JPH04140483A - プランジャポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、吸込口から吸い込まれた液体を加圧して吐出
し口から吐出するプランジャポンプに関し、特に、半導
体製造設備におけるジェットスクラバとして好適に用い
られるプランジャポンプに関する。

［従来の技術］ 第３図は従来のプランジャポンプを示しており、全体を
符号Ｐにより示されたプランジャポンプは、プランジャ
２がエア作動部によりポンプ室Ｃを圧縮して、ポンプ室
内部の液体を吐出するように構成されている。

第３図において、エアシリンダ３内に配置されたエアピ
ストン４は、作動エアポート５から供給される作動エア
ａにより第３図中左方向へ移動し、作動エアポート６か
ら供給される作動エアｂにより第３図中右方向へ移動す
る。そしてエアピストン４の左右方向の移動に従って、
該エアピストンに直結されたプランジャ２もウォータシ
リンダ７の内部で左右に移動する。

作動エアポート５から作動エアａが供給されてプランジ
ャ２が左方向へ移動しようとすると、つオータシリンダ
７およびウォータシリンダヘッド８によって画定された
ポンプ室Ｃ内の液体が圧縮され、吸込側チエツキ弁９が
閉じ且つ吐出し側チエツキ弁１０が開き、ポンプ室Ｃの
液体が吐出し口ｅより吐出される（吐ａし行程）。ここ
で、ポンプ室Ｃ内の高圧に昇圧された吐出し液体がプラ
ンジャ２の外周面を通ってエアシリンダ３側に漏洩する
ことを防止するため、ウォータシリンダ７の内面とプラ
ンジャ２との間にはシール１１が介装されている。

一方、吸込工程に際しては、作動エアポート６より作動
エアｂが供給されてプランジャ２が右方向に移動する。

そして、吸込側チエツキ弁９が開き且つ吐出し側チエツ
キ弁１０が閉し、吸込口ｄを介して液体がポンプ室Ｃ内
に吸込まれるのである。　この様な動作を繰り返すこと
により、第３図で示すようなプランジャポンプＰは、低
圧の吸込液体を所定の圧力まで昇圧して吐出する。なお
第３図は、エアピストン４が右端のエアフランジ１２へ
接しており、図示しない制御手段からの吐出し指令を待
っている待機行程にある状態を示している。なお、上記
の作動はエアピストン４に設けた磁石１３とエアシリン
ダ３に設けたセンサ１４でエアピストン４の位置を検出
し、そのセンサ１４からの信号で例えば電磁弁を制御し
て行われる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、第３図で示すようなプランジャポンプでは、プ
ランジャ２が摺動する際にシール１１との摩擦或いは磨
耗により微小な磨耗粉が発生し、この磨耗粉が吐出し液
体に含有されてしまうという問題があった。特に、プラ
ンジャポンプＰが半導体製造設備のジェットスクラバに
用いられる場合には、微小な磨耗粉が半導体基盤上に吹
き付けられて異物として付着し、該基盤から製造される
半導体製品の歩留まりに悪影響を与えてしまう。

また、第４図で示すように、この様な磨耗粉がダスト１
８としてシール１１の液体側（符号１７側）に溜まって
しまうと、シール材（リップ）１６に食い込んでシール
性能を劣化させる恐れがある。また溜まったダスト１８
が吐出し行程においてプランジャ２の上に乗ってポンプ
室Ｃ内に侵入して、吐出し液体中の異物となってしまう
という不都合がある。

したがって本発明の目的は、シールの所で発生した摩耗
粉が吐出し液体に混入することのないプランジャポンプ
を提供するにある。

［課題を解決する手段］ 本発明のプランジャポンプは、シリンダとその中を往復
動するプランジャによってポンプ室を構成し、該ポンプ
室内の液体が外部へ漏洩することを防ぐためにシリンダ
内面とプランジャ外面の間に摺動型シールを設けている
プランジャポンプにおいて、該シール部とポンプ室の中
間位置にシール部からポンプ室へ摩耗粉が流れることを
制限する機能を有するダストワイパを設け、該シール部
のプランジャ径をダストワイパ部のプランジャ径よりも
小径にすることによりスピルバック室を形成し、該スピ
ルバック室に内部流体を排出するスピルバックラインを
設け、このスピルバックラインにポンプの吐出し工程時
に閉じるバルブを設けている。

