JP4709354B2 - 往復動ポンプ - Google Patents

Description

【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、ダイヤフラムを用いて構成された往復動ポンプにおいては、往復動部分（搬送流体と接するダイヤフラムの表面部分）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、漏洩等が皆無であるため、清水等を搬送する場合のみならず、固体（粒状物等）を含んだ液体（いわゆる「懸濁液」）を搬送するのにも適している。
【０００４】
そこで、従来技術においては、懸濁液を搬送する際には、一般的に、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。）が採用されている。
【０００５】
例えば、図７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７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７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８である。図８は、図７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１０１ａ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１１２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８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。
よって、以上のようなダイヤフラムを用いて構成された従来技術に係る往復動ポンプにおいては、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】
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形成することによって、ダイヤフラムの耐久性を向上させ、係るダイヤフラムを用いて往復動ポンプを構成することによって、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。
【００１１】
【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、前記懸濁液と接する前記ダイヤフラム表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．１〜０．５μｍ程度であり、フッ素含有樹脂から成る樹脂シートを用いて前記ダイヤフラム表面が形成されており、前記樹脂シートが、粉末体を焼成して円柱形の成形部材を形成する工程と、前記成形部材からダイヤモンドバイトを用いてシート状に切り出す工程とを用いて形成され、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
なお、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。半導体ＣＭＰ工程のＣＭＰ用スラリーとは、スラリー濃度が５〜５０ｗｔ％、粒状物の平均集合粒径が略０．２μｍ程度、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。
【００１２】
本発明に係る往復動ポンプによれば、係るポンプを構成するダイヤフラムの接液表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、上述すべく、０．１〜０．５μｍ程度である。よって、粒状物の平均集合粒径（略０．２μｍ）とダイヤフラム表面の中心線平均粗さ（略０．１〜０．５μｍ）とを比較すると、１：０．５〜２．５程度となる。
一方、従来技術に係るダイヤフラムの表面における中心線平均粗さ（Ｒａ）は略２μｍ程度であるので、粒状物の平均集合粒径（略０．２μｍ）とダイヤフラム表面の中心線平均粗さ（略２μｍ）とを比較すると、１：１０程度となる。
すなわち、ダイヤフラム表面の中心線平均粗さの大きさについて、本発明に係る技術と従来技術と比較すれば、本発明／従来技術は、０．５〜２．５／１０程度となる。
したがって、本発明によれば、従来よりもダイヤフラムの表面平滑性を向上させることが可能となるため（ダイヤフラム表面のポーラスの大きさを従来よりも小さくすることが可能となるため）、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、本発明によれば、ダイヤフラム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り、係るダイヤフラムを用いて往復動ポンプを構成することによって、ダイヤフラムの交換頻度を低減可能な耐久性に優れた往復動ポンプを得ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る往復動ポンプにおいては、前記懸濁液と接する前記ダイヤフラム表面が、フッ素含有樹脂を用いて形成されていることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明に係る往復動ポンプにおいては、フッ素含有樹脂から成る樹脂シートを用いて前記ダイヤフラム表面が形成されており、前記樹脂シートが、粉末体を焼成して円柱形の成形部材を形成する工程と、前記成形部材からダイヤモンドバイトを用いてシート状に切り出す工程とを用いて形成されることが好ましい。
【００１５】
この好ましい構成によれば、前記ダイヤモンドバイトを用いて前記樹脂シートが切り出されるため、前記樹脂シートの表面は、非常に高い平滑度を有することとなる。そして、このようにして得られた前記樹脂シートを用いてダイヤフラムを形成することによって、先に述べた中心線平均粗さが略０．１〜０．５μｍ程度の物性値を有するダイヤフラムを、容易に得ることができる。
【００１６】
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、前記懸濁液と接する前記ダイヤフラム表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．１〜０．５μｍ程度であり、フッ素含有樹脂から成る樹脂シートを用いて前記ダイヤフラム表面が形成されており、前記樹脂シートが、粉末体に、所定圧力と所定温度とを加えることによって形成され、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
なお、このような方法で前記樹脂シートが形成される場合においては、前記樹脂シートに接する部材が、高い平滑性を有するべく構成されている。
【００１７】
この好ましい構成によれば、前記粉末体を高い平滑性を有する部材で挟持した状態で、前記所定圧力および前記所定温度が加えられて、前記樹脂シートが形成される。したがって、この好ましい構成によれば、比較的容易に、先に述べた中心線平均粗さが略０．１〜０．５μｍ程度の物性値を有する前記樹脂シートを得ることが可能となり、このようにして得られた前記樹脂シートを用いてダイヤフラムを形成することによって、本発明に係るダイヤフラムを、容易に得ることができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
