(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-05
(45)【発行日】2023-01-16
(54)【発明の名称】ヒータおよび流体制御装置
(51)【国際特許分類】
H05B 3/10 20060101AFI20230106BHJP
H05B 3/14 20060101ALI20230106BHJP
F16L 41/03 20060101ALN20230106BHJP
【ＦＩ】
H05B3/10 A
H05B3/14 A
F16L41/03
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019062228
(22)【出願日】2019-03-28
(65)【公開番号】P2020161433
(43)【公開日】2020-10-01
【審査請求日】2022-03-03
(73)【特許権者】
【識別番号】390033857
【氏名又は名称】株式会社フジキン
(74)【代理人】
【識別番号】100183380
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 裕司
(74)【代理人】
【識別番号】110000279
【氏名又は名称】弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉田 貴洋
(72)【発明者】
【氏名】稲田 敏之
【審査官】松井 裕典
(56)【参考文献】
【文献】実開平５－１１９６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１４－２４１１９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１６８０１４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１９１４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１２７２３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ３／１２ － ３／８６
Ｆ１６Ｌ ４１／００ －４９／０８
Ｈ０１Ｌ ２１／３０２
Ｈ０１Ｌ ２１／４６１
Ｆ１６Ｋ ３９／００ －５１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１プラス線および第１マイナス線を有する第１回路層と、複数の第２プラス線、複数の第２マイナス線、および複数のＰＴＣ抵抗体を有する第２回路層と、
複数の接続線と、を備え、
前記第１プラス線および前記第１マイナス線は、それぞれ第１方向に延び、
各第２プラス線および各第２マイナス線は、それぞれ前記第１方向に交差する第２方向に延び、前記複数の第２プラス線および前記複数の第２マイナス線は、前記第１方向に沿って交互に配置され、
各ＰＴＣ抵抗体は、前記第１方向において隣り合う前記第２プラス線と前記第２マイナス線との間に配置され、
各接続線は、前記第１回路層と前記第２回路層との間に位置し、各第２プラス線と前記第１プラス線とを電気的に、各第２マイナス線と前記第１マイナス線とを電気的に接続する、ヒータ。
【請求項2】
前記第１プラス線は、前記第１方向および前記第２方向の両方に直交する方向から見た場合、各第２プラス線の前記第２方向の両端の間に位置し、前記第１マイナス線は、前記第１方向および前記第２方向の両方に直交する方向から見た場合、各第２マイナス線の前記第２方向の両端の間に位置する、請求項１に記載のヒータ。
【請求項3】
第１主面と、前記第１面の反対側に位置する第２主面とを有するフィルム基板をさらに備え、前記第１回路層は、前記第１主面に形成され、
前記第２回路層は、前記第２主面に形成されている、請求項１または請求項２に記載のヒータ。
【請求項4】
前記第１プラス線および前記第１マイナス線への給電を受けるための給電接続部をさらに備え、前記給電接続部は、前記第１プラス線および前記第１マイナス線の前記第１方向における端部に設けられている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヒータ。
【請求項5】
一列に並ぶように配置された複数の継手と、前記複数の継手に固定された複数の流体制御機器とを有するガスラインと、前記複数の流体制御機器が並ぶ方向に沿った両側に設けられ、前記複数の継手および前記複数の流体制御機器を前記加熱する一対の請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のヒータと、を備え、
前記第１方向は、前記複数の流体制御機器が並ぶ方向に平行であり、前記第２方向は、前記複数と前記複数の流体制御機器とが互いに当接する方向に平行である、流体制御装置。
【請求項6】
各ヒータは、略矩形状をなし、前記第１プラス線および前記第１マイナス線を避けた位置に切欠きが形成されている、請求項５に記載の流体制御装置。
