JP2008082358A - 流体機器モジュール、及び流体機器モジュール接続構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上面に第1流体制御弁16を取り付ける機器取付面を備え、第1側面に流路孔11bを備え、ブロック接続突起11aが形成されたブロック11と、上面に第2流体制御弁17を取り付ける機器取付面を備え、第1側面に流路孔11bを備え、ブロック接続突起11aが形成されたブロック11と、上側押圧面13aを備える上側接続部材13と、下側押圧面14bを備える下側接続部材14と、を備え、ブロック接続突起11a、又は上側押圧面13a及び前記下側押圧面14bの少なくともどちらか一方にテーパ面が形成され、締結手段によって上側接続部材13と下側接続部材14とが近接方向に移動されることで、流路孔11b同士が連通するよう隣り合うブロック11が接合されることを特徴とする流体機器モジュール。
【選択図】図4
Description
流体制御用バルブをマニホールド化する場合、従来技術で良く用いられている方法としては、流路を構成する部分をブロック化し一体的に形成する方法である。
しかし、流体制御用バルブを一体的なブロックとしてしまうと、使用者のニーズに合わせて仕様が異なるので、ボディ部分のブロックの種類を多数用意するか、ニーズに合わせて加工する必要がある。この方法では汎用性に乏しく、仕様に合わせて受注生産する必要があるためにコストも高くつくことから、特許文献1や特許文献2に開示されるような接続構造を備えたブロックモジュールが考案されている。
一方のブロック体の連結面に設けられた流路開口部の周囲に環状凹溝部が形成され、他方のブロック体の連結面に設けられた流路開口部の周囲に環状突起が形成され、それぞれのブロック体には連結面に対して直角に4箇所のボルト孔が設けられている。そして、2つのブロック体が組み合わされる際には、環状凹溝部に環状突起が挿入され圧着され、4つのボルト孔に締結部材である貫通ボルトが差し込まれて締め付ける構造となっている。
したがって、複数のブロック体を横一列に並べて、貫通ボルトで締結することでマニホールドブロックとすることができ、ブロック体の連結面には継ぎ手や配管を必要とせず、省スペース化を図ることが可能である。また、環状凹溝部に環状突起を挿し込み、塑性変形させるので、シール性も確保することが可能である。
一方のブロック体の連結面に設けられた流路開口部の周囲に環状凹溝部が形成され、他方のブロック体の連結面に設けられた流路開口部の周囲にも環状凹溝部が形成され、それぞれのブロック体の連結面にジョイント嵌合部が形成されている。そして、2つのブロック体が組み合わされる際には、略円環状のスリーブを環状凹溝部に挿し込み、ジョイント嵌合部にピンを差し込んで連結することでマニホールドブロックとすることができる。
また、ジョイント嵌合部を用いずに底面にプレートを配置し、裏からブロック体をネジ止めすることで、横一列でなく側面4方向にブロック体を配置することが可能となる。
ブロック体の結合時に用いるスリーブはOリングを備えており、環状凹溝部に対して径方向にシールを行うので、特許文献1のように側面からボルトで締め付けなくても漏れにくいシールを実現することが可能であり、マニホールド化が可能であるので、省スペース化を図ることが可能である。
(1)クリープ作用の影響で緩みが発生する虞がある。
特許文献1に示されるような連結面に直角にボルト孔を備えて貫通ボルトで締め付ける構造を採用する場合には、流路の軸方向のシールが可能であるが、特許文献1の方法ではボルトの座面だけで締め付けていることから、クリープ作用の影響で緩みが出る虞がある。
このクリープ作用とは、長時間にわたって受ける圧力変動や温度変化によって樹脂が変形を起こす作用のことをいい、耐食性を持たせるためにブロック体に樹脂を用いている場合には、接続部分の圧着力が弱まり、流路から液体が漏れる等の問題がある。特に半導体製造工程では高い耐食性を求められるためにPTFEやPFA等のフッ素系の樹脂が用いられることが多いが、これらの素材はクリープ作用が起こりやすく、特にマニホールド連数が多いほど、このようなクリープ作用の影響が大きくなり問題となる。
特許文献2に示されるようなピンによる結合方法や、プレートを用いて裏からボルトで固定するような方法を採用する場合、クリアランスを吸収する機能が無いためガタが発生する虞があり、また構造上、軸方向のシール手段を用いることができない。
径方向のシール手段は、軸方向のシール手段に比べて部品点数が増えたり、加工が複雑となったりするためにコストが高くなる傾向にある。
ここで軸方向シールとは、ブロック同士の結合面に対して垂直に作用する力を利用してシールする手段をいう。また径方向シールとは、ブロック同士の結合面で流路が結合された時の流路の径方向、つまり流路をブロック同士の結合面で切断してできた円の法線方向に作用する力を利用してシールする手段をいう。
クリープ作用が起こると、前述したように流路からの液体の漏れが発生する虞があるが、半導体製造工程などでは腐食性を有する薬液や、人体に有害な薬液等を用いることもあるため、シール性を確保することは必須課題である。また、軸方向シールを用いることができないと、比較的コストの高い径方向シール手段を用いる必要があり、設計自由度も低くなってしまう。
(1)上面に第1流体制御機器を取り付ける機器取付面を備え、第1側面に第1流路孔を備え、前記第1流路孔の上部と下部に接続突起が形成された第1ブロックと、上面に第2流体制御機器を取り付ける機器取付面を備え、第1側面に第2流路孔を備え、前記第2流路孔の上部と下部に接続突起が形成された第2ブロックと、前記第1ブロックの上部に備えられた接続突起及び前記第2ブロックの上部に備えられた接続突起の両側に当接する上側押圧面を備える上側接続部材と、前記第1ブロックの下部に備えられた接続突起及び前記第2ブロックの下部に備えられた接続突起の両側に当接する下側押圧面を備える下側接続部材と、を備え、前記第1ブロックの接続突起及び前記第2ブロックの接続突起、又は前記上側押圧面及び前記下側押圧面の少なくともどちらか一方にテーパ面が形成され、締結手段によって前記上側接続部材と前記下側接続部材とが近接方向に移動されることで、前記第1流路孔と前記第2流路孔とが連通するよう前記第1ブロックと前記第2ブロックが接合されることを特徴とする流体機器モジュール。
