TW542744B - Filtration module including unitary filter cartridge-bowl construction - Google Patents

Description

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五、發明説明（Ί 憂Α背景 本發明係有關於薄膜式過濾模組，其較現行可講得之過 濾模組更為清潔且容易地加以更換與安裝。更具體而士， 本發明係有關於一種由一過滤E、一包含碗狀構造以及一 歧管接合在一起的薄膜式過濾模組。 顆粒污染之控制在一過濾處理中（諸如半導體工業）需要 使用特別清淨之過濾器’該過濾器具有能夠濾除次微米顆 粒之薄膜。當顆粒夠大時，任何沈積在一半導體晶圓上的 顆粒會使該晶圓產生一瑕疵已經為人所熟知。一般而言在 半導體工業中，大小約為半導體晶片十分之一的顆粒便能 夠產生失敗的瑕疵，因此，對於半導體晶片之生產的每個 處理步驟中皆使用薄膜式過濾器，以便淨化工作液體與氣 體。 ' 儘管已經針對使用於一極純淨液體過濾之過濾模組發展 出許多不同的設計，兩種設計係相當普遍。在一種模組設 計中，欲過濾之液體從該過濾模組之一尾端流動到另一尾 端。在此等級之過濾模組中，該進料與滲透接頭係位於過 濾器之相反尾端，從而迫使該液體流從一尾端移動到另一 尾端。如此之流動構造係稱為一直列流動構造。這些過濾 模組具有兩個缺點：首先，由於該模組係夾在兩組接頭之 間，故欲將其連接到處理設備係相當困難。再者，因為至 y 個接 >員係位於違棱組之底部，故任何殘留於該模組中 之自由液體在該模組分離以後會快速地流出。 一第二過濾模組設計係使所有的接頭位於該模組之相同 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱） 542744 A7 B7 五、發明説明（2 尾端。在此類之模組中，該進料與滲透接口在其相反側上 的該模組之頂部或「頭部」尾端通常係為水平方向。由於 其形狀，這些模組係稱之為一 τ、L或u構造，此構造有助 於將該頭邵連接到過濾模組包含碗狀構造以及位於該碗狀 構造之過濾匣的其餘部分。在此設計中，該碗狀構造與過 滤E包含分離的元件。因此，當構造該過濾模組時，過濾 匣與碗狀構造係分別地固定且密封到該歧管頭部。另外， 在過濾完成時，該碗狀構造與過濾匣係分離地自該歧管頭 部移除。此分離之移除需要將碗狀構造移動一距離，該距 離大體上係大於過濾匣之總長度，以便使該過濾匣露出而 容許將其移除。隨後，藉著手或是一手動工具移除該暴露 之過滤匡。由於該過滤匣係飽含濾、除之液體，該液體通常 具有腐蝕性或毒性，故過濾匣移除步驟對工作人員而言係 具有危險性。另外，由於必須將該碗狀構造移動過濾匣之 長度，故將該碗狀構造與過滤匣放置於其中的空間必須能 夠容納此移除步驟。 美國專利第5,1 14,572號中曾經提出一種過濾模組，該模 組與碗狀構造相配合，以產生一過濾匣-碗構造，其能夠自 歧管拆解成一單獨單元。該過濾匣係藉著位於過濾匣上之 卡栓接#員連接到碗狀構造’遠接頭裝入位於碗狀構造之内 部表面中的溝槽内。此卡栓接頭需要將從過滤匣之邊緣延 伸的凸緣放入溝槽之中，該等溝槽在碗狀構造中垂直地延 伸’且接著放入在該碗狀構造中水平延伸的溝槽中。當將 過滤ϋ裝入該碗狀構造時，該連接構造首先需要垂直移動 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(Cns) Α4規格(210X297公爱) 542744 A7 B7 五、發明説明（3 該過濾匣，使其進入垂直溝槽，且接著將其旋轉進入水平 溝槽。相反地’當完成過濾程序以後希望從該碗狀構造移 除過滤E時，該過濾匣必須以一單獨動作加以旋轉，並自 碗狀構造將其抬起。由於從碗狀構造移除過濾匣需要將力 量施加到位於過濾匣之頂部的流體導管上，且因為此導管 之直徑係較過濾匣直徑小，故施加到過濾匣之力量並沒有 槓桿效益。如此當實行自碗狀構造移除過濾匣時，其需要 將相當大的力量施加到該過濾匣上，如此可能需要使用手 持工具。以一單獨動作施加一轉動力與一抬起力增加了使 碗狀構造與過濾匣分離的困難度，當此過濾裝置過濾有毒 或腐蝕流體時，使過濾匣自碗狀構造分離尤為困難。 另外，現有設計具有過濾匣封口，其靠著且輕輕地（摩擦 安裝）固持該歧管。當任何背壓施加到過濾匣時，其可能會 使忒過滤匣脫離該歧管，對過滤產生不利之效果。 因此，希望提供一種過濾模組構造，其避免從歧管分離 地移除過濾匣與碗狀構造的需求，同時容許該過濾匣與碗 狀構造從一歧管移除成為一單獨單元。另外，需要提供此 構U，其避兄需要以複數個移動方向施加力量，實行從 一歧管移除一過濾匣以及一碗狀構造。此一構造有助於容 易將過濾匣與碗狀構造自一歧管移除，消除了對於工作人 員在過濾後移除該過濾臣的危險性，且降低了安裝該過濾 模組所而要之空間。最後，藉著使該過濾匣與碗狀構造形 成一整體結構，並將其固定到該歧管，能夠避免當承受背 壓時，過濾匣會從歧管脫離的問題。 -— ____ · 6 _ 本紙張尺度_家標準(CNS) A4規格(摩撕公董 1 >42744

