JPH04348872A - 固気２相混合噴流噴射装置 - Google Patents
固気２相混合噴流噴射装置Info
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- JPH04348872A JPH04348872A JP241391A JP241391A JPH04348872A JP H04348872 A JPH04348872 A JP H04348872A JP 241391 A JP241391 A JP 241391A JP 241391 A JP241391 A JP 241391A JP H04348872 A JPH04348872 A JP H04348872A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、微粒子を含む固気２
相混合流を高速噴射して物体の被加工面を研磨、研削、
切削或いは物体を切断し、又は物体の被加工面に微粒子
を被着させる（以下、これらを総称して「加工」と記す
）ための固気２相混合噴流噴射装置に関するものである
。
相混合流を高速噴射して物体の被加工面を研磨、研削、
切削或いは物体を切断し、又は物体の被加工面に微粒子
を被着させる（以下、これらを総称して「加工」と記す
）ための固気２相混合噴流噴射装置に関するものである
。
【０００２】
【従来の技術】従来の固気２相混合噴流噴射装置の一例
としてサンドブラスト装置があり、その代表例を図９を
用いて説明する。１０１は研磨材のような粉体を供給す
る粉体供給管、１０２は圧縮空気供給管、１０３はこの
装置全体をノズルとした場合、円筒状のノズルの噴射孔
である。粉体供給管１０１から粉体を供給し、圧縮空気
供給管１０２から圧縮空気を供給すると、圧縮空気供給
管１０２の先端部付近の周囲Ｓに負圧が生じ、粉体が吸
引され、攪拌されて、噴射口１０３から加速噴射され、
被加工物体を切削、切断したり穿孔し、或いは装飾を施
したりする。
としてサンドブラスト装置があり、その代表例を図９を
用いて説明する。１０１は研磨材のような粉体を供給す
る粉体供給管、１０２は圧縮空気供給管、１０３はこの
装置全体をノズルとした場合、円筒状のノズルの噴射孔
である。粉体供給管１０１から粉体を供給し、圧縮空気
供給管１０２から圧縮空気を供給すると、圧縮空気供給
管１０２の先端部付近の周囲Ｓに負圧が生じ、粉体が吸
引され、攪拌されて、噴射口１０３から加速噴射され、
被加工物体を切削、切断したり穿孔し、或いは装飾を施
したりする。
【０００３】このような現用のサンドブラスト装置では
、取り扱う粉体の粒径が２５μｍ程度以上のものであれ
ば、それ程支障を来さないが、噴射口１０３の口径が１
ｍｍ程度になり、そして、１．粉体の粒径が１μｍ程度
以下の微粒子で、２．その微粒子の供給量が毎秒１〜１
０ｇｒ程度、３．そして噴射速度が毎秒１００ｍ以上の
高速になると、微粒子が互いに帯電、凝集付着し、次第
に団子状に固まって固気２相混合噴流が不均一になり、
また、微粒子が粉体供給管１０１や噴射口１０３の内面
に付着し、両様相まって目詰まりを起こし、加工能力が
低下し、終いには噴射口からは気体のみが流れるという
不都合が生じる。
、取り扱う粉体の粒径が２５μｍ程度以上のものであれ
ば、それ程支障を来さないが、噴射口１０３の口径が１
ｍｍ程度になり、そして、１．粉体の粒径が１μｍ程度
以下の微粒子で、２．その微粒子の供給量が毎秒１〜１
０ｇｒ程度、３．そして噴射速度が毎秒１００ｍ以上の
高速になると、微粒子が互いに帯電、凝集付着し、次第
に団子状に固まって固気２相混合噴流が不均一になり、
また、微粒子が粉体供給管１０１や噴射口１０３の内面
に付着し、両様相まって目詰まりを起こし、加工能力が
低下し、終いには噴射口からは気体のみが流れるという
不都合が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記微粒子を含む希薄
