JPH09184577A - 流体及び気体のシステムのための底部が平坦な部品及びその構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体システム部品の相互接続において、汚
染、腐食、漏洩及び信頼性に関する問題を低減する。 【解決手段】 流体又はガスの供給システムの他の部品
とのインターフェースとなる平坦平面である表面を有す
る、バルブを備えている。この平坦平面なバルブ面に
は、流入及び排出のポートと、複数の開口とが、外縁に
沿って配置されている。典型的には、バルブの外縁沿っ
て配置される開口の中に、バルブを他の部品に固定する
ための止めねじが配置される。流入ポートを設置するこ
とにより、バルブ本体の中に配置される流入通路を通っ
て、バルブのキャビティの中へと、流体が流入できるよ
うになる。排出ポートは、バルブ本体の中配置される排
出通路の出口の地点を画成する。排出通路により、バル
ブキャビティの外へと流体が排出されることが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、概説的には、流体
システム及び気体システムに関する。特に、本発バル
ブ、レギュレータ、機器計測装置等の、底部が平坦な部
品を有する流体システム及び気体システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】工業プロセスの多くで流体やプロセスガ
スの流動を制御することが必要となることは、知られて
いるところである。半導体産業、製薬産業、原子力産業
などを始めとする多くの産業では、所要の場所に導入す
るプロセスガスや流体が高純度である必要があり、且つ
粒子を含んでいないことが必要である。このような高純
度且つ粒子のないガスや流体を搬入可能なシステムに対
する要請を例示する目的で、ここでは、半導体処理に関
する要請に関して話を限定する。しかしながら、このよ
うな限定は説明のためのものであり、また、本発明の装
置は、あらゆるガス又は流体の移送システムに適用可能
であることが理解されよう。

【０００３】前述のように、高純度且つ粒子のないガス
や流体を流入させる技術は、広範な産業上の用途に極め
て重要である。例えば、半導体産業における化学気相堆
積法（ＣＶＤ）やエッチング技術の急速な普及は、製造
装置の開発や使用に関連してなされたものであり、これ
らは、半導体製造装置において所要の場所に超高純度の
プロセスガスを供給する技術に負うところが大きい。高
純度ガスの操作に関しては、所要の場所にプロセスガス
を汚染なく供給することが不可欠であり、何故なら、数
ｐｐｂ（十億分の数部）の不純物レベルで、半導体その
他の高純度の製品の収率に悪影響を与え得るからであ
る。更に、ガス供給システムは操業上安全であり且つシ
ステムのオペレータの健康や安全を害するようなガスの
漏洩がないことを確保する必要がある。

【０００４】よく用いられてきた従来技術によるガス供
給システムでは、バルブ、レギュレータや圧力センサ等
の様々なシステム部品間相互の接続に、ステンレス鋼の
配管や圧縮継手（コンプレッションフィッティング）を
用いている。更に、これらシステム部品をシステムの配
管につなぐため、継手との相互接続を行う前に、まず、
配管の一部をシステム部品に溶接する必要がある。この
ような従来技術の配管システムは十分に確立されている
ものであるが、使用に当たって多くの問題点が存在す
る。これらの問題点は、毒性や腐食性を有するガスや流
体を高純度のレベルで供給する必要があるようなシステ
ムにおいて特に強調される。

【０００５】前述のように、従来技術の配管技術は、シ
ステム部品間相互の接続を与えるために、継手と溶接を
用いている。このような複雑な、配管、継手及び溶接の
システムのため、問題が数多く生じている。従来技術の
配管システムは、通常は、継手を少なくとも２つ必要と
し、更に、多くの場合、部品と配管の間に溶接ジョイン
トを有している。１つの例として、図１には、従来技術
の流体及びガス供給システムに用いられる、典型的な従
来技術のバルブ本体下部１０の断面図を例示する。図１
に示されるように、バルブ本体１０は、流入通路１７及
び排出通路１８とを有し、これらは、バルブ本体１０の
中に配置されたキャビティ１６からの流入及び排出を行
うためのものである。バルブは、ディスク１５を有して
おり、このディスク１５は、バルブ座１９にディスク１
５を強制的に係合させるために用いられるステム１４に
取り付けられている。更に重要なことに、本体１０は、
配管部１２ａ、１２ｂと溶接部１３ａ、１３ｂに取り付
けられた継手１１ａ、１１ｂを有していることを注意す
べきである。図２は、従来技術の流体及びガス供給シス
テムの別の従来からの部品の例を例示する。図２は、典
型的な機器計測装置６０の側面図である。図示のよう
に、装置６０は、本体６２と、配管部６１ａ、６１ｂと
を有している。前述のバルブ本体の場合を同様に、装置
６０は、堆積のシステム部品との接続に必要な継手６３
及び６４を有している。継手及び溶接を用いてシステム
部品間相互を接続することに係るコストは高く、そのた
め、製造コストを押し上げてしまう。配管及び継手で
は、使用している最中の不適切な組み立て、使用及び損
傷により、漏洩が生じやすい傾向がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の配管システ
ムに関する別の問題は、汚染され易さである。先に述べ
たように、多くの配管組立体では、システム部品と配管
の間の接続の形成には、溶接を必要とする。このような
溶接は、穴あきや腐食が生じ易く、特に腐食性の媒体を
供給するシステムでは顕著である。このような腐食が汚
染につながることは、直ちに理解されるだろう。また、
配管組立体では、システムの中を流れる流体に曝露され
るぬれ面積は比較的大きいことに注意すべきである。こ
のことによっても、システム内の不純物を増加させる。
前述のように、ウルトラクリーンな半導体用途等、高純
度ガスの流入が非常に重要な用途がある。例えば、化学
気相堆積（ＣＶＤ）やその他の気相技術による、電子及
び光電子セルの高品質な薄膜の成長は、ガス供給システ
ム中の不純物によって妨害される。これらの不純物によ
り欠陥が生じ、不良品の数が多くなり、非常に高価なも
のとなる。

