JPH0355185B2 - - Google Patents

Description

産業上の利用分野 本発明は、噴射流体の切削力及び／又は浄化力
を改良するために、微粒固体物質が流体中に同伴
される研磨流体の噴射流の生成方法と、研磨流体
噴射装置に関する。

背景技術及び問題点 英国特許明細書第1569736号に開示されている
微粒研磨物質を担つている流体噴射の処理装置の
一つの公知の形式は、移送空間を形成しているハ
ウジングと該移送空間から延長している出口孔を
形成している出口装置と、噴射流として該移送空
間と出口孔とを通して、一つの流体を案内する為
の噴射ノズル装置を備えていることを特徴とす
る。

しかし、この公知の装置では、微粒固体物質
は、乾燥状態で、噴射軸に収れんして延長してい
る通路に沿つて、移送空間中へ給送されている。
そしてこの乾燥微粒固体物質は、移送空間中を通
過する噴射流によつて起きた吸引効果として、該
空間中へ引き入れられている。この様に、この種
の装置の設計及び製造には、たとえ大きい注意が
払われている場合でも、乾燥微粒固体物質がつま
つて、それにより、噴射流中に送入される微粒固
体物質の量の変化を生ぜしめる傾向がある。

又、米国特許第3055149号公報にも、微粒状物
質を同伴する流体を噴射する装置が開示されてい
る。この装置は、混合室と、この混合室に、一端
から水流を供給するジエツト流と、この混合室の
一端に隣接して設けられ接線方向に向けられてい
る入口と、そして、スラリー状の砂を該入口から
混合室中に供給して、水流にスラリーからの砂を
同伴させるラインと、混合室の他端に設けられ、
水流と、この水流が同伴する砂とを放射する出口
ノズルとを備えている。この発明によれば、スラ
リーの入口は、でき得る限り沢山の砂をジエツト
流として出て行く水流に同伴させるために、混合
室内のジエツト流の端部に近接して設けられてい
るので、砂を同伴した水流の断面における砂の分
布状態が不均一となつてしまつている。

発明の開示 本発明は、上記発明において、スラリー入口
が、混合室（本願発明の移送空間に相当する）に
沿つて、ジエツト流の下流方向に間隔をおいて設
けられているならば、スラリー中の微粒物質は、
ジエツト流の内部に入り込まないで、ジエツト流
の外層のみに便乗して同伴されるという新しい知
見に基づいてなされたものである。

この微粒物質がジエツト流の外層にのみ便乗同
伴されるということは、ジエツト流の流芯が、大
量の微粒物質の導入によつて、流速がスローダウ
ンしないという大きな利点を有する。本発明の要
旨は、移送空間を形成するハウジングと、移送空
間から延長している出口孔を形成する出口手段
と、出口孔よりも小さな断面を有し、流体を軸方
向に沿つて移送空間へと導き出口孔を通して噴射
流として案内する噴射ノズル手段と、微粒固体物
質を担持している担体流体を移送空間へ、該移送
空間の接線方向から送入する入口手段と、担体流
体と微粒固体物質を移送空間を通して、噴射流へ
向けて案内する、移送空間内面から成る案内手段
とを備え、入口手段が、担体流体を移送空間の中
へ送入すべく、移送空間の軸方向に沿つて、噴射
ノズル手段により下流に位置する場合に設けられ
ていることにより、微粒固体物質が担体流体より
高密度のときに、該微粒固体物質が移送空間の周
辺部へ移動して、案内手段によつて案内され、移
送空間の軸方向へ移動して、噴射流の外層にのみ
便乗して同伴されるように構成したことを特徴と
する研磨流体噴射装置と、噴射ノズル手段と出口
手段との間に形成される移送空間において、流体
に噴射流を生成させ、前記移送空間中へ、微粒固
体物質とその担体流体とを接線方向に導入して、
微粒固体物質に便乗して、噴射流と共に出口手段
から同伴されるようにした研磨流体噴射流の生成
方法において、微粒固体物質が担体流体より比重
が大きくて、且つ、噴射ノズル手段より下流部に
おいて所定の間隔をおいて移送空間中に導入さ
れ、それによつて、遠心力により、微粒固体物質
を、担体流体から分離して、移送空間内の案内面
によつて案内されて、噴射流の外層にのみ便乗さ
せると共に、担体流体は、噴射流が出口手段を通
過するとき、出口手段の内壁面と微粒固体物質の
層との間の保護壁流となるようにしたことを特徴
とする研磨流体の噴射流生成方法とにある。

