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KR101143087B1 - 의도하지 않은 가스 혼합 없이 고온 구조물을 통한 이중 가스 운반을 위한 시스템, 방법, 및 장치 - Google Patents

의도하지 않은 가스 혼합 없이 고온 구조물을 통한 이중 가스 운반을 위한 시스템, 방법, 및 장치 Download PDF

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KR101143087B1
KR101143087B1 KR1020067011408A KR20067011408A KR101143087B1 KR 101143087 B1 KR101143087 B1 KR 101143087B1 KR 1020067011408 A KR1020067011408 A KR 1020067011408A KR 20067011408 A KR20067011408 A KR 20067011408A KR 101143087 B1 KR101143087 B1 KR 101143087B1
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로날드 이. 플러머
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포코 그래파이트, 인코포레이티드
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Abstract

제어된 전달 및 가스 혼합이 필요할 때까지 두 가지 가스를 개별적으로 운반하는 시스템. 이 장치는 두 가지 가스 간의 분리를 밀폐된, 고온의 재료, 및 가스 혼합을 허용하지 않는 가스 흐름 채널을 내포하는 기하를 사용하여 유지한다. 본원 고안은 구성요소들 사이의 경계면에서 밀봉을 제공한다. 외부 링과 내부 스풀(spool)은 함께 조립되어, 초기의 분리된 가스인 두 가지 주입물을 수용하고, 이후 이 두 가지 가스가 구성요소를 빠져나갈 때 제어된 방식으로 혼합하고 반응하는 것을 허용하는 배출 구멍이 있는 배출 표면까지 개별적으로 내포하고 운반하는 단일 구성요소를 형성한다. 두 가지 가스 모두를 위한 주입 구멍은 스풀의 한쪽 면에 배치된다. 배출 구멍은 중심에 교차하는 배열 또는 격자형 패턴으로 스풀의 반대쪽 표면 위에 형성된다.

Description

의도하지 않은 가스 혼합 없이 고온 구조물을 통한 이중 가스 운반을 위한 시스템, 방법, 및 장치 {SYSTEM, METHOD, AND APPARATUS FOR DUAL GAS DELIVERY THROUGH A HIGH TEMPERATURE ARTIFACT WITHOUT UNDESIRABLE GAS MIXING}
본 특허 출원은 2003년 12월 9일에 출원된 미국 가특허 출원 제 60/528,278호의 우선권을 주장하며, 이는 본원에 참고문헌으로 첨부되어 있다.
발명의 배경
1. 기술 분야
본원 발명은 일반적으로 가스의 제어된 혼합, 특히, 제품을 통하여 전달하는 동안 의도하지 않은 가스의 혼합 없이 고온 제품을 통하여 두 가지 가스의 전달을 제어하기 위한 개선된 시스템, 방법, 및 장치에 관계한다.
2. 관련 기술의 설명
몇몇 산업적 적용에서, 두 가지 가스는 매우 높은 온도의 제어된 대기압에서 혼합되고 반응하여야 한다. 그러나 비-반응성 재료로 제조된 구성요소들과 두 가스들 사이의 분리를 유지하는 것은 적어도 두 가지 이유로 인하여 상당한 어려움이 있다. 첫째, 고온 재료(흑연과 같은)는 종종 다공성이며, 가스 장애물을 형성하기 위하여 밀봉 또는 코팅을 요한다. 이 밀봉 또는 코팅은 재료 표면 타입 밀봉 또는 재료 밀봉이다. 둘째, 고온 제품을 가스 혼합을 허용하지 않는 가스 흐름 채널을 내포하는 기하로 제조 및 조립하는 것은 아직 구현되지 않았다. 가장 큰 어려움 중 하나는 구성요소들 사이의 경계면에서 밀봉하는 것이다(예컨대, 구성요소-대-구성요소 밀봉). 선행 기술의 고안에서는, 별개의 가스들은 재료 밀봉 구역 및 구성요소 밀봉 구역 모두를 흘러지나갔다. 이러한 구역들 중 어느 한 타입을 위한 밀봉 기술은 중요하며, 이러한 타입의 구역 모두를 함께 밀봉하는 것은 지금까지의 고안 및 제조 기술 중 어느 것에도 해당하지 않았다.
