JP2003266312A - アブレーシブジェットによる加工方法 - Google Patents
アブレーシブジェットによる加工方法Info
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- JP2003266312A JP2003266312A JP2002064604A JP2002064604A JP2003266312A JP 2003266312 A JP2003266312 A JP 2003266312A JP 2002064604 A JP2002064604 A JP 2002064604A JP 2002064604 A JP2002064604 A JP 2002064604A JP 2003266312 A JP2003266312 A JP 2003266312A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】研磨材粒子をより高速で投射でき、装置のコン
パクト化が可能となる。 【解決手段】ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴
射ノズルから加工対象物に噴射して加工するに際し、噴
射前にベース液を加熱してベース液の少なくとも一部を
気化させることにより加圧して高速流体を加速する。気
液混相状態とすることにより、流動抵抗を軽減して圧力
損失を減少させ、気化による膨張力により研磨材粒子を
加速する。
パクト化が可能となる。 【解決手段】ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴
射ノズルから加工対象物に噴射して加工するに際し、噴
射前にベース液を加熱してベース液の少なくとも一部を
気化させることにより加圧して高速流体を加速する。気
液混相状態とすることにより、流動抵抗を軽減して圧力
損失を減少させ、気化による膨張力により研磨材粒子を
加速する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧流体中に研磨
材を混合してノズルから噴射し、被加工物を切断や研掃
などの加工を行うアブレーシブジェットによる加工方法
に関する。
材を混合してノズルから噴射し、被加工物を切断や研掃
などの加工を行うアブレーシブジェットによる加工方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】研磨材を含む高速流体を使用して研掃、
研磨、洗浄や穴あけ、切断などの加工を行うアブレーシ
ブジェットによる加工は、発熱や方向性がないことや加
工変質層の発生が少ないなどの多くのメリットから多方
向の分野に広く利用されている。
研磨、洗浄や穴あけ、切断などの加工を行うアブレーシ
ブジェットによる加工は、発熱や方向性がないことや加
工変質層の発生が少ないなどの多くのメリットから多方
向の分野に広く利用されている。
【０００３】従来のアブレーシブジェットによる加工装
置は、高圧ポンプユニットから高圧水を高圧ホースを介
して噴射ノズルに供給するとともに、前記高圧水に研磨
材粒子を供給するものである。
置は、高圧ポンプユニットから高圧水を高圧ホースを介
して噴射ノズルに供給するとともに、前記高圧水に研磨
材粒子を供給するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高速流体の流
速は、圧力の１／２乗に比例するため、高能力の高圧ポ
ンプが必要となり、また精密加工するためにノズル径が
小さくなったり、高速流体を長い距離圧送する場合に
は、圧力損失が大きくなるため、高能力の高圧ポンプが
必要となる。したがって、高能力を要求される装置は、
大型化する傾向にある。
速は、圧力の１／２乗に比例するため、高能力の高圧ポ
ンプが必要となり、また精密加工するためにノズル径が
小さくなったり、高速流体を長い距離圧送する場合に
は、圧力損失が大きくなるため、高能力の高圧ポンプが
必要となる。したがって、高能力を要求される装置は、
大型化する傾向にある。
【０００５】本発明は上記問題点を解決して、研磨材粒
子をより高速で投射できるとともに、装置のコンパクト
化が可能なアブレーシブジェットによる加工方法を提供
することを目的とする。
子をより高速で投射できるとともに、装置のコンパクト
化が可能なアブレーシブジェットによる加工方法を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載のアブレーシブジェットによる加工方法
は、ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴射ノズル
から加工対象物に噴射して加工するに際し、前記噴射ノ
ズルから噴射前にベース液を加熱してベース液の少なく
とも一部を気化させることにより高速流体を加速するも
のである。
に請求項１記載のアブレーシブジェットによる加工方法
