KR20220149575A - 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트 - Google Patents

Abstract

하이 컨덕턴스 비례 제어 용례에 사용하기 위한 고순도 제어 밸브는 내부 밸브 체적의 유체 스윕을 향상시키기 위해 관통형 유체 통로를 갖는 가동 제어 플레이트를 포함한다. 작은 액츄에이터 동작에 따라 높은 컨덕턴스를 달성하도록 중첩된 오리피스 융기부가 사용된다. 오리피스 융기부를 구성하는 재료보다 더 부드러운 재료를 제어 플레이트에 통합하여 누출 방지 기능을 향상시킬 수 있다. 제어 플레이트는 도관, 반경방향 유체 유동 경로 및 축방향 유체 유동 경로와 유체 연통하는 카운터보어를 갖는 제어 플레이트 바디를 포함한다. 제어 플레이트의 평탄면은 밸브 내의 유체 유동을 차단하는 연속적인 비중단 평탄부를 포함한다. 반경방향 유체 유동 경로는 카운터보어로부터 제어 플레이트의 원주 둘레까지 유체 연통을 제공하고, 축방향 유체 유동 경로는 중간 밸브 챔버부를 통해 유체 도관과 유체 연통을 제공한다.

Description

하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 각각 모든 목적으로 그 전체가 여기에 참조로 포함된, 2018년 11월 1일자 출원된 "하이 컨덕턴스 밸브를 위한 제어 플레이트"라는 제목의 미국 특허 출원 제16/178,247호, 2018년 6월 4일자 출원된 "하이 컨덕턴스 밸브를 위한 제어 플레이트"라는 제목의 미국 특허 출원 제15/997,1727호, 및 2017년 6월 5일자 출원된 "밸브용 유통로를 갖는 제어 플레이트"라는 제목의 미국 가특허 출원 제62/515,063호의 일부 연속 출원이다. 본 출원은 각각 모든 목적으로 그 전체가 여기에 참조로 포함된, 2016년 7월 7일자 출원된 "밸브의 제어 플레이트"라는 제목의 미국 특허 출원 제15/204,245호, 2016년 6월 15일자 출원된 "밸브용 히스테리시스 다이어프램"이라는 제목의 미국 특허 출원 제15/182,978호, 2015년 11월 4일자 출원된 "밸브 스트로크 증폭기 메커니즘 어셈블리"라는 제목의 미국 특허 출원 제14/932,086호, 및 2015년 6월 12일자 출원된 "유체 및 기체용 하이 컨덕턴스 밸브"라는 제목의 미국 특허 출원 제14/737,564호에 관한 것이다.

본 발명은 밸브를 통과하는 유체의 흐름을 조절하기 위해 최대 개방 상태와 최대 폐쇄 상태 사이의 임의의 위치에 능동적으로 위치될 수 있는 유체 제어 밸브의 가동부에 관한 것이다. 가동부는 유동 유체의 일부가 제어 플레이트를 통과하여 잠재적인 유체 정체를 줄임으로써 청정도를 향상시키는 구성을 포함한다. 본 발명은 반도체 장치, 의약품 또는 정밀 화학 물질을 제조하는 산업 공정 내에서 유체 전달의 고순도 비례 제어 또는 조절 제어를 위한 밸브, 및 동시에 비례 제어와 함께 완전 폐쇄 상태에서 누출 방지 차단을 요구하는 다수의 유사한 유체 전달 시스템에 특히 유용하다.

전술한 내용을 고려하여, 내부 밸브 체적의 유체 스윕(sweep)을 향상시키기 위해 적어도 하나의 관통 유로를 갖는 가동 제어 플레이트를 포함하는 고순도 유체 제어 밸브가 여기에 제시된다. 밸브는 제트 및 시트(seat) 유형이며, 유체 통로의 개구에 비교적 좁은 평면 랜드(land)가 형성되고 평탄한 시트가 랜드와 접촉되게 이동되어 유체 흐름을 차단할 수 있다. 본 개시 내용에서, 제트 요소는 일반적으로 오리피스 융기부(orifice ridge)로 기술되고, 시트 요소는 일반적으로 제어 플레이트로 기술된다. 밸브는 중첩된 오리피스 융기부들을 사용하여 작은 폐쇄 면적으로 큰 제어 간격 길이를 제공함으로써 작은 액츄에이터 동작으로 높은 컨덕턴스를 달성한다. 제어 플레이트는 인접한 오리피스 융기부 세그먼트들을 브릿지 연결하여 완전 폐쇄 상태에서 유체 흐름을 차단할 수 있는 크기의 연속적인 비중단 평탄부를 구비한다. 오리피스 융기부들은 동일 평면에 있으며, 제어 플레이트가 안착할 평탄면을 제공하도록 겹쳐질 수 있다. 유체 관통형 제어 플레이트는 반도체 제조에서 가스 전달과 같이 고속 동작 비례 제어 응용에 특히 유용하다.

일 실시예에 따르면, 제어 플레이트는 평탄면과 해당 평탄면에 대향하는 반대면을 갖는 기본적으로 원형인 디스크로 형성된 제어 플레이트 바디 - 상기 제어 플레이트는 액츄에이터에 의해 밸브 내에서 이동되도록 구성되며 상기 평탄면은 상기 밸브 내에서 유체 흐름을 차단하도록 연속적인 비중단 평탄부를 가짐 -; 상기 제어 플레이트 바디 내의 카운터보어로서, 유체 도관과 유체 연통하는 카운터보어; 상기 카운터보어에서 종결하는 상기 제어 플레이트 바디 내의 복수의 반경방향 유체 유로; 및 상기 제어 플레이트 바디 내의 복수의 축방향 유체 유로를 포함하며, 상기 반경방향 유체 유로는 상기 카운터보어로부터 해당 카운터보어의 원주 둘레까지 유체 연통을 제공하고 상기 축방향 유체 유로는 상기 유체 도관과 유체 연통하는 중간 밸브 챔버부와 유체 연통을 제공한다.

다른 실시예에 따르면, 밸브 어셈블리는: 밸브 바디 - 상기 밸브 바디는 밸브 챔버, 상기 밸브 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 유체 도관 구멍, 상기 밸브 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 제2 유체 도관 구멍 및 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트를 포함함 - 상기 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트는 상기 밸브 바디로부터 상기 밸브 챔버 내로 연장되고 상기 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트 사이에 중간 밸브 챔버부를 정의함 -; 평탄면과 해당 평탄면에 대향하는 반대면을 갖는 기본적으로 원형인 디스크로 형성된 제어 플레이트 바디 - 상기 제어 플레이트는 액츄에이터에 의해 밸브 내에서 이동되도록 구성되며 상기 평탄면은 상기 밸브 내에서 유체 흐름을 차단하도록 연속적인 비중단 평탄부를 가짐 -; 상기 제어 플레이트 바디 내의 카운터보어로서, 유체 도관과 유체 연통하는 카운터보어; 상기 카운터보어에서 종결하는 상기 제어 플레이트 바디 내의 복수의 반경방향 유체 유로; 및 상기 제어 플레이트 바디 내의 복수의 축방향 유체 유로를 포함하며, 상기 반경방향 유체 유로는 상기 카운터보어로부터 해당 카운터보어의 원주 둘레까지 유체 연통을 제공하고 상기 축방향 유체 유로는 상기 유체 도관과 유체 연통하는 중간 밸브 챔버부와 유체 연통을 제공한다.

다른 실시예에 따르면, 제어 플레이트를 사용하여 하이 컨덕턴스 밸브를 통해 유체를 안내하는 방법은: 밸브 바디를 통해 유체를 펌핑하는 단계 - 상기 밸브 바디는 밸브 챔버, 상기 밸브 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 유체 도관 구멍, 상기 밸브 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 제2 유체 도관 구멍 및 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트를 포함함 - 상기 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트는 상기 밸브 바디로부터 상기 밸브 챔버 내로 연장되고 상기 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트 사이에 중간 밸브 챔버부를 정의함 -; 밸브 액츄에이터를 사용하여 상기 밸브 바디 내에서 제어 플레이트 바디를 이동시키는 단계 - 상기 제어 플레이트 바디는 평탄면과 해당 평탄면에 대향하는 반대면을 갖는 원형 디스크로 형성되고, 상기 평탄면은 상기 밸브 내에서 유체 흐름을 차단하도록 연속적인 비중단 평탄부를 가짐 -; 상기 제어 플레이트 바디 내에 형성되고 상기 제어 플레이트 바디의 카운터보어에서 종결하는 복수의 반경방향 유체 유로를 통해 상기 유체를 전달하는 단계; 및 상기 제어 플레이트 바디 내에 형성된 복수의 축방향 유체 유로를 통해 상기 유체를 전달하는 단계를 포함하며, 상기 반경방향 유체 유로는 상기 카운터보어로부터 해당 카운터보어의 원주 둘레까지 유체 연통을 제공하고 상기 축방향 유체 유로는 상기 유체 도관과 유체 연통하는 중간 밸브 챔버부와 유체 연통을 제공한다.

일부 실시예에서, 상기 축방향 유체 유로는 상기 제어 플레이트 바디를 통해 연장되어 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 상기 중간 밸브 챔버부와 상부 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 생성한다.

일부 실시예에서, 상기 축방향 유체 유로는 상기 제어 플레이트 바디를 통해 반경방향 유체 유로로부터 연장되어 상기 반경방향 유체 유로로부터 상기 중간 밸브 챔버부까지 유체 연통 경로를 생성한다.

일부 실시예에서, 상기 중간 밸브 챔버부는 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 제2 중간 밸브 챔버이다.

일부 실시예에서, 상기 제어 플레이트는 폴리머 인서트 디스크를 더 포함하고, 상기 폴리머 인서트 디스크는: 상기 제어 플레이트 바디를 통해 각각 연장되는 복수의 필라(pillar); 및 필라로부터 반경방향으로 각각 연장되는 복수의 플러그를 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 축방향 유동 경로는 적어도 하나의 필라를 통해 연장되어 적어도 하나의 플러그와 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 상기 중간 밸브 챔버부와 상부 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 생성한다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 축방향 유체 유로는 상기 폴리머 삽입 디스크를 통해 상기 반경방향 유체 유로로부터 연장되어 상기 반경방향 유체 유로로부터 상기 중간 밸브 챔버부까지 유체 연통 경로를 생성한다.

일부 실시예에서, 상기 시트 인서트는 상기 제어 플레이트 바디 내에 형성된 원형 홈을 채우는 디스크를 포함하고, 상기 시트 인서트는 상기 복수의 유체 통로의 반경방향 내측에 배치된 제1 연속적 비중단 평탄부 및 상기 복수의 유체 통로의 반경방향 외측에 배치된 제2 연속적 비중단 평탄부를 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 제어 플레이트는 다이어프램 아래에 현수된 스터브(stub) 상에 장착되며, 상기 제어 플레이트와 상기 다이어프램 사이의 거리는 스윕 체적(sweep volume)을 감소시키도록 최소화된다.

도 1a는 중앙에 동심의 오리피스 융기부들을 갖는 대표적인 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 평면도를 예시하며;
도 1b는 도 1a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 I-I 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 1c는 도 1a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부 사시도를 예시하며;
도 1d는 도 1a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 I-I 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 2a는 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 일 실시예의 평면도를 예시하며;
도 2b는 도 2a의 제어 플레이트의 II-II 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 2c는 도 2a의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 2d는 도 2a의 제어 플레이트의 II-II 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 3a는 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 다른 실시예의 평면도를 예시하며;
도 3b는 도 3a의 제어 플레이트의 III-III 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 3c는 도 3a의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 3d는 도 3a의 제어 플레이트의 IV-IV 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 4a는 도 1a-1d에 따른 동심 중앙 오리피스 융기부들을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부에 설치된 밸브 상부 구조체(valve topwork)와 결합된 도 2a-2d에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 일 실시예의 평면도를 예시하며;
도 4b는 도 4a의 밸브 조립체의 IV-IV 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 4c는 도 4a의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 4d는 도 4a의 밸브 조립체의 IV-IV 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 5a는 도 1a-1d에 따른 동심 중앙 오리피스 융기부들을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합된 도 3a-3d에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 일 실시예의 평면도를 예시하며;
도 5b는 도 5a의 밸브 조립체의 V-V 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 5c는 도 5a의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 5d는 도 5a의 밸브 조립체의 V-V 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 6a는 오프셋된 동심 오리피스 융기부들을 갖는 다른 대표적인 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 평면도를 예시하며;
도 6b는 도 6a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 VI-VI 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 6c는 도 6a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부 사시도를 예시하며;
도 6d는 도 6a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 VI-VI 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 7a는 밸브 스트로크 증폭기 디스크와 결합된 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 일 실시예를 예시하며;
도 7b는 도 7a의 제어 플레이트 및 밸브 스트로크 증폭기 디스크의 VII-VII 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 7c는 도 7a의 결합된 제어 플레이트와 밸브 스트로크 증폭기 디스크의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 7d는 도 7a의 결합된 제어 플레이트와 밸브 스트로크 증폭기 디스크의 제어 플레이트의 VII-VII 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 7e는 도 7a의 결합된 제어 플레이트 및 밸브 스트로크 증폭기 디스크의 상부 사시도를 예시하며;
도 7f는 도 7a의 결합된 제어 플레이트 및 밸브 스트로크 증폭기 디스크의 VII-VII 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 8a는 도 6a-6d에 따른 오프셋된 동심 오리피스 융기부들을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합된 도 7a-7f에 따른 관통 유로와 증폭기 디스크를 갖는 제어 플레이트의 평면도를 예시하며;
도 8b는 도 8a의 밸브 조립체의 VIII-VIII 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 8c는 도 8a의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 8d는 도 8a의 밸브 조립체의 VIII-VIII 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 9a는 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 다른 실시예의 평면도를 예시하며;
도 9b는 도 9a의 제어 플레이트의 IX-IX 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 9c는 도 9a의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 9d는 도 9a의 제어 플레이트의 IX-IX 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 10a는 동심 오리피스 융기부들의 2개의 중첩된 그룹을 갖는 다른 대표적인 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 평면도를 예시하며;
도 10b는 도 10a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 X-X 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 10c는 도 10a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부 사시도를 예시하며;
도 10d는 도 10a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 X-X 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 11a는 도 10a-10d에 따른 동심 오리피스 융기부들의 중첩된 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합된 도 9a-9d에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 평면도를 예시하며;
도 11b는 도 11a의 밸브 조립체의 XI-XI 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 11c는 도 11a의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 11d는 도 11a의 밸브 조립체의 XI-XI 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 12a는 동심 오리피스 융기부들의 2개의 중첩된 그룹을 갖는 다른 대표적인 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 평면도를 예시하며;
도 12b는 도 12a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 XII-XII 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 12c는 도 12a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부 사시도를 예시하며;
도 12d는 도 12a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 XII-XII 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 13a는 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 다른 실시예의 평면도를 예시하며;
도 13b는 도 13a의 제어 플레이트의 XIII-XIII 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 13c는 제어 플레이트를 구성하는 2개의 부분을 보여주는 도 13a의 제어 플레이트의 상부 분해 사시도를 예시하며;
도 13d는 도 13a의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 13e는 도 13a의 제어 플레이트의 XIII-XIII 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 14a는 도 12a-12d에 따른 동심 오리피스 융기부들의 중첩 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합되는 도 13a-13e에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 평면도를 예시하며;
도 14b는 도 14a의 XIV-XIV 라인을 따라 취한 밸브 조립체의 단면도를 예시하며;
도 14c는 도 14a의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 14d는 도 14a의 실시예의 XIV-XIV 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 15a는 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 다른 실시예의 평면도를 예시하며;
도 15b는 도 15a의 제어 플레이트의 XV-XV 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 15c는 제어 플레이트를 구성하는 3개의 부분을 예시하는 도 15a의 제어 플레이트의 상부 분해 사시도를 예시하며;
도 15d는 도 15a의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 15e는 도 15a의 제어 플레이트의 XV-XV 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 16a는 도 12a-12d에 따른 동심 오리피스 융기부들의 중첩된 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합된 도 15a-15e에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 평면도를 예시하며;
도 16b는 도 16a의 밸브 조립체의 XVI-XVI 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 16c는 도 16a의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 16d는 도 16a의 밸브 조립체의 XVI-XVI 라인을 따라 취한 상부 단면 사시도를 예시하며;
도 17a는 동심 오리피스 융기부들의 2개의 중첩된 그룹을 갖는 다른 대표적인 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 평면도를 예시하며;
도 17b는 도 17a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 XVII-XVII 라인을 따라 취한 단면 입면도를 예시하며;
도 17c는 도 17a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 상부 사시도를 예시하며;
도 17d는 도 17a의 하이 컨덕턴스 밸브 바디의 XVII-XVII의 경사 단면을 따른 상부 사시도를 예시하며;
도 18a-1은 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 다른 실시예의 평면도를 예시하며;
도 18a-2는 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 다른 실시예의 평면도를 예시하며;
도 18b-1은 도 18a-1의 제어 플레이트의 XVIII-XVIII 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 18b-2는 도 18a-2의 제어 플레이트의 XVIII-XVIII 라인을 따라 취한 단면 입면도를 예시하며;
도 18c-1은 도 18a-1의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 18c-2는 도 18a-2의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 18d-1은 도 18a-1의 제어 플레이트의 XVIII-XVIII 라인의 경사 단면을 따른 상부 사시도를 예시하며;
도 18d-2는 도 18a-2의 제어 플레이트의 XVIII-XVIII 라인의 경사 단면을 따른 상부 사시도를 예시하며;
도 19a-1은 도 17a-17d에 따른 동심 오리피스 융기부들의 중첩 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합된 도 18a-1 내지 도 18d-1에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 평면도를 예시하며;
도 19a-2는 도 17a-17d에 따른 동심 오리피스 융기부들의 중첩 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합된 도 18a-2 내지 도 18d-2에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 평면도를 예시하며;
도 19b-1은 도 19a-1의 밸브 조립체의 XIX-XIX 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 19b-2는 도 19a-2의 밸브 조립체의 XIX-XIX 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 19c-1은 도 19a-1의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 19c-2는 도 19a-2의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 19d-1은 도 19a-1의 실시예의 XIX-XIX 라인의 경사 단면을 따른 상부 사시도를 예시하며;
도 19d-2는 도 19a-2의 실시예의 XIX-XIX 라인의 경사 단면을 따른 상부 사시도를 예시하며;
도 20a-1은 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 다른 실시예의 평면도를 예시하며;
도 20a-2는 관통 유로를 갖는 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트의 다른 실시예의 평면도를 예시하며;
도 20b-1은 도 20a-1의 제어 플레이트의 XX-XX 라인을 따라 취한 단면 입면도를 예시하며;
도 20b-2는 도 20a-2의 제어 플레이트의 XX-XX 라인을 따라 취한 단면 입면도를 예시하며;
도 20c-1은 도 20a-1의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며'
도 20c-2는 도 20a-2의 제어 플레이트의 상부 사시도를 예시하며;
도 20d-1은 도 20a-1의 제어 플레이트의 XX-XX 라인의 경사 단면을 따른 상부 사시도를 예시하며;
도 20d-2는 도 20a-2의 제어 플레이트의 XX-XX의 경사 단면을 따른 상부 사시도를 예시하며;
도 21a-1은 도 17a-17d에 따른 동심 오리피스 융기부들의 중첩된 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합된 도 20a-1 내지 도 20d-1에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 평면도를 예시하며;
도 21a-2는 도 17a-17d에 따른 동심 오리피스 융기부들의 중첩된 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디 상부에 설치된 밸브 상부 구조체와 결합된 도 20a-2 내지 도 20d-2에 따른 관통 유로를 갖는 제어 플레이트의 평면도를 예시하며;
도 21b-1은 도 21a-1의 밸브 조립체의 XXI-XXI 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 21b-2는 도 21-2b의 밸브 조립체의 XXI-XXI 라인을 따라 취한 단면도를 예시하며;
도 21c-1은 도 21a-1의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 21c-2는 도 21a-2의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 21d-1은 XXI-XXI 라인의 경사 단면을 따른 도 21a-1의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시하며;
도 21d-2는 XXI-XXI 라인의 경사 단면을 따른 도 21a-2의 밸브 조립체의 상부 사시도를 예시한다.

