JP4276757B2 - 液体吐出ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薬液などの液体を定量供給するようにした液体吐出ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体などの電子部品の製造工程においては、薬液や溶液、洗浄液などを供給するために液体吐出ポンプが用いられており、このような液体吐出ポンプとしては、ベローズやダイヤフラムなどのように弾性変形自在のポンプ部材を有するものがある。ポンプ部材を軸方向に弾性変形させるようにしたポンプとしては、たとえば、実開昭57-28186号公報に開示されるものが開発され、ポンプ部材を径方向に弾性変形させるようにしたものとしては、たとえば、特開平10-61558号公報に開示されるものが開発されている。
【０００３】
ベローズやダイヤフラムなどのポンプ部材を軸方向に弾性変形させるようにした液体吐出ポンプにあっては、ポンプ部材が軸方向に往復動する駆動軸によって膨張収縮するようになっており、駆動軸はモータによって送りねじを介して駆動される。駆動軸によりポンプ部材を収縮させるとポンプ室の容積が膨張して、外部に設けられた容器内の液体がポンプ室に流入し、ポンプ部材を膨張させるとポンプ室の容積が収縮してポンプ室内の液体がノズルなどの吐出部材に供給されることになる。
【０００４】
一方、径方向に弾性変形自在の可撓性チューブをポンプ部材とした液体吐出ポンプにあっては、可撓性チューブの外側に径が相違する大径ベローズ部と小径ベローズ部とを有するベローズを配置し、ベローズの内側の容積を変化させことるによって、可撓性チューブとベローズとの間に充填された非圧縮性媒体を介して可撓性チューブ内の容積を膨張収縮させるようにしてポンプ動作するようにしている。
【０００５】
このような液体吐出ポンプにあっては、外部に設けられた容器内の液体を吸引して外部に設けられたノズルなどの吐出部材に液体を定量供給することになり、容器とポンプ室とを連通させる流入側流路と、ポンプ室と吐出部材とを連通させる流出側流路のそれぞれに一方向の流れを許容して逆方向の流れを阻止するようにした逆止弁つまりチェッキ弁を設ける場合があり、逆止弁としては自重により流路を閉じるようにしたタイプのものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
逆止弁はボールとこれが接触して流路の開閉が行われる弁座部とボールを移動自在に収容するガイド部などの複数の部品からなり、従来では逆止弁を構成する部品を弁ブロック内に組み込むようにし、この弁ブロックをポンプ本体にねじ部材を用いて取り付けるようにしている。このように、弁ブロックとポンプ本体とを別部品とした場合には、弁ブロックとポンプ本体とが接触面の部分で密着するように取り付けられることになる。
【０００７】
ポンプが吸入動作を行う場合には、ポンプ室および流入側流路内は負圧となるので、ポンプ本体と弁ブロックとの接触面の密閉性を高めるためにＯリングやパッキンなどのシール材を接触面に配置するようにしているが、そのシール性が不十分であると、そこから外気がポンプ室内に流入してしまい、気泡がポンプ室内に入り込むことになる。ポンプが吐出動作を行う場合にも、液体の流れによって負圧が発生すると外気が流入する場合がある。
【０００８】
このように供給される液体の中に外気が混入することは好ましくなく、特に、レジスト液などのように吐出される液体の中に微小な気泡が混入すると半導体ウエハの製造歩留りを低下させることになる場合には、ポンプ内への外気の流入は極力避ける必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、液体吐出ポンプにおけるポンプ内への外気の流入を防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体吐出ポンプは、シリンダ孔が形成されたポンプ本体と、前記シリンダ孔内に組み込まれ、前記ポンプ本体との間でポンプ室を形成するベローズ型のポンプ部材と、前記ポンプ部材に取り付けられ、軸方向に往復動して前記ポンプ部材を軸方向に膨張収縮する往復動部材と、前記ポンプ本体の下部に前記ポンプ室に開口させて形成され、入口ポートに連通される流入側収容孔