JPH11333725A - 粉粒体噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粉粒体をガスとともに固気２相流として噴射口
から噴射するようにした粉粒体噴射ノズルにおいて、噴
射口の長さ方向に沿う粉粒体の分布の均一化を図る。 【解決手段】粉粒体噴射ノズルの内部に粉粒体を分散さ
せるための第１の案内ブロック３１と第２の案内ブロッ
ク３２とを設け、これらの案内ブロック３１、３２によ
って先端側のスリット状の噴射口２０からの粉粒体の噴
射口２０の長さ方向における分布の均一化を図るように
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉粒体噴射ノズルに
係り、とくに粉粒体をガスとともに固気２相流として噴
射口から噴射するようにした粉粒体噴射ノズルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−２６１７７６号公報には、ノ
ズルの内部通路に噴射口の長さ方向に拡がる長さ方向拡
大部から成るデフューザと、噴射口の幅方向に縮小され
る幅方向縮小部から成るコンフューザとを備え、しかも
それらの入口部分と出口部分とをストレートな形状と
し、これによって粉粒体とガスとの固気２相流の噴流の
流動を理想パスとするようにした噴射ノズルが開示され
ている。

【０００３】とくに粉粒体として研磨財を用い、このよ
うな研磨材をガスとともに混合して噴射ノズルの噴射口
から被加工物の表面に噴射すると、被加工物を所定の形
状に加工することが可能になり、とくに難削材の微細加
工が可能になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−２６１７７
６号公報に開示されている粉粒体噴射ノズルは、その内
部の粉粒体とガスの固気２相流の流れを理想パスとする
ように工夫されたものであるが、ノズル内部の形状によ
って、ガスの流れを完全にコントロールすることが非常
に難しい。またガスの流れとガスによって搬送される粉
粒体の流れとは完全に一致せず、このためにとくに図３
に示すように、ノズルの先端側の噴射口２０から噴射さ
れる粉粒体の分布は、この噴射口２０の長さ方向に沿っ
てバラツキを生ずる問題があった。

【０００５】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、噴射口の断面方向における粉粒体の分
布の均一化が達成されるようにした粉粒体噴射ノズルを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、粉粒体をガス
とともに固気２相流として噴射口から噴射するようにし
た粉粒体噴射ノズルにおいて、前記粉粒体を分散させて
前記噴射口における粉粒体の分布の均一化を図る案内ブ
ロックを内部に設けたことを特徴とする粉粒体噴射ノズ
ルに関するものである。

【０００７】このノズル内に粉粒体とガスとを導入する
入口の面積の方が噴射口の面積よりも大きく、内部が正
圧に維持されるようにしてよい。また前記噴射口が細長
い形状を有し、該噴射口の長さ方向に沿って粉粒体の分
布の均一化が前記案内ブロックによって図られてよい。

【０００８】別の発明は、粉粒体をガスとともに固気２
相流として先端側の細長い噴射口から噴射するようにし
た粉粒体噴射ノズルにおいて、粉粒体の流動方向に沿っ
て前記噴射口の長さ方向の寸法が大きくなるデフューザ
と、該デフューザの下流側に位置しかつ粉粒体の流動方
向に沿って前記噴射口の幅方向に寸法が小さくなるコン
フューザとを前記ノズルの内部に設け、しかも前記デフ
ューザには前記噴射口の幅方向に内部を横切る第１の案
内ブロックを前記噴射口の長さ方向の中間位置に設け、
前記デフューザと前記コンフューザとの接続部には前記
噴射口の長さ方向の両端に第２の案内ブロックを設ける
ようにしたことを特徴とする粉粒体噴射ノズルに関する
ものである。

【０００９】前記デフューザは粉粒体の流動方向に沿っ
て前記噴射口の幅方向の寸法が一定であってよい。また
前記コンフューザは粉粒体の流動方向に沿って前記噴射
口の長さ方向の寸法が一定であってよい。

