JP6231998B2 - ガスケット一体型セラミックオリフィスプレート - Google Patents
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Description
しかし、上記のように直接に締付け固定する形式のオリフィスプレートは、締付け時に金属薄板が変形することがあるため、金属薄板の厚さを大幅に小さくすることができない。そのため、所望の形態及び孔径を得やすい薄板を用いて、高精度な流量特性のオリフィスプレートを容易に製造することができないと云う問題がある。
尚、図18に於いて、7d、7e、10dは各シール面へ食い込んでシール機能を高めるための環状突起である。
そのため、オリフィスプレート38cが流体の接触流動により比較的容易に腐食若しくは浸食されることになり、特に、流体がオゾン含有ガスや塩素含有ガス、臭化水素含有ガス等の腐食性ガスの場合には、オリフィスの径や形態が大きく変化することになり、流量制御装置等に用いるガスケット一体型オリフィスプレート38の場合には、流量制御装置の流量制御精度が大幅に低下する等の不都合が生じることになる。
また、前記第1及び第2のオリフィスベースの外側端面、又は、前記第1及び第2のオリフィスベースの外側端面と前記第1及び第2のオリフィスベースの一方のオリフィスベースの内側端面外周部をシール面として利用することにより、オリフィスベースをガスケットとして緊密に管路等へ締込み固定することができる。
その結果、高精度なオリフィスを有する耐食性に優れたガスケット一体型セラミックオリフィスプレートが容易に製作できると共に、セラミック製オリフィスプレートと嵌合用突部及び嵌合用凹部の接触面や、嵌合用突部と嵌合用凹部の接触面からのリークをほぼ皆無にしたガスケット一体型セラミックオリフィスプレートの製作が可能となる。
その結果、第1のセラミック製オリフィスプレートと第2のセラミック製オリフィスプレートの其々の孔径を違えると共に、前記通路への流体供給を制御することにより、複数の流量特性を有するガスケット一体型セラミックオリフィスプレートとすることができる。
図1及び図2は、本発明に係るガスケット一体型セラミックオリフィスプレートの第1実施形態を示す。また、図3及び図4は、本発明に係るガスケット一体型セラミックオリフィスプレートの第2実施形態を示すものである。更に、図5は、図3のガスケット一体型セラミックオリフィスプレートを用いた圧力式流量制御装置を示すものであり、図6は、図5のガスケット一体型セラミックオリフィスプレートの挿着部の部分拡大図である。
従って、ここでは、図3及び図4に記載の第2実施形態のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート1に基づいて、本願発明の実施形態を説明する。
又、凸形の第1のオリフィスベース2の内側端面(凹形の第2のオリフィスベース3に対向する端面)には、外周面が段付に形成された筒状の嵌合用突部2bが通路2aと同心状に突出形成されている。この嵌合用突部2bの大径側の外周面及び嵌合用突部2bの端面には、凹形の第2のオリフィスベース3との組合時にシール機能を発揮する環状突起2d,2d′(図4参照)が夫々形成されている。
更に、凸形の第1のオリフィスベース2は、環状に形成された外側端面がガスケット一体型セラミックオリフィスプレート1のシール面2cとしての機能を果たすようになっている。
又、凹形の第2のオリフィスベース3の内側端面(凸形のオリフィスベース2に対向する端面)には、凸形の第1のオリフィスベース2の嵌合用突部2bが気密状に嵌合される嵌合用凹部3bが通路3aと同心状に形成されている。この嵌合用凹部3bの内周面は、凸形の第1のオリフィスベース2の嵌合用突部2bが気密状に嵌合されるように段付の内周面に形成されている。この嵌合用凹部3bの端面には、凸形の第1のオリフィスベース2との組合時に、セラミック製オリフィスプレート4を、第1のオリフィスベース2の環状突起2d′との間で狭持してシール機能を発揮するよう配置された環状突起3f(図4参照)が形成されている。
また、第2実施形態の場合は、第1のオリフィスベース2、第2のオリフィスベース3のうち、下流側に位置する第2のオリフィスベース3は、その外径が上流側に位置する第1のオリフィスベース2の外径よりも大径に形成されており、下流側に位置する第2のオリフィスベース3の内側端面の外周縁部分がガスケット一体型オリフィスプレート1のシール面3dとしての機能を果たすようになっている。
尚、セラミック製オリフィスプレート4の形状は、円形であっても、或いは他の形状であっても良い。
