KR20210119478A - 유체 전달 시스템용 용접 캡 및 플러그 용접 - Google Patents

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KR20210119478A
KR20210119478A KR1020217026854A KR20217026854A KR20210119478A KR 20210119478 A KR20210119478 A KR 20210119478A KR 1020217026854 A KR1020217026854 A KR 1020217026854A KR 20217026854 A KR20217026854 A KR 20217026854A KR 20210119478 A KR20210119478 A KR 20210119478A
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프레데릭 레재이
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컴파트 시스템즈 피티이. 엘티디.
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Abstract

유동 기재가, 제1 재료로 이루어진 중실형 블록으로부터 형성된 기재 본체로서, 제1 표면 및 제1 표면에 대향되는 제2 표면을 가지는, 기재 본체, 기재 본체의 제1 표면 내에 형성된 복수의 구성요소 도관 포트의 쌍; 각각의 개별적인 구성요소 도관 포트의 쌍 사이에서 연장되고 각각의 구성요소 도관 포트의 쌍의 각각의 구성요소 도관 포트와 유체 연통되는 복수의 유체 경로로서, 각각의 개별적인 유체 경로가 기재 본체의 제2 표면 내에 형성되는, 복수의 유체 경로; 및 제2 재료로 형성된 적어도 하나의 캡으로서, 적어도 하나의 유체 경로를 밀봉하도록 구성된 제1 캡 표면 및 제1 표면에 대향되는 제2 캡 표면을 가지는, 적어도 하나의 캡을 포함하고; 기재 본체는 적어도 하나의 캡과 커플링되도록 구성된 개구부를 포함한다.

Description

유체 전달 시스템용 용접 캡 및 플러그 용접
본 발명은 유체 전달 시스템, 그리고 보다 특히 반도체 프로세싱, 제약 및 석유화학 산업에서 이용하기 위한 극단적인 유량 및/또는 고온 표면 장착 유체 전달 시스템에 관한 것이다.
유체 전달 시스템은, 프로세스 내로의 희망 물질의 진입을 제어하기 위해서 유체 유동을 컨디셔닝 및 조작하기 위한 많은 현대의 산업적인 프로세스에서 이용된다. 실무자들이, 유체 경로 도관을 포함하는 유동 기재에 제거 가능하게 부착된 유체 핸들링 구성요소를 갖는 유체 전달 시스템의 전체 분류를 개발하였다. 그러한 유동 기재의 배열체(arrangement)는 유동 시퀀스를 형성하고, 유체 핸들링 구성요소는 그러한 유동 시퀀스를 이용하여 희망하는 유체 컨디셔닝 및 제어를 제공한다. 그러한 유동 기재와 제거 가능한 유체 핸들링 구성요소 사이의 인터페이스가 표준화되어 있고 몇몇 변경을 갖는다. 그러한 유체 전달 시스템 설계는 종종 모듈형 또는 표면 장착 시스템으로서 설명된다. 모듈형 및 표면 장착 유체 전달 시스템의 대표적인 적용예는 반도체 제조 장비에서 이용되는 가스 패널 및 석유화학 정제에서 이용되는 샘플링 시스템을 포함한다. 반도체를 제조하는 프로세스 단계들을 실시하기 위해서 이용되는 많은 유형의 제조 장비가 전체적으로 툴로서 지칭된다. 본 발명의 실시 형태는 일반적으로 반도체 프로세싱용 유체 전달 시스템 그리고 구체적으로 표준 온도를 이용하나 구체적으로 프로세스 유체가 주변보다 높은 온도까지 가열되는 극단적인 유량 및/또는 고온 적용예에서 이용하기에 매우 적합한 표면 장착 유체 전달 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 양태는, 국소화된 특성이든지 또는 반도체 프로세싱 툴 주위에 분포되든지 간에, 표면 장착 유체 전달 시스템 설계에 적용될 수 있다.
산업적인 프로세스 유체 전달 시스템은, 그 기계적 특성 및 전달되는 유체와의 잠재적인 화학적 상호 작용에 관한 고려 사항에 따라 선택된 재료로 제조된 유체 경로 도관을 갖는다. 스테인리스 강 및 고니켈 합금이 내식성 및 강건함을 위해서 일반적으로 선택되나, 비용 및 제조 용이성에 더 관심이 있는 일부 상황에서 다른 합금인 알루미늄이 적합할 수 있다. 유체 경로는 또한, 유체의 발생 가능한 이온 오염에 의해서 금속을 이용할 수 없는 적용예에서 중합체 재료로 구성될 수 있다. 구분된 부품 유형들의 수를 최소화하기 위해서, 유체 핸들링 구성요소를 유동 기재 유체 경로 도관에 밀봉 가능하게 결합시키는 방법이 일반적으로 특정 표면 장착 시스템 설계 내에서 표준화된다. 대부분의 결합 방법은 유체 구성요소와 그에 부착되는 유동 기재 사이에 개재되는 변형 가능 가스켓을 이용한다. 가스켓은 미국 특허 제5,803,507호 및 미국 특허 제6,357,760호에서 확인되는 바와 같은 단순한 탄성중합체 O-링 또는 특별한 금속 밀봉 링일 수 있다. 반도체 제조 장비에서 고순도 유체를 제어 전달하는 것이 반도체 전자 산업의 시작 이래로 관심 사항이 되어 왔고, 대부분 금속제의 밀봉부를 이용하는 유체 전달 시스템 구성의 초기에 개발되었다. 예를 들어, 적합한 벨로우즈 밀봉형 밸브의 하나의 초기의 예가 미국 특허 제3,278,156호에서 확인되는 한편, 유체 도관을 결합하기 위한 널리 이용되는 VCR® 피팅이 미국 특허 제3,521,910호에서 확인되고, 전형적인 초기의 격막 밀봉형 밸브가 미국 특허 제5,730,423호에서 확인된다. 최신 마이크로프로세서 디바이스의 제조에서 필요한 것보다 순도 요건이 덜 엄격한 광기전 태양 전지에서의 최근의 상업적인 관심사는 탄성중합체 밀봉부를 이용한 유체 전달 시스템으로 되돌아 갈 수 있다.
단일 유체 종(species)을 핸들링하기 위한 시퀀스 내로 조립된 유체 핸들링 구성요소의 집합이 가스 스틱(gas stick)으로 흔히 지칭된다. 프로세스 유체를 특정 반도체 프로세싱 챔버에 전달하기 위한 몇 개의 가스 스틱으로 이루어진 장비 하위시스템이 종종 가스 패널로 지칭된다. 1990년대에, 몇몇 발명자는, 밸브 및 기타의 능동적(및 피동적) 유체 핸들링 구성요소가 제거 가능하게 부착되는, 프로세스 유체가 통과하여 이동하는 도관을 포함하는, 일반적인 유체 유동 경로가 피동적 금속 구조물로 구성되는, 가스 스틱을 생성하는 것에 의한 가스 패널 유지성 및 크기에 관한 문제를 제기하였다. 피동적 유체 유동 경로 요소는 매니폴드, 기재, 블록, 및 기타로 다양하게 지칭되어 왔고, 일부는 심지어 개별적인 발명자들의 작업에서도 일치되지 않았다. 본 개시 내용은, 다른 유체 핸들링 장치가 장착될 수 있는 피동적 유체 유동 경로(들)를 포함하는 유체 전달 시스템 요소를 나타내기 위해서 유동 기재라는 용어의 사용을 선택하였다.
본 발명의 실시 형태는, 일반적인 프로세스 조건을 위한 그러나 구체적으로 프로세스 유체가 주변 분위기의 온도보다 높은(또는 낮은) 온도까지 가열(또는 냉각)되는 극단적인 유량 및/또는 고온 적용예에서의 이용을 위해서 구성된, 표면 장착 유체 전달 유동 기재에 관한 것이다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 반도체 프로세스 유체 전달 시스템의 맥락에서, "극단적인 유량"이라는 표현은 약 50 SLM 초과 또는 약 50 SCCM 미만의 가스 유량에 상응한다. 본 발명의 실질적인 양태는, 다른 표면 장착 아키텍처보다 실질적으로 크거나 작은 횡단면 면적(크기)을 갖는 유체 경로 도관을 갖는 유동 기재를 제조할 수 있는 능력이다.
본 발명에 따른 유동 기재를 이용하여 가스 스틱의 일부를 형성할 수 있거나, 전체 가스 스틱을 형성할 수 있다. 본 발명의 특정 실시 형태를 이용하여, 단일 유동 기재만을 이용하는 전체 가스 패널을 구현할 수 있다. 본 발명의 유동 기재는, 미국 특허 제8,307,854호(이하에서, "'854 특허")에서 설명된 것과 같은, 표준화된 스틱 브라켓에 확실하게 체결될 수 있고, 그에 의해서 확실한 기계적 정렬을 제공할 수 있고 그에 의해서 유동 기재들 사이에서 어떠한 상호 록킹 플랜지 구조물들도 필요로 하지 않는다. 또한, 본 발명의 유동 기재는 '854 특허에 설명된 바와 같이 구성될 수 있고, 그에 따라 하나 이상의 매니폴드 연결 포트를 부가적으로 제공할 수 있고 그에 의해서 유체 전달 스틱들 사이의 횡단 연결을 가능하게 할 수 있다. 여기에서, '854 특허는 본원에 전체적으로 기재된 것과 같이 참조로 포함된다.
본 발명의 유동 기재 구성은, 밸브(또는 다른 유체 핸들링 구성요소) 장착 면 상에서 대칭적인 포트 배치(예를 들어, W-밀봉 장치) 또는 비대칭적인 포트 배치(예를 들어, 표준 "C-밀봉" 장치)를 갖는 밸브 및 다른 유체 핸들링 구성요소와 함께 이용되도록 조정될 수 있다. 비대칭적인 설계만이 본원에서 보여지는데, 이는 그러한 장치가 반도체 장비 시장에서 가장 일반적으로 이용될 수 있기 때문이다.
일 실시 형태에 따라, 유동 기재는 제1 재료로 이루어진 중실형 블록(solid block)으로부터 형성된 기재 본체로서, 제1 표면 및 제1 표면에 대향되는 제2 표면을 가지는, 기재 본체; 기재 본체의 제1 표면 내에 형성된 복수의 구성요소 도관 포트의 쌍; 각각의 개별적인 구성요소 도관 포트의 쌍 사이에서 연장되고 각각의 구성요소 도관 포트의 쌍의 각각의 구성요소 도관 포트와 유체 연통되는 복수의 유체 경로로서, 각각의 개별적인 유체 경로가 기재 본체의 제2 표면 내에 형성되는, 복수의 유체 경로; 및 제2 재료로 형성된 적어도 하나의 캡으로서, 복수의 유체 경로 중 적어도 하나의 유체 경로를 밀봉하도록 구성된 제1 캡 표면 및 제1 표면에 대향되는 제2 캡 표면을 가지는, 적어도 하나의 캡을 포함하고; 기재 본체는 적어도 하나의 캡과 커플링되도록 구성된 개구부를 포함한다.
