(57)【要約】  流体（１２）を移送するシステム（１０）は、フロー回路エレメント（３０）と、フロー回路エレメント（３０）の動作状態を監視する制御システム（３２）とを有する。制御システム（３２）は、第１の検出条件を監視する第１のセンサ（８２）および第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサ（８４）を有する。また、制御システム（３２）は、前記第１の検出条件および前記第２の検出条件を解析して、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視するプロセッサ（７６）を有する。
2020508851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を移送するシステムであって、
前記流体の少なくとも一部が前記第１のフロー回路エレメントの内部を流れるフロー回路エレメントと、
第１の検出条件を監視する第１のセンサおよび前記第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサを有して、前記フロー回路エレメントの動作状態を監視する制御システムとを有し、
前記制御システムは、前記第１の検出条件および前記第２の検出条件を解析して、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視するプロセッサを有する、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記フロー回路エレメントは、前記流体を濾過するフィルタを有するフィルタアセンブリであり、前記制御システムは、前記フィルタの前記動作状態を監視する、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、
前記第１の検出条件は、前記フィルタアセンブリの両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記フィルタアセンブリを通る前記流体の流量である、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、
前記制御システムは、前記フィルタアセンブリにおけるフロー抵抗指数を監視して、前記フィルタアセンブリの前記動作状態を監視し、前記フロー抵抗指数は、前記フィルタアセンブリの両側での前記圧力差と前記フィルタアセンブリを通る前記流体の前記流量との間の関係に基づく、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、
前記フロー抵抗指数は、前記フィルタアセンブリの両側での前記圧力差を、前記フィルタアセンブリを通る前記流体の前記流量の指数パラメータ乗で割った値に基づく、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記フロー回路エレメントは調節可能な弁であり、前記制御システムは、前記弁の前記動作状態を監視する、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、
前記第１の検出条件は、前記弁の両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記弁を通る前記流体の流量である、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、
前記第１の検出条件は、前記フロー回路エレメントの両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記フロー回路エレメントを通る前記流体の流量である、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、
前記監視システムは、前記フロー回路エレメントのフロー抵抗指数を監視することで、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視し、前記フロー抵抗指数は、前記フロー回路エレメントの両側での前記圧力差と前記フロー回路エレメントを通る前記流体の前記流量との間の関係に基づく、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、
前記フロー抵抗指数は、前記フロー回路エレメントの両側での前記圧力差を、前記フロー回路エレメントを通る前記流体の前記流量の指数パラメータ乗で割った値に基づく、システム。
【請求項１１】
流体を移送するフロー回路エレメントの動作状態を監視する方法であって、
第１の検出条件を監視する第１のセンサおよび前記第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサを有する制御システムによって、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視することを含み、
前記制御システムは、前記第１の検出条件および前記第２の検出条件を解析して、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視するプロセッサを有する、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記フロー回路エレメントは、前記流体を濾過するフィルタを含むフィルタアセンブリであり、監視は、前記フィルタの前記動作状態を監視することを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記第１の検出条件は、前記フィルタアセンブリの両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記フィルタアセンブリを通る前記流体の流量である、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記制御システムは、前記フィルタアセンブリのフロー抵抗指数を監視することで、前記フィルタアセンブリの前記動作状態を監視し、前記フロー抵抗指数は、前記フィルタアセンブリの両側での前記圧力差と前記フィルタアセンブリを通る前記流体の前記流量との間の関係に基づく、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記フロー抵抗指数は、前記フィルタアセンブリの両側での前記圧力差を、前記フィルタアセンブリを通る前記流体の前記流量の指数パラメータ乗で割った値に基づく、方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、
