JP2020067143A

JP2020067143A - チューブおよび処理装置

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Publication number: JP2020067143A
Application number: JP2018200813A
Authority: JP
Inventors: 英司小林; Eiji Kobayashi; 真司虎井; Shinji Torai; 周平吉本; Shuhei Yoshimoto
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2020-04-30
Also published as: WO2020085176A1; EP3872381A1; US20210381628A1; CN112955687A; JP2023024648A

Abstract

【課題】チューブに外部から圧力が加わったときや、チューブが局所的に曲折されたときに、チューブ内の流路が閉塞されることを抑制できるチューブを提供する。【解決手段】チューブ１は、可撓性であり、筒状の外周面１０と、筒状の内周面２０とを有する。外周面１０は、外側へ向けて突出する角部１１を有する。内周面２０は、角部１１の内側に位置し、角部１１よりも曲率半径が大きい第１弧状部２１を有する。このような形状のチューブ１は、外部から圧力が加わったときや、チューブ１が局所的に曲折されたときに、内周面２０が密接しにくい。このため、チューブ１内の流路２が閉塞されることを抑制できる。【選択図】図２

Description

本発明は、可撓性のチューブおよび当該チューブを備えた処理装置に関する。

従来、半導体ウェハ、フラットパネルディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ）、化学電池（例えば、リチウムイオン電池、燃料電池）などの精密電子部品の製造装置では、種々の薬液、純水、あるいは窒素ガス等の気体を流すために、多くのチューブが用いられる。また、商業印刷用のインクジェット印刷装置では、インクを流すために、多くのチューブが用いられる。また、医薬品の製造装置や、食品の製造装置では、原材料を流すために、多くのチューブが用いられる。また、医療機器や建築などの他の分野においても、液体または気体を流すチューブが用いられることがある。

チューブは、配策の都合上、柔軟に撓み変形することが好ましい。このため、多くのチューブは、ゴムまたは可撓性の樹脂により形成される。従来のチューブについては、例えば、特許文献１，２に記載されている。

特開２０１８−００３８９５号公報国際公開第２０１４／１５７１６４号

しかしながら、特許文献１，２のように、チューブが円筒状の場合、チューブに外部から圧力が加わったときや、チューブが局所的に急角度で曲折されたときに、チューブが潰れて内部の流路が閉塞する場合がある。図９は、従来の円筒状のチューブを曲折したときの、曲折箇所の様子を示す写真である。図１０は、従来の円筒状のチューブＴを曲折したときの、曲折箇所の断面の様子を示した図である。図１１は、従来の円筒状のチューブＴを平面上に載置して、上部から圧力Ｆを加えたときの、チューブＴの断面の様子を示した図である。図９〜図１１のように、従来の円筒状のチューブＴでは、変形時に、チューブＴの内周面のうち、互いに対向する面が密接しやすい。これにより、チューブＴ内の流路が閉塞されやすい。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、チューブに外部から圧力が加わったときや、チューブが局所的に曲折されたときにも、チューブ内の流路が閉塞されることを抑制できるチューブおよび当該チューブを備えた処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、可撓性のチューブであって、筒状の外周面と、筒状の内周面と、を有し、前記外周面は、外側へ向けて突出する角部を有し、前記内周面は、前記角部の内側に位置し、前記角部よりも曲率半径が大きい第１弧状部を有する。

本願の第２発明は、第１発明のチューブであって、周方向に配列された複数の肉厚部を有し、前記複数の肉厚部が、それぞれ、前記角部と前記第１弧状部とを有する。

本願の第３発明は、第２発明のチューブであって、隣り合う前記肉厚部の間に、前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を有する。

本願の第４発明は、第３発明のチューブであって、前記肉厚部の数は、奇数である。

本願の第５発明は、第４発明のチューブであって、前記外周面は、３つの前記角部と、隣り合う前記角部の間に位置する平面状の辺部とを有し、前記内周面は、前記第１弧状部を含む円筒状である。

