KR20230130027A - 벨로우즈 다이어프램 조립체 - Google Patents

Abstract

질량 유동 제어기용의 다이어프램 조립체가 개시된다. 다이어프램 조립체는, 개구부, 개구부로부터 신장되고 중심축 둘레에 배치되는 측벽으로서, 측벽은 다수의 선회부를 포함하는, 측벽, 및 개구부에 면하는 내면 및 외부 밀봉면을 포함하는 포핏을 포함한다. 다이어프램 조립체의 적어도 일부는 질량 유동 제어기의 제어 밸브 캐비티 내에서 이동 가능하게 신장 및 퇴축된다. 포핏의 내면으로부터 신장되는 푸시 로드는, 질량 유동 제어기의 액추에이터에 응답해서, 포핏의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐할 수 있게 한다.

Description

벨로우즈 다이어프램 조립체

본 개시의 실시형태는 일반적으로 질량 유동 제어를 위한 시스템 및 방법, 더 구체적으로는 질량 유동 제어기의 다이어프램에 관한 것이다.

질량 유동 제어기는 소망 위치로의 가스의 질량 유량을 조절하기 위해서 사용된다. 예를 들어, 일부 질량 유동 제어기는, 플라스마 처리 시스템 등에서, 처리 가스가 처리 용처에 전달되는 환경에서 질량 유량을 정확하게 조절한다. 그러한 질량 유동 제어기는, 질량 유량을 조절할 때에 "습윤 경로"로서도 알려져 있는 가스의 유로를 따른 다이어프램의 휨을 종종 이용한다.

질량 유동 제어기의 다이어프램은 종종, 직경이 전형적으로는 25 mm 이상인 원형이 얇은 금속 시트를 포함하고, 이것은 큰 휨(예를 들어, 60 내지 100 마이크로미터)을 허용할 수 있지만; 더 작은 풋프린트를 갖는 질량 유동 제어기는 더 작은 직경의 다이어프램을 필요로 하며, 이것은 특정 용도에 필요한 큰 휨을 허용할 수 없다.

그러한 더 작은 풋프린트의 질량 유동 제어기에 대한 수요가 높아지고 있으며, 따라서, 현재의 결점 중 일부, 특히 더 작은 직경의 다이어프램에서 큰 휨 능력을 유지하는 것에 관련되는 결점에 대처하는 새로운 다이어프램 설계가 해당 기술분야에서 필요하다.

이하에서는, 본 명세서에 개시되는 1개 이상의 양태 및/또는 실시형태에 관한 간략화된 개요를 제시한다. 따라서, 이하의 개요는, 생각되는 모든 양태 및/또는 실시형태에 관련되는 광범위한 개관으로 간주되어 서는 안되고, 또한, 이하의 개요는, 생각되는 모든 양태 및/또는 실시형태에 관련되는 중요 또는 중대한 요소를 식별하는 또는 임의의 특정한 양태 및/또는 실시형태에 관련되는 범위를 묘사하는 것으로 간주되어 서는 안된다. 따라서, 이하의 개요는, 이하에 제시되는 상세한 설명에 앞서, 본 명세서에 개시되는 기구에 관련되는 1개 이상의 양태에 관련되는 특정한 개념을 간략화된 형태로 제시하는 것만을 목적으로 하고 있다.

본 개시내용의 일부 양태는, 제어 밸브 캐비티 입구 포트 및 제어 밸브 캐비티 출구 포트를 포함하는 제어 밸브 캐비티를 포함하는 유로를 갖는 질량 유동 제어기로서 특징지어질 수 있다. 질량 유동 제어기는, 유로를 통해서 유동하는 가스의 질량 유량을 측정하도록 구성된 질량 유량계, 질량 유량계로부터의 질량 유량 신호에 응답하여 액추에이터 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및 액추에이터 제어 신호에 응답하여 이동하도록 구성된 액추에이터를 포함한다. 질량 유동 제어기는 다이어프램 조립체의 적어도 일부가 제어 밸브 캐비티 내에서 이동 가능하게 신장 및 퇴축하도록 구성된 다이어프램 조립체를 더 포함한다. 다이어프램 조립체는, 개구부, 개구부로부터 신장되고 중심축의 둘레에 배치되는 측벽으로서, 다수의 선회부를 포함하는 측벽, 및 개구부에 면하는 내면 및 제어 밸브 캐비티 입구 포트에 면하는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏을 포함한다. 푸시 로드는, 푸시 로드가 액추에이터에 결합될 수 있게 하도록, 포핏의 내면으로부터 중심축을 따라 개구부를 통해서 신장될 수 있다. 푸시 로드는, 액추에이터의 모션에 응답해서, 중심축을 따라 이동함으로써 포핏의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐할 수 있게 한다.

본 개시내용의 다른 양태는 제어 밸브 캐비티 입구 포트 및 제어 밸브 캐비티 출구 포트를 포함하는 제어 밸브 캐비티를 포함하는 유로를 갖는 질량 유동 제어기로서 특징지어질 수 있다. 질량 유동 제어기는, 유로를 통해서 유동하는 가스의 질량 유량을 측정하도록 구성된 질량 유량계, 질량 유량계로부터의 질량 유량 신호에 응답해서 액추에이터 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기, 및 액추에이터 제어 신호에 응답해서 이동하도록 구성된 액추에이터를 포함할 수 있다. 질량 유동 제어기는 다이어프램 조립체를 더 포함할 수 있고, 다이어프램 조립체는, 액추에이터로부터 이격되어 제어 밸브 캐비티를 밀봉하는 수단, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐하는 수단 및 밀봉을 위한 수단과 개폐를 위한 수단 사이에 결합된 벨로우즈를 포함할 수 있다. 다이어프램 조립체가 액추에이터에 응답해서 이동하도록, 푸시 로드가 다이어프램 조립체를 액추에이터에 결합할 수 있다.

도 1은 다이어프램 조립체를 갖는 질량 유동 제어기의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 2는 형성된 플랜지형 상면을 갖는 다이어프램 조립체를 갖는 도 1의 질량 유동 제어기의 평상시 개방 제어 밸브 조립체의 확대 단면도를 도시한다.
도 3은 별개로 결합된 플랜지형 상면을 갖는 다이어프램 조립체를 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 개방 제어 밸브 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 4는 다이어프램 조립체 및 편향 스프링을 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 폐쇄 제어 밸브 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 5는 일체형 푸시 로드를 갖는 다이어프램 조립체를 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 폐쇄 제어 밸브 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 6은 클램핑 블록과 일체화되고 형성된 포핏을 갖는 다이어프램 조립체를 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 개방 제어 밸브 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 7은 클램핑 블록과 일체화되고 별개로 결합된 포핏을 갖는 다이어프램 조립체를 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 개방 제어 밸브 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 8a는 형성된 플랜지형 상면을 갖는 다이어프램 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 8b는 별개로 결합된 플랜지형 상면을 갖는 다이어프램 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 9a는 일체형 푸시 로드 및 형성된 플랜지형 상면을 갖는 다이어프램 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.
도 9b는 일체형 푸시 로드 및 별개로 결합된 플랜지형 상면을 갖는 다이어프램 조립체의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다.

"예시적인"이라는 단어는, 본 명세서에서는 "예, 실례 또는 예시로서 도움이 된다"는 것을 의미하기 위해서 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인"이라고 설명되는 임의의 실시형태는 반드시 다른 실시형태보다 더 바람직하거나 유리하다고 해석되는 것은 아니다.

본 개시내용은 질량 유동 제어기의 소 직경 다이어프램(예를 들어, 7 내지 9 mm)이 잠재적으로 큰 휨 능력(예를 들어, 40 내지 60 마이크로미터)을 갖는 것을 가능하게 하고, 이것은 이전에 가능한 것보다 큰 유량(예를 들어, 분당 20 표준 리터(SLM))에서의 질량 유동 제어를 허용할 수 있다. 또한, 본 개시내용은, 전형적인 제어 밸브 조립체의 스프링 및 푸시 로드 등의 특정한 전형적인 질량 유동 제어기 구성요소를 습윤 경로로부터 제거하는 것을 가능하게 하고, 가스 노출에 관련되는 그러한 구성요소의 부식 또는 다른 열화를 잠재적으로 방지할 수 있다. 또한, 본 개시내용은, 질량 유동 제어기의 제어 밸브 조립체가, 종래에는 제어 밸브에 관련지어져 있었던 스프링을 필요로 하지 않고 동작하는 것을 가능하게 할 수 있다. 본 개시내용의 장치를 실장하는 것에 의해, 질량 유동 제어기의 상당한 개선이 얻어질 수 있고, 더 작은 풋프린트를 갖는 더 신뢰성이 높은 질량 유동 제어기를 잠재적으로 가능하게 할 수 있다.

