JPH0688568A

JPH0688568A - プランジャポンプ

Info

Publication number: JPH0688568A
Application number: JP4105376A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yokoi; 啓二横井; Yoshio Minami; 吉夫南
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1994-03-29
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: US5403169A; JP2540411B2

Abstract

(57)【要約】【目的】シール材とプランジャとの摺動部で発生する
摩耗粉が輸送液に混入することを防止する。【構成】シール材５０とポンプ室Ｃとの間にシリンダ
４１の内面とプランジャ２１の外面とが摺接しないよう
に微小間隙を設け、シール材５０とポンプ室Ｃとの間
に、吸込工程ではシール材５０側からポンプ室Ｃ側へ摩
耗粉が流れないようにプランジャ２１の外面と摺接する
とともに吐出工程ではプランジャ２１の外面との間に微
小間隙を形成するシール材６１を設け、シール材６１と
シール材５０との間にポンプ室Ｃからシール材６１を通
過した液体を外部に排出する排出手段７０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプランジャポンプに係
り、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。

【０００２】

【従来の技術】プランジャポンプは、吸込み口から吸込
まれた液体を加圧して吐出口からこの液体を高圧で吐出
するものであり、図４及び図５は従来のプランジャポン
プの内部構造を示している。図示するように、プランジ
ャポンプＰのプランジャ２は、エアシリンダ３内を摺動
するエアピストン４に連結されており、作動空気供給口
５，６に供給されるエアａ₁ ，ｂ₁ の圧力によりエアピ
ストン４が往復動すると、プランジャ２もシリンダヘッ
ドを有するウォータシリンダ７内を往復動する。これに
より、吸込工程と吐出工程が繰り返されて吸込口ｄから
吸込まれた液体はポンプ室Ｃで加圧されたのち吐出口ｅ
から吐出される。ポンプ室Ｃでプランジャ２により加圧
されて高圧となった液体が、プランジャ２の外周面を通
ってエアシリンダ３の方向に漏洩することを防止するた
めに、図４及び図５に示すように、ウォータシリンダ７
の内周部には断面コ字状のシール材８を取付けて、ウォ
ータシリンダ７とプランジャ２とを密封にしている。こ
のシール材８は、ウォータシリンダ７の内周部に取付け
られた取付部材９，１０により所定位置に固定されてお
り、特にポンプ室Ｃが高圧になった時にプランジャ２と
ウォータシリンダ７に圧接して液体が外部に漏洩しない
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すようなプランジャポンプでは、プランジャ２がウォ
ータシリンダ７内をシール材８と摺接しながら往復動す
る際に、シール材８とプランジャ２との摩擦あるいは摩
耗により微小な摩耗粉が発生し、この摩耗粉がポンプ室
Ｃに入って輸送液体中に混入してしまうという課題があ
った。

【０００４】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、液体中に
混入した微小な摩耗粉が半導体基板上に吹き付けられて
異物として付着し、該半導体基板から製造される半導体
製品の歩留りに悪影響を与えてしまうという問題点があ
った。

【０００５】また、図５に示すように、このような摩耗
粉がダスト１１としてシール材８の液体側（符号１２
側）に溜まってしまうと、該ダスト１１がシール材８の
リップ１３に食い込んで、シール材８のシール性能を劣
化させる恐れがある。また、リップ１３のところで溜ま
っていたダスト１１が、吐出工程の際にプランジャ２の
表面に付着してポンプ室Ｃ内に侵入し、輸送液中の異物
となってしまうという問題点があった。

