KR20230158524A

KR20230158524A - 유도 흐름 밸브 조립체 및 이를 포함하는 시스템

Info

Publication number: KR20230158524A
Application number: KR1020237033881A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 카슨
Original assignee: 아이커 시스템즈, 인크.
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2022-03-17
Publication date: 2023-11-20
Also published as: US20220299118A1; TW202248554A; JP2024511619A; WO2022203931A1

Abstract

유체 흐름 제어 장치는 반도체 제조용 처리 유체를 전달하기 위한 중요한 부품이다. 이러한 유체 흐름 제어 장치는 다양한 속도 및 최소한의 난류 방식으로 흐름을 제공할 수 있는 밸브에 의존한다. 일 실시예에서, 밸브 조립체가 개시되며, 밸브 조립체는 밸브 본체, 폐쇄 부재, 시트, 및 방사형 흐름 유도부를 가진다. 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로를 가진다. 폐쇄 부재는 니들을 갖고, 니들은 내부에 복수의 홈을 가진다. 결과적으로 나온 밸브 조립체는 유체의 향상된 제어를 가능하게 하며, 결과적인 흐름에서 난류를 감소시킨다.

Description

유도 흐름 밸브 조립체 및 이를 포함하는 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 3월 22일자로 출원된 미국 가특허출원 제63/164,139호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함된다.

흐름 제어는 반도체 칩 제조의 핵심 기술 중 하나였다. 유체 흐름을 제어하는 장치는 반도체 제조 및 기타 산업 공정에 처리 유체의 알려진 유량을 전달하는 데 중요하다. 이러한 장치는 다양한 응용 분야에서 유체 흐름을 측정하고 정확하게 제어하는 데 사용된다. 이 제어는 난류를 최소화하면서 정확한 유량을 전달하는 밸브 조립체에 의존한다.

칩 제조 기술이 향상됨에 따라 흐름 제어 장치에 대한 요구도 증가하였다. 반도체 제조 공정은 더 정확한 측정, 더 낮은 장비 비용, 개선된 과도 응답 시간, 및 가스 전달 타이밍의 일관성을 포함하여 성능 향상을 점점 더 요구하고 있다. 가스 및 액체 전달의 일관성을 개선하기 위해 개선된 밸브 조립체가 필요하다.

본 기술은 질량 흐름 제어기나 기타 가스 또는 액체 전달 장치에 사용하기 위한 밸브 조립체에 관한 것이다. 이러한 가스 또는 액체 전달 장치 중 하나 이상은 반도체 칩 제조, 태양광 패널 제조 등과 같은 광범위한 공정에 사용될 수 있다.

일 구현예에서, 본 발명은 물품을 처리하기 위한 시스템이다. 시스템은 처리 유체를 공급하도록 구성되는 유체 공급원 및 흐름 제어 장치를 가진다. 흐름 제어 장치는 입구, 출구, 및 밸브 조립체를 가지며, 장치의 입구는 유체 공급원에 유체 결합되고, 밸브 조립체는 입구와 출구 사이에 유체 결합된다. 밸브 조립체는 본체, 시트, 폐쇄 부재, 액추에이터, 방사형 흐름 유도부, 및 종축을 가진다. 밸브 조립체의 본체는 입구 및 출구, 입구와 출구 사이에서 연장되는 유로를 가진다. 시트는 유로에 위치된다. 폐쇄 부재는 시트와 맞물리고 유로를 막도록 구성된다. 액추에이터 조립체는 폐쇄 부재를 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 폐쇄 부재에 결합된다. 방사형 흐름 유도부는 유로에 위치된다. 종축은 시트, 폐쇄 부재, 및 방사형 흐름 유도부를 통해 연장된다. 시스템은 장치의 출구에 유체 결합되는 출구 매니폴드 및 출구 매니폴드에 유체 결합되는 처리 챔버를 더 가진다.

다른 구현예에서, 본 발명은 흐름 제어 장치이다. 흐름 제어 장치는 입구, 출구, 및 밸브 조립체를 가지며, 밸브 조립체는 입구와 출구 사이에 유체 결합된다. 밸브 조립체는 본체, 시트, 폐쇄 부재, 액추에이터, 방사형 흐름 유도부, 및 종축을 가진다. 밸브 조립체의 본체는 입구 및 출구, 입구와 출구 사이에서 연장되는 유로를 가진다. 시트는 유로에 위치된다. 폐쇄 부재는 시트와 맞물리고 유로를 막도록 구성된다. 액추에이터 조립체는 폐쇄 부재를 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 폐쇄 부재에 결합된다. 방사형 흐름 유도부는 유로에 위치된다. 종축은 시트, 폐쇄 부재, 및 방사형 흐름 유도부를 통해 연장된다.

또 다른 구현예에서, 본 발명은 밸브 조립체이다. 밸브 조립체는 본체, 시트, 폐쇄 부재, 액추에이터, 방사형 흐름 유도부, 및 종축을 가진다. 밸브 조립체의 본체는 입구 및 출구, 입구와 출구 사이에서 연장되는 유로를 가진다. 시트는 유로에 위치된다. 폐쇄 부재는 시트와 맞물리고 유로를 막도록 구성된다. 액추에이터 조립체는 폐쇄 부재를 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 폐쇄 부재에 결합된다. 종축은 시트, 폐쇄 부재, 및 방사형 흐름 유도부를 통해 연장된다.

다른 구현예에서, 본 발명은 물품을 제조하는 방법이다. 이 방법은 처리 유체의 흐름 제어 장치를 제공하는 단계를 포함하며, 흐름 제어 장치는 밸브 조립체를 갖고, 밸브 조립체는 입구 및 출구, 입구와 출구 사이에서 연장되는 유로를 갖는 본체를 가진다. 시트는 유로에 위치된다. 폐쇄 부재는 시트와 맞물리고 유로를 막도록 구성된다. 액추에이터 조립체는 폐쇄 부재를 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 폐쇄 부재에 결합된다. 방사형 흐름 유도부는 유로에 위치된다. 종축은 시트, 폐쇄 부재, 및 방사형 흐름 유도부를 통해 연장된다. 처리 유체가 흐름 제어 장치에 공급된다. 처리 유체는 흐름 제어 장치의 밸브 조립체를 통해 흐름 제어 장치의 출구로 흐른다. 흐름 제어 장치의 출구는 출구 매니폴드에 유체 결합된다. 처리 유체는 흐름 제어 장치의 출구로부터 출구 매니폴드에 유체 결합되는 처리 챔버로 전달된다. 마지막으로, 처리 챔버 내에서 물품에 대한 처리가 수행된다.

또 다른 구현예에서, 본 발명은 물품을 처리하기 위한 시스템이다. 시스템은 처리 유체를 공급하도록 구성되는 유체 공급원 및 흐름 제어 장치를 가진다. 흐름 제어 장치는 입구, 출구, 및 밸브 조립체를 가지며, 장치의 입구는 유체 공급원에 유체 결합되고, 밸브 조립체는 입구와 출구 사이에 유체 결합된다. 밸브 조립체는 본체, 시트, 폐쇄 부재, 액추에이터, 및 종축을 가진다. 밸브 조립체의 본체는 입구 및 출구, 입구와 출구 사이에서 연장되는 유로를 가진다. 시트는 유로에 위치된다. 폐쇄 부재는 시트와 맞물리고 유로를 막도록 구성된다. 폐쇄 부재는 다이어프램(diaphragm) 및 니들(needle)을 갖고, 니들은 상단부, 하단부, 원통부, 및 홈부를 가진다. 홈부는 하단부로부터 원통부까지 연장되고, 홈부는 복수의 홈을 가진다. 액추에이터 조립체는 폐쇄 부재를 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 폐쇄 부재에 결합된다. 종축은 시트 및 폐쇄 부재를 통해 연장된다. 시스템은 장치의 출구에 유체 결합되는 출구 매니폴드 및 출구 매니폴드에 유체 결합되는 처리 챔버를 더 가진다.

본 기술의 적용가능성의 추가 범위는 하기에 제공되는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명과 특정 예는 바람직한 구현을 나타내지만 단지 예시를 위한 것이며 기술의 범위를 제한하려는 의도가 아니라는 점을 이해해야 한다.

본 개시내용의 발명은 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 하나 이상의 흐름 제어 장치를 활용하여 반도체 장치를 제조하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 공정에서 활용될 수 있는 바와 같은 복수의 흐름 제어 장치를 포함하는 유체 전달 모듈의 투시도이다.
도 3은 도 2의 유체 전달 모듈에서 활용될 수 있는 바와 같은 흐름 부품의 투시도이다.
도 4는 도 2의 흐름 부품의 좌측면도이다.
도 5는 V-V선을 따라 취한 도 3의 흐름 부품의 단면도이다.
도 6은 도 3의 흐름 부품에 활용될 수 있는 바와 같은 밸브 조립체의 투시도이다.
도 7은 VII-VII선을 따라서 취한, 밸브 조립체가 폐쇄 상태일 때 도 6의 밸브 조립체의 단면도이다.
도 8은 VII-VII선을 따라서 취한, 밸브 조립체가 개방 상태일 때 도 6의 밸브 조립체의 단면도이다.
도 9는 VII-VII선을 따라서 취한, 밸브 조립체가 폐쇄 상태일 때 도 6의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 10은 VII-VII선을 따라서 취한, 밸브 조립체가 개방 상태일 때 도 6의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 11은 밸브 조립체의 폐쇄 부재가 폐쇄 상태인, 도 6의 밸브 조립체의 일부를 도시하는 투시도이다.
도 12는 밸브 조립체의 폐쇄 부재가 개방 상태인, 도 6의 밸브 조립체의 일부를 도시하는 투시도이다.
도 13은 도 11의 밸브 조립체의 일부의 분해 투시도이다.
도 14는 도 11의 밸브 조립체의 방사형 흐름 유도부의 투시도이다.
도 15는 도 11의 밸브 조립체의 방사형 흐름 유도부의 하부 투시도이다.
도 16은 도 11의 밸브 조립체의 방사형 흐름 유도부의 정면도이다.
도 17은 XVII-XVII선을 따라 취한, 도 16의 밸브 조립체의 방사형 흐름 유도부의 단면도이다.
도 18은 도 11의 밸브 조립체의 니들의 투시도이다.
도 19는 도 18의 니들의 하부 투시도이다.
도 20은 XX-XX선을 따라 취한, 도 18의 니들의 단면도이다.
도 21은 도 11의 밸브 조립체의 니들의 정면도이다.
도 22는 XXII-XXII선을 따라 취한, 도 21의 니들의 단면도이다.
도 23은 밸브 조립체의 다른 실시예의 일부를 도시하는 투시도이다.
도 24는 24-24선을 따라 취한, 완전 폐쇄 상태에서의 도 23의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 25는 24-24선을 따라 취한, 부분 개방 상태에서의 도 23의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 26은 24-24선을 따라 취한, 완전 개방 상태에서의 도 23의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 27은 도 23의 밸브 조립체의 폐쇄 부재의 투시도이다.
도 28은 도 27의 밸브 조립체의 폐쇄 부재의 하부 투시도이다.
도 29는 도 23의 밸브 조립체의 방사형 흐름 유도부의 투시도이다.
도 30은 도 29의 방사형 흐름 유도부의 하부 투시도이다.
도 31은 도 23의 밸브 조립체의 시트의 투시도이다.
도 32는 도 31의 시트의 하부 투시도이다.
도 33은 밸브 조립체의 다른 실시예의 일부를 도시하는 투시도이다.
도 34는 34-34선을 따라 취한, 완전 폐쇄 상태에서의 도 33의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 35는 34-34선을 따라 취한, 부분 개방 상태에서의 도 33의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 36은 34-34선을 따라 취한, 완전 개방 상태에서의 도 33의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 37은 도 33의 밸브 조립체의 폐쇄 부재의 투시도이다.
도 38은 도 37의 폐쇄 부재의 하부 투시도이다.
도 39는 도 33의 밸브 조립체의 시트의 투시도이다.
도 40은 도 39의 시트의 하부 투시도이다.
도 41은 밸브 조립체의 다른 실시예의 일부를 도시하는 투시도이다.
도 42는 42-42선을 따라 취한, 완전 폐쇄 상태에서의 도 41의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 43은 42-42선을 따라 취한, 부분 개방 상태에서의 도 41의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 44는 42-42선을 따라 취한, 완전 개방 상태에서의 도 41의 밸브 조립체의 일부의 단면도이다.
도 45는 도 41의 밸브 조립체의 폐쇄 부재의 투시도이다.
도 46은 도 45의 폐쇄 부재의 하부 투시도이다.

본 발명의 원리에 따른 예시적 실시형태의 설명은 첨부된 도면들과 관련하여 읽히도록 의도되며, 이는 전체 기재된 설명의 일부로 간주되어야 한다. 여기에서 개시된 본 발명의 실시 형태들의 설명에서, 방향 또는 배향에 대한 임의의 언급은 단지 설명의 편의를 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 어떤 방식으로도 의도되지 않는다. "하부", "상부", "수평", "수직", "위", "아래", "상방", "하방", "왼쪽", "오른쪽", "상단" 및 "하단"과 같은 상대적인 용어뿐만 아니라 그 파생어(예를 들어, "수평으로", "하방으로", "상방으로" 등)는 당시 설명되거나 논의 중인 도면에 도시된 방향을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 상대적인 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며 명시적으로 표시되지 않는 한 장치가 특정 방향으로 구성되거나 작동될 것을 요구하지 않는다. "부착된", "고정된", "연결된", "결합된", "상호 연결된" 및 이와 유사한 용어는 구조가 중간 구조를 통해 직접 또는 간접적으로 서로에 고정되거나 부착되는 관계, 달리 설명되지 않는 한 가동 또는 고정 부착물 또는 관계를 나타낸다. 더욱이, 본 발명의 특징 및 이점은 바람직한 실시 형태를 참조하여 예시된다. 따라서, 본 발명은 단독으로 또는 특징의 다른 조합으로 존재할 수 있는 특징의 일부 가능한 비제한적 조합을 예시하는 그러한 바람직한 실시 형태에 명시적으로 제한되어서는 안 되며; 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.

본 발명은 유체 흐름 제어 장치에 사용하기 위한 밸브 조립체에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 장치는 유체의 알려진 질량 흐름을 반도체 공정 또는 유사한 공정에 전달하기 위한 질량 흐름 제어기로서 기능할 수 있다. 반도체 제조는 유체 흐름 제어에 있어 고성능을 요구하는 일 산업이다. 반도체 제조 기술이 발전함에 따라, 고객은 전달되는 유체 흐름의 질량에서 정확성과 반복성이 향상된 흐름 제어 장치의 필요성을 인식했다. 현대의 반도체 공정은 가스 흐름의 질량이 엄격하게 제어되고, 응답 시간이 최소화되며, 유체 흐름이 매우 정확해야 함을 요구한다. 본 발명은 전달되는 흐름의 난류를 감소시킨다.

도 1은 예시적인 처리 시스템(1000)의 개략도를 도시한다. 처리 시스템(1000)은 처리 챔버(1300)에 유체 결합되는 복수의 흐름 제어 장치(100)를 활용할 수 있다. 복수의 흐름 제어 장치(100)는 처리 챔버(1300)에 하나 이상의 상이한 처리 유체를 공급하는 데 사용된다. 유체는 복수의 유체 공급원(1010)에 의해 제공된다. 보이는 바와 같이, 2개 이상의 유체 공급원(1010)이 단일의 흐름 제어 장치(100)에 연결될 수 있다. 집합적으로, 복수의 흐름 제어 장치(100)는 유체 전달 모듈(1400)에 속한다. 선택적으로, 하나 이상의 유체 전달 모듈(1400)이 처리 시스템(100)에 활용될 수 있다. 복수의 흐름 제어 장치(100)는 출구 매니폴드(401)에 의해 처리 챔버(1300)에 연결된다. 반도체 및 집적 회로와 같은 물품은 처리 챔버(1300) 내에서 처리될 수 있다.

밸브(1100)는 각각의 흐름 제어 장치(100)를 처리 챔버(1300)로부터 격리하여, 각각의 흐름 제어 장치(100)가 처리 챔버(1300)로부터 선택적으로 연결되거나 격리될 수 있게 하여, 다양한 처리 단계를 용이하게 한다. 처리 챔버(1300)는 복수의 흐름 제어 장치(100)에 의해 전달되는 처리 유체를 적용하기 위한 어플리케이터(applicator)를 포함할 수 있으며, 이는 복수의 흐름 제어 장치(100)에 의해 공급되는 유체의 선택적인 또는 확산 분배를 가능하게 한다. 선택적으로, 처리 챔버(1300)는 진공 챔버일 수 있거나, 복수의 흐름 제어 장치(100)에 의해 공급되는 유체에 물품을 담그기 위한 탱크 또는 욕조일 수 있다. 각각의 유체 공급원으로부터 처리 챔버(1300)로의 유로에 의해 유체 공급 라인이 형성된다.

