粉体噴射ノズル
【課題】断面スリット状の噴射口を備えるものにあって、噴射口から噴射される粉体のスリットの長手方向に関する速度を均一にし、簡単な構成で済ませる。
【解決手段】粉体噴射ノズル１を構成するボディ３の先端部に断面スリット状の噴射口７を設け、ボディ３の基端側に流体が供給される流体供給口１２を設け、流体供給口１２から噴射口７に向けて流体流路１３を形成する。流体流路１３の途中部の流体供給口１２と、粉体を流体と混合する混合部１５との間に、緩衝部１４を設ける。緩衝部１４を、流体供給口１２から上方に向けて広がる拡張部１４ａと、拡張部１４ａの前端部から前方に向けて次第に断面積が減少し、前端が混合部１５とつながる縮小部１４ｂとから構成する。
【解決手段】粉体噴射ノズル１を構成するボディ３の先端部に断面スリット状の噴射口７を設け、ボディ３の基端側に流体が供給される流体供給口１２を設け、流体供給口１２から噴射口７に向けて流体流路１３を形成する。流体流路１３の途中部の流体供給口１２と、粉体を流体と混合する混合部１５との間に、緩衝部１４を設ける。緩衝部１４を、流体供給口１２から上方に向けて広がる拡張部１４ａと、拡張部１４ａの前端部から前方に向けて次第に断面積が減少し、前端が混合部１５とつながる縮小部１４ｂとから構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボディの先端部に設けられた断面スリット状の噴射口から、粉体を噴射する粉体噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば金属やガラス等の被加工物に粉体を高速で吹付けて、被加工物の表面に膜を形成させるパウダージェットデポジションと称される方法が提案されている。この方法を行うための装置（粉体噴射ノズル）は、供給エア（圧縮空気）により粉体を空気と混合して導管内を搬送し、更に、より高圧な加速エアにより加速してノズルの先端（噴射口）から噴射させるように構成されている。この場合、ノズル（噴射口）は、例えば内径がφ１ｍｍ程度の円形をなしている。
【０００３】
しかし、このような円形の噴射口を有するノズル（丸吹ノズル）では、比較的大きな面積の被加工物に対して被膜を形成する場合に、作業効率が悪く、又、形成された被膜の厚みの均一性に劣る不具合がある。そこで、上記噴射口をスリット状とすることが考えられている。
【０００４】
特許文献１には、用途は異なる（マイクロアブレイシブジェット加工）ものの、ノズルの噴射口を横長なスリット状とした粉体噴射装置が開示されている。図１０に、この粉体噴射装置１０１の構成を示す。この粉体噴射装置１０１は、粉体噴射ノズル１０２と、粉体噴射ノズル１０２に粉体を供給する粉体タンク１０３と、エア供給機構とを備えて構成されている。
【０００５】
粉体噴射ノズル１０２には、断面が横長なスリット状をなす流体流路１０４が、図で左右に延びて形成され、その先端が噴射口１０５とされている。前記流体流路１０４の基端部には、供給エアを導入するための断面円形の導入口１０６が設けられている。この導入口１０６には、エアホースが接続され、エア供給源１０７からの供給エアが圧力調整装置１０８及び供給エア制御装置１０９を介して供給されるようになっている。
【０００６】
前記流体流路１０４の途中部には、断面が横長なスリット状をなす粉体吸入口１１０が設けられ、前記粉体タンク１０３の出口部が接続されている。この粉体タンク１０３内には、エア供給源１０７からのタンク加圧エアが圧力調整装置１１１及びタンク加圧エア制御装置１１２を介して供給され、内部の粉体が加圧される構成となっている。
【０００７】
前記流体流路１０４の前記粉体吸入口１１０の下流側には、加速エアを導入するための断面円形の加速エア導入口１１３が形成されている。この加速エア導入口１１３には、エアホースが接続され、エア供給源１０７からの加速エアが圧力調整装置１１４及び加速エア制御装置１１５を介して加速エア導入口１１３に供給されるようになっている。
【０００８】
そして、前記流体流路１０４の粉体吸入口１１０のすぐ上流部分には、流体流路１０４のスリット幅（流路断面積）を減少させるための調整部材１１６が設けられている。
これにより、流体流路１０４に、供給エアが供給されると、粉体吸入口１１０部分が負圧となり、粉体タンク１０３内の粉体が、粉体吸入口１１０から流体流路１０４内に吸込まれる。そして、粉体とエアとの混合物が、加速エア導入口１１３から供給される加速エアによって加速されて断面スリット状の噴射口１０５から高速で噴射されるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−３０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の粉体噴射装置１０１では、断面円形の導入口１０６から断面スリット状の流体流路１０４に供給エアを供給し、又、同様に断面円形の加速エア導入口１１３から流体流路１０４に加速エアを供給しているため、流体流路１０４内のスリットの長手方向（横長方向）に関して、エアの流速にムラ（不均一）が生じてしまう。このため、噴射口１０５から噴射される粉体の分布に長手方向にばらつきが生じ、被加工物に形成される膜の厚さが不均一になってしまう不具合がある。
【００１０】
又、上記構成では、供給エア、タンク加圧エア及び加速エアの３系統のエアを用いているため、エア供給機構の構造が複雑化し、コストアップや大型化を招いてしまう。
尚、粉体タンク１０３内の粉体をタンク加圧エアにより加圧する構成のため、粉体にいわゆる圧縮塊が生じてしまう不具合もあった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、断面スリット状の噴射口を備えるものにあって、噴射口から噴射される粉体のスリットの長手方向に関する速度を均一にでき、又、簡単な構成で済ませることができる粉体噴射ノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の粉体噴射ノズルは、ボディの先端部に設けられた断面スリット状の噴射口から、粉体を噴射する粉体噴射ノズルであって、前記ボディの基端側に設けられ搬送用の流体が供給される流体供給口と、前記ボディ内に前記流体供給口から前記噴射口に向けて延びるように形成された流体流路と、この流体流路の途中部に設けられ前記粉体を前記流体と混合するための混合部と、前記ボディ内に前記流体流路の上側に位置して形成され、断面スリット状をなし、先端が前記混合部において開口する粉体導入路と、前記流体流路の前記流体供給口と前記混合部との間に位置して設けられ、該流体供給口側から混合部側に向けて段階的又は連続的に断面積が減少される緩衝部とを備えると共に、前記流体流路の前記混合部から前記噴射口までの領域は、該噴射口と同等の断面スリット状をなし前記粉体が加速される加速領域とされ、該加速領域の入口部の流路断面積が、前記流体流路の前記混合部の入口部の流体流路の断面積よりも小さく構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の粉体噴射ノズルは、前記緩衝部の入口部の断面積が、前記流体供給口の断面積よりも大きいことを特徴としている。
