JP2008545936A - ガスパネル組立体 - Google Patents

Abstract

支持体に装着した２個以上のガスパネルスティック（２２，２４，２６）を有するタイプのガスパネル組立体（２０）に使用するモジュール式要素であって、各スティックが、複数のガス要素をその上に装着したマニホールドと、各マニホールドに担持された個々の要素間の内部流体接続とから構成されている、モジュール式要素が開示されている。該要素は、各マニホールドの内部であるいは該マニホールドの端部に隣接して取り外し可能に位置させうる１個以上のモジュール式ブロックすなわちブロックユニットと、マニホールドに担持されたガス要素の一つと隣接するモジュール式ブロックユニットの支持体との間で内部流体通路を提供する内部パイプモジュールと、ガス組立体において隣接するマニホールドを接続するために、モジュール式ブロックに形成された表面ポートの間で外部流体通路を提供する１個以上の外部パイプモジュールと、を含む。モジュール式要素を採用しているガスパネル組立体は２ポートのパージガス弁と、３ポート弁が許容されうるものより顕著に大きい内径を有する導管と、に適応しうる。

Description

本発明はガスパネル組立体に関し、特に該組立体における種々のスティック（ｓｔｉｃｋｓ）間の弁作用や流体接続を容易にするガスパネル組立体の改良に関するものである。

半導体の製造は、例えば酸素のような極めて高純度のガス並びに極めて腐食性の高い材料の使用を伴う。これらのガスは弁、レギュレータ、圧力変換器、マスフローコントローラ、およびガスの純度を保ちまた流体の腐食作用に対する抵抗性を維持する必要のあるその他の要素から構成される流体マニホールドによって制御される。現在、ガスパネルはガスを混合、予備混合、パージング、サンプリングおよび換気させるために使用されている。典型的には、ガスパネルはガスあるいはガス混合物を反応室中へ提供するために使用される。これらのガスパネルは歴史的には、例えば弁、フィルタ、流量調節器、圧力調節器、圧力変換器、および接続手段のような数百の独立した、すなわち個別の要素から構成されてきた。流体マニホールドは各種の独立した要素を独自に構成することによって、例えば混合とかパージングのような所望の機能を提供するように設計される。

これらの課題を克服するためにモジュール式マニホールドシステム（ｍｏｄｕｌａｒ ｍａｎｉｆｏｌｄ ｓｙｓｔｅｍ）が当該産業に導入された。その中に通路が通されている複数のモジュール式ブロックを含むガスパネルがマークレック他（Ｍａｒｋｕｌｅｃ ｅｔ ａｌ．）の米国特許第５，８３６，３３５号（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ５，８３６，３３５）によって説明されている。単一のモジュール式基板ブロック（ｓｉｎｇｌｅ ｍｏｄｕｌａｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｂｌｏｃｋ）において合体され、直線方向および横断方向双方の流れ方向の能力（ｂｏｔｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｔｒａｎｓｖｅｒｅ ｆｌｏｗ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ）を有するモジュール式基板ブロックがホリングスヘッドの米国特許第６，０８５，７８３号（Ｈｏｌｌｉｎｇｓｈｅａｄ（Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ６，０８５，７８３））によって説明されている。これらのモジュール式システムは典型的に、半導体の製造に必要とされる高純度の金属から全体がつくられたモジュール式ブロックでつくり上げられていた。従って、これらのブロック要素は材料費と単一のブロックに多数の通路を機械加工することの複雑さとの故に製造コストが極めて高いものであった。

流体通路およびブロックに対して色々な材料を使用しているモジュール式ブロックがエイズモア他の米国特許第６，６２９，５４６号（Ｅｉｄｓｍｏｒｅ ｅｔ ａｌ． （Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ６，６２９，５４６））によって説明されている。このシステムにおいては、マニホールドシステムは、構造的な支持のための受け板の溝内において、あるいは支持ブロックにおいて装着されている１個以上のブリッジ装具（ｂｒｉｄｇｅ ｆｉｔｔｉｎｇｓ）を含んでいる。従って、前記ブリッジ装具は下方から支持されている。オーミ他の米国特許第６．０３９，３６０号（Ｏｈｍｉ ｅｔ ａｌ． ）Ｕ．Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ． ６．０３９，３６０））ではＵ字形断面の保持部材および該保持部材によって保持されている溝部材を有するガスパネルを説明している。これらのシステムの欠点は本システムの構成が本システムを分解することなく改良できないことである。

最近、個別のブロックとパイプモジュール式構成要素とを有するガスパネル組立体が、２００５年４月１３日出願され、「ガスパネル組立体（Ｇａｓ Ｐａｎｅｌ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」という名称の本発明と共通に所有されている米国特許出願番号第ＳＮ １１／１０５，７３０号において開示された。この開示されたモジュール式ガスパネル組立体は個々のスティック内でガス要素（ｇａｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を容易に取替え、および（または）追加あるいは取り外しを可能とし、かつ掃除、取替えあるいは再構成のためにスティック内のパイプモジュールを取り外すことができるようにする。

しかしながら、スティックを追加するとか、あるいは取り外し、あるいは隣接するスティック間のパイプ接続を掃除するあるいは取替えるために組立体を構成し直すには依然として各スティック内の数個のガス要素およびモジュール式ブロックを取り外す必要がある。このように、所定位置に既にある要素への障害を最小にして、スティックを組立体に追加したり、あるいはそこから取り外したり、あるいは隣接するスティックを接続しているパイプモジュールを取り替えたり、および（または）構成し直すことができるようにモジュール式システムを、そしてより一般的にはいずれかのガスパネルシステムを更に改良することが望ましい。また、組立体をクリーニングするとか、あるいは別のガス要素に対して使用するように組立体を準備することが定期的に必要とされるガスパージング作業を簡素化するようにガスパネルシステムを改良することも望ましい。更に、但しガスパネルあるいはその構成要素の規模を増大させる必要なしに大量のガスの容積を扱うことができる径を大きくした流体接続を有するモジュール式ガスパネルを提供することが望ましい。

一局面において、本発明は、支持体に装着されている２個以上のスティックを有するガスパネル組立体に使用するモジュール式要素で、各スティックはマニホールドとその上に装着された複数のガス要素とから構成されている、モジュール式要素と、各マニホールドに担持された個々の構成要素の間の内部流体接続とを含む。隣接するマニホールドの間で流体接続を提供する目的のモジュール式要素は、（ａ）各マニホールドの内で、あるいはその端部の近傍において取り外し可能に位置されるようにつくられた１個以上のモジュール式ブロックあるいはモジュール式ブロックユニットであって、各モジュール式ブロックユニットは少なくとも一つの支持領域を提供するモジュール式ブロックあるいはモジュール式ブロックユニットと、（ｂ）ガス組立体スティックにおける選択されたガス要素と隣接するモジュール式ブロックにおける支持領域との間で内部（面下）流体通路を提供し、モジュールユニットにおいて表面ポートを形成するようにされた内部通路を画成する構造体と、（ｃ）ガス組立体（ｇａｓ ａｓｓｅｍｂｌｙ）において隣接するスティックと関連したモジュール式ブロックユニットに形成された表面ポートの間で面上の流体通路（ａｂｏｖｅ−ｓｕｒｆａｃｅ ｆｌｕｉｄ ｐａｓｓａｇｅｗａｙ）を提供するようにされた外部パイプモジュールとを含む。

一般的な一実施例において、前記通路を画成する構造体は一端において関連するモジュール式ブロックによって、他端において前記ブロックに隣接したマニホールドの領域によって支持されるようにされた内部（面下の）パイプモジュール（ｉｎｔｅｒｎａｌ （ｂｅｌｏｗ−ｓｕｒｆａｃｅ） ｐｉｐｅ ｍｏｄｕｌｅ）を含む。本実施例における各内部パイプモジュールはパイプの一区画によって流体連通して接合された２個以上のコネクタから構成することができ、前記コネクタの中の少なくとも１個はモジュール式ブロック内で支持されるようにされたカラー（ｃｏｌｌａｒ）において終わっている。本実施例における各モジュール式ブロックユニットは一対の直面するブロックモジュールから構成することができ、各ブロックモジュールは（ｉ）その中に形成された少なくとも１個の溝であって、２個のブロックモジュールが合わされて位置されると、２個のモジュールにおける直面する溝が内部パイプモジュールにおけるコネクタをその中に受け入れることのできる開口を形成する溝と、（ｉｉ）各溝に隣接した面領域であって、２個のブロックモジュールが合わされて位置されると、直面する面領域は、前記開口に受け入れいれられるコネクタを有するパイプモジュールのカラーを支持する支持領域を提供する。ブロックモジュールでなくて、パイプモジュールは例えば３０４ステンレス鋼、３１６Ｌ ＶＩＭ−ＶＡＲ，ハステロイ(登録商標)（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ^ＴＭ ）、アルミニウム、およびセラミックのような耐食性材料から形成しうる。ブロックモジュールは例えばステンレス鋼およびアルミニウムのような材料から形成しうる。

