(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】2017528643
(43)【公表日】20170928
(54)【発明の名称】内部隔壁を有するガス除去リザーバを使用した、自動ガス除去及び流体回収システム並びにその方法
(51)【国際特許分類】
   F04B 43/06 20060101AFI20170901BHJP
   F04B 43/067 20060101ALI20170901BHJP
   F04B 53/20 20060101ALI20170901BHJP
   F04B 43/02 20060101ALI20170901BHJP
   B01D 19/00 20060101ALI20170901BHJP
   H01L 21/027 20060101ALI20170901BHJP
【FI】
   !F04B43/06 A
   !F04B43/067
   !F04B53/20 A
   !F04B43/02 F
   !B01D19/00 G
   !B01D19/00 B
   !H01L21/30 564Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】91
(21)【出願番号】2017511920
(86)(22)【出願日】20150821
(85)【翻訳文提出日】20170419
(86)【国際出願番号】US2015046285
(87)【国際公開番号】WO2016032890
(87)【国際公開日】20160303
(31)【優先権主張番号】14/473,086
(32)【優先日】20140829
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【識別番号】591033906
【氏名又は名称】インテグレイテッド・デザインズ・リミテッド・パートナーシップ
【氏名又は名称原語表記】INTEGRATED DESIGNS,L.P.
【住所又は居所】アメリカ合衆国、テキサス州、キャロルトン、ディッカーソン・パークウェイ 2853、スイート 114
【住所又は居所原語表記】2853 Dickerson Parkway,Suite 114, Carrollton,Texas 75007,United States of America
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】ヴィネス ジョン シー.
【住所又は居所】アメリカ合衆国 75224 テキサス州、ダラス、ナンバー 2048、ファーン ヴァレイ ドライブ 3653
(72)【発明者】
【氏名】ラエスル ジョン
【住所又は居所】アメリカ合衆国 75024 テキサス州、プラノ、ペイント ブラッシュ トレイル 7612
【テーマコード(参考)】
3H071
3H077
4D011
5F146
【Fターム(参考)】
3H071AA01
3H071BB01
3H071CC35
3H071CC42
3H071DD04
3H071DD22
3H071DD26
3H071DD66
3H071DD72
3H071DD73
3H071DD74
3H077AA01
3H077BB10
3H077CC02
3H077CC09
3H077DD09
3H077DD15
3H077EE02
3H077EE35
3H077FF12
3H077FF45
4D011AA03
4D011AA08
4D011AB07
4D011AC05
4D011AD01
4D011AD06
5F146JA01
5F146JA03
(57)【要約】
本発明にかかるポンプシステムは、圧送流体により、処理流体の損失を最小限にし、不所望のガスを処理流体に伴わない状態にする。そして、流体流路の中断を伴わずに容易に且つ迅速にモータドライバを交換可能である。これは、ガス除去リザーバ(GRR)及び圧送流体リザーバにより達成される。ガス除去リザーバは、入口/出口を底部に有し、不所望のガスを上方に移動させる。また、ガス除去リザーバ及び圧送流体リザーバはいずれもこのポンプに関連付けられる。さらに、この精密なポンプシステムは、離れた状態で監視され、見られ、そしてインターネットを通じて制御される。下流のフィルタ内の処理流体は、捕捉され、ガスが除去される際に、GRRに再循環される。代替のシステムの実施形態は、プロセス流体を上流側に再循環させることを含む。別の代替的なシステムは、GRRの入力部に連結された圧送室を有する。
【選択図】図35
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスを内部に有する流体の自動ポンプシステムにおいて使用するのに適したガス除去リザーバであって、
入口、出口、及び少なくとも1の排気口を有するエンクロージャであって、前記入口及び前記出口はそれぞれ前記エンクロージャの底部に配置されており、前記少なくとも1の排気口は前記エンクロージャの上部に配置され;
前記前記流体は、自動ポンプシステムの動作の間、前記入口から前記出口に通じ、そして、前記流体の任意のガスは前記少なくとも1の排気口に集められる、ガス除去リザーバ。
【請求項2】
前記ガス除去リザーバを少なくとも2の副リザーバに分割する少なくとも1の隔壁であって、複数の副リザーバの間に少なくとも1の流路を有し、前記隔壁は前記入口から前記流路を上方へ導き、さらに、前記出口に向けて下方へ導き、その間、前記流体における任意のガスを少なくとも1の排気口において収集する、
請求項1に記載の前記ガス除去リザーバ。
【請求項3】
前記少なくとも1の隔壁は垂直に方向づけられている、
請求項2に記載のガス除去リザーバ。
【請求項4】
前記少なくとも1の隔壁は、複数の隔壁を備え、
前記少なくとも1の流路は、複数の流路を備え、
少なくとも1の排気口は、複数の排気口を備え、
前記複数の隔壁は、前記ガス除去リザーバを複数の副リザーバに分割するものであって、
前記複数の隔壁の内のそれぞれ1つは、前記の流路の内の1つを有し、前記複数の流路は前記複数の隔壁の内、隣接する隔壁の配置が上部と底部とが交互であり、さらに、
前記複数の排気口は、前記複数の隔壁の間における前記エンクロージャの上部にそって異なる位置に配されている、
請求項2に記載のガス除去リザーバ。
【請求項5】
前記複数の隔壁は垂直に方向づけられている、
請求項4に記載のガス除去リザーバ。
【請求項6】
前記ガス除去リザーバは微粒子の捕捉エンクロージャを提供し、
前記微粒子は、前記ガス除去リザーバ中の底部に配置された前記隔壁の流路に対応して配置される前記エンクロージャの底面に沿って捕捉される、
請求項4に記載のガス除去リザーバ。
【請求項7】
自動ポンプシステムにおける流体に含まれるガス除去方法であって、
入口、出口、及び少なくとも1の排気口を有するエンクロージャを提供し、
前記入口及び前記出口のそれぞれを前記エンクロージャの底部に配置し、
前記少なくとも1の排気口を前記エンクロージャの上方に配置し、
前記入口から前記出口へ流れる流路において、ガスを内部に有する流体の流れを起こし、
前記少なくとも1の排気口において、前記流体における前記ガスを収集する、
ガス除去方法。
【請求項8】
前記入口及び前記出口を配置するステップにおいてさらに、
複数の副エンクロージャを形成するために少なくとも1の隔壁を前記エンクロージャの前記入口と前記出口との間に挿入し、
前記複数の副エンクロージャは少なくとも2つの副エンクロージャ間に流路を有しており、
前記少なくとも1の隔壁は前記流体の流れを前記入口から上方へ導き、さらに、前記出口へ向けて下方へ導く、
請求項7に記載のガス除去方法。
【請求項9】
前記少なくとも1の隔壁を挿入するステップは、少なくとも1の隔壁を垂直に方向づける、
請求項8に記載のガス除去方法。
【請求項10】
前記入口及び前記出口の配置はさらに、
複数の副エンクロージャを形成するために前記エンクロージャにおける前記入口と前記出口との間に複数の隔壁を挿入し、さらに、
それぞれの隔壁において流路を配置し、
前記流体の流れを複数の上方及び下方の動きへと導くために、隣接する前記複数の隔壁の配置を頂部及び底部の間の前記流路に交互に配置する、
請求項8に記載のガス除去方法。
【請求項11】
前記複数の隔壁を挿入するステップは、前記複数の隔壁を垂直に方向付けする、
請求項10に記載のガス除去方法。
【請求項12】
前記流体の流れの前記下方の動きは、前記エンクロージャの底部において微粒子を沈積させる、
請求項10に記載のガス除去方法。
【請求項13】
前記ガス除去リザーバからガスを収集し排出するステップは、
(a)少なくとも1の排気口を閉じ、
(b)流体及びガスを内部に有するエンクロージャ内を予め定められた圧力に上昇させ、
(c)前記ガスを前記エンクロージャから排出するために、一旦前記予め定められた圧力に達すると少なくとも1の排気口を開き、
(d)前記流体の上にある全てのガスが前記エンクロージャから排出されるまで、ステップ(a)〜(c)を繰り返す、
請求項7に記載のガス除去方法。
【請求項14】
前記エンクロージャから排出された全ての前記ガスの状態は、予め定められた圧力にどれくらいの速さで達するのかによって決定される、
請求項13に記載のガス除去方法。
【請求項15】
前記エンクロージャ内で圧力を上昇させるステップにおいて、圧力源を前記出口に連結した、
請求項13に記載のガス除去方法。
【請求項16】
前記予め定められた圧力へ上昇させるステップにおいて、前記圧力源の圧力をモニタする、
請求項15に記載のガス除去方法。
【請求項17】
自動ポンプシステムにおけるエンクロージャの流体の上にあるガスを排出する方法であって、前記方法は、
(a)前記エンクロージャにおける排気口を閉じ、
(b)前記流体及びガスを内部に含む前記エンクロージャ内の圧力を予め定められた圧力に上昇させ、
(c)前記予め定められた圧力に達したら、前記ガスを前記エンクロージャから排出するために排気口を開き、
(d)前記流体の上方の全てのガスが前記エンクロージャから排出されるまで、ステップ(a)〜(c)を繰り返す、ガス除去方法。
【請求項18】
前記エンクロージャから排出された全ての前記ガスの状態は、予め定められた圧力にどれくらいの速さで達するのかによって決定される、
請求項17に記載のガス除去方法。
【請求項19】
前記エンクロージャ内で圧力を上昇させるステップにおいて、圧力源を前記エンクロージャに連結した、
請求項17に記載のガス除去方法。
【請求項20】
前記予め定められた圧力へ上昇させるステップにおいて、前記圧力源の圧力をモニタする、
請求項19に記載のガス除去方法。
【請求項21】
自動流体ポンプシステムの出力部に隣接して配置されるフィルタを有する自動流体ポンプシステムにおいて使用するのに適したフィルタ排気再循環路であって、
前記フィルタは、前記自動流体ポンプシステムにおける上流に出力を、フィードバック路によって、フィードバックすることができ、前記フィルタ排気再循環路は、
フィルタの排気口と上流の間を連結する導管であって、前記導管は流体/ガス混合体をフィルタから上流位置へ運ぶ導管と、
前記排気口が開き前記流体を上流位置にのみ戻す場合に、前記流体/ガス混合体からガスを除去するために、前記導管に沿って最大上昇位置に位置する導管の排気口と、
を備えるフィルタ排気再循環路。
【請求項22】
前記上流位置は、流体供給源を備える、
請求項21に記載のフィルタ排気再循環路。
【請求項23】
自動流体ポンプシステムの出力部に隣接して配置されるフィルタを有する自動流体ポンプシステムにおいて使用するのに適したフィルタ排気再循環路であって、
前記フィルタは、前記自動流体ポンプシステムにおける上流に出力を、フィードバック路によって、フィードバックすることができ、
前記フィルタは、さらにフィルタの排気口と自動ポンプシステムの排水管の間に排水路を含み、前記フィルタ排気再循環路は、
フィルタ排気口と上流の間を連結する導管であって、前記導管は流体/ガス混合体をフィルタから上流位置へ運ぶ導管と、
前記流体/ガス混合体において泡の存在を検出し、前記導管に沿って最大上昇位置に配置された、前記導管に連結された泡センサと、
弁を経由して前記泡センサと前記排水管とを連結する泡センサ排水路であって、前記弁は、流体/ガス混合体において泡がいつでも検出されるように、前記導管から前記泡センサ排水路を通過させるために開かれ、それによって流体は前記上流位置に戻るようにのみ運ばれる泡センサ排水路と、
を備えるフィルタ排気再循環路。
【請求項24】
前記上流位置は、流体供給源を含む、
請求項23に記載のフィルタ排気再循環路。
【請求項25】
分注する処理流体からガスを除去する自動ポンプシステムであって、前記自動ポンプシステムは、
処理流体を有するガス除去リザーバと、
前記ガス除去リザーバを複数の副リザーバに分割する少なくとも1の隔壁と、
処理流体が前記複数の副リザーバの間を通過する前記複数のリザーバの間の流路と、
離れた処理流体の供給源と連結した、第1の入口と、
出口と、
排水管に連結している処理流体再循環路に連結した、第2の入口と、
排水管に連結した少なくとも1の排気口と、
前記処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れさせる前記出口と間接的に連結した駆動手段と、
処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れさせる前記入口及び前記出口に連結し、そして前記ガス除去リザーバから前記排水管へガスを除去するために前記少なくとも1の排気口に連結し、さらに前記排水管から前記ガス除去リザーバへ処理流体を再循環させるための前記第2の入口に連結した、複数の弁と、
前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記ポンプシステムにおけるパラメータに対応する信号を提供するセンサと、
前記駆動手段、前記センサ、及び前記弁に連結したプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通過して前記排水管に強制的に入れるための前記弁及び前記駆動手段を自動制御するために前記信号を使用する、プロセッサと、
を備えるポンプシステム。
【請求項26】
前記流路はは前記少なくとも1の隔壁の頂部に配置され、前記少なくとも1の排気口は前記ガス除去リザーバの頂部に配置されている、
請求項25に記載の自動ポンプシステム。
【請求項27】
前記パラメータはシステム圧力であって、前記センサは圧力センサである、
請求項26に記載の自動ポンプシステム。
【請求項28】
前記出口に間接的に連結している前記駆動手段は前記処理流体を分注するための圧送室を含み、
前記圧送室は、前記圧送室を第1及び第2の室に分離するダイヤフラムを有し、
前記第1の室は、第1の弁を介して前記駆動手段と流体連通し、前記圧送流体を含み、
前記第2の室は処理流体を含み、
前記第2の室は前記ダイヤフラムを介して前記第1の室における前記圧送流体から強制的に充当された精密な量の処理流体をポンプ出口へ分注する、
請求項26に記載の自動ポンプシステム。
【請求項29】
前記第1の入口は前記ガス除去リザーバの底部であって、前記少なくとも1の隔壁の一方の側に存在する、
請求項26に記載の自動ポンプシステム。
【請求項30】
前記出口は前記ガス除去リザーバの底部であって、前記少なくとも1の隔壁の第2の側に配置され、処理流体の流路への入口を形成する、
請求項26に記載の自動ポンプシステム。
【請求項31】
前記第2の室は、
前記ダイヤフラムの一方の側において前記第2の室の底部に配置された入口を有し、
前記処理流体の流路が前記処理流体を前記第2の室へ引き渡す、
請求項30に記載の自動ポンプシステム。
【請求項32】
前記第2の室は排気口を有するフィルタに連結され、前記フィルタの排気口は、再循環弁を介し前記処理流体は前記処理流体の流路へ戻る、処理流体再循環路に、連結されている、
請求項31に記載の自動ポンプシステム。
【請求項33】
前記ガス除去リザーバは、前記第2の入口を有する上部表面を含む、
請求項32に記載の自動ポンプシステム。
【請求項34】
前記駆動手段は、ポンプ本体内に配置されており、前記ガス除去リザーバは、前記ポンプ本体に連結されている、
請求項28に記載の自動ポンプシステム。
【請求項35】
前記駆動手段は、ピストンに連結されたモータ駆動システムが、実質的に非圧縮の圧送流体をシリンダ内外へ送るために前記シリンダ内で前記ピストンを動かすような、ピストンシリンダの構成を有する、
請求項34に記載の自動ポンプシステム。
【請求項36】
内部に前記圧送流体を格納する圧送流体リザーバをさらに備え、
前記圧送流体リザーバは、第2の弁を通して前記シリンダと流体連通し、
前記第1及び第2の弁が交互に作動する場合に、前記ピストンの動きを制御するための前記モータ駆動システムが交換され、
前記ポンプは、前記モータ駆動システムの交換中に、処理流体の流路における任意の中断を抑制するために作動を維持する
請求項35に記載の自動ポンプシステム。
【請求項37】
前記圧送流体リザーバは、
前記シリンダに連結された入口を有し、
前記入口は、前記圧送流体リザーバの底部側に配置され、
前記底部側に配置された入口は、前記シリンダにおける圧送流体の推移を上昇させるために前記圧送流体リザーバに空気が送り込まれた際に、前記モータ駆動システムの交換の間、空気が前記シリンダへ運ばれることを防止する、
請求項36に記載の自動ポンプシステム。
【請求項38】
前記少なくとも1の隔壁は、
前記ガス除去リザーバを複数の副リザーバに分割する複数の隔壁を含み、
前記複数の隔壁のそれぞれは、流路を有し、
それぞれの前記流路は、隣接する隔壁の頂部と底部とを交互に配置されている、
請求項25に記載の自動ポンプシステム。
【請求項39】
前記少なくとも1の排気口は、複数の排気口であり、
前記複数の排気口のそれぞれは、前記ガス除去リザーバの頂部に配置されている、
請求項38に記載の自動ポンプシステム。
【請求項40】
前記第1の入口及び前記出口は、前記ガス除去リザーバの底部に配置され、
前記第1の入口は、最初の副リザーバの底部に配置され、
前記出口は、最後の副リザーバの底部に配置されている、
請求項38に記載の自動ポンプシステム。
【請求項41】
前記駆動手段はまた、排気口を有するフィルタに連結され、
前記フィルタの前記排気口は、流路を介して、処理流体を回収する第2の処理流体再循環路を形成するために、前記離れた圧送流体の供給源と連結され、
前記流路は、前記流路の頂点に配置された第2の排気口を有し、
前記第2の排気口は、前記回収された処理流体内のガスが前記回収された処理流体から除去されるように、開かれている、
請求項25に記載の自動ポンプシステム。
【請求項42】
前記駆動手段はまた、排気口を有するフィルタに連結され、
前記フィルタの前記排気口は、流路を介して、処理流体を回収する第2の処理流体再循環路を形成するために、前記離れた圧送流体の供給源と連結され、
前記流路は、泡センサ及び前記流路の頂点に配置された関連する弁を有し、
前記関連する弁は、第2の流路を通じて前記排水管に連結され、
前記関連する弁及び泡センサは、前記プロセッサに連結され、
前記プロセッサは、前記泡センサが前記回収された処理流体からガスを検出した際常に、前記回収された処理流体において捕捉したガスを排気するために前記関連する弁を開いている、
請求項25に記載の自動ポンプシステム。
【請求項43】
分注する処理流体からガスを除去する自動ポンプシステムであって、前記自動ポンプシステムは、
処理流体を有するガス除去リザーバであって、
前記ガス除去リザーバを複数の副リザーバに分割する少なくとも1の隔壁と、
処理流体が前記複数の副リザーバの間を通過する流路と、
第1の入口と、
出口と、
排水管に連結されている処理流体再循環路に結合された第2の入口と、そして、
前記排水管に連結された少なくとも1の排気口と
処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れするため前記第1の入口に連結された駆動手段と、フィルタに連結された前記出口と、
処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れするために前記第1の入口及び前記出口に連結され、
前記ガス除去リザーバからガスを除去して排水管に送るための前記少なくとも1の排気口に連結され、
処理流体を前記排水管から前記ガス除去リザーバに再循環させるための前記第2の入口に連結された弁と、
前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記ポンプシステムにおけるパラメータに対応する信号を提供するセンサと、
前記駆動手段、前記センサ、及び前記弁に連結したプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通過して前記排水管に強制的に入れるための前記弁及び前記駆動手段を自動制御するために前記信号を使用する、プロセッサと、
を備えるポンプシステム。
【請求項44】
分注される処理流体からガスを自動的に除去する方法であって、前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有し、
流路を介して流体連通する複数の副リザーバを形成するための少なくとも1の隔壁を内部に有している、
ガス除去リザーバを提供し、
(b)前記処理流体を、流路を介して前記複数の副リザーバの間の上方に送り込み、次いで、前記ガス除去リザーバの下方に送り込むと共に、前記処理流体内の任意のガスを収集するために、
前記少なくとも1の排気口において離れた処理流体の供給源に連結している駆動手段を、前記出口に間接的に連結し、
(c)前記処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れするための前記第1の入口及び前記出口に弁を連結し、
さらに、前記ガス除去リザーバからガスを除去して排水管に送り込むため、前記少なくとも1の排気口に弁を連結し、
排水管に連結されており、前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段、及び前記弁がシステムを形成する処理流体再循環路に第2の入口を連結し、
(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサを配置し、
(e)前記駆動手段及び前記弁を、
前記センサから受け取った前記信号に基づいて
自動制御し、
前記自動制御は、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通じて前記排水管に送り込む、方法。
【請求項45】
前記流路はは前記少なくとも1の隔壁の頂部に配置され、
前記処理流体は、前記流路の上方へ強制的に送られ、
前記処理流体において捕捉されたうえ前記少なくとも1の排気口に収集されている、前記処理流体内の捕捉されたガスを分離することを含む、
請求項44に記載の方法。
【請求項46】
システム圧力を検出するため前記システム内に有する圧力センサを配置するステップを含む、
請求項45に記載の方法。
【請求項47】
駆動手段を間接的にポンプ出口に連結するステップであって、
前記連結するステップは、
処理流体を分注する圧送室を提供することを含み、
前記圧送室は当該圧送室を第1及び第2の室に分離するダイヤフラムを有し、
前記第1の室は、内部の圧送流体を受け取るために前記駆動手段と第1の弁を通じて流体連通し、
前記第2の室は、前記ガス除去リザーバと流体連通し、
前記第2の室は、前記第1の室における前記圧送流体から前記ダイヤフラムを介して充当された体積の変位に従って、精密な量の処理流体を分注すること、を含む、
請求項45に記載の方法。
【請求項48】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
(a)第2の室の出口を、第2の弁を介して、フィルタ入力部へ連結し、そして、
(b)前記処理流体を前記ガス除去リザーバに戻すために、フィルタの出口を、前記処理流体再循環路に、第3の弁を介して連結し、
(c)前記ガス除去リザーバの前記入口と前記離れた処理流体の供給源との間の第4の弁を連結することを含む、
請求項47に記載の方法。
【請求項49】
前記ガス除去リザーバを提供するステップはさらに、前記フィルタに残っている処理流体を回収する処理を有し、
前記方法は、
(a)前記駆動手段が基準の位置にあることを検出し、
(b)(1)前記駆動手段が前記基準の位置にある場合は、前記駆動手段が予め定められた量の処理流体の分注を行うために、第1、第2、第3、及び第4の弁が開き、前記変位は、フィルタ内に残っているガス及び処理流体を前記フィルタの排気口に強制的に排出し、これらを前記ガス除去リザーバに再循環させ、次いでステップ(c)へ移動し、
(b)(2)前記駆動手段が前記基準の位置にない場合は、前記駆動手段を前記基準の位置に再充填し、ステップ(b)(1)に移動し、
(c)前記第1、第2、第3、及び第4の弁を閉じ、そして、
(d)前記駆動手段を再充填する、ことを含む、
請求項48に記載の方法。
【請求項50】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
前記処理流体再循環路から前記ガス除去リザーバの上部を通じて前記処理流体を回収することを含む、
請求項49に記載の方法。
【請求項51】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
前記ガス除去リザーバと、前記駆動手段を有するポンプ本体と、を統合することを含む、
請求項44に記載の方法。
【請求項52】
前記方法はさらに、
前記駆動手段を作動させるモータ駆動システムの交換をするステップを含み、
前記モータ駆動システムの交換をするステップは、前記ポンプが、前記モータ駆動システムの交換中に、処理流体の流路における任意の中断を抑制するために作動を維持すると共に、達成されることを含む、
請求項45に記載の方法。
【請求項53】
前記方法はさらに、
圧送流体リザーバを提供するステップを含み、
前記圧送流体リザーバを提供するステップは、
前記圧送流体リザーバを、圧送流体の流路を形成するように、第2の弁を介して前記駆動手段と流体連通するように連結することを含む、
請求項52に記載の方法。
【請求項54】
ピストン及びシリンダの構成を提供する駆動手段を間接的に連結するステップを含む、
請求項53に記載の方法。
【請求項55】
前記ピストンは、当該ピストンの先端に円錐形状を有し、前記円錐形状は、モータ駆動システムの交換が行われる際に、前記シリンダ内の圧送流体の空気を上方に移動させることを含む、
請求項54に記載の方法。
【請求項56】
前記方法はさらに、前記ガス除去リザーバを、前記ピストン及びシリンダ構成の上流側に配置し、フィルタを前記ピストン及びシリンダ構成の下流側に配置するステップを含む、
請求項54に記載の方法。
【請求項57】
前記方法はさらに、前記ガス除去リザーバを、前記ピストン及びシリンダ構成の下流側に配置し、フィルタを前記ピストン及びシリンダ構成の下流側に配置するステップを含む、
請求項54に記載の方法。
【請求項58】
前記ピストン及びシリンダ構成を提供するステップは、前記ピストン及びシリンダ構成を含むポンプ本体の頂部に、前記モータ駆動システムが配置されることを含む、
請求項54に記載の方法。
【請求項59】
前記駆動手段を間接的に連結するステップは、
第1の室及び第2の室を形成するために内部に配置されたダイヤフラムを有する圧送室を提供し、
前記第1の室は、圧送流体を含む前記ピストン及びシリンダ構成と流体連通し、
前記第2の室は、前記処理流体を含む前記ガス除去リザーバと流体連通し、
前記第2の室は、前記ダイヤフラムを介して前記第1の室における前記圧送流体から強制的に充当された精密な量の処理流体をポンプ出口へ分注することを含む、
請求項54に記載の方法。
【請求項60】
前記駆動手段は、
ピストンシリンダ構成を含み、
前記方法はさらに、
前記フィルタ内にガスが存在していることを判定するステップを含み、
前記フィルタ内にガスが存在していることを判定するステップは、
(a)前記第1及び第2の弁を開き、
(b)初期圧力値を形成するために前記シリンダ内の圧力を測定し、
(c)前記ピストンを予め定められた距離に前進させ、
(d)前記ピストンの前進に伴い、瞬間的な圧力値を測定して圧力変化率を算出し、さらに、
(e)前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率以下の場合は、前記ガスが前記フィルタ内に存在すると判定し、前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率より大きい場合は、前記ガスが前記フィルタ内に存在しない判定することを含む、
請求項48に記載の方法。
【請求項61】
前記圧力変化率は、前記瞬間的な圧力値及び前記初期圧力値の差分及び前記差分を前記ピストンの変位量で除算することにより算出されることを含む、
請求項60に記載の方法。
【請求項62】
前記予め定められた距離は、ピストンの変位量が圧送流体の変位0.5mL分に等しい、
請求項60に記載の方法。
【請求項63】
前記予め定められた圧力変化率は、予め定められた閾値である、
請求項61に記載の方法。
【請求項64】
前記駆動手段は、ピストンシリンダ構成を含み、
