JP2006234020A - 配管ユニット及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ブロック体の内部に三次元的に集積された配管を備えた熱可塑性樹脂製の配管ユニットであって、配管が、少なくとも一端が記ブロック体の表面に開口して穿設された2以上の開口流路と、開口流路とブロック体の内部で連通した穿設孔の開口端がブロック体の表面から嵌合され熱融着でブロック体と一体化された蓋部材で閉塞され形成された内部流路と、を備えている。
【選択図】図1
Description
しかしながら、チューブ等の管状部材を管継ぎ手等を介してねじ止め等で連結するものは管継ぎ手が大きく高価であるために接続部が大型化するとともに組立コストが増大し、さらに管継ぎ手内に隙間や段差が生じ易く、ゴミ等が滞留したり流体の滑らかな流れを妨げる原因となり信頼性に欠けるという問題点を有していた。
また、チューブ等の管状部材の接合端面同士をフラット状に形成し溶着する場合は、接合部の内周面に溶着の際の加圧により溶融した樹脂が突出し、この突出した溶着部が、ゴミ等を滞留したり流体の滑らかな流れを妨げる原因となり、管状部材を半導体,液晶等の製造設備や医薬品,食品,化粧品等の製造設備で用いる流体を流すために用いた場合には、ゴミ等によるコンタミネーションのために、製造される半導体,液晶,医薬品,食品,化粧品等の品質を低下させ歩留を低下させたり衛生上の問題が発生したりするという問題点を有していた。
(特許文献1)には「2枚の金属板を張り合わせ、これら金属板の一方または両方を膨管加工することにより、両金属板の間に、流路断面積が4mm2 以下のキャピラリ管路と、このキャピラリ管路にそれぞれ連通する、内径が相対的に拡大したタンク部、および金属板の端部において開口するストレーナ挿入部を形成し、さらに前記ストレーナ挿入部内にストレーナを嵌入固定したことを特徴とする配管部材」が開示されている。
(特許文献2)には「一体成形されて等質的に連続した合成樹脂塊の内部に流路を形成し、少なくとも試薬の開口を内部で接続する試薬流路と、試料水の開口を内部で接続する試料水流路を設け、これらを互いに内部で連通せず、且つ、互いに交差するように構成した合成樹脂製流路部材」が開示されている。
(1)(特許文献1)では、キャピラリ管路とそれに連通するタンク部、および端部において開口するストレーナ挿入部が一体に形成されていることにより、各部品の予備組立が不要となり、空調装置等への組み込み作業を容易に行うことができるが、配管部材が金属製であるため耐薬品性に欠け、用途が限定され汎用性に欠けるという課題を有していた。
また、配管部材が2枚の金属板を張り合わせて形成されるため、配管が平面内に二次元的に配置され、小型化が不十分で設計の自在性に欠けるという課題を有していた。
(2)(特許文献2)では、合成樹脂塊の内部に流路が一体に形成されていることにより、流路の内部にゴミ等が滞留したり、流体の滑らかな流れを妨げたりするのを防止することができるが、形状及び用途が限定され汎用性に欠けるという課題を有していた。
また、合成樹脂として紫外線硬化樹脂を使用し、光造形法を用いて流路を形成するので、設計自在性に欠けると共に、製造工程が複雑で量産性に欠け、寸法管理が困難で寸法精度の再現性に欠けるという課題を有していた。
更に、流路を形成する合成樹脂の成分が溶出する可能性があり、浸食性の高い薬品や純度の高い流体に対して使用することが困難であるという課題を有していた。
(3)既存の半導体製造装置等においては、限られたスペースに様々な機能部品を設置するため、施工手順を間違えると初めからやり直さなければならないほど配管が複雑で施工性に欠けると共に、ねじ止め等で連結した接続部には漏れ等の不具合が発生し易く信頼性に欠けるという課題を有していた。
本発明の請求項1に記載の配管ユニットは、ブロック体の内部に三次元的に集積された配管を備えた熱可塑性樹脂製の配管ユニットであって、前記配管が、少なくとも一端が前記ブロック体の表面に開口して穿設された2以上の開口流路と、前記開口流路と前記ブロック体の内部で連通した穿設孔の開口端が前記ブロック体の表面から嵌合され熱融着で前記ブロック体と一体化された蓋部材で閉塞され形成された内部流路と、を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
