JP3492218B2 - プランジャポンプ装置 - Google Patents

プランジャポンプ装置

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JP3492218B2
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浩一 山本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、純水などを圧送す
るためのプランジャポンプ装置に関し、例えば、半導体
製造装置などにおける洗浄用の超純水を高圧で供給する
ために用いられる。
【0002】
【従来の技術】従来において、純水などを圧送するプラ
ンジャポンプとして、特開平6−88568号公報に記
載のものがある。
【0003】この従来のプランジャポンプでは、図4に
示すように、シリンダ81に設けられたシリンダ室RP
j内をプランジャ82が軸方向に移動することによって
ポンプ作用をなす。シリンダ81の内周面とプランジャ
82の外周面との間のシールを行うために、シリンダ8
1の内周面に第1のシール部材SAj1及び第2のシー
ル部材SAj2が設けられ、第1のシール部材SAj1
と第2のシール部材SAj2との間に溜まった流体を外
部へ排出するための排出流路83が設けられる。
【0004】第1のシール部材SAj1は、プランジャ
82による吐出工程において、シリンダ室RPj内の圧
流体が外部へ漏れるのを防止する。第2のシール部材S
Aj2は、プランジャ82の移動にともなって第1のシ
ール部材SAj1から発生する微小な摩耗粉がシリンダ
室RPj内へ入るのを防止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプラン
ジャポンプでは、第1のシール部材SAj1と第2のシ
ール部材SAj2との間に溜まった流体(摩耗粉を含ん
だ純水)を、プランジャ82による吐出工程時におい
て、第2のシール部材SAj2を乗り越えて流入する流
体(純水)によって排出流路83に押し流すようになっ
ている。
【0006】しかし、第1のシール部材SAj1と第2
のシール部材SAj2との間に溜まった流体を強制的に
押し流す機能がないため、プランジャ82による吐出工
程時において常に適正な流量の流体が漏れて流れるよう
にしておく必要があった。適正な流量の流体が流れるよ
うにするのは容易ではなく、流体(純水)を無駄に流し
てしまう可能性があった。また、プランジャ82による
吸入工程時においては、溜まった流体は全く排出されな
い。
【0007】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、簡単な構成によって、プランジャの吸入工程時に
おいて摩耗粉などを含んだ流体を強制的に排出するよう
にし、シリンダ室に摩耗粉などが入り込まないようにし
たプランジャポンプ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る装
置は、シリンダ13に設けられたシリンダ室RP内をプ
ランジャ18が軸方向に移動することによってポンプ作
用を発揮するプランジャポンプ装置1であって、前記シ
リンダ13の内周面SF1と前記プランジャ18の外周
面SF2との間のシールを行うための、前記シリンダ1
3の内周面SF1に設けられた第1のシール部材SA1
、前記プランジャ18の外周面SF2において前記第
1のシール部材SA1よりもシリンダ室側寄りに設けら
シリンダ13の内周面SF1と前記プランジャ18の
外周面SF2との間における外側からシリンダ室側へ向
かう方向に対しシール効果を発揮し逆方向に対しシール
性のない第2のシール部材SA2と、前記第1のシール
部材SA1と前記第2のシール部材SA2との間の空間
SPに溜まった流体を外部へ排出するための排出流路3
5と、を有し、前記プランジャ18による吸入工程にお
いて、前記シリンダ室RPに吸入される流体に対して圧
力を与える手段が設けられ、前記プランジャ18による
吐出工程において前記排出流路35を絞り、吸入工程に
おいて前記排出流路35を開放するための切り替え弁V
2が設けられ、てなる。
【0009】 請求項2の発明に係る装置は、前記
リンダ13は、圧流体によって作動する流体圧シリンダ
CYのピストンロッドの一部であり、前記プランジャ1
8は、前記流体圧シリンダCYのロッドカバー14に対
して固定的に設けられてなる
【0010】 請求項3の発明に係る装置は、前記プラ
