JP4406901B2 - 流体整流器 - Google Patents

Description

本発明は、流量検出装置や流量制御装置に組み込むに好適な、安価で製作の容易な流体整流器に関する。

例えば半導体の製造工程においては各種のガスが用いられる。この種のガスの供給量を制御するべく、一般的にはガスの供給流路（ガス配管）に流量検出装置や流量制御装置を介挿し、その流量を調節することが行われる。ちなみに流量検出装置は、基本的にはガス配管に介挿される流路を形成したブロック体と、このブロック体に組み付けられて上記流路を通流するガス（流体）の流量を検出する流量センサとを備えて構成される。また流量制御装置は更に前記ブロック体に前記ガス（流体）の流量を調節する流量調整弁を設けた構造を有する（例えば特許文献１,２を参照）。
特開平１１−１３２８１３号公報 特開２０００−８１９１４号公報

ところで流量検出装置や流量制御装置における前述した流量センサが組み込まれる部位の上流側（流路の流体導入口側）には、例えば図３に示すように流路を通流するガス（流体）の流れの乱れを防止するための整流器が設けられる。尚、図３において１は直線状の流路２を形成したブロック体あり、３はブロック体１の壁面に組み込まれた流量センサである。この流量センサ３の上流側（流路２の流体導入口側）に筒状の整流器４が組み込まれる。

この整流器４は、図４にその分解構造を示すように、整流体としての複数枚の金網５（５ａ,５ｂ,５ｃ,５ｄ）と所定長さの複数個の円筒状のスペーサ６（６ａ,６ｂ,６ｃ,６ｄ）とを交互に積層し、その内部に流体を通流する筒形構造のものからなる。しかしながら上記円筒状のスペーサ６については、切削加工等によりその長さを予め高精度に設定しておく必要があるので、製作コストが嵩むと言う問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、製作が容易で低コスト化を図ることのできる流体整流器を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る流体整流器は、所定の流路に組み込まれて該流路を通流する流体を整流するものであって、
所定の厚みの板材からなり、この板材を半打ちしてその両面に突起と凹部との対を形成した複数枚のリング状のスペーサと、このスペーサと略等しい外径を有し、前記スペーサの突起に対応する位置に切欠き部または穴部を備えた複数枚の網状の整流体とを備え、
所定枚数のスペーサを上記突起と凹部とを嵌合させて積層して所定長さのスペーサブロックを形成すると共に、このスペーサブロックの端部から突出する前記スペーサの突起を前記整流体の切欠き部または穴部に挿通させて前記スペーサブロックと前記整流体とを交互に組み付けたことを特徴としている。

好ましくは前記突起は、前記リング状のスペーサの周方向に等間隔に複数個設けられて、複数枚のスペーサの重ね合わせ位置を同軸に位置決めする役割を担う。

特に前記スペーサブロックと交互に組み付けられてその端部に位置付けられる整流体については、該整流体を挟んで前記スペーサブロックに積層される１枚のスペーサにより固定することが好ましい。また前記スペーサブロックと前記整流体とを交互に組み付けた積層体の前記リング状のスペーサの突起が突出する側の端部には、前記スペーサから前記突起を除去した補助スペーサを積層することが望ましい。

本発明によれば、所定の厚みの板材からなり、この板材を半打ちしてその両面に突起と凹部との対を形成した複数枚のリング状のスペーサを、上記突起と凹部とを嵌合させながら複数枚積層して所定の長さ（厚み）のスペーサブロックを形成し、このスペーサブロックと整流体（金網）とを交互に積層して整流器を構成するので、その製造コストを大幅に低減した流体整流器を容易に実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る流体整流器について説明する。
図１はこの実施形態に係る流体整流器の構成部品を示す図で、図２はこれらの構成部品を用いて実現される流体整流器の構造を示している。
この流体整流器は、図１(ａ)に示す所定の厚みを有するリング状のスペーサ１１と、図１(ｂ)に示す補助スペーサ１２，および図１(ｃ),(ｄ)にそれぞれ示す網状の整流体（金網）１３,１４とをその構成部品として実現される。スペーサ１１は、例えば厚みが０.５ｍｍの板材（代表的にはステンレス鋼）をプレス金型を用いて打ち抜き加工し、外径１１ｍｍ、内径９ｍｍのリング状の部品として製作される。特にこのスペーサ１１の板面には、半打ち加工によって一面側に突出する突起１１ａとその裏面側に形成される凹部１１ｂとの対が、その周方向に等間隔に、具体的には１２０°間隔で形成されている。ちなみに突起１１ａは、外径０.５ｍｍ、突出高０.３ｍｍのものからなり、また凹部１１ｂは内径０.５ｍｍ、深さ０.３ｍｍのものからなる。尚、半打ち加工は、プレス金型のパンチが板金を貫通することがないように、その途中まで喰い込ませる加工を称する。この半打ち加工によって、上記パンチが当接した面側には該パンチの先端形状と同形状の凹部が形成され、その裏面側には同形状の突起が形成される。