は、ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴射ノズル
から加工対象物に噴射して加工するに際し、前記噴射ノ
ズルから噴射前にベース液を加熱してベース液の少なく
とも一部を気化させることにより高速流体を加速するも
のである。
【０００７】上記構成によれば、ベース液の一部を気化
させて高速流体を気液混相状態とすることにより、供給
通路や噴射ノズルの流動抵抗を軽減して圧力損失を大幅
に減少させることができ、これにより流体の減速を防止
することができる。また気化による膨張力を利用して、
研磨材粒子を加速することができる。したがって、ベー
ス液の気化により生じる加圧力を有効に利用してベース
液を十分に加速して、研磨材粒子を高速で噴射すること
ができ、このため加圧ポンプの能力を増大させることな
く、加工能力を向上させることができ、装置の小型化を
図ることができる。
させて高速流体を気液混相状態とすることにより、供給
通路や噴射ノズルの流動抵抗を軽減して圧力損失を大幅
に減少させることができ、これにより流体の減速を防止
することができる。また気化による膨張力を利用して、
研磨材粒子を加速することができる。したがって、ベー
ス液の気化により生じる加圧力を有効に利用してベース
液を十分に加速して、研磨材粒子を高速で噴射すること
ができ、このため加圧ポンプの能力を増大させることな
く、加工能力を向上させることができ、装置の小型化を
図ることができる。
【０００８】請求項２記載のアブレーシブジェットによ
る加工方法は、請求項１記載の構成において、噴射ノズ
ルから噴射前と噴射後に、ベース液をすべて気化させて
研磨材粒子を加速するものである。
る加工方法は、請求項１記載の構成において、噴射ノズ
ルから噴射前と噴射後に、ベース液をすべて気化させて
研磨材粒子を加速するものである。
【０００９】上記構成によれば、ベース液の気化による
膨張力を利用して研磨材粒子を更に加速して噴射ノズル
から噴射することができ、効果的な加工が行える。請求
項３記載のアブレーシブジェットによる加工方法は、ベ
ース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴射ノズルから加
工対象物に噴射して加工するに際し、ベース液を加圧す
るとともに加熱して超臨界状態とし、前記噴射ノズルか
ら噴射前に混合液を加熱して気相変換物質の一部または
全部を気化させることにより気液混相状態あるいは気相
状態として研磨材粒子を加速するものである。
膨張力を利用して研磨材粒子を更に加速して噴射ノズル
から噴射することができ、効果的な加工が行える。請求
項３記載のアブレーシブジェットによる加工方法は、ベ
ース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴射ノズルから加
工対象物に噴射して加工するに際し、ベース液を加圧す
るとともに加熱して超臨界状態とし、前記噴射ノズルか
ら噴射前に混合液を加熱して気相変換物質の一部または
全部を気化させることにより気液混相状態あるいは気相
状態として研磨材粒子を加速するものである。
【００１０】上記構成によれば、混合液中の気相変換物
質を、より少ない熱エネルギーで気化させて、高速流体
を気液混相状態あるいは気相状態とすることにより、供
給通路や噴射ノズルの流動抵抗を軽減して圧力損失を大
幅に減少させることができ、これにより流体の減速を防
止することができる。また気化による膨張力を利用し
て、研磨材粒子をさらに加速することができる。したが
って、少ない熱エネルギーで気化により生じる加圧力を
有効に利用して研磨材粒子を十分に加速することがで
き、加工能力を大幅に向上させることができる。このた
め加圧ポンプの能力を増大させることなく、加工能力を
向上させることができ、装置の小型化を促進することが
できる。
質を、より少ない熱エネルギーで気化させて、高速流体
を気液混相状態あるいは気相状態とすることにより、供
給通路や噴射ノズルの流動抵抗を軽減して圧力損失を大
幅に減少させることができ、これにより流体の減速を防
止することができる。また気化による膨張力を利用し
て、研磨材粒子をさらに加速することができる。したが
って、少ない熱エネルギーで気化により生じる加圧力を
有効に利用して研磨材粒子を十分に加速することがで
き、加工能力を大幅に向上させることができる。このた
め加圧ポンプの能力を増大させることなく、加工能力を
向上させることができ、装置の小型化を促進することが
できる。
【００１１】請求項４記載のアブレーシブジェットによ
る加工方法は、ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を
噴射ノズルから加工対象物に噴射して加工するに際し、
ベース液を加圧するとともに加熱して超臨界状態とし、
前記噴射ノズルから噴射前に、ベース液中に反応物質を
注入して反応させることにより、臨界状態のベース液の