본 발명은 이하의 설명에 기재되거나 도면에 예시된 구성요소의 배열 및 구성의 상세에 그 적용이 제한되지 않는다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 여기에서 사용된 표현 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주돼서는 안된다. 본 명세서에 사용되는 "포함하는", "구성하는" 또는 "가지는", "함유하는", "포괄하는" 및 이들의 변형은 그 후에 나열된 물품과 그 균등물 및 추가 물품을 포괄하는 것을 의미한다. "내부", "외부", "상부", "하부" 등의 방향 형용사를 사용하는 것은 설계 요소 간의 상대적인 관계를 이해하는 데 도움을 주기 위한 것이며 공간의 절대적인 방향을 의미하거나 제한하는 것으로 간주되는 것으로 해석돼서는 안된다.

중앙에 동심 오리피스 융기부들(120, 121)을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디(190)의 대표적인 예가 도 1a-1d에 예시되어 있다. 보다 완전한 예시적인 밸브 조립체(100)는 도 4a-4d에 추가로 예시된 누출 없는 조립체로서 금속 개스킷(165)을 변형시킴으로써 밸브 바디(190)에 제거 가능하게 결합되는 밸브 하우징(160)을 포함하는 상부 구조체를 구비할 수 있다. 상부 구조체는 특정 응용을 위해 선택된 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공압 액츄에이터가 단순 온-오프 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있지만, 압전 액츄에이터가 질량 유량 제어기 전자 시스템에 적합한 비례 제어 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있다. 밸브 바디(190)의 상부 표면에 형성된 개방 공동(154, 158, 159)이 밸브 챔버(150)의 하부 부분으로 간주될 수 있는 한편, 밸브 챔버의 상부 부분(157)은 그 상부의 밸브 하우징(160)의 하부 표면에 형성된다. 밸브 바디(190)로부터 원형 상향 돌출부로서 형성된 큰 오리피스 융기부(120)는 해당 큰 오리피스 융기부(120)에 의해 둘러싸인 중간 밸브 챔버부(154)로부터 외부 밸브 챔버부(158)를 분리한다. 대체로 동심인 작은 오리피스 융기부(121)도 역시 큰 오리피스 융기부(120)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(190)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 중간 밸브 챔버부(154)로부터 내부 밸브 챔버부(159)를 추가로 분리한다. 본 개시 내용 전체에 걸쳐, 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트 사이(예를 들어, 큰 오리피스 융기부(120)와 작은 오리피스 융기부(121) 사이)에 위치된 인접 체적은 중간 밸브 챔버부로 지칭될 수 있고, 인접한 오리피스 융기부 세그먼트의 쌍(또는 쌍들) 외부에 위치된 이웃하는 인접 체적은 외부 밸브 챔버부(예를 들어, 158)로 지칭될 수 있고, 인접한 오리피스 융기부 세그먼트의 쌍(또는 쌍들) 내부에 위치된 이웃하는 인접 체적은 식별의 목적으로만 내부 밸브 챔버부(예를 들어, 159)로 지칭될 수 있으며, 유체 흐름의 방향을 나타내지 않는다. 개스킷 밀봉 영역(164)이 외부 밸브 챔버부(158)의 주변에 인접한 금속 개스킷(165)을 수용하도록 밸브 바디(190)의 상부 표면에 형성될 수 있다.

예시적인 밸브(100)는 제1 유체 도관(110)(전형적으로 유입구), 제2 유체 도관(114)(전형적으로 유출구) - 제1 및 제2 도관 모두는 밸브 챔버(150)로 유체를 전달함 -, 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(170) 및 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(170)의 편향에 의해 이동 가능한 가동 제어 요소를 더 포함할 수 있다. 가동 제어 요소는 다이어프램(170)에 부착된 제어 샤프트(182)에 부착된 제어 플레이트(200)(아래에서 추가로 설명됨)로 구성될 수 있다. 예시적인 밸브(100)의 설계에서, 제1 유체 도관 구멍(112)에 의해 내부 밸브 챔버부(159)와 제1 유체 도관(110) 사이의 유체 연통이 제공된다. 유사하게, 제2 유체 도관 구멍(116)에 의해 중간 밸브 챔버부(154)와 제2 유체 도관(114) 사이의 유체 연통이 제공된다. 도 4a-4d의 해당 예시에서, 밸브(100)는 비유동 차단 상태로 완전히 폐쇄되어 있어서, 제어 플레이트(200)가 큰 오리피스 융기부(120)와 작은 오리피스 융기부(121) 모두와 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 설계자는 제1 유체 도관(110) 및 제2 유체 도관(114)이 예시된 튜브 스터브보다는 표면 실장 부품 계면으로 유체 통로를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 투자 장비 설계에서 잘 알려져 있어서 본 개시 내용의 도면에는 예시되지 않은 표면 실장 부품 계면의 예로 K1S 및 W-Seal이 있다. 상기 밸브를 포함하는 부품은 처리될 유체에 대해 원하는 화학적 불활성을 위해 선택된 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, Monel® 금속, 티타늄 합금, Hastelloy® 합금, Elgiloy®, 황동, 또는 폴리머(예를 들어, Teflon®, Kel-F®, Vespel®, Kynar®, 및 금속과 폴리머의 조합(개별 또는 통합 구성)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 316L-형 스테인리스 강 밸브 바디(190)가 Hastelloy® 니켈 합금 제어 플레이트(200) 및 Elgiloy® 코발트 합금 밀봉 다이어프램(170)과 함께 사용될 수 있다.

도 2a-2d에 도시된 관통형 유동 제어 플레이트(200)의 예는 디스크의 대향면 상에 하나 이상의 특징부를 갖는 기본적으로 원형인 디스크로서 형성된 제어 플레이트 바디(240)를 포함한다. 이러한 특징부는 중앙 관통 구멍(242), 카운터보어(244), 및 하나 이상의 상부 구멍(246)을 포함할 수 있다. 카운터보어(244)는 전형적으로 중앙에 위치되고, 통상적으로 오리피스 융기부(120, 121)를 향하도록 의도된 평탄한 디스크 측면에 형성된다. 하나 이상의 상부 구멍(246)은 반대쪽 디스크 측면으로부터 제어 플레이트 바디(240)를 관통할 수 있으며, 이에 따라 중앙 관통 구멍(242)과 제어 플레이트 바디(240) 사이에 하나 이상의 웹(web)(248)을 남길 수 있다. 대안적으로, 상부 구멍(246)은 중앙 관통 구멍(242)과 제어 플레이트 바디(240)의 나머지 부분 사이에 하나 이상의 웹(248)을 남기면서 카운터보어(244)와 교차하도록 배치될 수 있다. 웹(248)은 카운터보어(244) 위에서 브릿지 연결된다. 어떤 경우든, 상부 구멍들(246)은 유체가 외경 주변부 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(240)의 일측에서 반대측으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 도 4a-4d에 도시된 바와 같이, 제어 플레이트(200)는 제어 샤프트(182)의 스터브 상에 장착됨으로써 밸브 챔버(150) 내에 현수될 수 있다. 상부 구멍(246)을 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입(예를 들어, 도 9a-9d 참조), 스터브의 헤드의 스웨이징(swaging), 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트가 도 2a-2d에 도시된 바와 같이 관통 구멍(242)을 사용하여 제어 샤프트(182)의 스터브에 장착되는 것보다는, 도 9a-9d에 도시된 바와 같이, 블라인드 구멍 장착이 대신 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

유체 흐름을 제어하는 방식은 작은 오리피스 융기부(121)에 의해 둘러싸인 내부 밸브 챔버부(159)가 제1 유체 도관(110)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(112)에 의해 연결됨으로써 제어 플레이트(200)의 적어도 일부가 작은 오리피스 융기부(121)를 향하여 또는 이로부터 멀어지게 이동되어 제1 유체 부분이 제어 가능하게 흐를 수 있는 제1 제어 갭(미도시)을 형성할 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(114)과 유체 연통하는 오프셋된 제2 유체 도관 구멍(116)을 통해 빠져나갈 수 있는 내부 밸브 챔버부(159)의 위치로부터 제1 제어 갭을 통해 중간 밸브 챔버부(154)로 직접 통과할 수 있다. 본 예시적인 밸브(100)에서, 액츄에이터(미도시)는 다이어프램(170)을 편향시켜 제1 제어 갭을 변경함으로써 밸브(100)를 통한 컨덕턴스를 조절하도록 제어 샤프트(182)에 힘을 가할 수 있다.

전술한 제1 유체 부분의 흐름과 동시에, 제어 플레이트(200)의 적어도 일부를 큰 오리피스 융기부(120) 쪽으로 또는 이로부터 멀어지게 이동시키는 것은 유사하게 제2 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제2 제어 갭(미도시)을 형성한다. 조절 가능한 제2 유체 부분은 제어 플레이트(200)의 상부 구멍(246)을 통해 내부 밸브 챔버부(159)로부터 통과하여 상부 밸브 챔버부(157)를 통해 제2 유체 부분이 제2 제어 갭을 통해 중간 밸브 챔버부(154)로 빠져나갈 수 있는 곳으로부터 외부 밸브 챔버부(158)로 스윕될 수 있다. 중간 밸브 챔버부(154)에 도달하면, 조절 가능한 제2 유체 부분은 또한 제2 유체 도관(114)과 유체 연통하는 오프셋된 제2 유체 도관 구멍(116)을 통해 나갈 수 있다. 따라서, 이 예시적인 밸브(100)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(182)에 힘을 가하고 다이어프램(170)을 편향시킴으로써 제2 제어 갭을 변경시키는 것에 의해 밸브(100)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다. 밸브(100)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(200)의 구멍을 통과할 수 있지만 더 이상 유동할 수는 없음을 이해해야 한다. 밸브(100)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(110)으로부터 제2 유체 도관(114)으로 통과할 수 없다.

설계자는 큰 오리피스 융기부(120) 및 작은 오리피스 융기부(121)가 정확히 동심인 것이 아니라 중첩되기만 하면 된다는 것을 이해할 수 있으며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(120, 121)는 내부 밸브 챔버(150)의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(200)는 물론, 큰 오리피스 융기부(120)와 작은 오리피스 융기부(121)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 중간 밸브 챔버부(154)을 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(240)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 표면 영역을 가질 필요가 있다. 비원형 형상(미도시)의 단일 오리피스 융기부도 역시 관통형 유동 제어 플레이트가 완전히 덮을 수 있는 중간 밸브 챔버부를 둘러싸는 인접한 세그먼트들을 가질 수 있다. 설계자들은 또한 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 제1 유체 도관(110)으로부터 제2 유체 도관(114)으로 진행하는 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 제2 유체 도관(114)으로부터 제1 유체 도관(110)으로 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버(150)는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 4a-4d에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스(dead space) 대 스윕 체적(swept volumes)에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 2배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(120, 121)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공한다. 도 4a-4d에 예시된 유형의 다이어프램-밀봉된 밸브에서 제어 플레이트(200)의 축방향 변위(예를 들어, 도 4b의 단면도에서 상향 및 하향)의 양은 상당히 제한됨(예를 들어, 압전식 밸브의 경우 약 50 ㎛ 및 솔레노이드식 밸브의 경우 약 200 ㎛)을 알아야 한다. 따라서, 중첩된 오리피스 융기부들의 사용은 단일 오리피스 융기부만으로 달성될 수 있는 것의 거의 2배인 더 높은 컨덕턴스를 허용한다.

다른 예의 관통형 유동 제어 플레이트(300)가 도 3a-3d에 예시되어 있으며, 디스크의 대향 측면 상에 하나 이상의 특징부를 갖는 기본적으로 원형인 디스크로 형성된 제어 플레이트 바디(341)를 포함한다. 이러한 특징부는 중앙 관통 구멍(343), 구형(spherical) 포켓(또는 리세스)(345), 및 하나 이상의 경사형 상부 구멍(347)을 포함할 수 있다. 구형 포켓(345)은 전형적으로 중앙에 위치될 수 있고, 통상적으로 오리피스 융기부(120, 121)를 향하도록 의도된 평탄한 디스크면에 형성될 수 있다. 하나 이상의 경사형 상부 구멍(347)은 구형 포켓(345)으로부터 반대쪽 디스크 측으로 제어 플레이트 바디(341)를 관통할 수 있고, 이에 의해 중앙 관통 구멍(343)과 제어 플레이트 바디(341)의 나머지 부분 사이에 하나 이상의 웹(349)을 남길 수 있다. 웹(349)은 구형 포켓(345) 위에 브릿지 연결된다. 구형 포켓(345)은 경사형 상부 구멍(347)을 천공할 때 유용한 데, 이는 이러한 경사형 구멍의 진입이 포켓 표면에 대해 국부적으로 수직일 수 있으므로 드릴 흔들림 또는 굽힘을 최소화할 수 있기 때문이다. 경사형 상부 구멍(347)은 유체가 외부 직경 둘레 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(341)의 일측으로부터 반대측으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 도 5a-5d에 도시된 바와 같이, 제어 플레이트(300)는 제어 샤프트(182)의 스터브 상에 장착되어 밸브 챔버(150) 내에 현수될 수 있다. 경사형 상부 구멍(347)을 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입(예를 들어, 도 9a-9d 참조), 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트가 도 3a-3d에 도시된 바와 같이 관통 구멍(343)을 사용하여 제어 샤프트(182)의 스터브에 장착되는 것보다는, 도 9a-9d에 도시된 바와 같이, 블라인드 구멍 장착이 대신 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

예시적인 관통형 유동 제어 플레이트(300)를 사용하여 도 5a-5d에 예시된 밸브 조립체에 대한 유체 흐름을 제어하는 방식은 전술한 예시적인 관통형 유동 제어 플레이트(200)를 사용하여 도 4a-4d에 예시된 밸브 조립체에 대해 설명된 것과 본질적으로 동일한 것으로 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(114)과 유체 연통하는 오프셋된 제2 유체 도관 구멍(116)을 통해 빠져나갈 수 있는 내부 밸브 챔버부(159)의 위치로부터 제1 제어 갭(미도시)을 통해 중간 밸브 챔버부(154)로 직접 통과할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트 설계(300)에 특히, 조절 가능한 제2 유체 부분은 제2 유체 부분이 제2 제어 갭을 통해 중간 밸브 챔버부(154)로 빠져나갈 수 있는 위치로부터 상부 밸브 챔버부(157)을 통해 외부 밸브 챔버부(158)로 스윕하도록 제어 블레이트(300)의 경사형 상부 구멍(347)을 통해 내부 밸브 챔버부(159)로부터 통과할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(300)는 또한, 큰 오리피스 융기부(120)와 작은 오리피스 융기부(121)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 중간 밸브 챔버부(154)을 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(341)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 표면 영역을 가질 필요가 있다. 설계자들은 또한 도 5a-5d에 예시된 예시적인 밸브 조립체에 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버(150)는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 5a-5d에 도시된 밸브 조립체 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 2배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(120,121)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공한다.

중첩된 오리피스 융기부(420, 421)를 갖는 다른 하이 컨덕턴스 밸브 바디(490)의 대표적인 예가 도 6a-6d에 예시되어 있다. 보다 완전한 예시적인 밸브 조립체(400)는 도 8a-8d에 추가로 예시된 누출 없는 조립체로서 금속 개스킷(465)을 변형시킴으로써 밸브 바디(490)에 제거 가능하게 결합되는 밸브 하우징(460)을 포함하는 상부 구조체를 구비할 수 있다. 상부 구조체는 특정 응용을 위해 선택된 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공압 액츄에이터가 단순 온-오프 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있지만, 압전 액츄에이터가 질량 유량 제어기 전자 시스템에 적합한 비례 제어 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있다. 밸브 바디(490)의 상부 표면에 형성된 개방 공동(454, 458, 459)이 밸브 챔버의 하부 부분으로 간주될 수 있는 한편, 밸브 챔버의 상부 부분(457)은 그 상부의 밸브 하우징(460)의 하부 표면에 형성된다. 밸브 바디(490) 내에 오프셋된 대체로 원형인 상향 돌출부로서 형성된 큰 오리피스 융기부(420)는 내부 밸브 챔버부(459)를 이를 둘러싸는 중간 밸브 챔버부(454)로부터 분리한다.

예시적인 밸브(400)는 제1 유체 도관(417)(전형적으로 유입구), 제2 유체 도관(414)(전형적으로 유출구) - 제1 및 제2 도관 모두는 밸브 챔버로 유체를 전달함 -, 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(470) 및 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(470)의 편향에 의해 이동 가능한 제어 요소를 더 포함할 수 있다. 제어 요소는 다이어프램(470)에 부착된 제어 샤프트(482)에 부착된 밸브 스트로크 증폭기 메커니즘을 포함하는 제어 플레이트(600)(아래에서 추가로 설명됨)로 구성될 수 있다. 예시적인 밸브(400)의 설계에서, 제1 유체 도관 구멍(419)에 의해 외부 밸브 챔버부(458)와 제1 유체 도관(417) 사이의 유체 연통이 제공된다. 유사하게, 제2 유체 도관 구멍(416)에 의해 중간 밸브 챔버부(454)와 제2 유체 도관(414) 사이의 유체 연통이 제공된다. 도 8a-8d의 해당 예시에서, 밸브 조립체(400)는 비유동 차단 상태로 완전히 폐쇄되어 있어서, 제어 플레이트(600)가 큰 오리피스 융기부(420)와 작은 오리피스 융기부(421) 모두와 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 설계자는 제1 유체 도관(417) 및 제2 유체 도관(414)이 예시된 튜브 스터브보다는 표면 실장 부품 계면으로 유체 통로를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 투자 장비 설계에서 잘 알려져 있어서 본 개시 내용의 도면에는 예시되지 않은 표면 실장 부품 계면의 예로 K1S 및 W-Seal이 있다. 상기 밸브를 포함하는 부품은 처리될 유체에 대해 원하는 화학적 불활성을 위해 선택된 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, Monel® 금속, 티타늄 합금, Hastelloy® 합금, Elgiloy®, 황동, 또는 폴리머(예를 들어, Teflon®, Kel-F®, Vespel®, Kynar®, 및 금속과 폴리머의 조합(개별 또는 통합 구성)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 316L-형 스테인리스 강 밸브 바디(490)가 Hastelloy® 니켈 합금 제어 플레이트(400) 및 Elgiloy® 코발트 합금 밀봉 다이어프램(470)과 함께 사용될 수 있다.

