JP2016087551A - ノズル装置及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開口部を通過する流体の流量がより均等となるノズル装置を提供する。【解決手段】一つの実施の形態に係るノズル装置は、第１の開口部と、複数の第２の開口部と、第１の管路部と、を備える。前記第１の管路部は、第１の方向に向かって延びる第１の部分と、前記第１の部分の一方の端部に接続され、前記第１の方向と交差する方向にそれぞれ延びる複数の第２の部分と、を有する少なくとも一つの第１の分岐部を有し、前記第１の開口部と前記複数の第２の開口部とを接続し、前記第１の分岐部によって前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう経路において少なくとも一回分岐され、前記第１の開口部とそれぞれの前記第２の開口部との間における経路長及び前記第１の分岐部の数が同一である。前記第１の部分の前記一方の端部の断面積は、前記第１の部分の他方の端部の断面積よりも狭い。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ノズル装置及び処理装置に関する。

複数の開口部から流体を吐出又は吸引するノズルが知られる。このようなノズルは、例えば、単一の供給口に供給された流体を、供給口と複数の開口部とを接続する管路を通じて、各開口部から吐出する。

特開２０１４−１２２３９号公報

複数の開口部を通過する流体の流量が、より均等であることが望まれることがある。

本発明が解決する課題の一例は、開口部を通過する流体の流量がより均等となるノズル装置及び処理装置を提供することである。

一つの実施の形態に係るノズル装置は、第１の開口部と、複数の第２の開口部と、第１の管路部と、を備える。前記第１の管路部は、第１の方向に向かって延びる第１の部分と、前記第１の部分の一方の端部に接続され、前記第１の方向と交差する方向にそれぞれ延びる複数の第２の部分と、を有する少なくとも一つの第１の分岐部を有し、前記第１の開口部と前記複数の第２の開口部とを接続し、前記第１の分岐部によって前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう経路において少なくとも一回分岐され、前記第１の開口部とそれぞれの前記第２の開口部との間における経路長及び前記第１の分岐部の数が同一である。前記第１の部分の前記一方の端部の断面積は、前記第１の部分の他方の端部の断面積よりも狭い。

図１は、第１の実施の形態に係る処理装置を概略的に示す図である。 図２は、第１の実施形態のノズル装置を示す斜視図である。 図３は、第１の実施形態の分岐部の形状を示す斜視図である。 図４は、第１の実施形態の分岐部の形状を示す平面図である。 図５は、第１の実施形態の不活性ガスが流れる分岐部を模式的に示す平面図である。 図６は、第１の実施形態の分岐部幅比に対する分岐誤差を示すグラフである。 図７は、第２の実施の形態に係る分岐部の形状を示す平面図である。 図８は、第２の実施形態のアスペクト比に対する分岐誤差を示すグラフである。 図９は、第３の実施の形態に係る分岐部の形状を示す平面図である。 図１０は、第３の実施形態の分岐部の変形例を示す平面図である。 図１１は、第４の実施の形態に係る分岐部の形状を示す平面図である。 図１２は、第５の実施の形態に係るノズル装置を概略的に示す平面図である。 図１３は、第５の実施形態の第１の傾斜部と第２の傾斜部とを拡大して示す断面図である。 図１４は、第６の実施の形態に係るノズル装置を示す斜視図である。

以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。

図１は、第１の実施の形態に係る処理装置１０を概略的に示す図である。処理装置１０は、例えばレーザ加工を行うための装置である。なお、処理装置１０はこれに限らない。図１に示すように、処理装置１０は、制御部１１と、タンク１２と、ポンプ１３と、処理室１４と、複数のノズル装置１５とを備える。タンク１２は、収容部の一例である。ポンプ１３は、供給部の一例である。

制御部１１は、ポンプ１３や、処理装置１０の他の部分を制御する。タンク１２は、例えば、アルゴンのような不活性ガスを収容する。不活性ガスは流体の一例である。なお、流体はこれに限らず、他の気体や液体であっても良い。ポンプ１３は、制御部１１に制御されることで、タンク１２の不活性ガスを、複数のノズル装置１５に供給する。処理室１４は、例えば複数の壁によって密閉可能に形成される。図１は、処理室１４を概略的に二点鎖線で示す。処理装置１０は、処理室１４内に配置された加工物をレーザ加工する。

複数のノズル装置１５は、処理室１４に設けられ、例えば、加工物が配置されたステージを囲むように配置される。複数のノズル装置１５は、加工物の周りから、ポンプ１３によって供給された不活性ガスを加工物に向かって吐出する。

図２は、ノズル装置１５を示す斜視図である。図２に示すように、ノズル装置１５は、基体２１と、供給口２２と、複数の吐出口２３と、管路部２４とを有する。供給口２２は、第１の開口部の一例である。吐出口２３は、第２の開口部の一例である。管路部２４は、第１の管路部の一例である。

基体２１は、例えば直方体のブロック状に形成される。これにより、基体２１の剛性がより高くされ得る。なお、基体２１の形状はこれに限られない。基体２１は、第１の面２１ａと、第２の面２１ｂとを有する。第１及び第２の面２１ａ，２１ｂはそれぞれ略平坦に形成され、互いに直交する。

図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、基体２１の長さに沿う。Ｙ軸は、基体２１の奥行き（幅）に沿う。Ｚ軸は、基体２１の厚さ（高さ）に沿う。基体２１の第１の面２１ａは、Ｙ軸に沿う方向に向く。基体２１の第２の面２１ｂは、Ｚ軸に沿う方向に向く。

供給口２２は、基体２１の第１の面２１ａに開口する。供給口２２は、ポンプ１３に接続される。複数の吐出口２３は、基体２１の第２の面２１ｂにそれぞれ開口する。吐出口２３は、Ｘ軸に沿う方向に一列に並んで配置され、処理室１４の内部に開口する。なお、供給口２２及び吐出口２３の配置はこれに限らない。

