JP3504896B2 - 往復動ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、往復動ポンプに関
し、詳しくは、懸濁液の搬送に適した往復動ポンプ、お
よび係る往復動ポンプを効果的に構成し得るダイヤフラ
ムに関するものである。さらに、詳しくは、懸濁液の一
種である半導体ＣＭＰ工程におけるＣＭＰ用スラリーの
搬送に適した往復動ポンプ、およびダイヤフラムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、往復動ポンプの一種として、
可動部たるピストンにダイヤフラムを用いた往復動ポン
プが知られている。通常、このような往復動ポンプを構
成するダイヤフラムは、耐摩耗性、耐食性に優れた材料
を用いて形成されている。また、かかる構成の往復動ポ
ンプにおいては、往復動部分における液の漏洩が構造上
皆無であり、ポンプ室には吸込側、吐出側ともに、逆止
弁としてのボール弁が設けられている。

【０００３】ダイヤフラムを用いて構成された往復動ポ
ンプは、上述したように、漏洩等が皆無であり、耐摩耗
性等に優れたダイヤフラム等を用いて構成されているの
で、清水だけではなく、固体（粒状物等）を含んだ液体
（いわゆる「懸濁液」）をも搬送可能である。

【０００４】そこで、従来技術においては、懸濁液を搬
送する際には、ダイヤフラムを用いて構成された往復動
ポンプ（以下、単に「往復動ポンプ」という。）が採用
されることもある。

【０００５】例えば、従来技術に係る往復動ポンプとし
ては、図５に示すような構成の往復動ポンプが知られて
いる。具体的には、図５は、従来技術に係る往復動ポン
プのポンプヘッド部近傍を示した概略断面図である。図
５に示された往復動ポンプは、ピストン部１０２を駆動
させてダイヤフラム１０１を往復動させることによっ
て、吸入部１０３から吐出部１０４に懸濁液を搬送し得
るように構成されている。吸入部１０３上方には、吸入
側チャッキボール１０５が設けられ、吐出部１０４下方
には、吐出側チャッキボール１０６が設けられている。

【０００６】図５に示されたダイヤフラム１０１は、ダ
イヤフラム固定部１１１とダイヤフラム押さえ部１１２
とを用いてその周縁部１０１ａ近傍を挟持することによ
って、固定されている。この固定された部分の詳細を示
しているのが図６である。図６は、図５に示された破線
領域Ｙ内（Ｙ部）の拡大図を示したものである。

【０００７】従来技術に係る往復動ポンプは、ダイヤフ
ラム１０１の中心部たる可動部（挟持された周縁部１０
１ａ以外の可動する部分）が往復動するので、この往復
動によって周縁部１０１ａとダイヤフラム押さえ部１１
２との間に漏れが発生しないように構成する必要があ
る。そこで、従来技術によれば、図６に示すように、ダ
イヤフラム固定部１１１、周縁部１０１ａ、およびダイ
ヤフラム押さえ部１１２との間に隙間を設けないように
して、ダイヤフラム１０１が強固に固定されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に係る往復動ポンプは、次のような問題を有して
いた。

【０００９】従来技術に係る往復動ポンプを構成してい
るダイヤフラム１０１は、表面に大小のポーラスが形成
されており、従来は、ダイヤフラム１０１を形成する
際、そのポーラスの大きさを含めた表面状態について
は、何ら考慮されていなかった。したがって、従来技術
においては、ポーラスを含めたダイヤフラム１０１の表
面状態すなわち表面粗度の値が懸濁液を形成する粒状物
の大きさよりもかなり大きく形成されている。したがっ
て、ダイヤフラム表面に粒状物が簡単に詰まってしま
い、その状態でダイヤフラムの往復動が繰り返されるこ
ととなるので、ダイヤフラムに亀裂や割れ等が発生しや
すくなるという問題があった。

【００１０】また、従来技術に係るダイヤフラム１０１
は、周縁部１０１ａが、ダイヤフラム固定部１１１とダ
イヤフラム押さえ部１１２とを用いて、隙間のないよう
に強固に挟持して固定されている。この際、ダイヤフラ
ム１０１の周縁部１０１ａおよびその近傍は、ダイヤフ
ラム固定部１１１とダイヤフラム押さえ部１１２とによ
って所定の厚さ（０．５ｍｍ程度）だけ圧縮される程の
強固な圧力によって挟持されていた。そして、このよう
な挟持状態においても、ダイヤフラム１０１の往復動時
には、ダイヤフラム１０１とダイヤフラム押さえ部１１
２との間に、どうしても若干の隙間が生じ、この隙間か
らの粒状物の侵入は否めないこととなる。そうすると、
ダイヤフラム押さえ部１１２とダイヤフラム１０１との
間に侵入した粒状物に対して、上述した強固な圧力が作
用するので、ダイヤフラム押さえ部１１２で押さえられ
たダイヤフラム１０１の周縁部１０１ａ近傍に、亀裂や
割れ等が発生しやすくなるという問題があった。

