JP6827273B2 - ブロック継手の閉止栓 - Google Patents

Description

本発明は、ブロック継手の閉止栓に関し、詳しくは流体制御装置に用いるブロック継手に形成された流路の開口を塞ぐ閉止栓に関する。

近年、例えば半導体製造装置のガス制御システム等に用いられる流体制御装置では、流体制御装置の占有スペースを低減するために集積化が促進されている。具体的には、流体制御装置を構成する複数の流体制御機器を隣接して配置し、流体制御機器のベース部材として、隣接する流体制御機器間を流れる流体の流路が形成されたブロック継手が設けられている。これらブロック継手を並列に配置することにより、パイプや管継手を介さない集積化されたコンパクトな流体制御装置が実現されている。

そして、特許文献１には、対向する各ブロック継手の突き合わせ端面間に介在されるシール部材と、各ブロック継手を結合するねじ手段とを備えた流体継手が開示されている。ねじ手段は、一方のブロック継手に設けられた貫通孔に挿通されたボルトと、他方のブロック継手に設けられたねじ部とから構成され、ボルトをねじ部に螺合させて各ブロック継手を結合する。各ブロック継手の結合の際に、シール部材であるガスケットを変形させることで、各ブロック継手に亘って形成される流路のシール性が確保される。

特開２００３−３２２１２７号公報

ところで、流体制御装置の形成に際し、ブロック継手に形成された流路の開口を閉止栓で塞ぐ必要が生じることがある。閉止栓は、例えば２つのボルト挿通孔が貫通された栓本体と、ボルト挿通孔に挿通され、栓本体をブロック継手に結合するねじ部を有するボルトと、ブロック継手の流路の開口の周縁と栓本体との間に介在する環状のガスケットとを備えている。

ブロック継手の開口の周縁には、ガスケットが嵌入可能に凹設されたザグリ部が形成されている。また、ザグリ部の開口の周囲には、ブロック継手への栓本体の結合に伴いガスケットが押圧される環状の押圧突起が形成されている。
栓本体、及びガスケットが金属製である場合には、ボルトにより高トルクの締結力で栓本体を金属製のブロック継手と結合し、この結合に伴いガスケットが押圧突起に押圧されて変形する。これにより、ブロック継手の閉止栓における高いシール性が確保される。

しかしながら、閉止栓は、流体制御装置の形成に際し、ブロック継手の流路へのパーティクル侵入防止用に一時的に使用する場合がある。また、流体制御装置の搬送時にのみ閉止栓を装着し、搬入先では閉止栓を外して流路の開口に別の流体制御機器の流路を接続する場合もあり得る。また、流体制御装置によっては、流路を低圧の流体が流れる場合もある。これらの場合には、ブロック継手の閉止栓にさほど高度なシール性能は要求されない。このように、栓本体、及びガスケットを金属製にした、いわゆるメタルシールの閉止栓を用いると、上述した閉止栓の用途、閉止栓に要求されるシール性能、流体制御装置の仕様などを考慮したとき、閉止栓の材料コスト過大を招くおそれがある。

また、メタルシールに用いる金属製のガスケットは変形後に繰り返し使用できないため、閉止栓を複数回着脱する用途を考慮したとき、変形したガスケットを交換しなければならないため、閉止栓の材料コストのさらなる増大を招きかねない。
また、上述したように、閉止栓は、ボルト、栓本体、及びガスケットの３種の部材から構成され、これら各部材を組み付けることによって初めてユニット化された１つの閉止栓が形成される。従って、ブロック継手に閉止栓を着脱する際、作業者がこれらの小さな部材を個々に取り扱い、管理し、各部材を組み付けることとなるため、閉止栓自体の組み付け性、ブロック継手に対する閉止栓の組み付け性が悪化し、ひいては流体制御装置の生産コストが増大するおそれがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、閉止栓の材料コストを低減し、閉止栓自体の組み付け性、ブロック継手に対する閉止栓の組み付け性、ひいては閉止栓が組み付けられたブロック継手を使用する流体制御装置の生産性をも向上することができるブロック継手の閉止栓を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のブロック継手の閉止栓は、流体制御装置に用いるブロック継手に形成された流路の開口を塞ぐ閉止栓であって、ボルト挿通孔が貫通された栓本体と、ボルト挿通孔に挿通され、栓本体をブロック継手に結合するねじ部を有するボルトと、ねじ部に係合され、ボルト挿通孔からのボルトの脱落を阻止する係合手段と、ブロック継手の開口の周縁と栓本体との間に介在するシール手段とを備え、栓本体は、樹脂から形成され、ブロック継手に対する栓本体の当接面から円柱状に膨出成形されるとともにシール手段の一部をなすガスケット部を一体に有し、係合手段は、ボルト挿通孔よりも大径の外径を有する環状の係合部材であって、係合部材は、ブロック継手側にてボルト挿通孔から突出したねじ部の突出位置に係合される。

