(57)【要約】  流体流路を画定するとともに、底面側に係合部を有する上流側および下流側継手ブロックと、上流側および下流側継手ブロックの係合部が係合可能なガイド部を有する支持部材と、上流側および下流側継手ブロックを介して支持部材に支持される流体機器と、を有する流体制御装置であって、互いに連結された前記上流側および下流側の継手ブロックと前記流体機器に前記締結ボルトの締付力によって発生する曲げ力に抗する反力を利用して、前記上流側および下流側の継手ブロックが前記ガイド部へ固定されており、前記継手ブロックの長手方向における、前記係合部の長さは、前記継手ブロックの長さより短く形成されている。
2020137572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する上面および底面、前記上面から前記底面側に向けて延びる側面を有し、流体流路を画定するとともに、前記上面で開口する当該流体流路の流路口を画定し、前記底面側にそれぞれ係合部を有する上流側および下流側継手ブロックと、   長手方向に直線状に延びるとともに上流側および下流側継手ブロックの係合部が係合可能なガイド部を有する支持部材と、   前記上流側および下流側継手ブロックを介して前記支持部材に支持される流体機器と、を有する流体制御装置であって、   前記ガイド部は、前記上流側および下流側継手ブロックのガイド方向への移動を許容しつつ当該上流側および下流側継手ブロックを前記支持部材上に拘束し、   前記流体機器は、流体流路を画定するボディを有し、当該ボディはその底面で開口する２つの流路口を有し、   互いに突き合わされた前記上流側および下流側継手ブロックの流路口と前記ボディの２つの流路口の周囲に配置されるシール部材を圧するとともに前記ボディを前記上流側および下流側継手ブロックに連結するための締結ボルトが螺合するネジ穴が、前記上流側および下流側継手ブロックの上面から底面側に向けて形成されており、   前記上流側継手ブロックのネジ穴は、長手方向において当該上流側継手ブロックの流路口よりも上流側にのみ形成され、   前記下流側継手ブロックのネジ穴は、長手方向において当該下流側継手ブロックの流路口よりも下流側にのみ形成され、   互いに連結された前記上流側および下流側の継手ブロックと前記ボディに前記締結ボルトの締付力によって発生する曲げ力に抗する反力を利用して、前記上流側および下流側の継手ブロックが前記ガイド部へ固定されており、  前記継手ブロックの長手方向における、前記係合部の長さは、前記継手ブロックの長さより短く形成されている、流体制御装置。
【請求項２】
前記継手ブロックの底面は、長手方向一方又は両方の端部に逃げ部を有する、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
互いに対向する上面および底面、前記上面から前記底面側に向けて延びる側面を画定するとともに、流体流路を画定する継手ブロックであって、  前記底面側に係合部を有し、  それぞれ他の部材との連結可能な２つのネジ穴が上記上面から底面側に向けて形成され、当該２つのねじ穴は、長手方向において、前記２つの流路口の間に配置され、  長手方向における長さが、該長手方向における前記係合部の長さより長く形成されている、継手ブロック。 
【請求項４】
前記底面は、長手方向一方又は両方の端部に逃げ部を有する、請求項３に記載の継手ブロック。
【請求項５】
互いに対向する上面および底面、前記上面から前記底面側に向けて延びる側面を画定するとともに、上面に開口した流体流路を画定し、前記底面側に係合部を有する継手ブロックと、   前記継手ブロックの係合部が係合可能な長手方向に直線状に延びるガイド部を有し、該ガイド部により前記継手ブロックの長手方向への移動を許容しつつ当該継手ブロックを前記支持部材上に拘束する、支持部材と、   底面側で開口する少なくとも２つの流路口を有し、該流路口が前記継手ブロックの流体流路と接続されるように前記継手ブロックの上面に固定された流体機器と、を有する流体制御装置の製造方法であって、  互いに突き合わされた前記上流側および下流側継手ブロックの流路口と前記流体機器の２つの流路口の周囲に配置されるシール部材を圧するとともに前記流体機器を前記上流側および下流側継手ブロックに連結するための締結ボルトが螺合するネジ穴を、前記上流側および下流側継手ブロックの上面から底面側に向けて形成し、   前記上流側継手ブロックのネジ穴を、長手方向において当該上流側継手ブロックの流路口よりも上流側にのみ形成し、   前記下流側継手ブロックのネジ穴を、長手方向において当該下流側継手ブロックの流路口よりも下流側にのみ形成し、  前記継手ブロックの長手方向における、前記係合部の長さを、前記継手ブロックの長さより短く形成し、  互いに連結された前記上流側および下流側の継手ブロックと前記流体機器に前記締結ボルトの締付力によって発生するモーメントに抗する反力を利用して、前記上流側および下流側の継手ブロックを前記ガイド部へ固定する工程を含む、流体制御装置の製造方法。
【請求項６】
半導体製造プロセスにおいて使用される流体の制御に、請求項１又は２に記載の流体制御装置を用いることを特徴とする半導体製造方法。 
【請求項７】
フラットパネルディスプレイの製造プロセスにおいて使用される流体の制御に、請求項１又は２に記載の流体制御装置を用いることを特徴とするフラットパネルディスプレイの製造方法。 
【請求項８】
