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特許7544378流体制御装置および流体制御装置の製造方法
(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】2024-08-26
(45)【発行日】2024-09-03
(54)【発明の名称】流体制御装置および流体制御装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
   F16K 27/00 20060101AFI20240827BHJP
【FI】
F16K27/00
F16K27/00 B
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2020553786
(86)(22)【出願日】2019-10-18
(86)【国際出願番号】 JP2019041077
(87)【国際公開番号】W WO2020090521
(87)【国際公開日】2020-05-07
【審査請求日】2022-09-21
(31)【優先権主張番号】P 2018204768
(32)【優先日】2018-10-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】110002893
【氏名又は名称】弁理士法人KEN知財総合事務所
(72)【発明者】
【氏名】相川 献治
(72)【発明者】
【氏名】中田 知宏
(72)【発明者】
【氏名】稲田 敏之
(72)【発明者】
【氏名】原田 章弘
(72)【発明者】
【氏名】松田 隆博
(72)【発明者】
【氏名】篠原 努
【審査官】大内 俊彦
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2017/221893(WO,A1)
【文献】中国実用新案第207853646(CN,U)
【文献】特開2002-206700(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16K 27/00-27/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向する上面および底面、前記上面から前記底面側に向けて延びる側面を画定するとともに、上面に開口した流体流路を画定し、前記底面側に係合部を有する継手ブロックと、
前記継手ブロックの係合部が係合可能な長手方向に直線状に延びるガイド部を有し、該ガイド部により前記継手ブロックの長手方向への移動を許容しつつ当該継手ブロックを上面に拘束している、支持部材と、
底面側で開口する少なくとも2つの流路口を有し、該流路口が前記継手ブロックの流体流路と接続されるように前記継手ブロックの上面に固定された流体機器と、を有する流体制御装置であって、
前記支持部材には、一以上のプランジャが、先端部が前記支持部材の上面から突出するように設けられ、前記継手ブロックの底面には凹部が設けられ、該凹部が前記プランジャの先端部と係合することにより、前記継手ブロックの前記長手方向の位置が位置決めされている、流体制御装置。
【請求項2】
前記プランジャは、前記継手ブロックごとに設けられ、各継手ブロックが互いに隙間を設けた状態で、前記継手ブロックごとに位置決めされている、請求項1に記載の流体制御装置。
【請求項3】
前記プランジャは、前記支持部材に1つのみ設けられ、すべての前記継手ブロックが互いに当接された状態で一体的に位置決めされている、請求項1に記載の流体制御装置。
【請求項4】
前記プランジャは、ボール型である、請求項1~3のいずれか1項に記載の流体制御装置。
【請求項5】
前記流体機器は、流体流路を画定するボディを有し、当該ボディはその底面で開口する2つの流路口を有し、
前記流体機器の上流側および下流側の継手ブロックの流路口と前記ボディの2つの流路口の周囲に配置されるシール部材を圧するとともに前記ボディを前記上流側および下流側の継手ブロックに連結するための締結ボルトが螺合するネジ穴が、前記上流側および下流側の継手ブロックの上面から底面側に向けて形成されており、
前記上流側継手ブロックのネジ穴は、長手方向において当該上流側の継手ブロックの流路口よりも上流側にのみ形成され、
前記下流側の継手ブロックのネジ穴は、長手方向において当該下流側の継手ブロックの流路口よりも下流側にのみ形成され、
互いに連結された前記上流側および下流側の継手ブロックと前記ボディに前記締結ボルトの締付力によって発生する曲げ力に抗する反力の一部を利用して、前記上流側および下流側の継手ブロックが前記ガイド部へ固定されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の流体制御装置。
【請求項6】
互いに対向する上面および底面、前記上面から前記底面側に向けて延びる側面を画定するとともに、上面に開口した流体流路を画定し、前記底面側に係合部を有する継手ブロックと、
前記継手ブロックの係合部が係合可能な長手方向に直線状に延びるガイド部を有し、該ガイド部により前記継手ブロックの長手方向への移動を許容しつつ当該継手ブロックを支持部材上に拘束する、支持部材と、
