專利名稱：適合流體流通過(guò)結(jié)構(gòu)布置的篩狀結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體輸送系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)涉及用于俘獲在半導(dǎo)體制造期間可能逸出的有害氣體或易燃?xì)怏w的裝置。
本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)配氣盤被用于在許多制造工藝和加工機(jī)械中控制氣體和氣體混合物的流動(dòng)。典型的配氣盤(例如，

圖1a所示的配氣盤100)是由數(shù)百個(gè)考慮周密的或獨(dú)立的零部件(例如，閥門102、過(guò)濾器104、流量調(diào)節(jié)器106、壓力調(diào)節(jié)器107、壓力傳感器109和連接件108)通過(guò)數(shù)十(或數(shù)百)英尺長(zhǎng)的管道系統(tǒng)110連接在一起制成的。配氣盤是為了通過(guò)各種各樣考慮周密的零部件的獨(dú)特配置提供所需要的功能(例如，混合和吹洗)而設(shè)計(jì)的。傳統(tǒng)的配氣盤100具有兩個(gè)組成部分氣體系統(tǒng)115和安裝平面116。氣體系統(tǒng)115是離散零部件(例如，閥門102、過(guò)濾器104、流量調(diào)節(jié)器106)以及它們的互相連接(例如，管道系統(tǒng)110)的集合。安裝平面116是安裝氣體系統(tǒng)115的底座。
圖1b展示用于俘獲從傳統(tǒng)的氣體系統(tǒng)115中滲漏的氣體的傳統(tǒng)的裝置190。就圖1b的目的而言，各種各樣離散的零部件(例如，圖1a中的閥門102、過(guò)濾器104、流量調(diào)節(jié)器)可以簡(jiǎn)單地作為一個(gè)整體看待，即被看作是諸功能零部件121。
傳統(tǒng)的氣體系統(tǒng)115和安裝平面116兩者被完全封閉在外殼120之內(nèi)。俘獲系統(tǒng)118被用來(lái)俘獲可能從傳統(tǒng)的氣體系統(tǒng)115中滲漏的氣體。俘獲系統(tǒng)118還作為真空起抽吸空氣流112進(jìn)入進(jìn)氣口111的作用的角色。外殼120內(nèi)的空氣流113遍布整個(gè)外殼120的體積流動(dòng)。任何滲漏氣體都將被外殼120中的空氣流113攜帶，然后被抽吸到俘獲系統(tǒng)118中。俘獲系統(tǒng)118這樣俘獲從傳統(tǒng)的氣體系統(tǒng)115滲漏的氣體，以致只有潔凈的空氣119從俘獲系統(tǒng)118中逸出。因此，只有潔凈的空氣119被排放到環(huán)境中。
在標(biāo)準(zhǔn)的配氣盤100中，傳統(tǒng)的氣體系統(tǒng)115是定做的手工制品。在傳統(tǒng)的氣體系統(tǒng)115中功能部件121之間具有相當(dāng)大的空間114，所以外殼120里的空氣流113很容易在傳統(tǒng)的氣體系統(tǒng)115的功能部件121之間流動(dòng)。從傳統(tǒng)的氣體系統(tǒng)115中滲漏的氣體非常可能駐留在空間114中。因此，滲漏氣體很容易被抽吸到外殼120的外面通過(guò)排氣口117進(jìn)入俘獲系統(tǒng)118。
目前配氣盤100存在的問(wèn)題是它們中大多數(shù)是為滿足特定的需要而專門設(shè)計(jì)和配置的。至今還沒(méi)有用來(lái)配置配氣盤的簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。當(dāng)今，設(shè)計(jì)配氣盤、加工所有的分段組件、然后把它們組裝成最終產(chǎn)品需要花費(fèi)數(shù)周至數(shù)月的時(shí)間。專門設(shè)計(jì)和配置每種新配氣盤是以時(shí)間和金錢為代價(jià)的。此外，缺乏標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)使設(shè)施的工作人員難以維護(hù)、修理和改造可能存在于單一的設(shè)施中的所有的設(shè)計(jì)各不相同的配氣盤。專用設(shè)計(jì)需要充足的人力，這將導(dǎo)致客戶為定做配氣盤支付高成本。定做的配氣盤還使備件庫(kù)存管理變得繁瑣且費(fèi)用高昂。
回過(guò)來(lái)參照?qǐng)D1a，現(xiàn)目前配氣盤存在的另一個(gè)問(wèn)題是為了使所有的功能部件相互連接需要大量的連接件108和焊接。當(dāng)管道被焊接到連接件108上時(shí)，在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱量將使管道中接近焊點(diǎn)的部分(即受熱區(qū)域)的電拋光等級(jí)由于物理化學(xué)變化而下降。受熱區(qū)的光潔度下降可能是產(chǎn)生污染物的根源。此外，在焊接過(guò)程中金屬蒸汽(例如，錳蒸汽)可能在溫度較低的管道部分中凝結(jié)并且在其中形成沉積。另外，如果被焊接的零部件具有不同的材料構(gòu)成(例如，含鉻鎳鐵合金的不銹鋼)，所需的焊縫幾何形狀和化學(xué)性質(zhì)則難以實(shí)現(xiàn)。因此，大量采用連接件和焊接的配氣盤與需要極低水平的污染物和顆粒的超潔凈氣體系統(tǒng)是不相容的。此外，高純度的連接件108價(jià)格昂貴，并且可能難以得到，因此使任何包括它們的配氣盤都將增加成本。
與現(xiàn)有的配氣盤設(shè)計(jì)相關(guān)的第三個(gè)問(wèn)題是大量的管道系統(tǒng)110被用于為遍布配氣盤的氣體確定路線。大體積的管道系統(tǒng)需要大量的氣體來(lái)填充該系統(tǒng)并且使空氣流變得難以穩(wěn)定和控制。此外，管道系統(tǒng)價(jià)格昂貴的配氣盤需要耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行吹洗和隔離，這可能導(dǎo)致基本加工設(shè)備昂貴的停機(jī)時(shí)間，從而導(dǎo)致業(yè)主的成本增加。再進(jìn)一步，配氣盤具有的管道系統(tǒng)越多，它所具有的“潤(rùn)濕表面積”就越大，這將增加它在制造過(guò)程中變成污染源的可能性。
1996年12月3日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)第08/760,150號(hào)已經(jīng)通過(guò)揭示適合積木式氣體系統(tǒng)200的積木式構(gòu)件202、204著手解決上述問(wèn)題，如圖2a所示。這種構(gòu)件的運(yùn)用大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并且減少了與當(dāng)前的配氣盤技術(shù)相關(guān)的不足。圖2a展示各種各樣的功能部件206。圖2a中的功能部件206類似于圖1b中的功能部件121。換言之，就圖2a的目的而言功能部件206可以被標(biāo)注成一個(gè)整體，盡管它們的準(zhǔn)確的形狀和/或功能各不相同。每個(gè)功能部件206被安裝在積木式模塊202上。功能部件206在±x方向上通過(guò)積木式底座模塊202相互流體連通。功能部件206在±z方向上通過(guò)歧管模塊204相互流體連通。歧管模塊204在功能部件206和積木式底座模塊202的下方。
比較圖2a和圖1a，與傳統(tǒng)的配氣盤100(簡(jiǎn)單地回顧圖1a)相關(guān)的昂貴的管道系統(tǒng)110在積木式氣體系統(tǒng)200中被刪除。此外，積木式氣體系統(tǒng)200的功能部件206比按傳統(tǒng)定做的氣體系統(tǒng)115的功能部件(例如，閥門102、過(guò)濾器104、流量調(diào)節(jié)器106)更密集。因此，積木式氣體系統(tǒng)200是密集的。密集型氣體系統(tǒng)是一種具有窄間隙或窄間隙區(qū)域的氣體系統(tǒng)。窄間隙可能與窄間隙區(qū)是難以區(qū)分的，因此在這份專利申請(qǐng)中被交替地使用。窄間隙在這個(gè)實(shí)例中是氣體系統(tǒng)200內(nèi)的空隙，該空隙在使用傳統(tǒng)的裝置190、290時(shí)至多具有無(wú)關(guān)緊要的流體流動(dòng)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2b，積木式氣體系統(tǒng)215被增加的填充密度導(dǎo)致在積木式氣體系統(tǒng)215范圍內(nèi)形成上述的窄間隙區(qū)214。正象被討論的那樣，窄間隙區(qū)214引起在與氣體系統(tǒng)215相關(guān)的各種結(jié)構(gòu)之間缺少空氣流動(dòng)。如圖2b所示，窄間隙區(qū)214在相鄰的功能部件206之間。但是，在實(shí)踐中已經(jīng)觀察到最窄的間隙在相鄰的氣體棒之間。氣體棒在圖2b中未示出，它將在在本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明中進(jìn)一步詳細(xì)討論。因此，圖2b僅僅起這種與積木式氣體系統(tǒng)200相關(guān)的減少空隙特征尺寸的示范性實(shí)例的作用。
