KR20140056373A

KR20140056373A - 다이아프램 펌프

Info

Publication number: KR20140056373A
Application number: KR1020147008304A
Authority: KR
Inventors: 카즈키요 테시마; 미츠오 모리; 모토아키 나루오
Original assignee: 니혼삐라아코오교오카부시키가이샤
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-05-09
Also published as: EP2775143A1; EP2775143A4; JP5873687B2; US20150300491A1; CN103906924A; JP2013096313A; TW201326556A; EP2775143B1; TWI544150B; US9599222B2; WO2013065423A1

Abstract

피스톤을 가능한 한, 돌출 이동시켜 롤링 다이어프램을 신전 자세로 될 때에, 되접힘부의 개방으로 형성되는 만곡부가 비뚤어진 형상으로 되지 않고, 원활하게 만곡된 기대한 대로의 형상으로 되도록 하고, 플러싱 모드에서의 액치환에 필요로 하는 액량이나 시간을 경감할 수 있어, 액치환 효율이 개선되는 다이어프램 펌프를 제공한다. 그 때문에, 피스톤(2)의 외주면(2e)을 따르는 내주부(3c), 실린더(1)의 내주면(1r)을 따르는 외주부(3e), 및 실린더(1)와 피스톤(2) 사이의 통형상 공간부(13)로 되접혀짐으로써 형성되는 되접힘부(3d)를 구비하는 불소 수지제의 롤링 다이어프램(3)과, 실린더(1) 내에서 롤링 다이어프램(3)으로 구획되는 펌프실(4)를 갖는 다이어프램 펌프에 있어서, 롤링 다이어프램(3)은, 피스톤(2)의 돌출 이동에 의해 외주부(3e)가 소실되고, 또한, 되접힘부(3d)의 되접힘이 개방될 때의 자세에 상당하는 신전 자세로 제작된 것이다.

Description

다이아프램 펌프{DIAPHRAGM PUMP}

본 발명은, 롤링 다이어프램(rolling diaphragm)을 구비하는 다이어프램 펌프에 관한 것으로, 상세하게는, 반도체, 액정, 유기 EL, 태양전지, LED 등의 제조 프로세스에 있어서, 약액을 도포할 때나 약액을 조합(調合)할 때에 매우 적합하게 사용되는 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

이 종류의 다이어프램 펌프로서는, 특허문헌 1에서 개시된 펌프장치(롤링 다이어프램 펌프)가 알려져 있다. 이 롤링 다이어프램 펌프는,

실린더와,

피스톤과,

롤링 다이어프램과,

실린더 내에서 롤링 다이어프램에 의해 구획되고, 또한, 피스톤의 이동에 의해 용적 변화되는 펌프실과,

및 롤링 다이어프램의 배면(背面) 측에서 실린더와 피스톤과 롤링 다이어프램으로 둘러싸여 형성되는 감압실을 가져서 구성되어 있다.

상기 롤링 다이어프램은, 피스톤에 지지되는 내주부(內周部) 및 피스톤 외주의 되접힘부(折返部)를 거쳐 실린더에 지지되는 외주부(外周部)를 갖고 있다.

이러한 다이어프램 펌프에 있어서, 통상의 구동 모드에서는, 피스톤이 가장 퇴입(退入) 이동된 흡입 위치(상기 특허문헌 1의 도 3을 참조)와, 돌출 이동된 토출 위치(상기 특허문헌 1의 도 4를 참조) 사이에서의 왕복 이동에 의해, 유체를 흡입하여 토출하는 펌핑 동작이 실시된다.

다이어프램 펌프에 있어서는, 약액 등의 액체를 치환하는 액치환 시에, 플러싱 모드(flushing mode)라고 하는 작동 방식이 행해지는 경우가 있다. 플러싱 모드는, 펌프실에 있는 액체를 완전히 배출시키기 위해서, 피스톤을 가능한 한, 돌출 측으로 위치시켜 최대 돌출 위치까지 돌출 이동시키게 된다.

상기 플러싱 모드에서는, 피스톤을 최대 돌출 위치까지 최대한으로 돌출 이동시키므로, 롤링 다이어프램의 선단(先端) 측에 형성되는 되접힘부는, 단면 U자 형상의 되접힘 자세(굴곡 자세)로부터 연장되어 신전(伸展)된 신전 자세로 변화된다. 따라서, 되접힘부에 체류되어 있는 액체를 펌프실 측으로 이동시켜 배출이 쉬워져, 원활한 액치환을 행할 수 있다.

그런데, 실제의 플러싱 모드에 있어서는, 약액의 치환(교환)에 예상 이상의 대량의 세정액 또는 치환 시에 투입되는 약액이 필요하게 되어 많은 시간도 필요로 하게 되고, 단시간에 원활하게 끝낸다고 하는 효율이 좋은 액치환을 행할 수 없는 경우가 많다는 문제가 있었다.

그래서, 그 원인을 추구(追究)하였던바, 다음과 같은 현상이 있다는 것을 알았다. 그것은, 피스톤을 최대 돌출 위치로 돌출 이동시켰을 때에는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 원활한 신전 자세로 되어 있어야할 만곡부(10)에, 부분적으로 역방향으로 굴곡되게 되어 각부(角部)(41)나 역굽힘부(42)를 생기게 하거나〔도 14(a) 참조〕, 혹은 직통(直筒)형상이어야 할 내주부(3c)의 근원(根源) 측으로 솟아오르도록 한 볼록부(波打部)(43)가 형성되게 되거나〔도 14(b) 참조〕하여 있는 것이다.

즉, 롤링 다이어프램(3)에 있어서, 되접힘부(3d) 등이 잡아 늘려져(개방되어) 원활하게 만곡 변형되어 신전 자세로 되어 있어야할 만곡부(10)가, 비뚤어진 형상으로 된다는 것이 발견되었던 것이다. 또한, 만곡부(10)란, 도 14에 나타내는 바와 같이, 롤링 다이어프램(3)이 신전 자세로 되어 있을 때에 있어서, 내주부(3c)와 외주 링(ring)부(3g)를 잇는 부분이다. 만곡부(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 뒤틀림 없이 만곡되어 원활하게 내주부(3c)와 외주링부(3g)를 잇는 부분으로 되는 것이, 기대한 대로(정규(正規))의 형상이다.

이와 같이, 피스톤이 최대 돌출 위치에 있을 때의 만곡부(10)는, 기대한 대로의 원활한 만곡 형상에 따른 신전 자세(도 2 참조)로는 되지 않고, 실제로는 도 14(a), (b)에 나타내는 비뚤어진 형상으로 되어 있었기 때문에, 되접힘부(3d)에 있는 액이 펌프실로부터 빠져나가기 어려운 상황으로 되어 있었다. 따라서, 전술한 바와 같이, 완전하게 액치환을 행하려면 대량의 세정액 또는 치환 시에 투입하는 약액이나 많은 시간을 필요로 하였다.

