JP2006084002A - 流路ブロック - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、圧力損失を小さくでき、極長の流路を形成でき、複雑な流路が形成でき、軽量化が図れる流路ブロックと、その製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の流路ブロック１は、貫通孔２１と貫通孔２１に連通する溝２２が形成されるブロック本体１１と、溝２２を覆う蓋部材１２とを有するので、切削工具で溝２２の深さや幅を調整することで圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝２２を長く形成して蓋部材１２により溝２２を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝２２を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体１１の板厚を小さくでき軽量化が図れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックおよびその製造方法に関するものである。

従来技術として、図１１に示すようなＶ字の流路を有する流路ブロック１０１が存在する。図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。この流路ブロック１０１は、ブロック体１１１に切削工具（例えば、ドリルなど）を用いてＶ字の流路１２１を加工している。また、ユニットを接続する部分にはシール面１２１ａが加工されている。

また、特許文献１には図１３のような流路ブロック２０１が記載されている。
ここで、この流路ブロック２０１の製造方法を以下に説明する。
まず、図１３（ａ）に示すように第１工程において、ブロック本体２１１の上面から第１開口通路２２１を空けるとともに、側面から補助通路２２３と連通路２２２を第１開口通路２２１の下端部に連通するように空ける。このとき、側面には次の工程を容易に行なうために大きな径の開口部２２５も空ける。
次に、図１３（ｂ）に示すように第２工程において、補助通路２２３に薄円盤状の閉塞部材２２４を挿入する。このとき、閉塞部材２２４は後述するように第２開口通路２２６を形成するときに削り取られるような位置に挿入する。
次に、図１３（ｃ）に示すように第３工程において、補助通路２２３に閉塞部材２２４を溶接し、溶接部Ｗが形成される。
次に、図１３（ｄ）に示すように第４工程において、閉塞部材２２４および溶接部Ｗの一部を削り取るように第２開口通路２２６を空け、溶接部の残部Ｗ１により補助通路２２３が閉塞する。
以上の製造方法によって、第１開口通路２２１、連通路２２２、第２開口通路２２６よりなるＵ字状の流路が形成された流路ブロック２０１が製造される。
特開２００３−０９７７５２（第００４５段落、第２図）

しかしながら、従来技術には以下の問題点が存在する。
図１１に示すようなＶ字の流路を有する流路ブロック１０１は、任意の板厚のもと必要なＶ字傾斜角とシール面１２１ａの孔径とを確保する必要がある。そのために、Ｖ字傾斜角を考慮しつつドリルを挿入する必要がありドリル径の大きさが制約されることから、流路１２１の径の大きさが制約されてしまう。すなわち、図１２に示すように、所定のシール面１２１ａの孔径Ｄを確保するために挿入できるドリル径ｄは幾何学的に明らかなように、公差や加工精度を考慮するとｄ≦（Ｄ×ｃｏｓθ）であり、ドリル径ｄにより定まる流路１２１の径はシール面１２１ａの孔径Ｄより小さくなってしまう。しかも、Ｖ字傾斜角θを変更すると板厚を大きくする必要があり流路ブロック１０１の重量が大きくなってしまうので、みだりにＶ字傾斜角θを変更して流路１２１の径を大きくすることもできない。そのため、供給される流量に対して十分な流路有効断面積を確保することができず、圧力損失も大きくなってしまう。
また、任意のＶ字傾斜角θを確保するためには、ある程度の板厚がなければ流路が形成できない。