【０００７】また、従来技術の配管システムは、典型的
には、インラインの構成を必要とすることに注意するこ
とが重要である。即ち、システム部品のそれぞれが、配
管の１つのラインとして相互に順番に接続されていく必
要がある。このことが制約となり、システムの設計を小
型化することが困難となり、その結果、組立体が大型に
なる。更に、この制約により、内部の気体体積が大きく
なり、その結果、必要なパージ時間が増加し、高価なパ
ージガスを余計に用いなければならなくなる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】従って、所要の場所にガ
ス及び流体を供給することに関する問題を解決する装置
が必要である。即ち、本発明は、底部が平坦なの構造を
用いることにより、前述の問題を解決する、改良された
部品と、改良されたガス及び／又は流体供給システムと
を、提供するものである。

【０００９】改良されたバルブ及び流体供給組立体が開
示される。具体例の１つでは、本発明は、流体又はガス
の供給システムの他の部品とのインターフェースとなる
平坦平面である表面を有する、バルブを備えている。こ
の平坦平面なバルブ面には、流入及び排出のポートと、
複数の開口とが、外縁に沿って配置されている。典型的
には、バルブの外縁沿って配置される開口の中に、バル
ブを他の部品に固定するための止めねじが配置される。
流入ポートを設置することにより、バルブ本体の中に配
置される流入通路を通って、バルブのキャビティの中へ
と、流体が流入できるようになる。排出ポートは、バル
ブ本体の中配置される排出通路の出口の地点を画成す
る。排出通路により、バルブキャビティの外へと流体が
排出されることが可能となる。本発明の顕著な特徴は、
継手や溶接を用いずに、流体システムの中の他の部品に
バルブを取り付けることができる点にある。

【００１０】本発明の別の具体例では、底部が平坦なバ
ルブ及び／又は、機器計測装置等の他の底部が平坦な部
品が、これら底部が平坦な部品と相互に接続するための
通路を有するモノリシックないし一体の構造体に取り付
けられている。このモノリシックな構造体は、概説的に
は、少なくとも１つの平坦な外面を有するマニホールド
から有しており、この外面は、底部が平坦な部品のマニ
ホールドへの接続を容易にする。マニホールドの平坦な
外面は、典型的には、マニホールドに取り付けられる底
部が平坦な部品の流入ポート及び／又は排出ポートに対
応する流入ポート及び／又は排出ポートを有している。
更に、マニホールドの平坦な外面は、ねじ切り開口を有
しており、これは、底部が平坦な部品の外縁の周りに配
置される開口に対応している。底部が平坦な部品のマニ
ホールドへの取り付けは、典型的には、先ず底部が平坦
な部品をマニホールドの平坦な外面の上に配置し、次い
で、それぞれの流入ポート及び／又は排出ポートと調心
をすることによってなされる。調心が済んだ後、止めね
じをそれぞれの部品開口に挿入してマニホールドのねじ
切り開口にねじを止めて、底部が平坦な部品を固定す
る。

【００１１】また別の具体例では、本発明は、キャビテ
ィと、バルブ部品と、バルブ部品を位置決めするための
手段と、平坦面を有するフランジ部分とを有するバルブ
本体組立体を有している。バルブ本体組立体は、流入通
路及び排出通路を有する別の流体システム部品に固定さ
れ、これら通路は、少なくとも１つの平坦外面に沿って
配置される開口を有している。バルブ本体組立体と流体
部品とが、これらの平坦面に沿って固定される場合は、
流体部品の流入開口と排出開口の何れかと係合するよう
にバルブ部品の位置が与えられ、それぞれの通路の中の
流体を流動させあるいは制限する。

