TWI722214B - 管泵 - Google Patents

Abstract

一種管泵，具有金屬製的泵殼21以及可撓性管23，藉由供給到驅動室25的間接介質膨脹收縮泵室24。樹脂製的環狀塊26嵌合至可撓性管23的端部的內側，樹脂製的凸緣31熔接至可撓性管23的端部的外側。藉由螺絲元件35，金屬製的緊固環34緊固至泵殼21，凸緣31在泵殼21與緊固環34之間被施加壓縮力。

Description

管泵

本發明關於一種用於將液體塗佈於被塗佈物的管泵。

對用於將光阻液等的液體塗佈於即為被塗佈物的半導體晶圓上的泵，存在一種管泵。管泵為使可撓性管的彈性變形部在徑方向膨脹收縮以進行泵的運作的泵，也稱為管式隔膜泵。此類型的泵具有泵殼以及安裝於其內部的可撓性管，泵殼藉由可撓性管的彈性變形部被區分為內側泵室及外側的驅動室。將由不可壓縮的流體組成的間接介質供給到驅動室後，則彈性變形部收縮。另一方面，藉由將間接介質從驅動室排出，則彈性變形部膨脹。

就使用這樣的可撓性管泵，當彈性變形部收縮時，對可撓性管的兩端部施加拉入泵殼內的方向的力。因此，必須將可撓性管的兩端部牢牢固定在泵殼。

專利文獻1所記載的管泵中，於筒體的端部設有錐形狀的嵌合面，可撓性管的端部藉由接合器緊固至嵌合面。專利文獻2所記載的藥液供給裝置具有將可撓性管的端部在與泵殼之間夾住的緊固元件，藉由將楔形元件壓入設在緊固元件的錐形狀的溝槽，以將可撓性管的端部緊固至泵殼。此外，專利文獻3公開一種液體噴出裝置，其具有配置在外殼容器的內部的橡膠管以及配置於橡膠管內側的矽膠管，矽膠管被緊固於端部元件的小直徑部與安裝於端部元件的箍環之間。

[先前技術文獻]

專利文獻 專利文獻1：特開平11-117872號公報 專利文獻2：特開2010-38007號公報 專利文獻3：特開平9-303267號公報

[發明所要解決的問題]

提高從可撓性管內的泵室排出的液體的排出壓力，又能提高排出容量的話，當可撓性管的彈性變形部收縮時，則對可撓性管的兩端部施加很大拉入泵殼內部的方向的力。因此，如同先前技術的泵，藉由施加徑方向的緊固力，在將可撓性管的端部緊固於泵殼的結構中，並無法提高可撓性管的緊固力。因此，便無法提高從泵室排出的液體的排出壓力，又提高排出容量。

進一步，關於對可撓性管的端部施加徑方向的緊固力，如先前技術所述，不得不將楔形元件壓入緊固元件的溝槽，或者將用於緊固可撓性管的端部的箍環緊固至端部元件，用於緊固可撓性管的結構變得複雜。

本發明的目的在於提供一種簡單結構的管泵，其能夠將可撓性管的端部牢牢緊固至泵殼。

[解決問題的方式]

本發明的管泵具有金屬製的泵殼以及可撓性管，該可撓性管安裝於該泵殼內，以分隔內側的泵室和外側的驅動室，且為一種藉由供給到該驅動室的不可壓縮的間接介質膨脹收縮該泵室的管泵，該管泵包含：樹脂製的環狀塊，嵌合至該可撓性管的端部的內側；樹脂製的凸緣，熔接至該可撓性管的端部的外側，並且安裝於設在該泵殼的端部的安裝孔上，該凸緣與該環狀塊夾住該可撓性管的端部；以及金屬製的緊固環，藉由螺絲元件緊固至該泵殼，在與設在該泵殼的抵接面之間向該凸緣施加中心軸方向的壓縮力。

[發明的效果]

