JP2006009969A - 集積化ガス制御装置用流路ブロックとその製造方法並びに集積化ガス制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プロセスガス等の流体のスムーズな流れを維持する流体流路の加工作業において、その加工時間を短縮しながら簡単かつ確実に加工でき、また、構造を単純化して全体をコンパクトに形成可能であり、円滑な流体の供給を可能とし、かつ、流体の滞留現象をなくした集積化ガス制御装置用流路ブロックとその製造方法、並びにこの制御装置用流路ブロックを利用した集積化ガス制御装置を提供すること。
【解決手段】 プロセスガス等の流体を供給制御する自動弁等の集積ユニット１００を搭載するための集積化ガス制御装置用流路ブロックである。プレート状のブロック体１０の肉厚方向に、集積ユニット１００同士の入口・出口用の穴を貫通させて貫通路１１、１２を形成する。この貫通路１１、１２を連結する開口溝部１３をブロック体１０の何れか一面又は両面側に開口させ、この開口溝部１３をシールプレート７０で密封した集積化ガス制御装置用流路ブロックである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体、液晶等のプロセス工程において、手動弁、自動弁、マスフローコントローラ等の各種集積機器を搭載してプロセスガス等の流体の流路を構成する集積化ガス制御装置用流路ブロックとその製造方法、並びに集積弁等の機器を搭載して流体を流量制御するための集積化ガス制御装置に関する。

この種の集積弁等の集積機器を搭載する流路ブロックは、隣接する集積機器の入口側と出口側の流路を連結させるために内部に流路穴が形成されている。この流路穴は、通常は加工機などによって穴あけ加工して設けられる。この流路穴の形状には、例えば、Ｖ字形状や凹型形状などに形成される。この流路穴の入口側と出口側である接続部には、集積機器の入口又は出口側の対応する流路が接続され、全体として集積機器同士の流路を接続している。

前述の流路ブロックには、例えば、フィルタ、レギュレータ、バルブ、マスフローコントローラなどの集積ユニットが搭載され、内部に形成されたガス流路を介して各集積ユニットを流れる流体制御ラインを構成するようにしたベースブロックが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この集積弁におけるベースブロックは直方体形状をなし、内部のガス流路として隣接する集積ユニットのポートを接続するためのＶ字流路が形成されている。

また、プロセスガスを取り扱うガスパネル組立体用のプロセスガスラインにおいて、プロセスガス等のガスを送給する内部ガス通路を有し、接続ポートとガス流れ連通状態にてマニホルド面から伸長する、取付け装置に対する内部ガス通路と連通状態にて、マニホルド面に沿った複数の装置接続ポートを有する単一体マニホルドを備えたプロセスガスラインがある（例えば、特許文献２参照。）。このマニホルド内の流路は、穴を穿孔することで形成され、隣接する能動的装置領域同士は、開孔と穴によって形成される断面Ｖ字形の接続穴によって接続され、この接続穴を介して装置から次の装置へガスを供給可能にしている。

一方、凹型形状の流路穴を有する流路ブロックとしては、左右一対の上向き開口通路および両上向き開口通路の下端部同士を連通する連通路よりなるＵ字状通路と、左右いずれか一方の上向き開口通路の下端部から連通路の延長方向にのびる成形用補助通路とが、ブロック状本体にその表面からあけられて形成されており、成形用補助通路内に閉塞部材が挿入されている流体制御装置継手部材がある（例えば、特許文献３参照。）。

また、底面側にガス流路を有するガス制御機器と、両側に突出部とこの突出部間に凹所を有する基台と、基台の凹所に配置される中間流路ブロック・終端流路ブロックと、基台の突出部間に取外し可能に取付けられ、ガス制御機器の流路の開放部を位置決め状態で支持する支持手段およびこの支持手段によって支持された各ガス制御機器を流路ブロック側に加圧して接続する接続手段からなるガス制御機器取付け手段と、ガス制御機器の流路と流路ブロックのガス流路とを連通させた状態でシールするシール手段を備えた集積化ガス制御機器がある（例えば、特許文献４参照。）。この流路ブロックにはガス流路が形成され、例えば、中間流路ブロックのガス流路は、その中間部分がブロックの軸心に沿うように水平方向に形成され、この水平部の両端部で頂面側へ直角方向に屈曲されて接続部側に開放されており、流路ブロック内部には略凹型形状の流路穴が形成されている。
特開２０００−１７１０００号公報 特表２００１−５２１１２０号公報 特許第３３６０１３３号公報 特開２００２−４８２９９号公報

しかしながら、Ｖ字形状の流路を内部に形成して、流路の開口部を流体の入口・出口側に形成した流路ブロックは、流路ブロックに複数の集積ユニットを取付けて一体型とした、いわゆるマニホルド構造とすることはできるが、この流路を形成する場合には、ブロックの厚さ方向に傾くような斜めの流路となるため流路ブロックには適度の厚みが必要となり、流路ブロック全体が大型化していた。集積化ガス制御装置は半導体製造等で使用されるため、流路ブロックは高耐食性の材料を使用する必要があるが、例えば、流路ブロックをステンレス鋼によって形成した場合には、流路ブロックが大型化すると材料費もアップし、大型化に伴って重量も増加するという欠点もあった。
また、Ｖ字形状の流路は、入口側と出口側からそれぞれ穿孔加工機で穴あけ加工して２つの穴を交差させるように連通させるように加工するため加工精度が必要となり、更に、穴を連通させた後にも交差個所付近を仕上げ加工を必要としていた。
この流路内部の曲折部位において、プロセスガス、パージガスが滞留するおそれもあった。

