WO2023281870A1 - バルブモジュール - Google Patents

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WO2023281870A1
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valve
block
automatic
valve body
fluid
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美良 木村
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イハラサイエンス株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/14—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid for mounting on, or in combination with, hand-actuated valves
    • F16K31/143—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid for mounting on, or in combination with, hand-actuated valves the fluid acting on a piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K35/00—Means to prevent accidental or unauthorised actuation
    • F16K35/02—Means to prevent accidental or unauthorised actuation to be locked or disconnected by means of a pushing or pulling action

Definitions

  • the present invention relates to a valve module that constructs a fluid control system used, for example, in semiconductor manufacturing processes.
  • Patent Document 1 As a conventional fluid control system, as shown in Patent Document 1, there are those in which various fluid devices are provided in a fluid flow channel.
  • a plurality of blocks having V-shaped or U-shaped internal flow paths are arranged in a row, and the above-described fluid device is attached to these blocks.
  • a manual valve, a filter, a pressure reducing valve, a pressure gauge, a two-way valve, a three-way valve, a mass flow controller, etc. are arranged to form one flow path.
  • valves are used as fluid devices. More specifically, in order to perform remote operation by a controller, an automatically controllable two-way pneumatic valve or three-way pneumatic valve is required. A manual valve is required to confirm the type and then allow the fluid to flow.
  • the main object of the present invention is to provide a new and unprecedented valve module that contributes to dramatic downsizing of fluid control systems.
  • a valve module is a valve module that opens and closes a flow path through which a fluid flows, and includes an automatic on-off valve that switches between an open state and a closed state by receiving power from a power source and moving a valve body, A manual operation unit that switches between a locked state in which movement of the valve body is restricted by pressing down the valve body and an unlocked state in which movement of the valve body is permitted by releasing the restriction, by manual operation. It is characterized.
  • the valve module configured as described above, by switching the manual operation unit to the locked state and pressing the valve body, the automatic on-off valve can be kept closed, and the manual operation unit can be released from the unlocked state. By switching and permitting the movement of the valve body, the automatic on-off valve can be opened and closed. In this way, since the manual operation section functions as if it were a manual valve, it is possible to cover both the functions of the automatic on-off valve and the manual valve with one valve module. As a result, by constructing a fluid control system using this valve module, the system can be made more compact than a conventional configuration in which automatic on-off valves and manual valves are attached to blocks one by one.
  • An aspect can be given that includes a block in which the automatic on-off valve is attached and an internal flow path connected to the flow path is formed. If this is the case, the system can be made even more compact by attaching another fluid device to this block.
  • the block is formed with a second internal flow channel separate from the internal flow channel, and is attached to the block, and the fluid flowing through the internal flow channel or the fluid flowing through the second internal flow channel. It is preferable to further include a three-way valve for selectively flowing the .
  • functions as a manual valve, two-way valve, and three-way valve can be modularized.
  • the block has a mass flow controller that spans over another block in which an internal flow path is formed, and the three-way valve or the automatic on-off valve is attached to a surface of the block that faces the another block. and preferably arranged in a space surrounded by the facing surface and the bottom surface of the mass flow controller.
  • the space surrounded by the blocks and the mass flow controller which was conventionally dead space, can be utilized, and the system can be dramatically made compact.
  • the filter can be incorporated into the valve module, and not only valves but also various fluid devices can be modularized.
  • the automatic on-off valve is a pneumatic valve to which air is supplied as power for moving the valve body.
  • the valve module according to the present invention contributes to semiconductor manufacturing processes, unlike electromagnetic valves that can cause electrical noise.
  • the automatic on-off valve has a cylindrical casing that accommodates the valve body therein, and an air introduction member that is provided around the casing and has an air supply port formed on an outer peripheral surface for supplying air. and the air introduction member is preferably rotatable around the casing.
  • the automatic on-off valve includes a plurality of valve bodies. A large driving force can be obtained while maintaining such an automatic on-off valve in a small size.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a fluid control system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. The schematic diagram which shows the structure of the valve module in the same embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the internal configuration of the air introducing member in the same embodiment;
  • 4A and 4B are schematic diagrams showing a locked state and an unlocked state of the manual operation unit according to the embodiment;
  • FIG. which shows the structure of the valve module in other embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional fluid control system;
  • the valve module 100 of this embodiment constructs a fluid control system X for an integrated high-purity gas supply system.
  • this valve module 100 can be used in various gas supply system fluid control systems.
  • This fluid control system X is used, for example, in a semiconductor manufacturing process, and controls flow rates of various fluids such as process gas. Specifically, as shown in FIG. 1, for example, a plurality of fluid lines XL through which different types of fluids flow are provided. A combined valve module 100 is provided. Note that the mass flow controller MFC and the valve module 100 do not necessarily have to be provided for all of the plurality of fluid lines XL.
  • the mass flow controller MFC as shown in FIG.
  • the fluid flowing through the internal flow path of the downstream block 20 is introduced into the mass flow controller MFC, is flow-controlled, and flows out to the internal flow path of the downstream block 20 .
