[go: up one dir, main page]

JP5355091B2 - System and method for correcting pressure fluctuations using a motor - Google Patents

System and method for correcting pressure fluctuations using a motor Download PDF

Info

Publication number
JP5355091B2
JP5355091B2 JP2008543355A JP2008543355A JP5355091B2 JP 5355091 B2 JP5355091 B2 JP 5355091B2 JP 2008543355 A JP2008543355 A JP 2008543355A JP 2008543355 A JP2008543355 A JP 2008543355A JP 5355091 B2 JP5355091 B2 JP 5355091B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
valve
volume
dispensing
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008543355A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009527674A (en
JP2009527674A5 (en
Inventor
ジョージ ゴネラ,
ジェームス セドロン,
レイモンド エー. ゼイガース,
ロバート エフ. マクローリン,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Entegris Inc
Original Assignee
Entegris Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Entegris Inc filed Critical Entegris Inc
Publication of JP2009527674A publication Critical patent/JP2009527674A/en
Publication of JP2009527674A5 publication Critical patent/JP2009527674A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5355091B2 publication Critical patent/JP5355091B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/08Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having peristaltic action
    • F04B45/10Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having peristaltic action having plate-like flexible members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

Systems and methods for compensating for pressure increase which may occur in various enclosed spaces of a pumping apparatus are disclosed. Embodiments of the present invention may compensate for pressure increases in chambers of a pumping apparatus by moving a pumping means of the pumping apparatus to adjust the volume of the chamber to compensate for a pressure increase in the chamber. More specifically, in one embodiment, to account for unwanted pressure increases to the fluid in a dispense chamber the dispense motor may be reversed to back out piston to compensate for any pressure increase in the dispense chamber.

Description

(関連出願)
本出願は、2005年12月2日に、発明者のGeorge Gonnella、James Cedrone、Raymond ZagarsおよびRobert McLoughlinによって出願された、名称が「System and Method for Correcting for Pressure Variations Using a Motor」である米国仮特許出願第60/741,681号の優先権を主張し、その内容の全体が、すべての目的のために明白に参照によって本願明細書に援用される。本出願は、2005年2月4日にRaymond A.Zagarsらによって出願された、名称が「Pump Controller for Precision Pumping Apparatus」である米国特許出願第11/051,576号の一部継続出願であり、後者は、1999年11月23日に、発明者のZagarsらによって出願された、名称が「Pump Controller for Precision Pumping Apparatus」である米国特許出願第09/447,604号の分割出願であり、この出願は1998年11月23日に出願された米国仮特許出願第60/109,568号の特許法第119条の優先権の利益を主張し、これらの内容の全体が、すべての目的のために明白に参照によって本願明細書に援用される。
(Related application)
This application was filed on December 2, 2005 by the inventors George Gonnella, James Cedrone, Raymond Zagars and Robert McLoughlin, whose name is “System and Method for Correcting United States”. The priority of patent application 60 / 741,681 is claimed, the entire contents of which are expressly incorporated herein by reference for all purposes. This application was filed on February 4, 2005 as Raymond A.D. This is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 11 / 051,576 filed by Zagars et al., Whose name is “Pump Controller for Precision Pumping Apparatus”, the latter of which was invented on November 23, 1999. Filed by Zagars et al., A divisional application of US Patent Application No. 09 / 447,604, entitled “Pump Controller for Precision Pumping Apparatus”, which was filed on November 23, 1998. Claiming the benefit of priority of Patent Act Section 119 of provisional patent application 60 / 109,568, the entire contents of which are expressly incorporated herein by reference for all purposes.

(発明の技術分野)
本発明は、概して流体ポンプに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、多段階ポンプに関する。さらに具体的には、本発明の実施形態は、半導体の製造に使用されるポンプ内での構成要素の作動によって生じた圧力変動の補正に関する。
(Technical field of the invention)
The present invention relates generally to fluid pumps. More specifically, embodiments of the present invention relate to multi-stage pumps. More specifically, embodiments of the present invention relate to the correction of pressure fluctuations caused by operation of components within pumps used in semiconductor manufacturing.

ポンプ装置によって流体が分配されるときに、流体の量および/または速度の精密な制御が必要である多数の用途が存在する。半導体処理では、例えば、フォトレジスト化学薬品のような光化学薬品が半導体ウエハに適用されるときに、その量および速度を制御することが重要である。処理中に半導体ウエハに適用されるコーティングは、一般的に、オングストロームで測定されるウエハの表面全体の平坦度が必要である。処理化学薬品がウエハに適用される速度は、処理液が一様に適用されるように、制御されなければならない。   There are a number of applications where precise control of fluid volume and / or speed is required when fluid is dispensed by the pumping device. In semiconductor processing, it is important to control the amount and rate of photochemicals such as, for example, photoresist chemicals when they are applied to a semiconductor wafer. Coatings applied to semiconductor wafers during processing generally require flatness across the surface of the wafer, measured in angstroms. The rate at which processing chemicals are applied to the wafer must be controlled so that the processing liquid is applied uniformly.

今日、半導体業界で使用される多くの光化学薬品は非常に高価であり、1リットル当たりのコストが1000ドルになることもしばしばである。したがって、最少量だが十分な量の化学薬品が使用され、化学薬品がポンプ装置によって劣化しないようにすることが好ましい。現在の多段階ポンプは、液体内に急激な圧力スパイクを生じさせる可能性がある。例えば、負の圧力スパイクは、化学薬品内のガス化および気泡形成を促進する場合があり、ウエハのコーティング時に欠陥を生じる可能性がある。同様に、正の圧力スパイクは、尚早のポリマーの架橋を生じさせる場合があり、これもコーティングの欠陥となる可能性がある。   Many photochemicals used in the semiconductor industry today are very expensive and often cost $ 1000 per liter. Therefore, it is preferred that a minimal but sufficient amount of chemical is used so that the chemical is not degraded by the pumping device. Current multi-stage pumps can cause rapid pressure spikes in the liquid. For example, negative pressure spikes can promote gasification and bubble formation in chemicals and can cause defects during wafer coating. Similarly, positive pressure spikes can cause premature polymer cross-linking, which can also be a coating defect.

このような圧力スパイクおよびその後の圧力降下が、以上のように流体を劣化させている場合がある(すなわち、流体の物理的特性を不利に変化させる場合がある)。加えて、圧力スパイクは、流体圧力の増加につながり、分配ポンプに意図された以上の流体を分配させるか、または好適でない動特性を有する形態で流体を分配させる可能性がある。   Such pressure spikes and subsequent pressure drops may degrade the fluid as described above (ie, may adversely change the physical properties of the fluid). In addition, pressure spikes can lead to an increase in fluid pressure, causing the dispensing pump to dispense more fluid than intended, or cause fluid to be dispensed in a form that has unsuitable dynamic characteristics.

より具体的には、弁を閉じてポンプ装置内に混入空間を作り出したときに、この弁を閉じることによって、その混入空間内の圧力が上昇する場合がある。この圧力上昇は、分配を待つ流体を含む分配チャンバ内に生じたときには、特に不利益なものとなり得る。したがって、ポンプ装置内の弁の運動による圧力上昇を補償するための方法が望まれる。   More specifically, when a mixing space is created in the pump device by closing the valve, closing the valve may increase the pressure in the mixing space. This pressure increase can be particularly detrimental when it occurs in a dispensing chamber containing fluid waiting to be dispensed. Therefore, a method for compensating for the pressure increase due to the movement of the valve in the pump device is desired.

ポンプ装置の種々の密閉空間内に生じる場合がある圧力上昇(または降下)を補償するシステムおよび方法である。本発明の実施形態は、チャンバの容量を調整してチャンバ内の圧力上昇(または降下)を補償するように、ポンプ装置のポンプ手段を動作させることによって、ポンプ装置のチャンバ内の圧力上昇(または降下)を補償することが可能である。より具体的には、一実施形態では、分配チャンバ内の流体に対する不要な圧力上昇を補償するために、ピストンを戻すように分配モータを逆回転して、分配チャンバ内のいかなる圧力上昇も補償することが可能である。   A system and method that compensates for pressure increases (or drops) that may occur in various enclosed spaces of a pump device. Embodiments of the present invention operate by increasing the pressure in the chamber of the pump device by operating the pump means of the pump device to adjust the chamber volume to compensate for the pressure increase (or decrease) in the chamber. Can be compensated. More specifically, in one embodiment, in order to compensate for unwanted pressure rises on the fluid in the distribution chamber, the dispensing motor is counter-rotated to return the piston to compensate for any pressure rise in the distribution chamber. It is possible.

本発明の実施形態は、これまでに開発されたポンプシステムおよび方法の不利点を実質的に排除するか、または軽減する、圧力変動を補正するためのシステムおよび方法を提供する。より具体的には、本発明の実施形態は、多段階ポンプまたは多段階ポンプとともに使用される装置に内蔵された種々の機構または構成要素の作動によって生じる、チャンバ内の圧力変動を補正するシステムおよび方法を提供する。   Embodiments of the present invention provide systems and methods for correcting pressure fluctuations that substantially eliminate or reduce the disadvantages of previously developed pump systems and methods. More specifically, embodiments of the present invention provide systems for correcting pressure fluctuations in a chamber caused by the operation of various mechanisms or components incorporated in a multi-stage pump or device used with a multi-stage pump, and Provide a method.

本発明の一実施形態は、分配セグメントの開始前のパージ弁の閉鎖によって生じる、分配チャンバ内の圧力変化を補正することが可能である。この補正は、分配チャンバ内の容量が、ほぼパージ弁のホールドアップ容量だけ増加するように、分配モータを逆回転することによって達成される。   One embodiment of the present invention can compensate for pressure changes in the distribution chamber caused by closing the purge valve before the start of the distribution segment. This correction is accomplished by reversing the dispensing motor so that the volume in the dispensing chamber increases by approximately the purge valve hold-up capacity.

本発明の別の実施形態は、分配モータを更なる距離に逆回転することによって、また、分配セグメントの前に、この更なる距離に等しい量だけ分配モータを順回転することによって、分配モータの最後の運動が順方向になるようにする。   Another embodiment of the present invention is to reverse the dispensing motor by rotating it further to a further distance and by rotating the dispensing motor forward by an amount equal to this further distance before the dispensing segment. Make the last movement forward.

本発明の実施形態は、分配のための所望の基準圧力を、分配セグメントの前に分配チャンバ内で達成することができるという利点を提供することが可能である。   Embodiments of the present invention can provide the advantage that the desired reference pressure for dispensing can be achieved in the dispensing chamber prior to the dispensing segment.

本発明の他の実施形態は、システム間のヘッド圧力の差のような、多段階ポンプとともに用いられる装置内の差異を補償する能力を提供することができる。   Other embodiments of the present invention can provide the ability to compensate for differences in devices used with multi-stage pumps, such as head pressure differences between systems.

本発明の特定の実施形態は、バックラッシュの分配への影響がごくわずかとなるように、分配モータの駆動アセンブリ内に生じ得る、あらゆるバックラッシュを補償することによって利益を提供する。   Certain embodiments of the present invention provide benefits by compensating for any backlash that may occur in the drive assembly of the dispensing motor so that the impact on backlash dispensing is negligible.

本発明のこれらの、および他の側面は、以下の説明および添付図面を参照することによって、より良好に認識かつ理解されよう。本発明の種々の実施形態およびその多数の特定の詳細を示しているが、以下の説明は、例示のためのものであり、限定するためのものではない。多数の置換、改良、追加、または再構成は、本発明の範囲内で行うことが可能であり、本発明は、このような置換、改良、追加、または再構成の全てを包含する。   These and other aspects of the invention will be better appreciated and understood by reference to the following description and the accompanying drawings. While various embodiments of the invention and numerous specific details thereof have been shown, the following description is intended to be illustrative and not limiting. Numerous substitutions, improvements, additions, or rearrangements can be made within the scope of the present invention, and the present invention encompasses all such substitutions, improvements, additions, or rearrangements.

本発明およびその利点は、添付図面とともに用いられる以下の説明を参照することによってより完全に理解され、同じ参照番号は同じ機能を示す。   The invention and its advantages are more fully understood by reference to the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals indicate like features.

本発明の好適な実施形態を図面内に示すが、種々の図面の類似または対応する要素には同じ符号を使用する。   Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings, wherein like reference numerals are used for like or corresponding elements of the various drawings.

本発明の実施形態は、ポンプを使用して正確に流体を分配するポンプシステムに関し、本システムは、単一段階ポンプまたは複数段階の(「多段階」)ポンプとすることが可能である。より具体的には、本発明の実施形態は、ポンプ装置の種々の密閉空間内に生じ得る圧力上昇(または降下)を補償することが可能である。本発明の実施形態は、チャンバの容量を調整して圧力変動を補償するように、ポンプ装置のポンプ手段を動作させることによって、ポンプ装置のチャンバ内の圧力変動を補償することが可能である。より具体的には、一実施形態では、分配チャンバ内の流体に対する不要な圧力上昇を補償するために、ピストンを戻すように分配モータを逆回転させて、分配チャンバ内のあらゆる圧力上昇を補償することが可能である。当該のポンプシステムの実施形態は、発明者であるJames Cedrone、George Gonnella、およびIraj Gashgaeeによる米国仮特許出願第60/742,435号、名称「System and Method for Multi−stage Pump with Reduced Form Factor」(2005年12月5日出願)に開示されており、参照によりその全体が本願明細書に組み込まれる。   Embodiments of the present invention relate to a pump system that uses a pump to accurately dispense fluid, which can be a single stage pump or a multi-stage ("multi-stage") pump. More specifically, embodiments of the present invention can compensate for pressure increases (or drops) that can occur in various enclosed spaces of the pump device. Embodiments of the present invention can compensate for pressure fluctuations in the chamber of the pump apparatus by operating the pump means of the pump apparatus to adjust the volume of the chamber to compensate for pressure fluctuations. More specifically, in one embodiment, in order to compensate for the unwanted pressure rise on the fluid in the distribution chamber, the dispensing motor is rotated back to return the piston to compensate for any pressure increase in the distribution chamber. It is possible. An embodiment of such a pump system is described in US Provisional Patent Application No. 60 / 742,435 by inventors James Cedrone, George Gonella, and Iraj Gashgaee, entitled “System and Method for Multi-pump with Reduced Feduced Feduced Fed”. (Filed Dec. 5, 2005), which is incorporated herein by reference in its entirety.

図1は、ポンプシステム10の当該の一実施形態を示した図である。ポンプシステム10は、流体ソース15と、ポンプ制御器20と、多段階ポンプ100とを含むことができ、これらは互いに作用して流体をウエハ25上に分配する。多段階ポンプ100の動作は、ポンプ制御器20によって制御することができ、この制御器は、多段階ポンプ100に搭載するか、または通信制御信号、データ、または他の情報を通信するための1つ以上の通信リンクを経て多段階ポンプ100に接続することができる。加えて、ポンプ制御器20の機能は、オンボード制御器と別の制御器との間に分配することができる。ポンプ制御器20は、多段階ポンプ100の動作を制御する一組の制御命令30を含む、コンピュータ可読媒体27(例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、光ディスク、磁気ドライブ、または他のコンピュータ可読媒体)を含むことができる。プロセッサ35(例えば、CPU、ASIC、RISC、DSP、または他のプロセッサ)は、命令を実行することができる。プロセッサの一例には、Texas Instruments社(テキサス州ダラスに根拠を置く会社)のTMS320F2812PGFA16ビットDSPが挙げられる。図1の実施形態では、制御器20は、通信リンク40および45を経て、多段階ポンプ100と通信する。通信リンク40および45は、ネットワーク(例えば、従来技術において既知または開発された、イーサネット(登録商標)、無線ネットワーク、グローバルエリアネットワーク、DeviceNetネットワーク、または他のネットワーク)、バス(例えば、SCSIバス)、または他の通信リンクとすることができる。制御器20は、オンボードPCBボード、リモート制御器として、または他の好適な様態で実装することができる。ポンプ制御器20は、多段階ポンプ100と通信するための、適切なインターフェース(例えば、ネットワークインターフェース、I/Oインターフェース、アナログ−デジタル変換器、および他の構成要素)を含むことができる。加えて、ポンプ制御器20は、簡潔にするために図示しないが、プロセッサ、メモリ、インターフェース、ディスプレイ装置、周辺機器、または他のコンピュータ構成要素を含む、従来技術において既知の種々のコンピュータの構成要素を含むことができる。ポンプ制御器20は、多段階ポンプに、低粘性流体(すなわち、100センチポアズ未満)または他の流体を含む流体を正確に分配させるように、多段階ポンプ内の種々の弁およびモータを制御することができる。Cedrone他による米国特許出願第60/741,657号、名称「I/O Interface System and Method for a Pump」(2005年12月2日出願)、および米国特許出願第__________号(__________出願)[ENTG1810−1]、名称「I/O Systems,Methods and Devices for Interfacing a Pump Controller」に開示されているようなI/Oインターフェースコネクタを使用して、種々のインターフェースおよび製造ツールにポンプ制御器20を接続することが可能であり、いずれの特許出願も、参照することによりその全体が本願明細書に組み込まれる。   FIG. 1 is a diagram illustrating one embodiment of the pump system 10. The pump system 10 can include a fluid source 15, a pump controller 20, and a multi-stage pump 100 that act together to distribute fluid onto the wafer 25. The operation of the multi-stage pump 100 can be controlled by the pump controller 20, which is mounted on the multi-stage pump 100 or 1 for communicating communication control signals, data, or other information. It can be connected to the multistage pump 100 via one or more communication links. In addition, the function of the pump controller 20 can be distributed between the on-board controller and another controller. The pump controller 20 includes a set of control instructions 30 that control the operation of the multi-stage pump 100 (eg, RAM, ROM, flash memory, optical disk, magnetic drive, or other computer readable medium). Can be included. A processor 35 (eg, a CPU, ASIC, RISC, DSP, or other processor) can execute the instructions. An example of a processor is a TMS320F2812PGFA 16-bit DSP from Texas Instruments (a company based in Dallas, Texas). In the embodiment of FIG. 1, controller 20 communicates with multi-stage pump 100 via communication links 40 and 45. Communication links 40 and 45 may be a network (eg, Ethernet, wireless network, global area network, DeviceNet network, or other network known or developed in the prior art), bus (eg, SCSI bus), Or it can be another communication link. The controller 20 can be implemented as an on-board PCB board, a remote controller, or in any other suitable manner. The pump controller 20 can include suitable interfaces (eg, network interfaces, I / O interfaces, analog-to-digital converters, and other components) for communicating with the multi-stage pump 100. In addition, the pump controller 20 is not shown for the sake of brevity and includes various computer components known in the prior art, including a processor, memory, interface, display device, peripheral device, or other computer components. Can be included. The pump controller 20 controls the various valves and motors in the multi-stage pump so that the multi-stage pump accurately dispenses fluids including low viscosity fluids (ie, less than 100 centipoise) or other fluids. Can do. US Patent Application No. 60 / 741,657 by Cedrone et al., Entitled “I / O Interface System and Method for a Pump” (filed December 2, 2005), and US Patent Application No. _________ (__________) [ENTG18] -1], connecting the pump controller 20 to various interfaces and manufacturing tools using an I / O interface connector as disclosed in the name "I / O Systems, Methods and Devices for Interfacing a Pump Controller" All patent applications are hereby incorporated by reference in their entirety.

図2は、多段階ポンプ100を示した図である。多段階ポンプ100は、供給段階部105と、別個の分配段階部110とを含む。流体の流れの観点から、フィルタ120は、供給段階部105と分配段階部110との間に位置して、プロセス流体から不純物をフィルタ処理する。例えば、入口弁125、遮断弁130、バリア弁135、パージ弁140、ベント弁145、および出口弁147を含む複数の弁は、多段階ポンプ100を介して流体の流れを制御することができる。分配段階部110は、分配段階110で流体の圧力を測定する圧力センサ112をさらに含むことができる。圧力センサ112によって測定された圧力を使用して、下述するように、種々のポンプの速度を制御することができる。例示的な圧力センサには、Metallux AG社(ドイツ、コーブ)が製造するものを含む、セラミックおよびポリマーのピエゾ抵抗および容量圧力センサが挙げられる。一実施形態によれば、プロセス流体と接触する圧力センサ112の表面は、パーフルオロポリマー(perfluoropolymer)である。ポンプ100は、供給チャンバ155内の圧力を読み取る圧力センサのような、更なる圧力センサを含むことができる。   FIG. 2 is a view showing the multistage pump 100. The multi-stage pump 100 includes a supply stage 105 and a separate distribution stage 110. From a fluid flow perspective, the filter 120 is located between the supply stage 105 and the distribution stage 110 to filter impurities from the process fluid. For example, multiple valves, including inlet valve 125, shut-off valve 130, barrier valve 135, purge valve 140, vent valve 145, and outlet valve 147, can control fluid flow through multi-stage pump 100. The dispensing stage 110 may further include a pressure sensor 112 that measures the pressure of the fluid in the dispensing stage 110. The pressure measured by the pressure sensor 112 can be used to control the speed of various pumps, as described below. Exemplary pressure sensors include ceramic and polymer piezoresistive and capacitive pressure sensors, including those manufactured by Metallux AG, Cove, Germany. According to one embodiment, the surface of the pressure sensor 112 that contacts the process fluid is a perfluoropolymer. The pump 100 can include additional pressure sensors, such as a pressure sensor that reads the pressure in the supply chamber 155.

供給段階105および分配段階110は、多段階ポンプ100内に流体を給送する転動型(rolling)ダイヤフラムポンプを含むことができる。供給段階ポンプ150(「供給ポンプ150」)は、例えば、流体を回収する供給チャンバ155と、供給チャンバ155内で動作して流体を排出する供給段階ダイヤフラム160と、供給段階ダイヤフラム160を動作させるピストン165と、親ネジ170と、ステップモータ175とを含む。親ネジ170は、モータから親ネジ170へエネルギを与えるためナット、歯車、または他の機構を介してステップモータ175に連結される。一実施形態によれば、供給モータ170はナットを回転させ、その後親ネジ170を回転させて、ピストン165を作動させる。分配段階ポンプ180(「分配ポンプ180」)は、同様に、分配チャンバ185と、分配段階ダイヤフラム190と、ピストン192と、親ネジ195と、分配モータ200とを含むことができる。分配モータ200は、ネジ付きナット(例えば、トルロンまたは他の材料のナット)を介して、親ネジ195を駆動することができる。   Supply stage 105 and distribution stage 110 may include a rolling diaphragm pump that feeds fluid into multi-stage pump 100. The supply stage pump 150 (“supply pump 150”) includes, for example, a supply chamber 155 that collects fluid, a supply stage diaphragm 160 that operates within the supply chamber 155 to discharge fluid, and a piston that operates the supply stage diaphragm 160. 165, a lead screw 170, and a step motor 175. The lead screw 170 is coupled to the step motor 175 via a nut, gear, or other mechanism to provide energy from the motor to the lead screw 170. According to one embodiment, supply motor 170 rotates the nut and then rotates lead screw 170 to actuate piston 165. Dispensing stage pump 180 (“dispensing pump 180”) can similarly include a dispensing chamber 185, a dispensing stage diaphragm 190, a piston 192, a lead screw 195, and a dispensing motor 200. The dispensing motor 200 can drive the lead screw 195 via a threaded nut (e.g., a Torlon or other material nut).

