JP2007182782A - Pump device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置や液晶等の製造工程等に用いられる、極めて高純度の活性液体を移送するための回転型ポンプ装置に関し、更に詳しくは、運転時において、超純水等の活性液体とポンプ機構の金属部等とを互いに絶縁させることにより、金属イオンをはじめ、その他の微粒子が、移送する超純水等の活性液体に入り込まないようにした高純度液体移送用ポンプ装置に関する。 The present invention relates to a rotary pump device for transferring an extremely high-purity active liquid used in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal, and more particularly, during operation, an active liquid such as ultrapure water and The present invention relates to a high-purity liquid transfer pump apparatus that prevents metal ions and other fine particles from entering an active liquid such as ultrapure water to be transferred by insulating the metal part of the pump mechanism from each other.
半導体装置の高集積度、液晶の高性能化が更に進むにつれ、超純水中に残存する金属イオン濃度が大きな問題となって浮上し、今や金属イオンの超純水中の含有量は、1PPT(1兆分の1)以下まで要求されるようになっている。この金属イオンは、ウエット行程中のポンプ、パイプ、バルブ等、全ての機器類の接液箇所において、超純水の金属に対する溶解挙動により発現するものであり、特に18.20MΩ以上の抵抗値を有する最高度の超純水においては、極めて活発な金属等のイオン溶出が起こるとされている。 As the degree of integration of semiconductor devices and the performance of liquid crystals further increase, the concentration of metal ions remaining in ultrapure water has become a major problem, and now the content of metal ions in ultrapure water is 1 PPT. (1 / trillion) or less is required. This metal ion is expressed by the dissolution behavior of ultrapure water in metals at the wetted parts of all equipment such as pumps, pipes, valves, etc. during the wet process, and particularly has a resistance value of 18.20 MΩ or more. In the highest degree of ultrapure water, it is said that extremely active ion elution of metals and the like occurs.
上記の不都合を解決するために、ポンプ等の機器において、超純水と接する筒所にライニング材を施すことが広く行われている。しかし、ポンプの回転摺動部やシール部にライニング材の表面処理を施工することは一般に困難である。また、ポンプの回転摺動部やシール部に極めて化学的に安定な高硬度SiC(炭化珪素)を使用しても、超純水による溶解挙動を抑止することができない。 In order to solve the above inconvenience, lining material is widely applied to cylinders in contact with ultrapure water in devices such as pumps. However, it is generally difficult to apply the surface treatment of the lining material to the rotary sliding part or the seal part of the pump. Moreover, even if extremely chemically stable high hardness SiC (silicon carbide) is used for the rotary sliding part and the seal part of the pump, the dissolution behavior due to ultrapure water cannot be suppressed.
現在、超純水に、更に微量のオゾン(O3)やフッ化水素(HF)等を含む機能超純水が使用されるようになりつつある。このような機能超純水により、金属やセラミックスは、より大きなケミカルアタックに晒されることになり、前記のポンプの回転摺動部、即ちベアリング部や、シール部における接液部の金属やセラミックス等の溶出による腐食等の不都合が更に問題視されると考えられる。 At present, functional ultrapure water containing a trace amount of ozone (O 3 ), hydrogen fluoride (HF) and the like is being used for ultrapure water. Such ultra-pure water causes metals and ceramics to be exposed to a larger chemical attack, such as the rotary sliding part of the pump, that is, the metal and ceramics of the liquid contact part in the bearing part and the seal part, etc. It is considered that inconveniences such as corrosion due to elution of selenium are regarded as a further problem.
