JP2004003443A - Fluid machineries, such as pump and accumulator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベローズ式ポンプ及びアキュムレータなどの流体機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体製造装置におけるICや液晶の表面洗浄等の各種処理に際して薬液の循環や移送などに使用されるポンプは、ポンプの動作によってパーティクルの発生がないベローズ式ポンプやダイヤフラム式ポンプが使用されている(例えば、特開平3−179184号公報)。また、この種のポンプはベローズの往復運動により脈動が発生するため、この脈動を低減するためにアキュムレータが併用される(例えば、特開平6−17752号公報や特開平10−196521号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記ベローズ式ポンプやダイヤフラム式ポンプ、アキュムレータなどでは、洗浄等の処理性能の低下を防ぐためにポンプ内やアキュムレータ内において、移送液の滞留が少なく、常に新しい液が供給されることが要求されるが、特にベローズ式のポンプやアキュムレータなどでは、ポンプの吸込口やアキュムレータの流入口がそれぞれのベローズの軸線方向(往復運動方向)と平行な方向に吸込み液や流入液を液室内に噴出するように開口されているため、それぞれのベローズの伸縮部分に液が滞留しやすく、汚染されやすかった。また、半導体のウエハーやコンピュータ内蔵のハードディスク等の化学的機械研磨[ケミカルメカニカルポリッシング(CMP)]の研磨液としてシリカ等のスラリーなどの沈殿する物質を含む液を使用する場合、沈殿物質がポンプ内やアキュムレータ内に沈降したり、凝集しやすく、ポンプ、アキュムレータの寿命に影響することがあった。
【0004】
本発明の目的は、このような問題を解消するためになされたもので、ポンプやアキュムレータの内部での液の滞留を少なくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質がポンプやアキュムレータの内部に沈降したり凝集するのを防止できる流体機器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る発明は、ポンプ本体の内部に、軸線方向に伸縮変形可能な有底筒状のベローズよりなる隔膜がこれの下端開口周縁部を前記ポンプ本体の底壁体に固定して駆動伸縮運動するようにかつ該隔膜の内側に液室を形成するよう備えられるとともに、前記底壁体の液室に臨む内壁に吸込口及び吐出口が設けられており、前記隔膜の駆動伸縮運動により前記吸込口から前記液室内に液体を吸込む行程と、前記液室内の液体を吐出口から吐出す行程と交互に行うようにしてある往復動ポンプよりなる、流体機器であって、前記吸込口が、前記液室内の、前記軸線方向とは異なる方向にある前記隔膜の内周壁に向けて吸込み液を噴出するよう設けられていることに特徴を有するものである。
【0006】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の流体機器において、前記吸込口が、ポンプ本体の前記液室に臨む内壁より液室内に突出するよう固定された吸込用逆止弁の突出先端部の側面に設けられたものである。
【0007】
請求項1、請求項2に記載の発明によれば、吸込口が隔膜の内周壁に向けて吸込み液を噴出するよう設けられているので、吸込口から噴出する吸込み液は隔膜の内周に沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室内が撹拌される。したがって、液室内での液の滞留を少なくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室内に沈殿したり、凝集するのを防止できることになる。
【0008】
請求項3に係る発明は、アキュムレータ本体の内部に、軸線方向に伸縮変形可能な有底筒状のベローズよりなる隔膜がこれの下端開口周縁部を前記アキュムレータ本体の底壁体に固定して該隔膜の内側に液室を、外側に空気室をそれぞれ形成するよう備えられるとともに、アキュムレータ本体の前記液室に臨む内壁に流入口及び流出口が設けられており、前記液室内の液圧に対して空気室内の空気圧によってバランスするようにしてあるアキュムレータよりなる、流体機器であって、前記流入口が、前記液室内の、前記軸線方向とは異なる方向にある前記隔膜の内周壁に向けて流入液を噴出するよう設けられていることに特徴を有するものである。
【0009】
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の流体機器において、流入口が、アキュムレータ本体の前記液室に臨む内壁より液室内に突出するよう固定された吐出用逆止弁の突出先端部の側面に設けられたものである。
【0010】
請求項3、請求項4に記載の発明によれば、流入口が隔膜の内周壁に向けて流入液を噴出するよう設けられているので、流入口から噴出する流入液は隔膜の内周に沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室内が撹拌される。したがって、液室内での液の滞留を少なくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室内に沈殿したり、凝集するのを防止できることになる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流体機器の一実施例を図1ないし図9に基づき説明する。この実施例の流体機器は往復動ポンプPとこれの脈動を減少するアキュムレータAとを組み合わせてなる。
【0012】
図1において、往復動ポンプPのポンプ本体1は、上端が上壁2で塞がれた円筒状のケーシング3と、このケーシング3の開放下端を気密状に塞ぐ底壁体4とを有してなる。その底壁体4に液体の流入路5及び流出路6が形成されている。