예를 들면, King의 미국 특허 제 6,132,079호는 저온에서 물과 제초제를 혼합하기 위한 다-통로 혼합 장치를 개시한다. 그러나 이 특허는 다수의 경계면을 형성하는 많은 별개의 구성요소를 이용하며, 어느 정도의 혼합을 부득이하게 허용하여 밀봉시킨다. 유사하게, Braunlich의 미국 특허 제 2,815,532호는 작업 구역에서경계면 및 밀봉과 유사한 혼합 구성요소를 개시한다. 이러한 장치들은 매우 반응성인 가스들을 위한 고온 밀봉을 간단하게 형성할 수 없다. 가스 흐름이 공정(예컨대, 반도체 가공; 특히 에칭)을 촉진시키기 위하여 화학적 반응을 위해 사용될 때, 처리 구역으로 반응성 화학 가스들을 취급하고 운반하는 것이 종종 문제가 된다. 또한 반응 그 자체는, 가스를 운반하고 공정과 반응하지 않거나 공정을 방해하지 않기 위하여, 탄소, 유리, 또는 세라믹과 같은 고온 재료를 요한다. 그러므로 고온 제품을 통하여 운반하는 동안 의도하지 않은 가스의 혼합없이 고온 제품을 통하여 두 가지 가스의 전달을 제어하기 위한 개선된 해법이 바람직할 것이다.
발명의 요약
전달 및 가스 혼합을 제어하기 위하여 두 가지 가스를 서로 개별적으로 운반하기 위한 시스템, 방법, 및 장치의 한 구체예가 개시된다. 이러한 고안 및 제조 접근은 원소로서 흑연 또는 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 고온 재료를 이용한다. 본원 발명은 혼합 이전에 두 가지 가스들을 분리시켜 유지하는 것에 관계하는 선행 기술의 공학, 고안, 및 제조에 관한 문제들을 극복하는 기능적 요구조건을 만족시키기 위하여 생산가능한 제조 접근을 제공한다. 두 가지 모두의 가스를 위한 흐름 채널을 단일 구성요소로 제조함에 의하여, 본원 발명의 링 및 스풀 고안은 두 가지 밀봉 기술을 결합시키는 위험 및 어려움을 최소화한다.
본원 발명의 한 구체예에서, 외부 링과 내부 스풀을 포함하는 투-피스(two-piece) 고안이 제공된다. 이러한 두 개의 피스들을 함께 조립하여 (예컨대, 나사 등으로), 초기의 분리된 가스인 두 가지 주입 가스를 수용하고 이후 이러한 두 가지 가스들이 구성 요소를 빠져나갈 때 제어된 방식으로 혼합하고 반응하게 하는 배출 구멍이 있는 배출 표면까지 두 가지 가스들을 개별적으로 내포하고 운반하는, 하나의, 이중 가스 샤워헤드 구성요소를 형성한다. 두 가지 가스 모두를 위한 주입 구멍은 스풀의 한쪽 면에 배치된다. 제 1 가스를 위한 주입 구멍은 작으며 스풀 위의 중앙에 격자 배열로 배치되고, 제 2 가스를 위한 주입 구멍은 보다 크며 스풀의 둘레부(perimeter)에 원형 배열로 배치된다. 배출 구멍은 중심에 교차하는, 완전히 산재된 배열 또는 격자형 패턴으로 상기 스풀의 반대쪽 표면위에 형성된다.
