KR101243524B1 - System and method for correcting for pressure variations using a motor - Google Patents

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KR101243524B1
KR101243524B1 KR1020087013119A KR20087013119A KR101243524B1 KR 101243524 B1 KR101243524 B1 KR 101243524B1 KR 1020087013119 A KR1020087013119 A KR 1020087013119A KR 20087013119 A KR20087013119 A KR 20087013119A KR 101243524 B1 KR101243524 B1 KR 101243524B1
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조지 고넬라
제임스 케드론
레이몬드 에이 제이거스
로버트 에프 맥러플린
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

펌핑 장치의 다양한 밀폐 공간에서 발생할 수 있는 압력 상승을 보정하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예는, 챔버 내의 압력 상승을 보정하도록 챔버의 체적을 조절하기 위해 펌핑 장치의 펌핑 수단을 이동시킴으로써 펌핑 장치의 챔버 내의 압력 상승을 보정할 수 있다. 보다 구체적으로, 일 실시예에 있어서, 분배 챔버 내의 유체에 대한 원치 않는 압력 상승을 해결하기 위해, 분배 모터는 분배 챔버 내의 임의의 압력 상승을 보정하도록 피스톤을 후퇴시키기 위해 역회전될 수 있다.

Figure R1020087013119

Systems and methods are disclosed for correcting pressure rises that may occur in various confined spaces of a pumping device. Embodiments of the present invention may correct the pressure rise in the chamber of the pumping device by moving the pumping means of the pumping device to adjust the volume of the chamber to correct the pressure rise in the chamber. More specifically, in one embodiment, to address unwanted pressure rises to the fluid in the dispensing chamber, the dispensing motor may be reversed to retract the piston to compensate for any pressure rise in the dispensing chamber.

Figure R1020087013119

Description

모터를 이용한 압력 변동 보정 시스템 및 보정 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CORRECTING FOR PRESSURE VARIATIONS USING A MOTOR}Pressure fluctuation correction system and correction method using a motor

관련 출원Related application

본 출원은, 발명의 명칭이 "모터를 이용한 압력 변동 보정 시스템 및 보정 방법(System and Method for Correcting for Pressure Variations Using a Motor)"이며 발명자가 고넬라 조지, 케드론 제임스, 제이거스 레이몬드 및 맥러플린 로버트이고 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/741,681호의 우선권을 주장하며, 상기 가특허 출원의 전체 내용은 인용함으로써 사실상 명시적으로 본 명세서에 포함된다. 본 출원은, 발명의 명칭이 "정밀 펌핑 장치를 위한 펌프 제어기(Pump Controller for Precision Pumping Apparatus)"이며 제이거스 레이몬드 에이 등에 의해 2005년 2월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/051,576호의 부분 계속 출원이며, 상기 미국 특허 출원은 발명의 명칭이 "정밀 펌핑 장치를 위한 펌프 제어기(Pump Controller for Precision Pumping Apparatus)"이고 발명자는 제이거스 등이며 1999년 11월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제09/447,604호의 분할출원이고, 미국 특허 출원 제09/447,604호는 또한 35 U.S.C. §119 하에서 1998년 11월 23일자로 출원된 가특허 출원 제60/109,568호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 특허의 전체 내용은 인용함으로써 사실상 명시적으로 본 명세서에 포함된다.The present application is entitled "System and Method for Correcting for Pressure Variations Using a Motor" and the inventors of Cornella George, Kedron James, Jaeger Raymond and McLaughlin Robert And claims priority of US Provisional Patent Application No. 60 / 741,681, filed December 2, 2005, the entire contents of which provisions are hereby expressly incorporated herein by reference. This application is a part of US patent application Ser. No. 11 / 051,576, entitled "Pump Controller for Precision Pumping Apparatus" and filed February 4, 2005 by J. Raymond A. et al. And a US patent application entitled "Pump Controller for Precision Pumping Apparatus" and the inventor of which is J.S. et al. Filed November 23, 1999 No. 09 / 447,604, which is filed in US Patent Application No. 09 / 447,604, also discloses 35 USC. Claims priority to provisional patent application No. 60 / 109,568, filed November 23, 1998, under §119, the entire contents of which are hereby expressly incorporated herein by reference.

본 발명은 대체로 유체 펌프에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 다단계 펌프(multi-stage pump)에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 실시예는 반도체 제조에서 사용되는 펌프 내에서 구성요소의 작동에 의해 유발되는 압력 변동에 대한 보정과 관련된다.The present invention generally relates to a fluid pump. More specifically, embodiments of the present invention relate to multi-stage pumps. More specifically, embodiments of the present invention relate to correction for pressure fluctuations caused by the operation of components in pumps used in semiconductor manufacturing.

펌핑 장치에 의해 분배되는 유체의 유량 및/또는 속도에 대한 정밀한 제어가 요구되는 다수의 용례가 있다. 예컨대 반도체 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼에 도포되는 포토레지스트 화학물질과 같은 광화학약품의 유량 및 속도를 제어하는 것은 중요하다. 공정 중에 반도체 웨이퍼에 도포되는 코팅은 일반적으로, 웨이퍼의 표면에 걸쳐 옹스트롬 단위로 측정되는 편평도(flatness)를 요구한다. 공정액(processing liquid)이 균일하게 도포되는 것을 보장하기 위해서는 처리용 화학약품이 웨이퍼에 도포되는 속도를 제어해야만 한다.There are many applications where precise control of the flow rate and / or velocity of the fluid dispensed by the pumping device is required. In semiconductor processes, for example, it is important to control the flow rate and speed of photochemicals such as photoresist chemicals applied to semiconductor wafers. Coatings applied to semiconductor wafers during processing generally require flatness, measured in angstroms, across the surface of the wafer. To ensure that the processing liquid is applied uniformly, the rate at which the processing chemical is applied to the wafer must be controlled.

오늘날 반도체 산업에서 사용되는 다수의 광화학약품은 매우 비싸며, 보통 리터당 1000 달러 정도의 비용이 소요된다. 따라서, 최소한이면서도 적절한 양의 화학약품이 사용되도록 보장하고 상기 화학약품이 펌핑 장치에 의해 손상되지 않도록 보장하는 것이 바람직하다. 현재의 다단 펌프는 액체에서 급격한 압력 스파이크를 유발할 수 있다. 예를 들면, 음압 스파이크는 화학약품에서의 가스 발생 및 기포 형성을 촉진할 수 있으며, 이는 웨이퍼 코팅에 있어서 결함을 유발할 수 있다. 유사하게, 양압 스파이크는 조기(premature) 폴리머 교차결합을 유발할 수 있고, 또한 그 결과로 코팅 결함이 생길 수도 있다.Many photochemicals used in the semiconductor industry today are very expensive and usually cost around $ 1000 a liter. Thus, it is desirable to ensure that a minimum and appropriate amount of chemical is used and that the chemical is not damaged by the pumping device. Current multistage pumps can cause sudden pressure spikes in liquids. For example, negative pressure spikes can promote gas evolution and bubble formation in chemicals, which can cause defects in wafer coating. Similarly, positive pressure spikes can cause premature polymer crosslinking, which can also result in coating defects.

이해할 수 있는 바와 같이, 이러한 압력 스파이크 및 이후의 압력 강하는 유체에 손상을 입힐 수 있다(즉, 유체의 물리적 특성을 불량하게 바꿀 수 있음). 또한, 압력 스파이크는 분배 펌프가 의도된 양보다 많은 유체를 분배하도록 할 수 있거나 불량한 동특성을 갖는 방식으로 유체를 분배하도록 할 수 있는 유체 압력의 상승을 유발할 수 있다.As can be appreciated, this pressure spike and subsequent pressure drops can damage the fluid (ie, change the physical properties of the fluid poorly). In addition, the pressure spike may cause an increase in the fluid pressure which may allow the dispensing pump to dispense more than the intended amount or to dispense the fluid in a manner with poor dynamics.

보다 구체적으로, 밸프가 폐쇄되어 펌핑 장치 내에 구속된 공간을 형성하는 경우, 이러한 밸브의 폐쇄는 전술한 밀폐 공간 내의 압력 상승을 유발할 수 있다. 이러한 압력 상승은, 분배 대기중인 유체를 수용하는 분배 챔버에서 발생하는 경우에 특히 해로울 수 있다. 따라서, 펌핑 장치 내의 밸브의 작동에 따른 압력 상승을 보정하는 방법이 요구된다.More specifically, when the valve is closed to form a confined space in the pumping device, the closing of such a valve may cause the pressure rise in the aforementioned closed space. This pressure rise can be particularly detrimental if it occurs in a dispensing chamber containing a fluid waiting to be dispensed. Therefore, there is a need for a method of correcting the pressure rise resulting from the operation of the valve in the pumping device.

펌핑 장치의 다양한 밀폐 공간에서 발생할 수 있는 압력 상승(또는 압력 강하)에 대한 보정 시스템 및 보정 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예는, 챔버 내의 압력 상승(또는 압력 강하)을 보정하도록 챔버의 체적을 조절하기 위해 펌핑 장치의 펌핑 수단을 이동시킴으로써 펌핑 장치의 챔버 내의 압력 상승(또는 압력 강하)을 보정할 수 있다. 보다 구체적으로, 일 실시예의 경우, 분배 챔버 내의 유체에 대한 원치 않는 압력 상승에 대처하기 위해, 분배 모터는 분배 챔버 내의 임의의 압력 상승을 보정하도록 피스톤을 후퇴시키기 위해 역회전될 수 있다.Disclosed are a system and method for correcting for pressure rise (or pressure drop) that can occur in various confined spaces of a pumping device. Embodiments of the present invention can compensate for pressure rise (or pressure drop) in a chamber of a pumping device by moving pumping means of the pumping device to adjust the volume of the chamber to compensate for pressure rise (or pressure drop) in the chamber. have. More specifically, in one embodiment, to cope with undesired pressure rises to the fluid in the dispensing chamber, the dispensing motor may be reversed to retract the piston to compensate for any pressure rise in the dispensing chamber.

본 발명의 일 실시예는, 기존에 개발된 펌핑 시스템 및 방법의 단점을 실질적으로 없애거나 감소시킨 압력 섭동에 대한 보정 시스템 및 보정 방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 다단계 펌프 또는, 다단계 펌프와 연결하여 사용되는 장비에 내장된 다양한 기구 또는 구성요소의 작동에 의해 유발되는 분배 챔버 내의 압력 섭동에 대한 보정 시스템 및 보정 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a correction system and correction method for pressure perturbation that substantially eliminates or reduces the disadvantages of previously developed pumping systems and methods. More specifically, embodiments of the present invention provide a system and method for correcting pressure fluctuations in a distribution chamber caused by the operation of a multistage pump or various instruments or components embedded in equipment used in connection with the multistage pump. do.

본 발명의 일 실시예는 분배 구간의 개시 이전에 퍼지 밸브를 폐쇄함으로써 유발되는 분배 챔버 내의 압력 변화를 보정할 수 있다. 이러한 보정은, 분배 챔버의 체적이 실질적으로 퍼지 밸브의 홀드업 체적(hold-up volume)만큼 증가하도록 분배 모터를 역회전시킴으로써 달성된다.One embodiment of the present invention may correct for a pressure change in the dispensing chamber caused by closing the purge valve prior to commencement of the dispensing interval. This correction is achieved by rotating the dispensing motor so that the volume of the dispensing chamber substantially increases by the hold-up volume of the purge valve.

본 발명의 또 다른 실시예는, 분배 모터를 추가적인 거리만큼 역회전시키고 분배 구간 이전에 이러한 추가적인 거리와 동일한 정도로 분배 모터를 정방향으로 작동시킴으로써 분배 모터의 최종 운전이 정방향으로 행해지도록 보장한다.Another embodiment of the present invention ensures that the final operation of the dispensing motor is done in the forward direction by rotating the dispensing motor by an additional distance and operating the dispensing motor forward to the same distance as this additional distance before the dispensing interval.

본 발명의 실시예는, 분배 구간 이전에 분배 챔버에서 분배를 위한 바람직한 기준 압력이 달성되도록 하는 기술적인 장점을 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention may provide technical advantages such that the desired reference pressure for dispensing in the dispensing chamber is achieved prior to the dispensing interval.

본 발명의 다른 실시예는, 시스템 사이의 수두 압력 차이와 같이 다단계 펌프와 연결하여 사용되는 장비에서의 차이를 보정하는 능력을 제공할 수 있다.Another embodiment of the present invention may provide the ability to correct for differences in equipment used in conjunction with multistage pumps, such as head pressure differences between systems.

본 발명의 특정 실시예는, 분배 모터의 구동 조립체에서 발생할 수 있는 임의의 백래시(backlash)에 대처함으로써, 백래시가 분배에 대해 거의 영향을 주지 못하도록 하는 장점을 제공한다.Certain embodiments of the present invention provide the advantage that the backlash has little effect on dispensing by coping with any backlash that may occur in the drive assembly of the dispensing motor.

본 발명의 이러한 양태 또는 다른 양태는 이하의 설명 및 첨부 도면과 함께 고려함으로써 더 잘 평가되고 이해된다. 이하의 설명은, 본 발명의 다양한 양태 및 다수의 특정 세부사항을 설명하고 있지만 한정의 의도가 아니라 설명하기 위한 수단으로서 주어진다. 다수의 대체, 변형, 추가, 또는 재배치는 본 발명의 범위 내에서 행해질 수 있으며, 본 발명은 이러한 모든 대체, 변형, 추가, 또는 재배치를 포함한다.These or other aspects of the invention are better appreciated and understood by consideration of the following description and the accompanying drawings. The following description sets forth various aspects and numerous specific details of the invention, but is given as a means of explanation rather than limitation. Numerous substitutions, modifications, additions, or rearrangements may be made within the scope of the invention, and the invention includes all such substitutions, modifications, additions, or rearrangements.

도 1은 펌핑 시스템의 일 실시예의 개략도이다.1 is a schematic diagram of one embodiment of a pumping system.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단펌프(multiple stage pump)("다단계펌프")의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a multiple stage pump ("multiple stage pump") in accordance with one embodiment of the present invention.

도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4c 및 도 4d는 다단계 펌프의 다양한 실시예의 개략도이다.3A, 3B, 4A, 4C and 4D are schematic diagrams of various embodiments of a multistage pump.

도 4b는 분배 블록의 일 실시예의 개략도이다.4B is a schematic diagram of one embodiment of a distribution block.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 대한 밸브 및 모터 타이밍의 개략도이다.5 is a schematic diagram of valve and motor timing for one embodiment of the present invention.

도 6은 펌프와 함께 사용되는 작동 시퀀스의 실시예의 예시적인 압력 프로파일이다.6 is an exemplary pressure profile of an embodiment of an operating sequence used with a pump.

도 7은 펌프와 함께 사용되는 작동 시퀀스의 실시예 중 일부분의 예시적인 압력 프로파일이다.7 is an exemplary pressure profile of a portion of an embodiment of an operating sequence used with a pump.

도 8a 및 도 8b는 펌프의 다양한 작동 구간에 대한 밸브 및 모터 타이밍의 일 실시예의 개략도이다.8A and 8B are schematic diagrams of one embodiment of valve and motor timing for various operating sections of a pump.

도 9a 및 도 9b는 펌프의 다양한 작동 구간에 대한 밸브 및 모터 타이밍의 일 실시예의 개략도이다.9A and 9B are schematic diagrams of one embodiment of valve and motor timing for various operating sections of a pump.

도 10a 및 도 10b는 펌프와 함께 사용되는 작동 시퀀스의 실시예 중 일부분 의 예시적인 압력 프로파일이다.10A and 10B are exemplary pressure profiles of a portion of an embodiment of an operating sequence used with a pump.

도 11은 펌핑 시스템의 일 실시예의 개략도이다.11 is a schematic diagram of one embodiment of a pumping system.

본 발명 및 본 발명의 장점에 대한 보다 완벽한 이해는, 동일한 특징부가 동일한 도면부호로 표시된 첨부 도면과 함께 이하의 설명을 참고함으로써 달성될 수 있다.A more complete understanding of the invention and its advantages can be achieved by referring to the following description in conjunction with the accompanying drawings, in which like features are designated by like reference numerals.

본 발명의 바람직한 실시예는, 다양한 도면의 동일한 부품 및 대응 부품에 대해 동일한 도면부호가 사용된 도면에 도시되어 있다.Preferred embodiments of the invention are shown in the drawings wherein like reference numerals are used for like and corresponding parts in the various figures.

본 발명의 실시예는 펌프를 사용하여 유체를 정확하게 분배하는 펌핑 시스템에 관한 것이며, 상기 펌프는 1단 펌프 또는 다단펌프("다단계 펌프")일 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 펌핑 장치의 다양한 밀폐 공간에서 발생할 수 있는 압력 상승(또는 압력 강하)을 보정할 수 있다. 본 발명의 실시예는, 압력 변동을 보정하기 위해 챔버의 체적을 조절하도록 펌핑 장치의 펌핑 수단을 이동시킴으로써 펌핑 장치의 챔버 내의 압력 변동을 보정할 수 있다. 보다 구체적으로, 일 실시예에 있어서, 분배 챔버 내의 유체에 대한 원치 않는 압력 상승에 대처하기 위해, 분배 모터는 분배 챔버 내의 임의의 압력 상승을 보정하도록 피스톤을 후퇴시키기 위해 역회전될 수 있다. 이러한 펌핑 시스템의 실시예는, 발명의 명칭이 "폼 팩터가 감소된 다단계 펌프에 대한 시스템 및 방법(System and Method for Multi-Stage Pump with Reduced Form Factor)"이며 발명자가 케드론 제임스, 고넬라 조지 및 개시게 이라이고 2005년 12월 5일자로 출원된 미국 가특허 출원 제 60/742,435호에 개시되어 있으며, 그 개시내용은 인용함으로써 전체가 본 명세서에 포함된다.Embodiments of the present invention relate to a pumping system for accurately dispensing fluid using a pump, which may be a single stage pump or a multistage pump ("multistage pump"). More specifically, embodiments of the present invention can compensate for pressure rise (or pressure drop) that may occur in various confined spaces of the pumping device. Embodiments of the present invention may correct pressure variations in the chamber of the pumping apparatus by moving the pumping means of the pumping apparatus to adjust the volume of the chamber to correct the pressure variation. More specifically, in one embodiment, to cope with undesired pressure rises to the fluid in the dispensing chamber, the dispensing motor may be reversed to retract the piston to compensate for any pressure rise in the dispensing chamber. An embodiment of such a pumping system is named "System and Method for Multi-Stage Pump with Reduced Form Factor," and inventors Kedron James, Cornella George And US Provisional Patent Application No. 60 / 742,435, filed December 5, 2005, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

도 1은 이러한 펌핑 시스템(10)의 일 실시예의 개략도이다. 펌핑 시스템(10)은 유체 공급원(15), 펌프 제어기(20), 및 다단계 펌프(100)를 포함할 수 있으며, 이들은 웨이퍼(25)에 유체를 분배하기 위해 함께 작동한다. 다단계 펌프(100)의 작동은 펌프 제어기(20)에 의해 제어될 수 있으며, 펌프 제어기는 다단계 펌프(100)에 내장될 수 있거나, 제어 신호, 데이터, 또는 다른 정보의 통신을 위한 하나 이상의 커뮤니케이션 링크(communication link)를 매개로 하여 다단계 펌프(100)에 연결된다. 또한, 펌프 제어기(20)의 기능은 내장형 제어기 및 다른 제어기에 분배될 수 있다. 펌프 제어기(20)는, 다단계 펌프(100)의 작동을 제어하기 위한 소정 세트의 제어 명령(30)을 탑재한 컴퓨터로 판독 가능한 매체(27)(예컨대, RAM, ROM, 플래시 메모리, 광학 디스크, 자기 드라이브, 또는 컴퓨터로 판독 가능한 다른 매체)를 포함할 수 있다. 프로세서(35)(예컨대, CPU, ASIC, RISC, DSP, 또는 다른 프로세서)는 이들 명령을 수행할 수 있다. 프로세서의 일례로는 텍사스 인스트루먼트사의 TMS320F2812PGFA 16비트 DSP가 있다(텍사스 인스트루먼트사는 미국 텍사스주 댈러스에 소재한 회사임). 도 1의 실시예에 있어서, 제어기(20)는 커뮤니케이션 링크(40 및 45)를 매개로 하여 다단계 펌프(100)와 통신한다. 커뮤니케이션 링크(40 및 45)는 네트워크[예컨대, 이더넷, 무선 네트워크, 글로벌 영역 네트워크, 디바이스넷(DeviceNet) 네트워크, 또는 당업계에서 공지되었거나 개발된 다른 네트워크] 또는 다른 커뮤니케이션 링크일 수 있다. 제어기(20) 는 내장형 PCB 보드, 또는 원격 제어기로서 실시될 수 있거나, 혹은 다른 적절한 방식으로 실시될 수 있다. 펌프 제어기(20)는, 다단계 펌프(100)와 통신하기 위해 제어기에 대한 적절한 인터페이스(예컨대, 네트워크 인터페이스, I/O 인터페이스, 아날로그 디지털 변환기 및 다른 구성요소)를 포함할 수 있다. 또한, 펌프 제어기(20)는, 단순화를 위해 제시하지 않은 프로세서, 메모리, 인터페이스, 디스플레이 장치, 주변 장치 또는 다른 컴퓨터 구성요소를 비롯하여 당업계에 공지된 다양한 컴퓨터 구성요소를 포함할 수 있다. 펌프 제어기(20)는, 다단계 펌프가 낮은 점도(즉, 100 centipose 미만)의 유체, 또는 다른 유체를 비롯한 유체를 정확하게 분배하도록 하기 위해 다단계 펌프에 있는 다양한 밸브와 모터를 제어할 수 있다. 발명의 명칭이 "펌프용 I/O 인터페이스 시스템 및 방법(I/O Interface System and Method for a Pump)"이며 케드론 등에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제60/741,657호 및 발명의 명칭이 "펌프 제어기의 인터페이스를 위한 I/O 시스템, 방법, 및 장치(I/O Systems, Methods and Devices for Interfacing a Pump Controller)"이고 2006년 11월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/602,449호[ENTG1810-1]에 설명된 바와 같은 I/O 인터페이스 커넥터는, 펌프 제어기(20)를 다양한 인터페이스 및 제조 도구에 연결하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 특허는 양자 모두 인용함으로써 본 명세서에 완전히 포함된다.1 is a schematic diagram of one embodiment of such a pumping system 10. Pumping system 10 may include a fluid source 15, a pump controller 20, and a multistage pump 100, which work together to dispense fluid to the wafer 25. The operation of the multistage pump 100 may be controlled by the pump controller 20, which may be embedded in the multistage pump 100, or one or more communication links for communication of control signals, data, or other information. It is connected to the multistage pump 100 via a communication link. In addition, the function of the pump controller 20 may be distributed to the embedded controller and other controllers. The pump controller 20 is a computer readable medium 27 (e.g., RAM, ROM, flash memory, optical disk, etc.) equipped with a predetermined set of control instructions 30 for controlling the operation of the multistage pump 100. Magnetic drive, or other computer-readable media). The processor 35 (eg, CPU, ASIC, RISC, DSP, or other processor) may perform these instructions. An example of a processor is Texas Instruments' TMS320F2812PGFA 16-bit DSP (Texas, Inc. is based in Dallas, Texas). In the embodiment of FIG. 1, the controller 20 communicates with the multistage pump 100 via communication links 40 and 45. The communication links 40 and 45 may be networks (eg, Ethernet, wireless networks, global area networks, DeviceNet networks, or other networks known or developed in the art) or other communication links. The controller 20 may be implemented as an embedded PCB board, remote controller, or in other suitable manner. The pump controller 20 may include suitable interfaces (eg, network interfaces, I / O interfaces, analog to digital converters, and other components) to the controller to communicate with the multistage pump 100. In addition, the pump controller 20 may include various computer components known in the art, including processors, memory, interfaces, display devices, peripherals, or other computer components that are not presented for simplicity. The pump controller 20 may control various valves and motors in the multistage pump to allow the multistage pump to accurately dispense fluid, including low viscosity (ie less than 100 centipose), or other fluids. U.S. Patent Application No. 60 / 741,657, entitled "I / O Interface System and Method for a Pump," filed December 2, 2005 by Kedron et al. The invention is titled "I / O Systems, Methods and Devices for Interfacing a Pump Controller," and is filed on November 20, 2006. I / O interface connectors as described in 11 / 602,449 [ENTG1810-1] can be used to connect pump controller 20 to various interfaces and manufacturing tools, both of which are incorporated herein by reference. It is completely included.

도 2는 다단계 펌프(100)의 개략도이다. 다단계 펌프(100)는 공급단 부분(105) 및 별도의 분배단 부분(110)을 포함한다. 공정액으로부터 불순물을 여과하기 위한 필터(120)는 유체 유동 관점에서 공급단 부분(105)과 분배단 부분(110) 사이에 위치한다. 다수의 밸브는, 예컨대 입구 밸브(125), 아이솔레이션 밸브(isolation valve)(130), 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140), 배기 밸브(145), 및 출구 밸브(147)를 포함하는 다단계 펌프(100)를 통한 유체 유동을 제어할 수 있다. 분배단 부분(110)은 분배단(110)에서 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(112)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(112)에 의해 측정된 압력은 후술하는 바와 같이 다양한 펌프의 속도를 제어하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 압력 센서는, 독일 코르프에 소재하는 메탈룩스 아게에 의해 제조된 압력 센서를 비롯하여 세라믹 및 폴리머 재질의 페지오레지스티브(pesioresistive) 압력센서 및 커패시티브 압력센서를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 공정액과 접촉하는 압력 센서(112)의 정면은 퍼플루오로폴리머(perfluoropolymer)이다. 펌프(100)는 공급 챔버(155) 내의 압력을 읽어들이는 압력 센서와 같은 추가적인 압력 센서를 포함할 수 있다.2 is a schematic diagram of a multistage pump 100. The multistage pump 100 includes a feed end portion 105 and a separate dispense end portion 110. A filter 120 for filtering impurities from the process solution is located between feed end portion 105 and distribution end portion 110 in terms of fluid flow. The multiple valves include, for example, a multistage including an inlet valve 125, an isolation valve 130, a barrier valve 135, a purge valve 140, an exhaust valve 145, and an outlet valve 147. Fluid flow through the pump 100 may be controlled. The dispensing end portion 110 may further include a pressure sensor 112 that measures the pressure of the fluid at the dispensing end 110. The pressure measured by the pressure sensor 112 can be used to control the speed of the various pumps as described below. Exemplary pressure sensors include ceramic and polymer materials, as well as pressure sensors manufactured by Metallux AG, Korf, Germany, and capacitive pressure sensors. According to one embodiment, the front side of the pressure sensor 112 in contact with the process solution is a perfluoropolymer. The pump 100 may include an additional pressure sensor, such as a pressure sensor that reads the pressure in the supply chamber 155.