と、前記ポンプ本体の上部に前記ポンプ室に開口させて前記流入側収容孔に対向して形成され、出口ポートに連通される流出側収容孔と、前記流入側収容孔に前記ポンプ室側から組み込まれ、前記入口ポートから前記ポンプ室に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流入側の逆止弁と、前記流出側収容孔に前記ポンプ室側から組み込まれ、前記ポンプ室から前記出口ポートに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流出側の逆止弁とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の液体吐出ポンプは、流入側収容孔が形成された流入側ブロック、流出側収容孔が形成されて前記流入ブロックよりも上方に配置される流出側ブロック、およびこれらを連結する連結部材を有すポンプ本体と、前記流入側ブロックと流出側ブロックに両端部が固定され、径方向に弾性変形する可撓性チューブからなるポンプ部材と、前記流入側ブロックに固定される下端部側の固定ディスク、前記流出側ブロックに固定される上端部側の固定ディスクおよび両方の前記固定ディスクに大径ベローズ部と小径ベローズ部とを介して連結される作動ディスクを有するとともに前記ポンプ部材の外側に配置され、前記ポンプ部材との間に封入される非圧縮性媒体を介して前記作動ディスクの軸方向移動により前記ポンプ部材を径方向に膨張収縮するベローズと、前記ポンプ本体の前記流入側ブロックに前記ポンプ室に開口させて形成され、入口ポートに連通される流入側収容孔と、前記ポンプ本体の前記流出側ブロックに前記ポンプ室に開口させて前記流入側収容孔に対向して形成され、出口ポートに連通される流出側収容孔と、前記流入側収容孔に前記ポンプ室側から組み込まれ、前記入口ポートから前記ポンプ室に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流入側の逆止弁と、前記流出側収容孔に前記ポンプ室側から組み込まれ、前記ポンプ室から前記出口ポートに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流出側の逆止弁とを有することを特徴とする。
それぞれの逆止弁はボールが接触する弁座部と前記ボールを移動自在に収容するガイド部と前記弁座部と前記ガイド部とを固定する固定部材とを有し、それぞれ同一の前記弁座部とそれぞれ同一の前記ガイド部とそれぞれ同一の前記固定部材から構成されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態である液体吐出ポンプを示す断面図であり、この液体ポンプはポンプ本体としてのポンプハウジング１１を有し、このポンプハウジング１１には円筒形状のシリンダ孔１１ａが形成され、その先端側には底壁面１１ｂが設けられ、後端側は開口している。
【００１４】
シリンダ孔１１ａ内には弾性変形自在のポンプ部材１２が組み込まれており、このポンプ部材１２はベローズ型であり、先端の往復動部１２ａとポンプハウジング１１の後端開口部に固定されるリング部１２ｂとこれらの中間のベローズ部１２ｃとを有している。先端の往復動部１２ａはほぼ水平の方向に往復動するようになっており、ポンプ部材１２とポンプハウジング１１との間の空間は容積が膨張収縮するポンプ室１５となっている。
【００１５】
ポンプハウジング１１の後端面には接続プレート１３が固定されており、この接続プレート１３を介してポンプハウジング１１は図示しない駆動部に連結されている。
【００１６】
往復動部１２ａに固定された往復動部材としての駆動軸１４は接続プレート１３を貫通して駆動部にまでほぼ水平の方向となって伸びており、前記した特開平10-47234号公報に記載されたポンプと同様に、モータにより駆動されるボールねじが駆動軸にねじ結合され、モータの駆動によって駆動軸１４が軸方向に往復動するようになっている。これにより、駆動軸１４を前進移動させてベローズ部１２ｃが膨張するとポンプ室１５の容積が収縮変形し、駆動軸１４を後退移動させてベローズ部１２ｃが収縮するとポンプ室１５の容積が膨張することになる。ただし、駆動軸１４の往復動は空気圧シリンダなどの他の駆動手段によって行うようにしても良い。
【００１７】