底面側で開口する少なくとも2つの流路口を有し、該流路口が前記継手ブロックの流体流路と接続されるように前記継手ブロックの上面に固定された流体機器と、を有する流体制御装置の製造方法であって、
前記支持部材に、一以上のプランジャを、先端部が前記支持部材の上面から突出するように設け、前記継手ブロックの底面に凹部を設けて、該凹部を前記プランジャの先端部と係合させて、前記継手ブロックの前記長手方向の位置を位置決めした状態で、各継手ブロックと各流体機器とを締め付ける工程を含む流体制御装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体機器が集積化された流体制御装置、および、この流体制御装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造装置等のチャンバ等へ各種のプロセスガスを供給するために使用される流体制御装置としては、上流から下流に向かって複数の流体機器が配列された流体制御装置が広く用いられている。
上記のような流体制御装置の分野においては、プロセスガスの供給制御により高い応答性が求められており、このためには流体制御装置をできるだけ小型化、集積化して、流体の供給先であるチャンバのより近くに設置する必要がある。
また、半導体ウエハの大口径化等の処理対象物の大型化が進んでおり、これに合わせて流体制御装置からチャンバ内へ供給する流体の供給流量も増加させる必要がある。
現在多く製作されている幅1.125inch(約29mm)の流体制御装置では、板金製の基板に継手ブロックをボルトによって固定し、その継手ブロックにバルブ等の各流体機器を固定している。しかし、今後主流になる幅10mmの流体制御装置では、ボルトにて接合する場合は幅が足りない。このため、基板上にレールを設置し、継手ブロックをレール上に長手方向に移動可能に保持し、各継手ブロックの上に各流体機器を取付ける構造が提案されている(例えば、特許文献1~4参照)。これにより、流体の供給流量を減少させることなく、流体制御装置の小型化、集積化を図るとともに、組立工数の削減とメインテナンス性の向上も図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2002-206700号公報
【文献】特開2015-175502号公報
【文献】国際公開WO2017/221893号
【文献】国際公開WO2017/221891号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記機構は、組み立て性やメンテ性を維持しつつ、10mmの狭い幅の中にバルブ等の流体機器を配置できる点で優れた機構である。
しかし、流体制御装置の組立工程では、一般的に、内部にパーティクルが入ることを防ぐために、レールを略垂直方向になるように立てて組み立て作業を行うが、上記各継手ブロックに各流体機器を取付ける際、継手ブロックがレールに沿って滑り落ちるという問題がある。そこで、各継手ブロックを万力で横から位置決めした後に、固定する必要があり、組立の手間がかかるという問題があった。
【0005】
本発明の一の目的は、上記課題を解決し、流体の供給流量を減少させることなく、一層の小型化、集積化を実現した流体制御装置であって、組立工数も削減された流体制御装置、及び流体制御装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の流体制御装置は、互いに対向する上面および底面、前記上面から前記底面側に向けて延びる側面を画定するとともに、上面に開口した流体流路を画定し、前記底面側に係合部を有する継手ブロックと、
前記継手ブロックの係合部が係合可能な長手方向に直線状に延びるガイド部を有し、該ガイド部により前記継手ブロックの長手方向への移動を許容しつつ当該継手ブロックを上面に拘束している支持部材と、
底面側で開口する少なくとも2つの流路口を有し、該流路口が前記継手ブロックの流体流路と接続されるように前記継手ブロックの上面に固定された流体機器と、を有する流体制御装置であって、
前記支持部材には、一以上のプランジャが、先端部が前記支持部材の上面から突出するように設けられ、前記継手ブロックの底面には凹部が設けられ、該凹部が前記プランジャの先端部と係合することにより、前記継手ブロックの前記長手方向の位置が位置決めされている。
【0007】
好適には、前記プランジャは、前記継手ブロックごとに設けられ、各継手ブロックが互いに隙間を設けた状態で、前記継手ブロックごとに位置決めされている、構成を採用できる。これにより、継手ブロックに流体機器取り付ける際に継手ブロック同士が摺動することがなく、パーティクルの発生を低減できる。
【0008】
代替的には、前記プランジャは、前記支持部材に1つのみ設けられ、すべての前記継手ブロックが互いに当接された状態で一体的に位置決めされている、構成を採用できる。これにより、例えば、組み立て時に板金製基板を立てた状態で最下位置になる継手ブロックを、プランジャで位置決めすれば、その上に各継手ブロックを積み重ねていくことで、すべての継手ブロックを簡単に位置決めできる。
【0009】
