JP3173513B2 - 微粒子供給装置 - Google Patents

微粒子供給装置

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JP3173513B2 JP15111091A JP15111091A JP3173513B2 JP 3173513 B2 JP3173513 B2 JP 3173513B2 JP 15111091 A JP15111091 A JP 15111091A JP 15111091 A JP15111091 A JP 15111091A JP 3173513 B2 JP3173513 B2 JP 3173513B2
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微粒子供給装置に係り、
とくに被加工物に固気2相流として微粒子を噴射して加
工を行なうためのパウダービームエッチング装置に用い
て好適な微粒子供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】微粒子を含む固気2相流を被加工物に噴
射して加工を行なうサンドブラスト等が従来より知られ
ている。従来のサンドブラスト装置によれば、微粒子の
直径が大きいために、微細な加工を行なうことができな
かった。そこで粒径の小さな微粒子を利用し、このよう
な微粒子を気体と混合して固気2相流とし、ノズルから
高速で噴射させるようにした微細加工装置が提案されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ガスと混合されて被加
工物に噴射される微粒子の粒径が小さくなるに従って、
安定に微粒子を噴射することが難しくなる。その第1の
理由は、粒径が小さくなるに従って、含有する水分で微
粒子が団子状に凝集し、ノズルの噴射口を閉塞したり、
円滑な噴流の発生を妨げるからである。従って微粒子に
よる加工を行なう場合には、予め十分に水分を除去して
おくことが必要になる。
【0004】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、水分を除去した状態で微粒子を供給す
るようにした供給装置を提供することを目的とするもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、供給する
微粒子を内部に収納する微粒子供給タンクを具備し、該
供給タンクに加熱手段と撹拌手段とを設け、前記加熱手
段によって微粒子を加熱しながら前記撹拌手段によって
撹拌し、しかも前記供給タンク内に空気を供給して排気
穴から水分を排出するようにしたものである。
【0006】また第2の発明は、上記第1の発明におい
て、エアヒータを有し、前記微粒子供給タンクの底部側
からフィルタを通して加熱された空気を供給する別の空
気供給手段を有するようにしたものである。また第3の
発明は、上記第1の発明において、前記供給タンク内で
水分を除去した微粒子を透明な混合タンクに供給するよ
うにしたものである。
【0007】
【作用】第1の発明によれば、供給タンク内に導入され
た微粒子は、加熱手段によって加熱されるとともに撹拌
手段によって撹拌されて水分が除去される。そして空気
を供給タンク内に供給することにより、排気穴から水分
が排出されるために、水分を除去した微粒子を供給でき
るようになる。
【0008】第2の発明によれば、別の空気供給手段に
よってエアヒータで加熱された空気を底部側から微粒子
供給タンクの内部に供給することによって、微粒子に含
まれる水分をより確実に分離し、排気穴から排出するこ
とによって、水分のより確実な除去が行なわれることに
なる。第3の発明によれば、このようにして水分を除去
した微粒子は、透明な混合タンクに供給されるために、
外部から混合タンク内の状態が容易に確認できることに
なる。
【0009】
【実施例】図2は本発明の一実施例に係る微粒子供給装
置を備えるパウダービームエッチング装置の全体のシス
テムを示すものであって、このシステムは空気圧発生源
としてのコンプレッサ10を備えている。コンプレッサ
10は圧力タンク11に接続されるとともに、圧力タン
ク11の出口側はエアドライヤ12に接続され、このエ
アドライヤ12の下流側にマイクロエレッサ13とフィ
ルタ14とが接続されている。
【0010】上記フィルタ14の下流側には粉体供給タ
ンク17が接続されている。タンク17は粉体バルブ1
8を通してサイクロン19に粉体を供給するようになっ
ている。またこのタンク17の水分排出口40とサイク
ロン19とは排気管20に接続されている。排気管20
の先端部には排風機21が接続されるとともに、この排
風機21にはさらにスクラバー22が接続されている。
【0011】サイクロン19の下側には貯留室24が設
けられ、この貯留室24には空気と分離された粉体が蓄
えられるようになっている。そして貯留室24の下側に
はスクリュコンベア25が取付けられるとともに、この
スクリュコンベア25によって混合タンク26に粉体が