【請求項7】
前記ガスラインを複数有し、前記複数のガスラインにまたがって連結されるマニホールドをさらに備え、
前記マニホールドは、前記切欠きを貫通している、請求項６に記載の流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ヒータおよび流体制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
屈曲して面状に展開したヒータ線と、当該ヒータ線を挟む接着皮膜層とを備えたフィルムヒータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－１７６５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献１のフィルムヒータにより、複数の継手および複数の流体制御機器からなる流体制御装置を加熱する場合には、当該流体制御装置の形状に合ったフィルムヒータを設計する必要がある。このため、流体制御装置の設計時間が増加し、後からの設計変更や改造に制約が生じる。
【0005】
そこで本開示は、汎用性を有するヒータおよびそれを備える流体制御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】
【0006】
上記目的を解決するために、本開示の一態様であるヒータは、第１プラス線および第１マイナス線を有する第１回路層と、複数の第２プラス線、複数の第２マイナス線、および複数のＰＴＣ抵抗体を有する第２回路層と、複数の接続線と、を備え、前記第１プラス線および前記第１マイナス線は、それぞれ第１方向に延び、各第２プラス線および各第２マイナス線は、それぞれ前記第１方向に交差する第２方向に延び、前記複数の第２プラス線および前記複数の第２マイナス線は、前記第１方向に沿って交互に配置され、各ＰＴＣ抵抗体は、前記第１方向において隣り合う前記第２プラス線と前記第２マイナス線との間に配置され、各接続線は、前記第１回路層と前記第２回路層との間に位置し、各第２プラス線と前記第１プラス線とを電気的に、各第２マイナス線と前記第１マイナス線とを電気的に接続する。
【0007】
前記第１プラス線は、前記第１方向および前記第２方向の両方に直交する方向から見た場合、各第２プラス線の前記第２方向の両端の間に位置し、前記第１マイナス線は、前記第１方向および前記第２方向の両方に直交する方向から見た場合、各第２マイナス線の前記第２方向の両端の間に位置してもよい。
【0008】
第１主面と、前記第１面の反対側に位置する第２主面とを有するフィルム基板をさらに備え、前記第１回路層は、前記第１主面に形成され、前記第２回路層は、前記第２主面に形成されていてもよい。
【0009】
前記第１プラス線および前記第１マイナス線への給電を受けるための給電接続部をさらに備え、前記給電接続部は、前記第１プラス線および前記第１マイナス線の前記第１方向における端部に設けられていてもよい。
【0010】
本開示の一態様である流体制御装置は、一列に並ぶように配置された複数の継手と、前記複数の継手に固定された複数の流体制御機器とを有するガスラインと、前記複数の流体制御機器が並ぶ方向に沿った両側に設けられ、前記複数の継手および前記複数の流体制御機器を前記加熱する一対の上記に記載のヒータと、を備え、前記第１方向は、前記複数の流体制御機器が並ぶ方向に平行であり、前記第２方向は、前記複数と前記複数の流体制御機器とが互いに当接する方向に平行である。
【0011】
各ヒータは、略矩形状をなし、前記第１プラス線および前記第１マイナス線を避けた位置に切欠きが形成されていてもよい。
【0012】
前記ガスラインを複数有し、前記複数のガスラインにまたがって連結されるマニホールドをさらに備え、前記マニホールドは、前記切欠きを貫通していてもよい。
【発明の効果】
【0013】
本開示によれば、汎用性を有するヒータおよびそれを備える流体制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施形態に係る流体制御装置の斜視図である。
【図2】ベースプレートの斜視図である。
【図3】ベースプレートに装着した１ラインのガスラインの斜視図である。
【図4】ヒータの正面図である。
【図5】未裁断のヒータの正面図である。
【図6】（ａ）は、ヒータの第１回路層の概略図であり、（ｂ）は、ヒータの第２回路層の概略図である。
【図7】ヒータクリップの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本開示の実施形態に係るヒータおよび流体制御装置について、図面を参照して説明する。以下の説明において、ガスライン３の延びる方向を第１方向Ｄ１とし、平板部２Ａに直交する方向を第２方向Ｄ２とし、平板部２Ａに平行でかつ第１方向Ｄ１に直交する方向を第３方向Ｄ３とする。
【0016】
【0017】
図１に示すように、流体制御装置１は、ベースプレート２と、複数（２ライン）のガスライン３と、ヒータ部４と、マニホールド１６と、複数のヒータクリップ２０とを備えている。