ンジャ18には、前記排出流路35と、前記吸入工程に
おいて前記シリンダ室RPに流体を吸入するための吸入
流路34と、前記吐出工程において前記シリンダ室RP
より流体を吐出するための吐出流路33と、が設けられ
てなる
【0011】
【0012】第1のシール部材SA1と第2のシール部
材SA2とがそれぞれピストンロッド13又はプランジ
ャ18に設けられているので、プランジャによる吐出工
程ではそれらの間の空間SPの容積が増大し、吸入工程
では空間SPの容積が減少する。これによるポンプ作用
によって、空間SP内に溜まった流体は塵とともに強制
的に外部に排出される。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るプランジャポ
ンプ装置1の正面断面図、図2は図1に示すプランジャ
ポンプ装置1の要部を拡大して示す図、図3はプランジ
ャポンプ装置1を作動させるように構成されたポンプシ
ステムCS1の流体回路図である。
【0014】図1において、プランジャポンプ装置1
は、シリンダチューブ11、ピストン12、ピストンロ
ッド13、カバー14,15、第2チューブ16、第2
カバー17、及びプランジャ18などから構成される。
【0015】ピストン12は、ポートP11,P12か
ら供給される流体圧によってシリンダチューブ11の内
周面を摺動する。ピストンロッド13は、ピストン12
と連結されて一体的に移動する。ピストンロッド13
は、カバー14を貫通して第2チューブ16内に突出す
る。プランジャ18は、第2カバー17にネジ込まれる
ことによって、ピストンロッド13と同軸上においてカ
バー14に対して固定されている。ピストン12、カバ
ー14,15、第2チューブ16、及び第2カバー17
などには、適所に、パッキン、ダストワイパ、又はウエ
アリングなどが設けられる。
【0016】シリンダチューブ11、ピストン12、ピ
ストンロッド13、及びカバー14,15によって、空
気圧などの圧流体で作動する流体圧シリンダCYが構成
されている。
【0017】図2をも参照して、ピストンロッド13に
は、プランジャ18の嵌入部32が嵌入するための穴3
1が設けられ、その穴31の内部がシリンダ室RPを形
成している。嵌入部32の外径は、シリンダ室RPの内
径よりも若干小さい。つまり、シリンダ室RPの内周面
SF1と嵌入部32の外周面SF2との間には間隙が設
けられ、これらは互いに接触しないようになっている。
【0018】ピストンロッド13の穴31の出口近辺の
内周面SF1には、パッキン溝が設けられ、そこに第1
のパッキンSA1が設けられている。第1のパッキンS
A1は、内周面SF1と嵌入部32の外周面SF2との
間のシールを行うためのものであり、特に、シリンダ室
RPの側から外側へ向かう方向の高圧力に対してシール
効果を発揮するものである。なお、第1のパッキンSA
1が設けられたパッキン溝の外側には、リング板41
と、リング板41の抜け止めのための止めリング42が
取り付けられている。
【0019】プランジャ18の先端部の外周面SF2に
は、パッキン溝が設けられ、そこに第2のパッキンSA
2が設けられている。第2のパッキンSA2は、内周面
SF1と嵌入部32の外周面SF2との間のシールを行
うためのものであり、特に、外側からシリンダ室RPの
側へ向かう方向の圧力に対してシール効果を発揮するも
のである。第2のパッキンSA2として、例えばUパッ
キンが用いられる。その場合には、シリンダ室RPの側
から外側へ向かう方向についてはほとんどシール性がな
い。
【0020】プランジャ18の外周面SF2には、第2
のパッキンSA2に対してその中央側において接近し
て、周方向の環状のドレン溝43が設けられている。ド
レン溝43は、プランジャ18の吸入工程端においても
第1のパッキンSA1には重ならないような軸方向位置
に設けられている。
【0021】さらにプランジャ18には、その中央に軸
方向に貫通する吐出流路33が設けられ、それと並行し
て吸入流路34が設けられている。また、それらと並行
して、ドレン溝43に連通する排出流路35が設けられ
ている。それぞれの流路の外部に開口する部分には、ポ
ートP1,P2,P3が設けられている。
【0022】また、第2チューブ16には、その内部に
溜まったドレンを排出するためのポートP4が設けられ
ている。
【0023】このように構成されたプランジャポンプ装
置1では、ポートP12に圧流体を供給してピストン1
2を図1の左方向に駆動すると、これにともなってピス
トンロッド13も移動し、シリンダ室RP内にプランジ