管路部２４は、基体２１の内部に設けられ、供給口２２と複数の吐出口２３とを接続する流路である。言い換えると、管路部２４の一方の端部に供給口２２が設けられ、管路部２４の他方の端部に吐出口２３が設けられる。管路部２４は、複数の分岐部３１と、複数のノズル部３２とを有する。分岐部３１は、第１の分岐部の一例である。

分岐部３１は、供給口２２から吐出口２３に向かう経路を途中で複数（例えば二つ）に分岐させる部分である。本実施形態において、複数の分岐部３１は、供給口２２から吐出口２３に向かう経路を三段階に分岐する。言い換えると、管路部２４は、供給口２２から吐出口２３に向かう経路において三回分岐される。以下の説明において、一段階目の分岐部３１は分岐部３１Ａと、二段階目の分岐部３１は分岐部３１Ｂと、三段階目の分岐部３１は分岐部３１Ｃとそれぞれ個別に称されることがある。

図３は、分岐部３１の形状を示す斜視図である。図３に示すように、第１の実施形態の分岐部３１は、Ｔ字状に形成される。分岐部３１は、第１の部分４１と、二つの第２の部分４２と、接合部４３とをそれぞれ有する。なお、図３は、説明のため、一つの分岐部３１のみならず、当該分岐部３１に接続された他の分岐部３１の第１及び第２の部分４１，４２をも示す。

第１の部分４１は、Ｙ軸に沿う方向に直線状に延びる。Ｙ軸に沿う方向は、第１の方向の一例である。複数の分岐部３１の第１の部分４１は、それぞれＹ軸に沿う方向に平行に延びる。

第２の部分４２は、接合部４３によって、第１の部分４１の一方の端部４１ａにそれぞれ接続される。第２の部分４２は、接合部４３から、Ｘ軸に沿う方向にそれぞれ直線状に延びる。言い換えると、第２の部分４２は、Ｙ軸と９０度交差する方向にそれぞれ延びる。Ｙ軸と９０度交差する方向は、第１の方向と交差する方向の一例である。二つの第２の部分４２は、第１の部分４１が延びる方向に対して鏡面対称及び回転対称にそれぞれ延びる。なお、第２の部分４２はこれに限らない。

一段階目の分岐部３１Ａにおいて、第１の部分４１の他方の端部４１ｂは、供給口２２に接続される。第１の部分４１の他方の端部４１ｂは、一方の端部４１ａの反対側に位置する。一段階目の分岐部３１Ａの第２の部分４２は、連結部４４によって、対応する二段階目の分岐部３１Ｂの、第１の部分４１の他方の端部４１ｂにそれぞれ接続される。すなわち、分岐部３１Ａの第２の部分４２と、分岐部３１Ｂの第１の部分４１の他方の端部４１ｂとが、連結部４４に接続される。

二段階目の分岐部３１Ｂの第２の部分４２は、連結部４４によって、対応する三段階目の分岐部３１Ｃの、第１の部分４１の他方の端部４１ｂにそれぞれ接続される。図２のように、分岐部３１Ｃの第１の部分４１は、分岐部３１Ａ，３１Ｂの第１の部分４１が延びる方向の反対方向に延びる。これにより、基体２１のＹ軸に沿う方向における長さが低減され得る。

三段階目の分岐部３１Ｃの第２の部分４２は、連結部４４によって、対応するノズル部３２にそれぞれ接続される。すなわち、分岐部３１Ｃの第２の部分４２と、ノズル部３２とが、連結部４４に接続される。ノズル部３２は、Ｚ軸に沿う方向に延び、分岐部３１Ｃの第２の部分４２と、対応する吐出口２３とを接続する。

二段階目の分岐部３１Ｂの第１及び第２の部分４１，４２の断面積は、一段階目の分岐部３１Ａの第１及び第２の部分４１，４２の断面積よりも狭い。三段階目の分岐部３１Ｃの第１及び第２の部分４１，４２の断面積は、二段階目の分岐部３１Ｂの第１及び第２の部分４１，４２の断面積よりも狭い。このように、管路部２４の断面積は、供給口２２から吐出口２３に向かうに従って狭くなる。

管路部２４において、供給口２２とそれぞれの吐出口２３との間における経路長は同一である。なお、本明細書において、供給口２２とそれぞれの吐出口２３との間における経路長が同一である場合とは、例えば寸法公差によって生じる各経路長の誤差がある場合を含む。

さらに、管路部２４において、供給口２２とそれぞれの吐出口２３との間における分岐部３１の数は同一である。すなわち、供給口２２からそれぞれの吐出口２３に向かう各経路において、同一の数（本実施形態においては三つ）の分岐部３１が設けられる。

加えて、各段階における分岐部３１の形状及び大きさは、互いに同一である。すなわち、二つの二段階目の分岐部３１Ｂは、互いに同一の形状及び大きさを有する。さらに、四つの三段階目の分岐部３１Ｃは、互いに同一の形状及び大きさを有する。

以上のように、供給口２２とそれぞれの吐出口２３との間の各経路の経路長と構造とは、互いに同一である。このため、供給口２２とそれぞれの吐出口２３との間の経路を流れる流体に作用する抵抗はそれぞれ等しい（等コンダクタンス）。

図３に示すように、分岐部３１を含む管路部２４は、略長円形の断面形状を有する。図３に示す管路部２４の断面形状は、Ｚ軸に沿う方向に延びる二つの平行な辺を有する長円形であるが、管路部２４の断面形状は楕円形であっても良い。なお、管路部２４の断面形状はこれに限らず、例えば、円形、矩形、及び四角形のような他の形状であっても良い。