【００１０】また前記第１の案内ブロックは前記デフュ
ーザの入口部分の近傍において前記噴射口の幅方向に流
路を塞ぐように設けられてよい。また前記第２の案内ブ
ロックは前記噴射口の長さ方向の両側の壁面に密着して
取付けられていてよい。

【００１１】本発明の好ましい態様は、粉粒体をガスと
ともに固気２相流として噴射口から噴射するようにした
粉粒体噴射ノズルにおいて、その内部に粉粒体を分散さ
せるための案内ブロックを取付けるようにしたノズルの
構造に関するものである。ここで案内ブロックの形状お
よびその取付け位置を所定の形状および位置とすること
によって、粉粒体の噴射口の面積に沿う分布を均一化す
ることによって、この粉粒体噴射ノズルによる加工の均
一化を向上させるようにしたものである。とくに団子状
に凝集した粉粒体がガスとともにノズルに導入された場
合に、案内ブロックがこれを分散させる役割を果し、こ
れによって粉粒体の分布の均一化を図るばかりでなく、
先端側のスリット状の噴射口の目詰りを防止する。また
案内ブロックを取付けることによって、ノズルを大型化
することなくしかも噴射口の面積に沿った粉粒体の分布
の均一化を図ることが可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明の一実施
の形態に係る粉粒体噴射ノズルを示すものであって、こ
の噴射ノズルはその本体部分が上部ボディ１１と下部ボ
ディ１２とから構成されており、これらが互いに接合面
において密着された状態で組立てられている。

【００１３】そして上部ボディ１１の内側には凹部によ
ってデフューザ１３が形成されている。デフューザ１３
は図１に示すように下側にいくに従って横方向の寸法が
長くなされている。なおこのデフューザ１３はその幅方
向の寸法が図２に示すように一定である。また下部ボデ
ィ１２には凹部から成るコンフューザ１４が形成されて
いる。コンフューザ１４は図１に示すように、その長さ
方向の寸法が図１に示すように一定であるのに対して、
図２に示すように、その幅方向の寸法は粉粒体の流動方
向に沿って次第に小さくなるように構成されている。

【００１４】上部ボディ１１の上部には接続口１７が連
設されている。そしてこの接続口１７には円形孔から成
る入口部分１８が形成されており、この円形孔１８には
供給管１９が取付けられている。なおこの供給管１９は
例えばホースから構成されてよい。これに対して下部ボ
ディ１２の先端側の部分にはスリットから成る噴射口２
０が形成されている。この噴射口２０はスリット状であ
って図１に示すように、その長さがＬの寸法を有してい
るのに対し、その幅は図２に示すように、上記長さＬに
比べてはるかに小さい値Ｗになっている。

【００１５】しかもこの噴射ノズルは、とくにデフュー
ザ１３の内部に第１の案内ブロック３１が設けられてい
る。第２の案内ブロック３２はデフューザ１３を噴射口
２０の幅方向に横切るように円形孔から成る入口１８の
すぐ下側の部分においてこの入口１８の軸線と一致する
ように取付けられている。しかも案内ブロック３１はそ
の上面が幅Ａの平坦面３３になっている。

【００１６】これに対してデフューザ１３とコンフュー
ザ１４との接続部には、噴射口２０の長さ方向の両端に
おいて、デフューザ１３およびコンフューザ１４の内側
の壁面に密着するように第２の案内ブロック３２が互い
に対向して取付けられている。

【００１７】このように本実施の形態の粉粒体噴射ノズ
ルは、ノズルの上部に接続口１７を備え、この接続口１
７にホース等の供給管１９が接続されるようになってい
る。なお接続口１７の内側の部分は円形孔から成る入口
１８を形成しており、ここで粉粒体とガスとの固気２相
流がノズル内に導入される。

