TW201326556A

TW201326556A - 隔膜泵

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Publication number: TW201326556A
Application number: TW101138079A
Authority: TW
Inventors: Kazukiyo Teshima; Mitsuo Mori; Motoaki Naruo
Original assignee: Nippon Pillar Packing
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2013-07-01
Also published as: JP5873687B2; EP2775143A4; WO2013065423A1; US9599222B2; EP2775143B1; KR20140056373A; EP2775143A1; US20150300491A1; CN103906924A; TWI544150B; JP2013096313A

Abstract

本發明要提供一種隔膜泵，當使活塞儘可能突出移動而讓滾動隔膜成為伸展姿勢時，因折返部的開放所形成的彎曲部不會成為歪斜的形狀，而成為滑順地彎曲的如預期的形狀，能夠使沖洗模式的液體置換所需要的液量或時間減少，而改善液體置換效率。因此，本發明的隔膜泵，具備有含氟樹脂製的滾動隔膜(3)、以及在汽缸(1)內以滾動隔膜(3)分隔的泵室(4)；該滾動隔膜(3)，具備有：沿著活塞(2)的外周面(2e)的內周部(3c)、沿著汽缸(1)的內周面(1r)的外周部(3e)、以及在汽缸(1)與活塞(2)之間的筒狀空間部(13)折返所形成的折返部(3d)；滾動隔膜(3)製作成伸展姿勢，該伸展姿勢相當於：藉由活塞(2)的突出移動而讓外周部(3e)消失且將折返部(3d)的折返開放時的姿勢。

Description

隔膜泵

本發明是關於具備有滾動隔膜的隔膜泵，詳細來說，是關於在半導體、液晶、有機EL、太陽電池、LED等的製程，塗佈藥液時或調和藥液時適合使用的隔膜泵。

作為這種隔膜泵，已知有在專利文獻1揭示的泵裝置(滾動隔膜泵)。該滾動隔膜泵，其構造具有：汽缸、活塞、滾動隔膜、在汽缸內藉由滾動隔膜所分隔，且藉由活塞的移動讓容積變化的泵室、以及在滾動隔膜的背面側以汽缸與滾動隔膜所包圍而形成的減壓室。

上述滾動隔膜，具有：被活塞支承的內周部、以及經過活塞外周的折返部而被汽缸支承的外周部。

在這種隔膜泵，在平常的驅動模式，是藉由在活塞最退入移動的吸入位置(參考上述專利文獻1的第3圖)、與突出移動的吐出位置(參考上述專利文獻1的第4圖)之間的往復移動，來進行將流體吸入而吐出的泵送動作。

在隔膜泵，當將藥液等的液體進行置換的液體置換時，往往會進行沖洗模式這樣的操作方法。沖洗模式，為了將位於泵室的液體完全排出，而使活塞位於儘可能突出側而使其突出移動至最大突出位置。

在上述沖洗模式，由於使活塞最大極限地突出移動至最大突出位置，所以在滾動隔膜的前端側形成的折返部，從剖面U字型的折返姿勢(彎曲姿勢)變化成拉伸而伸展的伸展姿勢。於是，容易將滯留於折返部的液體移動到泵室側而容易將其排出，能進行順暢的液體置換。

而在實際的沖洗模式，在藥液的置換(更換)，必須超過預料的大量洗淨液或需要置換時投入的藥液而也需要很多時間，所以會有經常無法在短時間順利完成這樣進行有效率的液體置換的問題。

因此追究其原因，可以了解是下述現象。當將活塞突出移動至最大突出位置時，如第14圖所示，在必須成為滑順的伸展姿勢的彎曲部10，局部產生朝相反方向彎曲而產生角部41或逆彎部42(參考第14圖(a))、或者在應為直筒狀的內周部3c的基部側形成隆起的波浪部43(參考第14圖(b))。

也就是說在滾動隔膜3，發現折返部3d等延伸(開放)而順暢彎曲變形而應成為伸展姿勢的彎曲部10，成為了歪斜的形狀。而所謂彎曲部10，如第14圖所示，當滾動隔膜3成為伸展姿勢時，是將內周部3c與外周環部3g連接的部分。彎曲部10，如第2圖所示，是未歪斜地彎曲而滑順地將內周部3c與外周環部3g連接的部分，是如預期(正規)的形狀。

當活塞在最大突出位置時的彎曲部10，沒有成為如預期的滑順的彎曲形狀的伸展姿勢(參考第2圖)，實際上成為如第14圖(a)、(b)所示的歪斜的形狀，所以會有讓位於折返部3d的液體難以從泵室脫離的狀況。如上述，為了進行完全的液體置換，需要大量的洗淨液或置換時投入的藥液或很多時間。

而且位於折返部的液體無法充分排出而滯留凝結，可能會導致不良製品或製品良率的降低。不良製品的例子，在半導體製程凝結的液體會成為滯留異物，可能會產生晶圓缺陷這樣的例子。