本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、極めて高純度の活性液体を、金属イオン等が入り込まないようにして、移送できるようにした高純度液体移送用ポンプ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-purity liquid transfer pump device capable of transferring an extremely high-purity active liquid without entering metal ions and the like. And
請求項1に記載の発明は、回転軸の端部に取付けられてポンプケーシング内に収容された羽根車と、前記羽根車の回転により昇圧された移送液がモータ側に流れることを防止する補助羽根と該補助羽根のモータ側に配置されて移送液の圧力を受けたときに作動する軸封機構とを有するシール部と、移送液に接触する箇所に施したライニング材とを有することを特徴とするポンプ装置である。 The invention according to claim 1 is an impeller attached to the end of the rotating shaft and housed in the pump casing, and an auxiliary for preventing the transfer liquid pressurized by the rotation of the impeller from flowing to the motor side. It has a seal part which has a shaft and a shaft seal mechanism which is arranged on the motor side of the auxiliary blade and operates when the pressure of the transfer liquid is received, and a lining material applied to a portion which comes into contact with the transfer liquid. This is a pump device.
これにより、ポンプ運転中、回転している羽根車の裏側に入り込もうとする移送液を補助羽根の回転力によって押し戻し、補助羽根の裏側をドライ状態に保って、非接触でシールすることができ、これによって、補助羽根の表面にライニング材を施すことが可能となる。一方、ポンプ停止時には、前記羽根車出口部の移送液が、前記補助羽根を通って補助羽根の裏側側に進入してくるが、この進入した水は、軸封機構を介して完全に封止され、これによって、この軸封機構を介して、ベアリング部を設液部から離して、ベアリング部が接液しないようにすることが可能となる。 Thereby, during the pump operation, the transfer liquid that tries to enter the back side of the rotating impeller can be pushed back by the rotational force of the auxiliary blades, the back side of the auxiliary blades can be kept in a dry state, and can be sealed without contact, This makes it possible to apply a lining material to the surface of the auxiliary blade. On the other hand, when the pump is stopped, the transfer liquid at the outlet portion of the impeller enters the back side of the auxiliary blade through the auxiliary blade, and the water that has entered is completely sealed through the shaft seal mechanism. Thus, it is possible to separate the bearing portion from the liquid installation portion via the shaft seal mechanism so that the bearing portion does not come into contact with the liquid.
請求項2に記載の発明は、前記軸封機構は、前記回転軸に取付けたシールリングと、前記シールリングとの間に隙間が形成され、移送液の圧力を受けた時に前記シールリングに当接するように配置された固定側シール板とを有することを特徴とする請求項1記載のポンプ装置である。 According to a second aspect of the present invention, the shaft sealing mechanism has a gap formed between the seal ring attached to the rotating shaft and the seal ring, and contacts the seal ring when receiving the pressure of the transfer liquid. The pump device according to claim 1, further comprising a fixed-side seal plate disposed so as to be in contact with the pump device.
請求項3に記載の発明は、前記補助羽根は、前記羽根車の主板の裏側で、該主板との間にサイドプレートを配置させた位置に前記回転軸と一体に回転するように配置されていることを特徴とする請求項1または2記載のポンプ装置である。
補助羽根は、羽根車の裏側に直接設けてもよいが、羽根車の裏側に該羽根車との間にサイドプレートを位置させた位置に配置することで、補助羽根のシール効果を更に高めることができる。
According to a third aspect of the present invention, the auxiliary blade is disposed on the back side of the main plate of the impeller so as to rotate integrally with the rotary shaft at a position where a side plate is disposed between the auxiliary plate and the main plate. The pump device according to claim 1, wherein the pump device is a pump device.
Auxiliary blades may be provided directly on the back side of the impeller, but the sealing effect of the auxiliary blades can be further enhanced by placing the side plate on the back side of the impeller with the side plate positioned therebetween. Can do.
請求項4に記載の発明は、前記補助羽根を収容する補助羽根ケーシングと前記ポンプケーシングとで前記サイドプレートの周縁部を挟み込んで該サイドプレートを固定したことを特徴とする請求項3記載のポンプ装置である。
これにより、前記補助羽根ケーシングと前記サイドプレートとの接合部、前記サイドプレートと前記ポンプケ−シングとの接合部にライニング材の切れ間が生じてしまうことを防止することができる。
The invention according to claim 4 is the pump according to claim 3, wherein the side plate is fixed by sandwiching the peripheral edge portion of the side plate between the auxiliary blade casing for accommodating the auxiliary blade and the pump casing. Device.
