JPH08226378A - プランジャーポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度の流体を輸送するプランジャーポンプ
に於いて、シリンダとプランジャーの摺動部に発生する
パーティクルを流体の一部と一緒に外部へ確実に排出
し、輸送流体中にパーティクルが混入するのを防止する
ようにする。 【構成】 吸入口１ａ及び吐出口１ｂを備えたシリンダ
１と、吸入口１ａに設けた吸入弁２と、吐出口１ｂに設
けた吐出弁３と、シリンダ１内を往復動して流体を吸入
口１ａからシリンダ１とプランジャー４先端部との間に
形成された吸込室Ｓ内へ吸入して吐出口１ｂから排出す
るプランジャー４とを具備するプランジャーポンプに於
いて、前記プランジャー４の先端部外周面に吸込室Ｓに
連通する環状の凹所４ａを形成すると共に、プランジャ
ー４内に先端が閉塞された軸線方向へ沿う排水孔４ｂを
形成し、該プランジャー４の先端部に前記凹所４ａと排
水孔４ｂ先端部とを連通する放射状の連通孔４ｃを形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に半導体製造プラン
トや医薬品・化学製品等の製造プラントに於いて使用さ
れる超純水等の高純度の流体を取り扱う配管路に組み込
まれるプランジャーポンプに係り、シリンダとプランジ
ャーの摺動部に発生するパーティクルを流体の一部と一
緒に外部へ排出し、輸送流体中にパーティクルが混入す
るのを防止するようにしたプランジャーポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プランジャーポンプに於いて
は、シリンダとプランジャーとの摺動によってシリンダ
内にパーティクルが発生し、これが輸送流体中に混入す
ることがある。

【０００３】その為、半導体製造プラントや医薬品・化
学製品等の製造プラントのように、高純度の流体を取り
扱う配管路に於いては、流体中にパーティクルの混入の
虞れのあるプランジャーポンプの使用は適切でない。例
えば、半導体の洗浄工程にあっては、洗浄液（超純水）
の純度が半導体の収率を大きく左右してしまう為、パー
ティクルの発生するプランジャーポンプの使用は極めて
問題である。従って、高純度の流体を取り扱う配管路に
於いては、輸送流体中へのパーティクルの混入を防止で
きるプランジャーポンプが使用されている。

【０００４】従来、この種のプランジャーポンプとして
は、例えば特開昭６３−２６６１７６号公報に開示され
た構造のものが知られている。即ち、前記プランジャー
ポンプは、図４に示す如く、シリンダ２０の内周面とプ
ランジャー２１の外周面との間に摺動部２０ａ及び非摺
動部２０ｂ（シリンダ２０とプランジャー２１との間に
形成される小間隙）を隣接して形成し、シリンダ２０内
周面の非摺動部分に環状のマニホールド溝２２を形成す
ると共に、該マニホールド溝２２に排出パイプ２３及び
逆止弁２４を介してサブポンプ２５を接続して成る。
尚、図４に於いて、２６は吸込室、２７はクランクシャ
フト、２８は吸込パイプ、２９は送出パイプ、３０はサ
ブポンプ２５からの排出パイプ、３１は逆止弁である。

【０００５】而して、このプランジャーポンプに於いて
は、プランジャー２１が吸引方向（図４の下方）へ移動
すると、流体が吸込パイプ２８から吸込室２６内へ吸引
されると共に、サブポンプ２５も吸引するように動作
し、吸込室２６内に流入した流体の一部が非摺動部２０
ｂの小間隙、マニホールド溝２２及び排水パイプ２３を
通ってサブポンプ２５に吸引される。一方、プランジャ
ー２１が吐出方向（図４の上方）へ移動すると、吸込室
２６内の流体が送出パイプ２９から吐出されると共に、
サブポンプ２５に吸入された流体も排出パイプ３０を経
て外部に排出される。