본 개시내용의 일부 실시형태는 입구 포트 및 출구 포트를 갖는 제어 밸브 캐비티를 포함하는 유로를 갖는 질량 유동 제어기를 포함할 수 있다. 질량 유동 제어기는 유로를 통해서 유동하는 가스의 질량 유량을 측정하도록 구성된 질량 유량계 및 질량 유량계로부터의 질량 유량 신호에 응답해서 액추에이터 제어 신호를 제공하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다. 질량 유동 제어기는 액추에이터 제어 신호에 응답해서 이동하도록 구성된 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 액추에이터는, 예를 들어 압전, 솔레노이드, 또는 해당 기술분야에 알려져 있는 다른 액추에이터에 의해 실현될 수 있다. 질량 유동 제어기는 다이어프램 조립체의 적어도 일부가 제어 밸브 캐비티 내에서 이동 가능하게 신장 및 퇴축되도록 구성된 다이어프램 조립체를 더 포함할 수 있으며, 이것은 유로를 통한 가스 유동의 제어를 가능하게 할 수 있다. 다이어프램 조립체는 개구부, 개구부로부터 신장되고 중심축 둘레에 배치되는 측벽으로서, 다수의 선회부를 포함하는 측벽, 및 개구부에 면하는 내면 및 입구 포트에 면하는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏을 포함할 수 있다. 다수의 선회부를 갖는 측벽은 벨로우즈라고도 칭해질 수 있다. 본 명세서에서 "벨로우즈 다이어프램 조립체"(또는 더 간단하게는 "다이어프램 조립체")라고 칭해지는 그러한 독자적인 다이어프램 조립체 설계는 종래의 다이어프램 조립체보다 작은 직경에서 더 큰 휨을 가능하게 할 수 있다. 질량 유동 제어기는 포핏의 내면으로부터 중심축을 따라 개구부를 통해서 신장되어 푸시 로드가 액추에이터에 결합되는 것을 가능하게 하는 푸시 로드를 더 포함할 수 있고, 푸시 로드는, 액추에이터의 모션에 응답해서, 중심축을 따라 이동함으로써 포핏의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐할 수 있게 하여, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐하는 수단을 제공한다.

일부 실시형태에서는, 다이어프램 조립체는 플랜지형 상면을 포함할 수 있고, 플랜지형 상면은 제어 밸브 캐비티를 밀봉하도록 구성되어, 유로 내의 압력이 제어 및 유지되는 것을 가능하게 한다. 또한, 플랜지형 상면에 의해 제공되는 시일은, 푸시 로드 및 다른 질량 유동 제어기 구성요소가 유로 내의 가스에 대한 노출로부터 보호되는 것을 가능하게 해서, 잠재적으로 부식 또는 다른 가스 관련 열화를 방지한다. 따라서, 플랜지형 상면은 액추에이터로부터 이격되어 제어 밸브 캐비티를 밀봉하기 위한 수단을 제공할 수 있고, 벨로우즈는 플랜지형 상면 등의 밀봉을 위한 수단과 포핏의 외부 밀봉면 등의 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐하는 수단 사이에 결합될 수 있다. 플랜지형 상면 및 포핏 각각은, 다이어프램 조립체의 측벽과 일체화된 부품으로서 형성될 수 있거나, 또는 대안적으로, 예컨대 용접을 통해, 다이어프램 조립체의 측벽에 결합된 기계가공 부품일 수 있고, 플랜지형 상면은 개구부에 근접해서 결합되고 포핏은 개구부의 반대측 단부에 결합된다.

일부 실시형태에서는, 포핏의 내면은 푸시 로드를 수용하도록 구성된 원추형 노치 등의 오목부를 포함할 수 있다. 그러한 오목부는, 적절한 밸브 폐쇄를 방해할 수 있는 푸시 로드의 측방향 이동을 방지함으로써 질량 유동 제어기의 신뢰성을 잠재적으로 향상시키는 것을 가능하게 할 수 있다.

다른 실시형태에서는, 푸시 로드는 하나의 부품으로 형성되도록 포핏의 내면과 일체화될 수 있다. 푸시 로드의 일체화는, 상술한 포핏 오목부와 마찬가지로, 측방향 푸시 로드 이동을 방지함으로써 신뢰성을 잠재적으로 향상시킬 수 있고, 또한 부품의 수를 저감시킴으로써, 더 단순화된 견고한 구조를 가능하게 하고, 개별적으로 제조된 부품의 조합에 관련되는 오차 전파를 잠재적으로 제한한다.

일부 실시형태에서는, 다이어프램 조립체의 선회부 또는 벨로우즈는, 다이어프램 조립체의 중심축을 따라 변형되고, 변형시 복원력을 가하도록 구성될 수 있다. 이 복원력은 예컨대 푸시 로드를 통해 다른 힘에 의해 교란되지 않을 경우 포핏을 디폴트 정지 위치에 고정시킬 수 있다. 그 결과, 다이어프램 조립체 자체는 질량 유동 제어기 내의 스프링으로서 기능할 수 있고, 종래에는 제어 밸브에 관련지어져 있었던 추가의 스프링 없이 질량 유동 제어기를 동작시킬 수 있다. 다이어프램 조립체의 스프링 유사 기능은, 일부 실시형태에서는, 제어 밸브에 관련지어진 1개 이상의 스프링과 연계해서 작용하여, 다이어프램 조립체가 디폴트 정지 위치로 복귀되는 경향을 강화하기 위해서 스프링 및 역방향 복원력을 가하는 다이어프램 조립체를 갖는 구성 등의 기능이 개선된 다양한 구성을 가능하게 하기 위해서 이용될 수도 있다. 벽 두께, 비틀림 및 선회부의 지오메트리를 변경하여 특정한 유효 스프링 상수를 달성할 수 있다. 다이어프램 조립체의 복원력은, 용도 및 질량 유동 제어기 설계에 따라, 예를 들어 압축 또는 팽창 스프링력으로서 이용될 수 있다.

일부 실시형태에서는, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로가 평상시 개방되도록, 포핏의 외부 밀봉면이 디폴트 정지 위치에 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 포핏의 외부 밀봉면의 정지 위치는, 제어 밸브 캐비티의 입구 포트와 출구 포트 사이에 방해되지 않은 유로를 남기고, 퇴축 상태에 있을 수 있다. 푸시 로드는, 포핏을 신장 상태로 밀어서, 포핏의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티의 입구 포트와 출구 포트 사이의 유로를 방해하게 할 수 있다. 푸시 로드로부터의 힘이 통상 레벨로 감소함에 따라 포핏의 외부 밀봉면은 디폴트 정지 위치로 복귀될 수 있어, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로가 그 평상시 개방 상태로 복귀될 수 있다.

다른 실시형태에서는, 제어 밸브 캐비티를 통하는 유로가 평상시 폐쇄되도록, 포핏의 외부 밀봉면은 디폴트 정지 위치에 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 포핏의 외부 밀봉면의 정지 위치는 제어 밸브 캐비티의 입구 포트와 출구 포트 사이의 유로를 방해하는 신장 상태에 있을 수 있다. 푸시 로드에 의해 포핏에 적용되는 힘이 감소될 수 있고, 이는 포핏의 외부 밀봉면이 퇴축되고 제어 밸브 캐비티의 입구 포트와 출구 포트 사이에 방해되지 않은 유로를 남기게 할 수 있다. 푸시 로드로부터의 힘이 통상 레벨까지 증가함에 따라 포핏의 외부 밀봉면이 신장되어 디폴트 정지 위치로 복귀되어, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 그 평상시 폐쇄된 방해 상태로 복귀시킬 수 있다.

이제 도면을 참조하면, 도 1은 다이어프램 조립체(130)를 갖는 질량 유동 제어기(100)의 예시적인 실시형태의 단면도를 도시한다. 질량 유동 제어기(100)는, 질량 유동 제어기 입구 포트(102)를 통해서 가스를 수용하고 질량 유동 제어기(100)의 바이패스 부분(104)에 가스를 유입시키는 유로를 가질 수 있고, 가스의 일부는 질량 유량계(106)로 분류되고 그 후에 하류에서 가스의 주 유로에 재합류한다. 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로가 개방된 방해되지 않은 상태에 있는 경우, 가스는 바이패스 부분 출구 포트(108)를 통한 유로를 따라 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)로 진행하고 제어 밸브 캐비티(110)에 들어갈 수 있다. 그리고, 가스는, 제어 밸브 캐비티 출구 포트(111)를 통한 유로를 따라 나아가고, 질량 유동 제어기 출구 포트(112)를 통해서 질량 유동 제어기(100)로부터 유출될 수 있다.

유로를 따른 가스의 유동은, 액추에이터(114), 모션 부스터 조립체(116), 푸시 로드(118), 클램핑 블록(120), 및 다이어프램 조립체(130)를 포함할 수 있는 질량 유동 제어기(100)의 제어 밸브 조립체를 사용하여 조절될 수 있다. 제어 밸브 조립체는 질량 유동 제어기 베이스플레이트(122)에 결합될 수 있다. 질량 유량계(106)는, 유로를 통해서 유동하는 가스의 질량 유량을 측정하고 가스의 질량 유량에 기초하는 질량 유량 신호(125)를 발하도록 구성될 수 있다. 질량 유동 제어기(100)의 제어기(126)는, 질량 유량계(106)로부터의 질량 유량 신호(125)에 기초하여 그리고 그에 응답하여, 액추에이터 제어 신호(127)를 액추에이터(114)에 제공하도록 구성될 수 있다. 질량 유량 설정점(128)은 질량 유량 설정점 신호(129)를 통해서 제어기(126)에 전달될 수 있고, 제어기(126)는 질량 유량 신호(125)를 질량 유량 설정점 신호(129)와 비교하여 적절한 액추에이터 제어 신호(127)를 결정해서 액추에이터(114)에 송신할 수 있다. 액추에이터(114)는, 액추에이터 제어 신호(127)에 응답해서 이동하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어 압전, 솔레노이드, 또는 당해 기술분야에 알려진 다른 액추에이터에 의해 실현될 수 있다. 액추에이터(114)는 액추에이터(114)의 모션을 확대해서 푸시 로드(118)에 전달할 수 있는 모션 부스터 조립체(116)와 인터페이스(interface)할 수 있다. 푸시 로드(118)는 다이어프램 조립체(130)와 인터페이스해서, 다이어프램 조립체(130)가 퇴축된 평상시 개방 상태로부터 신장될 수 있게 하는 힘을 제공할 수 있다.

