JP2737988B2 - Method for manufacturing diaphragm pump having fluororesin diaphragm - Google Patents
Method for manufacturing diaphragm pump having fluororesin diaphragmInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 弗素樹脂ダイヤフラムおよび該ダイヤフラムを備えた
ダイヤフラムポンプに関し， 屈曲疲労に対して耐久性の高い弗素樹脂ダイヤフラム
を提供することによって大容量のダイヤフラムポンプを
提供可能とすることを目的とし， 一表面を有し，該表面に垂直な一軸に関して対称な板
状部と該軸上に該板状部から高さＨだけ突出した突起部
とを有する弗素樹脂から成るダイヤフラム素成形体を作
製し，該ダイヤフラム素成形体の残留歪を除去するため
のアニールを施し，前記アニールを施された該ダイヤフ
ラム素成形体を，該突起部が嵌合し且つ前記高さＨより
小さい深さの凹部が設けられたポンチとダイスとから成
る金型を用いて加熱下においてプレスしたのちその表面
を急冷してダイヤフラム成形体を形成し，該ダイヤフラ
ム成形体をダイヤフラムポンプに装着する諸工程を含む
ように構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a fluorine resin diaphragm and a diaphragm pump provided with the diaphragm. It is possible to provide a large capacity diaphragm pump by providing a fluorine resin diaphragm having high durability against bending fatigue. A diaphragm having a surface and having a plate-shaped portion symmetrical with respect to one axis perpendicular to the surface, and a projection projecting from the plate-shaped portion on the axis by a height H. A green body is manufactured, annealed to remove residual strain of the diaphragm green body, and the annealed diaphragm green body is fitted with the projection and the height H Pressing under heating using a mold consisting of a punch and a die provided with a small depth recess, then quenching the surface to form a diaphragm molded body , Configured to include various steps of mounting the diaphragm molded body to the diaphragm pump.
本発明は，弗素樹脂ダイヤフラムおよび該ダイヤフラ
ムを備えたダイヤフラムポンプに関する。The present invention relates to a fluororesin diaphragm and a diaphragm pump provided with the diaphragm.
半導体装置の製造における処理液の供給，循環等に，
弗素樹脂から成るダイヤフラムを備えたダイヤフラムポ
ンプが用いられている。ダイヤフラムポンプは，処理用
の薬液に接する機械的摺動部分がないため，この摺動部
分からの発塵による薬液の汚染がない。とくに，弗素樹
脂ダイヤフラムは，耐薬品性，耐熱性およびダイヤフラ
ムの屈曲運動による疲労を起こし難い点ですぐれてい
る。For the supply and circulation of processing solutions in the manufacture of semiconductor devices,
A diaphragm pump having a diaphragm made of a fluorine resin is used. Since the diaphragm pump has no mechanical sliding portion in contact with the processing chemical, there is no contamination of the chemical by dust generated from the sliding portion. In particular, a fluororesin diaphragm is excellent in chemical resistance, heat resistance, and in that fatigue due to bending motion of the diaphragm is hardly caused.
弗素樹脂ダイヤフラムを用いたダイヤフラムポンプ，
とくに，複動式のダイヤフラムポンプにおいては，ダイ
ヤフラムを屈曲運動させるための駆動軸がダイヤフラム
の中心部に固定される。この様子を第４図に示す。Diaphragm pump using fluororesin diaphragm,
In particular, in a double-acting diaphragm pump, a drive shaft for bending the diaphragm is fixed to the center of the diaphragm. This is shown in FIG.
第４図（ａ）は，弗素樹脂から成るダイヤフラム１の
中心部を駆動軸（センターロッド）２が貫通し，センタ
ーロッド２の先端部に螺合する螺子が設けられたセンタ
ーディスク３とセンターロッド２（またはセンターディ
スク３に対向する別のセンターディスク４）との間でダ
イヤフラム１を挟むようにして，ダイヤフラム１とセン
ターロッド２が固定されている。センターロッド２は矢
印の方向に往復移動してダイヤフラム１を屈曲させる。FIG. 4 (a) shows a center disk 3 having a center shaft of a diaphragm 1 made of a fluororesin, a drive shaft (center rod) 2 penetrating therethrough, and a center disk 3 provided with a screw screwed to the tip of the center rod 2. The diaphragm 1 and the center rod 2 are fixed so that the diaphragm 1 is sandwiched between the diaphragm 1 and the center disk 2 (or another center disk 4 facing the center disk 3). The center rod 2 reciprocates in the direction of the arrow to bend the diaphragm 1.