또한, 되접힘부에 있는 액이 충분히 배출되지 않고 체류되어 응집되는 경우가 있고, 그렇게 되면 제품 불량이나 제품 수율의 저하를 초래할 염려도 있다. 제품 불량의 예로서는, 반도체 제조 프로세스에 있어서 응집된 액이 체류 이물(異物)로 되어, 웨이퍼 결함의 우려가 생긴다고 하는 경우가 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 2010-019141호 공보

본 발명의 목적은, 롤링 다이어프램을, 피스톤이 가능한 한, 돌출 이동됨으로써 신전 자세로 될 때에, 되접힘부의 개방에 의해 형성되는 만곡부가 비뚤어진 형상으로 되지 않고, 원활하게 만곡된 기대한 대로의 형상으로 되도록 하고, 플러싱 모드에 있어서 액치환에 필요로 하는 액량이나 시간을 경감할 수 있어, 액치환 효율이 개선되는 다이어프램 펌프를 제공하는 데 있다.

청구항 1에 따른 발명은, 실린더(1) 내에서 왕복 이동 가능한 피스톤(2)에 지지되어 상기 피스톤(2)의 외주면(2e)을 따르는 내주부(3c), 상기 실린더(1)에 지지되어 상기 실린더(1)의 내주면(1r)을 따르는 외주부(3e), 및 상기 실린더(1)와 상기 피스톤(2) 사이의 통형상 공간부(13)에서 되접혀짐으로써 상기 내주부(3c)와 상기 외주부(3e)에 걸쳐 형성되는 되접힘부(3d)를 구비하여 가요성(可撓性)을 갖는 재료로 이루어지는 롤링 다이어프램(3)과, 상기 실린더(1) 내에서 상기 롤링 다이어프램(3)에 의해 구획됨과 함께, 상기 피스톤(2)의 돌출 이동으로 용적이 감소되고, 또한, 상기 피스톤(2)의 퇴입(退入) 이동으로 용적이 증대되도록 용적 변화되는 펌프실(4)을 갖는 다이어프램 펌프에 있어서,

상기 롤링 다이어프램(3)은, 상기 피스톤(2)의 돌출 이동에 의해 상기 외주부(3e)가 소실(消失)되고, 또한, 상기 되접힘부(3d)의 되접힘이 개방될 때의 자세에 상당하는 신전 자세로 제작된 것인 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 다이어프램 펌프에 있어서, 상기 롤링 다이어프램(3)은, 상기 피스톤(2)이 가장 돌출 이동된 최대 돌출 위치(f)에 있을 때에 상기 신전 자세로 되는 상태로 설정되어 있고, 상기 피스톤(2)은, 상기 최대 돌출 위치(f)와 상기 최대 돌출 위치(f)보다 상기 퇴입 이동된 위치인 흡입 위치(k)와의 사이에서 왕복 이동 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 따른 발명은, 청구항 2에 기재된 다이어프램 펌프에 있어서, 상기 피스톤(2)을, 이것이 상기 최대 돌출 위치(f)보다 상기 퇴입 이동된 위치이고, 또한 상기 흡입 위치(k)보다 상기 돌출 이동된 위치인 토출 위치(t)와, 상기 흡입 위치(k)와의 사이에서 왕복 이동시키는 것이 가능하게 구성됨과 함께, 상기 롤링 다이어프램(3)은, 상기 피스톤(2)이 상기 토출 위치(t) 및 이것으로부터 상기 흡입 위치(k)측에 있을 때는 상기 되접힘부(3d)를 갖는 되접힘 자세로 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 따른 발명은, 청구항 1에 기재된 다이어프램 펌프에 있어서, 상기 실린더(1)는, 상기 피스톤(2)을 왕복 이동 가능하게 수용하는 실린더 본체(1A)와, 상기 펌프실(4)에의 급배로(給排路)(6a, 7a)를 구비하는 실린더 헤드(1B)를 가져서 구성됨과 함께, 상기 롤링 다이어프램(3)은, 상기 외주부(3e)의 선단 측으로 이어지는 두꺼운 외주링부(3g)를 구비하고 있고,

상기 실린더 본체(1A)와 상기 실린더 헤드(1B)는, 이들 양쪽(1A, 1B) 사이에 상기 외주링부(3g)를 끼워 넣어서 연결 일체화되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 따른 발명은, 청구항 4에 기재된 다이어프램 펌프에 있어서, 상기 롤링 다이어프램(3)은, 상기 외주링부(3g)의 내주단(內周端)으로부터 지름 내측 방향으로 연장 설치되는 박막 환상(環狀)의 취출부(取出部)(3f)가 상기 외주부(3e)에 이어지는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 발명에 의하면, 롤링 다이어프램(3)이 신전 자세(도 2, 5 참조)로 제작되어 있으므로, 피스톤(2)이 그 왕복 이동 범위에서 어떠한 위치에 있어도, 되접힘부(3d)는 되접힘 자세(굴곡 자세)와 신전 자세의 자세 변경(형상 변경)이 원활하게 행해지는 상태로 유지된다.

피스톤(2)이 돌출 이동되어 신전 자세로 되면, 그것에 의해 형성되는 만곡부(10)는, 도 14에 나타나는 비뚤어진 형상으로 되는 일이 없이, 내주부(3c)와 외주링부(3g)를 매끄럽게 잇는 만곡부(10)를 갖는 기대한 대로의 신전 자세의 롤링 다이어프램(3)이 된다. 따라서, 되접힘부(3d)에 체류되어 있는 액체가 돌출 이동 방향으로 흐르려고 하는 것을 방해하는 요소(각부(41)나 역굽힘부(42), 볼록부(43) 등)가 없고, 원활하게 배출시키는 것이 가능해진다.

그 결과, 롤링 다이어프램(3)을, 피스톤(2)을 가능한 한, 돌출 이동시킴으로써 신전 자세로 될 때에, 되접힘부(3d)의 개방에 의해 형성되는 만곡부(10)가 비뚤어진 형상으로 되지 않고, 원활하게 만곡된 기대한 대로의 형상으로 되도록 하고, 플러싱 모드에 있어서 액치환에 필요로 하는 액량이나 시간을 경감할 수 있어, 액치환 효율이 개선되는 다이어프램 펌프(P)를 제공할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 피스톤(2)을, 롤링 다이어프램(3)이 신전 자세로 되는 최대 돌출 위치(f)와 되접힘 자세로 되는 흡입 위치(k) 사이에서 왕복 이동시킬 수 있으므로, 전술한 작용에 의해, 액치환 시에 있어서 세정 효율 및 액치환 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 액이송 시에 있어서 액고임 현상에 기인하는 문제를 억제할 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 피스톤(2)을, 롤링 다이어프램(3)이 모두 되접힘 자세로 되는 토출 위치(t)와 흡입 위치(k) 사이에서도 왕복 이동시킬 수 있고, 액치환 시에는, 피스톤(2)을 최대 돌출 위치(f)와 흡입 위치(k) 사이에서 왕복 이동시키고(플러싱 모드로 동작시키고), 액이송 시에는, 피스톤(2)을 토출 위치(t)와 흡입 위치(k) 사이에서 왕복 이동시키는(통상 모드로 동작시키는) 것이 가능하다.

여기서, 통상 모드에 있어서는, 롤링 다이어프램(3)에 되접힘부(3d)가 형성되는 되접힘 자세가 유지된 상태로 펌핑 동작이 실시되어, 롤링 다이어프램(3)(특히, 막상의 부분)의 단면(斷面) 형상이 일정하게 유지되므로, 각 회(回)의 펌핑 동작 중에서 이송되는 액의 유량을 일정하게 유지할 수 있다.