또한, 처리 시스템(1000)은 처리 유체의 배기를 가능하게 하거나 하나 이상의 흐름 제어 장치(100)의 퍼지(purging)를 용이하게 하도록, 밸브(1100)에 의해 처리 챔버(1300)로부터 격리되는 진공 소스(source) 또는 배수구(1200)를 더 포함할 수 있다. 이는 유지보수, 동일한 흐름 제어 장치(100) 내 처리 유체 간 전환, 또는 다른 작업을 가능하게 한다. 선택적으로, 배수구(1200)는 처리 챔버(1300)로부터 액체를 제거하도록 구성되는 액체 배수구일 수 있다. 대안적으로, 배수구(1200)는 가스를 제거하기 위한 진공 소스일 수 있다. 선택적으로, 흐름 제어 장치(100)는 질량 흐름 제어기, 흐름 분할기, 흐름 결합기, 또는 처리 시스템 내 처리 유체의 흐름을 제어하는 임의의 다른 장치일 수 있다. 또한, 원하는 경우, 밸브(1100)는 흐름 제어 장치(100)에 통합될 수 있다. 처리 챔버(1300)는 다른 물품들 중에 처리를 위한 반도체 웨이퍼를 수용할 수 있다.

처리 시스템(1000)에서 수행될 수 있는 처리는 습식 세정, 포토리소그래피, 이온 주입, 건식 에칭, 원자층 에칭, 습식 에칭, 플라즈마 애싱, 급속 열 어닐링, 노 어닐링, 열 산화, 화학 기상 증착, 원자층 증착, 물리적 기상 증착, 분자 빔 에피택시, 레이저 리프트 오프, 전기화학 증착, 화학-기계적 연마, 웨이퍼 테스트, 또는 제어된 양의 처리 가스를 활용하는 임의의 다른 처리를 포함할 수 있다.

도 2는 복수의 흐름 제어 장치(100)를 포함하는 예시적인 유체 전달 모듈(1400)을 도시한다. 유체 전달 모듈(1400)은 지지 구조물(1402)을 포함한다. 지지 구조물(1402)은 베이스 기판 또는 베이스 플레이트로 지칭될 수 있고, 일반적으로 하나 이상의 흐름 제어 장치(100)가 위에 장착되는 평평한 플레이트 또는 시트이다. 본 예에서는, 복수의 흐름 제어 장치(100)가 지지 구조물에 장착된다. 각각의 흐름 제어 장치(100)는 설계상 모듈식이며, 직접적으로 또는 간접적으로 지지 구조물(1402)에 각각 부착되는 다수의 개별 유체 흐름 부품(110, 120)을 포함한다. 지지 구조물(1402)은 흐름 제어 장치(100)가 위에 장착되는 상부 표면(1403)을 가진다.

유체 흐름 부품(110, 120)은 능동 흐름 부품(120) 및 수동 흐름 부품(110)을 포함한다. 수동 흐름 부품(110)은 유체의 흐름을 변경하지 않고, 대신 단지 하나의 능동 부품을 다른 능동 부품에 연결하거나 능동 부품을 입구 또는 출구에 연결한다. 능동 흐름 부품(120)은 유체의 흐름을 변경하거나, 유체의 측면을 모니터링하거나, 단지 유체 이송 이상의 기능을 수행할 수 있다. 능동 흐름 부품(120)은 온도 센서, 압력 변환기, 질량 흐름 제어기, 밸브 등을 포함할 수 있다. 또 다른 부품은 흐름 제어 장치(100)에서의 현재 사용에 따라 능동 및 수동 모두일 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 하나의 능동 흐름 부품(120)에서 다른 능동 흐름 부품으로 유체를 이송하는 수동 유체 흐름 부품의 역할을 할 수도 있고 온도 센서를 측정하는 데 실제로 활용되지 않을 수도 있다. 보이는 바와 같이, 유체 흐름 부품(110, 120)의 수많은 변형이 고려될 수 있고, 이들 유체 흐름 부품(110, 120)은 광범위한 흐름 제어 장치(100)를 조립하는 데 사용될 수 있다.

유체 전달 모듈(1400)은 위에서 논의된 유체 공급원(1010)으로부터 유체를 수용하는 복수의 입구(102)를 포함한다. 유체 전달 모듈은 또한 처리 챔버(1300)에 유체를 전달하는 적어도 하나의 출구(104)를 가진다. 각각의 흐름 제어 장치(100)는 하나의 입구(102) 및 하나의 출구(104)를 가질 수 있거나, 복수의 입구(102) 또는 복수의 출구(104)를 가질 수 있다. 따라서, 유체는 복수의 입구(102)를 통해 흐르고 단일의 출구(104)를 통해 전달될 수 있거나, 단일의 입구(102)를 통해 흐르고 복수의 출구(104)를 통해 전달될 수 있다. 동일한 유체가 복수의 입구(102)로 전달될 수 있거나, 상이한 유체가 각각의 입구(102)로 전달될 수 있다. 동일한 입구(102) 또는 출구(104)는 복수의 흐름 제어 장치(100)에 의해 공유될 수 있거나, 각각의 흐름 제어 장치(100)는 하나 이상의 전용 입구(102) 및 출구(104)를 가질 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 유체 흐름 부품(121)의 실시예가 더 자세히 도시된다. 유체 흐름 부품(121)은 입구(103), 밸브(150), 변환기(130) 및 출구(105)를 포함한다. 유체는 입구(103)에서 출구(105)로 흐르지만, 다른 실시예에서 유체는 반대 방향으로 흐를 수 있다. 유체 흐름 부품(121)은 아래에서 상세히 논의되는 밸브 조립체와 같은 하위 부품을 포함할 수 있다. 또한, 유체 흐름 부품(121)은 흐름 제어 장치(100)를 형성할 수 있거나 흐름 제어 장치(100) 내의 많은 부품 중에서 단일 부품일 수 있다. 보이는 바와 같이, 광범위한 흐름 제어 장치(100)는 다양한 부품 조립체로부터 조립될 수 있다. 이는 다양한 흐름 제어 장치(100)를 제공하기 위한 부품의 재구성을 허용하며, 각각의 흐름 제어 장치(100)는 다른 목적을 제공한다.

도 6 내지 도 8은 위에서 논의된 유체 흐름 부품(121)에 활용될 수 있는 바와 같은 밸브 조립체(200)를 도시한다. 도 6은 밸브 조립체(200)의 투시도를 도시하며, 밸브 조립체(200)는 액추에이터 조립체(210), 밸브 본체(220), 및 커버(240)를 포함한다. 밸브 조립체(200)는 온/오프 밸브, 비례 밸브, 또는 임의의 다른 공지된 유형의 밸브일 수 있다. 밸브 조립체(200)는 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환된다. 다르게 말하면, 밸브 조립체(200)는 개방 위치에서 폐쇄 위치로 전환된다. 선택적으로, 밸브 조립체(200)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 임의의 수의 중간 상태에서도 작동될 수 있다. 예를 들어, 밸브 조립체(200)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 흐름 범위를 제공할 수 있는 비례 밸브일 수 있다. 개방 상태에서, 유체는 밸브 조립체(200)를 통해 자유롭게 흐른다. 폐쇄 상태에서, 유체는 밸브 조립체(200)를 통해 흐르는 것이 차단된다. 밸브 조립체(200)는 또한 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 모든 중간 상태에서 흐름을 허용할 수 있다. 선택적으로, 밸브 본체(220)는 일체로 형성되는 모놀리식 부품일 수 있다. 밸브 조립체(200)는 흐름 제어 장치(100)를 집합적으로 형성하는 복수의 부품 중 하나일 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 밸브 조립체(200)의 내부 부품이 단면도에 도시된다. 밸브 조립체(200)는 도 7 및 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이 종축(A-A), 폐쇄 부재(250), 방사형 흐름 유도부(270), 시트(290), 입구(221), 및 출구(222)를 더 포함한다. 폐쇄 부재(250)는 밸브 본체(220)를 통한 유체 흐름을 제어하기 위해 시트(290)와 맞물릴 수 있도록 구부러지거나 달리 움직이도록 구성된다. 따라서, 유체는 입구(221)에서 밸브 조립체(200) 안으로 흘러 폐쇄 부재(250) 및 시트(290)를 지나 출구(222) 밖으로 흐른다.

액추에이터 조립체(210)는 폐쇄 부재(250)를 움직이는 역할을 한다. 액추에이터 조립체(210)는 전기적으로, 공압적으로, 유압적으로, 또는 임의의 다른 공지된 수단을 통해 작동될 수 있다. 액추에이터 조립체(210)는 스프링 또는 다른 편향 수단을 통해 개방 상태 또는 폐쇄 상태로 편향될 수 있다. 액추에이터 조립체(210)는 또한 공압식 및 전기식 작동과 같은 하나 이상의 작동 수단을 통합할 수도 있다. 액추에이터 조립체(210)는 통상적으로 나사산을 통해 폐쇄 부재에 부착되는 가동 요소를 가진다. 다른 실시예에서, 폐쇄 부재는 용접, 브레이징, 접착, 압축 끼워맞춤, 핀 고정, 또는 임의의 다른 공지된 수단에 의해 액추에이터 조립체(210)의 가동 요소에 부착될 수 있다.

밸브 조립체(200)의 본체(220)는 입구(221) 및 출구(222)를 포함한다. 입구(221)는 유로(223)를 따라 출구(222)로 연장된다. 유로(223)는 폐쇄 부재(250), 방사형 흐름 유도부(270), 또는 시트(290)에 의해 점유되지 않은 밸브 조립체(200)의 본체(220)의 모든 내부 용적을 포함한다. 유로(223)는 제1 용적(224)과 제2 용적(225)으로 나누어진다. 제1 용적(224)은 입구로부터 시트(290)까지의 유로(223)의 모든 내부 용적을 포함하는 반면, 제2 용적(225)은 시트(290)로부터 출구(222)까지의 유로(223)의 모든 내부 용적을 포함한다. 따라서, 제1 용적(224)은 시트(290)의 상류에 있는 반면, 제2 용적(225)은 시트(290)의 하류에 있다. 그러나, 일부 실시예 또는 구현예에서, 밸브 조립체(200)는 유체를 양방향으로 흐를 수 있다. 상기 용어는 유체 흐름의 가장 가능성 있는 방향을 반영하고 밸브 조립체(200)의 작동을 더 잘 이해하는 데 도움을 주기 위해 사용된다.

폐쇄 부재(250)는 상술된 바와 같이 액추에이터 조립체(210)에 결합된다. 도 7 및 도 8에서 보이는 바와 같이, 폐쇄 부재(250)는 고정부(251) 및 가동부(252)를 포함한다. 고정부(251)는 본체(220)와 커버(240) 사이에 끼워진다. 이는 폐쇄 부재(250)를 제자리에 고정시켜, 작동 중에 유지되고 이탈되지 않는 것을 보장한다. 가동부(252)는 다이어프램(253) 및 니들(254)을 포함한다. 다이어프램(253)은 니들(254)을 수용하도록 나사산이 형성되는 중앙 부분을 포함할 수 있다. 선택적으로, 니들(254)은 임의의 공지된 수단을 통해 다이어프램(253)에 부착될 수 있다.

도 7은 폐쇄 상태의 밸브 조립체(200)의 단면도를 예시한다. 폐쇄 부재(250)는 시트(290)와 맞물리는 것으로 도시된다. 구체적으로, 니들(254)은 시트(290)와 맞물리고 분리하기 위해 밸브 조립체(200)의 종축(A-A)을 따라 움직이도록 구성된다. 니들이 종축(A-A)을 따라 하방으로 움직임에 따라, 이는 유로(223)를 완전 폐쇄하고 유체 흐름을 방지한다. 이 조건에서 밸브는 폐쇄 상태에 있다. 니들(254)은 액추에이터 조립체(210)가 폐쇄 부재(250)의 가동부(252)를 밀 때 움직인다. 니들(254)이 가동부(252)에 부착되기 때문에, 액추에이터 조립체(210)가 폐쇄 부재(250)의 가동부(252)를 밀면 니들(254)은 종축(A-A)을 따라 움직인다.

도 8을 참조하면, 개방 상태의 밸브 조립체(200)의 단면도가 도시된다. 폐쇄 부재(250)는 니들(254)의 일부만이 시트(290)와 접촉된 채 후퇴되는 것으로 도시된다. 따라서, 개방 상태에 있을 때에도 니들(254)은 여전히 시트(290)와 접촉되어 있을 수 있다. 선택적으로, 밸브 조립체(200)는 개방 상태에 있을 때 니들이 시트(290)로부터 완전히 또는 거의 완전히 후퇴하도록 구성될 수 있다. 보이는 바와 같이, 액추에이터 조립체(210)는 완전히 후퇴되어 가동부(252)의 다이어프램(253)을 상방으로 편향시키고 니들(254)이 시트(290)로부터 거의 완전히 후퇴하도록 허용한다.

도 9는 밸브 조립체(200)가 폐쇄 상태에 있을 때, 유로(223), 폐쇄 부재(250), 방사형 흐름 유도부(270), 및 시트(290)의 확대된 모습을 제공하는 밸브 조립체(200)의 일부의 근접도를 도시한다. 도 10은 밸브 조립체(200)가 개방 상태에 있을 때의 동일한 도면을 도시한다. 니들(254)은 시트(290)의 립(291)과 맞물린다. 립(291)은 니들(254)에 대해 효과적으로 밀봉할 수 있고 니들(254)이 폐쇄 상태에 있을 때 유체 흐름을 방지할 수 있도록 매우 유연하도록 설계된다. 개방 상태에서, 립(291)의 일부 또는 전부는 밸브 조립체(200)를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 니들(254)과 접촉하지 않는다. 니들(254)은 밸브 조립체(200)가 개방 상태에 있을 때, 유체가 시트(290)를 지나 통과하는 것을 허용하는 복수의 홈(255)을 가진다.

시트(290)는 상부 표면(293), 하부 표면(294), 및 환형 링(292)을 더 포함한다. 본체(220)는 바닥(228)을 갖는 포켓(227)을 포함한다. 포켓(227)은 유로(223)의 제1 용적(224)의 일부를 형성하며, 시트(290)는 포켓(227)의 바닥(228)에 닿아 있다. 구체적으로, 시트(290)의 하부 표면(294)은 본체(220)의 포켓(227)의 바닥(228)에 닿아 있다. 본체(220)는 또한 포켓(227)의 바닥(228) 내에 형성되는 하부 환형 홈(226)을 포함한다. 하부 환형 홈(226)은 일반적으로 직사각형 단면을 가지며 종축(A-A)과 동심이다. 하부 환형 홈(226)은 시트(290)의 환형 링(292)을 수용한다. 환형 링(292)은 본체(220)와 시트(290) 사이에 밀봉을 제공하고 조립 중에 정렬을 돕도록 하부 환형 홈(226)과 맞물린다. 다른 실시예에서, 하부 환형 홈(226)은 반원형, 사다리꼴, 또는 본체(220)에 대한 시트(290)의 밀봉 및 유지에 사용되는 임의의 다른 프로파일일 수 있다.

방사형 흐름 유도부(270)는 상부 표면(271) 및 하부 표면(272)을 가진다. 방사형 흐름 유도부(270)의 하부 표면(272)은 시트(290)의 상부 표면(293)과 접촉한다. 방사형 흐름 유도부(270)는 시트(290)를 제자리에 보유하는 역할을 한다. 복수의 캐슬레이션(castellation)(273)이 방사형 흐름 유도부(270)의 하부 표면(272) 내에 형성된다. 복수의 캐슬레이션(273) 및 시트(290)의 상부 표면(293)은 복수의 흐름 통로(274)를 집합적으로 형성한다. 방사형 흐름 유도부(270)는 제1 용적(224)을 외부 챔버(229)와 내부 챔버(230)로 나눈다. 외부 챔버(229)는 입구(221)와 방사형 흐름 유도부(270) 사이의 제1 용적(224)의 부분이다. 내부 챔버(230)는 방사형 흐름 유도부(270)와 시트(290) 사이의 제1 용적(224)의 부분이다. 도 10에 가장 잘 도시된 바와 같이, 유체는 입구(221)로 흐르고, 방사형 흐름 유도부(270)를 둘러싸고, 복수의 흐름 통로(274)를 통과한 다음, 니들(254) 및 시트(290)를 지나 출구(222)로 흐른다.

방사형 흐름 유도부(270)는 폐쇄 부재(250)의 고정부(251)에 의해 제자리에 유지된다. 특히, 고정부(251)는 방사형 흐름 유도부(270)의 상부 표면(271)과 맞물린다. 고정부(251)는 커버(240)에 의해 본체(220)에 고정되며, 이는 본체(220)에 볼트로 고정되거나 다른 방식으로 고정되어 폐쇄 부재(250), 방사형 흐름 유도부(270), 및 시트(290)의 전체 스택이 함께 압축되어 이동하거나 이탈될 수 없게 된다. 고정부(251), 방사형 흐름 유도부(270), 및 시트(290)는 종축(A-A)을 따라 또는 종축(A-A)에 대해 방사상으로 움직이지 않도록 커버(240)에 의해 압축된다. 이러한 부품은 커버(240)가 본체(220)에 조립될 때 편향되어 본체(220)에 대한 폐쇄 부재(250)의 효과적인 밀봉을 용이하게 하여 유밀 조립을 보장하도록 구성될 수 있다.