:二本發明提供一種過濾模組，其包含一歧管、以及一 =與碗狀構造之組合，纟中該過遽£與碗狀構造係鎖 起，以便從孩歧管以單件形式加以安裝或移除。該 思匠與碗狀構造係藉著在一特定時間以單獨方向(亦即 g # — 2向）施加之力量而結合在一起。該碗狀構造與過濾 與、馬藉著夾合安裝結合在一起，其中使位於該碗狀構造 在，濾匣上又配合元件的形狀能夠藉著摩擦力將元件固持 ^、其需要一力量來分解碗狀構造與過濾匣。此構造 谷冻以一步驟從歧管分解過濾匣與碗狀構造。在一實施例 中把夠將耦合裝置構造成··當需要從歧管移除該過濾匣 人纪狀構造時，該過濾匣與碗狀構造能夠移除成具有一帶 有螺紋之鎖定環的單件。 單說明 圖1係為本發明之一碗狀構造與過濾匣的側面圖。 圖2係為形成本發明之一碗狀構造的附屬物之俯視立體 圖3係為本發明之一另擇碗狀構造與過濾匣之側面圖。 圖4係為本發明之一另擇過濾匣的側面圖。 圖5係為圖4之過濾匣放置於本發明之一碗狀構造中的側 面圖。 圖6以橫剖面顯示本發明之一第_實施例，其用以將過濾 匣與碗狀構造保持在一歧管中。 圖7以橫剖面顯示本發明之一第二實施例，其用以將過濾 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 542744 A7

匣與碗狀構造保持在一歧管中。 圖8以橫剖面顯示本發明之另一實施例，其用以將過濾匣 與碗狀構造保持在一歧管中。 圖9以橫剖面顯示本發明之另一實施例，其用以將過濾匣 與碗狀構造保持在一歧管中。 例之說明 本發明提供一種過濾模組，該過濾模組係由一歧管、一 過濾匣以及一碗狀構造所構成。該歧管提供流體通道，將 流體送入過濾E且從該過濾匿滲透移除流體。該碗狀構造 提供-種貯存流體進料的方法，以容許將流體引人該過滤 匣，或貯存來自於過濾匣之滲透流體，其係導引到歧管， 且接f來自於該過濾模組。流體進料能夠從該過濾匿之外 部或疋過濾匣之内部透過歧管引入該過濾匣，位於鄰接過 濾匣 狀構造中的流體能夠以流體進料或是滲透加以實 行在任何^，兄中，流體進料係從一歧管引入該過濾模組 ’且參透流體係從該過濾、模組與歧管移除。 该過濾模組與碗狀構造係構造成以歧管加以密封，或是 以一單件移除與歧管之接觸。因此，該碗狀構造與過濾模 組係由兩件所形成，其係藉著在一特定時間僅以單一方向 彼此相對移動碗狀構造與過濾模組而互相結合在一起。在 該碗狀構造與過濾模組連接到歧管之後，其係鎖固在一起 ，在使用流體過濾期間並不會分離。 在過濾以後，該碗狀構造與過濾模組係成一單件從歧管 移除，而不是成為兩個獨立件。由於碗狀構造與過濾模組