【0013】
ケーシング3内にはその軸線B方向に沿って伸縮変形可能な有底円筒状のベローズよりなる隔膜7が軸線Bを縦にして配設されている。この隔膜7は耐熱性、耐薬品性に優れるPTFE(ポリ四フッ化エチレン)、PFA(パーフロロアルコキシ)等のフッ素樹脂で成形され、その下端開口周縁部7aを環状固定板8により底壁体4の上側面に気密状に押付け固定することにより、ポンプ本体1の内部空間が隔膜7の内側の液室9と隔膜7の外側の空気室10とに隔離される。
【0014】
図2において、上記隔膜7は、これの山折り部71と谷折り部72を上下に交互に連続形成してなる伸縮部分が伸長状態のときはもとより、同図(a)、(b)、(c)に示すごとく収縮状態のときも、各山折り部71の上下の襞状部71a,71bのうち下側の襞状部71bが軸線Bに向かって下り傾斜する形に形成されている。各山折り部71の収縮状態下での下側の襞状部71bの傾斜角α、すなわち軸線Bに直交する水平線Lと成す角度αは1〜45゜、より好ましくは5〜15゜とする。ただし、各山折り部71の上側の襞状部71aは、これの収縮状態下において、同図(a)に示すごとく下側の襞状部71bと同一傾斜角で下り傾斜状に形成すること、同図(b)に示すごとく軸線Bに直交する水平線Lと平行に水平に形成すること、あるいは同図(c)に示すごとく軸線Bに向かって上り傾斜する形に形成することは任意である。なお、各山折り部71及び谷折り部72のそれぞれの折目部分のコーナには図示例では角をつけているが、その角にアール(二点鎖線R)を付けてもよい。
【0015】
図1において、ポンプ本体1には隔膜7を駆動伸縮運動させる往復駆動装置22が備えられる。この往復駆動装置22は、ポンプ本体1の上壁2の上面側にシリンダ11をこれの軸線が隔膜7の軸線Bと一致するように形成し、シリンダ11内を往復動するピストン12を上壁2を貫通するピストンロッド13で隔膜7の閉鎖上端部7bの中央部と連結している。そして、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置(図示省略)から送給される加圧空気がシリンダ11及び上壁2にそれぞれ形成した空気孔14,15を介してシリンダ11の内部と空気室10に交互に供給されるようにしている。すなわち、シリンダ11には近接センサー16a,16bが取り付けられる一方、ピストン12にセンサー感知部材17が取り付けられ、ピストン12の往復動に伴いセンサー感知部材17が近接センサー16a,16bに交互に近接することにより加圧空気供給装置から送給される加圧空気のシリンダー11内への供給と空気室10への供給とが自動的に交互に切り替えられるように構成している。このピストン12の往復動に伴ってベローズよりなる隔膜7が駆動伸縮運動する。
【0016】
上記ポンプ本体1の底壁体4の液室9に臨む内壁4aには吸込口18及び吐出口19がそれぞれ、流入路5及び流出路6と連通するように設けられる。内壁4aは、吐出口19に向かって1〜45゜、より好ましくは5〜15゜の下り傾斜をつけた形に形成し、好ましく円錐状に形成される内壁4aの最も低い位置に吐出口19を形成するのがよい。ただし、吐出口19は隔膜7の軸線B上にあること、あるいは該軸線Bより偏した位置にあることは問うものではない。
【0017】
吸込口18は、内壁4aより液室9内に突出するよう底壁体4に固定された吸込用逆止弁20の突出先端部の側面に、液室9内の、軸線B方向とは異なる方向にある円周壁9aすなわち図示例ではベローズよりなる隔膜7の内周壁に向けて吸込み液を噴出するよう設けられている。
【0018】
図3に示すように、吸込用逆止弁20は筒状の弁ケーシング201とボール弁体202よりなり、弁ケーシング201はこれの軸線Dを縦にして底壁体4に固定されている。図示例の吸込用逆止弁20はボール弁体202を上下二段に備える構造としている。弁ケーシング201は上下に二分割されて第1弁ケーシング201aと第2弁ケーシング201bよりなり、第1弁ケーシング201aと第2弁ケーシング201bにそれぞれ第1ボール弁体202a、第2ボール弁体202bを内装している。
【0019】
第1弁ケーシング201aは筒状に形成されて下端に入口203を開口し、その外周に設けた雄ねじ204を底壁体4に設けた雌ねじ205にねじ込むことによりその軸線Dを縦にして底壁体4に固定される。
第2弁ケーシング201bは第1弁ケーシング201aよりも径大な筒状に形成されて上端の側面に上記吸込口18を開口し、その下端外周に雄ねじ207を設けている。この第2弁ケーシング201bはこれの雄ねじ207を底壁体4の前記雌ねじ205より上段側に該雌ねじ205の内径よりも径大に設けた雌ねじ208にねじ込むとともに、その下端内周に設けた雌ねじ209を第1弁ケーシング201aの外周上端の雄ねじ210にねじ込むことにより第1弁ケーシング201aと同心状にかつ液室9内に突出するよう底壁体4に固定される。その際、第1弁ケーシング201aの上端と第2弁ケーシング201bの内周下端との間に、弁座211を有する弁座体212が組み込まれる。また第1弁ケーシング201a下端の入口203に臨む流入路5の開口端に弁座213が設けられている。なお、第1,2弁ケーシング201a,201b及び第1,2ボール弁体202a,202bは、隔膜7の材質と同様に耐熱性、耐薬品性に優れるPTFE、PFA等のフッ素樹脂で成形されている。
【0020】
しかるときは、第1弁ケーシング201a内の弁座213に第1ボール弁体202aが自重により密着し、第2弁ケーシング201b内の弁座211には第2ボール弁体202bが自重により密着して液体の逆流を防ぐ。液体の吸込み時には、第1,2ボール弁体202a,202bが弁座213,211からそれぞれ上方へ離されて開弁し、流入路5からの液体が第1弁ケーシング201aの内周に設けた縦溝214と第1ボール弁体202aとの間、及び第2弁ケーシング201bの内周に設けた縦溝215と第2ボール弁体202bとの間を通って第2弁ケーシング201bの吸込口18から液室9内の円周壁9aに向けて噴出される。
