JP2014029166A - 流体継手、流体機器マニホールド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
第1ブロック10の側面付近には、上側接続部材60の第1押圧部610を挿入するスペースと、第1押圧部610の第1接続部材側当接面610Aと当接する第1フランジ側当接面12Cが備わった第1フランジ部12と、が形成されている。また、第2ブロック20の側面付近には、上側接続部材60の第2押圧部620を挿入するスペースと、第2押圧部620の第2接続部材側当接面620Aと当接する第2フランジ側当接面22Cが備わった第2フランジ部22と、が形成されている。また、第1フランジ部12と第2フランジ部22との間に、隙間Xが形成されている。上側接続部材60の第1接続部材側当接面610Aから第2接続部材側当接面までの間隔Hは、第1フランジ側当接面12Cから第2フランジ側当接面22Cまでの間隔Jより狭い流体継手とする。
【選択図】 図2
Description
第1ブロック510は、第1面510Aに形成された第1流路口513と連通する第1流路512が内部に形成されている。また、第1面510Aの上部には、第1ブロック接続突起部514が形成されている。第2ブロック520は、第1面520Aに形成された第2流路口523と連通する第1流路522が内部に形成されている。また、第1面520Aの上部には、第2ブロック接続突起部524が形成されている。第1ブロック510及び第2ブロック520を当接させることで、山形形状のブロック接続突起部540が形成される。
接続突起部540に対して接続部材530を被せ、固定ネジ531により固定することで第1ブロック510と第2ブロック520は固定される。
特許文献1に記載される接続では、フランジ及び接続部材が互いに剛体であるときには、締付け完了時に発生した締付け力がその後も維持される。
しかし、その材質が樹脂の場合であり高温、高圧の流体を流す場合は、クリープにより締付力が維持できないことがある。
クリープとは長時間にわたって受ける荷重や高温度によって樹脂が変形を起こす作用のことであり、接続部分の変形により気密性が弱まり、接続部分から液体が漏れる等の問題が発生する。
特に半導体製造工程では高い耐食性を求められPTFEやPFA等のフッ素系の樹脂が用いられるため、このクリープへの対応が必要となる。
クリープが起こると、前述したように流路からの液体の漏れが発生する虞があるが、特に半導体製造工程などでは腐食性を有する薬液や、人体に有害な薬液等を用いることもあるため、シール性を確保することは必須課題である。
(1)内部に形成された第1流路と連通する第1流路口を、側面に備えた第1ブロックと、内部に形成された第2流路と連通する第2流路口を、側面に備えた第2ブロックと、前記第1ブロックと前記第2ブロックを接続する接続部材とを有する流量機器モジュールにおいて、前記第1ブロックの前記側面付近には、前記接続部材の第1押圧部を挿入するスペースと、前記第1押圧部の第1接続部材側当接面と当接する第1フランジ側当接面が備わった第1フランジ部と、が形成されていること、前記第2ブロックの前記側面付近には、前記接続部材の第2押圧部を挿入するスペースと、前記第2押圧部の第2接続部材側当接面と当接する第2フランジ側当接面が備わった第2フランジ部と、が形成されていること、前記第1フランジ部と前記第2フランジ部との間に、隙間が形成されており、前記接続部材は、上部接続部材と下部接続部材を備え、前記接続部材の圧入前においては、前記接続部材の前記第1接続部材側当接面から前記第2接続部材側当接面までの間隔は、前記第1フランジ側当接面から前記第2フランジ側当接面までの間隔より狭いこと、を特徴とする。
図1に、流体機器マニホールドの正面図を示す。図2に、流体機器マニホールドの断面図を示す。
流体機器マニホールド1は、図1に示すように2つの第1ブロック10及び第2ブロック20を組み合わせた形で構成されるマニホールドである。第1ブロック10及び第2ブロック20は、接続部材50により接続され固定ネジ40及び固定ナット41に固定されることで流体機器マニホールド1となる。
なお、本実施形態では2つの機能部を搭載できる第1ブロック10及び第2ブロック20の接続により流体機器マニホールドを構成している。
第1ブロック10及び第2ブロック20は同様の構成であるため、以下では、第1ブロック10を説明することにより第2ブロック20の説明は割愛する。以下では、第1ブロック10の構成部品等で説明する符号の1ケタ目である1を、第2ブロックは1ケタ目を2とすることで構成部品の符号とする。また、第1ブロック10の構成部品等に関しては構成部品の前に「第1」と付し、第2ブロック20の構成部品等に関しては構成部品の前に「第2」と付する。
なお、第1ブロック10及び第2ブロック20は、腐食性流体を扱うため材質はPFAである。
図3に示すように、第1ブロック10の左側面10Cには第1フランジ部12が形成されている。図3、図4及び図8に示すように、第1フランジ部12の幅は、第1ブロック10と同じである長方形状の部位である。図2及び図4に示すように、第1フランジ部12の左側面10Cには、第1流路13Aと連通する第1流路口122が形成されている。