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係一起移除，故該過濾模組並不需要從碗狀構造移除。因 此，並不需要提供一大體上等於過濾模組與碗狀構造一起 之長度的空間，其僅需要提供大體上等於碗狀構造之長度 的一空間，如此容許將一本發明之過濾模組安裝在一較現 行過濾模組所需為小的空間之中。另外，由於該過濾模組 係與碗狀構造一起移除，故工作人員無須以手或手動工具 加以處理。另外，在完成過濾以後，任何位於碗狀構造與 過濾模組之間的流體並不需要加以移除。如此依序降低了 一工作人員接觸位於該碗狀構造中之流體的可能性。或者 ，該碗狀構造可以包括一排水管，用以在移除碗狀構造以 前移除流體。 參考圖1與圖2,本發明之設備包括一碗狀構造1〇、一過 /慮匣1 2以及一保持環14。該過滤匣12包括一過遽器14a、一 配件1 6以及一凸緣1 8。凸緣1 8係藉著鎖入一叉狀物22的鍵 槽20而裝入該保持環14之中，該凸緣18亦放置於叉狀物以 與30的槽24與26之上。保持環14係藉著任何的習用方法（諸 如黏著到碗狀構造’或是藉著模製與碗狀構造1 〇形成一單 件）固定地位於碗狀構造1 〇之上。 參考圖3 ’该保持環14 b係固定地位於碗狀構造1 〇上，且 能狗包含兩個或更多（較佳為三個）又狀物32與34，所有的 又狀物包括一鍵槽36，過濾匣40之凸緣38係裝入該鍵槽 中。過濾E 40亦包括一配件42，以實行該過濾匣4〇與一歧 管（未顯示）之間的密封流體連接。 參考圖4，其顯示本發明之一過濾匣5〇，其包含一過滤器 t紙張尺度適用中㈣家標準(CNS) A4規格(2ι()χ297公爱)' ----- 542744 A7 B7 五、發明説明（7 52、一配件54以及一凸緣56，該凸緣係位於過濾器52之外 部表面上’而不是位於如圖1中所示之配件的一部份上，凸 緣5 6與圖1之凸緣18功能相同，保持環14係密封到該碗狀構 造60 〇 圖6中亦顯示圖5之過濾匣5 2位於碗狀構造中的位置，該 碗狀構造60包括一保持環14,其具有圖2之叉狀物28、26(未 顯示）以及56，該等叉狀物之功能與以上參考圖1與圖2說明 之叉狀物相同。參考圖6，其顯示一過濾器外罩丨。儘管本 發明在直列與其他此等外罩設計的功能一樣良好，該外罩1 係為一 U線型之設計。該外罩1係由一碗狀構造2與一歧管3 所形成，一螺紋環4係大體固定於碗狀構造2上的位置中， 孩環4之螺紋5係與形成在歧管3上的對應螺紋6相符，且容 易穿過該對應螺紋。 在如圖6中所示之實施例中，該第一組件2係為一過濾匣 碗狀構造，且該第三組件3係為一歧管。該碗狀構造2包括 一保持環14，其具有圖2之叉狀物28、26(未顯示）與22，該 等叉狀物之功能係與以上參考圖1與圖2所說明的叉狀物相 同由於泫％ 4係大體上固定在相對於該第一組件（在此案 例中為碗狀構造2)的位置中，亦即其無法沿著碗狀構造2之 長度移動任何大的距離。當其螺紋5係合入位於第二組 件（在此案例中為歧管3)上的對應螺紋6、且螺紋5與6拉在 一起時，該環4承載或驅動該第一組件或碗狀構造2，使其 與第二組件或歧管3實際接觸。相反地，當轉動該環4，以 便驅使螺紋5與6分離時，該第一組件或碗狀構造2係承載或