【００１１】さらに、従来技術に係るダイヤフラム１０
１は、周縁部と可動部とから一体的に構成されている
が、周縁部と可動部との連結部（以下、単に「連結部」
という。）が略直角に形成されているため、可動部が往
復動する際において、その往復動時における負荷が連結
部に集中し、連結部に亀裂や割れ等が発生しやすいとい
う問題があった。

【００１２】すなわち、従来技術に係る往復動ポンプに
おいては、上述した種々の理由によりダイヤフラムに亀
裂や割れ等が生ずるために、ダイヤフラムの耐久性が低
下し、ダイヤフラムの交換を頻繁に行う必要があった。

【００１３】そこで、本発明は、上記従来技術に係る問
題を解決するためになされたものであって、亀裂や割れ
等の発生率を低下させ得るダイヤフラムを構成すること
によって、ダイヤフラムの耐久性を向上させると共に、
ダイヤフラムの挟持構造等を改良することによって、ダ
イヤフラムの交換頻度を低減させることが可能な往復動
ポンプを提供することを課題とする。また、係る往復動
ポンプを効果的に構成可能であるダイヤフラムを提供す
ることを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を解
決するための本発明は、ダイヤフラムの往復動を用いて
懸濁液の搬送を行う往復動ポンプにおいて、前記ダイヤ
フラムが、固定のために挟持される周縁部と、往復動す
る可動部とから一体的に形成されており、前記周縁部
が、固定手段と押さえ手段とを用いて挟持され、前記周
縁部近傍の前記可動部と前記押さえ手段との間に所定の
間隔が設けられたことを特徴としている。ここで搬送さ
れる前記懸濁液としては、特に、半導体ＣＭＰ工程にお
けるＣＭＰ用スラリーがあげられる。ここでいう半導体
ＣＭＰ工程のＣＭＰ用スラリーとは、スラリー濃度が５
〜５０ｗｔ％、最大集合粒径が１０μｍ以下のものであ
る。また、スラリーのコンポーネントとしては、シリカ
系、酸化セリウム系、アルミナ系、ジルコニア系、二酸
化マンガン系の単成分もしくは混合物が用いられてい
る。また、本発明は、ダイヤフラムの往復動を用いて懸
濁液の搬送を行う往復動ポンプにおいて、前記ダイヤフ
ラムが、固定手段と押さえ手段とを用いて圧縮して固定
される周縁部と、前記周縁部の径方向内側に設けられた
可動部とを備え、前記ダイヤフラムの往復動方向におけ
る前記周縁部の厚さが、前記可動部よりも厚く形成され
ており、前記可動部の外周縁が、前記固定手段と前記押
さえ手段とに当接した状態で、前記固定手段と前記押さ
え手段とにより圧縮されず、前記可動部の外周縁におけ
る径方向の長さＬが以下の式を満足することを特徴とし
ている。Ｌ ≧ （Ｄｍａｘ × ３０ ＋ Ｒ） Ｄｍａｘ：懸濁液中の粒状物の最大集合粒径 Ｒ：周縁部近傍に位置する押さえ手段のＲ値

【００１５】本発明に係る往復動ポンプによれば、前記
周縁部の近傍に位置する前記可動部と前記押さえ部との
隙間に、懸濁液（内の粒状物）が侵入するわけである
が、従来技術と異なり、この隙間（所定の間隔）には、
特に圧力等が作用しているわけではないので、粒状物を
介した必要以上の圧力等が、前記ダイヤフラムに作用す
ることはない。したがって、本発明によれば、前記ダイ
ヤフラムの亀裂や割れ等の発生率を低下させて、前記ダ
イヤフラムの耐久性を向上させることが可能となり、前
記ダイヤフラムの交換頻度を低減させることが可能な往
復動ポンプを得ることができる。

【００１６】また、本発明に係る往復動ポンプにおいて
は、前記懸濁液内の粒状物の最大集合粒径と、前記所定
の間隔とが、以下の数式の関係を満足すべく構成された
ことが好ましい。