好適には、前記プランジャは、ボール型である、構成を採用できる。継手ブロックが所定の位置までプランジャに接触しながら移動する際に、プランジャと継手ブロックとの接触により発生するパーティクルを抑えられるため、好ましい。
【0010】
好適には、前記流体機器は、流体流路を画定するボディを有し、当該ボディはその底面で開口する2つの流路口を有し、
前記流体機器の上流側および下流側の継手ブロックの流路口と前記ボディの2つの流路口の周囲に配置されるシール部材を圧するとともに前記ボディを前記上流側および下流側の継手ブロックに連結するための締結ボルトが螺合するネジ穴が、前記上流側および下流側の継手ブロックの上面から底面側に向けて形成されており、
前記上流側継手ブロックのネジ穴は、長手方向において当該上流側の継手ブロックの流路口よりも上流側にのみ形成され、
前記下流側の継手ブロックのネジ穴は、長手方向において当該下流側の継手ブロックの流路口よりも下流側にのみ形成され、
互いに連結された前記上流側および下流側の継手ブロックと前記ボディに前記締結ボルトの締付力によって発生する曲げ力に抗する反力の一部を利用して、前記上流側および下流側の継手ブロックが前記ガイド部へ固定されている、構成を採用できる。これにより、前記プランジャによる継手ブロックの位置決め後、各流体機器のボディを各継手ブロックにボルトで締め付けるだけで、両者がガイド部材に固定されるので好ましい。
【0011】
本発明の流体機器の製造方法は、上記構成の流体制御装置の製造方法であって、
前記支持部材に、一以上のプランジャを、先端部が前記支持部材の上面から突出するように設け、前記継手ブロックの底面に凹部を設けて、該凹部を前記プランジャの先端部と係合させて、前記継手ブロックの前記長手方向の位置を位置決めした状態で、各継手ブロックと各流体機器とを締め付ける工程を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、各継手ブロックを位置決めするプランジャを設けたので、各継手ブロックは、支持部材に係合された状態で、正しい位置に配置される。したがって、各継手ブロックの位置を定規等で測って位置出しする必要がないので、作業効率が向上する。
【0013】
また、位置決めされた各継手ブロックは、プランジャにより仮止めされるので、各継手ブロックを万力等で固定しなくても、支持部材の長手方向が略垂直方向になるように支持部材を立てた状態で、各流体機器を取り付けることができ、作業時の流路へのパーティクルの侵入を低減することができる。
【0014】
その結果、流体の供給流量を減少させることなく、一層の小型化、集積化を実現した流体制御装置であって、組立工数が削減され、メインテナンス性能も改善された流体制御装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】本発明の第1の実施形態に係る流体制御装置の外観斜視図。
図2A図1の流体制御装置の一系統を構成する組立体の正面図。
図2B図2Aの組立体の側面図。
図2C】流体機器とその前後の継手ブロックの部分断面図。
図3A】レール部材の外観斜視図。
図3B図3Aのレール部材の側面図
図3C図2AのD-D線に沿った部分断面図。
図3D図2AのE-E線に沿った部分断面図。
図4】継手ブロックの外観斜視図。
図5A】開閉弁の外観斜視図。
図5B図5Aの開閉弁のボディの部分断面図。
図6A】プランジャの一例を示す部分断面図。
図6B】プランジャの他の一例を示す部分断面図。
図6C】プランジャのさらに他の一例を示す部分断面図。
図7】レール部材を使用して組立体を締結ボルトで締め付けた状態を示す模式図。
図8】本発明の第2の実施形態に係る流体制御装置の一系統を構成する組立体の正面図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
本実施形態は、プランジャが各継手ブロックに対応する位置に設けられ、継手ブロックごとに位置決めする形態である。レール部材に複数のプランジャ螺合用のネジ穴を設けておき、継手ブロックの位置に合わせて、プランジャを螺合すべきネジ穴を選択してもよい。
図1に示すように、流体制御装置1において、金属製のベースプレート10上には、幅方向W1,W2に沿って配列され長手方向G1,G2に延びる5本の支持部材としてのレール部材50が設けられている。なお、W1は正面側、W2は背面側,G1は上流側、G2は下流側の方向を示している。5本のレール部材50のうち両端部および中央部のレール部材50にのみ各種部材が設置されており、2番目および4番目のレール部材50には何も設置されておらず、空き状態となっているが、これら2本のレール部材50は各種部材を追加して設置することができるし、不要の場合には、ベースプレート10から取り外して両端部および中央部の3本のレール部材50を隣り合わせに配列することも可能である。
本発明においては、ベースプレート10に付設されるレール部材50は複数に限定されるものではなく1本であっても良いが、本数が多ければ多い程本発明の効果は顕著になる。