【００１８】入口１８の下側には下方にいくに従って噴
射口２０の長さ方向に対して連続的に寸法が拡大してい
るデフューザ１３が設けられている。なおこのデフュー
ザ１３は上述の如く、噴射口２０の幅方向にはストレー
トな断面形状になっている。

【００１９】デフューザ１３の下側には、噴射口２０の
長さ方向にはストレートだが幅方向に連続的に寸法が小
さくなるコンフューザが形成されており、先端側の部分
は粉粒体の噴射出口となるスリット状の噴射口２０につ
ながっている。そしてこのような凹部によって粉粒体と
ガスの固気２相流の流路が形成され、入口１８からデフ
ューザ１３およびコンフューザ１４までの部分が連続的
に断面積が変化してしく構造になっている。

【００２０】ここで上記流路の内部には第１の案内ブロ
ック３１と第２の案内ブロック３２とが取付けられてい
る。第１の案内ブロック３１はデフューザ１３の上方で
あって入口１８の直下に配されている。また第２の案内
ブロック３２はデフューザ１３とコンフューザ１４との
接続部に取付けられている。なおこれらの案内ブロック
３１、３２は何れも噴射口２０の幅方向には粉粒体とガ
スとの固気２相流の流路を完全に塞ぐ寸法になってい
る。

【００２１】供給管１９を通してガスとともに搬送され
た粉粒体は、ノズルの内部に達すると、デフューザ１３
の部分を通過することによって噴射口２０の長さ方向に
分散される。そしてコンフューザ１４で噴射口２０の幅
方向に集約され、スリット状の噴射口２０から噴射され
る。

【００２２】ここでスリット状の噴射口２０の開口面積
は入口１８の面積よりもはるかに小さくなっており、ノ
ズルの内部は正圧になっている。従って噴射口２０から
は高速で粉粒体とガスとの固気２相流が噴射される。な
お噴射の流速は、ガスの流量、噴射口２０の面積および
流路長の関係から決定される。

【００２３】このようなガスと粉粒体の固気２相流はこ
のノズルと対向して配置されている被加工物の表面に衝
突し、このときに被加工物の表面を加工する。ここでも
しも第１の案内ブロック３１と第２の案内ブロック３２
とが存在しない場合には、図３に示すように噴射口２０
から噴射される粉粒体の分布がとくに噴射口２０の長さ
方向に沿ってバラツキが発生していた。

【００２４】すなわち一般にガスは流路表面に沿って流
れていくために、デフューザ１３の部分のテーパ面に沿
って密度の高い流れが発生することにより、とくに噴射
口２０の長さ方向の両端部に粉粒体が偏る傾向がある。
また接続口１７とつながる入口１８の直下に粉粒体が偏
っており、粉粒体は搬送ガスに比べて質量が大きいため
にガスほどは分散されず、噴射口２０からストレートに
噴射されるために、噴射口２０の長さ方向の中間部分で
あって入口１８の直下の部分において粉粒体が偏る傾向
になる。

【００２５】そこで本実施の形態においては、粉粒体の
集り易い部分における粉粒体の流動を抑制するために第
１の案内ブロック３１と第２の案内ブロック３２とを取
付け、これによって粉粒体を分散させ、均一な加工状態
を得ることを可能にしている。

【００２６】ここで第１の案内ブロック３１について重
要なことは、粉粒体の流れの方向に対して直角な平坦面
３３をその上面に備えることである。この平坦面３３は
その幅がＡの寸法に設定されている。この寸法Ａの値を
調整することによって、分散度合を変えることが可能に
なり、粉粒体の濃度やガスの流量、あるいは噴射口２０
の長さなどの条件に合わせて最適な加工状態を得ること
が可能になる。

【００２７】一般にデフューザ１３の開き角度を小さく
して１０°以下のほぼ平行に近い状態にし、しかも流路
長、すなわちこのノズルの軸線方向の長さを長くすれ
ば、粉粒体の分布の均一化が図られる。しかるに粉粒体
の均一化をより高めるようにすると、ノズルの軸線方向
の寸法が異常に長くなって大型化する。

