JP4497948B2 - 二次元流発生装置及び流れ分配装置 - Google Patents

Description

本発明は二次元流発生装置及び流れ分配装置に係り、特に、粉流体、液滴流体、流体、液体等の流路を流通する流通物の二次元流を発生させる二次元流発生装置、及び流通物の流れを分配する流れ分配装置に関する。

近年の工業技術の発達は、従来にない広範囲の精密加工（精密表面加工）を効率よく行うことを要求している。サンドブラスト加工法にて、この要求に応えるためには、研削材を幅広く均一に噴射できるノズルの開発が不可欠である。

従来のノズルとしては、研削材導入口に連通する研削材拡散空間を厚さが徐々に薄くなるように変形形成し、研削材拡散空間に連通する研削材整流空間を厚さが薄い幅広の断面長方形状に形成することで、研削材の二次元流を発生させるノズルが知られている。

しかしながら、このノズルでは、紛流体の二次元流を発生させる場合に、致命的とも言える原理的な困難さを有している。

すなわち、粉体を含有しない流体であれば、ベルヌーイの定理として知られるように流体の動圧と静圧との和は一定であるから、流体の速度を圧力に変換することで流体の断面形状を容易に変化させることができる。このため、紛体を含有しない流体であれば、均一化した二次元流を容易に発生させることができる。

しかしながら、このノズルでは、研削材拡散空間を研削材流れ方向に相当長くしないと、研削材が、研削材拡散空間の長手方向中央に集中して流れて、研削材拡散空間断面（研削材流れ直角方向の断面）の長手方向に均一に流れず、実用機への応用が困難であるという問題がある（図１１参照）。

さらに、従来の二次元流発生装置としては、外筒内に中筒が設けられて、外筒と中筒との間に粉流体周回部が形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この二次元流発生装置では、中筒内に粉流体導入通路が設けられており、粉流体導入通路の一端には粉流体供給口が形成されている。中筒には中筒内部通路が設けられており、中筒内部通路は粉流体導入通路と粉流体周回部とを連通している。また、外筒には粉流体放出口が設けられており、粉流体放出口は粉流体周回部に連通されている。これにより、粉流体供給口から粉流体導入通路へ導入された粉流体が中筒内部通路を介して粉流体周回部へ流れることで、粉流体が粉流体周回部を周回された後に粉流体放出口から放出されて、粉流体の二次元流が発生される構成である。

しかしながら、この二次元流発生装置では、粉流体導入通路へ導入された粉流体内の粉粒体が慣性力によって粉流体導入通路の反粉流体供給口側へ流れ易い。このため、粉流体放出口から放出される粉流体内の粉粒体が流れ直角方向において均一に流れないという問題がある。

しかも、粉流体導入通路と中筒内部通路との連通部分及び中筒内部通路と粉流体周回部との連通部分の２部分において、粉流体供給口から導入された粉流体の移動方向が約９０°変更される。このため、粉流体放出口から放出される粉流体の流速が遅くなるという問題もある。

また、例えば食品の分野で利用可能な従来の粉流体分配装置としては、複数の分岐管が粉流体供給路から分岐されると共に、各分岐管にバルブ等の流量調整器が設けられて、各分岐管への粉流体の流量が各流量調整器によって調整されるものがある。

しかしながら、この粉流体分配装置では、粉流体供給路の複数の分岐管との連通部分において、粉流体の流れ直角面における粉体密度が均一でないため、各分岐管への粉流体の流量が同一とされても、各分岐管への粉体の分配量が大きく異なるという問題がある。また、これを是正するためには、各分岐管から粉流体を採取して当該粉流体内の粉体の量を計測し、これに応じて各流量調整器を制御しなければならず、作業が非常に煩雑である。
特開２００２−３２６１６２公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、筒内を流れる粉流体内の粉体の密度が周方向においては容易に均一になる特性を利用し、スリット状の流出口から流出される粉流体内の粉体を流出口の長手方向において均一にすることができる二次元流発生装置、及び、全分岐流路に分配される粉流体内の粉体の密度を均一にすることができる流れ分配装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の二次元流発生装置は、環状流を生成する環状流路と、流入側が前記環状流路の流出側に連通され、かつ流出口がスリット状に形成された展開流路であって、流入側から流出側に向かって前記環状流路の流出側形状から周方向の曲がりが徐々に伸ばされて徐々にスリット状に展開された展開流路と、を備えている。

本発明では、環状流を生成する環状流路が設けられているため、粉流体が環状流路を流れる場合に環状流となって流れ、粉流体中の粉体は、環状流路の流れ方向と直交する方向の断面内においては不均一に分布するが、環状流路の軸に対しては軸対称の分布になる。すなわち、粉流体中の粉体は環状流の周方向に略均一に分布する。

