파일(426)을 갖는 밀봉 채널 또는 홈(420)은 밸브 챔버(410)를 둘러싸거나 다른 방식으로 수용하도록 치수설정될 수도 있다.
원형 다이어프램 밸브와 비교하여, 타원형 다이어프램 밸브는 밸브 디자인에서 적은 또는 상당히 적은 공간을 차지할 수 있고(예를 들어, 장방형 다이어프램 밸브의 밸브 챔버 길이에 대략 동일하거나 유사한 밸브 챔버 직경을 갖는 원형 다이어프램 밸브를 위해 요구될 것인 것의 대략 절반), 따라서 장방형 다이어프램 밸브를 채용하는 기본 디바이스의 푸트프린트 요구를 감소시킬 수 있다. 비한정적인 예로서, 도 4a의 원형 다이어프램 밸브(450)의 밸브 챔버(418)는 0.4989 in2의 총 면적 및 0.12 mL의 체적을 점유할 수도 있다. 비교에 의해, 도 4b의 장방형 다이어프램 밸브(400)의 밸브 챔버(410)는 0.1342 in2의 면적 및 원형 다이어프램 밸브(450)의 체적의 거의 1/4인 0.032 mL의 체적을 점유할 수도 있다. 이 감소는 다수의 장방형 다이어프램 밸브가 다수의 원형 다이어프램 밸브 대신에 사용될 때 확장되거나 더욱 더 상당해질 수 있다. 더욱이, 이 감소는 더 큰 디자인 탄력성을 허용한다. 예를 들어, 더 많은 장방형 다이어프램 밸브가 기본 디바이스의 크기를 변경할 필요 없이 원형 다이어프램 밸브 대신에 이용될 수 있다. 부가의 이익은 밸브를 작동함으로써 발생된 감소된 압력 스파이크 및 증가된 분배 정확성을 포함할 수도 있다. 장방형 다이어프램 밸브의 밸브 챔버가 원형 다이어프램 밸브의 밸브 챔버보다 작기 때문에, 홀드업 체적이 또한 감소될 수 있다.
도 5a는 예시적인 원형 다이어프램 밸브(550)의 단면도의 개략도를 도시하고 있다. 원형 다이어프램 밸브(550)는 전술된 원형 다이어프램 밸브(200)와 동일하거나 유사할 수 있다. 예를 들어, 원형 다이어프램 밸브(550)는 밸브 플레이트(508)의 단부면(553) 내로 각인된 단일의 오목부에 의해 형성된 반구형 밸브 챔버(518)를 가질 수도 있다. 본 예에서, 원형 다이어프램 밸브(550)는 개방 위치에 도시되어 있는데, 이 개방 위치에서 밸브 챔버(518) 내의 다이어프램(504)이 변위되어, 유체가 입구(521)로부터 밸브 챔버(518) 내로 그리고 출구(512) 외로 유동하게 한다. 본 예에서, 입구(521) 및 출구(512)의 모두는 분배 블록(516)의 편평한 단부면(551) 상에 형성된다. 전술된 원형 다이어프램 밸브(200)에 유사하게, 환형링[예를 들어, 환형링(220, 224)] 및 O-링[예를 들어, O-링(222)]이 전술된 바와 같이 반구형 밸브 챔버(518)를 밀봉하고 다이어프램(504)을 고정하는데 이용될 수 있다. 명료화를 위해, 이들 특징부는 도 5a에는 도시되어 있지 않다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 밸브 플레이트(508) 내에 형성된 단일의 오목부는 보울 또는 구의 내부면을 닮은 반구형 형상을 갖는다. 원형 다이어프램 밸브(550)가 작동될 때[예를 들어, 유동 통로(506)를 거쳐], 다이어프램(504)은 원형 다이어프램 밸브(550)를 개방하도록 밸브 플레이트(508)의 오목면(553)을 향해 또는 원형 다이어프램 밸브(550)를 폐쇄하도록 분배 블록(516)의 편평면(551)을 향해, 반경방향으로 변위한다. 이와 같이 함으로써, 다이어프램(504)은 원형 다이어프램 밸브(550)가 개방 위치에 있을 때 오목면(553)에 대해 반구형 형상을 적응하고 원형 다이어프램 밸브(550)가 폐쇄 위치에 있을 때 편평면(551)에 대해 편평한 형상으로 복귀한다.