〔先前技術文獻〕

專利文獻1：日本特開2010-019141號公報

本發明的目的要提供一種隔膜泵，當使活塞儘可能突出移動而讓滾動隔膜成為伸展姿勢時，因折返部的開放所形成的彎曲部不會成為歪斜的形狀，而成為滑順地彎曲的如預期的形狀，能夠使沖洗模式的液體置換所需要的液量或時間減少，而改善液體置換效率。

第1發明，具備有：以具有可撓性的材料形成的滾動隔膜3、以及泵室4；該滾動隔膜3，具備有：被在汽缸1內可往復移動的活塞2所支承而沿著上述活塞2的外周面2e的內周部3c、被上述汽缸1支承而沿著上述汽缸1的內周面1r的外周部3e、以及在上述汽缸1與上述活塞2之間的筒狀空間部13折返而形成涵蓋於上述內周部3c與上述外周部3e的折返部3d；該泵室4，在汽缸1內以上述滾動隔膜3分隔，並且以因上述活塞2的突出移動而讓容積減少，且因上述活塞2的退入移動而讓容積增加的方式變化容積；上述滾動隔膜3製作成伸展姿勢，該伸展姿勢相當於：藉由上述活塞2的突出移動而讓上述外周部3e消失且將上述折返部3d的折返開放時的姿勢。

請求項2的發明，在請求項1記載的隔膜泵其中，上述滾動隔膜3，設定成：當上述活塞2在最突出移動的最大突出位置f時成為上述伸展姿勢的狀態，上述活塞2作成可往復移動於：上述最大突出位置f、與較上述最大突出位置f更進行上述退入移動的位置也就是吸入位置k之間。

請求項3的發明，在請求項2記載的隔膜泵其中，將上述活塞2作成可往復移動於：較上述最大突出位置f更進行上述退入移動，且較上述吸入位置k更進行上述突出移動的吐出位置t、與上述吸入位置k之間；並且上述滾動隔膜3，當上述活塞2在上述吐出位置t及較其更靠近上述吸入位置k側時，維持為具有上述折返部3d的折返姿勢。

請求項4的發明，在請求項1記載的隔膜泵其中，上述汽缸1，具有：將上述活塞2可往復移動地收容的汽缸主體1A、以及具備朝上述泵室4的供給排出通路6a、7a的汽缸頭1B；並且上述滾動隔膜3，具備有在上述外周部3e的前端側連續的厚壁的外周環部3g，

上述汽缸主體1A與上述汽缸頭1B，在兩者1A、1B之間將上述外周環部3g夾入而連結一體化。

請求項5的發明，在請求項4記載的隔膜泵其中，上述滾動隔膜3，其從上述外周環部3g的內周端朝直徑內側方向延伸設置的薄膜環狀的取出部3f，連接於上述外周部3e。

藉由請求項1的發明，由於滾動隔膜3製作成伸展姿勢(參考第2圖、第5圖)，所以即使活塞2在其往復移動範圍在怎樣的位置，折返部3d都能維持順暢進行折返姿勢(彎曲姿勢)與伸展姿勢的姿勢變更(形狀變更)的狀態。

當活塞2突出移動成為伸展姿勢時，藉此所形成的彎曲部10，不會成為如第14圖所示的歪斜的形狀，而成為具有將內周部3c與外周環部3g滑順地連接的彎曲部10的如預期的伸展姿勢的滾動隔膜3。不會有妨礙在折返部3d積存的液體朝突出移動方向流動的因素(角部41或逆彎部42、波浪部43等)，而可將其順暢地排出。

結果，當滾動隔膜3，藉由使活塞2儘可能突出移動而成為伸展姿勢時，藉由折返部3d的開放所形成的彎曲部10，不會成為歪斜的形狀，而成為滑順地彎曲的如預期的形狀，能減少在沖洗模式的液體置換所需要的液量或時間，能提供改善液體置換效率的隔膜泵P。

藉由請求項2的發明，由於活塞2可以往復移動於：滾動隔膜3成為伸展姿勢的最大突出位置f與成為折返姿勢的吸入位置k之間，所以藉由上述作用，在液體置換時，不只能使洗淨效率及液體置換效率提升，且當液體移送時，能防止因液體積存現象導致的缺失。

藉由請求項3的發明，由於活塞2也可以往復移動於：滾動隔膜3成為折返姿勢的吐出位置t與吸入位置k之間，所以當液體置換時，使活塞2在最大突出位置f與吸入位置k之間往復移動(在沖洗模式動作)，當液體移送時，使活塞2在吐出位置t與吸入位置k之間往復移動(在平常模式動作)。

在平常模式，在維持滾動隔膜3形成折返部3d的折返姿勢的狀態，進行泵送動作，由於滾動隔膜3(尤其是膜狀的部分)的剖面形狀維持為一定，所以在各次的泵送動作中，能使移送的液體的流量保持為一定。