ソーラーパネルの製造プロセスにおいて使用される流体の制御に、請求項１又は２に記載の流体制御装置を用いることを特徴とするソーラーパネルの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、流体機器が集積化された流体制御装置、継手ブロックおよび、この流体制御装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  例えば、半導体製造装置等のチャンバへ各種のプロセスガスを供給するために使用される流体制御装置としては、下記の引用文献１，２等に開示されたものが知られている。   これらの流体制御装置では、基板の上に固定されたレール等からなる支持部材に、流体流路を内部に有する複数の継手ブロックを係合させ、隣接する継手ブロックを跨ぐように各流体機器を継手ブロックに固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０６７００号公報
【特許文献２】特開２０１５−１７５５０２号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１７／２２１８９３号
【特許文献４】国際公開ＷＯ２０１７／２２１８９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記のような流体制御装置の分野においては、プロセスガスの供給制御により高い応答性が求められており、このためには流体制御装置をできるだけ小型化、集積化して、流体の供給先であるチャンバのより近くに設置する必要がある。   また、半導体ウエハの大口径化等の処理対象物の大型化が進んでおり、これに合わせて流体制御装置からチャンバ内へ供給する流体の供給流量も増加させる必要がある。  また、流体制御装置を小型化、集積化していくと、組立作業が難しくなり、組み立て工数が増大する。また、装置のメインテナンス性も低下する。【０００５】  これらの問題に対して、特許文献３及び４では、継手ブロックのネジ穴との位置関係を工夫することにより、流体流路径を確保しつつ継手ブロック等の幅寸法の縮小を実現している。また、互いに連結された継手ブロックと流体機器を締結する締結ボルトの締付力によって発生する曲げ力に抗するガイド部（レール部材）からの反力を利用して、継手ブロックをレール部材へ固定している。これにより、各流体機器のボディを各継手ブロックにボルトで締め付けるだけで、両者がレール部材に固定できるようにして、組み立て工数を低減している。  しかし、上記機構では、流体機器のボディと継手ブロックの締め付けによるロック時にレール部材がたわむという問題があった。このレール部材のたわみにより、レール部材が取り付けられた基板がたわんだり、組み立て性が悪くなったりする問題があった。  また、流体制御装置の製造時に、継手ブロックと流体機器との組立体を組み立ててからレール部材にはめ込む場合もあり、その際に、組立て誤差により組立体が僅かに屈曲していると、各継手ブロックの端部がレール部材の係合面に引っ掛かりやすいという問題もあった。【０００６】  本発明の一の目的は、上記課題を解決し、流体の供給流量を減少させることなく、一層の小型化、集積化を実現した流体制御装置であって、上記たわみの問題や組立性の問題が解決された流体制御装置、及び、流体制御装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明の流体制御装置は、互いに対向する上面および底面、前記上面から前記底面側に向けて延びる側面を有し、流体流路を画定するとともに、前記上面で開口する当該流体流路の流路口を画定し、前記底面側にそれぞれ係合部を有する上流側および下流側継手ブロックと、  長手方向に直線状に延びるとともに上流側および下流側継手ブロックの係合部が係合可能なガイド部を有する支持部材と、  前記上流側および下流側継手ブロックを介して前記支持部材に支持される流体機器と、を有する流体制御装置であって、  前記ガイド部は、前記上流側および下流側継手ブロックのガイド方向への移動を許容しつつ当該上流側および下流側継手ブロックを前記支持部材上に拘束し、  前記流体機器は、流体流路を画定するボディを有し、当該ボディはその底面で開口する２つの流路口を有し、  互いに突き合わされた前記上流側および下流側継手ブロックの流路口と前記ボディの２つの流路口の周囲に配置されるシール部材を圧するとともに前記ボディを前記上流側および下流側継手ブロックに連結するための締結ボルトが螺合するネジ穴が、前記上流側および下流側継手ブロックの上面から底面側に向けて形成されており、  前記上流側継手ブロックのネジ穴は、長手方向において当該上流側継手ブロックの流路口よりも上流側にのみ形成され、  前記下流側継手ブロックのネジ穴は、長手方向において当該下流側継手ブロックの流路口よりも下流側にのみ形成され、  互いに連結された前記上流側および下流側の継手ブロックと前記ボディに前記締結ボルト の締付力によって発生する曲げ力に抗する反力の一部を利用して、前記上流側および下流側の継手ブロックが前記ガイド部へ固定されており、  前記継手ブロックの長手方向における、前記係合部の長さは、前記継手ブロックの長さより短く形成されている、ことを特徴とする。【０００８】  本発明の継手ブロックは、互いに対向する上面および底面、前記上面から前記底面側に向けて延びる側面を画定するとともに、流体流路を画定する継手ブロックであって、  前記底面側に係合部を有し、  それぞれ他の部材との連結可能な２つのネジ穴が上記上面から底面側に向けて形成され、当該２つのねじ穴は、長手方向において、前記２つの流路口の間に配置され、  長手方向における長さが、該長手方向における前記係合部の長さより長く形成されている、ことを特徴とする。【０００９】  本発明の流体機器の製造方法は、上記構成の流体制御装置の製造方法であって、  互いに連結された前記上流側および下流側の継手ブロックと前記流体機器に前記締結ボルトの締付力によって発生するモーメントに抗する反力を利用して、前記上流側および下流側の継手ブロックを前記ガイド部へ固定する工程を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】  本発明によれば、係合部の長さを、継手ブロックの長さより短く形成したので、流体機器のボディと継手ブロックの締め付け時に、シール部材の反力によって発生する曲げモーメントに抗して両者の間に作用する力の作用点のスパンがより小さくなり、同じロック力を得るために必要な締結ボルトの締め付け力が小さくて済み、レール部材のたわみを低減できる。  