【０００６】本発明は、上述の事情に鑑みなされたもの
で、シール材とプランジャとの摺動部で発生した摩耗粉
が輸送液に混入することのないプランジャポンプを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明のプランジャポンプは、シリンダとこのシリ
ンダ内を往復動するプランジャとによりポンプ室を形成
し、このポンプ室内の液体が外部に漏洩することを防止
するために前記シリンダの内面と前記プランジャの外面
との間に第１のシール材を設けたプランジャポンプにお
いて、前記第１のシール材と前記ポンプ室との間に前記
シリンダの内面と前記プランジャの外面とが摺接しない
ように微小間隙を設け、前記第１のシール材と前記ポン
プ室との間に、吸込工程では第１のシール材側からポン
プ室側へ摩耗粉が流れないように前記プランジャ外面と
摺接するとともに吐出工程では前記プランジャ外面との
間に微小間隙を形成する第２のシール材を設け、前記第
２のシール材と前記第１のシール材との間に前記ポンプ
室から前記第２のシール材を通過した液体を外部に排出
する第１の排出手段を設けたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】また、上記ポンプ室と連通して該ポンプ室
内の液体を排出する開閉操作可能な第２の排出手段を設
けることが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明においては、ポンプの吐出工程の際には
ポンプ室内で加圧された液体の大部分は、目的とする用
途に供するためにポンプの吐出口から吐出されるが、残
りのー部は、シリンダとプランジャの間に設けられた第
２のシール材のリップを押してプランジャとリップとの
間に微小間隙を形成しながらこの微小間隙内を第１のシ
ール材の方向に流れる。こうして第１、第２のシール材
間に貯留した液体は、第１の排出手段により外部に排出
される。

【００１０】また、ポンプ室と連通してポンプ室内の液
体を排出する第２の排出手段を上記シリンダに設けて、
ポンプの運転停止時にはこの第２の排出手段を開状態に
しておけば、ポンプの吸込口に接続されたラインの圧力
により液体はポンプ室を通って第２の排出手段から外部
に排出される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図３を参
照して説明する。図１は、本発明に係るプランジャポン
プＰａの内部構造を示している。このプランジャポンプ
Ｐａは、例えば半導体基板やウエハ等の表面を、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
であり、吸込んだ液体（主として純水）を清浄なままで
ポンプから吐出しなければならない。図示するように、
プランジャ２１の一端はエアピストン２２に連結されて
おり、このエアピストン２２は、本体側フランジ２３と
エアフランジ２４に支持されて密封構造をなすエアシリ
ンダ２５内を往復動する。

【００１２】エアピストン２２により仕切られたエアシ
リンダ２５内の一方の室２６は、エアフランジ２４に形
成された通路２７を介して作動空気供給口２８に連通し
ている。エアピストン２２により仕切られたエアシリン
ダ２５内の他方の室２９は、本体側フランジ２３に形成
された通路３０を介して作動空気供給口３１に連通して
いる。したがって、作動エアａ₁ が作動空気供給口２８
と通路２７とを通って一方の室２６内に流入するととも
に他方の室２９内の作動エアｂ₁ が通路２９と作動空気
供給口３１を通って外部に排出されると、エアピストン
２２はエアシリンダ２５内を本体側フランジ２３側（図
中Ｆ₁ 方向）に摺動する。次いで、作動エアｂ₁ が作動
空気供給口３１と通路３０とを通って室２９内に流入す
るとともに室２６内の作動エアａ₁ が通路２７と作動空
気供給口２８とを通って外部に排出されると、エアピス
トン２２はエアシリンダ２５内をエアフランジ２４側
（図中Ｆ₂ 方向）に摺動する。かかる動作を繰り返すこ
とにより、ピストン２２は軸方向に往復動する。

【００１３】プランジャ２１は、円筒状の軸受ケース４
０に取り付けられた軸受４２に軸方向に移動自在に支持
されており、往復動するエアピストン２２によりウォー
タシリンダ４１内を軸方向に往復動する。ウォータシリ
ンダ４１の端部にはシリンダヘッドとしてのウォータシ
リンダヘッド４３が取付けられ、このウォータシリンダ
ヘッド４３を有するウォータシリンダ４１とプランジャ
２１とによりポンプ室Ｃを形成している。

【００１４】ウォータシリンダヘッド４３には、ポンプ
室Ｃと連通して輸送液体をポンプ室Ｃ内に供給する吸込
口４４が形成されており、この吸込口４４は、吐出工程
での液体の逆流を防ぐために吸込側チェッキ弁４５を流
路途中に備えている。さらにウォータシリンダヘッド４
３には、ポンプ室Ｃと連通し、プランジャ２１によりポ
ンプ室Ｃ内で加圧された液体を吐出するための吐出口４
６が形成されており、この吐出口４６は、吸込工程での
液体の逆流を防ぐために吐出側チェッキ弁４７を流路途
中に備えている。