도 2는 도 1의 예시적인 실시형태의 질량 유동 제어기(100)의 평상시 개방 제어 밸브 조립체(200)의 확대 단면도를 도시하며, 다이어프램 조립체(130)는 플랜지형 상면(236)을 갖고, 이것은 일체화된 부품으로서 형성될 수 있다. 다이어프램 조립체(130)는 개구부(231), 개구부(231)로부터 하방으로 신장되고 중심축 둘레에 배치되는 측벽(234)으로서, 벨로우즈를 형성하는 다수의 선회부를 포함하는 측벽(234), 및 개구부(231)에 면하는 내면 및 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)에 면하는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏(232)을 포함할 수 있다. 다이어프램 조립체(130)는 다이어프램 조립체(130)의 적어도 일부가 제어 밸브 캐비티(110) 내에서 이동 가능하게 신장 및 퇴축되도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 유로를 통한 가스 유동의 제어를 가능하게 할 수 있다. 다이어프램 조립체(130)의 설계는, 종래의 금속 시트 다이어프램 조립체보다 작은 직경에서 큰 휨을 가능하게 할 수 있다. 푸시 로드(118)는 포핏(232)의 내면으로부터 중심축을 따라 개구부(231)를 통해 신장될 수 있어 푸시 로드(118)가 모션 부스터 조립체(116)를 통해 액추에이터(114)에 결합될 수 있게 하고, 모션 부스터 조립체(116)는 힌지 유사 기구를 통해 액추에이터(114)의 모션을 확대해서 푸시 로드(118)에 전달할 수 있다. 액추에이터(114) 및 푸시 로드(118)는 둥근 표면을 갖는 모션 부스터 조립체(116)와 인터페이스할 수 있고, 둥근 표면은 모션 부스터 조립체(116)가 그러한 인터페이스부를 따라 과도한 응력을 생성하지 않으면서 피봇하는 것을 허용한다. 푸시 로드(118)는, 액추에이터(114)의 모션에 응답해서, 중심축을 따라 이동함으로써 포핏(232)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로를 개폐하는 것을 가능하게 할 수 있어, 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로를 개폐하기 위한 수단을 제공한다.

다이어프램 조립체(130)는 플랜지형 상면(236)을 포함할 수 있고, 플랜지형 상면(236)은 제어 밸브 캐비티(110)를 밀봉하도록 구성되어, 유로 내의 압력이 제어 및 유지될 수 있게 한다. 또한, 플랜지형 상면(236)에 의해 제공되는 시일은, 푸시 로드(118) 및 다른 질량 유동 제어기 구성요소가 유로 내의 가스에 대한 노출로부터 보호되는 것을 가능하게 해서, 부식 또는 다른 가스 관련 열화를 잠재적으로 방지할 수 있다. 따라서, 플랜지형 상면(236)은, 액추에이터(114) 및 모션 부스터 조립체(116)로부터 이격되어 제어 밸브 캐비티(110)를 밀봉하는 수단을 제공할 수 있다. 측벽(234) 또는 벨로우즈는, 플랜지형 상면(236) 등의 밀봉을 위한 수단과 포핏(232)의 외부 밀봉면 등의 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐하기 위한 수단 사이에 결합될 수 있다. 도시된 플랜지형 상면(236)은 개구부(231)에 근접하는 측벽(234)과 일체화된 부품으로서 형성되는 한편, 포핏(232)은 예컨대 용접을 통해 개구부(231)의 반대측 단부에서 측벽(234)에 결합되는 기계가공 부품 등의 별개의 부품일 수 있다. 포핏(232)의 내면은, 둥근 단부를 가질 수 있는 푸시 로드(118)를 수용하도록 구성된 원추형 노치 등의 오목부를 포함할 수 있다. 그러한 오목부는, 적절한 밸브 폐쇄를 방해할 수 있는 푸시 로드(118)의 측방향 이동을 방지함으로써, 질량 유동 제어기(100)의 신뢰성을 잠재적으로 증가시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 다른 실시형태는, 다양한 푸시 로드 지오메트리, 예를 들어 오목부 없이 포핏과 직접 인터페이스할 수 있는 평탄한 단부를 갖는 푸시 로드를 잠재적으로 특징으로 할 수 있다.

다이어프램 조립체(130)는, 제어 밸브 캐비티(110) 내에 착좌될 수 있고, 클램핑 블록(120)과 질량 유동 제어기 베이스플레이트(122) 사이에서 적소에 고정될 수 있다. 다이어프램 조립체(130)의 플랜지형 상면(236)은, 질량 유동 제어기 베이스플레이트(122)의 오리피스 내에 착좌될 수 있고, 오리피스 내로 신장되고 플랜지형 상면(236)을 오리피스 내의 립(lip)에 가압해서 제어 밸브 캐비티(110)의 시일을 확보하는 클램핑 블록(120)의 돌출부에 의해 적소에 유지될 수 있다. 오리피스 내의 클램핑 블록(120)과 질량 유동 제어기 베이스플레이트(122) 사이에, 금속 O-링 등의 O-링을 배치할 수 있다. 클램핑 블록(120)은, 푸시 로드(118)를 수용하도록 구성된 오목부를 포함할 수 있고, 예를 들어 나사 또는 다른 체결구를 통해서 질량 유동 제어기 베이스플레이트(122)에 결합될 수 있다.

다이어프램 조립체(130)의 측벽(234)의 선회부 또는 벨로우즈는, 다이어프램 조립체(130)의 중심축을 따라 변형되고, 변형시에 복원력을 가하도록 구성될 수 있다. 이 복원력은, 예컨대 푸시 로드(118)를 통해, 다른 힘에 의해 교란되지 않을 경우 포핏(232)을 평상시 개방 정지 위치로 편향시킬 수 있다. 그 결과, 다이어프램 조립체(130) 자체는, 질량 유동 제어기(100) 내의 스프링으로서 기능할 수 있고, 질량 유동 제어기(100)가 종래에는 제어 밸브에 관련지어져 있었던 추가의 스프링 없이 동작할 수 있게 한다. 측벽(234)의 벽 두께, 비틀림 및 선회부의 지오메트리는 특정한 유효 스프링 상수를 달성하기 위해서 변경될 수 있다.

포핏(232)의 외부 밀봉면의 정지 위치는 평상시 개방 퇴축 상태로 위치설정되어, 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(111) 사이의 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로는 평상시 개방된 방해되지 않은 상태에 있지만; 다이어프램 조립체(130)는 개방 정지 위치가 아닌 신장된 폐쇄 상태로 도시된다. 푸시 로드(118)는, 포핏(232)을 그러한 신장 상태로 밀어서, 포핏(232)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(111) 사이의 유로를 방해하게 한다. 일부 실례에서는, 포핏(232)의 외부 밀봉면은, 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)와 인터페이스하도록 완전히 신장되고 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 어떠한 유동도 방지할 수 있다. 푸시 로드(118)에 의해 제공되는 힘이 통상의 정지 레벨까지 감소함에 따라 포핏(232)의 외부 밀봉면은 평상시 개방 정지 위치로 복귀될 수 있어, 다이어프램 조립체(130)의 복원력이 포핏(232)의 외부 밀봉면을 퇴축할 수 있게 하고 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로를 그 평상시 개방 상태로 복귀시킬 수 있다. 질량 유동 제어기(100)를 통한 가스의 유동은 액추에이터(114)를 통해서 다이어프램 조립체(130)의 이러한 신장 및 퇴축을 제어함으로써 조절될 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 별개로 결합된 플랜지형 상면(336)을 갖는 다이어프램 조립체(330)를 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 개방 제어 밸브 조립체(300)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시된다. 도 3의 제어 밸브 조립체(300)는, 다이어프램 조립체(330)의 플랜지형 상면(336)과 클램핑 블록(320)의 특징을 제외하고, 도 2에 나타내는 제어 밸브 조립체(200)와 실질적으로 동일하다. 특히, 다이어프램 조립체(330)의 플랜지형 상면(336)과 포핏(332) 각각은 기계가공 부품 등의 별개의 부품이며, 이것은 예컨대 용접을 통해 다이어프램 조립체(330)의 측벽(334)에 결합되고, 플랜지형 상면(336)은 개구부(331)에 근접해서 위치설정되고 포핏(332)은 개구부(331)의 반대쪽 단부에 위치설정된다. 얻어진 플랜지형 상면(336)은 도 2의 실시형태의 형성된 플랜지형 상면(236)보다 큰 두께를 갖는다. 그 결과, 개구부(331)는 도 2의 실시형태의 개구부(231)와 비교해서 약간 세장형이다. 또한, 클램핑 블록(320)은, 도 2의 실시형태에서와 같은 클램핑 블록(120)의 돌출부에 의해 압력을 적용하는 것이 아니고, 클램핑 블록(320)의 평탄한 저면에 의해 압력을 적용함으로써 더 두꺼운 플랜지형 상면(336)을 적소에 유지해서, 제어 밸브 캐비티(110)의 시일을 확보한다. 플랜지형 상면(336)의 이러한 밀봉 구성은 유로 내의 압력이 제어 및 유지되는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 플랜지형 상면(336)에 의해 제공되는 시일은, 푸시 로드(118) 및 다른 질량 유동 제어기 구성요소가 유로 내의 가스에 대한 노출로부터 보호되는 것을 가능하게 해서, 잠재적으로 부식 또는 다른 가스 관련 열화를 방지한다. 따라서, 플랜지형 상면(336)은, 액추에이터(114) 및 모션 부스터 조립체(116)로부터 이격되어 제어 밸브 캐비티(110)를 밀봉하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 기타의 양태 모두에서, 도 3의 실시형태는 도 2의 실시형태와 동일하다.