Thereby, it is possible to prevent the lining material from being broken at the joint between the auxiliary blade casing and the side plate and at the joint between the side plate and the pump casing.
本発明によれば、ポンプ運転中、既存のシール機構(メカニカルシール、グランドパッキン等)よりも簡単な構造のシール部で、羽根車の裏側を非接触でシールすることができる。回転中、シール部は、ドライ状態となっているが、焼きつき等の心配はない。しかも、接液部の全領域にライニング材を施すことにより、金属イオン等の溶出を防止することができる。更に、ベアリング部を接液しない位置に配置することにより、ベアリング部に対する接液対策が不要となる。 According to the present invention, the back side of the impeller can be sealed in a non-contact manner with a seal portion having a simpler structure than existing seal mechanisms (mechanical seals, gland packings, etc.) during pump operation. During rotation, the seal portion is in a dry state, but there is no concern about seizure or the like. Moreover, elution of metal ions and the like can be prevented by applying a lining material to the entire area of the wetted part. Further, by disposing the bearing portion at a position where no contact is made with the bearing, measures against contact with the bearing are not required.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本発明は、ここに説明する実施の形態に限らないことは勿論である。
図1は、本発明の実施の形態のポンプ装置の全体構造を示す断面図である。なお、モータは、省略されている。図2は、本発明の軸封機構(シール板とシールリングの組合せ機構)示す断面図である。図1に示すように、ポンプ装置は、ポンプケーシング10と、回転軸12の端部に取付けられてポンプケーシング10内に収容された羽根車14を備えている。羽根車14は、主板16と複数の羽根18を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the embodiments described herein.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of a pump device according to an embodiment of the present invention. Note that the motor is omitted. FIG. 2 is a sectional view showing a shaft sealing mechanism (a combination mechanism of a seal plate and a seal ring) according to the present invention. As shown in FIG. 1, the pump device includes a
回転軸12は、軸受胴体20内に配置された一対の軸受22を有するベアリング部24を介して回転自在に支承されており、軸受胴体20の軸受カバー26から外部に延出する回転軸12の端部には、モータ側との軸継手28が取付けられている。ポンプケーシング10と軸受胴体20との間には、補助羽根ケーシング30とグランドカバー32が介装されており、軸受胴体20とグランドカバー32との間には、軸受胴体20の内部に延出するグランドケース34の端部が固定されている。
The rotating
羽根車14の主板16の裏側に位置して、補助羽根ケーシング30の内部には、羽根車14の回転により昇圧された移送液がモータ側に流れることを防止する補助羽根36が配置されている。この補助羽根36は、そのボス部を羽根車14とスリーブ38で挟持されて回転軸12に固定されており、回転軸12と一体に回転する。更に、グランドケース34と回転軸12との間には、グランドケース34にシール板押え40で固定した固定側シール板42と回転軸12のスリーブ38に取付けた回転側シールリング44とを有する軸封機構46が設けられ、これによって、シール部48が構成されている。つまり、シール部48は、補助羽根36、軸封機構46、及び補助羽根36と軸封機構46との間の空間部(回転軸12上のスリーブ38、グランドケース34、グランドカバー32、補助羽根ケーシング30及びシール板42で囲まれたリング状の空間)50を有している。
An
補助羽根36は、羽根車14の主板16の裏側から空間部50内に入り込んで溜まっている移送液の一部を、羽根車14の出口部近傍に掻き戻すための機構であり、回転軸12に固着しているので、回転軸12と同期して回転する。これにより、ポンプの回転中は、空間部50がドライ状態になるため、補助羽根36は、非接触でシールを行うことができ、下記のように、補助羽根36の表面にライニング材36aを施すことが可能となる。
The