【００１５】作動エアａ₁ 、ｂ₁ 、により往復動するエ
アピストン２２に連結されたプランジャ２１がウォータ
シリンダ４１内を往復動するが、吸込工程に際しては、
プランジャ２１は矢印Ｆ₂ 方向に移動する。そして、吸
込側チェッキ弁４５が開き且つ吐出側チェッキ弁４７が
閉じ、吸込口４４を介して液体がポンプ室Ｃ内に吸込ま
れる。一方、吐出工程に際しては、プランジャ２１は矢
印Ｆ₁ 方向に移動する。すると、ポンプ室Ｃ内の液体は
加圧され、吸込側チェッキ弁４５は閉じ且つ吐出側チェ
ッキ弁４７は開き、ポンプ室Ｃの液体が吐出口４６より
吐出される。このような吸込工程と吐出工程を繰り返す
ことにより、吸込口４４から供給される低圧の吸込液体
を所定の圧力にまで昇圧して吐出口４６から吐出する。
なお、図１は、エアピストン２２が右端のエアフランジ
２４に接しており、吸込工程を完了し吐出工程に移る直
前のポンプの状態を示している。

【００１６】ウォータシリンダ４１の内周部４８とプラ
ンジャ２１の外周面４９との間には、微小間隙が形成さ
れるとともにポンプ室Ｃの内部の液体が外部に漏洩する
ことを防止するための第１のシール材としての断面コ字
状で全体がリング状のシール材５０が介装されている。
ウォータシリンダ４１の内周部４８には大直径の拡大段
部５１が形成され、この拡大段部５１内に円筒形のパッ
キンケース５２が密封して固定されている。シール材５
０は、図２に示すように、このパッキンケース５２の内
周部に形成された切欠き部５３と軸受ケース４０とが形
成する凹部内に移動しないように収納固定されている。
このシール材５０は摺動性のよい合成樹脂例えばＰＴＦ
Ｅ系の樹脂で構成されている。シール材５０の内側には
同じく断面コ字状のスプリング５４が取付けられ、両リ
ップ５５，５６をウォータシリンダ４１のパッキンケー
ス５２とプランジャ外周面４９とにゆるやかな力で押圧
する構造になっており、プランジャ２１は一方のリップ
５６に当接しながら摺動する。シール材５０は、その開
口部５７がポンプ室Ｃの方向を向いてセットされてい
る。したがって、ポンプ室Ｃ内の液体がプランジャ２１
により加圧された場合には、高圧の液体の圧力による力
は、開口部５７側に流れて開口部５７を拡げる方向に作
用するので、リップ５６とプランジャ２１との間からは
液体が漏洩しない。

【００１７】また、シール材５０よりもポンプ室Ｃの方
向に位置するとともにウォータシリンダ４１の内周部４
８とプランジャ外周面４９との間には、第２のシール材
としてのダストワイパ６１が介装されており、プランジ
ャ２１がこのダストワイパ６１に摺接している。このダ
ストワイパ６１は、ポンプの吸込工程ではシール材５０
で発生した摩耗粉がポンプ室側に流入しないようにプラ
ンジャ外周面４９と摺接し、吐出工程では上記プランジ
ャ外周面４９との間に微小間隙を形成可能になってい
る。

【００１８】図３に示すように、ダストワイパ６１は、
ウォータシリンダ４１の内周部４８に形成された切欠き
部６２内に収納されており、上記シール材５０と同様に
断面がコ字状で全体がリング状に形成されている。その
半径方向外方には、ウォータシリンダ４１の切欠き部６
２の内面と当接するリップ６３が設けられ、半径方向内
方にはプランジャ外周面４９が摺接するリップ６４が設
けられている。このダストワイパ６１は、プランジャ２
１の外周面４９と摺接するので摺動性のよい合成樹脂例
えばＰＴＦＥ系の樹脂で形成されている。このダストワ
イパ６１の内側には、同じく断面コ字状でリング状のス
プリング６５が取付けられ、両リップ６３，６４をウォ
ータシリンダ４１とプランジャ外周面４９とにゆるやか
な力で押圧している。ダストワイパ６１は、その開口部
６６がシール材５０の方向を向くようにセットされてい
る。パッキンケース５２のポンプ室Ｃ側端部にはリング
状突起６７が突出形成されており、このリング状突起６
７がダストワイパ６１の開口部６６内に挿入され、これ
によりダストワイパ６１が所定位置に位置決めされてい
る。