【００１２】本発明は、その単純な構造及び比較的低い
コストに特徴がある。継手と溶接の必要がかなり少なく
なったため、コストが低くなった。また、継手と溶接の
数が減ったことにより、漏洩の可能性が最小になり、流
体システムが汚染及び腐食を被ることが低減される。更
に、底部が平坦な部品は、１つ以上のマニホールド表面
に沿って様々な態様で取り付け可能であるため、流体供
給システムを更に小さくコンパクトに設計製作すること
が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】底部が平坦なの構造を利用する、
改良されたバルブ及びシステムを、以下に説明する。以
下の説明では、材料のタイプや寸法等の特定の詳細事項
は、本発明の理解促進の目的で与えるものである。しか
し、いわゆる当業者には、このような特定の詳細事項を
用いずとも、本発明を実施することが可能であることが
自明である。別の場合では、本発明を必然なく不明瞭に
しないため、周知の構成や処理工程は特に詳細には説明
しなかった。更に、ここでの説明全ては、流体供給シス
テムの様々な部品にも参照されることに注意すべきであ
る。この説明及び前出の説明の目的のため、「流体」な
る語には、気体、液体並びに、配管システム内を流動可
能なその他の媒体が含まれるものとする。

【００１４】図３には、本発明の具体例の１つにおける
底部が平坦なバルブの本体下部の側面断面図が示され
る。図３に示されるように、バルブ本体２０は、側壁２
２と底壁２３とを有するキャビティ２１を画成する。バ
ルブ本体２０は更に、流入通路３０と排出通路３１とを
画成する。流入通路及び排出通路は、底壁２３の配置さ
れる流入ポート３４及び排出ポート３５でキャビティ２
１と連通する。排出ポート３５は、バルブ要素２９を受
容するためのバルブ座５９と外接する。バルブ要素２９
は、ステム２８に取り付けられており、これを用いて、
バルブ要素をバルブ座５９へ押し付けて係合させる。バ
ルブ本体２０の外面は、面２４、２５及び２６によって
画成される。図３に示されるように、流入通路３０は開
口３２を、排出通路３１は開口３３を、それぞれ、面２
６の側に有している。また、面２６の側には、貫通開口
２７が配置され、これは典型的には、流体供給システム
の他の部品にバルブ本体２０を固定するための手段を与
えるために具備されるものである。

【００１５】前述の如く、また、図１に示されるよう
に、従来技術の流体供給システムのバルブは、概説的に
は、複雑な一連の配管、継手及び溶接を有し、これによ
りバルブと他の部品との間の相互接続部を与えている。
このような従来技術の接続手段に関する問題点は周知の
ところである。本発明の顕著な特徴の１つは、継手や溶
接を用いずとも、バルブを流体システムの他の部品に取
り付けることができる点にある。

【００１６】ここで図４には、図３に示されている組立
体の底面図が示されている。上述の如く、本発明のバル
ブ本体は、流入開口３２及び排出開口３３並びに貫通穴
２７を有する平坦な底面２６を有している。平坦な底面
２６により、バルブ本体２０を、開口３２及び３３に連
通する対応開口を有する平坦面を備えた第２のシステム
部品（図示せず）に取り付けることが可能となる。ま
た、第２のシステム部品は、貫通穴２７に対応するねじ
開口を有していてもよい。本発明のバルブ本体を第２の
部品に取り付けるには、先ず、開口３２、３３、２７
を、第２の部品の平坦面に配置されたそれぞれの対応す
る開口に調心する。調心が終われば、貫通穴２７にねじ
止めを挿入して、第２の部品の平坦面に配置されたねじ
切り開口にねじを止めて、バルブ本体を、第２のシステ
ム部品に固定する。具体例の１つでは、第２の部品の平
坦面と平坦底面２６との間にガスケットを入れて、これ
ら２つの部品の間をシールできるようにする。また別の
具体例では、これら２つの面の間に、メタルシールリン
グを有するメタルリミッターを入れて、連結面をシール
できるようにする。このようなシールの方法を用いた場
合は、バルブの平坦面と第２の部品の平坦面の間とは、
緊密に接触しないことが理解されよう。その代わりに、
これら２つの面はそれぞれ、ガスケットやリミッター等
のシール部材の対立する面に緊密に接触することにな
る。

【００１７】図５には、図３に例示されたバルブ組立体
の別の具体例が示される。図５に示されるように、底面
２６は、排出開口３３の周囲に配置された第１のリセス
４０と、流入開口３２及び排出開口３３の両方を取り囲
む第２のリセス４２とを備えている。本発明に従い、Ｏ
リングやその他の同様な部材（図示せず）を、リセス４
０及び４２のそれぞれの中に配置させて、バルブを別の
部品に取り付けた際に平坦な底面にシールを与える。こ
こで説明するリセス及びシールの構成は、可能な構成の
１つを例示するだけのものである。例えば、リセス４２
に代えて、面２６は、開口３２だけの周囲に配置される
第２のリセスを有していてもよい。更に、シール部材
は、バルブと部品との連結面でシールを形成することが
可能な材料であればいかなる材料を備えていてもよいこ
とが理解されよう。例示すれば、このようなシール部材
は、ポリマーやメタル材料を備えていてもよい。