また、特許文献１に関しては以下のような問題点が存在する。
通常、流路を空けるための工具（例えば、ドリル）の刃の形状、径、長さはある程度限定される。一般に工具の断面形状はほぼ円形であることから、流路ブロック２０１では流路の断面形状もほぼ円形に限定されてしまう。また、工具の断面径の大きさはある程度限定されることから、流路の断面積の大きさも限定されてしまう。従って、供給される流量に対して十分な流路有効断面積を確保することができず、この通路に多量の流体を流す場合には圧力損失が大きくなり、流量が制限されてしまう。
また、加工できる流路の長さにも限界があり、流体制御装置ユニットの設置状況の都合上、非常に長い流路を備えた流路ブロックが必要な場合であっても、これに対応することができない。
また、Ｖ字やＵ字のような単純な形状の通路しか形成することができず、流体制御装置ユニットの設置状況の都合上、複雑な形状の流路を備えた流路ブロック（例えば、パージガスとプロセスガスの供給部における流路ブロックなど）が必要な場合であっても、これに対応することができない。

本発明は以上のような課題を解消するためになされたものであり、流路断面の大きさが限定されず、極長の流路を形成でき、複雑な流路が形成でき、軽量化が図れる流路ブロックと、その製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下のような構成または工程を有する。
（１）流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックにおいて、貫通孔と貫通孔に連通する溝が形成されるブロック本体と、溝を覆う蓋部材とを有する。
（２）流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックにおいて、貫通孔が形成されるブロック本体と、貫通孔同士を連通させる凹形状が形成される蓋部材とを有する。
（３）流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックにおいて、貫通孔と貫通孔に連通する溝が形成されるブロック本体と、凹形状が形成され溝を覆う蓋部材とを有する。
（４）（１）に記載する流路ブロックにおいて、溝の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できることを特徴とする。
（５）（２）または（３）に記載する流路ブロックにおいて、凹形状の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できることを特徴とする。
（６）流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックの製造方法において、ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、貫通孔に連通する溝を形成する工程と、溝を蓋部材で覆う工程とを有する。
（７）流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックの製造方法において、ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、貫通孔同士を連通させる凹形状が形成される蓋部材で覆う工程とを有する。
（８）流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックの製造方法において、ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、貫通孔に連通する溝を形成する工程と、溝を凹形状が形成される蓋部材で覆う工程とを有する。
（９）（６）に記載する流路ブロックの製造方法において、溝の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できることを特徴とする。
（１０）（７）または（８）に記載する流路ブロックの製造方法において、凹形状の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明は、以下のような作用・効果を有する。
本発明の流路ブロックは、貫通孔と貫通孔に連通する溝が形成されるブロック本体と、溝を覆う蓋部材とを有するので、切削工具で溝の深さや幅を調整することで有効断面積を調整し圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝を長く形成して蓋部材により溝を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロックは、貫通孔が形成されるブロック本体と、貫通孔同士を連通させる凹形状を有する蓋部材とを有するので、加工により凹形状の深さや幅を調整することで有効断面積を調整し圧力損失を小さくでき、加工により凹形状を長く形成した蓋部材にてブロック本体を覆うことにより極長の流路を形成でき、加工により凹形状を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体には貫通孔のみを形成すれば足りることからブロック本体の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロックは、貫通孔と貫通孔に連通する溝が形成されるブロック本体と、凹形状が形成され溝を覆う蓋部材とを有するので、加工により凹形状の深さや幅を調整することで有効断面積を調整し圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝を長く形成しかつ加工により凹形状を長く形成した蓋部材にてブロック本体を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝を自由自在に形成できかつ加工により凹形状を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつ溝はあまり深く形成する必要はないことからブロック本体の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロックは、溝の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できるので、任意の流路有効断面積を確保して圧力損失をより小さくすることができる。

本発明の流路ブロックは、凹形状の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できるので、より大きな流路有効断面積を確保して圧力損失をより小さくすることができる。