청구항 4의 발명에 의하면, 실린더(1)의 구성요소인 실린더 본체(1A)와 실린더 헤드(1B)의 연결 구조를 이용하여, 롤링 다이어프램(3)의 외주링부(3g)를 지지시킬 수 있으므로, 구조가 보다 합리적인 다이어프램 펌프(P)를 제공할 수 있다.

또한, 청구항 5와 같이, 외주링부(3g)의 내주단으로부터 지름 내측 방향으로 연장 설치되는 박막 환상의 취출부(3f)가 외주부(3e)에 이어지는 구성으로 하면, 박막부(u)에 있어서의 되접힘부(3d)와 만곡부(10)의 형상 변형이 보다 부드럽게 행해지게 되고, 되접힘 자세 및 신전 자세의 양쪽을 안정적으로 형성시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 다이어프램 펌프의 구조를 나타내는 일부 절결된 측면도.
도 2는 자유 상태의 롤링 다이어프램을 나타내는 일부 절결된 측면도.
도 3은 피스톤이 흡입 위치에 있을 때의 펌프 주요부의 단면도.
도 4는 피스톤이 토출 위치에 있을 때의 펌프 주요부의 단면도.
도 5는 피스톤이 최대 돌출 위치에 있을 때의 펌프 주요부의 단면도.
도 6은 통상 모드에서의 펌프 주요부를 나타낸 것으로, (a)는 기동(起動)에 따라 피스톤이 토출 위치로 복귀되었을 때의 단면도, (b)는 흡입 공정을 종료하여 피스톤이 흡입 위치에 있을 때의 단면도.
도 7은 통상 모드에서의 펌프 주요부를 나타낸 것으로, (a)는 토출 공정을 종료하여 피스톤이 토출 위치에 있을 때의 단면도, (b)는 색백(sack back) 공정을 종료하여 피스톤이 색백 위치에 있을 때의 단면도.
도 8은 통상 모드에서의 펌프 주요부를 나타낸 것으로, (a)는 색백 위치로부터 피스톤이 토출 위치로 복귀되었을 때의 단면도, (b)는 흡입 공정을 종료하여 피스톤이 흡입 위치에 있을 때의 단면도.
도 9는 플러싱 모드에서의 펌프 주요부를 나타낸 것으로, (a)는 기동에 따라 피스톤이 토출 위치로 복귀되었을 때의 단면도, (b)는 과(過)토출 공정을 종료하여 피스톤이 최대 돌출 위치에 있을 때의 단면도.
도 10은 플러싱 모드에서의 펌프 주요부를 나타낸 것으로, (a)는 전체 흡입 공정을 종료하여 피스톤이 흡입 위치에 있을 때의 단면도, (b)는 플러싱 공정을 종료하여 피스톤이 최대 돌출 위치에 있을 때의 단면도.
도 11은 다이어프램 펌프에 있어서의 액치환의 순서를 나타내는 흐름도.
도 12는 다이어프램 펌프를 이용한 액체 펌프 시스템을 나타내는 모식도.
도 13은 종래의 자유 상태의 롤링 다이어프램을 나타내는 일부 절결된 측면도.
도 14(a), (b)는 각각 종래의 부적합 예를 나타내는 펌프의 요부도(要部圖).

이하에, 본 발명에 의한 다이어프램 펌프의 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

〔실시형태 1〕

도 1에 다이어프램 펌프(P) 및 그것을 갖는 펌프장치(A)가, 그리고 도 12에 펌프장치(A)를 구비하는 액체 펌프 시스템(B)이 각각 도시되어 있다. 펌프장치(A)는, 다이어프램 펌프(롤링 다이어프램 펌프라고도 불린다)(P), 이 다이어프램 펌프(P)를 구동하는 리니어 액츄에이터(모터)(8) 등을 구비하여 구성되어 있다. 또한, 리니어 액츄에이터(8)의 내부 구조는 공지(전술한 특허문헌 1 등)되어 있으므로, 상세한 설명이나 도시는 생략한다.

20은, 피스톤 위치 검지용 결합핀, 25는 아스피레이터(aspirator, 감압 수단)(14)(도 12 참조)에 접속되는 공기흡출구이다. 이 펌프장치(A)는, 실린더(1) 내에서 왕복 이동 가능한 피스톤(2)을 리니어 액츄에이터(8)로 축심(C) 방향으로 왕복 구동함으로써, 액체를 흡입부(6)로부터 흡입하여 토출부(7)로부터 토출할 수 있다. 도 1은, 피스톤(2)이 토출 위치(t)에 위치된 상태를 나타내고 있다.

액체 펌프 시스템(B)은, 약액 탱크(15), 펌프장치(A), 필터(16), 노즐(17), 흡입측의 개폐밸브(21), 토출측의 개폐밸브(22), 흡입측 유로(26), 토출측 유로(27) 등을 가져서 구성되어 있다. 펌프장치(A)의 흡입부(6)와 약액 탱크(15)에 걸치는 흡입측 유로(26)의 도중(途中)에 흡입측의 개폐밸브(21)가 배치되고, 펌프장치(A)의 토출부(7)와 노즐(17)에 걸치는 토출측 유로(27)에는, 토출측의 개폐밸브(22)와 필터(16)가 배치되어 있다.

또한, 흡입측의 개폐밸브(21)를 구동 개폐하는 흡입측 구동기구(28), 토출측의 개폐밸브(22)를 구동 개폐하는 토출측의 구동기구(29), 및 펌프장치(A)의 각각의 구동 상태를 담당하는 제어장치(30)가 설치되어 있다. 또한, 31은 약액 등의 액체(e)의 도포 대상(액체 공급 대상)으로서의 웨이퍼이다.

다이어프램 펌프(P)는, 도 1, 도 3에 나타내는 바와 같이, 실린더(1)와, 실린더(1) 내에 왕복 이동 가능하게 수용되는 피스톤(2)과, 실린더(1)와 피스톤(2)에 걸쳐서 장치되는 롤링 다이어프램(3)과, 실린더(1) 내에서 롤링 다이어프램(3)으로 구획되어 이루어지는 펌프실(4)과, 실린더(1)에 형성되는 흡입부(6) 및 토출부(7) 등을 구비하여 구성되어 있다.

피스톤(2)은, 축심(C) 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 실린더(1)에 수용됨과 함께, 출력용 나사축(18)을 통하여 리니어 액츄에이터(8)에 연동 연결되어 있다. 그 피스톤(2)의 화살표 가 방향으로의 돌출 이동에 의해 펌프실(4)의 용적이 축소되며, 피스톤(2)의 화살표 나 방향으로의 퇴입 이동에 의해 펌프실(4)의 용적이 확대된다. 다음으로, 각 부(部)에 관하여 설명한다.

실린더(1)는, 도 1, 도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이, 리니어 액츄에이터(8)에 볼트 고정되는 실린더 본체(1A)와, 실린더 본체(1A)에 롤링 다이어프램(3)의 외주링부(3g)를 통하여 볼트 고정되는 실린더 헤드(1B)를 구비하여 구성되어 있다.

