JPH0953566A - ダイヤフラムポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 腐食性の液体を供給し得るダイヤフラムポン
プを提供する。 【解決手段】 ハウジング３には往復動部材７を直線方
向に往復動自在に収容する収容孔４が形成されており、
収容孔４内をポンプ室１４と駆動室１５とに区画するロ
ーリングダイヤフラム１３は、ハウジング３に取り付け
られる開放端と往復動部材に取り付けられる閉塞端を備
えた筒部１３ａを有している。往復動部材７にはポンプ
室１４に向けて先細となるテーパー部２５が設けられて
いる。ローリングダイヤフラム１３の筒部１３ａによっ
て形成されるローリング部１３ｄは、往復動部材７の駆
動によりテーパー部２５に案内されて、軸方向に移動す
るとともに径方向にも移動することになり、ローリング
部１３ｄに潰れが発生することが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はローリングダイヤフ
ラムを変形させて薬液などの液体を供給するローリング
ダイヤフラムを備えたダイヤフラムポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】軸方向に往復動する部材によって液体を
供給するようにしたダイヤフラムポンプが開発されてお
り、たとえば、特開昭６１−１９７７７９号公報および
実開平２−１３１８４号公報に示されるものがある。こ
のポンプは、筒部とこれの一端部に設けられた端板部と
を有し、断面Ｕ字形状に弾性体により形成されたダイヤ
フラムを有している。このダイヤフラムはローリングダ
イヤフラムとも言われており、このダイヤフラム内に形
成されたポンプ室は、ポンプ室に向かう方向の流れを許
容して逆方向の流れを阻止する逆止弁を介して液体貯留
室に接続されるとともに、ポンプ室に向かう方向の流れ
を阻止して逆方向の流れを許容する逆止弁を介して液体
吐出部に接続されている。

【０００３】このダイヤフラムポンプにあっては、ダイ
ヤフラムの端板部を軸方向に往復動すると、筒部がロー
リング部を介して内外二重に畳まれてポンプ室が膨張収
縮することになり、液体を液体吐出部に供給することが
できる。端板部の往復動に際しては、ローリング部の位
置が変化する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイヤ
フラムの材質としてゴムを用いると、ゴムを侵すような
腐食性の液体、たとえば溶剤や酸ないしアルカリ性の処
理液によってダイヤフラムが劣化するので、このような
腐食性の液体を供給するためのダイヤフラムポンプには
ゴム製のダイヤフラムを適用することはできない。

【０００５】ダイヤフラムの材質として、ポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂を用いる
と、ゴムと相違して耐薬品性が得られるので、ダイヤフ
ラムの劣化ないし腐食を防止することができることが判
明した。

【０００６】そこで、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂を用い
て形成されたローリングダイヤフラムを用いてダイヤフ
ラムポンプを形成したところ、薬液などの液体によって
劣化したり腐食することはないが、ローリングダイヤフ
ラムに亀裂や孔などが生じてしまい、耐久性に問題のあ
ることが判明した。

【０００７】この原因を追求したところ、フッ素樹脂は
柔軟性ないし伸縮性がないために、端板部を直線往復動
させる際に、ダイヤフラムのローリング部が断面円弧状
とならず、鋭角に折れ曲がってしまい、円筒部も全体的
に横断面が円形とならずに軸方向に沿って折れ曲がり部
が形成されてしまうので、この結果、端板部を往復動さ
せると、ローリングダイヤフラムに亀裂などが発生する
ことが判明した。

【０００８】本発明の目的は、腐食性の液体を供給し得
るダイヤフラムポンプを提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１１】すなわち、本発明のダイヤフラムポンプ
は、往復動部材を直線方向に往復動自在に収容する収容
孔を有するハウジングと、ハウジングに取り付けられる
開放端と往復動部材に取り付けられる閉塞端を備えた筒
部を有して収容孔内をポンプ室と駆動室とに区画するロ
ーリングダイヤフラムとを有し、往復動部材にはポンプ
室に向けて先細となるテーパー部が設けられている。