好ましくは、シール手段は、ガスケット部と、ブロック継手の開口の周縁にガスケット部が嵌入可能に凹設された環状の第１ザグリ部と、第１ザグリ部の開口の周囲に第１ザグリ部から連続して形成され、ブロック継手への栓本体の結合に伴いガスケット部が押圧される環状の押圧突起とを有する。

好ましくは、栓本体は、係合部材が位置付けられる側のボルト挿通孔の開口縁に、係合部材が配置可能に凹設された第２ザグリ部を有する。
好ましくは、記第２ザグリ部は、その側壁のみをボルト挿通孔を残して栓本体の端面に至るまで切り欠いた切欠部を有する。
また、本発明の別のブロック継手の閉止栓は、流体制御装置に用いるブロック継手に形成された流路の開口を塞ぐ閉止栓であって、ボルト挿通孔が貫通された栓本体と、ボルト挿通孔に挿通され、栓本体をブロック継手に結合するねじ部を有するボルトと、ねじ部に係合され、ボルト挿通孔からのボルトの脱落を阻止する係合手段と、ブロック継手の開口の周縁と栓本体との間に介在するシール手段とを備え、栓本体は、樹脂から形成され、ブロック継手に対する栓本体の当接面から円柱状に膨出成形されるとともにシール手段の一部をなすガスケット部を一体に有し、係合手段は、ボルト挿通孔の孔壁から突出された環状の係合突起である。
さらに、上記係合手段が上記係合突起である場合において、シール手段は、ガスケット部と、ブロック継手の開口の周縁にガスケット部が嵌入可能に凹設された環状の第１ザグリ部と、第１ザグリ部の開口の周囲に第１ザグリ部から連続して形成され、ブロック継手への栓本体の結合に伴いガスケット部が押圧される環状の押圧突起とを有する。

本発明のブロック継手の閉止栓によれば、閉止栓の材料コストを低減し、閉止栓自体の組み付け性、ブロック継手に対する閉止栓の組み付け性、ひいては閉止栓が組み付けられたブロック継手を使用する流体制御装置の生産性をも向上することができる。

本発明の一実施形態に係るブロック継手の閉止栓が組み付けられた流体制御装置の斜視図である。 閉止栓のみを分解して示した流体制御装置の一部分解斜視図である。 栓本体の上面図である。 栓本体の下面を示した斜視図である。 栓本体の下面図である。 栓本体を図５のＡ−Ａ断面の矢視方向から見た断面図である。 閉止栓の下面を示した斜視図である。 閉止栓が組み付けられたマニホールドブロック継手の上面図である。 マニホールドブロック継手を図８のＢ−Ｂ断面の矢視方向から見た断面図である。 図９においてＯリングを用いない場合を示したマニホールドブロック継手の断面図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明のブロック継手の閉止栓が組み付けられた流体制御装置の斜視図である。この流体制御装置１は、種々の装置やプラントのガス制御システムに用いられ、流体制御装置１を構成する流体制御機器として、流体の入口側（図１の左側）から順に、第１開閉弁２、圧力調整器４、フィルタ６、第２開閉弁８、第３開閉弁１０、マスフローコントローラ１２、第４開閉弁１４が隣接して配置されている。

これら流体制御機器の下側には、流体制御装置１のベース部材として、７つのブロック継手１６が設けられている。各ブロック継手１６には、隣接する流体制御機器間を流れる流体の流路が穿設されている。これらブロック継手１６と、流体制御機器の下部を構成するベースボディとをボルト１８で締結して並列に配置することにより、パイプや管継手を介さない集積化されたコンパクトな流体制御装置１が実現されている。そして、図１では、第１開閉弁２のベースボディ２ａがボルト１８で締結されたブロック継手１６に閉止栓２０が取り付けられている。

図２は、閉止栓２０のみを分解して示した流体制御装置１の一部分解斜視図である。本実施形態の場合、閉止栓２０は、２つのボルト１８と、直方体状をなす栓本体２２と、２つの環状のＯリング（係合手段、係合部材）２４とから構成されている。ボルト１８は、頂面に六角穴を有する円筒状の頭部１８ａと、ねじ部１８ｂとを有している。
栓本体２２は、ブロック継手１６に対して取り付けるときにボルト１８が挿入される側の上面２２ａと、上面２２ａの反対側の面であってブロック継手１６に当接される下面（当接面）２２ｂとを有している。