請求項３記載の粉体噴射ノズルは、前記噴射口及び加速領域の内壁は、前記ボディとは別部材から構成され、該ボディに対して交換可能に取付けられていることを特徴としている。
請求項４記載の粉体噴射ノズルは、前記粉体導入路のスリット幅が、調整可能に構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の粉体噴射ノズルは、前記ボディの基端側に複数個の流体供給口が形成され、それら複数個の流体供給口が、前記ボディ内に形成された共通の一つの緩衝部に連通されていることを特徴としている。
請求項６記載の粉体噴射ノズルは、前記粉体導入路の先端部分は、前記流体流路の流体の流れ方向に対して鋭角的に傾斜して延びながら、前記混合部に連通するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の粉体噴射ノズルによれば、流体供給口から供給される流体が、緩衝部で一時的に貯留された後に混合部に流れる構成であるので、流体供給口の断面が円形であっても、緩衝部を通されて流体流路の断面スリット状の部分に供給される流体を、スリットの長手方向に関して均一な流速とすることができる。ひいては、噴射口から噴射される粉体の速度をスリットの長手方向に関して均一にすることができる。
【００１６】
又、加速領域の入口部の流路断面積を、流体流路の混合部の入口部の流体流路の断面積よりも小さく構成したので、加速領域において流体の流速を高めることができる。この場合、本発明者の試作、研究によれば、加速エアを用いなくとも、粉体の噴射速度を十分に高速にできることが明らかとなった。この結果、流体を供給するための機構を、簡単な構成で済ませることができる。
【００１７】
請求項２記載の粉体噴射ノズルによれば、緩衝部の入口部の断面積を、流体供給口の断面積よりも大きくしたので、流体供給口から供給された流体を、緩衝部で一旦拡げるようにすることができ、流体を、スリットの長手方向に関してより均一な流速とすることができる。
【００１８】
ところで、この種の粉体噴射ノズルにあっては、流体流路の先端側（噴射口及び加速領域）において、粉体が高速で通過するため、その内壁の摩耗が激しくなる事情がある。請求項３記載の粉体噴射ノズルによれば、噴射口及び加速領域の内壁の摩耗があったときに、この噴射口及び加速領域の内壁の部分を構成する部材のみを交換することにより対応することができ、安価に済ませることができる。
【００１９】
請求項４記載の粉体噴射ノズルによれば、粉体導入路のスリット幅を、調整することにより、粉体の噴出量を容易に調整することができる。
請求項５記載の粉体噴射ノズルによれば、複数個の流体供給口が、ボディ内に形成された共通の一つの緩衝部に連通される構成なので、流体の供給量を多くして、流路断面積を大きくすることが可能となり、ひいては、噴射口のスリットの長手方向の寸法を大きくして、多量の粉体を長手方向に均一に噴射することができる。
【００２０】
請求項６記載の粉体噴射ノズルによれば、粉体導入路の先端部分が流体流路の流体の流れ方向に対して鋭角的に傾斜して延びながら、混合部に連通するように構成されているので、粉体をスムーズに流体流路内に供給することができる。ちなみに、本発明者の試作、研究によれば、この際の傾斜角度は、１５度〜６０度が望ましく、より望ましくは、２０度〜４０度である。そして、これにより、粉体を加圧しなくとも、粉体を詰まりなく混合部に供給することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明をパウダージェットデポジション装置（粉体噴射装置）の粉体噴射ノズルに適用した第１の実施形態について、図１乃至図５を参照しながら説明する。このパウダージェットデポジション装置は、被加工物（例えばアルミ箔）に、粉体（例えばカーボン粉体）を高速で吹付けて、被加工物の表面に膜（カーボン膜）を形成するといった用途に使用される。尚、方向を示す必要がある場合には、以下、粉体が噴射される側を前方として説明することとする。
【００２２】
詳しくは図示はしないが、パウダージェットデポジション装置は、本実施形態に係る粉体噴射ノズル１、この粉体噴射ノズル１に接続される粉体供給用のホッパー２（図２等参照）、搬送用の流体、この場合圧縮空気（圧縮エア）を供給するための図示しないエア供給機構、被加工物に対し前記粉体噴射ノズル１を相対的に移動させるための移動機構等から構成される。
【００２３】
前記粉体噴射ノズル１の外形を構成するボディ３は、例えばＳＵＳからなり、ブロック状に構成され、より詳しくは、図１，図２に示すように、上部ボディパーツ４と下部ボディパーツ５とを上下に組合せて構成されている。これら上部ボディパーツ４及び下部ボディパーツ５は、複数本のボルト６（図３，図４で２本のみを図示し、その他のボルトは省略する）で互い同士固定されている。
【００２４】
ボディ３の前面部、具体的には、上部ボディパーツ４及び下部ボディパーツ５の接する部分のうちの前端部分は、前方へ突出した形態とされ、その先端部に、図１乃至図４に示すように、粉体を噴射する噴射口７が設けられている。噴射口７の断面は、横長のスリット状をなしている。このとき、後述するように、噴射口７部分は、ボディ３とは別部材のノズル部材８から構成されている。尚、本実施形態では、前記噴射口７の横幅寸法は、例えば１０ｍｍとされている。
【００２５】
前記上部ボディパーツ４は、図２に示すように、上面に緩やかな傾斜面を有する断面略台形状をなし、その上面に開口するように、前記ホッパー２が連結される連結穴９が形成されている。この連結穴９の内周面には、雌ねじが形成されている。そして、この連結穴９の底部から、上部ボディパーツ４の下面に向けて、粉体導入路１０が形成されている。粉体導入路１０は、断面スリット状をなし、図１に示すように、角度θで傾斜するように形成されている。
【００２６】
