JP2008535660A - 化学溶液の非同期式ブレンディング及び供給のための方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

化学溶液のブレンディング及び供給のための方法及び装置。本発明の方法は、連続ブレンディングシステムを含んでいる。この連続ブレンディングシステム(100)は、出力を監視し、ブレンディングシステムを連続的に調節して、少なくとも第1溶液(114)の所定の配合を達成する。集中監視システム(124)は、溶液を連続的に評価し、必要に応じてブレンダ(113)の出力を調節して溶液の所定の配合を維持する。システムは、第1タンクシステム(117)を少なくとも含んでいる。このタンクシステムから配送されるあらゆる溶液(120)もまた、集中監視システムによって、連続的に監視され、評価され、必要に応じて調節される。
【選択図】 図1

Description

2つ以上の流体(液体又は気体)を組み合わせて所定の混合物を形成することは、多くの産業プロセス及び商品に必須である。典型的には、この組み合わせは、別個のバッチで実行される。このようなバッチプロセスでは、多量の第1流体が加えられ、その後、多量の第2流体が加えられる。これら2つの流体は、機械的に混合され、得られた混合物がサンプリングされる。必要であれば、追加量の第1又は第2流体が更に添加され、混合物の組成が改善されうる。所望の組成が達成されると、そのバッチは、中間又は最終ユーザへと移送される。
このタイプのバッチング又はブレンディングプロセスは、半導体プロセス、医薬品、生物医学的製品、食品加工製品、家庭用製品、パーソナルケア製品、石油製品、化学製品及び他の多くの一般的な液体工業製品を含む多くの産業セグメントに共通している。
バッチ処理、すなわちバッチングは、多くの欠点と制限とを伴う。例えば、通常、複数の大型タンクが必要とされ、また、この工程は時間の浪費になりうるため、典型的には、複数の大量バッチが同時に準備される。この大きなスケールは、かなりの製造スペースを要し、大きなバッチ体積は、比較的固定され且つ柔軟性を欠いた製造スケジュールを規定する。複数の大きな体積が、典型的には、成分流体測定の相対的な不正確さを克服するためにバッチ処理される。複数の大きな体積は、全バッチ量の百分率であるこれら誤差を減少させるのに役立つ。バッチングの別の欠点は、バッチが、その流体学的又は化学的性質を時が経つにつれて頻繁に変化させることである。このエージング効果は、多くの調合物に共通であり、時が経つにつれて、組成物を中間又は最終ユーザに送る前に多くの調節が為されることを強いる。また、バッチングは、開いた又は部分的に開いたタンクへと及び大気に露出された流体へと導きうる。このことは、不所望の化学的汚染、化学的分解及び微生物的汚染をもたらしうる。
バッチングは、流体成分を大きな体積で混ぜ合わせる際の困難性をももたらしうる。成分が困難なくしては混合され得ず、均一になるためには長時間の混合が必要であることは、しばしば正しい。ある大きなタンクの異なる液位は異なる配合の流体混合物を有していることもよく知られている。また、バッチングに典型的な大きな体積が、洗浄を遅く、面倒で且つ自動化困難にすることもまた正しい。大きな体積の洗浄溶出液が生成され、廃棄物及び汚染の問題をもたらす。
これらの多数且つ重大な欠点及び制限の理由で、流体製品の生産の別の方法が探求されてきた。バッチ処理についての1つの代替法は、連続ブレンディングとして知られている。
連続ブレンディングは、要求されるだけ又は要求に応じて、成分流体を組み合わせ、流体製品を生成するという概念を具現している。本質的には、生成物は、要求に応じて及び要求される速度でつくられる。この要求される速度は、典型的には、液体製品を包装する流体充填機の要求に基づいている。
連続ブレンディングシステムの魅力は、バッチ処理システムと明白に異なり明瞭である。大きなバッチの準備及び収容タンクを省略できることは、小さなシステム体積、より高い製品調合の柔軟性、より速い製品配合のターンアラウンド、及びかなり低下した資本コストをもたらす。連続ブレンディングは、製品配合の際立った正確性及び品質を産み出し、また、流体製品の処理と流体製品の包装との間の障壁を取り除きうる。連続ブレンディングは廃棄物、クリーンアップ時間及び溶出液体積を大幅に減少させうる。さらには、混合が単純化され、遥かにより均一な調合物をもたらす。製品のエージング効果もまた、大きく削減される。実際の問題は、最大限の精度、使用の融通性、及び広範囲の商業部門での応用の多様性を有している連続ブレンディングシステムを如何にして構築し運転するかである。
様々な液体を処理する産業、特には飲料加工及び食品加工に由来した連続ストリームブレンディングのための多数の設計が提案されている。これらの設計は、流量計及び比例−積分−微分(PID)フィードバック制御ループを用いる流量比制御に基づいた連続フローの定量又はブレンディングシステムを開発し且つ市場に出すための試みであった。
これは一種のフィードバック制御器であって、その出力、制御変数は、一般的に、ユーザが定義した設定点と測定されたプロセス変数との間の誤差に基づいている。PID制御器の各々の要素は、その誤差について起こされる特定の動作を参照する。
・ 比例:誤差とゲインとの積 Kp 。これは可変増幅器である。多くのシステムでは、Kp はプロセスの安定性を担っており、低すぎるとPVが外れ出し、高すぎるとPVが振動しうる。
・ 積分:誤差の積分とゲインとの積 K。多くのシステムでは、Kは誤差をゼロに至らせることを担っているが、Kを高く設定しすぎると、振動又は不安定性又は積分器のワインドアップ又はアクチュエータの飽和を招く。
・ 微分:誤差の変化率とゲインとの積 K。多くのシステムでは、Kはシステムの応答を担っており、高すぎるとPVが振動し、低すぎるとPVは緩慢に応答するであろう。設計者は、微分動作は誤差シグナル中のあらゆるノイズを増幅することにも注意するべきである。
このタイプの連続ブレンディング機の一例は、ウィスコンシン州ニューベルリンの H&K Inc.によって導入された「Contimix」であろう。一般的には、これらの設計は、可変オリフィス弁又は速度制御ポンプを使用して液体ストリームの連続フローを調節することに依存しており、そこでは、流量計、もっとも多くの場合にはコリオリ質量流量計からの流量シグナルがストリーム間で所望のフロー比率を維持することを試みるべく流量制御デバイスを比例的に変調するために使用され、また、システム全体の要求速度を表している他のシグナルがシステム全体の総フローを比例的に変調するために使用されている。
いくつかの主要な設計上の問題に、このフローアーキテクチャを利用する連続ブレンディングシステムは直面している。第1に、システムの総アウトプットが増加又は減少すると、変化率ケイパビリティ又は各ストリームの応答時定数が次から次へと変化するであろう。したがって、変化する出力コマンドシグナルを用いると、各々のストリームが異なる速度で反応して、比例関係のフローに損失を生じさせ、また、これは、新たな設定点に到達すると、各ストリームのオーバーシュート又はアンダーシュートによってさらに悪化する。また、各ストリームのフロー速度が変化すると、それは、他のストリームのフロー速度に摂動を起こさせ、ハンチング若しくは発振を生じさせうる。これらの共通する制御の問題は、ブレンドされたストリームの精度の重大な損失を生じさせうる。明らかに、PIDループ制御器は、制御の安定性や容易さのために本来的には設計されていない複雑なシステムを制御するために設計されている。それらは、フローストリームの相互作用している複数の独立及び従属変数を非リアルタイムで統計的な仕方で扱い、変化するパラメータと履歴を基盤として「戦っている」。
それでもやはり、フィードバックシグナルの変化によって、フローが、フィードバックシグナルを発生する流量計の許容範囲を短い時間だけ下回るか又は上回るときには、別の問題が発生しうる。ソフトウェア又はハードウェアの安全があっても、これは生じる可能性があり、また、以下でさらに完全に議論するように、コリオリ質量流量計を通るフローを所定の範囲内に維持して申し分のない精度を達成することへの要求は、明確に実証できる。
おそらく、これらの設計及びPID制御アーキテクチャが直面している主要な問題は、フローストリームシステムを起動及び停止する避けられない必要性とともに生じている。停止−起動の事象が起こるときには、システムを、バランスが取れ且つ正確なフロー及びブレンディングとともにオンラインで戻すのは非常に困難である。この問題はあまりに執拗なので、ほとんど全ての設置されたシステムは、ブレンディングフローが短時間の充填機障害の間も継続できるように、数百ガロンにまで及ぶ容量のサージタンクの使用に頼っている。
サージタンクを使用したとしても、長期の充填機障害によりブレンディングフローが停止しなければならない場合には、再起動に際して、フローストリームは、正しいフロー速度が回復するまでの間進路を変えられなければならないか、又は、不十分に釣り合っている流量比が統計的に「希釈」されて正確なブレンディングの損失を防ぐことを可能にすべく、サージタンクは相当に大きくなくてはならない。何れの方法も、多量の廃棄物、ブレンディング精度の低下、システムの複雑性の増大、及びシステム体積の増大をもたらし、求められている連続ブレンディングの利点を激減させている。
