(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のポンプケースと、当該ポンプケース内に組み込まれて内側のポンプ室と外側の駆動室とを仕切る可撓性チューブとを備え、前記駆動室に供給される非圧縮性の間接媒体により前記ポンプ室が膨張収縮されるチューブポンプであって、
前記可撓性チューブの端部の内側に嵌合される樹脂製の環状ブロックと、
前記可撓性チューブの端部の外側に溶接され、かつ前記ポンプケースの端部に設けられた取付孔に取り付けられ、前記環状ブロックとで前記可撓性チューブの端部を挟み込む樹脂製のフランジと、
前記ポンプケースにねじ部材により締結され、前記ポンプケースに設けられた当接面との間で前記フランジに中心軸方向の圧縮力を加える金属製の締結リングと、
を有するチューブポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のチューブポンプにおいて、前記駆動室に接する前記フランジの端面から中心軸方向内方に突出する環状突起と、前記ポンプケースの端部に設けられ前記取付孔よりも小径の嵌合孔と、前記環状突起の内周面に配置される金属製の補助リングを有し、
前記金属製の補助リングと前記ポンプケースにより前記環状突起に径方向の圧縮力を加える、チューブポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載のチューブポンプにおいて、前記可撓性チューブは、前記フランジの端面から前記駆動室の外部に突出する突出端部を有し、
前記フランジの端面と前記可撓性チューブの前記突出端部の外周面とで形成される角部に溶接部を設けた、チューブポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のチューブポンプにおいて、前記ポンプケースに組み付けられる前の前記フランジの中心軸方向長さは、前記フランジの端面が当接する前記ポンプケースの前記当接面と前記ポンプケースの端面との間の中心軸方向長さよりも長い、チューブポンプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のチューブポンプにおいて、前記当接面に、前記フランジに食い込む爪部を設けた、チューブポンプ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のチューブポンプにおいて、前記環状ブロックに位置決め用の突部を設け、前記締結リングに前記位置決め用の突部に当接するストッパを設けた、チューブポンプ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のチューブポンプにおいて、前記可撓性チューブの外周面に食い込む突起を前記フランジの内周面に設けた、チューブポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を被塗布物に塗布するためのチューブポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトレジスト液等の液体を被塗布物である半導体ウエハに塗布するためのポンプには、チューブポンプがある。チューブポンプは、可撓性チューブの弾性変形部を径方向に膨張収縮させてポンプ動作を行うようにしたポンプであり、チューブフラムポンプとも言われる。このタイプのポンプは、ポンプケースとこの内部に組み込まれる可撓性チューブとを有し、ポンプケースの内部は、可撓性チューブの弾性変形部により内側ポンプ室と、外側の駆動室とに区画される。非圧縮性の流体からなる間接媒体を駆動室に供給すると、弾性変形部は収縮する。一方、駆動室から間接媒体を排出することにより弾性変形部は膨張する。【０００３】
このような可撓性チューブを用いたポンプにおいては、弾性変形部が収縮するときに、可撓性チューブの両端部にはポンプケース内に引き込まれる方向に力が加えられる。このため、可撓性チューブの両端部をポンプケースに強固に締結する必要がある。【０００４】
特許文献１に記載されるチューブポンプにおいては、筒体の端部にテーパ形状の嵌合面を設け、可撓性チューブの端部は、アダプタにより嵌合面に締結される。特許文献２に記載される薬液供給装置は、可撓性チューブの端部をポンプケースとの間で挟み付ける締結部材を有し、締結部材に設けられたテーパ形状の溝に楔部材を圧入することにより、可撓性チューブの端部をポンプケースに締結している。また、特許文献３は、外殻容器の内部に配置されるゴムチューブと、ゴムチューブの内側に配置されるシリコンチューブとを有する液体噴出装置を開示しており、シリコンチューブはエンド部材の小径部と、エンド部材に取り付けられるカラーとの間に締結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１７８７２号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８００７号公報
