JPH04504747A

JPH04504747A - 流体ポンピング装置

Info

Publication number: JPH04504747A
Application number: JP2512972A
Authority: JP
Inventors: ストオリィ，カール・イー; ニコルス，ジェリイ・エイ; キャディ，バイロン・シィ
Original assignee: システムズ・ケミストリイ・インコーポレーテッド
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1992-08-20
Also published as: ATE140519T1; KR960003386B1; DE69027857D1; WO1991002161A1; DE69027857T2; EP0486618B1; EP0486618A4; EP0486618A1; US5062770A

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】洩れ検出および封じ込め手段を備えた流体ボンピング装置およびシステム本発明は全体として流体ボンピング装置に関するものであり、更に詳しくいえば、洩れ検出器手段を備えた二重ダイアフラムポンピング室を有する二重作動ポンプを含む改良したボンピング装置に関するものである。

従来技術の簡単な説明半導体製造産業においては、各種の腐食性および苛性物質が用いられるから、機械装置に対する損傷を防ぎ、かつ環境および製造員に対する損害を防止するために注意して取り扱わねばならない。更に、処理用の化学物質、溶剤および脱イオン水の流れが汚染物質に接触すると、製造作業が終わった後まで検出できない欠陥が製品中に生ずる結果となることがあるから、取り扱いおよび供給のあらゆる場合に、それらの物質等をできるだけ純粋に保たなければならない。そのような損傷および損害を防止するために、および処理流体の汚染を防ぐために、流体に接触する全ての表面を不活性プラスチックで形成したり、不活性プラスチックで被覆した装置を得る試みが行われてきた。たとえば、ＭＡ、スプリングフィールド（Ｓｐｒｉｎｇｆｔｅｌｄ）のアメリカン・ポンプ会社（ＡｍｅｒｉｃａｎＰｕｍｐ　Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｉｎｃ、）製の二重ダイアフラム往復ポンプのほとんどの部品は中実テフロンまたは中実ポリプロピレンで製造され、圧縮空気により動力が供給される。その圧縮空気は第１の単一ダイアプラム室の一つのダイアフラムの内側が加圧されると同時に、第２の単一ダイアプラム室の内側の室が排気される動作を交互に行う。二つのダイアフラムは共通の棒により連結されており、ダイアプラムの排気ストロークでダイアフラムを外側へ動かすために一つのダイアプラム室の内側が加圧されると、他のダイアプラムはそれの吸気ストロークで内側へ引かれる。ダイアプラムがストロークの終わりに近づくにつれて、空気スイッチが圧縮空気を他方の室へ移動させ、先に圧縮空気を供給されていたダイアフラム室から排気させる。ダイアフラムのこの往復運動により、各外側ダイアフラム室で吸気作用と排気作用を交互に生じさせられる。

この設計では最初の問題に対して解決できるが、流体を処理装置を通ってポンプ送りするのに用いられる装置のダイアフラムその他のシール部品が故障した場合の処理流体の汚染を防止するという問題は解決されない。

発明の概要したがって、本発明の主な目的は、ポンプが故障した場合に、ポンプ送りされる流体の汚染を防止する手段を育する流体ポンプ送り装置を得ることである。

本発明の別の目的は、接触する全ての表面が化学的に不活性な物質で形成され、ンールが損傷した時に、ポンプ内の汚染表面にポンプ送りされた流体が接触することを防止する手段を有するような、改良した二重作動ポンプを得ることである。

本発明の別の目的は、ポンプ送り室を駆動機構から分離するために離隔されている各ポンプに二重ダイアフラムを有する、前記した種類の複動ダイアフラムポンプを得ることである。

本発明の別の目的は、封じ込め室内に流体が入ったことを迅速に検出する手段を育する、前記した種類の装置を得ることである。

本発明の更に別の目的は、封じ込め室内に設けられているセンサに応答して、いずれかの封じ込め室内で流体が検出された時にボンピング装置の動作を停止する手段を有する、前記した種類のポンプを含むボンピングシステムを得ることである。