〈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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を行う際における研磨定盤上の研磨パッド（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５〜５０ｗｔ％、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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１５，１６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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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２２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。
【００２９】
一方、従来技術においては、図７および図８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。
【００３０】
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１１ｂ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。
【００３１】
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１１ａ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。
【００３２】
また、本実施形態においては、所定の間隔ｔが、以下の［数１］を満足する構成であることが好ましい。
【００３３】
【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
【００３４】
上記［数１］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１］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１］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。
【００３５】
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。
【００３６】
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２］を満足する構成であることが好ましい。
【００３７】
【数２】
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
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
〈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。
【００４３】
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。
【００４４】
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３１ｂ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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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３１ａ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。
【００４８】
〈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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
〈他の実施形態〉
また、本発明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。
【００５７】
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。
【００５８】
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線平均粗さ（Ｒａ）は略２μｍ程度であるので、粒状物の平均集合粒径（略０．２μｍ）とダイヤフラム表面の中心線平均粗さ（略２μｍ）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。
【００５９】
一方、本発明の他の実施形態に係る往復動ポンプを形成するダイヤフラムとしては、物性値を改善したフッ素含有樹脂を用いて形成することによって、その表面における中心線平均粗さを略０．１〜０．５μｍ程度とすることが可能となる。すなわち、粒状物の平均集合粒径（略０．２μｍ）とダイヤフラム表面の中心線平均粗さ（略０．１〜０．５μｍ）とを比較すると、１：０．５〜２．５程度となる。
また、ダイヤフラム表面の中心線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、０．５〜２．５／１０程度となる。
【００６０】
つまり、本実施形態においては、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を形成することにより（具体的な形成方法については後述する）、ダイヤフラムの表面平滑性を向上させることが可能となるため（ダイヤフラム表面のポーラスの大きさを従来よりも小さくすることが可能となるため）、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。そして、係るダイヤフラムを用いて往復動ポンプを構成することによって、ダイヤフラムの交換頻度を低減可能な耐久性に優れた往復動ポンプを得ることができる。
【００６１】
ここで、上述したダイヤフラムを形成する方法としては、次の二通りの方法が考えられる。なお、ここでは、ダイヤフラムの表面を形成する際に用いられる樹脂シートの形成方法を説明し、この樹脂シートを用いてダイヤフラムを形成する方法については、省略する。本実施形態においては、後述する樹脂シートを用いてダイヤフラムを形成する方法としては、一般的に知られているいずれの方法も適用可能である。
【００６２】
図５は、本実施形態に係るダイヤフラムの樹脂シートの形成方法の第一の例を示した概略図である（以下、この図５に示した方法を「第一の方法」という。）。
【００６３】