본체(220)는 상부 환형 홈(231)을 더 포함한다. 상부 환형 홈(231)은 종축(A-A)과 동심이고 포켓(227)을 둘러싼다. 상부 환형 홈(231)은 단면이 직사각형이다. 상부 환형 홈(231)은 본체(220)에 대한 폐쇄 부재(250)의 밀봉을 용이하게 하기 위해 폐쇄 부재(250)의 환형 링(256)을 수용한다. 다른 실시예에서, 상부 환형 홈(231)은 반원형, 사다리꼴, 또는 본체(220)에 대한 폐쇄 부재(250)의 밀봉 및 유지에 사용되는 임의의 다른 프로파일일 수 있다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 본체(220) 및 관련 부품의 도면이 도시된다. 보이는 바와 같이, 먼저 시트(290)가 본체(220)에 조립된다. 방사형 흐름 유도부(270)는 시트(290)에 조립된다. 다음으로, 폐쇄 부재(250)가 니들(254)과 가동부(252)가 함께 고정되도록 조립된다. 마지막으로, 폐쇄 부재(250)가 방사형 흐름 유도부(270)에 조립된다. 그러면 스택은 커버(240) 및 액추에이터 조립체(210)와 조립할 준비가 된다.

도 14 내지 도 17은 방사형 흐름 유도부(270)를 더 자세히 도시한다. 방사형 흐름 유도부는 상부 표면(271)으로부터 하부 표면(272)까지 연장된다. 캐슬레이션(273)이 하부 표면(272) 내에 형성된다. 방사형 흐름 유도부(270)는 상부 표면(271)에 인접한 원통부(275) 및 원통부(275)로부터 하부 표면(272)까지 연장되는 원추부(279)를 더 포함한다. 원추부는 원통부(275)로부터 하부 표면(272)까지 연장되는 테이퍼진(tapered) 외부 표면(276)을 포함한다. 원통부(275)는 플랜지(278)에서 테이퍼진 외부 표면(276)과 만나고, 플랜지(278)는 종축(A-A)에 수직이다. 일부 실시예에서, 테이퍼진 외부 표면(276)이 임의의 중간 표면 없이 원통부(275)와 만나도록 플랜지(278)가 제거될 수 있다. 테이퍼진 내부 표면(277)은 상부 표면(271)으로부터 하부 표면(272)까지 연장된다. 테이퍼진 외부 표면(276)과 테이퍼진 내부 표면(277)이 평행하기 때문에 원추부(279)는 일정한 벽 두께를 가진다. 그러나, 일부 실시예에서 원추부(279)는 변화하는 벽 두께를 가질 수 있다. 결과적으로, 테이퍼진 외부 표면(276)과 테이퍼진 내부 표면(277)은 평행하지 않을 수 있다.

캐슬레이션(273)은 원추부(279)에 형성되고 테이퍼진 외부 표면(276)으로부터 테이퍼진 내부 표면(277)까지 연장된다. 따라서, 캐슬레이션은 하부 표면(272), 테이퍼진 외부 표면(276), 및 테이퍼진 내부 표면(277)으로 형성된다. 원통부(275)는 본체(220)의 포켓(227)의 벽과 맞물려 종축(A-A)에 대해 방사형 정렬을 제공한다. 본 실시예에서, 방사형 흐름 유도부(270)는 10개의 캐슬레이션(273)을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서 방사형 흐름 유도부(270)는 더 많거나 더 적은 수의 캐슬레이션(273)을 포함할 수 있다. 또한, 방사형 흐름 유도부(270)는 회전 대칭이므로 임의의 회전 방향으로 본체(220)에 위치 설정될 수 있다. 일부 실시예에서, 방사형 흐름 유도부(270)는 알려진 회전 정렬을 제공하도록 본체(220), 시트(290), 또는 폐쇄 부재(250)의 특징과 맞물리는 키잉(keying) 특징을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 테이퍼진 외부 표면(276)과 테이퍼진 내부 표면(277)은 평행하며, 하부 표면(272)으로부터 플랜지(278)까지 방사형 흐름 유도부의 일정한 벽 두께를 제공한다.

캐슬레이션(273)은 평행한 측면(281, 282) 및 아치형 상단부(283)와 함께 일반적으로 반경 방향으로 방사형 흐름 유도부(270)를 통해 연장된다. 일부 실시예에서, 캐슬레이션(273)은 원형, 사다리꼴, 삼각형, 또는 다른 형상과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 캐슬레이션(273)은 하부 표면(272)으로 연장되지 않을 수 있다. 따라서, 캐슬레이션(273)은 대신에 테이퍼진 외부 표면(276)으로부터 테이퍼진 내부 표면(277)까지 연장되어 폐쇄된 프로파일을 형성할 수 있다. 따라서, 흐름 통로(274)는 방사형 흐름 유도부(270)에 일체로 형성될 수 있다. 또한, 캐슬레이션(273)은 종축(A-A)에 대해 방사상으로 연장되지 않도록 배열될 수 있다. 대신, 종축(A-A)과 교차하지 않는 방향으로 또는 종축(A-A)과 90도가 아닌 각도로 교차하는 각도로 연장될 수 있다. 마지막으로, 캐슬레이션(273)은 일정한 단면을 가질 필요가 없으며 방사형 흐름 유도부(270)를 통해 연장되면서 변할 수 있는 단면 프로파일을 가질 수 있다.

도 18 내지 도 22는 폐쇄 부재(250)의 니들(254)을 더 자세히 도시한다. 보이는 바와 같이, 니들(254)은 외부 표면(257)에 배열되는 복수의 홈(255)을 포함한다. 니들(254)은 상단부(258)로부터 하단부(259)까지 연장된다. 앞서 언급된 바와 같이, 니들(254)은 사용 시 종축(A-A)을 따라 움직인다. 니들(254)의 외부 표면(257)은 원통부(260) 및 홈부(261)를 포함한다. 원통부(260)는 상단부(258)로부터 홈부(261)까지 연장되고, 홈부(261)는 원통부(260)로부터 하단부(259)까지 연장된다.

원통부(260)는 홈(255)에 의해 중단되지 않는 원통형 표면을 가진다. 홈부(261)는 홈(255)에 의해 파손된 원통형 표면을 가진다. 홈부(261)가 시트(290)의 립(291)과 접촉할 때마다, 유체는 홈(255)을 통과하여 밸브 조립체(200)를 통해 흐를 수 있다. 원통부(260)가 시트(290)의 립(291)과 접촉할 때, 어떠한 유체도 밸브 조립체(200)를 통과할 수 없으며 밸브 조립체(200)는 폐쇄 상태에 있다. 원통부(260)는 제1 직경을 갖고, 홈부(261)는 제2 직경을 가지며, 제1 및 제2 직경 각각은 동일하다. 그 결과 외부 표면(257)이 하단부(259)로 전환되는 니들(254)의 하단부(259)를 제외하고 시트(290)의 립(291)과 맞물리는 매끄럽고 연속적인 외부 표면(257)이 된다.

또한, 폐쇄 상태에서, 니들(254)은 원통부(260) 상의 시트(290)의 립(291)과 독점적으로 접촉한다. 플랜지 또는 다른 테이퍼지거나 수직인 표면은 립(291)과 접촉하지 않는다. 전체 밀봉은 원통부(260)와 맞물리는 립(291)에 의해 달성된다. 이는 립(291) 마모를 감소시키고, 니들(254)이 시트(290) 내로 너무 멀리 구동되는 경우 립(291)이 변형될 가능성을 제거하며, 밸브 조립체(200)가 폐쇄 상태에 있을 때 폐쇄 부재(250)의 가동부(252)의 더 큰 운동 범위를 제공한다.

보이는 바와 같이, 니들(254)의 하단부(259)는 반경을 통해 외부 표면(257)과 만난다. 반경은 니들(254)이 시트(290)로부터 완전히 후퇴되는 경우 니들(254)이 립(291)과 맞물리는 것을 보장한다. 대안적인 구성에서, 니들(254)은 테이퍼 또는 니들(254)과 시트(290)의 정렬을 돕는 다른 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 하단부(259)는 평면형이다. 그러나, 하단부(259)가 뾰족하거나 오목할 수도 있는 것도 또한 고려된다.

도 20에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 각각의 홈(255)은 종축(A-A)에 대해 예각(A)인 홈 축(G-G)을 따라 연장된다. 각각의 홈(255)은 하단면(262) 및 한 쌍의 측면(263)을 가진다. 본 실시예에서, 하단면(262)은 아치형인 반면, 측면(263)은 평면이다. 다른 실시예에서, 하단면(262)은 평면일 수 있고 측면(263)은 아치형일 수 있다. 홈(255)은 동일한 니들(254) 상의 상이한 프로파일을 포함하여 다양한 단면 프로파일을 가질 수 있다.

본 실시예에서, 홈(255)의 하단면(262)은 하단부(259)로부터의 거리가 증가함에 따라 종축으로부터 증가하는 반경 거리를 가진다. 각도(A)는 다양할 수 있으며, 다른 실시예에서는 다른 각도가 사용된다. 동일한 니들(254)이 하나 이상의 홈 각도를 포함할 수 있는 것도 고려된다. 홈(255)은 또한 하단부(259)로부터 각각의 홈(255)의 상단까지 측정된 바와 같이 상이한 높이에서 종결될 수 있다. 각각의 경우에, 홈(255)은 폐쇄 상태에서 개방 상태로 니들(254)의 이동이 증가함에 따라 변하는 시트(290)를 가로지르는 오리피스 영역을 생성하도록 구성된다. 따라서, 홈 각도(A), 홈(255)의 깊이, 홈의 형상, 및 홈(255)의 단부 지점은 원하는 오리피스 면적 및 주어진 적용에 대한 결과적인 흐름 특성을 달성하기 위해 필요한 임의의 구성으로 변경될 수 있다.

본 실시예는 6개의 홈(255)을 가진다. 다른 실시예에서, 홈(255)은 6개보다 많거나 적을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 홈(255)의 수는 캐슬레이션(273)의 개수와 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 홈(255)의 개수는 캐슬레이션(273)의 개수보다 많을 수 있다. 홈(255)은 캐슬레이션(273)과 회전식으로 정렬될 수 있는 것도 또한 고려된다. 또 다른 실시예에서, 홈(255)은 캐슬레이션(273)으로부터 회전식으로 오프셋될 수 있다. 홈(255)은 또한 홈 축(G-G)이 종축(A-A)과 교차하지 않도록 배열될 수도 있다.

위에서 설명된 시스템을 활용하는 방법이 이제 더 자세히 논의될 것이다. 바람직한 실시예에서, 전술된 시스템은 반도체 장치와 같은 물품을 제조하는 방법을 구현하는 데 사용된다. 이 방법에서, 흐름 제어 장치(100)가 제공되며, 장치(100)는 밸브 조립체(200)를 포함한다. 밸브 조립체(200)는 입구(221) 및 출구(222)를 갖는 본체(220)를 가진다. 입구(221)와 출구(222) 사이에는 유로(223)가 연장된다. 시트(290)는 유로(223)에 위치된다. 폐쇄 부재(250)는 시트(290)에 맞물리고 유로(223)를 막아 유체가 밸브 조립체(200)를 통해 흐를 수 없도록 구성된다. 액추에이터 조립체(210)는 폐쇄 부재(250)에 결합되어 폐쇄 부재(250)를 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직인다. 방사형 흐름 유도부(270)가 유로(223)에 배열된다. 마지막으로, 종축(A-A)은 시트(290), 폐쇄 부재(250), 및 방사형 흐름 유도부(270)를 통해 연장된다.

처리 유체가 장치(100)에 공급되고 장치(100)를 통해 흐른다. 구체적으로, 처리 유체는 장치(100)의 밸브 조립체(200)를 통해 흐른다. 그 다음 처리 유체는 출구 매니폴드(401)로 전달된다. 출구 매니폴드(401)는 장치(100)를 처리 챔버(1300)에 유체 결합한다. 그 다음 처리 유체는 처리 챔버(1300)로 흐른다. 처리 유체는 처리 챔버 내에서 물품에 대해 처리를 수행하는 데 사용된다. 일부 실시 형태에서, 처리되는 물품은 반도체 장치이거나, 방법에서 수행되는 처리의 결과로서 반도체 장치로 제조된다. 선택적으로, 방사형 흐름 유도부(270)는 생략될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 폐쇄 부재(250)는 니들(254)을 포함하고, 니들(254)은 폐쇄 부재(250)가 개방 상태에 있을 때 유체가 시트(290)를 통과하도록 허용하고 폐쇄 부재(250)가 폐쇄 상태에 있을 때 유체의 흐름을 방지하는 복수의 홈(255)을 포함한다.

도 23 내지 도 32를 참조하면, 밸브 조립체(300)의 다른 실시예가 액추에이터 조립체가 생략되어 도시된다. 도 23은 밸브 조립체(300)의 투시도를 도시하며, 밸브 조립체(300)는 유체 유로를 구획하고 유체 흐름의 제어를 가능하게 하는 부품을 수용하는 밸브 본체(320)를 포함한다. 밸브 조립체(300)는 온/오프 밸브, 비례 밸브, 또는 임의의 다른 공지된 유형의 밸브일 수 있고 위에서 논의된 액추에이터 조립체(210)와 같은 액추에이터 조립체를 통해 작동될 수 있다. 밸브 조립체(300)는 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환된다. 다르게 말하면, 밸브 조립체(300)는 개방 위치에서 폐쇄 위치로 전환된다. 선택적으로, 밸브 조립체(300)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 임의의 수의 중간 상태에서도 작동될 수 있다. 예를 들어, 밸브 조립체(300)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 흐름 범위를 제공할 수 있는 비례 밸브일 수 있다. 개방 상태에서, 유체는 밸브 조립체(300)를 통해 자유롭게 흐른다. 폐쇄 상태에서, 유체는 밸브 조립체(300)를 통해 흐르는 것이 차단된다. 밸브 조립체(300)는 또한 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 모든 중간 상태에서 흐름을 허용할 수 있다. 선택적으로, 밸브 본체(320)는 일체로 형성되는 모놀리식 부품일 수 있다. 밸브 조립체(300)는 흐름 제어 장치(100)를 집합적으로 형성하는 복수의 부품 중 하나일 수 있다.

도 24 내지 도 26을 참조하면, 밸브 조립체(300)의 내부 부품은 밸브 조립체(300)의 세 가지 상이한 상태를 도시하는 단면도로 도시된다. 도 24에서, 밸브 조립체(300)는 폐쇄 상태에 있다. 도 25에서, 밸브 조립체(300)는 부분 개방 상태에 있다. 도 26에서, 밸브 조립체(300)는 완전 개방 상태에 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 부분 개방 상태는 밸브 조립체(300)가 흐름을 허용하지만 밸브 조립체(300)가 완전 개방 상태일 때만큼 많은 흐름을 허용하지 않는 상태이다. 원하는 경우, 밸브 조립체(300)를 통과하는 유체의 유량에 대한 제어를 허용하기 위해 무한한 수의 부분 개방 상태가 있을 수 있다.

밸브 조립체(300)는 종축(A-A), 폐쇄 부재(350), 방사형 흐름 유도부(370), 시트(390), 입구(321), 및 출구(322)를 더 포함한다. 폐쇄 부재(350)는 밸브 본체(320)를 통한 유체 흐름을 제어하기 위해 시트(390)와 맞물릴 수 있도록 구부러지거나 달리 움직이도록 구성된다. 따라서, 유체는 입구(321)에서 밸브 조립체(300) 안으로 흘러 폐쇄 부재(350) 및 시트(390)를 지나 출구(322) 밖으로 흐른다.

밸브 조립체(300)의 본체(320)는 입구(321) 및 출구(322)를 포함한다. 입구(321)는 유로(323)를 따라 출구(322)로 연장된다. 유로(323)는 폐쇄 부재(350), 방사형 흐름 유도부(370), 또는 시트(390)에 의해 점유되지 않은 밸브 조립체(300)의 본체(320)의 모든 내부 용적을 포함한다. 유로(323)는 제1 용적(324)과 제2 용적(325)으로 나누어진다. 제1 용적(324)은 입구(321)로부터 시트(390)까지의 유로(323)의 모든 내부 용적을 포함하는 반면, 제2 용적(325)은 시트(390)로부터 출구(322)까지의 유로(323)의 모든 내부 용적을 포함한다. 따라서, 제1 용적(324)은 시트(390)의 상류에 있는 반면, 제2 용적(325)은 시트(390)의 하류에 있다. 그러나, 일부 실시예 또는 구현예에서, 밸브 조립체(300)는 유체를 양방향으로 흐를 수 있다. 상기 용어는 유체 흐름의 가장 가능성 있는 방향을 반영하고 밸브 조립체(300)의 작동을 더 잘 이해하는 데 도움을 주기 위해 사용된다.