一方、流路ブロック内部に凹型形状の流路を形成する場合には、Ｖ字形状の流路と比較して、流路が傾いていないため流路ブロックの厚みを薄くしてブロック全体を小型化して材料費にかかるコストアップを抑えたり、重量の増加を防いだりでき、また、加工も簡単であるため容易に流路を形成することができ、残留流体の滞留を防いで流体の流れを向上させることもできるが、この流路を形成する際にあらたな課題を有していた。

すなわち、凹型形状の流路ブロックは、１つのブロックに対して１つの凹型流路が形成されているため、流体流路を構成する際には集積機器の数に応じて流路ブロックを連設する必要があり、この短尺状の流路ブロックを直線状に配列した状態で取り付けるためには、基台部分に溝状のガイドを施したり、或は取付け用のレール状部位を設けたり、或は、流路ブロックを固定するための固定部材などが必要となっていた。このため、凹型形状の流路ブロックを用いて流体流路を構成する場合には、構造が複雑になったり部品点数の増加が懸念され、流路を構成する際の構造の単純化や部品点数の減少が望まれていた。また、大型化する傾向にもあるため、集積化ガス制御装置全体のコンパクト化も望まれていた。

また、凹型形状の流路の加工時には、わざわざ各流路ブロックごとに、先ず、水平方向の流路を流路ブロックの端面から端面まで穿孔するように形成し、次いで、集積ユニットと接続する入口・出口側の流路をこの流路と直交する垂直方向の面側から穿孔して流路を交差させ、穿孔後においては、各流路ブロックごとに流路以外の必要の無い穿孔部分を溶接によって塞ぐ必要があるため、この加工時の作業の簡略化が望まれていた。また、組立て時においても各流路ブロックを流路に組み込まなければならないため、この組立て作業の容易化も求められていた。

本発明は、従来の課題点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、従来の集積化ガス制御装置の流路ブロックが有する様々な問題点を解決するものであり、プロセスガス等の流体のスムーズな流れを維持する流体流路の加工作業において、その加工時間を短縮しながら簡単かつ確実に加工でき、また、構造を単純化して全体をコンパクトに形成可能であり、円滑な流体の供給を可能とし、かつ、流体の滞留現象をなくした集積化ガス制御装置用流路ブロックとその製造方法、並びにこの制御装置用流路ブロックを利用した集積化ガス制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、プロセスガス等の流体を供給制御する自動弁等の集積ユニットを搭載するための集積化ガス制御装置用流路ブロックであって、プレート状のブロック体の肉厚方向に、集積ユニット同士の入口・出口用の穴を貫通させて貫通路を形成し、この貫通路を連結する開口溝部をブロック体の何れか一面又は両面側に開口させ、この開口溝部をシールプレートで密封した集積化ガス制御装置用流路ブロックである。

請求項２に係る発明は、前記ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部を覆う大きさのプレートで密封した集積化ガス制御装置用流路ブロックである。

請求項３に係る発明は、前記ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部側の流路プレートの少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを固着して前記開口溝部を密封した集積化ガス制御装置用流路ブロックである。

請求項４に係る発明は、前記ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部側の流路プレートの少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを固着して前記開口溝部を密封し、更に、前記シールプレートに補強板を積層補強した集積化ガス制御装置用流路ブロックである。

請求項５に係る発明は、請求項１又は２におけるシールプレートは、電子ビーム溶接、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接、ブレージング等の溶着手段で前記流路プレートを密封固着した集積化ガス制御装置用流路ブロックである。

請求項６に係る発明は、請求項１、３、４の何れか１項におけるシールプレートは、電子ビーム溶接、レーザー溶接、スポット溶接等の溶着手段で前記流路プレートを密封固着した集積化ガス制御装置用流路ブロックである。

請求項７に係る発明は、プレート状のブロック体の肉厚方向に自動弁等の集積ユニット同士の入口・出口用の穴を貫通させて貫通路を形成し、この貫通路同士をブロック体の一面又は両面側で開口連結させて開口溝部を形成し、この開口溝部をシールプレートで密封してプロセスガス等の流体流路を有するブロック体を形成するようにした集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法である。

請求項８に係る発明は、前記シールプレートを前記開口溝部を覆うシールプレートとし、このシールプレートを電子ビーム溶接等の溶接手段で前記ブロック体に固着する工程を経る集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法である。

請求項９に係る発明は、前記シールプレートを前記開口溝部側のブロック体の少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを電子ビーム溶接等の溶接手段で前記ブロック体に固着する工程を経て前記開口溝部を密封するようにした集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法である。