このとき、嵌合用突部2bの外周面が嵌合用凹部3bの内周面に気密状に密接すると共に、セラミック製オリフィスプレート4の両面が第1のオリフィスベース2の環状突起2d′と第2のオリフィスベース3の環状突起3fの間で狭持されることによって両オリフィスベース2,3の内側端面間にセラミック製オリフィスプレート4が挿着保持されるため、より良好なシール性が確保されることになる。また、オリフィスベース2の外周面にある環状突起2dによって、更に気密状に挿着保持することになる。
尚、図5に示した圧力式流量制御装置そのものは公知であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
尚、このガスケット押え用突出部10cの端面には、凹形の第2のオリフィスベース3の外側端面に形成したシール面3cに密接状態で食い込んでシールする環状突起10dが形成されており、このガスケット押え用突出部10cを凹形の第2のオリフィスベース3の凹所3eに挿入することにより、ガスケット一体型セラミックオリフィスプレート1の位置合わせが容易に行える。
また、A面とセラミック製オリフィスプレート4のシール部のリーク量が1×10−4Pa・m3/sec以下に、外部リークとなるB面とC面のリーク量が1×10−10Pa・m3/sec以下になるように夫々設定されている。
先ず、セラミック製オリフィスプレート4と嵌合用突部2b等の金属端面間のリーク特性を主として調査するため、リーク試験に供するガスケット一体型セラミックオリフィスプレート1として、図7(a)の如きガスケット一体型セラミックオリフィスプレートを製作した。
また、図7に於ける2d、2d’は嵌合用突部2bの外周面に設けた環状突起であり、嵌合用突部2bを嵌合用凹部3b内へ圧入したときに、環状突起2d’は嵌合用突部2bの外周面と嵌合用凹部3bの内周面間の気密性を、また、環状突起2d’は嵌合用突部2bの端面とセラミック製オリフィスプレート4の側面間の気密性を、夫々高める作用をする。
尚、オリフィスベースBの嵌合用突部2bやオリフィスベースAの嵌合用凹部3bの内・外表面やセラミック製オリフィスプレート4と当接する端面は、精密機械加工により表面粗さが鏡面研磨のレベルに仕上げられており、且つセラミック製オリフィスプレート4の外表面も精密研磨加工により表面粗さが鏡面研磨のレベルに仕上げられている。
また、図11及び図12は、セラミック製オリフィスプレート4の外表面の状態を示すものであり、セラミック製オリフィスプレート4に始めから存在する大きな材料窪みが高リークレベルの原因であることが判明した。尚、この材料窪みは、図12からも明らかなように相当に深いものであり、セラミック製オリフィスプレート4の外表面の研磨精度を高めても完全に除去することの困難なものが、多数存在することが判明した。
尚、試験に供したガスケット一体型セラックオリフィスプレートは3種類であり、何れの圧入力によりセラミック製オリフィスプレート4を挟込み固定したものである。
図14及び図15は、本願発明に係るガスケット一体型セラミックオリフィスプレートの第3実施形態を示すものであり、中間オリフィスベース5を用いている点のみが、図1乃至図4に示した第1及び第2実施形態に係るガスケット一体型セラミックオリフィスプレートと異なるだけであり、その他の構成は殆ど同じである。
又、第1のオリフィスベース2の内側端面(中間オリフィスベース5に対向する端面)には、外周面が段付に形成された筒状の嵌合用突部2bが通路2aと同心状に突出形成されている。この嵌合用突部2bの大径側の外周面及び嵌合用突部2bの端面には、中間オリフィスベース5との組合せ時にシール機能を発揮する環状突起2d,2d′が夫々形成されている。更に、第1のオリフィスベース2は、環状に形成された外側端面がガスケット一体型セラミックオリフィスプレート1のシール面2cとしての機能を果たすようになっている。
又、凹形の第2のオリフィスベース3の内側端面には、中間オリフィスベース5の嵌合用突部5cが気密状に嵌合される嵌合用凹部3bが通路3aと同心状に形成されている。この嵌合用凹部3bの内周面は、中間オリフィスベース5の嵌合用突部5cが気密状に嵌合されるように段付の内周面に形成されている。
又、中間オリフィスベース5の一端面には、第1のオリフィスベース2の嵌合用突部2bが気密状に嵌合される嵌合用凹部5bが通路5aと同心状に形成されている。この嵌合用凹部5bの内周面は、第1のオリフィスベース2の嵌合用突部2bが気密状に嵌合されるように段付の内周面に形成されている。
加えて、中間オリフィスベース5の周壁部分には、中間オリフィスベース5の通路5aに分岐状に連通する分流通路5dが形成されている。
2 第1のオリフィスベース
2a オリフィスベースの通路
2b オリフィスベースの嵌合用突部
2c オリフィスベースのシール面
2d 環状突起
2d’ 環状突起
3 第2のオリフィスベース
3a オリフィスベースの通路
3b オリフィスベースの嵌合用凹部
3c オリフィスベースのシール面
3d オリフィスベースのシール面
3e 凹部
3f 環状突起