また補助スペーサ１２は、上述したスペーサ１１と同様に厚みが０.５ｍｍの板材（代表的にはステンレス鋼）を打ち抜き加工して製作される、外径１１ｍｍ、内径９ｍｍのリング状のものからなるが、その周方向に等間隔に、具体的には１２０°間隔に内径０.５ｍｍの貫通孔１２ａを形成したものからなる。換言すれば板材の半打ち加工により突起１１ａと凹部１１ｂとの対を形成することに代えて、上記板材を完全に打ち抜くことで凹部１１ｂに相当する貫通孔１２ａを形成した構造を有する。

一方、網状の整流体（金網）１３,１４は、厚みが０.０５〜０.２ｍｍの金網を上述したスペーサ１１と略等しい外径（１１ｍｍ）の円板体として円形に打ち抜いたものからなる。またこれらの整流体（金網）１３,１４の周縁部の前述したスペーサ１１に設けられた突起１１ａに相当する位置には、突起１１ａを挿通可能なＵ字状の切り込み（切欠き部）１３ａ,１４ａがそれぞれ設けられている。更にこれらの整流体（金網）１３,１４の周縁部には、その編み目の向きを識別するためのＵ字状の切り込み１３ｂ,１４ｂがそれぞれ設けられている。これらの切り込み１３ｂ,１４ｂは、例えば第１の整流体（金網）１３に対しては１個だけ設けられ、また第２の整流体（金網）１４に対しては２個設けられる。

このような切り込み（切欠き部）１３ａ,１４ａ,１３ｂ,１４ｂの数によって、整流体（金網）１３,１４における金網の編み目の向きが基準方向に対して直角であるか、或いは４５°傾斜しているかが識別される。特にこの例では、上述した切り込み１３ａ,１４ａ,１３ｂ,１４ｂは、表裏対象となるように周方向に６０°間隔で規定される位置に設けられており、１２０°間隔で並ぶ３つの切り込みが突起１１ａに嵌め込まれる切り込み１３ａ,１４ａであり、残りの切り込みが編み目の向きを識別するためのマーカとして認識し得るように設定されている。

さてこのようなスペーサ１１と補助スペーサ１２、および整流体（金網）１３,１４を用いて構成される流体整流器は、例えば図２に示すように所定枚数のスペーサ１１を、前述した突起１１ａと凹部１１ｂとを順次嵌合させて積層して所定厚みのスペーサブロック１５として形成すると共に、このようなスペーサブロック１５と前述した整流体（金網）１３,１４とを交互に積層して実現される。

具体的には上記スペーサブロック１５は、例えば５枚のスペーサ１１を、その突起１１ａと凹部１１ｂとを順次嵌合・圧入固定しながら積層することで、厚みが２.５ｍｍ（０.５ｍｍ×５）のブロック体として構成される。このようなスペーサブロック１５を３個準備し、これらのスペーサブロック１５と前述した整流体（金網）１３,１４とを、これらの整流体（金網）１３,１４の編み目の向きを順次異ならせながら交互に積層する。またその端部に位置付けられる整流体（金網）１３,１４に対しては、前述したスペーサ１１または補助スペーサ１２を用いてスペーサブロック１５に積層する。

この際、整流体（金網）１３,１４の厚みが０.０５〜０.２ｍｍであるので、スペーサブロック１５またはスペーサ１１は、その突起１１ａを整流体（金網）１３,１４の切り込み１３ａ,１４ａを挿通させて該整流体（金網）１３,１４を介して重ね合わせられるスペーサブロック１５（スペーサ１１）または補助スペーサ１２の凹部１１ｂ,１２ａに嵌合し、圧入固定される。

この結果、３個のスペーサブロック１５の間に２枚の整流体（金網）１３,１４を挟み込み、更にその端部に２枚の整流体（金網）１３,１４を積層してスペーサ１１と補助スペーサ１２とにより固定した積層構造体からなる流体整流器が実現される。そしてその全長は、３つのスペーサブロック１５の厚み（２.５ｍｍ×３）、スペーサ１１と補助スペーサ１２との厚み（０.５ｍｍ×２）、そして４枚の整流体（金網）１３,１４の厚み（０.０５〜０.１ｍｍ×４）を合わせた略８.３〜８.９ｍｍとなる。そして流体は、スペーサブロック１５により形成される円筒体の内部を、整流体（金網）１３,１４を順次介して流れることになる。

かくしてこのような構造の流体整流器によれば、複数枚の整流体（金網）１３,１４を所定の間隔を隔てて設けて、その内部に流体を通流する円筒体を形成するスペーサ体を、所定の厚みの板材をプレス等によって打ち抜き加工した複数枚のスペーサ１１を積層して構成することができるので、従来のように所定の厚みのスペーサ体を切削加工により製作する場合に比較して、その製造コストを大幅に低減することができる。しかもスペーサ１１に設けた突起１１ａと凹部１１ｂとを利用して複数枚のスペーサ１１を圧入により積層一体化し、所定の長さ（厚み）を有するスペーサブロック１５を形成するだけで良いので、その製作が非常に簡単であり、寸法精度も十分に確保することができる。