由窄間隙214引起空氣流動(dòng)不足導(dǎo)致各種違反半導(dǎo)體制造安全技術(shù)規(guī)范的情況。例如，一些最初的裝備制造商(OEMs)是這樣解釋Sematech技術(shù)規(guī)范SEMI S2-93A第10節(jié)的，即要求遍布外殼結(jié)構(gòu)220的最小值為每分鐘50英尺。空氣流動(dòng)不足導(dǎo)致違反這條技術(shù)規(guī)范。此外，與SEMI S2-93A無(wú)關(guān)的工業(yè)技術(shù)規(guī)范包括僅次于任何易燃?xì)怏w(如氫氣、氨、二氯硅烷)的關(guān)鍵連接的每分鐘100英尺；接近任何自燃?xì)怏w(如硅烷)的關(guān)鍵連接的每分鐘200英尺；真空密封外殼220。因此，圖2b所示的傳統(tǒng)裝置290不足以達(dá)到積木式氣體系統(tǒng)215的預(yù)期目的。
需要的是一種新裝置，該裝置將在積木式氣體系統(tǒng)215的密集填充的功能部件206之間成功地引導(dǎo)空氣流。有允許空氣流入氣體系統(tǒng)215的開(kāi)口的安裝平面就是這種改進(jìn)裝置的實(shí)例。
在本發(fā)明中，空氣流進(jìn)入外殼的進(jìn)氣口。然后，空氣通過(guò)管道流向安裝平面的進(jìn)氣表面區(qū)。空氣流被引導(dǎo)穿過(guò)安裝平面后再通過(guò)積木式氣體系統(tǒng)。從那里，空氣流在外殼范圍內(nèi)被引向排氣口。然后，空氣進(jìn)入俘獲系統(tǒng)，該系統(tǒng)能容納任何可能已經(jīng)從氣體系統(tǒng)中逸出的氣體并且把凈化的空氣排放出去。
在替代實(shí)施方案中，管道把氣體系統(tǒng)的排氣表面區(qū)接到排氣口上。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，管道把安裝平面的排氣表面區(qū)接到排氣口上。在又一個(gè)實(shí)施方案中，管道把進(jìn)氣口與氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
此外，介紹了許多可以應(yīng)用于上述的任何實(shí)施方案(或本發(fā)明的實(shí)施方案)的細(xì)節(jié)。這些細(xì)節(jié)包括使吸進(jìn)的空氣流最大的小橫截面積進(jìn)氣口、在氣體系統(tǒng)的寬間隙下方用于安裝平面的開(kāi)口的芯棒、為了清除外殼上的死角在管道側(cè)壁上設(shè)置的通道、以及為了允許除去外殼范圍內(nèi)各種各樣的死角而設(shè)置的附加的進(jìn)氣口。
圖1b圖解說(shuō)明用于標(biāo)準(zhǔn)配氣盤的外殼系統(tǒng)。
圖2a圖解說(shuō)明積木式氣體系統(tǒng)。
圖2b圖解說(shuō)明外殼系統(tǒng)和積木式氣體系統(tǒng)。
圖3a圖解說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案在-z方向上的裝置。
圖3b圖解說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案在-y方向上的外殼。
圖3c圖解說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案在-x方向上的外殼。。
圖4圖解說(shuō)明用于本發(fā)明的實(shí)施方案的氣體系統(tǒng)和安裝平面。
圖5圖解說(shuō)明用于本發(fā)明的實(shí)施方案的安裝平面。
圖6圖解說(shuō)明第一替代實(shí)施方案。
圖7圖解說(shuō)明第二替代實(shí)施方案。
圖8圖解說(shuō)明第三替代實(shí)施方案。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明介紹一種在半導(dǎo)體生產(chǎn)中把空氣流引導(dǎo)到由相互連接的積木式構(gòu)件組成的氣體系統(tǒng)的新穎裝置。在下面介紹中，為了透徹地理解本發(fā)明，介紹了許多特殊的細(xì)節(jié)(例如，特殊的積木式構(gòu)件、特殊的安裝平面和特殊的空氣流方向)，不過(guò)，對(duì)于熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人或許用不著這些特殊的細(xì)節(jié)就能實(shí)踐本發(fā)明。在其它實(shí)例中，眾所周知的機(jī)械組裝、機(jī)械加工和制造技術(shù)沒(méi)有特別詳細(xì)地陳述，以避免喧賓奪主使本發(fā)明變得模糊而難于理解。
在本發(fā)明中，空氣流進(jìn)入外殼的進(jìn)氣口?？諝馔ㄟ^(guò)管道流向安裝平面的進(jìn)氣表面區(qū)。然后，引導(dǎo)空氣流通過(guò)安裝平面后在積木式氣體系統(tǒng)的諸零部件之間通過(guò)。從那里，空氣流在外殼范圍內(nèi)被引導(dǎo)流向排氣口。然后，空氣進(jìn)入俘獲系統(tǒng)，該系統(tǒng)能容納任何已從氣體系統(tǒng)中逸出的氣體，再將被凈化的空氣排放出去。在替代實(shí)施方案中，管道把氣體系統(tǒng)的排氣表面區(qū)與排氣口連接起來(lái)。在另一個(gè)替代實(shí)施方案中，管道把安裝平面的排氣表面區(qū)與排氣口連接起來(lái)。在又一個(gè)替代實(shí)施方案中，管道把進(jìn)氣口與氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。此外，還介紹了許多可應(yīng)用于任何上述實(shí)施方案或本發(fā)明的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。這些細(xì)節(jié)包括使吸進(jìn)的空氣流最大的小橫截面積進(jìn)氣口、在氣體系統(tǒng)的寬間隙下方用于安裝平面的開(kāi)口的芯棒、為了清除外殼上的死角在管道側(cè)壁上設(shè)置的通道、以及為了允許除去外殼范圍內(nèi)各種各樣的死角而設(shè)置的附加的進(jìn)氣口。
圖3a、3b和3c展示本發(fā)明的實(shí)施方案在3個(gè)不同方向上的透視圖(即分別從-z、-y和-x方向往里觀察)。參照?qǐng)D3a和3b，裝置300a(見(jiàn)圖3a)用在相鄰的氣體棒331b和332b之間的窄間隙307b(見(jiàn)圖3b)適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)空氣流。在相鄰的氣體棒331b和332b之間的窄間隙307b在實(shí)踐中比相鄰的功能部件318a、b之間的間隙325a、b窄得多(大約為0.2英寸)。因此，氣體系統(tǒng)319a、b、c在圖3中的畫法是不按比例的，僅僅是為圖解說(shuō)明在本文中討論的各種概念服務(wù)。即便如此，也有可能是這樣的，即大的功能部件318a、b或形狀復(fù)雜的功能部件318a、b可能是這樣存在的，以致間隙325a、b狹窄到足以氣密地限制空氣在間隙325a、b范圍內(nèi)流動(dòng)。應(yīng)用于這項(xiàng)發(fā)明的氣體系統(tǒng)比較按比例的視圖用圖4表示。圖4將在下面討論。
繼續(xù)本發(fā)明的介紹，來(lái)自制造環(huán)境的空氣流340a在進(jìn)氣口302a被引入。該空氣流繼續(xù)流入管道313a，借此使空氣流(按+y方向)流過(guò)安裝平面308a、b，進(jìn)入氣體系統(tǒng)319a、b。然后，空氣流在外殼的殼體301a、b旁流過(guò)，朝排氣口330a、b流去?？諝饬?34a、334b從排氣口330a、b流入俘獲系統(tǒng)321a。俘獲系統(tǒng)321這樣過(guò)濾空氣流，以致任何從氣體系統(tǒng)319a、b滲漏的氣體(該氣體是被空氣流319a、b捕捉的)都被俘獲系統(tǒng)321捕獲。然后，俘獲系統(tǒng)321a把被捕獲的滲漏氣體引導(dǎo)到中央廢氣管理系統(tǒng)。潔凈的空氣322a被排放回環(huán)境。俘獲系統(tǒng)321a還形成真空，抽吸空氣流通過(guò)裝置300。換言之，俘獲系統(tǒng)321a還起著空氣流來(lái)源的作用?？諝饬鱽?lái)源僅僅是任何用來(lái)把空氣引入進(jìn)氣口的裝置。