図17に示すように、ガスケット9は、材質がPTFEの円環である。ガスケット9の素材硬度は第1フランジ12及び第2フランジ22の材質よりも低い。ガスケット9の硬度が低いことで、環状凸部123のダメージが抑えられA第1フランジ12及び第2フランジ22を繰り返し利用することができる。
さらに、図5に示すように、第1フランジ部12と第1本体部13との間には上下方向に伸びる第1縦リブ141A、及び、左右方向に伸びる第1横リブ142Aが形成されている。第1横リブ142Aは図6に示すように、第1ブロック10の正面10Eから背面10Fまで横断して形成されている。
同様に、第2挿入孔201Aには、第3機能部18が挿入され、第2挿入孔201Bには第4機能部19が挿入される。
なお、第1挿入孔101A、101B、及び、第2挿入孔201A、201B内には、弁座が設けられており、そこに当接離間可能な弁体及びその駆動部を第1〜第4機能部として取付けることができる。これにより、第1流路13A、第2流路23Aと第1分岐路11A.11B、第2分岐路21A,22Aとの間の弁の開閉を行うことが可能となる。ただし図2においては説明上省略して記載する。
図1及び図2に示すように、接続部材50は、上側接続部材60及び下側接続部材70を有する。上側接続部材60及び下側接続部材70は、同様の構成であるため、以下では、上側接続部材60を説明することにより下側接続部材70の説明は割愛する。以下では、上側接続部材60の構成部品等で説明する符号の1ケタ目である6を、下側接続部材70は1ケタ目を7とすることで構成部品の符号とする。また、上側接続部材60の構成部等に関しては構成部の前に「上側」と付し、下側接続部材70の構成部等に関しては構成部の前に「下側」と付する。
なお、上側接続部材60及び下側接続部材70の材質は共にSUS304である。ステンレス鋼は樹脂に比較しクリープの発生がほとんど無く、比較的広い弾性変形域をもつため、フランジ側で発生するクリープ量が、SUS304の弾性変形域内の所定の範囲内に含まれるように設定することで、締付け力を維持し、流体漏れを防止することができる。
これにより、上側第1押圧部610は分割される。分割された押圧部はそれぞれがそれぞれに加わった荷重に対応して変形でするため、第1フランジ部12の当接面形状に合わせて変形し、より馴染み易くなる。上側第1押圧部610が第1フランジ部12と馴染むことで、上側第1押圧部610と第1フランジ部12の実際の当接面が広がり、荷重が広域・均一に伝達される。そのため、さらにクリープを抑え流体漏れを防止することができる。
また、上側第1スリット612が形成されていることにより、後述するリブを設けることもできる。
図13乃至図16の第1ブロック及び第2ブロックの接続状態の説明図を用いて流体継手の接続手順について説明する。図13、図14では、流体継手の接続手順が理解され易いようにガスケット9付近のみ断面図で示す。
上側接続部材60及び下側接続部材70による接続は、同様の構成、作用であるため、以下では、上側接続部材60側を説明することにより下側接続部材70側の説明は割愛する。
また、接続部材60の第1接続部材側当接面610Aと第2接続部材側当接面620Aの間隔Hは平行であり、間隔Hは間隔Jよりも短く設定されている。
樹脂材質であるフランジ部、ガスケット9、環状凸部123Aにおいては時間経過とともに所定のクリープが発生する。このクリープ量が上側接続部材60の所定の変形範囲内となるように設定され、常に隙間Kを保つことにより常に必要な締付け力を維持し、流体漏れを防止することができる。
これにより、流体継手は、第1ブロック10B及び第1ブロック10A方向からのアクセスのみによって、組みつけ及び解体が可能であるため、施工性に優れる。
(流体機器モジュールの構成)
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で色々な応用が可能である。
例えば、流体機器モジュールは流体機器機能部を3連分搭載できるものであっても良い。さらに、ブロックの左右にフランジ部を配置してもよい。これらのもモジュールの組合せにより、全てのマニホールド連数に対応することができる。
例えば、ブロックの材質はPFA以外の樹脂であってもよい。流体の種類により適切な材質を選ぶことができる。
例えば、図19に示すように、ガスケット9に環状凸部123Bを形成し、ブロックの挿入凹部はフラットであってもよい。
本実施例ではガスケット9を設けたが、ガスケット9等のシール部材を設けないこともできる。例えば、図18に示すように、第1フランジ部12の第1流路口122付近に挿入凸部128を形成する。他方、第2フランジ部22の第2流路口222付近に挿入凹部228を形成する。図20に示すように、挿入凸部128を挿入凹部228に挿入し嵌合させることでガスケットを省略することができる。ガスケットを省略することができることにより、部品費を低減することができる。
例えば、実施例では機能部は開閉弁としていたが、機能部をレギュレータ、フィルター等し、ブロックの機能部受け入れ形状をそれぞれの機能部に合わせた形状とすることができる。さらに分岐路の向きについて横方向であったり、複数であってもよい。回路設計上の都合で適宜選択される多様な流体制御を行えるマニホールドを構成することができる。