栓本体２２は、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）等の樹脂材料から形成され、Ｏリング２４は例えばゴム材料から形成されている。なお、栓本体２２は、ＰＯＭ（ポリアセタール）以外のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の樹脂材料から形成しても良い。

図３は栓本体２２の上面２２ａを示した上面図であり、図４は栓本体２２の下面２２ｂを示した斜視図であり、図５は栓本体２２の下面２２ｂを示した下面図であり、図６は栓本体２２を図５のＡ−Ａ断面の矢視方向から見た断面図である。
これら各図に示すように、栓本体２２には、ボルト１８が挿通される２つのボルト挿通孔２６が貫通されている。各ボルト挿通孔２６は、栓本体２２の直方体状の長手方向に離間して配置され、それぞれ栓本体２２の長手方向にて対向する一対の側面２２ｃの近傍にて、栓本体２２の上面２２ａと下面２２ｂとに開口している。

栓本体２２の下面２２ｂに形成された各ボルト挿通孔２６の開口縁には、それぞれザグリ部（第２ザグリ部）２８が凹設されている。ザグリ部２８は、Ｏリング２４が配置、収納が可能な内径及び深さを有し、好ましくはＯリング２４の外径と同一若しくはわずかに小さい内径を有している。また、ザグリ部２８には、栓本体２２の側面２２ｃ側の側壁を当該側面２２ｃに至るまで切り欠いた切欠部３０が形成されている。

切欠部３０の切り欠き範囲は、好ましくは、ザグリ部２８の内径と略同一の幅であって、すなわちＯリング２４の外径と同一若しくはわずかに小さい幅とされている。
栓本体２２の下面２２ｂのボルト挿通孔２６の開口間には、ガスケット部３２が一体に形成されている。ガスケット部３２は、栓本体２２の下面２２ｂから膨出成形された円柱状の部位である。

図７は、閉止栓２０の下面を示した斜視図である。この図では、栓本体２２の各ボルト挿通孔２６にはそれぞれボルト１８のねじ部１８ｂが挿通され、Ｏリング２４が各ボルト挿通孔２６から突出したねじ部１８ｂの突出位置にそれぞれ係合されている。Ｏリング２４は、少なくともねじ部１８ｂに装着された状態でボルト挿通孔２６よりも大径の外径を有している。

そして、Ｏリング２４は、ザグリ部２８に収容された状態で、ボルト１８の頭部１８ａとともに、ボルト挿通孔２６におけるボルト１８の移動を規制する。これにより、ボルト挿通孔２６からボルト１８の頭部１８ａ側に向けてのボルト１８の脱落が阻止される。
このように、閉止栓２０は、図７に示した状態においては、ガスケット部３２が一体形成された樹脂製の栓本体２２、２つのボルト１８、及び２つのＯリング２４によって、ブロック継手１６の上面に形成された流路の開口を塞ぐ１つのユニット化された閉塞アセンブリ（組立体）を構成している。

図８、図９は、閉止栓２０による流路の閉塞状態を分かり易く説明するために、図１及び図２とは異なる形態として、流体制御装置１に設けられたマニホールドブロック継手３４に閉止栓２０を組み付けた場合を示している。図８はマニホールドブロック継手３４の上面図であり、図９はマニホールドブロック継手３４を図８のＢ−Ｂ断面の矢視方向から見た断面図である。

マニホールドブロック継手３４（以下、単にブロック継手３４と称する）は３つの流路を接続する継手である。このブロック継手３４には、流路３６の開口として、流体の入口側（図９の右側）から順に、入口ポート３８Ａ、第１出口ポート３８Ｂ、及び第２出口ポート３８Ｃが形成されている。第１及び第２出口ポート３８Ｂ、３８Ｃはブロック継手３４の上面３４ａに開口され、入口ポート３８Ａはブロック継手３４の側面３４ｂから突出された管部４０に形成されている。

ブロック継手３４内には、入口ポート３８Ａから延び、途中で第１及び第２出口ポート３８Ｂ、３８Ｃに分岐された流路３６が穿設されている。
ブロック継手３４の上面３４ａには、第１出口ポート３８Ｂを挟む位置に一対のねじ穴４２が形成され、第２出口ポート３８Ｃを挟む位置にも同様の一対のねじ穴４２が形成されている。