전술된 원형 다이어프램 밸브(200)에 유사하게, 밸브 챔버(518)의 깊이가 증가함에 따라, 원형 다이어프램 밸브(550)를 개방하기 위해 다이어프램(504)을 완전히 변위하는데 요구되는 최소량의 진공[즉, 다이어프램(504)이 밸브 챔버(518) 내로 완전히 변위되는 위치에서]이 또한 증가하여, 다이어프램(504) 상에 부가의 응력을 유도한다. 다이어프램(504)에 의해 경험될 수도 있는 변위 체적 및 응력을 감소시키기 위해, 입구(521) 및 출구(512)는 입구(521)의 중심으로부터 출구(512)의 중심까지 측정된 거리(d1)에 의해 규정된 만큼, 서로 근접하여 위치된다.
도 5b는 몇몇 실시예에 따른 예시적인 장방형 다이어프램 밸브(500)의 단면도의 개략도를 도시하고 있다. 장방형 다이어프램 밸브(500)는 전술된 장방형 다이어프램 밸브(300) 또는 장방형 다이어프램 밸브(400)에 동일하거나 유사할 수 있다. 도 5b의 예에서, 본체(510) 및 플레이트(520)는 장방형 다이어프램 밸브(500)의 밸브 본체의 부분을 표현할 수도 있고, 다이어프램(530)은 부분들 사이에 개재된다. 본체(510)는 PTFE 또는 개질된 PTFE로 제조될 수 있다. 마찬가지로, 다이어프램(530)은 PTFE 또는 개질된 PTFE로 제조될 수 있다. 플레이트(520)는 알루미늄으로부터 가공될 수 있다. 다른 적합한 재료가 또한 사용될 수 있다.
서로 결합되어 고정될 때, 본체(510)의 오목한 단부면(561)에서의 제1 만입부 및 플레이트(520)의 오목한 단부면(563)에서의 제2 만입부는 난형의 에그형 밸브 챔버(540)를 함께 형성한다. 전술된 밸브 챔버(310) 또는 밸브 챔버(410)에 유사하게, 밸브 챔버(540)는 비원형, 장방형, 타원형, 또는 세장형 형상을 갖는 단면 프로파일을 가질 수 있고, 그 폭보다 큰 길이를 갖고 어떠한 코너 또는 각도도 갖지 않는다(즉, 단면 프로파일은 분기 라인을 갖지 않음).
제1 만입부 및 제2 만입부의 각각은 내향으로 만곡하는 평활한 오목면에 근사하는 상이한 깊이 및 폭의 미세하게 이격된 절단부를 사용하여 가공되거나 다른 방식으로 각인된 평활한 오목면일 수 있다. 전술된 바와 같이, 장방형 다이어프램 밸브(500)의 밸브 챔버(540)는 폭보다 길도록 세장형이다. 밸브 챔버(540)의 길이 및 폭은 밸브 챔버(540)의 길이를 따라 대향 단부(581, 583)에 위치된 입구(501) 및 출구(503)를 수용하도록 긴밀하게 치수설정될 수 있다. 원형 다이어프램 밸브(550)의 입구(521) 및 출구(512)와는 달리, 장방형 다이어프램 밸브(500)의 입구(501) 및 출구(503)는 가능한 한 서로로부터 멀리 이격하여 위치된다. 이와 같이, 입구(501)의 중심으로부터 출구(503)의 중심까지 측정된 거리(d2)는 원형 다이어프램 밸브(550)의 입구(521)와 출구(512) 사이의 거리(d1)보다 크거나 상당히 크다. 밸브 챔버(540)의 폭은 밸브 챔버(540)의 길이보다 상당히 작기 때문에, 입구(501)로부터 밸브 챔버(540) 내로 유동하는 유체[예를 들어, 도 6에 도시된 피팅(621)을 거쳐 본체(610) 상에 고정된 포트(611)를 거쳐]는 출구(503)에 직접 유동하도록 강제된다[예를 들어, 도 6에 도시된 피팅(623)을 거쳐 본체(610) 상에 고정된 포트(613)를 거쳐 유출됨]. 직선으로 지향된 유동 패턴은 유체가 밸브 챔버(540) 내에 잔류하는 시간을 감소시키고 입구(501)와 출구(503) 사이의 접속/분리를 더 효율적이게 할 수 있다.