例えば、第１の部分４１の断面形状は、Ｚ軸に沿う方向に長い長円形である。すなわち、第１の部分４１の断面形状は、Ｘ軸に沿う方向における長さが、Ｚ軸に沿う方向における長さよりも短い形状である。Ｘ軸に沿う方向における長さは、幅の一例であり、第１の部分４１が延びる方向からの平面視（Ｙ軸方向の視点）において、第１の部分４１と直交する、他の分岐部３１の第２の部分４２が延びる方向の長さである。Ｚ軸に沿う方向における長さは、第２の方向における長さの一例であり、第１の方向（Ｙ軸に沿う方向）と直交するとともに第２の部分４２が延びる方向（ＸＹ平面上の方向）とも直交する方向における長さである。

図４は、分岐部３１の形状を示す平面図である。図４に示すように、第１の部分４１は、他方の端部４１ｂから一方の端部４１ａに向かうに従って、断面積が狭くなる。すなわち、第１の部分４１の一方の端部４１ａの断面積は、第１の部分４１の他方の端部４１ｂの断面積よりも狭い。

第１の部分４１の一方の端部４１ａの、Ｘ軸に沿う方向における長さ（幅）Ｌ１は、第１の部分４１の他方の端部４１ｂの、Ｘ軸に沿う方向における長さ（幅）Ｌ２よりも短い。長さＬ１は、例えば、長さＬ２の８割以下である。なお、長さＬ１はこれに限らない。

図５は、不活性ガスＧが流れる分岐部３１を模式的に示す平面図である。ポンプ１３は、供給口２２に不活性ガスＧを供給する。不活性ガスＧは、供給口２２から管路部２４に流入し、複数の分岐部３１を通過する。不活性ガスＧは、三段階の分岐部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによって三回にわたって二分割され、ノズル部３２を通り、各吐出口２３から処理室１４の内部へ吐出される。

図５に示すように、上流側の分岐部３１の第２の部分４２を流れる不活性ガスＧが、連結部４４を通って、下流側の分岐部３１の第１の部分４１に流入する。図５は、分岐部３１を流れる不活性ガスＧを模式的に矢印で示す。

第２の部分４２は、Ｘ軸に沿う方向に延びる。このため、第１の部分４１に流入した不活性ガスＧは、慣性力により、第１の部分４１の外側（図５の左側）に寄って、第１の部分４１を流れる。第１の部分４１の外側は、上流側の分岐部３１の接合部４３から遠い側である。すなわち、第１の部分４１の不活性ガスＧは、Ｘ軸に沿う方向において偏在する。なお、第１の部分４１の不活性ガスＧは、Ｚ軸に沿う方向においては大よそ均一に分布する。

上述のように、第１の部分４１の断面積は、他方の端部４１ｂから一方の端部４１ａに向かうに従って狭くなる。このため、第１の部分４１の不活性ガスＧは、一方の端部４１ａに向かうに従って、Ｘ軸に沿う方向における中央部分に収束する。すなわち、第１の部分４１の一方の端部４１ａにおける不活性ガスＧは、第１の部分４１の他方の端部４１ｂにおける不活性ガスＧよりも、Ｘ軸に沿う方向において均一に分布する。

不活性ガスＧは、第１の部分４１の一方の端部４１ａから、接合部４３を通って、二つの第２の部分４２にそれぞれ送られる。第１の部分４１の一方の端部４１ａにおいて収束することで、不活性ガスＧは、より均等に分かれ、二つの第２の部分４２に流入する。すなわち、一方の第２の部分４２に流入する不活性ガスＧの流量と、他方の第２の部分４２に流入する不活性ガスＧの流量とが、大よそ等しくなる。

図６は、第１の部分４１の幅の比に対する、二つの第２の部分４２への不活性ガスＧの分岐誤差を示すグラフである。図６の横軸は、長さＬ２に対する長さＬ１の百分率（分岐部幅比）を示す。図６の縦軸は、二つの第２の部分４２にそれぞれ流入する不活性ガスＧの偏り（分岐誤差）を示す。分岐誤差１％とは、二つの第２の部分４２に流入する不活性ガスＧの流量の比が５１：４９であることを意味する。

図６に示すように、分岐部幅比が８０％以下になることで、分岐誤差がより急激に小さくなる。すなわち、長さＬ１が長さＬ２の８割以下に設定されることで、分岐誤差がより効果的に低減される。

以上のようなノズル装置１５は、例えば、三次元プリンタによって積層造形される。ノズル装置１５は、合成樹脂や金属のような種々の材料によって作られる。ノズル装置１５の材料として、ノズル装置１５が供給する流体（不活性ガスＧ）に対して耐性を有する材料が選択される。

三次元プリンタは、例えば、Ｚ軸に沿う方向において、材料の層の形成と、材料の層の固化とを繰り返すことで、ノズル装置１５を形成する。管路部２４は、ノズル装置１５を形成する層の積層途中において、切削加工されても良い。ノズル装置１５を形成する層の積層途中において、例えば管路部２４の、下方に向く面以外の面は、切削加工され得る。

ノズル装置１５は、積層造形以外の方法によって形成されても良い。例えば、切削によって管路部２４の一部がそれぞれ形成された複数の部材を互いに接合させることで、ノズル装置１５が形成されても良い。

第１の実施の形態に係る処置装置１０において、供給口２２とそれぞれの吐出口２３との間の各経路の経路長と構造とは、互いに同一である。このため、供給口２２に供給される不活性ガスＧの流量にかかわらず、複数の吐出口２３から吐出される不活性ガスＧの流出量がより均等になる。言い換えると、複数の吐出口２３から吐出される不活性ガスＧの流出量の分布が、供給口２２に供給される不活性ガスＧの流量によって変化することが抑制される。

管路部２４の断面積は、供給口２２から吐出口２３に向かうに従って狭くなる。これにより、管路部２４を流れる不活性ガスＧの圧力損失が低減されるとともに、複数の吐出口２３から吐出される不活性ガスＧの流出量がより均等になる。