本願の第６発明は、第１発明から第５発明までのいずれか１発明のチューブであって、前記内周面が流路を構成する。

本願の第７発明は、第１発明から第５発明までのいずれか１発明のチューブであって、他のチューブの外周面に装着される。

本願の第８発明は、処理装置であって、対象物に対して流体による処理を行う処理部と、第１発明から第７発明までのいずれか１発明のチューブと、を備え、前記チューブにより、前記処理部への前記流体の供給および前記処理部からの前記流体の排出の少なくとも一方を行う。

本願の第１発明〜第８発明によれば、チューブに外部から圧力が加わったときや、チューブが局所的に曲折されたときに、チューブの内周面が密接しにくい。このため、チューブ内の流路が閉塞されることを抑制できる。

特に、本願の第２発明によれば、外部からの圧力の向きや曲折の向きにかかわらず、チューブ内の流路が閉塞されることを抑制できる。

特に、本願の第３発明によれば、チューブの変形を、肉薄部に集中させることができる。これにより、チューブ内の流路が閉塞されることを、より抑制できる。

特に、本願の第４発明によれば、肉厚部と肉薄部とが、内部の流路を挟んで対向する。これにより、チューブ内の流路が閉塞されることを、より抑制できる。

チューブの斜視図である。チューブの断面図である。チューブを曲折したときの、曲折箇所の様子を示す写真である。チューブを曲折したときの、曲折箇所の断面の様子を示した断面図である。チューブに圧力を加えたときの、チューブの変形の様子を示した図である。チューブを備えた処理装置の概念図である。第１変形例に係るチューブの断面図である。第２変形例に係るチューブの斜視図である。従来のチューブを曲折したときの、曲折箇所の様子を示す写真である。従来のチューブを曲折したときの、曲折箇所の断面の様子を示した図である。従来のチューブに圧力を加えたときの、チューブの断面の様子を示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

＜１．チューブについて＞
図１は、本発明の一実施形態に係るチューブ１の斜視図である。このチューブ１は、内部に流体（液体または気体）を通すための流路２を有する管である。チューブ１は、可撓性を有する。このため、設置箇所の形状に応じて、チューブ１を柔軟に湾曲させながら、配置することができる。チューブ１の材料には、ゴムまたは可撓性を有する樹脂が用いられる。具体的には、チューブ１の材料として、シリコンゴム、天然ゴム、ウレタンゲル、軟質塩化ビニル、エラストマー樹脂、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＴＰＯ（オレフィン系熱可塑性エラストマー）、ポリエチレン、フッ素樹脂などを用いることができ、用途に合わせて適宜選択すればよい。

なお、チューブ１は、複数の材料で形成されていてもよい。例えば、チューブ１は、ある材料で形成された内層チューブと、他の材料で形成された外層チューブと、を含む多層構造であってもよい。

図２は、チューブ１を、その流路方向に対して垂直な平面で切断した断面図である。図１および図２に示すように、チューブ１は、略三角筒状の外周面１０と、円筒状の内周面２０とを有する。

図２に示すように、本実施形態では、チューブ１の断面における外周面１０の形状は、略正三角形状である。より詳述すると、チューブ１の外周面１０は、３つの角部１１と、３つの辺部１２とを有する。３つの角部１１は、それぞれ、チューブ１の外側へ向けて突出するとともに、流路方向に沿って連続的に延びる。また、３つの角部１１は、流路２の周囲において、周方向に等間隔に配列されている。３つの辺部１２は、それぞれ、隣り合う角部１１の間に位置する。図１および図２に示すように、各辺部１２は、平面状に広がり、かつ、流路方向に沿って連続的に延びる。

本実施形態では、チューブ１の内周面２０の形状は、円筒状となっている。すなわち、図２に示すように、チューブ１の断面における内周面２０の形状は、円形となっている。内周面２０の曲率半径は、上述した角部１１の曲率半径よりも、大きい。以下では、チューブ１の内周面２０のうち、角部１１の内側に位置する円弧状の部分を「第１弧状部２１」と称する。また、チューブ１の内周面２０のうち、辺部１２の内側に位置する円弧状の部分を「第２弧状部２２」と称する。