장방형 다이어프램 밸브(500)가 폐쇄될 때[예를 들어, 플레이트(520) 내에 형성된 유동 통로(505)를 거쳐 압력의 인가에 의해], 다이어프램(530)은 본체(510)의 오목면(561)을 향해 변위하고 밸브 챔버(540)의 비원형 형상에 적응한다. 장방형 다이어프램 밸브(500)가 개방될 때[예를 들어, 플레이트(520) 내에 형성된 유동 통로(505)를 거쳐 진공의 인가에 의해], 다이어프램(530)은 플레이트(520)의 오목면(563)을 향해 변위하고 밸브 챔버(540)의 비원형 형상에 재차 적응한다. 밸브 챔버(540)의 이중 오목부[본체(510)의 오목면(561)과 플레이트(520)의 오목면(563)에 의해 형성됨]는 다이어프램(530)이 장방형 다이어프램 밸브(500)를 폐쇄하기 위한 감소된 압력(psi 단위)을 갖고 본체(510)의 오목면(561)에 대해 압박되게 하거나 또는 단일 오목부 밸브 챔버에 의해 요구될 것인 것보다 장방형 다이어프램 밸브(500)를 개방하기 위한 적은 진공(Hg 단위)을 갖고 플레이트(520)의 오목면(563)에 대해 견인되게 한다. 더욱이, 밸브 챔버(540)의 이중 오목부는 다이어프램(530) 상에 부여된 응력을 분포시키고 따라서 감소시킬 수 있다. 작동이 그를 통해 인가되는 유동 통로(505)의 중심에 위치된 개구(507)로부터, 밸브 챔버(540)의 대향 단부에서의 입구(501) 및 출구(503)를 이격하는 것은 또한 다이어프램(530) 상에 부여된 응력을 분포시키고 따라서 감소시키는 것을 도울 수 있다.
장방형 다이어프램 밸브의 오목면의 실제 깊이는 구현예마다 다양할 수 있다. 일반적으로, 오목면이 얕을수록, 더 작은 체적의 유체가 그 내에 유지된다. 이는 폐기물 및 압력 스파이크를 감소시킬 뿐만 아니라 다이어프램 상의 응력을 감소시키는 기술적 효과를 가질 수도 있다. 그러나, 유동은 더 제한될 수도 있는데, 이는 이어서 유체를 펌핑하기 위해 더 많은 동력을 요구할 수도 있다. 더 많은 펌핑 동력은 증가된 동력에 의해 발생된 열에 기인하여 유체의 열화를 촉진하거나 유체에 다른 방식으로 악영향을 미칠 수도 있다. 이와 같이, 장방형 다이어프램 밸브 내의 오목면의 깊이는 특히 폐기물 감소, 정체 감소, 압력 스파이크 감소, 응력 감소, 동력 소비, 발열, 유체 열화, 유체 점도, 다이어프램의 긴수명과 같은 다수의 실제 고려사항을 균형화하는 원하는 동작 프로파일을 성취하도록 선택될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 오목면은 동일한 또는 대략 동일한 치수를 가질 수도 있다. 이는 유체의 변위 체적[장방형 다이어프램 밸브(500)가 개방될 때]이, 인가된 진공의 양[장방형 다이어프램 밸브(500)의 동작 범위에서] 및/또는 온도에 무관하게, 홀드업 체적[장방형 다이어프램 밸브(500)가 폐쇄될 때]과 동일하거나 실질적으로 동일하게 한다. 이 변위 구성은 장방형 다이어프램 밸브(500)가 폐쇄될 때 균일한 체적 보정이 변위된 체적에 의해 유발될 수도 있는 압력 스파이크를 보정하도록 구현되게 한다.
오목면이 본체(510) 및 플레이트(520)의 모두에 형성되기 때문에, 각각의 오목면은 단일의 오목부 밸브 챔버에서 요구될 것인 것보다 더욱 더 얕을 수 있다. 이는 장방형 다이어프램 밸브(500)를 폐쇄 또는 개방할 때[예를 들어, 본체(510)를 향해/로부터 이격하여] 다이어프램(530)이 양 방향에서 덜 이동되거나 신장될 수 있다는 것을 의미한다. 오목형 밸브 챔버(540)의 깊이가 감소함에 따라, 이는 다이어프램(530)을 그 완전 개방 위치로 변위하기 위해 적은 진공력을 취하여, 다이어프램(530) 상의 응력을 감소시킨다. 더욱이, 다이어프램(530)은 장방형 형상이고 따라서 폭이 더 좁기 때문에, 다이어프램(530) 상의 응력은 더 감소될 수 있다. 다이어프램 상의 응력을 감소시키는 것은 다이어프램의 수명을 증가시킬 수도 있고, 덜 빈번한 파괴 및 감소된 유지보수를 야기할 수도 있다.