まず、(1)に記載する発明は、第1ブロック及び第2ブロックに形成された接続突起を、上側接続部材と下側接続部材に備える上側押圧面と下側押圧面で押圧することで、第1ブロックと第2ブロックを結合し、第1流路孔と第2流路孔が連通するので、結合時に第1ブロックの接続突起及び第2ブロックの接続突起又は上側押圧面及び下側押圧面の少なくともどちらか一方に形成されたテーパ面によってスラスト方向とラジアル方向に力が発生し、径方向シールによっても軸方向シールによっても、第1流路孔と第2流路孔との接続部からの漏れを防止することができるので、シール性を確保すると共に設計自由度の高い流体機器モジュールの提供が可能となる。
ここでいうスラスト方向の力とは、第1ブロック及び第2ブロックに備えられる機器取付面に対して垂直に作用する力を指す。また、ラジアル方向の力とは、機器取付面に対して平行に作用する力を指す。
このように、ラジアル方向とスラスト方向の力が接続部に置いて発生することで、クリープ作用によっても漏れが発生しにくい上に、第1ブロックと第2ブロックの間に隙間が生じるようなこともない。
このような構造を採用することで、マニホールドの連数を増やしていっても、特許文献1に示された技術のように一体にするのではなく、下側接続部材と上側接続部材によって各接続部で個々に結合されるので、クリープ作用が発生したとしても、第1流路孔と第2流路孔の接続部分のシール性に変化がない。
つまり、第1ブロックの第1側面乃至第4側面の何れの場所にも第2ブロックは接続可能であり、その他の側面に継手ブロックを接続することが可能となり、任意の面に継手を設けることが可能となる。継手を任意の位置の設けることができるので、設計の自由度が上がり、継手に接続する配管長さを短くする等が可能となる。
また、(5)に記載する発明は、第1流体制御機器及び第2流体制御機器を取り付けるネジを締結部材が兼ねているので、第1流体制御機器及び第2流体制御機器の下に上側接続部材を配置できる。第1ブロックと第2ブロックを横に並べた場合、各ブロックの上面に取り付けられる部品は、第1流体制御機器、第2流体制御機器、及び上側接続部材であり、最低限この3つの部品を並べるだけの幅が必要になる。しかしながら、本発明により、第1流体制御機器及び第2流体制御機器の下に上側接続部材を配置できるので、マニホールド化した場合に上側接続部材の幅分だけマニホールドの長さが短縮できる。これにより、更なる設備の省スペース化に貢献する。
また、(7)に記載する発明は、締結アタッチメントを操作することにより第1ブロックと第2ブロックを接続、解体可能なので、接続、解体にボルト等を必要とせず工具が必要なくなるので、施工性を上げることが可能になる。半導体製造工程は設備の縮小化が進んでいるので、作業スペースが狭いことが多い。したがって施工性及び作業性が向上することで、メンテナンス時に要する時間の短縮が可能になる。
また、締め付け力のバラツキが無くなるので、作業者によって施工がばらつくことなく、同じ締め付け力での施工が可能となり、接続不良の低減が図れる。
まず、初めに本発明の第1実施例の構成について説明する。
(第1実施例)
図1に第1実施例の流体機器モジュールの斜視図を示す。
また、図2に第1実施例の流体機器モジュールの分解斜視図を、図3は更に分解した状態での流体機器モジュールの分解斜視図を示す。
流体機器モジュール10は、図1に示すように3つのブロック11を組み合わせた形で構成されるマニホールドブロックである。
ブロック11は略正方形のブロック形状であり、上面には第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18を取り付けるための、図示しない機器取付面が形成されている。なお、ブロック11は説明の便宜上3つとも同じ符号を付けているが、全く同じ構造である必要はない。回路設計上、適宜流路を増減させたりすることを妨げない。また、第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18は、説明の便宜上、符号を変えているが、同じ機能を果たす流体制御弁であっても構わないし、別の機能を果たすものでも構わない。回路設計上の都合で適宜選択されるべきである。
また、側面には図3に示すように流路孔11bが形成されている。この流路孔11bの上端部と下端部には、ブロック接続突起11aが設けられている。
ブロック接続突起11aはテーパ面を備えており、ブロック11を流路孔11bが繋がるように2つ並べた場合に、ブロック接続突起11aのテーパ面は他方のブロック接続突起11aのテーパ面とで山形を形成する。なお、図示はしていないが、流路孔11bが設けられている面と対向する面にも、流路孔11bが設けられ、その上端部と下端部にはブロック接続突起11aが設けられている。
また、流路孔11bの設けられる側面と隣接する側面には継手20が設けられている。なお、図1乃至図3に示す継手20は作図上の関係で単純な円筒形状をしている。本明細書に示す継手20は全て同じ形で表しているが、この部分にはカシメ継手やワンタッチ継手等チューブの材質に合わせた継手を設けても良いし、Rcネジなどを設けて継手をねじ込むタイプとするか、フランジを設けて接続するように構成しても良い。
継手ブロック12の備える流路孔12bの上部と下部にはブロック接続突起11aと同様の形状をした継手ブロック接続突起12aが設けられている。
ブロック11及び継手ブロック12は、下側接続部材14の上に並べられて、上側接続部材13を介して締結手段である締結ボルト15で下側接続部材14に締結されることで、一体の流体機器モジュール10となる。
上側接続部材13は、2つのテーパ面で構成されるV溝状の上側押圧面13aが形成されており、締結ボルト15が貫通する孔を備えている。
下側接続部材14は、一枚のプレート状になっており、ブロック11及び継手ブロック12が当接する側に複数の下側押圧面14bが形成されている。この下側押圧面14bは2つのテーパ面でV溝状に構成されており、その頂部には雌ネジ部14aが形成されている。締結ボルト15は、この雌ネジ部14aに締結されることになる。
なお、図4に示す流体機器モジュール10は、2連となっており、第3流体制御弁18及び第3流体制御弁18が取り付けられるブロック11を省略しているが、第1流体制御弁16及び第2流体制御弁17が取り付けられるブロック11と内部の構造は同じである。