チューブ１は、３つの肉厚部３０と、肉厚部３０よりも厚みが薄い３つの肉薄部４０とを有する。肉厚部３０は、１つの角部１１と、１つの第１弧状部２１とを有する。肉薄部４０は、１つの辺部１２と、１つの第２弧状部２２とを有する。３つの肉厚部３０は、流路２の周囲において、周方向に等間隔に配列されている。肉薄部４０は、隣り合う肉厚部３０の間に位置する。すなわち、肉厚部３０と肉薄部４０とは、流路２の周囲において、周方向に交互に配列されている。

チューブ１の内周面２０の径は、例えば２ｍｍ以上とされる。また、チューブ１の長さは、例えば、１００ｍｍ〜１００ｍとされる。ただし、本発明におけるチューブの内径および長さは、これらの数値範囲に限定されるものではない。

＜２．曲折したときの様子＞
図３は、本実施形態と同等の形状のチューブを曲折したときの、曲折箇所の様子を示す写真である。図４は、本実施形態のチューブ１を曲折したときの、曲折箇所の断面の様子を示した図である。図４に示すように、チューブ１を曲折すると、チューブ１の肉厚部３０と、当該肉厚部３０に対向する肉薄部４０とが、互いに接近する方向に変位する。しかしながら、本実施形態のチューブ１では、肉薄部４０に比べて、肉厚部３０の形状が変化しにくいため、第１弧状部２１の形状が保持される。したがって、図４の中段の図のように、第１弧状部２１と、それに対向する第２弧状部２２との間において、流路２が確保される。すなわち、第１弧状部２１と、それに対向する第２弧状部２２とが、密接しにくい。これにより、チューブ１内の流路２が閉塞されることを抑制できる。

また、チューブ１をより急角度に曲折すると、図４の下段の図のように、肉厚部３０の変形が大きくなって、第１弧状部２１の形状が変化する場合がある。しかしながら、この場合には、当該肉厚部３０の両側に位置する一対の肉薄部４０が、チューブ１の外側に向けて膨らむ。これにより、一対の肉薄部４０の内側に、流路２が確保される。したがって、この場合にも、チューブ１内の流路２が閉塞されることを抑制できる。

特に、本実施形態のチューブ１では、複数の肉厚部３０が、周方向に等間隔に配列されている。このため、チューブ１の曲折の向きにかかわらず、図４の中段または下段の状態を実現できる。したがって、チューブ１の曲折の向きにかかわらず、チューブ１内の流路２が閉塞されることを抑制できる。

また、本実施形態のチューブ１は、隣り合う肉厚部３０の間に、肉薄部４０を有する。このため、チューブ１が局所的に曲折されたときに、チューブ１の変形を、肉薄部４０に集中させることができる。これにより、肉厚部３０の第１弧状部２１の形状が変化することを、より抑制できる。したがって、チューブ１内の流路２が閉塞されることを、より抑制できる。

＜３．圧力を加えたときの様子＞
図５は、本実施形態のチューブ１に、外部から図１１と同様の圧力Ｆを加えたときの、チューブ１の変形の様子を示した図（シミュレーション結果）である。

図５のように、チューブ１に外部から圧力を加えたときにも、肉薄部４０に比べて、肉厚部３０の形状が変化しにくいため、第１弧状部２１の形状が保持される。したがって、図５の中段および下段の図のように、第１弧状部２１と、それに対向する第２弧状部２２との間において、流路２が確保される。すなわち、第１弧状部２１と、それに対向する第２弧状部２２とが、密接しにくい。これにより、チューブ１内の流路２が閉塞されることを抑制できる。

特に、本実施形態のチューブ１では、複数の肉厚部３０が、周方向に等間隔に配列されている。このため、外部からの圧力Ｆの向きにかかわらず、図５の中段または下段の状態を実現できる。したがって、外部からの圧力Ｆの向きにかかわらず、チューブ１内の流路２が閉塞されることを抑制できる。

また、本実施形態のチューブ１は、隣り合う肉厚部３０の間に、肉薄部４０を有する。このため、チューブ１が外部からの圧力Ｆを受けたときに、チューブ１の変形を、肉薄部４０に集中させることができる。これにより、肉厚部３０の第１弧状部２１の形状が変化することを、より抑制できる。したがって、チューブ１内の流路２が閉塞されることを、より抑制できる。