前記方法はさらに、前記シリンダ内にガスが存在していることを判定するステップを含み、
前記シリンダ内にガスが存在していることを判定するステップは、
(a)前記第1の弁を開き、
(b)初期圧力値を形成するために前記シリンダ内の圧力を測定し、
(c)前記ピストンを予め定められた距離に前進させ、
(d)前記ピストンの前進に伴い、瞬間的な圧力値を測定して圧力変化率を算出し、
(e)前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率以下の場合は、前記ガスが前記シリンダ内に存在すると判定し、前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率より大きい場合は、前記ガスが前記シリンダ内に存在しない判定することを含む、
請求項44に記載の方法。
【請求項65】
前記圧力変化率は、前記瞬間的な圧力値及び前記初期圧力値の差分及び前記差分を前記ピストンの変位量で除算することにより算出されることを含む、
請求項64に記載の方法。
【請求項66】
前記予め定められた距離は、ピストンの変位量が圧送流体の変位0.5mL分に等しい、
請求項64に記載の方法。
【請求項67】
前記駆動手段は、ピストンシリンダ構成を含み、
前記方法はさらに、前記ガス除去リザーバ内のガスの体積を判定するステップを含み、
(a)前記第1の弁及び前記ガス除去リザーバと前記第2の室との間に連結されている第2の弁を開き、
(b)初期圧力値を形成するために前記シリンダ内の圧力を測定し、
(c)前記ピストンを予め定められた距離に前進させ、
(d)前記ピストンの前進に伴い、瞬間的な圧力値を測定して圧力変化率を算出し、
(e)前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率以下の場合は、前記ガスが前記ガス除去リザーバ内に存在すると判定し、前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率より大きい場合は、前記ガスが前記ガス除去リザーバ内に存在しない判定し、さらに、
(f)前記圧力変化率と予め定められた値とを乗算することにより前記ガスの体積を算出することを含む、
請求項45に記載の方法。
【請求項68】
(f)が予め定められた閾値よりも大きい場合には、前記ステップ(b)〜(f)を繰り返すことを含む、
請求項67に記載の方法。
【請求項69】
前記圧力変化率は、前記瞬間的な圧力値及び前記初期圧力値の差分及び前記差分を前記ピストンの変位量で除算することにより算出される、
請求項67に記載の方法。
【請求項70】
前記予め定められた距離は、ピストンの変位量が圧送流体の変位0.5mL分に等しい、
請求項67に記載の方法。
【請求項71】
前記方法はさらに、
ポンプが、繰り返し可能な体積の流体を前記第1及び第2の室内に維持するための処理を含み、
前記ポンプが、自動平衡と称される「静止」状態にあり、第2の弁が前記ピストン室と前記圧送流体リザーバとの間に配置されているとき、
前記方法は、
(a)前記ピストンがホーム基準位置にあるかそうでないかを判定し、
圧送流体を前記圧送流体リザーバから引き込み、前記ピストンを前記ホーム基準位置に回復させるように前記ピストンを変位させるため、
前記第2の弁を作動及び非作動にし、
(b)予め定められた量の圧送流体を、前記圧送流体リザーバに分注し戻すために、
前記第2の弁を開き、前記ピストンを変位させ、
(c)前記第2の弁を閉じ、前記第1の弁を開き、前記シリンダ内の圧力をモニタすると共に、前記ピストンの変位を前記ホーム基準位置に向かって戻し、
(d)前記ピストンが前記ホーム基準位置に到着する前に、予め定められた陰圧が検出されなかった場合、
前記ホーム基準位置に到着する前に前記予め定められた陰圧が検出されるまでステップ(b)、(c)を繰り返し
(e)前記第1の弁を閉じて、前記第2の弁を開き、前記ホーム基準位置に前記ピストンを変位させ、次いで、前記第2の弁を閉じ、
(f)前記第1の弁を開き、前記ピストンを前進させて、前記第2の室へ、予め定められた量の前記処理流体を送り込み、
(g)前記第1の弁を閉じ、前記第2の弁を開き、前記圧送流体リザーバから圧送流体を引き込み、前記ピストンを前記ホーム基準位置に戻し、さらに、
(h)前記第2の弁を閉じることを含む、
請求項67に記載の方法。
【請求項72】
前記予め定められた量の前記圧送流体は、4mLであることを含む、
請求項71に記載の方法。
【請求項73】
前記予め定められた陰圧は、−27.579kPa(4psi)である、
請求項71に記載の方法。
【請求項74】
予め定められた量の圧送流体は、1.5mLであることを含む、
請求項71に記載の方法。
【請求項75】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
複数の副リザーバを形成するために、前記ガス除去リザーバ内に複数の隔壁を提供し、
流路を伴うそれぞれの隔壁を提供し、さらに、
隣接する隔壁に対して上側又は下側に位置する流路を交互に配置することを含む、
請求項44に記載の方法。
【請求項76】
前記ガス除去リザーバを提供するステップはまた、前記ガス除去リザーバの上部に配置されている複数の排気口を提供することを含む、
請求項75に記載の方法。
【請求項77】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、前記第1の入口及び前記出口を前記ガス除去リザーバの底部に配置し、また、
最初の副リザーバの底部に前記第1の入口が配置され、
最後の副リザーバの底部に前記出口が配置されることを含む、
請求項75に記載の方法。
【請求項78】
前記駆動手段を間接的に連結するステップはさらに、
前記駆動手段を、排気口を有しているフィルタに連結し、
流路を介して処理流体を回収する第2の処理流体再循環路を形成するために、前記フィルタの排気口を前記離れた処理流体の供給源に連結し、
前記流路に頂点を形成し、そこに第2の排気口を配置し、さらに、
前記回収された処理流体から当該回収された処理流体内のガスを除去するために、前記第2の排気口を開くことを含む、
請求項75に記載の方法。
【請求項79】
前記駆動手段を間接的に連結するステップはさらに、
前記駆動手段を、排気口を有しているフィルタに連結し、
流路を介して処理流体を回収する第2の処理流体再循環路を形成するために、前記フィルタの排気口を前記離れた処理流体の供給源に連結し、
前記流路に頂点を形成し、そこに泡センサ及び、それに関連付けられた弁を配置し、
前記関連付けられた弁は前記プロセッサにより制御され、さらに、
前記泡センサが前記回収された処理流体からガスを検出した際常に、前記回収された処理流体から捕捉したガスを排気するために、前記プロセッサによって前記関連付けられた弁を開くことを含む、
請求項75に記載された方法。
【請求項80】
分注される処理流体からガスを自動的に除去する方法であって、前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有し、
流路を介して流体連通する複数の副リザーバを形成するための少なくとも1の隔壁を内部に有し、前記出口はフィルタ入口に連結している、
ガス除去リザーバを提供し、
(b)前記処理流体内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口に収集すると共に、
前記処理流体を、前記複数の副リザーバの間の、前記流路の上方へ送り込み、
次いで、前記流路から下方へ送り込み、前記ガス除去リザーバの外へ送り込むために、
駆動手段を前記ガス除去リザーバの入口に連結し、
(c)前記処理流体を、前記ガス除去リザーバに出し入れするための弁を、前記入口及び前記出口に連結し、
さらに、前記ガス除去リザーバからガスを除去して排水管に送り込むため、前記少なくとも1の排気口に弁を連結し、
排水管に連結されており、前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段、及び前記弁がシステムを形成する処理流体再循環路に第2の入口を連結し、
(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサを配置し、
(e)前記駆動手段及び前記弁を、
前記センサから受け取った前記信号に基づいて
自動制御し、
前記自動制御は、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通じて前記排水管に送り込む、方法。
【請求項81】
分注される処理流体からガスを自動的に排出する方法であって、前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有しているガス除去リザーバを提供し、
(b)前記処理流体を、前記ガス除去リザーバに出し入れするため、ピストン及びシリンダ構成を間接的に前記出口に連結し、
前記ピストン及びシリンダ構成の間接的な連結をするステップはさらに、処理流体を分注する圧送室を提供し、
前記圧送室は、前記圧送室を第1及び第2の室に分割するダイヤフラムを有し、
前記第1の室は、内部の圧送流体を受け取るために前記ピストン及びシリンダ構成と第1の弁を通じて流体連通し、
前記第2の室は、前記処理流体を含む前記ガス除去リザーバと流体連通し、
前記第2の室は、前記第1の室における前記圧送流体から前記ダイヤフラムを介して充当された体積の変位に従って、精密な量の処理流体を分注し、
(c)第2の室の出口とフィルタ入力部の間に第2の弁を連結し、
フィルタ出力部と第2の入口を介して前記ガス除去リザーバに戻す再循環流路との間に第3の弁を連結し、
フィルタの排気口と前記排水管との間に第4の弁を連結し、
前記少なくとも1の排気口と前記排水管との間に第5の弁を連結し、
前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段及び前記弁がシステムを形成し、
(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサを配置し、そして、
(e)前記センサから受け取る前記信号に基づいて、前記ピストン及びシリンダ構成と、前記弁を自動的に制御し、
前記自動制御は、ガスの排出を実行するルーチンであって、
(f)(1)前記ピストンが基準位置にあることを検出し、
(f)(2)前記ピストンが前記基準位置にある場合、前記ピストンが予め定められた比の圧力を蓄積するように変位させるために前記第1、第2、及び第3の弁を開き、
前記ピストンが前記基準位置にない場合、
前記ピストン及びシリンダ構成の再充填動作を実行するために前記基準位置に達するまで移動し、
(f)(3)予め定められたガス排出圧力に達し、そして、予め定められた処理流体の体積変位が生じるまでステップ(f)(2)を繰り返し、
(f)(4)予め定められた時間間隔で前記第4及び第5の弁を開き、
(f)(5)前記第1、第2、及び第3の弁を閉じ、
(f)(6)前記ピストン及びシリンダ構成の前記再充填動作を実行する、方法。
【請求項82】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
流路を介して流体連通する複数の副リザーバを形成するための少なくとも1の隔壁を前記ガス除去リザーバ内に配置することを含む、
請求項81に記載の方法。
【請求項83】
再循環処理の一部として、分注される処理流体からガスを自動的に排出する方法であって、
前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有しているガス除去リザーバを提供し、
(b)前記処理流体を、前記ガス除去リザーバに出し入れするため、ピストン及びシリンダ構成を間接的に前記出口に連結し、
前記ピストン及びシリンダ構成の間接的な連結をするステップはさらに、処理流体を分注する圧送室を提供し、
前記圧送室は、前記圧送室を第1及び第2の室に分割するダイヤフラムを有し、
前記第1の室は、内部の圧送流体を受け取るために前記ピストン及びシリンダ構成と第1の弁を通じて流体連通し、
前記第2の室は、前記処理流体を含む前記ガス除去リザーバと流体連通し、
前記第2の室は、前記第1の室における前記圧送流体から前記ダイヤフラムを介して充当された体積の変位に従って、精密な量の処理流体を分注し、
(c)前記出口と前記第2の室への入力部との間の第2の弁を連結し、
第2の室の出力部とフィルタ入力部との間の第3の弁を連結し、
フィルタ出力部と第2の入口を介して前記ガス除去リザーバに戻す再循環流路との間に第4の弁を連結し、
フィルタの排気口と前記排水管との間に第5の弁を連結し、
前記少なくとも1の排気口と前記排水管との間に第6の弁を連結し、
前記フィルタの排気口と前記再循環流路との間に再循環排気口を連結し、
前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段、及び前記弁がシステムを形成し、
(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサを配置し、そして、
(e)前記センサから受け取る前記信号に基づいて、前記ピストン及びシリンダ構成と、前記弁を自動的に制御し、
前記自動制御は、処理流体の再循環処理の一部としてガスの排出を実行するルーチンであって、
(f)(1)前記ピストンが基準位置にあることを検出し、
(f)(2)前記ピストンが前記基準位置にある場合、
前記ピストンが予め定められた比の圧力を蓄積するように変位させるために前記第1、第2、第3、及び第4の弁を開き、
前記ピストンが前記基準位置にない場合、
前記ピストン及びシリンダ構成の再充填動作を実行するために前記基準位置に達するまで移動し、
(f)(3)予め定められたガス排出圧力に達し、そして、予め定められた処理流体の体積変位が生じるまでステップ(f)(2)を繰り返し、
(f)(4)予め定められた時間間隔で前記第5及び第6の弁を開き、
(f)(5)前記第1、第2、第3、及び第4の弁を閉じ、
(f)(6)前記ピストン及びシリンダ構成の前記再充填動作を実行する、方法。
【請求項84】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
流路を介して流体連通する複数の副リザーバを形成するための少なくとも1の隔壁を前記ガス除去リザーバ内に配置することを含む、
請求項83に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、包括的には、高精度の流体の計量、特に、半導体製造等の分野において用いられる装置に関する。
【背景技術】
【0002】
非常に小さい構造を有する集積回路、フォトマスク及び他のデバイスの製造において用いられる化学薬品の多くは、腐食性であり、有毒であり、高価である。1つの例は、フォトリソグラフィプロセスにおいて用いられるフォトレジストである。そのような用途では、基板上に分注される処理流体又は「化学的材料」とも称される、液相の化学薬品のレート及び量の双方は、化学薬品の均一な塗布を確実にし、無駄及び不必要な消費を回避するために極めて正確に制御されなければならない。さらに、処理流体の純度が高いことが多くの場合に重要である。処理流体を汚染する最小の異物でさえも、そのようなプロセス中に形成される非常に小さい構造において欠陥を生じる。したがって、処理流体は、汚染を回避するように分注システムによって取り扱われなければならない。例えば、非特許文献1を参照されたい。不適切な取り扱いの結果として、気泡が導入され、化学的材料が損なわれる可能性もある。これらの理由から、非常に小さい構造を有するデバイスの製造において用いられるフォトリソグラフィ及び他のプロセスにおいて流体を格納及び計量する専用のシステムが必要とされている。
【0003】
したがって、これらのタイプの用途のための化学薬品分注システムは、流体の精密に制御される計量を可能にし、処理流体の汚染及び/又は処理流体との反応を回避するように処理流体を圧送する機構を使用しなければならない。概して、ポンプが、分注地点へのラインにおいて処理流体を加圧する。流体は、ボトル又は他の容器等の、流体を格納する供給源から引き出される。分注地点は、小さいノズル又は他の開口であるものとすることができる。製造ライン上のポンプから分注地点へのラインは、弁によって開閉される。弁は分注地点に配置することができる。弁を開くことによって、処理流体を分注地点において流すことが可能となる。プログラム可能なコントローラがポンプ及び弁を動作させる。処理流体に接触する圧送機構、ライン及び弁内の全ての表面は、処理流体と反応するか又は処理流体を汚染してはならない。ポンプ、処理流体の容器及び関連する弁は、場合によっては、コントローラも収容するキャビネットに格納される。
【0004】
これらのタイプのシステムのポンプは通常、何らかの形態の容積式ポンプであり、この場合、圧送室のサイズは、流体を室内に引き込むために拡大され、次に、流体を押し出すために縮小される。使用されてきた容積ポンプのタイプは、油圧作動式ダイヤフラムポンプ、ベローズ式ポンプ、ピストン作動式、回転ダイヤフラムポンプ及び加圧リザーバ式圧送システムを含む。特許文献1(Bailey et al.)は、典型的なポンプの一例である。そのポンプは、入口、出口、ステッピングモータ及び流体変位ダイヤフラムを有する。ポンプが分注するように電気的に命令される場合、出口弁が開き、モータが回転して変位又は作動流体の流れを強制的に作動流体室に入れ、結果としてダイヤフラムが移動し、圧送室のサイズを縮小する。ダイヤフラムの移動によって、処理流体を圧送室から出口弁を通して強制的に出す。
【0005】
汚染に対する懸念に起因して、半導体製造産業における現行の方式は、単一のタイプの処理流体又は「化学的材料」の圧送のみを行うポンプを使用することである。圧送される化学的材料を変更するためには、処理流体に接触する表面の全てを変更する必要がある。ポンプの設計に応じて、これは、面倒かつ高価である傾向にあるか又は単純に実現可能ではない。現在の製造設備において最高で50個のポンプを使用する処理システムを確かめることはまれではない。
【0006】
異なる供給源からの処理化学薬品を供給する分注装置が特許文献2(Mekias)に示されている。この場合、分注装置は、制御室の内部に複数の処理室を有する。処理室の容積は、制御流体を加えるか又は制御流体を制御室から除去することによって増減される。処理室の入口及び出口における弁の使用は、制御室に出入りする流体を制御する加圧流体リザーバと組み合わせて、処理室を通して分注される流体の流れを制御する。
【0007】
これまで知られていなかった精密ポンプの1つのかなり望ましい特徴は、ポンプの構成要素を、保守又は修理のために、1つ又は複数のポンプ室ヘッドに取り付けられる処理流体流れラインに、破断することなく、分離して取り外すことが可能であることである。これは、ポンプに入るか、ポンプを通るか又はポンプから出る処理流体の流路の任意の封止部が開くことを回避することを含む。本発明と同じ譲受人、すなわちIntegrated DesignsL.P.に譲渡された特許文献3(Laessle, et al.)は、まさにそのような特徴を有する精密ポンプシステムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】米国特許第4,950,134号明細書
【特許文献2】米国特許第6,797,063号明細書
【特許文献3】米国特許第8,317,493号明細書
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】Semiconductor Equipment and Material International、「SEMI E49.2−0298 Guide for High Purity Deionized Water and Chemical Distribution Systems in Semiconductor Manufacturing Equipment」(1998)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、新たなポンプモータを既存のモータと交換する必要がある場合、処理流体の流れを妨げることなく、また、いかなる処理流体の損失も最小限に抑えながら、ポンプヘッド及び圧送室内での即時の圧送流体の回復並びに平衡を提供する必要性が依然として存在する。
【0011】
本明細書において言及される全ての参考文献は、参照によりそれらの全体が本明細書に援用される。
【課題を解決するための手段】
【0012】
ガスを内部に有する流体(例えば写真化学における処理流体等)の自動ポンプシステムにおいて使用するのに適したガス除去リザーバであって、
前記ガス除去リザーバは:
入口、出口、及び少なくとも1の排気口を有するエンクロージャを備え、
前記入口及び出口は、それぞれ前記エンクロージャの底部に配置され、
前記少なくとも1の排気口は前記エンクロージャの上部に配置され、
前記自動ポンプシステムの作動中、流体は入口から出口へ通過し、
前記流体内のガスは前記少なくとも1の排気口へ収集される。
【0013】
自動ポンプシステムにおける流体(例えば写真化学における処理流体等)内のガスを除去する方法が開示される。
前記方法は:
入口、出口、及び少なくとも1の排気口を有するエンクロージャを提供し、前記入口及び前記出口はそれぞれ前記エンクロージャの底部に配置され、少なくとも1の排気口は前記エンクロージャの上部に配置され、前記入口から前記出口へ流れる流路において、ガスを内部に有する流体の流れを起こし、前記少なくとも1の排気口において、前記流体における前記ガスを収集する。
【0014】
自動ポンプシステムにおけるエンクロージャの流体(例えば写真化学における処理流体等)上方のガスを排出する方法が開示される。
前記方法は:
(a)前記エンクロージャにおける排気口を閉じ、(b)前記流体及びガスを内部に含む前記エンクロージャ内の前記圧力を予め定められた圧力に上昇させ、(c)前記予め定められた圧力に達したら、前記ガスを前記エンクロージャから排出するために排気口を開き、(d)前記流体の上方の全てのガスが前記エンクロージャから排出されるまで、ステップ(a)〜(c)を繰り返す。
【0015】
自動流体(例えば写真化学における処理流体等)ポンプシステムの出力部に隣接して配置されるフィルタを有する自動流体ポンプシステムにおいて使用するのに適したフィルタ排気再循環路が開示されており、
前記フィルタは、前記自動ポンプシステムにおける上流に出力を、フィードバック路によって、フィードバックすることができ、前記フィルタ排気再循環路は、フィルタ排気口と上流の間を連結する導管であって、前記導管は流体/ガス混合体をフィルタから上流位置へ運ぶ導管と、前記排気口が開き前記流体を上流位置にのみ戻す場合に、前記流体/ガス混合体からガスを除去するために、前記導管に沿って最大上昇位置に位置する導管の排気口と、を備える。
【0016】
自動流体(例えば写真化学における処理流体等)ポンプシステムの出力部に隣接して配置されるフィルタを有する自動流体ポンプシステムにおいて使用するのに適したフィルタ排気再循環路が開示されており、
前記フィルタは、前記自動ポンプシステムにおける上流に出力を、フィードバック路によって、フィードバックすることができ、前記フィルタは、さらにフィルタの排気口と自動ポンプシステムの排水管の間に排水路を含み、前記フィルタ排気再循環路は、フィルタ排気口と上流の間を連結する導管であって、前記導管は流体/ガス混合体をフィルタから上流位置へ運ぶ導管と、前記流体/ガス混合体において泡の存在を検出し、前記導管に沿って最大上昇位置に配置された、前記導管に連結された泡センサと、弁を経由して前記泡センサと前記排水管とを連結する泡センサ排水路であって、前記弁は、流体/ガス混合体において泡がいつでも検出されるように、前記導管から前記泡センサ排水路を通過させるために開かれ、それによって流体は前記上流位置に戻るようにのみ運ばれる泡センサ排水路と、を備える。
【0017】
(例えば写真化学において)分注する処理流体からガスを除去する自動ポンプシステムが開示される。
前記ポンプシステムは、
処理流体を有するガス除去リザーバであって、前記リザーバを複数の副リザーバに分割する少なくとも1の垂直な隔壁と、前記少なくとも1の垂直な隔壁の自由端に位置し、処理流体が前記複数の副リザーバの間を通過する流路と、離れた処理流体の供給源と連結した、第1の入口と、出口と、排水管に連結している処理流体再循環路に連結した、第2の入口と、排水管に連結した少なくとも1の排気口と、前記処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れさせる前記出口と間接的に連結した駆動手段(例えば、ピストンシリンダ構成、ポンプ室等)と、処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れさせる前記入口及び前記出口に連結し、そして前記ガス除去リザーバから前記排水管へガスを除去するために前記少なくとも1の排気口に連結し、さらに前記排水管から前記ガス除去リザーバへ処理流体を再循環させるための前記第2の入口に連結した、弁と、前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記ポンプシステムにおけるパラメータに対応する信号を提供するセンサ(例えば圧力センサ等)と、前記駆動手段、前記センサ、及び前記弁に連結したプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通過して前記排水管に強制的に入れるための前記弁及び前記駆動手段を自動制御するために前記信号を使用する、プロセッサと、を備える。
【0018】
(例えば写真化学において)分注する処理流体からガスを除去する自動ポンプシステムが開示される。
前記ポンプシステムは、
処理流体を有するガス除去リザーバであって、前記リザーバを複数の副リザーバに分割する少なくとも1の垂直な隔壁と、前記少なくとも1の垂直な隔壁の自由端に位置し、処理流体が前記複数の副リザーバの間を通過する流路と、第1の入口と、出口と、排水管に連結されている処理流体再循環路に結合された第2の入口と、そして、前記排水管に連結された少なくとも1の排気口と処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れするため前記第1の入口に連結された駆動手段(例えば、ピストンシリンダ構成、ポンプ室等)と、フィルタに連結された前記出口と、処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れするために前記第1の入口及び前記出口に連結され、前記ガス除去リザーバからガスを除去して排水管に送るための前記少なくとも1の排気口に連結され、処理流体を前記排水管から前記ガス除去リザーバに再循環させるための前記第2の入口に連結された弁と、前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記ポンプシステムにおけるパラメータに対応する信号を提供するセンサ(例えば圧力センサ等)と、前記駆動手段、前記センサ、及び前記弁に連結したプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通過して前記排水管に強制的に入れるための前記弁及び前記駆動手段を自動制御するために前記信号を使用する、プロセッサと、を備える。
【0019】
(例えば写真化学において)分注される処理流体からガスを自動的に除去する方法が開示される。
前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有し、前記少なくとも1の垂直な隔壁の自由端に位置する流路を介して流体連通する複数の副リザーバを形成するための少なくとも1の垂直な隔壁を内部に有している、ガス除去リザーバを提供し、(b)前記処理流体を、前記複数の副リザーバの間、及び前記ガス除去リザーバの前記少なくとも1の垂直な隔壁の自由端の周辺に送り込むために、前記少なくとも1の排気口において離れた処理流体の供給源に連結している駆動手段(例えば、ピストンシリンダ構成、ポンプ室等)を、前記出口に間接的に連結し、(c)前記処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れするための前記第1の入口及び前記出口に弁を連結し、さらに、前記ガス除去リザーバからガスを除去して排水管に送り込むため、前記少なくとも1の排気口に弁を連結し、排水管に連結されており、前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段、及び前記弁がシステムを形成する処理流体再循環路に第2の入口を連結し、(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサを配置し、(e)前記駆動手段及び前記弁を、前記センサから受け取った前記信号に基づいて自動制御し、前記自動制御は、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通じて前記排水管に送り込む。
【0020】
(例えば写真化学において)分注される処理流体からガスを自動的に除去する方法が開示される。