다른 실시 형태에 따라, 기재 본체를 형성하는 방법이 용접 캡을 기재 본체 내의 개구부에 근접 배치하는 단계; 용접 캡 및 기재 본체 중 하나 이상을 프레싱 툴로 프레스하는 단계로서, 프레싱 툴은 프레싱 요소를 포함하는, 단계; 용접 캡을 상기 프레싱의 결과로서 형성된 스웨이지 가공 조인트(swaged joint)를 통해서 기재 본체에 고정하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시 형태에 따라, 기재 본체를 형성하는 방법이 플러그를 기재 본체 내의 개구부에 근접 배치하는 단계; 플러그 및 기재 본체 중 하나 이상을 프레싱 툴로 프레스하는 단계로서, 프레싱 툴은 프레싱 요소를 포함하는, 단계; 플러그를 상기 프레싱의 결과로서 형성된 스웨이지 가공 조인트를 통해서 기재 본체에 고정하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시 형태에 따라, 기재 본체를 형성하는 방법이 관 스터브(tube stub)를 기재 본체 내의 개구부에 근접 배치하는 단계; 관 스터브 및 기재 본체 중 하나 이상을 프레싱 툴로 프레스하는 단계로서, 프레싱 툴은 프레싱 요소를 포함하는, 단계; 관 스터브를 상기 프레싱의 결과로서 형성된 스웨이지 가공 조인트를 통해서 기재 본체에 고정하는 단계를 포함한다.
도 1a는 유동 기재의 제1 실시 형태의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 라인 A-A를 따라서 취한 도 1a의 유동 기재의 횡단면도이다.
도 1c는 도 1a 및 도 1b의 유동 기재의 아래로부터의 도면을 도시한다.
도 1d는 도 1a 내지 도 1c의 유동 기재의 입면도이다.
도 1e는 도 1b의 라인 B-B를 따라서 취한 도 1b의 유동 기재의 횡단면도이다.
도 1f는 도 1b의 라인 C-C를 따라서 취한 도 1b의 유동 기재의 횡단면도이다.
도 1g는 도 1a 내지 도 1f의 유동 기재의 단부도이다.
도 1h는 도 1b에 도시된 유동 기재의 일부의 분해도이다.
도 1i는 도 1a 내지 도 1h의 유동 기재의 아래로부터의 입면도이다.
도 1j는 도 1a 내지 도 1i의 유동 기재의 절취 입면도이다.
도 2a는 유동 기재의 제2 실시 형태의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 라인 A-A를 따라서 취한 도 2a의 유동 기재의 횡단면도이다.
도 2c는 도 2a 및 도 2b의 유동 기재의 아래로부터의 도면을 도시한다.
도 2d는, 본 발명의 양태에 따른, 도 2a 내지 도 2c의 유동 기재의 입면도이다.
도 2e는 도 2b의 라인 B-B를 따라서 취한 도 2b의 유동 기재의 횡단면도이다.
도 2f는 도 2b에 도시된 유동 기재의 일부의 분해도이다.
도 2g는 캡 조립 전의 도 2a 내지 도 2f의 유동 기재의 아래로부터의 여러 입면도를 도시한다.
도 2h는 캡 조립 후의 도 2a 내지 도 2g의 유동 기재의 아래로부터의 입면도를 도시한다.
도 3a는 본 발명에 따른 유동 기재의 제3 실시 형태의 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 라인 A-A를 따라서 취한 도 3a의 유동 기재의 횡단면도이다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 유동 기재의 아래로부터의 도면을 도시한다.
도 3d는 도 3b의 라인 B-B를 따라서 취한 도 3a 내지 도 3c의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 3e는 제1 용접 준비를 보여주는 도 3a 내지 도 3d의 유동 기재의 일부의 아래로부터의 분해 입면도이다.
도 4a는 유동 기재의 제4 실시 형태의 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 라인 A-A를 따라서 취한 도 4a의 유동 기재의 횡단면도이다.
도 4c는 도 4b의 라인 B-B를 따라서 취한 도 4a 및 도 4b의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 4d는 제2 용접 준비를 보여주는 도 4a 내지 도 4c의 유동 기재의 일부의 아래로부터의 분해 입면도이다.
도 4e는, 용접 캡이 제 위치에서 도시된, 도 4a 내지 도 4d의 유동 기재의 횡단면도이다.
도 4f는 도 4e의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 4g는 도 4a 내지 도 4f의 유동 기재의 아래로부터의 입면도이다.
도 5는 도 3 내지 도 4의 유동 기재와 함께 사용하기 위한 용접 캡의 여러 도면을 도시한다.
도 6a는 본 발명의 양태에 따른 유동 기재의 실시 형태의 횡단면도이다.
도 6b는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제1 위치에 있는 도 6a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 6c는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제2 위치에 있는 도 6b의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 7a는 본 발명의 양태에 따른 유동 기재의 다른 실시 형태의 횡단면도이다.
도 7b는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제1 위치에 있는 도 7a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 7c는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제2 위치에 있는 도 7b의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 8a는 본 발명의 양태에 따른 유동 기재의 다른 실시 형태의 횡단면도이다.
도 8b는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제1 위치에 있는 도 8a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 8c는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제2 위치에 있는 도 8b의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 9a는 본 발명의 양태에 따른 유동 기재의 다른 실시 형태의 횡단면도이다.
도 9b는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제1 위치에 있는, 캡 유지 요소를 포함하는 프레스를 갖는 도 9a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 9c는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제2 위치에 있는 도 9b의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 10a는 본 발명의 양태에 따른 유동 기재의 다른 실시 형태의 횡단면도이다.
도 10b는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제1 위치에 있는 도 10a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 10c는 본 발명의 양태에 따른, 프레스가 제2 위치에 있는 도 10b의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 11a는 본 발명의 양태에 따른 유동 기재의 다른 실시 형태의 횡단면도이다.
도 11b는 본 발명의 양태에 따른, 둥근 연부가 개구부에 근접하고 프레스가 제1 위치에 있는 도 11a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 11c는 본 발명의 양태에 따른, 정사각형 연부가 개구부에 근접하고 프레스가 제1 위치에 있는 도 11a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 12a는 본 발명의 양태에 따른 유동 기재의 다른 실시 형태의 횡단면도이다.
도 12b1은 본 발명의 양태에 따른, 둥근 연부가 개구부에 근접하는 도 12a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 12b2는 본 발명의 양태에 따른, 정사각형 연부가 개구부에 근접하는 도 12a의 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 12c는 본 발명의 양태에 따른, 도 12b1의 용접 캡 및 유동 기재의 일부의 분해 횡단면도이다.
도 13a는 본 발명의 양태에 따른, 유동 기재와 함께 사용하기 위한 플러그의 상단 평면도이다.
도 13b는 본 발명의 양태에 따른 도 13a의 플러그 및 유동 기재의 횡단면도이다.
도 14a는 본 발명의 양태에 따른, 유동 기재와 함께 사용하기 위한 관 스터브의 상단 평면도이다.
도 14b는 본 발명의 양태에 따른 도 14a의 관 스터브 및 유동 기재의 횡단면도이다.
도 15는 본 발명의 양태에 따른, 용접 캡, 플러그 및/또는 관 스터브를 유동 기재와 커플링시키는 방법의 단계들의 흐름도이다.
본 발명은 본원을 이하의 설명에서 기술되거나 도면에 도시된 구성의 상세 내용 및 구성요소의 배열로 제한하지 않는다. 본 발명이 다른 실시 형태일 수 있고, 여러 가지 방식으로 실시 또는 실행될 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 어법 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이고 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 본원에서의 "포괄하는", "포함하는", 또는 "가지는", "함유하는", "수반하는" 및 그 변형의 사용은 그 이후에 나열된 항목 및 그 균등물뿐만 아니라 부가적인 항목을 포함한다는 것을 의미한다.
본 발명의 유체 전달 유동 기재 내에서 조작되는 유체 재료가 기체, 액체, 또는 물질의 특정 온도 및 압력에 따라 액체 상과 가스 상 사이에서 변경될 수 있는 증기 물질일 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 대표적인 유체 물질은 아르곤(Ar)과 같은 순수 원소, 삼염화붕소(BC13)와 같은 증기 화합물, 캐리어 가스 내의 일반적으로 액체인 사염화규소(SiC14), 또는 수성 시약일 수 있다.
도 1a 내지 도 1j는, 유체 핸들링 구성요소의 포트 중 하나가 그러한 구성요소의 중심과 축방향으로 정렬되고 다른 하나가 축을 벗어나 위치되는, 비대칭적인 포트 배치(예를 들어, C-밀봉 구성요소)를 갖는 유체 핸들링 구성요소와 함께 이용하기 위한, 본 발명의 실시 형태에 따른 모듈형 유동 기재를 도시한다. 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 개시 내용의 실시 형태가, W-밀봉 구성요소와 같은 대칭적인 포트 배치를 갖는 유체 핸들링 구성요소와 함께 사용되도록 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 전체가 본원에 기재된 것과 같이 참조로 포함되는, 미국 특허 제8,496,029호("029 특허")를 참조한다.
도시된 바와 같이, 유동 기재(100)는 재료의 중실형 블록으로 형성된 기재 본체(101) 및 연관된 캡(195)(도 1i 참조)을 포함하고, 그 각각은 유동 기재의 의도된 용도에 따라 적절한 재료(예를 들어, 스테인리스 강)로 형성될 수 있다. 기재(100)는, 유체 핸들링 구성요소(예를 들어, 밸브, 압력 변환기, 필터, 조절기, 질량 유동 제어기, 등)가 부착되는 구성요소 부착 표면(105)을 포함한다. 유동 기재의 구성요소 부착 표면(105) 내에 하나 이상의 구성요소 도관 포트(120)가 형성된다. 구성요소 도관 포트(120a)는 전형적으로 제1 유체 핸들링 구성요소의 제1 포트(유입구 또는 배출구)에 유체적으로 연결될 수 있는 한편, 구성요소 포트(120b)는 전형적으로 제1 유체 핸들링 구성요소의 제2 포트(배출구 또는 유입구)에 유체적으로 연결될 수 있고; 구성요소 도관 포트(120c)는 전형적으로, 제1 유체 핸들링 구성요소로부터 구분되는 제2 유체 핸들링 구성요소의 포트(배출구 또는 유입구)에 유체적으로 연결될 수 있다.