  • mass flow controllers MFC such as differential pressure type and thermal type
  • mass flow controller MFC of this embodiment incorporates a regulator function and a filter for preventing crosstalk, these are also not essential, and the specific configuration may be changed as appropriate.
  • This mass flow controller MFC is housed in a casing C with a fluid control valve and a flow rate sensor (not shown) supported by a base member B.
  • the bottom surface BS of the mass flow controller MFC that is, the bottom surface BS of the base member B is bridged between the upstream block 10 and the downstream block 20 described above.
  • an inflow port (not shown) of the mass flow controller MFC is connected to the fluid outlet port Pb formed in the upstream block 10, and the mass flow controller MFC is connected to the fluid inlet port Px formed in the downstream block 20.
  • outflow port (not shown) is connected.
  • the downstream block 20 is provided with a downstream automatic opening/closing valve 30 such as a pneumatic two-way valve.
  • valve module 100 will be explained.
  • the valve module 100 has the functions of a plurality of types of valves, and as shown in FIG. A valve 50 and a manual operation unit 60 are provided.
  • Block 10 is the upstream block 10 described above in this embodiment.
  • the valve module 100 may be configured using the downstream block 20 instead of the upstream block 10 .
  • the upstream block 10 is formed with at least the first internal channel L1 through which the fluid to be controlled flows.
  • the first internal flow path L1 is divided into an upstream element L1a, a midstream element L1b, and a downstream element L1c by a first valve 40 and a second valve 50, which will be described later.
  • the upstream block 10 is formed with a first fluid introduction port Pa1 through which the fluid to be controlled is introduced and a fluid outlet port Pb through which the fluid flows out, and a first valve 40 is attached.
  • a first valve port Pc and a second valve port Pd to which the second valve 50 is attached are formed.
  • the upstream element L1a connects the first fluid introduction port Pa1 and the first valve port Pc
  • the midstream element L1b connects the first valve port Pc and the second valve port Pd
  • a downstream element L1c connects the second valve port Pd and the fluid outlet port Pb.
  • the upstream block 10 of the present embodiment is formed with a second internal flow path L2 in which a second fluid different from the fluid to be controlled flows, in addition to the above-described first internal flow path L1. ing.
  • purge gas etc. can be mentioned as a 2nd fluid.
  • the upstream block 10 here is formed with a second fluid introduction port Pa2 through which the second fluid is introduced.
  • the second fluid introduction port Pa2 here is formed on the rear surface of the surface on which the first fluid introduction port Pa1 is formed.
  • the second fluid introduction port Pa2 and the second valve port Pd are connected by a second internal flow path L2, and the purge gas or the like that has flowed into the second fluid introduction port Pa2 passes through the second valve 50. After that, it flows out from the fluid lead-out port Pb and is led to the mass flow controller MFC.
  • the first valve 40 is an automatic open/close valve that is switched between an open state and a closed state by receiving power from a power source and moving a valve body 41 .
  • the automatic opening/closing valve 40 which is the first valve, is attached to the first valve port Pc of the upstream block 10 described above. is.
  • the automatic on-off valve 40 of this embodiment is a two-way valve that allows or stops the flow of the fluid to be controlled, and is of the so-called normally closed type. That is, when air is supplied to the automatic on-off valve 40, the valve body 41 is separated from the valve seat 42 to open the valve body 40. When the air supply is stopped, the valve body is opened by the biasing force of the spring SP. 41 is seated on the valve seat 42 to be in a closed state.
  • the automatic on-off valve 40 has a valve body 41 accommodated in a casing 43 separated from a valve seat 42 by air introduced from an air introduction member 44. It will be in an open state or a closed state by coming into contact with it.
  • the casing 43 has a hollow cylindrical shape, and the valve body 41 is provided in the internal space thereof via a sealing member such as an O-ring.
  • the peripheral wall portion of the casing 43 is formed with a communication hole 43x for communicating between the outside and the internal space.
  • a ring-shaped groove 43y formed along the circumferential direction is provided on the outer peripheral surface of the peripheral wall portion of the casing 43, and the outer end of the communication hole 43x is connected to the ring-shaped groove 43y. ing.
  • the air introducing member 44 is cylindrical and provided around the casing 43, as shown in FIG.
  • the peripheral wall portion of the air introduction member 44 is formed with an air supply passage 44x that communicates the outside with the internal space and through which the air supplied from the outside flows.
  • An upstream opening 44a of the air supply path 44x is an air supply port 44a to which air is supplied from the outside, and a downstream opening 44b is arranged to face the ring-shaped groove 43y.
  • the air introduction member 44 is rotatably provided around the casing 43 . That is, the air supply port 44a is rotatable, in other words, the direction of the air supply port 44a can be 360 degrees as desired.
  • the valve body 41 is composed of a diaphragm 45 provided to be able to contact and separate from the valve seat 42 and one or more movable bodies 46 interlocking with the diaphragm 45 .