また、係合部の長さを、継手ブロックの長さより短く形成したので、継手ブロックと流体機器との組立体が僅かに屈曲していても、係合部の端部の出張量が小さくなって、レール部材との引っ掛かりが少なくなり、組み立て性が向上した。  また、仮に締結ボルトの締め付け力を従前と同じにした場合でも、係合部の長さを、継手ブロックの長さより短く形成した結果、レール部材全体におよぶ屈曲量が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る流体制御装置の外観斜視図。
【図１Ｂ】図１Ａの流体制御装置の背面図。
【図２】図１Ａの流体制御装置の一部を抽出した組立体の部分断面図。
【図３Ａ】レール部材の外観斜視図。
【図３Ｂ】図３Ａのレール部材の側面図。
【図４Ａ】第１の実施形態の継手ブロックの外観斜視図
【図４Ｂ】図４Ａの継手ブロックの正面図。
【図４Ｃ】図４Ａの継手ブロックの左側面図。
【図５Ａ】開閉弁の斜視図。
【図５Ｂ】図５Ａの開閉弁のボディの底面図。
【図５Ｃ】図５Ａの開閉弁のボディの部分断面図。
【図６Ａ】レール部材を使用せずに基準面上に配置した第１の実施形態の組立体の模式図。
【図６Ｂ】図６Ａの組立体を締結ボルトで締め付けたときの状態を示す模式図。
【図６Ｃ】レール部材を使用して図６Ａの組立体を締結ボルトで締め付けた状態を示す模式図。
【図７】係合部とガイド部の係合状態を示す模式図であって、（ａ）は継手ブロックから上方向の力を受けた場合、（ｂ）は継手ブロックから下方向の力を受けた場合。
【図８】結合体が屈曲する場合の各係合部端部の出張量を説明する模式図。
【図９Ａ】第２の実施形態の継手ブロックの正面図。
【図９Ｂ】第２の実施形態の組立体を締結ボルトで締め付けた状態を示す模式図。
【図１０Ａ】比較例の継手ブロックの正面図。
【図１０Ｂ】比較例の組立体を締結ボルトで締め付けた状態を示す模式図。
【図１１Ａ】係合部とガイド部のバリエーションの一例を示す模式図。
【図１１Ｂ】係合部とガイド部のバリエーションの他の例を示す模式図。
【図１１Ｃ】係合部とガイド部のバリエーションのさらに他の例を示す模式図。
【図１２Ａ】係合部とガイド部のバリエーションのさらに他の例を示す模式図。
【図１２Ｂ】係合部とガイド部のバリエーションのさらに他の例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】（第１の実施形態）  以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   図１Ａ〜図１０を参照して本発明の１実施形態に係る流体制御装置について詳細に説明する。  第１の実施形態は、各継手ブロックの係合部の長さを継手ブロックの全長より短くするとともに、継手ブロックの底面（被支持面）の長手方向の両端部に逃げ部を設けた形態である。
【００１３】  図１Ａ、図１Ｂに示すように、流体制御装置１において、金属製のベースプレート１０上には、幅方向Ｗ１，Ｗ２に沿って配列され長手方向Ｇ１，Ｇ２に延びる５本のレール部材５０が設けられている。なお、Ｗ１は正面側、Ｗ２は背面側，Ｇ１は上流側、Ｇ２は下流側の方向を示している。  本発明においては、ベースプレート１０に付設されるレール部材５０は複数に限定されるものではなく１本であっても良いが、本数が多ければ多い程本発明の効果は顕著になる。   図１Ａに示すように、正面側と中央部に配置された２本のレール部材５０には、複数の継手ブロック２０，３０を介して各種流体機器１１０Ａ〜１１０Ｅが設置され、複数の継手ブロック２０，３０によって、上流側から下流側に向かって流体が流通する流路がそれぞれ形成されている。背面側のレール部材５０には、複数の継手ブロック２０，３０を介して流体機器１１０Ｅを除く流体機器１１０Ａ〜１１０Ｄと連通管３３０が設置され、上流側から下流側に向かって流体が流通する流路が形成されている。   ここで、本発明の「流体機器」とは、流体の流れを制御する流体制御装置に使用される機器であって、流体流路を画定するボディを備え、このボディの底面で開口する少なくとも２つの流路口を有する機器である。具体的には、開閉弁（２方弁）１１０Ａ、レギュレータ１１０Ｂ、プレッシャーゲージ１１０Ｃ、開閉弁（３方弁）１１０Ｄ、マスフローコントローラ１１０Ｅ等が含まれるが、これらに限定されるわけではない。 
【００１４】  導入管３１０は、継手部材３００により、継手ブロック３０に形成された図示しない２つの流路口の上流側の流路口に接続されている。継手部材３００と継手ブロック３０との間には図示しないシール部材が介在している。シール部材としては金属製又は樹脂製などのガスケットを挙げることが出来る。 ガスケットしては、軟質ガスケット、セミメタルガスケット、メタルガスケットなどが挙げられる。具体的には、以下のものが好適に使用される。 （１）軟質ガスケット ・ゴムＯリング ・ゴムシート(全面座用) ・ジョイントシート ・膨張黒鉛シート ・ＰＴＦＥシート ・ＰＴＦＥジャケット形 （２）セミメタルガスケット ・うず巻形ガスケット(Ｓｐｉｒａｌ−ｗｏｕｎｄ  ｇａｓｋｅｔｓ) ・メタルジャケットガスケット （３）メタルガスケット ・金属平形ガスケット ・メタル中空Ｏリング ・リングジョイント 