前記フロー回路エレメントは、調節可能な弁であり、監視は、前記弁の前記動作状態を監視することを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記第１の検出条件は、前記弁の両端間の圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記弁を通る前記流体の流量である、方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法であって、
前記第１の検出条件は、前記フロー回路エレメントの両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記フロー回路エレメントを通る前記流体の流量である、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記監視システムは、前記フロー回路エレメントのフロー抵抗指数を監視することで、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視し、前記フロー抵抗指数は、前記フロー回路エレメントの両側での前記圧力差と前記フロー回路エレメントを通る前記流体の前記流量との間の関係に基づく、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記フロー抵抗指数は、前記フロー回路エレメントの両側での前記圧力差を前記フロー回路エレメントを通る前記流体の前記流量の指数パラメータ乗の値で割った値指数に基づく、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、発明の名称「ＦＬＵＩＤ  ＳＹＮＴＨＥＳＩＳ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ」として２０１７年２月１０日に出願された米国仮出願第６２／４５７，６３２号の優先権を主張している。許容される限りにおいて、米国仮出願第６２／４５７，６３２号の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
研磨剤粒子懸濁液のような流体製造物は、多くの製造プロセスにおいて使用される。たとえば、研磨剤粒子懸濁液は、レンズなどの加工物を研磨するために使用することができる。研磨剤粒子懸濁液は、典型的には高濃度のナノスケール研磨剤粒子を含有する水溶液である。研磨剤粒子懸濁液は、加工物の研磨において多くの重要な役割を果たす。たとえば、研磨剤粒子懸濁液の化学組成は、加工物表面の性質を軟かく変化させて、加工物表面の材料の除去を容易にする。また、研磨剤粒子懸濁液中の研磨剤粒子は加工物表面にナノスケールの溝を切削することにより、加工物表面から材料が除去される。従って、研磨剤粒子懸濁液の組成は、加工物の研磨品質に大きな影響を及ぼす。
【０００３】
このため、研磨剤粒子懸濁液の品質を改善することが継続的に研究されている。また、研磨剤粒子懸濁液を製造するコストを低減するための継続的な研究が行われている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、流体の製造および／または流体の移送のためのシステムに関する。本システムは、フロー回路エレメントと、フロー回路エレメントの動作状態を監視する制御システムとを有することができる。流体の少なくとも一部は、第１のフロー回路エレメントを通って流れる。本制御システムは、第１の検出条件を監視する第１のセンサおよび第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサを有する。また、本制御システムは、第１の検出条件および第２の検出条件を解析し、フロー回路エレメントの動作状態を監視するプロセッサを有する。
【０００５】
たとえば、フロー回路エレメントは、流体を濾過するフィルタを有するフィルタアセンブリとすることができ、制御システムは、フィルタの動作状態を監視することができる。１つの実施形態として、制御システムは、フィルタアセンブリについてフロー抵抗指数を監視し、フィルタアセンブリの動作状態を監視する。たとえば、フロー抵抗指数は、第１の検出条件と第２の検出条件との間の関係に基づくものとすることができる。より具体的には、フロー抵抗指数は、第１の検出条件を第２の検出条件で割った値に基づくものとすることができる。
【０００６】
また、第１の検出条件は、フィルタアセンブリの両側での圧力差とすることができ、第２の検出条件は、フィルタアセンブリを通る流体の流量とすることができる。この実施形態では、フロー抵抗指数は、フィルタアセンブリの両側での圧力差とフィルタアセンブリを通る流体の流量との間の関係に基づくものとすることができる。より具体的には、フロー抵抗指数は、フィルタアセンブリの両側での圧力差を、フィルタアセンブリを通る流体の流量で割った値に基づくものとすることができる。
【０００７】
あるいは、フロー回路エレメントは、調節可能な弁であり、制御システムは、弁の動作状態を監視するようにすることができ、この実施形態では、第１の検出条件は、弁の両側での圧力差とすることができ、第２の検出条件は、弁を通る流体の流量とすることができる。
【０００８】
