WO2022163820A1 - シールドガス噴出装置、及び加工装置 - Google Patents

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shield gas
gas ejection
outer shield
axis
shielding gas
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由尚 小松
善仁 藤田
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日本電産マシンツール株式会社
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    • B23K9/32—Accessories
    • B23K9/325—Devices for supplying or evacuating shielding gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
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    • B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • the present disclosure relates to a shield gas jetting device and a processing device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-013504 filed in Japan on January 29, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • Patent Literature 1 discloses a device for ejecting a shielding gas from the periphery of a laser irradiation portion.
  • a configuration is also known in which a shielding gas is directly blown onto the surface of a base material from an annular nozzle opening to protect the base material.
  • the shielding gas when the shielding gas is blown onto the surface of the base material as described above, the shielding gas forms a layer that spreads outward on the surface of the base material.
  • a circulation vortex is generated by being dragged by the flow of the shielding gas.
  • Such circulating eddies cause fluctuations in the flow of the shielding gas.
  • the layer of shielding gas may be broken locally or intermittently, making it impossible to obtain a sufficient shielding effect.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide a shield gas ejection device and a processing device capable of more stably shielding.
  • the shield gas jetting device includes a nozzle body extending along an axis, and an inner shield gas jetting path formed at the tip of the nozzle body and having an annular opening about the axis.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a shield gas ejection device according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a shield gas ejection device according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a diagram showing a modification of the nozzle body according to the second embodiment of the present disclosure, and is a cross-sectional view of the nozzle body viewed from the axial direction.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the opening direction of the outer shield gas ejection passage according to the second embodiment of the present disclosure
  • the processing device 200 includes a processing section 90 and a shield gas ejection device 100 .
  • a device appropriately selected from multiple types of devices such as a laser irradiation device for performing layered manufacturing and a welding nozzle for performing overlay welding is applied.
  • the shield gas injection device 100 is used to inject a shield gas against the object (workpiece 80) to be processed by the above-described processing unit 90 to prevent oxidation and surface deterioration of the object.
  • the shield gas ejection device 100 includes a nozzle body 10 , an inner shield gas ejection passage 20 , an intermediate shield gas ejection passage 30 and an outer shield gas ejection passage 40 .
  • the nozzle body 10 has a main portion 11 , a reduced diameter portion 12 , a chamber forming portion 13 and a partition plate 15 .
  • the main portion 11 has a columnar shape extending along the axis O. As shown in FIG. The diameter dimension of the main portion 11 is constant over the entire area in the direction of the axis O. As shown in FIG.
  • the reduced-diameter portion 12 is integrally provided below the main portion 11 (that is, on the side where the workpiece 80 is positioned).
  • the reduced-diameter portion 12 has a tapered shape in which the diameter dimension gradually decreases from the top to the bottom.
  • a chamber forming portion 13 is provided on the outer peripheral side of the reduced diameter portion 12 .
  • the chamber forming portion 13 has an annular shape projecting radially outward from the outer peripheral surface of the reduced diameter portion 12 .
  • a space (chamber 14 ) is formed inside the chamber forming part 13 .
  • This chamber 14 is a space for guiding an outer shield gas, which will be described later.
  • a partition plate 15 is provided in the chamber 14 .
  • the partition plate 15 protrudes upward from an upward facing surface of the inner surface of the chamber 14 and has an annular shape with the axis O as the center.
  • a partition plate 15 divides the chamber 14 into an outer peripheral area and an inner peripheral area.
  • a gap extending in the direction of the axis O is formed between the upper end surface of the partition plate 15 and the inner wall of the chamber 14 .
  • the inner shield gas ejection path 20 extends in the direction of the axis O across the main portion 11 and the reduced diameter portion 12 described above.
  • the inner shield gas ejection path 20 opens onto the lower end surface 11 b of the reduced diameter portion 12 .
  • An opening shape of the inner shield gas ejection path 20 is circular as an example.
  • the cross-sectional area of the inner shield gas ejection path 20 gradually decreases from the top to the bottom.
  • Inner shield gas is supplied to the inner shield gas ejection passage 20 through an inner shield gas supply passage 20 a formed in the upper end surface of the main portion 11 .
