JPH06173850A

JPH06173850A - シャトル弁付プランジャポンプ装置

Info

Publication number: JPH06173850A
Application number: JP35200792A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yokoi; 啓二横井
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1992-12-09
Publication date: 1994-06-21
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: US5454698A; US5571002A; JP2540427B2

Abstract

(57)【要約】【目的】発塵、洗浄部への液体の漏洩及び破損事故を
防止するとともに、清浄かつメンテナンスフリーのシャ
トル弁付プランジャポンプ装置を提供する。【構成】プランジャポンプ２２と、このプランジャポ
ンプ２２に接続され、弁ケーシング５１に形成された中
空部５２に弁体５３が往復動自在に嵌合して中空部５２
を液供給側室５４と液吐出側室５５とに仕切るシャトル
弁２３とを備え、このシャトル弁２３には、液供給管路
２５と液供給側室５４とを連通し、液吐出圧の方が液供
給圧より高いときに弁体５３の液供給側端面６１により
密閉されるシャトル弁液供給孔６０と、ポンプ液供給孔
４４と液供給側室５４とを連通するシャトル弁液供給側
接続孔６３と、液吐出管路２６と液吐出側室５５とを連
通し、液供給圧の方が液吐出圧より高いときに、弁体５
３の液吐出側端面６６により密閉されるシャトル弁液吐
出孔６５と、ポンプ液吐出孔４６と液吐出側室５５とを
連通するシャトル弁液吐出側接続孔６８とを形成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体あるいは液晶製
造などにおいて高清浄度を必要とする洗浄工程で用いら
れる高圧のジェット洗浄機に超清浄液体を圧送するポン
プ装置に係り、特にシャトル弁を備えたプランジャポン
プ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述の半導体や液晶製造などには、高清
浄度を必要とする洗浄工程を必要とする。この洗浄工程
用のジェット洗浄機には、例えばプランジャポンプ装置
により超清浄液体を圧送するようにしている。

【０００３】図５は、従来から多く用いられているプラ
ンジャポンプ装置を示す全体構成図である。図示するよ
うに、プランジャポンプ装置１は、液を圧送するプラン
ジャポンプ２と、プランジャポンプ２の待機中に供給液
圧力によってノズル４から液が流出しないようにするた
めのストップ弁３とを備え、ノズル４からジェット洗浄
機５にジェット流を噴出するようにしている。

【０００４】プランジャポンプ２は、プランジャ６がシ
リンダ７内を往復動することにより、ポンプ液供給孔８
から吸込まれた液体をポンプ室９で加圧してポンプ液吐
出孔１０から吐出するようになっている。吸込み工程で
ポンプ液供給孔８からポンプ室９に流入した液体が吐出
工程で逆流しないように、ポンプ液供給孔８にはチェッ
キ弁１１が組込まれている。

【０００５】プランジャポンプ２により加圧されて高圧
となった超清浄液体は、ストップ弁３に送られる。スト
ップ弁３は、液体が通過する弁体１２と、この弁体１２
を駆動する弁駆動部１３とを備えている。

【０００６】従って、洗浄時にはストップ弁３が開とな
ってプランジャポンプ２から高圧の液体がジェット洗浄
機５に圧送され、一方、非洗浄時にはプランジャポンプ
２は停止して待機状態となるとともにストップ弁３は弁
駆動部１３により閉動作をしてポンプ内の液体がジェッ
ト洗浄機５に流出しないようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のストップ弁３
は、弁体１２と弁駆動部１３とを連結する摺動部分に、
グランドパッキン、ベローズ又はダイヤフラム等の軸シ
ール機構を備えている。そのため、この従来のプランジ
ャポンプ装置１においては、このシール部からの発塵や
外部漏洩又は軸シール機構の破損が課題になっていた。

【０００８】本発明は、上述の事情に鑑みなされたもの
で、弁からの発塵や漏洩及びシール部の破損事故を防止
するとともに、清浄かつメンテナンスフリーのプランジ
ャポンプ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のシャトル弁付プランジャポンプ装置は、シ
リンダ内をプランジャが往復動することにより、ポンプ
室方向にフリーフローとなるチェッキ弁が組込まれたポ
ンプ液供給孔から吸込まれた液体を、前記ポンプ室で加
圧してポンプ液吐出孔から吐出するプランジャポンプ
と、このプランジャポンプに接続され、弁ケーシングに
形成された中空部に弁体が往復動自在に嵌合して、前記
中空部を液供給側室と液吐出側室とに仕切るシャトル弁
とを備え、このシャトル弁には、液供給管路と前記液供
給側室とを連通し、液吐出圧の方が液供給圧より高いと
きに前記弁体の液供給側端面により密閉されるシャトル
弁液供給孔と、前記ポンプ液供給孔と前記液供給側室と
を連通するシャトル弁液供給側接続孔と、液吐出管路と
前記液吐出側室とを連通し、前記液供給圧の方が前記液
吐出圧より高いときに前記弁体の液吐出側端面により密
閉されるシャトル弁液吐出孔と、前記ポンプ液吐出孔と
前記液吐出側室とを連通するシャトル弁液吐出側接続孔
とを形成したものである。