  • three movable bodies 46 that can move in the contact-separating direction are provided. These movable bodies 46 are formed with through holes 46x through which air supplied from the communication holes 43x of the casing 43 passes through the air supply passages 44x of the air introduction member 44 described above. Air passing through the through hole 46 x of the movable body 46 is guided to the air supply space AS formed below the movable body 46 .
  • the supplied air is guided to the air supply space AS through the through hole 46x of the movable body 46 and compressed, thereby lifting the movable body 46, and in conjunction with this, the diaphragm 45 is separated from the valve seat 42. and open.
  • the movable body 46 is lowered, and the diaphragm 45 is seated on the valve seat 42 in conjunction with this movement, resulting in a closed state.
  • the second valve 50 is a three-way valve that is switched between an open state and a closed state by receiving power from a power source and moving the valve body 51 .
  • the three-way valve 50 which is the second valve, is a pneumatic valve to which air is supplied as power to move the valve element 51. Specifically, it selectively selects either the fluid to be controlled or the purge gas as the second fluid. or stop the flow.
  • valve body 51 diaphragm
  • valve seat 52 a type of three-way valves
  • the three-way valve 50 is attached to a second valve port Pd formed on a different surface of the upstream block 10 from the first valve port Pc. That is, the three-way valve 50 is attached to a surface of the upstream block 10 different from the surface to which the first valve 40 is attached.
  • the three-way valve 50 is attached to the facing surface 11 of the upstream block 10 facing the downstream block 20, as shown in FIG. , the bottom surface BS of the mass flow controller MFC, and the facing surface 21 of the downstream block 20 .
  • the valve module 100 of the present embodiment has a lock state R in which the movement of the valve body 41 is restricted by pressing the valve body 41 of the automatic on-off valve 40, and a lock state R in which the restriction is released. and a manual operation portion 60 which is manually switched to an unlocked state UR in which movement of the valve body 41 is permitted.
  • the manual operation referred to here is not necessarily limited to a mode in which the manual operation unit 60 is directly operated by hand, but is a concept including a mode in which a tool such as a screwdriver is used for manual operation.
  • the manual operation unit 60 is provided above the automatic on-off valve 40 described above, and is detachable integrally with the automatic on-off valve 40 with respect to the upstream block 10 .
  • the manual operation unit 60 is, for example, a handle knob using a screw or the like. 62.
  • the moving portion 62 is configured to move between a contact position r in contact with the movable body 46 and a retracted position ur in which the movable body 46 is retracted.
  • the automatic on-off valve 40 can be forcibly kept closed regardless of whether the automatic on-off valve 40 is open or closed. , the flow of the fluid to be controlled flowing through the first internal flow path L1 can be stopped.
  • the valve module 100 of this embodiment further includes a filter F provided in the first internal flow path L1 of the upstream block 10, as shown in FIGS.
  • This filter F is a fine-mesh filter required by the process, and here it is arranged in the upstream element L1a of the first internal flow path L1.
  • valve module 100 configured as described above, by switching the manual operation unit 60 to the locked state R and pressing the valve body 41, the automatic opening/closing valve 40 can be maintained in the closed state. 60 is switched to the unlocked state UR to allow movement of the valve body 41, the automatic on-off valve 40 can be opened and closed. In this way, since the manual operation unit 60 functions as if it were a manual valve, it is possible for one valve module 100 to function as both an automatic on-off valve and a manual valve. Thus, by constructing the fluid control system X using this valve module 100, the system can be made more compact than a conventional configuration in which automatic on-off valves and manual valves are attached to blocks one by one.
  • the air introduction member 44 is rotatably provided around the casing 43, even in the fluid control system X having a large number of fluid lines XL and having a narrow work space, the air introduction member 44 can be rotated around the casing 43. By rotating it, it becomes possible to supply air from a desired direction, and it is easy to assemble and maintain.
  • valve module 100 also includes a three-way valve attached to the upstream block 10, the functions of the manual valve, two-way valve, and three-way valve can be modularized.
  • this three-way valve is arranged in the space surrounded by the facing surface 11 of the upstream block 10 and the bottom surface BS of the mass flow controller MFC, this space, which was conventionally a dead space, can be utilized. It is possible to achieve a dramatic downsizing of the system.
  • valve module 100 further includes a filter F provided in the first internal flow path L1, it is possible to modularize not only valves but also various fluid devices.
  • the automatic on-off valve 40 and the three-way valve 50 are pneumatic valves, they are safe even if they leak, and the valve module 100 according to the present invention contributes to the semiconductor manufacturing process.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the automatic on-off valve 40 of the above embodiment was of the normally closed type, but may be of the normally open type.
  • the manual operation unit 60 in the above embodiment is, for example, a handle knob, it may be switched to the locked state R or the unlocked state UR by operating using a tool such as a screwdriver.
  • the automatic on-off valve 40 and the three-way valve 50 in the above embodiment were pneumatic valves, they may be electromagnetic valves depending on the application of the fluid control system X and the valve module 100.
