JP6346551B2 - 流路ブロック及び流体供給制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、流体の流路によって互いに接続された複数の流体制御機器(例えば流体制御弁や流量制御器等)を備えた流体供給制御装置に関する。また、本発明は、かかる流体供給制御装置を構成するための、流路ブロックに関し、より詳細には、複数の前記流体制御機器を所定の配列方向に配列しつつ装着することで前記流体供給制御装置を形成可能に構成された、流路ブロックに関する。
この種の流体供給制御装置は、例えば、半導体製造工程におけるガス供給装置として用いられている。具体的には、例えば、下記特許文献1に開示されたガス供給ユニットにおいては、内部にガス流路が形成された流路ブロックに、複数の流体制御機器が、ボルトにより固定されている。また、これら複数の流体制御機器は、流路ブロックの長手方向に沿って一列に配置されている。
ところで、半導体製造工程に用いられる上述のガス供給装置は、多数種類のガスを供給するように構成される場合がある。この場合、上述のようなガス供給ユニットが、複数並列して設けられている(例えば下記特許文献2参照)。
特開2001−227657号公報 特開2006−46494号公報
この種の流体供給制御装置(特に、上述のような、半導体製造工程に用いられるガス供給装置)において、良好なメンテナンス性(maintainability)を保持しつつ、装置をさらに小型化あるいは集積化する、という要求がある。本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。
本発明の流体供給制御装置は、所定の配列方向に配列された複数の流体制御機器と、これらの流体制御機器を装着可能な流路ブロックと、を備えている。本発明の前記流路ブロックの内部には、流体の流路が形成されている。また、前記流路ブロックは、複数の前記流体制御機器を前記配列方向に配列しつつ装着可能に構成されている。すなわち、前記流路ブロックは、複数の前記流体制御機器を前記配列方向に配列した状態で装着することで、前記流路によって互いに接続された複数の前記流体制御機器を備えた流体供給制御装置を形成可能に構成されている。
ここで、前記流路ブロックは、前記配列方向に配列された複数の前記流体制御機器の組について分離不能に一体的に形成されている。前記流路としては、第一流路と、第二流路と、が形成されている。前記第一流路は、前記組を構成する複数の前記流体制御機器(これらは前記配列方向に配列されている)を互いに接続するように、前記配列方向に沿って設けられている。前記第二流路は、前記配列方向と直交する幅方向に沿って設けられている。
本発明の前記流体供給制御装置及び前記流路ブロックにおける第1の構成の特徴は、前記流路ブロックが、接続部を備えたことにある。この接続部は、2つの当該流路ブロックを前記幅方向に並列に隣接配置した状態で、両者の前記第二流路同士を接続可能に形成されている。
かかる第1の構成においては、前記配列方向に配列された複数の前記流体制御機器(これらは前記第一流路によって前記流体を授受可能に接続される)を備えた前記組が、前記流路ブロックに装着される。すると、前記組を構成する前記流体制御機器の各々は、前記第一流路及び前記第二流路を介して前記流体を授受可能となる。
ここで、かかる第1の構成においては、複数の前記流体制御機器の前記組が少なくとも1つ装着された1つの前記流路ブロックと、同様のもう1つの前記流路ブロックとが、前記幅方向に並列に隣接配置された状態で、前記接続部によって互いに接続される。これにより、両者の前記第二流路同士が、前記流体を授受可能に接続される。
このように、かかる第1の構成によれば、複数の前記流路ブロックを並列に隣接配置して、前記接続部により両者の前記第二流路同士を接続することで、前記流体の種類の増加に伴って並列に多数の前記組を設ける要求に良好に対応することが可能となる。したがって、かかる構成によれば、前記流体供給制御装置を、良好なメンテナンス性を保持しつつ、良好に小型化あるいは集積化することが可能となる。
本発明の第2の構成においては、前記流路ブロックは、複数の前記組を前記配列方向と直交する幅方向に複数配列しつつ装着可能に、且つ前記組の各々について分離不能に一体的に形成されている。そして、前記第二流路は、前記組の各々を互いに接続するように設けられている。
かかる第2の構成においては、前記配列方向に配列された複数の前記流体制御機器(これらは前記第一流路によって前記流体を授受可能に接続される)を備えた前記組が、前記幅方向に複数配列された状態で、前記流路ブロックに装着される。すると、複数の前記組が、前記流路ブロックの内部に設けられた前記第二流路によって、前記流体を授受可能に接続される。
ここで、かかる第2の構成においては、複数の前記組が装着された1つの前記流路ブロックと、他の複数の前記組が装着されたもう1つの前記流路ブロックとが、前記幅方向に並列に隣接配置された状態で、前記接続部によって互いに接続される。これにより、両者の前記第二流路同士が、前記流体を授受可能に接続される。
このように、かかる第2の構成によれば、複数の前記流路ブロックを並列に隣接配置して、前記接続部により両者の前記第二流路同士を接続することで、前記流体の種類の増加に伴って並列に多数の前記組を設ける要求に良好に対応することが可能となる。したがって、かかる構成によれば、前記流体供給制御装置を、良好なメンテナンス性を保持しつつ、良好に小型化あるいは集積化することが可能となる。また、かかる構成によれば、前記流体供給制御装置の製造時の取扱い易さが向上するとともに、部品点数が削減される。
本発明の第3の構成においては、前記接続部は、第一接続片と第二接続片とを備えている。前記第一接続片は、厚さ方向(前記幅方向及び前記配列方向と直交する方向)における一方側にて、前記幅方向における一方の端部から当該幅方向に(すなわち外側に向けて)突設されている。前記第二接続片は、前記厚さ方向における他方側にて、前記幅方向における他方の端部から当該幅方向に(すなわち外側に向けて)突設されている。具体的には、前記第一接続片と前記第二接続片とは、前記配列方向に沿って見た場合に、対角位置に設けられている。
また、本発明の第3の構成においては、前記第一接続片には、第一接続開口部が形成されている。この第一接続開口部は、前記厚さ方向における前記他方側に開口するように設けられているとともに、前記第二流路に接続されている。また、前記第二接続片には、第二接続開口部が形成されている。この第二接続開口部は、前記厚さ方向における前記一方側に開口するように設けられているとともに、前記第二流路に接続されている。そして、前記接続部は、前記第一接続開口部と前記第二接続開口部とが互いに対向するように前記第一接続片と前記第二接続片とが前記厚さ方向に重ね合わされることで、互いの前記第二流路同士が接続されるように構成されている。
かかる第3の構成によれば、複数の前記組が装着された1つの前記流路ブロックと、他の複数の前記組が装着されたもう1つの前記流路ブロックとが、一方における前記第一接続片(前記第一接続開口部)と他方における前記第二接続片(前記第二接続開口部)とが互いに対向するように、前記幅方向に並列に隣接配置(接合)される。これにより、両者の前記第二流路同士が接続される。したがって、かかる構成によれば、前記流体の種類の増加に伴って並列に多数の前記組を設ける場合に、前記流体供給制御装置全体の配管長を、可及的に抑制することが可能となる。
本発明の第4の構成においては、前記第一接続開口部と前記第二接続開口部とが、前記配列方向について同一位置となるように、前記第一接続片及び前記第二接続片が形成されている。かかる構成によれば、前記流体の種類の増加に伴って並列に多数の前記組を設ける場合に、前記流体供給制御装置全体の前記配列方向におけるサイズを、可及的に抑制することが可能となる。
本発明の第5の構成においては、前記接続部は、第一接続片と第二接続片とを備えている。前記第一接続片は、前記幅方向における一方の端部から、当該幅方向に突設されている。前記第二接続片は、前記幅方向における他方の端部から、当該幅方向に突設されている。
また、本発明の第5の構成においては、前記第一接続片には、第一接続開口部が形成されている。この第一接続開口部は、上側表面(前記流路ブロックにおける前記流体制御機器が装着される一表面)側にて開口するように設けられているとともに、前記第二流路に接続されている。また、前記第二接続片には、第二接続開口部が形成されている。この第二接続開口部は、前記上側表面側にて開口するように設けられているとともに、前記第二流路に接続されている。そして、前記接続部は、前記第一接続片と前記第二接続片とを前記配列方向に隣接配置した状態で、バイパス配管(前記第一接続開口部と前記第二接続開口部とを互いに接続するための配管)を前記第一接続片と前記第二接続片とに跨るように装着することで、隣接配置された2つの当該流路ブロックにおける互いの前記第二流路同士が接続されるように構成されている。
かかる第5の構成によれば、複数の前記組が装着された1つの前記流路ブロックと、他の複数の前記組が装着されたもう1つの前記流路ブロックとが、一方における前記第一接続片と他方における前記第二接続片とを前記配列方向に隣接配置した状態で、前記幅方向に並列に隣接配置される。そして、前記第一接続片に形成された前記第一接続開口部と、前記第一接続片に形成された前記第一接続開口部とが、前記バイパス配管によって接続される。これにより、隣接配置された2つの前記流路ブロックにおける前記第二流路同士が接続される。したがって、かかる構成によれば、前記流体の種類の増加に伴って並列に多数の前記組を設ける場合に、前記流体供給制御装置全体の前記幅方向におけるサイズを、可及的に抑制することが可能となる。
本発明の第6の構成においては、複数の前記流体制御機器の各々に対応して、一対の雌螺子部がそれぞれ設けられている。一対の前記雌螺子部は、複数の前記流体制御機器の各々を前記流路ブロックに対して着脱自在に装着可能に形成されている。そして、前記第一流路と前記雌螺子部とが、前記配列方向に沿って略一直線状に配置されている。
かかる第6の構成によれば、複数の前記流体制御機器は、それぞれ、一対の前記雌螺子部によって、前記流路ブロックに対して着脱自在に装着(固定)される。また、前記配列方向について隣接する前記流体制御機器同士は、前記流路ブロックへの装着により、前記第一流路を介して接続される。
ここで、前記流路ブロックにおいては、一対の前記雌螺子部と前記第一流路とが、前記配列方向に沿って略一直線状に設けられる。このため、かかる構成によれば、前記流体制御機器を着脱自在に装着するための前記雌螺子部を当該流体制御機器の幅からはみ出すように設ける必要性から当該流体制御機器及び前記流路ブロックの幅が大きくなり結果として前記流体供給制御装置の幅が大きくなる、という問題が、良好に解消される。
よって、かかる構成によれば、前記流体制御機器を前記流路ブロックに対して着脱自在としつつ、前記流体供給制御装置の幅を可及的に小さくすることができる。したがって、かかる構成によれば、前記流体供給制御装置における良好なメンテナンス性を保持しつつ、前記流路ブロック及びこれを備えた前記流体供給制御装置におけるさらなる小型化あるいは集積化を図ることが可能となる。
本発明の第7の構成においては、複数の前記流体制御機器は、当該流路ブロックにおける一表面である上側表面側に集約して装着されている。また、前記雌螺子部は、前記上側表面にて開口する非貫通穴として形成されている。そして、前記第一流路は、前記非貫通穴における深さ方向に前記雌螺子部を迂回するように形成されている。したがって、かかる構成によれば、前記流路ブロック及び前記流体供給制御装置の幅を可及的に小さくすることができ、以て、前記流路ブロック及びこれを備えた前記流体供給制御装置におけるさらなる小型化あるいは集積化の要求に良好に対応することが可能となる。
上述した流体制御弁は、次のような構成を有している。
(1)操作流体の圧力によってピストンを摺動させ、弁体を弁座に当接または離間させる流体制御弁において、第1ピストン及び第2ピストンを同軸上に有すること、前記第1ピストンには、前記弁体が前記弁座に当接する方向に付勢する1つの第1圧縮バネが同軸上に取り付けられていること、前記第2ピストンには、前記弁体が前記弁座に当接する方向に付勢する1つの第2圧縮バネが同軸上に取り付けられていること、を特徴とする。
(2)(1)に記載の流体制御弁において、前記第1ピストン及び前記第2ピストンは、同一形状のものであること、前記第1圧縮バネ及び前記第2圧縮バネは、同一形状のものであること、が好ましい。
(3)(1)または(2)に記載の流体制御弁において、前記第1圧縮バネによる付勢力と、前記第2圧縮バネによる付勢力の総和が、前記弁体を前記弁座に当接させる力となること、が好ましい。
(4)(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の流体制御弁において、前記弁座が形成されるボディの上部には、ホルダが固定され、前記弁体と前記ホルダの間には、ベローズが配置されていること、が好ましい。
(5)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の流体制御弁において、前記弁座が形成されるボディの上部には、ホルダが溶接により固定されていること、が好ましい。
(6)(5)に記載の流体制御弁において、前記ピストンを備えるアクチュエータ部は、前記ホルダから着脱可能であること、が好ましい。
(7)(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の流体制御弁において、チューブ形状の外装部材を有すること、が好ましい。
(8)(7)に記載の流体制御弁において、前記外装部材の先端に取り付けられたキャップの上面にワンタッチ継手を有すること、が好ましい。
上述した流体制御弁は、次のような作用・効果を有する。
上記(1)の態様によれば、第1ピストンに第1圧縮バネが、第2ピストンに第2圧縮バネが、それぞれ同軸上に直列に取り付けられているため、1つの流体制御弁の幅を細くし、小型化することができる。よって、全体の設置面積を減少させることができる。
ここで、近年、半導体製造装置では、多種のガスの切り換えを行うため、設置すべきバルブの数が増加し、全体の設置面積を減少させることが課題となっている。本発明の流体制御弁によれば、2つのピストン(第1ピストン、第2ピストン)だけでなく、閉弁のためのシール力を高めるため、例えば、6つのピストンを積んだとしても、アクチュエータ部の高さが増すだけである。すなわち、シール力を高めつつ、流体制御弁自体の幅は細いままで、設置面積は変化しない。よって、ピストンの数に関わらず、流体制御弁の小型化を実現することができ、全体の設置面積の減少を実現することができる。また、ピストンの数に関わらず、弁体の材質や形状、必要なCv値などに応じて任意の数のピストンを組み合わせるだけで、閉弁のために必要なシール力を容易に設定することが可能となる。さらに、いずれか1つの圧縮バネが劣化したとしても、他の圧縮バネの付勢力により、弁体がバランスを崩して傾きが生じることなく、弁座に対し均一のシール力を確保することができる。
上記(2)の態様によれば、複数のピストンと圧縮バネを組み合わせるとき、それぞれ同一形状のものであるため、部品を共通化することができる。よって、別途、他の形状のピストン、圧縮バネを用意する必要が無い。また、型成形で部品を製造する場合には、製造するためのコストを削減することができる。さらに、部品を共通化することにより、組立の際、作業の効率性を向上させることができる。
上記(3)の態様によれば、第1圧縮バネ、第2圧縮バネのそれぞれの付勢力の総和が、流体制御弁を閉弁するためのシール力となるため、圧縮バネのバネ応力を各々下げることができる。そのため、バネの耐久性が向上する。また、バネの設計の自由度が高まり、設計・製造が容易になる。さらに、公差がばらついたとしても、閉弁に必要なシール力を確保することができる。
上記(4)の態様によれば、弁体とホルダの間にはベローズが設けられているため、ダイアフラム弁体と比較すると、より小径内で長ストロークを得ることができる。
上記(5)の態様によれば、ボディとホルダは溶接により固定され、密封されているため、組立やメンテナンスの際、アクチュエータ部の取り外しを容易に行うことができ、作業の効率性を向上させることができる。また、ボディとホルダは密封されているため、制御流体が漏れることがなく、安全性を高めることができる。
上記(6)の態様によれば、アクチュエータ部をホルダから着脱することができるので、組立やメンテナンスの際、簡単にアクチュエータ部を交換することができ、作業の効率性を向上させることができる。
上記(7)の態様によれば、外装部材がチューブ形状であるため、流体制御弁の組立を容易に行うことができる。
上記(8)の態様によれば、外装部材の先端に取り付けられたキャップの上面にワンタッチ継手を配置し、上面にエアチューブを接続することができるため、設置面積の増加を防ぐことができる。
本発明の流体供給制御装置の一実施形態であるガス供給装置における、流体の通流経路の概略構成を示すフロー図。 図1に示されているガス供給装置の構成の一例を示す平面図。 図2に示されているガス供給装置(本発明の流路ブロックの一実施形態を含む)の正面図。 図3に示されている本発明の流路ブロックの一実施形態を拡大した正面図。 図4に示されている流路ブロックの平面図。 図5に示されている流路ブロックの側面図。 図5における7−7断面図。 本発明の流路ブロックの一変形例の平面図。 図8に示されている流路ブロックの正面図。 図8に示されている流路ブロックの側面図。 本発明の流体供給制御装置の概略構成を示す平面図。 図11に示されている流体供給制御装置の正面図。 図11に示されている流体供給制御装置の底面図。 図11に示されている流路ブロックを拡大した正面図。 本発明の流体供給制御装置の概略構成を示す平面図。 図15に示されている流体供給制御装置の正面図。 図15に示されている流体供給制御装置の底面図。 図15に示されている流路ブロックを拡大した正面図。 本発明の一変形例に係る流体供給制御装置の概略構成を示す斜視図。 本発明の他の変形例に係る流体供給制御装置の分解斜視図。 図20に示されている第一流路ブロックを拡大した斜視図。 図21に示されている第一流路ブロックの別の視点からの斜視図。 本発明の一実施形態に係る配管継手の一例を示す平面図。 図23に示されている配管継手の側面図。 図23に示されている配管継手の底面図。 本発明の一実施形態に係る配管継手の他の一例を示す平面図。 図26に示されている配管継手の側面図。 図26に示されている配管継手の底面図。 図23〜図25に示されている配管継手と図26〜図28に示されている配管継手とを連結することによって形成された、本発明の一実施形態に係る配管継手構造の概略構成を示す側面図。 図23〜図25に示されている配管継手と図26〜図28に示されている配管継手とを連結することによって形成された、本発明の一実施形態に係る配管継手構造の概略構成を示す平面図。 比較例としての従来技術の配管継手の構成を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る流体供給制御装置の構成の一例を示す平面図。 図32に示されている流体供給制御装置の側面図。 図33に示されている流路ブロックを拡大した側面図。 本発明の流体供給制御装置の構成の他の一例を示す側面図。 本発明の配管継手の一変形例の構成を示す平面図。 図36に示されている配管継手の側面図。 図36に示されている配管継手の底面図。 本発明の配管継手の他の一変形例の構成を示す平面図。 図39に示されている配管継手の側面図。 図39に示されている配管継手の底面図。 流体制御弁の断面図。 図42のPV部拡大断面図。 弁部の断面図。 ピストンの断面図。 ピストンの斜面図。 流体制御弁の組立の際の分解図。 流体制御弁の一変形例の断面図。 流体制御弁の他の変形例の断面図。 流体制御弁の参考例の断面図。 バルブ取付ブロック内の流路周辺の断面図。 バルブ取付ブロック内の流路周辺の断面図。 従来の流体制御弁の断面図。 従来の流体制御弁の断面図。
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、変形例は、一実施形態の説明中に挿入されると首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
<実施形態のガス供給装置の全体構成>
まず、図1を参照しつつ、本発明に係る流体供給制御装置の一例(一実施形態)であるガス供給装置10における、流体の通流経路の概略構成について説明する。ガス供給装置10は、半導体製造工程(例えばエッチングプロセス)に用いられるものであって、複数(図1の図示では8つ)のプロセスガスを利用可能に構成されている。すなわち、ガス供給装置10は、供給用ガス(複数のプロセスガスを混合した混合ガス、又は単一のプロセスガス)を、図示しない供給先(プロセスチャンバ)に供給可能に構成されている。
具体的には、ガス供給装置10においては、ガス供給ユニット10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,及び10Hが、並列に設けられている。ガス供給ユニット10A〜10Hは、それぞれ、異なるプロセスガス流入ライン11(プロセスガス流入ライン11A,11B,11C,11D,11E,11F,11G,及び11H)に接続されている。プロセスガス流入ライン11A〜11Hは、それぞれ、異なる種類のプロセスガスが導入されるようになっている。
また、ガス供給ユニット10A〜10Hには、パージガス流入ライン12が接続されている。パージガス流入ライン12は、不活性ガス(例えば窒素ガス)であるパージガスをガス供給ユニット10A〜10Hに供給するように設けられている。さらに、ガス供給ユニット10A〜10Hには、プロセスガス供給ライン13が接続されている。
すなわち、ガス供給ユニット10A〜10Hは、プロセスガス流入ライン11を介して図示しないプロセスガス供給源から供給されたプロセスガスと、パージガス流入ライン12を介して図示しないパージガス供給源から供給されたパージガスとを、択一的に、プロセスガス供給ライン13に向けて通流させるように構成されている。そして、ガス供給装置10は、プロセスガスをプロセスガス供給ライン13に供給するようにガス供給ユニット10A〜10Hを動作させることで、上述の供給用ガスを、プロセスガス供給ライン13を介して上述の供給先に供給するように構成されている。