改進(jìn)裝置300a的基本零件是外殼301a、b。外殼301a、b通常是(盡管不需要是)盒狀結(jié)構(gòu)，它通常是由金屬板制成的。在外殼301a、b范圍內(nèi)是氣體系統(tǒng)319a、b。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，安裝平面308a、b作為外殼301a、b的邊界。在傳統(tǒng)的俘獲系統(tǒng)中(見(jiàn)圖1b和2b)，外殼120、220僅僅保證逸出的氣體在被掃入俘獲系統(tǒng)118、218之前被容納在外殼之中。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，圖3a、b所示的外殼301a、b本質(zhì)上具有同樣的目的；但是，氣體滲漏到外殼301a外面，進(jìn)入管道313a則是可能的。本發(fā)明將提及這個(gè)問(wèn)題，但是，在這份說(shuō)明書中對(duì)它的討論將留在后面。
如圖3a和3b所示，(正象在美國(guó)專利申請(qǐng)第08/760,150號(hào)中所描述的那樣)，氣體系統(tǒng)319a、b是由功能部件318a、b；積木式底座模塊316a、b和歧管模塊317a、b組成的。功能部件318a1-a6和318b1-b12被安裝在它們相應(yīng)的積木式底座模塊316a1-a6和316b1-b12上。在積木式底座模塊316里面是允許流體在積木式模塊316的內(nèi)部與其相對(duì)應(yīng)的功能部件318之間流動(dòng)的通道。積木式底座模塊316內(nèi)的通道這樣延伸到每個(gè)積木式模塊316的面上，以致相鄰的積木式底座模塊(例如，316a1、a2；316b1、b2)呈流體連通狀態(tài)。這導(dǎo)致相鄰的功能部件(例如，318a1、a2和318b1、b2)是相互流體連通的。用這種方法可以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的氣體系統(tǒng)319a、b。
圖3b是外殼301b內(nèi)部的俯視圖。氣體系統(tǒng)319b有兩根氣體棒331b、332b。參照?qǐng)D3a和3b，積木式底座模塊316a1-a6、b1-b6被連接在一起形成氣體棒331a、b。類似地，積木式底座模塊316b7-12被連接在一起形成氣體棒332b。氣體棒331、332這樣定位在安裝平面308上，以致使它們沿著x方向鋪設(shè)。氣體棒331a、b基本上允許流體在功能部件318a1-a6、b1-b6之間(沿著x軸)流動(dòng)。氣體棒332b允許流體在功能部件318b7-12之間(沿著x軸)流動(dòng)。氣體棒331a、b和332a、b被直接安裝在歧管模塊317a1、b1和317a2、b2上。氣體棒331a、b和332a、b彼此通過(guò)歧管模塊317a1、b1和317a2、b2呈流體連通狀態(tài)。歧管模塊317是把相鄰的氣體棒331、332(用一個(gè)歧管模塊或者借助一串相互連接的歧管模塊)相互連接起來(lái)的模塊。歧管模塊317沿著z軸鋪設(shè)并且被直接安裝在安裝平面308上。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，氣體系統(tǒng)319是借助歧管模塊317安裝在安裝平面308上的。安裝平面308類似于在1997年7月11日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)第08/893,773號(hào)中揭示的安裝平面。安裝平面308的技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)足以滿足半導(dǎo)體生產(chǎn)要求的氣體系統(tǒng)是至關(guān)重要的。具體地說(shuō)，為了保證相鄰的積木式底座模塊(例如316a1、a2和316b1、b2)之間無(wú)滲漏地密封，積木式底座模塊316必須彼此精確地對(duì)準(zhǔn)并且與歧管模塊317精確地對(duì)準(zhǔn)。因此，安裝平面308不僅作為便于組裝氣體系統(tǒng)319的底座，而且作為實(shí)現(xiàn)積木式氣體系統(tǒng)319時(shí)關(guān)鍵的準(zhǔn)直工具。
參照?qǐng)D3b，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，安裝平面308b不同于在美國(guó)專利申請(qǐng)第08/893,773號(hào)中揭示的那個(gè)安裝平面，其中為了允許空氣流入氣體系統(tǒng)319b孔或開(kāi)口323在安裝平面308b上。換言之，空氣在相鄰的氣體棒331b、332b之間流動(dòng)并且通過(guò)氣體系統(tǒng)319b中的窄間隙307b。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，相鄰的氣體棒331b、332b(沿著z軸)的中心間距大約為1.7英寸；如果給定氣體棒331b、332b的寬度332b為1.5英寸，則窄間隙307b大約為0.2英寸。來(lái)自管道313在+y方向上的空氣流(簡(jiǎn)單地參照?qǐng)D3a)被引導(dǎo)通過(guò)安裝平面308b上的開(kāi)口323，這允許空氣流繼續(xù)流入氣體系統(tǒng)319b。類似于開(kāi)口323的開(kāi)口在氣體棒331b和332b的下面；但是，這些開(kāi)口在圖3b中是看不到的，因?yàn)樗鼈冊(cè)跉怏w棒331b和332b下方?？諝饬魍ㄟ^(guò)氣體棒331b、332b之間的窄間隙307b并且最終通過(guò)氣體系統(tǒng)319a、b范圍內(nèi)存在的其他的窄間隙向上流動(dòng)。這種空氣流本質(zhì)上可以除掉使用傳統(tǒng)的俘獲系統(tǒng)時(shí)可能以其它方式保留在氣體系統(tǒng)319的空隙中的滲漏氣體。
安裝平面308b具有橫臥在xz平面上的表面區(qū)，流過(guò)安裝平面308b的空氣流將通過(guò)該表面區(qū)繼續(xù)流動(dòng)。存在兩個(gè)表面區(qū)一個(gè)表面區(qū)在空氣流進(jìn)入安裝平面308b的位置(“安裝平面進(jìn)氣表面區(qū)”)，而另一個(gè)被邊界線303包圍的表面區(qū)在空氣流離開(kāi)安裝平面308b的位置(“安裝平面排氣表面區(qū)”)。安裝平面308b的進(jìn)氣表面區(qū)是安裝平面308b上的一個(gè)表面區(qū)域，傾向于通過(guò)安裝平面308b流動(dòng)的空氣將在該區(qū)域進(jìn)入安裝平面308b。安裝平面308b的排氣表面區(qū)是安裝平面308b上的另一個(gè)表面區(qū)域，通過(guò)安裝平面308b空氣流將在該區(qū)域離開(kāi)安裝平面308b。以線303為界的安裝平面308b的排氣表面區(qū)在圖3b中很容易看到。安裝平面308b的進(jìn)氣表面區(qū)在圖3b中是看不到的，因?yàn)樗鼨M臥在安裝平面308b的下面；但是，安裝平面308b的進(jìn)氣表面區(qū)在尺寸上與以線303為界的區(qū)域相等則是顯而易見(jiàn)的。
回過(guò)來(lái)參照?qǐng)D3a，因?yàn)楸景l(fā)明的實(shí)施方案預(yù)計(jì)在引導(dǎo)空氣流通過(guò)氣體系統(tǒng)319a之前先引導(dǎo)空氣流通過(guò)安裝平面308a，所以安裝平面308a的排氣表面區(qū)在y軸上定位在370處。安裝平面308a的進(jìn)氣表面區(qū)在y軸上位于350處。
氣體系統(tǒng)319也具有在很大程度上橫臥在xz平面中的進(jìn)氣和排氣表面區(qū)。氣體系統(tǒng)319的表面區(qū)類似于論及安裝平面308時(shí)介紹的表面區(qū)。氣體系統(tǒng)319的進(jìn)氣表面區(qū)是在氣體系統(tǒng)319周圍的表面區(qū)，空氣通過(guò)該表面區(qū)為的是進(jìn)入氣體系統(tǒng)319。氣體系統(tǒng)319的排氣表面區(qū)是在氣體系統(tǒng)319周圍的表面區(qū)，所有已經(jīng)通過(guò)氣體系統(tǒng)319的空氣流都通過(guò)該表面區(qū)，以便逸出氣體系統(tǒng)319的區(qū)域。