구성요소 도관 포트(120c 및 120d) 그리고 구성요소 도관 포트(120e 및 120f)가 각각의 유체 핸들링 구성요소의 유입구 및 배출구에 각각 개별적으로 연결될 수 있고, 유동 기재(100)가 어떻게 비대칭적인 포트 배치를 가지는 유체 핸들링 구성요소에 특히 적합한 지를 보여준다. 구성요소 포트(120g)는 전형적으로, 유체 전달 스틱의 유동 기재들 사이에서 프로세스 유체의 유동을 연통시키기 위해서 이용될 수 있는, 질량 유동 제어기와 같은, 장치의 유입구 또는 배출구 포트와 연관될 수 있다.
복수의 내부 나사산형 구성요소 장착 개구(110a, 110b, 110c, 및 110d)가 구성요소 도관 포트(120a 및 120b)와 연관되고, 그 개구의 각각은, 유체 핸들링 구성요소를 유동 기재(100)에 밀봉 가능하게 장착하기 위해서 이용되는 체결구(미도시)의 나사산형 단부를 수용할 수 있다. 내부 나사산형 구성요소 장착 개구(110y, 110z)의 쌍이 도관 포트(120g)와 연관되고, 그 개구의 각각은, 질량 유동 제어기와 같은 유체 핸들링 구성요소의 포트를 유동 기재(100)에 밀봉 가능하게 장착하기 위해서 체결구(미도시)의 나사산형 단부를 수용할 수 있다. 유체 전달 스틱 내의 인접 유동 기재가, 유체 핸들링 구성요소의 다른 포트를 인접 유동 기재에 밀봉 가능하게 장착하는데 필요한 부가적인 장착 개구의 쌍을 전형적으로 제공할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 도관 포트와 각각의 유체 핸들링 구성요소 사이의 임의의 누출이 검출될 수 있게 하는 누출 포트((구성요소 도관 포트(125a 및 120b)를 위한) 120a, 및 (구성요소 도관 포트(120c 및 120d)를 위한) 125b)가 구성요소 도관 포트의 각각의 쌍과 연관된다.
유동 기재(100)는, 유체를 유동 기재(100)를 따라 길이방향으로(즉, 도 1a에서 좌측으로부터 우측으로) 이송하기 위해서 이용되는 많은 수의 유체 경로(175a, 175b, 175c, 및 175d)를 포함한다. 예를 들어, 유체 경로(175a)는 관 스터브 연결부(135)와 구성요소 도관 포트(120a) 사이에서 연장되고, 유체 경로(175b)는 구성요소 도관 포트들(120b 및 120c) 사이에서 연장되고, 유체 경로(175c)는 구성요소 도관 포트(120d)와 구성요소 도관 포트(120e) 사이에서 연장되고, 유체 경로(175d)는 구성요소 도관 포트들(120f 및 120g) 사이에서 연장된다. 관 스터브 연결부(135)는 전형적으로 프로세스 유체의 공급원 또는 싱크(sink)에 (예를 들어, 용접에 의해서) 유체적으로 연결될 수 있다.
복수의 도웰 핀 개구(dowel pin aperture)(150a 내지 150h)가 유동 기재(100) 내에 형성되고, 이는, 구성요소 부착 표면(105)으로부터 구성요소 부착 표면(105)에 대향되는 유동 기재의 측면 상의 연결부 부착 표면(115)까지 연장된다. 연결부 부착 표면(115)은, '854 특허에 설명된 바와 같이, 기재(100)를 유체 전달 스틱 브라켓에, 매니폴드에, 또는 그 둘 모두에 연결하기 위해서 이용될 수 있다. 이러한 도웰 핀 개구(150a 내지 150h)의 각각은, 상이한 기능들의 실시를 위해서 이용될 수 있는 도웰 핀(미도시)을 수용할 수 있다. 제1 기능은 캡(195)을 유동 기재(100)의 본체(101)와 정렬시키는 것이고, 제2 기능은, '854 특허에서 설명된 것과 유사한 방식으로, 유동 기재를 유체 전달 스틱 브라켓과 정렬시키는 것이다. 특정 설비에서, 이러한 기능들 중 제1 기능 만이 실시될 수 있고, 그에 따라 정렬(그리고 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같은 용접) 후에, 도웰 핀이 제거될 수 있고 다른 유동 기재 본체 및 캡과 함께 재-사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 추가적인 양태에 따라, 도웰 핀의 위치가 역으로 기존 모듈형 유동 기재 시스템, 예를 들어, Kls 시스템과 양립될 수 있다.
도 1c는 아래로부터의 유동 기재(100)의 도면을 도시하고, 여기에서 복수의 유동 기재 장착 개구(130)를 볼 수 있다. 복수의 유동 기재 장착 개구(130)는 캡(195) 내에 형성되고, 캡(195)을 통해서 그리고 (도 1i에 더 명확하게 도시된) 유동 기재의 본체(101) 내로 연장된다. 유동 기재 본체 내에서, 유동 기재(100)를 아래로부터 유체 전달 스틱 브라켓과 같은 장착 표면에 장착하기 위해서 체결구(미도시)를 수용하도록, 유동 기재 장착 개구(130)의 내부에 나사산이 형성된다. 유동 기재 장착 개구(130)의 배치는, 유동 기재(100)가 부착되는 장착 표면 내의 장착 개구의 배치에 따라 달라질 수 있다.
도면에서 확인될 수 있는 바와 같이, 구성요소 도관 포트(120) 및 유체 경로(175) 모두가 비용-효과적인 방식으로 가공될 수 있다. 따라서, 구성요소 도관 포트(120a 내지 120g)의 각각은 구성요소 부착 표면(105)으로부터 유동 기재(100)의 본체(101)의 제1 또는 상단 표면 내로 가공하는 것에 의해서 형성될 수 있고, 유체 경로(175b, 175c, 및 175d)의 각각은, 도 1f에 도시된 바와 같이, 유동 기재의 본체(101)의 제2 또는 하단 표면으로부터 가공하는 것에 의해서 각각 형성될 수 있고, 유체 경로(175a)는, 도 1e에 도시된 바와 같이, 유동 기재의 본체의 측면 표면으로부터 가공하는 것에 의해서 형성될 수 있다. 유체 경로(175)는 그 내식성 향상을 위해서 처리될 수 있다. 도면에 도시된 유체 경로(175)의 치수가, 약 50 SLM 초과와 같은, 많은 유량에 특히 매우 적합하다는 것을 이해하여야 한다. 사실상, 도면에 도시된 유체 경로의 치수는, 유동 기재(100)가 많은 유량의 적용예(예를 들어, 약 50 내지 100 SLM)뿐만 아니라 매우 많은 유량(예를 들어, 약 200 SLM 초과의 유량)의 적용예에서 사용될 수 있게 한다. 따라서, 본 발명의 실시 형태는, 약 200 SLM 내지 1000 SLM의 매우 많은 유량에서 동작하도록 설계된, 앞으로 출현하는 반도체 제조 장비와 함께 사용될 수 있다. 유체 경로의 치수가 단순한 방식으로, 예를 들어 단순히 유체 경로(175b, 175c, 및 175d) 중 하나 이상의 횡단면 면적을 감소시키는 것에 의해서, 더 적은 유동의 적용예를 위해서 축소될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 사실상, 구성요소 도관 포트(120)가 유체 경로와 다른 프로세스 단계에서 형성되기 때문에, 유체 경로의 치수는 구성요소 도관 포트의 치수에 의해서 구속되지 않고, 그에 따라, 유체 경로의 횡단면 면적은 넓은 범위의 유량을 수용하기 위해서 구성요소 도관 포트의 횡단면 면적에 비해서 상당히 클 수 있거나, 작을 수 있거나, 그와 동일할 수 있다.
도 1h 및 도 1i는 본 발명의 양태에 따른 캡(195)의 다양한 상세 내용을 도시한다. 빈번하게 주변 보다 높은 온도로 가열될 수 있는 반도체 프로세스 유체와 함께 사용되도록 특별히 구성된 일 실시 형태에 따라, 캡(195)은 약 0.02 인치(0.5mm) 두께의 스테인리스 강의 얇은 시트로 형성될 수 있다. 얇은 스테인리스 강의 시트는, 기재의 연결부 부착 표면(115)에 대한 열의 인가에 의해서, 열이 유동 기재 내에서 유동하는 프로세스 유체에 용이하게 전달될 수 있게 한다. 열의 공급원은 블록 가열기에 의해서, '854 특허에서 설명된 것과 유사한 방식으로 유동 기재가 부착되는 유체 전달 스틱 브라켓의 홈 내로 삽입된 카트리지 가열기에 의해서, 또는 미국 특허 제7,307,247호에서 설명된 것과 같은 얇은 필름 가열기에 의해서 제공될 수 있다. 얇은 캡은 또한, 희망하는 경우에, 유동 기재 내에서 유동하는 유체가 냉각될 수 있게 한다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 스테인리스 강의 시트를 화학적으로 에칭하여, 유체 경로(175b, 175c, 및 175d)를 둘러싸고 형성하는 홈(123)을 형성할 수 있다. 그러한 화학적 에칭은 정확하게 실시될 수 있고, 대안적으로 이용될 수 있는 가공과 같은, 다른 홈 형성 방법보다 저렴할 수 있다. 일 실시 형태에 따라, 홈은 약 0.01 인치(0.25 mm)의 두께까지 에칭될 수 있다. 각각의 유체 경로(175b, 175c, 및 175d)를 둘러싸고 형성하는 홈(123)의 존재는 많은 목적을 위한 역할을 한다. 예를 들어, 얇은 홈은, 예를 들어, 홈(123)이 존재하지 않는 경우보다 적은 시간 및 에너지를 이용하여, 전자 빔 용접에 의해서, 캡이 유동 기재의 본체(101)에 용접될 수 있게 한다. 용접은 홈에 의해서 형성된 각각의 유체 경로 주위를 따르는 것에 의해서 실시될 수 있고, 그에 의해 유밀 밀봉부를 형성한다. 전자 빔 용접은, 어떠한 오염도 최소화하기 위해서, 진공 환경에서 실시될 수 있다. 유동 기재 본체(101) 및 캡(195)을 위해서 이용되는 재료가 고순도 금속, 예를 들어 스테인리스 강인 경우에, 진공 용접 환경은 용접 지점에서 오염물질(예를 들어, 탄소, 황, 망간 등)을 더 제거하는 작용을 한다. 전자 빔 용접이 일반적으로 바람직하지만, 다른 유형의 용접, 예를 들어 레이저 용접이 또한 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
홈(123)의 존재는 또한 용접 중에 안내부로서의 역할을 하는데, 이는 홈이 유체 경로의 주변부를 형성하기 때문이다. 유동 기재의 본체(101) 내의 도웰 핀 홀(150a, 150b) 및 캡(195) 내의 상응 도웰 핀 홀(150a', 150b')이 도웰 핀을 수용하고, 이는 캡(195)이 용접 중에 유동 기재(100)의 본체와 정렬될 수 있게 하고 그와 정합(registration)되어 유지될 수 있게 한다. 도웰 핀이 용접 완료 후에 제거 및 재-사용될 수 있거나, 유동 기재와 장착 표면을 정렬시키기 위한 보조부로서 제 위치에서 유지될 수 있다.
