JP2019069183A

JP2019069183A - 粉粒混合気体生成器

Info

Publication number: JP2019069183A
Application number: JP2018234553A
Authority: JP
Inventors: 昭一高森; Shoichi Takamori
Original assignee: NAKANISHI KK
Current assignee: NAKANISHI KK
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2019-05-09

Abstract

【課題】粉の取り出し量を安定化させることができる粉粒混合気体生成器を提供する。【解決手段】粉が貯留されている容器から適量の粉を外部へ供給することができる粉粒混合気体生成器２０であって、粉を収容する空間を有するチャンバー４２と、チャンバー４２の内部に配置され、気体を噴出する気体噴出部２５と、気体と粉とが混合された混合気体５５を外部へ排出する混合気体排出部２６とを備え、気体噴出部２５は、気体を噴出することによって、空間の内部を周回する循環流を形成し、混合気体排出部２６は、混合気体５５を受ける混合気体吸込口４９を備え、混合気体吸込口４９は、循環流の流れる向きに対向する開口を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、粉が貯留されている容器から適量の粉を外部へ供給することができる粉粒混合気体生成器に関し、例えば、粉を歯面クリーニング用ハンドピースへ供給する粉粒混合気体生成器に関する。

近年、歯の表面にパウダー（微細な粉）を吹き付けることで、歯を綺麗にする医療行為が行われるようになってきた。そのためには、適量の歯面清掃用パウダーを歯面クリーニング用ハンドピースへ供給する必要があり、各種の装置が提案されてきた（例えば、特許文献１（図２、図３）参照）。

特許文献１の図２に示されるように、粉収納容器（１４）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）にインサート（２０）が収納され、このインサート（２０）に上下に貫通する孔状の混合室（２５）が設けられ、この混合室（２５）の下部に上向きにノズル（１８）が差し込まれている。

このノズル（１８）からガスを噴出すると、負圧が発生し、周囲の粉が吸引される。結果、ガスと粉との混合物が混合室（２５）を上昇し、それの一部が排出口（１６）に進入し、混合物管（１２）を介して取り出される。

しかし、負圧を発生する部位の構造が複雑であって、長時間使用するとノズル（１８）と混合室（２５）下部の壁面との間に粉が詰まることが心配される。

特許文献１の図３の構造は、負圧を利用しないため、粉が詰まる心配はない。
すなわち、特許文献１の図３では、ガス管（２８）の先端のノズル（１８）からガスを噴射し、このガスで粉を吹き上げ、それの一部を混合物管（１２）で取り出す。

しかし、特許文献１の図３の構造では、粉の排出量が大きく変動する。
すなわち、ノズル（１８）が下向きであるため、ガスで押された粉は円筒形状の粉容器（１４）を上向きに移動し、蓋部材（８）に当たって落下する。この移動の途中で粉の一部が排出口（１６）に進入する。粉の移動に、格別の規則性がないため、排出口（１６）に進入する粉が、増減し、使い勝手が悪くなる。

人が使用する機器であるため、粉の取り出し量を安定化させ、気持よく使用して貰うようにすることが必要となる。

特開２０１３−１５０８７１号公報

本発明は、目詰まりが起こりにくく、粉の取り出し量を安定化させることができる粉粒混合気体生成器を提供することを課題とする。

粉が貯留されている容器から適量の粉を外部へ供給することができる粉粒混合気体生成器であって、
前記粉を収容する空間を有するチャンバーと、
前記チャンバーの内部に配置され、気体を噴出する気体噴出部と、
前記気体と前記粉とが混合された混合気体を外部へ排出する混合気体排出部とを備え、
前記気体噴出部は、
前記気体を噴出することによって、前記空間の内部を周回する循環流を形成し、
前記混合気体排出部は、
前記混合気体を受ける混合気体吸込口を備え、
前記混合気体吸込口は、前記循環流の流れる向きに対向する開口を備える。