【0021】
この時、吸込口18は、吸込み液を液室9内の、軸線B方向とは異なる方向にある円周壁9aに向けて噴出するよう設けられているので、吸込口18より噴出される液は図4にその流れ方向を矢印Sで示すごとく液室9内の円周壁9aに沿って旋回し、この旋回流により液室9内の、特に隔膜7の伸縮部分での停滞や凝集を無くすることができ、常に新しい液と入れ替えることができる。図4は隔膜7を伸長させて液を吸込む行程の状態を、図5は隔膜7を収縮させて液を吐出する行程の状態を示しており、図6は図5におけるH−H線断面図である。なお、図4及び図5では吸込用逆止弁20として単一の弁ケーシング201内にボール弁体202を1個だけ備えるものが示されている。
【0022】
一方、アキュムレータAにおいて、図1に示すように、このアキュムレータ本体25は、上端が上壁26で塞がれた円筒状のケーシング27と、このケーシング27の開放下端を気密状に塞ぐ底壁体28とを有してなる。
【0023】
ケーシング27内にその軸線C方向に沿って伸縮変形可能な有底円筒状のベローズよりなる隔膜29が軸線Cを縦にして配設されている。この隔膜29は耐熱性、耐薬品性に優れるPTFE、PFA等のフッ素樹脂で成形され、その下端開口周縁部29aは環状固定板30により底壁体28の上側面に気密状に押付け固定することにより、アキュムレータ本体25の内部空間が隔膜29の内側の液室31と隔膜29の外側の空気室32とに隔離される。
【0024】
アキュムレータ本体25の底壁体28には液体の流入路33及び流出路34が形成される。底壁体28の液室31に臨む内壁28aには流入口23及び流出口24がそれぞれ流入路33及び流出路34と連通するよう設けられている。流入路33は上記往復動ポンプPの流出路6の下流端側に継手65を介して連通状に接続される。
【0025】
アキュムレータAの液室31の内壁28aは、往復動ポンプPの液室の内壁4aの場合と同様に、流出口24に向かって1〜45゜、より好ましくは5〜15゜の下り傾斜をつけた形に形成し、好ましくは円錐状に形成される内壁28aの最も低い位置に流出口24を形成するのがよい。ただし、流出口24は隔膜29の軸線C上にあること、あるいは該軸線Cより偏した位置にあることは問うものではない。
【0026】
上記隔膜29は、往復動ポンプPの隔膜7の場合と同様に、図7に示すように、隔膜29の山折り部291と谷折り部292を上下に交互に連続形成してなる伸縮部分が伸長状態のときはもとより、同図(a)、(b)、(c)に示すごとく収縮状態のときも、各山折り部291の上下の襞状部291a,291bのうち下側の襞状部291bが、軸線Cに向かって下り傾斜する形に形成されている。上記の各山折り部291の収縮状態下での下側の襞状部291bの傾斜角α、すなわち軸線Cに直交する水平線Lと成す角度αは、1〜45゜、好ましくは5〜15゜とする。ただし、各山折り部291の上側の襞状部291aは、これの収縮状態下において、同図(a)に示すごとく下側の襞状部291bと同一傾斜角で下り傾斜状に形成すること、同図(b)に示すごとく軸線Cに直交する水平線Lと平行に水平に形成すること、あるいは同図(c)に示すごとく軸線Cに向かって上り傾斜する形に形成することは任意である。なお、各山折り部291及び谷折り部292のそれぞれの折目部分のコーナには図示例では角をつけているが、その角にアール(二点鎖線R)を付けてもよい。
【0027】
図1及び図8において、上記液室31の内壁28aの流入口23は、内壁28aより液室31内に突出するよう底壁体28に固定された吐出用逆止弁21の突出先端部の側面に、液室31内の、軸線C方向とは異なる方向にある円周壁31aすなわち図示例ではベローズよりなる隔膜29の内周壁に向けて流入液を噴出するよう設けられている。
【0028】
吐出用逆止弁21は、上記吸込用逆止弁20の構造と同じ構造を有するものである。図8に示すように、吐出用逆止弁21は筒状の弁ケーシング220とボール弁体221よりなり、弁ケーシング220はこれの軸線Gを縦にして底壁体28に固定されている。弁ケーシング220は上下に二分割されて第1弁ケーシング220aと第2弁ケーシング220bよりなり、第1弁ケーシング220aと第2弁ケーシング220bにそれぞれ第1ボール弁体221a、第2ボール弁体221bを内装している。
【0029】
第1弁ケーシング220aは筒状に形成されて下端に入口223を開口し、その外周に設けた雄ねじ224を底壁体28に設けた雌ねじ225にねじ込むことによりその軸線Gを縦にして底壁体28に固定される。
第2弁ケーシング220bは第1弁ケーシング220aよりも径大な筒状に形成されて上端の側面に上記流入口23を開口し、その下端外周に雄ねじ227を設けている。この第2弁ケーシング220bはこれの雄ねじ227を底壁体28の前記雌ねじ225の上段側に該雌ねじ225の内径よりも径大に設けた雌ねじ228にねじ込むとともに、その下端内周に設けた雌ねじ229を第1弁ケーシング220aの外周上端の雄ねじ230にねじ込むことにより第1弁ケーシング220aと同心状にかつ液室31内に突出するよう底壁体28に固定される。その際、第1弁ケーシング220aの上端と第2弁ケーシング220bの内周下端との間に、弁座230を有する弁座体231が組み込まれる。また第1弁ケーシング220a下端の入口223に臨む流入路33の開口端に弁座232が設けられている。
【0030】
しかるときは、第1弁ケーシング221a内の弁座232に第1ボール弁体221aが自重により密着し、第2弁ケーシング220b内の弁座230には第2ボール弁体221bが自重により密着して液体の逆流を防ぐ。液体の液室31への吐出時には第1,2ボール弁体221a,221bが弁座232,230からそれぞれ上方へ離されて開弁し、往復動ポンプPからの液体が第1弁ケーシング220aの内周に設けた縦溝233と第1ボール弁体221aとの間、及び第2弁ケーシング220bの内周に設けた縦溝234と第2ボール弁体221bとの間を通って第2弁ケーシング220bの流入口23から液室31内の円周壁31aに向かって噴出される。