前記下部ボディパーツ５は、断面略四角形のブロック状をなし、その後端部には、図５にも示すように、１個の円形のホース接続口１１が形成されている。このホース接続口１１の内周面には、雌ねじが形成されており、このホース接続口１１に前記エア供給機構のエアホース（図示せず）が接続されるようになっている。前記エア供給機構は、図示はしないが、コンプレッサー等のエア供給源及び圧力調整装置等を備えて構成されている。このホース接続口１１の底部には、小径な円形の１個の流体供給口１２が設けられ、エア供給機構からの圧縮空気が、エアホースを介して流体供給口１２に供給されるようになっている。
【００２７】
そして、前記ボディ３内、即ち上部ボディパーツ４と下部ボディパーツ５と間には、図１に示すように、前記流体供給口１２から噴射口７に向けて延びるように流体流路１３が形成されている。この流体流路１３は、緩衝部１４と、断面が横長なスリット状の混合部１５と、加速領域１６とを有して構成されている。この流体流路１３（緩衝部１４、混合部１５及び加速領域１６）は、全体として横幅寸法が同等となるように形成されている。
【００２８】
前記緩衝部１４は、図１，図２に示すように、流体供給口１２と混合部１５との間に設けられた空間である。この緩衝部１４は、流体供給口１２から上方に向けて広がる拡張部１４ａと、この拡張部１４ａの前端部上部から前方に向けて次第に（連続的に）断面積が減少し、前端が混合部１５につながる縮小部１４ｂとから構成されている。このとき、図１に示すように、緩衝部１４の入口部の断面積、本実施形態では、拡張部１４ａの断面積Ｓ２が、流体供給口１２の断面積Ｓ１よりも大きくなるように形成されている。尚、縮小部１４ｂは、断面積が段階的に減少する構成でも良い。
【００２９】
前記混合部１５は、緩衝部１４を通って供給される圧縮空気と前記粉体とを混合する部位であり、この混合部１５の上側において前記粉体導入路１０が開口している。この粉体導入路１０のスリットの横長方向の寸法は、流体流路１３のスリットの横長方向の寸法と一致している。
【００３０】
ここで、粉体導入路１０の先端部分は、流体流路１３の圧縮空気の流れ方向に対して鋭角的な角度θで混合部１５に連通するように構成されている。本実施形態では、粉体導入路１０の角度θは、例えば３０度とされている。このときの角度θは、１５度〜６０度とすることが望ましく、より望ましくは２０度〜４０度である。
【００３１】
このとき、図２等で示すように、上部ボディパーツ４の上部には、粉体を貯留するホッパー２が設けられるようになっており、このホッパー２の下端の出口部は、管状の継手部材１７を介して、前記連結穴９に連結されている。又、ホッパー２の上端は、大気に連通されている。これにて、ホッパー２内の粉体が継手部材１７を介して粉体導入路１０に供給されるようになっている。
【００３２】
前記加速領域１６は、図１に示すように、前記混合部１５から前記噴射口７までの範囲においてスリット幅（高さ寸法）をより小さくした断面スリット状に構成されている。加速領域１６の入口部１６ａの流路断面積Ｓ４は、混合部１５の入口部１５ａの断面積Ｓ３よりも小さく構成されている。
【００３３】
このとき、前記噴射口７及び前記加速領域１６の内壁は、前記ノズル部材８から構成され、ボディ３に対して交換可能に取付けられている。このノズル部材８は、例えばＳＵＳからなり、図４に示すように、スリットの上壁面を構成するノズル上部８ａと、スリットの下壁面を構成するノズル下部８ｂと、スリットの左壁面を構成するノズル左部８ｃと、スリットの右壁面を構成するノズル右部８ｄとを一体的に有して構成されている。
尚、図１，図２及び図５に示すように、上部ボディパーツ４と下部ボディパーツ５との間の隙間部分には、気密性を確保するためのパッキン１８が挟まれている（一部のみ図示）。
【００３４】
次に、上記構成の作用について図１，図２を参照して説明する。
粉体噴射ノズル１のボディ３にホッパー２が取付けられた状態では、ホッパー２内の粉体が、自重により連結穴９部分まで移動される。
【００３５】
そして、圧縮空気が流体供給口１２から供給されると、その圧縮空気は、緩衝部１４の拡張部１４ａに供給され、拡張部１４ａで一旦拡げられた状態で一時的に貯留されるようになる。その後、圧縮空気は、圧縮空気の流れの妨げとならないように連続的に流れ方向に対し垂直方向の高さを小さくした縮小部１４ｂに流れる。そして、縮小部１４ｂを移動する際に、次第に絞られるようにして、流速を上げながら混合部１５に流れる。これにより、流体供給口１２が小径な円形であっても、緩衝部１４を通過される際に、圧縮空気はスリットの横長方向に関して均一な流速となって混合部１５に流れるようになっている。
【００３６】
次に、圧縮空気が混合部１５を通過するとき、負圧が生じて、粉体導入路１０を介し、連結穴９の終端部まで到達している粉体が吸込まれ、粉体は、混合部１５に流れる圧縮空気と混合される。このとき、粉体導入路１０の断面を、長辺が圧縮空気の流路断面の長辺と等しくした長方形（スリット状）にすることにより、混合部１５の各点での粉体の吸込み量は等しく、横幅方向に対し均一な状態で流れる圧縮空気に、均一な量の粉体が混合される。又、粉体導入路１０の先端部分が流体流路１３の流体の流れ方向に対して、鋭角的に、即ち３０度の角度θに傾斜して延びながら、混合部１５に連通するように構成されているので、粉体がスムーズに流体流路１３内の混合部１５に供給される。尚、この角度θについては、本発明者の試作、研究により、明らかにしたものである。
【００３７】
圧縮空気が混合部１５を通過して加速領域１６に到達すると、加速領域１６の入口部１６ａの流路断面積Ｓ４が、混合部１５の入口部１５ａの断面積Ｓ３よりも小さく構成されているので、加速領域１６において、粉体を搬送する圧縮空気の流速が十分に高まる。又、混合部１５から加速領域１６（噴射口７）まで、スリットの横長方向の寸法は一定なので、スリット状の横長方向に関して流速が均一となる。そのため、粉体が、噴射口７から高速で且つ横長方向に均一な速度で噴射される。このことについて、本発明者は、試作、研究を行い、上記構成の粉体噴射ノズル１の構成では加速エアを用いなくとも、粉体の噴射速度を十分に高速にできることを明らかにした。
【００３８】
粉体噴射ノズル１から噴射された粉体は、被加工物の表面に衝突して付着し、被加工物の表面に粉体の材料（例えばカーボン）の被膜が形成されるのである。このとき、被加工物に対し、粉体噴射ノズル１を例えば上下方向及び左右方向に相対的に移動させながら横長スリット状の噴射口７から粉体の噴射が行われ、これにより、被加工物の広い面積の領域に、短時間で効率良く被膜を形成することができ、しかも、膜厚を均一とすることができるものである。
【００３９】