  • the above-described processed portion 90 protrudes inside the inner shield gas ejection passage 20 . In other words, various kinds of processing by the processing section 90 are performed through the inner shield gas ejection passages 20 .
  • the intermediate shield gas ejection passage 30 extends over the main portion 11 and the reduced diameter portion 12 and surrounds the inner shield gas ejection passage 20 from the outer peripheral side.
  • the intermediate shielding gas ejection passage 30 is formed over the entire circumferential area around the axis O.
  • the outlet of the intermediate shield gas jetting path 30 is open on the lower end surface 11b. This opening has an annular shape centered on the axis O.
  • the portion of the intermediate shield gas ejection passage 30 that penetrates the main portion 11 extends in the direction of the axis O, while the portion that penetrates the diameter-reduced portion 12 approaches the axis O from the top to the bottom. extends to
  • the intermediate shielding gas ejection passage 30 is supplied with the intermediate shielding gas from an inlet opening on the upper end surface 11a.
  • the outer shield gas ejection path 40 extends downward from the chamber 14 described above.
  • the outer shield gas ejection passage 40 is provided on the outer peripheral side of the intermediate shield gas ejection passage 30 .
  • the outer shield gas jetting path 40 is formed over the entire circumference with the axis O as the center.
  • the outer shield gas ejection path 40 extends in a direction closer to the axis O from above to below.
  • the outlet of the outer shield gas ejection path 40 is located above the lower end surface 11b.
  • Outer shield gas guided from the chamber 14 flows through the outer shield gas ejection path 40 .
  • This outer shield gas is supplied to the chamber 14 through an outer shield gas supply path 40 a formed in the side surface 13 a of the chamber forming portion 13 .
  • the outer shield gas supply path 40a is provided only at one place in the circumferential direction. It is also possible to provide the outer shield gas supply passages 40a at a plurality of locations in the circumferential direction at intervals.
  • the outer shield gas supplied from the outer shield gas supply path 40 a collides with the partition plate 15 and diffuses over the entire circumferential direction. This makes it possible to jet the outer shield gas with a uniform flow rate distribution in the circumferential direction.
  • the flow rates and pressures are adjusted so that the flow velocity decreases in the order of the inner shield gas, the outer shield gas, and the intermediate shield gas.
  • the inner shield gas, the outer shield gas, and the intermediate shield gas may be supplied from the same supply source and then the flow rates may be varied as described above using various valves or the like, or the flow rates may be varied from different supply sources. Different gases may be supplied respectively.
  • the shield gas ejection apparatus 100 is driven to form a shield area on the surface of the workpiece 80 .
  • the work 80 is processed in various ways by driving the processing unit 90 .
  • the intermediate shield gas ejection passage 30 is provided between the inner shield gas ejection passage 20 and the outer shield gas ejection passage 40 .
  • the intermediate shielding gas By ejecting the intermediate shielding gas, the entrained flow that causes the circulation vortex described above flows out to the surroundings along with the flow of the intermediate shielding gas. As a result, circulation vortices are less likely to be formed. This can reduce the possibility that the flow of the shielding gas will fluctuate. As a result, breakage of the shield by the shield gas can be avoided. Therefore, it is possible to perform the processing work more stably.
  • the flow velocity of the intermediate shield gas is smaller than the flow velocity of the outer shield gas and the inner shield gas. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the intermediate shield gas obstructs the original flow of the outer shield gas and the inner shield gas. As a result, it is possible to perform the processing work more stably.
  • the intermediate shield gas ejection passage 30 and the outer shield gas ejection passage 40 are arranged in a direction approaching the axis O from above (upstream side) to below (downstream side). It is configured to eject gas.
  • the intermediate shield gas and the outer shield gas can form a more strongly shielded space in the region on the workpiece 80 including the axis O. As shown in FIG.
  • the first embodiment of the present disclosure has been described above. It should be noted that various changes and modifications can be made to the above configuration without departing from the gist of the present disclosure.
  • the shield gas ejection device 100 when applying the shield gas ejection device 100 to the layered manufacturing apparatus enumerated as an example of the processing unit 90 in the first embodiment, between the inner shield gas ejection path 20 and the intermediate shield gas ejection path 30, It is possible to form a supply path for supplying powder as a material for layered manufacturing.
