KR101269724B1 - 유체 제어 장치 - Google Patents

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이치로 도쿠다
미치오 야마지
츠토무 시노하라
켄지 츠보타
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가부시키가이샤 후지킨
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Abstract

본 발명은 볼트 직경이나 통로 직경을 작게 하지 않고, 소형화할 수 있는 유체 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
라인 방향으로 나열되는 입구 포트(31a) 및 출구 포트(31b)와 이들의 라인 방향 중간에 위치하는 라인간 접속용 포트(31c)를 갖는 유체 제어 기기(31)가 한 쌍의 이음 부재(7)에 걸쳐 지지되어 있고, 양 이음 부재(7)의 대향 부분의 상면에 각각 단차(7a)가 형성되며, 이들 이음 부재(7)의 단차(7a)에 걸쳐, 유체 제어 기기(31)의 라인간 접속용 포트(31c)에 연통하는 라인간 통로(13, 18)를 가지며 라인간 접속 수단(8)을 구성하는 라인간 접속용 통로 형성 부재(9, 10)가 지지되어 있다.

Description

유체 제어 장치{FLUID CONTROLLER}
본 발명은, 반도체 제조 장치 등에 사용되는 유체 제어 장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 보수 점검시에 유체 제어 기기를 단독으로 위쪽으로 취출할 수 있도록 조립된 집적화 유체 제어 장치에 관한 것이다.
본 명세서에 있어서, 상하에 대해서는 도 1의 상하를 상하라고 하는 것으로 한다. 이 상하는 편의적인 것으로, 전후가 반대로 되거나, 상하가 좌우가 되기도 하여 사용되는 경우도 있다.
반도체 제조 장치에 사용되는 유체 제어 장치로서, 특허문헌 1에는 하나의 라인이 상단에 배치된 복수의 유체 제어 기기와, 하단에 배치된 복수의 이음 부재에 의해 형성되어 있는 것이 개시되어 있다.
이 유체 제어 장치에서는 유체 제어 기기로서, 2개의 포트를 갖는 것과 3개의 포트를 갖는 것이 사용되고 있고, 이음 부재로서 2개의 개구를 갖는 것과 하나의 개구를 갖는 것이 사용되고 있으며, 2개의 포트를 갖는 유체 제어 기기는 2개의 개구를 갖는 2개의 이음 부재에 걸쳐 배치되고, 3개의 포트를 갖는 유체 제어 기기는 2개의 개구를 갖는 2개의 이음 부재에 걸쳐 배치되며, 이들 2개의 이음 부재간에 하나의 개구를 가지며 라인간 접속 수단을 구성하는 이음 부재가 배치되어 있 다. 유체 제어 기기의 통로와 이음 부재의 통로와의 접속부에는 시일부를 구성하는 개스킷이 개재되고, 각 유체 제어 기기는 하나의 시일부에 대해서 2개의 볼트가 사용되며, 따라서 2개의 포트를 갖는 유체 제어 기기는 4개의 볼트에 의해, 3개의 포트를 갖는 유체 제어 기기는 6개의 볼트에 의해 부착되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-322127호 공보
상기 특허문헌 1의 유체 제어 장치에 의하면, 각 유체 제어 기기가 튜브를 통하지 않고 접속됨으로써 집적화가 실현되고 있지만, 이러한 집적화 유체 제어 장치에서는 한층 더 소형화가 요구되고 있다. 소형화는 볼트 직경이나 통로 직경을 작게 함으로써 가능하지만, 볼트 직경을 작게 하면 강도나 추력이 부족하다고 하는 문제가 있고, 통로 직경을 작게 하면 유량이 제한된다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 볼트 직경이나 통로 직경을 작게 하지 않고, 소형화할 수 있는 유체 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 유체 제어 장치는, 상단에 배치된 복수의 유체 제어 기기 및 하단에 배치되어 이들을 접속하는 복수의 이음 부재를 포함하는 라인이 병렬형으로 배치되고, 정해진 라인의 유로끼리가 라인간 접속 수단에 의해 접속되어 있는 유체 제어 장치에 있어서, 라인 방향으로 나열되는 입구 포트 및 출구 포트와 이들의 라인 방향 중간에 위치하는 라인간 접속용 포트를 포함하는 유체 제어 기기가 한 쌍의 이음 부재에 걸쳐 지지되어 있으며, 양 이음 부재의 대향 부분의 상면에 각각 단차가 형성되고, 이들 이음 부재의 단차에 걸쳐 유체 제어 기기의 라인간 접속용 포트에 연통하는 상향 개구 통로를 포함하며 라인간 접속 수단을 구성하는 라인간 접속용 통로 형성 부재가 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
상단에 배치되는 유체 제어 기기로서는 매스 플로우 컨트롤러, 개폐 밸브, 레귤레이터, 각종 밸브, 필터, 통로 블록, 각종 이음새 등이 있고, 하단에 배치되는 이음 부재는 V자형, U자형, L자형 등의 통로가 직방체 블록에 형성된 것이다. 라인간 접속용 통로 형성 부재는 이음 부재와 상면이 동일면이 되도록 하단에 배치된다.
