(57)【要約】【課題】設置場所の高さ制約を受け難く、且つ、微粒子混合流体の定量供給装置を停止させることなくスラリの流量を一定に保つことができる微粒子混合流体の定量供給装置を提供する【解決手段】貯留タンク１からスラリＡを送給するダイヤフラムポンプ２と、内部空間２４ａにダイヤフラムポンプ２から送られたスラリＡが貯留されるとともに下部からスラリＡを下流側に吐出するチャンバーポット２４と、チャンバーポット２４のスラリＡの液面より上に気体を送り込み気体によりスラリＡに圧力を付与するポンプ２６と、チャンバーポット２４の下流側に配設されてスラリＡの流量を計測する流量計２９と、流量計２９の下流側に配設され、流量計２９で計測した流量にスラリＡの流量を一定に調節する流量調節弁３０と、を備える。【選択図】図１
2014171963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留タンクから微粒子混合流体を被供給部へ一定流量で供給する微粒子混合流体の定量供給装置であって、
前記貯留タンクから微粒子混合流体を送給するダイヤフラムポンプと、
内部空間に前記ダイヤフラムポンプから送られた微粒子混合流体が貯留されるとともに下部から微粒子混合流体を下流側に吐出するチャンバーポットと、
前記チャンバーポットの微粒子混合流体の液面より上に気体を送り込み気体により微粒子混合流体に圧力を付与するポンプと、
前記チャンバーポットの下流側に配設されて前記チャンバーポットからの微粒子混合流体の流量を計測する流量計と、
前記流量計の下流側に配設され、前記流量計で計測した流量に基づき微粒子混合流体の流量を一定に調節する流量調節弁と、を備えたことを特徴とする微粒子混合流体の定量供給装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラムポンプと前記チャンバーポットとを繋ぐ上流側流体送給流路の間と、前記貯留タンクと、を繋ぐ戻し流路を備え、その前記戻し流路に流量調節弁を有したことを特徴とする請求項１に記載の微粒子混合流体の定量供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子混合流体を一定流量で安定供給できるようにした微粒子混合流体の定量供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンウエハー等の切削を行うワイヤソーでは、砥粒と切削液体とを混合した砥粒スラリを使用している。砥粒スラリは、高価である為、その使用済み砥粒スラリを再利用してコスト削減をすることが求められている。また、使用済み砥粒スラリによる環境破壊の問題防止の目的からも使用済み砥粒スラリの再利用が求められている。
【０００３】
一般的な使用済み砥粒スラリの再利用について説明する。使用済み砥粒スラリ（微粒子混合流体）は、貯留タンクに貯留され、その後、微粒子混合流体の定量供給装置によって遠心分離機まで運ばれ、砥粒と切削液体とに分離したのちに回収し、砥粒スラリとして再利用することが行われている。
【０００４】
ここで、遠心分離機は、内部で固形分と液分（分離液）との境界部を形成することによって固形分のみを固形分排出口から取り出すようにしている。このため、遠心分離機に対する使用済み砥粒スラリの供給流量が変化すると、固形分と分離液との境界部が移動してしまい遠心分離機の分離性能が変化してしまうという問題がある。このため、遠心分離機に供給する使用済み砥粒スラリの供給流量は、常に一定に保つ必要がある。
【０００５】
図３を参照して、下記に示す特許文献１に記載の従来における微粒子混合流体の定量供給装置を説明する。図３は、従来の微粒子混合流体の定量供給装置の全体の態様を示すブロック図である。微粒子混合流体の定量供給装置は、主要な構成として、貯留タンク１と、ダイヤフラムポンプ２と、オリフィスポット３と、遠心分離機４と、を備えている。
【０００６】
貯留タンク１は、ワイヤソーからの使用済み砥粒スラリ（以下、スラリＡ）を貯留する。貯留タンク１の内側上部には、スラリＡを貯留タンク１に供給する供給装置５を備えている。この供給装置５は、スラリＡから大きな固形物を取り除くとともにスラリＡを貯留タンク１の内壁に沿って供給することにより貯留タンク１内部のスラリＡの粒子濃度に大きな変動を与えないようにしている。貯留タンク１には、内部のスラリＡを攪拌羽根６により攪拌して粒子の沈殿を防止し、且つ、粒子の濃度を一定にする混合装置７が設けてある。