【００１０】なお、前記チェッキ弁を前記シャトル弁に
組込んでもよく、また前記シャトル弁を前記プランジャ
ポンプに一体的に組込んでもよい。さらに、前記弁体を
前記シャトル弁液吐出孔の方向に付勢して前記液供給圧
を助勢するスプリング材を、前記中空部に配設してもよ
い。

【００１１】

【作用】前記の構成を有する本発明によれば、液供給管
路から供給される液体の液供給圧とプランジャポンプの
液吐出圧とを利用して、自動的にシャトル弁の弁体が弁
ケーシングの中空部内を移動する。これにより、弁体
は、吸込み工程ではシャトル弁液吐出孔を閉止し、吐出
工程ではシャトル弁液供給孔を閉止する。従って、液供
給圧力が大気圧よりも高い場合でも、従来のようなスト
ップ弁を用いなくても、吸込み工程中やポンプ待機中に
プランジャポンプからジェット洗浄機に液体が流出する
のを防止することができる。

【００１２】また、従来使用されていたストップ弁は、
外部から弁体を駆動するためにシール機構が必要であっ
たが、本発明においてはこのようなシール機構を備えて
いないので、シール機構からの発塵や洗浄部への液体の
漏洩及びシール機構の破損事故などの問題は生じない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４に基
づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例に係るシ
ャトル弁付プランジャポンプ装置を示す全体構成図で、
プランジャポンプ及びシャトル弁の内部構造並びに装置
全体の接続系統を示している。本発明に係るシャトル弁
付プランジャポンプ装置２０は、半導体製造又は液晶製
造などの高清浄度を必要とする洗浄工程に用いられてい
る。このプランジャポンプ装置２０は、高圧の液体が噴
射されるジェット洗浄機２１に超清浄液体を圧送するプ
ランジャポンプ２２と、このプランジャポンプ２２に接
続されたシャトル弁２３とを備えている。

【００１４】図示するように、上述の液体は、液供給源
２４から液供給管路２５を通って供給され、シャトル弁
２３を通過したのちプランジャポンプ２２により加圧さ
れ、次いで再びシャトル弁２３を通過したのち、液吐出
管路２６を通ってジェット洗浄機２１に供給される。ジ
ェット洗浄機２１では、液体はノズル２７からジェット
流２８となってウエハ等の被洗浄物２９の表面に噴射さ
れる。この被洗浄物２９は、回転駆動される回転台３０
に取付けられて回転し、被洗浄物２９の表面に付着した
付着物がジェット流２８によって除去されるようになっ
ている。

【００１５】プランジャポンプ２２は、図示しないクラ
ンク機構または空気ピストン機構などによりプランジャ
４１を駆動して、プランジャ４１をシリンダ４２内で往
復動させることにより、ポンプ室４３の容積を拡大、縮
小するようにしている。また、シリンダ４２に形成され
たポンプ液供給孔４４には、ポンプ室４３の方向にフリ
ーフローとなるようなチェッキ弁４５が組み込まれてい
る。これにより、ポンプ液供給孔４４から吸込まれた液
体を、プランジャ４１の往復動により体積が拡縮するポ
ンプ室４３で加圧してポンプ液吐出孔４６から吐出す
る。

【００１６】シャトル弁２３は、弁ケーシング５１に形
成された断面円形の中空部５２に弁体５３が往復動自在
に嵌合して、中空部５２を液供給側室５４と液吐出側室
５５とに仕切る構造を有している。弁体５３は、弁ケー
シング５１の内周面５６と微小隙間を有して摺動する大
径部５７と、この大径部５７と同心で且つ大径部５７の
図中下方及び上方にそれぞれ一体的に形成された小径部
５８及び５９とを備えている。小径部５８，５９は、内
周面５６との間に液体が通過するための所定の間隙を有
している。