【0031】
この時、流入口23は、流入液を液室31内の、軸線C心方向とは異なる方向にある円周壁31aに向けて噴出するよう設けられているので、流入口23より噴出される液は液室31内の円周壁31aに沿って旋回し、この旋回流により液室31内の、特に隔膜29の伸縮部分での停滞や凝集を無くすることができ、常に新しい液と入れ替えることができる。
なお、上記第1,2弁ケーシング220a,220b及び第1,2ボール弁体221a,221bは、吸込用逆止弁20のそれらと同様に耐熱性、耐薬品性に優れるPTFE、PFA等のフッ素樹脂で成形されている。
【0032】
図9に示すように、アキュムレータAの上記ケーシング27の上壁26の外面中央付近には空気出入口35を形成し、この空気出入口35内にフランジ36付きのバルブケース37を嵌合するとともに、フランジ36を上壁26の外側にボルト38等で着脱可能に締結固定している。
【0033】
バルブケース37には給気口39と排気口40とを平行に並べて形成している。給気口39には、上記液室31の容量が所定範囲を越えて増大したとき、上記空気室32内へ移送液の最大圧力値以上の圧力の空気を供給して空気室32内の封入圧を上昇させる自動給気バルブ機構41が設けられる。排気口40には、液室31の容量が所定範囲を越えて減少したとき、空気室32内から排気して該空気室32内の封入圧を下降させる自動排気バルブ機構42が設けられる。
【0034】
自動給気バルブ機構41は、バルブケース37に給気口39と連通状に形成した給気弁室43と、この弁室43内でその軸線方向に沿って摺動自在で給気口39を開閉作動する給気弁体44と、この弁体44を常に閉成位置に付勢するスプリング45と、内端部に給気弁体44の弁座46を備えるとともに給気弁室43と空気室32とを連通させる貫通孔47を有してバルブケース37にねじ込み固定されたガイド部材48と、このガイド部材48の貫通孔47内にスライド自在に挿通された弁押し棒49と、を有してなる。液室31内の液圧が平均圧の状態で隔膜29が基準位置Sにある状態では、給気弁体44がガイド部材48の弁座46に密接して給気口39を閉成するとともに、弁押し棒49の空気室32内に臨む端部49aが隔膜29の閉鎖上端部29bとストロークEだけ離間している。
【0035】
一方、自動排気バルブ機構42は、バルブケース37に排気口40と連通状に形成した排気弁室50と、この弁室50内でその軸線方向に沿って摺動自在で排気口40を開閉作動する排気弁体51と、この弁体51を先端に、鍔部52を後端にそれぞれ備えた排気弁棒53と、排気弁室50内にねじ込み固定され、排気弁棒53が挿通される貫通孔54を有するスプリング受体55と、排気弁棒53の後端側にスライド自在に挿通され、鍔部52で抜止めされている筒形のスライダー56と、排気弁体51とスプリング受体55との間に配設された閉成用スプリング57と、スプリング受体55とスライダー56との間に配された開成用スプリング58と、を有してなる。スプリング受体55の貫通孔54の内径は排気弁棒53の軸径よりも大きくて両者間に隙間59が形成され、この隙間59を介して排気弁室50と空気室32とが連通している。隔膜29が基準位置Sにある状態において、排気弁体51は排気口40を閉成するとともに排気弁棒53の後端の鍔部52はスライダー56の閉鎖端部56aの内面からストロークFだけ離間している。
【0036】
バルブケース37の空気室側端は図9に仮想線60で示すごとく空気室32内の方向に延長させ、この延長端に、隔膜29が液室31を拡大させる方向に所定のストロークEを越えて上記弁押し棒49を動作させるまで移動したときに隔膜29のそれ以上の移動を規制するためのストッパー61を設けている。
【0037】
次に、上記構成の往復動ポンプP及びアキュムレータAの動作について説明する。
いま、コンプレッサーなどの加圧空気供給装置(図示省略)から加圧空気をシリンダ11の内部に空気孔14を介して供給すると、ピストン12は図1のx方向へ上昇し、隔膜7が同一方向に伸長動作して流入路5内の移送液を吸込用逆止弁20を経て吸込口18から液室9内の円周壁9aに向けて噴出する。このとき、吸込口18から噴出する吸込み液は液室9内の円周壁9aに沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室内が撹拌されるので、液室9内での液の滞留をなくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室9内に沈殿したり、凝集するのをよく防止できる。上記加圧空気を空気室10内に空気孔15を介して供給し、空気孔14から排気すると、ピストン12は図1のy方向へ下降し、隔膜7が同一方向に収縮動作して液室9内の移送液を吐出口19より吐出する。このように、シリンダ11内のピストン12の往復運動によって隔膜7が伸縮往復運動することにより、吸込口18からの吸込み行程と吐出口19への吐出し行程とを交互に繰り返して所定の往復動ポンプ作用が行われる。このような往復動ポンプPの作動により移送液が所定の部位に向けて送給されると、往復動ポンプ吐出圧は山部と谷部との繰り返しによる脈動を発生する。
【0038】
ここで、往復動ポンプPにおける液室9内から吐出口19を経て吐出される移送液は、アキュムレータAの流入路33及び流入口23を経て吐出用逆止弁21の流入口23から液室31内の円周壁31aに向けて噴出され、この液室31に一時的に貯溜されたのち流出口24から流出路34へと流出される。このとき、移送液の吐出圧が吐出圧曲線の山部にある場合、移送液は液室31の容量を増大するように隔膜29を伸長変形させるので、その圧力が吸収される。この時、液室31から流出される移送液の流量は往復動ポンプPから送給されてくる流量よりも少なくなる。