ポンプハウジング１１の下部にはポンプ室１５に開口させて流入側収容孔１６が形成され、上部にはポンプ室１５に開口させて流出側収容孔１７が形成されており、それぞれの収容孔１６，１７は相互に対向し合っている。
【００１８】
流入側収容孔１６の底面には入口ポート１８が連通し、流出側収容孔１７の底面には出口ポート１９が連通し、入口ポート１８は流入側流路２１によって液体が収容されたタンクないし容器Ｔに接続されるようになっており、出口ポート１９は流出側流路２２によって液体を吐出するノズルなどの液体吐出部材Ｎに接続されるようになっている。
【００１９】
流入側収容孔１６内には、入口ポート１８からポンプ室１５に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流入用のチェッキつまり逆止弁２３が組み込まれ、流出側収容孔１７内には、ポンプ室１５から出口ポートに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流出用の逆止弁２４が組み込まれている。
【００２０】
それぞれの逆止弁２３，２４は、ポートに連通する連通孔が形成された弁座部２５と、この弁座部２５の連通孔を開閉するボール２６と、ボール２６を開閉移動自在に収容する筒状のガイド部２７と、これらを収容孔１６，１７に固定するための固定部材２８とから構成されている。
【００２１】
図２（Ａ）は逆止弁２３を構成する部材を分解して示す斜視図であり、図２（Ｂ）は逆止弁２４を構成する部材を分解して示す斜視図であり、それぞれの部品は両方の逆止弁２３，２４で位置関係が相違するが、それぞれ同一の部品が用いられている。
【００２２】
つまり、それぞれの弁座部２５は上下両面に環状の係合突起３１，３２が設けられ、ガイド部２７の一方の端面には環状の係合溝３３が図１に示すように設けられ、他方の端面には環状の係合突起３４が設けられ、固定部材２８には環状の係合溝３５が図２（Ｂ）に示すように設けられている。それぞれの収容孔１６，１７の底面には、図１に示すように、環状の係合溝３６が設けられ、内周面には固定部材２８の止め付け部３７が係合する係合溝３８が設けられている。したがって、逆止弁２３を流入側収容孔１６内に組み込むには、ポンプ部材１２がポンプハウジング１１内に組み込まれる前に、まず、弁座部２５をその係合突起３１を係合溝３６に係合させるようにしてポンプ室１５側から収容孔１６内に組み込み、同様にして、ボール２６、ガイド部２７を組み込んだ後に、固定部材２８をポンプハウジング１１に固定する。
【００２３】
同様に、逆止弁２４を流出側収容孔１７内に組み込むには、まず、ガイド部２７をポンプ室１５側から収容孔１７内に組み込んでガイド部２７の係合突起３４を収容孔１７の係合溝に係合させ、順次、ボール２６と弁座部２５と組み込んだ後に固定部材２８をポンプハウジング１１に固定する。
【００２４】
ポンプハウジング１１、ポンプ部材１２およびそれぞれの逆止弁２３，２４は、このポンプにより供給される液体がレジスト液などの薬液であるので、これらの液体による腐食性を考慮してフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により形成されている。ただし、供給する液体の種類によっては、他の樹脂を用いたり、金属を用いることも可能である。
【００２５】
それぞれの逆止弁２３，２４は、それぞれを収容するための弁ブロックをポンプハウジングに取り付けるようにすることなく、逆止弁２３，２４をそれぞれを収容する収容孔１６，１７をポンプハウジング１１に一体に形成したので、逆止弁の気密性が高くなり、ポンプ動作時に逆止弁の部分からポンプ室１５内に外気が流入することを防止できる。
【００２６】
図３は本発明の他の実施の形態である液体吐出ポンプを示す断面図であり、図３にあっては前述した実施の形態を構成する部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００２７】
この液体吐出ポンプは下側の流入側ブロック４１ａと上側の流出側ブロック４１ｂとを有し、流入側ブロック４１ａと流出側ブロック４１ｂには、ポンプ部材としての可撓性チューブ４２がその両端部で取り付けられている。この液体吐出ポンプは、前記した特開平10-62558号公報に記載された場合と同様に、ポンプ部材としての可撓性チューブ４２を有するポンプとなっており、可撓性チューブ４２の内部がポンプ室１５となっている。