他の実施形態によれば、供給段階105および分配段階110は、空気圧または油圧作動のポンプ、油圧ポンプ、または他のポンプを含む、種々の他のポンプとすることができる。供給段階用の空気圧作動のポンプおよびステップモータ駆動の油圧ポンプを使用した、多段階ポンプの一実施例は、米国特許出願第11/051,576号に記述されている。なお、両段階でモータを使用することで、油圧配管、制御システム、および流体が省かれ、それによってスペースおよび潜在的な漏れが低減される、といった利益が提供される。   According to other embodiments, supply stage 105 and dispensing stage 110 can be a variety of other pumps, including pneumatic or hydraulically operated pumps, hydraulic pumps, or other pumps. One embodiment of a multi-stage pump using a pneumatically operated pump for the feed stage and a stepper motor driven hydraulic pump is described in US patent application Ser. No. 11 / 051,576. It should be noted that the use of a motor in both stages provides the benefit of eliminating hydraulic piping, control systems, and fluids, thereby reducing space and potential leakage.

供給モータ175および分配モータ200は、あらゆる好適なモータとすることができる。一実施形態によれば、分配モータ200は、永久磁石型同期モータ(Permanent−Magnet Synchronous Motor:「PMSM」)である。PMSMは、モータ200、制御器搭載の多段階ポンプ100、または(図1に示されるような)別個のポンプ制御器において、フィールドオリエンティド制御(Field−Oriented Control:「FOC」)を用いたデジタル信号処理器(digital signal processor:「DSP」)、または従来技術において既知の他のタイプの位置/速度制御によって制御することができる。PMSM200は、分配モータ200の位置をリアルタイムでフィードバックするための符号器(例えば、ファインライン回転型位置エンコーダ)をさらに含むことができる。位置センサを使用することで、ピストン192の位置の正確かつ反復可能な制御が与えられ、分配チャンバ185内の流体の動作の正確かつ反復可能な制御をもたらす。例えば、一実施形態によればDSPに8000のパルスを与える、2000ライン符号器を使用することで、0.045度の回転角で正確に測定および制御することが可能である。加えて、PMSMは、ほとんどまたは全く振動せずに低速で動作することができる。供給モータ175は、PMSMまたはステップモータとすることもできる。また、供給ポンプは、供給ポンプがその基準位置にあるときを示すホームセンサを含むことができることに留意されたい。   Supply motor 175 and distribution motor 200 may be any suitable motor. According to one embodiment, the distribution motor 200 is a permanent-magnet synchronous motor (“PMSM”). PMSM used field-oriented control (“FOC”) in motor 200, controller-equipped multi-stage pump 100, or a separate pump controller (as shown in FIG. 1). It can be controlled by a digital signal processor (“DSP”) or other type of position / velocity control known in the prior art. The PMSM 200 may further include an encoder (eg, a fine line rotary position encoder) for feeding back the position of the distribution motor 200 in real time. Using the position sensor provides accurate and repeatable control of the position of the piston 192, resulting in accurate and repeatable control of fluid movement within the dispensing chamber 185. For example, according to one embodiment, a 2000 line encoder that provides 8000 pulses to the DSP can be used to accurately measure and control at a 0.045 degree rotation angle. In addition, the PMSM can operate at low speed with little or no vibration. The supply motor 175 can also be a PMSM or a step motor. It should also be noted that the feed pump can include a home sensor that indicates when the feed pump is in its reference position.

図3Aは、多段階ポンプ100のためのポンプアセンブリの一実施形態を図形的に示した図である。多段階ポンプ100は、多段階ポンプ100を通して種々の流体流路を画定し、供給チャンバ155および分配チャンバ185を少なくとも部分的に画定する、分配ブロック205を含むことができる。分配ポンプブロック205は、一実施形態によれば、PTFE、改質PTFE、または他の材料の一体ブロックとすることができる。これらの材料は、多くのプロセス流体と反応しないか、または最小限にしか反応しないので、これらの材料を使用することによって、流路およびポンプチャンバは、最小限の追加ハードウェアとともに、分配ブロック205内に直接機械加工することができる。したがって、分配ブロック205は、一体型の流体マニホールドを提供することによって、配管の必要性を低減する。   FIG. 3A is a diagrammatic illustration of one embodiment of a pump assembly for multi-stage pump 100. The multi-stage pump 100 can include a distribution block 205 that defines various fluid flow paths through the multi-stage pump 100 and at least partially defines a supply chamber 155 and a distribution chamber 185. The distribution pump block 205 may be an integral block of PTFE, modified PTFE, or other material, according to one embodiment. Because these materials do not react or only minimally react with many process fluids, by using these materials, the flow path and pump chamber, along with the minimum additional hardware, can be distributed to the distribution block 205. Can be machined directly in. Thus, distribution block 205 reduces the need for piping by providing an integral fluid manifold.

分配ブロック205は、例えば、流体を受ける入口210、ベントセグメント中に流体を排出するためのベント出口215、および分配セグメント中に流体が分配される分配出口220を含む、種々の外部の入口および出口を含むことができる。分配ブロック205は、図3Aの実施例では、(図4Aおよび図4Bに示されるように)パージされた流体が供給チャンバに戻されるような外部パージ出口を含まない、なお、本発明の他の実施形態では、流体は、外部にパージすることができる。Iraj Gashgaeeによる米国仮特許出願第60/741,667号、名称「O−Ring−Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof」(2005年12月2日出願)では、分配ブロック205の外部入口および出口の流体管路への接続に用いることができる管継手の一実施形態を開示しており、参照することによりその全体が本願明細書に組み込まれる。   The distribution block 205 includes various external inlets and outlets, including, for example, an inlet 210 that receives fluid, a vent outlet 215 for discharging fluid into the vent segment, and a distribution outlet 220 through which fluid is distributed into the distribution segment. Can be included. The distribution block 205 does not include an external purge outlet in the embodiment of FIG. 3A (as shown in FIGS. 4A and 4B) such that the purged fluid is returned to the supply chamber. In embodiments, the fluid can be purged to the outside. In US Provisional Patent Application No. 60 / 741,667, filed by Iraj Gashgaee, entitled “O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof” (filed December 2, 2005), fluid at the exterior entrance and exit of distribution block 205 One embodiment of a pipe fitting that can be used to connect to a conduit is disclosed and is incorporated herein by reference in its entirety.

分配ブロック205は、供給ポンプ、分配ポンプ、およびフィルタ120に流体を送る。ポンプカバー225は、供給モータ175および分配モータ200が損傷しないようにすることができ、ピストンハウジング227は、ピストン165およびピストン192を保護し、本発明の一実施形態によれば、ポリエチレンまたは他のポリマーで形成することができる。弁プレート230は、流体の流れを多段階ポンプ100の種々の構成要素に導くように構成することができる弁のシステム(例えば、図2の入口弁125、遮断弁130、バリア弁135、パージ弁140、およびベント弁145)に弁ハウジングを提供する。一実施形態によれば、入口弁125、遮断弁130、バリア弁135、パージ弁140、およびベント弁145のそれぞれは、弁プレート230に少なくとも部分的に一体化され、対応するダイヤフラムに圧力または真空が適用されることによって、開放または閉鎖されるダイヤフラム弁である。他の実施形態では、いくつかの弁は、分配ブロック205の外部とするか、または更なる弁プレート内に配置することが可能である。一実施形態によれば、PTFEのシートが弁プレート230と分配ブロック205との間に挟まれて、種々の弁のダイヤフラムを形成する。弁プレート230は、対応するダイヤフラムに圧力または真空を適用するように、それぞれの弁に弁制御入口を含んでいる。例えば、入口235はバリア弁135に、入口240はパージ弁140に、入口245は遮断弁130に、入口250はベント弁145に、また、入口255は入口弁125に対応する(この場合、出口弁147は外部にある)。入口への圧力または真空の選択的な適用によって、対応する弁が開閉される。   The distribution block 205 sends fluid to the supply pump, distribution pump, and filter 120. The pump cover 225 can prevent the supply motor 175 and distribution motor 200 from being damaged, and the piston housing 227 protects the piston 165 and piston 192, according to one embodiment of the present invention, polyethylene or other It can be formed of a polymer. The valve plate 230 can be configured to direct a fluid flow to various components of the multi-stage pump 100 (eg, inlet valve 125, shut-off valve 130, barrier valve 135, purge valve in FIG. 2). 140 and vent valve 145) provide a valve housing. According to one embodiment, each of inlet valve 125, shut-off valve 130, barrier valve 135, purge valve 140, and vent valve 145 is at least partially integrated with valve plate 230 and pressure or vacuum is applied to the corresponding diaphragm. Is a diaphragm valve that is opened or closed by being applied. In other embodiments, some valves can be external to the distribution block 205 or placed in additional valve plates. According to one embodiment, a sheet of PTFE is sandwiched between the valve plate 230 and the distribution block 205 to form the various valve diaphragms. The valve plate 230 includes a valve control inlet for each valve to apply pressure or vacuum to the corresponding diaphragm. For example, the inlet 235 corresponds to the barrier valve 135, the inlet 240 corresponds to the purge valve 140, the inlet 245 corresponds to the shut-off valve 130, the inlet 250 corresponds to the vent valve 145, and the inlet 255 corresponds to the inlet valve 125 (in this case, the outlet Valve 147 is external). The selective application of pressure or vacuum to the inlet opens and closes the corresponding valve.

弁制御ガスおよび真空は、弁制御供給管路260を経て弁プレート230に提供され、この管路は、弁制御マニホールド(トップカバー263またはハウジングカバー225の下の領域内)から分配ブロック205を通って弁プレート230へ延びる。弁制御ガス供給入口265は、弁制御マニホールドに加圧ガスを提供し、真空入口270は、弁制御マニホールドに真空(または低圧)を提供する。弁制御マニホールドは、三方弁として作用して、加圧ガスまたは真空を、供給管路260を経て弁プレート230の適切な入口に送って対応する弁を作動させる。一実施形態では、Gashgaee他による米国特許出願第_________号、名称「Fixed Volume Valve System」(_________出願)[ENTG1770−1](参照することによりその全体が本願明細書に組み込まれる)に開示されているような弁プレートを使用して、弁のホールドアップ容量を低減し、真空変動による容量の変動を排除し、真空要件を緩和し、また弁ダイヤフラムへの応力を軽減することができる。   Valve control gas and vacuum are provided to the valve plate 230 via a valve control supply line 260, which passes from the valve control manifold (in the area under the top cover 263 or housing cover 225) through the distribution block 205. Extending to the valve plate 230. The valve control gas supply inlet 265 provides pressurized gas to the valve control manifold, and the vacuum inlet 270 provides vacuum (or low pressure) to the valve control manifold. The valve control manifold acts as a three-way valve to send pressurized gas or vacuum through supply line 260 to the appropriate inlet of valve plate 230 to activate the corresponding valve. In one embodiment, disclosed in U.S. Patent Application _________ by Gashgaee et al., Entitled "Fixed Volume Valve System" (the _________ application) [ENTG1770-1] (incorporated herein by reference in its entirety). Such valve plates can be used to reduce valve hold-up capacity, eliminate volume fluctuations due to vacuum fluctuations, relax vacuum requirements, and reduce stress on the valve diaphragm.

図3Bは、多段階ポンプ100の別の実施形態を示した図である。図3Bに示される機能の多くは、図3Aに関連して上述したものに類似する。なお、図3Bの実施形態は、流体の滴が、電子機器を収容する多段階ポンプ100の領域に入らないようにするためのいくつかの機能を含む。流体の滴は、例えば、オペレータが管を入口210、出口215、またはベント220に着脱したときに生じ得る。「防滴」機能は、潜在的に有害な化学薬品の滴が、ポンプ、特に電子機器のチャンバに入らないようにし、必ずしもポンプを「防水」(例えば、漏洩なく流体中で使用可能)とする必要が無いようにデザインされる。他の実施形態によれば、ポンプは完全に密封することができる。   FIG. 3B is a diagram illustrating another embodiment of the multi-stage pump 100. Many of the functions shown in FIG. 3B are similar to those described above in connection with FIG. 3A. Note that the embodiment of FIG. 3B includes several functions to prevent fluid drops from entering the area of the multi-stage pump 100 that houses the electronics. Fluid drops may occur, for example, when an operator attaches or detaches a tube to the inlet 210, outlet 215, or vent 220. The “drip-proof” feature prevents potentially harmful chemical drops from entering the pump, especially the electronics chamber, and necessarily makes the pump “waterproof” (eg, usable in fluids without leakage). Designed to be unnecessary. According to other embodiments, the pump can be completely sealed.

一実施形態によれば、分配ブロック205は、トップカバー263と接触する分配ブロック205の縁から外方へ突出する、垂直に突出したフランジ、すなわちリップ272を含むことができる。頂縁上では、一実施形態によれば、トップカバー263の上部は、リップ272の上面と同一平面上にある。これによって、分配ブロック205およびトップカバー263の上部インターフェース付近の滴は、インターフェースを通るのではなく、分配ブロック205上へ流れるようになる。なお、側部上では、トップカバー263は、リップ272の底部と同一平面上にあるか、または、リップ272の外表面から内方へオフセットされる。これによって、滴は、トップカバー263と分配ブロック205との間ではなく、トップカバー263とリップ272とによって形成されるコーナー部に流れるようになる。加えて、トップカバー263の頂縁とバックプレート271との間にシールを配置して、滴がトップカバー263とバックプレート271との間に漏れないようにする。   According to one embodiment, the dispensing block 205 can include a vertically projecting flange or lip 272 that projects outwardly from the edge of the dispensing block 205 that contacts the top cover 263. On the top edge, according to one embodiment, the top of the top cover 263 is flush with the top surface of the lip 272. This allows drops near the top interface of the dispensing block 205 and top cover 263 to flow onto the dispensing block 205 rather than through the interface. On the side, the top cover 263 is flush with the bottom of the lip 272 or is offset inward from the outer surface of the lip 272. As a result, the droplets flow not to between the top cover 263 and the distribution block 205 but to the corner formed by the top cover 263 and the lip 272. In addition, a seal is disposed between the top edge of the top cover 263 and the back plate 271 so that droplets do not leak between the top cover 263 and the back plate 271.

分配ブロック205は、電子機器を収容するポンプ100の領域から下りに傾斜して離れる、分配ブロック205内に画定された傾斜表面を含む傾斜特徴273も含むことができる。結果的に、分配ブロック205の上部付近の滴は、電子機器から離れるように導かれる。加えて、ポンプカバー225は、ポンプ100の側部を流れる滴が、ポンプカバー225のインターフェースおよびポンプ100の他の部分を越えて流れるように、分配ブロック205の外側縁からわずかに内側にオフセットすることもできる。   The distribution block 205 can also include an inclined feature 273 that includes an inclined surface defined within the distribution block 205 that is inclined downwardly away from the area of the pump 100 that houses the electronics. As a result, drops near the top of the dispensing block 205 are directed away from the electronics. In addition, the pump cover 225 is offset slightly inward from the outer edge of the distribution block 205 so that drops flowing on the sides of the pump 100 flow beyond the interface of the pump cover 225 and other parts of the pump 100. You can also.

本発明の一実施形態によれば、金属カバーが分配ブロック205とインターフェースする場所であればどこでも、金属カバーの垂直面を、対応する分配ブロック205の垂直面からわずかに内方にオフセット(例えば、1/64インチ、0.396875mm)することができる。加えて、多段階ポンプ100は、滴が、電子機器を収容する多段階ポンプ100の部分に入らないように、シール、傾斜特徴、および他の特徴を含むことができる。さらに、図4A(後述する)に示されるように、バックプレート271は、更なる「防滴」多段階ポンプ100に対する機能を含むことができる。   According to one embodiment of the present invention, wherever the metal cover interfaces with the distribution block 205, the vertical surface of the metal cover is offset slightly inward from the vertical surface of the corresponding distribution block 205 (e.g., 1/64 inch, 0.396875 mm). In addition, the multi-stage pump 100 can include seals, tilt features, and other features to prevent drops from entering the portion of the multi-stage pump 100 that houses the electronics. Further, as shown in FIG. 4A (discussed below), the backplate 271 can include functionality for an additional “drip-proof” multi-stage pump 100.

図4Aは、画定された流体の流路を示すように透過的にした、ブロック205を備えた多段階ポンプ100の一実施形態を図形的に示した図である。分配ブロック205は、多段階ポンプ100のための種々のチャンバおよび流体流路を画定する。一実施形態によれば、供給チャンバ155および分配チャンバ185は、分配ブロック205内に直接機械加工することができる。加えて、種々の流路を、分配ブロック205内に機械加工することができる。流体流路275(図5Cに示す)は、入口210から入口弁に延びる。流体流路280は、入口弁から供給チャンバ155に延び、入口210から供給ポンプ150への経路を完成する。弁ハウジング230内の入口弁125は、入口210と供給ポンプ150との間の流れを調整する。流路285は、供給ポンプ150から弁プレート230内の遮断弁130へ流体を送る。遮断弁130の出力は、別の経路(図示せず)によってフィルタ120へ送られる。流体は、フィルタ120から、フィルタ120をベント弁145およびバリア弁135に接続する流路を通って流れる。ベント弁145の出力はベント出口215へ送られ、バリア弁135の出力は流路290を経て分配ポンプ180へ送られる。分配ポンプは、分配セグメント中に、流路295を経て出口220へ流体を出力するか、またはパージセグメントにおいて、流路300を経てパージ弁に流体を出力することができる。パージセグメント中に、流体は、流路305を介して供給ポンプ150へ戻すことができる。流体流路は、PTFE(または他の材料)のブロック内に直接形成することができるので、分配ブロック205は、多段階ポンプ100の種々の構成要素間のプロセス流体のための配管として作用することができ、更なる管の必要性を無くすか、または低減する。他の場合には、管を分配ブロック205に挿入して、流体流路を画定することができる。図4Bは、一実施形態による、内部の流路のうちのいくつかを示すように透過的にした、分配ブロック205を図形的に示した図である。   FIG. 4A is a diagrammatic representation of one embodiment of a multi-stage pump 100 with a block 205 made transparent to show a defined fluid flow path. Distribution block 205 defines various chambers and fluid flow paths for multi-stage pump 100. According to one embodiment, supply chamber 155 and distribution chamber 185 can be machined directly into distribution block 205. In addition, various flow paths can be machined into the distribution block 205. A fluid flow path 275 (shown in FIG. 5C) extends from the inlet 210 to the inlet valve. A fluid flow path 280 extends from the inlet valve to the supply chamber 155 and completes the path from the inlet 210 to the supply pump 150. An inlet valve 125 in the valve housing 230 regulates the flow between the inlet 210 and the supply pump 150. The flow path 285 sends fluid from the supply pump 150 to the shut-off valve 130 in the valve plate 230. The output of the shut-off valve 130 is sent to the filter 120 via another path (not shown). Fluid flows from the filter 120 through a flow path that connects the filter 120 to the vent valve 145 and the barrier valve 135. The output of the vent valve 145 is sent to the vent outlet 215, and the output of the barrier valve 135 is sent to the distribution pump 180 via the flow path 290. The distribution pump can output fluid through the flow path 295 to the outlet 220 during the distribution segment or through the flow path 300 to the purge valve at the purge segment. During the purge segment, fluid can be returned to feed pump 150 via flow path 305. Since the fluid flow path can be formed directly in a block of PTFE (or other material), the distribution block 205 acts as piping for the process fluid between the various components of the multi-stage pump 100. Which eliminates or reduces the need for additional tubing. In other cases, a tube can be inserted into the distribution block 205 to define a fluid flow path. FIG. 4B is a diagrammatic representation of the distribution block 205 made transparent to show some of the internal flow paths, according to one embodiment.

図4Aに戻ると、図4Aは、供給ポンプ150が見えるようにポンプカバー225およびトップカバー263を取り除いた、供給段階モータ190、分配ポンプ180を含み、供給モータ200および弁制御マニホールド302を含む、多段階ポンプ100も示す。本発明の一実施形態によれば、供給ポンプ150、分配ポンプ180、および弁プレート230の一部は、分配ブロック205内の対応するキャビティに挿入されたバー(例えば、金属バー)を使用して、分配ブロック205に連結することができる。それぞれのバーは、ネジを受ける1つ以上のネジ付き孔を含むことができる。一例として、分配モータ200およびピストンハウジング227は、分配ブロック205内のネジ穴を通ってバー285内の対応する穴に螺入する1つ以上のネジ(例えば、ネジ275およびネジ280)を経て、分配ブロック205に載置することができる。分配ブロック205への連結要素のためのこの機構は、一例として提供されたものであり、あらゆる好適な取り付け機構を使用できることに留意されたい。   Returning to FIG. 4A, FIG. 4A includes a supply stage motor 190, a distribution pump 180, and a supply motor 200 and a valve control manifold 302 with the pump cover 225 and top cover 263 removed so that the supply pump 150 is visible. A multi-stage pump 100 is also shown. According to one embodiment of the invention, supply pump 150, distribution pump 180, and a portion of valve plate 230 use a bar (eg, a metal bar) inserted into a corresponding cavity in distribution block 205. , Can be connected to the distribution block 205. Each bar can include one or more threaded holes for receiving screws. As an example, the dispensing motor 200 and the piston housing 227 go through one or more screws (eg, screws 275 and screws 280) that thread through threaded holes in the dispensing block 205 and into corresponding holes in the bar 285, respectively. It can be placed on the distribution block 205. Note that this mechanism for the coupling element to the distribution block 205 is provided as an example, and any suitable attachment mechanism can be used.

バックプレート271は、本発明の一実施形態によれば、トップカバー263およびポンプが、225が載置される内方へ延在するタブ(例えば、ブラケット274)を含むことができる。トップカバー263およびポンプカバー225は、(例えば、トップカバー263の底縁および裏縁、ならびにポンプカバー225の上縁および裏縁部で)ブラケット274に重なるので、トップカバー263の底縁とポンプカバー225の頂縁との間のあらゆる空間の、またはトップカバー263およびポンプカバー225の裏縁の、電子機器の領域に滴が流入しないようにする。   The back plate 271 may include an inwardly extending tab (eg, a bracket 274) on which the top cover 263 and the pump 225 rest, according to one embodiment of the present invention. Since the top cover 263 and the pump cover 225 overlap the bracket 274 (eg, at the bottom and back edges of the top cover 263 and the top and back edges of the pump cover 225), the bottom edge of the top cover 263 and the pump cover Prevent droplets from flowing into the area of the electronics in any space between the top edge of 225 or on the back edge of top cover 263 and pump cover 225.

