JP4575819B2 - ブロック固定構造及び集積弁 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、第１ブロックを第２ブロックに固定するブロック固定構造及びその固定構造を用いた集積弁に関する。

半導体製造のウェハ処理工程には、ホトレジスト加工（ホトレジスト塗布、露光、現像、エッチング）のエッチング等にガスが使用され、数種類の中から特定のプロセスガスをチャンバへ供給するためのガス供給回路が構成されている。ガス供給回路は、ガスの種類に従ってガス供給ラインが構成され、各ガスをマスフローコントローラ等の流体制御機器を介してチャンバへと送り込むようにしている。また、ガスは腐食性、毒性があるため、窒素ガス等のパージガスを使用してガスの置換を行い、更にはガスの排気処理を行うため、そのガス供給ラインにはパージガス供給ラインやベントラインが組み合わされている。

従って、ガス供給ラインは、プロセスガスやパージガスの流れ或いは排気を制御するため、図６に示すように複数の弁やマスフローコントローラ等の流体制御機器が必要であり、これらガス供給ラインを構成する流体制御機器１０１〜１０８は、設置面積のコンパクト化や流路長さの短縮などの観点から全体取付のユニット化が図られている。そうしたガス供給ユニット１００は、ガス供給ラインを構成する流体制御機器１０１〜１０８が一つの取付板１１０上に一列に並べられ、取付板１１０上に固定される流路ブロック１２１〜１２８を介して取り付けられている。流路ブロック１２１〜１２８には、１２２に断面図で示すように、Ｖ字型の流路が形成されている。流路ブロック１２１〜１２８は、１２７に示すように、取付板１１０にボルト１３０で固定されている。

図７は、従来のブロック固定構造を示す図である。
流路ブロック１２７には、大径部１３１に段部１３２を介して連なる小径部１３３が形成されている。小径部１３３は、内径がボルト１３０の頭部より小径であって軸部より大径になるように設定され、スペーサ１３４をはめ込まれている。スペーサ１３４と段部１３２との間には、ゴムワッシャ１３５が配設され、スペーサ１３４の端部を取付板１１０に突き当てるまでボルト１３０を取付板１１０に締め付けることにより、ゴムワッシャ１３５を軸方向に押し潰して弾性変形させている。流路ブロック１２７は、ゴムワッシャ１３５の弾圧力によって取付板１１０側に付勢され、がたつかない（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−９４０９８号公報（段落００４０〜００４３、第３図）

しかしながら、従来のブロック固定構造は、スペーサ１３４の一端にゴムワッシャ１３５を装着してから、スペーサ１３４の他端を流路ブロック１２７の小径部１３３に嵌め入れた後、ボルト１３０を流路ブロック１２７の大径部１３１からスペーサ１３４へと貫き通して取付板１１０に締め付けなければならず、組立に手間がかかっていた。

また、従来のブロック固定構造は、スペーサ１３４の内径がボルト１３０の軸部の径より大きく、すきまばめされている。そのため、ボルト１３０の軸部の径が最小公差Ｈ１−ａであり、スペーサ１３４の内径が最大公差Ｈ２＋ａである場合、ブロック固定構造全体の公差が２ａとなる。ボルト１３０は、スペーサ１３４に挿通されているだけなので、ボルト１３０をスペーサ１３４の中心に挿通する位置出しをしにくく、流路ブロック１２７が取付板１１０に対して位置ずれして固定される可能性がある。流路ブロック１２７の固定位置がずれると、他の流路ブロックや流体制御機器と流路を接続しにくくなったり、流路接続部分のシール性を十分に確保できないおそれがある。そのため、従来のブロック固定構造は、治具を用いて流路ブロック１２７を取付板１１０に位置決めし、ボルト１３０を締結しており、組立作業に手間がかかっていた。

そこで、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、ブロックとベース部材を簡単かつ正確に位置合わせして組み立てることができるブロック固定構造及び集積弁を提供することを目的とする。

