JPH04501295A - 自己封入フィルターポンプ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自己封入フィルターポンプ機構 【ｉ豆１ 本発明は、一般的には流体ポンプ装置に関し、さらに詳しくはポンプ動作中に流 入流体から微粒子状物体を除去するための装置に関する０本発明の好ましい実施 形態は、予め充填した使い捨てフィルターポンプバッグ機構をポンプ機構にモジ ュール取り替え方式で接続し、特定の送り先へ正確な量の超純粋または高度に濾 過した液体を配送するためのポンプ輸送上よび濾過機構を構成する。

１１１１豊ＩＪ 現代の化学、生物医学、食品加工技術および他の用途では、各種の処理工程のた めに、注意深く調整した流体の正確な配置を必要とすることが多い、流体配置が 特に重要である工業分野の一つは半導体製造工業である。この工業では、処理工 程で、液状の、反応性の高い化学薬品を厳密に測定した量で投入する必要がある のが一般的である。さらに、流体が配置前に微粒物体により汚染されない様にす ることも非常に重要である。この理由から、流体の濾過は不可欠な工程である。

多くの場合、輸送、ポンプ、配置および濾過は、個別の装置により独立して行な う個別の処理工程になっている。このために、移動工程で多数の装置接続が必要 になる。このことも、接続面の不調和、扱いにくい空間利用、閉じ込められた気 泡、その他の、一体化されていない装置固有の問題点につながる。

濾過工程およびポンプ／配量工程を組み合わせた先行技術の装置は、１９８４年 １１月２０日にＬハウザーに与えられた米国特許第４，４８３．６６５号に記載 されている。この装置は、濾過およびポンプ動作を行なうための個別の構成部分 を使用しているが、それらを一つの装置に接続している。この装置は、これら二 つの構成部分のために個別のバルブ機構を使用している０氏久工二の装置に使用 されているポンプ機構は、共通ベローズ型のポンプで、そのベローズから離れて 位置するフィルターを備えている。

反応性が高い、または超純粋物質に特に適した流体のポンプ輸送方法は、空気圧 ダイヤフラムポンプである。

この方法では、バルブ素子を開閉するために空気圧または真空を利用して作動す るバルブ機構を採用している。

この技術と非反応性材料特にテフロン製の可撓性隔膜との組み合わせにより、反 応性の高い流体を正確に、安全にポンプ輸送および配量することができる。

特に効率的なポンプ輸送機構が、１９８７年９月１日発行の米国特許第４．６９ ０．６２１号の「フィルターポンプヘッド機構」と題する発明者自身の特許に開 示されている。この発明の開示では、フィルター装置が、空気作動するダイヤフ ラム型ポンプに、フィルターを容易に取り外して清掃上よび交換できる様に取り 付けられている。

流体が永久固定部品の中を通過する型のポンプ装置に考えられる欠点の一つは、 フィルターの清掃、フィルターの交換、あるいは液体の変更の度に必ず一定量の 流体が失われることである。このことは、ポンプ輸送する流体が特に高価である 場合のみならず、その流体が特に腐食性で、作業者がそれに触れると健康上の危 険性が生じる場合にも非常に重要である。さらに、先行技術の流体ポンプ輸送方 法では、本来の容器で流体を輸送し、次いでポンプ輸送機構を通して使用する地 点へその流体を送るために、中間容器を経由する移送工程が生じる。移送工程に は常に、接続地点で固有の漏れの可能性がある。

効率を最大にし、漏れを最少に抑えるには、接続および移送工程をできるだけ無 くすのが望ましい。

１１夏ＩＪ そこで、本発明の目的は、自己封入様式で流体をポンプ輸送し、濾過するための 機構を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、同一のポンプ装置を各種の異なった流体の輸送に使 用できる様に、モジエール式自己封入流体ポンプバッグと共に使用できるポンプ 機構を提供することである。

本発明の他の目的は、特定のポンプ装置によりポンプ輸送されている流体の性質 または種類を、漏れや清掃工程の必要なしに、迅速に、容易に変換できる機構を 提供することである。

本発明の別の目的は、製造者が腐食性の、汚染され易い、あるいは高価な流体を 、小さな、使用量に予め包装することができる機構を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、フィルター膜の濾過容量が、その中を配送される流 体の量に適合した濾過ポンプ輸送機構を提供することである。

本発明は、幾つかの交換可能なフィルター右よび流体バッグ機構のどれとでも接 続でき、その流体バッグ機構から望ましい流出位置へ流体をポンプ輸送または配 置制御することができるポンプ輸送装置を含む、自己封入フィルターポンプ機構 である０本発明は、腐食性が高く、非常に高価な流体を正確に配量する必要があ る半導体製造技術の様な用途に特に好適である。また、本発明は、濾過した、分 離した流体を正確に配送する必要がある、生物医学的処理、化学薬品混合、食品 加工、その他の用途にも特に適している。