【０００７】
貯留タンク１のスラリＡは、ダイヤフラムポンプ２により管路である上流側流体送給流路８の一端側から汲み上げられ、他端側からオリフィスポット３に供給される。スラリＡの供給量は、流量調節弁９によって微調節される。
【０００８】
ダイヤフラムポンプ２は、容積移送式ポンプの一種であり、ゴム、熱可塑性樹脂、又はフッ素樹脂製ダイヤフラムの往復運動と逆止弁とを組み合わせて流体を移送するポンプである。ダイヤフラムポンプ２は、スラリＡを移送する為に粒子を噛み込む構造ではなく、ダイヤフラムを変形させてスラリＡに圧力を加えることで逆止弁を介して移送する構造である。このため、摩耗が少なくなっている。よって、ダイヤフラムポンプ２は、スラリＡの移送量が経時的に変化するようなことがなく、長期間にわたり安定した性能で移送することができる。
【０００９】
オリフィスポット３は、上部に取り入れ管１０を有している。取り入れ管１０は、上流側流体送給流路８の他端側に接続され、スラリＡをオリフィスポット３の内壁に沿って内部に供給する。これにより、オリフィスポット３内のスラリＡの液面高さは、変動し難くなっている。
【００１０】
オリフィスポット３は、上部に開口部を有する。そして、オリフィスポット３は、スラリＡの液面高さを常に一定にするオーバーフロー構造を有している。オーバーフロー構造は、オリフィスポットの側面に排出口１１を設けることにより構成している。排出口１１は、貯留タンク１までスラリＡを導く戻り配管１２に接続されている。以上の構成により、排出口１１からスラリＡが貯留タンク１まで戻されるため、オリフィスポット３内の液面の高さ位置Ｈは、排出口１１の高さ位置で一定となる。
【００１１】
オリフィスポット３の下部は、下方に向かうに従って径が小さくなることによりテーパ状部が形成され、そして、この擂鉢状部の下にオリフィスポット３の内部と外部とを連通させる筒部が一体に形成されている。筒部の下端には、オリフィスプレート１３が配置される。オリフィスプレート１３は、図示しない係止部をオリフィスポット３の内部の図示しないフックに引っ掛けることによって固定する。
【００１２】
オリフィスプレート１３の供給口からは、オリフィスポット３内のスラリＡの液面高さに応じた一定の圧力によって、一定量のスラリＡが下流側流体送給流路１４へ吐出される。そして、スラリＡは、下流側流体送給流路１４を自重により流動し、オリフィスプレート１３の開口の大きさに応じた一定の流量が遠心分離機４に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−１６９２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここで、スラリＡは、粘性が高く遠心分離機４まで一定量で供給するためには、ある程度の圧力が必要となり、遠心分離機４までスラリＡを導くため、オリフィスポット３の液面の高さ位置Ｈを高くしなければならなかった。すなわち、オリフィスポット３は、ある程度の高さ位置Ｈが確保できるような場所が必要であり設置場所に制約を受けていた。
【００１５】
また、スラリＡは、液温によって粘性が変化する。従って、例えば、夏場と冬場では、液面の高さ位置Ｈを一定に保っても、オリフィスプレート１３の供給口から流れるスラリＡの流量が変化していた。この場合、微粒子混合流体の定量供給装置を停止させるとともに、オリフィスポット３からスラリＡを全て流し抜いて、適切な供給口の径を有したオリフィスプレート１３に代えることによってスラリＡの流量を同じにしていた。すなわち、従来の微粒子混合流体の定量供給装置を止めることなく簡単に微粒子混合流体の流量を一定に保つことができなかった。
【００１６】
そこで、本発明は、設置場所の高さ制約を受け難く、且つ、微粒子混合流体の定量供給装置を停止させることなくスラリ（微粒子混合流体）の流量を一定に保つことができる微粒子混合流体の定量供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