실린더 본체(1A)는, 단면 원형상의 실린더 내주면(1a)과, 실린더 내주면(1a)보다 큰 지름 및 단면적을 갖는 단면 원형상이고, 또한, 실린더 내주면(1a)의 돌출 측에 형성되는 롤링 내주면(「실린더의 내주면」의 일례)(1r)과, 이들 실린더 내주면(1a)과 롤링 내주면(1r)을 연결하는 경사 내주면(1k)을 갖고 있다. 실린더 내주면(1a)과 롤링 내주면(1r)은, 서로 공통의 축심(C)을 갖고 있다.

실린더 본체(1A)에는, 피스톤(2)과 일체로 움직이는 결합핀(20)을 삽입 통과시키는 긴 구멍(19)이 개구 형성됨과 함께, 경사 내주면(1k)에 개구되는 상기 공기흡출구(25)가 형성되어 있다. 실린더 헤드(1B)는, 펌프실(4)에 개구되어 흡입부(6)와 통하는 흡입로(급배로의 일례)(6a), 및 펌프실(4)에 개구되어 토출부(7)와 통하는 토출로(급배로의 일례)(7a)를 구비하고 있다. 흡입로(6a)와 토출로(7a)는, 축심(C) 방향의 위치 및 지름이 서로 같아지게 되는 직선관로(直線管路)로 설정되어 있다. 또한, 흡입부(6) 및 토출부(7)는, 모두 관이음 구조로서 기재되어 있지만, 그 구성에 한정되는 것은 아니다.

피스톤(2)은, 도 1, 도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이, 그 이동 방향(축심(C) 방향) 중간부에 형성되는 환상(環狀)의 패킹홈(2d)과, 그것으로부터 실린더 헤드(1B)측의 선단부(2b)와, 그 반대에서 피스톤 근원측의 기단부(2a)와, 선단부(2b)에 형성되는 나사구멍(2c) 등을 가져 실린더 내주면(1a)에 끼워 맞추는 직동(直胴) 형상의 것으로 구성되어 있다.

패킹홈(2d)에는, 불소 고무 등으로 이루어지는 Ｏ링(23)과, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지제로서 Ｏ링(23)의 외주측에 배치되는 슬리퍼 링(slipper ring)(24)이 설치되어 있다. 기단부(2a)에는, 전술한 결합핀(20)이 식설(植說)되어 있다.

롤링 다이어프램(3)은, 도 1∼도 5에 나타내는 바와 같이, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 불소 수지제로서, 나사축부(3a)와, 플랜지 머리부(3b)와, 두께가 얇은(薄肉) 내주부(3c)와, 되접힘부(3d)와, 두께가 얇은 외주부(3e)와, 박막 환상의 취출부(3f)와, 외주링부(3g)를 가져서 구성되어 있다.

나사축부(3a)는, 피스톤(2)의 나사구멍(2c)에 삽입되는 원기둥 형상의 부분이며, 그 선단에 플랜지 머리부(3b)가 형성되어 있다. 두께가 얇은 내주부(3c)는, 플랜지 머리부(3b)의 외단부(外端部)로부터 피스톤(2)의 외주면(2e)을 따르는 상태에서, 피스톤(2) 근원측으로 향하여 연장 설치되는 두께가 얇고 원통 형상의 부분이다.

롤링 다이어프램(3)의 가장 외주측에는, 축심(C) 방향으로 두께가 두꺼운(厚肉) 외주링부(3g)가 형성되어 있고, 그 외주링부(3g)의 내주단(內周端)으로부터는 박막 환상의 취출부(3f)가 지름 내측 방향으로 연장 설치되어 있다. 그 취출부(3f)에 이어서 형성되는 두께가 얇은 외주부(3e)는, 롤링 내주면(1r)을 따르는 상태에서 피스톤(2) 근원측으로 향하여 연장 설치되는 두께가 얇고 원통형의 부분이다.

두께가 얇은 내주부(3c)의 피스톤(2) 근원측 단(端)과 두께가 얇은 외주부(3e)의 피스톤(2) 근원측 단은, 실린더(1)와 피스톤(2) 사이의 통형상 공간부(13)에서 되접혀지는 두께가 얇은 되접힘부(3d)를 통하여 일체화되어 있다. 되접힘부(3d)는, 그 단면 형상이 피스톤(2) 근원측으로 향하여 볼록하게 되는 U자 형상을 나타내고 있다. 피스톤(2)의 이동에 따라 되접힘부(3d)의 형성 위치가 축심(C) 방향으로 이동함으로써, 롤링 다이어프램(3)이 원활하게 변형되고, 용적 변화되는 펌프실(4)의 기밀성(액밀성)을 유지한다고 하는 공지의 구조가 채택되어 있다.

이 롤링 다이어프램(3)은, 나사축부(3a)를 나사구멍(2c)에 삽입 및 나사 결합시킴으로써, 플랜지 머리부(3b)의 외주부가 피스톤(2)의 환상 선단면(2f)에 맞닿고, 또한, 두께가 얇은 내주부(3c)가 선단부(2b)에 밀착되어 외부에서 끼워지는 상태로, 피스톤(2)에 장착될 수 있다. 또한, 외주링부(3g)는, 실린더 본체(1A)와 실린더 헤드(1B)와의 사이에 협지되는 상태로 실린더(1)에 일체적으로 장착되어 있다.

이상에 의해, 다이어프램 펌프(P)로서 조립된 상태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 펌프실(4)은, 실린더 헤드(1B)와 롤링 다이어프램(3)으로 둘러싸여 이루어지는 공간 부분이며, 롤링 다이어프램(3)의 배면측(피스톤(2) 근원측)에는, 롤링 다이어프램(3)과 피스톤(2)과 실린더 본체(1A)로 둘러싸이고, 또한, 상기 공기흡출구(25)에 연통되는 링형상의 감압실(5)이 형성되어 있다.

실린더 본체(1A)와 외주링부(3g)와의 접합면 사이에는, 불소 고무 등으로 이루어지는 Ｏ링(9)이 설치되어 있고, 실린더 헤드(1B)와 외주링부(3g)와의 접합면 사이는, 실린더 헤드(1B)에 형성되어 있는 립씰(lip seal)부(도시 생략)를 외주링부(3g)의 표면에 압압함으로써 씰링되어 있다.

그리고, 도 3, 도 6(b), 8(b), 및 도 10(a)은, 피스톤(2)이 가장 피스톤(2) 근원측(리니어 액츄에이터(8)측)으로 이동된 위치, 즉 흡입 위치(k)에 있을 때의 다이어프램 펌프(P)의 주요부를 나타내고 있고, 축심(C) 방향에서 플랜지 머리부(3b)의 선단과 실린더 본체(1A)의 선단이 거의 같은 면으로 되는 상태로 설정되어 있다. 그리고, 피스톤(2)이 흡입 위치(k)에 있을 때는, 롤링 내주면(1r)을 따르는 두께가 얇은 외주부(3e)는 축심(C) 방향의 길이가 비교적 길어져 있고, 또한, 외주면(2e)을 따르는 두께가 얇은 내주부(3c)는 축심(C) 방향의 길이가 비교적 짧아져 있다.