【００１２】筒部における駆動室に向かう傾斜角度と、
テーパー部におけるポンプ室に向かう傾斜角度とをほぼ
同一に設定しても良い。

【００１３】往復動部材にテーパー部を設けたので、こ
の往復動部材でローリングダイヤフラムを変形させてポ
ンプ動作を行う際には、ローリングダイヤフラムにはこ
れを押し広げたり、すぼめたりする力が作用し、筒部に
よって形成されるローリング部が軸方向に変化するとき
に径方向にも変化することから、ローリングダイヤフラ
ムとして硬度が高く柔軟性に乏しい材料を使用しても、
往復動部材による駆動の全作動範囲においてローリング
部の潰れ発生を防止することができる。したがって、腐
食性を有する薬液などの液体を供給することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施の形態であるダイヤ
フラムポンプを示し、ハウジング本体１とこれの先端部
に取り付けられたヘッド部２とによりハウジング３が形
成されており、このハウジング３内には横断面が円形と
なった収容孔４が形成されている。

【００１６】ハウジング本体１の基端部には空気圧シリ
ンダ５が取り付けられており、この空気圧シリンダ５に
よって軸方向に往復動されるピストンロッド６の先端に
は往復動部材７がねじ結合されている。この往復動部材
７は収容孔４内に軸方向に往復動自在に収容されてお
り、空気圧シリンダ５により駆動されるようになってい
る。

【００１７】空気圧シリンダ５の後端部にはガイドスリ
ーブ８が取り付けられ、このガイドスリーブ８の外周に
は調整ねじ１０とロックナット１１がねじ止めされてい
る。ピストンロッド６の基端部にはフランジ１２が設け
られ、調整ねじ１０の位置を変化させることによりピス
トンロッド６の前進限位置が規制されるようになってい
る。ピストンロッド６の後退限位置は、往復動部材７を
収容孔４の後端部に形成された段部によって規制され
る。

【００１８】ハウジング本体１に形成された収容孔４内
には、ローリングダイヤフラム１３が配置されており、
このローリングダイヤフラム１３によって収容孔４はポ
ンプ室１４と駆動室１５とに区画されている。このロー
リングダイヤフラム１３は、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂
を用いて形成されており、筒部１３ａとこの筒部１３ａ
の一端部側の開放端に設けられたリング部１３ｂと他端
側に設けられた閉塞端に設けられたねじ止め部１３ｃと
を有している。このローリングダイヤフラム１３はリン
グ部１３ｂでハウジング３に取り付けられ、ねじ止め部
１３ｃで往復動部材７に取り付けられている。

【００１９】ポンプ室１４にはヘッド部２に形成された
流入路１６が連通しており、この流入路１６は液体貯留
槽１７に液体案内路１８を介して接続されている。ま
た、ポンプ室１４にはヘッド部２に形成された流出路２
０が連通しており、この流出路２０は液体吐出部２１に
液体案内路２２を介して接続されている。流入路１６と
液体案内路１８により液体貯留槽１７内の液体をポンプ
室１４に案内する第１流路が形成され、流出路２０と液
体案内路２２によりポンプ室１４内の液体を液体吐出部
２１に案内する第２流路が形成されている。

【００２０】往復動部材７を軸方向に往復動させてポン
プ室１４を膨張収縮させたときに、流出路２０内におい
てポンプ室１４から液体吐出部２１に向かう液体の流れ
を許容し、逆方向の流れを阻止するためにヘッド部２に
逆止弁２３が設けられており、さらに、流入路１６内に
おいて液体貯留槽１７からポンプ室１４に向かう流れを
許容し、逆方向の流れを阻止するためにヘッド部２に逆
止弁２４が設けられている。