스풀은 간격을 두고 떨어져 있는 통합적으로 형성된 수많은 칼럼에 의하여 분리되는 두 개의 플레이트 외형을 가진다. 제 2 가스는 스풀의 보다 낮은 표면을 빠져나가기 전에 플레이트 사이의 스풀의 원주에서 둘레부 주위 그리고 타원형 슬롯을 통하여 유동한다. 제 2 가스는 기계적 밀봉이 없이 재료적 밀봉(예컨대, 코팅)에 의하여 제 2 가스와 분리된다. 제 1 가스는 칼럼에 있는 구멍을 통하여 유동하는데, 제 2 가스는 이 칼럼들 사이의 채널 및 트로프에서 유동한다. 그러므로 제 1 가스는 스풀을 통하여 상부에서 하부로 곧장 유동하는 반면에, 제 2 가스는 스풀의 하부를 빠져나가기 전에 스풀의 둘레부로부터 그리고 칼럼을 통하여 유동하고 채워진다. 스풀의 원주는 제조하는 동안 접근을 위해 개방된 채로 남겨져야 한다. 링은 스풀이 스풀의 개방된 원주(및 내부)를 밀봉하는 것에 관여하며, 스풀로부터 제 2 가스의 누출을 방지한다. 오직 제 2 가스만이 스풀 및 링 모두와 접촉한다. 스풀과 링 사이의 밀봉은 기계적이며, 이 밀봉을 통한 어떠한 누출도 제 1 가스와의 혼합을 야기하지 않는다.
본원 발명의 전술한 그리고 그밖의 다른 목적 및 이점들은 첨부된 청구항 및 도면과 연관하여, 다음 본원 발명의 상세한 설명의 견지에서 이해하면 당업자에게 명확해 질 것이다.
도면의 간단한 설명
본원 발명의 특징 및 이점들 뿐만 아니라 명확해 지게 될 그밖의 다른 점들 이 파악되고 보다 자세히 이해될 수 있도록, 상기 간단하게 요약된 본원 발명의 보다 구체적인 설명은 첨부된 도면에서 설명되는 본원 발명의 구체예를 참고하여 설명될 것이며, 이러한 도면은 본 명세서의 일부를 구성한다. 그러나 이들 도면은 단지 본원 발명의 구체예를 설명하기 위한 것이므로, 그밖의 다른 균등한 효과의 구체예들을 인정할 수 있게 하는 본원 발명으로서 범위를 제한하는 것으로 간주되는 것이 아님을 알아두어야 한다.
도 1은 본원 발명에 따라 제조된 장치의 한 구체예의 상부에서 본 등척도이다;
도 2는 도 2의 장치의 하부에서 본 등척도이다;
도 3은 도 1의 장치 중 링과 스풀의 투시된 상부에서 본 등척도이다;
도 4는 도 3의 스풀의 상부에서 본, 절단면의 1/4 부분 등척도이다;
도 5는 도 3의 전체 상부에서 본, 1/4 절단면 등척도이다; 및
도 6은 도 1의 장치를 포함하는 조립된 링과 스풀의 전체 하부에서 본, 1/4 절단면 등척도이다.
발명의 상세한 설명
도 1-6을 보면, 두 가지 가스가 제품을 통하여 전달될 때, 가스들의 혼합 없이 장치 또는 제품(21)을 통하여 두 가지 가스들을 개별적으로 운반하는 장치, 시스템, 및 방법의 한 구체예가 개시된다. 제품(21)은 두 가지 구성요소(23, 25)를 포함하는데, 이들은 바람직하게는 각각 재료의 고체 블럭으로부터 개별적으로 또는 독립적으로 기계로 만들어져서, 두 개의 완전히 통합된 구조물을 형성한다. 제 1 구성요소(23)은 주입 표면(33)을 가지는 주입 플레이트(31) (도 3) 및 배출 표면(37)을 가지는 배출 플레이트(35)를 가지는 원통형 스풀이다. 주입 및 배출 플레이트(31,35)는 서로 떨어져 있어, 제 1 구성요소(23)의 외부에 적어도 부분적으로 노출되는 둘레부(39)를 가지는 내부를 정의한다.
또한 제 1 구성요소(23)은 가공 또는 제조 목적을 위하여 둘레부로부터 접근가능한 주입 및 배출 플레이트(31, 35) 사이에서 연장하는 복수의 통합 포스트 또는 칼럼(41)을 가진다. 도시된 구체예에서, 직사각의 칼럼은 둘레부(39)로부터 안쪽에 방사상으로 간격지어 배치된다. 제 1 구성요소(23) 내부의 칼럼(41)은 이하 설명되는 바와 같이, 통로 세트(45)를 위한 복수의 슬롯, 공동, 채널, 및 트로프를 형성한다.