藉由請求項4的發明，使用汽缸1的構成元件也就是汽缸主體1A與汽缸頭1B的連結構造，則能支承滾動隔膜3的外周環部3g，而能提供構造更合理的隔膜泵P。

如請求項5，藉由讓從外周環部3g的內周端朝直徑內側方向延伸設置的薄膜環狀的取出部3f，連接於外周部3e的構造，則能讓薄膜部u的折返部3d與彎曲部10的形狀變形更穩定地進行，優點是能讓折返姿勢及伸展姿勢的雙方穩定形成。

以下參考圖面來說明本發明的隔膜泵的實施方式。

〔實施方式1〕

在第1圖是顯示隔膜泵P以及具有該隔膜泵P的泵裝置A，而在第12圖顯示具備泵裝置A的液體泵系統B。泵裝置A，其構造具備有：隔膜泵(也稱為滾動隔膜泵)P、以及用來驅動該隔膜泵P的線性致動器(馬達)8等。線性致動器8的內部構造為習知(上述的專利文獻1等)，而省略詳細的說明或圖示。

20是活塞位置檢測用的卡合銷，25是與吸氣器(減壓手段)14(參考第12圖)連接的空氣吸出口。該泵裝置A，藉由將在汽缸1內可往復移動的活塞2，以線性致動器8朝軸心C方向往復驅動，則能將液體從吸入部6吸入將其從吐出部7吐出。第1圖是顯示活塞2位於吐出位置t的狀態。

液體泵系統B，其構造具有：藥液槽15、泵裝置A、過濾器16、噴嘴17、吸入側的開閉閥21、吐出側的開閉閥22、吸入側流路26、吐出側流路27等。在將泵裝置A的吸入部6與藥液槽15涵蓋的吸入側流路26的途中，配備有吸入側的開閉閥21，在將泵裝置A的吐出部7與噴嘴17涵蓋的吐出側流路27，配備有：吐出側的開閉閥22與過濾器16。

而且設置有：將吸入側的開閉閥21驅動開閉的吸入側驅動機構28、將吐出側的開閉閥22驅動開閉的吐出側的驅動機構29、以及掌管泵裝置A的各種驅動狀態的控制裝置30。31是作為藥液等的液體e的塗佈對象(液體供給對象)的晶圓。

隔膜泵P，如第1圖、第3圖所示，其構造具備有：汽缸1、在汽缸1內可往復移動地收容的活塞2、涵蓋汽缸1與活塞2所裝備的滾動隔膜3、在汽缸1內以滾動隔膜3所分隔的泵室4、以及在汽缸1形成的吸入部6及吐出部7等。

活塞2，可朝軸心C方向滑動地收容於汽缸1，並且經由輸出用螺桿軸18而與線性致動器8連動連結。藉由該活塞2朝箭頭a方向的突出移動讓泵室4的容積縮小，藉由活塞2朝箭頭b方向的退入移動讓泵室4的容積擴大。接著針對各部分來說明。

汽缸1，如第1圖、第3圖~第5圖所示，其構造具備有：以螺栓固定在線性致動器8的汽缸主體1A、以及隔介著滾動隔膜3的外周環部3g而以螺栓固定在汽缸主體1A的汽缸頭1B。

汽缸主體1A，具有：剖面圓形的汽缸內周面1a、具有較汽缸內周面1a更大的直徑及剖面積的圓形剖面且在汽缸內周面1a的突出側形成的滾動內周面(「汽缸的內周面」的一個例子)1r、以及將該汽缸內周面1a與滾動內周面1r連接的傾斜內周面1k。汽缸內周面1a與滾動內周面1r互相具有共通的軸心C。

在汽缸主體1A，開口形成有長孔19，該長孔19用來讓與活塞2一體地動作的卡合銷20插通，並且形成有：開口於傾斜內周面1k的上述空氣吸出口25。汽缸頭1B，具備有：開口於泵室4而與吸入部6連通的吸入通路(供給排出通路的一個例子)6a、以及開口於泵室4而與吐出部7連通的吐出通路(供給排出通路的一個例子)7a。吸入通路6a與吐出通路7a，設定為其軸心C方向的位置及直徑互相相同的直線管路。吸入部6及吐出部7，雖然都記載為管接頭構造，而其構造並沒有限定。

活塞2，如第1圖、第3圖~第5圖所示，是嵌合於汽缸內周面1a的直體狀的構造而具有：在其移動方向(軸心C方向)中間部形成的環狀的襯墊溝2d、較其更靠近汽缸頭1B側的前端部2b、其相反側的活塞基部側的基端部2a、及在前端部2b形成的螺紋孔2c等。

在襯墊溝2d，設置有：由含氟橡膠等所構成的O型環23、以及PTFE(聚四氟乙烯)等的含氟樹脂製之配備在O型環23的外周側的滑動環24。在基端部2a，植設有上述卡合銷20。

滾動隔膜3，如第1圖~第5圖所示，是以聚四氟乙烯(PTFE)等的含氟樹脂製，其構造具有：螺紋軸部3a、凸緣頭部3b、薄壁的內周部3c、折返部3d、薄壁的外周部3e、薄膜環狀的取出部3f、及外周環部3g。