【００２８】
下側の流入側ブロック４１ａには入口ポート１８が形成され、上側の流出側ブロック４１ｂには出口ポート１９が形成され、流入側ブロック４１ａと流出側ブロック４１ｂは連結部材４３により連結され、これらと連結部材４３によりポンプ本体４１としてのポンプハウジングが形成されている。
【００２９】
可撓性チューブ４２の外側には軸方向に弾性変形自在のベローズ４４が配置されている。このベローズ４４は流入側ブロック４１ａに固定される下端部側の固定ディスク４５と、中央部の作動ディスク４６と、これらの間の大径ベローズ部４７とを有し、さらに、流出側ブロック４１ｂに固定される他端部側の固定ディスク４８と、これと作動ディスク４６との間の小径ベローズ部４９とを有している。
【００３０】
可撓性チューブ４２とベローズ４４との間の空間は駆動室５１となっており、この駆動室５１内には液体などの非圧縮性媒体５２が封入されている。したがって、ベローズ４４をその中央部分の作動ディスク４６で軸方向に弾性変形すると、ベローズ４４の全長は変化することなく、大型ベローズ部４７と小型ベローズ部４９の内側の容積が変化することになる。これにより、非圧縮性媒体５２を介して可撓性チューブ４２が径方向つまり横方向に加圧されて膨張収縮し、可撓性チューブ４２はポンプ動作を行うことになる。
【００３１】
可撓性チューブ４２、ベローズ４４およびそれぞれのポンプ本体４１は、前述した場合と同様にＰＴＦＥにより製造されている。
【００３２】
作動ディスク４６には往復動部材５３が取り付けられており、前記した公開公報に記載される場合と同様に、往復動部材５３にボールねじがねじ結合されている。これにより、ボールねじをモータにより駆動することによって作動ディスク４６を往復動させてポンプ動作が行われる。
【００３３】
下側の流入側ブロック４１ａには流入側収容孔１６が形成され、上側の流出側ブロック４１ｂには流出側収容孔１７が形成され、それぞれの収容孔１６，１７には、前述した構造と同様に図２に示す逆止弁２３，２４が組み込まれている。したがって、この液体吐出ポンプを組み立てる際には、それぞれの収容孔１６，１７の中に逆止弁２３，２４を構成する部材を組み込んだ後に、それぞれの流入側ブロック４１ａと流出側ブロック４１ｂの間に可撓性チューブ４２をその両端部で嵌合させるとともにベローズ４４を取り付けることになる。
【００３４】
このように、それぞれの逆止弁２３，２４は、それぞれを収容するための弁ブロックをポンプ本体４１としての流入側ブロック４１ａと流出側ブロック４１ｂに取り付けるようにすることなく、逆止弁２３，２４を収容する収容孔１６，１７をポンプハウジング１１としての流入側ブロックと流出側ブロックに一体に形成したので、逆止弁の気密性が高くなり、ポンプ動作時に逆止弁の部分からポンプ室１５内に外気が流入することを防止できる。
【００３５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００３６】
たとえば、前述した逆止弁２３，２４は、固定部材２８を有し、これに設けられた止め付け部３７をポンプ本体側に設けられた係合溝３８に係合させることによって、逆止弁を構成する他の部材をそれぞれの収容孔１６、１７の中に固定するようにしているが、それぞれのブロック４１ａ，４１ｂに雌ねじを形成し、止め付け部３７を雄ねじとして止め付け部３７をねじ結合するようにしても良く、さらには、固定部材２８を圧入して固定するようにしても良い。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、流入側と流出側の逆止弁を有する液体吐出ポンプにおいて、それぞれの逆止弁をポンプ本体を構成する部材に形成された収容孔の中に組み込むようにしたので、逆止弁の部分には外部に連なる接触面が存在しなくなり、逆止弁の部分の気密性が高くなる。これにより、ポンプ内に外気が流入することが防止され、ポンプ内の液体に気泡が入り込むことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である液体吐出ポンプを示す断面図である。