本発明に係るブロック固定構造は、上記目的を達成するために以下の構成を有する。
（１）ブロックに挿通したボルトをベース部材に締め付けて、ブロックをベース部材に固定するブロック固定構造において、ボルトが、頭部とネジ部との間に、外径が頭部の径より小さく且つネジ部の径より大きい円柱部を設けられ、ブロックが、円柱部を挿通される貫通孔の一端開口部に貫通孔の径より大きい径を有する大径部を形成され、円周方向に所定幅を有する環状をなし、貫通孔と大径部を連ねる段部と、ボルトの頭部との間で押し潰されて変形する環状部材を有し、前記環状部材が変形することにより前記ボルトの前記円柱部を中心部に向かって押圧し、前記ボルトのセンタリングを行うことを特徴とする。

（２）（１）に記載の発明において、環状部材は、頭部に当接する端面に、外側面から内側面に向かって傾斜するテーパ面を形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る集積弁は、上記目的を達成するために以下の構成を有する。
（３）（１）又は（２）に記載のブロック固定構造を有するものであって、ブロックが流路ブロックであり、ベース部材が取付板又は取付レールであることを特徴とする。

上記構成を有する本発明のブロック固定構造は、ボルトの円柱部をブロックの貫通孔に挿通し、円柱部とネジ部との間の段差部分をベース部材に突き当てるまでネジ部をベース部材にねじ込むと、環状部材がボルトの頭部とブロックの段部との間で押し潰されて円周方向に変形し、ボルトの円柱部外周面とブロックの大径部内周面に当接する。このとき、ボルトがブロックにすきまばめされ、ボルトの円柱部とブロックの貫通孔との間に隙間があっても、環状部材が円柱部を中心部に向かって押圧し、ボルトをセンタリングするため、治具を用いなくてもブロックをベース部材に位置決めして固定することができる。また、従来例で使用していたスペーサを用いなくても、ボルトの円柱部とネジ部との間の段差部分を用いてボルトの締付量を規定するので、従来例より部品点数が減少し、組立作業にかかる手間を軽減できる。
よって、本発明のブロック固定構造によれば、ブロックとベース部材を簡単かつ正確に位置合わせして組み立てることができる。

そして、環状部材がボルトの頭部に当接する端面に外側面から内側面に向かって傾斜するテーパ面を形成した場合には、ボルトの締結時に、外周縁部が最初にボルトの頭部に当たって円周方向にほぼ均一な荷重を加えられるため、環状部材を円周方向に均一に押し潰すことができる。

本発明のブロック固定構造を有する集積弁は、複数の流路ブロックを取付板又は取付レールに簡単かつ正確に位置合わせして組み付けることができることに加え、流路ブロック同士や流路ブロックと流体制御機器を適切に接続して、十分なシール性を確保することができる。

次に、本発明に係るブロック固定構造及び集積弁の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のブロック固定構造を示す図である。
本実施形態のブロック固定構造１は、従来例と同様、図６に示す集積弁１００に用いられ、流路ブロック（特許請求の範囲の「ブロック」に相当。）１２１〜１２８を取付板（特許請求の範囲の「ベース部材」に相当。）１１０に固定するために使用される。ここでは、従来例と同様、流路ブロック１２７を取付板１１０に固定する場合を例に挙げて説明する。

ボルト２は、ステンレスや、鉄、アルミなどの金属を材料とし、頭部３と円柱部４とネジ部５が基端部から先端部に向かって連ねられている。円柱部４は、外径が頭部３の径より小さく設定されている。ネジ部５は、外径が円柱部４の径より小さく設定され、外周面に取付板１１０の雌ネジ部にねじ込まれる雄ネジ部が形成されている。流路ブロック１２７は、ステンレスを直方体形状に成形し、流路等をドリルで穿設したものである。

流路ブロック１２７には、図中上側面から図中下側面へと貫通する貫通孔７が設けられている。貫通孔７は、内径ｈ２が円柱部４の外径ｈ１より僅かに大きく設定されている。貫通孔７の図中上端開口部の周りには、貫通孔７の径より大きい径を有する大径部６が設けられ、ボルト２の頭部３を収納するようになっている。そのため、大径部６と貫通孔７は、段部８を介して連なっている。ボルト４と段部８との間には、ゴムワッシャ（特許請求の範囲の「環状部材」に相当。）９が圧縮保持され、流路ブロック１２７を取付板１１０に押し付けるように付勢して、流路ブロック１２７のがたつきを防止している。