図1に示すように、正面側と中央部に配置された2本のレール部材50には、複数の継手ブロック20,30を介して各種流体機器110A~110Eが設置され、複数の継手ブロック20,30によって、上流側から下流側に向かって流体が流通する流路がそれぞれ形成されている。背面側のレール部材50には、複数の継手ブロック20,30を介して流体機器110Eを除く流体機器110A~110Dと連通管330が設置され、上流側から下流側に向かって流体が流通する流路が形成されている。
ここで、本発明の「流体機器」とは、流体の流れを制御する流体制御装置に使用される機器であって、流体流路を画定するボディを備え、このボディの底面で開口する少なくとも2つの流路口を有する機器である。具体的には、開閉弁(2方弁)110A、レギュレータ110B、プレッシャーゲージ110C、開閉弁(3方弁)110D、マスフローコントローラ110E等が含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【0017】
導入管310は、継手部材300により、継手ブロック30に形成された図示しない2つの流路口の上流側の流路口に接続されている。継手部材300と継手ブロック30との間には図示しないシール部材が介在している。シール部材としては金属製又は樹脂製などのガスケットを挙げることが出来る。
上記図示しないガスケットの両側から2本の締結ボルトBT2を締め付けることによりガスケットが圧せられ継手部材300と継手ブロック30との間がシールされるようになっている。継手ブロック30に形成された流体流路の構成は、後述する継手ブロック20と同様なので、ここでは説明を省略する。継手ブロック30の図示しない下流側の流路口は、開閉弁110Aと接続されている。この部分の接続構造は、後述する継手ブロック20と流体機器110A~110Eとの後述する接続構造と同様であるので詳細説明は省略する。
【0018】
流体制御装置1の3系統の流路には、例えば、正面側の導入管310を通じてアンモニアガス等のプロセスガスが導入され、中央部の導入管310を通じて、例えば、水素ガス等のプロセスガスが導入され、背面側の導入管310を通じて、窒素ガス等のパージガスが導入される。
3つの開閉弁(3方弁)110Dは、連通管320で互いに接続されており、パージガスをプロセスガスの流路に導入できるようになっている。
連通管330は、パージガスの流路系統にはマスフローコントローラ110Eが不要なので、マスフローコントローラ110Eの代わりに流路の途中に設けられている。
供給管340は、下流側に配置された3つの継手部材300の間を接続するとともに、図示しない処理チャンバに接続されている。
正面側、中央部および背面側の上流側および下流側の端部においては、それぞれストッパ400が締結ボルトBT2でガイド部55の底面に固定されており、各流路系統で互いに連結された流体機器110A~110Eの長手方向G1,G2への移動を規制している。ストッパ400は、流体機器の数等に応じて固定位置を適宜変更調整できる。
【0019】
図2A~2Cは、流体制御装置1の一系統の流路を構成する組立体200の一例を示す図であって、図2Aは正面図、図2Bは側面図、図2C図2Aの組立体200の一部を構成する流体機器110Aとその前後の継手ブロック20についての部分断面図である。この一系統を構成する組立体200は、実際には図1の流体制御装置1の一系統のように様々な流体装置を含むが、図2Aでは、説明のために簡略化してある。
図2Aに示す組立体200は、レール部材50、このレール部材50上に配置された5つの継手ブロック20および、その上に隣接する継手ブロック20間を跨ぐように配置された、流体機器としての開閉弁110Aとマスフローコントローラ110Eを有している。すなわち、継手ブロック20と流体機器(110A又は110E)とが交互に接続されて、係合するレール部材50とともに一系統の組立体が構成されている。図2Cに示すように、開閉弁110Aの流路とその前後の継手ブロック20の流路23とが接続されている。これらの流路23は、図2Aに示すようにさらに両側の流体機器(110A又は110E)と連通し、一系統の流路を構成している。
各継手ブロック20は、各開閉弁110Aの下では小さな隙間gを空け、マスフローコントローラ110Eの下では大きな隙間Gを空けて配置される。これにより、各継手ブロック20を各流体機器(110A又は110E)との接続作業時に、隣接する継手ブロック20同士が摺動してパーティクルを発生させるのを防ぐことができる。
【0020】
図3Aは、レール部材50を示す外観斜視図である。
レール部材50は、例えば、ステンレス合金等の金属製の長尺の部材であり、断面が矩形状に形成され、上面51、これに直交する2つの側面52、上面51に平行で側面52に直交する底面53および長手方向の両端面54を画定している。上面51には、長手方向に溝状に形成されたガイド部55が延在している。このガイド部55は、図3Bに示すように、レール部材50の上面51および底面53の中央位置を通り長手方向に延びる仮想中央平面CPに関して対称に形成されており、ガイド部55は底面55bと、底面55bに向かって末広がり状に傾斜する2つの受け面55fとを有する。2つの受け面55fは逆向きに傾斜している。受け面55fは、底面55bに対して57度程度の角度で傾斜しているが、これに限定されるわけではない。レール部材50の上面51は、継手ブロック20を支持可能な支持面として機能する。ガイド部55の底面55bの長手方向の両端部には、ベースプレート10にレール部材50を固定するための締結ボルト用の貫通孔56が形成されている。レール部材50の寸法は、幅および高さが10mm程度であり、全長が300mm程度であるが、これに限定されるわけではない。ストッパ400は、ガイド部55の長手方向の任意の位置に締結ボルトBT2で固定可能であるが、固定構造については周知のものを採用できるので詳細説明を省略する。