なお、ガス供給ユニット10A〜10Hは、それぞれ、同様の構成を有している。よって、以下、ガス供給ユニット10Aの構成を中心として説明する。
ガス供給ユニット10Aには、内部メインガス流路14と、内部パージガス流路15と、が形成されている。内部メインガス流路14及び内部パージガス流路15は、ガス供給ユニット10Aの内部に形成されたガス流路である。内部メインガス流路14は、プロセスガス流入ライン11とプロセスガス供給ライン13との間に設けられている。すなわち、プロセスガス流入ライン11は、内部メインガス流路14を介してプロセスガス供給ライン13に接続されている。また、内部パージガス流路15は、パージガスの流路であって、パージガス流入ライン12と内部メインガス流路14とを接続するように設けられている。
ガス供給ユニット10Aは、モジュールとしての、流量制御器16を備えている。流量制御器16は、内部メインガス流路14における、内部パージガス流路15との接続箇所よりも、プロセスガスの通流方向における下流側(プロセスガス供給ライン13側)に介装されている。なお、ガス供給ユニット10A等における、プロセスガスの通流方向を、以下、「ガス通流方向」と称する。流量制御器16は、いわゆる「マスフローコントローラ」と称されるものであって、内部メインガス流路14におけるガスの質量流量に対応する検出信号を出力可能であるとともに、かかる質量流量を、外部(マイクロコンピュータ等)からの制御信号により制御可能に構成されている。
また、ガス供給ユニット10Aは、モジュールとしての、流体制御弁17(流体制御弁アクチュエータ17aを含む)、流体制御弁18(流体制御弁アクチュエータ18aを含む)、及び流体制御弁19(流体制御弁アクチュエータ19aを含む)を備えている。流体制御弁17は、上述の接続箇所よりもガス通流方向における上流側(プロセスガス流入ライン11側)にて、内部メインガス流路14に介装されている。流体制御弁18は、内部パージガス流路15に介装されている。流体制御弁19は、流量制御器16よりもガス通流方向における下流側にて、内部メインガス流路14に介装されている。
流体制御弁17は、いわゆる「エアオペレートバルブ」としての構成を備えた開閉弁であって、流体制御弁アクチュエータ17aの端部には開閉制御用のエア配管を接続するための継手部が設けられている(流体制御弁18及び19も同様である)。流体制御弁17は、プロセスガス流入ライン11から流量制御器16に向かうプロセスガスの流入とその遮断とを切換可能に設けられている。流体制御弁18は、内部メインガス流路14へのパージガスの流入とその遮断とを切換可能に設けられている。流体制御弁19は、プロセスガス供給ライン13に向かうガスの流入とその遮断とを切換可能に設けられている。
図2を参照すると、ガス供給ユニット10A〜10Hにおいては、流体制御弁17、流体制御弁18、流量制御器16、及び流体制御弁19が、ガス通流方向についてこの順に配置されている。また、流体制御弁17〜19及び流量制御器16は、ガス通流方向に沿って(具体的にはガス通流方向と平行に)略一直線状に配列されている。なお、以下、ガス供給ユニット10A等における流体制御弁17、流体制御弁18、流量制御器16、及び流体制御弁19が配列されている方向を、「機器配列方向」と称する。本構成においては、ガス通流方向は、機器配列方向と平行であって、流体制御弁17から流体制御弁18及び流量制御器16を経て流体制御弁19に向かう一方向(図2における左から右に向かう方向)に設定されている。
また、本構成においては、ガス供給ユニット10A〜10Dにおける各流量制御器16は、ガス通流方向について略同じ位置に配置されている(流体制御弁17〜19についても同様である)。すなわち、ガス供給ユニット10A〜10Dにおける各流量制御器16は、幅方向(ガス通流方向及び後述する流路ブロック20の厚さ方向と直交する方向:図2における上下方向)に沿って略一直線状に配列されている。同様に、ガス供給ユニット10E〜10Hにおける各流量制御器16は、ガス通流方向について略同じ位置に配置されている(流体制御弁17,18及び19についても同様である)。
ガス供給装置10(ガス供給ユニット10A)は、略平板状の部材である、上述の流路ブロック20(装着対象)を備えている。本構成においては、流路ブロック20には、流量制御器16、並びに流体制御弁17,18及び19が、機器配列方向に配列しつつ着脱自在に装着(固定)されている。流体制御弁17、流体制御弁18、流量制御器16、及び流体制御弁19は、この順に機器配列方向に配列されつつ流路ブロック20に装着されることで、当該流路ブロック20の内部に形成されたガス流路(詳細は後述する)により、ガスを授受可能に接続されるようになっている。すなわち、流路ブロック20は、機器配列方向に配列した状態で流体制御弁17、流体制御弁18、流量制御器16、及び流体制御弁19が装着されることで、これらをこの順に接続するように構成されている。
また、流路ブロック20は、上述の機器配列方向に配列された流体制御弁17、流体制御弁18、流量制御器16、及び流体制御弁19の組を、幅方向に複数(本具体例においては4つ)装着可能に構成されている。具体的には、本構成においては、1つの流路ブロック20は、複数のガス供給ユニット10A〜10Dを、幅方向に配列しつつ装着可能に構成されている。この流路ブロック20は、複数のガス供給ユニット10A〜10Dにわたって、分離不能に一体的(具体的には継ぎ目なく一体)に形成されている。同様に、もう1つの流路ブロック20は、複数のガス供給ユニット10E〜10Hを、幅方向に配列しつつ装着可能に構成されている。この流路ブロック20は、複数のガス供給ユニット10E〜10Hにわたって、分離不能に一体的(具体的には継ぎ目なく一体)に形成されている。
すなわち、本構成においては、ガス供給装置10は、ガス供給ユニット10A〜10Dに対応する流路ブロック20(分離不能に一体)と、ガス供給ユニット10E〜10Hに対応する流路ブロック20(分離不能に一体)と、を備えている。両者は、互いに供給用ガスやパージガスを授受可能に、隣接した状態で互いに結合されるようになっている。
<実施形態の流路ブロックの概略構成>
図3〜図7は、本発明の一実施形態に係る流路ブロック20の構成の詳細を示している。以下、図3〜図7を用い、且つ必要に応じて他の図面をも参照しつつ、本実施形態の流路ブロック20の具体的構成について詳細に説明する。
図2及び図3を参照すると、ガス供給ユニット10A〜10D及び10E〜10Hにおいては、流量制御器16、並びに流体制御弁17,18及び19は、流路ブロック20における一表面である上側表面20a(装着面)側に集約して装着されている。なお、流路ブロック20における、上側表面20aとは反対側の一表面を、以下「下側表面20b」と称する。また、流路ブロック20における、上側表面20a及び下側表面20bと直交する表面であって、法線方向が幅方向となるものを、以下「端面20c」と称する。
以下、まず、図2〜図4を参照しつつ、1つの流路ブロック20における、流体制御弁17、流体制御弁18、流量制御器16、及び流体制御弁19の間の接続、及びガス供給ユニット10A〜10Dの間の相互接続に関する、内部のガス流路の概略的な構成について説明する。
流路ブロック20は、ステンレス鋼によって形成された略板状の部材であって、その内部にて、プロセスガスを、上述のガス通流方向すなわち機器配列方向に通流させるように構成されている。具体的には、流路ブロック20の内部には、略U字状の接続流路21が形成されている。本発明の「第一流路」を構成する接続流路21は、流路ブロック20のガス通流方向における上流側の位置(ガス通流方向における上流側の端部寄りの位置)に設けられている。
接続流路21は、プロセスガスを上述のガス通流方向に通流させるように、平面視(流路ブロック20の厚さ方向に見た場合)にて、ガス通流方向に沿って略一直線状に形成されている。具体的には、接続流路21は、上側表面20aにて開口する入口ポート21a及び出口ポート21bを有している。すなわち、入口ポート21aは、プロセスガス流入ライン11からのプロセスガスの流入口であって、接続流路21のガス通流方向における上流側の端部に設けられている。同様に、出口ポート21bは、入口ポート21aから流入したプロセスガスの流出口であって、接続流路21のガス通流方向における下流側の端部に設けられている。
入口ポート21aから下側表面20bに向かって、入口通路21cが形成されている。同様に、出口ポート21bから下側表面20bに向かって、出口通路21dが形成されている。入口通路21c及び出口通路21dは、円筒状の穴であって、流路ブロック20の厚さ方向と平行に設けられている。
入口通路21c及び出口通路21dにおける下側表面20b側の端部は、接続路21eによって互いに接続されている。接続路21eは、下側表面20b側から形成された溝をステンレス鋼により形成された平板状(平面視にて長円状)の蓋部21fによって溶接(例えばレーザー溶接や電子ビーム溶接)等により気密的に閉塞することによって形成された空間であって、ガス通流方向と平行に設けられている。
接続流路21よりもガス通流方向における下流側であって、流体制御弁17,18と流量制御器16との間には、接続流路22が設けられている。本発明の「第一流路」を構成する接続流路22は、上述のガス通流方向にガスを通流させるように、流路ブロック20の内部にてガス通流方向に沿って形成されたガス流路である。接続流路22は、上述の接続流路21と同様の構造を有していて、流体制御弁17又は18と流量制御器16とを接続するように設けられている。
具体的には、接続流路22は、上述の接続流路21と同様に、入口ポート22a、出口ポート22b、入口通路22c、出口通路22d、接続路22e、及び蓋部22fを有している。接続流路22は、流体制御弁17又は18を経て入口ポート22aに流入したガスを、入口通路22c、接続路22e、及び出口通路22dを介して出口ポート22bに伝達して出口ポート22bから排出することで、当該ガスを流体制御弁17又は18から流量制御器16に向かって通流可能に設けられている。
流路ブロック20の、ガス通流方向における接続流路21及び22よりも下流側の位置には、接続流路23が設けられている。すなわち、接続流路23は、流路ブロック20のガス通流方向における下流側の位置(下流側の端部寄りの位置)に設けられている。本発明の「第一流路」を構成する接続流路23は、上述のガス通流方向にガスを通流させるように、流路ブロック20の内部にてガス通流方向に沿って形成されたガス流路であって、上述の接続流路21及び22と同様の構造を有している。この接続流路23は、流量制御器16と流体制御弁19とを接続するように設けられている。
具体的には、接続流路23は、上述の接続流路21及び22と同様に、入口ポート23a、出口ポート23b、入口通路23c、出口通路23d、接続路23e、及び蓋部23fを有している。接続流路23は、流量制御器16を経て入口ポート23aに流入したガスを、入口通路23c、接続路23e、及び出口通路23dを介して出口ポート23bに伝達して出口ポート23bから排出することで、当該ガスを流量制御器16から流体制御弁19に向かって通流可能に設けられている。
上述のように、接続流路21,22及び23は、それぞれ、平面視にて、ガス通流方向に沿って略一直線状に形成されている。また、接続流路21,22及び23は、平面視にて、ガス通流方向に沿って略一直線状に配置されている。ここで、接続流路21,22及び23が「略一直線状に配置されている」とは、必ずしも、これらの平面視における中心が正確に特定直線上に位置することまでを要求するものではない。すなわち、例えば、これらが平面視にて特定直線に重なるように配置されていれば、「略一直線状に配置されている」ということができる。
流路ブロック20の上側表面20aにおける、流体制御弁18に対応する位置には、パージガス供給ポート24が、流体制御弁18に向けて開口するように設けられている。パージガス供給ポート24は、平面視にて、接続流路22における入口ポート22aについて、接続流路21における出口ポート21bと略点対称の位置に配置されている。すなわち、接続流路21における出口ポート21bと、パージガス供給ポート24と、接続流路22における入口ポート22aとは、この順に、平面視にてガス通流方向に沿って略一直線状に配置されている。
パージガス供給ポート24は、複数のガス供給ユニット10A,10B・・・に跨がるように装置幅方向に沿って形成された内部パージガスライン25と連通することで、流体制御弁18にパージガスを供給するように形成されている。本発明の「第二流路」を構成する内部パージガスライン25は、流路ブロック20の内部に形成されたパージガス流路であって、パージガス流入ライン12(図1参照)に接続されている。また、パージガス供給ポート24と内部パージガスライン25との間には、流路ブロック20の厚さ方向と平行な短いガス流路が形成されている。すなわち、ガス供給ユニット10A〜10Dに対応する各パージガス供給ポート24は、それぞれ、上述の短いガス流路を介して、内部パージガスライン25に接続されている。
本実施形態においては、内部パージガスライン25は、流体制御弁18に対応する位置(流体制御弁18のほぼ真下)に設けられている。具体的には、内部パージガスライン25は、平面視における機器配列方向での位置がパージガス供給ポート24と略一致するように配置されている。
流路ブロック20の上側表面20aにおける、流体制御弁19に対応する位置には、プロセスガス供給ポート26が、流体制御弁19に向けて開口するように設けられている。プロセスガス供給ポート26は、複数のガス供給ユニット10A,10B・・・に跨がるように装置幅方向に沿って形成された供給側内部ガスライン27と連通することで、流体制御弁19を通過したガスを供給側内部ガスライン27に供給するように形成されている。
本発明の「第二流路」を構成する供給側内部ガスライン27は、流路ブロック20の内部に形成されたガス流路であって、プロセスガス供給ライン13(図1参照)に接続されている。また、プロセスガス供給ポート26と供給側内部ガスライン27との間には、流路ブロック20の厚さ方向と平行な短いガス流路が形成されている。すなわち、ガス供給ユニット10A〜10Dに対応する各プロセスガス供給ポート26は、それぞれ、上述の短いガス流路を介して、供給側内部ガスライン27に接続されている。
本実施形態においては、供給側内部ガスライン27は、流体制御弁19に対応する位置(流体制御弁19のほぼ真下)に設けられている。具体的には、供給側内部ガスライン27は、平面視における機器配列方向での位置がプロセスガス供給ポート26と略一致するように配置されている。
上述のように、ガス供給ユニット10A等は、プロセスガス流入ライン11から接続流路21における入口ポート21aに流入したプロセスガス、又はパージガス流入ライン12から内部パージガスライン25に流入したパージガスを、流体制御弁17及び18によって択一的に、接続流路22、流量制御器16、接続流路23、及び流体制御弁19を介して供給側内部ガスライン27に供給可能に構成されている。すなわち、ガス供給ユニット10A〜10D(10E〜10H)は、内部パージガスライン25及び供給側内部ガスライン27を介して、ガスを授受可能に互いに接続されている。
流路ブロック20における上側表面20a側には、雌螺子部28a,28b,28c及び28dが設けられている。雌螺子部28a,28b,28c及び28dは、いわゆる「螺子穴」であって、軸方向(深さ方向)が流路ブロック20の厚さ方向と平行となるように形成されている。
一対の雌螺子部28aは、流入側フランジ30に対応する位置に設けられている。一対の雌螺子部28bは、流体制御弁17及び18に対応する位置に設けられている。一対の雌螺子部28cは、流量制御器16に対応する位置に設けられている。一対の雌螺子部28dは、流体制御弁19に対応する位置に設けられている。そして、一対の雌螺子部28aと、一対の雌螺子部28bと、一対の雌螺子部28cと、一対の雌螺子部28dとが、この順に、ガス通流方向(機器配列方向)に沿って略一直線状に配列されている。
流入側フランジ30に対応する一対の雌螺子部28aは、接続流路21における入口ポート21aを挟んだ両側にて、機器配列方向に配列されている。流入側フランジ30は、ガス供給ユニット10A〜10Hのそれぞれに1つずつ設けられている。ガス供給ユニット10Aにおける流入側フランジ30は、プロセスガス流入ライン11Aと入口ポート21aとを接続するための配管フランジであって、正面視にて略逆T字状に形成されている(ガス供給ユニット10B〜10Hにおける流入側フランジ30も同様の構成を有している)。
モジュールに相当するものの1つである流入側フランジ30は、フランジ部31と管部32とから構成されている。フランジ部31は、平面視にて略I字状の板状部材であって、流路ブロック20における上側表面20aに対して気密的に接合されるようになっている。管部32は、フランジ部31から略垂直に立設されている。フランジ部31は、その幅(上述の幅方向における寸法:以下同様)が、管部32及び取付ボルト33の外径よりも僅かに大きく、且つ、流量制御器16及び流体制御弁17〜19の幅(流体制御弁アクチュエータ17a〜19aの幅)と略同一となるように形成されている。
フランジ部31における、雌螺子部28aに対応する位置には、取付ボルト33を挿通するための図示しない貫通孔が形成されている。そして、流入側フランジ30は、一対の雌螺子部28aに取付ボルト33を螺着することで、流路ブロック20における上側表面20a側に対して気密的に装着されている(このような装着箇所における気密的シール構造は周知であるので図示や説明は省略する:以下同様)。すなわち、一対の雌螺子部28aは、流入側フランジ30を、流路ブロック20に対して着脱自在に装着可能に設けられている。
流体制御弁17及び18に対応する一対の雌螺子部28bにおける一方は、接続流路21における出口ポート21bと、一対の雌螺子部28aのうちのガス通流方向における下流側(図4における右側)のものと、の間の位置に設けられている。一対の雌螺子部28bにおける他方は、パージガス供給ポート24と、接続流路22における出口ポート22bと、の間の位置に設けられている。
本実施形態においては、流体制御弁17及び18は、共通のバルブ取付ブロック40を介して一体化されつつ、流路ブロック20に固定されている。すなわち、流体制御弁アクチュエータ17a及び18aは、同一のバルブ取付ブロック40に予め取り付けられている。バルブ取付ブロック40は、平面視にて略I字状に形成されている。また、バルブ取付ブロック40は、その幅が取付ボルト41の外径よりも僅かに大きく、且つ、流量制御器16及び流体制御弁アクチュエータ17a〜19aの幅と略同一となるように形成されている。このバルブ取付ブロック40には、接続流路21における出口ポート21bから流体制御弁アクチュエータ17aにおける弁体の近傍部分(かかる近傍部分の構成は周知であるので図示や説明は省略する:以下同様)を介して接続流路22における入口ポート22aに至る内部ガス流路(図示略)と、パージガス供給ポート24から流体制御弁アクチュエータ18aにおける弁体の近傍部分を介して接続流路22における入口ポート22aに至る内部ガス流路(図示略)とが形成されている。そして、流体制御弁17(18)は、上述のような構成を有するバルブ取付ブロック40に流体制御弁アクチュエータ17a(18a)を取り付けることによって構成されている。
また、バルブ取付ブロック40における、雌螺子部28bに対応する位置には、取付ボルト41を挿通するための図示しない貫通孔が形成されている。そして、流体制御弁17及び18は、一対の雌螺子部28bに取付ボルト41を螺着することで、共通のバルブ取付ブロック40を介して、流路ブロック20における上側表面20a側に対して気密的に装着されている。すなわち、本実施形態においては、流体制御弁17及び18を一体に形成したもの、換言すれば、流体制御弁アクチュエータ17a,18a及びこれらが予め取り付けられたバルブ取付ブロック40が、流路ブロック20に対して着脱自在な1つのモジュール(着脱モジュール)を構成するようになっている。そして、一対の雌螺子部28bは、流体制御弁17及び18(流体制御弁アクチュエータ17a,18aが予め取り付けられたバルブ取付ブロック40)を、流路ブロック20に対して着脱自在に装着可能に設けられている。
流量制御器16に対応する一対の雌螺子部28cにおける一方は、一対の雌螺子部28bのうちのガス通流方向における下流側のものと、接続流路22における出口ポート22bと、の間の位置に設けられている。一対の雌螺子部28cにおける他方は、接続流路23における入口ポート23aと出口ポート23bとの間の位置に設けられている。
本実施形態においては、流量制御器16には、MFC取付部50が設けられている。MFC取付部50は、平面視にて略I字状に形成されている。また、MFC取付部50は、その幅が取付ボルト51の外径よりも僅かに大きく、且つ、流量制御器16におけるMFC取付部50よりも上側の部分及び流体制御弁17〜19(流体制御弁アクチュエータ17a〜19a)の幅と略同一となるように形成されている。このMFC取付部50には、接続流路22における出口ポート22bから流量制御器16に至る内部ガス流路(図示略)と、流量制御器16の内部を通過したガスが接続流路23における入口ポート23aに至る内部ガス流路(図示略)とが形成されている。
また、MFC取付部50における、雌螺子部28cに対応する位置には、取付ボルト51を挿通するための図示しない貫通孔が形成されている。そして、流量制御器16は、一対の雌螺子部28cに取付ボルト51を螺着することで、流路ブロック20における上側表面20a側に対して気密的に装着されている。すなわち、一対の雌螺子部28cは、流量制御器16(MFC取付部50)を、流路ブロック20に対して着脱自在に装着可能に設けられている。
流体制御弁19に対応する一対の雌螺子部28dにおける一方は、一対の雌螺子部28cのうちのガス通流方向における下流側のものと、接続流路23における出口ポート23bと、の間の位置に設けられている。一対の雌螺子部28dにおける他方は、プロセスガス供給ポート26よりもガス通流方向における下流側、すなわち、流路ブロック20のガス通流方向における下流側の端部に設けられている。