라인간 접속용 통로 형성 부재는 유체 제어 기기를 이음 부재에 고정하기 위한 나사 부재를 체결하는 것에 의해, 유체 제어 기기와 이음 부재 사이에 협지되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 종래의 라인간 접속용 통로 형성 부재가 2개의 볼트(나사 부재)에 의해서 유체 제어 기기와 접속되어 있던 것에 대하여, 이 볼트를 삭감할 수 있다.
라인간 접속용 통로 형성 부재는 라인과 직교하는 방향의 양단에 개구되고 위쪽으로도 개구되어 있는 T자형 통로를 포함하는 T형 통로 형성 부재와, 라인과 직교하는 방향의 일단이 폐쇄되고 그 타단 및 위쪽으로 개구되어 있는 L자형 통로를 포함하는 L형 통로 형성 부재를 포함하고, 2개의 L형 통로 형성 부재 사이에 하나 이상의 T형 통로 형성 부재가 개재되는 것에 의해 라인간 접속 수단이 구성되어 있는 것이 바람직하다.
각 라인간 접속용 통로 형성 부재는 예컨대, 원통체에 이음 부재의 단차에 지지되는 사각 단면의 플랜지부가 형성된 것이고, 그 상향 개구 통로는 플랜지부를 관통하도록 설치된다. 이 개구부에는 시일부를 구성하기 위한 개스킷 고정용의 환상 돌기가 형성된다.
예컨대, 라인간 접속용 포트를 포함하는 유체 제어 기기는 라인간 접속용 포트를 통해 라인 방향으로 나열되는 입구 포트 및 출구 포트를 갖고 있는 개폐 밸브이고, 이 유체 제어 기기를 지지하는 인접하는 이음 부재의 한 쪽에는 입구 포트로 통하는 통로가, 그 다른 쪽에는 출구 포트로 통하는 통로가 형성되어 있으며, 개폐 밸브의 입구 포트와 라인간 접속용 포트는 항상 연통되어 있다.
본 발명의 유체 제어 장치에 의하면, 라인간 접속 수단을 구성하는 통로 형성 부재가 이음 부재에 형성된 단차에 걸치도록 설치되어 있기 때문에, 라인 방향의 길이를 증가시키지 않고, 라인간 접속 수단을 설치하는 것이 가능해져, 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 유체 제어 장치의 제1 실시형태를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 하단에 배치된 이음 부재의 평면도이다.
도 4는 라인간 접속용 통로 형성 부재의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 라인간 접속용 통로 형성 부재의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 유체 제어 장치의 다른 실시형태의 주요부를 도시하는 종단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 라인 2, 3: 유체 제어 기기
3a: 입구 포트 3b: 출구 포트
3c: 라인간 접속용 포트 6, 7: 이음 부재
7a: 단차 8: 라인간 접속 수단
9, 10: 라인간 접속용 통로 형성 부재 13: T자형 통로
14: 상향 개구 통로 18: L자형 통로
19: 상향 개구 통로 21: 통로
24: 볼트 31: 개폐 밸브(유체 제어 기기)
31a: 입구 포트 31b: 출구 포트
31c: 라인간 접속용 포트
본 발명의 실시형태를, 이하 도면을 참조하여 설명한다.
도 1부터 도 3까지는 본 발명에 의한 유체 제어 장치의 제1 실시형태를 도시하고 있다.
