(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ部材の弾性変形により容積が変化するポンプ室、前記ポンプ室にそれぞれ連通する流入口および流出口が設けられたポンプ本体と、
液体が流入する入口ポートを有し、前記入口ポートから前記流入口に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する第１の逆止弁が設けられた流入側流路と、
液体を吐出する出口ポートを有し、前記流出口から前記出口ポートに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する第２の逆止弁が設けられた流出側流路と、
前記流入側流路に前記第１の逆止弁を迂回して設けられ、第１の開閉弁によって開閉される第１のバイパス流路と、
前記流出側流路に前記第２の逆止弁を迂回して設けられ、第２の開閉弁によって開閉される第２のバイパス流路とを有し、
それぞれの前記バイパス流路を開放した状態のもとで前記出口ポートから前記入口ポートに液体を逆流させるようにしたことを特徴とする液体吐出ポンプ。
【請求項２】
往復動部材により駆動されるポンプ部材の弾性変形により容積が変化するポンプ室、前記ポンプ室にそれぞれ連通する流入口および流出口が設けられたポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングに取り付けられる弁組立体と、
前記弁組立体の下部に設けられ、液体が流入する入口ポートから前記流入口に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する第１の逆止弁が設けられた流入側流路と、
前記弁組立体の上部に設けられ、液体が流出する出口ポートに前記流出口から向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する第２の逆止弁が設けられた流出側流路と、
前記流入側流路に前記第１の逆止弁を迂回して設けられ、第１の開閉弁によって開閉される第１のバイパス流路と、
前記流出側流路に前記第２の逆止弁を迂回して設けられ、第２の開閉弁によって開閉される第２のバイパス流路とを有し、
それぞれの前記バイパス流路を開放した状態のもとで前記出口ポートから前記入口ポートに液体を逆流させるようにしたことを特徴とする液体吐出ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載の液体吐出ポンプにおいて、前記それぞれの開閉弁を同時に作動させる押しボタンを有することを特徴とする液体吐出ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薬液などの液体を定量供給するようにした液体吐出ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体などの電子部品の製造工程においては、薬液や溶液、洗浄液などを供給するために液体吐出ポンプが用いられており、このような液体吐出ポンプとしては、ベローズやダイヤフラムなどのように弾性変形自在のポンプ部材を有するものが、たとえば、実開昭57-28186号公報に記載されている。このタイプの液体吐出ポンプにあっては、ポンプ部材が軸方向に往復動する駆動軸によって膨張収縮するようになっており、駆動軸はモータによって送りねじを介して駆動される。駆動軸によりポンプ部材を収縮させるとポンプ室の容積が膨張して、外部に設けられた容器内の液体がポンプ室に流入し、ポンプ部材を膨張させるとポンプ室の容積が収縮してポンプ室内の液体がノズルなどの吐出部材に供給されることになる。
【０００３】
容器とポンプ室とを連通させる流入側流路と、ポンプ室と吐出部材とを連通させる流出側流路のそれぞれに一方向の流れを許容して逆方向の流れを阻止するようにした逆止弁つまりチェッキ弁を設ける場合があり、逆止弁としては自重により流路を閉じるようにしたタイプのものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような液体吐出ポンプがレジスト液などの液体を吐出するために所定の期間使用された後に、供給される液体を変更する場合がある。液体を元の液体から新規な液体に変更するには、ポンプ内に残留している元の液体を外部に排出する必要がある。そのため、ポンプ内に元の液体が残留している状態のもとで新規な液体をポンプ動作させてポンプ内を新規な液体で置換させるようにしているが、この置換方式では置換動作の初期の段階では元の液体と新規な液体との混合液が吐出されることになるので、ポンプ動作を何度も行う必要がある。また、混合液は使用することができないので、液体が無駄になる。