少なくとも一部を気化膨張させて、ベース液に混合され
た研磨材粒子を加速するものである。
る加工方法は、ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を
噴射ノズルから加工対象物に噴射して加工するに際し、
ベース液を加圧するとともに加熱して超臨界状態とし、
前記噴射ノズルから噴射前に、ベース液中に反応物質を
注入して反応させることにより、臨界状態のベース液の
少なくとも一部を気化膨張させて、ベース液に混合され
た研磨材粒子を加速するものである。
【００１２】上記構成によれば、反応物質とベース液と
の反応により生じるエネルギーを、不安定な超臨界状態
のベース液に作用させることにより、瞬間的な気化を誘
発して、その爆発的な膨張力を利用して、ベース液中の
研磨材粒子を効果的に加速することができる。したがっ
て、少ない熱エネルギーで気化により生じる加圧力を有
効に利用して研磨材粒子を十分に加速することができ、
研磨材粒子による加工能力を向上させることができる。
また加圧ポンプの能力を増大させることなく、加工能力
を向上させることができ、装置の小型化を図ることがで
きる。
の反応により生じるエネルギーを、不安定な超臨界状態
のベース液に作用させることにより、瞬間的な気化を誘
発して、その爆発的な膨張力を利用して、ベース液中の
研磨材粒子を効果的に加速することができる。したがっ
て、少ない熱エネルギーで気化により生じる加圧力を有
効に利用して研磨材粒子を十分に加速することができ、
研磨材粒子による加工能力を向上させることができる。
また加圧ポンプの能力を増大させることなく、加工能力
を向上させることができ、装置の小型化を図ることがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】ここで、本発明に係るアブレーシ
ブジェットによる切断装置の第１の実施の形態を図１お
よび図２に基づいて説明する。
ブジェットによる切断装置の第１の実施の形態を図１お
よび図２に基づいて説明する。
【００１４】この切断装置は、ベース液に研磨材粒子を
含む高速流体を加工対象物に噴射して切断加工するもの
で、ベース液を貯留する投入タンク１と、投入タンク１
のベース液を加圧して圧送する加圧ポンプ２と、加圧ポ
ンプ２から送り出されるベース液を切断ノズル（噴射ノ
ズル）に供給する圧送通路である導管３と、導管３の上
流側で加圧や摩擦による昇温気化を防止する昇温防止装
置５と、導管３の下流側でベース液を加熱してベース液
の一部を気化可能な加熱装置６と、切断ノズル４に供給
管７を介して研磨材粒子を供給する研磨材供給ユニット
８とが具備されている。
含む高速流体を加工対象物に噴射して切断加工するもの
で、ベース液を貯留する投入タンク１と、投入タンク１
のベース液を加圧して圧送する加圧ポンプ２と、加圧ポ
ンプ２から送り出されるベース液を切断ノズル（噴射ノ
ズル）に供給する圧送通路である導管３と、導管３の上
流側で加圧や摩擦による昇温気化を防止する昇温防止装
置５と、導管３の下流側でベース液を加熱してベース液
の一部を気化可能な加熱装置６と、切断ノズル４に供給
管７を介して研磨材粒子を供給する研磨材供給ユニット
８とが具備されている。
【００１５】ここでベース液として、たとえば水などが
使用される。また加圧ポンプ２は、ベース液を臨界圧力
以上に加圧可能な能力を有し、また加熱装置６は、ヒー
ターや高周波等の加熱装置により、ベース液等を臨界温
度以上に加熱可能な能力を有している。
使用される。また加圧ポンプ２は、ベース液を臨界圧力
以上に加圧可能な能力を有し、また加熱装置６は、ヒー
ターや高周波等の加熱装置により、ベース液等を臨界温
度以上に加熱可能な能力を有している。
【００１６】上記構成において、ベース液が投入タンク
１から逆止弁付き供給管１ａから加圧ポンプ２に送ら
れ、加圧ポンプ２から逆止弁３ａを介して導管３に圧送
される。そして導管３の上流側で、昇温防止装置５によ
りベース液が冷却されることで、加圧ポンプ２による加
圧と導管３の流動抵抗によるベース液の昇温による気化
が防止されている。さらに導管３の下流側で加熱装置６
によりベース液が加熱され、また切断ノズル４の入口側
の絞り部４ｃで流路断面が絞られることにより加圧され
る。また加熱によりベース液に溶解しているガスやベー
ス液の一部が気化されて気泡を発生し、気化膨張より生
じる加圧力が逆止弁３ａにより切断ノズル４側に作用し
てベース液が加速される。さらにベース液が臨界温度以
上に加熱されるとともに臨界圧力以上に加圧されて超臨
界状態となり、体積膨張して増速する。この時、導管３
内および切断ノズル４内では、ベース液が気液混相状態
となることから、ベース液の流動抵抗が小さくなって圧
力損失が大幅に軽減されるので、ベース液が減速される
ことがない。
１から逆止弁付き供給管１ａから加圧ポンプ２に送ら
れ、加圧ポンプ２から逆止弁３ａを介して導管３に圧送
される。そして導管３の上流側で、昇温防止装置５によ