공급단(105) 및 분배단(110)은 다단계 펌프(100)에서 유체를 펌핑하기 위해 롤링 다이어프램 펌프(rolling diaphram pump)를 포함할 수 있다. 예컨대, 공급단 펌프(150)["공급 펌프(150)"]는 유체를 수집하는 공급 챔버(155), 공급 챔버(155) 내에서 이동하면서 유체를 옮기는 공급단 다이어프램(160), 공급단 다이어프램(160)을 이동시키기 위한 피스톤(165), 리드 스크류(170) 및 스테퍼 모터(175)를 포함한다. 리드 스크류(170)는 모터로부터 리드 스크류(170)에 에너지를 전달하기 위한 너트, 기어 또는 다른 메커니즘을 통해 스테퍼 모터(175)에 연결된다. 일 실시예에 따르면, 공급 모터(175)는, 이후에 리드 스크류(170)를 회전시키는 너트를 회전시키며, 이는 피스톤(165)이 작동되도록 한다. 분배단 펌프(180)["분배 펌 프(180)"]는 유사하게 분배 챔버(185), 분배단 다이어프램(190), 피스톤(192), 리드 스크류(195) 및 분배 모터(200)를 포함할 수 있다. 분배 모터(200)는 나사산이 형성된 너트[예컨대, 톨론(Torlon) 또는 다른 재료의 너트]를 통해 리드 스크류(195)를 구동시킬 수 있다.Supply stage 105 and distribution stage 110 may include a rolling diaphram pump to pump fluid in multistage pump 100. For example, feed stage pump 150 (“feed pump 150”) includes supply chamber 155 for collecting fluid, supply stage diaphragm 160 for moving fluid while moving within supply chamber 155, and supply stage diaphragm. Piston 165, lead screw 170, and stepper motor 175 to move 160. Lead screw 170 is coupled to stepper motor 175 via a nut, gear, or other mechanism for transferring energy from the motor to lead screw 170. According to one embodiment, the feed motor 175 then rotates the nut that rotates the lead screw 170, which causes the piston 165 to actuate. Dispense stage pump 180 ("dispensing pump 180") similarly includes dispensing chamber 185, dispensing stage diaphragm 190, piston 192, lead screw 195 and dispensing motor 200. can do. Dispense motor 200 may drive lead screw 195 through a threaded nut (eg, a Tolon or other material nut).

다른 실시예에 따르면, 공급단(105) 및 분배단(110)은 공압 작동식 펌프 또는 유압 작동식 펌프, 유압 펌프 또는 다른 펌프를 비롯한 다양한 다른 펌프일 수 있다. 공급단을 위한 공압 작동식 펌프 및 스테퍼 모터 구동식 유압 펌프를 사용하는 다단계 펌프의 한 가지 예는 미국 특허 출원 제11/051,576호에 설명되어 있다. 그러나, 공급단 및 분배단 모두에서 모터를 사용하는 것은, 유압 배관, 제어 시스템 및 유체가 없다는 점에서 장점을 제공하며, 이에 따라 공간을 줄이고 및 누출 가능성을 낮춘다.According to another embodiment, feed stage 105 and distribution stage 110 may be a variety of other pumps, including pneumatically actuated pumps or hydraulically actuated pumps, hydraulic pumps, or other pumps. One example of a multistage pump using a pneumatically actuated pump and a stepper motor driven hydraulic pump for the feed stage is described in US patent application Ser. No. 11 / 051,576. However, the use of motors at both the supply and distribution stages offers advantages in the absence of hydraulic piping, control systems and fluids, thereby saving space and reducing the possibility of leakage.

공급 모터(175) 및 분배 모터(200)는 임의의 적절한 모터일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분배 모터(200)는 영구자석 동기 모터("PMSM")이다. PMSM은, 모터(200), 제어기 내장형 다단계 펌프(100) 또는 별도의 펌프 제어기(예컨대, 도 1에 도시된 바와 같음)에서 필드 오리엔티드 컨트롤("FOC") 또는 당업계에 공지된 다른 유형의 위치/속도 제어를 이용하는 디지털 신호 프로세서("DSP")에 의해 제어될 수 있다. PMSM(200)은, 분배 모터(200)의 위치의 실시간 피드백을 위한 인코더(예컨대, 정교한 라인 회전 위치 인코더)를 더 포함할 수 있다. 피스톤(192)의 위치에 대한 정확하고 반복가능한 제어를 위해 위치 센서를 사용하며, 이에 따라 분배 챔버(185) 내의 유체 이동에 대한 정확하고 반복가능한 제어가 가능하다. 예 를 들어, 일 실시예에 따르면 DSP에 8000 펄스를 제공하는 2000 라인 인코더를 사용하면, 0.045 도만큼 회전할 때 정확한 측정 및 제어가 가능하다. 또한, PMSM은 진동이 거의 없거나 전혀 진동이 없는 상태에서 느린 속도로 운전 가능하다. 공급 모터(175)는 또한 PMSM 또는 스테퍼 모터일 수 있다. 또한, 공급 펌프는, 공급 펌프가 원위치에 있을 때를 알려주는 홈 센서(home sensor)를 포함할 수 있다는 점에 주의해야만 한다.Supply motor 175 and distribution motor 200 may be any suitable motor. According to one embodiment, the dispensing motor 200 is a permanent magnet synchronous motor (“PMSM”). The PMSM can be a field-oriented control (“FOC”) or other type known in the art in a motor 200, a controller-integrated multistage pump 100, or a separate pump controller (eg, as shown in FIG. 1). It can be controlled by a digital signal processor ("DSP") using position / speed control. The PMSM 200 may further include an encoder (eg, a sophisticated line rotation position encoder) for real-time feedback of the position of the distribution motor 200. Position sensors are used for accurate and repeatable control of the position of the piston 192, thereby allowing accurate and repeatable control of fluid movement in the dispensing chamber 185. For example, according to one embodiment, using a 2000 line encoder that provides 8000 pulses to the DSP allows accurate measurement and control when rotating by 0.045 degrees. In addition, PMSM can operate at a slow speed with little or no vibration. Supply motor 175 may also be a PMSM or stepper motor. It should also be noted that the feed pump may include a home sensor that indicates when the feed pump is in place.

도 3a는 다단계 펌프(100)에 대한 펌프 조립체의 일 실시예의 개략도이다. 다단계 펌프(100)는, 다단계 펌프(100)를 통과하는 다양한 유체 유동 경로를 한정하고 공급 챔버(155) 및 분배 챔버(185)를 적어도 부분적으로 한정하는 분배 블록(205)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분배 펌프 블록(205)은 PTFE, 개질된 PTFE, 또는 다른 재료로 된 단일 블록일 수 있다. 이들 재료는 다수의 공정 액과 반응하지 않거나 또는 최소한으로 반응하기 때문에, 이들 재료를 사용하면 최소한의 추가적인 하드웨어를 사용하여 분배 블록(205) 내부에 직접 유동 통로 및 펌프 챔버를 기계가공할 수 있도록 해준다. 분배 블록(205)은 결과적으로 통합된 유체 매니폴드를 제공함으로써 배관의 필요성을 줄여준다.3A is a schematic diagram of one embodiment of a pump assembly for a multistage pump 100. The multistage pump 100 may include a distribution block 205 that defines various fluid flow paths through the multistage pump 100 and at least partially defines the supply chamber 155 and the distribution chamber 185. According to one embodiment, the dispense pump block 205 may be a single block of PTFE, modified PTFE, or other material. Because these materials do not or minimally react with a large number of process solutions, the use of these materials enables the machining of flow passages and pump chambers directly within the distribution block 205 with a minimum of additional hardware. . The distribution block 205 consequently reduces the need for piping by providing an integrated fluid manifold.

분배 블록(205)은, 예컨대 수용되는 유체가 통과하는 입구(210), 배기 구간 중에 유체를 배기하기 위한 배기 출구(215), 및 분배 구간 중에 분배되는 유체가 통과하는 분배 출구(220)를 비롯하여 다양한 외부 입구 및 출구를 포함할 수 있다. 도 3a의 예에 있어서 분배 블록(205)은, 퍼지된 유체가 공급 챔버로 돌아가기 때문에(도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같음) 외부 퍼지 출구를 포함하지 않는다. 그러 나, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 유체는 외부로 퍼지될 수 있다. 발명의 명칭이 "O-링이 없는 로우 프로파일 부속품 및 이러한 부속품의 조립체(O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof)"이며 개시게 이라에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/741,667호는 분배 블록(205)의 외부 입구 및 출구를 유체 도관에 연결하기 위해 사용될 수 있는 부속품의 실시예를 설명하며, 상기 가특허 출원은 인용함으로써 본 명세서에 완전히 포함된다.The dispensing block 205 includes, for example, an inlet 210 through which the fluid received passes, an exhaust outlet 215 for exhausting the fluid during the exhaust section, and a distribution outlet 220 through which the fluid dispensed during the distribution section passes. Various external inlets and outlets may be included. In the example of FIG. 3A, the distribution block 205 does not include an external purge outlet because purged fluid is returned to the supply chamber (as shown in FIGS. 4A and 4B). However, in another embodiment of the present invention, the fluid may be purged outward. United States Provisional Patent, filed December 2, 2005 by the Initiator, entitled “O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof”. Application 60 / 741,667 describes an embodiment of an accessory that can be used to connect the outer inlet and outlet of distribution block 205 to a fluid conduit, which is incorporated herein by reference in its entirety.

분배 블록(205)은 유체를 공급 펌프, 분배 펌프 및 필터(120)로 이동시킨다. 피스톤 하우징(227)은 피스톤(165) 및 피스톤(192)을 보호할 수 있으며, 펌프 덮개(225)는 공급 모터(175) 및 분배 모터(200)가 손상되지 않도록 보호할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따르면 폴리에틸렌 또는 다른 폴리머로 형성된다. 밸브 플레이트(230)는, 유체 유동이 다단계 펌프(100)의 다양한 구성요소로 지향되도록 구성될 수 있는 밸브 시스템[예컨대, 도 2의 입구 밸브(125), 아이솔레이션 밸브(130), 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및 배기 밸브(145)]을 위한 밸브 하우징을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 입구 밸브(125), 아이솔레이션 밸브(130), 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및 배기 밸브(145)는 각각 적어도 부분적으로 밸브 플레이트(230)에 통합되며, 대응하는 다이어프램에 압력 또는 진공이 가해지는지의 여부에 따라 개방되거나 또는 폐쇄되는 다이어프램 밸브이다. 다른 실시예에 있어서, 밸브 중 일부는 분배 블록(205)에 대해 외부에 있을 수 있거나 또는 추가적인 밸브 플레이트에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, PTFE로 된 시트(sheet)가 밸브 플레이트(230)와 분배 블록(205) 사이에 삽입되어 다양한 밸브의 다이어프램을 형성한다. 밸브 플레이트(230)는, 각각의 밸브가 대응하는 다이어프램에 압력 또는 진공을 가할 수 있도록 하는 밸브 제어 입구를 포함한다. 예를 들면, 입구(235)는 배리어 밸브(135)에 대응하며, 입구(240)는 퍼지 밸브(140)에 대응하고, 입구(245)는 아이솔레이션 밸브(130)에 대응하며, 입구(250)는 배기 밸브(145)에 대응하고, 입구(255)는 입구 밸브(125)에 대응한다[출구 밸브(147)는 이 경우에 외부에 있음]. 이러한 입구에 대해 선택적으로 압력 또는 진공을 가함으로써 대응하는 밸브를 개방하고 폐쇄한다.Dispense block 205 moves fluid to feed pump, dispense pump, and filter 120. The piston housing 227 may protect the piston 165 and the piston 192, the pump cover 225 may protect the supply motor 175 and the dispensing motor 200 from damage, and According to one embodiment it is formed of polyethylene or another polymer. The valve plate 230 is a valve system (eg, inlet valve 125, isolation valve 130, barrier valve 135) that can be configured to direct fluid flow to various components of multistage pump 100. ), A purge valve 140 and an exhaust valve 145. According to one embodiment, the inlet valve 125, the isolation valve 130, the barrier valve 135, the purge valve 140 and the exhaust valve 145 are each at least partially integrated into the valve plate 230 and correspondingly. The diaphragm valve is opened or closed depending on whether pressure or vacuum is applied to the diaphragm. In other embodiments, some of the valves may be external to the distribution block 205 or may be disposed in additional valve plates. According to one embodiment, a sheet of PTFE is inserted between the valve plate 230 and the distribution block 205 to form diaphragms of the various valves. The valve plate 230 includes a valve control inlet that allows each valve to apply pressure or vacuum to the corresponding diaphragm. For example, inlet 235 corresponds to barrier valve 135, inlet 240 corresponds to purge valve 140, inlet 245 corresponds to isolation valve 130, and inlet 250. Corresponds to exhaust valve 145, and inlet 255 corresponds to inlet valve 125 (outlet valve 147 is external in this case). By selectively applying pressure or vacuum to this inlet, the corresponding valve is opened and closed.

밸브 제어 가스 및 진공은, 밸브 제어 매니폴드[상부 덮개(263) 또는 하우징 덮개(225) 아래의 영역에 있음]로부터 분배 블록(205)을 통해 밸브 플레이트(230)까지 연장되는 밸브 제어 공급 라인(260)을 매개로 하여 밸브 플레이트(230)에 제공된다. 밸브 제어 가스 공급 입구(265)는 압축된 가스를 밸브 제어 매니폴드에 제공하고, 진공 입구(270)는 진공(또는 낮은 압력)을 밸브 제어 매니폴드에 제공한다. 밸브 제어 매니폴드는 3방향 밸브(3-way valve)로서 작용하여 대응하는 밸브(들)를 작동시키기 위해 공급 라인(260)을 매개로 하여 밸브 플레이트(230)의 적절한 입구에 압축된 가스 또는 진공이 전달되도록 한다. 발명의 명칭이 "고정 체적의 밸브 시스템(Fixed Volume Valve System)"이고 개쉬게 등이 2006년 11월 20일자로 출원한 미국 특허 출원 제11/602,457호[ENTG1770-1]는 인용함으로써 전체 내용이 본 명세서에 포함되며, 상기 미국 특허 출원에서는 일 실시예에 있어서 설명된 바와 같은 밸브 플레이트가 사용될 수 있으며, 이 밸브 플레이트는 밸브의 홀드업 체적을 감소시키고 진공 섭동에 의한 체적 변동을 없애주며 진공 요구조건을 줄여 주고 밸브 다이어프램 상의 응력을 감소시킨다.The valve control gas and vacuum are supplied from the valve control manifold (in the area under the top cover 263 or the housing cover 225) to the valve control supply line through the distribution block 205 to the valve plate 230. 260 is provided to the valve plate 230 via the medium. The valve control gas supply inlet 265 provides compressed gas to the valve control manifold, and the vacuum inlet 270 provides a vacuum (or low pressure) to the valve control manifold. The valve control manifold acts as a 3-way valve to compress the gas or vacuum compressed into the appropriate inlet of the valve plate 230 via the supply line 260 to actuate the corresponding valve (s). To be delivered. The U.S. Patent Application No. 11 / 602,457 [ENTG1770-1], entitled "Fixed Volume Valve System" and filed November 20, 2006, by Gashge et al., Is incorporated by reference in its entirety. Included herein, in the U.S. patent application, a valve plate as described in one embodiment may be used, which reduces the hold-up volume of the valve, eliminates volume fluctuations caused by vacuum perturbation, and requires vacuum Reduces conditions and reduces stress on valve diaphragms.

도 3b는 다단계 펌프(100)의 또 다른 실시예의 개략도이다. 도 3b에 도시된 다수의 특징부는 앞서 도 3a와 함께 설명한 특징부와 유사하다. 그러나, 도 3b의 실시예는 유체 점적(drip)이 다단계 펌프(100)의 하우징 전자장치 영역에 들어가지 못하도록 하는 몇 가지 특징부를 포함한다. 유체 점적은, 예컨대 조작자가 튜브를 입구(210), 출구(215), 또는 배기(220)에 연결하거나 이들로부터 떼어낼 때 발생할 수 있다. "점적 방지(drip proof)" 특징부는 잠재적으로 유해한 화학물질의 방울이 펌프, 특히 전자장치 챔버로 들어가지 못하도록 구성되며, 반드시 펌프가 "방수"(예컨대, 새지 않으면서 유체 내에 잠수 가능함)일 것을 요구하지는 않는다. 다른 실시예에 따르면, 상기 펌프는 완벽하게 밀봉될 수 있다.3B is a schematic diagram of another embodiment of a multistage pump 100. Many of the features shown in FIG. 3B are similar to the features previously described with FIG. 3A. However, the embodiment of FIG. 3B includes several features that prevent fluid drips from entering the housing electronics region of the multistage pump 100. Fluid droplets may occur, for example, when the operator connects or detaches the tube from the inlet 210, the outlet 215, or the exhaust 220. The “drip proof” feature is configured to prevent droplets of potentially harmful chemicals from entering the pump, especially the electronics chamber, and requires that the pump be “waterproof” (eg, submersible in the fluid without leaking). I do not. According to another embodiment, the pump may be completely sealed.

일 실시예에 따르면, 분배 블록(205)은 상부 덮개(263)와 만나는 분배 블록(205)의 에지로부터 외측으로 돌출된 수직 돌출형 플랜지 또는 립(lip)(272)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 상부 에지 상에서, 상부 덮개(263)의 상부는 립(272)의 상부 표면과 같은 높이에 있게 된다. 이는, 분배 블록(205) 및 상부 덮개(263)의 상부 경계 부근의 점적이 경계를 통해서보다는 분배 블록(205) 위로 흐르는 경향을 갖도록 해준다. 그러나, 상부 덮개(263)는 측부에서 립(272)의 기부와 같은 높이로 되거나, 그렇지 않으면 립(272)의 외측 표면으로부터 안쪽으로 오프셋된다. 이는 점적이 상부 덮개(263)와 분배 블록(205)의 사이보다는 상부 덮개(263) 및 립(272)에 의해 형성된 코너를 따라 아래도 흐르는 경향을 갖도록 해준다. 또한, 고무 시일은 상부 덮개(263)의 상부 에지와 후방 플레이트(271) 사이에 위치하여 점적이 상부 덮개(263)와 후방 플레이트(271) 사이로 새지 못하도록 한다.According to one embodiment, the distribution block 205 may include a vertically protruding flange or lip 272 projecting outward from the edge of the distribution block 205 which meets the top cover 263. According to one embodiment, on the upper edge, the top of the top cover 263 is flush with the top surface of the lip 272. This allows the droplets near the upper boundary of the distribution block 205 and the top cover 263 to tend to flow over the distribution block 205 rather than through the boundary. However, the top cover 263 is flush with the base of the lip 272 at the side, or otherwise offset inward from the outer surface of the lip 272. This allows the droplets to tend to flow down along the corners formed by the top cover 263 and the lips 272 rather than between the top cover 263 and the distribution block 205. In addition, a rubber seal is located between the top edge of the top cover 263 and the back plate 271 to prevent the droplets from leaking between the top cover 263 and the back plate 271.

분배 블록(205)은, 또한 분배 블록(205)에 형성되는 경사 표면을 포함하는 경사진 특징부(273)를 포함할 수 있으며, 이 경사 표면은 펌프(100)의 하우징 전자장비의 영역으로부터 멀리 아래로 경사져 있다. 결과적으로, 분배 블록(205)의 상부 부근의 점적은 전자장비로부터 멀어지게 된다. 추가적으로, 펌프 덮개(225)는 또한 분배 블록(205)의 외측부 에지로부터 약간 안쪽으로 오프셋될 수 있으므로, 펌프(100)의 측부를 따라 내려오는 점적은 펌프 덮개(225)와 펌프(100)의 다른 부분의 경계를 지나 흐르는 경향이 있다.Dispensing block 205 may also include an inclined feature 273 that includes an inclined surface formed in the distribution block 205, which is inclined away from the area of the housing electronics of the pump 100. It is sloped down. As a result, the droplets near the top of the distribution block 205 move away from the electronic equipment. In addition, the pump cover 225 may also be offset slightly inward from the outer edge of the distribution block 205, so that the drop down along the side of the pump 100 is different from that of the pump cover 225 and the pump 100. It tends to flow past the boundary of the part.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 덮개가 분배 블록(205)과 이웃할 때마다 금속 덮개의 수직 표면은 분배 블록(205)의 대응하는 수직 표면으로부터 약간 안쪽으로(예컨대, 64분의 1인치 또는 0.396875 밀리미터 정도) 오프셋될 수 있다. 또한, 다단계 펌프(100)는 시일, 경사진 특징부 및 다른 특징부를 포함할 수 있으므로 점적이 다단계 펌프(100)의 하우징 전자장비 부분에 들어가지 못하도록 한다. 또한, 후술하는 도 4a에 도시된 바와 같이, 후방 플레이트(271)는 추가적인 "점적 방지" 다단계 펌프(100)에 대한 특징부를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, each time the metal cover is adjacent to the distribution block 205, the vertical surface of the metal cover is slightly inward (eg, 1/64 inch) from the corresponding vertical surface of the distribution block 205. Or 0.396875 millimeters). In addition, the multistage pump 100 may include seals, sloped features, and other features to prevent drops from entering the housing electronics portion of the multistage pump 100. Also, as shown in FIG. 4A described below, the back plate 271 may include features for an additional “drip resistant” multistage pump 100.

도 4a는 분배 블록을 통과하도록 형성된 유체 유동 경로를 볼 수 있도록 투명하게 제작된 분배 블록(205)을 구비한 다단계 펌프(100)의 일 실시예의 개략도이다. 분배 블록(205)은 다단계 펌프(100)를 위한 다양한 챔버 및 유체 유동 챔버를 한정한다. 일 실시예에 따르면, 공급 챔버(155) 및 분배 챔버(185)는 분배 블 록(205)에 직접적으로 기계가공될 수 있다. 또한, 다양한 유동 통로를 분배 블록(205)에 기계가공할 수 있다. 유체 유동 통로(275)(도 5c에 도시됨)는 입구(210)로부터 입구 밸브까지 연장된다. 유체 유동 통로(280)는 입구 밸브로부터 공급 챔버(155)까지 연장되어 입구(210)로부터 공급 펌프(150)까지의 경로를 완성한다. 밸브 하우징(230)에 있는 입구 밸브(125)는 입구(210)와 공급 펌프(150) 사이의 유동을 조절한다. 유동 통로(285)는 공급 펌프(150)로부터 밸브 플레이트(230)에 있는 아이솔레이션 밸브(130)까지 유체를 이동시킨다. 아이솔레이션 밸브(130)의 배출물은 다른 유동 통로(도시 생략)에 의해 필터(120)까지 이동된다. 유체는 필터(120)로부터 필터(120)를 배기 밸브(145) 및 배리어 밸브(135)에 연결하는 유동 통로를 통해 유동한다. 배기 밸브(145)의 배출물은 배기 출구(215)까지 이동되는 반면, 배리어 밸브(135)의 배출물은 유동 통로(290)를 통해 분배 펌프(180)까지 이동된다. 분배 펌프는 분배 구간 중에 유동 통로(295)를 통해 출구(220)까지, 또는 퍼지 구간 중에 유동 통로(300)를 통해 퍼지 밸브까지 유체를 배출할 수 있다. 유체는 퍼지 구간 중에 유동 통로(305)를 통해 공급 펌프까지 복귀할 수 있다. 유체 유동 통로는 PTFE 블록(또는 다른 재료의 블록)에 직접 형성될 수 있기 때문에, 분배 블록(205)은 다단계 펌프(100)의 다양한 구성요소 사이에서 공정액을 위한 배관으로서 작용할 수 있으며, 이는 추가적인 배관에 대한 필요성을 없애거나 또는 줄여준다. 다른 경우에 있어서, 유체 유동 통로를 형성하기 위해 분배 블록(205)에 배관을 삽입할 수 있다. 도 4b는 일 실시예에 따른 분배 블록 내부의 수 개의 유동 통로를 볼 수 있도록 투명하게 제작된 분배 블록(205)의 개략도이다.4A is a schematic diagram of one embodiment of a multistage pump 100 having a dispensing block 205 made transparent to view a fluid flow path formed through the dispensing block. The distribution block 205 defines various chambers and fluid flow chambers for the multistage pump 100. According to one embodiment, the supply chamber 155 and the distribution chamber 185 may be machined directly to the distribution block 205. In addition, various flow passages may be machined into the distribution block 205. Fluid flow passage 275 (shown in FIG. 5C) extends from inlet 210 to inlet valve. The fluid flow passage 280 extends from the inlet valve to the supply chamber 155 to complete the path from the inlet 210 to the feed pump 150. Inlet valve 125 in valve housing 230 regulates the flow between inlet 210 and feed pump 150. Flow passage 285 moves fluid from feed pump 150 to isolation valve 130 in valve plate 230. The discharge of the isolation valve 130 is moved to the filter 120 by another flow passage (not shown). Fluid flows from the filter 120 through a flow passage connecting the filter 120 to the exhaust valve 145 and the barrier valve 135. The discharge of the exhaust valve 145 is moved to the exhaust outlet 215, while the discharge of the barrier valve 135 is moved to the distribution pump 180 through the flow passage 290. The dispensing pump may discharge fluid to the outlet 220 through the flow passage 295 during the dispensing section, or to the purge valve through the flow passage 300 during the purge section. Fluid may return to the supply pump through flow passage 305 during the purge interval. Since the fluid flow passage can be formed directly in the PTFE block (or block of other material), the distribution block 205 can act as a piping for the process liquid between the various components of the multistage pump 100, which is an additional Eliminate or reduce the need for piping. In other cases, tubing can be inserted into the distribution block 205 to form a fluid flow passage. 4B is a schematic diagram of a distribution block 205 made transparent to view several flow passages within the distribution block according to one embodiment.