前記のように流入口23からの移送液は液室31内の円周壁31aに向けて噴出されるので、この流入液は液室31内の円周壁31aに沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室31内が撹拌される。したがって、液室31内での液の滞留を少なくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室31内に沈殿したり、凝集するのをよく防止できる。
【0039】
また、上記移送液の吐出圧が吐出圧曲線の谷部にさしかかると、アキュムレータAの隔膜29の伸長変形に伴い圧縮された空気室32内の封入圧よりも移送液の圧力が低くなるので、隔膜29は収縮変形する。この時、往復動ポンプPから液室31内に流入する移送液の流量よりも液室31から流出する流量が多くなる。この繰り返し動作、つまり液室31の容量変化によって上記脈動が吸収され低減されることになる。
【0040】
ところで、上記のような動作中において、往復動ポンプPからの吐出圧が上昇変動すると、移送液によって液室31の容量が増大し、隔膜29が大きく伸長変形することになる。この隔膜29の伸長変形量が所定範囲Eを越えると、隔膜29の閉鎖上端部29bが弁押し棒49を弁室内方向へ押す。これによって、自動給気バルブ機構41における給気弁体44がスプリング45に抗して開成されて給気口39を通じて高い空気圧が空気室32内へ供給され、該空気室32内の封入圧が上昇する。したがって、隔膜29のストロークEを越えての伸長変形量が規制されて、液室31の容量が過度に増大することが抑えられる。その際、バルブケース37の空気室側端に上記ストッパー61を設けておくと、隔膜29の閉鎖上端部29bが該ストッパー61に当接し、隔膜29が過剰に伸長変形するのを確実に防止できるため、その破損予防に有利である。そして、空気室32内の封入圧の上昇に伴い隔膜29が基準位置Sに向けて収縮するので、弁押し棒49が隔膜29の閉鎖上端部29bから離れ、給気弁体44が再び閉成位置に戻って空気室32内の封入圧が調整状態に固定される。
【0041】
一方、往復動ポンプPからの吐出圧が下降変動すると、移送液によって液室31の容量が減少し、隔膜29が大きく収縮変形することになる。この隔膜29の収縮変形量が所定範囲Fを越えると、隔膜29の閉鎖上端部29bの収縮方向bへの移動に伴って自動排気バルブ機構42のスライダー56が開成用スプリング58の付勢作用により隔膜29の収縮方向bへ移動し、スライダー56の閉鎖端部56aの内面が排気弁棒53の鍔部52に係合する。これによって、排気弁棒53がb方向に移動して排気弁体51が排気口40を開成するので、空気室32内の封入空気が排気口40から大気中に排出されて空気室32内の封入圧が低下する。したがって、隔膜29のストロークFを越えての収縮変形量が規制されて、液室31の容量が過度に減少することが抑えられる。そして、空気室32内の封入圧の減少に伴い隔膜29が基準位置Sに向けて伸長するので、スライダー56が隔膜29の閉鎖上端部29bで押されてa方向に移動しながら開成用スプリング58を圧縮させ、排気弁体51が閉成用スプリング57の付勢作用で再び排気口40を閉成する。これによって空気室32内の封入圧が調整状態に固定される。その結果、往復動ポンプPの液室9からの吐出圧の変動にかかわらず、脈動を効率的に吸収して脈動幅が小さく抑えられることになる。
【0042】
上記実施例のアキュムレータでは空気室32に自動給気バルブ機構33及び自動排気バルブ機構34よりなる圧力自動調整機構を付けているが、空気室32は空気出入口35さえあればよく、圧力自動調整機構は必ずしも必要とするものではない。その圧力調整は手動で行うものであってもよい。
【0043】
上記実施例のように、往復動ポンプPにおいて吸込口18は吸込用逆止弁20の突出先端部の側面に形成することにより吸込み液が液室9内の軸線B方向とは異なる方向にある円周壁9aに向けて噴出するように設けているので、液室9内に噴出される液、特にスラリー等の沈殿物質を含む液も円周壁9aに沿って旋回しながら流動し、液室9内の円周壁9a、特に上記実施例ではベローズよりなる隔膜7の伸縮部分にも滞留を起こすことなく、常に新しい液と入れ替わる作用を発揮する。また、アキュムレータAにおいても、流入口23は吐出用逆止弁21の突出先端部の側面に形成することにより液を液室31内の軸線C方向とは異なる方向にある円周壁31aに向けて噴出するように設けているので、液室31内に噴出される液は円周壁31aに沿って旋回しながら流動し、滞留を起こすことなく、常に新しい液と入れ替えられる。
【0044】
上記実施例では、往復動ポンプPにおいて吸込口18が吸込用逆止弁20の突出先端部の側面に形成されているが、図10に示すごとく吸込口18はポンプ本体1の内壁4a自体に液室9内の円周壁9aに向けて液を噴出するよう斜め上向きに開口するものであってもよい。また、アキュムレータAにおいても流出口23は吐出用逆止弁21の突出先端部の側面に形成するに代えて、アキュムレータ本体25の内壁28a自体に液室31内の円周壁31aに向けて液を噴出するよう斜め上向きに開口するものであってもよい。
【0045】
上記実施例では、往復動ポンプPの隔膜7及びアキュムレータAの隔膜29はそれぞれの軸線B,Cを縦(垂直)にして設けてあるので、スラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が隔膜7,29の伸縮部分に滞留するのを可及的に減少することができるが、これに限定されるものではなく、往復動ポンプPの隔膜7及びアキュムレータAの隔膜29はそれぞれの軸線B,Cを横(水平)にするタイプの往復動ポンプP及びアキュムレータAであってもよい。