제 1 통로(예컨대, 가스 흐름 통로) 세트(43)은 각각의 플레이트(31, 35)에 형성되며, 주입 및 배출 표면(33, 37) 사이에서 적어도 몇 개(한 구체예에서는 모든) 칼럼(41)을 통하여 끊임없이 연장한다. 제 1 통로 세트(43)은 제 1 가스 운반을 위하여 제공된다. 한 실시예에서, 제 1 통로 세트(43)은 서로 평행한 직선형 축 개구(straight axial apertures)를 포함한다. 제 2 통로 세트(45)는 각각의 플레이트(31,35)에서 형성되며, 주입 및 배출 표면(33,37) 사이에서 미로와 같은 복잡한 방식으로 내부에서 적어도 몇개의 칼럼(41) 주위에 끊임없이 연장한다. 제 2 통로 세트(45)는 제 2 가스 운반을 위해 제공되며, 제 1 통로 세트(43)으로부터 완전히 유동적으로 분리된다. 한 실시예에서, 주입 및 배출 플레이트(31,35)는 서로 평행하며, 제 1 및 제 2 통로 세트(43,45)는 주입 및 배출 표면(33,37) 모두에서 동일평면상에 있다.
주입 표면(33)에서, 제 2 통로 세트(45)는 둘레부(39)에 인접하여 원형으로 형성되며, 중심에 격자형 배열로 형성되는 제 1 통로 세트(43)을 둘러싼다. 또한 주입 표면(33)에서, 제 2 통로 세트(45)는 제 1 통로 세트(43)보다 크기가 더 크고 숫자가 더 적다. 배출 표면(37)에서, 제 1 및 제 2 통로 세트(43,45)는 도시된 바와 같이 중심에 교차하는, 격자형 배열로 완전히 산재되어 있다. 또한 배출 표면(37)에서, 제 1 및 제 2 통로 세트(43,45)는 크기와 숫자가 대략 동일하다.
제 2 구성요소(25)는 제 1 구성요소(23)에 대하여 제 1 구성요소(23)의 내부를 밀봉하고 제 2 통로 세트(45)를 포획하여 단일 구성요소 또는 제품(21)을 형성하는 것을 보장하는 원통형 링이다. 도시된 구체예에서, 링(25)는 스포크(26)에 의하여 외부 부분 및 에지 부분(30)과 분리되는 복수의 챔버를 가진다.
제품(21)이 조립될 때, 제품(21)은 초기에는 분리된 가스인 두 가지 가스를 수용하고, 이러한 두 가지 가스들을 주입 표면(33)으로부터 배출 표면(37)까지 개별적으로 운반하여, 두 가스들은 배출 표면(37)에서 빠져나갈 때 제어된 방식으로 혼합하고 반응한다. 도시된 구체예에서, 제 1 구성요소(23)은 내부 스풀이고, 제 2 구성요소(25)는 외부 링이며, 내부 스풀(23)의 둘레부(39)는 둘레부의 원주 주위의 내부 스풀(23)의 내부를 완전히 노출시키고, 외부 링(25)는 내부 스풀(23)의 둘레부(39)에 나사로 밀봉되어(도 6) 단일 구성요소(21)을 형성한다.
제 1 및 제 2 통로 세트(43,45)는 기계적 밀봉없이 재료 밀봉 코팅에 의하여 분리된다. 링(25)는 스풀(23)이 스풀의 개방된 원주(39)(및 내부)를 밀봉하고 스풀(23)로부터 제 2 가스의 노출을 방지하는 것을 보장한다. 오직 제 2 가스만 스풀(23) 및 링(25) 모두를 접촉한다. 스풀(23)과 링(25) 사이의 밀봉은 기계적이고, 이러한 밀봉을 통한 제 2 가스의 어떠한 누출도 제 1 가스와의 혼합을 야기하지 않는다.