マニホールド302は、本発明の一実施形態によれば、圧力/真空を弁プレート230に選択的に導く一組のソレノイド弁を含むことができる。特定のソレノイドがオンなり、弁に真空または圧力が導かれると、実装に従って、ソレノイドが熱を発生する。一実施形態によれば、マニホールド302は、分配ブロック205および特に分配チャンバ185から離れて、PCBボード(printed−circuit board)(バックプレート271に載置され、図4Cにより良好に示される)の下に載置される。マニホールド302は、ブラケットに載置することができ、さらにバックプレート271に載置するか、またはバックプレート271に連結することができる。これは、マニホールド302内のソレノイドからの熱の、分配ブロック205内の流体への影響を防ぐ一助となる。バックプレート271は、ステンレス鋼、機械加工されたアルミニウム、またはマニホールド302およびPCBから熱を放散させることができる他の材料で作製することができる。換言すれば、バックプレート271は、マニホールド302およびPCBのための放熱ブラケットとして作用することができる。ポンプ100は、バックプレート271によって熱を伝導できる表面または他の構造体にさらに載置することができる。したがって、バックプレート271およびそれが取り付けられる構造体は、マニホールド302およびポンプ100の電子機器のための放熱板として作用する。   The manifold 302 may include a set of solenoid valves that selectively direct pressure / vacuum to the valve plate 230 according to one embodiment of the invention. When a particular solenoid is turned on and a vacuum or pressure is directed to the valve, the solenoid generates heat according to the implementation. According to one embodiment, the manifold 302 is separated from the distribution block 205 and in particular the distribution chamber 185, under the printed-circuit board (mounted on the backplate 271 and better shown in FIG. 4C). Placed on. The manifold 302 can be mounted on the bracket and can be further mounted on the back plate 271 or connected to the back plate 271. This helps to prevent the heat from the solenoids in the manifold 302 from affecting the fluid in the distribution block 205. The backplate 271 can be made of stainless steel, machined aluminum, or other materials that can dissipate heat from the manifold 302 and the PCB. In other words, the back plate 271 can act as a heat dissipation bracket for the manifold 302 and the PCB. The pump 100 can be further mounted on a surface or other structure that can conduct heat by the back plate 271. Accordingly, the back plate 271 and the structure to which it is attached acts as a heat sink for the manifold 302 and pump 100 electronics.

図4Cは、弁プレート230に圧力または真空を提供するための供給管路260を示す、多段階ポンプ100を図形的に示した図である。図3に関連して述べたように、弁プレート230内の弁は、流体が多段階ポンプ100の種々の構成要素へと流れることができるように構成することができる。弁の作動は、それぞれの供給管路260に圧力または真空を導く、弁制御マニホールド302によって制御される。それぞれの供給管路260は、小さなオリフィスを有する取り付け部品(取り付け部品の一例を318にて示す)を含むことができる。このオリフィスは、取り付け部品318が取り付けられる対応する供給管路260の直径よりも小さな直径とすることが可能である。一実施形態では、オリフィスの直径は、ほぼ0.010インチとすることが可能である。したがって、取り付け部品318のオリフィスは、供給管路260を制限する役目をすることが可能である。それぞれの供給管路260内のオリフィスは、供給管路への圧力の適用と真空の適用との間の急激な圧力差の影響を軽減し、したがって、弁への圧力の適用と真空の適用との間のスムーズな移行が可能である。すなわち、オリフィスは、下流の弁のダイヤフラムへの圧力変化の影響を軽減する一助となる。これによって、弁をよりスムーズかつゆっくりと開閉することができ、弁の開閉によって生じ得る圧力の移行をよりスムーズにし、弁自体の寿命を延ばすことが可能である。   FIG. 4C is a diagrammatic representation of the multi-stage pump 100 showing a supply line 260 for providing pressure or vacuum to the valve plate 230. As described in connection with FIG. 3, the valves in the valve plate 230 can be configured to allow fluid to flow to the various components of the multi-stage pump 100. Valve operation is controlled by a valve control manifold 302 that directs pressure or vacuum to the respective supply line 260. Each supply line 260 can include a mounting component (an example of a mounting component is shown at 318) having a small orifice. The orifice can be smaller in diameter than the corresponding supply line 260 to which the attachment 318 is attached. In one embodiment, the orifice diameter may be approximately 0.010 inches. Accordingly, the orifice of the attachment 318 can serve to limit the supply line 260. The orifice in each supply line 260 mitigates the effects of a sudden pressure difference between the application of pressure to the supply line and the application of vacuum, and thus the application of pressure to the valve and the application of vacuum. A smooth transition between is possible. That is, the orifice helps to mitigate the effect of pressure changes on the downstream valve diaphragm. As a result, the valve can be opened and closed more smoothly and slowly, the pressure transition that can be caused by opening and closing the valve can be made smoother, and the life of the valve itself can be extended.

図4Cには、マニホールド302を連結することができるPCB397も示す。マニホールド302は、本発明の一実施形態によれば、PCBボード397から信号を受信して、真空/圧力を種々の供給管路260に直接供給して多段階ポンプ100の弁を制御するように、ソレノイドを開閉させる。また、図4Cに示されるように、マニホールド302は、分配ブロック205からPCB397の遠位端に配置して、分配ブロック205内の流体への熱の影響を低減することができる。加えて、PCBのデザイン的および空間的制約に従った実行可能な範囲内で、熱を発生する構成要素は、分配ブロック205から離れてPCBの側部に配置することができ、これも熱の影響を低減する。マニホールド302およびPCB397からの熱は、バックプレート271によって放散させることができる。図4Dは、マニホールド302が分配ブロック205に直接載置された、ポンプ100の一実施形態を図形的に示した図である。   FIG. 4C also shows a PCB 397 to which the manifold 302 can be coupled. Manifold 302 receives signals from PCB board 397 and supplies vacuum / pressure directly to various supply lines 260 to control the valves of multi-stage pump 100 according to one embodiment of the invention. Open and close the solenoid. Also, as shown in FIG. 4C, the manifold 302 can be placed at the distal end of the PCB 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 away from the distribution block 205, within a feasible range subject to PCB design and spatial constraints. Reduce the impact. Heat from manifold 302 and PCB 397 can be dissipated by backplate 271. FIG. 4D is a diagrammatic illustration of one embodiment of pump 100 with manifold 302 mounted directly on distribution block 205.

ここで、多段階ポンプ100の動作を説明することが有用であろう。多段階ポンプ100の動作中に、多段階ポンプ100の弁は、多段階ポンプ100の種々の部分に流体を流したり制限したりするように、開閉される。一実施形態によれば、これらの弁は、圧力または真空のアサート(assert)に基づいて開閉する、空気圧作動の(すなわち、ガス駆動の)ダイヤフラムとすることができる。なお、本発明の他の実施形態では、あらゆる好適な弁を使用することができる。   Here, it will be useful to describe the operation of the multi-stage pump 100. During operation of multi-stage pump 100, the valves of multi-stage pump 100 are opened and closed to flow and restrict fluid to various portions of multi-stage pump 100. According to one embodiment, these valves can be pneumatically actuated (ie, gas driven) diaphragms that open and close based on pressure or vacuum asserts. It should be noted that any suitable valve can be used in other embodiments of the invention.

以下に、多段階ポンプ100の動作の種々の段階の概要を提供する。なお、多段階ポンプ100は、これに限定されないが、Michael Clarke、Robert F.McLoughlin、およびMarc Laverdiereによる米国特許出願第11/502,729号、名称「Systems And Methods For Fluid Flow Control In An Immersion Lithography System」(2006年8月11日出願)を含む、種々の制御方式に基づいて制御して、弁および制御圧力をシーケンスすることができ、それぞれ参照することによりその全体が本願明細書に組み込まれる。一実施形態によれば、多段階ポンプ100は、準備セグメントと、分配セグメントと、充填セグメントと、前濾過セグメントと、濾過セグメントと、ベントセグメントと、パージセグメントと、静的パージセグメントとを含むことができる。供給セグメント中に、入口弁125が開口され、供給段階ポンプ150が供給段階ダイヤフラム160を動作させて(例えば、引張る)、供給チャンバ155内に流体を引き込む。十分な量の流体が供給チャンバ155に充填されると、入口弁125は閉鎖される。濾過セグメント中に、供給段階ポンプ150は、供給段階ダイヤフラム160を動作させて供給チャンバ155から流体を排出する。遮断弁130およびバリア弁135を開口して、流体が、フィルタ120を通って分配チャンバ185に流れるようにする。一実施形態によれば、(例えば、「前濾過セグメント」において)最初に遮断弁130を開口して、フィルタ120内に圧力を生じさせ、次いで、バリア弁135を開口して、流体が分配チャンバ185内に流れるようにすることができる。他の実施形態によれば、遮断弁130およびバリア弁135の両方を開口して、供給ポンプを動作させて、フィルタの分配側に圧力を生じさせることができる。濾過セグメント中に、分配ポンプ180をその基準位置に導くことができる。Laverdiere他による米国仮特許出願第60/630,384号、名称「System and Method for a Variable Home Position Dispense System」(2004年11月23日出願)、およびLaverdiere他によるPCT出願第PCT/US2005/042127号、名称「System And Method For Variable Home Position Dispense System」(2005年11月21日出願)に記載されているように(これらはいずれも参照することにより本願明細書に組み込まれる)、分配ポンプの基準位置は、分配サイクルに最大使用可能容量を提供するが、分配ポンプが提供できる最大使用可能容量未満である位置とすることができる。基準位置は、多段階ポンプ100の未使用のホールドアップ容量を低減するように、分配サイクルに対する種々のパラメータに基づいて選択される。供給ポンプ150は、同様に、最大使用可能容量未満である容量を提供する基準位置とすることができる。   In the following, an overview of the various stages of operation of the multi-stage pump 100 is provided. In addition, although the multistage pump 100 is not limited to this, Michael Clarke, Robert F., etc. Based on McLoughlin, and US Patent Application No. 11 / 502,729 by Marc Laverdière, entitled “Systems And Methods For Fluid Flow Control In Animulation Lithography System, dated 6th month” Control and sequence the valves and control pressure, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. According to one embodiment, the multi-stage pump 100 includes a preparation segment, a dispensing segment, a fill segment, a prefiltration segment, a filtration segment, a vent segment, a purge segment, and a static purge segment. Can do. During the supply segment, the inlet valve 125 is opened and the supply stage pump 150 operates (eg, pulls) the supply stage diaphragm 160 to draw fluid into the supply chamber 155. When the supply chamber 155 is filled with a sufficient amount of fluid, the inlet valve 125 is closed. During the filtration segment, feed stage pump 150 operates feed stage diaphragm 160 to exhaust fluid from feed chamber 155. The isolation valve 130 and 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 is first opened (eg, in the “pre-filtration segment”) to create pressure in the filter 120 and then the barrier valve 135 is opened to allow fluid to flow into the distribution chamber. 185 can flow. According to other embodiments, both the shut-off valve 130 and the barrier valve 135 can be opened to operate the supply pump to create pressure on the distribution side of the filter. During the filtration segment, the dispensing pump 180 can be directed to its reference position. US Provisional Patent Application No. 60 / 630,384 by Laverdiere et al., “System and Method for a Variable Home Position Disposition System” (filed Nov. 23, 2004), and PCT Application No. PCT Application No. PCT No. 5 / PCT No. PCT No. 5 by PCT No. PCT Application No. PCT Application No. PCT Application No. Of the distribution pump as described in the No., name “System And Method For Variable Home Position Disposition System” (which is incorporated herein by reference in its entirety). The reference position provides the maximum usable capacity for the dispensing cycle, but is less than the maximum usable capacity that the dispensing pump can provide. Can be set. The reference position is selected based on various parameters for the dispensing cycle so as to reduce the unused holdup capacity of the multistage pump 100. The supply pump 150 may similarly be a reference position that provides a capacity that is less than the maximum usable capacity.

ベントセグメントの始めにおいて、遮断弁130が開口され、バリア弁135が閉鎖され、ベント弁145が開口される。別の実施形態では、バリア弁135は、ベントセグメント中に開口したままとし、ベントセグメントの終了時に閉鎖することができる。この間にバリア弁が開口された場合、圧力センサ112で測定することができる分配チャンバ内の圧力がフィルタ120内の圧力の影響を受けるので、制御器によって圧力を把握することができる。供給段階ポンプ150は、流体に圧力を加えて、開口したベント弁145を介してフィルタ120から気泡を取り除く。供給段階ポンプ150は、所定の速度でベントが生じるように制御することができ、ベント時間を長くするほどベント速度を低くすることが可能であり、それによって不要なベントの量を正確に制御することができる。供給ポンプが空気式ポンプである場合、流体の流れの制限をベント流体経路内に課すことができ、供給ポンプに適用される空気圧は、「ベント」の設定圧力を保持するように上昇または降下させることができ、他の非制御方法のいくつかの制御を提供する。   At the beginning of the vent segment, the shut-off valve 130 is opened, the barrier valve 135 is closed, and the vent valve 145 is opened. In another embodiment, the barrier valve 135 can remain open in the vent segment and close at the end of the vent segment. If the barrier valve is opened during this time, the pressure in the distribution chamber, which can be measured by the pressure sensor 112, is affected by the pressure in the filter 120, so that the controller can grasp the pressure. Supply stage pump 150 applies pressure to the fluid and removes bubbles from filter 120 through an open vent valve 145. The feed stage pump 150 can be controlled to vent at a predetermined rate, and the venting rate can be lowered as the venting time is increased, thereby accurately controlling the amount of unnecessary venting. be able to. If the feed pump is a pneumatic pump, fluid flow restrictions can be imposed in the vent fluid path, and the air pressure applied to the feed pump is raised or lowered to maintain the "vent" set pressure Can provide some control of other uncontrolled methods.

パージセグメントの始めにおいては、遮断弁130が閉鎖され、バリア弁135が、ベントセグメントで開口されていれば閉鎖され、ベント弁145が閉鎖され、パージ弁140が開口され、入口弁125が開口される。分配ポンプ180は、分配チャンバ185内の流体に圧力を加えて、パージ弁140を介して気泡をベントする。静的パージセグメント中には、分配ポンプ180は停止されるが、パージ弁140は空気のベントを継続するように開口されたままである。パージまたは静的パージのセグメント中に取り除かれたあらゆる余分な流体は、多段階ポンプ100から送られる(例えば、流体ソースに戻すか、廃棄する)か、または供給段階ポンプ150へ再循環されることができる。準備セグメント中には、供給段階ポンプ150が、ソース(例えば、ソースボトル)の周囲圧力に到達できるように、入口弁125、遮断弁130およびバリア弁135を開口し、パージ弁140を遮断することができる。他の実施形態によれば、準備セグメントにおいて全ての弁を閉鎖することができる。   At the beginning of the purge segment, the shut-off valve 130 is closed and the barrier valve 135 is closed if open at the vent segment, the vent valve 145 is closed, the purge valve 140 is opened, and the inlet valve 125 is opened. The The distribution pump 180 applies pressure to the fluid in the distribution chamber 185 and vents bubbles through the purge valve 140. During the static purge segment, the dispense pump 180 is stopped, but the purge valve 140 remains open to continue air venting. Any excess fluid removed during the purge or static purge segment is routed from the multi-stage pump 100 (eg, returned to the fluid source or discarded) or recirculated to the supply stage pump 150. Can do. During the preparation segment, the inlet valve 125, the shutoff valve 130 and the barrier valve 135 are opened and the purge valve 140 is shut off so that the feed stage pump 150 can reach the ambient pressure of the source (eg, source bottle). Can do. According to another embodiment, all valves can be closed in the preparation segment.

分配セグメント中には、出口弁147を開口し、分配ポンプ180は、分配チャンバ185内の流体に圧力を加える。出口弁147は、分配ポンプ180よりもゆっくりと制御に反応することが可能であるため、出口弁147を最初に開口して、所定の時間の後に分配モータ200を始動することができる。これは、分配ポンプ180が、部分的に開口された出口弁147を介して流体を押し出さないようにする。さらに、これは、弁の開口によって流体が分配ノズルを上方へ移動しないようにし、その後、モータの動作によって流体が順方向に運動しないようにする。他の実施形態では、出口弁147を開口して、同時に分配ポンプ180による分配を開始することができる。   During the dispensing segment, the outlet valve 147 is opened and the dispensing pump 180 applies pressure to the fluid in the dispensing chamber 185. Since the outlet valve 147 can respond to control more slowly than the dispensing pump 180, the outlet valve 147 can be opened first and the dispensing motor 200 can be started after a predetermined time. This prevents the dispensing pump 180 from pushing fluid through the partially open outlet valve 147. In addition, this prevents the fluid from moving upward through the dispensing nozzle by the opening of the valve, and then prevents the fluid from moving forward by the operation of the motor. In other embodiments, outlet valve 147 can be opened and dispensing by dispensing pump 180 can begin at the same time.

分配ノズル内の余分な流体を取り除く、サックバック(suckback)セグメントをさらに行うことができる。サックバックセグメント中には、出口弁147を閉鎖して、二次モータまたは真空を使用して、出口ノズルからの余分な流体を吸引することができる。あるいは、出口弁147を開口したままにして、分配モータ200を逆回転して当該の流体を分配チャンバに戻すことができる。サックバックセグメントは、ウエハ上へ余分な流体の滴下を防ぐ一助となる。   A suckback segment can be further performed to remove excess fluid in the dispensing nozzle. During the suckback segment, the outlet valve 147 can be closed and a secondary motor or vacuum can be used to draw excess fluid from the outlet nozzle. Alternatively, the outlet valve 147 can be left open and the dispensing motor 200 can be rotated back to return the fluid to the dispensing chamber. The suckback segment helps prevent excess fluid from dripping onto the wafer.

一時的に図5を参照すると、本図は、図2の多段階ポンプ100の種々の動作に対する、弁および分配モータの時間調整を示した図である。セグメントの変更中に複数の弁が同時に閉鎖されているように示されているが、弁の閉鎖は、圧力スパイクを軽減するために、わずかに時間間隔(例えば、100ミリ秒)をあけることができる。例えば、ベントセグメントとパージセグメントとの間において、遮断弁130はベント弁145の直前に閉鎖することができる。なお、本発明の種々の実施態様では、別の弁の時間調整を用いることができることに留意されたい。加えて、セグメントのうちのいくつかを一緒に行うことができる(例えば、充填/分配段階は、同時に行うことができ、この場合、入口弁および出口弁は、どちらも分配/充填セグメント時に開口することができる)。さらに、特定のセグメントは、それぞれのサイクルごとに繰り返す必要がないことに留意されたい。例えば、パージセグメントおよび静的パージセグメントは、サイクルごとに行われるわけではない。同様に、ベントセグメントは、サイクルごとに行われるわけではない。   Referring temporarily to FIG. 5, this figure shows the time adjustment of the valves and dispense motor for various operations of the multi-stage pump 100 of FIG. Although multiple valves are shown to be closed simultaneously during a segment change, valve closure may be slightly spaced (eg, 100 milliseconds) to reduce pressure spikes. it can. For example, between the vent segment and the purge segment, the shut-off valve 130 can be closed just before the vent valve 145. It should be noted that different valve timings may be used in various embodiments of the present invention. In addition, some of the segments can be performed together (eg, the filling / dispensing stage can be performed simultaneously, where both the inlet and outlet valves open during the dispensing / filling segment) be able to). Furthermore, it should be noted that a particular segment need not be repeated for each cycle. For example, the purge segment and the static purge segment are not performed every cycle. Similarly, vent segments are not performed every cycle.

種々の弁の開閉によって、多段階ポンプ100内の流体に圧力スパイクを生じさせ得る。出口弁147は、静的パージセグメント中は閉鎖されるので、静的パージセグメントの終わりのパージ弁140の閉鎖によって、例えば、分配チャンバ185内の圧力を上昇させることができる。これは、それぞれの弁が閉鎖されるときに、少量の流体を排出することが可能であるために生じ得る。より具体的には、多くの場合、流体がチャンバ185から分配される前に、多段階ポンプ100が、流体の分配時のスパッタリングまたは他の摂動を受けないように、パージサイクルおよび/または静的パージサイクルを使用して、分配チャンバ185から空気をパージする。なお、静的パージサイクルの終わりには、分配の開始準備時に分配チャンバ185を密封するために、パージ弁140を閉鎖する。パージ弁140が閉鎖されるときに、余分な量の流体(パージ弁140のホールドアップ容量にほぼ等しい)が分配チャンバ185内に押し込まれ、その後、分配チャンバ185内の流体の圧力を、流体の分配のために基準圧力を超えて上昇させる。この過剰な圧力(ベースラインを超える)によって、以降の流体の分配に問題が生じる場合がある。パージ弁140の閉鎖によって生じる圧力上昇が、分配に必要な基準圧力よりも大きな割合となる場合があるので、これらの問題は、低圧の適用時に悪影響を及ぼす。   The opening and closing of various valves can cause pressure spikes in the fluid within the multi-stage pump 100. Since the outlet valve 147 is closed during the static purge segment, closing the purge valve 140 at the end of the static purge segment can, for example, increase the pressure in the distribution chamber 185. This can occur because a small amount of fluid can be drained when each valve is closed. More specifically, in many cases, before the fluid is dispensed from the chamber 185, the multi-stage pump 100 is purged and / or static so that it is not subject to sputtering or other perturbations during fluid dispensing. A purge cycle is used to purge air from the distribution chamber 185. Note that at the end of the static purge cycle, the purge valve 140 is closed to seal the dispensing chamber 185 in preparation for the beginning of dispensing. When the purge valve 140 is closed, an excess amount of fluid (approximately equal to the purge valve 140 hold-up volume) is forced into the distribution chamber 185, after which the pressure of the fluid in the distribution chamber 185 is reduced to the fluid pressure. Raise above reference pressure for dispensing. This excessive pressure (beyond the baseline) may cause problems with subsequent fluid distribution. These problems are adversely affected when low pressures are applied, as the pressure rise caused by the closure of the purge valve 140 may be at a greater rate than the reference pressure required for dispensing.

より具体的には、パージ弁140の閉鎖に起因する圧力上昇により、ウエハ上への流体の「吐出(spitting)」が生じるために、以降の分配セグメント中に、圧力が減少していなければ、二重分配または他の不要な流体動態が生じる場合がある。加えて、この圧力上昇は、多段階ポンプ100の動作中は一定ではない場合があるので、これらの圧力上昇が、以降の分配セグメント中に、分配される流体の量を変動させるか、または分配の他の性質を変動させる場合がある。分配時のこれらの変動は、その結果、ウエハのスクラップおよびウエハの再処理を生じさせる場合がある。本発明の実施形態は、分配セグメントを開始するための所望の開始圧力を達成するように、システム内の種々の弁の閉鎖による圧力上昇を補償し、分配前に分配チャンバ185において達成すべきほぼ全ての基準圧力を許容することによって、システム間の装置におけるヘッド圧力の差異および他の差異を補償する。   More specifically, the pressure increase due to closure of the purge valve 140 results in “spitting” of the fluid onto the wafer, so that pressure does not decrease during subsequent dispensing segments, Double dispensing or other unwanted fluid dynamics may occur. In addition, since this pressure increase may not be constant during the operation of the multi-stage pump 100, these pressure increases may cause the amount of fluid dispensed or dispensed during subsequent dispensing segments. Other properties may vary. These variations in dispensing can result in wafer scrap and wafer reprocessing. Embodiments of the present invention compensate for pressure increases due to the closure of various valves in the system to achieve the desired starting pressure for initiating the dispensing segment and should be achieved in the dispensing chamber 185 prior to dispensing. Allowing all reference pressures compensates for head pressure differences and other differences in equipment between systems.