【0021】
レール部材50の略中心軸上には、継手ブロック20の長さに隙間g又はG(図2A参照)を加えた間隔で、レール部材50のレール部材50の底面53からガイド部55の底面55bに貫通するネジ穴57(図3D参照)が設けられ、プランジャ500が螺合されている。なお、このように、配置すべき継手ブロック20の位置に合わせてレール部材50にプランジャ500螺合用のネジ穴57を設けてもよいが、レール部材50に複数のプランジャ500螺合用のネジ穴を設けておき、継手ブロックの位置に合わせて、プランジャ500を螺合すべきネジ穴57を選択してもよい。これにより、1つのレール部材50で様々な継手ブロック20や流体機器110A~110Eの配置に対応することができる。
図3C及び3Dは、プランジャ500部分の、各々、レール部材50の長手方向及び幅方向の縦断面図である。説明の便宜上、継手ブロック20が係合した状態を示している。図3C,3Dに示すように、プランジャ500は、先端部510がガイド部55の底面55b(支持部材の上面)から突出するように設けられ、係合された継手ブロック20の底面22bには凹部27が設けられ、該凹部27が前記プランジャ500の先端部510と係合することにより、継手ブロック20の長手方向の位置が位置決めされている。
このプランジャ500の内部構造については後述する。
【0022】
図4は、継手ブロック20を示す外観斜視図である。
継手ブロック20は、ステンレス合金等の金属製の部材であり、互いに対向する平面からなる上面20aおよび平面からなる底面20b、上面20aに対してそれぞれ直交する4つの側面21a、21b、21c、21dを有する。4つの側面21a、21b、21c、21dのうち、隣り合う2つ側面は互いに直交している。側面21a、21bは、長手方向の両端に位置する平面であり、側面21c、21dは長手方向に延びる平面である。なお、継手ブロック20は直方体形状の場合を例に挙げたが他の形状を採用することもできる。
底面20bは、レール部材50の上面51によって支持される被支持面として機能するが、この底面20bには係合部22が突出するように一体的に形成されている。係合部22は、底面20bから下方に向かって末広がり状に形成され、互いに逆向きで傾斜する係合面22fを有する。係合部22は、左右対称に形成されており、係合面22fの底面22bに対する傾斜角度は、レール部材50の受け面55fと略同じ角度であるが、これに限定されるわけではない。係合部22はレール部材50のガイド部55に嵌合する形状を有し、レール部材50の長手方向の両端部からそれぞれ挿入可能である。ガイド部55は、係合部22の長手方向への移動を許容しつつ継手ブロック20をレール部材50上に拘束する。
継手ブロック20の画定する流路23は、上面20aから底面20b側に向けて延びるとともに上面20aで開口する流路口24aを有する第1の垂直流路23aと、長手方向において互いに離隔した位置に、上面20aから底面20b側に向けて延びるとともに上面20aで開口する流路口24bを有する第2の垂直流路23bと、継手ブロック20の内部を長手方向に直線状に延びて第1および第2の垂直流路23a,23bと接続される水平流路23cとを含む。なお、水平流路23cを形成する際に生じた側面21aの開口は、閉塞部材150を嵌め込んで塞がれている。これにより、第1および第2の垂直流路23a,23bと水平流路23cとからなるU状流路が形成される。
継手ブロック20の上面20a側で開口する流路口24a、24bの周囲には、ガスケット120をそれぞれ保持するための保持凹部26a,26bが形成されている。保持凹部26a,26bの底面の流路口24a、24bの外周には、図示しないが、ガスケット120を押し潰すためにガスケット120よりも硬度を十分に高くする硬化処理した円環状の突起を形成してもよい。
【0023】
ネジ穴25a及び25bは水平流路23cの上方に位置する。ネジ穴25aは、図4の左側の流体機器(図示省略)と1本のボルトBTで接続するためのものであり、このとき流路口24aが該流体機器(図示省略)の流路口と接続される。同様に、ネジ穴25bは、図4の右側の流体機器(図示省略)と1本のボルトBTで接続するためのものであり、このとき流路口24bが該流体機器(図示省略)の流路口と接続される。したがって、1つの流体機器(110A~110E)を基準として、その両側(左側を上流側と仮定する)に継手ブロック20を接続する場合を考えると、上流側継手ブロック20のネジ穴25bは、長手方向において流路口24bよりも上流側にのみ形成され、下流側の継手ブロック20のネジ穴25aは、長手方向において流路口24aよりも下流側にのみ形成された構成になっている。
【0024】