  • the three-way valve 50 is attached to the facing surface 11 of the upstream block 10 in the above embodiment, it may be attached to the facing surface 21 of the downstream block 20 as shown in FIG.
  • the three-way valve 50 is arranged in the space surrounded by the facing surface 11 of the upstream block 10, the facing surface 21 of the downstream block 20, and the bottom surface BS of the mass flow controller MFC in the above embodiment, it is shown in FIG.
  • the three-way valve 50 may be provided in the same direction as the first valve 40 .
  • first valve 40 was a two-way valve in the above embodiment, it may be a three-way valve. or a manual valve.
  • X fluid control system
  • MFC mass flow controller 100: valve module 10: upstream block 11: facing surface 20: downstream block 21: facing surface 30: downstream Side automatic opening/closing valve 40 First valve 44 Air introduction member 50 Second valve 60 Manual operation unit R Locked state UR Unlocked state F Filter

Abstract

流体制御システムの飛躍的なコンパクト化に資する従来にない新規なバルブモジュールを提供するべく、流体が流れる流路を開閉するバルブモジュール１００であって、動力源からの動力を受けて弁体４１が動くことにより開状態又は閉状態に切り替わる自動開閉弁４０と、弁体４１を押さえつけて該弁体４１の動きを規制するロック状態Ｒと、その規制を解除して弁体４１の動きを許容するロック解除状態ＵＲとに、手動操作によって切り替わる手動操作部６０とを備えるようにした。

Description

バルブモジュール
　本発明は、例えば半導体製造プロセス等に用いられる流体制御システムを構築するバルブモジュールに関するものである。
　従来の流体制御システムとしては、特許文献１に示すように、流体の流れる流路に種々の流体機器が設けられたものがある。
　より具体的に説明すると、図８に示すように、例えばＶ字状やコ字状の内部流路が形成された複数のブロックを列状に配置するとともに、これらのブロックに上述した流体機器たる手動弁、フィルタ、減圧弁、圧力計、二方弁、三方弁、マスフローコントローラなどが配置されて、１本の流路が形成されている。
　なお、このように流体機器として種々の弁を用いるのは、プロセスに必要な流体の開閉、混合、希釈、パージを行う為である。より具体的には、コントローラによる遠隔操作を行う為、自動制御可能な二方空圧弁や三方空圧弁が必要となり、一方で安全性の観点から作業者が実施しようとするプロセスに必要な流体の種類を確認してから流体を流そうとするには手動弁が必要となる。
　ところで、近年ではウエハの大型化、マルチチャンバー化に伴い、上述した流路が例えば十数ライン必要となる場合があり、このようなシステムを限られた広さのクリーンルーム等に設置するために、フットプリントの小型化が求められている。
　しかしながら、上述した流体制御システムは、流体機器を１つずつブロックに取り付けることで流路を形成しているので、このブロックの配置の自由度に応じて流体機器の配置に制約が課されてしまい、フットプリントの小型化には限界がある。
特開２００２－８９７９８号公報
　そこで、本発明は、流体制御システムの飛躍的なコンパクト化に資する従来にない新規なバルブモジュールを提供することをその主たる課題とするものである。
　すなわち、本発明に係るバルブモジュールは、流体が流れる流路を開閉するバルブモジュールであって、動力源からの動力を受けて弁体が動くことにより開状態又は閉状態に切り替わる自動開閉弁と、前記弁体を押さえつけて該弁体の動きを規制するロック状態と、その規制を解除して前記弁体の動きを許容するロック解除状態とに、手動操作によって切り替わる手動操作部とを備えることを特徴とするものである。
　このように構成されたバルブモジュールによれば、手動操作部をロック状態に切り替えて弁体を押さえつければ、自動開閉弁を閉状態に保っておくことができ、手動操作部をロック解除状態に切り替えて弁体の動きを許容すれば、自動開閉弁を開閉可能な状態にすることができる。