폐쇄 부재(350)는 제1 실시예에서 논의된 바와 같이 액추에이터 조립체에 결합된다. 도 24 내지 도 26에서 보이는 바와 같이, 폐쇄 부재(350)는 고정부(351) 및 가동부(352)를 포함한다. 고정부(351)는 본체(320)와 위에서 논의된 커버(240)와 같은 커버 사이에 끼워진다. 이는 폐쇄 부재(350)를 제자리에 고정시켜, 작동 중에 유지되고 이탈되지 않는 것을 보장한다. 가동부(352)는 다이어프램(353) 및 니들(354)을 포함한다. 본 실시예에서, 니들(354)은 가동부(352)의 모놀리식, 일체로 형성되는 부분이다. 다른 실시예에서, 다이어프램(353)은 니들(354)을 수용하도록 나사산이 형성되는 중앙 부분을 포함할 수 있다. 선택적으로, 니들(354)은 임의의 공지된 수단을 통해 다이어프램(353)에 부착될 수 있다.

도 24는 폐쇄 상태의 밸브 조립체(300)의 단면도를 예시한다. 폐쇄 부재(350)는 시트(390)와 맞물리는 것으로 도시된다. 구체적으로, 니들(354)은 시트(390)와 맞물리고 분리하기 위해 밸브 조립체(300)의 종축(A-A)을 따라 움직이도록 구성된다. 니들(354)이 종축(A-A)을 따라 하방으로 움직임에 따라, 이는 유로(323)를 완전 폐쇄하고 유체 흐름을 방지한다. 이 조건에서, 밸브 조립체(300)는 폐쇄 상태에 있다. 니들(354)은 액추에이터 조립체가 폐쇄 부재(350)의 가동부(352)를 밀 때 움직인다. 니들(354)은 가동부(352)의 일부이기 때문에, 니들(354)은 종축(A-A)을 따라 움직인다.

니들(354)은 시트(390)의 립(391)과 맞물린다. 립(391)은 니들(354)에 대해 효과적으로 밀봉할 수 있고 니들(354)이 폐쇄 상태에 있을 때 유체 흐름을 방지할 수 있도록 매우 유연하도록 설계된다. 개방 상태에서, 립(391)의 일부 또는 전부는 밸브 조립체(300)를 통한 유체 흐름을 허용하기 위해 니들(354)과 접촉하지 않는다. 니들(354)은 밸브 조립체(300)가 개방 상태에 있을 때, 유체가 시트(390)를 지나 통과하는 것을 허용하는 복수의 홈(355)을 가진다. 니들(354)은 외부 표면(357)을 추가로 포함하고, 외부 표면(357)은 원통부(360) 및 홈부(361)를 포함한다. 홈부(361)는 홈(355)을 포함한다.

시트(390)는 상부 표면(393), 하부 표면(394), 및 환형 링(392)을 더 포함한다. 본체(320)는 바닥(328)을 갖는 포켓(327)을 포함한다. 포켓(327)은 유로(323)의 제2 용적(325)의 일부를 형성하고, 시트(390)는 포켓(327)의 바닥(328)에 닿아 있다. 구체적으로, 시트(390)의 하부 표면(394)은 본체(320)의 포켓(327)의 바닥(328)에 닿아 있다. 본체(320)는 또한 포켓(327)의 바닥(328) 내에 형성되는 하부 환형 홈(326)을 포함한다. 하부 환형 홈(326)은 일반적으로 직사각형 단면을 가지며 종축(A-A)과 동심이다. 하부 환형 홈(326)은 시트(390)의 환형 링(392)을 수용한다. 환형 링(392)은 본체(320)와 시트(390) 사이에 밀봉을 제공하고 조립 중에 정렬을 돕도록 하부 환형 홈(326)과 맞물린다. 다른 실시예에서, 하부 환형 홈(326)은 반원형, 사다리꼴, 또는 본체(320)에 대한 시트(390)의 밀봉 및 유지에 사용되는 임의의 다른 프로파일일 수 있다.

방사형 흐름 유도부(370)는 상부 표면(371) 및 하부 표면(372)을 가진다. 방사형 흐름 유도부(370)의 하부 표면(372)은 시트(390)의 상부 표면(393)과 접촉한다. 방사형 흐름 유도부(370)는 시트(390)를 제자리에 보유하는 역할을 한다. 복수의 캐슬레이션(373)이 방사형 흐름 유도부(370)의 하부 표면(372) 내에 형성된다. 복수의 캐슬레이션(373) 및 시트(390)의 상부 표면(393)은 복수의 흐름 통로(374)를 집합적으로 형성한다. 방사형 흐름 유도부(370)는 제2 용적(325)을 외부 챔버(329)와 내부 챔버(330)로 나눈다. 외부 챔버(329)는 입구(321)와 방사형 흐름 유도부(370) 사이의 제2 용적(325)의 부분이다. 내부 챔버(330)는 방사형 흐름 유도부(370)와 시트(390) 사이의 제1 용적(324)의 부분이다. 밸브 조립체(300)가 부분 또는 완전 개방 상태에 있을 때, 유체는 입구(321) 안으로 흘러 방사형 흐름 유도부(370)를 둘러싸며 복수의 흐름 통로(374)를 통과한 다음 니들(354) 및 시트(390)를 지나 출구(322)로 흐른다.

방사형 흐름 유도부(370)는 폐쇄 부재(350)의 고정부(351)에 의해 제자리에 유지된다. 특히, 고정부(351)는 방사형 흐름 유도부(370)의 상부 표면(371)과 맞물린다. 고정부(351)는 커버에 의해 본체(320)에 고정되며, 커버는 본체(320)에 볼트로 고정되거나 다른 방법으로 고정되어 폐쇄 부재(350), 방사형 흐름 유도부(370), 및 시트(390)의 전체 스택이 함께 압축되어 이동하거나 이탈될 수 없게 된다. 고정부(351), 방사형 흐름 유도부(370), 및 시트(390)는 종축(A-A)을 따라 또는 종축(A-A)에 대해 방사상으로 움직이지 않도록 커버에 의해 압축된다. 이들 부품은 커버가 본체(320)에 조립될 때 편향되어 본체(320)에 대한 폐쇄 부재(350)의 효과적인 밀봉을 용이하게 하여 유밀 조립을 보장하도록 구성될 수 있다.

본체(320)는 상부 환형 홈(331)을 더 포함한다. 상부 환형 홈(331)은 종축(A-A)과 동심이고 포켓(327)을 둘러싼다. 상부 환형 홈(331)은 단면이 직사각형이다. 상부 환형 홈(331)은 본체(320)에 대한 폐쇄 부재(350)의 밀봉을 용이하게 하기 위해 폐쇄 부재(350)의 환형 링(356)을 수용한다. 다른 실시예에서, 상부 환형 홈(331)은 반원형, 사다리꼴, 또는 본체(320)에 대한 폐쇄 부재(350)의 밀봉 및 유지에 사용되는 임의의 다른 프로파일일 수 있다.

도 25를 참조하면, 부분 개방 상태의 밸브 조립체(300)의 단면도가 도시된다. 폐쇄 부재(350)는 니들(354)의 일부만이 시트(390)와 접촉된 채 후퇴되는 것으로 도시된다. 따라서, 부분 개방 상태일 때에도 니들(354)은 여전히 시트(390)와 부분적으로 접촉되어 있을 수 있다. 보이는 바와 같이, 가동부(352)의 다이어프램(353)이 밸브 조립체(300)가 폐쇄 위치에 있을 때의 위치와 비교하여 상방으로 편향되기 때문에 니들(354)이 부분적으로 후퇴된다. 다이어프램(353)은 부분 개방 상태에서 대략 평면형이어서 일부 유체가 니들(354)의 홈(355)을 통과할 수 있게 한다. 시트(390)의 립(391)은 원통부(360) 대신에 니들(354)의 홈부(361)와 접촉하여, 홈(355)을 통해 흐름 통로를 생성하여 유체가 밸브 조립체(300)를 통과할 수 있게 한다.

도 26을 참조하면, 완전 개방 상태의 밸브 조립체(300)의 단면도가 도시된다. 폐쇄 부재(350)는 니들(354)의 일부만이 시트(390)와 접촉한 채 완전히 후퇴되는 것으로 도시된다. 따라서, 완전 개방 상태일 때에도 니들(354)은 여전히 시트(390)와 부분적으로 접촉되어 있을 수 있다. 선택적으로, 밸브 조립체(300)는 개방 상태에 있을 때 니들이 시트(390)로부터 완전히 또는 거의 완전히 후퇴하도록 구성될 수 있다. 보이는 바와 같이, 가동부(352)의 다이어프램(353)이 밸브 조립체(300)가 부분 개방 또는 폐쇄 위치에 있을 때의 위치와 비교하여 상방으로 편향되기 때문에 니들(354)이 후퇴된다. 다이어프램(353)은 완전 개방 상태에서 일반적으로 볼록한 원추형 형상을 채택하여, 니들(354)의 홈(355)을 통한 유체의 자유로운 흐름을 허용한다. 시트(390)의 립(391)은 니들(354)의 홈부(361)와 접촉하여, 홈(355)을 통해 흐름 통로를 생성하여 유체가 밸브 조립체(300)를 통과할 수 있게 한다. 보이는 바와 같이, 부분 개방 상태와 비교하여 니들(354)의 더 큰 후퇴의 결과로 유체가 흐르는 영역이 더 크다.

도 27 및 도 28은 폐쇄 부재(350)를 더욱 상세하게 도시한다. 폐쇄 부재(350)는 가동부(352)를 원주방향으로 둘러싸는 고정부(351)로 구성된다. 가동부(352)는 다이어프램(353) 및 니들(354)을 포함한다. 다이어프램(353)은 외부의 고정부(351) 및 내부의 니들(354)에 결합되는 얇은 디스크 재료이다. 따라서, 다이어프램(353)은 편향될 수 있어, 니들(354)의 종방향 움직임을 허용한다. 그 다음, 니들(354)은 이전에 예시된 바와 같이 종축(A-A)을 따라 축방향으로 움직일 수 있어, 밸브 조립체(300)가 폐쇄 상태에서 완전 개방 상태로 전환되게 하고 폐쇄 상태와 완전 개방 상태 사이의 모든 위치를 가능하게 한다. 고정부(351)는 환형 링(356)을 더 포함하고, 환형 링(356)은 본체(320)의 상부 환형 홈(331)과 맞물릴 때 정렬 및 밀봉 기능을 모두 제공한다.

니들(354)은 외부 표면(357)을 더 포함하고, 외부 표면(357)은 원통부(360) 및 홈부(361)를 가진다. 원통부(360)는 다이어프램(353)에 인접한 반면, 홈부(361)는 원통부(360)에 의해 다이어프램(353)으로부터 분리된다. 니들(354)은 상단부(358)로부터 하단부(359)까지 연장된다. 상단부(358)는 다이어프램(353)에 인접해 있다. 따라서, 원통부(360)는 상단부(358)에 인접한 반면 홈부(361)는 하단부(359)에 인접한다.

원통부(360)는 홈(355)에 의해 중단되지 않는 원통형 표면을 가진다. 홈부(361)는 홈(355)에 의해 파손된 원통형 표면을 가진다. 홈부(361)가 시트(390)의 립(391)과 접촉할 때마다, 유체는 홈(355)을 통과하여 밸브 조립체(300)를 통해 흐를 수 있다. 원통부(360)가 시트(390)의 립(391)과 접촉할 때, 어떠한 유체도 밸브 조립체(300)를 통과할 수 없으며 밸브 조립체(300)는 폐쇄 상태에 있다. 원통부(360)는 제1 직경을 갖고, 홈부(361)는 제2 직경을 가지며, 제1 및 제2 직경 각각은 동일하다. 그 결과 외부 표면(357)이 하단부(359)로 전환되는 니들(354)의 하단부(359)를 제외하고 시트(390)의 립(391)과 맞물리는 매끄럽고 연속적인 외부 표면(357)이 된다.

또한, 폐쇄 상태에서, 니들(354)은 원통부(360) 상의 시트(390)의 립(391)과 독점적으로 접촉한다. 플랜지 또는 다른 테이퍼지거나 수직인 표면은 립(391)과 접촉하지 않는다. 전체 밀봉은 원통부(360)와 맞물리는 립(391)에 의해 달성된다. 이는 립(391) 마모를 감소시키고, 니들(354)이 시트(390) 내로 너무 멀리 구동되는 경우 립(391)이 변형될 가능성을 제거하며, 밸브 조립체(200)가 폐쇄 상태에 있을 때 폐쇄 부재(350)의 가동부(352)의 더 큰 운동 범위를 제공한다.

보이는 바와 같이, 니들(354)의 하단부(359)는 반경을 통해 외부 표면(357)과 만난다. 반경은 니들(354)이 시트(390)로부터 완전히 후퇴되는 경우 니들(354)이 립(391)과 맞물리는 것을 보장한다. 대안적인 구성에서, 니들(354)은 테이퍼 또는 니들(354)과 시트(390)의 정렬을 돕는 다른 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 하단부(359)는 평면형이다. 그러나, 하단부(359)가 뾰족하거나 오목할 수도 있는 것도 또한 고려된다.

니들(254)과 함께, 각각의 홈(355)은 종축(A-A)에 대해 예각인 홈 축을 따라 연장된다. 각각의 홈(355)은 하단면(362) 및 한 쌍의 측면(363)을 가진다. 본 실시예에서, 하단면(362)은 아치형인 반면, 측면(363)은 평면이다. 다른 실시예에서, 하단면(362)은 평면일 수 있고 측면(363)은 아치형일 수 있다. 대안적으로, 하단면(362)은 무시할 수 있는 곡률을 갖는 복수의 라인을 형성할 수 있고 측면(363)은 평면일 수 있다. 홈(355)은 동일한 니들(354) 상의 상이한 프로파일을 포함하여 다양한 단면 프로파일을 가질 수 있다. 또한, 홈(355)은 니들(354)을 통해 직선으로 진행될 필요가 없다. 대신에, 홈(355)은 유체 흐름에서 소용돌이 작용을 생성하도록 종축(A-A)을 중심으로 구부러지거나 각을 이룰 수 있다. 또 다른 구성도 고려된다.

본 실시예에서, 홈(355)의 하단면(362)은 하단부(359)로부터의 거리가 증가함에 따라 종축으로부터 증가하는 반경 거리를 가진다. 각도는 다양할 수 있으며, 다른 실시예에서는 다른 각도가 사용되거나 심지어 동일한 니들(354)의 다른 홈(355)에서 다른 각도가 사용될 수 있다. 홈(355)은 또한 하단부(359)로부터 각각의 홈(355)의 상단까지 측정된 바와 같이 상이한 높이에서 종결될 수 있다. 각각의 경우에, 홈(355)은 폐쇄 상태에서 개방 상태로 니들(354)의 이동이 증가함에 따라 변하는 시트(390)를 가로지르는 오리피스 영역을 생성하도록 구성된다. 따라서, 홈 각도, 홈(355)의 깊이, 홈의 형상, 및 홈(355)의 단부 지점은 원하는 오리피스 면적 및 주어진 적용에 대한 결과적인 흐름 특성을 달성하기 위해 필요한 임의의 구성으로 변경될 수 있다.

도 29 및 도 30은 방사형 흐름 유도부(370)를 도시한다. 방사형 흐름 유도부(370)는 상부 표면(371)으로부터 하부 표면(372)까지 연장된다. 캐슬레이션(373)이 하부 표면(372) 내에 형성된다. 방사형 흐름 유도부(370)는 상부 표면(371)에 인접한 원통부(375) 및 원통부(375)로부터 하부 표면(372)까지 연장되는 원추부(379)를 더 포함한다. 원추부(379)는 원통부(375)로부터 하부 표면(372)까지 연장되는 테이퍼진 외부 표면(376)을 포함한다. 원통부(375)는 플랜지(378)에서 테이퍼진 외부 표면(376)과 만나고, 플랜지(378)는 종축(A-A)에 수직이다. 일부 실시예에서, 테이퍼진 외부 표면(376)이 임의의 중간 표면 없이 원통부(375)와 만나도록 플랜지(378)가 제거될 수 있다. 테이퍼진 내부 표면(377)은 상부 표면(371)으로부터 하부 표면(372)까지 연장된다. 테이퍼진 외부 표면(376)과 테이퍼진 내부 표면(377)이 평행하기 때문에 원추부(379)는 일정한 벽 두께를 가진다. 그러나, 일부 실시예에서 원추부(379)는 변화하는 벽 두께를 가질 수 있다. 결과적으로, 테이퍼진 외부 표면(376)과 테이퍼진 내부 표면(377)은 평행하지 않을 수 있다.