第４図（ａ）の構造では，ダイヤフラム１とセンター
ディスク３の締めつけ部分の緩み等により，処理液のリ
ークが生じたり，また，ダイヤフラム１の中心部に応力
集中による疲労によりクラックが生じ易い等の問題があ
る。In the structure shown in FIG. 4 (a), the processing liquid leaks due to a loosened portion between the diaphragm 1 and the center disk 3, and cracks are easily generated due to fatigue caused by stress concentration at the center of the diaphragm 1. There is a problem.
上記の問題を防止するために，第４図（ｂ）に示すよ
うに，ダイヤフラム１の中心部に突起部５を一体化して
形成し，突起部５にセンターロッド２と螺合する螺子を
設ける等により，ダイヤフラム１とセンターロッド２を
固定する構造も用いられている。しかしながら，第４図
（ｂ）の構造は，ダイヤフラム１の直径が30mm程度以下
の比較的小容量のダイヤフラムポンプに適用可能であ
る。これは，上記より直径の大きいダイヤフラムを用い
る大容量のダイヤフラムポンプでは，ダイヤフラムの屈
曲運動の振幅が大きくなり，ダイヤフラム中心部での疲
労劣化が激しくなるためである。In order to prevent the above problem, as shown in FIG. 4 (b), a projection 5 is integrally formed at the center of the diaphragm 1, and a screw which is screwed with the center rod 2 is provided on the projection 5. For example, a structure for fixing the diaphragm 1 and the center rod 2 is also used. However, the structure shown in FIG. 4 (b) is applicable to a relatively small-diameter diaphragm pump having a diameter of the diaphragm 1 of about 30 mm or less. This is because, in a large-capacity diaphragm pump using a diaphragm having a larger diameter than that described above, the amplitude of the bending motion of the diaphragm becomes large, and fatigue deterioration in the center of the diaphragm becomes severe.
本発明は上記従来の問題点に鑑み，弗素樹脂ダイヤフ
ラムの製造方法を改良し，これにより第４図（ｂ）に示
す構造の弗素樹脂ダイヤフラムを備えた大容量のダイヤ
フラムポンプを提供可能とすることを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has improved a method of manufacturing a fluororesin diaphragm, thereby making it possible to provide a large-capacity diaphragm pump having a fluororesin diaphragm having a structure shown in FIG. 4 (b). With the goal.
〔課題を解決するための手段〕 上記目的は，一表面を有し，該表面に垂直な一軸に関
して対称な板状部と該軸上に該板状部から高さＨだけ突
出した突起部とを有する弗素樹脂から成るダイヤフラム
素成形体を作製する工程と，該ダイヤフラム素成形体の
残留歪みを除去するためのアニール工程と，前記アニー
ルを施された該ダイヤフラム素成形体を，該突起部が嵌
合し且つ前記高さＨより小さい深さの凹部が設けられた
ポンチとダイスとから成る金型を用いて加熱下において
プレスしたのちその表面を急冷してダイヤフラム成形体
を形成する工程と，該ダイヤフラム成形体をダイヤフラ
ムポンプに装着する工程を含むことを特徴とする本発明
に係る弗素樹脂ダイヤフラムの製造方法によって達成さ
れる。[Means for Solving the Problems] An object of the present invention is to provide a plate-shaped portion having one surface and symmetrical with respect to one axis perpendicular to the surface, and a protrusion projecting from the plate-shaped portion on the axis by a height H. Manufacturing a diaphragm element formed of a fluororesin having the following: an annealing step for removing residual distortion of the diaphragm element molded article; and removing the annealed diaphragm element molded article by forming the protrusion. Pressing under heating using a mold comprising a punch and a die fitted and provided with a concave portion having a depth smaller than the height H, and then rapidly cooling the surface to form a diaphragm molded body; This is achieved by the method for producing a fluororesin diaphragm according to the present invention, which comprises a step of mounting the diaphragm molded body on a diaphragm pump.
弗素樹脂から成るダイヤフラム素成形体を加熱下にお
いてプレスすることにより塑性変形を生じさせ，これに
より弗素樹脂高分子に，ダイヤフラムの中心部から周囲
に向かう配向を生じさせたのち冷却する。その結果，ダ
イヤフラム成形体の表面にはダイヤフラムの半径方向に
沿って圧縮応力が生じ，屈曲運動による疲労劣化に対す
る耐久性が向上される。By pressing a diaphragm element formed of a fluororesin under heating, plastic deformation is caused, whereby the fluororesin polymer is oriented from the center of the diaphragm toward the periphery and then cooled. As a result, compressive stress is generated on the surface of the diaphragm molded body in the radial direction of the diaphragm, and durability against fatigue deterioration due to bending motion is improved.