前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有し、前記少なくとも1の垂直な隔壁の自由端に位置する流路を介して、流体連通する複数の副リザーバを形成するための少なくとも1の隔壁を内部に有し、前記出口はフィルタ入口に連結している、ガス除去リザーバを提供し、(b)前記処理流体を、前記複数の副リザーバの間及び前記ガス除去リザーバの前記少なくとも1の垂直な隔壁の周辺に送り込むために、駆動手段(例えば、ピストンシリンダ構成、ポンプ室等)を前記ガス除去リザーバの入口に連結し、(c)前記処理流体を、前記ガス除去リザーバに出し入れするための弁を、前記入口及び前記出口に連結し、さらに、前記ガス除去リザーバからガスを除去して排水管に送り込むため、前記少なくとも1の排気口に弁を連結し、排水管に連結されており、前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段、及び前記弁がシステムを形成する処理流体再循環路に第2の入口を連結し、(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサを配置し、(e)前記駆動手段及び前記弁を、前記センサから受け取った前記信号に基づいて自動制御し、前記自動制御は、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通じて前記排水管に送り込む。
【0021】
(例えば写真化学において)分注される処理流体からガスを自動的に排出する方法が開示される。
前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有しているガス除去リザーバを提供し、(b)前記処理流体を、前記ガス除去リザーバに出し入れするため、ピストン及びシリンダ構成を間接的に前記出口に連結し、前記ピストン及びシリンダ構成の間接的な連結をするステップはさらに、処理流体を分注する圧送室を提供し、前記圧送室は、前記圧送室を第1及び第2の室に分割するダイヤフラムを有し、前記第1の室は、内部の圧送流体を受け取るために前記ピストン及びシリンダ構成と第1の弁を通じて流体連通し、前記第2の室は、前記処理流体を含む前記ガス除去リザーバと流体連通し、前記第2の室は、前記第1の室における前記圧送流体から前記ダイヤフラムを介して充当された体積の変位に従って、精密な量の処理流体を分注し、(c)第2の室の出口とフィルタ入力部の間に第2の弁を連結し、フィルタ出力部と第2の入口を介して前記ガス除去リザーバに戻す再循環流路との間に第3の弁を連結し、フィルタの排気口と前記排水管との間に第4の弁を連結し、前記少なくとも1の排気口と前記排水管との間に第5の弁を連結し、前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段及び前記弁がシステムを形成し、(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサ(例えば圧力センサ等)を配置し、そして、(e)前記センサから受け取る前記信号に基づいて、前記ピストン及びシリンダ構成と、前記弁を自動的に制御し、前記自動制御は、ガスの排出を実行するルーチンであって、(f)(1)前記ピストンが基準位置にあることを検出し、(f)(2)前記ピストンが前記基準位置にある場合、前記ピストンが予め定められた比(例えば0.1mL/秒等)の圧力を蓄積するように変位させるために前記第1、第2、及び第3の弁を開き、前記ピストンが前記基準位置にない場合、前記ピストン及びシリンダ構成の再充填動作を実行するために前記基準位置に達するまで移動し、(f)(3)予め定められたガス排出圧力(例えば103.4kPa(15psi)等)に達し、そして、予め定められた処理流体の体積変位(例えば1.2mL)が生じるまでステップ(f)(2)を繰り返し、(f)(4)予め定められた時間間隔で前記第4及び第5の弁を開き、(f)(5)前記第1、第2、及び第3の弁を閉じ、(f)(6)前記ピストン及びシリンダ構成の前記再充填動作を実行する。
【0022】
(例えば写真化学において)再循環処理の一部として、分注される処理流体からガスを自動的に排出する方法が開示される。
前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有しているガス除去リザーバを提供し、(b)前記処理流体を、前記ガス除去リザーバに出し入れするため、ピストン及びシリンダ構成を間接的に前記出口に連結し、前記ピストン及びシリンダ構成の間接的な連結をするステップはさらに、処理流体を分注する圧送室を提供し、前記圧送室は、前記圧送室を第1及び第2の室に分割するダイヤフラムを有し、前記第1の室は、内部の圧送流体を受け取るために前記ピストン及びシリンダ構成と第1の弁を通じて流体連通し、前記第2の室は、前記処理流体を含む前記ガス除去リザーバと流体連通し、前記第2の室は、前記第1の室における前記圧送流体から前記ダイヤフラムを介して充当された体積の変位に従って、精密な量の処理流体を分注し、(c)前記出口と前記第2の室への入力部との間の第2の弁を連結し、第2の室の出力部とフィルタ入力部との間の第3の弁を連結し、フィルタ出力部と第2の入口を介して前記ガス除去リザーバに戻す再循環流路との間に第4の弁を連結し、フィルタの排気口と前記排水管との間に第5の弁を連結し、前記少なくとも1の排気口と前記排水管との間に第6の弁を連結し、前記フィルタの排気口と前記再循環流路との間に再循環排気口を連結し、前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段、及び前記弁がシステムを形成し、(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサ(例えば圧力センサ等)を配置し、そして、(e)前記センサから受け取る前記信号に基づいて、前記ピストン及びシリンダ構成と、前記弁を自動的に制御し、前記自動制御は、処理流体の再循環処理の一部としてガスの排出を実行するルーチンであって、(f)(1)前記ピストンが基準位置にあることを検出し、(f)(2)前記ピストンが前記基準位置にある場合、前記ピストンが予め定められた比(例えば0.1mL/秒等)の圧力を蓄積するように変位させるために前記第1、第2、第3、及び第4の弁を開き、前記ピストンが前記基準位置にない場合、前記ピストン及びシリンダ構成の再充填動作を実行するために前記基準位置に達するまで移動し、(f)(3)予め定められたガス排出圧力(例えば103.4kPa(15psi)等)に達し、そして、予め定められた処理流体の体積変位(例えば1.2mL)が生じるまでステップ(f)(2)を繰り返し、(f)(4)予め定められた時間間隔で前記第5及び第6の弁を開き、(f)(5)前記第1、第2、第3、及び第4の弁を閉じ、(f)(6)前記ピストン及びシリンダ構成の前記再充填動作を実行する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
同様の参照符号が同様の要素を示す以下の図面と併せて本発明を説明する。
【図1】例示的な集積回路ウェハ製造プロセスに結合される本発明のブロック図である。
【図2】本発明の精密ポンプアセンブリの等角図である。
【図3】本発明の精密ポンプアセンブリの分解図である。
【図4】ポンプ本体の分解図である。
【図4A】圧送流体リザーバを形成する側面を示すポンプ本体の等角図である。
【図4B】圧送流体室を形成する側面を示すポンプ本体の等角図である。
【図5】ポンプヘッドの等角図、及び、ポンプヘッドをポンプ本体に連結する方法を示す図である。
【図6】ポンプヘッドの分解図である。
【図6A】ポンプヘッドブロックの処理流体室側を示すポンプヘッドブロックの等角図である。
【図6B】処理流体リザーバ(「プレリザーバ」とも称される)を示すポンプヘッドブロック、及び、弁プレートと嵌合するポンプヘッドブロックの側の等角図である。
【図6C】処理流体リザーバ入口を図式的に示す図である。
【図7】フィルタ分配ブロックの分解図である。
【図7A】組み立てられたフィルタ分配ブロックの正面図及び後面図である。
【図8】モータ駆動システムの分解図である。
【図8A】ピストンの平面図である。
【図8B】図8Aの線8B−8Bに沿ったピストンアセンブリの断面図である。
【図9】ピストンの分解図及び組み立て図である。
【図10】ピストンシリンダの断面図である。
【図11】全体的なポンプアセンブリの分解図及び等角図である。
【図11A】ポンプの内部を仮想線で示し、外側カバーが取り外されて種々のフレア継手の接続を示す、ポンプアセンブリの等角図である。
【図12】本発明の電子機器において用いられる(ピグテールとも称される)例示的な電気的なワイヤハーネスを示す図である。
【図13】モータ駆動システムの変更中に空気を圧送流体リザーバ内に加えるように本発明に連結される例示的なシリンジデバイスを示す図である。
【図13A】ウェブサーバを用いる遠隔監視、視認及び制御(RMVC)サブシステムポンプインタフェースのブロック図である。
【図13B】図13AのRMVCサブシステムポンプインタフェースであるが、但しパワーオーバーイーサネット(登録商標)(POE)を用いるブロック図である。
【図13C】図13Bのシステムにおいてウェブサーバを使用してRMVC上でポンプ及びその近傍を視認するために使用することができる例示的なウェブカムを示す図である。
【図13D】図13BのRMVCサブシステムポンプインタフェースであるが、但しPOE及びWiFiを用いるブロック図である。
【図13E】ネットワーク管理モジュール(NMM)インタフェースのブロック図である。
【図13F】ポンプコントローラマザーボードインタフェースのブロック図である。
【図13G】ポンプのための譲受人(Integrated Designs, L.P.)の標準的なグラフィカルユーザインタフェース(GUI)のブロック図である。
【図13H】イーサネット(登録商標)入力/出力のために変更された譲受人の標準的なGUIのブロック図である。
【図13I】イーサネット(登録商標)上の譲受人の標準的なGUI及びポンプのブロック図である。
【図13J】譲受人の好ましいクロスプラットフォームGUI、サーブされるJAVA(登録商標)アプレットのブロック図である。
【図13K】ウェブがサーブするクロスプラットフォームGUIであるRMVC(「Lynx」とも称される)のブロック図である。
【図13L】好ましいGUIとともに用いられるJAVA(登録商標)によってサポートされるプラットフォームを示す表である。
【図14】従来のステッピングモータHブリッジの回路概略図である。
【図15】捕捉された処理流体のフィルタ再循環及び処理流体リザーバ窒素供給のために弁を提供する、例示的な集積回路ウェハ製造プロセスに結合される本発明の別の実施形態のブロック図である。
【図15A】捕捉された処理流体のフィルタ再循環をサポートするように図15の代替的な実施形態において用いられるベンチュリ回路を示す図である。
【図15B】フィルタ排気口再循環処理のフロー図である。
【図16A】図1−1Aによる実施形態を用いる再循環モードのフロー図である。
【図16B】図15による実施形態を用いる再循環モードのフロー図である。
【図17】自動平衡モードのフロー図である。
【図18】分注及び再充填モードのフロー図である。
【図19】予充填モードのフロー図である。
【図20】排出口へのパージモードのフロー図である。
【図21】出力部へのパージモードのフロー図である。
【図22】フィルタハウジングプライミングモードのフロー図である。
【図23A】フィルタ基材プライミングモードのフロー図である。
【図23B】フィルタ基材プライミングモードのフロー図である。
【図24A】2フィルタブロック設計を用いるシステム排水モードのフロー図である。
【図24B】2フィルタブロック設計を用いるシステム排水モードのフロー図である。
【図24C】4弁フィルタブロック設計を用いるシステム排水モードのフロー図である。
【図24D】4弁フィルタブロック設計を用いるシステム排水モードのフロー図である。
【図25A】2フィルタブロック設計を用いる開梱モードのフロー図である。
【図25B】4フィルタブロック設計を用いる開梱モードのフロー図である。
【図26】駆動アセンブリ変更モードのフロー図である。
【図27A】フィルタ内のガス検出アルゴリズムのフロー図である。
【図27B】フィルタ内のガス検出アルゴリズムのフロー図である。
【図28A】ピストン室内のガス検出アルゴリズムのフロー図である。
【図28B】ピストン室内のガス検出アルゴリズムのフロー図である。
【図29A】処理流体リザーバ内のガス体積検出アルゴリズムのフロー図である。
【図29B】処理流体リザーバ内のガス体積検出アルゴリズムのフロー図である。
【図30】本発明の主要な特徴のブロック図である。
【図31】本発明のポンプの代替的な構成を示しており、フィルタがプレリザーバの前に位置付けられ、再循環がフィルタの上流に位置付けられている。
【図32】本発明のポンプの別の代替的な構成を示しており、フィルタがプレリザーバの後に位置付けられ、再循環がプレリザーバの上流又はプレリザーバの下流に位置付けられている。
【図33】本発明のポンプの別の代替的な構成を示しており、フィルタがプレリザーバの前に位置付けられ、再循環がフィルタの下流に位置付けられている。
【図34A】第1のガス排出処理(「GASE5」とも称される)であって、圧力はポンプシステム内に蓄積され、次いで、再充填ルーチンの一部で使用されるシステム内のあらゆる空気を排出するための迅速な排気の実行を示す図である。
【図34B】第2のガス排出処理(「GASE6」とも称される)であって、圧力はポンプシステム内に蓄積され、次いで、再循環ルーチンの一部で使用されるシステム内のあらゆる空気を排出するための迅速な排気の実行を示す図である。
【図35】本発明に係るポンプのさらなる代替構成を示しており、ガス除去リザーバは少なくとも1の内部隔壁を有しており、フィルタブロックは統合された構成に置換されている。
【図35A】処理流体からのガスの分離及びガスの除去を促進する内部隔壁を有するガス除去リザーバの機能図である。
【図35B】代替的な実施形態である処理流体からのガスの分離及びガスの除去を促進する複数の内部隔壁を有するガス除去リザーバの機能図である。
【図35C】捕捉された処理流体のフィルタ再循環をサポートするように図34の代替的なシステム構成において使用されるベンチュリの回路図である。
【図36A】本実施例の代替的なシステムである少なくとも1の内部隔壁を伴うガス除去リザーバ及び精密ポンプ及びそれに対応した電気制御ボックスを異なる視点からしめしている。
【図36B】本実施例の代替的なシステムである少なくとも1の内部隔壁を伴うガス除去リザーバ及び精密ポンプ及びそれに対応した電気制御ボックスを異なる視点からしめしている。
【図36C】本実施例の代替的なシステムである少なくとも1の内部隔壁を伴うガス除去リザーバ及び精密ポンプ及びそれに対応した電気制御ボックスを異なる視点からしめしている。
【図36D】本実施例の代替的なシステムである少なくとも1の内部隔壁を伴うガス除去リザーバ及び精密ポンプ及びそれに対応した電気制御ボックスを異なる視点からしめしている。
【図37】図36A〜36Dのポンプの内部を示す分解図である。
【図38A】ポンプのポンプヘッドに対する対向する視点からの透視図である。
【図38B】ポンプのポンプヘッドに対する対向する視点からの透視図である。
【図38C】図36A〜36Dのポンプアセンブリ及びポンプヘッドを連結するための位置合わせを示す図である。
【図38D】図36A〜36Dのポンプアセンブリ及びポンプヘッドの連結のさらなる詳細を示す図である。
【図38E】図36A〜36Dのポンプアセンブリ及びポンプヘッドの連結のさらなる詳細を示す図である。
【図38F】図36A〜36Dのポンプアセンブリ及びポンプヘッドの連結のさらなる詳細を示す図である。
【図39】図36A〜36Dのポンプのポンプヘッドの内部構成を示す分解図である。
【図40A】図36A〜36Dのポンプヘッドブロックのブロックの処理流体室側を示している等角図である。
【図40B】図36A〜36Dのポンプヘッドブロックのガス除去リザーバ及び弁プレートに嵌合する側を示している等角図である。
【図40C】図36A〜36Dのポンプヘッドブロックのガス除去リザーバの入口を模式的に示している拡大斜視図である。
【図41】図36A〜36Dのポンプヘッドブロックのポンプヘッドがどのようにフィルタ42とインタフェースするかを示している機能図である。
【図42】空気の泡を排気するために、フィルタ排気口から供給源への流路において頂点及び排気口を有する流路を使用する代替のポンプシステムを示す図である。
【図43】フィルタ排気口から供給源への流路において、泡センサを伴う頂点及び排気口を有し、また、フィルタの排水管へ戻る排気路を含む流路を使用するポンプシステムのさらなる実施形態を示す図である。
【図44】ガス除去リザーバの入力部が、圧送室から供給を受けている、さらなるポンプシステム構成を示している。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明を、以下の実施形態を参照してより詳細に説明するが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものとみなされないことを理解されたい。
【0025】
ここで、同様の部品番号が幾つかの図を通して同様の要素を指す図面を参照すると、精密ポンプシステムを使用する本発明20の例示的な実施形態のブロック図が示されている。本発明20は、専ら例として、精密な量の処理流体をウェハ製造に分注するために、集積回路ウェハ製造プロセスの一部を形成することができる。図1に示されているように、本発明20は、製造機器、例えば製造リザーバFRに結合され、製造リザーバFRはさらに、BIB(処理流体を製造リザーバに供給する「バッグインボトル」)に接続され;排出口/排水管が、弁VFABを介して製造リザーバFRに接続される。
【0026】
図1及び図2に示されているように、本発明20は、ピストンシリンダ又は室28内でピストン26を駆動するモータ駆動システム24(例えば、AllegroのA3977SEDステッピングモータドライバ及びPortescapeのPK264−E2.0Aステッピングモータ)を含む精密ポンプシステム22を備える。精密ポンプ22は、圧送流体(例えば、エチレングリコール、又は、本発明の動作の全ての様相の間にその液体状態に留まる、蒸気圧、沸点等のような同様の特徴を有する任意の他の同様の液体)を駆動する。圧送流体は、ピストン26と相互作用する方法、及び、ポンプ20の全体としての動作に起因して「作動」流体とも称される。圧送流体は、精密ポンプシステム22に関連する圧送流体リザーバ32(例えば33mL容)から提供される。圧送流体は、処理流体(例えばフォトレジスト)を例示的なウェハ製造プロセスに駆動及び送達するのに用いられる。処理流体は、ガス除去リザーバ30(例えば、33mL〜34mLの例示的な容量を有する)から提供される。処理流体は高品質の流体であり、その無駄を最小限に抑えることが、この処理流体を無駄にすることなくその精密な量(例えば最大で11mL)を送達する、本発明20の重要な特徴のうちの1つである。処理流体のこの送達を達成するために、圧送流体及び処理流体の双方が、圧送室34A(例えば11mL〜13mL容)及び分注室34B(例えば11mL〜13mL容、「処理流体室」とも称される)を含む作動室34に送達され、これらは、作動室34を2つの可変のサイズの室34A/34Bに分けるダイヤフラム36の存在によって形成される。したがって、2つの流体は互いに接触せず、ピストン26が圧送室34A内の圧送流体を加圧すると、対応する圧力が、ダイヤフラム36を通して、処理流体室34Bに存在する処理流体に伝わる。処理流体は次に、処理流体を分注して塗布する前に濾過するフィルタ42を備えるフィルタ分配ブロック40に搬送される。
【0027】
詳細に後述するように、ポンプコントローラ38が、ピストン26を変位させるようにモータ駆動アセンブリ24Eを制御し;モータは、圧力センサPSを用いてピストン室28の圧力読取値に基づいてピストン26を駆動することに留意されたい。ポンプコントローラ38は、ピストン26が移動する速度、及び、所望の体積の流体を変位させるのに必要な時間を知っているため、分注される流体の精密な量が分かる。
【0028】
関連する圧送流体リザーバ32及びガス除去リザーバ30の存在は、本発明20の2つの重要な要素を形成することも理解されたい。精密ポンプ22に関連する圧送流体リザーバを有することによって、本発明20は、スイッチアウト中にポンプが稼働したままである間に、モータ駆動システムの迅速な交換を達成することが可能である。加えて、精密ポンプ22に関連するガス除去リザーバ30を有することによって、分注される処理流体は気泡を含有せず、よって、「ガス除去リザーバ」30はこのように表現される。これらのリザーバは、新たに挿入されるモータ駆動装置24のために精密ポンプ22及びフィルタ分配ブロック40の迅速なプライミングも可能にする。これらの2つの関連するリザーバ30/32のいずれかの位置は、ポンプアセンブリ22A/ポンプヘッド22B(図3を参照のこと)内に一体化することができるか、又は、それらの構成要素のいずれかの外部にあることができることを理解されたい。重要な特徴は、本発明20に近接したこれらのリザーバ30/32のそれぞれの存在によって、本発明20が、単一のピストン及び単一の圧送段のみを用いて閉じた内部流体ループで高度な動作を行うことが可能となることである。
【0029】
製造リザーバFRからガス除去リザーバ30を満たすことは、ガス除去リザーバ30の上部又はガス除去リザーバ30の底部等で行うことができることを更に理解されたい。図1は、それらのデバイスの上部への流体連結が使用される1つの代替案を示すために向きの表記を用いてガス除去リザーバ30及びフィルタ42を示している。
【0030】
ポンプコントローラ(例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等;例えばFreescaleのMC9S12DG128CPVEマイクロコントローラ)38が、モータ被駆動システム24、及び、弁1〜12のそれぞれに連結され、プロセスの精密な送達を達成する。例示に過ぎないが、弁1〜8及び10〜12は、ダイヤフラム式弁(ダイヤフラム一体化弁、DIVとも称される)を含むことができ;弁9は、ダイヤフラム式弁ではなくデジタル弁である。圧送流体リザーバ32にはブリードポート弁BP1が設けられ、圧送室34Aにはブリードポート弁BP2が設けられており;それらの弁の重要さは後述する。加えて、同様に後述するように、ピストンシリンダ28内の圧力を検出するために圧力センサPSが設けられる。これらのダイヤフラム式弁の動作は、ダイヤフラム一体化弁の項で後述する。マイクロコントローラ38によるガス除去リザーバ30及び圧送流体リザーバ32に関連する弁の制御は、ポンプシステム20内の一体化コントローラに限定されないことに更に留意されたい。これらの2つのリザーバに関連する弁のリモートコントローラを含むことは本発明の最も広範な範囲内にある。
【0031】
本発明20の別の重要な態様は、有線(例えばイーサネット(登録商標)接続等を介して)又は無線接続(例えばBLUETOOTH(登録商標)、IEEE802.11等)を介してローカルエリアネットワーク(LAN)にわたって本発明20を監視、視認及び制御することが可能であることである。これは、特に、ウェブサーバマイクロコントローラ(例えば、FreescaleのMCF52235CAL60マイクロコントローラ)を含むネットワーク管理モジュール(NMM)50を介して達成される。詳細に後述するように、NMM50は、精密ポンプシステム20を遠隔にリアルタイムで監視することを可能にし、また、システム20を遠隔制御することを可能にする。遠隔の場所は、操作者が精密ポンプシステム20の動作を遠隔に監視、視認及び制御することを可能にするグラフィカルユーザインタフェース(GUI)によって制御されるディスプレイを含む。この遠隔監視、視認及び制御サブシステムは、以下では、遠隔監視、視認及び制御(RMVC)サブシステムの項で後述する、遠隔監視、視認及び制御(RMVC)サブシステムと称される。
【0032】
図2は、精密ポンプシステム22、並びに、前述したマイクロコントローラ38及びNMM50を含むポンプ22を制御する電子機器を収容する電気制御ボックス23を示す、本発明20の等角図である。
【0033】
図3は、ポンプシステム22の内部を示している。
フィルタ分配ブロック40は、前プレート25の後ろに取り付け可能である。前プレート25における連結部に加えて、モータ駆動装置24の取り外しを開始するために作動される保守ボタン25Aがあり;特に、保守ボタン25Aの作動によって隔離弁8を開く。分かるように、モータ駆動装置24は主ポンプアセンブリ22Aの上に着座し、モータ駆動装置24は、図4において最も容易に見える4つのねじ24A〜24Dの取り外しによって主ポンプアセンブリから解放することができる。図3は、ポンプ本体アセンブリ22A、ポンプヘッド22B、空気圧弁マニホルド44、圧送流体リザーバ34A(図4Bを参照のこと)に対するカバープレート46(図4を参照のこと)、並びに、圧力センサPS(例えば、HoneywellのASDXRRX100PD2A5デジタル圧力センサ)及び圧力センサボードマイクロコントローラ(例えば、MicrochipのPIC12F675−E/SN)を含む圧力センサ基板48(図11)を示している。
【0034】
ポンプ本体22A
精密ポンプシステム20は、2つの関連するリザーバ、すなわち、ガス除去リザーバ30(「プレリザーバ」とも称される)及び圧送流体リザーバ32を使用する、一段ポンプの固有の設計を組み込み、圧送流体及び処理流体を格納し、必要に応じてアクセスすることを可能にする。これは、ポンプシステム20が、単一のピストンのみを用いて閉じた内部流体ループで動作を行うことを可能にする。非圧縮性作動流体で満たされるとともに非圧縮性作動流体の移動を容易にする従来技術の閉ループシステムは、2つ以上のポンプ段を使用した増減を必要とし、流れを誘導するために圧力の不均衡を生じる。一方の室の容積の低減は、別の接続される室の容積の増大によって釣り合わせなければならない。本発明のポンプシステム20における室(すなわち、28、34A及び34B)の受動的に可変の容積は、部分的に閉じたシステムを可能にし、全体的に封止されるスペースの容積が一定であるが、ポンプの流体で満たされる部分の形状は、特定の室に収容される流体の量とともに変わることができる。
【0035】
図4に示されているように、ポンプ本体22Aはアルミニウムを含む(例示に過ぎないが、15.6cmx5.59cmx5.59cm(6.15インチ×2.20インチ×2.20インチ)に機械加工される)。正面52Aは、ピストン26上の回転防止ガイド56が進むように機械加工されたスロット54を特徴とする。このスロット54の周りには、圧力センサPS、及び、ピストン26上の回転防止ガイド56とインタフェースする赤外線(IR)センサも含む関連するプリント回路基板48を取り付けるための4つのねじ穴がある。この正面52Aは、ポンプ本体22A内のピストン室28に入り込むチューブ接続部58A/58Bも特徴とする。このチューブ60(図11)の他端は、圧力センサPCB48上の圧力センサPSと接続する。この圧力センサPSは、ポンプ本体22A内の圧送流体レベルの校正及び平衡に用いられる。
【0036】
ポンプ本体の左側の面52Bには、ポンプ20の保守作業において用いられる付加的な圧送流体を収容するように機械加工される圧送流体リザーバ32(図4及び図4Aを参照のこと)がある。この室の外周の周りに機械加工されるOリング溝115があり、アルミニウムプレート46がポンプ本体22Aのこの面52Aに対して封止することを可能にし、したがって、圧送流体のリザーバ32を完成させる。この封止プレート46は、ポンプ本体22Aのこの面の外周の周りのねじ穴に固定される6つのねじ62を用いてポンプに取り付けられる。
【0037】
ポンプ本体22Aの後面52Cは、Oリング溝63(図4B)が機械加工される圧送流体室34A(図4及び図4Bを参照のこと)を含み、Oリング65(図4)を外周の周りに着座させ、ダイヤフラム36(例えばPTFEダイヤフラム、図4を参照のこと)を、ダイヤフラム押し下げプレート64を用いてOリング65に対して適切に封止する。このアルミニウム製のダイヤフラム押し下げプレート64は、処理流体室34Bの形状を模倣する切欠き部を中央に有する。これは、ダイヤフラム36をポンプ本体の面52Cに対して封止するようにOリングにわたる材料を依然として有しながらも、ダイヤフラム36が切欠き部を通して拡張及び収縮することを可能にする。ポンプ本体22Aのこの後面52Cは、ダイヤフラム押し下げプレート64を後面52Cに固定する皿小ねじ66の8つのねじ穴を特徴とする。後面52Cはまた、ポンプヘッド22B(図5を参照のこと)を面52C上の適所に取り付けるための6つのより大きい直径のねじ穴を特徴とする。押し下げプレート64及びポンプヘッド22Bに必要とされる14個の取り付けねじを収容するように、押し下げプレート64及びダイヤフラム36の双方に貫通穴がある。この後面52Cの右上には、圧送流体リザーバ32の上部につながる流路のねじ穴がある。この経路は、モータ変更手順及びポンプ20内の圧送流体レベルを平衡させるときに用いられるブリードポート、すなわちBP1として働く。通常の動作下(圧送流体リザーバ32が使用されないとき)では、ねじBP1(図4)がこの穴に固定され、リザーバ32を大気圧から封止する。