단지 4개의 유체 경로가 도면에 도시되어 있지만, 본 발명의 제조 실시 형태의 용이성 및 저비용은 임의의 수의 유체 경로 및 구성요소 포트가 유동 기재 내에서 용이하게 형성될 수 있게 한다는 것을 이해하여야 한다. 이와 관련하여, 전체 유체 전달 스틱을 위한 모든 유체 경로 및 구성요소 연결부 포트가 단일 유동 기재 내에 형성될 수 있다. 대안적으로, 유체 전달 스틱이, 전술한 유동 기재(100)와 같은 둘 이상의 유동 기재의 이용에 의해서 형성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 모듈형 유동 기재를 도시한다. 또한 029 특허를 참조한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 이러한 실시 형태는 구체적으로, 유체 핸들링 구성요소의 포트 중 하나가 구성요소의 중심과 축방향으로 정렬되고 다른 하나가 축을 벗어나 위치되는, 비대칭적인 포트 배치(예를 들어, C-밀봉 구성요소)를 갖는 유체 핸들링 구성요소와 함께 이용될 수 있게 구성된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 이러한 실시 형태는, 이전의 실시 형태와 마찬가지로, W-밀봉 구성요소와 같은 대칭적인 포트 배치를 갖는 유체 핸들링 구성요소와 함께 사용되도록 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 큰 부피(즉, 큰 유량) 적용예에서의 이용을 위해서, 그러나 또한, 약 50 SCCM 미만과 같은, 적은 부피의 적용예에서의 이용을 위해서 구성된다. 이러한 제2 실시 형태가 제1 실시 형태와 유사한 많은 설계 양태를 공유하기 때문에, 차이만을 이하에서 구체적으로 설명한다.
도시된 바와 같이, 유동 기재(400)는 재료의 중실형 블록으로 형성된 기재 본체(401) 및 연관된 캡(495)(도 2g 참조)을 포함하고, 그 각각은 유동 기재의 의도된 용도에 따라 적절한 재료(예를 들어, 스테인리스 강)로 형성될 수 있다. 주로 비용 상의 이유로, 그러나 또한 (이온 오염과 관련되는 것과 같이) 비-금속 재료의 사용을 보장하는 적용예를 위해서, 유동 기재의 본체(401) 및/또는 캡(495)이 또한 플라스틱과 같은 중합체 재료로 형성될(예를 들어, 몰딩 또는 가공될) 수 있다. 플라스틱과 같은 다른 재료의 이용은, 유동 기재(400)가, 이온 오염과 관련된 화학물질 전달 적용예 또는 생물학적 적용예, 및/또는 비용과 관련된 적용예에 특히 매우 적합해질 수 있게 한다.
제1 실시 형태에서와 같이, 유동 기재(400)는, 유체 핸들링 구성요소(예를 들어, 밸브, 압력 변환기, 필터, 조절기, 질량 유동 제어기, 등)가 부착되는 구성요소 부착 표면(105)을 포함한다. 제1 실시 형태와 관련하여 설명한 것과 유사한 기능을 갖는, 하나 이상의 구성요소 도관 포트(120)가 유동 기재(400)의 구성요소 부착 표면(105)에 형성된다. 복수의 내부 나사산형 구성요소 장착 개구(110a, 110b, 110c, 110d, 110y, 및 110z)가 구성요소 도관 포트(120)의 각각과 연관되고, 그 개구의 각각은, 전술한 것과 유사한 방식으로, 유체 핸들링 구성요소(미도시)를 유동 기재(400)에 밀봉 가능하게 장착하기 위해서 이용되는 체결구(미도시)의 나사산형 단부를 수용할 수 있다. 도관 포트와 각각의 유체 핸들링 구성요소 사이의 임의의 누출이 검출될 수 있게 하는 누출 포트((구성요소 도관 포트(125a 및 120b)를 위한) 120a, 및 (구성요소 도관 포트(120c 및 120d)를 위한) 125b)가 구성요소 도관 포트의 각각의 쌍과 연관된다.
제1 실시 형태에서와 같이, 유동 기재(400)는, 유체를 유동 기재(400)를 따라 길이방향으로(즉, 도 2a에서 좌측으로부터 우측으로) 이송하기 위해서 이용되는 많은 수의 유체 경로(175a, 175b, 175c, 및 175d)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 관 스터브 연결부(135)는 전형적으로 프로세스 유체의 공급원 또는 싱크에 (예를 들어, 용접에 의해서, 또는 에폭시와 같은 적합한 접착제의 이용에 의해서) 유체적으로 연결될 수 있다.
제1 실시 형태에서와 같이, 복수의 도웰 핀 개구(150a 내지 150h)가 유동 기재(400) 내에 형성되고, 이는, 구성요소 부착 표면(105)으로부터 구성요소 부착 표면에 대향되는 유동 기재의 측면 상의 연결부 부착 표면(115)까지 통과 연장된다. 연결부 부착 표면(115)은, '854 특허에 설명된 바와 같이, 기재(400)를 유체 전달 스틱 브라켓에, 매니폴드에, 또는 그 둘 모두에 연결하기 위해서 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 도웰 핀 개구(150a 내지 150h)의 각각은, 상이한 기능들의 실시를 위해서 이용될 수 있는 도웰 핀(미도시)을 수용할 수 있다. 제1 기능은 캡(495)을 유동 기재(400)의 본체(401)와 정렬시키는 것이고, 제2 기능은, '854 특허에서 설명된 것과 유사한 방식으로, 유동 기재를 유체 전달 스틱 브라켓과 정렬시키는 것이다. 특정 설비에서, 이러한 기능 중 제1 기능만이 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 사용되는 도웰 핀의 길이에 따라, 도웰 핀은 캡(495)을 통해서 돌출될 수 있고 연결부 부착 표면(115)을 넘어서 연장될 수 있고, 그에 따라 도웰 핀은, 유동 기재를 유체 전달 스틱 브라켓 또는 다른 장착 표면 내의 상응 개구와 정렬시키기 위해서 이용될 수 있다. 도웰 핀이 연결부 부착 표면(115)을 넘어서 연장되는 경우에, 도웰 핀의 위치는 뒤쪽에 위치될 수 있고 그에 따라 기존 모듈형 유동 기재 시스템과 양립 가능할 수 있다. 대안적으로, 도웰 핀이 연결부 부착 표면을 넘어서 연장되지 않도록, 그러나 여전히 캡(495)과 결합되어 정렬을 보장하도록, 도웰 핀의 길이가 결정될 수 있다.
도 2c는 아래로부터의 유동 기재(400)의 도면을 도시하고, 여기에서 복수의 유동 기재 장착 개구(130)를 볼 수 있다. 복수의 유동 기재 장착 개구(130)는 캡(495) 내에 형성되고, 캡(195)을 통해서 그리고 (도 2g에 더 명확하게 도시된) 유동 기재의 본체(401) 내로 연장된다. 유동 기재 본체 내에서, 유동 기재(400)를 아래로부터 유체 전달 스틱 브라켓과 같은 장착 표면에 장착하기 위해서 체결구(421)(도 2h)를 수용하도록, 유동 기재 장착 개구(130)(도 2g의 (130a, 130b))의 내부에 나사산이 형성된다. 체결구(421)는 또한, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 탄성중합체 o-링과 같은 변형 가능 가스켓(455)을 압축하여 각각의 개별적인 유체 경로(175b, 175c, 및 175d) 주위에서 밀봉부를 형성하기 위해서 이용된다. 도면에서 확인될 수 있는 바와 같이, 구성요소 도관 포트(120) 및 유체 경로(175)가 다시 비용-효과적인 방식으로 가공되거나 몰딩될 수 있다.