도 4a로 돌아가면, 도 4a는 또한 공급 펌프(150)를 볼 수 있도록 상부 덮개(263) 및 펌프 덮개(225)가 제거된 다단계 펌프(100)를 도시하고 있으며, 이 다단계 펌프는 공급단 펌프(150), 분배 펌프(180), 분배 모터(200), 및 밸브 제어 매니폴드(302)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 펌프(150), 분배 펌프(180) 및 밸브 플레이트(230)의 일부분은 분배 블록(205)에 있는 대응하는 구멍에 삽입된 바아(bar)(예컨대, 금속 바아)를 이용하여 분배 블록(205)에 연결될 수 있다. 각각의 바아는 나사를 수용하기 위해 나사산이 형성된 하나 이상의 구멍을 포함할 수 있다. 예로서, 분배 모터(200) 및 피스톤 하우징(227)은 하나 이상의 나사[예컨대, 나사(275) 및 나사(280)]를 매개로 하여 분배 블록(205)에 장착될 수 있으며, 상기 나사는 분배 블록(205)에 있는 나사 구멍을 통해 연장되어 바아(285)에 있는 대응하는 구멍까지 나사 결합된다. 분배 블록(205)에 구성요소를 결합하기 위한 이러한 메커니즘은 예로서 제시된 것이며 임의의 적절한 부착 메커니즘이 사용될 수 있음에 주의해야 한다.Returning to FIG. 4A, FIG. 4A also shows a multistage pump 100 with the top cover 263 and pump cover 225 removed to view the feed pump 150, which is a feed stage pump. 150, dispensing pump 180, dispensing motor 200, and valve control manifold 302. According to one embodiment of the invention, a portion of the feed pump 150, the dispense pump 180 and the valve plate 230 are inserted into a corresponding hole in the distribution block 205 (eg, a metal). Bar) to connect to distribution block 205. Each bar may include one or more threads that are threaded to receive a screw. By way of example, the dispensing motor 200 and the piston housing 227 may be mounted to the dispensing block 205 via one or more screws (eg, screws 275 and screws 280), the screws dispensing. It extends through the threaded hole in block 205 and threaded to the corresponding hole in bar 285. It should be noted that this mechanism for coupling components to distribution block 205 is presented by way of example and any suitable attachment mechanism may be used.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 후방 플레이트(271)는, 상부 덮개(263) 및 펌프 덮개(225)가 장착되는 내측으로 연장된 탭[예컨대, 브라켓(274)]을 포함할 수 있다. 상부 덮개(263) 및 펌프 덮개(225)가 [예컨대, 상부 덮개(263)의 하부 에지 및 후방 에지에서, 그리고 펌프 덮개(225)의 상부 에지 및 후방 에지에서] 브라켓(274)과 오버랩되기 때문에, 상부 덮개(263)의 하부 에지와 펌프 덮개(225)의 상부 에지 사이의 임의의 공간 사이에서, 또는 상부 덮개(263) 및 펌프 덮개(225)의 후방 에지에서 전자장비 영역으로의 점적의 유동이 방지된다.According to one embodiment of the invention, the back plate 271 may include an inwardly extending tab (eg, bracket 274) on which the top cover 263 and the pump cover 225 are mounted. Because top cover 263 and pump cover 225 overlap bracket 274 (eg, at the lower and rear edges of top cover 263 and at the upper and rear edges of pump cover 225). , Flow of the drop into the electronics region between any space between the bottom edge of the top cover 263 and the top edge of the pump cover 225, or at the rear edge of the top cover 263 and the pump cover 225. This is avoided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 매니폴드(302)는 선택적으로 압력/진공이 밸브 플레이트(230)에 가해지도록 하기 위해 소정 세트의 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 이에 따라, 진공 또는 압력이 밸브에 가해지도록 하는 특수한 솔레노이드가 존재하는 경우, 실시에 따라서는, 솔레노이드가 열을 발생시키게 된다. 일 실시예에 따르면, 매니폴드(302)는 분배 블록(205), 특히 분배 챔버(185)로부터 멀리 PCB 보드[후방 플레이트(271)에 장착되며 도 4c에 보다 양호하게 도시됨] 아래에 장착된다. 매니폴드(302)는 브라켓에 장착될 수 있으며, 브라켓은 다음에 후방 플레이트(271)에 장착되거나 또는 다른 방식으로 후방 플레이트(271)에 결합될 수 있다. 이는 매니폴드(302)에 있는 솔레노이드로부터의 열이 분배 블록(205) 내의 유체에 영향을 미치지 못하도록 돕는다. 후방 플레이트(271)는, 매니폴드(302) 및 PCB 보드로부터 열을 발산시킬 수 있는 스테인레스 강, 기계가공된 알루미늄 또는 다른 재료로 제작될 수 있다. 다시 말하면, 후방 플레이트(271)는 매니폴드(302) 및 PCB 보드를 위한 열 발산용 브라켓으로서 작용할 수 있다. 펌프(100)는 후방 플레이트(271)에 의해 열이 전도될 수 있는 표면 또는 다른 구조물에 추가로 장착될 수 있다. 따라서, 후방 플레이트(271) 및 후방 플레이트가 부착되는 구조물은 매니폴드(302) 및 펌프(100)의 전자장비를 위한 히트 싱크(heat sink)로서 작용한다.According to one embodiment of the invention, the manifold 302 may optionally include a set of solenoid valves to allow pressure / vacuum to be applied to the valve plate 230. As a result, when there is a special solenoid which causes a vacuum or pressure to be applied to the valve, the solenoid generates heat depending on the implementation. According to one embodiment, the manifold 302 is mounted below the distribution block 205, in particular below the PCB board (mounted on the rear plate 271 and better shown in FIG. 4C) away from the distribution chamber 185. . Manifold 302 may be mounted to a bracket, which may then be mounted to rear plate 271 or otherwise coupled to rear plate 271. This helps to prevent heat from the solenoid in the manifold 302 from affecting the fluid in the distribution block 205. The back plate 271 may be made of stainless steel, machined aluminum or other material capable of dissipating heat from the manifold 302 and the PCB board. In other words, the back plate 271 can act as a heat dissipation bracket for the manifold 302 and the PCB board. The pump 100 may be further mounted to a surface or other structure where heat may be conducted by the back plate 271. Thus, the back plate 271 and the structure to which the back plate is attached act as a heat sink for the electronics of the manifold 302 and the pump 100.

도 4c는 밸브 플레이트(230)에 압력 또는 진공을 가하기 위한 공급 라인(260)을 도시하는 다단계 펌프(100)의 개략도이다. 도 3과 함께 설명한 바와 같 이, 밸브 플레이트(230)에 있는 밸브는 유체가 다단계 펌프(100)의 다양한 구성요소까지 유동할 수 있도록 구성될 수 있다. 밸브의 작동은 압력 또는 진공을 각각의 공급 라인(260)에 가하도록 해주는 밸브 제어 매니폴드(302)에 의해 제어된다. 각각의 공급 라인(260)은 소형 오리피스를 구비한 부속품(예시적인 부속품은 318로 표시되어 있음)을 포함할 수 있다. 이러한 오리피스의 직경은 대응하는 공급 라인(260)의 직경보다 작을 수 있으며, 상기 공급 라인에는 부속품(318)이 부착된다. 일 실시예에 있어서, 상기 오리피스의 직경은 약 0.010 인치일 수 있다. 따라서, 부속품(318)의 오리피스는 공급 라인(260)에 제한조건을 설정하는 역할을 할 수 있다. 각각의 공급 라인(260)에 있는 오리피스는 공급 라인에 대한 압력과 진공의 인가 사이의 급격한 압력차의 효과를 완화시키는 데 도움이 되며, 이에 따라 밸브에 압력과 진공을 가하는 중에 천이구간을 완만하게 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 오리피스는 하류의 밸브의 다이어프램에 대한 압력 변화의 영향을 감소시키는 데 도움이 된다. 이는, 밸브가 보다 부드럽게 그리고 보다 느리게 개폐될 수 있도록 해주며, 이에 따라 밸브의 개폐에 의해 유발될 수 있는 시스템 내에서의 보다 완만한 압력 천이구간이 늘어나도록 할 수 있고, 실제로 밸브 자체의 수명을 연장시킬 수 있다.4C is a schematic diagram of a multi-stage pump 100 showing supply line 260 for applying pressure or vacuum to valve plate 230. As described in conjunction with FIG. 3, the valves in the valve plate 230 may be configured to allow fluid to flow to various components of the multistage pump 100. The operation of the valve is controlled by a valve control manifold 302 that allows pressure or vacuum to be applied to each supply line 260. Each supply line 260 may include an accessory with a small orifice (an exemplary accessory is labeled 318 ). The diameter of this orifice may be smaller than the diameter of the corresponding supply line 260, to which the fitting 318 is attached. In one embodiment, the diameter of the orifice may be about 0.010 inches. Thus, the orifice of accessory 318 may serve to set constraints on supply line 260. The orifice in each supply line 260 helps to mitigate the effect of the sudden pressure difference between the pressure on the supply line and the application of vacuum, thereby smoothing the transition intervals while applying pressure and vacuum to the valve. can do. In other words, the orifice helps to reduce the effect of pressure changes on the diaphragm of the downstream valve. This allows the valve to open and close more smoothly and slower, thereby allowing more gentle pressure transitions in the system to be caused by opening and closing the valve, which in turn increases the life of the valve itself. Can be extended.

도 4c는 또한 매니폴드(302)가 결합될 수 있는 PCB 보드(397)를 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 매니폴드(302)는 PCB 보드(397)로부터 신호를 받아 솔레노이드가 개방되도록/폐쇄되도록 하여 다단계 펌프(100)의 밸브를 제어하는 다양한 공급 라인(260)에 진공/압력을 가할 수 있다. 또한, 도 4c에 도시된 바 와 같이, 매니폴드(302)는 분배 블록(205)으로부터 PCB 보드(397)의 원위단부에 위치할 수 있으므로 분배 블록(205) 내의 유체에 대한 열의 영향을 감소시킨다. 또한, 열을 발생시키는 구성요소는 분배 블록(205)으로부터 멀리 PCB 보드의 측부에 위치할 수 있으므로, PCB 구조 및 공간 제한조건에 기초하여 실시 가능한 정도까지, 역시 열의 영향을 감소시킨다. 매니폴드(302) 및 PCB 보드(397)로부터의 열은 후방 플레이트(271)에 의해 발산될 수 있다. 반면에, 도 4d는 분배 블록(205)에 직접 매니폴드(302)가 장착되는 펌프(100)의 실시예의 개략도이다.4C also shows a PCB board 397 to which the manifold 302 can be coupled. According to one embodiment of the present invention, the manifold 302 receives a signal from the PCB board 397 to allow the solenoid to be opened / closed to vacuum the various supply lines 260 that control the valve of the multistage pump 100. Pressure may be applied. In addition, as shown in FIG. 4C, the manifold 302 may be located distal to the PCB board 397 from the distribution block 205 to reduce the effect of heat on the fluid in the distribution block 205. . In addition, heat generating components can be located on the side of the PCB board away from the distribution block 205, thus reducing the effects of heat, to the extent practicable based on the PCB structure and space constraints. Heat from manifold 302 and PCB board 397 may be dissipated by back plate 271. On the other hand, FIG. 4D is a schematic diagram of an embodiment of a pump 100 in which a manifold 302 is mounted directly to the distribution block 205.

이제 다단계 펌프(100)의 작동을 설명하는 것이 유용할 수 있다. 다단계 펌프(100)의 작동 중에, 다단계 펌프(100)의 밸브를 개방하거나 폐쇄하여 다단계 펌프(100)의 다양한 부분에 대한 유체 유동을 허용하거나 또는 억제한다. 일 실시예에 따르면, 이들 밸브는 압력 또는 진공이 가해지는가의 여부에 따라 개방되거나 또는 폐쇄되는 공압 작동식(즉, 가스 구동식) 다이어프램 밸브일 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는, 임의의 적절한 밸브가 사용될 수 있다.It may now be useful to describe the operation of the multistage pump 100. During operation of the multistage pump 100, opening or closing the valve of the multistage pump 100 allows or inhibits fluid flow to various portions of the multistage pump 100. According to one embodiment, these valves may be pneumatically actuated (ie gas driven) diaphragm valves that open or close depending on whether pressure or vacuum is applied. However, in other embodiments of the present invention, any suitable valve may be used.

다음은 다단계 펌프(100)의 다양한 작동 단계의 요약을 제공한다. 그러나, 다단계 펌프(100)는 밸브의 시퀀스를 수행하고 압력을 제어하기 위한 다양한 제어 기법에 따라 제어될 수 있으며, 이러한 제어 방법은 발명의 명칭이 "침지 리소그래피 시스템에서의 유체 유동 제어를 위한 시스템 및 방법(Systems and Methods for Fluid Flow Control in an Immersion Lithography System)"이며 클라크 마이클, 맥러플린 로버트 에프, 및 래버디에 마크에 의해 2006년 8월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/502,729호에 설명된 방법들을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않으 며, 상기 미국 특허 출원에서 설명된 각각의 방법들은 인용함으로써 본 명세서에 그 전체 내용이 포함된다. 일 실시예에 따르면, 다단계 펌프(100)는 준비 구간, 분배 구간, 충전 구간, 예비 여과 구간, 여과 구간, 배기 구간, 퍼지 구간 및 정적 퍼지 구간을 포함할 수 있다. 공급 구간 중에, 입구 밸브(125)는 개방되고, 공급단 펌프(150)는 공급단 다이어프램(160)을 이동시켜(예컨대, 밀어서) 유체가 공급 챔버(155) 내로 유입되도록 한다. 일단 충분한 양의 유체가 공급 챔버(155)를 채우면, 입구 밸브(125)가 폐쇄된다. 여과 구간 중에, 공급단 펌프(150)는 공급단 다이어프램(160)을 이동시켜 공급 챔버(155)로부터 유체를 이동시킨다. 아이솔레이션 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)를 개방하여 유체가 필터(120)를 통해 분배 챔버(185)까지 유동하도록 해준다. 일 실시예에 따르면, 아이솔레이션 밸브(130)는 우선적으로(예컨대, "예비 여과 구간"에서) 개방될 수 있으므로 필터(120)에서 압력이 상승하도록 해주며, 이후에 배리어 밸브(135)가 개방되어 유체가 분배 챔버(185)로 유동하도록 해준다. 다른 실시예에 따르면, 아이솔레이션 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)는 모두 개방될 수 있으며, 공급 펌프를 작동시켜 필터의 분배 측의 압력을 상승시킨다. 여과 구간 중에, 분배 펌프(180)는 원위치로 이동될 수 있다. 발명의 명칭이 "가변적인 원위치 분배 시스템을 위한 시스템 및 방법(System and Method for a Variable Home Position Dispense System)"이고 2004년 11월 23일자로 래버디에 등이 출원한 미국 가특허 출원 제60/630,384호 및 발명의 명칭이 "가변적인 원위치 분배 시스템을 위한 시스템 및 방법(System and Method for a Variable Home Position Dispense System)"이고 2005년 11월 21일자로 래버디에 등 이 출원한 PCT 출원 제PCT/US2005/042127호에 설명된 바와 같이, 분배 펌프의 원위치는 분배 사이클에 있어서 분배 펌프에서 최대 가용 체적을 제공하는 위치일 수 있지만 분배 펌프가 제공할 수 있는 최대 가용 체적보다는 작으며, 전술한 2개의 특허는 모두 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 상기 원위치는 분배 사이클 동안 다단계 펌프(100)의 미사용 홀드업 체적을 감소시킬 수 있도록 다양한 매개변수에 기초하여 선택된다. 유사하게 공급 펌프(150)는 최대 가용 체적보다 작은 체적을 제공하는 윈위치로 이동될 수 있다.The following provides a summary of the various stages of operation of the multistage pump 100. However, the multi-stage pump 100 may be controlled according to various control techniques for performing a sequence of valves and controlling pressure, which control method is called "system for controlling fluid flow in an immersion lithography system and "Systems and Methods for Fluid Flow Control in an Immersion Lithography System" and described in US Patent Application No. 11 / 502,729 filed August 11, 2006 by Clark Michael, McLaughlin Robert F., and Laverdie Marc. Methods, including, but not limited to, the respective methods described in the above-mentioned US patent application, the entire contents of which are incorporated herein by reference. According to an embodiment, the multistage pump 100 may include a preparation section, a distribution section, a charging section, a preliminary filtration section, a filtration section, an exhaust section, a purge section, and a static purge section. During the supply section, the inlet valve 125 is open and the feed end pump 150 moves (eg, pushes) the feed end diaphragm 160 to allow fluid to enter the supply chamber 155. Once a sufficient amount of fluid fills the supply chamber 155, the inlet valve 125 is closed. During the filtration section, feed stage pump 150 moves supply stage diaphragm 160 to move fluid from supply chamber 155. The isolation valve 130 and the barrier valve 135 are opened to allow fluid to flow through the filter 120 to the distribution chamber 185. According to one embodiment, the isolation valve 130 may be opened preferentially (eg, in the "preliminary filtration section") to allow the pressure to rise in the filter 120, after which the barrier valve 135 is opened Allow fluid to flow into the dispensing chamber 185. According to another embodiment, the isolation valve 130 and the barrier valve 135 can both be opened and operate the feed pump to raise the pressure on the dispensing side of the filter. During the filtration section, the dispensing pump 180 may be moved to its original position. US Provisional Patent Application No. 60 / filed entitled "System and Method for a Variable Home Position Dispense System" and filed by Roverdee et al. On 23 November 2004. No. 630,384 and the invention entitled "System and Method for a Variable Home Position Dispense System" and filed by PCT Application No. PCT, filed on November 21, 2005 by Laverdie et al. As described in / US2005 / 042127, the home position of the dispensing pump may be a position that provides the maximum available volume in the dispensing pump in the dispensing cycle, but is less than the maximum available volume that the dispensing pump can provide, as described above. Patents are incorporated herein by reference. The home position is selected based on various parameters to reduce the unused hold up volume of the multistage pump 100 during the dispensing cycle. Similarly, feed pump 150 may be moved to a win position providing a volume less than the maximum available volume.

배기 구간의 초기에, 아이솔레이션 밸브(130)는 개방되며, 배리어 밸브(135)는 폐쇄되고, 배기 밸브(145)는 개방된다. 또 다른 실시예에 있어서, 배리어 밸브(135)는 배기 구간 중에 개방된 상태로 유지될 수 있으며, 배기 구간의 종료시에 폐쇄된다. 이 시간 동안, 배리어 밸브(135)가 개방된다면, 압력 센서(112)에 의해 측정될 수 있는 분배 챔버에서의 압력은 필터(120)에서의 압력에 의해 영향을 받을 것이기 때문에, 압력은 제어기에 의해 예측될 수 있다. 공급단 펌프(150)는 유체에 압력을 가하여 기포가 필터(120)로부터 개방된 배기 밸브(145)를 통해 제거되도록 한다. 공급단 펌프(150)는 사전에 결정된 속도로 배기가 이루어지도록 제어될 수 있으며, 이는 배기 시간을 더 길게 하고 배기 속도를 더 느리게 하며, 이에 따라 배기 폐기물의 양을 정확하게 제어할 수 있도록 해준다. 공급 펌프가 공압 방식의 펌프인 경우, 유체 유동 제한부는 배기 유체 경로에 배치될 수 있으며, 공급 펌프에 가해지는 공압은 "배기" 설정점의 압력을 유지하기 위해 증가되거나 감소될 수 있고, 다른 방식의 비제어 방법의 일부 제어를 가능하게 해준다.At the beginning of the exhaust section, the isolation valve 130 is open, the barrier valve 135 is closed, and the exhaust valve 145 is open. In another embodiment, the barrier valve 135 may remain open during the exhaust section and is closed at the end of the exhaust section. During this time, if the barrier valve 135 is open, the pressure in the dispensing chamber, which can be measured by the pressure sensor 112, will be affected by the pressure in the filter 120, so the pressure is controlled by the controller. Can be predicted. Feed stage pump 150 pressurizes the fluid so that air bubbles are removed through exhaust valve 145 open from filter 120. Feed stage pump 150 may be controlled to allow exhaust to occur at a predetermined rate, which allows for longer exhaust times and slower exhaust rates, thereby allowing accurate control of the amount of waste waste. If the feed pump is a pneumatic pump, the fluid flow restriction can be placed in the exhaust fluid path, and the pneumatic pressure applied to the feed pump can be increased or decreased to maintain the pressure at the "exhaust" set point, and in other ways Enables some control of the uncontrolled method of control.

퍼지 구간의 개시 시점에, 아이솔레이션 밸브(130)는 폐쇄되고, 배리어 밸브(135)는 배기 구간에서 개방되어 있다면 폐쇄되며, 배기 밸브(145)는 폐쇄되고, 퍼지 밸브(140)는 개방되며, 입구 밸브(125)는 개방된다. 분배 펌프(180)는 분배 챔버(185) 내의 유체에 압력을 가하여 퍼지 밸브(140)를 통해 기포를 배기한다. 정적 퍼지 구간 중에, 분배 펌프(180)는 정지되지만, 퍼지 밸브(140)는 개방된 상태로 유지되어 계속적으로 공기를 배기한다. 퍼지 구간 또는 정적 퍼지 구간 중에 제거된 임의의 과잉 유체는 다단계 펌프(100) 밖으로 이동될 수 있거나(예컨대, 유체 소스로 복귀되거나 또는 버려짐), 또는 공급단 펌프(150)로 재순환된다. 준비 구간 중에, 입구 밸브(125), 아이솔레이션 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)는 개방될 수 있으며 퍼지 밸브(140)는 폐쇄될 수 있으므로, 공급단 펌프(150)는 소스(예컨대, 소스 병)의 주위 압력(ambient pressure)에 도달할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 모든 밸브는 준비 구간에서 폐쇄될 수 있다.At the start of the purge section, the isolation valve 130 is closed, the barrier valve 135 is closed if it is open at the exhaust section, the exhaust valve 145 is closed, the purge valve 140 is opened, and the inlet The valve 125 is open. The dispensing pump 180 exerts pressure on the fluid in the dispensing chamber 185 to evacuate the bubbles through the purge valve 140. During the static purge interval, the dispensing pump 180 stops, but the purge valve 140 remains open to continuously exhaust air. Any excess fluid removed during the purge section or the static purge section may be moved out of the multistage pump 100 (eg, returned to the fluid source or discarded), or recycled to the feed stage pump 150. During the preparation section, the inlet valve 125, isolation valve 130 and barrier valve 135 can be opened and the purge valve 140 can be closed, so that feed stage pump 150 is configured to provide a source (eg, source bottle). Ambient pressure can be reached. According to another embodiment, all valves may be closed in the preparation section.

분배 구간 중에, 출구 밸브(147)는 개방되고 분배 펌프(180)는 분배 챔버(185) 내의 유체에 압력을 가한다. 출구 밸브(147)는 분배 펌프(180)보다 느리게 제어에 반응할 수 있으므로, 출구 밸브(147)는 우선적으로 개방될 수 있고, 사전에 정해진 약간의 시간 이후에 분배 모터(200)가 시동된다. 이는, 분배 펌프(180)가 부분적으로 개방되어 있는 출구 밸브(147)를 통해 유체를 밀어내지 못하도록 한다. 또한, 이로써 유체가 밸브 개방에 의해, 이후에 모터 작동에 따라 유발되는 정방향 유체 이동에 의해 분배 노즐 위로 이동하지 못하도록 한다. 다른 실시예에 있어서, 출구 밸브(147)는 개방될 수 있고, 분배 펌프(180)에 의해 동시 에 분배가 개시된다.During the dispensing interval, the outlet valve 147 opens and the dispensing pump 180 pressurizes the fluid in the dispensing chamber 185. Since the outlet valve 147 may respond to control slower than the dispense pump 180, the outlet valve 147 may open preferentially and the dispense motor 200 is started after some predetermined time. This prevents the dispense pump 180 from pushing the fluid through the outlet valve 147 which is partially open. This also prevents fluid from moving over the dispensing nozzle by opening the valve and then by forward fluid movement caused by motor operation. In another embodiment, the outlet valve 147 can be opened and simultaneous dispensing is initiated by the dispensing pump 180.

분배 노즐에 있는 과잉 유체가 제거되는 추가적인 석백(suckback) 구간을 수행할 수 있다. 석백 구간 중에, 출구 밸브(147)는 폐쇄될 수 있고, 제2 모터 또는 진공을 사용하여 출구 노즐 밖으로 과잉 유체를 빨아들일 수 있다. 대안으로, 출구 밸브(147)는 개방된 상태로 유지될 수 있으며, 분배 모터(200)는 분배 챔버로 유체를 다시 빨아들이기 위해 역회전될 수 있다. 석백 구간은 과잉 유체가 웨이퍼 상에 점적되는 것을 방지하는 데 도움이 된다.An additional suckback section may be performed in which excess fluid in the dispensing nozzle is removed. During the seat back section, the outlet valve 147 may be closed and may draw excess fluid out of the outlet nozzle using a second motor or vacuum. Alternatively, the outlet valve 147 can be left open and the dispensing motor 200 can be rotated back to draw fluid back into the dispensing chamber. The three hundred intervals help to prevent excess fluid from dripping onto the wafer.

간략히 도 5를 참조하면, 도 5는 도 2의 다단계 펌프(100)의 다양한 작동 구간에서의 밸브 및 분배 모터 타이밍의 개략도이다. 구간이 바뀌는 동안 수 개의 밸브가 동시에 폐쇄되는 것으로 도시되어 있지만, 밸브를 폐쇄하는 타이밍은 압력 스파이크를 줄이기 위해 약간(예컨대, 100 밀리초) 떨어져 있도록 조절할 수 있다. 예를 들면, 배기 구간과 퍼지 구간 사이에서, 아이솔레이션 밸브(130)는 배기 밸브(145) 직전에 폐쇄될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예에서는 다른 밸브 타이밍이 사용될 수 있다는 점을 주의해야 한다. 또한, 구간들 중 몇 개는 함께 수행될 수 있다(예컨대, 충전/분배 단계는 동시에 수행될 수 있으며, 이러한 경우 입구 밸브 및 출구 밸브는 분배/충전 구간에서 개방될 수 있음). 또한, 특정 구간은 각각의 사이클에 대해 반복되어야만 하는 것은 아니라는 점에 주의해야 한다. 예를 들면, 퍼지 구간 및 정적 퍼지 구간은 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다. 유사하게, 배기 구간도 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다.Referring briefly to FIG. 5, FIG. 5 is a schematic diagram of valve and dispense motor timing at various operating intervals of the multistage pump 100 of FIG. 2. While several valves are shown to be closed at the same time during the interval change, the timing of closing the valve can be adjusted to be slightly (eg, 100 milliseconds) away to reduce pressure spikes. For example, between the exhaust section and the purge section, the isolation valve 130 may be closed immediately before the exhaust valve 145. However, it should be noted that other valve timings may be used in various embodiments of the present invention. In addition, several of the sections may be performed together (eg the filling / dispensing step may be performed simultaneously, in which case the inlet and outlet valves may be opened in the dispensing / filling section). It should also be noted that certain intervals do not have to be repeated for each cycle. For example, the purge section and the static purge section may not be performed every cycle. Similarly, the exhaust section may not be performed every cycle.