可撓性管的兩端部在環狀塊與凸緣之間被夾住，可撓性管熔接至凸緣而與凸緣一體成型。因此，藉由可撓性管的彈性變形部在徑方向上彈性變形，即使對可撓性管的兩端部施加很大拉入泵殼內的方向的力，兩端部也不會從環狀塊與凸緣之間偏離。藉由可撓性管熔接至凸緣，緊固可撓性管的兩端部的結構能夠簡單化，也能夠讓管泵成為簡單的結構。

由於樹脂製的凸緣被夾在金屬製的泵殼與金屬製的緊固環之間而緊固，因此凸緣能夠藉由緊固力彈性變形，並且提高間接介質與液體的密封性。

以下，基於圖式來詳細說明本發明的實施態樣。如圖1及圖2所示，管泵10具有泵單元11及驅動單元12。於泵單元11設有流入側的的接頭13a及流出側的接頭13b。管泵10安裝於未圖示的支撐台，以讓流入側的接頭13a朝下且流出側的接頭13b朝上。容納光阻液等液體的液體容器14藉由流入測的流道15連接至流入側的接頭13a。將液體塗佈於被塗佈物的塗佈器16藉由流出側的流道17連接至流出側的接頭13b。

藉由驅動單元12驅動泵單元11時，則液體容器14內的液體向塗佈器16供給。為了允許從液體容器14朝向泵單元11的液體的流動，並且阻止反方向的流動，在流入側的流道15設置止回閥18。為了允許從泵單元11朝向塗佈器16的液體的流動，並且阻止反方向的流動，因此在流出側的流道17設置止回閥19。

如圖3所示，泵單元11具有金屬製的泵殼21。兩個安裝孔29及一個貫通孔22設在泵殼21。安裝孔29及貫通孔22的橫切面為圓形。安裝孔29在泵殼21相對的兩端面開口設置。貫通孔22具有比安裝孔29要小的內徑，並貫通於兩端部的安裝孔29之間。兩個安裝孔29的中心軸及貫通孔22的中心軸成一致。貫通孔22與安裝孔29間的段差成為相對安裝孔29及貫通孔22的中心軸垂直的環狀的抵接面30。就中心軸方向的位置關係，貫通孔22的中心軸方向離中央較近處當作中心軸的軸方向內方，而貫通孔22的中心軸方向離中央較遠處當作中心軸的軸方向外方。在圖3顯示的泵單元11的流出側中，流出側接頭13b在軸方向外方，而貫通孔22在軸方向內方。相同地，在圖3顯示泵單元11的流入側中，流入側接頭13a在軸方向外方而貫通孔22在軸方向內方。

由氟樹脂組成的可撓性管23安裝於貫通孔22。貫通孔22被分隔成可撓性管23內側的泵室24及可撓性管23外側的驅動室25。由液體等不可壓縮的流體組成的間接介質供給到驅動室25時，則可撓性管23朝內側方向變形以收縮泵室24，間接介質從驅動室25排出時，則可撓性管23朝外側方向變形以膨脹泵室24。如此，藉由供給到驅動室的不可壓縮性的間接介質，膨脹收縮泵室24。

樹脂製的環狀塊26嵌合至可撓性管23的兩端部的內側。在環狀塊26的外方端部、即中心軸的軸方向外方側端部上，連通至泵室24的連通孔27設在徑方向的中心部，且在環狀塊26上，從環狀塊26的內方端部、即中心軸的軸方向內方側的端部向連通孔27，設有內徑逐漸縮小的錐面28。

樹脂製的環狀的凸緣31分別配置在上下兩方的安裝孔29，凸緣31與安裝孔29之間藉由密封元件32密封。每個凸緣31熔接至可撓性管23的兩端部的外表面。在可撓性管23的兩端部設有凸出端部23b，其從凸緣31的中心軸方向外方端面向驅動室25的外部突出。由凸緣31的中心軸方向外方的端面與可撓性管23的凸出端部23b所形成的角部為熔接部33，每個凸緣31與可撓性管23藉由熔接部33熔接。環狀塊26與凸緣31分別與可撓性管23相同地由氟樹脂所形成。