流体機器モジュール10の内部に形成される流路は、継手ブロック12に設けられる流路孔12bとブロック11に設けられる流路孔11bが連通し、隣り合うブロック11に設けられる流路孔11b同士が連通して形成される。そして、両端部の継手ブロック12に設けられた継手20を連通している。また、ブロック11の上部には、第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18が取り付けられているので、それぞれ連通している。
図30には、接続部分の構造を示したものであり、図30(a)は、Oリングを用いた軸方向シールの断面を示し、図30(b)は、シール部材を用いた軸方向シールの断面を示し、図30(c)は、Oリングを用いた径方向シールの断面を示し、図30(d)は、環状シールを用いた径方向シールの断面を示している。
図30(a)のOリング74を用いた軸方向シールを行う場合は、ブロック11の側面であって流路孔11bの周囲にOリング溝を形成して、そのOリング溝にOリングを嵌め込み、Oリングを潰すようにしてブロック11同士、あるいはブロック11と継手ブロック12を組み合わせることで、ラジアル方向に働くOリングの弾性力によってシールする方法である。
このシール部材75の材質はゴムであっても良いし、PTFEの要に柔らかい樹脂であっても構わない。一定の押圧力で潰れることによってシールする機能を有する部材であれば良い。
図30(c)のOリング74を用いた径方向シールを行う場合は、一方のブロック11の備える流路孔11bの周囲に円筒状の凸部を形成し、円筒状の凸部の外周部にOリング溝を形成してOリング74を嵌め込み、他方のブロック11の備える流路孔11bの周囲に凸部が嵌合する凹部を形成して、凸部と凹部が組み合わされた際にOリング74が径方向に潰れてシールする。
図30(d)の環状シール76を用いた径方向シールを行う場合は、ブロック11の備える流路孔11bの周囲に環状溝を形成し、環状シール76を嵌め込むことで、環状シール76は径方向に潰れてシールを行うことができる。
まず、ブロック11及び継手ブロック12を接続するにあたり、上部及び下部に設けられたブロック接続突起11a及び継手ブロック接続突起12aが、上側接続部材13が備える上側押圧面13a及び下側接続部材14が備える下側押圧面14bによって押圧されることで、ブロック11及び継手ブロック12にはスラスト方向及びラジアル方向の押圧力が発生する。
これは、ブロック接続突起11a、継手ブロック接続突起12a、上側押圧面13a及び下側押圧面14bに、テーパ面が設けられているためで、締結ボルト15を雌ネジ部14aに締め付けることで発生するスラスト方向の力は、テーパ面によってスラスト方向及びラジアル方向に分解される。
ブロック11及び継手ブロック12を上側接続部材13及び下側接続部材14で組みつける場合に発生するスラスト方向の力とラジアル方向の力は、ブロック接続突起11a、継手ブロック接続突起12a、上側押圧面13a及び下側押圧面14bに備えられるテーパ面の角度を変更することで、調整することが可能である。また、この組み付ける際に発生するラジアル方向の力は、ブロック11同士及びブロック11と継手ブロック12を密着する方向に移動させる力となるガイド機能を果たすので、組み付けを容易にする効果もある。このように、径方向シールと軸方向シールの何れのシール手段も採用が可能であるので、設計自由度が広がる。
図5に、第1実施例の流体機器モジュールにおいて、多数のブロックを平面上に配列した例の斜視図を示す。
図5に示す流体機器モジュール10は、ブロック11を3×3の9個並べ、それぞれに第1流体制御弁16を備えた状態に構成されている。そして、任意の場所に継手ブロック12の取付が可能である。ただし、図4に示す流体機器モジュール10は、取付可能な部分全てに機器と継手ブロック12を組みつけた状態であり、実際に使用する流体回路がこのような形態になるとは考えにくい。そこで、図6に3×3でブロック11を並べた状態での流体機器モジュール10の断面図を示す。
継手ブロック12、上側接続部材13、及び下側接続部材14は、それぞれ図4に示した形状と同等である。ブロック11についてもほぼ同じであるが、内部に形成される流路がそれぞれ異なる。また、上面に機器取付面を備えず、内部に流路のみが形成されている流路ブロック77や、上面に機器取付面を備えず、内部に逆止弁71を備える逆止弁ブロック73、図示しない圧力センサを取り付ける、センサブロック72等も備えられているが、基本的には図1に示したブロック11の外観とほぼ同じ形状をしており、ブロック接続突起11aを備えている。
しかし、基本的なユニットは、ブロック11、継手ブロック12、逆止弁ブロック73、流路ブロック77、及び上側接続部材13、下側接続部材14等の限られたパーツによって構成されているので、図6のような複雑な流体回路を実現する場合であっても、在庫としてストックされるこれらのパーツに流路の孔等を追加工するだけで良く、短期間で複雑な流体回路を備えた流体機器モジュール10の制作が可能となる。
なお、第1実施例の下側接続部材14はプレート状であるため、取り付けるブロック11の数や配列位置によって複数のパターンを用意する必要はある。
これは、ブロック11及び継手ブロック12は、上側接続部材13の上面から差し込まれる締結ボルト15を下側接続部材14に設けられた雌ネジ部14aに締結することで、ブロック11同士、及びブロック11と継手ブロック12を接合しているためである。
このような構造を採っているため、同一方向からのアクセスで接合、解体作業ができる。このように、同一方向からのアクセスでメンテナンスができることは、確保しなければならないメンテナンススペースを小さくするとともに、メンテナンスの時間を短縮することに繋がる。
(第2実施例)
図7に、第2実施例の流体機器モジュールの斜視図を示す。また、図8に、第2実施例の流体機器モジュールの分解斜視図を、図9に、図8の分解斜視図をさらに分解した斜視図を示す。
第2実施例の流体機器モジュール10は、第1実施例の流体機器モジュール10と基本的な構成は類似している。したがって、異なる部分を中心に説明を行う。なお、同じ構成の部分には同じ符号を付している。
流体機器モジュール10は、3つのブロック21を組み合わせた形で構成されるマニホールドブロックである。