な固気２相混合噴流は、これまでの被加工物の加工とは
異なり、加工後の被加工面の表面構造及び表面性状が問
題とされる半導体シリコンウエハー、磁気ハードディス
ク、光ディスク、マイクロメカトロニクスの部品等の表
面改質を行うために用いようとする超精密加工用のもの
であるので、前記のような不都合が生じると、良好な表
面構造及び表面性状を得ることができない。従って、噴
射孔からは、粉体がたとえ微粒子であっても、またその
微粒子がたとえ少量であっても、粉体が均一に分散した
固気２相混合噴流が必要とされている。それ故、この発
明は、このような粉体が均一に分散化された固気２相混
合噴流を発生させようとするものである。
な固気２相混合噴流は、これまでの被加工物の加工とは
異なり、加工後の被加工面の表面構造及び表面性状が問
題とされる半導体シリコンウエハー、磁気ハードディス
ク、光ディスク、マイクロメカトロニクスの部品等の表
面改質を行うために用いようとする超精密加工用のもの
であるので、前記のような不都合が生じると、良好な表
面構造及び表面性状を得ることができない。従って、噴
射孔からは、粉体がたとえ微粒子であっても、またその
微粒子がたとえ少量であっても、粉体が均一に分散した
固気２相混合噴流が必要とされている。それ故、この発
明は、このような粉体が均一に分散化された固気２相混
合噴流を発生させようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのため、この発明では
、噴射孔を開口した渦流発生器に、その噴射孔が存在し
ない側に固気２相混合流供給管を接続し、これらの噴射
孔の開口面積、渦流発生器の断面積及び固気２相混合流
供給管の断面積を特定の関係に選定することにより、前
記固気２相混合流供給管から供給された高圧の、粉体を
含む固気２相混合流を渦流化するようにした。
、噴射孔を開口した渦流発生器に、その噴射孔が存在し
ない側に固気２相混合流供給管を接続し、これらの噴射
孔の開口面積、渦流発生器の断面積及び固気２相混合流
供給管の断面積を特定の関係に選定することにより、前
記固気２相混合流供給管から供給された高圧の、粉体を
含む固気２相混合流を渦流化するようにした。
【０００６】
【作用】従って、前記渦流発生器内で固気２相混合流は
攪拌され、粉体が均一に分散した固気２相混合噴流を得
ることができる。
攪拌され、粉体が均一に分散した固気２相混合噴流を得
ることができる。
【０００７】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面と共に詳述す
る。図１乃至図５はこの発明の固気２相混合噴流噴射装
置の第１の実施例を示すもので、図１はその一部断面正
面図、図２は図１のＸ１ ーＸ２ 線上の断面図、図３
は平面図、図４はこの発明の固気２相混合噴流噴射装置
によって得られた固気２相混合噴流の被加工面に於ける
圧力分布特性の図、そして図５は第１の実施例の変形を
示す一部断面正面図である。そして図６乃至図８はこの
発明の固気２相混合噴流噴射装置の第２の実施例を示す
もので、図６はその正面図、図７は図６のＸ１ ーＸ２
線上の断面図、図８は平面図である。
る。図１乃至図５はこの発明の固気２相混合噴流噴射装
置の第１の実施例を示すもので、図１はその一部断面正
面図、図２は図１のＸ１ ーＸ２ 線上の断面図、図３
は平面図、図４はこの発明の固気２相混合噴流噴射装置
によって得られた固気２相混合噴流の被加工面に於ける
圧力分布特性の図、そして図５は第１の実施例の変形を
示す一部断面正面図である。そして図６乃至図８はこの
発明の固気２相混合噴流噴射装置の第２の実施例を示す
もので、図６はその正面図、図７は図６のＸ１ ーＸ２
線上の断面図、図８は平面図である。
【０００８】先ず、この発明の固気２相混合噴流噴射装
置の第１の実施例の構成について、図１乃至図３を用い
て説明する。１は全体としてこの発明の固気２相混合噴
流噴射装置を示す。この固気２相混合噴流噴射装置１は