【数１】０ ≦ ｔ ≦ （Ｄｍａｘ × １００） ｔ：所定の間隔（周縁部近傍の可動部と押さえ手段との
間隔） Ｄｍａｘ：粒状物の最大集合粒径

【００１７】この好ましい構成によれば、懸濁液（ＣＭ
Ｐ用スラリー）使用時のダイヤフラムの耐久性を２倍以
上に向上させることが可能となる。ここで、最大集合粒
径とは、複数個の粒子が凝集等されることにより形成さ
れる集合粒子の中で、最も大きな外径を有する集合粒子
の最大外径をいう。

【００１８】また、本発明に係る往復動ポンプは、前記
ダイヤフラムが装着された状態において、前記周縁部近
傍の前記可動部と、前記周縁部に接している前記押さえ
部との間の角度が鈍角となるべく、前記ダイヤフラムが
形成されている構成が好ましい。さらに、前記角度（後
述する角度α）は、９５゜〜１７５゜程度であることが
好ましい。

【００１９】この好ましい構成によれば、従来技術にお
いて略直角に形成されていた部分を鈍角に形成したの
で、前記ダイヤフラムを往復動させる際の負荷の集中を
低減させることが可能となる。したがって、この好まし
い構成によれば、従来と比較して、亀裂や割れ等の発生
率を低下させることが可能な前記ダイヤフラムを備えた
往復動ポンプを得ることが可能となるので、前記ダイヤ
フラムの交換頻度を低減させることができる。

【００２０】また、本発明に係る往復動ポンプは、前記
ダイヤフラムが、耐屈曲性疲労性テスト（ＡＳＴＭ Ｄ
２１７８：フィルム厚み０．５ｍｍ）にて、１×１０⁷
回以上の物性を有するフッ素含有樹脂を用いて形成され
たことが好ましい。また、本発明に係る往復動ポンプ
は、前記ダイヤフラムが、表面粗度テスト（ＪＩＳ Ｂ
０６０１ カットオフ０．８ｍｍ）にて、中心線平均粗
さ（Ｒａ）が１．７μｍ以下の物性を有するフッ素含有
樹脂を用いて形成されたことが好ましい。

【００２１】この好ましい例によれば、前記ダイヤフラ
ムを形成するフッ素含有樹脂の物性値を改善することに
よって、前記ダイヤフラムの寿命を飛躍的に延ばすこと
が可能となる。すなわち、この好ましい例によれば、従
来よりも、表面平滑性および屈曲特性等に優れた前記ダ
イヤフラムを得ることが可能となるので、前記ダイヤフ
ラムの亀裂や割れ等の発生率を低下させて、前記ダイヤ
フラムの耐久性を向上させることが可能となり、前記ダ
イヤフラムの交換頻度を低減させることが可能な往復動
ポンプを得ることができる。

【００２２】さらに、上記課題を解決するための本発明
は、往復動ポンプの往復駆動部として用いられるダイヤ
フラムであって、前記ダイヤフラムが、固定のために挟
持される周縁部と、往復動する可動部とから一体的に形
成されており、前記周縁部が、固定手段と押さえ手段と
を用いて挟持された状態で前記往復動ポンプに装着さ
れ、前記周縁部近傍の前記可動部と前記押さえ手段との
間に所定の間隔が設けられるべく構成されたことを特徴
としている。

【００２３】また、本発明に係るダイヤフラムは、前記
ダイヤフラムが装着された状態において、前記周縁部近
傍の前記可動部と、前記周縁部に接している前記押さえ
部との間の角度が鈍角となるべく形成されている構成が
好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。

【００２５】〈第一の実施形態〉図１は、本発明の第一
の実施形態に係る往復動ポンプのポンプヘッド部近傍の
概略断面図を示したものである。ここで示される往復動
ポンプは、懸濁液を搬送するために用いられる往復動ポ
ンプである。特に、搬送される前記懸濁液として、半導
体ＣＭＰ工程におけるＣＭＰ用スラリーに適用される往
復動ポンプである。ここでいう半導体ＣＭＰ工程のＣＭ
Ｐ用スラリーとは、スラリー濃度が５〜５０ｗｔ％、最
大集合粒径が１０μｍ以下のものである。また、スラリ
ーのコンポーネントとしては、シリカ系、酸化セリウム
系、アルミナ系、ジルコニア系、二酸化マンガン系の単
成分もしくは混合物が用いられている。