上面に第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18を取り付ける機器取付面を備えるブロック21は、側面に流路孔21bを備え、流路孔21bの上部と下部にブロック接続突起21aを備えている。ブロック接続突起21aには、テーパ面を備えている。
また、隣接する側面には継手20が設けられる他に、ブロック台形突起21cが備えられている。このブロック台形突起21cの上部と下部には、ブロック接続突起21aと同じ角度のテーパ面が設けられている。また、ブロック台形突起21cは継手20の備えられている側面と対向する側面にも設けられている。
継手ブロック22の備える継手20の上部と下部にはブロック接続突起21aと同様の形状をした継手ブロック接続突起22aが設けられている。
そして、ブロック21に設けられているブロック台形突起21cと対称になるように継手ブロック台形突起22cが設けられている。
上側接続部材23はコの字型になっており、図示しない2つのテーパ面でV溝状に構成される上側押圧面23aが設けられる他に、ブロック台形突起21c及び継手ブロック台形突起22cを押さえるように構成された上側押圧アーム23bを2つ備えている。
下側接続部材24は、一枚のプレート状になっており、ブロック21及び継手ブロック22が当接する側に複数の下側押圧面24bが形成されている。下側押圧面24bは2つのテーパ面でV溝状に構成されており、その頂部には、雌ネジ部24aが構成されている。締結ボルト15は、この雌ネジ部24aに締結されることになる。
このような、ブロック21、継手ブロック22、上側接続部材23、及び下側接続部材24は、第1実施例と同様に組み付けられ流体機器モジュール10を構成するが、ブロック21にブロック台形突起21c、継手ブロック22に継手ブロック台形突起22c、上側接続部材23に上側押圧アーム23b、下側接続部材24に下側押圧アーム24cがそれぞれ設けられているので、ブロック21及び継手ブロック22の側面に設けられたブロック台形突起21c及び継手ブロック台形突起22cが押さえられ、ブロック21の外周全体に締結ボルト15での締結力が及びやすくなる。
ブロック21及び継手ブロック22が、剛性の低い樹脂のような材質でできている場合であって、流体機器モジュール10内を流れる流体を高い圧力で使用したい場合、第1実施例で示すようにブロック11同士又はブロック11と継手ブロック12の上部及び下部だけで押さえる場合には、流路孔11bの高さとなる中央部で膨らむ方向に力が働き変形する可能性がある。
第1実施例と比較して、第2実施例の構成の場合は、形状が複雑になるためにコストがかかることになるが、より漏れが発生する虞を防ぐ効果があるため、そのようなニーズに合わせて対応可能である。
特に半導体製造装置のように、流体に腐食性を有する薬液や、人体に有害な液体等を使う場合は、漏れを防ぐことで設備稼働時の信頼性を高め、薬液が高価なものである場合には、漏れを防ぐことでランニングコストを抑えることが可能となるので、少々イニシャルコストが上がったとしてもメリットがある。
(第3実施例)
図10に、第3実施例の流体機器モジュールの斜視図を示す。また、図11にその分解斜視図を、図12に一部分だけ取り外している様子を示す斜視図を示す。
第3実施例の流体機器モジュール10は、基本的な構成は第1実施例の流体機器モジュール10と同じである。同じ番号を付した部品は、同じ機能を示すものとする。
第3実施例が第1実施例と異なる点は、下側接続部材14が、下側接続部材25と下部プレート26に分離している点である。下側接続部材25は、上側接続部材13に対応して1カ所ずつ用意され、ブロック11に第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18を機器取付ボルト19で固定するために雌ネジ部を形成した下部プレート26をブロック11の下部に用意している。
このように、下側接続部材25を個々に設けることで、図12に示すように、部分的にブロック11を取り外すことが可能となる。
つまり、第2流体制御弁17の取り付けられたブロック11は、第1実施例の流体機器モジュール10では、ブロック11の間に設けられるシール材の関係で、端から順に、例えば継手ブロック12を固定する上側接続部材13の締結ボルト15を緩め、第1流体制御弁16の取り付けられたブロック11を固定する上側接続部材13の締結ボルト15を緩め、場合によっては、第3流体制御弁18の取り付けられるブロック11を固定する上側接続部材13の締結ボルト15を緩めてから、継手ブロック12と第1流体制御弁16の取り付けられたブロック11を外し、その後、第2流体制御弁17の取り付けられたブロック11を外す運びとなる。
なお、第3実施例の流体機器モジュール10の方式であれば、第1実施例の図5に示すような平面的にブロック11を複数並べるような流体機器モジュール10を構成する場合にも、メンテナンスが容易となるためメリットが高い。
(第4実施例)
図13に、第4実施例の流体機器モジュールの斜視図を示す。また、図14にその分解斜視図を示す。
第4実施例の流体機器モジュール10は、第3実施例の流体機器モジュール10を、例えばDINレール等のレール27に取付可能にしたものである。
レール27はコの字状の部材の縁にリップが取り付けられたものであり、センサーのコントローラなどを取り付けるのに使われるものと同じタイプのものである。
図14に示すように、レール27には、取付部材28が取り付けられ、取付ネジ29が取付部材28に備える貫通孔28bを介して下側接続部材25に締め付け可能なように、下側接続部材25には雌ネジ部25bが設けられている。
レール27に取り付けられる取付部材28は、固定ネジ28aによってレール27のリップを挟んで固定可能であり、固定ネジ28aを緩めた状態では、レール27上をスライド可能となる。
第3実施例の流体機器モジュール10をレール27に取り付け可能にした第4実施例の流体機器モジュール10は、設備等に設置する際にレール27によって壁面取り付け等が容易になるというメリットがある。
図13及び図14では図示していないが、レール27には底部に長孔が設けてあるタイプなども用いることが可能であるし、長孔が無いものでも、穴を開けてボルトで留めることが可能であるので、レール27を壁面に取り付けた後、取付部材28を下側接続部材25に取り付けて、レール27に固定することが可能である。