【特許文献３】特開平９−３０３２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
可撓性チューブ内のポンプ室から吐出される液体の吐出圧を高めたり、吐出容量を高めたりすると、可撓性チューブの弾性変形部が収縮するときに、可撓性チューブの両端部にはポンプケースの内部に引き込まれる方向に大きな力が加えられる。このため、従来のポンプのように、径方向の締結力を加えることにより、可撓性チューブの端部をポンプケースに締結する構造では、可撓性チューブの締結力を高めることができない。そのため、ポンプ室からの液体の吐出圧を高めたり、吐出容量を高めたりすることができない。【０００７】
さらに、可撓性チューブの端部に径方向の締結力を加えるには、従来のように、締結部材の溝に楔部材を圧入したり、可撓性チューブの端部を締結するためのカラーをエンド部材に締結したりしなければならず、可撓性チューブを締結するための構造が複雑となる。【０００８】
本発明の目的は、可撓性チューブの端部をポンプケースに強固に締結することができる簡単な構造のチューブポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のチューブポンプは、金属製のポンプケースと、当該ポンプケース内に組み込まれて内側のポンプ室と外側の駆動室とを仕切る可撓性チューブとを備え、前記駆動室に供給される非圧縮性の間接媒体により前記ポンプ室が膨張収縮されるチューブポンプであって、前記可撓性チューブの端部の内側に嵌合される樹脂製の環状ブロックと、前記可撓性チューブの端部の外側に溶接され、かつ前記ポンプケースの端部に設けられた取付孔に取り付けられ、前記環状ブロックとで前記可撓性チューブの端部を挟み込む樹脂製のフランジと、前記ポンプケースにねじ部材により締結され、前記ポンプケースに設けられた当接面との間で前記フランジに中心軸方向の圧縮力を加える金属製の締結リングと、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
可撓性チューブの両端部は環状ブロックとフランジとの間に挟み込まれ、可撓性チューブはフランジに溶接されてフランジと一体化される。したがって、可撓性チューブの弾性変形部が径方向に弾性変形することにより、可撓性チューブの両端部がポンプケース内に引き込まれる方向に大きな力が加えられても、両端部は環状ブロックとフランジとの間からずれることがない。可撓性チューブをフランジに溶接することにより、可撓性チューブの両端部を締結する構造が簡単になり、チューブポンプを簡単な構造とすることができる。【００１１】
樹脂製のフランジは金属製のポンプケースと金属製の締結リングとの間で挟み込まれるように締結されるので、フランジは締結力により弾性変形し、間接媒体と液体とのシール性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施の形態であるチューブポンプを示す正面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】図１および図２に示されたポンプユニットの流出側と流入側の一部省略拡大断面図である。
【図４】組立完了前のポンプユニットの一端部を示す拡大断面図である。
【図５】他の実施の形態であるポンプユニット１１の一端部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。図１および図２に示されるように、チューブポンプ１０は、ポンプユニット１１と駆動ユニット１２とを備えている。ポンプユニット１１には、流入側のジョイント１３ａと流出側のジョイント１３ｂが設けられている。チューブポンプ１０は、図示しない支持台に流入側のジョイント１３ａが下向き、流出側のジョイント１３ｂが上向きになるように装着される。レジスト液等の液体を収容する液体容器１４が流入側の流路１５により流入側のジョイント１３ａに接続される。液体を被塗布物に塗布する塗布具１６が流出側の流路１７により流出側のジョイント１３ｂに接続される。
【００１４】
駆動ユニット１２によりポンプユニット１１が駆動されると、液体容器１４内の液体は、塗布具１６に向けて供給される。液体容器１４からポンプユニット１１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、逆止弁１８が流入側の流路１５に設けられている。ポンプユニット１１から塗布具１６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、逆止弁１９が流出側の流路１７に設けられている。
【００１５】