本発明は、流体を移送するフロー回路エレメントの動作状態を監視するための方法にも関する。この方法は、第１の検出条件を監視する第１のセンサおよび第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサを有する制御システムによって、フロー回路エレメントの前記動作状態を監視することを含むことができる。この実施形態では、制御システムは、第１の検出条件および第２の検出条件を解析して、フロー回路エレメントの動作状態を監視するプロセッサを有する。
【０００９】
本発明は、フローシステムを有する製造システムにも関する。
【００１０】
本発明の新規な特徴と本発明自体とは共に、その構成およびその動作について、本明細書に添付された図面による最良の理解のために、同様の部品は同様の符号で表している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の特徴を有する流体システムを簡単化した説明図である。
【００１２】
【図２】図２は、図１の流体システムの一部を簡単化した説明図である。
【００１３】
【図３】図３は、流体システムの別の実施形態の一部を簡単化した説明図である。
【００１４】
【図４Ａ】図４Ａは、時間に対するフロー回路エレメントを通る流量を示すグラフである。
【００１５】
【図４Ｂ】図４Ｂは、時間に対するポンプ吐出口における圧力およびフロー回路エレメントの両側での圧力差を示すグラフである。
【００１６】
【図４Ｃ】図４Ｃは、フロー回路エレメントにおける、時間経過によるフロー抵抗指数の変化を示すグラフである。
【００１７】
【図５Ａ】図５Ａは、時間に対するフロー回路エレメントの近傍でのポンプ吐出口における吐出圧力を示すグラフである。
【００１８】
【図５Ｂ】図５Ｂは、時間に対するフロー回路エレメントの両側での圧力差を示すグラフである。
【００１９】
【図５Ｃ】図５Ｃは、フロー回路エレメントおける、時間経過によるフロー抵抗指数の変化を示すグラフである。
【００２０】
【図６】図６は、流体システムのさらに別の実施形態の一部を簡単化した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、流体１２（小さい、三角形、正方形、および円形の組み合わせとして示される）を製造および／または移送する流体システム１０の簡単化した説明図である。流体システム１０の設計は、製造または移送される流体１２の種類に応じて変更可能である。一包括的実施形態としては、流体１２は研磨プロセスまたは製造プロセスにおいて使用される研磨剤粒子懸濁液である。この実施形態においては、流体システム１０は、研磨剤粒子懸濁液を製造するために設計され、粒子１６（小さい正方形として示されている）の粒子供給源１４、一以上の化学物質２０（小さい三角形として示されている）の化学物質供給源１８、一以上の液体２４（小さい円形として示されている）の液体供給源２２、混合タンクアセンブリ２６、充填アセンブリ２８、一以上のフロー回路エレメント３０（図１には２個が示されている）および制御システム３２を有する。別途、流体システム１０が有するコンポーネントは、図１に図示されているよりも多くてもあるいは少なくてもよい。
【００２２】
全体として、制御システム３２は、一以上のフロー回路エレメント３０の動作状態（「健全性パラメータ」とも呼ぶ）を正確に監視するような独特な設計をされている。これにより、制御システム３２は、一以上のフロー回路エレメント３０が機能していることを正確に把握することができる。包括的例として、フロー回路エレメント３０は、取り外し可能なフィルタ３４を有するフィルタアセンブリとすることができる。この実施形態では、フィルタ３４の状態が動作状態であり、制御システム３２は、フィルタ３４の交換が必要な時期を正確に監視することができる。その結果、フィルタ３４は必要な場合にのみ交換され、流体１２はきちんと濾過される。これにより、流体１２の品質を維持しながら、流体１２の生成コストを低減できる。
【００２３】
流体１２の種類は、様々なものとすることができる。上記の通り、流体１２は、レンズのような加工物の研磨に用いられる研磨剤粒子懸濁液とすることができる。この実施形態では、流体システム１０は、粒子１６、化学物質２０、および液体２４を混合タンクアセンブリ２６の中で混ぜ合わせて、高濃度のナノスケール研磨剤粒子１６を含む水溶液である研磨剤粒子懸濁液１２を生成する。研磨剤粒子懸濁液１２は、加工物を研磨する際に、多くの重要な役割を果たせる。たとえば、研磨剤粒子懸濁液１２の化学組成は、加工物表面の性質を軟かく変化させて、加工物表面の材料の除去を容易にすることができる。また、研磨剤粒子懸濁液１２中の研磨剤粒子１６は、加工物表面にナノスケールの溝を切削することにより、加工物表面から材料が除去される。従って、研磨剤粒子懸濁液１２の組成は、加工物の研磨品質に大きな影響を及ぼす。
【００２４】
粒子供給源１４は、流体１２の製造に使用される粒子１６を供給する。使用される粒子１６の種類は、流体１２の設計要求に応じて変更可能である。大きな粒子１６は、後の加工物の研磨において悪影響を与えるため、確実な実施形態においては、粒子１６は所定の最大粒子サイズよりも小さいサイズである必要がある。代替的な包括的例として、研磨剤粒子懸濁液１２は、約１００、２００、５００、７００または１０００ナノメートルより小さい所定最大粒子サイズ（直径）の粒子１６を含むようにすることが望ましい。
【００２５】
一実施形態において、粒子供給源１４は、粒子１６を保持する粒子容器３６、粒子ポンプ３８、粒子フィルタアセンブリ４０、および粒子管路アセンブリ４２を有する。この実施形態では、粒子ポンプ３８（たとえば、流体ポンプ）は、粒子管路アセンブリ４２により、粒子１６を、粒子容器３６から粒子フィルタアセンブリ４０を経由して混合タンクアセンブリ２６まで移送する。この実施形態では、粒子フィルタアセンブリ４０は、所定の最大粒子サイズよりも大きい粒子１６を濾過して除去することができる。
【００２６】
化学物質供給源１８は、一以上の化学物質２０を供給する。用いられる化学物質２０の種類は、流体１２の設計要求に応じて変更可能である。一実施形態においては、化学物質供給源１８は、化学物質２０を蓄積する化学物質容器４４、ケミカルポンプ４６、および化学物質管路アセンブリ４８を有することができる。この実施形態では、ケミカルポンプ４６（たとえば、流体ポンプ）は、化学物質２０を、化学物質管路アセンブリ４８を通して、化学物質容器４４から混合タンクアセンブリ２６に移送する。