りベース液が冷却されることで、加圧ポンプ２による加
圧と導管３の流動抵抗によるベース液の昇温による気化
が防止されている。さらに導管３の下流側で加熱装置６
によりベース液が加熱され、また切断ノズル４の入口側
の絞り部４ｃで流路断面が絞られることにより加圧され
る。また加熱によりベース液に溶解しているガスやベー
ス液の一部が気化されて気泡を発生し、気化膨張より生
じる加圧力が逆止弁３ａにより切断ノズル４側に作用し
てベース液が加速される。さらにベース液が臨界温度以
上に加熱されるとともに臨界圧力以上に加圧されて超臨
界状態となり、体積膨張して増速する。この時、導管３
内および切断ノズル４内では、ベース液が気液混相状態
となることから、ベース液の流動抵抗が小さくなって圧
力損失が大幅に軽減されるので、ベース液が減速される
ことがない。
【００１７】さらに切断ノズル４では、圧送されて噴射
されるベース液の負圧により、研磨材供給ユニット８か
ら研磨材粒子が混合室４ａに吸引されてベース液に供給
されるか、または圧力変動による吸引量の変動を防止す
るために、研磨材供給ユニット８から加圧供給された研
磨材粒子が混合室４ａに送り込まれてベース液に混合さ
れ、ノズル口４ｂからベース液と共に研磨材粒子がワー
ク（加工対象物）９に投射される。
されるベース液の負圧により、研磨材供給ユニット８か
ら研磨材粒子が混合室４ａに吸引されてベース液に供給
されるか、または圧力変動による吸引量の変動を防止す
るために、研磨材供給ユニット８から加圧供給された研
磨材粒子が混合室４ａに送り込まれてベース液に混合さ
れ、ノズル口４ｂからベース液と共に研磨材粒子がワー
ク（加工対象物）９に投射される。
【００１８】この時、減圧状態となることで、気液混相
状態のベース液の液相部分の全部または大部分が瞬時に
気化されて、その爆発的な膨張力によりベース液が加圧
されることで研磨材粒子がさらに加速され、ワーク９を
より効果的に切断加工することができる。
状態のベース液の液相部分の全部または大部分が瞬時に
気化されて、その爆発的な膨張力によりベース液が加圧
されることで研磨材粒子がさらに加速され、ワーク９を
より効果的に切断加工することができる。
【００１９】上記実施の形態によれば、加熱装置６によ
りベース液を加熱して一部を気化させ、ベース液を気液
混相状態としたので、気化による膨張力により研磨材粒
子を加速するとともに、導管３および切断ノズル４内で
の流動抵抗を軽減して圧力損失を大幅に減少させ、ベー
ス液の減速を防止して切断能力を増大することができ
る。
りベース液を加熱して一部を気化させ、ベース液を気液
混相状態としたので、気化による膨張力により研磨材粒
子を加速するとともに、導管３および切断ノズル４内で
の流動抵抗を軽減して圧力損失を大幅に減少させ、ベー
ス液の減速を防止して切断能力を増大することができ
る。
【００２０】またベース液を臨界温度以上に加熱すると
ともに臨界圧力以上に加圧して超臨界状態とすることに
より、切断ノズル４の出口付近で減圧されて、ベース液
の液相部分の気化が瞬時に拡大して爆発的な膨張力が生
じ、これにより研磨材粒子をさらに加速してワーク９を
効果的に切断することができる。
ともに臨界圧力以上に加圧して超臨界状態とすることに
より、切断ノズル４の出口付近で減圧されて、ベース液
の液相部分の気化が瞬時に拡大して爆発的な膨張力が生
じ、これにより研磨材粒子をさらに加速してワーク９を
効果的に切断することができる。
【００２１】次に本発明に係るアブレーシブジェットに
よる切断装置の第２の実施の形態を図３および図４に基
づいて説明する。なお、第１の実施の形態と同一部材に
は同一符号を付して説明を省略する。
よる切断装置の第２の実施の形態を図３および図４に基
づいて説明する。なお、第１の実施の形態と同一部材に
は同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】この第２の実施の形態では、高速流体を構
成するベース液に、ベース液よりも気化しやすい気相変
換物質を混合した混合液を使用し、加熱装置６により混
合液のうちの気相変換物質を導管３および切断ノズル４
内や切断ノズル４の出口で気化させて高速流体を加速す
るものである。
成するベース液に、ベース液よりも気化しやすい気相変
換物質を混合した混合液を使用し、加熱装置６により混
合液のうちの気相変換物質を導管３および切断ノズル４
内や切断ノズル４の出口で気化させて高速流体を加速す
るものである。
【００２３】すなわち、省エネ対策として、気化に要す
る温度を下げるために、気相変換物液がベース液に対し
て容積比で約３０％以上添加される。この気相変換物質
は、ベース液よりも気化しやすいものが選択され、たと
えば水（ベースが水以外の場合）や二酸化炭素、エタノ
ールなどが使用される。もちろん、気相変換物質をベー
ス液として使用してもよい。表１に代表的な気相変換物
質の例を示す。