이제 도 4를 참조하면, 다이어프램 조립체(130) 및 편향 스프링(424)을 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 폐쇄 제어 밸브 조립체(400)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시된다. 도 4의 제어 밸브 조립체(400)는, 제어 밸브 조립체(400)의 평상시 폐쇄 위치설정을 제외하고, 도 2에 나타내는 제어 밸브 조립체(200)와 대부분 동일하고, 제어 밸브 조립체(400)는 관련되는 편향 스프링(424)을 갖는 다른 모션 부스터 조립체(416)의 설계와, 질량 유동 제어기 베이스플레이트(422) 내에 포함되는 약간 상이한 제어 밸브 캐비티 입구 포트(409)에 의해 달성된다. 제어 밸브 캐비티 입구 포트(409)는, 제어 밸브 캐비티 입구 포트(409)가 바이패스 부분 출구 포트(108)에 근접하는 추가의 융기부를 특징으로 하는 것을 제외하고, 도 2에 도시되는 실시형태에 나타내는 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)와 대체로 동일하다. 제어 밸브 캐비티 입구 포트(409)는 평탄하거나 추가의 융기부를 가질 수 있다. 추가의 융기부는 밀봉면을 구성하는 다른 방법이다. 추가의 융기부는 접촉 면적을 감소시킴으로써 포핏(232)과 제어 밸브 캐비티 입구 포트(409) 사이의 압력을 증가시킨다.

모션 부스터 조립체(416)는, 지지점(417)의 양 측에서 푸시 로드(118) 및 액추에이터(114)와 인터페이스함으로써, 레버 유사 기구를 통해 액추에이터(114)의 이동을 확대해서 푸시 로드(118)에 전달하는 것을 가능하게 할 수 있어, 푸시 로드(118)에 의해 포핏(232)에 적용되는 힘을 변경한다. 예를 들어, 액추에이터(114)가 하방으로 신장 또는 이동하여 지지점(417)의 우측에서 모션 부스터 조립체(416)에 힘을 적용하는 경우, 모션 부스터 조립체(416)를 통해 푸시 로드(118)에 적용되는 힘은, 지지점(417)의 좌측에 있는 모션 부스터 조립체(416)의 부분이 상방으로 피봇함에 따라 감소하여, 푸시 로드(118)가 다이어프램 조립체(130)의 중심축을 따라 상방으로 이동하는 것을 가능하게 한다. 푸시 로드(118)는, 액추에이터(114)의 모션에 응답해서, 다이어프램 조립체(130)의 중심축을 따라 이동할 수 있어 포핏(232)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로를 개폐하는 것을 가능하게 하여, 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로의 개폐 수단을 제공한다.

모션 부스터 조립체(416)는 푸시 로드(118)에 근접해서 지지점(417)의 좌측에 위치설정된 편향 스프링(424)과 인터페이스할 수 있다. 모션 부스터 조립체(416)는 편향 스프링(424)의 중앙 오목부 내로 상방으로 신장되는 돌출부를 가질 수 있고, 이는 편향 스프링(424)이 동작 중에 시간의 경과와 함께 그 위치설정을 유지하는 것을 가능하게 할 수 있다. 편향 스프링(424)은, 모션 부스터 조립체(416)와는 반대 측의 단부에서 제어 밸브 조립체(400)의 벽에 부착될 수 있고, 변형될 때 모션 부스터 조립체(416)의 상면에 복원력을 가할 수 있다. 예를 들어, 편향 스프링(424)은, 포핏(232)의 외부 밀봉면이 신장 정지 상태로부터 퇴축됨에 따라 압축될 때 모션 부스터 조립체(416)에 하방 힘을 적용함으로써 포핏(232)의 외부 밀봉면을 평상시 폐쇄 신장 정지 상태를 향해서 편향시킬 수 있다. 편향 스프링(424)에 의해 적용되는 힘은 푸시 로드(118) 및 모션 부스터 조립체(416)를 통해서 포핏(232)에 전달될 수 있다. 액추에이터(114)는, 모션 부스터 조립체(416)를 통해서 편향 스프링(424)에 의해 적용되는 힘에 대항하여, 포핏(232)의 외부 밀봉면을 퇴축시키고 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 평상시 폐쇄 유로를 개방시킬 수 있다. 또한, 다이어프램 조립체(130)의 스프링 유사 기능이, 예컨대 편향 스프링(424) 및 다이어프램 조립체(130)가 반대 복원력을 가하는 것에 의해 다이어프램 조립체(130)와 포핏(232)의 외부 밀봉면이 디폴트 정지 위치로 복귀되는 경향을 증가시키는 구성에서, 모션 부스터 조립체(416)에 관련되는 편향 스프링(424)과의 협력에 이용될 수도 있다. 대안적으로, 편향 스프링(424) 및 다이어프램 조립체(130)는, 편향 스프링(424) 및 다이어프램 조립체(130)의 양쪽에 적용되는 부하를 감소시켜, 양쪽 부품의 수명을 잠재적으로 연장시키는 것을 가능하게 하는 비대향 복원력을 가하도록 구성될 수 있다.

포핏(232)의 외부 밀봉면의 정지 위치는, 평상시 폐쇄 신장 상태로 위치설정되어, 제어 밸브 캐비티 입구 포트(409)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(111) 사이의 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로가 도시되는 바와 같이 평상시 폐쇄되고 방해된다. 일부 실례에서는, 포핏(232)의 외부 밀봉면은, 완전히 신장되어 제어 밸브 캐비티 입구 포트(409)와 인터페이스하고, 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 어떠한 유동도 방지할 수 있다. 푸시 로드(118)에 의해 포핏(232)에 적용되는 힘은, 예컨대 모션 부스터 조립체(416)를 통해서 푸시 로드(118)에 전달되는 액추에이터(114)의 모션을 통해 감소될 수 있고, 이는 포핏(232)의 외부 밀봉면이 퇴축되게 하고 제어 밸브 캐비티 입구 포트(409)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(111) 사이에 바애되지 않은 유로를 남게 할 수 있다. 포핏(232)의 외부 밀봉면은, 액추에이터(114)가 상방으로 이동 또는 퇴축함에 따라 액추에이터(114)에 의해 모션 부스터 조립체(416)에 적용되는 힘이 감소했을 때 등 푸시 로드(118)에 의해 제공되는 힘이 통상의 정지 레벨까지 증가하면, 신장되고 평상시 폐쇄 정지 위치로 복귀될 수 있어, 편향 스프링(424) 및 다이어프램 조립체(130) 중 적어도 하나의 복원력이 포핏(232)의 외부 밀봉면을 신장시켜서 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로를 그 평상시 폐쇄된 방해 상태로 복귀시킬 수 있다. 가스의 유동은 액추에이터(114)를 통해서 다이어프램 조립체(130)의 이러한 신장 및 퇴축을 제어함으로써 조절될 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 일체형 푸시 로드(539)를 갖는 다이어프램 조립체(530)를 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 폐쇄 제어 밸브 조립체(500)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시되어 있다. 도 5의 제어 밸브 조립체(500)는, 일체형 푸시 로드(539)를 갖는 다이어프램 조립체(530), 약간 상이한 모션 부스터 조립체(516)의 설계, 편향 스프링의 결여, 및 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)가 도 2의 실시형태에 나타내는 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)와 동일한 것을 제외하고, 도 4에 나타내는 제어 밸브 조립체(400)와 대부분 동일하다.

다이어프램 조립체(530)는, 포핏(532)의 내면과 일체화된 일체형 푸시 로드(539)를 가짐으로써, 1개의 부품으로 형성될 수 있다. 전술한 실시형태의 푸시 로드와 마찬가지로, 일체형 푸시 로드(539)는 포핏(532)의 내면으로부터 다이어프램 조립체(530)의 중심축을 따라 측벽(534) 사이에서 그리고 개구부(531)를 통해 플랜지형 상면(536)과 함게 신장될 수 있어, 일체형 푸시 로드(539)가 모션 부스터 조립체(516)를 통해서 액추에이터(114)에 결합될 수 있게 되고, 모션 부스터 조립체(516)는 레버 유사 기구를 통해 액추에이터(114)의 모션을 확대해서 일체형 푸시 로드(539)에 전달할 수 있다. 일체형 푸시 로드(539)는, 액추에이터(114)의 모션에 응답해서, 다이어프램 조립체(530)의 중심축을 따라 이동할 수 있어, 포핏(532)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로를 개폐하는 것을 가능하게 하여, 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로의 개폐 수단을 제공한다. 일체형 푸시 로드(539)의 일체화는, 측방향 푸시 로드 이동을 방지함으로써 신뢰성의 잠재적 증가를 가능하게 할 수 있고, 또한, 부품의 수를 감소시킴으로써 더 단순화된 견고한 구조를 가능하게 할 수 있어, 개별적으로 제조된 부품의 조합에 관련되는 오차 전파를 잠재적으로 제한한다.

모션 부스터 조립체(516)는, 지지점(517)의 양 측에서 일체형 푸시 로드(539) 및 액추에이터(114)와 인터페이스함으로써, 레버 유사 기구를 통해서 액추에이터(114)의 이동을 확대해서 일체형 푸시 로드(539)에 전달하는 것을 가능하게 하여, 일체형 푸시 로드(539)에 의해 포핏(532)에 가해지는 힘을 변경한다. 예를 들어, 액추에이터(114)가 하방으로 신장 또는 이동하고 지지점(517)의 우측에서 모션 부스터 조립체(516)에 힘을 적용한 경우, 지지점(517)의 좌측에 있는 모션 부스터 조립체(516) 부분이 상방으로 피봇함에 따라 모션 부스터 조립체(516)를 통해서 일체형 푸시 로드(539)에 상방 힘이 적용되어, 일체형 푸시 로드(539)를 상방으로 이동시키고 부착된 포핏(532) 또한 상방으로 당긴다.