更に詳細に説明すると、本願発明は、担体流体
中に微粒固体物質を担持させ、この担体流体をら
せん状通路をなすように案内することにより、担
体流体中の微粒固体物質を一定の濃度で噴射流の
外側層中に送入同伴せしめることが可能である。

通常、ハウジングは、移送空間を包囲してお
り、噴射ノズル手段と出口手段とを夫々取り囲む
第一及び第二端部と該第一及び第二端部間を延長
する連結壁とを有しており、前記の案内手段は移
送空間の内面を含み、該内面は移送空間中の微粒
固体物質を担持する担体流体を噴射流の軸方向に
向かつて放射状に内方へ偏向させるように成つて
いる。このように、本発明の一実施例によれば、
移送空間は、前記第一及び第二端部と連結壁とで
境界が定められている。

担体流体の密度よりも大きい密度の微粒固体物
質を取り扱う為に供する本発明の好ましい一実施
例では、出口手段は、ハウジング内部から延長す
る管状部材を有し、移送空間はその一部が、該管
状部材とハウジングの連結壁の第二端部とによつ
て境界づけられる。第一端部の内壁面は噴射流に
向う微粒固体物質の運動を容易にするような構成
になつており、好ましい構成としては截頭円錐形
である。この様な装置によつて、遠心力作用の結
果、微粒固体物質は、移送空間の周辺部へ向つて
集まり、他方、担体流体は、移送空間の中央部に
向つて集まる。しかし、一部分がハウジングの第
一端部の截頭円錐形内面によつて境界づけられて
いる移送空間の収れん部内において、第二次流が
生ずる結果、微粒固体物質は、噴射流の周囲に集
中して噴射流の外層への微粒固体物質の便乗同伴
を容易ならしめ、担体流体は移送空間から、噴射
流とこれに便乗同伴する微粒固体物質とを取り囲
むカーテンのような形で排出される。それによつ
て、微粒固体物質と出口手段との間で保護壁流を
なし、出口手段の磨損を防止又は減少せしめる。

代替的には、担体流体をハウジングの第二端部
の孔を通じて直接大気に向けることができる。ら
せん状通路を流れる微粒固体物質を担持する担体
流体の運動量は噴射流の流体の運動量に比べて小
さいので（典型的には0.5％以下）、そこに生じる
渦巻き流は出口手段中で解消されることになる。

発明の実施態様 本発明の第一実施例では、第１図に示す通り、
単一噴射ノズル９の形の噴射ノズル手段は、出口
孔８を通じて流体１１の噴射流を案内するように
なつている。入口手段１２は、対の供給流路で、
ハウジング３内の移送空間中へ向かつて接線方向
から伸長してきて、その一端が連結壁２２に開口
している。例えば、砂粒などの微粒固体物質を担
持する例えば水などの担体流体が入口手段を通つ
て、移送空間中へ案内されて、らせん状道筋をな
して流れる様になつている。明確には、入口手段
１２は、完全に接線方向に伸長している必要はな
い。必要なことのすべては、入口手段１２は、移
送空間５の接線方向に向かう少なくとも一つの分
力を有している一つの軸に沿つて伸長しているこ
とである。同様に移送空間５は、円形の断面を有
することが望ましいが、しかしその断面は、円形
でなくともよい。微粒固体物質１４を伴つた担体
流体は、移送空間の中心軸に向つて案内され、そ
こで微粒固体物質が噴射ノズル９から移送空間及
び出口孔８を通して延びている噴射流の外側の層
に送入されてこれに便乗同伴されることになる。
装置１は、かくして、噴射流１１に送給された担
体流体流の微粒固体物質の濃度は一定であり、噴
射流１１の外側層中に均一に便乗同伴されること
を保証する。本発明のこの実施例では、移送空間
５は、噴射ノズル９として具体化された噴射ノズ
ル手段を取り囲む第一端部（上流側端部）１８と
出口ノズル６として具体化された出口手段を取り
囲む第二端部（下流側端部）２０とを有するハウ
ジング３によつて包まれている。微粒固体物質１
４を伴つた担体流体は、第一端部１８と第二端部
２０との間を延長している連結壁２２に隣接した
入口手段１２を通じて、ハウジング３中へ送給さ
れ、それによつて、微粒固体物質を担持する担体
流体を移送空間５内でらせん状通路をなして進行
せしめるようになつている。第一端部１８及び第
二端部２０の内壁面１５及び１６から成る案内手
段は、微粒固体物質１４を持つた担体流体を放射
状に内方に向かつて案内し、噴射ノズル９から発
する噴射流１１と接触するようになし、それによ
つて微粒固体物質は流体噴射流１１の外側層中に
便乗同伴し、該噴射流は出口ノズル６から放出さ
れる。