る温度を下げるために、気相変換物液がベース液に対し
て容積比で約３０％以上添加される。この気相変換物質
は、ベース液よりも気化しやすいものが選択され、たと
えば水（ベースが水以外の場合）や二酸化炭素、エタノ
ールなどが使用される。もちろん、気相変換物質をベー
ス液として使用してもよい。表１に代表的な気相変換物
質の例を示す。
【００２４】
【表１】
気相変換物質として二酸化炭素などの気体を選択した場
合には、ベース液中に混合させるか、または混合装置
（図示せず）を投入タンク１や加圧ポンプ２の接液部に
設置する。
合には、ベース液中に混合させるか、または混合装置
（図示せず）を投入タンク１や加圧ポンプ２の接液部に
設置する。
【００２５】上記構成において、ベース液と気相変換物
質の混合液が投入タンク１から加圧ポンプ２により導管
３に圧送され、導管３の上流側で、昇温防止装置５によ
り混合液が冷却されて加圧ポンプ２による加圧と導管３
の流動抵抗による混合液の昇温により、上流側で気化さ
れるのが防止されている。そして導管３の下流側で加熱
装置６により混合液が加熱され、さらに切断ノズル４の
絞り部４ｃで流路断面が絞られることにより、気相変換
物質が臨界圧以上に加圧されるとともに、臨界温度以上
に加熱されて超臨界状態となる。超臨界状態となること
で体積が膨張し、増速される。この時、導管３内および
切断ノズル４内で混合液が気液混相状態となることか
ら、混合液の流動抵抗が小さくなって圧力損失が大幅に
軽減されることにより、混合液がさらに効果的に加速さ
れる。
質の混合液が投入タンク１から加圧ポンプ２により導管
３に圧送され、導管３の上流側で、昇温防止装置５によ
り混合液が冷却されて加圧ポンプ２による加圧と導管３
の流動抵抗による混合液の昇温により、上流側で気化さ
れるのが防止されている。そして導管３の下流側で加熱
装置６により混合液が加熱され、さらに切断ノズル４の
絞り部４ｃで流路断面が絞られることにより、気相変換
物質が臨界圧以上に加圧されるとともに、臨界温度以上
に加熱されて超臨界状態となる。超臨界状態となること
で体積が膨張し、増速される。この時、導管３内および
切断ノズル４内で混合液が気液混相状態となることか
ら、混合液の流動抵抗が小さくなって圧力損失が大幅に
軽減されることにより、混合液がさらに効果的に加速さ
れる。
【００２６】さらに切断ノズル４では、圧送されて噴射
される混合液の流速に伴う負圧により、研磨材供給ユニ
ット８から研磨材粒子が切断ノズル４の混合室４ａに吸
引されて混合液に供給されるか、または圧力変動による
吸引量の変動を防止するために、研磨材供給ユニット８
から加圧供給された研磨材粒子が混合室４ａに送り込ま
れてベース液に供給される。そして切断ノズル４のノズ
ル口４ｂから混合液と共に研磨材粒子がワーク９に投射
される。
される混合液の流速に伴う負圧により、研磨材供給ユニ
ット８から研磨材粒子が切断ノズル４の混合室４ａに吸
引されて混合液に供給されるか、または圧力変動による
吸引量の変動を防止するために、研磨材供給ユニット８
から加圧供給された研磨材粒子が混合室４ａに送り込ま
れてベース液に供給される。そして切断ノズル４のノズ
ル口４ｂから混合液と共に研磨材粒子がワーク９に投射
される。
【００２７】この時、大気開放により減圧状態となるこ
とから、気相変換物質の液相部分の全部が瞬時に気化し
てその爆発的な膨張力により研磨材粒子がさらに加速さ
れ、ワーク９をより効果的に切断加工される。
とから、気相変換物質の液相部分の全部が瞬時に気化し
てその爆発的な膨張力により研磨材粒子がさらに加速さ
れ、ワーク９をより効果的に切断加工される。
【００２８】上記実施の形態によれば、ベース液よりも
気化しやすい気相変換物質を混合することにより、加熱
装置６による熱エネルギーが少なくても、混合液を気液
混相状態として、流動抵抗を軽減して圧力損失を大幅に
減少させることができる。
気化しやすい気相変換物質を混合することにより、加熱
装置６による熱エネルギーが少なくても、混合液を気液
混相状態として、流動抵抗を軽減して圧力損失を大幅に
減少させることができる。
【００２９】またベース液よりも低圧、低温で超臨界状
態とすることができ、第１の実施の形態に比較して、エ
ネルギーコストを削減することができる。さらに本発明
に係るアブレーシブジェットによる切断装置の第３の実
施の形態を図５および図６に基づいて説明する。なお、
先の実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を
省略する。
態とすることができ、第１の実施の形態に比較して、エ
ネルギーコストを削減することができる。さらに本発明
に係るアブレーシブジェットによる切断装置の第３の実
施の形態を図５および図６に基づいて説明する。なお、
先の実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を
省略する。
【００３０】第３の実施の形態は、超臨界状態の液体