【００２６】図１に示された往復動ポンプは、ピストン
部１２を駆動させてダイヤフラム１１を往復動させるこ
とによって、第一の継手１３に設けられた吸入部１３ａ
から、第二の継手１４に設けられた吐出部１４ａに対し
て懸濁ａを搬送し得るように構成されている。また、ピ
ストン部１２を駆動させる駆動源（図示省略）の方式
は、特定の方式に限定されるものではなく、機械式、エ
アー式、油圧式、電気式、マグネット式等のいずれの方
式でも適用可能であり、さらに、直接的であっても間接
的であってもよい。

【００２７】ダイヤフラム１１は、ポンプヘッド２２
と、駆動源とポンプヘッド２２との間に設けられたスペ
ーサ２１とで挟持されている。ここで、スペーサ２１は
ダイヤフラム１１を挟持する際の固定部（以下、スペー
サは「固定部」ともいう。）として機能し、ポンプヘッ
ド２２はダイヤフラム１１を挟持する際の押さえ部（以
下、ポンプヘッドは「押さえ部」ともいう。）として機
能する。すなわち、ダイヤフラム１１は、固定部２１と
押さえ部２２とを用い、その周縁部１１ａ近傍を挟持す
ることによって固定されている。

【００２８】第一の継手１３には、懸濁液が貯留された
貯留タンク等の懸濁液供給源（図示省略）が接続されて
おり、第二の継手１４には、何らかの目的に懸濁液を使
用する際の懸濁液受給部（図示省略）が接続されてい
る。この懸濁液受給部としては、例えば、ＣＭＰ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉ
ｎｇ）を行う際における研磨定盤上の研磨布（図示省
略）等があげられ、このＣＭＰを行うために用いられる
懸濁液としては、上述したもの（スラリー濃度が５〜５
０ｗｔ％、最大集合粒径が１０μｍ以下のものであっ
て、スラリーのコンポーネントとしては、シリカ系、酸
化セリウム系、アルミナ系、ジルコニア系、二酸化マン
ガン系の単成分もしくは混合物等が用いられているも
の）が考えられる。

【００２９】また、吸入部１３ａ上方には、吸入側チャ
ッキボール１５が設けられ、吐出部１４ａ下方には、吐
出側チャッキボール１６が設けられている。

【００３０】ポンプヘッド２２には、懸濁液を搬送する
ための搬送路２２ａが形成されている。本実施形態にお
いては、ダイヤフラム１１を矢印Ｂ方向に動かすことに
より、搬送路２２ａ内および各チャッキボール１５，１
６に対して負圧を発生させ、吸入側チャッキボール１５
を持ち上げ（矢印Ｃ方向に持ち上げ）、吸入部１３ａを
介して搬送路２２ａ内に懸濁液を吸入させる（以下、こ
の工程を「搬送第一工程」という。）。次に、本実施形
態においては、ダイヤフラム１１を矢印Ｂの反対方向に
動かすことにより、搬送路２２ａ内および各チャッキボ
ール１５，１６に対して正圧を発生させ、吐出側チャッ
キボール１６を持ち上げ（矢印Ｄ方向に持ち上げ）吐出
部１４ａを介して搬送路２２ａ内から懸濁液を吐出させ
る（以下、この工程を「搬送第二工程」という。）。す
なわち、本実施形態に係る往復動ポンプにおいては、上
述した搬送第一工程および搬送第二工程を繰り返すこと
によって（ダイヤフラム１１を往復動させることによっ
て）、懸濁液の搬送処理を実現することが可能となる。

【００３１】図２は、図１に示されたポンプヘッド部近
傍の概略断面図の部分拡大図を示したものであり、具体
的には、図１の破線領域Ａ内（Ａ部）の拡大図を示した
ものである。

【００３２】本実施形態においては、図１で説明したよ
うに、ダイヤフラム１１は、固定部２１と押さえ部２２
とを用いて挟持して固定されているわけであるが、ダイ
ヤフラム１１を挟持する際における、ダイヤフラム１１
と押さえ部２２との関係が従来技術とは大きく異なって
いる。

【００３３】図２に示すように、本実施形態において
は、ダイヤフラム１１は、周縁部１１ａを、固定部２１
と押さえ部２２とで挟持することによって、固定されて
いる。ここで周縁部１１ａとは、固定部２１および押さ
え部２２の両方に接している部位をいう。そして、ダイ
ヤフラム１１において、この周縁部１１ａ以外の部分
が、ピストン部１２によって往復動可能な可動部１１ｂ
である。