(1)熱可塑性樹脂製のブロック体及び蓋部材を直接、熱融着することができるので、接合強度を高くすることができると共に、ブロック体と蓋部材を一体化し接合斑やピンホ−ル等の発生を防止でき、内部流路を流れる流体の漏れ等を防止することができる。
(2)2以上の開口流路とブロック体の内部で連通した内部流路を有する配管が、ブロック体の内部に三次元的に集積されているので、チーズやエルボ等の管継ぎ手が不要で配管をコンパクト化することができると共に、配管に隙間や段差,継ぎ目等がなくゴミ等が混入し難く、流体の流れが滑らかで製造設備等のコンタミネーションコントロール,マイクロバブルの発生の抑制や流量管理等を容易に行うことができる。
(3)配管が、内部流路とブロック体の内部で連通し少なくとも一端がブロック体の表面に開口した2以上の開口流路を有するので、開口流路とチーズやエルボ等の管継ぎ手やチューブ等の管状部材等を接続することができ、容易に既存の配管の途中にも組込むことができる。また、開口流路に各種管継ぎ手やチューブ等の管状部材を形成できる。
(4)配管がブロック体の内部に一体に形成されているので、組立及び交換作業が容易で取扱い性、メンテナンス性に優れる。
開口流路は内部流路の端部だけでなく任意の位置及び方向に任意の数だけ設けることができる。また、1つの配管ユニットの中に複数の独立した(連通しない)内部流路を形成した場合、種類の異なる流体が流れる複数の配管を集積することができ省スペース性に優れる。
開口流路には、チューブ,パイプ等の管状部材、チーズ,エルボ等の管継ぎ手、圧力センサの受圧部,リークセンサの感知部,温度センサのセンサ部,流量計の発信部や受信部等の各種計測器類、バルブ,フランジ等の端部を接続することができる。管状部材,管継ぎ手,計測器類等の端部は、ねじ止め等で連結してもよいし、溶着により接合してもよい。流量計の場合、既存の流量計の発信部と受信部を配管ユニットの開口流路に接続するようにしてもよいし、流量計の測定流路に相当する部分を配管ユニットの内部流路として形成しておき発信部や受信部のみを配設するようにしてもよい。
また、開口流路の外周に凹条や凸条等の嵌合部を形設したり、円周上に固定用のねじ孔を穿設したりした場合、管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することができ、施工性に優れる。
(1)ブロック体及び蓋部材の少なくともいずれか一方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、加工が容易で量産性に優れると共に、寸法精度の再現性、密封の信頼性に優れる。
組成物として配合される他の合成樹脂としてはPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、PTFE等があげられる。
PFAを加えることにより、熱融着時間の短縮化が図られ、コストを低減することができる。また、従来のPTFEを加えることにより熱融着時の保形性を向上できると共に、希釈剤として優れコストを低減できる。
従来のPTFEの配合量としては1wt%〜90wt%、好ましくは1wt%〜70wt%が用いられる。1wt%よりも少なくなるにつれ添加効果が認められ難く、また70wt%よりも多くなるにつれ、接合強度の低下を招き易くなる傾向がある。特に、90wt%よりも多くなるにつれ、接合が不十分となり漏れ等が発生し易くなる傾向が顕著になり好ましくない。
この構成により、請求項1又は2の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)配管が、開口流路に連通しブロック体の表面に突出して形成又は配設された外部接続部を備えているので、外部接続部を介して開口流路に管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することができ施工性に優れる。
外部接続部に雄ねじ部や雌ねじ部を形設した場合、管継ぎ手や計測器類等の接続を簡便に行うことができ組立作業性、メンテナンス性に優れる。また、外部接続部を介して複数の配管ユニットを接続することもできる。その場合、各々の配管ユニットの配管の構成を簡素化した上で、複雑な配管を簡便に実現することができ生産性、汎用性に優れる。