參照?qǐng)D3a，氣體系統(tǒng)319a的進(jìn)氣表面區(qū)也沿著y軸被定位在370處。盡管氣體系統(tǒng)319a的形狀是不規(guī)則的，但是平滑的表面區(qū)是可以預(yù)見(jiàn)的，該表面區(qū)基本上橫跨包圍氣體系統(tǒng)319a區(qū)域的區(qū)域，當(dāng)前對(duì)準(zhǔn)氣體系統(tǒng)319a的空氣流為了進(jìn)入氣體系統(tǒng)319a區(qū)域必須經(jīng)過(guò)所述區(qū)域。因?yàn)闅怏w系統(tǒng)319a被固定在安裝平面308a上，所以安裝平面308a的排氣表面區(qū)和氣體系統(tǒng)319a的進(jìn)氣表面區(qū)兩者被定位在y軸的同一位置370。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3b，請(qǐng)注意，雖然氣體系統(tǒng)319b只有兩個(gè)氣體棒331b和332b(分別在軸線304和軸線305上)，但是該系統(tǒng)可能有三根氣體棒。這第三根氣體棒可能以軸線306為中心。假設(shè)氣體系統(tǒng)319b的進(jìn)氣表面區(qū)包括一些可能出現(xiàn)但并非必定出現(xiàn)氣體棒的區(qū)域328。換言之，來(lái)自管道313a的空氣向上流動(dòng)穿過(guò)安裝平面308b上的通孔323通過(guò)安裝平面308b流入氣體系統(tǒng)319b的進(jìn)氣表面區(qū)。因此，氣體系統(tǒng)319b的進(jìn)氣表面區(qū)包括正好在(沒(méi)有放置氣體棒的)安裝平面308b上方的區(qū)域328以及正好在(放置了氣體棒331b、332b的)安裝平面308b上方的區(qū)域327。所以，氣體系統(tǒng)319b的進(jìn)氣表面區(qū)包括被邊界線303包圍的區(qū)域327、328。氣體系統(tǒng)319的進(jìn)氣表面區(qū)與安裝平面308b的排氣表面區(qū)具有近似相同的尺寸和形狀。這保證空氣最有效地流過(guò)并進(jìn)入氣體系統(tǒng)319b。換言之，通過(guò)俘獲系統(tǒng)321a抽吸形成的總體積流速(回過(guò)來(lái)參照?qǐng)D3a)均衡地分布在氣體系統(tǒng)319b的進(jìn)氣表面區(qū)上。但是，本發(fā)明不僅僅限于這種約束。區(qū)域328在氣體系統(tǒng)319b中被稱為寬間隙328。寬間隙328的尺寸至少大體上與一個(gè)積木式底座模塊316一樣大并且可能與多個(gè)氣體棒一樣大。寬間隙更一般的定義是在前面提供的。
回過(guò)來(lái)參照?qǐng)D3a，氣體系統(tǒng)319a的排氣表面區(qū)的線性段351被展示出來(lái)。人們?cè)僖淮慰吹?，盡管氣體系統(tǒng)319a具有不規(guī)則的形狀，但是平滑的表面是可以預(yù)見(jiàn)的，所有已經(jīng)進(jìn)入氣體系統(tǒng)319a的空氣為了離開(kāi)氣體系統(tǒng)319a的區(qū)域都必須通過(guò)這個(gè)表面。線性段351是這種平滑表面的一部分。
繼續(xù)介紹圖3所示的改進(jìn)裝置300，管道313a把安裝平面308a的進(jìn)氣表面區(qū)與進(jìn)氣口302a連接起來(lái)。進(jìn)氣口允許空氣流入外殼301a或管道313a。這樣，來(lái)自進(jìn)氣口302a的空氣流340a被引導(dǎo)通過(guò)管道313a。管道僅僅是一種這樣的結(jié)構(gòu)，它在裝置范圍內(nèi)協(xié)助引導(dǎo)被隔離或幾乎被隔離的流體的流動(dòng)。然后，空氣流沿著+y方向被引導(dǎo)通過(guò)安裝平面308a的進(jìn)氣表面區(qū)，通過(guò)安裝平面308a上的開(kāi)口(例如323，簡(jiǎn)單地參照?qǐng)D3b)，再分別通過(guò)安裝平面308a的排氣表面區(qū)和氣體系統(tǒng)319a的進(jìn)氣表面區(qū)。接下來(lái)，空氣流通過(guò)氣體系統(tǒng)319的排氣表面(在圖3a中用線351表示)。
然后，在外殼301a中的空氣流被引導(dǎo)到排氣口330a，進(jìn)入俘獲系統(tǒng)321a。在俘獲系統(tǒng)中，氣體經(jīng)過(guò)過(guò)濾后潔凈的空氣322被排放回環(huán)境。排氣口允許流體流從外殼301a或管道中逸出。
參照?qǐng)D4，圖4更詳細(xì)地以改善的相對(duì)比例展示氣體系統(tǒng)419和安裝平面408。在這張圖中，可以看到5個(gè)氣體棒431-435。還能看到兩個(gè)歧管436、437。歧管436在所有的5根氣體棒431-435的下面，而歧管437在氣體棒431、432和433的下面。還可以注意到兩種間隙，窄間隙427-430和用邊界425和426勾畫出輪廓的寬間隙。窄間隙427-430分別在相鄰的氣體棒431與432、432與433、433與434、434與435之間。在這個(gè)實(shí)施方案中，窄間隙427-430是氣體系統(tǒng)419范圍內(nèi)的間隙，如果使用類似于在圖1B和圖2B中展示的傳統(tǒng)裝置清除來(lái)自氣體系統(tǒng)419的滲漏氣體，按照可應(yīng)用工業(yè)技術(shù)規(guī)范或客戶的觀點(diǎn)它將具有不充分的空氣流。為了把空氣流適當(dāng)?shù)匾胝g隙427-430，把通孔424策略地定位在安裝平面408上的窄間隙427-430附近。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，象被討論的那樣，窄間隙427-430通常是0.2英寸寬。換言之，在相鄰的氣體棒之間通常有0.2英寸。
氣體系統(tǒng)419中的寬間隙是用邊界425和邊界426勾畫的。寬間隙是氣體系統(tǒng)419中的這樣一種間隙，通過(guò)該間隙被引導(dǎo)通過(guò)開(kāi)口423(它直接在寬間隙的下方)的空氣流本質(zhì)上將對(duì)清除來(lái)自窄間隙區(qū)域(例如，427-430)的滲漏氣體沒(méi)有貢獻(xiàn)。換言之，寬間隙是氣體系統(tǒng)419中的一個(gè)區(qū)域，通過(guò)該區(qū)域的流動(dòng)在很大程度上是被浪費(fèi)掉的。浪費(fèi)掉的流動(dòng)意味著該流動(dòng)在任何時(shí)候都不通過(guò)窄間隙區(qū)域流動(dòng)。在這個(gè)區(qū)域中，寬間隙至少大體上與一個(gè)積木式底座模塊一樣大。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，積木式底座模塊通常是1.5英寸乘1.5英寸。
另外，應(yīng)當(dāng)注意通孔423和424在安裝平面408上的周期性排列。為了保證安裝精確，氣體棒431-435必須沿著安裝導(dǎo)軌450、451放置。這些導(dǎo)軌是在安裝平面408范圍內(nèi)形成的高精度溝槽。有兩種類型的安裝導(dǎo)軌準(zhǔn)直安裝導(dǎo)軌450和歧管安裝導(dǎo)軌451。準(zhǔn)直安裝導(dǎo)軌450被用于相對(duì)安裝平面408調(diào)整氣體棒431-435。歧管安裝導(dǎo)軌451被用于把歧管模塊536、537直接安裝到安裝平面408上。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，通孔423、424位于安裝導(dǎo)軌451范圍內(nèi)。這樣，它們排列被限定在一些預(yù)定位置的范圍內(nèi)。通過(guò)把通孔423、424這樣限定到歧管安裝導(dǎo)軌451上，使它們將總是恰好在氣體棒的外邊緣下方并且總是恰好朝著的氣體棒的外邊緣。這樣完成了兩件事情。第一，某些空氣流實(shí)際上是在氣體棒下面流動(dòng)的，這部分空氣流將清除鉆到氣體棒下面的滲漏氣體。第二，大百分比的空氣流向上流動(dòng)通過(guò)窄間隙427-430。如果通孔423和424更多地定位在氣體棒中心的下面，那么空氣流的主體(由于積木式氣體系統(tǒng)模塊的密集型)將簡(jiǎn)單地在氣體系統(tǒng)419的下方和氣體系統(tǒng)419外邊緣的外面流動(dòng)。通過(guò)把通孔423放在不僅使它們定位在氣體棒外邊緣的下方而且朝氣體棒的外邊緣偏置的區(qū)域中，使空氣流向上流動(dòng)直接通過(guò)氣體系統(tǒng)419中的窄間隙427-430并且鉆到氣體棒431、432的下面。