螺紋軸部3a，是插入到活塞2的螺紋孔2c之圓柱狀的部分，在其前端形成有凸緣頭部3b。薄壁的內周部3c，是以從凸緣頭部3b的外端部沿著活塞2的外周面2e的狀態，朝向活塞2的基部側延伸設置的薄壁且圓筒狀的部分。

在滾動薄膜3的最外周側，形成有在軸心C方向厚壁的外周環部3g，從該外周環部3g的內周端起朝直徑內側方向延伸設置有薄膜環狀的取出部3f。接著該取出部3f所形成的薄壁的外周部3e，是以沿著滾動內周面1r的狀態而朝向活塞2基部側延伸設置的薄壁且圓筒狀的部分。

薄壁的內周部3c的活塞2基部側端與薄壁的外周部3e的活塞2基部側端，是經由在汽缸1與活塞2之間的筒狀空間部13折返的薄壁的折返部3d而一體化。折返部3d，其剖面形狀呈現為朝向活塞2基部側凸出的U字型。是採取習知的構造，藉由隨著活塞2的移動而讓折返部3d的形成位置在軸心C方向移動，讓滾動隔膜3順暢地變形，來維持容積變化的泵室4的氣密性(液密性)。

該滾動隔膜3，藉由將螺紋軸部3a插入及螺合於螺紋孔2c，在讓凸緣頭部3b的外周部抵接於活塞2的環狀前端面2f，且讓薄壁的內周部3c外嵌緊貼於前端部2b的狀態，則能安裝於活塞2。而外周環部3g，在被夾持於汽缸主體1A與汽缸頭1B之間的狀態而一體地安裝於汽缸1。

藉由以上，在組裝為隔膜泵P的狀態，如第1圖所示，泵室4，是以汽缸頭1B與滾動隔膜3所包圍而成的空間部分，在滾動隔膜3的背面側(活塞2基部側)，形成有：以滾動隔膜3與活塞2與汽缸主體1A所包圍，且與上述空氣吸出口25連通的環狀的減壓室5。

在汽缸主體1A與外周環部3g的接合面之間，設置有由含氟橡膠等所構成的O型環9，在汽缸頭1B與外周環部3g的接合面之間，是藉由將在汽缸頭1B形成的緣密封部(省略圖示)按壓在外周環部3g的表面而密封。

第3圖、第6圖(b)、第8圖(b)、及第10圖(a)，是顯示活塞2移動到最靠近活塞2基部側(線性致動器8側)的位置，也就是位於吸入位置k時的隔膜泵P的主要部分，是設定為在軸心C方向讓凸緣頭部3b的前端與汽缸主體1A的前端為大致同一平面的狀態。而當活塞2在吸入位置k時，沿著滾動內周面1r的薄壁的外周部3e其軸心C方向的長度較長，且沿著外周面2e的薄壁的內周部3c其軸心C方向的長度較短。

吸入位置k，即使不在活塞2移動到最靠近活塞2基部側的位置也可以，在較前側的位置也可以。

第1圖、第4圖、第6圖(a)、第7圖(a)、第8圖(a)、第9圖(a)，是顯示活塞2位於從吸入位置k某程度朝箭頭a方向偏離的吐出位置t。這裡的吐出位置 t，是設定在：在軸心C方向，讓凸緣頭部3b的前端到達在泵室4形成的吸入通路6a及吐出通路7a的開口孔的活塞2基部側周緣的位置。

當活塞2位於吐出位置t時，沿著滾動內周面1r的薄壁的外周部3e其軸心C方向的長度變得較短(較吸入位置k時更短)，且沿著外周面2e的薄壁的內周部3c其軸心C方向的長度變得較長(較吸入位置k時更長)。

第5圖、第9圖(b)、第10圖(b)，是顯示活塞2位於最突出移動的最大突出位置(沖洗位置)f時，凸緣頭部3b的前端接近至快要抵接到汽缸頭1B的內面12，設定成讓泵室4的容積成為最少。當該活塞2位於最大突出位置f時，薄壁的內周部3c的軸心C方向的長度成為更長(較吐出位置t時更長)，折返部3d及薄壁的外周部3e消失(未形成)，取而代之成為形成彎曲部10的狀態。

該彎曲部10形成為：取出部3f、外周部3e、及折返部3d〔這三者(3f、3e、3d)在活塞2位於吸入位置k或吐出位置t等時形成〕朝泵室4側的方向(箭頭a方向)變形成從外周環部3g滑順地連續而在彎曲面呈單一的剖面形狀。

也就是說，滾動隔膜3，伴隨著活塞2的突出移動而變形成內周部3c延伸而折返部3d的位置也朝泵室4側移動，所以當活塞2突出移動成越過吐出位置t時，藉由折返部3d進一步朝泵室4側移動而隨後呈現外周部3e消失的狀態。