本実施形態においては、流体制御弁19は、バルブ取付ブロック60に流体制御弁アクチュエータ19aを予め取り付けることによって構成されている。バルブ取付ブロック60は、平面視にて略I字状に形成されている。また、バルブ取付ブロック60は、その幅が取付ボルト61の外径よりも僅かに大きく、且つ、流量制御器16及び流体制御弁アクチュエータ17a〜19aの幅と略同一となるように形成されている。このバルブ取付ブロック60には、接続流路23における出口ポート23bから流体制御弁アクチュエータ19aにおける弁体の近傍部分を介してプロセスガス供給ポート26に至る内部ガス流路(図示略)が形成されている。
また、バルブ取付ブロック60における、雌螺子部28dに対応する位置には、取付ボルト61を挿通するための図示しない貫通孔が形成されている。そして、流体制御弁19は、一対の雌螺子部28dに取付ボルト61を螺着することで、バルブ取付ブロック60を介して、流路ブロック20における上側表面20a側に対して気密的に装着されている。すなわち、一対の雌螺子部28dは、流体制御弁19(流体制御弁アクチュエータ19aが予め取り付けられたバルブ取付ブロック60)を、流路ブロック20に対して着脱自在に装着可能に設けられている。
本実施形態においては、雌螺子部28a、接続流路21(入口ポート21a、入口通路21c、接続路21e、出口通路21d、及び出口ポート21bを含む)、雌螺子部28b、接続流路22(同上)、パージガス供給ポート24、雌螺子部28c、接続流路23(同上)、プロセスガス供給ポート26、及び雌螺子部28dが、機器配列方向に沿って略一直線状に配置されている。また、雌螺子部28a,28b,28c及び28dは、上側表面20aにて開口する非貫通穴として形成されている。すなわち、接続流路21,22及び23は、雌螺子部28a〜28dにおける深さ方向に当該雌螺子部28a〜28dを迂回するように形成されている。具体的には、雌螺子部28a〜28dは、接続流路21〜23と連通しないように形成されている。
なお、図1における内部メインガス流路14は、接続流路21〜23、流体制御弁17に形成された内部ガス流路(バルブ取付ブロック40に形成された内部ガス流路であって接続流路21における出口ポート21bから流体制御弁アクチュエータ17aを介して接続流路22における入口ポート22aに至る流路)、流量制御器16に形成された内部ガス流路、流体制御弁19に形成された内部ガス流路(バルブ取付ブロック60に形成された内部ガス流路であって接続流路23における出口ポート23bから流体制御弁アクチュエータ19aを介してプロセスガス供給ポート26に至る流路)並びにプロセスガス供給ポート26から供給側内部ガスライン27に至るガス流路に相当する。また、図1における内部パージガス流路15は、内部パージガスライン25からパージガス供給ポート24に至るパージガス流路、バルブ取付ブロック40に形成された内部ガス流路であってパージガス供給ポート24から流体制御弁18を介して接続流路22における入口ポート22aに至る流路、及び内部パージガスライン25に相当する。
<実施形態の流路ブロックの要部構成>
次に、複数の流路ブロック20を幅方向に並列に隣接配置した状態での、隣接する流路ブロック20における内部パージガスライン25同士及び供給側内部ガスライン27同士の接続に関する構成について、図5〜図7を参照しつつ説明する。なお、図7は、隣接する流路ブロック20における内部パージガスライン25同士の接続部分の拡大断面図のみを示している。もっとも、隣接する流路ブロック20における供給側内部ガスライン27同士の接続部分についても同様の構成であるので、かかる部分についての拡大断面図の図示は省略する。
流路ブロック20は、本発明の「接続部」を構成する、第一接続片201及び第二接続片202を備えている。第一接続片201は、下側表面20b側にて、幅方向における一方の端部(図6における右側の端部)から、当該幅方向に(すなわち外側に向けて)突設されている。第二接続片202は、上側表面20a側にて、幅方向における他方の端部から当該幅方向に突設されている。すなわち、図6に示されているように、第一接続片201と第二接続片202とは、機器配列方向に沿って見た場合に、対角位置に設けられている。
なお、本実施形態においては、第一接続片201及び第二接続片202は、流路ブロック20の本体部分(流路ブロック20の主要部を構成する直方体状の部分であって蓋部21f等を除く部分)と継ぎ目無く一体に形成されている。また、第一接続片201及び第二接続片202は、機器配列方向について、流路ブロック20の全長にわたって設けられている。内部パージガスライン25は、第二接続片202側から幅方向に沿って形成された非貫通穴の開口部を、ステンレス鋼により形成された略円柱状の閉塞部材で溶接(例えばレーザー溶接や電子ビーム溶接)等により気密的に閉塞することによって形成されている。供給側内部ガスライン27も同様に形成されている。
第一接続片201の表面(下側表面20bとは反対側の面)の、機器配列方向における内部パージガスライン25及び供給側内部ガスライン27に対応する位置には、第一接続開口部211が形成されている。第一接続開口部211は、下側表面20b側から上側表面20a側に向かう方向に(すなわち図6における上方に向けて)開口するように設けられている。
なお、内部パージガスライン25に対応する第一接続開口部211は、図中「211a」と表示され且つ以下の説明において「第一接続開口部211a」と称されることがある。同様に、供給側内部ガスライン27に対応する第一接続開口部211は、図中「211b」と表示され且つ以下の説明において「第一接続開口部211b」と称されることがある。また、以下の説明において、「第一接続開口部211a」と「第一接続開口部211b」とを「第一接続開口部211」と総称することがある。
第一接続開口部211aは、第一接続路212を介して、内部パージガスライン25の幅方向における一方の端部(第一接続片201側の端部)に接続されている。すなわち、内部パージガスライン25は、幅方向について非貫通穴として形成されている。そして、第一接続路212は、流路ブロック20の内部のガス通路であって、内部パージガスライン25における上述の一方の端部と第一接続開口部211aとを接続するように形成されている。
本実施形態においては、第一接続路212は、上述の接続流路21等と同様に、側断面視にて略U字状に形成されている。具体的には、第一接続路212は、直管部213と、直管部214と、接続通路部215と、を備えている。直管部213は、第一接続開口部211aから下側表面20b側に向かって形成された略円筒形状のガス通路であって、接続通路部215における一方の端部に接続されている。直管部214は、内部パージガスライン25における上述の一方の端部から下側表面20b側に向かって形成された略円筒形状のガス通路であって、接続通路部215における他方の端部に接続されている。接続通路部215は、下側表面20b側から形成された溝をステンレス鋼により形成された平板状(平面視にて長円状)の蓋部216によって溶接(例えばレーザー溶接や電子ビーム溶接)等により気密的に閉塞することによって形成された空間であって、幅方向に沿って形成されている。
本実施形態においては、第一接続開口部211bと供給側内部ガスライン27との間の接続構成は、上述の第一接続開口部211aと内部パージガスライン25との間の接続構成と同様である。したがって、第一接続開口部211bは、第一接続路212を介して、供給側内部ガスライン27の幅方向における一方の端部(第一接続片201側の端部)に接続されている。すなわち、供給側内部ガスライン27は、幅方向について非貫通穴として形成されている。そして、第一接続開口部211bと供給側内部ガスライン27とを接続する第一接続路212は、上述と同様に形成されている。
図5及び図7に示されているように、第一接続開口部211の両側には、それぞれ、連結ボルト螺合孔217が設けられている。連結ボルト螺合孔217は、第一接続片201の厚さ方向に沿って設けられた螺子孔(貫通孔)であって、連結ボルトBを螺合(締結)可能に形成されている。本実施形態においては、一対の連結ボルト螺合孔217は、機器配列方向に沿って配列されている。すなわち、一対の連結ボルト螺合孔217は、第一接続開口部211を挟んで略対称に設けられている。
第二接続片202の底面(上側表面20aとは反対側の面)の、機器配列方向における内部パージガスライン25及び供給側内部ガスライン27に対応する位置には、第二接続開口部221が形成されている。第二接続開口部221は、上側表面20a側から下側表面20b側に向かう方向に(すなわち図6における下方に向けて)開口するように設けられている。
なお、内部パージガスライン25に対応する第二接続開口部221は、図中「221a」と表示され且つ以下の説明において「第二接続開口部221a」と称されることがある。同様に、供給側内部ガスライン27に対応する第二接続開口部221は、図中「221b」と表示され且つ以下の説明において「第二接続開口部221b」と称されることがある。また、以下の説明において、「第二接続開口部221a」と「第二接続開口部221b」とを「第二接続開口部221」と総称することがある。
第二接続開口部221aは、第二接続路222を介して、内部パージガスライン25の幅方向における他方の端部寄りの位置に接続されている。なお、第二接続路222は、内部パージガスライン25における上述の他方の端部と第二接続開口部221aとを接続するように、流路ブロック20の内部に形成されたガス通路である。具体的には、本実施形態においては、第二接続路222は、略円筒形状のガス通路であって、第二接続開口部221aから内部パージガスライン25に向かって(すなわち上側表面20a側に向かって)形成されている。
本実施形態においては、第二接続開口部221bと供給側内部ガスライン27との間の接続構成は、第二接続開口部221aと内部パージガスライン25との間の接続構成と同様である。したがって、第二接続開口部221bは、第二接続路222を介して、供給側内部ガスライン27の幅方向における他方の端部(第二接続片202側の端部)に接続されている。そして、第二接続開口部221bと供給側内部ガスライン27とを接続する第二接続路222は、上述と同様に形成されている。
図5及び図7に示されているように、第二接続開口部221の両側には、それぞれ、連結ボルト挿通孔227が設けられている。連結ボルト挿通孔227は、第二接続片202の厚さ方向に沿って設けられた貫通孔であって、上述の連結ボルトBを挿通可能に形成されている。具体的には、連結ボルト挿通孔227は、その内径が連結ボルトBの外径よりも僅かに大きくなるように形成されている。また、本実施形態においては、一対の連結ボルト挿通孔227は、機器配列方向に沿って配列されている。すなわち、一対の連結ボルト挿通孔227は、第二接続開口部221を挟んで略対称に設けられている。
本実施形態においては、第一接続開口部211と第二接続開口部221とが、機器配列方向について同一位置となるように、第一接続片201及び第二接続片202が形成されている。すなわち、2つの流路ブロック20が機器配列方向について略一致するように幅方向に隣接配置されて一方の第一接続片201と他方の第二接続片202とが重ね合わせられた状態で、平面視にて、第一接続開口部211aと第二接続開口部221aとが互いに対向し、且つ第一接続開口部211bと第二接続開口部221bとが互いに対向するように、第一接続開口部211及び第二接続開口部221が設けられている。同様に、連結ボルト挿通孔227は、上述の状態で、平面視にて連結ボルト螺合孔217を囲むように設けられている。
なお、本実施形態においては、第一接続開口部211及び第二接続開口部221には、それぞれ、両者を対向させつつ気密的に接合する際のシール部材を収容可能な段差部が設けられている。このように、第一接続片201及び第二接続片202は、第一接続開口部211と第二接続開口部221とが互いに対向するように厚さ方向に重ね合わされることで、隣接する流路ブロック20における内部パージガスライン25同士及び供給側内部ガスライン27同士を接続するように構成されている。
<実施形態の構成による作用・効果>
上述のような本実施形態の構成においては、機器配列方向に配列された流体制御弁17、流体制御弁18、流量制御器16、及び流体制御弁19(これらは流路ブロック20に装着されることでガスを授受可能に接続される)を備えたガス供給ユニット10A〜10Dが、幅方向に配列された状態で、流路ブロック20に装着される。すると、ガス供給ユニット10A〜10Dが、流路ブロック20の内部に設けられた内部パージガスライン25及び供給側内部ガスライン27によって、ガスを授受可能に接続される。ガス供給ユニット10E〜10Hについても同様である。
ここで、かかる構成においては、ガス供給ユニット10A〜10Dが装着された流路ブロック20と、ガス供給ユニット10E〜10Hが装着された流路ブロック20とが、幅方向に並列に隣接配置される。すると、ガス供給ユニット10A〜10Hにおいて、各々の流量制御器16が、ガス通流方向すなわち機器配列方向について略同一位置に配置される(流体制御弁17〜19も同様である)。
この状態で、隣接する2つの流路ブロック20が、第一接続片201及び第二接続片202によって互いに接合(接続)される。これにより、両者における内部パージガスライン25同士及び供給側内部ガスライン27同士が、ガスを授受可能に接続される。
具体的には、一方の流路ブロック20における第一接続開口部211と他方の流路ブロック20における第二接続開口部221とが上述のシール部材を挟んで互いに対向するように、第一接続片201と第二接続片202とが厚さ方向に重ね合わされる。そして、連結ボルトBが、連結ボルト挿通孔227に挿通されつつ連結ボルト螺合孔217に螺合される。これにより、ガス供給ユニット10A〜10Dが装着された流路ブロック20と、ガス供給ユニット10E〜10Hが装着された流路ブロック20とが連結(結合)される。
このように、かかる本実施形態の構成によれば、複数の流路ブロック20を並列に隣接配置して、第一接続片201及び第二接続片202により両者を接続することで、プロセスガスの種類の増加に伴って並列に多数のガス供給ユニット10A等を設ける要求に良好に対応することが可能となる。したがって、かかる構成によれば、ガス供給装置10を、良好なメンテナンス性を保持しつつ、良好に小型化あるいは集積化することが可能となる。
具体的には、上述のような本実施形態の構成によれば、ガス供給装置10全体の配管長を、可及的に抑制することが可能となる。また、本実施形態の構成においては、第一接続開口部211と第二接続開口部221とが、機器配列方向について同一位置に設けられている。したがって、かかる構成によれば、ガス供給装置10全体の機器配列方向におけるサイズを、従来よりも、よりいっそう低減することが可能となる。
また、本実施形態の構成においては、流入側フランジ30は、一対の雌螺子部28aによって、流路ブロック20に対して着脱自在に装着される。同様に、流体制御弁17及び18は、一対の雌螺子部28bによって、流路ブロック20に対して着脱自在に装着される。また、流量制御器16は、一対の雌螺子部28cによって、流路ブロック20に対して着脱自在に装着される。さらに、流体制御弁19は、一対の雌螺子部28dによって、流路ブロック20に対して着脱自在に装着される。
すると、流入側フランジ30と、流体制御弁17及び18とは、接続流路21によって接続される。同様に、流体制御弁17及び18と流量制御器16とは、接続流路22によって接続される。さらに、流量制御器16と流体制御弁19とは、接続流路23によって接続される。そして、これらの接続流路21〜23は、雌螺子部28a〜28dとほぼ同一直線上に配置され、且つ、これらを深さ方向に迂回するように形成される。
よって、上述の構成によれば、流入側フランジ30、バルブ取付ブロック40、MFC取付部50、及びバルブ取付ブロック60の幅を最小限(具体的には流量制御器16及び流体制御弁アクチュエータ17a〜19aの幅と略同一)に設定しても、流量制御器16及び流体制御弁17〜19を、流路ブロック20に対して良好に着脱自在とすることが可能となる。換言すれば、これらを、取付用ボルトを平面視にて略矩形状に4本ずつ用いることなく、流路ブロック20に対して良好に着脱自在とすることが可能となる。したがって、かかる構成によれば、各ガス供給ユニット10A等の幅やガス供給装置10全体の幅を可及的に小さくすることが可能となり、以て、ガス供給装置10において、良好なメンテナンス性を保持しつつ、さらなる小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態の構成においては、流入側フランジ30、流量制御器16、及び流体制御弁17〜19が、流路ブロック20における上側表面20a側に集約されている。したがって、かかる構成によれば、流入側フランジ30、流量制御器16、及び流体制御弁17〜19が上側表面20a側に集約して装着された構成(かかる構成によれば、すべての流量制御器16及び流体制御弁17〜19について、メンテナンス(取付ボルト41等の締めあるいは緩め動作等)の際に、上側表面20a側からアクセスすることが可能となるため、メンテナンス性が極めて良好となる)の、ガス供給ユニット10A等あるいはガス供給装置10が、良好なメンテナンス性を損なうことなく、可及的に小さな幅で実現可能となる。
特に、プロセスガスの種類が多くなることで、複数のガス供給ユニット10A等が集積化される場合、流路ブロック20の大型化は大きな問題となる。すなわち、流路ブロック20の大型化は、ガス供給装置10における重量及び設置面積の増加につながる。すると、大型化した流路ブロック20及びガス供給装置10においては、設置に対する自由度が非常に狭められる。
この点、上述のような構成によって流路ブロック20の小型化が図られることで、ガス供給装置10の設置に対する自由度が高まり、以て高性能の半導体製造工程を良好に実現することが可能となる。具体的には、例えば、プロセスチャンバの直近にガス供給装置10を配置することが可能となる。この場合、プロセスガス供給ライン13の配管長が可及的に短くなる。したがって、プロセスガスの供給が、高頻度且つ高精度(高い応答性及び制御性)で行われ得る。また、プロセスガスの切換時間が削減されることで、スループットが向上する。
また、本実施形態の構成においては、流路ブロック20毎に、組み立て、在庫、持ち運びが可能である。加えて、ガス供給ユニット10A等の組数の多様な要求に対しても、流路ブロック20へのガス供給ユニット10A等の装着数や複数の流路ブロック20同士の並列接続等によって柔軟に対応することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、ガス供給装置10の製造時の取扱い易さが向上するとともに、部品点数が削減される。
<変形例>
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、複数の変形例の全部及び一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
「上側表面20a」は、各実施形態の説明のために便宜上付与した名称であって、これは必ずしも鉛直方向における上側の表面となるとは限らない。すなわち、ガス供給装置10の設置態様によっては、上側表面20aは、その法線が、水平方向や、鉛直方向における下方を向くように設定され得る。
流体制御弁17と流体制御弁18とは、共通のバルブ取付ブロック40に予め取り付けられていたが、本発明はかかる態様に限定されない。すなわち、流体制御弁17と流体制御弁18とは、流体制御弁19と同様に、それぞれ独立して流路ブロック20に着脱自在に装着され得る。
1つのガス供給ユニット10A等に含まれる流体制御弁17等の数も、上述の実施形態に限定されない。また、流体制御弁17等は、雌螺子部やボルトによらずに、予め流路ブロック20と一体化されていてもよい。
流体制御弁17等は、一部が流路ブロック20に対して予め取り付けられていて、残部が流路ブロック20に対して着脱自在であってもよい。また、流体制御弁17等は、上述のような「エアオペレートバルブ」であってもよいし、電磁弁や圧電式バルブであってもよい。
1つの流路ブロック20に並列に装着可能なガス供給ユニット10A等の数は、4つに限定されない。すなわち、例えば、ガス供給ユニット10A等を2つ並列に装着可能な流路ブロック20や、ガス供給ユニット10A等を3つ並列に装着可能な流路ブロック20等が用意されてもよい。また、流路ブロック20の並列数も、2つに限定されない。すなわち、3つ以上の流路ブロック20の連結も、上述の各実施形態の説明と同様に行われる。
図8〜図10は、本発明の流路ブロック20の一変形例の構成を示す。図8〜図10を参照すると、この変形例においては、流路ブロック20には、第一接続片201,201’と、第二接続片202,202’と、が形成されている。なお、この変形例においては、第一接続片201,201’及び第二接続片202,202’は、上述の流路ブロック20の本体部分と同じ厚さに形成されている。また、第一接続開口部211a,第一接続開口部211b,第二接続開口部221a,及び第二接続開口部221bは、ともに、上側表面20aにて開口するように設けられている。
第一接続片201は、第一接続開口部211aに対応して、幅方向に突出するように設けられている。第一接続片201’は、第一接続開口部211bに対応して、幅方向に突出するように設けられている。第二接続片202は、第二接続開口部221aに対応して、幅方向に突出するように設けられている。第二接続片202’は、第二接続開口部221bに対応して、幅方向に突出するように設けられている。
第一接続片201,201’及び第二接続片202,202’は、突出量が等しくなるように形成されている。すなわち、2つの流路ブロック20を幅方向に隣接配置した状態で、第一接続片201、第二接続片202、第一接続片201’及び第二接続片202’が、この順で機器配列方向に略一直線状に配列しつつ隣接配置される(このとき同時に第一接続開口部211a、第二接続開口部221a、第一接続開口部211b、及び第二接続開口部221bが、この順で機器配列方向に略一直線状に配列する)ように、第一接続片201,201’及び第二接続片202,202’が形成されている。