図７に示したユニット化された閉塞アセンブリである閉止栓２０の２つのボルト１８のねじ部１８ｂを第１出口ポート３８Ｂ側の一対のねじ穴４２にそれぞれ螺合することにより、閉止栓２０はブロック継手３４に組み付けられ、第１出口ポート３８Ｂを閉塞する。
第１及び第２出口ポート３８Ｂ、３８Ｃには、それぞれブロック継手３４の流路３６の開口の周縁にザグリ部（第１ザグリ部）４４が凹設されている。ザグリ部４４は、ガスケット部３２が嵌入可能な外径及び深さを有している。また、ザグリ部４４には、流路３６の開口の周囲に環状の押圧突起４６が形成されている。

ボルト１８を所定のトルクで締結し、ブロック継手３４に栓本体２２を結合させたとき、ガスケット部３２は、押圧突起４６に押圧されて変形し、栓本体２２に使用される樹脂材料の固有の弾性率に基づく弾性力を発生する。ガスケット部３２は、押圧突起４６に押圧されたとき、塑性変形に至らない弾性変形の範囲で変形される突出高さを有している。このため、ブロック継手３４に対して閉止栓２０を少なくとも複数回繰り返し着脱したとしても、ガスケット部３２の復元力が低下して閉止栓２０のシール性が損なわれることはない。

このように、閉止栓２０は、ブロック継手３４の流路３６の開口の周縁と栓本体２２との間に、栓本体２２と一体のガスケット部３２と、第１出口ポート３８Ｂのザグリ部４４及び押圧突起４６とにより構成されたシール部（シール手段）４８を介在させている。
以上のように本実施形態の閉止栓２０は、ガスケット部３２を一体形成した栓本体２２を樹脂製にしたことより、栓本体２２が金属製である場合に比して、閉止栓２０の材料コストを大幅に低減することができる。このような樹脂製の栓本体２２を使用した閉止栓２０は、その用途や要求されるシール性能、流体制御装置１の仕様を考慮し、適所で使用可能である。

また、ガスケット部３２が樹脂製であることにより、ガスケット部３２の復元力が低下しない範囲で、ブロック継手３４に対して閉止栓２０を複数回繰り返し着脱することができる。従って、メタルシールに用いる金属製のガスケットのように、変形したガスケットを交換しなくとも良いため、閉止栓２０の材料コストをさらに低減可能である。

また、閉止栓２０は、ガスケット部３２が一体形成された樹脂製の栓本体２２と、ボルト１８及びボルト１８の脱落を阻止するＯリング２４とによって、１つのユニット化された閉塞アセンブリを構成している。これにより、閉止栓２０を構成する部品点数をガスケットの分だけ削減することができる。また、閉塞アセンブリとして組み付けられた１ユニットとして閉止栓２０を取り扱い、管理することができる。従って、ボルト１８、栓本体２２、及びガスケットの３種の部材を個々に取り扱い、組み付け、管理していた従来の場合に比して、閉止栓２０自体の組み付け性、ブロック継手３４に対する閉止栓２０の組み付け性、ひいてはブロック継手３４を使用する流体制御装置１の生産性を大幅に向上することができる。

また、Ｏリング２４は、ボルト挿通孔２６の開口縁に凹設されたザグリ部２８に収容された状態でねじ部１８ｂに装着される。これにより、ブロック継手３４に対する閉止栓２０の組み付け時、ブロック継手３４の上面３４ａと栓本体２２の下面２２ｂとの間にＯリング２４が挟まれることが防止され、シール部４８のシール性を確実に確保することができる。

ここで、Ｏリング２４の干渉を排除しながらシール部４８のシール性を確保するためには、例えば、ボルト挿通孔２６の孔壁に環状溝を形成し、当該環状溝にＯリング２４を嵌入固定して設置し、このＯリング２４にねじ部１８ｂを係合させてボルト１８の脱落を阻止することが考えられる。しかし、Ｏリング２４のボルト挿通孔２６への内設は押し込みにより行われ、容易な作業ではない。従って、本実施形態のようにザグリ部２８を設けたことにより、ねじ部１８ｂに対するＯリング２４の装着を容易に行うことができ、閉止栓２０自体の組み付け性をさらに向上することができる。

しかも、ザグリ部２８に切欠部３０が形成されていることにより、ねじ部１８ｂに対するＯリング２４の装着をより一層容易に行うことができ、閉止栓２０自体の組み付け性をより一層向上することができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば、図１０に示すように、ねじ部１８ｂに係合され、ボルト挿通孔２６からのボルト１８の脱落を阻止する手段として、Ｏリング２４の代わりに、ボルト挿通孔２６の孔壁２６ａから突出された環状の係合突起（係合手段）５０を設けても良い。この係合突起５０は、栓本体２２と一体の樹脂製の部位であり、好ましくは、図１０に示したように栓本体２２の上面２２ａに形成されたボルト挿通孔２６の開口縁の加工し易い位置に形成されている。