　このように、手動操作部が恰も手動弁かのように機能するので、自動開閉弁と手動弁との双方の機能を１つのバルブモジュールで賄うことが可能となる。
　これにより、このバルブモジュールを用いて流体制御システムを構築することで、自動開閉弁や手動弁を１つずつブロックに取り付ける従来構成に比べて、システムのコンパクト化を図れる。
　前記自動開閉弁が取り付けられるとともに、前記流路に接続される内部流路が形成されたブロックを備える態様を挙げることができる。
　これならば、このブロックに別の流体機器を取り付けることで、システムのさらなるコンパクト化を図れる。
　前記ブロックが、前記内部流路とは別の第２内部流路が形成されており、前記ブロックに取り付けられるとともに、前記内部流路を流れる流体又は前記第２内部流路を流れる流体の何れかを選択的に流す三方弁をさらに備えることが好ましい。
　これならば、手動弁、二方弁、及び三方弁としての機能をモジュール化することができる。
　前記ブロックが、内部流路が形成された別のブロックとともにマスフローコントローラが架け渡されるものであり、前記三方弁又は前記自動開閉弁が、前記ブロックにおいて前記別のブロックに対向する対向面に取り付けられて、この対向面と前記マスフローコントローラの底面とに囲まれた空間に配置されていることが好ましい。
　これならば、従来であればデッドスペースであったブロックとマスフローコントローラとに囲まれた空間を活用することができ、システムの飛躍的なコンパクト化を図れる。
　前記ブロックの前記内部流路に設けられたフィルタを備えることが好ましい。
　これならば、バルブモジュールにフィルタをも組み込むことができ、バルブのみならず種々の流体機器をもモジュール化することができる。
　前記自動開閉弁が、前記弁体を動かす動力としてエアが供給される空圧弁であることが好ましい。
　これならば、電気的なノイズを起こし得る電磁弁とは異なり、本発明に係るバルブモジュールが半導体製造プロセスに資するものとなる。
　前記自動開閉弁が、前記弁体を内部に収容する筒状のケーシングと、前記ケーシングの周りに設けられて、外周面にエアが供給されるエア供給ポートが形成されたエア導入部材とを有し、前記エア導入部材が、前記ケーシング周りに回転可能であることが好ましい。
　このような構成であれば、多数本のラインを備える作業スペースの狭小な流体制御システムにおいても、エア導入部材をケーシング周りに回転させることで、所望の向きからエアを供給することが可能となり、組み立て性やメンテナンス性が良い。
　前記自動開閉弁が、前記弁体を複数備えていることが好ましい。
　このような自動開閉弁を小型に保ちつつも、大きな駆動力を得ることができる。
　上述した本発明によれば、流体制御システムの飛躍的なコンパクト化が可能となる。
本発明の一実施形態における流体制御システムの全体構成を示す模式図。 同実施形態におけるバルブモジュールの構成を示す模式図。 同実施形態におけるバルブモジュールの内部構成を示す模式図。 同実施形態におけるエア導入部材の内部構成を示す模式図。 同実施形態における手動操作部のロック状態及びロック解除状態を示す模式図。 その他の実施形態におけるバルブモジュールの構成を示す模式図。 その他の実施形態におけるバルブモジュールの構成を示す模式図。 従来の流体制御システムの構成を示す模式図。
　以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
　本実施形態のバルブモジュール１００は、集積化高純度ガス供給系の流体制御システムＸを構築するものである。ただし、このバルブモジュール１００は、種々のガス供給系の流体制御システムに用いることができるものである。
　まず、流体制御システムＸについて説明する。
　この流体制御システムＸは、例えば半導体製造プロセスに用いられるものであり、プロセスガス等の種々の流体の流量を制御するものである。具体的には、図１に示すように、例えば異種の流体が流れる複数本の流体ラインＸＬが設けられており、これらの流体ラインＸＬには、マスフローコントローラＭＦＣと、複数種類のバルブの機能を兼ね備えたバルブモジュール１００とが設けられている。なお、マスフローコントローラＭＦＣやバルブモジュール１００は、必ずしも複数本の流体ラインＸＬの全てに設けられている必要はない。
　マスフローコントローラＭＦＣは、図２に示すように、内部流路が形成された一対のブロック１０、２０（以下、上流側ブロック１０及び下流側ブロック２０という）に架け渡されており、上流側ブロック１０の内部流路を流れる流体が、マスフローコントローラＭＦＣに導入されて流量制御され、下流側ブロック２０の内部流路に流れ出るように構成されている。
　マスフローコントローラＭＦＣは、差圧式や熱式のものなど、種々のタイプのものを用いて構わない。また、本実施形態のマスフローコントローラＭＦＣは、クロストーク防止のレギュレータ機能及びフィルタを内蔵しているが、これらについても必須なものではなく、具体的な構成は適宜変更して構わない。