図２は、ゴムワッシャ９の断面図である。
ゴムワッシャ９は、フッ素ゴムやパーフロロエラストマーなどのゴム材料を射出成形したものである。ゴムワッシャ９は、一定幅を有する環状をなし、断面形状が略長方形状をなす。ゴムワッシャ９の図中上側面には、外側面側から内側面側に傾斜するテーパ面１０が形成され、外周縁部１１が軸方向に最も突き出している。

図１に示すように、ゴムワッシャ９を流路ブロック１２７の大径部６に装着し、ボルト２を大径部６からゴムワッシャ９、貫通孔７に貫き通し、ネジ部５を取付板１１０に締め付けると、やがて、円柱部４とネジ部５との間の段差部分が取付板１１０の端面に当接し、ネジ部５を取付板１１０に締め付けることができなくなる。このとき、ゴムワッシャ９は、外周縁部１１がボルト２の頭部３に当接した後、ボルト２の下降に伴ってテーパ面１０を加圧されて押し潰される。ゴムワッシャ９は、内周面がボルト２の円柱部外周に当接する一方、外周面が流路ブロック１２７の大径部内周に当接すると、ボルト２の円柱部４を中心部に向かって押圧する。

従って、本実施形態のブロック固定構造１によれば、ボルト２の円柱部４を流路ブロック１２７の貫通孔７に挿通し、円柱部４とネジ部５との間の段差部分を取付板１１０に突き当てるまでネジ部５を取付板１１０にねじ込むと、ゴムワッシャ９がボルト２の頭部３と流路ブロック１２７の段部８との間で押し潰されて円周方向に弾性変形し、ボルト２の円柱部外周面と流路ブロック１２７の大径部内周面に当接する。このとき、ボルト２が流路ブロック１２７にすきまばめされ、例えば、ボルト２の円柱部４の径が最小公差ｈ１−ａであり、流路ブロック１２７の貫通孔７の径が最大公差ｈ２＋ａであって、ブロック固定構造１全体の公差が２ａになっても、ゴムワッシャ９が円柱部４を中心部に向かって押圧し、ボルト２をセンタリングするため、治具を用いなくても流路ブロック１２７を取付板１１０に位置決めして固定することができる。また、従来例で使用していたスペーサ１３４を用いなくても、ボルト２の円柱部４とネジ部５との間の段差部分を用いてボルトの締付量を規定するので、従来例より部品点数が減少し、組立作業にかかる手間を軽減できる。
よって、本実施形態のブロック固定構造１によれば、流路ブロック１２７と取付板１１０を簡単かつ正確に位置合わせして組み立てることができる。

また、ゴムワッシャ９がボルト２の頭部３に当接する端面に外側面から内側面に向かって傾斜するテーパ面１０を形成されており、ボルト２の締結時に、外周縁部１１が最初にボルト２の頭部３に当たって円周方向にほぼ均一な荷重を加えられるため、ゴムワッシャ９を円周方向に均一に押し潰すことができる。

そして、本実施形態のブロック固定構造１を有する集積弁１００は、複数の流路ブロック１２１〜１２８を取付板１１０に簡単かつ正確に位置合わせして組み付けることができることに加え、流路ブロック１２１〜１２８と流体制御機器１０１〜１０８を適切に接続して、十分なシール性を確保することができる。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する
本実施形態のブロック固定構造２１は、従来例と同様に集積弁１００に設けられ、ゴムワッシャ１５が第１実施形態のゴムワッシャ９と相違し、その他が第１実施形態のブロック固定構造１と共通する。よって、ここでは、第１実施形態と相違するゴムワッシャ１５を中心に説明し、共通するものについては図面に第１実施形態と同一符号を付し、説明を適宜省略する。