第一の方法においては、まず第一の工程として、図５（イ）に示すべく、フッ素含有樹脂を焼成して、円柱形の成形部材５１が形成される。この際、成形部材５１が、７５φ×１００Ｌ程度の寸法を有する場合においては、成形部材５１を焼成する際の焼成条件としては、所定の昇温（５０℃／ｈで６．９時間程度）を行って、所定温度（３６５℃程度）で所定時間（７．５時間程度）の焼成を行った後に、所定の降温を行う条件が好ましい。
【００６４】
次に、第二の工程として、図５（ロ）に示すべく、成形部材５１を矢印Ｒ方向に回転させつつ、ダイヤモンドバイト５３を矢印Ｓ方向に進行させて、成形部材５１から所定厚さの樹脂シート５５が切り出される。なお、この図５（ロ）は、樹脂シート５５が、成形部材５１から、完全に切り出される前の状態を示している。
【００６５】
そして、図５（ハ）は、切り出された樹脂シート５５の概略図を示したものである。本実施形態に係るダイヤフラムを形成する際に用いられる樹脂シートの厚さｔは、略０．３ｍｍ程度である。
【００６６】
この図５に示した第一の方法においては、図５（ロ）に示すべく、成形部材５１から樹脂シート５５を切り出す際に、ダイヤモンドバイト５３が用いられる。したがって、この方法にて得られる樹脂シート５５の表面は、非常に高い平滑度を有することとなる。そして、このようにして得られた樹脂シート５５を用いてダイヤフラムを形成することによって、先に述べた中心線平均粗さが略０．１〜０．５μｍ程度の物性値を有するダイヤフラムを得ることができる。
【００６７】
また、図６は、本実施形態に係るダイヤフラムの樹脂シートの形成方法の第二の例を示した概略図である（以下、この図６に示した方法を「第二の方法」という。）。なお、この第二の方法においては、側面側保持手段６１、下面側挟持手段６２、および上面側挟持手段６３を用いて、所望の樹脂シートを得ることができる。
【００６８】
第二の方法においては、まず第一の工程として、図６（イ）に示すべく、側面側保持手段６１と下面側挟持手段６２とで形成される凹部に、樹脂シートを形成するための粉末体６４が注入される。
【００６９】
次に、第二の工程として、図６（ロ）に示すべく、下面側挟持手段６２と上面側挟持手段６３とを用いて、粉末体６４を挟持した状態で、所定加圧速度を加えつつ、所定圧力を所定時間加え、圧縮成形を行う。ここで、所定加圧速度としては、１５０ｍｍ／ｍｉｎ程度、また、所定圧力としては、３００ｋｇ／ｃｍ²程度、さらに、所定時間としては、５分間程度であることが好ましい。
次に、加圧成形された樹脂シートを炉の中に入れて焼成加工を行う。この際の焼成条件としては、所定の昇温（５０℃／ｈで６．９時間程度）を行って、所定温度（３６５℃程度）で所定時間（７．５時間程度）の焼成を行った後に、所定の降温を行う条件が好ましい。
なお、ここでは、加圧圧縮工程と焼成工程とを別々に行う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く、必要に応じて、加圧しながら焼成してもよい（加圧圧縮工程と焼成工程とを同時に行ってもよい）。
【００７０】
この第二の方法においては、このようにして、粉末体６４（図６（イ）参照）に対し、所定の圧力および温度を加えることによって、樹脂シート６５が形成される。
【００７１】
そして、図６（ハ）は、下面側挟持手段６２と上面側挟持手段６３との挟持状態を解除して、側面側保持手段６１と下面側挟持手段６２とで形成される凹部から取り出された樹脂シート６５の概略図を示したものである。本実施形態に係るダイヤフラムを形成する際に用いられる樹脂シートの厚さｔは、先にも述べたように、略０．３ｍｍ程度である。
【００７２】
この図６に示した第二の方法においては、下面側挟持手段６２（の上面６２ａ）および上面側挟持手段６３（の下面６３ａ）の少なくとも一方が、高い平滑性を有すべく形成されている。具体的には、少なくともどちらかの面が、中心線平均粗さにして、０．１〜０．５μｍ以下の平滑性を有している。
この第二の方法においては、下面側挟持手段６２（の上面６２ａ）および上面側挟持手段６３（の下面６３ａ）の少なくとも一方が、上述した平滑性を有しているため、形成される樹脂シート６５は、高い平滑性を有することとなる。
【００７３】
したがって、この第二の方法にて得られた樹脂シート６５を用いてダイヤフラムを形成することによって、先に述べた中心線平均粗さが略０．１〜０．５μｍ程度の物性値を有するダイヤフラムを容易に得ることが可能となる。
【００７４】
また、この第二の方法によれば、第一の方法の如く、切削工程（図５（ロ）にて説明した第一の方法における第二の工程）を有することなく、焼成工程のみにて、所望の樹脂シートを得ることができる。
【００７５】
【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形成することによって、ダイヤフラムの耐久性を向上させ、係るダイヤフラムを用いて往復動ポンプを構成して、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】本発明の他の実施形態に係る往復動ポンプを構成するダイヤフラムに用いられる樹脂シートを形成する第一の方法を示す概略図
【図６】本発明の他の実施形態に係る往復動ポンプを構成するダイヤフラムに用いられる樹脂シートを形成する第二の方法を示す概略図
【図７】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８】図７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、１３…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）、２２…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、５１…成形部材、５３…ダイヤモンドバイト、５５…樹脂シート、６１…側面側保持手段、６２…下面側挟持手段、６３…上面側挟持手段、６４…粉末体、６５…樹脂シート

Claims (2)

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、前記懸濁液と接する前記ダイヤフラム表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．１〜０．５μｍ程度であり、
   フッ素含有樹脂から成る樹脂シートを用いて前記ダイヤフラム表面が形成されており、前記樹脂シートが、粉末体を焼成して円柱形の成形部材を形成する工程と、前記成形部材からダイヤモンドバイトを用いてシート状に切り出す工程とを用いて形成され、
   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. 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、前記懸濁液と接する前記ダイヤフラム表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．１〜０．５μｍ程度であり、
   フッ素含有樹脂から成る樹脂シートを用いて前記ダイヤフラム表面が形成されており、前記樹脂シートが、粉末体に、所定圧力と所定温度とを加えることによって形成され、
   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

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