JP2008106811A - 流体制御ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】流路内に滞留部を作り難いコンパクトな流体制御ユニットを提供すること。
【解決手段】流体を切り替えて出力する流体制御ユニットにおいて、流路を形成されたマニホールドブロック５０と、マニホールドブロック５０の第１側面に取り付けられ、第１流体を制御する第１バルブ１０と、マニホールドブロック５０の第１側面と対向する第２側面に取り付けられ、流体の制御を行う第２バルブ２０と、マニホールドブロック５０の第２側面に取り付けられ、第２流体を制御する第３バルブ３０とを有し、マニホールドブロック５０に、第１弁座６２の開口部と第２弁座６５の開口部とを連通させる第１流路６０，６１と、第１流路６０，６１から分岐して流体を出力する第２流路６４と、第３弁座６８の開口部を、第２弁座６５の外側に連通させる第３流路６６，６７と、を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体を切り替えて出力する流体制御ユニットに関する。

例えば、液晶や半導体の製造工程では、種々の液を流体制御弁によって制御している。それらの液の中には固まりやすい液がある。液が流路内で固まると、流体制御弁等の機器が傷ついたり、液の塊がパーティクルとなって二次側へ流出したり、流路が詰まる等の不具合が生じる。

具体的には、例えば、液晶ディスプレイに使用するカラーフィルタを製造する場合、流体制御弁は、透明基板に塗布するインクの流量を制御する。インクは、固まりやすい液であることが一般に知られている。インクが流体制御弁の流路内で固まると、透明基板にインクを所定量塗布できなかったり、インクの塊が透明基板に吐出される等して、カラーフィルタの性能に支障を来す恐れがある。カラーフィルタは液晶ディスプレイの色付けを決定する上で重要であるため、流体制御弁の流量制御精度を向上させることが強く望まれている。そこで、従来より、流体制御弁内の流路を洗浄することが行われている。

従来の流体制御弁の一例を図１４に示す。
図１４に示す流量制御弁は、特許文献１に記載する混合弁１００である。混合弁１００は、第１バルブ１０１と第２バルブ１０２と第３バルブ１０３と第４バルブ１０４とがマニホールドブロック１０５の図中上側面に横一列に並べて取り付けられている。マニホールドブロック１０５には、主流路１０６が、図中左右側面に開口するように形成されている。主流路１０６には、第１〜第４バルブ１０１，１０２，１０３，１０４の弁体１２１，１２２，１２３，１２４が当接又は離間する第１弁座１０７，第２弁座１０８，第３弁座１０９，第４弁座１１０が設けられている。そして、マニホールドブロック１０５は、第２〜第４弁座１０８，１０９，１１０に連通する副流路１１１，１１２，１１３が図中下面に開口するように形成されている。

このような構成を有する混合弁１００は、例えば、主流路１０６の上流側に第１流体ｆ１が供給され、副流路１１２に第２流体ｆ２が供給され、副流路１１３に第３流体ｆ３が供給され、副流路１１１に洗浄液ｇが供給される。第２バルブ１０２を弁閉にした状態で、第１，第３，第４バルブ１０１，１０３，１０４の弁開閉状態を切り替えれば、第１〜第３流体ｆ１，ｆ２，ｆ３を単独で、或いは、混合して二次側に出力することができる。そして、第１〜第４バルブ１０１，１０２，１０３，１０４を弁閉状態にした後に第２バルブ１０２を弁開状態にすると、洗浄液ｇが主流路１０６を流れて下流側へ排出される。よって、混合弁１００は、主流路１０６内を洗浄して、第１〜第３流体ｆ１，ｆ２，ｆ３が主流路１０６内で固まることを防止できる。

特開２００５−２０７４９６号公報

しかしながら、従来の混合弁１００は、洗浄液ｇが第２弁座１２２より上流側に流れないため、図中ドット部に示すように、第１弁座１２１と第２弁座１２２との間の主流路１０６内壁に第１流体ｆ１が滞留する恐れがあった。そして、第１流体ｆ１が固まりやすい液である場合には、主流路１０６の内壁に付着したまま固まる恐れがあった。