ノズル装置１５は、三次元プリンタによって積層造形される。これにより、管路部２４を切削によって形成する場合に比べ、管路部２４の形状がより自由に設定され得る。さらに、供給口２２と吐出口２３がより自由に配置され得る。

第１の部分４１の一方の端部４１ａの断面積が、第１の部分４１の他方の端部４１ｂの断面積よりも狭い。これにより、例えば他の分岐部３１の第２の部分４２から第１の部分４１に流入した不活性ガスＧが慣性力によって第１の部分４１の内部で偏在していたとしても、断面積がより狭い第１の部分４１の一方の端部４１ａで集められて、接合部４３を通り複数の第２の部分４２に送られる。これにより、複数の第２の部分４２により均等に不活性ガスＧが送られる。したがって、複数の吐出口２３から最終的に吐出される不活性ガスＧの流出量がより均等になる。

他の分岐部３１の第２の部分４２から第１の部分４１に流入する不活性ガスＧは、慣性力によって第２の部分４２が延びる方向（Ｘ軸に沿う方向）に偏在する。これに対し、第１の部分４１の一方の端部４１ａの長さＬ１は、第１の部分４１の他方の端部４１ｂの長さＬ２よりも短い。長さＬ１，Ｌ２は、第１の部分４１が延びる方向からの平面視において、第１の部分４１と直交する、他の分岐部３１の第２の部分４２が延びる方向の長さである。これにより、第１の部分４１から第２の部分４２に送られる不活性ガスＧの偏在がより解消され、複数の第２の部分４２により均等に不活性ガスＧが送られる。

第１の部分４１の一方の端部４１ａの長さＬ１は、第１の部分４１の他方の端部４１ｂの長さＬ２の８割以下である。長さＬ２がこのように設定されることで、図６に示すように、複数の第２の部分４２により均等に不活性ガスＧが送られる。

第１の部分４１の断面形状は、Ｘ軸に沿う方向における長さ（第１の部分４１が延びる方向からの平面視における第１の部分４１と直交する他の分岐部３１の第２の部分４２が延びる方向の長さ）が、Ｚ軸に沿う方向における長さ（Ｙ軸に沿う方向と直交するとともに第２の部分４２が延びる方向とも直交する方向の長さ）よりも短い。これにより、例えば他の分岐部３１の第２の部分４２から連結部４４を通って第１の部分４１に流入した不活性ガスＧが慣性力によって第１の部分４１の内部で偏在することが抑制され、接合部４３を通って複数の第２の部分４２に送られる。さらに、例えば三次元プリンタによって積層造形する場合に、切削によって管路部２４の表面を滑らかにできる部分がより広く確保され得る。さらに、Ｘ軸に沿う方向における長さがＺ軸に沿う方向における長さに対して同一又はより長い場合に比べて、第１の部分４１における不活性ガスＧのＸ軸に沿う方向における偏在が抑制される。

以下に、第２の実施の形態について、図７及び図８を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図７は、第２の実施の形態に係る分岐部３１の形状を示す平面図である。図７に示すように、第２の実施形態において、第１の部分４１の一方の端部４１ａの、Ｘ軸に沿う方向における長さＬ１は、第１の部分４１の他方の端部４１ｂの、Ｘ軸に沿う方向における長さＬ２と等しい。図７は、長さＬ２のみを示す。

第１の部分４１の一方の端部４１ａから他方の端部４１ｂまでの長さＬ３は、第１の部分４１のＸ軸に沿う方向における長さＬ１，Ｌ２よりも長い。長さＬ３は、例えば、長さＬ１，Ｌ２の５倍以上である。なお、長さＬ３はこれに限らない。

図８は、第１の部分４１のアスペクト比に対する、二つの第２の部分４２への不活性ガスＧの分岐誤差を示すグラフである。図８の横軸は、長さＬ１，Ｌ２に対する長さＬ３の比率（アスペクト比）を示す。図８の縦軸は、二つの第２の部分４２にそれぞれ流入する不活性ガスＧの偏り（分岐誤差）を示す。

図８に示すように、アスペクト比が５以上になることで、分岐誤差がより小さくなる。すなわち、長さＬ３が長さＬ１，Ｌ２の５倍以上に設定されることで、分岐誤差がより効果的に低減される。さらに、アスペクト比が８以上になることで、分岐誤差がさらに小さくなる。

第２の実施形態の処理装置１０において、第１の部分４１の一方の端部４１ａから他方の端部４１ｂまでの長さＬ３が、第１の部分４１の長さＬ１，Ｌ２の５倍以上である。これにより、例えば他の分岐部３１の第２の部分４２から第１の部分４１に流入した不活性ガスＧが慣性力によって第１の部分４１の内部で偏在していたとしても、第１の部分４１を通過する間に不活性ガスＧの偏在がほぼ解消され、接合部４３を通って複数の第２の部分４２に送られる。これにより、図８に示すように、複数の第２の部分４２により均等に不活性ガスＧが送られる。したがって、複数の吐出口２３から最終的に吐出される不活性ガスＧの流出量がより均等になる。

以下に、第３の実施の形態について、図９を参照して説明する。図９は、第３の実施の形態に係る分岐部３１の形状を示す平面図である。図９に示すように、第３の実施形態の第２の部分４２は、接合部４３から、Ｙ軸に対して交差角度θだけ交差する方向にそれぞれ延びる。すなわち、二つの第２の部分４２は、第１の部分４１が延びる方向に対して鏡面対称及び回転対称にそれぞれ延びる。なお、第２の部分４２はこれに限らない。

交差角度θは、例えば、９０度より小さく０度よりも大きい。このため、第２の部分４２は、Ｙ軸に沿う方向において、第１の部分４１の一方の端部４１ａから他方の端部４１ｂに近づくように延びる。