要約すれば、本発明の好適な実施例は複動ダイアフラムボンピング装置を含み、各ボンピング部品は、封じ込め室を定める一対の離隔されたダイアプラムを含み、ボンピング室内と封じ込め室との全ての露出面は化学的に不活性な物質で形成され、望ましくない流体が封じ込め室内に存在することを検出するために各封じ込め室内へ流体センサが設けられ、ポンプ制御システムがボンピング装置を作動させ、いずれかのセンサにより発生された出力信号に応答して、流体がいずれかの封じ込め室へ洩れた場合にポンピング装置の動作を停止させる。

本発明の重要な利点は、主ダイアフラムが故障した時に、隣接する封じ込め室への漏れが直ちに検出され、ボンピングシステムの動作が停止されることである。

本発明の別の利点は、主ダイアフラムが故障した場合でも、ダイアフラムを通じての流体の洩れがどのような汚染表面にも触れないことである。

本発明のそれらの目的およびその他の目的、ならびにそれらの利点およびその他の利点は、いくつかの図に示されている好適な実施例についての下記の詳しい説明を読んだ後は、当業者にとりでは疑いもなく明らかになるであろう。

図面において図１は本発明の複動ボンピング装置および流れ制御システムを示す部分切欠き側面図である。

図２は図１のボンピング装置のための作動空気供給機構を概略的に示す図である。

図３は本発明の別のダイアフラム組立体を示す部分的に切欠いた横断面図である。

好適な実施例の詳細な説明ここで図面の図１参照すると、本発明の複動流体ポンプ装置および制御システムは、第１のボンピング手段１０と、第２のボンピング手段１２と、ポンプ支持ンヤーシ１４および関連する相互連結管構造と、作動空気制御副組立体１６とを含んでいる様子が示されている。流体が流体供給源２０からポンプの吸込口１８へ入り、吐出口２４を通って流体の使用者２２へ出る。ポンプすなわちポンピング装置の動作は、空気供給源２６から制御弁組立体２８を介して供給された圧縮空気に応答して、副組立体１６により自動的に行われる。弁組立体２８はシステム制御器３０により制御される。そのシステム制御器は、外部入力に加えて、線３２．３４上の洩れ検出信号入力に応答する。制御器３０は、流体供給源２０を動作させ、または動作を停止させるための信号を線３６に出力することもできるボンピング手段１０と１２は同じように構成されたユニットであって、吸込み逆止弁３８　（３９）と吐出し逆止弁４０（４１）と、ハブおよびプラグ組立体４２と、第１のダイアフラム４４と、第２のダイアプラム４８を含む第２のダイアフラム組立体４６と、グ・イアフラム補強器５０と、裏打ち部材５２とをおのおの含む。移動力をダイアフラム組立体に分布させるために、内板５３も設けられる ◎ハブ組立体とダイアフラム部材は適当なボルトおよびフランジにより軸５４の両端へ取り付けられて、ボンピング手段１ｏの動作順序がボンピング手段１２に対して位相が１８０度常に異なるようにする。

ハウジング５６は第１のダイアフラム４４に組み合わされてボンピング室５８と６０を構成し、ダイアフラム４４と４８はスペーサ環６２に組み合わされて封じ込め室６４と６６を構成する。また、ハウジング背板６８は裏打ち部材５２に組み合わされて、作動室７ｏと７２を構成する。

各環６２の底には、関連する封じ込め室６４に入った任意の流体を検出できる適当な洩れ痕跡検出プローブ７３を受けるための開口部６３が設けられる。プローブ７３も室６４と６６のための密閉装置を形成する。

洩れ痕跡検出プローブ７３は、室６４　（８Ｂ）に面する円錐形状先端部で構成され、光検出器７７へ導かれる光フアイバ導体７５へ結合される光プローブを含むことが好ましい。先端部はある屈折の指標を持ち、空気により囲まれた時に、高いレベルの内部反射を生ずるが、流体に接触したときは大きく異なる反射特性を示す。その結果、１本または複数本のファイバ導体７５を通じて先端部へ送られ、反射されて別の受光用ファイバ内へ戻る光のレベルは検出しきい値以下に低下し、洩れが合図される。