【００３４】また、図２においては、ダイヤフラム１１
の周縁部１１ａにのみ、ダイヤフラム１１を挟持する際
の圧力が作用している。換言すれば、周縁部１１ａのみ
を強固に挟持することによって、ダイヤフラム１１が固
定されている。この際、ダイヤフラム１１と押さえ部２
２との間における漏洩を防止するために、ダイヤフラム
１１の周縁部１１ａには、あらかじめ、押さえ代が設け
られている。そして、周縁部１１ａを所定の圧力で押さ
えることにより、ダイヤフラム１１が固定部２１と押さ
え部２２との間で適当に挟持され得るように構成されて
いる。

【００３５】一方、従来技術においては、図５および図
６に示すように、周縁部のみではなく、周縁部近傍に位
置する可動部の一部も、固定部と押さえ部とによって挟
持して固定されている。従来技術においては、より効果
的に漏洩防止等を行うために、強固な固定状態を得るべ
く、このような構成を採用していたものと考えられる
が、先に述べたとおり（［発明が解決しようとする課
題］参照）、本発明者は、この構成が原因となって、ダ
イヤフラムに亀裂や割れ等が発生しやすくなっているこ
とに想到した。

【００３６】そこで、本実施形態においては、図２に示
すように、ダイヤフラム１１を固定する場合であって
も、押さえ部２２には、周縁部１１ａのみが接触するよ
うに構成されている。すなわち、本実施形態に係る往復
動ポンプは、周縁部１１ａの近傍に位置する可動部１１
ｂと押さえ部２２との間に、所定の間隔ｔを有するべく
構成されている。

【００３７】本実施形態に係る往復動ポンプは、このよ
うに構成されているので、当然のことながら、周縁部１
１ａの近傍に位置する可動部１１ｂと押さえ部２２との
隙間に、粒状物が侵入するわけであるが、従来技術と異
なり、この隙間（所定の間隔ｔ）には、特に圧力等が作
用しているわけではないので、粒状物を介した必要以上
の圧力等が、ダイヤフラム１１に作用することはない。
したがって、本実施形態によれば、ダイヤフラム１１の
亀裂や割れ等の発生率を低下させて、ダイヤフラムの耐
久性を向上させることが可能となる。

【００３８】また、本実施形態においては、所定の間隔
ｔが、以下の［数２］を満足する構成であることが好ま
しい。

【００３９】

【数２】０ ≦ ｔ ≦ （Ｄｍａｘ × １００） ｔ：所定の間隔（周縁部近傍の可動部と押さえ手段との
間隔） Ｄｍａｘ：粒状物の最大集合粒径

【００４０】上記［数２］において、所定の間隔ｔを０
以上と定めているのは、何らかの原因に基づき、ダイヤ
フラム１１の周縁部１１ａ近傍（可動部１１ｂの一部）
を押さえ部２２に近接させる必要性が生じた場合であっ
ても、ダイヤフラム１１と押さえ部２２とが接する状態
までは、本発明の範囲内であることを意味している。す
なわち、従来技術のように、周縁部近傍（可動部の一
部）を強固に圧縮等して挟持すれば、先に述べた問題
（［発明が解決しようとする課題］参照）が生ずるの
で、上記［数２］は、これを避けるべく本実施形態を構
成するための条件を示したものである。つまり、上記
［数２］において、「０ ≦ ｔ ≦…」と定めているの
は、押さえ部２２が、ダイヤフラム１１を形成する周縁
部１１ａ近傍の可動部１１ｂを圧縮しない状態であるこ
とを意味している。

【００４１】この好ましい構成によれば、ＣＭＰ用スラ
リー使用時のダイヤフラムの耐久性を２倍以上に向上さ
せることが可能となる。

【００４２】また、本実施形態においては、ダイヤフラ
ム１１と押さえ部２２との相対的な関係において、所定
の間隔ｔ以上を維持する長さＬが、以下の［数３］を満
足する構成であることが好ましい。

【００４３】

【数３】Ｌ ≧ （Ｄｍａｘ × ３０ ＋ Ｒ） Ｌ：所定の間隔ｔを維持する長さ Ｄｍａｘ：粒状物の最大集合粒径 Ｒ：周縁部近傍に位置する押さえ部のＲ値

【００４４】この好ましい構成によれば、ＣＭＰ用スラ
リー使用時のダイヤフラムの耐久性を２倍以上に向上さ
せることが可能となる。

【００４５】なお、図２においては、所定の間隔ｔが長
さＬの範囲において、略一定であるべく記載されている
が、本実施形態はこの構成に限定されるものではなく、
この長さＬの範囲においては、所定の間隔ｔ以上の間隔
を有すればよい。すなわち、本発明においては、所定の
間隔ｔとして、長さＬの範囲において一定の寸法を要求
するものではなく、それ（所定の間隔ｔ）以上の間隔を
有すればよい。