請求項１０に係る発明は、請求項９の工程に、更にシールプレートに補強版を積層補強した工程を経るようにした集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法である。

請求項１１に係る発明は、前記ブロック体は、内部に流体流路を有する板状の流路プレートである集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法である。

請求項１２に係る発明は、プレート状のブロック体の肉厚方向に自動弁等の集積ユニット同士の入口・出口用の穴を貫通させて貫通路を形成し、この貫通路を連結する開口溝部をブロック体の何れか一面又は両面側に開口させ、この開口溝部をシールプレートで密封して内部に流体流路を有する流路ブロックを構成し、この流路ブロックの前記入口・出口用の穴に前記集積ユニットの流路を連結するように搭載してプロセスガス等の流体を供給制御可能に設けた集積化ガス制御装置である。

請求項１３に係る発明は、ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部を覆う大きさのプレートで密封して構成した集積化ガス制御装置である。

請求項１４に係る発明は、ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部側の流路プレートの少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを固着して前記開口溝部を密封した集積化ガス制御装置である。

請求項１５に係る発明は、ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部側の流路プレートの少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを固着して前記開口溝部を密封し、更に、前記シールプレートに補強板を積層補強した集積化ガス制御装置である。

請求項１６に係る発明は、請求項１２又は１３におけるシールプレートは、電子ビーム溶接、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接、ブレージング等の溶着手段で前記流路プレートを密封固着した集積化ガス制御装置である。

請求項１７に係る発明は、請求項１２、１４、１５の何れか１項におけるシールプレートは、電子ビーム溶接、レーザー溶接、スポット溶接等の溶着手段で前記流路プレートを密封固着した集積化ガス制御装置である。

請求項１に係る発明によると、集積ガスシステムに用いるガスの供給・排気を行うブロック体を構成するに際して、流路の加工時には従来に比較して大幅に加工時間を短縮しながら簡単に、しかも高精度に加工することができる。また、このブロック体の肉厚を極力薄くして軽量化を図りつつ全体をコンパクトに形成しながら一連又は多連に対応して形成することができると共に、あらゆる構成の流路にも対応できるため大幅にコストを削減することができる集積化ガス制御装置用流路ブロックを提供できる。
更には、ブロック体の表裏面に穴を貫通させていることで集積ユニット搭載側でない面を利用してバイパス流路を容易に形成することもできる。

請求項２に係る発明によると、高いシール性を維持しながら流体流路を構成することができ、短時間で簡単に流路を形成することのできる集積化ガス制御装置用流路ブロックである。また、請求項３に係る発明によると、１度の加工作業によって表面又は裏面の１面側の全ての箇所の遮蔽することができるため、大きく作業時間を短縮することができ、更に、請求項４に係る発明によると、全体の強度を増して流路からの漏れをより確実に防ぐことができる集積化ガス制御装置用流路ブロックである。また、貫通路と開口溝部の遮蔽部分を１枚の部材によって覆うようにしながら密封する場合には、この部材の接ガス面側の研磨を１度に行うことができ、研磨作業を簡単に行うことができる。

請求項５及び６に係る発明によると、流路を容易に形成でき、確実かつスピーディーに作業を行うことができ、また、固着部分を高品位に加工でき、固着部分の強度を高くできる集積化ガス制御装置用流路ブロックを提供できる。

請求項７及び１１に係る発明によると、流体のスムーズな流れを確実に維持する流体流路を従来に比較して大幅に加工時間を短縮しながら簡単かつ高精度に加工することができ、あらゆる構成の流路に対応して高いシール性を維持する流路ブロックを小型化しながら製作できる集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法である。

請求項１２及び１７に係る発明によると、流体流路を一連又は多連の何れに設けた場合にも装置全体を小型化でき、フットプリントを向上させることができる。また、集積ユニットの増減に対応して容易に流路を変更することができるため、流路の構成の変更に伴って制御装置本体を変更する必要が生じたとしても費用を最小限に抑えながら短時間で形成することのできる集積化ガス制御装置である。

本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックとその製造方法並びに集積化ガス制御装置の実施形態及び作用を図面に基づいて説明する。
図１乃至図６において、本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックとこの流路ブロックを介して集積ユニットを搭載した集積化ガス制御装置を示している。集積化ガス制御装置本体１は、プロセスガス等の流体を供給制御するガス制御ライン２が単数或は複数列に並設される。各ガス制御ライン２は、縦型形状に設けられた自動弁等のバルブ等の各集積ユニット１００とプレート状のブロック体１０内部に設けた流体流路１６と連通させることで構成され、ブロック体１０に集積ユニット１００を搭載することで流体流路が形成される。