この構成により、請求項1乃至3の内いずれか1項の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)配管が、開口流路に連通してブロック体に形設されたバルブ弁座部を備えていることにより、容易にバルブを位置決め固定することができ、簡便に開口流路の開閉や流量コントロールを行って流体の流入及び流出を制御することができる。
(2)開口流路に連通してバルブ弁座部が形設されているので、従来のようなチューブや継ぎ手等による接続が不要でバルブの設置スペース及び配管長さを低減でき、省スペース性、設計自在性を向上させることができる。
ここで、バルブ弁座部は凹状や凸状に形成される。凹状の場合、開口流路の端部を掘り下げることで形成できる。凸状の場合は、削り出しによりブロック体と一体に形成するか、外部接続部と同様に別部材で形成したものを開口流路に嵌着後、溶着する。
バルブ弁座部が形設される開口流路に連通する内部流路の数は幾つでも構わない。バルブ弁座部にバルブを配設することにより、単に開口流路の開閉を行う以外に複数の内部流路を選択的に開口流路に連通させ流体の流れを制御することができる。
この構成により、請求項1乃至4の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)配管が、ブロック体の内部で連通して形成された複数の内部流路を備えていることにより、複雑な配管を集積して小型化することができると共に、複数の開口流路を任意の位置に形成することができ設計自在性に優れる。
ここで、複数の内部流路の孔径は同径でも異径でもよい。また、内部流路の連通箇所は流路の端部でも途中でもよい。
この構成により、以下のような作用を有する。
(1)穿設孔形成工程によりブロック体の表面から穿設孔を穿設することができるので、ブロック体の任意の位置で任意の方向に穿設孔を形成することができ設計自在性に優れる。
(2)蓋部材嵌合工程によりブロック体の表面から穿設孔に蓋部材を嵌合させ、内部流路形成工程によりブロック体及び蓋部材を加熱して熱融着させ穿設孔の開口端を蓋部材で閉塞して内部流路を形成することができるので、内部流路からの流体の漏れを確実に防止できる。
(3)空気孔穿設工程により少なくとも一端がブロック体の表面に開口し穿設孔と連通する空気孔を穿設することができるので、内部流路形成工程においてブロック体及び蓋部材を加熱した際に、穿設孔内部で膨張した空気を空気孔からブロック体の外部に逃がすことができ、蓋部材がブロック体の外部に飛び出すのを防止でき、確実に穿設孔を閉塞して内部流路を形成することができる。
(4)内部流路形成工程の終了後に開口流路形成工程で開口流路を穿設することにより、開口流路の熱変形が発生せず、開口流路の形状及び寸法精度の再現性、安定性に優れ、開口流路における接合の信頼性に優れる。
(5)ブロック体と蓋部材を熱融着して一体化することができ、内部流路を流れる流体の漏れ等を防止することができる。
蓋部材嵌合工程に用いる蓋部材は、穿設孔の形状に合わせて円柱状,楕円柱状,多角柱状等に形成される。蓋部材の外周全面を穿設孔に融着させることができ、接合面積を広くできるので、接合の信頼性に優れる。尚、蓋部材の外周には凹凸や螺旋状の凸条等を形成してもよい。融着の際に、より強固に穿設孔と密着させることができ密封の信頼性を向上できる。
開口流路形成工程において形成する開口流路は、空気孔の位置及び内部流路と連通する任意の位置に設けることができる。
設計上の都合等により、開口流路の位置に合わせて空気孔を穿設できない場合には、空気孔閉塞工程が必要となる。空気孔に円柱状等に形成された閉塞部材を嵌着後、溶着することにより閉塞できる。尚、空気孔の孔径が比較的、小さい場合や深さが浅い場合には、内部流路形成工程における加熱による熱膨張で、自然に閉塞されることも期待できるが、信頼性の面からは、空気孔閉塞工程を行うことが望ましい。
この構成により、請求項6の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)開口流路形成工程において空気孔の位置に開口流路を穿設することにより、完成した配管ユニットには開口流路以外に開口部がなく、空気孔を閉塞する工程が不要で生産性に優れると共に、流体の漏れが発生せず信頼性に優れる。
ここで、後工程の開口流路形成工程において開口流路が穿設される位置に合わせて前工程の空気孔穿設工程で空気孔を穿設しておくことで、無駄な工程が不要で生産性、信頼性に優れる。