特に周方向に設けられた突起１１ａと凹部１１ｂとを嵌合させることで、スペーサ１１および整流体（金網）１３,１４を互いに精度良く位置合わせしながらその組み立てを行うことができるので、容易にその組み付け寸法精度を確保することができる。更には整流体（金網）１３,１４の組み付け枚数を異ならせたり、これらの整流体（金網）１３,１４の配列間隔を異ならせる場合であっても、スペーサブロック１５を形成するスペーサ１１の枚数を調整することで容易に対処し得る。従ってその構成部品を変更することなく、種々仕様の流体整流器を容易に実現することが可能である。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えばスペーサ１１の径や整流体（金網）１３,１４のメッシュの粗さや線径等については、整流対象とする流体に応じて設定すれば良いものである。ちなみに整流対象とする流体としては、空気、窒素、アルゴン、炭酸等の気体のみならず、水やアルコール等の液体であっても良い。
また端部に位置付けられるスペーサ１１の突起１１ａが問題とならない場合には、つまり流体整流器の端部をフラット化する必要がない場合には、補助スペーサ１２を用いることなく流体整流器を実現することも可能である。この場合、補助スペーサ１２を準備する必要がない分、部品コストの低廉化を図ることが可能となる。また整流体（金網）１３,１４にゴミフィルタ等としての機能を持たせることも勿論可能である。更には整流体１３,１４として金網以外のものを用いることも勿論可能である。またスペーサ１１に設ける突起１１ａと凹部１１ｂの数や、その配置間隔についても種々変形可能である。

更には整流体（金網）１３,１４に設けたＵ字状の切り込み（切欠き部）１３ａ,１４ａ,１３ｂ,１４ｂに代えて、前述した突起１１ａの外径よりも若干大きい内径の貫通孔（穴部）を設けることも可能である。但し、これらの切り込み１３ａ,１４ａ,１３ｂ,１４ｂや貫通孔については、スペーサ１１の内径領域にはみ出すことのない大きさとしておくことは勿論のことである。

またスペーサブロックは取り外し・分解が容易なので、整流体１３,１４に目詰まり等が生じたときには容易に交換可能である。また逆にスペーサブロックが組み込まれる本体が寿命に達した場合であっても、スペーサブロックを取り外して、例えばその再利用可能な部分と消耗交換部とを組み合わせることで、新たな製品として再生することができる。特にスペーサブロックを接着剤等を用いることなく組み立てているので、資源の再利用により環境負荷を小さくしてそのリサイクル使用が可能となる等の効果が得られる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る流体整流器の構成部品を示す図。 本発明の一実施形態に係る流体整流器の組み立て構造を示す図。 流体整流器が組み込まれる流量検出装置の例を示す図。 従来一般的な流体整流器の構造を示す図。

符号の説明

１１ スペーサ
１１ａ 突起
１１ｂ 凹部
１２ 補助スペーサ
１２ａ 貫通孔
１３,１４ 整流体
１３ａ,１４ａ Ｕ字状の切り込み（位置合わせ部）
１３ｂ,１４ｂ Ｕ字状の切り込み（マーカ）
１５ スペーサブロック

Claims (4)

1. 所定の流路に組み込まれて該流路を通流する流体を整流する整流器であって、
   所定の厚みの板材からなり、この板材を半打ちしてその両面に突起と凹部との対を形成した複数枚のリング状のスペーサと、このスペーサと略等しい外径を有し、前記スペーサの突起に対応する位置に切欠き部または穴部を備えた複数枚の網状の整流体とを備え、
   所定枚数のスペーサを上記突起と凹部とを嵌合させて積層してスペーサブロックを形成すると共に、このスペーサブロックの端部から突出する前記スペーサの突起を前記整流体の切欠き部または穴部に挿通させて前記スペーサブロックと前記整流体とを交互に組み付けたことを特徴とする流体整流器。
2. 前記突起は、前記リング状のスペーサの周方向に等間隔に複数個設けられて、複数枚のスペーサの重ね合わせ位置を同軸に位置決めする役割を担う請求項１に記載の流体整流器。
3. 前記スペーサブロックと交互に組み付けられてその端部に位置付けられる整流体は、該整流体を挟んで前記スペーサブロックに積層される１枚のスペーサにより固定されることを特徴とする請求項１に記載の流体整流器。
4. 前記スペーサブロックと前記整流体とを交互に組み付けた積層体の前記リング状のスペーサの突起が突出する側の端部には、前記スペーサから前記突起を除去した補助スペーサが積層されることを特徴とする請求項１に記載の流体整流器。

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