밸브 챔버(540)는 전술된 바와 같이, 다이어프램(530)이 유체를 입구(501)로부터 출구(503)로 유동하게 하기 위해 충분히 변위하게 하도록 크기가 정해질 수 있다. 부가적으로, 밸브 챔버(540)는 변위 체적을 감소시키면서 압력 강하를 최소화하도록 크기가 정해질 수 있다. 더욱이, 밸브 챔버(540)는 유체 특성(예를 들어, 점성)의 견지에서 그리고/또는 다이어프램(530) 상의 응력과 원하는 유동 특성을 균형화하도록 크기가 정해질 수 있다. 예를 들어, 밸브 챔버(540)의 길이는 입구(501) 및/또는 출구(503)의 직경(들)에 기초하거나 비례할 수도 있다.
다른 인자가 밸브 챔버(540)의 적절한 크기를 결정하는데 있어서 고려될 수도 있다. 예를 들어, 다이어프램(503)이 밸브 챔버(540) 내에서 완전히 변위될 때(개방 위치에서 또는 폐쇄 위치에서) 다이어프램(503) 상의 응력이 그 재료의 항복 강도 미만으로 유지되는 것이 바람직할 수도 있다.
다른 예로서, 밸브 챔버(540) 내에서 다이어프램(530)을 완전히 변위하는데 요구되는 진공 또는 압력을 최소화하는 것이 바람직할 수도 있다. 동작시에, 밸브를 개방하기 위해 이용가능한 진공의 양은 변동할 수도 있다. 또한, 다이어프램 재료의 온도는 다이어프램을 완전히 변위하는데 요구되는 진공의 양에 영향을 미칠 수도 있다. 다이어프램을 완전히 변위하는 것은 분배 체적이 정확히 제어되어야 하는 반도체 제조와 같은 특정 용례에서 중요할 수도 있다. 이용가능한 진공 압력이 다이어프램을 완전히 변위하는데 불충분하면, 분배 체적은 영향을 받을 수도 있고, 이는 완성된 제품에 결함을 유발할 수도 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 밸브 챔버(540)는 차선의 조건(예를 들어, 낮은 다이어프램 온도 및/또는 저진공)에서도, 다이어프램(530)이 밸브 챔버(540) 내에서 완전히 변위하도록 크기가 정해지거나 다른 방식으로 치수설정될 수도 있다.
또 다른 예로서, 밸브 챔버(540)는 다이어프램(530)에 대한 예측된 파괴율의 고려하에 크기가 정해지거나 다른 방식으로 치수설정될 수도 있다. 일반적으로, 다른 모든 것들은 일정하게 유지하면서, 밸브 챔버(540)의 이중 오목부가 더 깊을수록, 더 많은 응력이 다이어프램(530) 상에 있을 것인데, 이는 다이어프램(530)의 더 짧은 수명을 유도할 수도 있다. 이에 따라, 밸브 챔버(540)의 이중 오목부는 특히 다이어프램(530)의 예측된 수명에 대한 예측된 파괴율의 고려하에 구조화되거나 다른 방식으로 구성될 수도 있다. 비한정적인 예로서, 밸브 챔버(540)는 다이어프램(530)이 100만 내지 200만 사이클[다이어프램(530)의 예측된 수명]에 파괴하는 1% 미만의 가망성(예측된 파괴율)을 갖도록 크기가 정해지거나 다른 방식으로 치수설정될 수도 있다.
전술된 장방형 다이어프램 밸브의 실시예는 다수의 방식으로 구현되고, 상이한 용례를 위해 이용되고, 다양한 유형의 디바이스 상에 구체화될 수 있다. 비한정적인 예로서, 도 6은 본체(610), 밸브 플레이트(620), 및 장방형 다이어프램 밸브(600)를 갖는 시스템(690)의 단면도의 개략도를 도시하고 있다. 장방형 다이어프램 밸브(600)는 도 5를 참조하여 전술된 장방형 다이어프램 밸브(500)와 동일하거나 유사할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시스템(690)은 단일-단 또는 다-단 펌프와 같은 더 대형 시스템의 부분일 수도 있다.