캐슬레이션(373)은 원추부(379)에 형성되고 테이퍼진 외부 표면(376)으로부터 테이퍼진 내부 표면(377)까지 연장된다. 따라서, 캐슬레이션(373)은 하부 표면(372), 테이퍼진 외부 표면(376), 및 테이퍼진 내부 표면(377)으로 형성된다. 원통부(375)는 본체(320)의 포켓(327)의 벽과 맞물려 종축(A-A)에 대해 방사형 정렬을 제공한다. 본 실시예에서, 방사형 흐름 유도부(370)는 10개의 캐슬레이션(373)을 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서 방사형 흐름 유도부(370)는 더 많거나 더 적은 수의 캐슬레이션(373)을 포함할 수 있다. 또한, 방사형 흐름 유도부(370)는 회전 대칭이므로 임의의 회전 방향으로 본체(320)에 위치 설정될 수 있다. 일부 실시예에서, 방사형 흐름 유도부(370)는 알려진 회전 정렬을 제공하도록 본체(320), 시트(390), 또는 폐쇄 부재(350)의 특징과 맞물리는 키잉(keying) 특징을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 테이퍼진 외부 표면(376)과 테이퍼진 내부 표면(377)은 평행하며, 하부 표면(372)으로부터 플랜지(378)까지 방사형 흐름 유도부의 일정한 벽 두께를 제공한다.

캐슬레이션(373)은 평행한 측면(381, 382) 및 아치형 상단부(383)와 함께 일반적으로 반경 방향으로 방사형 흐름 유도부(370)를 통해 연장된다. 일부 실시예에서, 캐슬레이션(373)은 원형, 사다리꼴, 삼각형, 또는 다른 형상과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 캐슬레이션(373)은 하부 표면(372)으로 연장되지 않을 수 있다. 따라서, 캐슬레이션(373)은 대신에 테이퍼진 외부 표면(376)으로부터 테이퍼진 내부 표면(377)까지 연장되어 폐쇄된 프로파일을 형성할 수 있다. 따라서, 흐름 통로(374)는 방사형 흐름 유도부(370)에 일체로 형성될 수 있다. 또한, 캐슬레이션(373)은 종축(A-A)에 대해 방사상으로 연장되지 않도록 배열될 수 있다. 대신, 종축(A-A)과 교차하지 않는 방향으로 또는 종축(A-A)과 90도가 아닌 각도로 교차하는 각도로 연장될 수 있다. 마지막으로, 캐슬레이션(373)은 일정한 단면을 가질 필요가 없으며 방사형 흐름 유도부(370)를 통해 연장되면서 변할 수 있는 단면 프로파일을 가질 수 있다.

도 31 및 도 32는 시트(390)를 예시한다. 시트(390)는 상부 표면(393)으로부터 하부 표면(394)까지 연장된다. 환형 링(392)은 하부 표면(394)으로부터 연장되고 일반적으로 종축(A-A)을 중심으로 동심이다. 시트(390)는 상부 표면(393)으로부터 연장되고 중앙 개구(395)를 구획하는 립(391)을 더 포함한다. 립(391)은 립 밀봉의 형태를 취할 수 있거나 대신 임의의 다른 유형의 밀봉으로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 립(391)은 립 밀봉 대신 래비린스(labyrinth) 밀봉일 수 있다. 밸브 조립체(300)의 밀봉을 원하는 대로 용이하게 하도록 니들(394)과 맞물리기에 적합한 임의의 유형의 밀봉이 시트(390)에 활용될 수 있다.

도 33 내지 도 40을 참조하면, 밸브 조립체(400)의 다른 실시예가 액추에이터 조립체가 생략되어 도시된다. 도 33은 밸브 조립체(400)의 투시도를 도시하며, 밸브 조립체(400)는 유체 유로를 구획하고 유체 흐름의 제어를 가능하게 하는 부품을 수용하는 밸브 본체(420)를 포함한다. 밸브 조립체(400)는 온/오프 밸브, 비례 밸브, 또는 임의의 다른 공지된 유형의 밸브일 수 있고 위에서 논의된 액추에이터 조립체(210)와 같은 액추에이터 조립체를 통해 작동될 수 있다. 밸브 조립체(400)는 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환된다. 다르게 말하면, 밸브 조립체(400)는 개방 위치에서 폐쇄 위치로 전환된다. 선택적으로, 밸브 조립체(400)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 임의의 수의 중간 상태에서도 작동될 수 있다. 예를 들어, 밸브 조립체(400)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 흐름 범위를 제공할 수 있는 비례 밸브일 수 있다. 개방 상태에서, 유체는 밸브 조립체(400)를 통해 자유롭게 흐른다. 폐쇄 상태에서, 유체는 밸브 조립체(400)를 통해 흐르는 것이 차단된다. 밸브 조립체(400)는 또한 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 모든 중간 상태에서 흐름을 허용할 수 있다. 선택적으로, 밸브 본체(420)는 일체로 형성되는 모놀리식 부품일 수 있다. 밸브 조립체(400)는 흐름 제어 장치(100)를 집합적으로 형성하는 복수의 부품 중 하나일 수 있다.

도 34 내지 도 36을 참조하면, 밸브 조립체(400)의 내부 부품은 밸브 조립체(400)의 세 가지 상이한 상태를 도시하는 단면도로 도시된다. 도 34에서, 밸브 조립체(400)는 폐쇄 상태에 있다. 도 35에서, 밸브 조립체(400)는 부분 개방 상태에 있다. 도 36에서, 밸브 조립체(400)는 완전 개방 상태에 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 부분 개방 상태는 밸브 조립체(400)가 흐름을 허용하지만 밸브 조립체(400)가 완전 개방 상태일 때만큼 많은 흐름을 허용하지 않는 상태이다. 원하는 경우, 밸브 조립체(400)를 통과하는 유체의 유량에 대한 제어를 허용하기 위해 무한한 수의 부분 개방 상태가 있을 수 있다.

밸브 조립체(400)는 종축(A-A), 폐쇄 부재(450), 방사형 흐름 유도부(470), 시트(490), 입구(421), 및 출구(422)를 더 포함한다. 폐쇄 부재(450)는 밸브 본체(420)를 통한 유체 흐름을 제어하기 위해 시트(490)와 맞물릴 수 있도록 구부러지거나 달리 움직이도록 구성된다. 따라서, 유체는 입구(421)에서 밸브 조립체(400) 안으로 흘러 폐쇄 부재(450) 및 시트(490)를 지나 출구(422) 밖으로 흐른다.

밸브 조립체(400)의 본체(420)는 입구(421) 및 출구(422)를 포함한다. 입구(421)는 유로(423)를 따라 출구(422)로 연장된다. 유로(423)는 폐쇄 부재(450), 방사형 흐름 유도부(470), 또는 시트(490)에 의해 점유되지 않은 밸브 조립체(400)의 본체(420)의 모든 내부 용적을 포함한다. 유로(423)는 제1 용적(424)과 제2 용적(425)으로 나누어진다. 제1 용적(424)은 입구(421)로부터 시트(490)까지의 유로(423)의 모든 내부 용적을 포함하는 반면, 제2 용적(425)은 시트(490)로부터 출구(422)까지의 유로(423)의 모든 내부 용적을 포함한다. 따라서, 제1 용적(424)은 시트(490)의 상류에 있는 반면, 제2 용적(425)은 시트(490)의 하류에 있다. 그러나, 일부 실시예 또는 구현예에서, 밸브 조립체(400)는 유체를 반대 방향 또는 양방향으로 흐르게 할 수 있다. 상기 용어는 유체 흐름의 가장 가능성 있는 방향을 반영하고 밸브 조립체(400)의 작동을 더 잘 이해하는 데 도움을 주기 위해 사용된다.

폐쇄 부재(450)는 제1 실시예에서 논의된 바와 같이 액추에이터 조립체에 결합된다. 도 34 내지 도 36에서 보이는 바와 같이, 폐쇄 부재(450)는 고정부(451) 및 가동부(452)를 포함한다. 고정부(451)는 본체(420)와 위에서 논의된 커버(240)와 같은 커버 사이에 끼워진다. 이는 폐쇄 부재(450)를 제자리에 고정시켜, 작동 중에 유지되고 이탈되지 않는 것을 보장한다. 가동부(452)는 다이어프램(453) 및 니들(454)을 포함한다. 본 실시예에서, 니들(454)은 가동부(452)의 모놀리식, 일체로 형성되는 부분이다. 다른 실시예에서, 다이어프램(453)은 니들(454)을 수용하도록 나사산이 형성되는 중앙 부분을 포함할 수 있다. 선택적으로, 니들(454)은 임의의 공지된 수단을 통해 다이어프램(453)에 부착될 수 있다.

도 34는 폐쇄 상태의 밸브 조립체(400)의 단면도를 예시한다. 폐쇄 부재(450)는 시트(490)와 맞물리는 것으로 도시된다. 구체적으로, 니들(454)은 시트(490)와 맞물리고 분리하기 위해 밸브 조립체(400)의 종축(A-A)을 따라 움직이도록 구성된다. 니들(454)이 종축(A-A)을 따라 하방으로 움직임에 따라, 이는 유로(423)를 완전 폐쇄하고 유체 흐름을 방지한다. 이 조건에서, 밸브 조립체(400)는 폐쇄 상태에 있다. 니들(454)은 액추에이터 조립체가 폐쇄 부재(450)의 가동부(452)를 밀 때 움직인다. 니들(454)은 가동부(452)의 일부이기 때문에, 니들(454)은 종축(A-A)을 따라 움직인다.

니들(454)은 시트(490)의 보스(boss)(491)의 내부 표면(496)과 맞물린다. 보스(491)는 종축(A-A)을 따라 연장된다. 내부 표면(496)은 보스(491) 내의 니들(454)의 삽입이 제어됨에 따라 흐름이 제어될 수 있도록 니들(454)과 꼭 끼워맞춤된다. 내부 표면(496)과 니들(454) 간의 끼워맞춤은 슬라이딩 끼워맞춤이므로, 이 인터페이스만으로는 밸브 조립체(400)가 폐쇄 위치에 있을 때 완전한 밀봉을 제공하지 않는다. 이전에 논의된 실시예와 같이, 니들(454)은 밸브 조립체(400)가 부분 또는 완전 개방 상태에 있을 때 유체가 시트(490)를 지나 통과하는 것을 허용하는 복수의 홈(455)을 가진다. 니들(454)은 외부 표면(457)을 추가로 포함하고, 외부 표면(457)은 원통부(460) 및 홈부(461)를 포함한다. 홈부(461)는 홈(455)을 포함한다.

시트(490)는 상부 표면(493), 하부 표면(494), 및 환형 링(492)을 더 포함한다. 본체(420)는 바닥(428)을 갖는 포켓(427)을 포함한다. 포켓(427)은 유로(423)의 제2 용적(425)의 일부를 형성하고, 시트(490)는 포켓(427)의 바닥(428)에 닿아 있다. 구체적으로, 시트(490)의 하부 표면(494)은 본체(420)의 포켓(427)의 바닥(428)에 닿아 있다. 본체(420)는 또한 포켓(427)의 바닥(428) 내에 형성되는 하부 환형 홈(426)을 포함한다. 하부 환형 홈(426)은 일반적으로 직사각형 단면을 가지며 종축(A-A)과 동심이다. 하부 환형 홈(426)은 시트(490)의 환형 링(492)을 수용한다. 환형 링(492)은 본체(420)와 시트(490) 사이에 밀봉을 제공하고 조립 중에 정렬을 돕도록 하부 환형 홈(426)과 맞물린다. 다른 실시예에서, 하부 환형 홈(426)은 반원형, 사다리꼴, 또는 본체(420)에 대한 시트(490)의 밀봉 및 유지에 사용되는 임의의 다른 프로파일일 수 있다.

니들(454)은 외부 표면(457)으로부터 연장되는 환형부(465)를 추가로 포함한다. 환형부(465)는 원통부(460)에 인접하게 위치되고, 원통부(460)는 환형부(465)와 홈부(461) 사이에 위치된다. 환형부(465)는 시트(490)의 상부 표면(493)과 맞물리는 접촉 표면(466)을 가져 면 밀봉을 형성한다. 따라서, 밸브 조립체(400)가 폐쇄 위치에 있을 때, 접촉 표면(466)은 상부 표면(493)과 접촉하여 밀봉을 제공하고, 밸브 조립체(400)를 통한 유체의 흐름을 방지한다. 상술된 바와 같이, 니들(454)과 보스(491)의 내부 표면(496) 간의 끼워맞춤은 완전한 밀봉을 제공할 만큼 충분히 꽉 조이지 않는다. 접촉 표면(466)은 밸브 조립체(400)가 폐쇄 위치에 있을 때 밀봉을 제공하여, 완전한 흐름 차단 또는 실질적으로 완전한 흐름 차단을 가능하게 한다.

방사형 흐름 유도부(470)는 상부 표면(471) 및 하부 표면(472)을 가진다. 방사형 흐름 유도부(470)의 하부 표면(472)은 시트(490)의 상부 표면(493)과 접촉한다. 방사형 흐름 유도부(470)는 시트(490)를 제자리에 보유하는 역할을 한다. 복수의 캐슬레이션(473)이 방사형 흐름 유도부(470)의 하부 표면(472) 내에 형성된다. 복수의 캐슬레이션(473) 및 시트(490)의 상부 표면(493)은 복수의 흐름 통로(474)를 집합적으로 형성한다. 방사형 흐름 유도부(470)는 제2 용적(425)을 외부 챔버(429)와 내부 챔버(430)로 나눈다. 외부 챔버(429)는 입구(421)와 방사형 흐름 유도부(470) 사이의 제2 용적(425)의 부분이다. 내부 챔버(430)는 방사형 흐름 유도부(470)와 시트(490) 사이의 제1 용적(424)의 부분이다. 밸브 조립체(400)가 부분 또는 완전 개방 상태에 있을 때, 유체는 입구(421) 안으로 흘러 방사형 흐름 유도부(470)를 둘러싸며 복수의 흐름 통로(474)를 통과한 다음 니들(454) 및 시트(490)를 지나 출구(422)로 흐른다.

방사형 흐름 유도부(470)는 폐쇄 부재(450)의 고정부(451)에 의해 제자리에 유지된다. 특히, 고정부(451)는 방사형 흐름 유도부(470)의 상부 표면(471)과 맞물린다. 고정부(451)는 커버에 의해 본체(420)에 고정되며, 커버는 본체(420)에 볼트로 고정되거나 다른 방법으로 고정되어 폐쇄 부재(450), 방사형 흐름 유도부(470), 및 시트(490)의 전체 스택이 함께 압축되어 이동하거나 이탈될 수 없게 된다. 고정부(451), 방사형 흐름 유도부(470), 및 시트(490)는 종축(A-A)을 따라 또는 종축(A-A)에 대해 방사상으로 움직이지 않도록 커버에 의해 압축된다. 이들 부품은 커버가 본체(420)에 조립될 때 편향되어 본체(420)에 대한 폐쇄 부재(450)의 효과적인 밀봉을 용이하게 하여 유밀 조립을 보장하도록 구성될 수 있다.

본체(420)는 상부 환형 홈(431)을 더 포함한다. 상부 환형 홈(431)은 종축(A-A)과 동심이고 포켓(427)을 둘러싼다. 상부 환형 홈(431)은 단면이 직사각형이다. 상부 환형 홈(431)은 본체(420)에 대한 폐쇄 부재(450)의 밀봉을 용이하게 하기 위해 폐쇄 부재(450)의 환형 링(456)을 수용한다. 다른 실시예에서, 상부 환형 홈(431)은 반원형, 사다리꼴, 또는 본체(420)에 대한 폐쇄 부재(450)의 밀봉 및 유지에 사용되는 임의의 다른 프로파일일 수 있다.

도 35를 참조하면, 부분 개방 상태의 밸브 조립체(400)의 단면도가 도시된다. 폐쇄 부재(450)는 니들(454)의 일부만이 시트(490)와 접촉된 채 후퇴되는 것으로 도시된다. 따라서, 부분 개방 상태일 때에도 니들(454)은 여전히 시트(490)와 부분적으로 접촉되어 있을 수 있다. 보이는 바와 같이, 가동부(452)의 다이어프램(453)이 밸브 조립체(400)가 폐쇄 위치에 있을 때의 위치와 비교하여 상방으로 편향되기 때문에 니들(454)이 부분적으로 후퇴된다. 다이어프램(453)은 부분 개방 상태에서 대략 평면형이므로, 일부 유체가 니들(454)의 홈(455)을 통과할 수 있게 한다.