本発明の流路ブロックの製造方法では、ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、貫通孔に連通する溝を形成する工程と、溝を蓋部材で覆う工程とを有するので、切削工具で溝の深さや幅を調整することで有効断面積を調整し圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝を長く形成して蓋部材により溝を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロックの製造方法では、ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、貫通孔同士を連通させる凹形状を有する蓋部材で覆う工程とを有するので、加工により凹形状の深さや幅を調整することで有効断面積を調整し圧力損失を小さくでき、加工により凹形状を長く形成した蓋部材にてブロック本体を覆うことにより極長の流路を形成でき、加工により凹形状を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体には貫通孔のみを形成すれば足りることからブロック本体の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロックの製造方法では、ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、貫通孔に連通する溝を形成する工程と、溝を凹形状が形成される蓋部材で覆う工程とを有するので、加工により凹形状の深さや幅を調整することで有効断面積を調整し圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝を長く形成しかつ加工により凹形状を長く形成した蓋部材にてブロック本体を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝を自由自在に形成できかつ加工により凹形状を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつ溝はあまり深く形成する必要はないことからブロック本体の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロックの製造方法では、溝の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できるので、より大きな流路有効断面積を確保して圧力損失をより小さくすることができる。

本発明の流路ブロックの製造方法では、凹形状の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できるので、より大きな流路有効断面積を確保して圧力損失をより小さくすることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

まず、実施例１の流路ブロック１を説明する。図１は流路ブロック１の構成についての外観図（一部断面図）を示す。

図１に示すように流路ブロック１は、ブロック本体１１と蓋部材１２とから構成される。
また、図２はブロック本体１１の構造について示しており、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は下面図、図２（ｄ）はＢ−Ｂ断面図を示す。図２に示すようにブロック本体１１には、貫通孔２１と溝２２が形成されている。そして、流路ブロック１では、図３に示す蓋部材１２で溝２２を覆い密閉している。なお、蓋部材１２は板金などで形成され、溶接（例えば、ＴＩＧ溶接やレーザー溶接）によってブロック本体１１に取り付けられている。

ここで、流路ブロック１の製造方法の一例を説明する。図４は、おもにブロック本体１１の断面図を示す。
まず、図４（ａ）に示すように第１工程において、材質がＳＵＳ３１６などのブロック本体１１に、ドリルなどで貫通孔２１を２つ形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように第２工程において、エンドミルなどの切削工具で２つの貫通孔２１が互いに連通するように溝２２を形成する。
次に、図４（ｃ）に示すように第３工程において、ブロック本体１１の下面側に、後述する蓋部材１２を取り付けるための蓋部材受け部２２ａを形成する。一方、ブロック本体１１の上面側には、搭載するユニットとのシール面２１ａを形成する。
次に、図４（ｄ）に示すように第４工程において、溝２２の開口部と同じ形状に形成された蓋部材１２を溝２２に被せ、蓋部材受け部２２ａに蓋部材１２をはめ込んだ上で、レーザ溶接によりブロック本体１１に溶接する。なお、溝２２を完全に密閉状態にするため、溶接の際には溶接部分の周囲（図４（ｄ）に示すα部分）までビードを形成する。

このような製造方法をとれば、シール面２１ａの孔径と同じ径の貫通孔２１を確保することができる。また、溝２２はエンドミルなどの切削工具で深さや幅を自由に調整することができ、従来技術の流路ブロック１０１のように、所定のシール面２１ａの孔径を確保するために流路径の大きさが制約されるという問題は生じない。そのため、本発明の流路ブロック１においては、シール面２１ａの孔径と同じ径の貫通孔２１を形成し、シール面２１ａの孔径以上の深さの溝２２を形成することで、シール面２１ａの孔径と等しいかあるいはそれ以上の径で流路を形成することができる。従って、流路有効断面積を大きくすることができ、流体を流したときの圧力損失を小さくすることができる。

また、従来技術の流路ブロック１０１および流路ブロック２０１では、流路をドリルなどの切削工具で形成するため、流路の断面形状や流路径は切削工具の形状や工具径によって決まってしまう。
しかし、本発明では、エンドミルなどを用いて溝２２の断面形状や（幅、深さなどの）断面寸法を自由に形成できる。そのため、例えば、先端が円形のエンドミルを用いて、図８に示すように幅の寸法に対して深さの寸法が大きい略Ｕの字の溝２２の断面形状や、図９に示すように深さの寸法に対して幅の寸法が大きい略Ｕの字の溝２２の断面形状を意図的に設定でき、より大きな流路有効断面積を確保することができる。従って、流体の圧力損失がより少ない流路ブロック１を形成することができる。