또한, 흡입 위치(k)는, 반드시, 피스톤(2)이 가장 피스톤(2) 근원측으로 이동된 위치가 아니어도 좋고, 그것보다 앞의 위치이어도 좋다.

도 1, 도 4, 도 6(a), 도 7(a), 도 8(a), 도 9(a)는, 피스톤(2)이 흡입 위치(k)로부터 어느 정도 화살표 가 방향으로 이격된 토출 위치(t)에 있을 때를 나타내고 있다. 여기서, 토출 위치(t)는, 축심(C) 방향에 있어서, 플랜지 머리부(3b)의 선단이, 펌프실(4)에 형성되어 있는 흡입로(6a) 및 토출로(7a)의 개구 구멍의 피스톤(2) 근원측 둘레 가장자리에 도달되는 위치에 설정되어 있다.

피스톤(2)이 토출 위치(t)에 있을 때는, 롤링 내주면(1r)을 따르는 두께가 얇은 외주부(3e)는 축심(C) 방향의 길이가 비교적 짧아(흡입 위치(k) 때보다 짧아)져 있고, 또한, 외주면(2e)을 따르는 두께가 얇은 내주부(3c)는 축심(C) 방향의 길이가 비교적 길어(흡입 위치(k) 때보다 길어)져 있다.

그리고, 도 5, 도 9(b), 도 10(b)은, 피스톤(2)이 가장 돌출 이동된 최대 돌출 위치(플러싱 위치)(f)에 있을 때를 나타내고 있고, 플랜지 머리부(3b)의 선단은 실린더 헤드(1B)의 내면(12)에 맞닿을 만큼 가까워져, 펌프실(4)의 용적이 최소가 되도록 설정되어 있다. 이 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)에 있을 때는, 두께가 얇은 내주부(3c)의 축심(C) 방향의 길이가 더 길어(토출 위치(t) 때보다 길어)지고, 되접힘부(3d) 및 두께가 얇은 외주부(3e)가 소실되어(형성되지 않게 되어), 대신에 만곡부(10)가 형성되는 상태로 되어 있다.

이 만곡부(10)는, 취출부(3f), 외주부(3e), 및 되접힘부(3d)〔이들 3개(3f, 3e, 3d)는, 피스톤(2)이 흡입 위치(k)나 토출 위치(t) 등에 있을 때 형성된다〕는, 펌프실(4)측의 방향(화살표 가 방향)으로 외주링부(3g)로부터 매끄럽게 이어지는 만곡면에서 단일의 단면(斷面) 형상을 나타내도록 변형됨으로써 형성되어 있다.

즉, 롤링 다이어프램(3)은, 피스톤(2)의 돌출 이동에 따라 내주부(3c)가 뻗어서 되접힘부(3d)의 위치도 펌프실(4) 측으로 이동되도록 변형되므로, 피스톤(2)이 토출 위치(t)를 넘어 돌출 이동되면, 되접힘부(3d)가 한층 더 펌프실(4)측으로의 이동에 의해 결국은 외주부(3e)가 소실되는 상태가 나타난다.

그리고, 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)에 도달되면, 롤링 다이어프램(3)은, 피스톤(2) 근원측으로 90도 방향 변경되는 자세에 있던 취출부(3f)가 바로 지름 내측으로 향하는 자세가 되어, 외주부(3e)나 되접힘부(3d) 대신에 만곡부(10)가 나타나는 자세로 변화된다. 즉, 롤링 다이어프램(3)은, 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)에 도달되면, 외주부(3e)나 되접힘부(3d)를 갖는 되접힘 자세(도 3, 4를 참조)로부터, 곧바로 지름 내측으로 향하는 취출부(3f)나 만곡부(10)를 갖는 신전 자세(도 2,5를 참조)로 변화되는 것이다.

외주링부(3g)의 내주단으로부터 지름 내측으로 향하도록 형성되어 있는 취출부(3f)는, 롤링 다이어프램(3)이 되접힘 자세일 때에는, 90도 방향 변경되는 자세가 되어, 외주링부(3g)의 내주단과 외주부(3e)를 매끄럽게 잇도록 되어, 박막부(u)에 굴곡 부분이 생기는 일이 없이, 원활하게 형상 변화될 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 다이어프램 펌프(P)의 구동 방법에 관하여 설명한다. 여기에서는, 약액을 흡입하여 토출하는 통상의 구동 방식(통상 토출 시)을 통상 모드, 그리고, 약액을 치환할 때에 실행되는 구동 방식을 플러싱 모드로 각각 부르는 것으로 한다.

〔구동 형태 1〕(통상 모드)

통상 모드에 있어서는, 먼저, 통상 모드 지령(펌프장치(A)의 기동 등 포함)에 의해, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 피스톤(2)이 토출 위치(t)로 이동(또는 유지)되는 원점복귀 공정이 행해진다.

원점복귀 공정의 다음은, 피스톤(2)이 퇴입 이동되어 펌프실(4)의 용적을 확대시키는 흡입 공정이 행해진다. 도 6(b)은, 피스톤(2)이 화살표 나 방향으로 퇴입 이동되어 흡입 위치(k)에 위치되는 상태, 즉, 흡입 공정의 종료 상태를 나타내고 있다. 이 때, 흡입측의 개폐밸브(21)는 열린 상태이고, 토출측의 개폐밸브(22)는 닫힌 상태이다. 이 흡입 공정에 의해, 화살표 다로 나타내는 바와 같이, 흡입부(6)로부터 약액이 펌프실(4)에 흡입된다.

흡입 공정이 종료되면, 피스톤(2)이 돌출 이동되어 펌프실(4)의 용적을 축소하는 토출 공정이 행해진다. 도 7(a)은, 피스톤(2)이 화살표 가 방향으로 돌출 이동되어 토출 위치(t)에 위치되는 상태, 즉, 토출 공정의 종료 상태를 나타내고 있다. 이 때, 흡입측의 개폐밸브(21)는 닫힌 상태이고, 토출측의 개폐밸브(22)는 열린 상태이다. 이 토출 공정에 의해, 화살표 라로 나타내는 바와 같이, 펌프실(4)에 있는 약액은 토출부(7)로부터 토출되어 간다.

토출 공정이 종료되면, 토출 위치(t)에 있는 피스톤(2)을 화살표 나 방향으로 약간 퇴입 이동시키는 색백 공정이 행해진다. 도 7(b)은, 피스톤(2)이 화살표 나 방향으로 퇴입 이동되어 색백 위치(s)에 위치되는 상태, 즉, 색백 공정의 종료 상태를 나타내고 있다. 또한, 색백 공정이란, 노즐(17)(도 12 참조)로부터 약액(e)의 액떨어짐을 방지하기 위해서, 토출측 유로(27)의 약액을 순간적으로 흡입〔도 7(b)의 화살표 마 참조〕한다고 하는 공지의 공정이다.

색백 공정이 종료되면, 피스톤(2)이 돌출 이동되어 토출 위치(t)로 복귀되는 제2 원점복귀 공정이 행해진다. 도 8(a)은, 색백 위치(s)로부터 돌출 이동된 피스톤(2)이 토출 위치(t)로 복귀된 상태, 즉, 제2 원점복귀 공정의 종료 상태를 나타내고 있다.