環状流路の流出側には、展開流路の流入側が連通されている。この展開流路は、流出口がスリット状に形成され、流入側から流出側に向かって前記環状流路の流出側形状から周方向の曲がりが徐々に伸ばされて徐々にスリット状に展開されている。このため、環状流路から流出した環状流は、展開流路によって徐々にスリット状の流れに展開され、スリット状の流出口から流出される。環状流路においては、粉流体中の粉体は軸対称の分布（周方向に略均一な分布）になっているため、展開流路によって環状流をスリット状の流れに展開した状態では、粉流体中の粉体は、スリット状の流出口の幅方向には不均一の分布になるが、スリット状の流出口の長さ方向には略均一の分布になる。

したがって、本発明の二次元流発生装置をサンドブラスト加工に適用した場合には、長さ方向に研削材が略均一に分布した幅広の噴射流を得ることができ、幅広の範囲を同時にサンドブラスト加工することができる。

本発明の前記環状流路は、筒状部分と前記筒状部分内に配置された内部側分とで形成することができる。また、前記展開流路は、前記筒状部分に連続しかつ先端側に向かって前記筒状部分に連続した部分が平面状に展開された第１展開部分、前記内部側分に連続しかつ先端側に向かって前記内部側分に連続した部分が平面状に展開されると共に、前記第１展開部分に対向して配置された第２展開部分、及び、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を閉鎖する一対の細長板状部で形成することができる。

また、本発明は、基端側に形成された筒状部分、及び前記筒状部分に連続しかつ先端側に向かって前記筒状部分に連続した部分が平面状に展開された第１展開部分を有する第１部材と、基端側に形成され前記筒状部分内に配置される内部側分、及び前記内部側分に連続しかつ先端側に向かって前記内部側分に連続した部分が平面状に展開された第２展開部分を有し、前記内部側分と前記筒状部分とによって環状流路を形成すると共に、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を閉鎖して、前記第１展開部分と前記第２展開部分とによって、前記環状流路に連通されかつ流出口がスリット状の展開流路を形成する第２部材と、で構成することができる。この場合、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との各々を直接連結して閉鎖してもよいが、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を一対の細長板状部で閉鎖するのが好ましい。

さらに、本発明の環状流路の流入口には、前記環状流路内に旋回流を発生させる旋回流生成部を更に設けることができる。このように、環状流路内に旋回流を発生させることにより、環状流路内の粉流体中の粉体の分布をより均一な軸対称の分布にすることができる。

本発明において、環状流路の環状の流出口を子午面内で周方向に複数に分割し、流出口がスリット状の展開流路であって、流入側から流出側に向かって前記環状流路の流出側の形状が徐々にスリット状に展開された展開流路を複数設け、展開流路の流入側を、前記環状流路の流出側の分割部各々に連通することにより、複数のスリット状の流れを生成することができる。

また、このように複数の流れを生成することにより、流れを複数に分配する流れ分配装置を構成するこができる。

本発明の流れ分配装置は、環状流を生成する環状流路と、流入側が前記環状流路の流出側を周方向に複数に分割した各分割部分の各々に連通された複数の分割流路と、を備えている。

また、本発明の流れ分配装置は、環状流を生成する環状流路と、流入側が前記環状流路の流出側を周方向に複数に分割した各分割部分の各々に連通され、かつ流出口がスリット状の展開流路であって、流入側から流出側に向かって前記環状流路の流出側に連通された部分の形状が徐々にスリット状に展開された複数の展開流路と、によって構成されている。

流れ分配装置の環状流路は、筒状部分と前記筒状部分内に配置された内部側分とで形成し、展開流路の各々は、前記筒状部分に連続しかつ先端側に向かって前記筒状部分に連続した部分が平面状に展開された第１展開部分、前記内部側分に連続しかつ先端側に向かって前記内部側分に連続した部分が平面状に展開されると共に、前記第１展開部分に対向して配置された第２展開部分、及び、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を閉鎖する一対の細長板状部で形成することができる。

また、本発明の流れ分配装置は、基端側に形成された筒状部分、及び前記筒状部分に連続しかつ先端側に向かって前記筒状部分に連続した部分が平面状に展開された複数の第１展開部分を有する第１部材と、基端側に形成され前記筒状部分内に配置される内部側分、及び前記内部側分に連続しかつ先端側に向かって前記内部側分に連続した部分が平面状に展開された複数の第２展開部分を有し、前記内部側分と前記筒状部分とによって環状流路を形成すると共に、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を対向する展開部分毎に閉鎖して、前記第１展開部分と前記第２展開部分とによって、前記環状流路に連通されかつ流出口がスリット状の複数の展開流路を形成する第２部材と、で構成することができる。