圖5用通孔或開(kāi)口523的周期性結(jié)構(gòu)展示安裝平面503。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，通孔523是1英寸長(zhǎng)并且沿著歧管安裝導(dǎo)軌551被1英寸的間隔隔開(kāi)。歧管安裝導(dǎo)軌551被用于錨定歧管模塊(例如，圖3a和3b中的317a1、b1和317a2、b2)，并且通常離準(zhǔn)直安裝導(dǎo)軌(550)0.6英寸。安裝導(dǎo)軌550用于幫助使氣體棒在安裝平面503上象上文陳述的那樣準(zhǔn)直。雖然本發(fā)明的實(shí)施方案希望在安裝平面503中周期性地安排開(kāi)口523；但是非?？赡艿氖情_(kāi)口523要由客戶來(lái)安排以適合每種特定氣體系統(tǒng)的布置。但是，本發(fā)明的實(shí)施方案挑選如圖5所示的周期性地安排開(kāi)口523，因?yàn)榕c通孔523的周期性圖案相關(guān)的生產(chǎn)成本比定做通孔523低得多。
有各種各樣的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)需要進(jìn)一步詳細(xì)描述。
第一，回過(guò)來(lái)參照?qǐng)D3b，如果允許空氣通過(guò)開(kāi)口323流進(jìn)寬間隙，那么流過(guò)安裝平面308b的空氣流中相當(dāng)大的一部分幾乎沒(méi)有可能俘獲從這對(duì)氣體棒331b/332b、歧管317b1/b2或功能部件318b逸出的氣體。所以，芯棒嵌入物可以被用來(lái)堵塞上方?jīng)]有氣體棒的通孔323。這將使流過(guò)氣體系統(tǒng)319b的空氣流量最大。參照?qǐng)D4，在寬間隙425、426下方的通孔423在本發(fā)明的實(shí)施方案中將被堵塞。在安裝平面408上的通孔424將不被堵塞，因?yàn)樗鼈兙驮跉怏w棒431-435的下面。通過(guò)堵塞在寬間隙425和426下方的通孔423且不堵塞在氣體系統(tǒng)419下面的通孔424，把最大的空氣流引向氣體系統(tǒng)419以及與它相關(guān)的全部窄間隙(例如，427-430)。
第二，參照?qǐng)D3a，空氣從進(jìn)氣口302a進(jìn)入，然后通過(guò)管道313在管道末端區(qū)3131a范圍內(nèi)流動(dòng)。管道末端區(qū)3131a被看成是管道313a的一部分。參照?qǐng)D3a和圖3c，管道末端區(qū)3131允許空氣進(jìn)入外殼301c?？諝鈴倪M(jìn)氣口302c進(jìn)入，然后通過(guò)管道313c在管道末端區(qū)(在圖3c中看不到，因?yàn)楣艿滥┒藚^(qū)3131a在yz平面中的橫截面積等于進(jìn)氣口302c在yz平面中的橫截面積)范圍內(nèi)流動(dòng)，然后通過(guò)安裝平面308a、c。進(jìn)氣口302c在yz平面中的橫截面積(以及由此產(chǎn)生的管道末端區(qū)3131a的橫截面積)保證改進(jìn)裝置300將滿足工業(yè)安全技術(shù)規(guī)范或客戶的要求。例如，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SEMI S2-93A第10節(jié)要求裝置俘獲合理地想到的滲漏氣體。這個(gè)要求是這樣檢驗(yàn)的，即在外殼301c中以30升/分鐘的流速在開(kāi)口(例如進(jìn)氣口302c)的“視線”范圍內(nèi)通過(guò)0.25英寸直徑的管子慎重地注入六氟化硫。放在開(kāi)口附近的外殼302c外面的吸入式探頭檢測(cè)任何從外殼301c上的開(kāi)口滲漏出來(lái)試驗(yàn)氣體。任何這樣的檢測(cè)結(jié)果都表明試驗(yàn)失敗。
六氟化硫試驗(yàn)氣體在它從0.25英寸直徑的管子中(在30標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘下)涌出時(shí)的速度超過(guò)5000英尺/分鐘。因?yàn)樽匀坏臄U(kuò)散和混合，流速隨著離試驗(yàn)探頭越來(lái)越遠(yuǎn)迅速下降(在探針前面6英寸的地方大約1000英尺/分鐘)。
為了保證滿足SEMI S2-93A技術(shù)規(guī)范，試驗(yàn)氣體不必借助進(jìn)氣口302c從外殼301中逸出。為了保證試驗(yàn)氣體不以這種方式逸出，在進(jìn)氣口302c吸入空氣的線性流速必須合理地超過(guò)來(lái)自試驗(yàn)氣體管的流速。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，1000英尺/分鐘(距試驗(yàn)管正面6英寸的流速)被選中作為名義流速。名義流速是作為“最壞情況”的氣體滲漏類型被合理地選中的流速。名義流速可以逐一地用于幫助開(kāi)發(fā)有助于保證裝置300a滿足工業(yè)技術(shù)規(guī)范(例如，SEMIS2-93A)和客戶的要求的裝置300a特征。這樣，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，空氣在進(jìn)氣口302a、c的吸入速度必須合理地超過(guò)1000英尺/分鐘(名義流速)。在這個(gè)實(shí)施方案中，1500英尺/分鐘被選中作為在進(jìn)氣口302a、c的線性流速，它合理地超過(guò)來(lái)自試驗(yàn)氣體管的1000英尺/分鐘的名義流速。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，進(jìn)氣口302a、c和管道末端區(qū)3131a(簡(jiǎn)單地回過(guò)來(lái)參照?qǐng)D3a)的設(shè)計(jì)點(diǎn)是這樣的，即通過(guò)這些零部件的流速是1500英尺/分鐘。通過(guò)這些零部件的流速是它們?cè)趛z平面中的橫截面積和空氣流來(lái)源(例如，被圖3a中的俘獲系統(tǒng)321a吸入的空氣流)的體積流的函數(shù)。具體地說(shuō)，通過(guò)這些零部件的線性流速是用每個(gè)這樣的零部件(即進(jìn)氣口302a、c或管道末端區(qū)3131a)在yz平面上的橫截面積歸一化的俘獲系統(tǒng)321a的抽吸體積流速。
例如，如果俘獲系統(tǒng)321a以150立方英尺/分鐘的體積流速抽吸，那么1/10平方英尺的橫截面積將產(chǎn)生1500英尺/分鐘的線性流速。類似地，100立方英尺/分鐘的體積流速和1/15平方英尺的橫截面積也將產(chǎn)生1500英尺/分鐘的線性流速。所以，在進(jìn)氣口302a、c和管道末端區(qū)3131b處的特征線性流速可以根據(jù)流動(dòng)來(lái)源的體積流速通過(guò)調(diào)整這些零部件在yz平面上的橫截面積得以實(shí)現(xiàn)。保持俘獲系統(tǒng)321a的低體積流速(例如，100-150立方英尺/分鐘)有益于減少維護(hù)和制造費(fèi)用。
總之，在進(jìn)氣口302a、c處比較高的空氣流速與在管道末端區(qū)31 31a中至少幾英寸距離內(nèi)相差無(wú)幾的或同樣高的空氣流速相結(jié)合將保證在空氣吸入口302a、c的上游將檢測(cè)不到六氟化硫試驗(yàn)氣體，因?yàn)樗呀?jīng)被迎面而來(lái)的空氣流清除掉了。雖然管道末端區(qū)3131a在yz平面內(nèi)具有完全一樣的橫截面積(正象在圖3c中所描繪的那樣)，但是這種設(shè)計(jì)選擇不是必要條件。再者，兩個(gè)結(jié)構(gòu)(進(jìn)氣口302a、c和管道末端區(qū)3131a)中比名義流速(例如來(lái)自試驗(yàn)氣體管)高的流速的組合保證氣體不從進(jìn)氣口302a、逸出外殼301。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)可以具有不同的流速，只要每個(gè)結(jié)構(gòu)都具有適當(dāng)?shù)馗哂诿x流速的流速即可。
本發(fā)明的第三個(gè)細(xì)節(jié)涉及圖3a中的管道313a的側(cè)壁309a。側(cè)壁309a有助于密封或使管道313a與外殼301a的內(nèi)部空間隔離。這樣，在進(jìn)氣口302a的空氣流將全部通過(guò)安裝平面308a流入氣體系統(tǒng)319a區(qū)域。
外殼301a通常取決于顧客的需要。所以，顧客可以要求大的或小的外殼結(jié)構(gòu)301a。他們甚至可以要求不同形狀和尺寸的外殼結(jié)構(gòu)301a。不同形狀和尺寸的外殼301a可能導(dǎo)致在外殼301a范圍內(nèi)出現(xiàn)不同的死區(qū)314a1-a4。死區(qū)314a1-a4本質(zhì)上是在外殼內(nèi)極少有或沒(méi)有空氣流的區(qū)域。死區(qū)314與窄間隙或狹窄區(qū)域截然不同，死區(qū)通常與外殼內(nèi)空氣流不足有關(guān)，而窄間隙或狹窄區(qū)域具體地與通過(guò)氣體系統(tǒng)的空氣流不足相關(guān)。就盒狀外殼S而言，死區(qū)314a1-a4通常在角落處。