【００１７】弁ケーシング５１には、液供給管路２５と
液供給側室５４とを連通するシャトル弁液供給孔６０が
形成されている。このシャトル弁液供給孔６０は、プラ
ンジャポンプ２２から吐出される液吐出圧の方が、液供
給管路２５から供給される液供給圧より高いときに、弁
体５３が図中下方に移動して、弁体５３の液供給側端面
６１により密閉されるようになっている。即ち、弁体５
３が図中下方に移動すれば、その液供給側端面６１は弁
ケーシング５１のケーシング内端面６２に密着し、これ
によりシャトル弁液供給孔６０が閉止される。

【００１８】弁ケーシング５１には、ポンプ液供給孔４
４と液供給側室５４とを連通するシャトル弁液供給側接
続孔６３が形成されている。このシャトル弁液供給側接
続孔６３は、弁体５３の往復動にかかわらず、常に液供
給側室５４と連通する位置に配設されており、またポン
プ液供給孔４４とは液供給側接続管路６４を介して接続
されている。

【００１９】弁ケーシング５１には、液吐出管路２６と
液吐出側室５５とを連通するシャトル弁液吐出孔６５が
形成されている。このシャトル弁液吐出孔６５は、液供
給管路２５の液供給圧の方がプランジャポンプ２２の液
吐出圧より高いときに、弁体５３が図中上方に移動する
ことにより、弁体５３の液吐出側端面６６により密閉さ
れるようになっている。即ち、弁体５３が図中上方に移
動すると液吐出側端面６６は弁ケーシング５１のケーシ
ング内端面６７に密着し、これによりシャトル弁液吐出
孔６５は閉止される。

【００２０】さらに弁ケーシング５１には、ポンプ液吐
出孔４６と液吐出側室５５とを連通するシャトル弁液吐
出側接続孔６８が形成されている。このシャトル弁液吐
出側接続孔６８は、弁体５３の往復動にかかわらず、常
に液吐出側室５５と連通する位置に形成され、またポン
プ液吐出孔４６とは液吐出側接続管路６９により接続さ
れている。

【００２１】次に、このシャトル弁付プランジャポンプ
装置２０の動作を、プランジャポンプ２２の吸込み、吐
出動作と関連させて説明する。

【００２２】ポンプ吸込み工程においては、プランジャ
４１が図示しないクランク機構などによって図中右方へ
移動すると、ポンプ室４３の容積が拡大する。すると、
液体は液供給源２４の圧力により液供給管路２５を通過
したのちシャトル弁液供給孔６０に流れ込む。これによ
り、液体は弁体５３を押し上げながら液供給側室５４を
通過したのちシャトル弁液供給側接続孔６３を通って液
供給側接続管路６４を介してポンプ液供給孔４４に流れ
る。そして、液体はチェッキ弁４５を押し上げながらポ
ンプ室４３の内部に流入する。

【００２３】このようにして図中上方に押し上げられた
弁体５３は、シャトル弁液吐出孔６５を閉止するので、
ジェット洗浄機２１のノズル２７の方向へ液体が流出す
ることはない。また、一旦シャトル弁液吐出孔６５を閉
止した弁体５３は、液体の液供給圧によってシャトル弁
液供給孔６０の方向から上方へ常に押されているので、
シャトル弁液吐出孔６５は閉止状態を維持し続けること
ができる。

【００２４】次に、ポンプ吐出工程において、プランジ
ャ４１が図中左方へ移動すると、ポンプ室４３の容積は
縮小されるため、液体はポンプ室４３からポンプ液吐出
孔４６を通って押し出される。この時に、ポンプ液供給
孔４４にはチェッキ弁４５が組込まれているため、吐出
液は逆流することなくポンプ液吐出孔４６から液吐出側
接続管路６９を通ってシャトル弁２３のシャトル弁液吐
出側接続孔６８に流入する。このシャトル弁液吐出側接
続孔６８から液吐出側室５５に流入した高圧の吐出液
は、その圧力によって弁体５３をシャトル弁液供給孔６
０の方向へ押し戻すため、シャトル弁液供給孔６０は閉
止されるとともに、シャトル弁液吐出孔６５は開口す
る。従って、液吐出側室５５内に流入した吐出液は、シ
ャトル弁液吐出孔６５から流出して液吐出管路２６を経
由してジェット洗浄機２１のノズル２７へ供給され、高
速のジェット流２８となって被洗浄物２９を洗浄する。

【００２５】このように、本実施例装置２０は、外部か
らシャトル弁２３を駆動する駆動機構を設けずに、ポン
プ装置２０内の圧力差を利用して、自動的にシャトル弁
２３を閉止開口する構成にしている。従って、外部との
摺動シールによる発塵や洗浄機２１の洗浄部への液体の
漏洩といった恐れはなく、また従来装置のダイヤフラム
やベローズシールに生じていた破損事故も本実施例にお
いては発生しえないものとなっている。