전술된 바와 같이, 장방형 다이어프램 밸브(600)의 본체는 다수의 부품으로 형성될 수 있고, 본체(610) 및 밸브 플레이트(620)의 단부면 내로 가공되거나 다른 방식으로 각인된 오목면에 의해 형성된 이중 오목부 밸브 챔버를 포함할 수 있다. 탄성중합 멤브레인 또는 재료(663)의 시트가 본체(610) 및 밸브 플레이트(620)의 오목면 사이에 개재되어, 다이어프램(630)을 형성한다. 압력(예를 들어, 35 psi) 또는 진공(예를 들어, 10 Hg)이 밸브 플레이트(620) 상의 밸브 제어 입구(650) 및 밸브 플레이트(620)에 형성된 유동 통로(605)를 거쳐 다이어프램(630)에 인가되어 전술된 바와 같이 장방형 다이어프램 밸브(600)를 폐쇄하거나 개방할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 왜곡된 장방형 O-링(662)이 밸브 플레이트(620)에 형성된 장방형 밀봉 채널 또는 홈(660)에 장착될 수도 있다. 장방형 밀봉 채널(660)은 밸브 챔버(640)를 둘러싸거나 다른 방식으로 수용하도록 치수설정될 수도 있다. 더 소형의 더 얕은 장방형 밀봉 채널 또는 홈(664)이 본체(610)에 형성될 수도 있다. 장방형 밀봉 채널(660)과 같이, 장방형 밀봉 채널(664)이 밸브 챔버(640)를 둘러싸거나 다른 방식으로 수용하도록 치수설정될 수도 있다. 밸브 플레이트(620)가 본체(610)에 부착될 때, 왜곡된 장방형 O-링(662)은 장방형 밀봉 채널(664) 내로 재료(663)를 가압하여, 장방형 다이어프램 밸브(600)를 밀봉한다. 이는 밀봉부를 생성하고 다이어프램(630)을 적소에 고정한다. 대안적으로, 장방형 밀봉 채널(664)은 왜곡된 장방형 O-링(662)을 수용하도록 구성될 수도 있고, 밸브 플레이트(620)에 형성된 장방형 밀봉 채널 또는 홈(660)은 장방형 밀봉 채널(664)보다 더 작고 그리고/또는 더 얕을 수도 있다. 밸브 플레이트(620) 및 본체(610)가 서로 결합되어 고정될 때, 왜곡된 장방형 O-링(662)은 재료(663)를 장방형 밀봉 채널(660) 내로 가압하여 장방형 다이어프램 밸브(600)를 밀봉하고 다이어프램(630)을 적소에 고정한다.
도 7a는 펌핑 시스템 내의 원형 다이어프램 밸브(760, 762)에 의해 생성된 예시적인 유동 패턴을 예시하는 개략도를 도시하고 있다. 각각의 원형 다이어프램 밸브(760, 762)는 전술된 원형 다이어프램 밸브와 유사할 수 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 각각의 밸브 챔버는 원형 단면 프로파일을 갖는다. 원형 다이어프램 밸브가 개방될 때, 유체는 일반적으로 입구[예를 들어, 입구(751)]로부터 출구[예를 들어, 출구(753)]로 유동한다. 그러나, 유동 패턴(예를 들어, 796, 798)은, 입구 및 출구 포트가 원형 밸브 챔버 내에 위치되는 위치에 따라, 상당히 변동한다.
도 7b는 몇몇 실시예에 따른 장방형 다이어프램 밸브(710)에 의해 생성된 예시적인 유동 패턴(799)의 개략도를 도시하고 있다. 장방형 다이어프램 밸브(710)는 전술된 장방형 다이어프램 밸브에 유사할 수 있지만, 구조 상세는 명료화를 위해 여기에 도시되어 있지 않다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 장방형 다이어프램 밸브(710)의 밸브 챔버는 길이(L) 및 폭(W)에 의해 규정된 비원형 단면 프로파일을 갖는다. L은 원형 다이어프램 밸브(760)의 직경(D)과 대략 동일할 수 있지만, W는 L보다 상당히 작다. 장방형 다이어프램 밸브(710)가 개방될 때, 이 폭은 유동을 제한하고 유체가 입구(701)로부터 출구(703)로 직접적으로 또는 일반적으로 직접적으로 유동하게 강제하여, 도 7a에 도시된 이들 유동 패턴(798, 796)과 같은 원형 유동 패턴보다 상당히 더 효율적인 지향된 더 세장형 유동 패턴(799)을 생성한다. 도 7b에서 볼 수 있는 바와 같이, 유동 패턴(799)의 유동 라인은 긴밀하게 이격되고 실질적으로 평행하다. 이 효율은 전술된 다른 이익들 중에서도, 변위 체적 뿐만 아니라 유동 정체를 감소시킬 수 있다.