【００２１】図示するダイヤフラムポンプは、液体吐出
部２１から半導体ウエハＷに対してフォトレジスト液を
塗布するために用いられており、フォトレジストのよう
に腐食性を有する薬液を塗布する場合でも、ローリング
ダイヤフラム１３の腐食を防止することができる。ハウ
ジング３のうちヘッド部２はローリングダイヤフラム１
３と同様にＰＴＦＥなどのフッ素樹脂により成形されて
おり、ハウジング本体１は金属により形成されている。

【００２２】図２は図１に示されたローリングダイヤフ
ラム１３をフッ素樹脂を素材として成形した状態を示す
図であり、このときにはねじ止め部１３ｃがリング部１
３ｂから最も離れた状態、つまり筒部１３ａが最も延び
た状態となっており、筒部１３ａは断面が円錐台形状と
なっている。このような形状に成形されたローリングダ
イヤフラム１３がダイヤフラムポンプに組み付けられる
と、図３に示されるように筒部１３ａの一部にローリン
グ部１３ｄが形成される。

【００２３】ローリングダイヤフラム１３のねじ止め部
１３ｃにねじ結合される往復動部材７の先端部の外周面
にはテーパー部２５が形成されており、このテーパー部
２５はポンプ室１４に向けて先細となっており、往復動
部材７がポンプ室１４に向けて前進移動する際にはロー
リングダイヤフラム１３の筒部１３ａ内に進入すること
になる。図２に示すように筒部１３ａの駆動室１５に向
かう方向の傾斜角度をθとすると、図３に示すようにテ
ーパー部２５のポンプ室１４に向かう方向の傾斜角度も
前記角度θとほぼ同一の角度となっている。

【００２４】ローリングダイヤフラム１３がダイヤフラ
ムポンプに組み込まれた状態では、図１に示すように、
往復動部材７の先端部は筒部１３ａ内に一部入り込んで
おり、テーパー部２５の外側にはローリングダイヤフラ
ム１３のローリング部１３ｄが形成される。図１にあっ
ては、往復動部材７が後退限位置となった状態を示し、
この状態からフランジ１２が調整ねじ１０に当接するま
で前進する。この前進動作により、ポンプ室１４は最も
収縮した状態となる。

【００２５】ローリングダイヤフラム１３の素材として
柔軟性がなく比較的硬度が高いフッ素樹脂を用いても、
ローリング部１３ｄを案内することになる往復動部材７
の外周面をテーパー形状とすることよって、往復動部材
７の全往復動作において、ローリング部１３ｄはその円
周方向の全ての部分で確実に断面が円弧状となり、押し
潰される部分の発生はない。

【００２６】図３はローリングダイヤフラム１３の一部
を拡大して示す図であり、往復動部材７が後退限位置に
近い状態にあっては、筒部１３ａの外周面が収容孔４の
内周面には接触しないようになっており、往復動部材７
が前進移動するに伴って、ローリング部１３ｄが形成さ
れる部分が軸方向に時々刻々変化するとともに、径方向
にも変化することになる。つまり、ローリング部１３ｄ
には往復動部材７によって軸方向と径方向との両方向に
力が作用することになる。このように、往復動部材７が
後退限の位置にあり、筒部１３ａのうち外側に折り畳ま
れた部分の長さが比較的長い状態のもとで、ローリング
部１３ｄの径を小さくし、これが軸方向に変位する過程
で徐々に大きくするようにローリング部１３ｄを移動さ
せるようにしたことから、比較的硬度が大きく、柔軟性
に乏しい材質のローリングダイヤフラム１３を用いて
も、ローリング部１３ｄに鋭角に折れ曲がる部分の発生
がなくなる。

【００２７】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、比較例として
のダイヤフラムポンプの要部を示す図であり、この場合
には往復動部材７の外周面がストレートとなっている。
このようにストレートとすると、往復動部材７を駆動す
る際に、ローリング部１３ｄには軸方向の力のみが作用
して、図４（ｂ）において符号Ｄで示すように、筒部１
３ａに軸方向に沿う折れ曲がり部が発生した。その折れ
曲がり部Ｄは、図４（ｃ）に示すように、ローリング部
１３ｄが潰れた状態となる。図４（ｄ）は潰れない状態
の部分のローリング部１３ｄを示す。