ャ18が嵌入する。シリンダ室RP内に、流体例えば純
水が充填されている場合には、その純水はプランジャ1
8によって吐出流路33へ押し出され、ポートP2から
吐出する。
【0024】このような吐出工程において、第1のパッ
キンSA1と第2のパッキンSA2とで囲まれた空間S
Pの容積は、プランジャ18のシリンダ室RP内への嵌
入とともに増大する。したがって、吐出工程において
は、シリンダ室RP内の純水は、第2のパッキンSA2
を乗り越えて空間SPに流入する。そのとき、第2のパ
ッキンSA2などから摩耗粉のような塵が発生しても、
塵は純水の流れとともに空間SP内に流入する。なお、
空間SP内への純水の流入は、主にシリンダ室RP内に
発生する圧力によって起こるが、空間SPの容積の増大
にともなう吸引力によって加勢される。
【0025】次に、ポートP11に圧流体を供給してピ
ストン12を図1の右方向に駆動すると、これにともな
ってピストンロッド13も移動し、シリンダ室RP内に
嵌入していたプランジャ18が抜け出る方向に相対移動
する。このとき、ポートP1から供給された純水は、吸
入流路34を通ってシリンダ室RP内に流入する。
【0026】このような吸入工程において、空間SPの
容積は、プランジャ18のシリンダ室RP内からの抜け
出しとともに減少する。したがって、吸入工程において
は、空間SP内に溜まった純水、これは塵を含んでいる
のであるが、その純水は、空間SPの容積の減少によっ
てドレン溝43から排出流路35へと押し出され、ポー
トP3から流出する。
【0027】このようにして、空間SP内に溜まってい
た塵を含んだ純水は、強制的に外部へ排出される。その
とき、第2のパッキンSA2によってシリンダ室RPへ
の流入が阻止されているので、塵を含んだ純水はシリン
ダ室RP内に流入しない。なお、吸入工程において、第
2のパッキンSA2から摩耗粉の発生する可能性はある
が、圧力が低いため発生したとしても極めて微小量であ
り、問題はない。
【0028】なお、吸入工程において、ポートP1から
供給される純水に1kg/cm2 程度以上の圧力を与え
ておくことにより、シリンダ室RPの側から空間SPの
側への圧力を生じさせ、強制的にシリンダ室RPの側か
ら空間SP内へ純水を流入させることができる。そのよ
うな圧力を与える手段として、純水を供給するための種
々のポンプを適用することができる。
【0029】図3に示すように、プランジャポンプ装置
1の流体圧シリンダCYに設けられたポートP11,1
2は、流量調整弁、電磁切り替え弁V1、及び圧力調整
弁RV1などを介して空気圧源A1又は排気口A2に接
続される。プランジャポンプ装置1のプランジャ18に
設けられたポートP1は、チェック弁CK1及び管路を
介して純水供給装置W1に接続される。純水供給装置W
1には、純水に圧力を与えるための種々のポンプを設け
ることができる。ポートP2は、チェック弁CK2及び
管路を介して純水吐出口W2に接続される。ポートP4
は、管路を介してドレン排出口D1に接続される。
【0030】排出流路35の出口のポートP3には、電
磁切り替え弁V2及び絞り弁SV1が接続されている。
吐出工程においては、電磁切り替え弁V2をオフし、管
路を絞り弁による絞り流路とし、これによって排出流路
35から流出する純水の量を制限することができる。吸
入工程においては、電磁切り替え弁V2をオンし、空間
SP内の純水の排出を容易なものとする。
【0031】上述の実施形態のプランジャポンプ装置1
によると、プランジャ18の吸入工程時において摩耗粉
などを含んだ流体を強制的に排出することができ、シリ
ンダ室RPに摩耗粉などが入り込まない。第1のパッキ
ンSA1と第2のパッキンSA2とをそれぞれ移動側
(ピストンロッド13)と固定側(プランジャ18)と
に設けることによって、空間SP内にポンプ作用を生じ
させているので、そのための構造が簡単である。
【0032】上述の実施形態において、吸入工程でポー
トP11に供給する流体圧を停止させるか又はその流量
を小さくし、ピストン12の駆動を停止するか又は速度
を低くすることによって、純水に加える圧力を小さくし
てもシリンダ室RP内が負圧になるのを防止することが
でき、純水が常にドレン溝43に流れ込むようにするこ
とができる。これによって、摩耗粉がシリンダ室RPに
入り込むことを一層確実に防止することができる。
【0033】また、第1のパッキンSA1と第2のパッ
キンSA2とを、その間にドレン溝43が設けられる程
度に近づけて配置することができるので、これらのパッ