　このマスフローコントローラＭＦＣは、図示しない流体制御弁や流量センサがベース部材Ｂに支持された状態でケーシングＣに収容されたものである。そして、マスフローコントローラＭＦＣの底面ＢＳ、すなわちベース部材Ｂの底面ＢＳが、上述した上流側ブロック１０及び下流側ブロック２０に架け渡されている。
　上述した配置において、上流側ブロック１０に形成された流体導出ポートＰｂにマスフローコントローラＭＦＣの流入ポート（不図示）が接続されるとともに、下流側ブロック２０に形成された流体導入ポートＰｘにマスフローコントローラＭＦＣの流出ポート（不図示）が接続されている。なお、本実施形態では、下流側ブロック２０には、例えば空圧二方弁などの下流側自動開閉弁３０が設けられている。
　続いて、バルブモジュール１００について説明する。
　バルブモジュール１００は、複数種類のバルブの機能を兼ね備えたものであり、図２に示すように、内部流路が形成されたブロック１０と、このブロック１０に取り付けられた第１バルブ４０及び第２バルブ５０と、手動操作部６０とを備えている。
＜ブロック＞
　まず、ブロック１０について説明する。
　ブロック１０は、この実施形態では上述した上流側ブロック１０である。ただし、上流側ブロック１０の代わりに、下流側ブロック２０を用いてバルブモジュール１００を構成しても構わない。
　この上流側ブロック１０は、少なくとも制御対象たる流体が流れる第１内部流路Ｌ１が形成されたものである。この第１内部流路Ｌ１は、後述する第１バルブ４０及び第２バルブ５０によって、上流要素Ｌ１ａ、中流要素Ｌ１ｂ、及び下流要素Ｌ１ｃに分断されている。
　より具体的に説明すると、上流側ブロック１０には、制御対象たる流体が導かれる第１流体導入ポートＰａ１と、この流体が流れ出る流体導出ポートＰｂが形成されるとともに、第１バルブ４０が取り付けられる第１バルブ用ポートＰｃ及び第２バルブ５０が取り付けられる第２バルブ用ポートＰｄが形成されている。
　かかる構成において、上流要素Ｌ１ａが、第１流体導入ポートＰａ１及び第１バルブ用ポートＰｃを接続しており、中流要素Ｌ１ｂが、第１バルブ用ポートＰｃ及び第２バルブ用ポートＰｄを接続しており、下流要素Ｌ１ｃが、第２バルブ用ポートＰｄ及び流体導出ポートＰｂを接続している。
　本実施形態の上流側ブロック１０は、図２に示すように、上述した第１内部流路Ｌ１とは別に、制御対象たる流体とは異なる第２流体が流れる第２内部流路Ｌ２が形成されている。なお、第２流体としてはパージガス等を挙げることができる。
　より具体的に説明すると、ここでの上流側ブロック１０には、第２流体が導かれる第２流体導入ポートＰａ２が形成されている。なお、ここでの第２流体導入ポートＰａ２は、第１流体導入ポートＰａ１が形成されている面の裏面に形成されている。
　そして、この第２流体導入ポートＰａ２と第２バルブ用ポートＰｄとが、第２内部流路Ｌ２により接続されており、第２流体導入ポートＰａ２に流入したパージガス等は、第２バルブ５０を通過した後、流体導出ポートＰｂから流出して、マスフローコントローラＭＦＣに導かれる。
＜第１バルブ＞
　次に、第１バルブ４０について説明する。
　第１バルブ４０は、図３に示すように、動力源からの動力を受けて弁体４１が動くことにより開状態又は閉状態に切り替わる自動開閉弁である。
　この第１バルブである自動開閉弁４０は、上述した上流側ブロック１０の第１バルブ用ポートＰｃに取り付けられており、具体的には、弁体４１を動かす動力としてエアが供給される空圧弁である。
　本実施形態の自動開閉弁４０は、制御対象たる流体を流す又はその流れを停止する二方弁であり、ここでは、所謂ノーマルクローズタイプのものである。すなわち、この自動開閉弁４０は、エアが供給されることにより弁体４１が弁座４２から離間して開状態となる一方、エアの供給を停止することでスプリングＳＰからの付勢力により弁体４１が弁座４２に着座して閉状態となる。
　より具体的に説明すると、この自動開閉弁４０は、図３に示すように、ケーシング４３内に収容された弁体４１が、エア導入部材４４から導入されたエアにより弁座４２に対して離接することで、開状態又は閉状態となるものである。
　ケーシング４３は、図３及び図４に示すように、中空の筒状をなすものであり、その内部空間にＯリング等のシール部材を介して弁体４１が設けられている。このケーシング４３の周壁部には、図４に示すように、外部と内部空間とを連通する連通孔４３ｘが形成されている。さらに、このケーシング４３の周壁部の外周面には、周方向に沿って形成されたリング状溝４３ｙが設けられており、上述した連通孔４３ｘの外側端部がこのリング状溝４３ｙに接続されている。
　エア導入部材４４は、図４に示すように、ケーシング４３の周りに設けられた筒状のものである。このエア導入部材４４の周壁部には、外部と内部空間とを連通するとともに、外部から供給されるエアが流れるエア供給路４４ｘが形成されている。このエア供給路４４ｘの上流側開口４４ａは、外部からのエアが供給されるエア供給ポート４４ａであり、下流側開口４４ｂは、上述したリング状溝４３ｙに臨むように配置されている。
　そして、このエア導入部材４４は、ケーシング４３周りに回転可能に設けられている。すなわち、エア供給ポート４４ａが旋回可能であり、言い換えれば、エア供給ポート４４ａの向きを３６０度所望の向きにすることができる。