도 7a-7f에 도시되고 도 8a-8d에 포함된 다른 예의 관통형 유동 제어 플레이트(600)는 제어 플레이트 바디(640) 및 본 발명자 Kim Ngoc Vu에 의해 2015년 11월 4일자 출원된 미국 특허 출원 제14/932,086호에 기술된 바와 같은 밸브 스트로크 증폭 메커니즘 증폭기 디스크(641)를 포함한다. 도 7a-도 7f에 도시된 바와 같이, 제어 플레이트 바디(640)는 중앙 관통 구멍(642), 링형 홈(644) 및 상부 릴리프(646)를 포함하는 특징부를 갖는 기본적으로 원형인 디스크로 형성된다. 링형 홈(644) 및 상부 릴리프(646)는 하나 이상의 오리피스 융기부를 향하도록 의도된 평탄면의 반대측의 디스크 면에 형성된다. 상부 릴리프(646)는 링형 홈(644)과 중앙 관통 구멍(642)의 일부와 교차하도록 배치되어, 유체가 그 외경 둘레 주변을 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(640)의 일측에서 반대측으로 통과할 수 있는 개방 유체 통로를 제공한다. 증폭기 디스크(641)는 인용된 미국 특허 출원 제14/932,086호에서 상세히 기술된다. 본 출원에 대한 해당 증폭기 디스크 특징부는 리프팅 구멍(643), 수동 세그먼트, 능동 세그먼트(649), 능동 세그먼트에 인접한 보이드(void) 통로(639), 부착 지점(645) 및 토션 바아(bar)(648)를 포함한다. 제어 플레이트 바디(640) 및 증폭기 디스크(641)는 2개의 부착 지점(645)에서 용접에 의해 서로 부착되어 토션 바아(648)와 능동 세그먼트(649)는 상부 릴리프(646)와 링형 홈(644)의 일부 위에서 브릿지 연결하는 웹을 구성한다. 보이드 통로(639)의 일부는 상부 릴리프(646) 바로 옆에 배치되어 유체가 조립체의 외경 둘레 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트(600)의 일측에서 반대측으로 통과할 수 있는 유체 경로를 제공한다. 도 8a-8d에 도시된 바와 같이, 제어 플레이트(600)는 스트로크 증폭기 디스크 리프팅 구멍(643)을 사용하여 제어 샤프트(482)의 스터브에 장착될 수 있어서 밸브 챔버 내에 현수될 수 있다. 상부 릴리프(646) 및 증폭기 디스크 보이드 통로(639)를 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다.

능동 세그먼트(649)의 증폭기 디스크 리프팅 구멍(643)에 적용된 상부 구조체 액츄에이터(미도시)로부터의 힘은 토션 바아(648)에 의해 부착 지점(645)으로 전달될 것이다. 이러한 적용 힘이 들어올림 힘의 경우, 수동 세그먼트(645)는 직경방향으로 반대인 제2 부분이 부착 지점(645)에서 부여된 직경방향 힘에 의해 위쪽으로 들어 올려지는 동안 관통형 제어 플레이트 바디(640)의 편심된 제1 부분을 아래쪽으로 유지시킨다. 이에 따른 동작은 도 8a-8d에 도시된 예시적인 밸브(400)에서 제어 플레이트 평면 바닥 표면과 큰 오리피스 융기부(420) 및 작은 오리피스 융기부(421) 사이의 쐐기형 갭을 개방시킬 것이다. 밸브(400)가 폐쇄 상태(도 8a-8d에 도시된 바와 같이)에 있을 때, 다양한 증폭기 디스크 요소는 명목상 동일 평면에 있고, 관통형 유동 제어 플레이트 바디(640)는 큰 오리피스 융기부(420) 및 작은 오리피스 융기부(421)와 접촉한다.

유체 흐름을 제어하는 방식은 외부 밸브 챔버부(458)에 제1 유체 도관(417)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(419)이 제공됨으로써 제어 플레이트(600)의 적어도 일부가 큰 오리피스 융기부(420)를 향하여 또는 이로부터 멀어지게 이동되어 제1 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 쐐기형 제1 제어 갭(미도시)을 형성할 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(414)과 유체 연통하는 제2 유체 도관 구멍(416)을 통해 빠져나갈 수 있는 외부 밸브 챔버부(458)의 위치로부터 제1 제어 갭을 통해 중간 밸브 챔버부(454)로 직접 통과할 수 있다. 본 예시적인 밸브(400)에서, 액츄에이터(미도시)는 다이어프램(470)을 편향시켜 제1 제어 갭을 변경함으로써 밸브(400)를 통한 컨덕턴스를 조절하도록 제어 샤프트(482)에 힘을 가할 수 있다. 밸브(400)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(600)의 외주 근처에서 제1 유체 도관 구멍(419)을 통해 제1 유체 도관(417)으로부터 밸브 챔버의 외부 밸브 챔버부(458) 및 상부 부분(457)으로 그리고 제어 플레이트(600)의 구멍을 통해 내부 밸브 챔버부(459)로 통과할 수 있지만 더 이상 유동할 수는 없음을 이해해야 한다. 따라서, 밸브(400)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(417)으로부터 제2 유체 도관(414)으로 통과할 수 없다.

전술한 제1 유체 부분의 흐름과 동시에, 제어 플레이트(600)의 적어도 일부를 작은 오리피스 융기부(421) 쪽으로 또는 이로부터 멀어지게 이동시키는 것은 유사하게 제2 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 쐐기형 제2 제어 갭(미도시)을 형성한다. 조절 가능한 제2 유체 부분은 외부 밸브 챔버부(458)로부터 상부 밸브 챔버부(457) 및 제어 플레이트(600)를 통해 증폭기 디스크 보이드 통로(639) 및 제어 플레이트 바디(640)의 상부 릴리프(646)를 경유하여 내부 밸브 챔버부(459)로 통과할 수 있고, 그런 다음 조절 가능한 제2 유체 부분은 제2 유체 부분이 제2 유체 도관(414)과 유체 연통된 제2 도관 구멍(416)을 통해 빠져나갈 수 있는 내부 밸브 챔버부(459)의 위치로부터 제2 제어 갭을 통해 중간 밸브 챔버부(454)로 통과할 수 있다. 따라서, 본 예시적인 밸브(400)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(482)에 힘을 가하고 다이어프램(470)을 편향시켜 제2 제어 갭을 변경함으로써 밸브(400)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다.

설계자들은 또한 도 8a-8d에 예시된 예시적인 밸브 조립체에서 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버(450)는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 8a-8d에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 2배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(420, 421)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공한다.

중앙 동심 오리피스 융기부들(820, 821, 822, 823)의 2개의 중첩 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디(890)의 대표적인 예가 도 10a-10d에 예시되어 있다. 보다 완전한 예시적인 밸브 조립체(1000)는 도 11a-11d에 추가로 예시된 누출 없는 조립체로서 금속 개스킷(865)을 변형시킴으로써 밸브 바디(890)에 제거 가능하게 결합되는 밸브 하우징(860)을 포함하는 상부 구조체를 구비할 수 있다. 상부 구조체는 특정 응용을 위해 선택된 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수동 액츄에이터가 단순 온-오프 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있지만, 압전 또는 솔레노이드 액츄에이터가 질량 유량 제어기 전자 시스템에 적합한 비례 제어 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있다. 밸브 바디(890)의 상부 표면에 형성된 개방 공동(852, 854, 856, 858, 859)이 밸브 챔버의 하부 부분으로 간주될 수 있는 한편, 밸브 챔버의 상부 부분(857)은 그 상부의 밸브 하우징(860)의 하부 표면에 형성된다. 밸브 바디(890)로부터 원형 상향 돌출부로서 형성된 최대 오리피스 융기부(820)는 해당 최대 오리피스 융기부(820)에 의해 둘러싸인 제1 중간 밸브 챔버부(856)로부터 외부 밸브 챔버부(858)를 분리한다. 대체로 동심인 제1의 작은 오리피스 융기부(821)도 역시 최대 오리피스 융기부(820)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(890)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제1 중간 밸브 챔버부(856)로부터 폐쇄된 제2 중간 밸브 챔버부(854)를 추가로 분리한다. 대체로 동심인 제2의 작은 오리피스 융기부(822)도 역시 제1의 작은 오리피스 융기부(821)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(890)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제2 중간 밸브 챔버부(854)로부터 폐쇄된 제3 중간 밸브 챔버부(852)를 추가로 분리한다. 대체로 동심인 최소 오리피스 융기부(823)도 역시 제2의 작은 오리피스 융기부(822)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(890)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제3 중간 밸브 챔버부(852)로부터 내부 밸브 챔버부(859)를 추가로 분리한다. 개스킷 밀봉 영역(864)이 외부 밸브 챔버부(858)의 주변에 인접한 금속 개스킷(865)을 수용하도록 밸브 바디(890)의 상부 표면에 형성될 수 있다.

예시적인 밸브(1000)는 제1 유체 도관(810)(전형적으로 유입구), 제2 유체 도관(814)(전형적으로 유출구) - 제1 및 제2 도관 모두는 밸브 챔버로 유체를 전달함 -, 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(870) 및 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(870)의 편향에 의해 이동 가능한 제어 요소를 더 포함할 수 있다. 제어 요소는 다이어프램(870)에 부착된 제어 샤프트(882)에 부착된 제어 플레이트(900)(아래에서 추가로 설명됨)로 구성될 수 있다. 예시적인 밸브(1000)의 설계에서, 제1 유체 도관 구멍(812)에 의해 내부 밸브 챔버부(859)와 제1 유체 도관(810) 사이의 유체 연통이 제공된다. 유사하게, 하나 이상의 제2 유체 도관 구멍(816)에 의해 제1 중간 밸브 챔버부(856)와 제2 유체 도관(814) 사이의 유체 연통이 제공된다. 또한, 하나 이상의 제3 유체 도관 구멍(818)에 의해 제3 중간 밸브 챔버부(852)와 제2 유체 도관(814) 사이의 유체 연통이 제공된다. 도 11a-11d의 해당 예시에서, 밸브(1000)는 비유동 차단 상태로 완전히 폐쇄되어 있어서, 제어 플레이트(900)가 4개의 오리피스 융기부인 최대 오리피스 융기부(820), 제1의 작은 오리피스 융기부(821), 제2의 작은 오리피스 융기부(822), 및 최소 오리피스 융기부(823) 모두와 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 설계자는 제1 유체 도관(810) 및 제2 유체 도관(814)이 예시된 튜브 스터브보다는 표면 실장 부품 계면으로 유체 통로를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 투자 장비 설계에서 잘 알려져 있어서 본 개시 내용의 도면에는 예시되지 않은 표면 실장 부품 계면의 예로 K1S 및 W-Seal이 있다. 상기 밸브를 포함하는 부품은 처리될 유체에 대해 원하는 화학적 불활성을 위해 선택된 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, Monel® 금속, 티타늄 합금, Hastelloy® 합금, Elgiloy®, 황동, 또는 폴리머(예를 들어, Teflon®, Kel-F®, Vespel®, Kynar®, 및 금속과 폴리머의 조합(개별 또는 통합 구성)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 316L-형 스테인리스 강 밸브 바디(890)가 Hastelloy® 니켈 합금 제어 플레이트(900) 및 Elgiloy® 코발트 합금 밀봉 다이어프램(870)과 함께 사용될 수 있다.

도 9a-9d에 도시된 관통형 유동 제어 플레이트(900)의 예는 디스크의 대향면 상에 하나 이상의 특징부를 갖는 기본적으로 원형인 디스크로서 형성된 제어 플레이트 바디(940)를 포함한다. 이러한 특징부는 중앙 관통 구멍(942)(블라인드 구멍 또는 관통 구멍), 하나 이상의 제1 중간 관통 구멍(944) 및 하나 이상의 제2 중간 관통 구멍(946)을 포함할 수 있다. 도 11a-11d에 도시된 바와 같이, 제어 플레이트(900)는 제어 샤프트(882)의 스터브 상에 장착됨으로써 밸브 챔버 내에 현수될 수 있다. 제1 중간 관통 구멍(944) 및 제2 중간 관통 구멍(946)을 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트(900)는 도 9a-9d에 도시된 바와 같이 블라인드 구멍을 사용하여 제어 샤프트(882)의 스터브에 장착되는 것보다는 도 2a-2d, 3a-3d 및 7a-7f에 도시된 바와 같이 관통 구멍 장착이 대신 사용될 수 있다.

하나 이상의 제1 중간 관통 구멍(944)은 제어 플레이트 바디(940)를 관통하고 전형적으로 중앙 장착 구멍(942)을 둘러싸는 일정한 직경의 제1 원 주위에 균일하게 이격되어 있다. 제1 원의 직경 및 제1 중간 관통 구멍(944)의 직경은 해당 관통 구멍이 내부 밸브 챔버부(859)만 덮고 인접한 최소 오리피스 융기부(823)와 중첩되지 않도록 선택된다. 제1 중간 관통 구멍(944)의 천공 각도는 도 9a-9d 및 도 11a-11d에 도시된 바와 같이 최소 오리피스 융기부(823)와 중첩되지 않으면서 더 큰 직경의 구멍의 사용을 허용한다. 비록 도시되지는 않았지만, 구형 포켓 또는 리세스가 도 3a-3d와 관련하여 이전에 논의된 방식으로 제1 중간 관통 구멍(944)의 천공을 돕기 위해 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 제1 중간 관통 구멍(944)은 유체가 외부 직경 둘레 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(940)의 일측으로부터 반대측으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다.

보다 구체적으로, 제1 중간 관통 구멍(944)은 내부 밸브 챔버부(859)를 상부 밸브 챔버부(857)와 유체 연통되게 연결한다. 하나 이상의 인접한 제1 중간 관통 구멍(944) 사이의 재료 웹(945)은 디스크 형상 제어 플레이트 바디(940)의 하부 평탄면에서 중앙 장착 구멍(942)으로부터 연속적인 비중단 제1 표면 영역(941)으로의 기계적 연결을 제공하며, 여기서 제1 표면 영역(941)은 전체 제3 중간 밸브 챔버부(852)을 덮으면서 제2의 작은 오리피스 융기부(822)와 최소 오리피스 융기부(823)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 크기를 갖는다.

하나 이상의 제2 중간 관통 구멍(946)은 제어 플레이트 바디(940)를 관통하고 전형적으로 제1 표면 영역(941) 및 제1 중간 관통 구멍(944)을 추가로 둘러싸는 일정한 직경의 제2 원 주위에 균일하게 이격되어 있다. 제2 원의 직경 및 제2 중간 관통 구멍(946)의 직경은 해당 관통 구멍이 제2 중간 밸브 챔버부(854)만 덮고 인접한 제1의 작은 오리피스 융기부(821) 및 제2의 작은 오리피스 융기부(822)와 중첩되지 않도록 선택된다. 제2 중간 관통 구멍(946)은 유체가 외부 직경 둘레 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(940)의 일측으로부터 반대측으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다.

보다 구체적으로, 제2 중간 관통 구멍(946)은 제2 중간 밸브 챔버부(854)를 상부 밸브 챔버부(857)과 유체 연통되게 연결한다. 하나 이상의 인접한 중간 관통 구멍(946) 사이의 재료 웹(947)은 디스크 형상 제어 플레이트 바디(940)의 하부 평탄면에서 제1 표면 영역(941)으로부터 연속적인 비중단 제2 표면 영역(943)으로의 기계적 연결을 제공하며, 여기서 제2 표면 영역(943)은 전체 제1 중간 밸브 챔버부(856)을 덮으면서 최대 오리피스 융기부(820)와 제1의 작은 오리피스 융기부(821)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 크기를 갖는다.

유체 흐름을 제어하는 방식은 최소 오리피스 융기부(823)에 의해 둘러싸인 내부 밸브 챔버부(859)에 제1 유체 도관(810)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(812)이 공급됨으로써 제어 플레이트(900)의 적어도 일부가 제1 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제1 제어 갭(미도시)을 형성하도록 최소 오리피스 융기부(823)를 향하여 또는 그로부터 멀어지도록 이동될 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(814)과 유체 연통하는 하나 이상의 제3 유체 도관 구멍(818)을 통해 빠져나갈 수 있는 위치로부터 제3 중간 밸브 챔버부(852)으로 직접 통과할 수 있다. 제2 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(859)로부터 하나 이상의 제1 중간 관통 구멍(944)을 통해 위쪽으로 밸브 챔버의 상부 부분(857)으로 들어가고, 그로부터 하나 이상의 제2 중간 관통 구멍(946)을 통해 제2 중간 밸브 챔버부(854)로 아래쪽으로 통과한다. 제2의 작은 오리피스 융기부(822)를 향하거나 그로부터 멀어지도록 제어 플레이트(900)의 적어도 일부를 이동시키면, 제2 유체 부분이 또한 제2 중간 밸브 챔버부(854)로부터 제3 중간 밸브 챔버부(852)으로 직접 조절 가능하게 흐른 다음, 제2 중간 도관(814)과 유체 연통하는 하나 이상의 제3 유체 도관 구멍(818)을 통해 빠저나갈 수 있는 제2 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 본 예시적인 밸브(1000)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(882)에 힘을 가하고 다이어프램(870)을 편향시켜 제1 제어 갭 및 제2 제어 갭을 변경함으로써 밸브(1000)를 통한 컨덕턴스를 조절할 수 있다.

제1 유체 부분 및 제2 유체 부분의 전술한 흐름과 동시에, 제어 플레이트(900)의 적어도 일부를 최대 오리피스 융기부(820) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지게 이동시키면, 유사하게 제3 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제3 제어 갭(미도시)이 형성된다. 조절 가능한 제3 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(859)로부터 제어 플레이트(900)의 하나 이상의 제1 중간 관통 구멍(944)을 통해 위쪽으로 통과하고 상부 밸브 챔버부(857)를 통해 제3 유체 부분이 제3 제어 갭을 통해 제1 중간 밸브 챔버부(856)로 빠져나갈 수 있는 위치로부터 외부 밸브 챔버부(858)로 스윕할 수 있다. 제1 중간 밸브 챔버부(856)에 도달하면, 조절 가능한 제3 유체 부분은 제2 유체 도관(814)과 유체 연통하는 하나 이상의 제2 유체 도관 구멍(816)을 통해 배출될 수 있다. 제4 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(859)로부터 하나 이상의 제1 중간 관통 구멍(944)을 통해 위쪽으로 밸브 챔버의 상부 부분(857)으로 통과할 수 있고, 그로부터 하나 이상의 제2 중간 관통 구멍(946)을 통해 아래쪽으로 제2 중간 밸브 챔버부(854)로 통과할 수 있다. 제어 플레이트(900)의 적어도 일부를 제1 작은 오리피스 융기부(821)를 향하거나 그로부터 멀어지게 이동시키면, 제4 유체 부분이 또한 제2 유체 도관(814)과 유체 연통하는 하나 이상의 제2 내부 유체 도관 구멍(816)을 통해 빠져나갈 수 있는 곳으로부터 제1 중간 밸브 챔버부(856)로 직접 조절 가능하게 흐를 수 있는 제4 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 따라서, 본 예시적인 밸브(1000)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(882)에 힘을 가하고 다이어프램(870)을 편향시켜 제3 제어 갭 및 제4 제어 갭을 변경시킴으로써 밸브(1000)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다. 밸브(1000)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(900)의 구멍을 통해 밸브 챔버의 상부 부분(857), 외부 밸브 챔버부(858) 및 제2 중간 밸브 챔버부(854)로 통과할 수 있지만, 더 이상 유동할 수 없다. 따라서, 밸브(1000)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(810)에서 제2 유체 도관(814)으로 통과할 수 없다.

설계자는 최대 오리피스 융기부(820) 및 제1의 작은 오리피스 융기부(821)가 정확히 동심인 것이 아니라 중첩되기만 하면 된다는 것을 이해할 수 있으며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(820, 821)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(900)는 물론 우선적으로, 최대 오리피스 융기부(820)와 제1의 작은 오리피스 융기부(821)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제1 중간 밸브 챔버부(856)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(940)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 표면 영역을 가질 필요가 있다. 유사한 방식으로, 제2의 작은 오리피스 융기부(822) 및 최소 오리피스 융기부(823)는 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요하며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(822, 823)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(900)는 물론 우선적으로, 제2 작은 오리피스 융기부(822)와 최소 오리피스 융기부(823)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제3 중간 밸브 챔버부(852)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(940)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(941)을 가질 필요가 있다. 설계자들은 또한 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 제1 유체 도관(810)으로부터 제2 유체 도관(814)으로 진행하는 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 제2 유체 도관(814)으로부터 제1 유체 도관(810)으로 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 11a-11d에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 3배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(820, 821, 822, 823)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공한다.