継手ブロック20の寸法仕様としては、継手ブロック20が互いに隙間gを空けて配列させたときに流体機器110A~110Eが正しく接続できるように、各継手ブロック20,30の長手方向端面である側面21a又は21bから、流体機器110A~110Eを取り付けるボルトBT用ネジ穴25a又は25b(図4参照)の中心までの距離は、該流体機器110A~110E側の貫通孔114(図5A参照)の中心間距離から隙間gを差し引いた寸法の1/2に設定されている。
【0025】
ここで、継手ブロック20の底面22bには、プランジャ500の先端部が係合する凹部27(図3C,3D参照)が設けられている。この凹部27は、本実施形態では円筒形の穴であるが、円錐形の窪みでもよく、幅方向に伸びる溝でもよい。プランジャの先端部を成すボール等が落ち込んで、継手ブロックがレールに対して位置決めでき、かつ、手動で0.1~10N(約0.01~1kgf)程度のスラスト力で解除できる程度の深さに形成される。
【0026】
図5Aは、開閉弁(流体機器)110Aを示す斜視図であり、図5Bは、そのボディの部分断面図である。
開閉弁110Aは、アクチュエータ内蔵部111、バルブ内蔵部112およびボディ113を有し、継手ブロック20を介してレール部材50に支持される。
ボディ113の幅は、継手ブロック20の幅と整合しており、例えば、10mm程度であるが、これに限定されるわけではない。
ボディ113は、流体流路117を画定するとともに、この流体流路117は、底面113b側で開口する2つの流路口117aを有し、2つの流路口117aにはそれぞれガスケット120を保持する保持用凹部116が形成されている。保持用凹部116には、図示しないが、ガスケット120を押し潰すためにガスケット120よりも硬度を十分に高くする硬化処理した円環状の突起を形成してもよい。
ボディ113の長手方向の両端部には、上面113aから底面113bに向けて、締結ボルトBTを挿通するための貫通孔114がそれぞれ形成されている。
【0027】
図6A図6Cは、プランジャ500の例を示す部分断面図である。
図6A及び図6Bは、特開2003-239952の図2に紹介されたプランジャ構造の例で、上側から取り付けるタイプのプランジャである。図6Aのプランジャ500はおねじタイプで、ケーシング503の外周にネジ山を有し、取付対象物のねじ穴に螺合して取り付けるタイプで、一方、図6Bのプランジャ500はねじ無しタイプで、ケーシング503の外周はネジのない円筒面で、取付対象物のストレート穴に嵌合して取り付けるタイプである。両タイプとも、ボールローラー本体501内部のメインボール506の底部に、サブボール507を多数組み込むことによりころがり摩擦を低減している。このボールローラー本体501とスプリング502をケーシング503に挿入し、Cリング505で組み付けすることにより、回転するボールを保持しつつ、スプリング502によりストローク動作が可能になっている。ケーシング503はツバ部504を有し、取付対象物の表面からのメインボール506の突出量が管理できるようになっている。
【0028】
図6Cは、下から取り付けるタイプのプランジャ構造の例である。このプランジャ500は、ケーシング503の外周にネジ山を有するとともに、ケーシング503の後端部にはHEXレンチ用六角穴が設けられていて、取付対象物のネジが切られた貫通穴に下側から螺合して取り付け可能である。ケーシング503の内側には、スプリング502とスペーサ508とメインボール506が配置され、ケーシング503の先端部から突出したメインボール506が、回転及びストローク動作できるようになっている。但し、このタイプのプランジャ500は、サブボールを有さない。
【0029】
プランジャ500としては、上記図6A~6Cに示したものに限らず、レール部材50の溝内に配置できるものであれば、いずれでもよく、市販品でよい。但し、プランジャ500の先端部と継手ブロック20との摺動摩擦を低減してパーティクルの発生を抑える観点から、図6A~6Cのようなボールタイプが好ましく、図6A,6Bのようなメインボール506に加えてサブボール507を有するタイプが特に好ましい。
【0030】
次に、このように構成された本実施形態の流体機器の製造方法の一部を成す各系統の組立体の組み立て方法について図2Aを参照して説明する。
(1)レール部材への継手ブロックの挿入
まず、継手ブロック20を、配置される順番で、その係合部22(図4参照)がレール部材50のガイド部55(図3A参照)に係合するように、該レール部材50の端部から挿入する。継手ブロック20は、所定の位置まで挿入されると、底部に設けられた凹部27(図3C,3D参照)にプランジャ500の先端部が係合して、位置決めされ、さらに押し込むと、次のプランジャ500の先端部に係合して位置決めされる。所定のプランジャ500の先端部に係合されるまで押し込む。このようにして、各継手ブロック20をそれぞれの所定の位置でプランジャ500の先端部に係合されるまで押し込む。これにより、各継手ブロック20は、所定の隙間を空けて正しい位置に配置される。したがって、各継手ブロック20の位置を定規等で測って位置出しする必要がないので、作業効率が向上する。