如圖3所示，環狀的凸緣31配置於可撓性管23的上端部及下端部的外側，環狀塊26配置於可撓性管23的上端部及下端部的內側。如此，環狀的凸緣31及環狀塊26在上端部及下端部夾住可撓性管23。

金屬製的緊固環34在泵殼21的兩端面藉由複數個的螺絲元件35緊固。藉由螺絲元件35緊固環34緊固至泵殼21時，則在金屬製的泵殼21與金屬製的緊固環34之間，對樹脂製的凸緣31施加中心軸方向的壓縮力，每個凸緣31在中心軸方向壓縮的同時在徑方向膨脹。如此凸緣31彈性變形時，則凸緣31的外圓周面壓在安裝孔29，內圓周面壓在可撓性管23的外圓周面。由於凸緣31的外圓周面被壓在金屬製的泵殼21的安裝孔29，因此提高了兩者之間的密封性。由於可撓性管23的內側設有環狀塊26，因此即使凸緣31的內圓周面被壓在可撓性管23的外圓周面，阻止了可撓性管23朝內側方向變形。因此，提高了環狀塊26與可撓性管23之間，以及可撓性管23與凸緣31之間的密封性。以上述方式，提高了泵室24及驅動室25的密封性。

如前所述，中心軸方向的壓縮力施加於樹脂製的凸緣31，每個凸緣31在中心軸方向收縮的同時在徑方向膨脹。藉由中心軸方向的壓縮力以讓樹脂製的凸緣31在中心軸方向收縮，在緊固環34緊固至泵殼21之前，如圖4所示，凸緣31比起泵殼21的端面21a朝中心軸方向外方突出。因此，端面21a與凸緣31之間存在段差G，當使緊固環34接觸凸緣31時，藉由段差G在緊固環34與泵殼21之間設有間隙。如此，緊固環34與泵殼21之間在藉由段差G設置間隙的狀態下，藉由螺絲元件35緊固環34緊固至泵殼21。藉此，藉由螺絲元件35的鎖緊力壓縮凸緣31變形，泵殼21的端面21a與緊固環34密著且段差G的中心軸方向長度變為零。以這樣方式，中心軸方向的壓縮力施加於樹脂製的凸緣31，凸緣31在中心軸方向收縮的同時在徑方向膨脹。藉由段差G，朝凸緣31的徑方向的膨脹變形變確實。

為了設置上述的段差G，比起泵殼21的抵接面30與泵殼21的端面21a之間的中心軸方向長度A，組裝前的凸緣31的中心軸方向長度B較長。再者，圖4顯示圖3所示的固定環41、端板46及接頭13b在組裝前的狀態。此外，圖4顯示組裝完成前的泵單元的一端部，而另一端部也相同。

決定位置用的凸部36設在每個環狀塊26其外方端部的徑方向外圓周部，決定位置用的凸部36朝徑方向外方突出。抵接於該凸部36的止擋器37設在緊固環34的徑方向內側。藉由凸部36抵接止擋器37，環狀塊 26相對泵殼21定位於中心軸方向預定的位置。由於可撓性管23的兩端部被夾在環狀塊26與凸緣31之間，因此可撓性管23定位於中心軸方向預定的位置。進一步，由於每個凸緣31與可撓性管23的兩端部的外表面熔接，因此可撓性23的中心軸方向的位置被牢牢地定位。被夾在環狀塊26與凸緣31之間的可撓性管23其兩端部之間構成可撓性管23的彈性變形部23a。