正象被討論的那樣，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求各種水平的空氣流遍布整個(gè)外殼301的內(nèi)部空間。例如，對(duì)SEMI S2-93A第10節(jié)常用的解釋要求遍布外殼301a內(nèi)部空間的最小值為每分鐘50英尺。死區(qū)314導(dǎo)致不能滿足這個(gè)要求。此外，工業(yè)技術(shù)規(guī)范還包括接近任何易燃?xì)怏w的關(guān)鍵連接部位(例如，兩個(gè)相鄰模塊316相交)每分鐘100英尺和/或在硅烷的任何關(guān)鍵連接部位附近每分鐘200英尺。死區(qū)314可能威脅到這些標(biāo)準(zhǔn)能否接受裝置300a。
為了清除死區(qū)314a1-a4，可以采取許多途徑。就出現(xiàn)在管道313a的側(cè)壁309a1、a2附近的死區(qū)314a1、a2而言，可以在側(cè)壁309a1、a2上形成通道311a1、a2。通道把流體在外殼301a與管道313a之間的流動(dòng)本質(zhì)上連接起來(lái)。通道311a1、a2允許可觀的流量310a1、a2從管道313a流入角落314a1、a2。此外，為了逐一清除死區(qū)314a3、a4，可以在外殼301a周圍不同的戰(zhàn)略位置增添進(jìn)氣口312a1、a2。追加的進(jìn)氣口312是為了清除外殼范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)死區(qū)或者為了在窄間隙范圍內(nèi)引導(dǎo)空氣流以某種方式安排在外殼結(jié)構(gòu)上的口。
所以，為了形成通過(guò)外殼301a的線性流動(dòng)(例如在-x方向上)可以在外殼301a上的不同位置增添附加的進(jìn)氣口。
圖6-8展示這種設(shè)計(jì)的替代實(shí)施方案。在圖6的實(shí)施方案中，氣體系統(tǒng)619與前面介紹的本發(fā)明的實(shí)施方案相比是被顛倒的。此外，空氣按相反的方向流動(dòng)。因此，管道613把氣體系統(tǒng)619的排氣表面區(qū)與排氣口630連接起來(lái)。俘獲系統(tǒng)(未示出)被接在排氣口630上?？諝饬鲝牟煌倪M(jìn)氣口602a-c進(jìn)入外殼601。盡管展示了不止一個(gè)進(jìn)氣口602a-c，但這不是必要的限制；不過(guò)考慮到可適用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它仍然是被推薦的。
圖7展示另一個(gè)替代實(shí)施方案。圖7所示實(shí)施方案在結(jié)構(gòu)上非常類似于本發(fā)明的實(shí)施方案。主要的差異是空氣的流動(dòng)方向。所以，這樣在這個(gè)實(shí)施方案中，管道713把安裝平面708的排氣表面區(qū)連接到排氣口730上。俘獲系統(tǒng)再一次沒(méi)有展示?？諝饬鲝牟煌倪M(jìn)氣口702a-c進(jìn)入外殼701。同樣，盡管展示了不止一個(gè)進(jìn)氣口602a-c，但這不是必要的限制；不過(guò)考慮到可適用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它仍然是被推薦的。
另一個(gè)實(shí)施方案是用圖8表示的。圖8所示的實(shí)施方案具有與圖6所示者類似的結(jié)構(gòu)。換言之，氣體系統(tǒng)819是被顛倒的。在這個(gè)實(shí)施方案中，管道813把連接氣體系統(tǒng)819的進(jìn)氣表面區(qū)與進(jìn)氣口802連接起來(lái)。俘獲系統(tǒng)(未示出)被接在排氣口830上?？諝鈴倪M(jìn)氣口802進(jìn)入，然后通過(guò)氣體系統(tǒng)819和安裝平面808流入外殼801。
重要的是注意到以被描述的本發(fā)明的實(shí)施方案為特征的全部細(xì)節(jié)都適用于圖6-8所示的替代實(shí)施方案。因此，管道側(cè)壁上用于清除死區(qū)的通道、安裝平面上用于阻擋空氣流通過(guò)氣體系統(tǒng)中的寬間隙的芯棒以及為了使通過(guò)進(jìn)氣口的空氣流最大(以致不允許試驗(yàn)氣體逸出到進(jìn)氣口外邊)而變狹窄的進(jìn)氣口全都適用于所有的替代實(shí)施方案。
重要的是注意到這項(xiàng)發(fā)明的范圍雖然一般地說(shuō)以氣體系統(tǒng)為目標(biāo)，但是可以應(yīng)用于結(jié)構(gòu)布置需要某種流體(例如，氣體或液體)流動(dòng)的其他問(wèn)題。所以，這項(xiàng)發(fā)明通常應(yīng)用于結(jié)構(gòu)布置，不僅僅是氣體系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)布置本質(zhì)上是任何需要流體(例如，氣體或液體)流動(dòng)的結(jié)構(gòu)。前面介紹的氣體系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)布置的一種形式。密集的結(jié)構(gòu)布置是具有至少一個(gè)窄間隙的結(jié)構(gòu)布置。窄間隙是這樣一種間隙，即如果不是使流體流策略地對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)布置以便以這樣的方式引導(dǎo)流體流過(guò)窄間隙，那么在該間隙中最多將只有微不足道的流體流。
此外，與本發(fā)明不僅僅局限于氣體系統(tǒng)，而且可以應(yīng)用于任何需要流體流動(dòng)的結(jié)構(gòu)布置這一事實(shí)相似；本發(fā)明也不僅僅局限于(在美國(guó)專利申請(qǐng)第08/893,773號(hào)中揭示的)被打孔的安裝平面。所以，任何不是結(jié)構(gòu)布置但具有至少一個(gè)允許流體流通過(guò)的開(kāi)口的結(jié)構(gòu)(即，篩狀結(jié)構(gòu))都被認(rèn)為是本發(fā)明的一部分。篩狀結(jié)構(gòu)包括但不限于篩網(wǎng)或周期性固定的拉桿或橫桿。
雖然本發(fā)明的實(shí)施方案預(yù)見(jiàn)打孔的安裝平面將形成篩狀結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明把局限于把結(jié)構(gòu)布置直接安裝到篩狀結(jié)構(gòu)上的裝置。例如，回過(guò)去參照回到圖3a，空氣流可以在氣體系統(tǒng)319的“頂部”引入氣體系統(tǒng)319a(即，按-y方向流動(dòng))。篩狀結(jié)構(gòu)可以被這樣放在氣體系統(tǒng)319a上方，以致空氣流在通過(guò)氣體系統(tǒng)319a之前先通過(guò)篩狀結(jié)構(gòu)。在這樣的實(shí)施方案中，氣體系統(tǒng)319a仍然必須安裝在安裝平面308a上。但是，如果氣流可以通過(guò)其側(cè)面逸出氣體系統(tǒng)319a(例如在z或x方向上)，那么安裝平面就不需要打孔。所以，結(jié)構(gòu)布置并非絕對(duì)需要固定到篩狀結(jié)構(gòu)上。
正象發(fā)明不僅適用于氣體系統(tǒng)和安裝平面而且還適用于結(jié)構(gòu)布置和篩狀結(jié)構(gòu)那樣，類似于氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣和排氣表面區(qū)的各種定義對(duì)于結(jié)構(gòu)布置的進(jìn)氣和排氣表面區(qū)也都存在。換言之，結(jié)構(gòu)布置的進(jìn)氣表面區(qū)是所有流過(guò)該結(jié)構(gòu)布置的流動(dòng)都必須橫穿的表面區(qū)域。結(jié)構(gòu)布置的排氣表面區(qū)是所有流過(guò)該結(jié)構(gòu)布置的流動(dòng)都必須通過(guò)它才能逸出結(jié)構(gòu)布置區(qū)域的表面區(qū)域。篩狀結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣表面區(qū)是所有流過(guò)該篩狀結(jié)構(gòu)的流動(dòng)都必須橫穿的表面區(qū)域。篩狀結(jié)構(gòu)的排氣表面區(qū)是所有流過(guò)該篩狀結(jié)構(gòu)的流動(dòng)都必須橫穿的表面區(qū)域。所以，類似于氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣和排氣表面區(qū)的各種定義對(duì)于篩狀結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣和排氣表面區(qū)也都存在。此外，結(jié)構(gòu)布置和篩狀結(jié)構(gòu)都不必一定是平面。例如，圓筒形的進(jìn)氣和排氣表面區(qū)將來(lái)源于圓筒形結(jié)構(gòu)。