【００１８】前出の説明では、本体が平坦な底面を有す
るバルブを説明した。バルブ要素２９、ステム２８及び
バルブ座５９は、本発明の具体例の１つを説明するため
のものであることが理解されるだろう。多種類のその他
のバルブ要素、バルブ座及び係合のデザインを用いての
本発明を実施が可能なことが、認識されるだろう。例示
のためであるが、排出ポート３５の中のバルブ座５９を
一体で形成する代りに、排出ポート３５の中に、ポリマ
ーやメタルのバルブ座インサートを配置させてもよい。
更に、バルブ要素のサイズ、形状及び構造が、特定の用
途や使用法に依存することが、理解されるだろう。用途
の１つでは、バルブ要素が、もっと長い形状を有してい
てもよく、これとは別の用途では、バルブ要素は、ダイ
アフラムを有していてもよい。また、バルブ要素をバル
ブ座に係合させるための手段も、変形することができ
る。ステムが図３に例示されているが、本発明の実施に
は、ばね、空気圧、電磁弁、その他の数多くの方法及び
装置を用いることができる。更に、図３のバルブ組立体
への流体の流入出を逆転させて、流体が通路３１を通っ
てバルブキャビティ２１に流入し、通路３０を通ってキ
ャビティから排出させてもよい。前述の説明に続き、本
発明のバルブは、様々な形態を取ることが可能である。
例えば、バルブは、レギュレータ、質量流量制御器等を
備えていてもよい。

【００１９】具体例の１つでは、図３、４、５に示され
るバルブ組立体全体が、ステンレス鋼やニッケルクロム
鋼を備えていてもよい。しかし、バルブの用途や特定の
使用法に応じて、他の多数のメタルやセラミックの中か
ら用いることもできることに、注意すべきである。ま
た、流入通路３０及び排出通路３１を、特定の用途に応
じて変えてもよい。具体例の１つでは、通路３０及び３
１は、直径約０．１５インチ（約３．８ｍｍ）の実質的
に円形の断面を有していてもよい。また、貫通穴２７
も、直径約０．２インチ（約５．０ｍｍ）の実質的に円
形の断面を有していてもよい。続いて図４及び５を参照
すれば、平坦な底面２６が方形の断面を有している。具
体例の１つでは、面２６は、長さと幅がそれぞれ、１．
５インチ（約３８ｍｍ）である。面２６の平坦性及び面
仕上は、バルブと流体供給システムとの連結面で用いる
シール法によって決まる。一般に、面の平坦性は、およ
そ０．００５〜０．００１インチ（約０．１３〜約０．
０２５ｍｍ）の間で制御され、表面仕上は、典型的に
は、１６ＲＡ(Roughness Average) 以上とされる。具体
例の１つでは、リセス４０及び４２が、図５に例示され
るように、深さ０．０５インチ（約１．３ｍｍ）、幅が
それぞれ０．１５（約３．８ｍｍ）インチと０．２０
（約５．０ｍｍ）インチの、実質的に円形の断面を有し
ている。面２６は、約０．００５〜０．００１インチ
（約０．１３〜約０．０２５ｍｍ）の平坦性まで研磨さ
れることが好ましい。所望なら、その後、ラップ仕上や
電解研磨を用いて、所望の表面仕上を実現してもよい。
また、研磨によりリセス４０及び４２を形成してもよ
い。

【００２０】図６には、本発明の１つの具体例が例示さ
れ、ここでは、図３及び４に例示された底面が平坦なバ
ルブが、平坦な外面１０３を有するマニホールド５０に
取り付けられているところが示される。例示されるよう
に、マニホールド５０は、流体通路５２と、バルブ組立
体１０４の流入通路３０に連通する流入通路５５と、排
出通路３１に連通する排出通路５６とを有している。マ
ニホールド流入通路５５は、マニホールド５０の幅側の
中を伸びて、マニホールド内の流体の向きを与える貫通
穴５４を有している。また、マニホールド５０は、平坦
な外面１０３側に配置されるねじ切り開口４６を有して
いる。バルブ組立体１０４及びマニホールド５０は、ね
じ４４によって止められている。シール部材１１１及び
１１２が、面２６と面１０３の間に配置され、バルブと
マニホールドの２つの組立体を取り付けたときに、バル
ブとマニホールドの連結面にシールを与える。シール部
材１１１及び１１２は、ガスケット、シール部材を有す
るメタルリミッター、又は、バルブ組立体とマニホール
ドの連結面でシールを形成するその他の同様の部材を、
備えていてもよい。例えば、ポリマーガスケットは、腐
食性のない低温の液体を供給するシステムに適してお
り、他方、メタルガスケットは、高温、高圧、腐食性の
用途で用いるのに適している。マニホールド開口及び表
面の平坦性の要求は、図４の具体例に関して上述した値
と釣り合っていることに注意すべきである。また、マニ
ホールドの平坦な外面を、所望の平坦性及び表面品質に
するプロセスは、図４及び５の平坦な底面に関して上述
したプロセスと同様である。