また、この作業は、レール部材50の長手方向が略垂直方向になるように、レール部材50を立てて行うことが、流路へのパーティクルの侵入を防ぐ観点から望ましい。その際も、各継手ブロック20を万力等で固定しなくても、各継手ブロック20が滑り落ちることがないので、作業効率がアップする。
【0031】
(2)継手ブロックと流体機器との接続
各流体機器(110A又は110E)のボディ部分の貫通孔に挿通されて各継手ブロック20のねじ穴に螺合されたボルトBTを締めることにより、各継手ブロック20を各流体機器(110A又は110E)と接続する。
【0032】
本実施形態では、上記[0023]に記載のように、1つの流体機器(110A~110E)を基準として、上流側継手ブロック20のネジ穴25bは、長手方向において流路口24bよりも上流側にのみ形成され、下流側の継手ブロック20のネジ穴25aは、長手方向において流路口24aよりも下流側にのみ形成された構成とした。したがって、上流側および下流側継手ブロック20,20のネジ穴25a,25aにボディ113の貫通孔114を通じて締結ボルトBTを締めていくと、図7に示すように、上流側および下流側継手ブロック20,20には、ネジ穴25a,25aに矢印F1A,F2Aで示す方向の引き上げ力が作用するとともに、ガスケット120,120からは矢印F1B,F2Bで示す下向きの力が作用する。その結果、上流側継手ブロック20と下流側継手ブロック20とを互いに逆向きに傾斜させる曲げ力(曲げモーメント)が作用する。すると、上流側および下流側継手ブロック20,20は、上記した曲げモーメントに抗するレール部材50のガイド部55の受け面55fから矢印F1C、F2Cで示す下向きの方向の反力を受け、ボディ113の底面113bと2つの継手ブロック20の上面20aは実質的に接触する。これにより、継手ブロック20がレール部材50にロックされ、流体機器110A~110Eとともに固定される。
【0033】
第1の実施形態によれば、各継手ブロック20を位置決めするプランジャ500を設けたので、各継手ブロック20は、レール部材50に係合された状態で、所定の隙間を空けて正しい位置に配置される。したがって、各継手ブロック20の位置を定規等で測って位置出しする必要がないので、作業効率が向上する。
【0034】
また、位置決めされた各継手ブロック20は、プランジャ500により仮止めされるので、各継手ブロック20を万力等で固定しなくても、レール部材50の長手方向が略垂直方向になるようにレール部材50を立てた状態で、各流体機器110A~110Eを取り付けることができ、作業時の流路へのパーティクルの侵入を低減することができる。
【0035】
また、上記のように、各継手ブロック20は、所定の隙間を空けて配置されるので、継手ブロック20を流体機器110A~110Eと結合する際に、継手ブロック20同士が摺動することがなく、それによるパーティクルの発生を防止できる。
【0036】
また、本実施形態では、上流側継手ブロック20のネジ穴25bは、長手方向において流路口24bよりも上流側にのみ形成され、下流側の継手ブロック20のネジ穴25aは、長手方向において流路口24aよりも下流側にのみ形成された構成とした。このため、各流体機器110A~110Eを継手ブロック20にボルト締めする際のガスケット(シール部材)120の反力によって生ずる曲げモーメントで、継手ブロック20がレール部材50にロックされるので、流体機器110A~110Eの継手ブロック20への固定と、継手ブロック20のレール部材50への固定とが、一度に達成できる。したがって、上記プランジャ500による継手ブロック20の位置決め作業の効率化と相まって、組立作業の効率が大幅に向上する。
【0037】
尚、本実施形態では、各継手ブロック20は、寸法が同一のものを用いたが、様々な寸法のものを用いてもよい。
【0038】
(第2の実施形態)
本実施形態は、各レール部材50(支持部材)にプランジャを1つのみ設け、互いに当接して配置されたすべての継手ブロックを一体的に位置決めする形態である。
図8は、本実施形態の流体制御装置の一系統を構成する組立体200を示す正面図である。本実施形態では、プランジャ500は1つだけ設けられ、レール部材50に係合された継手ブロック20,30のうち、一番左側(上流側)の継手ブロック20の凹部27と係合し、該継手ブロック20を位置決めしている。他のすべての継手ブロック20,30は、この左端の継手ブロック20を起点にして、互いに当接して配置されている。
【0039】
本実施形態では、短い継手ブロック20のみならず長い継手ブロック30も配置して、大きな流体機器であるマスフローコントローラ110Eの下でも継手ブロック20,30が当接するようになっている。互いに当接して正しい位置になるように、各継手ブロック20,30の長手方向端面である側面21a又は21b(図4参照)から流体機器110A~110Eを取り付けるボルトBT用ネジ穴25a又は25b(図4参照)の中心までの距離は、該流体機器110A~110E側の貫通孔114(図5A参照)の中心間距離の1/2に設定されている。
【0040】
このように配置された継手ブロック20,30の上には、流体機器110A~110Eが配置され、継手ブロック20,30とボルトBTで締結されている。