仮に、混合弁１００について、第１流体ｆ１を副流路１１３に供給し、洗浄液ｇを主流路１０６の上流側から供給するようにし、主流路１０６全体を洗浄できるようにしたとしても、第１〜第４バルブ１０１，１０２，１０３，１０４をマニホールドブロック１０５の図中上側面に横一列に配設しているため、装置サイズが大きくなるという問題が残る。近年、液晶や半導体の製造装置は、液質変化の防止等のために装置サイズのコンパクト化が進められ、それに伴って流体制御弁のコンパクト化に対する要請も高くなっている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、流路内に滞留部を作り難いコンパクトな流体制御ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の流体制御ユニットは以下の構成を有する。
（１）流体を切り替えて出力する流体制御ユニットにおいて、流路を形成されたマニホールドブロックと、前記マニホールドブロックの第１側面に取り付けられ、第１流体を制御する第１バルブと、前記マニホールドブロックの前記第１側面と対向する第２側面に取り付けられ、流体の制御を行う第２バルブと、前記マニホールドブロックの前記第１側面又は前記第２側面に取り付けられ、第２流体を制御する第３バルブとを有し、前記マニホールドブロックは、前記第１バルブの弁体によって開閉される第１弁座の開口部と前記第２バルブの弁体によって開閉される第２弁座の開口部とを連通させる第１流路と、前記第１流路から分岐して流体を出力する第２流路と、前記第３バルブの弁体によって開閉される第３弁座の開口部を、前記第２弁座の外側に連通させる第３流路と、を形成されている。

（２）流体を切り替えて出力する流体制御ユニットにおいて、流路を形成されたマニホールドブロックと、前記マニホールドブロックの第１側面に取り付けられ、第１流体を制御する第１バルブと、前記マニホールドブロックの前記第１側面と対向する第２側面に取り付けられ、流体の制御を行う第２バルブと、前記第２側面に前記第２バルブと隣接して取り付けられ、第２流体を制御する第３バルブと、前記第１側面に前記第１バルブと隣接して取り付けられ、第３流体を制御する第４バルブと、を有し、前記マニホールドブロックは、前記第１バルブの弁体によって開閉される第１弁座の開口部と前記第２バルブの弁体によって開閉される第２弁座の開口部とを連通させる第１流路と、前記第１流路から分岐して流体を出力する第２流路と、前記第３バルブの弁体によって開閉される第３弁座の開口部と、前記第４バルブの弁体によって開閉される第４弁座の開口部とを、前記第２弁座の外側に連通させる第３流路と、を形成されている。

（３）（１）又は（２）に記載の発明において、前記第１バルブと前記第２バルブとが同軸上に配設されている。

（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の発明において、前記第１流路は、前記第１弁座と同軸上に設けられた弁孔と、前記第２弁座と同軸上に設けられた連通路とを連通させて形成され、前記弁孔の流路有効断面積が前記連通路の流路有効断面積より大きい。

（５）（１）乃至（４）の何れか一つに記載の発明において、前記第１流体を前記第１バルブの弁室に入力する流路が、前記弁室の上部に開口するように、外部装置に取り付けられるものである。

上記（１）に記載の発明は、第１弁座より下流側に設けられた第１流路と第２流路に、第１流体と第２流体とを切り替えて流すため、第１流路内の第１流体が第２流体に置換され易く、第１流路内に滞留部を作りにくい。
また、上記（１）に記載の発明は、第１バルブと第２バルブとをマニホールドブロックに逆向きに取り付けるので、第２バルブのフットスペース分だけマニホールドブロックを小さくすることができる。

特に上記（２）に記載するように、第１流体を、第２流体又は第３流体に置換する場合には、第２流体と第３流体が、第１流体が流れる第１流路で乱流を発生させ、第１流路の内壁に付着する第１流体を巻き込みながら第２流路へと流れて排出される。そのため、第１流路に残存する第１流体を効率よく第２流路へ流し、第１流路に残留する第１流体を第２流体又は第３流体に置換するので、第１流体の滞留部ができない。

また、上記（３）に記載の発明によれば、第１バルブと第２バルブとが同軸上に配設されているので、装置サイズをより一層小さくできる。

また、上記（４）に記載の発明は、第１弁座と同軸上に設けた弁孔と第２弁座と同軸上に設けた連通路とにより第１流路を構成し、弁孔の流路有効断面積を連通路の流路有効断面積より大きくしている。そのため、第２流体（又は第３流体）は、連通路から弁孔に噴出したときに弁孔内に拡散し、その後に第２流路から出力される。このとき、第２流体（又は第３流体）の流体圧によって弁孔の内壁に付着する第１流体は、第２流体（又は第３流体）に巻き込まれて弁孔の内壁から引き剥がされ、第２流路へと流される。よって、上記（４）に記載の発明によれば、第１流体と第２流体（又は第３流体）との置換性を良好にすることができる。