簡単に説明すると、本発明の好ましい実施形態は、様々な性質の流体をポンプ輸 送するのに適した自己封入フィルターポンプ機構である。このポンプ機構は、交 換可能なフィルター右よび流体バッグ機構を受け入れ、作動させることができる ポンプ部分を含む、そのポンプ機構は、第一ケース半分および第二ケース半分か らなり、その各半分が、それぞれ適合する様に並んだ中央ポンプ空間上よび一対 のバルブ空間を有する。このポンプ機構は使用者が容易に開く、および／または 閉じた位置に固定することができる。

フィルターおよび流体バッグ機構は、可撓性があり望ましい量の流体を収容する ことができる流体バッグ部分、およびポンプ機構に接続して、バッグ部分から出 口への一体の流れを効果的に制御する延長部分を備えている。

出口は流体の送り先へ直接向けるか、あるいはチューブ機構または他の配送機構 に接続することができる。延長部分は、流体流路および中央のポンプ輸送および 濾過空間を取り囲む一対のバルブ空間を含む、フィルターおよび流体バッグ機構 全体は、テフロンの様な可撓性の５　不透過性材料からなる。

本発明の利点は、流体が常に作動するポンプ部品と決して接触しない様に、流体 容器、フィルターおよびポンプ流路が同じ自己封入部分の中にあることである。

本発明のもう一つの利点は、ポンプ輸送している流体を交換する、あるいはフィ ルターを交換する場合に、ポンプを再組み立てする必要がないことである。

本発明の別の利点は、すべての可動部分が完全に、使い捨てバッグ機構の一部で あることである。

本発明の他の利点は、フィルターを、その中を通して配量すべき流体の体積に正 確に等しい容量を有する様に選択することができ、使用者がフィルターを過度に 使用する危険性がないことである。

本発明のさらに別の利点は、ポンプ輸送力の大部分が重力により得られることで ある。

本発明のもう一つの利点は、空気圧制御機構により、流体の流れを非常に正確に 制御できることである。

本発明の他の利点は、バッグ機構に可撓性があり、壁が流体室内でたわむことが できるので、流体またはポンプ右よびフィルタ一部分に気体状の物質が混入しな いことである。これによって、揮発性または空気に対する反応性がある流体をポ ンプ輸送することができ、通路への気泡混入よるポンプ作動障害を防ぐことがで きる。

本発明のこれらのおよび他の目的上よび利点は、以下に記載する説明、添付の図 面および請求項により、当業者には明らかである。

を 図１は、本発明に係わる自己封入フィルターポンプ機構の好ましい実施態様の、 運転配置の斜視図である。

図２は、本発明に係わるフィルターおよび流体バッグ機構部分の上面図である。

図３は、フィルターおよび流体バッグ機構のポンプ延長部およびそれを取り囲む ポンプ装置を示す、図ＩＪ５よび図２の線３−３に沿って見た断面図である。

図４は、ポンプ作動部内の、別のフィルターを取り付ける構造を詳細に示すため に切り取った、図３の配置と類似の詳細断面図である。

ン 本発明の好ましい実施態様は、正確に制御した量の濾過流体を予め選択した送り 先へ配送するための自己封入フィルターポンプ機構である０本発明は、半導体製 造、生物医学用途、および食品加工を始めとする、広範囲な用途に使用すること ができる１本発明もよ、流体の製造業者および／または包装業者がその流体を、 本フィルターポンプ機構の使い捨て部分内にすでに含まれた最終位置に供給する 様になっているので、最終使用者はその流体を望ましい送り先へポンプ輸送され た後までその流体を取り扱う必要が全くない。

ここで図１１．：Ｉｌｌして、本発明の自己封入フィルターポンプ機構を斜視図 で示し、全体的に番号（１０）で表す、この図から、自己封入フィルターポンプ 機構（１０）力＄ポンプ機構（１２）およびフィルターおよび流体ノ（ラグ機構 （１４）を含むのが分かる。これら２つの個別の構成部分力５−緒に作動してポ ンプ機構（ｌＯ）を形成する。フィルター右よび流体バッグ機構（１４）には、 それが未使用品の場合、予め決められた量の流体（１６）が充填されており、そ の流体を使用者が選択する望ましい送り先へポンプ輸送する。この流体輸送機構 は、そのフィルターおよび流体ノくラグ機？ｌｌ　（１４＋を、図１に一般的な 例を示す）＼ンガー（ｌδ）＆こ吊して使用する。

図１Ｊ５よび図２に最も分かり易く示す様畠こ、フィルターおよび流体バッグ機 構（１４）は、配置前の特定の流体（１６）を封入する容器部分（２０）、およ びポンプ機構（１２）に接続し、本質的にその中に収容される延長部分（２２） を含む、フィルター右よび流体バッグ機構（！４）の外表面は、一般に透明また は半透明なポリエチレンの様な、柔軟性のある構造材料でできたバッグＩ！　＋ ２４１からなる。バッグ壁（２４）の内面にはバッグライナー（２６）が連続溶 接（２８）により取り付けである。このバッグライナー（ｚ６）も、フィルター および流体バッグ機構（１４）内に収容される特定の流体（１６）に対して不透 過性の柔軟性材料からなる。この材料は、はとんどの目的に、可撓性および耐劣 化性が優れたテフロンが使用される。