【００２７】
液体供給源２２は、一以上の液体２４を提供する。用いらされる液体２４の種類は、流体１２の設計要求に応じて変更可能である。たとえば、液体２４は、脱イオン水またはそれ以外の種類の液体とすることができる。一実施形態において、液体供給源１８は、液体２４を保持する液体容器５０、液体ポンプ５２、および液体管路アセンブリ５４を有することができる。この実施形態では、液体ポンプ５２（たとえば、流体ポンプ）は、液体を、液体管路アセンブリ５４を通して、液体容器５０から混合タンクアセンブリ２６に移送する。
【００２８】
混合タンクアセンブリ２６は、粒子１６、化学物質２０、および液体２４を収容し混合する。一包括的実施形態としては、混合タンクアセンブリ２６は、混合タンク５６、混合パドル５８、および混合モーター６０を含み、混合モーター６０は、混合パドル５８を動作させて（たとえば、回転させて）、粒子１６、化学物質２０、および液体２４を混合する。
【００２９】
充填アセンブリ２８は、流体１２を充填するために用いられる。一実施形態として、充填アセンブリ２８は、一以上の容器６２（１つだけが図１に図示されている）、容器ホルダ６４、濾過ポンプ６６、濾過フィルタアセンブリ６８、および濾過管路アセンブリ７０を有する。容器６２は、混ぜ合わされた流体１２を蓄積し、容器ホルダ６４は、一以上の蓄積用の容器６２を保持する。濾過ポンプ６６（たとえば、流体ポンプ）は、流体１２を、濾過用管路アセンブリ７０を通して、混合タンク５６から容器６２に移送する。この実施形態では、濾過フィルタアセンブリ６８は、所定の最大粒子サイズよりも大きい粒子１６を濾過し除去できる。
【００３０】
また、この実施形態では、充填アセンブリ２８は、選択的に容器６２を充填可能な調節可能充填弁７２、および、充填弁７２が閉または半閉の場合に流体１２を混合タンク５６に戻す流体還流路７４を有することができる。これにより、容器６２が未充填の場合でも、濾過ポンプ６６が動作し続けることが可能となる。
【００３１】
上記の通り、流体システム１０は、一以上のフロー回路エレメント３０を有する。本明細書で用いられる、フロー回路エレメントという用語は、粒子除去のためのフィルタを意味する用語であるか、あるいは、粒子除去のためのフィルタを含む用語である。図１において、流体システム１０は、二個のフロー回路エレメント３０、すなわち、粒子フィルタアセンブリ４０と濾過フィルタアセンブリ６８とを含む。これに代えて、流体システム１０が、一または二以上のフロー回路エレメント３０を有するように設計されてもよい。また、一以上のフロー回路エレメント３０は、フィルタアセンブリとは異なっていてもよい。別の包括的例として、一以上のフロー回路エレメント３０は、弁（たとえば、電気的に、または手動で操作する弁）を有することができる。
【００３２】
制御システム３２は、流体システム１０のさまざまなコンポーネントの動作を制御する。また、上記の通り、制御システム３２は、一以上のフロー回路エレメント３０の健全性を能動的に監視することができる。一実施形態において、制御システム３２は、一以上のプロセッサ７６（ボックスとして図示）および電子データストレージ７８（ボックスとして図示）を有することができる。制御システム３２は、一以上のアルゴリズムを用いて、提供されるステップを実行することができる。
【００３３】
図２は、図１の流体システム１０の一部の簡単化された説明図であり、濾過フィルタアセンブリ６８（フロー回路エレメント３０）、濾過管路アセンブリ７０の一部、および、プロセッサ７６およびデータストレージ７８を有する制御システム３２が含まれる。この実施形態において、濾過フィルタアセンブリ６８は、フィルタハウジング６８および取り外し可能なフィルタ３４を有する。この実施形態において、流体１２（図１に図示）は、フィルタ３４を通って流れ、所定の最大粒子サイズよりも大きい粒子１６は濾過される。
【００３４】
この実施形態において、制御システム３２は、フィルタ３４の動作状態を監視する監視システムとして機能する。一実施形態において、各フロー回路エレメント３０について、制御システム３２は、各フロー回路エレメント３０の近傍の第１の検出条件を監視する第１のセンサ８２、および、各フロー回路エレメント３０の近傍の第２の検出条件を監視する第２のセンサ８４を有する。この実施形態において、第１のセンサ８２は第２のセンサ８４とは異なり、第１の検出条件は第２の検出条件とは異なる。この設計により、制御システム３２は、第１の検出条件および第２の検出条件を解析して、第１のフロー回路エレメント３０の動作状態を監視する。
【００３５】
一包括的実施形態として、（ｉ）第１のセンサ８２は、フロー回路エレメント３０の入口と出口との間の圧力差（ΔＰｆｉｌｔ）（フィルタアセンブリの両側での圧力差）を測定する差圧センサであり、（ｉｉ）第２のセンサ８４は、フロー回路エレメント３０を通る流体１２の流量（ｆｆｉｌｔ）を測定する流量センサである。この実施形態においては、第１の検出条件は、フィルタアセンブリ６８の両側の間の圧力差であり、第２の検出条件は、フィルタアセンブリ６８を通る流体１２の流量である。
【００３６】
一実施形態において、制御システム３２は、フィルタアセンブリ６８でのフロー抵抗指数（Ｒｆｉｌｔ）を監視し、フィルタアセンブリ６８の動作状態を監視する。この実施形態では、フロー抵抗指数は、第１の検出条件（フィルタアセンブリの両側の圧力差）と第２の検出条件（フィルタアセンブリを通る流体流量）との関係に基づくことができる。たとえば、下記に記載の式１に示す通り、フロー抵抗指数は、第１の検出条件（フィルタアセンブリの両側の圧力差）を第２の検出条件（フィルタアセンブリを通る流体流量）で割ったものとすることができる。
【数１】
2020508851.tif 000003
【００３７】