一実施例において、各モジュール式ブロックユニットは単一の支持領域を提供し、モジュール式ブロックは単一のブロックあるいは対のブロックのいずれかとして各マニホールド内で、あるいはそれに隣接して位置されるようになっている。後者の場合、各内部パイプモジュールはスティックにおける選択されたガス要素と対のモジュール式ブロックにおける表面ポート領域の各々との間で内部流体通路を提供し、このように各マニホールドにおいて一対の表面ポートを形成し、少なくとも１個のマニホールドは対のブロックに形成された２個のポートの各々に１個づつ接続されている一対の偏倚した外部パイプユニットによって隣接するマニホールドに接続されるようにされている。

関連の実施例において、各モジュール式ブロックユニットは一対の表面ポート領域を提供し、内部パイプモジュールの各々はマニホールドの選択されたガス要素とモジュール式ブロックの表面ポート領域の各々との間で内部流体通路を提供するようにされており、このように各マニホールドにおいて一対の表面ポートを形成し、少なくとも１個のマニホールドは、対のブロックにおける２個のポートの各々に対して１個ずつ接続されている一対の外部パイプユニットによって隣接するマニホールドに接続されるようにされている。

別の一般的な実施例において、通路を画成する構造体がモジュール式ブロックに形成され、一端においてブロックのポートで終わっており、モジュール式ブロックは各マニホールドにおける選択されたガス要素のための下流側ポートを提供するスティックの部分に代替するようにされている。モジュール式ブロックにおける通路を画成する構造体は一端において関連のモジュール式ブロックの一対のポートで終わることができ、少なくとも１個のマニホールドが、モジュール式ブロックの２個のポートの各々に１個ずつ接続されている一対の外部パイプユニットによって隣接するマニホールドに接続されるようにされている。

前記組立体における各スティックの選択されたガス要素がパージガス弁である場合であって、関連のマニホールドの各々が前記弁と、その直ぐ下流側の要素との間で分離可能である場合、各マニホールドはモジュール式ブロックユニットの中の少なくとも１個を受け入れることができる。このような構成において、各スティックにおける通路画成の構造体はパージ弁におけるポートを隣接するモジュール式ユニットと関連したポートと接続するようにされており、隣接するスティックのモジュール式ユニットのポートと接続している外部パイプユニットは、隣接するマニホールドの間でパージガス供給のための流体通路を形成するようにされている。各スティックにおけるパージガス弁はその反対側のポートにおいて該スティックにおける面下の内部流体接続（ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｌｕｉｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）に接続された２ポート弁でよい。各マニホールドにおける通路画成の構造体は一端において関連のモジュール式ブロックの一対のポートにおいて終わるようにすればよく、少なくとも１個のスティックは、モジュール式ブロックの２個のポートの各々に１個ずつ接続されている一対の外部パイプユニットによって隣接するスティックに接続することができる。

２ポート弁が３ポート弁に代りに用いられた場合、内部通路を画成する構造体および外部パイプモジュールは、３ポート弁を備えたガス要素（ｔｈｒｅｅ−ｐｏｒｔ ｖａｌｖｅｄ ｇａｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を装着するために使用されるタイプの３ポートステーションによって適応しうるものよりも大きな断面積を有することができる。より大きな断面積とは３ポート接続によって適応可能である流体接続のそれの少なくとも約２倍としうる。例えば、要素ステーション（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｓｔａｔｉｏｎｓ）が２８．５７５ミリメートル（１ １／８ｉｎｃｈ）のブロックサイズのガス要素に適応する寸法とされている場合、導管の内径は７．７４７ミリメートル（０．３０５ｉｎｃｈｅｓ）から９．５２５ミリメートル（０．３７５ｉｎｃｈｅｓ）の間でよい。

マニホールドがその下流端においてモジュール式ブロックユニットの中の少なくとも１個を受け入れるようにされている場合、各マニホールドにおいて、通路を画成する構造体は終端のガス制御要素におけるポートを関連のモジュールユニットにおけるポートに接続するようにされ、隣接するスティックのモジュールユニットに形成されたポートを接続する外部パイプユニットが組立体におけるスティックからの混合ガス供給用の流体通路を形成するようにされている。各マニホールドにおける通路画成の構造体は一端において関連のモジュール式ブロックにおける一対のポートにおいて終わり、少なくとも１個のマニホールドはモジュール式ブロックにおける２個のポートの各々に１個ずつ接続されている一対の外部パイプユニットによって隣接するマニホールドに接続することができる。

別の局面において、本発明は、支持体に装着された２個以上のガスパネルのスティックであって、各スティックはその上に装着された複数のガス要素を有するマニホールドと、各スティックに担持された個々の要素の間の内部流体接続と、前述したモジュール要素とから構成されている、２個以上のスティックからなるガスパネル組立体を含む。

更に別の局面において、本発明は支持体に装着されたガスパネル組立体において使用するガスパネルマニホールドを含む。前記マニホールドは、（ｉ）１個以上のガス弁要素を含むガス要素を装着することができる複数の２ポートステーションと、（ｉｉ）上方の流体接続に適応するポートを有する少なくとも一つのステーションと、（ｉｉｉ）組立体に装着された一方のガス要素から別のガス要素までガスを運び、かつ前記の一方のステーションからガスを、弁つきのガス要素が装着されるべきステーションにおける２個のポートの中の１個にまで運ぶための、マニホールドにおける個々のステーション間の内部流体接続と、を含む。前記流体接続は、３ポート弁つきガス要素を装着するために使用されるタイプの３ポートステーションによって適応可能とされるものより大きい断面積を有している。

本発明の以下の詳細説明が添付図面と関連して読まれるとすれば、本発明のこれらおよびその他の目的並びに特徴が更に充分に理解される。

Ｉ． 定義
以下の用語は特記なき限り以下の意味を有するものである。

「流体マニホールド」および「ガスパネル」という用語は互換可能に使用され、あるものは通路を含んでいる要素のシステム、および流体や液体および（または）蒸気を調節し搬送しおよび（または）制御する流体要素を言及する。

本明細書において使用されている「流体」という用語は液体、気体および（または）蒸気を言及する。

流体が毛細管作用および（または）重力によって一方の要素から他方の要素まで移動できる場合、或る要素は別の要素と「流体連通」状態にあるという。前記の要素は直接接触している必要は無く、すなわち、流体がそこを通過しうる他の要素が介入していてもよい。

ＩＩ．隣接するガスパネルのスティックを連結するためのモジュール式要素
本発明は、ガスパネル組立体における隣接するスティック間の外部（面上の）流体接続およびそのような外部流体接続を有する改良されたガス組立体を提供するように設計されたモジュール式要素を含む。モジュール式ユニットは、当該組立体におけるスティック全体の取替え、追加あるいは取り外しの容易さ、材料費の低減およびガスパージ弁作用の簡素化を含む、ガス組立体における多数の利点を提供することが判る。

本発明のモジュール式要素によって改良されるべきガスパネル組立体は従来のように、支持体に装着された２個以上のガスパネルマニホールドであって、各マニホールドの面に複数のガス要素が担持されているマニホールドと、各マニホールドに担持された個々の要素間の面下、すなわち内部流体接続を含んでいる。ガス要素を取り付けたガスパネルマニホールドもまた、本明細書においてはスティックと言及される。

本発明におけるモジュール式要素は各スティックの端部の近傍あるいはその内部に取り外し可能に位置されるようにされた１個以上のモジュール式ブロックを含み、各モジュール式ブロックは少なくとも１個の支持領域を提供する。別個の内部パイプモジュールあるいはモジュール式ブロックに形成された流体通路のいずれかによって、モジュール式ブロックは各マニホールにおいて、該マニホールドに担持された選択したガス要素と隣接するモジュール式ブロックユニットにおけるその支持領域との間で内部流体通路を画成し、前記モジュール式ブロックにおける表面ポートを形成する手段を提供する。モジュール式ブロックはまた、各マニホールドに対して、ガス組立体における隣接したマニホールドと関連したモジュール式ブロックに形成された表面ポートの間の外部流体通路を提供するようにつくられた１個以上の外部パイプモジュールを含む。

別個のブロックおよびパイプモジュールから構成されたガスパネルおよび本発明によるその改良はＩＩＡの項において説明する。本発明によるこの実施例は特に、可撓性のスティックおよび組立体の構造および材料費節約に関して有利性を提供する。流体通路をその中に形成したモジュール式ブロックから構成されたガスパネルおよび本発明によるその改良はＩＩＢの項で説明する。

ＩＩＡ．別個のブロックとパイプモジュールを備えたモジュール式ユニット
図１Ａは全体的に２２，２４および２６で示す３個のガスパネルスティックから構成されたガスパネル組立体２０を示す。この図および添付の図１Ｂから図１Ｄまでに示す組立体は本発明のモジュール式要素による改良は未だのものであり、従って基本的な未改良組立体を表すものである。図示する特定の組立体は、その全体を本明細書に援用する、前述した米国特許出願番号第ＳＮ １１／１０５，７３０号に詳説されている。未改良の組立体の基本的な特徴は本発明の利点に従って行われた改良並びにガス要素とスティックとの互換の容易性に関する本改良の利点とを理解する上で有用である程度まで以下に説明する。