【００１５】  上記図示しないガスケットの両側から２本の締結ボルトＢＴ２を締め付けることによりガスケットが圧せられ、継手部材３００と継手ブロック３０との間がシールされるようになっている。継手ブロック３０に形成された流体流路の構成は、後述する継手ブロック２０と同様なので、ここでは説明を省略する。継手ブロック３０の図示しない下流側の流路口は、開閉弁１１０Ａと接続されている。この部分の接続構造は、後述する継手ブロック２０と流体機器１１０Ａ〜１１０Ｅとの後述する接続構造と同様であるので詳細説明は省略する。   流体制御装置１の３系統の流路には、例えば、正面側の導入管３１０を通じてアンモニアガス等のプロセスガスが導入され、中央部の導入管３１０を通じて、例えば、水素ガス等のプロセスガスが導入され、背面側の導入管３１０を通じて、窒素ガス等のパージガスが導入される。   ３つの開閉弁（３方弁）１１０Ｄは、連通管３２０で互いに接続されており、パージガスをプロセスガスの流路に導入できるようになっている。   連通管３３０は、パージガスの流路系統にはマスフローコントローラ１１０Ｅが不要なので、マスフローコントローラ１１０Ｅの代わりに流路の途中に設けられている。   供給管３４０は、下流側に配置された３つの継手部材３００の間を接続するとともに、図示しない処理チャンバに接続されている。   正面側、中央部および背面側の上流側および下流側の端部においては、それぞれストッパ４００が締結ボルトＢＴ２でガイド部５５（図３参照）の底面に固定されており、各流路系統で互いに連結された流体機器１１０Ａ〜１１０Ｅの長手方向Ｇ１，Ｇ２への移動を規制している。ストッパ４００は、流体機器の数等に応じて固定位置を適宜変更調整できる。 
【００１６】  図２は、流体制御装置１の一系統の流路の一部を構成する組立体２００を示す部分断面図である。   組立体２００は、レール部材５０、このレール部材５０上に配置された上流側および下流側継手ブロック２０，２０と、該継手ブロック２０，２０上に配置された、流体機器としての開閉弁１１０Ａを有している。また、開閉弁１１０Ａのボディ１１３と上流側および下流側継手ブロック２０，２０の間には、シール部材としてのガスケット１２０，１２０が設けられている。さらに、組立体２００は、開閉弁１１０Ａのボディ１１３を上流側および下流側継手ブロック２０，２０に連結するための２本の締結ボルトＢＴを有している。 
【００１７】  図３Ａ、図３Ｂは、レール部材５０を示す図であり、図３Ａは外観斜視図、図３Ｂは側面図である。   レール部材５０は、例えば、ステンレス合金等の金属製の長尺の部材であり、断面が矩形状に形成され、上面５１、これに直交する２つの側面５２、上面５１に平行で側面５２に直交する底面５３および長手方向の両端面５４を画定している。上面５１には、長手方向に溝状に形成されたガイド部５５が延在している。このガイド部５５は、図３Ｂに示すように、レール部材５０の上面５１および底面５３の中央位置を通り長手方向に延びる仮想中央平面ＣＰに関して対称に形成されており、ガイド部５５は底面５５ｂと、底面５５ｂに向かって末広がり状に傾斜する２つの受け面５５ｆとを有する。２つの受け面５５ｆは逆向きに傾斜している。受け面５５ｆは、底面５５ｂに対して５７度程度の角度で傾斜しているが、これに限定されるわけではない。レール部材５０の上面５１は、継手ブロック２０，３０、ストッパ４００を支持可能な支持面として機能する。ガイド部５５の底面５５ｂの長手方向の両端部には、ベースプレート１０にレール部材５０を固定するための締結ボルト用の貫通孔５６が形成されている。レール部材５０の寸法は、幅および高さが１０ｍｍ程度であり、全長が３００ｍｍ程度であるが、これに限定されるわけではない。ストッパ４００は、ガイド部５５の長手方向の任意の位置に締結ボルトＢＴ２で固定可能であるが、固定構造については周知のものを採用できるので詳細説明を省略する。 
【００１８】  図４Ａ〜図４Ｃは、第１の実施形態の継手ブロック２０を示す図であり、図４Ａは外観斜視図、図４Ｂは正面図、図４Ｃは左側面図である。   継手ブロック２０は、ステンレス合金等の金属製の部材であり、互いに対向する平面からなる上面２０ａおよび平面からなる底面２０ｂ、上面２０ａに対してそれぞれ直交する４つの側面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを有する。４つの側面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのうち、隣り合う２つ側面は互いに直交している。側面２１ａ、２１ｂは、長手方向の両端に位置する平面であり、側面２１ｃ、２１ｄは長手方向に延びる平面である。なお、継手ブロック２０は直方体形状の場合を例に挙げたが他の形状を採用することもできる。   底面２０ｂは、レール部材５０の上面５１によって支持される被支持面として機能するが、この底面２０ｂには係合部２２が突出するように一体的に形成されている。係合部２２は、底面２０ｂから下方に向かって末広がり状に形成され、互いに逆向きで傾斜する係合面２２ｆを有する。係合部２２は、仮想中央平面ＣＰ２に関して対称に形成されており、係合面２２ｆの底面２２ｂに対する傾斜角度は、レール部材５０の受け面５５ｆと略同じ角度であるが、これに限定されるわけではない。係合部２２はレール部材５０のガイド部５５に嵌合する形状を有し、レール部材５０の長手方向の両端部からそれぞれ挿入可能である。ガイド部５５は、係合部２２の長手方向への移動を許容しつつ継手ブロック２０をレール部材５０上に拘束する。係合部２２とガイド部５５との間には、加工および組立の観点から、設定された公差範囲のガタが存在するが、このガタは後述するロック機構が確実に作動する範囲内に設定される。  本実施形態では、継手ブロック２０の長手方向における、係合部２２の長さは、継手ブロック２０の長さより短く形成されている。これにより、継手ブロック２０と流体機器１１０Ａのボディ１１３との締結時に生ずるモーメントにより、継手ブロック２０とレール部材５０とがロックされる際、継手ブロック２０の長手方向の端部より内側の部分に位置する係合部２２の係合面２２ｆが、レール部材５０の受け面５５ｆに当接するようになっている。