これ以外の構成は、前記第1の実施形態の構成と同様である。
【0041】
次に、このように構成された第2実施形態の流体機器の製造方法の一部を成す各系統の組立体の組み立て方法について、図8を参照して説明する。
(1)レール部材への継手ブロックの挿入
まず、第1の実施形態と同様に、継手ブロック20,30を、配置される順番で、その係合部22(図4参照)がレール部材50のガイド部55(図3A参照)に係合するように、該レール部材50の端部から挿入する。先頭の継手ブロック20が、所定の位置まで挿入されると、底部に設けられた凹部27(図3C、3D参照)にプランジャ500の先端部が係合して、位置決めされる。次に次の継手ブロック20,30を最初の継手ブロック20,30に突き当たるまで挿入する。このようにして、各継手ブロック20,30をその前のプランジャに当接するまで挿入する。これにより、各継手ブロック20,30は、互いに当接して正しい位置に配置される。
(2)継手ブロックと流体機器との接続
各流体機器(110A又は110E)のボディ部分の貫通孔に挿通されて各継手ブロック20,30のねじ穴に螺合されたボルトBTを締めることにより、各継手ブロック20,30を各流体機器(110A又は110E)と接続する。
第1の実施形態と同様に、継手ブロック20,30に対する流体機器110A,110Eの締め込みによって、継手ブロック20,30はレール部材50にロックされ、最終的に固定される。
【0042】
第2の実施形態によれば、プランジャ500を、レール部材50(支持部材)に1つのみ設け、すべての前記継手ブロック20,30を互いに当接された状態で一体的に位置決めするようにしたので、各継手ブロック20,30の位置を定規等で測って位置出しする必要がなく、第1の実施形態と同様、作業効率が向上する。特に、組み立て時にレール部材50を立てた状態で最下位置になる継手ブロック20,30を、プランジャ500で位置決めすれば、その上に各継手ブロック20,30を積み重ねていくことで、すべての継手ブロック20,30を簡単に位置決めできる。
また、プランジャ500の数が少ないので低コストであるという利点もある。
【0043】
本実施形態は、第1の実施形態とは異なり、隣接する継手ブロック20,30が接触するので、継手ブロック20,30を流体機器110A~110Eと結合する際に、継手ブロック20,30同士が擦れてパーティクルを発生させうるという欠点があるが、流体制御装置のスペックが比較的緩く、クリティカルな性能を要求されない場合は、コストパーフォーマンスの観点から望ましい場合もある。
【0044】
尚、第1の実施形態では継手ブロック20ごとにプランジャ500で位置決めする構成とし、第2の実施形態では、1つのプランジャですべての継手ブロック20,30を位置決めする構成としたが、これらの中間的な構成、例えば、複数の継手ブロック20,30を2つのグループに分け、2つのプランジャ500でそれぞれのグループのすべての継手ブロック20,30を位置決めする構成にしてもよい。
【0045】
また、上記各実施形態では、継手ブロック20,30をプランジャ500で位置決めし、継手ブロック20,30に対する流体機器110A,110Eの締め込みによって、継手ブロック20,30をレール部材50にロックすることで、最終的に固定する構成としたが、これに限られず、一連の継手ブロック20,30と流体機器110A,110Eの組立体を前後からストッパ400(図1参照)で挟む構成としてもよく、また、プランジャ500の保持力を大きくして、仮に上記ロック機能が働かない構造でもプランジャ500のみで最終的に固定する構成としてもよい。
【符号の説明】
【0046】
1 流体制御装置
10 ベースプレート
20 継手ブロック
20a 上面
20b 底面
21a~21d 側面
22 係合部
22b 底面
22f 係合面(整列機構)
23 流体流路
23a、23b 垂直流路
23c 水平流路
24a、24b 流路口
25a,25b ネジ穴
26a,26b 保持凹部
27 凹部
30 継手ブロック
50 レール部材
55 ガイド部
55f 受け面(整列機構)
56 貫通孔
57 ネジ穴
110A 開閉弁(2方弁)(流体機器)
110B レギュレータ(流体機器)
110C プレッシャーゲージ(流体機器)
110D 開閉弁(3方弁)(流体機器)
110E マスフローコントローラ(流体機器)
111 アクチュエータ内蔵部
112 バルブ内蔵部
113 ボディ
113a 上面
113b 底面
114 貫通孔
116 保持用凹部
117 流体流路
117a 流路口
120 ガスケット
150 閉塞部材
200 組立体
300 継手部材
310 導入管
320 連通管
330 連通管
340 供給管
400 ストッパ
500 プランジャ
501 ボールローラー本体
502 スプリング
503 ケーシング
504 ツバ部
505 Cリング
506 メインボール
507 サブボール
508 スペーサ
510 先端部
BT 締結ボルト
BT2 締結ボルト
g,G 隙間
G1,G2 長手方向
W1,W2 幅方向
図1
図2A
図2B
図2C
図3A
図3B
図3C
図3D
図4
図5A
図5B
図6A
図6B
図6C
図7
図8