一実施形態では、静的パージセグメント中に、分配チャンバ185内の流体に対する不要な圧力上昇を補償するために、ピストン192を所定の距離戻すように分配モータ200を逆回転して、バリア弁135、パージ弁140、および/または分配チャンバ185内の圧力上昇を生じる可能性のある、他のソースによって生じるあらゆる圧力上昇を補償することが可能である。分配チャンバ185内の圧力は、George GonnellaおよびJames Cedroneによる米国特許出願第11/292,559号、名称「System and Method for Control of Fluid Pressure」(2005年12月2日出願)、およびGeorge GonnellaおよびJames Cedroneによる米国特許出願第11/364,286号、名称「System and Method for Monitoring Operation of a Pump」(2006年2月28日出願)、(いずれも本願明細書に組み込まれる)に記載されているように、供給ポンプ150の速度を調整することによって制御することが可能である。   In one embodiment, during the static purge segment, the dispensing motor 200 is reverse rotated to return the piston 192 a predetermined distance to compensate for the unnecessary pressure rise on the fluid in the dispensing chamber 185 to provide a barrier valve 135. , Purge valve 140, and / or any pressure increase caused by other sources that may cause a pressure increase in distribution chamber 185 may be compensated. The pressure in the distribution chamber 185 was determined by US Patent Application No. 11 / 292,559 by George Gonella and James Cedrone, entitled “System and Method for Control of Fluid Pressure” (filed December 2, 2005), and George Gonell. No. 11 / 364,286 by James Cedrone, named “System and Method for Monitoring Operation of a Pump” (filed Feb. 28, 2006), both incorporated herein. As such, it can be controlled by adjusting the speed of the supply pump 150.

したがって、本発明の実施形態は、穏やかな流体の処理を特徴とする多段階ポンプを提供する。分配セグメントの前に分配チャンバ内の圧力変動を補償することによって、場合によっては損傷を与える圧力スパイクを回避または軽減することができる。本発明の実施形態は、他のポンプ制御機構および弁の時間調整を用いて、プロセス流体への圧力の悪影響および圧力変動の低減を助けることもできる。   Accordingly, embodiments of the present invention provide a multi-stage pump characterized by gentle fluid handling. By compensating for pressure fluctuations in the dispensing chamber before the dispensing segment, potentially damaging pressure spikes can be avoided or reduced. Embodiments of the present invention can also use other pump control mechanisms and valve timing to help reduce the adverse effects of pressure on the process fluid and pressure fluctuations.

そのために、ポンプ装置の種々の密閉空間内に生じる場合がある圧力上昇または降下を補償するためのシステムおよび方法に注目する。本発明の実施形態は、チャンバの容量を調整してチャンバ内の圧力上昇または降下を補償するように、ポンプ装置のポンプ手段を動作させることによって、ポンプ装置のチャンバ内での圧力の上昇または降下を補償することが可能である。より具体的には、一実施形態では、分配チャンバ内の流体に対する不要な圧力上昇を補償するために、ピストンを戻すように分配モータを逆回転して、分配チャンバ内のあらゆる圧力上昇を補償する。   To that end, attention is focused on systems and methods for compensating for pressure rises or drops that may occur in various enclosed spaces of the pump apparatus. Embodiments of the present invention increase or decrease the pressure in the chamber of the pump device by operating the pump means of the pump device to adjust the volume of the chamber to compensate for the pressure increase or decrease in the chamber. Can be compensated for. More specifically, in one embodiment, in order to compensate for unwanted pressure rises on the fluid in the distribution chamber, the distribution motor is rotated back to return the piston to compensate for any pressure increase in the distribution chamber. .

これらの圧力変動の低減は、図6を参照してより良好に理解することが可能であり、図6は、本発明の一実施形態による、多段階ポンプの動作に対する分配チャンバ185での圧力プロファイルの一例を示す図である。地点440で、分配が開始され、分配ポンプ180は出口から流体を押し出す。分配は、地点445で終わる。この段階では一般的に分配ポンプ180は関与しないので、分配チャンバ185での圧力は、充填段階中はほぼ一定のままである。地点450で、濾過段階が開始され、供給段階モータ175は、所定の速度で順回転して、供給チャンバ155から流体を押し出す。図6から分かるように、分配チャンバ185内の圧力が上昇し始めて、地点455で所定の設定値に到達する。分配チャンバ185内の圧力が設定値に到達すると、分配モータ200が一定の速度で逆回転して、分配チャンバ185内の利用可能容量を増加させる。地点455と地点460との間の圧力プロファイルの比較的平坦な部分では、供給モータ175の速度は、圧力が設定値を下回ったときには増速され、設定値に到達したときには減速される。これにより、分配チャンバ185内の圧力をほぼ一定の圧力に保持する。地点460で、分配モータ200は、その基準位置および濾過段階の終わりに到達する。地点460での急激な圧力スパイクは、濾過の終わりでのバリア弁135の閉鎖によって生じる。   These pressure fluctuation reductions can be better understood with reference to FIG. 6, which illustrates the pressure profile in the distribution chamber 185 for operation of a multi-stage pump, according to one embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example. At point 440, dispensing begins and dispensing pump 180 pushes fluid out of the outlet. The distribution ends at point 445. Since the dispensing pump 180 is generally not involved at this stage, the pressure in the dispensing chamber 185 remains substantially constant during the filling phase. At point 450, the filtration phase begins and the feed phase motor 175 rotates forward at a predetermined speed to push fluid out of the feed chamber 155. As can be seen from FIG. 6, the pressure in the distribution chamber 185 begins to rise and reaches a predetermined set point at point 455. When the pressure in the distribution chamber 185 reaches the set value, the distribution motor 200 reverses at a constant speed, increasing the available capacity in the distribution chamber 185. In the relatively flat portion of the pressure profile between point 455 and point 460, the speed of the supply motor 175 is increased when the pressure falls below the set value and is reduced when the set value is reached. Thereby, the pressure in the distribution chamber 185 is maintained at a substantially constant pressure. At point 460, the dispensing motor 200 reaches its reference position and the end of the filtration stage. The sudden pressure spike at point 460 is caused by the closure of the barrier valve 135 at the end of filtration.

ベントおよびパージセグメントの後、かつ静的パージセグメントが終わる前に、パージ弁140は閉鎖され、圧力プロファイル内の地点1500において圧力スパイクを生じさせ始める。図に示されるように、圧力プロファイルの地点1500と1502との間で、分配チャンバ185内の圧力は、この閉鎖によって著しく上昇する可能性がある。パージ弁140の閉鎖による圧力上昇は、通常は不安定であり、多段階ポンプ100とともに用いられるシステムの温度および流体の粘度に依存する。   After the vent and purge segment and before the end of the static purge segment, the purge valve 140 is closed and begins to produce a pressure spike at point 1500 in the pressure profile. As shown in the figure, between points 1500 and 1502 of the pressure profile, the pressure in the dispensing chamber 185 can increase significantly due to this closure. The pressure increase due to the closure of the purge valve 140 is usually unstable and depends on the temperature and fluid viscosity of the system used with the multi-stage pump 100.

地点1500と1502との間に生じる圧力上昇を補償するために、ピストン192を所定の距離戻すように分配モータ200を逆回転して、バリア弁135、パージ弁140、および/または他のソースによって生じる、あらゆる圧力上昇を補償することが可能である。ある場合には、パージ弁140は、幾らかの時間を置いて閉鎖することが可能であるため、分配モータ200を逆回転する前の特定の時間の遅延に望ましくなり得る。したがって、圧力プロファイル上の地点1500と1504との間の時間は、パージ弁140を閉鎖する信号と分配モータ200の逆回転との間の遅延を反映する。この遅延時間は、パージ弁140を完全に閉鎖することができ、分配チャンバ185内の圧力をほぼ安定させるに十分な時間であり、約50ミリ秒となり得る。   In order to compensate for the pressure increase that occurs between points 1500 and 1502, the dispensing motor 200 is rotated back to return the piston 192 a predetermined distance to provide a barrier valve 135, purge valve 140, and / or other source. Any pressure increase that occurs can be compensated. In some cases, the purge valve 140 can be closed after some time, which may be desirable for a certain time delay before the dispensing motor 200 is reverse rotated. Thus, the time between points 1500 and 1504 on the pressure profile reflects the delay between the signal to close the purge valve 140 and the reverse rotation of the dispensing motor 200. This delay time is sufficient to allow the purge valve 140 to be fully closed and to stabilize the pressure in the dispensing chamber 185, and can be about 50 milliseconds.

パージ弁140のホールドアップ容量は既知の量(例えば、製造許容差内)となり得るので、ピストン192aを補償距離戻すように分配モータ200を逆回転して、分配チャンバ185の容量を、パージ弁140のホールドアップ容量にほぼ等しく増加させることが可能である。分配チャンバ185およびピストン192の寸法も既知の量であるため、分配モータ200を特定のモータのインクレメント分だけ逆回転させることが可能であり、このモータのインクレメント分だけモータ200を逆回転することによって、分配チャンバ185の容量は、パージ弁140のホールドアップ容量分だけ増加する。   Since the hold-up capacity of the purge valve 140 can be a known amount (eg, within manufacturing tolerances), the distribution motor 200 is rotated backward to return the piston 192a to the compensation distance, and the capacity of the distribution chamber 185 is reduced to the purge valve 140. Can be increased approximately equal to the hold-up capacity. Since the dimensions of the distribution chamber 185 and the piston 192 are also known quantities, it is possible to reversely rotate the distribution motor 200 by a specific motor increment, and reversely rotate the motor 200 by this motor increment. As a result, the capacity of the distribution chamber 185 is increased by the hold-up capacity of the purge valve 140.

分配モータ200の逆回転によるピストン192を戻す作用によって、分配チャンバ185内の圧力は、地点1504から、地点1506の分配に必要な基準圧力付近まで降下する。多くの場合、この圧力補正は、以降の分配段階において満足な分配を得るに十分となり得る。なお、分配モータ200に用いられているモータのタイプ、またはパージ弁140に用いられている弁のタイプによっては、分配モータ185の容量を増加させるように分配モータ200を逆回転させることによって、分配モータ200の駆動機構内に空間、すなわち「バックラッシュ」が発生する場合がある。この「バックラッシュ」とは、分配セグメント中に分配モータ200が順方向に作動されて分配ポンプ180の流体を押し出すときに、モータナットアセンブリのような、分配モータ200の構成要素間に存在し得る特定量のスラックまたは空間のことであり、ピストン192が動くように分配モータ200の駆動アセンブリが物理的に作動する前に取り除かなければならない場合がある。このバックラッシュの量は変動し得るので、所望の分配圧力を得るためにどのくらいピストン192を前方へ動作させるのかを判断するときには、このバックラッシュの補償が困難となり得る。したがって、分配モータ200の駆動アセンブリ内のこのバックラッシュによって、それぞれの分配セグメント中に分配される流体の量に変動が生じる場合がある。   By the action of returning the piston 192 due to the reverse rotation of the distribution motor 200, the pressure in the distribution chamber 185 drops from the point 1504 to near the reference pressure necessary for distribution at the point 1506. In many cases, this pressure correction may be sufficient to obtain a satisfactory distribution in subsequent distribution stages. Depending on the type of motor used in the distribution motor 200 or the type of valve used in the purge valve 140, the distribution motor 200 is rotated in the reverse direction so as to increase the capacity of the distribution motor 185. There may be a space, that is, “backlash” in the drive mechanism of the motor 200. This “backlash” may exist between components of the dispensing motor 200, such as a motor nut assembly, when the dispensing motor 200 is actuated forward during the dispensing segment to push fluid from the dispensing pump 180. A specific amount of slack or space that may need to be removed before the drive assembly of the dispensing motor 200 can be physically activated so that the piston 192 moves. Since the amount of backlash can vary, it can be difficult to compensate for this backlash when determining how far to move the piston 192 to obtain the desired dispense pressure. Thus, this backlash in the drive assembly of dispense motor 200 may cause variations in the amount of fluid dispensed into each dispense segment.

結果的に、分配モータ200の駆動アセンブリ内のバックラッシュの量を実質的に無視できるか、または存在しないレベルまで低減するように、分配モータ200の最後の運動が、分配セグメント前には順方向になるようにすることが望ましくなり得る。したがって、いくつかの実施形態では、分配ポンプ200の駆動モータアセンブリ内の不要なバックラッシュを補償するために、ピストン192を所定の距離戻すように分配モータ200を逆回転して、バリア弁135、パージ弁140、および/または分配チャンバ185内の圧力上昇を生じる可能性のある他のソースによって生じる、あらゆる圧力上昇を補償することが可能であり、さらに、ピストン192をオーバーシュート距離分戻すように分配モータ192を逆回転して、分配チャンバ185にオーバーシュート容量を追加することが可能である。分配モータ200は、次いで順方向に作動して、オーバーシュート距離にほぼ等しい分だけピストン192を順方向に動作させることが可能である。これによって、分配チャンバ185内がほぼ所望の基準圧力となり、また、分配前の分配モータ200の最後の運動が順方向となり、実質的にあらゆるバックラッシュが分配モータ200の駆動アセンブリから取り除かれる。   As a result, the last motion of the dispensing motor 200 is forwarded before the dispensing segment so that the amount of backlash in the drive assembly of the dispensing motor 200 is substantially negligible or reduced to a non-existing level. It may be desirable to be Thus, in some embodiments, to compensate for unwanted backlash in the drive motor assembly of the dispense pump 200, the dispense motor 200 is reverse rotated to return the piston 192 a predetermined distance to provide a barrier valve 135, Any pressure increase caused by the purge valve 140 and / or other sources that may cause a pressure increase in the distribution chamber 185 may be compensated, and the piston 192 may be returned by an overshoot distance. It is possible to reverse the dispense motor 192 to add an overshoot capacity to the dispense chamber 185. Distributing motor 200 can then operate in the forward direction to move piston 192 in the forward direction by an amount approximately equal to the overshoot distance. This provides approximately the desired reference pressure in the dispensing chamber 185, and the final motion of the dispensing motor 200 prior to dispensing is forward, removing virtually any backlash from the drive assembly of the dispensing motor 200.

さらに図6を参照すると、上述のように、圧力プロファイル内の地点1500で始まる圧力のスパイクは、パージ弁140の閉鎖によって生じ得る。地点1500と1502との間に生じる圧力上昇を補償するために、ピストン192を所定の距離戻すように遅延後に分配モータ200を逆回転して、パージ弁140(および/または他のソース)の閉鎖によって生じる圧力上昇、および更なるオーバーシュート距離を補償することが可能である。上述のように、補償距離は、分配チャンバ185の容量を、パージ弁140のホールドアップ容量にほぼ等しい量まで増加させることが可能である。オーバーシュート距離は、分配チャンバ185の容量を、パージ弁140のホールドアップ容量にほぼ等しい量まで増加させるか、または特定の実装に基づいて、より多いか、またはより少ない量まで増加させることも可能である。   Still referring to FIG. 6, as described above, a pressure spike starting at point 1500 in the pressure profile can be caused by the closure of the purge valve 140. In order to compensate for the pressure rise that occurs between points 1500 and 1502, the dispensing motor 200 is reverse rotated after a delay to return the piston 192 back a predetermined distance to close the purge valve 140 (and / or other source). It is possible to compensate for the pressure rise caused by and the further overshoot distance. As described above, the compensation distance can increase the volume of the distribution chamber 185 to an amount approximately equal to the hold-up volume of the purge valve 140. The overshoot distance can increase the capacity of the distribution chamber 185 to an amount approximately equal to the hold-up capacity of the purge valve 140, or can be increased to a greater or lesser amount, depending on the particular implementation. It is.

分配モータ200の逆回転による補償距離およびオーバーシュート距離だけピストン192を戻す作用によって、分配チャンバ185内の圧力は、地点1504から地点1508へ降下する。分配モータ200は、次いで、順方向に作動して、オーバーシュート距離にほぼ等しい分だけピストン192を順方向に動作させる。ある場合には、分配モータ200を順方向に作動する前に、分配モータ200をほぼ完全に停止できることが望ましい場合があり、この遅延は、約50ミリ秒となり得る。分配モータ200の順回転作動によるピストン192の順回転運動の作用によって、分配チャンバ185内の圧力は、地点1510から、地点1512の分配に必要な基準圧力付近まで上昇し、一方で、分配セグメント前の分配モータ200の最後の運動が順方向になるようにして、分配モータ200の駆動アセンブリからほぼ全てのバックラッシュを取り除く。静的パージセグメントの終わりでの分配モータ200の逆回転および順回転動作を、図3の時間調節図に示す。   Due to the action of returning the piston 192 by the compensation distance and the overshoot distance due to the reverse rotation of the distribution motor 200, the pressure in the distribution chamber 185 drops from the point 1504 to the point 1508. Distributing motor 200 then operates in the forward direction to move piston 192 in the forward direction by an amount approximately equal to the overshoot distance. In some cases, it may be desirable to be able to stop the dispensing motor 200 almost completely before operating the dispensing motor 200 in the forward direction, and this delay may be about 50 milliseconds. Due to the action of the forward rotation of the piston 192 by the forward rotation operation of the distribution motor 200, the pressure in the distribution chamber 185 increases from the point 1510 to near the reference pressure required for distribution at the point 1512, while before the distribution segment. Most of the backlash is removed from the drive assembly of the dispense motor 200 so that the final movement of the dispense motor 200 is forward. The reverse and forward operation of the dispensing motor 200 at the end of the static purge segment is shown in the time adjustment diagram of FIG.

本発明の実施形態は、図7を参照してより明確に説明することが可能であり、図7は、本発明の一実施態様による、多段階ポンプを運転する特定のセグメント中の、分配チャンバ185での圧力プロファイルの一例を示す図である。線1520は、流体の分配に必要な基準圧力を示し、この線はあらゆる所望の圧力となり得るが、一般的には0psi(例えば、ゲージ)、または大気圧である。地点1522で、パージセグメント中に、分配チャンバ185内の圧力は、基準圧力1520より少し高くなる場合がある。分配モータ200は、パージセグメントの終わりに停止して、分配チャンバ185内の圧力を、地点1524で減少させ始め、地点1526でほぼ基準圧力1520まで減少させることが可能である。なお、静的パージセグメントが終わる前に、パージ弁140のようなポンプ100内の弁を閉鎖することが可能であり、圧力プロファイルの地点1528と1530との間で圧力にスパイクが生じる。   Embodiments of the present invention can be more clearly described with reference to FIG. 7, which illustrates a distribution chamber in a particular segment operating a multi-stage pump, according to one embodiment of the present invention. FIG. 185 shows an example of a pressure profile at 185. Line 1520 shows the reference pressure required for fluid distribution, which can be any desired pressure, but is generally 0 psi (eg, gauge), or atmospheric pressure. At point 1522, during the purge segment, the pressure in the distribution chamber 185 may be slightly higher than the reference pressure 1520. Dispensing motor 200 may stop at the end of the purge segment and the pressure in dispensing chamber 185 may begin to decrease at point 1524 and decrease to approximately reference pressure 1520 at point 1526. Note that before the static purge segment ends, a valve in the pump 100, such as the purge valve 140, can be closed, causing a pressure spike between points 1528 and 1530 of the pressure profile.

分配モータ200は、次いで、(上述のように)補償距離およびオーバーシュート距離だけピストン192を動作させるように逆回転することが可能であり、分配チャンバ185内の圧力を、圧力プロファイルの地点1532と1534との間で基準圧力1520以下にする。分配チャンバ185内の圧力をほぼ基準圧力1520まで戻し、分配モータ200の駆動アセンブリからバックラッシュを取り除くために、分配モータ200を、オーバーシュート距離にほぼ等しく順方向に動作することが可能である。この動作によって、分配チャンバ185内の圧力は、圧力プロファイルの地点1536と1538との間で基準圧力1520まで戻る。したがって、分配チャンバ185内の圧力は、実質的に分配に必要な基準圧力まで戻り、バックラッシュは、分配モータ200の駆動アセンブリから取り除かれ、以降の分配セグメント中の所望の分配を達成することが可能である。   The dispense motor 200 can then be rotated back to operate the piston 192 by a compensation distance and an overshoot distance (as described above), and the pressure in the dispense chamber 185 can be reduced to a point 1532 in the pressure profile. 1534 and the reference pressure 1520 or less. To return the pressure in the dispensing chamber 185 to approximately the reference pressure 1520 and remove backlash from the drive assembly of the dispensing motor 200, the dispensing motor 200 can be operated in a forward direction approximately equal to the overshoot distance. This action causes the pressure in dispensing chamber 185 to return to reference pressure 1520 between points 1536 and 1538 of the pressure profile. Thus, the pressure in the dispensing chamber 185 returns to substantially the reference pressure required for dispensing and the backlash can be removed from the drive assembly of the dispensing motor 200 to achieve the desired dispensing in the subsequent dispensing segment. Is possible.

本発明の上述の実施形態は、主に、静的パージセグメント中にパージ弁を閉鎖することによって生じる圧力上昇に対する補正に関して説明したが、これらの同じ技術を適用して、多段階ポンプ100の動作のあらゆる段階中に、多段階ポンプ100の外部、内部に関わらず、ほぼ全ての段階によって生じる圧力の上昇または下降を補正することが可能であり、また、特に、分配チャンバ185へ/からの流路内の弁の開閉によって生じる、分配チャンバ185における圧力変動の補正に有用となり得ることが明らかとなろう。   Although the above-described embodiments of the present invention have been described primarily with respect to compensation for pressure rise caused by closing the purge valve during a static purge segment, these same techniques have been applied to operate the multi-stage pump 100. It is possible to compensate for the pressure increase or decrease caused by almost any stage, whether external or internal to the multi-stage pump 100, and in particular the flow to / from the distribution chamber 185. It will be apparent that it can be useful in correcting pressure fluctuations in the distribution chamber 185 caused by opening and closing valves in the path.

加えて、これらの同じ技術を使用して、多段階ポンプ100とともに使用される他の装置における変動を補償することによって、分配チャンバ185内の所望の基準圧力を達成することが可能である。装置におけるこれらの差異またはプロセスにおける他の変動をより良く補償するために、環境または多段階ポンプ100の内部または外部で使用される装置、分配チャンバ185に求められる基準圧力のような本発明の特定の側面または変形物、補償距離、オーバーシュート距離、遅延時間などは、ポンプ100のユーザによって設定することが可能である。   In addition, using these same techniques, it is possible to achieve the desired reference pressure in the distribution chamber 185 by compensating for variations in other devices used with the multi-stage pump 100. In order to better compensate for these differences in equipment or other variations in the process, identification of the invention, such as equipment used inside or outside the environment or multi-stage pump 100, the reference pressure required for the distribution chamber 185 The side surface or deformation, compensation distance, overshoot distance, delay time, and the like can be set by the user of the pump 100.

さらに、本発明の実施形態は、圧力トランスデューサ112を用いて、分配チャンバ185内の所望の基準圧力を同様に達成することが可能である。例えば、パージ弁140(および/または他のソース)の閉鎖によって生じるあらゆる圧力上昇を補償するために、分配チャンバ185内の所望の基準圧力(圧力トランスデューサ112によって測定される)が達成されるまで、ピストン192を戻す(または進める)ことが可能である。同様に、分配前に、分配モータ200の駆動アセンブリ内のバックラッシュの量を実質的に無視できるか、または存在しないレベルまで低減するために、ピストン193を、分配チャンバ185内の圧力が基準圧力以下になるまで戻し、次いで、分配チャンバ185内の圧力が分配に必要な基準圧力に上昇するまで順方向に動作することが可能である。   Further, embodiments of the present invention can use pressure transducer 112 to achieve a desired reference pressure in dispensing chamber 185 as well. For example, until the desired reference pressure (measured by pressure transducer 112) in distribution chamber 185 is achieved to compensate for any pressure rise caused by closure of purge valve 140 (and / or other sources). The piston 192 can be returned (or advanced). Similarly, prior to dispensing, to reduce the amount of backlash in the drive assembly of dispensing motor 200 to a level that is substantially negligible or nonexistent, piston 193 is adjusted so that the pressure in dispensing chamber 185 is at the reference pressure. It is possible to return to below and then move forward until the pressure in the dispensing chamber 185 rises to the reference pressure required for dispensing.