図１Ａには示していないが、前記組立体を形成する３個のスティックは典型的にはテーブルあるいはその他の高くされた土台のような支持体あるいは基板に装着されている。ガス組立体の目的は、典型的にはガスである、一つ以上の流体の流れを制御し、究極的には、例えば半導体製造作業におけるシリコンウエファのような加工物に供給される純粋ガスあるいは混合ガスとしてガスを送出することである。ガスは組立体の上流端においてスティック２２にある入口２８のようなガス入口において供給され、組立体の下流端において制御された圧力と流量で解放されて混合される前に、各スティックにおける多数のガス要素を通して流れる。

代表例としてのスティック２２は、上流から下流の方向に、ガス入口２８、手動弁３０、レギュレータ３２、圧力変換器３４、フィルタ３６、２ポート弁３８、パージガス弁４０、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４２、そして２ポート弁４４を含む。これらの要素の各々は流体通路によってその下流側の隣接した要素に接続され、前記流体通路は本ガス組立体においては図１Ｃおよび図１Ｄを参照して以下説明するように別個のパイプモジュールによって提供される。このように、上流側のガス入口を介してマニホールドに供給される選択されたガスは丁度前述した要素の各々を貫流し、そこでガスは調節され、濾過され、そして終局的にそれ自体で、あるいは最も一般的には他の組立体のスティックからの他のガスと混合されることによって、例えば微細加工工程における溶着、エッチングあるいはクリーニングのために前記ガスが使用される作業ステーションまで運ばれる。各スティックにおけるガス要素は例えばスティック２２におけるマニホールド４６のようなマニホールドに装着されている。すなわち、スティックは流体マニホールドとその上に装着されたガス要素とから構成されている。

図１Ｂは、例えば組立体２０におけるマニホールド４６のような３個のマニホールドを示している。図から判るように、例えばマニホールド４６のような各マニホールドは例えばブロック４８，５０，５２のような複数のモジュール式ブロックから構成され、各ブロック、例えばブロック４８は、例えばポート５４，５６、５８のようなマニホールドの上面における２個以上のポートを提供している（図１Ｂ−図１Ｄ）。各ブロックにおいて、例えばブロック４８におけるポート５８のような上流側のポートは、例えばブロック５０のような直ぐ隣接する上流側のブロックにおけるポートに接続され、例えばブロック４８におけるポート５４のような下流側のポートは直ぐ隣接する下流側のブロックにおけるポートに接続されている。各ブロックは該ブロックに装着されたガス要素を支持し、そのガス要素を介して、スティックにおいて直ぐ隣接する上流側および下流側のガス要素の間で流体接続を提供する。

モジュール式ブロックにおけるポートは、モジュール式ブロック４８においてそれぞれポート５４，５８を形成するパイプモジュール６０，６２のようなパイプモジュールによって提供される（図１Ｂ−図１Ｄ）。前述した、本発明の出願人と共同所有する米国特許出願に詳述されている組立体２０におけるパイプモジュールの構造は、以下認められるように本発明のモジュール式ユニットを形成するパイプモジュールにも適用される。

図１Ｄはマニホールド４６においてそれらが有する配置におけるモジュール６０，６２を含む、数個のパイプモジュールの拡大した斜視図を示す。代表例としてのモジュール６２は垂直に延在しているコネクタ６６，６８に両端において接合されている水平方向に延在する主要パイプ区画６４を含む。各コネクタの方はその下側の遠位端において、エルボ６７のようなパイプエルボを介して、区画６４のような主要区画に接合されており、上端においては、例えばカラー７０のようなフランジすなわちカラーにおいて終わっている。カラーにおける前記コネクタの上側の開放端は、例えばポート５８のようなポートを形成している。このように、各パイプモジュールは主要パイプ区画と２個以上のコネクタとによって画成された流体流路を形成する。図１Ｃと図１Ｄとに示す実施例においては、コネクタはマイクロフィット（登録商標）（Ｍｉｃｒｏｆｉｔ^ＴＭ ）エルボ装具を介して細長いパイプ区画に接合されている。しかしながら、前記の細長いパイプ区画はいずれかの適当な装具あるいは曲げパイプ区画によってコネクタに接合してもよい。例えば、前記の細長いパイプ区画は前述のように溶接あるいはその他の方法でコネクタに永続的に接合してよく、あるいは特に超クリーンである用途に対しては溶接部のない方法を使用すればよい。更に別の実施例においては、細長い部材、コネクタ区画およびフランジを含むパイプモジュールの全てあるいは一部は図示していないが単一の部材から形成してもよい。

細長いパイプ区画およびコネクタ区画は典型的には接合されてＵ字形あるいはＷ字形（この場合は３個のコネクタ）としうる。しかしながらその他の形状も可能である。図１Ｃから判るように、例えば組立体４８における上流端モジュール７２のような、パイプモジュールの中のあるものは流体ライン、あるいは流体源、廃物あるいは溢水の溜め容器あるいは反応室に接続するための入口および（または）出口として供しうる１個以上の外部接続を含みうる。外部接続は、外部の供給源、パージ、溜め容器、あるいは廃物用容器に接続するために、図示していないが例えばＶＣＲ^ＴＭ（登録商標）接続のようないずれか適当な装具を含みうる。

超高度の純度を必要とする実施例においては、パイプモジュールの内面は、内部を電解研磨し、および（または）腐食を防止し、超クリーンな環境を提供するために既知の方法によって仕上げればよい。好適実施例においては、流体の流路を含む全ての湿潤面およびフランジは電解研磨される。

パイプモジュールはその用途に対して適当ないずれかの材料から形成しうる。超高純度を要する用途に対しては、パイプモジュールは、例えば３０４ＳＳや３１６ＳＳのような高級ステンレス鋼、ニッケル合金、焼結合金、セラミック、高級アルミニウム、タングステン合金およびチタン合金から形成しうる。好適実施例においては、パイプモジュールの少なくとも湿潤面（流路やフランジ）は非腐食性、耐食性、あるいは非反応性金属あるいは合金から形成される。より好適な実施例においては、パイプモジュールは３１６Ｌ ＶＩＭ−ＶＡＲあるいは（ヘインズ インターナショナル社（Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）から市販されている）ハステロイ（登録商標）（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ^ＴＭ）のような合金から形成される。産業用に使用するには、いずれかのプラスチックあるいは金属が適当である。細長いパイプ区画、コネクタ区画およびフランジの各々は異なる材料から形成しうることが認められる。更に、必要でないかもしれないが、ブロックモジュール（ｂｌｏｃｋ ｍｏｄｕｌｅ）はパイプモジュールと同じ材料から形成しうる。実際に、本発明の一つの重要な利点は、腐食性のガスやその他の流体に露出されるパイプモジュールは高品質で典型的には高価な金属あるいは合金から形成すればよいが、一方腐食性のガスに露出されないブロックモジュールは、例えば異なった等級のステンレス鋼、異なった等級のアルミニウム、セラミック、焼結金属、打ち抜き金属や鍛造金属のような比較的安価な材料から形成すればよいことである。好適実施例においては、ブロックモジュールはステンレス鋼あるいはアルミニウムから形成されている。

前述のように、かつ図１Ｂおよび図４Ａ並びに図４Ｂも参照すれば、パイプモジュールは、マニホールドにおいて例えばブロック４８，５０，５２のようなモジュール式ブロックによって支持されている。各ブロックの方は、図４Ｂに示されているようにマニホールド４８における上流側のマルチポートブロック７６を形成しているモジュール７２，７４とか、同じマニホールドにおいて単一のポートブロック８６を形成しているモジュール８８，９０のように、一対のブロックモジュールによって形成されている。図４Ｂと図４Ｃとは改良された組立体のためのマニホールド要素を示しているが、ブロックモジュールに関する以下の説明は未改良および改良された組立体の双方に対して適用される。端的に言えば、ブロックを構成している２個のブロックモジュールは１個以上の半円形の溝を備えており、そのため２個のブロックモジュールが合わされて位置されると、２個のモジュールにおける直面する溝が、パイプモジュールにおけるコネクタをその各々において受け入れることができる１個以上の開口を形成する。図においてブロック７６を構成するブロックモジュールは３個のそのような開口を画成し、その中の２個が図４Ｃにおいて見られる２個の異なるパイプモジュール７８，８０の各々におけるコネクタ１個ずつによって占用されている。図においてブロック８６を構成するブロックモジュールは単一の開口を画成しており、該開口は図４Ｃにおいて見られるパイプモジュール９２におけるコネクタの中の１個によって占用される。

引続き図４Ｂを参照すれば、ブロックモジュールはそれらの上面においてくぼみがつくられており、そのため２個のユニットが合わされると、モジュール式ブロックにおいてパイプモジュールの端部を支持するための１個以上のパイプモジュール用カラーを支持するためにブロック７６におけるくぼみ８２のような長方形の溝すなわちくぼみを形成する。すなわち、ブロックユニットにおける直面する溝が開口を形成し、該開口を通してパイプモジュールの遠位側のパイプ区画が、パイプ支持のためのカラーすなわちフランジが２個の溝によって形成されたくぼみの内部で、かつその上で支持された状態で受け入れられる。その上にパイプモジュールのカラーが支持されるくぼみの表面もまた、本明細書では支持領域と言及する。