容器部分（２０１の一端にはハンガーフラップ（３６）が形成されている。この ハンガーフラップ（３０）には、ハンガー（１８）に効果的に吊下げられる様に ハンガ一孔（３２）が開いている。ハンガーフラップ（３０）は通常、バッグ壁 （２４）の一部である。

容器部分（２０）内で、バッグ壁（２４）および内側のバッグライナー（２６） が拡張し、特定流体（１６）を受け入れる貯蔵室（３４）を形成する。この貯蔵 室（３４）の容積は、単一のフィルターおよび流体バッグ機構（１４）において 配送されるべき望ましい量の流体（１６）を収容できる様に選択する。

流体が貯蔵室（３４）からポンプ輸送される際に、流体が望ましい送り先へ配送 されるのに悪影響を与える真空の発生を−ぐために壁が内側につぶれる様に、貯 蔵室（３４）の領域においてバッグ壁＋２４１Ｊ５よびバッグライナー（２６） は特に可撓性を必要とする。この点で、容器部分は、医学用途で使用される血液 およびプラズマバッグと同じ様に機能する。

流体（１６）は、流体貯蔵室（３４）から延長部分（２２）内に含゛　まれる一 連の流体流路（３５）に入る。　この流体流路（３５）は、流体（１６）に、バ ッグ機構（１４）から望ましい送り先への流体（１６）の流れを制御する第一バ ルブ（３６）、ポンプ区域（３７）および第二バルブ（３８）を通って流れる通 路を与える。

第一通路部分（３９）は貯蔵室（３４）を、図３に関してより詳細に説明する第 一バルブ（３６）に位置する第一バルブ泡鐘部（ｖａｌｖｅ　ｂｕｂｂｌｅ）（ ４０１に接続する８図１から分かる様に、第一流体制限クランプ（４２）を第一 通路部分（３９）の上に置き、そこを通る流体の流れを制限することができる。

この第一流体制限クランプ（４２）は、通常バッグ機構（１４）の輸送および貯 蔵の際は所定の位置にあり、流体（１６）が各流体流路（３５）にはいるのを防 ぐ。

第二の通路部分（４４）は第一バルブ泡鐘部（４０）と、延長部分（２２）内の ポンプ区域（３８）の中央に位置するポンプ／フィルター泡鐘部（４６）との間 に伸びている。　ポンプ／フィルター泡鐘部（４６）は、第一バルブ泡鐘部（４ ０）より著しく大きく、その中に、ポンプ作動中に流体（１６）から微粒子、コ ロイド状浮遊物および不純物を除去するフィルター膜（４８）がある。

第三通路部分（５０）はポンプ／フィルター泡鐘部（４６）を、第二バルブ（３ ８）の区域に位置する、第一バルブ泡鰺部（４０）と類似の第二バルブ泡鐘部（ ５２）に接続している。第四通路部分（５４）は第二バルブ泡鐘部（５２）から 出口（５６）に伸びており、その出口は、直接望ましい流体送り先に位置してい ても、あるいはその後の配送用外部配管またはチューブに接続していてもよい、 ポンプを使用していない時、あるいは出口（５６）に流体が来ない様にしたい時 に漏れを防ぐために、第二流体制限クランプ（５８）を第四通路部分（５４）の 上に配置することができる。

図２に示す、フィルターおよび流体バッグ機構（１４）の好ましい実施形態では 、一対の固定具用孔（６０）がバッグ壁（２４）に形成されてあり、ポンプ機構 （１２）を密閉した作動位置に保持する場合に、ボルト（図３参照）の様な固定 具を通すことができる。

バッグ機構とポンプ機構（１２）の相互作用は、図３の断面図から最もよく理解 できる。この、図１および２の締３−３に沿って見た断面図は、バッグ機構（１ ４）の延長部分（２２）をポンプ機構（１２）のポンプハウジング（６２）内に 取り付け、作動させる状態を示す。

ポンプハウジング（６２）は、結合された第一のガスケット（６５）を備えた第 一ポンプ半分（６４１Ｊ５よび結合された第二のガスケット（６７）を備＾た第 二ポンプ半分（６６）を含む。

図３では、第一ポンプ半分（６４）をポンプ機構（１２）の上側部分として、第 二ポンプ半分（６６）は下側部分として示す。

運転の際、ポンプハウジングは貯蔵室（３４）の下に吊下げられ、２つのポンプ 半分は隣り合わせに配置される。ポンプ半分（６４）Ｊ３よび（６６）は、製造 に適した材料からなる実質的に中空でないブロックである。これらのブロックは 、製造者の所望に応じて、金属、硬質プラスチック、その他の好適な材料で形成 することができる。ポンプハウジング（６２）は流体（１６）とは決して接触し ないので、ハウジングの材料は、特定流体（１６）に対して特別な特性を有する 必要はない。

予め成形された上側および下側ガスケット（６５１１５よび（６７）は、２つの ポンプ半分の間にあって、延長部分（２２）の位置決めおよびクッションの役目 を果たす、ガスケット＋６５１および（６７）の形状は、本質的に延長部分（２ ２）の形状に一致し、流体流路（６５）に沿って切り取っである。これによって 、ガスケット（６５１４３よび（６７）は、第一および第二バルブ（３６アよび ３８）およびポンプ区域（３７）のための空気圧シール並びに位置合わせ部材と して作用する。