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五、發明説明（ 驅動離開該第二組件或歧管3。 用以將環4之位置固定到兩組件其中一者的裝置可為多 種裝置。如圖6中所示，該環4係使用一形成在該環4上的检 7鬆散地固定到第一組件2，亦即本實施例中之碗狀構迭， 該栓7嚙合且固持在一形成於碗狀構造2内的鍵槽8中。兮環 4能夠以手加以轉動，該環4係顯示在其外部表面的一部份 上具有一隆起之特徵9。利用隆起或其他此等裝置，以便對 該環提供一平順之防滑表面係熟為人知，且能夠用於本發 明。另外，能夠在該環之外部表面上使用凸耳或推拔表面 ’以便容許將一板手或其他裝置裝上，用以相對於其他的 螺紋組件移動該環。儘管在本發明之較佳實施例中考慮不 需要使用板手或其他裝置移動該環，但其仍屬於本發明之 範®壽。 儘管在本貫施例中’該環4係顯示成固定到碗狀構造2， 其能夠容易地固定到該歧管3，如圖7中所示（與圖6中相同 之數字適用於圖2的相關數字）。碗狀構造丨4a包括一保持環 14，其具有叉狀物28、26(未顯示）與圖2之22 ,該等又狀物 之功能與以上參考圖1與圖2說明的又狀物相同，以便保持 該過濾匣50。此處該環4係附裝到歧管3,而不是圖6之碗狀 構造2。鍵槽8係形成在歧管表面中，且該環*之栓7在其中 具有推拔之形狀。環4之螺紋5與歧管3之螺紋6嚙合，以便 驅動該歧管3與碗狀構造2，使其合在一起或分開。 其他的貫施例亦能夠使用，例如，安置該歧管之托架或 表面可具有一部份延伸過該環，且當將歧管固定到適當位 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準((：1^3) A4規格(21〇χ297公釐) 542744 、發明説明（9 置時，藉以將其夾到該歧管。對於普通熟知此技藝之人士 而τ ,其他之此等實施例係相當顯而易見。 在圖8中，碗狀構造丨4a包括一保持環丨4，該保持環具有 又狀物28、26(未顯示），以及圖2之22。該等叉狀物之功能 與以上參考圖1與圖2說明的又狀物相同，以便保持該過濾 匣50。環14之螺紋i8a與歧管13a之螺紋16a嚙合，以便彼此 相對驅動該碗狀構造！4a與歧管13a。 圖9顯不本發明之另一實施例，且清楚地顯示術語「大體 上固足」所代表之意義。在此實施例中，該環4丨&係安置到 %狀構造42a ’且藉著一脊狀物43a保持到該碗狀構造42a， 忒脊狀物在此實施例中係為一圓形環，其沿著該碗狀構造 42a之一部份的側壁外部表面放置。碗狀構造42亦具有一唇 片44a ,其從該碗狀構造42&之側壁外部表面的上方部分向 外延伸。環41a之螺紋45a與歧管47a之螺紋46a嚙合。 如顯示’唇片44a與脊狀物43a之間沿著碗狀構造42a之側 壁的長度具有充裕的空間。而且，此實施例仍然顯示該環 4 1 a係位在相對於該碗狀構造42a大體上的固定位置。術語 「大體上固定」表示該環係以一種方法保持在外罩的其中 一個組件’以致於使環沿著該組件之長度移動的距離係少 於該長度的5 0 %。較佳地，容許該環相對於組件長度之移 動距離係少於該組件長度的2 5 %。 在其他項目方面，該環相對於組件長度移動的長度應至 少有在該環與第二組件之間一部份的轉動，其具有一藉由 該環之螺紋所產生的驅動力，以確實移動該等組件。較佳 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 訂