중앙 동심 오리피스 융기부들(1220, 1221, 1222, 1223)의 2개의 중첩 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디(1290)의 대표적인 예가 도 12a-12d에 예시되어 있다. 보다 완전한 예시적인 밸브 조립체(1400)는 도 14a-14d에 추가로 예시된 누출 없는 조립체로서 금속 개스킷(1465)을 변형시킴으로써 밸브 바디(1290)에 제거 가능하게 결합되는 밸브 하우징(1460)을 포함하는 상부 구조체를 구비할 수 있다. 상부 구조체는 특정 응용을 위해 선택된 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수동 또는 솔레노이드 액츄에이터가 단순 온-오프 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있지만, 압전 액츄에이터가 질량 유량 제어기 전자 시스템에 적합한 비례 제어 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있다. 밸브 바디(1290)의 상부 표면에 형성된 개방 공동(1252, 1254, 1256, 1258, 1259)이 밸브 챔버의 하부 부분으로 간주될 수 있는 한편, 밸브 챔버의 상부 부분(1457)은 그 상부의 밸브 하우징(1460)의 하부 표면에 형성된다. 밸브 바디(1290)로부터 원형 상향 돌출부로서 형성된 최대 오리피스 융기부(1220)는 해당 최대 오리피스 융기부(1220)에 의해 둘러싸인 제1 중간 밸브 챔버부(1256)로부터 외부 밸브 챔버부(1258)를 분리한다. 대체로 동심인 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)도 역시 최대 오리피스 융기부(1220)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(1290)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제1 중간 밸브 챔버부(1256)로부터 폐쇄된 제2 중간 밸브 챔버부(1254)를 추가로 분리한다. 대체로 동심인 제2의 작은 오리피스 융기부(1222)도 역시 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(1290)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로부터 폐쇄된 제3 중간 밸브 챔버부(1252)를 추가로 분리한다. 대체로 동심인 최소 오리피스 융기부(1223)도 역시 제2의 작은 오리피스 융기부(1222)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(1290)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제3 중간 밸브 챔버부(1252)로부터 내부 밸브 챔버부(1259)를 추가로 분리한다. 각 오리피스 융기부(1220, 1221, 1222, 1223)의 상부 표면은 인접한 다른 오리피스 융기부와 동일 평면인 반면, 개별 중간 밸브 챔버 공동(1252, 1254, 1256)의 깊이는 다양한 깊이를 가질 수 있고 심지어 밸브 바디(1290)의 구멍을 향해 흐름을 촉진하도록 형성된 윤곽을 가질 수 있음을 알아야 한다. 개스킷 밀봉 영역(1264)이 외부 밸브 챔버부(1258)의 주변에 인접한 금속 개스킷(1465)을 수용하도록 밸브 바디(1290)의 상부 표면에 형성될 수 있다.

예시적인 밸브(1400)는 제1 유체 도관(1210)(전형적으로 유입구), 제2 유체 도관(1214)(전형적으로 유출구) - 제1 및 제2 도관 모두는 밸브 챔버로 유체를 전달함 -, 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(1470) 및 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(1470)의 편향에 의해 이동 가능한 제어 요소를 더 포함할 수 있다. 가동 제어 요소는 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(1470)에 부착된 제어 샤프트(1482)에 부착된 제어 플레이트(1300)(아래에서 추가로 설명됨)로 구성될 수 있다. 도 14a 및 도 14d의 예시에서, 제어 플레이트(1300)의 중앙 인서트(1350)가 제어 샤프트(1482)의 스터브(1483) 상에 장착되어 상부 밸브 챔버부(1457) 내에 현수될 수 있다. 다양한 제어 플레이트 구멍을 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트는 도 14b 및 14d에 도시된 바와 같은 관통 구멍(1352)을 사용하여 제어 샤프트(1482)의 스터브(1483)에 장착되는 것보다는 도 9a-9d에 도시된 것과 유사하게 블라인드 구멍 장착이 대신 사용될 수 있다. 예시적인 밸브(1400)의 설계에서, 제1 유체 도관 구멍(1212)에 의해 내부 밸브 챔버부(1259)와 제1 유체 도관(1210) 사이의 유체 연통이 제공된다. 유사하게, 만곡된 슬롯 형상의 제2 유체 도관 구멍(1216)에 의해 제1 중간 밸브 챔버부(1256)와 제2 유체 도관(1214) 사이의 유체 연통이 제공된다. 또한, 만곡된 슬롯 형상의 제3 내부 유체 도관 구멍(1218)에 의해 제3 중간 밸브 챔버부(1252)와 제2 유체 도관(1214) 사이의 유체 연통이 제공된다. 도 14a-14d의 해당 예시에서, 밸브(1400)는 비유동 차단 상태로 완전히 폐쇄되어 있어서, 제어 플레이트(1300)가 4개의 오리피스 융기부인 최대 오리피스 융기부(1220), 제1의 작은 오리피스 융기부(1221), 제2의 작은 오리피스 융기부(1222), 및 최소 오리피스 융기부(1223) 모두와 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 설계자는 제1 유체 도관(1210) 및 제2 유체 도관(1214)이 예시된 튜브 스터브보다는 표면 실장 부품 계면으로 유체 통로를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 투자 장비 설계에서 잘 알려져 있어서 본 개시 내용의 도면에는 예시되지 않은 표면 실장 부품 계면의 예로 K1S 및 W-Seal이 있다. 상기 밸브를 포함하는 부품은 처리될 유체에 대해 원하는 화학적 불활성을 위해 선택된 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, Monel® 금속, 티타늄 합금, Hastelloy® 합금, Elgiloy®, 황동, 또는 폴리머(예를 들어, Teflon®, Kel-F®, Vespel®, Kynar®, 및 금속과 폴리머의 조합(개별 또는 통합 구성)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 316L-형 스테인리스 강 밸브 바디(1290)가 Hastelloy® 니켈 합금 제어 플레이트(1300) 및 Elgiloy® 코발트 합금 밀봉 다이어프램(1470)과 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 밸브 바디, 밀봉 다이어프램 및 제어 플레이트 바디를 모두 동일한 스테인리스 강 합금으로 제조할 수 있다.

도 13a-13e에 도시된 관통형 유동 제어 플레이트(1300)의 예는 함께 눌려진 2개의 부분인: 디스크의 대향 측면에 하나 이상의 특징부를 갖는 기본적으로 원형인 디스크로 형성된 제어 플레이트 바디(1340) 및 중앙 인서트(1350)로 구성될 수 있다. 제어 플레이트 바디(1340)의 특징부는 중앙 인서트 장착 구멍(1348) - 상기 장착 구멍은 더 작은 직경의 제어 플레이트 관통 구멍(1342)에서 종결하는 카운터보어(1344)로 효과적으로 정의됨 -, 및 하나 이상의 중간 관통 구멍(1346)을 포함할 수 있다. 축대칭 중앙 인서트(1350)는 중앙 관통 구멍(1352) 및 외부 테두리(1358)를 포함한다. 중앙 관통 구멍(1352)과 외부 테두리(1358) 사이의 영역은 대체로 중앙 관통 구멍(1352)에 평행한 하나 이상의 인서트 구멍(1354)에 의해 관통된다. 인서트 구멍(1354) 사이에 중앙 인서트의 재료의 웹(1335)을 남기면, 외경은 중앙 인서트(1350)가 간단한 압입에 의해 인서트 장착 구멍(1348)에 로킹될 수 있을 만큼 충분히 견고한 것이 보장된다(도 13c의 분해도 및 도 13b의 단면도 참조). 용접 또는 브레이징(금속 부품의 경우)과 같은 다른 조립 방법이 고려될 수 있으며, 인서트 구멍(1354)은 원형이 아닌 곡선형 슬롯일 수 있지만, 예시된 설계는 기계 가공에 가장 비용이 적게 든다. 중앙 인서트(1350)는 사출 성형 또는 다이 캐스팅에 의해 적절하게 제조될 수 있지만, 이러한 방법은 반도체 투자 장비에 일반적으로 사용되는 고순도 유체 전달 장치의 밀도 및 청정도 요건을 충족하지 않을 수 있다. 제어 플레이트 관통 구멍(1342)과 함께 인서트 구멍(1354)은 유체가 외부 직경 둘레 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(1340)의 일측으로부터 반대측으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 오목한 인서트 바닥 릴리프(또는 오목한 바닥 릴리프)(1353)는 인서트 관통 구멍(1354)으로부터 제어 플레이트 관통 구멍(1342) 측으로 흐름을 안내할 수 있다. 보다 구체적으로, 인서트 구멍(1354)은 내부 밸브 챔버부(1259)를 상부 밸브 챔버부(1457)(도 14b와 관련하여 아래에서 더 설명됨)와 유체 연통되게 연결한다.

중앙 인서트(1350)에 대한 대안적인 설계(미도시)는 인서트 샤프트 및 반경방향 외측으로 돌출하는 인서트 플랜지를 포함할 수 있다. 인서트 플랜지는 대체로 인서트 샤프트에 평행한 하나 이상의 플랜지 구멍에 의해 관통될 수 있다. 다시 말해, 플랜지 구멍 사이에 재료 웹을 남겨두는 것은 인서트 플랜지의 외경이 간단한 압입에 의해 대안적인 중앙 인서트가 인서트 장착 구멍(1348)에 고정될 수 있을 정도로 충분히 견고할 수 있음을 보장할 것이다. 이러한 인서트 샤프트를 밸브 상부 구조체 다이어프램에 연결할 때 바람직하지 않은 견고성의 결여가 관찰되어 이 대안적인 설계는 여기와 이하에서 설명되는 임의의 제어 플레이트 유형과 관련하여 본 개시 내용에서 더 이상 고려되지 않는다.

제어 플레이트 관통 구멍(1342)의 직경은 디스크 형상 제어 플레이트 바디(1340)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1341)을 형성하도록 선택되므로, 제1 표면 영역(1341)은 제3 중간 밸브 챔버부(1252) 전체를 덮으면서 제2의 작은 오리피스 융기부(1222)와 최소 오리피스 융기부(1223)의 접촉부 사이에 충분히 걸쳐지는 정도의 반경방향 크기를 가진다. 하나 이상의 중간 관통 구멍(1346)은 제어 플레이트 바디(1340)를 관통하고, 전형적으로 제1 표면 영역(1341)을 추가로 둘러싸는 일정한 직경의 원 주위에 균일하게 이격된다. 일부 실시예에서, 중간 관통 구멍(1346)은 제어 플레이트 바디(1340)를 통해 실질적으로 직선으로 연장된다. 일정한 직경의 원의 직경 및 중간 관통 구멍(1346)의 직경은 중간 관통 구멍(1346)이 제2 중간 밸브 챔버부(1254)만을 덮고 인접한 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)는 물론, 제2의 작은 오리피스 융기부(1222)와 중첩되지 않도록 선택된다. 중간 관통 구멍(1346)은 유체가 외부 직경 둘레 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(1340)의 일측에서 반대측으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 보다 구체적으로, 중간 관통 구멍(1346)은 제2 중간 밸브 챔버부(1254)을 상부 밸브 챔버부(1457)과 유체 연통되게 연결한다. 하나 이상의 인접한 중간 관통 구멍(1346) 사이의 재료 웹(1347)은 디스크 형상 바디(1340)의 하부 평탄면에 제1 표면 영역(1341)으로부터 연속적인 비중단 제2 표면 영역(1343)으로의 기계적 연결을 제공하며, 제2 표면 영역(1343)은 제1 중간 밸브 챔버부(1256) 전체를 덮으면서 최대 오리피스 융기부(1220)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 크기를 갖는다.

예시적인 밸브(1400)의 유체 흐름을 제어하는 방식은 최소 오리피스 융기부(1223)에 의해 둘러싸인 내부 밸브 챔버부(1259)에 제1 유체 도관(1210)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(1212)이 공급됨으로써 제어 플레이트(1300)의 적어도 일부가 제1 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제1 제어 갭(미도시)을 형성하도록 최소 오리피스 융기부(1223)를 향하여 또는 그로부터 멀어지도록 이동될 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(1214)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1218)을 통해 빠져나갈 수 있는 위치로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1252)로 직접 통과할 수 있다. 제2 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1259)로부터 제어 플레이트 관통 구멍(1342) 및 인서트 구멍(1354)을 통해 위쪽으로 밸브 챔버의 상부 부분(1457)으로 들어가고, 그로부터 중간 관통 구멍(1346)을 통해 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로 아래쪽으로 통과한다. 제2의 작은 오리피스 융기부(1222)를 향하거나 그로부터 멀어지도록 제어 플레이트(1300)의 적어도 일부를 이동시키면, 제2 유체 부분이 또한 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1252)로 직접 조절 가능하게 흐른 다음, 제2 중간 도관(1214)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1218)을 통해 빠저나갈 수 있는 제2 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 본 예시적인 밸브(1400)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(1482)에 힘을 가하고 부착된 제어 플레이트(1300)를 이동시키게 되는 다이어프램(1470)을 편향시켜 제1 제어 갭 및 제2 제어 갭을 변경함으로써 밸브(1400)를 통한 컨덕턴스를 조절할 수 있다.

제1 유체 부분 및 제2 유체 부분의 전술한 흐름과 동시에, 제어 플레이트(1300)의 적어도 일부를 최대 오리피스 융기부(1220) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지게 이동시키면, 유사하게 제3 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제3 제어 갭(미도시)이 형성된다. 조절 가능한 제3 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1259)로부터 제어 플레이트(1300)의 하나 이상의 인서트 구멍(1354)을 통해 위쪽으로 통과하고 상부 밸브 챔버부(1457)를 통해 제3 유체 부분이 제3 제어 갭을 통해 제1 중간 밸브 챔버부(1256)로 빠져나갈 수 있는 위치로부터 외부 밸브 챔버부(1258)로 스윕할 수 있다. 제1 중간 밸브 챔버부(1256)에 도달하면, 조절 가능한 제3 유체 부분은 제2 유체 도관(1214)과 유체 연통하는 제2 유체 도관 구멍(1216)을 통해 배출될 수 있다. 제4 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1259)로부터 하나 이상의 인서트 구멍(1354)을 통해 위쪽으로 상부 밸브 챔버부(1457)로 통과할 수 있고, 그로부터 하나 이상의 중간 관통 구멍(1346)을 통해 아래쪽으로 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로 통과할 수 있다. 제어 플레이트(1300)의 적어도 일부를 제1 작은 오리피스 융기부(1221)를 향하거나 그로부터 멀어지게 이동시키면, 제4 유체 부분이 또한 제2 유체 도관(1214)과 유체 연통하는 제2 내부 유체 도관 구멍(1216)을 통해 빠져나갈 수 있는 곳으로부터 제1 중간 밸브 챔버부(1256)로 직접 조절 가능하게 흐를 수 있는 제4 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 따라서, 본 예시적인 밸브(1400)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(1482)에 힘을 가하고 다이어프램(1470)을 편향시켜 제3 제어 갭 및 제4 제어 갭을 변경시킴으로써 밸브(1400)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다. 밸브(1400)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(1300)의 구멍을 통해 밸브 챔버의 상부 부분(1457), 외부 밸브 챔버부(1258) 및 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로 통과할 수 있지만, 더 이상 유동할 수 없다. 따라서, 밸브(1400)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(1210)에서 제2 유체 도관(1214)으로 통과할 수 없다.

설계자는 최대 오리피스 융기부(1220) 및 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)가 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요함을 이해할 수 있으며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1220, 1221)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(1300)는 물론 우선적으로, 최대 오리피스 융기부(1220)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제1 중간 밸브 챔버부(1256)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(1340)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 표면 영역(1343)을 가질 필요가 있다. 유사한 방식으로, 제2의 작은 오리피스 융기부(1222) 및 최소 오리피스 융기부(1223)는 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요하며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1222, 1223)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(1200)는 물론 우선적으로, 제2 작은 오리피스 융기부(1222)와 최소 오리피스 융기부(1223)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제3 중간 밸브 챔버부(1252)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(1340)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1341)을 가질 필요가 있다. 설계자들은 또한 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 제1 유체 도관(1210)으로부터 제2 유체 도관(1214)으로 진행하는 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 제2 유체 도관(1214)으로부터 제1 유체 도관(1210)으로 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 14a-14d에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 3배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(1220, 1221, 1222, 1223)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공한다.

다른 예시적인 하이 컨덕턴스 밸브(1600)가 도 16a-16d에 도시되어 있다. 이전에 설명된 밸브(1400)와 유사하게, 이 밸브는, 금속 개스킷(1465)을 변형함으로써 밸브 바디(1290)에 제거 가능하게 결합된 밸브 하우징(1460), 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(1470), 및 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(1470)의 편향에 의해 이동 가능한 제어 요소을 포함하는 밸브 상부 구조체 및 중앙 동심 오리피스 융기부들의 2개의 중첩된 그룹을 갖는 하이 컨덕턴스 밸브 바디(1290)를 사용한다. 가동 제어 요소는 다이어프램(1470)에 부착된 제어 샤프트(1482)에 부착된 다른 제어 플레이트(1500)(추가로 후술됨)로 추가로 구성될 수 있다. 도 16b 및 도 16d의 예시에서, 제어 플레이트(1500)의 중앙 인서트(1550)는 제어 샤프트(1482)의 스터브(1483) 상에 장착되어 상부 밸브 챔버부(1457) 내에 현수될 수 있다. 다양한 제어 플레이트 구멍을 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트는 도 16b 및 16d에 도시된 바와 같은 관통 구멍(1552)을 사용하여 제어 샤프트(1482)의 스터브(1483)에 장착되는 것보다는 도 9a-9d에 도시된 것과 유사하게 블라인드 구멍 장착이 대신 사용될 수 있다. 예시적인 밸브(1600)의 설계에서, 제1 유체 도관 구멍(1212)에 의해 내부 밸브 챔버부(1259)와 제1 유체 도관(1210) 사이의 유체 연통이 제공된다. 유사하게, 만곡된 슬롯 형상의 제2 유체 도관 구멍(1216)에 의해 제1 중간 밸브 챔버부(1256)와 제2 유체 도관(1214) 사이의 유체 연통이 제공된다. 또한, 만곡된 슬롯 형상의 제3 내부 유체 도관 구멍(1218)에 의해 제3 중간 밸브 챔버부(1252)와 제2 유체 도관(1214) 사이의 유체 연통이 제공된다. 도 16a-16d의 해당 예시에서, 밸브(1600)는 비유동 차단 상태로 완전히 폐쇄되어 있어서, 제어 플레이트(1500)가 4개의 오리피스 융기부인 최대 오리피스 융기부(1220), 제1의 작은 오리피스 융기부(1221), 제2의 작은 오리피스 융기부(1222), 및 최소 오리피스 융기부(1223) 모두와 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 설계자는 제1 유체 도관(1210) 및 제2 유체 도관(1214)이 예시된 튜브 스터브보다는 표면 실장 부품 계면으로 유체 통로를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 투자 장비 설계에서 잘 알려져 있어서 본 개시 내용의 도면에는 예시되지 않은 표면 실장 부품 계면의 예로 K1S 및 W-Seal이 있다. 상기 밸브를 포함하는 부품은 처리될 유체에 대해 원하는 화학적 불활성을 위해 선택된 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, Monel® 금속, 티타늄 합금, Hastelloy® 합금, Elgiloy®, 황동, 또는 폴리머(예를 들어, Teflon®, Kel-F®, Vespel®, Kynar®, 및 금속과 폴리머의 조합(개별 또는 통합 구성)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 316L-형 스테인리스 강 밸브 바디(1290)가 Hastelloy® 니켈 합금 제어 플레이트(1500) 및 Elgiloy® 코발트 합금 밀봉 다이어프램(1470)과 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 밸브 바디, 밀봉 다이어프램 및 제어 플레이트 바디를 모두 동일한 스테인리스 강 합금으로 제조할 수 있다.