【0038】
ポンプ本体22Aの右側の面52D(図4)の特徴部は1つしかない。これは、圧送流体室34Aの上部への流路につながるねじ穴を特徴とする角度の付いた切欠き部53(図4及び図4B)である。これは、圧送流体室34AのブリードポートBP2として働く。このねじ穴はねじ109によって封止される。このねじ109は、任意のユーザが行う保守のために取り外される必要がない。
【0039】
ポンプ本体22Aの上面52Eは、ステッピングモータ24を4つのボルト24A〜24Dによって取り付けるための4つのねじ穴を特徴とする。この面の中央には、複数の直径の穴がある(図10)。第1の最大の直径(例えば3.82cm(1.505インチ))は、例えば0.635cm(0.25インチ)の深さまで機械加工され、ステッピングモータ24の着座にのみ必要である。次の直径(例えば2.86cm(1.125インチ))は、主ねじクランプ及び回転防止ガイド56がこの穴内でスピンして進むときに主ねじクランプ及び回転防止ガイド56に隙間を与え、7.46cm(2.938インチ)の深さまで機械加工される。次の直径(1.91cm(0.75インチ))は、例えば13.2cm(5.188インチ)の深さまで機械加工される、ポンプ本体22Aの実際のピストンボアである。これは、無電解ニッケルホウ素めっきを用いた8RMS仕上げを有し、硬さを改善するとともにピストンによる摩耗を防止し、ピストン26の封止面として働く。このピストンボアの底部は、ピストンの最大行程においてピストンの円錐形状に完璧にフィットするように60度の面取り縁を有する。最後の直径は1.27cm(0.5インチ)であり、約14.9cm(5.875インチ)の深さまで延びる。この最終的なセクションに入る2つの流路がある。1つがポンプ本体22Aの正面につながり、圧力センサPCB48上の圧力センサPSに接続される。この流路から、別の流路が分離して、圧送流体リザーバ32への流れを制御するポンプ本体22Aの底部における隔離弁、弁8まで延びる。最後のセクションからの第2の流路は、圧送流体室34Aへの流れを制御するポンプ本体22Aの底面上の他の隔離弁、弁5まで直接的に延びる。
【0040】
ポンプ22Aの底面52Fは、機械加工される2つの一体化弁(5及び8)を有する。これらは、ポンプ22A全体にわたる他のダイヤフラム式弁と同様に設計される。弁8は、ピストン室28と圧送流体リザーバ32との間の流れを制御し、弁5は、ピストン室28と圧送流体室34Aとの間の流れを制御する。PTFEダイヤフラム70(図4)を、ポンプ本体22Aの弁切欠き部の周りで2つのOリング72に対して保持するアルミニウム製の弁プレート68(図4)がある。このアルミニウム製の弁プレート68は、4つのねじ72(図4)を用いてポンプ本体に固定される。ポンプ本体22Aを安定して保つように弁プレート68の周りに固定される4つのゴム製の取り付けパッド74(図4)もある。
【0041】
隔離弁V5及び隔離弁V8
隔離弁5及び隔離弁8は、3つのポンプ流体室28、32及び34A間の圧送流体の流れを制御するようにポンプシステム20において用いられる。弁は、ポンプ22が、付加的な圧送流体を格納し、必要に応じてアクセスすることを可能にする。任意の所与の時点で1つのみの隔離弁が開くため、この構成は、ピストン室28からの1つのみの流路がその同じ時点でアクティブであることを確実にする。ピストン室28から圧送流体リザーバ32への流れは、圧送室34Aに影響を与えず、その逆もまた同様である。
【0042】
動き伝達において用いられる非圧縮性流体のリザーバ
非圧縮性流体で全体的に満たされる閉システムにおける1つの室から別の室への流体移動は、個々の室の容積を流体流とともに変化させることを必要とする。別の室の通常の保持容積を直接的かつ比例して変更することなく1つの室の通常の保持容積を調整することは不可能である。これが所望される場合、唯一の選択肢は、開システムを組み込み、流体の体積を変えることを可能にすることである。システムの容積の繰り返し可能かつ可逆的な変更が所望される場合、流体を格納することを可能にするリザーバの使用は、元のシステム内への任意の圧縮性流体を防止しながらも、流体がシステムに及びシステムから移動することを可能にするように用いることができる。
【0043】
ポンプシステム20が、ポンプ22及び圧送される処理流体(例えばフォトケミカル)への物理的な撹乱を最小限に抑えて保守機能を行うことを可能にするために、動き伝達において用いられる非圧縮性流体、すなわち圧送流体のリザーバ32がポンプ本体22Aに組み込まれる。このリザーバ32は、一時的に使用されない圧送流体の体積を格納することが可能である。種々の保守機能の間、リザーバ32を用いてピストン室28からの圧送流体を一時的に格納するとともに流体バリアを形成し、ポンプ本体22A内の圧送流体チャネルにおける気泡の取り込みを防止する。
【0044】
圧送流体リザーバ32は、一体化ダイヤフラム式弁8を通してピストン室28に接続される。この弁8は、通常の圧送プロセスの間は閉じたままであり、リザーバ32内への及びリザーバ32からの流体の移動を防止し、ピストン室28及び圧送流体室34Aにおいて用いられる圧送流体の一定の体積を維持する。通常の圧送プロセスの間、リザーバ32は単に、保守機能の間に必要とされる圧送流体を格納する。リザーバ32は、圧送流体リザーバブリードポートねじBP1によって雰囲気から封止され、通常の圧送動作の間は概ね半分の容量まで満たされる。リザーバ32内の流体は、リザーバ32内で封止される空気に暴露されるが、ガスを吸収することに対する流体の抵抗に起因してこのガスによって影響を受けない。
【0045】
保守プロセス中に、リザーバブリードポートねじBP1は取り外され、空気の進入及びリザーバ32からの空気の放出を可能にする。これは、大気圧との圧力平衡を維持しながらも圧送流体レベルを変化させることを可能にする。これは、リザーバ32内の残りの圧力差がポンプ20の残りの部分への又はポンプ20の残りの部分からの不所望の流体の流れを生じないことを確実にする。保守機能の完了後、圧送流体リザーバブリードポートねじBP1は再び据え付けられ、リザーバ32を封止する。ヘッドの自動平衡プロセス中に、通常はピストン室28内にある圧送流体が圧送流体リザーバ32内に分注され、圧送流体リザーバの流体をピストン室28から隔離する弁8が次に閉じる。これによって、ピストン室28内の空間を自由にし、ピストン26が圧送流体を必要に応じて圧送流体室34Aから移動させることを可能にする。圧送流体室34Aにおいて所望の圧送流体の体積に達すると、リザーバ32を隔離する弁8が開き、圧送流体をリザーバ32からピストン室28に流すことを可能にする。ピストン26がホーム位置に戻ると、流体がリザーバ32からピストン室28内に流れ、ピストン室28を完全に再充填する。
【0046】
駆動アセンブリの変更中に、リザーバ32を隔離する弁V8が開き、リザーバ32内に通常は保持される圧送流体がピストン室28に流れ込むことを可能にする。この流れは、ピストン26が取り外されるときにOリングシールにより生じる吸引によって生じる。圧送流体リザーバ32からピストン室28への流路がリザーバ32の底部に取り付けられることは、リザーバ32が完全に空にならない限り、圧送流体のみがポンプ内の流路に流れることを意味する。これは、いかなる気泡も内部流路及び他の圧送流体室に入ることを防止する。
【0047】
駆動アセンブリ
モータ駆動アセンブリ24(図8)は、ステッピングモータ24E、軸受24F、クランプ24Hによってモータ軸にクランプされる主ねじ24G、及び、ピストン26(図9)を備える。組み立て中に、軸受24Fは(例えば551.581kPa〜620.528kPa(80PSI〜90PSI)を用いて)ステッピングモータ24Eに押圧される。ステンレス鋼製の主ねじ24Gが次にモータ駆動装置の軸に据え付けられ、定位置にクランプされる。主ねじ24Gのねじ山にはグリースが塗布され、ピストン26がねじ留めされる。ステッピングモータ24Eは、ポンプ本体22Aの側に取り付けられる圧力センサPS PCB48にプラグ接続される。
【0048】
ピストン(図8A及び図8B)は、ピストン26をポンプ本体22Aのピストンシリンダ28において適切に位置合わせされたままに保つとともに、グリースを適切なシールとともにより良く保持するために、2つのOリング74(図9)を特徴とする。ピストン26の底面76(図8)は機械加工されて円錐形状になる。この形状は、最初の組み立て中、及び、駆動装置変更保守手順の間に空気がピストンシリンダ28内に取り込まれることを防止する上で役立つ。グリース及びピストン室28からデブリを遮断するために、2つのOリング74の上に据え付けられるピストンワイパリング77(図9)がある。回転防止ガイド56がピストン26の上部に据え付けられ、モータ24Eが主ねじ24Gを回転させるときにピストン26が回転しないようにする制限部として働く。ガイド56は、ポンプ本体22Aの正面52Aの機械加工されたスロット54(図4及び図4A)内を進む。ピストン26の回転運動を往復運動に変換するのはこの回転防止ガイド56である。このガイド56は、ポンプ本体22Aの正面のPCB48に取り付けられるIRセンサのフラグとしても働く。このフラグがIRセンサのプロング間にある場合、マイクロコントローラ38のポンプソフトウェアは、ピストン26がホーム位置(HRP)にあることが分かる。
【0049】
挿入中に流体を変位させるとともに空気をピストン室から流れ出させるための円錐ピストン形状 ポンプシステム20は、高度に繰り返し可能で制御可能な分注を達成するために、圧送流体室34A内に空気がないことに依拠する。圧送流体室34A内の空気は、分注サイクル中に生じる圧力変化に起因して許容不可能な程度まで膨張及び収縮する。駆動アセンブリ変更プロセスの後でピストンボア28内に空気が残っていないことを確実にするために、円錐形状の端76を有するピストン26の使用がポンプ20に組み込まれる。ピストン26に反転した円錐形状76を加えることは、ピストンボアとの最初のOリング封止74の前にいかなる空気も排出されることを確実にする。
【0050】
ピストン26がポンプ22Aのピストンボア28内に再挿入されるとき、ピストンボア28内の圧送流体レベルは、ピストンボア28の最上の外周によって形成される水平面の真下にある。ピストン26がピストンボア28内に下がると、ピストンの端の円錐形状76がピストンボア28内で圧送流体の体積を変位させる。ピストン26が下がるにつれて、変位される圧送流体の体積が増大し、流体レベルをポンプ本体22Aに関して上昇させる。ピストンの端の円錐形状の体積は、圧送流体の上、及び、ピストンボア28の上側セクションによって形成される平面の下に最初に位置付けられる空気の体積よりも大きい。変位される液体の体積は空気の体積よりも大きいため、流体は、ピストンボア28のOリング封止面の下に位置付けられる容積全体を満たす点まで上昇する。
【0051】
円錐形状の体積は、封止面の下の空気を変位させるのに十分であり、一方で、任意の余分な圧送流体からの過度の量のこぼれをピストンボア28から押し出さない。円錐形状76は、角度の付いた面がピストン室28に既に浮いている任意の気泡を上方に方向付けてピストンボア28から出すため、空気の排出に重要である。円錐状のピストンの外向きの角度の面は、気泡の浮揚性と連動して働き、ピストンボア28に対してOリング74によって封止される容積から全てのガスを排出する。
【0052】
ポンプヘッド22B
ポンプヘッドは図6〜図6Cに詳細に示されている。ポンプヘッド(図6)は、PTFEブロック78及びアルミニウム製の弁プレート80からなる。PTFEブロック78は、一方の面に、4つのダイヤフラム式一体化弁(1、2、3及び7)とともに処理流体室34Bを、及び、反対側の面にガス除去リザーバ30(「ガス除去リザーバ」とも称される)を収容する。図1及び図1Aに示されているように、ガス除去リザーバ30に出入りする4つの流路がある。これらの流路は、ヘッドPTFEブロック78の反対側の面において処理流体源10(例えば製造リザーバ)、フィルタ弁ブロック40及び処理流体室34Bに接続する。処理流体室34Bは、ポンプ本体22AとインタフェースするPTFEブロック78の面に切り込まれる。この室34Bは、円形の端を有する細長い矩形の形状である。この室の周りには、Oリングを支持するように隆起した縁がある。PTFEブロック78の反対側の面のダイヤフラム式弁切欠き部は、以下のダイヤフラム式一体化弁の項において記載するように設計される。図6Bに最もはっきりと示されているように、ガス除去リザーバ30は、弁1、2、3及び7と同じ面に切り込まれる。処理流体リザーバ30は、気泡の収集及び放出を補助する、室30の高い点を形成するように、正方形であるが他の縁よりも長い1つの垂直縁を有する形状にされる。処理流体源の入口は、側壁が短い方の垂直側で屋根に合流する、ガス除去リザーバの屋根に位置決めされる。この源の入口の位置の目的は、処理流体が側縁付近で或る角度でガス除去リザーバに入ることを可能にすることであり、これは、処理流体が、ガス除去リザーバの上部から滴るのではなくリザーバの壁を滑らかに流れ落ちることを可能にし、これによって、流体が落下するにつれて空気を捕捉することができる。リザーバ30の周りには、一体化弁1、2、3及び7を囲むプロファイルと同様のプロファイルである隆起縁がある。4つの流路が、上面の0.635cm(1/4インチ)雄型フレア継手を通してPTFEブロック78を出る。これらのラインのうちの2つは、フィルタ弁ブロック40に接続され、他の2つは処理流体室34B及び処理流体源10まで延びる。4つの止めねじ82が雄型フレア継手をブロック78の定位置にしっかりと保持する。図11は、ポンプヘッド22B及びポンプ本体22Aが嵌合される方法を示している。
【0053】
アルミニウム製の弁プレート80(図6)は、PTFEブロック78の対応する表面80A(図6B)上で弁切欠き部に対して鏡像にされる4つの弁切欠き部、及び、PTFEブロック78上のリザーバ30の周りの隆起縁と一致するOリング切欠き部30Aを特徴とする。アルミニウムプレート80上の弁切欠き部は、以下のダイヤフラム式一体化弁の項において記載するものと同様に設計される。アルミニウム製の弁プレート80は、弁1、2、3及び7並びにガス除去リザーバ30のOリングを保持する。アルミニウム製の弁プレート80とPTFEブロック78との間には、以下のダイヤフラム式一体化弁の項において記載するものと同様のPTFEダイヤフラム84(図6)がある。これらの片は、6つのねじ86(図6)を用いて組み立てられてポンプヘッドに固定され、6つのねじ86はアセンブリ全体を延びてポンプ本体22Aに締結される。
【0054】
ダイヤフラム式一体化弁
本発明20は、ポンプ20が据え付けられる塗工機/デベロッパにおいて利用可能なスペースを顧客が最適化することを可能にするように、最小限のスペースを占めるように設計されている。ポンプシステム全体にわたって用いられる弁は、その設置面積を減らす上で大きな役割を果たす。容易に入手可能な弁ははるかに大きいスペースを占める傾向にある。本発明20のポンプシステムにおける弁は、ポンプヘッド22Bに合うように設計されている小型ダイヤフラム式弁である。以下の説明は、ポンプヘッド22Bにおけるダイヤフラム式弁の使用に関し、本発明の他の箇所で用いられるダイヤフラム式弁が同様の構成を有することが理解される。
【0055】
弁及び関連する流路は、未使用のPTFEブロック78に機械加工され、ポンプ20が非常に少量のスペースで種々の複雑な動作を行うことを可能にする。
【0056】
基本的なダイヤフラム式一体化弁の設計は3つの部分からなる:PTFEブロック、PTFEダイヤフラム及びアルミニウムプレート。PTFEブロックは、処理流体が流れる流路及び円形の弁室を含む。アルミニウムプレートは、マニホルドとして働き、弁の空気圧作動に必要な空気を分散させ、PTFEブロック上の弁室の鏡像になる流路及び円形の室を有する。PTFEダイヤフラムは、PTFEブロックとアルミニウムプレートとの間の境界面であり、空気圧ラインからの陽圧又は陰圧によってそれぞれPTFEブロックの室又はアルミニウムプレートの室に強制的に入れられる。
【0057】
PTFEブロック側の弁の設計は、ブロックの面に浅い円形の切欠き部を伴い、この円形の室と接続する入口流路及び出口流路の双方を有する。円形の切欠き部を囲むブロックの面には、アルミニウムプレートに対するダイヤフラムによる良好な封止面を提供するように隆起リップがある。弁切欠き部と交差する2つの流路のうちの一方は、通常、円の中心付近に位置付けられ、ダイヤフラムが、他方の側からの空気圧によって弁切欠き部に押し込まれるときに流路を効果的に封止することを可能にする。
【0058】
ダイヤフラムは、0.0254cm(0.01インチ)厚のPTFEシートから作られ、弁ブロックの封止面のサイズに切り取られる。弁ブロックを取り付けるために必要な任意の穴がダイヤフラムシートに切り込まれ、ボルト及びねじが通ることを可能にする。PTFEダイヤフラムの厚さは、PTFEダイヤフラムが、PTFEブロック及びアルミニウムプレートの切欠き室をそれぞれ満たすように、空気圧及び真空によって変形することを可能にする。
【0059】
アルミニウムプレートは、PTFEブロックの弁の面に嵌合する面に円形の切欠き部を有して設計される。これらの切欠き部は、PTFEブロックの切欠き部の鏡像になるように配置され、部品が組み立てられるとダイヤフラムによって二等分される弁室を形成する。Oリング溝が、PTFEブロック上の各弁切欠き部の周りの隆起リップが当接して封止するようにアルミニウムプレートの弁切欠き部の周りに機械加工される。アルミニウムブロックの各弁切欠き部は、加圧空気が通って進む1つの流路とインタフェースする。加圧空気を収容する流路はアルミニウムプレートを通って進み、ナイロンチューブの接続を可能にする継手で終端する。このチューブは、ポンプシステムの弁のそれぞれへの圧力又は真空の印加を個々に制御する3方向弁のバンクを有する別個の弁マニホルドに接続される。
【0060】
ダイヤフラム式弁の動作を理解するために、図6及び図6Aは、DIV弁1、2、3及び7の構成を示しており、DIV弁の全てが同様に動作することが理解される。図6において分かるように、DIV(例えば弁7)の制御側は、Oリング81が配置されるチャネルCHによって囲まれる制御ポートCP(例えば空気ポート)を含むプレート80にある。ダイヤフラム84は、プレート80とブロック78の表面80Aとの間に配置される。図6Bにおいて分かるように、ブロック78の表面80Aは、2つの出口ポート83A/83Bを含むDIV7の「出力」部分を含む。ダイヤフラム式弁の動作は、制御ポートを、圧力又は真空が印加される空気圧源に接続することを含む。圧力が印加される場合、ダイヤフラムは2つの出口ポートを閉じ、逆に、真空が印加される場合、ダイヤフラムは2つの出口ポートを開く。
【0061】
ガス除去リザーバ30の封止:
図6に最もはっきりと示されているように、ガス除去リザーバ30は、PTFEダイヤフラムカバー及びOリング溝が一体化されている金属プレートによって封止される。ガス除去リザーバ30は隆起縁を有し、より良好な封止のために縁の周りでPTFEダイヤフラムカバーに支持を提供する。バック金属プレートは、ガス除去リザーバPTFEダイヤフラムカバーへの一様な支持を提供し、Oリング封止部の周りで漏れがないことを確実にする。表1は種々のDIVの定義である:
【表1】
【0062】
外部弁ブロック/フィルタブロック40
ポンプシステム20は弁を使用し、弁は、種々の保守、始動及び動作プロセス中に流体流を方向付けるように制御する。これは、ポンプが取り付けられるスペースが必要とするポンプのコンパクトなサイズを維持しながらも達成されなければならない。上述した要件を満たすために、ダイヤフラム式弁の幾つかは小さい外側ブロック(図7)に含まれる。このブロックは、流体流を6つのコネクタ175(図7)に及び6つのコネクタ175から方向付ける。弁ブロックは、フィルタ排出接続部から、フィルタ流体出力ラインから、外側分注デジタル弁への、ポンプシステム排水ラインへの、ガス除去リザーバ排出ラインからの、及び、ガス除去リザーバ再循環ラインへの接続部を含む。流体流は、4つの空気圧作動式一体化ダイヤフラム式弁177(図7)によって制御される。1つの弁(DIV6)が、フィルタ排出接続部からシステムの排水/排出ラインへの流体流を制御する。1つの弁(DIV10)が、ガス除去リザーバ再循環ラインからシステムの排水管/排出口への流体流を制御する。1つの弁(DIV4)が、フィルタ出力部からガス除去リザーバへの流体流を制御する。1つの弁(DIV11)が、フィルタ出力ラインから外側分注デジタル弁の点への流体流を制御する。それらの弁は、フィルタが関連する各動作中に流体流を方向付ける。図7Aは、組み立てられたフィルタブロックを示している。
【0063】
空気圧弁及びマニホルド44
3方向空気圧弁44(図3及び図11)のバンクを用いて、ポンプ20全体にわたって用いられる一体化弁への圧力又は真空の印加を制御する。好ましい実施形態は、SMC8連マニホルドに取り付けられる8SMC V100弁を用いる。このマニホルドは、その長さを延びる2つの主な流路を有する。一方の経路は圧力用であり、他方は真空用である。これらの流路は、一端が2個のM5押えねじで蓋をされ、他端にねじ込まれる2個の0.32cm(1/8インチ)のチューブ返し継手を有する。SMC弁は、これらの弁とインタフェースする必要がある適切なポートを有するマニホルドの正面に取り付けられる。マニホルドの上部には、ポンプシステム20全体にわたって用いられる8つの一体化弁のそれぞれまで延びる8個のSMC0.32cm(1/8インチ)チューブ継手がある。マニホルドの各SMC弁は、共通の圧力及び真空レールへのアクセスを有するが、一体化弁へ出る8つのポートのうちの1つのみへのアクセスを有する。マニホルドへの圧力及び真空ラインは、ポンプエンクロージャ22に位置付けられるパネルコネクタから接続される。ユーザは、製造圧力及び真空源ラインをポンプエンクロージャ22のコネクタに接続すればよい。図11Aは、種々のフレア継手の接続部を示している。
【0064】
迅速分離電子機器:
電子機器は、単にエンクロージャ取付具を緩めるとともにポンプコントローラピグテールのコネクタを抜くことによって容易に交換されるように作られる(図12)。
【0065】
電子機器エンクロージャ23
電子機器エンクロージャ23(図2)は、メインコントローラPCB530(図13F)、ネットワーク管理PCB50(図13F)、RDSトランスレータPCB539(図13F)、及び、任意選択的なデジタル弁コントローラPCB538(図13F)を収容するように設計されている。これらの基板は2ピース板金ケーシングによって封入される。電子機器エンクロージャは、ポンプエンクロージャの隣に取り付けられるように設計され、圧送ハードウェアを妨げることなくトラック内の取り付けプレートから容易に取り外し可能である。電子機器エンクロージャは、ネットワークケーブル、電源ケーブル、トラック通信ケーブル及びN2ラインの接続を可能にする。ケーブルコネクタはエンクロージャの外部にあり、電子機器エンクロージャをトラックから容易に取り外すことを可能にする。電子機器エンクロージャは、接続ラベル、モデル番号及びブランドロゴを表示するステッカによって強調される。
【0066】
ポンプエンクロージャ
図3に最もはっきりと示されているように、ポンプエンクロージャ22は、5つのステンレス鋼板金片:ベースプレート165、底部エンクロージャ167、カバー173、アクセスパネル169、及び、フィルタマニホルドブラケット248を含む。ポンプエンクロージャ22の目的は、ポンプ部品を収容及び保護することである。ポンプエンクロージャ22は、供給源入力部、分注出力部及び排水ラインへの流体接続を特徴とする。ポンプエンクロージャ22はまた、ポンプ電源及び制御ワイヤの接続、並びに、N2、圧力及び真空ラインの接続を可能にする。ポンプエンクロージャは、電子機器エンクロージャ23の隣でトラック取り付けプレート243に固定される。フィルタマニホルドブラケット248は、種々の異なる形態の取り付け穴を特徴とし、ユーザが複数のタイプのフィルタブラケットを取り付けることを可能にする(以下のフィルタマニホルドブラケットの項を参照のこと)。ポンプにおける特定の保守機能を行うときにユーザが存在することを確実にするように、エンクロージャの正面に据え付けられる押しボタンスイッチ25Aがある。ポンプエンクロージャは、モデル番号を識別し、入る及び出る接続部を表記するように印(例えばステッカ)を含む。
【0067】
トラック取り付けプレート243
ステンレス鋼板金トラック取り付けプレート243(図3)は、電子機器エンクロージャ23及びポンプエンクロージャ22をトラックに並んで据え付けることを可能にする。トラック取り付けプレート243は、他のポンプ(例えばEntegrisのRDSポンプ)の取り付け穴パターンを含む。プレート上の取り付け穴のパターンは対称であるため、プレート243を、ポンプエンクロージャ22及び電子機器エンクロージャ23の取り付ける向きを変えることなく逆さに据え付けることができる。プレート243は、ポンプ22を取り外すことなく電子機器エンクロージャ23をトラックから取り外すことを可能にし、逆もまた同様である。エンクロージャ取り付け穴の対称性はまた、ユーザの好みに応じて、電子機器エンクロージャ23をポンプエンクロージャの右又は左に据え付けることを可能にする。トラック取り付けプレート243の一方の側に、エンクロージャをトラック取り付けプレート243に取り付けるねじを固定するPEMキー穴締結具がある。
【0068】
フィルタマニホルドブラケット248
ステンレス鋼板金フィルタマニホルドブラケット248(図3)は、3つの異なるOEMフィルタマニホルドを取り付けるための予め穿孔された取り付け穴を有する。これらの予め構成された穴のパターンは、限定はされないが、EntegrisのImpact2、EntegrisのST又はPallのEZD−3フィルタマニホルド等の他の構成要素の取り付けを可能にする。
【0069】
ブリードポートシリンジ
駆動システムの変更中に、ユーザは、圧送流体リザーバブリードねじBP1を取り外し、準備されるシリンジ(図13)を取り付けるように促される。このシリンジは、弁8が開いている間に圧送流体リザーバ32に空気を押し込むのに用いられ、したがって、圧送流体をピストン室28に押し込む。付加的な圧送流体がピストン室28を満たし、新たなモータ駆動アセンブリ24の挿入を可能にする。準備されるシリンジ装置は、例示に過ぎないが、15ccのルアーロックチップシリンジ、0.159cm(1/16インチ)のチューブ連結部へのルアーロック、及び、長さが15.2cm(6インチ)及び内径が0.159cm(1/16インチ)のチューブを含む。これらの片は、交換用の圧送室ダイヤフラム部品と組み付けられる。図13に示されているように、シリンジ222は、20cc(例示に過ぎない)ルアーロックチップ、チューブ連結部263、(例示に過ぎない)0.159cm(1/16インチ)チューブへのルアーロック、及び、0.159cmx10.2cm(1/16インチ×4インチ)長(同様に例示に過ぎない)であるチューブ264を含む。
【0070】
遠隔監視、視認及び制御(RMVC)サブシステム
前述したように、ポンプシステム20は、分注パラメータ監視、保守予測及び制御、並びに、通常の圧送動作の設定及び制御を含め、ポンプ動作の全ての様相においてソフトウェア制御される。ポンプコントローラ38(図1)は、図示されていない種々のインタフェースを通じてこれらの機能を行う。ネットワーク管理モジュール50(図1)は、マイクロコントローラ38を通じたポンプのイーサネット(登録商標)又は無線ネットワーク制御を可能にする。より単純な実施形態では、ポンプコントローラ38は、シリアルインタフェースを介して、特別にプログラミングされたグラフィカルユーザインタフェース(GUI)に直接的に接続される。RMVCサブシステムは、その商標名によって「Lynx」とも称される。
【0071】
図13Aは、ネットワーク、例えばイーサネット(登録商標)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、バーチャルプライベートネットワーク(VPN)、「クラウド」、インターネット又はイントラネットにわたって接続されるグラフィカルユーザインタフェース(GUI)を有する本発明20のポンプの一実施形態を示している。これは、「ウェブがサーブするGUI」を形成するようにネットワーク管理モジュールNMM50を介してポンプコントローラ38に接続されるウェブサーバWSを介して達成される。特に、ウェブがサーブするGUIは、RJ45接続部を介したイーサネット(登録商標)通信を組み込む。ウェブサーバWSは、ポンプ20に収容されるNMM50上の小型表面実装構成要素であり、標準的なウェブブラウザを用いてポンプの構成、動作及び監視に用いられる。全てのポンプ構成パラメータが入力され、このインタフェースを用いて読み取られる。ウェブサーバWSは、シリアルポートOにおいてポンプ20と通信する。ウェブサーバWSは、ウェブページの格納に好適なメガバイトのフラッシュメモリを含むことができる。したがって、ウェブがサーブするGUIは、「遠隔監視、視認及び制御(RMVC)サブシステム」とも称される。