図４は、ゴムワッシャ１５の断面図である。
ゴムワッシャ１５は、フッ素ゴムやパーフロロエラストマーなどのゴム材料を射出成形したものである。ゴムワッシャ１５は、円周方向に一定幅を有する環状をなす。ゴムワッシャ１５は、断面形状が上端面と下端面、及び、内周面と外周面がそれぞれ平行な多角形状をなす。従って、ゴムワッシャ１５は、図中上側面の外周縁部が軸方向に張り出していない。

図５は、ゴムワッシャ１５の装着部分の一部拡大断面図である。
ゴムワッシャ１５をボルト２の円柱部４に装着して、ボルト２を流路ブロック１２７の大径部６から貫通孔７に貫き通し、ネジ部５を取付板１１０に締め付けると、ゴムワッシャ１５は、図中上下端面がボルト２の頭部３の下端面と流路ブロック１２７の段部８に当接して加圧される。ゴムワッシャ１５は、ボルト２の頭部３と流路ブロック１２７の段部８との間で挟み込まれて弾性変形し、内周面がボルト２の円柱部外周面に当接する一方、外周面が流路ブロック１２７の大径部内周面に当接すると、ボルト２の円柱部４を中心部に向かって直接押圧する。そのため、本実施形態のブロック固定構造も、ゴムワッシャ１５が、ボルト２の締付時にボルト２のセンタリングを行うことができる。

尚、本発明の実施の形態について説明したが、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。
例えば、上記実施形態では、流路ブロックをステンレスなどの金属で形成したが、ＰＦＡやＰＴＦＥなどの樹脂であってもよい。
例えば、上記実施形態では、ガスを流す集積弁について説明したが、薬液等の流体を流す集積弁に適用してもよい。
例えば、上記実施形態では、ゴムを材質とするゴムワッシャを使用したが、ＰＦＡやＰＴＦＥなどの樹脂を材質とするワッシャを使用してもよい。この場合にも、ワッシャは、一定の幅を有する環状をなし、ボルト２に当接する側面に外側面から内側面に傾斜するテーパ面を設けることが望ましい。このような樹脂製のワッシャは、ボルト２と流路ブロック１２７との間で押し潰されて塑性変形し、ボルト２の円柱部４を中心部に向かって押圧してセンタリングを行うことができる。
上記実施形態では流路ブロック１２７を取付板１１０に固定したが、取付レールに固定してもよい。

本発明の第１実施形態に係り、ブロック固定構造を示す図である。 同じく、ゴムワッシャの断面図である。 同じく、ゴムワッシャ装着部分の一部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係り、ゴムワッシャの断面図である。 同じく、ゴムワッシャ装着部分の一部拡大断面図である。 集積弁の側面図である。 従来のブロック固定構造を示す図である。

符号の説明

１ ブロック固定構造
２ ボルト
３ 頭部
４ 円柱部
５ ネジ部
６ 大径部
７ 貫通孔
８ 段部
９ ゴムワッシャ
１０ テーパ面
１５ ゴムワッシャ
１２７ 流路ブロック
１１０ 取付板

Claims (3)

1. ブロックに挿通したボルトをベース部材に締め付けて、前記ブロックを前記ベース部材に固定するブロック固定構造において、
   前記ボルトが、頭部とネジ部との間に、外径が前記頭部の径より小さく且つ前記ネジ部の径より大きい円柱部を設けられ、
   前記ブロックが、前記円柱部を挿通される貫通孔の一端開口部に前記貫通孔の径より大きい径を有する大径部を形成され、
   円周方向に所定幅を有する環状をなし、前記貫通孔と前記大径部を連ねる段部と、前記ボルトの頭部との間で押し潰されて変形する環状部材を有し、
   前記環状部材が変形することにより前記ボルトの前記円柱部を中心部に向かって押圧し、前記ボルトのセンタリングを行うことを特徴とするブロック固定構造。
2. 請求項１に記載するブロック固定構造において、
   前記環状部材は、前記頭部に当接する端面に、外側面から内側面に向かって傾斜するテーパ面を形成されていることを特徴とするブロック固定構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載するブロック固定構造を有するものであって、
   前記ブロックが流路ブロックであり、
   前記ベース部材が取付板又は取付レールであることを特徴とする集積弁。

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