、内部が中空円筒状の渦流発生器２とこの両端部を密閉
する側蓋３及び４とやはり内部が中空円筒状の固気２相
混合流供給管５とロックナット６とから構成されている
。渦流発生器２はＡｌ２Ｏ３ 材の中空円筒状の内径が
１２ｍｍのものを、固気２相混合流供給管５はステンレ
ススチールの中空円筒状の内径が３ｍｍのものを用いた
。側蓋３及び４にはゴムを用いたが、ステンレススチー
ルでもよい。渦流発生器２の内径は固気２相混合流供給
管５の内径より大なる寸法に選ぶことが肝要である。
置の第１の実施例の構成について、図１乃至図３を用い
て説明する。１は全体としてこの発明の固気２相混合噴
流噴射装置を示す。この固気２相混合噴流噴射装置１は
、内部が中空円筒状の渦流発生器２とこの両端部を密閉
する側蓋３及び４とやはり内部が中空円筒状の固気２相
混合流供給管５とロックナット６とから構成されている
。渦流発生器２はＡｌ２Ｏ３ 材の中空円筒状の内径が
１２ｍｍのものを、固気２相混合流供給管５はステンレ
ススチールの中空円筒状の内径が３ｍｍのものを用いた
。側蓋３及び４にはゴムを用いたが、ステンレススチー
ルでもよい。渦流発生器２の内径は固気２相混合流供給
管５の内径より大なる寸法に選ぶことが肝要である。
【０００９】渦流発生器２の中央部には貫通した雌ネジ
７が設けられていて、この雌ネジ７に、固気２相混合流
供給管５の一端に設けられた雄ネジ８がねじ込まれて、
固気２相混合流供給管５が、その長軸Ａが渦流発生器２
の長軸Ｂと直交するように渦流発生器２に気密に締結、
固定されている。
７が設けられていて、この雌ネジ７に、固気２相混合流
供給管５の一端に設けられた雄ネジ８がねじ込まれて、
固気２相混合流供給管５が、その長軸Ａが渦流発生器２
の長軸Ｂと直交するように渦流発生器２に気密に締結、
固定されている。
【００１０】渦流発生器２の前記雌ネジ７とは反対側に
、渦流発生器２の長軸Ｂに平行に細長いスリット状の噴
射孔９が設けられている。図３に示した実施例の場合は
長さＬ、幅Ｗの細長いスリットになっている。この噴射
孔９の開口面積（Ｌ×Ｗ）は、固気２相混合流供給管５
の断面積と同一面積か、それより小なる面積になるよう
に設定する。この実施例ではＬを７０．６５ｍｍ、Ｗを
０．１ｍｍとした。
、渦流発生器２の長軸Ｂに平行に細長いスリット状の噴
射孔９が設けられている。図３に示した実施例の場合は
長さＬ、幅Ｗの細長いスリットになっている。この噴射
孔９の開口面積（Ｌ×Ｗ）は、固気２相混合流供給管５
の断面積と同一面積か、それより小なる面積になるよう
に設定する。この実施例ではＬを７０．６５ｍｍ、Ｗを
０．１ｍｍとした。
【００１１】固気２相混合流供給管５の雄ネジ８部とは
反対側の他端にも雄ネジ１０が切ってあり、これに一点
鎖線で示した固気２相混合流輸送管１１の雌ネジが締結
され、ロックナット６で固定するように構成されている
。
反対側の他端にも雄ネジ１０が切ってあり、これに一点
鎖線で示した固気２相混合流輸送管１１の雌ネジが締結
され、ロックナット６で固定するように構成されている
。
【００１２】固気２相混合流輸送管１１及び固気２相混
合流供給管５に供給する固気２相混合流１２は、粉体と
してＳｉＣ 、Ｓｉ３Ｎ４ 、Ａｌ２Ｏ３ 、ＳｉＯ２
等の粒径が０．０１〜５μｍの微粒子を用い、この微粒
子を毎分１〜１０ｇｒの割合で空気、窒素ガス等の圧縮
気体と混合し、希薄な固気２相混合流１２にして渦流発
生器２に供給される。
合流供給管５に供給する固気２相混合流１２は、粉体と
してＳｉＣ 、Ｓｉ３Ｎ４ 、Ａｌ２Ｏ３ 、ＳｉＯ２
等の粒径が０．０１〜５μｍの微粒子を用い、この微粒
子を毎分１〜１０ｇｒの割合で空気、窒素ガス等の圧縮
気体と混合し、希薄な固気２相混合流１２にして渦流発
生器２に供給される。
【００１３】次に、前記構成の固気２相混合噴流噴射装
置１の動作を説明する。固気２相混合流輸送管１１、固
気２相混合流供給管５を通じ、固気２相混合流１２を高
圧で渦流発生器２に流入させると、固気２相混合流１２