供給されるようになっている。混合タンク26内の粉体
は加工室27に供給されるようになっている。そして加
工室27に配されているノズル28によって被加工物2
9に粉体と空気との固気2相流を噴射するようにしてい
る。
【0012】つぎに粉体供給タンク17の構造について
説明すると、粉体供給タンク17の胴の外周部にはバン
ドヒータ32が取付けられている。またこのタンク17
の上部にはモータ33が配されており、タンク17内の
撹拌アーム34を回転させるようにしている。またこの
タンク17の上部には大気導入口35が設けられてお
り、弁体36が取付けられている。弁体36は電磁アク
チュエータ37によって開閉されるようになっている。
【0013】粉体供給タンク17の上部には水分排出口
40が設けられている。そして水分排出口40は排気弁
41に接続されるとともに、この排気弁41には小孔4
2が設けられている。またタンク17の側部にはエアヒ
ータ43を有する空気配管44が接続されており、ヒー
タ43によって加熱された空気をフィルタ45を通して
タンク17内に導入するようにしている。
【0014】またこのタンク17の下側の開口の部分に
は補助空気配管46が接続されている。またタンク17
の下部中央には粉体供給口47が設けられている。そし
てこの供給口47の先端部にはエゼクタ48が接続され
ている。エゼクタ48の下流側に上記粉体バルブ18が
接続されるようになっている。
【0015】つぎに以上のような構成に係る粉体供給装
置の動作について説明する。装置の電源を投入すると、
図1に示す供給タンク17のバンドヒータ32が通電さ
れ、タンク17内の粉体を加熱するようになる。また電
源の投入によってモータ33が回転し、アーム34を回
すようになる。アーム34はタンク17内の粉体を撹拌
する。
【0016】一方コンプレッサ10によって加圧された
空気は、マイクロエレッサ13およびフィルタ14を通
って空気配管44によりタンク17に供給される。この
空気はエアヒータ43によって加熱されることになる。
すなわちエアヒータ43によって加熱された微量の温風
がタンク17内に吹出すようになる。撹拌アーム34の
回転とエアヒータ43によって加熱された空気の吹上げ
とによって、粉体に含まれている水分が分離されるとと
もに、水分排出口40を通って排気弁41の小孔42か
ら排出される。なおこのときに小孔42を通して微量の
粉体も排出されるが、この粉体は排気管20に吸引さ
れ、排風機21によって集塵されることになる。
【0017】図2に示す混合タンク26の下部に設けら
れているセンサ53が混合タンク26内の微粒子の量を
検出するようにしている。そして微粒子の量が不足する
と、混合タンク17から微粒子の供給が行なわれるよう
になっている。供給の際にはエアヒータ43による温風
の供給を停止する。そして小孔42を排気弁41によっ
て閉塞し、電磁アクチュエータ37によって弁体36を
鎖線で示すように下降させ、大気導入口35を開放す
る。
【0018】この後に粉体バルブ18を開放し、粉体供
給タンク17内に圧力が加わらないように所定時間、例
えば1秒間待機した後に、エゼクタノズル48に加圧さ
れた空気を供給し、粉体供給タンク17の下部に接続さ
れている粉体供給口47から粉体を吸引する。この粉体
は排風機21による空気の流れを利用し、サイクロン1
9に送られる。そしてサイクロン19で空気と粉体とが
互いに分離され、貯留室24に粉体を供給するようにし
ている。
【0019】貯留室24に蓄えられた粉体はモータ50
によって駆動されるスクリュコンベア25によって粉体
供給タンク26に供給される。混合タンク26内の粉体
はモータ51によってアーム52を介して撹拌されるよ
うになっている。
【0020】そして混合タンク26内の粉体はタンク2
6の底部から引出されるとともに、加工室27に導か
れ、空気との固気2相流としてノズル28により被加工
物29に噴射される。これによって被加工物29上にエ
ッチング加工、デポジション加工等の各種の加工が行な
われる。
【0021】なおノズル28の内部、被加工物29を備
えるチャンバの部分、および加工室27内に飛散した粉
体は、粉体戻し管54によって再びサイクロン19に集
められ、ここで粉体と空気とが分離されるとともに、空
気は排気管20によって排風機21側に導かれるように
なっている。
【0022】このように本実施例に係る微粒子供給装置
においては、混合タンク26に粉体を供給する供給タン
ク17を設けるようにし、バンドヒータ32をコントロ
ールすることによって粉体の除湿を行ない、エゼクタノ
ズル48と排風機21の吸引力とを利用して混合タンク
26に品質の安定した粉体を送るようにしている。
【0023】とくに粉体を撹拌アーム34によって撹拌
しながらバンドヒータ32による直接加熱とエアヒータ
43によって加熱された温風とによって水分の除去を行
なうようにしているために、粉体からほぼ完全に水分が
除去され、粉体が団子状に凝集することが防止される。