【００２６】図２は、本発明の第２実施例にかかるシャ
トル弁付プランジャポンプ装置２０ａを示す全体構成図
で、一部を断面で示している。本実施例装置２０ａにお
いては、プランジャポンプ２２ａのチェッキ弁４５ａを
シャトル弁２３ａの弁ケーシング５１ａに組込んで構成
している。チェッキ弁４５ａは、弁ケーシング５１ａに
形成されたポンプ液供給孔４４ａの内部に配設されてい
る。シャトル弁液供給側接続孔６３とポンプ液供給孔４
４ａとは、弁ケーシング５１ａに形成された液供給側接
続管路６４ａにより接続されている。プランジャポンプ
２２ａのシリンダ４２ａにはポンプ液吐出孔４６ａが形
成されている。

【００２７】弁ケーシング５１ａには、シャトル弁液吐
出側接続孔６８ａとポンプ液供給孔４４ａとに連通する
連通孔７１が形成されている。この連通孔７１とポンプ
液吐出孔４６ａとは、管路７２により連結されている。
弁ケーシング５１ａに形成された中空部５２内を往復動
する弁体５３の構成及び動作は、第１実施例と同様であ
る。

【００２８】従って、ポンプ吸込み工程では、プランジ
ャ４１の図中右方への移動によりポンプ室４３の容積が
拡大すると、シャトル弁液供給孔６０に流入した液体
は、弁体５３を押し上げながら液体供給側室５４、シャ
トル弁液供給側接続孔６３及び液供給側接続管路６４ａ
を通過したのちチェッキ弁４５ａを押し上げる。次い
で、液体は、ポンプ液供給孔４４ａ、連通孔７１、管路
７２及びポンプ液吐出孔４６ａを通ってポンプ室４３に
流入する。この時、押し上げられた弁体５３によりシャ
トル弁液吐出孔６５が閉止されることは第１実施例と同
様である。

【００２９】次に、ポンプ吐出工程において、プランジ
ャ４１が図中左方へ移動してポンプ室４３の容積が縮小
されると、加圧された液体は、ポンプ液吐出孔４６ａ、
管路７２、連通孔７１及びシャトル弁液吐出側接続孔６
８ａを介して液吐出側室５５内に流入し弁体５３を下方
に押し戻す。これにより、シャトル弁液供給孔６０は閉
止され、またチェッキ弁４５ａにより逆流を防止してい
るので、液吐出側室５５内の液体はシャトル弁液吐出孔
６５を通過して液吐出管路２６に流れる。

【００３０】従って、本実施例装置２０ａにおいては、
プランジャポンプ２２ａとシャトル弁２３ａを接続する
管路７２が１本あればよいので、全体の構造が簡略化さ
れる。

【００３１】図３は、本発明の第３実施例にかかるシャ
トル弁付プランジャポンプ装置２０ｂを示す全体構成図
で、一部を断面で示している。本実施例では、シャトル
弁２３ｂをプランジャポンプ２２ｂに一体的に組込むこ
とにより、更に全体の構造を簡略化している。即ち、シ
ャトル弁２３ｂの弁ケーシング５１ｂをプランジャポン
プ２２ｂのシリンダ４２ｂと一体化している。

【００３２】また、ポンプ室４３ａと液吐出側室５５と
は、弁ケーシング５１ｂに形成された連通孔７１ｂ及び
シャトル弁液吐出側接続孔６８ｂを介して連通してい
る。なお、第２実施例と同様に、チェッキ弁４５ｂは、
弁ケーシング５１ｂに形成されたポンプ液供給孔４４ｂ
内に組み込まれている。従って、本実施例装置２０ｂ
は、第２実施例における管路７２を省略して図２の連通
孔７１とポンプ液吐出孔４６ａとを直接接続固定した構
成になっている。そのため、プランジャポンプ２２ｂの
吸込み工程及び吐出工程における動作は第２実施例と同
様となる。

【００３３】このように本第３実施例では、シャトル弁
２３ｂとプランジャポンプ２２ｂとを一体化したので、
装置全体を小型化できるとともに、その取扱いが極めて
容易になる。

【００３４】図４は、本発明の第４実施例にかかるシャ
トル弁付プランジャポンプ装置２０ｃを示す全体構成図
で、一部を断面で示している。本実施例では、シャトル
弁２３ｃの弁体５３をシャトル弁液吐出孔６５の方向に
付勢して液供給圧を助勢するスプリング材としての圧縮
ばね８１を中空部５２に配設している。圧縮ばね８１
は、液供給側室５４に装着されて、弁体５３を常にシャ
トル弁液吐出孔６５の方向に押し上げている。かかる構
造を有するシャトル弁２３ｃによれば、液供給管路２５
からシャトル弁液供給孔６０に供給される液体の圧力が
低い場合であっても、プランジャポンプ２２の吸込み工
程では、圧縮ばね８１のばね力によって弁体５３は図中
上方に押し上げられるので、第１実施例と同様の動作を
行う。