キンSA1,2を設けることによってプランジャ18が
無闇に長くなることがない。また、ピストンロッド13
内にシリンダ室RPを設け、プランジャ18を固定した
ので、流体圧シリンダCYを含めたプランジャポンプ装
置1の全長が短くて済む。
【0034】上述の実施形態において、第1のパッキン
SA1及び第2のパッキンSA2の構造、形状、寸法、
材質などは、種々変更することができる。ドレン溝43
を省略することも可能である。その他、プランジャポン
プ装置1又は流体圧回路の全体又は各部の構造、形状、
寸法、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更する
ことができる。
【0035】
【発明の効果】本発明によると、簡単な構成によって、
プランジャの吸入工程時において摩耗粉などを含んだ流
体を強制的に排出するようにし、シリンダ室に摩耗粉な
どが入り込まないようにすることができる。
【0036】
【0037】
【0038】 請求項2および請求項3の発明による
と、プランジャを駆動することができるとともに、その
装置の全長を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプランジャポンプ装置の正面断面
図である。
【図2】図1に示すプランジャポンプ装置の要部を拡大
して示す図である。
【図3】プランジャポンプ装置を作動させるための流体
回路図である。
【図4】従来のプランジャポンプの一部を拡大して示す
図である。
【符号の説明】
1 プランジャポンプ装置 13 ピストンロッド(シリンダ) 14 カバー(シリンダカバー) 18 プランジャ33 吐出流路 34 吸入流路 35 排出流路 RP シリンダ室 SF1 内周面 SF2 外周面 SA1 第1のパッキン(第1のシール部材) SA2 第2のパッキン(第2のシール部材) V2 電磁切り替え弁(切り替え弁) CY 流体圧シリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−89243(JP,A) 特開 平3−217665(JP,A) 特開 平6−88568(JP,A) 特開 平4−140483(JP,A) 特開 昭60−36788(JP,A) 特開 平7−217531(JP,A) 実開 平2−118109(JP,U) 登録実用新案3570(JP,Z2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04B 53/16 F04B 1/02 F04B 53/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダに設けられたシリンダ室内をプラ
    ンジャが軸方向に移動することによってポンプ作用を発
    揮するプランジャポンプ装置であって、 前記シリンダの内周面と前記プランジャの外周面との間
    のシールを行うための、前記シリンダの内周面に設けら
    れた第1のシール部材と、 記プランジャの外周面において前記第1のシール部材
    よりもシリンダ室側寄りに設けられシリンダの内周面と
    前記プランジャの外周面との間における外側からシリン
    ダ室側へ向かう方向に対しシール効果を発揮し逆方向に
    対しシール性のない第2のシール部材と、 前記第1のシール部材と前記第2のシール部材との間の
    空間に溜まった流体を外部へ排出するための排出流路
    と、を有し、前記プランジャによる吸入工程において、前記シリンダ
    室に吸入される流体に対して圧力を与える手段が設けら
    れ、 前記プランジャによる吐出工程において前記排出流路を
    絞り、吸入工程において前記排出流路を開放するための
    切り替え弁が設けられ、てなる、 ことを特徴とするプランジャポンプ装置。
  2. 【請求項2】前記シリンダは、圧流体によって作動する
    流体圧シリンダのピストンロッドの一部であり、 前記プランジャは、前記流体圧シリンダのロッドカバー
    に対して固定的に設けられてなる、 請求項1記載のプランジャポンプ装置。
  3. 【請求項3】前記プランジャには、 前記排出流路と、 前記吸入工程において前記シリンダ室に流体を吸入する
    ための吸入流路と、 前記吐出工程において前記シリンダ室より流体を吐出す
    るための吐出流路と、が設けられてなる、 請求項2記載のプランジャポンプ装置。
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