도 2d 내지 도 2h는 본 발명의 양태에 따른 캡(495)의 다양한 상세 내용을 도시한다. 도 2b 및 도 2e에 도시된 바와 같이, 캡(495)의 두께는 제1 실시 형태의 두께보다 상당히 더 두껍고(예를 들어, 0.13 인치(3.3 mm) 대 0.02 인치(0.5 mm)), 그에 따라, 특히 캡(495) 및 유동 기재(400)의 본체(401)가 비교적 비-전도성 재료, 예를 들어 플라스틱으로 형성되는 경우에, 그리고 가열(또는 냉각)이 아래로부터 노출 표면(115)에 제공되는 경우에, 열 또는 냉각을 유동 기재 내에서 유동하는 유체에 전달하는데 있어서 다소 덜 효과적이 되게 한다. 그러나, 캡(495)의 두께는 캡(495)이 충분히 강성이 될 수 있게 하고, 그에 따라 그 자체의 장착 표면으로서 작용할 수 있게 하며, 홈(423)이 충분히 깊게 그 내부에 형성될 수 있게 하고 그에 따라 탄성중합체 밀봉부(455)를 유지할 수 있게 한다. 또한 제1 실시 형태의 캡(195)과 대조적으로, 그리고 도 2g에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 홈(423)은, 유동 기재의 본체(401)(즉, 제1 실시 형태에서와 같은 유체 전달 스틱 브라켓 또는 다른 장착 표면과 정합되어 배치될 수 있는 노출 표면(115) 대신, 기재(400)의 본체(401)와 정합되어 배치될 때, 캡(495)의 비노출 표면)와 정합되어 배치되는 캡(495)의 표면 내에 가공된다. 캡(495)을 유동 기재(400)의 본체(401)에 조립하는 동안, 부가적인 밀봉부 유지부를 이용하지 않고도, 탄성중합체 밀봉부(455)를 제 위치에서 유지하도록, 홈(423)의 치수가 결정된다. 조립 중에 그리고 도 2g를 구체적으로 참조하면, 탄성중합체 밀봉부(455)는 캡(495)의 상단 표면 내에 형성된 홈(423) 내에 배치될 수 있고, 캡(495)의 상단 표면은, 개별적으로, 캡(495) 내의 도웰 핀 개구(150a')가 본체(401) 내의 도웰 핀 개구(150a)와 정렬되도록, 캡 내의 도웰 핀 개구(150b')가 본체(401) 내의 도웰 핀 개구(150b)와 정렬되도록, 그리고 캡(495) 내의 기재 장착 개구(130a' 및 130b')가 본체(401) 내의 기재 장착 개구(130a 및 130b)와 정렬되도록, 기재의 본체(401)와 정합되어 배치된다. 이러한 실시 형태의 홈(423)이 캡의 표면 내에서 가공되는 것으로 설명하였지만, 그러한 홈이 몰딩과 같은 다른 프로세스에 의해서 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 2h에서 확인될 수 있는 바와 같이, 복수의 체결구(421)를 이용하여 캡(495)을 유동 기재(400)의 본체(401)에 고정한다. 이러한 체결구(421)는 2개의 목적: 유동 기재(400)를 아래로부터 유체 전달 스틱 브라켓에 장착하기 위한; 그리고 탄성중합체 밀봉부(455)를 압축하고 유체 경로(175b 내지 175d) 주위에서 유밀 밀봉을 보장하기 위한 목적을 위한 역할을 할 수 있다. 사용 시에, 탄성중합체 밀봉부(455)는 전형적으로 캡(495)의 홈(423) 내에서 제 위치에 배치될 수 있다. 이어서 캡은, 캡(495)의 도웰 핀 개구(150a', 150b' 등)를 통해서 연장되는 도웰 핀이 캡(495) 및 탄성중합체 밀봉부(455)를 유동 기재(400)의 기재 본체(401)와 함께 제 위치에서 고정하는, 그에 의해서 단일 유닛을 형성하는 작용을 하는 경우에, 도웰 핀 개구(150) 내에 삽입된 도웰 핀의 도움을 받아, 유동 기재(400)의 본체(401)와 정렬될 수 있다. 이어서, 유동 기재(400)는 유체 전달 스틱 브라켓 또는 다른 장착 표면 상의 희망 위치에 배치될 수 있고, 체결구(421)는 브라켓 또는 다른 장착 표면의 아래로부터 삽입될 수 있다. 체결구(421)를 조이는 것은 유동 기재를 장착 표면에 고정하고, 탄성중합체 밀봉부(455)를 압축하며, 그에 따라 유밀 밀봉부가 유체 경로의 주변부 주위에 형성되며, 캡(495)은 유동 기재(400)의 본체(401)와 정합된다.
캡(495)이 유동 기재(400)의 본체(401)에 용접되지 않기 때문에, 캡(495) 및 연관된 탄성중합체 밀봉부(455)가 추후에 최소의 노력으로 제거될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 예를 들어, 유체 경로(175b, 175c, 또는 175d)를 세정하거나 달리 서비스하고자 하는 경우에, 캡(495)이 용이하게 제거되며, 그에 따라 유체 경로를 노출시킬 수 있고/있거나 세정할 수 있고, 탄성중합체 밀봉부들(455) 중 하나 이상을 교체할 수 있고, 기타 등등을 할 수 있다.
단지 4개의 유체 경로가 이러한 제2 실시 형태와 연관된 도면에 도시되어 있지만, 본 발명의 제조 실시 형태의 용이성 및 저비용은 임의의 수의 유체 경로 및 구성요소 포트가 유동 기재 내에서 용이하게 형성될 수 있게 한다는 것을 이해하여야 한다. 이와 관련하여, 전체 유체 전달 스틱 또는 화학적 또는 생물학적 전달 시스템을 위한 모든 유체 경로 및 구성요소 연결부 포트가 (가공에 의해서, 몰딩에 의해서, 또는 몰딩 및 가공의 조합에 의해서) 단일 유동 기재 내에 형성될 수 있다.
비록 도 2a 내지 도 2h에 도시된 실시 형태가, 아래로부터 가열 또는 냉각될 때, 유동 기재 내에서 유동하는 유체에 열 에너지를 전달하는데(가열하는데 또는 냉각하는데) 있어서 효과적이지 못할 수 있으나, 이러한 제2 실시 형태가 그러한 사용을 위해서 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 캡(495)의 두께를 증가시켜, 캡(495)을 그리고 그에 따라 유체 경로(175) 내에서 유동하는 유체를 직접적으로 가열하는 길이방향 가열기 개구의 형성 및 하나 이상의 카트리지 유형의 가열기의 삽입을 가능하게 할 수 있다. 그러한 수정은, 유동 기재의 본체(401)가 플라스틱과 같은 비-전도성 재료로 형성되는 경우에도, 이용될 수 있다. 예를 들어, 열 전도도를 더 개선하기 위해서, 캡(495)이 알루미늄과 같은 열 전도성 재료로 형성될 수 있는 한편, 유동 기재의 본체(401)는 다른 재료, 예를 들어 플라스틱으로 형성된다.
비록 구체적으로 설명하지는 않았지만, '854 특허에서 설명된 다른 양태가 본원에서 설명된 유동 기재와 함께 이용되도록 구성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 길이방향으로 배향된 유체 경로에 더하여, 유동 기재는 횡방향으로 배향된 매니폴드 유체 경로를 포함할 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 관 스터브 연결부(135)와 유사한 관 스터브 연결부가 유동 기재의 본체(101)(401)의 측방향 측면 표면으로부터 연장될 수 있고, 매니폴드 유체 경로는 유체 경로(175a)에 대해서 설명한 것과 유사한 방식으로 형성된다.
비록 본 발명의 실시 형태를 2개의 포트를 갖는 유체 핸들링 구성요소의 이용과 관련하여 주로 설명하였지만, 출원인의 발명의 실시 형태가 3-포트 구성요소, 예를 들어 3-포트 밸브와 함께 이용되도록 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 그러한 유체 핸들링 구성요소는 덜 일반적이고 전형적으로 다소 고가이기 때문에, 2-포트 유체 핸들링 구성요소가 일반적으로 바람직하다.
전술한 도 1 및 도 2의 실시 형태는, 기재 본체 내에 형성된 복수의 유체 경로가, 기재 본체의 하단 표면에 부착된 공통된 또는 통합된 캡에 의해서 밀봉되는 유동 기재에 관한 것이다. 도 1a 내지 도 1j의 실시 형태는, 유체 경로의 각각을 밀봉하기 위해서 유체 경로의 각각의 주위에서 유동 기재의 하단 표면에 용접되는 통합 캡을 이용하는 한편, 도 2a 내지 도 2h의 실시 형태는, 기재 본체의 하단 표면에 대항하여(against) 압축될 때, 유체 경로의 각각을 밀봉하기 위해서 유체 경로의 각각의 주위에 배치된 복수의 탄성중합체 밀봉부를 압축하는 통합 캡을 이용한다. 출원인의 발명의 다른 양태에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 유동 기재 내의 복수의 유체 경로의 각각을 밀봉하기 위해서 통합 캡을 이용하는 대신, 복수의 개별적인 캡이 대안적으로 이용될 수 있다. 이제, 도 3 내지 도 12를 참조하여, 복수의 개별적인 캡을 이용하는 출원인의 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한 '029 특허를 참조한다.
도 3a 내지 도 3e는 복수의 연관된 캡을 포함하는 유동 기재에 관한 것이고, 각각의 캡은 유동 기재의 본체 내에 형성된 각각의 유체 경로와 연관된다. 캡은 도 5에 도시된 캡(595)과 구조가 유사할 수 있고, 기재의 본체 내로 함몰되고 이어서 제 위치에서 이음매 용접된다(seam welded). 캡은, 예를 들어, 금속, 예를 들어 스테인리스 강의 단편을 스탬핑 또는 가공하는 것에 의해서 형성될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c는, 2개의 포트를 갖는 유체 핸들링 구성요소를 수용할 수 있는 것에 더하여, 본 발명의 특정 실시 형태가 3개의 포트를 갖는 유체 핸들링 구성요소를 수용하도록 수정될 수 있다는 것을 도시한다.
도 3d 및 도 3e에서 가장 잘 확인될 수 있는 바와 같이, 유체 경로의 각각은, 용접 연부(805), 응력 릴리프 벽(810) 및 응력 릴리프 홈(815)을 포함하는 (용접 준비부 또는 개구부로도 지칭되는) 용접 형성부에 의해서 둘러싸인다. 응력 릴리프 홈(815)은, 캡(595)을 유동 기재의 본체에 이음매 용접하는 동안 용접 연부(805)를 따라서 발생될 수 있는 임의의 휘어짐, 비틀림 또는 다른 왜곡을 방지하는 작용을 하고, 용접 캡(595)의 노출 표면은 유동 기재의 본체 내에 피팅된다. 비록 기재의 본체에 대한 캡의 용접이 전형적으로 작은 범프를 용접 위치에 남길 것이나, 이러한 범프를 제거하기 위한 부가적인 표면 준비는 필요치 않은데, 이는 그러한 범프가 유동 기재의 본체의 하단 표면을 넘어서 연장하지 않고 제 위치에서 남을 수 있기 때문이다.
도 4a 내지 도 4g는, 상응하는 개별적인 캡에 의해서 밀봉되는 유체 경로를 또한 포함하는 본 발명에 따른 유동 기재의 대안적인 설계를 도시한다. 비록 도 4a 내지 도 4g가 기재의 구성요소 부착 표면 내에 형성된 2개의 구성요소 도관 포트를 상호 연결하는 단일 유체 경로만을 도시하지만, 기재 본체가 도 3a 내지 도 3e에 도시된 것과 유사한 복수의 유체 경로를 포함할 수 있는데, 이는 본원에서 도시된 도 4a 내지 도 4g가 주로 이러한 특정 실시 형태에서 이용되는 용접 형성부의 구조를 구체적으로 설명하기 위해서 주로 이용되기 때문이다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 실시 형태에서 이용되는 캡은 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어 스탬핑 또는 가공에 의해서, 금속의 시트 또는 단편으로부터 형성될 수 있다.