작동시, 제품(21)은 두 가지 가스가 혼합되자마자 반응하도록 두 가지 가스의 개별 분산을 위한 주입 및 배출의 두 가지 세트(43,45)를 가지는 하나의 어셈블리를 포함한다. 제품(21)은 수많은 재료들로부터 형성될 수 있지만, 재료 가공을 위하여 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), 석영, 알루미늄, 흑연, 및 강철을 요하는 고온 적용(매우 고온이고 매우 반응성인 환경을 가지는 반도체 적용과 같은)에 특히 적합하다. 한 구체예에서, 본원 발명은 열분해성 흑연-코팅된 흑연으로부터 형성된다. 이상적으로는, 본원 발명의 두 가지 구성요소(즉, 링과 스풀)(23,25)는 각각 흑연 또는 SiC의 고체 슬래브로부터 기계로 제조된다.
예를 들면, 본원 발명의 구성요소(23,25)는 다음의 단계들을 통하여 열분해적-코팅된 흑연으로 제조될 수 있다: (1) 제조 후 조립되는 여러 개의 구성요소 내의 이중 가스 유동 경로의 흑연 가공단계; 흑연 어셈블리는 복합한 기하, 특히 내부적 특징을 가지는 기하를 제조하는 독특한 제조 선택사항을 제공하며, 그밖의 많은 다른 제조 수단에 의하여 가능하지 않은 특징들을 포함하는 제조 단계이다; (2) 순도는 많은 적용에서 이점을 제공한다; (3) 열분해성 코팅은 다공성 흑연 구성요소의 표면에 밀봉을 제공한다; 본질적으로, 가공된 흑연은 코어 또는 기질이 되고, 열분해성 탄소층은 적용에서 가스 흐름과의 기능적 경계면이 된다; 그리고 (4) 어셈블리는 기능에 필요한 두 가지 가스 흐름 통로의 물리적 형상을 완성하는 제작 단계이다.
한 대안적 구체예에서, 본원 발명은 상기 설명된 제 1 단계와 동일한 단계에 의하여 SiC로부터 제조되고, 이후 (2) 다공성 SiC로 전환되어, 거의 망상 형상의 구성요소를 제작하는 독특하고 경제적인 방법을 제공한다; 이것은 공정 동안 가공되고 조립된 흑연에 의하여 공급되는 탄소의 Si 도입에 의한 화학적 증기 전환에 관계한다; (3) SiC 어셈블리는 제작 선택사항이다; (4) SiC 연마(2차 가공)는 CVC 공정에서 달성될 수 없는 고도의 정밀도 특징을 제공하는 제작 단계이다; 거의 망상 형상의 정밀도가 불충분할 때 SiC 가공이 적용된다; (5) SiC 코팅은 비-다공성 SiC 층을 상기 (2) 단계에서 제조된 다공성 SiC 위에 적용하는 제작 단계이다; 화학적 증기 증착(CVD)은 SiC 층을 증착시킨다; 차이점 또는 이점은 해당 적용이 다공성 재료를 요하는지 또는 비-다공성 재료를 요하는지에 따라 생긴다; 그리고 (6) SiC 강화 처리는 (2)로부터 다공성 SiC를 강화시키기 위하여 적용된다; 강화 처리는 다공성 SiC의 공극들을 Si 또는 SiC로 채우는 것에 관계한다.
본원 발명은 가스-대-가스 밀봉을 오직 재료-타입의 밀봉으로 감소시키는 능력을 포함하여 여러가지 이점을 가진다. 이것은 두 가지 가스 모두를 위한 별개의 흐름 채널을 단일 구성요소(예컨대, 스풀)로 제조함에 의하여 달성된다. 이러한 고안은 구성요소-대-구성요소 밀봉 영역을 오직 하나의 가스로 감소시킨다. 본원 발명은 또한 이러한 고안의 각 구성요소를 독립적으로 제작하고 이들의 재료적 (예컨대, 흑연) 다공도를 밀봉하는 것에 대한 제조 시도를 제공한다.