【００４６】また、本実施形態に係る往復動ポンプは、
上述したように、例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を行う際
における懸濁液を搬送するために用いられる。ＣＭＰと
は、化学的な研磨と機械的な研磨の両者の特徴を生かし
た複合研磨技術をいう。ＣＭＰにおいては、研磨すべき
ウエハと研磨布との間に研磨剤（懸濁液）を流し込ん
で、ウエハおよび研磨布の少なくとも一方を回転させる
ことにより、研磨剤の持つ化学的な作用と、互いにこす
れあう機械的な作用とにより、ウエハの研磨を行うこと
ができる。

【００４７】このような研磨剤としての懸濁液には、所
定の種類および粒径の粒状物が含有されている。そし
て、近年のＣＭＰにおいては、粒状物の最大集合粒径
（Dｍａｘ）が１０μｍ程度の懸濁液が用いられてい
る。最大集合粒径とは、複数個の粒子が凝集等されるこ
とにより形成される集合粒子の中で、最も大きな外径を
有する集合粒子の最大外径をいう。

【００４８】ここで、従来技術に係るダイヤフラムの表
面における中心平均粗さ（Ｒａ）は略２μｍ程度である
ので、粒状物の平均集合粒径とダイヤフラム表面の中心
平均粗さとを比較すると、１：１０程度となる。ここ
で、平均集合粒径とは、複数個の粒子が凝集等されるこ
とにより形成される集合粒子の中で、平均的な外径を有
する集合粒子の最大外径をいう。

【００４９】一方、本実施形態に係る往復動ポンプを形
成するダイヤフラム１１は、上述したように物性値を改
善したフッ素含有樹脂を用いて形成されている。これを
用いて形成されたダイヤフラム１１は、その表面におけ
る中心線平均粗さが１μｍ程度となる。すなわち、粒状
物の平均集合粒径とダイヤフラム表面の中心平均粗さと
を比較すると、１：５程度となる。また、ダイヤフラム
表面の中心平均粗さの大きさについて、本実施形態に係
る技術と従来技術と比較すれば、本実施形態／従来技術
は、１／２程度となる。つまり、本実施形態において
は、上述したような物性値を改善したフッ素含有樹脂を
用いてダイヤフラム１１を形成することにより、ダイヤ
フラム１１の表面平滑性を向上させることが可能とな
る。

【００５０】したがって、本実施形態によれば、ダイヤ
フラム１１の表面平滑性を従来よりも向上させることが
可能となるので、ダイヤフラム表面における粒状物の詰
まりを、従来よりも低減させることができる。よって、
本実施形態によれば、ダイヤフラム１１の表面における
粒状物の詰まりに起因した、ダイヤフラム１１の亀裂や
割れ等の発生率を低下させて、ダイヤフラム１１の耐久
性を向上させることが可能となる。

【００５１】また、本実施形態においては、上述したよ
うな物性値（耐屈曲疲労性）を改善したフッ素含有樹脂
を用いてダイヤフラム１１を形成しているので、ダイヤ
フラム１１の屈曲特性をも向上させることができる。そ
して、従来よりも４倍程度、屈曲特性を向上させること
ができる。したがって、本実施形態によれば、屈曲特性
を向上させたことによっても、往復動を繰り返し行うダ
イヤフラム１１の耐久性を向上させることが可能とな
る。

【００５２】以上説明したように、本発明の第一の実施
形態においては、ダイヤフラム１１を固定する際の挟持
状態を改良し、また、ダイヤフラム１１の形成材料を変
更してダイヤフラム１１の表面平滑性および屈曲特性を
向上させることによって、ダイヤフラム１１における亀
裂や割れ等の発生率を低下させることが可能となる。し
たがって、本発明の第一の実施形態によれば、このよう
なダイヤフラム１１を用いることによって、ダイヤフラ
ム１１の交換頻度を低減させることが可能な往復動ポン
プを得ることができる。

【００５３】〈第二の実施形態〉図３は、本発明の第二
の実施形態に係る往復動ポンプのポンプヘッド近傍の部
分拡大断面図を示したものである。具体的には、第一の
実施形態における図２に相当する図面を示したものであ
る。

【００５４】本実施形態に係る往復動ポンプは、基本的
には、第一の実施形態と同様の構成を有しており、主に
ダイヤフラム３１の構成が異なる。そこで、以下、第一
の実施形態と異なる、いわゆる第二の実施形態の特徴部
分を中心として、詳細に説明する。なお、特に説明しな
い部分については、基本的に第一の実施形態と同様であ
る。

