JPH10323607A - ベローズポンプシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細なベローズ破損を確実に検出して警報を
出力することを可能としたベローズポンプシステムを提
供する。 【解決手段】 ベローズポンプ本体１は、バルブユニッ
ト１１を介して連結されて交互に伸縮駆動されるベロー
ズ１２ａ，１２ｂを有し、各ベローズ１２ａ，１２ｂに
交互に吸入された液体が吐出口１５から交互に吐出され
る。ポンプ本体１の各ベローズ１２ａ，１２ｂはコント
ローラ４により制御される電磁弁３によって、圧縮空気
で交互に駆動される。電磁弁３からポンプ本体１への空
気供給管７ａ，７ｂには圧縮気体の圧力を検知する圧力
センサ６ａ，６ｂが設けられ、これら圧力センサ出力は
コントローラ４に取り込まれて、各圧力センサ出力のピ
ーク値の差分値が設定値を越えたことを判定して警報出
力を出す異常判定が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、交互に伸縮駆動
される一対のベローズを用いて液体吐出を行うベローズ
ポンプシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハの洗浄等に使用される液体
噴射用ポンプとして、フッ素樹脂で作られたベローズを
用いて液体の吸入と吐出を行うベローズポンプが知られ
ている。ベローズポンプでは、ベローズの破損を検出す
るために、ベローズが収納された密閉シリンダー室内
に、ベローズ内の液体が漏れたことを検出する２本の電
極を内蔵させることが一般に行われる。ベローズから漏
れた液体が２本の電極間に満たされると、これらの電極
間が導通することを利用して、液漏れを検出することが
できる。バルブユニットを挟んで連結されて交互に伸縮
駆動される一対のベローズを有する形式のポンプでは、
それぞれのベローズが収納されたシリンダー室に２本の
電極を内蔵することになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、液漏れ検出用の電極を内蔵する方式では、ベローズ
の破損を検出できない場合がある。２個のベローズを用
いる形式の場合、ポンプ停止状態では２個のベローズの
一方が加圧されて収縮状態にあり、この収縮状態側のベ
ローズが破損しても、液漏れが生じないからである。ま
た、液漏れに至らないとしても、クラック等の微細なベ
ローズ破損があると吐出される液体に空気が混入する。
圧縮空気には通常微量のオイルが混入しているため、こ
の様に空気が混入した液体で例えば半導体ウェハの洗浄
等を行うと、ウェハにダメージを与えるという問題があ
る。更に、圧縮空気が漏れることによって、規定の液体
吐出量が得られなくなるという問題もある。

【０００４】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、微細なベローズ破損を確実に検出して警報を出
力することを可能としたベローズポンプシステムを提供
することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るベローズ
ポンプシステムは、バルブユニットを介して連結されて
交互に伸縮駆動される一対のベローズを有し、各ベロー
ズに交互に吸入された液体を吐出口から交互に吐出する
ベローズポンプ本体と、このベローズポンプ本体の前記
一対のベローズを圧縮気体により交互に駆動するための
電磁弁と、この電磁弁を介して前記ベローズポンプ本体
の一対のベローズに交互に供給される前記圧縮気体の供
給管内圧力を検知する圧力検知手段と、この圧力検知手
段により検知される前記各ベローズへの圧縮気体の供給
管内圧力のピーク値の差分値が設定値を越えたことを判
定して警報出力を出す異常判定手段とを備えたことを特
徴とする。

【０００６】この発明では、ベローズに何らかの原因で
クラック等の破損が生じたとき、その部分から圧縮気体
は液送配管に抜けて、供給する圧縮気体の圧力が低下す
ることを検知して破損検知を行う。二つのベローズを交
互駆動しながら各ベローズ側で管内圧力を検知すると、
圧力出力は所定の繰り返し周期をもつ半波の正弦波状出
力となる。従って、いずれか一方のベローズの破損によ
る圧力低下は、二つのベローズへの気体供給管の管内圧
力のピーク値の差として検知することができる。この発
明によると、この様な各ベローズ側の検出圧力のピーク
値の差分を用いて設定値との比較で異常判定を行うこと
により、液漏れという事態に至る前に、微細なベローズ
破損を確実に検知することが可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例によ
るベローズポンプシステムの構成を示す。ベローズポン
プ本体１は、バルブユニット１１を挟んで連結された二
つのベローズ１２ａ，１２ｂがそれぞれ収納された密閉
されたシリンダー室１３ａ，１３ｂを有する。バルブユ
ニット１１は、液体吸入口１４と液体吐出口１５を有す
る。各シリンダー室１３ａ，１３ｂには、気体供給口１
６ａ，１６ｂから交互に圧縮空気が供給されることにな
る。