【0072】
図13Bに示されているように、ウェブサーバWSは、任意選択的なネットワーク接続されるデバイスとともに用いるために付加的なイーサネット(登録商標)ポートで補強することができる。パワーオーバーイーサネット(登録商標)(POE)を用いて、任意選択的なネットワーク接続されるデバイス、例えばウェブカムに給電することができる。このイーサネット(登録商標)ポートは、ウェブサーバWSによっては使用されない。任意選択的なウェブカムを用いて、ポンプ20の動作を遠隔に観察することができる。ウェブカムは、一緒に提供されるソフトウェアによって制御されることに留意されたい。図13Cは、Yaloocharmによる無線IPネットワークカメラパンチルトWIFIウェブカムCCTV IR Night USA Plug 80413等の例示的なウェブカムを示している。
【0073】
図13Dは、ネットワークケーブルが使えないときに使用される付加的な内蔵の無線イーサネット(登録商標)ポートで強化されるウェブサーバインタフェースのブロック図を示している。
【0074】
図13Eは、NMM50のブロック図を示している。
前述したように、NMM50は、イーサネット(登録商標)エンジンが埋め込まれるウェブサーバマイクロコントローラ501、CanBusドライバ(コントローラエリアネットワークバス)502、2ポートイーサネット(登録商標)スイッチ503、フラッシュメモリ504、並びに、パワーオーバーイーサネット(登録商標)(POE)電源及びコントローラ505を有するウェブサーバWSを含む。ウェブサーバマイクロコントローラの例示的なデバイスは、FreescaleのMCF52235CAL60マイクロコントローラである。
【0075】
マザーボードインタフェース
図13Fに示されているように、ポンプコントローラ38のマザーボード530は、システム制御機能の全てに関与する中央マイクロコントローラを含む。マイクロコントローラは、ステッピングモータ駆動装置532を通じてポンプのステッピングモータに接続される。マイクロコントローラは、シリアル接続を介して弁ドライバ533及び圧力センサ/PCB電子機器48に接続される。図示の実施形態では、圧力センサ電子機器は、圧力を監視してこのデータを中央ポンプコントローラ38に送信する別個のマイクロコントローラを含む。上述したように、中央マイクロコントローラは、イーサネット(登録商標)又はWiFi無線接続を介してインターネットを通じたポンププロセスのGUI制御を可能にするNMM50にも接続される。ポンプコントローラ38はまた、3つまでの弁を制御するデジタル弁コントローラ536に任意選択的に接続される。ポンプコントローラ38はまた、RDSトランスレータモジュール539、外部RS232/485コンバータ537及びトラックI/Oドーターカード538に任意選択的に接続される。
【0076】
GUIオプション
第1のGUIオプションは、標準的な単一のプラットフォームがインストールされるGUIであり、そのブロック図が図13G〜図13Iに示されている。標準的なGUIは、小さいウェブサーバWSとともに用いられるように変更することができる。このGUIは、依然として単一のプラットフォームであり、GUIは、クライアントマシンへのインストールを必要とする。
【0077】
第2のより好ましいGUIは、クロスプラットフォームJAVA(登録商標)バーチャルマシンGUIであり、そのブロック図が図13J〜図13Lに示されている。特に、第1のGUIオプションと比較して、第2のGUIオプションは、JAVA(登録商標)アプレットとして書き込まれる場合にはよりフレキシブルなGUIである。このアプレットは、小さいウェブサーバWSからサーブされることができ、JVM(JAVA(登録商標)バーチャルマシン)ランタイムライブラリを使用する。これらのランタイムライブラリはJVMの一部である。潜在的なGUIとして働くことができる、図13Lに示されているようなJVMによってサポートされるプラットフォームは:Windows(登録商標)(x86−64、IA−64プロセッサ)、Solaris(登録商標)(x86−64、SPARCプロセッサ)、Linux(登録商標)(x86、x86−64、IA−64、PowerPC、System z(以前のZシリーズ)プロセッサ)、HP−UX(PA−RISC、IA−64プロセッサ);i5/OS及びAIX(ともにPowerPC(登録商標)プロセッサ)である。
【0078】
例示的な動作の説明は以下の通りである:
1)ウェブブラウザを開き、ポンプのインターネットプロトコル(IP)アドレスを入力する;
2)JAVA(登録商標)アプレットとして書き込まれるGUIが、小さいウェブサーバWSからウェブブラウザにサーブする;
3)JAVA(登録商標)アプレットがウェブブラウザのJVMにおいて実行する;
4)書き込まれたGUIがウェブブラウザに出現する;
5)データフィールドを読み取り及び/又は変更することができ、これらの更新はUDPを介してイーサネット(登録商標)にわたって小さいウェブサーバWSに送信され;小さいウェブサーバWSは、UDP(ユーザデータグラムプロトコル)コマンドを譲受人のASCIIシリアルプロトコル均等物に変換し、ポンプを更新する。
UDPの使用は、無限数の「データ接続におけるリスナ」を可能にする。
これは、複数人の観察、及び、譲受人の「フェイルセーフ」製品等の自動的なデータログインデバイスに有用である。
【0079】
GUIの内部ファームウェアに関して、これは、4つの方法で更新することができる:
1)フラッシュ更新プラグを介して:この方法は、BDM(背景デバッグモード)フラッシャを有するラップトップに加えて、ポンプ電子機器への物理的なアクセスを必要とする;
2)フルウェブ更新を介して:このプロセスは、譲受人の更新サーバへのネットワーク接続性があるときに使用することができる。
このオプションはポンプ電子機器への物理的なアクセスを必要としない;及び
3)要求更新を介して:ユーザは、RMVCインタフェースにおいて単に「プログラム更新」オプションをクリックし、プログラムファームウェアが譲受人のサーバからダウンロードされプログラミングされる;並びに
4)自動的な設定を介して:ユーザが以前に選択した「自動プログラム更新」を有する場合、RMVCシステムが、更新が利用可能なときはいつでもファームウェアをダウンロードしてプログラミングする。
【0080】
内部ネットワーク更新も利用可能であることに留意されたい。特に、このオプションは、譲受人の更新サーバへのネットワーク接続性がないときに使用することができる。このオプションは、ポンプ電子機器への物理的なアクセスを必要としない。このオプションは、更新フォルダが譲受人の更新サーバではなく内部ネットワークに記述される以外は、上述した「フルウェブ更新」と同様である。
【0081】
RMVCサブシステムは、本発明のポンプを用いて作業する技術者と本発明の現場サービス作業者との間の直接的なカメラ及び可聴接続を提供することが可能であることによって付加価値を加える。前述したように、例示的なカメラ及びオーディオデバイスは、(図13Cに示されているような)Yaloocharmによる無線IPネットワークカメラパンチルトWIFIウェブカムCCTV IR Night USA Plug 80413である。
a.黄色光(セミFAB)環境において用いられるビデオカメラ。
b.黄色光(セミFAB)環境においてビデオカメラとともに用いられる黄色カメラ光。
c.無人遠隔制御操作のためのワイドレンジパン、チルト、ズーム、光、焦点、オーディオ。
【0082】
この特徴部を操作するために、FAB技術者は、NMM GUIの「サービス要求」ボタンをクリックする。これは、IDI遠隔サービスセンタにサービス要求を送信する。IDI現場サービス人員は、要求を認識し、「サービス」認証情報との遠隔接続を開始する。この時点で、IDI遠隔サービスセンタの人員は、ビデオカメラ及びポンプ制御全体の十分な遠隔制御を有する。オーディオは、FAB技術者と問題を話し合うことを可能にすることができる。FAB安全ビデオカメラのライトを作動することができ、カメラのパン、チルト及びズームを操作して何らかのポンプの故障を観察することができる。IDIサービス人員は、ポンプの動作を観察しながらポンプを操作することができる。適切な認証情報を用いて、誰でもオーディオ/ビデオ映像に加わり、ポンプを操作するか、又は、診断及び修理が行われている間に単に観察して聞くことができる。
【0083】
RMVCサブシステムを無限数のポンプデバイスとともに使用することができること、及び、本発明のポンプシステム20とのその一体化は例示に過ぎないことを理解されたい。RMVCサブシステムは、例示に過ぎないが、ウェハ製造設備、又は医療設備、又は油及びガス設備、又は食品加工設備、更には化粧品設備において使用される任意の処理機器に使用することができる。
【0084】
リザーバと比較した室
前述したように、ポンプシステム20に関連する2つのリザーバは、ガス除去リザーバ30及び圧送流体リザーバ32(図1)である。これらは、規定の容積容量を有するためリザーバと称される。ポンプシステム20における3つの室は、処理流体室34B、圧送流体室34A及びピストン室28(図1)である。これらは、それらの容積が変わり得るため室と称される。圧送流体室及び処理流体室の容積は、ダイヤフラム36が圧送室34内を移動すると変わり得る。圧送室34は、圧送室ダイヤフラム36が取り付けられる室である。2つの室、すなわち圧送流体室34A及び処理流体室34Bの全体的な組み合わせた容積は、一定のままであるが、可撓性のPTFEダイヤフラム構成要素36のために、個々の室の容積が変わることができる。ピストン室28は、ピストンが移動して容積の変化に影響するため、動的な容積を有する。
【0085】
ポンプ室:ピストン室、圧送流体室及び圧送流体リザーバ
単一ヘッドポンプシステム20内の圧送流体は、ポンプ本体22に関連付けられる2つの室(すなわちピストン室28及び圧送室34A)並びに1つのリザーバ32に主に収容される。3つの圧送流体室のうちの第1の室がピストン26及びピストンボア28を収容する。ポンプシステムにおいて、機械的エネルギがステッピングモータ24Eから変換され、これは、ピストン室28における往復運動を生じる上でピストン26を補助する。第2の室は、ピストン26によって行われる仕事を、圧送流体を通して、ピストン26の動きとともに拡張又は収縮するダイヤフラム36に伝達することに関与する主要な圧送流体室34Aである。圧送流体リザーバ32は、通常の分注動作中に使用されない圧送流体を格納し、気泡が他の圧送流体室に入ることを防止することを補助する。圧送流体の残りは、2つの室/1つのリザーバを接続する流路及びこれらの流路に沿って位置付けられる弁にある。一体化された空気圧作動式のダイヤフラム式弁5及び8は、ピストン室から他の2つの室への流体流を制御する(隔離弁5及び8を参照のこと)。
【0086】
処理流体室がポンプ流体に対して容積を変える方法:
本発明のポンプシステム20は、ピストン26の動きを、内部のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ダイヤフラム36で分割される剛性の室34(図1及び図1A)に伝達するために、媒体として非圧縮性圧送流体を用いる。ダイヤフラム36の可撓性と併せたこの室の剛性によって、ポンプヘッド(ポンプヘッドの項を参照のこと)内の室の部分が、圧送流体体積に比例して処理流体体積を増減させる。室34Bのポンプヘッド部分は、ユーザが分注することを意図する処理流体で満たされる。処理流体は非圧縮性であるため、流体流は、利用可能な室の容積が変化すると影響を受ける。
【0087】
ポンプヘッド22B
ポンプ22が流体を実際に圧送する方法:
ポンプ22は、種々の化学薬品流体を分注することができる。分注される流体は、前述したように、処理流体と称され、この処理流体の流れは、空気圧作動式のダイヤフラム式一体化弁(1、2、3及び7)によって制御される。これらのDIVは、処理流体室34Bに接続される双方の処理流路に位置付けられる。処理流体の分注は、圧送流体が圧送流体室34Aに流れ込む間に、ライン内のDIV1及びDIV2を閉じるとともにDIV3を開くことによって生じる。ポンプ22は、ガス除去リザーバ30を「再充填」することによってその分注手順を完了し、圧送流体が圧送流体室34Aから流れ出る間に、DIV3を閉じるとともにDIV1及びDIV2を開くことによってガス除去リザーバ30から分注が行われる。このプロセスは、制御された流体流を生じるように繰り返される。処理流体室のヘッド部分34Bは、ヘッド部分34Bを外部弁ブロック40及び関連するガス除去リザーバ30に接続する全部で2つの流路を有する。処理流体室のヘッド部分からの全ての流路はDIV弁によって制御される。
【0088】
ガス除去リザーバ30:
前述したように、ポンプシステム20はガス除去リザーバ30を含む。このリザーバ30は、空気がポンプヘッド22Bの処理流体室34Bに入ることを防止するのに用いられる。処理流体室34Bに空気が加わると、流体流の遅延を誘発する。空気は、圧縮性ガスであるため、膨張及び収縮してポンプヘッドの処理流体室34Bの容積変化の幾らかを吸収し、流体流が容積変化を均等にすることを阻む。関連するガス除去リザーバ30と処理流体室34Bとの間の流路は、双方の室の底部セクションを接続する。
【0089】
ヘッド22Bが空気を処理流体室から締め出す方法:
処理流体は、ガス除去リザーバ30(「プレリザーバ」とも称される)の底部に溜まり、一方で、空気はいずれもリザーバ30の上側セクションに浮き、空気が処理流体室に含まれることを防止する。ガス除去リザーバ30の上側セクションは、上昇する気泡を単一の点に集中させるような形状である(図1A及び図6〜図6Bを参照のこと)。気泡の除去は、ガス除去リザーバの最上部分に接続される流路内に少量の液体を吐出する、すなわちパージするプロセスによって補助される。この流路は、排水ラインにつながり、ポンプシステムの全ての通常の動作中は閉じられる。
【0090】
外側「出口」経路:
ガス除去リザーバ30は、全部で4つの流路(図1)を有し、流路には、処理流体室34B、排水ライン、ポンプシステム20の流体源FR接続部、及び、外部弁ブロック40が接続される。処理流体室の排水ライン及び流体源への接続部は、空気圧作動式ダイヤフラム式弁を通して経路付けられ、流れを制御する。外部弁ブロックから流体入口を通る流体流は、外部ブロックに位置付けられる弁によって制御される。これは、ポンプヘッドの内部の別個の弁が必要ないことを意味する。
【0091】
ガス除去リザーバ30の形状:
リザーバの断面積は、水平面に沿う向きの底面、垂直面に沿う向きの2つの平行な面及び角度の付いた上面を有する四辺形として形状決めされる(図6〜図6Bを参照のこと)。リザーバの全ての面の交点は、大気中の気泡が角部において集められることを防止するようにアールを取り入れる。上面の3つの流路の交点は、大気中の気泡の排出を補助することが意図される。水平な底面から最も近いところから最も離れたところの順に、流体源接続部、外部ブロックからの流体入口、及び、最後に排水ライン接続部がある。流体源入口は、この経路で流体が移動しない間に気泡がこの接続部に進むことができないことを確実にするために最も低い。外部弁ブロックからの流体入口は、次に最も低い接続部である。開始手順の間に、この経路を通って進む流体は、ラインを満たし、いかなる大気中の気泡も経路から運ぶ。最も高い接続部は排水ラインである。リザーバの角度の付いた面は、開始時にいかなる空気も変位されることを確実にし、パージ手順が排水接続部の真下で集める。
【0092】
弁動作の順序−マイクロコントローラ38の動作
分注:
分注(図18)は、予充填位置から開始し、ポンプ22がトリガ信号を受信すると始まる。DIV3、5、11及び外部分注弁9(例えばIDIデジタル弁)は開き、モータ24Eは、ピストン26を、ユーザが指定した容積まで下に移動させる。この位置は分注端(EOD)と規定される。EODに達すると、弁は閉じ、ポンプ22は、「再充填」動作を完了させることによってそれ自体を満たすように自動手順を始める。
【0093】
再充填:
再充填(図18)は、処理流体を処理流体源入口及びガス除去リザーバ入口から分離する弁1、処理流体を室及びガス除去リザーバから分離する弁2、並びに、圧送流体をピストン室28及び圧送流体室34Aから分離する弁5を開くことによって始まる。モータ24Eによって駆動されて、ピストン26はホーム基準位置(HRP)に戻り、これによって、処理流体室34Bに陰圧を形成し、ガス除去リザーバ30から処理流体を「再充填」する、すなわち満たす。同時に、ガス除去リザーバ30は、製造リザーバFRによって供給される処理流体を、弁1を通して給送される。全ての他の弁は、再充填が行われるときは閉じたままである。再充填動作が完了すると、全ての弁が閉じる。
【0094】
予充填:
予充填(図19)は、再充填後又は「保守モード」を出た後等にポンプ22を「準備完了」PS0状態に戻す任意の動作の後に始まる。予充填によって弁2及び7を開き、ピストン26を前方(下方)に移動させ、所定の量(例えば3mL)の圧送流体を、排出ラインを通して押す。この動作は、弁が閉じることに起因して生じる高圧を、供給源ラインを通して押し出し、圧力を下げることを可能にし、次に弁2及び7を閉じる。ピストン26は前方に移動し、ユーザが既定した圧力(例えば+6.895kPa(1.0psi))まで圧力を高め始める。これは、実際の圧力から所望の圧力までの圧力誤差に比例してステッピングモータ24Eを移動させることによって行われる。ユーザが規定した圧力に達すると、ポンプ22は準備状態に戻り、圧力変動をチェックするループにある。ポンプ22は、所望の圧力の±15%に上下すると、ピストン26を前後に移動させることによって圧力を補正し、指定の圧力を達成する。この動作は、ポンプが分注を同じ圧力点から常に開始し、極めて一貫性のある分注性能を提供することを可能にする。
【0095】
排出口へのパージ(ガス除去リザーバ30のプライミング):
排出口へのパージ(図20)は、流体を供給源リザーバからポンプ22内に引き込み、空気をガス除去リザーバ30及び供給源ラインチューブからパージする動作である。この動作は、ポンプが「保守モード」にある間に完了しなければならず、(遠隔監視/制御サブシステム)のGUIのパージタブにある「保守」ウィンドウから「排出口へのパージ」コマンドを起動することによって、又は、RMVCサブシステムの「保守」タブ下の「パージ」動作ドロップダウンリストにある「排出口へのパージ」ボタンをクリックすることによって達成される。このコマンドは、無限に実行するか又は指定数のサイクルを実行するように指定することができるマニュアル入力である。1サイクルは、排出ラインへの1回のパージ及び1回の再充填を含む。ポンプ22は、この手順を、ピストンがHRPにあるか否かをチェックすることによって始める。ピストン26がHRPにある場合、ポンプ22は排出口へのパージプロセスを始める。ピストン26がHRPにない場合、ポンプ22は、ピストン26がHRPに達するまで再充填する。この再充填は、前述した標準的な再充填手順と同一である。ピストン26がHRPになると、ポンプ22は、弁5が開いた状態で、弁2及び7を開き、ピストン26を11mLマークまで下方に移動させる。ポンプ22は次に弁2及び7を閉じ、弁1及び2を開くとともにピストン26をHRPに戻すことによって再充填を行う。ポンプ22は、指定数のサイクルが完了するか又はユーザが動作を停止させるまで、このプロセスを繰り返す。この動作が行われると、完了時に、ポンプは、ユーザが、予充填動作を始める「保守モード」を終了させる準備が整う。
【0096】
最初に供給源からガス除去リザーバ30をプライミングすることは、ポンプ22に、ガス除去リザーバ30内の液体のみを用いて再循環を開始するのに十分な流体を与える。これは、ポンプ20が、複数サイクルの再循環を実行し、排出ラインから出るいかなる流体も無駄にすることなく、リザーバ内の可能な限り多くの気泡を集めることを可能にする。
【0097】
出力部へのパージ(処理流体室34Bのプライミング):
出力部へのパージ(図21)は、流体を供給源リザーバからポンプ22内に引き込み、空気を供給源ラインチューブ及び処理流体室34Bからパージする動作である。この動作は、ポンプ22が「保守モード」にある間に完了しなければならず、RMVCサブシステムのGUIのパージタブにある「保守」ウィンドウから「出力部へのパージ」コマンドを起動することによって、又は、RMVCサブシステムの「保守」タブ下の「パージ」動作ドロップダウンリストにある「出力部へのパージ」ボタンをクリックすることによって達成される。このコマンドは、無限に実行するか又は指定数のサイクルを実行するように指定することができるマニュアル入力である。1サイクルは、出力又は分注ラインへの1回のパージ及び1回の再充填を含む。ポンプ22は、この手順を、ピストン26がHRPにあるか否かをチェックすることによって始める。ピストンがHRPにある場合、ポンプ22は出力プロセスへのパージを始める。ピストン26がHRPにない場合、ポンプ22は、ピストン26がホーム位置に達するまで再充填する。この再充填は、上記の標準的な再充填手順と同一である。ピストン26がHRPになると、ポンプ22は、弁5が開いた状態で、弁3を開き、ピストン26を11mLマークまで下方に移動させる。ポンプは次に弁3を閉じ、弁1及び2を開くとともにピストン26をHRPに戻すことによって再充填を行う。ポンプ22は、指定数のサイクルが完了するか又はユーザが動作を停止させるまで、このプロセスを繰り返す。完了時に、ポンプ22は、ユーザが、予充填動作を始める「保守モード」を終了させる準備が整う。
【0098】
BIBポンプを最初にプライミングすることのない初期プライミングPPRM2(フィルタハウジングのプライミング;図22):
本発明のポンプシステム20は、処理流体ラインに取り込まれる気泡を低減するのに役立つフィルタアタッチメントを組み込む。フィルタハウジングは、以下の手順によってプライミングされる。
ステップ1:最大の分注体積が、ピストン26をピストン室28においてホーム位置から最も離れた位置まで移動させ始め;弁3が圧送流体室34Aからフィルタ入口への処理流体流を制御し、弁6がフィルタ排出口から外部排水ラインへの処理流体流を制御し、ピストン室28と処理流体室34Bとの間で圧送流体を分離する弁5が開き;分注ラインにおける外部デジタル弁9を含む全ての他の弁は閉じたままである。これは、処理流体が専らフィルタハウジングを通過し、フィルタ排出ラインから出ることを可能にする。
ステップ2:供給源ラインからのその後の再充填は、弁1、2及び5が開き、弁3、4、6、7及び8が閉じたままで行われる。外部デジタル弁9は、開いているか又は閉じている、任意の状態にあることができる。再充填は、ピストン室28の全行程の動きを伴う最大の再充填体積である。ステップ1及び2の動作は、処理流体が気泡を有することなくフィルタ排出ラインから出るまで繰り返される。
【0099】
PPRM3(フィルタ基材のプライミング;図23A及び図23B):
フィルタ基材42は、フィルタの適切な動作のために湿潤させなければならず、フィルタから空気の全てを除去するために、フィルタを以下の「フィルタ基材プライミング」機能によってプライミングすることができる。フィルタ基材42は以下のステップによってプライミングすることができる。ステップ1:弁3、4、5及び7を開き;弁1、2、6及び外部デジタル弁9は閉じたままである。それは、処理流体が処理流体室34Bからフィルタ42に入り、フィルタ42からフィルタ出力ポートを介してポンプフィルタ再循環ラインに現れることを可能にする。再循環ラインの処理流体は次に、ガス除去リザーバ30に入り、ガス除去リザーバ排出/排水ラインを流れ続ける。このプライミングプロセスの間、ピストンがHRPから11mLの分注端(EOD)に移動すると、最大限の分注体積、11mLが用いられる。ポンプは次に、DIV1、2、5を開くとともにDIV3、4、6、7、8及び9を閉じ、ピストンをEODからHRPに後退させることによって、「供給源から再充填する」。ステップ1は、もう1回繰り返され、全部で2回繰り返される。PPRM3機能実行の次の動作は、ステップ2である。ステップ2は、DIV3、4、5及び7を開く(図11A)とともにDIV1、2、6、8及び弁9を閉じることによって開始し、11mLの処理流体を処理流体室34Bからフィルタ42に押し込む。処理流体は次に、フィルタ出力ポートからフィルタを出て、続いて再循環ラインに入り、これは、ガス除去リザーバ30に再びつながり、一方で、空気は処理流体排出口/排水管から押し出される。ポンプは次に、DIV2、5及び7を開くとともに弁1、3、4、6、8及び9を閉じ、ピストンをEODからHRPに後退させることによって、「ガス除去リザーバ30から再充填する」。ステップ2は3回繰り返され、これによって流体を再循環させ、ガス除去リザーバ30のフィルタからの蓄積された空気を助ける。ガス除去リザーバ30は、全ての3つのステップにおいて空気をガス除去リザーバの排出口/排水管から追い出す。
【0100】
フィルタ全体は、気泡が全てガス除去リザーバ30の上部に集められるとプライミングされており、フィルタ出力ラインから空気がなくなる。ポンプは、新たな液体をガス除去リザーバ30に押し込んで気泡を排出するために、供給源から再充填する更に数回の再循環サイクルを実行する。ステップ3はステップ1を4回繰り返す。このステップは、処理流体が気泡の存在なくフィルタ出力ラインから出ることを確実にするために、少なくとも4回繰り返されるようにプログラミングされている。フィルタに気泡が存在する場合、ユーザは、フィルタ出力ラインを出る空気が見られなくなるまで、コマンドを入力することができる。
【0101】
開始動作
ポンプシステム22の開始プロセスの説明は以下の通りである:
【0102】
初期のポンプの充填及びプライミング
ポンプシステム22は、ポンプ本体22A内に圧送流体のみが収容されて場所に届けられる。最初の充填及びプライミングプロセスは、ユーザの所望の処理流体の流路を満たすのを助ける。このプロセスは、ポンプ22の入口の加圧BIBを有する既存の流体源、Fabリザーバ排出/排水弁14を有するFabリザーバFR、及び、任意選択的な外部分注弁(外部デジタル弁9)を必要とし、ポンプの出口におけるよりカスタマイズ可能な分注制御を提供する。ポンプ設置時に、ユーザは、流体ラインをポンプシステム20に接続する。これは、処理流体源FRからポンプ入口へのライン、外部分注弁の点への流体出口ライン、並びに、ポンプシステムフィルタ排出口及びガス除去リザーバ排水管からの外部トラック排水ラインを含む。加圧窒素(又は乾燥空気)ライン及び真空ラインを、弁の制御のためにポンプシステム20に接続する必要がある。
【0103】
初期充填及びプライミングの次に、ポンプ自動平衡を完了させる。
初期充填及びプライミングプロセスは、ユーザがこの動作のソフトウェアプロセスを開始することから始まる。顧客の場所には2つのシナリオが存在する:
【0104】
シナリオ1:第1のシナリオはBIBが加圧されることである。トラックリザーバ(すなわちFabリザーバFR)を、最初の供給源とポンプシステム20との間の定位置にあるものとすることができる。その場合、ポンプコントローラ38は最初に、最初の供給源とポンプ入口との間の流路に位置付けられるFabリザーバ排出/排水弁14及び弁1を閉じ;流体を次に加圧BIBによってFabリザーバFRに押し込む。供給源が加圧されると、ポンプコントローラ38は以下の弁を開く:内部ガス除去リザーバを供給源入口から隔離する弁1、ガス除去リザーバ30を処理流体室34Bに対して隔離する弁2、処理流体室34Bを、フィルタ流体入口に接続される外部弁ブロック流路から隔離する弁3、圧送流体をピストン室28及び処理流体室34Aから分離する弁5、並びに、分注弁の外部点。
【0105】
以下の弁は、所望の経路を通して流体を方向付けるように閉じられる:すなわち、Fabリザーバ排水/排出弁VFAB、ガス除去リザーバ30を排水ラインから隔離する弁7、フィルタ排出口から外部排水ラインへの流れを制御する弁6、並びに、フィルタ出口からガス除去リザーバ30に戻る流体流を制御する弁4、6及び10である。ユーザは、ポンプシステム20及び取り付けられるチューブを満たすのに必要な様々な時間に対応するように開いた弁を閉じることを制御する。このプロセスを完了するのに必要な様々な時間は、ポンプシステム20と最初の流体源FRとを接続するチューブの様々な内部総容積、及び、分注点、並びに、様々な流量の結果である。これらの流量は、密度、粘度及び温度等のような流体特性に応じて変わる。限定的な効果を有する他の要因は、周囲空気の密度、及び、分注弁の外部の点の流量である。処理流体が分注点まで進むと、ポンプシステム20内の容積の大部分が処理流体で満たされている。
【0106】