【００５５】本実施形態に係るダイヤフラム３１は、固
定部２１と押さえ部２２とで挟持される周縁部３１ａ
と、ピストン部１２によって往復動可能である可動部３
１ｂとを用いて一体的に形成されている。そして、本実
施形態に係るダイヤフラム３１は、往復動ポンプに装着
された状態において、周縁部３１ａ近傍の可動部３１ｂ
と、前記周縁部３１ａに接している押さえ部２２（ある
いは周縁部３１ａ）との間の角度αが、鈍角となるべく
構成されている。

【００５６】従来技術においては、上記角度αに該当す
る部分（連結部（［発明が解決しようとする課題］参
照））の角度は略直角に形成されていたので、ダイヤフ
ラムを成形加工する際の負荷および往復動させる際の負
荷が連結部に集中し、亀裂や割れ等が発生しやすかっ
た。

【００５７】これに鑑みて、本実施形態においては、上
述したように、連結部に該当する部分を鈍角となるべく
ダイヤフラム３１が構成されている。したがって、本実
施形態によれば、連結部に該当する部分に対する負荷の
集中を低減させることが可能となるので、従来と比較し
て、亀裂や割れ等の発生率を低下させることが可能なダ
イヤフラム３１を得ることができる。また、このような
ダイヤフラム３１を用いることにより、ダイヤフラムの
交換頻度を低減させることが可能な往復動ポンプを得る
ことができる。

【００５８】また、ダイヤフラム３１と、これを押さえ
て挟持する押さえ部２２との関係（すなわち周縁部３１
ａと押さえ部２２との間における所定間隔等の関係）
は、第一の実施形態と同様であるため、上述した効果に
加えて、本実施形態においても、第一の実施形態と同様
の効果を得ることができる。

【００５９】〈第三の実施形態〉図４は、本発明の第三
の実施形態に係る往復動ポンプのポンプヘッド近傍の部
分拡大断面図を示したものである。具体的には、第一の
実施形態における図２、あるいは第二の実施形態におけ
る図３に相当する図面を示したものである。

【００６０】本実施形態に係る往復動ポンプは、基本的
には、第二の実施形態と同様の構成を有しており、主に
ダイヤフラム４１の構成が異なる。そこで、以下、第二
の実施形態と異なる、いわゆる第三の実施形態の特徴部
分を中心として、詳細に説明する。なお、特に説明しな
い部分については、基本的に第二の実施形態と同様であ
る。

【００６１】本実施形態に係るダイヤフラム４１は、ゴ
ム等から形成される第一のダイヤフラム層４２と、第一
および第二の実施形態においてダイヤフラムを形成する
際に用いられたフッ素含有樹脂等から形成される第二の
ダイヤフラム層４３とを用いて構成されている。また、
ここでは省略しているが、必要に応じて、この第一のダ
イヤフラム層４２と第二のダイヤフラム層４３との間に
は、強度を補うために、基布を設けてもよい。

【００６２】本実施形態においては、以上のように、高
い弾性力を有するゴム等から成る第一のダイヤフラム層
４２と、耐食性、表面平滑性および屈曲特性等に優れた
フッ素含有樹脂等から成る第二のダイヤフラム層４３と
を用いてダイヤフラム４１を構成しているので、ＣＭＰ
用スラリー使用時のダイヤフラムの耐久性を２倍以上に
向上させることが可能となる。

【００６３】また、本実施形態においても、第二の実施
形態で説明した角度αに該当する部分等についての構成
は同様である。したがって、本実施形態に係る構成を有
するダイヤフラム４１を用いた場合であったも第二の実
施形態で得られた効果と同様の効果を得ることができ
る。

【００６４】さらに、ダイヤフラム４１と、これを押さ
えて挟持する押さえ部２２との関係（すなわち周縁部と
押さえ部２２との間における所定間隔等の関係）は、第
一の実施形態と同様であるため、上述した効果に加え
て、本実施形態においても、第一の実施形態と同様の効
果を得ることができる。

【００６５】なお、第三の実施形態においては、異なる
二つの材料（基布を挿入させる場合であれば三つの材
料）を用いて、多層的にダイヤフラムを形成する場合に
ついて説明したが、本発明は、この二層構造（基布を含
めば三層構造）に限定されるものではなく、必要に応じ
て、適宜、複数の材料を用いて、三層以上の多層構造の
ダイヤフラムとしてもよい。

