JPH03206396A

JPH03206396A - ポンプ

Info

Publication number: JPH03206396A
Application number: JP1341991A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Sannojiyou Oosaki; 大崎　三之亟; Rokuheiji Satou; 佐藤　六平次; Kenji Sato; 憲二佐藤
Original assignee: NIKOKU KIKAI KOGYO KK; Nichizou Seimitsu Kenma KK
Current assignee: NIKOKU KIKAI KOGYO KK; Nichizou Seimitsu Kenma KK
Priority date: 1989-12-30
Filing date: 1989-12-30
Publication date: 1991-09-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JP2775036B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明はポンプに係る。

［従来技術］近年の半導体工業のめざましい発展につれて、パーティ
クル等の不純物の含有量が少ない高純度水か大量に使わ
れるようになっている。

さらに、ＬＳＩの高集積化、高性能化が進み、最小パタ
ーン寸法がサブミクロンオーダーの超ＬＳＩが製造され
る今日では、わずかな不純物の存在でもＬＳＩのパター
ン欠陥の原因となるため、理論純水（比抵抗１８．２５
ＭΩ・ｃｍａｔ２５℃）に近いレベルの高純度水が必要
とされるにいたっている。

かかる理論純水に近いレベルの高純度水を達成するため
には、パーティクルについては、少なくとも、粒径０．
２μｍ以上のパーティクルは１０個／　ｍ　Ａ以下、粒
径０．１　〜０．２μｍのパーティクルは１００個／ｍ
互、粒径０．１μｍ以下のパーティクルは１００個／　
ｍ　ＩＩ．以下としなければならない。

しかるに、水供給系へ供給される前の源水に高純度水を
用いたとしても、水供給系、例えば、ポンプ、配管及び
その部材等から微細な粒子パーティクルが混入したり、
これらの内表面から溶出する金属等が混入するため、純
度の大幅な低下を招いてしまう。

パイプ、各種パイプ類、レギュレーター等の配管及びそ
の部材については、それらの接液面を平滑化し、また、
構造上もメインラインから配管系の水滞留部を一掃する
などの工夫が施され、上記問題の解決の方向に進んでい
る。

しかし、コンタミネーションが最も起り易く高純度水の
供給の可否を決定するのに最も大きな影響のあるポンプ
については適切なクリーン化技術は末だ開発されておら
ず、従来より使用されているポンプを何の工夫もなく、
半導体高純度水用として使用しているのが現状である。

すなわち、従来のポンプでは材料として一般にＳＣＳ　
１　３が使用されており、また、ポンプの製造は次のよ
うな工程により行われている。

（所定形状への鋳造）＝（熱処理）＝（酸洗）＝（切削
）＝（カエリ取り）＝（アルコール洗浄）一（洗浄）＝
（組立）＝（性能テスト）しかし、このような工程によ
り製造されたポンプにおいては、その内表面は鋳物肌を
しており、表面の凹凸がひどい。また、鋳物肌を切削加
工により取り去っても割れ目、細孔、ひだ、ブローホー
ルなどが存在している。しかも、熱処理によりポーラス
な表面となっており、また、酸洗により結晶粒界には腐
食が進行している。

従って、パーティクルや、非金属介在物を包蔵し、ケミ
カルコンタミネーションも生じやすい表面となっており
、高純度水の品質低下の原因となる。

しかも構造の面においても、高純度水に対する考慮に欠
けた複雑な形状になっており、接液面積も多く、デッド
スペースも多い。

また、ポンプのパーティクルは、ポンプ軸封部の摩擦、
振動などでも発生し、ポンプ内に金属粉末等が混入し、
パーティクル発生の原因になるなど構造上も問題がある
。

なお、パーティクルを除去するためにフィルタを設ける
ことも考えられる。しかし、０．１μｍ以上のパーティ
クルの場合にはポンプ下流にフィルタを設置しておけば
かかる粒子の除去はある程度は可能であるが、０．１μ
ｍ以下の微粒子の場合にはフィルタでの除去は困難であ
る。

これらの問題を解決するために、ポンプ内面処理として
、機械研磨（パフ研磨）などが試みられているが表面に
研磨剤や、光沢剤が混入し、ＴＯＣ　（全有機炭素）量
が増加し、これらがむしろ水の品質を低下させることと
なったり、また、その他にも幾多の欠点をもたらしてし
まう。従って、これらの技術は、完成された技術とはい
いがたい。