  • a perforated plate can also be used as the partition plate 15 described above. Also in this case, the outer shield gas supplied from the outer shield gas supply path 40a can be diffused in the circumferential direction, and the outer shield gas can be ejected with a uniform flow rate distribution.
  • a vane 18 is provided in the middle position of the outer shield gas ejection path 40 .
  • the vanes 18 extend from one side to the other side in the circumferential direction from top to bottom.
  • the vanes 18 are arranged in a plurality in the circumferential direction at intervals.
  • the shielding performance can be improved with a simple structure only by providing the plurality of vanes 18 in the outer shield gas ejection path 40 . As a result, it is possible to suppress an increase in costs related to manufacturing and maintenance of the apparatus.
  • the outer shield gas supply path 40a (supply path) may be configured to extend in a direction with a circumferential component with respect to the axis O.
  • the outer shield gas can be jetted so as to swirl about the axis O.
  • FIG. 3 shows a configuration in which the outer shield gas supply path 40a is provided only at one place in the circumferential direction.
  • the outer shield gas jetting path 40 so as to extend from one side to the other side in the circumferential direction as it goes from the upstream side to the downstream side. More specifically, it is possible to employ a configuration in which a plurality of guide plates 19 are provided at intervals in the circumferential direction at the outlet of the outer shield gas ejection path 40 . These guide plates 19 extend from one side to the other in the circumferential direction from the upstream side to the downstream side. With this configuration as well, it is possible to jet the outer shield gas so as to swirl around the axis O. As shown in FIG.
  • a shield gas ejection device 100 includes a nozzle body 10 extending along an axis O, and an inner shield gas ejection passage 20 formed inside the nozzle body 10 and opening on the axis O. an outer shield gas ejection passage 40 surrounding the inner shield gas ejection passage 20; and an intermediate shield gas ejection passage 30 provided between the inner shield gas ejection passage 20 and the outer shield gas ejection passage 40. , and the flow velocity of the intermediate shield gas ejected from the intermediate shield gas ejection passage 30 is the same as that of the inner shield gas ejected from the inner shield gas ejection passage 20 and the outer shield gas ejected from the outer shield gas ejection passage 40. lower than the current velocity.
  • the intermediate shield gas ejection passage 30 is provided between the inner shield gas ejection passage 20 and the outer shield gas ejection passage 40 .
  • the entrained flow that causes the circulation vortex described above rides on the flow of the intermediate shielding gas and diffuses to the surroundings. As a result, circulation vortices are less likely to be formed. This can reduce the possibility that the flow of the shielding gas will fluctuate.
  • the intermediate shield gas ejection passage 30 and the outer shield gas ejection passage 40 are arranged in a direction approaching the axis O from the upstream side toward the downstream side. It is configured to eject the intermediate shield gas and the outer shield gas.
  • the outer shield gas ejection path 40 ejects the outer shield gas so as to revolve about the axis O. As shown in FIG.
  • the outer shield gas revolves around the axis O, the flow direction is limited when the outer shield gas collides with the object, and the flow field is stabilized. Therefore, fluctuations in the flow of the outer shield gas from the space on the inner peripheral side to the outside are reduced. As a result, the flow back from the outside to the space on the inner peripheral side is reduced, and the shielding performance can be further improved.
  • the shield gas ejection device 100 further includes a plurality of vanes 18 arranged in the middle of the outer shield gas ejection passage 40 and arranged in the circumferential direction of the axis O, and the vanes 18 extends from one side to the other side in the circumferential direction from the upstream side to the downstream side, thereby ejecting the outer shield gas so as to swirl around the axis O. As shown in FIG.
  • the shield gas ejection device 100 includes a chamber 14 provided in the nozzle body 10, into which the outer shield gas is introduced, and a supply flow for supplying the outer shield gas to the chamber 14.
  • the supply flow path 40a extends in a direction with a circumferential component with respect to the axis O, thereby ejecting the outer shield gas so as to swirl around the axis O. As shown in FIG.
  • the shielding performance can be improved with a simple structure only by extending the supply channel 40a in the direction accompanied by the circumferential component.
  • the outer shielding gas ejection passage 40 extends from one circumferential side to the other side in the direction from the upstream side to the downstream side.
  • the gas is jetted so as to swirl around the axis O. As shown in FIG.