비교에 의해, 도 7a에 도시된 유동 패턴(798, 796)의 유동 라인은 덜 콤팩트하고 양호하게 편성되지 않는다. 부가적으로, 유동 패턴(798, 796)의 몇몇 영역은 매우 적은 유동을 나타내는데, 이는 유체 정체를 유도할 수 있다. 정체 유체는 시간 경과에 따라 겔화하거나 다른 방식으로 열화할 수도 있는데, 이는 완성된 제품에 결함을 유발할 수도 있다.
다른 비한정적인 예로서, 도 8a는 분배 블록과 같은 본체(800)의 단부면 상에 형성된 원형 다이어프램 밸브의 개략도를 도시하고 있다. 이들 원형 다이어프램 밸브는 퍼지 밸브(810), 격리 밸브(820), 배리어 밸브(830), 및 입구 밸브(840)로서 기능할 수도 있고, 그 각각은 본체(800)에 형성된 포트(850, 860)를 갖는다. 본 예에서, 포트(850)는 입구에 접속될 수도 있고, 포트(860)는 원형 다이어프램 밸브의 출구에 접속될 수도 있다.
도 8b는 본체(800)의 단부면 상에 형성된 장방형 다이어프램 밸브의 개략도를 도시하고 있는데, 도 8a에 도시된 원형 다이어프램 밸브 대신에 퍼지 밸브(810), 격리 밸브(820), 배리어 밸브(830), 및 입구 밸브(840)를 갖는 본체(800)를 구조화하는데 있어서 상당히 더 큰 탄력성을 예시하고 있다. 예를 들어, 본체(800)의 상이한 구성이 이제 심지어 본체(800)에 형성된 포트(850, 860)의 크기(들) 및/또는 위치를 변경할 필요 없이 가능하다. 이는 도 8b의 장방형 다이어프램 밸브가 도 8a에 도시된 원형 다이어프램 밸브보다 본체(800) 상에 훨씬 더 적은 공간을 차지하여, 하나 이상의 장방형 다이어프램 밸브를 추가할 기회(원형 다이어프램 밸브에서는 존재하지 않음)를 제공하기 때문에 가능하다. 더욱이, 입구 및 출구는 예로서, 대응 입구 위에 또는 상부에 각각의 출구를 수직으로 정렬함으로써 더 유리한 방식으로 위치설정될 수도 있다[예를 들어, 포트(860)는 이제 입구에 접속될 수도 있고, 포트(850)는 이제 장방형 다이어프램 밸브의 출구에 접속될 수도 있음]. 이 배열은 입구로부터 출구로 유동하는 유체 내의 임의의 기포 또는 미세 기포가 자연적으로 상승하게 한다. 이러한 배열은 또한 본체(800)를 위한 필수 형상 인자를 감소시킬 수도 있다. 본체(800)의 형상 인자를 감소시키는 것은 비용을 절감하고, 폐기 유체를 감소시키고, 그리고/또는 성능을 향상시킬 수도 있다.
다른 구현예가 또한 가능할 수도 있다. 예를 들어, 도 9는 몇몇 실시예에 따른 복수의 장방형 다이어프램 밸브(902)를 갖는 예시적인 시스템(900)의 분해도의 개략도를 도시하고 있다. 각각의 장방형 다이어프램 밸브(902)는 전술된 장방형 다이어프램 밸브와 유사할 수도 있다.
도 9의 예에서, 밸브 플레이트(920)는 장착 나사(970)를 거쳐 본체(910) 상에 장착되고, 단일편의 재료(930)가 그 사이에 개재되어 다수의 다이어프램을 형성한다. 각각의 장방형 다이어프램 밸브(902)는 전술된 바와 같이, 다이어프램을 밀봉하고 적소에 고정하기 위한 O-링(960) 및 대응 밀봉 채널 또는 홈을 포함할 수도 있다. 본체(910) 상의 포트(911, 913)는 장방형 다이어프램 밸브(902)의 입구 및 출구에 각각 접속할 수도 있어, 시스템(900)의 외부의 구성요소로의 유체 접속을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 시스템(900)은 반도체 제조 프로세스에서 유용한 고정밀 펌프와 같은 더 대형 시스템의 부분일 수도 있다.