前記空間は、
前記循環流が流れる第１領域と、
前記循環流が流れない第２領域と
を含み、
前記第１領域において、前記粉と気体とが混合されて混合気体が生成され、
前記第２領域において、前記混合気体に含まれない粉が貯留され、
前記混合気体の排出に応じて前記粉が前記第１領域から除去されるとき、前記第２領域の前記粉が前記第１領域に自動的に供給される。

粉粒混合気体生成器に備える混合気体排出部に混合気体吸込口を備え、この混合気体吸込口に循環流の流れる向きに対向する開口を備えたので、気体噴出部で空間の内部を周回させる循環流を前記開口で受けさせ、粉の取り出し量を安定化させることができる。

チャンバー内空間は、循環流れが流れる第１領域と、循環流れが流れない第２領域とを含み、粉が第１領域から除去されると、第２領域から第１領域へ粉が自動的に供給されるので、粉の取り出し量をより安定化させることができる

歯面清掃装置の斜視図である。本発明に係る粉粒混合気体生成器の外形図である。粉粒混合気体生成器の断面図である。チャンバーの形状を説明する図である。気体噴出部と混合気体排出部との相関を説明する図である。図３の６矢視図である。図３の７矢視図である。粉粒混合気体生成器の作用説明図である。粉粒混合気体生成器の作用説明図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

図１に示すように、歯面清掃装置１０は、水タンク１１及び粉粒混合気体生成器２０を備える箱状の制御ユニット１３と、この制御ユニット１３から延びている第１チューブ１４と、この第１チューブ１４の先端に接続される歯石除去用ハンドピース１５と、制御ユニット１３から延びている第２チューブ１６と、この第２チューブ１６の先端に接続される歯面クリーニング用ハンドピース１７とを有する。

水タンク１１から給水を受けつつ歯石除去用ハンドピース１５を超音波振動させることで、歯から歯石を剥離し、水で除去する。
また、歯面クリーニング用ハンドピース１７は、粉粒混合気体生成器２０から気体に粉が混じっている混合気体の供給を受け、この混合気体を歯面へ噴出する役割を果たす。

粉粒混合気体生成器２０は、箱状のケース２１に収納されている。ケース２１には、正面に透明な点検窓２２が嵌められており、この点検窓２２を通して粉の残量を確認することができる。

以下、粉粒混合気体生成器２０の詳細を説明する。
図２に示すように、粉粒混合気体生成器２０は、底が半球殻である容器本体２３と、この容器本体２３の上部開口を塞ぐリッド２４と、容器本体２３に取付けられる気体噴出部２５及び混合気体排出部２６とを備えている。すなわち、容器は、容器本体２３とリッド２４とで構成される。

図３に示すように、容器本体２３は、内面が半球面２８である半球殻部２９と、この半球殻部２９から上へ延びる円筒部３１と、この円筒部３１の上部に取付けられる蓋固定用リング３２と、円筒部３１の上面に載るようにして蓋固定用リング３２に嵌められるパッキン３３とからなる。半球殻部２９と円筒部３１は、線３４で曲線と直線とが区分されるが、連続した一体物である。

リッド２４は、下面が湾曲面３５となっているリッド本体３６と、このリッド本体３６の周囲に刻設した雄ねじ部３７と、リッド本体３６の上に渡した摘み部３８とを備えている。摘み部３８を摘んで捩ることで、蓋固定用リング３２に設けた雌ねじ部３９に雄ねじ部３７をねじ込むことができると共に、雌ねじ部３９から雄ねじ部３７を緩めることができる。

図４に示すように、半球面２８の半径をＲ１とする。半径Ｒ１で描いた仮想円４１に、外接する（外から接する）ようにリッド本体３６を配置する。結果、容器本体２３内のチャンバー４２は半径Ｒ１の球に近似した形態になる。

円筒部３１は、蓋固定用リング３２を取付けるために必須であるが、その軸長さＬは、小さい程よい。本例では、ＬはＲ１の０．８倍としたが、０．６≦（Ｌ／Ｒ１）≦０．９の範囲から選択することができる。ＬがＲ１の０．９倍を超えると、球に近似させることが難しくなるため、好ましくない。０．６倍未満では蓋固定用リング３２の取付けが難しくなるので、好ましくない。