　弁体４１は、図５に示すように、弁座４２に対して接離可能に設けられたダイアフラム４５と、このダイアフラム４５と連動する１又は複数の可動体４６とから構成されている。
　本実施形態では、離接方向に移動可能な可動体４６が３つ設けられている。これらの可動体４６には、上述したエア導入部材４４のエア供給路４４ｘを経て、ケーシング４３の連通孔４３ｘから供給されたエアが通過する貫通孔４６ｘが形成されている。そして、可動体４６の貫通孔４６ｘを通過したエアは、当該可動体４６の下方に形成されたエア供給空間ＡＳに導かれる。
　かかる構成により、供給されたエアが可動体４６の貫通孔４６ｘからエア供給空間ＡＳに導かれて圧縮されることにより、可動体４６が持ち上がり、これに連動してダイアフラム４５が弁座４２から離間し、開状態となる。一方、エアの供給を停止することにより、可動体４６が下がり、これに連動してダイアフラム４５が弁座４２に着座し、閉状態となる。
＜第２バルブ＞
　続いて、第２バルブ５０について説明する。
　第２バルブ５０は、動力源からの動力を受けて弁体５１が動くことにより開状態又は閉状態に切り替わる三方弁である。
　この第２バルブである三方弁５０は、弁体５１を動かす動力としてエアが供給される空圧弁であり、具体的には、制御対象たる流体か第２流体たるパージガスかの何れかを選択的に流す又はその流れを停止するものである。
　なお、三方弁５０としては、種々のタイプの三方弁を用いて構わないが、この実施形態では、図３に示すように、自動開閉弁４０と同様、動力源からの動力やスプリングからの付勢力によって弁体５１（ダイアフラム）が弁座５２に対して接離することで、開状態又は閉状態に切り替わるものである。
　そして、この三方弁５０は、図２及び図３に示すように、上流側ブロック１０において第１バルブ用ポートＰｃとは別の面に形成された第２バルブ用ポートＰｄに取り付けられている。すなわち、三方弁５０は、上流側ブロック１０における第１バルブ４０が取り付けられている面とは別の面に取り付けられている。
　より具体的には、三方弁５０は、図２に示すように、上流側ブロック１０において下流側ブロック２０に対向する対向面１１に取り付けられており、言い換えれば、上流側ブロック１０の対向面１１、マスフローコントローラＭＦＣの底面ＢＳ、及び下流側ブロック２０の対向面２１に囲まれた空間に配置されている。
＜手動操作部＞
　そして、本実施形態のバルブモジュール１００は、図５に示すように、上述した自動開閉弁４０の弁体４１を押さえつけて該弁体４１の動きを規制するロック状態Ｒと、その規制を解除して弁体４１の動きを許容するロック解除状態ＵＲとに、手動操作によって切り替わる手動操作部６０を備えてなる。
　なお、ここでいう手動操作とは、必ずしも手動操作部６０を手で直接操作する態様に限らず、例えばドライバ等の工具を用いて手動操作を操作する態様も含む概念である。
　この手動操作部６０は、上述した自動開閉弁４０の上部に設けられており、上流側ブロック１０に対して自動開閉弁４０と一体的に着脱されるものである。
　より具体的に説明すると、手動操作部６０は、例えば螺子などを利用したハンドルノブであり、ユーザにより操作されるハンドル部６１と、最上段に位置する可動体４６に対して進退移動する移動部６２とを有している。そして、ハンドブル部を手動操作することにより、移動部６２が可動体４６に当接する当接位置ｒと可動体４６から退避した退避位置ｕｒとの間で移動するように構成されている。
　かかる構成により、ユーザがハンドル部６１を例えば正回転させて移動部６２を当接位置ｒに移動させれば、手動操作部６０がロック状態Ｒに切り替わり、ハンドル部６１を逆回転させて移動部６２を退避位置ｕｒに移動させれば、手動操作部６０がロック解除状態ＵＲに切り替わる。
　すなわち、この手動操作部６０をロック解除状態ＵＲからロック状態Ｒに切り替えることにより、自動開閉弁４０の開状態又は閉状態に関わらず、自動開閉弁４０を強制的に閉状態に保つことができ、第１内部流路Ｌ１を流れる制御対象たる流体の流れを止めることができる。
＜フィルタ＞
　なお、本実施形態のバルブモジュール１００は、図２及び図３に示すように、上流側ブロック１０の第１内部流路Ｌ１に設けられたフィルタＦをさらに備えている。このフィルタＦは、プロセスで要求される目の細かいフィルタで、ここでは第１内部流路Ｌ１の上流要素Ｌ１ａに配置されている。
　このような構成されたバルブモジュール１００によれば、手動操作部６０をロック状態Ｒに切り替えて弁体４１を押さえつければ、自動開閉弁４０を閉状態に保っておくことができ、手動操作部６０をロック解除状態ＵＲに切り替えて弁体４１の動きを許容すれば、自動開閉弁４０を開閉可能な状態にすることができる。
　このように、手動操作部６０が恰も手動弁かのように機能するので、自動開閉弁と手動弁との双方の機能を１つのバルブモジュール１００で賄うことが可能となる。
　これにより、このバルブモジュール１００を用いて流体制御システムＸを構築することで、自動開閉弁や手動弁を１つずつブロックに取り付ける従来構成に比べて、システムのコンパクト化を図れる。