제2 원점복귀 공정이 종료되면, 피스톤(2)이 퇴입 이동되어 펌프실(4)의 용적을 확대시키는 흡입 공정이 행해진다. 이 흡입 공정에서는, 흡입측의 개폐밸브(21)는 열린 상태이고, 토출측의 개폐밸브(22)는 닫힌 상태이며, 흡입로(6a)로부터 펌프실(4)에 액체가 흡입된다〔도 8(b)의 화살표 바 참조〕. 도 8(b)은, 피스톤(2)이 화살표 나 방향으로 퇴입 이동되어 흡입 위치(k)에 위치된 흡입 공정의 종료 상태를 나타내고 있다.

통상 모드에 있어서는, 기동 직후의 1회째에는 도 6(a)∼도 8(b)에 나타나는 일련의 동작, 즉, 원점복귀 공정→흡입 공정→토출 공정→색백 공정→제2 원점복귀 공정→흡입 공정이 이 순서로 행해진다. 그 다음(2번째 이후)은, 도 7(a)∼도 8(b)에 나타나는 동작, 즉, 토출 공정→색백 공정→제2 원점복귀 공정→흡입 공정이 이 순서로 행해진다.

약액을 웨이퍼 등에 계속 공급할 때에는, 도 6(b)와 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 흡입 공정과 토출 공정에 의한 펌핑 동작만을 반복하여 실행되도록 해도 좋다. 또한, 이들 일련의 작용의 설명상, 도 6(b)와 도 8(b)을 개별적으로 나타내고 있지만, 도면으로서는 같은 것이다.

이와 같이, 통상 모드에 있어서, 흡입 공정→토출 공정에 있어서는, 롤링 다이어프램(3)에 되접힘부(3d)가 형성되는 되접힘 자세로 유지된 상태에서 펌핑 동작이 실행되어, 롤링 다이어프램(3)(특히, 막 형상의 부분)의 단면 형상이 일정하게 유지되므로, 각 회의 펌핑 동작 중에 있어서 이송되는 액의 유량을 일정하게 유지할 수 있다.

〔구동 형태 2〕(플러싱 모드)

플러싱 모드는, 펌핑 대상이 되는 액체를 치환하는 경우에 실행되는 구동 방식이다. 예를 들면, 다이어프램 펌프(P)에 있어서 이송되는 액체를 약액(A)으로부터 약액(B)로 치환하는 경우, 도 11에 나타내는 흐름도와 같이 액치환이 행해진다.

먼저, 흡입측 유로(26)를 약액(A)이 들어간 탱크로부터 제거한다. 그리고, 약액(A)을 대부분 다 토출시켜 약액(A)이 거의 없어질 때까지, 공기를 흡입하여 토출하는 펌핑 동작(소위, 펌프질)을 계속하여 실행하는 「(1) 약액(A) 축출」이 행해진다.

이 펌프질에서는, 펌프실(4) 내에 잔존되어 있는 약액(A)이 공기에 섞여서 물보라처럼 토출되어, 펌프실(4)로부터 축출된다.

다음으로, 흡입측 유로(26)를 세정액(A)이 들어간 탱크에 접속하고, 펌프실(4) 내에 세정액(A)을 도입할 수 있는 상태로 전환하는 「(2) 세정액(A)으로 액치환」이 행해진다.

다음으로, 세정액(A)을 흡입하여 펌프실(4) 내에 충전하고, 세정액(A)이 펌프실(4) 내의 각 부(部)에 배어질 때까지(예를 들면, 5분 정도) 방치하는 「(3) 세정액(A) 충전 후 방치」가 행해진다.

다음으로, 흡입측 유로(26)를 세정액(A)이 들어간 탱크로부터 제거한다. 그리고, 세정액(A)을 대부분 다 토출시켜 세정액(A)이 거의 없어질 때까지, 공기를 흡입하여 토출하는 펌핑 동작(이른바 펌프질)을 계속하여 실행하는 「(4) 세정액(A) 축출」이 행해진다.

다음으로, 흡입측 유로(26)를 약액(B)이 들어간 탱크에 접속하고, 펌프실(4) 내에 약액(B)을 도입할 수 있는 상태로 전환하는 「(5) 약액(B)으로 액치환」이 행해진다.

다음으로, 약액(B)을 흡입하여 펌프실(4) 내에 충전하고, 약액(B)이 펌프실(4) 내의 각 부에 배어질 때까지(예를 들면, 5분 정도) 방치하는 「(6) 약액(B) 충전 후 방치」가 행해진다.

이러한 공정을 거쳐, 펌핑 대상의 액체가 약액(A)으로부터 약액(B)으로 치환되고, 그 후는, 전술한 통상 모드로 다이어프램 펌프(P)를 구동함으로써, 약액(B)이 웨이퍼 등에 공급된다.

또한, 「(3) 세정액(A) 충전 후 방치」의 공정과 「(4) 세정액(A) 축출」의 공정 사이에, 세정액(A)을 흡입하여 토출하는 처리를 수회 행하여, 아직 펌프실(4) 내에 잔존되어 있을 가능성이 있는 약액(A)을 씻겨내도록 해도 좋다. 또한, 약액(B)으로 치환 후, 통상 모드로 다이어프램 펌프(P)를 구동할 때에, 시작으로부터의 수회는, 토출되는 약액(B)을 웨이퍼 등에 공급하지 않고 버리는 처리를 행하여, 보다 완전할 때까지의 액치환을 행한다고 하는 것도 가능하다.

전술한 플러싱 모드로 다이어프램 펌프(P)를 구동함으로써, 후술하는 이유로부터, 액치환에 필요로 하는 시간 및 액량을 경감할 수 있다.

그리고, 플러싱 모드에 있어서는, 전술한 「(1) 약액(A) 축출」의 공정과 「(4) 세정액(A) 축출」의 공정에서는, 피스톤(2)을 다음과 같이 동작시킨다. 먼저, 플러싱 모드 지령에 의해, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 피스톤(2)이 토출 위치(t)로 이동(또는 유지)되는 원점복귀 공정이 행해진다.

원점복귀 공정의 다음은, 토출 위치(t)에 있는 피스톤(2)이 돌출 이동되어 펌프실(4)의 용적을 더 축소시키는 과토출 공정이 행해진다. 도 9(b)는, 피스톤(2)이 화살표 가 방향으로 가장(가능한 한) 돌출 이동되어 최대 토출 위치(플러싱위치)(f)에 위치되는 상태, 즉, 과토출 공정의 종료 상태를 나타내고 있다. 이 때, 흡입측의 개폐밸브(21)는 닫힌 상태이고, 토출측의 개폐밸브(22)는 열린 상태이다. 이 과토출 공정에 의해, 화살표 사로 나타내는 바와 같이, 펌프실(4)에 있는 약액(또는 세정액)의 대부분(거의 전부)이 토출부(7)로부터 토출되어 간다.