線 542744 A7 R7 五、發明説明（10 地，移動之長度係有所限制，以致於使該環之螺紋在環螺 紋處於一位置以前，能夠靠著其他組件之螺紋轉動某些設 定的距離（如製造者之需要），以便確實地驅動該兩組件， 使其合一起或分開。以此方式，將負荷施加在該環會令人 驚訝地使其使用更為容易、快速與簡單。 或者，把夠利用其他之裝置，諸如帶夾、凸耳等等，以 便將該環保持在相對於組件之所需的大體上固定位置，該 環係安置到該組件。用以將環保持在相對於組件（該環係安 置到該組件）大體上固定位置的裝置並不重要，因為該裝置 客許兩組件彼此相對充分的移動，以形成一液體密封口， 並容許以一方式保持該環，以致於使其能夠依需要確實地 一起或分開驅動該兩個組件至少一部份的路程。 、選擇使用於過濾匣中之過濾媒介物可為該行業普遍使用 之任何媒介物。一般而言，該媒介物包括（但非限定於）扁 平片狀薄膜、螺旋捲繞扁平片狀薄膜、電鍍扁平片狀薄膜 、螺旋電鍵扁平片狀薄膜、中空纖維薄膜、濃度過滤媒介 物堵如螺旋捲繞連續纖維過濾媒介物、燒結金屬過濾媒 介物、陶瓷媒介物、微粒媒介物，其包含一主動捕捉材料 :諸如樹脂或是陶瓷珠，或是一具有配位體之薄膜，用以 從黏附到其表面之流體移除選定的材料、離子交換媒介物 ’、诸如陰離子樹脂、陽離子樹脂，或是兩者之混合物單獨 或併入一薄膜構造，以及任何這些混合物。 最後，在所有這些實施例中，該碗狀構造與歧管可由下 列材料所構成：一塑膠，較佳為包括聚埽烴之一熱塑性塑 本紙張尺^魏格(咖導 -13- 542744 A7 B7 五、發明説明（11 ) 膠，諸如聚乙晞，包括超高分子量聚乙晞、聚丙晞、聚晞 烴之異量分子聚合物或三重聚合物、尼龍、PTFE樹脂、PFA 、PVDF、ECTFE，以及其他氟化樹脂，尤其是全氟化熱塑 性樹脂、聚碳酸g旨、茂合金屬衍生聚合物、聚减、改質聚 石風，諸如聚乙晞颯、聚芳香基颯或是聚苯基颯、任何玻璃 或是其他強化塑膠、或是一金屬’諸如不録鋼、銘、銅、 青銅、鎳、鉻或鈥，或是其合金或混合物。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

Claims (1)

1. A B c D 542744 六、申請專利範圍 1. 一種過濾模組，其包含一歧管、一過濾匣以及一碗狀構 造，其容納該過濾匣， 該過濾匣與碗狀構造係藉著彼此夾合而結合在一起， 以形成一整體構造， 該過濾匣與碗狀構造係以一特定方式與歧管流體連接 ，該特定方式為防止將送到該過濾匣之流體與從該過滤 匣滲透移除的流體相混合。 2. 如申請專利範圍第1項之過濾模組，其包括一用以將流 體送到該碗狀構造之入口、以及一用於從該過滤匣滲透 出來的流體之出口。 3 ·如申請專利範圍第1項之過濾模組，其包括一用以將流 體送到該過濾g之入口、以及一用於從該碗狀構造滲透 出來的流體之出口。 4 ·如申請專利範圍第1、2或3項中任一項之過濾模組，其 中該過滤S與碗狀構造係由三個或更多的可分離件所 構成，其包括一軸環，該軸環繞著過濾匣之周圍延伸。 5·如申請專利範圍第丨項之過濾模組，其中該過濾匣包含 一個或更多的過;慮媒介物，其係由包含扁平片狀薄膜、 螺旋捲繞扁平片狀薄膜、電鍍扁平片狀薄膜、螺旋電鍍 扁平片狀薄膜、中空纖維薄膜、濃度過濾媒介物、微粒 媒介物的群組中選出；該微粒媒介物包含一主動捕捉材 料、離子交換媒介物以及其混合物。 6·如申凊專利範圍第1、2、3或第5項中任一項之過濾模組 ’其中該過濾匣包括一凸緣，其係夾合入複數個從該碗 -15- 巧張尺度適财目國家鮮(CNS) A4規格(⑽娜公着) ---- A B c D 542744 七、申請專利範圍 狀構造延伸的叉狀物。 7·如申請專利範圍第6項之過濾模組，其中該等叉狀物對 於一軸環延伸，該軸環裝到碗狀構造之内部表面上。 8.如申請專利範圍第6項之過濾模組，其中該等叉狀物係 與碗狀構造整體形成。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）