前述した米国特許出願において詳述されているように、合わされたときの前記ブロックモジュールの支持面と、２個のモジュールによって形成された開口にコネクタが受け入れられているパイプのカラーとは、流体要素が前記カラーの上面に対して取り付けられかつ密封されたときに、前記支持面に対してカラーに力が加えられると２個のブロックモジュールを一緒に保持するように作用するインターロッキング性の幾何学的形状を有している。図示した実施例において、前記のインターロッキング性の幾何学的形状は円弧状の実接ぎ（ｔｏｎｇｕｅ−ｉｎ−ｇｒｏｏｖｅ）形状の形態をとっており、実接ぎとはパイプモジュールのカラーの両側に形成された一対のアーチ形、例えば半円形の突起（ｔｏｎｇｕｅ）と各ブロックモジュールユニットに形成されたそれに適合するアーチ形の溝を指すものである。カラーが支持面に対して位置されると、その２個のアーチ形の突起が対向して直面するブロックモジュールの関連する溝に受け入れられることが認められうる。このように、カラーに加えられた力がモジュールを広げて離そうと作用するのではなく、むしろ２個のブロックモジュールの表面領域を相互にロックするように作用する。ロッキング構造体は各種の形態を取りうるが、唯一必要なことはブロックモジュールの支持面とカラーの二つの直面する面が相互に適合するインターロッキング面形状を有することであることが認められる。

ブロックモジュールは安価でおよび（または）軽量の材料から形成されることが好ましい。そのような材料は異なった等級のステンレス鋼、異なった等級のアルミニウム、セラミック、焼結金属、打ち抜き金属および鍛造金属を含む。好適実施例においては、ブロックモジュールはステンレス鋼あるいはアルミニウムから形成される。支持面におけるくぼみはフランジすなわちカラーがブロックモジュールの上面と面一に座るような寸法とすればよいことが認められる。代替的に、くぼみはフランジが図示していないブロックモジュールの上面から引っ込むような寸法とすればよい。この実施例において、フランジは、例えばＯリング、金属ワッシャ、Ｃ字形シール、Ｗ字形シール、あるいは当該技術分野で既知のいずれかのその他のシールを部分的あるいは全体的に受け入れるに十分なくぼみをつければよい。

一旦、個々のマニホールドが組み立てられると、ガス要素が個々のブロックに取り付けられ、そしてブロック自体は、図１Ａから認められうるように、各ブロックモジュールにおいてガス要素の基部に形成された開口を貫通するボルト８３のようなボルトによって組立体の支持部に固定される。

図２は、組立体の各スティックにおける３ポートのパージガス弁４０にパージガスを供給する図１Ｄに示すパイプモジュール構成の一部を断面図で示す。図１Ｂから図１Ｄまでから認められるように、弁４０は該弁が接続される３個のポート５４，５６，５８を備えたブロック４８(図１Ｂ)に装着されている。ポート５４はパイプモジュール６０（図１Ｄ）の上流側コネクタによって形成され、ポート９２を介して該弁をマスフローコントローラ４２と流体連通させる。ポート５８はパイプモジュール６２における下流側のコネクタによって形成され、前記弁を各スティックにおける２ポートの弁３８と連通させるよう配置する。中間のポート５６は、各マニホールドに対して直角をなす方向に組立体における３個のスティックを横切って跨っている水平方向に延在するパイプ区画９８と、前記パイプ区画９８と、関連のマニホールドブロックにおいて支持されており各マニホールドにおける３ポート弁の中央ポートを形成している例えばカラー１０２（図１Ｄ）のようなカラーとの間を延在するコネクタ１００のような３個のコネクタとから構成されている別個の内部（面下の）インラインパイプモジュール９６によって形成される。弁の内部スイッチが５７で示されている。パイプモジュール区画９８には該パイプモジュール区画９８の一端を通してパージガスが供給される。

組立体の通常の作動の間、各スティックにおけるパージガス弁は「オフ」の状態にあり、該弁は単に隣接の上流側および下流側のガス要素の間での受動的な流路として作用する。ガスパージ作業の間、各スティックにおける弁は「オン」とされ、パージガスはパイプ区画９８から供給され、そこで各スティックにおけるパージ弁に送給するように横方向に流れ、各パージ弁からスティック内で、スティック２２においては例えばポート５６からポート５４を介して下流方向に、そしてポート５８を介して上流方向にというように上流方向および下流方向の双方に流れ、組立体におけるガス要素およびパイプ接続の全てを通してパージガスを圧送する。

基本的な未改良の組立体における関連の要素についての説明を完了するに当たり、そして図１Ｃを参照すれば、組立体における３個のスティックは内部のインラインパイプモジュール１０４によってそれらの下流側端部において接続されている。このようなモジュールは、３個のスティックの各々におけるパージガス弁を接続し、３個のマニホールドから作業ステーションまでガスを運ぶパイプ区画１０８と流体連通している、例えばコネクタ１０６のような３個のコネクタを設けている概ねインラインのパイプモジュール９６のようなものである。

ＩＩＡ１．外部パイプモジュールの改良
丁度前述した組立体のブロックおよびパイプモジュールの構造はクリーニング、取替えあるいは再構成のために個々のスティック内のガス要素の取替えおよび（または）追加あるいは取り外し、並びにスティック内のパイプモジュールの取り外しを容易に行うことができるようにする。しかしながら、例えば組立体におけるスティックの数を追加するとかあるいは再構成するために隣接するスティック間のパイプを改良するには、内部パイプ接続にアクセスするために各スティックにおいて数個のパネル要素を取り外すことを必要とする。例えば、前述した組立体に新規のスティックを追加するためには、パージガスを３個のスティックに供給するインラインのパイプモジュール９６の上に位置するガス要素およびブロックモジュールの全て、およびインラインのパイプモジュール１０４の上に位置するガス要素およびブロックモジュールの全てを取り除く必要がある。本発明は組立体にスティックを追加したりあるいはそこから取り外しできるようにし、あるいは隣接するスティックを接続しているパイプモジュールを既に所定場所にあるモジュール要素に対する障害になることが極めて少なくして取替えしたり、および（または）再構成することができるようにする。次の項で説明するように、改良はまた、組立体におけるパージガス弁作用を簡素化できるようにする。

本項では、組立体における隣接するスティックを外部（面上の）パイプモジュール構成と接続する、モジュール１０４のような、内部の（面下の）インラインパイプモジュールを取り替えるように組立体を改良することを検討する。最初に検討される改良は、隣接するスティックを接続するインラインの内部パイプモジュールがインラインの外部（面上の）パイプモジュールに取り替えられる改良である。このような改良は図１Ｂおよび図１Ｃにおいてマニホールド４８の下流端について示したパイプモジュール構成をそれぞれ図３Ｂおよび図３Ｃに示すものと比較することによって認識することができる。説明をし易くするために、図１Ａから図１Ｄまでに示す基本的な組立体と、対応する図３Ａから図３Ｄまで（およびまた、図４Ａから図４Ｄまで）に示す改良された組立体とそれぞれ共通する構造体は三組の全ての図面において同じ参照番号で示されている。参照番号が改良された構造体を指示する場合に、同じ参照番号が使用されるが、指示された構造体は改良されたものと理解される。このように、図３Ａあるいは図４Ａにおける参照番号２０は同じ組立体であるが、ある改良がなされている組立体を指示する。個々の改良に対して特定的である新規な要素については新規の参照番号が付されている。

各マニホールドに対する改良をマニホールド４８における要素に関して以下説明するが、組立体におけるその他のマニホールドに対しても同様の改良がなされるものと理解される。また、本明細書において説明されている「改良」は必ずしも以前より存在した組立体に対する改良だけではなく、初めて構築された組立体に組み込まれるような改良も含むことがありうることが注目される。

前述のように、かつ図１Ｃから判るように、組立体２０におけるインラインパイプモジュール１０４は各スティックの２ポート弁の出口に対する内部接続を提供し、３個のスティックの出口を共通の出口１０８に組み合わせる。本改良においては、組立体は各マニホールドにおいて弁４４を支持する組立体２０のブロックの丁度下流側に位置された単一ポートのモジュール式ブロックあるいはモジュール式ブロックユニット１１２を各マニホールドにおいて追加することによって改良されている。モジュール式ブロック１１２は、合わされると内部パイプモジュールのコネクタがその中に受け入れられ、かつ支持されることが可能である単一の開口と上面のくぼみを備えたモジュール式ブロックを形成する２個の直面するブロックモジュールによって前述したように形成される。

本改良はまた、弁４４の下流側のポートを、組立体における３個のスティックをつなぐ外部のインラインパイプモジュール１１６(図３Ｂおよび図３Ｃ)への接続のためのポートを形成するコネクタ１１５（図３Ｃ）に接続する追加の内部２ポートパイプモジュール１１４を導入したことを含む。この内部パイプ接続は組立体におけるその他の内部パイプモジュールに関して前述したような構造を有している。このように、マスフローコントローラ（図１Ａにおける４２の要素）からのガスを直接面下のパイプモジュール１０４に接続する弁４４の代わりに、本改良では、弁の下流側ポートを外部のパイプモジュール１１６に接続する追加の内部パイプモジュールを含み、前記の追加のパイプモジュール１１４の下流側ポートは追加のブロック１１２に支持されている。