4 セラミック製オリフィスプレート
4′ 小流量用の第1のセラミック製オリフィスプレート
4″ 大流量用の第2のセラミック製オリフィスプレート
5 中間オリフィスベース
5a 中間オリフィスベースの通路
5b 中間オリフィスベースの嵌合用凹部
5c 中間オリフィスベースの嵌合用突部
5d 中間オリフィスベースの分流通路
5e 環状突起
5e’ 環状突起
5f 環状突起
6 コントロール弁
7 コントロール弁のボディ
7a 流体通路
7b 流体通路
7c オリフィス収納凹所
7d 環状突起
7e 環状突起
8 入口ブロック
9 フィルタ
10 出口ブロック
10a 通路
10b オリフィス収納用凹所
10c ガスケット押え用突出部
10d 環状突起
11 圧力センサー
12 制御回路
A 第3のオリフィスベース
B1 第4のオリフィスベース
B2 第5のオリフィスベース
C リーク検出孔
D リーク検出孔
E リーク検出孔
L リーク検査冶具
Claims (15)
- ガスの流量制御を行うのに用いるガスケット一体型セラミックオリフィスプレートであって、前記ガスケット一体型セラミックオリフィスプレートは、嵌合用突部を備え且つ中心部に貫通状の通路を設けたステンレス材製の第1のオリフィスベースと、嵌合用凹部を備え且つ中心部に前記第1のオリフィスベースの通路に連通する貫通状の通路を設けたステンレス材製の第2のオリフィスベースとを組合せ、前記第1のオリフィスベースと前記第2のオリフィスベースの端面間にセラミック製オリフィスプレートを気密状に挿着すると共に、前記第1のオリフィスベース及び前記第2のオリフィスベースの其々の外側端面をガスケットのシール面としたことを特徴とするガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記第1及び第2のオリフィスベースのうちの一方のオリフィスベースの外径を他方のオリフィスベースの外径よりも大径とすると共に、当該一方のオリフィスベースの内側端面の外周縁部分をシール面とした請求項1に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記セラミック製オリフィスプレートを、前記第1のオリフィスベースの通路及び前記第2のオリフィスベースの通路に連通するオリフィスを中心に有し、前記第1のオリフィスベースの嵌合用突部と前記第2のオリフィスベースの嵌合用凹部との間に気密状に挿着した請求項1に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記セラミック製オリフィスプレートをジルコニアを含有するセラミック製とし、その厚みを500〜1000μm、孔径を10〜500μmとすると共に、前記嵌合用突部を前記嵌合用凹部内へ6〜10kNの圧入力により圧入し、前記嵌合用突部と前記嵌合用凹部との間に前記セラミック製オリフィスプレートを気密状に挿着した請求項3に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 円形状の前記セラミック製オリフィスプレートの両面を研磨鏡面とすると共に、該セラミック製オリフィスプレートに当接する前記嵌合用突部及び前記嵌合用凹部の接触面を研磨鏡面とした請求項4に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- ガスの流量制御を行うのに用いるガスケット一体型セラミックオリフィスプレートであって、前記ガスケット一体型セラミックオリフィスプレートは、内側端面に嵌合用突部を備え中心部に貫通状の通路を有するステンレス材製の第1のオリフィスベースと、内側端面に嵌合用凹部を備え中心部に貫通状の通路を有するステンレス材製の第2のオリフィスベースと、中心部に前記第1及び第2のオリフィスベースの通路に連通する貫通状の通路を有し、一端面に前記第1のオリフィスベースの嵌合用突部が気密状に嵌合される嵌合用凹部を備えると共に、他端面に前記第2のオリフィスベースの嵌合用凹部に気密状に嵌合される嵌合用突部を備えたステンレス材製の中間オリフィスベースと、前記第1のオリフィスベースと前記中間オリフィスベースとの間に気密状に挿着され中心部にオリフィスが形成された第1のセラミック製オリフィスプレートと、前記中間オリフィスベースと前記第2のオリフィスベースとの間に気密状に挿着され中心部にオリフィスが形成された第2のセラミック製オリフィスプレートとを備え、流体通路に配設されて前記第1及び第2のオリフィスベースの外側端面を夫々シール面とすると共に、前記第1及び第2のオリフィスベースのうちの一方のオリフィスベースの外径を他方のオリフィスベース及び前記中間オリフィスベースの外径よりも大径にして該一方のオリフィスベースの内側端面の外周縁部分をシール面とし、又、前記中間オリフィスベースに該中間オリフィスベースの通路に連通する分流通路を形成したことを特徴とするガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記第1のセラミック製オリフィスプレートを、中心部に前記第1のオリフィスベースの通路及び前記中間オリフィスベースの通路に連通するオリフィスを有し、前記第1のオリフィスベースの嵌合用突部と前記中間オリフィスベースの嵌合用凹部との間に気密状に挿着した請求項6に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記第2のセラミック製オリフィスプレートを、中心部に前記中間オリフィスベースの通路及び凹形の前記第2のオリフィスベースの通路に連通するオリフィスを有し、前記中間オリフィスベースの嵌合用突部と凹形の前記第2のオリフィスベースの嵌合用凹部との間に気密状に挿着した請求項6に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記第1のセラミック製オリフィスプレートをジルコニアを含有するセラミック製とし、その厚みを500〜1000μm、孔径を10〜500μmとすると共に、前記第1のオリフィスベースの嵌合用突部を前記中間オリフィスベースの嵌合用凹部内へ6〜10kNの圧入力により圧入し、前記第1のオリフィスベースの嵌合用突部と前記中間オリフィスベースの嵌合用凹部との間に前記第1のセラミック製オリフィスプレートを気密状に挿着した請求項7に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記第2のセラミック製オリフィスプレートをジルコニアを含有するセラミック製とし、その厚みを500〜1000μm、孔径を10〜500μmとすると共に、前記中間オリフィスベースの嵌合用突部を前記第2のオリフィスベースの嵌合用凹部内へ6〜10kNの圧入力により圧入し、前記中間オリフィスベースの嵌合用突部と前記第2のオリフィスベースの嵌合用凹部との間に前記第2のセラミック製オリフィスプレートを気密状に挿着した請求項8に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記第1及び第2のオリフィスプレートのうち、上流側に位置するオリフィスプレートのオリフィスを下流側に位置するオリフィスプレートのオリフィスより小径にした請求項6に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 円形状の前記第1及び第2のセラミック製オリフィスプレートの其々の両面を研磨鏡面とすると共に、該第1及び第2のセラミック製オリフィスプレートに当接する前記第1のオリフィスベースの嵌合用突部及び前記第2のオリフィスベースの嵌合用凹部の接触面を研磨鏡面とした請求項6に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- ガスの流量制御を行うのに用いるガスケット一体型セラミックオリフィスプレートであって、前記ガスケット一体型セラミックオリフィスプレートは、両側面に嵌合用凹部を備え且つ中心部に貫通状の通路を有するステンレス材製の第3のオリフィスベースと、嵌合用突部を備え且つ中心部に貫通状の通路を有すると共に、前記両嵌合用凹部内へ対向状に挿入するステンレス材製の第4のオリフィスベース及び第5のオリフィスベースと、前記第3のオリフィスベースの通路内へ装着したセラミック製オリフィスプレートとを備え、前記嵌合用凹部内へ圧入した前記第4及び第5のオリフィスベースの先端面間で、前記第3のオリフィスベースの通路内へ装着した前記セラミック製オリフィスプレートを気密状に挟着すると共に、前記第4及び第5のオリフィスベースの外側端面をガスケットのシール面としたことを特徴とするガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記第4及び第5のオリフィスベースの前記嵌合用突部の外周面に環状突起を設けると共に、該嵌合用突部の先端面に環状突起を設け、前記嵌合用突部の外周面の環状突起により前記嵌合用突部と前記嵌合用凹部との間の気密性を高めると共に、前記嵌合用突部の先端面の環状突起により前記嵌合用突部と前記セラミック製オリフィスプレートとの間の気密性を高める構成とした請求項13に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
- 前記セラミック製オリフィスプレートを厚い円盤状のジルコニアを含有するセラミック製とすると共に、前記両嵌合用突部を前記両嵌合用凹部内へ6〜10kNの圧入力により圧入し、前記両嵌合用突部の先端面間に前記セラミック製オリフィスプレートを気密状に挿着した請求項13に記載のガスケット一体型セラミックオリフィスプレート。
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