【００２１】図７には、本発明の別の具体例が示され、
ここでは、図３及び５に例示される底部が平坦なバルブ
が、平坦な外面１０３を有するマニホールド５０に取り
付けられているところが示される。図示の如く、マニホ
ールド５０は、流体通路５２と、バルブ組立体１０４の
流入通路３０に連通する流入通路５５と、排出通路３１
に連通する排出通路５６とを有している。マニホールド
流入通路５５は、マニホールド５０の幅側の中を伸び
て、マニホールド内の流体の向きを与える貫通穴５４を
有している。また、マニホールド５０は、平坦な外面１
０３側に配置されるねじ切り開口４６を有している。バ
ルブ組立体１０４及びマニホールド５０は、ねじ４４に
よって止められている。リセス４０及び４２の中にはそ
れぞれ、Ｏリング１００及び１０１が配置され、バルブ
とマニホールドの２つの組立体を取り付けたときに、バ
ルブとマニホールドの連結面にシールを与える。Ｏリン
グ１００及び１０１は、ポリマー、メタル、又は、バル
ブとマニホールドの連結面でシールを与えるシールを形
成することが可能なその他の材料を備えていてもよい。
例えば、ポリマーＯリングは、低温の液体を供給するシ
ステムに適しており、他方、メタルガスケットは、高
温、高圧、腐食性の用途で用いるのに適している。マニ
ホールド開口及び表面の平坦性の要求は、図５の具体例
に関して上述した値と釣り合っていることに注意すべき
である。

【００２２】図８は、図７に示したマニホールドの別の
具体例を例示するものである。図７の具体例では、Ｏリ
ング１００及び１０１が、バルブ組立体１０４の平坦な
底面２６の中に配置されたリセス４０及び４２によっ
て、適所に保持されている。図８の具体例では、リセス
５７及び５８がマニホールド５０の平坦な外面１０３の
中に具備され、Ｏリング１００及び１０１を適所に保持
する。従って、図８の具体例では、リセス４０及び４２
を有しない、底面が平坦なバルブを、マニホールド５０
に取り付けることができる（図４参照）。図９には、平
坦な外面１０３に取り付けられたバルブ組立体１０５を
有する、図８のマニホールドが示される。Ｏリング１０
０及び１０１がリセス５７及び５８並びに、平坦面２６
側のバルブ組立体１０５との連結面の内側に配置される
ことに注意されたい。

【００２３】図１０は、本発明のまた別の具体例を例示
する。図１０に示すように、バルブ本体組立体１２０
が、平坦な外面１４１を有するマニホールド１４０に取
り付けられている。バルブ組立体１２０は、壁１２１に
より画成されるキャビティ１２６と、貫通穴１７０及び
平坦な底面１２３を有するフランジ部１２２とを有して
いる。マニホールド１４０は、流体通路１３１と、流入
通路１２８と、排出通路１２９とを有している。マニホ
ールド流入通路１２８は、マニホールド１４０の幅側の
中を伸びて、マニホールド内の流体の向きを与える貫通
穴１３０を有している。また、マニホールド１４０は、
バルブ組立体キャビティ１２６から排出される流体を通
路１２９へと向ける開口１３２を有している。図示のよ
うに、組立体１２０は、バルブ要素１２５を有してお
り、このバルブ要素１２５は、ステム１２４に取り付け
られており、これを用いて、バルブ要素をな排出開口１
３２へ押し付けて係合させる。また、マニホールド１４
０は、平坦な外面１４１側に配置されたねじ切り開口１
７１を備えていることに注意すべきである。バルブ本体
組立体１２０とマニホールド１４０は、ねじ１２７によ
り取り付けられる。バルブ本体組立体とマニホールドの
間にはシール部材１７２が配置され、これら２つの部品
の連結面をシールする。

【００２４】続いて図１０を参照すれば、バルブ組立体
１２０自身が、流入通路及び排出通路を有していないこ
とに、注意すべきである。その代わり、図１０の組立体
は、マニホールド１４０の中に一体で形成された１組の
通路を有している。バルブ本発明組立体１２０とマニホ
ールド１４０は、キャビティ１２６及びバルブ要素１２
５が流入通路１２８及び排出通路１２９の上方に配置さ
れるように、構成される。前述のように、バルブ本体組
立体１２０がマニホールド１４０に取り付けられたと
き、バルブ要素１２５が開口１３２と係合して、通路１
２９の中の流体を流通させ又は制限するように、バルブ
要素１２５に位置を与える。開口１３２は通路１２９の
中でバルブ座を一体に形成するように示されているが、
バルブ座は、排出通路１２９の中に配置されてもよいこ
とが理解されよう。

【００２５】図１１は、図１０で開示された具体例の変
形の例である。図示の如く、組立体１５０は、本体１５
１と、ダイアフラム１５４と、プランジャー１５３とを
有している。組立体の中の流体流通通路は、プランカー
１５３をダイアフラム１５４に強制的に係合させ、開口
１５２を通って流通させ又は制限することにより、調節
される。

【００２６】マニホールドについてここまで説明した
が、実質的に平坦な面を少なくとも１つ有するあらゆる
流体供給手段であれば、本発明の実施に用いることが可
能であることが理解されよう。更に、マニホールド５０
は、特定の用途の温度、圧力、及び純度の要求に合う材
料を備えていてもよいことが理解されよう。しかし、マ
ニホールドを構成する材料はバルブ組立体の熱膨張係数
と同様の熱膨張係数を有する材料であることが望まし
い。