  • the shielding performance is improved with a simple structure only by making the extending direction of the outer shield gas ejection path 40 from one side to the other side in the circumferential direction from the upstream side to the downstream side.
  • a processing apparatus 200 includes a shield gas jetting device 100 and a processing section 90 that processes a work via the inner shield gas jetting path 20 .

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Abstract

シールドガス噴出装置は、軸線に沿って延びるノズル本体と、ノズル本体の内部に形成され、軸線上に開口するインナーシールドガス噴出路と、インナーシールドガス噴出路を周囲から囲うアウターシールドガス噴出路と、インナーシールドガス噴出路とアウターシールドガス噴出路との間に設けられた中間シールドガス噴出路と、を備え、中間シールドガス噴出路から噴出する中間シールドガスの流速は、インナーシールドガス噴出路から噴出するインナーシールドガス、及びアウターシールドガス噴出路から噴出するアウターシールドガスの流速よりも低い。

Description

シールドガス噴出装置、及び加工装置
　本開示は、シールドガス噴出装置、及び加工装置に関する。
　本願は、２０２１年１月２９日に日本に出願された特願２０２１－０１３５０４に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　例えば積層造形装置や肉盛溶接装置を含む加工装置では、母材（ワーク）が空気に触れることで生じる酸化を防ぐ必要がある。このため、これら加工装置には、シールドガスを母材表面に供給する機構が設けられている。この種の機構として下記特許文献１には、レーザー照射部の周囲からシールドガスを噴出する装置が開示されている。また、環状のノズル開口からシールドガスを母材の表面に直接吹きかけて当該母材を保護する構成も知られている。
特開２０１５－１４２９３２号公報
　ここで、上記のように母材の表面にシールドガスを吹きかけると、当該シールドガスは母材表面で外側に広がるように流れる層を形成する。一方で、この層の内側ではシールドガスの流れに引きずられて循環渦が発生する。このような循環渦によってシールドガスの流れに変動が生じてしまう。その結果、シールドガスの層が局所的、又は間欠的に破れ、十分にシールド効果を得られなくなる虞がある。
　本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、より安定的にシールドを行うことが可能なシールドガス噴出装置、及び加工装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係るシールドガス噴出装置は、軸線に沿って延びるノズル本体と、該ノズル本体の先端に形成され、前記軸線を中心として環状に開口するインナーシールドガス噴出路と、該インナーシールドガス噴出路を周囲から囲うアウターシールドガス噴出路と、前記インナーシールドガス噴出路と前記アウターシールドガス噴出路との間に設けられた中間シールドガス噴出路と、を備え、前記中間シールドガス噴出路から噴出する中間シールドガスの流速は、前記インナーシールドガス噴出路から噴出するインナーシールドガス、及び前記アウターシールドガス噴出路から噴出するアウターシールドガスの流速よりも低い。
　本開示によれば、より安定的にシールドを行うことが可能なシールドガス噴出装置、及び加工装置を提供することができる。
本開示の第一実施形態に係るシールドガス噴出装置の縦断面図である。 本開示の第二実施形態に係るシールドガス噴出装置の縦断面図である。 本開示の第二実施形態に係るノズル本体の変形例を示す図であって、ノズル本体を軸線方向から見た断面図である。 本開示の第二実施形態に係るアウターシールドガス噴出路の開口方向を示す説明図である。
＜第一実施形態＞
（加工装置の構成）
　以下、本開示の第一実施形態に係る加工装置２００、及びシールドガス噴出装置１００について、図１を参照して説明する。加工装置２００は、加工部９０と、シールドガス噴出装置１００と、を備えている。