前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々は、一対の細長板状部で閉鎖するのが好ましく、前記環状流路の流入口には、前記環状流路内に旋回流を発生させる旋回流生成部を更に設けるのが効果的である。

本発明の二次元流発生装置は、粉流体、液滴流体、流体、液体等の流路を流通する流通物の二次元流を発生させる場合に適用でき、流れ分配装置は、これらの流通物の流れを分配する場合に適用することができる。

以上説明したように本発明の二次元流発生装置によれば、幅広い粉流体流を容易に流出させることができる、という効果が得られる。

また、本発明の流れ分配装置によれば、複数の幅広い粉流体流を容易に流出させることができる、という効果が得られる。

［第１の実施の形態］
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る二次元流発生装置１０の斜視図が示されている。

本実施の形態に係る二次元流発生装置１０には、基端部側に円筒状の筒状部分１４が形成された第１部材１２が設けられている。

第１部材１２の先端部側には、筒状部分１４の先端に連続して形成された第１展開部分１６が形成されている。第１展開部分１６は、先端側に向かって筒状部分１４に連続した部分が平面状に徐々に展開され、すなわち筒状部分１４に連続した部分の周方向の曲がりが徐々に平面状に伸ばされた形状に形成されて、先端部が平面状に形成されている。

二次元流発生装置１０には、基端部側に円筒状の内部側分２０が形成された第２部材１８が設けられている。第２部材１８の内部側分２０は、筒状部分１４内に中心軸が一致された状態で配置されており、内部側分２０と筒状部分１４との間には、断面円環状の環状流路２２が形成されている。環状流路２２の基端には円環状の流入口２４（図３参照）が形成され、環状流路２２の先端には円環状の連通口２６が形成されている。

第２部材１８の先端部側には、内部側分２０の先端に連続して形成された第２展開部分２８が形成されている。第２展開部分２８は、先端側に向かって内部側分２０に連続した部分が平面状に徐々に展開され、すなわち内部側分２０に連続した部分の周方向の曲がりが徐々に平面状に伸ばされた形状に形成されて、先端部が平面状に形成にされている。

第２展開部分２８の両幅方向端部全体である両側縁部全体と第１展開部分１６の両幅方向端部全体である両側縁部全体との間は、一対の細長板状部２９によって各々閉塞されており、第２展開部分２８と第１展開部分１６との間には、第２展開部分２８、第１展開部分１６、及び一対の細長板状部２９によって展開流路３０が形成されている。これにより、展開流路３０の基端は断面分離円環状に形成されて環状流路２２の連通口２６に連通されると共に、展開流路３０の先端にはスリット状（厚さが薄い幅広の長方形状（断面二次元形状））の流出口３２が形成されている。また、展開流路３０は、環状流路２２に連通される部分が周方向の１箇所において分離されると共に先端側に向かって子午面内で徐々に展開された形状（周方向の曲がりが徐々に伸ばされた形状）に形成されて、基端側から先端側へ向けて断面分離円環状からスリット状へ滑らかに変化されている。

第１部材１２及び第２部材１８の基端側には、旋回流生成部としての略円筒容器状の粉流体供給部３４（図２及び図３参照）が設けられており、粉流体供給部３４は、環状流路２２と中心軸が一致された状態で、内部が環状流路２２の流入口２４に連通されている。粉流体供給部３４内には円筒状の内部側材３６が設けられており、内部側材３６は、粉流体供給部３４と中心軸が一致された状態で粉流体供給部３４を貫通すると共に、第２部材１８の内部側分２０と径が同一に形成されて内部側分２０と一体にされている。

粉流体供給部３４の基端側面には、断面円状または断面矩形状等の筒状に形成された供給筒３８が所定数（１個から１０個程度が好ましい）設けられている。所定数の供給筒３８は、好ましくは、粉流体供給部３４の周方向に沿って同一の間隔でかつ粉流体供給部３４の中心軸からの距離が同一にされて配置される。所定数の供給筒３８の中心軸は、好ましくは、粉流体供給部３４の中心軸に対して０°以上９０°以下の一定角度だけ、粉流体供給部３４の周方向同一側へ傾斜される。

ここで、所定数の供給筒３８から通流物としての粉流体４０（気体内に研削材等の粉体を含有するもの）が粉流体供給部３４内へ供給されることで、粉流体４０が環状流路２２へ流入口２４で環状流（流れ直角方向の断面が環状にされた流れ）に形成されて流入される。このため、環状流に形成された粉流体４０が環状流路２２を流れて環状流路２２の連通口２６から展開流路３０へ流入されることで、粉流体４０が展開流路３０によって徐々にスリット状の流れに展開されて、展開流路３０の流出口３２から二次元流に形成された粉流体４０が流出（噴出）される。