도 15a-15e에 도시된 관통형 유동 제어 플레이트(1500)의 예는 다수의 공정의 조합에 의해 3개의 요소인: 폴리머 인서트(시트 인서트)(1530)와 함께 디스크의 대향 측면에 함께 하나 이상의 특징부를 갖는 기본적으로 원형인 디스크로 형성된 제어 플레이트 바디(1540) 및 중앙 인서트(1550)로 구성될 수 있다. 제어 플레이트 바디(1540)의 특징부는 중앙 인서트 장착 구멍(1548) - 상기 장착 구멍은 더 작은 직경의 제어 플레이트 관통 구멍(1542)에서 종결하는 카운터보어(1544)로 효과적으로 정의됨 -, 및 하나 이상의 중간 관통 공동(1549)을 포함할 수 있다. 축대칭 중앙 인서트(1550)는 중앙 관통 구멍(1552) 및 외부 테두리(1558)를 포함한다. 중앙 관통 구멍(1552)과 외부 테두리(1558) 사이의 영역은 대체로 중앙 관통 구멍(1552)에 평행한 하나 이상의 인서트 구멍(1554)에 의해 관통된다. 인서트 구멍(1554) 사이에 재료의 웹(1555)을 남기면, 외부 테두리(1558)의 외경은 중앙 인서트(1550)가 간단한 압입에 의해 인서트 장착 구멍(1548)에 로킹될 수 있을 만큼 충분히 견고한 것이 보장된다(도 15c의 분해도 및 도 15b의 단면도 참조). 용접 또는 브레이징(금속 부품의 경우)과 같은 다른 조립 방법이 고려될 수 있으며, 인서트 구멍(1554)은 원형이 아닌 곡선형 슬롯일 수 있지만, 예시된 설계는 기계 가공에 가장 비용이 적게 들 수 있다. 중앙 인서트(1550)는 사출 성형 또는 다이 캐스팅에 의해 적절하게 제조될 수 있지만, 이러한 방법은 반도체 투자 장비에 일반적으로 사용되는 고순도 유체 전달 장치의 밀도 및 청정도 요건을 충족하지 않을 수 있다. 제어 플레이트 관통 구멍(1542)과 함께 인서트 구멍(1554)은 유체가 외부 직경 둘레 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(1540)의 일측으로부터 반대측으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 오목한 인서트 바닥 릴리프(또는 오목한 바닥 릴리프)(1553)는 인서트 관통 구멍(1554)으로부터 제어 플레이트 관통 구멍(1542) 측으로 흐름을 안내할 수 있다. 보다 구체적으로, 인서트 구멍(1554)은 내부 밸브 챔버부(1259)를 상부 밸브 챔버부(1457)(도 16b와 관련하여 아래에서 더 설명됨)와 유체 연통되게 연결한다. 이전에 언급된 바와 같이, 중앙 인서트(1550)에 대한 대안적인 설계(미도시)는 인서트 샤프트 및 반경방향 외측으로 돌출하는 인서트 플랜지를 포함할 수 있다. 인서트 플랜지는 대체로 인서트 샤프트에 평행한 하나 이상의 플랜지 구멍에 의해 관통될 수 있다. 이러한 인서트 샤프트를 밸브 상부 구조체 다이어프램에 연결할 때 바람직하지 않은 견고성의 결여가 관찰되었기에 여기에서 더 이상 논의되지 않는다.

도 15b, 15c, 및 15e에 예시된 대표적인 폴리머 인서트(1530)는 제어 플레이트 바디(1540) 내의 개구로 압축 성형된 결과로 형성된 특정 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 인서트는 성형 공정으로 인해 제어 플레이트 바디의 복수의 개구 중 하나에 각각 수용되는 복수의 필라(pillar)를 포함할 수 있다. 일반적인 압축 성형 공정은 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 분말이 제어 플레이트 바디(1540) 개구(1545, 1549)를 채우는 것으로 시작하여 공지된 방법으로 제어 플레이트 바디(1540)에 직접 가해지는 열 및 압력의 영향으로 분말을 중합화시킨다. 예시적인 폴리머 인서트(1530)는 제어 플레이트 바디(1540)에 형성된 넓고 얕은 원형 홈(1545)(아래 도 16b에 대해 추가로 설명되는 바와 같이 오리피스 융기부를 향함)을 채우는 인접하는 비교적 얇은 폴리머 디스크(1532)에 의해 상호 연결되는 동시에 복수의 중간 관통 공동(1549) 내에 형성되고 이들과 짝을 이루는 복수의 폴리머 필라(1531)를 갖는다. 중간 관통 구멍(1546)은 폴리머 필라(1531)를 관통하고 유체가 외부 직경 둘레 주위를 통과할 필요 없이 제어 플레이트 바디(1540)의 일측에서 반대측으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 넓고 얕은 원형 홈(1545)(제어 플레이트 관통 구멍(1542)의 직경보다 약간 더 큼)을 채우는 얇은 폴리머 디스크(1532)의 내경은 제1 표면 영역(1541)이 제3 중간 밸브 챔버부(1252) 전체를 덮으면서 제2의 작은 오리피스 융기부(1222)와 최소 오리피스 융기부(1223)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 범위를 갖도록 디스크 형상 제어 플레이트 바디(1540)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1541)을 형성하도록 선택된다. 하나 이상의 관통 구멍(1546)은 제어 플레이트 바디(1540)에 형성된 하나 이상의 중간 관통 공동(1549)을 채우고 일반적으로 제1 표면 영역(1541)을 추가로 둘러싸는 일정한 직경의 원 주위에 균일하게 이격되는 하나 이상의 폴리머 필라(1531)를 관통한다. 일부 실시예에서, 중간 관통 구멍(1546)은 하나 이상의 폴리머 필라(1531)와 얇은 폴리머 디스크(1532)를 통해 실질적으로 직선으로 연장된다. 일정한 직경의 원의 직경과 중간 관통 구멍(1546)의 직경은 이러한 관통 구멍이 제2 중간 밸브 챔버부(1254)만을 덮고 인접한 제1 작은 오리피스 융기부(1221)는 물론, 제2의 작은 오리피스 융기부(1222)와 중첩되지 않도록 선택된다. 보다 구체적으로, 중간 관통 구멍(1546)은 중간 밸브 챔버부(1254)를 상부 밸브 챔버부(1457)와 유체 연통되게 연결한다. 하나 이상의 인접한 중간 관통 공동(1549) 사이의 재료의 웹(1547)은 디스크 형상 바디(1540)의 하부 평탄면에 제1 표면 영역(1541)으로부터 연속적인 비중단 제2 표면 영역(1543)까지 이르는 폴리머 디스크(1532)에 대한 추가적인 기계적 지지를 제공하며, 제2 표면 영역(1543)은 전체 제1 중간 밸브 챔버부(1256)을 덮으면서 최대 오리피스 융기부(1220)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)의 접촉부 사이에 걸쳐있기에 충분한 반경방향 크기를 가진다.

예시적인 밸브(1600)의 유체 흐름을 제어하는 방식은 최소 오리피스 융기부(1223)에 의해 둘러싸인 내부 밸브 챔버부(1259)에 제1 유체 도관(1210)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(1212)이 공급됨으로써 제어 플레이트(1500)의 적어도 일부가 제1 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제1 제어 갭(미도시)을 형성하도록 최소 오리피스 융기부(1223)를 향하여 또는 그로부터 멀어지도록 이동될 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(1214)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1218)을 통해 빠져나갈 수 있는 위치로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1252)로 직접 통과할 수 있다. 제2 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1259)로부터 제어 플레이트 관통 구멍(1542) 및 인서트 구멍(1554)을 통해 위쪽으로 밸브 챔버의 상부 부분(1457)으로 들어가고, 그로부터 중간 관통 구멍(1546)을 통해 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로 아래쪽으로 통과한다. 제2의 작은 오리피스 융기부(1222)를 향하거나 그로부터 멀어지도록 제어 플레이트(1500)의 적어도 일부를 이동시키면, 제2 유체 부분이 또한 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1252)로 직접 조절 가능하게 흐른 다음, 제2 중간 도관(1214)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1218)을 통해 빠저나갈 수 있는 제2 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 본 예시적인 밸브(1600)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(1482)에 힘을 가하고 부착된 제어 플레이트(1500)를 이동시키게 되는 다이어프램(1470)을 편향시켜 제1 제어 갭 및 제2 제어 갭을 변경함으로써 밸브(1600)를 통한 컨덕턴스를 조절할 수 있다.

제1 유체 부분 및 제2 유체 부분의 전술한 흐름과 동시에, 제어 플레이트(1500)의 적어도 일부를 최대 오리피스 융기부(1220) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지게 이동시키면, 유사하게 제3 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제3 제어 갭(미도시)이 형성된다. 조절 가능한 제3 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1259)로부터 제어 플레이트(1500)의 하나 이상의 인서트 구멍(1554)을 통해 위쪽으로 통과하고 상부 밸브 챔버부(1457)를 통해 제3 유체 부분이 제3 제어 갭을 통해 제1 중간 밸브 챔버부(1256)로 빠져나갈 수 있는 위치로부터 외부 밸브 챔버부(1258)로 스윕할 수 있다. 제1 중간 밸브 챔버부(1256)에 도달하면, 조절 가능한 제3 유체 부분은 제2 유체 도관(1214)과 유체 연통하는 제2 유체 도관 구멍(1216)을 통해 배출될 수 있다. 제4 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1259)로부터 하나 이상의 인서트 구멍(1554)을 통해 위쪽으로 상부 밸브 챔버부(1457)로 통과할 수 있고, 그로부터 하나 이상의 중간 관통 구멍(1546)을 통해 아래쪽으로 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로 통과할 수 있다. 제어 플레이트(1500)의 적어도 일부를 제1 작은 오리피스 융기부(1221)를 향하거나 그로부터 멀어지게 이동시키면, 제4 유체 부분이 또한 제2 유체 도관(1214)과 유체 연통하는 제2 내부 유체 도관 구멍(1216)을 통해 빠져나갈 수 있는 곳으로부터 제1 중간 밸브 챔버부(1256)로 직접 조절 가능하게 흐를 수 있는 제4 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 따라서, 본 예시적인 밸브(1600)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(1482)에 힘을 가하고 다이어프램(1470)을 편향시켜 제3 제어 갭 및 제4 제어 갭을 변경시킴으로써 밸브(1600)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다. 밸브(1600)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(1500)의 구멍을 통해 밸브 챔버의 상부 부분(1457), 외부 밸브 챔버부(1258) 및 제2 중간 밸브 챔버부(1254)로 통과할 수 있지만, 더 이상 유동할 수 없다. 따라서, 밸브(1600)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(1210)에서 제2 유체 도관(1214)으로 통과할 수 없다.

설계자는 최대 오리피스 융기부(1220) 및 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)가 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요함을 이해할 수 있으며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1220, 1221)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(1500)는 물론 우선적으로, 최대 오리피스 융기부(1220)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1221)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제1 중간 밸브 챔버부(1256)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(1540)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 제2 표면 영역(1543)을 가질 필요가 있다. 유사한 방식으로, 제2의 작은 오리피스 융기부(1222) 및 최소 오리피스 융기부(1223)는 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요하며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1222, 1223)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(1500)는 물론 우선적으로, 제2 작은 오리피스 융기부(1222)와 최소 오리피스 융기부(1223)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제3 중간 밸브 챔버부(1252)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(1540)의 하부 평탄면에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1541)을 가질 필요가 있다. 설계자들은 또한 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 제1 유체 도관(1210)으로부터 제2 유체 도관(1214)으로 진행하는 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 제2 유체 도관(1214)으로부터 제1 유체 도관(1210)으로 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 16a-16d에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 3배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(1220, 1221, 1222, 1223)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공하며, 비교적 연성인 폴리머 인서트(1530)의 제공은 밸브(1500)의 차단 기밀성을 추가로 향상시킬 수 있다.

중앙 동심 오리피스 융기부들(1720, 1721, 1722, 1723)의 2개의 중첩 그룹을 갖는 다른 하이 컨덕턴스 밸브 바디(1790)의 대표적인 예가 도 17a-17d에 예시되어 있다. 보다 완전한 예시적인 밸브 조립체(1900-1)는 도 19a-1 내지 도 19d-1에 추가로 예시된 누출 없는 조립체로서 금속 개스킷(1965)을 변형시킴으로써 밸브 바디(1790)에 제거 가능하게 결합되는 밸브 하우징(1960)을 포함하는 상부 구조체를 구비할 수 있다. 다른 보다 완전한 예시적인 밸브 조립체(1900-2)는 도 19a-2 내지 도 19d-2에 추가로 예시된 누출 없는 조립체로서 금속 개스킷(1965)을 변형시킴으로써 밸브 바디(1790)에 제거 가능하게 결합되는 밸브 하우징(1960)을 포함하는 상부 구조체를 구비할 수 있다. 상부 구조체는 특정 응용을 위해 선택된 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수동 또는 솔레노이드 액츄에이터가 단순 온-오프 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있지만, 압전 액츄에이터가 질량 유량 제어기 전자 시스템에 적합한 비례 제어 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있다. 밸브 바디(1790)의 상부 표면에 형성된 개방 공동(1752, 1754, 1756, 1758, 1759)이 밸브 챔버의 하부 부분으로 간주될 수 있는 한편, 밸브 챔버의 상부 부분(1957)은 그 상부의 밸브 하우징(1960)의 하부 표면에 형성된다. 도 17a-17d의 고려는 설계자들에게 상기 개방 공동(1752, 1754, 1756, 1278)이 대체로 모두가 동일한 깊이이거나 다른 것과 비교시 임의의 특정 원형 홈의 크기 근처에서 깊이가 변할 수 있는 대체로 원형인 홈으로 보인다는 사실을 알게 할 것이다. 밸브 바디(1790)로부터 원형 상향 돌출부로서 형성된 최대 오리피스 융기부(1720)는 해당 최대 오리피스 융기부(1720)에 의해 둘러싸인 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로부터 외부 밸브 챔버부(1758)를 분리한다. 대체로 동심인 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)도 역시 최대 오리피스 융기부(1720)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(1790)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로부터 폐쇄된 제2 중간 밸브 챔버부(1754)를 추가로 분리한다. 대체로 동심인 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)도 역시 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(1790)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로부터 폐쇄된 제3 중간 밸브 챔버부(1752)를 추가로 분리한다. 대체로 동심인 최소 오리피스 융기부(1723)도 역시 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)에 의해 둘러싸인 밸브 바디(1790)로부터의 원형 상향 돌출부로서 형성되어 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로부터 내부 밸브 챔버부(1759)를 추가로 분리한다. 각 오리피스 융기부(1720, 1721, 1722, 1723)의 상부 표면은 인접한 다른 오리피스 융기부와 동일 평면인 반면, 개별 중간 밸브 챔버 공동(1752, 1754, 1756)의 깊이는 다양한 깊이를 가질 수 있고 심지어 밸브 바디(1290)의 구멍을 향해 흐름을 촉진하도록 형성된 윤곽을 가질 수 있음을 알아야 한다. 개스킷 밀봉 영역(1764)이 외부 밸브 챔버부(1758)의 주변에 인접한 금속 개스킷(1765)을 수용하도록 밸브 바디(1790)의 상부 표면에 형성될 수 있다.

예시적인 밸브(1900-1, 1900-2)는 제1 유체 도관(1710)(전형적으로 유입구), 제2 유체 도관(1714)(전형적으로 유출구) - 제1 및 제2 도관 모두는 밸브 챔버 상부 및 하부 부분으로 유체를 전달함 -, 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(1970) 및 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(1970)의 편향에 의해 이동 가능한 제어 요소를 더 포함할 수 있다. 가동 제어 요소는 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(1970)에 부착된 제어 플레이트(1800-1, 1800-2)(아래에서 추가로 설명됨)로 구성될 수 있다. 도 19b-1, 19b-2 및 19d-1, 19d-2의 예시에서, 제어 플레이트(1800-1, 1800-2)는 다이어프램(1970)으로부터 돌출되는 스터브(1983) 상에 장착되어 상부 밸브 챔버부(1457) 내에 현수될 수 있다. 제어 플레이트(2000-2)와 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170) 사이의 거리는 스윕 체적을 줄이거나 제거하기 위해 최소화된다. 다양한 제어 플레이트 구멍을 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트는 도 19b-1, 19b-2 및 19d-1, 19d-2에 도시된 바와 같은 관통 구멍(1952)을 사용하여 스터브(1983)에 장착되는 것보다는 도 9a-9d에 도시된 것과 유사하게 블라인드 구멍 장착이 대신 사용될 수 있다. 예시적인 밸브(1900-1, 1900-2)의 설계에서, 제1 유체 도관 구멍(1712)에 의해 내부 밸브 챔버부(1759)와 제1 유체 도관(1710) 사이의 유체 연통이 제공된다. 유사하게, 만곡된 슬롯 형상의 제2 유체 도관 구멍(1716)에 의해 제1 중간 밸브 챔버부(1756)와 제2 유체 도관(1714) 사이의 유체 연통이 제공된다. 또한, 만곡된 슬롯 형상의 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)에 의해 제3 중간 밸브 챔버부(1752)와 제2 유체 도관(1714) 사이의 유체 연통이 제공된다. 도 19a-1 내지 19d-1 및 19a-2 내지 19d-2의 해당 예시에서, 밸브(1900-1, 1900-2)는 비유동 차단 상태로 완전히 폐쇄되어 제어 플레이트(1800-1, 1800-2)가 4개의 오리피스 융기부인 최대 오리피스 융기부(1720), 제1의 작은 오리피스 융기부(1721), 제2의 작은 오리피스 융기부(1722), 및 최소 오리피스 융기부(1723) 모두와 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 설계자는 제1 유체 도관(1710) 및 제2 유체 도관(1714)이 예시된 튜브 스터브보다는 표면 실장 부품 계면으로 유체 통로를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 투자 장비 설계에서 잘 알려져 있어서 본 개시 내용의 도면에는 예시되지 않은 표면 실장 부품 계면의 예로 K1S 및 W-Seal이 있다. 상기 밸브를 포함하는 부품은 처리될 유체에 대해 원하는 화학적 불활성을 위해 선택된 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, Monel® 금속, 티타늄 합금, Hastelloy® 합금, Elgiloy®, 황동, 또는 폴리머(예를 들어, Teflon®, Kel-F®, Vespel®, Kynar®, 및 금속과 폴리머의 조합(개별 또는 통합 구성)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 316L-형 스테인리스 강 밸브 바디(1790)가 Hastelloy® 니켈 합금 제어 플레이트(1800-1, 1800-2) 및 Elgiloy® 코발트 합금 밀봉 다이어프램(1970)과 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 밸브 바디, 밀봉 다이어프램 및 제어 플레이트 바디를 모두 동일한 스테인리스 강 합금으로 제조할 수 있다.

도 18a-1 내지 18d-1에 도시된 관통형 유동 제어 플레이트(1800-1)의 예는 제어 플레이트 바디(1840)의 원주 둘레(1850)에 의해 축방향으로 분리된 제1 면(1871) 및 대향하는 제2 면(1872)을 갖는 기본적으로 원형인 디스크로서 형성된 제어 플레이트 바디(1840)를 포함한다. 하나 이상의 구멍 및 특징부가 디스크의 양면과 원주 둘레(1850)에 형성된다. 이들 구멍은 제2 면(1872)의 중앙 장착 구멍(1848)(블라인드 구멍 또는 관통 구멍), 제1 면(1871)으로부터 제2 면(1872)까지 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-1), 제1 면의 카운터보어(1842), 및 카운터보어(1842)로부터 원주 둘레(1850)까지 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 반경방향 구멍(1854-1, 1856-1, 1858-1)을 포함할 수 있다. 도 18a-1 내지 도 18d-1에 도시된 바와 같이, 제어 플레이트(1800-1)는 다이어프램(1970)으로부터 돌출된 스터브(1983) 상에 장착되어 상부 밸브 챔버부(1957) 내에 현수될 수 있다. 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-1)에 의해 형성된 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트(1800-1)는 도 9a-9d에 도시된 바와 같이 블라인드 구멍을 사용하여 스터브(1983)에 장착되는 것보다는 도 2a-2d, 3a-3d 및 7a-7f에 도시된 바와 같이 관통 구멍 장착이 대신 사용될 수 있다.