當活塞2到達最大突出位置f時，滾動隔膜3，成為變更90度朝向活塞2基部側的姿勢而取出部3f成為直直朝向直徑內側的姿勢，取代外周部3e或折返部3d而變化成彎曲部10呈現的姿勢。也就是說，滾動隔膜3，當活塞2到達最大突出位置f時，從具有外周部3e或折返部3d的姿勢(參考第3圖、第4圖)，變化成具有直直朝向直徑內側的取出部3f或彎曲部10的伸展姿勢(參考第2圖、第5圖)。

從外周環部3g的內周端形成為朝向直徑內側的取出部3f，當滾動隔膜3處於折返姿勢時，成為變更90度方向的姿勢，而將外周環部3g的內周端與外周部3e滑順地連接，在薄膜部u不會產生彎曲部分，能滑順地變化形狀。

接著針對隔膜泵P的驅動方法來說明。這裡將吸入藥液而吐出的平常的驅動方式(平常吐出時)稱為平常模式，而將置換藥液時所進行的驅動方式稱為沖洗模式。

〔驅動形態1〕(平常模式)

在平常模式，首先藉由平常模式指令(包含泵裝置A的起動等)，如第6圖(a)所示，進行將活塞2移動(或維持)到吐出位置t的原點回復步驟。

原點回復步驟接下來，進行讓活塞2退入移動而使泵室4的容積擴大的吸入步驟。第6圖(b)，是顯示活塞2 朝箭頭b方向退入移動而位於吸入位置k的狀態，也就是吸入步驟的完成狀態。此時，吸入側的開閉閥21為開啟的狀態，吐出側的開閉閥22為關閉的狀態。藉由該吸入步驟，如箭頭c所示，從吸入部6將藥液吸入到泵室4。

吸入步驟結束時，進行讓活塞2突出移動而將泵室4的容積縮小的吐出步驟。第7圖(a)是顯示活塞2朝箭頭a方向突出移動而位於吐出位置t的狀態，也就是顯示吐出步驟的結束狀態。此時，吸入側的開閉閥21為關閉的狀態，吐出側的開閉閥22為開啟的狀態。藉由該吐出步驟，如箭頭d所示，位於泵室4的藥液從吐出部7吐出。

吐出步驟結束時，進行將位於吐出位置t的活塞2朝箭頭b方向稍微退入移動的吸回步驟。第7圖(b)是顯示讓活塞2朝箭頭b方向退入移動而位於吸回位置s的狀態，也就是吸回步驟的結束狀態。所謂吸回步驟，是為了防止藥液e從噴嘴17(參考第12圖)流下，而將吐出側流路27的藥液瞬間吸入〔參考第7圖(b)的箭頭e〕的習知的步驟。

吸回步驟結束時，則進行讓活塞2突出移動而回到吐出位置t的第二原點回復步驟。第8圖(a)是顯示從吸回位置s突出移動的活塞2回到吐出位置t的狀態，也就是第二原點回復步驟的結束狀態。

第二原點回復步驟結束時，進行讓活塞2退入移動而使泵室4的容積擴大的吸入步驟。在該吸入步驟，吸入側的開閉閥21為開啟的狀態，吐出側的開閉閥22為關閉的狀態，從吸入通路6a將液體吸入到泵室4〔參考第8圖(b)的箭頭f〕。第8圖(b)，顯示活塞2朝箭頭b方向退入移動而位於吸入位置k的吸入步驟的結束狀態。

在平常模式，在起動之後的第一次流程，是依序進行第6圖(a)~第8圖(b)所示的一連串的動作，也就是原點回復步驟→吸入步驟→吐出步驟→吸回步驟→第二原點回復步驟→吸入步驟。之後(第二次流程以後)，依序進行第7圖(a)~第8圖(b)所示的動作，也就是吐出步驟→吸回步驟→第二原點回復步驟→吸入步驟。

當將藥液持續供給到晶圓等時，如第6圖(b)與第7圖(a)所示，也可只反覆進行吸入步驟與吐出步驟之泵送動作。在該一連串動作的說明上，雖然分別設置第6圖(b)與第8圖(b)，而其為相同圖面。

在平常模式，吸入步驟→吐出步驟，是在維持在滾動隔膜3形成有折返部3d的折返姿勢的狀態進行泵送動作，滾動隔膜3(尤其膜狀的部分)的剖面形狀維持一定，所以可以將在各次流程的泵送動作中所移送的液體的流量保持一定。

〔驅動形態2〕(沖洗模式)

沖洗模式，是在將泵送對象的液體置換時所進行的驅動方式。例如在隔膜泵P將移送的液體從藥液A置換成藥液B時，如第11圖所示的流程圖進行液體置換。

首先，將吸入側流路26從放有藥液A的槽部脫離。將藥液A大致吐完至幾乎沒有藥液A，持續進行將空氣吸入而吐出的泵送動作(所謂的泵氣動錘)「(1)藥液A趕出」。

在該泵氣動錘，讓殘留於泵室4內的藥液A成為混合於空氣的飛沫而吐出，將其從泵室4趕出。

接著將吸入側流路26連接於放有洗淨液A的槽部，切換成能將洗淨液A導入於泵室4內的狀態而進行「(2)洗淨液A液體置換」。

接著將洗淨液A吸入而充填於泵室4內，將洗淨液A放置(例如5分鐘左右)直到其接觸到泵室4內的各部分而進行「(3)洗淨液A充填後放置」。

接著，將吸入側流路26從放有洗淨液A的槽部脫離。將洗淨液A大致吐完至幾乎沒有洗淨液A，持續進行將空氣吸入而吐出的泵送動作(所謂的泵氣動錘)「(4)洗淨液A趕出」。