　加工部９０としては、積層造形を行うためのレーザー照射装置や、肉盛溶接を行うための溶接ノズル等、複数種類の装置の中から適宜選択したものが適用される。
（シールドガス噴出装置の構成）
　シールドガス噴出装置１００は、上述の加工部９０による加工対象物（ワーク８０）に対してシールドガスを噴射して当該対象物に酸化や表面劣化が生じることを防ぐために用いられる。シールドガス噴出装置１００は、ノズル本体１０と、インナーシールドガス噴出路２０と、中間シールドガス噴出路３０と、アウターシールドガス噴出路４０と、を備えている。
　ノズル本体１０は、主部１１と、縮径部１２と、チャンバー形成部１３と、仕切板１５と、を有している。主部１１は、軸線Ｏに沿って延びる円柱状をなしている。主部１１の径寸法は軸線Ｏ方向の全域にわたって一定である。縮径部１２は、主部１１の下方（つまり、ワーク８０が位置する側）に一体に設けられている。縮径部１２は、上方から下方に向かうに従って径寸法が次第に縮小するテーパ状をなしている。
　縮径部１２の外周側には、チャンバー形成部１３が設けられている。チャンバー形成部１３は、縮径部１２の外周面から径方向外側に張り出す円環状をなしている。チャンバー形成部１３の内部には空間（チャンバー１４）が形成されている。このチャンバー１４は、後述するアウターシールドガスを導くための空間である。チャンバー１４内には、仕切板１５が設けられている。仕切板１５は、チャンバー１４の内面のうち、上方を向く面から上方に向かって突出するとともに、軸線Ｏを中心として環状をなしている。仕切板１５によって、チャンバー１４は外周側の領域と内周側の領域とに区画されている。また、仕切板１５の上端面とチャンバー１４の内壁との間には軸線Ｏ方向に広がる隙間が形成されている。
　インナーシールドガス噴出路２０は、上記した主部１１と縮径部１２とにわたって軸線Ｏ方向に延びている。インナーシールドガス噴出路２０は、縮径部１２の下端面１１ｂ上に開口している。インナーシールドガス噴出路２０の開口形状は一例として円形である。また、インナーシールドガス噴出路２０は、上方から下方に向かうに従って流路断面積が次第に縮小している。このインナーシールドガス噴出路２０には、主部１１の上端面に形成されたインナーシールドガス供給路２０ａを通じてインナーシールドガスが供給される。また、上述した加工部９０は、インナーシールドガス噴出路２０の内部に突出している。つまり、加工部９０による各種の加工はこのインナーシールドガス噴出路２０を介して行われる。
　中間シールドガス噴出路３０は、主部１１と縮径部１２とにわたって延びるとともに、インナーシールドガス噴出路２０を外周側から囲っている。つまり、中間シールドガス噴出路３０は、軸線Ｏを中心として周方向の全域に形成されている。中間シールドガス噴出路３０の出口は下端面１１ｂ上に開口している。この開口は軸線Ｏを中心とする円環状である。また、中間シールドガス噴出路３０のうち、主部１１を貫通する部分は軸線Ｏ方向に延びている一方で、縮径部１２を貫通する部分は上方から下方に向かうに従って軸線Ｏに近接する方向に延びている。中間シールドガス噴出路３０には、上端面１１ａ上に開口する入口から中間シールドガスが供給される。
　アウターシールドガス噴出路４０は、上述したチャンバー１４から下方に向かって延びている。つまり、アウターシールドガス噴出路４０は、中間シールドガス噴出路３０のさらに外周側に設けられている。アウターシールドガス噴出路４０は、軸線Ｏを中心として周方向の全域に形成されている。アウターシールドガス噴出路４０は、上方から下方に向かうに従って軸線Ｏに近接する方向に延びている。また、アウターシールドガス噴出路４０の出口は、下端面１１ｂよりも上方に位置している。アウターシールドガス噴出路４０には、チャンバー１４から導かれたアウターシールドガスが流通する。チャンバー１４には、チャンバー形成部１３の側面１３ａに形成されたアウターシールドガス供給路４０ａを通じてこのアウターシールドガスが供給される。アウターシールドガス供給路４０ａは一例として周方向における一か所のみに設けられている。なお、アウターシールドガス供給路４０ａを周方向の複数個所に間隔をあけて設けることも可能である。アウターシールドガス供給路４０ａから供給されたアウターシールドガスは、仕切板１５に衝突することで周方向の全域に拡散する。これにより、周方向における均一な流量分布のもとで当該アウターシールドガスを噴出させることが可能とされている。