次に本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、緩衝部１４を設けたことにより、円形の流体供給口１２から、流体流路１３の断面スリット状の部分に供給される圧縮空気を、スリットの横長方向に関して均一な流速とすることができ、ひいては、噴射口７から噴射される粉体の速度をスリットの横長方向に関して均一にすることができる。
加速エアを用いることなく、加速領域１６を通過する圧縮空気の流速を高めることができ、噴射口７から粉体を十分に高速で噴射することができる。この結果、加速エアが不要となって、エア供給機構の構成を、簡単に済ませることができる。
【００４０】
ところで、この種の粉体噴射ノズル１にあっては、流体流路１３の先端側（噴射口７及び加速領域１６）において、粉体が高速で通過するため、その内壁の摩耗が激しくなる事情があるが、本実施形態の粉体噴射ノズル１では、噴射口７及び加速領域１６の内壁の摩耗があったときに、上部ボディパーツ４及び下部ボディパーツ５をすべて交換することなく、噴射口７及び加速領域１６の内壁の部分を構成するノズル部材８のみを交換することにより対応することができるので、上部ボディパーツ４及び下部ボディパーツ５を交換する場合に比べて安価に済ませることができる。
【００４１】
粉体導入路１０の先端部分が、流体流路１３の流体の流れ方向に対して、鋭角的に、即ち３０度の角度θに傾斜して延びながら、混合部１５に連通するように構成したので、粉体をスムーズに混合部１５に供給することができる。この場合、粉体（ホッパー２内）を加圧しなくとも、粉体を詰まりなく混合部１５に供給することができ、圧縮塊が生ずることを防止できると共に、エア供給機構の構成を簡単に済ませることができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図６乃至図９を参照しながら説明する。尚、上述した第１の実施形態と共通する部分については詳しい説明を省略し、異なる部分について説明する。本実施形態に係るパウダージェットデポジション装置の粉体噴射ノズル２１は、第１の実施形態の粉体噴射ノズル１よりも特に横幅方向に大型のものとされ、多量の粉体を均一に噴射するように構成されている。
【００４３】
この粉体噴射ノズル２１の外形を構成するボディ２２は、図６，図７に示すように、該ボディ２２の上部を構成する前部ボディパーツ２３と後部ボディパーツ２４とを前後に配置すると共に、それらの下部に下部ボディパーツ２５を配置して構成されている。詳しく図示はしないが、これら前部ボディパーツ２３、後部ボディパーツ２４及び下部ボディパーツ２５は、例えばＳＵＳからなり、複数本のボルト６（図８等で一部のみ図示）で互い同士固定されている。
【００４４】
ボディ２２の前面部、具体的には前部ボディパーツ２３及び下部ボディパーツ２５の接する部分のうちの前端部分は、前方へ突出した形態とされ、その先端部に、図６乃至図８に示すように、粉体を噴射する噴射口２６が設けられている。噴射口２６の断面は、第１の実施形態の噴射口７よりも横長のスリット状をなしている。このとき、後述するように、噴射口２６部分は、ボディ２２とは別部材のノズル部材２７から構成されている。尚、本実施形態では、前記噴射口２６の横幅寸法は、例えば９０ｍｍとされている。
【００４５】
図７に示すように、前記ボディ２２の上部には、前記前部ボディパーツ２３と後部ボディパーツ２４とを組合せることによって、粉体が収容される貯留部２８が形成されると共に、その下部に連通するように、角度θ（図６参照）で傾斜する粉体導入路２９が形成されるようになっている。
【００４６】
図６，図７に示すように、前記前部ボディパーツ２３は、ボディ２２の上部前面を構成する前壁部と、その前壁部の左右両側縁部から後方に延びる左右の側壁部とを有した上面コ字状をなすように構成されている。このとき、前壁部の後面の下端部は、前記粉体導入路２９を形成する傾斜面２３ａとされている。
【００４７】
前記後部ボディパーツ２４は、直角三角形による三角柱のブロック状をなし、その傾斜面２４ａを前向きにして、前記前部ボディパーツ２３の左右の両側壁部間に配置されている。本実施形態では、後部ボディパーツ２４は、前部ボディパーツ２３（及び下部ボディパーツ２５）に対し前後方向（矢印Ａ及びＢ方向）に位置調整可能に取付けられるようになっている。これにより、粉体導入路２９のスリット幅が調整可能に構成されている。
【００４８】
これにて、前部ボディパーツ２３の前壁部の後面と後部ボディパーツ２４の傾斜面２４ａとの間に、貯留部２８が形成されると共に、前部ボディパーツ２３の傾斜面２３ａと後部ボディパーツ２４の傾斜面２４ａとの間に、粉体導入路２９が形成される。この粉体導入路２９は、断面横長（横幅寸法が９０ｍｍ）のスリット状をなし、角度θで傾斜するように形成されている。尚、角度θは、１５度〜６０度の範囲、例えば６０度とされている。又、ボディ２２の上部には、図示しないホッパーが接続され、前記貯留部２８に粉体が供給されるようになっている。
【００４９】
前記下部ボディパーツ２５は、後部ボディパーツ２４よりも後方まで延びる断面略四角形のブロック状をなしている。下部ボディパーツ２５の後端部には、図９に示すように、複数個例えば３個の円形のホース接続口１１が横方向に並んで形成されている。各ホース接続口１１には、エア供給機構のエアホース（図示せず）が夫々接続されるようになっており、図６，図７に示すように、これら各ホース接続口１１の底部（前端部）が、流体供給口１２とされている。そして、ボディ２２内には、前記流体供給口１２から前記噴射口２６に向けて延びる流体流路３０が次のように形成されている。
【００５０】
即ち、本実施形態では、流体流路３０は、第１の緩衝部３１、連通路３２、第２の緩衝部３３、混合部３４及び加速領域３５を有して構成されている。この流体流路３０は、全体として横幅寸法が同等（この場合９０ｍｍ）となるように形成されている。そのうち第１の緩衝部３１は、下部ボディパーツ２５内に、横幅が広い空間として形成され、３個の流体供給口１２から流入される圧縮空気が合流されるようになっている。つまり、３個の流体供給口１２から流入される圧縮空気が共通の一つの第１の緩衝部３１に供給される構成である。又、この第１の緩衝部３１内には、例えばパンチングメタルと称される多数の孔が形成された金属板からなる緩衝部材３６が、第１の緩衝部３１の内部を前後に仕切るように配置されている。
【００５１】
前記第２の緩衝部３３は、前記第１の緩衝部３１の前端に連通路３２を介して連通され、該連通路３２から上方に向けて広がる拡張部３３ａと、この拡張部３３ａの前端部上部から前方に向けて次第に断面積が減少し、前端が混合部３４につながる縮小部３３ｂとから構成されている。
【００５２】
前記混合部３４の上側には、前述したように前記粉体導入路２９が開口して位置しており、この粉体導入路２９のスリットの横長方向の寸法は、流体流路３０のスリットの横長方向の寸法と一致している。