あるいは、７３で示されている光洩れ痕跡プローブの代わりに適当な抵抗性、容量性またはその他の適切な種類のプローブを使用できる。

好適な実施例においては、ポンプ送りされる流体が接触する表面を形成する全ての強固な部品は、ポリフロロアロキシル（ＰＦＡ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）あるいはその他の適当な不活性材料で製作されるが、表面がそれらで被覆される。ダイアフラム４４と４８および裏打ち部材５２はテフロン（登録商標）で製作され、ダイアプラム強化材５ｏはＶｉｔｏｎ（商標）で製作される。更に、第２のダイアフラム４８の中央開口部が軸５４へ良（シールされるか、またはその開口部の周縁部が（補強器５ｏの中央開口部を通じて）裏打ち部材５２の周縁部へシールされて、第１のダイアフラムが破裂した場合に、室６４に入る流体がＶｉｔｏｎ（商標）材料に接触しないようにするために注意されている。

図示の構成においては、ダイアフラム組立体が右へ動かされることによって流体が入口１８を通って室５８の中へ吸い込まれるように逆止弁３８を開き、逆止弁４０を閉じているボンピング手段１０の吸い込みストロークが始まる状態が示されている。同時に、ボンピング手段１２がそれのボンピングストロークを開始して逆止弁３９に入口通路を閉じさせ、逆止弁４１を開かせて、室６０の内部に含まれている流体を出口２４を通ってユーザー２２まで出させるようにする。

ダイアフラム組立体と軸５４がそれの最も右側の位置へ十分に動いた後で、それの動きが逆にされて逆止弁３９を開かせ、流体が供給源２ｏから入口１８を通ってボンピング室６０へ吸い込まれるようにする。それと同時に、入口逆止弁３８が閉じ、出口逆止弁４０が開いて、ボンピング室５８の中に含まれている流体が出口２４を通ってユーザー２２まで押し出されるようにする。このサイクルは、副組立体１６とシステム制御器１０の制御の下に、連続的に反復される。

次に図面の図２へ移って、−膜化された絵画的な図を参照して、作動空気制御副組立体１６の機能の詳細を説明する。

図示のように、空気源２６（図１）からの空気圧が空気圧入ロア２へ入力され、そこからシャトル弁７４によりボンピング手段１０の圧力室６０、またはボンピング手段１２の圧力室７０へ送られる。加圧されている室内の空気がそれのダイアフラムをそれの限界位置まで駆動すると、軸５４により保持されている引外しレバー７６がボタン空気弁アクチュエータ７８のボタン７７に接触する。ボタン空気弁アクチュエータ７８は入ロア２からの空気を空気管８０を通じてニューマチックシャトル弁アクチユエータ８２へ導（。シャトル弁アクチユエータ８２はシャトル弁７４を右へ動かして入力空気圧を出口８４へ伝える。そうするとその空気圧は圧力室７０を加圧して軸５４を左へ駆動する、等である。そのような装置の動作は当業者には周知である。

図３に示されている別の実施例においては、第１のダイアフラム４４へ駆動力を加える作用をｔＩＩＷＩシ、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムが左右へ移動している間にそれらのダイアフラムの変形を一層一様にするために、第１のダイアフラム４４と第２のダイアプラム４６の間にドーナツ形のスペーサ９０が設けられる。こうするとダイアフラムの寿命が延びる傾向がある。それはまた、２つのダイアフラムの間の空間を詰める目的と、封じ込め室の洩れを充たす体積を小さくするという目的とを果たす。スペーサ９０はＶｉ　ｔｏｒ＋　（商標）材料のコア９２で構成され、外面９４がテフロン（登録商標）で被覆される。

したがって、本発明に従って、第１のダイアフラムの障害がセンサ７３により直ちに検出され、対応する信号がシステム制御器３０へ送られるようなボンピングシステムが得られたことが明らかである。その信号に応答して、制御器３０は制御弁２８を閉じさせることにより、作動空気制御副組立体１６への空気流を遮断する。その後は室７０または７２へ空気は供給されないから、全体の流体供給管はふさがれる。制御器３０は、障害を起こしたダイアフラムを修理する必要があることを知らせる警報を発することもできる。

更に、第２のダイアフラム４８はおそら（そのまま維持され、封じ込め室６４（６６）の全てのぬれている表面は不活性であるから、ダイアフラムに障害が生じても流体の流れが汚染されることは起こり得ない。その後ポンプを修理して、管の使用を再開できる。