【００３５】また、ポンプ吐出工程においては、液吐出
圧の方が圧縮ばね８１のばね力より大きいので、弁体５
３は図中下方に押し下げられ、これにより第１実施例と
同様の動作を行うこととなる。

【００３６】なお、このスプリング材としては、液吐出
側室５５内に引張りばねを設けてもその作用効果は同一
である。またスプリング材を第２、第３実施例のシャト
ル弁に応用することもできる。

【００３７】このように本第４実施例においては、供給
液圧力と大気圧の差があまりない場合でも、安定してシ
ャトル弁液吐出孔６５を閉止することができ、これによ
り、液体の漏洩を確実に防止することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、外部から弁
を駆動する機構なしに、ポンプ内の圧力差を利用して自
動的に閉止・開口する弁を構成したため、外部との摺動
シールによる発塵や外部漏洩の恐れがなく、またダイヤ
フラムやベローズシールにみられるシール機構の破損も
発生しないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図４は本発明の一実施例を示す図で、
図１は第１実施例にかかるシャトル弁付プランジャポン
プ装置を示す全体構成図で、一部を断面で示している。

【図２】本発明の第２実施例にかかるシャトル弁付プラ
ンジャポンプ装置を示す全体構成図で、一部を断面で示
している。

【図３】本発明の第３実施例にかかるシャトル弁付プラ
ンジャポンプ装置を示す全体構成図で、一部を断面で示
している。

【図４】本発明の第４実施例にかかるシャトル弁付プラ
ンジャポンプ装置を示す全体構成図で、一部を断面で示
している。

【図５】従来のプランジャポンプ装置を示す全体構成図
で、一部を断面で示している。

【符号の説明】

２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃシャトル弁付プランジ
ャポンプ装置２２，２２ａ，２２ｂプランジャポンプ２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃシャトル弁２５液供給管路２６液吐出管路４１プランジャ４２，４２ａ，４２ｂシリンダ４３，４３ａポンプ室４４，４４ａ，４４ｂポンプ液供給孔４５，４５ａ，４５ｂチェッキ弁４６，４６ａポンプ室吐出孔５１，５１ａ，５１ｂ弁ケーシング５２中空部５３弁体５４液供給側室５５液吐出側室６０シャトル弁液供給孔６１液供給側端面６３シャトル弁液供給側接続孔６５シャトル弁液吐出孔６６液吐出側端面６８シャトル弁液吐出側接続孔８１圧縮ばね（スプリング材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ内をプランジャが往復動するこ
とにより、ポンプ室方向にフリーフローとなるチェッキ
弁が組込まれたポンプ液供給孔から吸込まれた液体を、
前記ポンプ室で加圧してポンプ液吐出孔から吐出するプ
ランジャポンプと、このプランジャポンプに接続され、弁ケーシングに形成
された中空部に弁体が往復動自在に嵌合して、前記中空
部を液供給側室と液吐出側室とに仕切るシャトル弁とを
備え、このシャトル弁には、液供給管路と前記液供給側室とを
連通し、液吐出圧の方が液供給圧より高いときに前記弁
体の液供給側端面により密閉されるシャトル弁液供給孔
と、前記ポンプ液供給孔と前記液供給側室とを連通する
シャトル弁液供給側接続孔と、液吐出管路と前記液吐出
側室とを連通し、前記液供給圧の方が前記液吐出圧より
高いときに前記弁体の液吐出側端面により密閉されるシ
ャトル弁液吐出孔と、前記ポンプ液吐出孔と前記液吐出
側室とを連通するシャトル弁液吐出側接続孔とを形成し
たことを特徴とするシャトル弁付プランジャポンプ装
置。
【請求項２】前記チェッキ弁を前記シャトル弁に組込
んだことを特徴とする請求項１記載のシャトル弁付プラ
ンジャポンプ装置。
【請求項３】前記シャトル弁を前記プランジャポンプ
に一体的に組込んだことを特徴とする請求項１又は２記
載のシャトル弁付プランジャポンプ装置。
【請求項４】前記弁体を前記シャトル弁液吐出孔の方
向に付勢して前記液供給圧を助勢するスプリング材を、
前記中空部に配設したことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載のシャトル弁付プランジャポンプ装
置。