また、往復動ポンプPの吸込用逆止弁20及び吐出用逆止弁21はそれぞれ、弁ケーシング201,220を縦にしてこの弁ケーシング201,220内の弁座211(213),230(232)にボール弁体202,221が自重により密着して液体の逆流を防ぐという、ボール付勢用ばねを用いない自重閉止機構を採用してあるので、スラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質がそれぞれの逆止弁20,21の内部に滞留したり、凝集するのを防止できて有利であるが、これに限定されず、ボール付勢用ばねを用いる機構の吸込用逆止弁20及び吐出用逆止弁21であってもよい。
【0046】
吸込用逆止弁20及び吐出用逆止弁21はそれぞれ、上記実施例のようにボール弁体202,221を上下2段に備えて二重閉止構造にしてあると、確実な移送液の定量送りを保証できて有利であり、また弁ケーシング201,220はそれぞれ、ボール弁体202,221を上下2段に組込み易いように上下に二分割する第1弁ケーシング201a,220aと第2弁ケーシング201b,220bとで構成されているが、これに限定されるものではなく、単一のボール弁体202を備えるものであってもよく、また弁ケーシング201,220もそれぞれ単一体に構成することもできる(図4参照)。
【0047】
往復動ポンプPにおいて、液室9の内壁4aを吐出口19に向かって下り傾斜をつけた形に形成していると、スラリー等の沈殿物質を含む液も内壁4aの下り傾斜面に沿ってスムーズに吐出口19に向かって吐き出すことができ、沈殿物質が内壁4aに溜まって固まることも防止できて有利であるが、その内壁4aはフラットであってもよい。同様に、アキュムレータAにおいても、液室31の内壁28aを流出口24に向かって下り傾斜をつけた形に形成しているので、スラリー等の沈殿物質を含む液も内壁28aの下り傾斜面に沿ってスムーズに流出口24に向かって吐き出すことができ、沈殿物質が内壁28aに溜まって固まることも防止することができるが、その内壁28aはフラットであってもよい。
【0048】
往復動ポンプPにおいて、隔膜7の山折り部71と谷折り部72を上下に交互に連続形成してなる伸縮部分が伸長状態のときはもとより、収縮状態のときも、各山折り部71の上下の襞状部71a,71bのうち下側の襞状部71bが、軸線Bに向かって下り傾斜する形に形成されているので、移送液としてスラリー等の沈殿物質を含む移送液を使用する場合も、隔膜7内において沈殿物質は山折り部71の下側の襞状部71bの内面の下り傾斜面に沿って滑り落ち易く、その襞状部71bの内面上に停滞して溜まるようなことがなく、前記円錐状の内壁4a上における沈殿物の滞留防止と相俟って往復動ポンプP内での沈殿物の沈殿や凝集をより一層効果的に防止することができる。同様に、アキュムレータAにおいても、移送液としてスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も、隔膜29内において沈殿物質は山折り部291の下側の襞状部291bの内面の下り傾斜面に沿って滑り落ち易く、その襞状部291bの内面上に停滞して溜まるようなことを防止でき、前記円錐状の内壁28a上における沈殿物の滞留防止と相俟ってアキュムレータA内での沈殿物の沈殿や凝集をより一層効果的に防止することができる。しかし、必ずしもそうした形状の隔膜7,29に限定されるものではない。
【0049】
なお、本発明の流体機器は、上記実施例のように往復動ポンプPにこれの脈動を防止するアキュムレータAを併設したものに限られず、図11に示すごとく往復動ポンプP単独で構成されるものにも同様に適用できることは言うまでもない。この場合、復動ポンプP単独で構成すること、及び吐出用逆止弁21を吐出路6の下流端側に外付けしていること以外は、上記往復動ポンプPの構成と同様であるので、同一部材に同一符号を付するをもってその説明を省略する。さらに言うならば、スラリー等の沈殿物質を含む液に限らず、滞留をきらう純度がシビアーな超純水あるいは薬液等に対しても、本発明は適用できるものである。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、往復動ポンプやアキュムレータにおいて吸込口や流入口から噴出する液は隔膜の内周壁に沿って旋回流を生起し、この旋回流により液室内が撹拌されるので、液室内での液の滞留をなくして常に新しい液の供給を可能にし、またスラリー等の沈殿物質を含む液を使用する場合も沈殿物質が液室内に沈殿したり、凝集するのをよく防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】流体機器の往復動ポンプ及びアキュムレータの縦断正面図である。
【図2】往復動ポンプの隔膜の伸縮部分の拡大断面図である。
【図3】往復動ポンプの吸込用逆止弁の拡大断面図である。
【図4】往復動ポンプの吸込み行程での液の流れ状態を示す断面図である。
【図5】往復動ポンプの吐出行程での液の流れ状態を示す断面図である。
【図6】図5におけるH−H線断面図である。
【図7】アキュムレータの隔膜の伸縮部分の拡大断面図である。
【図8】アキュムレータ内に配設された往復動ポンプの吐出用逆止弁の拡大断面図である。
【図9】アキュムレータの圧力自動調整機構の拡大縦断正面図である。
【図10】他の実施例を示す往復動ポンプの要部の断面図である。
【図11】更に他の実施例を示す往復動ポンプの全体縦断正面図である。
【符号の説明】
P 往復動ポンプ
B ポンプ本体の軸線
1 ポンプ本体
4 往復動ポンプの底壁体
4a 内壁
5 往復動ポンプの流入路
6 往復動ポンプの流出路
7 往復動ポンプの隔膜
9 往復動ポンプの液室
18 吸込口
19 吐出口
20 吸込用逆止弁
21 吐出用逆止弁
A アキュムレータ
C アキュムレータ本体の軸線
23 アキュムレータの流入口
24 アキュムレータの流出口
25 アキュムレータ本体
29 アキュムレータの隔膜
31 アキュムレータの液室
32 アキュムレータの空気室
33 アキュムレータの流入路
34 アキュムレータの流出路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid device such as a bellows pump and an accumulator.