본원 발명은 단지 몇 가지 형태로만 도시되고 설명되었지만, 본원 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 본원 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양하게 변화시키는 것이 가능함은 당해 분야의 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (15)

  1. 단일 구조물(artifact)을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치에 있어서,
    주입 표면(33)을 가지는 주입 플레이트(31)와 배출 표면(37)을 가지는 배출 플레이트(35)를 보유하는 제 1 구성요소(23),
    상기 주입 및 배출 플레이트들(31, 35)은 이들 사이에서 연장되는 복수의 통합칼럼(41)에 의해 이격되어 제 1 구성요소(23)의 외부에 부분적으로 노출되는 둘레부(perimeter)를 가지는 주입 및 배출 플레이트들(31, 35)사이의 내부를 정의하며, 상기 통합칼럼은 상기 둘레부(39)로부터 접근 가능하고;
    제 1 가스의 운반을 위해 상기 주입 및 배출 표면(33, 37) 사이에서 연장되는 복수의 칼럼(41)을 통하여 연장되어, 각 플레이트들에 형성되는 제 1 통로 세트(43);
    상기 주입 및 배출 표면(33, 37) 사이의 내부에서 복수의 칼럼 사이에서 연장되어 각각의 플레이트(31, 35)에 형성되고, 상기 제1 통로 세트(43)와 유동적으로 완전히 고립된 제 2 가스 운반을 위한 제 2 통로 세트(45); 및
    상기 제 1 구성요소(23)의 내부를 밀폐시키고, 상기 제 2 통로 세트(45)에 의해 운반되는 제 2 가스를 포집하여, 초기에 분리된 두 가지 가스를 수용하고, 상기 두 가지 가스들을 개별적으로 주입 표면(33)으로부터 배출 표면(37)까지 운반하여, 상기 두 가지 가스가 배출 표면(37)에서 배출될 때 제어된 방식으로 혼합하고 반응하도록 하는 단일 구성요소를 형성하도록 하기 위해 제 1 구성요소(23)에 고정된 제 2 구성요소(25)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단일 구조물(artifact)을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 구성요소(23, 25)가 흑연, SiC, 및 열분해성 흑연-코팅된 흑연으로 구성되는 그룹에서 선택된 고온 재료로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 구조물(artifact)을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 통로 세트(43)는 서로 평행한 직선형 축 개구(straight axial apertures)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 구조물(artifact)을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 주입 및 배출 플레이트(31, 35)는 서로 평행하며, 상기 제 1 및 제 2 통로 세트(43, 45)는 주입 및 배출 표면(33, 35) 모두에 동일평면(coplanar)상에 있음을 특징으로 하는 단일 구조물(artifact)을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 구성요소(23)는 내부 스풀이고, 상기 제 2 구성요소(25)는 외부 링이며, 상기 내부 스풀 및 외부 링은 모두 원통형이며, 내부 스풀의 둘레부(39)는 이들의 원주 주위의 내부 스풀의 내부를 완전히 노출시키고, 외부 링은 내부 스풀의 둘레부(39)에 나사를 사용하여 밀폐시켜, 단일 구성요소(21)를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 주입 표면(33)에서, 제 2 통로 세트(45)는 상기 둘레부(39) 주위에 원형으로 형성되고, 중심에 격자형 배열로 형성되는 제 1 통로 세트(43)를 둘러싸며, 배출 표면(37)에서, 상기 제 1 및 제 2 통로 세트(43, 45)는 중심에 교차하는 격자형 배열로 배치되는 것을 특징으로 하는 단일 구조물(artifact)을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 주입 표면(33)에서, 제 2 통로 세트(45)는 제 1 통로 세트(43)보다 크기가 더 크고, 숫자가 더 적으며, 배출 표면(37)에서, 상기 제 1 및 제 2 통로 세트(43, 45))는 크기와 숫자가 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 구성요소(23) 내부의 칼럼(41)은 제 2 통로 세트(45)에서 복수의 슬롯, 공동(cavities), 채널, 및 트로프(trough)를 정의하는 것을 특징으로 하는 단일 구조물(artifact)을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 통로 세트(43, 45)는 기계적 밀봉없이 재료 밀봉 코팅에 의하여 분리되는 것을 특징으로 하는 단일 구조물(artifact)을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  10. 단일 구조물을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치에 있어서,