【００１９】  また、本実施形態では、継手ブロック２０の底面２０ｂの長手方向の両端部に逃げ部２０ｃを有する。この逃げ部２０ｃは、継手ブロック２０と流体機器１１０Ａのボディ１１３との締結時に生ずるモーメントにより、継手ブロック２０とレール部材５０とがロックされる際、継手ブロック２０の底面２０ｂの端部より内側の部分が、支持面であるレール部材５０の上面５１に当接するようになっている。本実施形態では、逃げ部２０ｃは、底面２０ｂから内部に退くテーパ面になっている。しかし、逃げ部２０ｃは、テーパ面に限らず、底面２０ｂから内部に退く段差面や、曲面であっても良い。
【００２０】  継手ブロック２０の画定する流体流路２３は、上面２０ａから底面２０ｂ側に向けて延びるとともに上面２０ａで開口する流路口２４ａを有する第１の垂直流路２３ａと、長手方向において互いに離隔した位置に、上面２０ａから底面２０ｂ側に向けて延びるとともに上面２０ａで開口する流路口２４ｂを有する第２の垂直流路２３ｂと、継手ブロック２０の内部を長手方向に直線状に延びて第１および第２の垂直流路２３ａ，２３ｂと接続される水平流路２３ｃとを含む。  継手ブロック２０の上面２０ａ側で開口する流路口２４ａ、２４ｂの周囲には、ガスケット１２０をそれぞれ保持するための保持凹部２６，２６が形成されている。  継手ブロック２０には、長手方向において、上面２０ａで開口し底面２０ｂ側に向けて延びる２つのネジ穴２５ａ、２５ｂが形成されている。ネジ穴２５ａ、２５ｂは、上面２０ａで開口する２つの流路口２４ａ、２４ｂの間に位置する。継手ブロック２０の寸法仕様は、例えば、幅が１０ｍｍ程度、長さが３０ｍｍ程度、流体流路２３の直径が２．６ｍｍ程度。高さが１３ｍｍ程度であるが、これに限定されるわけではない。継手ブロック２０およびレール部材５０の幅は、約１０ｍｍで略一致している。 
【００２１】  ネジ穴２５ａは、継手ブロック２０の長手方向において流路口２４ａに対して一方側にのみ形成されている。このような構成とすることにより、１本の締結ボルトＢＴの締結力で、流路口２４ａの周囲をシールするガスケット１２０を押しつぶすことができるとともに、継手ブロック２０と開閉弁１１０Ａのボディ１１３とを連結することができる。この結果、継手ブロック２０の幅を大幅に狭小化することが可能となる。同様に、ネジ穴２５ｂは、流路口２４ｂに対して、側面２１ｂ側ではなく側面２１ａ側にあり、流路口２４ｂに対して一方側のみに形成されている。このような構成とすることにより、１本の締結ボルトＢＴで、流路口２４ｂの周囲をシールするガスケット１２０を押しつぶすとともに、継手ブロック２０と他の流体機器のボディ１１３とを連結することができる。 
【００２２】  図５Ａ〜図５Ｃは、開閉弁（流体機器）１１０Ａを示す図であって、図５Ａは斜視図、図５Ｂは底面図、図５Ｃは図５ＢのＶＣ−ＶＣ線方向の部分断面図である。   開閉弁１１０Ａは、アクチュエータ内蔵部１１１、バルブ内蔵部１１２およびボディ１１３を有し、継手ブロック２０を介してレール部材５０に支持される。   ボディ１１３の幅は、継手ブロック２０の幅と整合しており、例えば、１０ｍｍ程度であるが、これに限定されるわけではない。   ボディ１１３は、流体流路１１７を画定するとともに、この流体流路１１７は、底面１１３ｂ側で開口する２つの流路口１１７ａを有し、２つの流路口１１７ａにはそれぞれガスケット１２０を保持する保持用凹部１１６が形成されている。  ボディ１１３の長手方向の両端部には、上面１１３ａから底面１１３ｂに向けて、締結ボルトＢＴを挿通するための貫通孔１１４がそれぞれ形成されている。 
【００２３】  ガスケット１２０は、図示省略するが、厚みを有する略ワッシャ上に形成されている。   ガスケットは、ステンレス合金等のボディ１１３と同じ材料で形成することができるが、ボディ１１３よりも硬度が十分に低くなるように熱処理する必要がある。金属材料以外にも、樹脂製のガスケットを使用することも可能である。 
【００２４】  ここで、本発明のロック機構について説明する。  本記実施形態では、ロック機構は、レール部材５０のガイド部５５の２つの受け面５５ｆと、継手ブロック２０の係合部２２の２つの係合面２２ｆを含む。   図６Ａは、レール部材５０上ではなく、基準面ＢＳ上に２つの継手ブロック２０，２０を置き、ガスケット１２０を所定箇所に配置し、この上に流体機器としての開閉弁１１０Ａのボディ１１３を置いた状態を示している。   この状態においては、ガスケット１２０が圧せられていないので、ボディ１１３の底面１１３ｂと２つの継手ブロック２０の上面２０ａとの間には、ほぼ一定の隙間ＧＰが形成される。   次いで、図６Ｂに示すように、上流側および下流側継手ブロック２０，２０のネジ穴２５ａ，２５ｂにボディ１１３の貫通孔１１４を通じて締結ボルトＢＴをねじ込み、締めつけていくと、上流側および下流側継手ブロック２０，２０には、ネジ穴２５ａ，２５ｂに矢印Ｆ,Ｆで示す方向の引き上げ力が作用するとともに、ガスケット１２０，１２０からは矢印Ｆ，Ｆで示す下向きの力が作用する。したがって、上流側継手ブロック２０には、図で時計回りのモーメントが加わり、下流側継手ブロック２０には、図で反時計回りのモーメントが加わる。図６Ｂは、これらのモーメントにより継手ブロックが回転方向に変位する様子を強調して示している。