式１等において、アルファαは、フロー回路エレメント３０の設計に応じて調整することが可能な指数パラメータである。式１において、フロー抵抗指数は、フィルタアセンブリの両側の圧力差を、フィルタアセンブリを通る流体の流量の指数パラメータ乗で割った値に基づく。包括的例として、指数パラメータは、１と２の間の値を取り得る（１≦α≦２）。たとえば、指数パラメータは、ポアズイユ流れであれば１の値を取ることができ、ベルヌーイ流れであれば２の値を取ることができる。したがって、これに代る包括的例として、指数パラメータを、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、または２とすることができる。ただし、指数パラメータは、１より小さい値、または、２より大きい値としてもよい。
【００３８】
なお、制御システム３２は、センサの条件、およびフロー抵抗指数を連続的に監視して、フロー回路エレメント３０の健全性を連続的に監視することができる。これに代えて、制御システム３２が、センサの条件およびフロー抵抗指数を所定の時間間隔で監視してもよい。
【００３９】
上記の通り、制御システム３２は、２つのセンサの条件およびフロー抵抗指数を能動的に監視するので、制御システム３２は、フィルタ３４の交換が必要な時期を正確に、かつ、使用中に決定することができる。たとえば、フロー回路エレメント３０が粒子フィルタ３４である場合、制御システム３２は、粒子フィルタ３４の健全性を正確に監視することができ、これは、研磨剤粒子懸濁液製造での品質管理に極めて重要である。これにより、フィルタ３４は、必要なときにだけ交換することができ、かつ、流体１２はきちんと濾過される。言い換えると、このような設計により、制御システム３２は、流体１２の品質に影響を及ぼすことなく、フィルタ３４の交換が必要な正確な時期を特定することができる。これにより、フィルタ交換の間隔を伸ばし、流体１２の品質を維持しながら、流体１２の製造コストを低減することができる。
【００４０】
言い換えると、使用中でのフロー回路エレメント（粒子フィルタ）を監視しなければならない製造ラインにおいて、流体の生成の最適化を支援するために、本発明は、使用中での各フロー回路エレメントについて、最終製品である流体の品質に影響を与えることのない、各フロー回路エレメントの正確な交換時期を知るための適切な特性（フィルタ健全性パラメータ）を決定する、という構想を提供する。この機能を実現するために、本発明は、使用中での各フロー回路エレメントについて、実際の流体力学的な関係を正確に記述することができるモデル化構想を提供する。より良好なモデル化への鍵は、種々の流体のフロータイプをカバーできるように、各フロー回路エレメントにおける基本的な物理変数の間の関係（フィルタを通る流体流量、および、フィルタの両側での圧力差）をどのように記述するかということである。
【００４１】
このことについて、従来の研磨剤粒子懸濁液の製造システム（図示せず）においては、流体圧のみの検出のような、限定されたフィルタの監視機能がしばしば典型的に用いられてきた。このため、従来の方法では、研磨剤粒子懸濁液製造における品質管理に極めて重要である粒子フィルタの健全性を使用中に正確に監視することができなかった。これは、従来のやり方では、流体圧しか検出せず、この圧力はフィルタの状態変化以外の原因により容易に影響を受けてしまうため、濾過に関する不確実な把握しかできなかったためである。フィルタ寿命の監視が良好にできないことで、フィルタをその寿命を超えて使用し、最終製品粒子懸濁液の品質が劣ったり、あるいは、その適正な寿命が尽きる前にフィルタを早期に交換して、製造コストの増大を招いたりすることになる。
【００４２】
図３は、図１の別の流体システム３１０の一部の簡単化された説明図であり、プロセッサ７６およびデータストレージ７８を有する制御システム３２、管路アセンブリ３７０、第１のセンサ３８２、および第２のセンサ３８４を有し、それらは、上記およびに説明され図２に示された対応するコンポーネントと同様のものである。ただし、この実施形態では、フロー回路エレメント３３０は、管路アセンブリ３７０の中の流体フローを選択的に制御するために使用可能な調節可能流体弁である。流体弁３３０は、手動弁、または、アクチュエーターにより制御される弁とすることができる。
【００４３】
図３において、制御システム３２は、弁３３０の動作状態を監視する監視システムとして機能し、弁３３０が正しく動作していること、および弁３３０が詰まっていないことを把握する。この実施形態では、弁３３０に関して、制御システム３２は、弁３３０の近傍における第１の検出条件を監視する第１のセンサ３８２、および弁３３０の近傍における第２の検出条件を監視する第２のセンサ３８４を有する。センサ３８２、３８２および検出条件は、図２を参照して上記説明したものと同様である。また、制御システム３２は、上記説明のようなフロー抵抗指数を算出して用いることで、弁３３０の健全性を監視することができる。
【００４４】
図４Ａは、フロー回路エレメント（たとえば、フィルタ）を通る流量の時間経過による変化の包括的例を説明するライン４０１を含むグラフ４００である。この例においては、流量４０１は、フロー回路エレメントについての第２の検出条件とすることができる。
【００４５】
図４Ｂは、（ｉ）ポンプ吐出口（フロー回路エレメントの近傍）における圧力の時間経過による変化の包括的例を示すライン４０６、および（ｉｉ）フロー回路エレメント、たとえば、フィルタの両側での圧力差の時間経過による変化の包括的例を示すライン４０３、を含むグラフである。この例においては、圧力差４０３は、フロー回路エレメントについての第１の検出条件とすることができる。あるいは、圧力４０６は、フロー回路エレメントについての第１の検出条件または第２の検出条件とすることができる。
【００４６】
図４Ｃは、フロー回路エレメントについて、フロー抵抗指数の時間経過による変化の包括的例を示すライン４０５を含むグラフである。
【００４７】
図４Ａおよび図４Ｂに図示されているように、流体流量４０１、圧力差４０３、および圧力４０６の時間に対する変化は非常に小さい。したがって、これらの検出条件は、フロー回路エレメントの健全性の指標としてあまり効果的でない。一方、図４Ｃに示されるように、フロー抵抗指数４０５は、時刻ｔ１の後、時間に対して緩やかではあるが着実に変化する。したがって、圧力差４０３および圧力４０６のような直接的な測定にのみ頼るよりも、信号の整合性が向上することで、フロー抵抗指数４０５はフロー回路エレメントの健全性の指標となり得る。