【００２８】この実施の形態のように第１の案内ブロッ
ク３１と第２の案内ブロック３２とを設けることによっ
て、ノズルの軸線方向の寸法を長くしたりノズルを大型
化したりすることなく、しかも粉粒体の噴射口２０にお
ける分布を図１に示すようにほぼ完全に均一化すること
が可能になる。また団子状に凝集した粉粒体がこのノズ
ル内に入ってきた場合においても、第１の案内ブロック
３１によって粉粒体を分散させるために、噴射口２０の
目詰りを防止できるようになる。

【００２９】

【実施例】次のような寸法のノズルを作成した。

【００３０】 上部ボディの材質：アルミニウム合金 下部ボディの材質：ステンレス鋼、アルミナ（噴射口周
辺部） 供給管１９の内径：φ３０ｍｍ ノズル入口穴１８：φ２４ｍｍ このような寸法のノズルに、図１および図２に示すよう
に案内ブロック３１と案内ブロック３２とを取付けた。
案内ブロック３１、３２の材料および寸法は次の通りで
ある。

【００３１】第１の案内ブロック３１ 材料：超高分子量ポリエチレン 高さ方向の寸法：２５ｍｍ 厚さ方向の寸法：１０ｍｍ 平坦面の幅Ａ：６ｍｍ 第２の案内ブロック３２ 材料：超高分子量ポリエチレン 高さ方向の寸法：４０ｍｍ デフューザ１３とコンフューザ１４との接合部における
厚さ：１０ｍｍこのような仕様の案内ブロック３１、３
２を取付けることによって、長さが１００ｍｍで幅が
０．２ｍｍの噴射口２０の断面積に沿う粉粒体の分布が
図１に示すようにほぼ完全に均一化したことが確認され
た。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、粉粒体を分散さ
せて噴射口における粉粒体の分布の均一化を図る案内ブ
ロックを内部に設けたものである。

【００３３】従ってこのような案内ブロックによって粉
粒体の分布が噴射口に沿って均一化されるようになる。

【００３４】ノズル内に粉粒体とガスとを導入する入口
の面積の方が噴射口の面積よりも大きく、内部が正圧に
維持されるようにした構成によれば、噴射口から高速で
粉粒体とガスとの固気２相流が噴射され、このような固
気２相流を被加工物に衝突させることによってその表面
の加工が行なわれる。

【００３５】噴射口が細長い形状を有し、噴射口の長さ
方向に沿って粉粒体の分布の均一化が案内ブロックによ
って図られるようにした構成によれば、粉粒体の長さ方
向に沿う加工の均一化が達成される。

【００３６】別の発明は、粉粒体の流動方向に沿って噴
射口の長さ方向の寸法が大きくなるデフューザと、該デ
フューザの下流側に位置しかつ粉粒体の流動方向に沿っ
て噴射口の幅方向に寸法が小さくなるコンフューザとを
ノズルの内部に設け、しかもデフューザには噴射口の幅
方向に内部を横切る第１の案内ブロックを噴射口の長さ
方向の中間位置に設け、デフューザとコンフューザとの
接続部には噴射口の長さ方向の両端に第２の案内ブロッ
クを設けるようにしたものである。

【００３７】従って上記第１の案内ブロックと第２の案
内ブロックとによって、細長い噴射口の長さ方向に沿う
粉粒体の分布の均一化が図られるようになる。

【００３８】デフューザが粉粒体の流動方向に沿って前
記噴射口の幅方向の寸法が一定である構成によれば、こ
のような寸法のデフューザで粉粒体のより均一化を図っ
て噴射口での目詰りを解消することが可能になる。