【0018】
図２に示すように、ベースプレート２は、ステンレス鋼等の金属材料により構成され、平板部２Ａと、一対の支持部２Ｂとを有する。平板部２Ａは、平面視矩形状をなし、複数対のスリット２ｃと、複数対のボルト螺合孔２ｄとが形成されている。本実施形態では、平板部２Ａには、三対のスリット２ｃと、六対のボルト螺合孔２ｄとが形成されている。なお、図２では、一対のボルト螺合孔２ｄのみに符号（参照番号）を付している。各支持部２Ｂは、略矩形状をなし、平板部２Ａの長辺に接続され、平板部２Ａに対し直交している。
【0019】
図３は、ベースプレート２に装着した１ラインのガスライン３の斜視図である。
【0020】
ガスライン３は、入口配管５と、出口配管６と、複数の継手７と、複数の流体制御機器８～１４とを備える。
【0021】
入口配管５は、ガスライン３における流体の入口となる。出口配管６は、ガスライン３における流体の出口となる。複数の継手７は、ブロック状をなし、入口配管５と出口配管６との間に位置し、ベースプレート２の平板部２Ａ上に一列に並ぶように設けられている。各継手７には、ガスの流路が形成されている。また、各継手７は、図示せぬ一対のボルトが 一対のボルト螺合孔２ｄにより螺合されることにより、ベースプレート２に固定されている。
【0022】
複数の流体制御機器８～１４は、手動弁８と、自動弁（例えば流体駆動式の自動弁）９～１１と、手動式のレギュレータ（減圧弁）１２と、圧力計１３と、流量制御機器（例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ：Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ））１４と、により構成されている。自動弁１０は、三方弁である。図３に示すように、各流体制御機器８～１４の固定部８Ａ～１４Ａを備え、固定部８Ａ～１４Ａにボルト１５（図の簡略化のため一つのボルトにのみ参照番号を付している。）が挿入されることにより、対応する継手７に対しそれぞれ固定されている。
【0023】
マニホールド１６は、複数のガスライン３に対し設けられている。マニホールド１６は、隣り合う継手７の間に位置し、自動弁１０の固定部１０Ａに連結されている。マニホールド１６には、パージガスが供給され、複数の三方弁に対し供給される。
【0024】
図１に示すように、ヒータ部４は、アルミブロック４Ａと、一対のヒータ支持板４Ｂと、一対のヒータ４Ｃと、一対の断熱カバー４Ｄとを備える。
【0025】
アルミブロック４Ａは、入口配管５を覆うように設けられている。
【0026】
一対のヒータ支持板４Ｂは、ステンレス鋼等の薄板金により構成され、第１方向Ｄ１に沿って延び、略矩形状をなしている。一対のヒータ支持板４Ｂは、ガスライン３の第１方向Ｄ１に沿った両側面に設けられている。具体的には、各ヒータ支持板４Ｂは、アルミブロック４Ａの側面、継手７の側面、流体制御機器８～１４の固定部８Ａ～１４Ａの側面、およびＭＦＣ１４の側面に当接している。
【0027】
一対のヒータ４Ｃは、例えばＰＴＣヒータであり、一対のヒータ支持板４Ｂと略同形状をなしている。一対のヒータ４Ｃは、一対のヒータ支持板４Ｂの外側に位置し、一対のヒータ支持板４Ｂに当接している。これにより、一対のヒータ４Ｃは、一対のヒータ支持板４Ｂに支持される。一対のヒータ４Ｃからの熱により、入口配管５を介して流入し継手７および流体制御機器８～１４を通過するするガス（例えば、フッ化水素）が加温され、常温で液化するガスの液化が防止される。
【0028】
一対の断熱カバー４Ｄは、例えばシリコーンスポンジ等の断熱材料により構成され、一対のヒータ支持板４Ｂと略同形状をなしている。一対の断熱カバー４Ｄは、一対のヒータ４Ｃの外側に位置し、一対のヒータ４Ｃに当接している。一対の断熱カバー４Ｄは、一対のヒータ４Ｃの熱が外部に伝わるのを抑制する。
【0029】
一対のスリット２ｃの間の距離は、一対のヒータ支持板４Ｂ、一対のヒータ４Ｃ、一対の断熱カバー４Ｄが装着された状態のガスライン３の幅と略等しく構成されている。すなわち、一対のスリット２ｃの第３方向Ｄ３の間隔は、継手７の第３方向Ｄ３の幅、一対のヒータ支持板４Ｂの厚さ、一対のヒータ４Ｃの厚さ、および一対の断熱カバー４Ｄの厚さを合算した長さと略等しく構成されている。
【0030】
次に、ヒータ４Ｃについて説明する。
【0031】
【0032】
図５、６に示すように、未裁断のヒータ３０は、略矩形状をなし、フィルム基材３１と、第１回路層３２と、第２回路層３３と、複数の接続線３４と、コネクタ３５と、一対の絶縁シート３６を備える。図５、６では、一つの接続線３４のみに符号（参照番号）を付している。
【0033】
フィルム基材３１は、略矩形状をなし、例えば、ポリイミドのフィルムにより構成されている。フィルム基材３１は、第１主面３１Ａと、第１主面３１Ａの反対側に位置する第２主面３１Ｂとを有する。
【0034】