図10に示されているように、第一接続開口部211aは、内部パージガスライン25の幅方向における第一接続片201側の端部と、第一接続路212を介して接続されている。すなわち、内部パージガスライン25は、幅方向について非貫通穴として形成されている。なお、この変形例においては、第一接続路212は、上述の第1実施形態における直管部213と同様に、第一接続開口部211aから下側表面20b側に向かって形成された略円筒形状のガス通路であって、内部パージガスライン25の幅方向における上述の第一接続片201側の端部に接続されている。
また、第二接続開口部221aは、第二接続路222を介して、内部パージガスライン25の幅方向における第二接続片202側の端部寄りの位置に接続されている。第二接続路222は、内部パージガスライン25における上述の第二接続片202側の端部と第二接続開口部221aとを接続するように、流路ブロック20の内部に形成されたガス通路である。具体的には、第二接続路222は、略円筒形状のガス通路であって、第二接続開口部221aから内部パージガスライン25に向かって(すなわち下側表面20b側に向かって)形成されている。
第一接続開口部211の両側には、上述の第1実施形態における連結ボルト螺合孔217(図5参照)と同様に、連結ボルト螺合孔230が、それぞれ設けられている。なお、この変形例においては、第二接続開口部221aの両側にも、連結ボルト螺合孔230が設けられている。そして、第一接続片201、第二接続片202、第一接続片201’及び第二接続片202’を上述のように機器配列方向に隣接配置した状態で、バイパス配管290を装着することで、隣接する流路ブロック20における内部パージガスライン25同士及び供給側内部ガスライン27同士が接続されるように、流路ブロック20が構成されている。
具体的には、バイパス配管290は、フランジ部291と接続管部292とを備えている。フランジ部291は、上述の流入側フランジ30におけるフランジ部31(図2等参照)と同様に構成されている。そして、このフランジ部291は、第一接続開口部211や第二接続開口部221に対向するように配置された状態で連結ボルトBを連結ボルト螺合孔230に螺着することで、流路ブロック20に気密的に接合されるようになっている。接続管部292は、2つのフランジ部291同士を接続するように、正面視にて逆U字形に形成されている。
かかる変形例の構成においては、第一接続片201と第二接続片202とが機器配列方向に隣接配置された状態で、第一接続片201と第二接続片202とに跨るように、バイパス配管290が装着される。これにより、隣接配置された流路ブロック20における互いの内部パージガスライン25同士が接続される。同様に、第一接続片201’と第二接続片202’とが機器配列方向に隣接配置された状態で、第一接続片201’と第二接続片202’とに跨るように、バイパス配管290が装着される。これにより、隣接配置された流路ブロック20における互いの供給側内部ガスライン27同士が接続される。
ここで、図8に示されているように、2つの流路ブロック20が隣接配置された状態では、第一接続片201と第一接続片201’との間の空間に、第二接続片202が収容される。同様に、第二接続片202と第二接続片202’との間の空間に、第一接続片201’が収容される。したがって、かかる構成によれば、プロセスガスの種類の増加に伴って並列に多数のガス供給ユニット10A等を設ける場合に、ガス供給装置10全体の幅方向におけるサイズを、可及的に抑制することが可能となる。
第一接続片201,201’及び第二接続片202,202’は、第一接続開口部211や第二接続開口部221の近傍のみにて舌片状(片持ち梁状)に形成されていてもよい。特に、本実施形態において、第一接続開口部211aに対応する第一接続片201は、第一接続開口部211bに対応する第一接続片201’と同様に、機器配列方向における寸法が必要最小限の狭い範囲で(具体的には第一接続開口部211aの両側に連結ボルト螺合孔230が良好に形成可能な範囲で可及的に狭く)形成されていてもよい。第二接続開口部221aに対応する第二接続片202も同様である。
<流体供給制御装置の概略構成の変形例>
次に、本発明の別例(他の実施形態)に係る構成について説明する。以下の別例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における図面や説明が適宜援用され得るものとする。
図11〜図14を参照すると、本実施形態においては、流量制御器16は、流路ブロック20における上側表面20a側に着脱自在に装着されている。一方、流体制御弁17〜19及び流入側フランジ30は、上側表面20aとは反対側の下側表面20b側に着脱自在に装着されている。また、流体制御弁18、流体制御弁17、流入側フランジ30、及び流体制御弁19が、この順に、機器配列方向(接続流路21における接続路21eと平行な方向)に配列されている。これらに起因して、流路ブロック20の内部の流路構成が、上述の実施形態のものから変更されている。
上記以外は、流量制御器16、流体制御弁17〜19及び流入側フランジ30は、上述の実施形態と同様にして、流路ブロック20に装着されている。すなわち、バルブ取付ブロック40、MFC取付部50、及びバルブ取付ブロック60の構成は、上述の実施形態とほぼ同様である。
本実施形態における流路ブロック20の構成について説明すると、上述の実施形態とは異なり、接続流路21は、入口ポート21a及び出口ポート21bが下側表面20b側にて開口するように設けられている。また、接続流路21は、機器配列方向について、接続流路22と接続流路23との間に設けられている。具体的には、接続流路21における入口ポート21aは、機器配列方向について、流路ブロック20の略中央部に設けられている。それ以外は、接続流路21は、上述の実施形態と同様に略U字状に形成されている。
接続流路22における入口ポート22aは、接続流路21における入口ポート21aから出口ポート21bに向けて引いた有向線分の延長線上にて、下側表面20b側に開口するように設けられている。一方、出口ポート22bは、上側表面20a側に開口するように設けられている。そして、接続流路22は、入口ポート22aと出口ポート22bとを一直線状に接続するように形成されている。具体的には、本実施形態においては、出口ポート22bは、平面視にて入口ポート22aと略一致する位置に配置されている。すなわち、接続流路22は、流路ブロック20の厚さ方向と平行に設けられている。
接続流路23における出口ポート23bは、接続流路21における出口ポート21bから入口ポート21aに向けて引いた有向線分の延長線上にて、下側表面20b側に開口するように設けられている。一方、入口ポート23aは、上側表面20a側に開口するように設けられている。そして、接続流路23は、入口ポート23aと出口ポート23bとを一直線状に接続するように形成されている。具体的には、本実施形態においては、出口ポート23bは、平面視にて入口ポート23aと略一致する位置に配置されている。すなわち、接続流路23は、流路ブロック20の厚さ方向と平行に設けられている。
パージガス供給ポート24は、接続流路21における出口ポート21bから接続流路22における入口ポート22aに向けて引いた有向線分の延長線上にて、下側表面20b側に開口するように設けられている。具体的には、パージガス供給ポート24は、流路ブロック20の機器配列方向における一方の端部近傍に配置されている。このパージガス供給ポート24は、上述の実施形態と同様にして、内部パージガスライン25に接続されている。
また、プロセスガス供給ポート26は、接続流路21における入口ポート21aから接続流路23における出口ポート23bに向けて引いた有向線分の延長線上にて、下側表面20b側に開口するように設けられている。具体的には、プロセスガス供給ポート26は、流路ブロック20の機器配列方向における他方の端部近傍にて、接続流路23における出口ポート23bに近接(隣接)するように配置されている。このプロセスガス供給ポート26は、上述の実施形態と同様にして、供給側内部ガスライン27に接続されている。
そして、本実施形態においては、パージガス供給ポート24、接続流路22、接続流路21における出口ポート21b、同入口ポート21a、接続流路23、及びプロセスガス供給ポート26が、この順に、機器配列方向に沿って略一直線状に配列されている。
本実施形態においても、接続流路21〜23は、雌螺子部28a〜28dを迂回するように形成されている。具体的には、一対の雌螺子部28cは、流路ブロック20における上側表面20aにて開口する非貫通の螺子穴であって、機器配列方向について、接続流路21〜23の外側に設けられている。また、一対の雌螺子部28cにおける一方であって、接続流路22側に配置されたものは、内部パージガスライン25に連通しないように設けられている。同様に、一対の雌螺子部28cにおける他方であって、接続流路23側に配置されたものは、供給側内部ガスライン27に連通しないように設けられている。
雌螺子部28a,28b及び28dは、非貫通の螺子穴であって、流路ブロック20における下側表面20bにて開口するように形成されている。一対の雌螺子部28aにおける一方、及び一対の雌螺子部28bにおける一方は、接続流路21における入口ポート21aと出口ポート21bとの間の位置にて、接続路21eに連通しないように設けられている。一対の雌螺子部28aにおける他方、及び一対の雌螺子部28dにおける一方は、接続流路21における入口ポート21aと接続流路23との間の、内部流路が形成されていない領域に設けられている。一対の雌螺子部28bにおける他方、及び一対の雌螺子部28dにおける他方は、機器配列方向における両端部の、内部流路が形成されていない領域に設けられている。
このように、本実施形態の構成においては、流量制御器16は、流路ブロック20における一表面である上側表面20a側に、着脱自在に装着されている。一方、流体制御弁17〜19は、上側表面20aとは反対側の下側表面20b側にて、着脱自在に設けられている。したがって、かかる構成によれば、流量制御器16及び流体制御弁17〜19のメンテナンス性が良好な、ガス供給ユニット10A等あるいはガス供給装置10が、可及的に小さな幅及び機器配列方向における長さで実現可能となる。
なお、図12及び図14を参照すると、実施形態においては、接続流路21における入口ポート21aに供給されたプロセスガスは、接続流路21内及びバルブ取付ブロック40内を図中右から左に向かって通流する一方、流量制御器16及びバルブ取付ブロック60内を図中左から右に向かって通流する。このため、実施形態においては、「ガス通流方向」は、一方向とはならず、機器配列方向に沿って往復する(あるいは「ループ」を描く)態様となる。
<流体供給制御装置の概略構成の変形例>
図15〜図18を参照すると、実施形態の構成は、上述の実施形態に対して変更を加えたものである。具体的には、本実施形態においては、流入側フランジ30が流路ブロック20における端面20cに装着されている。ここで、端面20cは、流路ブロック20における一表面であって、上側表面20a及び下側表面20bと直交する表面である。この端面20cは、流路ブロック20の、機器配列方向における一端側に設けられている。
また、これに起因して、本実施形態においては、機器配列方向における流体制御弁17と流体制御弁18との位置関係が、上述の実施形態のものとは逆となっている。すなわち、流体制御弁17は、流体制御弁18よりも端面20c寄りの位置に配置されている。さらに、上述の変更に起因して、流路ブロック20の内部の流路構成が上述の実施形態のものから変更されている。
接続流路21における入口ポート21aは、端面20cにて開口するように設けられている。一方、出口ポート21bは、下側表面20bの、機器配列方向における中央部よりも端面20c側の位置(具体的には機器配列方向における上述の一端寄りの位置)にて開口するように設けられている。そして、図16及び図18に示されているように、接続流路21は、入口ポート21aと出口ポート21bとを接続するように、直角に折れ曲がった形状(略L字状)に形成されている。
パージガス供給ポート24は、下側表面20bの、機器配列方向における中央寄りの位置にて開口するように設けられている。このパージガス供給ポート24は、上述の第1及び実施形態と同様にして、内部パージガスライン25に接続されている。
接続流路22における入口ポート22aは、接続流路21における出口ポート21bと、パージガス供給ポート24と、の間の位置で、下側表面20bにて開口するように設けられている。一方、出口ポート22bは、上側表面20aの、機器配列方向における中央部よりも端面20c側の位置にて開口するように設けられている。具体的には、出口ポート22bは、平面視にて接続流路21における出口ポート21bと略一致する位置に配置されている。そして、接続流路22は、入口ポート22aと出口ポート22bとを一直線状に接続するように形成されている。より詳細には、本実施形態においては、接続流路22は、流路ブロック20の厚さ方向と交差するように、正面視にて斜めに設けられている。
接続流路23は、上述の実施形態と同様に、流路ブロック20の、機器配列方向における他端寄りの位置に設けられている。すなわち、接続流路23における入口ポート23aは、機器配列方向における端面20cとは反対側の端部寄りの位置にて、上側表面20a側に開口するように設けられている。一方、出口ポート23bは、接続流路21における出口ポート21bから、接続流路22における入口ポート22a及びパージガス供給ポート24に向けて引いた有向線分の延長線上にて、下側表面20b側に開口するように設けられている。具体的には、出口ポート23bは、上述の実施形態と同様に、平面視にて入口ポート23aと略一致する位置にて、下側表面20b側に開口するように設けられている。そして、接続流路23は、入口ポート23aと出口ポート23bとを一直線状に接続するように形成されている。
プロセスガス供給ポート26は、パージガス供給ポート24と、接続流路23における出口ポート23bと、の間の位置で、下側表面20b側に開口するように設けられている。具体的には、プロセスガス供給ポート26は、接続流路23における出口ポート23bに近接(隣接)するように配置されている。このプロセスガス供給ポート26は、上述の実施形態と同様にして、供給側内部ガスライン27に接続されている。
一対の雌螺子部28aは、端面20c側にて開口する非貫通穴として、接続流路21及び22に連通しないように形成されている。雌螺子部28b及び28dは、非貫通の螺子穴であって、流路ブロック20における下側表面20bにて開口するように形成されている。
一対の雌螺子部28bにおける一方は、接続流路21における出口ポート21bよりも端面20c側にて、接続流路21に連通しないように形成されている。一対の雌螺子部28bにおける他方、及び一対の雌螺子部28dにおける一方は、パージガス供給ポート24及び内部パージガスライン25と、プロセスガス供給ポート26及び供給側内部ガスライン27と、の間の、内部流路が形成されていない領域に設けられている。
一対の雌螺子部28cは、流路ブロック20における上側表面20aにて開口する非貫通の螺子穴であって、機器配列方向について、接続流路22における出口ポート22b及び接続流路23における入口ポート23aの外側に設けられている。具体的には、一対の雌螺子部28cにおける一方は、接続流路22における出口ポート22bよりも端面20c側にて、接続流路21に連通しないように形成されている。一対の雌螺子部28cにおける他方は、一対の雌螺子部28dにおける他方と同様に、機器配列方向における端面20cとは反対側の端部の、内部流路が形成されていない領域に設けられている。
このように、実施形態においては、流路ブロック20における上側表面20a側にて、一対の雌螺子部28cと、接続流路22における出口ポート22bと、接続流路23における入口ポート23aとが、機器配列方向に沿って略一直線状に配置されている。また、流路ブロック20における下側表面20b側にて、雌螺子部28b及び28dと、接続流路21における出口ポート21bと、接続流路22における入口ポート22aと、パージガス供給ポート24と、プロセスガス供給ポート26と、接続流路23における出口ポート23bとが、機器配列方向に沿って略一直線状に配置されている。
すなわち、本実施形態においても、接続流路21〜23及び雌螺子部28a〜28dは、機器配列方向に沿って略一直線状に配置されている。そして、接続流路21〜23は、雌螺子部28a〜28dを迂回するように設けられている。
かかる本実施形態の構成によれば、流入側フランジ30を流路ブロック20における端面20cに設けたことにより、上述の実施形態の構成と比較して、流路ブロック20の機器配列方向における寸法が小型化されている。
また、図19に示されているように、流体制御弁17等は、流路ブロック20における端面(上側表面20a及び下側表面20bとは異なる表面)に装着されてもよい。
ガス供給装置10に複数のガス供給ユニット10A,10B・・・が設けられる場合、本発明は、上述の各実施形態のように、1つの流路ブロック20が複数のガス供給ユニット10A,10B・・・にわたって共通(一体)のものである構成に限定されない。すなわち、流路ブロック20は、複数のガス供給ユニット10A,10B・・・のそれぞれに対応して分割可能に構成されていてもよい。
また、1つのガス供給ユニット10A等に含まれる流体制御弁17等の数も、上述の実施形態に限定されない。また、流体制御弁17等は、雌螺子部やボルトによらずに、予め流路ブロック20と一体化されていてもよい。
図20〜22は、これらの変形例に対応した構成を示している。図20〜22に示されている本変形例においては、ガス供給ユニット10A,10B・・・は、互いに別体に構成されているとともに、互いに幅方向に連結可能に構成されている。なお、図20においては、図示の簡略化のため、2つのガス供給ユニット10A,10Bのみが示されているが、本変形例においては、任意の数のガス供給ユニット10A等を連結することが可能である。
本変形例の各ガス供給ユニット10A等においては、上述の各実施形態と同様に、流量制御器16は、流路ブロック20における上側表面20aに対して着脱自在に装着されている。一方、流体制御弁17等は、上述のような取付ボルトによらずに、予め流路ブロック20と一体化されている。すなわち、流体制御弁アクチュエータ17a等は、流路ブロック20に対して直接的に固定されている。なお、本変形例においては、流体制御弁17等は、流路ブロック20における下側表面20b側に設けられている(但し、図20においては、下側表面20b側が図中上側となるように図示されている。)。
ここで、並列して設けられた複数のガス供給ユニット10A,10B・・・における、隣接するユニット同士の連結は、隣接する流路ブロック20における側面(幅方向と平行な法線を有する表面)である連結面20dを介して形成されるようになっている。以下、隣接する流路ブロック20同士を連結するための構成の詳細について説明する。なお、上述の連結体同士を連結するための構成については後述する。
本変形例のガス供給装置10においては、2種類の流路ブロック20、すなわち、第一流路ブロック201Aと、第二流路ブロック202Aと、が設けられている。並列して設けられた複数のガス供給ユニット10A,10B・・・の連結体においては、第一流路ブロック201Aと第二流路ブロック202Aとが交互に配置されている。すなわち、例えば、第一流路ブロック201Aは、ガス供給ユニット10Aに設けられている一方、第二流路ブロック202Aは、ガス供給ユニット10Bに設けられている。
第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aにおいては、パージガス供給ポート24及びプロセスガス供給ポート26は、一対の連結面20dのそれぞれにて開口するように設けられている。第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aには、連結用螺子孔211H及び連結ボルト挿通孔212Hが設けられている。連結用螺子孔211Hは、幅方向に沿って貫通した螺子孔であって、連結ボルトBを螺着可能に形成されている。連結ボルト挿通孔212Hは、連結ボルトBの頭部を収容可能な段部を備えた貫通孔であって、連結ボルトBの雄螺子部を挿通可能に形成されている。
本変形例においては、一対の連結用螺子孔211Hが、パージガス供給ポート24を挟んだ対角位置に設けられている。また、一対の連結ボルト挿通孔212Hが、パージガス供給ポート24を挟んだ対角位置に設けられている。そして、一対の連結用螺子孔211Hと一対の連結ボルト挿通孔212Hとが、正面視にて(すなわち幅方向と平行に見た場合に)略矩形状に配設されている。同様にして、プロセスガス供給ポート26の周囲にも、一対の連結用螺子孔211Hと一対の連結ボルト挿通孔212Hとが、正面視にて略矩形状に配設されている。
本変形例においては、第二流路ブロック202Aは、連結用螺子孔211H及び連結ボルト挿通孔212Hの位置関係が第一流路ブロック201Aと異なる以外は、第一流路ブロック201Aと同一の構成を備えている。具体的には、正面視にて、第一流路ブロック201Aにおける連結用螺子孔211Hが設けられている位置と第二流路ブロック202Aにおける連結ボルト挿通孔212Hが設けられている位置とが一致するとともに、第一流路ブロック201Aにおける連結ボルト挿通孔212Hが設けられている位置と第二流路ブロック202Aにおける連結用螺子孔211Hが設けられている位置とが一致するように、第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aが形成されている。よって、以下、第一流路ブロック201Aの斜視図である図21及び図22を参照しつつ、第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aの詳細な構成について説明する。
第一流路ブロック201A(第二流路ブロック202A)の連結面20dにおけるパージガス供給ポート24の周囲であって、連結用螺子孔211H及び連結ボルト挿通孔212Hよりも内側(パージガス供給ポート24側)には、パージラインシール段部213Aが設けられている。このパージラインシール段部213Aは、隣接する第二流路ブロック202A(第一流路ブロック201A)とパージガス供給ポート24の位置にて気密的に接続するための図示しないシール部材を装着可能に形成されている。