また、供給筒３８の中心軸が粉流体供給部３４の中心軸に対して傾斜されて、粉流体供給部３４で粉流体４０が回転流に形成される場合には、粉流体４０が環状流路２２へ流入口２４で旋回流（環状流の一種）に形成されて流入される構成である。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

以上の構成の二次元流発生装置１０では、所定数の供給筒３８から粉流体４０が粉流体供給部３４内へ供給されることで、粉流体４０が環状流路２２へ流入口２４で環状流に形成されて流入される。また、供給筒３８の中心軸が粉流体供給部３４の中心軸に対して傾斜されて、粉流体供給部３４で粉流体４０が回転流に形成される場合には、粉流体４０が環状流路２２へ流入口２４で旋回流に形成されて流入される。

このように、環状流を生成する環状流路２２が設けられているため、粉流体４０が環状流路２２を流れる場合に環状流となって流れ、粉流体４０中の粉体は、環状流路２２の流れ方向と直交する方向の断面内においては不均一に分布するが、環状流路２２の軸に対しては軸対称の分布になる。すなわち、粉流体４０中の粉体は環状流の周方向に略均一に分布する。

さらに、上述の如く旋回流に形成された粉流体４０が環状流路２２へ流入される場合には、環状流路３０内の粉流体４０中の粉体の分布を周方向により均一な分布にすることができる。

環状流路２２の流出側には、展開流路３０の流入側が連通されている。この展開流路３０は、流出口３２がスリット状に形成され、流入側から流出側に向かって環状流路２２の流出側に連通された部分の形状が徐々にスリット状に展開されている。このため、環状流路２２から流出した環状流は、展開流路３０によって徐々にスリット状の流れに展開され、スリット状の流出口３２から流出される。環状流路２２においては、粉流体４０中の粉体は軸対称の分布（周方向に略均一な分布）になっているため、展開流路３０によって環状流をスリット状の流れに展開した状態では、粉流体４０中の粉体は、スリット状の流出口３２の幅方向には不均一の分布になるが、スリット状の流出口３２の長さ方向には略均一の分布になる。

したがって、本実施の形態に係る二次元流発生装置１０をサンドブラスト加工に適用した場合には、長さ方向に研削材が略均一に分布した幅広の噴射流を得ることができ、幅広の範囲を同時にサンドブラスト加工することができる。

また、特に旋回流でない環状流に形成された粉流体４０が環状流路２２を流れる場合には、粉流体４０が所定数の供給筒３８から供給された後展開流路３０の流出口３２から流出される間に粉流体４０の移動方向が約９０°変更されることを抑制でき、流出口３２から流出される粉流体４０の流速が遅くなることを抑制できる。

［第２の実施の形態］
図４には、本発明の第２の実施の形態に係る二次元流発生装置５０が斜視図にて示されている。

本実施の形態に係る二次元流発生装置５０は、上記第１の実施の形態と、以下の点で異なる。

すなわち、第１部材１２の先端部側は２つの第１展開部分１６に分割されており、各第１展開部分１６は、筒状部分１４の先端に連続して形成されている。各第１展開部分１６は、先端側に向かって筒状部分１４に連続した部分が平面状に徐々に展開され、すなわち筒状部分１４に連続した部分の周方向の曲がりが徐々に平面状に伸ばされた形状に形成されて、先端部が平面状に形成されている。

第２部材１８の先端部側は２つの第２展開部分２８に分割されており、各第２展開部分２８は、内部側分２０の先端に連続して形成されている。各第２展開部分２８は、先端側に向かって内部側分２０に連続した部分が平面状に徐々に展開され、すなわち内部側分２０に連続した部分の周方向の曲がりが徐々に平面状に伸ばされた形状に形成されて、先端部が平面状に形成されている。各第２展開部分２８の先端は、分離される構成（図４の２点鎖線側参照）と、一体にされる構成（図４の実線側参照）と、の何れか一方の構成にされている。

なお、第１部材１２及び第２部材１８の先端部側では、第１展開部分１６及び第２展開部分２８がそれぞれ均等に分割される必要がないが、各第２展開部分２８の先端が一体にされる構成の場合には、第１展開部分１６及び第２展開部分２８がそれぞれ均等に分割される。

各第２展開部分２８の両幅方向端部全体である両側縁部全体と各第１展開部分１６の両幅方向端部全体である両側縁部全体との間は、対向する第２展開部分２８及び第１展開部分１６毎に一対の細長板状部２９によって各々閉塞されており、各第２展開部分２８と各第１展開部分１６との間には、各々第２展開部分２８、第１展開部分１６及び一対の細長板状部２９によって展開流路３０が形成されている。これにより、各展開流路３０の基端は断面分割円環状に形成されて環状流路２２の連通口２６に連通されると共に、各展開流路３０の先端にはスリット状の流出口３２が形成されている。また、各展開流路３０は、環状流路２２に連通される部分が周方向の２箇所において分離されると共に先端側に向かって子午面内で徐々に展開された形状（周方向の曲がりが徐々に伸ばされた形状）に形成されて、基端側から先端側へ向けて断面分割円環状からスリット状へ滑らかに変化されている。