【０００５】
液体の種類によっては混合液が化学反応を起こして発熱などの不具合が発生することがあり、その場合には新液による置換操作を行うことができないので、分解して洗浄しなければならない。ポンプ内の液体をポンプ内部から排出する場合としては、さらにポンプが長時間使用されなくなる場合や、ポンプ内の液体を容器に戻すことが必要となった場合である。
【０００６】
逆止弁はボールの自重で流路を閉じるようにしており、ポンプを上下反転させれば、流入流路と流出側流路のそれぞれに設けられた逆止弁が開かれるので、ポンプ内の液体を自重により出口ポートから外部に排出させることができる。しかしながら、このような反転動作はポンプが固定されていない場合のみであり、通常ではポンプは固定されており、ポンプを取り外さなければ反転させることができない。
【０００７】
一方、ベローズ型のポンプ部材を用いた液体ポンプにあっては、ポンプハウジングの内周面とベローズ部との間の隙間を小さくするようにしている。この理由はこの隙間が大きいと、隙間の部分が液溜まりとなってしまい、ポンプ動作を行っても隙間の部分液が残留してしまうことがあるためである。残留する液の量が増加すると、レジスト液などの液体の性質が変化してしまうので、半導体集積回路装置を製造する際における製品歩留りを低下させることになる。このため、ベローズ部の外径はポンプ室の内径に近づけている。
【０００８】
ところが、ポンプを作動させているときに、液体とともに時折大きな気泡が出口ポートから吐出されることがあった。液体の中には微細な気泡が含まれていたり、液中に溶け込んでいた気体がポンプ室内で温度変化や圧力変化により気泡となることがあり、通常水には多くの空気が取り込まれており、半導体製造工程において使用される各種の薬液には、もともと気体を溶け込ませたものもある。これらの気体が微細な気泡となって吐出されるのであれば、問題は少ないが、大きな気泡に成長して吐出されると、製品の製造歩留りを低下させることになる。
【０００９】
実験研究の結果、液体の中に含まれていた微細な気泡やポンプ室において発生した微細な気泡は、ポンプ室内で少しずつ凝集されて大きく成長し、ある程度の大きさになった時にポンプから吐出されることが判明した。
【００１０】
つまり、ベローズ部の外周面に付着した気泡は、外周面の上側に付着した気泡であっても、気泡の浮力と液体の流れによってベローズ部から離れて液体の流れに乗って流出することになるが、ベローズ部とポンプ室の内面との間の隙間が小さければ小さい程、この隙間においてベローズ部とポンプ室内周面との間に橋渡されるようにして両方の間に気泡が付着することがある。そして、両方の間に橋渡されるようにブリッジ現象により付着した気泡は、ポンプ動作が行われても強固にその位置に滞留してしまい、他の気泡を凝集して大きな気泡に成長することが判明した。この現象はポンプのベローズ部がＰＴＦＥ製であり、供給される液体が水の場合には特に顕著であった。
【００１１】
本発明の目的は、ポンプ内の液体を容易に外部に排出し得るようにすることにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、液体内に含まれる気泡を大きな気泡に成長させることなく、微細な気泡のまま外部に流出させるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体吐出ポンプは、ポンプ部材の弾性変形により容積が変化するポンプ室、前記ポンプ室にそれぞれ連通する流入口および流出口が設けられたポンプ本体と、液体が流入する入口ポートを有し、前記入口ポートから前記流入口に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する第１の逆止弁が設けられた流入側流路と、液体を吐出する出口ポートを有し、前記流出口から前記出口ポートに向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する第２の逆止弁が設けられた流出側流路と、前記流入側流路に前記第１の逆止弁を迂回して設けられ、第１の開閉弁によって開閉される第１のバイパス流路と、前記流出側流路に前記第２の逆止弁を迂回して設けられ、第２の開閉弁によって開閉される第２のバイパス流路とを有し、それぞれの前記バイパス流路を開放した状態のもとで前記出口ポートから前記入口ポートに液体を逆流させるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の液体吐出ポンプは、往