더욱이, 밸브 제어 입구(950)는 밸브 플레이트(920)에 형성된 유동 통로를 장방형 다이어프램 밸브(902)의 비원형 밸브 챔버에 접속할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 장방형 다이어프램 밸브(902)의 비원형 밸브 챔버는 본체(910) 및 밸브 플레이트(920) 상에 형성된 오목한 단부면에 의해 형성된 이중 오목부에 의해 형성될 수도 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 장방형 다이어프램 밸브(902)는 유체 유동이 입구로부터 출구까지 일반적으로 상향으로 배향되도록 출구 바로 아래에 위치된 입구를 가질 수도 있다. 입구 및 출구는 비원형 밸브 챔버의 대향 단부들에 위치될 수도 있지만, 입구와 출구 사이의 공간 또는 거리는 이들을 접속하고[장방형 다이어프램 밸브(902)가 개방될 때] 분리하기 위해[장방형 다이어프램 밸브(902)가 폐쇄될 때] 필요한 비원형 밸브 챔버의 크기를 더 감소시키도록 최소화될 수도 있다.
특정 실시예가 설명되었지만, 이들 실시예는 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 한정은 아니다. 발명의 상세한 설명 및 요약서를 포함하여, 본 발명의 예시된 실시예의 본 명세서의 설명은 철저한 것으로 또는 본 명세서에 개시된 정확한 형태에 본 발명을 한정하도록 의도된 것은 아니다(특히, 임의의 특정 실시예, 특징 또는 기능의 포함은 본 발명의 범주를 이러한 실시예, 특징 또는 기능에 한정하도록 의도된 것은 아님). 오히려, 설명은 임의의 구체적으로 설명된 실시예, 특징 또는 기능에 본 발명을 한정하지 않고 본 발명을 이해하기 위한 맥락을 통상의 기술자에게 제공하기 위해 예시적인 실시예, 특징 및 기능을 설명하도록 의도된다.
본 발명의 특정 실시예 및 예는 단지 예시의 목적으로만 본 명세서에 설명되어 있고, 통상의 기술자가 인식하고 이해할 수 있을 바와 같이, 다양한 등가의 수정이 본 발명의 사상 및 범주 내에서 가능하다. 지시된 바와 같이, 이들 수정은 본 발명의 예시된 실시예의 상기 설명의 견지에서 본 발명에 이루어질 수도 있고, 본 발명의 사상 및 범주 내에 포함되어야 한다. 따라서, 본 발명이 그 특정 실시예를 참조하여 본 명세서에 설명되었지만, 수정, 다양한 변경 및 치환의 정도는 상기 개시내용에서 의도되고, 몇몇 경우에 본 발명의 실시예의 몇몇 특징은 설명된 바와 같은 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 다른 특징의 대응 사용 없이 채용될 것이라는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 다수의 수정이 본 발명의 본질적인 범주 및 사상에 특정 상황 또는 재료를 적응하도록 이루어질 수도 있다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "포함한다", "포함하는", "구비한다", "구비하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배제적인 포함을 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 요소의 리스트를 포함하는 프로세스, 물품 또는 장치는 단지 이들 요소만 반드시 한정되는 것은 아니고, 명시적으로 열거되지 않은 또는 이러한 프로세스, 물품, 또는 장치에 고유적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명시적으로 반대로 언급되지 않으면, "또는"은 '배타적 또는(exclusive or)'이 아니라 '포함적 또는(inclusive or)'을 나타낸다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 이하의 임의의 하나에 의해 만족된다: A가 참이고(또는 존재함) B가 거짓임(또는 존재하지 않음), A가 거짓이고(또는 존재하지 않음) B가 참임(또는 존재함), A와 B의 모두가 참임(또는 존재함).