次に、弁3、4及び5を開いてガス除去リザーバ30内に分注し、一方で、全ての他の弁は閉じたままである。供給源ラインからの最大限の再充填は、弁1、2及び5を開くことによる後続の動作である。この一連の動作は、圧送流体リザーバ32における自動化された圧力フィードバックがガス除去リザーバ30における圧力基準を満たすと終了する。次に、フィルタ変更ルーチン及び再循環動作が必要となる。
【0107】
FabリザーバFRがトラックにない場合、ポンプシステムハウジングを、FabリザーバFRを最初に満たすことなく同じ手順で直接満たすことができる。
【0108】
シナリオ2:第2のシナリオは、BIBが加圧されず、FabリザーバFRが最初の供給源と本発明のポンプシステム20との間の定位置にあることである。ポンプシステム20及びFabリザーバFRは、ポンプシステム20自体によって満たされる必要がある。これは、弁3及び5並びに外部デジタル弁9を開くことのみによって、外部デジタル弁の点に対する最大の分注から始まる。次に、弁1、2及び5を開くことのみによって供給源ラインからの最大の再充填が続く。この一連の動作は、FabリザーバFRが満たされて処理流体が分注先端部から出ると終了する。
【0109】
その後、弁3、4及び5を開いてガス除去リザーバ30内に分注し、一方で、全ての他の弁は閉じたままである。供給源ラインからの再充填は、弁1、2及び5を開くことによる後続の動作である。この一連の動作は、圧送流体リザーバ32における自動化された圧力フィードバックがガス除去リザーバ30における圧力基準を満たすと終了する。次に、フィルタ変更ルーチン及び再循環動作が必要となる。
【0110】
FabリザーバFRがトラックにない場合、ポンプシステムハウジングを、FabリザーバFRを最初に満たすことなく同じ手順で直接満たすことができる。
【0111】
保守作業
ポンプシステム20の保守作業の説明は以下の通りである:
【0112】
流体再循環及びパージ
ポンプシステム20は、ポンプ22の内部からいかなる空気もパージするプロセスの間に処理流体の無駄を減らすように、流体再循環機能を組み込む。この機能は、パージ中の流体消費を減らすとともにポンプシステム20が流体を周期的に内部に再循環させることを可能にすることによって、ユーザがポンプシステム20の総所有費用を低下させることを可能にする。処理流体を周期的に再循環させることが可能であることによって、流体がチューブ内で静止する可能性を低下させ、流体が凝結又は乾燥することで閉塞を引き起こすことを防止する。
【0113】
ポンプシステム20における内部流体再循環は、ピストン26がHRPにある状態で始まる。ポンプコントローラ38は、処理流体室34Bからフィルタ入口への流れを制御する弁3、フィルタ戻り出口からガス除去リザーバへの流れを制御する弁4、及び、ガス除去リザーバから排水ラインへの流れを制御する弁7を開く。この弁は、再循環される流体がリザーバ30を満たして排水ラインからいかなる空気又は他のガスも変位させることを可能にするように開かなければならない。全ての他の弁は閉じたままでなければならない。ポンプコントローラ38は、最大の体積の分注を行い、開いた弁を閉じ、ガス除去リザーバ30から処理流体室34Bへの流れを制御する弁2、及び、ガス除去リザーバ30から排水ラインへの流れを制御する弁7を開く。再循環プロセス全体の間に、分注弁の点は閉じたままでなければならない。
【0114】
再循環プロセス中に、内部流体流は、排水接続部付近でガス除去リザーバ30又はフィルタ42におけるいかなる大気中の気泡も捕捉する。ポンプ22は、処理流体をガス除去リザーバ30内に変位させ、空気又は他のガスの収集された気泡は、少量の処理流体とともに排水ラインに強制的に入れられる。このプロセスは2回行われ、1回はフィルタ排出口をパージするためであり、再度はガス除去リザーバ30をパージするためである。フィルタパージプロセス中には、ピストン26がHRPにある状態で、処理流体室34Bからフィルタ入口への流れを制御する弁3、及び、フィルタから排水ラインへの流れを制御する弁6が開き、一方で、全ての他の弁は閉じたままである。2つの開いた弁は閉じ、処理流体源FRからガス除去リザーバ30への弁1、及び、このリザーバ20と処理流体室34Bとの間の弁2が開いて、ピストン26が供給源から再充填することを可能にする。ガス除去リザーバパージプロセス中には、処理流体室34Bからガス除去リザーバ30への流れを制御する弁2、及び、ガス除去リザーバ30から排水ラインへの流れを制御する弁7が開く。全ての他の弁は閉じたままである。2つの開いた弁は閉じ、ピストン26は供給源から再充填する。
【0115】
電子機器エンクロージャ23の取り外し
トラック内修理を補助するために、ポンプ22は、電子機器を容易に交換することも可能にする。電子機器エンクロージャは完全な内蔵型であり、単にケーブルを分離するとともにボックスを引き出すことによって容易に取り外すことができる。電子機器エンクロージャを取り外すために、ユーザは5つの外部接続部を分離する必要がある。2つのRJ45コネクタ、1つのシリアルコネクタ、1つの電源コネクタであり、次に、これらの動作が完了すると、ユーザは次に、DB44コネクタを分離して電子機器エンクロージャ23をポンプ本体22A自体から分離することができる。ここで、エンクロージャ23を上方に滑らせて出し、ボックスをマウントから分離することができ、キャビネットから取り出すことができる。ここで、新たな電子機器エンクロージャ23を、取り外し手順を逆にすることによって据え付けることができる。
【0116】
トラック内のポンプヘッドの取り外し/修理/交換
ポンプヘッド22Bをトラック内保守目的で取り外すために、処理流体室34B及びガス除去リザーバ30を含むポンプヘッドハウジングを、「システム排水」機能を実行することによって空にする必要がある。この動作は、ユーザが、処理流体室及びガス除去リザーバ内の処理流体をほぼ空にすることを可能にする。したがって、ポンプヘッド22Bを次に、バックプレートの6つのねじを緩めることによって取り外すことができる。ポンプヘッド22Bを取り外すとき、ユーザは、慎重にPTFEヘッド(白色)及びバックプレート(ステンレス鋼)を押し合わせたままにし、1つのユニットとして取り外す必要がある。ねじもポンプヘッド22Bと一体的に保たれる。ポンプヘッド22Bを、6つのねじとともにポンプ本体22Aからゆっくりと取り外すことができ、ポンプヘッドブロック78は、後方に傾いた角度で取り出される間にきつく保持されるべきであり;ユーザは、処理流体室34B及びガス除去リザーバ30内の少量の処理流体残留物が漏出することに備える必要がある。
【0117】
ユーザは、ポンプヘッドブロック78、ポンプヘッドOリング207、フレア継手47、フレア継手キャップ350、止めねじ111、ヘッドダイヤフラム84、ポンプヘッド空気圧プレート80、空気圧迅速分離部95、ねじ99、ガス除去リザーバOリング281、弁Oリング117、取り付け足部261、及び、エルボ継手93を含む、ポンプヘッド22B(図6)上の全ての構成要素を変更することができる。ガス除去リザーバ30に接続される全てのチューブも交換/変更することができる。ユーザは、ポンプヘッド22Bを取り出すときに1つのアイテム若しくは複数のアイテムを変更することができるか、又は、ポンプヘッド22B全体を交換することができる。ポンプシステム20内の圧力はその変更によって影響を受けるため、ポンプヘッド22Bを再び据え付けた後で自動平衡サイクルを実行しなければならない。
【0118】
圧送流体室のダイヤフラム交換
ユーザは、圧送流体室ダイヤフラム36を、極端に変形するか又は形が崩れると交換する。この動作を行うために、ポンプヘッド22Bを、「システム排水」機能を用いて空にする必要がある。ポンプヘッド22Bは、「トラック内のポンプヘッドの取り外し/修理/交換」の項で記載したように取り外す必要がある。次に、ポンプ22を、圧送流体をピストン室と圧送流体リザーバ32との間でのみ搬送することを可能にし、圧送流体室34Aを隔離する、「トラック内駆動アセンブリ変更」の項において記載するような特別な保守モードにする必要がある。ユーザは、ブリーダを圧送流体室32へのブリーダポートBP2から取り外す必要がある。次に、細いチューブが取り付けられる準備されるシリンジ(図13)を用いて、非常に少量の圧送流体が圧送流体室34Aの底部に残り、流路を塞ぐまで、圧送流体を圧送流体室34Aから引き出す。ユーザは、容器内の圧送流体を取っておき、新たなダイヤフラムを配置した後で再使用することができる。圧送流体室ダイヤフラム押し下げプレート64(図4)は、全てのねじ66を緩めることによって取り外すことができる。押し下げプレート64及びダイヤフラム36を取り外すとき、ユーザは、圧送流体室34Aの底部の残りの圧送流体を保ち、漏れを低減するために、ポンプ本体22Aを傾ける必要がある。ユーザは、ダイヤフラムの周りの残りの圧送流体に気づき、少量の漏れに備える必要がある。
【0119】
これによって、ユーザが以下の部品を変更/交換することが可能となる(図4を参照のこと):圧送流体室34Aのブリーダ52E、圧送流体室Oリング211、圧送流体室ダイヤフラム36、圧送流体室ダイヤフラム押し下げプレート64、及び、ねじ66。押し下げプレート及びねじを有する、新たな予め伸張されたダイヤフラムを再び据え付けた後で、ユーザは、準備されるシリンジ(図13)によって処理流体室34Bを満たし、圧送流体室34Aからの圧送流体を再利用する必要がある。圧送流体がブリードポートBP2(図4)から溢れるように見えるまで、圧送流体を、ブリードポートBP2を通して圧送流体室34Aにゆっくりと注入する。ブリーダ52Eを処理流体室34Bに再び据え付ける必要がある。ポンプヘッドがポンプ本体22Aに再び据え付けられた後で、特別な保守機能を、弁8を閉じるとともに弁5を開くことによって、「トラック内駆動アセンブリ変更」において記載するようにディセーブルする必要がある。それによって、ポンプシステム20を通常の保守モードに戻すことが可能となる。ポンプシステム20は、圧送流体室ダイヤフラム36の交換後、及び、処理流体室ダイヤフラム84の交換後に、自動平衡を実行する必要がある。
【0120】
圧力センサ校正:
圧力センサPS校正の目的は、ポンプ内部の圧力が大気圧に等しくなるとデフォルトの「ゼロ」圧力を設定することである。圧力センサPSは、圧送流体リザーバブリードポートBP1の蓋が外されて流路内の全ての弁が開くときに校正する必要がある。ユニットを保守モードにする。全ての弁を、GUIのコマンド入力ラインに「VON1,0」をタイピングすることによって開くことができる。次に、圧力センサデフォルトを、GUIレシピページを通じて設定することができる。したがって、ユーザは、GUIの「圧力をゼロに設定する」特徴部を通じてデフォルトの「ゼロ」圧力を設定することができる。この操作は、多くの動作場所が、製造場所とは異なる大気圧を有するため、必須であり、これは、ポンプ20を、その特定の場所の環境大気圧に関して校正することを可能にする。
【0121】
再循環:
このポンプ20の再循環特徴部(図16A及び図16Bを参照のこと)は、(フィルタにおけるような)種々の位置から形成されるチューブ内の空気を低減することを助け、ポンプの分注部分がアイドル状態である間に小循環システムが流体の移動を許すことを可能にする特徴部である。この特徴部は、ユーザの指定によってオン又はオフにすることができる。再循環特徴部は、ポンプが「保守モード」にある間に作動又は作動停止され、「保守」ウィンドウからの「イネーブル」若しくは「ディセーブル」コマンド、GUIの再循環タブを選択することによって、又は、RMVCサブシステムによって完了される。再循環特徴部が作動停止されると、(フィルタブロック40における)再循環ラインの弁4が閉じられ、処理流体室34Bから出てフィルタ42に入る処理流体は、分注チューブ内のその経路を単に辿り続ける。一方で、再循環特徴部が作動されると、ポンプ20は分注中に弁4を開き、外部弁を閉じたままにする。この動作によって弁3、4、5及び7を開き、分注される処理流体がガス除去リザーバ30内へ移動することを可能にする。弁4が開いた状態では、流体の非圧縮性に起因して陰圧が生じ、これは、流体が分注先端部経路を流れ続けることを可能とせず、流体は次に再循環ラインに強制的に入れられる。再循環中に分注される流体は、ガス除去リザーバ内に「分注」され、ガス除去リザーバ内にある空気ポケットを変位させる。処理流体がガス除去リザーバ30に強制的に入れられると、弁7も開いて空気の変位を可能にする。ポンプ22は、弁2、5及び7を開くことによってガス除去リザーバ30から「再充填」し、ガス除去リザーバに押し込まれた同じ体積の液体で処理流体室34Bを満たす。
【0122】
排水機能:
システム20は、処理流体のポンプの排水において用いられる排水特徴部(図24A及び図24B)を有し、特定の保守機能を行うことを可能にする。システムの排水が行われると、フィルタを廃棄しなければならない。この作業によって、ガス除去リザーバ30、処理流体室34B及び再循環ラインに格納されている流体の大部分を除去するが、ポンプ22には幾らかの流体が残る。フィルタ42は依然としてその体積量の流体の幾らかを保持する。システム排水機能は、ポンプが「保守モード」にある間に作動又は作動停止され、イネーブルにするためにコマンドSDRN1又はディセーブルにするためにSDRN1を入力することによって完了する。システムの排水を完了することができる前に、ユーザは供給源ラインをポンプから分離して蓋を外し、ポンプシステムへの空気の導入を可能にしなければならない。この機能は、ポンプが、処理流体のポンプを排水するユーザ操作ループにあるときに始まる。この操作は、弁3及び5、LPデジタル弁9等の外部分注弁を開くことによって、全11mLへの出力動作までパージすることで始まる。ポンプ22は、この分注を完了すると、弁3及び5並びに外部弁を閉じる。ポンプは次に、弁1、2及び5を開くとともに11mLの空気を引き込むことによってガス除去リザーバ30から「再充填」する。ポンプは、弁1、2及び5を閉じるとともに弁3、4、5及び7を開くことでシステム排水動作を継続し、流体を再循環ラインからガス除去リザーバ内に押し出す。ポンプは次に弁3、4、5及び7を閉じ、弁2、5及び7を開き、流体をガス除去リザーバ排水ラインから押し出し、次に弁2、5及び7を閉じる。この一連の動作は、ユーザがシステム排水機能をディセーブルにするまで繰り返される。この機能は、処理流体をポンプ22から除去し、ポンプヘッド22Bの取り外しを可能にする。
【0123】
システム排水動作
1.FAB供給源ラインを取り外して蓋をする
2.出力部へのパージ
a.3、5、DVを開く
b.弁1、2、4、6、7、8を閉じる(DVは任意の状態)
c.供給源からの再充填
i.1、2、5を開く
ii.弁3、4、6、7、8を閉じる(DVは任意の状態)
3.再循環
a.3、4、5、7を開く
b.弁1、2、6、8、DVを閉じる
c.処理流体リザーバからの再充填
i.2、5、7を開く
ii.弁1、3、4、6、8を閉じる(DVは任意の状態)
4.排出口へのパージ
a.2、5、7を開く
b.弁1、3、4、6、8を閉じる(DVは任意の状態)
c.再充填源
i.1、2、5を開く
ii.弁3、4、6、7、8を閉じる(DVは任意の状態)
5.ステップ2〜4を繰り返す(ユーザが、分注先端部又はガス除去リザーバ排水ラインから出る流体が見えなくなるまで)。
【0124】
出荷機能
この出荷機能は、圧送流体室及びリザーバの全てから全ての空気を除去するのに用いられる、ポンプ20にプログラミングされている特徴部である。この機能は、組み立て中に用いられ、圧送流体の全てをピストン室28から圧送流体リザーバ32に押すことによって動作する。この動作は、ユーザが圧送流体リザーバ32のブリーダBP1を取り外すとともにコマンド「SHIP1」を入力することによって完了する。このコマンドによって弁8を開き、ピストンを、11mLの分注端(EOD)マークまで下方に前進させる。これによって、圧送流体を圧送流体リザーバ32に押すとともに圧送流体リザーバ32内の空気をポンプから押し出しながら、ピストン26をピストン室28の底部まで移動させる。ユーザは、圧送流体リザーバ32から現れる僅かな圧送流体が見える。ユーザは次に、圧送流体リザーバのブリードポートBP1にブリーダで蓋をし、ポンプ本体はここで空気がなくなり、出荷の準備が整う。
【0125】
開梱作業(図25A及び図25B):
ポンプ22は、ポンプ本体が圧送流体で完全に満たされ、いかなる空気もない状態でユーザへの場所に届けられる。ユーザは次に、ポンプ22をトラックシステムに据え付け、圧送流体リザーバのブリードポートねじを取り外す。ポンプ入口は、ユーザのFabリザーバ出口、又は、設けられる場合にはトラック内リザーバ出口に接続される必要がある。ポンプ出口は、lab分注出口、及び、設けられる場合には外部デジタル弁9に接続される必要がある。外部排水ラインは、フィルタ排水ラインからfabの出口に接続される必要がある。電力がポンプに供給されると、ポンプはその自動平衡手順を開始し、また、ピストン26がその11mLのEOD位置にあったため、ポンプは、弁8を開くとともに後退させることによってHRPに戻す。このプロセスによって、11mLの空気を圧送流体リザーバ32内に引き込み、次に、その自動平衡プロセスを継続する。ポンプ22が自動平衡を完了すると、(これは、大気圧が異なる高度では異なるためユーザが圧力センサ校正を行う必要があり得る場合であることに留意されたい)ユーザはここで、圧送流体リザーバブリードポートBP1に蓋をすることができる。この時点で、ポンプ22はプライミング手順を完了する準備が整い、動作可能状態に近づく。
【0126】
カスタマイズ可能な圧力警報
ポンプシステム20は、ユーザが、ユーザの場所における動作圧力に従って圧力警報の過圧設定をカスタマイズすることも可能にする。ユーザは、過圧警報の持続時間も設定することができる。ユーザは、この目的でコマンド「OVRPd,x」をIDI又はLYNX GUIのコマンドラインに入力することができ、「d」は過圧の持続時間(ミリ秒)である。ユーザは、0ミリ秒〜999ミリ秒の値を設定することができる。「x」は圧力警報をトリガするための圧力限界である。ユーザが使用することができる2つの圧力値がある;一方は、「1」によって表すことができる193.053kPa(28psi)であり;他方は、「0」によって表すことができる344.783kPa(50psi)である。例えば、「OVRP125,1」は、過圧の持続時間を193.053kPa(28psi)で125ミリ秒に設定する。
【0127】
モータ/ピストンアセンブリの変更(駆動アセンブリの変更)−図26
ポンプシステム20は、流路を破断することなく機械的な駆動アセンブリ24を取り外して内部で交換する機能を含む。前述したように、この駆動アセンブリ24(図8〜図9)は、電気DCモータ24E、主ねじ24G、ピストン26、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ワイパリング191及び付随するハードウェアを含む。付随するハードウェアは、ガイド軸受24F、回転防止フラグ56、モータ24Eを押し下げるボルト24A〜24D及びピストンOリング74を含む。
【0128】
駆動アセンブリ24の交換は、ポンプシステム20への撹乱を最小限にして行われるように設計されている。駆動アセンブリの交換は、エンクロージャ、4つのモータ取り付けボルト、モータ電源プラグ及び圧送流体リザーバブリードポートBP1ねじの取り外しを必要とする。
【0129】
駆動アセンブリ交換プロセスは、処理流体流路を妨げることなく駆動アセンブリを取り外し、修理し、交換することを可能にする。これは、処理流体化学薬品を空気及び他の汚染物質に晒すリスクを排除し、処理流体の量、及び、工具を解放して製造に戻すのに必要な再適格性確認時間の量を低減する。
【0130】
駆動アセンブリ交換プロセス(図2)は、ユーザがマイクロコントローラ38の接続されているソフトウェアに駆動アセンブリ変更手順を入力すると開始する。ポンプ動作プログラムインタフェース、すなわち、GUIを使用するか、又は、RMVCサブシステム操作インタフェースの使用によるかに応じて、駆動アセンブリの交換を達成することができる2つの方法がある。
【0131】
(1)GUIの使用(図13A、図13H又は図13L)
a.ポンプ22を保守モードにする必要があり、これは、弁5が圧送流体をピストン室28から分離し、処理流体室34Bを開くことを可能にする。コマンド入力ラインに「SPCF1」コマンドを入力することによって、これは、弁V5を閉じ、圧送流体をピストン室28及び圧送流体室34Aから分離しながら、ポンプ22を特別な保守モードにすることを可能にする。この段階で、ユーザは、PCB圧力基板48に取り付けられている押しボタンスイッチ25A(図3)を作動して「オン」位置にし、弁8を開く必要がある。これは、ピストン室28と圧送流体リザーバ32との間で圧送流体の流路を開くことを可能にする。
b.次に、ポートBP1の圧送流体リザーバブリードポートねじを取り外す必要がある。ユーザは、雄型端を圧送流体リザーバブリードポートBP1にねじ留めすることによって、準備されるシリンジ(図13)を据え付ける必要がある。シリンジプランジャをシリンジの端で引く。これは、駆動アセンブリ交換プロセス中の圧送流体リザーバ32とシリンジ室との間の空気の交換を可能にする。シリンジの接続は、ポンプ22がピストン室28内で圧送流体を肩部位置200(図10)まで移動させることも可能にする。モータ24Eを押し下げる4つのボルト24A〜24Dを取り外すとともにPCB圧力基板48からモータ電源を抜くことによって、駆動アセンブリ24をピストン室28から徐々に引き出すことができる。
c.次に、ユーザは、空気を、シリンジを通して圧送流体リザーバ32にゆっくりと押し込み、ピストン室28内の圧送流体レベルを概ね肩部200まで上昇させる必要がある。ピストンがホーム位置に位置付けられた状態の新たな又は修理された駆動アセンブリを、ピストン室28にゆっくりと挿入することができる。アセンブリは、ピストン26の円錐部分76がピストン室28内に下方に面する向きにされるべきである。モータ24Eは、モータを圧力PCB48に接続するワイヤが圧力PCB48の真上に位置付けられるような向きにされるべきである。ピストン26は、回転防止フラグ56が隙間チャネル内に容易に嵌まり、駆動アセンブリが鉛直に保持される(電気駆動モータ24Eが上部にありピストン26が真下に面する)ときに、ピストンの円錐セクションがピストンボアに対してセンタリングされるような向きにされるべきである。駆動アセンブリ24は、ピストン26の円錐セクションがピストン室28内にあり、駆動アセンブリ24が下側(電気駆動モータから最も離れた)Oリング74に載るまで、下げられるべきである。ピストン26の円錐形状76によって、圧送流体及び空気が変位され、流体レベルが上昇し、下側Oリング74の下の容積を完全に満たす。
d.次に、4つのボルト24A〜24Dを、モータ24Eを押し下げるように再び据え付ける必要があり、モータ電源を再びPCB圧力基板48に挿す必要がある。シリンジ(図13)は、圧送流体リザーバブリードポートBP1から緩めることによって取り外すことができる。
e.最後に、ユーザは、PCB圧力基板48に取り付けられているスイッチを「オフ」位置に戻すことができる。これは、ピストン室28及び圧送流体リザーバ32を分離する弁8を閉じることを可能にする。コマンド入力ラインに「SPCF0」をタイピングすることによって、特別な保守モードをディセーブルにし、弁5を開くことによってポンプ22を通常の保守モードにする。次に、ピストン26がその基準ホーム位置HRPに戻ることを確実にするために、自動平衡を継続する必要がある。自動平衡が完了すると、ユーザは、圧送流体リザーバブリーダを圧送流体リザーバブリードポートBP1に再び据え付ける必要がある。
(2)遠隔監視、視認及び制御(RMVC)サブシステムの使用
a.RMVCサブシステム操作インタフェース(図13D〜図13G)を使用することによって、保守ページの「保守の開始/終了」ボタンをクリックすることにより保守をイネーブルにすることができる。「詳細」タブの下に、駆動アセンブリ機能を含む。「駆動機構変更」タブをクリックすることによって、駆動アセンブリ交換手順が各後続のタブに示される。「駆動装置変更をイネーブルにする」タブをクリックすることによって、これが、ピストン室28及び処理流体室34A内の圧送流体を分離する弁5を閉じ、ピストン室28及び圧送流体リザーバ32を分離する弁8を開いている間にピストン室28及び圧送流体室34A内の圧送流体を分離する。
b.この時点で、「GUIを使用」に関する上記1(b)〜1(d)のステップを実施する。
c.最後のステップに関して、ユーザは、「モータ変更をディセーブルにする」タブをクリックすることができる。これによって弁8を閉じ、弁5を開く。ユーザは次に、「自動平衡」タブをクリックし、ピストン26がホーム基準位置HRPに戻ることを補助する。自動平衡手順が完了すると、ユーザは、圧送リザーバブリーダを圧送リザーバブリードポートBP1に再び据え付ける必要がある。
【0132】
トラック内の駆動アセンブリ変更後のピストン室内のガス圧の試験
この動作は、ユーザが、駆動アセンブリ変更プロセス中に幾らかの空気がピストン室内に導入されたか否かを判断することを助ける。駆動アセンブリを変更する前に、ピストン室内のガス検出手順を実行することが推奨される(図28)。このプロセスは、例えば、システム排水手順を実行する前後に、駆動アセンブリ変更前の任意の時点で実行することができる。この手順は、ピストンが進む直線距離にわたる圧力の増大を監視する一連のステップを経る。システムが、0.1mLの進んだ直線距離以内の圧力警報を受けるか、又は、例示に過ぎないが5を上回る距離の変化にわたる圧力変化DP/DXを有する場合、ピストン室28には空気がない。これは、駆動アセンブリの変更前及びポンプを再び組み付けた後で、システムに空気があるか否かを判断する上でユーザを補助し、ユーザは再びピストン室内のガス検出手順を実行する。この手順は、駆動アセンブリ変更後にピストン室28内に空気があるか否かを示す。このガス検出シーケンスは、ユーザに、駆動アセンブリ変更前にシステムに空気がないか、及び、駆動アセンブリ変更後にシステム内に空気が検出され、次に、駆動アセンブリ変更自体の間に空気が導入されたかを単に示す。ピストン室内のガス検出手順が、モータアセンブリ変更後にシステム内で空気を検出する場合、ユーザは、駆動アセンブリステップを再び実行し、ピストン室28内に空気がないことを確実にしなければならない。
【0133】
フィルタカートリッジの変更:
フィルタ42は、ユーザが単にフィルタブラケットの解放レバーを持ち上げて古いフィルタを滑り出させることによって交換される。ユーザは、新たなフィルタ42を滑り込ませて解放レバーを押し下げ、解放レバーがフィルタ42を定位置に固定して封止する。ユーザは次に、PPRM2及びPPRM3操作を実行し、フィルタハウジング及び基材を満たしてプライミングし、フィルタから空気をパージする。
【0134】
自動平衡
ポンプシステム20は、ポンプヘッド(複数の場合もあり)内の圧力を均一にするとともに、ポンプが「静止」位置にあるときに処理流体室(複数の場合もあり)に含まれる流体の量のいかなる一貫性のなさも補正するために、自動平衡(図17のフローチャートを参照のこと)を組み込む。この機能は、ポンプをエンクロージャから取り外すか又は下側エンクロージャをその取り付け位置から取り外すことを必要とすることなく、ユーザが多くの保守機能を行うことを可能にする。この機能は、ポンプが、繰り返し可能な体積の流体を処理流体室内に維持することも可能にし、ポンプの分注特徴のより良い制御を可能にし、損傷を与える動作が生じる可能性を防止する。自動平衡プロセスが行われるたびに、電力がポンプに印加されるか、又は、ユーザがこの動作のためにソフトウェアプロセスを開始させる。自動平衡は、ピストンがHRPにあるか否かをチェックすることによってその動作を始める。ピストンがHRPにない場合、ポンプは次に、弁8を開き、圧送流体を圧送流体リザーバ32から引き出しながら、ピストン26をHRPに引き戻す。ピストンがHRPになると、又は、ピストン26が元からHRPにあった場合、自動平衡手順は継続する。ポンプ20は次に、弁8を開くとともにピストン26を前進させて4mLの圧送流体を圧送流体リザーバ32内に押し込むことによって、次のステップを始める。ポンプ20は次に、弁8を閉じるとともに弁5を開き(2つの隔離弁)、圧力センサPSの圧力を監視しながらピストン26をHRPに後退させ始める。ポンプ20は、−27.579kPa(4.0psi)の圧力読取値が検出されるか又はHRPに達すると停止する。ポンプ20は、−27.579kPa(4psi)の圧力に達すると、自動平衡を継続するが、ポンプが所望の圧力に達することなくHRPに達する場合、ポンプ20は、流体を、弁8を介して圧送流体リザーバ32内に押し込み、次いで弁8を閉じるとともに弁5を開き、所望の陰圧に達するまで圧送流体室34Aから再充填するというプロセスを繰り返す。所望の圧力に達すると、ポンプは弁5を閉じるとともに弁8を開き、ピストン26をHRPに戻して、圧送流体を圧送流体リザーバ32から引き出し、次いで弁8を閉じる。ポンプは次に弁5を開き、ピストン26を前進させ、1.5mLを処理流体室34Bに押し込んで停止する。ポンプ20は次に、弁5を閉じるとともに弁8を開き、HRPに戻る。この時点で、ポンプ20は「自動平衡」を終え、圧送流体室34A内への圧送流体の一貫した量を保つのに必要とされる手順の全てを行っている。