また、上記（５）に記載の発明は、第１流体を第１バルブの弁室に入力する流路が、第１バルブの弁室の上部に開口するように、外部装置に取り付けられるので、第１流体から気泡を除去し、流量制御を精度良く行うことができる。

次に、本発明に係る流体制御ユニットの一実施形態について図面を参照して説明する。
＜全体構成＞
図１は、本発明に係る流体制御ユニット１の正面図であって、要部を断面で示している。
流体制御ユニット１は、例えば、カラーフィルタを製造する液晶製造装置に組み付けられ、固まりやすい液であるインクを透明基板に吐出する量を制御する。流体制御ユニット１は、マニホールドブロック５０に第１バルブ１０と第２バルブ２０と第３バルブ３０と第４バルブ４０とが取り付けられて外観を構成されている。

＜回路構成＞
図２は、流体制御ユニット１の回路構成を示す図である。
流体制御ユニット１は、「第１流体」の一例であるインクが供給される第１ライン２と、「第２流体」の一例である洗浄液が供給される第３ライン４と、「第３流体」の一例であるパージガスが供給される第４ライン５とを備える。第３，第４ライン４，５は、第５ライン６に合流している。第６ライン６は、第３，第４ライン４，５との合流点より下流側に第２ライン３が接続している。第２ライン３は、第１ライン２に接続し、第１，第５ライン２，６を連通させている。

第１ライン２は、第２ライン３との接続点より上流側に第１バルブ１０が配設されている。第３ライン４には第３バルブ３０が配設されている。第４ライン５には第４バルブ４０が配設されている。第２ライン３には、第２バルブ２０が配設されている。

＜マニホールドブロック＞
図３は、図１に示す流体制御ユニットの平面図である。
上記回路は、マニホールドブロック５０によって実現される。マニホールドブロック５０は、対向する側面に第１継手部５１と第２継手部５２、及び、第３継手部５３と第４継手部５４とが、それぞれ対称位置に設けられている。また、マニホールドブロック５０は、他の側面に第５継手部５５が設けられている。

図１に示すマニホールドブロック５０は、ＰＴＦＥ（四弗化エチレン）、耐腐食性を有する、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリレン(二弗化ビニリデン)）などの樹脂を六面体形状に成形したものである。マニホールドブロック５０は、第１バルブ１０と第２バルブ１０、及び、第３バルブ３０と第４バルブ４０とをそれぞれ同軸上に取り付けるために、第１開口部５６と第２開口部５７、及び、第３開口部５８と第４開口部５９とを、図中上下側面からそれぞれ同軸上に開設されている。

図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
マニホールドブロック５０は、第１開口部５６と同軸上に弁孔６０と第１連通路６１が穿設されている。第１連通路６１は、弁孔６０より有効断面積が小さくなるように設けられている。マニホールドブロック５０は、第１弁座６２が弁孔６０の開口部外側に環状に突設されている。マニホールドブロック５０は、第１弁座６２の外側に、第１継手部５１と１開口部５６とを連通させる第１入出力流路６３が形成されている。また、マニホールドブロック５０は、第２継手部５２に連通する第２入出力流路６４が弁孔６０に対して直交する方向に接続している。第２入出力流路６４は、弁孔６０の球状の底部に連通するように設けられている。

一方、マニホールドブロック５０に開設した第２開口部５７の底部には、第１連通路６１の開口部外側に沿って第２弁座６５が環状に突設されている。図１に示すように、マニホールドブロック５０は、第２弁座６５の外側において、第５継手部５５に連通する共通流路６６が第２開口部５７に導通している。

図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。
マニホールドブロック５０は、第３開口部５８及び第４開口部５８と同軸上に第２連通路６７が形成されている。第２連通路６７は、共通流路６４に直交するように設けられ、第３開口部５８と第４開口部５９とを連通させる。第３開口部５８の底部には、第２連通路６７の開口部外側に第３弁座６８が環状に突設されている。マニホールドブロック５０は、第３弁座６８の外側に、第３開口部５８と第３継手部５３とを連通させる第３入出力流路６９が形成されている。

一方、第４開口部５９の底部には、第２連通路６７の開口部外側に沿って第４弁座７０が環状に突設されている。マニホールドブロック５０は、第４弁座７０の外側において、第４継手部５４と第４開口部５９とを連通させる第４入出力流路７１が形成されている。