爪部38環狀地設在泵殼21的抵接面30，爪部38在中心軸方向上從抵接面30突出。因此，來自緊固環34的緊固力施加在凸緣31時，則透過爪部38咬入配置於安裝孔29的凸緣31的內方端面、即中心軸的軸方向內方的端面，提高了驅動室25的密封性。進一步，凸起39環狀地設在凸緣31的內圓周面的外方端面、即中心軸的軸方向內方側的端部。如前所述，藉由螺絲元件35緊固環34緊固至泵殼21時，則在金屬製的泵殼21與金屬製的緊固環34之間，對樹脂製的凸緣31施加中心軸方向的緊固力。然後，每個凸緣31在中心軸方向的同時朝徑方向的外側方向膨脹，也同時朝徑方向的內側方向膨脹，內徑變小。藉此，凸起39透過咬入可撓性管23的外圓周面，提高了泵室24與驅動室25的密封性。

環狀的固定環41藉由複數個螺絲元件42安裝在每個緊固環34。每個緊固環41具有抵接環狀塊26的外方端面的觸碰面43，以及嵌合設在環狀塊26的環狀凸出部44的外圓周面的嵌合孔45。端板46藉由複數個螺絲元件47安裝在固定環41的外表面，連通至泵室24的連通孔48設在端板46。嵌合部49於端板46的內表面在中心軸方向突出設置，嵌合部49嵌合至環狀塊26的環狀凸出部44的內圓周面。

流出側的接頭13b藉由複數個螺絲元件50固定至上端部側的端板46，流出側的流道17連接至接頭13b。流入側的的接頭13a藉由螺絲元件50固定至下端部側的端板46，流入側的流道15連接至接頭13a。如圖3所示，泵單元11的的流入側端部及流出側端部成同樣的結構。

對於組合上述結構的泵單元11，在泵殼21上下的安裝孔29分別配置凸緣31，在凸緣31的內側配置可撓性管23。每個凸緣31熔接至可撓性管23的端部，藉由熔接部33上下的凸緣31與可撓性管23接合且一體成型。接著，在泵殼21的兩端面配置緊固環34的同時，分別將環狀塊26插入可撓性管23的兩端部內。圖4為顯示一側的緊固環34配置於泵殼21的一側的一端面，一側的環狀塊26插入可撓性管23的一端部的狀態。

藉由螺絲元件35將緊固環34緊固至泵殼21時，則樹脂製的凸緣31分別在金屬製的緊固環34與泵殼21之間成為鎖緊的狀態且牢牢緊固。進一步，經由固定環41與端板46，流入側的接頭13a及流出側的接頭13b安裝於泵殼21的兩端。

如圖1及圖2所示，驅動單元12具有安裝電動馬達51的單元外罩52，活塞於軸方向往復運動自如設置的汽缸設於單元外罩52的內部。螺紋結合至活塞的滾珠螺桿藉由電動馬達51驅動，活塞藉由電動馬達51驅動。藉由汽缸及活塞在分隔的壓力室內填充間接介質，壓力室經由流道連通至驅動室25。因此，藉由驅動活塞，壓力室內的間接介質供給到驅動室25時，則可撓性管23的彈性變性部23a朝徑方向內方變形，泵室24收縮。另一方面，驅動室25內的間接介質從驅動室25排出時，則可撓性管23的彈性變形部23a朝徑方向外方變形，泵室24膨脹。

泵室24膨脹時，則圖1顯示的液體容器14內的液體通過止回閥18供給到泵室24內。此時，藉由止回閥19防止流道17內的液體的逆流。另一方面，泵室24收縮時，則泵室24內的液體通過止回閥19供給到塗佈器16。此時，藉由止回閥18防止泵室24內的液體朝向液體容器14逆流。