同様に、第一流路ブロック201A(第二流路ブロック202A)の連結面20dにおけるプロセスガス供給ポート26の周囲であって、連結用螺子孔211H及び連結ボルト挿通孔212Hよりも内側(プロセスガス供給ポート26側)には、供給ラインシール段部214Aが設けられている。この供給ラインシール段部214Aは、隣接する第二流路ブロック202A(第一流路ブロック201A)とプロセスガス供給ポート26の位置にて気密的に接続するための図示しないシール部材を装着可能に形成されている。
第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aには、下側表面20bにて開口する略円筒形状の非貫通穴である、アクチュエータ取付穴215A,216A及び217Aが設けられている。本変形例においては、アクチュエータ取付穴215A,216A及び217Aは、この順に、機器配列方向に沿って略一直線状に配置されている。すなわち、アクチュエータ取付穴215Aは、第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aの機器配列方向における一方(図21における左側)の端部寄りの位置に設けられている。一方、アクチュエータ取付穴217Aは、第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aの機器配列方向における他方(図21における右側)の端部寄りの位置に設けられている。
アクチュエータ取付穴215A,216A及び217Aは、流体制御弁アクチュエータ18a,17a及び19aをそれぞれ固定可能に形成されている。また、アクチュエータ取付穴215A,216A及び217Aは、深さ方向における端部が、流体制御弁アクチュエータ18a,17a及び19aの取付後に流体制御弁18,17及び19における弁室を構成するように設けられている。
以下、第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aにおける、内部の流路構成について説明する。本実施形態においては、接続流路23における入口ポート23aは、上側表面20aにて開口するように、平面視にてアクチュエータ取付穴217Aと重なる位置(より詳細にはアクチュエータ取付穴217Aの中心軸と同軸の位置)に設けられている。接続流路23における出口ポート23bは、アクチュエータ取付穴217Aの平面視における略中央部にて開口するように設けられている。そして、接続流路23は、入口ポート23aから出口ポート23bに向かう略円筒状の貫通孔として形成されている。すなわち、接続流路23は、流量制御器16を経て入口ポート23aから流入したガスが、アクチュエータ取付穴217A(流体制御弁19)を経てプロセスガス供給ポート26に排出されるように形成されている。
第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aには、流入側フランジ30と流体制御弁17(アクチュエータ取付穴216A)とを接続するための接続流路223が設けられている。接続流路223は、入口ポート223aと、出口ポート223bと、第一入口通路223cと、第二入口通路223dと、接続路223eと、を有している。
入口ポート223aは、下側表面20b側にて開口するように、流入側フランジ30を着脱自在に装着するための一対の雌螺子部28aの中間位置に設けられている。出口ポート223bは、アクチュエータ取付穴216Aにて開口するように設けられている。第一入口通路223cは、略円筒状の非貫通穴であって、入口ポート223aから上側表面20a側に向かって延びるように設けられている。第二入口通路223dは、第一入口通路223cにおける入口ポート223aとは反対側の端部から、幅方向に沿って延びるように設けられている。
接続路223eは、第二入口通路223dの延出先の連結面20d側から形成された溝をステンレス鋼により形成された平板状(平面視にて長円状)の図示しない蓋部によって溶接(例えばレーザー溶接や電子ビーム溶接)等により気密的に閉塞することによって形成された空間であって、ガス通流方向と平行に設けられている。この接続路223eにおける一方の端部は、第二入口通路223dに接続されている。また、接続路223eにおける他方の端部は、出口ポート223bに接続されている。
また、第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aには、流体制御弁17及び18(アクチュエータ取付穴216A及び215A)と流量制御器16を接続するための接続流路222Aが設けられている。本実施形態においては、接続流路222Aは、入口ポート222aと、出口ポート222bと、第一入口通路222cと、第二入口通路222dと、接続路222eと、出口通路222gと、合流通路222hと、を有している。
入口ポート222aは、アクチュエータ取付穴216Aの平面視における略中央部にて開口するように設けられている。出口ポート222bは、上側表面20aにて開口するように、平面視にてアクチュエータ取付穴215Aと重なる位置(より詳細にはアクチュエータ取付穴215Aの中心軸と同軸の位置)に設けられている。なお、出口ポート222bよりも機器配列方向における外側には、一対の雌螺子部28cのうちの一方が、上側表面20a側にて開口するように設けられている。一対の雌螺子部28cのうちの他方は、上側表面20a側にて開口するように、接続流路23における入口ポート23aよりも機器配列方向における外側に設けられている。
第一入口通路222cは、略円筒状の非貫通穴であって、入口ポート222aから上側表面20a側に向かって延びるように設けられている。第二入口通路222dは、第一入口通路222cにおける入口ポート222aとは反対側の端部から、幅方向に沿って延びるように設けられている。
接続路222eは、第二入口通路222dの延出先の連結面20d側から形成された溝をステンレス鋼により形成された平板状(平面視にて長円状)の図示しない蓋部によって溶接(例えばレーザー溶接や電子ビーム溶接)等により気密的に閉塞することによって形成された空間であって、ガス通流方向と平行に設けられている。この接続路222eにおける一方の端部は、第二入口通路222dに接続されている。また、接続路222eにおける他方の端部は、出口通路222gに接続されている。
出口通路222gは、幅方向に沿って、接続路222eにおける上述の他方の端部から第二入口通路222dとは反対側に向かって延びるように設けられている。この出口通路222gは、合流通路222hに接続されている。合流通路222hは、略円筒状の貫通孔であって、アクチュエータ取付穴215Aの平面視における略中央部と出口ポート222bとを接続するように設けられている。
本変形例においては、接続流路222Aは、接続流路223における出口ポート223bを介してアクチュエータ取付穴216A(流体制御弁17)に流入したプロセスガスを、入口ポート222aから、第一入口通路222c、第二入口通路222d、接続路222e、出口通路222g、及び合流通路222hを介して出口ポート222bから排出することで、かかるプロセスガスを流量制御器16に供給可能に形成されている。また、接続流路222Aは、パージガス供給ポート24から流入したパージガスを、アクチュエータ取付穴215A(流体制御弁18)及び合流通路222hを介して出口ポート222bから排出することで、かかるパージガスを流量制御器16に供給可能に形成されている。
なお、本変形例においては、一対の連結面20dのうちの一方に設けられたパージガス供給ポート24と、アクチュエータ取付穴215A(流体制御弁18)と、一対の連結面20dのうちの他方に設けられたパージガス供給ポート24と、を結ぶパージガス流路によって、上述の実施形態における内部パージガスラインに相当するものが形成されている。同様に、一対の連結面20dのうちの一方に設けられたプロセスガス供給ポート26と、アクチュエータ取付穴217A(流体制御弁19)と、一対の連結面20dのうちの他方に設けられたプロセスガス供給ポート26と、を結ぶプロセスガス供給流路によって、上述の実施形態における供給側内部ガスラインに相当するものが形成されている。
そして、本変形例においては、雌螺子部28a及び28cと、接続流路23と、接続流路223における入口ポート223a及び第一入口通路223cと、接続流路222Aにおける入口ポート222a、出口ポート223b、第一入口通路222c及び接続路223eとが、平面視にてガス通流方向に沿って略一直線状に配置されている。そして、接続流路223及び222Aは、雌螺子部28a及び28cと連通しないように設けられている。
このように、並列して設けられた複数のガス供給ユニット10A,10B・・・の連結体においては、隣接する第一流路ブロック201A及び第二流路ブロック202Aが連結ボルトB及び上述の図示しないシール部材を用いて接合されることで、対向するパージガス供給ポート24同士及び対向するプロセスガス供給ポート26同士が、それぞれ気密的に接続される。これにより、複数のパージガス供給ポート24及び複数のアクチュエータ取付穴215A(流体制御弁18)を通る内部パージガスラインが形成される。また、同様に、複数のプロセスガス供給ポート26及び複数のアクチュエータ取付穴217A(流体制御弁19)を通る供給側内部ガスラインが形成される。
かかる構成においては、流体制御弁17等が一体的に設けられた流路ブロック20に対して、流量制御器16が着脱自在に装着される。したがって、かかる構成によれば、ガス供給ユニット10A等あるいはガス供給装置10の、図20における高さ方向の小型化が良好に図られる。また、組み立てが容易で且つ流量制御器16のメンテナンス性が良好なガス供給ユニット10A等あるいはガス供給装置10が、可及的に小さな幅で実現可能となる。また、複数のガス供給ユニット10A,10B・・・が並列に設けられることで複数種類のプロセスガスを供給可能なガス供給装置10が、可及的に小さな幅で実現可能となる。
なお、流体制御弁17等は、一部が流路ブロック20に対して予め取り付けられていて、残部が流路ブロック20に対して着脱自在であってもよい。
上述の各実施形態及び変形例に記載の構成によれば、上述のように、複数種類のプロセスガスを供給可能なガス供給装置10を、可及的に小型化することが可能となる。特に、上述の各実施形態及び変形例に記載の構成によれば、本体部分の幅寸法が可及的に小さく設計された流体制御弁17等の流体制御機器(例えば、後述する設置面積を可及的に減少した構成のエアオペレートバルブ)を備えたガス供給ユニット10A等において、かかる流体制御機器を流路ブロック20に着脱自在に装着するための取付構造や、複数の流体制御機器同士を接続するための流路構造に起因する幅寸法の増加が良好に抑制される。
<配管継手及び配管接続構造の構成>
図23〜図30を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る配管継手1及び1A、並びに、本発明の一実施形態に係る配管接続構造PJについて説明する。配管継手1と配管継手1Aとは、ほぼ同様の構成を有している。そこで、まず、図23〜図25を用いて、配管継手1の構成の詳細について説明する。なお、図31は、比較例としての従来技術に係る配管継手構造1Cを示すものである。
配管継手1は、本体部2を備えている。本体部2は、図23〜図25における左右方向と平行な長手方向を有する略直方体状の外形形状に形成されている。すなわち、配管継手1は、接合面2a、頂面2b、第一端面2c、第二端面2d、第一側面2e、及び第二側面2fの6つの平面状の表面を有している。
接合面2a(具体的には底面)は、長手方向及び幅方向(図23における上下方向)の双方と直交する高さ方向を法線とする平面である。この接合面2aは、配管継手1の装着対象に対して接合されるように設けられた平面であって、略長方形状に形成されている。頂面2bは、接合面2aと平行に設けられている。
第一端面2c及び第二端面2dは、長手方向を法線とする本体部2の端面であって、互いに平行に設けられている。第一側面2e及び第二側面2fは、幅方向を法線とする本体部2の側面であって、互いに平行に設けられている。
接合面2aには、第一開口部2g及びシール段差部2hが形成されている。すなわち、第一開口部2gは、接合面2aにて開口するように設けられている。本実施形態においては、第一開口部2gは、接合面2aの、幅方向における略中央部に設けられている。シール段差部2hは、第一開口部2gの周囲にて、図示しないシール部材を収容可能に形成されている。ここで、シール部材とは、配管継手1を装着対象に対して装着(接合及び固定)した場合に、かかる装着対象に形成された流体通路と配管継手1の内部に形成された流体通路(詳細は後述)とを気密的又は液密的に接続するための部材である。なお、かかるシール部材の構成については周知であるので、本明細書においては、かかる構成についての図示やこれ以上の詳細な説明は省略する。
本体部2には、第一ボルト挿通孔2k及び第二ボルト挿通孔2mが、高さ方向に沿って形成されている。本実施形態においては、第一ボルト挿通孔2k及び第二ボルト挿通孔2mは、配管継手1を装着対象に対して装着する際に螺子(ボルト:例えば図29に示されているボルトB等)を挿通するための、螺子部を有しない貫通孔であって、接合面2a及び頂面2bにて開口するように設けられている。
本発明の「流路側螺子挿通孔」に相当する第一ボルト挿通孔2kは、第一開口部2gよりも第一端面2cに設けられている。すなわち、第一ボルト挿通孔2kは、本体部2の長手方向における、後述する第二開口部2pが設けられた側の端部寄りの位置に設けられている。一方、第二ボルト挿通孔2mは、本体部2の長手方向における第二端面2d側の端部に配置されている。具体的には、第一ボルト挿通孔2kと第二ボルト挿通孔2mとは、平面視にて、第一開口部2gを挟んで対称の位置に設けられている。
第一端面2cには、第二開口部2pが形成されている。すなわち、第二開口部2pは、本体部2の長手方向における第一端面2c側の端部にて開口するように設けられている。本実施形態においては、第二開口部2pは、本体部2の、幅方向における略中央部(すなわち幅方向について第一開口部2gと略同じ位置)に設けられている。なお、本実施形態においては、第二開口部2pは、管部3によって覆われている。管部3は、第一端面2cから当該第一端面2cの法線方向に向かって外側に突出するように設けられた略円筒状の部材であって、その外径が本体部2の幅(幅方向における寸法:以下同様)よりも若干小さくなるように形成されている。
本体部2の内部には、第一開口部2gと第二開口部2p(管部3)とを連通する流体通路(典型的にはガス通路)が形成されている。具体的には、本体部2の内部には、第一通路4と第二通路5とが設けられている。
第一通路4は、第一開口部2gから高さ方向に沿って設けられている。本実施形態においては、第一通路4は、非貫通穴として形成されている。第二通路5は、第二開口部2pを通るとともに第一通路4に接続するように、長手方向に沿って設けられている。具体的には、本実施形態においては、第二通路5は、第一通路4における第一開口部2gよりも接合面2aから離隔した位置と第二開口部2pとを接続するように、長手方向に沿って設けられている。すなわち、第二通路5は、第一通路4における第一開口部2gとは反対側の端部と第二開口部2pとを接続するように設けられている。
第二通路5は、第一ボルト挿通孔2k側に(すなわち第二ボルト挿通孔2mとは干渉しない位置に)設けられている。特に、第二通路5は、第一ボルト挿通孔2kを迂回するように形成されている。具体的には、本実施形態においては、第二通路5は、開口側通路6と中間通路7とを有している。
開口側通路6は、第二開口部2pから長手方向に沿って設けられた非貫通穴であって、第一ボルト挿通孔2kに達しないように形成されている。中間通路7は、第一ボルト挿通孔2kには連通せずその側方を通過するように、長手方向に沿って形成されている。すなわち、中間通路7は、幅方向について、第一ボルト挿通孔2kよりも、本体部2における第一側面2e寄りの位置に設けられている。具体的には、中間通路7は、第一側面2e側から形成された溝をステンレス鋼により形成された平板状(平面視にて長円状)の蓋部7aによって溶接(例えばレーザー溶接や電子ビーム溶接)等により気密的又は液密的に閉塞することによって形成された空間であって、長手方向と平行に設けられている。
中間通路7は、その一端が、第一通路4における頂面2b側の端部と、極めて短い流体通路である連通部8aを介して連通するように設けられている。同様に、中間通路7は、その他端が、開口側通路6における第一ボルト挿通孔2k側の端部と、極めて短い流体通路である連通部8bを介して連通するように設けられている。このように、本体部2の内部には、第二開口部2pから第一開口部2gに至る流体通路が、第一ボルト挿通孔2kを迂回しつつ、長手方向に沿って略L字状に形成されている。
配管継手1Aは、第一ボルト挿通孔2kに代えて第一ボルト挿通孔9aを有するとともに、第二ボルト挿通孔2mに代えて第二ボルト挿通孔9bを有する以外は、配管継手1と(ほぼ)同一の構成を有している。したがって、図26〜図28に示されている配管継手1Aの構成における、第一ボルト挿通孔9a及び第二ボルト挿通孔9b以外の部分の説明については、上述の配管継手1についての説明が援用される。
第一ボルト挿通孔9aは、第一ボルト挿通孔2kに挿通される上述の螺子を螺着可能な螺子部を有している。本実施形態においては、この第一ボルト挿通孔9aは、接合面2aのみにて開口する非貫通穴として形成されている。同様に、第二ボルト挿通孔9bは、第二ボルト挿通孔2mに挿通される上述の螺子を螺着可能な螺子部を有している。本実施形態においては、この第二ボルト挿通孔9bも、接合面2aのみにて開口する非貫通穴として形成されている。
配管継手1及び1Aは、長手方向に沿った(具体的には長手方向と平行な)第二開口部2pの中心軸線C1が、高さ方向に沿った(具体的には高さ方向と平行な)第一開口部2gの中心軸線C2と、本体部2の幅方向における略中央部にて交わる(具体的には直交する)ように構成されている。
図29に示されている配管接続構造PJは、配管継手1と配管継手1Aとを備えている。配管継手1における管部3は、ステンレス鋼により形成されたチューブ状の配管P11と溶接(例えばTIG溶接)等により気密的又は液密的に接続されている。同様に、配管継手1Aにおける管部3は、ステンレス鋼により形成されたチューブ状の配管P12と溶接(例えばTIG溶接)等により気密的又は液密的に接続されている。配管継手1と配管継手1Aとは、互いの第一開口部2gが重なるように、互いの接合面2aにて接合されている。そして、配管接続構造PJは、上述のようにして配管継手1の接合面2aと配管継手1Aの接合面2aとを互いに接合し、1本のボルトBを第一ボルト挿通孔2kに挿通しつつ第一ボルト挿通孔9aに螺着し、且つもう1本のボルトBを第二ボルト挿通孔2mに挿通しつつ第二ボルト挿通孔9bに螺着することによって形成されている。
図30に示されている配管接続構造PJは、配管P11と配管P12とを接続し、配管P21と配管P22とを接続し、配管P31と配管P32とを接続し、及び配管P41と配管P42とを接続するために、図29に示されている配管接続構造PJを4組備えている。
<作用・効果>
上述の実施形態の構成においては、第一ボルト挿通孔2k(9a)と第二ボルト挿通孔2m(9b)との間にて高さ方向に沿って設けられた第一通路4と、第二開口部2p(管部3)と、の間の流体通路が、第一ボルト挿通孔2k(9a)を迂回するように、長手方向に沿って形成されている。かかる構成の配管継手1は、高さ方向に沿って螺子(ボルトB等)を第一ボルト挿通孔2k及び第二ボルト挿通孔2mに挿通することで、装着対象に対して固定(装着)される。
ここで、第一通路4と第二通路5とを幅方向について可及的に近接させ、且つ第一ボルト挿通孔2k(9a)と第二通路5とを互いに連通しない程度で幅方向について可及的に近接させることで、本体部2の幅方向における寸法が、可及的に小さくされ得る。したがって、かかる構成によれば、幅方向にて、装置構成を良好に小型化あるいは集積化することが可能となる。
さらに、配管継手1及び1Aにおいては、長手方向に沿った第二開口部2pの中心軸線C1が、高さ方向に沿った第一開口部2gの中心軸線C2と、本体部2の幅方向における略中央部にて交わる(具体的には同一面で直交する)。かかる構成においては、配管継手1における中心軸線C1と、配管継手1Aにおける中心軸線C1とが、幅方向について略一致することとなる。したがって、かかる構成によれば、配管設計が容易となる。具体的には、2つの配管P11,P12を、幅方向について略一直線上に配置しつつ接続することが可能となる。また、配管継手1を何らかの装着対象に対して螺子を用いて装着する際に、管部3及びこれに接続される配管と上述の螺子やその締結用工具との干渉の発生が、良好に回避される。
特に、配管継手1と配管継手1Aとを接続(連結)することによって形成された配管接続構造PJにおいては、図29及び図30に示されているように、配管継手1と配管継手1Aとの締結(連結)又は分離の作業を、配管継手1における頂面2b側から、高さ方向に沿って棒状の六角レンチ等を差し入れて、ボルトBを操作することで行うことができる。したがって、かかる構成によれば、配管継手1及び配管継手1Aの幅を可及的に小さくしても、良好なメンテナンス性(上述の作業の作業性)が確保される。
また、図30に示されているように、並列に設けられた複数の配管P11,P21,…と、並列に設けられた複数の配管P12,P22,…とを、それぞれ互いに接続する場合、かかる接続を形成するための配管接続構造PJは、従来技術に係る配管継手構造1C(図31参照)と比較して、幅方向に良好に集積化され得る。
すなわち、図30に示されている「d」は、上述のように、ボルトBを配管継手1における頂面2b側から高さ方向に沿って操作する場合に必要な、隣り合う配管同士の間隔を示す。ここで、図30においては、並列に設けられた4本の配管P11〜P41と、並列に設けられた4本の配管P12〜P42と、が接続されているので、P11とP41との中心間距離(P12とP42との中心間距離)Dは、3dとなる。
これに対し、従来技術に係る配管継手構造1C(図31参照)においては、締結や分離のためのメンテナンス作業は、スパナを配管P11等と直交する方向から差し入れて配管P11等における軸方向を中心に回転させることによって行われる。このため、従来技術に係る配管継手構造1Cを用いた場合、図30と同様に配管P11〜P41と配管P12〜P42とを接続する場合においても、図31に示されているように、隣り合う配管同士の間隔d1が図30における間隔dよりもはるかに大きくなり、P11とP41との中心間距離(P12とP42との中心間距離)D1も図30における中心間距離Dよりもはるかに大きくなる。