＜４．処理装置について＞
図６は、上記のチューブ１を備えた処理装置１００の概念図である。図６に示すように、この処理装置１００は、対象物９に対して流体による処理を行う処理部１１０を有する。また、処理装置１００は、処理部１１０へ流体を供給する供給チューブ１Ａと、処理部１１０から流体を排出する排出チューブ１Ｂと、のうちの少なくともいずれか一方を有する。供給チューブ１Ａおよび排出チューブ１Ｂには、上述の略三角筒状の外周面１０を有するチューブ１が用いられる。

＜４−１．半導体製造装置の場合＞
まず、処理装置１００が半導体製造装置である場合について、説明する。この場合、対象物９は、半導体ウェハである。処理部１１０は、供給チューブ１Ａの先端に取り付けられたノズルを有する。処理部１１０は、供給チューブ１Ａにより供給される流体である処理液を、ノズルから半導体ウェハの表面に向けて吐出する。処理液の例としては、レジスト液、現像液、洗浄液などの種々の薬液や、純水を挙げることができる。また、使用後の処理液は、処理部１１０から排出チューブ１Ｂを通って、外部へ排出される。

供給チューブ１Ａおよび排出チューブ１Ｂの材料には、上述した処理液に対して、耐腐食性を有し、かつ、可撓性を有する材料が用いられる。

半導体ウェハに形成される配線パターンは、近年ますます微細化している。このため、半導体製造装置は、半導体ウェハへの処理液の供給処理において、極めて精密な制御を行う。このような半導体製造装置において、供給チューブ１Ａおよび排出チューブ１Ｂに本形状のチューブ１を採用すれば、処理液を安定的に供給および排出することができる。したがって、半導体ウェハへの処理液の供給処理において、処理液の流量を精密に制御しやすくなる。

なお、供給チューブ１Ａおよび排出チューブ１Ｂは、半導体ウェハの処理に用いられる気体（例えば、乾燥処理に用いられる窒素ガス）を通すものであってもよい。

＜４−２．ディスプレイ製造装置の場合＞
次に、処理装置１００が液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などのディスプレイの製造装置である場合について、説明する。この場合、対象物９は、ディスプレイ用の基板である。処理部１１０は、供給チューブ１Ａの先端に取り付けられたノズルを有する。処理部１１０は、供給チューブ１Ａにより供給される流体である処理液を、ノズルから基板の表面に向けて吐出する。処理液の例としては、レジスト液、現像液、洗浄液などの種々の薬液や、純水を挙げることができる。また、使用後の処理液は、処理部１１０から排出チューブ１Ｂを通って、外部へ排出される。

ディスプレイ用の基板に形成される配線パターンは、近年ますます微細化している。このため、ディスプレイの製造装置は、基板への処理液の供給処理において、極めて精密な制御を行う。このようなディスプレイの製造装置において、供給チューブ１Ａおよび排出チューブ１Ｂに本形状のチューブ１を採用すれば、処理液を安定的に供給および排出することができる。したがって、基板への処理液の供給処理において、処理液の流量を精密に制御しやすくなる。

また、近年開発が進んでいるフレキシブルディスプレイの製造装置では、極めて高粘度（例えば１０００ｃＰ（１Ｐａ・ｓ）以上）の処理液が用いられる。その場合、外部からの小さな圧力や、少しの曲折でも、チューブ内における処理液の流れが滞りやすい。しかしながら、当該装置の供給チューブ１Ａおよび排出チューブ１Ｂに、本形状のチューブ１を採用すれば、処理液の滞留を抑制できる。したがって、高粘度の処理液を、ノズルから安定的に吐出することができる。

なお、供給チューブ１Ａおよび排出チューブ１Ｂは、ディスプレイの製造に用いられる気体（例えば、乾燥処理に用いられる窒素ガス）を通すものであってもよい。

＜４−３．インクジェット印刷装置の場合＞
次に、処理装置１００が、商業印刷用のインクジェット印刷装置である場合について、説明する。この場合、対象物９は、印刷用紙である。処理部１１０は、供給チューブ１Ａの先端に取り付けられた印刷ヘッドを有する。処理部１１０は、供給チューブ１Ａにより供給される流体であるインクを、ヘッドから液滴として吐出する。これにより、印刷用紙の表面に画像が印刷される。