また、これら以外に一般浸漬電解研磨法もあるが、表面
粗さ等は改善されず、高純度水用のポンプに使用できる
技術とはいえない。

［発明が解快しようとする諜題コ本発明は、パーティクルの発生を抑え、高い比抵抗値が
維持された理論純度に近い高純度液を移送することが可
能な高純度液供給用ポンプ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］本発明のポンプは、ポンプ内の接液部表面の少なくとも
主要表面が、電解複合研磨により表面を鏡面とした材料
により構威されていることを特徴とする。

［作用］本発明者らは、パーティクルの発生をおさえ、高い比抵
抗値が維持された水等の液を送り出すことが可能なポン
プを得るために鋭意工夫を重ねた結果、ポンプの接液部
表面に、圧延材または鍛造材を用い、かつ、電解複合研
磨法により鏡面仕上げすると目的を達成できることを知
見した。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、
電解複合研磨法によって、ポンプ内表面に極めて平滑な
、かつ、細孔などのない面で、微細なパーティクルが発
生しにくく、しかも金属溶出量が少なく、理論純水に近
い高純度液の移送が可能なポンプを提供することができ
る。

本発明では、高純度を維持するために、水との接触面（
接液内表面）の少なくとも主要面積を電解複合研磨する
ことにより、内表面を鏡面化し、パーティクルの発生を
著しく減少させ、かつ内表面に吸脱着されるケミカルコ
ンタミネーションな減し、比抵抗値の高度維持が図れる
。

［実施態様例コ以下に本発明の実施態様例を説明する。

本発明の対象となるポンプは、一般的には超純水用ポン
プという名称で販売されているポンプであり、その形式
は特に限定されないが、例えば、渦流ポンプ（第１図（
ａ））、渦巻ポンプ（第２図（ａ））が好ましい。

第１図（ａ）に示す渦流ポンプは代表的には次のような
構成を有している。すなわち、ディスク円盤）の周縁に
複数の羽根１８が形成され（第１図（ｂ））．回転軸１
６に一体的に取り付けられた羽根車１２が、ケーシング
１３内においてシール箱１４を介して軸受１７に支承さ
れており、ケーシング１３と羽根車１２とにより形成さ
れる空間が琉体通路２０となっている。流体通路２０は
流体人口１９と連通せしめてある。かかる構造のポンプ
においては、回転軸１６を駆動手段（図示せず）により
駆動して羽根車１２を回転させると、羽根車１２の羽根
１８内の流体が遠心力により羽根１８外周から流出する
とともに流体通路２０から羽根１８側部を通じて羽根１
８内に流入する流れが生じ、羽根車１２の回転の遠心カ
によって流体はエネルギーを受け、流体通路２ｏ内で速
度エネルギーと圧力エネルギーに変換され、このような
作用が羽根車１２内で繰返されて流体の圧力が高められ
吐出口を通じて吐出される。この構造のポンプはデッド
スペースが少なく、また、擢動部が軸封部だけのためパ
ーティクルの発生が少ないポンプとして本発明において
好適である。

第２図（ａ）に示す渦巻ポンプは、ディスク（円盤）の
周縁から半径方向から少しずれた方向に延ひる複数の羽
根１８が形成され（第２図（ｂ）、やはり回転軸１６に
一体的に取り付けられた羽根車１２が、カバー１１内に
おいてシール箱１４を介して軸受１７に支承されている
。羽根車１２はケーシング１３により覆われており、こ
のケーシング１３の頭部には、流体人口１９となる口を
開口せしめてある。かかる構造のポンプにおいても、回
転軸１６を駆動手段（図示せず）により駆動して羽根車
１２を回転させると、流体入口から流入した流体は、羽
根１８によりエネルギーを受け、羽根車１２の円周方向
吐出される。この構造のポンプもデッドスペースが少な
く、また、擢動部が少ないためパーティクルの発生が少
ないポンプとして好適である。

なお、ポンプは、例えば、鋼、アルミニウム合金、チタ
ン合金等の材料により構成すればよく、金属製ポンプて
あればこれらに制限されるものではない。

また、本発明では、塑性加工材を用いる。塑性加工材と
しては、例えば、圧延、鍛造、押出等の塑性加工により
得られる材料を用いればよい。塑性加工材以外の材料（
例えば鋳造材）を用いた場合には、後述する電解複合研
磨を行ってもパーティクルの発生を抑え得る表面を得る
ことはできない。