ここで、上記第１の実施の形態と同様に環状流に形成された粉流体４０が環状流路２２を流れることで、粉流体４０が環状流路２２の連通口２６から各展開流路３０へ流入されて各展開流路３０によって徐々にスリット状の流れに展開され、各展開流路３０の流出口３２から二次元流に形成された粉流体４０が流出（噴出）される。この際、各第２展開部分２８の先端が分離される構成の場合には、２つの粉流体４０の二次元流が分離されて流出される一方、各第２展開部分２８の先端が一体にされる構成の場合には、２つの粉流体４０の二次元流が一体にされて流出される構成である。

以上の構成の二次元流発生装置５０でも、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

しかも、環状流路３０内の粉流体４０中の粉体の分布が周方向に均一な分布になるため、全展開流路３０に分配される粉流体４０内の粉体の密度を均一にすることができる。

なお、本実施の形態の二次元流発生装置５０は、本発明の流れ分配装置としても使用できる。この場合、展開流路３０が本発明の分割流路に該当し、また、各流出口３２は、必ずしもスリット状である必要はない。

［第３の実施の形態］
図５には、本発明の第３の実施の形態に係る二次元流発生装置６０が斜視図にて示されている。

本実施の形態に係る二次元流発生装置６０は、上記第１の実施の形態と、以下の点で異なる。

すなわち、第１部材１２の先端部側は３つの第１展開部分１６に分割されており、各第１展開部分１６は、筒状部分１４の先端に連続して形成されている。各第１展開部分１６は、先端側に向かって筒状部分１４に連続した部分が平面状に徐々に展開され、すなわち筒状部分１４に連続した部分の周方向の曲がりが徐々に平面状に伸ばされた形状に形成されて、先端部が平面状に形成されている。

第２部材１８の先端部側は３つの第２展開部分２８に分割されており、各第２展開部分２８は、内部側分２０の先端に連続して形成されている。各第２展開部分２８は、先端側に向かって内部側分２０に連続した部分が平面状に徐々に展開され、すなわち内部側分２０の周方向の曲がりが徐々に平面状に伸ばされた形状に形成されて、先端部が平面状に形成されている。

なお、第１部材１２及び第２部材１８の先端部側では、第１展開部分１６及び第２展開部分２８がそれぞれ均等に分割される必要がない。

各第２展開部分２８の両幅方向端部全体である両側縁部全体と各第１展開部分１６の両幅方向端部全体である両側縁部全体との間は、対向する第２展開部分２８及び第１展開部分１６毎に一対の細長板状部２９によって各々閉塞されており、各第２展開部分２８と各第１展開部分１６との間には、各々第２展開部分２８、第１展開部分１６及び一対の細長板状部２９によって展開流路３０が形成されている。これにより、各展開流路３０の基端は断面分割円環状に形成されて環状流路２２の連通口２６に連通されると共に、各展開流路３０の先端にはスリット状の流出口３２が形成されている。また、各展開流路３０は、環状流路２２に連通される部分が周方向の３箇所において分離されると共に先端側に向かって子午面内で徐々に展開された形状（周方向の曲がりが徐々に伸ばされた形状）に形成されて、基端側から先端側へ向けて断面分割円環状からスリット状へ滑らかに変化されている。

ここで、上記第１の実施の形態と同様に環状流に形成された粉流体４０が環状流路２２を流れることで、粉流体４０が環状流路２２の連通口２６から各展開流路３０へ流入されて各展開流路３０によって徐々にスリット状の流れに展開され、各展開流路３０の流出口３２から二次元流に形成された粉流体４０が流出（噴出）される構成である。

以上の構成の二次元流発生装置６０でも、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

しかも、環状流路３０内の粉流体４０中の粉体の分布が周方向に均一な分布になるため、全展開流路３０に分配される粉流体４０内の粉体の密度を均一にすることができる。

なお、本実施の形態の二次元流発生装置６０は、本発明の流れ分配装置としても使用できる。この場合、展開流路３０が本発明の分割流路に該当し、また、各流出口３２は、必ずしもスリット状である必要はない。

（第１変形例）
図６には、第１変形例に係る旋回流生成部としての粉流体供給部７０等が筒状部分１４及び内部側分２０の先端から基端側を見た正面図にて示されており、図７には、粉流体供給部７０等が断面図（図６の７−７線断面図）にて示されている。