固定具用孔（６０）はガスケット＋６５）Ｊ５よび（６月にも対応する位置に開 いている。

密封の程度を高め、延長部分（２２）の材料を保護するために、ガスケット（６ ５）および（６７）は、該第−バルブ（３６１゜該第二バルブ（３δ）および該 ポンプ輸送区域（３７）の近くに０−リングまたは同等の一体成形した部分を備 えている。

流体流路（３５）に近いガスケット（６５）および（６７）の縁部は、保護性を 増すために強化しである。

ポンプハウジング（６２）には、図１から分かる様に、複数の空気圧コネクター （６８）があり、空気圧チューブ（７０）を経由して離れた所にある空気圧制御 装置（７２）に接続しており、ポンプ機構（１２）内の第一および第二バルブ（ ３６および３δ）を開閉し、ポンプ（３７）を作動させる。また、ポンプハウジ ング内には様々な空気通路（７４）も形成され、空気圧チューブ（７０）をハウ ジング（６２）内部に接続している。

図３に示す様に、第一ポンプ半分（６４）は、その下側表面の、バッグ機構（１ ４）の第一バルブ泡鐘部（４０）を受け入れる位置に、第一バルブ窪み（７６） を有する。　この第一バルブ窪み（７６）が、第二ポンプ半分（６６）の対向表 面と共に第一バルブ室（７８）を形成する。この第一バルブ室（７８）は、第一 バルブ泡鐘部（４０）の可撓性薄膜が膨張および収縮できる空間を備えている。

第一空気圧通路（８０）が第一バルブ室（７８）を第一空気圧コネクター（８２ ）に接続する。

第一空気圧通路（８０）を通して第一バルブ塞（７８１に空気圧をかけることに より、図３に点線でに示す様に、第一バルブ泡鐘部（４０）の部分を圧迫し、圧 力の程度に応じて、第一バルブ室を通る流体通路が無（なるかまたは制限され゛ る様に第一バルブ室を遮断する。第一バルブ（３６）を閉じるのに平らな表面で 十分なので、第一バルブ高み（７６）に対応して第二ポンプ半分（６６）に窪み を設ける必要はない。

図３から分かる様に、第一バルブ泡鐘部（４２）を直接取り囲んでいる第一通路 部分（３８）および第二通路部分（５Ｇ）は剛体補強チューブ（８４）を備えて いる。溶接部（２δ）によりバッグライナー（２６）の内側に取り付けられたこ の剛体補強チューブ（８４）は、可変流体流路（３６１が、フィルターおよび流 体バッグ機構（１４）上の第一ポンプ半分＋６４）＋５よび第二ポンプ半分（６ ６）によってかけられる機械的な圧力を含めて、何らかの理由でつぶれるがある いはふさがれるのを防ぐ作用をする。同様な剛体補強チューブ（８４）が、ポン プ機構（＋２）の反対側で、第二バルブ泡鐘部（５２）の近くにも使用されてい る。

第二バルブ泡鐘部（５２）は、第一バルブ泡鐘部（４０）と同様の空間内に位置 している。この場合、第一ポンプ半分（６４）が、第二ポンプ半分（６６）の対 応する平らな面と共に第二バルブ室（δ８）を形成する第二バルブ窪み（８６） を有する。第二バルブ室（δ８）は、第二空気圧通路（９０）により。

第二空気圧コネクター（９２）に接続している。第二バルブ（３δ）の機能は第 一バルブ（３６）のそれと同様である０図３では説明のために、破線により、第 二空気圧通路（９０）から負の空気圧がかかり、第二バルブ泡鐘部（５２）を上 方に、第二バルブ窪み（８６）の中に変形させている様に図示しである。これに より、第二バルブ（３８）は確実に開いたままである。

自己封入フィルターポンプ機構（ｌＯ）における流体のポンプ輸送および濾過工 程は、第一ポンプ半分（６４）と第二ポンプ半分（６６）との間に形成された中 央ポンプ室（９４）の中で行なわれる。ポンプ室（９４）は、第一ポンプ半分（ ６４）中に形成された上側高み（９６）および第二ポンプ半分（６６）中に形成 された対応する下側高み（９８）により形成される。

上側痛み（９６）は第三の空気圧通路（１００）により第三の空気圧コネクター （１０２１に接続され、一方、これと対応して、下側高み（１０４１は第四空気 圧通路（１０４１により第四の空気圧コネクター（１０６１に接続されている。

ポンプ室（９４）内圧力の空気圧制御は、第三の空気圧通路（１０Ｇ）および第 四空気圧通路（１０４）に正または負の空気圧を調整してかけることにより達成 できる０図３では、空気圧はかかっておらず、ポンプ／フィルター泡鐘部（４６ ）は変形していない、しかし、負の空気圧をかけるとポンプ／フィルター泡鐘部 （４６）は外側に、上右よび下側高み（９６および９８）の中に拡張し、正の空 気圧をかけるとポンプ／フィルター泡鐘部（４６）は内側に、フィルター膜（４ ８）に向かってつぶれることは容易に分かる。