図に示すように、ブロック体１０において、肉厚方向に、集積ユニット１００同士の流路の接続される入口・出口用穴を貫通するようにブロック体１０における入口側の貫通路１１、出口側の貫通路１２を形成する。
この加工は図示しない穿孔ドリル等を有する制御加工機によって行い、加工時には、先ず、図６（ａ）に示すようにブロック体１０の肉厚方向に貫通するように貫通路１１、１２を穿孔する。続いて、図６（ｂ）のように、この貫通路１１、１２に対してブロック体１０の一面側であり、本実施形態においては裏面側に、貫通路１１、１２を連結する開口溝部１３を開口させるように加工し、更に、図６（ｃ）に示すように、開口溝部１３より拡径するような長穴形状の拡径溝部１４と、貫通路１１、１２の入口・出口側に集積ユニット１００を接続する際に介在させるステンレス鋼等によって形成したガスケット１４０装着用の深穴１５を形成する。ガスケット１４０は、断面略Ｃ字形状に形成し、圧縮力が加わったときに上下側に設けた２箇所の突起でシール力を発揮するようにした、いわゆるＣシールと呼ばれるシール形状、或は、断面略逆Ｕ字形状に形成し、圧縮力が加わったときに上側と拡径面側でシールするようにした、いわゆるＷシールと呼ばれるシール形状があり、何れのシール形状のガスケットを用いてもよい。また、これ以外の構造のガスケットを用いることもできる。
続いて、図６（ｄ）において、開口溝部１３をシールプレート７０で密封してブロック体１０内に流体流路１６が形成される。このようにしてブロック体１０を内部に流体流路１６を有する板状の流路プレートとして構成している。
なお、パージ孔１１ａは、図１に示すように貫通路１１、１２の間の適宜位置に設けられる。

シールプレート７０は、拡径溝部１４に嵌着可能な形状・大きさにそれぞれ形成しており、また、拡径溝部１４の深さと略同じ厚さになるように形成している。このように、シールプレート７０は、流路プレート１０に形成した開口溝部１３を覆うことが可能な大きさのプレートであり、このシールプレート７０を拡径溝部１４に嵌め込んで固着することにより貫通路１１、１２（及びパージ孔１１ａ）と開口溝部１３を密封している。
シールプレート７０は、溶接箇所Ｗにおいて電子ビーム溶接、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接、ブレージング等の溶着手段で流路プレート１０を密封固着すればよいが、これ以外の溶着手段で溶着してもよい。また、溶着以外の固着手段で固着するようにしてもよい。

貫通路１１、１２（及びパージ孔１１ａ）と開口溝部１３、及び拡径溝部１４の加工は、コンピュータ制御などにより制御加工機を制御し、１枚の板状材料を連続的に加工して１度に流体流路１６を加工している。すなわち、１台の制御加工機により貫通路１１、１２、開口溝部１３等を形成し、この開口溝部１３を遮蔽する加工を行っている。このため、手間がかかることがなく、短時間での加工を可能にしている。
本実施形態においては、ブロック体１０の開口溝部１３を一面側である裏面側に開口させ、この開口溝部１３を遮蔽して、表面側に集積ユニット１００取付け用の貫通路１１、１２を開口するようにしているが、表面側に開口させた開口溝部を遮蔽し、裏面側に集積ユニット１００取付け用の貫通路１１、１２を開口するようにしてもよい。また、ブロック体１０の表裏両面側に開口溝部を開口させて、この開口溝部をシールプレートで密封するようにしてもよい。
１組の貫通路１１、１２から他の貫通路１１、１２までの距離Ｘは、図１に示すように同ピッチであり、このように集積ユニット１００の搭載間隔を同間隔とすることで各集積ユニット１００の搭載方向の載置面積を同じにした場合には集積ユニット１００を何れの貫通路１１、１２に対しても接続可能とすることができ、集積化ガス制御装置の流路の変更などに伴って集積ユニット１００の取付け位置や取付け順序が変わったとしても、取付けが可能であり、新たに流路ブロックを形成する必要はない。

図１におけるパージ流路１８は、流体パージ用のパージ弁１０６、１０８の搭載位置にそれぞれ形成され、流体流路１６内を通過する流体をパージ孔１１ａを介してこのパージ流路１８からパージ可能に設けている。パージ流路１８の形成時においても、流体流路１６の形成時と同様に、貫通路を設けた後に開口溝部を形成して所望の流体流路を形成し、開口溝部を密封可能なシールプレートで電子ビーム溶接等の溶接手段で塞ぐようにすればよい。このパージ流路１８は、流体流路１６を多連に形成した場合にも容易に形成でき、１つのパージ流路としてまとめることができる。

流体流路１６は凹型形状に形成しているので残留流体が滞留したり、パーティクルが発生したりすることがなく、また、ブロック体を薄肉状の流路プレートに形成できるため大型化したり、流路を構成するための部品なども増えることがなく、コンパクトに形成でき、重量も軽くできる。しかも、加工時には、制御加工機をコンピュータ制御することによって連続的に貫通路等を形成したり、溶接を行ったりすることができるので加工作業が容易であり、加工精度も高くすることができる。
また、１枚の薄肉状のブロック体１０に流体流路１６を形成し、この流体流路１６に各集積ユニット１００を接続するようにしているため、集積化ガス制御装置本体１を小型化することができる。