모션 부스터 조립체(516)는 지지점(517)의 좌측에 위치설정된 상방 지향 소켓 내의 일체형 푸시 로드(539)의 단부에 있는 구상 돌출부를 수용할 수 있다. 다이어프램 조립체(530)는, 스프링으로서 작용하고 변형시에 일체형 푸시 로드(539)를 통해서 전달되는 복원력을 모션 부스터 조립체(516)의 상방 지향 소켓에 가하여, 제어 밸브 조립체(500)가 더 적은 필요 부품으로 기능하게 할 수 있다. 예를 들어, 다이어프램 조립체(530)는, 정지 상태로부터 압축되면 확장력을 적용하는 것에 의해 포핏(532)의 외부 밀봉면을 평상시 폐쇄 신장 정지 상태를 향해서 편향시킬 수 있고, 이는 포핏(532)의 외부 밀봉면이 신장 정지 상태로부터 퇴축함에 따라 모션 부스터 조립체(516)에 하방 힘을 적용할 수 있다. 액추에이터(114)는, 상술한 바와 같이, 다이어프램 조립체(530)에 의해 모션 부스터 조립체(516)에 적용되는 힘에 대항하여 포핏(532)의 외부 밀봉면을 퇴축시키고, 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 평상시 폐쇄 유로를 개방할 수 있다. 그 결과, 일체형 푸시 로드(539)는, 액추에이터(114)의 모션에 응답해서, 다이어프램 조립체(530)의 중심축을 따라 이동할 수 있어, 포핏(532)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로를 개폐하는 것을 가능하게 하여, 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로의 개폐 수단을 제공한다.

포핏(532)의 외부 밀봉면의 정지 위치는, 평상시 폐쇄 신장 상태로 위치설정되어, 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(111) 사이의 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로가 도시된 바와 같이 평상시 폐쇄되고 방해된다. 일부 실례에서는, 포핏(532)의 외부 밀봉면은, 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)와 인터페이스하도록 완전히 신장될 수 있고 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 어떠한 유로도 방지할 수 있다. 일체형 푸시 로드(539)에 의해 포핏(532)에 가해지는 상방 인장력은, 예컨대 모션 부스터 조립체(516)를 통해서 일체형 푸시 로드(539)에 전달되는 액추에이터(114)의 모션을 통해 증가될 수 있고, 이는 포핏(532)의 외부 밀봉면이 퇴축되게 하며 제어 밸브 캐비티 입구 포트(109)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(111) 사이에 방해되지 않은 유로를 남길 수 있다. 포핏(532)의 외부 밀봉면은, 액추에이터(114)가 상방으로 이동 또는 퇴축함에 따라, 액추에이터(114)에 의해 모션 부스터 조립체(516)에 가해지는 힘이 감소하는 경우 등 일체형 푸시 로드(539)에 의해 제공되는 상방 인장력이 통상의 정지 레벨로 감소하면, 신장되어 평상시 폐쇄 정지 위치로 복귀할 수 있고, 이는 다이어프램 조립체(530)의 복원력이 포핏(532)의 외부 밀봉면을 신장시켜서 제어 밸브 캐비티(110)를 통한 유로가 그 평상시 폐쇄된 방해 상태로 복귀되게 한다. 가스의 유동은 액추에이터(114)를 통해서 다이어프램 조립체(530)의 이러한 신장 및 퇴축을 제어함으로써 조절될 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 클램핑 블록(620)과 일체화되고 형성된 포핏(632)을 갖는 다이어프램 조립체(630)를 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 개방 제어 밸브 조립체(600)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시된다. 제어 밸브 조립체(600)는 질량 유동 제어기 베이스플레이트(622)에 결합될 수 있고, 질량 유동 제어기 베이스플레이트는 제어 밸브 캐비티(610)를 통한 유로가 개방된 방해되지 않은 상태에 있는 경우에 가스가 바이패스 부분 출구 포트(608)로부터 제어 밸브 캐비티 입구 포트(609)로 통과하고 제어 밸브 캐비티(610) 내에 유입하는 것을 허용하는 유로를 가질 수 있다. 그 후 가스는 제어 밸브 캐비티 출구 포트(611)를 통한 유로를 따라 나아가며 질량 유동 제어기 출구 포트(612)를 통해 질량 유동 제어기로부터 유출할 수 있다.

다이어프램 조립체(630)는, 개구부(631), 개구부(631)로부터 하방으로 신장되고 중심축 둘레에 배치되는 측벽(634)으로, 벨로우즈를 형성하는 다수의 선회부를 포함하는 측벽(634), 및 개구부(631)에 면하는 내면 및 제어 밸브 캐비티 입구 포트(609)에 면하는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏(632)을 포함할 수 있다. 다이어프램 조립체(630)는, 다이어프램 조립체(630)의 적어도 일부가 제어 밸브 캐비티(610) 내에서 이동 가능하게 신장 및 퇴축되도록 구성될 수 있으며, 이는 유로를 통한 가스 유동의 제어를 가능하게 할 수 있다. 다이어프램 조립체(630)의 설계는 종래의 금속 시트 다이어프램 조립체보다 작은 직경에서 큰 휨을 가능하게 할 수 있다. 도시되는 액추에이터(114) 및 모션 부스터 조립체(116)는 도 2의 실시형태의 것과 동일하다. 푸시 로드(618)는 포핏(632)의 내면으로부터 중심축을 따라 개구부(631)를 통해서 신장되어, 푸시 로드(618)가 모션 부스터 조립체(116)를 통해서 액추에이터(114)에 결합될 수 있고, 모션 부스터 조립체는 힌지 유사 기구를 통해서 액추에이터(114)의 모션을 확대해서 푸시 로드(618)에 전달할 수 있다. 액추에이터(114) 및 푸시 로드(618)는 둥근 표면을 갖는 모션 부스터 조립체(116)와 인터페이스할 수 있으며, 둥근 표면은 모션 부스터 조립체(116)가 그러한 인터페이스부를 따라 과도한 응력을 생성하지 않으면서 피봇하는 것을 허용한다. 푸시 로드(618)는, 액추에이터(114)의 모션에 응답해서, 중심축을 따라 이동할 수 있어 포핏(632)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티(610)를 통한 유로를 개폐하는 것을 가능하게 하여, 제어 밸브 캐비티(610)를 통한 유로의 개폐 수단을 제공한다.

다이어프램 조립체(630)는, 예컨대 용접에 의해, 클램핑 블록(620)에 일체화되어 단일 부품을 형성하는 플랜지형 상면을 가질 수 있고, 플랜지형 상면과 클램핑 블록(620)의 일체화는 제어 밸브 캐비티(610)를 밀봉해서 유로 내의 압력이 제어 및 유지될 수 있도록 구성된다. 또한, 플랜지형 상면과 클램핑 블록(620)의 일체화에 의해 제공되는 시일은, 푸시 로드(618) 및 다른 질량 유동 제어기 구성요소가 유로 내의 가스에 대한 노출로부터 보호되는 것을 가능하게 하여, 부식 또는 다른 가스 관련 열화를 잠재적으로 방지할 수 있다. 따라서, 플랜지형 상면과 클램핑 블록(620)의 일체화는 액추에이터(114) 및 모션 부스터 조립체(116)로부터 이격되어 제어 밸브 캐비티(610)를 밀봉하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 측벽(634) 또는 벨로우즈는, 일체화된 플랜지형 상면 및 클램핑 블록(620) 등의 밀봉 수단과 포핏(632)의 외부 밀봉면 등의 제어 밸브 캐비티(610)를 통한 유로를 개폐하는 수단 사이에 결합될 수 있다. 포핏(632)은 개구부(631)와 반대측의 단부에서 다이어프램 조립체(630)의 측벽(634)과 일체화된 부품으로서 형성될 수 있다. 포핏(632)의 내면은, 둥근 단부를 가질 수 있는 푸시 로드(618)를 수용하도록 구성되는 넓은 움푹 파인 곳 등의 오목부를 포함할 수 있다. 그러한 오목부는, 적절한 밸브 폐쇄를 방해할 수 있는 푸시 로드(618)의 측방향 이동을 방지함으로써 질량 유동 제어기의 신뢰성을 잠재적으로 증가시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 다른 실시형태는, 다양한 푸시 로드 지오메트리, 예를 들어 오목부 없이 포핏과 직접 인터페이스할 수 있는 평탄한 단부를 갖는 푸시 로드를 잠재적으로 특징으로 할 수 있다.

다이어프램 조립체(630)는, 제어 밸브 캐비티(610) 내 및 클램핑 블록(620)의 오목부 내에 착좌될 수 있으며, 개구부(631)에 근접하는 클램핑 블록(620)과 플랜지형 상면의 일체화 및 클램핑 블록(620)의 상면을 통해 적소에 고정될 수 있다. 다이어프램 조립체(630)의 측벽(634)에 근접한 질량 유동 제어기 베이스플레이트(622)의 오리피스 내에서, 클램핑 블록(620)과 질량 유동 제어기 베이스플레이트(622) 사이에 금속 O-링 등의 O-링이 배치될 수 있다. 클램핑 블록(620)은, 예를 들어 나사 또는 다른 체결구를 통해서 질량 유동 제어기 베이스플레이트(622)에 결합될 수 있다.

다이어프램 조립체(630)의 측벽(634)의 선회부 또는 벨로우즈는 다이어프램 조립체(630)의 중심축을 따라 변형되고 변형시에 복원력을 가하도록 구성될 수 있다. 이 복원력은, 예컨대 푸시 로드(618)를 통해 다른 힘에 의해 교란되지 않을 경우에 포핏(632)을 평상시 개방 정지 위치로 편향시킬 수 있다. 그 결과, 다이어프램 조립체(630) 자체가 편향 스프링으로서 기능할 수 있고, 제어 밸브 조립체(600)가 종래에는 제어 밸브에 관련지어져 있었던 추가 스프링 없이 동작할 수 있게 한다. 측벽(634)의 벽 두께, 비틀림 및 선회부의 지오메트리는 특정한 유효 스프링 상수를 달성하기 위해 변경될 수 있다.