【００１９】上述のようにこのダストワイパ６１の開口
部６６は、シール材５０の開口部５７と対向する方向を
向いているので、プランジャ２１が矢印Ｆ₂ 方向に移動
するポンプの吸込工程の際に吸込口４４から液体がポン
プ室Ｃ内に吸込まれ、ポンプ室Ｃの圧力が低くなったと
きには、ダストワイパ６１には開口部６６を拡げる方向
に力が作用する。これにより、シール材５０で発生した
摩耗粉がダストワイパ６１のリップ６４の摺動部を通過
してポンプ室Ｃに浸入することを防止している。また、
この時はポンプ室Ｃの圧力が低いため、リップ６４の摺
動部にはほとんど摩耗粉は発生することなく、またわず
かにこの摺動部で発生した摩耗粉も、矢印Ｆ₂ 方向に移
動するプランジャ２１とともにシール材５０の方向に吸
込まれ、ポンプ室Ｃ内の液体に混入することはない。

【００２０】一方、プランジャ２１が矢印Ｆ₁ 方向に移
動する吐出工程では、ポンプ室Ｃが収縮されてポンプ室
内部の液体は高圧となるので、ダストワイパ６１には開
口部６６を狭くする方向に力が作用する。ポンプ室Ｃ内
の大部分の液体は吐出側チェッキ弁４７を介して吐出口
４６から吐出される。ところが、ポンプ室内の高圧液体
の圧力により、ダストワイパ６１のリップ６４とプラン
ジャ外周面４９との摺接部において上記リップ６４を半
径方向外方に押すような力が加わるので、その結果、こ
の摺接部に微小間隙が形成されるとともにダストワイパ
６１とプランジャ２１との接触が軽減される。そのた
め、この摺接部から新たな摩耗粉が発生することはな
く、またポンプ室Ｃ内の一部の液体はこの微小間隙を通
ってシール材５０の方向に流れ出る。したがって、高圧
シール部であるシール材５０において発生した摩耗粉が
ポンプ室Ｃに浸入することはない。

【００２１】ここで、本実施例では、ポンプ室Ｃから上
記微小間隙を通って流れる液体を排出するための、流量
調節可能な第１の排出手段７０がウォータシリンダ４１
に取付けられている。この第１の排出手段７０は、シー
ル材５０とダストワイパ６１とに挟まれたスペースであ
ってウォータシリンダ４１のパッキンケース５２の内周
面とプランジャ外周面４９との間に形成されたスペース
Ｓに連通してウォータシリンダ４１とパッキンケース５
２に穿設されたスピルバック排出口７１と、このスピル
バック排出口７１に連通してウォータシリンダ４１に取
付けられたスピルバックラインＬ₁ と、このスピルバッ
クラインＬ₁ の途中に介装されて流れる液体の流量を調
節可能な流量制限オリフィスＲ₁ とを備えている。

【００２２】上記吐出工程において、ポンプ室Ｃからダ
ストワイパ６１の微小間隙を通ってスペースＳに流入し
た液体は、スピルバック排出口７１に入ったのち、流量
制限オリフィスＲ₁ を通ってスピルバックラインＬ₁ に
より外部に排出される。上記スペースＳ内の液体にはシ
ール材５０の摺動部から発生する摩耗粉が含まれている
が、この摩耗粉は液体とともにスピルバックラインＬ₁
を通って外部に排出されるのでポンプ室Ｃ内の液体には
摩耗粉は含まれない。

【００２３】このように、本実施例に係るプランジャポ
ンプＰａは、ポンプ作動の吸込工程、吐出工程のいずれ
の場合であっても、シール材５０の摺動部から発生する
摩耗粉がポンプ室Ｃに浸入することはない。また、たと
え、ダストワイパ６１の摺接部で僅かな摩耗粉が発生し
ても同様にポンプ室Ｃに浸入することはない。したがっ
て、ポンプ室Ｃから吐出口４６を介して吐出される輸送
液に摩耗粉が混入することはない。