図２に示すように、ブロック体１０の集積ユニット１００の取付け側には制御加工機によって円状に切削して取付部１７を形成し、この取付部１７に保持筒体１１０を嵌め込み可能に設けている。保持筒体１１０は、略円筒状に形成され、内側には集積ユニット１００のボデー１００ａが嵌入可能な装入孔１１０ａを有し、また、外側には取付部１７に嵌合可能な鍔状部１１０ｂを設けている。
保持筒体１１０は、取付部１７に嵌め込んだ状態で電子ビーム溶接等の溶接手段によって溶着するか、又は装入して固着するか、またはその他の手段で固着することもできる。取付け時には、ボデー１００ａの平坦状に形成された下面側と深穴１５との間にガスケット１４０を挟着した状態で各ボデー１００ａ内部に形成された図示しない第１のガス流路、第２のガス流路が流路プレート１０の隣接する出口側の貫通路１２側の出口流路５９、入口側の貫通路１１側の入口流路５８に跨るようにしながら保持筒体１１０を介して集積ユニット１００を流路プレート１０に固着することで集積ユニット１００が確実に搭載される。
なお、パージ弁の流路のような貫通路及び開口溝部の向きが流体流路の向きと９０度異なる向きの場合であってもこの保持筒体１１０により位置決めすることで確実に固定している。
ガスケット１４０には流体通過用の穴１４０ａ、１４０ｂが形成されており、これらの穴１４０ａ、１４０ｂを介して第１のガス流路、第２のガス流路と、入口流路５８、出口流路５９が連通し、この状態で集積ユニット１００と流路プレート１０をシールしている。
このように、保持筒体１１０を用いて各集積ユニット１００を固着することで取付け用のボルトを使用することなく一連のガス制御ライン２を構成できるため集積ユニット１００搭載時の搭載面方向の省スペース化が図られ、また、搭載方向に向けて積層して大型化することもない。また、複数の取付部１７を制御加工機等で１度に形成することができるため、容易に多連の集積ユニット１００の取付け部位を設けることが可能である。

各集積ユニット１００は、本実施形態においては、その一例として流路を開閉する入口側の手動弁１０１、ガス中に含まれる不純物を除去するフィルターユニット１０２、ガスの圧力を調整するレギュレータ１０３、流れるガスの圧力を検出する圧力トランデューサ１０４、流路を開閉する自動弁１０５、パージガスの供給に用いるパージ弁１０６、ガスの流量を制御し、マスフローコントローラユニット１０７、パージ弁１０８、ガスの流路を開閉する出口側の自動弁１０９からなっている。

マスフローコントローラユニット１０７は２つに分割され、分割した各ユニットであるコントロールバルブ部１０７ａには内部に自動バルブを有し、一方、センサー・バイパス部１０７ｂは内部に図示しないセンサー、バイパス、センサーアンプを有している。このようにマスフローコントローラ部を分割する構造とすることにより、コントロールバルブ部１０７ａ、センサー・バイパス部１０７ｂの各ユニットを他の集積ユニット１００の搭載方向の載置面積と同寸法に収まるように形成している。このように形成した場合、マスフローコントローラユニット１０７の取付け時に、他の集積ユニット１００と同様に扱うことができ、通常の大型マスフローコントローラのように取付け寸法、レイアウト等の制約を受けたりすることがなく、所望の取付け位置に取付けることが可能となる。
また、バルブ部分と、センサー・バイパス・センサーアンプを分割することなく一体化したマスフローコントローラも搭載できるのは勿論であるが、この場合、マスフローコントローラの形状や第１・第２のガス流路の位置に合わせた構造の流体流路を形成する必要がある。
なお、図示しない基板部をセンサー・バイパス部１０７ｂと別に設け、この基板部をセンサー・バイパス部１０７ｂの上に搭載してセンサー等を制御するようにしてもよい。

集積ユニット１００は集積化ガス制御装置本体１に対して上記以外の組み合わせによって搭載できるのは勿論であり、流体の種類、用途などに応じて任意の組み合わせとすることが可能である。また、例えば、手動弁１０１は、スプリングではじかないようにしたトグル構造による手動操作機構を有するものであってもよく、このように搭載方向の載置面積が同じであれば、同じ手動弁であっても手動操作方法の異なるバルブが取付け可能である。更に、他の集積ユニットに関しても、同じ搭載面積の集積ユニットであれば、態様の異なるものを取付け可能であることは勿論である。
なお、上記実施形態においては、ブロック体、シールプレートをステンレス鋼を材料として形成するのがよいが、ステンレス鋼以外の金属材料であってもよく、また、樹脂等の他の耐食性を有する材料を用いて形成してもよい。

図７乃至図１４においては、本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックの第２実施形態を示している。なお、以降の実施形態において、第１実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。この実施形態においては、ブロック体５０は内部に流体流路５６を有する板状の流路プレートであり、シールプレート７７は、この流路プレート５０に形成した開口溝部５３側の少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレート７７を固着して貫通路５１、５２と開口溝部５３を密封するようにした。この固着は、溶接箇所Ｗ´において電子ビーム溶接、レーザー溶接、スポット溶接等の溶着手段によって行い、流路プレート５０によって密封している。