포핏(632)의 외부 밀봉면의 정지 위치는 평상시 개방 퇴축 상태로 위치설정되어, 제어 밸브 캐비티 입구 포트(609)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(611) 사이의 제어 밸브 캐비티(610)를 통한 유로는 평상시 개방된 방해되지 않은 상태에 있지만, 다이어프램 조립체(630)는 개방 정지 위치가 아닌 신장된 폐쇄 상태로 도시된다. 푸시 로드(618)는, 포핏(632)을 그러한 신장 상태로 밀어서, 포핏(632)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티 입구 포트(609)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(611) 사이의 유로를 방해하게 한다. 일부 실례에서는, 포핏(632)의 외부 밀봉면은 제어 밸브 캐비티 입구 포트(609)와 인터페이스하도록 완전히 신장되고, 제어 밸브 캐비티(610)를 통한 어떠한 유동도 방지할 수 있다. 푸시 로드(618)에 의해 제공되는 힘이 통상의 정지 레벨까지 감소함에 따라 포핏(632)의 외부 밀봉면은 평상시 개방 정지 위치로 복귀될 수 있어, 다이어프램 조립체(630)의 복원력이 포핏(632)의 외부 밀봉면을 퇴축시키고 제어 밸브 캐비티(610)를 통한 유로를 그 평상시 개방 상태로 복귀시키 것을 허용한다. 가스의 유동은 액추에이터(114)를 통해서 다이어프램 조립체(630)의 이러한 신장 및 퇴축을 제어하는 제어 밸브 조립체(600)에 의해 조절될 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 클램핑 블록(720)과 일체화되고 별개로 결합된 포핏(732)을 갖는 다이어프램 조립체(730)를 갖는 질량 유동 제어기의 평상시 개방 제어 밸브 조립체(700)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시된다. 제어 밸브 조립체(700)는 질량 유동 제어기 베이스플레이트(722)에 결합되며, 질량 유동 제어기 베이스플레이트는 제어 밸브 캐비티(710)를 통한 유로가 개방된 방해되지 않은 상태에 있는 경우에 가스가 바이패스 부분 출구 포트(708)로부터 오리피스 요소(713)를 통해서 제어 밸브 캐비티 입구 포트(709)로 통과하고 제어 밸브 캐비티(710)로 유입하는 것을 허용하는 유로를 가질 수 있다. 오리피스 요소(713)는, 유동에 영향을 주는 구조적 지오메트리를 제공함으로써 동작 중의 방향성, 속도 및 난류 같은 제어 밸브 캐비티(710) 내로의 유동의 특정 양태의 더 큰 제어를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 오리피스 요소(713)는 더 좁은 지오메트리를 제공하여 제어 밸브 캐비티(710) 내로의 유속을 증가시킬 수 있다. 그 후 가스는 제어 밸브 캐비티 출구 포트(711)를 통해 유로를 따라 나아갈 수 있으며 질량 유동 제어기 출구 포트(712)를 통해서 질량 유동 제어기로부터 유출할 수 있다.

다이어프램 조립체(730)는 개구부(731), 개구부(731)로부터 하방으로 신장되고 중심축 둘레에 배치되는 측벽(734)으로서, 벨로우즈를 형성하는 다수의 선회부를 포함하는, 측벽(734), 및 개구부(731)에 면하는 내면 및 제어 밸브 캐비티 입구 포트(709)에 면하는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏(732)을 포함할 수 있다. 다이어프램 조립체(730)는 다이어프램 조립체(730)의 적어도 일부가 제어 밸브 캐비티(710) 내에서 이동 가능하게 신장 및 퇴축하도록 구성될 수 있으며, 제어 밸브 캐비티(710)는 유로를 통한 가스 유동의 제어를 가능하게 할 수 있다. 다이어프램 조립체(730)의 설계는 종래의 금속 시트 다이어프램 조립체보다 작은 직경에서 더 큰 휨을 가능하게 할 수 있다. 도시되는 액추에이터(114) 및 모션 부스터 조립체(116)는 도 2의 실시형태의 것과 동일하다. 푸시 로드(718)는 포핏(732)의 내면으로부터 중심축을 따라 개구부(731)를 통해 신장될 수 있어, 푸시 로드(718)가 모션 부스터 조립체(116)를 통해 액추에이터(114)에 결합되는 것을 가능하게 하고, 모션 부스터 조립체는 힌지 유사 기구를 통해 액추에이터(114)의 모션을 확대해서 푸시 로드(718)에 전달할 수 있다. 액추에이터(114) 및 푸시 로드(718)는 둥근 표면을 갖는 모션 부스터 조립체(116)와 인터페이스할 수 있으며, 둥근 표면은 모션 부스터 조립체(116)가 그러한 인터페이스부를 따라 과도한 응력을 생성하지 않으면서 피봇하는 것을 허용한다. 푸시 로드(718)는, 액추에이터(114)의 모션에 응답해서, 중심축을 따라 이동할 수 있어, 포핏(732)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티(710)를 통한 유로를 개폐하는 것을 가능하여, 제어 밸브 캐비티(710)를 통한 유로의 개폐 수단을 제공한다.

다이어프램 조립체(730)는, 예컨대 용접에 의해 클램핑 블록에 일체화되어 단일 부품을 형성하는 플랜지형 상면을 가질 수 있고, 플랜지형 상면과 클램핑 블록(720)의 일체화는 제어 밸브 캐비티(710)를 밀봉하도록 구성되어, 유로 내의 압력이 제어 및 유지될 수 있게 한다. 또한, 플랜지형 상면과 클램핑 블록(720)의 일체화에 의해 제공되는 시일은, 푸시 로드(718) 및 다른 질량 유동 제어기 구성요소가 유로 내의 가스에 대한 노출로부터 보호되는 것을 가능하게 할 수 있고, 부식 또는 다른 가스 관련 열화를 잠재적으로 방지한다. 따라서, 플랜지형 상면과 클램핑 블록(720)의 일체화는 액추에이터(114) 및 모션 부스터 조립체(116)로부터 이격되어 제어 밸브 캐비티(710)를 밀봉하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 측벽(734) 또는 벨로우즈는, 일체화된 플랜지형 상면 및 클램핑 블록(720) 등의 밀봉 수단과, 포핏(732)의 외부 밀봉면 등의 제어 밸브 캐비티를 통한 유로의 개폐 수단 사이에 결합될 수 있다. 포핏(732)은, 예컨대 용접을 통해 개구부(731)와 반대측의 단부에서 측벽(734)에 결합되는 기계가공 부품 등의 별개의 부품일 수 있다. 포핏(732)의 내면은, 둥근 단부를 가질 수 있는 푸시 로드(718)를 수용하도록 구성되는 넓은 움푹 파인 곳 등의 오목부를 포함할 수 있다. 그러한 오목부는 적절한 밸브 폐쇄를 교란할 수 있는 푸시 로드(718)의 측방향 이동을 방지함으로써 질량 유동 제어기의 신뢰성을 잠재적으로 증가시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 다른 실시형태는, 다양한 푸시 로드 지오메트리, 예를 들어 오목부 없이 포핏과 직접 인터페이스할 수 있는 평탄한 단부를 갖는 푸시 로드를 잠재적으로 특징으로 할 수 있다.

다이어프램 조립체(730)는, 제어 밸브 캐비티(710) 내 및 클램핑 블록(720)의 오목부 내에 착좌될 수 있고, 개구부(731)에 근접하는 클램핑 블록(720)과 플랜지형 상면의 일체화 및 클램핑 블록(720)의 상면을 통해 적소에 고정될 수 있다. 다이어프램 조립체(730)의 측벽(734)에 근접한 질량 유동 제어기 베이스플레이트(722)의 오리피스 내에서, 클램핑 블록(720)과 질량 유동 제어기 베이스플레이트(722)의 사이에 금속 O-링 등의 O-링이 배치될 수 있다. 클램핑 블록(720)은, 예를 들어 나사 또는 다른 체결구를 통해서 질량 유동 제어기 베이스플레이트(722)에 결합될 수 있다.

다이어프램 조립체(730)의 측벽(734)의 선회부 또는 벨로우즈는 다이어프램 조립체(730)의 중심축을 따라 변형되고 변형시에 복원력을 가하도록 구성될 수 있다. 이 복원력은, 예컨대 푸시 로드(718)를 통해, 다른 힘에 의해 교란되지 않는 경우, 포핏(732)을 평상시 개방 정지 위치로 편향시킬 수 있다. 그 결과, 다이어프램 조립체(730) 자체는 편향 스프링으로서 기능할 수 있어, 제어 밸브 조립체(700)가 종래에는 제어 밸브에 관련지어져 있었던 추가의 스프링 없이 동작할 수 있게 한다. 측벽(734)의 벽 두께, 비틀림 및 선회부의 지오메트리는 특정한 유효 스프링 상수를 달성하기 위해 변경될 수 있다.

