JP2005169299A

JP2005169299A - 微粒子混合流体の定量供給装置

Info

Publication number: JP2005169299A
Application number: JP2003414625A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kajitani; 仁史梶谷; Keizo Funaki; 敬蔵船木
Original assignee: ISHIKAWAJIMA HANYOKI SERVICE C; ISHIKAWAJIMA HANYOKI SERVICE CO Ltd
Current assignee: ISHIKAWAJIMA HANYOKI SERVICE C; ISHIKAWAJIMA HANYOKI SERVICE CO Ltd
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】微粒子混合流体を一定流量で安定供給できるようにした微粒子混合流体の定量供給装置を提供する。
【解決手段】貯留タンク１の微粒子混合流体Ａを送給する流体送給装置３と、流体送給装置３からの微粒子混合流体Ａを受けて所定量を貯留し他を排出するオーバーフロー構造１４を備えたオリフィスポット２と、オリフィスポット２の内底部に着脱可能に備えられ供給口により一定流量の微粒子混合流体Ａを供給するオリフィスプレート２３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、微粒子混合流体を一定流量で安定供給できるようにした微粒子混合流体の定量供給装置に関するものである。

従来、シリコンウエハー等の切削を行うワイヤソーでは、砥粒と切削液体とを混合した切削材（砥粒スラリ）を使用している。この切削材は高価であることから、コストの削減及び資源の有効利用、又は使用済みの砥粒廃液による環境破壊の問題防止等の目的から、砥粒と切削液体と切削屑が混合した使用済み砥粒廃液から砥粒と切削液体を分離・回収し、砥粒スラリとして再利用することが行われている。

この種の砥粒スラリの再生方法としては、ワイヤソーのワイヤ列に供給して切削を行った後の使用済みの砥粒廃液を、第１遠心分離機に供給して再生使用可能な砥粒を分離した後、第２遠心分離機に供給して再生可能な二次分離液と廃棄する切屑とに分離する。そして、調合タンクで、第２遠心分離機で分離した二次分離液と、第１遠心分離機で分離した砥粒とを調合して再生スラリを生成するものが特許文献１に示されている。
特開２００１−３５３６６０号公報

前記特許文献１に示されたような砥粒スラリの再生方法では、ワイヤソーで生じた使用済みの砥粒廃液は混合装置を備えた原液タンク（貯留タンク）に一旦貯留した後、送給ポンプによって直接第１遠心分離機に供給することにより再利用可能な砥粒を分離している。また、第１遠心分離機で砥粒が分離された微粒と切削液体との混合流体は混合装置を備えた分離液タンクに一旦貯留した後、送給ポンプによって直接第２遠心分離機に供給することにより再利用可能な切削液体を分離している。

前記したように微粒子を高濃度で含み且つ粘性が比較的高い使用済みの砥粒廃液のような微粒子混合流体から再利用可能な砥粒と切削液体を好適に分離するための遠心分離機としては、前記特許文献１に示す如く、一端側内周部が先細り傾斜した外形略円筒状で軸線回りに回転する回転ケーシングと、回転ケーシング内に同軸配置されて差速をもって同方向に回転するスクリュウコンベアとを備え、スクリュウコンベアと回転ケーシングとの間の環状空間に軸中心部から連続供給するようにした微粒子混合流体を遠心力で固液分離し、固形分を環状空間一端側の弁体が設けられた固形分排出口から排出する一方、分離液は軸線方向他端側の環状空間内周側の分離液流路から排出し、環状空間内のスクリュウシャフトの一端側に、一端側に向かうに従い外径が漸次縮径する軸線を中心とした円錐台状のコーン状部を形成したものが用いられる。

この種の遠心分離機は、前記回転ケーシング内部の円錐台状のコーン状部の途中に固形分と分離液との境界部を形成することによって固形分のみをスクリューコンベアの作用によって固形分排出口から取り出すようにしているために、遠心分離機に対する微粒子混合流体の供給流量が変化すると、固形分と分離液との境界部が前記コーン状部で移動してしまうために、遠心分離機の分離性能が変化する問題がある。