フィルター膜（４８）をポンプ／フィルター泡鐘部（４６）内に取り付ける方法 は、自己封入フィルターポンプ機構（１０）の運転にとって重要である０図３か ら、フィルター膜（４８）の一端がポンプ／フィルター泡鐘部（４６）の一端で バッグライナー（２６）の上側部分に取り付けてあり、フィルター膜（４８）の 反対側の端部は下側に取り付けであるのが分かる。この構造により、第二通路部 分（４４）からポンプ室（９４）に入る流体は、第三通路部分（５０）を通過し 、最終的に出口（５６）に送られるためには、フィルター膜（４δ）を確実に通 過しなければならない。

第一ポンプ半分（６４）を第二ポンプ半分（６６）に固定するための各種の方法 を使用することができる。必要なのは、第一バルブ室（７８１，第二バルブ室（ ８８）およびポンプ室（９４）を空気圧的に周囲から隔離すること、および中間 接続を十分堅くして、自己封入フィルターポンプ機構（ｌＯ）の各種の部品を保 持することである。一つの方法では、図３の破線で示す様に、ポンプハウジング （６２）中のボルトチューブ（１１０１の中を通って伸びる一対のボルトコネク ター（１０♂）を使用する。ボルトコネクター（１０８１の一端にある締め付は ナツト（１１２１を、ポンプ半分＋６４１４３よび（６６）間が完全に密閉され 、空気圧作動するバルブおよびポンプ室が密閉され、適切に作動する様になるま で締め付ける０図２に示す固定具用孔（６０）はまさにこの固定方法のためにあ るのであり、ボルトコネクター（１０８１はその中を通る。

図１に別の固定方法を示すが、そこではポンプケース（６２）の一端に取り付け られたクラムシェルヒンジ（１１４）が、第一ポンプ半分（６４）を第二ポンプ 半分（６６）に接続している６図１に破線で示す掛金機構（１１６１がポンプハ ウジング（６２）の反対側にあり、ポンプハウジング（６２）を必要な時に密閉 位置に固定する。ちょうつがい固定方法の利点は、フィルターおよび流体バッグ 機構（１４）を交換する際に非常に容易に、且つ迅速に開閉できることある。

ポンプ半分（６４１Ｊ３よび（６６）を−緒に固定するボルトコネクタ一方法の 利点は、締め付はナツト（１１２１を締め付けることにより、より正確に固定調 節でき、場合によってはより良好な密閉度が達成されることである。これらの両 固定方法および他の方法も考えられる。

ポンプ輸送工程の際に、流体がフィルター膜（４８）を確実に通過する別の方法 を図４の詳細拡大図に示す、この方法では、フィルター薄膜（４８）がポンプ泡 鐘部（４Ｇ）を真直に横切っているが、流体（１６）が出口（５６）に到達する にはフィルター（４８）を通過しなければならない。

図４の別の方法では、フィルター膜（４８）をその周辺部でエツジリング（１１ ♂）に、接着剤（ｉｚｏ）または溶接（２８）により接着しである。エツジリン グ（１１δ）はフィルター膜（４８）よりも厚くしてあり、他の部品に取り付け られる様により頑丈になっている。エツジリング（１１ｇ）は、ポンプ／フィル ター泡鐘部（４６）の周辺部で、流体（１６）がポンプ泡鐘部（４６）に出入り する所の近（を除いて、バッグライナー（２６）に直接接続している。これらの 位置で、エツジリング（１１δ）は、第二通路部分（４４）の末端に位置する第 一ブロック（ｉ２２）に接着し、第三通路部分（５ｏ）の末端で第ニブロック（ １２４１に接着している。一方、第一ブロック（１２２１および第ニブロック（ １２４）はバッグライナー（２６）に接着している。

第一および第ニブロック（１２２Ｊ５よび１２４）は、本質的に同様な、中空で ない円筒であり、エツジリング（１１８１を受け入れるための細長穴（１２６１ をその内面側に有する。

しかし、流体（１６）を流すために、第一ブロック（１２２）は第一片寄りチュ ーブ＋１２８１を有し、第ニブロック（１２４）は第二片寄りチューブ（１３０ １を有する。第二通路部分（４４）からポンプ泡鐘部（４６）に入り込む流体だ けが第一片寄りチューブ（１２８）を通過する様に、中空でないブロックはバッ グライナー（２６）に密封されている。同様に、ポンプ泡鐘部（４６）から第三 流体通路部分（５ｏ）への唯一の出口は第二片寄りチューブ（１３０）経由にな る。第一および第ニブロック（１２２１３よび１２４）は、第一片寄りチューブ （１２ｇ＞および第二片寄りチューブ（１３０１がフィルター膜（４８）の両側 に位置する様に配置しである。この配置により、出口（５６）に到達する流体は すべて先ずフィルター薄膜（４８）を通過することになり、したがって、濾過さ れた流体だけが望ましい送り先へ配送されることになる。