第２図及び第３図に示す第二実施例では、移送
空間は噴射ノズル１０の形の噴射ノズル手段を取
り囲む第一端部（上流側端部）１９と移送空間５
中から伸長して、ハウジング４の第二端部（下流
側端部）２１から突出している出口管７の形の出
口手段を取り囲んでいる該第二端部２１とを有し
た該ハウジング４内に包まれている。連結癖２３
は、ハウジング４の第一端部１９と第二端部２１
との間を延長している。出口管７は、噴射ノズル
１０から発する流体噴射流１１の断面よりも大き
い断面をした出口孔８を形成している。しかし、
この場合、入口手段１３は、ハウジング４の第二
端部２１に隣接して設けられ、該入口手段１３か
ら接線方向に向けて送入された微粒固体物質１４
を担つた担体流体を、移送空間５中でらせん状の
通路をなして流れるようにしており、そして移送
空間５は、その一側がハウジング４の第二端部２
１で境界づけられている。微粒固体物質１４を担
持する担体流体は、ハウジング４の第一端部１９
の截頭円錐形内面１７の形をした案内手段によつ
て案内され、而して該案内手段は担体流体と微粒
固体物質１４とを噴射ノズル１０から発する流体
噴射流中へ放射状に内方に向つて案内するように
なつている。しかし、微粒固体物質１４が担体流
体より密度が大きい場合は、遠心分離作用が噴射
流１１の、より上流部分へ給送された担体流体中
での微粒固体物質の濃度を増加させ、又移送空間
５を通じて流れる噴射流１１の下流部分へ給送さ
れた担体流体中での微粒固体物質１４の濃度を減
少せしめる。その結果、担体流体は出口管７の内
面と、微粒固体物質１４が便乗同伴している噴射
流１１の外側層との間で保護壁流として遮蔽膜を
形成する。