は、僅かな周辺雰囲気やエネルギー状態の変化により、
瞬間的に気化されることに着目したもので、ベース液を
加圧するとともに加熱して超臨界状態とし、切断ノズル
４の出口の上流側近傍の混合室４ａで、ベース液中に反
応物質を注入して化学反応させることにより、反応熱を
利用して臨界状態のベース液の急激な気化を誘発し、ベ
ース液に混合された研磨材粒子を加速するものである。
は、僅かな周辺雰囲気やエネルギー状態の変化により、
瞬間的に気化されることに着目したもので、ベース液を
加圧するとともに加熱して超臨界状態とし、切断ノズル
４の出口の上流側近傍の混合室４ａで、ベース液中に反
応物質を注入して化学反応させることにより、反応熱を
利用して臨界状態のベース液の急激な気化を誘発し、ベ
ース液に混合された研磨材粒子を加速するものである。
【００３１】すなわち、加圧ポンプ２によりベース液
（たとえば水）を臨界圧力以上に加圧するとともに、加
熱装置６により臨界温度以上に加熱してベース液を超臨
界状態とし、反応物質供給ユニット１１から反応物質
（たとえば酸素ガス）を切断ノズル４の混合室４ａに注
入し、ベース液と反応物質との化学反応により生じる反
応熱により、臨界状態のベース液に急激な気化膨張を生
じさせ、研磨材粒子を加速する。
（たとえば水）を臨界圧力以上に加圧するとともに、加
熱装置６により臨界温度以上に加熱してベース液を超臨
界状態とし、反応物質供給ユニット１１から反応物質
（たとえば酸素ガス）を切断ノズル４の混合室４ａに注
入し、ベース液と反応物質との化学反応により生じる反
応熱により、臨界状態のベース液に急激な気化膨張を生
じさせ、研磨材粒子を加速する。
【００３２】たとえばベース液が超臨界状態の水で反応
物質が酸素の場合には、 Ｈ2Ｏ＋Ｏ2→Ｈ2Ｏ2 となって、過酸化水素水が生成されると同時に反応熱が
生じ、この反応熱が超臨界状態の水に作用する。
物質が酸素の場合には、 Ｈ2Ｏ＋Ｏ2→Ｈ2Ｏ2 となって、過酸化水素水が生成されると同時に反応熱が
生じ、この反応熱が超臨界状態の水に作用する。
【００３３】さらに切断ノズル４のノズル口４ｂから高
速で噴射されたベース液は、減圧作用によりさらに気化
が促進されて研磨材粒子が加速され、ワーク９を効果的
に切断することができる。
速で噴射されたベース液は、減圧作用によりさらに気化
が促進されて研磨材粒子が加速され、ワーク９を効果的
に切断することができる。
【００３４】上記実施の形態によれば、超臨界状態のベ
ース液に反応物質を添加し、化学反応による熱エネルギ
ーを利用してベース液を瞬時に気化膨張させ、この爆発
的な膨張力を利用して、研磨剤粒子を加速しワーク９に
衝突させるので、効果的にワークを切断することがで
き、ベース液を圧送するエネルギーを削減することがで
きて微粒化に要するエネルギー効率を向上させることが
できる。また加圧ポンプ２を小型化できるので装置の小
型化が可能となる。
ース液に反応物質を添加し、化学反応による熱エネルギ
ーを利用してベース液を瞬時に気化膨張させ、この爆発
的な膨張力を利用して、研磨剤粒子を加速しワーク９に
衝突させるので、効果的にワークを切断することがで
き、ベース液を圧送するエネルギーを削減することがで
きて微粒化に要するエネルギー効率を向上させることが
できる。また加圧ポンプ２を小型化できるので装置の小
型化が可能となる。
【００３５】なお、上記実施の形態は切断装置について
説明したが、研掃装置や研磨装置、洗浄装置や穴あけ装
置などに適用することができる。
説明したが、研掃装置や研磨装置、洗浄装置や穴あけ装
置などに適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１記載の構成
によれば、ベース液の一部を気化させて高速流体を気液
混相状態とすることにより、供給通路や噴射ノズルの流
動抵抗を軽減して圧力損失を大幅に減少させることがで
き、これにより流体の減速を防止することができる。ま
た気化による膨張力を利用して、研磨材粒子を加速する
ことができる。したがって、ベース液の気化により生じ
る加圧力を有効に利用してベース液を十分に加速して、
研磨材粒子を高速で噴射することができ、このため加圧
ポンプの能力を増大させることなく、加工能力を向上さ
せることができ、装置の小型化を図ることができる。
によれば、ベース液の一部を気化させて高速流体を気液
混相状態とすることにより、供給通路や噴射ノズルの流
動抵抗を軽減して圧力損失を大幅に減少させることがで
き、これにより流体の減速を防止することができる。ま
た気化による膨張力を利用して、研磨材粒子を加速する
ことができる。したがって、ベース液の気化により生じ
る加圧力を有効に利用してベース液を十分に加速して、
研磨材粒子を高速で噴射することができ、このため加圧
ポンプの能力を増大させることなく、加工能力を向上さ
せることができ、装置の小型化を図ることができる。
【００３７】請求項２記載の構成によれば、ベース液の