このようなレール27は市販されているので、下側接続部材25に雌ネジ部25bを設けておくだけで、施工性が上がるというメリットがある。
ブロック11に第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18を取り付けるような方式にすることで、継手や配管を排除し小型化を実現可能とした流体機器モジュール10であるが、このように小型化された結果、できる限り他の設備に近い場所に流体機器モジュール10を設置できれば、更に利便性が高くなる。
第4実施例のようにレール27に取り付け可能とすることで、壁面や天井面などに取り付けが容易になるので、できる限り他の設備に近い場所に流体機器モジュール10を設置したいという使用者のニーズに応えることができる。
また、第4実施例の流体機器モジュール10は、固定ネジ28aを緩めることで、流体機器モジュール10が脱落しない状態でレール27方向に自由度を持たせることが可能となるので、作業時に流体機器モジュール10を配管から取り外して作業する必要がなくなり、壁面や天井面等に取り付けたままの作業がし易いというメリットがある。
(第5実施例)
図15に、第5実施例の流体機器モジュールの斜視図を示す。また、図16にその分解斜視図を示す。
第5実施例の流体機器モジュール10は、第3実施例の流体機器モジュール10と類似しているが、ブロック11に対応するブロック31の形状等が異なる。なお、同じ記号を付したものは同じ機能を示すものとする。
流体機器モジュール10は、3つのブロック31を組み合わせた形で構成されるマニホールドブロックである。上面に第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18を取り付ける機器取付面を備えるブロック31は、ブロック接続突起31aがブロック31のボディを一部へこませた状態で設けられている点で、第3実施例のブロック11と異なる。
そして、組み付けの手順は、図16に示すように3つのブロック31及び2つの継手ブロック32を並べ、上側接続部材33及び下側接続部材34を、ブロック接続突起31aと継手ブロック接続突起32a、及びブロック接続突起31a同士を押圧するようにセットし、下側接続部材34の下側に下部プレート35を、上側接続部材33の上側から第1流体制御弁16及び第3流体制御弁18を配置し、機器取付ボルト19及び締結ボルト15で締結することで固定する。
したがって、上側接続部材33及び下側接続部材34は、継手ブロック32とブロック31を留める端部では、締結ボルト15と機器取付ボルト19が貫通し、ブロック31とブロック31を接合する部分では、機器取付ボルト19が貫通することとなる。
このような、ブロック31、継手ブロック32、上側接続部材33、下側接続部材34、及び下部プレート35と、第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18によって、第5実施例の流体機器モジュール10は構成されるが、前述した通り、上側接続部材33は、ブロック31及び継手ブロック32と第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18に挟まれ、下側接続部材34は下部プレート35とブロック31及び継手ブロック32と挟まれるように取り付けられるため、第1実施例乃至第4実施例の流体機器モジュール10と比べて、第5実施例の流体機器モジュール10はその幅が短くなる。
これは、上側接続部材33及び下側接続部材34を挟み込んで固定する方式を採用したため、例えば第1流体制御弁16の隣に上側接続部材33を挟んで第2流体制御弁17を並べる必要がなくなり、その分だけ小型化が可能となったためである。
この構成では、とくに直列にブロック31を並べてマニホールド化する際には有効な手段となる。
なお、第5実施例の形態を更に変化させ、例えば下側接続部材34にねじ穴を設けることで、下部プレート35を使用せずに構成することも可能である。この場合は、機器取付ボルト19を、第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18を通して、上側接続部材33及びブロック31を貫通し、ねじ穴を設けた下側接続部材34に締結することで、流体機器モジュール10として構成される。こうすれば下部プレート35を減らすことができ、コスト削減に繋がる。
(第6実施例)
図17に、第6実施例の流体機器モジュールの斜視図を示す。
第6実施例の流体機器モジュール10は、第5実施例の流体機器モジュール10の考え方を拡張して、図5に示したような多列配置可能なように構成したものである。
流体制御弁16a乃至流体制御弁18cは、説明の都合上便宜的に符号を付しているが、同じものを3×3の9個並べても構わないし、異なる複数の流体制御弁を配置しても構わない。また、必要であれば更に列を増やすことも可能である。
図18に、第6実施例の流体機器モジュールの斜視図を示す。図18は図17の一部を抜き出したもので、説明のために3つのブロックを取り出して説明している。そして、図19は第6実施例の流体機器モジュールの分解斜視図を、図20は図19の分解斜視図を更に分解した斜視図を示す。
つまり、第5実施例の流体機器モジュール10は、ブロック31及び継手ブロック32に、上側接続部材33及び下側接続部材34を組み合わせ、上側接続部材33の上部から第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18を組み付けて、機器取付ボルト19で下部プレート35に設けられる雌ネジ孔に締結することで固定しているが、第6実施例の流体機器モジュール10についても、流体制御弁16b、流体制御弁17b、及び流体制御弁17cで、上側接続部材38を挟んで、継手ブロック37と下側接続部材39を組み合わせ、一番下に設ける下部プレート35の設けられた雌ネジ孔に、機器取付ボルト19で締結する構成となっている。
第6実施例のブロック36には、他の実施例と同様にブロック接続突起36aが上端部と下端部に備えられている。このブロック接続突起36aは8箇所に備えられ、ブロック36の4面に他のブロック36又は継手ブロック37を接続可能である。