하나 이상의 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-1)은 제어 플레이트 바디(1840)를 관통하고, 일반적으로 중앙 장착 구멍(1848)을 둘러싸는 일정한 직경의 제1 원 주위에 균일하게 이격된다. 제1 원의 직경 및 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-1)의 직경은 축방향 관통 구멍이 제2 중간 밸브 챔버부(1754)만을 덮고 인접한 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)는 물론, 제2의 작은 구멍 융기부(1722)와 중첩되지 않도록 선택된다. 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-1)은 유체가 제어 플레이트 바디(1840)의 제1 면(1871)에서 반대쪽 제2 면(1872)까지 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 보다 구체적으로, 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-1)은 제2 중간 밸브 챔버부(1754)를 상부 밸브 챔버부(1957)와 유체 연통되게 연결한다. 제어 플레이트 바디(1840)의 중실 재료는 디스크 형상 제어 플레이트 바디(1840)의 제1 면(1871)에 중앙 장착 구멍(1848)으로부터 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1841)까지의 기계적 연결을 제공하며, 제1 표면 영역(1841)은 제3 중간 밸브 챔버부(1752) 전체를 덮으면서 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)와 최소 오리피스 융기부(1723)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 크기를 가진다.

중앙 카운터보어(1842)가 대향하는 제2 면(1872)을 향해 바디 내로 돌출하는 제어 플레이트 바디(1840)의 제1 면(1871)에 형성된다. 하나 이상의 반경방향 구멍(1854-1, 1856-1, 1858-1)이 제어 플레이트 바디(1840)를 통해 카운터보어(1842)로부터 연장되어 원주 둘레(1850)에 연결되는 유체 통로를 형성한다. 반경방향 구멍(1854-1, 1856-1, 1858-1)은 전형적으로 동일한 각도로 형성되어 구멍 사이에서 중실 영역(1855, 1857, 1859)과 교번하도록 원주 둘레(1850)의 주위에 일정한 간격으로 배치된다. 중앙 카운터보어(1842)의 깊이는 변할 수 있지만, 반경방향 구멍(1854-1, 1856-1, 1858-1)을 관통하는 것보다 커야 함을 이해해야 한다. 카운터보어 직경은 밸브(1900-1)가 예시된 폐쇄 상태에 있을 때 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1841)이 제3 중간 밸브 챔버부(1752)를 밀봉하는 것을 보장하기 위해 최소 오리피스 융기부(1723)의 내경보다 작아야 한다. 카운터보어(1842)는 중앙 장착 구멍(1848)과 교차할 수 있거나 교차하지 않을 수 있고(블라인드 장착 구멍), 동일하거나 상이한 직경을 가질 수 있다.

예시적인 밸브(1900-1)의 유체 흐름을 제어하는 방식은 최소 오리피스 융기부(1723)에 의해 둘러싸인 내부 밸브 챔버부(1759)에 제1 유체 도관(1710)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(1712)이 공급됨으로써 제어 플레이트(1800-1)의 적어도 일부가 제1 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제1 제어 갭(미도시)을 형성하도록 최소 오리피스 융기부(1723)를 향하여 또는 그로부터 멀어지도록 이동될 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)을 통해 빠져나갈 수 있는 위치로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로 직접 통과할 수 있다. 제2 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 원주 둘레(1850)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(1842) 및 반경방향 구멍(1854-1, 1856-1, 1858-1)을 통해 위쪽으로 밸브 챔버의 상부 부분(1457)으로 통과하고, 그로부터 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-1)을 통해 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 아래쪽으로 통과한다. 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)를 향하거나 그로부터 멀어지도록 제어 플레이트(1800-1)의 적어도 일부를 이동시키면, 제2 유체 부분이 또한 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로 직접 조절 가능하게 흐른 다음, 제2 중간 도관(1714)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)을 통해 빠저나갈 수 있는 제2 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 본 예시적인 밸브(1900-1)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(1982)에 힘을 가하고 부착된 제어 플레이트(1800-1)를 이동시키게 되는 다이어프램(1970)을 편향시켜 제1 제어 갭 및 제2 제어 갭을 변경함으로써 밸브(1900-1)를 통한 컨덕턴스를 조절할 수 있다.

제1 유체 부분 및 제2 유체 부분의 전술한 흐름과 동시에, 제어 플레이트(1800-1)의 적어도 일부를 최대 오리피스 융기부(1720) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지게 이동시키면, 유사하게 제3 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제3 제어 갭(미도시)이 형성된다. 조절 가능한 제3 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 원주 둘레(1850)을 지나 제어 플레이트 카운터보어(1842) 및 반경방향 구멍(1854-1, 1856-1, 1858-1)을 통해 위쪽으로 통과하고 상부 밸브 챔버부(1957)를 통해 제3 유체 부분이 제3 제어 갭을 통해 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로 빠져나갈 수 있는 위치로부터 외부 밸브 챔버부(1758)로 스윕할 수 있다. 제1 중간 밸브 챔버부(1756)에 도달하면, 조절 가능한 제3 유체 부분은 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제2 유체 도관 구멍(1716)을 통해 배출될 수 있다. 제4 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 원주 둘레(1850)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(1742) 및 반경방향 구멍(1854-1, 1856-1, 1858-1)을 통해 위쪽으로 상부 밸브 챔버부(1957)로 통과할 수 있고, 그로부터 하나 이상의 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-1)을 통해 아래쪽으로 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과할 수 있다. 제어 플레이트(1800-1)의 적어도 일부를 제1 작은 오리피스 융기부(1721)를 향하거나 그로부터 멀어지게 이동시키면, 제4 유체 부분이 또한 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제2 내부 유체 도관 구멍(1716)을 통해 빠져나갈 수 있는 곳으로부터 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로 직접 조절 가능하게 흐를 수 있는 제4 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 따라서, 본 예시적인 밸브(1900-1)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(1982)에 힘을 가하고 다이어프램(1970)을 편향시켜 제3 제어 갭 및 제4 제어 갭을 변경시킴으로써 밸브(1900-1)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다. 밸브(1900-1)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(1800-1)의 축방향 및 반경방향 구멍을 통해 밸브 챔버의 상부 부분(1757), 외부 밸브 챔버부(1758) 및 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과할 수 있지만, 더 이상 유동할 수 없다. 따라서, 밸브(1900-1)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(1710)에서 제2 유체 도관(1714)으로 통과할 수 없다.

설계자는 최대 오리피스 융기부(1720) 및 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)가 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요함을 이해할 수 있으며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1220, 1221)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(1800-1)는 물론 우선적으로, 최대 오리피스 융기부(1720)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제1 중간 밸브 챔버부(1756)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(1840)의 하부 제1 면(1871)에 연속적인 비중단 제2 표면 영역(1843)을 가질 필요가 있다. 유사한 방식으로, 제2의 작은 오리피스 융기부(1722) 및 최소 오리피스 융기부(1723)는 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요하며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1722, 1723)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(1800-1)는 물론 우선적으로, 제2 작은 오리피스 융기부(1722)와 최소 오리피스 융기부(1723)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제3 중간 밸브 챔버부(1752)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(1840)의 하부 제1 면(1871)에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1841)을 가질 필요가 있다. 설계자들은 또한 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 제1 유체 도관(1710)으로부터 제2 유체 도관(1714)으로 진행하는 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 제2 유체 도관(1714)으로부터 제1 유체 도관(1710)으로 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 19a-1 내지 도 19d-1에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 3배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(1720, 1721, 1722, 1723)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공한다.

다른 예시적인 밸브 조립체(2100-1)는 도 21a-1 내지 도 21d-1에 추가로 예시된 누출 없는 조립체로서 금속 개스킷(2165)을 변형시킴으로써 밸브 바디(1790)에 제거 가능하게 결합되는 밸브 하우징(2160)을 포함하는 상부 구조체를 구비할 수 있다. 상부 구조체는 특정 응용을 위해 선택된 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수동 또는 솔레노이드 액츄에이터가 단순 온-오프 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있지만, 압전 액츄에이터가 질량 유량 제어기 전자 시스템에 적합한 비례 제어 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있다. 밸브 바디(1790)의 상부 표면에 형성된 개방 공동(1752, 1754, 1756, 1758, 1759)이 밸브 챔버의 하부 부분으로 간주될 수 있는 한편, 밸브 챔버의 상부 부분(2157)은 그 상부의 밸브 하우징(2160)의 하부 표면에 형성된다.

예시적인 밸브(2100-1)는 제1 유체 도관(1710)(전형적으로 유입구), 제2 유체 도관(1714)(전형적으로 유출구) - 제1 및 제2 도관 모두는 밸브 챔버 상부 및 하부 부분으로 유체를 전달함 -, 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170) 및 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170)의 편향에 의해 이동 가능한 제어 요소를 더 포함할 수 있다. 가동 제어 요소는 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170)에 부착된 제어 플레이트(2000-1)(아래에서 추가로 설명됨)로 추가로 구성될 수 있다. 도 21b-1 및 21d-1의 예시에서, 제어 플레이트(2000-1)는 다이어프램(2170)으로부터 돌출하는 스터브(2183) 상에 장착되어 상부 밸브 챔버부(2157) 내에 현수될 수 있다. 제어 플레이트(2000-1)와 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170) 사이의 거리는 스윕 체적을 줄이거나 제거하기 위해 최소화된다. 다양한 제어 플레이트 구멍을 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트는 도 21b-1 및 21d-1에 도시된 바와 같은 관통 구멍(2052)을 사용하여 스터브(2183)에 장착되는 것보다는 도 9a-9d에 도시된 것과 유사하게 블라인드 구멍 장착이 대신 사용될 수 있다. 예시적인 밸브(2100-1)의 설계에서, 제1 유체 도관 구멍(1712)에 의해 내부 밸브 챔버부(1759)와 제1 유체 도관(1710) 사이의 유체 연통이 제공된다. 유사하게, 만곡된 슬롯 형상의 제2 유체 도관 구멍(1716)에 의해 제1 중간 밸브 챔버부(1756)와 제2 유체 도관(1714) 사이의 유체 연통이 제공된다. 또한, 만곡된 슬롯 형상의 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)에 의해 제3 중간 밸브 챔버부(1752)와 제2 유체 도관(1714) 사이의 유체 연통이 제공된다. 도 21a-1 내지 21d-1의 해당 예시에서, 밸브(2100)는 비유동 차단 상태로 완전히 폐쇄되어 제어 플레이트(2000-1)가 4개의 오리피스 융기부인 최대 오리피스 융기부(1720), 제1의 작은 오리피스 융기부(1721), 제2의 작은 오리피스 융기부(1722), 및 최소 오리피스 융기부(1723) 모두와 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 설계자는 제1 유체 도관(1710) 및 제2 유체 도관(1714)이 예시된 튜브 스터브보다는 표면 실장 부품 계면으로 유체 통로를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 투자 장비 설계에서 잘 알려져 있어서 본 개시 내용의 도면에는 예시되지 않은 표면 실장 부품 계면의 예로 K1S 및 W-Seal이 있다. 상기 밸브를 포함하는 부품은 처리될 유체에 대해 원하는 화학적 불활성을 위해 선택된 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, Monel® 금속, 티타늄 합금, Hastelloy® 합금, Elgiloy®, 황동, 또는 폴리머(예를 들어, Teflon®, Kel-F®, Vespel®, Kynar®, 및 금속과 폴리머의 조합(개별 또는 통합 구성)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 316L-형 스테인리스 강 밸브 바디(1790)가 Hastelloy® 니켈 합금 제어 플레이트(1800-1) 및 Elgiloy® 코발트 합금 밀봉 다이어프램(1970)과 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 밸브 바디, 밀봉 다이어프램 및 제어 플레이트 바디를 모두 동일한 스테인리스 강 합금으로 제조할 수 있다.

도 20a-1 내지 20d-1에 도시된 다른 예의 관통형 유동 제어 플레이트(2000-1)는 제어 플레이트 바디(2040)의 원주 둘레(2050)에 의해 축방향으로 분리된 제1 면(2071-1) 및 대향하는 제2 면(2072)을 갖는 기본적으로 원형인 디스크로서 형성된 제어 플레이트 바디(2040) 및 폴리머 인서트를 포함한다. 하나 이상의 구멍 및 특징부가 제어 플레이트 바디(2040)의 양면과 원주 둘레(2050)에 형성된다. 이들 구멍은 제2 면(2072)의 중앙 장착 구멍(2052)(블라인드 구멍 또는 관통 구멍), 제1 면(2071-1)으로부터 제2 면(2072)까지 연장되는 하나 이상의 축방향 필라 구멍(2060-1, 2061), 원주 둘레(2050)로부터 대응하는 필라 구멍으로 연장되는 하나 이상의 반경방향 고정 구멍(2057-1, 2059-1), 제1 면의 중앙 카운터보어(2042), 및 카운터보어(2042)로부터 원주 둘레(2050)까지 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 반경방향 구멍(2054-1, 2056-1, 2058-1)을 포함할 수 있다.

도 20a-1 내지 20d-1에 예시된 대표적인 폴리머 인서트는 제어 플레이트 바디(2040) 내의 개구로 압축 성형된 결과로 형성된 특정 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 인서트는 성형 공정으로 인해 제어 플레이트 바디(2040)의 대응하는 필라 구멍(2060-1, 2061) 내에 각각 수용되는 복수의 필라(pillar)(2030-1, 2031-1)를 포함할 수 있다. 일반적인 압축 성형 공정은 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 분말이 제어 플레이트 바디 개구(2057-1, 2059-1, 2060-1, 2061)를 채우는 것으로 시작하여 공지된 방법으로 제어 플레이트 바디(2040)에 직접 가해지는 열 및 압력의 영향으로 분말을 중합화시킨다. 대표적인 폴리머 인서트는 또한 제어 플레이트 바디(2040)의 제1 면(2071-1)을 덮는 인접하는 비교적 얇은 폴리머 인서트 디스크(2070)에 의해 상호 연결되면서 대응하는 필라 구멍(2060-1, 2061) 내에 형성된 복수의 폴리머 필라(2030-1, 2031-1)와 대응하는 고정 구멍(2057-1, 2059-1) 내의 메이팅 플러그(mating plug)(2032-1, 2034-1)를 가진다. 폴리머 플러그(2032-1, 2034-1)는 폴리머 인서트를 제어 플레이트 바디(2040) 내에 단단히 고정한다. 폴리머 인서트 디스크(2070)는 후술하는 도 21a-1 내지 21d-1에 예시된 대표적인 밸브(2100)와 관련하여 추가로 설명되는 바와 같이 밸브 바디의 오리피스 융기부를 향해 대면하고 평면인 제1 면(2073-1)을 갖는다. 하나 이상의 축방향 관통 구멍(2046-1, 2047-1)은 대응하는 폴리머 필라(2030-1, 2031-1)를 관통하고, 유체가 원주 둘레(2050)의 주위를 통과할 필요 없이 폴리머 인서트 디스크(2070)의 제1 면(2073-1)으로부터 제어 플레이트 바디(2040)의 반대측 제2 면(2072)으로 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 얇은 폴리머 인서트 디스크(2070)는 대략 동일한 직경의 중앙 구멍(2044)에 의해 관통되고 중앙 카운터보어(2042)와 정렬된다.

도 21b-1 및 21d-1에 예시된 바와 같이, 중앙 구멍(2044)의 직경은 폴리머 인서트 디스크(2070)의 하부 평탄면(2073-1)에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(2041-1)을 형성하도록 선택되므로, 제1 표면 영역(2041-1)은 제3 중간 밸브 챔버부(1752) 전체를 덮으면서 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)와 최소 오리피스 융기부(1723)의 접촉부 사이에 충분히 걸쳐지는 정도의 반경방향 크기를 가진다. 하나 이상의 축방향 관통 구멍(2046-1, 2047-1)은 전형적으로 제1 표면 영역(2041-1)을 추가로 둘러싸는 일정한 직경의 원 주위에 균일하게 이격된다. 일부 실시예에서, 축방향 관통 구멍(2046-1, 2047-1)은 하나 이상의 폴리머 필라(2030-1, 2031-1) 및 얇은 폴리머 인서트 디스크(2070)를 통해 실질적으로 직선으로 연장된다. 일정한 직경의 원의 직경 및 축방향 관통 구멍(2046-1, 2047-1)의 직경은 해당 축방향 관통 구멍이 제2 중간 밸브 챔버부(1754)만을 덮고 인접한 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)는 물론, 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)와 중첩되지 않도록 선택된다. 보다 구체적으로, 축방향 관통 구멍(2046-1, 2047-1)은 중간 밸브 챔버부(1754)을 상부 밸브 챔버부(2157)와 유체 연통되게 연결한다. 제어 플레이트 바디(2040)의 중실 재료는 폴리머 인서트 디스크(2070)의 하부 평탄면(2073-1)에 제1 표면 영역(2041-1)으로부터 연속적인 비중단 제2 표면 영역(2043-1)까지 걸쳐진 폴리머 인서트 디스크(2070)에 대한 추가의 기계적 지지를 제공하며, 제2 표면 영역(2043-1)은 제1 중간 밸브 챔버부(1756) 전체를 덮으면서 최대 오리피스 융기부(1720)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 크기를 갖는다.

예시적인 밸브(2100-1)의 유체 흐름을 제어하는 방식은 최소 오리피스 융기부(1723)에 의해 둘러싸인 내부 밸브 챔버부(1759)에 제1 유체 도관(1710)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(1712)이 공급됨으로써 제어 플레이트(2000-1)의 적어도 일부가 제1 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제1 제어 갭(미도시)을 형성하도록 최소 오리피스 융기부(1723)를 향하여 또는 그로부터 멀어지도록 이동될 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)을 통해 빠져나갈 수 있는 위치로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로 직접 통과할 수 있다. 제2 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 중앙 구멍(2044)을 통해 위쪽으로 원주 둘레(2050)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(2042) 및 반경방향 구멍(2054-1, 2056-1, 2058-1)으로 통과하고, 그로부터 축방향 관통 구멍(2046-1, 2047-1)을 통해 아래쪽으로 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과한다. 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)를 향하거나 그로부터 멀어지도록 제어 플레이트(2000-1)의 적어도 일부를 이동시키면, 제2 유체 부분이 또한 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로 직접 조절 가능하게 흐른 다음, 제2 중간 도관(1714)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)을 통해 빠저나갈 수 있는 제2 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 본 예시적인 밸브(2100-1)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(2182)에 힘을 가하고 부착된 제어 플레이트(2000-1)를 이동시키게 되는 다이어프램(2170)을 편향시켜 제1 제어 갭 및 제2 제어 갭을 변경함으로써 밸브(2100)를 통한 컨덕턴스를 조절할 수 있다.