【００２５】  図６Ｃ（ａ）は、レール部材５０のガイド部５５に上流側および下流側継手ブロック２０，２０の係合部２２，２２を挿入し、図６Ｂと同様に締結ボルトＢＴを締め付けた状態を示す。  このとき、上流側（図で左側）の継手ブロック２０に加わる上記時計回りのモーメントが、この継手ブロック２０の回転方向の変位を拘束しているレール部材５０に加わり、係合部２２の左端に対応するＡ点に上方向の力Ｗ、右側の逃げ部２０ｃの最奥部に対応するＢ点に下方向の力Ｗがそれぞれ加わる。  同様に、下流側（図で右側）の継手ブロック２０に加わる上記反時計回りのモーメントが、この継手ブロック２０の回転方向の変位を拘束しているレール部材５０に加わり、係合部２２の右端に対応するＤ点に上方向の力Ｗ、左側の逃げ部２０ｃの最奥部に対応するＣ点に下方向の力Ｗがそれぞれ加わる。
【００２６】  図７は、レール部材５０と継手ブロック２０の係合部が係合した状態を示す断面図である。図７（ａ）は、上方向の力Ｗが加わったＡ，Ｄ点（図６Ｃ参照）における状態を示す。このとき、レール部材５０の上面５１（支持面）と継手ブロック２０の底面２０ｂ（被支持面）との間には、所定の隙間ｃが存在する一方、レール部材５０の受け面５５ｆは、継手ブロック２０の係合面２２ｆと接触し、上方向の力Ｗを受けている。一方、図７（ｂ）は、下方向の力Ｗが加わったＢ，Ｃ点（図６Ｃ参照）における状態を示す。このとき、レール部材５０の受け面５５ｆと継手ブロック２０の係合面２２ｆとの間には、隙間ｅが存在する一方、レール部材５０の上面５１（支持面）は、継手ブロック２０の底面２０ｂ（被支持面）と接触し、下方向に力Ｗを受けている。  これらの力Ｗの作用により、継手ブロック２０，２０は、レール部材５０に対してロックされる。
【００２７】  このロックの際に生ずるレール部材５０のたわみについて検討する。  図６Ｃ（ｂ）は、図６Ｃ（ａ）のレール部材５０と等価の梁のたわみのモデルを示す。  このレール部材５０のＢ，Ｃ点に下方向の力Ｗが、Ａ，Ｄ点に上方向の力Ｗがそれぞれ加わる。各継手ブロック２０の長さをｌ、組立体中心からＡ点（又はＤ点）、Ｂ点（又はＣ点）までの距離をそれぞれａ、ｂとすると、継手ブロック２０の両端位置でのレール部材５０のたわみ量δは、下式で表される。【数１】
2020137572.tif 000003
ここで、Ｅはヤング率、Ｉは断面２次モーメントである。  したがって、ａとｂの差が小さいほどたわみ量δは小さくなる。  例えば、ａ＝0.7，ｂ＝0.15とすると、δ＝0.54（Ｗｌ３/３ＥＩ）程度になるので、Ｗの値をロックに必要な所定値に管理する場合、後述する従来構造のたわみ量（Ｗｌ３/３ＥＩ）の0.54倍と小さくなる。
【００２８】  一方、上記Ｗを得るのに必要な締結ボルトＢＴの締結力Ｆについて検討する。  継手ブロック２０に対して締結ボルトＢＴの締結力Ｆとガスケットの反力（Ｆに等しい）によって生ずるモーメントと、レール部材５０から加わるモーメントは等しいから、締結ボルトＢＴとガスケットの１２０の中心との距離をｓとすると、Ｆ＝Ｗ（ａ−ｂ）／ｓの関係が成り立つ。  本実施形態の構造で、例えば、ｓ＝0.23、ａ＝0.7、ｂ＝0.15のときは、必要な締結力Ｆは、Ｆ＝2.3Ｗ程度になる。これは、後述する従来構造（ｓ＝0.23、ａ＝1、ｂ＝0）の締結力Ｆ＝4.3Ｗの0.54倍と小さくなる。
【００２９】  したがって、本実施形態では、小さい締結力Ｆで、必要なロック力Ｗが得られ、たわみ量δも小さくなる。  このたわみ量δを小さくする効果は、継手ブロック２０の係合部の長さを短くし、かつ底面の逃げ部を大きくすることによって、力Ｗの作用点のスパン（ａ−ｂ）を小さくするほど高まる。しかし、前記スパン（ａ−ｂ）を小さくしすぎると、締結ボルトＢＴを締め込んでも各作用点での継手ブロック２０のレール部材５０への近接・離間方向の変位が小さくなり隙間ｃ（図７（ａ）参照）を越えにくくなって、ロックが掛かりにくくなる。  したがって、継手ブロック２０の係合部の縮小量や底面の逃げ部の大きさは、適切な量に設定すること、または、隙間ｃ（図７（ａ）参照）を極力小さくすることが必要である。
【００３０】  なお、上記梁のたわみのモデルは、流体機器（開閉弁）１１０Ａとその上流側および下流側継手ブロック２０，２０からなる組立体２００に係合されたレール部材５０について、継手ブロック２０，２０の両端位置におけるレール部材５０のたわみ量δ（「単位組立体当たりのたわみ量δ」ともいう）について検討した。しかし、実際の流体制御装置では、前記上流側および下流側継手ブロック２０，２０の両側にさらなる流体機器１１０Ａ等が接続され、その外側にさらなる継手ブロック２０，２０等が接続されて、上記組立体２００の構成が半分ずつ重なり合って連続している。したがって、実際の流体制御装置でのレール部材５０の両端部でのたわみ量の計算は困難であるが、上記単位組立体当たりのたわみ量δが大きければ、レール部材５０の両端部でのたわみ量も大きくなると考えられる。したがって、後述の実施形態及び比較例についても、前記同様に、単位組立体当たりのたわみ量δを検討する。
【００３１】  次に、本実施形態において、継手ブロック２０と流体機器１１０Ａとの組立体２００をあらかじめ組み立ててからレール部材５０へはめ込む際の組立性について検討する。  図８に示すように、組み立て誤差により、組立体が曲率半径ｒの円弧Ａｒｃに外接する多角形状に屈曲している場合を考える。この多角形とは、引っ掛かりやすい各継手ブロック２０の係合部２２の長さ方向の各端部Ｅを結ぶ多角形とし、各係合部の底面の長手方向中心ＣＴで前記円弧Ａｒｃに外接していると仮定する。  係合部２２の長さをｄとすると、各係合部２２の端部Ｅの出張量ｑは、ｑ＝ｄ２／８ｒで近似される。  本実施形態では、ｄ＝0.4＊ｌ（ｌは継手ブロックの長さ）としたので、出張量ｑは、ｑ＝0.16＊ｌ２/２ｒとなり、後述する従来例（ａ＝1*ｌ）の場合の0.16倍と小さい。したがって、組立体をレール部材に挿入する際に、引っ掛かりにくくなり、組み立て性も向上する。