다양한 밸브를 개방하고 폐쇄하는 것은 다단계 펌프(100) 내의 유체에서 압 력 스파이크를 유발할 수 있다. 출구 밸브(147)는 정적 퍼지 구간에서 폐쇄되어 있기 때문에, 정적 퍼지 구간의 종료 시점에 퍼지 밸브(140)를 폐쇄하는 것은 예컨대 분배 챔버(185)에서 압력 상승을 유발할 수 있다. 각각의 밸브가 폐쇄될 때 작은 체적의 유체가 이동할 수 있기 때문에, 이러한 상황이 발생할 수 있다. 보다 구체적으로, 많은 경우에 있어서, 유체가 분배 챔버(185)로부터 분배되기 이전에, 다단계 펌프(100)로부터 유체를 분배함에 있어서 스퍼터링 또는 다른 섭동을 방지하도록 퍼지 사이클 및/또는 정적 퍼지 사이클을 사용하여 분배 챔버(185)로부터 공기를 퍼지하게 된다. 그러나, 정적 퍼지 사이클의 종료 시점에, 퍼지 밸브(140)는 분배를 개시하기 위해 준비중인 분배 챔버(185)를 밀봉하기 위해 폐쇄된다. 퍼지 밸브(140)가 폐쇄될 때 소정 체적[퍼지 밸브(140)의 홀드업 체적과 거의 동일함]의 여분의 유체가 분배 챔버(185)로 이동하도록 강제되며, 이에 따라 이후에 분배 챔버(185) 내의 유체 압력이 증가하여 유체의 분배를 위해 의도된 기준 압력를 초과하게 된다. 이러한 과잉 압력(기준 압력을 초과하는 압력)은 이후의 유체 분배에 있어서 문제를 유발할 수 있다. 이러한 문제는 저압 용례에서 더욱 심각하게 되는데, 이는 퍼지 밸브(140)를 폐쇄함에 따라 유발되는 압력 증가가 분배를 위해 요구되는 기준 압력에 대해 더 큰 비율일 수 있기 때문이다.Opening and closing the various valves may cause pressure spikes in the fluid in the multistage pump 100. Since the outlet valve 147 is closed in the static purge section, closing the purge valve 140 at the end of the static purge section may, for example, cause a pressure rise in the distribution chamber 185. This situation can occur because a small volume of fluid can move when each valve is closed. More specifically, in many cases, purge cycles and / or static purge cycles are used to prevent sputtering or other perturbations in dispensing fluid from multistage pump 100 before fluid is dispensed from dispensing chamber 185. Thereby purging the air from the distribution chamber 185. However, at the end of the static purge cycle, the purge valve 140 is closed to seal the dispensing chamber 185 in preparation for starting dispensing. When the purge valve 140 is closed, an extra fluid of a predetermined volume (approximately equal to the hold up volume of the purge valve 140) is forced to move to the dispensing chamber 185, thus subsequently dispensing chamber 185 The fluid pressure in N) increases to exceed the reference pressure intended for dispensing the fluid. This excess pressure (pressure above the reference pressure) can cause problems in subsequent fluid distribution. This problem becomes more severe in low pressure applications because the pressure increase caused by closing the purge valve 140 may be a greater proportion to the reference pressure required for dispensing.

보다 구체적으로, 퍼지 밸브(140)를 폐쇄함에 따라 발생하는 압력 상승 때문에, 이러한 압력이 감소되지 않는다면 후속하는 분배 구간 중에 웨이퍼 상의 유체의 "스피팅(spitting)", 이중 분배 또는 다른 바람직하지 않은 유체 역학이 발생할 수 있다. 또한, 다단계 펌프(100)의 작동 중의 이러한 압력 상승은 일정하지 않을 수 있기 때문에, 전술한 압력 상승은 연속적인 분배 구간에서 분배되는 유체의 양, 또는 분배의 다른 특성의 변동을 유발할 수 있다. 분배에 있어서의 이러한 변동은 이후 웨이퍼 스크랩(scrap) 및 웨이퍼의 재가공을 유발할 수 있다. 본 발명의 실시예는 시스템 내의 다양한 밸브를 폐쇄함에 따른 압력 상승에 대처하여 분배 구간의 개시를 위한 바람직한 시작 압력을 달성하고, 분배 이전에 분배 챔버(185)에서 임의의 기준 압력이 거의 달성되도록 함으로써 시스템마다 달라지는 수두 압력 및 장비 상의 다른 차이점을 고려한다.More specifically, because of the pressure rise that occurs as the purge valve 140 closes, unless such pressure is reduced, “spitting”, dual dispensing, or other undesirable fluid of the fluid on the wafer during subsequent dispensing intervals. Dynamics can occur. In addition, since this pressure rise during operation of the multi-stage pump 100 may not be constant, the aforementioned pressure rise may cause variations in the amount of fluid dispensed, or other characteristics of the dispense, in successive dispense sections. This variation in distribution can then lead to wafer scrap and reprocessing of the wafer. Embodiments of the present invention provide a desired starting pressure for initiation of the dispensing section in response to pressure rise by closing the various valves in the system and by allowing almost any reference pressure to be achieved in the dispensing chamber 185 prior to dispensing. Consider head pressures that vary from system to system and other differences in equipment.

일 실시예에 있어서, 분배 챔버(185) 내의 유체에 대한 원치 않는 압력 상승을 고려하기 위해, 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140), 및/또는 분배 챔버(185) 내의 압력 증가를 유발할 수 있는 임의의 다른 요인을 폐쇄함에 따라 초래되는 임의의 압력 상승을 보정하도록 사전에 결정된 거리만큼 피스톤(192)을 후방으로 빼내기 위해 정적 퍼지 구간 동안 분배 모터(200)를 역회전시킬 수 있다. 분배 챔버(185) 내의 압력은 발명의 명칭이 "유체 압력의 제어를 위한 시스템 및 방법(System and Method for Control of Fluid Pressure)"이며 고넬라 조지 및 케드론 제임스가 2005년 12월 2일자로 출원한 미국 특허 출원 제11/292,559호, 및 발명의 명칭이 "펌프의 작동을 모니터링하기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Monitoring Operation of a Pump)"이며 고넬라 조지 및 케드론 제임스가 2006년 2월 28일자로 출원한 미국 특허 출원 제11/364,286호에 설명된 바와 같은 공급 펌프(150)의 속도를 조절함으로써 제어될 수 있고, 상기 미국 특허 출원은 본 명세서에 포함된다.In one embodiment, an increase in pressure in the barrier valve 135, purge valve 140, and / or dispensing chamber 185 may be caused to account for unwanted pressure rises to the fluid in the dispensing chamber 185. The dispensing motor 200 can be reversed during the static purge interval to pull the piston 192 back a predetermined distance to compensate for any pressure rise caused by closing any other factor present. The pressure in the dispensing chamber 185 is entitled “System and Method for Control of Fluid Pressure,” filed December 2, 2005 by Cornella George and Kedron James. A U.S. Patent Application No. 11 / 292,559, and titled "System and Method for Monitoring Operation of a Pump," by Cornella George and Kedron James, It can be controlled by adjusting the speed of feed pump 150 as described in US patent application Ser. No. 11 / 364,286, filed May 28, which is incorporated herein by reference.

따라서, 본 발명의 실시예는 원만한 유체 처리 특성을 갖는 다단계 펌프를 제공한다. 분배 구간 이전에 분배 챔버에서의 압력 섭동을 보정함으로써, 잠재적으로 손해를 입힐 수 있는 압력 스파이크를 방지하거나 완화시킬 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 압력 및 압력 변동이 공정액에 미치는 해로운 영향을 줄이는 것을 돕기 위해 다른 펌프 제어 메커니즘 및 밸브 타이밍을 사용할 수 있다.Accordingly, embodiments of the present invention provide a multistage pump having smooth fluid handling characteristics. By correcting the pressure fluctuations in the dispensing chamber before the dispensing interval, it is possible to prevent or mitigate potentially damaging pressure spikes. Embodiments of the present invention may also use other pump control mechanisms and valve timings to help reduce the deleterious effects of pressure and pressure variations on process fluids.

이를 위해, 펌핑 장치의 다양한 밀폐 공간에서 발생할 수 있는 압력 상승 또는 감소를 보정하기 위한 시스템 및 방법에 주의를 기울어야 한다. 본 발명의 실시예는 챔버의 체적을 조절하여 챔버에서의 압력 상승 또는 감소를 보정하도록 펌핑 장치의 펌핑 수단을 이동시킴으로써 펌핑 장치의 챔버에서의 압력 상승 또는 감소를 보정할 수 있다. 보다 구체적으로, 일 실시예에 있어서, 분배 챔버 내의 유체에 대한 원치 않는 압력 상승에 대처하기 위해, 분배 챔버에서의 임의의 압력 상승을 보정하도록 분배 모터를 역회전시켜 피스톤을 후방으로 빼낼 수 있다.To this end, attention should be paid to systems and methods for correcting pressure rises or decreases that may occur in the various confined spaces of the pumping device. Embodiments of the present invention may compensate for the pressure rise or decrease in the chamber of the pumping device by moving the pumping means of the pumping device to adjust the volume of the chamber to compensate for the pressure rise or decrease in the chamber. More specifically, in one embodiment, to cope with undesired pressure rises to the fluid in the dispensing chamber, the dispensing motor may be reversed to draw back the piston to compensate for any pressure rise in the dispensing chamber.

이러한 압력 변동의 저감은, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 펌프의 작동에 대하여 분배 챔버(185)에서의 예시적인 압력 프로파일을 도시하는 도 6을 참고하면 더 잘 이해될 것이다. 점(440)에서, 분배는 개시되고 분배 펌프(180)는 유체를 출구로 밀어낸다. 이러한 분배는 점(445)에서 종료된다. 분배 챔버(185)에서의 압력은 충전 단계 중에 거의 일정하게 유지되는데, 이는 분배 펌프(180)가 일반적으로 충전 단계와 관련이 없기 때문이다. 점(450)에서, 여과 단계가 개시되고, 공급단 모터(175)는 정방향으로 작동하여 공급 챔버(155)로부터 사전에 결정된 속도로 유체를 밀어낸다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 분배 챔버(185) 내의 압력은 증가하기 시작하여 점(455)에서 사전에 결정된 설정점에 도달한다. 분배 챔버(185) 내의 압력이 상기 설정점에 도달하면, 분배 모터(200)는 일정한 속도로 역회전하여 분배 챔버(185) 내의 가용 체적을 증가시킨다. 점(455)과 점(460) 사이의 압력 프로파일 중 상대적으로 평평한 부분에서, 공급 모터(175)의 속도는 압력이 설정점 미만으로 감소할 때마다 빨라지고 설정점에 도달할 때 느려진다. 이는, 분배 챔버(185) 내의 압력을 거의 일정한 압력으로 유지시킨다. 점(460)에서, 분배 모터(200)는 원위치에 도달하고 여과 단계는 종료된다. 점(460)에서의 급격한 압력 스파이크는 여과의 종료 시에 배리어 밸브(135)를 폐쇄함에 따라 유발된다.This reduction in pressure fluctuation will be better understood with reference to FIG. 6, which shows an exemplary pressure profile in the dispensing chamber 185 for operation of a multistage pump in accordance with one embodiment of the present invention. At point 440, dispensing commences and dispensing pump 180 pushes fluid to the outlet. This distribution ends at point 445. The pressure in the dispensing chamber 185 remains nearly constant during the filling phase because the dispensing pump 180 is generally not related to the filling phase. At point 450, the filtration step is initiated and feed end motor 175 operates in a forward direction to push fluid out of supply chamber 155 at a predetermined speed. As can be seen in FIG. 6, the pressure in the dispensing chamber 185 begins to increase and reaches a predetermined set point at point 455. When the pressure in the dispensing chamber 185 reaches the set point, the dispensing motor 200 reversely rotates at a constant speed to increase the available volume in the dispensing chamber 185. In the relatively flat portion of the pressure profile between the points 455 and 460, the speed of the feed motor 175 increases each time the pressure decreases below the set point and slows down when the set point is reached. This maintains the pressure in the distribution chamber 185 at an almost constant pressure. At point 460, the dispensing motor 200 reaches its home position and the filtration step ends. A sudden pressure spike at point 460 is caused by closing the barrier valve 135 at the end of filtration.

배기 및 퍼지 구간 이후에, 그리고 정적 퍼지 구간의 종료 이전에, 퍼지 밸브(140)는 폐쇄되며, 이는 압력 프로파일에 있어서 점(1500)에서 시작하는 압력의 스파이크를 유발한다. 압력 프로파일 중 점(1500)과 점(1502) 사이에서 알 수 있는 바와 같이, 분배 챔버(185) 내의 압력은 전술한 밸브의 폐쇄에 의해 현저하게 증가할 수 있다. 퍼지 밸브(140)의 폐쇄에 따른 압력의 상승은 보통 일관성이 없으며, 시스템의 온도 및 다단계 펌프(100)와 함께 사용되는 유체의 점도에 따라 결정된다.After the exhaust and purge sections and before the end of the static purge section, the purge valve 140 is closed, which causes a spike of pressure starting at point 1500 in the pressure profile. As can be seen between points 1500 and 1502 of the pressure profile, the pressure in the dispensing chamber 185 can be significantly increased by the closing of the valve described above. The increase in pressure due to the closing of the purge valve 140 is usually inconsistent and depends on the temperature of the system and the viscosity of the fluid used with the multistage pump 100.

점(1500)과 점(1502) 사이에서 발생하는 압력 상승에 대처하기 위해, 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및/또는 임의의 다른 요인의 폐쇄에 의해 유발되는 임의의 압력 상승을 보정하도록 사전에 결정된 소정 거리만큼 피스톤(192)을 후방으로 빼내기 위해 분배 모터(200)를 역회전시킬 수 있다. 일부 경우에 있어서, 퍼지 밸브(140)는 폐쇄하기 위해 어느 정도의 시간이 소요될 수 있기 때문에, 분배 모터(200)를 역회전시키기 이전에 특정 시간만큼 지연시키는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 압력 프로파일 상의 점(1500)과 점(1504) 사이의 시간은 퍼지 밸브(140)를 폐쇄하기 위한 신호와 분배 모터(200)의 역회전 사이의 지연을 반영한다. 이러한 시간 지연은 퍼지 밸브(140)를 완전히 폐쇄하도록 하고, 분배 챔버(185) 내의 압력이 실질적으로 안정되도록 해주는 데 적절할 수 있으며, 상기 시간 지연은 약 50 밀리초일 수 있다.To cope with the pressure rise that occurs between points 1500 and 1502, any pressure rise caused by the closure of barrier valve 135, purge valve 140, and / or any other factor is compensated for. The dispensing motor 200 can be reversed to withdraw the piston 192 backwards by a predetermined distance to be predetermined. In some cases, since purge valve 140 may take some time to close, it may be desirable to delay the dispensing motor 200 by a certain amount of time before reverse rotation. Thus, the time between points 1500 and 1504 on the pressure profile reflects the delay between the signal for closing the purge valve 140 and the reverse rotation of the dispensing motor 200. This time delay may be appropriate to allow the purge valve 140 to close completely and to allow the pressure in the dispensing chamber 185 to be substantially stable, which may be about 50 milliseconds.

퍼지 밸브(140)의 홀드업 체적은 알려진 값일 수 있으므로(예컨대, 제작 공차 이내), 퍼지 밸브(140)의 홀드업 체적과 거의 동일하게 분배 챔버(185)의 체적을 증가시키도록 보정 거리만큼 피스톤(192)을 후방으로 빼내기 위해 분배 모터(200)를 역회전시킬 수 있다. 분배 챔버(185) 및 피스톤(192)의 치수도 또한 알려진 값이기 때문에, 분배 모터(200)는 특정한 수의 모터 증분만큼 역회전될 수 있으며, 상기 특정한 수의 모터 증분만큼 분배 모터(200)를 역회전시킴으로써, 분배 챔버(185)의 체적은 거의 퍼지 밸브(140)의 홀드업 체적만큼 증가된다.Since the hold up volume of the purge valve 140 can be a known value (eg, within manufacturing tolerances), the piston by the correction distance to increase the volume of the dispensing chamber 185 approximately equal to the hold up volume of the purge valve 140. Dispensing motor 200 may be reversed to withdraw 192 rearward. Since the dimensions of the dispensing chamber 185 and the piston 192 are also known values, the dispensing motor 200 may be reversed by a certain number of motor increments, and the dispensing motor 200 may be rotated by this particular number of motor increments. By reversing, the volume of the distribution chamber 185 is increased substantially by the hold up volume of the purge valve 140.

분배 모터(200)의 역회전을 매개로 하는 피스톤(192)의 후방 이동의 효과는, 점(1504)으로부터 점(1506)에서 분배를 위해 요구되는 대략적인 기준 압력까지 분배 챔버(185) 내의 압력을 감소시킨다. 많은 경우에 있어서, 이러한 압력의 보정은 후속하는 분배 단계에서 만족스러운 분배를 달성하는 데 적절할 수 있다. 그러나, 분배 모터(200)에 사용되는 모터의 유형 또는 퍼지 밸브(140)에 사용되는 밸브의 유형에 따라, 분배 챔버(185)의 체적을 증가시키기 위해 분배 모터(200)를 역회 전시키는 것은 분배 모터(200)의 구동 메커니즘에 있어서 소정 공간 또는 "백래쉬(backlash)"를 유발할 수 있다. 이러한 "백래쉬"는, 분배 모터(200)가 정방향으로 작동하여 분배 구간 중에 유체를 분배 펌프(180) 외부로 밀게 될 때, 모터 너트 조립체와 같은 분배 모터(200)의 구성요소 사이에 특정 크기의 슬랙(slack) 또는 공간이 존재할 수 있는 것을 의미하며, 상기 슬랙 또는 공간은 분배 모터(200)의 구동 조립체가 물리적으로 결합하여 피스톤(192)이 움직이기 전에 줄일 수 있어야 한다. 전술한 백래쉬 양이 가변적이기 때문에, 요구되는 분배 압력을 얻기 위해 어느 정도 전방으로 피스톤(192)을 이동시켜야 하는지를 결정할 때 이러한 백래쉬를 고려하기가 어려울 수 있다. 따라서, 분배 모터(200)의 구동 조립체에서의 이러한 백래쉬는 각각의 분배 구간 중에 분배되는 유체의 양의 변동을 유발할 수 있다.The effect of the rearward movement of the piston 192 via the reverse rotation of the dispensing motor 200 is that the pressure in the dispensing chamber 185 from point 1504 to the approximate reference pressure required for dispensing at point 1506. Decreases. In many cases, this pressure correction may be appropriate to achieve satisfactory dispensing in subsequent dispensing steps. However, depending on the type of motor used in the dispensing motor 200 or the type of valve used in the purge valve 140, reversing the dispensing motor 200 to increase the volume of the dispensing chamber 185 may result in dispensing. The drive mechanism of the motor 200 may cause a certain space or "backlash". This “backlash” is of a particular size between components of the dispensing motor 200, such as the motor nut assembly, when the dispensing motor 200 is operated in a forward direction to push fluid out of the dispensing pump 180 during the dispensing interval. It means that a slack or space may be present, which should be reduced before the drive assembly of the dispensing motor 200 is physically coupled and the piston 192 moves. Because the amount of backlash described above is variable, it can be difficult to take this backlash into account when determining how far forward the piston 192 should be moved to obtain the required dispense pressure. Thus, such backlash in the drive assembly of the dispensing motor 200 can cause variations in the amount of fluid dispensed during each dispensing interval.

결과적으로, 분배 모터(200)의 구동 조립체에 있어서의 백래쉬 양을 실질적으로 무시 가능한 수준 또는 백래쉬가 전혀 없는 수준으로 감소시키기 위해서는 분배 구간 이전에 분배 모터(200)의 최종 운전이 정방향으로 이루어지도록 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서는, 분배 펌프(200)의 구동 모터 조립체에서의 원치 않는 백래쉬에 대처하기 위해, 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140), 및/또는 분배 챔버(185)에서의 압력 상승을 유발할 수 있는 임의의 다른 요인을 폐쇄함으로써 유발되는 임의의 압력 상승을 보정하도록 분배 모터(200)를 역회전시켜 사전에 결정된 거리만큼 피스톤(192)을 후방으로 이동시킬 수 있으며, 분배 챔버(185)에 오버슈트 체적(overshoot volume)을 추가하기 위해 부가적인 오 버슈트 거리만큼 피스톤(192)을 후방으로 빼내도록 분배 모터를 추가적으로 역회전시킬 수 있다. 이후에 분배 모터(200)는 오버슈트 거리와 실질적으로 동일한 만큼 전방으로 피스톤(192)을 이동시키기 위해 정방향으로 맞물릴 수 있다. 이는 분배 챔버(185) 내에서 대략적으로 요구되는 기준 압력이 되도록 하며, 또한 분배 이전의 분배 모터(200)의 최종 운전이 정방향으로 이루어지도록 보장하여 분배 모터(200)의 구동 조립체로부터의 임의의 백래쉬를 실질적으로 제거한다.As a result, in order to reduce the amount of backlash in the drive assembly of the dispensing motor 200 to a substantially negligible level or no backlash at all, ensuring that the final operation of the dispensing motor 200 is in the forward direction before the dispensing interval. It may be desirable to. Thus, in some embodiments, pressure rise in barrier valve 135, purge valve 140, and / or dispense chamber 185 to counteract unwanted backlash in the drive motor assembly of dispense pump 200. The dispensing motor 200 can be reversed to move the piston 192 backwards by a predetermined distance to compensate for any pressure rise caused by closing any other factor that can cause the dispensing chamber 185. The dispensing motor can be further reversed to pull the piston 192 backwards by an additional overshoot distance to add an overshoot volume. The dispensing motor 200 may then engage in forward direction to move the piston 192 forward by substantially the same as the overshoot distance. This is the approximate required reference pressure within the dispensing chamber 185 and also ensures that the final operation of the dispensing motor 200 prior to dispensing is in the forward direction, so that any backlash from the drive assembly of the dispensing motor 200 is achieved. Is substantially removed.

다시 도 6을 참고하면, 전술한 바와 같이, 압력 프로파일에 있어서 점(1500)에서 시작하는 압력 스파이크는 퍼지 밸브(140)를 폐쇄함으로써 유발될 수 있다. 점(1500)과 점(1502) 사이에서 발생하는 압력 증가에 대처하기 위해, 소정의 지연 후에 퍼지 밸브(140)(및/또는 임의의 다른 요인)를 폐쇄함으로써 유발되는 임의의 압력 증가를 보정하기 위해 사전에 결정된 거리와 추가적인 오버슈트 거리를 합한 거리만큼 피스톤(192)을 후방으로 이동시키기 위해 분배 모터(200)를 역회전시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 보정 거리는 분배 챔버(185)의 체적을 퍼지 밸브(140)의 홀드업 체적과 거의 동일한 정도로 증가시킬 수 있다. 오버슈트 거리는 또한 구체적인 실시에 따라 퍼지 밸브(140)의 홀드업 체적과 거의 동일한 정도로 또는 더 작거나 더 큰 체적으로 분배 챔버(185)의 체적을 증가시킬 수 있다.Referring again to FIG. 6, as described above, the pressure spike starting at point 1500 in the pressure profile may be caused by closing the purge valve 140. To cope with the pressure increase that occurs between point 1500 and point 1502, correct any pressure increase caused by closing the purge valve 140 (and / or any other factor) after a predetermined delay. The dispensing motor 200 may be reversely rotated to move the piston 192 backwards by the sum of the predetermined distance and the additional overshoot distance. As described above, this correction distance can increase the volume of the distribution chamber 185 to approximately the same amount as the hold up volume of the purge valve 140. The overshoot distance may also increase the volume of the distribution chamber 185 to a volume that is about the same or smaller or larger than the hold up volume of the purge valve 140, depending on the specific implementation.

분배 모터(200)의 역회전을 매개로 하여 보정 거리와 오버슈트 거리를 합한 거리만큼 피스톤(192)을 후방으로 이동시킨 효과는, 점(1504)으로부터 점(1508)까지 분배 챔버(185) 내의 압력 감소를 유발한다. 분배 모터(200)는 이후에, 오버슈트 거리와 실질적으로 동일한 거리만큼 전방으로 피스톤(192)을 이동시키기 위해 정방향으로 맞물릴 수 있다. 일부 경우에 있어서, 분배 모터(200)가 정방향으로 맞물리기 이전에 분배 모터(200)가 실질적으로 완전히 정지하도록 해주는 것이 바람직할 수 있고, 이러한 지연은 약 50 밀리초일 수 있다. 분배 모터(200)의 정방향 맞물림을 매개로 한 피스톤(192)의 전방 이동의 효과는, 점(1510)에서부터 분배 챔버(185) 내의 압력을 증가시켜 점(1512)에서 분배를 위해 요구되는 대략적인 기준 압력이 되도록 하며, 분배 구간 이전의 분배 모터(200)의 최종 운전이 정방향으로 이루어지도록 보장하고, 분배 모터(200)의 구동 조립체로부터 실질적으로 모든 백래쉬를 없앤다. 정적 퍼지 구간의 종료 시점에서 분배 모터(200)의 역회전 및 정방향 작동은 도 2의 타이밍 선도에 도시되어 있다.The effect of moving the piston 192 backwards by the distance of the sum of the correction distance and the overshoot distance via the reverse rotation of the dispensing motor 200 is that in the dispensing chamber 185 from point 1504 to point 1508. Causes a decrease in pressure. The dispensing motor 200 may then engage in forward direction to move the piston 192 forward by a distance substantially equal to the overshoot distance. In some cases, it may be desirable to allow the dispensing motor 200 to stop substantially completely before the dispensing motor 200 engages in the forward direction, and this delay may be about 50 milliseconds. The effect of forward movement of the piston 192 via the forward engagement of the dispensing motor 200 is approximately the pressure required for dispensing at point 1512 by increasing the pressure in dispensing chamber 185 from point 1510. To the reference pressure, to ensure that the final operation of the dispensing motor 200 before the dispensing interval is in the forward direction, and substantially eliminates all backlash from the drive assembly of the dispensing motor 200. Reverse rotation and forward operation of the dispensing motor 200 at the end of the static purge interval is shown in the timing diagram of FIG. 2.