시트(490)의 보스(491)의 내부 표면(496)은 니들(454)의 홈부(461)와 접촉한다. 원통부(460)의 어떤 부분도 내부 표면(496)과 접촉하지 않는다. 따라서, 유체가 밸브 조립체(400)를 통과할 수 있도록 홈(455)을 통해 흐름 통로가 생성된다. 내부 표면(496)은 실제로 홈부(461)와 접촉하지 않을 수 있지만, 대신 종축(A-A)에 대해 시트(490)의 내부 표면(496)과 단순히 부분적으로 중첩될 수 있다. 원통부(460)는 도시된 바와 같이 종축(A-A)에 대해 시트(490)와 중첩되지 않는다. 따라서, 노출된 홈(455)의 부분은 유체 흐름을 허용하는 흐름 통로를 형성한다. 부분 개방 상태에서, 홈(455)의 전체보다 적은 부분이 노출된다.

도 36을 참조하면, 완전 개방 상태의 밸브 조립체(400)의 단면도가 도시된다. 폐쇄 부재(450)는 니들(454)의 일부만이 시트(490)와 접촉한 채 완전히 후퇴되는 것으로 도시된다. 따라서, 완전 개방 상태일 때에도 니들(454)은 여전히 시트(490)와 부분적으로 접촉되어 있을 수 있다. 선택적으로, 밸브 조립체(400)는 개방 상태에 있을 때 니들(454)이 시트(490)로부터 완전히 또는 거의 완전히 후퇴하도록 구성될 수 있다. 보이는 바와 같이, 가동부(452)의 다이어프램(453)이 밸브 조립체(400)가 부분적으로 개방이나 폐쇄 위치에 있을 때의 위치와 비교하여 상방으로 편향되기 때문에 니들(454)이 후퇴된다. 다이어프램(453)은 완전 개방 상태에서 일반적으로 볼록한 원추형 형상을 채택하여, 니들(454)의 홈(455)을 통한 유체의 자유로운 흐름을 허용한다. 시트(490)의 보스(491)의 내부 표면(496)은 니들(454)의 홈부(461)와 접촉하여, 홈(455)을 통해 흐름 통로를 생성하여 유체가 밸브 조립체(400)를 통과할 수 있게 한다. 보이는 바와 같이, 부분 개방 상태와 비교하여 니들(454)의 더 큰 후퇴의 결과로 유체가 흐르는 영역이 더 크다.

도 37 및 도 38은 폐쇄 부재(450)를 더욱 상세하게 도시한다. 폐쇄 부재(450)는 가동부(452)를 원주방향으로 둘러싸는 고정부(451)로 구성된다. 가동부(452)는 다이어프램(453) 및 니들(454)을 포함한다. 다이어프램(453)은 외부의 고정부(451) 및 내부의 니들(454)에 결합되는 얇은 디스크 재료이다. 따라서, 다이어프램(453)은 편향될 수 있어, 니들(454)의 종방향 움직임을 허용한다. 그 다음, 니들(454)은 이전에 예시된 바와 같이 종축(A-A)을 따라 축방향으로 움직일 수 있어, 밸브 조립체(400)가 폐쇄 상태에서 완전 개방 상태로 전환되게 하고 폐쇄 상태와 완전 개방 상태 사이의 모든 위치를 가능하게 한다. 고정부(451)는 환형 링(456)을 더 포함하고, 환형 링(456)은 본체(420)의 상부 환형 홈(431)과 맞물릴 때 정렬 및 밀봉 기능을 모두 제공한다.

니들(454)은 외부 표면(457)을 더 포함하고, 외부 표면(457)은 환형부(465), 원통부(460), 및 홈부(461)를 가진다. 환형부(465)는 다이어프램(453)에 인접해 있다. 원통부(460)는 환형부(465)와 홈부(461) 사이에 있다. 홈부(461)는 원통부(460) 및 환형부(465)에 의해 다이어프램(453)으로부터 분리된다. 니들(454)은 상단부(458)로부터 하단부(459)까지 연장된다. 상단부(458)는 다이어프램(453)에 인접해 있다. 따라서, 환형부(465)는 상단부(458)에 인접하고, 홈부(461)는 하단부(459)에 인접한다.

환형부(465)는 원통부(460)에 비해 증가된 직경을 갖는 플랜지를 형성한다. 환형부(465)는 이전에 논의된 바와 같이 접촉 표면(466)을 가진다. 원통부(460)는 환형부(465)로부터 홈부(461)까지 연장되는 홈(455)에 의해 중단되지 않는 원통형 표면을 가진다. 홈부(461)는 홈(455)에 의해 파손된 원통형 표면을 가진다.

홈부(461)가 시트(490)의 보스(491)의 내부 표면(496)으로부터 적어도 부분적으로 후퇴될 때마다, 유체는 홈(455)을 통과하여 밸브 조립체(400)를 통해 흐를 수 있다. 원통부(460)가 보스(491)의 내부 표면(496)과 방사상으로 중첩되고 접촉 표면(466)이 상부 표면(493)과 접촉할 때, 밸브 조립체(400)가 폐쇄 상태에 있을 때 어떤 유체도 밸브 조립체(400)를 통과할 수 없다. 원통부(460)는 제1 직경을 갖고, 홈부(461)는 제2 직경을 갖고, 환형부(465)는 제3 직경을 가진다. 제1 및 제2 직경은 각각 동일하지만 제3 직경은 제1 및 제2 직경보다 크다. 그 결과 외부 표면(457)이 하단부(459)로 전환되는 니들(454)의 하단부(459)를 제외하고 원통부(460) 및 홈부(461)에서 매끄럽고 연속적인 외부 표면(457)이 된다. 폐쇄 상태에서, 니들(454)의 접촉 표면(466)은 시트(490)의 상부 표면(493)과 접촉하여 면 밀봉을 형성한다.

보이는 바와 같이, 니들(454)의 하단부(459)는 반경을 통해 외부 표면(457)과 만난다. 반경은 니들(454)이 시트(490)로부터 완전히 후퇴되는 경우 니들(454)이 보스(491)의 내부 표면(496)과 맞물리는 것을 보장한다. 대안적인 구성에서, 니들(454)은 테이퍼 또는 니들(454)과 시트(490)의 정렬을 돕는 다른 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 하단부(459)는 평면형이다. 그러나, 하단부(459)가 뾰족하거나 오목할 수도 있는 것도 또한 고려된다.

니들(254)과 함께, 각각의 홈(455)은 종축(A-A)에 대해 예각인 홈 축을 따라 연장된다. 각각의 홈(455)은 하단면(462) 및 한 쌍의 측면(463)을 가진다. 본 실시예에서, 하단면(462)은 아치형인 반면, 측면(463)은 평면이다. 다른 실시예에서, 하단면(462)은 평면일 수 있고 측면(463)은 아치형일 수 있다. 대안적으로, 하단면(462)은 무시할 수 있는 곡률을 갖는 복수의 라인을 형성할 수 있고 측면(463)은 평면일 수 있다. 홈(455)은 동일한 니들(454) 상의 상이한 프로파일을 포함하여 다양한 단면 프로파일을 가질 수 있다. 또한, 홈(455)은 니들(454)을 통해 직선으로 진행될 필요가 없다. 대신에, 홈(455)은 유체 흐름에서 소용돌이 작용을 생성하도록 종축(A-A)을 중심으로 구부러지거나 각을 이룰 수 있다. 또 다른 구성도 고려된다.

본 실시예에서, 홈(455)의 하단면(462)은 하단부(459)로부터의 거리가 증가함에 따라 종축으로부터 증가하는 반경 거리를 가진다. 각도는 다양할 수 있으며, 다른 실시예에서는 다른 각도가 사용되거나 심지어 동일한 니들(454)의 다른 홈(455)에서 다른 각도가 사용될 수 있다. 홈(455)은 또한 하단부(459)로부터 각각의 홈(455)의 상단까지 측정된 바와 같이 상이한 높이에서 종결될 수 있다. 각각의 경우에, 홈(455)은 폐쇄 상태에서 개방 상태로 니들(454)의 이동이 증가함에 따라 변하는 시트(490)를 가로지르는 오리피스 영역을 생성하도록 구성된다. 따라서, 홈 각도, 홈(455)의 깊이, 홈의 형상, 및 홈(455)의 단부 지점은 원하는 오리피스 면적 및 주어진 적용에 대한 결과적인 흐름 특성을 달성하기 위해 필요한 임의의 구성으로 변경될 수 있다.

도 39 및 도 40은 시트(490)를 예시한다. 시트(490)는 상부 표면(493)으로부터 하부 표면(494)까지 연장된다. 환형 링(492)은 하부 표면(494)으로부터 연장되고 일반적으로 종축(A-A)을 중심으로 동심이다. 시트(490)는 하부 표면(493)으로부터 연장되고 중앙 개구(495)를 구획하는 보스(491)를 더 포함한다. 보스(491)의 중앙 개구(495)는 실질적으로 원통형인 내부 표면(496)을 가진다. 중앙 개구(495)의 내부 표면(496)은 니들(454)과 긴밀하게 슬라이딩 끼워맞춤되어 부분 개방 상태에 있을 때 흐름의 효과적인 제어를 허용할 수 있다.

도 41 내지 도 46을 참조하면, 밸브 조립체(500)의 다른 실시예가 액추에이터 조립체가 생략되어 도시된다. 도 41은 밸브 조립체(500)의 투시도를 도시하며, 밸브 조립체(500)는 유체 유로를 구획하고 유체 흐름의 제어를 가능하게 하는 부품을 수용하는 밸브 본체(520)를 포함한다. 밸브 조립체(500)는 온/오프 밸브, 비례 밸브, 또는 임의의 다른 공지된 유형의 밸브일 수 있고 위에서 논의된 액추에이터 조립체(210)와 같은 액추에이터 조립체를 통해 작동될 수 있다. 밸브 조립체(500)는 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환된다. 다르게 말하면, 밸브 조립체(500)는 개방 위치에서 폐쇄 위치로 전환된다. 선택적으로, 밸브 조립체(500)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 임의의 수의 중간 상태에서도 작동될 수 있다. 예를 들어, 밸브 조립체(500)는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 흐름 범위를 제공할 수 있는 비례 밸브일 수 있다. 개방 상태에서, 유체는 밸브 조립체(500)를 통해 자유롭게 흐른다. 폐쇄 상태에서, 유체는 밸브 조립체(500)를 통해 흐르는 것이 차단된다. 밸브 조립체(500)는 또한 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 모든 중간 상태에서 흐름을 허용할 수 있다. 선택적으로, 밸브 본체(520)는 일체로 형성되는 모놀리식 부품일 수 있다. 밸브 조립체(500)는 흐름 제어 장치(100)를 집합적으로 형성하는 복수의 부품 중 하나일 수 있다.

도 42 내지 도 44를 참조하면, 밸브 조립체(500)의 내부 부품은 밸브 조립체(500)의 세 가지 상이한 상태를 도시하는 단면도로 도시된다. 도 42에서, 밸브 조립체(500)는 폐쇄 상태에 있다. 도 43에서, 밸브 조립체(500)는 부분 개방 상태에 있다. 도 44에서, 밸브 조립체(500)는 완전 개방 상태에 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 부분 개방 상태는 밸브 조립체(500)가 흐름을 허용하지만 밸브 조립체(500)가 완전 개방 상태일 때만큼 많은 흐름을 허용하지 않는 상태이다. 원하는 경우, 밸브 조립체(500)를 통과하는 유체의 유량에 대한 제어를 허용하기 위해 무한한 수의 부분 개방 상태가 있을 수 있다.

밸브 조립체(500)는 종축(A-A), 폐쇄 부재(550), 입구(521), 및 출구(522)를 더 포함한다. 폐쇄 부재(550)는 밸브 본체(520)를 통한 유체 흐름을 제어하기 위해 시트(590)와 맞물릴 수 있도록 구부러지거나 달리 움직이도록 구성된다. 따라서, 유체는 입구(521)에서 밸브 조립체(500) 안으로 흘러 폐쇄 부재(550) 및 시트(590)를 지나 출구(522) 밖으로 흐른다. 본 실시예에서, 시트(590)는 일체로 형성되고 폐쇄 부재(550)와 맞물리는 밸브 본체(520)의 일부이다.

밸브 조립체(500)의 본체(520)는 입구(521) 및 출구(522)를 포함한다. 입구(521)는 유로(523)를 따라 출구(522)로 연장된다. 유로(523)는 폐쇄 부재(550)에 의해 점유되지 않는 밸브 조립체(500)의 본체(520)의 모든 내부 용적을 포함한다. 유로(523)는 제1 용적(524)과 제2 용적(525)으로 나누어진다. 제1 용적(524)은 입구(521)로부터 시트(590)까지의 유로(523)의 모든 내부 용적을 포함하는 반면, 제2 용적(525)은 시트(590)로부터 출구(522)까지의 유로(523)의 모든 내부 용적을 포함한다. 따라서, 제1 용적(524)은 시트(590)의 상류에 있는 반면, 제2 용적(525)은 시트(590)의 하류에 있다. 그러나, 일부 실시예 또는 구현예에서, 밸브 조립체(500)는 유체를 반대 방향 또는 양방향으로 흐르게 할 수 있다. 상기 용어는 유체 흐름의 가장 가능성 있는 방향을 반영하고 밸브 조립체(500)의 작동을 더 잘 이해하는 데 도움을 주기 위해 사용된다.

폐쇄 부재(550)는 제1 실시예에서 논의된 바와 같이 액추에이터 조립체에 결합된다. 도 42 내지 도 44에서 보이는 바와 같이, 폐쇄 부재(550)는 고정부(551) 및 가동부(552)를 포함한다. 고정부(551)는 본체(520)와 위에서 논의된 커버(240)와 같은 커버 사이에 끼워진다. 이는 폐쇄 부재(550)를 제자리에 고정시켜, 작동 중에 유지되고 이탈되지 않는 것을 보장한다. 가동부(552)는 다이어프램(553) 및 니들(554)을 포함한다. 본 실시예에서, 니들(554)은 가동부(552)의 모놀리식, 일체로 형성되는 부분이다. 다른 실시예에서, 다이어프램(553)은 니들(554)을 수용하도록 나사산이 형성되는 중앙 부분을 포함할 수 있다. 선택적으로, 니들(554)은 임의의 공지된 수단을 통해 다이어프램(553)에 부착될 수 있다.

도 42는 폐쇄 상태의 밸브 조립체(500)의 단면도를 예시한다. 폐쇄 부재(550)는 시트(590)와 맞물리는 것으로 도시되며, 시트(590)는 폐쇄 부재(550)에 의해 접촉될 때 밀봉을 가능하게 하는 본체(520)의 부분이다. 구체적으로, 니들(554)은 시트(590)와 맞물리고 분리하기 위해 밸브 조립체(500)의 종축(A-A)을 따라 움직이도록 구성된다. 니들(554)이 종축(A-A)을 따라 하방으로 움직임에 따라, 이는 유로(523)를 완전 폐쇄하고 유체 흐름을 방지한다. 이 조건에서, 밸브 조립체(500)는 폐쇄 상태에 있다. 니들(554)은 액추에이터 조립체가 폐쇄 부재(550)의 가동부(552)를 밀 때 움직인다. 니들(554)은 가동부(552)의 일부이기 때문에, 니들(554)은 종축(A-A)을 따라 움직인다.

니들(554)은 시트(490)의 내부 표면(596)과 맞물린다. 내부 표면(596)은 니들(554)과 꼭 끼워맞춤되어 시트(590) 내로의 니들(554)의 삽입이 제어됨에 따라 흐름이 제어될 수 있다. 내부 표면(596)과 니들(554) 간의 끼워맞춤은 슬라이딩 끼워맞춤이므로, 이 인터페이스만으로는 밸브 조립체(500)가 폐쇄 위치에 있을 때 완전한 밀봉을 제공하지 않는다. 이전에 논의된 실시예와 같이, 니들(554)은 밸브 조립체(500)가 부분 또는 완전 개방 상태에 있을 때 유체가 시트(590)를 지나 통과하는 것을 허용하는 복수의 홈(555)을 가진다. 니들(554)은 외부 표면(557)을 추가로 포함하고, 외부 표면(557)은 원통부(560) 및 홈부(561)를 포함한다. 홈부(561)는 홈(555)을 포함한다.

본체(520)는 바닥(528)을 갖는 포켓(527)을 포함한다. 포켓(527)은 유로(523)의 제2 용적(525)의 일부를 형성한다. 바닥(528)은 내부 표면(596)과 조합으로 시트(490)의 일부를 형성한다. 따라서, 바닥(528)은 동시에 포켓(527)과 밀봉부(590)의 일부이다.

니들(554)은 외부 표면(557)으로부터 연장되는 환형부(565)를 추가로 포함한다. 환형부(565)는 원통부(560)에 인접하게 위치되고, 원통부(560)는 환형부(565)와 홈부(561) 사이에 위치된다. 환형부(565)는 바닥(528)과 맞물려 면 밀봉을 형성하는 접촉 표면(566)을 가진다. 따라서, 밸브 조립체(500)가 폐쇄 위치에 있을 때, 접촉 표면(566)은 바닥(528)과 접촉하여 밀봉을 제공하고, 밸브 조립체(500)를 통한 유체의 흐름을 방지한다. 상술된 바와 같이, 니들(554)과 밀봉부(590)의 내부 표면(596) 간의 끼워맞춤은 완전한 밀봉을 제공할 만큼 충분히 꽉 조이지 않는다. 접촉 표면(566)은 밸브 조립체(500)가 폐쇄 위치에 있을 때 밀봉을 제공하여, 완전한 흐름 차단 또는 실질적으로 완전한 흐름 차단을 가능하게 한다.