尚、弁孔６０と第１連通路６１は、第１弁座６２の開口部と第２弁座６５の開口部とを連通させていることから、「第１流路」を構成する。
また、第２入出力流路６４は、第１弁座６２と第２弁座６５との間において弁孔６０から分岐して設けられていることから、「第２流路」を構成する。
また、共通流路６６と第２連通路６７は、第３弁座６８の開口部と第４弁座７０の開口部とを、第２弁座６５の外側において第２開口部５７に連通させていることから、「第３流路」を構成する。

＜第１バルブ＞
図１に示す第１バルブ１０は、周知のエアオペレイトバルブである。簡単に説明すると、第１バルブ１０は、上方から挿通される４本の取付ボルト（図示せず）によってマニホールドブロック５０に固定されている。第１バルブ１０は、シリンダ１１とカバー１２との間に形成されるピストン室１３にピストン１４が摺動可能に装填されている。ピストン１４は、ピストン室１３を一次室１３ａと二次室１３ｂとに区画している。その一次室１３ａは、第１操作ポート１５と連通して大気開放される一方、二次室１３ｂは、第２操作ポート１６を介して操作流体供給源に接続される。ピストン１４とカバー１２との間には、圧縮スプリング１７が縮設され、ピストン１４に常時下向きの力を作用させている。ピストン１４の下端部には、第１ダイアフラム１９が固設されている。

マニホールドブロック５０には、第１開口部５６の開口部外周に沿って段差が設けられている。第１ダイアフラム１８は、周縁部がマニホールドブロック５０の段差とシリンダ１１の下端部との間に狭持され、第１開口部５６との間に第１弁室１９を形成している。第１ダイアフラム１８は、第１弁座６２と同軸上に設けられ、圧縮スプリング１７の弾性力によって第１弁座６２を弁閉（閉止）している。
尚、第１バルブ１０は、耐腐食性の観点から、圧縮スプリング１７と取付ボルト（図示せず）以外の部品が樹脂を材質とする。

かかる第１バルブ１０は、圧縮スプリング１７の弾性力と二次室１３ｂの内圧とのバランスによってピストン１４と第１ダイアフラム１８とを一体的に図中上下方向に移動させ、弁開度を調整する。よって、第１バルブ１０は、第１ダイアフラム１８を除く部品によってエアオペレイト式の駆動部が構成されている。尚、第１バルブ１０の駆動部は、周知のソレノイド方式にできることは言うまでもない。

＜第２，第３バルブ＞
図１に示す第２，第３バルブ２０，３０は、第２，第３ダイアフラム２１，３１の周縁部を、マニホールドブロック５０の第２開口部５７の外周に沿って設けた段差、及び、第３開口部５８の外周に沿って設けた段差との間でそれぞれ狭持し、第２開口部５７と第２ダイアフラム２１との間、及び、第３開口部５８と第３ダイアフラム３１との間に第２弁室２２と第３弁室３２をそれぞれ気密に形成する。第２，第３バルブ２０，３０は、駆動部２３，３３の駆動力によって第２，第３ダイアフラム２１，３１を図中上下方向にそれぞれ動作させ、第２，第３弁座６５，６８に当接又は離間させる。尚、駆動部２３，３３は、周知のソレノイド方式でもよいし、エアオペレイト方式でもよい。

＜第４バルブ＞
図１に示す第４バルブ４０は、第１バルブ１０と同様、エアオペレイト方式の駆動部４３によって第４ダイアフラム４１を変位させ、第４弁座７０に当接又は離間させる。第４バルブ４０は、マニホールドブロック５０の第４開口部５９の外側に沿って設けた段差との間で第４ダイアフラム４１の周縁部を狭持し、第４開口部５９と第４ダイアフラム４１との間に第４弁室４２を気密に形成する。尚、駆動部４３をソレノイド方式にできることは言うまでもない。

＜流体制御ユニットの組み付けについて＞
流体制御ユニット１は、例えば、第１，第３継手部５１，５３が上向きになるように液晶製造装置に組み付けられる。そして、第１継手部５１にはインク供給源が接続される。第２継手部５２には第１出力先である第１反応室が接続される。第３継手部５３には洗浄液供給源が接続される。第４継手部５４にはパージガス供給源が接続される。第５継手部５５には第２出力先である第２反応室が接続される。

＜動作説明＞
続いて、上記のように液晶製造装置に組み付けた流体制御ユニット１の動作について説明する。
Ａ．待機状態
流体制御ユニット１は、図１、図４、図５に示すように第１〜第４バルブ１０，２０，３０，４０を弁閉させた状態では、第２，第５継手部５２，５５からいずれの流体も出力されず、待機している。