図３Ｂおよび図３Ｃから見られるように、インラインパイプモジュール１１６は各スティックから共通の出口パイプ接続部までのガスの流れを接続するために、水平方向に延在するパイプ区画１１８と、各スティックにおける新規に追加された内部パイプモジュールの関連のポートと適合する例えばカラー１２２のようなカラーにおいて各々が終わっている例えばコネクタ１２０のような３個のコネクタとを含む。図３Ｂから最良に判るように、各スティックにおける追加のブロックとパイプモジュール、並びにパイプモジュール１１６における関連のカラーは、組立体２０に関して前述したように、ブロックおよびパイプモジュールのカラーの孔を貫通するボルトによって組立体に固定される。このような改良によって、追加のスティックは既存のスティックを何ら分解することなく追加するとか、あるいは取り外すことができる。

組立体においてパージガス弁４０を接続している内部パイプモジュールを取り替えるために類似のタイプの改良を行うことができる。しかしながら、パージガス弁を外部パイプモジュールと接続する場合、ＩＩＡ２．の項で以下説明するような態様でパージガス弁作用を簡素化するために内部パイプモジュールも再構成することが一般的に望ましい。

関連実施例において、隣接するスティックを接続している内部インラインパイプモジュールは、少なくとも１個のマニホールドが一対の外部パイプモジュールによって隣接するマニホールドに接続されている偏倚形態で各々が隣接するマニホールドを接続している複数の外部パイプモジュールに取り替えられている。組立体２０における下流側端のパイプ接続に関して再度説明するこのような改良が図４Ｂと図４Ｃに示されている。これらの図でも判るように、本改良では組立体の各マニホールドの下流端に２個の単一ポートのモジュール式ブロック１２４，１２６を追加するか、あるいは代替的に単一の２ポートのモジュール式ブロックを追加することを含む。引続き図４Ｃを参照すれば、本改良は更に、各マニホールドに対して新規の内部パイプモジュール１３２を追加することを含む。モジュール１３２は３個のコネクタ１３４，１３６および１３８を有しており、前者のコネクタは弁４４に対して下流側のポート１４０を提供し、後者の２個のコネクタは図４Ｂから判るように、マニホールド４８における２個のブロック１２４，１２６の各々にポート１４２，１４４を提供している。このように、弁４４は各マニホールド４８における双方のポート１４２，１４４に送給する。

下流側端において隣接するマニホールドを接続するために、外部パイプモジュール１２８が一方のマニホールドにおけるポート１４４を横切って隣接するマニホールドの偏倚ポート１４２に接続され、第二の外部パイプモジュール１３０も同様に隣接するマニホールドにおける他の対の偏倚ポートを横切って接続されている。このように、各マニホールドは内部および外部パイプモジュールの双方を含む共通の通路において接続される。最終形態では、外部パイプモジュールの２個の適合しないポートの一方には栓がなされ、他方は３個のマニホールドからガスが使用されるべき作業ステーションまで出力ガスを運ぶよう作用する単一のコネクタを備えた外部パイプモジュールに接続されている。

前述のように、分離可能な外部パイプモジュールの類似の形態を使用して組立体におけるパージガス弁４０を接続することができる。しかしながら、以下の項において説明するように、この改良はまた、パージガス弁作用の簡素化をもたらす改良された内部パイプモジュール形態を含むことも好ましい。

ＩＩＡ２．外部パイプモジュールおよび簡素化したパージガス弁作用の改良
この項は、多数、例えば３個のマニホールドをパージガス源に接続する内部の横断的パイプモジュールを単一あるいは多数の外部パイプモジュールに取り替え、かつ組立体２０において使用された３ポート弁４０でなく２ポートガス弁によってパージングができるように或る内部パイプを取り替えるような組立体におけるパージガスの形態を改良することを説明している。

外部パイプモジュールが単一のインラインモジュールである、この改良に関するパイプモジュールの形態は図３Ｄに示されている。図１Ｄに示す未改良の組立体においては、３ポート弁のそれぞれ上流側および下流側ポート５８，５４は各々２ポートパイプモジュールを介して隣接するガス要素に接続されており、パージガスは３ポート弁の各々中央のポートをパージガス供給部に接続しているインラインモジュール９６を介して供給されている。図３Ｄに示された改良された組立体においては、これらの同じ内部接続は、コネクタ１４６，１４８においてポートを提供する２ポートの内部パイプモジュール１４４と、コネクタ１５２，１５４，１５６においてポートを提供する３ポートの内部パイプモジュール１５０とによって行われる。コネクタ１５４，１４８は２ポートパージ弁１８８（図３Ａに示す）を担持しているモジュール式ブロック４８に装着されている。コネクタ１５４は上流側のガス要素３８が装着されている上流側ブロック５０に取り付けられている。コネクタ１４６は各マニホールドに追加された追加の単一ポートのモジュール式ブロック１６０（図３Ｂ）に装着され、コネクタ１５６は当初の組立体の単一ポートのブロック４６に装着されている。各マニホールドにおいてコネクタ１４６によって提供されるポートはパージガスを内部パイプモジュール１４４の各々に供給するためにインラインの外部パイプモジュール１６２によって接続されている。この形態における２ポートパージガス弁の作動は図５に関する以下の説明から認められる。

図４Ｂと図４Ｃとは組立体におけるパージガス接続の類似の改良を示しているが、但し、外部パイプ接続は図４Ｂと図４Ｃに関して前述した複数の偏倚の２ポート外部パイプモジュールによって提供される。内部パイプモジュールの取替えはコネクタ１６８，１７０および１７２を提供する３ポートの内部パイプモジュール１６６が図３Ｄに示す２ポートのパイプモジュール１４４の代わりに使用されることを除いて、丁度説明してきたインラインパイプモジュールの改良と同じである。このパイプモジュールの下流側コネクタ１７０，１７２は、図４Ｂにおいて見られる偏倚形態における外部の２ポートパイプモジュール１８２，１８６に対するポート接続を提供するポートをその中にそれぞれ形成している新規に追加されたブロック８４，８５に受け入れられる。例えばモジュール１８２におけるコネクタ１８４とパイプモジュール１６６におけるコネクタ１７２によって形成されたポートとの間のような密封された接続が前述したようにパイプモジュールのカラーを関連のブロックにボルト止めすることによって達成される。最終の形態においては、２個の非適合のポートの一方は栓がされ、他方はパージガスを組立体中へ運ぶように作用する単一コネクタの外部パイプモジュールに接続されている。

最後に、原初の組立体における３ポートのパージガス弁４０は、その内部での作用およびパイプモジュール１５０，１６６への接続が図５に示されている２ポートの弁１８８に取り替えられている。通常の作動状態においては、各スティックにおける弁１８８は閉鎖され、各マニホールドを通るガスの流れはパイプモジュール１６６を迂回する。組立体を通してパージガスを送りたい場合、弁は開放され、パージガスはパイプモジュール１６６のポート１７０に供給される。各スティックにおける弁が開放すると、パージガスは外部パイプモジュールによって各スティックにおける内部パイプモジュール１６６の各々まで運ばれ、そしてこれらのパイプモジュールから関連の弁１８８を通して各スティックにおける各パイプモジュール１５０中へ、そしてそこからスティック全体を通して上流および下流方向の双方に圧送される。

組立体におけるパージガス要素に対する上記の改良が当該システムにおけるパージガス弁作用を簡素化し、組立体のいずれの既存要素を取り除く必要なしに組立体における全数のスティックの膨張あるいは収縮を可能とする態様が認識される。更に、マニホールドの間でのパイプ接続が２ポートの偏倚したパイプモジュールによって行われる場合、既存の２ポートパイプモジュールを用いてどのような膨張あるいは収縮も達成することができる。

ＩＩＢ．内部流体流通路を備えたモジュール式ユニット
別の一般的な実施例において、本発明によって改良されるガスパネル組立体はガス通路がその内部で形成されているモジュール式ブロックから構成される。すなわち、モジュール式ブロック自体が各マニホールドに装着されたガス要素の間でガスを運ぶための手段の構造を画成する。図６はこのタイプの組立体２００におけるスティック２０２のような３個のスティックを斜視図で示している。代表的なスティック２０２は、３ポートのガスパージ弁２１２および下流端での２ポート弁２１４に関して以下判るように、２個のブロックが重なることによって形成されるブロックの境界面に各ガス要素が支持されるようにして、例えばマニホールド２１１のようなマニホールドを形成する例えばブロック２０４，２０６，２０８および２１０のような複数のモジュール式ブロックから構成されている。ガスパージ弁には各スティックにおける弁と連通する面下のパイプコネクタ２１６からパージガスが供給され、各スティックにおける下流側の弁は面下のパイプコネクタ２１８と連通し混合ガスを組立体から作業ステーションまで運ぶ。３個のスティックが、スティックを適当な支持体に装着し、かつパイプコネクタ２１６および２１８に適応するようにスティックを持ち上げる上流側および下流側のフレーム部材２２０，２２２に担持されている。