유체 제어 장치의 하나의 라인(1)은 상단에 배치된 복수의 유체 제어 기기(2, 3), 하나의 입구 통로 형성용 이음새(4) 및 하나의 출구 통로 형성용 이음새(5)와, 하단에 배치되어 유체 제어 기기(2, 3)를 지지하는 복수의 이음 부재(6, 7) 및 라인간 접속용 통로 형성 부재(9, 10)에 의해서 형성되어 있고, 복수의 라인(1)이 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 입구를 전방, 출구를 후방을 향하도록 병렬형으로 배치되며, 정해진 라인(1)의 유로끼리가 라인간 접속 수단(8)에 의해 접속됨으로써, 유체 제어 장치의 전체가 형성되어 있다.
유체 제어 기기(2, 3)로서는 도 1에 도시하는 바와 같이, 라인 방향만의 접속에 사용되는 2개의 포트(입구 포트(2a) 및 출구 포트(2b))를 갖는 것(도시하는 것은 통로 블록)(2)과, 라인 방향에 직교하는 방향의 라인간 접속도 더 행할 수 있는 3개의 포트(입구 포트(3a), 출구 포트(3b) 및 라인간 접속용 포트(3c))를 갖는 것(도시하는 것은 통로 블록)(3)이 사용되고 있다. 입구 포트(2a, 3a) 및 출구 포트(2b, 3b)는 라인 방향으로 미리 결정된 간격을 두어 설치되어 있고, 라인간 접속용 포트(3c)는 입구 포트(3a)와 출구 포트(3b)와의 정중앙에 설치되어 있다.
입구 통로 형성용 이음새(4) 및 출구 통로 형성용 이음새(5)는 이음 부재의 개구부에 시일부(20)를 통해 접합되는 수직형 통부(4a, 5a)와, 수직형 통부(4a, 5a)에 용접된 L자형 통부(4b, 5b)로 이루어진다.
각 유체 제어 기기(2, 3)는 라인 방향으로 인접하는 한 쌍의 이음 부재(6, 7)에 걸쳐 지지되어 있다.
3개의 포트(3a, 3b, 3c)를 갖는 유체 제어 기기(3)를 지지하고 있는 한 쌍의 이음 부재(7)에는, 양 이음 부재(7)의 대향 부분의 각 상면에 단차(7a)가 형성되어 있고, 이들 단차(7a)에 걸쳐, 라인간 접속 수단(8)을 구성하는 라인간 접속용 통로 형성 부재(9, 10)가 양 이음 부재(7)와 상면끼리 동일면이 되도록 지지되어 있다.
라인간 접속용 통로 형성 부재(9, 10)로서는, T자형 통로를 갖는 T형 통로 형성 부재(9)와, L자형 통로를 갖는 L형 통로 형성 부재(10)의 2종류의 것이 사용 되고 있고, 2개의 L형 통로 형성 부재(10) 사이에 적어도 하나(도시하는 것은 하나)의 T형 통로 형성 부재(9)가 개재되는 것에 의해 라인간 접속 수단(8)이 형성되어 있다.
T형 통로 형성 부재(9)는 도 4에 상세히 도시하는 바와 같이, 원통체(11) 중앙 부분에 이음 부재(7)의 단차(7a)에 지지되는 사각 단면의 플랜지부(12)가 형성된 것으로, 플랜지부(12)를 관통하는 상향 개구 통로(14)가 형성되는 것에 의해, 라인과 직교하는 방향의 양단으로 개구되고 위쪽으로도 개구되어 있는 라인간 통로로서의 T자형 통로(13)가 형성되어 있다. 상향 개구 통로(14)의 개구부에는 시일부(20)를 구성하는 환상의 개스킷 고정용 돌기(20a)가 설치되어 있다.
L형 통로 형성 부재(10)는 도 5에 상세히 도시하는 바와 같이, 원통체(16)의 한쪽에 이음 부재(7)의 단차(7a)에 지지되는 사각 단면의 플랜지부(17)가 형성된 것으로, 플랜지부(17)를 관통하는 상향 개구 통로(19)가 형성되고, 상향 개구 통로(19)가 있는 부분보다 외측 부분이 폐쇄되는 것에 의해, 라인과 직교하는 방향의 일단이 폐쇄되어 그 타단 및 위쪽으로 개구되어 있는 라인간 통로로서의 L자형 통로(18)가 형성되어 있다. 상향 개구 통로(19)의 개구부에는 시일부(20)를 구성하는 환상의 개스킷 고정용 돌기(20a)가 설치되어 있다.