제1 유체 부분 및 제2 유체 부분의 전술한 흐름과 동시에, 제어 플레이트(2000-1)의 적어도 일부를 최대 오리피스 융기부(1720) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지게 이동시키면, 유사하게 제3 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제3 제어 갭(미도시)이 형성된다. 조절 가능한 제3 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 원주 둘레(2050)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(2042) 및 반경방향 구멍(2054-1, 2056-1, 2058-1)을 통해 위쪽으로 통과하고 상부 밸브 챔버부(2157)를 통해 제3 유체 부분이 제3 제어 갭을 통해 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로 빠져나갈 수 있는 위치로부터 외부 밸브 챔버부(1758)로 스윕할 수 있다. 제1 중간 밸브 챔버부(1756)에 도달하면, 조절 가능한 제3 유체 부분은 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제2 유체 도관 구멍(1716)을 통해 배출될 수 있다. 제4 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 중앙 구멍(2044)을 통해 위쪽으로 원주 둘레(2050)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(2042) 및 반경방향 구멍(2054-1, 2056-1, 2058-1)을 통해 상부 밸브 챔버부(2157)로 통과할 수 있고, 그로부터 하나 이상의 축방향 관통 구멍(2046-1, 2047-1)을 통해 아래쪽으로 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과할 수 있다. 제어 플레이트(2000-1)의 적어도 일부를 제1 작은 오리피스 융기부(1721)를 향하거나 그로부터 멀어지게 이동시키면, 제4 유체 부분이 또한 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제2 내부 유체 도관 구멍(1716)을 통해 빠져나갈 수 있는 곳으로부터 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로 직접 조절 가능하게 흐를 수 있는 제4 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 따라서, 본 예시적인 밸브(2100-1)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(2182)에 힘을 가하고 다이어프램(2170)을 편향시켜 제3 제어 갭 및 제4 제어 갭을 변경시킴으로써 밸브(2100)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다. 밸브(2100)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(2000-1)의 축방향 및 반경방향 구멍을 통해 밸브 챔버의 상부 부분(2157), 외부 밸브 챔버부(1758) 및 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과할 수 있지만, 더 이상 유동할 수 없다. 따라서, 밸브(2100)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(1710)에서 제2 유체 도관(1714)으로 통과할 수 없다.

설계자는 최대 오리피스 융기부(1720) 및 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)가 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요함을 이해할 수 있으며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1220, 1221)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(2000-1)는 물론 우선적으로, 최대 오리피스 융기부(1720)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제1 중간 밸브 챔버부(1756)를 덮기에 충분한 폴리머 인서트 디스크(2070)의 하부 제1 면(2073-1)에 연속적인 비중단 제2 표면 영역(2043-1)을 가질 필요가 있다. 유사한 방식으로, 제2의 작은 오리피스 융기부(1722) 및 최소 오리피스 융기부(1723)는 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요하며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1722, 1723)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(2000-1)는 물론 우선적으로, 제2 작은 오리피스 융기부(1722)와 최소 오리피스 융기부(1723)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제3 중간 밸브 챔버부(1752)를 덮기에 충분한 폴리머 인서트 디스크(2070)의 하부 제1 면(2073-1)에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(2041-1)을 가질 필요가 있다. 설계자들은 또한 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 제1 유체 도관(1710)으로부터 제2 유체 도관(1714)으로 진행하는 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 제2 유체 도관(1714)으로부터 제1 유체 도관(1710)으로 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 21a-1 내지 도 21d-1에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 3배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(1720, 1721, 1722, 1723)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공하며, 비교적 연성의 폴리머 인서트의 제공은 밸브(2100-1)의 차단 기밀성을 추가로 향상시키게 된다.

도 18a-2 내지 18d-2에 도시된 관통형 유동 제어 플레이트(1800-1)의 또 다른 예는 제어 플레이트 바디(1840)의 원주 둘레(1850)에 의해 축방향으로 분리된 제1 면(1871) 및 대향하는 제2 면(1872)을 갖는 기본적으로 원형인 디스크로서 형성된 제어 플레이트 바디(1840)를 포함한다. 하나 이상의 구멍 및 특징부가 디스크의 양면과 원주 둘레(1850)에 형성된다. 이들 구멍은 제2 면(1872)의 중앙 장착 구멍(1848)(블라인드 구멍 또는 관통 구멍), 제1 면의 카운터보어(1842), 카운터보어(1842)로부터 원주 둘레(1850)까지 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 반경방향 구멍(1854-2, 1856-2, 1858-2), 및 제1 면(1871)으로부터 각각의 반경방향 구멍까지 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 축방향 구멍(1846-2, 1847-2)을 포함할 수 있다. 도 19a-2 내지 도 19d-2에 도시된 바와 같이, 제어 플레이트(1800-2)는 다이어프램(1970)으로부터 돌출된 스터브(1983) 상에 장착되어 상부 밸브 챔버부(1957) 내에 현수될 수 있다. 축방향 구멍(1846-2. 1847-2)에 의해 형성된 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트(1800-2)는 도 9a-9d에 도시된 바와 같이 블라인드 구멍을 사용하여 스터브(1983)에 장착되는 것보다는 도 2a-2d, 3a-3d 및 7a-7f에 도시된 바와 같이 관통 구멍 장착이 대신 사용될 수 있다.

하나 이상의 축방향 구멍(1846-2, 1847-2)은 제어 플레이트 바디(1840)에 형성되고, 일반적으로 중앙 장착 구멍(1848)을 둘러싸는 일정한 직경의 제1 원 주위에 균일하게 이격된다. 제1 원의 직경 및 축방향 구멍(1846-2, 1847-2)의 직경은 축방향 구멍이 제2 중간 밸브 챔버부(1754)만을 덮고 인접한 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)는 물론, 제2의 작은 구멍 융기부(1722)와 중첩되지 않도록 선택된다. 축방향 구멍(1846-2, 1847-2)은 유체가 제어 플레이트 바디(1840)의 제1 면(1871)에서 반경방향 구멍(1854-2, 1856-2, 1858-2)까지 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 보다 구체적으로, 축방향 구멍(1846-2, 1847-2)은 각각의 반경방향 구멍을 통해 제2 중간 밸브 챔버부(1754)를 상부 밸브 챔버부(1957)와 유체 연통되게 연결한다. 제어 플레이트 바디(1840)의 중실 재료는 디스크 형상 제어 플레이트 바디(1840)의 제1 면(1871)에 중앙 장착 구멍(1848)으로부터 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1841)까지의 기계적 연결을 제공하며, 제1 표면 영역(1841)은 제3 중간 밸브 챔버부(1752) 전체를 덮으면서 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)와 최소 오리피스 융기부(1723)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 크기를 가진다. 하나 이상의 인접한 축방향 구멍(1845-2, 1847-2) 사이의 제어 플레이트 바디(1840)의 중실 부분(1861, 1862)은 디스크 형상 제어 플레이트 바디(1840)의 제1 면(1871)에 중앙 장착 구멍(1848)으로부터 연속적인 비중단 제2 표면 영역(1843)까지의 기계적 연결을 제공하며, 제2 표면 영역(1843)은 제1 중간 밸브 챔버부(1756) 전체를 덮으면서 최대 오리피스 융기부(1720)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 크기를 가진다.

중앙 카운터보어(1842)가 대향하는 제2 면(1872)을 향해 바디 내로 돌출하는 제어 플레이트 바디(1840)의 제1 면(1871)에 형성된다. 하나 이상의 반경방향 구멍(1854-2, 1856-2, 1858-2)이 제어 플레이트 바디(1840)를 통해 카운터보어(1842)로부터 연장되어 원주 둘레(1850)에 연결되는 유체 통로를 형성한다. 반경방향 구멍(1854-2, 1856-2, 1858-2)은 전형적으로 동일한 각도로 형성되어 구멍 사이에서 중실 영역(1855, 1857, 1859)과 교번하도록 원주 둘레(1850)의 주위에 일정한 간격으로 배치된다. 중앙 카운터보어(1842)의 깊이는 변할 수 있지만, 반경방향 구멍(1854-2, 1856-2, 1858-2)을 관통하는 것보다 커야 함을 이해해야 한다. 카운터보어 직경은 밸브(1900-2)가 예시된 폐쇄 상태에 있을 때 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1841)이 제3 중간 밸브 챔버부(1752)를 밀봉하는 것을 보장하기 위해 최소 오리피스 융기부(1723)의 내경보다 작아야 한다. 카운터보어(1842)는 중앙 장착 구멍(1848)과 교차할 수 있거나 교차하지 않을 수 있고(블라인드 장착 구멍), 동일하거나 상이한 직경을 가질 수 있다.

예시적인 밸브(1900-2)의 유체 흐름을 제어하는 방식은 최소 오리피스 융기부(1723)에 의해 둘러싸인 내부 밸브 챔버부(1759)에 제1 유체 도관(1710)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(1712)이 공급됨으로써 제어 플레이트(1800-2)의 적어도 일부가 제1 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제1 제어 갭(미도시)을 형성하도록 최소 오리피스 융기부(1723)를 향하여 또는 그로부터 멀어지도록 이동될 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)을 통해 빠져나갈 수 있는 위치로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로 직접 통과할 수 있다. 제2 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 원주 둘레(1850)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(1842) 및 반경방향 구멍(1854-2, 1856-2, 1858-2)을 통해 위쪽으로 밸브 챔버의 상부 부분(1957)으로 통과하고, 축방향 관통 구멍(1846-1, 1847-2)을 통해 아래쪽으로 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과한다. 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)를 향하거나 그로부터 멀어지도록 제어 플레이트(1800-2)의 적어도 일부를 이동시키면, 제2 유체 부분이 또한 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로 직접 조절 가능하게 흐른 다음, 제2 중간 도관(1714)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)을 통해 빠저나갈 수 있는 제2 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 본 예시적인 밸브(1900-2)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(1982)에 힘을 가하고 부착된 제어 플레이트(1800-2)를 이동시키게 되는 다이어프램(1970)을 편향시켜 제1 제어 갭 및 제2 제어 갭을 변경함으로써 밸브(1900)를 통한 컨덕턴스를 조절할 수 있다.

제1 유체 부분 및 제2 유체 부분의 전술한 흐름과 동시에, 제어 플레이트(1800-2)의 적어도 일부를 최대 오리피스 융기부(1720) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지게 이동시키면, 유사하게 제3 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제3 제어 갭(미도시)이 형성된다. 조절 가능한 제3 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 원주 둘레(1850)을 지나 제어 플레이트 카운터보어(1842) 및 반경방향 구멍(1854-2, 1856-2, 1858-2)을 통해 위쪽으로 통과하고 상부 밸브 챔버부(1957)를 통해 제3 유체 부분이 제3 제어 갭을 통해 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로 빠져나갈 수 있는 위치로부터 외부 밸브 챔버부(1758)로 스윕할 수 있다. 제1 중간 밸브 챔버부(1756)에 도달하면, 조절 가능한 제3 유체 부분은 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제2 유체 도관 구멍(1716)을 통해 배출될 수 있다. 제4 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 원주 둘레(1850)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(1742) 및 반경방향 구멍(1854-2, 1856-2, 1858-2)을 통해 위쪽으로 상부 밸브 챔버부(1957)로 그리고 하나 이상의 축방향 관통 구멍(1846-2, 1847-2)을 통해 아래쪽으로 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과할 수 있다. 제어 플레이트(1800-2)의 적어도 일부를 제1 작은 오리피스 융기부(1721)를 향하거나 그로부터 멀어지게 이동시키면, 제4 유체 부분이 또한 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제2 내부 유체 도관 구멍(1716)을 통해 빠져나갈 수 있는 곳으로부터 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로 직접 조절 가능하게 흐를 수 있는 제4 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 따라서, 본 예시적인 밸브(1900-2)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(1982)에 힘을 가하고 다이어프램(1970)을 편향시켜 제3 제어 갭 및 제4 제어 갭을 변경시킴으로써 밸브(1900)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다. 밸브(1900)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(1800-2)의 축방향 및 반경방향 구멍을 통해 밸브 챔버의 상부 부분(1957), 외부 밸브 챔버부(1758) 및 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과할 수 있지만, 더 이상 유동할 수 없다. 따라서, 밸브(1900)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(1710)에서 제2 유체 도관(1714)으로 통과할 수 없다.

설계자는 최대 오리피스 융기부(1720) 및 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)가 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요함을 이해할 수 있으며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1220, 1221)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(1800-2)는 물론 우선적으로, 최대 오리피스 융기부(1720)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제1 중간 밸브 챔버부(1756)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(1840)의 하부 제1 면(1871)에 연속적인 비중단 제2 표면 영역(1843)을 가질 필요가 있다. 유사한 방식으로, 제2의 작은 오리피스 융기부(1722) 및 최소 오리피스 융기부(1723)는 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요하며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1722, 1723)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(1800-2)는 물론 우선적으로, 제2 작은 오리피스 융기부(1722)와 최소 오리피스 융기부(1723)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제3 중간 밸브 챔버부(1752)를 덮기에 충분한 디스크 형상 바디(1840)의 하부 제1 면(1871)에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(1841)을 가질 필요가 있다. 설계자들은 또한 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 제1 유체 도관(1710)으로부터 제2 유체 도관(1714)으로 진행하는 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 제2 유체 도관(1714)으로부터 제1 유체 도관(1710)으로 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 19a-2 내지 도 19d-2에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 3배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(1720, 1721, 1722, 1723)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공한다.

다른 예시적인 밸브 조립체(2100-2)는 도 21a-2 내지 도 21d-2에 추가로 예시된 누출 없는 조립체로서 금속 개스킷(2165)을 변형시킴으로써 밸브 바디(1790)에 제거 가능하게 결합되는 밸브 하우징(2160)을 포함하는 상부 구조체를 구비할 수 있다. 상부 구조체는 특정 응용을 위해 선택된 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수동 또는 솔레노이드 액츄에이터가 단순 온-오프 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있지만, 압전 액츄에이터가 질량 유량 제어기 전자 시스템에 적합한 비례 제어 하이 컨덕턴스 밸브에 사용될 수 있다. 밸브 바디(1790)의 상부 표면에 형성된 개방 공동(1752, 1754, 1756, 1758, 1759)이 밸브 챔버의 하부 부분으로 간주될 수 있는 한편, 밸브 챔버의 상부 부분(2157)은 그 상부의 밸브 하우징(2160)의 하부 표면에 형성된다.

예시적인 밸브(2100-2)는 제1 유체 도관(1710)(전형적으로 유입구), 제2 유체 도관(1714)(전형적으로 유출구) - 제1 및 제2 도관 모두는 밸브 챔버 상부 및 하부 부분으로 유체를 전달함 -, 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170) 및 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170)의 편향에 의해 이동 가능한 제어 요소를 더 포함할 수 있다. 가동 제어 요소는 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170)에 부착된 제어 플레이트(2000-2)(아래에서 추가로 설명됨)로 추가로 구성될 수 있다. 도 21b-2 및 21d-2의 예시에서, 제어 플레이트(2000-2)는 다이어프램(2170)으로부터 돌출하는 스터브(2183) 상에 장착되어 상부 밸브 챔버부(2157) 내에 현수될 수 있다. 제어 플레이트(2000-2)와 밸브 챔버 밀봉 다이어프램(2170) 사이의 거리는 스윕 체적을 줄이거나 제거하기 위해 최소화된다. 다양한 제어 플레이트 구멍을 통한 유체 통로가 막히지 않는 한, 압입, 스터브의 헤드의 스웨이징, 나사형 패스너, 용접 또는 실무자가 원하는 바에 따른 유사한 설계의 선택과 같은 임의의 적절한 장착 방법이 사용될 수 있다. 제어 플레이트는 도 21b-2 및 21d-2에 도시된 바와 같은 관통 구멍(2052)을 사용하여 스터브(2183)에 장착되는 것보다는 도 9a-9d에 도시된 것과 유사하게 블라인드 구멍 장착이 대신 사용될 수 있다. 예시적인 밸브(2100-2)의 설계에서, 제1 유체 도관 구멍(1712)에 의해 내부 밸브 챔버부(1759)와 제1 유체 도관(1710) 사이의 유체 연통이 제공된다. 유사하게, 만곡된 슬롯 형상의 제2 유체 도관 구멍(1716)에 의해 제1 중간 밸브 챔버부(1756)와 제2 유체 도관(1714) 사이의 유체 연통이 제공된다. 또한, 만곡된 슬롯 형상의 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)에 의해 제3 중간 밸브 챔버부(1752)와 제2 유체 도관(1714) 사이의 유체 연통이 제공된다. 도 21a-2 내지 21d-2의 해당 예시에서, 밸브(2100)는 비유동 차단 상태로 완전히 폐쇄되어 제어 플레이트(2000-2)가 4개의 오리피스 융기부인 최대 오리피스 융기부(1720), 제1의 작은 오리피스 융기부(1721), 제2의 작은 오리피스 융기부(1722), 및 최소 오리피스 융기부(1723) 모두와 접촉하는 것으로 예시되어 있다. 설계자는 제1 유체 도관(1710) 및 제2 유체 도관(1714)이 예시된 튜브 스터브보다는 표면 실장 부품 계면으로 유체 통로를 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 투자 장비 설계에서 잘 알려져 있어서 본 개시 내용의 도면에는 예시되지 않은 표면 실장 부품 계면의 예로 K1S 및 W-Seal이 있다. 상기 밸브를 포함하는 부품은 처리될 유체에 대해 원하는 화학적 불활성을 위해 선택된 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스테인리스 강, Monel® 금속, 티타늄 합금, Hastelloy® 합금, Elgiloy®, 황동, 또는 폴리머(예를 들어, Teflon®, Kel-F®, Vespel®, Kynar®, 및 금속과 폴리머의 조합(개별 또는 통합 구성)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 316L-형 스테인리스 강 밸브 바디(1790)가 Hastelloy® 니켈 합금 제어 플레이트(1800-2) 및 Elgiloy® 코발트 합금 밀봉 다이어프램(1970)과 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 밸브 바디, 밀봉 다이어프램 및 제어 플레이트 바디를 모두 동일한 스테인리스 강 합금으로 제조할 수 있다.

도 20a-2 내지 20d-2에 도시된 다른 예의 관통형 유동 제어 플레이트(2000-2)는 제어 플레이트 바디(2040)의 원주 둘레(2050)에 의해 축방향으로 분리된 제1 면(2071-2) 및 대향하는 제2 면(2072)을 갖는 기본적으로 원형인 디스크로서 형성된 제어 플레이트 바디(2040) 및 폴리머 인서트를 포함한다. 하나 이상의 구멍 및 특징부가 제어 플레이트 바디(2040)의 양면과 원주 둘레(2050)에 형성된다. 이들 구멍은 제2 면(2072)의 중앙 장착 구멍(2052)(블라인드 구멍 또는 관통 구멍), 제1 면(2071-2)으로부터 제2 면(2072)까지 연장되는 하나 이상의 축방향 필라 구멍(2060-2, 2061), 원주 둘레(2050)로부터 대응하는 필라 구멍으로 연장되는 하나 이상의 반경방향 고정 구멍(2057-2, 2059-2), 제1 면의 중앙 카운터보어(2042), 및 카운터보어(2042)로부터 원주 둘레(2050)까지 유체 연통을 제공하는 하나 이상의 반경방향 구멍(2054-2, 2056-2, 2058-2)을 포함할 수 있다.