　以上のように構成されたシールドガス噴出装置１００では、インナーシールドガス、アウターシールドガス、中間シールドガスの順で流速が小さくなるようにその流量や圧力が調整されている。なお、これらインナーシールドガス、アウターシールドガス、中間シールドガスを同一の供給源から供給した上で各種のバルブ等を用いて上記のように流速を違えてもよいし、互いに異なる供給源から流速の異なるガスをそれぞれ供給してもよい。
（作用効果）
　次に、上記の加工装置２００、及びシールドガス噴出装置１００の動作について説明する。加工装置２００を動作させるに当たってはまずシールドガス噴出装置１００を駆動してワーク８０の表面にシールド領域を形成する。次いで、加工部９０を駆動することでワーク８０に各種の加工を施す。
　ここで、仮にワーク８０の表面にインナーシールドガス、及びアウターシールドガスのみを吹きかけると、これらシールドガスはワーク８０の表面で外側に広がるように流れる層を形成する（図１の実線矢印）。一方で、この層の内側ではシールドガスの流れに引きずられて循環渦が発生する（図１の破線矢印）。このような循環渦によってシールドガスの流れに変動が生じてしまう虞がある。流れに変動が生じると、局所的にシールドが破られ、外部の空気がシールドガスの層の内側に流入してしまう。その結果、ワーク８０に酸化や表面劣化を生じる可能性がある。
　しかしながら、上記構成では、インナーシールドガス噴出路２０とアウターシールドガス噴出路４０との間に中間シールドガス噴出路３０が設けられている。この中間シールドガスが噴出されることによって上記の循環渦の原因となる連行流が中間シールドガスの流れに乗って周囲に流出する。その結果、循環渦が形成されにくくなる。これにより、シールドガスの流れに変動が生じる可能性を低減することができる。その結果、シールドガスによるシールドが破れてしまうことを回避することができる。したがって、より安定的に加工作業を行うことが可能となる。
　また、中間シールドガスの流速は、アウターシールドガスやインナーシールドガスの流速よりも小さい。したがって、中間シールドガスによってこれらアウターシールドガスやインナーシールドガスの本来の流れが阻害されてしまう可能性を低減することもできる。これにより、さらに安定的に加工作業を行うことができる。
　さらに、上記構成では、中間シールドガス噴出路３０、及びアウターシールドガス噴出路４０は、上方（上流側）から下方（下流側）に向かうに従って軸線Ｏに近接する方向に中間シールドガス、及びアウターシールドガスを噴出するように構成されている。これにより、中間シールドガス、及びアウターシールドガスによって、軸線Ｏを含むワーク８０上の領域に、より強固にシールドされた空間を形成することができる。
　以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
　例えば、上記第一実施形態で加工部９０の一例として列挙した積層造形装置にシールドガス噴出装置１００を適用する場合には、インナーシールドガス噴出路２０と中間シールドガス噴出路３０との間に、積層造形の材料となる粉末を供給する供給路を形成することが可能である。
　また、上述した仕切板１５として、多孔板を用いることも可能である。この場合も、アウターシールドガス供給路４０ａから供給されたアウターシールドガスを周方向に拡散させ、均一な流量分布のもとで当該アウターシールドガスを噴出させることが可能となる。
＜第二実施形態＞
　続いて、本開示の第二実施形態について、図２を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、アウターシールドガス噴出路４０の中途位置にベーン１８が設けられている。ベーン１８は、上方から下方に向かうに従って周方向の一方側から他方側に向かうように延びている。また、ベーン１８は、周方向に間隔をあけて複数配列されている。これらベーン１８が設けられていることによって、アウターシールドガス噴出路４０は、アウターシールドガスを軸線Ｏを中心として旋回するように噴出させることが可能とされている。
　上記構成によれば、アウターシールドガスが軸線Ｏを中心として旋回していることから、当該アウターシールドガスがワーク８０に衝突した際の流れ方向が限定され、流れ場が安定化する。このため、アウターシールドガスの内周側の空間から外部に向かう流れの変動量が低減する。その結果、外部から上記内周側の空間に逆流する流れが低減され、ワーク８０表面におけるシールド性能をさらに向上させることができる。その結果、加工作業をより安定的に行うことが可能となる。また、上記構成によれば、アウターシールドガス噴出路４０に複数のベーン１８を設けることのみによって、簡素な構造のもとシールド性能を向上させることができる。これにより、装置の製造やメンテナンスに係るコストの上昇を抑えることができる。