図１２に示すように、ブロック体５０には制御加工機によって鍔部５７を形成しており。この鍔部５７は、集積ユニット１００の取付側に突設するように形成し、保持筒体１１１を嵌め込み可能に設けている。鍔部５７は左右の２箇所を１組として形成することによって断面略Ｔ字形状の取付け部位を形成でき、このＴ字形状の取付け部位に保持筒体１１１を嵌め込み、この保持筒体１１１に集積ユニット１００を取付けて一連のガス制御ライン２を構成するが、鍔部５７をブロック体５０に多数並設すれば、多連の集積ユニット１００の取付部位を構成することもできる。

各集積ユニット１００は、流路を開閉する入口側の手動弁１０１、パージガス流路に接続されているパージ弁１０６、コントロールバルブ部１０７ａとセンサー・バイパス部１０７ｂとからなるマスフローコントローラユニット１０７、ガス流路を開閉する出口側の自動弁１０９からなっている。

集積ユニット１００は保持筒体１１１、ユニオンナット１２０を用いてブロック体５０に接続固定され、保持筒体１１１は、断面略Ｃ型形状に形成した装着部１１６を下部に有し、この装着部１１６の両側にはブロック体５０の鍔部５７に対して流路方向からスライドさせて遊嵌可能な鉤状のフック部１１２、１１２が形成されている。装着部１１６の上面側には筒状の取付筒１１３が形成され、この取付筒１１３の外周側にはオネジ部１１４が形成されている。また、取付筒１１３の内周側にはボデー１００ａが密に嵌合した状態で挿入可能な挿入孔１１５が設けられている。
保持筒体１１１のブロック体５０への装着時には、フック部１１２、１１２をブロック体５０の鍔部５７に横方向から嵌め込むようにしてスライドさせて取付ける。このように保持筒体１１１をブロック体５０に固着することでこの保持筒体１１１に集積ユニット１００を固着でき、この保持筒体はこれ以外にも各種の固着手段によってブロック体に固着可能である。

ユニオンナット１２０は略円筒状に形成され、内周側に保持筒体１１１のオネジ部１１４に螺着可能なメネジ部１２１を有し、このメネジ部１２１の上部に鍔状の環状縮径部１２２を形成している。また、外周面側には工具等で締付け可能なナット部１２３を形成している。
このユニオンナット１２０は、ボデー１００ａの外周に軸回りで回転可能に取付けられ、ボデー１００ａに形成した縮径状の環状凹部１００ｂに金属製のＣリング１４５を嵌め込んだ後にこの上から内周側に形成した凹状部１４６ａを被せるようにシール部材１４６を装着することにより、集積ユニット１００に対して脱落を防止している。

ボデー１００ａの下面側にはブロック体５０に形成した深穴５５と同形の長穴状の嵌着溝１００ｃを溝状に形成し、この嵌着溝１００ｃにステンレス鋼等からなる図示しない保持部材を取外し可能に取り付け、この保持部材によりボデー１００ａの下面側にガスケット１４０を保持している。ガスケット１４０の底面は保持部材から突出するようにし、この突出部位を深穴５５に嵌着可能に設けている。

集積ユニット１００のブロック体５０への取付け時には、保持筒体１１１をブロック体５０に装着した状態で、各集積ユニット１００の嵌着溝１００ｃと、ブロック体５０の深穴５５との間にガスケット１４０を保持部材を用いながら挟着することで集積ユニット１００を位置決め状態に支持している。
続いて、ユニオンナット１２０を保持筒体１１１に対して締め込むようにすれば、ユニオンナット１２０のメネジ部１２１と保持筒体１１１のオネジ部１１４が螺着して集積ユニット１００がブロック体５０に固定される。
ここで、ユニオンナット１２０の締め込みに伴って、図７において集積ユニット１００が下方に移動したときには、ガスケット１４０等によって嵌着溝１００ｃと深穴５５との間を加圧するようにシールしながらボデー１００ａの底面側がブロック体５０を押圧することになるため、保持筒体１１１が上方に移動し、この保持筒体１１１のフック部１１２、１１２とブロック体５０の鍔部５７とが押圧してこの保持筒体１１１の位置が固定される。従って、集積ユニット１００はブロック体５０に接続された状態に保持される。また、ユニオンナット１２０の締付け後には、シール部材１４６が環状縮径部１２２と保持筒体１１１の上面側との間に挟着され、これらを密着シールしている。

上記のユニオンナット１２０の締め込み作業は、図示しない締付工具によって行い、締付工具の内面側に形成したナット部にユニオンナット１２０のナット部１２３を嵌合させ、ガスケット１４０等とこのガスケット１４０とのシール面である深穴５５が密着するまで手締めによって強めに締付ける。続いて、この状態から締付工具に設けたハンドルを更に約９０度程度回転させることでガスケット１４０が押圧され、集積ユニット１００と入口流路６７、出口流路６８とのシールが確実に行われる。