ブロック36の上面には機器取付面が形成され、上側接続部材38及び下側接続部材39がはまるように四隅に切り欠きが設けられている。また、図では確認しづらいが、ブロック36の四隅には機器取付ボルト19を通すための貫通孔が設けられている。
継手ブロック37についても、他の実施例と同様の構成となっているが、両端は上側接続部材38及び下側接続部材39が取り付けられるように切り欠きがあるので、側面から見ると十字型となっている。この切り欠きがしてある部分に、締結ボルト15を通すための貫通孔が設けられている。
第6実施例の流体機器モジュール10は、第5実施例の流体機器モジュール10と同様、ブロック間の距離を短縮できるというメリットがある。これは、第5実施例の継手20の基本構造と類似の構成を備えているため、機器取付ボルト19によって、継手ブロック37、上側接続部材38、及び下側接続部材39を貫通し、下部プレート35に締結しているためである。
したがって、流体機器モジュール10の小型化が可能となり、第1実施例の図5に示す多列の流体機器モジュール10と同等の作用効果を得ながら、より省スペースに構成することが可能になる。
なお、第1実施例同様に、ブロック36には図示しない圧力計や逆止弁等が取り付け可能であり、大きな機器の取り付けが可能な場合には、ブロック36の二つ分のスペース、又は四つ分のスペースを使ったブロックを制作して、その周囲にブロック36及び継手ブロック37を取り付ける構成でも良い。
(第7実施例)
図21に、第7実施例の流体機器モジュールの斜視図を示す。また、図22に、第7実施例の流体機器モジュールの分解斜視図を、図23に、図22の分解斜視図を更に分解した斜視図を示す。
第7実施例の流体機器モジュール10は、第1実施例乃至第5実施例の流体機器モジュール10とは、その接続構造において異なる。なお、同じ符号が付してある部分は同じ機能を示すものとする。
上面に第1流体制御弁16乃至第3流体制御弁18を取り付ける機器取付面を備えるブロック41は、側面に設けた流路孔41bの周囲に円錐状のブロック接続突起41aが設けられている。このブロック接続突起41aは外側に向けて面積が広がるように円錐状に形成されていれば良く、例えばブロック41の側面にねじ込むようにして、別の部材によって設けられても良い。
図21乃至図23には図示されていないが、ブロック接続突起41a又は継手パーツ接続突起42aの端面には、シールを行うための例えば図30(a)に示されるようなOリング溝とOリング74が設けられている。図30(b)に示されるシール部材75の様なシール手段であっても良い。なお、この構造では、径方向シールを設けることはあまりメリットが大きくないが、ブロック接続突起41a及び継手パーツ接続突起42aの外径を大きくすれば、図30(c)、図30(d)のような径方向シール手段を設けても良い。
下側接続部材44は、ブロック41の備えるブロック接続突起41aと、継手パーツ42の備える継手パーツ接続突起42aを押圧可能に、算盤の珠を半割にした状態の下側押圧面44bが形成されている。そして、雌ネジ部44aがその両脇に形成されている。
上側接続部材43は、ブロック41の備えるブロック接続突起41aと、継手パーツ42の備える継手パーツ接続突起42aを押圧可能に、算盤の珠を半割にした状態の図示しない上側押圧面43bが形成されている。この上側押圧面43bは下側押圧面44bとほぼ同じ形状をしている。
なお、図21に示すように、上側接続部材43と下側接続部材44は締結ボルト15に締め付けられた状態で、上側接続部材43と下側接続部材44の合わせ面の部分で若干の隙間ができるように設計され、ブロック41と継手パーツ42の接合時にラジアル方向とスラスト方向の力が確実に発生するようになっている。もちろん、規定のトルクで締めた状態で、上側接続部材43と下側接続部材44の当接面の隙間が無くなるように設計されても良い。
第7実施例の流体機器モジュール10は、流体機器モジュール10内に形成される流路にブロック接続突起41a及び継手パーツ接続突起42aの距離が近くかつ均等に力が発生するように構成されることで、ブロック41に備える流路孔41bと継手パーツ42に備える図示しない流路孔42bの接続部からの漏れを防止できるというメリットがある。
このように、ブロック接続突起41a及び継手パーツ接続突起42aを円錐形状に形成し、上側接続部材43の上側押圧面43a及び下側接続部材44の下側押圧面44bを、ブロック接続突起41a及び継手パーツ接続突起42aが接合した状態で押圧可能に構成することで、中心にある流路から押圧面までの距離がほぼ一定となり、その結果、押圧力が均等に接合面に発生するので、均等なシール力が確保できる。
半導体製造ラインのように人体に有害な流体や、単価の高い流体を用いる場合には、液体の漏れは極力避ける必要があり、特に流路内に流体を高い圧力で搬送する場合は、漏れが発生する虞が高くなるので、均等なシール力が確保できるメリットが高い。
なお、第7実施例の流体機器モジュール10の方式であれば、第1実施例の図5に示すような平面的にブロック11を複数並べるような流体機器モジュール10を構成する場合にも、メンテナンスが容易となるためメリットが高い。
(第8実施例)
図24は、第8実施例の流体機器モジュールの斜視図を示し、図25は、第8実施例の流体機器モジュールの分解斜視図を示している。
第8実施例の流体機器モジュール10の構成は、第3実施例の流体機器モジュール10の構成とほぼ同じである。したがって、ブロック51はブロック11に対応し、継手ブロック52は継手ブロック12に対応し、上側接続部材53は上側接続部材13に対応し、下側接続部材54は下側接続部材14に対応している。
ただし、図25に示すように、ブロック51及び継手ブロック52には、ブロック接続突起51a及び継手ブロック接続突起52aの備えるテーパ面にそれぞれ2つずつボルト孔崖制されており、該ボルト孔の中には、補強カラー55が挿入される。
この補強カラー55は、ブロック51及び継手ブロック52に備えられるボルト孔よりも若干短い長さで、該ボルト孔に隙間無く嵌る寸法で作られている。
そして、ブロック51及び継手ブロック52に設けられるボルト孔の寸法も、締結ボルト15に対しては補強カラー55が嵌って締結ボルト15が貫通できる程度に大きく作られている。