上述のように流体内の圧力変動を補償することが可能なだけでなく、加えて、プロセス流体内の圧力スパイク、または他の圧力変動も、弁を閉鎖して混入空間を生成しないように、また、混入空間の間で弁が開口しないようにすることによって低減することができる。多段階ポンプ100の分配サイクル(例えば、分配セグメントから分配セグメントまで)全体の間に、多段階ポンプ100内の弁の位置がしばしば変化することがある。これらの無数の変化の間、不要な圧力スパイクおよび圧力低下が生じる場合がある。これらの圧力変動は、敏感なプロセス薬品に損害を与えるだけでなく、加えて、これらの弁の開閉によって流体に分配の中断または変化を生じる可能性がある。例えば、分配チャンバ185に連結された1つ以上の内部弁の開口によって生じるホールドアップ容量における急激な圧力上昇によって、分配チャンバ185内の流体の圧力下降がこれに対応して生じ、また、流体内に気泡が発生する場合があり、これらが以降の分配に影響を及ぼす場合がある。   In addition to being able to compensate for pressure fluctuations in the fluid as described above, in addition, so that pressure spikes in the process fluid, or other pressure fluctuations, do not close the valve and create an entrainment space, Moreover, it can reduce by preventing a valve from opening between mixing spaces. During the entire dispensing cycle (eg, from dispensing segment to dispensing segment) of the multi-stage pump 100, the position of the valves within the multi-stage pump 100 can often change. During these countless changes, unnecessary pressure spikes and pressure drops may occur. These pressure fluctuations not only harm sensitive process chemicals, but in addition, the opening and closing of these valves can cause disruptions or changes in the fluid distribution. For example, a sudden pressure rise in the holdup volume caused by the opening of one or more internal valves connected to the distribution chamber 185 causes a corresponding pressure drop in the fluid in the distribution chamber 185, In some cases, bubbles may be generated, and these may affect the subsequent distribution.

多段階ポンプ100内の種々の弁の開閉によって生じる圧力変動を改善するために、種々の弁の開閉および/またはモータの動作および動作停止を、これらの圧力スパイクを低減するように合わせることができる。全体的に、本発明の実施形態に基づいて圧力変動を低減するために、回避できるのであれば、流体経路内に閉鎖空間または混入空間が生じないように弁を決して閉鎖せず、これとともに重要な部分であるが、回避できるのであれば、2つの混入空間の間で弁を開口しない。逆に言えば、多段階ポンプ100の外部の領域へ開口した流体経路がある場合、または多段階ポンプ100の外部の大気または状態への開口した流体経路がある場合(例えば;出口弁147、ベント弁145、または入口弁125が開かれた場合)を除き、あらゆる弁の開口を避けるべきである。   In order to improve the pressure fluctuations caused by the opening and closing of the various valves in the multi-stage pump 100, the opening and closing of the various valves and / or the operation and deactivation of the motor can be tailored to reduce these pressure spikes. . Overall, to avoid pressure fluctuations based on embodiments of the present invention, if possible, never close the valve so that there is no closed or mixed space in the fluid path, and this is important However, if it can be avoided, the valve is not opened between the two mixing spaces. Conversely, if there is an open fluid path to a region outside the multi-stage pump 100, or if there is an open fluid path to the atmosphere or conditions outside the multi-stage pump 100 (eg; outlet valve 147, vent Any valve opening should be avoided (except when the valve 145 or the inlet valve 125 is opened).

本発明の実施形態による、多段階ポンプ100内の弁の開閉に対する全般的なガイドラインを表す別の方法は、多段階ポンプ100の動作中に、弁の開口に起因し得る容量の変化(開口される内部の弁のホールドアップ容量にほぼ等しい)によって生じるあらゆる圧力変化を排出するために、入口弁125、ベント弁145、または出口弁147のような外部の弁を開口したときにのみ、バリア弁135またはパージ弁140のような多段階ポンプ100内部の弁を開口することである。これらのガイドラインには別の態様も考えられ、多段階ポンプ100内の弁を開口するときには、弁を外側から内側へ開口しなければならず(すなわち、内側の弁より先に外側の弁を開口しなければならない)、一方で、多段階ポンプ100内の弁を閉鎖するときには弁を内側から外側へ閉鎖しなければならない(すなわち、外側の弁より先に内側の弁を閉鎖しなければならない)。   Another way to represent general guidelines for opening and closing valves in the multi-stage pump 100 according to embodiments of the present invention is the change in capacity (opened) that may result from valve opening during operation of the multi-stage pump 100. The barrier valve only when an external valve such as the inlet valve 125, vent valve 145, or outlet valve 147 is opened to discharge any pressure change caused by the internal valve holdup capacity). Opening a valve inside the multi-stage pump 100 such as 135 or purge valve 140. These guidelines also contemplate other aspects, and when opening a valve in the multi-stage pump 100, the valve must be opened from the outside to the inside (ie, the outside valve is opened before the inside valve). On the other hand, when closing the valve in the multi-stage pump 100, the valve must be closed from the inside to the outside (ie, the inner valve must be closed before the outer valve). .

加えて、いくつかの実施形態では、別の変化(例えば、弁の開口または閉鎖、モータの始動または停止)が生じる(例えば、開始される)前に、特定の弁が完全に開閉されるように、モータが完全に始動または停止されるように、または、システム内またはシステムの一部内の圧力がほぼゼロpsi(例えば、ゲージ)または非ゼロレベルであるようにするために、その特定の変化の間に十分な時間が用いられる。多くの場合、多段階ポンプ100内の弁をほぼ完全に開閉できるためには、遅延を100乃至300ミリ秒としなければならないが、これらの技術の特定の適用または実装に用いられるべき実際の遅延は、多種多様の因子とともに、多段階ポンプ100によって利用されている流体の粘度に少なくとも部分的に依存し得る。   In addition, in some embodiments, certain valves may be fully opened and closed before another change occurs (eg, valve opening or closing, motor start or stop) occurs (eg, is initiated). The specific change to ensure that the motor is fully started or stopped, or that the pressure in the system or part of the system is at approximately zero psi (eg, gauge) or non-zero level. Sufficient time is used during In many cases the delay must be between 100 and 300 milliseconds in order to be able to open and close the valves in the multistage pump 100 almost completely, but the actual delay to be used for a particular application or implementation of these techniques. May depend at least in part on the viscosity of the fluid being utilized by the multi-stage pump 100, along with a wide variety of factors.

上述のガイドラインは、図8Aおよび8Bを参照してより良好に理解することが可能であり、これらの図は、多段階ポンプ100の動作中の圧力変動を改善する役目をする、多段階ポンプ100の動作の種々のセグメントに対する弁およびモータの時間調節の一実施形態を示した図である。図8Aおよび8Bは原寸に比例して描画されていないこと、これらの図の描画に関わらず、番号を付したセグメントのそれぞれは、異なるかまたは独特の時間の長さ(ゼロ時間を含む)とすることが可能であること、および符号を付したセグメントのそれぞれの長さは、実装されたユーザの手法、多段階ポンプ100に用いられる弁のタイプ(例えば、これらの弁の開閉にどのくらいの時間がかかるのか)などの多種多様な因子に基づいたものとなり得ることに留意されたい。   The above guidelines can be better understood with reference to FIGS. 8A and 8B, which serve to improve pressure fluctuations during operation of the multi-stage pump 100. FIG. 6 illustrates one embodiment of valve and motor timing for various segments of operation. 8A and 8B are not drawn to scale, and regardless of the drawing of these figures, each numbered segment has a different or unique length of time (including zero time). And the length of each of the labeled segments depends on the user's technique implemented, the type of valve used in the multi-stage pump 100 (eg, how long it takes to open and close these valves). Note that it can be based on a wide variety of factors such as

図8Aを参照すると、時間2010で、準備セグメントの信号は、多段階ポンプ100が分配の準備を完了したことを示すことが可能であり、その時間2010のしばらく後に、時間2020で、1つ以上の信号を送信して、入口弁125を開口し、分配モータ200を順方向に動作させて流体を分配し、また、充填モータ175を逆回転させて流体を充填チャンバ155に引き込むことが可能である。時間2020の後だが時間2022より前(例えば、セグメント2の間)に、信号を送信して、流体を出口弁147から分配することが可能となるように、出口弁147を開口する。   Referring to FIG. 8A, at time 2010, the ready segment signal may indicate that multi-stage pump 100 is ready to dispense, some time later than time 2010, one or more at time 2020. Can be transmitted to open the inlet valve 125, operate the dispensing motor 200 in the forward direction to dispense fluid, and reversely rotate the filling motor 175 to draw fluid into the filling chamber 155. is there. After time 2020 but before time 2022 (eg, during segment 2), the outlet valve 147 is opened so that a signal can be sent to allow fluid to be dispensed from the outlet valve 147.

本開示を読み取ることによって、弁信号およびモータ信号の時間調節は、種々の弁またはモータを動作させるに必要な時間に基づいて変化させることが可能であり、本手法は、多段階ポンプ100または他の因子に関連して実行されることが明らかとなろう。例えば、図8Aにおいて、本実施例では、出口弁147は分配モータ200よりも迅速に動作することが可能なので、分配モータ200を順方向に動作させるように信号を送信した後に、出口弁147を開口するように信号を送信することが可能であり、したがって、出口弁147の開口および分配モータ200の動作は、より良好な分配を達成するためにそれらが実質的に合致するように時間を合わせることが望ましい。なお、他の弁およびモータは、作動速度などが異なる場合があるので、これらの異なる弁およびモータには異なる時間調節を用いる場合がある。例えば、出口弁147を開口する信号は、分配モータ200を作動させる信号よりも早く、またはこれとほぼ同時に送信することが可能であり、同様に、出口弁147を閉鎖する信号は、分配モータ200を停止させる信号よりも早く、遅く、またはこれと同時に送信することが可能である。 By reading the present disclosure, the time adjustment of the valve signal and the motor signal can be varied based on the time required to operate the various valves or motors, and this approach can be used with the multi-stage pump 100 or other. It will be clear that it is implemented in relation to other factors. For example, in FIG. 8A, in this embodiment, the outlet valve 147 can operate faster than the distribution motor 200, and therefore, after sending a signal to operate the distribution motor 200 in the forward direction, the outlet valve 147 is turned on. It is possible to send a signal to open, so the opening of the outlet valve 147 and the operation of the dispensing motor 200 are timed so that they substantially match to achieve a better dispensing. It is desirable. It should be noted that other valves and motors may have different operating speeds, etc., so different time adjustments may be used for these different valves and motors. For example, a signal to open the outlet valve 147 can be transmitted earlier or substantially simultaneously with a signal to activate the dispensing motor 200, and similarly, a signal to close the outlet valve 147 can be transmitted to the dispensing motor 200. Can be transmitted earlier, later than or simultaneously with the signal to stop the transmission.

したがって、時間2020と2030との間に、多段階ポンプ200から流体を分配することが可能である。多段階ポンプ200によって実行されている手法に基づいて、時間2020と2030との間の異なる地点で異なる量の流体を分配できるように、分配モータ200の動作の速度は、時間2020と2030と間で(例えば、セグメント2乃至6のそれぞれにおいて)変化させることが可能である。例えば、分配モータ200が、セグメント2の間でセグメント6の間よりも迅速に動作し、それに相応して、セグメント2においてセグメント6におけるよりも多くの流体が多段階ポンプ200から分配されるように、分配モータを多項式関数に基づいて動作させることが可能である。分配セグメントが生じた後、時間2030の前に信号を送信して出口弁147を閉鎖し、その後の時間2030で、信号を送信して分配モータ200を停止する。   Accordingly, it is possible to dispense fluid from the multi-stage pump 200 between times 2020 and 2030. Based on the approach being performed by the multi-stage pump 200, the speed of operation of the dispensing motor 200 is between the times 2020 and 2030 so that different amounts of fluid can be dispensed at different points between the times 2020 and 2030. (E.g., in each of segments 2-6). For example, the dispensing motor 200 operates faster between the segments 2 than during the segments 6 and correspondingly more fluid is dispensed from the multistage pump 200 in the segments 2 than in the segments 6. It is possible to operate the distribution motor based on a polynomial function. After the dispensing segment occurs, a signal is sent before time 2030 to close outlet valve 147, and at a subsequent time 2030, a signal is sent to stop dispensing motor 200.

同様に、時間2020と2050との間(例えば、セグメント2乃至7)で、充填モータ175を逆回転させて、供給チャンバ155に流体を充填することが可能である。次いで、時間2050で、信号を送信して充填モータ175を停止し、その後、充填セグメントは終了する。充填チャンパ155に圧力を適用してほぼゼロpsi(例えば、ゲージ)に戻すために、他のアクションが行われる前に、時間2050と時間2060との間(例えば、セグメント9、遅延0)に入口弁を開口したままにすることが可能である。一実施形態では、この遅延は、約10ミリ秒となり得る。別の実施形態では、時間2050と時間2060との間の時間を変化させることが可能であり、また、充填チャンバ155内の圧力の示度に基づくことが可能である。例えば、圧力トランスデューサを用いて、充填チャンバ155内の圧力を測定することが可能である。圧力トランスデューサが、充填チャンバ155がゼロpsiに到達したことを示したときに、時間2060で、セグメント10を開始することが可能である。   Similarly, between times 2020 and 2050 (eg, segments 2-7), the fill motor 175 can be rotated backwards to fill the supply chamber 155 with fluid. Then, at time 2050, a signal is sent to stop the filling motor 175, after which the filling segment ends. Entry between time 2050 and time 2060 (eg, segment 9, delay 0) before other actions are taken to apply pressure to the fill champ 155 to return it to approximately zero psi (eg, gauge). It is possible to keep the valve open. In one embodiment, this delay can be about 10 milliseconds. In another embodiment, the time between time 2050 and time 2060 can be varied and can be based on an indication of the pressure in the fill chamber 155. For example, a pressure transducer can be used to measure the pressure in the fill chamber 155. Segment 10 can begin at time 2060 when the pressure transducer indicates that fill chamber 155 has reached zero psi.

次いで、時間2060で、信号を送信して遮断弁130を開口し、遮断弁130を完全に開口させるに十分長い好適な遅延(例えば、約250ミリ秒)の後に、時間2070で、信号を送信してバリア弁135を開口する。再び、バリア弁135を完全に開口させるに十分長い好適な遅延(例えば、約250ミリ秒)の後に、時間2080で、信号を送信して入口弁125を閉鎖する。入口弁125を完全に閉鎖させるに十分好適な遅延(例えば、約350ミリ秒)の後に、時間2090で、信号を送信して充填モータ175を作動させることが可能であり、時間2100では、前濾過および濾過セグメント(例えば、セグメント13および14中に、充填モータ175が作動し、濾過セグメント(例えば、セグメント14)中に、分配モータ200が作動するように、信号を送信して分配モータ200を作動させることが可能である。時間2090と時間2010との間の時間は、前濾過セグメントとするか、濾過される流体の圧力を所定の設定値に到達させるための、モータの動作に対する設定時間または設定距離とするか、または上述のように圧力トランスデューサを使用して決定することが可能である。   Then, at time 2060, a signal is sent to open the shut-off valve 130, and after a suitable delay (eg, about 250 milliseconds) long enough to fully open the shut-off valve 130, the signal is sent at time 2070. Then, the barrier valve 135 is opened. Again, after a suitable delay (eg, about 250 milliseconds) long enough to fully open the barrier valve 135, at time 2080, a signal is sent to close the inlet valve 125. At a time 2090, a signal may be sent to activate the fill motor 175 after a suitable delay (e.g., about 350 milliseconds) sufficient to completely close the inlet valve 125; A signal is sent to cause dispensing motor 200 to operate so that fill motor 175 is activated during filtration and filtration segments (eg, segments 13 and 14 and dispense motor 200 is activated during filtration segments (eg, segment 14). The time between time 2090 and time 2010 is a pre-filter segment or set time for motor operation to allow the pressure of the filtered fluid to reach a predetermined set point Alternatively, it can be a set distance or determined using a pressure transducer as described above.

あるいは、圧力トランスデューサを用いて流体の圧力を測定することが可能であり、圧力トランスデューサが、流体の圧力が設定値に到達したことを示したときに、時間2100で、濾過セグメント14を開始することが可能である。これらのプロセスの実施形態は、George GonnellaおよびJames Cedroneによる米国特許出願第11/292,559号、名称「System and Method for Control of Fluid Pressure」(2005年12月2日出願)、およびGeorge GonnellaおよびJames Cedroneによる米国特許出願第11/364,286号、名称「System and Method for Monitoring Operation of a Pump」に詳述されており、これらはいずれも参照することにより本書に組み込まれる。   Alternatively, the pressure of the fluid can be measured using a pressure transducer, and the filtration segment 14 is started at time 2100 when the pressure transducer indicates that the pressure of the fluid has reached a set point. Is possible. Embodiments of these processes are described in US Patent Application No. 11 / 292,559 by George Gonella and James Cedrone, named “System and Method for Control of Fluid Pressure” (filed December 2, 2005), and George Gonella. No. 11 / 364,286, James Cedrone, entitled “System and Method for Monitoring Operation of a Pump”, both of which are incorporated herein by reference.

濾過セグメントの後に、時間2110で、1つ以上の信号を送信して充填モータ175および分配モータ200を停止する。時間2100と時間2110との間の長さ(例えば、濾過セグメント14)は、所望の濾過速度、充填モータ175および分配モータ200の速度、流体の粘度などに基づいて変化させることが可能である。一実施形態では、濾過セグメントは、分配モータ200が基準位置に到達した時間2110に終了することが可能である。   After the filtration segment, at time 2110, one or more signals are sent to stop the fill motor 175 and the dispense motor 200. The length between time 2100 and time 2110 (eg, filtration segment 14) can be varied based on the desired filtration rate, speed of fill motor 175 and dispense motor 200, fluid viscosity, and the like. In one embodiment, the filtration segment may end at time 2110 when the dispensing motor 200 has reached the reference position.

時間を全く必要としない(例えば、遅延無し)場合があるが、充填モータ175および分配モータ200を完全に停止させるのに好適な遅延の後に、時間2120で、信号を送信してベント弁145を開口する。図8Bに移ると、ベント弁145を完全に開口するのに好適な遅延(例えば、約225ミリ秒)の後に、時間2130において充填モータ175に信号を送信して、ベントセグメント(例えば、セグメント17)に対してステップモータ175を作動させることが可能である。ベントセグメント中に、圧力トランスデューサ112によって多段階ポンプ100内の流体の圧力をモニタするように、ベントセグメント中にバリア弁135を開口したままにすることが可能であるが、バリア弁135は、時間2130で、ベントセグメントが始まる前に閉鎖することも可能である。   Although no time may be required (eg, no delay), after a delay suitable to completely stop the fill motor 175 and dispensing motor 200, a signal is sent at time 2120 to vent valve 145. Open. Turning to FIG. 8B, after a suitable delay (eg, about 225 milliseconds) to fully open the vent valve 145, a signal is sent to the fill motor 175 at time 2130 to identify the vent segment (eg, segment 17). It is possible to operate the step motor 175 for During the vent segment, it is possible to keep the barrier valve 135 open during the vent segment so that the pressure of the fluid in the multi-stage pump 100 is monitored by the pressure transducer 112, but the barrier valve 135 is At 2130, it may be closed before the vent segment begins.

ベントセグメントの終わりに、時間2140で、信号を送信して充填モータ175を停止する。必要に応じて、時間2140と2142との間に、遅延(例えば、約100ミリ秒)を設けて、例えば、ベントセグメント中の流体の圧力が高い場合は、流体の圧力を適切に放散させることが可能である。一実施形態では、時間2142と2150との間の時間を使用して、圧力トランスデューサ112をゼロに合わせることが可能であり、また、この時間を約10ミリ秒とすることが可能である。   At the end of the vent segment, at time 2140, a signal is sent to stop the fill motor 175. If necessary, provide a delay (eg, about 100 milliseconds) between times 2140 and 2142 to properly dissipate the fluid pressure if, for example, the fluid pressure in the vent segment is high Is possible. In one embodiment, a time between times 2142 and 2150 can be used to zero pressure transducer 112, and this time can be about 10 milliseconds.

次いで、時間2150で、信号を送信してバリア弁135を閉鎖する。時間2150の後に、バリア弁135を完全に閉鎖できるように、好適な遅延(約250ミリ秒)が与えられる。次いで、時間2160で、信号を送信して遮断弁130を閉鎖し、遮断弁130を完全に閉鎖させるのに好適な遅延(例えば、約250ミリ秒)後に、時間2170で、信号を送信してベント弁145を閉鎖する。ベント弁145を完全に閉鎖することが可能なように好適な遅延(例えば、約250ミリ秒)が与えられ、その後、時間2180で、信号を送信して入口弁125を開口し、入口弁125を完全に開口させるに好適な遅延(約250ミリ秒)の後に、時間2190で、信号を送信してパージ弁140を開口する。 Then, at time 2150, a signal is sent to close the barrier valve 135 . After time 2150, a suitable delay (approximately 250 milliseconds) is provided so that the barrier valve 135 can be completely closed. Then, at time 2160, a signal is sent to close shut-off valve 130, and after a suitable delay (eg, about 250 milliseconds) to completely shut off shut-off valve 130, at time 2170, the signal is sent The vent valve 145 is closed. A suitable delay (e.g., about 250 milliseconds) is provided to allow the vent valve 145 to be fully closed, and then at time 2180, a signal is sent to open the inlet valve 125 and the inlet valve 125 After a delay suitable for fully opening (approximately 250 milliseconds), at time 2190, a signal is sent to open the purge valve 140.

ベント弁145を完全に開口させるのに好適な遅延(例えば、約250ミリ秒)の後に、時間2200で、信号を送信してパージセグメント(例えば、セグメント25)に対して分配モータ200を始動させ、手法に依存し得るパージセグメントに対する時間の後に、時間2210で、信号を送信して分配モータ200を停止してパージセグメントを終了する。時間2210と2212との間には、分配チャンバ185内の圧力が、ほぼゼロpsiに安定させ得るように、(例えば、所定の、または圧力トランスデューサ112を使用して測定した)十分な時間(例えば、約10ミリ秒)が与えられる。続いて、時間2220で、信号を送信してパージ弁140を閉鎖することが可能であり、パージ弁140を完全に閉鎖させるのに十分な遅延(例えば、250ミリ秒)を与えた後に、時間2230で、信号を送信して入口弁125を閉鎖することが可能である。分配モータ200を作動させて、(上述のように)多段階ポンプ100内の弁の閉鎖によって生じるあらゆる圧力変動を補償した後に、多段階ポンプ100を、時間2010で、再び分配を行える状態にすることが可能である。   After a suitable delay (eg, about 250 milliseconds) to fully open vent valve 145, at time 2200, a signal is sent to start dispense motor 200 for the purge segment (eg, segment 25). After a time for the purge segment, which may depend on the technique, at time 2210, a signal is sent to stop the dispensing motor 200 and terminate the purge segment. Between times 2210 and 2212, a sufficient amount of time (e.g., measured using predetermined or pressure transducer 112) (e.g., measured using predetermined or pressure transducer 112) such that the pressure in distribution chamber 185 can stabilize at approximately zero psi. , Approximately 10 milliseconds). Subsequently, at time 2220, a signal may be sent to close the purge valve 140, and after providing a sufficient delay (eg, 250 milliseconds) to fully close the purge valve 140, the time At 2230, a signal can be sent to close the inlet valve 125. After actuating dispensing motor 200 to compensate for any pressure fluctuations caused by valve closure in multistage pump 100 (as described above), multistage pump 100 is ready to dispense again at time 2010. It is possible.