次に、図32〜図34を参照しつつ、上述の配管継手1(図23〜図25参照)が、本発明の「流体供給制御装置」としてのガス供給装置10に適用される場合の具体例について説明する。
一対の雌螺子部28a1,28a2は、配管継手1に対応する位置に設けられている。具体的には、配管継手1に対応する一対の雌螺子部28a1,28a2は、接続流路21における入口ポート21aを挟んだ両側にて、機器配列方向に配列されている。すなわち、雌螺子部28a1(ガス通流方向における上流側のもの)は、流路ブロック20のガス通流方向における最上流側の位置に設けられている。一対の雌螺子部28bは、流体制御弁17及び18に対応する位置に設けられている。一対の雌螺子部28cは、流量制御器16に対応する位置に設けられている。一対の雌螺子部28dは、流体制御弁19に対応する位置に設けられている。
本実施形態においては、一対の雌螺子部28a1,28a2と、一対の雌螺子部28bと、一対の雌螺子部28cと、一対の雌螺子部28dとが、この順に、ガス通流方向(機器配列方向)に沿ってほぼ一直線上に配列されるように設けられている。具体的には、雌螺子部28b,28c及び雌螺子部28dは、平面視におけるこれらの中心がガス通流方向と平行な直線である中心線C(図32における1点鎖線参照)上に位置するように設けられている。また、一対の雌螺子部28a1,28a2は、平面視における内径を構成する円が中心線Cと重なるように設けられている。
なお、本実施形態においては、雌螺子部28a1は、その中心が上述の中心線Cよりも装置幅方向における一方側(ガス供給ユニット10B〜10Dとは反対側)にオフセットするように設けられている。同様に、雌螺子部28a2は、その中心が上述の中心線Cよりも装置幅方向における他方側(ガス供給ユニット10B〜10D側)にオフセットするように設けられている。
配管継手1は、ガス供給ユニット10A,10B,10C及び10Dのそれぞれに1つずつ設けられている。ガス供給ユニット10Aにおける配管継手1は、接続流路21における入口ポート21a(本発明の「出入口」に相当する)に接続されるように構成されている。すなわち、この配管継手1は、入口ポート21aに対向する位置にて流路ブロック20における上側表面20aに対して気密的に接合されることで、プロセスガス流入ライン11Aと入口ポート21aとを接続するようになっている(ガス供給ユニット10B,10C及び10Dにおける配管継手1も同様の構成を有している)。
配管継手1は、本体部2における長手方向が機器配列方向に沿った方向(具体的には平行)となり、本体部2における幅方向が上述の装置幅方向に沿った方向(具体的には平行)となり、本体部2における高さ方向が流路ブロック20の厚さ方向に沿った方向(具体的には平行)となるように、流路ブロック20に装着されている。また、本体部2においては、第一ボルト挿通孔2k及び第二ボルト挿通孔2mは、配管継手1を流路ブロック20に対して装着した状態で、ボルトBが平面視にて上述の中心線Cと交差するように形成されている。本体部2における接合面2aは、流路ブロック20における上側表面20aに対して接合されている。
配管継手1は、第一端面2cがガス通流方向における上流側に位置するように、流路ブロック20に対して装着されている。この第一端面2cから略水平方向に突出するように、プロセスガス流入ライン11と接続するための管部3が設けられている。
第一側面2eは、配管継手1が流路ブロック20に装着された状態で、雌螺子部28a2側に設けられている。第二側面2fは、配管継手1が流路ブロック20に装着された状態で、雌螺子部28a1側に設けられている。
配管継手1は、一対のボルトBを第一ボルト挿通孔2k及び第二ボルト挿通孔2mに挿通して一対の雌螺子部28a1,28a2に螺着することで、流路ブロック20に対して着脱自在に装着されている。ここで、本実施形態においては、本体部2は、その幅が、管部3及びボルトBの外径よりも僅かに大きく、且つ、流量制御器16及び流体制御弁17〜19の幅(流体制御弁アクチュエータ17a〜19aの幅)と略同一となるように形成されている。
第一ボルト挿通孔2kは、雌螺子部28a1に対応するように、平面視にて管部3側に配置されている。一方、第二ボルト挿通孔2mは、雌螺子部28a2に対応するように、上述の長手方向における第二端面2d側の端部に配置されている。第一開口部2gは、配管継手1が流路ブロック20に装着された状態で、流路ブロック20におけるプロセスガスの入口に対応する接続流路21における入口ポート21aに対向する位置に配置されている。
シール段差部2hは、ガスシール部材を収容可能に形成されている。このガスシール部材は、配管継手1を流路ブロック20に装着した状態で、流路ブロック20における上側表面20aと本体部2における接合面2aとの接合箇所において、接続流路21における入口ポート21aと第一開口部2gとを気密的に接続するようになっている。第二開口部2pは、配管継手1が流路ブロック20に装着された状態で、本体部2の、ガス通流方向における上流側の端部にて開口するように設けられている。
流体制御弁17及び18に対応する一対の雌螺子部28bにおける一方は、接続流路21における出口ポート21bと、雌螺子部28a2と、の間の位置に設けられている。一対の雌螺子部28bにおける他方は、パージガス供給ポート24と、接続流路22における出口ポート22bと、の間の位置に設けられている(より厳密にいえば、一対の雌螺子部28bにおける他方は、パージガス供給ポート24と、一対の雌螺子部28cにおける後述の一方と、パージガス供給ポート24と、の間に設けられている。しかしながら、この説明段階では、一対の雌螺子部28cの位置は未だ確定されていない。よって、一対の雌螺子部28cの位置については、後述の説明を参照されたい。)。
流量制御器16に対応する一対の雌螺子部28cにおける一方は、一対の雌螺子部28bのうちのガス通流方向における下流側のものと、接続流路22における出口ポート22bと、の間の位置に設けられている。一対の雌螺子部28cにおける他方は、接続流路23における入口ポート23aと出口ポート23bとの間の位置に設けられている(より厳密にいえば、一対の雌螺子部28cにおける他方は、入口ポート23aと、一対の雌螺子部28dにおける後述の一方と、の間に設けられている。しかしながら、この説明段階では、一対の雌螺子部28dの位置は未だ確定されていない。よって、一対の雌螺子部28dの位置については、後述の説明を参照されたい。)。
また、MFC取付部50における、雌螺子部28cに対応する位置には、取付ボルト51を挿通するための図示しない貫通孔が形成されている。そして、流量制御器16は、一対の雌螺子部28cに取付ボルト51を螺着することで、流路ブロック20における上側表面20a側に対して気密的に装着されている。すなわち、一対の雌螺子部28cは、流量制御器16(MFC取付部50)を、流路ブロック20に対して着脱自在に装着可能に設けられている。なお、流量制御器16(MFC取付部50)を流路ブロック20における上側表面20a側に対して気密的に接合する構成については周知であるので、本明細書においては、かかる構成についての図示やこれ以上の詳細な説明は省略する。
上述のように、本実施形態においては、雌螺子部28a1,28a2、接続流路21(入口ポート21a、入口通路21c、接続路21e、出口通路21d、及び出口ポート21bを含む)、雌螺子部28b、接続流路22(同上)、パージガス供給ポート24、雌螺子部28c、接続流路23(同上)、プロセスガス供給ポート26、及び雌螺子部28dが、機器配列方向に沿って、ほぼ一直線状に配置されている。また、雌螺子部28a1,28a2,28b,28c及び28dは、上側表面20aにて開口する非貫通穴として形成されている。すなわち、接続流路21,22及び23は、雌螺子部28a1〜28dにおける深さ方向に当該雌螺子部28a1〜28dを迂回するように形成されている。具体的には、雌螺子部28a1〜28dは、接続流路21〜23と連通しないように形成されている。
<作用・効果>
上述のような本実施形態の構成においては、配管継手1は、一対の雌螺子部28a1,28a2によって、流路ブロック20に対して着脱自在に装着される。同様に、流体制御弁17及び18は、一対の雌螺子部28bによって、流路ブロック20に対して着脱自在に装着される。また、流量制御器16は、一対の雌螺子部28cによって、流路ブロック20に対して着脱自在に装着される。さらに、流体制御弁19は、一対の雌螺子部28dによって、流路ブロック20に対して着脱自在に装着される。
すると、配管継手1と、流体制御弁17及び18とは、接続流路21によって接続される。同様に、流体制御弁17及び18と流量制御器16とは、接続流路22によって接続される。さらに、流量制御器16と流体制御弁19とは、接続流路23によって接続される。そして、これらの接続流路21〜23は、雌螺子部28a〜28dとほぼ同一直線上に配置され、且つ、これらを深さ方向に迂回するように形成される。
よって、上述の構成によれば、配管継手1、バルブ取付ブロック40、MFC取付部50、及びバルブ取付ブロック60の幅を最小限(具体的には流量制御器16及び流体制御弁アクチュエータ17a〜19aの幅と略同一)に設定しても、流量制御器16及び流体制御弁17〜19を、流路ブロック20に対して良好に着脱自在とすることが可能となる。換言すれば、これらを、取付用ボルトを平面視にて略矩形状に4本ずつ用いることなく、流路ブロック20に対して良好に着脱自在とすることが可能となる。したがって、かかる構成によれば、各ガス供給ユニット10A等の幅やガス供給装置10全体の幅を可及的に小さくすることが可能となり、以て、ガス供給装置10において、良好なメンテナンス性を保持しつつ、さらなる小型化を図ることが可能となる。
特に、流路ブロック20に対する配管部分の構成について着目すると、配管継手1においては、平面視にて長手方向を有する外形形状に形成された本体部2の、長手方向における第二開口部2p側とは反対側の端部に、第一ボルト挿通孔2kが設けられる。また、第一ボルト挿通孔2kと第二ボルト挿通孔2mとは、流路ブロック20に向けて開口する第一開口部2g及び第一通路4を挟んで、略対称の位置に設けられる。かかる第一ボルト挿通孔2kと第二ボルト挿通孔2mとボルトBとを用いて、配管継手1が流路ブロック20に装着される。
ここで、本体部2の内部においては、第一通路4が、第一開口部2gから、高さ方向に沿って設けられる。さらに、第二通路5が、第一通路4における第一開口部2gから離隔した位置から、長手方向に沿って、第一ボルト挿通孔2kを迂回するように設けられる。
すなわち、かかる構成においては、本体部2の内部には、第一開口部2gと第二開口部2pとの間で、側断面視にて略L字形のガス通路が形成される。また、第一通路4と第二通路5とを幅方向にて可及的に近接させ、且つ第二ボルト挿通孔2mと第二通路5とを互いに連通しない程度で幅方向にて可及的に近接させることで、本体部2の幅方向における寸法が、可及的に小さくされ得る。
また、かかる構成においては、流路ブロック20に対する配管部分の構成が可及的に小型化される。すなわち、配管継手1が、流量制御器16及び流体制御弁17〜19並びにこれらを流路ブロック20に装着するための構成(雌螺子部28b等及び取付ボルト41等)とともにガス通流方向に沿って略一直線状に配列された、雌螺子部28a1,28a2と一対のボルトBとによって、流路ブロック20に装着される。
このとき、配管継手1からは、プロセスガス流入ライン11に接続するためのガス通路構成(本体部2の内部のガス通路及び管部3)が、本体部2から略水平に、ガス通流方向における上流側に向かって延出するように設けられる。このため、図32及び図33に示されているように、プロセスガス流入ライン11における配管継手1の近傍の部分は、装置幅方向や高さ方向に屈曲することなく設けられる。
また、配管継手1を流路ブロック20に着脱する際に、第一ボルト挿通孔2k及び第二ボルト挿通孔2mが、プロセスガス流入ライン11における配管継手1の近傍の部分に干渉しない位置となる。このため、第一ボルト挿通孔2k及び第二ボルト挿通孔2mの上側に、ボルトBの締結作業用の比較的大きなスペースを、配管設計によって敢えて作出(確保)する必要がなくなる。すなわち、かかる配管部分を、配管継手1の着脱作業用スペースの確保のためにわざわざ迂回させる必要がなくなる。よって、かかる配管部分を可及的に短くすることができる。
また、本実施形態の構成においては、配管継手1、流量制御器16、及び流体制御弁17〜19が、流路ブロック20における上側表面20a側に集約されている。したがって、かかる構成によれば、配管継手1、流量制御器16、及び流体制御弁17〜19が上側表面20a側に集約して装着された構成(かかる構成によれば、すべての配管継手1、流量制御器16及び流体制御弁17〜19について、メンテナンス(ボルトB及び取付ボルト41の締めあるいは緩め動作等)の際に、上側表面20a側からアクセスすることが可能となるため、メンテナンス性が極めて良好となる)の、ガス供給ユニット10A等あるいはガス供給装置10が、良好なメンテナンス性を損なうことなく、可及的に小さな幅で実現可能となる。
図29及び図30に示されている構成は、例えば、図32に示されているプロセスガス流入ライン11(プロセスガス流入ライン11A,11B,11C及び11D)における流路ブロック20に到達する前の配管部分における配管接続構造に対して、良好に適用され得る。
流体制御弁17〜19は、下側表面20b側に着脱自在に装着されてもよい。図35は、かかる変形例に対応するものである。本変形例においては、配管継手1は、上述の実施形態と同一の構成を有していて、管部3が下側(下側表面20b側)に突出するように、流路ブロック20における端面201Bに装着されている。ここで、端面201Bは、流路ブロック20における一表面であって、上側表面20a及び下側表面20bと直交する表面である。この端面201Bは、流路ブロック20の、機器配列方向における一端側に設けられている。
また、本変形例においては、流体制御弁17,18及び19が、端面201B側からこの順に、機器配列方向に配列されている。これらの変更に起因して、流路ブロック20の内部の流路構成が、上述の実施形態のものから変更されている。上記以外は、流量制御器16、流体制御弁17〜19及び配管継手1は、上述の実施形態と同様にして、流路ブロック20に装着されている。すなわち、バルブ取付ブロック40、MFC取付部50、及びバルブ取付ブロック60の構成は、上述の実施形態とほぼ同様である。
接続流路21における入口ポート21aは、端面201Bの、厚さ方向における略中央部にて開口するように設けられている。一方、出口ポート21bは、下側表面20bの、機器配列方向における中央部よりも端面201B側の位置にて開口するように設けられている。そして、接続流路21は、入口ポート21aと出口ポート21bとを接続するように、直角に折れ曲がった形状(略L字状)に形成されている。
一対の雌螺子部28a1,28a2は、端面201B側にて開口する非貫通穴として、接続流路21及び22に連通しないように形成されている。具体的には、雌螺子部28a1は、接続流路21における入口ポート21aよりも上方(上側表面20a側)に設けられている。一方、雌螺子部28a2は、接続流路21における入口ポート21aよりも下方(下側表面20b側)に設けられている。そして、雌螺子部28a1、接続流路21における入口ポート21a、及び雌螺子部28a2は、この順に上方から下方に配列されている。
雌螺子部28b及び28dは、非貫通の螺子穴であって、流路ブロック20における下側表面20bにて開口するように形成されている。一対の雌螺子部28bにおける一方は、接続流路21における出口ポート21bよりも端面201B側にて、接続流路21に連通しないように形成されている。一対の雌螺子部28bにおける他方、及び一対の雌螺子部28dにおける一方は、パージガス供給ポート24及び内部パージガスライン25と、プロセスガス供給ポート26及び供給側内部ガスライン27と、の間の、内部流路が形成されていない領域に設けられている。
このように、本変形例においては、流路ブロック20における上側表面20a側にて、一対の雌螺子部28cと、接続流路22における出口ポート22bと、接続流路23における入口ポート23aとが、機器配列方向に沿って略一直線状に配置されている。また、流路ブロック20における下側表面20b側にて、雌螺子部28b及び28dと、接続流路21における出口ポート21bと、接続流路22における入口ポート22aと、パージガス供給ポート24と、プロセスガス供給ポート26とが、機器配列方向に沿って略一直線状に配置されている。
また、本変形例の構成においては、配管継手1における管部3は、下側(下側表面20b側)に突出するように設けられている。このため、プロセスガス流入ライン11における配管継手1の近傍の部分は、装置幅方向に屈曲することなく設けられる。よって、かかる配管部分を可及的に短くすることができる。
さらに、本変形例の構成によれば、配管継手1を流路ブロック20における端面201Bに設けたことにより、流路ブロック20の機器配列方向における寸法が小型化されている。これにより、流路ブロック20をよりいっそう軽量化することが可能となる。
なお、図35を参照しつつ、本変形例におけるプロセスガスの通流状態について説明する。まず、プロセスガスは、流路ブロック20に対して、その端面201Bに設けられた、接続流路21における入口ポート21aに供給される。かかるプロセスガスは、接続流路21内にて、図中右方向に移動した後で下方に移動する。その後、プロセスガスは、接続流路21における出口ポート21bから流体制御弁17を経て接続流路22における入口ポート22aまで、バルブ取付ブロック40内を通流する。ここまでのプロセスガスの流れは、機器配列方向については、図中左から右へと向かうこととなる。
一方、接続流路22における出口ポート22bは、機器配列方向については、入口ポート22aよりも図中左側となる。このため、接続流路22におけるプロセスガスの流れは、機器配列方向については、図中右から左へと向かうこととなる。その後、プロセスガスは、流量制御器16(MFC取付部50を含む)内を機器配列方向について図中左から右に向かって通流する。
さらに、流量制御器16(MFC取付部50を含む)を経て接続流路23における入口ポート23aに供給されたプロセスガスは、接続流路23内にて下方に通流しつつ、バルブ取付ブロック60に達する。このバルブ取付ブロック60においても、プロセスガスは、流体制御弁19を経てプロセスガス供給ポート26に向かう間に、機器配列方向について図中右から左へと向かうこととなる。このように、本変形例においては、「ガス通流方向」は、機器配列方向について一方向とはならず、機器配列方向に沿って往復する(あるいは「ループ」を描く)態様となる。
本発明は、上述した実施形態や変形例のような配管構成に限定されない。このため、配管継手1の構成も、装置全体の配管構成に応じて適宜変更され得る。
例えば、図36〜図38に示されているように、第一通路4は、接合面2aから頂面2bに至る貫通孔として形成され得る。この場合、頂面2bにも管部3が設けられ得る。さらに、図39〜図41に示されているように、第二端面2d側にも、管部3及び第二開口部2pが設けられ得る。この場合、第二通路5は、平面視にて、第一開口部2g(第一通路4)を挟んで一対形成される。典型的には、この場合、一対の第二通路5は、第一開口部2g(第一通路4)を挟んで略点対称に設けられ得る。
管部3は、適宜省略され得る。
第一ボルト挿通孔2kと第二ボルト挿通孔2mとは、平面視にて、第一開口部2gを挟んで対称の位置に設けられていなくてもよい。すなわち、第一開口部2gにおけるシールが良好に確保可能な範囲で、第一ボルト挿通孔2k及び第二ボルト挿通孔2mの位置は適宜変更され得る。
本発明は、流路ブロック20への流体の供給箇所への適用に限定されない。すなわち、本発明は、流路ブロック20からの流体の流出箇所(流出側継手)への適用も可能である。
従来、操作エアの圧力によって2つ以上のピストンを摺動させるエアオペレートバルブにおいて、弁体を弁座に当接または離間させるため、弁体が弁座に当接する方向に付勢する圧縮バネが使用されている。半導体製造プロセスでは、危険なガスを扱うため、半導体製造用のエアオペレートバルブからガスが少しでも漏れることを阻止する必要がある。そのため、エアオペレートバルブの閉弁時に高いシール性が求められている。例えば、特許文献1(特開平04−248085号公報)には、図53に示すようなエアオペレートバルブ100がある。
しかし、エアオペレートバルブ100Vには、以下のような問題点があった。
すなわち、エアオペレートバルブ100Vにはピストン101AV、101BV、101CVがある。それぞれのピストンには、8つのコイルバネ102AV〜102AV、102BV〜102BV、102CV〜102CVが円周状に取り付けられ、使用されている。8つのコイルバネのうち、例えば、いずれか1つのコイルバネが劣化すると、弁体がバランスを崩して傾き、エアオペレートバルブ100Vの閉弁時に必要なシール力が、悪化する恐れがあった。
上記問題を解決するために、特許文献2(特開2008−144819号公報)に記載のエアオペレートバルブ200Vでは、図54に示すように、第1ピストン201Vと第2ピストン202Vのうち、第1ピストン201Vには、閉弁時にシール力を得るために、2つのコイルバネ203V、204Vを同一平面上に2つ備えている。
しかしながら、特許文献2に記載のエアオペレートバルブ200Vには、次のような問題があった。
(1)閉弁に必要なシール力を得るために、エアオペレートバルブ200Vのように、第1ピストン201Vに、同一平面上に2つのコイルバネ203V、204Vを取り付けると、バルブが大型化してしまう恐れがある。近年、半導体製造装置では、半導体ウエハの製造プロセスが複雑化するにつれ、多種のガスの切り替えが必要とされている。これに伴い、設置すべきバルブの数が増加している。そのため、エアオペレートバルブを複数設置すると、全体の設置面積が増加するという問題が生じる。そこで、1つ1つのバルブを小型化する要請が高まっている。