このために、遠心分離機に供給する微粒子混合流体の供給流量は常に一定に保持する必要がある。

一方、前記特許文献１に示す砥粒スラリの再生方法では、通常、使用済みの砥粒廃液である微粒子混合流体を、モノポンプ或いはロータリポンプ等の送給ポンプを用いて遠心分離機に供給している。

しかし、前記微粒子混合流体が使用済みの砥粒廃液の如く硬度が高く切削性の高い砥粒や切削屑の粒子を含んでいる場合には、前記モノポンプ或いはロータリポンプのように供給のために粒子を噛み込む構造を有するものにおいては、構造の摩耗が激しく、そのために、遠心分離機への供給流量が経時的に変化し、遠心分離機による分離性能が経時的に変化する問題がある。

また、モノポンプ或いはロータリポンプは、損耗により短い場合には１年前後で交換を余儀なくされるため、設備維持コストが上昇する問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、微粒子混合流体を一定流量で安定供給できるようにした微粒子混合流体の定量供給装置を提供することを目的としてなしたものである。

請求項１に記載の発明は、貯留タンクの微粒子混合流体を送給する流体送給装置と、該流体送給装置からの微粒子混合流体を受けて所定量を貯留し他を排出するオーバーフロー構造を備えたオリフィスポットと、該オリフィスポットの内底部に着脱可能に備えられ供給口により一定流量の微粒子混合流体を供給するオリフィスプレートと、を備えたことを特徴とする微粒子混合流体の定量供給装置、に係るものである。

請求項２に記載の発明は、前記オリフィスプレートが、着脱具を引っ掛けて上部からの挿入設置と取り出しとを行うための係止部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の微粒子混合流体の定量供給装置、に係るものである。

請求項３に記載の発明は、前記オリフィスポットの下部にプレート設置筒が形成され、且つ該プレート設置筒の下端に前記供給口より口径が大きい開口を有する設置板が固定されており、前記プレート設置筒内の設置板上に前記オリフィスプレートが設置されるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の微粒子混合流体の定量供給装置、に係るものである。

請求項４に記載の発明は、前記オリフィスポットの上部に、洗浄液供給口を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の微粒子混合流体の定量供給装置、に係るものである。

請求項５に記載の発明は、前記流体送給装置が、ダイヤフラムポンプであることを特徴とする請求項１に記載の微粒子混合流体の定量供給装置、に係るものである。

請求項６に記載の発明は、前記オリフィスポットのオーバーフロー構造から排出される微粒子混合流体が、貯留タンクに戻されることを特徴とする請求項１に記載の微粒子混合流体の定量供給装置、に係るものである。

本発明の微粒子混合流体の定量供給装置によれば、貯留タンクの微粒子混合流体を送給する流体送給装置と、該流体送給装置からの微粒子混合流体を受けて所定量を貯留し他を排出するオーバーフロー構造を備えたオリフィスポットと、該オリフィスポットの内底部に着脱可能に備えられ供給口により一定流量の微粒子混合流体を供給するオリフィスプレートとを備えたので、流体送給装置によって送給される微粒子混合流体の脈動をオリフィスポットで解消し、且つオリフィスポットに備えたオリフィスプレートの供給口により一定流量の微粒子混合流体を安定して供給できる効果がある。

前記オリフィスプレートはオリフィスポットに着脱可能に備えられているので、供給口が異なるオリフィスプレートを交換して設置することにより微粒子混合流体の供給流量を容易に変更できる効果がある。

オリフィスプレートの供給口を通過する微粒子混合流体の流速は小さいので、供給口が微粒子混合流体によって摩耗することは殆どなく、よって、オリフィスプレートは長期間に亘り安定した性能で使用できる効果がある。