第３の実施形態の処理装置１０において、第２の部分４２は、接合部４３から、Ｙ軸と交差角度θで交差する方向にそれぞれ延びる。交差角度θは、９０度より小さい。これにより、Ｙ軸に沿う方向における第１の部分４１の長さＬ３をより長くしつつ、Ｙ軸に沿う方向における管路部２４全体の長さをより短くすることができ、ノズル装置１５が小型化され得る。

さらに、Ｙ軸に沿う方向において、第１の部分４１を流れる不活性ガスＧの進行方向と、第２の部分４２を流れる不活性ガスＧの進行方向とが反対になる。これにより、接合部４３において不活性ガスＧの慣性力が低減され、複数の第２の部分４２により均等に不活性ガスＧが送られる。

図１０は、第３の実施形態の分岐部３１の変形例を示す平面図である。図１０に示すように、当該変形例の第２の部分４２は、直交部４２ａと、傾斜部４２ｂとをそれぞれ有する。

直交部４２ａは、接合部４３から、Ｘ軸に沿う方向にそれぞれ直線状に延びる。言い換えると、直交部４２ａは、Ｙ軸と９０度交差する方向にそれぞれ延びる。このため、第１の部分４１の一方の端部４１ａに対向する接合部４３の内面も、Ｙ軸と９０度交差する方向に延びる。

傾斜部４２ｂは、直交部４２ａから、Ｙ軸に対して交差角度θだけ交差する方向にそれぞれ延びる。交差角度θは、９０度より小さい。直交部４２ａ及び傾斜部４２ｂをそれぞれ有する二つの第２の部分４２は、第１の部分４１が延びる方向に対して鏡面対称及び回転対称にそれぞれ延びる。

図１０の分岐部３１のように、接合部４３の、第１の部分４１の一方の端部４１ａに対向する内面は、第１の部分４１が延びる方向に対して直交しても良い。また、第２の部分４２は、図１０の第２の部分４２のように曲げられた形状を有しても良い。

以下に、第４の実施の形態について、図１１を参照して説明する。図１１は、第４の実施の形態に係る分岐部３１の形状を示す平面図である。図１１に示すように、分岐部３１は、振り分け部４５を有する。

振り分け部４５は、第１の部分４１の一方の端部４１ａに面する位置で、接合部４３に設けられる。なお、振り分け部４５の一部が、第２の部分４２に設けられても良い。

振り分け部４５は、第１の部分４１の一方の端部４１ａに対して窪んでいる。言い換えると、振り分け部４５は、第１の部分４１の一方の端部４１ａから遠ざかるように形成された凹部である。

第１の部分４１から接合部４３に流入した不活性ガスＧは、慣性力によって、凹部である振り分け部４５に入る。不活性ガスＧは、振り分け部４５で慣性力を低減された状態で、二つの第２の部分４２に送られる。

第４の実施形態の処理装置１０において、振り分け部４５が、第１の部分４１の一方の端部４１ａに面する位置で接合部４３に設けられ、一方の端部４１ａに対して窪んでいる。窪んだ振り分け部４５は、第１の部分４１の一方の端部４１ａから接合部４３に流入した不活性ガスＧを受け止め、勢いを減じた後に当該不活性ガスＧを第２の部分４２に送る。このため、複数の第２の部分４２に、より均等に不活性ガスＧが送られ得る。

振り分け部４５は、第１の部分４１の一方の端部４１ａに対し突出しても良い。この場合、突出した振り分け部４５は、第１の部分４１の一方の端部４１ａから接合部４３に流入した不活性ガスＧの流れを分割し、二つの第２の部分４２に誘導する。これにより、振り分け部４５は、複数の第２の部分４２により均等に不活性ガスＧを送ることができる。

以下に、第５の実施の形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、第５の実施の形態に係るノズル装置１５を概略的に示す平面図である。図１２に示すように、第５の実施形態のノズル装置１５は、第１の供給口６１と、複数の第１の吐出口６２と、第１の管路部６３と、第２の供給口６４と、複数の第２の吐出口６５と、第２の管路部６６とを有する。第１の供給口６１は、第１の開口部の一例である。第１の吐出口６２は、第２の開口部の一例である。第２の供給口６４は、第３の開口部の一例である。第２の吐出口６５は、第４の開口部の一例である。

第１の供給口６１、複数の第１の吐出口６２、第１の管路部６３、第２の供給口６４、複数の第２の吐出口６５、及び第２の管路部６６は、基体２１に設けられる。複数の第１の吐出口６２と、複数の第２の吐出口６５とは、基体２１の同一の面２１ｃに設けられる。第１の管路部６３と第２の管路部６６とは、基体２１の内部に設けられる。

第１の供給口６１と第２の供給口６４とは、ポンプ１３にそれぞれ接続される。制御部１１は、ポンプ１３を制御することで、ポンプ１３から第１の供給口６１と第２の供給口６４とのいずれか一方に選択的に不活性ガスＧを供給する。

第１の管路部６３は、第１の供給口６１と複数の第１の吐出口６２とを接続する流路である。言い換えると、第１の管路部６３の一方の端部に第１の供給口６１が設けられ、第１の管路部６３の他方の端部に第１の吐出口６２が設けられる。第１の管路部６３は、複数の分岐部３１と、複数の第１のノズル部７１とを有する。第１の管路部６３の分岐部３１は、第１の分岐部の一例である。

第１の管路部６３の分岐部３１は、第１の実施形態の分岐部３１と同じく、第１の供給口６１から第１の吐出口６２に向かう経路を途中で二つに分岐させる部分である。本実施形態において、複数の分岐部３１は、第１の供給口６１から第１の吐出口６２に向かう経路を二段階に分岐する。言い換えると、第１の管路部６３は、第１の供給口６１から第１の吐出口６２に向かう経路において二回分岐される。