과토출 공정의 다음은, 최대 돌출 위치(f)에 있는 피스톤(2)이 퇴입 이동되어 펌프실(4)의 용적을 확대시키는 전체 흡입 공정이 행해진다. 도 10(a)은, 피스톤(2)이 화살표 나 방향으로 퇴입 이동되어 흡입 위치(k)에 위치되는 상태, 즉, 전체 흡입 공정의 종료 상태를 나타내고 있다. 이 때, 흡입측의 개폐밸브(21)는 열린 상태이고, 토출측의 개폐밸브(22)는 닫힌 상태이다. 이 전체 흡입 공정에 의해, 흡입부(6)로부터 약액(또는 세정액)이 펌프실(4)에 흡입되는〔도 10(a)의 화살표 아 참조〕. 이 전체 흡입 공정에 의한 흡입량은, 전술한 통상 모드에서의 흡입 공정에 의한 흡입량보다 명확히 많다.

전체 흡입 공정의 다음은, 흡입 위치(k)에 있는 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)까지 돌출 이동되고, 펌프실(4)의 용적을 축소시키는 플러싱 공정이 행해진다. 도 10(b)은, 화살표 가 방향으로 가장(가능한 한) 돌출 이동되어 최대 돌출 위치(플러싱위치)(f)에 위치되는 상태, 즉, 플러싱 공정의 종료 상태를 나타내고 있다. 이 때, 흡입측의 개폐밸브(21)는 닫힌 상태이고, 토출측의 개폐밸브(22)는 열린 상태이다.

이 플러싱 공정에서는, 피스톤(2)이 흡입 위치(k)에 있어서 용적 최대로 되어 있는 펌프실(4)을, 피스톤(2)의 최대 돌출 위치(f)로의 돌출 이동에 의해 한번에 용적 최소로 되는 것이고, 펌프실(4)에 충전되어 있는 약액(또는 세정액)을 거의 전부 배출시키는 것이 가능하다〔도 10(b)의 화살표 아 참조〕.

이 플러싱 모드에 있어서의 「(1) 약액(A) 축출」의 공정과 「(4) 세정액(A) 축출」의 공정에서는, 기동 직후의 1회째는 도 9(a)∼도 10(b)에 나타나는 일련의 동작, 즉, 원점복귀 공정→과토출 공정→전체 흡입 공정→플러싱 공정이 이 순서로 행해진다. 그 후(2번째 이후)는, 도 10(a)∼도 10(b)에 나타나는 동작, 즉, 전체 흡입 공정→플러싱 공정이 이 순서로 행해진다.

다음으로, 롤링 다이어프램(3)의 제작 방법이나, 액치환 시에 있어서의 종래의 문제가 해소되는 이유의 상세(詳細)에 관하여 설명한다.

종래의 롤링 다이어프램(3)은, 예를 들면 피스톤(2)이 토출 위치(t)에 있을 때 상당하는 자세, 즉, 도 13에 나타내는 바와 같이, 플랜지 머리부(3b)와 외주링부(3g) 사이의 두께가 얇은 부분인 박막부(u)에 되접힘부(3d) 및 외주부(3e)가 형성되어 있는 되접힘 자세로 제작되어 있었다.

이 경우에, 불소 수지 등의 가요성을 갖는 재료제인 롤링 다이어프램(3)은, 피스톤(2)이 토출 위치(t)와 흡입 위치(k) 사이에서 왕복 이동되는 상태이면, 바꿔말하면 되접힘부(3d)를 갖는 상태이면, 박막부(u)는 원활하게 변형된다.

그러나, 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)로 돌출 이동되면, 원래 있던 되접힘부(3d) 부근에, 도 14에 나타내는 바와 같이, 각부(41)나 역굽힘부(42), 볼록부(43) 등이 생겨 버리는 문제가 있었다.

전술한 문제에 대하여 요인을 예의(銳意) 추구(追究)한 결과, 종래에 있어서의 문제는, 롤링 다이어프램(3)의 제작시의 자세에 1개의 요인이 있다는 것을 알았다. 즉, 종래의 박막부(u)는, 가요성을 갖는 재료제이라고는 해도, 적지 않게, 도 13에 나타내는 되접힘 자세의 형상으로 복귀되려고 하는 제작 성향(굽힙 성향)이 부여되어 있었기 때문에, 그것이 영향을 주어서, 원래 있던 되접힘부(3d) 부근에 각부(41)나 역굽힘부(42), 볼록부(43) 등이 생겨 버린다는 것을 알았다. 따라서, 본 발명에 의한 다이어프램 펌프(P)는, 롤링 다이어프램(3)을, 피스톤(2)의 돌출 이동에 의해 외주부(3e)가 소실되고, 또한, 되접힘부(3d)의 되접힘이 개방될 때의 자세, 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)에 있을 때의 자세인 신전 자세(도 2 참조)로 제작하는 것을 특징으로 한 것이다.

더욱이, 롤링 다이어프램(3)은, 피스톤(2)이 가장 돌출 이동된 상태(피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)에 있는 상태)에 있어서 신전 자세가 되도록 설정되어 있다.

전술한 바와 같이, 도 2에 나타내는, 신전 자세에 있는 롤링 다이어프램(3)에 있어서는, 되접힘부(3d) 및 두께가 얇은 외주부(3e)가 형성되지 않게 되는 대신에, 완만하고 원활한 만곡 단면 형상을 나타내는 만곡부(10)가 형성되어 있다. 따라서, 롤링 다이어프램(3)은, 두께가 얇은 내주부(3c)와 외주링부(3g) 사이의 부분이, 원활하게 형상 변화되는 만곡부(10)에 형성되는 상태로 제작되어 있다. 또한, 11은 피스톤(2)에 나사 결합되기 위한 수나사이다.

롤링 다이어프램(3)은 불소 수지제 등의 가요성을 갖는 재료제이므로, 박막부(u)는 용이하게 복귀 변형될 수 있다. 왜냐하면, 되접힘부(3d) 및 외주부(3e)가 출현되는 박막부(u)의 되접힘 자세(도 3,4 참조)는, 제작시에 출현되어 있는 만곡부(10)의 구부려짐을 더 심하게 하는 방향으로의 변형이며, 같은 방향으로 구부려짐으로써 원활하게 변형시킬 수 있기 때문이다.

이 도 2에 나타내는 신전 자세는, 피스톤(2)의 전체 이동 영역에 있어서의 한쪽의 종단(終端)(최대 돌출 위치(f))일 때의 것이며, 만곡부(10)에 제작 성향(굽힘 성향)이 약간 부여되어 있었다고 해도, 만곡부(10)를 그 곡선 방향과는 반대측으로 굽힘 변형시킬 일은 없기 때문에, 그 제작 성향에 의해 비뚤어진 단면 형상으로 될 우려도 없다.

따라서, 신전 자세(도 2,5 참조)로 제작된 롤링 다이어프램(3)을 갖는 본 발명의 다이어프램 펌프(P)에 있어서는, 피스톤(2)이, 흡입 위치(k), 토출 위치(t), 최대 돌출 위치(f)를 포함하는 어떠한 위치에 있어도, 박막부(u)는 되접힘 자세나 신전 자세 등의 단면 형상이 원활하게 변형(변화)되는 상태로 유지된다.

특히, 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)로 이동되어도, 박막부(u)는, 도 14에 나타나는 비뚤어진 형상이 되는 일이 없이, 원활하게 만곡 변형되는 만곡부(10)를 갖는다고 하는, 기대한 대로의 신전 자세의 롤링 다이어프램(3)이 된다. 따라서, 되접힘부(3d)에 체류되어 있는 약액이 돌출 이동 방향으로 흐르려고 하는 것을 방해하는 요소(각부(41)나 역굽힘부(42), 볼록부(43) 등)가 없고, 원활하게 배출시키는 것이 가능해진다.