Ｂ．インク供給
図６、図７は、流体制御ユニット１におけるインクの流れを示す図である。
インクを第２継手部５２から出力する場合には、第１バルブ１０を弁開状態にし、第２〜第４バルブ２０，３０，４０を弁閉状態にする。この状態では、図６に示すように第１継手部５１に供給したインクが、第１入出力流路５３、第１弁室１９、弁孔６０、第２入出力流路６４を介して第２継手部５２へと流れ、第２継手部５２から出力される。尚、このとき、第２バルブ２０が弁閉状態であるため、図７に示すように、インクが共通流路６６へ流れず、第５継手部５５から出力されない。

このインクの流れを図２を参照して説明すれば、インクは、第１ライン２を流れて第１出力先から出力される。このとき、インクは、第１ライン２と第２ライン３との接続点から弁閉状態の第２バルブ２０側へも流れ込む。

尚、第２継手部５２に加え、第５継手部５５からもインクを出力したい場合には、第１，第２バルブ１０，２０を弁開状態にし、第３，第４バルブ３０，４０を弁閉状態にする。この状態では、第１継手部５１に供給したインクが、第１入出力流路６３から第１弁室１９、弁孔６０へと流れた後、弁孔６０から第２入出力流路６４と第１連通路６１とに分岐する。第２入出力流路６４に分岐した流体は、第２継手部５２から出力される一方、第１連通路６１に分岐したインクは、第２弁室２２、共通流路６６を介して第５継手部５５へと流れ、第５継手部５５から出力される。

このインクの流れを図２を参照して説明すれば、インクは、第１ライン２と、第２ライン３と、第５ライン６とを流れて第２出力先へ出力される。このとき、インクは、第２ライン３と第５ライン６との接続部分から第３，第４ライン４，５へと流れ、弁閉状態の第３，第４バルブ３０，４０まで流れ込む。

Ｃ．流路の洗浄
図８〜図１０は、流体制御ユニットにおける洗浄液の流れを示す図である。
マニホールドブロック５０の流路を洗浄する場合には、図９に示すように、第１，第４バルブ１０，４０を弁閉状態にし、第２，第３バルブ２０，３０を弁開状態にする。この状態では、図８に示すように、第３継手部５３に供給した洗浄液が、第３入出力流路６９、第３弁室３２、第２連通路６７を介して共通流路６６へと流れる。共通流路６６に流れた洗浄液は、図９に示すように第５継手部５５側に流れて排出される一方、第２弁室２２、第１連通路６１、弁孔６０へと流れる。そして、図１０に示すように、洗浄液は、弁孔６０から第２入出力流路６４を介して第２継手部５２へと流れ、第２継手部５２から排出される。これら洗浄液の流れによって、マニホールドブロック５０は、第１入出力流路６３と第１弁室１９を除く領域が洗浄される。洗浄が完了したら、第２，第３バルブ２０，３０を弁閉状態にし、待機状態に戻る。

この場合における洗浄領域を図２を参照して説明すれば、洗浄液は、第３ライン４と第５ライン６とを流れて第２出力先から出力されるとともに、第５ライン６から第２ライン３へ分流して第１ライン２を介して第１出力先に出力される。このとき、洗浄液は、第３，第４ライン４，５が第５ライン６に接続する点から第４ライン５側へ流れ、弁閉状態の第４バルブ４０まで流れ込んで洗浄する。また、洗浄液は、第１，第２ライン２，３の接続点から弁閉状態の第１バルブ１０まで流れ込んで洗浄する。

Ｄ．流路のパージ
図１１〜図１３は、流体制御ユニット１におけるパージガスの流れを示す図である。
マニホールドブロック５０の流路をパージする場合には、図１２に示すように、第１，第３バルブ１０，３０を弁閉状態にし、第２，第４バルブ２０，４０を弁開状態にする。この状態では、図１１に示すように、第４継手部５４に供給したパージガスが、第４入出力流路７１、第４弁室４２、第２連通路６７を介して共通流路６６へと流れる。共通流路６６に流れたパージガスは、図１２に示すように第５継手部５５側に流れて排出される一方、第２弁室２２、第１連通路６１、弁孔６０へと流れる。そして、図１３に示すように、パージガスは、弁孔６０から第２入出力流路６４を介して第２継手部５２へと流れ、第２継手部５２から排出される。これらパージガスの流れによって、マニホールドブロック５０は、第１入出力流路６３と第１弁室１９を除く領域がパージされ、流路内に付着する洗浄液が除去される。パージが完了したら、第２，第４バルブ２０，４０を弁閉状態にし、待機状態に戻る。