効 果 本発明は、噴射ノズル手段よりも下流に設けら
れた入口手段から、移送空間中に、その接線方向
に向けて、微粒固体物質を伴つた担体流体を送入
することにより、担体流体より密度の高い微粒固
体物質は、噴射流の外側の層のみにおいて同伴さ
れる効果を有する。このことは、噴射流に供給さ
れる大量の微粒固体物質に、直進方向の加速力を
分け与える必要がないので、実質的に噴射流の速
度が微粒固体物質の同伴によつて、影響を受けな
いという利点を有する。かくして、本発明に係る
装置及び方法によつて、比較的低圧の噴射流によ
つて研磨粒子の超高速流を発生させることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具現する第一実施例の研磨
流体噴射装置の略記した側面断面図である。第２
図は、本発明を具体化する第二実施例の研磨流体
噴射装置の側面断面図である。第３図は、第２図
の−断面における端面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移送空間５を形成するハウジング３と、移送
   空間５から延長している出口孔８を形成する出口
   手段６と、出口孔８よりも小さな断面を有し、流
   体を軸方向に沿つて移送空間へと導き出口孔を通
   して噴射流１１として案内する噴射ノズル手段９
   と、微粒固体物質を担持している担体流体を移送
   空間５へ、該移送空間の接線方向から送入する入
   口手段１２と、担体流体と微粒固体物質１４を移
   送空間５を通して、噴射流１１へ向けて案内す
   る、移送空間内面から成る案内手段１８，２０，
   ２２とを備え、入口手段１２が、担体流体を移送
   空間５の中へ送入すべく、移送空間の軸方向に沿
   つて、噴射ノズル手段９より下流に位置する場所
   に設けられていることにより、微粒固体物質が担
   体流体より高密度のときに、該微粒固体物質が移
   送空間５の周辺部へ移動して、案内手段１８によ
   つて案内され、移送空間５の軸方向へ移動して、
   噴射流１１の外層にのみ便乗して同伴されるよう
   に構成したことを特徴とする研磨流体噴射装置。 ２ 移送空間が、円筒形であつて、連結壁２２
   と、二つの平行な端部壁面１８，２０とによつて
   形成されており、噴射ノズル手段と出口手段と
   は、夫々の端部壁面と同一面に開口している特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 入口手段１２が、軸方向に移送空間の凡そ中
   間部付近に設けられている特許請求範囲第１項又
   は第２項記載の装置。 ４ 移送空間５を形成するハウジング４と、この
   移送空間５から伸長して出口孔を形成する出口手
   段７と、出口手段７より小さな断面を有し、流体
   を軸方向に移送空間へと導き、出口孔８を通して
   噴射流として案内する噴射ノズル手段１０と、微
   粒固体物質１４を担持する担体流体を移送空間５
   の中へ接線方向から送入する入口手段１３と、担
   体流体と微粒固体物質を移送空間５を通して噴射
   流１１へと案内するための、移送空間の内面から
   成る案内手段１７，２１，２３とを備え、前記案
   内手段が、微粒固体物質の噴射流へ向かつての移
   動を容易にするように形作られた移送空間の上流
   側端部における端部壁面を有しており、入口手段
   １３が、移送空間の軸方向に噴射ノズル手段９よ
   り下流の位置において、担体流体を移送空間５へ
   送入するようにその位置が設けられていることに
   より、微粒固体物質が担体流体より密度が高い場
   合に、微粒固体物質が、移送空間５の周辺部に移
   動して移送空間５の上流側端部に集中せしめら
   れ、端部壁面１７によつて案内されて移送空間５
   の軸方向へ移動し、噴射流１１の外層にのみ便乗
   同伴されると共に、担体流体は、移送空間の下流
   側端部において、案内手段に案内されて微粒固体
   物質と出口手段７との間の保護壁流として、出口
   手段７を通過するように構成されていることを特
   徴とする研磨流体噴射装置。 ５ 移送空間５の上流側の端部壁面１７が円錐面
   をなしている特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 案内手段が、移送空間５の下流側端部壁面
   と、出口手段６の外面とを有しており、前記出口
   手段６は、移送空間の中から伸長する管状部材７
   から成り、該管状部材７の移送空間内の端部は、
   噴射ノズル手段に対して実質的に十分な距離をお
   いて、配置されていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第４項又は第５項記載の装置。 ７ 管状部材７の上流側の端部は、移送空間の入
   口側端部から測つて少なくとも、移送空間５の軸
   方向の長さの半ばに達する位置に設けられている
   特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 入口手段１２が、移送空間の入口側の端部か
   ら測つて、移送空間の軸方向の長さの少なくとも
   半ばに達する位置に設けられている特許請求の範
   囲第４〜７項のいずれかに記載の装置。 ９ 噴射ノズル手段と出口手段との間に形成され
   る移送空間において、流体に噴射流を生成させ、
   前記移送空間中へ、微粒固体物質とその担体流体
   とを接線方向に導入して、微粒固体物質に便乗し
   て、噴射流と共に出口手段から同伴されるように
   した研磨流体噴射流の生成方法において、微粒固
   体物質が担体流体より比重が大きくて、且つ、噴
   射ノズル手段より下流部において所定の間隔をお
   いて移送空間中に導入され、それによつて、遠心
   力により、微粒固体物質を、担体流体から分離し
   て、移送空間内の案内面によつて案内されて、噴
   射流の外層にのみ便乗させると共に、担体流体
   は、噴射流が出口手段を通過するとき、出口手段
   の内壁面と、微粒固体物質の層との間の保護壁流
   となるようにしたことを特徴とする研磨流体の噴
   射流生成方法。