可以想象，一些設(shè)計(jì)可能不需要最大的流動(dòng)通過(guò)結(jié)構(gòu)布置，因此本發(fā)明不必僅僅局限于篩狀結(jié)構(gòu)的表面區(qū)近似等于結(jié)構(gòu)布置的表面區(qū)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，本發(fā)明也不必局限于結(jié)構(gòu)布置的表面區(qū)與篩狀結(jié)構(gòu)的表面區(qū)在形狀上大體相同的設(shè)計(jì)。本發(fā)明也不局限于篩狀結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣表面區(qū)等于篩狀結(jié)構(gòu)的排氣表面區(qū)的設(shè)計(jì)。同時(shí)，本發(fā)明還不局限于結(jié)構(gòu)布置的進(jìn)氣表面區(qū)等于結(jié)構(gòu)布置的排氣表面區(qū)的設(shè)計(jì)。所以，各種表面區(qū)之間的各種尺寸關(guān)系的大范圍變化在本發(fā)明之下是可能的。各種的關(guān)系可能是外殼301的尺寸(通常由顧客決定)和由俘獲系統(tǒng)321或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)決定的流速最大值或最小值的函數(shù)。
因此，用于清除結(jié)構(gòu)布置范圍內(nèi)的死區(qū)的篩狀結(jié)構(gòu)以及用于積木式氣體系統(tǒng)引導(dǎo)空氣流通過(guò)安裝平面以清除氣體系統(tǒng)范圍內(nèi)的死區(qū)的外殼系統(tǒng)的一般描述已經(jīng)介紹完畢。
權(quán)利要求
1．一種裝置，所述裝置包括a)外殼；b)至少一個(gè)進(jìn)氣口，該進(jìn)氣口適合流體流入所述的外殼；c)至少一個(gè)排氣口，該排氣口適合所述流體流出所述外殼。d)密集的結(jié)構(gòu)布置，所述的密集結(jié)構(gòu)布置具有進(jìn)氣表面區(qū)和排氣表面區(qū)；e)篩狀結(jié)構(gòu)，所述的篩狀結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)開(kāi)口，所述的篩狀結(jié)構(gòu)具有進(jìn)氣表面區(qū)和排氣表面區(qū)；以及f)管道，所述的管道把至少一個(gè)所述的排氣口與所述篩狀結(jié)構(gòu)的排氣表面區(qū)或所述密集結(jié)構(gòu)布置的排氣表面區(qū)連接起來(lái)，或者所述的管道把至少一個(gè)所述的進(jìn)氣口與所述密集結(jié)構(gòu)布置的進(jìn)氣表面區(qū)或所述篩狀結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的密集結(jié)構(gòu)布置進(jìn)一步包括積木式氣體系統(tǒng)的積木式部件。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述密集結(jié)構(gòu)布置的兩個(gè)表面區(qū)近似等于所述篩狀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)表面區(qū)中的任一個(gè)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中所述密集結(jié)構(gòu)布置的兩個(gè)表面區(qū)的尺寸和形狀與所述篩狀結(jié)構(gòu)的兩個(gè)表面區(qū)中的任一個(gè)相同。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述的密集結(jié)構(gòu)布置被安裝在所述的篩狀結(jié)構(gòu)上。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置進(jìn)一步包括空氣流來(lái)源，所述的空氣流來(lái)源具有體積流速，所述的管道具有管道末端區(qū)，至少一個(gè)所述的進(jìn)氣口具有第一橫截表面積，所述的管道末端區(qū)具有第二橫截面積，所述的第一和第二橫截面積兩者都小于或等于所述空氣流來(lái)源用名義線性流速歸一化的體積流速。
7．根據(jù)權(quán)利要求1在所述篩狀結(jié)構(gòu)中的諸開(kāi)口，其中所述開(kāi)口在所述篩狀結(jié)構(gòu)中按周期性圖案排列。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的篩狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括在所述篩狀結(jié)構(gòu)中插入所述開(kāi)口的芯棒，所述芯棒在所述密集結(jié)構(gòu)布置中位于寬間隙附近。
9．根據(jù)權(quán)利要求1在篩狀結(jié)構(gòu)中的開(kāi)口，其中所述開(kāi)口在所述結(jié)構(gòu)布置中位于窄間隙附近。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的外殼進(jìn)一步包括至少一個(gè)附加的進(jìn)氣口。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的流體流，其中所述的流體流是氣態(tài)的流體流。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的管道，其中所述的管道把所述的進(jìn)氣口與所述篩狀結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的管道，其中所述的管道這樣隔離所述的流體流，以致所述的流體流幾乎全部通過(guò)所述篩狀結(jié)構(gòu)的所述開(kāi)口。
14．根據(jù)權(quán)利要求12的管道，其中所述的管道進(jìn)一步包括至少一個(gè)從所述管道到所述外殼的通道。
15．根據(jù)權(quán)利要求1的管道，其中所述的管道把所述的排氣口與所述篩狀結(jié)構(gòu)的排氣表面區(qū)連接起來(lái)。
16．根據(jù)權(quán)利要求1 5的管道，其中所述的管道這樣隔離所述的流體流，以致所述的流體流幾乎全部通過(guò)所述篩狀結(jié)構(gòu)的所述開(kāi)口。
17．根據(jù)權(quán)利要求15的管道，其中所述的管道進(jìn)一步包括至少一個(gè)從所述外殼到所述管道的通道。
18．根據(jù)權(quán)利要求1的管道，其中所述的管道把所述的進(jìn)氣口與所述密集結(jié)構(gòu)布置的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
19．根據(jù)權(quán)利要求18的管道，其中所述的管道這樣隔離所述的流體流，以致所述的流體流幾乎全部通過(guò)所述篩狀結(jié)構(gòu)的所述開(kāi)口。
20．根據(jù)權(quán)利要求18的管道，其中所述的管道進(jìn)一步包括至少一個(gè)從所述管道到所述外殼的通道。
21．根據(jù)權(quán)利要求1的管道，其中所述的管道把所述的排氣口與所述密集結(jié)構(gòu)布置的排氣表面區(qū)連接起來(lái)。
22．根據(jù)權(quán)利要求21的管道，其中所述的管道這樣隔離所述的流體流，以致所述的流體流幾乎全部通過(guò)所述篩狀結(jié)構(gòu)的所述開(kāi)口。
23．根據(jù)權(quán)利要求22的管道，其中所述的管道進(jìn)一步包括至少一個(gè)從所述外殼到所述管道的通道。