この場合におけるパージ領域を図２を参照して説明すれば、パージガスは、第４ライン５と第５ライン６とを流れて第２出力先から出力されるとともに、第５ライン６から第２ライン３へ分流して第１ライン２を介して第１出力先に出力される。このとき、パージガスは、第３，第４ライン４，５が第５ライン６に接続する点から第３ライン４側へ流れ、弁閉状態の第３バルブ３０まで流れ込んでパージする。また、洗浄液は、第１，第２ライン２，３の接続点から弁閉状態の第１バルブ１０まで流れ込んでパージする。

＜作用効果＞
本実施形態の流体制御ユニット１は、第１弁座６２より下流側に設けられた弁孔６０と第１連通路６１と第２入出力流路６４に、インクと洗浄液とパージガスとを切り替えて流す。そのため、弁孔６０と第１連通路６１の内壁に付着して残存するインクは、洗浄液に洗い流されて置換され易く、また、パージガスを流されて水分除去されやすい。そのため、弁孔６０と第１連通路６１には、インクが滞留しにくい。
これにより、流体制御ユニット１は、固まりやすいインクを制御する場合でも、流路内にインクが固まり、第１バルブ１０等の機器を損傷させたり、インクの固まりを透明基板に吐出したり、流路径を狭めたりする不具合が生じにくく、インクの流量を精度良く制御することができる。

また、本実施形態の流体制御ユニット１は、第１バルブ１０と第２バルブ２０、及び、第３バルブ３０と第４バルブ４０とをマニホールドブロック５０にそれぞれ逆向きに取り付けるので、第２バルブ２０及び第３バルブ３０のフットスペース分だけマニホールドブロック５０を小さくすることができる。これにより、液晶製造装置におけるコンパクト化の要請に応えることができる。

また、本実施形態の流体制御ユニット１は、第１バルブ１０と第２バルブ２０とを同軸上に配設し、また、第３バルブ３０と第４バルブ４０とを同軸上に配設しているので、装置サイズをより一層小さくできる。

また、本実施形態の流体制御ユニット１は、弁孔６０の流路有効断面積が第１連通路６１の流路有効断面積より大きい。そのため、洗浄液とパージガスは、第１連通路６１から弁孔６０へ噴出したときに、弁孔６０内に拡散し、その後に第２入出力流路６４、第２継手部５２を経由して第１反応室に出力される。このとき、第１連通路６１から弁孔６０へ噴出した洗浄液又はパージガスは、弁孔６０の内壁や第１ダイアフラム１８の弁体部にぶつかって流れ方向を変え、第２入出力流路６４へ流れ込むため、弁孔６０内に乱流を引き起こす。弁孔６０の内壁や第１ダイアフラム１８の弁体部に付着するインクは、この乱流に巻き込まれて弁孔６０の内壁や第１ダイアフラム弁体１８の弁体部から引き剥がされ、洗浄液やパージガスと共に第２入出力流路６４へ流れ、第２継手部５２から排出される。よって、本実施形態の流体制御ユニット１によれば、インクを洗浄液やパージガスに置換する置換性を良好にすることができる。

しかも、本実施形態の流体制御ユニット１は、弁孔６０と第１連通路６１とが同軸上に設けられている。そのため、第１弁座６２の開口部と第２弁座６５の開口部とが、ストレート状に設けられた弁孔６０と第１連通路６１によって短い距離で連通し、第１連通路６１から弁孔６０に噴出された洗浄液又はパージガスは、弁孔６０の内壁や第１ダイアフラム１８の弁体部に衝突するまで勢いを減衰されない。そして、弁孔６０に噴出された洗浄液又はパージガスは、第１連通路６１から弁孔６０にほぼ均一に拡散する。よって、流体制御ユニット１は、洗浄液やパージガスが弁孔６０の内壁や第１ダイアフラム１８の弁体部に勢いよくぶつかって乱流を引き起こし、洗浄やパージを効率よく行うことができる。