は渦流発生器２の内部で急激にその流速が減速し、圧力
が上昇する。この現象によって固気２相混合流１２に矢
印Ｙで示したような渦流が発生し、微粒子ともども固気
２相混合流１２が拡大、攪拌される。この結果、微粒子
が均一に分散した固気２相混合噴流が得られる。そして
この固気２相混合噴流１３は噴射孔９から高速噴射され
て、被加工物の被加工面（図示していない）を加工する
のに用いることができる。
置１の動作を説明する。固気２相混合流輸送管１１、固
気２相混合流供給管５を通じ、固気２相混合流１２を高
圧で渦流発生器２に流入させると、固気２相混合流１２
は渦流発生器２の内部で急激にその流速が減速し、圧力
が上昇する。この現象によって固気２相混合流１２に矢
印Ｙで示したような渦流が発生し、微粒子ともども固気
２相混合流１２が拡大、攪拌される。この結果、微粒子
が均一に分散した固気２相混合噴流が得られる。そして
この固気２相混合噴流１３は噴射孔９から高速噴射され
て、被加工物の被加工面（図示していない）を加工する
のに用いることができる。
【００１４】図４は前記実施例の寸法の固気２相混合流
供給管５、渦流発生器２及び噴射孔９を用い、噴射孔９
が開口している渦流発生器２の表面と被加工物の被加工
面との距離を２０ｍｍ離し、噴射孔９での固気２相混合
噴流１３の噴射圧力を４Ｋｇ／ｃｍ２ とした場合の被
加工面における圧力分布特性を表したものである。但し
、
供給管５、渦流発生器２及び噴射孔９を用い、噴射孔９
が開口している渦流発生器２の表面と被加工物の被加工
面との距離を２０ｍｍ離し、噴射孔９での固気２相混合
噴流１３の噴射圧力を４Ｋｇ／ｃｍ２ とした場合の被
加工面における圧力分布特性を表したものである。但し
、
【００１５】
【数１】
ここで、ＰｘＬ ：ＸＬ の各位置に於け
る被加工面での噴射圧力 Ｐｍａｘ：噴射孔９の全長Ｌに於ける被加工面での最大
噴射圧力である。
る被加工面での噴射圧力 Ｐｍａｘ：噴射孔９の全長Ｌに於ける被加工面での最大
噴射圧力である。
【００１６】図４は前述のように、噴射孔９の長さＬが
全長の７０．６５ｍｍの場合であるが、この図から明ら
かなように、噴射孔９の両端では圧力がなだらかに立ち
上がっているが、噴射孔９の寸法を、例えば、Ｌ：２３
．５５ｍｍ、Ｗ：０．３ｍｍそしてＬ：１４．１３ｍｍ
、Ｗ：０．５ｍｍと長さＬを短くするに従って、噴射孔
９の両端に於ける圧力の立ち上がりが急峻になることを
確認した。いずれにしても、被加工物を加工する場合に
は、図４の圧力分布特性の平坦な部分の固気２相混合噴
流１３を用いて加工を行えば、被加工面の表面構造、表
面性状の良好な加工が得られる。
全長の７０．６５ｍｍの場合であるが、この図から明ら
かなように、噴射孔９の両端では圧力がなだらかに立ち
上がっているが、噴射孔９の寸法を、例えば、Ｌ：２３
．５５ｍｍ、Ｗ：０．３ｍｍそしてＬ：１４．１３ｍｍ
、Ｗ：０．５ｍｍと長さＬを短くするに従って、噴射孔
９の両端に於ける圧力の立ち上がりが急峻になることを
確認した。いずれにしても、被加工物を加工する場合に
は、図４の圧力分布特性の平坦な部分の固気２相混合噴
流１３を用いて加工を行えば、被加工面の表面構造、表
面性状の良好な加工が得られる。
【００１７】尚、噴射孔９の長さＬが長くなると、即ち
円筒状の渦流発生器２が長くなると、図１に示した渦流
発生器２と固気２相混合流供給管５との接続部側の、渦
流発生器２の両端部のＰ部分（図では側蓋３側のみを示
した）に固気２相混合流の好ましくない淀みが生じがち
になる場合があるので、この淀みを防ぐために、図５に
示したように、側蓋３及び４にそれぞれ淀み防止部材１
４及び１５を一体に取りつけ、或いは元より側蓋３及び
４をこのような構造の形で成形して、渦流発生器２の両
端を密閉し、淀み部分Ｐを無くすように構成するとよい
。
円筒状の渦流発生器２が長くなると、図１に示した渦流
発生器２と固気２相混合流供給管５との接続部側の、渦
流発生器２の両端部のＰ部分（図では側蓋３側のみを示