この構成により、請求項6又は7の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)外部接続部形設工程により、開口流路に連通し管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することが可能な外部接続部を形成又は配設することができる。
別部材でパイプ状等に形成した外部接続部を溶着する場合には、開口流路の開口端部(ブロック体表面)の外周に凸条部を形成するか、内周に凹条部を形成することが好ましい。これにより、外部接続部の端部を確実に凸条部又は凹状部に突き当てて溶着することができ密封の信頼性に優れる。特に、凸条部の内周面を端面外周側に向かって拡開した傾斜状に形成した場合、溶着の際に接合端面に形成される溶着部が開口流路の内周側に突出することがなく、溶着部の内周面を滑らかに形成することができる。これにより、ゴミ等が滞留し難く流体を滑らかに流すことができ信頼性を向上させることができる。
また、開口流路に連通させてブロック体に凹状や凸状のバルブ弁座部を形設するバルブ弁座部形設工程を備えてもよい。これにより、バルブを容易に位置決め固定することができる。
請求項1に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
(1)熱可塑性樹脂製のブロック体と蓋部材を直接、熱融着することができるので、接合強度を高くすることができると共に、ブロック体と蓋部材を一体化し接合斑やピンホ−ル等の発生を防止でき、内部流路を流れる流体の漏れ等を防止することができる接合の信頼性、耐久性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(2)2以上の開口流路とブロック体の内部で連通した内部流路を有する配管が、ブロック体の内部に三次元的に集積されているので、開口流路と内部流路との接続にチーズやエルボ等の管継ぎ手が不要で配管をコンパクト化することができ省スペース性に優れると共に、配管に隙間や段差,継ぎ目等がなくゴミ等が混入し難く、流体の流れが滑らかで製造設備等のコンタミネーションコントロール,マイクロバブルの発生の抑制や流量管理等が容易な信頼性、取扱性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(3)2以上の開口流路がブロック体の内部で内部流路と連通しているので、各々の開口流路にチーズやエルボ等の各種管継ぎ手やチューブ等の管状部材を形成したり、容易に既存の配管の途中に管継ぎ手や管状部材等で接続したりできる実用性、施工性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(4)配管がブロック体の内部に一体に形成されているので、組立及び交換作業が容易で取扱い性、メンテナンス性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(1)ブロック体及び蓋部材の少なくともいずれか一方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、加工が容易で量産性に優れると共に、寸法精度の再現性、密封の信頼性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(1)開口流路に連通しブロック体の表面に突出して形成又は配設された外部接続部を介して開口流路に管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することができる施工性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(1)開口流路に連通してブロック体に形設された形設されたバルブ弁座部にバルブの端部を嵌合させるだけで容易にバルブを位置決め固定することができ、簡便に開口流路の開閉を行って流体の流入及び流出を制御することができる施工性、機能性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(2)開口流路に連通して形設されたバルブ弁座部に直接バルブを接続することができ、接続部のチューブや継ぎ手等が不要でバルブの設置スペース及び配管長さを低減できる省スペース性、設計自在性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(1)ブロック体の内部に複数の内部流路が連通して形成されているので、複雑な配管を集積することができ省スペース性に優れると共に、複数の開口流路を任意の位置に形成することができる設計自在性に優れた配管ユニットを提供することができる。