本変形例に係る粉流体供給部７０は、上記粉流体供給部３４と以下の点で異なる。

すなわち、断面円状または断面矩形状等の筒状に形成された供給筒３８が所定数（１個から１０個程度が好ましい）粉流体供給部７０の周面に設けられている。所定数の供給筒３８は、好ましくは、粉流体供給部７０の周方向に沿って同一の間隔でかつ粉流体供給部７０の同一子午線上に配置される。所定数の供給筒３８は、好ましくは、粉流体供給部７０周方向一側端における母線が、当該母線が通る粉流体供給部７０子午線の接線に対して０°以上９０°以下の一定角度（図６の角度α）だけ、粉流体供給部７０の周方向同一側へ傾斜されると共に、中心軸が、当該中心軸が通る粉流体供給部７０の母線に対して０°以上１８０°以下の一定角度（図７の角度β）だけ同一側（先端側または基端側）へ傾斜される。

ここで、所定数の供給筒３８から粉流体４０が粉流体供給部３４内へ供給されることで、粉流体４０が環状流路２２へ流入口２４で環状流に形成されて流入される。このため、環状流に形成された粉流体４０が環状流路２２を流れて環状流路２２の連通口２６から展開流路３０へ流入されることで、粉流体４０が展開流路３０によって徐々にスリット状の流れに展開されて、展開流路３０の流出口３２から二次元流に形成された粉流体４０が流出（噴出）される。

また、供給筒３８の粉流体供給部７０周方向一側端における母線が、当該母線が通る粉流体供給部７０子午線の接線に対して９０°未満の角度だけ傾斜されて、粉流体供給部３４で粉流体４０が回転流に形成される場合には、粉流体４０が環状流路２２へ流入口２４で旋回流（環状流の一種）に形成されて流入される構成である。

（第２変形例）
図８には、（Ａ）において第２変形例に係る旋回流生成部としての粉流体供給部８０等が側面側から見た断面図にて示されており、（Ｂ）において粉流体供給部８０等が基端側から見た断面図（（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図）にて示されている。

本変形例に係る粉流体供給部８０では、基端部側に円筒状の導入筒８２が設けられており、導入筒８２の先端側には円錐台筒状の断面積変化筒８４が連続して設けられている。断面積変化筒８４は、基端側から先端側に向かって径が徐々に変化されており、断面積変化筒８４の先端は筒状部分１４の基端に連続されている。

断面積変化筒８４内には円錐状の生成錐８６が設けられており、生成錐８６の底部は、内部側分２０の径と同一にされて、内部側分２０と一体にされている。生成錐８６の円錐面には螺旋状の螺旋突起８８が所定数設けられており、所定数の螺旋突起８８は同一方向へ旋回されている。

なお、導入筒８２の内径と筒状部分１４の内径とは、何れが大きくてもよいが、下記粉流体４０の流れ及び環状流の生成が妨げられない範囲の相違にされる。さらに、断面積変化筒８４の基端から先端までの長さと筒状部分１４の基端から先端までの長さとは、下記の如く環状流路を流れる粉流体４０を環状流に形成することができる範囲にされる。

また、生成錐８６の頂部は、耐磨耗性材料が取り付けられた構成や、基端側へ流体を噴出する構成等とされており、これにより、生成錐８６の頂部が下記粉流体４０によって磨耗されることが防止されている。さらに、生成錐８６頂部の角度は、０°以上１８０°以下にすることができる。

ここで、導入筒８２から粉流体４０が断面積変化筒８４内へ供給されることで、粉流体４０が、断面積変化筒８４及び生成錐８６によって環状流に形成され更に所定数の螺旋突起８８によって旋回流（環状流の一種）に形成されつつ、環状流路２２へ流入口２４から流入される。このため、旋回流に形成された粉流体４０が環状流路２２を流れて環状流路２２の連通口２６から展開流路３０へ流入されることで、粉流体４０が展開流路３０によって徐々にスリット状の流れに展開されて、展開流路３０の流出口３２から二次元流に形成された粉流体４０が流出（噴出）される構成である。

なお、本変形例では、生成錐８６の円錐面に所定数の螺旋突起８８を設けた構成としたが、生成錐８６の円錐面に所定数の螺旋突起８８を設けない構成としてもよい。この場合、導入筒８２から粉流体４０が断面積変化筒８４内へ供給されることで、粉流体４０が断面積変化筒８４及び生成錐８６によって旋回流ではない環状流に形成されつつ、環状流路２２へ流入口２４から流入される。