した）に固気２相混合流の好ましくない淀みが生じがち
になる場合があるので、この淀みを防ぐために、図５に
示したように、側蓋３及び４にそれぞれ淀み防止部材１
４及び１５を一体に取りつけ、或いは元より側蓋３及び
４をこのような構造の形で成形して、渦流発生器２の両
端を密閉し、淀み部分Ｐを無くすように構成するとよい
。
【００１８】次に、この発明の固気２相混合噴流噴射装
置１の第２の実施例を図６乃至図８に示した。この第２
の実施例が第１の実施例と異なるところは、渦流発生器
２が中空の球体であり、噴射孔９が円形になっている点
である。球体はその中空の直径が、固気２相混合流供給
管５の直径の２乃至６倍程度の大きさが望ましい。また
円形の噴射孔９の開口面積は、第１の実施例で説明した
ように、固気２相混合流供給管５の断面積と同等か、そ
れ以下の面積になるように構成する。
置１の第２の実施例を図６乃至図８に示した。この第２
の実施例が第１の実施例と異なるところは、渦流発生器
２が中空の球体であり、噴射孔９が円形になっている点
である。球体はその中空の直径が、固気２相混合流供給
管５の直径の２乃至６倍程度の大きさが望ましい。また
円形の噴射孔９の開口面積は、第１の実施例で説明した
ように、固気２相混合流供給管５の断面積と同等か、そ
れ以下の面積になるように構成する。
【００１９】このような球体の渦流発生器２でも、固気
２相混合流供給管５から流入した固気２相混合流１２は
、第１の実施例で説明した現象と同じ現象により、矢印
Ｙで示したような渦流になり、微粒子が均一に分散化さ
れた固気２相混合噴流１３を噴射孔９より噴射すること
ができる。このような固気２相混合噴流噴射装置１は被
加工物の被加工面を切削して溝を掘る場合や被加工物を
切断する場合に用いるのに適している。
２相混合流供給管５から流入した固気２相混合流１２は
、第１の実施例で説明した現象と同じ現象により、矢印
Ｙで示したような渦流になり、微粒子が均一に分散化さ
れた固気２相混合噴流１３を噴射孔９より噴射すること
ができる。このような固気２相混合噴流噴射装置１は被
加工物の被加工面を切削して溝を掘る場合や被加工物を
切断する場合に用いるのに適している。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、渦流
発生器で、これに流入する微粒子を含む希薄な固気２相
混合流を渦流化させることにより、その固気２相混合流
を攪拌させることができるので、微粒子を均一に分散化
した固気２相混合噴流を得ることができ、従来のサンド
ブラスト装置で見られたような不都合を無くすことがで
きる。従って、この発明の固気２相混合噴流噴射装置を
用いて被加工物を加工すると、表面構造及び表面性状が
良好な被加工面を得ることができる。
発生器で、これに流入する微粒子を含む希薄な固気２相
混合流を渦流化させることにより、その固気２相混合流
を攪拌させることができるので、微粒子を均一に分散化
した固気２相混合噴流を得ることができ、従来のサンド
ブラスト装置で見られたような不都合を無くすことがで
きる。従って、この発明の固気２相混合噴流噴射装置を
用いて被加工物を加工すると、表面構造及び表面性状が
良好な被加工面を得ることができる。
【図１】この発明の固気２相混合噴流噴射装置の第１の
実施例の一部断面正面図である。
実施例の一部断面正面図である。
【図２】図１のＸ１ ーＸ２ 線上の断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】この発明の固気２相混合噴流噴射装置によって
得られた固気２相混合噴流の被加工面に於ける圧力分布
特性の図である。
得られた固気２相混合噴流の被加工面に於ける圧力分布
特性の図である。
【図５】この発明の固気２相混合噴流噴射装置の第１の
実施例の変形を示す一部断面正面図である。
実施例の変形を示す一部断面正面図である。
【図６】この発明の固気２相混合噴流噴射装置の第２の
実施例の一部断面正面図である。