リッド本体３６の湾曲面３５の半径をＲ２とすると、この半径Ｒ２は、半径Ｒ１より大きく設定される。Ｒ１＜Ｒ２とすることにより、リッド２４の高さ寸法を小さくし、粉粒混合気体生成器２０のコンパクト化が達成できる。ただし、球に近似させる必要があるため、１．１≦（Ｒ２／Ｒ１）≦１．３の範囲から選択することが推奨される。

気体噴出部２５は、例えば、Ｊ字管であって、先端部分４４が半球面２８からｄの距離を保ちつつ、半球面２８に沿うように配置され、噴出口４５が半球面２８の底４６（ほぼ中央）に指向するようにする。距離ｄは、先端部分４４の外径の０．５倍〜１．５倍の範囲から選択する。
０．５倍未満であると、半球面２８と先端部分４４との間に、粉４７が詰まる虞がある。また、１．５倍を超えると、半球面２８に沿った気体流れ（図５、符号４８）が形成し難くなる。

粉４７は、例えば、平均粒径が５０〜８０μｍの炭酸カルシウム又は炭酸ナトリウムからなる歯面清掃用パウダーである。

混合気体排出部２６は、リッド本体３６の湾曲面３５に沿って流れる粉４７を受けるように、円筒部３１の壁に沿って配置される。
具体的には、図５に示すように、気体噴出部２５の先端部分４４を通り、半球面２８に平行な作用円４８に、混合気体吸込口４９が重なる（ほぼ重なるを含む。）ように、混合気体排出部２６を配置する。作用円４８に沿って、加圧された気体が流れることが期待される。

図６に示すように、気体噴出部２５は、混合気体排出部２６との干渉を避けるために、曲げられるが、噴出口４５は半球面２８の底４６（ほぼ中央）を指向するようにする。

図７に示すように、混合気体排出部２６は、半球面２８（線３４）と湾曲面３５との間まで上に延ばされ、その先端は常に粉４７の上限レベル５１より上に位置するようにする。この位置であれば、貯留されている粉４７が直接混合気体吸込口４９に進入する心配がない。
混合気体吸込口４９は管の軸線に対して斜めにカットしてもよいが、本実施例では管の軸線に直角に切断した。斜めにカットするよりは、切断加工が格段に容易となり、加工コストを下げることができる。

以上の構成からなる粉粒混合気体生成器２０の作用を次に述べる。
図８に示すように、粉粒混合気体生成器２０は、粉４７を収容する空間５３を有するチャンバー４２（チャンバー４２は、実施例では容器本体２３とリッド２４で構成される。）と、そのチャンバー４２内に配置され、気体５４を噴出する気体噴出部２５と、その気体５４と粉４７とが混合された混合気体５５を外部へ排出する混合気体排出部２６とを備えている。

ここで、気体噴出部２５は、気体５４を噴出することによって、その空間５３の内部を周回する循環流５２を形成する。また、混合気体排出部２６は、その循環流５２が流れる経路に配置される。
ここにおいて、気体噴出部２５は、その空間５３の内部を通る鉛直面（水平面と略直角な仮想的な面）に沿って循環流５２が流れるように、気体５４を噴出する。

上記の粉粒混合気体生成器２０において、空間５３は、循環流５２が流れる第１領域５６と、循環流５２が流れない第２領域５７とを含むものとする。その第１領域５６において、粉４７が循環流５２に接することで、その粉４７と気体５４とが混合され混合気体５５が生成される。
また、その第２領域５７において、混合気体５５に含まれない粉４７が貯留される。そして、混合気体５５の排出に応じて、粉４７が第１領域５６から除去されるとき、図９のような形態になり、第２領域５７の粉４７が第１領域５６へ自動的に供給される。

より具体的に説明すると、その第２領域５７では、粉４７は上述の鉛直面に対して斜めの面５８を有するように貯留される。混合気体５５の排出に応じて、粉４７が第１領域５６から除去されるとき、第２領域５７の粉４７は、その鉛直面に対して傾斜する面５８に沿って、第２領域５７から第１領域５６へ移動する。