このように保持筒体１１１、ユニオンナット１２０を用いたセンターロック手段によって集積ユニット１００を取付けた場合には、集積ユニット１００がブロック体５０に対して位置決めした状態から傾くおそれがないため片締めのおそれがなく、緊密なシール状態を維持することが可能となる。特に、ユニオンナット１２０を用いて螺着固定しながら接続しているので、集積ユニット１００の全体を簡単な操作で偶力を発生させずにバランスよく締付けることができ、シール性が向上する。また、取付け部分のボリュームを抑え小型化が可能となる。
集積ユニット１００の取付け構造としては、保持筒体１１１とユニオンナット１２０を用いたセンターロック手段や前記の保持筒体１１０の溶着による固着以外にも、例えば、集積ユニットを上方側から４本のボルト締めによってブロック体に固定することもでき、これ以外にも、各種の取付け構造によって取付け可能である。

各集積ユニット１００は、ブロック体５０への接続後には図示しない中間流路ブロック、終端流路ブロックによって挟持され、この状態で中間流路ブロック、終端流路ブロックにそれぞれ形成しためねじに図示しないボルトを螺着固定することで鍔部５７、５７によって流路方向にガイドされた状態で各集積ユニット１００を確実に位置決め固定でき、ブロック体５０に形成された流体の入口流路６７、出口流路６８に対応する集積ユニット１００の第２のガス流路、第１のガス流路への接続状態が維持される。

図１５においては、本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックの第３実施形態を示しており、ブロック体８０は内部に流体流路８３を有する板状の流路プレートであり、シールプレート８４は、この流路プレート８０に形成した開口溝部８５側の少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレート８４を固着して入口側の貫通路８１、出口側の貫通路８２と開口溝部８５を密封し、更に、シールプレート８４に補強板８６を積層補強している。
流路プレート８０とシールプレート８４とは、溶接箇所Ｗ"において、電子ビーム溶接、レーザー溶接、スポット溶接等の溶着手段により密封固着し、この溶接は開口溝部８５とシールプレート８４との接触部位を周設するように行い、制御加工機のコンピュータ制御によって板状材料に貫通路８１、８２及び開口溝部８３が連続的に穿孔加工された後に溶接が続けて行われることにより、短時間で加工可能に設けている。更に、補強板８６は、シールプレート８４に同様の溶接手段かその他の固着手段で固着されて一体化され、溶接後のシールプレート８４をこの補強板８６によって補強している。補強板８６の材料としては、アルミニウム等の適宜の材料を用いることが可能である。

図１６及び図１７においては、本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックの第４実施形態を示しており、シールプレート１５４によってブロック体１５０に形成した開口溝部１５５を密封する構造であり、また、保持筒体１１１、ユニオンナット１２０を用いたセンターロック取付け手段によって集積ユニット１００を固着したものである。
また、図１８、１９においては、集積化ガス制御装置のガス制御ラインの途中にバイパスを設けたものである。図１８（ｂ）に示すように、ブロック体６１の流体流路６２に対してパージ流路６３を交差するように構成した場合には、内部にバイパス流路７３を有する流路ブロック体７２を、ブロック体６１の出口流路６５と入口流路６４とを接続するように固着ボルト６６で固着することによりパージ流路６３を迂回するようなガス制御ラインを設けることが可能となる。このように、ガス制御ラインは、流体流路６２にパージ流路６３を交差させるような構成とすることもでき、集積化ガス制御装置の取付け位置の変更などに伴って任意に流路方向を変更したガス制御ラインを構成することが可能であり、流路の構成が容易となる。
バイパス流路７３の加工はブロック体の流体流路の加工と同様に行うことが可能であり、先ず、肉厚方向に沿って入口・出口用の穴を貫通させて貫通路７４、７５を形成し、次いで一面側にこの貫通路７４、７５を連結する開口溝部７６を開口させて形成し、この開口溝部７６をシールプレートであるシールプレート７８で密封してバイパス流路７３を形成している。シールプレート７８の開口溝部７６への固着は、電子ビーム溶接等の溶接手段によって行うようにすればよい。

また、バイパス流路は、図１９に示すような形態であってもよく、このバイパス流路９１は、貫通路９２、９３を形成した後に、この貫通路９２、９３を連結する開口溝部９４を流体流路９６の開口溝部９４と反対面に開口させて形成し、この開口溝部９４に板状のシールプレート９５を固着して遮蔽することで、流路ブロック体を用いることなく流体流路に交差する方向にバイパス流路を形成したものである。
なお、上記実施形態においては、ブロック体（流路プレート）９０、シールプレート７０及びバイパス流路９１を構成するシールプレート９５をステンレス鋼を材料として形成しているが、ステンレス鋼以外の金属材料であってもよく、更には、樹脂等の他の耐食性を有する材料を用いて形成してもよい。