【００２４】また、本実施例では、図１に示すように、
ウォータシリンダ４１に、ポンプ室Ｃと連通してポンプ
室Ｃ内の液体を排出する開閉操作可能な第２の排出手段
７２を取付けている。この第２の排出手段７２は、ポン
プ室Ｃに連通してウォータシリンダ４１の側壁に形成さ
れた連通孔７３と、この連通孔７３に連通してウォータ
シリンダ４１に取付けられたオーバーフローラインＬ₂
と、このオーバーフローラインＬ₂ の途中に設けられて
ポンプ吐出時にはこの流路を閉じる操作をすることがで
きるバルブＶ₂ とを備えている。したがって、プランジ
ャポンプＰａを待機状態すなわちプランジャ２１が矢印
Ｆ₂ 方向に最も移動した位置で停止した状態においてバ
ルブＶ₂ を開にすると、吸込口４４に接続されたライン
の圧力によりこの吸込み口４４からポンプ室Ｃ内に液体
が連続的に流入する。ポンプ室Ｃ内に流入した液体は連
通孔７３を通ってオーバーフローラインＬ₂ から連続的
に外部に排出される。これにより、ポンプ室Ｃの内部の
液体は滞留することなく常に新鮮な液体に入れ替ること
となり、ポンプ室Ｃ内での金属の溶出やバクテリアの発
生等がなくなり、液体の汚染を防止できる。このよう
に、第２の排出手段７２によりオーバーフロー機能を付
加したポンプでは、長期間のポンプの停止後であって
も、バルブＶ₂ を閉じてポンプＰａを運転すれば直ちに
新鮮な高圧洗浄液を供給することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、ポ
ンプ作動の吸込工程と吐出工程のいずれの場合において
も、高圧シール部で発生した摩耗粉が輸送液に混入せ
ず、清浄な高圧液を供給することができる。また、高圧
シール部で発生した摩耗粉がシール材に食い込む恐れが
ないため、シール材のシール性能を劣化させることがな
い。

【００２６】また、本発明はポンプ室と連通してポンプ
室内の液体を排出することができる第２の排出手段を設
けることにより、長期間のポンプ停止後も直ちに新鮮な
清浄高圧液を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１乃至図３は本発明の一実施例を示す図で、
図１はプランジャポンプの断面図である。

【図２】図１の部分拡大断面図である。

【図３】図１の部分拡大断面図である。

【図４】従来のプランジャポンプの断面図である。

【図５】図４の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

２１プランジャ４０軸受ケース４１ウォータシリンダ（シリンダ）４３ウォータシリンダヘッド（シリンダヘッド）４８シリンダの内周部４９プランジャの外周面５０シール材（第１のシール材）６１ダストワイパ（第２のシール材）７０第１の排出手段７２第２の排出手段ＰａプランジャポンプＣポンプ室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダとこのシリンダ内を往復動する
プランジャとによりポンプ室を形成し、このポンプ室内
の液体が外部に漏洩することを防止するために前記シリ
ンダの内面と前記プランジャの外面との間に第１のシー
ル材を設けたプランジャポンプにおいて、前記第１のシ
ール材と前記ポンプ室との間に前記シリンダの内面と前
記プランジャの外面とが摺接しないように微小間隙を設
け、前記第１のシール材と前記ポンプ室との間に、吸込
工程では第１のシール材側からポンプ室側へ摩耗粉が流
れないように前記プランジャ外面と摺接するとともに吐
出工程では前記プランジャ外面との間に微小間隙を形成
する第２のシール材を設け、前記第２のシール材と前記
第１のシール材との間に前記ポンプ室から前記第２のシ
ール材を通過した液体を外部に排出する第１の排出手段
を設けたことを特徴とするプランジャポンプ。
【請求項２】前記ポンプ室と連通して該ポンプ室内の
液体を排出する開閉操作可能な第２の排出手段を設けた
ことを特徴とする請求項１記載のプランジャポンプ。