【００３２】（第２の実施形態）  第２の実施形態は、図９Ａに示すように、各継手ブロック２０の係合部２２の長さを継手ブロック２０の全長より短くした形態で、継手ブロック２０の被支持面（底面２０ｂ）の長手方向の両端部に逃げ部は設けない形態である。  本実施形態は、継手ブロック２０の被支持面（底面２０ｂ）の長手方向の両端部に逃げ部を設けていない点を除いて第１の実施形態と同様なので、共通部分の詳細な説明は省略する。  図９Ｂ（ａ）は、本実施形態の継手ブロック２０を用いた組立体２０１を示す部分断面図である。２つの継手ブロック２０，２０をレール部材５０に係合し、流体機器との間を締結ボルトＢＴで締め込むと、第１の実施形態と同様に、締結ボルトの締結力Ｆとガスケットの反力（Ｆに等しい）によって、各継手ブロック２０，２０を互いに反対方向に回転させようとするモーメントが生じ、このモーメントがレール部材５０に加わる。このモーメントは、本実施形態では、係合部２２の先端に対応するレール部材５０のＡ，Ｄ点に上向きの力Ｗとして加わり、左右の継手ブロック２０の底面２０ｂの端部が互いに当接するＧ点（組立体の中央）に下向きの力２Ｗとして加わる。  これらの力Ｗの作用により、継手ブロック２０，２０は、レール部材５０に対してロックされる。
【００３３】  このロックの際に生ずるレール部材５０のたわみについて検討する。  図９Ｂ（ｂ）は、図９Ｂ（ａ）のレール部材５０と等価の梁のたわみのモデルを示す。  各継手ブロック２０の長さをｌ、中心からＡ点又はＤ点までの距離をａとすると、継手ブロック２０の両端位置でのレール部材５０のたわみ量δは、下式で表される。（この式２は、式１において、ｂ＝０とした場合に相当する。）【数２】
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ここで、Ｅはヤング率、Ｉは断面２次モーメントである。  したがって、ａが小さいほどたわみ量δは小さくなる。  例えば、ａ＝0.7とすると、δ＝0.56（Ｗｌ３/３ＥＩ）程度になるので、Ｗをロックに必要な所定値に管理する場合の、後述する従来構造のたわみ量（Ｗｌ３/３ＥＩ）の0.56倍と小さくなる。
【００３４】  一方、上記Ｗを得るのに必要な締結ボルトＢＴの締結力Ｆについて検討する。  締結ボルトＢＴの締結力Ｆとガスケット１２０の反力（Ｆに等しい）によって生ずるモーメントと、レール部材５０に加わるモーメントは等しいから、締結ボルトＢＴとガスケットの１２０の中心との距離をｓとすると、Ｆ＝Ｗａ／ｓの関係が成り立つ。  本実施形態の構造で、例えば、ｓ＝0.23、ａ＝0.7のときは、締結力Ｆ＝2.9Ｗ程度になる。これは、後述する従来構造（ｓ＝0.23、ａ＝1）の締結力Ｆ＝4.3Ｗの約0.67倍と小さくなる。
【００３５】  本実施形態における、継手ブロックと流体機器との組立体をあらかじめ組み立ててからレール部材５０へはめ込む際の組立性について検討すると、継手ブロックの係合部の両端部の出張量ｑ（図８参照）は、第１の実施形態と同じなので、引っ掛かりは起こりにくいと考えられる。但し、継手ブロックの底面の逃げがない分、第1の実施形態より、継手ブロック底面の端面での引っ掛かりが起こる可能性は高いと考えられる。
【００３６】（比較例）  比較例は、図１０Ａに示すように、各継手ブロック２０の係合部２２の長さを継手ブロック２０の全長と同一にした形態で、継手ブロック２０の被支持面（底面２０ｂ）の長手方向の両端部の逃げ部も設けない形態である。  本比較例は、これらの点を除いて第１及び第２の実施形態と同様なので、共通部分の詳細な説明は省略する。  図１０Ｂ（ａ）は、本実施形態の継手ブロック２０を用いた組立体２０２を示す部分断面図である。２つの継手ブロック２０，２０をレール部材５０に係合し、流体機器１１０Ａとの間を締結ボルトＢＴで締め込むと、第１及び第２の実施形態と同様に、締結ボルトＢＴの締結力Ｆとガスケット１２０の反力（Ｆに等しい）によって、各継手ブロック２０，２０を互いに反対方向に回転させようとするモーメントが生じ、このモーメントがレール部材５０に加わる。このモーメントは、本比較例では、継手ブロック２０の底面２０ｂの外側端部の位置に対応するレール部材５０のＡ，Ｄ点に上向きの力Ｗとして加わり、継手ブロック２０の内側端部の位置（すなわち組立体の中心）Ｇ点に下向きの力合計２Ｗとして加わる。  これらの力Ｗの作用により、継手ブロック２０，２０は、レール部材５０に対してロックされる。
【００３７】  このロックの際に生ずるレール部材５０のたわみについて検討する。  図１０Ｂ（ｂ）は、図１０Ｂ（ａ）のレール部材５０と等価の梁のたわみのモデルを示す。  梁の中心部に下方向の力２Ｗが加わり、梁の両端部にそれぞれ上方向の力Ｗが加わった状態と等価である。  各継手ブロック２０の長さをｌ、中心から両端部までの距離をｌとすると、継手ブロック２０の両端位置でのレール部材５０のたわみ量δは、下式で表される。（この式３は、式１において、ａ＝ｌ、ｂ＝０とした場合に相当する。）【数３】
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ここで、Ｅはヤング率、Ｉは断面２次モーメントである。  したがって、たわみ量δは、Ｗｌ３/３ＥＩとなり、前記第１及び第２の実施形態の場合より大きい。
【００３８】  一方、上記Ｗを得るのに必要な締結ボルトＢＴの締結力Ｆについて検討する。  締結ボルトの締結力Ｆとガスケットの反力（Ｆに等しい）によって生ずるモーメントと、レール部材５０に加わるモーメントは等しいから、締結ボルトＢＴとガスケットの１２０の中心との距離をｓとすると、Ｆ＝Ｗｌ／ｓとの関係が成り立つ。  本比較例の構造で、例えば、ｓ＝0.23、ｌ＝1のときは、締結力Ｆ＝4.17Ｗ程度になり、前記第１及び第２の実施形態の場合より大きい。