この場合には、Ｏリング２４が不要となるため、閉止栓２０を構成する部品点数をさらに削減することができる。従って、閉止栓２０を取り扱い、管理をさらに簡素化することができ、閉止栓２０自体の組み付け性、ブロック継手３４に対する閉止栓２０の組み付け性、ひいてはブロック継手３４を使用する流体制御装置１の生産性をさらに向上することができる。

１ 流体制御装置
１６ ブロック継手
１８ ボルト
１８ｂ ねじ部
２０ 閉止栓
２２ 栓本体
２２ｂ 下面（当接面）
２４ Ｏリング（係合手段、係合部材）
２６ ボルト挿通孔
２８ ザグリ部（第２ザグリ部）
３０ 切欠部
３２ ガスケット部
３４ マニホールドブロック継手（ブロック継手）
３６ 流路
４４ ザグリ部（第１ザグリ部）
４６ 押圧突起
４８ シール部（シール手段）
５０ 係合突起（係合手段）

Claims (6)

1. 流体制御装置に用いるブロック継手に形成された流路の開口を塞ぐ閉止栓であって、
   ボルト挿通孔が貫通された栓本体と、
   前記ボルト挿通孔に挿通され、前記栓本体を前記ブロック継手に結合するねじ部を有するボルトと、
   前記ねじ部に係合され、前記ボルト挿通孔からの前記ボルトの脱落を阻止する係合手段と、
   前記ブロック継手の前記開口の周縁と前記栓本体との間に介在するシール手段と
   を備え、
   前記栓本体は、樹脂から形成され、前記ブロック継手に対する前記栓本体の当接面から円柱状に膨出成形されるとともに前記シール手段の一部をなすガスケット部を一体に有し、
   前記係合手段は、前記ボルト挿通孔よりも大径の外径を有する環状の係合部材であって、前記係合部材は、前記ブロック継手側にて前記ボルト挿通孔から突出した前記ねじ部の突出位置に係合される、ブロック継手の閉止栓。
2. 前記シール手段は、
   前記ガスケット部と、
   前記ブロック継手の前記開口の周縁に前記ガスケット部が嵌入可能に凹設された環状の第１ザグリ部と、
   前記第１ザグリ部の前記開口の周囲に前記第１ザグリ部から連続して形成され、前記ブロック継手への前記栓本体の結合に伴い前記ガスケット部が押圧される環状の押圧突起と
   を有する、請求項１に記載のブロック継手の閉止栓。
3. 前記栓本体は、前記係合部材が位置付けられる側の前記ボルト挿通孔の開口縁に、前記係合部材が配置可能に凹設された第２ザグリ部を有する、請求項１又は２に記載のブロック継手の閉止栓。
4. 前記第２ザグリ部は、その側壁のみを前記ボルト挿通孔を残して前記栓本体の端面に至るまで切り欠いた切欠部を有する、請求項３に記載のブロック継手の閉止栓。
5. 流体制御装置に用いるブロック継手に形成された流路の開口を塞ぐ閉止栓であって、
   ボルト挿通孔が貫通された栓本体と、
   前記ボルト挿通孔に挿通され、前記栓本体を前記ブロック継手に結合するねじ部を有するボルトと、
   前記ねじ部に係合され、前記ボルト挿通孔からの前記ボルトの脱落を阻止する係合手段と、
   前記ブロック継手の前記開口の周縁と前記栓本体との間に介在するシール手段と
   を備え、
   前記栓本体は、樹脂から形成され、前記栓本体の下面から円柱状に膨出成形されるとともに前記シール手段の一部をなすガスケット部を一体に有し、
   前記係合手段は、前記ボルト挿通孔の孔壁から突出された環状の係合突起である、ブロック継手の閉止栓。
6. 前記シール手段は、
   前記ガスケット部と、
   前記ブロック継手の前記開口の周縁に前記ガスケット部が嵌入可能に凹設された環状の第１ザグリ部と、
   前記第１ザグリ部の前記開口の周囲に前記第１ザグリ部から連続して形成され、前記ブロック継手への前記栓本体の結合に伴い前記ガスケット部が押圧される環状の押圧突起と
   を有する、請求項５に記載のブロック継手の閉止栓。

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