図６（ａ）に示すように、第１回路層３２は、フィルム基材３１の第１主面３１Ａに形成されている。第１回路層３２は、第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂを有する。第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂは、それぞれ第１方向Ｄ１に沿って延びている。
【0035】
図６（ｂ）に示すように、第２回路層３３は、フィルム基材３１の第２主面３１Ｂに形成されている。第２回路層３３は、複数の第２プラス線３３Ａ、複数の第２マイナス線３３Ｂ、および複数のＰＴＣ抵抗体３３Ｃを有する。各第２プラス線３３Ａおよび各第２マイナス線３３Ｂは、それぞれ第１方向Ｄ１に直交する（交差する）第２方向Ｄ２に延びている。複数の第２プラス線３３Ａおよび複数の第２マイナス線３３Ｂは、第１方向Ｄ１に沿って交互に配置されている。図４～６では、一つの第２プラス線３３Ａのみ、一つの第２マイナス線３３Ｂのみ、一つのＰＴＣ抵抗体３３Ｃのみに符号（参照番号）を付している。
【0036】
第１プラス線３２Ａは、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の両方に直交する方向から見た場合、各第２プラス線３３Ａの第２方向Ｄ２の両端の間に位置している。第１マイナス線３２Ｂは、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の両方に直交する方向から見た場合、各第２マイナス線３３Ｂの第２方向Ｄ２の両端の間に位置している。本実施形態において、第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂは、フィルム基材３１において第２方向Ｄ２の略中央付近に位置している。
【0037】
各ＰＴＣ抵抗体３３Ｃは、チタン酸バリウムを主成分とする半導体セラミックにより構成され、正温度係数（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有する。すなわち、各ＰＴＣ抵抗体３３Ｃは、特定の温度（キュリー温度）で抵抗値が急激に上昇して、昇温が停止する性質を有する。各ＰＴＣ抵抗体３３Ｃは、短冊状をなし、第２方向Ｄ２に沿って延び、第１方向Ｄにおいて隣り合う第２プラス線３３Ａと第２マイナス線３３Ｂとの間に配置されている。
【0038】
フィルム基材３１において、それを第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の両方に直交する方向から見て、第１プラス線３２Ａと複数の第２プラス線３３Ａとが交差する箇所、および、第１マイナス線３２Ｂと複数の第２マイナス線３３Ｂとが交差する箇所には、フィルム基材３１の厚さ方向に貫通する複数のスルーホール３１ｃが形成されている。
【0039】
各接続線３４は、各スルーホール３１ｃ内に配置されており、各第２プラス線３３Ａと第１プラス線３２Ａとを電気的に、各第２マイナス線３３Ｂと第１マイナス線３２Ｂとを電気的に接続する。
【0040】
コネクタ３５は、給電接続部に相当し、フィルム基材３１に対し、第１方向Ｄ１の端部に設けられている。コネクタ３５には、プラス電源ケーブル３５Ａおよびマイナス電源ケーブル３５Ｂが接続されている。
【0041】
各絶縁シート３６は、フィルム基材３１と同形状をなし、例えばポリイミドのフィルムにより構成され、第１回路層３２を覆うようにフィルム基材３１の第１主面３１Ａに、第２回路層３３を覆うようにフィルム基材３１の第２主面３１Ｂに貼り付けられている。
【0042】
当該ヒータ３０を、ガスライン３の形状に合うように裁断することにより、図４に示すヒータ４Ｃが形成される。ヒータ４Ｃには、略矩形状の複数の切欠き４ｅ１～４ｅ５が形成されている。切欠き４ｅ１、４ｅ２は、ヒータ４Ｃの第２方向Ｄ２の一方側（下側）に形成され、切欠き４ｅ３～５は、切欠き４ｅ１が形成された箇所をさらに切り欠くことにより形成されている。切欠き４ｅ１～４ｅ５により、複数の第２プラス線３３Ａおよび第２マイナス線３３Ｂの一部が切り取られている。全ての切欠き４ｅ１～４ｅ５は、第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂを避けた位置に形成されている。図１に示すように、切欠き４ｅ４には、マニホールド１６が貫通している。
【0043】
次に、ヒータクリップ２０について説明する。
【0044】
図７は、ヒータクリップ２０に斜視図である。
【0045】
図７に示すように、ヒータクリップ２０は、ステンレス鋼等の薄板金を曲げ加工することにより形成され、一対の側板部２１と、一対の突出部２２と、連結部２３と、一対の延出部２４とを有する。
【0046】