(1)穿設孔形成工程において、ブロック体の表面から穿設孔を穿設することにより、ブロック体の任意の位置で任意の方向に穿設孔を形成することができる設計自在性に優れた配管ユニットの製造方法を提供することができる。
(2)蓋部材嵌合工程において、ブロック体の表面から穿設孔に蓋部材を嵌合させ、内部流路形成工程において、ブロック体と蓋部材を熱融着させることにより、蓋部材で閉塞された内部流路を形成することができ、内部流路からの流体の漏れを確実に防止できる信頼性、量産性に優れた配管ユニットの製造方法を提供することができる。
(3)空気孔穿設工程において、穿設孔と連通する空気孔を穿設することにより、内部流路形成工程においてブロック体及び蓋部材を加熱した際に、穿設孔内部で膨張した空気を空気孔からブロック体の外部に逃がすことができるので、蓋部材がブロック体の外部に飛び出すのを防止でき、確実に穿設孔を閉塞することができる接合の信頼性、施工性に優れた配管ユニットの製造方法を提供することができる。
(4)内部流路形成工程の終了後に開口流路形成工程で開口流路を穿設することにより、開口流路の熱変形が発生せず、開口流路の形状及び寸法精度の再現性、安定性に優れ、開口流路における接合の信頼性に優れた配管ユニットの製造方法を提供することができる。
(5)少なくともいずれか一方が改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成されたブロック体と蓋部材を熱融着して一体化することにより、内部流路を流れる流体の漏れ等を確実に防止することができる信頼性に優れた配管ユニットの製造方法を提供することができる。
(1)開口流路形成工程において空気孔の位置に開口流路を穿設することにより、完成した配管ユニットには開口流路以外に開口部がなく、空気孔を閉塞する工程が不要で生産性に優れると共に、流体の漏れを確実に防止できる信頼性に優れた配管ユニットの製造方法を提供することができる。
(1)外部接続部形設工程において、開口流路に連通し管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することが可能な外部接続部を形成又は配設することができる生産性に優れた配管ユニットの製造方法を提供することができる。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における配管ユニットを示す透視斜視図である。
図1中、1は本発明の実施の形態1における配管ユニット、2は改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成された配管ユニット1のブロック体、2aはブロック体2の上面、2bはブロック体2の側面、3はブロック体2の内部に三次元的に形成された配管、4,5は一端がブロック体2の上面2aに開口して穿設された配管3の2つの開口流路、6は開口流路4,5とブロック体2の内部で連通して形成された配管3の内部流路、7は開口流路4に連通しブロック体2の上面2aに凹状に形設されたバルブ弁座部、8はバルブ弁座部7の周囲に穿設されバルブ弁座部7に配設されるバルブを固定するための固定孔、9は開口流路5に連通しブロック体2の上面2aに突出して形成された外部接続部である。
図2は穿設孔形成工程を示す透視斜視図であり、図3は空気孔穿設工程を示す透視斜視図であり、図4は蓋部材嵌合工程及び内部流路形成工程を示す透視斜視図であり、図5は開口流路形成工程を示す透視斜視図である。
次に、空気孔穿設工程において、図1の開口流路4,5に相当する位置に図3に示すように空気孔12,13を穿設する。空気孔12,13の孔径は十分に空気が流通できる大きさで、開口流路4,5の孔径よりも小さければよい。また、空気孔12,13は穿設孔10の内部にある空気を排出できればよいので、いずれか一方だけ設けてもよい。
次に、蓋部材嵌合工程において、図4に示すように改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で穿設孔10の孔径とほぼ同等の外径を有する円柱状に形成された蓋部材14を穿設孔10の開口端11から嵌合する。