また、図８に示すように、上述のチャンバー４２は、空間５３を周回する循環流５２の流れを支援する半球面２８及び湾曲面３５を備えている。ここにおいて、第１領域５６は、循環流５２を利用して半球面２８及び湾曲面３５に沿って混合気体５５を気体噴出部２５の方へ戻す。

また、上述の気体噴出部２５は、半球面２８の側方に近い位置に配置される噴出口４５を備えている。その噴出口４５は、チャンバー４２の空間５３に収納される粉４７に向けて気体５４を噴出する。これにより、第１領域５６では粉４７に向けて噴出された気体５４と粉４７とが混合されて混合気体５５が生成される。この混合気体５５が、循環流５２に乗って周回し、その一部が排出される。そして、排出されなかった混合気体５５は、循環流５２を利用して、半球面２８及び湾曲面３５に沿って気体噴出部２５の方へ戻される。

また、上述の混合気体排出部２６は、混合気体５５を受ける混合気体吸込口４９を備えている。その混合気体吸込口４９は、循環流５２の流れる向きに対向する開口を備えている（図５も参照）。

さらに、上述の粉粒混合気体生成器２０において、気体噴出部２５から気体５４が噴出される前の初期状態では、空間５３には粉４７が貯留されている（図８）。換言すると、初期状態では、第１領域５６と第２領域５７の各々に対応する領域全体に対して、ほぼ均一な状態で粉４７が収納されている。
その後、気体噴出部２５からの気体５４の噴出開始に応答して、第１領域５６の粉４７の一部が気体５４と混合される。このとき、第１領域５６の粉４７の残りが第２領域５７に送られる。

尚、本発明の粉粒混合気体生成器２０は、歯面清掃装置１０に好適であるが、歯以外の物品（精密機械部品など）の清掃作業に供することは差し支えない。
また、本発明の構成を、例えば、粉粒体の搬送プラントでの粉粒体搬送用の粉体混合気体を生成する生成装置に適用しても良い。

１０…歯面清掃装置
１１…水タンク
１３…制御ユニット
１４…第１チューブ
１５…歯石除去用ハンドピース
１６…第２チューブ
１７…歯面クリーニング用ピース
２０…粉粒混合気体生成器
２１…ケース
２２…点検窓
２３…容器を構成する容器本体
２４…容器を構成するリッド
２５…気体噴出部
２６…混合気体排出部
２８…半球面
２９…半球殻部
３１…円筒部
３２…蓋固定用リング
３３…パッキン
３４…線
３５…湾曲面
３６…リッド本体
３７…雄ねじ部
３８…摘み部
３９…雌ねじ部
４１…仮想円
４２…チャンバー
４４…気体噴出部の先端部分
４５…噴出口
４６…半球面の底
４７…粉
４８…作用円
４９…混合気体吸込口
５１…貯留粉の上限レベル（初期状態）
５３…空間
５４…気体
５５…混合気体
５６…第１領域
５７…第２領域
５８…斜めの面

Claims

粉が貯留されている容器から適量の粉を外部へ供給することができる粉粒混合気体生成器であって、
前記粉を収容する空間を有するチャンバーと、
前記チャンバーの内部に配置され、気体を噴出する気体噴出部と、
前記気体と前記粉とが混合された混合気体を外部へ排出する混合気体排出部とを備え、
前記気体噴出部は、
前記気体を噴出することによって、前記空間の内部を周回する循環流を形成し、
前記混合気体排出部は、
前記混合気体を受ける混合気体吸込口を備え、
前記混合気体吸込口は、前記循環流の流れる向きに対向する開口を備える粉粒混合気体生成器。
請求項１に記載の粉粒混合気体生成器において、
前記空間は、
前記循環流が流れる第１領域と、
前記循環流が流れない第２領域と
を含み、
前記第１領域において、前記粉と気体とが混合されて混合気体が生成され、
前記第２領域において、前記混合気体に含まれない粉が貯留され、
前記混合気体の排出に応じて前記粉が前記第１領域から除去されるとき、前記第２領域の前記粉が前記第１領域に自動的に供給される粉粒混合気体生成器。