それゆえ、産業界において、これら全ての問題に応えるブレンディングシステムに対する要求がある。高度に正確なブレンド精度を維持しつつ要求される連続的な変化に順応できるブレンディングシステムが必要とされている。総体的な化学物質供給及び在庫スキームへと統合されたブレンディングシステムに対する要求もある。複数のブレンドされた溶液を生産し、それらを複数の最終ユーザに、高い生産性及び高い分解能で供給することができるブレンディングシステムに対する要求が存在している。ベッセル中に一時的に貯蔵されていてもよい混合製品を、最終ユーザへと配送する前に補正することができるブレンディングシステムに対する要求が存在している。産業界の中で、初期成分、中間ブレンド、及び最終溶液ブレンドの化学的組成を追跡及び確証する能力を有しているブレンディングシステムに対する要求がある。
(要約)
本発明は、化学物質ブレンディングシステムを提供する。このシステムは、以下を含んでいる:
− ブレンダシステム中で少なくとも第1化学物質ストリームと第2化学物質ストリームとを連続的に混合させること。このブレンダシステムは、コンジットシステム中に混合区域を具備し、リアルタイム制御方式によって第1溶液を形成する。このシステムでは、第1化学物質ストリーム及び第2化学物質ストリームは、混合区域中へと連続的に導入される。
− 第1溶液を連続的に監視することであって、この監視は集中監視システムへと送られる第1溶液出力シグナルをもたらすこと。
− 第1化学物質ストリームの流量及び第2化学物質ストリームの流量を連続的に調節して第1溶液の所定の配合を維持すること。
− 第1溶液を化学物質分配システムに接続されている第1タンクシステムに導入すること。この第1タンクシステムは、少なくとも第1タンクと第2タンクとを更に具備している。
− 所定の配合を有している第2溶液を第1タンクシステムから化学物質分配システムへと配送すること。
− 第2溶液を連続的に監視することであって、この監視は集中監視システムへと送られる第2溶液出力シグナルをもたらすこと。
− 第1溶液を第1タンクシステムへと配送すること、並びに、第2溶液の所定の配合を維持するために第1化学物質ストリームの流量及び第2化学物質ストリームの流量を連続的に調節すること。
本発明のこれら及び他の特徴、側面及び利点は、後述の記載及び添付された請求の範囲を参照することで一層よく理解されるようになるであろう。
(図面の簡単な説明)
本発明の性質及び目的を更に理解するため、以下の詳細な説明が、同様の要素には同一又は類似の参照番号が付された添付図とともに参照されるべきであり、ここで:
− 図1は、本発明に係るブレンディングシステムの実施態様の様式図であり;
− 図2は、本発明に係るブレンディングシステムの別の実施態様の様式図であり;
− 図3は、本発明に係るブレンディングシステムの更に別の実施態様の様式図であり;
− 図4は、本発明に係る複合ブレンディングシステムの実施態様の様式図であり;
− 図5は、本発明に係る複合ブレンディングシステムの別の実施態様の様式図であり;
− 図6は、本発明に係る複合ブレンディングシステムの更に別の実施態様の様式図である。
(好ましい形態の記載)
1999年12月20日に出願され、ここで参照により組み入れられる米国特許出願第09/468411号に開示されているように、先行技術の欠点に並びに当産業の関係者に既知の及び未知の他の欠点に応える連続ブレンダが開発されてきた。
本発明の計器及びプロセス監視機器に関して使用されるときには、用語「連続」は、途切れのないリアルタイム監視並びにデジタル制御及びアルゴリズムを含む溶液の配合の調節を意味する。用語「連続」の使用に、このシステム又は装置がアナログ、すなわち連続的シグナルのみを使用しなければならず、また、この監視及び調節を実行するために離散的、すなわちデジタルシグナルを使用してはならないことを示唆する意図はない。
本発明のプロセス及びプロセス機器に関して使用されるときには、用語「連続」は、プロセスを中断することなしに実質的に同時に製品を送り込み且つ除去するプロセスを記述するために、及び、このシステム及び装置をバッチシステム又は装置から区別するために使用される。用語「連続」の使用に、このシステム又は装置が中断なしに無限に稼動すること又は稼動することが必要であることを示唆する意図はない。
ここで使用されるときには、用語「集中監視」又は「集中監視システム」は、遠隔センサの集中的な監視、及び、遠隔プロセスアクチュエータ(ステッチ、バルブ、フロー制御器など)の制御を可能にする当業者に既知のあらゆるシステムを意味する。この集中監視システムは、その近くに置かれることができ、又は、サーバ又は当業者に既知の他のデータ転送システムを通じてアクセスされる遠隔ステーションに置かれることもできる。この集中監視システムは、現場のオペレータによりラップトップ又は他の手持ち式のデバイスを介してインターフェース接続される能力を有し、診断又は修理操作を実行してもよい。このような集中監視システムの幾つかの例は、分散制御システム(DCS)又は監視制御データ収集(SCADA)ネットワークである。
基本的な原理は、精度及び品質を制御された仕方で維持しながら、連続的プロセスサイクルにおいて製品をブレンドすることである。これは、各成分の注入速度の主制御として濃度監視シグネチャを使用して、注入点における成分の供給を変化させることによって達成される。このプロセスは、個々の校正された段で成分を添加し、その後、これらの段を濃度監視計計装セット(concentration monitors instrumentation sets)を用いて制御することにより、製造を連続プロセスサイクルにブレンドする。
図1は、本発明に係るブレンディングシステム100の実施態様を描いた様式図である。ブレンディングシステム100は、第1化学物質ストリーム104と、第2化学物質ストリーム110と、ブレンダシステム113と、第1タンクシステム117と、化学物質分配システム123とを具備している。
第1化学物質ストリーム104は第1フロー制御手段105を通過し、これは第1制御手段出力シグナル106を発生し、これは集中監視システム124によって監視される。第2化学物質ストリーム110は第2制御手段111を通過し、これは第2制御手段出力シグナル112を発生し、これは集中監視システム124によって監視される。第1化学物質ストリーム104及び第2化学物質ストリーム110は、次いでブレンダシステム113中で混合され、ここで第1溶液114が形成される。第1溶液出力シグナル115が生成され、これは集中監視システム124によって監視される。第1溶液出力シグナル115の性質に基づいて、集中制御システム124は、第1溶液114についての所定の配合を達成するために、第1フロー制御手段105及び/又は第2フロー制御手段111の何れかに、第1化学物質ストリーム104の流量及び/又は第2化学物質ストリーム110の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム124が第1溶液114についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第1溶液出力シグナル115を受け取るまでは、ブレンダシステム113からの出力ストリームは、ドレイン116へと導かれる。
第1溶液114が規格内になると、それはもはやドレイン116へは導かれず、代わりに第1タンクシステム117へと導かれる。必要に応じ、第2溶液120は、第1タンクシステム117から除かれ、化学物質分配システム123へと導かれる。この第2溶液120が第1タンクシステム117から除かれるとき、第2溶液出力シグナル121が、集中監視システム124によって監視される。第2溶液出力シグナル121の性質に基づいて、集中監視システム124は、第2溶液120についての所定の配合を達成するために、第1フロー制御手段105及び/又は第2フロー制御手段111の何れかに、第1タンクシステム117へと導かれるであろう第1化学物質ストリーム104の流量及び/又は第2化学物質ストリーム110の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム124が、第2溶液120についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第2溶液出力シグナル121を受け取るまでは、第1タンクシステム117からの出力ストリームは、リサイクルされて第1タンクシステム117へと戻される。第2溶液120が規格内になると、それはもはやリサイクル122されず、代わりに化学物質分配システム123へと導かれる。或いは、第1溶液114は、第1タンクシステム116を迂回125し、化学物質分配システム123へと導かれてもよい。
ブレンダシステム113は、コンジットシステム中に混合区域を具備している。第1化学物質ストリーム104及び第2化学物質ストリーム110は、この混合区域中で連続的に混合され、上述のようにしてリアルタイム方式で制御され、これにより所定の配合を有している第1溶液114を形成する。
ブレンダシステム113から同時に複数の調節が要求される状況が生じたとき、例えば、化学物質分配システム123が、第1溶液114が所定の配合になっていないというシグナルを受けると同時に第2溶液120が所定の配合になっていないというシグナルを受けた場合には、第2溶液120に対する調節は、第1溶液114に対する調節と比べてより高い優先度を有していてもよい。1つの態様は、溶液の配合における調節不良が化学物質分配システム123に入る間近であるほど、その調節が有している優先度はより高いことである。
第1化学物質ストリーム104は、第1成分タンク101から得られてもよい。この第1成分タンク101は、第1計量手段102を有していてもよく、これは集中監視システム124で監視される第1計量手段出力シグナル103を生成してもよい。第2化学物質ストリーム110は、第2成分タンク107から得られてもよい。この第2成分タンク107は、第2計量手段を有していてもよく、これは集中監視システム124で監視される第2計量手段出力シグナル109を生成してもよい。