도 4c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 용접 형성부는 용접 연부(1005), 응력 릴리프 벽(1010) 및 응력 릴리프 홈(1015)을 포함하고, 이들 각각은 도 3a 내지 도 3e와 관련하여 전술한 것과 유사한 기능을 수행한다. 그러나, 도 3a 내지 도 3e의 실시 형태와 대조적으로, 도 4a 내지 도 4g에 도시된 실시 형태는 용접 캡 립(1020)을 또한 포함한다. 제조 중에, 각각의 캡(595)(도 5)을 밀봉되는 각각의 유체 경로 내에 배치한 후에, 기계적 힘이, 예를 들어, 이러한 목적을 위해서 구성된 다이 또는 지그를 이용하여, 각각의 유체 경로를 둘러싸는 용접 캡 립(1020)에 인가될 수 있다. 다이 또는 지그(즉, 프레스)에 인가되는 기계적 힘은 립을 용접 연부를 향해서 내측으로 밀거나 접고(즉, 스웨이지 가공하고), 그에 따라 각각의 캡(595)을 유동 기재의 본체 내에 캡쳐하고 유지한다(즉, 스웨이지 가공 조인트를 형성한다). 이어서, 연관되는 유지 캡(들)을 갖는 기재가 단일 유닛으로서 조작될 수 있다. 이어서, 각각의 캡은 접혀진 용접 캡 립 및 용접 연부를 따라서 이음매 용접될 수 있고, 그에 따라 누출 방지 밀봉부를 형성할 수 있다. 도 3a 내지 도 3e의 실시 형태에서와 같이, 용접 연부를 따라서 형성될 수 있는 임의의 용접 범프를 제거하기 위한 부가적인 표면 준비 또는 가공이 요구되지 않는데, 이는 그러한 범프가 기재 본체의 하단 표면을 넘어서 연장되지 않기 때문이다. 도 3a 내지 도 3e의 이전의 실시 형태에서와 같이, 응력 릴리프 홈은, 캡(595)을 유동 기재의 본체에 이음매 용접하는 동안 용접 연부(1005)를 따라서 발생될 수 있는 임의의 휘어짐, 비틀림 또는 다른 왜곡을 방지하는 작용을 한다.
도 5는, 도 3 내지 도 4의 실시 형태에서 이용될 수 있는 캡(595)을 도시한다. 유리하게, 캡(595)은 매우 저비용으로 금속의 시트로부터 가공, 몰딩, 주조, 단조 또는 스탬핑될 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태에서 캡(595)의 두께는, 통합 용접 캡(195)의 거의 2배인, 약 0.035 인치(0.9 mm) 두께이고, 큰 압력의 적용예에서도 부가적인 보강을 필요로 하지 않는다. 용접 캡의 두께는 사용되는 재료 및 용접 프로세스에 따라 달라질 수 있다. 임의의 공극/간극을 제거하여 (예를 들어, 임의의 공극/간극을 충진하여) 시스템으로부터 누출된 재료를 포집하는 임의의 지역을 최소화/제거하기 위해서, 용접 캡과 기재 본체 사이의 완전 침투 용접을 가능하게 하는 두께 및 재료를 선택하는 것이 유리할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는, 상응하는 개별적인 캡에 의해서 밀봉되는 유체 경로를 포함하는 본 발명에 따른 유동 기재의 또 다른 대안적인 설계를 도시한다. 도 3a 내지 도 3e의 실시 형태에서와 같이, 기재 본체(501)가, 도 3a에 도시된 것과 유사한 복수의 유체 경로를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 본원에 도시된 도 6a 내지 도 6c는 주로 이러한 특정 실시 형태에서 이용되는 용접 캡 형성부의 구조에 관한 상세 부분을 도시한다. 이러한 실시 형태에서 도시된 용접 캡(695)은, 도 5에 대해서 전술한 용접 캡(595)과 유사할 수 있고, 도 5에서 설명된 바와 같이, 예를 들어 스탬핑 또는 가공에 의해서 금속의 시트 또는 단편으로부터 형성될 수 있다. 그러나, 용접 캡(695)은, 기재 본체(501)와의 다른 결합 선택 사항을 가능하게 하는 상이한 프로파일을 가질 수 있다. 용접 캡(695)은 용접 캡 립(697)(즉, 상승된 립)을 포함할 수 있고, 기재 본체(501)는 함몰된 편평한 하단부(502) 및 함몰된 용접 캡 하단부(503)를 포함할 수 있다. 함몰된 편평한 하단부(502)는 기재 본체 내의 개구부에 인접할 수 있다(그리고, 용접 캡이 기재 본체(501)와 커플링될 때 용접 캡(695)과 인접할 수 있다). 함몰된 편평한 하단부(502)는 용접 중에 기재 본체의 변형을 방지하는데 도움을 주는 응력 릴리프 홈 또는 다른 유사 특징부의 일부일 수 있다.
용접 캡(695)은 제1 표면(699)(즉, 제1 캡 표면; 제1 용접 캡 표면) 및 제2 표면(701)(즉, 제2 캡 표면; 제2 용접 캡 표면)을 포함할 수 있다. 용접 캡(695)은 기재 본체(501)의 개구부와 커플링되고, 여기에서 제2 캡 표면(701)은 함몰된 용접 캡 하단부(503)와 피팅된다. 용접 캡(695)과 기재 본체(501)의 개구부의 커플링 중에, 프레스(900)를 이용하여 용접 캡 립(697)을 프레스할 수 있고, 용접 캡 립(697)을 변형시킬 수 있고, 기재 본체(501)와 용접 캡(695) 사이의 임의의 간극(즉, 공극)을 충진할 수 있고, 스웨이지 가공 조인트(703)를 생성할 수 있다. 본원에서 설명된 스웨이지 가공 조인트를 이용하는 것은 용접 캡(695)과 기재 본체(501) 사이의 간극을 최소화 및/또는 제거하는데 있어서 유리하다. 용접 캡(695)과 기재 본체(501) 사이의 임의의 간극이 공극을 생성할 수 있고, 그러한 공극은 시스템으로부터의 누출 재료의 포집 지역을 생성할 수 있다. 커플링 후에, 용접 캡(695)의 제1 표면(699)은 커플링된 용접 캡 및 본체(501)의 외측 표면이 되고; 제1 표면(699)은 도 6a의 하단 표면 및 도 6b 및 도 6c의 상단 표면으로 도시되어 있다.
프레싱 후에, 변형된 용접 캡 립(697)이 간극을 충진하고, 용접 캡(695)은 산업 및 필요 요건에 적합한 용접 프로세스로 제 위치에서 용접될 수 있다. 예시적인 용접 프로세스는, 비제한적으로, 전자 빔 용접, 레이저 용접, TIG 용접, MIG 용접, 및 다른 적합한 용접 기술을 포함한다. 이러한 설계의 이점은, 용접 캡이 용접 캡을 기재 본체에 고정하기 위한 필요 특징부(예를 들어, 용접 캡 립)를 포함할 수 있다는 것이고, 이는: (i.) 기재 본체 상에서 특징부를 가공할 필요성을 경감할 수 있고; 그리고 (ii.) 전체적인 조립체(예를 들어, 기재 본체 + 용접 캡)에 대한 낮은 비용을 초래할 수 있다.
도 6a는 기재 본체(501)와 커플링된 용접 캡(695)을 도시한다. 도 6b는, 프레스(902)가 용접 캡(695)의 용접 캡 립(697) 및 간극에 인접하여 배치된, 용접 캡(695)의 부분 횡단면도이다. 도 6c는, 프레스(900)가 용접 캡 립(697)에 접촉되고 용접 캡 립(697)의 재료를 변형시켜 용접 캡(695)과 기재 본체(501) 사이의 간극을 충진한 후의, 용접 캡(695)의 부분 횡단면도이다.
프레스(900)는 평면형인 프레싱 표면(904)을 갖춘 프레싱 특징부(902)를 포함할 수 있고, 프레싱 표면(904)은 용접 캡 립(697)과 접촉할 수 있고 용접 캡 립(697)을 변형시켜 용접 캡(695)과 기재 본체 사이의 간극을 충진할 수 있다. 프레싱 특징부(902)는 용접 캡(695) 및/또는 기재 본체(501)로부터의 재료를 안내(즉, 강제, 지향, 이동, 등)하여 용접 캡(695)과 기재 본체(501) 사이에 스웨이지 가공 조인트(703)를 형성하도록 성형될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는, 전술한 그리고 도 6a 내지 도 6c에 도시된 것과 유사하지만, 용접 캡을 기재 본체에 고정하는 것과 관련하여 다른 변형을 갖는 용접 캡의 다른 실시 형태를 도시한다. 도 7a는 용접 캡(695A)을 갖춘 기재 본체(501)의 횡단면도이다. 용접 캡(695A)은 기재 본체(501)의 개구부와 커플링되고, 여기에서 제2 캡 표면(701A)은 함몰된 용접 캡 하단부와 매칭된다. 용접 캡(695A)은 기재 본체(501)와 동일한 평면 내에 위치될 수 있다(예를 들어, 제1 용접 캡 표면(699A)이 기재 본체(501)의 인접 표면과 평면형으로 위치될 수 있다). 프레스(900)가 프레싱 특징부(902A)를 포함할 수 있고, 그러한 프레싱 특징부는 용접 캡(695A) 및 기재 본체(501)가 만나는 곳으로부터 재료를 함께 밀어서 간극을 폐쇄할 수 있다.
프레싱 특징부(902A)는 2개의 접촉 지점(904A 및 904B)(예를 들어, 계곡부에 의해서 분리된 2개의 피크)을 갖춘 프레싱 표면을 포함할 수 있다. 2개의 접촉 지점 중 하나(904A)는 용접 캡(695A)과 접촉할 수 있고, 2개의 접촉 지점 중 다른 하나(904B)는 용접 캡(695A)에 인접한 기재 본체(501)와 접촉할 수 있다. 프레스(900)를 이용하여 용접 캡 연부 및 기재 본체 연부를 프레스할 수 있고, 용접 캡 연부 및 기재 본체 연부를 변형시킬 수 있고, 기재 본체(501)와 용접 캡(695A) 사이의 간극을 충진할 수 있고, 스웨이지 가공 조인트(703)를 생성할 수 있다. 프레싱 후에, 변형된 용접 캡 연부가 간극을 충진하고, 용접 캡(695A)은 본원에서 설명된 바와 같은 용접 프로세스로 제 위치에서 용접될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 프레스(900)는 또한, 프레스의 이동에 앞서서 그리고 그러한 이동 중에 용접 캡(695A)을 제 위치에 유지하기 위한 미리 설정된 또는 조정 가능한 압력을 갖는 스프링을 포함할 수 있고 및/또는 스프링-로딩될(spring-loaded) 수 있다. 이는, 용접 캡(695A)이 기재 본체(501) 내의 제 위치로 프레스되기 전에, 용접 캡(695A)의 원치 않는 이동을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 본원에서 설명된 임의의 실시 형태가, 용접 캡의 이동을 방지 및/또는 제한하기 위해서, 스프링을 갖춘 및/또는 스프링 로딩되는 프레스를 포함할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c의 실시 형태의 이점은, 용접 캡(695A) 및 기재 본체(501) 중 어느 것도 생성에 부가적인 비용(예를 들어, 용접 캡 립(697) 및/또는 기재 본체 립(505)을 가공하기 위한 시간/돈)이 드는 부가적인 특징부(예를 들어, 전술한 그리고 도 6b 및 도 6c에 도시된 용접 캡 립(697) 및/또는 도 8b 및 도 8c에 도시된 기재 본체 립(505))를 가지지 않는다는 것이다.