【図２】（Ａ）は流入側の逆止弁を構成する部材を分解して示す斜視図であり、（Ｂ）は流出側の逆止弁を構成する部材を分解して示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態である液体吐出ポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
１１ ポンプハウジング
１１ａ シリンダ孔
１１ｂ 底壁面
１２ ポンプ部材
１２ａ 往復動部
１２ｂ リング部
１２ｃ ベローズ部
１４ 駆動軸
１５ ポンプ室
１６ 流入側収容孔
１７ 流出側収容孔
１８ 入口ポート
１９ 出口ポート
２１ 流入側流路
２２ 流出側流路
２３，２４ 逆止弁
２５ 弁座部
２６ ボール
２７ ガイド部
２８ 固定部材
４１ ポンプハウジング
４１ａ 流入側ブロック
４１ｂ 流出側ブロック
４２ 可撓性チューブ
４３ 連結部材
４４ ベローズ
４５ 固定ディスク
４６ 作動ディスク
４７ 大径ベローズ部
４８ 固定ディスク
４９ 小径ベローズ部
５２ 非圧縮性媒体

Claims (4)

1. シリンダ孔が形成されたポンプ本体と、
   前記シリンダ孔内に組み込まれ、前記ポンプ本体との間でポンプ室を形成するベローズ型のポンプ部材と、
   前記ポンプ部材に取り付けられ、軸方向に往復動して前記ポンプ部材を軸方向に膨張収縮する往復動部材と、
   前記ポンプ本体の下部に前記ポンプ室に開口させて形成され、入口ポートに連通される流入側収容孔と、
   前記ポンプ本体の上部に前記ポンプ室に開口させて前記流入側収容孔に対向して形成され、出口ポートに連通される流出側収容孔と、
   前記流入側収容孔に前記ポンプ室側から組み込まれ、前記入口ポートから前記ポンプ室に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流入側の逆止弁と、
   前記流出側収容孔に前記ポンプ室側から組み込まれ、前記ポンプ室から前記出口ポートに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流出側の逆止弁とを有することを特徴とする液体吐出ポンプ。
2. 流入側収容孔が形成された流入側ブロック、流出側収容孔が形成されて前記流入ブロックよりも上方に配置される流出側ブロック、およびこれらを連結する連結部材を有すポンプ本体と、
   前記流入側ブロックと流出側ブロックに両端部が固定され、径方向に弾性変形する可撓性チューブからなるポンプ部材と、
   前記流入側ブロックに固定される下端部側の固定ディスク、前記流出側ブロックに固定される上端部側の固定ディスクおよび両方の前記固定ディスクに大径ベローズ部と小径ベローズ部とを介して連結される作動ディスクを有するとともに前記ポンプ部材の外側に配置され、前記ポンプ部材との間に封入される非圧縮性媒体を介して前記作動ディスクの軸方向移動により前記ポンプ部材を径方向に膨張収縮するベローズと、
   前記ポンプ本体の前記流入側ブロックに前記ポンプ室に開口させて形成され、入口ポートに連通される流入側収容孔と、
   前記ポンプ本体の前記流出側ブロックに前記ポンプ室に開口させて前記流入側収容孔に対向して形成され、出口ポートに連通される流出側収容孔と、
   前記流入側収容孔に前記ポンプ室側から組み込まれ、前記入口ポートから前記ポンプ室に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流入側の逆止弁と、
   前記流出側収容孔に前記ポンプ室側から組み込まれ、前記ポンプ室から前記出口ポートに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する流出側の逆止弁とを有することを特徴とする液体吐出ポンプ。
3. 請求項１または２記載の液体吐出ポンプにおいて、前記それぞれの逆止弁はボールが接触する弁座部と前記ボールを移動自在に収容するガイド部と前記弁座部と前記ガイド部とを固定する固定部材とを有し、それぞれ同一の前記弁座部とそれぞれ同一の前記ガイド部とそれぞれ同一の前記固定部材から構成されることを特徴とする液体吐出ポンプ。
4. 請求項３記載の液体吐出ポンプにおいて、前記固定部材は前記収容孔に圧入、係合あるいはねじ結合によりそれぞれの前記ポンプ本体に固定されることを特徴とする液体吐出ポンプ。

Images