図７Ａはパージガス弁２１２および下流側の２ポート弁２１４のマニホールド領域における未改良の組立体２００におけるスティック２０２の部分を斜視断面図で示しており、これらと同じ領域が図８Ａの側断面図に示されている。これらの図から判るように、３ポート弁２１２はブロック２０６，２０７に装着されており、該弁２１２の上流側のポートは直ぐ上流側のガス要素に弁２１２を接続している導管２２０と連通している。弁２１２の中央ポートは導管２２２を介してコネクタから供給を受け、前記弁における第三のポートはブロック２０７にある導管２２４を介して接続され、前記弁２１２はブロック２０６，２０７の交差点を跨る領域に装着されている。

引続き図７Ａと図８Ａとを参照すれば、下流側の２ポート弁２１４(図６)はそれらの境界面の領域において、一方の弁ポートをブロック２０８に形成された導管２２６と連通させて、第二の弁ポートをブロック２１０に形成された導管２２８を介してコネクタ２１８と連通させて、ブロック２０８，２１０に装着されている。ガス要素は、ブロックのネジを切った開口と係合する、例えばボルト２２１のようなボルトによってブロックに取り付けられている。

ＩＩＢ１．下流端のパイプ接続の改良
この項は、ガスを組立体から所定の加工物のある目的場所まで運ぶために、組立体の下流端にインラインの外部パイプモジュールあるいは複数の偏倚した外部パイプモジュールのいずれかを含めるように該組立体２００を改良することを説明する。図７Ｂと図８Ｂとは、組立体における面下のコネクタ２１８が前述したパイプモジュール１１６に類似の単一の外部インラインパイプモジュール２２６に取り替えられている改良を示している。この改良はブロック２１０を、弁２１４の下流側ポートをパイプモジュール２２６に連通させる内部導管２３０を有する新規の下流側ブロック２２８に取り替えることに関するものである。外部パイプモジュールは、パイプモジュールのカラー２３２を貫通し、ブロック２２８のネジつき開口中へ延在する、例えばボルト２３４のようなボルトによってブロック２２８の上面に固定されている。

対の偏倚パイプモジュールを提供するための下流側パイプ接続の改良は図７Ｃと図８Ｃとに示されている。この改良が丁度前述した改良と相違する点は、下流側端のブロック２３４が前述したパイプモジュール１２８，１３０のような一対の２ポートパイプモジュール２４０，２４２に弁２１４の下流側ポートを連通させる内部導管２３８を有していることである。次いで、個々のスティックは、前述した２ポートの外部パイプモジュールのものと構造が同一である、パイプモジュール２４０、２４２のような対の偏倚した２ポートの外部パイプモジュールによってこれらのポートに接続される。

IＩＢ２．外部パイプモジュールとパージガス弁作用の簡素化による改良
以下説明する第一のガスパージ弁の実施例は図７Ｂと図８Ｂとに示すものであって、２ポートパージガス弁２４８が原初の３ポート弁２１２に取り替えられ、パージガスの供給源を各弁２４８に接続するために外部インラインパイプモジュール２５０が使用されており、原初の組立体における下側のブロック２０６，２０７がブロック２５６，２４４および２４６に取り替えられている。図８Ｂにおいて最良に示されているように、新規なブロック２５６が、ブロックポート２４７を上側の弁ポート２５１と下側の弁ポート２５５に接続する内部のＴ字形導管２５３を提供している。新規のブロック２４４が第二の弁ポート２５９をパイプモジュール２５０における導管２６０と連通させる内部の導管２４５を提供する。下側のブロック２４６はポート２５５をブロック２４４における第二の導管２６４と接続する導管２４３を提供する。ブロック２４６は例えばボルトによってブロック２５６、２４４の下面に取り付けられる。

２ポートガス弁２４８はポート２５１，２５９をつないでいるブロック２５６，２４４の境界面に取り付けられている。上流側のガス要素がポート２４７と連通するようにマニホールドに取り付けられ、下流側のガス要素がポート２４９と連通するようにマニホールドに取り付けられている。最後に、外部パイプモジュール２５０がブロック２４４の残りのポート２５８に取り付けられ、パージガスラインを組立体におけるガスパージ弁２４８の各々に接続している。

外部のパージガスパイプモジュールとの組合せでの２ポートパージガス弁の作動は図５に関して前述した説明から認識しうる。通常の作動状態においては、各スティックにおける弁２４８は閉鎖され、各マニホールドを貫流するガスの流れは導管２４５および弁２４８を迂回してブロック２４６の導管２４３を通して行われる。組立体を通してパージガスを流したい場合、弁は開放され、パージガスはパイプモジュール２５０に供給され、外部パイプモジュールによって各ブロック２４４の導管２４５まで運ばれ、このブロックから関連の弁２４８を通してそれぞれ上流側および下流側の導管２５３，２４３中へ運ばれ、そこからパージガスはスティック全体を通して上流および下流方向の双方に圧送される。

図７Ｃと図８Ｃとはパージガス弁構成に対する類似の改良を示すが、ここではパージガス弁間での外部パイプモジュール接続は図４Ａから図４Ｄまでに関して説明したように並置形態で配置された複数の２ポートモジュールを介するものである。この形態は、先の実施例におけるブロック２４４，２４６の代わりに、それぞれ新規のブロック２６４，２６６が使用され、単一のインラインの外部パイプモジュール２５０の代わりに、例えばモジュール２６８，２７０のような対の２ポート外部パイプモジュールが図４Ｂにおいて見られる偏倚状態のマニホールドに装着されていることを除いて丁度前述したものと同一である。

ブロック２６４は、それがパージ弁の入力側を２個の２ポート外部パイプモジュール２６８，２７０の各々に連通させるためにブロックの上面において一対のポート２５８，２６０を設けていることを除いて、ブロック２４４と同一である。ブロック２６６はブロック２６４の下流端において弁２４８とポート２７４の間のより長い距離を跨るように長くした内部導管２７２を設けている点においてブロック２４６と相違する。パイプモジュール２６８，２７０は図４Ａから図４Ｄまでに関して前述したものと同一である。

弁の作動は、弁へのパージガスの流れが、基本的に図５に関して前述したもののように、対の偏倚した外部パイプモジュールを介して発生することを除いて、インラインの外部パイプモジュールに関して説明したとおりである。図４および図５を参照して説明したパージガス形態と同様に、本発明は、既存の外部パイプモジュールのいずれをも取替えあるいは改良する必要なく、スティックを組立体に追加したり、あるいはそこから取り外すことができるという点でインラインの形態よりも付加的な利点を提供する。

ＩＩＩ．パイプ接続を拡大した改良
前述のように、かつ例えば図５を図２と比較すれば判るように、本発明による面上のパイプ接続によって、内部フラッシング（ｆｌｕｓｈｉｎｇ）を制御し、各組立体のスティックにおける出力ガスの流量を調節するために２ポートのガス要素弁を使用できるようにする。以下判るように、組立体において３ポート弁の各々を２ポート弁に置き換えることによって、いずれかの所定規模の組立体の要素に対して組立体のガス要素の間でより大きな径のパイプ接続を可能とする。

例えば、ガス要素の基本寸法で（そして、従ってガス要素が装着されているマニホールド組立体のステーションの寸法で）測定した商業的なガスパネル組立体における一つの標準的なガス要素のサイズは（四角のブロックにおいて）一辺が２８．５７５ミリメートル（１ １／８ｉｎｃｈ）である。このサイズの３ポート弁を支持するためには、弁に送給する各パイプはパイプ径が約６．３５ミリメートル（１／４ｉｎｃｈ）までに制限され、すなわちパイプ接続の内部の断面径は６．３５ミリメートル（１／４ｉｎｃｈ）であり、より一般的には約４．５７２ミリメートル（０．１８ｉｎｃｈｅｓ）から７．６２ミリメートル（０．３ｉｎｃｈｅｓ）の間である。この同じサイズのブロックは、パイプ径が約９．５２５ミリメートル（３／８ｉｎｃｈ）、より一般的には約７．７４７ミリメートル（０．３０５ｉｎｃｈｅｓ）から９．５２５ミリメートル（０．３７５ｉｎｃｈｅｓ）の間である２ポート弁に対する２個のパイプ接続に適応しうる。このように、拡大されたパイプ接続の断面積すなわち流れ面積は従来のサイズのパイプ接続のものの１００％あるいはそれ以上としうる。

図９Ａおよび図９Ｂは前述したタイプのガスパネル組立体におけるスティック３００の一部を示す。特に、本図は上流から下流の方向に、２ポート弁３０４、外部パイプモジュール３０８が接続されている単一ポートのモジュール式ブロック３０６と、２ポートガス要素３１２を支持している２ポートモジュール式ブロック３１０を示す。詳しく前述のように、例えばブロック３０２のような各モジュール式ブロックは、図９Ｂおよび図９Ｃにおいて見られるパイプモジュール３１８，３２０のような２個のパイプモジュールの両端を支持する、ブロック３０２におけるモジュール３１４，３１６のような一対の直面するブロックモジュールから構成されている。ブロックモジュールは、支持されたパイプモジュールにおいて大径のパイプ接続を支持するための大径の支持構造体を有している点で前述のものと相違する。