また、上記第１の実施の形態乃至第３の実施の形態（第１変形例及び第２変形例を含む）では、筒状部分１４内に内部側分２０を設けた構成としたが、筒状部分１４内に内部側分２０を設けない構成としてもよい。すなわち、環状流路２２は、必ずしも外周が環状に形成されたものである必要がない。この場合でも、環状流路２２を旋回流に形成された粉流体４０が流されることで、容易に環状流路２２の連通口２６へ環状流（旋回流）に形成された粉流体４０を供給することができる。

さらに、上記第１の実施の形態乃至第３の実施の形態（第１変形例及び第２変形例を含む）では、内部側分２０を中空に形成した構成としたが、内部側分２０を中実に形成した構成としてもよい。

また、上記第１の実施の形態乃至第３の実施の形態（第１変形例及び第２変形例を含む）では、流通物として粉流体４０を適用した構成としたが、流通物として液滴流体、流体、液体等の他の流通物を適用した構成としてもよい。

（第１実験例）
図９には、第１実験例として上記第２の実施の形態に係る二次元流発生装置５０（一対の第２展開部分２８の先端が一体にされたもの）が両流出口３２から二次元流に形成して流出した粉流体４０を平板状の壁面に垂直方向から衝突させた際における、流出口３２の長手方向中央からの流出口３２に沿った距離ｒと、流出口３２の距離ｒの位置に対向する壁面の部位に衝突した粉流体４０内粉体の数の、壁面に衝突した粉流体４０内粉体の総数に対する割合と、の関係を表すグラフが示されている。なお、粉流体４０内の粉体は、比重量が３０００Ｋｇ／ｍ³のセラミックビーズにされると共に、平均粉径が２４６μｍにされている。

第１実験例では、流出口３２と壁面との対向距離Ｌが５ｍｍ、１５ｍｍ、２５ｍｍ、３５ｍｍにされた場合において、壁面に衝突した粉流体４０内粉体の総数が、それぞれ４７２４個、７２１５個、１０５１７個、１７００５個になった。

（第２実験例）
図１０には、第２実験例として上記第２の実施の形態に係る二次元流発生装置５０（筒状部分１４内に内部側分２０を設けずかつ一対の第２展開部分２８の先端が一体にされたもの）が旋回流に形成した粉流体４０を環状流路２２に流しかつ両流出口３２から二次元流に形成して流出した粉流体４０を平板状の壁面に垂直方向から衝突させた際における、流出口３２の長手方向中央からの流出口３２に沿った距離ｒと、流出口３２の距離ｒの位置に対向する壁面の部位に衝突した粉流体４０内粉体の数の、壁面に衝突した粉流体４０内粉体の総数に対する割合と、の関係を表すグラフが示されている。なお、粉流体４０内の粉体は、第１実験例と同様にされている。

第２実験例では、流出口３２と壁面との対向距離Ｌが５ｍｍ、１５ｍｍ、２５ｍｍ、３５ｍｍにされた場合において、壁面に衝突した粉流体４０内粉体の総数が、それぞれ２４２８個、４６４９個、３７３４個、３７０９個になった。

ここで、上記第１実験例及び第２実験例では、流出口３２の端部に対向する壁面の部位を除けば、壁面に衝突する粉流体４０内粉体の数がほぼ均一にされている。なお、流出口３２の端部に対向する壁面の部位に衝突する粉流体４０内粉体の数が均一でないのは、流出口３２端部の機械加工上の問題から生じたものであるため、改良することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る二次元流発生装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る二次元流発生装置における粉流体供給部等を示す筒状部分及び内部側分の先端から基端側を見た正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る二次元流発生装置における粉流体供給部等を示す断面図（図２の３−３線断面図）である。 本発明の第２の実施の形態に係る二次元流発生装置を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る二次元流発生装置を示す斜視図である。 第１変形例に係る粉流体供給部等を示す筒状部分及び内部側分の先端から基端側を見た正面図である。 第１変形例に係る粉流体供給部等を示す断面図（図６の７−７線断面図）である。 （Ａ）は、第２変形例に係る粉流体供給部等を示す側面側から見た断面図であり、（Ｂ）は、粉流体供給部等を示す基端側から見た断面図（（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図）である。 第１実験例の結果を示すグラフである。 第２実験例の結果を示すグラフである。 従来のノズルの研削材整流空間から粉流体を平板状の壁面に垂直方向から衝突させた際における、研削材整流空間の長手方向中央からの研削材整流空間に沿った距離Ｙの、研削材整流空間の長手方向半分の長さｂに対する割合Ｙ／ｂと、研削材整流空間の割合Ｙ／ｂの位置に対向する壁面の部位に衝突した粉流体内粉体の数Ｎの、当該数Ｎの最大数Ｎｍａｘに対する割合Ｎ／Ｎｍａｘと、の関係を示すグラフである。なお、実線Ａは実験におけるＹ／ｂとＮ／Ｎｍａｘとの関係を示し、破線Ｂは実線Ａから仮想されるＹ／ｂとＮ／Ｎｍａｘとの関係を示している。