好ましい実施形態（１ｏ）では、ポンプケース（６２）は鋳造アルミニウム金属 で造られ、流体バッグ機構（１４）はテフロン製である。２０ｃｐｓ粘度のホト レジストの様な代表的な用途におけるフィルター膜はミリポア　コーポレーショ ン製の０．２ミルテフロン薄膜である。貯蔵室（３４）の一般的な容量は１リツ トルである。他の材料、寸法および容量も、特定用途に対する使用者の自由な判 断により使用できる。

自己封入フィルターポンプ機構（ｌＯ）の好ましい実施形態で使用できる空気圧 制御装置（７２）の一つは、カリフォルニ乙　サンタクララのアドバンスト　コ ントロールエンジニャリング社から市販されているマリナーボンブシステムであ る。ミリボアコーポレーション、その他から入手できる他のポンプ制御機構も使 用できる。

本発明から逸れることなく、この機構および装置の各種の変形および改良が可能 である。当業者なら、容易にその他の実施形態および使用方法を理解することが できる。したがって、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の精 神および範囲は添付の請求項に含まれる。

本発明の自己封入フィルターポンプ機構（１０）およびその変更態様では、従来 の空気圧制御および流体配送装置とともに使用することができる。これらの装置 は、特に半導体製造、生物化学処理用途および食品混合装置に使用できる。ポン プ機構（ｌＯ）と関連して使用される空気圧ポンプ輸送およびバルブ機構は、非 常に広範囲な化学的特性および粘度を有する流体を制御することができる。

本発明の自己封入フィルターポンプ機構（ｌＯ）は実質的に下記の様に運転する 。使用者は、ポンプ機構（１２）を一連の空気圧チューブ（７０）により空気圧 制御装置（７２）に接続する。空気圧制御装置（７２）を停止し、ポンプ機構（ １２）を開いて、第一ポンプ半分（６４）と第二ポンプ半分（６６）を分離する 。これは、ちょうつがい方式では開くことにより、あるいは固定ナツト（１，１ ２＋を緩め、ポンプ半分を離すことにより達成される。

次いで、特定の用途に合わせてフィルターおよび流体バッグ機構（１４）を選択 し、ハンガ一孔（３２）により、ハンガー（１８）または他の装置から吊り下げ る。第一パルプ泡鐘部（４０）、ポンプ／フィルター泡鐘部（４６１ＪＳよび第 二バルブ泡鐘部（５２）がそれぞれ第一バルブ室（７８）、ポンプ室ｆ９４Ｈ！ よび第二バルブ室（８８）と並列する様に、延長部分（２２）をポンプ機構（１ ２）の中に設置する。

延長部分（２２）を適切に配置したら、ポンプハウジング（６２）を閉じ、空気 圧バルブおよびポンプ室が確実に密封される様に、所定の固定方法により固定す る１次いで。

出口（５６）を望ましい送り先へ向けるか、あるいは各種の方法の一つにより、 他の配管に接続する６次いで、第一および第二流体制限クランプ（４２４３よび ５８）を除去すれば、ポンプ機構（１０）のポンプ輸送準備完了となる。

第一流体制限クランプ（４２）を使用前に所定の位置に着けておかない場合もあ る。運転前にソイ２ルター膜（４８）を予め流体（１６）により湿らせておくの が有利である場合には、この配置が望ましい、また、場合によっては、特に流体 がフィルター膜（４８）を劣化させる様な性質を持たない場合、あるいは第二流 体制限クランプ（５８）を通過して漏れることがない様な場合には、フィルター および流体バッグ機構（１４）を交換する際に時間を節約するためにフィルター を予防するのが望ましい。

流体（１６）を出口（５６）ヘボンブ輸送する場合、第一空気圧通路（８０）に 負の空気圧をかけて第一バルブ泡鐘部（４ｏ）を開き、一方、第二空気圧通路（ ９０）に正の空気圧をかけて第二バルブを閉じてオ＜、第三および第四空気圧通 路（１００および１０２）に負の空気圧をかけて、フィルター／ポンプ泡鐘部（ ４６）の内部容量を増加させる。この動作と、フィルター右よび流体バッグ機構 （１４）はハンガー（１８）から吊り下げているので、重力の作用との組み合わ せにより、流体（１６）はポンプ／フィルター泡鐘部（４６）の中に流れ込む、 ポンプ／フィルター泡鐘部（４６）が望ましい程度に満たされた時、第一空気圧 通路（８ｏ）を通して正の空気圧をかけることにより、第一バルブ泡鐘部（４ｏ ）を閉じる。

次いで第二空気圧通路（９０）に負の空気圧をかけて第二バルブ泡鐘部（５２） を開（０次いで第四空気圧通路（１０４）および第三空気圧通路＋１００１　［ 第四通路（１０４）の圧力をかけながら］に正の空気圧をかけることにより、流 体（１６）をフィルター膜（４８）に通過させる。場合によっては、第三空気圧 通路１１００１に圧力をかける前に、第四空気圧通路（１０４１に正の空気圧を かけるのが望ましいこともある。