接著將吸入側流路26連接於放有藥液B的槽部，切換成能將藥液B導入於泵室4內的狀態而進行「(5)藥液B液體置換」。

接著將藥液B吸入而充填於泵室4內，將藥液B放置(例如5分鐘左右)直到其接觸到泵室4內的各部分而進行「(6)藥液B充填後放置」。

經過這樣的步驟，將泵送對象的液體從藥液A置換成藥液B，然後在上述平常模式藉由將隔膜泵P驅動，而將藥液B供給到晶圓等。

在「(3)洗淨液A充填後放置」的步驟與「(4)洗淨液A趕出」的步驟之間，進行數次將洗淨液A吸入而吐出的處理，而將仍可能殘留於泵室4內的藥液A洗出也可以。而且在置換成藥液B之後，在平常模式將隔膜泵P驅動時，開始之後的數次也可處理不將吐出的藥液B供給到晶圓等而捨棄，而進行更完全的液體置換。

在上述的沖洗模式藉由驅動隔膜泵P，由於後述的理由，可以將液體置換所需要的時間及液量減少。

在沖洗模式，在上述「(1)藥液A趕出」的步驟與「(4)洗淨液A趕出」的步驟，將活塞2如下述方式動作。

首先，藉由沖洗模式指令，如第9圖(a)所示，進行使活塞2移動(或維持)到吐出位置t的原點回復步驟。

原點回復步驟之後，進行讓位於吐出位置t的活塞2突出移動而使泵室4的容積進一步縮小的過吐出步驟。第9圖(b)是顯示活塞2朝箭頭a方向最(儘可能)突出移動而位於最大吐出位置(沖洗位置)f的狀態，也就是過吐出步驟的結束狀態。此時，吸入側的開閉閥21為關閉狀態，吐出側的開閉閥22為開啟狀態。藉由該過吐出步驟，如箭頭g所示，使位於泵室4的藥液(或洗淨液)的幾乎全部(大致全部)從吐出部7吐出。

過吐出步驟之後，進行讓位於最大突出位置f的活塞 2退入移動而使泵室4的容積擴大的全吸入步驟。第10圖(a)，是顯示活塞2朝箭頭b方向退入移動而位於吸入位置k的狀態，也就是全吸入步驟的結束狀態。此時，吸入側的開閉閥21為開啟狀態，吐出側的開閉閥22為關閉狀態。藉由該全吸入步驟，從吸入部6將藥液(或洗淨液)吸入到泵室4〔參考第10圖(a)的箭頭h〕。該全吸入步驟之吸入量，明確地更多於在上述平常模式的吸入步驟之吸入量。

全吸入步驟之後，進行使位於吸入位置k之活塞2突出至最大突出位置f，而使泵室4的容積縮小的沖洗步驟。第10圖(b)是顯示朝箭頭a方向最(儘可能)突出移動而位於最大突出位置(沖洗位置)f的狀態，也就是沖洗步驟的結束狀態。此時，吸入側的開閉閥21為關閉狀態，吐出側的開閉閥22為開啟狀態。

在該沖洗步驟，將活塞2位於吸入位置k且容積成為最大的泵室4，藉由活塞2朝最大突出位置f的突出移動而一口氣讓容積成為最小，而能使充填於泵室4的藥液(或洗淨液)大致全部排出〔參考第10圖(b)的箭頭i〕。

在該沖洗模式的「(1)藥液A趕出」的步驟、與「(4)洗淨液A趕出」的步驟，起動之後的第一次流程是依序進行第9圖(a)~第10圖(b)所示的一連串的動作，也就是原點回復步驟→過吐出步驟→全吸入步驟→沖洗步驟。之後(第二次流程以後)，則依序進行第10 圖(a)~第10圖(b)所示的動作，也就是全吸入步驟→沖洗步驟。

接著針對滾動隔膜3的製作方法、或解決液體置換時的習知缺失的詳細理由等來說明。

習知的滾動隔膜3，例如是以相當於當活塞2位於吐出位置t時的姿勢，也就是如第13圖所示，在凸緣頭部3b與外周環部3g之間的厚度較薄的部分也就是薄膜部u形成有折返部3d及外周部3e的折返姿勢所製作。

在該情況，以含氟樹脂等的具有可撓性的材料製成的滾動隔膜3，如果在將活塞2於吐出位置t與吸入位置k之間往復移動的狀態的話，換言之只要是具有折返部3d的狀態的話，則薄膜部u會滑順地變形。