準備セグメントと分配セグメントとの間には幾らかの遅延が存在し得ることに留意されたい。バリア弁135および遮断弁130は、多段階ポンプ100が準備セグメントに入ったときに閉鎖することが可能であるので、分配が充填中または充填後に開始されるかどうかに関わらず、以降の多段階ポンプの分配に影響を及ぼすことなく、充填チャンバ155に流体を導くことが可能である。   Note that there may be some delay between the preparation segment and the distribution segment. Barrier valve 135 and shut-off valve 130 can be closed when multi-stage pump 100 enters the preparation segment, so that subsequent multi-stages regardless of whether dispensing is initiated during or after filling. It is possible to direct fluid to the fill chamber 155 without affecting the pump distribution.

多段階ポンプ100が準備状態にある間の充填チャンバの充填は、図9Aおよび9Bを参照して、より明確に述べることが可能であり、これらの図は、多段階ポンプ100の動作中の圧力変動を改善する役割を果たす、多段階ポンプ100の動作の種々のセグメントに対する弁およびモータの時間調整の別の実施形態を示した図である。   The filling of the filling chamber while the multistage pump 100 is in a ready state can be more clearly described with reference to FIGS. 9A and 9B, which show the pressure during operation of the multistage pump 100. FIG. 5 shows another embodiment of valve and motor timing for various segments of operation of multi-stage pump 100 that serve to improve variability.

図9Aを参照すると、時間3010で、準備セグメントの信号は、多段階ポンプ100が分配の準備を完了したことを示すことが可能であり、そのしばらく後に、時間3012で、信号を送信して出口弁147を開口することが可能である。出口弁147を開口させるに好適な遅延の後に、時間3020で、1つ以上の信号を送信して、分配モータ200を順方向に動作させて出口弁147から流体を分配し、また、充填モータ175を逆回転させて充填チャンバ155に流体を引き込む(入口弁125は、その前の充填セグメントから開口したままとすることが可能であり、以下に詳述する)。時間3030で、信号を送信して分配モータ200を停止し、また、時間3040で、信号を送信して出口弁147を閉鎖する。   Referring to FIG. 9A, at time 3010, the ready segment signal can indicate that multi-stage pump 100 is ready to dispense, and at some later time, at time 3012, the signal is sent and exited. The valve 147 can be opened. After a suitable delay to open the outlet valve 147, at time 3020, one or more signals are transmitted to operate the dispensing motor 200 in a forward direction to dispense fluid from the outlet valve 147 and also to a filling motor 175 is reversed to draw fluid into the fill chamber 155 (the inlet valve 125 can remain open from its previous fill segment and is described in detail below). At time 3030, a signal is transmitted to stop dispensing motor 200, and at time 3040, a signal is transmitted to close outlet valve 147.

本開示を読み取ることによって、弁信号およびモータ信号の時間調整は、種々の弁またはモータを動作させるに必要な時間に基づいて変化させることが可能であり、本手法は、多段階ポンプ100または他の因子に関連して実行されることが明らかとなろう。例えば、(図8Aに示されるように)本実施例では、出口弁147は分配モータ200よりも迅速に動作することが可能なので、分配モータ200を順方向に動作させるように信号を送信した後に、出口弁147を開口するように信号を送信することが可能であり、したがって、出口弁147の開口および分配モータ200の動作は、より良好な分配を達成するためにそれらが実質的に合致するように時間を合わせることが望ましい。なお、他の弁およびモータは、作動速度などが異なる場合があるので、これらの異なる弁およびモータには異なる時間調節を用いる場合がある。例えば、出口弁147を開口する信号は、分配モータを作動させる信号よりも早く、またはこれとほぼ同時に送信することが可能であり、同様に、出口弁200を閉鎖する信号は、分配モータ200を停止させる信号よりも早く、遅く、またはこれと同時に送信することが可能である。   By reading the present disclosure, the time adjustment of the valve signal and the motor signal can be varied based on the time required to operate the various valves or motors, and this approach can be used with the multi-stage pump 100 or others. It will be clear that it is implemented in relation to other factors. For example, in this embodiment (as shown in FIG. 8A), the outlet valve 147 can operate faster than the distribution motor 200, so after sending a signal to operate the distribution motor 200 in the forward direction. , It is possible to send a signal to open the outlet valve 147, so the opening of the outlet valve 147 and the operation of the dispensing motor 200 are substantially matched to achieve a better dispensing. It is desirable to adjust the time. It should be noted that other valves and motors may have different operating speeds, etc., so different time adjustments may be used for these different valves and motors. For example, a signal to open the outlet valve 147 can be transmitted earlier than or substantially simultaneously with a signal to activate the dispensing motor, and similarly, a signal to close the outlet valve 200 causes the dispensing motor 200 to close. It is possible to transmit earlier, later or simultaneously with the signal to be stopped.

したがって、時間3020と3030との間に、多段階ポンプ200から流体を分配することが可能である。多段階ポンプ200によって実行されている手法に基づいて、時間3020と3030との間の異なる地点で異なる量の流体を分配できるように、分配モータ200の動作の速度は、時間3020と3030との間で(例えば、セグメント2乃至6のそれぞれにおいて)変化させることが可能である。例えば、分配モータ200が、セグメント2の間でセグメント6の間よりも迅速に動作し、それに相応して、セグメント2においてセグメント6よりも多くの流体が分配されるように、分配モータを多項式関数に基づいて動作させることが可能である。分配セグメントが生じた後、時間3030の前に信号を送信して出口弁147を閉鎖し、その後の時間3030で、信号を送信して分配モータ200を停止する。 Accordingly, it is possible to dispense fluid from the multi-stage pump 200 between times 3020 and 3030. Based on the approach being performed by the multi-stage pump 200, the speed of operation of the dispensing motor 200 is between time 3020 and 3030 so that different amounts of fluid can be dispensed at different points between times 3020 and 3030. (E.g., in each of segments 2-6). For example, the distribution motor 200 can be operated more rapidly between segments 2 than during segment 6 and correspondingly more fluid can be distributed in segment 2 than in segment 6. It is possible to operate based on After the dispensing segment occurs, a signal is sent before time 3030 to close outlet valve 147 and at a subsequent time 3030 , a signal is sent to stop dispensing motor 200.

同様に、時間3020と3050との間(例えば、セグメント2乃至7)で、充填モータ175を逆回転させて、供給チャンバ155に流体を充填することが可能である。次いで、時間3050で、信号を送信して充填モータ175を停止し、その後、充填セグメントは終了する。充填チャンパ155に圧力を加えてほぼゼロpsi(例えば、ゲージ)に戻すために、他のアクションが行われる前に、時間3050と時間3060との間(例えば、セグメント9、遅延0)に入口弁を開口したままにすることが可能である。一実施形態では、この遅延は約10ミリ秒となり得る。別の実施形態では、時間3050と時間3060との間の時間を変化させることが可能であり、また、充填チャンバ155内の圧力の示度に基づくことが可能である。例えば、圧力トランスデューサを用いて、充填チャンバ155内の圧力を測定することが可能である。圧力トランスデューサが、充填チャンバ155がゼロpsiに到達したことを示したときに、時間3060で、セグメント10を開始することが可能である。   Similarly, between the times 3020 and 3050 (eg, segments 2-7), the fill motor 175 can be reversed to fill the supply chamber 155 with fluid. Then, at time 3050, a signal is sent to stop the fill motor 175, after which the fill segment ends. Inlet valve between time 3050 and time 3060 (eg, segment 9, delay 0) before any other action is taken to apply pressure to fill chamber 155 to return to approximately zero psi (eg, gauge). Can be left open. In one embodiment, this delay can be about 10 milliseconds. In another embodiment, the time between time 3050 and time 3060 can be varied and can be based on an indication of the pressure in the fill chamber 155. For example, a pressure transducer can be used to measure the pressure in the fill chamber 155. Segment 10 can begin at time 3060 when the pressure transducer indicates that fill chamber 155 has reached zero psi.

次いで、時間3060で、信号を送信して遮断弁130を開口し、時間3070で、信号を送信してバリア弁135を開口する。次いで、時間3080で、信号を送信して入口弁125を閉鎖して、その後に、時間3090で、信号を送信して充填モータ175を作動させることが可能であり、時間3100では、前濾過および濾過セグメント中に、充填モータ175が作動し、濾過セグメント中に、分配モータ200が作動するように、信号を送信して分配モータ200を作動させることが可能である。   Then, at time 3060, a signal is transmitted to open shut-off valve 130, and at time 3070, a signal is transmitted to open barrier valve 135. Then, at time 3080, a signal may be sent to close the inlet valve 125, after which time 3090 may be sent to activate the fill motor 175, and at time 3100, pre-filtration and A signal can be sent to activate the dispensing motor 200 such that the fill motor 175 is activated during the filtration segment and the dispense motor 200 is activated during the filtration segment.

濾過セグメントの後に、時間3110で、1つ以上の信号を送信して充填モータ175および分配モータ200を停止する。時間3120で、信号を送信してベント弁145を開口する。図9Bに移ると、時間3130で、充填モータ175に信号を送信して、ベントセグメントに対してステップモータ175を作動させることが可能である。ベントセグメントの終わりに、時間3140で、信号を送信して充填モータ175を停止する。次いで、時間3150で、信号を送信してバリア弁125を閉鎖し、時間3160で、信号を送信して遮断弁130を閉鎖し、また、時間3170で、ベント弁145を閉鎖する。   After the filtration segment, at time 3110, one or more signals are sent to stop the fill motor 175 and the dispense motor 200. At time 3120, a signal is sent to open vent valve 145. Turning to FIG. 9B, at time 3130, a signal can be sent to the fill motor 175 to activate the step motor 175 for the vent segment. At the end of the vent segment, at time 3140, a signal is sent to stop the fill motor 175. Then, at time 3150, a signal is sent to close barrier valve 125, at time 3160, a signal is sent to close shut-off valve 130, and at time 3170, vent valve 145 is closed.

時間3180で、信号を送信して入口弁125を開口し、その後に、時間3190で、信号を送信してパージ弁140を開口する。次いで、時間3200で、分配モータ200に信号を送信して、パージセグメントに対して分配モータ200を始動することができ、パージセグメントの後に、時間3210で、信号を送信して分配モータ200を停止することができる。   At time 3180, a signal is sent to open the inlet valve 125, and then at time 3190, a signal is sent to open the purge valve 140. Then, at time 3200, a signal can be sent to the distribution motor 200 to start the distribution motor 200 for the purge segment, and after the purge segment, at time 3210, a signal is sent to stop the distribution motor 200. can do.

続いて、時間3220で、信号を送信してパージ弁140を閉鎖し、その後に、時間3230で、信号を送信して入口弁125を閉鎖することができる。分配モータ200を作動させて、(上述のように)多段階ポンプ100内の弁の閉鎖によって生じるあらゆる圧力変動を補償した後に、多段階ポンプ100を、時間3010で、再び分配を行える状態にすることが可能である。   Subsequently, at time 3220, a signal may be sent to close purge valve 140, and then at time 3230, a signal may be sent to close inlet valve 125. After actuating dispensing motor 200 to compensate for any pressure fluctuations caused by valve closure in multistage pump 100 (as described above), multistage pump 100 is ready to dispense again at time 3010. It is possible.

時間3010で、多段階ポンプ100が準備セグメントに入ると、流体が充填チャンバ155に引き込まれ、一方で、多段階ポンプ100が準備完了状態になるように、信号を送信して入口弁125を開口し、別の信号を送信して充填モータ175を逆回転させることが可能である。準備セグメント中は、充填チャンバ155に流体が充填されているが、バリア弁135および遮断弁130が閉鎖され、分配チャンバ185から充填チャンバ155を実質的に分離するので、この充填は、準備セグメントに入ることに続くいずれの地点においても、流体を分配する多段階ポンプ100の能力には全く影響を与えない。さらに、充填が完了する前に分配が開始される場合、この充填は、多段階ポンプ100からの流体の分配と実質的に同時に続くことが可能である。 At time 3010, when multi-stage pump 100 enters the preparation segment, fluid is drawn into fill chamber 155 while a signal is sent to open inlet valve 125 so that multi-stage pump 100 is ready. However, it is possible to reversely rotate the filling motor 175 by transmitting another signal. During the preparation segment, the filling chamber 155 is filled with fluid, but the barrier valve 135 and the shutoff valve 130 are closed to substantially separate the filling chamber 155 from the dispensing chamber 185, so that this filling is performed on the preparation segment. At any point following entry, there is no impact on the ability of the multi-stage pump 100 to dispense fluid. Furthermore, if dispensing is initiated before filling is complete, this filling can continue substantially simultaneously with the dispensing of fluid from the multi-stage pump 100.

多段階ポンプ100が最初に準備セグメントに入ったときに、分配チャンバ185内の圧力は、ほぼ分配セグメントに対する所望の圧力となり得る。なお、準備セグメントへの入りと分配セグメントの開始との間には幾らかの遅延が存在するので、分配チャンバ185内の圧力は、分配チャンバ185内の分配段階ダイヤフラム190の特性、温度変化、または様々な他の因子に基づいて、準備セグメント中で変化し得る。結果的に、分配セグメントが開始されると、分配チャンバ185内の圧力は、分配に必要な基準圧力から比較的大きくドリフトしている場合がある。   When the multi-stage pump 100 first enters the preparation segment, the pressure in the dispensing chamber 185 can be approximately the desired pressure for the dispensing segment. Note that since there is some delay between entering the preparation segment and the start of the dispensing segment, the pressure in the dispensing chamber 185 will cause the characteristics of the dispensing stage diaphragm 190 in the dispensing chamber 185, temperature changes, or Based on various other factors, it can vary in the preparation segment. As a result, when the dispensing segment is initiated, the pressure in the dispensing chamber 185 may drift relatively greatly from the reference pressure required for dispensing.

このドリフトは、図10Aおよび10Bを参照して、より明確に説明することが可能である。図10Aは、準備セグメント中での分配チャンバ内の圧力のドリフトを示す、分配チャンバ185での圧力プロファイルの一例を示す図である。図9Aおよび9Bを参照して上述したように、ほぼ地点4010で、弁の動作または別の原因によって生じるあらゆる圧力変化の補正が行われ得る。この圧力補正は、分配チャンバ185内の圧力を、地点4020の分配に必要な(線4030によって表される)基準圧力付近まで補正することが可能であり、この地点で、多段階ポンプ100は準備セグメントに入ることが可能である。図に示されるように、ほぼ地点4020で準備セグメントに入った後に、分配チャンバ185内の圧力は、上述したような種々の因子によって一様に上昇する場合がある。次いで、その後の分配セグメントが生じると、この基準圧力4030からドリフトした圧力によって分配が不十分となる場合がある。 This drift can be explained more clearly with reference to FIGS. 10A and 10B. FIG. 10A is a diagram illustrating an example of a pressure profile in the distribution chamber 185 showing the pressure drift in the distribution chamber during the preparation segment. As described above with reference to FIGS. 9A and 9B , at approximately point 4010, corrections for any pressure changes caused by valve operation or another cause may be made. This pressure correction can correct the pressure in dispensing chamber 185 to near the reference pressure (represented by line 4030) required for dispensing at point 4020, at which point multistage pump 100 is ready. It is possible to enter a segment. As shown, after entering the preparation segment at approximately point 4020, the pressure in dispensing chamber 185 may increase uniformly due to various factors as described above. Then, when a subsequent dispensing segment occurs, the pressure drifting from this reference pressure 4030 may cause insufficient dispensing.

加えて、準備セグメントへの入りと以降の分配セグメントとの間の時間遅延は変動する可能性があり、また、分配チャンバ185内の圧力ドリフトは遅延の時間と相関し得るので、異なる遅延の間に生じる異なる量のドリフトによって、連続する分配セグメントのそれぞれにおいて生じる分配が異なる場合がある。したがって、この圧力ドリフトは、多段階ポンプ100の正確な分配の繰り返しにも影響を与える場合があり、その結果、プロセス手法の繰り返しにおける多段階ポンプ100の使用を阻害する場合がある。それゆえに、多段階ポンプ100の準備セグメント中に基準圧力を実質的に保持して、以降の分配セグメント中における分配、および分配セグメントにわたる分配の再現性を改善すると同時に、許容可能な流体動態を達成することが望ましくなり得る。   In addition, the time delay between entry into the preparation segment and subsequent distribution segments can vary, and the pressure drift in the distribution chamber 185 can be correlated with the time of delay, so between different delays. Due to the different amounts of drift that occur in each, the distribution that occurs in each successive distribution segment may differ. Thus, this pressure drift may also affect the repeat of accurate dispensing of the multi-stage pump 100 and, as a result, may hinder the use of the multi-stage pump 100 in process process iterations. Therefore, substantially maintaining the reference pressure during the preparatory segment of the multi-stage pump 100 improves the reproducibility of distribution in and subsequent distribution segments, while achieving acceptable fluid dynamics. It may be desirable to do so.

一実施形態では、準備セグメント中に基準圧力を保持するために、分配モータ200を制御して、分配チャンバ185内に生じ得る上方(または下方)への圧力ドリフトを補償することができる。より具体的には、分配モータ200は、「不感帯(dead band)」閉ループ圧力制御を使用して、分配チャンバ185内を実質的に基準圧力に保持するように制御することが可能である。一時的に図2を参照すると、圧力センサ112は、圧力示度をポンプ制御器20に一定間隔で報告することが可能である。報告された圧力が所望の基準圧力から特定の量または許容差から外れていた場合、ポンプ制御器20は、分配モータ200に信号を送信して、分配モータ200を動かすことが可能な、ポンプ制御器20で(モータのインクリメントを)検出可能な最小距離だけこの分配モータを逆回転(または順回転)させることによって、ピストン192および分配段階ダイヤフラム190を戻して、分配チャンバ185内の圧力を相応の分だけ降下(または上昇)させることが可能である。   In one embodiment, to maintain a reference pressure during the preparation segment, the dispensing motor 200 can be controlled to compensate for upward (or downward) pressure drift that may occur in the dispensing chamber 185. More specifically, the dispense motor 200 can be controlled to maintain a substantially reference pressure within the dispense chamber 185 using “dead band” closed loop pressure control. Referring temporarily to FIG. 2, the pressure sensor 112 can report pressure readings to the pump controller 20 at regular intervals. Pump controller 20 can send a signal to dispense motor 200 to move dispense motor 200 if the reported pressure deviates from the desired reference pressure by a certain amount or tolerance. By reversing (or forward) this dispensing motor by the minimum distance detectable by motor 20 (motor increment), piston 192 and dispensing stage diaphragm 190 are returned to cause the pressure in dispensing chamber 185 to be reduced accordingly. It is possible to descend (or ascend) by the amount.

圧力センサ112が分配チャンバ185内の圧力をサンプリングして報告することが可能な周波数は、分配モータ200の動作速度に比較して幾分高速となり得るので、ポンプ制御器20によって別の圧力の測定値を受信または処理する前に、分配モータ200がその運動を完了することが可能なように、ポンプ制御器20は、分配モータ200に信号を送信する特定の時間ウィンドウ中に、圧力センサ112によって報告された圧力の測定値を処理しないか、または、圧力センサ112を無効にすることが可能である。あるいは、圧力センサ112によって報告された圧力の測定値を処理する前に、分配モータ200が、その運動を完了したことを検出するまで、ポンプ制御器20を待機させることが可能である。多くの実施形態では、圧力センサ112が、分配チャンバ185内の圧力をサンプリングするサンプリング間隔、およびこの圧力の測定値の報告は、約30kHz、約10kHz、または他の間隔とすることが可能である。   The frequency at which the pressure sensor 112 can sample and report the pressure in the dispensing chamber 185 can be somewhat faster compared to the operating speed of the dispensing motor 200 so that another pressure measurement can be made by the pump controller 20. Before the value is received or processed, the pump controller 20 is activated by the pressure sensor 112 during a particular time window that sends a signal to the dispense motor 200 so that the dispense motor 200 can complete its movement. It is possible to either not process the reported pressure measurements or to disable the pressure sensor 112. Alternatively, the pump controller 20 can be waited until the dispensing motor 200 detects that it has completed its movement before processing the pressure measurement reported by the pressure sensor 112. In many embodiments, the sampling interval at which the pressure sensor 112 samples the pressure in the dispensing chamber 185, and the measurement of this pressure measurement may be about 30 kHz, about 10 kHz, or other intervals. .

なお、上述の実施形態には、問題が無いわけではない。ある場合では、これらの実施形態のうちの1つ以上は、上述のように、準備セグメントへの入りと以降の分配セグメントとの間の時間遅延が変動するときには、分配時に著しい変動を呈する場合がある。準備セグメントへの入りと以降の分配との間に固定時間間隔を用いることによって、ある程度まで、これらの問題が低減され、再現性が高められるが、特定のプロセスを実装している場合は、これが必ずしも適しているとは限らない。   The above-described embodiment is not without problems. In some cases, one or more of these embodiments may exhibit significant variation during distribution when the time delay between entry into the ready segment and subsequent distribution segments varies as described above. is there. To some extent, these problems are reduced and reproducibility is improved by using a fixed time interval between entry into the preparation segment and subsequent distributions, but this may be the case if you are implementing a specific process. It is not always suitable.

多段階ポンプ100の準備セグメント中に基準圧力をほぼ保持し、一方で、分配の繰り返し性を高めるために、いくつかの実施形態では、分配モータ200を制御して、閉ループ圧力制御を使用して、分配チャンバ185内に生じ得る圧力ドリフトを補償することができる。圧力センサ112は、圧力示度を制御器20に一定間隔(上述のように、一実施形態では、約30kHz、約10kHz、または別の間隔)で報告することが可能である。報告された圧力が所望の基準圧力よりも高い(または低い)場合、ポンプ制御器20は、分配モータ200に信号を送信して、モータのインクレメント分だけ分配モータ200を逆回転(または順回転)させることによって、ピストン192および分配段階ダイヤフラム190を戻して、分配チャンバ185内の圧力を降下(または上昇)させることが可能である。この圧力のモニタリングおよび補正は、分配セグメントの開始までほぼ連続的に生じ得る。このようにして、分配チャンバ185内をほぼ所望の基準圧力に保持することが可能である。   In order to maintain substantially the reference pressure during the preparation segment of the multi-stage pump 100 while increasing dispensing repeatability, in some embodiments, the dispensing motor 200 is controlled using closed loop pressure control. The pressure drift that can occur in the distribution chamber 185 can be compensated. The pressure sensor 112 can report pressure readings to the controller 20 at regular intervals (as described above, in one embodiment, approximately 30 kHz, approximately 10 kHz, or another interval). If the reported pressure is higher (or lower) than the desired reference pressure, the pump controller 20 sends a signal to the distribution motor 200 to reverse (or forward) the distribution motor 200 by the motor increment. ) To return the piston 192 and the dispensing stage diaphragm 190 to lower (or increase) the pressure in the dispensing chamber 185. This pressure monitoring and correction can occur almost continuously until the start of the dispensing segment. In this manner, the inside of the distribution chamber 185 can be maintained at a substantially desired reference pressure.