【００３９】コンフューザが粉粒体の流動方向に沿って
噴射口の長さ方向の寸法が一定である構成によれば、こ
のようなコンフューザで粉粒体の分散均一化をより促進
するとともに、粉粒体を加速して噴射することが可能に
なる。

【００４０】第１の案内ブロックがデフューザの入口部
分の近傍において噴射口の幅方向に流路を塞ぐように設
けられている構成によれば、とくにこのノズルの入口部
分の直下における粉粒体の異常な分布を防止することが
可能になる。

【００４１】第２の案内ブロックが噴射口の長さ方向の
両側の壁面に密着して取付けられている構成によれば、
このような案内ブロックによって噴射口の長さ方向の両
端の部分における異常な粉粒体の分布を防止できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】粉粒体噴射ノズルの縦断面図である。

【図２】粉粒体噴射ノズルの図１と直交する縦断面図で
ある。

【図３】案内ブロックを設けない粉粒体噴射ノズルの図
１と同様の縦断面図である。

【符号の説明】

１１‥‥上部ボディ、１２‥‥下部ボディ、１３‥‥デ
フューザ（凹部）、１４‥‥コンフューザ（凹部）、１
７‥‥接続口、１８‥‥入口（円形孔）、１９‥‥供給
管、２０‥‥噴射口（スリット）、３１‥‥第１の案内
ブロック、３２‥‥第２の案内ブロック、３３‥‥平坦
面

フロントページの続き (72)発明者 安田 善哉 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉粒体をガスとともに固気２相流として噴
   射口から噴射するようにした粉粒体噴射ノズルにおい
   て、 前記粉粒体を分散させて前記噴射口における粉粒体の分
   布の均一化を図る案内ブロックを内部に設けたことを特
   徴とする粉粒体噴射ノズル。
2. 【請求項２】このノズル内に粉粒体とガスとを導入する
   入口の面積の方が噴射口の面積よりも大きく、内部が正
   圧に維持されることを特徴とする請求項１に記載の粉粒
   体噴射ノズル。
3. 【請求項３】前記噴射口が細長い形状を有し、該噴射口
   の長さ方向に沿って粉粒体の分布の均一化が前記案内ブ
   ロックによって図られることを特徴とする請求項１に記
   載の粉粒体噴射ノズル。
4. 【請求項４】粉粒体をガスとともに固気２相流として先
   端側の細長い噴射口から噴射するようにした粉粒体噴射
   ノズルにおいて、 粉粒体の流動方向に沿って前記噴射口の長さ方向の寸法
   が大きくなるデフューザと、該デフューザの下流側に位
   置しかつ粉粒体の流動方向に沿って前記噴射口の幅方向
   に寸法が小さくなるコンフューザとを前記ノズルの内部
   に設け、 しかも前記デフューザには前記噴射口の幅方向に内部を
   横切る第１の案内ブロックを前記噴射口の長さ方向の中
   間位置に設け、前記デフューザと前記コンフューザとの
   接続部には前記噴射口の長さ方向の両端に第２の案内ブ
   ロックを設けるようにしたことを特徴とする粉粒体噴射
   ノズル。
5. 【請求項５】前記デフューザは粉粒体の流動方向に沿っ
   て前記噴射口の幅方向の寸法が一定であることを特徴と
   する請求項４に記載の粉粒体噴射ノズル。
6. 【請求項６】前記コンフューザは粉粒体の流動方向に沿
   って前記噴射口の長さ方向の寸法が一定であることを特
   徴とする請求項４に記載の粉粒体噴射ノズル。
7. 【請求項７】前記第１の案内ブロックは前記デフューザ
   の入口部分の近傍において前記噴射口の幅方向に流路を
   塞ぐように設けられていることを特徴とする請求項４に
   記載の粉粒体噴射ノズル。
8. 【請求項８】前記第２の案内ブロックは前記噴射口の長
   さ方向の両側の壁面に密着して取付けられていることを
   特徴とする請求項４に記載の粉粒体噴射ノズル。