第1タンクシステム117は、少なくとも2つのタンク、第1タンク及び第2タンクを具備し、それらは並列又は直列の何れかで運転される。これらのタンクは、第3計量手段118を有していてもよく、これは集中監視システム124で監視される第3計量手段出力シグナル119を生成してもよい。これら第1及び第2タンクは、再循環システムを有していてもよく、これはタンク中での均一なブレンドを維持するために使用されてもよい。第2溶液120における所定の配合からの誤差が生じたときには、その溶液を所定の配合に戻すために第1化学物質ストリーム104又は第2化学物質ストリーム110の流量の調節に要するであろう時間は、約15分未満であってもよい。これら第1及び第2タンクは、化学物質分配システムによる少なくとも3日間の恒常的な使用に合わせた大きさとされていてもよい。
ドレイン116に関して上述したドレインサイクルは、目標とする所定の配合を達成するまでに8秒未満を要するように設計されてもよい。ドレイン116に関して上述したドレインサイクルは、目標とする所定の配合を達成するまでに1ガロン未満がドレインに導かれるようにして設計されてもよい。
ブレンダシステム113は、毎分約80リットル未満の設計流量を有するように設計されてもよい。ブレンダシステム113は、毎月1,000,000ガロン未満の設計流量を有するように設計されてもよい。ブレンダシステム113は、毎月1,500,000ガロン未満の設計流量を有するように設計されてもよい。
第1溶液114及び/又は第2溶液120の何れかの所定の配合は、ブレンダシステム113によって、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持されてもよい。第1溶液114及び/又は第2溶液120の何れかの所定の配合は、ブレンダシステム113によって、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持されてもよい。
第1及び/又は第2溶液は、以下の群より選択される少なくとも1つの濃度基準について監視されてもよい:
a) 導電率;
b) 音速;
c) 密度;
d) 粘度;
e) 屈折率;
f) 混濁度;
g) 自動滴定;及び
h) 手動分析検証。
第1及び/又は第2フロー制御手段105,111は、流量及び圧力の両方を制御及び/又は監視してもよい。第1及び/又は第2フロー制御手段105,111は、温度を監視してもよい。第1及び/又は第2フロー制御手段105,111により為される流量、圧力及び温度の組み合わされた測定は、第1及び/又は第2溶液114,120の何れかについての濃度の計算中に温度を表示することに使用されてもよい。
第1フロー制御手段105、第2フロー制御手段111からの流量出力シグナル及び第1溶液出力シグナル115は、第1計量手段出力シグナル103とともに、第1成分タンク101の内容物の初期濃度を検証するために使用されてもよい。第1フロー制御手段105、第2フロー制御手段111からの流量出力シグナル及び第1溶液出力シグナル115は、第2計量手段出力シグナル109とともに、第2成分タンク107の内容物の初期濃度を検証するために使用されてもよい。
第1計量手段出力シグナル103の時間の関数としての変化及び第2計量手段出力シグナル109の時間の関数としての変化は、第1溶液114の流量を検証するために使用されてもよい。
第1計量手段出力シグナル103の時間の関数としての変化、第2計量手段出力シグナル109の時間の関数としての変化、及び第3計量手段出力シグナル115の時間の関数としての変化は、第2溶液120の流量を検証するために使用されてもよい。
図2は、本発明に係るブレンディングシステム200の別の実施態様を示す様式図である。ブレンディングシステム200は、第1化学物質ストリーム204と、第2化学物質ストリーム210と、ブレンダシステム213と、第1タンクシステム217と、第2タンクシステム223と、化学物質分配システム229とを具備している。
第1化学物質ストリーム204は第1フロー制御手段205を通過し、これは第1制御手段出力シグナル206を発生し、これは集中監視システム230によって監視される。第2化学物質ストリーム210は第2制御手段211を通過し、これは第2制御手段出力シグナル212を発生し、これは集中監視システム230によって監視される。第1化学物質ストリーム204及び第2化学物質ストリーム210は、次いでブレンダシステム213中で混合され、ここで第1溶液214が形成される。第1溶液出力シグナル215が生成され、これは集中監視システム230によって監視される。第1溶液出力シグナル215の性質に基づいて、集中制御システム230は、第1溶液214についての所定の配合を達成するために、第1フロー制御手段205及び/又は第2フロー制御手段211の何れかに、第1化学物質ストリーム204の流量及び/又は第2化学物質ストリーム210の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム230が第1溶液214についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第1溶液出力シグナル215を受け取るまでは、ブレンダシステム213からの出力ストリームは、ドレイン216へと導かれる。
第1溶液214が規格内になると、それはもはやドレイン216へは導かれず、代わりに第1タンクシステム217へと導かれる。必要に応じ、第2溶液220は、第1タンクシステム217から除かれ、第2タンクシステム223へと導かれる。この第2溶液220が第1タンクシステム217から除かれるとき、第2溶液出力シグナル221が、集中監視システム230によって監視される。
第2溶液出力シグナル221の性質に基づいて、集中監視システム230は、第2溶液220についての所定の配合を達成するために、第1フロー制御手段205及び/又は第2フロー制御手段211の何れかに、第1タンクシステム217へと導かれるであろう第1化学物質ストリーム204の流量及び/又は第2化学物質ストリーム210の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム230が第2溶液220についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第2溶液出力シグナル221を受け取るまでは、第1タンクシステム217からの出力ストリームは、リサイクル222されて第1タンクシステム217へと戻される。
第2溶液220が規格内になると、それはもはやリサイクル222されず、代わりに第2タンクシステム223へと導かれる。或いは、第1溶液214は、第1タンクシステム217を迂回231し、第2タンクシステム223へと導かれてもよい。必要に応じ、第3溶液226は、第2タンクシステム223から除かれ、化学物質分配システム229へと導かれる。この第3溶液226が第2タンクシステム223から除かれるとき、第3溶液出力シグナル227が、集中監視システム230によって監視される。第3溶液出力シグナル227の性質に基づいて、集中制御システム230は、第1溶液214についての所定の配合を達成するために、第1フロー制御手段205及び/又は第2フロー制御手段211の何れかに、第2タンクシステム223に導かれるであろう第1化学物質ストリーム204の流量及び/又は第2化学物質ストリーム210の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム230が第3溶液226についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第3溶液出力シグナル227を受け取るまでは、第2タンクシステム223からの出力ストリームは、リサイクル228されて第2タンクシステム223へと戻される。第3溶液226が規格内になると、それはもはやリサイクル228されず、代わりに化学物質分配システム229へと導かれる。或いは、第2溶液220は、第2タンクシステム223を迂回232し、化学物質分配システム229へと導かれてもよい。
ブレンダシステム213は、コンジットシステム中に混合区域を具備している。第1化学物質ストリーム204及び第2化学物質ストリーム210は、この混合区域中で連続的に混合され、上述のようにしてリアルタイム方式で制御され、これにより所定の配合を有している第1溶液214を形成する。
ブレンダシステム213から同時に複数の調節が要求される状況が生じたとき、例えば、化学物質分配システム229が、第2溶液220が所定の配合になっていないというシグナル及び第1溶液214が所定の配合になっていないというシグナルの両方を受けると同時に、第3溶液226が所定の配合になっていないというシグナルを受けた場合には、第3溶液226に対する調節は、第2溶液220に対する調節と比べてより高い優先度を有し、同様に、第2溶液220に対する調節は、第1溶液214に対する調節と比べてより高い優先度を有していてもよい。1つの態様は、溶液の配合における調節不良が化学物質分配システム229に入る間近であるほど、その調節が有している優先度はより高いことである。
第1化学物質ストリーム204は、第1成分タンク201から得られてもよい。この第1成分タンク201は、第1計量手段202を有していてもよく、これは集中監視システム230で監視される第1計量手段出力シグナル203を生成してもよい。第2化学物質ストリーム210は、第2成分タンク207から得られてもよい。この第2成分タンク207は、第2計量手段を有していてもよく、これは集中監視システム230で監視される第2計量手段出力シグナル209を生成してもよい。