これにより、ポンプ停止中は、羽根車14の出口から吐出された移送液が、羽根車14の主板16の裏側を通って空間部50内に進入し、空間部50は、進入した移送液で満水になる。その状態で、ポンプを起動させると、回転軸12に固着した補助羽根36が同期するように回転し、空間部50に進入した移送液を進入してきた羽根車14の出口のところに向かって掻き出すように作用する。その結果、空間部50がドライ状態になって、補助羽根36の先端付近では、進入した移送液とドライ状態との境界領域が形成され、その境界領域は、補助羽根36に対し、半径方向に広がったり、狭まったりした挙動を示す。
Thus, when the pump is stopped, the transfer liquid discharged from the outlet of the
軸封機構46は、ポンプ起動中は、空間部50がドライ状態にあるので、シール板42とシールリング44は互いに非接触となり、一方、ポンプ停止時には、空間部50内に進入した移送液の押し込みにより、シール板42をシールリング44の表面に押付けるように接触させて、シールするように構成されている。すなわち、図2(a)に示すように、シール板42とシールリング44は、僅かな隙間δを持った状態で互いに非接触で略平行に配置されており、ポンプ起動中は、空間部50がドライ状態にあるので、シール板42とシールリング44は互いに非接触となる。そして、空間部50内に移送液が進入して空間部50内が移送液で満たされると、図2(b)に示すように、シール板42が移送液の押し込みによってシールリング44の表面に向けて押付けられ、シール板42がシールリング44に接触して、すなわちシール板42とシールリング44との隙間δがゼロ(δ=0)となって、ここをシールするようになっている。
Since the
シール板42の内周面と回転軸12のスリーブ38の外周面との間に僅かに隙間がある。そのため、回転軸12が回転している間は、シール板42がスリーブ38と非接触になっている。回転軸12の回転が減速し、停止する直前で、補助羽根36の掻きだす力も弱くなって、空間部50内に移送液が進入するようになると、空間部50内に進入した移送液の内圧で、シール板42をシールリング44に押付けるようにして、直ちにシールすることができる。
There is a slight gap between the inner peripheral surface of the
また、シール板42は、下記のように、ライニング材の材料で成形されており、ポンプ停止中の空間部50に内圧のかかっている状況下では、空間部50内の移送液に不純物は溶出しない。しかし、ポンプを始動し始める時、またはポンプを停止する直前には、回転しているシールリング44とシール板42との摩擦により磨耗微粉が発生することがある。そのため、グランドケース34にパージ配管52を設け、汚染された空間部50内の移送液をパージ配管52から積極的に排出するようにしてもよい。
In addition, the
また、この例では、ベアリング部24をシールリング44よりモータ側に配置することにより、ベアリング部24を接液部より離して、回転軸12上の羽根車14及びシール部48等を片持ちで支持するようにしている。このように、ベアリング部24を接液しない位置に配置することにより、ベアリング部24に対する接液対策が不要となる。
In this example, the bearing
更に、羽根車14の主板16の裏面側には、該主板16と補助羽根36との間に位置して、平板状のサイドプレート54が配置されている。このサイドプレート54は、その外周部をポンプケーシング10と補助羽根ケーシング30で挟持して固定されている。このように、主板16と補助羽根36との間にサイドプレート54を配置することで、補助羽根36によるシール効果を高めることができる。
Further, on the back surface side of the
そして、この例では、ポンプ運転時に移送液に接触する箇所(接液部)の表面に、4フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂、またはフッ化ビニリデン樹脂等からなるライニング材による抗腐蝕処理を施している。つまり、ポンプケーシング10の内周面にライニング材10aによる抗腐蝕処理を、羽根車14の主板16の表面及び裏面にライニング材16a,16bによる抗腐蝕処理を、サイドプレート54の露出表面にライニング材54aによる抗腐蝕処理を、補助羽根36の表面にライニング材36aによる抗腐蝕処理を、補助羽根ケーシング30の内周面にライニング材30aによる抗腐蝕処理を、補助羽根ケーシング30に対向する回転軸12のスリーブ38の表面にライニング材38aによる抗腐蝕処理を施している。なお、サイドプレート54自体をライニング材の材料で成形してもよい。
In this example, anti-corrosion by a lining material made of tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer resin, vinylidene fluoride resin, or the like is applied to the surface of the portion (wetted part) that contacts the transfer liquid during pump operation. We are processing. That is, the anti-corrosion treatment with the lining
このように、接液部にライニング材による抗腐蝕処理を施すことにより、接液部からの金属イオン等の溶出を防止することができる。しかも、シール部48を構成する補助羽根36の表面にライニング材36aによる抗腐蝕処理を施し、更には、ベアリング部24を接液部から切り離すことで、ポンプ運転時に移送液に接触する箇所(接液部)の全表面にライニング材による抗腐蝕処理を施すことが可能となる。