【０００８】図２にこのポンプ本体１の動作原理を示
す。図２（ａ）に示すように、右側のベローズ１２ｂを
圧縮駆動することにより、右側のベローズ１２ｂ内の液
体を吐出し、左側のベローズ１２ａ内には吸入口１４か
ら液体を取り込む。次に図２（ｂ）に示すように、左側
のベローズ１２ａを圧縮駆動することにより、左側のベ
ローズ１２ａに満たされている液体を吐出して、右側の
ベローズ１２ｂ内に液体を取り込む。以上の動作を例え
ば、０．８〜３ｓｅｃ周期で繰り返すことにより、連続
的な液体吐出を行うことができる。

【０００９】ポンプ駆動用の圧縮空気は、減圧弁２を介
し、電磁弁３を介してポンプ本体１に供給される。電磁
弁３は例えば５ポート電磁弁であり、コントローラ４に
より制御されて、ポンプ本体の二つの気体供給口１６
ａ，１６ｂに交互に圧縮空気を供給できるようになって
いる。電磁弁３からポンプ本体１への空気供給管７ａ，
７ｂにはそれぞれ、急速排気弁５ａ，５ｂと、ベローズ
破損を検知するために管内圧力を検出する圧力センサ６
ａ，６ｂが設けられている。急速排気弁５ａ，５ｂは、
ポンプ内空気を急速に排気するための逆止弁であり、ポ
ンプ本体１に近い位置に設けられる。

【００１０】圧力センサ６ａ，６ｂの出力は、コントロ
ーラ４に取り込まれて、後述するようにベローズ破損が
あった場合に警報を出すために用いられる。ポンプ本体
１の各シリンダー室１３ａ，１３ｂにはそれぞれ、液漏
れ検出用の２本ずつの電極１７a1，１７a2，１７b1，１
７b2が設けられている。これらの電極１７a1，１７a2，
１７b1，１７b2もコントローラ４内の導通検知回路に送
られて、シリンダー室１３ａ，１３ｂに液漏れがあった
場合に警報を出すようになっている。

【００１１】コントローラ４に取り込まれた圧力センサ
６ａ，６ｂの出力は、サンプリングされてディジタルデ
ータに変換され、異常判定に供される。即ち、図３に示
すように、各圧力センサ６ａ，６ｂの出力はそれぞれ、
Ａ／Ｄコンバータ３１ａ，３１ｂによりディジタルデー
タに変換され、ピーク検出回路３２ａ，３２ｂによりピ
ーク値検出が行われる。そして、差分演算回路３３によ
り、ピーク値検出回路３２ａ，３２ｂで検出されたピー
ク値Ｐ１，Ｐ２の差分値ΔＰ＝｜Ｐ１−Ｐ２｜が求めら
れ、異常判定回路３４では差分値ΔＰがある設定値を越
えたか否かを判定して、越えた場合には異常警報出力を
出すようになっている。異常警報出力は、図示しない
が、ＬＥＤ等の警報ランプ点灯、あるいは警報音発生に
用いられる。

【００１２】図３の差分演算回路３３及び異常判定回路
３４の機能は、実際にはコントローラ４内のＣＰＵでソ
フトウェア的に実行される。そのデータ処理を図４及び
図５を用いて簡単に説明する。図４に示すように、各圧
力センサ６ａ，６ｂの出力は、ポンプの交互駆動によ
り、所定の周期で交互に半波の正弦波状信号として得ら
れる。そこで圧力センサ６ａの出力のピーク値Ｐ1i（ｉ
＝１，２，…）を求め（Ｓ１）、同様に圧力センサ６ｂ
の出力のピーク値Ｐ2iを求め（Ｓ２）、これらのピーク
値の差分値ΔＰ1i ＝｜Ｐ1i−Ｐ2i｜を演算する（Ｓ
３）。

【００１３】図４では、ポンプ本体１の一方のベローズ
１２ａは正常であり、他方のベローズ１２ｂにクラック
等の破損がある場合の波形を示している。この場合、ベ
ローズ１２ｂでは空気漏れが生じるため、圧力センサ６
ａの出力のピーク値Ｐ1iに対して、圧力センサ６ｂの出
力のピーク値Ｐ2iは低くなる。従って、上述した差分値
の演算により、これがある差圧設定値を越えている場合
には、異常であると判定することができる。即ち、次々
に求められる差分値ΔＰ1iを差圧設定値αと比較して異
常の判定を繰り返し行い（Ｓ４）、異常が一定回数Ｍを
越えたか否かを判定し（Ｓ５）、越えた場合に初めて警
報出力を出すようにする（Ｓ６）。或いは、異常状態が
一定時間継続したときに初めて警報出力を出すというシ
ステムとすることもできる。