以上、好適な２つの特殊な実施例を参照して本発明を説明したが、それらの実施例の代わりの他の構成、変形および改変が当業者には明らかとなるであろう。

たとえば、適当な用途に対してはダイアフラムの作動を電気的に、または流体的に行うことができる。同様に、単一のボンピング部品を育するポンプを使用できる。流速と圧力の一様性が非常に高いことをめられる用途に対しては、三つまたはそれ以上のボンピング部品を一つのポンピング装置において一緒に連動できる。したがって、添付の請求の範囲はそれらの構成、変形および改変を包含するものと解され、かつ本発明の要旨範囲に含まれることを意図するものである。

浄書（内容に変更なし）手続補正書く方式）％式％国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．ダイアフラムの障害の場合に超純粋な流体の汚染を検出し、阻止するための手段を有するその流体をポンピングするための流体ポンピング装置において、入口と出口を有するポンプハウジングを形成する手段と、前記ハウジングの内部に形成され、流体を前記入口内へ吸い込ませ、かつ流体を前記出口からと出力させるものであり、前記ハウジングに組み合わされて、前記入口と前記出口に通じる第１のポンピング室を形成する第１のダイアフラム手段と、放射状に貫通する第１の開口部が形成されている第１の環状のスペーサ手段と、このスペーサ手段により前記第１のダイアフラム手段に対して離隔された関係に保持され、前記第１のダイアフラム手段および前記スペーサ手段に組み合わされて第１の封じ込め室を形成する第２のダイアフラム手段とを有し、前記第１のダイアフラム手段と、前記第２のダイアフラム手段、および前記第１のポンピング室を形成する全ての部材の内部表面が不活性物質で製造されている第１のポンピング手段と、その先端面が第１の開口部から露出されるように第１の開口部に配置されて前記第１の閉じ込め室のための蓋となり、前記第１のダイアフラム手段の障害の結果として前記第１の封じ込め室内に現れる意図しない流体の存在を検出して、遠方の指示器へ送るための第１の出力信号を発生する第１のセンサ手段と、前記第１のダイアフラム手段を往復動させて流体を前記第１のポンピング室を通ってポンプ送り出させる第１のアクチュエータ手段と、を有し、ポンプ送りされる流体が前記第１の封じ込め室の内部に入るようになる前記第１のダイアフラム手段のどのような障害でもその流体を完全に封じ込んで、汚染されない結果をもたらすようにされ、かつ前記第１のセンサ手段によりその障害が直ちに検出されて、前記第１の出力信号により障害が知らされることを特徴とする超純粋な流体をポンピングするための流体ポンピング装置。
２．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記第１のダイアフラム手段と前記第２のダイアフラム手段はテフロン（登録商標）材料で製造される流体ポンピング装置。
３．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記第２のダイアフラム手段の一方の表面には弾力のある第１の強化部材が取り付けられる流体ポンピング装置。
４．請求項３記載の第１のポンピング装置において、前記第１の強化部材は不活性物質の層を被覆され、その第１の不活性物質層は第２のダイアフラム手段に組み合わされて前記第１の強化部材を囲む流体ポンピング装置。
５．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記第２のダイアフラム手段は前記ポンプハウジングに組み合わされて第１の圧力室を形成し、この第１の圧力室へ圧縮空気を加え、かつその圧縮空気を吐き出して前記第１のダイアフラム手段と前記第２のダイアフラム手段を往復動させて、前記第１のポンピング室の内部でポンピング作用を行わせる流体ポンピング装置。
６．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記第１のアクチュエータ手段は、前記ハウジングの内部壁と前記第２のダイアフラム手段の間に形成された前記第１の圧力室を有し、加圧流体を第１の圧力室へ加え、かつ前記第１の圧力室から加圧流体を吐き出すことにより前記第１のダイアフラム手段と前記第２のダイアフラム手段を往復動させ、かつ前記第１のポンピング室の内部でポンピング作用を生じさせる流体ポンピング装置。
７．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記第１の封じ込め室内に配置されて前記第１のダイアフラム手段に接触し、その第１のダイアフラム手段の中央位置へ作動力をより一様に分布させる緩衝手段を更に備える流体ポンピング装置。