貯留タンクから微粒子混合流体を被供給部へ一定流量で供給する微粒子混合流体の定量供給装置に関する。前記貯留タンクから微粒子混合流体を送給するダイヤフラムポンプと、内部空間に前記ダイヤフラムポンプから送られた微粒子混合流体が貯留されるとともに下部から微粒子混合流体を下流側に吐出するチャンバーポットと、前記チャンバーポットの微粒子混合流体の液面より上に気体を送り込み気体により微粒子混合流体に圧力を付与するポンプと、前記チャンバーポットの下流側に配設されて前記チャンバーポットからの微粒子混合流体の流量を計測する流量計と、前記流量計の下流側に配設され、前記流量計で計測した流量に基づき微粒子混合流体の流量を一定に調節する流量調節弁と、を備えたことを特徴としている。
【００１８】
前記微粒子混合流体の定量供給装置において、前記ダイヤフラムポンプと前記チャンバーポットとを繋ぐ上流側流体送給流路の間と、前記貯留タンクと、を繋ぐ戻し流路を備え、その前記戻し流路に流量調節弁を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の微粒子混合流体の定量供給装置によれば、設置場所の高さ制約を受け難く、また、該装置を止めることなく微粒子混合流体の流量を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の微粒子混合流体の定量供給装置の全体の態様を示すブロック図である。
【図２】流量調節弁を配設する前後において、スラリと固体粒子と液体の流量と、時間との関係を示すグラフである。
【図３】従来の微粒子混合流体の定量供給装置の全体の態様を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施するための形態を、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の微粒子混合流体の定量供給装置の全体の態様を示すブロック図である。図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。そして、基本的な構成は、図３に示す従来の微粒子混合流体の定量供給装置と同様である。本発明の実施するための形態の特徴とするところは、図１に示す様に、戻し流路２２と、流量調節弁２３と、チャンバーポット２４と、取り入れ管２５と、ポンプ２６と、圧力計２７と、制御器２８と、流量計２９と、流量調整弁３０と、を有した点にある。
【００２２】
戻し流路２２は、上流側流体送給流路８のダイヤフラムポンプ２と流量調節弁９の間から貯留タンク１までを繋ぐ流路である。この戻し流路２２には、流量調節弁２３が配設される。流量調節弁２３は、例えば、ニードルバルブである。この流量調節弁２３は、ダイヤフラムポンプ２から移送されたスラリ（微粒子混合流体）Ａの脈動を抑制するように働く。すなわち、流量調節弁２３は、ダイヤフラムポンプ２から所定量を超えるスラリＡの供給があると、所定量を超えた分のスラリＡを戻し流路２２に導き貯留タンク１へ戻すように働く。なお、戻し流路２２及び流量調節弁２３は、必須の構成ではなく、省略しても良い。
【００２３】
チャンバーポット２４は、取り入れ管２５からスラリＡが供給されて内部空間２４ａにスラリＡが一時貯留される。そして、チャンバーポット２４は、その内部空間２４ａに上方からポンプ２６により空気（気体）が送り込まれ、スラリＡの液面より上の空間の空気に一定の圧力を付与する。これにより、スラリＡが空気に押され、チャンバーポット２４の下部の開口からスラリＡが一定の流量で下流側流体送給流路１４に吐出される。
【００２４】
また、チャンバーポット２４の外部には、チャンバーポット２４の内部空間２４ａであって、スラリＡの液面上方における空間の圧力を測定する圧力計２７を有している。この圧力計２７により測定された圧力Ｐの値は、圧力信号２７ａとして制御器２８へ逐次送信される。制御器２８は、チャンバーポット２４の内部空間２４ａの圧力値に変動があると、ポンプ２６へ制御信号２８ａを送信し、ポンプ２６から流れる空気の流量を調節し、チャンバーポット２４のスラリＡの液面上方における空間の圧力を元の圧力となるように調節する。なお、ポンプ２６から空気が供給される態様で説明したがこれに限定されるものではない。例えば、窒素のような不活性ガスでも良い。
【００２５】
また、チャンバーポット２４の外部には、レベル計３１を有している。このレベル計３１は、チャンバーポット２４の内部空間２４ａにおけるスラリＡの液面高さが所定高さを越えているか否かを検出する。このレベル計３１を用いて、スラリＡの液面高さが所定高さを越えた場合、スラリＡの供給量を増やすようにダイヤフラムポンプ２を制御器２８で制御し、スラリＡの液面高さが所定高さを越えた場合、スラリＡの供給量を減らすように制御器２８でダイヤフラムポンプ２を制御するようにしても良い。