これは、最初に流体（１６）をフィルター薄膜（４８）を通過させ、次いでその 流体（１６）を第三および第四通路部分（５０および５２）を通して出口（５６ ）に輸送する場合に有利である。

一回のポンプ行程で配送される流体（１６）の量は、ポンプ／フィルター泡鐘部 （４６）の容量、およびポンプ室（９４）にかかる正および負の両方の空気圧の 程度により決定される。これは通常、実験的にめられ、望ましい量の流体（１６ ）を出口（５６）に配送する様に、空気圧制御装置（７２）をプログラム化する 。

上記の工程は、貯蔵室（３４）の中身が空になるまで、何度でも、使用者の望む 頻度で繰り返すことができる。中身が空になった時点で、ポンプケース（６２） を開き、フィルター右よび流体バッグ機構（１４）を交換し、全工程を繰り返す ことができる。

使用する流体（１６）の性質は、選択した特定のフィルターおよび流体バッグ機 構（１４）により根本的に異なる。このポンプ機構（１２）は、広範囲なフィル ター右よび流体バッグ機構（１４）のどれとでも使用することができる。この方 法により、どの様な数の望ましい成分でも、同じポンプ機構（１２）を使用して 最終的な混合物にすることができる。

本発明の自己封入フィルターポンプ機構（１０１Ｊ５よびその考えられる各種の 実施形態により、濾過した流体のポンプ輸送に右いて数多（の利点が得られるの で、広範囲な市場が存在すると考えられる。このことは、特に半導体製造、化学 品混合用途、生物医学用途および食品加工技術に当てはまる。この機構は、正確 な量の、汚染されていない、揮発性、反応性あるいは様々な粘度の物質を望まし い送り先へポンプ輸送するのに特に適している。