実施例の一部断面正面図である。
【図７】図６のＸ１ ーＸ２ 線上の断面図である。
【図８】図６の平面図である。
【図９】従来のサンドブラスト装置の断面図である。
１ 固気２相混合噴流噴射装置
２ 渦流発生器
３、４ 側蓋
５ 固気２相混合流供給管
６ ロックナット
７ 雌ネジ
８ 雄ネジ
９ 噴射孔
１０ 雄ネジ
１１ 固気２相混合流輸送管
１２ 固気２相混合流
１３ 固気２相混合噴流
１４、１５ 淀み防止部材
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも噴射孔を開口した渦流発生
器と固気２相混合流供給管とからなり、該噴射孔が存在
しない側の該渦流発生器に、該固気２相混合流供給管を
接続し、前記渦流発生器の中空断面積が前記固気２相混
合流供給管の断面積より大で、かつ前記噴射孔の開口面
積が前記固気２相混合流供給管の断面積と同等か、それ
よりも小なるように構成し、前記固気２相混合流供給管
より粉体を含む固気２相混合流を前記渦流発生器に流入
させて、該粉体が均一に分散化された固気２相混合噴流
を前記噴射孔より噴射させることを特徴とする固気２相
混合噴流噴射装置。 - 【請求項２】 渦流発生器が中空の円筒から成り、該
円筒にスリット状の噴射孔を設けたことを特徴とする請
求項１に記載の固気２相混合噴流噴射装置。 - 【請求項３】 渦流発生器が中空の球体から成り、該
球体に噴射孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載
の固気２相混合噴流噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP241391A JPH04348872A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 固気２相混合噴流噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP241391A JPH04348872A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 固気２相混合噴流噴射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04348872A true JPH04348872A (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=11528562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP241391A Pending JPH04348872A (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 固気２相混合噴流噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04348872A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140144263A (ko) | 2012-04-02 | 2014-12-18 | 다이니치 세이카 고교 가부시키가이샤 | 복합 산화물 블랙 안료 및 그의 제조방법 |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP241391A patent/JPH04348872A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140144263A (ko) | 2012-04-02 | 2014-12-18 | 다이니치 세이카 고교 가부시키가이샤 | 복합 산화물 블랙 안료 및 그의 제조방법 |
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