例えば、フランジ部は長方形に限らない。コーナー部が曲面であったり、全体が略円形状であっても良い。これにより成形性が向上したり素材原料の削減が可能となる。
例えば、リブの数は複数でも良い。これによりさらに強度を増すことができる。
例えば、上側第1切欠部611が形成されていない場合もある。第1流路部14がブロックの表面に凸部として構成されない場合や、その量が僅かである場合には、切欠部を無くし生産性の良いシンプルな形状とすることができる。
例えば、上側第1スリット612が形成されて無い場合もある。フランジ側のリブが無ければスリットを無くすことで生産性の良いシンプルな形状とすることができる。
例えば、接続部材は、一枚板を概コの字状曲げ成形したものでも良い。これにより本実施形態と同じ機能を安価に製作することができる。
例えば、接続部材の材質は、SUS304以外の金属でもよい。さらに耐食性のある材質や、さらに生産性の良い材質を選ぶこともできる。
例えば、接続部材の材質は、樹脂であっても良い。高強度な樹脂を選定することで高い耐食性を持たせることができる。
例えば、上下の接続部材同士の固定は、ネジとナットを用いたが、これを装着が容易なコの字状のクリップとすることもできる。構造上、組付けられたときに接続部材が抜ける方向に働く力は殆ど発生しないため、固定部材は接続部材が所定位置まで圧入されているかどうかを判断できる程度であれば良い。このときフランジ側のネジ取付け溝は無くても良い。
例えば、ガスケット材質はPTFE以外の樹脂であってもよい。流体の種類により適切な材質を選ぶことができる。
例えば、ブロックの環状凸部123Aは図19に示すように、ガスケット側の環状凸部123Bであっても良い。
10 第1ブロック
12 第1フランジ部
12C 第1フランジ側当接面
122 第1流路口
13A 第1流路
20 第2ブロック
22 第2フランジ部
22C 第2フランジ側当接面
222 第2流路口
23A 第2流路
50 接続部材
60 上側接続部材
610 上側第1押圧部
610A 第1接続部材側当接面
620 上側第2押圧部
620A 第2接続部材側当接面
X 第1フランジ部と第2フランジ部の隙間
H 第1接続部材側当接面から第2接続部材側当接面までの間隔
J 第1フランジ側当接面から第2フランジ側当接面までの間隔
Claims (8)
- 内部に形成された第1流路と連通する第1流路口を、側面に備えた第1ブロックと、内部に形成された第2流路と連通する第2流路口を、側面に備えた第2ブロックと、前記第1ブロックと前記第2ブロックを接続する接続部材とを有する流量機器モジュールにおいて、
前記第1ブロックの前記側面付近には、前記接続部材の第1押圧部を挿入するスペースと、前記第1押圧部の第1接続部材側当接面と当接する第1フランジ側当接面が備わった第1フランジ部と、が形成されていること、
前記第2ブロックの前記側面付近には、前記接続部材の第2押圧部を挿入するスペースと、前記第2押圧部の第2接続部材側当接面と当接する第2フランジ側当接面が備わった第2フランジ部と、が形成されていること、
前記第1フランジ部と前記第2フランジ部との間に、隙間が形成されており、
前記接続部材は、上部接続部材と下部接続部材を備え、
前記接続部材の圧入前において、
前記接続部材の前記第1接続部材側当接面から前記第2接続部材側当接面までの間隔は、前記第1フランジ側当接面から前記第2フランジ側当接面までの間隔より狭いこと、を特徴とする流体継手。 - 請求項1に記載する流体継手において、
前記接続部材の前記第1接続部材側当接面と前記第2接続部材側当接面は、概平行に配置されていること、
前記第1フランジ部の前記第1フランジ側当接面と前記第2フランジ部の前記第2フランジ側当接面は概平行に配置されていること、を特徴とする流体継手。 - 請求項1又は請求項2に記載する流体継手において、
少なくとも前記第1押圧部に前記第1流路の外周形状に概合致する切欠部が形成されていること、を特徴とする流体継手。 - 請求項2又は請求項3に記載する流体継手において、
前記第1押圧部と前記第2押圧部は固定端部により固定されていること、
少なくとも前記第1押圧部には前記第1押圧部の自由端側から前記固定端側に向かって延びるスリットが形成されていること、を特徴とする流体継手。 - 請求項1乃至請求項4に記載するいずれか一つの流体継手において、
少なくとも前記第1フランジ部の付け根部にリブが形成されていること、を特徴とする流体継手。 - 請求項5に記載する流体継手において、
前記リブが前記接続部材の挿入方向に沿って形成されていること、を特徴とする流体継手。 - 請求項1乃至請求項6に記載するいずれか一つの流体継手において、
前記第1フランジ部及び前記第2フランジ部が樹脂で形成されていること、
前記接続部材が金属で形成されていること、を特徴とする流体継手。 - 請求項1乃至請求項7に記載するいずれか一つの流体継手を用いたことを特徴とする流体機器マニホールド。
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