【００２７】図１２は、本発明のまた別の具体例を例示
する。図１２は、平坦な底面７４を有する計測装置７０
を示している。計測装置７０は、本体７２と、開口７５
及び貫通穴７６を有するフランジ部７３を有している。
開口７５は、装置本体の流体流入通路を与える。多種多
様な測定装置を本体７２の中に収容してもよいことが認
識されよう。例えば、測定装置７０が圧力測定器であれ
ば、本体７２はキャパシタンスマノメータを有していて
もよい。多く種類のその他の測定や検出装置を用いても
よいことが認識されよう。貫通開口７６は、この装置を
流体供給システムの中のその他の装置に固定するための
手段を与えるために具備される。

【００２８】図１３は、図１２に示された計測装置の底
面図を例示する。上述の如く、本発明の計測装置は、流
入開口７５と貫通穴７６とを有する平坦な底面７４を有
している。平坦な底面７４により、流入開口７５と連通
する対応開口をもつ平坦面を有する第２のシステム部品
に、計測装置７０を取り付けることができる。貫通開口
７６にねじ止め（ボルト）を挿入して、隣接する平坦面
に配置されたねじ切り開口にこのねじを止めて、装置７
０を、第２のシステム部品に固定する。引続いて図１３
を参照すれば、リセス７９が開口７５の周囲に配置され
るところが示されている。本発明に従って、Ｏリング又
はその他の同様の部材（図示せず）がリセス７９内に配
置され、装置７０と第２の流体供給システム部品との連
結面をシールする。

【００２９】具体例の１つでは、装置７０の本体７２と
フランジ部７３は、ステンレス鋼の部分を備えている。
流入開口７５及び貫通穴７６のサイズと形状は、使用す
る特定の流体供給システムと計測検知装置とに大きく依
存する。装置７０が圧力計測器である具体例では開口７
５は、直径約０．７５インチ（約１９ｍｍ）の略円形の
断面を有している。また、貫通穴７６も、直径約０．２
インチ（約５．１ｍｍ）の略円形の断面を有している。
リセス７９は、深さ０．０５インチ（約１．３ｍｍ）、
幅が０．１５（約３．８ｍｍ）インチ〜０．２０（約
５．０ｍｍ）インチの、実質的に円形の断面を有してい
る。表面７４の平坦性及び面仕上は、装置及び特有のシ
ールの要請によって決まる。しかし、典型的には、面の
平坦性はおよそ０．００５〜０．００１インチ（約０．
１３〜約０．０２５ｍｍ）の間で制御され、表面仕上
は、典型的には、１６ＲＡ(Roughness Average) 以上で
ある。

【００３０】前述の如く、また、図２に示されるよう
に、従来技術の計測装置は、計測装置と他の部品との間
を相互に接続させるためには、継手及び、場合によって
は溶接を必要とする。図１４に例示されるように、本発
明の計測装置は、継手や溶接を用いずに、流体供給シス
テム内のマニホールド８０やその他の部品に取り付ける
ことができる。図１４に示されるように、装置７０は、
流体通路８１と、装置７０の流入開口７５と連通する流
入通路８２とを有するマニホールド８０に取り付けられ
ていてもよい。また、マニホールド８０は、平坦な外面
１０６と、装置７０の貫通穴７６に対応する複数のねじ
切り穴７８とを備えていている。装置７０をマニホール
ド８０に取り付けるには、先ずＯリングその他のシール
部材をリセス７９の中に配置させ、次いで、開口７５及
び７６をマニホールド開口８２及び７８に調心する。調
心を行った後、ねじ７７を穴７６に挿入し、ねじをねじ
切り開口に係合させて、装置７０をマニホールドに取り
付ける。

【００３１】ここまで、本発明の数多くの具体例を開示
して、底面の平坦なバルブや計測装置を、平坦な外面を
少なくとも１つ有するマニホールドに相互接続させる方
法を例証してきた。この平坦な底面の構造が、流体供給
システムに関係するものであり、バルブや計測機器のみ
に限定されないことが認識されよう。また、本発明の方
法は、フィルターや流量計等を始めとするその他の数多
くの装置にも広げることができる。

【００３２】図１５は、多数の部品を有する流体供給シ
ステムにおいて本発明の方法を実施する１つの態様を例
示する。システム９０は、底面の平坦な構造の流体供給
システムの一部を示すものであり、これは、計測装置８
９と、マニホールド９１の平坦な外面の周囲に配置され
たバルブ９２、９３及び９４とを有している。これらバ
ルブは、それぞれ通路９９及び９６を通じてマニホール
ドキャビティ９７に連通している。また、マニホールド
９１は、流体の流れをバルブ９２、９３及び９４に向け
る流入通路９８を備えている。更に、マニホールド流入
通路９８は、マニホールド９１の外面まで伸びる貫通開
口９５を有している。開口９５は、流体の流れを外部か
らマニホールドの中へと流入させるために設けられてい
る。