본 발명의 일 실시예에 따른 다단계 펌프의 특정 작동 구간 동안 분배 챔버(185)에서의 예시적인 압력 프로파일을 도시하는 도 7을 참고하여 본 발명의 실시예를 보다 명확하게 설명할 수 있다. 선(1520)은 유체의 분배를 위해 요구되는 기준 압력을 나타내며, 기준 압력은 요구되는 임의의 압력일 수 있지만 통상적으로 0 psi(예컨대, 게이지 압력) 또는 대기압이다. 점(1522)에서, 퍼지 구간 동안 분배 챔버(185) 내의 압력은 기준 압력(1520)을 약간 초과할 수 있다. 분배 모터(200)는, 분배 챔버(185) 내의 압력이 점(1524)에서 시작하여 점(1526)에서 대략 기준 압력(1520)까지 낮아지도록 하는 퍼지 구간의 종료 시점에 정지될 수 있다. 그러나, 정적 퍼지 구간의 종료 이전에, 퍼지 밸브(140)와 같은 펌프(100) 내의 밸브는 폐쇄될 수 있고, 이는 압력 프로파일의 점(1528)과 점(1530) 사이에서 압력의 스파이크를 유발한다.An embodiment of the present invention may be more clearly described with reference to FIG. 7, which shows an exemplary pressure profile in the dispensing chamber 185 during a particular operating period of a multistage pump in accordance with an embodiment of the present invention. Line 1520 represents the reference pressure required for the dispensing of the fluid, and the reference pressure may be any pressure required but is typically 0 psi (eg, gauge pressure) or atmospheric pressure. At point 1522, the pressure in the dispensing chamber 185 during the purge interval may slightly exceed the reference pressure 1520. Dispensing motor 200 may be stopped at the end of the purge interval such that pressure in dispensing chamber 185 begins at point 1524 and lowers to approximately reference pressure 1520 at point 1526. However, prior to the end of the static purge interval, a valve in the pump 100, such as purge valve 140, may close, causing a spike of pressure between points 1528 and 1530 of the pressure profile. .

분배 모터(200)는 이후에, 압력 프로파일의 점(1532)과 점(1534) 사이에서 분배 챔버(185)의 압력이 기준 압력(1520) 미만이 되도록 하는 오버슈트 거리(전술한 바와 같음)와 보정 거리의 총합만큼 피스톤(192)을 이동시키기 위해 역회전될 수 있다. 분배 챔버(185) 내의 압력을 기준 압력(1520)에 가깝게 되도록 되돌리고 분배 모터(200)의 구동 조립체로부터 백래쉬를 제거하기 위해, 분배 모터(200)는 정방향으로 실질적으로 오버슈트 거리와 동일하게 맞물릴 수 있다. 이러한 이동에 따라 분배 챔버(185) 내의 압력은 압력 프로파일의 점(1536)과 점(1538) 사이에서 기준 압력(1520)으로 되돌아가게 된다. 따라서, 분배 챔버(185) 내의 압력은 분배를 위해 요구되는 기준 압력으로 실질적으로 되돌아가고, 백래쉬는 분배 모터(200)의 구동 조립체로부터 제거되며, 계속되는 분배 구간 동안 바람직한 분배가 이루어질 수 있다.The dispensing motor 200 then has an overshoot distance (as described above) such that the pressure in the dispensing chamber 185 is less than the reference pressure 1520 between the points 1532 and 1534 of the pressure profile. It may be reversed to move the piston 192 by the sum of the correction distances. In order to return the pressure in the dispensing chamber 185 to be close to the reference pressure 1520 and to remove backlash from the drive assembly of the dispensing motor 200, the dispensing motor 200 will engage substantially the same as the overshoot distance in the forward direction. Can be. This movement causes the pressure in the dispensing chamber 185 to return to the reference pressure 1520 between points 1536 and 1538 of the pressure profile. Thus, the pressure in the dispensing chamber 185 is substantially returned to the reference pressure required for dispensing, the backlash is removed from the drive assembly of the dispensing motor 200, and desirable dispensing can be achieved during subsequent dispensing sections.

본 발명의 전술한 실시예는 정적 퍼지 구간 중에 퍼지 밸브를 폐쇄함으로써 유발되는 압력 상승의 보정과 함께 주로 설명되었지만, 이러한 동일한 기법은 다단계 펌프(100)의 임의의 작동 단계 중에 다단계 펌프(100)의 내부 또는 외부에서 거의 모든 임의의 원인에 의해 유발되는 압력 상승 또는 감소를 보정하기 위해 적용될 수 있고, 분배 챔버(185) 안팎으로의 유동 경로에 있는 밸브의 개방 또는 폐쇄에 의해 유발되는 분배 챔버(185) 내의 압력 변동을 보정하는 데에 특히 유용할 수 있음은 명백하다.Although the foregoing embodiments of the present invention have been described primarily with the correction of pressure rise caused by closing the purge valves during a static purge interval, this same technique may be used in any stage of operation of the multistage pump 100. Dispensing chamber 185 may be applied to compensate for the pressure rise or decrease caused by almost any cause, internal or external, and caused by opening or closing of a valve in the flow path into and out of distribution chamber 185. It is clear that it can be particularly useful for correcting the pressure fluctuations in a).

또한, 이러한 동일한 기법은 다단계 펌프(100)와 함께 사용되는 다른 장비에서의 변동을 보정함으로써 분배 챔버(185)에서 요구되는 기준 압력을 달성하기 위 해 사용될 수 있음은 명백하다. 공정 중에 장비에서의 이러한 차이 또는 다른 변동을 보다 양호하게 보정하기 위해, 다단계 펌프(100)에 대한 내부 또는 외부 환경 혹은 내부나 외부에서 사용되는 장비, 분배 챔버(185)에서 요구되는 기준 압력, 보정 거리, 오버슈트 거리, 지연 시간 등과 같은 본 발명의 특정 양태 또는 변수는 펌프(100)의 사용자에 의해 구성 가능할 수 있다.It is also apparent that this same technique can be used to achieve the reference pressure required in the dispensing chamber 185 by correcting for variations in other equipment used with the multistage pump 100. To better compensate for these or other variations in equipment during the process, the internal or external environment or equipment used internally or externally to the multistage pump 100, the reference pressure required in the distribution chamber 185, calibration Certain aspects or variables of the invention, such as distance, overshoot distance, delay time, and the like, may be configurable by the user of the pump 100.

또한, 본 발명의 실시예는 이와 유사하게 압력 변환기(112)를 사용하여 분배 챔버(185)에서 요구되는 기준 압력을 달성할 수 있다. 예를 들면, 퍼지 밸브(140) (및/또는 임의의 다른 요인)를 폐쇄함으로써 유발되는 임의의 압력 상승을 보정하기 위해, 분배 챔버(185)에서 요구되는 기준 압력[압력 변환기(112)에 의해 측정되는 바와 같음]이 달성될 때까지 피스톤(192)은 후방으로 빠질 수 있다(또는 전방으로 이동됨). 이와 유사하게, 분배 이전에 분배 모터(200)의 구동 조립체에서의 백래쉬의 크기를 실질적으로 무시할 수 있는 수준 또는 전혀 존재하지 않는 수준으로 감소시키기 위해, 분배 챔버(185) 내의 압력이 기준 압력 미만이 될 때까지 피스톤(192)은 후방으로 빠질 수 있고 이후에는 분배 챔버(185) 내의 압력이 분배를 위해 요구되는 기준 압력이 될 때까지 피스톤이 전방으로 맞물릴 수 있다.In addition, embodiments of the present invention may similarly use pressure transducer 112 to achieve the required reference pressure in dispensing chamber 185. For example, in order to compensate for any pressure rise caused by closing the purge valve 140 (and / or any other factor), by the reference pressure required by the dispensing chamber 185 (by pressure transducer 112) As measured, the piston 192 may be pulled back (or moved forward). Similarly, in order to reduce the amount of backlash in the drive assembly of the dispensing motor 200 to a level that is substantially negligible or not present at all prior to dispensing, the pressure in the dispensing chamber 185 must be less than the reference pressure. The piston 192 may be displaced rearward until then and the piston may then engage forward until the pressure in the dispensing chamber 185 is the reference pressure required for dispensing.

유체 내의 압력 변동에 대해 전술한 바와 같이 대처할 뿐만 아니라, 공정액 내의 압력 스파이크 또는 다른 압력 섭동도 역시 밸브의 폐쇄를 방지하여 폐쇄된 공간이 형성되지 않도록 하고, 폐쇄된 공간들 사이의 밸브를 개방함으로써 감소될 수 있다. 다단계 펌프(100)의 완전한 분배 사이클 중에(예컨대, 분배 구간으로부터 분배 구간까지), 다단계 펌프(100) 내부의 밸브는 여러번 상태를 바꿀 수 있다. 이러한 무수한 변화 중에 원치 않는 압력 스파이크 및 압력 감소가 발생할 수 있다. 이러한 압력 변동은 민감한 공정 화학물질에 손상을 유발할 뿐만 아니라, 또한 이러한 밸브를 개방하고 폐쇄하는 것은 유체의 분배에 있어서 방해 또는 변동을 유발할 수 있다. 예를 들면, 분배 챔버(185)와 연결된 하나 이상의 밸브를 개방함으로써 유발되는 홀드업 체적에서의 갑작스런 압력 상승은 분배 챔버(185) 내의 유체 압력의 상응하는 감소를 유발할 수 있으며, 유체 내에 기포가 형성되도록 할 수 있고, 이는 이후에 후속하는 분배에 영향을 줄 수 있다.In addition to coping with the pressure fluctuations in the fluid as described above, pressure spikes or other pressure perturbations in the process fluid also prevent the closing of the valve so that no closed space is formed and by opening the valve between the closed spaces. Can be reduced. During the complete dispensing cycle of the multistage pump 100 (eg, from the dispensing section to the dispensing section), the valve inside the multistage pump 100 may change state several times. Among these myriad changes, unwanted pressure spikes and pressure drops can occur. Such pressure fluctuations not only cause damage to sensitive process chemicals, but also opening and closing such valves can cause disturbances or fluctuations in the distribution of fluids. For example, a sudden pressure rise in the hold up volume caused by opening one or more valves associated with the dispensing chamber 185 may cause a corresponding decrease in fluid pressure in the dispensing chamber 185, where bubbles are formed in the fluid. Can be made, which can then affect subsequent dispensing.

다단계 펌프(100) 내의 다양한 밸브의 개폐에 의해 유발되는 압력 변동을 개선하기 위해, 다양한 밸브의 개폐 및/또는 모터의 맞물림 및 맞물림 해제는 이들 압력 스파이크를 줄이기 위해 타이밍을 조절할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 실시예에 따라, 압력 변동을 줄이기 위해, 폐쇄된 공간을 형성하지 않을 수 있다면 밸브의 폐쇄에 의해 닫힌 공간 또는 폐쇄된 공간이 형성되지 않도록 하며, 이와 관련하여 중요한 점은 밸브를 개방하지 않을 수 있다면 2개의 폐쇄된 공간 사이의 밸브를 개방하지 않는다는 점이다. 역으로, 다단계 펌프(100)에 대해 외부 영역으로 개방된 유동 경로가 없거나 또는 다단계 펌프(100)에 대해 외부 대기 또는 외부 조건으로 개방된 유체 경로[예컨대, 출구 밸브(147), 배기 밸브(145), 또는 입구 밸브(125)가 개방됨]가 없으면, 임의의 밸브는 개방되지 않아야 한다.In order to improve pressure fluctuations caused by opening and closing various valves in the multi-stage pump 100, opening and closing of the various valves and / or engagement and disengagement of the motor may adjust timing to reduce these pressure spikes. In general, according to an embodiment of the present invention, in order to reduce the pressure fluctuation, if the closed space may not be formed, the closed space or the closed space is not formed by the closing of the valve, and an important point in this regard is that If it can not open, it does not open the valve between the two closed spaces. Conversely, there is no flow path open to the outer region for the multistage pump 100 or a fluid path (eg, outlet valve 147, exhaust valve 145 open to external atmospheric or external conditions for the multistage pump 100). , Or inlet valve 125 is open], any valve should not be opened.

본 발명의 실시예에 따른 다단계 펌프(100) 내부의 밸브의 개폐를 위한 일반적인 가이드라인을 표현하는 다른 방법은, 밸브의 개방에 따라 발생할 수 있는 체적의 변화(개방되는 내부 밸브의 홀드업 체적과 거의 동일함)에 의해 유발되는 임 의의 압력 변화를 없애기 위해, 입구 밸브(125), 배기 밸브(145), 또는 출구 밸브(147)과 같은 외측의 밸브가 개방되어 있을 때에만, 다단계 펌프(100)의 작동 중에 배리어 밸브(135) 또는 퍼지 밸브(140)와 같은 다단계 펌프(100)에 있는 내측의 밸브를 개방하거나 폐쇄하는 것이다. 이러한 가이드라인은 또한 다른 방식으로, 즉 다단계 펌프(100) 내부의 밸브를 개방할 때 밸브를 외측으로부터 내측으로 개방되어야만 하는 반면(즉, 외측의 밸브는 내측의 밸브를 개방하기 이전에 개방되어야 함), 다단계 펌프(100) 내부의 밸브를 폐쇄할 때 밸브를 내측으로부터 외측으로 폐쇄하는(즉, 외측 밸브 이전에 내측 밸브를 폐쇄해야 함) 방식으로 생각할 수 있다.Another method for expressing a general guideline for opening and closing the valve inside the multi-stage pump 100 according to an embodiment of the present invention is to change the volume that may occur as the valve is opened ( Multistage pump 100 only when an outer valve, such as inlet valve 125, exhaust valve 145, or outlet valve 147 is open, to eliminate any pressure variations caused by Is to open or close the inner valve in the multi-stage pump 100, such as barrier valve 135 or purge valve 140, during operation. These guidelines also have to be opened in other ways, i.e. when opening the valve inside the multistage pump 100, from the outside to the inside (ie the valve on the outside must be opened before opening the valve on the inside). When the valve inside the multi-stage pump 100 is closed, the valve may be closed from the inside to the outside (that is, the inner valve should be closed before the outer valve).

또한, 일부 실시예에서는, 특정 밸브가 완전히 개방되거나 또는 폐쇄되어 있음을 보장하기 위해, 모터가 완전히 시동되거나 또는 정지되어 있음을 보장하기 위해, 또는 시스템 내부 혹은 시스템의 일부의 압력이 다른 변화(예컨대, 밸브를 개방하거나 또는 밸브를 폐쇄하거나 혹은 모터를 시동하거나 또는 모터를 정지함)가 발생하기 이전에(예컨대, 기동되기 이전에) 실질적으로 0 p.s.i(예컨대, 게이지 압력) 또는 0이 아닌 다른 레벨에 있음을 보장하기 위해 특정 변화 사이에 충분한 시간을 사용한다. 많은 경우에 있어서, 100 내지 300 밀리초의 지연은 다단계 펌프(100) 내부의 밸브가 실질적으로 충분히 개방되거나 또는 폐쇄되도록 하기에 충분하지만, 이들 기법의 구체적인 용례 또는 실시에서 사용되는 실제 지연은 광범위한 다른 요인과 함께 적어도 부분적으로 다단계 펌프(100)에서 사용되는 유체의 점도에 따라 좌우될 수 있다.In addition, in some embodiments, to ensure that a particular valve is fully open or closed, to ensure that the motor is fully started or stopped, or that the pressure in the system or part of the system is changed in other ways (eg, Substantially 0 psi (eg gauge pressure) or any other non-zero level before opening (e.g., starting the valve) or starting the motor or stopping the motor). Use enough time between certain changes to ensure that they are in. In many cases, a delay of 100 to 300 milliseconds is sufficient to allow the valve inside the multi-stage pump 100 to be substantially open or closed, although the actual delay used in the specific application or implementation of these techniques is a wide variety of other factors. And at least in part depend on the viscosity of the fluid used in the multistage pump 100.

전술한 가이드라인은, 다단계 펌프(100)의 다양한 작동 구간에 대해 다단계 펌프(100)의 작동 중에 압력 변동을 개선하는 역할을 하는 밸브 및 모터 타이밍의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도 8a 및 도 8b를 참고하면 보다 양호하게 이해될 수 있다. 도 8a 및 도 8b는 비율에 맞게 도시된 것이 아니며, 숫자가 표시된 이러한 각각의 구간은 도 8a 및 도 8b의 도시 내용과는 무관하게 상이하거나 독특한 시간 간격(0인 시간 간격 포함)일 수 있고, 숫자가 표시된 각각의 구간의 길이는 실시되는 사용자 방법, 다단계 펌프(100)에서 사용되는 밸브의 유형(예컨대, 이들 밸브를 개방하거나 또는 폐쇄하는 데 소요되는 시간) 등과 같은 광범위한 인자에 의해 결정될 수 있음을 주의해야 한다.8A and 8B schematically illustrate one embodiment of valve and motor timing that serve to improve pressure fluctuations during operation of the multistage pump 100 for various operating sections of the multistage pump 100. Reference may be better understood. 8A and 8B are not drawn to scale, each such interval marked with numbers may be different or unique time intervals (including zero time intervals), irrespective of the depicted content of FIGS. 8A and 8B, The length of each numbered section can be determined by a wide range of factors, such as the user method performed, the type of valves used in the multistage pump 100 (eg, the time it takes to open or close these valves), and the like. Be careful.

도 8a를 참고하면, 시점 2010에서, 준비 구간 신호는 다단계 펌프(100)가 분배를 행할 준비가 되어 있음을 의미할 수 있으며, 시점 2020에서 입구 밸브(125)를 개방하기 위해, 유체를 분배하도록 정방향으로 분배 모터(200)를 작동시키기 위해, 그리고 공급 챔버(155)로 유체를 유도하도록 충전 모터(175)를 역회전시키기 위해, 시점 2010 이후 언젠가 또는 시점 2010에서 하나 이상의 신호가 전달될 수 있다. 시점 2020 이후 시점 2022 이전에(예컨대, 구간 2 동안에), 출구 밸브(147)를 개방하기 위해 소정의 신호가 전달될 수 있으므로 유체는 출구 밸브(147)로부터 분배될 수 있다.Referring to FIG. 8A, at time 2010 , the ready zone signal may mean that the multistage pump 100 is ready to dispense, and at time 2020 to dispense fluid to open the inlet valve 125. One or more signals may be delivered sometime after time 2010 or at time 2010 to operate the dispensing motor 200 in the forward direction and to reversely rotate the charging motor 175 to direct fluid into the supply chamber 155. . After time 2020 Before time 2022 (eg, during interval 2), fluid may be dispensed from the outlet valve 147 because a predetermined signal may be transmitted to open the outlet valve 147.

이러한 개시 내용을 읽으면, 밸브 신호 및 모터 신호의 타이밍은 펌프의 다양한 밸브 또는 모터를 작동시키기 위해 요구되는 시간에 따라 변할 수 있음이 명확해질 것이며, 상기 사용자 방법은 다단계 펌프(100) 또는 다른 인자들과 함께 실시된다. 예를 들면, 도 8a에서, 정방향으로 분배 모터(200)를 작동시키기 위한 신 호가 전달된 후에 출구 밸브(147)를 개방하기 위한 신호가 전달될 수 있는데, 이러한 예에 있어서는 출구 밸브(147)가 분배 모터(200)보다 신속하게 작동될 수 있으므로 출구 밸브(147)의 개방 및 분배 모터(200)의 작동의 타이밍을 조절하여 밸브의 개방 및 분배 모터의 작동이 실질적으로 동시에 이루어져 보다 양호한 분배를 달성하도록 하는 것이 요구되기 때문이다. 그러나, 다른 밸브 및 모터는 상이한 작동 속도 등을 가질 수 있으며, 이에 따라 이들 상이한 밸브 및 모터와 함께 상이한 타이밍이 이용될 수 있다. 예를 들면, 출구 밸브(147)를 개방하기 위한 신호는 분배 모터(200)를 작동하기 위한 신호보다 이전에 또는 실질적으로 동시에 전달될 수 있으며, 이와 유사하게 출구 밸브(147)를 폐쇄하기 위한 신호는 분배 모터(200) 등의 작동을 중단시키기 위한 신호보다 이전에, 이후에 또는 동시에 전달될 수 있다.Reading this disclosure, it will be apparent that the timing of the valve signal and the motor signal may vary depending on the time required to operate the various valves or motors of the pump, and the user method may be a multistage pump 100 or other factors. Is carried out together. For example, in FIG. 8A, a signal may be transmitted to open the outlet valve 147 after a signal for operating the dispensing motor 200 in the forward direction may be transmitted. In this example, the outlet valve 147 may be Since it can be operated faster than the dispensing motor 200, the timing of the opening of the outlet valve 147 and the operation of the dispensing motor 200 is adjusted so that the opening of the valve and the operation of the dispensing motor are performed substantially simultaneously to achieve better dispensing. It is required to do so. However, other valves and motors may have different operating speeds, etc., and thus different timings may be used with these different valves and motors. For example, a signal for opening the outlet valve 147 may be transmitted before or substantially simultaneously with a signal for operating the dispensing motor 200, and similarly a signal for closing the outlet valve 147. May be transmitted before, after, or simultaneously with the signal for stopping the operation of the dispensing motor 200 or the like.

따라서, 시구간 2020과 시구간 2030 사이에서 유체는 다단계 펌프(200)로부터 분배될 수 있다. 다단계 펌프(200)에 의해 실시되는 방법에 따라, 분배 모터(200)의 작동 속도는 시구간 2020과 시구간 2030 사이(예컨대, 각각의 구간 2 내지 6)에서 변할 수 있으므로 상이한 양의 유체가 시구간 2020과 시구간 2030 사이의 상이한 시점에서 분배될 수 있다. 예를 들면, 분배 모터는 다항함수에 따라 작동될 수 있으므로, 분배 모터(200)는 구간 6에서보다는 구간 2에서 보다 신속하게 작동하고 이에 비례하여 구간 6에서보다 구간 2에서 더 많은 유체가 다단계 펌프(200)로부터 분배된다. 분배 구간이 시작된 후 시점 2030 이전에, 이 시점 이후에 출구 밸브(147)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달되며, 시점 2030에서 분배 모 터(200)를 정지시키기 위한 신호가 전달된다.Thus, fluid may be dispensed from the multi-stage pump 200 between time period 2020 and time period 2030 . Depending on the method implemented by the multi-stage pump 200, the operating speed of the dispensing motor 200 can vary between the time period 2020 and the time period 2030 (eg, each of the sections 2 to 6) so that different amounts of fluid can And may be distributed at different time points between the liver 2020 and the time period 2030 . For example, since the dispensing motor can be operated according to a polynomial function, the dispensing motor 200 operates faster in section 2 than in section 6 and proportionally more fluid in section 2 than in section 6 multistage pumps. From 200. A signal for closing the outlet valve 147 is transmitted before the time point 2030 after the dispensing period starts, and a signal for stopping the dispensing motor 200 is transmitted at the time point 2030 .

이와 유사하게, 시점 2020과 시점 2050 사이에서(예컨대, 구간 2 내지 7에서), 공급 챔버(155)는 충전 모터(175)의 역회전을 통해 유체로 충전될 수 있다. 이후에 시점 2050에서, 다음으로 충전 모터(175)를 정지시키기 위한 신호가 전달되며, 이후에 충전 구간이 종료된다. 충전 챔버(155) 내부의 압력이 실질적으로 0 p.s.i(예컨대, 게이지 압력)로 되돌아갈 수 있도록, 입구 밸브는 시점 2050과 시점 2060 사이에서(예컨대, 구간 9에서, 지연 번호 0) 임의의 다른 작동이 이루어지기 이전에 개방된 상태로 유지될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이러한 지연은 약 10 밀리초일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 시점 2050과 시점 2060 사이의 시구간은 변할 수 있으며 충전 챔버(155)에서 가리키는 압력에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들면, 충전 챔버(155)에서의 압력을 측정하기 위해 압력 변환기를 사용할 수 있다. 압력 변환기가 충전 챔버(155) 내의 압력이 0 p.s.i에 도달하였음을 나타낼 때 구간 10은 시점 2060에서 개시될 수 있다.Similarly, between time points 2020 and 2050 (eg, in sections 2 through 7), the supply chamber 155 may be filled with fluid through reverse rotation of the charging motor 175. Thereafter, at time 2050 , a signal is next transmitted to stop the charging motor 175, after which the charging section ends. The inlet valve is any other operation between time point 2050 and time point 2060 (eg, in section 9, delay number 0) such that the pressure inside fill chamber 155 can be returned to substantially 0 psi (eg, gauge pressure). It may be left open before this is done. In one embodiment, this delay may be about 10 milliseconds. In other embodiments, the time period between time point 2050 and time point 2060 may vary and may depend on the pressure pointed at filling chamber 155. For example, a pressure transducer can be used to measure the pressure in the filling chamber 155. Interval 10 may begin at time point 2060 when the pressure transducer indicates that pressure in fill chamber 155 has reached 0 psi.