【０００６】このように、前記プランジャーポンプに於
いては、摺動部２０ａに於いて発生したパーティクルの
混入した虞れのある摺動部２０ａ近傍の流体が、サブポ
ンプ２５により外部に排出される為、輸送流体の純度が
低下するのを防止することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記プラン
ジャーポンプにあっては、環状のマニホールド溝２２の
一部分に排水パイプ２３を接続している為、マニホール
ド溝２２の排水パイプ２３を接続した部分と反対側の部
分（図４に示すマニホールド溝２２の右側部分）の流体
は排出され難いと云う難点がある。その結果、吸込室２
６内の流体にパーティクルの混入した虞れのある流体の
一部分が混入し、輸送流体の純度が低下してしまうと云
う問題がある。又、パーティクルの混入した流体を排出
するのにサブポンプ２５等を必要としている為、構造が
複雑化してコストの高騰等を招くと共に、設置スペース
も広く必要とする等、様々な問題が発生する。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解消する為に創
作されたものであり、その目的はシリンダとプランジャ
ーの摺動部に於いて発生するパーティクルを流体の一部
と一緒に外部へ迅速且つ確実に排出し、輸送流体中にパ
ーティクルが混入するのを防止するようにしたプランジ
ャーポンプを提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明のプランジャーポンプは、吸入口及び吐出口
を備えたシリンダと、吸入口に設けた吸入弁と、吐出口
に設けた吐出弁と、シリンダ内を往復動して流体を吸入
口からシリンダとプランジャー先端部との間に形成され
た吸込室内へ吸入して吐出口から排出するプランジャー
とを具備するプランジャーポンプに於いて、前記プラン
ジャーの先端部外周面に吸込室に連通する環状の凹所を
形成すると共に、プランジャー内に先端が閉塞された軸
線方向へ沿う排水孔を形成し、該プランジャーの先端部
に前記凹所と排水孔先端部とを連通する放射状の連通孔
を形成したものである。

【００１０】

【作用】前記プランジャーポンプは、超純水等の高純度
の流体を取り扱う配管路に組み込まれて居り、吸入口側
及び吐出口側には流体の輸送管が、排水孔の一端には排
水管が夫々接続されている。而して、プランジャーが吸
引方向へ移動すると、吸込室が真空となって吸入弁が開
放され、輸送管から流体が吸入弁を経て吸込室内へ吸引
される。一方、プランジャーが吐出方向へ移動すると、
吸込室が加圧されて吸入弁が閉じると共に、吐出弁が開
放され、吸込室内の流体は吐出弁を経て輸送管に吐出さ
れる。又、プランジャーが吐出方向へ移動すると、吸込
室が加圧されていることとも相俟って、凹所内及びプラ
ンジャー先端部近傍の流体は、連通孔及び排水孔を経て
排水管から外部へ排出される。

【００１１】このように、本発明のプランジャーポンプ
は、シリンダとプランジャーの摺動部に於いて発生した
パーティクルを混入した虞れのあるプランジャー先端部
近傍の流体を、連通孔及び排水孔から外部へ排出するよ
うにしている為、輸送中の流体にパーティクルが混入す
ると云うことがなく、流体は所定の純度に維持されて輸
送される。特に、凹所と排水孔とを放射状の連通孔で連
通している為、パーティクルを混入した流体は迅速且つ
確実に排水孔へ排出されることになり、流体へのパーテ
ィクルの混入をより確実に防止することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の実施例に係るプランジャー
ポンプを示し、当該プランジャーポンプは、シリンダ１
と、吸入弁２と、吐出弁３と、プランジャー４と、プラ
ンジャー４の駆動装置５とから構成されて居り、半導体
製造プラントに於いて使用される超純水を取り扱う配管
路に組み込まれ、超純水を輸送するのに使用されてい
る。

【００１３】前記シリンダ１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ
３１６）等の金属材により下端が閉塞された有底筒状に
形成されて居り、上端部にフランジ６を取り付けた筒状
のシリンダチューブ１′と、シリンダチューブ１′の下
端部に複数の支柱７及びナット８等を介して固定され、
シリンダチューブ１′の下端を閉塞するエンドキャップ
１″とから成る。又、エンドキャップ１″の両側面（図
１の左右側面）には、吸入口１ａ及び吐出口１ｂが夫々
形成されて居り、これらはエンドキャップ１″に形成し
た流体通路１ｃを介してシリンダチューブ１′内と連通
状態になっている。