부가적으로, 본 명세서에 제공된 임의의 예 또는 예시는 이들의 이용되는 임의의 용어 또는 용어들에 대한 한정, 제한 또는 명시적 정의로서 결코 간주되어서는 안된다. 대신에, 이들 예 또는 예시는 일 특정 실시예에 관하여 설명된 것으로서 그리고 단지 예시적인 것으로서 간주되어야 한다. 통상의 기술자는 이들 예 또는 예시가 이용되는 임의의 용어 또는 용어들이 본 명세서에서 그와 함께 또는 다른 부분에서 제공될 수도 있거나 제공되지 않을 수도 있는 다른 실시예를 포함할 것이고, 모든 이러한 실시예는 그 용어 또는 용어들의 범주 내에 포함되도록 의도된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 비한정적인 예 및 예시를 지시하는 언어는 "예를 들어", "예로서", "예를 들면", "일 실시예에서"를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시예", "실시예", 또는 "특정 실시예" 또는 유사한 용어의 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함되고 반드시 모든 실시예에 존재하는 것을 아닐 수도 있다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 장소에서 구문 "일 실시예에서", "실시예에서" 또는 "특정 실시예에서" 또는 유사한 용어의 각각의 출현은 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 더욱이, 임의의 특정 실시예의 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 다른 실시예와 임의의 적합한 방식으로 조합될 수도 있다. 본 명세서에 설명되고 예시된 실시예의 다른 변형 및 수정이 본 명세서의 교시의 견지에서 가능하고, 본 발명의 사상 및 범주의 부분으로서 고려되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서의 설명에서, 본 발명의 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해, 구성요소 및/또는 방법의 예와 같은 수많은 특정 상세가 제공된다. 그러나, 통상의 기술자는 실시예가 특정 상세의 하나 이상 없이, 또는 다른 장치, 시스템, 조립체, 방법, 구성요소, 부분, 및/또는 기타의 것을 갖고 실시되는 것이 가능할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 다른 경우에, 공지의 구조, 구성요소, 시스템, 재료 또는 동작은 본 발명의 실시예의 양태를 불명료하게 하는 것을 회피하기 위해 구체적으로 개시되거나 상세히 설명되지 않는다. 본 발명은 특정 실시예를 사용하여 예시될 수도 있지만, 이는 임의의 특정 실시예에 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 통상의 기술자는 부가의 실시예가 즉시 이해가능하고 본 발명의 부분이라는 것을 인식할 수 있을 것이다.
도면에 도시된 요소의 하나 이상은 또한, 특정 용례에 따라 유용한 바와 같이, 더 분리된 또는 일체화된 방식으로 구현될 수 있고 또는 심지어 특정 경우에 제거되거나 동작불가능한 것으로 간주될 수 있다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다. 부가적으로, 도면의 임의의 부호 화살표는 달리 구체적으로 언급되지 않으면, 한정이 아니라, 단지 예시적인 것으로서 고려되어야 한다. 본 개시내용의 범주는 이하의 청구범위 및 법적 등가물에 의해 결정되어야 한다.

Claims (1)

  1. 장방형 다이어프램 밸브이며,
    제1 반부 및 제2 반부를 갖는 밸브 본체로서, 상기 밸브 본체의 제1 반부는 분배 블록의 면에 형성된 제1 만입부를 갖고, 상기 밸브 본체의 제2 반부는 밸브 플레이트의 면에 형성된 제2 만입부를 갖고, 상기 제1 만입부 및 상기 제2 만입부는 동일한 또는 실질적으로 장방형 형상을 갖고, 상기 장방형 형상은 길이 및 폭을 갖고, 상기 길이는 상기 폭보다 큰, 밸브 본체;
    상기 밸브 본체의 제1 반부 및 제2 반부 내의 제1 만입부 및 제2 만입부에 의해 형성된 체적을 갖는 밸브 챔버로서, 상기 밸브 챔버는 장방형 형상의 길이에 의해 규정된 제1 단부 및 제2 단부를 갖는, 밸브 챔버;
    상기 밸브 챔버 내로 유체를 지향하기 위해 상기 밸브 본체의 제1 반부 내에 그리고 상기 밸브 챔버의 제1 단부에 근접하여 형성된 입구;
    상기 밸브 챔버 외로 유체를 지향하기 위해 상기 밸브 본체의 제1 반부 내에 그리고 상기 밸브 챔버의 제2 단부에 근접하여 형성된 출구;
    상기 밸브 본체의 제1 반부와 제2 반부 사이에 개재된 다이어프램; 및
    상기 밸브 본체의 제2 반부 내에 형성되고, 장방형 다이어프램 밸브를 폐쇄하거나 개방하기 위해 상기 다이어프램의 작동을 위해 상기 밸브 챔버에 대해 중심에 위치된 개구를 갖는 유동 통로를 포함하는, 장방형 다이어프램 밸브.
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