オリフィスポットは小さな容量でよく、しかも簡略な構成であるため、安価に実施できる効果がある。

また、オリフィスポットに洗浄液供給口を設けたので、オリフィスポットの内部を容易に洗浄できる効果がある。

流体送給装置にダイヤフラムポンプを用いたので、ダイヤフラムポンプは送給のために粒子を噛み込む構造ではなくダイヤフラムを変形させて微粒子混合流体に圧力を加えることで逆止弁を介して送給する構造のため、摩耗が少なく、よって微粒子混合流体の送給量が経時的に変化するようなことがなく、長期間に亘って安定供給できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の微粒子混合流体の定量供給装置を実施する形態の一例を示す全体ブロック図であり、図１中、１はワイヤソー等からの微粒子混合流体Ａを受け入れる貯留タンク、２は前記貯留タンク１からの微粒子混合流体Ａを受けて定量供給を行うオリフィスポット、３は貯留タンク１の微粒子混合流体Ａをオリフィスポット２に送給する流体送給装置、４は前記オリフィスポット２により定量供給される微粒子混合流体Ａを受けて再利用可能な砥粒と切削液体とに分離する被供給装置としての遠心分離機である。

前記貯留タンク１は、その内側上部に、ワイヤソー等からの微粒子混合流体Ａを送給する配管５に接続された取入管６が設けてあり、該取入管６は前記微粒子混合流体Ａを貯留タンク１の内壁に沿って供給することにより貯留タンク１内部の微粒子混合流体Ａの粒子濃度に大きな変動を与えないようにしている。更に、前記貯留タンク１には、内部の微粒子混合流体Ａを攪拌羽根７により攪拌して粒子の沈殿を防止し且つ粒子の濃度を一定にする混合装置８が設けてある。９はレベル計である。

前記貯留タンク１の微粒子混合流体Ａは、前記流体送給装置３を備えた流体送給管１０によって前記オリフィスポット２に供給するようにしている。流体送給管１０の一端は前記貯留タンク１の微粒子混合流体Ａを前記取入管６の反対側位置から取り出すように配置している。

前記流体送給装置３には例えば特開平１１−１０７９２４号公報に示される如きダイヤフラムポンプ１１を用いることができる。ダイヤフラムポンプ１１はダイヤフラムを変形させて微粒子混合流体Ａに圧力を加えることで逆止弁を介して送給を行うものであり、種々の構造のものを採用することができる。

前記流体送給管１０の他端は、図２〜図４に示すオリフィスポット２の内側上部に設けた取入管１２に接続しており、該取入管１２はオリフィスポット２の内壁に沿って微粒子混合流体Ａを供給することによりオリフィスポット２内の微粒子混合流体Ａの液面高さが変動しないようにしている。図２、図３中、２ａは取入管１２によって取り入れる微粒子混合流体Ａがオリフィスポット２の内壁に衝突する位置に設けた耐摩耗板である。

前記オリフィスポット２の上下中間位置の側面には排出口１３を設けることによりオリフィスポット２内部の微粒子混合流体Ａの液面高さを常に一定に保持するようにしたオーバーフロー構造１４が構成してあり、前記排出口１３は図１に示す如く戻り配管１５により前記貯留タンク１に接続している。更に、前記流体送給管１０における流体送給装置３とオリフィスポット２との間と、前記戻り配管１５の中間部との間を循環配管１６により接続しており、流体送給管１０における前記循環配管１６の接続点とオリフィスポット２との間には開閉弁１７が設けてあり、また、前記循環配管１６には開閉弁１８が設けてある。

これにより、微粒子混合流体Ａをオリフィスポット２に供給する際は、ダイヤフラムポンプ１１を駆動した状態で開閉弁１７を開けて開閉弁１８を閉じることにより、流体送給管１０を介して微粒子混合流体Ａをオリフィスポット２に供給することができる。このとき、オリフィスポット２では所定液面高さが保持され余剰となった微粒子混合流体Ａはオーバーフロー構造１４の排出口１３から戻り配管１５を介して貯留タンク１に戻される。また、オリフィスポット２に微粒子混合流体Ａを供給しない時は、開閉弁１７を閉じて開閉弁１８を開けることにより、ダイヤフラムポンプ１１から供給される微粒子混合流体Ａを循環配管１６と戻り配管１５を介して貯留タンク１に循環させることにより、流体送給管１０及び戻り配管１５の水平部等に粒子が沈殿するのを防止している。

前記オリフィスポット２の下部には、図２、図３に示す如く下方に向かって縮径したコーン状部１９が形成してあり、該コーン状部１９の下部には所要径のプレート設置筒２０を一体に形成し、更に、該プレート設置筒２０の下端には中心部に開口２１を備えた設置板２２を一体に固定している。尚、上記設置板２２は配管接続フランジを兼ねた構造になっている。