尚、本実施の形態では穿設孔10を円形状に形成し、蓋部材14を円柱状に形成したが、穿設孔10は円形状以外に楕円形状や多角形状等に形成することができ、蓋部材14は穿設孔10の形状に応じて楕円柱状や多角柱状等に形成することができる。また、蓋部材14の外周に凹凸や螺旋状の凸条等を形成した場合、穿設孔10の内周面に対して確実に密着させることができ密封の信頼性を向上できる。
尚、内部流路形成工程における加熱の際には、前述の空気孔穿設工程で穿設された空気孔12,13から穿設孔10の内部で膨張した空気をブロック体2の外部に排出することができ、蓋部材14がブロック体2の外部に飛び出すのを防止できる。
次に、バルブ弁座部形設工程において、開口流路4に連通する凹状のバルブ弁座部7をブロック体2の上面2aに形設する(図1参照)。また、バルブ弁座部7の周囲には複数の固定孔8を穿設する(図1参照)。これにより、バルブ弁座部7に配設されるバルブを容易に位置決めして固定することができる。
本実施の形態ではバルブ弁座部7を凹状に形成したが、凸状に形成してもよい。凸状のバルブ弁座部7は、削り出しによりブロック体2と一体に形成するか、凸状の別部材を開口流路4に嵌着後、溶着する等して形成する。
外部接続部9を溶着により配設する場合、外部接続部9の材質としてはPFAが好ましい。また、開口流路5の開口端部(ブロック体2の上面)に凸条部又は凹条部を形成することが好ましい。これにより、外部接続部9の端部を確実に凸条部又は凹条部に突き当てて溶着することができ密封の信頼性に優れる。
尚、外部接続部9はブロック体2を大き目に形成しておき、上面2aを削ることによりブロック体2と一体に形成してもよい。
尚、ブロック体2及び蓋部材14の両方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成する代りに、いずれか一方のみを改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成してもよい。また、ブロック体2及び蓋部材14の材質として四フッ化エチレン(PTFE,PFA,FEP,ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂を用いても同様に配管ユニット1を形成することができる。
(1)ブロック体2及び蓋部材14の少なくともいずれか一方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、ブロック体2と蓋部材14を直接、熱融着した際に、寸法精度の再現性、密封の信頼性に優れ、接合強度を高くすることができると共に、ブロック体2と蓋部材14を一体化し接合斑やピンホ−ル等の発生を防止でき、開口流路5及び内部流路6を流れる流体の漏れ等を防止することができる。
(2)配管3がブロック体2の内部に一体に形成されているので、組立及び交換作業が容易で取扱い性、メンテナンス性に優れる。
(3)配管3が、開口流路5に連通しブロック体2の上面2aに突出して配設された外部接続部9を備えているので、外部接続部9を介して開口流路5に管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することができ施工性に優れる。
(4)配管3が、開口流路4に連通してブロック体2に形設された凹状のバルブ弁座部7を備えていることにより、バルブの端部をバルブ弁座部7に嵌合させるようにして容易にバルブを位置決め固定することができ、簡便に開口流路4の開閉を行って流体の流入、流出及び流量を制御することができる。
(5)開口流路4に連通してバルブ弁座部7が形設されているので、従来のようなチューブや継ぎ手等による接続が不要でバルブの設置スペース及び配管長さを低減でき、省スペース性、設計自在性を向上させることができる。
(6)バルブ弁座部7及び外部接続部9を利用して接続されたバルブや各種管継ぎ手、計測器類等を配管ユニット1と一体に取扱うことができ、施工性、実用性を向上させることができる。
(7)外部接続部9を介して複数の配管ユニット1を接続することができるので、各々の配管ユニット1の配管3の構成を簡素化した上で、複雑な配管を簡便に実現することができ生産性、汎用性に優れる。
(8)穿設孔形成工程によりブロック体2の側面2bなどから穿設孔10を穿設することができ、蓋部材嵌合工程により穿設孔10の開口端11から蓋部材14を嵌合させることができる。