可是，當活塞2突出移動到最大突出位置f時，在原本的折返部3d附近，如第14圖所示，會有產生角部41或逆彎部42、波浪部43等的問題。

針對上述問題仔細研究原因的結果，習知的缺失，了解其中一個原因是在滾動隔膜3製作時的姿勢。也就是說，習知的薄膜部u，雖然是具有可撓性的材料製成，可是由於附加上製作習慣形狀(彎曲習慣形狀)讓其回復如第13圖所示的折返姿勢的形狀，所以了解受到其影響，在原本的折返部3d附近會產生角部41或逆彎部42、波浪部43等。因此，本發明的隔膜泵P，其特徵是將滾動隔膜3製作成：藉由活塞2的突出移動讓外周部3e消失且使折返部3d的折返開放時的姿勢，活塞2位於最大突出位置f時的姿勢也就是伸展姿勢(參考第2圖)。

而且將滾動隔膜3設定成：在活塞2最突出移動的狀態(活塞2位於最大突出位置f的狀態)成為伸展姿勢。

如上述，在第2圖所示，在處於伸展姿勢的滾動隔膜3，取代未形成折返部3d及薄壁的外周部3e，形成有呈現和緩且滑順的彎曲剖面形狀的彎曲部10。於是滾動隔膜3，其薄壁的內周部3c與外周環部3g之間的部分，製作成形成為滑順地形狀變化的彎曲部10的狀態。11為用來螺合於活塞2的公螺紋部。

由於滾動隔膜3為含氟樹脂製等的具有可撓性的材料製成，所以薄膜部u能容易折返變形。因此薄膜部u出現有折返部3d及外周部3e的折返姿勢(參考第3圖、第4圖)，是將製作時出現的彎曲部10的彎折進一步朝習慣方向的變形，所以藉由朝相同方向彎曲而能滑順地變形。

該第2圖所示的伸展姿勢，是當活塞2的全移動區域的其中一方的終端(最大突出位置f)時，即使在彎曲部10稍微施加製作習慣形狀(彎曲習慣形狀)，由於並未將彎曲部10朝其彎曲方向的相反側彎曲變形，所以藉由其製作習慣形狀也不用擔心會成為歪斜的剖面形狀。

於是，具有以伸展姿勢(參考第2圖、第5圖)製作的滾動隔膜3的本發明的隔膜泵P，其活塞2，在包含吸入位置k、吐出位置t、最大突出位置f的怎樣的位置，都能讓薄膜部u維持讓折返姿勢或伸展姿勢等的剖面形狀滑順地變形(變化)的狀態。

尤其即使活塞2移動到最大突出位置f，薄膜部u也不會成為如第14圖所示的歪斜的形狀，而成為具有滑順地彎曲變形的彎曲部10之如預期的伸展姿勢的滾動隔膜3。因此，不會有妨礙在折返部3d積存的藥液朝突出移動方向流動之因素(角部41或逆彎部42、波浪部43等)，而能將其順利排出。

由於是以該方式改善的的隔膜泵P，所以在上述的沖洗模式，滾動隔膜3，當活塞2突出移動到最大突出位置f時，其薄膜部u滑順地變化形狀而具有滑順的彎曲部10而形成為如預期的伸展姿勢。

結果，當以沖洗模式驅動時，能使液體置換所需要的液量或時間減少，成功提供改善液體置換效率的隔膜泵P。

也就是說，在第11圖所示的流程圖的(1)藥液A趕出步驟，當活塞2突出移動到最大突出位置f時，藉由折返部3d的開放而所形成的彎曲部10不會成為歪斜的形狀，所以不會產生液體積存的部位，將藥液A從泵室4迅速趕出。同樣地在(4)洗淨液A趕出的步驟，將洗淨液A從泵室4迅速地趕出。因此能減少這些步驟所需要的液量或時間。

在(3)洗淨液A充填後放置的步驟，由於彎曲部10的形狀成為滑順的形狀，所以讓充填於泵室4內的洗淨液A迅速地接觸到彎曲部10。同樣地在(6)藥液B充填後放置的步驟，讓充填於泵室4內的藥液B迅速地接觸到彎曲部10。因此能將這些步驟的時間減少。

於是在液體置換時能將洗淨效率及液體置換效率提升。

〔其他實施方式〕

在上述實施方式1，雖然吐出位置t設定在較最大突出位置(沖洗位置)f更朝活塞2基部側移動的位置，而吐出位置t也可與最大突出位置f為相同位置。也就是說，當活塞2到達吐出位置t(=最大突出位置f)時，讓滾動隔膜3成為伸展姿勢也可以。

在該其他實施方式，當將隔膜泵P以平常模式驅動時，活塞2朝箭頭a方向在最(儘可能)突出移動的吐出位置t(=最大突出位置f)與吸入位置k之間往復移動。而且當活塞2突出移動到吐出位置t時，藉由折返部3d的開放而讓所形成的彎曲部10不會成為歪斜的形狀，不易產生液體積存的部位，而能防止藥液凝結凝固。於是能防止在液體移送時因為液體積存現象導致的缺失。