またエゼクタノズル48の吸引力により粉体を手動また
は自動で供給できるようになる。
【0024】とくに本実施例の装置においては、混合タ
ンク26内の粉体の量が少なくなると、センサ53によ
ってそのことを検出し、シーケンス制御によって断続的
に粉体を供給するようにしている。従ってこのような粉
体の供給方式によれば、加工室27内において広いエリ
アの加工が行なわれるとともに、長時間の噴射を連続的
に行なうことが可能になる。
【0025】しかも供給タンク17から粉体が供給され
る混合タンク26は透明なアクリル樹脂によって構成さ
れており、外部から目視によって粉体の状況が観察でき
るようにしている。従って混合タンク26内の粉体の動
きを観察しながら装置のデバッグを行なうことが可能に
なる。また粉体が異常な挙動を示したときには一目でそ
のことを確認できるようになる。すなわちエア漏れやバ
ルブの故障等が確実に確認できるようになる。
【0026】なお混合タンク26のみならず、粉体が通
過する部分のチューブ等をも透明にすることによって、
デバッグがさらに簡単に行ない得るようになる。またサ
イクロン19の部分を透明にすることによって、空気と
粉体との分離の状況が外部から目視観察できるようにな
る。
【0027】
【発明の効果】第1の発明によれば、供給タンク内に収
納された微粒子を加熱手段によって加熱しながら撹拌手
段によって撹拌し、しかも供給タンク内に空気を供給し
て排気穴から水分を排出するようにしたものである。
【0028】従って供給タンク内に導入された微粒子を
加熱手段によって加熱しながら撹拌手段によって撹拌
し、供給タンク内に供給される空気によって微粒子中に
含まれる水分を除去して排気穴から排出することが可能
になり、これによって微粒子中の水分を除去することが
可能になる。従って水分によって微粒子が団子状に凝集
することが防止される。従ってこのような微粒子をガス
と混合して成る固気2相流として被加工物に噴射する際
に、微粒子が団子状に凝集してノズルの噴射口を閉塞し
たり、あるいはまた円滑な噴流の発生を妨げるトラブル
を未然に回避することが可能になり、これによって円滑
でかつ安定なパウダービーム加工を行なうことが可能に
なる。
【0029】第2の発明は、エアヒータを有し、微粒子
供給タンクの底部側からフィルタを通して加熱された空
気を供給する別の空気供給手段を有するようにしたもの
である。従ってこのような構成によれば、底部側から加
熱された空気をフィルタを通して微粒子供給タンク中の
微粒子の中を通過させることが可能になり、微粒子に含
まれる水分をより確実に除去することが可能になる。第
3の発明は、供給タンク内で水分を除去した微粒子を透
明な混合タンクに供給するようにしたものである。従っ
てこの混合タンク内における微粒子の挙動を外部から目
視観察によって確認することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】微粒子供給タンクの構造を示す縦断面図であ
る。
【図2】パウダービームエッチング装置の全体の構造を
示す配管図である。
【符号の説明】
10 コンプレッサ 11 圧力タンク 12 エアドライヤ 13 マイクロエレッサ 14 フィルタ 17 粉体供給タンク 18 粉体バルブ 19 サイクロン 20 排気管 21 排風機 22 スクラバー 24 貯留室 25 スクリュコンベア 26 混合タンク 27 加工室 28 ノズル 29 被加工物 32 バンドヒータ 33 モータ 34 撹拌アーム 35 大気導入口 36 弁体 37 電磁アクチュエータ 40 水分排出口 41 排気弁 42 小孔 43 エアヒータ 44 空気配管 45 フィルタ 46 補助空気配管 47 粉体供給口 48 エゼクタ 50、51 モータ 52 撹拌アーム 53 センサ 54 粉体戻し管

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微粒子をガスと混合して成る固気2相流を
    被加工物に噴射して所定の加工を行なうパウダービーム
    加工装置に用いられる微粒子供給装置であって、 供給する微粒子を内部に収納する微粒子供給タンクを具
    備し、該供給タンクに加熱手段と撹拌手段とを設け、前
    記加熱手段によって微粒子を加熱しながら前記撹拌手段
    によって撹拌し、しかも前記供給タンク内に空気を供給
    して排気穴から水分を排出するようにしたことを特徴と
    する微粒子供給装置。
  2. 【請求項2】エアヒータを有し、前記微粒子供給タンク
    の底部側からフィルタを通して加熱された空気を供給す
    る別の空気供給手段を有することを特徴とする請求項1
    に記載の微粒子供給装置。
  3. 【請求項3】前記供給タンク内で水分を除去した微粒子
    を透明な混合タンクに供給するようにしたことを特徴と
    する請求項1に記載の微粒子供給装置。
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