(9)内部流路形成工程によりブロック体2及び蓋部材14を加熱して熱融着させ穿設孔10の開口端11を蓋部材14で閉塞して内部流路6を形成することができるので、内部流路6からの流体の漏れを確実に防止できる。
(10)空気孔穿設工程により一端がブロック体2の上面2aに開口し穿設孔10と連通する空気孔12,13を穿設することができるので、内部流路形成工程においてブロック体2及び蓋部材14を加熱した際に、穿設孔10内部で膨張した空気を空気孔12,13からブロック体2の外部に逃がすことができ、蓋部材14がブロック体2の外部に飛び出すのを防止でき、確実に穿設孔10を閉塞して内部流路6を形成することができる。
(11)内部流路形成工程の終了後に開口流路形成工程で開口流路4,5を穿設することにより、開口流路4,5の熱変形が発生せず、開口流路4,5の形状及び寸法精度の再現性、安定性に優れ、開口流路4,5における接合の信頼性に優れる。
(12)ブロック体2及び蓋部材14の少なくともいずれか一方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、ブロック体2と蓋部材14を熱融着して一体化することができ、内部流路6を流れる流体の漏れ等を防止することができる。
(13)開口流路形成工程において空気孔12,13の位置に開口流路4,5を穿設することにより、完成した配管ユニット1には開口流路4,5以外に開口部がなく、空気孔12,13を閉塞する工程が不要で生産性に優れると共に、流体の漏れが発生せず信頼性に優れる。
(14)外部接続部形設工程により、開口流路4,5に連通し管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することが可能な外部接続部9を形成又は配設することができる。
(15)バルブ弁座部形設工程により、開口流路4,5に連通しバルブを容易に位置決め固定することが可能な凹状のバルブ弁座部7を形設することができる。
図6は本発明の実施の形態2における配管ユニットを示す透視斜視図である。
実施の形態2における配管ユニット1aが実施の形態1と異なるのは、ブロック体22の内部に複数の開口流路4a〜4f,5a〜5e及び内部流路6a〜6lを三次元的に集積して形成された配管3aを備えている点である。
図7は穿設孔形成工程を示す透視斜視図であり、図8は空気孔穿設工程を示す透視斜視図であり、図9は蓋部材嵌合工程及び内部流路形成工程を示す透視斜視図であり、図10は開口流路形成工程を示す透視斜視図である。
尚、本実施の形態では1つの空気孔13aのみで全ての穿設孔10a〜10lを連通することができ、内部の空気を排出することが可能であるが、複数の空気孔12a、12bを追加することにより、空気の排出性を向上させている。このように空気孔の数及び位置は空気の排出性を考慮して適宜、選択できる。
また、設計上の都合等により、開口流路4a〜4f,5a〜5eの位置に合わせて空気孔を穿設できない場合には、穿設孔10a〜10lと連通する任意の位置に空気孔を穿設することができる。空気孔の孔径が比較的、小さい場合や深さが浅い場合には、内部流路形成工程における加熱による熱膨張で自然に閉塞されることも期待できるが、信頼性の面からは、後述する空気孔閉塞工程を行うことが望ましい。
次に、内部流路形成工程において、図9に示す蓋部材14a〜14lが穿設孔10a〜10lに嵌合されたブロック体22を加熱して熱融着させ一体化することにより、穿設孔10a〜10lの開口端11a〜11lを閉塞し、内部流路6a〜6l(図6、図10参照)を形成する。
次に、バルブ弁座部形設工程において、開口流路4a〜4fに連通する凹状のバルブ弁座部7をブロック体22の上面22aに形設する(図6参照)。また、バルブ弁座部7の周囲には複数の固定孔8を穿設する(図6参照)。
次に、外部接続部形設工程において、開口流路5a〜5eに連通しブロック体22の上面22a及び前面22dに突出したパイプ状の外部接続部9を溶着により配設する(図6参照)。
次に、開口流路4a〜4f,5a〜5eの位置以外に空気孔を穿設した場合には、必要に応じて空気孔閉塞工程を行う。空気孔に円柱状等に形成された閉塞部材を嵌着後、溶着することにより空気孔を閉塞する。尚、空気孔閉塞工程は、内部流路形成工程の後であれば、いつ行っても構わない。