【0135】
特に、ヘッド自動平衡プロセスは、この動作のためのマイクロコントローラ38のソフトウェアプロセスをユーザが開始して始まる。ポンプコントローラ38は、ユーザに、ポートBP1においてポンプ22の上側正面(ポンプ本体の、エンクロージャ取り付けブラケットから最も離れて位置付けられる側)に位置付けられる自在エルボ継手から圧送流体リザーバブリードポートねじを取り外すよう促す。ポンプコントローラ38は次に、ピストン室28を圧送流体リザーバ32から分離する隔離弁8を開く。ポンプコントローラ38は、次に、モータ駆動アセンブリ24を介して、分注位置の終端(11mlの分注中に停止される位置に等しい、静止ホーム位置から最も離れた位置)までピストン26を駆動し、ピストン室28から流体を効果的に空にする。ポンプコントローラ38は次に、圧送流体リザーバ32及びピストン室28を分離する隔離弁8を閉じ、ピストン室28及び処理流体室34Aを分離する隔離弁5を開く。
【0136】
この時点で、ポンプコントローラ38は、圧力を継続的に監視しながら、ピストン26を駆動し、ホーム位置に向かうゆっくりとした再充填移動を行わせる。圧力トランスデューサPSが、室28内の圧力が大気圧(0Pa(0psig))にあることを検出すると、ポンプコントローラ38は、再充填を、但し低減した速度で継続する。ピストン26は、圧力トランスデューサPSが十分な陰圧(陰圧は、ポンプ本体内部圧力と局所的な大気圧との間の圧力差を指し;これはユーザが変更可能ではない)を検出するまで、低減した速度でホーム位置に戻り続ける。ポンプ本体内部圧力がこのレベルに達すると、ピストン26は、再充填される同じ低減した速度で分注し始める。圧力トランスデューサPSはこの場合も同様に、ピストン26が分注するときにポンプ本体内部圧力を継続的に監視する。圧力トランスデューサPSが、ポンプ本体内部圧力が大気圧に等しいと示すと、ピストン26は停止する。
【0137】
ピストン室28及び圧送流体室34Aを分離する隔離弁8は閉じ、ピストン室及び圧送流体リザーバ32を分離する隔離弁8は開く。ピストン26は次にホーム位置に戻り、流体を圧送流体リザーバ32から引き出す。ピストン26がホーム位置に戻ると、全ての弁が閉じ、ポンプコントローラ38は、ユーザに、ポートBP1の圧送流体リザーバブリードポートねじを交換し、圧送流体リザーバ32を封止するよう促す。
【0138】
分注検出
分注検出特徴部は:
・分注ライン内の空気
・分注/サックバック弁の故障
・詰まったノズル
・捩れたチューブ
・分注ラインの漏れ
を含む、ウェハコーティング問題の一般的な原因の多くを検出することを意図する。
【0139】
分注検出は、各分注の圧力プロファイルと基準圧力プロファイルとを比較することによって作用する。2つのプロファイルが、ユーザが選択可能な感度内で一致しない場合、ポンプは警報を生成する。
【0140】
レシピに何らかの変更がなされるときはいつでも、新たな基準プロファイルが保存される。イベントログは、新たな基準プロファイルが保存されるたびに記録する。
【0141】
動作:
ユーザは、分注を実行し始める;分注検出は、レシピに対する何らかの変更後にゴールデンサンプルを記録するように設定され、実行する。ゴールデンサンプルが記憶されると、限界外の、ユーザがプログラミングしたパーセンテージ及びカウント数よりも逸脱するいずれの分注もポンプ20を停止させ、警報をトリガする。
【0142】
分注検出は、圧力センサPS(又は例えばモータ電流に基づいてポンプ圧力をモデリングするIsense)とともに用いて、圧力プロファイルデータを提供することができる。
【0143】
圧力センサ:
ポンプ室圧力を直接的に測定する。
【0144】
Isense機能:
ポンプ室圧力は後述するように推測される。
【0145】
IsenseH/W:
電流は、ステッピングモータドライバ検知レジスタ(図14)の両端の電圧降下によって検知される。各位相は、能動型整流器によって半波整流される。整流された信号を次に合計して積分する。ステッピングノイズがエンベロープ検出器によって除去される。結果として生じる信号はdc増幅され、対象とする電圧ウィンドウがA/D変換器の最大限度に変換されるように、電圧変換される。これは、A/Dの最大分解能の使用を可能にする。
【0146】
IsenseF/W:
初期校正を、各動作レートでモータを稼働させるとともに無負荷の「ベースライン」A/D値を記憶することによって行う。
【0147】
モータ負荷は、ベースラインをその時点のサンプルから減算することによって得られる。
これは、モータ負荷に比例する値をもたらす。この値を、任意の非線形及びレートに関連するアーチファクトに関して利得補正する。
【0148】
交互の分注検出の質の報告:
分注警報は、任意の分注が、基準分注から、限度外の、ユーザがプログラミングしたパーセンテージ及びカウント数よりも逸脱すると生じる。
【0149】
各分注後に、「分注の質」数が表示される。この数はパーセンテージとして示される。分注回数の100%が限度内にある場合、「分注の質」=100%が表示される。分注回数の50%が限度内にある場合、「分注の質」=50%が表示される。分注はセグメントに分けることができ、各セグメントの「分注の質」を別個に報告することができる。
【0150】
ガス除去リザーバへのフィルタ再循環及び窒素供給をサポートする代替的な実施形態 図15及び図15Aは、フィルタ再循環プロセス中にフィルタ42内に取り込まれる処理流体の回収を可能にする付加的なDIV弁(10〜13)及びベンチュリを含む、精密ポンプシステム20の代替的な実施形態を示している。通常、フィルタ42に捕捉されたガスをフィルタ排水管に除去するために、フィルタ42内に取り込まれる処理流体も廃棄される。しかしながら、弁10及び11を含めることによって、フィルタから捕捉されたガスを除去するが、捕捉された処理流体をフィルタ42から処理流体リザーバ30に再循環させることが可能である。このフィルタ弁再循環(FVR)処理をさらに補足するため、図15Bに、FVR処理をもたらすために利用される弁のシーケンスを示す。特に、第1のステップは、ピストンがHRPに位置しているかどうかを判断し、そうであれば、弁1、3、5そして10を開きピストンを前進させて11mLの処理流体を変位させる;ピストンがHRPに位置していない場合、まずHRPを確立するために再充填動作(図18)が行われ、次に、所定の11mLの処理流体を変位させるために弁1、3、5及び10を開く。
一旦その量が変位されると、これら4個の弁は閉じ、次いで再充填動作が実行される。
【0151】
加えて、ガス除去リザーバ30内でガスヘッドを再び確立するために、マイクロコントローラ38は、全てのガスがガス除去リザーバ30から除去されたことを検出するべきであり、窒素(N2)源が、DIV弁12を介してガス除去リザーバ30の上部に連結される。ポンプコントローラ38は、所定の量の窒素がガス除去リザーバ30内にガスヘッドを形成することを可能にする。この窒素(N2)は、調節された137.895kPa(20psi)で弁12に、次にガス除去リザーバ30に送達される前に予め濾過される。
【0152】
ガス検出アルゴリズム及びガス体積検出アルゴリズム
ガス検出アルゴリズムは、フィルタ42を自動的にプライミングすることが必要とされ、ガス体積検出アルゴリズムは、ガス除去リザーバ30を用いた動作に重要である。フィルタ内のガス検出アルゴリズムについては図27A及び図27B;ピストン室内のガス検出アルゴリズムについては図28A及び図28B;並びに、ガス除去リザーバ内のガス体積検出アルゴリズムについては図29A及び図29Bを参照のこと。
【0153】
以下のシーケンスは、圧力変化の距離レート(dp/dx)に言及するが、ピストン26が進む速度に基づく進む距離に相関し戻される限り、最終的に体積の変化に相関し戻されるため、圧力変化の時間レート(dp/dt)を用いても同様に功を奏することができ、これは全て、理想的なガスの法則の相関体積、及び、温度の何らかの大きな変化を経ることなく体積の変化を経るガスの圧力に基づく。
【0154】
これらのアルゴリズムの双方における重要な原理は、ピストン26が閉システムにおいて前進され、圧力変化レートが測定されることである。圧力変化の非常に高いレート(極端な場合は圧力スパイク)は、ガスがないことを示し、一方で、圧力変化の低いレートはガスの存在を示す。圧力変化の実際に測定されたレートを、(圧力変化のレートの)実験的に求められた値に相関し戻し、システム内のガスの量又は体積の推定値を求めることができる。
【0155】
ガス検出アルゴリズム(通常はフィルタシステム内のガスの存在を判断するのに用いられるが、モータ変更機能の後のガスの存在に関して試験するのに用いることもできる)。
1.グローバル変数に予充填圧力設定を記録する。
2.予充填圧力をゼロに設定し、ポンプ室圧力がゼロに等しくなるのを待つ。このステップは必須ではないが、より一貫した結果、概してより良好な結果をもたらす。
3.弁が、ガスの存在に関して試験する必要があるポンプの部分を封止する必要があるものは何でも開閉する。
4.圧力を測定してグローバル変数に記録する。
5.ピストンを幾らかの距離だけ前進させ(名目上は0.5mLに等しい変位)、一方で、ピストン26は前進してこれらのステップを実行する:
a.瞬間的な圧力を測定してグローバル変数に記録する。
b.その時点の圧力読取値及び初期圧力読取値、並びにピストン26の位置に基づいて圧力変化の距離レート(dp/dx)を計算する。
c.圧力変化レート(dp/dx)が閾値を超える場合(5を上回るdp/dxは通常、システム内にガスが存在しないことを示す)、システム内にガスが存在しないことを示すように予め実験的に求め、次に、システムは、いかなるガスも存在しないと判断される。
6.代替的には、進んだ等しい距離の10分の1ミリリットル内の圧力警報も、システム内にガスが捕捉されていないことを示す。最適な値は、システムの物理的構造に基づいて実験的に求めることができる。
7.ピストンが、圧力警報を有することなく、又は、ピストン室圧力の変化の閾値距離レートを超えることなく全試験距離(名目上は0.5mLの等しい変位)を前進する場合、ポンプのそのセクションにガスが捕捉されていると判断される。
8.弁がポンプをその待機状態に戻す必要があるものは何でも開閉する。
9.予充填圧力を、用いられたグローバル変数から、何であれ以前のものに設定する。
10.ポンプは、適切な予充填圧力に均衡して戻るのに幾らかの時間がかかる。
【0156】
ガス体積検出アルゴリズム(通常はガス除去リザーバ30内のガスの体積を求めるのに用いられる)
1.グローバル変数に予充填圧力設定を記録する。
2.予充填圧力をゼロに設定し、ポンプ室圧力がゼロに等しくなるのを待つ。
3.弁が、ガスの体積を求めるために試験する必要があるポンプの部分を封止する必要があるものは何でも開閉する。
4.圧力を測定してグローバル変数に記録する。
5.ピストンを幾らかの距離だけ前進させ(名目上は1mLに等しい変位)、一方で、ピストン26は前進してこれらのステップを実行する:
a.瞬間的な圧力を測定してグローバル変数に記録する。
b.その時点の圧力読取値及び初期圧力読取値、並びにピストンの位置に基づいて圧力変化の距離レートを計算する。
c.圧力変化レートが閾値を超える場合、システム内にガスが存在しないことを示すように予め実験的に求め、次に、システムは、いかなるガスも存在しないと判断される。
6.代替的には、進んだ等しい距離の10分の1ミリリットル内の圧力警報も、システム内にガスが捕捉されていないことを示す。最適な値は、システムの物理的構造に基づいて実験的に求めることができる。
7.ピストンが、圧力警報を有することなく、又は、ピストン室圧力の変化の閾値距離レートを超えることなく全試験距離(名目上は1mLの等しい変位)を前進する場合、ポンプのそのセクションにガスが捕捉されていると判断される。システムにガスが捕捉されていると判断される場合、これらのステップを実行する:
a.ピストン変位(名目上は1mLの等しい変位)にわたる圧力変化の距離レート(dp/dx)を計算する。
b.体積=dp/dx×15(およそ、また、より多くのデータをとって最良の経験的相関を得る)。
c.1ミリリットルの変位試験によって、システム内に20mL以上のガスがあると判断される場合、より大きい変位によって別の試験を実行し、システム内に捕捉されたガスの正確な体積をより正確に求めることができる。
8.弁がポンプをその待機状態に戻す必要があるものは何でも開閉する。
9.予充填圧力を、用いられたグローバル変数から、何であれ以前のものに設定する。
10.ポンプは、適切な予充填圧力に均衡して戻るのに幾らかの時間がかかる。

上記のアルゴリズム及び付随する図27A〜図29Bにおける数値は、ポンプシステムが更に発展されると変化する可能性がある近似値であることを理解されたい。ガス除去リザーバ30に関して、以下を含む任意選択的な装置があることにも留意されたい:
−窒素ブランケット(プロセス濾過された窒素の低圧供給)の入口を有するガス除去リザーバ;図15Aも参照のこと
−窒素ブランケット供給部上のオフ又はオンにする弁がある;
−ガス除去リザーバからの流れのみを可能にするように付勢されるガス除去リザーバ排水ライン上の逆止弁がある。この逆止弁は、通常位置付けられる排水弁の上流又は下流に位置付けることができる;
−流体を排水ラインから引き出すベンチュリ供給真空があるか、又は、流体を排水ラインからガス除去リザーバ内に押し戻す傾向にある任意の圧力差を克服する必要があり得る。ベンチュリは、絶えず稼働しないように、窒素供給をオフ又はオンにする弁も有する窒素供給部を有する。
【0157】
図30は、本発明20の主要な特徴部の概略を表わし、これについては以下でも説明する。さらに、本発明の重要な特徴のうちの1つは、ポンプに関連するリザーバであり、この場合、弁、及び、リザーバの任意の関連する流体制御構成要素は、マイクロコントローラ、又は、ポンプに関連する任意の制御システムと通信するか、若しくは、その動作がポンプに関連する任意の制御システムと連携する他のデバイスによって制御される。
【0158】
流路の連続性:このポンプは、保守ダウンタイムになると現場の他者にとっての明らかな利点を有する。圧送流体を用いるダイヤフラムポンプの使用、及び、この圧送流体のリザーバにアクセス可能であることは、修理に必要であれば、ポンプ20が室間で流体を移動させることを可能にする。複数の出力部を有するポンプでは、ユーザは、フィルタ、処理流体室ダイヤフラム、又は、1つの出力部の隔離弁を、他に影響を与えることなく変更することができる。
【0159】
トラック内修理:駆動システムは、ユーザがポンプを塗工機/デベロッパから取り出す必要なく、容易に交換することができる。これは、圧送流体リザーバ及び円錐状のピストンヘッド形状の使用によって可能となる。電子機器エンクロージャは、塗工機/デベロッパにおいて容易に交換することができる別のアイテムである。配線ハーネスが単にポンプエンクロージャから抜かれ、電子機器エンクロージャが交換される間にポンプが塗工機/デベロッパにおいて影響を受けずに留まることを可能にする。塗工機/デベロッパにおいて、全ての処理流体を排出して除去することができるため、ポンプヘッドを変更することも可能である。新たなヘッドをポンプ本体に取り付けると、システムは自動平衡され、流路を破断することなく製造に戻ることができる。
【0160】
予知保守:ポンプシステム20は、摩耗したシステム部品を検出してユーザに警告する機能を有する。異なる摩耗部品は、分注プロファイルにおいて異なる認識可能なパターンを引き起こす。システムは、これらを認識し、ユーザに、特定された問題のある部品を交換する必要性を警告する。これらの部品は、駆動システム、一体化ダイヤフラム式弁及びフィルタを含む。
可能性のある検出可能な不良:
漏れがあるピストンOリング
圧送流体中の空気
処理流体中の空気
予充填中の圧縮性
漏れのあるダイヤフラム式弁の電荷漏洩
フィルタの過度の背圧
ポンプ室の圧力が限界を超える
主ねじのバックラッシュ
モータ反転におけるトルク変化
主ねじ/モータの結合
トルク要件の増大
デジタル弁結合
RMVCウェブカム
【0161】
分注検出:誤差、グラフ。ポンプシステムは、なされる分注のプロファイルを調べることによって良好な分注を検出する機能を有する。ポンプシステムは、分注が、ユーザが設定した許容範囲外にある場合にはユーザに警告する。このシステムは、収集したデータのグラフィック図、及び、その時点の分注構成下での最初の分注中にベースラインデータセットと比較する方法も表示する。
【0162】
ゼロ損失ポンプ:本発明は、未使用の又は分注されていない処理流体をガス除去リザーバ30に再循環させることによって処理流体のゼロ損失を達成することに関する。
【0163】
フィルタ42に真空引きすることによる予濾過:ガス除去リザーバ30は、フィルタを通過するいかなるガス(すなわち空気)も除去する。
【0164】
ガス除去リザーバ入口の構成:処理流体源の入口は、側壁が短い方の垂直側で屋根に合流する、ガス除去リザーバの屋根に位置決めされる。この源の入口の位置の目的は、処理流体が側縁付近で或る角度でガス除去リザーバに入ることを可能にすることであり、これは、処理流体が、ガス除去リザーバの上部から滴るのではなくリザーバの壁を滑らかに流れ落ちることを可能にし、これによって、流体が落下するにつれて空気を捕捉することができる。
【0165】
液体レベルセンサ(LLR)
一段ポンプにおいて予濾過するとき、生成される任意のガス(すなわち、蒸気圧力バリアを超える場合)は、分注先端部から直接的に送られる。流体を、フィルタを通してガス除去リザーバの上部(又は傾斜した設計を用いることによって底部付近に)引き込み、次に、流体流をリザーバの底部から出すことによって、フィルタによって生成されたガスはいずれも、リザーバを出る前に除去される。ガス除去リザーバが閉システムにおいて働くために、ガス除去リザーバ内のガス/液体界面を維持しなければならない。半導体製造設備によっては、汚染、又は、粒子がプロセス流に入ることを防止するために、外気が化学薬品と接触することを可能とせず、そのため、処理グレードのN2が必要時に使用される。N2及び/又は流体の量は、ガス除去リザーバに押し戻されるときにポンプが加える圧力を測定するプログラムによって、又は、流体レベルセンサ(LLS)、光学センサ、浮きセンサ、流量計、圧力センサ/圧力計、重量測定デバイス、視覚、カメラシステム、若しくは、ガス除去リザーバ内の流体の量を求める任意の他の手段を使用することによって、リザーバ内で管理することができる。
【0166】
ポンプ付近のプレリザーバ(PRNTP)
起動段階及び/又はフィルタ変更中に、フィルタ及び配管(チューブ)を流体で濡らす必要がある。懸念のうちの1つは、このプロセス中の液体の損失に関してであった。その影響を最小限に抑えるために、システムを、液体を再循環させて、開始時にシステム内にあるか又は通常のフィルタ排出の再循環によって生成されるいかなる空気も除去する(PRNTP)に則って設計した。上部から満たすとともに液体を(PRNTP)の底部から引き出すことによって、空気/液体分離バリアが達成される(これは、底部から満たすとともに液体を底部から引き出すことによって行うこともできる)。必要であれば、低い真空(陰圧)を印加し、空気/液体の分離を更に補助するか又は速めることができる。分注システムにおける液体の無駄を低減する鍵は、(PRNTP)内に既定の量の空気/N2を保ち、流体を閉システムに再び入れることが可能である能力であり、これは、空気/N2が(PRNTP)に入ることを可能にすることによって、及び/又は、(PRNTP)に十分な空気/N2があることを確実にすることによって達成される。(PRNTP)は、フィルタの通常の排出中に放出されるいかなる流体も(PRNTP)に送り戻すことも可能にし、したがって、液体対象物のほぼゼロの損失を保つ。空気/N2は、加圧ライン、加圧調節ライン、外気、排出口又は排水ラインを加えることによってシステムに加えることができる。空気/N2及び/又は液体の量を管理することができる方法のうちの幾つかは、液体レベルセンサ(LLS)、光学センサ、重量測定デバイス、浮きセンサ、流量計、圧力センサ/圧力計、視覚、カメラシステム、又は、(PRNTP)内の流体の量を求める任意の他の手段を使用して、(PRNTP)に押し戻されるときにポンプが加える圧力を測定するプログラムを用いるものである。
【0167】
このために、1)弁の全てを閉じる。2)次に、弁1及び2を開く。ポンプヘッドは、流体を(PRNTP)内に、次にポンプヘッド内に引き込む真空を生成する方向に移動する。ポンプの移動は、ポンプヘッドが満杯になるまで繰り返される。3)次に弁1及び2を閉じる。4)弁3及び4を開き、ポンプヘッドは、流体をフィルタ内に及びフィルタを通して押し込む陽圧を生成する方向に移動する。フィルタが完全に濡れるまでステップ1)〜4)を繰り返す。フィルタ内に捕捉されているいかなる空気も除去するために、ステップ1)〜3)を行う。ステップ5)弁3及び10を開き、ポンプヘッドは、空気をフィルタから(フィルタ排水管まで)押し出す陽圧を生成する方向に移動する。ステップ6)は、フィルタにいずれかの空気が残っているか否かを判断するためにプログラムを実行し、次に全ての弁を閉じる。ステップ1)〜3)及びステップ5)〜6)を、全ての空気がフィルタから除去されるまで繰り返す。(PRNTP)を既定のレベルまで満たすために、ステップ1)〜3)及びステップ5)〜6)を、完了するまで繰り返す。最後の段階は、空気を分注先端部から除去することである。ステップ7)は全ての弁を閉じ、次に弁1及び2を開く。ポンプヘッドは、流体をポンプヘッド内に引き込む真空を生成する方向に移動する。全ての弁を閉じ、次に、弁3、11及び9を開く。ポンプヘッドは、流体を分注先端部から押し出す陽圧を生成する方向に移動する。全ての空気が分注ラインから除去されるまでステップ7)を繰り返す。この手順は、起動段階、フィルタ変更及び/又は通常の分注(空気が、所定の、自動化されるか又は手動のスケジュールでフィルタから除去/排出される)中の、液体の損失を、あるとしても最小限に抑えることを可能にする。
【0168】
1つのポンプによる前濾過/後濾過を使用する能力−フィルタへの接続部の移動
(PRNTP)の使用を組み込むことによって、ポンプ付近のガス除去リザーバ(PRNTP)の説明に示されているように後濾過を得ることができ、この場合、フィルタはポンプと分注先端部との間にある。
【0169】
フィルタが(PRNTP)又は任意のリザーバの前に位置付けられる、フィルタへの接続部を移動させることによって、フィルタを通る流れを生じるように真空引きすることから生成されるガスを除去し、気泡のない分注を提供することができる。フィルタ装填の監視(圧力差)を、新たなフィルタにおける流体の圧力を測定するとともに、圧力を通常の使用中に得られる測定値と比較することによって行うことができる。圧力読取値は、ポンプ内の圧力センサを使用するか、流量計を使用するか、モータの電流を監視するか、及び/又は、流路においてフィルタの前に位置付けられる圧力センサを用いることによって得ることができる。
【0170】
図31は、フィルタがガス除去リザーバ30の前に位置付けられ、再循環がフィルタ42の上流に位置付けられる代替的な構成を示している。特に、再循環は、フィルタの上流及び隔離弁の下流の点に戻る。この構成では、処理流体は、圧送室34から引き出されてフィルタ42を通り、ガス除去リザーバ30に入る。代替的には、ガス除去リザーバ排水管のベンチュリを、ガス体積検出システムと組み合わせて用いて、ガス除去リザーバをフィルタ42から満たすことができる。ガス除去リザーバ30は、液体がフィルタ42を通して引かれることからの更なるガス抜きの利点を提供する。加えて、再充填レートの精密な制御によっていかなるガスの導入も軽減することができる。
【0171】
図32は、フィルタ42がガス除去リザーバ30の後に位置付けられ、再循環がガス除去リザーバ30の上流又はガス除去リザーバの下流に位置付けられる別の構成を示している(下流の場合の代替案が仮想線で示されている弁付きの経路によって示されている)。再循環がガス除去リザーバ30の上流で生じる場合、再循環ラインは、ガス除去リザーバ30の上流及び緊密に関連する弁の下流の点に連結される。処理流体は、ポンプの再充填中にフィルタ42を通して直接引き込まれる。代替的には、図32に仮想線で示されている弁付きの経路が実施される場合、再循環ラインは、フィルタ42の上流、並びに、ガス除去リザーバ30及び緊密に関連する弁の下流の点に連結される。処理流体は、ポンプの再充填中にフィルタ42を通して直接引き込まれる。仮想線で示されているこの弁付きの経路は、ガス除去リザーバ30及びフィルタ42の隔離を可能にし、それよって、フィルタ42を、壊れた弁、漏れのある継手(シールの損失)を理由にプライミングが可能ではないといった問題に関して自動的に試験することができる。
【0172】
図33は、フィルタ42が同様にガス除去リザーバの前に位置付けられるが、再循環がフィルタ42の下流にある別の構成を示している。特に、再循環は、隔離弁の上流及びガス除去リザーバ30の下流の点又はガス除去リザーバ30の上部に直接的に戻る。処理流体は、圧送室34から引き出されてフィルタ42を通り、ガス除去リザーバ30に入る。代替的には、ガス除去リザーバ排水管のベンチュリを、ガス体積検出システムと組み合わせて用いて、ガス除去リザーバをフィルタから満たす。ガス除去リザーバ30は、処理流体がフィルタ42を通して引かれることからの更なるガス抜きの利点を提供し;この場合も同様に、再充填レートの精密な制御によっていかなるガスの導入も軽減することができる。
【0173】
図31〜図33の全ての場合に、ガス除去リザーバ30は以下を含む任意選択的な装置を含むことができることを理解されたい:
(1)ガス除去リザーバ30が窒素ブランケット(例えばプロセス濾過された窒素の低圧供給)の入口を含む;
(2)窒素ブランケット供給部上のオフ又はオンにする弁;
(3)ガス除去リザーバ30からの流れのみを可能にするように付勢されるガス除去リザーバ排水ライン上の逆止弁。この逆止弁は、通常位置付けられる排水弁の上流又は下流に位置付けることができる;及び
(4)流体を排水ラインから引き出すための真空を供給するベンチュリ、又は、流体を排水ラインからプレリザーバ30内に押し戻す傾向にある任意の圧力差を克服する必要があり得る。ベンチュリは、絶えず稼働しないように、窒素供給をオフ又はオンにする弁も有する窒素供給部を有する。
【0174】
自己補正ポンプ
任意の一段又は二段ポンプと同様に、ユニットに問題がある場合、予定外の保守時間の間に対処されなければならない。自己修理/補正するか、又は、定期的な保守時間が利用可能になるまで稼働し続ける機能を有するポンプが必要である。これは、ポンプが、非製造又は保守時間の間に生じる正式なダウンタイムを有して製造し続けることを可能にする。これを達成するために、ポンプは、ポンプモータに印加される電流を測定する機能を有する。電流がプロセス設定又は化学薬品の変更を伴わずに経時にわたって増大する場合、これは、出力弁、電子機器、モータ、化学薬品又はフィルタに関連する問題の結果である可能性がある。ポンプは、すぐに調べる必要があると操作者に信号を送ることができる。流量計は、フィルタの後及び分注出力/サックバック弁の前に配置される場合、弁が正確に開閉されているかを判断することができる。流れが変わると、ポンプに、流量を正しい量に調整するよう信号を送ることができる。流量計は、フィルタの後及び分注出力/サックバック弁の後に配置される場合、弁が正確に開閉されているか、及び、サックバックが正確に行われているかを判断することができる。サックバックに関連する問題がある場合、ポンプは、分注弁を僅かに開き、次に、流体を押すか又は引いて流体を正しいレベルに戻すことができる。流れが分注のために変わると、ポンプに、流量を正しい量に調整するよう信号を送ることができる。
【0175】
ガス排出処理
本発明20のシステム及び方法はまた、(空気が圧縮可能であるため)圧力がポンプシステム内に蓄積され、さらに、システム20内の任意の空気を排出するための迅速な通気処理が行われる、ガス排出処理を実施する。特に、図34A及び34Bに示すように、「GASE5」及び「GASE6」とそれぞれ称される2つのガス排出処理が存在する。GASE5処理(図34A)は、充填ルーチン(再充填ルーチンとも称され、図18において既に述べた)の一部が使用される。GASE6処理(図34B)は、再循環ルーチンの一部が使用される。各処理において使用される特定の他の弁の他、これら2つのガス排出弁はよく似ている。ほんの一例として、ガス排出圧力の閾値は、約103.4kPa(15psi)である。また、ほんの一例として、圧力を蓄積するために低速でピストンを前進させるステップは、約0.1mL/秒である。
【0176】