[0002]
[Prior art]
For example, a bellows pump or a diaphragm pump that does not generate particles due to the operation of a pump is used as a pump used for circulating or transferring a chemical solution in various processes such as cleaning of the surface of an IC or a liquid crystal in a semiconductor manufacturing apparatus. (For example, JP-A-3-179184). In addition, since this type of pump generates pulsation due to the reciprocating motion of the bellows, an accumulator is used in combination to reduce the pulsation (for example, JP-A-6-17752 and JP-A-10-196521).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned bellows type pump, diaphragm type pump, accumulator, etc., in order to prevent a decrease in processing performance such as washing, it is required that the transfer liquid stays in the pump and the accumulator in a small amount, and that a new liquid is constantly supplied. However, particularly in bellows type pumps and accumulators, the suction port of the pump and the inflow port of the accumulator eject suction liquid and inflow liquid into the liquid chamber in a direction parallel to the axial direction (reciprocating direction) of each bellows. As a result, the liquid easily stayed in the stretchable portions of the bellows, and was easily contaminated. In addition, when a liquid containing a substance that precipitates, such as a slurry such as silica, is used as a polishing liquid for chemical mechanical polishing [Chemical Mechanical Polishing (CMP)] of a semiconductor wafer or a hard disk built into a computer, the precipitated substance is used in the pump. Or settled in the accumulator or aggregated, which could affect the life of the pump and the accumulator.
[0004]
An object of the present invention is to solve such a problem, to reduce the stagnation of a liquid inside a pump or an accumulator, to always supply a new liquid, and to reduce a sediment such as a slurry. It is an object of the present invention to provide a fluid device that can prevent a precipitated substance from settling or aggregating inside a pump or an accumulator even when a liquid containing the same is used.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that a diaphragm made of a bottomed tubular bellows that can expand and contract in the axial direction is fixed to the bottom wall of the pump body inside the pump body. And a liquid chamber is formed inside the diaphragm, and a suction port and a discharge port are provided on an inner wall of the bottom wall facing the liquid chamber, so that the diaphragm is driven. A fluid device comprising a reciprocating pump configured to alternately perform a process of sucking the liquid from the suction port into the liquid chamber through the expansion port and a process of discharging the liquid in the liquid chamber from the discharge port, The suction port is provided so as to jet the suction liquid toward an inner peripheral wall of the diaphragm in a direction different from the axial direction in the liquid chamber.
[0006]
The invention according to
[0007]
According to the first and second aspects of the present invention, since the suction port is provided so as to jet the suction liquid toward the inner peripheral wall of the diaphragm, the suction liquid spouting from the suction port is formed on the inner periphery of the diaphragm. A swirling flow is generated along the swirling flow, and the liquid chamber is stirred by the swirling flow. Therefore, the retention of the liquid in the liquid chamber is reduced so that a new liquid can always be supplied.Also, when a liquid containing a precipitated substance such as a slurry is used, the precipitated substance is prevented from settling or coagulating in the liquid chamber. Can be prevented.
[0008]
The invention according to claim 3 is characterized in that, in the accumulator main body, a diaphragm formed of a bottomed cylindrical bellows which can be expanded and contracted in the axial direction is fixed to a bottom wall of the accumulator main body at a lower end opening peripheral portion thereof. A liquid chamber is provided inside the diaphragm and an air chamber is formed outside, and an inlet and an outlet are provided on an inner wall of the accumulator body facing the liquid chamber. A fluid device comprising an accumulator adapted to be balanced by air pressure in the air chamber, wherein the inflow port flows into an inner peripheral wall of the diaphragm in a direction different from the axial direction in the liquid chamber. It is characterized by being provided to eject liquid.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the fluid device according to the third aspect, a protruding tip end of a discharge check valve fixed so that the inflow port protrudes into the liquid chamber from an inner wall facing the liquid chamber of the accumulator body. It is provided on the side surface.
[0010]
According to the third and fourth aspects of the present invention, since the inflow port is provided so as to eject the inflow liquid toward the inner peripheral wall of the diaphragm, the inflow liquid ejected from the inflow port is formed on the inner periphery of the diaphragm. A swirling flow is generated along the swirling flow, and the liquid chamber is stirred by the swirling flow. Therefore, the retention of the liquid in the liquid chamber is reduced so that a new liquid can always be supplied.Also, when a liquid containing a precipitated substance such as a slurry is used, the precipitated substance is prevented from settling or coagulating in the liquid chamber. Can be prevented.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment of a fluid device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The fluid device of this embodiment is formed by combining a reciprocating pump P and an accumulator A for reducing the pulsation thereof.
[0012]
In FIG. 1, a pump body 1 of a reciprocating pump P has a cylindrical casing 3 whose upper end is closed by an
[0013]
In the casing 3, a
[0014]
In FIG. 2, the
[0015]
In FIG. 1, the pump body 1 is provided with a
[0016]
A
[0017]
The
[0018]
As shown in FIG. 3, the
[0019]
The
The
[0020]
At this time, the first
[0021]
At this time, the
[0022]
On the other hand, in the accumulator A, as shown in FIG. 1, the accumulator
[0023]
In the
[0024]
A
[0025]
As in the case of the
[0026]
As in the case of the
[0027]
1 and 8, the
[0028]
The
[0029]
The
The second valve casing 220b is formed in a cylindrical shape having a diameter larger than that of the
[0030]
At this time, the first
[0031]
At this time, since the
The first and
[0032]
As shown in FIG. 9, an
[0033]
An
[0034]
The automatic air
[0035]
On the other hand, the automatic
[0036]
The air chamber side end of the
[0037]
Next, the operation of the reciprocating pump P and the accumulator A having the above configuration will be described.