本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックを示す斜視図である。 図１の一部切欠き斜視図である。 シールプレートの取付け状態を示した斜視図である。 集積化ガス制御装置を示した斜視図である。 集積化ガス制御装置を示した斜視図である。 （ａ）ないし（ｄ）は流路ブロックの製造工程を示す一部拡大断面図である。 本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックの第２実施形態を示した一部切欠き拡大正面図である。 図７の一部拡大断面図である。 図８のＡ−Ａ線断面図である。 図９の流路ブロックが連設した状態を示す断面図である。 図７の一部切欠き側面図である。 集積ユニットの固着状態を示した斜視図である。 流路プレートの内部流路を示した説明図である。 図１３のブロック体に保持筒体を装着した状態を示す平面図である。 本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックの第３実施形態を示した一部切欠き拡大正面図である。 本発明における集積化ガス制御装置用流路ブロックの第４実施形態を示した一部切欠き拡大正面図である。 図１６におけるブロック体を示した一部切欠き斜視図である。 （ａ）は集積化ガス制御装置に流路ブロック体を装着した状態を示す一部切欠き正面図である。（ｂ）は流路ブロック体内部に形成された流路を示した模式図である。（ｃ）は流路ブロック体の平面図である。 ブロック体のバイパス流路を形成した他例を示す一部切欠き正面図である。

符号の説明

１ 集積化ガス制御装置本体
５０ 流路プレート（ブロック体）
５１、５２ 貫通路
５３ 開口溝部
７０ シールプレート（シールプレート）
１００ 集積ユニット
１０１ 手動弁
１０５、１０９ 自動弁
１０７ マスフローコントローラユニット

Claims (17)

1. プロセスガス等の流体を供給制御する自動弁等の集積ユニットを搭載するための集積化ガス制御装置用流路ブロックであって、プレート状のブロック体の肉厚方向に、集積ユニット同士の入口・出口用の穴を貫通させて貫通路を形成し、この貫通路を連結する開口溝部をブロック体の何れか一面又は両面側に開口させ、この開口溝部をシールプレートで密封したことを特徴とする集積化ガス制御装置用流路ブロック。
2. 前記ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部を覆う大きさのプレートで密封した請求項１記載の集積化ガス制御装置用流路ブロック。
3. 前記ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部側の流路プレートの少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを固着して前記開口溝部を密封した請求項１記載の集積化ガス制御装置用流路ブロック。
4. 前記ブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部側の流路プレートの少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを固着して前記開口溝部を密封し、更に、前記シールプレートに補強板を積層補強した請求項１記載の集積化ガス制御装置用流路ブロック。
5. 請求項１又は２におけるシールプレートは、電子ビーム溶接、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接、ブレージング等の溶着手段で前記流路プレートを密封固着した集積化ガス制御装置用流路ブロック。
6. 請求項１、３、４の何れか１項におけるシールプレートは、電子ビーム溶接、レーザー溶接、スポット溶接等の溶着手段で前記流路プレートを密封固着した集積化ガス制御装置用流路ブロック。
7. プレート状のブロック体の肉厚方向に自動弁等の集積ユニット同士の入口・出口用の穴を貫通させて貫通路を形成し、この貫通路同士をブロック体の一面又は両面側で開口連結させて開口溝部を形成し、この開口溝部をシールプレートで密封してプロセスガス等の流体流路を有するブロック体を形成するようにしたことを特徴とする集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法。
8. 前記シールプレートを前記開口溝部を覆うシールプレートとし、このシールプレートを電子ビーム溶接等の溶接手段で前記ブロック体に固着する工程を経る請求項７記載の集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法。
9. 前記シールプレートを前記開口溝部側のブロック体の少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを電子ビーム溶接等の溶接手段で前記ブロック体に固着する工程を経て前記開口溝部を密封するようにした請求項７記載の集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法。
10. 請求項９の工程に、更にシールプレートに補強版を積層補強した工程を経るようにした集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法。
11. 前記ブロック体は、内部に流体流路を有する板状の流路プレートである請求項７乃至１０の何れか１項に記載の集積化ガス制御装置用流路ブロックの製造方法。
12. プレート状のブロック体の肉厚方向に自動弁等の集積ユニット同士の入口・出口用の穴を貫通させて貫通路を形成し、この貫通路を連結する開口溝部をブロック体の何れか一面又は両面側に開口させ、この開口溝部をシールプレートで密封して内部に流体流路を有する流路ブロックを構成し、この流路ブロックの前記入口・出口用の穴に前記集積ユニットの流路を連結するように搭載してプロセスガス等の流体を供給制御可能に設けたことを特徴とする集積化ガス制御装置。
13. 請求項１２におけるブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部を覆う大きさのプレートで密封して構成した集積化ガス制御装置。
14. 請求項１２におけるブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部側の流路プレートの少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを固着して前記開口溝部を密封した集積化ガス制御装置。
15. 請求項１２におけるブロック体は内部に流体流路を有する板状の流路プレートであり、前記シールプレートは、この流路プレートに形成した前記開口溝部側の流路プレートの少なくとも略全面を覆うプレートであり、このシールプレートを固着して前記開口溝部を密封し、更に、前記シールプレートに補強板を積層補強した集積化ガス制御装置。
16. 請求項１２又は１３におけるシールプレートは、電子ビーム溶接、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接、ブレージング等の溶着手段で前記流路プレートを密封固着した集積化ガス制御装置。
17. 請求項１２、１４、１５の何れか１項におけるシールプレートは、電子ビーム溶接、レーザー溶接、スポット溶接等の溶着手段で前記流路プレートを密封固着した集積化ガス制御装置。
    

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