復動部材により駆動されるポンプ部材の弾性変形により容積が変化するポンプ室、前記ポンプ室にそれぞれ連通する流入口および流出口が設けられたポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに取り付けられる弁組立体と、前記弁組立体の下部に設けられ、液体が流入する入口ポートから前記流入口に向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する第１の逆止弁が設けられた流入側流路と、前記弁組立体の上部に設けられ、液体が流出する出口ポートに前記流出口から向かう流れを許容し逆方向の流れを阻止する第２の逆止弁が設けられた流出側流路と、前記流入側流路に前記第１の逆止弁を迂回して設けられ、第１の開閉弁によって開閉される第１のバイパス流路と、前記流出側流路に前記第２の逆止弁を迂回して設けられ、第２の開閉弁によって開閉される第２のバイパス流路とを有し、それぞれの前記バイパス流路を開放した状態のもとで前記出口ポートから前記入口ポートに液体を逆流させるようにしたことを特徴とする。この液体吐出ポンプにあっては、前記それぞれの開閉弁を同時に作動させる押しボタンを設けるようにしても良い。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態である液体ポンプを示す断面図であり、この液体ポンプはポンプ本体１１とこれに取り付けられる弁組立体１２とを有している。ポンプ本体１１は先端に端壁部を有し後端部が開口されたポンプハウジング１３を有し、ポンプハウジング１３の内部にはポンプ部材１４が組み込まれている。このポンプ部材１４はベローズ型となっており、先端の往復動部１４ａとポンプハウジング１３の後端開口部に固定されるリング部１４ｂとこれらの中間のベローズ部１４ｃとを有している。先端の往復動部１４ａはほぼ水平の方向に往復動するようになっており、ポンプ部材１４とポンプハウジング１３との間がポンプ室１５となっている。
【００１８】
ポンプハウジング１３の後端面には接続プレート１６が固定されており、この接続プレート１６を介してポンプハウジング１３は図示しない駆動部に連結されている。
【００１９】
往復動部１４ａに固定された往復動部材としての駆動軸１７は接続プレート１６を貫通して駆動部にまでほぼ水平の方向となって伸びており、前記公報に記載されたポンプと同様に、モータにより駆動されるボールねじが駆動軸にねじ結合され、モータの駆動によって駆動軸１７が軸方向に往復動するようになっている。これにより、駆動軸１７を前進移動させてベローズ部１４ｃが膨張するとポンプ室１５の容積が収縮変形し、駆動軸１７を後退移動させてベローズ部１４ｃが収縮するとポンプ室１５の容積が膨張することになる。ただし、駆動軸１７の往復動は空気圧シリンダなどの他の駆動手段によって行うようにしても良い。
【００２０】
弁組立体１２は下側の弁ユニット２１と上側の弁ユニット２２とを有し、下側の弁ユニット２１は内外２つの支持プレート２３ａ，２４ａとこれらの間に配置される２つの流路ブロック２５ａ，２６ａとにより形成されている。上側の弁ユニット２２は下側の弁ユニット２１と同様に、内外２つの支持プレート２３ｂ，２４ｂとこれらの間に配置される２つの流路ブロック２５ｂ，２６ｂとにより形成されている。
【００２１】
ポンプハウジング１３の端壁の下側部には流入口２７が形成され、上側部には流出口２８が形成され、それぞれはポンプ室１５に連通している。流路ブロック２５ａ，２６ａには流入口２７に連通する流入側流路３１が形成され、この流入側流路３１は流路ブロック２６ａに設けられたジョイント部３１ａに連通しており、このジョイント部３１ａが入口ポートとなっている。流路ブロック２５ｂ，２６ｂには流出口に連通する流出側流路３２が形成され、この流出側流路３２は流路ブロック２６ｂに設けられたジョイント部３２ａに連通しており、このジョイント部３２ａが出口ポートとなっている。
【００２２】
弁組立体１２の上下両方の弁ユニット２１，２２のそれぞれには、流入側流路３１と流出側流路３２とを開閉するために２つずつチェッキ弁つまり逆止弁３３ａ，３３ｂが設けられている。それぞれの逆止弁３３ａ，３３ｂは流路ブロック２５ａ〜２６ｂに形成された収容孔の中に組み付けられており、弁座部３４ａと筒部３４ｂとを有し、これらによって形成される収容空間の中には、ボール３４ｃが配置されている。それぞれの逆止弁３３ａ，３３ｂのボール３４ｃは弁座部３４ａの上側に配置されており、自重によって弁座部３４ａに接触すると、それぞれの流路が閉塞されることになる。それぞれの弁ユニット２１，２２には、２つずつ逆止弁３３ａ，３３ｂが設けられているが、１つずつ設けるようにしても良い。