第1及び/又は第2タンクシステム217、223は、各々少なくとも2つのタンクを具備し、それらは並列又は直列の何れかで運転される。これらのタンクは、第3計量手段218及び/又は第4計量手段224を有していてもよく、これらは集中監視システム230で監視される第3計量手段出力シグナル219及び/又は第4計量手段出力シグナル225を生成してもよい。これらのタンクは、再循環システムを有していてもよく、これはタンク中での均一なブレンドを維持するために使用されてもよい。第2溶液220及び/又は第3溶液226の何れかにおける所定の配合からの誤差が生じたときには、何れかの溶液を所定の配合に戻すために第1化学物質ストリーム204又は第2化学物質ストリーム210の流量の調節に要するであろう時間は、約15分未満であってもよい。これらのタンクは、化学物質分配システムによる少なくとも3日間の恒常的な使用に合わせた大きさとされていてもよい。
ドレイン216に関して上述したドレインサイクルは、目標とする所定の配合を達成するまでに8秒未満を要するように設計されてもよい。ドレイン216に関して上述したドレインサイクルは、目標とする所定の配合を達成するまでに1ガロン未満がドレインに導かれるようにして設計されてもよい。
ブレンダシステム213は、毎分約80リットル未満の設計流量を有するように設計されてもよい。ブレンダシステム213は、毎月1,000,000ガロン未満の設計流量を有するように設計されてもよい。ブレンダシステム213は、毎月1,500,000ガロン未満の設計流量を有するように設計されてもよい。
第1溶液214及び/又は第2溶液220及び/又は第3溶液226の何れかの所定の配合は、ブレンダシステム213によって、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持されてもよい。第1溶液214及び/又は第2溶液220及び/又は第3溶液226の何れかの所定の配合は、ブレンダシステム213によって、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持されてもよい。
第1及び/又は第2溶液及び/又は第3溶液は、以下の群より選択される少なくとも1つの濃度基準について監視されてもよい:
a) 導電率;
b) 音速;
c) 密度;
d) 粘度;
e) 屈折率;
f) 混濁度;
g) 自動滴定;及び
h) 手動分析検証。
第1及び/又は第2フロー制御手段205,211は、流量及び圧力の両方を制御及び/又は監視してもよい。第1及び/又は第2フロー制御手段205,211は、温度を監視してもよい。第1及び/又は第2フロー制御手段205,211により為される流量、圧力及び温度の組み合わされた測定は、第1及び/又は第2溶液214,220の何れかについての濃度の計算中に温度を調整することに使用されてもよい。
第1フロー制御手段205、第2フロー制御手段211からの流量出力シグナル及び第1溶液出力シグナル215は、第1計量手段出力シグナル203とともに、第1成分タンク201の内容物の初期濃度を検証するために使用されてもよい。第1フロー制御手段205、第2フロー制御手段211からの流量出力シグナル及び第1溶液出力シグナル215は、第2計量手段出力シグナル209とともに、第2成分タンク207の内容物の初期濃度を検証するために使用されてもよい。
第1計量手段出力シグナル203の時間の関数としての変化及び第2計量手段出力シグナル209の時間の関数としての変化は、第1溶液214の流量を検証するために使用されてもよい。
第1計量手段出力シグナル203の時間の関数としての変化、第2計量手段出力シグナル209の時間の関数としての変化、及び第3計量手段出力シグナル219の時間の関数としての変化は、第2溶液220の流量を検証するために使用されてもよい。
第1計量手段出力シグナル203の時間の関数としての変化、第2計量手段出力シグナル209の時間の関数としての変化、第3計量手段出力シグナル219の時間の関数としての変化、及び第4計量手段出力シグナル225の時間の関数としての変化は、第3溶液226の流量を検証するために使用されてもよい。
図3は、本発明に係るブレンディングシステム300の更に別の実施態様を示す様式図である。
ブレンディングシステム300は、第1化学物質ストリーム304と、第2化学物質ストリーム310と、ブレンダシステム313と、第1タンクシステム317と、第2タンクシステム323と、第3タンクシステム329と、最終ユーザ333とを具備している。
第1化学物質ストリーム304は第1フロー制御手段305を通過し、これは第1制御手段出力シグナル306を発生し、これは集中監視システム330によって監視される。第2化学物質ストリーム310は第2制御手段311を通過し、これは第2制御手段出力シグナル312を発生し、これは集中監視システム334によって監視される。第1化学物質ストリーム304及び第2化学物質ストリーム310は、次いでブレンダシステム313中で混合され、ここで第1溶液314が形成される。第1溶液出力シグナル315が生成され、これは集中監視システム334によって監視される。第1溶液出力シグナル315の性質に基づいて、集中制御システム334は、第1溶液314についての所定の配合を達成するために、第1フロー制御手段305及び/又は第2フロー制御手段311の何れかに、第1化学物質ストリーム304の流量及び/又は第2化学物質ストリーム310の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム334が第1溶液314についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第1溶液出力シグナル315を受け取るまでは、ブレンダシステム313からの出力ストリームは、ドレイン316へと導かれる。
第1溶液314が規格内になると、それはもはやドレイン316へは導かれず、代わりに第1タンクシステム317へと導かれる。必要に応じ、第2溶液320は、第1タンクシステム317から除かれ、第2タンクシステム323へと導かれる。この第2溶液320が第1タンクシステム317から除かれるとき、第2溶液出力シグナル321が、集中監視システム330によって監視される。第2溶液出力シグナル321の性質に基づいて、集中監視システム330は、第2溶液320についての所定の配合を達成するために、第1フロー制御手段305及び/又は第2フロー制御手段311の何れかに、第1タンクシステム317へと導かれるであろう第1化学物質ストリーム304の流量及び/又は第2化学物質ストリーム310の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム330が第2溶液320についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第2溶液出力シグナル321を受け取るまでは、第1タンクシステム317からの出力ストリームは、リサイクル322されて第1タンクシステム317へと戻される。
第2溶液320が規格内になると、それはもはやドレイン322に導かれず、代わりに第2タンクシステム323へと導かれる。或いは、第1溶液314は、第1タンクシステム317を迂回335し、第2タンクシステム323へと導かれてもよい。必要に応じ、第3溶液326が第2タンクシステム323から除かれ、第3タンクシステム329へと導かれる。この第3溶液326が第2タンクシステム323から除かれるとき、第3溶液出力シグナル327が、集中監視システム334によって監視される。第3溶液出力シグナル327の性質に基づいて、集中制御システム334は、第3溶液326についての所定の配合を達成するために、第2タンクシステム323に導かれるであろう第1フロー制御手段305及び/又は第2フロー制御手段311の何れかに、第1化学物質ストリーム304の流量及び/又は第2化学物質ストリーム310の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム334が第3溶液326についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第3溶液出力シグナル327を受け取るまでは、第2タンクシステム323からの出力ストリームは、第2タンクシステム323へとリサイクル328される。
第3溶液326が規格内になると、それはもはやリサイクルされず、代わりに第3タンクシステム329へと導かれる。或いは、第2溶液320は、第2タンクシステム323を迂回336し、第3タンクシステム329へと導かれてもよい。必要に応じ、第4溶液330が第3タンクシステム329から除かれ、最終ユーザ333へと導かれる。この第4溶液330が第3タンクシステム229から除かれるとき、第4溶液出力シグナル331が、集中監視システム334によって監視される。第4溶液出力シグナル331の性質に基づいて、集中制御システム334は、第4溶液330についての所定の配合を達成するために、第3タンクシステム329に導かれるであろう第1フロー制御手段305及び/又は第2フロー制御手段311の何れかに、第1化学物質ストリーム304の流量及び/又は第2化学物質ストリーム310の流量を調節するよう指示するであろう。集中監視システム334が第4溶液330についての所定の配合が規格の範囲内であることを示す第4溶液出力シグナル331を受け取るまでは、第3タンクシステム329からの出力ストリームは、第3タンクシステム329へとリサイクル332される。第4溶液330が規格内になると、それはもはやリサイクル330されず、代わりに最終ユーザ333へと導かれる。或いは、第3溶液330は、第3タンクシステム329を迂回337し、最終ユーザ333へと導かれてもよい。