前記加速領域３５は、前記混合部３４から前記噴射口２６までの範囲においてスリット幅（高さ寸法）をより小さくした断面スリット状に構成されている。加速領域３５の入口部３５ａの流路断面積Ｓ６は、混合部３４の入口部３４ａの断面積Ｓ５よりも小さく構成されている。
【００５３】
このとき、前記噴射口２６及び前記加速領域３５の内壁は、ボディ２２とは別部材のノズル部材２７から構成され、ボディ２２に対して交換可能に取付けられている。このノズル部材２７は、図８に示すように、スリットの上壁面を構成するノズル上部２７ａと、スリットの下壁面を構成するノズル下部２７ｂと、スリットの左壁面を構成するノズル左部２７ｃと、スリットの右壁面を構成するノズル右部２７ｄとを一体的に有して構成されている。
【００５４】
次に、上記構成の作用、効果について参照して説明する。
粉体噴射ノズル２１のボディ２２にホッパーが取付けられた状態では、ホッパー内の粉体が、自重により貯留部２８及び粉体導入路２９の入口部分まで移動される。
【００５５】
そして、圧縮空気が３本のエアホースを通って各流体供給口１２から共通の一つの第１の緩衝部３１内に供給されると、３系統の圧縮空気が合流されて一旦拡げられると共に、緩衝部材３６に当たって緩衝され、連通路３２を通って第２の緩衝部３３に流入される。このとき３個の流体供給口１２から圧縮空気を供給するので、圧縮空気の供給量を多くすることができる。そして、その圧縮空気は、第２の緩衝部３３の拡張部３３ａで更に拡げられた状態で一時的に貯留されるようになり、縮小部３３ｂを移動する際に、次第に絞られるようにして、流速を上げながら混合部３４に流れる。これにより、流体供給口１２が３個形成され、且つ、夫々の流体供給口１２が円形であっても、第１の緩衝部３１及び第２の緩衝部３３を通過される際に、圧縮空気はスリットの横長方向に関して均一な流速となって混合部３４に流れるようになっている。
【００５６】
次に、圧縮空気が混合部３４を通過するとき、負圧が生じて、粉体導入路２９から粉体が吸込まれ、粉体が均一となった圧縮空気と混合される。このときに、粉体導入路２９の先端部分が流体流路３０の流体の流れ方向に対して、角度θ（６０度）に傾斜して延びながら、混合部３４に連通するように構成されているので、粉体がスムーズに流体流路３０内の混合部３４に供給される。
【００５７】
圧縮空気が混合部３４を通過して加速領域３５に到達すると、加速領域３５の入口部３５ａの流路断面積Ｓ６が、混合部３４の入口部３４ａの断面積Ｓ５よりも小さく構成されているので、加速領域３５において、粉体を搬送する圧縮空気の流速が十分に高まる。又、混合部３４から加速領域３５（噴射口２６）まで、スリットの横長方向の寸法は一定なので、スリット状の横長方向に関して流速が均一となる。そのため、粉体が、噴射口２６から高速で且つ横長方向に均一な速度で噴射される。
【００５８】
このような本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、断面スリット状の噴射口２６を備えるものにあって、噴射口２６から噴射される粉体のスリットの横長方向に関する速度を均一にでき、簡単な構成で済ませることができるという優れた効果を奏する。
【００５９】
そして、本実施形態では、３個の流体供給口１２が、ボディ２２内に形成された共通の一つの第１の緩衝部３１及び共通の一つの第２の緩衝部３３に連通される構成なので、圧縮空気の供給量を多くして、流路断面積、ひいては噴射口２６のスリットの横長手方向の寸法を十分大きくして、多量の粉体を噴射することができ、作業効率をより一層向上させることができる。
【００６０】
このとき緩衝部材３６が配置された第１の緩衝部３１を流体流路３０に設けたので、流体供給口１２から第１の緩衝部３１及び第２の緩衝部３３に流れる圧縮空気を、流体流路３０の断面に関して均一な流速とすることができ、ひいては、噴射口２６から噴射される粉体の速度をスリットの横長方向に均一にすることができる。
前部ボディパーツ２３と後部ボディパーツ２４との離間距離を調整して、粉体導入路２９のスリット幅を調整することができるので、粉体の噴出量を容易に調整することができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、次のように変形または拡張することができる。
上記各実施形態では、使用流体として圧縮空気を用いて説明したが、例えば窒素ガス等の圧縮空気以外の気体或いは場合によっては液体を流体として用いても良い。
第２の実施形態の緩衝部材３６に代えて、流体の流れを邪魔するための別部材、例えば金網等を設けても良い。
その他、上記した構成部品の数、寸法及び形状等について適宜変更することができる。又、粉体や被加工物の材質としても、一例を挙げたに過ぎず、様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、粉体噴射ノズルの要部の拡大縦断右側面図
【図２】粉体噴射ノズル及びホッパーの構成を示す縦断右側面図
【図３】粉体噴射ノズル及びホッパーの正面図
【図４】粉体噴射ノズルの噴射口部分の拡大正面図
【図５】粉体噴射ノズル及びホッパーの背面図
【図６】本発明の第２の実施形態を示すもので、粉体噴射ノズルの要部の拡大縦断右側面図
【図７】粉体噴射ノズルの構成を示す縦断右側面図
【図８】粉体噴射ノズルの正面図
【図９】粉体噴射ノズルの背面図
【図１０】従来の粉体噴射装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００６３】
図面中、１，２１は粉体噴射ノズル、３，２２はボディ、７，２６は噴射口、８，２７はノズル部材（別部材）、１０，２９は粉体導入路、１２は流体供給口、１３，３０は流体流路、１４，３１，３３は緩衝部、１４ａ，３３ａは拡張部（入口部）、１５，３４は混合部、１５ａ，３４ａは入口部、１６，３５は加速領域、１６ａ，３５ａは入口部を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボディの先端部に設けられた断面スリット状の噴射口から、粉体を噴射する粉体噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば金属やガラス等の被加工物に粉体を高速で吹付けて、被加工物の表面に膜を形成させるパウダージェットデポジションと称される方法が提案されている。この方法を行うための装置（粉体噴射ノズル）は、供給エア（圧縮空気）により粉体を空気と混合して導管内を搬送し、更に、より高圧な加速エアにより加速してノズルの先端（噴射口）から噴射させるように構成されている。この場合、ノズル（噴射口）は、例えば内径がφ１ｍｍ程度の円形をなしている。