可撓性管23的彈性變形部23a收縮時，則在可撓性管23的兩端部施加拉入泵殼21的內部方向的力。但是，由於可撓性管23的兩凸出端部23b藉由熔接部33接合至凸緣31，因此即使讓彈性變形部23a有很大的變形，也能防止可撓性管23的兩端部發生偏離。如此，藉由可撓性管23熔接至凸緣31，可以讓泵單元11成為簡單的結構。凸緣31與可撓性管23為相同類型的樹脂材料時，則藉由熔接部33可以提高凸緣31與可撓性管23的接合強度。

樹脂製的凸緣31在金屬製的泵殼21與金屬製的緊固環34之間鎖緊時，則凸緣31在中心軸方向及徑方向彈性變形。然後，由於凸緣31的外圓周面被壓在金屬製的泵殼21的安裝孔29，因此兩者之間的密封性提高。由於凸緣31的內圓周面朝徑方向內側方向變形，因此環狀塊26及可撓性23之間、以及可撓性管23及凸緣31之間的密封性提高。以這樣方式，可以長時間確實地防止間接介質從泵單元11的洩漏發生。

圖5為顯示另一實施態樣的泵單元11的一端部的放大剖面圖，圖5中，對於與上述泵單元11具有共通性的元件標上相同的符號。

如圖5所示，比安裝孔29的直徑小且比貫通孔22的直徑大的嵌合孔55設在貫通孔22與安裝孔29之間，抵接面30在安裝孔29及嵌合孔55之間形成。環狀凸起56從鄰接於驅動室25的凸緣31的端面向中心軸方向內方突出且與凸緣31一體化設置。進一步，金屬製的輔助環57配置於環狀凸起56的內圓周面。

如此，環狀凸起56被嵌合孔55的內圓周面與輔助環57的外圓周面夾住。因此，藉由泵殼21的嵌合孔55及輔助環57對環狀凸起56施加徑方向的壓縮力。藉此，環狀凸起56藉由嵌合孔55成密著的狀態，朝徑方向外方彈性變形的同時也在中心軸方向彈性變形。即使環狀凸起56在中心軸方向變形，為了環狀凸起56的前端面不與設在泵殼的段差面58接觸，嵌合孔55的中心軸方向長度C比環狀凸起56的長度要長。嵌合孔55、環狀凸起56及輔助環57是為了對環狀凸起56施加適當的壓縮力而設計。

如此，藉由輔助環57提高環狀凸起56的外圓周面與嵌合孔55之間的密合性。如圖5所示的管泵，凸緣31與安裝孔29之間藉由以凸緣31所施加的彈性力來密封的同時，凸緣31的環狀凸起56與嵌合孔55之間則藉由以輔助環57朝徑方向外方對環裝凸起56所施加的壓縮力來密封。

圖5顯示泵單元11的一端部的結構，而另一端也是相同的結構。

本發明並不局限於上述的實施態樣，在不脫離本發明的主要精神的範圍內可以有各種變化。

[產業利用可能性]

本發明的管泵可以適用作為將光阻液等液體塗佈於半導體晶圓等被塗佈物的泵。

10‧‧‧管泵11‧‧‧泵單元12‧‧‧驅動單元13a、13b‧‧‧接頭14‧‧‧液體容器15‧‧‧流道16‧‧‧塗佈器17‧‧‧流路18、19‧‧‧止回閥21‧‧‧泵殼21a‧‧‧端面22‧‧‧貫通孔23‧‧‧可撓性管23a‧‧‧彈性變形部23b‧‧‧凸出端部24‧‧‧泵室25‧‧‧驅動室26‧‧‧環狀塊27‧‧‧連通孔28‧‧‧錐面29‧‧‧安裝孔30‧‧‧抵接面31‧‧‧凸緣32‧‧‧密封元件33‧‧‧熔接部34‧‧‧緊固環35‧‧‧螺絲元件36‧‧‧凸部37‧‧‧止擋器38‧‧‧爪部39‧‧‧凸起41‧‧‧固定環42‧‧‧螺絲元件43‧‧‧觸碰面44‧‧‧環狀凸出部45‧‧‧嵌合孔46‧‧‧端版47‧‧‧螺絲元件48‧‧‧連通孔49‧‧‧嵌合部50‧‧‧螺絲元件51‧‧‧電動馬達52‧‧‧單元外罩55‧‧‧嵌合孔56‧‧‧環狀凸起57‧‧‧金屬製的輔助環58‧‧‧段差面A、B、C‧‧‧中心軸方向長度G‧‧‧段差