気化による膨張力を利用して研磨材粒子を更に加速して
噴射ノズルから噴射することができ、効果的な加工が行
える。
気化による膨張力を利用して研磨材粒子を更に加速して
噴射ノズルから噴射することができ、効果的な加工が行
える。
【００３８】請求項３記載の構成によれば、混合液中の
気相変換物質を、より少ない熱エネルギーで気化させ
て、高速流体を気液混相状態とすることにより、供給通
路や噴射ノズルの流動抵抗を軽減して圧力損失を大幅に
減少させることができ、これにより流体の減速を防止す
ることができる。また気化による膨張力を利用して、研
磨材粒子をさらに加速することができる。したがって、
少ない熱エネルギーで気化により生じる加圧力を有効に
利用して研磨材粒子を十分に加速することができ、加工
能力を大幅に向上させることができる。このため加圧ポ
ンプの能力を増大させることなく、加工能力を向上させ
ることができ、装置の小型化を促進することができる。
気相変換物質を、より少ない熱エネルギーで気化させ
て、高速流体を気液混相状態とすることにより、供給通
路や噴射ノズルの流動抵抗を軽減して圧力損失を大幅に
減少させることができ、これにより流体の減速を防止す
ることができる。また気化による膨張力を利用して、研
磨材粒子をさらに加速することができる。したがって、
少ない熱エネルギーで気化により生じる加圧力を有効に
利用して研磨材粒子を十分に加速することができ、加工
能力を大幅に向上させることができる。このため加圧ポ
ンプの能力を増大させることなく、加工能力を向上させ
ることができ、装置の小型化を促進することができる。
【００３９】請求項４記載の構成によれば、反応物質と
ベース液との反応により生じるエネルギーを、不安定な
超臨界状態のベース液に作用させることにより、瞬間的
な気化を誘発して、その爆発的な膨張力を利用して、ベ
ース液中の研磨材粒子を効果的に加速することができ
る。したがって、少ない熱エネルギーで気化により生じ
る加圧力を有効に利用して研磨材粒子を十分に加速する
ことができ、研磨材粒子による加工能力を向上させるこ
とができる。また加圧ポンプの能力を増大させることな
く、加工能力を向上させることができ、装置の小型化を
図ることができる。
ベース液との反応により生じるエネルギーを、不安定な
超臨界状態のベース液に作用させることにより、瞬間的
な気化を誘発して、その爆発的な膨張力を利用して、ベ
ース液中の研磨材粒子を効果的に加速することができ
る。したがって、少ない熱エネルギーで気化により生じ
る加圧力を有効に利用して研磨材粒子を十分に加速する
ことができ、研磨材粒子による加工能力を向上させるこ
とができる。また加圧ポンプの能力を増大させることな
く、加工能力を向上させることができ、装置の小型化を
図ることができる。
【図１】本発明に係るアブレーシブジェットによる加工
装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】同切断ノズルの拡大断面図である。
【図３】本発明に係るアブレーシブジェットによる加工
装置の第２の実施の形態を示す構成図である。
装置の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図４】同切断ノズルの拡大断面図である。
【図５】本発明に係るアブレーシブジェットによる加工
装置の第３の実施の形態を示す構成図である。
装置の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図６】同切断ノズルの拡大断面図である。
１ 投入タンク
２ 加圧ポンプ
３ 導管
４ 切断ノズル
４ａ 混合室
４ｂ ノズル口
４ｃ 絞り部
５ 昇温防止装置
６ 加熱装置
７ 供給管
８ 研磨材供給ユニット
９ ワーク
１１ 反応物質供給ユニット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 前田 保裕
大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 岡本 憲治
大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 二宮 一浩
大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89
号 日立造船株式会社内
(72)発明者 高橋 幸悦
愛知県名古屋市熱田区桜田町３−13 吉田
機械興業株式会社内
(72)発明者 大村 康
愛知県名古屋市熱田区桜田町３−13 吉田
機械興業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴
射ノズルから加工対象物に噴射して加工するに際し、 前記噴射ノズルから噴射前にベース液を加熱してベース
液の少なくとも一部を気化させることにより高速流体を
加速することを特徴とするアブレーシブジェットによる
加工方法。 - 【請求項２】噴射ノズルから噴射前と噴射後に、ベース