在上述的說明，所謂的「製作」，是包含了藉由切削製作、或藉由成形(模具成形)製作的概念。

1‧‧‧汽缸

1A‧‧‧汽缸主體

1B‧‧‧汽缸頭

1r‧‧‧汽缸的內周面

2‧‧‧活塞

2e‧‧‧活塞的外周面

3‧‧‧滾動隔膜

3c‧‧‧內周部

3d‧‧‧折返部

3e‧‧‧外周部

3f‧‧‧取出部

3g‧‧‧外周環部

4‧‧‧泵室

6a、7a‧‧‧供給排出通路

13‧‧‧筒狀空間部

f‧‧‧最大突出位置

k‧‧‧吸入位置

t‧‧‧吐出位置

第1圖是顯示隔膜泵的構造的局部剖面側視圖。

第2圖是顯示自由狀態的滾動隔膜的局部剖面側視圖。

第3圖是活塞位於吸入位置時的泵主要部分的剖面圖。

第4圖是活塞位於吐出位置時的泵主要部分的剖面圖。

第5圖是活塞位於最大突出位置時的泵主要部分的剖面圖。

第6圖是顯示在平常模式的泵主要部分，(a)是伴隨起動而當活塞朝吐出位置回復時的剖面圖，(b)是當吸入步驟結束而活塞位於吸入位置的剖面圖。

第7圖是顯示在平常模式的泵主要部分，(a)是當吐出步驟結束而活塞位於吐出位置的剖面圖，(b)是當吸回步驟結束而活塞位於吸回位置時的剖面圖。

第8圖是顯示在平常模式的泵主要部分，(a)是當活塞從吸回位置回復到吐出位置時的剖面圖，(b)是當吸入步驟結束而活塞位於吸入位置時的剖面圖。

第9圖是顯示在沖洗模式的泵主要部分，(a)是伴隨起動而當活塞朝吐出位置回復時的剖面圖，(b)是當過吐出步驟結束而活塞位於最大突出位置時的剖面圖。

第10圖是顯示在沖洗模式的泵主要部分，(a)是當全吸入步驟結束而活塞位於吸入位置時的剖面圖，(b)是當沖洗步驟結束而活塞位於最大突出位置時的剖面圖。

第11圖是顯示隔膜泵的液體置換的順序的流程圖。

第12圖是顯示使用隔膜泵的液體泵系統的模式圖。

第13圖是顯示習知的自由狀態的滾動隔膜的局部剖面側視圖。

第14圖(a)、(b)是顯示各習知的不適當例子的泵的主要部分圖。

3‧‧‧滾動隔膜

3a‧‧‧螺紋軸部

3b‧‧‧凸緣頭部

3c‧‧‧內周部

3d‧‧‧折返部

3e‧‧‧外周部

3f‧‧‧取出部

3g‧‧‧外周環部

10‧‧‧彎曲部

11‧‧‧公螺紋部

u‧‧‧薄膜部

Claims

一種隔膜泵，具備有：以具有可撓性的材料形成的滾動隔膜、以及泵室：該滾動隔膜，具備有：被在汽缸內可往復移動的活塞所支承而沿著上述活塞的外周面的內周部、被上述汽缸支承而沿著上述汽缸的內周面的外周部、以及在上述汽缸與上述活塞之間的筒狀空間部折返而藉此形成涵蓋於上述內周部與上述外周部的折返部；該泵室，在上述汽缸內以上述滾動隔膜分隔，並且以因上述活塞的突出移動而讓容積減少，且因上述活塞的退入移動而讓容積增加的方式變化容積；上述滾動隔膜製作成伸展姿勢，該伸展姿勢相當於：藉由上述活塞的突出移動讓上述外周部消失且將上述折返部的折返開放時的姿勢。
如申請專利範圍第1項的隔膜泵，其中上述滾動隔膜，設定成：當上述活塞在最突出移動的最大突出位置時成為上述伸展姿勢的狀態，上述活塞作成可往復移動於：上述最大突出位置、與較上述最大突出位置更進行上述退入移動的位置也就是吸入位置之間。
如申請專利範圍第2項的隔膜泵，其中將上述活塞作成可往復移動於：較上述最大突出位置更進行上述退入移動，且較上述吸入位置更進行上述突出移動的位置也就是吐出位置、與上述吸入位置之間；並且上述滾動隔膜，當上述活塞在上述吐出位置及較其更靠近上述吸入位置側時，維持為具有上述折返部的折返姿勢。
如申請專利範圍第1項的隔膜泵，其中上述汽缸，具有：將上述活塞可往復移動地收容的汽缸主體、以及具備朝上述泵室的供給排出通路的汽缸頭；並且上述滾動隔膜，具備有：在上述外周部的前端側連續的厚壁的外周環部，上述汽缸主體與上述汽缸頭，在兩者之間將上述外周環部夾入而連結一體化。
如申請專利範圍第4項的隔膜泵，其中上述滾動隔膜，其從上述外周環部的內周端朝直徑內側方向延伸設置的薄膜環狀的取出部，連接於上述外周部。