【００４８】
一包括的実施形態において、フロー抵抗指数４０５が、フロー回路エレメントにメンテナンスが必要（たとえば、フィルタの健全性が悪化してフィルタ交換が必要、あるいは、弁が詰まりクリーニングが必要）となるような、所定の最大指数値に到達した場合、制御システムは、通知（たとえば、赤色ライト、ブザー、Ｅメール、または、その他の方法）を提供することができる。所定の最大指数値に用いられる実際の数値は、個々の場合に応じて、また、フロー抵抗指数４０５に用いられる検出条件に基づいて変更可能である。
【００４９】
代替的に、制御システムは、フロー抵抗指数４０５を用いて、フロー回路エレメントの状態（たとえば、２５、３０、５０、７５、８０、９０パーセントの詰まり）についての情報を連続的に提供することができる。
【００５０】
図５Ａは、フロー回路エレメント（たとえば、フィルタ）の近傍に配置されたポンプ吐出口における圧力の時間の経過による変化の別の包括的例を示すライン５０６を含むグラフ５００である。
【００５１】
図５Ｂは、フロー回路エレメント、たとえば、フィルタの両側での圧力差の時間経過による変化の包括的例を示すライン５０３を含むグラフである。この例では、圧力差５０３は、フロー回路エレメントについての第１の検出条件とすることができ、フロー回路エレメントを通る流量は、フロー回路エレメントについての第２の検出条件とすることができる。あるいは、圧力５０６は、フロー回路エレメントについての第１の検出条件または第２の検出条件とすることができる。
【００５２】
図５Ｃは、フロー回路エレメントについて、フロー抵抗指数（動作条件）の時間経過による変化の包括的例を示すライン５０５を含むグラフ５０４である。
【００５３】
なお、（ｉ）時刻ｔ１の少し前に（図５Ａ〜図５Ｃに点線５１１として図示）、フロー回路エレメントを通って流れる流体に大量の粒子が添加され、（ｉｉ）時間ｔ３と時間ｔ４との間において（図５Ａ〜図５Ｃに点線５１３として図示）、フロー回路エレメントを通って流れる流体には別の大量の粒子が添加されている。
【００５４】
図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、付加的な粒子が添加された場合であっても、圧力差５０３および圧力５０６の時間の経過による変化は非常に小さい。したがって、これらの検出条件は、フロー回路エレメントの健全性の指標としてあまり効果的でない。一方、図５Ｃに図示されるように、フロー抵抗指数５０５は、付加的な粒子が添加された場合、比較的急な変化（スパイク）を示し、また、時間に対して、比較的に着実な変化を示す。したがって、圧力差５０３、流量、および／または圧力５０６などのような直接的な測定のみに頼るよりも、信号の整合性が向上することで、フロー抵抗指数５０５はフロー回路エレメントの健全性に指標となり得る。言い換えると、フロー抵抗指数５０５は、圧力差５０３および圧力５０６のような直接的な測定のみに頼るよりも、長期の傾向および短期の発現の両方について信号対雑音比が向上することで、フロー回路エレメントの健全性の指標に用いることができる。
【００５５】
図６は、流体システム６１０、加工物ホルダ６０４、およびポリッシャ６０６を有する、加工物６０２の製造システム６００の簡単化された説明図である。この実施形態では、製造システム６００は、加工物６０２を研磨するために用いることができる。たとえば、加工物６０２は、レンズとすることができる。
【００５６】
一実施形態において、流体システム６１０は、ポリッシャ６０６と加工物６０２との隙間に流体６１２をポンプで注入するために用いることができる。また、制御システム６３２は、流体システム６１０の一以上のフロー回路エレメント６３０の健全性を監視するために用いることができる。
【００５７】
また、ポリッシャ６０６は、研磨パッド６０７、パッド６０７を保持するパッドホルダ６０８、および、加工物６０２に対してパッド６０７を選択的に動かして加工物６０２を研磨するためのパッドムーバ６０９を有することができる。
【００５８】
本明細書に開示された具体的なアセンブリによれば、本明細書における前述の目的を完全に達成でき、また、前述のような利点を提供できるが、これらは、本発明の現時点における好適な実施形態を説明したに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載された以外に、ここに示された構成あるいは構想の詳細へのいかなる限定も意味するものではない。
【図１】
2020508851.tif 000004
【図２】
2020508851.tif 000005
【図３】
2020508851.tif 000006
【図４Ａ】
2020508851.tif 000007
【図４Ｂ】
2020508851.tif 000008
【図４Ｃ】
2020508851.tif 000009
【図５Ａ】
2020508851.tif 000010
【図５Ｂ】
2020508851.tif 000011
【図５Ｃ】
2020508851.tif 000012
【図６】
2020508851.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月18日(2019.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を移送するシステムであって、
前記流体の少なくとも一部が内部を流れるフロー回路エレメントと、
第１の検出条件を監視する第１のセンサおよび前記第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサを有して、前記フロー回路エレメントの動作状態を監視する制御システムとを有し、