また、従来技術において示したような通常の穴加工では流路長がドリルの長さによって決まってしまうが、本発明では溝２２はエンドミルなどの切削工具で形成すれば足りるため、そのような制約はない。従って、図５に示すように非常に長い流路や図６に示すように複雑な形状の流路、または図７のように多重の流路構造を有する流路ブロックも形成することができる。
さらに、従来技術の流路ブロック１０１におけるＶ字傾斜角θなどを考慮する必要がなく、板厚は流体ブロック１の設置状況に応じて自由に設定することができ、できる限り板厚を小さくすることで流体ブロック１の軽量化を図ることができる。

以上のような実施例１により、以下の効果が得られる。
本発明の流路ブロック１は、貫通孔２１と貫通孔２１に連通する溝２２が形成されるブロック本体１１と、溝２２を覆う蓋部材１２とを有するので、切削工具で溝２２の深さや幅を調整することで圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝２２を長く形成して蓋部材１２により溝２２を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝２２を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体１１の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロック１は、溝２２の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できるので、より大きな流路有効断面積を確保して圧力損失をより小さくすることができる。

本発明の流路ブロック１の製造方法では、ブロック本体１１に貫通孔２１を形成する工程と、貫通孔２１に連通する溝２２を形成する工程と、溝２２を蓋部材１２で覆う工程とを有するので、切削工具で溝２２の深さや幅を調整することで圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝２２を長く形成して蓋部材１２により溝２２を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝２２を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体１１の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロック１の製造方法では、溝２２の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できるので、より大きな流路有効断面積を確保して圧力損失をより小さくすることができる。

次に、実施例２の流路ブロック２を説明する。図１０は流路ブロック２の構成についての外観図を示す。
実施例１との違いは、蓋部材１３において予めプレス加工などにより流路（凹形状）を形成しておく点である。これにより、ブロック本体１１に溝２２を形成しなくても、あるいはブロック本体１１に溝２２を形成するとしてもその深さが小さくても必要な流路径を確保できるので、ブロック本体１１の板厚を小さくでき、さらなる流路ブロックの軽量化を図ることができる。
その他、蓋部材１３の加工によって、流体を流したときの圧力損失を小さくすること、および非常に長い流路や複雑な形状の流路、多重の流路構造を有する流路ブロックを形成することができる点は実施例１と同じである。

以上のような実施例２により、以下の効果が得られる。
本発明の流路ブロック２は、貫通孔２１が形成されるブロック本体１１と、貫通孔２１同士を連通させる凹形状を有する蓋部材１３とを有するので、加工により凹形状の深さや幅を調整することで圧力損失を小さくでき、加工により凹形状を長く形成した蓋部材１３にてブロック本体１１を覆うことにより極長の流路を形成でき、加工により凹形状を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体１１には貫通孔２１のみを形成すれば足りることからブロック本体１１の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロック２は、貫通孔２１と貫通孔２１に連通する溝２２が形成されるブロック本体１１と、凹形状が形成され溝２２を覆う蓋部材１３とを有するので、加工により凹形状の深さや幅を調整することで圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝２２を長く形成しかつ加工により凹形状を長く形成した蓋部材１３にてブロック本体１１を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝２２を自由自在に形成できかつ加工により凹形状を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体１１には貫通孔２２のみを形成すれば足りることからブロック本体１１の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロック２は、凹形状の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できるので、より大きな流路有効断面積を確保して圧力損失をより小さくすることができる。