【００１４】前記吸入弁２は、シリンダ１の吸入口１ａ
に設けられて居り、プランジャー４の吸引工程（上昇工
程）に於いて開弁するようになっている。本実施例で
は、吸入弁２は、図２に示す如く、シリンダ１の吸入口
１ａにコネクター９を介して取り付けられた筒状のホル
ダー２ａと、ホルダー２ａの一端部に嵌着された弁座２
ｂと、ホルダー２ａ内に移動自在に挿入され、弁座２ｂ
に当離座するディスク２ｃと、ディスク２ｃを弁座２ｂ
側へ附勢するスプリング２ｄとから構成されて居り、プ
ランジャー４の吸引工程に於いてシリンダ１内が真空に
なると、ディスク２ｃがスプリング２ｄの附勢力に抗し
て弁座２ｂから離座するようになっている。

【００１５】前記吐出弁３は、シリンダ１の吐出口１ｂ
に設けられて居り、プランジャー４の吐出工程（下降工
程）に於いて開弁するようになっている。本実施例で
は、吐出弁３は、図２に示す如く、シリンダ１の吐出口
１ｂにコネクター１０を介して取り付けられた筒状のホ
ルダー３ａと、ホルダー３ａの一端部に嵌着された弁座
３ｂと、ホルダー３ａ内に移動自在に挿入され、弁座３
ｂに当離座するディスク３ｃと、ディスク３ｃを弁座３
ｂ側へ附勢するスプリング３ｄとから構成されて居り、
プランジャー４の吐出工程に於いてシリンダ１内が加圧
されると、ディスク２ｃがスプリング２ｄの附勢力に抗
して弁座２ｂから離座するようになっている。

【００１６】尚、吸入弁２及び吐出弁３のディスク２
ｃ，３ｃの材質にはＰＣＴＦＥが使用され、その他の部
材の材質にはステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）が使用され
ている。

【００１７】前記プランジャー４は、図１に示す如く、
ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）等の金属材により円柱状
に形成された本体部４′と、本体部４′の先端に螺着嵌
合され、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）等の金属材によ
りピストン形状に形成されたヘッド部４″とから成り、
シリンダ１内に摺動自在に挿入され、ヘッド部４″とシ
リンダ１との間に吸込室Ｓを形成するようになってい
る。又、プランジャー４は、フランジ６に固定された駆
動装置５によって、シリンダ１内を往復動（昇降動）す
るようになっている。本実施例では、駆動装置５には、
エアシリンダが使用されて居り、このエアシリンダは、
フランジ６に複数の支柱１１及びナット１２等を介して
固定され、そのロッド５ａがジョイント１３を介してプ
ランジャー４の上端部に接続されている。

【００１８】そして、本発明のプランジャーポンプに於
いては、プランジャー４の先端部外周面に、吸込室Ｓに
連通する環状の凹所４ａが形成されている。即ち、本実
施例では、図２に示す如く、本体部４′の先端に、外周
面に環状の溝を形成したヘッド部４″を螺着嵌合するこ
とによって、プランジャー４先端部に環状の凹所４ａが
形成される。又、ヘッド部４″の先端側（凹所４ａより
も先端側）の外径は、シリンダチューブ１′の内径より
も若干小さめに形成されている。従って、ヘッド部４″
の先端側外周面とシリンダチューブ１′の内周面との間
に小さな環状の間隙Ｇが形成されることになり、吸込室
Ｓと凹所４ａとは前記間隙Ｇを介して連通することにな
る。

【００１９】又、プランジャー４には、先端が閉塞され
た軸線方向へ沿う排水孔４ｂが形成されている。本実施
例では、排水孔４ｂは、図２に示す如く、本体部４′及
びヘッド部４″の軸芯位置で且つ本体部４′の上端部及
びヘッド部４″の下端部を除く部分に形成されて居り、
該排水孔４ｂの上端部側は、本体部４′の上端部に接続
した継手１４に連通されている。

【００２０】更に、プランジャー４の先端部には、凹所
４ａと排水孔４ｂ先端部とを連通状態にする放射状の連
通孔４ｃが形成されている。本実施例では、連通孔４ｃ
は、図２及び図３に示す如く、ヘッド部４″の溝部分に
排水孔４ｂと直交する状態で且つ９０度間隔毎に形成さ
れている。