【０００３】
しかし、このような円形の噴射口を有するノズル（丸吹ノズル）では、比較的大きな面積の被加工物に対して被膜を形成する場合に、作業効率が悪く、又、形成された被膜の厚みの均一性に劣る不具合がある。そこで、上記噴射口をスリット状とすることが考えられている。
【０００４】
特許文献１には、用途は異なる（マイクロアブレイシブジェット加工）ものの、ノズルの噴射口を横長なスリット状とした粉体噴射装置が開示されている。図１０に、この粉体噴射装置１０１の構成を示す。この粉体噴射装置１０１は、粉体噴射ノズル１０２と、粉体噴射ノズル１０２に粉体を供給する粉体タンク１０３と、エア供給機構とを備えて構成されている。
【０００５】
粉体噴射ノズル１０２には、断面が横長なスリット状をなす流体流路１０４が、図で左右に延びて形成され、その先端が噴射口１０５とされている。前記流体流路１０４の基端部には、供給エアを導入するための断面円形の導入口１０６が設けられている。この導入口１０６には、エアホースが接続され、エア供給源１０７からの供給エアが圧力調整装置１０８及び供給エア制御装置１０９を介して供給されるようになっている。
【０００６】
前記流体流路１０４の途中部には、断面が横長なスリット状をなす粉体吸入口１１０が設けられ、前記粉体タンク１０３の出口部が接続されている。この粉体タンク１０３内には、エア供給源１０７からのタンク加圧エアが圧力調整装置１１１及びタンク加圧エア制御装置１１２を介して供給され、内部の粉体が加圧される構成となっている。
【０００７】
前記流体流路１０４の前記粉体吸入口１１０の下流側には、加速エアを導入するための断面円形の加速エア導入口１１３が形成されている。この加速エア導入口１１３には、エアホースが接続され、エア供給源１０７からの加速エアが圧力調整装置１１４及び加速エア制御装置１１５を介して加速エア導入口１１３に供給されるようになっている。
【０００８】
そして、前記流体流路１０４の粉体吸入口１１０のすぐ上流部分には、流体流路１０４のスリット幅（流路断面積）を減少させるための調整部材１１６が設けられている。
これにより、流体流路１０４に、供給エアが供給されると、粉体吸入口１１０部分が負圧となり、粉体タンク１０３内の粉体が、粉体吸入口１１０から流体流路１０４内に吸込まれる。そして、粉体とエアとの混合物が、加速エア導入口１１３から供給される加速エアによって加速されて断面スリット状の噴射口１０５から高速で噴射されるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−３０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の粉体噴射装置１０１では、断面円形の導入口１０６から断面スリット状の流体流路１０４に供給エアを供給し、又、同様に断面円形の加速エア導入口１１３から流体流路１０４に加速エアを供給しているため、流体流路１０４内のスリットの長手方向（横長方向）に関して、エアの流速にムラ（不均一）が生じてしまう。このため、噴射口１０５から噴射される粉体の分布に長手方向にばらつきが生じ、被加工物に形成される膜の厚さが不均一になってしまう不具合がある。
【００１０】
又、上記構成では、供給エア、タンク加圧エア及び加速エアの３系統のエアを用いているため、エア供給機構の構造が複雑化し、コストアップや大型化を招いてしまう。
尚、粉体タンク１０３内の粉体をタンク加圧エアにより加圧する構成のため、粉体にいわゆる圧縮塊が生じてしまう不具合もあった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、断面スリット状の噴射口を備えるものにあって、噴射口から噴射される粉体のスリットの長手方向に関する速度を均一にでき、又、簡単な構成で済ませることができる粉体噴射ノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の粉体噴射ノズルは、ボディの先端部に設けられた断面スリット状の噴射口から、粉体を噴射する粉体噴射ノズルであって、前記ボディの基端側に設けられ搬送用の流体が供給される流体供給口と、前記ボディ内に前記流体供給口から前記噴射口に向けて延びるように形成された流体流路と、この流体流路の途中部に設けられ前記粉体を前記流体と混合するための混合部と、前記ボディ内に前記流体流路の上側に位置して形成され、断面スリット状をなし、先端が前記混合部において開口する粉体導入路と、前記流体流路の前記流体供給口と前記混合部との間に位置して設けられ、該流体供給口側から混合部側に向けて段階的又は連続的に断面積が減少される緩衝部とを備えると共に、前記流体流路の前記混合部から前記噴射口までの領域は、該噴射口と同等の断面スリット状をなし前記粉体が加速される加速領域とされ、該加速領域の入口部の流路断面積が、前記流体流路の前記混合部の入口部の流体流路の断面積よりも小さく構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の粉体噴射ノズルは、前記緩衝部の入口部の断面積が、前記流体供給口の断面積よりも大きいことを特徴としている。
請求項３記載の粉体噴射ノズルは、前記噴射口及び加速領域の内壁は、前記ボディとは別部材から構成され、該ボディに対して交換可能に取付けられていることを特徴としている。
請求項４記載の粉体噴射ノズルは、前記粉体導入路のスリット幅が、調整可能に構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の粉体噴射ノズルは、前記ボディの基端側に複数個の流体供給口が形成され、それら複数個の流体供給口が、前記ボディ内に形成された共通の一つの緩衝部に連通されていることを特徴としている。
請求項６記載の粉体噴射ノズルは、前記粉体導入路の先端部分は、前記流体流路の流体の流れ方向に対して鋭角的に傾斜して延びながら、前記混合部に連通するように構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の粉体噴射ノズルによれば、流体供給口から供給される流体が、緩衝部で一時的に貯留された後に混合部に流れる構成であるので、流体供給口の断面が円形であっても、緩衝部を通されて流体流路の断面スリット状の部分に供給される流体を、スリットの長手方向に関して均一な流速とすることができる。ひいては、噴射口から噴射される粉体の速度をスリットの長手方向に関して均一にすることができる。
【００１６】