24．一種裝置，所述裝置包括a)外殼；b)至少一個(gè)用于氣態(tài)流體流進(jìn)入所述外殼的進(jìn)氣口；c)至少一個(gè)用于所述氣態(tài)流體流從所述外殼流出的排氣口；d)氣體系統(tǒng)，所述的氣體系統(tǒng)具有進(jìn)氣表面區(qū)和排氣表面區(qū)；e)安裝平面，所述安裝平面具有數(shù)個(gè)開(kāi)口，所述安裝平面具有進(jìn)氣表面區(qū)和排氣表面區(qū)，所述氣體系統(tǒng)安裝在所述安裝平面的任何一個(gè)表面區(qū)上；以及f)管道，所述管道把至少一個(gè)排氣口與所述安裝平面的排氣表面區(qū)或所述氣體系統(tǒng)的排氣表面區(qū)連接起來(lái)，或者所述管道把至少一個(gè)所述的進(jìn)氣口與所述氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣表面區(qū)或所述安裝平面進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
25．根據(jù)權(quán)利要求24的氣體系統(tǒng)進(jìn)一步包括積木式氣體系統(tǒng)的零部件。
26．根據(jù)權(quán)利要求24的裝置，其中所述氣體系統(tǒng)的表面區(qū)在尺寸和形狀上與所述安裝平面的兩個(gè)表面區(qū)相同。
27．根據(jù)權(quán)利要求24的裝置進(jìn)一步包括空氣流來(lái)源，所述的空氣流來(lái)源具有體積流速，所述的管道具有管道末端區(qū)，至少一個(gè)所述的進(jìn)氣口具有第一橫截表面積，所述的管道末端區(qū)具有第二橫截面積，所述的第一和第二橫截面積兩者都小于或等于所述空氣流來(lái)源用名義線性流速歸一化的體積流速。
28．根據(jù)權(quán)利要求24所述在安裝平面內(nèi)的各開(kāi)口，其中所述安裝平面中的開(kāi)口為1英寸長(zhǎng)，所述開(kāi)口在所述安裝平面中按間隔1英寸排列。
29．根據(jù)權(quán)利要求24的安裝平面進(jìn)一步包括插入所述安裝平面中的第一個(gè)所述開(kāi)口的芯棒，所述第一開(kāi)口在所述氣體系統(tǒng)中位于寬間隙附近。
30．根據(jù)權(quán)利要求24在所述安裝平面中的開(kāi)口，其中所述開(kāi)口在所述氣體系統(tǒng)中位于窄間隙附近。
31．根據(jù)權(quán)利要求24在所述安裝平面中的開(kāi)口，其中所述開(kāi)口位于氣體棒的外邊緣。
32．根據(jù)權(quán)利要求24的外殼進(jìn)一步包括至少一個(gè)附加的進(jìn)氣口。
33．根據(jù)權(quán)利要求24的管道，其中所述的管道把所述的進(jìn)氣口與所述安裝平面的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
34．根據(jù)權(quán)利要求33的管道，其中所述的管道這樣隔離所述的氣態(tài)流體流，以致所述的氣態(tài)流體流幾乎全部通過(guò)所述安裝平面上的所述開(kāi)口。
35．根據(jù)權(quán)利要求33的管道，其中所述的管道進(jìn)一步包括至少一個(gè)從所述管道到所述外殼的通道。
36．根據(jù)權(quán)利要求24的管道，其中所述的管道把所述的排氣口與所述安裝平面的排氣表面區(qū)連接起來(lái)。
37．根據(jù)權(quán)利要求36的管道，其中所述的管道這樣隔離所述的氣態(tài)流體流，以致所述的氣態(tài)流體流幾乎全部通過(guò)所述安裝平面上的所述開(kāi)口。
38．根據(jù)權(quán)利要求36的管道，其中所述的管道進(jìn)一步包括至少一個(gè)從所述外殼到所述管道的通道。
39．根據(jù)權(quán)利要求24的管道，其中所述的管道把所述的進(jìn)氣口與所述氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
40．根據(jù)權(quán)利要求39的管道，其中所述的管道這樣隔離所述的氣態(tài)流體流，以致所述的氣態(tài)流體流幾乎全部通過(guò)所述安裝平面上的所述開(kāi)口。
41．根據(jù)權(quán)利要求39的管道，其中所述的管道進(jìn)一步包括至少一個(gè)從所述管道到所述外殼的通道。
42．根據(jù)權(quán)利要求24的管道，其中所述的管道把所述的排氣口與所述氣體系統(tǒng)的排氣表面區(qū)連接起來(lái)。
43．根據(jù)權(quán)利要求42的管道，其中所述的管道這樣隔離所述的氣態(tài)流體流，以致所述的氣態(tài)流體流幾乎全部通過(guò)所述安裝平面上的所述開(kāi)口。
44．根據(jù)權(quán)利要求42的管道，其中所述的管道進(jìn)一步包括至少一個(gè)從所述外殼到所述管道的通道。
45．一種裝置，所述裝置包括a)外殼；b)至少一個(gè)適合氣態(tài)流體流進(jìn)入所述外殼的進(jìn)氣口；c)至少一個(gè)適合所述氣態(tài)流體流從所述外殼流出的排氣口；d)氣體系統(tǒng)，所述的氣體系統(tǒng)具有進(jìn)氣表面區(qū)和排氣表面區(qū)，所述氣體系統(tǒng)具有至少一個(gè)歧管塊，所述氣體系統(tǒng)具有許多氣體棒，所述氣體棒安裝在至少一個(gè)所述的歧管底座塊上，每個(gè)所述的氣體棒具有許多積木式底座塊，至少一個(gè)所述的歧管塊把至少兩個(gè)氣體棒連接起來(lái)，所述的氣體系統(tǒng)具有許多功能部件，每個(gè)所述的功能部件安裝在積木式底座塊上，所述的氣體系統(tǒng)具有窄間隙。e)安裝平面，所述安裝平面具有數(shù)個(gè)開(kāi)口，所述安裝平面具有進(jìn)氣表面區(qū)和排氣表面區(qū)，所述的歧管塊安裝在所述安裝平面的任何一個(gè)表面區(qū)上；以及f)管道，所述管道把至少一個(gè)所述的排氣口與所述安裝平面的排氣表面區(qū)或所述氣體系統(tǒng)的排氣表面區(qū)連接起來(lái)，或者所述管道把至少一個(gè)所述的進(jìn)氣口與所述氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣表面區(qū)或所述安裝平面的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
46．根據(jù)權(quán)利要求45的管道，其中所述的管道把所述的進(jìn)氣口與所述安裝平面的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
47．根據(jù)權(quán)利要求45的管道，其中所述的管道把所述的排氣口與所述安裝平面的排氣表面區(qū)連接起來(lái)。
48．根據(jù)權(quán)利要求45的管道，其中所述的管道把所述的進(jìn)氣口與所述氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣表面區(qū)連接起來(lái)。
49．根據(jù)權(quán)利要求45的管道，其中所述的管道把所述的排氣口與所述氣體系統(tǒng)的排氣表面區(qū)連接起來(lái)。
50．一種方法，所述方法包括a)把流體流引入至少一個(gè)進(jìn)氣口；b)引導(dǎo)所述的流體流進(jìn)入安裝平面的進(jìn)氣表面區(qū)或氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣表面區(qū)；c)引導(dǎo)所述的流體流從安裝平面的排氣表面區(qū)或氣體系統(tǒng)的排氣表面區(qū)流向至少一個(gè)排氣口。
全文摘要
本發(fā)明介紹一種適合流體流過(guò)一種結(jié)構(gòu)布置的系統(tǒng)。具體地說(shuō)是一種用于積木式氣體系統(tǒng)的密閉系統(tǒng)?？諝饬鬟M(jìn)入外殼進(jìn)氣口(302a),然后穿過(guò)管道(313)流到安裝平面的進(jìn)氣表面區(qū)(308)。空氣流被引導(dǎo)通過(guò)安裝平面,然后通過(guò)積木式氣體系統(tǒng)(314)。從那里開(kāi)始,空氣流被引導(dǎo)在外殼內(nèi)朝排氣口(330a)流動(dòng)。然后。空氣進(jìn)入俘獲系統(tǒng),該俘獲系統(tǒng)能容納任何可能逸出該氣體系統(tǒng)的氣體并且排出凈化的空氣。在替代實(shí)施方案中,所述的管道連接:由該氣體系統(tǒng)的出口表面區(qū)到排氣口;由安裝平面的出口表面區(qū)到排氣口,以及由進(jìn)氣口到該氣體系統(tǒng)的進(jìn)氣表面區(qū)。
文檔編號(hào)C23C16/00GK1305539SQ99807334
公開(kāi)日2001年7月25日 申請(qǐng)日期1999年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月14日
發(fā)明者邁克·J·達(dá)雷特, 埃里恩·馬丁·哈森坎普, 杰弗里·R·馬修雷克, 丹尼斯·G·雷克斯, 理查德·E·舒斯特 申請(qǐng)人:英斯尼克系統(tǒng)公司