【００２１】尚、図１及び図２に於いて、１５はＯリン
グ、１６はオムニシール、１７はディスクパッキンであ
る。

【００２２】次に前記プランジャーポンプの作用につい
て説明する。前記プランジャーポンプは、半導体製造プ
ラントに於いて使用される超純水を取り扱う配管路に組
み込まれて居り、超純水を輸送するのに使用されてい
る。即ち、プランジャーポンプの吸入弁２側のコネクタ
ー９及び吐出弁３側のコネクター１０には、超純水を輸
送する為の輸送管（図示省略）が、又、排水孔４ｂの上
端部に連通する継手１４には、パーティクルが混入した
超純水を排水する為の排水管（図示省略）が夫々接続さ
れている。

【００２３】而して、このプランジャーポンプに於いて
は、エアシリンダによりプランジャー４が吸引方向（図
２の上方）へ移動すると、吸込室Ｓが真空となって吸入
弁２が開放され、輸送管から超純水が流体通路１ｃを通
って吸込室Ｓ内へ流入する（図２の細線矢印参照）。

【００２４】一方、プランジャー４が吐出方向（図２の
下方）へ移動すると、吸込室Ｓが加圧されて吸入弁２が
閉じると共に、吐出弁３が開放され、吸込室Ｓ内の超純
水は流体通路１ｃ及び吐出弁３を経て輸送管に吐出され
る（図２の破線矢印参照）。又、プランジャー４が吐出
方向へ移動すると、吸込室Ｓが加圧されていることとも
相俟って、凹所４ａ内及び間隙Ｇ内に流入している超純
水並びにヘッド部４″近傍の超純水は、連通孔４ｃ及び
排水孔４ｂを経て排水管から排出される（図２の一点鎖
線矢印参照）。従って、シリンダ１とプランジャー４の
摺動部に於いて発生したパーティクルを混入した虞れの
あるヘッド部４″近傍の超純水は、連通孔４ｃ及び排水
孔４ｂを経て外部へ排出される。

【００２５】このようにして、上記の吸引工程と吐出工
程とを繰り返すことによって、シリンダ１内で発生した
パーティクルを超純水の一部と一緒に外部へ排出しつ
つ、超純水を輸送することができる。

【００２６】このように、本発明のプランジャーポンプ
は、シリンダ１とプランジャー４の摺動部に於いて発生
したパーティクルを混入した虞れのあるヘッド部４″近
傍の超純水を、連通孔４ｃ及び排水孔４ｂから外部へ排
出するようにしている為、輸送中の超純水にパーティク
ルが混入すると云うことがなく、超純水は所定の純度に
維持されて輸送される。特に、凹所４ａと排水孔４ｂと
を放射状の連通孔４ｃで連通している為、パーティクル
を混入した超純水は迅速且つ確実に排水孔４ｂへ排出さ
れることになる。又、凹所４ａと吸込室Ｓ内とは小さな
環状の間隙Ｇによって連通されている為、シリンダ１と
プランジャー４の摺動部に於いて発生したパーティクル
が吸込室Ｓ内へ流入し難くなり、超純水へのパーティク
ルの混入をより確実に防止することができる。

【００２７】尚、連通孔４ｃの数、排水孔４ｂ及び連通
孔４ｃの内径等は、プランジャーポンプがポンプとして
の機能を充分に発揮することができ、且つパーティクル
を混入した虞れのあるプランジャー４先端部近傍の超純
水を確実に排出することができるように設定されている
ことは勿論である。

【００２８】上記実施例に於いては、エンドキャップ
１″の左右側面に吸入口１ａ及び吐出口１ｂを形成し、
これらと吸込室Ｓとを流体通路１ｃで連通するようにし
たが、他の実施例に於いては、エンドキャップ１″の下
面に吸入口１ａ及び吐出口１ｂを形成し、これらと吸込
室Ｓとを流体通路１ｃで連通するようにしても良い。