도 8a 내지 도 8c는 용접 캡 및 기재 본체의 또 다른 실시 형태이다. 도 8a는 기재 본체(501) 및 용접 캡(695)의 횡단면도이다. 용접 캡(695)은 용접 캡 립(697)을 가질 수 있고, 기재 본체(501)는 기재 본체 립(505)을 가질 수 있다. 용접 캡(695)이 기재 본체(501)와 커플링될 때, 용접 캡 립(697) 및 기재 본체 립(505)은 서로 근접할 수 있다.
프레스(900)는, 실질적으로 편평한 프레싱 표면(904)을 갖춘 프레싱 요소(902)를 가질 수 있다. 프레싱 표면(904)은 용접 캡 립(697) 및 기재 본체 립(505)과 접촉하여 변형시킬 수 있고, 용접 캡(695)과 기재 본체(501) 사이의 간극을 충진할 수 있고, 스웨이지 가공 조인트(703)를 생성할 수 있다. 프레싱 후에, 변형된 용접 캡(695)은 전술한 바와 같이 용접 프로세스로 제 위치에서 용접될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c에 도시된 실시 형태는 기재 본체와 용접 캡 사이의 더 큰 간극을 폐쇄하는데 있어서 유리한데, 이는, 그러한 실시 형태가, 간극을 충진하기 위한 (용접 캡 립 및/또는 기재 본체 립을 포함하지 않는 실시 형태에 대비되는) 부가적인 재료를 제공하는 2개의 용접 캡 립(예를 들어, 용접 캡 립(697) 및 기재 본체 립(505))을 가지기 때문이다.
도 9a 내지 도 9c는 용접 캡 및 기재 본체의 또 다른 실시 형태이다. 도 9a는 기재 본체(501) 및 용접 캡(695A)의 횡단면도이다. 용접 캡(695A)은 돌출 특징부를 가지지 않고 실질적으로 편평할 수 있고, 제1 용접 캡 표면(699A) 및 제2 용접 캡 표면(701A)을 가질 수 있다. 용접 캡(695A)은 기재 본체(501)의 개구부와 커플링될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 용접 캡 표면(699A)은 인접 기재 본체(501)와 동일한 평면 내에 위치될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 용접 캡 표면(699A)은 기재 본체(501)보다 높거나(예를 들어, 인접 기재 본체(501) 위로 돌출되거나) 낮을(예를 들어, 기재 본체(501) 내로 함몰될) 수 있다.
프레스(900)는, 삼각형(예를 들어, 뾰족한; 쐐기) 형상인 프레싱 표면(904A)을 갖춘 프레싱 특징부(902B)를 포함할 수 있고, 여기에서 프레싱 특징부(902B)의 삼각형 형상의 하나의 모서리가 기재 본체(501)와 접촉된다. 프레스(900)는 또한, 프레스(900)가 용접 캡(695A)과 결합되는 동안 용접 캡(695A)을 제 위치에서 유지하도록 구성된 캡 홀더(906)를 포함할 수 있다. 캡 홀더(906)는, 예를 들어, 프레스(900)가 용접 캡(695A)에 힘을 가할 때 용접 캡(695A)에 일정한 힘을 제공하기 위해서 (예를 들어, 스프링을 포함하는 것에 의해서, 및/또는 변형 가능하고 본질적으로 스프링력을 제공하는 재료를 이용하는 것에 의해서) 스프링-로딩될 수 있다.
용접 캡(695A)의 이동을 제한 및/또는 방지하기 위해서 캡 홀더(906)가 용접 캡(695A)의 일부와 접촉되는 동안, 프레싱 표면(904A)은 용접 캡(695A)에 인접한 기재 본체(501)의 부분을 변형시킬 수 있고, 기재 본체(501) 및 용접 캡(695A)으로부터의 변형된 재료로 용접 캡(695A)과 기재 본체(501) 사이의 간극을 충진할 수 있고, 스웨이지 가공 조인트(703)를 생성할 수 있다.
프레싱 후에, 기재 본체(501) 및 용접 캡 연부로부터의 변형된 재료는 간극을 충진하고, 용접 캡(695A)은 본원에서 설명된 바와 같은 용접 프로세스로 제 위치에서 용접될 수 있다. 이러한 설계의 이점은 용접 캡 및/또는 기재 본체 상의 부가적인 특징부를 방지할 수 있다는 것이고, 이는 그러한 부분의 비용을 감소시킨다.
도 10a 내지 도 10c는 용접 캡 및 기재 본체의 다른 실시 형태를 도시한다. 도 9a는 기재 본체(501) 및 용접 캡(695B)의 횡단면도이다. 용접 캡(695B)은 제1 용접 캡 표면(699B) 및 제2 용접 캡 표면(701B)을 가질 수 있다. 용접 캡(695B)은, 제2 용접 캡 표면(699B)와 평면형인 용접 캡 립(697B)와 실질적으로 편평할 수 있다(예를 들어, 용접 캡 립(697B)은 사실상, 제2 용접 캡 표면(699B)이, 용접 캡 립이 없을 수 있는 제1 용접 캡 표면(699B)보다 약간 더 커지게 한다).
용접 캡(695B)이 기재 본체(501)와 커플링될 때, 용접 캡 립(695B)은 개구부의 제1 부분(예를 들어, 개구부의 립 또는 연부)과 접촉할 수 있고, 제2 용접 캡 표면(701B)은 개구부의 제2 부분(예를 들어, 용접 연부)과 접촉할 수 있다. 이러한 실시 형태에서 그리고 도시된 바와 같이, 제1 용접 캡 표면(699B)은 기재 본체(501)보다 높다(예를 들어, 인접 기재 본체(501) 위로 돌출된다). 프레스(900)는 평면형인 프레싱 표면(904)을 갖춘 프레싱 특징부(902)를 가질 수 있고, 프레싱 표면(904)은 용접 캡 립(697B)과 접촉할 수 있고, 용접 캡 립(697B)을 변형시켜 용접 캡(695B)과 기재 본체(501) 사이의 간극을 충진할 수 있고, 스웨이지 가공 조인트(703)를 생성할 수 있다. 프레싱 특징부(902)는 또한, 프레스된(즉, 스웨이지 가공된) 재료를 용접 캡(695B)과 기재 본체(501) 사이의 간극을 향해서 밀기 위해서, 프레싱 표면(904)에 인접하여 각도형 표면을 포함할 수 있다.
프레싱 후에, 변형된 용접 캡 연부는 용접 캡(695B)과 기재 본체(501) 사이의 간극을 충진할 수 있고, 용접 캡(695B)은 본원에서 설명된 바와 같은 용접 프로세스로 제 위치에서 용접될 수 있다. 이러한 설계의 이점은, 용접 캡이 복잡한 설계를 가지지 않고 기재 본체가 부가적인 특징부를 포함하지 않으며, 이러한 것이 적은 비용을 유지할 수 있다는 것이다.
도 11a 내지 도 11c는 용접 캡 및 기재 본체의 또 다른 실시 형태를 도시한다. 도 11a는 기재 본체(501) 및 용접 캡(695A)의 횡단면도이다. 도 11b는 기재 본체(501)의 개구부와 커플링된 용접 캡(695A)의 부분 횡단면도이다. 용접 캡(695A)은 기재 본체(501)와 동일한 평면 내에 위치될 수 있다(예를 들어, 제1 용접 캡 표면(699A)이 기재 본체(501)의 인접 표면과 평면형으로 위치될 수 있다). 기재 본체(501)의 개구부는 둥근 모서리(507)를 가질 수 있고, 이는 용접 캡(695A)을 기재 본체(501) 내로 삽입하고 프레싱하는 동안 용접 캡(695A)의 정렬을 도울 수 있다(예를 들어, 안내부로서의 역할을 할 수 있다). 도 11c는 날카로운(즉, 둥글지 않은, 직각의, 직선형의, 기타 등등의) 모서리(509)를 갖는 기재 본체(501)의 개구부와 함께 도시된 용접 캡의 부분 횡단면도이다.
프레스(900)는 프레싱 표면을 갖는 프레싱 특징부(902C)를 포함할 수 있다. 용접 캡(695A)을 기재 본체(501) 내로 프레싱하는 동안 용접 캡(695A) 주위에 동일한 압력을 가하도록, 프레싱 표면은 용접 캡(695A)의 형상(예를 들어, 원형, 타원형, 직사각형, 삼각형 등)에 상응할 수 있다.
이러한 실시 형태에서, 프레스(900)는 용접 캡(695A)을 개구부 내로 강제할 수 있다(예를 들어, 용접 캡(695A)을 기재 본체(501) 내로 마찰 피팅할 수 있다). 프레싱 후에, 용접 캡(695A)은 전술한 바와 같이 용접 프로세스로 제 위치에서 용접될 수 있다. 용접 캡 및 기재 본체에서 필요로 하는 최소량의 가공으로 인한 경제적인 선택 사항인 것에 더하여, 이러한 실시 형태는, 용접 캡(695A)과 기재 본체(501) 사이의 간극의 완전한 폐쇄를 필요로 하지 않는 적용예에서 유용할 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 용접 캡 및 기재 본체의 다른 실시 형태를 도시한다. 도 12a는 기재 본체(501) 및 용접 캡(695)의 횡단면도이다. 도 12b1은 기재 본체(501)의 개구부와 커플링된 용접 캡(695)의 부분 횡단면도이다. 기재 본체(501)의 개구부는 둥근 모서리(507)를 가질 수 있고, 이는 용접 캡(695)을 기재 본체(501) 내로 삽입하고 프레싱하는 동안 용접 캡(695)의 정렬을 도울 수 있다. 도 12b2는 날카로운(즉, 둥글지 않은, 직각의, 직선형의, 기타 등등의) 모서리(509)를 갖는 기재 본체(501)의 개구부와 함께 도시된 용접 캡(695)의 부분 횡단면도이다. 용접 캡(695)은 접착제(705)(즉, 글루(glue)) 또는 유사 메커니즘(예를 들어, 본딩된 조인트를 생성하기 위한 산업적 금속 본딩 또는 비금속 본딩 글루)을 이용하여 기재 본체(501)와 커플링될 수 있다. 도 12c는 용접 캡(695)과 기재 본체(501) 사이의 글루(705)로 본딩된 조인트의 횡단면도이다.