    주입 표면(33)을 가지는 주입 플레이트(31)와 배출 표면(37)을 가지는 배출 플레이트(35)를 보유하는 제 1 구성요소(23),
    상기 주입 및 배출 플레이트들(31, 35)은 이들 사이에서 연장되는 복수의 통합칼럼(41)에 의해 이격되어 제 1 구성요소(23)의 외부에 부분적으로 노출되는 둘레부(perimeter)를 가지는 주입 및 배출 플레이트들(31, 35)사이의 내부를 정의하며, 상기 통합칼럼은 상기 둘레부(39)로부터 접근 가능하고;
    제 1 가스의 운반을 위해 상기 주입 및 배출 표면(33, 37) 사이에서 연장되는 복수의 칼럼(41)을 통하여 연장되어, 각 플레이트들에 형성되는 제 1 통로 세트(43);
    상기 주입 및 배출 표면(33, 37) 사이의 내부에서 복수의 칼럼 사이에서 연장되어 각각의 플레이트(31, 35)에 형성되고, 상기 제1 통로 세트(43)와 유동적으로 완전히 고립되어 상기 제 1 및 제 2 통로 세트(43, 45)는 기계적 밀봉없이 재료 밀봉 코팅에 의하여 분리되는 제 2 가스 운반을 위한 제 2 통로 세트(45);
    상기 제 1 구성요소(23)의 내부를 밀폐시키고, 상기 제 2 통로 세트(45)에 의해 운반되는 제 2 가스를 포집하여, 초기에 분리된 두 가지 가스를 수용하고, 상기 두 가지 가스들을 개별적으로 주입 표면(33)으로부터 배출 표면(37)까지 운반하여, 상기 두 가지 가스가 배출 표면(37)에서 배출될 때 제어된 방식으로 혼합하고 반응하도록 하는 단일 구성요소를 형성하도록 하기 위해 제 1 구성요소(23)에 고정된 제 2 구성요소(25)를 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 및 제 2 구성요소(23, 25) 모두는 흑연, SiC, 및 열분해성 흑연- 코팅된 흑연으로 구성되는 그룹에서 선택되는 고온 재료로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 단일 구조물을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 주입 및 배출 플레이트(31, 35)는 서로 평행하며, 상기 제 1 및 제 2 통로 세트(43, 45)는 주입 및 배출 표면(33, 37) 모두에서 동일평면상에 있으며, 상기 제 1 통로 세트(43)는 서로 평행한 직선형 축 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 구조물을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 구성요소(23)는 내부 스풀이고, 제 2 구성요소(25)는 외부 링이며, 상기 내부 스풀과 외부 링은 모두 원통형이고, 내부 스풀의 둘레부(39)는 내부스풀의 원주 주위에 내부 스풀의 내부를 완전히 노출시키며, 상기 외부 링은 내부 스풀의 둘레부에 나사를 사용하여 밀봉시켜 단일 구성요소(21)를 형성하는 것을 특징으로 하는 단일 구조물을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 주입 표면(33)에서, 제 2 통로 세트(45)는 상기 둘레부에 인접하여 원형으로 형성되고, 중심에 격자형 배열로 형성되는 상기 제 1 통로 세트(43)를 둘러싸며, 배출 표면(37)에서, 상기 제 1 및 제 2 통로 세트(43, 45)는 중심에 교차하는 격자형 배열로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 주입 표면(33)에서, 제 2 통로 세트(45)는 제 1 통로 세트(43)보다 크기가 더 크고 숫자가 더 적으며, 배출 표면(37)에서, 상기 제 1 및 제 2 통로 세트(43, 45)는 크기와 숫자가 동일함을 특징으로 하는 단일 구조물을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 구성요소 내부의 칼럼(41)은 제 2 통로 세트(45)에서 복수의 슬롯, 공동, 채널, 및 트로프를 정의하는 것을 특징으로 하는 단일 구조물을 통하여 두 가지 가스를 개별적으로 운반하기 위한 장치.
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