【００３３】本発明の底面の平坦な部品及び構造を用い
る移転は、図１５に示されるシステムから直ちに理解さ
れよう。最も顕著な利点は、流体システム部品相互の接
続に通常要求される継手、溶接、及び長い配管を有して
いないことである。この結果、従来の方法による流体シ
ステム部品の相互接続の方法に関しての汚染、腐食、漏
洩及び信頼性に関する問題が、著しく低減される。ま
た、システム９０の部品は、複数の平坦なマニホールド
表面に取り付けるように配置してもよいことに注意する
ことが重要である。これにより、流体システムの設計の
自由度が高くなり、また、小型化することが可能とな
る。

【００３４】ここまで、平坦な合せ面を有する流体シス
テム部品に関して説明してきた。しかし、本発明は、平
面平坦な合せ面を有する流体システム部品に限定される
ものではない。図１６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実
施に用いることができる別の合せ面の構成を示すもので
ある。図１６（ａ）に示すように、本発明は、ステップ
状面１６３及び１６４側に配置される流体通路１６２を
有する、２つの流体システム部品１６０及び１６１を有
していてもよい。図１６（ｂ）には、別の具体例が例示
され、ここでは、流体通路１６５は、曲面の合せ面１６
６及び１６７の側に配置される。ここで、図１６（ａ）
及び（ｂ）は、本発明の実施に用いることが可能な多数
の非平坦な具体例の中のほんの２例を挙げているに過ぎ
ないことに注意すべきである。更に、図１６（ａ）及び
（ｂ）に示されたような非平坦な面の具体例はいずれ
も、複雑な表面を有している必要はないことにも注意す
べきである。その代わり、これら部品は、容易に機械加
工できて部材間の合せ不良を最小にするような、比較的
スムーズな面を備えているべきである。例えば、突起を
有していたり、ねじ切りを有しているような面その他の
複雑な面では、機械加工で治癒できない不良が発生して
不良品率が高くなるため、望ましくない。

【００３５】本発明の方法及び装置は、様々な技術への
適用が可能であることが認識されるだろう。更に、ここ
での説明で示した相対的な寸法、幾何形状、材料及びプ
ロセスは、ここに開示した具体例の説明のためだけのも
のであることも理解されよう。本発明の変形や修正は当
業者が容易に行い得るものであるため、ここに例示した
特定の具体例は、本発明を限定するものではないこと
が、理解されよう。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の方
法及び装置によれば、流体システム部品相互の接続に通
常要求される継手、溶接、及び長い配管を有していない
ことである。この結果、従来の方法による流体システム
部品の相互接続の方法に関しての汚染、腐食、漏洩及び
信頼性に関する問題が、著しく低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＶＣＲ継手及び溶接を有する従来技術のバルブ
の断面図である。

【図２】ＶＣＲ継手を有する従来技術の計測装置の側面
図である。

【図３】本発明の具体例の１つの底部が平坦なバルブの
断面図である。

【図４】図３で例示したバルブの１具体例の底面図であ
る。

【図５】図３で例示したバルブの別の具体例の底面図で
ある。

【図６】図４のバルブがマニホールドに取り付けられ
た、本発明の装置の別の具体例の断面図である。

【図７】図５のバルブがマニホールドに取り付けられ
た、本発明の装置の別の具体例の断面図である。

【図８】図７に例示したマニホールドの上面図である。

【図９】図４のバルブが図８のマニホールドに取り付け
られた、本発明の装置の別の具体例の断面図である。

【図１０】本発明の別の具体例の断面図である。

【図１１】本発明の別の具体例の断面図である。

【図１２】平坦な底面を有する本発明の計測装置の側面
図である。

【図１３】図１２に例示される装置の底面図である。

【図１４】図９の底部が平坦な装置がマニホールドに取
り付けられた、本発明の別の具体例の断面図である。

【図１５】本発明の底部が平坦なの構造を用いた流体供
給システムの断面図である。

【図１６】（ａ）は、本発明の実施に用いることが可能
な、非平坦合せ面の断面図であり、（ｂ）は、本発明の
実施に用いることが可能な、別の非平坦合せ面の断面図
である。