本発明のポンプは例えは次の工程により製造すれはよい
。

（所定形状への鍛造）＝（熱処理）＝（酸洗）一（形状
切削）＝（カエリ取り）＝（洗浄）＝（電解複合研磨）
→（洗浄）＝（組立）本発明では、鏡面とする表面の表
面粗度としては、０．１μｍＲａ＋ａｘ以下が好ましい
。

本発明で適用する電解複合研磨法とは、電解により陽極
性の被研磨金属を電解溶出させると共に、被研磨金属の
表面に生成された不働態化酸化皮膜を、研磨砥粒による
擦過作用で鏡面に加工する方法である。研磨砥粒に一定
以上の速度を与えて研磨面を擦過すると同時に、不働態
化型電解液を介して数Ａ　／　ｃ　ｍ　２以下の電解電
流速度で、溶出と酸化の陽極反応を研磨面に発生させる
方法である（特公昭５７−４７７５．９号公報、特公昭
５８−１９４０９号公報）。

第３図に基づきさらに具体的に説明する。

第３図は、この発明の鏡面加工法に使用される工具の一
例を示し、１は駆動軸に接続され駆動装置により回転さ
れる工具、２は、工具１の下部に形成された銅板からな
る円板状の陰極、３は陰極２の下面に十字状に形成され
た露出面、４は陰極２の中央に透設された電解液５の流
出口、６は陰極２の下面の露出面３及び流出口４を除い
て全面貼付された研磨砥粒、７は電気的に絶縁性をもつ
塗料などの薄膜であり、陰極２の周面および工具１の周
面から無益な漏れ電流の流出を防止し、電解Ｗｉ．５は
、工具１の駆動軸を介して、電解液供給装置から移送さ
れ、流出口４から露出面３と、被研磨金属（図示せず）
との間隙に供給され、工具の外へ放出される。そして工
具１の陰極２と被研磨金属に直流あるいはパルス性の電
圧の陰極側と陽極側がそれぞれ接続される。

そして、研磨加工に際し、工具１の陰極２と被研磨金属
間に前記のとおり電圧を印加するとともに、その間に電
解液５を供給し、陰極２を被研磨金属に押付けつつ回転
することにより、電解作用て被研磨金属の陽極溶解を行
い、かつ被研磨金属の表面の凹凸部に生成された不働態
化酸化皮膜のうち、その凸部を研磨砥粒６により、擦過
除去し被研磨金属の凸部を優先的選択的に電解溶出し鏡
面に仕上げる。

研磨する一例を述べると、＃１２０〜＃１　５００のＳ
ｉＣ系砥粒で初期表面粗さが、２０〜５０μｍＲｍａｘ
のＳＵＳ３　１　６Ｌ内表面を擦過する場合、不働態化
型電解液に２０％ＮａＮＯ３水溶液を用いて電解電流密
度を０〜６Ａ　／　ｃ　ｍ　’の範囲で変えて研磨すれ
ば、粗さが０．１μｍＲｔｎａｘ以下の表面粗度を有す
る内表面を得ることができる。

また、同様の方法でアルミニウム合金等も研磨すること
が出来る。

本発明に係るポンプは、半導体分野に限らず、バイオテ
クノロジー、医薬品、食品、化学工業等の分野において
も用いることができることはいうまでもない。

また、材料として、ステンレス、アルミニウム、チタン
等の耐食材料を用いれば、腐食性を有する７夜を、ケミ
カクコンタミネーションをも生ずることなく移送するこ
とが可能である。

［実施例］以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（実施例１）第１図（ａ）に示す渦流ポンプを例として実施例１を説
明する。

木例では、カバー１１、ケーシング１３、羽根車１２等
を、ＳＵＳ３　１　６Ｌ材を所定形状に型鍛造し、鍛造
後、熱処理、スケール除去のための酸洗を順次行い、次
いで、孔開け加工と表面研削を行い、次に、電解複合研
磨を行った。複合電解研磨は、第３図に示した研磨装置
を用いて行った。