ブレンダシステム313は、コンジットシステム中に混合区域を具備している。第1化学物質ストリーム304及び第2化学物質ストリーム310は、この混合区域中で連続的に混合され、上述のようにしてリアルタイム方式で制御され、これにより所定の配合を有している第1溶液314を形成する。
ブレンダシステム313から同時に複数の調節が要求される状況が生じたとき、例えば、最終ユーザ333が、第3溶液326が所定の配合になっていないというシグナル、第2溶液320が所定の配合になっていないというシグナル、及び第1溶液314が所定の配合になっていないというシグナルを受けると同時に、第4溶液330が所定の配合になっていないというシグナルを受けた場合には、第4溶液330に対する調節は、第3溶液326に対する調節と比べてより高い優先度を有し、同様に、第3溶液326に対する調節は、第2溶液320に対する調節と比べてより高い優先度を有し、同様に、第2溶液320に対する調節は、第1溶液314に対する調節と比べてより高い優先度を有していてもよい。1つの態様は、溶液の配合における調節不良が最終ユーザ333に入る間近であるほど、その調節が有している優先度はより高いことである。
第1化学物質ストリーム304は、第1成分タンク301から得られてもよい。この第1成分タンク301は、第1計量手段302を有していてもよく、これは集中監視システム334で監視される第1計量手段出力シグナル303を生成してもよい。第2化学物質ストリーム310は、第2成分タンク307から得られてもよい。この第2成分タンク307は、第2計量手段308を有していてもよく、これは集中監視システム334で監視される第2計量手段出力シグナル309を生成してもよい。
第1及び/又は第2及び/又は第3タンクシステム317、323、329は、各々少なくとも2つのタンクを具備し、それらは並列又は直列の何れかで運転される。これらのタンクは、第3計量手段318及び/又は第4計量手段324を有していてもよく、これらが集中監視システム334で監視される第3計量手段出力シグナル319及び/又は第4計量手段出力シグナル325を生成してもよい。これらのタンクは、再循環システムを有していてもよく、これはタンク中での均一なブレンドを維持するために使用されてもよい。第2溶液320及び/又は第3溶液326及び/又は第4溶液330の何れかにおける所定の配合からの誤差が生じたときには、何れかの溶液を所定の配合に戻すために第1化学物質ストリーム304又は第2化学物質ストリーム310の流量の調節に要するであろう時間は、約15分未満であってもよい。これらのタンクは、最終ユーザによる少なくとも3日間の恒常的な使用に合わせた大きさとされていてもよい。
ドレイン316に関して上述したドレインサイクルは、目標とする所定の配合を達成するまでに8秒未満を要するように設計されてもよい。ドレイン216に関して上述したドレインサイクルは、目標とする所定の配合を達成するまでに1ガロン未満がドレインに導かれるようにして設計されてもよい。
ブレンダシステム313は、毎分約80リットル未満の設計流量を有するように設計されてもよい。ブレンダシステム313は、毎月1,000,000ガロン未満の設計流量を有するように設計されてもよい。ブレンダシステム313は、毎月1,500,000ガロン未満の設計流量を有するように設計されてもよい。
第1溶液314及び/又は第2溶液320及び/又は第3溶液326及び/又は第4溶液330の何れかの所定の配合は、ブレンダシステム313によって、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持されてもよい。第1溶液314及び/又は第2溶液320及び/又は第3溶液326及び/又は第4溶液330の何れかの所定の配合は、ブレンダシステム313によって、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持されてもよい。
第1及び/又は第2溶液及び/又は第3溶液及び/又は第4溶液は、以下の群より選択される少なくとも1つの濃度基準について監視されてもよい:
a) 導電率;
b) 音速;
c) 密度;
d) 粘度;
e) 屈折率;
f) 混濁度;
g) 自動滴定;及び
h) 手動分析検証。
第1及び/又は第2フロー制御手段305,311は、流量及び圧力の両方を制御及び/又は監視してもよい。第1及び/又は第2フロー制御手段305,311は、温度を監視してもよい。第1及び/又は第2フロー制御手段305,311により為される流量、圧力及び温度の組み合わされた測定は、第1及び/又は第2溶液314,320の何れかについての濃度の計算中に温度を表示することに使用されてもよい。
第1フロー制御手段305、第2フロー制御手段311からの流量出力シグナル及び第1溶液出力シグナル315は、第1計量手段出力シグナル303とともに、第1成分タンク301の内容物の初期濃度を検証するために使用されてもよい。第1フロー制御手段305、第2フロー制御手段311からの流量出力シグナル及び第1溶液出力シグナル315は、第2計量手段出力シグナル309とともに、第2成分タンク307の内容物の初期濃度を検証するために使用されてもよい。
第1計量手段出力シグナル303の時間の関数としての変化及び第2計量手段出力シグナル309の時間の関数としての変化は、第1溶液314の流量を検証するために使用されてもよい。
第1計量手段出力シグナル303の時間の関数としての変化、第2計量手段出力シグナル309の時間の関数としての変化、及び第3計量手段出力シグナル319の時間の関数としての変化は、第2溶液320の流量を検証するために使用されてもよい。
第1計量手段出力シグナル303の時間の関数としての変化、第2計量手段出力シグナル309の時間の関数としての変化、第3計量手段出力シグナル319の時間の関数としての変化、及び第4計量手段出力シグナル325の時間の関数としての変化は、第3溶液326の流量を検証するために使用されてもよい。
単一のブレンダシステム313を使用して、2つ以上のブレンディングシステム300が組み合わされてもよい。単一のブレンダシステム313を使用して2つ以上のブレンディングシステム300が組み合わされた場合、最も高い体積使用量を有しているシステムの性能は、次に高い体積使用量を有しているシステムの性能よりも高い優先度を有している。単一のブレンダシステム313を使用して2つ以上のブレンディングシステム300が組み合わされた場合、ブレンダシステムへ同時に複数の要求があるときには、優先順位付けは、手動で制御されてもよい。
図4は、本発明に係る複合ブレンディングシステムの実施態様を示す様式図である。ブレンディングシステム400は、第1化学物質ストリーム404と、第2化学物質ストリーム410と、第1ブレンダシステム413と、ブレンディングシステムAと、ブレンディングシステムBと、ブレンディングシステムCとを具備している。
ブレンディングシステムA、B、及びCは、図1のシステム100を参照しながら上述したシステムと同様である。ブレンディングシステムAは、第1化学物質ストリーム404と、第2化学物質ストリーム410と、ブレンダシステム413と、第1溶液A14と、ドレインA16と、第1タンクシステムA17と、第2溶液A20と、化学物質分配システムA23とを少なくとも具備している。ブレンディングシステムBは、第1化学物質ストリーム404と、第2化学物質ストリーム410と、ブレンダシステム413と、第1溶液B14と、ドレインB16と、第1タンクシステムB17と、第2溶液B20と、化学物質分配システムB23とを少なくとも具備している。ブレンディングシステムCは、第1化学物質ストリーム404と、第2化学物質ストリーム410と、ブレンダシステム413と、第1溶液C14と、ドレインC16と、第1タンクシステムC17と、第2溶液C20と、化学物質分配システムC23とを少なくとも具備している。
複合ブレンディングシステム400は、一例として、典型的な半導体製造施設での典型的な副製造設備を表していてもよい。このような設備では、第1化学物質ストリームは、現像液、界面活性剤、脱イオン水などであってもよい。ブレンディングシステムAは、特定のブレンド溶液、又は、特定のブレンド溶液の特定の濃度を表していてもよい。第1タンクA17は、このような施設での品質認定タンク又はデイタンクを表していてもよい。図1を参照しながら上述したようなプロセスがブレンディングシステムAに関して取り入れられるときには、第1タンクは、数時間以上の間、製造においてツールに供給するのに十分な流体を含んでいてもよい。このような時には、ブレンダシステム413は、脱イオン水を用いてパージされ、再校正されて、ブレンディングシステムB又はブレンディングシステムCの何れかによって要求される溶液又は濃度をブレンドするのに利用可能であってもよい。
図1を参照しながら上述したように、ブレンディングシステムAは、溶液の配合が監視及び確認されてもよい多数のポイントを有している。修正が必要となる場合には、これらの修正は、図1を参照しながら上述したようにして取り入れられてもよい。集中監視システムは、多数の混合ストリームを同時に監視及び調節してもよい。システム400において明示されるように、単一のブレンダシステム100を使用して2つ以上のブレンディングシステム100が組み合わされた場合には、最も高い体積使用量を有しているシステムの性能は、次に高い体積使用量を有しているシステムの性能より高い優先度を有している。単一のブレンダシステム100を使用して2つ以上のブレンディングシステム100が組み合わされた場合、ブレンダシステムへ同時に複数の要求があるときには、優先順位付けは、手動で制御されてもよい。