更には、本実施形態の流体制御ユニット１は、弁孔６０の底部が球状に設けられている。そのため、インクを供給する場合には、インクが弁孔６０の球面に沿って底部に集められ、第２入出力流路６４に流出しやすい。またこのとき、インクが弁孔６０の底部球面に沿って流れるので、弁孔６０と第１連通路６１との間に設けられた段差部分に滞留しにくい。一方、洗浄液やパージガスを供給して乱流を発生する場合には、弁孔６０の底部球面に沿って乱流が発生する。そのため、弁孔６０の底部隅まで洗浄液やパージガスが行き渡る。よって、本実施形態の流体制御ユニット１によれば、インクの供給や、洗浄・パージを効率良く確実に行うことができる。

ここで、本実施形態の流体制御ユニット１は、第５継手部５５からインクを出力した場合、第２連通路６７にもインクが残存する恐れがある。しかし、流体制御ユニット１では、第３バルブ３０から出力された洗浄液が、第４ダイアフラム４１の弁体部にぶつかって第２連通路６７内で流れ方向を変えてから共通流路６６へ流れ、第５継手部５５及び第２継手部５２から流れる。この流れによって、第２連通路６７に乱流が生じる。第４ダイアフラム４１の弁体部及び第２連通路６７の内壁に付着したインクは、この乱流に巻き込まれて第４ダイアフラム４１の弁体部及び第２連通路６７の内壁から引き剥がされ、第５継手部５５又は第２継手部５２へ流れて外部に排出される。よって、流体制御ユニット１は、第２連通路６７に残存するインクを洗浄液に置換する置換性が良好であり、インクが第２連通路６７に滞留し難い。このことは、パージする場合も同様なので、パージガスの置換性については説明を省略する。

また、本実施形態の流体制御ユニット１は、粘度が比較的高いインクを制御しており、インクに気泡が混入しやすい。しかし、流体制御ユニット１は、インクを入力する第１継手部５１が上向きになるように液晶製造装置に取り付けられ、インクを第１バルブ１０の弁室１９に入力する第１入出力流路６３が、弁室１９の上部に開口している。そのため、流体制御ユニット１は、インクに混入した気泡が弁室１９に集められた後に第１入出力流路６３を通って上方に逃げ、気泡が混入したインクが第２継手部５２や第５継手部５５に流れ難い。よって、流体制御ユニット１によれば、気泡をインクから除去し、インクの流量制御を精度良く行うことができる。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
（１）例えば、上記実施の形態では、固まりやすい液が流れる流路を洗浄したり、パージする場合を例に挙げて説明した。これに対して、例えば、半導体製造装置に流体制御ユニット１を取り付け、第１，第３，第４バルブ１０，３０，４０が制御する薬液の置換性を良好にするために用いてもよい。

（２）例えば、上記実施の形態では、薬液を制御するために、マニホールドブロック５０等を樹脂で設けた。これに対して、マニホールドブロック５０等を金属で設け、耐熱性や耐圧性を向上させてもよい。
（３）例えば、上記実施の形態では、マニホールドブロック５０に第５継手部５５を設けたが、第５継手部５５を無くして、第２出力先にインク等を供給しないようにしてもよい。

（４）例えば、上記実施の形態では、第３バルブ３０と第４バルブ４０を同軸上に設けたが、第３バルブ３０又は第４バルブ４０を省き、洗浄液又はパージガスのみを供給してもよい。この場合、マニホールドブロック５０に取り付けられた第３バルブ３０又は第４バルブ４０が、特許請求の範囲の「第３バルブ」に相当する。

（５）例えば、上記実施形態では、第２，第３流体として洗浄液やパージガスを使用したが、純水等を使用してもよい。
（６）例えば、上記実施形態では、第２バルブ２０を弁開状態にしてインクを洗浄液又はパージガスに置換したが、第２バルブ２０を弁閉状態にして第２バルブ２０の弁座６５と第５継手部５５との間を連通させる流路を洗浄してもよい。この場合、第２バルブ２０の弁室２２と、第２バルブ２０と第３，第４バルブ３０，４０との間の流路とに洗浄液とパージガスが流れ込み難くなる。しかし、第３，第４バルブ３０，４０が第１，第２バルブ１０，２０と隣接してマニホールドブロック５０の上下側面に取り付けられ、第３，第４バルブ３０，４０を第２バルブ１０，２０の弁座６５に連通させる流路が短くされている。よって、この場合であっても、第２バルブ２０の弁室２２や、第２バルブ２０と第３，第４バルブ３０，４０との間の流路に残るインクを少なくして、滞留部の発生を抑制できる。