(2)また、バルブを小型化すると、設置面積が限定され、バネの線径やバネの径の自由度がなくなる。その理由は、設置面積が限定されると、バネの線径を細くせざるをえず、また、バネの径が小さいものを用いるしかないためである。そのため、1つのバネに加わる応力が上がることになり、バネの耐久性に問題が生じる。特に、半導体製造プロセスでは、危険なガスを扱うため、半導体製造用の流体制御弁の閉弁に必要なシール力の確保や弁の性能、耐久性等は大きな課題である。
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、バルブを小型化し、全体の設置面積の減少を実現しつつ、圧縮バネの設計の自由度を向上させ、閉弁に必要なシール力を確保することのできる流体制御弁を提供することを目的とする。
<流体制御弁の構成>
流体制御弁1V(上述した流体制御弁17〜19)は、図42に示すように、流体を制御する弁部YVと、弁部YVに駆動力を与えるアクチュエータ部XVを備える。流体制御弁1Vは、アクチュエータ部XVを、アダプタ15Vを介してボディ14Vに連結する。流体制御弁1Vは、鉛筆と同程度の直径を有し、円柱状の外観を構成する。
弁部YVは、図44に示すように、ボディ14Vとホルダ16Vを備える。ボディ14Vの下面には、制御流体が流入する入口流路14bVと、制御流体が流出する出口流路14cVが形成されている。ボディ14Vの上面には、取付孔14dVが円柱状に形成されている。ボディ14Vの中央部には、弁座14aVが形成され、弁座14aV内の弁孔を介して入口流路14bVと出口流路14cVが連通している。
ボディ14Vの上部には、ホルダ16Vが溶接部29Vにおいて、溶接により固定されている。これにより、ボディ14Vとホルダ16Vは一体化し、密封されている。ホルダ16Vの上部には、図42に示すように、アダプタ15Vが取り付けられている。ホルダ16Vの上方外周面には雄ネジ部16aVが設けられ、アダプタ15Vの内周面には、雌ネジ部15aVが設けられている。ホルダ16Vの内周面には、円筒状のステム24Vが摺動可能に保持されている。ホルダ16Vの上面には、開口部が形成され、圧縮バネ19Vが収納されている。また、ホルダ16Vの下面には、ベローズ17Vの上端面が取り付けられている。ベローズ17Vの下端面は、ステム24Vの下面に形成されている弁体保持部24aVに取り付けられている。弁体保持部24aVには、弾性体からなる弁体18Vが取り付けられている。すなわち、弁体18Vとホルダ16Vの間にベローズ17Vが配置している。
弁体18Vは、弁座14aVに対して当接または離間する。弁体18Vが弁座14aVに当接すると、入口流路14bVと出口流路14cVは遮断され、弁体18Vが弁座14aVに離間すると、入口流路14bVと出口流路14cVは連通する。ステム24Vには、バネ取付板28Vが付設されており、圧縮バネ19Vの上端面は、バネ取付板28Vの下面側に当接している。圧縮バネ19Vの下端面は、ホルダ16Vの開口部上面に当接している。圧縮バネ19Vは、弁体18Vを弁座14aVから離間させる方向に付勢している。図43に示すように、ステム24Vの上方外周部と、内装部品23AVの内周面の間には、エアの漏れを防ぐためのOリング27Vが取り付けられている。
アクチュエータ部XVは、図43に示すように、第1ピストン11AVと、第2ピストン11BVを同軸上に直列に備える。同軸上とは、軸心が同じであることをいう。また、第1ピストン11AVには、弁体18Vが弁座14aVに当接する方向に付勢する1つの第1圧縮バネ12AVが同軸上に取り付けられ、第2ピストン11BVには、弁体18Vが弁座14aVに当接する方向に付勢する1つの第2圧縮バネ12BVが同軸上に取り付けられている。それぞれ同軸上に直列に取り付けられているため、バルブの幅を細くし、小型化することができる。また、第1ピストン11AVと第2ピストン11BV、第1圧縮バネ12AVと第2圧縮バネ12BV、及び内装部品23AVと内装部品23BVは各々同一形状のものである。そのため、部品を共通化することができ、製造コストを削減することができる。また、組立の際には、作業の効率性が向上する。
さらに、アクチュエータ部XVは、内装部品23AVと内装部品23BV、外装部材22V、キャップ20Vとを備える。
なお、同一形状である各々の部品のうち、1つの部品を説明することにより、他の部品の説明を割愛する。また、説明文が煩雑となるため、同一形状である部品の「A」「B」を適宜省略する。
図43に示すように、アクチュエータ部XVは、チューブ形状の外装部材22Vに、2つの内装部品23AV、23BVを装填している。内装部品23Vは、側面が円筒形状に形成されている。内装部品23Vの上方内部には、シリンダ23aVが形成されている。内装部品23Vの外径寸法は、外装部材22Vの内径寸法とほぼ同径にされている。内装部品23Vの下方内部には、外装部材22Vの内径寸法よりも小さな開口部が形成されている。外装部材22Vの先端には、キャップ20Vが取り付けられ、他端にはアダプタ15Vが取り付けられている。これにより、アダプタ15Vとキャップ20Vとの間で、内装部品23AV、23BVが挟み込まれて保持されている。内装部品23AV、23BVは、外装部材22Vの内部において重ね合わされた状態で固定され、第1ピストン11AV、第2ピストン11BVをそれぞれ収納する第1ピストン室13AVと第2ピストン室13BVを形成する。
ピストン11Vは、ピストン室13Vに摺動可能に装填され、ピストン室13Vを、加圧室13aVと背圧室13bVとに区画している。背圧室13bVには、圧縮バネ12Vが、ピストン11Vを弁座14aVに近付く方向に付勢した状態で、ピストン11Vと同軸上に配置されている。
ピストン11Vは、図45及び図46に示すように、ピストン部11aVにピストンロッド11bVを一体的に成形されたものである。ピストン部11aVは、円柱状であり、外径寸法が内装部品23Vの内径寸法よりやや小さな径にされている。ピストン部11aVには、ゴムなどの弾性体からなるOリング25Vを装着するための装着溝11cVが外周面に沿って環状に設けられている。ピストン11Vの下面には、凹部11eVが形成されている。また、ピストン11Vの内部には、内部流路11dVが形成されている。内部流路11dVの下方には、加圧室13aVと連通するための流路11fVが形成されている。流路11fVは、内部流路11dVと連通している。すなわち、キャップ20Vの内周面に形成された給排気ポート20aVは、ピストン11Vの内部流路11dV、流路11fVを介してピストン11Vの加圧室13aVと連通する。
流体制御弁1Vでは、2つあるピストン11Vのうち、下端にある第1ピストン11AVの凹部11eVには、ステム24Vが配置されている。一方、上端にある第2ピストン11BVの凹部11eVには、第1ピストン11AVのピストンロッド11bVの上端が配置されている。また、2つあるピストン11Vのうち、下端にある第1ピストン11AVのピストンロッド11bVの外周面と内装部品23BVの下方内周部には、エアの漏れを防ぐためのOリング26AVが配置されている。一方、上端にある第2ピストン11BVのピストンロッド11bVの外周面とキャップ20Vの下方内周部との間には、Oリング26BVが配置されている。
第1ピストン11AV、第2ピストン11BVのピストン部11aVの上面には、それぞれ弁体18Vが弁座14aVに当接する方向に付勢する圧縮バネ12AV、12BVの下端面が当接している。内装部品23BVの下面には、第1圧縮バネ12AVの上端面が当接し、キャップ20Vの下面には、第2圧縮バネ12BVの上端面が当接している。
ここで、第1圧縮バネ12AVによる付勢力(F1)と、第2圧縮バネ12BVによる付勢力(F2)の総和(F1+F2)が、弁体18Vを弁座14aVに当接させる力(F=F1+F2)、すなわち流体制御弁1Vを閉弁するためのシール力となる。なお、圧縮バネ19Vの抗力は、弁体18Vを弁座14aVに当接させる力(F)と比較して小さな力であるため、説明では圧縮バネ19Vの抗力を省略している。なお、後述する他の実施形態に係る流体制御弁2V、3Vにおいて、同様に、圧縮バネ19Vの抗力の説明を省略している。
また、第1圧縮バネ12AVと第2圧縮バネ12BVは、同一形状であるため、同程度の付勢力を有する(F1=F2)。すなわち、1つのバネに必要な付勢力は、2つのピストンを重ねる場合、F/2=F1=F2となる。よって、各々のバネの付勢力を下げることができる。すなわち、1つのバネに加わる応力を下げることができ、バネの耐久性が向上する。また、バネの設計の自由度が高まる。
また、後述する他の実施形態に係る流体制御弁2Vでは、6つの第1圧縮バネ12AV〜第6圧縮バネ12FVを有するが、各々の圧縮バネ12Vの付勢力の総和(F1+F2+F3+F4+F5+F6)は、弁体18Vを弁座14aVに当接させる力(F=F1+F2+F3+F4+F5+F6)となる。また、バネ1つに必要な付勢力は、F/6=F1=F2=F3=F4=F5=F6となる。なお、後述する他の実施形態に係る流体制御弁3Vは、他の実施形態に係る流体制御弁2Vとピストンの数が同じであるため、説明を割愛する。
流体制御弁1Vは、キャップ20Vの内周面に形成された給排気ポート20aVを介してエアを給排気させる。キャップ20Vの外周面は、外装部材22Vにより覆われ、キャップ20Vの上面には、ワンタッチ継手21Vが装着されている。ワンタッチ継手21Vには、図示しないが、エアチューブが接続されている。このように、エアチューブは上面で接続できるため、設置面積の増加を防ぐことができる。
(流体制御弁の組立)
次に、本実施形態に係る流体制御弁1の組立を、図47を用いて説明する。アクチュエータ部XVと弁部YVは、各々別個に組み立てられる。そのため、アクチュエータ部XVは、弁部YVを構成するホルダ16Vから着脱可能である。
まず、アクチュエータ部XVの組立について説明する。第1ピストン11AVと第2ピストン11BVの装着溝11cVにシール部材25AVを装着する。外装部材22Vの一端開口部にアダプタ15Vを圧入する。内装部品23AV、ピストン11AV、圧縮バネ12AV、内装部品23BV、ピストン11BV、圧縮バネ12BVを外装部材22Vに装填する。このとき、ピストン11Vのピストンロッド11bVが内装部品23Vの貫通孔とキャップ20Vの貫通孔を貫き通される。内装部品23Vの貫通孔から外向きに飛び出すピストンロッド11bVを貫き通すようにキャップ20Vを外装部材22Vの開口端部に嵌め合わせる。この段階で内装部品23Vとピストン11Vと圧縮バネ12Vとが外装部材22V内に仮保持される。外装部材22Vの両端部を、アダプタ15Vとキャップ20Vのかしめ溝に沿ってかしめて固定する。
次に、弁部YVの組立について説明する。図47に示すように、ボディ14Vの取付孔14dVにホルダ16Vを挿入し、ステム24Vを嵌め込んだホルダ16Vを取付孔14dVの内部に配置する。ボディ14Vとホルダ16Vを、溶接部29Vにおいて溶接することにより固定する。これにより、ボディ14Vとホルダ16Vを一体的に形成し、密封する。なお、ボディ14Vとホルダ16Vを固定する方法は、金属ガスケット等を挟み、圧入や螺合により塞いでも良い。
次に、アクチュエータ部XVを、弁部YVに連結する。ボディ14Vに螺設したアダプタ15Vの雌ネジ部15aVを、ホルダ16Vの雄ネジ部16aVにねじ込む。このとき、ホルダ16Vから突出するステム24Vがピストン11Vの凹部11eVに突き当たり、ピストン11Vに作用する圧縮バネ12Vの弾性力を、ステム24Vを介して弁体18Vに伝達し、弁体18Vを弁座14aVに当接させる。以上で組立が完了する。
近年、流体制御弁の小型化の要請が高まっている。しかし、小型化に伴い、流体制御弁の構成部品は各々小さくなっているため、十分な強度を保つのが困難となる。そのため、ボディ14Vとホルダ16Vを固定するために圧入すると、構成部品を破損させてしまう恐れがある。
鉛筆と同程度の直径(例えば、約10mmの直径)を有する本発明の流体制御弁1Vでは、ボディ14Vとホルダ16Vを溶接により固定することで、圧入や螺合による破損の恐れがなく、ボディ14Vとホルダ16Vを密封することができる。よって、流体制御弁の小型化を実現しつつ、弁部Yの強度を確保することができる。組立やメンテナンスの際、アクチュエータ部Xを弁部Yから容易に取り外しすることができるため、作業の効率性を向上させることができる。また、ボディ14Vとホルダ16Vは密封されているため、制御流体が漏れることがなく、安全性を高めることができる。
(流体制御弁の動作説明)
次に、本実施形態に係る流体制御弁1Vの動作を説明する。
流体制御弁1Vは、給排気ポート20aVにエアが供給されないとき、圧縮バネ12Vの弾性力によって、圧縮バネ19Vの抗力に反してピストン11Vが弁座14aV方向へ押下げられ、ステム24Vを介して弁体18Vを弁座14aVに当接させる。そのため、入口流路14bVに供給された制御流体は、弁座14aVから出口流路14cVへ流れない。
給排気ポート20aVよりエアが供給されると、エアは、内部流路11dVから流路11fVを介して加圧室13aVに流入する。加圧室13aVに流入するエアが、背圧室13bVにある圧縮バネ12Vの弾性力に打ち勝つと、圧縮バネ12Vは収縮し始める。これにより、ピストン11Vは上昇する。ピストン11Vが上昇すると、図42に示すように、ステム24Vに付設される圧縮バネ19Vは、弁座14aV方向に押圧されなくなり、圧縮バネ19Vの弾性力によりステム24Vは上昇する。伸長していたベローズ17Vは、収縮し、弁体18Vが弁座14aVから離間する。この状態で入口流路14bVに制御流体を供給すると、制御流体が入口流路14bVから弁座14aV内の弁孔を介して出口流路14cVへ流れる。
<流体制御弁の変形例>
本発明の流体制御弁の他の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図48は、本発明の他の実施形態に係る流体制御弁2Vの断面図である。なお、上述した実施形態と共通する構成については上述した実施形態と同一の符号を図面に付し、説明を割愛する。
本実施形態に係る流体制御弁2V(上述した流体制御弁17〜19)では、図48に示すように、同一形状の内装部品23Vを6つ重ねて外装部材22V内に固定することにより、6つの第1、第2、第3、第4、第5、第6ピストン11AV、11BV、11CV、11DV、11EV、11FV(以下、11AV〜11FVと記載。)と、6つの第1、第2、第3、第4、第5、第6圧縮バネ12AV、12BV、12CV、12DV、12EV、12FV(以下、12AV〜12FVと記載。)を設置することができる。第1〜第6ピストン11AV〜11FVには、それぞれ1つずつ第1〜第6圧縮バネ12AV〜12FVが同軸上に取り付けられている。ピストン11Vを6つ重ねることにより、6つのピストン室13AV、13BV、13CV、13DV、13EV、13FVを形成し、6段式の流体制御弁を構成する。
ここで、近年、半導体製造装置では、多種のガスの切り換えを行うため、設置すべきバルブの数が増加し、全体の設置面積の減少が課題となっている。バルブを小型化するために、鉛筆と同程度の直径を有する流体制御弁が開発されている。この場合、ピストン11Vに取り付けられる圧縮バネ12Vのバネ径は小さくなければならない。そのため、閉弁時の一定のシール力を確保するために、ピストン11Vを複数積み重ねる必要がある。
本出願人は、数々の実験を行うことにより、閉弁時の一定のシール力を確保するためには、4つ以上のピストン11Vを積み重ねることが必要であることがわかった。4つ以上のピストン11Vには、それぞれ1つずつ圧縮バネ12Vが同軸上に取り付けられている。なお、流体制御弁2Vのように、6つのピストン11Vを積み重ね、6つの圧縮バネ12Vをそれぞれ1つずつ取り付けた場合、確実に一定のシール力を確保し、さらに圧縮バネ12Vの耐久性を向上させることがわかった。
以上、説明したように、本発明の流体制御弁1V、2Vによれば、
(1)操作流体の圧力によってピストン11Vを摺動させ、弁体18Vを弁座14aVに当接または離間させる流体制御弁1V、2Vにおいて、第1ピストン11AV及び第2ピストン11BVを同軸上に有すること、第1ピストン11AVには、弁体18Vが弁座14aVに当接する方向に付勢する1つの第1圧縮バネ12AVが同軸上に取り付けられていること、第2ピストン11BVには、弁体18Vが弁座14aVに当接する方向に付勢する1つの第2圧縮バネ12BVが同軸上に取り付けられていること、を特徴とするので、第1ピストン11AVに第1圧縮バネ12AVが、第2ピストン11BVに第2圧縮バネ12BVが、それぞれ直列に取り付けられているため、流体制御弁1V、2Vの幅を細くし、小型化することができる。よって、全体の設置面積を減少させることができる。
2つのピストン11V(第1ピストン11AV、第2ピストン11BV)だけでなく、閉弁のためのシール力を高めるため、例えば、6つのピストン11Vを積んだとしても、アクチュエータ部Xの高さが増すだけである。すなわち、シール力を高めつつ、流体制御弁自体の幅は細いままで、設置面積は変化しない。よって、ピストン11Vの数に関わらず、流体制御弁の小型化を実現することができ、全体の設置面積の減少を実現することができる。また、ピストン11Vの数に関わらず、弁体18Vの材質や形状、必要なCv値などに応じて任意の数のピストン11Vを組み合わせるだけで、閉弁のために必要なシール力を容易に設定することが可能となる。さらに、いずれか1つの圧縮バネ12Vが劣化したとしても、他の圧縮バネ12Vの付勢力により、弁体18Vがバランスを崩して傾きが生じることなく、弁座14aVに対し均一のシール力を確保することができる。
(2)(1)に記載の流体制御弁1V、2Vにおいて、第1ピストン11AV及び第2ピストン11BVは、同一形状のものであること、第1圧縮バネ12AV及び第2圧縮バネ12BVは、同一形状のものであること、を特徴とするので、複数のピストン11Vと圧縮バネ12Vを組み合わせるとき、それぞれ同一形状のものであるため、部品を共通化することができる。よって、別途、他の形状のピストン、圧縮バネを用意する必要が無く、型成形で部品を製造する場合には、製造するためのコストを削減することができる。さらに、部品を共通化することにより、組立の際、作業の効率性を向上させることができる。
(3)(1)または(2)に記載の流体制御弁1V、2Vにおいて、第1圧縮バネ12AVによる付勢力と、第2圧縮バネ12BVによる付勢力の総和が、弁体18Vを弁座14aVに当接させる力となること、を特徴とするので、第1圧縮バネ12AV、第2圧縮バネ12BVのそれぞれの付勢力の総和が、流体制御弁1V、2Vを閉弁するためのシール力となるため、圧縮バネ12Vのバネ応力を各々下げることができる。そのため、圧縮バネ12Vの耐久性を向上させることができる。また、圧縮バネ12Vの設計の自由度が高まり、設計・製造が容易になる。さらに、公差がばらついたとしても、閉弁に必要なシール力を確保することができる。
(4)(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の流体制御弁1V、2Vにおいて、弁座14aVが形成されるボディ14Vの上部には、ホルダ16Vが固定され、弁体18Vとホルダ16Vの間にはベローズ17Vが配置していること、を特徴とするので、ダイアフラム弁体と比較すると、より小径内で長ストロークを得ることができる。
(5)(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の流体制御弁1V、2Vにおいて、弁座14aVが形成されるボディ14Vの上部には、ホルダ16Vが溶接により固定されていること、を特徴とするので、組立やメンテナンスの際、アクチュエータ部XVの取り外しを容易に行うことができ、作業の効率性を向上させることができる。また、ボディ14Vとホルダ16Vは密封されているため、制御流体が漏れることがなく、安全性を高めることができる。
(6)(5)に記載の流体制御弁において、ピストン11Vを備えるアクチュエータ部XVは、ホルダ16Vから着脱可能であること、を特徴とするので、組立やメンテナンスの際、すぐにアクチュエータ部Xを交換することができ、作業の効率性を向上させることができる。
(7)(1)乃至(6)のいずれか1つに記載の流体制御弁1V、2Vにおいて、チューブ形状の外装部材22Vを有すること、を特徴とするので、組立を容易に行うことができる。
(8)(7)に記載の流体制御弁1V、2Vにおいて、外装部材22Vの先端に取り付けられたキャップ20Vの上面にワンタッチ継手21Vを有すること、を特徴とするので、外装部材の先端に取り付けられたキャップ20Vの上面にワンタッチ継手21Vを配置し、上面でエアチューブを接続することができるため、設置面積の増加を防ぐことができる。
<流体制御弁の他の変形例>
本発明の流体制御弁の他の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図49は、本発明の他の実施形態に係る流体制御弁3V(上述した流体制御弁17〜19)の断面図である。なお、上述した実施形態と共通する構成については上述した実施形態と同一の符号を図面に付し、説明を割愛する。
上述した実施形態では、流体制御弁1の弁部YVに、ベローズ17Vを用いて説明した。しかし、本実施形態に係る流体制御弁3Vでは、図49に示すように、弁部YVは、ベローズ17Vではなく、ダイアフラム弁体31Vを用いて流体制御弁3Vを構成する。
弁部Yのボディ14Vの下面には、入口流路14bVと出口流路14cVが設けられている。ボディ14Vの上面には取付孔14dVが円柱状に形成されている。取付孔14dVの底壁中央部には、弁座32Vが環状に設けられ、その弁座32Vを介して入口流路14bVと出口流路14cVとが連通している。
弁部YVは、ボディ14Vの取付孔14dVにダイアフラム弁体31Vを装着し、ダイアフラム弁体31Vの外縁部をホルダ34Vで押さえ、取付孔14dVの内周面とホルダ34Vの外周面との間に挿入したアダプタ33Vをボディ14Vにねじ込むことにより、ダイアフラム弁体31Vの外縁部をボディ14Vとホルダ34Vとの間で挟持している。ダイアフラム弁体31Vは、樹脂や金属などを薄い膜状に形成し、変形可能にしたものである。そして、ホルダ34Vとアダプタ33Vは、耐熱性や剛性を有する金属を材質としている。ホルダ34Vには、ダイアフラム弁体31Vに接触するように金属製のステム30Vが装填され、ステム30Vを介してダイアフラム弁体31Vにアクチュエータ部XVの駆動力を伝達するようになっている。
以上、説明したように、本発明の流体制御弁3Vによれば、