ブレンディングシステム400の原理が、単一のブレンダシステム113を使用して2つ以上のブレンディングシステム100が組み合わされたあらゆるシステムに対して適用されてもよいことは注意されるべきである。
図5は、本発明に係る複合ブレンディングシステム500の別の実施態様を示す様式図である。ブレンディングシステム500は、第1化学物質ストリーム504と、第2化学物質ストリーム510と、第1ブレンダシステム513と、ブレンディングシステムAと、ブレンディングシステムBと、ブレンディングシステムCとを具備している。
ブレンディングシステムA、B、及びCは、図2のシステム200を参照しながら上述したシステムと同様である。ブレンディングシステムAは、第1化学物質ストリーム504と、第2化学物質ストリーム510と、ブレンダシステム513と、第1溶液A14と、ドレインA16と、第1タンクシステムA17と、第2タンクシステムA23と、第2溶液A20と、第3溶液A26と、化学物質分配システムA29とを少なくとも具備している。ブレンディングシステムBは、第1化学物質ストリーム504と、第2化学物質ストリーム510と、ブレンダシステム513と、第1溶液B14と、ドレインB16と、第1タンクシステムB17と、第2タンクシステムB23と、第2溶液B20と、第3溶液B26と、化学物質分配システムB29とを少なくとも具備している。ブレンディングシステムCは、第1化学物質ストリーム504と、第2化学物質ストリーム510と、ブレンダシステム513と、第1溶液C14と、ドレインC16と、第1タンクシステムC17と、第2タンクシステムC23と、第2溶液C20と、第3溶液C26と、化学物質分配システムC29とを少なくとも具備している。
複合ブレンディングシステム500は、一例として、典型的な半導体製造施設での典型的な副製造設備を表していてもよい。このような設備では、第1化学物質ストリームは、現像液、界面活性剤、脱イオン水などであってもよい。ブレンディングシステムAは、特定のブレンド溶液、又は、特定のブレンド溶液の特定の濃度を表していてもよい。第1タンクA17又は第2タンクA23は、このような施設での品質認定タンク又はデイタンクを表していてもよい。図2を参照しながら上述したようなプロセスが、ブレンディングシステムAに関して取り入れられるときには、第1タンクは、数時間以上の間、製造においてツールに供給するのに十分な流体を含んでいてもよい。このような時には、ブレンダシステム513は、脱イオン水を用いてパージされ、再校正されて、ブレンディングシステムB又はブレンディングシステムCの何れかによって要求される溶液又は濃度をブレンドするのに利用可能であってもよい。
図2を参照しながら上述したように、ブレンディングシステムAは、溶液の配合が監視及び確認されてもよい多数のポイントを有している。修正が必要となる場合には、これらの修正は、図2を参照しながら上述したようにして取り入れられてもよい。集中監視システムは、多数の混合ストリームを同時に監視及び調節してもよい。システム500において明示されるように、単一のブレンダシステム200を使用して2つ以上のブレンディングシステム200が組み合わされた場合には、最も高い体積使用量を有しているシステムの性能は、次に高い体積使用量を有しているシステムより高い優先度を有している。単一のブレンダシステム200を使用して2つ以上のブレンディングシステム200が組み合わされた場合、ブレンダシステムへ同時に複数の要求があるときには、優先順位付けは、手動で制御されてもよい。
ブレンディングシステム500の原理が、単一のブレンダシステム213を使用して2つ以上のブレンディングシステム200が組み合わされたあらゆるシステムに対して適用されてもよいことは注意されるべきである。
図6は、本発明に係る複合ブレンディングシステム600の更に別の実施態様を示す様式図である。ブレンディングシステム600は、第1化学物質ストリーム604と、第2化学物質ストリーム610と、第1ブレンダシステム613と、ブレンディングシステムAと、ブレンディングシステムBと、ブレンディングシステムCとを具備している。
ブレンディングシステムA、B、及びCは、図3のシステム300を参照しながら上述したシステムと同様である。ブレンディングシステムAは、第1化学物質ストリーム604と、第2化学物質ストリーム610と、ブレンダシステム613と、第1溶液A14と、ドレインA16と、第1タンクシステムA17と、第2タンクシステムA23と、第3タンクシステムA29と、第2溶液A20と、第3溶液A26と、第4溶液A30と、最終ユーザA33とを少なくとも具備している。ブレンディングシステムBは、第1化学物質ストリーム604と、第2化学物質ストリーム610と、ブレンダシステム613と、第1溶液B14と、ドレインB16と、第1タンクシステムB17と、第2タンクシステムB23と、第3タンクシステムB29と、第2溶液B20と、第3溶液B26と、第4溶液B30と、最終ユーザB33とを少なくとも具備している。ブレンディングシステムCは、第1化学物質ストリーム604と、第2化学物質ストリーム610と、ブレンダシステム613と、第1溶液C14と、ドレインC16と、第1タンクシステムC17と、第2タンクシステムC23と、第3タンクシステムC29と、第2溶液C20と、第3溶液C26と、第4溶液C30と、最終ユーザC33とを少なくとも具備している。
複合ブレンディングシステム600は、一例として、典型的な半導体製造施設での典型的な副製造設備を表していてもよい。このような設備では、第1化学物質ストリームは、現像液、界面活性剤、脱イオン水などであってもよい。ブレンディングシステムAは、特定のブレンド溶液、又は、特定のブレンド溶液の特定の濃度を表していてもよい。第1タンクA17、第2タンクA23、又は第3タンクA29は、このような施設での品質認定タンク又はデイタンクを表していてもよい。図3を参照しながら上述したようなプロセスが、ブレンディングシステムAに関して取り入れられるときには、第1タンクは、数時間以上の間、製造においてツールに供給するのに十分な流体を含んでいてもよい。このような時には、ブレンダシステム613は、脱イオン水を用いてパージされ、再校正されて、ブレンディングシステムB又はブレンディングシステムCの何れかによって要求される溶液又は濃度をブレンドするのに利用可能であってもよい。
図3を参照しながら上述したように、ブレンディングシステムAは、溶液の配合が監視及び確認されてもよい多数のポイントを有している。修正が必要となる場合には、これらの修正は、図3を参照しながら上述したようにして取り入れられてもよい。集中監視システムは、多数の混合ストリームを同時に監視及び調節してもよい。システム600において明示されるように、単一のブレンダシステム300を使用して2つ以上のブレンディングシステム300が組み合わされた場合には、最も高い体積使用量を有しているシステムの性能は、次に高い体積使用量を有しているシステムの性能より高い優先度を有している。単一のブレンダシステム300を使用して2つ以上のブレンディングシステム300が組み合わされた場合、ブレンダシステムへ同時に複数の要求があるときには、優先順位付けは、手動で制御されてもよい。
ブレンディングシステム600の原理が、単一のブレンダシステム313を使用して2つ以上のブレンディングシステム300が組み合わされたあらゆるシステムに対して適用されてもよいことは注意されるべきである。
本発明の実施態様は、上に記載されている。本発明は様々な修正及び代替形態を許容しており、そのうち特定の態様がここに詳細に記載されている。しかしながら、ここでの特定の態様の記載は、本発明を開示された特定の形態に限定することを意図しておらず、反対に、添付された請求の範囲によって定められる本発明の真意及び範囲内に属するあらゆる修正物、均等物、及び代替物を包含することを意図している点は理解されるべきである。
これら実際の何れの態様の開発においても、実施ごとに異なるであろうシステム関連及びビジネス関連の制約への準拠等、開発者の特定の目標を達成するために、各実施に特有の多数の決定が為されなければならないことは、当然に認識されるであろう。さらには、このような開発努力は、複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらず、この開示の利益を有している当業者にとっては決まりきった仕事であろうことも認識されるであろう。
本発明のこれらの及び他の特徴、側面及び利点は、以下の記載及び添付された請求の範囲を参照することにより、より良く理解されるようになるであろう。
本発明は、上述した好ましい態様に制限されず、むしろ以下で提示される請求の範囲によって定められる。
本発明に係るブレンディングシステムの実施態様の様式図。 本発明に係るブレンディングシステムの別の実施態様の様式図。 本発明に係るブレンディングシステムの更に別の実施態様の様式図。 本発明に係る複合ブレンディングシステムの実施態様の様式図。 本発明に係る複合ブレンディングシステムの別の実施態様の様式図。 本発明に係る複合ブレンディングシステムの更に別の実施態様の様式図。

Claims (54)

  1. 化学物質ブレンディングシステムの運転方法であって、