図３に示されるように、ポンプユニット１１は金属製のポンプケース２１を有している。２つの取付孔２９と１つの貫通孔２２がポンプケース２１に設けられている。取付孔２９と貫通孔２２の横断面は円形である。取付孔２９は、ポンプケース２１の向かい合う両端面に開口して設けられている。貫通孔２２は、取付孔２９よりも小さい内径を有し、両端部の取付孔２９の間を貫通する。２つの取付孔２９の中心軸と貫通孔２２の中心軸は同一となる。貫通孔２２と取付孔２９間の段差は、取付孔２９および貫通孔２２の中心軸に対して垂直な環状の当接面３０となる。中心軸方向の位置関係において、貫通孔２２の中心軸方向中央から近いほうを中心軸の軸方向内方とし、貫通孔２２の中心軸方向中央から遠いほうを中心軸の軸方向外方とする。図３に示すポンプユニット１１の流出側においては、流出側ジョイント１３ｂが軸方向外方となり、貫通孔２２は軸方向内方となる。同様に、図３に示すポンプユニット１１の流入側においては、流入側ジョイント１３ａが軸方向外方となり貫通孔２２は軸方向内方となる。
【００１６】
フッ素樹脂からなる可撓性チューブ２３が貫通孔２２に組み込まれる。貫通孔２２は、可撓性チューブ２３内側のポンプ室２４と可撓性チューブ２３外側の駆動室２５とに仕切られる。液体等の非圧縮性の流体からなる間接媒体を駆動室２５に供給すると、可撓性チューブ２３が内側方向に変形してポンプ室２４は収縮し、駆動室２５から間接媒体を排出すると、可撓性チューブ２３が外側方向に変形してポンプ室２４は膨張する。このように、駆動室２５に供給される非圧縮性の間接媒体により、ポンプ室２４は膨張収縮される。
【００１７】
樹脂製の環状ブロック２６が可撓性チューブ２３の両端部の内側に嵌合される。ポンプ室２４に連通する連通孔２７が環状ブロック２６の外方端部すなわち中心軸の軸方向外方側の端部で、径方向中心部に設けられ、環状ブロック２６の内方端部、すなわち中心軸の軸方向内方側の端部から連通孔２７に向けて漸次内径が小さくなったテーパ面２８が環状ブロック２６に設けられている。
【００１８】
樹脂製の環状のフランジ３１が上下両方の取付孔２９にそれぞれ配置され、フランジ３１と取付孔２９の間は、シール部材３２によりシールされる。それぞれのフランジ３１は可撓性チューブ２３の両端部の外面に溶接される。可撓性チューブ２３の両端部には、フランジ３１の中心軸方向外方端面から、駆動室２５の外部に突出する突出端部２３ｂが設けられる。フランジ３１の中心軸方向外方の端面と可撓性チューブ２３の突出端部２３ｂとで形成される角部は溶接部３３であり、それぞれのフランジ３１と可撓性チューブ２３は溶接部３３により溶接される。環状ブロック２６とフランジ３１は、それぞれ可撓性チューブ２３と同様に、フッ素樹脂により形成される。
【００１９】
図３に示されるように、環状のフランジ３１が可撓性チューブ２３の上端部と下端部の外側に配置され、環状ブロック２６が可撓性チューブ２３の上端部と下端部の内側に配置される。このように、環状のフランジ３１と環状ブロック２６は、可撓性チューブ２３を上端部と下端部で挟み込む。
【００２０】
金属製の締結リング３４がポンプケース２１の両端面に、複数本のねじ部材３５により締結される。ねじ部材３５により締結リング３４がポンプケース２１に締結されると、金属製のポンプケース２１と金属製の締結リング３４の間で、樹脂製のフランジ３１には中心軸方向の圧縮力が加えられ、それぞれのフランジ３１は中心軸方向に収縮するとともに径方向に膨張する。このようにフランジ３１が弾性変形すると、フランジ３１の外周面は取付孔２９に押し付けられ、内周面は可撓性チューブ２３の外周面に押し付けられる。フランジ３１の外周面は金属製のポンプケース２１の取付孔２９に押し付けられるので、両者の間のシール性が高められる。可撓性チューブ２３の内側には環状ブロック２６が設けられているので、フランジ３１の内周面が可撓性チューブ２３の外周面に押し付けられても、可撓性チューブ２３が内側方向へ変形することが阻止される。従って、環状ブロック２６と可撓性チューブ２３との間、および可撓性チューブ２３とフランジ３１との間のシール性が高められる。以上のようにして、ポンプ室２４と駆動室２５のシール性が高められる。
【００２１】
前述のように、中心軸方向の圧縮力が樹脂製のフランジ３１に加えられ、それぞれのフランジ３１は中心軸方向に収縮するとともに径方向に膨張する。中心軸方向の圧縮力により、樹脂製のフランジ３１が中心軸方向に収縮するように、締結リング３４がポンプケース２１に締結される前においては、図４に示されるように、フランジ３１はポンプケース２１の端面２１ａよりも中心軸方向外方に突出している。したがって、端面２１ａとフランジ３１との間には段差Ｇがあり、締結リング３４をフランジ３１に接触させたときには、段差Ｇによる隙間が締結リング３４とポンプケース２１の間に設けられる。このように、締結リング３４とポンプケース２１の間には、段差Ｇによる隙間が設けられた状態で、ねじ部材３５により締結リング３４がポンプケース２１に締結される。これにより、ねじ部材３５の締め付け力によりフランジ３１が圧縮変形され、ポンプケース２１の端面２１ａが締結リング３４に密着して段差Ｇの中心軸方向長さがゼロになる。このようにして、中心軸方向の圧縮力が樹脂製のフランジ３１に加えられ、フランジ３１は中心軸方向に収縮するとともに径方向に膨張する。段差Ｇによって、フランジ３１の径方向への膨張変形が確実なものとなる。