본체(520)는 상부 환형 홈(531)을 더 포함한다. 상부 환형 홈(531)은 종축(A-A)과 동심이고 포켓(527)을 둘러싼다. 상부 환형 홈(531)은 단면이 직사각형이다. 상부 환형 홈(531)은 본체(520)에 대한 폐쇄 부재(550)의 밀봉을 용이하게 하기 위해 폐쇄 부재(550)의 환형 링(556)을 수용한다. 다른 실시예에서, 상부 환형 홈(531)은 반원형, 사다리꼴, 또는 본체(520)에 대한 폐쇄 부재(550)의 밀봉 및 유지에 사용되는 임의의 다른 프로파일일 수 있다.

도 43을 참조하면, 부분 개방 상태의 밸브 조립체(500)의 단면도가 도시된다. 폐쇄 부재(550)는 니들(554)의 일부만이 시트(590)와 접촉된 채 후퇴되는 것으로 도시된다. 따라서, 부분 개방 상태일 때에도 니들(554)은 여전히 시트(590)와 부분적으로 접촉되어 있을 수 있다. 보이는 바와 같이, 가동부(552)의 다이어프램(553)이 밸브 조립체(500)가 폐쇄 위치에 있을 때의 위치와 비교하여 상방으로 편향되기 때문에 니들(554)이 부분적으로 후퇴된다. 다이어프램(553)은 부분 개방 상태에서 대략 평면형이므로, 일부 유체가 니들(554)의 홈(555)을 통과할 수 있게 한다.

시트(590)의 내부 표면(596)은 니들(554)의 홈부(561)와 접촉한다. 원통부(560)의 어떤 부분도 내부 표면(596)과 접촉하지 않는다. 따라서, 유체가 밸브 조립체(500)를 통과할 수 있도록 홈(555)을 통해 흐름 통로가 생성된다. 내부 표면(596)은 실제로 홈부(561)와 접촉하지 않을 수 있지만, 대신 종축(A-A)에 대해 시트(590)의 내부 표면(596)과 단순히 부분적으로 중첩될 수 있다. 원통부(560)는 도시된 바와 같이 종축(A-A)에 대해 시트(590)와 중첩되지 않는다. 따라서, 노출된 홈(555)의 부분은 유체 흐름을 허용하는 흐름 통로를 형성한다. 부분 개방 상태에서, 홈(555)의 전체보다 적은 부분이 노출된다.

도 44를 참조하면, 완전 개방 상태의 밸브 조립체(500)의 단면도가 도시된다. 폐쇄 부재(550)는 니들(554)의 일부만이 시트(590)와 접촉한 채 완전히 후퇴되는 것으로 도시된다. 따라서, 완전 개방 상태일 때에도 니들(554)은 여전히 시트(590)와 부분적으로 접촉되어 있을 수 있다. 선택적으로, 밸브 조립체(500)는 개방 상태에 있을 때 니들(554)이 시트(590)로부터 완전히 또는 거의 완전히 후퇴하도록 구성될 수 있다. 보이는 바와 같이, 가동부(552)의 다이어프램(553)이 밸브 조립체(500)가 부분적으로 개방이나 폐쇄 위치에 있을 때의 위치와 비교하여 상방으로 편향되기 때문에 니들(554)이 후퇴된다. 다이어프램(553)은 완전 개방 상태에서 일반적으로 볼록한 원추형 형상을 채택하여, 니들(554)의 홈(555)을 통한 유체의 자유로운 흐름을 허용한다. 시트(590)의 내부 표면(596)은 니들(554)의 홈부(561)와 접촉하여, 홈(555)을 통해 흐름 통로를 생성하여 유체가 밸브 조립체(500)를 통과할 수 있게 한다. 보이는 바와 같이, 부분 개방 상태와 비교하여 니들(554)의 더 큰 후퇴의 결과로 유체가 흐르는 영역이 더 크다.

도 45 및 도 46은 폐쇄 부재(550)를 더욱 상세하게 도시한다. 폐쇄 부재(550)는 가동부(552)를 원주방향으로 둘러싸는 고정부(551)로 구성된다. 가동부(552)는 다이어프램(553) 및 니들(554)을 포함한다. 다이어프램(553)은 외부의 고정부(551) 및 내부의 니들(554)에 결합되는 얇은 디스크 재료이다. 따라서, 다이어프램(553)은 편향될 수 있어, 니들(554)의 종방향 움직임을 허용한다. 그 다음, 니들(554)은 이전에 예시된 바와 같이 종축(A-A)을 따라 축방향으로 움직일 수 있어, 밸브 조립체(500)가 폐쇄 상태에서 완전 개방 상태로 전환되게 하고 폐쇄 상태와 완전 개방 상태 사이의 모든 위치를 가능하게 한다. 고정부(551)는 환형 링(556)을 더 포함하고, 환형 링(556)은 본체(520)의 상부 환형 홈(531)과 맞물릴 때 정렬 및 밀봉 기능을 모두 제공한다.

니들(554)은 외부 표면(557)을 더 포함하고, 외부 표면(557)은 환형부(565), 원통부(560), 및 홈부(561)를 가진다. 환형부(565)는 다이어프램(553)에 인접해 있다. 원통부(560)는 환형부(565)와 홈부(561) 사이에 있다. 홈부(561)는 원통부(560) 및 환형부(565)에 의해 다이어프램(553)으로부터 분리된다. 니들(554)은 상단부(558)로부터 하단부(559)까지 연장된다. 상단부(558)는 다이어프램(553)에 인접해 있다. 따라서, 환형부(565)는 상단부(558)에 인접하고, 홈부(561)는 하단부(559)에 인접한다.

환형부(565)는 원통부(560)에 비해 증가된 직경을 갖는 플랜지를 형성한다. 환형부(565)는 이전에 논의된 바와 같이 접촉 표면(566)을 가진다. 원통부(560)는 환형부(565)로부터 홈부(561)까지 연장되는 홈(555)에 의해 중단되지 않는 원통형 표면을 가진다. 홈부(561)는 홈(555)에 의해 파손된 원통형 표면을 가진다.

홈부(561)가 시트(590)의 내부 표면(596)으로부터 적어도 부분적으로 후퇴될 때마다, 유체는 홈(555)을 통과하여 밸브 조립체(500)를 통해 흐를 수 있다. 원통부(560)가 시트(590)의 내부 표면(596)과 방사상으로 중첩되고 접촉 표면(566)이 바닥(528)과 접촉할 때, 밸브 조립체(500)가 폐쇄 상태에 있을 때 어떤 유체도 밸브 조립체(500)를 통과할 수 없다. 원통부(560)는 제1 직경을 갖고, 홈부(561)는 제2 직경을 갖고, 환형부(565)는 제3 직경을 가진다. 제1 및 제2 직경은 각각 동일하지만 제3 직경은 제1 및 제2 직경보다 크다. 그 결과 외부 표면(557)이 하단부(559)로 전환되는 니들(554)의 하단부(559)를 제외하고 원통부(560) 및 홈부(561)에서 매끄럽고 연속적인 외부 표면(557)이 된다. 폐쇄 상태에서, 니들(554)의 접촉 표면(566)은 바닥(528)과 접촉하여 면 밀봉을 형성한다.

보이는 바와 같이, 니들(554)의 하단부(559)는 반경을 통해 외부 표면(557)과 만난다. 반경은 니들(554)이 시트(590)로부터 완전히 후퇴되는 경우 니들(554)이 시트(590)의 내부 표면(596)과 맞물리는 것을 보장한다. 대안적인 구성에서, 니들(454)은 테이퍼 또는 니들(554)과 시트(590)의 정렬을 돕는 다른 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 하단부(559)는 평면형이다. 그러나, 하단부(559)가 뾰족하거나 오목할 수도 있는 것도 또한 고려된다.

니들(254)과 함께, 각각의 홈(555)은 종축(A-A)에 대해 예각인 홈 축을 따라 연장된다. 각각의 홈(555)은 하단면(562) 및 한 쌍의 측면(563)을 가진다. 본 실시예에서, 하단면(562)은 아치형인 반면, 측면(563)은 평면이다. 다른 실시예에서, 하단면(562)은 평면일 수 있고 측면(563)은 아치형일 수 있다. 대안적으로, 하단면(562)은 무시할 수 있는 곡률을 갖는 복수의 라인을 형성할 수 있고 측면(563)은 평면일 수 있다. 홈(555)은 동일한 니들(554)의 상이한 프로파일을 포함하여 다양한 단면 프로파일을 가질 수 있다. 또한, 홈(555)은 니들(554)을 통해 직선으로 진행될 필요가 없다. 대신에, 홈(555)은 유체 흐름에서 소용돌이 작용을 생성하도록 종축(A-A)을 중심으로 구부러지거나 각을 이룰 수 있다. 또 다른 구성도 고려된다.

본 실시예에서, 홈(555)의 하단면(562)은 하단부(559)로부터의 거리가 증가함에 따라 종축으로부터 증가하는 반경 거리를 가진다. 각도는 다양할 수 있으며, 다른 실시예에서는 다른 각도가 사용되거나 심지어 동일한 니들(554)의 다른 홈(555)에서 다른 각도가 사용될 수 있다. 홈(555)은 또한 하단부(559)로부터 각각의 홈(555)의 상단까지 측정된 바와 같이 상이한 높이에서 종결될 수 있다. 각각의 경우에, 홈(555)은 폐쇄 상태에서 개방 상태로 니들(554)의 이동이 증가함에 따라 변하는 시트(590)를 가로지르는 오리피스 영역을 생성하도록 구성된다. 따라서, 홈 각도, 홈(555)의 깊이, 홈의 형상, 및 홈(555)의 단부 지점은 원하는 오리피스 면적 및 주어진 적용에 대한 결과적인 흐름 특성을 달성하기 위해 필요한 임의의 구성으로 변경될 수 있다.

본 발명은 본 발명을 수행하는 현재 바람직한 모드를 포함하는 특정 실시예에 대해 설명되었지만, 당업자는 위에서 설명된 시스템 및 기술의 수많은 변형 및 순열이 있음을 이해할 것이다. 다른 실시예가 활용될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 구조적 및 기능적 수정이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구범위에 기술된 바와 같이 넓게 해석되어야 한다.