なお、第１図（ａ）において、Ａで示した内表面を０　
１μｍＲｍａｘ以下の表面粗度に鏡面仕上げした。

かかるポンプにつき第４図に示すシステムにより供給水
の品質の測定を行った。

測定７去の詳細を第４図にしたがって説明する。

ポンプーイオン交換器−ＲＯ膜（逆浸透＠）一熱交換器
−ヒーター冷却器を、ステンレスパイプを介して直列に
接続し、表１に示す高純度水（源水、０．０７〜０．１
μｍのパーティクル８０個／　ｍ　Ｉｔ　）を、クリー
ンルーム内において、ポンプ口から供給し、ポンプを稼
働し源水を移送した。なお、ステンレスパイプとしては
、電解研磨後不動態酸化膜を形威した内面を有するパイ
プを使用した。

ポンプ出口のサンプリングロにおいて、サンプルを採取
し、サンプル中のパーティクルを測定した。

方、比較のために、超純水用にデッドスペースを極力少
なくした構造のキャンドポンプにつき同様の測定を行っ
たが、０．１μｍ以下のパーティクル、０．１μｍ以上
のパーティクルともに大量に発生した。

次に第４図に示した測定システムを用いて、比抵抗値の
立ち上げテストを実施した。立ち上げテストは、冷却器
出口における比抵抗値を経時的に測定し、その比抵抗値
が１８．２ＭΩ．ｃｍとなった時点を立ち上り開始時点
とした。測定結果を表２及び第５図に示す。表２及び第
５図に示すように、本実施例に係るポンプでは、立ち上
りが早く、３０分後には１８．２ＭΩの高い比抵抗値を
維持し、低下が認められなかった。

それに対して比較例のキャンドポンプの場合は、１８．
１５ＭΩ・Ｃｍを達成するためには６月を要した。

上記、比抵抗値の測定は、比抵抗計を用いて行った。

なお、サンプルにつき、ＴＯＣ及び生菌を調査したとこ
ろ、ＴＯＣは５０μｇ　ｃ　／　ｆｌ．以下、生菌は１
個／　１　０　０　ｍ　ｆｔであった。なお、生菌の測
定はメンブレン土音養７去によった。

（実施例２）第２図（ａ）に示す渦巻ポンプについて実施例１と同様
の測定を行ったところ、パーティクルの発生抑制効果も
実施例１と同様の値が得られた。

また、立ち上げテストについても実施例１と同様の結果
か得られた。

［発明の効果］本発明によれば、パーティクルの発生が極めて少なく、
純度を低下させることなく液の移送が可能となり、従っ
て、高純度水の移送も可能となる。

表１パーティクル結果（個／ｍＩＬ）表２比抵抗の結果

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例１に係るポンプの断面図
であり、第１図（ｂ）は該ポンプの羽根車の斜視図であ
る。第２図（ａ）は本発明の実施例２に係るポンプの断
面図であり、第２図（ｂ）は該ポンプの羽根車の平面図
である。第３図は電解複合研磨に用いる装置の平面図及
び断面図である。第４図は供給水の品質を測定するため
のシステム配置図である。第５図は供給水の立ち上げ時
間を示すグラフてある。（符号の説明）１・・・駆動軸に接続され駆動装置により回転される工
具、２・・・工具Ｉの下部に形成された銅板からなる円
板状の陰極、３・・・陰極２の下面に十字状に形成され
た露出面、４・・・陰極２の中央に透設された電解掖の
流出口、５・・・電解液流出口、６・・・陰極２の下面
の露出面３及び流出口４を除いて全面貼付された研磨砥
粒、７・・・電気的に絶縁性をもつ塗料なとの薄膜、】
２・・・羽根車、１３・・・ケーシング、１４・・・シール箱、１６・・・回転軸、１７・・・軸受、１８・・・羽根、１９・・・流体入口、２０・・・流体通路。第図（０）１９旧２０第Ｉ図（ｂ）第２図（ｂ）第３図３（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポンプ内の接液部表面の少なくとも主要表面が、
電解複合研磨により表面を鏡面とした材料により構成さ
れていることを特徴とするポンプ。
（２）鏡面の面粗度は０．１μｍＲｍａｘ以下である請
求項１記載のポンプ。
（３）ポンプは渦流ポンプである請求項１または２に記
載のポンプ。
（４）ポンプは渦巻ポンプである請求項１または２に記
載のポンプ。