라인간 접속 수단(7)을 구성하는 라인간 접속용 통로 형성 부재(9, 10)끼리는, 용접에 의해 결합되어 있다. 통로 형성 부재(9, 10)는 각각 1종류만으로 되어 있고(길이가 다른 사양의 것은 없고), 인접하는 통로 형성 부재(9, 10)간에는 필요에 따라서, 각 통로 형성 부재(9, 10)의 원통체(11, 16)와 동일한 직경의 길이 조 정용 튜브가 개재된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 각 이음 부재(6, 7)에는 라인 방향으로 나열되는 2개의 상향 개구(21a, 21b)를 갖는 V자형 통로(21)가 형성되어 있다. 각 이음 부재(6, 7)에는 또한 도 3에 도시하는 바와 같이, V자형 통로(21)를 통해 라인 방향과 직교하는 방향으로 나열되는 2개의 관통 구멍(22)과, 그 4 코너에 배치된 4개의 암나사부(23)가 형성되어 있다. 그리고 각 이음 부재(6, 7)는 각 관통 구멍(22)에 삽입 관통되는 볼트에 의해서 베이스 부재에 고정되도록 이루어져 있고, 각 유체 제어 기기(2, 3)는 이것을 위쪽으로부터 관통하여 대응하는 이음 부재(6, 7)의 암나사부(23)에 결합된 볼트(나사 부재)(24)에 의해서 이음 부재(6, 7)에 고정되어 있다.
라인간 접속 수단(8)을 구성하고 있는 라인간 접속용 통로 형성 부재(9, 10)는 유체 제어 기기(3)의 하면과 이음 부재(7)의 단차(7a) 바닥면 사이에 개재되고, 유체 제어 기기(3)를 이음 부재(7)에 고정하는 볼트(24)가 체결되는 것에 의해, 양자간에 협지되어 있다. 즉 통로 형성 부재(9, 10) 자체에는 암나사부가 설치되어 있지 않고, 3 포트의 유체 제어 기기(3)를 고정하는 4개의 볼트(24)에 의해서, 통로 형성 부재(9, 10)가 고정되어 있다. 이 결과 2 포트의 유체 제어 기기(2)에 대해서도, 3 포트의 유체 제어 기기(3)에 대해서도 볼트(24)의 사용 개수는 4개로 되어 있다. 또한 3 포트의 유체 제어 기기(3)의 볼트(24)를 체결한 경우에, 통로 형성 부재(9, 10)의 상향 개구 통로(14, 19)와 유체 제어 기기(3)의 라인간 접속용 포트(3c) 사이의 시일부(20)에 미리 결정된 압력이 가해지도록, 이음 부재(7)의 단 차(7a) 및 통로 형성 부재(9, 10)의 가공 정밀도가 설정되고, 이에 따라 통로 형성 부재(9, 10)를 볼트로 체결하지 않아도 시일 정밀도가 확보된다.
종래의 유체 제어 장치에서는 라인간 접속을 행하는 통로 형성 부재에 대해서도, 다른 이음 부재와 마찬가지로, 유체 제어 기기와 베이스 부재 사이에 개재시켜, 유체 제어 기기를 위쪽으로부터 관통하여 이음 부재의 암나사부에 결합된 볼트에 의해서 고정하고 있기 때문에, 볼트의 사용 개수는 2개의 포트를 갖는 유체 제어 기기에서는 4개로 동일하지만, 3개의 포트를 갖는 유체 제어 기기에서는 6개가 요구되었다. 이에 대하여, 본 발명의 유체 제어 장치에서는 전술한 바와 같이, 한 쌍의 이음 부재(7)의 단차(7a)에 걸쳐 라인간 접속용 통로 형성 부재(9, 10)가 배치되어 있음으로써, 라인간 접속용 통로 형성 부재(9, 10)를 설치하는 데 필요한 라인 방향의 길이가 짧아져 소형화가 달성되고, 또한 볼트(24)의 사용 개수가 삭감됨으로써, 비용 및 조립시의 시간이 절감되어 있으며, 경량화도 달성되어 있다.