도 20a-2 내지 20d-2에 예시된 대표적인 폴리머 인서트는 제어 플레이트 바디(2040) 내의 개구로 압축 성형된 결과로 형성된 특정 특징부를 가질 수 있다. 예를 들어, 인서트는 성형 공정으로 인해 제어 플레이트 바디(2040)의 대응하는 필라 구멍(2060-2, 2061) 내에 각각 수용되는 복수의 필라(2030-2, 2031-2)를 포함할 수 있다. 일반적인 압축 성형 공정은 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 분말이 제어 플레이트 바디 개구(2057-2, 2059-2, 2060-2, 2061)를 채우는 것으로 시작하여 공지된 방법으로 제어 플레이트 바디(2040)에 직접 가해지는 열 및 압력의 영향으로 분말을 중합화시킨다. 대표적인 폴리머 인서트는 또한 제어 플레이트 바디(2040)의 제1 면(2071-2)을 덮는 인접하는 비교적 얇은 폴리머 인서트 디스크(2070)에 의해 상호 연결되면서 대응하는 필라 구멍(2060-2, 2061) 내에 형성된 복수의 폴리머 필라(2030-2, 2031-2)와 대응하는 고정 구멍(2057-2, 2059-2) 내의 메이팅 플러그(2032-2, 2034-2)를 가진다. 폴리머 플러그(2032-2, 2034-2)는 폴리머 인서트를 제어 플레이트 바디(2040) 내에 단단히 고정한다. 폴리머 인서트 디스크(2070)는 후술하는 도 21a-2 내지 21d-2에 예시된 대표적인 밸브(2100)와 관련하여 추가로 설명되는 바와 같이 밸브 바디의 오리피스 융기부를 향해 대면하고 평면인 제1 면(2073-2)을 갖는다. 하나 이상의 축방향 구멍(2046-2)은 폴리머 인서트 디스크(2070)의 제1 면(2073-2)을 통해 하나 이상의 반경방향 구멍(2054-2, 2056-2, 2058-2) 내로 관통하고, 원주 둘레(2050) 주위에 유체를 흐르게 함으로써 유체가 폴리머 인서트 디스크(2070)의 제1 면(2073-2)으로부터 제어 플레이트 바디(2040)의 반대쪽 제2 면(2072)까지 통과할 수 있는 유체 통로를 구성한다. 얇은 폴리머 인서트 디스크(2070)는 대략 동일한 직경의 중앙 구멍(2044)에 의해 관통되고 중앙 카운터보어(2042)와 정렬된다.

도 21b-2 및 21d-2에 예시된 바와 같이, 중앙 구멍(2044)의 직경은 폴리머 인서트 디스크(2070)의 하부 평탄면(2073-2)에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(2041-2)을 형성하도록 선택되므로, 제1 표면 영역(2041-2)은 제3 중간 밸브 챔버부(1752) 전체를 덮으면서 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)와 최소 오리피스 융기부(1723)의 접촉부 사이에 충분히 걸쳐지는 정도의 반경방향 크기를 가진다. 하나 이상의 축방향 구멍(2046-2)은 전형적으로 제1 표면 영역(2041-2)을 추가로 둘러싸는 일정한 직경의 원 주위에 균일하게 이격된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 축방향 구멍(2046-2)은 얇은 폴리머 인서트 디스크(2070)의 제1 면(2073-2)을 통해 하나 이상의 반경방향 구멍(2046-2) 내로 실질적으로 직선으로 연장된다. 일정한 직경의 원의 직경 및 축방향 구멍(2046-2)의 직경은 해당 축방향 구멍이 제2 중간 밸브 챔버부(1754)만을 덮고 인접한 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)는 물론, 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)와 중첩되지 않도록 선택된다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 축방향 구멍(2046-2, 2047)은 중간 밸브 챔버부(1754)을 상부 밸브 챔버부(2157)와 유체 연통되게 연결한다. 제어 플레이트 바디(2040)의 중실 재료는 폴리머 인서트 디스크(2070)의 하부 평탄면(2073-2)에 제1 표면 영역(2041-2)으로부터 연속적인 비중단 제2 표면 영역(2043-2)까지 걸쳐진 폴리머 인서트 디스크(2070)에 대한 추가의 기계적 지지를 제공하며, 제2 표면 영역(2043-2)은 제1 중간 밸브 챔버부(1756) 전체를 덮으면서 최대 오리피스 융기부(1720)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)의 접촉부 사이에 걸쳐 있기에 충분한 반경방향 크기를 갖는다.

예시적인 밸브(2100-2)의 유체 흐름을 제어하는 방식은 최소 오리피스 융기부(1723)에 의해 둘러싸인 내부 밸브 챔버부(1759)에 제1 유체 도관(1710)과 유체 연통하는 제1 유체 도관 구멍(1712)이 공급됨으로써 제어 플레이트(2000-2)의 적어도 일부가 제1 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제1 제어 갭(미도시)을 형성하도록 최소 오리피스 융기부(1723)를 향하여 또는 그로부터 멀어지도록 이동될 수 있다는 것을 고려하는 것에 의해 추가로 이해될 수 있다. 조절 가능한 제1 유체 부분은 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)을 통해 빠져나갈 수 있는 위치로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로 직접 통과할 수 있다. 제2 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 중앙 구멍(2044)을 통해 위쪽으로 원주 둘레(2050)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(2042) 및 반경방향 구멍(2054-2, 2056-2, 2058-2)으로 통과하고, 반경방향 구멍(2054-2, 2056-2, 2058-2)으로부터 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 적어도 하나의 축방향 구멍(2046-2)을 통해 아래쪽으로 통과한다. 제2의 작은 오리피스 융기부(1722)를 향하거나 그로부터 멀어지도록 제어 플레이트(2000-2)의 적어도 일부를 이동시키면, 제2 유체 부분이 또한 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로부터 제3 중간 밸브 챔버부(1752)로 직접 조절 가능하게 흐른 다음, 제2 중간 도관(1714)과 유체 연통하는 제3 내부 유체 도관 구멍(1718)을 통해 빠저나갈 수 있는 제2 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 본 예시적인 밸브(2100-2)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(2182)에 힘을 가하고 부착된 제어 플레이트(2000-2)를 이동시키게 되는 다이어프램(2170)을 편향시켜 제1 제어 갭 및 제2 제어 갭을 변경함으로써 밸브(2100-2)를 통한 컨덕턴스를 조절할 수 있다.

제1 유체 부분 및 제2 유체 부분의 전술한 흐름과 동시에, 제어 플레이트(2000-2)의 적어도 일부를 최대 오리피스 융기부(1720) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지게 이동시키면, 유사하게 제3 유체 부분이 조절 가능하게 흐를 수 있는 제3 제어 갭(미도시)이 형성된다. 조절 가능한 제3 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 중앙 구멍(2044)을 통해 위쪽으로 원주 둘레(2050)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(2042) 및 반경방향 구멍(2054-2, 2056-2, 2058-2)으로 통과하고 상부 밸브 챔버부(2157)를 통해 제3 유체 부분이 제3 제어 갭을 통해 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로 빠져나갈 수 있는 위치로부터 외부 밸브 챔버부(1758)로 스윕할 수 있다. 제1 중간 밸브 챔버부(1756)에 도달하면, 조절 가능한 제3 유체 부분은 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제2 유체 도관 구멍(1716)을 통해 배출될 수 있다. 제4 유체 부분은 내부 밸브 챔버부(1759)로부터 중앙 구멍(2044)을 통해 위쪽으로 원주 둘레(2050)를 지나 제어 플레이트 카운터보어(2042) 및 반경방향 구멍(2054-2, 2056-2, 2058-2)으로 통과할 수 있고, 하나 이상의 축방향 구멍(2046-2)을 통해 아래쪽으로 반경방향 구멍(2054-2, 2056-2, 2058-2)으로부터 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과할 수 있다. 제어 플레이트(2000-2)의 적어도 일부를 제1 작은 오리피스 융기부(1721)를 향하거나 그로부터 멀어지게 이동시키면, 제4 유체 부분이 또한 제2 유체 도관(1714)과 유체 연통하는 제2 내부 유체 도관 구멍(1716)을 통해 빠져나갈 수 있는 곳으로부터 제1 중간 밸브 챔버부(1756)로 직접 조절 가능하게 흐를 수 있는 제4 제어 갭(미도시)이 형성될 것이다. 따라서, 본 예시적인 밸브(2100-2)에서, 액츄에이터(미도시)는 제어 샤프트(2182)에 힘을 가하고 다이어프램(2170)을 편향시켜 제3 제어 갭 및 제4 제어 갭을 변경시킴으로써 밸브(2100)를 통한 컨덕턴스를 추가로 조절한다. 밸브(2100)가 폐쇄되어 있는 동안, 유체는 제어 플레이트(2000-2)의 축방향 및 반경방향 구멍을 통해 밸브 챔버의 상부 부분(2157), 외부 밸브 챔버부(1758) 및 제2 중간 밸브 챔버부(1754)로 통과할 수 있지만, 더 이상 유동할 수 없다. 따라서, 밸브(2100)가 폐쇄될 때, 유체는 제1 유체 도관(1710)에서 제2 유체 도관(1714)으로 통과할 수 없다.

설계자는 최대 오리피스 융기부(1720) 및 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)가 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요함을 이해할 수 있으며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1220, 1221)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(2000-2)는 물론 우선적으로, 최대 오리피스 융기부(1720)와 제1의 작은 오리피스 융기부(1721)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제1 중간 밸브 챔버부(1756)를 덮기에 충분한 폴리머 인서트 디스크(2070)의 하부 제1 면(2073-2)에 연속적인 비중단 제2 표면 영역(2043-2)을 가질 필요가 있다. 유사한 방식으로, 제2의 작은 오리피스 융기부(1722) 및 최소 오리피스 융기부(1723)는 정확히 동심인 것이 아니라 단지 중첩되는 것이 필요하며; 또한, 중첩된 쌍의 오리피스 융기부(1722, 1723)는 하부 밸브 챔버의 형상 및 치수에 대해 비대칭적으로 배치될 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트(2000-2)는 물론 우선적으로, 제2 작은 오리피스 융기부(1722)와 최소 오리피스 융기부(1723)의 접촉부 사이에 걸쳐 있고 전체 제3 중간 밸브 챔버부(1752)를 덮기에 충분한 폴리머 인서트 디스크(2070)의 하부 제1 면(2073-2)에 연속적인 비중단 제1 표면 영역(2041-2)을 가질 필요가 있다. 설계자들은 또한 제한하지 않지만 편의 및 명료성을 위해 제1 유체 도관(1710)으로부터 제2 유체 도관(1714)으로 진행하는 설명된 유체 흐름 방향이 사용된다는 것을 이해할 것이다. 유체는 제2 유체 도관(1714)으로부터 제1 유체 도관(1710)으로 반대 방향으로 흐를 수 있고, 완전한 밸브 챔버는 여전히 조절 가능한 유체 흐름에 의해 유리하게 스윕될 것이다. 도 21a-2 내지 도 21d-2에 도시된 밸브 설계는 내부 데드 스페이스 대 스윕 체적에 대한 어떤 우려도 실질적으로 제거하여, 예시적인 밸브 설계의 동적 응답도 개선할 수 있다. 관통형 유동 제어 플레이트는 차단을 달성하기 위해 폐쇄되어야 하는 면적을 실질적으로 감소시키면서 하나의 큰 오리피스의 둘레의 거의 3배의 전체 제어 갭 길이를 함께 달성하는 중첩된 오리피스 융기부(1720, 1721, 1722, 1723)의 사용을 가능하게 한다. 이 조합은 낮은 폐쇄력으로 높은 컨덕턴스를 제공하며, 비교적 연성의 폴리머 인서트의 제공은 밸브(2100)의 차단 기밀성을 추가로 향상시키게 된다.

이와 같이 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 여러 양태를 설명하였지만, 당업자는 다양한 변경, 변형 및 개량을 쉽게 안출할 수 있음을 알아야 한다. 이러한변경, 변형 및 개량은 본 개시 내용의 일부인 것으로 의도되고, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 전술한 설명 및 도면은 예시에 불과하다.

Claims (20)

1. 하이 컨덕턴스 밸브(high-conductance valve)용 제어 플레이트에 있어서,
   평탄면과 해당 평탄면에 대향된 반대면을 갖는 기본적으로 원형인 디스크로 형성된 제어 플레이트 바디로서, 상기 제어 플레이트는 액츄에이터에 의해 밸브 내에서 이동되도록 구성되고, 상기 평탄면은 상기 밸브 내의 유체 유동을 차단하는 연속적인 비중단 평탄부를 갖는 것인 제어 플레이트 바디;
   상기 제어 플레이트 바디 내에 있고 유체 도관과 유체 연통하는 카운터보어;
   상기 카운터보어에서 종결하는, 상기 제어 플레이트 바디 내의 복수의 반경방향 유체 유동 경로;
   상기 제어 플레이트 바디 내의 복수의 축방향 유체 유동 경로
   를 포함하고,
   상기 반경방향 유체 유동 경로는 상기 카운터보어로부터 상기 카운터보어의 원주 둘레까지 유체 연통을 제공하고, 상기 축방향 유체 유동 경로는, 상기 유체 도관과 유체 연통하는 중간 밸브 챔버부와의 유체 연통을 제공하는 것인, 제어 플레이트.
2. 제1항에 있어서, 상기 축방향 유체 유동 경로는 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 상기 중간 밸브 챔버부와 상부 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 상기 제어 플레이트 바디를 통해 연장되는 것인, 제어 플레이트.
3. 제1항에 있어서, 상기 축방향 유체 유동 경로는, 상기 반경방향 유체 유동 경로와 상기 중간 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 상기 반경방향 유체 유동 경로로부터 상기 제어 플레이트 바디를 통해 연장되는 것인, 제어 플레이트.
4. 제1항에 있어서, 상기 중간 밸브 챔버부는 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 제2 중간 밸브 챔버부인 것인, 제어 플레이트.
5. 제1항에 있어서,
   폴리머 인서트 디스크
   를 더 포함하고, 상기 폴리머 인서트 디스크는,
   상기 제어 플레이트 바디를 통해 각각 연장되는 복수의 필라(pillar);
   필라로부터 반경방향으로 각각 연장되는 복수의 플러그
   를 포함하는 것인, 제어 플레이트.
6. 제5항에 있어서, 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 상기 중간 밸브 챔버부 및 상부 밸브 챔버부와 적어도 하나의 플러그 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 적어도 하나의 필라를 통해 축방향 유동 경로가 연장되는 것인, 제어 플레이트.
7. 제5항에 있어서, 상기 반경방향 유체 유동 경로와 상기 중간 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 상기 반경방향 유체 유동 경로로부터 상기 폴리머 인서트 디스크를 통해 적어도 하나의 축방향 유체 유동 경로가 연장되는 것인, 제어 플레이트.
8. 제1항에 있어서, 상기 제어 플레이트는 다이어프램 아래에 현수된 스터브(stub)에 장착되고, 상기 제어 플레이트와 상기 다이어프램 사이의 거리는 스윕 체적(sweep volume)을 감소시키도록 최소화된 것인, 제어 플레이트.
9. 밸브 조립체에 있어서,
   밸브 챔버, 이 밸브 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 유체 도관 구멍(fluid conduit aperture), 상기 밸브 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 제2 유체 도관 구멍, 및 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트(orifice ridge segment)를 갖는 밸브 바디로서, 상기 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트는 상기 밸브 바디로부터 상기 밸브 챔버 내로 연장하고, 상기 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트 사이에 중간 밸브 챔버부를 정의하는 것인 밸브 바디;
   평탄면과 해당 평탄면에 대향된 반대면을 갖는 기본적으로 원형인 디스크로 형성된 제어 플레이트 바디로서, 상기 제어 플레이트는 액츄에이터에 의해 밸브 내에서 이동되도록 구성되고, 상기 평탄면은 상기 밸브 내의 유체 유동을 차단하는 연속적인 비중단 평탄부를 갖는 것인 제어 플레이트 바디;
   상기 제어 플레이트 바디 내에 있고 유체 도관과 유체 연통하는 카운터보어;
   상기 카운터보어에서 종결하는, 상기 제어 플레이트 바디 내의 복수의 반경방향 유체 유동 경로;
   상기 제어 플레이트 바디 내의 복수의 축방향 유체 유동 경로
   를 포함하고,
   상기 반경방향 유체 유동 경로는 상기 카운터보어로부터 상기 카운터보어의 원주 둘레까지 유체 연통을 제공하고, 상기 축방향 유체 유동 경로는 상기 유체 도관과 유체 연통하는 중간 밸브 챔버부와의 유체 연통을 제공하는 것인, 밸브 조립체.
10. 제9항에 있어서, 상기 축방향 유체 유동 경로는 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 상기 중간 밸브 챔버부와 상부 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 상기 제어 플레이트 바디를 통해 연장되는 것인, 밸브 조립체.
11. 제9항에 있어서, 상기 축방향 유체 유동 경로는 상기 반경방향 유체 유동 경로와 상기 중간 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 상기 반경방향 유체 유동 경로로부터 상기 제어 플레이트 바디를 통해 연장되는 것인, 밸브 조립체.
12. 제9항에 있어서, 상기 중간 밸브 챔버부는 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 제2 중간 밸브 챔버부인 것인, 밸브 조립체.
13. 제9항에 있어서,
    폴리머 인서트 디스크
    를 더 포함하고, 상기 폴리머 인서트 디스크는,
    상기 제어 플레이트 바디를 통해 각각 연장되는 복수의 필라;
    필라으로부터 반경방향으로 각각 연장되는 복수의 플러그
    를 포함하는 것인, 밸브 조립체.
14. 제13항에 있어서, 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 상기 중간 밸브 챔버부 및 상부 밸브 챔버부와 적어도 하나의 플러그 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 적어도 하나의 필라를 통해 축방향 유동 경로가 연장되는 것인, 밸브 조립체.
15. 제13항에 있어서, 상기 반경방향 유체 유동 경로와 상기 중간 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 상기 반경방향 유체 유동 경로로부터 상기 폴리머 인서트 디스크를 통해 적어도 하나의 축방향 유체 유동 경로가 연장되는 것인, 밸브 조립체.
16. 제9항에 있어서, 상기 제어 플레이트는 다이어프램 아래에 현수된 스터브에 장착되고, 상기 제어 플레이트와 상기 다이어프램 사이의 거리는 스윕 체적을 감소시키도록 최소화된 것인, 밸브 조립체.
17. 제어 플레이트를 사용하여 하이 컨덕턴스 밸브를 통해 유체를 안내하는 방법으로서,
    밸브 바디를 통해 유체를 펌핑하는 단계로서, 상기 밸브 바디는 밸브 챔버, 이 밸브 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 제1 유체 도관 구멍, 상기 밸브 챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 제2 유체 도관 구멍 및 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트를 포함하고, 상기 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트는 상기 밸브 바디로부터 상기 밸브 챔버 내로 연장되고 상기 적어도 한 쌍의 인접한 오리피스 융기부 세그먼트 사이에 중간 밸브 챔버부를 정의하는 것인 단계;
    밸브 액츄에이터를 사용하여 상기 밸브 바디 내에서 제어 플레이트 바디를 이동시키는 단계로서, 상기 제어 플레이트 바디는, 평탄면과 해당 평탄면에 대향된 반대면을 갖는 원형 디스크로 형성되고, 상기 평탄면은 상기 밸브 내에서 유체 유동을 차단하도록 연속적인 비중단 평탄부를 갖는 것인 단계;
    상기 제어 플레이트 바디 내에 형성되고 상기 제어 플레이트 바디의 카운터보어에서 종결하는 복수의 반경방향 유체 유동 경로를 통해 상기 유체를 전달(channeling)하는 단계;
    상기 제어 플레이트 바디 내에 형성된 복수의 축방향 유체 유동 경로를 통해 상기 유체를 전달하는 단계
    를 포함하며,
    상기 반경방향 유체 유동 경로는 상기 카운터보어로부터 해당 카운터보어의 원주 둘레까지 유체 연통을 제공하고 상기 축방향 유체 유동 경로는 상기 유체 도관과 유체 연통하는 중간 밸브 챔버부와의 유체 연통을 제공하는 것인, 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 축방향 유체 유동 경로는, 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 상기 중간 밸브 챔버부와 상부 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 상기 제어 플레이트 바디를 통해 연장되는 것인, 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 축방향 유체 유동 경로는, 상기 반경방향 유체 유동 경로와 상기 중간 밸브 챔버부 사이에 유체 연통 경로를 형성하도록 상기 반경방향 유체 유동 경로로부터 상기 제어 플레이트 바디를 통해 연장되는 것인, 방법.
20. 제17항에 있어서, 상기 중간 밸브 챔버부는 상기 하이 컨덕턴스 밸브의 제2 중간 밸브 챔버부인 것인, 방법.

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