従来の弗素樹脂ダイヤフラムは，通常，熱プレスによ
り発生した歪を除去するための後熱処理が施されてい
た。したがって，上記のような表面圧縮応力を有してお
らず，屈曲疲労強度が低かったのに対し，本発明におい
ては，熱プレス後には熱処理を行わず，上記表面圧縮応
力を残すことが特徴である。Conventional fluororesin diaphragms are usually subjected to a post-heat treatment to remove strain generated by hot pressing. Therefore, while not having the above-mentioned surface compressive stress and having low flexural fatigue strength, the present invention is characterized in that heat treatment is not performed after hot pressing and the above-mentioned surface compressive stress remains. is there.
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明により弗素樹脂ダイヤフラムを製造す
る工程における要部断面図であって，同図（ａ）に示す
ように，予備成形されたダイヤフラム素成形体10を形成
する。ダイヤフラム素成形体10は，弗素樹脂粉末を圧縮
成形するか，棒状または板状に成形された弗素樹脂を切
削加工して形成したものであって，板状部11と，後述す
る駆動軸（センターロッド）が固定される突起部12とか
ら成る。板状部11はその一表面に垂直な軸に関して対称
な，例えば円板状を成す。突起部12は板状部11の表面か
ら高さＨなる長さを有する。FIG. 1 is a sectional view of a main part in a process of manufacturing a fluororesin diaphragm according to the present invention. As shown in FIG. 1A, a preformed diaphragm element molded body 10 is formed. The diaphragm element molded body 10 is formed by compression-molding a fluororesin powder or cutting a rod-shaped or plate-shaped fluororesin, and includes a plate-shaped portion 11 and a drive shaft (center) to be described later. And a projection 12 to which the rod is fixed. The plate-shaped portion 11 is symmetrical with respect to an axis perpendicular to one surface thereof, for example, has a disk shape. The protrusion 12 has a length equal to the height H from the surface of the plate-like portion 11.
上記ダイヤフラム素成形体10を，大気中200〜230℃で
３時間程度アニールし，残留歪を除去する。The above-mentioned diaphragm body 10 is annealed in air at 200 to 230 ° C. for about 3 hours to remove residual strain.
次いで，第１図（ｂ）に示すように，ダイヤフラム素
成形体10を，ダイス６とボンチ７とから成るプレス金型
を用いて圧縮成形する。ボンチ７には，ダイヤフラム素
成形体10の突起部12が嵌合し，前記高さＨより小さい深
さｈを有する凹部８が設けられている。ダイス６および
ポンチ７には図示しないヒータが設けられており，これ
により250〜350℃に加熱される。Next, as shown in FIG. 1 (b), the diaphragm element molded body 10 is compression-molded using a press die composed of a die 6 and a punch 7. The punch 7 is provided with a recess 8 having a depth h smaller than the height H, into which the projection 12 of the diaphragm element molded body 10 is fitted. The die 6 and the punch 7 are provided with a heater (not shown), which is heated to 250 to 350 ° C.
凹部８内に前記突起部12を挿入し，ダイヤフラム素成
形体10を圧縮する。ダイヤフラム素成形体10はダイス６
およびボンチ７により加熱される。この際，ダイヤフラ
ム素成形体10の板状部11の厚さが20％程度薄くなるまで
圧縮する。そして，ダイヤフラム素成形体10を100〜120
℃まで冷却したのち，金型から取り外して放冷する。こ
のようにして，第１図（ｃ）に示すように成形されたダ
イヤフラム13を得る。以後，成形された板状部14の周囲
のばりを除去するとともに，突起部15に，後述するセン
ターロッドを螺合する螺子穴16を形成する。The projection 12 is inserted into the recess 8 and the molded element 10 is compressed. The diaphragm element compact 10 is a die 6
And heated by the bonnet 7. At this time, compression is performed until the thickness of the plate-shaped portion 11 of the diaphragm element molded body 10 is reduced by about 20%. And, the diaphragm element molded body 10 is
After cooling to ° C, remove from the mold and allow to cool. Thus, the diaphragm 13 formed as shown in FIG. 1 (c) is obtained. Thereafter, burrs around the formed plate-like portion 14 are removed, and a screw hole 16 for screwing a later-described center rod is formed in the protrusion 15.