    a) ブレンダシステム中で少なくとも第1化学物質ストリームを第2化学物質ストリームと混合することであって、前記ブレンダシステムはコンジットシステム中に混合区域を具備し且つリアルタイム制御方式によって第1溶液を形成し、前記第1化学物質ストリーム及び前記第2化学物質ストリームは前記混合区域中に連続的に導入されること;
    b) 前記第1溶液を監視することであって、前記監視は集中監視システムへと送られる第1溶液出力シグナルをもたらすこと;
    c) 前記第1化学物質ストリームの流量及び前記第2化学物質ストリームの流量を調節して前記第1溶液の所定の配合を維持すること;
    d) 前記第1溶液を第1タンクシステムへと導入することであって、前記第1タンクシステムは化学物質分配システムに接続され、前記第1タンクシステムは少なくとも第1タンクと第2タンクとを更に具備していること;
    e) 所定の配合を有している第2溶液を前記第1タンクシステムから前記化学物質分配システムへと配送すること;
    f) 前記第2溶液を監視することであって、前記監視は前記集中監視システムへと送られる第2溶液出力シグナルをもたらすこと;及び
    g) 前記第2溶液の前記所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第1タンクシステムから出すとともに前記第1タンクシステムへと戻して循環させること
    を具備した方法。
  2. 前記第1タンクシステムは、前記循環を実行するように構成された再循環システムを更に具備した請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項1に記載の方法。
  5. 前記第2溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項1に記載の方法。
  6. 前記第2溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項1に記載の方法。
  7. 前記第1溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項1に記載の方法。
  8. 前記第2溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項1に記載の方法。
  9. 前記第1化学物質ストリームの前記流量は第1流量制御手段により制御され、前記第1流量制御は前記集中監視システムへと送られる第1制御手段出力シグナルをもたらし、前記第2化学物質ストリームの前記流量は第2流量制御手段により制御され、前記第2流量制御は前記集中監視システムへと送られる前記第2制御手段出力シグナルをもたらす請求項1に記載の方法。
  10. 前記第1化学物質ストリームは第1成分タンクから得られ、前記第2化学物質ストリームは第2成分タンクから得られる請求項1に記載の方法。
  11. 一般のブレンダシステムを利用して、請求項1において規定された前記方法を実行する2つ以上の化学物質ブレンディングシステムを具備した化学物質ブレンディングシステム。
  12. 化学物質ブレンディングシステムの運転方法であって、
    a) ブレンダシステム中で少なくとも第1化学物質ストリームを第2化学物質ストリームと混合することであって、前記ブレンダシステムはコンジットシステム中に混合区域を具備し且つリアルタイム制御方式によって第1溶液を形成し、前記第1化学物質ストリーム及び前記第2化学物質ストリームは前記混合区域中に連続的に導入されること;
    b) 前記第1溶液を監視することであって、前記監視は集中監視システムへと送られる第1溶液出力シグナルをもたらすこと;
    c) 前記第1化学物質ストリームの流量及び前記第2化学物質ストリームの流量を調節して前記第1溶液の所定の配合を維持すること;
    d) 前記第1溶液を第1タンクシステムへと導入することであって、前記第1タンクシステムは第2タンクシステムに接続され、前記第1タンクシステムは少なくとも第1タンクと第2タンクとを更に具備し、前記第2タンクシステムは少なくとも第3タンクと第4タンクとを更に具備していること;
    e) 所定の配合を有している第2溶液を前記第1タンクシステムから前記第2タンクシステムへと配送すること;
    f) 前記第2溶液を監視することであって、前記監視は前記集中監視システムへと送られる第2溶液出力シグナルをもたらすこと;
    g) 前記第2溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第1タンクシステムから出すとともに前記第1タンクシステムへと戻して循環させること;
    h) 所定の配合を有している第3溶液を前記第2タンクシステムから前記化学物質配送システムへと配送すること;
    i) 前記第3溶液を監視することであって、前記監視は前記集中監視システムへと送られる第2溶液出力シグナルをもたらすこと;及び
    j) 前記第3溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第2タンクシステムから出すとともに前記第2タンクシステムへと戻して循環させること
    を具備した方法。
  13. 前記第1タンクシステムは、前記循環を実行するように構成された再循環システムを更に具備した請求項12に記載の方法。
  14. 前記第2タンクシステムは、再循環システムを更に具備した請求項12に記載の方法。
  15. 前記第1溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項12に記載の方法。
  16. 前記第1溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項12に記載の方法。
  17. 前記第2溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項12に記載の方法。
  18. 前記第2溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項12に記載の方法。
  19. 前記第3溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項12に記載の方法。
  20. 前記第3溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項12に記載の方法。
  21. 前記第1溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項12に記載の方法。
  22. 前記第2溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項12に記載の方法。
  23. 前記第3溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項12に記載の方法。
  24. 前記第1化学物質ストリームの前記流量は第1流量制御手段により制御され、前記第1流量制御は前記集中監視システムへと送られる第1制御手段出力シグナルをもたらし、前記第2化学物質ストリームの前記流量は第2流量制御手段により制御され、前記第2流量制御は前記集中監視システムへと送られる前記第2制御手段出力シグナルをもたらす請求項12に記載の方法。
  25. 前記第1化学物質ストリームは第1成分タンクから得られ、前記第2化学物質ストリームは第2成分タンクから得られる請求項12に記載の方法。
  26. 一般のブレンダシステムを利用して、請求項12において規定された前記方法を実行する2つ以上の化学物質ブレンディングシステムを具備した化学物質ブレンディングシステム。
  27. 化学物質ブレンディングシステムの運転方法であって、
    a) ブレンダシステム中で少なくとも第1化学物質ストリームを第2化学物質ストリームと混合することであって、前記ブレンダシステムはコンジットシステム中に混合区域を具備し且つリアルタイム制御方式によって第1溶液を形成し、前記第1化学物質ストリーム及び前記第2化学物質ストリームは前記混合区域中に連続的に導入されること;
    b) 前記第1溶液を監視することであって、前記監視は集中監視システムへと送られる第1溶液出力シグナルをもたらすこと;
    c) 前記第1化学物質ストリームの流量及び前記第2化学物質ストリームの流量を調節して前記第1溶液の所定の配合を維持すること;
    d) 前記第1溶液を第1タンクシステムへと導入することであって、前記第1タンクシステムは第2タンクシステムに接続され、前記第1タンクシステムは少なくとも第1タンクと第2タンクとを更に具備し、前記第2タンクシステムは少なくとも第3タンクと第4タンクとを更に具備していること;
    e) 所定の配合を有している第2溶液を前記第1タンクシステムから前記第2タンクシステムへと配送すること;
    f) 前記第2溶液を監視することであって、前記監視は前記集中監視システムへと送られる第2溶液出力シグナルをもたらすこと;
    g) 前記第2溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第1タンクシステムから出すとともに前記第1タンクシステムへと戻して循環させること;
    h) 所定の配合を有している第3溶液を前記第2タンクシステムから第3タンクシステムへと配送することであって、前記第3タンクシステムは少なくとも第5タンクと第6タンクとを更に具備していること;
    i) 前記第3溶液を監視することであって、前記監視は前記集中監視システムへと送られる第3溶液出力シグナルをもたらすこと;