【００２２】
前述の段差Ｇを設けるために、ポンプケース２１の当接面３０とポンプケース２１の端面２１ａとの間の中心軸方向長さＡよりも、組みつけられる前のフランジ３１の中心軸方向長さＢは長い。なお、図４は、固定リング４１，端板４６、ジョイント１３ｂが取り付けられる前の状態を示す。また、図４は組立完了前のポンプユニットの一端部を示すが、他端部も同様である。
【００２３】
位置決め用の突部３６が、それぞれの環状ブロック２６の外方端部の径方向外周部に設けられ、位置決め用の突部３６は径方向外方に突出している。この突部３６に当接するストッパ３７が締結リング３４の径方向内側に設けられている。突部３６がストッパ３７に当接することにより、環状ブロック２６はポンプケース２１に対して中心軸方向所定の位置に位置決めされる。可撓性チューブ２３の両端部は、環状ブロック２６とフランジ３１との間で挟み込まれるので、可撓性チューブ２３は中心軸方向所定の位置に位置決めされる。更に、それぞれのフランジ３１と可撓性チューブ２３の両端部の外面は溶接されているので、可撓性チューブ２３の中心軸方向の位置は、しっかりと位置決めされる。環状ブロック２６とフランジ３１との間に挟み込まれた可撓性チューブ２３の両端部の間が、可撓性チューブ２３の弾性変形部２３ａを構成する。
【００２４】
爪部３８がポンプケース２１の当接面３０に環状に設けられており、爪部３８は中心軸方向に当接面３０から突出している。したがって、締結リング３４から締結力がフランジ３１に加えられると、取付孔２９に配置されたフランジ３１の内方端面すなわち、中心軸の軸方向内方の端面に爪部３８が食い込んで、駆動室２５のシール性が高められる。さらに、突起３９が、フランジ３１の内周面の内方端面すなわち、中心軸の軸方向内方側の端部に環状に設けられている。前述のように、ねじ部材３５により締結リング３４がポンプケース２１に締結されると、金属製のポンプケース２１と金属製の締結リング３４の間で、樹脂製のフランジ３１には中心軸方向の締結力が加えられる。すると、それぞれのフランジ３１は中心軸方向に収縮するとともに径方向の外側方向に膨張するとともに、径方向の内側方向にも膨張し、内径は小さくなる。これにより、突起３９は、可撓性チューブ２３の外周面に食い込んで、ポンプ室２４と駆動室２５のシール性が高められる。
【００２５】
環状の固定リング４１が複数本のねじ部材４２によりそれぞれの締結リング３４に取り付けられる。それぞれの固定リング４１は、環状ブロック２６の外方端面に当接する突き当て面４３と、環状ブロック２６に設けられた環状突出部４４の外周面に嵌合する嵌合孔４５を有している。端板４６が固定リング４１の外面に複数本のねじ部材４７により取り付けられ、ポンプ室２４に連通する連通孔４８が端板４６に設けられている。嵌合部４９が端板４６の内面に中心軸方向に突出して設けられ、嵌合部４９は、環状ブロック２６の環状突出部４４の内周面に嵌合する。
【００２６】
流出側のジョイント１３ｂは、複数本のねじ部材５０により上端部側の端板４６に固定され、流出側の流路１７がジョイント１３ｂに接続される。流入側のジョイント１３ａはねじ部材５０により下端部側の端板４６に固定され、流入側の流路１５がジョイント１３ａに接続される。図３に示されるように、ポンプユニット１１の流入側端部と流出側端部は、同様の構造となっている。
【００２７】
上述した構造のポンプユニット１１を組み立てるには、ポンプケース２１の上下の取付孔２９にそれぞれフランジ３１を配置し、可撓性チューブ２３をフランジ３１の内側に配置する。それぞれのフランジ３１は可撓性チューブ２３の端部に溶接され、溶接部３３により上下のフランジ３１と可撓性チューブ２３は接合されて一体化される。次いで、ポンプケース２１の両端面に締結リング３４を配置するとともに、可撓性チューブ２３の両端部内にそれぞれ環状ブロック２６を挿入する。図４は、一方の締結リング３４がポンプケース２１の一方の一端面に配置され、可撓性チューブ２３の一端部に一方の環状ブロック２６が挿入された状態を示す。
【００２８】
ねじ部材３５により締結リング３４をポンプケース２１に締結すると、樹脂製のフランジ３１は、それぞれ金属製の締結リング３４とポンプケース２１との間で締め付けられた状態となって強固に締結される。さらに、固定リング４１と端板４６を介して、流入側のジョイント１３ａと流出側のジョイント１３ｂとがポンプケース２１の両端に装着される。
【００２９】