【００６６】また、上述した第一〜第三の実施形態にお
いては、周縁部近傍の可動部と押さえ手段との間に所定
の間隔を有するべく、往復動ポンプを構成する場合につ
いて説明したが、本発明はこの構成に限定されるもので
はない。したがって、例えば、周縁部近傍の可動部と固
定手段との間に所定の間隔を有するか、あるいは周縁部
近傍の可動部と、押さえ手段および固定手段の両方との
間に所定の間隔を有するべく構成されてもよい。すなわ
ち、周縁部近傍の可動部と、押さえ手段および固定手段
の少なくとも一方との間に所定の間隔を有するべく構成
されてもよい。このように、周縁部近傍の可動部と、押
さえ手段および固定手段の少なくとも一方との間に所定
の間隔を有しておれば、周縁部近傍の可動部が、固定手
段と押さえ手段とによって強固に圧縮される構造ではな
くなるので、ダイヤフラムの亀裂や割れ等を効果的に防
止することが可能となる。したがって、このような構成
であっても、従来と比較して、ダイヤフラムの耐久性を
向上させることができる。よって、ダイヤフラムの交換
頻度を低減させることが可能な往復動ポンプを得ること
ができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、亀
裂や割れ等の発生率を低下させ得るダイヤフラムを構成
することによって、ダイヤフラムの耐久性を向上させる
と共に、ダイヤフラムの挟持構造等を改良することによ
って、ダイヤフラムの交換頻度を低減させることが可能
な往復動ポンプを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係る往復動ポンプの
ポンプヘッド部近傍の概略断面図

【図２】図１のＡ部拡大図

【図３】本発明の第二の実施形態に係る往復動ポンプに
おけるポンプヘッド近傍の部分拡大断面図

【図４】本発明の第三の実施形態に係る往復動ポンプに
おけるポンプヘッド近傍の部分拡大断面図

【図５】従来技術に係る往復動ポンプのポンプヘッド部
近傍の概略断面図

【図６】図５のＹ部拡大図

【符号の説明】

１１，３１，４１…ダイヤフラム、１１ａ，３１ａ…周
縁部、１１ｂ，３１ｂ…可動部、１２…ピストン部、１
３…第一の継手、１３ａ…吸入部、１４…第二の継手、
１４ａ…吐出部、１５…吸入側チャッキボール、１６…
吐出側チャッキボール、２１…スペーサ（固定部）、２
２…ポンプヘッド（押さえ部）、２２ａ…搬送路、４２
…第一のダイヤフラム層、４３…第二のダイヤフラム層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−139469（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−281070（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−230976（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−102879（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−98804（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭43−6646（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭58−1672（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 43/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤフラムの往復動を用いて懸濁液の
   搬送を行う往復動ポンプにおいて、 前記ダイヤフラムが、固定手段と押さえ手段とを用いて
   圧縮して固定される周縁部と、前記周縁部の径方向内側
   に設けられた可動部とを備え、 前記ダイヤフラムの往復動方向における前記周縁部の厚
   さが、前記可動部よりも厚く形成されており、 前記可動部の外周縁が、前記固定手段と前記押さえ手段
   とに当接した状態で、前記固定手段と前記押さえ手段と
   により圧縮されず、 前記可動部の外周縁における径方向の長さＬが以下の式
   を満足する ことを特徴とする往復動ポンプ。Ｌ ≧ （Ｄｍａｘ × ３０ ＋ Ｒ） Ｄｍａｘ：懸濁液中の粒状物の最大集合粒径 Ｒ：周縁部近傍に位置する押さえ手段のＲ値
2. 【請求項２】 前記ダイヤフラムが装着された状態にお
   いて、前記可動部の外周縁と、前記周縁部に接している
   前記押さえ部との間の角度が鈍角となるべく、前記ダイ
   ヤフラムが形成されている請求項１に記載の往復動ポン
   プ。
3. 【請求項３】 前記ダイヤフラムが、耐屈曲性疲労性テ
   スト（ＡＳＴＭ Ｄ２１７８：フィルム厚み０．５ｍ
   ｍ）にて、１×１０⁷ 回以上の物性を有するフッ素含有
   樹脂を用いて形成された請求項１または２に記載の往復
   動ポンプ。
4. 【請求項４】 前記ダイヤフラムが、表面粗度テスト
   （ＪＩＳ Ｂ０６０１カットオフ０．８ｍｍ）にて、中
   心線平均粗さ（Ｒａ）が１．７μｍ以下の物性を有する
   フッ素含有樹脂を用いて形成された請求項１から３のい
   ずれか１項に記載の往復動ポンプ。