    j) 前記第3溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第2タンクシステムから出すとともに前記第2タンクシステムへと戻して循環させること;
    k) 所定の配合を有している第4溶液を前記第3タンクシステムから最終ユーザへと配送すること;
    l) 前記第4溶液を監視することであって、前記監視は前記集中監視システムへと送られる第4溶液出力シグナルをもたらすこと;及び
    m) 前記第4溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第3タンクシステムから出すとともに前記第3タンクシステムへと戻して循環させること
    を具備した方法。
  28. 前記第1タンクシステムは、再循環システムを更に具備した請求項27に記載の方法。
  29. 前記第2タンクシステムは、再循環システムを更に具備した請求項27に記載の方法。
  30. 前記第3タンクシステムは、再循環システムを更に具備した請求項27に記載の方法。
  31. 前記第1溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項27に記載の方法。
  32. 前記第1溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項27に記載の方法。
  33. 前記第2溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項27に記載の方法。
  34. 前記第2溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項27に記載の方法。
  35. 前記第3溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項27に記載の方法。
  36. 前記第3溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項27に記載の方法。
  37. 前記第4溶液の前記所定の配合は、約0.003質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項27に記載の方法。
  38. 前記第4溶液の前記所定の配合は、約0.01質量%を超える精度の範囲内に維持される請求項27に記載の方法。
  39. 前記第1溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項27に記載の方法。
  40. 前記第2溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項27に記載の方法。
  41. 前記第3溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項27に記載の方法。
  42. 前記第4溶液は、
    a) 導電率;
    b) 音速;
    c) 密度;
    d) 粘度;
    e) 屈折率;
    f) 混濁度;
    g) 自動滴定;及び
    h) 手動分析検証
    からなる群より選択される少なくとも1つの判定基準について監視される請求項27に記載の方法。
  43. 前記第1化学物質ストリームの前記流量は第1流量制御手段により制御され、前記第1流量制御は前記集中監視システムへと送られる第1制御手段出力シグナルをもたらし、前記第2化学物質ストリームの前記流量は第2流量制御手段により制御され、前記第2流量制御は前記集中監視システムへと送られる前記第2制御手段出力シグナルをもたらす請求項27に記載の方法。
  44. 前記第1化学物質ストリームは第1成分タンクから得られ、前記第2化学物質ストリームは第2成分タンクから得られる請求項27に記載の方法。
  45. 一般のブレンダシステムを利用して、請求項27において規定された前記方法を実行する2つ以上の化学物質ブレンディングシステムを具備した化学物質ブレンディングシステム。
  46. 化学物質ブレンディングシステムの運転方法であって、
    a) ブレンダシステムの混合区域中で少なくとも第1化学物質ストリームを第2化学物質ストリームと混合して第1溶液を形成することであって、前記第1化学物質ストリーム及び前記第2化学物質ストリームは前記混合区域中に連続的に導入されること;
    b) 前記第1溶液を監視することであって、前記監視は集中監視システムへと送られる第1溶液出力シグナルをもたらすこと;
    c) 前記第1溶液出力シグナルに基づいて、前記第1化学物質ストリームの流量及び前記第2化学物質ストリームの流量を調節して前記第1溶液の所定の配合を維持すること;
    d) 前記ブレンダシステムから第1タンクシステムへと前記第1溶液を配送することであって、前記第1タンクシステムは少なくとも第1タンクと第2タンクとを更に具備していること;
    e) 第2溶液を前記第1タンクシステムから配送すること;
    f) 前記第2溶液を監視することであって、前記監視は前記集中監視システムへと送られる第2溶液出力シグナルをもたらすこと;
    g) 前記第2溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第1タンクシステムから出すとともに前記第1タンクシステムへと戻して循環させることであって、前記調節は前記第2溶液出力シグナルに基づいて為されること;
    h) 前記ブレンダシステムから第2タンクシステムへと前記第1溶液を配送することであって、前記第2タンクシステムは少なくとも第3タンクと第4タンクとを具備していること;
    i) 第3溶液を前記第2タンクシステムから配送すること;
    j) 前記第3溶液を監視することであって、前記監視は前記集中監視システムへと送られる第3溶液出力シグナルをもたらすこと;及び
    k) 前記第3溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第2タンクシステムから出すとともに前記第2タンクシステムへと戻して循環させることであって、前記調節は前記第3溶液出力シグナルに基づいて為されること
    を具備した方法。
  47. 前記第1タンクシステム及び前記第2タンクシステムは、1つ以上の半導体プロセスツールと流体で連絡している請求項46に記載の方法。
  48. 前記第2及び第3溶液の各々の前記所定の配合を維持するために前記第1化学物質ストリームの前記流量と前記第2化学物質ストリームの前記流量とを調節することが、前記第1溶液の前記所定の配合を維持するために前記第1化学物質ストリームの前記流量と前記第2化学物質ストリームの前記流量とを調節することより優先される請求項46に記載の方法。
  49. 前記各々のタンクシステムからの溶液の体積使用量に従って、前記第1溶液の前記ブレンダシステムから前記第1及び前記第2タンクシステムへの配送の優先度を制御することを更に具備した請求項46に記載の方法。
  50. 化学物質ブレンディングシステムであって、
    a) 少なくとも第1化学物質ストリームを第2化学物質ストリームと混合して第1溶液を形成するための混合区域を有しているブレンダシステム;及び
    b) 1つ以上の監視装置と1つ以上の制御装置とを備えた制御システムを具備し、
    前記制御システムは、
    i) 前記第1溶液を監視し、前記監視は第1溶液出力シグナルをもたらし;
    ii) 前記第1化学物質ストリームの流量及び前記第2化学物質ストリームの流量を調節して前記第1溶液の所定の配合を維持し;
    iii) 第1タンクシステムへの前記第1溶液の配送を制御し、前記第1タンクシステムは少なくとも第1タンクと第2タンクとを更に具備し;
    iv) 前記第1タンクシステムからの所定の配合を有している第2溶液の配送を制御し;
    v) 前記第2溶液を監視し、前記監視は第2溶液出力シグナルをもたらし;及び
    vi) 前記第2溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第1タンクシステムから出すとともに前記第1タンクシステムへと戻して循環を制御するように構成されている
    化学物質ブレンディングシステム。
  51. 前記第1タンクシステムは化学物質分配システムに接続されている請求項50に記載のシステム。
  52. 前記第1タンクシステムと流体で接続された半導体プロセスツールを更に具備した請求項50に記載のシステム。
  53. 前記ブレンダシステムと接続された第2タンクシステムを更に具備し、前記制御システムは、ブレンダシステムを前記第1タンクシステム及び前記第2タンクシステムと選択的に流体で連絡させるように構成されている請求項50に記載のシステム。
  54. 前記第1タンクシステムと接続されて前記第1タンクシステムから前記第2溶液を受け取る第2タンクシステムを更に具備し;前記制御システムは、
    所定の配合を有している第3溶液の前記第2タンクシステムからの配送を制御し;
    前記第3溶液を監視し、前記監視は第3溶液出力シグナルをもたらし;及び
    前記第3溶液の所定の配合を維持するために、前記第1溶液の前記流量及び前記第2溶液の前記流量を調節しながら、溶液を前記第2タンクシステムから出すとともに前記第2タンクシステムへと戻して循環を制御すべく構成されている請求項50に記載のシステム。
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