In this way, by applying an anti-corrosion treatment with the lining material to the wetted part, elution of metal ions and the like from the wetted part can be prevented. In addition, the surface of the
更に、ポンプ停止時においても、移送液に接触する箇所(接液部)、すなわち、グランドカバー32の内周面、グランドケース34の内周面、グランドカバー32及びグランドケース34の内周面に対向する回転軸12のスリーブ38の表面、及びシールリング44の表面にも、ライニング材による抗腐蝕処理を施しておくことが好ましい。また、シール板42は、溶出防止と弾性体構造を有する為に、ライニング材の材料で成形することが好ましい。
Furthermore, even when the pump is stopped, the portion (liquid contact portion) that comes into contact with the transferred liquid, that is, the inner peripheral surface of the
ライニング材による抗腐蝕処理を施したサイドプレート54を、ポンプケーシング10と補助羽根ケーシング30との間に挟み込み、更に、グランドカバー32を基礎として、ポンプケーシング10のボルトによって押付けるように配置することで、補助羽根ケーシング30とサイドプレート54との接合部、サイドプレート54とポンプケ−シング10との接合部にライニング材の切れ間が生じてしまうことを防止し、しかも構造の簡素化を図ることができる。また、回転軸12の先端部にねじを切っておき、そのねじ部を羽根車14にねじ込んで取付けるようにすることで、接液部を極力少なくすることができる。
The
10 ポンプケーシング
10a ライニング材
12 回転軸
14 羽根車
16 主板
18 羽根
22 軸受
24 ベアリング部
30 補助羽根ケーシング
30 ライニング材
32 グランドカバー
34 グランドケース
36 補助羽根
36a ライニング材
38 スリーブ
38a ライニング材
42 シール板
44 シールリング
46 軸封機構
48 シール部
50 空間部
54 サイドプレート
54a ライニング材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記羽根車の回転により昇圧された移送液がモータ側に流れることを防止する補助羽根と該補助羽根のモータ側に配置されて移送液の圧力を受けたときに作動する軸封機構とを有するシール部と、
移送液に接触する箇所に施したライニング材とを有することを特徴とするポンプ装置。 An impeller attached to the end of the rotating shaft and housed in the pump casing;
An auxiliary blade that prevents the transfer liquid pressurized by the rotation of the impeller from flowing to the motor side, and a shaft seal mechanism that is disposed on the motor side of the auxiliary blade and that operates when the pressure of the transfer liquid is received. A seal part;
A pump apparatus comprising a lining material applied to a portion in contact with the transfer liquid.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006000743A JP2007182782A (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Pump device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006000743A JP2007182782A (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Pump device |
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JP2007182782A true JP2007182782A (en) | 2007-07-19 |
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ID=38339089
Family Applications (1)
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JP2006000743A Pending JP2007182782A (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Pump device |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI381100B (en) * | 2009-04-28 | 2013-01-01 | ||
JP2015059487A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 古河産機システムズ株式会社 | Centrifugal pump |
-
2006
- 2006-01-05 JP JP2006000743A patent/JP2007182782A/en active Pending
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