上述の点を考慮して、出願人は本発明にかかるポンプシステムをさらに改良した。かかる目的のために、新たなシステム構成1020が図35に示されており、ガス除去リザーバ1030は、気泡形成のさらなる低減のため、そして、処理流体の(廃棄などの)無駄を低減するための空気の除去を改良するための内部垂直隔壁1032を備えている。特に、図35Aにおいて明確に示されるように、この改良されたポンプシステムは、再設計されたガス除去リザーバ1030を使用し、これはガス除去リザーバの隆起した上端部、又は角度のついた上面を削除している。内部隔壁1032は、ガス除去リザーバ1030を、2つのより小さなリザーバ、又は副リザーバRS1及びRS2に分割し、このリザーバ1030の上端において2つのより小さなリザーバR1/R2を接続している開口流体チャネル1036を伴う。流体入口1031及び分割流体出口1033は、いずれもリザーバ1030の底部に配置されている;入口1031及び出口1033の間に圧力の差が生じた場合、処理流体1034は、破線によって示すように、ガス除去リザーバ1030内を流れる。同じく、通気/排気線(弁7経由)及び再循環線(弁10経由)はそれぞれガス除去リザーバ1030の上部に配置されている。ガス除去リザーバ1030は上部の気泡1035を収集するという利点を維持しており、処理流体の流れ1034は、底部/入口1031から移動し、隔壁1032を超えて、さらに、底部/出口1033に移動する。気泡1035は開口流体チャネル1036において流れている処理流体1034から取り除かれ、通気/排気線を経由(例えば弁7経由)して排出される。加えて、新たなポンプシステム20Aは、統合された弁構造を伴う、外部フィルタブロック40(図7)に交換されている。
【0177】
ガス除去リザーバ1030のさらなる代替として、ガス除去リザーバ1030Aは、図35Bに機能図が示されている。特に、内部垂直隔壁1032は、複数の相互嵌合隔壁1032Aに置換されており、これらは処理流体の流れ1034Aを、隔壁を巡らせて正弦波状の流れにしている。この隔壁1032Aは入口1031Aと出口1033Aとの間に配置されている。処理流体の流れ1034Aがこれらの隔壁1032Aを巡って移動するにつれて、ガス除去リザーバ1030において、任意の気泡1035Aは開口流体チャネル1036Aの情報に分離され、対応する通気弁7Aを経由して排気される。加えて、処理流体の流れ1034Aにおける、任意の微粒子Pは、ガス除去リザーバ1030Aの上面に接続されている隔壁1032Aの、下端部の下方であるガス除去リザーバ1030Aの底面に沈積するであろう。したがって、本発明20Aの目的は、ガス除去リザーバ1030又は複合的な内部隔壁ガス除去リザーバ1030Aを含む。図35Bにおいて示す5つの壁は、ほんの一例であり、任意の複数の隔壁の数が最も広範な本発明に含まれることを理解されたい。
【0178】
図35Cは改良されたシステム1020を伴って実施されうるベンチュリ回路を示している。このDIV弁10〜13を伴うベンチュリ回路は、フィルタ42における再循環処理の間に、処理流体を回収することを可能にする。加えて、ガス除去リザーバ1030又は1030A内でガスヘッドを再び確立するために、マイクロコントローラ38は、全てのガスがガス除去リザーバ1030又は1030Aから除去されたことを検出するべきであり、窒素(N2)源が、DIV弁12を介してガス除去リザーバ1030の上部に連結される。ポンプコントローラ38は、所定の量の窒素がガス除去リザーバ1030又は1030A内にガスヘッドを形成することを可能にする。この窒素(N2)は、調節された137.895kPa(20psi)で弁12に、次にガス除去リザーバ1030又は1030Aに送達される前に予め濾過される。
【0179】
図36A〜36Dは、精密ポンプ1022、並びに前述したマイクロコントローラ38及びNMM50を含むポンプ1022を制御する電気機器を収容する電気制御ボックス1023を示す、異なる視点からのシステム1020を示している。ガス除去リザーバ1030又は1030Aの存在の他に、ポンプ1022の動作は、上述したポンプ22の動作に似ていることを理解されたい。さらに、図36A〜41における接頭辞「10−」の使用は、前述した全ての、かかる接頭辞を伴わない構成の機能及び動作を対応して引き継いでいることを意味している。
【0180】
図37はポンプ1022の内部を示す分解図である。第1のシステム20に伴い、モータ駆動装置24は、主ポンプアセンブリ1022Aの上に着座し、モータ駆動装置1024は、システム20に関して説明したのと似た様式で主ポンプアセンブリ1022Aから解放することができる。この図はポンプアセンブリ1022Aがポンプヘッド1022Bと接続していることを示している。上述した圧力センサ基板48はまた、図37においてモータ駆動装置24の取り外しを開始するための保守ボタン25Aと共に示されている。また、図37に示されるように、第1のシステム20のフィルタ分配ブロック40は統合された構成に置換されている。フレア継手47はポンプ1022において示され、そして、空気圧弁マニホルド1044は上述の空気圧弁マニホルド44と同様に動作する。ポンプ1022は、サイドカバーSC及びトップカバーTC及びブラケットBを受け入れるハウジングH内に配置され、これらの全ては、取り付けブラケットMBを使用して分解可能な状態で取り付けられている。
【0181】
図38A及び38Bは、ポンプヘッド1022Bの対向する透視図を示しており、作動室34Bを表している。図38Cはポンプアセンブリ1022Aとポンプヘッド1022Bを連結するための位置合わせを示している。図38D〜38Fは、ポンプアセンブリ1022A及びポンプヘッド1022Bの連結のさらなる詳細を示している。
【0182】
図39は、ポンプヘッド1022の分解図であり、流れの制御について上述したDIV、加えて、それに関連する内部垂直隔壁1032を有するガス除去リザーバ1030の配置を含む構成要素を示している。DIVの制御側はOリング1081が配置されるチャネルCHによって囲まれる制御ポートCPを含むプレート1080にある。ダイヤフラム1084は、プレート1080とブロック1078の表面1080Aとの間に配置される。2つの出口ポート1083A及び1083Bを含むDIVの「出力」部分は、前に説明したDIVの動作に全て従う。
【0183】
図40Aは、ブロックの処理流体室側を示しているポンプヘッドブロックの等角図であり、図40Bはガス除去リザーバ及び弁プレートに嵌合する側を示しているポンプヘッドブロックの等角図である。図40Cは、ガス除去リザーバの入口を模式的に示している拡大斜視図である。図41は、ポンプヘッド1022Bがどのようにフィルタ42とインタフェースするかを示している機能図である。
【0184】
図42は、やはり処理流体のロスを最小にする代替のポンプシステム2020を提供する。特に、システム2020は、流路80がフィルタ42の排気から弁1につながる供給源ラインSLへ提供されることを除き、システム20Aに類似している。さらに、分離排気82は、流路80の途中で、高い点又は頂点において、提供される。排気82の開閉はマイクロコントローラ38により制御され、そして、所定の時間間隔において開閉され得る。このシステム2020の構成は、処理流体がフィルタ排気口から、及びフィルタ排水管へ、押し出されることを抑制する。動作において、流路80における流体は、排気口から供給源ラインSLに向かって逆に流れる、ガスと液体との混合体である;この流れの間、流路80の高い点又は頂点において泡が収集され、従って、マイクロコントローラ38の指示を介して排気口82を経由して排気される。空気のない処理流体は、供給源ラインSLにおける「T」型接続に再循環される。これは、処理流体をFabリザーバFBにおける供給源ラインSLに戻させる。図43は、やはり処理流体のロスを最小にするもう一つの代替のポンプシステム3020の構成を提供する。特に、システム3020は、排気口82が弁90及び排気口から排出管への流路92の分離フィルタに置換されていること;加えて、泡センサ94が流路80に挿入されていることを除き、システム1020に類似している。弁90及び泡センサ94はまた、流路80の高い点において配置されている。弁90はまた、マイクロコントローラ38により制御されている。
【0185】
動作において、流路80における流体は、排気口から供給源ラインSLに向かって逆に流れる、ガスと液体との混合体である;この流れの間、流路80の高い点又は頂点において泡が収集され、泡が泡センサ94により検出された場合、捕捉した空気を排気するために、弁90はマイクロコントローラ38により開かれる。空気のない処理流体は、供給源ラインSLにおける「T」型接続に再循環される。これは、処理流体をFabリザーバFBにおける供給源ラインSLに戻させる。図44は、さらなるポンプシステム4020の構成を示しており、圧送室34が、ガス除去リザーバ1030の入口に連結されている。特に、ガス除去リザーバ1030の入口1031は、処理流体室34Bの出力部へ連結された弁3に接続されている。ポンプシステム4020の構成は、システム1020と同様に動作するが、異なる点は、ガス除去リザーバ1030が、ポンプ室の下流及びフィルタ42の上流に配置されていることである。(FabリザーバFRのような)処理流体供給源は、弁1を介して、処理流体室34Bに直接連結される。ポンプ室34Bはまた、弁2を経由して、ガス除去リザーバ1030の入力部へ連結されている。ガス除去リザーバ1030の出力は、フィルタの入口へ連結されている。処理流体の回収及びシステムからの空気の除去は、システム4020の構成により維持される。
【0186】
以前の全てのルーチン/特徴であって、ここで記載され、図16A〜30において開示されているものは、GASE5及びGASE6のガス排出処理を含む、上述した全ての様々なシステムの代替の実施例に適用されうる。
【0187】
本発明を、詳細に、その特定の実施形態に関して説明したが、当業者には、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく種々の変形及び変更を行うことができることが明らかであろう。
【0188】
関連出願の相互参照
このPCT特許出願は、2014年8月29日に出願された米国特許出願第14 / 473086号の35USC§120の下で、自動ガス抜き取り及び流体回収システムを有するポンプ及び内部区画を有するガス除去貯蔵庫を使用する方法の利益を主張し、 これは、2014年3月10日に出願された出願番号第14 / 202831号(自動ガス除去および流体回収システムを有するポンプとその方法)の一部継続出願であり、 2013年3月15日に出願された仮出願第61 / 789217号の§119(e)に記載されており、その全開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図7A】
【図8】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図11A】
【図12】
【図13】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【図13F】
【図13G】
【図13H】
【図13I】
【図13J】
【図13K】
【図13L】
【図14】
【図15】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【図24D】
【図25A】
【図25B】
【図26】
【図27A】
【図27B】
【図28A】
【図28B】
【図29A】
【図29B】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34A】
【図34B】
【図35】
【図35A】
【図35B】
【図35C】
【図36A】
【図36B】
【図36C】
【図36D】
【図37】
【図38A】
【図38B】
【図38C】
【図38D】
【図38E】
【図38F】
【図39】
【図40A】
【図40B】
【図40C】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【手続補正書】
【提出日】20170419
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
分注する処理流体からガスを除去する自動ポンプシステムであって、前記自動ポンプシステムは、
処理流体を有するガス除去リザーバと、
前記ガス除去リザーバを複数の副リザーバに分割する少なくとも1の隔壁と、
処理流体が前記複数の副リザーバの間を通過する前記複数のリザーバの間の流路と、
離れた処理流体の供給源と連結した、第1の入口と、
出口と、
排水管に連結している処理流体再循環路に連結した、第2の入口と、
排水管に連結した少なくとも1の排気口と、
前記処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れさせる前記出口と間接的に連結した駆動手段と、
処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れさせる前記第1の入口及び前記出口に連結し、そして前記ガス除去リザーバから前記排水管へガスを除去するために前記少なくとも1の排気口に連結し、
さらに前記排水管から前記ガス除去リザーバへ処理流体を再循環させるための前記第2の入口に連結した、弁と、
前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記ポンプシステムにおけるパラメータに対応する信号を提供するセンサと、
前記駆動手段、前記センサ、及び前記弁に連結したプロセッサであって、前記プロセッサは、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通過して前記排水管に強制的に入れるための前記弁及び前記駆動手段を自動制御するために前記信号を使用する、プロセッサと、
を備えるポンプシステム。
【請求項2】
前記流路はは前記少なくとも1の隔壁の頂部に配置され、前記少なくとも1の排気口は前記ガス除去リザーバの頂部に配置されている、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項3】
前記パラメータはシステム圧力であって、前記センサは圧力センサである、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項4】
前記出口に間接的に連結している前記駆動手段は前記処理流体を分注するための圧送室を含み、
前記圧送室は、前記圧送室を第1及び第2の室に分離するダイヤフラムを有し、
前記第1の室は、第1の弁を介して前記駆動手段と流体連通し、圧送流体を含み、
前記第2の室は処理流体を含み、
前記第2の室は前記ダイヤフラムを介して前記第1の室における前記圧送流体から強制的に充当された精密な量の処理流体をポンプ出口へ分注する、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項5】
前記第1の入口は前記ガス除去リザーバの底部であって、前記少なくとも1の隔壁の一方の側に存在する、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項6】
前記出口は前記ガス除去リザーバの底部であって、前記少なくとも1の隔壁の第2の側に配置され、処理流体の流路への入口を形成する、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項7】
前記第2の室は、
前記ダイヤフラムの一方の側において前記第2の室の底部に配置された入口を有し、
前記処理流体の流路が前記処理流体を前記第2の室へ引き渡す、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項8】
前記第2の室は排気口を有するフィルタに連結され、前記フィルタの排気口は、再循環弁を介し前記処理流体は前記処理流体の流路へ戻る、処理流体再循環路に、連結されている、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項9】
前記ガス除去リザーバは、前記第2の入口を有する上部表面を含む、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項10】
前記駆動手段は、ポンプ本体内に配置されており、前記ガス除去リザーバは、前記ポンプ本体に連結されている、
請求項に記載の自動ポンプシステム。
【請求項11】
前記駆動手段は、ピストンに連結されたモータ駆動システムが、実質的に非圧縮の圧送流体をシリンダ内外へ送るために前記シリンダ内で前記ピストンを動かすような、ピストンシリンダの構成を有する、
請求項10に記載の自動ポンプシステム。
【請求項12】
分注される処理流体からガスを自動的に除去する方法であって、前記方法は、
(a)離れた処理流体の供給源に連結されている第1の入口と、出口と、排水管に連結されている少なくとも1の排気口を有し、
流路を介して流体連通する複数の副リザーバを形成するための少なくとも1の隔壁を内部に有している、
ガス除去リザーバを提供し、
(b)前記処理流体を、流路を介して前記複数の副リザーバの間の上方に送り込み、次いで、前記ガス除去リザーバの下方に送り込むと共に、前記処理流体内の任意のガスを収集するために、
前記少なくとも1の排気口において離れた処理流体の供給源に連結している駆動手段を、前記出口に間接的に連結し、
(c)前記処理流体を前記ガス除去リザーバに出し入れするための前記第1の入口及び前記出口に弁を連結し、
さらに、前記ガス除去リザーバからガスを除去して排水管に送り込むため、前記少なくとも1の排気口に弁を連結し、
排水管に連結されており、前記ガス除去リザーバ、前記駆動手段、及び前記弁がシステムを形成する処理流体再循環路に第2の入口を連結し、
(d)前記ガス除去リザーバ内のガスの存在に関連する前記システムにおけるパラメータに対応する信号を提供する、前記システムのセンサを配置し、
(e)前記駆動手段及び前記弁を、
前記センサから受け取った前記信号に基づいて
自動制御し、
前記自動制御は、前記ガス除去リザーバ内の任意のガスを前記少なくとも1の排気口を通じて前記排水管に送り込む、方法。
【請求項13】
前記流路はは前記少なくとも1の隔壁の頂部に配置され、
前記処理流体は、前記流路の上方へ強制的に送られ、
前記処理流体において捕捉されたうえ前記少なくとも1の排気口に収集されている、前記処理流体内の捕捉されたガスを分離することを含む、
請求項12に記載の方法。
【請求項14】
システム圧力を検出するため前記システム内に有する圧力センサを配置するステップを含む、
請求項13に記載の方法。
【請求項15】
駆動手段を間接的にポンプ出口に連結するステップであって、
前記連結するステップは、
処理流体を分注する圧送室を提供することを含み、
前記圧送室は当該圧送室を第1及び第2の室に分離するダイヤフラムを有し、
前記第1の室は、内部の圧送流体を受け取るために前記駆動手段と第1の弁を通じて流体連通し、
前記第2の室は、前記ガス除去リザーバと流体連通し、
前記第2の室は、前記第1の室における前記圧送流体から前記ダイヤフラムを介して充当された体積の変位に従って、精密な量の処理流体を分注すること、を含む、
請求項13に記載の方法。
【請求項16】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
(a)第2の室の出口を、第2の弁を介して、フィルタ入力部へ連結し、そして、
(b)前記処理流体を前記ガス除去リザーバに戻すために、フィルタの出口を、前記処理流体再循環路に、第3の弁を介して連結し、
(c)前記ガス除去リザーバの前記第1の入口と前記離れた処理流体の供給源との間の第4の弁を連結することを含む、
請求項15に記載の方法。
【請求項17】
前記ガス除去リザーバを提供するステップはさらに、前記フィルタに残っている処理流体を回収する処理を有し、
前記方法は、
(a)前記駆動手段が基準の位置にあることを検出し、
(b)(1)前記駆動手段が前記基準の位置にある場合は、前記駆動手段が予め定められた量の処理流体の分注を行うために、第1、第2、第3、及び第4の弁が開き、前記変位は、フィルタ内に残っているガス及び処理流体を前記フィルタの排気口に強制的に排出し、これらを前記ガス除去リザーバに再循環させ、次いでステップ(c)へ移動し、
(b)(2)前記駆動手段が前記基準の位置にない場合は、前記駆動手段を前記基準の位置に再充填し、ステップ(b)(1)に移動し、
(c)前記第1、第2、第3、及び第4の弁を閉じ、そして、
(d)前記駆動手段を再充填する、ことを含む、
請求項16に記載の方法。
【請求項18】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
前記処理流体再循環路から前記ガス除去リザーバの上部を通じて前記処理流体を回収することを含む、
請求項17に記載の方法。
【請求項19】
前記ガス除去リザーバを提供するステップは、
前記ガス除去リザーバと、前記駆動手段を有するポンプ本体と、を統合することを含む、
請求項12に記載の方法。
【請求項20】
前記方法はさらに、
前記駆動手段を作動させるモータ駆動システムの交換をするステップを含み、
前記モータ駆動システムの交換をするステップは、前記駆動手段が、前記モータ駆動システムの交換中に、処理流体の流路における任意の中断を抑制するために作動を維持すると共に、達成されることを含む、
請求項13に記載の方法。
【請求項21】
前記方法はさらに、
圧送流体リザーバを提供するステップを含み、
前記圧送流体リザーバを提供するステップは、
前記圧送流体リザーバを、圧送流体の流路を形成するように、第2の弁を介して前記駆動手段と流体連通するように連結することを含む、
請求項20に記載の方法。
【請求項22】
ピストン及びシリンダの構成を提供する駆動手段を間接的に連結するステップを含む、
請求項21に記載の方法。
【請求項23】
前記ピストンは、当該ピストンの先端に円錐形状を有し、前記円錐形状は、モータ駆動システムの交換が行われる際に、前記シリンダ内の圧送流体の空気を上方に移動させることを含む、
請求項22に記載の方法。
【請求項24】
前記方法はさらに、前記ガス除去リザーバを、前記ピストン及びシリンダ構成の上流側に配置し、フィルタを前記ピストン及びシリンダ構成の下流側に配置するステップを含む、
請求項22に記載の方法。
【請求項25】
前記方法はさらに、前記ガス除去リザーバを、前記ピストン及びシリンダ構成の下流側に配置し、フィルタを前記ピストン及びシリンダ構成の下流側に配置するステップを含む、
請求項22に記載の方法。
【請求項26】
前記ピストン及びシリンダ構成を提供するステップは、前記ピストン及びシリンダ構成を含むポンプ本体の頂部に、前記モータ駆動システムが配置されることを含む、
請求項22に記載の方法。
【請求項27】
前記駆動手段を間接的に連結するステップは、
第1の室及び第2の室を形成するために内部に配置されたダイヤフラムを有する圧送室を提供し、
前記第1の室は、圧送流体を含む前記ピストン及びシリンダ構成と流体連通し、
前記第2の室は、前記処理流体を含む前記ガス除去リザーバと流体連通し、
前記第2の室は、前記ダイヤフラムを介して前記第1の室における前記圧送流体から強制的に充当された精密な量の処理流体をポンプ出口へ分注することを含む、
請求項22に記載の方法。
【請求項28】
前記駆動手段は、
ピストンシリンダ構成を含み、
前記方法はさらに、
前記フィルタ内にガスが存在していることを判定するステップを含み、
前記フィルタ内にガスが存在していることを判定するステップは、
(a)前記第1及び第2の弁を開き、
(b)初期圧力値を形成するために前記シリンダ内の圧力を測定し、
(c)前記ピストンを予め定められた距離に前進させ、
(d)前記ピストンの前進に伴い、瞬間的な圧力値を測定して圧力変化率を算出し、さらに、
(e)前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率以下の場合は、前記ガスが前記フィルタ内に存在すると判定し、前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率より大きい場合は、前記ガスが前記フィルタ内に存在しない判定することを含む、
請求項16に記載の方法。
【請求項29】
前記圧力変化率は、前記瞬間的な圧力値及び前記初期圧力値の差分及び前記差分を前記ピストンの変位量で除算することにより算出されることを含む、
請求項28に記載の方法。
【請求項30】
前記予め定められた距離は、ピストンの変位量が圧送流体の変位0.5mL分に等しい、
請求項28に記載の方法。
【請求項31】
前記予め定められた圧力変化率は、予め定められた閾値である、
請求項29に記載の方法。
【請求項32】
前記駆動手段は、ピストンシリンダ構成を含み、
前記方法はさらに、前記シリンダ内にガスが存在していることを判定するステップを含み、
前記シリンダ内にガスが存在していることを判定するステップは、
(a)前記第1の弁を開き、
(b)初期圧力値を形成するために前記シリンダ内の圧力を測定し、
(c)前記ピストンを予め定められた距離に前進させ、
(d)前記ピストンの前進に伴い、瞬間的な圧力値を測定して圧力変化率を算出し、
(e)前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率以下の場合は、前記ガスが前記シリンダ内に存在すると判定し、前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率より大きい場合は、前記ガスが前記シリンダ内に存在しない判定することを含む、
請求項16に記載の方法。
【請求項33】
前記圧力変化率は、前記瞬間的な圧力値及び前記初期圧力値の差分及び前記差分を前記ピストンの変位量で除算することにより算出されることを含む、
請求項32に記載の方法。
【請求項34】
前記予め定められた距離は、ピストンの変位量が圧送流体の変位0.5mL分に等しい、
請求項32に記載の方法。
【請求項35】
前記駆動手段は、ピストンシリンダ構成を含み、
前記方法はさらに、前記ガス除去リザーバ内のガスの体積を判定するステップを含み、
(a)前記第1の弁及び前記ガス除去リザーバと前記第2の室との間に連結されている第の弁を開き、
(b)初期圧力値を形成するために前記シリンダ内の圧力を測定し、
(c)前記ピストンを予め定められた距離に前進させ、
(d)前記ピストンの前進に伴い、瞬間的な圧力値を測定して圧力変化率を算出し、
(e)前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率以下の場合は、前記ガスが前記ガス除去リザーバ内に存在すると判定し、前記圧力変化率が予め定められた圧力変化率より大きい場合は、前記ガスが前記ガス除去リザーバ内に存在しない判定し、さらに、
(f)前記圧力変化率と予め定められた値とを乗算することにより前記ガスの体積を算出することを含む、
請求項16に記載の方法。
【請求項36】
(f)が予め定められた閾値よりも大きい場合には、前記ステップ(b)〜(f)を繰り返すことを含む、
請求項35に記載の方法。
【請求項37】
前記圧力変化率は、前記瞬間的な圧力値及び前記初期圧力値の差分及び前記差分を前記ピストンの変位量で除算することにより算出される、
請求項35に記載の方法。
【請求項38】
前記予め定められた距離は、ピストンの変位量が圧送流体の変位0.5mL分に等しい、
請求項35に記載の方法。
【請求項39】
前記方法はさらに、
ポンプが、繰り返し可能な体積の流体を前記第1及び第2の室内に維持するための処理を含み、
前記ポンプが、自動平衡と称される「静止」状態にあり、第の弁が前記ピストンシリンダと圧送流体リザーバとの間に配置されているとき、
前記方法は、
(a)前記ピストンがホーム基準位置にあるかそうでないかを判定し、
圧送流体を前記圧送流体リザーバから引き込み、前記ピストンを前記ホーム基準位置に回復させるように前記ピストンを変位させるため、
前記第の弁を作動及び非作動にし、
(b)予め定められた量の圧送流体を、前記圧送流体リザーバに分注し戻すために、
前記第の弁を開き、前記ピストンを変位させ、
(c)前記第の弁を閉じ、前記第1の弁を開き、前記シリンダ内の圧力をモニタすると共に、前記ピストンの変位を前記ホーム基準位置に向かって戻し、
(d)前記ピストンが前記ホーム基準位置に到着する前に、予め定められた陰圧が検出されなかった場合、
前記ホーム基準位置に到着する前に前記予め定められた陰圧が検出されるまでステップ(b)、(c)を繰り返し
(e)前記第1の弁を閉じて、前記第の弁を開き、前記ホーム基準位置に前記ピストンを変位させ、次いで、前記第の弁を閉じ、
(f)前記第1の弁を開き、前記ピストンを前進させて、前記第2の室へ、予め定められた量の前記処理流体を送り込み、
(g)前記第1の弁を閉じ、前記第の弁を開き、前記圧送流体リザーバから圧送流体を引き込み、前記ピストンを前記ホーム基準位置に戻し、さらに、
(h)前記第の弁を閉じることを含む、
請求項35に記載の方法。
【請求項40】
前記予め定められた量の前記圧送流体は、4mLであることを含む、
請求項39に記載の方法。
【請求項41】
前記予め定められた陰圧は、−27.579kPa(4psi)である、
請求項39に記載の方法。
【請求項42】
予め定められた量の圧送流体は、1.5mLであることを含む、
請求項39に記載の方法。
【国際調査報告】