液をすべて気化させて研磨材粒子を加速することを特徴
とする請求項１記載のアブレーシブジェットによる加工
方法。 - 【請求項３】ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴
射ノズルから加工対象物に噴射して加工するに際し、 研磨材を搬送する流体を、ベース液にベース液よりも気
化しやすい気相変換物質を混合した混合液により構成
し、 前記噴射ノズルから噴射前に混合液を加熱して気相変換
物質の一部または全部を気化させることにより気液混相
状態あるいは気相状態として研磨材粒子を加速すること
を特徴とするアブレーシブジェットによる加工方法。 - 【請求項４】ベース液に研磨材粒子を含む高速流体を噴
射ノズルから加工対象物に噴射して加工するに際し、 ベース液を加圧するとともに加熱して超臨界状態とし、 前記噴射ノズルから噴射前に、ベース液中に反応物質を
注入して反応させることにより、臨界状態のベース液の
少なくとも一部を気化膨張させて、ベース液に混合され
た研磨材粒子を加速することを特徴とするアブレーシブ
ジェットによる加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002064604A JP4212282B2 (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | アブレーシブジェットによる加工方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002064604A JP4212282B2 (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | アブレーシブジェットによる加工方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003266312A true JP2003266312A (ja) | 2003-09-24 |
| JP4212282B2 JP4212282B2 (ja) | 2009-01-21 |
Family
ID=29197307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002064604A Expired - Fee Related JP4212282B2 (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | アブレーシブジェットによる加工方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4212282B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008033248A2 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Omax Corporation | Flash vaporizing water jet and piercing with flash vaporization |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104275648A (zh) * | 2013-07-11 | 2015-01-14 | 江苏旭升水射流科技有限公司 | 深海超高压水切割系统 |
-
2002
- 2002-03-11 JP JP2002064604A patent/JP4212282B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008033248A2 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-20 | Omax Corporation | Flash vaporizing water jet and piercing with flash vaporization |
| WO2008033248A3 (en) * | 2006-09-11 | 2008-06-19 | Omax Corp | Flash vaporizing water jet and piercing with flash vaporization |
| US7815490B2 (en) | 2006-09-11 | 2010-10-19 | Omax Corporation | Flash vaporizing water jet and piercing with flash vaporization |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4212282B2 (ja) | 2009-01-21 |
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