포핏(732)의 외부 밀봉면의 정지 위치는 평상시 개방 퇴축 상태로 위치설정되어 제어 밸브 캐비티 입구 포트(709)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(711) 사이의 제어 밸브 캐비티(710)를 통한 유로는 평상시 개방된 방해되지 않은 상태에 있지만, 다이어프램 조립체(730)는 평상시 개방 정지 위치가 아닌 신장된 폐쇄 상태로 도시되어 있다. 푸시 로드(718)는, 포핏(732)을 그러한 신장 상태로 밀 수 있어, 포핏(732)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티 입구 포트(709)와 제어 밸브 캐비티 출구 포트(711) 사이의 유로를 방해하게 한다. 일부 실례에서는, 포핏(732)의 외부 밀봉면은, 제어 밸브 캐비티 입구 포트(709) 내에 배치된 오리피스 요소(713)와 인터페이스하도록 완전히 신장되고 제어 밸브 캐비티(710)를 통한 어떠한 유동도 방지할 수 있다. 포핏(732)의 외부 밀봉면은, 푸시 로드(718)에 의해 제공되는 힘이 통상의 정지 레벨까지 감소함에 따라 평상시 개방 정지 위치로 복귀될 수 있고, 다이어프램 조립체(730)의 복원력이 포핏(732)의 외부 밀봉면을 퇴축시키고 제어 밸브 캐비티(710)를 통한 유로를 그 평상시 개방 상태로 복귀시키는 것을 허용한다. 가스의 유동은, 액추에이터(114)를 통해서 다이어프램 조립체(730)의 이러한 신장과 퇴축을 제어하는 제어 밸브 조립체(700)에 의해 조절될 수 있다.

이제 도 8a를 참조하면, 예컨대 도 1, 도 2 및 도 4의 실시형태에 나타내는 다이어프램 조립체(130)에 형성된 플랜지형 상면을 갖는 다이어프램 조립체(830a)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시된다. 다이어프램 조립체(830a)는, 거의 원통형일 수 있고, 개구부(831a), 개구부(831a)로부터 하방으로 신장되고 중심축(840) 둘레에 배치되는 측벽(834a)으로서, 벨로우즈를 형성하는 다수의 선회부를 포함하는 측벽(834a), 및 개구부(831a)에 면하는 내면 및 유로 내의 가스와 상호작용하도록 구성된 도시된 바와 같은 플랜지를 포함할 수 있는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏(832a)을 포함할 수 있다. 다이어프램 조립체(830a)는, 예를 들어 다이어프램 조립체(830a)의 적어도 일부가 질량 유동 제어기의 유로를 따라 제어 밸브 캐비티 내에 배치된 상태에서, 이동 가능하게 신장 및 퇴축하도록 구성될 수 있고, 이는 유로를 통한 가스 유동의 제어를 가능하게 할 수 있다. 다이어프램 조립체(830a)의 설계는 종래의 금속 시트 다이어프램 조립체보다 작은 직경에서 더 큰 휨을 가능하게 할 수 있다. 포핏(832a)의 내면은, 둥근 단부 등의 다양한 지오메트리를 갖는 단부를 가질 수 있는 푸시 로드를 수용하도록 구성되는, 도시된 원추형 노치 등의 오목부(838a)를 포함할 수 있다. 그러한 오목부는, 적절한 밸브 폐쇄를 방해할 수 있는 푸시 로드의 측방향 이동을 방지함으로써 질량 유동 제어기의 신뢰성을 잠재적으로 증가시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 측벽(834a)은 오목부(838a)에 의해 수용되는 푸시 로드를 둘러쌀 수 있어, 푸시 로드가 포핏(832a)의 내면으로부터 중심축(840)을 따라 개구부(831a)를 통해서 신장되어 잠재적으로 액추에이터에 결합되는 것을 가능하게 한다. 푸시 로드는, 액추에이터의 모션에 응답해서, 중심축(840)을 따라 이동할 수 있어, 포핏(832a)의 외부 밀봉면이, 예를 들어 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐하는 것을 가능하게 하여, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로의 개폐 수단을 제공한다.

다이어프램 조립체(830a)는, 측방향으로 신장되는 플랜지형 상면(836a)을 가질 수 있고, 예를 들어 제어 밸브 캐비티를 밀봉하도록 구성되어, 질량 유동 제어기의 유로 내의 압력이 제어 및 유지될 수 있게 할 수 있다. 또한, 플랜지형 상면(836a)에 의해 제공되는 밀봉 능력은, 액추에이터, 모션 부스터 조립체, 푸시 로드, 또는 편향 스프링 등의 질량 유동 제어기 구성요소가, 유로 내의 가스에 대한 노출로부터 보호되는 것을 가능하게 해서, 부식 또는 다른 가스 관련 열화를 잠재적으로 방지할 수 있다. 따라서, 플랜지형 상면(836a)은 액추에이터 및 모션 부스터 조립체로부터 이격되어 제어 밸브 캐비티를 밀봉하는 수단을 제공할 수 있고, 측벽(834a) 또는 벨로우즈는 플랜지형 상면(836a) 등의 밀봉 수단과 포핏(832a)의 외부 밀봉면 등의 제어 밸브 캐비티를 통한 유로의 개폐 수단 사이에 결합될 수 있다. 도시된 플랜지형 상면(836a)은 개구부(831a)에 근접하는 측벽(834a)과 일체화된 부품으로서 형성될 수 있는 한편, 도시된 포핏(832a)은 예컨대 용접을 통해 개구부(831a)의 반대측의 단부에서 측벽(834a)에 결합되는 기계가공 부품 등의 별개의 부품일 수 있다. 플랜지형 상면(836a)은 다이어프램 조립체(830a)를 고정하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 예를 들어, 다이어프램 조립체(830a)는 질량 유동 제어기의 제어 밸브 캐비티 내에 착좌될 수 있고, 플랜지형 상면(836a)은 클램핑 블록과 질량 유동 제어기 베이스플레이트 사이에서 가압되어 다이어프램 조립체(830a)를 적소에 고정할 수 있다.

다이어프램 조립체(830a)의 측벽(834a)의 선회부 또는 벨로우즈는, 다이어프램 조립체(830a)의 중심축(840)을 따라 변형되고, 변형시에 복원력을 가하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이 복원력은, 예컨대 푸시 로드를 통해, 다른 힘에 의해 방해되지 않을 경우 포핏(832a)을 디폴트 정지 위치로 편향시킬 수 있다. 그 결과, 다이어프램 조립체(830a) 자체는 제어 밸브 조립체 내에서 편향 스프링으로서 기능할 수 있고, 이는 종래에는 제어 밸브에 관련되지 않았던 추가의 스프링 없이 동작을 가능하게 한다. 측벽(834a)의 벽 두께, 비틀림 및 선회부의 지오메트리는 특정한 유효 스프링 상수를 달성하기 위해서 변경될 수 있다. 다이어프램 조립체(830a)는 금속 등의 비취성 재료를 포함할 수 있고, 이것은 변형시 더 큰 복원력을 가능하게 하고 다이어프램 조립체(830a)를 파손으로부터 보호할 수 있다.

이제 도 8b를 참조하면, 도 3의 실시형태에 도시된 다이어프램 조립체(330)에서와 같이 별개로 결합된 플랜지형 상면(836b)을 갖는 다이어프램 조립체(830b)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시된다. 도 8b의 다이어프램 조립체(830b)는, 플랜지형 상면(836b)과 약간 더 두꺼운 측벽(834b)을 제외하고, 도 8a에 나타내는 다이어프램 조립체(830a)와 실질적으로 동일하다. 도 8a의 실시형태에서와 같이, 다이어프램 조립체(830b)는, 거의 원통형일 수 있고, 개구부(831b), 개구부(831b)로부터 하방으로 신장되고 중심축(840) 둘레에 배치되는 측벽(834b)으로서, 벨로우즈를 형성하는 다수의 선회부를 포함하는 측벽(834b), 및 오목부(838b)를 포함할 수 있는 개구부(831b)에 면하는 내면 및 유로 내의 가스와 상호작용하도록 구성되는, 도시된 바와 같은 플랜지를 포함할 수 있는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏(832b)을 포함할 수 있다. 도 8a의 실시형태와는 대조적으로, 다이어프램 조립체(830b)의 플랜지형 상면(836b) 및 포핏(832b) 각각은, 예컨대 용접을 통해 다이어프램 조립체(830b)의 측벽(834b)에 결합되는 기계가공 부품 등의 별개의 부품이며, 플랜지형 상면(836b)은 개구부(831b)에 근접해서 위치설정되고 포핏(832b)은 개구부(831b)의 반대측의 단부에 위치설정된다. 결과로서 얻어지는 플랜지형 상면(836b)은 도 8a의 실시형태의 형성된 플랜지형 상면(836a)보다 큰 두께를 갖는다. 또한, 측벽(834b)은 플랜지형 상면(836b) 내로 신장되는 세장형 목부(850)를 포함한다.

플랜지형 상면(836a 및 836b)은 밀봉면이며, 그 결과 플랜지형 상면(836a 및 836b)은 금속 O-링으로 밀봉될 수 있다. (더 얇은 도 8a의 플랜지형 상면(836a)과는 대조적으로) 도 8b의 플랜지형 상면(836b)의 더 큰 두께는, 플랜지형 상면(836b)을 변형 또는 손상시키지 않고, 금속 O-링으로 밀봉하기 위해서 필요한 힘을 더 많이 다룰 수 있다. 세장형 목부(850)는 플랜지형 상면(836b)을 다이어프램 조립체(830b)의 측벽(834b)에 정합해서 용접할 수 있게 한다.

일부 실례에서는, 플랜지형 상면(836b) 및 포핏(832b) 등의 형성되어 있지 않은 별개의 부품은 교체 가능한 호환성이 있는 구성요소로 제조될 때 더 큰 유연성을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 다이어프램 조립체(830b) 전체의 제조 프로세스를 변경하지 않고 포핏(832b)의 대체 설계를 제조 및 교체할 수 있고, 이에 의해 잠재적으로 제조 비용을 절감할 수 있다.