(1)複雑な配管3aをチーズやエルボ等の管継ぎ手を用いることなく、ブロック体22の内部に三次元的に集積してコンパクトに一体的に形成することができると共に、配管3aに隙間や段差,継ぎ目等がなくゴミ等が混入し難く、流体の流れが滑らかで製造設備等のコンタミネーションコントロール,マイクロバブルの発生の抑制や流量管理等を容易に行うことができる。
(2)内部流路6a〜6lとブロック体22の内部で連通し少なくとも一端がブロック体22の上面22a、前面22dに開口した2以上の開口流路5a〜5fに外部接続部9が配設されているので、チーズやエルボ等の管継ぎ手やチューブ等の管状部材等と接続するだけで、容易に既存の配管の途中にも組込むことができる。
(3)バルブ弁座部7にバルブを配設することにより、単に開口流路5a〜5fの開閉を行う以外に複数の内部流路6a〜6lを選択的に開口流路5a〜5fに連通させ流体の流れを制御することができる。
(4)配管3aが、ブロック体22の内部で連通して形成された複数の内部流路6a〜6lを備えていることにより、複雑な配管を集積して小型化することができると共に、複数の開口流路5a〜5fを任意の位置に形成することができ設計自在性に優れる。
2、22 ブロック体
2a、22a 上面
2b 側面
3、3a 配管
4,4a,4b,4c,4d,4e,4f,5,5a,5b,5c,5d,5e 開口流路
6,6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6h,6i,6j,6k,6l 内部流路
7 バルブ弁座部
8 固定孔
9 外部接続部
10,10a,10b,10c,10d,10e,10f,10g,10h,10i,10j,10k,10l 穿設孔
11,11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11h,11i,11j,11k,11l 開口端
12,12a,12b,13,13a 空気孔
14,14a,14b,14c,14d,14e,14f,14g,14h,14i,14j,14k,14l 蓋部材
22b右側面
22c 左側面
22d前面
22e 背面
Claims (8)
- ブロック体の内部に三次元的に集積された配管を備えた熱可塑性樹脂製の配管ユニットであって、前記配管が、少なくとも一端が前記ブロック体の表面に開口して穿設された2以上の開口流路と、前記開口流路と前記ブロック体の内部で連通した穿設孔の開口端が前記ブロック体の表面から嵌合され熱融着で前記ブロック体と一体化された蓋部材で閉塞され形成された内部流路と、を有することを特徴とする配管ユニット。
- 前記ブロック体及び前記蓋部材の少なくともいずれか一方が改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成されていることを特徴とする配管ユニット。
- 前記配管が、前記開口流路に連通し前記ブロック体の表面に突出して形成又は配設された外部接続部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の配管ユニット。
- 前記配管が、前記開口流路に連通して前記ブロック体に形設されたバルブ弁座部を有することを特徴とする請求項1乃至3の内いずれか1項に記載の配管ユニット。
- 前記配管が、前記ブロック体の内部で連通して形成された複数の前記内部流路を備えていることを特徴とする請求項1乃至4の内いずれか1項に記載の配管ユニット。
- 熱可塑性樹脂製のブロック体の表面から穿設孔を穿設する穿設孔形成工程と、少なくとも一端が前記ブロック体の表面に開口し前記穿設孔と連通する空気孔を穿設する空気孔穿設工程と、熱可塑性樹脂製の蓋部材を前記ブロック体の表面から前記穿設孔に嵌合する蓋部材嵌合工程と、前記ブロック体及び前記蓋部材を加熱して熱融着させ前記穿設孔の開口端を前記蓋部材で閉塞する内部流路形成工程と、前記内部流路と連通する2以上の開口流路を穿設する開口流路形成工程と、を有することを特徴とする配管ユニットの製造方法。
- 前記開口流路形成工程で形成される前記開口流路の位置が前記空気孔の位置であることを特徴とする請求項6に記載の配管ユニットの製造方法。
- 前記開口流路に連通し前記ブロック体の表面に突出した外部接続部を形成又は配設する外部接続部形設工程を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の配管ユニットの製造方法。
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