이와 같이 개선된 다이어프램 펌프(P) 이기 때문에, 전술한 플러싱 모드에 있어서는, 롤링 다이어프램(3)은, 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)로 돌출 이동되었을 때는, 그 박막부(u)가 원활하게 형상 변화되어 매끄러운 만곡부(10)를 갖는 기대한 대로의 신전 자세로 형성되어 있다.

그 결과, 플러싱 모드로 구동했을 때에, 액치환에 필요로 하는 액량이나 시간을 경감할 수 있어, 액치환 효율이 개선되는 다이어프램 펌프(P)를 제공하는 데에 성공하고 있다. 즉, 도 11에 나타내는 흐름도의 (1) 약액(A) 축출의 공정에 있어서, 피스톤(2)이 최대 돌출 위치(f)로 돌출 이동되었을 때에, 되접힘부(3d)의 개방에 의해 형성되는 만곡부(10)가 비뚤어진 형상으로 되지 않기 때문에, 액고임 부위가 생기기 어려워져, 약액(A)이 펌프실(4)로부터 신속하게 축출된다. 마찬가지로, (4) 세정액(A) 축출의 공정에 있어서도, 세정액(A)이 펌프실(4)로부터 신속하게 축출된다. 따라서, 이러한 공정에 필요로 하는 액량이나 시간을 삭감할 수 있다. 또한, (3) 세정액(A) 충전 후 방치의 공정에 있어서, 만곡부(10)의 형상이 매끄러운 형상으로 되어 있으므로, 펌프실(4) 내에 충전된 세정액(A)이 신속하게 만곡부(10)에 배어진다. 마찬가지로, (6) 약액(B) 충전 후 방치의 공정에 있어서도, 펌프실(4) 내에 충전된 약액(B)이 신속하게 만곡부(10)에 배어진다. 따라서, 이들 공정에 있어서의 시간을 삭감할 수 있다.

따라서, 액치환 시에 있어 세정 효율 및 액치환 효율을 향상시킬 수 있다.

〔다른 실시형태〕

전술한 실시형태 1에 있어서는, 토출 위치(t)는 최대 돌출 위치(플러싱위치)(f)보다 피스톤(2) 근원측으로 이동된 위치로 설정되어 있었지만, 토출 위치(t)는 최대 돌출 위치(f)와 같은 위치이어도 좋다. 즉, 피스톤(2)이 토출 위치(t)(=최대 돌출 위치(f))에 도달되면, 롤링 다이어프램(3)이 신전 자세로 되도록 해도 좋다.

이 다른 실시형태에 있어서, 다이어프램 펌프(P)를 통상 모드로 구동하면, 피스톤(2)은, 화살표 가 방향으로 가장(가능한 한) 돌출 이동된 토출 위치(t)(=최대 돌출 위치(f))와 흡입 위치(k) 사이에서 왕복 이동한다. 그리고, 피스톤(2)이 토출 위치(t)로 돌출 이동되었을 때에, 되접힘부(3d)의 개방에 의해 형성되는 만곡부(10)가 비뚤어진 형상으로 되지 않기 때문에, 액고임 부위가 생기기 어려워져, 약액이 응집되어 고화(固化)되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 액이송 시에 있어 액고임 현상에 기인하는 문제를 억제할 수 있다.

또한, 전술한 설명에 있어서, 「제작」이란, 깎아내기에 의해 만드는 것이나, 성형(형(型)성형)에 의해 만드는 것을 포함한 개념이다.

1 : 실린더
1A : 실린더 본체
1B : 실린더 헤드
1r : 실린더의 내주면
2 : 피스톤
2e : 피스톤의 외주면
3 : 롤링 다이어프램
3c : 내주부
3d : 되접힘부
3e : 외주부
3f : 취출부
3g : 외주링부
4 : 펌프실
6a, 7a : 급배로
13 : 통형상 공간부
f : 최대 돌출 위치
k : 흡입 위치
t : 토출 위치

Claims

실린더 내에서 왕복 이동 가능한 피스톤에 지지되어 상기 피스톤의 외주면을 따르는 내주부, 상기 실린더에 지지되어 상기 실린더의 내주면을 따르는 외주부, 및 상기 실린더와 상기 피스톤 사이의 통형상 공간부에서 되접혀짐으로써 상기 내주부와 상기 외주부에 걸쳐 형성되는 되접힘부를 구비하여 가요성을 갖는 재료로 이루어지는 롤링 다이어프램과, 상기 실린더 내에서 상기 롤링 다이어프램에 의해 구획됨과 함께, 상기 피스톤의 돌출 이동으로 용적이 감소되고, 또한, 상기 피스톤의 퇴입(退入) 이동으로 용적이 증대되도록 용적 변화되는 펌프실을 갖는 다이어프램 펌프로서,
상기 롤링 다이어프램은, 상기 피스톤의 돌출 이동에 의해 상기 외주부가 소실되고, 또한, 상기 되접힘부의 되접힘이 개방될 때의 자세에 상당하는 신전(伸展) 자세로 제작된 것인 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,
상기 롤링 다이어프램은, 상기 피스톤이 가장 돌출 이동된 최대 돌출 위치에 있을 때에 상기 신전 자세로 되는 상태로 설정되어 있고, 상기 피스톤은, 상기 최대 돌출 위치와 상기 최대 돌출 위치보다 상기 퇴입 이동된 위치인 흡입 위치 사이에서 왕복 이동 가능하게 구성되어 있는 다이어프램 펌프.
제2항에 있어서,
상기 피스톤을, 이것이 상기 최대 돌출 위치보다 상기 퇴입 이동된 위치이고, 또한 상기 흡입 위치보다 상기 돌출 이동된 위치인 토출 위치와, 상기 흡입 위치 사이에서 왕복 이동시키는 것이 가능하게 구성됨과 함께, 상기 롤링 다이어프램은, 상기 피스톤이 상기 토출 위치 및 이것으로부터 상기 흡입 위치 측에 있을 때는 상기 되접힘부를 갖는 되접힘 자세로 유지되어 있는 다이어프램 펌프.
제1항에 있어서,
상기 실린더는, 상기 피스톤을 왕복 이동 가능하게 수용하는 실린더 본체와, 상기 펌프실에의 급배로(給排路)를 구비하는 실린더 헤드를 가져서 구성됨과 함께, 상기 롤링 다이어프램은, 상기 외주부의 선단 측으로 이어지는 두꺼운 외주링부를 구비하고 있고,
상기 실린더 본체와 상기 실린더 헤드는, 이들 양쪽 사이에 상기 외주링부를 끼워 넣어 연결 일체화되어 있는 다이어프램 펌프.
제4항에 있어서,
상기 롤링 다이어프램은, 상기 외주링부의 내주단(內周端)으로부터 지름 내측 방향으로 연장 설치되는 박막 환상(環狀)의 취출부(取出部)가 상기 외주부에 이어지는 구성으로 되어 있는 다이어프램 펌프.