一対の側板部２１は、上下方向（所定の方向）に延び、一対の断熱カバー４Ｄの外面と平行をなしている。各突出部２２は、各側板部２１の下端において内側に突出するように設けられ、一対の側板部２１に対し直交している。連結部２３は、第３方向Ｄ３に沿って延び、ベースプレート２の平板部２Ａと平行をなしている。連結部２３は、一対の側板部２１の上端を連結している。連結部２３の第１方向Ｄ１の幅は、各側板部２１の第１方向Ｄ１の幅の略半分に構成されている。一対の延出部２４は、一対の側板部２１の上端から上側に延び、一対の断熱カバー４Ｄの外面と平行をなしている。各延出部２４の上下方向の長さは、連結部２３の第３方向Ｄ３の長さの略半分に構成されている。
【0047】
各ヒータクリップ２０は、作業者が一対の延出部２４をつまんで互いに近づくように力を加えることにより、一対の側板部２１が弾性変形して互いに離間するように広がる。この状態で、ヒータクリップ２０を一対のヒータ支持板４Ｂ、一対のヒータ４Ｃ、一対の断熱カバー４Ｄが当接された状態のガスライン３に向かって下降させて、各突出部２２を対応するスリット２ｃに挿入し、一対の延出部２４を離す。この結果、ヒータクリップ２０の一対の側板部２１が、継手７と、一対のヒータ支持板４Ｂと、一対のヒータ４Ｃと、一対の断熱カバー４Ｄとを弾性力により狭圧する。
【0048】
上記のようなヒータ４Ｃ、３０によれば、第１プラス線３２Ａと第１マイナス線３３Ａとを互いに近接して形成することにより、複数の第２プラス線３３Ａおよび第２マイナス線３３Ｂの一部を裁断して使用することができる。これにより、汎用性を有するヒータ４Ｃ、３０を提供することができる。よって、加熱したい領域に合わせた専用品を製造する必要がなく、流体制御装置１の設計時間の短縮化を図ることができる。
【0049】
第１プラス線３２Ａは、第３方向Ｄ３から見た場合、各第２プラス線３３Ａの第２方向Ｄ２の両端の間に位置し、第１マイナス線３２Ｂは、第３方向Ｄ３から見た場合、各第２マイナス線３３Ｂの第２方向Ｄ２の両端の間に位置する。これにより、ヒータ３０の第２方向Ｄ２における第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂの外側の部分を裁断することができる。
【0050】
フィルム基材３１をさらに備え、第１回路層３２は、第１主面３１Ａに形成され、第２回路層３３は、第２主面３１Ｂに形成されている。よって、柔軟性を有するヒータ４Ｃ、３０を提供することができる。
【0051】
コネクタ３５は、第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂの第１方向Ｄ１における端部に設けられているので、第２方向Ｄ２におけるいずれに位置でも裁断することができ、汎用性をさらに向上させることができる。
【0052】
ヒータ４Ｃは、略矩形状をなし、第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂを避けた位置に切欠き４ｅ１～４ｅ５が形成されているので、流体制御装置１において過熱の必要な箇所のみを加熱するヒータ４Ｃを容易に提供することができる。
【0053】
複数のガスライン３にまたがって連結されるマニホールド１６をさらに備え、マニホールド１６は、切欠き４ｅ４を貫通しているので、マニホールド１６を備える流体制御装置１にも適用可能なヒータ４Ｃを容易に提供することができる。
【0054】
なお、本開示は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本開示の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
【0055】
例えば、第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂは、フィルム基材３１において第２方向Ｄ２の略中央付近に位置していたが、第２方向Ｄ２のいずれか一方の端部に位置していてもよい。
【0056】
コネクタ３５は、フィルム基材３１に対し、第１方向Ｄ１の端部に設けられていたが、第２方向Ｄ２のいずれか一方の端部に接続されていてもよい。
【0057】
ヒータ４Ｃ、３０は、フィルム基材３１を備えていたが、フィルム基材３１に限らず他の基材であってもよい。第２プラス線３３Ａおよび第２マイナス線３３Ｂは、第１プラス線３２Ａおよび第１マイナス線３２Ｂに直交する方向に延びていたが、直交に限らず交差する方向に延びていてもよい。
【0058】
上記の実施形態では、流体制御装置１は、流体制御機器として手動弁、自動弁、圧力計、レギュレータ、およびマスフローコントローラを備えていたが、これらの他にフィルタ等を備えていても良い。
【符号の説明】
【0059】
１：流体制御装置、 ４Ｃ、３０：ヒータ、 ４ｅ１～４ｅ４：切欠き、 ７：継手、 ８～１４：流体制御機器、 １６：マニホールド、 ３１：フィルム基板、 ３１Ａ：第１主面、 ３１Ｂ：第２主面、 ３２：第１回路層、 ３２Ａ：第１プラス線、 ３２Ｂ：第１マイナス線、 ３３：第２回路層、 ３３Ａ：第２プラス線 ３３Ｂ：第２マイナス線、 ３３Ｃ：ＰＴＣ抵抗体、 ３４：接続線、 ３５：コネクタ、 Ｄ１：第１方向、 Ｄ２：第２方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】