本発明の実施形態に係る流体制御ユニットの正面図であって、要部を断面で示している。 流体制御ユニットの回路構成を示す図である。 図１に示す流体制御ユニットの平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図４に対応する図であって、流体制御ユニットにおけるインクの流れを示す図である。 図１に対応する図であって、流体制御ユニットにおけるインクの流れを示す図である。 図５に対応する図であって、流体制御ユニットにおける洗浄液の流れを示す図である。 図１に対応する図であって、流体制御ユニットにおける洗浄液の流れを示す図である。 図４に対応する図であって、流体制御ユニットにおける洗浄液の流れを示す図である。 図５に対応する図であって、流体制御ユニットにおけるパージガスの流れを示す図である。 図１に対応する図であって、流体制御ユニットにおけるパージガスの流れを示す図である。 図４に対応する図であって、流体制御ユニットにおけるパージガスの流れを示す図である。 従来の混合弁を示す図である。

符号の説明

１ 流体制御ユニット
１０ 第１バルブ
１８ 第１ダイアフラム（弁体）
２０ 第２バルブ
２１ 第２ダイアフラム（弁体）
３０ 第３バルブ
３１ 第３ダイアフラム（弁体）
４０ 第４バルブ
４１ 第４ダイアフラム（弁体）
５０ マニホールドブロック
５１ 第１継手部
５６ 第１開口部
５７ 第２開口部
５８ 第３開口部
５９ 第４開口部
６０ 弁孔（第１流路）
６１ 第１連通路（第１流路、連通路）
６２ 第１弁座
６３ 第１入出力流路
６４ 第２入出力流路（第２流路）
６５ 第２弁座
６６ 共通流路（第３流路）
６７ 第２連通路（第３流路）
６８ 第３弁座
７０ 第４弁座

Claims (5)

1. 流体を切り替えて出力する流体制御ユニットにおいて、
   流路を形成されたマニホールドブロックと、
   前記マニホールドブロックの第１側面に取り付けられ、第１流体を制御する第１バルブと、
   前記マニホールドブロックの前記第１側面と対向する第２側面に取り付けられ、流体の制御を行う第２バルブと、
   前記マニホールドブロックの前記第１側面又は前記第２側面に取り付けられ、第２流体を制御する第３バルブとを有し、
   前記マニホールドブロックは、
   前記第１バルブの弁体によって開閉される第１弁座の開口部と前記第２バルブの弁体によって開閉される第２弁座の開口部とを連通させる第１流路と、
   前記第１流路から分岐して流体を出力する第２流路と、
   前記第３バルブの弁体によって開閉される第３弁座の開口部を、前記第２弁座の外側に連通させる第３流路と、を形成されていること、
   を特徴とする流体制御ユニット。
2. 流体を切り替えて出力する流体制御ユニットにおいて、
   流路を形成されたマニホールドブロックと、
   前記マニホールドブロックの第１側面に取り付けられ、第１流体を制御する第１バルブと、
   前記マニホールドブロックの前記第１側面と対向する第２側面に取り付けられ、流体の制御を行う第２バルブと、
   前記第２側面に前記第２バルブと隣接して取り付けられ、第２流体を制御する第３バルブと、
   前記第１側面に前記第１バルブと隣接して取り付けられ、第３流体を制御する第４バルブと、を有し、
   前記マニホールドブロックは、
   前記第１バルブの弁体によって開閉される第１弁座の開口部と前記第２バルブの弁体によって開閉される第２弁座の開口部とを連通させる第１流路と、
   前記第１流路から分岐して流体を出力する第２流路と、
   前記第３バルブの弁体によって開閉される第３弁座の開口部と、前記第４バルブの弁体によって開閉される第４弁座の開口部とを、前記第２弁座の外側に連通させる第３流路と、を形成されていること、
   を特徴とする流体制御ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載する流体制御ユニットにおいて、
   前記第１バルブと前記第２バルブとが同軸上に配設されていることを特徴とする流体制御ユニット。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する流体制御ユニットにおいて、
   前記第１流路は、
   前記第１弁座と同軸上に設けられた弁孔と、
   前記第２弁座と同軸上に設けられた連通路とを連通させて形成され、
   前記弁孔の流路有効断面積が前記連通路の流路有効断面積より大きいことを特徴とする流体制御ユニット。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載する流体制御ユニットにおいて、
   前記第１流体を前記第１バルブの弁室に入力する流路が、前記弁室の上部に開口するように、外部装置に取り付けられるものであることを特徴とする流体制御ユニット。

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