なお、第3実施例の上側接続部材13と異なり、上側接続部材53には締結ボルト15が貫通するボルト孔が2カ所ではなく4カ所設けられている。下側接続部材54もそれに対応して、雌ネジ部が4カ所設けられている。これらは、ブロック51及び継手ブロック52に設けられるボルト孔に対応する位置に設けられている。
ブロック51及び継手ブロック52のボルト孔に挿入される補強カラー55は、ブロック51及び継手ブロック52の変形を防止する役割を果たす。
ブロック51及び継手ブロック52は、上側接続部材53及び下側接続部材54にブロック接続突起51a及び継手ブロック接続突起52aを上下から押さえられて組み付けられる。したがって、ブロック51及び継手ブロック52が比較的剛性の低い樹脂のような材料を用いて作られている場合、ブロック51同士又はブロック51と継手ブロック52の間に設けられるOリング74又はシール部材75等の軸方向シール部材によって、ブロック51同士又はブロック51と継手ブロック52の接合面から引き離そうとする力が働く。
また、流体機器モジュール10の中に形成される流路を流れる流体の温度変化がある場合にはクリープ作用によって、さらに接合面から引き離そうとする方向に変形してしまう虞がある。
このような変形が起こると、Oリング74又はシール部材75の様な軸方向シール部材は、流路を中心としては位置されるので結果的に流路部分のシール性が最も弱くなることとなる。
これを防ぐためには、第2実施例や第7実施例に示したように、外周全体を押圧する手法の方がより確実であるが、加工コストがかかるという問題もある。
このような効果は、ブロック51又は継手ブロック52に設けられる流路が上側接続部材53と下側接続部材54の中間辺りに形成されていない場合にも有効である。
このようにブロック51及び継手ブロック52に補強カラー55を挿入することは、比較的加工が容易に済むこともあって安価に実施が可能である。
なお、第8実施例の流体機器モジュール10は、図5に示したように平面上にブロック11を配置して複雑な流路を形成する流体機器モジュール10にも対応することができる。
また、第8実施例に示す補強カラー55を第5実施例のブロック31に挿入できるように構成しても、同様の効果が得られる。
(第9実施例)
図26は、第9実施例の流体機器モジュールの斜視図を示している。また、図27は第9実施例の流体機器モジュールの分解斜視図を示している。
第9実施例の流体機器モジュール10は、第3実施例の流体機器モジュール10とほぼ構成は同じであるが、上側接続部材13及び下側接続部材14の代わりに締結アタッチメント60を使用している点で異なる。なお、同じ記号が付してあるものに関しては、同じ機能を示すものとする。
締結アタッチメント60は、上側接続部材13に対応する上側接続部材61と、下側接続部材14に対応する下側接続部材62を備えており、上側接続部材61の上側にバネ64を挟んで受圧プレート63が配置されている。そして、受圧プレート63の上部には、連結プレート65が配置されており、連結プレート65には、貫通する2本の連結ロッド66が備えられている。この連結ロッド66は、受圧プレート63、上側接続部材61を貫通して、下側接続部材62に接続されている。連結プレート65には、レバー67がヒンジによって回動可能に取り付けられている。
これは、連結プレート65にヒンジによって回動可能に取り付けられたレバー67の一端が、テコの原理により寝た状態から立った状態になると受圧プレート63を押すこととなり、受圧プレート63の下部に備えるバネ64が上側接続部材61を押圧する。一方、連結プレート65を貫通する連結ロッド66は、下側接続部材62に連結されており、連結ロッド66は連結プレート65側にストッパーを持つ構造となっているので、上側接続部材61と下側接続部材62が近づくという作用によって実現されるものである。
締結アタッチメント60はL型レバー68をレバー67の代わりに備えることで、レバーが寝た状態でブロック11同士及びブロック11と継手ブロック12を接合し、立った状態で解体できる。
このように締結アタッチメント60にL型レバー68を採用することで、流体機器モジュール10に物があたるなど、間違って流体機器モジュール10を解体してしまうようなことが無くなる効果がある。
流体機器モジュール10の接合を締結アタッチメント60によって行っているため、第3実施例と同等の効果がある他、接合、及び解体を締結アタッチメント60のレバー67又はL型レバー68を手動で直接操作することで行うことができ、ネジを操作する工具を用いる必要がなくなるので、施工性が高くなる。
半導体製造工程は設備の縮小化が進んでいるので、作業スペースが狭いことが多い。したがって施工性及び作業性が向上することで、メンテナンス時に要する時間の短縮が可能となるというメリットがある。
例えば、第1実施例乃至第9実施例に記載した、上側接続部材に形成される上側押圧面、下側接続部材に形成される下側押圧面、ブロックに形成されるブロック接続突起、継手ブロックに形成される継手ブロック接続突起は、何れもテーパ面として表しているが、上側接続部材に形成される上側押圧面、下側接続部材に形成される下側押圧面、又はブロックに形成されるブロック接続突起、継手ブロックに形成される継手ブロック接続突起の何れか一方はテーパ面でなくても成り立つ。つまり、一方が他方をガイドする機能をテーパ面で実現しているため、片側が単純な突起であり、片側がテーパ面であっても、同様の働きをすると考えられる。もちろん、それぞれを構成する材質の表面の硬度や、摺動抵抗によっても考慮して、スラスト方向の力がラジアル方向とスラスト方向の両方の力に分解されるような形で実現できればよい。
11 ブロック
11a ブロック接続突起
11b 流路孔
12 継手ブロック
12a 継手ブロック接続突起
12b 流路孔
13 上側接続部材
13a 上側押圧面
14 下側接続部材
14a 雌ネジ部
14b 下側押圧面
15 締結ボルト
16 第1流体制御弁
17 第2流体制御弁
18 第3流体制御弁
19 機器取付ボルト
20 継手
Claims (10)
- 上面に第1流体制御機器を取り付ける機器取付面を備え、第1側面に第1流路孔を備え、前記第1流路孔の上部と下部に接続突起が形成された第1ブロックと、
上面に第2流体制御機器を取り付ける機器取付面を備え、第1側面に第2流路孔を備え、前記第2流路孔の上部と下部に接続突起が形成された第2ブロックと、
前記第1ブロックの上部に備えられた接続突起及び前記第2ブロックの上部に備えられた接続突起の両側に当接する上側押圧面を備える上側接続部材と、