前記制御システムは、前記第１の検出条件および前記第２の検出条件を解析して、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視するプロセッサを有する、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記フロー回路エレメントは、前記流体を濾過するフィルタを有するフィルタアセンブリであり、前記制御システムは、前記フィルタの前記動作状態を監視する、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、
前記第１の検出条件は、前記フィルタアセンブリの両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記フィルタアセンブリを通る前記流体の流量である、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、
前記制御システムは、前記フィルタアセンブリにおけるフロー抵抗指数を監視して、前記フィルタアセンブリの前記動作状態を監視し、前記フロー抵抗指数は、前記フィルタアセンブリの両側での前記圧力差と前記フィルタアセンブリを通る前記流体の前記流量との間の関係に基づく、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、
前記フロー抵抗指数は、前記フィルタアセンブリの両側での前記圧力差を、前記フィルタアセンブリを通る前記流体の前記流量の指数パラメータ乗で割った値に基づく、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記フロー回路エレメントは調節可能な弁であり、前記制御システムは、前記弁の前記動作状態を監視する、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、
前記第１の検出条件は、前記弁の両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記弁を通る前記流体の流量である、システム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、
前記第１の検出条件は、前記フロー回路エレメントの両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記フロー回路エレメントを通る前記流体の流量である、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、
前記制御システムは、前記フロー回路エレメントのフロー抵抗指数を監視することで、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視し、前記フロー抵抗指数は、前記フロー回路エレメントの両側での前記圧力差と前記フロー回路エレメントを通る前記流体の前記流量との間の関係に基づく、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、
前記フロー抵抗指数は、前記フロー回路エレメントの両側での前記圧力差を、前記フロー回路エレメントを通る前記流体の前記流量の指数パラメータ乗で割った値に基づく、システム。
【請求項１１】
流体を移送するフロー回路エレメントの動作状態を監視する方法であって、
第１の検出条件を監視する第１のセンサおよび前記第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサを有する制御システムによって、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視することを含み、
前記制御システムは、前記第１の検出条件および前記第２の検出条件を解析して、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視するプロセッサを有する、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記フロー回路エレメントは、前記流体を濾過するフィルタを含むフィルタアセンブリであり、監視は、前記フィルタの前記動作状態を監視することを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
前記第１の検出条件は、前記フィルタアセンブリの両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記フィルタアセンブリを通る前記流体の流量である、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記制御システムは、前記フィルタアセンブリのフロー抵抗指数を監視することで、前記フィルタアセンブリの前記動作状態を監視し、前記フロー抵抗指数は、前記フィルタアセンブリの両側での前記圧力差と前記フィルタアセンブリを通る前記流体の前記流量との間の関係に基づく、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記フロー抵抗指数は、前記フィルタアセンブリの両側での前記圧力差を、前記フィルタアセンブリを通る前記流体の前記流量の指数パラメータ乗で割った値に基づく、方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、
前記フロー回路エレメントは、調節可能な弁であり、監視は、前記弁の前記動作状態を監視することを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記第１の検出条件は、前記弁の両端間の圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記弁を通る前記流体の流量である、方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法であって、