第２の管路部６６は、第２の供給口６４と複数の第２の吐出口６５とを接続する流路である。言い換えると、第２の管路部６６の一方の端部に第２の供給口６４が設けられ、第２の管路部６６の他方の端部に第２の吐出口６５が設けられる。第２の管路部６６は、複数の分岐部３１と、複数の第２のノズル部７２とを有する。第２の管路部６６の分岐部３１は、第２の分岐部の一例である。

第２の管路部６６の分岐部３１は、第１の実施形態の分岐部３１と同じく、第２の供給口６４から第２の吐出口６５に向かう経路を途中で二つに分岐させる部分である。本実施形態において、複数の分岐部３１は、第２の供給口６４から第２の吐出口６５に向かう経路を二段階に分岐する。言い換えると、第２の管路部６６は、第２の供給口６４から第２の吐出口６５に向かう経路において二回分岐される。

第１の管路部６３の分岐部３１と、第２の管路部６６の分岐部３１とは、第１の実施形態と同じく、第１の部分４１と、二つの第２の部分４２と、接合部４３とをそれぞれ有する。第２の管路部６６の第１の部分４１は、第３の部分の一例である。第２の管路部６６の第２の部分４２は、第４の部分の一例である。第１の実施形態と同じく、第１の部分４１は、Ｙ軸に沿う方向に直線状に延びる。

第１の実施形態と同じく、第２の部分４２は、接合部４３によって第１の部分４１の一方の端部４１ａに接続される。第２の部分４２は、接合部４３から、Ｘ軸に沿う方向にそれぞれ直線状に延びる。言い換えると、第２の部分４２は、Ｙ軸と９０度交差する方向にそれぞれ延びる。

第１の管路部６３において、第１の供給口６１とそれぞれの第１の吐出口６２との間における経路長は同一である。さらに、第１の管路部６３において、第１の供給口６１とそれぞれの第１の吐出口６２との間における分岐部３１の数は同一である。加えて、各段階における分岐部３１の形状及び大きさは、互いに同一である。このように、第１の供給口６１とそれぞれの第１の吐出口６２との間の各経路の経路長と構造とは、互いに同一である。このため、第１の供給口６１とそれぞれの第１の吐出口６２との間の経路を流れる流体に作用する抵抗はそれぞれ等しい（等コンダクタンス）。

同様に、第２の管路部６６において、第２の供給口６４とそれぞれの第２の吐出口６５との間における経路長は同一である。さらに、第２の管路部６６において、第２の供給口６４とそれぞれの第２の吐出口６５との間における分岐部３１の数は同一である。加えて、各段階における分岐部３１の形状及び大きさは、互いに同一である。このように、第２の供給口６４とそれぞれの第２の吐出口６５との間の各経路の経路長と構造とは、互いに同一である。このため、第２の供給口６４とそれぞれの第２の吐出口６５との間の経路を流れる流体に作用する抵抗はそれぞれ等しい（等コンダクタンス）。

第１の管路部６３の第１の供給口６１と第１の吐出口６２との間における経路長は、第２の管路部６６の第２の供給口６４と第２の吐出口６５との間における経路長と等しい。ただし、第１の管路部６３の分岐部３１の第１及び第２の部分４１，４２の寸法と、第２の管路部６６の分岐部３１の第１及び第２の部分４１，４２の寸法とは異なって良い。

第１のノズル部７１は、第１の供給口６１から第１の吐出口６２に向かう経路において、最も第１の吐出口６２に近い分岐部３１の第２の部分４２と、対応する第１の吐出口６２とを接続する。第１のノズル部７１は、第１の吐出口６２に接続されるとともに、Ｙ軸に対して傾斜して延びる第１の傾斜部７１ａを有する。第１の傾斜部７１ａは、例えば、図１２における右斜め上に向かって延びる。

第２のノズル部７２は、第２の供給口６４から第２の吐出口６５に向かう経路において、最も第２の吐出口６５に近い分岐部３１の第２の部分４２と、対応する第２の吐出口６５とを接続する。第２のノズル部７２は、第２の吐出口６５に接続されるとともに、Ｙ軸に対して傾斜して延びる第２の傾斜部７２ａを有する。第２の傾斜部７２ａは、例えば、図１２における左斜め上に向かって延びる。

図１３は、第１の傾斜部７１ａと第２の傾斜部７２ａとを拡大して示す断面図である。図１３に示すように、第１のノズル部７１の第１の傾斜部７１ａと、第２のノズル部７２の第２の傾斜部７２ａとは、互いに交差して接続される。第１の傾斜部７１ａと第２の傾斜部７２ａとは、図１３に示すように９０度に交差しても良いし、他の角度で交差しても良い。

第１のノズル部７１の第１の傾斜部７１ａは、第１の縮径部７５を有する。第１の縮径部７５は、第１の供給口６１から第１の吐出口６２に向かう経路において、第２の傾斜部７２ａに接続された部分よりも第１の供給口６１に近い位置（上流側）に設けられる。例えば、第１の縮径部７５は、第１の傾斜部７１ａの、第２の傾斜部７２ａに接続された部分に隣接して設けられる。

第１の縮径部７５は、第１のノズル部７１の断面積を縮小する部分である。すなわち、第１の縮径部７５の断面積は、第１のノズル部７１の他の部分の断面積よりも小さい。第１の縮径部７５は、例えば、第１のノズル部７１の内面から突出する壁によって形成される。

第２のノズル部７２の第２の傾斜部７２ａは、第２の縮径部７６を有する。第２の縮径部７６は、第２の供給口６４から第２の吐出口６５に向かう経路において、第１の傾斜部７１ａに接続された部分よりも第２の供給口６４に近い位置（上流側）に設けられる。例えば、第２の縮径部７６は、第２の傾斜部７２ａの、第１の傾斜部７１ａに接続された部分に隣接して設けられる。