【００２８】本発明にあっては、比較的高度が高いフッ
素樹脂を用いてローリングダイヤフラム１３を形成して
も、ローリング部１３ｄはその移動過程において円周方
向の全ての部分において図４（ｄ）に示すような断面円
弧状となり、押し潰される部分が発生することがない。
これにより、ローリングダイヤフラム１３を交換するこ
となく、長期間にわたり同一のローリングダイヤフラム
１３を使用することが可能となり、耐久性が向上する。

【００２９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３０】たとえば、図示する実施の形態にあって
は、ローリングダイヤフラム１３としてフッ素樹脂製の
ものが使用されているが、ゴムなどのように比較的柔ら
かい材質のものに対しても適用することができる。ま
た、供給される液体としては、前記したフォトレジスト
液のみならず、種々の液体としても良く、特に腐食性を
有する液体の供給に好適である。さらに、図示する場合
には、空気圧シリンダ５によって往復動部材７を駆動す
るようにしているが、電動モータによって往復動部材７
を駆動するようにしても良い。

【００３１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３２】(1).ローリングダイヤフラムとして比較的
硬度が高い材質を使用することが可能となる。

【００３３】(2).ローリングダイヤフラムによって形成
されるポンプ室を膨張収縮させる際に、ローリング部の
潰れを防止することができる。

【００３４】(3).これにより、腐食性の液体を供給する
ためのポンプにおけるローリングダイヤフラムを使用す
ることが可能となる。

【００３５】(4).また、ローリングダイヤフラムの耐久
性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるダイヤフラムポン
プを示す断面図である。

【図２】成形した状態におけるローリングダイヤフラム
を示す断面図である。

【図３】ローリングダイヤフラムの変形例を示す断面図
である。

【図４】（ａ）は比較例としてのダイヤフラムポンプの
要部を示す断面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の横断面
図であり、（ｃ）は同図（ｂ）におけるｃ−ｃ線に沿う
断面図であり、（ｄ）は同図（ｂ）におけるｄ−ｄ線に
沿う断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング本体 ２ ヘッド部 ３ ハウジング ４ 収容孔 ５ 空気圧シリンダ ６ ピストンロッド ７ 往復動部材 ８ ガイドスリーブ １０ 調整ねじ １１ ロックナット １２ フランジ １３ ローリングダイヤフラム １３ａ 筒部 １３ｂ リング部 １３ｃ ねじ止め部 １３ｄ ローリング部 １４ ポンプ室 １５ 駆動室 １６ 流入路 １７ 液体貯留槽 １８ 液体案内路 ２０ 流出路 ２１ 液体吐出部 ２２ 液体案内路 ２３，２４ 逆止弁 ２５ テーパー部 Ｗ 半導体ウエハ Ｄ 折れ曲がり部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復動部材を直線方向に往復動自在に収
   容する収容孔を有するハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられる開放端と前記往復動部
   材に取り付けられる閉塞端を備えた筒部を有し、前記収
   容孔内をポンプ室と駆動室とに区画するローリングダイ
   ヤフラムと、 前記ハウジングに接続され、液体貯留槽内の液体を前記
   ポンプ室に案内する第１流路と、 前記ハウジングに接続され、前記ポンプ室内の液体を液
   体吐出部に案内する第２流路とを有し、 前記往復動部材に前記ポンプ室に向けて先細となるテー
   パー部を設けたことを特徴とするローリングダイヤフラ
   ムを備えたダイヤフラムポンプ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のダイヤフラムポンプであ
   って、前記筒部における前記駆動室に向かう傾斜角度
   と、前記テーパー部における前記ポンプ室に向かう傾斜
   角度とをほぼ同一に設定したことを特徴とするダイヤフ
   ラムポンプ。