インクジェット印刷装置では、ヘッドから吐出される微小なインクの液滴により、高精細な画像が印刷される。このため、処理部１１０へのインクの供給が停滞すると、印刷画像の品質に大きな影響を与える。特に、近年では、インクジェット印刷装置の印刷速度がますます高速化している。このため、インクの供給が一旦停滞すると、その間に多くの印刷用紙が搬送されることとなり、損失が大きい。このようなインクジェット印刷装置において、供給チューブ１Ａに本形状のチューブ１を採用すれば、インクを安定的に供給することができる。したがって、印刷処理を高速かつ安定して実行させることができる。

＜４−４．他の装置の場合＞
処理装置１００は、上述した半導体製造装置、ディスプレイの製造装置、インクジェット印刷装置以外の装置であってもよい。例えば、処理装置１００は、化学電池の製造装置、医薬品の製造装置、食品の製造装置、生体の治療に用いられる医療機器などであってもよい。また、上述した形状のチューブ１は、建築物の付帯設備である給水管、配水管、ガス配管などに用いられてもよい。

＜５．変形例＞
以上、本発明の主たる実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

＜５−１．第１変形例＞
図７は、第１変形例に係るチューブ１を、その流路方向に対して垂直な平面で切断した断面図である。図７の例では、チューブ１の断面における外周面１０の形状は、略正五角形状である。より詳述すると、チューブ１の外周面１０は、５つの角部１１と、５つの辺部１２とを有する。５つの角部１１は、それぞれ、チューブ１の外側へ向けて突出するとともに、流路方向に沿って連続的に延びる。また、５つの角部１１は、流路２の周囲において、周方向に等間隔に配列されている。５つの辺部１２は、それぞれ、隣り合う角部１１の間に位置する。各辺部１２は、平面状に広がり、かつ、流路方向に沿って連続的に延びる。

チューブ１の内周面２０の形状は、円筒状となっている。すなわち、図７に示すように、チューブ１の断面における内周面２０の形状は、円形となっている。内周面２０の曲率半径は、上述した角部１１の曲率半径よりも、大きい。また、チューブ１の内周面２０は、角部１１の内側に位置する円弧状の第１弧状部２１と、辺部１２の内側に位置する円弧状の第２弧状部２２と、を含む。

図７のチューブ１は、５つの肉厚部３０と、肉厚部３０よりも厚みが薄い５つの肉薄部４０とを有する。肉厚部３０は、１つの角部１１と、１つの第１弧状部２１とを有する。肉薄部４０は、１つの辺部１２と、１つの第２弧状部２２とを有する。５つの肉厚部３０は、流路２の周囲において、周方向に等間隔に配列されている。肉薄部４０は、隣り合う肉厚部３０の間に位置する。すなわち、肉厚部３０と肉薄部４０とは、流路２の周囲において、周方向に交互に配列されている。

この図７のチューブ１も、肉薄部４０に比べて、肉厚部３０の形状が変化しにくい。このため、外部から圧力を受けたときや、チューブ１が局所的に曲折したときに、第１弧状部２１の形状が保持される。したがって、上述した実施形態と同様に、第１弧状部２１と、それに対向する第２弧状部２２との間において、流路２が確保される。すなわち、第１弧状部２１と、それに対向する第２弧状部２２とが、密接しにくい。これにより、チューブ１内の流路２が閉塞されることを抑制できる。

＜５−２．第２変形例＞
図８は、第２変形例に係るチューブユニットの斜視図である。図８の例では、流体を通す本体チューブ３の外周面に、上記実施形態のチューブ１と同形状の補助チューブ４が装着されている。本体チューブ３は、外周面および内周面の双方が円筒状の、一般的なチューブである。補助チューブ４は、略三角筒状の外周面５０と、円筒状の内周面６０とを有する。