［作用コ 上述の構成を有する本発明によれば、ポンプの吐出し工
程においてポンプ室内の液体の大部分は、目的とする用
途に供するためにポンプの吐出し口から吐き出されるが
、残りの一部はウォータシリンダとプランジャのすきま
を通りシール方向に流れ、ダストワイパのリップを押し
拡げて、プランジャの進行とともに空間容積を拡大する
スピルバック室に流入する。

このスピルバック室に流入する流れは、プランジャ表面
付近の摩耗粉をシール方向に押し流す作用があるととも
に、ダストワイパのリップをプランジャ表面から浮き上
がらせる作用をするため、新たな摩耗粉の発生を抑える
ことができる。

さらには、シール部で発生する摩耗粉はダストワイパの
隙間を通ってポンプ室へ逆流することがないため、ポン
プの吐出し口から吐き出される液体中に摩耗粉の混入が
おこらない。

一方、吸込み工程においては、プランジャの後退ととも
にポンプ吸込口からポンプ室内に新しい液体が流入して
くるが、この時スピルバック室は収縮する方向に変化し
ており、同時にスピルバック室に接続されたスピルバッ
クラインのバルブが開くため、シール部の摩耗粉を含ん
でいる液体は強制的にポンプ外部に排出される。また、
この際にダストワイパはプランジャ表面と摺動すること
になるが、これによって発生する可能性のある摩耗粉は
プランジャの動きに従ってスピルバック室に引き込まれ
るため、ポンプ室内の液体に混入することはない。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

なお、図において対応する部品は同じ符合を付し重複説
明を省略する。

第１ａ図に示すように本発明を実施したプランジャポン
プＰａのプランジャ２ａには段部５２を境界として大径
部と小径部が設けられている。このプランジャを囲むウ
ォーターシリンダ７の内面にはプランジャの大径部に相
対した部分にダストワイパ２３が設けられており、その
詳ｌＥｉ図が第２図に示されている。

また、プランジャの小径部に相対したパツキンケース２
４の内面にはシール１１が設けられており、その詳細は
第４図に示すように公知のものである。

このダストワイパ２３とシール１１とパツキンケース２
４およびプランジャ２ａに囲まれた空間をスピルバック
室と呼び、プランジャの移動に伴って空間の容積が変化
する構造となっている。

さらにスピルバック室には、内部の液体を外部へ取り出
すためのスピルバック流出口２５が設けられており、ポ
ンプ吐出し時に閉じるバルブｖ２を有するスピルバック
ラインＬ２が接続されている。

本発明の実施するダストワイパ２３（第２図）は断面が
コ字状で全体がリング状に形成され、その半径方向内方
にはプランジャ２ａの外周面と係合するリップ２３ａが
設けられ、その半径方向外方にはウォーターシリンダ７
の半径方向内面と係合するリップ２３ｂが設けられてい
る。このダストワイパ２３はプランジャ２ａの外周面を
摺動するので、摺動性のよい合成樹脂例えばＰＴＦＥ系
の樹脂で構成されている。このダストワイパ２３の内側
にはスプリング３０が設けられ、両リップ２３ａ、２３
ｂをプランジャ２ａおよびウォーターシリンダ７にゆる
やかな力で押圧する構造になっている。そしてパツキン
ケース２４からのびるリング状突起２４ａがダストワイ
パ２３の内方に延びている。

次に本発明にかかるプランジャポンプの作用を明らかに
するために好適な適用例について、再び第１ａ図を参照
して説明する。

第１ａ図に示すプランジャポンプは例えば基板やウェハ
等の表面をノズルから高圧の液体を噴射して洗浄する場
合に使用するものである。係るプランジャポンプは吸込
んだ液体（主として純水）を清浄なままで吐き出さねば
ならない。　ポンプの吐出し工程において、プランジャ
２ａは図中左方向に移動する。これに伴い、ポンプ室Ｃ
は収縮し内部の液体は加圧され、スピルバック室５０は
拡大し減圧される。このためポンプ室Ｃ内の液体は吐出
し口ｅから吐き比されると同時に一部はウォーターシリ
ンダ７とプランジャ２ａとのすきまを介してスピルバッ
ク室５０に流入する。吐出し工程ではスピルバックライ
ンＬ２に設けられたバルブｖ２は閉じられているため、
スピルバック室５０に流入する量は、スピルバック室の
容積に従うので、多量に流れることはない。またポンプ
室Ｃからスピルバック室５０に向う流れに対しては、ダ
ストワイパ２３はリップ２３ａとプランジャ２ａの表面
との間隔を拡げる様に変形するので、該流れを遮ること
はない。