이후에 시점 2060에서, 아이솔레이션 밸브(130)를 개방하기 위한 신호가 전달되며, 아이솔레이션 밸브(130)가 완전히 개방될 수 있도록 하는 충분히 긴 적절한 지연(예컨대, 약 250 밀리초) 후에 시점 2070에서 배리어 밸브(135)를 개방하기 위한 신호가 전달된다. 다시 배리어 밸브(135)가 완전히 개방되도록 할 수 있는 충분히 긴 적절한 지연(예컨대, 250 밀리초) 이후에, 시점 2080에서 입구 밸브(125)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달된다. 입구 밸브(125)가 완전히 폐쇄되도록 할 수 있는 적절한 지연(예컨대, 약 350 밀리초) 이후에, 시점 2090에서 충전 모 터(175)를 작동시키기 위한 신호가 전달될 수 있으며, 충전 모터(175)가 예비 여과 구간 및 여과 구간(예컨대, 구간 13 및 구간 14) 동안에 작동하고 분배 모터(200)가 여과 구간(예컨대 구간 14) 동안에 작동하도록 시점 2100에서 분배 모터(200)를 작동시키기 위한 신호가 전달될 수 있다. 시점 2090과 시점 2100 사이의 시구간은 예비 여과 구간일 수 있으며, 예비 여과 구간이란 여과되고 있는 유체의 압력이 사전에 결정된 설정점에 도달하도록 모터의 작동에 대해 설정된 시구간 또는 설정된 거리일 수 있거나, 또는 전술한 바와 같은 압력 변환기를 이용하여 측정될 수 있다.Thereafter, at time point 2060 , a signal is transmitted to open the isolation valve 130 and the barrier valve at time point 2070 after a suitable long enough delay (eg, about 250 milliseconds) to allow the isolation valve 130 to fully open. A signal is opened to open 135. After a suitable long enough delay (eg, 250 milliseconds) to allow the barrier valve 135 to fully open again, a signal is delivered at time 2080 to close the inlet valve 125. After a suitable delay (eg, about 350 milliseconds) that may cause the inlet valve 125 to close completely, a signal may be communicated to operate the charging motor 175 at time point 2090 and the charging motor 175 Signal is actuated to operate the dispensing motor 200 at time point 2100 so that it operates during the preliminary filtration section and the filtration section (eg section 13 and section 14) and the dispensing motor 200 operates during the filtration section (eg section 14). Can be. The time period between the time point 2090 and the time point 2100 may be a preliminary filtration section, which may be a time period or a set distance for the operation of the motor such that the pressure of the fluid being filtered reaches a predetermined set point, or Or pressure transducers as described above.

대안으로, 유체의 압력을 측정하기 위해 압력 변환기가 사용될 수 있으며, 압력 변환기가 유체의 압력이 설정점에 도달하였음을 나타낼 때, 여과 구간(14)은 시점 2100에서 개시될 수 있다. 이들 과정의 실시예는 발명의 명칭이 "유체 압력 제어 시스템 및 제어 방법(System and Method for Control of Fluid Pressure)"이고 고넬라 조지 및 케드론 제임스가 2005년 12월 2일자로 출원한 미국 특허 출원 제11/292,559호 및 발명의 명칭이 "펌프 작동을 모니터링하기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Monitoring Operation of a Pump)"이고 고넬라 조지 및 케드론 제임스가 출원한 미국 특허 출원 제11/364,286호에 더욱 상세하게 설명되어 있으며, 이들 특허 출원은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다.Alternatively, a pressure transducer may be used to measure the pressure of the fluid, and when the pressure transducer indicates that the pressure of the fluid has reached a set point, filtration section 14 may begin at time point 2100 . An example of these processes is a US patent application entitled "System and Method for Control of Fluid Pressure" and filed December 2, 2005 by Cornella George and Kedron James. US Patent Application No. 11 / 364,286, entitled "System and Method for Monitoring Operation of a Pump," and filed by Cornella George and Kedron James. The patent application is described in more detail, and these patent applications are incorporated herein by reference.

여과 구간 이후에, 시점 2110에서 충전 모터(175) 및 분배 모터(200)의 작동을 중지시키기 위한 하나 이상의 신호가 전달된다. 시점 2100과 시점 2110 사이[예컨대, 여과 구간(14)]의 시간은 요구되는 여과 속도, 충전 모터(175) 및 분배 모터(200)의 속도, 유체의 점도 등에 따라 변할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 여과 구간은 분배 모터(200)가 원위치에 도달하는 경우 시점 2110에서 종료될 수 있다.After the filtration interval, at least one signal is transmitted to stop the charging motor 175 and the dispensing motor 200 at time 2110 . The time between the time point 2100 and the time point 2110 (eg, the filtration section 14) may vary depending on the required filtration speed, the speed of the filling motor 175 and the dispensing motor 200, the viscosity of the fluid, and the like. In one embodiment, the filtration section may end at time 2110 when the dispensing motor 200 reaches its home position.

충전 모터(175) 및 분배 모터(200)가 완전히 정지되도록 하기 위한 적절한 지연 이후에, 시점 2120에서 배기 밸브(145)를 개방하기 위한 신호가 전달되며, 충전 모터 및 분배 모터를 완전히 정지시키는 데에는 시간이 전혀 소요되지 않을 수 있다(예컨대, 시간 지연이 없음). 도 8b로 이동하면, 배기 밸브(145)가 완전히 개방되도록 하기 위한 적절한 지연(예컨대, 약 225 밀리초) 이후에 배기 구간(예컨대, 구간 17) 동안 스테퍼 모터(175)를 작동시키기 위한 신호가 시점 2130에 충전 모터(175)에 전달될 수 있다. 배기 구간 중에 압력 변환기(112)에 의해 다단계 펌프(100) 내부의 유체 압력을 모니터링할 수 있도록 배리어 밸브(135)는 배기 구간 중에 개방된 상태로 유지될 수 있는 반면, 배리어 밸브(135)는 또한 시점 2130에서 배기 구간의 개시 이전에 폐쇄될 수 있다.After a suitable delay to allow the charging motor 175 and the dispensing motor 200 to come to a complete stop, a signal is sent to open the exhaust valve 145 at time 2120 and a time is required to completely stop the charging motor and the dispensing motor. This may not take at all (eg no time delay). Moving to FIG. 8B, the signal for actuating the stepper motor 175 during the exhaust section (eg section 17) after a suitable delay (eg, about 225 milliseconds) for the exhaust valve 145 to fully open is initiated. 2130 may be delivered to the charging motor 175. The barrier valve 135 may remain open during the exhaust section, while the barrier valve 135 may also remain open during the exhaust section to monitor the fluid pressure inside the multistage pump 100 by the pressure transducer 112. It may be closed prior to the start of the exhaust section at time 2130 .

배기 구간을 종료하기 위해, 시점 2140에서 충전 모터(175)의 작동을 중지시키기 위한 신호가 전달된다. 필요하다면, 예컨대 배기 구간 동안 유체의 압력이 높은 경우, 유체의 압력이 적절히 소산되도록 하기 위해 시점 2140과 시점 2142 사이에 소정의 지연(예컨대, 약 100 밀리초)이 있을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 압력 변환기(112)의 영점을 맞추기 위해 시점 2142와 시점 2150 사이의 시구간이 이용될 수 있으며, 이 시구간은 약 10 밀리초일 수 있다.In order to end the exhaust section, a signal for stopping the operation of the charging motor 175 is transmitted at a time point 2140 . If desired, there may be some delay (eg, about 100 milliseconds) between time 2140 and time 2142 so that the pressure of the fluid is properly dissipated, for example, during the exhaust period. In one embodiment, a time period between time 2142 and time 2150 may be used to zero the pressure transducer 112, which may be about 10 milliseconds.

이후에 시점 2150에서, 배리어 밸브(135)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달된다. 시점 2150 이후에, 배리어 밸브(135)가 완전히 폐쇄될 수 있도록 적절한 지연(예컨대, 약 250 밀리초)이 허용된다. 이후에 아이솔레이션 밸브(130)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달되며, 아이솔레이션 밸브(130)를 완전히 폐쇄할 수 있도록 하기 위한 적절한 지연(예컨대, 약 250 밀리초) 후에 시점 2170에서 배기 밸브(145)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달된다. 배기 밸브(145)가 완전히 폐쇄될 수 있도록 적절한 지연(예컨대, 약 250 밀리초)이 허용되며, 이러한 지연 이후에 시점 2180에서 입구 밸브(125)를 개방하기 위한 신호가 전달되고, 입구 밸브(125)가 완전히 개방될 수 있도록 하는 적절한 지연(예컨대, 약 250 밀리초)이 뒤따르며, 시점 2190에서 퍼지 밸브(140)를 개방하기 위한 신호가 전달된다.Thereafter, at time 2150 , a signal is delivered to close the barrier valve 135. After the time point 2150 , an appropriate delay (eg, about 250 milliseconds) is allowed for the barrier valve 135 to close completely. A signal is then transmitted to close the isolation valve 130 and close the exhaust valve 145 at time 2170 after a suitable delay (eg, about 250 milliseconds) to allow the isolation valve 130 to be fully closed. The signal for transmitting is transmitted. Appropriate delays (eg, about 250 milliseconds) are allowed to allow the exhaust valve 145 to close completely, and after this delay a signal is transmitted to open the inlet valve 125 at time 2180 and the inlet valve 125 Is followed by an appropriate delay (eg, about 250 milliseconds) to allow the fully open), and a signal to open the purge valve 140 is communicated at time 2190 .

배기 밸브(145)가 완전히 개방되도록 하기 위한 적절한 지연(예컨대, 약 250 밀리초) 이후에, 시점 2200에서 퍼지 구간(예컨대, 구간 25)을 위해 분배 모터(200)를 시동하기 위한 신호가 분배 모터(200)에 전달될 수 있으며, 방법에 따라 달라질 수 있는 퍼지 구간을 위한 시구간 이후에, 시점 2210에서 분배 모터(200)를 정지시키고 퍼지 구간을 종료하기 위한 신호가 전달될 수 있다. 시점 2210과 시점 2212 사이에서, 분배 챔버(185) 내의 압력이 실질적으로 0 p.s.i로 안정화될 수 있도록(약 10 밀리초) 충분한 시구간[예컨대, 사전에 결정되거나 또는 압력 변환기(112)를 이용하여 결정됨]이 허용된다. 이어서, 시점 2220에서 퍼지 밸브(140)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달될 수 있고, 퍼지 밸브(140)를 완전히 폐쇄하기 위한 충분한 지연(예컨대, 약 250 밀리초)을 허용한 후에 시점 2230에서 입구 밸브(125)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달될 수 있다. (전술한 바와 같이) 다단계 펌프(100) 내의 밸브를 폐쇄함으로써 유발되는 임의의 압력 변동을 보정하도록 분배 모터(200)를 작동시킨 후에, 다단계 펌프(100)는 다시 한 번 시점 2010에서 분배를 행할 준비 상태에 있을 수 있다.After a suitable delay (eg, about 250 milliseconds) for the exhaust valve 145 to fully open, a signal for starting the dispensing motor 200 for the purge section (eg, section 25) at time 2200 is provided. After a time period for the purge period, which may be transferred to the method 200 and may vary according to a method, a signal for stopping the distribution motor 200 and ending the purge period may be transmitted at a time point 2210 . Between time points 2210 and time point 2212 , a time period sufficient to allow the pressure in the distribution chamber 185 to stabilize to substantially 0 psi (about 10 milliseconds) (eg, predetermined or using the pressure transducer 112). Determined] is allowed. Then, a sufficient delay (e.g., about 250 ms) after allowing the inlet valve at a time point 2230 to fully close, and a signal for closing the purge valve 140 at the time point 2220 may be transferred, the purge valve 140 Signals for closing 125 can be communicated. After operating the dispensing motor 200 to correct any pressure fluctuations caused by closing the valve in the multistage pump 100 (as described above), the multistage pump 100 will once again dispense at time 2010 . May be in a ready state.

준비 구간과 분배 구간 사이에 약간의 지연이 있을 수 있음에 주의해야만 한다. 다단계 펌프(100)가 준비 구간에 돌입하면 배리어 밸브(135) 및 아이솔레이션 밸브(130)가 폐쇄될 수 있으므로, 후속하는 다단계 펌프의 분배에 영향을 미치지 않으면서도 충전 챔버(155)에 유체를 도입할 수 있는데, 이는 충전 동안 또는 상기 충전에 후속하여 분배가 개시되는가의 여부와는 상관이 없다.It should be noted that there may be a slight delay between the preparation section and the distribution section. When the multistage pump 100 enters the preparation section, the barrier valve 135 and the isolation valve 130 may be closed, so that fluid may be introduced into the filling chamber 155 without affecting the distribution of subsequent multistage pumps. It may be irrespective of whether dispensing is initiated during or following the filling.

다단계 펌프(100)가 준비 상태에 있는 동안 충전 챔버(155)를 충전하는 것은, 다단계 펌프(100)의 다양한 작동 구간에 대해 다단계 펌프(100)의 작동 중에 압력 변동을 개선하는 역할을 하는 밸브 및 모터 타이밍의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도 9a 및 도 9b와 관련하여 더욱 분명하게 도시될 수 있다.Filling the filling chamber 155 while the multi-stage pump 100 is in a ready state includes a valve that serves to improve pressure fluctuations during operation of the multi-stage pump 100 for various operating sections of the multi-stage pump 100. It may be more clearly shown in connection with FIGS. 9A and 9B, which schematically illustrate another embodiment of motor timing.

도 9a를 참고하면, 시점 3010에서 준비 구간 신호는 다단계 펌프(100)가 분배를 행할 준비가 되었음을 나타낼 수 있으며, 이후에 언젠가 출구 밸브(147)를 개방하기 위한 신호가 시점 3012에서 전달될 수 있다. 출구 밸브(147)가 개방될 수 있도록 하기 위한 적절한 지연 후에, 출구 밸브(147)로부터 유체를 분배하도록 정방향으로 분배 모터(200)를 작동시키기 위해, 그리고 충전 챔버(155)로 유체가 유도되도록 충전 모터(175)를 역회전시키기 위해 시점 3020에서 하나 이상의 신호가 전달될 수 있다[입구 밸브(125)는 이후에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 이전의 충전 구간에서부터 여전히 개방된 상태일 수 있음]. 시점 3030에서, 분배 모 터(200)를 중단시키기 위한 신호가 전달될 수 있으며, 시점 3040에서는 출구 밸브(147)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달될 수 있다.Referring to FIG. 9A, the ready section signal at time point 3010 may indicate that the multistage pump 100 is ready to dispense, and then a signal for opening the outlet valve 147 may someday be delivered at time point 3012. . After a suitable delay to allow the outlet valve 147 to open, to operate the dispensing motor 200 in the forward direction to dispense the fluid from the outlet valve 147 and to fill the fluid into the filling chamber 155. One or more signals may be delivered at time point 3020 to reverse rotate motor 175 (inlet valve 125 may still be open from a previous charge section, as described in more detail below). At time 3030 , a signal may be delivered to stop the distribution motor 200, and at time 3040 a signal may be delivered to close the outlet valve 147.

이러한 개시 내용을 읽은 후에는 밸브 신호 및 모터 신호의 타이밍이 펌프의 다양한 밸브 또는 모터를 작동하기 위해 요구되는 시간에 따라 변할 수 있음이 명확해질 것이며, 사용자 방법은 다단계 펌프(100) 또는 다른 인자와 함께 실시된다. 예를 들면(도 8a에 도시된 바와 같음), 분배 모터(200)를 정방향으로 작동시키기 위한 신호가 전달된 후에 출구 밸브(147)를 개방하기 위한 신호가 전달될 수 있는데, 이러한 예에서는 출구 밸브(147)가 분배 모터(200)보다 신속하게 작동할 수 있으며 이에 따라 보다 양호한 분배를 달성하기 위해 출구 밸브의 개방과 분배 모터의 작동의 타이밍이 실질적으로 일치하도록, 출구 밸브(147)의 개방과 분배 모터(200)의 작동의 타이밍을 맞추는 것이 바람직하기 때문이다. 그러나, 다른 밸브 및 모터의 작동 속도 등이 상이할 수 있고, 이에 따라 이들 상이한 밸브 및 모터와 함께 상이한 타이밍을 사용할 수 있다. 예를 들면, 출구 밸브(147)를 개방하기 위한 신호는 분배 모터(200)를 작동하기 위한 신호 이전에 또는 이 신호와 실질적으로 동시에 전달될 수 있으며, 유사하게 출구 밸브(147)를 폐쇄하기 위한 신호는 분배 모터(200) 등의 작동을 중단시키기 위한 신호 이전에, 이후에, 또는 동시에 전달될 수 있다.After reading this disclosure, it will be clear that the timing of the valve signal and the motor signal may vary depending on the time required to operate the various valves or motors of the pump, and the user method may vary with the multistage pump 100 or other factors. Is carried out together. For example (as shown in FIG. 8A), a signal for opening the outlet valve 147 may be delivered after a signal for operating the dispensing motor 200 in the forward direction, in this example an outlet valve. The opening of the outlet valve 147 is such that 147 can operate faster than the dispensing motor 200 and thus the timing of the operation of the dispensing motor substantially coincides with the opening of the outlet valve to achieve better dispensing. This is because it is desirable to time the operation of the dispensing motor 200. However, the operating speeds of the other valves and motors, etc. may be different and thus different timings may be used with these different valves and motors. For example, a signal for opening the outlet valve 147 may be transmitted before or substantially simultaneously with the signal for operating the dispensing motor 200, and similarly for closing the outlet valve 147. The signal may be delivered before, after, or simultaneously with a signal to stop the operation of the dispensing motor 200 or the like.

따라서, 시구간 3020과 시구간 3030 사이에서 유체는 다단계 펌프(200)로부터 분배될 수 있다. 다단계 펌프(200)에 의해 실시되는 사용자 방법에 따라, 분배 모터(200)의 작동 속도는 시구간 3020과 시구간 3030 사이(예컨대, 각각의 구간 2 내지 6)에서 변할 수 있으므로, 시구간 3020 내지 3030 사이의 상이한 시점에서 서로 다른 양의 유체가 분배될 수 있다. 예를 들면, 분배 모터는 다항함수에 따라 작동할 수 있으므로 분배 모터(200)는 구간 6에서보다 구간 2에서 더욱 신속하게 작동할 수 있으며, 이에 대응하여 구간 6에서보다 구간 2에서 다단계 펌프(200)로부터 더 많은 유체가 분배된다. 분배 구간이 개시된 이후, 시점 3030 이전에, 출구 밸브(147)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달되며, 이후에 시점 3030에서 분배 모터(200)를 정지시키기 위한 신호가 전달된다.Thus, fluid may be dispensed from the multi-stage pump 200 between time period 3020 and time period 3030 . Depending on the user method implemented by the multi-stage pump 200, the operating speed of the dispensing motor 200 can vary between the time period 3020 and the time period 3030 (eg, each of the sections 2 to 6), so that the time interval 3020 to Different amounts of fluid may be dispensed at different time points between 3030 . For example, since the dispensing motor can operate according to the polynomial function, the dispensing motor 200 can operate more quickly in section 2 than in section 6, and correspondingly the multistage pump 200 in section 2 than in section 6. More fluid is dispensed from After this distribution period is started, the time before 3030, the outlet valve 147 and a signal is sent to close a, a signal is transmitted for stopping the dispense motor 200 at the time point 3030 at a later time.

유사하게, 시점 3020과 시점 3050 사이에(예컨대, 구간 2 내지 7에서) 공급 챔버(155)는 충전 모터(175)의 역회전을 통해 유체로 충전될 수 있다. 이후에 시점 3050에서, 다음으로 충전 모터(175)를 정지시키기 위한 신호가 전달되며, 그 다음에 충전 구간이 종료된다. 충전 챔버(155) 내의 압력이 실질적으로 0 p.s.i(예컨대, 게이지 압력)로 되돌아갈 수 있도록 하기 위해, 입구 밸브는 임의의 다른 작용이 행해지기 이전에 시점 3050과 시점 3060 사이에서 개방된 상태로 유지될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이러한 지연은 약 10 밀리초일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 시점 3050과 시점 3060 사이의 시구간은 변할 수 있으며, 충전 챔버(155)에서의 압력에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들면, 충전 챔버(155)에서의 압력을 측정하기 위해 압력 변환기가 사용될 수 있다. 압력 변환기가 충전 챔버(155)에서의 압력이 0 p.s.i에 도달하였음을 나타낼 때, 구간 10은 시점 3060에서 개시될 수 있다.Similarly, between time points 3020 and time point 3050 (eg, in sections 2 through 7), supply chamber 155 may be filled with fluid through reverse rotation of charging motor 175. Thereafter, at time 3050 , a signal is next transmitted to stop the charging motor 175, and then the charging section ends. In order to allow the pressure in the filling chamber 155 to return to substantially 0 psi (eg, gauge pressure), the inlet valve remains open between time points 3050 and 3060 before any other action is taken. Can be. In one embodiment, this delay may be about 10 milliseconds. In other embodiments, the time period between time point 3050 and time point 3060 may vary and may depend on the pressure in filling chamber 155. For example, a pressure transducer can be used to measure the pressure in the filling chamber 155. When the pressure transducer indicates that the pressure in the filling chamber 155 has reached 0 psi, interval 10 may begin at time point 3060 .

시점 3060에서, 다음으로 아이솔레이션 밸브(130)를 개방하기 위한 신호가 전달되며 시점 3070에서는 배리어 밸브(135)를 개방하기 위한 신호가 전달된다. 이후에 시점 3080에서 입구 밸브(125)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달되며, 그 이후 시점 3090에서 충전 모터(175)를 작동시키기 위한 신호가 전달될 수 있고, 시점 3100에서 분배 모터(200)를 작동시키기 위한 신호가 전달될 수 있으며, 이에 따라 충전 모터(175)는 예비 여과 구간 및 여과 구간에서 작동하며 분배 모터(200)는 여과 구간 중에 작동한다.At time 3060 , a signal is then transmitted to open the isolation valve 130, and at time 3070 a signal to open the barrier valve 135 is transmitted. Thereafter, a signal for closing the inlet valve 125 may be transmitted at a time point 3080 , and a signal for operating the charging motor 175 may then be transmitted at a time point 3090 , and the distribution motor 200 is operated at a time point 3100 . A signal may be transmitted so that the charging motor 175 operates in the preliminary filtration section and the filtration section and the dispensing motor 200 operates during the filtration section.

여과 구간 이후, 시점 3110에서 충전 모터(175) 및 분배 모터(200)의 작동을 중단시키기 위한 하나 이상의 신호가 전달된다. 시점 3120에서, 배기 밸브(145)를 개방하기 위한 신호가 전달된다. 도 9b로 이동하면, 시점 3130에서 배기 구간 동안 스테퍼 모터(175)를 작동하기 위한 신호가 충전 모터(175)에 전달될 수 있다. 배기 구간을 종료하기 위해, 시점 3140에서 충전 모터(175)의 작동을 중단시키기 위한 신호가 전달된다. 이후에 시점 3150에서, 배리어 밸브(135)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달되는 반면, 시점 3160에서는 아이솔레이션 밸브(130)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달되고 시점 3170에서는 배기 밸브(145)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달된다.After the filtration interval, at least one signal is transmitted to stop operation of the charging motor 175 and the dispensing motor 200 at time 3110 . At time 3120 , a signal is passed to open the exhaust valve 145. 9B, a signal for operating the stepper motor 175 may be transmitted to the charging motor 175 during the exhaust period at the time point 3130 . To end the evacuation section, a signal is provided to stop the operation of the charging motor 175 at time 3140 . Thereafter, a signal for closing the barrier valve 135 is transmitted at a time point 3150 , while a signal for closing the isolation valve 130 is transmitted at a time point 3160 and a signal for closing the exhaust valve 145 at a time point 3170. Is passed.

시점 3180에서는 입구 밸브(125)를 개방하기 위한 신호가 전달되고, 이어서 시점 3190에서는 퍼지 밸브(140)를 개방하기 위한 신호가 전달된다. 이후에 시점 3200에서 퍼지 구간을 위해 분배 모터(200)를 기동시키기 위한 신호가 분배 모터(200)에 전달될 수 있으며, 퍼지 구간 이후에는 시점 3210에서 분배 모터(200)를 정지시키기 위한 신호가 전달될 수 있다.At time 3180 , a signal for opening the inlet valve 125 is transmitted, and at time 3190 a signal for opening the purge valve 140 is transmitted. Thereafter, a signal for starting the distribution motor 200 for the purge section may be transmitted to the distribution motor 200 at a time point 3200 , and a signal for stopping the distribution motor 200 is transmitted at the time point 3210 after the purge section. Can be.

이어서, 시점 3220에서는 퍼지 밸브(140)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달될 수 있으며, 다음으로 시점 3230에서 입구 밸브(125)를 폐쇄하기 위한 신호가 전달된다. (전술한 바와 같이) 다단계 펌프(100) 내부의 밸브를 폐쇄함으로써 유발되는 임의의 압력 변동을 보정하기 위해 분배 모터(200)를 작동시킨 후, 다단계 펌프(100)는 시점 3010에서 다시 한 번 분배를 행하기 위해 준비될 수 있다.Subsequently, a signal for closing the purge valve 140 may be transmitted at a time point 3220 , and a signal for closing the inlet valve 125 may be transmitted at a time point 3230 . After operating the dispensing motor 200 to correct any pressure fluctuations caused by closing the valve inside the multistage pump 100 (as described above), the multistage pump 100 dispenses once again at time point 3010 . Can be prepared to do.

일단 시점 3010에서 다단계 펌프(100)가 준비 구간에 진입하면, 다단계 펌프(100)가 준비 상태에 있는 동안 액체가 충전 챔버(155)로 유도되도록 입구 밸브(125)를 개방하기 위한 신호가 전달될 수 있으며, 충전 모터(175)를 역회전시키기 위한 또 다른 신호가 전달될 수 있다. 충전 챔버(155)는 준비 구간 동안에 액체로 충전되지만, 이러한 충전은 준비 구간에 진입한 이후 임의의 시점에서 다단계 펌프(100)가 유체를 분배하는 능력에 전혀 영향을 미치지 못하는데, 이는 배리어 밸브(135) 및 아이솔레이션 밸브(130)가 폐쇄되어 있어서 실질적으로 충전 챔버(155)가 분배 챔버(185)와 구분되기 때문이다. 또한, 충전이 완료되기 이전에 분배가 개시되면, 다단계 펌프(100)로부터 유체를 분배하면서 실질적으로 동시에 충전이 계속될 수 있다.Once the multistage pump 100 enters the preparation section at time point 3010 , a signal may be transmitted to open the inlet valve 125 so that liquid is guided to the filling chamber 155 while the multistage pump 100 is in the ready state. In addition, another signal may be transmitted to reversely rotate the charging motor 175. The filling chamber 155 is filled with liquid during the preparation section, but this filling has no effect on the ability of the multistage pump 100 to dispense fluid at any point after entering the preparation section, which is a barrier valve 135 And the isolation valve 130 are closed so that the filling chamber 155 is substantially distinct from the distribution chamber 185. In addition, if dispensing is initiated before the filling is complete, the filling can continue substantially simultaneously while dispensing fluid from the multistage pump 100.