この機構は異なった種類の流体にも適用できるので、著しい利点が得られる。し たがって、本発明の商業的な有用性および工業的な応用性は非常に広いと考えら れる。

国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．ポンプケース、そのポンプケースに挿入される液体パック機構および空気圧 手段を具備する流体ポンプ輸送機構であって、 前記ポンプケースは、ａ）前記ケースの外部上の第一の位置を第一バルブ空間に 、ｂ）前記第一バルブ空間をポンプ輸送空間に、ｃ）前記ポンプ輸送空間を第二 バルブ空間に、ｄ）前記第二バルブ空間を前記ケースの外部上の第二の位置に接 続する一連のポンプ通路、前記第一および第二バルブ空間および前記ポンプ輸送 空間を前記ケースの外部上のそれぞれの空気圧コネクターに接続する複数の空気 圧通路、および前記第一および第二空気圧空間および前記ポンプ輸送空間を互い 同士からおよび周囲の大気から隔離するための空気圧隔離手段を含み、前記流体 バッグ機構は流体を収容するための容器部分および延長部分を含み、前記延長部 分がａ）前記容器部分を第一バルブ泡鐘部に、ｂ）前記第一バルブ泡鐘部をポン プ泡鐘部に、ｃ）前記ポンプ泡鐘部を第二バルブ泡鐘部に、ｄ）前記第二バルブ 泡鐘部を出口に接続するための一連の流体流路を含み、前記流体流路および前記 泡鐘部が前記のそれぞれのポンプ通路および前記ポンプケースの前記空間に対応 しかつそれらに結合されるように適合され、 前記空気圧手段は前記第一および第二バルブ空間に正および負の空気圧を選択的 にかけ、前記第一および第二バルブ泡鐘部を選択的に開閉し、流体を選択的に阻 止および通過させ、前記ポンプ空間に正および員の空気圧をかけ、前記ポンプ泡 鐘部を制御しながら収縮および膨張させ、制御した量の流体をその中を通してポ ンプ輸送する、流体ポンプ輸送機構。
2. ２．前記ポンプ泡鐘部がその中にフィルター手段を含み、このフィルター手段は 、流体が前記第一バルブ泡鐘部から、前犯フィルター手段を通って、前記第二バ ルブ泡鐘部にのみ通過できる様に配置されている請求項１記載のポンプ輸送機構 。
3. ３．前記フィルター手段が半透性膜の形である請求項２記載のポンプ輸送機構。
4. ４．ポンプケースが第一半分および第二半分を含み、前記第一および第二半分が 、取り付け手段により、互いに結合されるようになっている請求項１記載のポン プ輸送横機。
5. ５．前記取り付け手段が、前記ポンプ半分を通って伸びる一対のボルトコネクタ ーからなる請求項４記載のボンブ輸送機構。
6. ６．前記取り付け手段が、ヒンジ要素および対向ラッチからなる請求項４記載の ポンプ輸送機構。
7. ７．前記空気圧隔離手段が、前記第一ポンプ半分に隣接する第一ガスケット、お よび前記第二ポンプ半分に隣接する第二ガスケットを含み、前記ガスケットが互 いにおよび前記流体バッグ機構の延長部分と結合し、空気圧シールを形成してい る請求項４記載のポンプ輸送機構。
8. ８．前記流体流路が、特定の位置以外でつぶれるのを防ぐために構造的に補強さ れている請求項１記載のポンプ輸送機構。
9. ９．特定の位置で、および特定の場合に、前記流体流路をつぶし、閉じるために 使用する複数の制限クランプをさらに含む請求項８記載のポンプ輸送機構。
10. １０．前記流体バック機構がさらに、 外部の構造的バック壁、内部のバッグライナー、および 通常の使用に際して前記流体が前記バッグライナーだけと接触する様に、前記バ ッグライナーをそれ自体とおよび前記バック壁と結合する溶接部手段を含む請求 項１記載のポンプ輸送機構。
11. １１．流体バックがさらにハンガー取り付け手段を含み、その取り付け手段によ り、重力がその装置を通過する前記流体の流れを助ける様に、流体バックを外部 の支持体から吊り下げ得る請求項１記載のポンプ輸送機構。
12. １２．制御された量の特定流体をポンプ輸送するための装置において、 選択した流体の一つを満たすための貯藏室と、外部からの圧力によってふさぎ閉 じるバルブ泡鐘部手段を含むポンプ結合部分とをそれぞれ含む複数の代替流体バ ッグ機構、およびその選択された流体をポンプ輸送するために外部からの正また は負の圧力によって制御しながら膨張および収縮できるポンプ泡鐘部手段、およ び前記貯藏室を前記バルブ泡鐘部手段および前記ポンプ泡鐘部手段を通して出口 に接続する流体通路を形成すること、および、 前記流体バッグ機構の挿入および交換のために開き、運転のために閉じることが できるポンプ構成部分であって、前記バルブ泡鐘部手段および前記ポンプ泡鐘部 手段の関連する一つずつを受け入れるための受け入れ空間、前記流体通路の少な くとも一部分を受け入れるための通路手段、および運転中に前記バルブ泡鐘部手 段および前記ポンプ泡鐘部手段に前記外部圧力を選択的にかけるための圧力手段 を含む前記ポンプ構成部分を備えることから構成される改良。
13. １３．前記貯藏室はその中から流体が除去されるにつれて内側につぶれる様に可 撓性を有することを特徴とする請求項１２記載の改良。
14. １４．前記バルブ泡鐘部手段が第一バルブ泡鐘部および第二バルブ泡鐘部を含み 、 前記ポンプ泡鐘部手段が、前記第一および前記第二バルブ泡鐘部の中間の前記流 体通路上に位置するポンプ輸送泡鐘部を含むことを特徴とする請求項１２記載の 改良。
15. １５．前記ポンプ泡鐘部がその中に、前記流体通路を、前記貯藏室を含む未濾過 部分と、前記出口を含む濾過部分とに分けるフィルター構成要素を含むことを特 徴とする請求項１４記載の改良。
16. １６．前記フィルター構成要素が前記膨張および収縮を妨害しない様に、さらに その最大限の表面積に前記未濾過部分中の液体が到達する様に、前記フィルター 構成要素が前記ポンプバルブの膨張および収縮方向に対してほぼ直角に配置され ていることを特徴とする請求項１５記載の改良。
17. １７．前記フィルター構成要素は前記ポンプ泡鐘部の内側に接続されそこに密封 されている円板の形状であることを特徴とする請求項１５記載の改良。
18. １８．前記ポンプ構成部分は、その間の前記流体通路の周囲に圧力シールを形成 することができるように互いに固定された２つの結合される半分からなるポンプ ケースを含み、 前記圧力手段は、前記ポンプケース中に独立して形成されるとともにその外側を 前記第一および第二バルブ泡鐘部および前記ポンプ泡鐘部に関連する前記受け入 れ空間に接続する複数の空気圧通路、正および負の空気圧を選択的に供給するた めの空気圧制御手段、および前記空気圧通路および前記空気圧制御手段を接続す るための空気圧コネクターを含むことを特徴とする請求項１４記載の改良。
19. １９．前記フィルター構成要素が周辺部で前記ポンプ泡鐘部に接続した円板状フ ィルターであり、前記第一バルブ泡鐘部から前記ポンプ泡鐘部へ入り込む前記流 体通路が前記フィルターの片側にあり、一方、前記ポンプ泡鐘部から前記第二バ ルブ泡鐘部に出ていく流体通路は前記フィルターの反対側にあることを特徴とす る請求項１５記載の改良。
20. ２０．前記円板状フィルターが、半径方向の内側にフィルター膜を、半径方向の 外側に環状エッジリンクを有し、このエッジリングがその縁部で前記流体バック 機構に接続し、 前記入り口に第一ブロックがあり、この第一ブロックが前記エッジリンクの一部 を受け入れそのブロックの中を通して形成された第一片寄りチューブを有し、こ の第一片寄りチューブが前記未濾過部分にあり、前記第一ブロックは流体が前記 第一片寄りチューブを通る以外は前記ポンプ泡鐘部へ流れ込まない様に流体を阻 止し、前記出口に第二ブロックがあり、この第二ブロックは本質的に前記第一ブ ロックと同等であり、前記第二ブロックが第二片寄りチューブを有し、モこを通 して、前記濾過部分内でのみ流体を通過させることを特徴とする請求項１９記載 の改良。