図１および図２に示されるように、駆動ユニット１２は電動モータ５１が取り付けられるユニットハウジング５２を備えており、ピストンが軸方向に往復動自在に設けられたシリンダが、ユニットハウジング５２の内部に設けられている。ピストンにねじ結合されるボールねじは電動モータ５１により駆動され、ピストンは電動モータ５１により駆動される。シリンダとピストンにより仕切られる圧力室内には間接媒体が充填されており、圧力室は流路を介して駆動室２５に連通している。したがって、ピストンを駆動することにより、圧力室内の間接媒体を駆動室２５に供給すると、可撓性チューブ２３の弾性変形部２３ａは径方向内方に変形し、ポンプ室２４は収縮する。一方、駆動室２５内の間接媒体を駆動室２５から排出すると、可撓性チューブ２３の弾性変形部２３ａは径方向外方に変形し、ポンプ室２４は膨張する。
【００３０】
ポンプ室２４が膨張すると、図１に示した液体容器１４内の液体は、逆止弁１８を通過してポンプ室２４内に供給される。このときには、逆止弁１９により流路１７内の液体の逆流は防止される。一方、ポンプ室２４が収縮すると、ポンプ室２４内の液体は、逆止弁１９を通過して塗布具１６に供給される。このときには、逆止弁１８によりポンプ室２４内の液体が液体容器１４に向けて逆流することが防止される。
【００３１】
可撓性チューブ２３の弾性変形部２３ａが収縮すると、可撓性チューブ２３の両端部にポンプケース２１の内部に引き込まれる方向の力が加えられる。しかし、可撓性チューブ２３の両突出端部２３ｂは溶接部３３によりフランジ３１に接合されているので、弾性変形部２３ａを大きく変形させても、可撓性チューブ２３の両端部のずれ発生は防止される。このように、可撓性チューブ２３をフランジ３１に溶接することによって、ポンプユニット１１を簡単な構造とすることができる。フランジ３１と可撓性チューブ２３を同種の樹脂材料とすると、溶接部３３によるフランジ３１と可撓性チューブ２３の接合強度を高めることができる。
【００３２】
樹脂製のフランジ３１を金属製のポンプケース２１と金属製の締結リング３４との間で締め付けると、フランジ３１は中心軸方向と径方向とに弾性変形する。すると、フランジ３１の外周面は金属製のポンプケース２１の取付孔２９に押し付けられるので、両者の間のシール性が高められる。フランジ３１の内周面は径方向内側方向に変形するので、環状ブロック２６と可撓性チューブ２３との間、および可撓性チューブ２３とフランジ３１との間のシール性が高められる。このようにして、ポンプユニット１１からの間接媒体の漏れ発生を、長期間にわたって確実に防止することができる。
【００３３】
図５は他の実施の形態であるポンプユニット１１の一端部を示す拡大断面図であり、図５においては、上述したポンプユニット１１と共通性を有する部材には同一の符号が付されている。
【００３４】
図５に示されるように、取付孔２９よりも小径で貫通孔２２よりも大径の嵌合孔５５が貫通孔２２と取付孔２９の間に設けられ、当接面３０が取付孔２９と嵌合孔５５との間に形成されている。環状突起５６が駆動室２５に接するフランジ３１の端面から中心軸方向内方に突出してフランジ３１と一体に設けられている。さらに、金属製の補助リング５７が環状突起５６の内周面に配置される。
【００３５】
このように、環状突起５６は、嵌合孔５５の内周面と補助リング５７の外周面に挟まれている。そのため、ポンプケース２１の嵌合孔５５と補助リング５７による径方向の圧縮力が環状突起５６に加えられる。これにより、環状突起５６は嵌合孔５５により密着した状態になり、径方向外方に弾性変形するとともに中心軸方向に弾性変形する。環状突起５６が中心軸方向に弾性変形しても、環状突起５６の先端面がポンプケース２１に設けられた段差面５８に当たらないように嵌合孔５５の中心軸方向長さＣは環状突起５６の長さよりも長い。嵌合孔５５、環状突起５６、補助リング５７は、環状突起５６に適度な圧縮力が加わるように設計される。
【００３６】
このように、補助リング５７により環状突起５６の外周面と嵌合孔５５との間のシール性が高められる。図５に示されるチューブポンプにおいては、フランジ３１と取付孔２９との間は、フランジ３１により加えられる弾性力によりシールされるとともに、フランジ３１の環状突起５６と嵌合孔５５の間は、補助リング５７により径方向外方に環状突起５６に加えられる圧縮力によりシールされる。
【００３７】
図５はポンプユニット１１の一端部の構造を示すが、他端部も同様の構造である。
【００３８】
本発明は前記実施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。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のチューブポンプは、フォトレジスト液等の液体を半導体ウエハ等の被塗布物に塗布するためのポンプとして適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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