符号の説明

１０ 二次元流発生装置
１２ 第１部材
１４ 筒状部分
１６ 第１展開部分
１８ 第２部材
２０ 内部側分
２２ 環状流路
２４ 流入口
２８ 第２展開部分
２９ 細長板状部
３０ 展開流路（分割流路）
３２ 流出口
３４ 粉流体供給部（旋回流生成部）
４０ 粉流体（流通物）
５０ 二次元流発生装置（流れ分配装置）
６０ 二次元流発生装置（流れ分配装置）
７０ 粉流体供給部（旋回流生成部）
８０ 粉流体供給部（旋回流生成部）

Claims (11)

1. 環状流を生成する環状流路と、
   流入側が前記環状流路の流出側に連通され、かつ流出口がスリット状に形成された展開流路であって、流入側から流出側に向かって前記環状流路の流出側形状から周方向の曲がりが徐々に伸ばされて徐々にスリット状に展開された展開流路と、
   を備えた二次元流発生装置。
2. 筒状部分と前記筒状部分内に配置された内部側分とで前記環状流路を形成し、
   前記筒状部分に連続しかつ先端側に向かって前記筒状部分に連続した部分が平面状に展開された第１展開部分、前記内部側分に連続しかつ先端側に向かって前記内部側分に連続した部分が平面状に展開されると共に、前記第１展開部分に対向して配置された第２展開部分、及び、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙を各々閉鎖する一対の細長板状部で前記展開流路を形成した請求項１記載の二次元流発生装置。
3. 基端側に形成された筒状部分、及び前記筒状部分に連続しかつ先端側に向かって前記筒状部分に連続した部分が平面状に展開された第１展開部分を有する第１部材と、
   基端側に形成され前記筒状部分内に配置される内部側分、及び前記内部側分に連続しかつ先端側に向かって前記内部側分に連続した部分が平面状に展開された第２展開部分を有し、前記内部側分と前記筒状部分とによって環状流路を形成すると共に、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙を各々閉鎖し、前記第１展開部分と前記第２展開部分とによって、前記環状流路に連通されかつ流出口がスリット状の展開流路を形成する第２部材と、
   を備えた二次元流発生装置。
4. 前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を一対の細長板状部で閉鎖した請求項３記載の二次元流発生装置。
5. 前記環状流路の流入口に、前記環状流路内に旋回流を発生させる旋回流生成部を更に設けた請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の二次元流発生装置。
6. 環状流を生成する環状流路と、
   流入側が前記環状流路の流出側を周方向に複数に分割した各分割部分の各々に連通された複数の分割流路と、
   を備えた流れ分配装置。
7. 環状流を生成する環状流路と、
   流入側が前記環状流路の流出側を周方向に複数に分割した各分割部分の各々に連通され、かつ流出口がスリット状の展開流路であって、流入側から流出側に向かって前記環状流路の流出側に連通された部分の形状が徐々にスリット状に展開された複数の展開流路と、
   を備えた流れ分配装置。
8. 筒状部分と前記筒状部分内に配置された内部側分とで前記環状流路を形成し、
   前記筒状部分に連続しかつ先端側に向かって前記筒状部分に連続した部分が平面状に展開された第１展開部分、前記内部側分に連続しかつ先端側に向かって前記内部側分に連続した部分が平面状に展開されると共に、前記第１展開部分に対向して配置された第２展開部分、及び、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を閉鎖する一対の細長板状部で前記展開流路の各々を形成した請求項７記載の流れ分配装置。
9. 基端側に形成された筒状部分、及び前記筒状部分に連続しかつ先端側に向かって前記筒状部分に連続した部分が平面状に展開された複数の第１展開部分を有する第１部材と、
   基端側に形成され前記筒状部分内に配置される内部側分、及び前記内部側分に連続しかつ先端側に向かって前記内部側分に連続した部分が平面状に展開された複数の第２展開部分を有し、前記内部側分と前記筒状部分とによって環状流路を形成すると共に、前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を対向する展開部分毎に閉鎖し、前記第１展開部分と前記第２展開部分とによって、前記環状流路に連通されかつ流出口がスリット状の複数の展開流路を形成する第２部材と、
   を備えた流れ分配装置。
10. 前記第１展開部分の両側縁部と前記第２展開部分の両側縁部との間隙の各々を一対の細長板状部で閉鎖した請求項９記載の流れ分配装置。
11. 前記環状流路の流入口に、前記環状流路内に旋回流を発生させる旋回流生成部を更に設けた請求項６乃至請求項１０のいずれか１項記載の流れ分配装置。

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