第２の縮径部７６は、第２のノズル部７２の断面積を縮小する部分である。すなわち、第２の縮径部７６の断面積は、第２のノズル部７２の他の部分の断面積よりも小さい。第２の縮径部７６は、例えば、第２のノズル部７２の内面から突出する壁によって形成される。

このようなノズル装置１５において、ポンプ１３から、例えば第１の供給口６１に不活性ガスＧが供給されると、複数の分岐部３１を不活性ガスＧが通過する。不活性ガスＧは、分岐部３１によって二回にわたって二分割され、第１のノズル部７１に流入する。

第１の縮径部７５において、第１のノズル部７１の断面積が縮小される。このため、第１の縮径部７５を通ることで、不活性ガスＧの流速が加速する。加速した不活性ガスＧは、第２の傾斜部７２ａとの接続部分を通過し、第１のノズル部７１の端部に位置する第１の吐出口６２から吐出される。

ポンプ１３から、第２の供給口６４に不活性ガスＧが供給された場合も、同様である。すなわち、第２の縮径部７６を通ることで、不活性ガスＧの流速が加速する。加速した不活性ガスＧは、第１の傾斜部７１ａとの接続部分を通過し、第２のノズル部７２の端部に位置する第２の吐出口６５から吐出される。不活性ガスＧが第２の吐出口６５から吐出される方向は、不活性ガスＧが第１の吐出口６２から吐出される方向と異なる。

第５の実施形態の処理装置１０において、第１のノズル部７１は、第１の供給口６１から第１の吐出口６２に向かう経路において、第２のノズル部７２に接続された部分よりも第１の供給口６１に近い位置に設けられ、第１のノズル部７１の断面積を縮小する第１の縮径部７５を有する。これにより、第１のノズル部７１を通って第１の吐出口６２に向かう不活性ガスＧは、第１の縮径部７５によって流速を加速させられ、第１の吐出口６２に向かってより直進しやすくなる。これにより、第１のノズル部７１の不活性ガスＧが第２のノズル部７２に入り込むことが抑制される。同様に、第２のノズル部７２の不活性ガスＧが第１のノズル部７１に入り込むことが抑制される。

なお、第５の実施形態において、ポンプ１３の不活性ガスＧは、選択的に第１の供給口６１及び第２の供給口６４のいずれか一方に供給された。しかし、処理装置１０は、第１の供給口６１及び第２の供給口６４のいずれか一方に不活性ガスＧを供給可能な切換え弁を有しても良い。

以上の複数の実施形態における管路部２４，６３，６６はＸＹ平面上に延びるが、管路部２４，６３，６６は、これに限らない。例えば、二つ以上のＸＹ平面上に延びる管路部が、Ｚ軸に沿う方向に重ねられるとともに互いに接続され、複数階層を形成しても良い。これにより、ノズル装置１５はＸＹ平面においてより小型化され得る。

以下に、第６の実施の形態について、図１４を参照して説明する。図１４は、第６の実施の形態に係るノズル装置１５を示す斜視図である。図１４に示すように、第６の実施形態のノズル装置１５は、一つの供給口２２と、四つの吐出口２３と、管路部２４とを有する。

第６の実施形態の管路部２４において、分岐部３１は、一つの第１の部分４１と、四つの第２の部分４２と、一つの接合部４３と、を有する。すなわち、本実施形態において、分岐部３１は、供給口２２から吐出口２３に向かう経路を途中で四つに分岐させる。第１の部分４１は、Ｙ軸に沿う方向に直線状に延びる。

一つの接合部４３は、四つの第２の部分４２を、第１の部分４１の一方の端部４１ａに接続する。四つのうち二つの第２の部分４２は、接合部４３から、Ｘ軸に沿う方向にそれぞれ直線状に延びる。一方、他の二つの第２の部分４２は、接合部４３から、Ｚ軸に沿う方向にそれぞれ直線状に延びる。

上記のように、四つの第２の部分４２は、Ｙ軸と９０度交差する方向にそれぞれ延びる。また、四つの第２の部分４２は、互いに９０度交差する方向にそれぞれ延びる。すなわち、二つの第２の部分４２は、第１の部分４１が延びる方向に対して回転対称にそれぞれ延びる。四つの第２の部分４２は、四つの連結部４４及び四つのノズル部３２によって、対応する吐出口２３にそれぞれ接続される。

第６の実施形態の処理装置１０において、管路部２４は三次元方向に延び、四つの第２の部分４２がＹ軸と９０度交差する方向にそれぞれ延びる。このように、三つ以上の第２の部分４２が、第１の部分４１の一方の端部４１ａから延びても良い。

なお、複数の第２の部分４２は、第１の部分４１が延びる方向と交差する角度（交差角度θ）が同一であれば、互いに交差する角度（分岐角度θｄ）が異なっていても良い。すなわち、図１４におけるＸＺ平面における第２の部分４２どうしが交差する角度（分岐角度θｄ）は、ばらばらであっても良い。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、第１の部分の一方の端部の断面積が、第１の部分の他方の端部の断面積よりも狭い。これにより、複数の第２の開口部を通過する流体の流量がより均等になる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記複数の実施形態において、流体の一例である不活性ガスＧが、第１の開口部の一例である供給口２２から供給され、複数の第２の開口部の一例である複数の吐出口２３から吐出された。しかし、流体が複数の第２の開口部から吸引されるとともに、第１の開口部から排出されても良い。