図９Ｂおよび図９Ｃから最良に判るように、パイプモジュール３１８は水平方向に延在するパイプ区画３２２と弁３０４の上流側ポートをガス要素３１２の上流側ポートに連通させる一対のパイプコネクタ３２４，３２８を含み、前記パイプコネクタはそれぞれ例えば３２６，３３０のようなカラーによってそれぞれのモジュール式ブロックにおいて支持されている。

図には示されていないが、パイプモジュール３１８は、図４Ｄおよび図５に示すパイプモジュール１５０と同様で、ブロック３０２の丁度上流側にあるモジュール式ブロック(図示せず)に支持されている第三のパイプコネクタを有している。従って、（パイプモジュール１５０のような）パイプモジュール３１８は、２ポート弁が閉鎖すると該弁に亘って流体接続を、前記弁が開放すると、図５に関して前述したように、上流および下流双方の方向において２ポート弁からガス要素までの接続を提供する。パイプモジュール３１８は直径を大きくしたパイプコネクタおよびカラーを有する点において前述したパイプモジュール１５０と相違する。

引続き図９Ｂおよび図９Ｃを参照すれば、パイプモジュール３２０は端パイプコネクタ３３２，３３４を接続する水平のパイプ区画３３０を含む。図９Ｂで見られるように、このパイプモジュールはブロック３０２に装着された２ポート弁３０４の下流側ポートをモジュール式ブロック３０６の単一のポートに、従って当該システムにおける外部パイプ接続３０８に接続する。流体がガス源から外部パイプ接続部まで供給され、弁３０４が開放すると、ガスは弁を通してパイプモジュール３１８中へ流入し、そこで対応するガスパネルのスティックの要素全てを通して上流および下流双方の方向に圧送される。パイプモジュール３１８と同様に、モジュール３２０は、直径が大きくされたパイプコネクタおよびカラーを有している点で前述の対応する２コネクタのモジュールと相違する。

ここでは示されていないが、本実施例によるガスパネル組立体のスティックの改良は典型的に、各パイプモジュールを直径を大きくしたモジュールに、各モジュールブロックを改良されたパイプモジュールを受け入れかつ支持するようにされた、図９に示すタイプのブロックに取り替え、先の項で説明したようにスティックの最下流端において類似の３ポート弁を２ポートの弁に置換することを含む。更に、各２ポート弁に隣接して単一の外部パイプ接続を支持するための１ポートのモジュール式ブロックでなくて、むしろ組立体を、前述のように一方がガス源に接続され、他方がガス組立体における隣接のスティックにガスを送給する、一対の外部パイプ接続に適応するように一対の並置した単一ポートのブロックあるいは単一の２ポートブロックを有するように改良しうる。

最後に、パイプ径を大きくする改良は、パイプ接続が独立して支持されたパイプモジュールではなく、中実のマニホールドブロック内の孔としてパイプ接続が形成されるモジュール式あるいは半モジュール式組立体に対しても適用しうることが認められる。

前述の説明から、本発明の各種の目的や特徴がどのようにして達成されるかが認められる。スティック組立体における弁間の上方の外部パイプ接続によって、マニホールド自体の構成要素のいずれをも取り外す必要なしにスティックを追加したり、外したり、あるいは改良できるようにする。マニホールドが対の偏倚した外部パイプモジュールによって接続されている場合、スティックは既存の外部パイプモジュールを取替えあるいは改良する必要なしに容易に再構成しうる。改良されたパージガス形態によって組立体のガスパージをより簡単な２ポート弁にて行うことが可能であり、２ポート弁構成によって、固定されたガス要素の寸法の空間的な制約の中で３ポート弁を必要とするシステムに対するパイプ接続の搬送能力を倍以上にするため当該システムにおける流体接続部の直径を拡大できるようにする。

本発明の実施例についての前述の説明は例示および説明のために提供されてきたものであり、本発明を、開示した正確な実施例に完全に限定する意図のものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲あるいはそれらと同等のものによって定義される意図である。

ガス要素と共に示す、３個の組立体スティックを備えた基本的な、改良されていないガス要素組立体を示す斜視図である。 ガス要素を取り外した、３個の組立体スティックを備えた基本的な、改良されていないガス要素組立体を示す斜視図である。 ブロックモジュールを外した、３個の組立体スティックを備えた基本的な、改良されていないガス要素組立体を示す斜視図である。 図１Ｃにおける領域１Ｄに沿って見た拡大図である。 図１の改良されていない組立体における３ポート弁マニホールド接続を示す。 図１Ａに示すものと類似の斜視図であるが、外部パイプ接続において単一のモジュールと２ポート弁のパージガス形態とを含むように本発明によって改良されたガス要素組立体を示す斜視図である。 図１Ｂに示すものと類似の斜視図であるが、外部パイプ接続において単一のモジュールと２ポート弁のパージガス形態とを含むように本発明によって改良されたガス要素組立体を示す斜視図である。 図１Ｃに示すものと類似の斜視図であるが、外部パイプ接続において単一のモジュールと２ポート弁のパージガス形態とを含むように本発明によって改良されたガス要素組立体を示す斜視図である。 図１Ｄに示すものと類似の斜視図であるが、外部パイプ接続において単一のモジュールと２ポート弁のパージガス形態とを含むように本発明によって改良されたガス要素組立体を示す斜視図である。 図１Ａに示すものと類似の斜視図であるが、２個のポートと、偏倚外部パイプ接続と、２ポート弁のパージガス形態とを含むように本発明によって改良されたガス要素組立体を示す斜視図である。 図１Ｂに示すものと類似の斜視図であるが、外部パイプ接続において単一のモジュールと２ポート弁のパージガス形態とを含むように本発明によって改良されたガス要素組立体を示す斜視図である。 図１Ｃに示すものと類似の斜視図であるが、外部パイプ接続において単一のモジュールと２ポート弁のパージガス形態とを含むように本発明によって改良されたガス要素組立体を示す斜視図である。 図１Ｄに示すものと類似の斜視図であるが、外部パイプ接続において単一のモジュールと２ポート弁のパージガス形態とを含むように本発明によって改良されたガス要素組立体を示す斜視図である。 図４Ａから図４Ｄに示す改良された組立体における２ポートパージガス弁構成を断面で示す。 ３個のスティックを備えた、改良されていないガス組立体の別のタイプを示す斜視図である。 図６の改良されていないガス組立体におけるスティックの部分の斜視断面図である。 単一のモジュール式インライン外部パイプ接続（ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｕｌｅ ｉｎ ｌｉｎｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｐｉｐｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ）と２ポートのパージガス形態とを含むように一実施例によって改良されたガス組立体からのスティックの部分の斜視断面図である。 ２ポートの偏倚した外部パイプ接続と２ポートのパージガス形態とを含むように本発明の別の実施例によって改良されたガス組立体からのスティックの部分の斜視断面図である。 図７Ａに示す、従来技術のスティックの部分の断面図である。 図７Ｂに示す、改良されたスティックの部分の断面図である。 図７Ｃに示す、改良されたスティックの部分の断面図である。 流体接続を拡大した本発明の実施例による２ポート弁と上方部分と隣接するガス要素とを示すスティックの一部の斜視図である。 流体接続を拡大した本発明の実施例による２ポート弁と上方部分と隣接するガス要素とを示すスティックの一部の断面図である。 図９Ｂにおいて断面で見られるパイプモジュールを示す。

Claims (21)