又、加速領域の入口部の流路断面積を、流体流路の混合部の入口部の流体流路の断面積よりも小さく構成したので、加速領域において流体の流速を高めることができる。この場合、本発明者の試作、研究によれば、加速エアを用いなくとも、粉体の噴射速度を十分に高速にできることが明らかとなった。この結果、流体を供給するための機構を、簡単な構成で済ませることができる。
【００１７】
請求項２記載の粉体噴射ノズルによれば、緩衝部の入口部の断面積を、流体供給口の断面積よりも大きくしたので、流体供給口から供給された流体を、緩衝部で一旦拡げるようにすることができ、流体を、スリットの長手方向に関してより均一な流速とすることができる。
【００１８】
ところで、この種の粉体噴射ノズルにあっては、流体流路の先端側（噴射口及び加速領域）において、粉体が高速で通過するため、その内壁の摩耗が激しくなる事情がある。請求項３記載の粉体噴射ノズルによれば、噴射口及び加速領域の内壁の摩耗があったときに、この噴射口及び加速領域の内壁の部分を構成する部材のみを交換することにより対応することができ、安価に済ませることができる。
【００１９】
請求項４記載の粉体噴射ノズルによれば、粉体導入路のスリット幅を、調整することにより、粉体の噴出量を容易に調整することができる。
請求項５記載の粉体噴射ノズルによれば、複数個の流体供給口が、ボディ内に形成された共通の一つの緩衝部に連通される構成なので、流体の供給量を多くして、流路断面積を大きくすることが可能となり、ひいては、噴射口のスリットの長手方向の寸法を大きくして、多量の粉体を長手方向に均一に噴射することができる。
【００２０】
請求項６記載の粉体噴射ノズルによれば、粉体導入路の先端部分が流体流路の流体の流れ方向に対して鋭角的に傾斜して延びながら、混合部に連通するように構成されているので、粉体をスムーズに流体流路内に供給することができる。ちなみに、本発明者の試作、研究によれば、この際の傾斜角度は、１５度〜６０度が望ましく、より望ましくは、２０度〜４０度である。そして、これにより、粉体を加圧しなくとも、粉体を詰まりなく混合部に供給することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明をパウダージェットデポジション装置（粉体噴射装置）の粉体噴射ノズルに適用した第１の実施形態について、図１乃至図５を参照しながら説明する。このパウダージェットデポジション装置は、被加工物（例えばアルミ箔）に、粉体（例えばカーボン粉体）を高速で吹付けて、被加工物の表面に膜（カーボン膜）を形成するといった用途に使用される。尚、方向を示す必要がある場合には、以下、粉体が噴射される側を前方として説明することとする。
【００２２】
詳しくは図示はしないが、パウダージェットデポジション装置は、本実施形態に係る粉体噴射ノズル１、この粉体噴射ノズル１に接続される粉体供給用のホッパー２（図２等参照）、搬送用の流体、この場合圧縮空気（圧縮エア）を供給するための図示しないエア供給機構、被加工物に対し前記粉体噴射ノズル１を相対的に移動させるための移動機構等から構成される。
【００２３】
前記粉体噴射ノズル１の外形を構成するボディ３は、例えばＳＵＳからなり、ブロック状に構成され、より詳しくは、図１，図２に示すように、上部ボディパーツ４と下部ボディパーツ５とを上下に組合せて構成されている。これら上部ボディパーツ４及び下部ボディパーツ５は、複数本のボルト６（図３，図４で２本のみを図示し、その他のボルトは省略する）で互い同士固定されている。
【００２４】
ボディ３の前面部、具体的には、上部ボディパーツ４及び下部ボディパーツ５の接する部分のうちの前端部分は、前方へ突出した形態とされ、その先端部に、図１乃至図４に示すように、粉体を噴射する噴射口７が設けられている。噴射口７の断面は、横長のスリット状をなしている。このとき、後述するように、噴射口７部分は、ボディ３とは別部材のノズル部材８から構成されている。尚、本実施形態では、前記噴射口７の横幅寸法は、例えば１０ｍｍとされている。
【００２５】
前記上部ボディパーツ４は、図２に示すように、上面に緩やかな傾斜面を有する断面略台形状をなし、その上面に開口するように、前記ホッパー２が連結される連結穴９が形成されている。この連結穴９の内周面には、雌ねじが形成されている。そして、この連結穴９の底部から、上部ボディパーツ４の下面に向けて、粉体導入路１０が形成されている。粉体導入路１０は、断面スリット状をなし、図１に示すように、角度θで傾斜するように形成されている。
【００２６】
前記下部ボディパーツ５は、断面略四角形のブロック状をなし、その後端部には、図５にも示すように、１個の円形のホース接続口１１が形成されている。このホース接続口１１の内周面には、雌ねじが形成されており、このホース接続口１１に前記エア供給機構のエアホース（図示せず）が接続されるようになっている。前記エア供給機構は、図示はしないが、コンプレッサー等のエア供給源及び圧力調整装置等を備えて構成されている。このホース接続口１１の底部には、小径な円形の１個の流体供給口１２が設けられ、エア供給機構からの圧縮空気が、エアホースを介して流体供給口１２に供給されるようになっている。
【００２７】
そして、前記ボディ３内、即ち上部ボディパーツ４と下部ボディパーツ５と間には、図１に示すように、前記流体供給口１２から噴射口７に向けて延びるように流体流路１３が形成されている。この流体流路１３は、緩衝部１４と、断面が横長なスリット状の混合部１５と、加速領域１６とを有して構成されている。この流体流路１３（緩衝部１４、混合部１５及び加速領域１６）は、全体として横幅寸法が同等となるように形成されている。
【００２８】
前記緩衝部１４は、図１，図２に示すように、流体供給口１２と混合部１５との間に設けられた空間である。この緩衝部１４は、流体供給口１２から上方に向けて広がる拡張部１４ａと、この拡張部１４ａの前端部上部から前方に向けて次第に（連続的に）断面積が減少し、前端が混合部１５につながる縮小部１４ｂとから構成されている。このとき、図１に示すように、緩衝部１４の入口部の断面積、本実施形態では、拡張部１４ａの断面積Ｓ２が、流体供給口１２の断面積Ｓ１よりも大きくなるように形成されている。尚、縮小部１４ｂは、断面積が段階的に減少する構成でも良い。
【００２９】
前記混合部１５は、緩衝部１４を通って供給される圧縮空気と前記粉体とを混合する部位であり、この混合部１５の上側において前記粉体導入路１０が開口している。この粉体導入路１０のスリットの横長方向の寸法は、流体流路１３のスリットの横長方向の寸法と一致している。
【００３０】