접착제는 임의의 도포 방법(예를 들어, 분무, 테이핑, 분배, 브러싱 등)을 이용하여 기재 본체(501), 용접 캡(695) 또는 그 둘 모두에 도포될 수 있다. 이러한 구성은, 용접이 효과적이지 않은, 금속, 플라스틱, 복합체 및 다른 비-금속 적용예의 커플링을 위해서 이용될 수 있다. 접착제는 시스템을 통해서 유동하는 재료의 유형에 대해서 내성을 갖도록 선택될 수 있고, 그에 따라 누출이 없는 커플링(즉, 조인트, 연결부 등)을 가능하게 할 수 있다. 용접 캡을 기재 본체에 커플링시키기 위해서 접착제를 이용하는 것의 이점은, 용접 캡을 기재 본체에 용접하는 것과 연관된 시간 및 비용을 들이지 않고도, 시스템을 통해서 유동하는 재료에 대해서 내성을 갖는 무-누출 커플링을 생성할 수 있는 능력을 포함한다.
도 13a 및 도 13b는 기재 본체를 위한 플러그, 및 플러그와 기재 본체를 커플링시키기 위해서 이용될 수 있는 프레스를 도시한다. 도 13a는, 기재 본체(도 13a에 미도시) 내의 개구부를 밀봉하기 위해서 이용될 수 있는 플러그(950)의 상면도이다. 도 13b는, (플러그(950)를 프레싱하고 플러그(950)와 기재 본체(501) 사이에 스웨이지 가공 조인트를 생성하기 전에) 프레스(900)가 기재 본체(501) 및 플러그(950)의 표면 외측에 인접하여 배치된, 기재 본체(501)와 커플링된 플러그(950)의 횡단면도이다. 전술한 구성/방법 중 임의의 것을 이용하여 플러그(950)를 기재 본체(501)에 커플링시킬 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 5와 관련된 임의의 구성(그리고 관련 설명)을 또한 함께 이용하여 플러그를 기재 본체에 부착할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 기재 본체를 위한 관 스터브, 및 관 스터브와 기재 본체를 커플링시키기 위해서 이용될 수 있는 프레스를 도시한다. 도 14a는, 기재 본체(601) 내의 개구부와 커플링될 수 있는 관 스터브(960)의 상면도이다. 도 14b는, (기재 본체를 프레스하고 기재 본체(601)의 일부를 프레스하는 것에 의해서 관 스터브(960)와 기재 본체(601) 사이에 스웨이지 가공 조인트를 생성하기 전의) 프레스(900)가 관 스터브(960)에 인접하여 그 주위에 배치되고 기재 본체(601)에 인접하는, 기재 본체(601)와 커플링된 관 스터브(960)의 횡단면도이다. 관 스터브의 벽을 변형시키지 않는 전술한 임의의 구성/방법(예를 들어, 단지 기재 본체의 스웨이지 가공 재료 부분, 접착제 등)을 이용하여 관 스터브를 본체 상의 스웨이지 가공 립을 포함하는 기재 본체에 커플링시킬 수 있다.
도 15는 용접 캡과 커플링된 기재 본체를 형성하는 방법에서의 단계들을 보여주는 흐름도이다. 방법(1000)은 (상자(1002)에 의해서 표시된) 용접 캡을 기재 본체 내의 개구부에 근접하여 배치하는 단계, (상자(1004)에 의해서 표시된) 프레싱 툴로 용접 캡 및 기재 본체 중 하나 이상을 프레싱하는 단계로서, 프레싱 툴이 프레싱 요소를 포함하는, 단계, (상자(1006)에 의해서 표시된) 용접 캡을 기재 본체에 고정하는 단계, 및 (상자(1008)에 의해서 표시된) 용접 캡을 기재 본체에 용접하는 단계를 포함할 수 있다. 고정하는 단계(1006)는 본원에서 설명된 바와 같은 스웨이지 가공 조인트, 접착 조인트, 및 용접 조인트 중 하나 이상을 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 용접 조인트는 본원에서 설명된 바와 같은 임의의 적합한 용접 프로세스의 이용을 포함할 수 있다. 용접 캡은 본원에서 설명된 임의의 특징 및/또는 구성을 가질 수 있다. 프레싱 툴은 또한 상응하는 용접 캡과 협력하기 위해서 본원에서 설명된 임의의 특징 및/또는 구성을 가질 수 있다.

Claims (22)

  1. 유동 기재이며:
    제1 재료로 이루어진 중실형 블록으로부터 형성된 기재 본체로서, 제1 표면 및 제1 표면에 대향되는 제2 표면을 가지는, 기재 본체;
    기재 본체의 제1 표면 내에 형성된 복수의 구성요소 도관 포트의 쌍;
    각각의 개별적인 구성요소 도관 포트의 쌍 사이에서 연장되고 각각의 구성요소 도관 포트의 쌍의 각각의 구성요소 도관 포트와 유체 연통되는 복수의 유체 경로로서, 각각의 개별적인 유체 경로가 기재 본체의 제2 표면 내에 형성되는, 복수의 유체 경로; 및
    제2 재료로 형성된 적어도 하나의 캡으로서, 복수의 유체 경로 중 적어도 하나의 유체 경로를 밀봉하도록 구성된 제1 캡 표면 및 제1 표면에 대향되는 제2 캡 표면을 가지는, 적어도 하나의 캡을 포함하고;
    기재 본체는 적어도 하나의 캡과 커플링되도록 구성된 개구부를 포함하는, 유동 기재.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 캡은 용접 캡 립을 더 포함하는, 유동 기재.
  3. 제2항에 있어서,
    용접 캡 립은 제1 캡 표면과 평면형인, 유동 기재.
  4. 제2항에 있어서,
    용접 캡 립은 제1 캡 표면과 평면형이 아닌, 유동 기재.
  5. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 캡은 용접 캡 립을 더 포함하고, 기재 본체는 기재 본체 립을 포함하는, 유동 기재.
  6. 제3항에 있어서,
    용접 캡이 기재 본체와 커플링될 때, 용접 캡 립은 기재 본체 립에 근접하는, 유동 기재.
  7. 기재 본체 형성 방법이며:
    용접 캡을 기재 본체 내의 개구부에 근접 배치하는 단계;
    프레싱 툴로 용접 캡 및 기재 본체 중 하나 이상을 프레싱하는 단계로서, 프레싱 툴이 프레싱 요소를 포함하는, 단계;
    상기 프레싱하는 단계의 결과로서 형성된 스웨이지 가공 조인트를 통해서 용접 캡을 기재 본체에 고정하는 단계를 포함하는, 기재 본체 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    방법은 스웨이지 가공 조인트를 용접하는 단계를 더 포함하는, 기재 본체 형성 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    용접 캡은 용접 캡 립을 포함하고, 프레싱 요소는 인접 각도형 표면을 갖는 편평한 표면을 포함하는, 기재 본체 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    용접 캡 립은 제1 캡 표면과 평면형이 아닌, 기재 본체 형성 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    용접 캡 립은 제1 캡 표면과 평면형인, 기재 본체 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    스웨이지 가공 조인트의 생성 중에, 용접 캡 립은 용접 캡 립에 인접한 기재 본체와 접촉되고 프레싱 요소는 용접 캡 립과 접촉되는, 기재 본체 형성 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    프레싱 요소는 제1 프레싱 요소 부분 및 제2 프레싱 요소 부분을 포함하고, 스웨이지 가공 조인트의 생성 중에, 제1 프레싱 요소 부분은 용접 캡과 접촉되고 제2 프레싱 요소 부분은 본체 기재와 접촉되는, 기재 본체 형성 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    용접 캡은 용접 캡 립을 포함하고, 본체 기재는 기재 본체 립을 포함하고, 프레싱 요소는 인접 각도형 표면을 갖는 편평한 표면을 포함하고, 인접 각도 표면에서 편평한 표면은 스웨이지 가공 조인트의 생성 중에 용접 캡 립 및 본체 기재 립과 접촉되는, 기재 본체 형성 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    프레싱 툴은 캡 유지 요소를 더 포함하고, 프레싱 요소는 기재 본체와 접촉되는 쐐기 형상을 포함하고, 캡 유지 요소는 스웨이지 가공 조인트의 생성 중에 용접 캡과 접촉되는, 기재 본체 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    캡 유지 요소는 스프링 재료를 포함하는, 기재 본체 형성 방법.
  17. 제7항에 있어서,
    프레싱 요소는 용접 캡과 접촉되는, 기재 본체 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    기재 본체는 용접 캡에 인접한 정사각형 모서리를 포함하는, 기재 본체 형성 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    기재 본체는 용접 캡에 인접한 둥근 모서리를 포함하는, 기재 본체 형성 방법.
  20. 제7항에 있어서,
    용접 캡은 접착제를 이용하여 기재 본체에 커플링되는, 기재 본체 형성 방법.
  21. 기재 본체 형성 방법이며:
    플러그를 기재 본체 내의 개구부에 근접 배치하는 단계;
    프레싱 툴로 플러그 및 기재 본체 중 하나 이상을 프레싱하는 단계로서, 프레싱 툴이 프레싱 요소를 포함하는, 단계;
    상기 프레싱하는 단계의 결과로서 형성된 스웨이지 가공 조인트를 통해서 플러그를 기재 본체에 고정하는 단계를 포함하는, 기재 본체 형성 방법.
  22. 기재 본체 형성 방법이며:
    관 스터브를 기재 본체 내의 개구부에 근접 배치하는 단계;
    프레싱 툴로 관 스터브 및 기재 본체 중 하나 이상을 프레싱하는 단계로서, 프레싱 툴이 프레싱 요소를 포함하는, 단계;
    상기 프레싱하는 단계의 결과로서 형성된 스웨이지 가공 조인트를 통해서 관 스터브를 기재 본체에 고정하는 단계를 포함하는, 기재 본체 형성 방법.
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