1. ２個以上のガスパネルスティックを支持体の上に装着しているガスパネル組立体において使用するものであって、各スティックが複数のガス要素をその上に装着しているマニホールドと、各スティックに担持された個々の要素間の内部流体接続とから構成されている、隣接スティック間の流体接続を提供するモジュール式要素において、
   （ａ）各マニホールドの端部に隣接して、あるいは該マニホールドの内部に取り外し可能に位置するようにされた１個以上のモジュール式ブロックユニットであって、各モジュール式ブロックユニットが少なくとも一つの支持領域を提供するモジュール式ブロックユニットと、
   （ｂ）マニホールドに担持された選択したガス要素と隣接するモジュール式ブロックにおける前記の支持領域との間で面下の流体通路を提供するようにされ、それによって前記モジュール式ブロックにおいて表面ポートを形成する内部通路を画成する手段と、
   （ｃ）前記ガス組立体において隣接するマニホールドと関連する前記のモジュール式ブロックに形成された表面ポートの間で面上の流体通路を提供するようにされた外部パイプモジュールと、
   を含むことを特徴とするモジュール式要素。
2. 前記の通路を画成する手段が、一端において前記モジュール式ブロックによって、他端において同じスティックにおける前記ブロックユニットに隣接したマニホールドの領域によって支持されるようにされた内部パイプモジュールを含むことを特徴とする請求項１に記載のモジュール式要素。
3. 各内部パイプモジュールがパイプ区画によって流体連通状態で接合された２個以上のコネクタから構成され、前記コネクタの少なくとも一つがモジュール式ブロックユニットの内部に支持されるようにされたカラーにおいて終わることを特徴とする請求項２に記載のモジュール式要素。
4. 各モジュール式ブロックユニットが一対の直面するブロックモジュールから構成され、各ブロックモジュールが、
   （ｉ）その中に形成された少なくとも１個の溝であって、２個のブロックモジュールが合わされて位置されると、２個のモジュールにおける直面した溝が内部パイプモジュールのコネクタがその中に受け入れ可能である開口を形成する溝と、
   （ｉｉ）各溝に隣接した上面領域であって、２個のブロックモジュールが合わされて位置されると、直面する面領域が、前記開口に受け入れられているコネクタを有するパイプモジュールのカラーを支持する領域を画成することを特徴とする請求項３に記載のモジュール式要素。
5. 前記のブロックモジュールではなく、前記パイプモジュールが耐食性の材料から形成されていることを特徴とする請求項４に記載のモジュール式要素。
6. 前記パイプモジュールが３０４ステンレス鋼、３１６Ｌ ＶＩＭ−ＶＡＲ，ハステロイ（登録商標）、アルミニウムおよびセラミックから構成されるグループから選択された材料から形成されており、前記ブロックモジュールがステンレス鋼およびアルミニウムから構成されるグループから選択された材料から形成されていることを特徴とする請求項５に記載のモジュール式要素。
7. 各モジュール式ブロックユニットが単一の支持領域を提供し、前記モジュール式ブロックが対のブロックとして各マニホールド内にあるいはそれに隣接して位置されるようにされており、前記内部パイプモジュールがマニホールドの選択されたガス要素と前記対のモジュール式ブロックユニットの支持領域の各々との間で内部流体通路を提供するようにされ、それによって各マニホールドにおいて一対の表面ポートを形成し、一方のスティックにおけるマニホールドが、前記組立体における少なくとも１個の他方のスティックのマニホールドに、対のブロックに形成された２個のポートの各々に１個ずつ接続されている一対の偏倚した外部パイプユニットによって、接続されるようにされていることを特徴とする請求項２に記載のモジュール式要素。
8. 各モジュール式ブロックユニットが一対の支持領域を提供し、前記内部パイプモジュールの各々はマニホールドの前記の選択されたガス要素と関連のモジュール式ブロックの支持領域の各々との間で内部流体通路を提供し、従って各マニホールドにおいて一対の表面ポートを形成するようにされており、一方のスティックにおけるマニホールドが、前記対のブロックに形成された前記２個のポートの各々に１個ずつ接続されている一対の偏倚した外部パイプユニットによって、前記組立体における少なくとも１個の他方のスティックに接続するようにされていることを特徴とする請求項２に記載のモジュール式要素。
9. 前記の通路を画成する手段が前記モジュール式ブロックユニットに形成され、一端において前記ブロックの支持領域のポートにおいて終わり、前記モジュール式ブロックは、各マニホールドに担持された前記の選択されたガス要素に対して下流側のポートを提供する前記マニホールドの部分を取り替えるようにされていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式要素。
10. モジュール式ブロックにおいて前記の通路を画成する手段が一端において関連のモジュール式ブロックユニットの一対のポートにおいて終わり、一方のスティックにおけるマニホールドが、前記対のブロックにおいて形成された前記２個のポートの各々に１個ずつ接続されている一対の偏倚した外部パイプユニットによって、前記組立体における少なくとも１個の他方のスティックのマニホールドに接続されるようにされていることを特徴とする請求項９に記載のモジュール式要素。
11. 前記組立体における各マニホールドに担持された選択されたガス要素はパージガス弁であり、前記マニホールドの各々が前記弁と、各マニホールドが前記モジュール式ブロックユニットの少なくとも１個を受け入れるようにされているその直ぐ下流側の要素との間で分離可能であり、各マニホールドにおける前記の通路を画成する手段が前記パージ弁のポートを隣接するモジュール式ブロックユニットと関連したポートに接続するようにされており、隣接するマニホールドのモジュール式ユニットにおけるポートを接続している１個以上の外部パイプユニットが、隣接するスティックの間でパージガスを供給するための流体通路を形成するようにされており、各マニホールドに担持された前記パージガス弁がその反対側のポートにおいて前記マニホールドにおける前記内部の流体接続に接続されている２ポート弁であることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式要素。
12. 各マニホールドにおける前記の通路を画成する手段が一端において関連のモジュール式ブロックにおける一対のポートで終わっており、一方のスティックにおけるマニホールドが、前記のモジュール式ブロックにおける２個のポートの各々に１個ずつ接続されている一対の外部パイプユニットによって前記組立体における少なくとも１個の他方のスティックのマニホールドに接続されるようにされていることを特徴とする請求項１１に記載のモジュール式要素。
13. 内部通路を画成する前記手段と前記の外部パイプモジュールとが、３ポートの弁を備えたガス要素を装着するために使用されるタイプの３ポートステーションによって適応可能であるものよりも大きな断面積を有していることを特徴とする請求項１２に記載のモジュール式要素。
14. 内部通路を画成する前記手段と前記外部パイプモジュールの断面積がそのような３ポート接続によって適応可能である流体接続のものより少なくとも約二倍であることを特徴とする請求項１３に記載のモジュール式要素。
15. 前記の要素ステーションが２８．５７５ミリメートル（１ １／８ｉｎｃｈ）のブロックサイズを有するガス要素に適応する寸法とされており、前記内部通路を画成する手段および前記外部パイプモジュールが７．７４７ミリメートル（０．３０５ｉｎｃｈｅｓ）から９．５２５ミリメートル（０．３７５ｉｎｃｈｅｓ）までの間の内径を有していることを特徴とする請求項１３に記載のモジュール式要素。
16. 各マニホールドはその下流側端部で少なくとも一つの前記モジュール式ブロックを受け入れるようにされ、各マニホールドにおいて前記通路を画成する手段は関連するモジュール式ユニットのポートと終端のガス制御要素のポートを接続するようにされ、隣接するマニホールドモジュラー式ユニットに形成される外部パイプユニット接続ポートは前記組立体のマニホールドからの混合ガス供給用流体通路を形成するようにされていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式要素。
17. （ａ）支持体に装着された２個以上のガスパネルスティックであって、各スティックが複数のガス要素をその上に装着しているマニホールドから構成されているスティックと、
    （ｂ）各スティックに担持されている個々の要素の間の内部流体接続と、
    （ｃ）各マニホールド端部に隣接してあるいはその内部に取り外し可能に配置されている１個以上のモジュール式ブロックであって、各々が少なくとも一つの支持領域を提供するモジュール式ブロックと、
    （ｆ）マニホールドに担持されている選択されたガス要素と隣接するモジュール式ブロックユニットにある前記の支持領域との間に内部流体通路を提供し、それによって前記モジュール式ユニットにおいて表面ポートを形成する、内部通路を画成する手段と、
    （ｇ）前記ガス組立体における隣接するマニホールドと関連した前記モジュール式ブロックに形成された表面ポートの間に外部流体通路を提供する外部パイプモジュールと、
    を含むことを特徴とするガスパネル組立体。
18. 前記組立体における各スティックにあるマニホールドに担持された選択されたガス要素がパージガス弁であり、前記マニホールドの各々が前記ガスパージ弁と下流側のガス要素との間に配置された１個以上のモジュール式ブロックを含んでおり、各マニホールドにおける前記の通路を画成する手段が前記パージガス弁のポートを隣接するモジュール式ユニットと関連したポートに接続し、隣接するスティックのモジュール式ユニットにおけるポートを接続している１個以上の外部パイプユニットが、隣接するマニホールドのスティックの間でパージガス供給のための流体通路を形成し、各スティックにおける前記のパージガス弁が、その反対側のポートにおいて前記スティックにおける前記の面下の内部流体接続に接続されている２ポート弁であることを特徴とする請求項１５に記載の組立体。
19. 内部通路を画成する手段と前記の外部パイプモジュールの断面積が３ポート接続によって適応可能である流体接続のそれの少なくとも約二倍であることを特徴とする請求項１７に記載のモジュール式要素。
20. 前記要素のステーションが２８．５７５ミリメートル（１ １／８ｉｎｃｈ）のブロックサイズのガス要素に適応するような寸法とされており、内部通路を画成する前記手段と前記の外部パイプモジュールとが７．７４７ミリメートル（０．３０５ｉｎｃｈｅｓ）から９．５２５ミリメートル（０．３７５ｉｎｃｈｅｓ）の間の内径を有していることを特徴とする請求項１７に記載のモジュール式要素。
21. 支持体に装着されたガスパネル組立体に使用するガスパネルマニホールであって、
    （ｉ）１個以上のガス弁要素を含むガス要素をその上に装着できる複数の２ポートステーションと、
    （ｉｉ）上方の流体接続に適応するポートを有する少なくとも一つのステーションと、
    （ｉｉｉ）前記組立体に装着された一方のガス要素から別のガス要素までガスを運び、前記の一方のステーションから、弁を備えたガス要素がその上に装着されるべきステーションにある２個のポートの一方までガスを運ぶための、前記マニホールドにおける個々のステーションの間の内部流体接続であって、該流体接続が、３ポート弁を備えたガス要素を装着するために使用されるタイプの３ポートステーションによって適応されうるものよりも大きな断面積を有している内部流体接続と、
    を含むことを特徴とするガスパネルマニホールド。