【００２３】
入口ポートとしてのジョイント部３１ａには、薬液、溶液あるいは洗浄液などの液体が収容されたタンクや容器３５に取り付けられた流路３６が接続され、出口ポートとしてのジョイント部３２ａには、ノズルなどの吐出部３７が取り付けられた流路３８が接続されている。
【００２４】
したがって、駆動軸１７を後退移動させるとポンプ室１５の容積が膨張して容器３５内の液体は流入側流路３１を介してポンプ室１５内に流入する。このときには、流入側流路３１の逆止弁３３ａはポンプ室１５に向かう流れを許容し、流出側流路３２の逆止弁３３ｂはポンプ室１５に向かう流れを阻止する。一方、駆動軸１７を前進移動させるとポンプ室１５の容積が収縮してポンプ室１５内の液体は流出側流路３２を介して吐出部３７に供給される。このときには、流出側流路３２の逆止弁３３ｂは出口ポートに向かう流れを許容し、流入側流路３１の逆止弁３３ａは入口ポートに向かう流れが阻止する。
【００２５】
ポンプハウジング１３と流路ブロック２５ａ，２５ｂとの間における流入側流路３１と流出側流路３２の部分には、連結駒３９が組み込まれており、この連結駒３９によって液漏れを防止するようにしている。
【００２６】
ポンプハウジング１３やポンプ部材１４などのように液体が接触する部分は、薬液や溶液による耐食性を考慮してフッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により形成されている。ただし、供給する液体の種類によっては、他の樹脂を用いたり、金属を用いることも可能である。
【００２７】
弁組立体１２に形成された流入側流路３１には逆止弁３３ａを迂回するバイパス流路４１が形成され、弁ユニット２２に形成された流出側流路３２には逆止弁３３ｂを迂回するバイパス流路４２が形成されており、それぞれのバイパス流路４１，４２には開閉弁４３ａ，４３ｂが設けられている。それぞれの開閉弁４３ａ，４３ｂは、中央の作動部４４ａとリング部４４ｂとこれらの間のダイヤフラム部４４ｃとを有しており、圧縮コイルばね４５により流路を閉じる方向のばね力が加えられている。
【００２８】
それぞれの作動部４４ａには、相互に対向するようにして操作ロッド４６が固定され、それぞれの操作ロッド４６にはピン４７により操作レバー４８が取り付けられている。それぞれの操作レバー４８はその中央部で操作ロッド４６に揺動自在に取り付けられており、一端部はそれぞれの支持プレート２３ａに接触し、他端部は前方に突出している。
【００２９】
弁組立体１２には案内筒体５１が取り付けられ、この案内筒体５１内には軸方向に往復動自在に押しボタン５２が装着されており、この押しボタン５２には前方に向かうばね力が圧縮コイルばね５３によって加えられている。押しボタン５２には円錐形の凹部５４が形成され、この凹部５４の中に操作レバー４８の他端部が入り込んでいる。したがって、それぞれの操作レバー４８は押しボタン５２をばね力に抗して押し込むと、凹部５４の内面に操作レバー４８の他端部が接触し、この他端部を作用点とし、一端部を支点とし、ピン４７を力点としたてこ機構となり、同時に２つの開閉弁４３ａ，４３ｂが開くことになる。一方、押しボタン５２の押し込み動作を解除すると、ばね力によって押しボタン５２が戻り、それぞれの開閉弁４３ａ，４３ｂは閉じられることになる。駆動軸１７を直線方向に往復動させるポンプ動作時にはそれぞれの開閉弁４３ａ，４３ｂは閉じられた状態となっている。
【００３０】
図２は開閉弁４３ａ，４３ｂが開かれた状態を示す断面図であり、特定の種類の液体の供給操作が終了し、他の種類の液体を同じポンプで供給する場合、ポンプが長時間使用されなくなる場合、あるいはポンプ内の液体を容器に戻すことが必要となった場合には、流入ポートから流出ポートまでの流路とポンプ室１５とを含めたポンプ内に残留している液体を外部に排出する操作が行われる。その際には、それぞれの開閉弁４３ａ，４３ｂを開くと、出口ポート側からポンプ内部に空気が流入し、ポンプ内に残留している液体は入口ポートから外部に自重により排出することになる。この排出操作時に、流路３６，３８を接続したままとすれば、これらの流路内の液体も自重により自動的に容器３５内に戻されることになる。
【００３１】
ポンプ内の液体を排出する際には、１つの押しボタン５２を操作することによって同時に２つの開閉弁４３ａ，４３ｂを開放操作することができるので、排出操作が容易となるとともに、開閉弁の作動のために複雑な連結機構を用いることが不要となる。ただし、別々の押しボタンによってそれぞれの開閉弁を作動させるようにしても良く、ソレノイドなどにより開閉弁を作動させるようにしても良い。