【００１４】異常判定のための差圧設定値αを小さくす
れば、高感度となり、ベローズの小さい破損を検出する
ことができるが、反面、誤動作を生じ易い。逆に、差圧
設定値αを大きくすると、感度が鈍くなり、小さいクラ
ックの検出ができなくなる。これらを考慮し、またポン
プの容量や流量を考慮して最適設定値が決められる。早
期のクラック検出のために好ましい差圧設定値は、０．
０７〜０．１［ｋｇｆ／ｃｍ²］の範囲である。

【００１５】以上のようにこの実施例によれば、ベロー
ズポンプ本体１に交互に供給する圧縮空気の管内圧力検
出を行って、そのピーク値の差圧検出により、ベローズ
の微小なクラックをも確実に検出することができる。ま
たこの実施例の場合、二つの圧力センサの出力比較を行
うから、圧力センサの故障を検出できる作用も得られ
る。

【００１６】図６は、この発明の別の実施例のポンプシ
ステムの要部構成を示す。先の実施例では、電磁弁３の
出力側の各ベローズ１２ａ，１２ｂへの空気供給管７
ａ，７ｂにそれぞれ圧力センサ６ａ，６ｂを設けたのに
対し、この実施例では電磁弁３の入力側に一つの圧力セ
ンサ６を設けている。この場合、圧力センサ６の出力
は、図７に示すように、図４に示した二つの圧力センサ
６ａ，６ｂの出力を合成した形の信号となる。このセン
サ出力は、電磁弁３の制御と同期した半波の正弦波状信
号であるから、電磁弁３の制御信号を同期信号として、
ベローズ１２ａ側の検出圧力のピーク値Ｐ1iと、ベロー
ズ１２ｂ側の検出圧力のピーク値Ｐ2iを分離して検出す
ることができる。従って、先の実施例と同様のデータ処
理により、ベローズのクラック検出が可能である。

【００１７】図８は、この発明の別の実施例のポンプシ
ステムである。この実施例では、圧力センサ６ａ，６ｂ
の出力をコントローラ４とは別に用意した異常判定装置
８に取り込んで処理する。異常判定処理装置８の処理の
内容は、先の実施例と同様である。この処理装置８の判
定結果をモニター９に表示すると共に、コントローラ４
に帰還してシステムの動作停止等の制御を行う。この実
施例によっても、先の実施例と同様の効果が得られる。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によるベロー
ズポンプシステムでは、二つのベローズをもつベローズ
ポンプ本体への２系統の圧縮気体供給管の管内圧力を検
出して、それらのピーク値検出及び差分演算によって、
微細なベローズ破損でも確実に検出して警報を出力する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例によるベローズポンプシ
ステムの構成を示す図である。

【図２】 同実施例のベローズポンプ本体の動作原理を
説明するための図である。

【図３】 同実施例の圧力センサ出力信号処理の機能ブ
ロックを示す図である。

【図４】 同実施例の圧力センサ出力波形を示す図であ
る。

【図５】 同実施例の異常判定動作のフローを示す図で
ある。

【図６】 他の実施例によるベローズポンプシステムの
要部構成を示す図である。

【図７】 同実施例による圧力センサ出力波形を示す図
である。

【図８】 他の実施例のベローズポンプシステムの構成
を示す。

【符号の説明】

１…ベローズポンプ本体、１１…バルブユニット、１２
ａ，１２ｂ…ベローズ、１３ａ，１３ｂ…シリンダー
室、２…減圧弁、３…電磁弁、４…コントローラ、５
ａ，５ｂ…急速排気弁、６，６ａ，６ｂ…圧力センサ、
７ａ，７ｂ…空気供給管、３１ａ，３１ｂ…Ａ／Ｄコン
バータ、３２ａ，３２ｂ…ピーク検出回路、３３…差分
演算回路、３４…異常判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブユニットを介して連結されて交互
   に伸縮駆動される一対のベローズを有し、各ベローズに
   交互に吸入された液体を吐出口から交互に吐出するベロ
   ーズポンプ本体と、 このベローズポンプ本体の前記一対のベローズを圧縮気
   体により交互に駆動するための電磁弁と、 この電磁弁を介して前記ベローズポンプ本体の一対のベ
   ローズに交互に供給される前記圧縮気体の供給管内圧力
   を検知する圧力検知手段と、 この圧力検知手段により検知される前記各ベローズへの
   圧縮気体の供給管内圧力のピーク値の差分値が設定値を
   越えたことを判定して警報出力を出す異常判定手段とを
   備えたことを特徴とするベローズポンプシステム。