Claims

물품을 처리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
처리 유체를 공급하도록 구성되는 유체 공급원;
흐름 제어 장치로서, 상기 장치는 입구 출구, 및 밸브 조립체를 갖고, 상기 장치의 상기 입구는 상기 유체 공급원에 유체 결합되고, 상기 밸브 조립체는 상기 입구와 상기 출구 사이에 유체 결합되며, 상기 밸브 조립체는:
본체로서, 상기 본체는 입구 및 출구, 상기 입구와 상기 출구 사이에서 연장되는 유로를 포함하는 본체;
상기 유로에 위치되는 시트;
상기 시트에 맞물리고 상기 유로를 막도록 구성되는 폐쇄 부재;
상기 폐쇄 부재를 상기 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 상기 폐쇄 부재에 결합되는 액추에이터 조립체;
상기 유로에 위치되는 방사형 흐름 유도부; 및
상기 시트, 상기 폐쇄 부재, 및 상기 방사형 흐름 유도부를 통해 연장되는 종축을 포함하는 장치;
상기 장치의 상기 출구에 유체 결합되는 출구 매니폴드; 및
상기 출구 매니폴드에 유체 결합되는 처리 챔버를 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 다이어프램 및 니들을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 고정부 및 가동부를 포함하고, 상기 고정부는 상기 방사형 흐름 유도부와 맞물리고 상기 가동부는 상기 시트와 맞물리는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 유로는 상기 본체의 상기 입구로부터 상기 시트까지 연장되는 제1 용적을 포함하고, 상기 제1 용적은 상기 본체, 상기 시트, 및 상기 폐쇄 부재에 의해 구획되는 시스템.
제4항에 있어서,
상기 유로는 상기 시트로부터 상기 본체의 상기 출구까지 연장되는 제2 용적을 더 포함하고, 상기 제2 용적은 상기 본체, 상기 시트, 및 상기 폐쇄 부재에 의해 구획되는 시스템.
제4항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 상기 제1 용적을 외부 챔버 및 내부 챔버로 나누고, 복수의 흐름 통로가 상기 외부 챔버에서 상기 내부 챔버로 연장되는 시스템.
제6항에 있어서,
상기 복수의 흐름 통로는 상기 방사형 흐름 유도부 내에 형성되는 복수의 캐슬레이션 및 상기 시트에 의해 구획되는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 상기 밸브 조립체의 상기 종축을 따라 상부 표면에서 하부 표면으로 연장되고, 상기 방사형 흐름 유도부는 상기 하부 표면에 형성되는 복수의 캐슬레이션을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 고정부 및 가동부를 포함하고, 상기 가동부는 다이어프램 및 니들을 포함하고, 상기 니들은 상기 다이어프램에 고정되는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 다이어프램 및 니들을 포함하고, 상기 니들은 상단부, 하단부, 원통부, 및 홈부를 포함하고, 상기 밸브 조립체의 상기 종축은 상기 상단부에서 상기 하단부까지 연장되고, 상기 홈부는 상기 하단부로부터 상기 원통부까지 연장되고, 상기 홈부는 복수의 홈을 포함하는 시스템.
제10항에 있어서,
상기 원통부는 제1 직경을 포함하고, 상기 홈부는 제2 직경을 포함하며, 상기 제1 직경과 상기 제2 직경은 동일한 시스템.
제10항에 있어서,
상기 홈부의 상기 복수의 홈은 상기 종축을 중심으로 원주방향으로 이격되는 시스템.
제10항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 종축을 중심으로 균등하게 이격되는 시스템.
제10항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각은 하단면을 포함하고, 상기 하단면은 상기 니들의 상기 하단부로부터 거리가 증가함에 따라 증가하는, 상기 종축으로부터의 반경 거리를 갖는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈보다 개수가 더 많은 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈과 개수가 동일한 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 홈은 상기 복수의 흐름 통로보다 개수가 더 많은 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈과 회전식으로 정렬되는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 원통부 및 홈부를 포함하고, 상기 원통부는 상기 폐쇄 부재가 상기 폐쇄 상태에 있을 때 상기 시트와 접촉하고, 상기 홈부는 상기 폐쇄 부재가 상기 개방 상태에 있을 때 상기 시트와 접촉하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 원통부, 홈부, 및 상기 폐쇄 부재의 상단부에서 하단부까지 연장되는 상기 밸브 조립체의 상기 종축을 포함하고, 상기 홈부는 상기 종축에 대해 예각을 이루는 홈 축을 따라 연장되는 복수의 홈을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 원통부, 원추부, 및 복수의 캐슬레이션을 포함하고, 상기 복수의 캐슬레이션은 상기 원추부에 형성되는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 복수의 홈 각각은 홈 축을 따라 연장되고, 상기 홈 축 각각은 상기 밸브 조립체의 상기 종축에 대해 각을 이루는 시스템.
제22항에 있어서,
상기 홈 축은 상기 종축에 대해 예각을 이루는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 밸브 조립체의 상기 본체는 포켓, 상기 시트, 상기 방사형 흐름 유도부, 및 상기 포켓 내에 위치되는 상기 폐쇄 부재의 일부를 포함하는 시스템.
제24항에 있어서,
상기 본체는 제1 환형 홈 및 제2 환형 홈을 포함하고, 상기 제1 환형 홈은 상기 폐쇄 부재의 환형 링을 수용하고, 상기 제2 환형 홈은 상기 시트의 환형 링을 수용하는 시스템.
제24항에 있어서,
상기 포켓은 바닥, 상기 바닥과 접촉하는 상기 시트의 하부 표면, 및 상기 방사형 흐름 유도부의 하부 표면과 접촉하는 상기 시트의 상부를 포함하는 시스템.
흐름 제어 장치로서, 상기 장치는:
입구;
출구; 및
밸브 조립체를 포함하고, 상기 밸브 조립체는 상기 입구와 상기 출구 사이에 유체 결합되며, 상기 밸브 조립체는:
본체로서, 상기 본체는 입구 및 출구, 상기 입구와 상기 출구 사이에서 연장되는 유로를 포함하는 본체;
상기 유로에 위치되는 시트;
상기 시트에 맞물리고 상기 유로를 막도록 구성되는 폐쇄 부재;
상기 폐쇄 부재를 상기 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 상기 폐쇄 부재에 결합되는 액추에이터 조립체;
상기 유로에 위치되는 방사형 흐름 유도부; 및
상기 시트, 상기 폐쇄 부재, 및 상기 방사형 흐름 유도부를 통해 연장되는 종축을 포함하는 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 다이어프램 및 니들을 포함하는 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 고정부 및 가동부를 포함하고, 상기 고정부는 상기 방사형 흐름 유도부와 맞물리고 상기 가동부는 상기 시트와 맞물리는 장치.
제27항에 있어서,
상기 유로는 상기 본체의 상기 입구로부터 상기 시트까지 연장되는 제1 용적을 포함하고, 상기 제1 용적은 상기 본체, 상기 시트, 및 상기 폐쇄 부재에 의해 구획되는 장치.
제30항에 있어서,
상기 유로는 상기 시트로부터 상기 본체의 상기 출구까지 연장되는 제2 용적을 더 포함하고, 상기 제2 용적은 상기 본체, 상기 시트, 및 상기 폐쇄 부재에 의해 구획되는 장치.
제30항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 상기 제1 용적을 외부 챔버 및 내부 챔버로 나누고, 복수의 흐름 통로가 상기 외부 챔버에서 상기 내부 챔버로 연장되는 장치.
제32항에 있어서,
상기 복수의 흐름 통로는 상기 방사형 흐름 유도부 내에 형성되는 복수의 캐슬레이션 및 상기 시트에 의해 구획되는 장치.
제27항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 상기 밸브 조립체의 상기 종축을 따라 상부 표면에서 하부 표면으로 연장되고, 상기 방사형 흐름 유도부는 상기 하부 표면에 형성되는 복수의 캐슬레이션을 포함하는 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 고정부 및 가동부를 포함하고, 상기 가동부는 다이어프램 및 니들을 포함하고, 상기 니들은 상기 다이어프램에 고정되는 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 다이어프램 및 니들을 포함하고, 상기 니들은 상단부, 하단부, 원통부, 및 홈부를 포함하고, 상기 밸브 조립체의 상기 종축은 상기 상단부에서 상기 하단부까지 연장되고, 상기 홈부는 상기 하단부로부터 상기 원통부까지 연장되고, 상기 홈부는 복수의 홈을 포함하는 장치.
제36항에 있어서,
상기 원통부는 제1 직경을 포함하고, 상기 홈부는 제2 직경을 포함하며, 상기 제1 직경과 상기 제2 직경은 동일한 장치.
제36항에 있어서,
상기 홈부의 상기 복수의 홈은 상기 종축을 중심으로 원주방향으로 이격되는 장치.
제36항에 있어서, 상기 복수의 홈은 상기 종축을 중심으로 균등하게 이격되는 장치.
제36항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각은 하단면을 포함하고, 상기 하단면은 상기 니들의 상기 하단부로부터 거리가 증가함에 따라 증가하는, 상기 종축으로부터의 반경 거리를 갖는 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈보다 개수가 더 많은 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈과 개수가 동일한 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 홈은 상기 복수의 흐름 통로보다 개수가 더 많은 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈과 회전식으로 정렬되는 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 원통부 및 홈부를 포함하고, 상기 원통부는 상기 폐쇄 부재가 상기 폐쇄 상태에 있을 때 상기 시트와 접촉하고, 상기 홈부는 상기 폐쇄 부재가 상기 개방 상태에 있을 때 상기 시트와 접촉하는 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 원통부, 홈부, 및 상기 폐쇄 부재의 상단부에서 하단부까지 연장되는 상기 밸브 조립체의 상기 종축을 포함하고, 상기 홈부는 상기 종축에 대해 예각을 이루는 홈 축을 따라 연장되는 복수의 홈을 포함하는 장치.
제27항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 원통부, 원추부, 및 복수의 캐슬레이션을 포함하고, 상기 복수의 캐슬레이션은 상기 원추부에 형성되는 장치.
제27항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 복수의 홈 각각은 홈 축을 따라 연장되고, 상기 홈 축 각각은 상기 밸브 조립체의 상기 종축에 대해 각을 이루는 장치.
제48항에 있어서,
상기 홈 축은 상기 종축에 대해 예각을 이루는 장치.
제27항에 있어서,
상기 밸브 조립체의 상기 본체는 포켓, 상기 시트, 상기 방사형 흐름 유도부, 및 상기 포켓 내에 위치되는 상기 폐쇄 부재의 일부를 포함하는 장치.
제50항에 있어서,
상기 본체는 제1 환형 홈 및 제2 환형 홈을 포함하고, 상기 제1 환형 홈은 상기 폐쇄 부재의 환형 링을 수용하고, 상기 제2 환형 홈은 상기 시트의 환형 링을 수용하는 장치.
제50항에 있어서,
상기 포켓은 바닥, 상기 바닥과 접촉하는 상기 시트의 하부 표면, 및 상기 방사형 흐름 유도부의 하부 표면과 접촉하는 상기 시트의 상부 표면을 포함하는 장치.
밸브 조립체로서, 상기 밸브 조립체는:
본체로서, 상기 본체는 입구 및 출구, 상기 입구와 상기 출구 사이에서 연장되는 유로를 포함하는 본체;
상기 유로에 위치되는 시트;
상기 시트에 맞물리고 상기 유로를 막도록 구성되는 폐쇄 부재;
상기 폐쇄 부재를 상기 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 상기 폐쇄 부재에 결합되는 액추에이터 조립체;
상기 유로에 위치되는 방사형 흐름 유도부; 및
상기 시트, 상기 폐쇄 부재, 및 상기 방사형 흐름 유도부를 통해 연장되는 종축을 포함하는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 다이어프램 및 니들을 포함하는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 고정부 및 가동부를 포함하고, 상기 고정부는 상기 방사형 흐름 유도부와 맞물리고 상기 가동부는 상기 시트와 맞물리는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 유로는 상기 본체의 상기 입구로부터 상기 시트까지 연장되는 제1 용적을 포함하고, 상기 제1 용적은 상기 본체, 상기 시트, 및 상기 폐쇄 부재에 의해 구획되는 밸브 조립체.
제56항에 있어서,
상기 유로는 상기 시트로부터 상기 본체의 상기 출구까지 연장되는 제2 용적을 더 포함하고, 상기 제2 용적은 상기 본체, 상기 시트, 및 상기 폐쇄 부재에 의해 구획되는 밸브 조립체.
제56항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 상기 제1 용적을 외부 챔버 및 내부 챔버로 나누고, 복수의 흐름 통로가 상기 외부 챔버에서 상기 내부 챔버로 연장되는 밸브 조립체.
제58항에 있어서,
상기 복수의 흐름 통로는 상기 방사형 흐름 유도부 내에 형성되는 복수의 캐슬레이션 및 상기 시트에 의해 구획되는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 상기 밸브 조립체의 상기 종축을 따라 상부 표면에서 하부 표면으로 연장되고, 상기 방사형 흐름 유도부는 상기 하부 표면에 형성되는 복수의 캐슬레이션을 포함하는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 고정부 및 가동부를 포함하고, 상기 가동부는 다이어프램 및 니들을 포함하고, 상기 니들은 상기 다이어프램에 고정되는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 다이어프램 및 니들을 포함하고, 상기 니들은 상단부, 하단부, 원통부, 및 홈부를 포함하고, 상기 밸브 조립체의 상기 종축은 상기 상단부에서 상기 하단부까지 연장되고, 상기 홈부는 상기 하단부로부터 상기 원통부까지 연장되고, 상기 홈부는 복수의 홈을 포함하는 밸브 조립체.
제62항에 있어서,
상기 원통부는 제1 직경을 포함하고, 상기 홈부는 제2 직경을 포함하며, 상기 제1 직경과 상기 제2 직경은 동일한 밸브 조립체.
제62항에 있어서,
상기 홈부의 상기 복수의 홈은 상기 종축을 중심으로 원주방향으로 이격되는 밸브 조립체.
제62항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 종축을 중심으로 균등하게 이격되는 밸브 조립체.
제62항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각은 하단면을 포함하고, 상기 하단면은 상기 니들의 상기 하단부로부터 거리가 증가함에 따라 증가하는, 상기 종축으로부터의 반경 거리를 갖는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈보다 개수가 더 많은 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈과 개수가 동일한 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 홈은 상기 복수의 흐름 통로보다 개수가 더 많은 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 복수의 흐름 통로의 적어도 일부를 구획하며, 상기 복수의 흐름 통로는 상기 복수의 홈과 회전식으로 정렬되는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 원통부 및 홈부를 포함하고, 상기 원통부는 상기 폐쇄 부재가 상기 폐쇄 상태에 있을 때 상기 시트와 접촉하고, 상기 홈부는 상기 폐쇄 부재가 상기 개방 상태에 있을 때 상기 시트와 접촉하는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 원통부, 홈부, 및 상기 폐쇄 부재의 상단부에서 하단부까지 연장되는 상기 밸브 조립체의 상기 종축을 포함하고, 상기 홈부는 상기 종축에 대해 예각을 이루는 홈 축을 따라 연장되는 복수의 홈을 포함하는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 방사형 흐름 유도부는 원통부, 원추부, 및 복수의 캐슬레이션을 포함하고, 상기 복수의 캐슬레이션은 상기 원추부에 형성되는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 복수의 홈을 포함하고, 상기 복수의 홈 각각은 홈 축을 따라 연장되고, 상기 홈 축 각각은 상기 밸브 조립체의 상기 종축에 대해 각을 이루는 밸브 조립체.
제74항에 있어서,
상기 홈 축은 상기 종축에 대해 예각을 이루는 밸브 조립체.
제53항에 있어서,
상기 밸브 조립체의 상기 본체는 포켓, 상기 시트, 상기 방사형 흐름 유도부, 및 상기 포켓 내에 위치되는 상기 폐쇄 부재의 일부를 포함하는 밸브 조립체.
제76항에 있어서,
상기 본체는 제1 환형 홈 및 제2 환형 홈을 포함하고, 상기 제1 환형 홈은 상기 폐쇄 부재의 환형 링을 수용하고, 상기 제2 환형 홈은 상기 시트의 환형 링을 수용하는 밸브 조립체.
제76항에 있어서,
상기 포켓은 바닥, 상기 바닥과 접촉하는 상기 시트의 하부 표면, 및 상기 방사형 흐름 유도부의 하부 표면과 접촉하는 상기 시트의 상부를 포함하는 밸브 조립체.
물품을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
a) 처리 유체의 흐름 제어 장치를 제공하는 단계로서, 상기 흐름 제어 장치는 밸브 조립체를 포함하고, 상기 밸브 조립체는 입구 및 출구, 상기 입구와 상기 출구 사이에서 연장되는 유로를 포함하는 본체, 상기 유로에 위치되는 시트, 상기 시트에 맞물리고 상기 유로를 막도록 구성되는 폐쇄 부재, 상기 폐쇄 부재를 상기 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 상기 폐쇄 부재에 결합되는 액추에이터 조립체, 상기 유로에 위치되는 방사형 흐름 유도부, 및 상기 시트, 상기 폐쇄 부재, 및 상기 방사형 흐름 유도부를 통해 연장되는 종축을 포함하는 단계;
b) 상기 흐름 제어 장치에 상기 처리 유체를 공급하는 단계;
c) 상기 흐름 제어 장치의 상기 밸브 조립체를 통해 상기 흐름 제어 장치의 상기 출구로 상기 처리 유체를 흐르게 하고, 상기 흐름 제어 장치의 상기 출구는 출구 매니폴드에 유체 결합되는 단계;
d) 상기 흐름 제어 장치의 상기 출구로부터 상기 출구 매니폴드에 유체 결합되는 처리 챔버로 상기 처리 유체를 전달하는 단계; 및
e) 상기 처리 챔버 내에서 물품에 대해 처리를 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제79항에 있어서,
상기 물품이 반도체 장치인 방법.
제79항에 있어서,
단계 c)는 상기 밸브 조립체의 상기 입구를 통해, 상기 방사형 흐름 유도부를 통해, 상기 밸브 시트를 가로질러, 그리고 상기 밸브 조립체의 상기 출구를 통해 처리 유체가 흐르는 단계를 포함하는 방법.
제79항에 있어서,
단계 c)는 상기 밸브 조립체의 상기 입구를 통해, 상기 폐쇄 부재의 복수의 홈을 통해, 그리고 상기 방사형 흐름 유도부의 상기 출구를 통해 처리 유체가 흐르는 단계를 포함하는 방법.
물품을 처리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
처리 유체를 공급하도록 구성되는 유체 공급원;
흐름 제어 장치로서, 상기 장치는 입구, 출구 및 밸브 조립체를 갖고, 상기 장치의 상기 입구는 상기 유체 공급원에 유체 결합되고, 상기 밸브 조립체는 상기 입구와 상기 출구 사이에 유체 결합되며, 상기 밸브 조립체는:
본체로서, 상기 본체는 입구 및 출구, 상기 입구와 상기 출구 사이에서 연장되는 유로를 포함하는 본체;
상기 유로에 위치되는 시트;
상기 시트에 맞물리고 상기 유로를 막도록 구성되는 폐쇄 부재로서, 상기 폐쇄 부재는 다이어프램 및 니들을 포함하고, 상기 니들은 상단부, 하단부, 원통부, 및 홈부를 포함하고, 상기 홈부는 상기 하단부로부터 상기 원통부까지 연장되고, 상기 홈부는 복수의 홈을 포함하는 폐쇄 부재;
상기 폐쇄 부재를 상기 유로를 막는 폐쇄 상태로부터 유체 흐름을 허용하는 개방 상태로 움직이도록 상기 폐쇄 부재에 결합되는 액추에이터 조립체; 및
상기 시트 및 상기 폐쇄 부재를 통해 연장되는 종축을 포함하는 장치;
상기 장치의 상기 출구에 유체 결합되는 출구 매니폴드; 및
상기 출구 매니폴드에 유체 결합되는 처리 챔버를 포함하는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 고정부 및 가동부를 포함하고, 상기 가동부는 상기 시트와 맞물리는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 유로는 상기 본체의 상기 입구로부터 상기 시트까지 연장되는 제1 용적을 포함하고, 상기 제1 용적은 상기 본체, 상기 시트, 및 상기 폐쇄 부재에 의해 구획되는 시스템.
제85항에 있어서,
상기 유로는 상기 시트로부터 상기 본체의 상기 출구까지 연장되는 제2 용적을 더 포함하고, 상기 제2 용적은 상기 본체, 상기 시트, 및 상기 폐쇄 부재에 의해 구획되는 시스템.
제85항에 있어서,
상기 밸브 조립체는 방사형 흐름 유도부를 더 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 상기 제1 용적을 외부 챔버 및 내부 챔버로 나누고, 복수의 흐름 통로가 상기 외부 챔버에서 상기 내부 챔버로 연장되는 시스템.
제87항에 있어서,
상기 복수의 흐름 통로는 상기 방사형 흐름 유도부 내에 형성되는 복수의 캐슬레이션 및 상기 시트에 의해 구획되는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 밸브 조립체는 방사형 흐름 유도부를 더 포함하고, 상기 방사형 흐름 유도부는 상기 밸브 조립체의 상기 종축을 따라 상부 표면에서 하부 표면으로 연장되고, 상기 방사형 흐름 유도부는 상기 하부 표면에 형성되는 복수의 캐슬레이션을 포함하는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 폐쇄 부재는 고정부 및 가동부를 포함하고, 상기 가동부는 다이어프램 및 니들을 포함하고, 상기 니들은 상기 다이어프램에 고정되는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 원통부는 제1 직경을 포함하고, 상기 홈부는 제2 직경을 포함하며, 상기 제1 직경과 상기 제2 직경은 동일한 시스템.
제83항에 있어서,
상기 홈부의 상기 복수의 홈은 상기 종축을 중심으로 원주방향으로 이격되는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 종축을 중심으로 균등하게 이격되는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각은 하단면을 포함하고, 상기 하단면은 상기 니들의 상기 하단부로부터 거리가 증가함에 따라 증가하는, 상기 종축으로부터의 반경 거리를 갖는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 종축에 대해 예각을 이루는 홈 축을 따라 연장되는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 밸브 조립체의 상기 본체는 포켓, 상기 시트, 상기 방사형 흐름 유도부, 및 상기 포켓 내에 위치되는 상기 폐쇄 부재의 일부를 포함하는 시스템.
제96항에 있어서,
상기 본체는 제1 환형 홈 및 제2 환형 홈을 포함하고, 상기 제1 환형 홈은 상기 폐쇄 부재의 환형 링을 수용하고, 상기 제2 환형 홈은 상기 시트의 환형 링을 수용하는 시스템.
제96항에 있어서,
상기 포켓은 바닥, 상기 바닥과 접촉하는 상기 시트의 하부 표면, 및 상기 방사형 흐름 유도부의 하부 표면과 접촉하는 상기 시트의 상부를 포함하는 시스템.
제83항에 있어서,
상기 니들은 환형부를 더 포함하고, 상기 환형부는 상기 원통부로부터 연장되는 시스템.
제99항에 있어서,
상기 환형부는 상기 시트와 맞물리도록 구성되는 면 밀봉부를 포함하는 시스템.