図８の例では、補助チューブ４の内周面６０は、本体チューブ３の外周面に密接する。このため、補助チューブ４が装着された箇所においては、本体チューブ３と補助チューブ４とが、一体として変形する。したがって、上記の実施形態と同様に、外部から圧力Ｆを受けた場合でも、本体チューブ３の当該箇所の内側において、流路２が閉塞されることを抑制できる。

特に、図８の例では、本体チューブ３には、円筒状の外周面を有する製造容易なチューブを用い、必要な部分にだけ、補助チューブ４を用いることができる。したがって、チューブユニット全体として、製造コストを抑制できる。また、本体チューブ３の外周面に沿って、補助チューブ４をスライド移動させることができる。したがって、状況に応じて補助チューブ４による補強位置を変更できる。なお、補助チューブ４の位置を変更する必要が無い場合は、本体チューブ３と補助チューブ４との一体性を向上させるために、本体チューブ３の外周面と、補助チューブ４の内周面６０とを、接着剤で固定してもよい。

＜５−３．他の変形例＞
上述した実施形態および変形例では、チューブ１の肉厚部３０の数が、３つまたは５つであった。しかしながら、チューブ１が有する肉厚部３０の数は、１つ、２つ、４つ、または６つ以上であってもよい。ただし、肉厚部３０の数が奇数の場合には、肉厚部３０と肉薄部４０とが、内部の流路２を挟んで対向する。すなわち、第１弧状部２１と第２弧状部２２とが、内部の流路２を挟んで対向する。したがって、第１弧状部２１と第２弧状部２２との間に、流路２を確保しやすい。したがって、チューブ１内の流路２が閉塞されることを、より抑制できる。

また、上記の実施形態および変形例では、チューブ１の断面における内周面２０の形状は、円形であった。このため、第１弧状部２１および第２弧状部２２の形状は、円弧状であった。しかしながら、第１弧状部２１および第２弧状部２２は、円弧状以外の形状であってもよい。例えば、チューブ１の断面における第１弧状部２１および第２弧状部２２の形状は、楕円の一部や、外圧に強い懸垂曲線であってもよい。また、第１弧状部２１および第２弧状部２２は、細かい凹凸を有していてもよい。第１弧状部２１および第２弧状部２２は、その巨視的なアウトラインの曲率半径が、角部１１の曲率半径よりも大きければよい。

また、チューブの細部の構成については、本願の各図と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１チューブ
１Ａ供給チューブ
１Ｂ排出チューブ
２流路
３本体チューブ
４補助チューブ
９対象物
１０外周面
１１角部
１２辺部
２０内周面
２１第１弧状部
２２第２弧状部
３０肉厚部
４０肉薄部
５０外周面
６０内周面
１００処理装置
１１０処理部
Ｆ圧力

Claims

可撓性のチューブであって、
筒状の外周面と、
筒状の内周面と、
を有し、
前記外周面は、外側へ向けて突出する角部を有し、
前記内周面は、前記角部の内側に位置し、前記角部よりも曲率半径が大きい第１弧状部を有する、チューブ。
請求項１に記載のチューブであって、
周方向に配列された複数の肉厚部
を有し、
前記複数の肉厚部が、それぞれ、前記角部と前記第１弧状部とを有する、チューブ。
請求項２に記載のチューブであって、
隣り合う前記肉厚部の間に、前記肉厚部よりも厚みが薄い肉薄部を有する、チューブ。
請求項３に記載のチューブであって、
前記肉厚部の数は、奇数であるチューブ。
請求項４に記載のチューブであって、
前記外周面は、３つの前記角部と、隣り合う前記角部の間に位置する平面状の辺部とを有し、
前記内周面は、前記第１弧状部を含む円筒状である、チューブ。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のチューブであって、
前記内周面が流路を構成する、チューブ。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のチューブであって、
他のチューブの外周面に装着される、チューブ。
対象物に対して流体による処理を行う処理部と、
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のチューブと、
を備え、
前記チューブにより、前記処理部への前記流体の供給および前記処理部からの前記流体の排出の少なくとも一方を行う、処理装置。