【符号の説明】

１０…バルブ本体下部、１１…継手、１２…配管、１３
…溶接部、１４…ステム、１５…ディスク、１６…キャ
ビティ、１７…流入通路、１８…排出通路、２０…バル
ブ本体、２１…キャビティ、２２…側壁、２３…底壁、
２４，２５，２６…面、２８…ステム、２９…バルブ要
素、３０…流入通路、３１…排出通路、３４…流入ポー
ト、３５…排出ポート、４０…第１のリセス、４２…第
２のリセス、４４…ねじ、５０…マニホールド、５４…
貫通穴、５５…流入通路、５６…排出通路、５７，５８
…リセス、５９…バルブ座、６０…機器計測装置、６１
…配管部、６２…本体、６３，６４…継手、７０…計測
装置、７２…本体、７３…フランジ部、７４…底面、７
５…開口、７６…貫通穴、７７…ねじ、７８…ねじ切り
穴、７９…リセス、８０…マニホールド、８１…流体通
路、８２…流入通路、８９…計測装置、９０…システ
ム、９１…マニホールド、９２，９３，９４…バルブ、
９６…通路、９７…マニホールドキャビティ、９９…通
路、１００，１０１…Ｏリング、１０３…外面、１０４
…バルブ組立体、１０５…バルブ組立体、１０６…外
面、１１１，１１２…シール部材、１２０…バルブ本体
組立体、１２１…壁、１２２…フランジ部、１２３…底
面、１２４…ステム、１２５…バルブ要素、１２６…キ
ャビティ、１２７…ねじ、１２８…流入通路、１２９…
排出通路、１３０…貫通穴、１３１…流体通路、１３２
…開口、１４０…マニホールド、１４１…外面、１５０
…組立体、１５１…本体、１５２…開口、１５３…プラ
ンジャー、１５４…ダイアフラム、１６０，１６１…流
体システム部品、１６２…流体通路、１６３，１６４…
ステップ状表面、１６５…流体通路、１６６，１６７…
曲面の合せ面、１７０…貫通穴、１７１…ねじ切り開
口、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム エル． モノフスキー， ジ ュニア アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ヤーバ バンク コート 2593 (72)発明者 エドワード エム． カゾロウスキー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， グリーン メドウ レーン 12445

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブであって、前記バルブは、平坦外
   面と、前記平坦面の側に配置された第１の開口及び第２
   の開口とを有するマニホールドを備える流体システム部
   品と連結し、前記バルブは、 キャビティを画成する本体であって、前記本体は、前記
   バルブが前記流体システム部品に取り付けられたときに
   前記流体システム部品の前記平坦外面と連結するため
   の、平坦面を有する、前記本体と、 第１のポートと第２のポートとを有して前記流体を前記
   キャビティの中に流入させる流入通路と、第３のポート
   と第４のポートとを有して前記流体を前記キャビティか
   ら排出させる排出通路とであって、 前記第１のポートと前記第３のポートとは前記本体の前
   記平坦面側に配置され、前記第１のポートと前記第３の
   ポートのそれぞれは、前記バルブが前記流体システム部
   品に取り付けられたとき前記流体システム部品の前記第
   １の開口と前記第２の開口の一方と連通し、 前記第２のポートと前記第４のポートとは、前記キャビ
   ティの中に開き、前記第２のポートはバルブ座を有する
   前記流入通路と前記排出通路と、 前記キャビティの中に前記バルブ座と離れて配置され、
   前記バルブ座と係合して前記第２のポートの中を通る流
   体の流れを調節する、バルブ要素と、 前記バルブ要素と連関して動作して、前記バルブ座に前
   記バルブ要素を強制的に係合させる手段とを備えるバル
   ブ。
2. 【請求項２】 前記第３のポートを取り囲む第１のリセ
   スと、前記第１のポートと前記第３のポートとを取り囲
   む第２のリセスとを更に備える請求項１に記載のバル
   ブ。
3. 【請求項３】 前記第１のリセスの内側に配置される第
   １のシール部材と、前記第２のリセスとの内側に配置さ
   れる第２のシール部材とを有する請求項２に記載のバル
   ブ。
4. 【請求項４】 前記バルブの前記平坦面と、前記マニホ
   ールドの前記平坦外面との間にシール部材が配置される
   請求項１に記載のバルブ。
5. 【請求項５】 前記マニホールドの前記平坦外面が複数
   の開口を有し、前記マニホールドの前記平坦外面が、前
   記複数の開口の周囲に配置される複数のリセスを有する
   請求項１に記載のバルブ。
6. 【請求項６】 前記シール部材が、Ｏリングと、メタル
   ガスケットとから成る群から選択される請求項４に記載
   のバルブ。
7. 【請求項７】 所要の場所に流体を供給する装置であっ
   て、 流体を自身の中に流入排出させるための少なくとも１つ
   の通路と、第１の合せ面と、前記通路を前記合せ面に接
   続させるための少なくとも１つの孔とを有するマニホー
   ルドと、 少なくとも１つの部品であって、前記部品は、 前記部品が前記マニホールドに取り付けられたとき、前
   記第１の合せ面と緊密に接触するための、第２の面と、 前記部品が前記マニホールドに取り付けられたとき、前
   記孔と連通する開口とを有する前記部品とを備える装
   置。
8. 【請求項８】 前記部品の前記第２の合せ面と前記マニ
   ホールドの前記第１の合せ面との間に配置されるシール
   部材を更に備える請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記部品の前記開口の周囲に配置される
   リセスを更に備える請求項７に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記部品の前記リセスと前記マニホー
    ルドの前記合せ面との間に配置されるシール部材を更に
    備える請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記シール部材がＯリングを備える請
    求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記部品が、バルブと、機器計測装置
    とから成る群から選択される請求項７に記載の装置。