上述のように、圧力センサ112が分配チャンバ185内の圧力をサンプリングして報告することが可能な周波数は、分配モータ200の動作速度に比較して幾分高速となり得る。この差異を補うために、ポンプ制御器20は、分配モータ200に信号を送信する特定の時間ウィンドウ中は、圧力センサ112によって報告された圧力の測定値を処理しないか、または、圧力センサ112を無効にし、その結果、分配モータ200は、別の圧力の測定値が圧力センサ112によって受信または処理される前に、その運動を完了することが可能である。あるいは、分配モータ200が圧力センサ112によって報告された圧力の測定値を処理する前にその運動を完了したことを、ポンプ制御器20が検出するか、または通知を受信するまで、ポンプ制御器20を待機させることが可能である。   As described above, the frequency at which the pressure sensor 112 can sample and report the pressure in the dispensing chamber 185 can be somewhat faster compared to the operating speed of the dispensing motor 200. To compensate for this difference, the pump controller 20 does not process the pressure measurement reported by the pressure sensor 112 during a particular time window that sends a signal to the dispensing motor 200 or causes the pressure sensor 112 to As a result, dispense motor 200 can complete its movement before another pressure measurement is received or processed by pressure sensor 112. Alternatively, the pump controller 20 detects that the dispense motor 200 has completed its movement before processing the pressure measurement reported by the pressure sensor 112 or until the pump controller 20 receives a notification. Can be made to wait.

上述のように閉ループ制御システムの一実施形態を用いて基準圧力をほぼ保持する有益な効果は、図10Bを参照して容易に理解することができ、図10Bは、準備セグメント中に当該の閉ループ制御システムの一実施形態を用いた場合の、分配チャンバ185での圧力プロファイルの一例を示す図である。弁の動作または別の原因によって生じるあらゆる圧力変化の補正は、図6および7を参照して上述したように、ほぼ地点4050で、行われることが可能である。この圧力補正は、分配チャンバ185内の圧力を、地点4060の分配に必要な(線4040によって表される)基準圧力付近まで補正することが可能であり、この地点で、多段階ポンプ100は準備セグメントに入ることが可能である。ほぼ地点4060で準備セグメントに入った後に、閉ループ制御システムの一実施形態は、準備セグメント中のあらゆる圧力のドリフトを補償して、所望の基準温度を実質的に保持することが可能である。例えば、地点4070で、閉ループ制御システムは、圧力上昇を検出し、この圧力上昇を補償して基準圧力4040をほぼ保持することが可能である。同様に、地点4080、4090、4100、および4110で、閉ループ制御システムは、分配チャンバ185内の圧力ドリフトを補償して、準備セグメントの長さに関わらず、所望の基準圧力4040をほぼ保持することが可能である(注:地点4080、4090、4100、および4110は代表的なものにすぎず、閉ループ制御システムによる他の圧力補正は、参照番号が与えられていない図10Bに示されているために、そのように記述されない)。結果的に、準備セグメント中に、閉ループ制御システムによって分配チャンバ185内が所望の基準圧力4040にほぼ保持されるので、以降の分配セグメントでは、より十分な分配を達成することが可能である。   The beneficial effect of substantially maintaining the reference pressure using one embodiment of the closed loop control system as described above can be readily understood with reference to FIG. 10B, which is illustrated in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a pressure profile in a distribution chamber 185 when an embodiment of a control system is used. Correction for any pressure change caused by valve operation or another cause can be made at approximately point 4050, as described above with reference to FIGS. This pressure correction can correct the pressure in dispensing chamber 185 to near the reference pressure (represented by line 4040) required for dispensing at point 4060, at which point multistage pump 100 is ready. It is possible to enter a segment. After entering the preparation segment at approximately point 4060, one embodiment of a closed loop control system can compensate for any pressure drift in the preparation segment to substantially maintain the desired reference temperature. For example, at point 4070, the closed loop control system can detect a pressure increase and compensate for this pressure increase to substantially maintain the reference pressure 4040. Similarly, at points 4080, 4090, 4100, and 4110, the closed loop control system compensates for pressure drift in the dispensing chamber 185 to substantially maintain the desired reference pressure 4040 regardless of the length of the preparation segment. (Note: points 4080, 4090, 4100, and 4110 are only representative and other pressure corrections by the closed loop control system are shown in FIG. Is not described as such). As a result, during the preparation segment, the closed-loop control system keeps the distribution chamber 185 approximately at the desired reference pressure 4040 so that a more sufficient distribution can be achieved in subsequent distribution segments.

しかし、以降の分配セグメント中に、このより十分な分配を達成するために、分配モータ200を作動させて分配チャンバ185から流体を分配するときに、補正のための補償を行って基準圧力を実質的に保持することが望ましい場合がある。より具体的には、圧力補正が生じ、多段階ポンプ100が最初に準備セグメントに入った直後の地点4060で、分配段階ダイヤフラム190は最初の状態になり得る。この最初の位置から所望の分配を達成するために、分配段階ダイヤフラム190は分配位置に移動されなければならない。しかし、上述のように、圧力ドリフトを補正した後に、分配段階ダイヤフラム190が、最初の位置とは異なる第2の位置にある場合がある。いくつかの実施形態では、この差異は、所望の分配を達成するように分配段階ダイヤフラム190を分配位置に移動させることによって、分配セグメント中に補償されなければならない。換言すれば、所望の分配を達成するために、分配セグメント中に何らかの圧力ドリフトの補正が生じた後に、分配段階ダイヤフラム190を、その第2の位置から、多段階ポンプ100が最初に準備セグメントに入ったときの分配段階ダイヤフラム190の最初の位置へ移動させることが可能であり、その後、分配段階ダイヤフラム190を、最初の位置から分配位置までの距離分だけ移動させることが可能である。   However, to achieve this more sufficient distribution during subsequent distribution segments, when the distribution motor 200 is activated to distribute fluid from the distribution chamber 185, compensation for compensation is provided to substantially reduce the reference pressure. Sometimes it is desirable to keep it. More specifically, at a point 4060 immediately after the pressure correction occurs and the multistage pump 100 first enters the preparation segment, the dispensing stage diaphragm 190 may be in the initial state. In order to achieve the desired dispensing from this initial position, the dispensing stage diaphragm 190 must be moved to the dispensing position. However, as described above, after correcting for pressure drift, the dispensing stage diaphragm 190 may be in a second position that is different from the initial position. In some embodiments, this difference must be compensated for in the dispensing segment by moving the dispensing stage diaphragm 190 to the dispensing position to achieve the desired dispensing. In other words, to achieve the desired dispensing, after any pressure drift correction occurs in the dispensing segment, the dispensing stage diaphragm 190 is moved from its second position to the multi-stage pump 100 first into the preparation segment. It is possible to move to the initial position of the dispensing stage diaphragm 190 when it enters, and then to move the dispensing stage diaphragm 190 by the distance from the initial position to the dispensing position.

一実施形態では、多段階ポンプ100が最初に準備セグメントに入るときに、ポンプ制御器20は、最初の距離(分配距離)を算出して、所望の分配を達成するように分配モータ200を移動させることが可能である。多段階ポンプ100が準備セグメントにある間に、ポンプ制御器20は、分配モータ200を、準備セグメント中に生じたあらゆる圧力ドリフトを補償するように移動させた距離(補正距離)を記録することが可能である。分配段階中に、所望の分配を達成するために、ポンプ制御器20は、分配モータ200に信号を送って、補正距離に分配距離を加えた分(または差し引いた分)だけ移動させることが可能である。   In one embodiment, when the multi-stage pump 100 first enters the preparation segment, the pump controller 20 calculates the initial distance (distribution distance) and moves the distribution motor 200 to achieve the desired distribution. It is possible to make it. While the multi-stage pump 100 is in the preparation segment, the pump controller 20 may record the distance (corrected distance) that the dispensing motor 200 has moved to compensate for any pressure drift that occurred during the preparation segment. Is possible. During the dispensing phase, to achieve the desired dispensing, the pump controller 20 can send a signal to the dispensing motor 200 and move it by the correction distance plus (or minus) the dispensing distance. It is.

しかし、他の場合には、分配モータ200を作動させて分配チャンバ185から流体を分配するときに、これらの圧力補正を補償することが望ましくない場合がある。より具体的には、地点4060で、圧力補正が生じ、多段階ポンプ100が最初に準備セグメントに入った直後に、分配段階ダイヤフラム190を最初の位置とすることが可能である。この最初の位置から所望の分配を達成するために、分配段階ダイヤフラム190を分配距離だけ移動させなければならない。上述のように、圧力ドリフトを補正した後に、分配段階ダイヤフラム190が、最初の位置とは異なる第2の位置にある場合がある。いくつかの実施形態では、単に分配段階ダイヤフラム190を(第2の位置から始まる)分配距離だけ移動させることによって、所望の分配を達成することが可能である。   However, in other cases, it may not be desirable to compensate for these pressure corrections when the dispensing motor 200 is activated to dispense fluid from the dispensing chamber 185. More specifically, at stage 4060, pressure correction occurs, and dispensing stage diaphragm 190 can be in the initial position immediately after multistage pump 100 first enters the preparation segment. In order to achieve the desired dispensing from this initial position, the dispensing stage diaphragm 190 must be moved by the dispensing distance. As described above, after correcting for pressure drift, the dispensing stage diaphragm 190 may be in a second position that is different from the initial position. In some embodiments, it is possible to achieve the desired dispensing by simply moving the dispensing stage diaphragm 190 by the dispensing distance (starting from the second position).

一実施形態では、多段階ポンプ100が最初に準備セグメントに入るときに、ポンプ制御器20は、最初の距離を算出して、所望の分配を達成するように分配モータ200を移動させることが可能である。次いで、分配段階中に、所望の分配を達成するために、ポンプ制御器20は、分配モータ200に信号を送って、準備セグメント中の圧力ドリフトを補正するために分配モータ200が移動した距離に関わらず、この最初の距離だけ移動させることが可能である。   In one embodiment, when the multi-stage pump 100 first enters the preparation segment, the pump controller 20 can calculate the initial distance and move the dispensing motor 200 to achieve the desired dispensing. It is. Then, during the dispensing phase, to achieve the desired dispensing, the pump controller 20 sends a signal to the dispensing motor 200 to the distance traveled by the dispensing motor 200 to compensate for pressure drift in the preparation segment. Regardless, it is possible to move this initial distance.

あらゆる所与の環境に用いられるか、または適用される上述の実施形態のうちの1つを選択することは、システム、装置、またはとりわけ選択された実施形態とともに用いられるべき経験的な条件などの多数の因子に依存することは明らかとなろう。また、基準圧力をほぼ保持するための上述の制御システムの実施形態は、準備セグメント中の圧力ドリフトの上昇を補償することに関して記述されているが、これらの同じシステムおよび方法の実施形態は、多段階ポンプ100の準備セグメントまたは他のセグメントにおける圧力ドリフトの上昇または降下の補償にも等しく適用可能であることも明らかとなろう。さらに、本発明の実施形態は、多段階ポンプ100に関して記述されているが、これらの発明(例えば、制御方法など)は、単一段階の、または実質的に他のタイプのポンプ装置に等しく良好に適用可能であり、またこれらの装置に用いることが可能であると理解されよう。   Choosing one of the above-described embodiments to be used or applied to any given environment is such as a system, apparatus, or empirical conditions to be used with the selected embodiment, among others. It will be clear that it depends on a number of factors. Also, although the above-described control system embodiments to substantially maintain the reference pressure have been described with respect to compensating for the increase in pressure drift during the preparation segment, these same system and method embodiments have many. It will also be apparent that it is equally applicable to compensation for pressure drift rises or drops in the preparation segment of stage pump 100 or other segments. Furthermore, although embodiments of the present invention are described with respect to multi-stage pump 100, these inventions (eg, control methods, etc.) are equally good for single-stage or substantially other types of pump devices. It will be understood that the invention is applicable to and can be used in these devices.

ここでは、本発明の種々の実施形態に関連して用いることが可能な単一段階のポンプ装置などの一例を説明することが有用となろう。図11は、ポンプ4000のためのポンプアセンブリの一実施形態を示した図である。ポンプ4000は、分配段階の場合、上述の多段階ポンプ100のうち1つの段階に類似したものとすることができ、ステッパブラシレスDCモータまたは他のモータによって駆動される転動形ダイヤフラムポンプを含むことができる。ポンプ4000は、ポンプ4000を貫通する種々の流体流路を画定し、少なくとも部分的にポンプチャンバを画定する、分配ブロック4005を含むことができる。分配ポンプブロック4005は、一実施形態によれば、PTFE、改質PTFE、または他の材料の一体ブロックとすることができる。これらの材料は、他のプロセス流体と反応しないか、または最小限にしか反応しないので、これらの材料を使用することによって、流路およびポンプチャンバは、最小限の追加ハードウェアとともに、分配ブロック4005内に直接機械加工することができる。したがって、分配ブロック4005は、一体型の流体マニホールドを提供することによって、配管の必要性を低減する。   It would be useful to describe an example such as a single stage pumping device that can be used in connection with various embodiments of the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating one embodiment of a pump assembly for pump 4000. The pump 4000 can be similar to one of the multi-stage pumps 100 described above in the case of a dispensing stage and includes a rolling diaphragm pump driven by a stepper brushless DC motor or other motor. Can do. The pump 4000 can include a distribution block 4005 that defines various fluid flow paths through the pump 4000 and at least partially defines a pump chamber. The dispensing pump block 4005 may be an integral block of PTFE, modified PTFE, or other material, according to one embodiment. Because these materials do not react or only minimally react with other process fluids, by using these materials, the flow path and pump chamber, together with minimal additional hardware, is distributed block 4005. Can be machined directly in. Accordingly, distribution block 4005 reduces the need for piping by providing an integral fluid manifold.

分配ブロック4005は、例えば、流体を受ける入口4010、パージ/ベント流体のためのベント/パージ出口4015、および分配セグメント中に流体が分配される分配出口4020を含む、種々の外部の入口および出口を含むことができる。図11の実施例では、分配ブロック4005は、ポンプがチャンバを1つだけ有するように、外部パージ出口4010を含む。Iraj Gashgaeeによる米国仮特許出願第60/741,667号、名称「O−Ring−Less Low Profile Fittings and Fitting Assembly Thereof」(2005年12月2日出願)、およびIraj Gashgaeeによる米国仮特許出願第11/602,513号、名称「O−Ring−Less Low Profile Fittings and Assemblies」(2006年11月20日出願)では、分配ブロック4005の外部の入口および出口の流体管路への接続に用いることができる管継手の一実施形態を開示しており、これらは参照することによりその全体が本願明細書に組み込まれる。 The distribution block 4005 has various external inlets and outlets including, for example, an inlet 4010 that receives fluid, a vent / purge outlet 4015 for purge / vent fluid, and a distribution outlet 4020 through which fluid is distributed into the distribution segment. Can be included. In the example of FIG. 11, the distribution block 4005 includes an external purge outlet 4010 so that the pump has only one chamber. US Provisional Patent Application No. 60 / 741,667 by Iraj Gashgaee, “O-Ring-Less Low Profile Fittings and Fitting Assembly Theof” (filed December 2, 2005), and U.S. provisional application by Iraj Gashgae 11 / 602,513 , entitled “O-Ring-Less Low Profile Fittings and Assemblies” (filed on Nov. 20, 2006 ), used to connect the external inlet and outlet of distribution block 4005 to the fluid line One embodiment of a possible pipe fitting is disclosed, which is incorporated herein by reference in its entirety.

分配ブロック4005は、入口から(例えば、弁プレート4030によって少なくとも部分的に画定された)入口弁へ、入口弁からポンプチャンバへ、ポンプチャンバからベント/パージ弁へ、また、ポンプチャンバから出口4020へ流体を送る。ポンプカバー4225は、ポンプモータが損傷しないようにすることができ、ピストンハウジング4027は、ピストンに対する保護を提供することができ、本発明の一実施形態によれば、ポリエチレンまたは他のポリマーで形成することができる。弁プレート4030は、流体の流れをポンプ4000の種々の構成要素に導くように構成することができる弁のシステム(例えば、入口弁、およびパージ/ベント弁)に弁ハウジングを提供する。弁プレート4030および対応する弁は、上述の弁プレート230に関連して記述した態様と同様に形成することができる。一実施形態によれば、入口弁およびパージ/ベント弁のそれぞれは、弁プレート4030に少なくとも部分的に一体化され、対応するダイヤフラムに圧力または真空が適用されることによって、開放または閉鎖されるダイヤフラム弁である。他の実施形態では、いくつかの弁は、分配ブロック4005の外部とするか、または更なる弁プレート内に配置することが可能である。一実施形態によれば、PTFEのシートが弁プレート4030と分配ブロック4005との間に挟まれて、種々の弁のダイヤフラムを形成する。弁プレート4030は、対応するダイヤフラムに圧力または真空を適用するように、それぞれの弁に弁制御入口(図示せず)を含む。   The distribution block 4005 is from the inlet to the inlet valve (eg, defined at least in part by the valve plate 4030), from the inlet valve to the pump chamber, from the pump chamber to the vent / purge valve, and from the pump chamber to the outlet 4020. Send fluid. The pump cover 4225 can prevent damage to the pump motor, and the piston housing 4027 can provide protection for the piston and is formed of polyethylene or other polymer according to one embodiment of the invention. be able to. The valve plate 4030 provides a valve housing for a system of valves (eg, inlet valves and purge / vent valves) that can be configured to direct fluid flow to the various components of the pump 4000. The valve plate 4030 and corresponding valves can be formed in a manner similar to that described in connection with the valve plate 230 described above. According to one embodiment, each of the inlet valve and the purge / vent valve is at least partially integrated into the valve plate 4030 and is opened or closed by applying pressure or vacuum to the corresponding diaphragm. It is a valve. In other embodiments, some valves can be external to the distribution block 4005 or placed in additional valve plates. According to one embodiment, a sheet of PTFE is sandwiched between the valve plate 4030 and the distribution block 4005 to form various valve diaphragms. The valve plate 4030 includes a valve control inlet (not shown) at each valve to apply pressure or vacuum to the corresponding diaphragm.

多段階ポンプ100と同様に、ポンプ4000は、流体の滴が、電子機器を収容する多段階ポンプ100の領域に入らないようにするためのいくつかの機能を含む。「防滴」機能は、電子機器を滴から隔てるように、突出リップと、傾斜機能と、構成要素間の密封と、金属/ポリマーインターフェースと、上述の他の機能を含むことができる。電子機器およびマニホールドは、ポンプチャンバ内の流体への熱作用を低減するように、上述した態様と同じように構成することができる。したがって、多段階ポンプで使用されるような、フォームファクタおよび熱作用を低減し、流体が電子機器のハウジングに入らないようにする類似した機能を、単一段階ポンプに使用することができる。   Similar to multi-stage pump 100, pump 4000 includes several functions to prevent fluid drops from entering the area of multi-stage pump 100 that houses the electronics. The “drip-proof” function can include a protruding lip, a tilt function, a seal between components, a metal / polymer interface, and other functions described above to separate the electronics from the drop. The electronics and manifold can be configured in the same manner as described above to reduce thermal effects on the fluid in the pump chamber. Thus, similar functions, such as those used in multi-stage pumps, to reduce form factor and thermal effects and prevent fluids from entering the electronics housing can be used for single-stage pumps.

加えて、ほぼ十分な分配を提供するように、上述の制御方法の多くをポンプ4000とともに使用することも可能である。例えば、本発明の実施形態を使用してポンプ4000の弁を制御することにより、ポンプ装置を貫通する流体経路が(例えば、ポンプ装置の外部に対して)閉じている時間を実質的に最小限に抑えるように構成された弁シーケンスに基づいたポンプ装置の弁のシステムの動作を保証することが可能である。さらに、特定の実施形態では、ポンプ4000の動作時に弁の状態が変化する間に十分な長さの時間を用いることにより、別の変化が開示される前に特定の弁を完全に開口または閉鎖できるようにする。例えば、ポンプ4000のモータの動作は、充填段階の前にポンプ4000の入口弁を完全に開口できるように、十分な時間遅延させることが可能である。   In addition, many of the control methods described above can be used with the pump 4000 to provide a substantially sufficient distribution. For example, by controlling the valve of pump 4000 using an embodiment of the present invention, the time during which the fluid path through the pump device is closed (eg, relative to the outside of the pump device) is substantially minimized. It is possible to ensure the operation of the valve system of the pump device based on a valve sequence that is configured to be suppressed. Further, in certain embodiments, a sufficient amount of time is used during valve 4000 operation to change the state of the valve so that the particular valve is fully opened or closed before another change is disclosed. It can be so. For example, the operation of the motor of pump 4000 can be delayed for a sufficient amount of time so that the inlet valve of pump 4000 can be fully opened before the filling phase.

同様に、ポンプ装置のチャンバ内で生じ得る圧力ドリフトを補償するためのシステムおよび方法の実施形態は、ポンプ4000に実質的に等しい有効性を適用することが可能である。分配モータは、分配チャンバにおいて検出された圧力に基づいて、分配前に、分配チャンバ内を基準圧力にほぼ保持するように制御することが可能である。制御ループは、分配チャンバ内の圧力が所望の圧力とは異なるかどうか(例えば、高いまたは低い)を繰り返し判断し、そのような場合は、ポンプ手段の動作を調整して分配チャンバ内をほぼ所望の圧力に保持するように用いることが可能である。   Similarly, embodiments of the system and method for compensating for pressure drift that may occur in the chamber of the pump apparatus can apply substantially equal effectiveness to the pump 4000. Based on the pressure detected in the distribution chamber, the distribution motor can be controlled to keep the distribution chamber approximately at the reference pressure prior to distribution. The control loop repeatedly determines whether the pressure in the dispensing chamber is different from the desired pressure (eg, high or low), and in such cases, adjusts the operation of the pump means to approximately achieve the desired pressure in the dispensing chamber. It is possible to use it so that it may be kept at the

ポンプ4000のチャンバ内の圧力の調整は事実上あらゆる時間に生じうるが、分配セグメントが開始される前には特に有用となり得る。より具体的には、ポンプ4000が最初に準備セグメントに入るときには、分配チャンバ185内の圧力は、以降の分配セグメントに対する所望の圧力(例えば、較正または以前の分配から測定された分配圧力)またはその一部分である基準圧力にほぼなり得る。この所望の分配圧力を用いて、所望の流速、流量などのような所望の一連の特性を有する分配を達成することが可能である。分配チャンバ185内の流体を、出口弁が開口する前の任意の時間に所望の基準圧力に導くことによって、ポンプ4000の構成要素の追随性およびばらつきを、分配セグメントの前に補償して十分な分配を達成することが可能である。   Adjustment of the pressure in the chamber of the pump 4000 can occur at virtually any time, but can be particularly useful before the dispensing segment is started. More specifically, when the pump 4000 first enters the preparation segment, the pressure in the dispensing chamber 185 is the desired pressure for subsequent dispensing segments (eg, the dispensing pressure measured from calibration or previous dispensing) or its The reference pressure that is a fraction can be approximated. With this desired dispensing pressure, it is possible to achieve a dispensing having the desired set of properties, such as the desired flow rate, flow rate, etc. By directing the fluid in the dispensing chamber 185 to the desired reference pressure at any time before the outlet valve opens, the followability and variability of the components of the pump 4000 are adequately compensated before the dispensing segment. Distribution can be achieved.