상기 실시형태에서는 유체 제어 기기(2, 3)로서, 2개 또는 3개의 포트(2a, 2b, 3a, 3b, 3c)를 갖는 통로 블록이 도시되어 있지만, 3개의 포트를 갖는 유체 제어 기기로서, 3개의 포트(31a, 31b, 31c)를 갖는 개폐 밸브(31)를 사용할 수도 있다. 이를 도 6에 도시한다. 또한 이하의 설명에 있어서, 제1 실시형태와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 6에 있어서, 상단에 배치되어 있는 유체 제어 기기(31)는 라인간 접속용 포트(31c)를 통해 라인 방향으로 나열되는 입구 포트(31a) 및 출구 포트(31b)를 갖고 있는 개폐 밸브이고, 그 입구 포트(31a)가 개폐 밸브(31)를 지지하는 한 쪽 이 음 부재(7)의 V자형 통로(21)에 통해 있으며, 그 출구 포트(31b)가 개폐 밸브(31)를 지지하는 다른 쪽 이음 부재(7)의 V자형 통로(21)에 통해 있다. 개폐 밸브(31)는 그 액추에이터(도시 생략)에 의해서, 입구 포트(31a)가 차단·개방되도록 되어 있고, 개폐 밸브(31)의 입구 포트(31a)는 출구 포트(31b)와도 라인간 접속용 포트(31c)와도 항상 연통되어 있다.
유체 제어 기기로서는, 3개의 포트(31a, 31b, 31c)를 갖는 개폐 밸브(31) 외에, 2개의 포트를 갖는 개폐 밸브, 매스 플로우 컨트롤러, 레귤레이터 등이 있고, 도 1의 유체 제어 기기(2, 3)가 적절하게 이들 유체 제어 기기로 치환됨으로써, 소형이고 경량화도 도모된 유체 제어 장치를 얻을 수 있다.
또한, 상기에 있어서 이음 부재(6, 7)에 형성되어 있는 통로(21)는 V자형이지만, U자형으로 하여도 좋은 것은 물론이다.
본 발명은 반도체 제조 장치 등에 사용되는 유체 제어 장치를 제공한다. 본 발명에 의하면 유체 제어 장치를 그 성능을 저하시키지 않고 소형화할 수 있다.

Claims (4)

  1. 상단에 배치된 복수의 유체 제어 기기 및 하단에 배치되어 이들을 접속하는 복수의 이음 부재를 포함하는 라인이 병렬형으로 배치되고, 정해진 라인의 유로끼리가 라인간 접속 수단에 의해 접속되어 있는 유체 제어 장치에 있어서,
    라인 방향으로 나열되는 입구 포트 및 출구 포트와 이들의 라인 방향 중간에 위치하는 라인간 접속용 포트를 포함하는 유체 제어 기기가 한 쌍의 이음 부재에 걸쳐 지지되어 있으며, 양 이음 부재의 대향 부분의 상면에 각각 단차가 형성되고, 이들 이음 부재의 단차에 걸쳐, 유체 제어 기기의 라인간 접속용 포트에 연통하는 상향 개구 통로를 포함하며 라인간 접속 수단을 구성하는 라인간 접속용 통로 형성 부재가 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 라인간 접속용 통로 형성 부재는 유체 제어 기기를 이음 부재에 고정하기 위한 나사 부재가 체결되는 것에 의해, 유체 제어 기기와 이음 부재 사이에 협지되어 있는 것인 유체 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 라인간 접속 수단을 구성하는 통로 형성 부재는, 라인과 직교하는 방향의 양단으로 개구되고 상측으로도 개구되어 있는 T자형 통로를 포함하는 T형 통로 형성 부재와, 라인과 직교하는 방향의 일단이 폐쇄되고 그 타단 및 위쪽으로 개구되어 있는 L자형 통로를 포함하는 L형 통로 형성 부재를 포함하고, 2개의 L형 통로 형성 부재 사이에 하나 이상의 T형 통로 형성 부재가 개재되는 것에 의해 라인간 접속 수단이 구성되어 있는 것인 유체 제어 장치.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 라인간 접속용 포트를 포함하는 유체 제어 기기는 라인간 접속용 포트를 통해 라인 방향으로 나열되는 입구 포트 및 출구 포트를 갖고 있는 개폐 밸브이고, 이 유체 제어 기기를 지지하는 인접하는 이음 부재의 한 쪽에는 입구 포트로 통하는 통로가, 그 다른 쪽에는 출구 포트로 통하는 통로가 형성되어 있으며, 개폐 밸브의 입구 포트와 라인간 접속용 포트는 항상 연통되어 있는 것인 유체 제어 장치.
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