　以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、図３に示すように、アウターシールドガス供給路４０ａ（供給流路）を、軸線Ｏに対する周方向成分を伴う方向に延びるように構成することも可能である。この場合も、アウターシールドガスを軸線Ｏを中心として旋回するように噴出させることが可能である。なお、図３の例では周方向における一か所のみにアウターシールドガス供給路４０ａを設けた構成を示している。しかしながら、周方向における複数個所にアウターシールドガス供給路４０ａを設けることも可能である。
　また、図４に示すように、アウターシールドガス噴出路４０が、上流側から下流側に向かうに従って周方向一方側から他方側に向かうように延びるように構成することも可能である。より具体的には、アウターシールドガス噴出路４０の出口に周方向に間隔をあけて複数の案内板１９が設けられている構成を採ることが可能である。これら案内板１９は、上流側から下流側に向かうに従って周方向一方側から他方側に向かうように延びている。この構成によっても、アウターシールドガスを軸線Ｏを中心として旋回するように噴出させることが可能である。
＜付記＞
　各実施形態に記載のシールドガス噴出装置１００は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係るシールドガス噴出装置１００は、軸線Ｏに沿って延びるノズル本体１０と、該ノズル本体１０の内部に形成され、前記軸線Ｏ上に開口するインナーシールドガス噴出路２０と、該インナーシールドガス噴出路２０を周囲から囲うアウターシールドガス噴出路４０と、前記インナーシールドガス噴出路２０と前記アウターシールドガス噴出路４０との間に設けられた中間シールドガス噴出路３０と、を備え、前記中間シールドガス噴出路３０から噴出する中間シールドガスの流速は、前記インナーシールドガス噴出路２０から噴出するインナーシールドガス、及び前記アウターシールドガス噴出路４０から噴出するアウターシールドガスの流速よりも低い。
　ここで、対象物の表面にインナーシールドガス、及びアウターシールドガスのみを吹きかけると、これらシールドガスは対象物の表面で外側に広がるように流れる層を形成する。一方で、この層の内側ではシールドガスの流れに引きずられて循環渦が発生する。このような循環渦によってシールドガスの流れに変動が生じてしまう。しかしながら、上記構成では、インナーシールドガス噴出路２０とアウターシールドガス噴出路４０との間に中間シールドガス噴出路３０が設けられている。この中間シールドガスが噴出されることによって上記の循環渦の原因となる連行流が中間シールドガスの流れに乗って周囲に拡散する。その結果、循環渦が形成されにくくなる。これにより、シールドガスの流れに変動が生じる可能性を低減することができる。
（２）第２の態様に係るシールドガス噴出装置１００では、前記中間シールドガス噴出路３０、及び前記アウターシールドガス噴出路４０は、上流側から下流側に向かうに従って前記軸線Ｏに近接する方向に前記中間シールドガス、及び前記アウターシールドガスを噴出するように構成されている。
　上記構成によれば、中間シールドガス、及びアウターシールドガスによって、軸線Ｏを含む領域に、より強固にシールドされた空間を形成することができる。
（３）第３の態様に係るシールドガス噴出装置１００では、前記アウターシールドガス噴出路４０は、前記アウターシールドガスを前記軸線Ｏを中心として旋回するように噴出させる。
　上記構成によれば、アウターシールドガスが軸線Ｏを中心として旋回していることから、当該アウターシールドガスが対象物に衝突した際の流れ方向が限定され、流れ場が安定化する。このため、アウターシールドガスの内周側の空間から外部に向かう流れの変動が低減する。その結果、外部から上記内周側の空間に逆流する流れが低減され、シールド性能をさらに向上させることができる。
（４）第４の態様に係るシールドガス噴出装置１００は、前記アウターシールドガス噴出路４０の中途に設けられ、前記軸線Ｏの周方向に配列された複数のベーン１８をさらに備え、該ベーン１８は上流側から下流側に向かうに従って周方向の一方側から他方側に向かって延びることで前記アウターシールドガスを前記軸線Ｏを中心として旋回するように噴出させる。
　上記構成によれば、アウターシールドガス噴出路４０に複数のベーン１８を設けることのみによって、簡素な構造のもとシールド性能を向上させることができる。