前記プレート設置筒２０内部の設置板２２上には、オリフィスプレート２３を設置している。オリフィスプレート２３は、図５に示す如く前記プレート設置筒２０内に余裕をもって嵌合できる円板形状を有しており、円板形状の中心には前記設置板２２の開口２１の口径Ｓ１よりも小さい口径Ｓ２の供給口２４を形成している。更に、前記オリフィスプレート２３の供給口２４の上部には所要角度α（図示例では９０゜）のコーン状部２５を形成している。また、前記オリフィスプレート２３の上側には、着脱具２６を引っ掛けて上部からの挿入設置と取り出しとが行えるようにした逆Ｕ字状の係止部２７を固定している。

図２〜図４に示す如く、前記オリフィスポット２の排出口１３より上部の側面位置には、オリフィスポット２内を洗浄するための洗浄液供給口２８が設けてある。

前記オリフィスポット２の設置板２２の下部には、図１、図２に示す如く、前記設置板２２の開口２１と同径の流路口径を備えた流下管２９が接続されている。流下管２９は微粒子混合流体Ａが自重で流下できるように所要の角度以上の下り勾配を有しており、該流下管２９の下端は三方弁２８ａを介して被供給部４としての遠心分離機に接続している。流下管２９を流下した微粒子混合流体Ａは、被供給部４の遠心分離機に供給されて固体粒子と液体に分離されるようになっている。また、分離した固体粒子は、流動化液体３０を混合することにより流動化させて取り出すようにしている。

次に、上記した実施の形態の作動を説明する。

図１の貯留タンク１には、ワイヤソー等からの微粒子混合流体Ａが配管５により送給されて一旦貯留される。このとき、微粒子混合流体Ａは貯留タンク１に備えた取入管６により貯留タンク１の内壁に沿って供給されるようにしてあり、これによって、貯留タンク１内部の微粒子混合流体Ａの粒子濃度に大きな変動を与えないようにしている。また、貯留タンク１内の微粒子混合流体Ａは混合装置８の攪拌羽根７によって均一に攪拌混合されている。

一方、オリフィスポット２には、図５の着脱具２６を係止部２７に引っ掛けた状態でオリフィスプレート２３を上部から挿入し、プレート設置筒２０内の設置板２２上に予め設置してある。

オリフィスポット２に微粒子混合流体Ａを供給しない時は、開閉弁１７を閉じて開閉弁１８を開けて、ダイヤフラムポンプ１１を駆動して微粒子混合流体Ａを循環配管１６と戻り配管１５を介して貯留タンク１に循環させ、これにより、流体送給管１０及び戻り配管１５の水平部等に粒子が沈殿するのを防止している。

一方、オリフィスポット２に微粒子混合流体Ａを供給する際は、ダイヤフラムポンプ１１を駆動した状態において、開閉弁１７を開けて開閉弁１８を閉じることにより、微粒子混合流体Ａを流体送給管１０を介してオリフィスポット２に供給する。このとき、オリフィスポット２には排出口１３によるオーバーフロー構造１４が構成されているので、所定液面高さを超える微粒子混合流体Ａは余剰分となって戻り配管１５から貯留タンク１に戻される。

上記において、流体送給装置３にダイヤフラムポンプ１１を用いているので、ダイヤフラムポンプ１１は送給のために粒子を噛み込む構造ではなくダイヤフラムを変形させて微粒子混合流体Ａに圧力を加えることで逆止弁を介して送給する構造のため、摩耗が少なく、よって微粒子混合流体Ａの送給量が経時的に変化するようなことがなく、長期間に亘り安定した性能で供給することができる。

流体送給管１０からオリフィスポット２に供給される微粒子混合流体Ａは、取入管１２によりオリフィスポット２の内壁に設けた耐摩耗板に衝突しオリフィスポット２の内壁に沿って供給されるので、前記オーバーフロー構造１４にて一定に保持された液面高さを乱すのを防止する。このとき、前記オリフィスポット２は、ダイヤフラムポンプ１１による微粒子混合流体Ａの脈動を解消し且つ微粒子混合流体Ａを定量供給するためのものであり、貯留を目的としたものではないので、オリフィスポット２は小さな容量とすることができる。