이제 도 9a를 참조하면, 도 5의 실시형태에 나타내는 다이어프램 조립체(530)에서와 같이, 일체형 푸시 로드(939a) 및 형성된 플랜지형 상면(936a)을 갖는 다이어프램 조립체(930a)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시되어 있다. 도 9a의 다이어프램 조립체(930a)는, 다이어프램 조립체(930a)가 일체형 푸시 로드(939a)를 가지며 도 8a의 실시형태의 오목부(838a)가 결여되어 있는 것을 제외하고, 도 8a에 나타낸 다이어프램 조립체(830a)와 실질적으로 동일하다. 도 8a의 실시형태에서와 같이, 다이어프램 조립체(930a)는, 거의 원통형일 수 있고, 개구부(931a), 개구부(931a)로부터 하방으로 신장되고 중심축(840) 둘레에 배치되는 측벽(934a)으로서, 벨로우즈를 형성하는 다수의 선회부를 포함하는 측벽(934a), 및 개구부(931a)에 면하는 내면 및 유로 내의 가스와 상호작용하도록 구성된 도시된 바와 같은 플랜지를 포함할 수 있는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏(932a)을 포함할 수 있다.

도 8a의 실시형태와는 대조적으로, 다이어프램 조립체(930a)는 하나의 부품으로 형성되도록 포핏(932a)의 내면과 일체화된 일체형 푸시 로드(939a)를 가질 수 있다. 전술한 실시형태의 푸시 로드와 마찬가지로, 일체형 푸시 로드(939a)는 포핏(932a)의 내면으로부터 다이어프램 조립체(930a)의 중심축(840)을 따라 측벽(934a) 사이에서 그리고 개구부(931a)를 통해 플랜지형 상면(936a)과 함께 신장될 수 있어, 일체형 푸시 로드(939a)가 잠재적으로 액추에이터에 결합하는 것을 가능하게 한다. 일체형 푸시 로드(939a)의 상단은, 예를 들어 질량 유동 제어기의 모션 부스터 조립체 또는 액추에이터와 인터페이스하도록 구성된 구상 돌출부를 포함할 수 있다. 일체형 푸시 로드(939a)는, 예를 들어 액추에이터의 모션에 응답해서 다이어프램 조립체(930a)의 중심축(840)을 따라 이동할 수 있어, 포핏(932a)의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐할 수 있게 하여, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로의 개폐 수단을 제공한다. 일체형 푸시 로드(939a)의 일체화는, 측방향 푸시 로드 이동을 방지함으로써 신뢰성의 잠재적 향상을 가능하게 할 수 있고, 또한 부품의 수를 감소시킴으로써 더 단순화된 견고한 구조를 가능하게 할 수 있고, 개별적으로 제조된 부품의 조합에 관련하는 오차 전파를 잠재적으로 제한한다.

이제 도 9b를 참조하면, 일체형 푸시 로드(939b) 및 별개로 결합된 플랜지형 상면(936b)을 갖는 다이어프램 조립체(930b)의 예시적인 실시형태의 단면도가 도시된다. 도 9b의 다이어프램 조립체(930b)는, 플랜지형 상면(936b)과 약간 더 두꺼운 측벽(934b)을 제외하고 도 9a에 나타내는 다이어프램 조립체(930a)와 실질적으로 동일하다. 도 9a의 실시형태에서와 같이, 다이어프램 조립체(930b)는, 거의 원통형일 수 있고, 개구부(931b), 개구부(931b)로부터 하방으로 신장되고 중심축(840) 둘레에 배치되는 측벽(934b)으로서, 벨로우즈를 형성하는 다수의 선회부를 포함하는 측벽(934b), 및 개구부(931b)에 면하는 내면 및 유로 내의 가스와 상호작용하도록 구성된 도시된 바와 같은 플랜지를 포함할 수 있는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏(932b)을 포함할 수 있다. 다이어프램 조립체(930b)는 포핏(932b)과 하나의 부품으로 형성되도록 포핏(932b)의 내면과 일체화된 일체형 푸시 로드(939b)를 가질 수 있다. 도 9a의 실시형태와는 대조적으로, 다이어프램 조립체(930b)의, 일체형 푸시 로드(939b)를 수반하는, 플랜지형 상면(936b) 및 포핏(932b) 각각은, 예컨대 용접을 통해 다이어프램 조립체(930b)의 측벽(934b)에 결합되는 기계가공 부품 등의 별개의 부품이며, 플랜지형 상면(936b)은 개구부(931b)에 근접해서 위치설정되고 포핏(932b)은 개구부(931b)의 반대측의 단부에 위치설정된다. 결과로서 얻어지는 플랜지형 상면(936b)은 도 9a의 실시형태의 형성된 플랜지형 상면(936a)보다 큰 두께를 갖는다. 그 결과, 개구부(931b)는 도 9a의 실시형태의 개구부(931a)와 비교해서 약간 세장형이다.

개시된 실시형태의 전술한 설명은 통상의 기술자가 본 발명을 제작 또는 사용할 수 있게 하기 위해서 제공된다. 이들 실시형태에 대한 다양한 수정은 통상의 기술자에게는 용이하게 명확하고, 본 명세서에서 정의되는 일반적 원리는 본 발명의 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고 다른 실시형태에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 나타내는 실시형태로 한정되도록 의도되지 않으며, 본 명세서에 개시되는 원리 및 신규 특징과 일치하는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다.

Claims (15)

1. 제어 밸브 캐비티 입구 포트 및 제어 밸브 캐비티 출구 포트를 포함하는 제어 밸브 캐비티를 포함하는 유로;
   유로를 통해 유동하는 가스의 질량 유량을 측정하도록 구성되는 질량 유량계;
   질량 유량계로부터의 질량 유량 신호에 응답해서 액추에이터 제어 신호를 제공하도록 구성되는 제어기;
   액추에이터 제어 신호에 응답해서 이동하도록 구성되는 액추에이터;
   다이어프램 조립체의 적어도 일부가 제어 밸브 캐비티 내에서 이동 가능하게 신장 및 퇴축하도록 구성된 다이어프램 조립체로서, 다이어프램 조립체는,
   개구부;
   개구부로부터 신장되고 중심축 둘레에 배치되는 측벽으로서, 중심축을 따라 변형되고 변형시 복원력을 가하도록 구성되는 다수의 선회부를 포함하는 측벽; 및
   개구부에 면하는 내면 및 제어 밸브 캐비티 입구 포트에 면하는 외부 밀봉면을 포함하는 포핏으로서, 복원력은 포핏을 디폴트 정지 위치로 편향시키는, 포핏을 포함하는
   다이어프램 조립체; 및
   포핏의 내면으로부터 중심축을 따라 개구부를 통해 연장되어 푸시 로드가 액추에이터에 결합될 수 있게 되는 푸시 로드로서, 푸시 로드는 액추에이터의 모션에 응답해서 중심축을 따라 이동함으로써 포핏의 외부 밀봉면이 제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐할 수 있게 하는, 푸시 로드를 포함하는 질량 유동 제어기.
2. 제1항에 있어서, 포핏은 측벽과 일체화된 부품으로서 형성되어 있는 질량 유동 제어기.
3. 제1항에 있어서, 포핏은 측벽에 결합되는 기계가공 부품인 질량 유동 제어기.
4. 제1항에 있어서, 포핏의 내면은 푸시 로드를 수용하도록 구성된 오목부를 포함하는 질량 유동 제어기.
5. 제1항에 있어서, 푸시 로드는 포핏의 내면과 일체화되어 있는 질량 유동 제어기.
6. 제1항에 있어서, 다이어프램 조립체는 플랜지형 상면을 포함하며, 플랜지형 상면은 제어 밸브 캐비티를 밀봉하도록 구성되어 있는 질량 유동 제어기.
7. 제6항에 있어서, 플랜지형 상면은 측벽과 일체화되어 있는 질량 유동 제어기.
8. 제6항에 있어서, 플랜지형 상면은 개구부에 근접하는 측벽에 결합되는 기계가공 부품인 질량 유동 제어기.
9. 제1항에 있어서, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로가 평상시 개방되도록 포핏의 외부 밀봉면을 위치설정하는 수단을 포함하는 질량 유동 제어기.
10. 제1항에 있어서, 제어 밸브 캐비티를 통한 유로가 평상시 폐쇄되도록 포핏의 외부 밀봉면을 위치설정하는 수단을 포함하는 질량 유동 제어기.
11. 질량 유동 제어기이며,
    제어 밸브 캐비티 입구 포트 및 제어 밸브 캐비티 출구 포트를 포함하는 제어 밸브 캐비티를 포함하는 유로;
    유로를 통해 유동하는 가스의 질량 유량을 측정하도록 구성되는 질량 유량계;
    질량 유량계로부터의 질량 유량 신호에 응답해서 액추에이터 제어 신호를 제공하도록 구성되는 제어기;
    액추에이터 제어 신호에 응답해서 이동하도록 구성되는 액추에이터;
    다이어프램 조립체로서,
    액추에이터로부터 이격되어 제어 밸브 캐비티를 밀봉하는 수단;
    제어 밸브 캐비티를 통한 유로를 개폐하는 수단; 및
    밀봉 수단과 개폐 수단 사이에 결합되는 벨로우즈로서, 개폐 수단을 정지 위치로 편향시키는 복원력을 제공하도록 구성된 벨로우즈를 포함하는
    다이어프램 조립체; 및
    다이어프램 조립체가 액추에이터에 응답해서 이동하도록 다이어프램 조립체를 액추에이터에 결합시키는 푸시 로드를 포함하는 질량 유동 제어기.
12. 제11항에 있어서, 정지 위치는 개방 위치인 질량 유동 제어기.
13. 제11항에 있어서, 정지 위치는 폐쇄 위치인 질량 유동 제어기.
14. 제11항에 있어서, 개폐 수단은 푸시 로드를 수용하도록 구성된 오목부를 갖는 포핏을 포함하는 질량 유동 제어기.
15. 제11항에 있어서, 개폐 수단은 푸시 로드와 일체적으로 형성된 포핏을 포함하는 질량 유동 제어기.

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