【００３９】  次に、本比較例において、継手ブロックと流体機器との組立体をあらかじめ組み立ててからレール部材５０へはめ込む際の組立性について検討する。第１の実施形態で説明したように、組立体の曲率半径をｒ、係合部の長さをｄとすると、各係合部の端部の出張量ｑ（図８参照）は、ｑ＝ｄ２／８ｒで近似される。本比較例では、ｄ＝ｌなので、出張量ｑは、ｑ＝ｌ２/８ｒとなり、第１の実施形態の場合の出張量ｑ＝0.16＊ｌ２/８ｒより大きい。
【００４０】以上の検討結果をまとめると、下表のようになる。【表１】
2020137572.tif 000006
表１は、ロック力Ｗを一定にした場合の締結力Ｆとたわみ量δの例を示す。  必要なロック力Ｗを得るために必要な締結力Ｆは、第１及び第２の実施形態では、比較例の各々0.55倍と0.7倍と小さくなり、たわみ量δも各々0.53倍、0.56倍と小さくなる。  したがって、必要なロック力Ｗが得られるように、低減した締結力Ｆを得るべく締結ボルトＢＴのトルク管理を行えば、たわみ量δを大幅に減らすことができる。
【００４１】
【表２】
2020137572.tif 000007
一方、表２は、締結力Ｆを従来と同じに設定した場合の、ロック力（Ｗ）とたわみ量（δ）の例を示す。この場合、たわみ量δは、第１及び第２の実施形態では、比較例の各々0.97倍と0.81倍と小さくなる。一方、ロック力（Ｗ）は、第１及び第２の実施形態では、比較例の各々1.82倍と1.43倍に増加する。
【００４２】  以上より、必要なロック力Ｗが得られるように、低減した締結力Ｆを得るべく締結ボルトＢＴのトルク管理を行うことが、たわみ量δを大幅に減らすことができ、好ましい。尚、この必要なロック力Ｗや、それを実現する締結ボルトＢＴのトルクなどは、取り付ける流体機器の数や重さ、設置する向き（縦置きか横置きか）等を考慮して、計算で求めても良いし、実験で求めても良い。また、締結力Ｆを低減させず従来と同じ値に設定した場合でもたわみ量（δ）の低減効果が期待できる。
【００４３】
【表３】
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表３は、組立体を予め組み立ててからレール部材５０へはめ込む際の組立性を、係合部２２の端部の出張量ｑで評価した結果を示す。第１及び第２の実施形態では、比較例に比べて出張量ｑが減少したので、組立体をレール部材５０に挿入する際に、引っ掛かりにくくなり、組み立て性も向上する。
【００４４】  上記各実施形態では、係合部２２の係合面２２ｆおよびガイド部５５の受け面５５ｆを斜面のみで形成したが、図１１Ａに示すように、係合部２２＿１，ガイド部５５＿１を傾斜面と垂直面とで構成することもできる。また、図１１Ｂ、図１１Ｃに示すように、係合部２２＿２，２２＿３，ガイド部５５＿２，５５＿３に湾曲面を用いてもよい。さらに、図１２Ａ，１２Ｂに示すように、係合部２２＿４，２２＿５を凹状、ガイド部５５＿４，５５＿５を凸状としてもよい。 
【００４５】  上記実施形態では、継手ブロック２０とボディ１１３とを１本の締結ボルトＢＴで連結する場合について説明したが、流路口２４ａに対してネジ穴が水平流路２３ｃ側に存在すれば、複数の締結ボルトＢＴを使用することも可能である。 
【符号の説明】
【００４６】１  流体制御装置 １０  ベースプレート ２０  継手ブロック ２０ａ  上面 ２０ｂ  底面 ２０ｃ  逃げ部２１ａ〜２１ｄ  側面 ２２  係合部 ２２ｂ  底面 ２２ｆ  係合面(整列機構) ２３  流体流路 ２３ａ、２３ｂ  垂直流路 ２３ｃ  水平流路 ２４ａ、２４ｂ  流路口 ２５ａ，２５ｂ  ネジ穴 ２６  保持凹部 ３０  継手ブロック ５０  レール部材 ５５  ガイド部 ５５ｆ  受け面(整列機構) １１０Ａ  開閉弁（２方弁）（流体機器） １１０Ｂ  レギュレータ（流体機器） １１０Ｃ  プレッシャーゲージ（流体機器） １１０Ｄ  開閉弁（３方弁）（流体機器） １１０Ｅ  マスフローコントローラ（流体機器） １１１  アクチュエータ内蔵部 １１２  バルブ内蔵部 １１３  ボディ １１３ａ  上面 １１３ｂ  底面 １１４  貫通孔 ３００  継手部材 ３１０  導入管 ３２０，３３０  連通管 ３４０  供給管 ４００  ストッパ ＢＴ，ＢＴ２  締結ボルト ＧＰ，ＧＰ１，ＧＰ２，ＧＰ３  隙間  
【図１Ａ】
2020137572.tif 000009
【図１Ｂ】
2020137572.tif 000010
【図２】
2020137572.tif 000011
【図３Ａ】
2020137572.tif 000012
【図３Ｂ】
2020137572.tif 000013
【図４Ａ】
2020137572.tif 000014
【図４Ｂ】
2020137572.tif 000015
【図４Ｃ】
2020137572.tif 000016
【図５Ａ】
2020137572.tif 000017
【図５Ｂ】
2020137572.tif 000018
【図５Ｃ】
2020137572.tif 000019
【図６Ａ】
2020137572.tif 000020
【図６Ｂ】
2020137572.tif 000021
【図６Ｃ】
2020137572.tif 000022
【図７】
2020137572.tif 000023
【図８】
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【図９Ａ】
2020137572.tif 000025
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
2020137572.tif 000027
【図１０Ｂ】
2020137572.tif 000028
【図１１Ａ】
2020137572.tif 000029
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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