Now, when pressurized air is supplied from a pressurized air supply device (not shown) such as a compressor into the
[0038]
Here, the transfer liquid discharged from the inside of the
As described above, the transfer liquid from the
[0039]
Further, when the discharge pressure of the transfer liquid reaches the valley of the discharge pressure curve, the pressure of the transfer liquid becomes lower than the sealing pressure in the
[0040]
By the way, if the discharge pressure from the reciprocating pump P rises and fluctuates during the above operation, the capacity of the
[0041]
On the other hand, when the discharge pressure from the reciprocating pump P fluctuates, the capacity of the
[0042]
In the accumulator of the above embodiment, the
[0043]
As in the above embodiment, in the reciprocating pump P, the
[0044]
In the above embodiment, in the reciprocating pump P, the
[0045]
In the above embodiment, since the
In addition, the
[0046]
If the
[0047]
In the reciprocating pump P, when the
[0048]
In the reciprocating pump P, not only when the expanded and contracted portions formed by continuously forming the mountain-folded
[0049]
Note that the fluid device of the present invention is not limited to the reciprocating pump P provided with the accumulator A for preventing pulsation of the reciprocating pump P as in the above-described embodiment, and is constituted by the reciprocating pump P alone as shown in FIG. It goes without saying that the same can be applied to the object. In this case, the configuration is the same as that of the reciprocating pump P, except that the reciprocating pump P is configured alone and the check valve for
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the reciprocating pump or the accumulator, the liquid ejected from the suction port or the inlet generates a swirling flow along the inner peripheral wall of the diaphragm, and the swirling flow agitates the liquid chamber. The new product can always supply new liquid by eliminating stagnation of the liquid, and can effectively prevent the precipitated substance from settling in the liquid chamber and coagulating when using a liquid containing a precipitated substance such as a slurry. Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of a reciprocating pump and an accumulator of a fluid device.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a telescopic portion of a diaphragm of the reciprocating pump.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a suction check valve of the reciprocating pump.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a flow state of a liquid in a suction stroke of a reciprocating pump.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a flow state of a liquid in a discharge stroke of a reciprocating pump.
FIG. 6 is a sectional view taken along line HH in FIG. 5;
FIG. 7 is an enlarged sectional view of a telescopic portion of a diaphragm of the accumulator.
FIG. 8 is an enlarged sectional view of a discharge check valve of a reciprocating pump provided in the accumulator.
FIG. 9 is an enlarged vertical sectional front view of the automatic pressure adjusting mechanism of the accumulator.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a reciprocating pump showing another embodiment.
FIG. 11 is an overall vertical sectional front view of a reciprocating pump showing still another embodiment.
[Explanation of symbols]
P reciprocating pump
B Pump body axis
1 Pump body
4 Bottom wall of reciprocating pump
4a Inner wall
5 Inflow path of reciprocating pump
6 Outflow path of reciprocating pump
7 Reciprocating pump diaphragm
9 Reciprocating pump liquid chamber
18 Suction port
19 Discharge port
20 Check valve for suction
21 Check valve for discharge
A accumulator
C Accumulator body axis
23 Inlet of accumulator
24 Accumulator outlet
25 Accumulator body
29 Accumulator diaphragm
31 Liquid chamber of accumulator
32 Accumulator air chamber
33 Accumulator inflow path
34 Accumulator Outflow
Claims (4)
前記吸込口が、前記液室内の、前記軸線方向とは異なる方向にある前記隔膜の内周壁に向けて吸込み液を噴出するよう設けられていることを特徴とする流体機器。Inside the pump body, a diaphragm made of a cylindrical bellows with a bottom that can be expanded and contracted in the axial direction is fixed at the lower end opening peripheral edge to the bottom wall of the pump body so that the diaphragm moves and expands and contracts. A liquid chamber is provided inside the liquid crystal chamber, and a suction port and a discharge port are provided on an inner wall of the bottom wall facing the liquid chamber, and the liquid chamber enters the liquid chamber from the suction port by the drive expansion and contraction of the diaphragm. A fluid device comprising a reciprocating pump configured to alternately perform a step of sucking a liquid and a step of discharging the liquid in the liquid chamber from a discharge port,
A fluid device, wherein the suction port is provided so as to eject a suction liquid toward an inner peripheral wall of the diaphragm in a direction different from the axial direction in the liquid chamber.
前記流入口が、前記液室内の、前記軸線方向とは異なる方向にある前記隔膜の内周壁に向けて流入液を噴出するよう設けられていることを特徴とする流体機器。Inside the accumulator main body, a diaphragm made of a bottomed cylindrical bellows that can be expanded and contracted in the axial direction is fixed to the bottom wall of the accumulator main body with a lower end opening peripheral edge thereof, and a liquid chamber is provided inside the diaphragm. An air chamber is provided on the outside, and an inlet and an outlet are provided on an inner wall of the accumulator body facing the liquid chamber, and the liquid pressure in the liquid chamber is balanced by the air pressure in the air chamber. Fluid device comprising an accumulator as described above,
The fluid device, wherein the inflow port is provided so as to eject the inflow liquid toward an inner peripheral wall of the diaphragm in a direction different from the axial direction in the liquid chamber.
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