従って、前記オリフィスプレート２３の供給口２４には、一定に保持された液面高さに応じた一定の小さい圧力が作用するのみであり、よって供給口２４からは、その口径に応じた一定流量の微粒子混合流体Ａが流下するようになる。更にこのとき、前記流体送給管１０からの微粒子混合流体Ａを取入管１２によってオリフィスポット２の内壁の耐摩耗板２ａに沿わせて取り入れるようにしているので、前記ダイヤフラムポンプ１１による脈動が低減され、よって、オリフィスプレート２３の供給口２４から流下する微粒子混合流体Ａの流量が更に安定するようになる。

また、前記オリフィスプレート２３の供給口２４を通過する微粒子混合流体Ａの流速は小さいので、オリフィスプレート２３の供給口２４が微粒子混合流体Ａによって摩耗する問題も殆ど生じることがない。従って、オリフィスプレート２３は長期間に亘って安定して使用することができる。

前記オリフィスポット２に備えたオリフィスプレート２３の供給口２４から一定流量で流下した微粒子混合流体Ａは、流下管２９を介して被供給部４である遠心分離機に常に一定流量で供給されるようになるので、遠心分離機による固体粒子と液体の分離を常に高い精度で安定して行うことができる。

一方、被供給部４である遠心分離機に対する微粒子混合流体Ａの供給量を変更する場合には、前記着脱具２６によってオリフィスプレート２３をオリフィスポット２から取り出し、前記供給口２４の口径とは異なる口径の供給口２４を備えた別のオリフィスプレート２３を着脱具２６によりオリフィスポット２内に挿入して設置板２２上に設置する。これにより、オリフィスポット２による微粒子混合流体Ａの供給流量が容易に変更できる。

前記開閉弁１７を閉じて開閉弁１８を開けることによりオリフィスポット２への微粒子混合流体Ａの供給を停止し、オリフィスポット２内が空になった状態で洗浄液供給口２８から洗浄液体を供給することにより、オリフィスポット２内部の洗浄を行うことができる。

なお、上記実施の形態ではワイヤソーにおける微粒子混合流体の定量供給装置について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の微粒子混合流体を定量供給する場合に適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。

図１は本発明の微粒子混合流体の定量供給装置を実施する形態の一例を示す全体ブロック図である。図１で備えたオリフィスポットの詳細を示す切断側面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。図２のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。オリフィスプレートの一例を示す切断側面図である。

符号の説明

１貯留タンク
２オリフィスポット
３流体送給装置
４被供給部（遠心分離機）
１１ダイヤフラムポンプ
１３排出口
１４オーバーフロー構造
２０プレート設置筒
２１開口
２２設置板
２３オリフィスプレート
２４供給口
２６着脱具
２７係止部
２８洗浄液供給口
Ａ微粒子混合流体

Claims

貯留タンクの微粒子混合流体を送給する流体送給装置と、該流体送給装置からの微粒子混合流体を受けて所定量を貯留し他を排出するオーバーフロー構造を備えたオリフィスポットと、該オリフィスポットの内底部に着脱可能に備えられ供給口により一定流量の微粒子混合流体を供給するオリフィスプレートと、を備えたことを特徴とする微粒子混合流体の定量供給装置。
前記オリフィスプレートが、着脱具を引っ掛けて上部からの挿入設置と取り出しとを行うための係止部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の微粒子混合流体の定量供給装置。
前記オリフィスポットの下部にプレート設置筒が形成され、且つ該プレート設置筒の下端に前記供給口より口径が大きい開口を有する設置板が固定されており、前記プレート設置筒内の設置板上に前記オリフィスプレートが設置されるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の微粒子混合流体の定量供給装置。
前記オリフィスポットの上部に、洗浄液供給口を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の微粒子混合流体の定量供給装置。
前記流体送給装置が、ダイヤフラムポンプであることを特徴とする請求項１に記載の微粒子混合流体の定量供給装置。
前記オリフィスポットのオーバーフロー構造から排出される微粒子混合流体が、貯留タンクに戻されることを特徴とする請求項１に記載の微粒子混合流体の定量供給装置。