【００２６】
チャンバーポット２４の下部から吐出されたスラリＡは、下流側流体送給流路１４の流量計２９を通る。流量計２９は、下流側流体送給流路１４を流れるスラリＡの流量を量る。その流量値は、流量信号２９ａとして制御器２８へ逐次送信される。流量調節弁３０は、制御器２８からの制御信号２８ｂにより、遠心分離機４（被供給部）へ流れるスラリＡの流量を調節する弁である。
【００２７】
以下、本発明の作動及び効果を説明する。ダイヤフラムポンプ２により貯留タンク１から汲み上げられたスラリＡは、脈を打つように上流側流体送給流路８を流動する。このスラリＡの脈動は、上流側流体送給流路８を流れるスラリＡが所定の流量を越えると、流量調節弁２３がスラリＡの一部を戻し配管２２を介して貯留タンク１に戻すことにより抑制される。そして、その後、スラリＡは、流量調節弁９により、更に流量が調節され、取り入れ管２５を介してチャンバーポット２４の内部空間２４ａに供給される。
【００２８】
ここで、前述したとおり、チャンバーポット２４は、上方からポンプ２６により内部空間２４ａに一定量の空気が送り込まれ、スラリＡの液面より上の空気に一定の圧力が付与される。スラリＡは、取り入れ管２５からチャンバーポット２４の内部空間２４ａに供給される際、一定の圧力が付与された空気が変形し、スラリＡの脈動を吸収するように作用する。そして、チャンバーポット２４の内部空間２４ａに貯留されたスラリＡは、一定圧力が付与された内部空間２４ａの空気により押し出されて下部の開口からスラリＡが下流側流体送給流路１４に吐出される。
【００２９】
以上により、本発明によれば、チャンバーポット２４の内部空間２４ａの空気の圧力により下部の開口からスラリＡが吐出される構成のため、オリフィスポットを用いた構成のように圧力を得る為に、スラリＡの液面の高さを確保する必要がない。よって、本発明の微粒子混合流体の定量供給装置によれば、装置の高さ位置を小さくすることができ、設置場所の高さ制約を受け難くなる。
【００３０】
そして、スラリＡは、下流側流体送給流路１４を流される際、流量計２９により流量が逐次測定される。そして、例えば、気温の変化によりスラリＡの粘度が変化し、チャンバーポット２４の下部の開口から吐出されるスラリＡの流量が変化しても、制御部２８により元の流量となるように流量調節弁３０が調節される。
【００３１】
以上により、本発明によれば、装置を停止させてオリフィスプレートを変えることなく、スラリＡの流量を一定に保つことができる。
【００３２】
図２を参照して、流量調節弁３０により遠心分離機４へ供給されるスラリＡの供給量が一定となることで、固体粒子Ｓと液体Ｌの分離性能が一定となることを説明する。図２は、流量調節弁を配設する前後において、スラリＡと固体粒子Ｓと液体Ｌの流量と、時間との関係を示すグラフである。
【００３３】
図２において、左側は、流量調節弁３０が配設される前、すなわち本発明を有しない従来の供給装置を示し、右側は流量調節弁３０を配設し、流量計２９からの流量信号２９ａに基づき制御器２８によって制御した本発明に係る微粒子混合流体の定量供給装置を示したグラフである。図２のグラフによれば、流量調節弁３０の配設により液体Ｌの振れ幅を８２％減少させ、固体粒子Ｓの振れ幅を７３％減少させることができた。特に、液体Ｌに関しては、振れ幅を減少させるとともに、配設前と比較して多くの液体Ｌが安定してとれるようになった。
【００３４】
なお、本発明の微粒子混合流体の定量供給装置は、上述の発明を実施するための形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  貯留タンク
２  ダイヤフラムポンプ
４  遠心分離機（被供給部）
８  上流側流体送給流路
９  流量調節弁
１４  下流側流体送給流路
２２  戻り配管
２３  流量調節弁
２４  チャンバーポット
２４ａ  内部空間
２５  取り入れ管
２６  ポンプ
２８  制御器
２９  流量計
３０  流量調節弁
Ａ  微粒子混合流体（スラリ）
Ｓ  固体粒子
Ｌ  液体
Ｈ  高さ位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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