【００２９】上記実施例に於いては、吸入弁２及び吐出
弁３を、ホルダー２ａ，３ａと、弁座２ｂ，３ｂと、デ
ィスク２ｃ，３ｃと、スプリング２ｄ，３ｄとから構成
したが、吸入弁２及び吐出弁３の構成は上記実施例のも
のに限定されるものではなく、吸入弁２はプランジャー
４の吸引工程に於いて開放され、吐出弁３はプランジャ
ー４の吐出工程に於いて開放されれば、如何なる構造で
あっても良い。

【００３０】上記実施例に於いては、プランジャー４
を、本体部４′とヘッド部４″とで構成したが、他の実
施例に於いては、本体部４′とヘッド部４″とを一体的
に形成するようにしても良い。

【００３１】上記実施例に於いては、プランジャー４の
先端部に四つの連通孔４ｃを形成したが、他の実施例に
於いては、プランジャー４の先端部に連通孔４ｃを二
つ、三つ若しくは五つ以上形成するようにしていも良
い。

【００３２】上記実施例に於いては、プランジャー４を
エアシリンダから成る駆動装置５で往復動させるように
したが、他の実施例に於いては、プランジャー４をクラ
ンク機構及び電動モータ等から成る駆動装置５によって
往復動させるようにしても良い。

【００３３】上記実施例に於いては、プランジャーポン
プで超純水を輸送するようにしたが、他の実施例に於い
ては、プランジャーポンプで半導体製造プラントに於い
て使用される高純度のガスを輸送するようにして良い。

【００３４】

【発明の効果】上述の通り、本発明のプランジャーポン
プは、プランジャーの先端部外周面に吸込室に連通する
環状の凹所を形成すると共に、プランジャーに先端が閉
塞された軸線方向へ沿う排水孔を形成し、該プランジャ
ーの先端部に前記凹所と排水孔先端部とを連通する放射
状の連通孔を形成している為、プランジャーの吐出工程
に於いて、シリンダとプランジャーの摺動部で発生した
パーティクルを混入した虞れのあるプランジャー先端部
近傍の流体を、凹所、連通孔及び排水孔から順次外部へ
排出することができる。その結果、輸送流体中にシリン
ダ内のパーティクルが混入すると云うことがなく、流体
は所定の純度に維持されて輸送される。特に、このプラ
ンジャーポンプは、凹所と排水孔とを放射状の連通孔で
連通している為、パーティクルを混入した流体を迅速且
つ確実に排水孔へ排出することができ、流体へのパーテ
ィクルの混入をより確実に防止することができる。又、
このプランジャーポンプは、プランジャーの吐出工程に
於いてシリンダ内の圧力を利用してパーティクルを含む
流体を外部へ排出するようにしている為、冒頭で述べた
従前のプランジャーポンプのようにサブポンプ等を必要
とせず、構造の簡略化及びコスト低減等を図れると共
に、設置スペースも少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプランジャーポンプの縦
断面図である。

【図２】プランジャーポンプの要部の拡大縦断面図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】従来のプランジャーポンプの概略縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１はシリンダ、１ａは吸入口、１ｂは吐出口、２は吸入
弁、３は吐出弁、４はプランジャー、４ａは凹所、４ｂ
は排水孔、４ｃは連通孔、Ｓは吸込室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入口（１ａ）及び吐出口（１ｂ）を備
   えたシリンダ（１）と、吸入口（１ａ）に設けた吸入弁
   （２）と、吐出口（１ｂ）に設けた吐出弁（３）と、シ
   リンダ（１）内を往復動して流体を吸入口（１ａ）から
   シリンダ（１）とプランジャー（４）先端部との間に形
   成された吸込室（Ｓ）内へ吸入して吐出口（１ｂ）から
   排出するプランジャー（４）とを具備するプランジャー
   ポンプに於いて、前記プランジャー（４）の先端部外周
   面に吸込室（Ｓ）に連通する環状の凹所（４ａ）を形成
   すると共に、プランジャー（４）内に先端が閉塞された
   軸線方向へ沿う排水孔（４ｂ）を形成し、該プランジャ
   ー（４）の先端部に前記凹所（４ａ）と排水孔（４ｂ）
   先端部とを連通する放射状の連通孔（４ｃ）を形成した
   ことを特徴するプランジャーポンプ。