前記第1ブロックの下部に備えられた接続突起及び前記第2ブロックの下部に備えられた接続突起の両側に当接する下側押圧面を備える下側接続部材と、
を備え、
前記第1ブロックの接続突起及び前記第2ブロックの接続突起、又は前記上側押圧面及び前記下側押圧面の少なくともどちらか一方にテーパ面が形成され、
締結手段によって前記上側接続部材と前記下側接続部材とが近接方向に移動されることで、前記第1流路孔と前記第2流路孔とが連通するよう前記第1ブロックと前記第2ブロックが接合されることを特徴とする流体機器モジュール。 - 請求項1に記載された流体機器モジュールにおいて、
第1側面に第3流路孔を備え、前記第3流路孔の上部と下部に接続突起が形成され、第2側面に継手部が形成された、継手ブロックを備え、
前記第1ブロックは、第2側面に第4流路孔を備え、前記第4流路孔の上部と下部に接続突起が形成され、
前記第1ブロックの接続突起及び前記継手ブロックの接続突起、又は前記上側押圧面及び前記下側押圧面の少なくともどちらか一方にテーパ面が形成され、
前記締結手段によって前記上側接続部材と前記下側接続部材とが近接方向に移動されることで、前記第3流路と前記第4流路とが連通するよう、前記第1ブロックと前記継手ブロックが接合されることを特徴とする流体機器モジュール。 - 請求項1又は請求項2に記載される流体機器モジュールにおいて、
前記第1ブロック及び前記第2ブロックを貫通する補強カラーを備え、
前記補強カラーが前記第1ブロック及び前記第2ブロックの材質よりも強度が高く、
前記締結手段が前記補強カラーを貫通して配置されることを特徴とする流体機器モジュール。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載される流体機器モジュールにおいて、
前記第1ブロックに設けられる第1流体制御機器、又は前記第2ブロックに設けられる第2流体制御機器の少なくともどちらか一方が、ブロック内部に設けられることを特徴とする流体機器モジュール。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載される流体機器モジュールにおいて、
前記第1ブロック及び前記第2ブロックの上面に備える機器取り付け面に取り付けられる第1流体制御機器及び第2流体制御機器を取り付ける取り付けネジを、前記締結部材が兼ねていることを特徴とする流体機器モジュール。 - 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載される流体機器モジュールにおいて、
前記下側接続部材が、一体的なプレートで構成されていることを特徴とする流体機器モジュール。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載される流体機器モジュールにおいて、
前記締結手段は、
前記上側接続部材と、
前記上側接続部材の前記上側押圧面が前記下側押圧面と対向するように配置された前記下側接続部材と、
前記上側接続部材の上部に弾性部材を挟んで配置される受圧プレートと、
前記受圧部レートの上部に配置される連結プレートと、
前記連結プレート、前記受圧プレート、及び前記上側接続部材を貫通して前記下側接続部材に連結される連結ロッドと、
前記連結プレートに回動可能に保持され、動作させることで前記受圧プレートを押圧するレバーと、
が設けられた締付アタッチメントであり、
前記締結アタッチメントを操作することで、前記第1ブロックと前記第2ブロックを接合及び解体が可能なことを特徴とする流体機器モジュール。 - 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載される流体機器モジュールにおいて、
前記第1ブロックの第1側面に、内部に前記第1流路孔を有する円錐状に形成された前記接続突起が備えられ、
前記第2ブロックの第1側面に、内部に前記第2流路孔を有する円錐状に形成された前記接続突起が備えられ、
前記第1ブロックの接続突起と前記第2ブロックの接続突起が、前記上側接続部材と前記下側接続部材とで挟まれた状態で、前記締結手段によって締結されることで、前記第1ブロックの接続突起と前記第2ブロックの接続突起が、前記上側押圧面及び前記下側押圧面によって押圧され、前記第1流路孔と前記第2流路孔とが連通することを特徴とする流体機器モジュール。 - 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載される流体機器モジュールにおいて、
上面に第3流体制御機器を取り付ける機器取付面を備え、
第1側面に第5流路孔を備え、前記第5流路孔の上部と下部に接続突起が形成された第3ブロックと、
前記第1ブロックは、
第1側面と隣り合う第3側面に第6流路孔を備え、
前記第6流路孔の上部と下部に接続突起が形成され、
前記第1ブロックの接続突起及び前記第3ブロックの接続突起、又は前記上側押圧面及び前記下側押圧面の少なくともどちらか一方にテーパ面が形成され、
前記締結手段によって前記上側接続部材と前記下側接続部材とが近接方向に移動されることで、前記第5流路と前記第6流路とが連通するよう、前記第1ブロックと前記第3ブロックが接合されることを特徴とする流体機器モジュール。 - 第1側面に第1流路孔を備え、前記第1流路孔の上部と下部に接続突起を備えた第1流体機器と、
第1側面に第2流路孔を備え、前記第2流路孔の上部と下部に接続突起を備えた第2流体機器と、
前記第1流体機器の上部に備えられた接続突起及び前記第2流体機器の上部に備えられた接続突起の両方に当接する上側押圧面を備える上側接続部材と、
前記第1流体機器の下部に備えられた接続突起及び前記第2流体機器の下部に備えられた接続突起の両方に当接する下側押圧面を備える下側接続部材と、
を備え、
前記第1流体機器の接続突起及び前記第2流体機器の接続突起、又は前記上側押圧面及び前記下側押圧面の少なくともどちらか一方にテーパ面が形成され、
締結手段によって前記上側接続部材と前記下側接続部材とが近接方向に移動されることで、前記第1流路孔と前記第2流路孔とが連通するよう前記第1流体機器と前記第2流体機器が接合されることを特徴とする流体機器モジュール接続構造。
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