前記第１の検出条件は、前記フロー回路エレメントの両側での圧力差であり、前記第２の検出条件は、前記フロー回路エレメントを通る前記流体の流量である、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記制御システムは、前記フロー回路エレメントのフロー抵抗指数を監視することで、前記フロー回路エレメントの前記動作状態を監視し、前記フロー抵抗指数は、前記フロー回路エレメントの両側での前記圧力差と前記フロー回路エレメントを通る前記流体の前記流量との間の関係に基づく、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記フロー抵抗指数は、前記フロー回路エレメントの両側での前記圧力差を前記フロー回路エレメントを通る前記流体の前記流量の指数パラメータ乗の値で割った値指数に基づく、方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明の第１の態様は、流体を移送するシステムに関する。本システムは、フロー回路エレメントと、フロー回路エレメントの動作状態を監視する制御システムとを有することができる。流体の少なくとも一部は、第１のフロー回路エレメントを通って流れる。本制御システムは、第１の検出条件を監視する第１のセンサおよび第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサを有する。また、本制御システムは、第１の検出条件および第２の検出条件を解析し、フロー回路エレメントの動作状態を監視するプロセッサを有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第２の態様は、流体を移送するフロー回路エレメントの動作状態を監視する方法に関する。この方法は、第１の検出条件を監視する第１のセンサおよび第１の検出条件とは異なる第２の検出条件を監視する第２のセンサを有する制御システムによって、フロー回路エレメントの前記動作状態を監視することを含むことができる。この実施形態では、制御システムは、第１の検出条件および第２の検出条件を解析して、フロー回路エレメントの動作状態を監視するプロセッサを有する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態の流体システムを簡単化した説明図である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
液体供給源２２は、一以上の液体２４を提供する。用いらされる液体２４の種類は、流体１２の設計要求に応じて変更可能である。たとえば、液体２４は、脱イオン水またはそれ以外の種類の液体とすることができる。一実施形態において、液体供給源２２は、液体２４を保持する液体容器５０、液体ポンプ５２、および液体管路アセンブリ５４を有することができる。この実施形態では、液体ポンプ５２（たとえば、流体ポンプ）は、液体を、液体管路アセンブリ５４を通して、液体容器５０から混合タンクアセンブリ２６に移送する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
言い換えると、使用中でのフロー回路エレメント（粒子フィルタ）を監視しなければならない製造ラインにおいて、流体の生成の最適化を支援するために、本実施形態は、使用中での各フロー回路エレメントについて、最終製品である流体の品質に影響を与えることのない、各フロー回路エレメントの正確な交換時期を知るための適切な特性（フィルタ健全性パラメータ）を決定する、という構想を提供する。この機能を実現するために、本実施形態は、使用中での各フロー回路エレメントについて、実際の流体力学的な関係を正確に記述することができるモデル化構想を提供する。より良好なモデル化への鍵は、種々の流体のフロータイプをカバーできるように、各フロー回路エレメントにおける基本的な物理変数の間の関係（フィルタを通る流体流量、および、フィルタの両側での圧力差）をどのように記述するかということである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図３は、図１に示す流体システムとは別の流体システム３１０の一部の簡単化された説明図であり、プロセッサ７６およびデータストレージ７８を有する制御システム３２、管路アセンブリ３７０、第１のセンサ３８２、および第２のセンサ３８４を有し、それらは、上記およびに説明され図２に示された対応するコンポーネントと同様のものである。ただし、この実施形態では、フロー回路エレメント３３０は、管路アセンブリ３７０の中の流体フローを選択的に制御するために使用可能な調節可能流体弁である。流体弁３３０は、手動弁、または、アクチュエーターにより制御される弁とすることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図３において、制御システム３２は、弁３３０の動作状態を監視する監視システムとして機能し、弁３３０が正しく動作していること、および弁３３０が詰まっていないことを把握する。この実施形態では、弁３３０に関して、制御システム３２は、弁３３０の近傍における第１の検出条件を監視する第１のセンサ３８２、および弁３３０の近傍における第２の検出条件を監視する第２のセンサ３８４を有する。センサ３８２、３８４および検出条件は、図２を参照して上記説明したものと同様である。また、制御システム３２は、上記説明のようなフロー抵抗指数を算出して用いることで、弁３３０の健全性を監視することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図４Ａは、フロー回路エレメント（たとえば、フィルタ）を通る流量の時間経過による変化の包括的例を説明するライン４０６を含むグラフ４００である。この例においては、流量４０１は、フロー回路エレメントについての第２の検出条件とすることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５Ｂ】
2020508851.tif 000014
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５Ｃ】
2020508851.tif 000015
【国際調査報告】
2020508851.tif 000016