圖1為顯示一實施態樣的管泵的正面圖； 圖2為圖1的右側面圖； 圖3為圖1及圖2所示的管泵其流出側及流入側的一部分省略放大剖面圖； 圖4為顯示組裝完成前泵單元其一端部的放大剖面圖；以及 圖5為顯示另一實施樣態的泵單元11其一端部的放大剖面圖。

11‧‧‧泵單元

13a、13b‧‧‧接頭

21‧‧‧泵殼

21a‧‧‧端面

22‧‧‧貫通孔

23‧‧‧可撓性管

23a‧‧‧彈性變形部

23b‧‧‧凸出端部

24‧‧‧泵室

25‧‧‧驅動室

26‧‧‧環狀塊

27‧‧‧連通孔

28‧‧‧錐面

29‧‧‧安裝孔

30‧‧‧抵接面

31‧‧‧凸緣

32‧‧‧密封元件

33‧‧‧熔接部

34‧‧‧緊固環

35‧‧‧螺絲元件

36‧‧‧凸部

37‧‧‧止擋器

38‧‧‧爪部

39‧‧‧凸起

41‧‧‧固定環

42‧‧‧螺絲元件

43‧‧‧觸碰面

44‧‧‧環狀凸出部

45‧‧‧嵌合孔

46‧‧‧端版

47‧‧‧螺絲元件

48‧‧‧連通孔

49‧‧‧嵌合部

50‧‧‧螺絲元件

Claims (7)

1. 一種管泵，具有金屬製的泵殼以及可撓性管，該可撓性管安裝於該泵殼內，以分隔內側的泵室和外側的驅動室，藉由供給到該驅動室的不可壓縮的間接介質膨脹收縮該泵室，其中，該管泵包含： 樹脂製的環狀塊，嵌合至該可撓性管的端部的內側； 樹脂製的凸緣，熔接至該可撓性管的端部的外側，並且安裝於設在該泵殼的端部的安裝孔上，該凸緣與該環狀塊夾住該可撓性管的端部；以及 金屬製的緊固環，藉由螺絲元件緊固至該泵殼，在與設在該泵殼的抵接面之間向該凸緣施加中心軸方向的壓縮力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之管泵，其中，該管泵具有： 環狀凸起，自該凸緣的鄰接於該驅動室的端面在中心軸方向向內突出； 嵌合孔，比設在該泵殼的端部的該安裝孔有較小的直徑；以及 金屬製的輔助環，配置於該環狀凸起的內圓周面， 其中，藉由該金屬製的輔助環及該泵殻，向該環狀凸起施加徑方向的壓縮力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之管泵，其中，該可撓性管具有凸出端部，該凸出端部自該凸緣的端面向該驅動室的外部突出， 在以該凸緣的端面與該可撓性管的該凸出端部的外圓周面所形成的角落上設置熔接部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之管泵，其中，組裝在該泵殼上之前的該凸緣的軸方向長度，較該泵殼的抵接於該凸緣的端面的該抵接面到該泵殼的端面之間的中心軸方向長度要長。
5. 如申請專利範圍第1項所述之管泵，其中，在該抵接面上設有咬入該凸緣的爪部。
6. 如申請專利範圍第1項所述之管泵，其中，在該環狀塊上設置決定位置用的凸部，且在該緊固環上設置抵接於該決定位置用的凸部的止擋器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之管泵，其中，在該凸緣的內圓周面上設置咬入該可撓性管的外圓周面的凸起。

Images