【００３２】
図３は下側の弁ユニット２１を示す斜視図であり、４つの部材を接合することによって弁ユニット２１が形成され、上側の弁ユニット２２も同一の部材によって形成されており、これらの弁ユニットの共通部品化が可能となるとともに組立も容易となる。２つの弁ユニット２１，２２の間にスペーサ５５を配置した状態で両方の弁ユニットをボルトなどの締結部材５６により連結することにより弁組立体１２を組み立てることができる。
【００３３】
図４は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１および図４に示すように、ポンプハウジング１３の上部内面にはポンプハウジング１３の後端部側から先端部側に向けて上向きに傾斜した気泡案内溝５７が形成されており、この溝の底面が気泡案内面となっている。この気泡案内溝５７の部分を除き、ポンプ部材１４の径方向外方とポンプハウジング１３の内周面との隙間は小さく設定されており、ポンプ動作がなされる時にポンプ室１５内に残留し続ける液体の量を少なくすることができる。
【００３４】
ポンプ動作が行われるときに、液体の中に含まれていた気体や液体の中に溶け込んでいた気体が徐々にポンプ室１５の上部側に気泡となって移動することがあるが、ポンプ部材１４の外周面のうち上部以外の部分に付着した気泡はポンプ動作によってポンプ室１５の上側に移動する。ポンプハウジング１３の上部内面にはポンプ室１５の上部側に連なるように気泡案内溝５７が形成されているので、ポンプ室１５の上部に至った気泡は浮力によって気泡案内溝５７に案内されて、大きな気泡に成長することなく確実に出口ポートから外部に排出されることになる。これにより、気泡がポンプ室１５内に残留して大きく成長することが防止されるので、大きな気泡が吐出することを防止でき、半導体集積回路の製造工程における製品歩留りを向上させることが可能となる。また、ポンプの使用開始時には、まずポンプ内の空気を外部に排出することになるが、その際にも内部の空気を容易に外部に排出することができる。
【００３５】
気泡案内溝５７は、図１および図２に示すようにバイパス流路４１，４２およびこれらを開閉する開閉弁４３ａ，４３ｂを有していない他のタイプのものにも適用することができる。
【００３６】
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ことはいうまでもない。
【００３７】
たとえば、ポンプ部材としては図示するようなベローズ型のみならず、ダイヤフラム型やピストン型を使用するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ポンプ内の液体を外部に排出つまりドレインする際には、開閉弁を作動させてバイパス流路を開く操作を行うことにより容易に外部に排出することができる。これにより、ポンプにより供給される液体の種類を変更したり、ポンプが使用されなくなるときや、液体を戻す際の操作が容易となる。また、液体に含まれる気泡や液体に溶け込んだ気体がポンプ室において凝集されることが防止されるので、大きな気泡がポンプから吐出されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である液体吐出ポンプのポンプ本体と弁組立体の部分を示す断面図である。
【図２】開閉弁が開いた状態の弁組立体を示す断面図である。
【図３】弁組立体を構成する弁ユニットを示す斜視図である。
【図４】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１１      ポンプ本体
１２      弁組立体
１３      ポンプハウジング
１４      ポンプ部材
１４ａ    往復動部
１４ｂ    リング部
１４ｃ    ベローズ部
１５      ポンプ室
１７      駆動軸
２１，２２  弁ユニット
２７      流入口
２８      流出口
３１      流入側流路
３１ａ    ジョイント部（入口ポート）
３２      流出側流路
３２ａ    ジョイント部（出口ポート）
３３ａ，３３ｂ  逆止弁
４１，４２  バイパス流路
４３ａ，４３ｂ  開閉弁
４６      操作ロッド
４８      操作レバー
５２      押しボタン
５７      気泡案内溝
【図１】
0004274655.tif 000002
【図２】
0004274655.tif 000003
【図３】
0004274655.tif 000004
【図４】
0004274655.tif 000005