(1)操作流体の圧力によってピストン11Vを摺動させ、ダイアフラム弁体31Vを弁座32Vに当接または離間させる流体制御弁3Vにおいて、第1ピストン11AV及び第2ピストン11BVを同軸上に有すること、第1ピストン11AVには、ダイアフラム弁体31Vが弁座32Vに当接する方向に付勢する1つの第1圧縮バネ12AVが同軸上に取り付けられていること、第2ピストン11BVには、ダイアフラム弁体31Vが弁座32Vに当接する方向に付勢する1つの第2圧縮バネ12BVが同軸上に取り付けられていること、を特徴とするので、第1ピストン11AVに第1圧縮バネ12AVが、第2ピストン11BVに第2圧縮バネ12BVが、それぞれ直列に取り付けられているため、流体制御弁3Vの幅を細くし、小型化することができる。よって、全体の設置面積を減少させることができる。
<流体制御弁の参考例>
同一形状のピストン11Vは、NO型の流体制御弁にも応用可能である。図50に、参考例に係る流体制御弁4V(上述した流体制御弁17〜19)の断面図を示す。NC型の流体制御弁1V、2V、3Vと比較して、圧縮バネ12Vは、弁体18Vが弁座14aVに当接する方向に付勢していない点、及び圧縮バネ12Vは、複数のピストン11Vのうち、ピストンごとに取り付けられていない点で異なる。なお、上述した実施形態と共通する構成については上述した実施形態と同一の符号を図面に付し、説明を割愛する。
流体制御弁4Vでは、NC型の流体制御弁1V、2V、3Vと比較して、ピストン11Vのピストン部11aVを上部、ピストンロッド11bVを下部にするように取り付けられている。圧縮バネ12AVは、一番下に配置された第1ピストン11AVにのみ取り付けられている。圧縮バネ12AVの一端は、第1ピストン11AVに当接し、その他端は、アダプタ15Vに付けられた部品35Vに当接している。圧縮バネ12AVは、弁体18Vが弁座14aVに離間する方向に付勢している。これにより、同一形状のピストン11Vは、NC型だけでなく、NO型にも対応することができる。
なお、NO型の流体制御弁において、参考例に係る流体制御弁4Vでは1つの圧縮バネ12AVしか用いていないが、複数のピストンを用いる場合、1つのピストン11Vに1つの圧縮バネ12Vを取り付けても良い。例えば、参考例に係る流体制御弁4Vでは、ピストン11AV〜11FVにそれぞれ1つずつ圧縮バネ12Vを取り付けても良い。
なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では2つのピストン11Vを、他の実施形態では6つのピストン11Vを重ねたが、ピストン11Vはいくつ重ねても良い。
例えば、上述した実施形態では操作流体としてエアを用いているが、操作流体は不活性ガスでも良い。
<バルブ取付ブロック内の流路>
図51は、バルブ取付ブロック60内の流路周辺を示す断面図である。バルブ取付ブロック60内には、プロセスガス又はパージガスが流入する入口流路14bV、プロセスガス又はパージガスが流出する出口流路14cV、入口流路14bV及び出口流路14cVに連通している取付孔14dV(弁室)が形成されている。
入口流路14bVは、出口ポート23bを介して接続流路23に接続されている。出口流路14cVは、プロセスガス供給ポート26を介して供給側内部ガスライン27に接続されている。そして、流体制御弁19の弁体18Vは、弁座14aVに対して離間及び当接することで、取付孔14dVと出口流路14cVとを連通及び遮断するように駆動される。すなわち、遮断部の上流側に、容積が大きく且つ形状が複雑な取付孔14dV及びベローズ17Vを配置している。こうした構成により、弁体18Vが取付孔14dVと出口流路14cVとを遮断している状態において、遮断部の下流側の供給側内部ガスライン27と弁体18Vとの間に滞留するガスの量を少なくすることができる。
図52は、バルブ取付ブロック40内の流路周辺を示す断面図である。バルブ取付ブロック40内(同図において左側)には、プロセスガス(第1流体)が流入する入口流路14bV(第1入口流路)、プロセスガスが流出する出口流路14cV(第1出口流路)、入口流路14bV及び出口流路14cVに連通している取付孔14dV(第1弁室)が形成されている。また、バルブ取付ブロック40内(同図において右側)には、パージガス(第2流体)が流入する入口流路14bV(第2入口流路)、パージガスが流出する出口流路14cV(第2出口流路)、入口流路14bV及び出口流路14cVに連通している取付孔14dV(第2弁室)が形成されている。
左側の入口流路14bVは、出口ポート21bを介して接続流路21に接続されている。出口流路14cVは、入口ポート22aを介して接続流路22に接続されている。右側の入口流路14bVは、パージガス供給ポート24を介して内部パージガスライン25に接続されている。出口流路14cVは、入口ポート22aを介して接続流路22に接続されている。2つの出口流路14cVは互いに連通している。
そして、同図の左側において、流体制御弁17(一方の流体制御弁)の弁体18Vは、弁座14aVに対して離間及び当接することで、取付孔14dV(第1弁室)と出口流路14cV(第1出口流路)とを連通及び遮断するように駆動される。また、同図の右側において、流体制御弁18(他方の流体制御弁)の弁体18Vは、弁座14aVに対して離間及び当接することで、取付孔14dV(第2弁室)と出口流路14cV(第2出口流路)とを連通及び遮断するように駆動される。
すなわち、遮断部の上流側に、容積が大きく且つ形状が複雑な取付孔14dV及びベローズ17Vを配置している。こうした構成により、双方の流体制御弁17,18において、弁体18Vが取付孔14dVと出口流路14cVとを遮断している状態において、遮断部の下流側に滞留するガスの量を少なくすることができる。したがって、プロセスガスとパージガスとの切り換え時において、滞留していた切り換え前のガスが切り換え後のガスに混入する量を少なくすることができる。
その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構成及びその均等物の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構成をも含む。
1…配管継手、2…本体部、2a…接合面、2g…第一開口部、2k…第一ボルト挿通孔、2m…第二ボルト挿通孔、2p…第二開口部、4…第一通路、5…第二通路、6…開口側通路、7…中間通路、10…ガス供給装置、10A〜10H…ガス供給ユニット、11…プロセスガス流入ライン、12…パージガス流入ライン、13…プロセスガス供給ライン、14…内部メインガス流路、15…内部パージガス流路、16…流量制御器、17〜19…流体制御弁、19a,19b…流体制御弁アクチュエータ、20…流路ブロック、20a…上側表面、20b…下側表面、21〜23…接続流路、24…パージガス供給ポート、25…内部パージガスライン、26…プロセスガス供給ポート、27…供給側内部ガスライン、28a〜28d…雌螺子部、30…流入側フランジ、31…フランジ部、32…管部、33…取付ボルト、40…バルブ取付ブロック、41…取付ボルト、50…MFC取付部、51…取付ボルト、60…バルブ取付ブロック、61…取付ボルト、201…第一接続片、202…第二接続片、211…第一接続開口部、212…第一接続路、221…第二接続開口部、222…第二接続路、28a〜28d…雌螺子部、290…バイパス配管、1V〜3V…流体制御弁、11V…ピストン、11AV…第1ピストン、11BV…第2ピストン、12V…圧縮バネ、12AV…第1圧縮バネ、12BV…第2圧縮バネ、13V…ピストン室、14V…ボディ、14aV…弁座、15V…アダプタ、16V…ホルダ、17V…ベローズ、18V…弁体、20V…キャップ、21V…ワンタッチ継手、22V…外装部材、23V…内装部品、31V…ダイアフラム弁体、32V…弁座、XV…アクチュエータ部、YV…弁部。

Claims (29)

  1. 流体の流路が内部に形成されていて、複数の流体制御機器を所定の配列方向に配列しつつ装着することで、前記流路によって互いに接続された複数の前記流体制御機器を備えた流体供給制御装置を形成可能に構成された、流路ブロックであって、
    前記配列方向に配列された複数の前記流体制御機器の組について分離不能に一体的に形成されていて、
    前記流路は、前記組を構成する複数の前記流体制御機器を互いに接続するように前記配列方向に沿って設けられた第一流路と、前記配列方向と直交する幅方向に沿って設けられた第二流路と、を有し、
    2つの当該流路ブロックを前記幅方向に並列に隣接配置した状態で、両者の前記第二流路同士を接続可能に形成された、接続部を備えたことを特徴とする、流路ブロック。
  2. 請求項1に記載の流路ブロックであって、
    前記流路ブロックは、複数の前記組を前記配列方向と直交する幅方向に複数配列しつつ装着可能に、且つ前記組の各々について分離不能に一体的に形成されていて、
    前記第二流路は、前記組の各々を互いに接続するように設けられたことを特徴とする、流路ブロック。
  3. 請求項1に記載の流路ブロックであって、
    前記接続部は、
    前記幅方向及び前記配列方向と直交する厚さ方向における一方側にて前記幅方向における一方の端部から当該幅方向に突設されていて、前記第二流路に接続されるとともに前記厚さ方向における他方側に開口する第一接続開口部が形成された、第一接続片と、
    前記厚さ方向における前記他方側にて前記幅方向における他方の端部から当該幅方向に突設されていて、前記第二流路に接続されるとともに前記厚さ方向における前記一方側に開口する第二接続開口部が形成された、第二接続片と、
    を備え、
    前記第一接続開口部と前記第二接続開口部とが互いに対向するように前記第一接続片と前記第二接続片とが前記厚さ方向に重ね合わされることで、互いの前記第二流路同士が接続されるように構成されたことを特徴とする、流路ブロック。
  4. 請求項2に記載の流路ブロックであって、
    前記接続部は、
    前記幅方向及び前記配列方向と直交する厚さ方向における一方側にて前記幅方向における一方の端部から当該幅方向に突設されていて、前記第二流路に接続されるとともに前記厚さ方向における他方側に開口する第一接続開口部が形成された、第一接続片と、
    前記厚さ方向における前記他方側にて前記幅方向における他方の端部から当該幅方向に突設されていて、前記第二流路に接続されるとともに前記厚さ方向における前記一方側に開口する第二接続開口部が形成された、第二接続片と、
    を備え、
    前記第一接続開口部と前記第二接続開口部とが互いに対向するように前記第一接続片と前記第二接続片とが前記厚さ方向に重ね合わされることで、互いの前記第二流路同士が接続されるように構成されたことを特徴とする、流路ブロック。
  5. 請求項3又は4に記載の流路ブロックであって、
    前記第一接続開口部と前記第二接続開口部とが、前記配列方向について同一位置となるように、前記第一接続片及び前記第二接続片が形成されたことを特徴とする、流路ブロック。
  6. 請求項5に記載の流路ブロックであって、
    前記第一接続片及び前記第二接続片は、前記配列方向において前記流路ブロックの全長にわたって設けられたことを特徴とする、流路ブロック。
  7. 請求項1に記載の流路ブロックであって、
    前記接続部は、
    前記幅方向における一方の端部から当該幅方向に突設されていて、前記第二流路に接続されるとともに前記流体制御機器が装着される一表面である上側表面側にて開口する第一接続開口部が形成された、第一接続片と、
    前記幅方向における他方の端部から当該幅方向に突設されていて、前記第二流路に接続されるとともに前記上側表面側にて開口する第二接続開口部が形成された、第二接続片と、
    を備え、
    前記第一接続片と前記第二接続片とを前記配列方向に隣接配置した状態で、前記第一接続開口部と前記第二接続開口部とを互いに接続するためのバイパス配管を前記第一接続片と前記第二接続片とに跨るように装着することで、隣接配置された2つの当該流路ブロックにおける互いの前記第二流路同士が接続されるように構成されたことを特徴とする、流路ブロック。
  8. 請求項2に記載の流路ブロックであって、
    前記接続部は、
    前記幅方向における一方の端部から当該幅方向に突設されていて、前記第二流路に接続されるとともに前記流体制御機器が装着される一表面である上側表面側にて開口する第一接続開口部が形成された、第一接続片と、
    前記幅方向における他方の端部から当該幅方向に突設されていて、前記第二流路に接続されるとともに前記上側表面側にて開口する第二接続開口部が形成された、第二接続片と、
    を備え、
    前記第一接続片と前記第二接続片とを前記配列方向に隣接配置した状態で、前記第一接続開口部と前記第二接続開口部とを互いに接続するためのバイパス配管を前記第一接続片と前記第二接続片とに跨るように装着することで、隣接配置された2つの当該流路ブロックにおける互いの前記第二流路同士が接続されるように構成されたことを特徴とする、流路ブロック。
  9. 請求項7又は8に記載の流路ブロックであって、
    前記幅方向において、前記第一接続片の突出量と前記第二接続片の突出量とが等しくなるように構成されたことを特徴とする、流路ブロック。
  10. 請求項9に記載の流路ブロックであって、
    前記第一接続片と前記第二接続片とを前記配列方向に隣接配置した状態で、2つの前記第1接続片の間の空間に前記第二接続片が収容されるように構成されたことを特徴とする、流路ブロック。
  11. 請求項1〜4、7、8のうちのいずれか1項に記載の流路ブロックであって、
    複数の前記流体制御機器の各々を着脱自在に装着可能に、複数の前記流体制御機器の各々に対応して、一対の雌螺子部がそれぞれ設けられ、
    前記第一流路と前記雌螺子部とが、前記配列方向に沿って略一直線状に配置されたことを特徴とする、流路ブロック。
  12. 請求項11に記載の流路ブロックであって、
    複数の前記流体制御機器は、当該流路ブロックにおける一表面である上側表面側に集約して装着され、
    前記雌螺子部は、前記上側表面にて開口する非貫通穴として形成され、
    前記第一流路は、前記非貫通穴における深さ方向に前記雌螺子部を迂回するように形成されたことを特徴とする、流路ブロック。
  13. 複数の流体制御機器と、
    流体の流路が内部に形成されていて、複数の前記流体制御機器を所定の配列方向に配列しつつ装着することでこれらの流体制御機器を前記流路によって互いに接続可能に構成された、流路ブロックと、
    を備えた、流体供給制御装置であって、
    前記流路ブロックは、
    前記配列方向に配列された複数の前記流体制御機器の組について分離不能に一体的に形成されていて、
    前記組を構成する複数の前記流体制御機器を互いに接続するように前記配列方向に沿って設けられた前記流路としての第一流路と、前記配列方向と直交する幅方向に沿って設けられた前記流路としての第二流路と、を有し、
    2つの当該流路ブロックを前記幅方向に並列に隣接配置した状態で、両者の前記第二流路同士を接続可能に形成された、接続部を備えた
    ことを特徴とする、流体供給制御装置。
  14. 請求項13に記載の流体供給制御装置であって、
    複数の前記流体制御機器には、
    前記流体の通流と遮断とを切換可能に構成された、流体制御弁と、
    前記流体の通流量を制御するように構成された、流量制御器と、
    が含まれ、
    2つの前記流体制御弁のアクチュエータが、共通の取付ブロックを介して前記流路ブロックに装着されたことを特徴とする、流体供給制御装置。
  15. 請求項14に記載の流体供給制御装置であって、
    前記取付ブロックの内部には、第1流体が流入する第1入口流路と、前記第1流体が流出する第1出口流路と、前記第1入口流路及び前記第1出口流路に連通している第1弁室と、第2流体が流入する第2入口流路と、前記第2流体が流出する第2出口流路と、前記第2入口流路及び前記第2出口流路に連通している第2弁室と、が形成されており、
    一方の前記流体制御弁の弁体は、前記第1弁室と前記第1出口流路とを連通及び遮断するように駆動され、他方の前記流体制御弁の弁体は、前記第2弁室と前記第2出口流路とを連通及び遮断するように駆動され、前記第1出口流路と前記第2出口流路とが連通していることを特徴とする、流体供給制御装置。
  16. 請求項14に記載の流体供給制御装置であって、
    前記配列方向と直交する方向において、前記取付ブロックの幅は、前記流体制御弁の幅と略同一となるように形成されたことを特徴とする、流体供給制御装置。
  17. 請求項14に記載の流体供給制御装置であって、
    前記流体制御弁は、
    操作流体の圧力によってピストンを摺動させ、弁体を弁座に当接または離間させること、
    前記ピストンとしての第1ピストン及び第2ピストンを同軸上に有すること、
    前記第1ピストンには、前記弁体を前記弁座に当接させる方向に付勢する1つの第1圧縮バネが同軸上に取り付けられていること、
    前記第2ピストンには、前記弁体を前記弁座に当接させる方向に付勢する1つの第2圧縮バネが同軸上に取り付けられていること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  18. 請求項17に記載の流体供給制御装置において、
    前記第1ピストン及び前記第2ピストンは、同一形状のものであること、
    前記第1圧縮バネ及び前記第2圧縮バネは、同一形状のものであること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  19. 請求項17に記載の流体供給制御装置において、
    前記第1圧縮バネによる付勢力と、前記第2圧縮バネによる付勢力とが、前記弁体を前記弁座に当接させる力として作用すること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  20. 請求項17乃至請求項19のいずれか1つに記載の流体供給制御装置において、
    チューブ形状の外装部材を有すること、
    前記外装部材の一端にキャップが取り付けられ、前記外装部材の他端にアダプタが取り付けられていること、
    前記外装部材の内部に、円筒状の第1内装部品及び円筒状の第2内装部品が装填されていること、
    前記第1内装部品及び前記第2内装部品は、前記外装部材の内部において重ね合わされた状態で固定されていること、
    前記第1圧縮バネの一端が前記第1ピストンに当接し、前記第1圧縮バネの他端が前記第2内装部品に当接していること、
    前記第2圧縮バネの一端が前記第2ピストンに当接し、前記第2圧縮バネの他端が前記キャップに当接していること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  21. 請求項20に記載の流体供給制御装置において、
    前記キャップには、前記操作流体の給排気ポートが形成されていること、
    前記第1ピストン及び前記第2ピストンの内部には、前記操作流体の流路がそれぞれ形成されていること、
    前記給排気ポートは、前記流路を介して、前記第2ピストンに前記操作流体の圧力を作用させる加圧室及び前記第1ピストンに前記操作流体の圧力を作用させる加圧室と連通していること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  22. 請求項20に記載の流体供給制御装置において、
    前記第1ピストン及び前記第2ピストンには、それぞれ凹部が形成されていること、
    一端側に前記弁体が取り付けられ、他端が前記第1ピストンの凹部に配置されたステムを有すること、
    前記第2ピストンの凹部には、前記第1ピストンの一端が配置されていること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  23. 請求項14に記載の流体供給制御装置であって、
    前記流体制御弁は、
    操作流体の圧力によってピストンを摺動させ、弁体を弁座に当接または離間させること、
    前記ピストンを同軸上に4つ以上有すること、
    前記ピストンには、前記弁体を前記弁座に当接させる方向に付勢する圧縮バネが同軸上にそれぞれ取り付けられていること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  24. 請求項23に記載の流体供給制御装置において、
    前記圧縮バネによる付勢力の総和が、前記弁体を前記弁座に当接させる力となること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  25. 請求項17、18、19、23、24のいずれか1つに記載の流体供給制御装置において、
    前記弁座が形成されるボディの上部には、ホルダが固定され、
    前記弁体と前記ホルダの間には、ベローズが配置されていること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  26. 請求項17、18、19、23、24のいずれか1つに記載の流体供給制御装置において、
    前記弁座が形成されるボディの上部には、ホルダが溶接により固定されていること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  27. 請求項26に記載の流体供給制御装置において、
    前記ピストンを備えるアクチュエータ部は、前記ホルダから着脱可能であること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  28. 請求項17、18、19、23、24のいずれか1つに記載の流体供給制御装置において、
    チューブ形状の外装部材を有すること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
  29. 請求項28に記載の流体供給制御装置において、
    前記外装部材の先端に取り付けられたキャップの上面にワンタッチ継手を有すること、
    を特徴とする、流体供給制御装置。
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