１０…処理装置、１２…タンク、１３…ポンプ、１５…ノズル装置、２２…供給口、２３…吐出口、２４…管路部、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…分岐部、４１…第１の部分、４１ａ…一方の端部、４１ｂ…他方の端部、４２…第２の部分、４３…接合部、４５…振り分け部、６１…第１の供給口、６２…第１の吐出口、６３…第１の管路部、６４…第２の供給口、６５…第２の吐出口、６６…第２の管路部、７１…第１のノズル部、７２…第２のノズル部、７５…第１の縮径部、７６…第２の縮径部、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…長さ、Ｇ…不活性ガス、θ…交差角度。

Claims (9)

1. 第１の開口部と、
   複数の第２の開口部と、
   第１の方向に向かって延びる第１の部分と、前記第１の部分の一方の端部に接続され、前記第１の方向と交差する方向にそれぞれ延びる複数の第２の部分と、を有する少なくとも一つの第１の分岐部を有し、前記第１の開口部と前記複数の第２の開口部とを接続し、前記第１の分岐部によって前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう経路において少なくとも一回分岐され、前記第１の開口部とそれぞれの前記第２の開口部との間における経路長及び前記第１の分岐部の数が同一である、第１の管路部と、
   を具備し、
   前記第１の部分の前記一方の端部の断面積が、前記第１の部分の他方の端部の断面積よりも狭い、
   ノズル装置。
2. 前記第１の分岐部の前記第１の部分の前記他方の端部は、他の前記第１の分岐部の前記第２の部分に接続され、
   前記第１の部分の前記一方及び前記他方の端部の幅は、前記第１の部分が延びる方向からの平面視において、前記第１の部分と直交する他の前記第１の分岐部の前記第２の部分が延びる方向の長さであり、前記第１の部分の前記一方の端部の幅は、前記第１の部分の前記他方の端部の幅よりも短い、
   請求項１のノズル装置。
3. 前記第１の部分の前記一方の端部の幅は、前記第１の部分の前記他方の端部の幅の８割以下である、請求項２のノズル装置。
4. 第１の開口部と、
   複数の第２の開口部と、
   第１の方向に向かって延びる第１の部分と、前記第１の部分の一方の端部に接続され、前記第１の方向と交差する方向にそれぞれ延びる複数の第２の部分と、を有する少なくとも一つの第１の分岐部を有し、前記第１の開口部と前記複数の第２の開口部とを接続し、前記第１の分岐部によって前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう経路において少なくとも一回分岐され、前記第１の開口部とそれぞれの前記第２の開口部との間における経路長及び前記第１の分岐部の数が同一である、第１の管路部と、
   を具備し、
   前記第１の部分の幅は、前記第１の部分が延びる方向からの平面視において、前記第１の部分と直交する他の前記第１の分岐部の前記第２の部分が延びる方向の長さであり、前記第１の部分の前記一方の端部から他方の端部までの長さが、前記第１の部分の幅の５倍以上である、
   ノズル装置。
5. 第１の開口部と、
   複数の第２の開口部と、
   第１の方向に向かって延びる第１の部分と、前記第１の方向と交差する方向にそれぞれ延びる複数の第２の部分と、前記第１の部分の一方の端部と前記複数の第２の部分とを接続する接合部と、前記第１の部分の前記一方の端部に面する位置で前記接合部に設けられ、前記一方の端部に対して突出し又は窪んだ振り分け部と、を有する少なくとも一つの第１の分岐部を有し、前記第１の開口部と前記複数の第２の開口部とを接続し、前記第１の分岐部によって前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう経路において少なくとも一回分岐され、前記第１の開口部とそれぞれの前記第２の開口部との間における経路長及び前記第１の分岐部の数が同一である、第１の管路部と、
   を具備するノズル装置。
6. 前記第１の部分の断面形状は、前記第１の部分が延びる方向からの平面視における前記第１の部分と直交する他の前記第１の分岐部の前記第２の部分が延びる方向の長さが、前記第１の方向と直交するとともに前記第２の部分が延びる方向とも直交する第２の方向における長さよりも短い、請求項１乃至請求項５のいずれか一つのノズル装置。
7. 第３の開口部と、
   複数の第４の開口部と、
   前記第１の方向に向かって延びる第３の部分と、前記第３の部分の一方の端部に接続され、前記第１の方向と交差する方向にそれぞれ延びる複数の第４の部分と、を有する少なくとも一つの第２の分岐部を有し、前記第３の開口部と前記複数の第４の開口部とを接続し、前記第２の分岐部によって前記第３の開口部から前記第４の開口部に向かう経路において少なくとも一回分岐され、前記第３の開口部とそれぞれの前記第４の開口部との間における経路長及び前記第２の分岐部の数が同一である、第２の管路部と、
   をさらに具備し、
   前記第１の管路部は、前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう経路において最も前記第２の開口部に近い前記第１の分岐部の前記第２の部分と、対応する前記第２の開口部とを接続する第１のノズル部をさらに有し、
   前記第２の管路部は、前記第３の開口部から前記第４の開口部に向かう経路において最も前記第４の開口部に近い前記第２の分岐部の前記第４の部分と、対応する前記第４の開口部とを接続し、前記第１のノズル部と交差して接続される第２のノズル部をさらに有し、
   前記第１のノズル部は、前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう経路において、前記第２のノズル部に接続された部分よりも前記第１の開口部に近い位置に設けられ、前記第１のノズル部の断面積を縮小する第１の縮径部を有し、
   前記第２のノズル部は、前記第３の開口部から前記第４の開口部に向かう経路において、前記第１のノズル部に接続された部分よりも前記第３の開口部に近い位置に設けられ、前記第２のノズル部の断面積を縮小する第２の縮径部を有する、
   請求項１乃至請求項６のいずれか一つのノズル装置。
8. 前記第２の部分は、前記第１の方向と９０度よりも小さい角度で交差する方向に延びる、請求項１乃至請求項７のいずれか一つのノズル装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一つのノズル装置と、
   流体を収容する収容部と、
   前記第１の開口部に前記収容部の前記流体を供給する供給部と、
   を具備する処理装置。

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