（５）第５の態様に係るシールドガス噴出装置１００は、前記ノズル本体１０内に設けられ、前記アウターシールドガスが導入されるチャンバー１４と、該チャンバー１４に前記アウターシールドガスを供給する供給流路４０ａと、をさらに備え、前記供給流路４０ａは、前記軸線Ｏに対する周方向成分を伴う方向に延びることで前記アウターシールドガスを前記軸線Ｏを中心として旋回するように噴出させる。
　上記構成によれば、供給流路４０ａを周方向成分を伴う方向に延ばすことのみによって、簡素な構造のもとシールド性能を向上させることができる。
（６）第６の態様に係るシールドガス噴出装置１００では、前記アウターシールドガス噴出路４０は、上流側から下流側に向かうに従って周方向一方側から他方側に向かうように延びることで前記アウターシールドガスを前記軸線Ｏを中心として旋回するように噴出させる。
　上記構成によれば、アウターシールドガス噴出路４０の延びる方向を上流側から下流側に向かうに従って周方向一方側から他方側に向かう方向とすることのみによって、簡素な構造のもとシールド性能を向上させることができる。
（７）第７の態様に係る加工装置２００は、シールドガス噴出装置１００と、前記インナーシールドガス噴出路２０を介してワークに加工を行う加工部９０と、を備える。
　上記構成によれば、より高いシールド性能のもと、安定してワークに加工を行うことができる。
１００　シールドガス噴出装置
２００　加工装置
１０　ノズル本体
１１　主部
１１ａ　上端面
１１ｂ　下端面
１２　縮径部
１３　チャンバー形成部
１３ａ　側面
１４　チャンバー
１５　仕切板
１８　ベーン
１９　案内板
２０　インナーシールドガス噴出路
２０ａ　インナーシールドガス供給路
３０　中間シールドガス噴出路
４０　アウターシールドガス噴出路
４０ａ　アウターシールドガス供給路
８０　ワーク
９０　加工部
Ｏ　軸線

Claims (7)

  1. 　軸線に沿って延びるノズル本体と、
    　該ノズル本体の内部に形成され、前記軸線上に開口するインナーシールドガス噴出路と、
    　該インナーシールドガス噴出路を周囲から囲うアウターシールドガス噴出路と、
    　前記インナーシールドガス噴出路と前記アウターシールドガス噴出路との間に設けられた中間シールドガス噴出路と、
    を備え、
    　前記中間シールドガス噴出路から噴出する中間シールドガスの流速は、前記インナーシールドガス噴出路から噴出するインナーシールドガス、及び前記アウターシールドガス噴出路から噴出するアウターシールドガスの流速よりも低いシールドガス噴出装置。
  2. 　前記中間シールドガス噴出路、及び前記アウターシールドガス噴出路は、上流側から下流側に向かうに従って前記軸線に近接する方向に前記中間シールドガス、及び前記アウターシールドガスを噴出するように構成されている請求項１に記載のシールドガス噴出装置。
  3. 　前記アウターシールドガス噴出路は、前記アウターシールドガスを前記軸線を中心として旋回するように噴出させる請求項１又は２に記載のシールドガス噴出装置。
  4. 　前記アウターシールドガス噴出路の中途に設けられ、前記軸線の周方向に配列された複数のベーンをさらに備え、該ベーンは上流側から下流側に向かうに従って周方向の一方側から他方側に向かって延びることで前記アウターシールドガスを前記軸線を中心として旋回するように噴出させる請求項３に記載のシールドガス噴出装置。
  5. 　前記ノズル本体内に設けられ、前記アウターシールドガスが導入されるチャンバーと、
    　該チャンバーに前記アウターシールドガスを供給する供給流路と、
    をさらに備え、
    　前記供給流路は、前記軸線に対する周方向成分を伴う方向に延びることで前記アウターシールドガスを前記軸線を中心として旋回するように噴出させる請求項３に記載のシールドガス噴出装置。
  6. 　前記アウターシールドガス噴出路は、上流側から下流側に向かうに従って周方向一方側から他方側に向かうように延びることで前記アウターシールドガスを前記軸線を中心として旋回するように噴出させる請求項３に記載のシールドガス噴出装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載のシールドガス噴出装置と、
    　前記インナーシールドガス噴出路を介してワークに加工を行う加工部と、
    を備える加工装置。
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