　また、エア導入部材４４が、ケーシング４３周りに回転可能に設けられているので、多数本の流体ラインＸＬを備える作業スペースの狭小な流体制御システムＸにおいても、エア導入部材４４をケーシング４３周りに回転させることで、所望の向きからエアを供給することが可能となり、組み立て性やメンテナンス性が良い。
　さらに、バルブモジュール１００が、上流側ブロック１０に取り付けられた三方弁をも備えているので、手動弁、二方弁、及び三方弁としての機能をモジュール化することができる。
　しかも、この三方弁が、上流側ブロック１０の対向面１１とマスフローコントローラＭＦＣの底面ＢＳとに囲まれた空間に配置されているので、従来であればデッドスペースであったこの空間を活用することができ、システムの飛躍的なコンパクト化を図れる。
　加えて、バルブモジュール１００が、第１内部流路Ｌ１に設けられたフィルタＦをさらに備えるので、バルブのみならず、種々の流体機器をもモジュール化することができる。
　また、自動開閉弁４０や三方弁５０が、空圧弁であるので、漏れても安全で、本発明に係るバルブモジュール１００が半導体製造プロセスに資するものとなる。
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　例えば、前記実施形態の自動開閉弁４０は、ノーマルクローズタイプのものであったが、ノーマルオープンタイプのものであっても構わない。
　また、前記実施形態の手動操作部６０は、例えばハンドルノブであったが、ドライバ等の工具を用いて操作することでロック状態Ｒ又はロック解除状態ＵＲに切り替わるものであっても良い。
　さらに、前記実施形態の自動開閉弁４０や三方弁５０は空圧弁であったが、流体制御システムＸやバルブモジュール１００の用途によっては、電磁弁であっても良い。
　前記実施形態では、三方弁５０が上流側ブロック１０の対向面１１に取り付けられていたが、図６に示すように、下流側ブロック２０の対向面２１に取り付けられていても良い。
　三方弁５０は、前記実施形態では上流側ブロック１０の対向面１１、下流側ブロック２０の対向面２１、及びマスフローコントローラＭＦＣの底面ＢＳに囲まれた空間に配置されていたが、図７に示すように、三方弁５０は、第１バルブ４０と同じ向きに設けられていても良い。
　また、第１バルブ４０としては、前記実施形態では二方弁であったが、三方弁であっても良く、第２バルブ５０としては、前記実施形態では三方弁であったが、二方弁であっても良いし、手動弁であっても良い。
　その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
　このように構成された本発明によれば、流体制御システムの飛躍的なコンパクト化に資する従来にない新規なバルブモジュールを提供することができる。
Ｘ　　・・・流体制御システム
ＭＦＣ・・・マスフローコントローラ
１００・・・バルブモジュール
１０　・・・上流側ブロック
１１　・・・対向面
２０　・・・下流側ブロック
２１　・・・対向面
３０　・・・下流側自動開閉バルブ
４０　・・・第１バルブ
４４　・・・エア導入部材
５０　・・・第２バルブ
６０　・・・手動操作部
Ｒ　　・・・ロック状態
ＵＲ　・・・ロック解除状態
Ｆ　　・・・フィルタ

Claims (8)

  1. 　流体が流れる流路を開閉するバルブモジュールであって、
    　動力源からの動力を受けて弁体が動くことにより開状態又は閉状態に切り替わる自動開閉弁と、
    　前記弁体を押さえつけて該弁体の動きを規制するロック状態と、その規制を解除して前記弁体の動きを許容するロック解除状態とに、手動操作によって切り替わる手動操作部とを備える、バルブモジュール。
  2. 　前記自動開閉弁が取り付けられるとともに、前記流路に接続される内部流路が形成されたブロックを備える、請求項１記載のバルブモジュール。
  3. 　前記ブロックが、前記内部流路とは別の第２内部流路が形成されており、
    　前記ブロックに取り付けられるとともに、前記内部流路を流れる流体又は前記第２内部流路を流れる流体の何れかを選択的に流す三方弁をさらに備える、請求項２記載のバルブモジュール。
  4. 　前記ブロックが、内部流路が形成された別のブロックとともにマスフローコントローラが架け渡されるものであり、
    　前記三方弁又は前記自動開閉弁が、前記ブロックにおいて前記別のブロックに対向する対向面に取り付けられて、この対向面と前記マスフローコントローラの底面とに囲まれた空間に配置されている、請求項３記載のバルブモジュール。
  5. 　前記ブロックの前記内部流路に設けられたフィルタを備える、請求項２記載のバルブモジュール。
  6. 　前記自動開閉弁が、前記弁体を動かす動力としてエアが供給される空圧弁である、請求項１記載のバルブモジュール。
  7. 　前記自動開閉弁が、
    　前記弁体を内部に収容する筒状のケーシングと、
    　前記ケーシングの周りに設けられて、外周面にエアが供給されるエア供給ポートが形成されたエア導入部材とを有し、
    　前記エア導入部材が、前記ケーシング周りに回転可能である、請求項６記載のバルブモジュール。
  8. 　前記自動開閉弁が、前記弁体を複数備えている、請求項１記載のバルブモジュール。
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