초기에 다단계 펌프(100)가 준비 구간에 진입할 때, 분배 챔버(185) 내의 압력은 분배 구간 동안 요구되는 압력과 거의 동일할 수 있다. 그러나, 준비 구간에의 진입과 분배 구간의 개시 사이에 어느 정도의 지연이 있을 수 있으므로, 분배 챔버(185) 내의 분배단 다이어프램(190)의 특성, 온도 변화, 또는 다양한 다른 인자와 같은 다양한 요인에 따라 분배 챔버(185) 내의 압력은 준비 구간 동안 변할 수 있다. 결과적으로, 분배 구간이 개시될 때 분배 챔버(185) 내의 압력은 분배를 위해 요구되는 기준 압력으로부터 비교적 현저한 수준으로 변동할 수 있다.Initially when the multistage pump 100 enters the preparation section, the pressure in the dispensing chamber 185 may be approximately equal to the pressure required during the dispensing section. However, there may be some delay between the entry into the preparation section and the start of the distribution section, which may affect various factors, such as characteristics of the distribution stage diaphragm 190 in the distribution chamber 185, temperature changes, or various other factors. Accordingly, the pressure in the dispensing chamber 185 may vary during the preparation period. As a result, the pressure in the dispensing chamber 185 at the start of the dispensing section may vary from a relatively significant level from the reference pressure required for dispensing.

이러한 변동은 도 10a 및 도 10b와 관련하여 보다 명확하게 도시될 수 있다. 도 10a는 분배 챔버(185)에서의 예시적인 압력 프로파일을 도시하고 있으며, 준비 구간 중에 분배 챔버에서의 압력 변동을 나타낸다. 대략 점(4010)에서, 밸브 작동 또는 다른 요인에 의해 유발되는 임의의 압력 변화에 대한 보정은 도 22 및 도 23과 관련하여 전술한 바와 같이 이루어질 수 있다. 이러한 압력 보정은, 다단계 펌프(100)가 준비 단계에 진입할 수 있는 대략적인 점(4020)에서 분배를 위해 요구되는 기준 압력[선(4030)으로 표시됨]에 가깝게 되도록 분배 챔버(185)에서의 압력을 보정할 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 대략적인 점(4020)에서 준비 단계에 진입한 후, 분배 챔버(185)에서의 압력은 전술한 바와 같은 다양한 인자에 의해 꾸준하게 상승할 수 있다. 다음으로, 후속하는 분배 구간이 나타날 때, 기준 압력(4030)으로부터의 이러한 압력 변동은 불만족스러운 분배를 초래할 수 있다.This variation can be shown more clearly in connection with FIGS. 10A and 10B. 10A shows an exemplary pressure profile in the dispensing chamber 185 and shows the pressure variation in the dispensing chamber during the preparation period. At approximately point 4010, a correction for any pressure change caused by valve actuation or other factors may be made as described above in connection with FIGS. 22 and 23. This pressure correction is performed at the dispensing chamber 185 such that the multi-stage pump 100 is close to the reference pressure (indicated by line 4030) required for dispensing at an approximate point 4020 where the multistage pump 100 can enter the preparatory stage. The pressure can be corrected. As can be appreciated, after entering the preparatory step at approximate point 4020, the pressure in the dispensing chamber 185 can rise steadily by various factors as described above. Next, when the subsequent dispensing interval appears, this pressure variation from the reference pressure 4030 can result in unsatisfactory dispensing.

또한, 준비 구간과 후속하는 분배 구간의 진입 사이의 시간 지연이 변할 수 있기 때문에, 분배 챔버(185)에서의 압력 변동은 이러한 시간 지연과 연관될 수 있고, 연속적인 각각의 분배 구간에서 이루어지는 분배는 상이한 지연 도중에 발생하는 상이한 압력 변동량에 따라 서로 다를 수 있다. 따라서, 이러한 압력 변동은 또한 다단계 펌프(100)가 정확하게 분배를 반복하는 능력에 영향을 줄 수 있고, 이는 다음으로 동일한 공정 방식의 반복에 있어서 다단계 펌프(100)의 사용을 방해할 수 있다. 따라서, 후속하는 분배 구간에서의 분배 및 분배 구간에 걸친 분배의 반 복성(repeatability)을 개선하는 동시에 수용 가능한 유체 동역학을 달성하기 위해 다단계 펌프(100)의 준비 구간 중에 기준 압력을 실질적으로 유지하는 것이 바람직할 수 있다.In addition, since the time delay between the entry of the preparation section and the subsequent dispensing section may vary, the pressure variation in the dispensing chamber 185 may be associated with this time delay, and the dispensing made in each successive dispensing section It can be different depending on the different pressure fluctuations occurring during different delays. Thus, such pressure fluctuations may also affect the ability of the multistage pump 100 to accurately repeat dispensing, which may then hinder the use of the multistage pump 100 in repetition of the same process regime. Therefore, substantially maintaining the reference pressure during the preparation section of the multi-stage pump 100 to achieve acceptable fluid dynamics while improving distribution in the subsequent distribution section and distribution over the distribution section. It may be desirable.

일 실시예에 있어서, 준비 구간 중에 기준 압력을 실질적으로 유지하기 위해, 분배 챔버(185)에서 발생할 수 있는 상방(또는 하방) 압력 변동을 보정하거나 압력 변동에 대처하도록 분배 모터(200)를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, "데드 밴드(dead band)" 폐회로 압력 제어를 이용하여 분배 챔버(185) 내의 기준 압력을 실질적으로 유지하도록 분배 모터(200)를 제어할 수 있다. 잠시 도 2로 돌아가면, 압력 센서(112)는 읽어들인 압력을 일정한 간격으로 펌프 제어기(20)에 전달할 수 있다. 전달된 압력이 특정한 양만큼 또는 공차만큼 요구되는 기준 압력에서 벗어난다면, 펌프 제어기(20)는 최소 거리만큼 역회전시키기 위해 (또는 정방향으로 작동하도록 하기 위해) 분배 모터(200)에 신호를 보낼 수 있으며, 분배 모터(200)는 펌프 제어기(20)에서 탐지 가능한 최소 거리(모터 증분)만큼 이동할 수 있고, 이에 따라 피스톤(192)을 후방으로 빼내며 (또는 전방으로 이동시키고), 분배단 다이어프램(190)이 분배 챔버(185) 내의 압력 감소를 보정한다.In one embodiment, to substantially maintain the reference pressure during the preparation period, the dispensing motor 200 may be controlled to compensate for or cope with the pressure fluctuations that may occur in the dispensing chamber 185. Can be. More specifically, the "dead band" closed loop pressure control may be used to control the dispensing motor 200 to substantially maintain the reference pressure in the dispensing chamber 185. 2, the pressure sensor 112 may deliver the read pressure to the pump controller 20 at regular intervals. If the delivered pressure deviates from the required reference pressure by a certain amount or by tolerance, the pump controller 20 can signal the dispensing motor 200 to reverse rotation (or to operate in the forward direction) by a minimum distance. The dispensing motor 200 may move by the minimum distance (motor increment) detectable by the pump controller 20, thereby pulling the piston 192 back (or moving forward) and dispensing end diaphragm ( 190 compensates for the pressure drop in dispensing chamber 185.

압력 센서(112)가 분배 챔버(185) 내의 압력을 샘플링하고 전달할 수 있는 주파수가 분배 모터(200)의 작동 속도에 비해 다소 빠를 수 있기 때문에, 펌프 제어기(20)는 압력 센서(112)에 의해 전달된 압력 측정값을 처리하지 않을 수 있거나, 또는 분배 모터(200)에 신호를 보내는 부근의 특정 시간 구간 동안 압력 센서(112)를 중단시킬 수 있으며, 이에 따라 분배 모터(200)는 펌프 제어기(20)에 의 해 다른 압력 측정값이 수신되거나 또는 처리되기 이전에 분배 모터의 작동을 완료할 수 있다. 대안으로, 펌프 제어기(20)는, 분배 모터(200)가 압력 센서(112)에 의해 전달된 압력 측정값을 처리하기 이전에 그 작동을 완료하였음을 탐지할 때까지 대기할 수 있다. 다수의 실시예에 있어서, 압력 센서(112)가 분배 챔버(185) 내의 압력을 샘플링하고 이러한 압력 측정값을 전달하는 샘플링 간격은 약 30 kHz, 약 10 kHz, 또는 다른 간격일 수 있다.Since the frequency at which the pressure sensor 112 can sample and deliver the pressure in the dispensing chamber 185 can be somewhat faster than the operating speed of the dispensing motor 200, the pump controller 20 is controlled by the pressure sensor 112. The delivered pressure measurement may not be processed or the pressure sensor 112 may be interrupted for a particular time interval in the vicinity of signaling the dispense motor 200, whereby the dispense motor 200 may be configured to provide a pump controller ( 20) The dispensing motor can be completed before other pressure readings have been received or processed. Alternatively, the pump controller 20 may wait until the dispensing motor 200 detects that it has completed its operation before processing the pressure measurement delivered by the pressure sensor 112. In many embodiments, the sampling interval at which pressure sensor 112 samples the pressure in dispensing chamber 185 and delivers this pressure measurement may be about 30 kHz, about 10 kHz, or other interval.

그러나, 전술한 실시예는 문제가 없는 것이 아니다. 일부의 경우에 있어서, 하나 이상의 이러한 실시예는 전술한 바와 같이 준비 구간과 후속하는 분배 구간에의 진입 사이의 시간 지연이 변할 수 있을 때에는 분배에 있어서 상당한 변동을 나타낼 수 있다. 이러한 문제는 어느 정도 줄일 수 있으며, 준비 구간과 후속하는 분배에의 진입 사이에 고정 시간 간격을 사용함으로써 반복성이 향상되지만, 이는 구체적인 공정을 실시할 때 항상 가능한 것은 아니다.However, the embodiment described above is not without problems. In some cases, one or more such embodiments may exhibit significant variations in distribution when the time delay between entry to the preparation section and subsequent distribution sections may vary as described above. This problem can be reduced to some extent and repeatability is improved by using a fixed time interval between the preparation section and subsequent entry to the dispense, but this is not always possible when performing a specific process.

분배의 반복성을 향상시키면서 다단계 펌프(100)의 준비 구간 중에 기준 압력을 실질적으로 유지하기 위해, 일부 경우에 있어서, 폐회로 압력 제어를 사용하여 분배 챔버(185)에서 발생할 수 있는 압력 변동을 보정하거나 또는 압력 변동에 대처하도록 분배 모터(200)를 제어할 수 있다. 압력 센서(112)는 읽어들인 압력을 일정한 간격(전술한 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 이러한 간격은 약 30 kHz, 약 10 kHz, 또는 다른 간격일 수 있음)으로 펌프 제어기(20)에 전달할 수 있다. 전달된 압력이 요구되는 기준 압력을 초과한다면(또는 기준 압력에 미달한다면), 펌프 제어기(20)는 모터 증분만큼 분배 모터(200)를 역회전시키기 위해 (또는 정방 향으로 작동하도록 하기 위해) 분배 모터(200)에 신호를 보낼 수 있으며, 이에 따라 피스톤(192) 및 분배단 다이어프램(190)을 후방으로 빼내며 (또는 전방으로 이동시키고), 분배 챔버(185) 내의 압력을 낮춘다(또는 높인다). 이러한 압력 모니터링 및 보정은 분배 구간이 개시될 때까지 거의 연속적으로 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로, 분배 챔버(185)는 요구되는 기준 압력과 거의 동일한 압력으로 유지될 수 있다.In some cases, closed-loop pressure control is used to compensate for pressure variations that may occur in the dispensing chamber 185 to substantially maintain the reference pressure during the preparation period of the multistage pump 100 while improving the repeatability of the dispensing, or The dispensing motor 200 may be controlled to cope with the pressure fluctuation. The pressure sensor 112 may deliver the read pressure to the pump controller 20 at regular intervals (as described above, in some embodiments, this interval may be about 30 kHz, about 10 kHz, or other intervals). Can be. If the delivered pressure exceeds the required reference pressure (or below the reference pressure), the pump controller 20 dispenses to reverse rotate (or operate in the forward direction) the dispense motor 200 by motor increment. A signal can be sent to the motor 200, thereby withdrawing (or moving forward) the piston 192 and the dispensing stage diaphragm 190, thereby lowering (or raising) the pressure in the dispensing chamber 185. . This pressure monitoring and correction can be done almost continuously until the dispensing interval is initiated. In this way, the dispensing chamber 185 can be maintained at a pressure approximately equal to the required reference pressure.

전술한 바와 같이, 압력 센서(112)가 분배 챔버(185) 내의 압력을 샘플링하고 전달하는 주파수는 분배 모터(200)의 작동 속도에 비해 다소 빠를 수 있다. 이러한 차이를 고려하기 위해, 펌프 제어기(20)는 압력 센서(112)에 의해 전달된 압력 측정값을 처리하지 않을 수 있거나, 또는 분배 모터(200)에 신호를 보낼 무렵의 특정 시간 구간에서 압력 센서(112)를 중단시킬 수 있으므로, 이에 따라 분배 모터(200)는 펌프 제어기(20)에 의해 다른 압력 측정값이 수신되거나 처리되기 이전에 분배 펌프의 작동을 완료할 수 있다. 대안으로, 펌프 제어기(20)는, 분배 모터(200)가 압력 센서(112)에 의해 전달된 압력 측정값을 처리하기 이전에 분배 모터의 작동을 종료하였음을 탐지하거나 또는 통지를 받을 때까지 대기할 수 있다.As discussed above, the frequency at which the pressure sensor 112 samples and delivers the pressure in the dispensing chamber 185 may be somewhat faster than the operating speed of the dispensing motor 200. In order to account for this difference, the pump controller 20 may not process the pressure measurement delivered by the pressure sensor 112, or the pressure sensor at a particular time interval at which it will signal the dispensing motor 200. As such, 112 may be discontinued, the dispensing motor 200 may thus complete operation of the dispensing pump before other pressure measurements are received or processed by the pump controller 20. Alternatively, the pump controller 20 may wait until it is detected or notified that the dispensing motor 200 has terminated operation of the dispensing motor before processing the pressure measurement delivered by the pressure sensor 112. can do.

전술한 바와 같이 기준 압력을 실질적으로 유지하기 위해 폐회로 제어 시스템의 실시예를 사용하는 것의 이로운 효과는, 준비 구간 중에 전술한 폐회로 제어 시스템의 실시예를 이용하는 경우에 분배 챔버(185)에서의 예시적인 압력 프로파일을 도시한 도 10b를 참고하면 쉽게 알 수 있다. 대략적으로 점(4050)에서, 밸브 작동 또는 다른 요인에 의해 유발되는 임의의 압력 변화에 대한 보정은 도 6 및 도 7을 참고하여 전술한 바와 같이 행해질 수 있다. 이러한 압력 보정은, 분배 챔버(185) 내의 압력을 다단계 펌프(100)가 준비 구간에 진입할 수 있는 대략적인 점(4060)에서 분배를 위해 요구되는 대략적인 기준 압력[선(4040)으로 표시됨]으로 보정할 수 있다. 준비 구간에 진입한 후, 대략적인 점(4060)에서 폐회로 제어 시스템의 실시예는 요구되는 기준 온도를 실질적으로 유지하기 위해 준비 구간 중에 압력의 임의의 변동에 대처할 수 있다. 예를 들면, 점(4070)에서, 폐회로 제어 시스템은 압력 상승을 탐지할 수 있으며, 기준 압력(4040)을 실질적으로 유지하기 위해 이러한 압력 상승에 대처할 수 있다. 유사하게, 점(4080, 4090, 4100, 4110)에서, 폐회로 제어 시스템은 준비 구간의 길이에 상관없이[지점(4080, 4090, 4100 및 4110)은 단지 대표적인 것일 뿐이며, 폐회로 제어 시스템에 의한 다른 압력 보정은, 도면 부호가 부여되지 않았고 이에 따라 논의되지 않은 도 10b에 도시된다는 점에 주의 요망] 요구되는 기준 압력(4040)을 실질적으로 유지하기 위해 분배 챔버(185) 내의 압력 변동에 대처하거나 또는 보정할 수 있다. 결과적으로, 준비 구간 동안 폐회로 제어 시스템에 의해 분배 챔버(185)에서 요구되는 기준 압력(4040)이 실질적으로 유지되기 때문에, 후속하는 분배 구간에서 더욱 만족스런 분배가 달성될 수 있다.The beneficial effect of using the embodiment of the closed loop control system to substantially maintain the reference pressure as described above is exemplary in the distribution chamber 185 when using the embodiment of the closed loop control system described above during the preparation period. It can be easily seen with reference to FIG. 10B, which shows the pressure profile. At approximately point 4050, correction for any pressure change caused by valve actuation or other factors may be made as described above with reference to FIGS. 6 and 7. This pressure correction provides an approximate reference pressure (indicated by line 4040) required for dispensing at an approximate point 4060 at which multistage pump 100 may enter the preparation section. Can be corrected. After entering the preparation section, at an approximate point 4060 an embodiment of the closed loop control system can cope with any variation in pressure during the preparation section to substantially maintain the required reference temperature. For example, at point 4070, the closed loop control system can detect the pressure rise and can cope with this pressure rise to substantially maintain the reference pressure 4040. Similarly, at points 4080, 4090, 4100, 4110, the closed-loop control system is only representative of the length of the preparation section (points 4080, 4090, 4100, and 4110 are merely representative, and other pressures by the closed-loop control system Please note that the correction is shown in FIG. 10B, which has not been assigned a reference number and is therefore not discussed] to cope with or correct for a pressure variation in the distribution chamber 185 to substantially maintain the required reference pressure 4040. can do. As a result, more satisfactory dispensing can be achieved in the subsequent dispensing section since the reference pressure 4040 required in the dispensing chamber 185 is substantially maintained by the closed loop control system during the preparation section.

그러나, 후속하는 분배 구간 중에 더욱 만족스런 이러한 분배를 달성하기 위해서, 분배 챔버(185)로부터 유체를 분배하도록 분배 모터(200)를 작동시킬 때, 기준 압력을 실질적으로 유지하기 위해 행해지는 임의의 보정을 고려하는 것이 바람직할 수 있다. 보다 구체적으로, 점(4060)에서, 압력 보정이 행해지고 다단계 펌 프(100)가 초기에 준비 구간에 진입한 직후에, 분배단 다이어프램(190)은 초기 위치에 있을 수 있다. 요구되는 분배를 달성하기 위해, 분배단 다이어프램(190)은 이러한 초기 위치로부터 분배 위치까지 이동되어야 한다. 그러나, 전술한 바와 같은 압력 변동에 대해 보정한 이후에, 분배단 다이어프램(190)은 초기 위치와는 다른 제2 위치에 있을 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 이러한 차이는 요구되는 분배를 달성하도록 분배단 다이어프램(190)을 분배 위치로 이동시킴으로써 분배 구간 중에 고려되어야 한다. 다시 말하면, 요구되는 분배를 달성하기 위해, 분배단 다이어프램(190)은, 준비 구간 동안의 압력 변동에 대한 임의의 보정을 행한 이후의 제2 위치로부터, 다단계 펌프(100)가 초기에 준비 구간에 진입할 때의 분배단 다이어프램(190)의 초기 위치까지 이동될 수 있으며, 이후에 분배단 다이어프램(190)은 다음으로 초기 위치로부터 분배 위치까지의 거리만큼 이동될 수 있다.However, to achieve this more satisfactory dispensing during subsequent dispensing intervals, any corrections are made to substantially maintain the reference pressure when operating the dispensing motor 200 to dispense fluid from the dispensing chamber 185. It may be desirable to consider. More specifically, at point 4060, immediately after the pressure correction is made and the multi-stage pump 100 initially enters the preparation section, the dispensing stage diaphragm 190 may be in an initial position. In order to achieve the required dispensing, dispensing stage diaphragm 190 must be moved from this initial position to the dispensing position. However, after correcting for pressure variations as described above, the dispensing stage diaphragm 190 may be at a second position different from the initial position. In some embodiments, this difference should be accounted for during the dispensing interval by moving dispensing stage diaphragm 190 to the dispensing position to achieve the required dispensing. In other words, in order to achieve the required dispensing, the dispensing stage diaphragm 190 may be configured such that the multistage pump 100 initially enters the preparation section from the second position after making any corrections to the pressure fluctuations during the preparation section. When entering, the dispensing stage diaphragm 190 may be moved to an initial position, after which the dispensing stage diaphragm 190 may then be moved by a distance from the initial position to the dispensing position.

일 실시예에 있어서, 다단계 펌프(100)가 초기에 준비 구간에 진입할 때, 펌프 제어기(20)는 요구되는 분배를 달성하기 위해 분배 모터(200)를 이동시키도록 초기 거리(분배 거리)를 계산할 수 있다. 다단계 펌프(100)가 준비 구간에 있는 동안, 펌프 제어기(20)는 준비 구간 중에 발생하는 임의의 압력 변동을 보정하기 위해 분배 모터(200)가 이동한 거리(보정 거리)를 기록할 수 있다. 분배 단계 동안, 요구되는 분배를 달성하기 위해, 펌프 제어기(20)는 보정 거리에 분배 거리를 더한 거리만큼 (또는 보정 거리에서 분배 거리를 뺀 거리만큼) 이동시키기 위해 분배 모터(200)에 신호를 보낼 수 있다.In one embodiment, when the multistage pump 100 initially enters the preparation section, the pump controller 20 sets the initial distance (dispensing distance) to move the dispensing motor 200 to achieve the required dispensing. Can be calculated While the multistage pump 100 is in the preparation section, the pump controller 20 may record the distance traveled by the dispensing motor 200 (correction distance) to correct any pressure fluctuations that occur during the preparation section. During the dispensing phase, to achieve the required dispensing, the pump controller 20 sends a signal to the dispensing motor 200 to move the correction distance by the distance plus the dispensing distance (or by the distance minus the dispensing distance). can send.

그러나, 다른 경우에는, 분배 챔버(185)로부터 유체를 분배하기 위해 분배 모터(200)를 작동시킬 때 이러한 압력 보정을 고려하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 점(4060)에서 압력을 보정하고 다단계 펌프(100)가 초기에 준비 구간에 진입한 직후에, 분배단 다이어프램(190)은 초기 위치에 있을 수 있다. 이러한 초기 위치로부터 요구되는 분배를 달성하기 위해, 분배단 다이어프램(190)은 분배 거리만큼 이동되어야 한다. 전술한 바와 같은 압력 변동을 보정한 후에, 분배단 다이어프램(190)은 초기 위치와는 다른 제2 위치에 있을 수 있다. 일부 실시예에서는, 단지 분배단 다이어프램(190)을 분배 거리(제2 위치로부터 시작함)만큼 이동시킴으로써 요구되는 분배를 달성할 수 있다.In other cases, however, it may be undesirable to consider this pressure correction when operating the dispensing motor 200 to dispense fluid from the dispensing chamber 185. More specifically, immediately after the pressure correction at point 4060 and the multistage pump 100 initially enters the preparation section, the dispensing stage diaphragm 190 may be in an initial position. In order to achieve the required dispensing from this initial position, dispensing stage diaphragm 190 must be moved by the dispensing distance. After correcting for pressure variations as described above, the dispensing stage diaphragm 190 may be in a second position different from the initial position. In some embodiments, only the dispensing stage diaphragm 190 can be moved by the dispensing distance (starting from the second position) to achieve the required dispensing.

일 실시예에 있어서, 다단계 펌프(100)가 초기에 준비 구간에 진입할 때, 펌프 제어기(20)는 요구되는 분배를 달성하기 위해 분배 모터(200)를 이동시키도록 초기 거리를 계산할 수 있다. 이후에 분배 단계 중에, 요구되는 분배를 달성하기 위해, 펌프 제어기(20)는 준비 구간에서의 압력 변동에 대한 보정을 위해 분배 모터(200)가 이동한 거리에 상관없이 초기 거리만큼 이동하도록 분배 모터(200)에 신호를 보낼 수 있다.In one embodiment, when the multi-stage pump 100 initially enters the preparation section, the pump controller 20 may calculate the initial distance to move the dispensing motor 200 to achieve the required dispensing. Subsequently during the dispensing phase, to achieve the required dispensing, the pump controller 20 moves the dispensing motor to move by the initial distance irrespective of the distance the dispensing motor 200 has moved for correction of pressure fluctuations in the preparation section. Signal 200.

임의의 주어진 상황에서 사용되거나 또는 적용되는 전술한 실시예 중 하나를 선택하는 것은, 다른 실시예 중에서 선택된 실시예와 함께 사용되는 시스템, 장비, 또는 경험적 조건과 같은 일군(一群)의 인자들에 따라 달리질 수 있음은 분명하다. 또한, 기준 압력을 실질적으로 유지하기 위한 제어 시스템의 전술한 실시예가 준비 구간에서의 상방 압력 변동을 고려하는 것과 관련하여 설명되었지만, 이들 동일한 시스템 및 방법의 실시예는 다단계 펌프(100)의 준비 구간, 또는 임의의 다른 구간 에서의 상방 또는 하방 압력 변동을 고려하기 위해 동일하게 적용 가능할 수 있음은 명백하다. 또한, 본 발명의 실시예는 다단계 펌프(100)와 관련하여 설명되었지만, 이들 발명의 실시예(예컨대, 제어 방법 등)는 1단 펌핑 장치 또는 사실상 임의의 다른 유형의 펌핑 장치에 동일하게 적용할 수 있으며 이들 펌핑 장치와 함께 효과적으로 이용될 수 있음은 물론이다.Selecting one of the foregoing embodiments used or applied in any given situation depends on a group of factors, such as systems, equipment, or empirical conditions used with the selected embodiment among other embodiments. It is clear that it can be run. In addition, while the foregoing embodiments of the control system for substantially maintaining the reference pressure have been described in connection with considering upward pressure variations in the preparation section, embodiments of these same systems and methods are the preparation section of the multistage pump 100. It is obvious that the same may be applicable to take into account the upward or downward pressure fluctuations in any other section. In addition, although embodiments of the present invention have been described with respect to a multistage pump 100, embodiments of these inventions (e.g., control methods, etc.) are equally applicable to single stage pumping devices or virtually any other type of pumping device. It can of course be used effectively with these pumping devices.