８．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記ハウジングの内部に形成され、流体を前記入口内へ吸い込ませ、かつ流体を前記出口から吐出させるものであり、前記ハウジングに組み合わされて、前記入口と前記出口に通じる第２のポンピング室を形成する第３のダイアフラム手段と、放射状に貫通する第２の開口部が形成されている第２の環状のスペーサ手段と、このスペーサ手段により前記第３のダイアフラム手段に対して離隔された関係に保持され、前記第３のダイアフラム手段および前記スペーサ手段に組み合わされて第２の封じ込め室を形成する第４のダイアフラム手段とを有し、前記第３のダイアフラム手段と、前記第４のダイアフラム手段、および前記第２のポンピング室を形成する全ての部材の内部表面が不活性物質で製造されている第２のポンピング手段と、その先端面が前記第２の開口部から露出されるように第２の開口部に配置されて前記第２の封じ込め室のための蓋となり、前記第２のダイアフラム手段の障害の結果として前記第２の封じ込め室内に現れる意図しない流体の存在を検出して、遠方の指示器へ送るための第２の出力信号を発生する第２のセンサ手段と、前記第３のダイアフラム手段を往復動させて流体を前記第２のポンピング室を通ってポンプ送り出させる第２のアクチュエータ手段と、を有し、ポンプ送りされる流体が前記第２の封じ込め室の内部に入るようになる前記第３のダイアフラム手段のどのような障害でもその入った流体を完全に封じ込んで汚染されない結果をもたらすようにされ、かつ前記第２のセンサ手段によりその障害が直ちに検出されて、前記第２の出力信号により障害が知らされることを特徴とする超純粋な流体をポンピングするための流体ポンピング装置。
９．請求項８記載の流体ポンピング装置において、前記第１のダイアフラム手段を前部第３のダイアフラム手段へ強固に結合させる手段と、それに結合されて前記第１のアクチュエータ手段と前記第２のアクチュエータ手段を逆位相関係で動作させる手段とを更に備える流体ポンピング装置。
１０．請求項９記載の流体ポンピング装置において、前記第１のダイアフラム手段と、前記第２のダイアフラム手段と、前記第３のダイアフラム手段と、前記第４のダイアフラム手段はテフロン（登録商標）材料で製造される流体ポンピング装置。
１１．請求項８記載の流体ポンピング装置において、前記第２のダイアフラム手段と第４のダイアフラム手段の一方の表面には弾力のある強化部材が取り付けられる流体ボンピング装置。
１２．請求項１１記載の流体ポンピング装置において、前記強化部材は不活性物質の層を被覆され、その不活性物質層は関連するダイアフラム手段に組み合わされて前記強化部材を囲む流体ポンピング装置。
１３．請求項９記載の流体ポンピング装置において、前記第２のダイアフラム手段および第４のダイアフラム手段は前記ポンプハウジングに組み合わされて第１の圧力室と第２の圧力室を形成し、それらの圧力室へ圧縮空気を加えることができ、かつその圧縮空気を吐き出して前記第１のダイアフラム手段と前記第３のダイアフラム手段を往復動させて、前記第１のポンピング室および前記第２のポンピング室の内部でポンピング作用を行わせる流体ポンピング装置。
１４．請求項９記載の流体ポンピング装置において、前記第１のアクチュエータ手段と前記第２のアクチュエータ手段は、前記ハウジングの内部壁と前記第２のダイアフラム手段および前記第４のダイアフラム手段の間に形成された第１の圧力室および第２の圧力室を有し、加圧流体を各前記圧力室へ加え、かつ各前記圧力室から加圧流体を吐き出すことにより前記第１のダイアフラム手段と前記第３のダイアフラム手段を往復動させ、かつ端前記ポンピング室の内部でポンピング作用を生じさせる流体ボンピング装置。
１５．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記第１の出力信号に応答して、前記第１のダイアフラム手段の障害が検出された場合に、前記第１のアクチュエータ手段が前記第１のダイアフラム手段を動かすことを阻止するために動作する流体ポンピング装置。
１６．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記第１の出力信号に応答して、前記第１のダイアフラム手段の障害が検出された場合に、前記第１のアクチュエータ手段が前記第１のダイアフラム手段を動かすことを阻止するために動作する流体ポンピング装置。
１７．請求項１記載の流体ポンピング装置において、前記第１のセンサ手段は、前記第１の開口部内に配置されて、遠方の検出器手段へ光学的に結合される光プローブを含む流体ポンピング装置。
１８．請求項８記載の流体ポンピング装置において、前記第１のセンサ手段は、前記第１の開口部内に配置されて、遠方の検出器手段へ光学的に結合される光プローブを含む流体ポンピング装置。