しかし、準備セグメントへの入りと分配セグメントの開始との間にはいくらかの遅延が存在するので、ポンプ4000のチャンバ内の圧力は、種々の因子に基づいて分配セグメント中に変化する場合がある。この圧力ドリフトを防止するために、ポンプ4000のチャンバ内が所望の基準圧力にほぼ保持され、以降の分配セグメントにおいて十分な分配が達成されるように、本発明の実施形態を用いることが可能である。   However, since there is some delay between entering the preparation segment and the start of the dispensing segment, the pressure in the pump 4000 chamber may vary during the dispensing segment based on various factors. In order to prevent this pressure drift, embodiments of the present invention can be used so that the interior of the pump 4000 chamber is substantially held at the desired reference pressure and sufficient distribution is achieved in subsequent distribution segments. is there.

単一段階ポンプ内の圧力ドリフトの制御に加えて、本発明の実施形態を使用して、ポンプ4000の内部の種々の機構または構成要素、あるいはポンプ4000とともに使用される装置の作動によって生じる分配チャンバ内の圧力変動を補償することも可能である。   In addition to controlling pressure drift within a single stage pump, embodiments of the present invention may be used to distribute chambers resulting from the operation of various mechanisms or components within the pump 4000 or devices used with the pump 4000. It is also possible to compensate for pressure fluctuations.

本発明の一実施形態は、分配セグメント(または他のセグメント)の開始前に、パージ弁またはベント弁の閉鎖によって生じる、ポンプのチャンバ内の圧力変化を補正することが可能である。この補償は、多段階ポンプ100に関して上述したものと同じように、パージ弁または入口弁が閉鎖されたときに、ポンプ4000のチャンバの容量が当該の弁のホールドアップ容量分だけ実質的に増加するように、ポンプ4000のモータを逆回転することによって達成される。   One embodiment of the present invention is able to compensate for pressure changes in the pump chamber caused by closure of the purge or vent valve prior to the start of the dispensing segment (or other segment). This compensation is substantially the same as that described above with respect to multi-stage pump 100, when the purge or inlet valve is closed, the chamber capacity of pump 4000 increases substantially by the hold-up capacity of that valve. Thus, it is achieved by rotating the motor of the pump 4000 in the reverse direction.

したがって、本発明の実施形態は、穏やかな流体の処理を特徴とするポンプ装置を提供する。ポンプ装置内の弁の開閉および/またはモータの作動をシーケンシングすることによって、場合によっては損傷を与える圧力スパイクを回避または軽減することができる。本発明の実施形態は、他のポンプ制御機構および弁時間調節を用いて、プロセス流体への圧力の悪影響の低減を助けることもできる。   Accordingly, embodiments of the present invention provide a pumping device that is characterized by gentle fluid handling. By sequencing the opening and closing of the valves in the pumping device and / or the operation of the motor, possibly damaging pressure spikes can be avoided or reduced. Embodiments of the present invention can also use other pump control mechanisms and valve timing adjustments to help reduce the adverse effects of pressure on the process fluid.

上述の明細書では、本発明を特定の実施態様を参照して説明した。なお、当業者は、以下の特許請求の範囲に記載されているような本発明の範囲から逸脱することなく、種々の修正および変更を行うことができるものと理解されよう。したがって、本明細書および図面は、制限的なものではなく例示的なものであるとみなされるべきであり、そのような全ての修正が本発明の範囲内に含まれることを意図するものである。   In the foregoing specification, the invention has been described with reference to specific embodiments. It will be appreciated by those skilled in the art 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 restrictive sense, and all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention. .

利益、他の長所、および問題点に対する解決策を特定の実施形態に関して上述した。なお、利益、長所、問題の解決策、およびあらゆる利益、長所、または解決策を生じさせる、あるいはより明白となり得るあらゆる構成要素は、特許請求の範囲のいずれかまたは全ての重要な、必要な、または必須の機能または構成要素として解釈されるべきではない。   Benefits, other advantages, and solutions to problems have been described above with regard to specific embodiments. It should be noted that benefits, advantages, solutions to problems, and any components that may give rise to, or become more obvious, any benefit, advantage, or solution are important or necessary for any or all of the claims, Or should not be construed as an essential function or component.

図1は、ポンプシステムの一実施形態を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a pump system. 図2は、本発明の一実施形態による、複数段階のポンプ(「多段階ポンプ」)を示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a multi-stage pump (“multi-stage pump”), according to one embodiment of the present invention. 図3A、図3B、図4A、図4C、および図4Dは、多段階ポンプの種々の実施形態を示した図である。3A, 3B, 4A, 4C, and 4D show various embodiments of a multi-stage pump. 図3A、図3B、図4A、図4C、および図4Dは、多段階ポンプの種々の実施形態を示した図である。3A, 3B, 4A, 4C, and 4D show various embodiments of a multi-stage pump. 図3A、図3B、図4A、図4C、および図4Dは、多段階ポンプの種々の実施形態を示した図である。3A, 3B, 4A, 4C, and 4D show various embodiments of a multi-stage pump. 分配ブロックの一実施形態を示した図である。It is the figure which showed one Embodiment of the distribution block. 図3A、図3B、図4A、図4C、および図4Dは、多段階ポンプの種々の実施形態を示した図である。3A, 3B, 4A, 4C, and 4D show various embodiments of a multi-stage pump. 図3A、図3B、図4A、図4C、および図4Dは、多段階ポンプの種々の実施形態を示した図である。3A, 3B, 4A, 4C, and 4D show various embodiments of a multi-stage pump. 図5は、本発明の一実施形態のための、弁およびモータの時間調節を示した図である。FIG. 5 illustrates valve and motor timing for one embodiment of the present invention. 図6は、ポンプによって使用される作動シーケンスの実施形態の圧力プロファイルの一例の図である。FIG. 6 is a diagram of an example pressure profile for an embodiment of an actuation sequence used by the pump. 図7は、ポンプによって使用される作動シーケンスの一実施形態の一部の圧力プロファイルの一例の図である。FIG. 7 is an illustration of an example of a partial pressure profile of one embodiment of an actuation sequence used by the pump. 図8Aおよび図8Bは、ポンプの動作の種々のセグメントのための弁およびモータの時間調節の一実施形態を示した図である。8A and 8B show one embodiment of valve and motor timing for various segments of pump operation. 図8Aおよび図8Bは、ポンプの動作の種々のセグメントのための弁およびモータの時間調節の一実施形態を示した図である。8A and 8B show one embodiment of valve and motor timing for various segments of pump operation. 図9Aおよび図9Bは、ポンプの動作の種々のセグメントのための弁およびモータの時間調節の一実施形態を示した図である。9A and 9B are diagrams illustrating one embodiment of valve and motor timing for various segments of pump operation. 図9Aおよび図9Bは、ポンプの動作の種々のセグメントのための弁およびモータの時間調節の一実施形態を示した図である。9A and 9B are diagrams illustrating one embodiment of valve and motor timing for various segments of pump operation. 図10Aおよび図10Bは、ポンプによって使用される作動シーケンスの一実施形態の一部の圧力プロファイルの一例の図である。10A and 10B are diagrams of an example of a pressure profile that is part of one embodiment of the actuation sequence used by the pump. 図10Aおよび図10Bは、ポンプによって使用される作動シーケンスの一実施形態の一部の圧力プロファイルの一例の図である。10A and 10B are diagrams of an example of a pressure profile that is part of one embodiment of the actuation sequence used by the pump. 図11は、ポンプシステムの一実施形態を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing an embodiment of a pump system.

Claims (18)

ポンプ装置の分配チャンバの中に流体を導入することと、
該分配チャンバの容量を調整して該分配チャンバ内の基準圧力からの圧力変動を補償するために、該ポンプ装置のポンプ手段のダイヤフラムを動かすことと
を含む方法であって、該ダイヤフラムはモータを用いて直接動かされる、方法。
Introducing a fluid into the distribution chamber of the pump device;
Moving the diaphragm of the pump means of the pump device to adjust the volume of the distribution chamber to compensate for pressure fluctuations from a reference pressure in the distribution chamber, the diaphragm comprising a motor Method that is moved directly using.
前記圧力変動は、弁の開口または弁の閉鎖による圧力降下である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the pressure fluctuation is a pressure drop due to valve opening or valve closing. 前記圧力変動は、前記弁のホールドアップ容量にほぼ比例し、前記ダイヤフラムは、該弁の該ホールドアップ容量に実質的に等しい量だけ前記分配チャンバの容量を増加させる用に動かされる、請求項2に記載の方法。   The pressure variation is approximately proportional to the hold-up volume of the valve, and the diaphragm is moved to increase the volume of the dispensing chamber by an amount substantially equal to the hold-up volume of the valve. The method described in 1. 前記ダイヤフラムは、ほぼオーバーシュート容量分だけ前記分配チャンバの容量を増加させるように動かされ、次いで、ほぼ該オーバーシュート容量だけ該分配チャンバの容量を減少させるように動かされる、請求項3に記載の方法。   4. The diaphragm of claim 3, wherein the diaphragm is moved to increase the volume of the distribution chamber by approximately an overshoot volume and then moved to decrease the volume of the distribution chamber by approximately the overshoot volume. Method. 前記ダイヤフラムは、前記分配チャンバ内において所望の圧力が達成されるまで、該分配チャンバの容量を増加させるように動かされる、請求項3に記載の方法。   4. The method of claim 3, wherein the diaphragm is moved to increase the volume of the distribution chamber until a desired pressure is achieved in the distribution chamber. 前記ダイヤフラムは、前記分配チャンバ内において所望の圧力よりも低い圧力が達成されるまで該分配チャンバの容量を増加させるように動かされ、次いで、ほぼ該所望の圧力が達成させられるまで該分配チャンバの容量を減少させるように動かされる、請求項3に記載の方法。   The diaphragm is moved to increase the volume of the distribution chamber until a pressure lower than the desired pressure is achieved in the distribution chamber, and then approximately in the distribution chamber until the desired pressure is achieved. 4. The method of claim 3, wherein the method is moved to reduce volume. ポンプ装置の分配チャンバに流体を導入することと、
該分配チャンバの容量を調整して該分配チャンバ内の基準圧力からの圧力変動を補償するために、該ポンプ装置のポンプ手段のダイヤフラムを動かすことと
のための翻訳可能な命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体であって、
該ダイヤフラムは、モータを用いて直接動かされる、コンピュータ読み取り可能媒体。
Introducing fluid into the distribution chamber of the pump device;
Computer readable including translatable instructions for moving the diaphragm of the pumping means of the pumping device to adjust the volume of the dispensing chamber to compensate for pressure variations from a reference pressure in the dispensing chamber A medium,
The diaphragm is a computer readable medium that is moved directly using a motor.
前記圧力変動は、弁の開口または弁の閉鎖による圧力降下である、請求項7に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。   The computer readable medium of claim 7, wherein the pressure fluctuation is a pressure drop due to valve opening or valve closing. 前記圧力上昇は、前記弁のホールドアップ容量にほぼ比例し、前記ダイヤフラムは、該弁の該ホールドアップ容量に実質的に等しい量だけ、前記分配チャンバの容量を増加させるように動かされる、請求項8に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。   The pressure rise is approximately proportional to the hold-up volume of the valve, and the diaphragm is moved to increase the volume of the dispensing chamber by an amount substantially equal to the hold-up volume of the valve. The computer-readable medium according to claim 8. 前記ダイヤフラムは、ほぼオーバーシュート容量だけ前記分配チャンバの容量を増加させるように動かされ、次いで、ほぼ該オーバーシュート容量だけ該分配チャンバの容量を減少させるように動かされる、請求項9に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。   The computer of claim 9, wherein the diaphragm is moved to increase the volume of the distribution chamber by approximately an overshoot volume and then moved to decrease the volume of the distribution chamber by approximately the overshoot volume. A readable medium. 前記ダイヤフラムは、前記分配チャンバ内において所望の圧力が達成されるまで、該分配チャンバの容量を増加させるように動かされる、請求項9に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。   The computer readable medium of claim 9, wherein the diaphragm is moved to increase the volume of the distribution chamber until a desired pressure is achieved in the distribution chamber. 前記ダイヤフラムは、前記分配チャンバ内において所望の圧力よりも低い圧力が達成されるまで該分配チャンバの容量を増加させるように動かされ、次いで、ほぼ該所望の圧力が達成されるまで該分配チャンバの容量を減少させるように動かされる、請求項9に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。   The diaphragm is moved to increase the volume of the distribution chamber until a pressure lower than the desired pressure is achieved in the distribution chamber, and then approximately in the distribution chamber until the desired pressure is achieved. The computer-readable medium of claim 9, wherein the computer-readable medium is moved to reduce capacity. 供給チャンバと、分配するための流体を受け取るように動作可能な分配チャンバと、該分配チャンバ内のポンプ手段とを備えるポンプ装置であって、該ポンプ手段は、ダイヤフラムを直接動作するように動作可能なモータに連結されたダイヤフラムを備える、ポンプ装置と、
該分配チャンバの容量を調整して該分配チャンバ内の基準圧力からの圧力変動を補償するために、該ポンプ装置の該ポンプ手段の動きを調整するように構成された制御器と
を備える、システム。
A pumping device comprising a supply chamber, a dispensing chamber operable to receive a fluid for dispensing, and a pump means in the dispensing chamber, the pumping means operable to directly operate the diaphragm A pump device comprising a diaphragm coupled to a simple motor;
A controller configured to adjust movement of the pump means of the pump device to adjust the volume of the distribution chamber to compensate for pressure fluctuations from a reference pressure in the distribution chamber. .
前記圧力変動は、弁の開口または弁の閉鎖による圧力降下である、請求項13に記載のシステム。   The system of claim 13, wherein the pressure fluctuation is a pressure drop due to valve opening or valve closing. 前記圧力変動は、前記弁のホールドアップ容量にほぼ比例し、前記分配チャンバの容量を調整することは、該弁の該ホールドアップ容量にほぼ等しい量だけ、該分配チャンバの容量を増加させるように前記ダイヤフラムを動かすことを含む、請求項14に記載のシステム。   The pressure variation is approximately proportional to the hold-up volume of the valve, and adjusting the volume of the distribution chamber increases the volume of the distribution chamber by an amount approximately equal to the hold-up volume of the valve. The system of claim 14, comprising moving the diaphragm. 前記分配チャンバの容量を調整することは、ほぼオーバーシュート容量だけ該分配チャンバの容量を増加させるように前記ダイヤフラムを動かし、次いで、ほぼ該オーバーシュート容量だけ該分配チャンバの容量を減少させるように動かされることを含む、請求項15に記載のシステム。   Adjusting the volume of the distribution chamber moves the diaphragm to increase the volume of the distribution chamber by approximately the overshoot volume, and then moves to decrease the volume of the distribution chamber by approximately the overshoot volume. 16. The system of claim 15, comprising: 前記分配チャンバの容量を調整することは、該分配チャンバ内において所望の圧力が達成されるまで、該チャンバの容量を増加させるように前記ダイヤフラムを動かすことを含む、請求項15に記載のシステム。   16. The system of claim 15, wherein adjusting the volume of the distribution chamber includes moving the diaphragm to increase the volume of the chamber until a desired pressure is achieved in the distribution chamber. 前記分配チャンバの容量を調整することは、該分配チャンバ内において所望の圧力よりも低い圧力が達成されるまで該分配チャンバの容量を増加させるように前記ダイヤフラムを動かし、次いで、ほぼ該所望の圧力が達成されるまで該分配チャンバの容量を減少させるように該ダイヤフラムが動かされることを含む、請求項15に記載のシステム。   Adjusting the volume of the distribution chamber moves the diaphragm to increase the volume of the distribution chamber until a pressure lower than the desired pressure is achieved in the distribution chamber, and then approximately the desired pressure The system of claim 15, comprising moving the diaphragm to reduce the volume of the dispensing chamber until is achieved.
JP2008543355A 2005-12-02 2006-11-20 System and method for correcting pressure fluctuations using a motor Expired - Fee Related JP5355091B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US74168105P 2005-12-02 2005-12-02
US60/741,681 2005-12-02
PCT/US2006/045176 WO2007067359A2 (en) 2005-12-02 2006-11-20 System and method for correcting for pressure variations using a motor

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012085238A Division JP5524269B2 (en) 2005-12-02 2012-04-04 System and method for correcting pressure fluctuations using a motor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2009527674A JP2009527674A (en) 2009-07-30
JP2009527674A5 JP2009527674A5 (en) 2010-03-11
JP5355091B2 true JP5355091B2 (en) 2013-11-27

Family

ID=38123375

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008543355A Expired - Fee Related JP5355091B2 (en) 2005-12-02 2006-11-20 System and method for correcting pressure fluctuations using a motor
JP2012085238A Expired - Fee Related JP5524269B2 (en) 2005-12-02 2012-04-04 System and method for correcting pressure fluctuations using a motor

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012085238A Expired - Fee Related JP5524269B2 (en) 2005-12-02 2012-04-04 System and method for correcting pressure fluctuations using a motor

Country Status (5)

Country Link
JP (2) JP5355091B2 (en)
KR (1) KR101243524B1 (en)
CN (2) CN102705213A (en)
TW (1) TWI443482B (en)
WO (1) WO2007067359A2 (en)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8172546B2 (en) 1998-11-23 2012-05-08 Entegris, Inc. System and method for correcting for pressure variations using a motor
KR101231945B1 (en) 2004-11-23 2013-02-08 엔테그리스, 아이엔씨. System and method for a variable home position dispense system
US8083498B2 (en) 2005-12-02 2011-12-27 Entegris, Inc. System and method for position control of a mechanical piston in a pump
US7878765B2 (en) 2005-12-02 2011-02-01 Entegris, Inc. System and method for monitoring operation of a pump
JP5253178B2 (en) 2005-12-02 2013-07-31 インテグリス・インコーポレーテッド System and method for valve sequence of pump
CN101356488B (en) 2005-12-02 2012-05-16 恩特格里公司 I/O systems, methods and apparatus for interfacing with pump controllers
CN102705209B (en) 2005-12-02 2015-09-30 恩特格里公司 For system and method pressure compensated in pump
US7897196B2 (en) 2005-12-05 2011-03-01 Entegris, Inc. Error volume system and method for a pump
TWI402423B (en) * 2006-02-28 2013-07-21 Entegris Inc System and method for operation of a pump
US7494265B2 (en) 2006-03-01 2009-02-24 Entegris, Inc. System and method for controlled mixing of fluids via temperature
ATE456383T1 (en) 2006-09-28 2010-02-15 Tyco Healthcare PORTABLE WOUND THERAPY SYSTEM
GB0723855D0 (en) 2007-12-06 2008-01-16 Smith & Nephew Apparatus and method for wound volume measurement
US8684705B2 (en) 2010-02-26 2014-04-01 Entegris, Inc. Method and system for controlling operation of a pump based on filter information in a filter information tag
EP2586053A4 (en) * 2010-06-28 2018-05-02 Entegris, Inc. Customizable dispense system with smart controller
GB201015656D0 (en) 2010-09-20 2010-10-27 Smith & Nephew Pressure control apparatus
TWI563351B (en) 2010-10-20 2016-12-21 Entegris Inc Method and system for pump priming
US9084845B2 (en) 2011-11-02 2015-07-21 Smith & Nephew Plc Reduced pressure therapy apparatuses and methods of using same
US9427505B2 (en) 2012-05-15 2016-08-30 Smith & Nephew Plc Negative pressure wound therapy apparatus
JP6644712B2 (en) * 2014-05-28 2020-02-12 インテグリス・インコーポレーテッド System and method for operation of a pump with supply and dispense sensors, filtration and dispense confirmation, and vacuum priming of a filter
CN107249659B (en) 2014-12-22 2021-03-16 史密夫及内修公开有限公司 Negative pressure wound therapy device and method
EP3445978B1 (en) * 2016-04-19 2021-03-10 Clearmotion, Inc. Active hydraulec ripple cancellation methods and systems
WO2023084687A1 (en) 2021-11-11 2023-05-19 旭サナック株式会社 Liquid ejection device

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4131393A (en) * 1977-01-21 1978-12-26 Altex Scientific, Inc. Fluid pump mechanism
JPS5573563A (en) * 1978-11-29 1980-06-03 Ricoh Co Ltd Ink feed pump of ink jet printer
JPS63255575A (en) * 1987-04-10 1988-10-21 Yoshimoto Seisakusho:Kk Pump device
JPH04167916A (en) * 1990-10-30 1992-06-16 Sumitomo Metal Ind Ltd Water supply pressure control device for spray
JP3822362B2 (en) * 1998-07-10 2006-09-20 株式会社スギノマシン Liquid pressurizer
US7029238B1 (en) * 1998-11-23 2006-04-18 Mykrolis Corporation Pump controller for precision pumping apparatus
CN1175182C (en) * 1998-11-23 2004-11-10 米利波尔公司 Pump regulator for precision pump equipment
US6330517B1 (en) * 1999-09-17 2001-12-11 Rosemount Inc. Interface for managing process
KR100754342B1 (en) 1999-10-18 2007-09-03 인터그레이티드 디자인즈 엘.피. Method and apparatus for dispensing fluids
JP4531328B2 (en) * 2002-05-31 2010-08-25 株式会社タクミナ Fixed quantity transfer device
JP3792624B2 (en) * 2002-08-08 2006-07-05 核燃料サイクル開発機構 Method for producing ferritic oxide dispersion strengthened steel with coarse grain structure and excellent high temperature creep strength
JP3861060B2 (en) * 2003-01-31 2006-12-20 日機装株式会社 Non-pulsating pump
US7878765B2 (en) * 2005-12-02 2011-02-01 Entegris, Inc. System and method for monitoring operation of a pump
US7850431B2 (en) * 2005-12-02 2010-12-14 Entegris, Inc. System and method for control of fluid pressure
US7443483B2 (en) * 2006-08-11 2008-10-28 Entegris, Inc. Systems and methods for fluid flow control in an immersion lithography system
JP5059821B2 (en) * 2009-08-28 2012-10-31 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Optical disk device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007067359A2 (en) 2007-06-14
JP2009527674A (en) 2009-07-30
CN101495756B (en) 2012-07-04
WO2007067359A3 (en) 2009-04-23
KR20080071582A (en) 2008-08-04
JP5524269B2 (en) 2014-06-18
JP2012154337A (en) 2012-08-16
CN101495756A (en) 2009-07-29
KR101243524B1 (en) 2013-03-20
TW200732872A (en) 2007-09-01
TWI443482B (en) 2014-07-01
CN102705213A (en) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5524269B2 (en) System and method for correcting pressure fluctuations using a motor
US9816502B2 (en) System and method for pressure compensation in a pump
US8172546B2 (en) System and method for correcting for pressure variations using a motor
JP5253178B2 (en) System and method for valve sequence of pump
KR101308175B1 (en) A method for compensating for errors in dispense volumes, a multi-stage pump, and a method for compensating for system compliance
EP2092196B1 (en) System and method for operation of a pump
US8382444B2 (en) System and method for monitoring operation of a pump
US7850431B2 (en) System and method for control of fluid pressure

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091117

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120105

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20120217

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20120306

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130730

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130827

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees