JP2017528643A - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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:
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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:
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。
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:
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:
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ポンプ室圧力を直接的に測定する。
ポンプ室圧力は後述するように推測される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
Claims (84)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - (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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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