吸込工程、すなわち第１ｂ図の状態から第１ａ図の状態
へ移行するに際しては、プランジャ２ａは図中右方向へ
移動して、ポンプ室Ｃは拡大しスピルバック室５０は縮
小される。その結果、吸込口ｄを介してポンプ室Ｃに液
体が流入する。一方、スピルバック室５０の液体につい
ては、ダストワイパ２３によりポンプ室Ｃへ向う流れが
遮られるので、スピルバックラインＬ２を介してポンプ
の外部へ排出される。

すなわち、スピルバック室５０からポンプ室Ｃへ向う流
れに対しては、ダストワイパ２３はそのリップ２３ａお
よび２３ｂ（第２図）が互いに離隔する様に変形する。

そして、リップ２３ａがプランジャ２ａの表面に当接し
て、ポンプ室Ｃへ向う流れを遮断するのである。換言す
ると、吸込工程時においてダストワイパ２３はシール部
材として作用するのである。

ここでスピルバックラインＬ２に設けられたバルブ■２
は吸込工程では大気に開放されているので、スピルバッ
クされる液体はその圧力（ゲージ）は殆どゼロに等しい
。そのため、ダストワイパ２３とプランジャ２ａとが摺
動しても殆ど摩耗粉は発生しない。また、僅かに発生し
た摩耗粉もプランジャとともにスピルバック室５０に吸
い込まれて外部へ排出されるため、ポンプ室Ｃ内の液体
に混入することがない。

この実施例によれば、プランジャ２ａの小径部のみがシ
ール１１と摺動する。そしてポンプ室Ｃには該小径部は
侵入することが無いのでシール１１の摩耗粉がプランジ
ャに付着してポンプ室内へ侵入することが防止される。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明によれば、ポンプ作動の吸込行程、
吐出し行程のいずれにおいても高圧シール部で発生した
摩耗粉がポンプ室に流入することが無いため、常に清浄
な高圧液を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図は共に本発明を実施したプランジャ
ポンプの１例を示す断面側面図で第１ａ図は吸込を完了
し吐出し工程に移る直前の状態で、第１ｂ図は吐き出し
を完了し吸込工程に移る直前の状態である。第２図は本
発明で実施するダストワイパ断面側面図、第３図は従来
のプランジャポンプの断面側面図、第４図は高圧シール
の断面側面図である。 Ｐ、Ｐａ・・・ポンプ　　２．２ａ−拳・プランジャ　
　３・・・エアシリンダ　　４−・・エアピストン　　
７・・φウォータシリンダ　　８・・・ウォータシリン
ダヘッド　　９・拳・吸込側チエツキ弁　　１０・・・
吐出し側チエツキ弁１１・・・高圧シール　　２３・・
・ダストワイパ　　２３ａ、２３ｂ・・・リップ　　２
４・・−パツキンケース　　３０・・・スプリング４０
・・・軸受　　５０・・・スピルバック室　　５２・・
・プランジャ段付部　　Ｃ・・・ポンプ室　　ｄ・・・
吸込口　　ｅ・φ・吐出しＯＬ２・・・スピルバックラ
イン 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダとその中を往復動するプランジャによってポン
   プ室を構成し、該ポンプ室内の液体が外部へ漏洩するこ
   とを防ぐためにシリンダ内面とプランジャ外面の間に摺
   動型シールを設けているプランジャポンプにおいて、該
   シール部とポンプ室の中間位置にシール部からポンプ室
   へ摩耗粉が流れることを制限する機能を有するダストワ
   イパを設け、該シール部のプランジャ径をダストワイパ
   部のプランジャ径よりも小径にすることによりスピルバ
   ック室を形成し、該スピルバック室に内部流体を排出す
   るスピルバックラインを設け、このスピルバックライン
   にポンプの吐出し工程時に閉じるバルブを設けたことを
   特徴とするプランジャポンプ。