本発明の流路ブロック２の製造方法では、ブロック本体１１に貫通孔２１を形成する工程と、貫通孔２１同士を連通させる凹形状を有する蓋部材１３で覆う工程とを有するので、加工により凹形状の深さや幅を調整することで圧力損失を小さくでき、加工により凹形状を長く形成した蓋部材１３にてブロック本体１１を覆うことにより極長の流路を形成でき、加工により凹形状を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体１１には貫通孔２１のみを形成すれば足りることからブロック本体１１の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロック２の製造方法では、ブロック本体１１に貫通孔２１を形成する工程と、貫通孔２１に連通する溝２２を形成する工程と、溝２２を凹形状が形成される蓋部材１３で覆う工程とを有するので、加工により凹形状の深さや幅を調整することで圧力損失を小さくでき、切削工具にて溝２２を長く形成しかつ加工により凹形状を長く形成した蓋部材１３にてブロック本体１１を覆うことにより極長の流路を形成でき、切削工具にて溝２２を自由自在に形成できかつ加工により凹形状を自由自在に形成できるので複雑な流路が形成でき、かつブロック本体１１には貫通孔２１のみを形成すれば足りることからブロック本体１１の板厚を小さくでき軽量化が図れる。

本発明の流路ブロック２の製造方法では、凹形状の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できるので、より大きな流路有効断面積を確保して圧力損失をより小さくすることができる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様
々な変更が可能である。

実施例１の流路ブロックの外観図（一部断面図）である。 実施例１のブロック本体の（ａ）上面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）下面図、（ｄ）Ｂ−Ｂ断面図を示す。 実施例１の蓋部材の外観図である。 実施例１の流路ブロックの製造方法の一例を示す図である。 実施例１において非常に長い流路が形成される流路ブロックを示す図である。 実施例１において複雑な流路が形成される流路ブロックを示す図である。 実施例１において多重の流路が形成される流路ブロックを示すである。 実施例１において溝の断面形状を表す図である。 実施例１において溝の断面形状を表す図である。 実施例２の流路ブロックの構成の概要を示す図である。 従来技術のＶ字流路を有する流体ブロックを示す図である。 従来技術のＶ字流路を有する流体ブロックのシール部付近を示す図である。 特許文献１の流路ブロックの製造方法の概要図である。

符号の説明

１ 流路ブロック
１１ ブロック本体
１２ 蓋部材
１３ 蓋部材
２１ 貫通孔
２２ 溝
２２ａ 蓋部材受け部

Claims (10)

1. 流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックにおいて、
   貫通孔と前記貫通孔に連通する溝が形成されるブロック本体と、前記溝を覆う蓋部材と、を有することを特徴とする流路ブロック。
2. 流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックにおいて、
   貫通孔が形成されるブロック本体と、前記貫通孔同士を連通させる凹形状が形成される蓋部材と、を有することを特徴とする流路ブロック。
3. 流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックにおいて、
   貫通孔と前記貫通孔に連通する溝が形成されるブロック本体と、凹形状が形成され前記溝を覆う蓋部材と、を有することを特徴とする流路ブロック。
4. 請求項１に記載する流路ブロックにおいて、
   前記溝の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できることを特徴とする流路ブロック。
5. 請求項２または請求項３に記載する流路ブロックにおいて、
   前記凹形状の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できることを特徴とする流路ブロック。
6. 流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックの製造方法において、
   ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に連通する溝を形成する工程と、前記溝を蓋部材で覆う工程と、を有することを特徴とする流路ブロックの製造方法。
7. 流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックの製造方法において、
   ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔同士を連通させる凹形状が形成される蓋部材で覆う工程と、を有することを特徴とする流路ブロックの製造方法。
8. 流体制御装置ユニットに使用される流路ブロックの製造方法において、
   ブロック本体に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に連通する溝を形成する工程と、前記溝を凹形状が形成される蓋部材で覆う工程と、を有することを特徴とする流路ブロックの製造方法。
9. 請求項６に記載する流路ブロックの製造方法において、
   前記溝の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できることを特徴とする流路ブロックの製造方法。
10. 請求項７または請求項８に記載する流路ブロックの製造方法において、
    前記凹形状の断面は、略Ｕの字の形状であって、任意の大きさに設定できることを特徴とする流路ブロックの製造方法。

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