본 명세서에서는 본 발명의 다양한 실시예와 함께 사용될 수 있는 전술한 1단 펌핑 장치의 예를 설명하는 것이 유용할 수 있다. 도 11은 펌프(4000)에 대한 펌프 조립체의 일 실시예의 개략도이다. 펌프(4000)는 전술한 다단계 펌프(100)의 1단, 즉 분배단과 유사할 수 있으며, 스테퍼 모터, 브러쉬리스 DC 모터, 또는 다른 모터에 의해 구동되는 롤링 다이어프램 펌프를 포함할 수 있다. 펌프(4000)는 펌프(4000)를 통한 다양한 유체 유동 경로를 한정하고 적어도 부분적으로 펌프 챔버를 한정하는 분배 블록(4005)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 분배 펌프 블록(4005)은 PTFE, 개질 PTFE, 또는 다른 재료의 단일 블록일 수 있다. 이들 재료는 다수의 공정액과 반응하지 않거나 또는 최소한으로 반응하기 때문에, 이들 재료를 사용하면 최소한의 추가적인 하드웨어를 이용하여 분배 블록(4005)에 유동 통로 및 펌프 챔버를 직접 기계가공할 수 있다. 분배 블록(4005)은 결과적으로 통합된 유체 매니폴드를 제공함으로써 배관의 필요성을 줄여준다.It may be useful herein to describe an example of the one-stage pumping device described above that may be used with various embodiments of the present invention. 11 is a schematic diagram of one embodiment of a pump assembly for a pump 4000. The pump 4000 may be similar to the first stage, that is, the dispensing stage, of the multistage pump 100 described above, and may include a rolling diaphragm pump driven by a stepper motor, brushless DC motor, or other motor. The pump 4000 may include a distribution block 4005 that defines various fluid flow paths through the pump 4000 and at least partially defines the pump chamber. According to one embodiment, the dispense pump block 4005 may be a single block of PTFE, modified PTFE, or other material. Because these materials do not or minimally react with a number of process solutions, these materials allow the flow passages and pump chambers to be machined directly into distribution block 4005 with minimal additional hardware. Distribution block 4005 consequently reduces the need for piping by providing an integrated fluid manifold.

분배 블록(4005)은 다수의 외부 입구 및 출구를 포함할 수 있으며, 예를 들어 외부 입구 및 출구는 유체를 수용하는 입구(4010), 유체를 퍼지/배기시키기 위한 퍼지/배기 출구(4015), 및 분배 구간 중에 유체가 분배되는 분배 출구(4020)를 포함한다. 도 11의 예에 있어서 분배 블록(4005)은 펌프가 하나의 챔버만을 구비하기 때문에 외부 퍼지 출구(4010)를 포함한다. 발명의 명칭이 "O링이 없는 로우 프로파일 부속품 및 이 부속품의 조립체(O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof)"이며 개시게 이라에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/741,667호 및 발명의 명칭이 "O링이 없는 로우 프로파일 부속품 및 부속품 조립체(O-Ring-Less Low Profile Fittings and Fitting Assemblies)"이며 개시게 이라에 의해 2006년 11월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/602,513호[ENTG1760-1]는 인용함으로써 본 명세서에 전체 내용이 포함되는데, 분배 블록(4005)의 외부 입구 및 출구를 유체 배관에 연결하기 위해 사용될 수 있는 부속품의 실시예를 설명한다.The distribution block 4005 may include a plurality of external inlets and outlets, for example, the external inlets and outlets may include an inlet 4010 for receiving fluid, a purge / exhaust outlet 4015 for purging / exhausting fluid, And a dispensing outlet 4020 through which fluid is dispensed during the dispensing interval. In the example of FIG. 11, distribution block 4005 includes an external purge outlet 4010 because the pump has only one chamber. United States Provisional Patent Application, filed December 2, 2005, entitled “O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof”, entitled “O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof” No. 60 / 741,667 and invention entitled "O-Ring-Less Low Profile Fittings and Fitting Assemblies", filed Nov. 20, 2006 by the Initiator. US Patent Application No. 11 / 602,513 [ENTG1760-1] is hereby incorporated by reference in its entirety, including embodiments of accessories that may be used to connect the external inlets and outlets of distribution block 4005 to fluid piping. Explain.

분배 블록(4005)은 입구로부터 입구 밸브까지[예컨대, 적어도 부분적으로 밸브 플레이트(4030)에 의해 한정됨], 입구 밸브로부터 펌프 챔버까지, 펌프 챔버로부터 배기/퍼지 밸브까지, 그리고 펌프 챔버로부터 출구(4020)까지 유체를 이동시킨다. 펌프 덮개(4025)는 펌프 모터가 손상되지 않도록 할 수 있으며, 피스톤 하우징(4027)은 피스톤을 보호할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따르면 피스톤 하우징은 폴리에틸렌 또는 다른 폴리머로 형성될 수 있다. 밸브 플레이트(4030)는 유체 유동을 펌프(4000)의 다양한 구성요소로 유도하도록 구성될 수 있는 밸브(예컨대, 입구 밸브 및 퍼지/배기 밸브)의 시스템을 위한 밸브 하우징을 제공한다. 밸브 플레이트(4030) 및 대응하는 밸브는 전술한 밸브 플레이트(230)와 관련하여 설명한 방식과 유사하게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 각각의 입구 밸브 및 퍼지/배기 밸브는 적어도 부분적으로 밸브 플레이트(4030)에 통합되며 대응하는 다이어프램에 압력 또는 진공이 가해지는가의 여부에 따라 개방되거나 폐쇄되는 다이어프램 밸브이다. 다른 실시예에 있어서, 밸브 중 일부는 분배 블록(4005)에 대해 외부에 있을 수 있거나, 또는 추가적인 밸브 플레이트에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, PTFE의 시트는 밸브 플레이트(4030)와 분배 블록(4005) 사이에 삽입되어 다양한 밸브의 다이어프램을 형성한다. 밸브 플레이트(4030)는 각각의 밸브가 대응하는 다이어프램에 압력 또는 진공을 가할 수 있도록 하는 밸브 제어 입구(도시 생략)를 포함한다.The distribution block 4005 is from the inlet to the inlet valve (eg, at least partly defined by the valve plate 4030), from the inlet valve to the pump chamber, from the pump chamber to the exhaust / purge valve, and from the pump chamber to 4020. Move the fluid up to. The pump cover 4025 can prevent the pump motor from being damaged, the piston housing 4027 can protect the piston, and according to one embodiment of the invention the piston housing can be formed of polyethylene or other polymer. The valve plate 4030 provides a valve housing for a system of valves (eg, inlet valves and purge / exhaust valves) that can be configured to direct fluid flow to various components of the pump 4000. The valve plate 4030 and corresponding valve may be formed similarly to the manner described with respect to the valve plate 230 described above. According to one embodiment, each inlet valve and purge / exhaust valve is a diaphragm valve which is at least partially integrated in valve plate 4030 and opened or closed depending on whether pressure or vacuum is applied to the corresponding diaphragm. In other embodiments, some of the valves may be external to the distribution block 4005, or may be disposed on additional valve plates. According to one embodiment, a seat of PTFE is inserted between the valve plate 4030 and the distribution block 4005 to form the diaphragms of the various valves. The valve plate 4030 includes a valve control inlet (not shown) that allows each valve to apply pressure or vacuum to the corresponding diaphragm.

다단계 펌프(100)에서와 같이, 펌프(4000)는 유체 점적이 다단계 펌프(100) 하우징 전자장비의 영역에 들어가지 못하도록 하는 수 가지 특징부를 포함할 수 있다. "점적 방지" 특징부는 돌출된 립(lip), 경사진 특징부, 구성요소 사이의 시일, 금속/폴리머 경계에서의 오프셋, 및 전자장비를 점적으로부터 격리시키는 전술한 다른 특징부를 포함할 수 있다. 전자장비 및 매니폴드는 펌프 챔버 내의 유체에 대한 열의 영향을 줄이기 위해 전술한 방식과 유사한 방식으로 구성될 수 있다. 따라서, 폼 팩터 및 열의 영향을 줄이고 유체가 전자장비 하우징에 들어가지 못하도록 하기 위해 다단계 펌프에서 사용되는 것과 유사한 특징부가 단일 펌프에서 사용될 수 있다.As with multistage pump 100, pump 4000 may include several features that prevent fluid droplets from entering the area of the multistage pump 100 housing electronics. “Anti-drop” features may include protruding lips, beveled features, seals between components, offsets at metal / polymer boundaries, and other features described above that isolate electronic equipment from droplets. The electronics and manifold can be configured in a manner similar to that described above to reduce the effect of heat on the fluid in the pump chamber. Thus, features similar to those used in multistage pumps can be used in a single pump to reduce form factor and thermal effects and prevent fluids from entering the electronics housing.

또한, 전술한 제어 방법 중 다수는 또한 펌프(4000)와 함께 사용되어 실질적으로 만족스러운 분배를 달성할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예는 펌프(4000)의 밸브를 제어하기 위해 사용될 수 있으며, 펌핑 장치를 통과하는 유체 유동 경로가 폐쇄되는 시간을 실질적으로 최소화하도록 구성된 밸브 시퀀스에 따른 펌핑 장치의 밸브 시스템이 작동되도록 보장하기 위해 펌프(4000)의 밸브를 제어하는 데 사용될 수 있다(예컨대, 펌핑 장치에 대해 외부 영역에 대하여 사용됨). 또한, 특정 실시예에서는, 펌프(4000)가 작동 중인 경우 다른 변화가 시작되기 이전에 특정 밸브가 완전히 개방되거나 또는 폐쇄되는 것을 보장하기 위해 밸브 상태 변화 사이에 충분한 시간을 사용한다. 예를 들면, 펌프(4000)의 모터의 운동은, 펌프(4000)의 입구 밸브가 충전 단계 이전에 완전히 개방되도록 보장하기 위해 충분한 시간만큼 지연될 수 있다.In addition, many of the control methods described above may also be used with the pump 4000 to achieve a substantially satisfactory distribution. For example, embodiments of the present invention can be used to control the valves of the pump 4000 and the valves of the pumping device according to the valve sequence configured to substantially minimize the time that the fluid flow path through the pumping device is closed. It can be used to control the valve of the pump 4000 to ensure that the system is operated (eg, used for an external area for the pumping device). Also, in certain embodiments, when the pump 4000 is in operation, sufficient time is used between valve state changes to ensure that a particular valve is fully open or closed before another change is initiated. For example, the motion of the motor of the pump 4000 may be delayed by a sufficient time to ensure that the inlet valve of the pump 4000 is fully open before the filling step.

유사하게, 펌핑 장치의 챔버에서 발생할 수 있는 압력 변동을 보정하거나 또는 고려하기 위한 시스템 및 방법의 실시예는 실질적으로 동일한 효과를 유지하면서 펌프(4000)에 적용될 수 있다. 분배 모터는, 분배 챔버에서 감지된 압력에 기초하여 분배 이전에 분배 챔버에서 기준 압력을 실질적으로 유지하도록 제어될 수 있으며, 폐회로를 이용할 수 있으므로 분배 챔버 내의 압력이 기준 압력과 상이한지(예컨대, 높은지 또는 낮은지) 여부가 반복적으로 결정되며, 만약 상이하다면 펌핑 수단의 작동은 분배 챔버에서 요구되는 압력을 실질적으로 유지하도록 조절된다.Similarly, embodiments of systems and methods for correcting or accounting for pressure variations that may occur in a chamber of a pumping device may be applied to pump 4000 while maintaining substantially the same effect. The dispensing motor may be controlled to substantially maintain the reference pressure in the dispensing chamber prior to dispensing based on the pressure sensed in the dispensing chamber, and a closed circuit may be used to determine whether the pressure in the dispensing chamber is different from the reference pressure (eg, high). Or low) is determined repeatedly, and if different, the operation of the pumping means is adjusted to substantially maintain the pressure required in the dispensing chamber.

펌프(4000)의 챔버에서의 압력 조절은 사실상 임의의 시각에 가능하지만, 분배 구간이 개시되기 이전에 조절하는 것이 특히 유용할 수 있다. 보다 구체적으로, 펌프(4000)가 초기에 준비 구간에 진입할 때 분배 챔버(185) 내의 압력은 후속하는 분배 구간을 위해 요구되는 압력[예컨대, 분배 압력은 조정(calibration) 또 는 이전의 분배로부터 결정됨]에 가깝게 되거나 또는 그보다 작은 기준 압력일 수 있다. 요구되는 이러한 분배 압력은, 요구되는 유속, 유량 등과 같은 요구되는 일군의 특성을 갖는 분배를 달성하는 데 이용될 수 있다. 출구 밸브가 개방되기 이전에 아무 때나 분배 챔버(185) 내의 유체가 이러한 요구되는 기준 압력을 갖도록 함으로써, 펌프(4000)의 구성요소의 유연성 및 변동을 분배 구간 및 만족스러운 분배가 달성되기 이전에 고려할 수 있다.Pressure adjustment in the chamber of the pump 4000 is possible at virtually any point of time, but it may be particularly useful to adjust before the dispensing section is initiated. More specifically, the pressure in the dispensing chamber 185 when the pump 4000 initially enters the preparation section is the pressure required for the subsequent dispensing section (eg, the dispensing pressure is from calibration or previous dispensing). Determined, or a reference pressure less than that. This required dispensing pressure can be used to achieve a dispensing having the desired set of characteristics, such as required flow rate, flow rate, and the like. By ensuring that the fluid in the dispensing chamber 185 has this required reference pressure at any time before the outlet valve is opened, the flexibility and variation of the components of the pump 4000 are considered before the dispensing section and satisfactory dispensing are achieved. Can be.

그러나, 준비 구간에의 진입과 분배 구간의 개시 사이에 약간의 지연이 있을 수 있기 때문에, 펌프(4000)의 챔버 내의 압력은 다양한 인자에 따라 준비 구간 중에 변할 수 있다. 이러한 압력 변동을 해소하기 위해, 요구되는 기준 압력이 펌프(4000)의 챔버에서 실질적으로 유지되도록 하고 후속하는 분배 구간에서 만족스러운 분배가 달성되도록 본 발명의 실시예가 사용될 수 있다.However, since there may be a slight delay between the entry into the preparation section and the start of the dispensing section, the pressure in the chamber of the pump 4000 may vary during the preparation section depending on various factors. To address this pressure variation, embodiments of the present invention can be used such that the required reference pressure is maintained substantially in the chamber of the pump 4000 and satisfactory dispensing is achieved in subsequent dispensing sections.

1단 펌프에서의 압력 변동을 제어하는 것 이외에도, 본 발명의 실시예는 또한, 펌프(4000)와 함께 사용되는 장비 또는 펌프(4000)에 대해 내부에 있는 다양한 메커니즘 또는 구성요소의 작동에 의해 유발되는 분배 챔버 내의 압력 섭동을 보정하기 위해 사용될 수 있다.In addition to controlling the pressure fluctuations in the single stage pump, embodiments of the present invention may also be caused by the operation of various mechanisms or components internal to the pump 4000 or equipment used with the pump 4000. It can be used to correct pressure fluctuations in the dispensing chamber.

본 발명의 일 실시예는 분배 구간(또는 임의의 다른 구간)의 개시 이전에 퍼지 밸브 또는 배기 밸브를 폐쇄함으로써 유발되는 펌프의 챔버에서의 압력 변화를 보정할 수 있다. 이러한 보정은, 상기 밸브가 폐쇄되어 있을 때 펌프(4000)의 챔버의 체적이 퍼지 밸브 또는 배기 밸브의 홀드업 체적만큼 실질적으로 증가되도록 펌프(4000)의 모터를 역회전시킴으로써 다단계 펌프(100)와 관련하여 전술한 바와 유사하게 달성될 수 있다.One embodiment of the present invention may compensate for pressure changes in the chamber of the pump caused by closing the purge valve or exhaust valve prior to the start of the dispensing section (or any other section). This correction may be achieved by rotating the motor of the pump 4000 reversely so that the volume of the chamber of the pump 4000 is substantially increased by the hold-up volume of the purge valve or the exhaust valve when the valve is closed. Similar to what has been described above with respect to this can be achieved.

따라서, 본 발명의 실시예는 무난한 유체 처리 특성을 갖는 펌핑 장치를 제공한다. 펌핑 장치 내의 모터 작동 및/또는 밸브의 개폐의 시퀀스에 의해, 잠재적으로 유해한 압력 스파이크를 방지하거나 완화시킬 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한 공정액에 대한 압력의 해로운 영향을 감소시키는 것을 돕기 위해 다른 펌프 제어 메커니즘 및 밸브 라이닝을 채용할 수 있다.Accordingly, embodiments of the present invention provide a pumping device having intact fluid handling characteristics. By a sequence of motor operation and / or opening and closing of the valve in the pumping device, it is possible to prevent or mitigate potentially harmful pressure spikes. Embodiments of the present invention may also employ other pump control mechanisms and valve linings to help reduce the deleterious effects of pressure on the process liquid.

이상의 상세한 설명에 있어서, 특정 실시예와 관련하여 본 발명을 설명하였다. 그러나, 당업자라면 이하의 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형 및 변화가 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 한정하려는 의도가 아니라 설명을 위한 것으로 간주되어야 하며, 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위에 포함되는 것을 이해되어야 한다.In the foregoing detailed description, the invention has been described with reference to specific embodiments. However, one of ordinary skill in the art appreciates that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the claims below. Accordingly, the specification and drawings are to be regarded in an illustrative rather than a restrictive sense, and all such modifications are to be understood as included within the scope of the present invention.

특정 실시예와 관련하여 이익, 다른 장점 및 문제에 대한 해법을 이상에서 설명하였다. 그러나, 이익, 장점, 문제에 대한 해법, 그리고 임의의 이익, 장점 또는 해법을 달성하도록 하거나 더욱 현저해지도록 할 수 있는 임의의 구성요소(들)는 임의의 청구범위 또는 모든 청구범위의 핵심적이고, 필요하며, 또는 본질적인 특징 또는 구성요소로서 간주되지 않는다.Benefits, other advantages, and solutions to problems have been described above with regard to specific embodiments. However, the benefits, advantages, solutions to problems, and any component (s) that can make or achieve any benefit, advantage, or solution, are the core of any claim or all claims, It is not necessary or considered to be an essential feature or component.

Claims (36)

펌핑 장치의 챔버로 유체를 도입하는 단계와,Introducing a fluid into the chamber of the pumping device, 챔버에서의 압력 변동을 보정하기 위해 챔버의 체적을 조절하도록 펌핑 장치의 펌핑 수단을 이동시키는 단계Moving the pumping means of the pumping device to adjust the volume of the chamber to compensate for pressure fluctuations in the chamber 를 포함하는 압력 변동 보정 방법.Pressure fluctuation correction method comprising a. 제1항에 있어서, 상기 압력 변동은 밸브의 개방에 따른 압력 감소인 것인 압력 변동 보정 방법.The method of claim 1, wherein the pressure fluctuation is a pressure decrease due to the opening of the valve. 제1항에 있어서, 상기 압력 변동은 밸브의 폐쇄에 따른 압력 상승이고, 상기 압력 상승은 밸브의 홀드백(hold-back) 체적에 비례하며, 상기 펌핑 수단을 이동시켜 밸브의 홀드백 체적과 동일한 양만큼 챔버의 체적을 증가시키는 것인 압력 변동 보정 방법.2. The pressure variation of claim 1 wherein the pressure fluctuation is a pressure rise upon closing of the valve, the pressure rise being proportional to the hold-back volume of the valve and moving the pumping means to equal the holdback volume of the valve. Increasing the volume of the chamber by an amount. 제1항에 있어서, 상기 펌핑 수단을 이동시켜 오버슈트 체적만큼 챔버의 체적을 증가시킨 이후에 펌핑 수단을 이동시켜 오버슈트 체적만큼 분배 챔버의 체적을 감소시키는 것인 압력 변동 보정 방법.The method of claim 1, wherein the pumping means is moved to increase the volume of the chamber by the overshoot volume, and then the pumping means is moved to reduce the volume of the distribution chamber by the overshoot volume. 제1항에 있어서, 상기 챔버 내에서 요구되는 압력이 달성될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 챔버의 체적을 증가시키는 것인 압력 변동 보정 방법.2. The method of claim 1, wherein the pumping means is moved to increase the volume of the chamber until the required pressure in the chamber is achieved. 제1항에 있어서, 상기 챔버에서의 압력이 요구되는 압력 미만이 될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 챔버의 체적을 증가시킨 이후에 요구되는 압력이 달성될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 챔버의 체적을 감소시키는 것인 압력 변동 보정 방법.The method of claim 1, wherein the pumping means is moved until the pressure in the chamber is below the required pressure to increase the volume of the chamber, and then the pumping means is moved until the required pressure is achieved. A pressure fluctuation correction method for reducing the volume. 펌핑 장치의 챔버에 유체를 도입하는 단계 및Introducing a fluid into the chamber of the pumping device and 챔버에서의 압력 변동을 보정하기 위해 챔버의 체적을 조절하도록 펌핑 장치의 펌핑 수단을 이동시키는 단계Moving the pumping means of the pumping device to adjust the volume of the chamber to compensate for pressure fluctuations in the chamber 를 위해 변환 가능한 명령을 포함하는 것인 컴퓨터 판독 가능한 매체.Computer-readable media containing instructions for the conversion. 제7항에 있어서, 상기 압력 변동은 밸브의 개방에 따른 압력 감소인 것인 컴퓨터 판독 가능한 매체.8. The computer readable medium of claim 7, wherein the pressure change is a pressure decrease due to the opening of the valve. 제7항에 있어서, 상기 압력 변동은 밸브의 폐쇄에 따른 압력 상승이고, 상기 압력 상승은 밸브의 홀드백 체적에 비례하며, 상기 펌핑 수단을 이동시켜 밸브의 홀드백 체적과 동일한 양만큼 챔버의 체적을 증가시키는 것인 컴퓨터 판독 가능한 매체.8. The chamber of claim 7, wherein the pressure change is a pressure rise upon closing of the valve, the pressure rise being proportional to the holdback volume of the valve, the volume of the chamber being moved by an amount equal to the holdback volume of the valve by moving the pumping means. Computer readable medium for increasing the number of times. 제7항에 있어서, 상기 펌핑 수단을 이동시켜 오버슈트 체적만큼 챔버의 체적을 증가시킨 이후에 펌핑 수단을 이동시켜 오버슈트 체적만큼 챔버의 체적을 감소시키는 것인 컴퓨터 판독 가능한 매체.8. The computer readable medium of claim 7, wherein the pumping means is moved to increase the volume of the chamber by the overshoot volume and then the pumping means is moved to reduce the volume of the chamber by the overshoot volume. 제7항에 있어서, 상기 챔버 내에서 요구되는 압력이 달성될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 챔버의 체적을 증가시키는 것인 컴퓨터 판독 가능한 매체.8. The computer readable medium of claim 7, wherein the pumping means is moved to increase the volume of the chamber until the required pressure within the chamber is achieved. 제7항에 있어서, 상기 챔버에서의 압력이 요구되는 압력 미만이 될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 챔버의 체적을 증가시킨 이후에 요구되는 압력이 달성될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 챔버의 체적을 감소시키는 것인 컴퓨터 판독 가능한 매체.8. The method of claim 7, wherein the pumping means is moved until the pressure in the chamber is below the required pressure to increase the volume of the chamber, and then the pumping means is moved until the required pressure is achieved. A computer readable medium for reducing volume. 공급 챔버, 분배용 유체를 수용하도록 작동 가능한 분배 챔버, 및 이 분배 챔버 내의 펌핑 수단을 포함하는 것인 펌핑 장치 및A pumping device comprising a supply chamber, a dispensing chamber operable to receive a dispensing fluid, and pumping means in the dispensing chamber; and 상기 분배 챔버에서의 압력 변동을 보정하기 위해 분배 챔버의 체적을 조절하도록 펌핑 장치의 펌핑 수단의 이동을 조절하도록 구성된 제어기A controller configured to adjust the movement of the pumping means of the pumping device to adjust the volume of the distribution chamber to correct the pressure fluctuation in the distribution chamber 를 포함하는 것인 압력 변동 보정 시스템.Pressure fluctuation correction system comprising a. 제13항에 있어서, 상기 압력 변동은 밸브의 개방에 따른 압력 감소인 것인 압력 변동 보정 시스템.14. The pressure fluctuation correction system according to claim 13, wherein the pressure fluctuation is a pressure decrease due to the opening of the valve. 제13항에 있어서, 상기 압력 변동은 밸브의 폐쇄에 따른 압력 상승이고, 상기 압력 상승은 밸브의 홀드백 체적에 비례하며, 상기 분배 챔버의 체적을 조절하는 것은, 상기 펌핑 수단을 이동시켜 밸브의 홀드백 체적과 동일한 양만큼 분배 챔버의 체적을 증가시키는 것을 포함하는 것인 압력 변동 보정 시스템.The method of claim 13, wherein the pressure fluctuation is a pressure rise due to the closing of the valve, the pressure rise is proportional to the holdback volume of the valve, and adjusting the volume of the dispensing chamber comprises moving the pumping means to And increasing the volume of the distribution chamber by an amount equal to the holdback volume. 제13항에 있어서, 상기 분배 챔버의 체적을 조절하는 것은, 상기 펌핑 수단을 이동시켜 오버슈트 체적만큼 분배 챔버의 체적을 증가시킨 이후에 펌핑 수단을 이동시켜 오버슈트 체적만큼 분배 챔버의 체적을 감소시키는 것인 압력 변동 보정 시스템.The method of claim 13, wherein adjusting the volume of the dispensing chamber comprises: moving the pumping means to increase the volume of the dispensing chamber by an overshoot volume and then moving the pumping means to reduce the volume of the dispensing chamber by the overshoot volume. Pressure fluctuation correction system. 제13항에 있어서, 상기 분배 챔버의 체적을 조절하는 것은, 상기 분배 챔버 내에서 요구되는 압력이 달성될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 분배 챔버의 체적을 증가시키는 것을 포함하는 것인 압력 변동 보정 시스템.14. The pressure fluctuation correction of claim 13, wherein adjusting the volume of the dispensing chamber comprises moving the pumping means to increase the volume of the dispensing chamber until the required pressure within the dispensing chamber is achieved. system. 제13항에 있어서, 상기 분배 챔버의 체적을 조절하는 것은, 상기 분배 챔버에서의 압력이 요구되는 압력 미만이 될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 분배 챔버의 체적을 증가시킨 이후에 요구되는 압력이 달성될 때까지 상기 펌핑 수단을 이동시켜 분배 챔버의 체적을 감소시키는 것인 압력 변동 보정 시스템.14. The method of claim 13, wherein adjusting the volume of the dispensing chamber is such that the pressure required after moving the pumping means to increase the volume of the dispensing chamber until the pressure in the dispensing chamber is below the required pressure. Moving the pumping means until reduced to reduce the volume of the dispensing chamber. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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