上記圧縮成形において，ダイヤフラム素成形体10は，
ダイス６およびボンチ７との界面に沿って塑性変形す
る。このため，ダイヤフラム素成形体10を構成する弗素
樹脂高分子は，ダイヤフラム素成形体10の中心から放射
状に配向する。さらに，金型から取り外された際に表面
が急冷されるために，表面に圧縮応力が発生する。この
高分子の配向および表面の圧縮応力により，ダイヤフラ
ム13は，第４図で説明した従来のダイヤフラム１に比
べ，屈曲運動による疲労劣化に対する耐久性が向上す
る。第１図の方法によれば，直径30〜500mm程度の実用
的耐久性を有するダイヤフラム13を得ることができる。In the above compression molding, the diaphragm element molded body 10
It is plastically deformed along the interface between the die 6 and the punch 7. For this reason, the fluororesin polymer constituting the diaphragm body 10 is oriented radially from the center of the diaphragm body 10. Furthermore, since the surface is rapidly cooled when removed from the mold, compressive stress is generated on the surface. Due to the orientation of the polymer and the compressive stress on the surface, the diaphragm 13 has improved durability against fatigue deterioration due to bending motion as compared with the conventional diaphragm 1 described with reference to FIG. According to the method of FIG. 1, a diaphragm 13 having a practical durability of about 30 to 500 mm in diameter can be obtained.
第２図は上記本発明の方法により作製されたダイヤフ
ラムを装着した，吐出速度10〜150l/min程度の大容量の
ダイヤフラムポンプの要部断面図である。このダイヤフ
ラムポンプは複動式であり，一対のダイヤフラム13Aお
よび13Bを有する。FIG. 2 is a sectional view of a main part of a large-capacity diaphragm pump having a discharge speed of about 10 to 150 l / min, to which a diaphragm manufactured by the method of the present invention is mounted. This diaphragm pump is a double-acting type and has a pair of diaphragms 13A and 13B.
従来のダイヤフラムポンプにおける弗素樹脂ダイヤフ
ラムは，装着前にあらかじめ120〜150℃程度のアニール
が施されていた。本発明においては，ダイヤフラム13A
および13Bの表面に付与されている異方性圧縮応力を利
用するために，上記の加圧成形後のアニールを施すこと
なくダイヤフラムポンプに装着する。The fluororesin diaphragm in the conventional diaphragm pump was previously annealed at about 120 to 150 ° C. before mounting. In the present invention, the diaphragm 13A
In order to use the anisotropic compressive stress applied to the surface of the diaphragm 13B and 13B, it is mounted on the diaphragm pump without performing the above-mentioned annealing after the pressure molding.
図示のように，ダイヤフラム13Aおよび13Bは，それぞ
れに設けられている前記突起部15Aおよび15Bに螺合して
固定されたセンターロッド17により相互に連結されてい
る。そして，一方のダイヤフラム13A側に，例えば加圧
エアが供給されるとポンプ室18Aの容積を減少するよう
にダイヤフラム13Aが屈曲し，その結果，矢印A1の径路
で流体が吐出される。このとき，他方のダイヤフラム13
Bはセンターロッド17により引っ張られ，ポンプ室18Bの
容積を増大するように屈曲し，その結果，矢印B1の径路
で流体が吸い込まれる。次ぎに，ダイヤフラム13B側に
加圧エアが供給されると，矢印A2およびB2の径路で流体
の吸い込みおよび吐出がそれぞれ行われる。As shown, the diaphragms 13A and 13B are interconnected by a center rod 17 screwed and fixed to the projections 15A and 15B provided respectively. When, for example, pressurized air is supplied to one of the diaphragms 13A, the diaphragm 13A is bent so as to reduce the volume of the pump chamber 18A, and as a result, the fluid is discharged through the path indicated by the arrow A1. At this time, the other diaphragm 13
B is pulled by the center rod 17 and bent so as to increase the volume of the pump chamber 18B. As a result, fluid is sucked in the path indicated by the arrow B1. Next, when pressurized air is supplied to the diaphragm 13B side, suction and discharge of fluid are performed in the paths indicated by arrows A2 and B2, respectively.
第３図は上記本発明の方法により作製された弗素樹脂
ダイヤフラムを装着したバルブの構造を示す要部断面図
であって，ダイヤフラム20は，シリンダ21内を上下に移
動するピストン22により屈曲運動する。矢印A3の径路で
加圧エアを供給すると，ピストン22が押し下げられ，ダ
イヤフラム20が弁座23に接触して，矢印A4の流路を綴じ
る。矢印A3の加圧を除去すると，ピストン22は，復帰ば
ね24の力により上方に押し上げられ，ダイヤフラム20と
弁座23が離れ，矢印A4の流路が開放される。FIG. 3 is a sectional view of a main part showing a structure of a valve equipped with a fluororesin diaphragm produced by the method of the present invention. The diaphragm 20 is bent by a piston 22 which moves up and down in a cylinder 21. . When the pressurized air is supplied through the path indicated by arrow A3, the piston 22 is pushed down, and the diaphragm 20 contacts the valve seat 23 to bind the flow path indicated by arrow A4. When the pressure of arrow A3 is removed, the piston 22 is pushed upward by the force of the return spring 24, the diaphragm 20 and the valve seat 23 are separated, and the flow path of arrow A4 is opened.
本発明によれば，直径30〜500mm程度の大きな直径を
有するダイヤフラム20を用いることが可能となり，大容
量で長寿命のダイヤフラムバルブを提供できる。According to the present invention, the diaphragm 20 having a large diameter of about 30 to 500 mm can be used, and a large capacity and long life diaphragm valve can be provided.
本発明によれば，屈曲疲労に対する耐久性が高く直径
の大きな弗素樹脂ダイヤフラムを得ることができ，大容
量のダイヤフラムポンプあるいはダイヤフラムバルブを
提供可能とする効果がある。According to the present invention, it is possible to obtain a fluorine resin diaphragm having high durability against bending fatigue and a large diameter, and to provide a large-capacity diaphragm pump or a diaphragm valve.
第１図は本発明の弗素樹脂ダイヤフラム製造方法の説明
図， 第２図は本発明の弗素樹脂ダイヤフラムを装着したダイ
ヤフラムポンプの構造を示す要部断面図， 第３図は本発明の弗素樹脂ダイヤフラムを装着したダイ
ヤフラムバルブの構造を示す要部断面図， 第４図は従来の弗素樹脂ダイヤフラムの問題点説明図 である。 図において， １と13と13Aと13Bと20はダイヤフラム， ２と17はセンターロッド， ３と４はセンターディスク， ５と12と15と15Aと15Bは突起部， ６はダイス， ７はボンチ， ８は凹部， 10はダイヤフラム素成形体， 11と14は板状部， 16は螺子穴， 18Aと18Bはポンプ室， 21はシリンダ， 22はピストン， 23は弁座， 24は復帰ばね である。FIG. 1 is an explanatory view of a method for manufacturing a fluororesin diaphragm according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a principal part showing a structure of a diaphragm pump equipped with a fluororesin diaphragm according to the present invention, and FIG. 3 is a fluororesin diaphragm according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing the structure of a diaphragm valve equipped with, and FIG. 4 is an explanatory view of a problem of a conventional fluororesin diaphragm. In the figure, 1 and 13 and 13A, 13B and 20 are diaphragms, 2 and 17 are center rods, 3 and 4 are center discs, 5 and 12, 15 and 15A and 15B are protrusions, 6 is a die, 7 is a bunch, 8 is a concave portion, 10 is a diaphragm element, 11 and 14 are plate-like portions, 16 is a screw hole, 18A and 18B are pump chambers, 21 is a cylinder, 22 is a piston, 23 is a valve seat, and 24 is a return spring. .
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−79952（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−107878（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−61269（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-53-79952 (JP, A) JP-A-57-107878 (JP, U) JP-A-57-61269 (JP, U)
Claims (1)
て対称な板状部と該軸上に該板状部から高さＨだけ突出
した突起部とを有する弗素樹脂から成るダイヤフラム素
成形体を作製する工程と， 該ダイヤフラム素成形体の残留歪みを除去するためのア
ニール工程と， 前記アニールを施された該ダイヤフラム素成形体を，該
突起部が嵌合し且つ前記高さＨより小さい深さの凹部が
設けられたポンチとダイスとから成る金型を用いて加熱
下においてプレスしたのちその表面を急冷してダイヤフ
ラム成形体を形成する工程と， 該ダイヤフラム成形体をダイヤフラムポンプに装着する
工程 を含むことを特徴とするダイヤフラムポンプの製造方
法。1. A diaphragm element made of a fluororesin having one surface and a plate-shaped portion symmetrical with respect to one axis perpendicular to the surface, and a projection projecting from the plate-shaped portion on the axis by a height H. A step of forming a molded body; an annealing step for removing residual strain of the diaphragm element molded body; and a step in which the annealed diaphragm element molded body is fitted with the protrusion and the height H Pressing under heating using a mold comprising a punch and a die provided with a concave portion having a smaller depth, and then rapidly cooling the surface to form a diaphragm molded body; and forming the diaphragm molded body into a diaphragm pump. A method for manufacturing a diaphragm pump, comprising a step of mounting.
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