ここで、粉体導入路１０の先端部分は、流体流路１３の圧縮空気の流れ方向に対して鋭角的な角度θで混合部１５に連通するように構成されている。本実施形態では、粉体導入路１０の角度θは、例えば３０度とされている。このときの角度θは、１５度〜６０度とすることが望ましく、より望ましくは２０度〜４０度である。
【００３１】
このとき、図２等で示すように、上部ボディパーツ４の上部には、粉体を貯留するホッパー２が設けられるようになっており、このホッパー２の下端の出口部は、管状の継手部材１７を介して、前記連結穴９に連結されている。又、ホッパー２の上端は、大気に連通されている。これにて、ホッパー２内の粉体が継手部材１７を介して粉体導入路１０に供給されるようになっている。
【００３２】
前記加速領域１６は、図１に示すように、前記混合部１５から前記噴射口７までの範囲においてスリット幅（高さ寸法）をより小さくした断面スリット状に構成されている。加速領域１６の入口部１６ａの流路断面積Ｓ４は、混合部１５の入口部１５ａの断面積Ｓ３よりも小さく構成されている。
【００３３】
このとき、前記噴射口７及び前記加速領域１６の内壁は、前記ノズル部材８から構成され、ボディ３に対して交換可能に取付けられている。このノズル部材８は、例えばＳＵＳからなり、図４に示すように、スリットの上壁面を構成するノズル上部８ａと、スリットの下壁面を構成するノズル下部８ｂと、スリットの左壁面を構成するノズル左部８ｃと、スリットの右壁面を構成するノズル右部８ｄとを一体的に有して構成されている。
尚、図１，図２及び図５に示すように、上部ボディパーツ４と下部ボディパーツ５との間の隙間部分には、気密性を確保するためのパッキン１８が挟まれている（一部のみ図示）。
【００３４】
次に、上記構成の作用について図１，図２を参照して説明する。
粉体噴射ノズル１のボディ３にホッパー２が取付けられた状態では、ホッパー２内の粉体が、自重により連結穴９部分まで移動される。
【００３５】
そして、圧縮空気が流体供給口１２から供給されると、その圧縮空気は、緩衝部１４の拡張部１４ａに供給され、拡張部１４ａで一旦拡げられた状態で一時的に貯留されるようになる。その後、圧縮空気は、圧縮空気の流れの妨げとならないように連続的に流れ方向に対し垂直方向の高さを小さくした縮小部１４ｂに流れる。そして、縮小部１４ｂを移動する際に、次第に絞られるようにして、流速を上げながら混合部１５に流れる。これにより、流体供給口１２が小径な円形であっても、緩衝部１４を通過される際に、圧縮空気はスリットの横長方向に関して均一な流速となって混合部１５に流れるようになっている。
【００３６】
次に、圧縮空気が混合部１５を通過するとき、負圧が生じて、粉体導入路１０を介し、連結穴９の終端部まで到達している粉体が吸込まれ、粉体は、混合部１５に流れる圧縮空気と混合される。このとき、粉体導入路１０の断面を、長辺が圧縮空気の流路断面の長辺と等しくした長方形（スリット状）にすることにより、混合部１５の各点での粉体の吸込み量は等しく、横幅方向に対し均一な状態で流れる圧縮空気に、均一な量の粉体が混合される。又、粉体導入路１０の先端部分が流体流路１３の流体の流れ方向に対して、鋭角的に、即ち３０度の角度θに傾斜して延びながら、混合部１５に連通するように構成されているので、粉体がスムーズに流体流路１３内の混合部１５に供給される。尚、この角度θについては、本発明者の試作、研究により、明らかにしたものである。
【００３７】
圧縮空気が混合部１５を通過して加速領域１６に到達すると、加速領域１６の入口部１６ａの流路断面積Ｓ４が、混合部１５の入口部１５ａの断面積Ｓ３よりも小さく構成されているので、加速領域１６において、粉体を搬送する圧縮空気の流速が十分に高まる。又、混合部１５から加速領域１６（噴射口７）まで、スリットの横長方向の寸法は一定なので、スリット状の横長方向に関して流速が均一となる。そのため、粉体が、噴射口７から高速で且つ横長方向に均一な速度で噴射される。このことについて、本発明者は、試作、研究を行い、上記構成の粉体噴射ノズル１の構成では加速エアを用いなくとも、粉体の噴射速度を十分に高速にできることを明らかにした。
【００３８】
粉体噴射ノズル１から噴射された粉体は、被加工物の表面に衝突して付着し、被加工物の表面に粉体の材料（例えばカーボン）の被膜が形成されるのである。このとき、被加工物に対し、粉体噴射ノズル１を例えば上下方向及び左右方向に相対的に移動させながら横長スリット状の噴射口７から粉体の噴射が行われ、これにより、被加工物の広い面積の領域に、短時間で効率良く被膜を形成することができ、しかも、膜厚を均一とすることができるものである。
【００３９】
次に本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、緩衝部１４を設けたことにより、円形の流体供給口１２から、流体流路１３の断面スリット状の部分に供給される圧縮空気を、スリットの横長方向に関して均一な流速とすることができ、ひいては、噴射口７から噴射される粉体の速度をスリットの横長方向に関して均一にすることができる。
加速エアを用いることなく、加速領域１６を通過する圧縮空気の流速を高めることができ、噴射口７から粉体を十分に高速で噴射することができる。この結果、加速エアが不要となって、エア供給機構の構成を、簡単に済ませることができる。
【００４０】
ところで、この種の粉体噴射ノズル１にあっては、流体流路１３の先端側（噴射口７及び加速領域１６）において、粉体が高速で通過するため、その内壁の摩耗が激しくなる事情があるが、本実施形態の粉体噴射ノズル１では、噴射口７及び加速領域１６の内壁の摩耗があったときに、上部ボディパーツ４及び下部ボディパーツ５をすべて交換することなく、噴射口７及び加速領域１６の内壁の部分を構成するノズル部材８のみを交換することにより対応することができるので、上部ボディパーツ４及び下部ボディパーツ５を交換する場合に比べて安価に済ませることができる。
【００４１】
粉体導入路１０の先端部分が、流体流路１３の流体の流れ方向に対して、鋭角的に、即ち３０度の角度θに傾斜して延びながら、混合部１５に連通するように構成したので、粉体をスムーズに混合部１５に供給することができる。この場合、粉体（ホッパー２内）を加圧しなくとも、粉体を詰まりなく混合部１５に供給することができ、圧縮塊が生ずることを防止できると共に、エア供給機構の構成を簡単に済ませることができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図６乃至図９を参照しながら説明する。尚、上述した第１の実施形態と共通する部分については詳しい説明を省略し、異なる部分について説明する。本実施形態に係るパウダージェットデポジション装置の粉体噴射ノズル２１は、第１の実施形態の粉体噴射ノズル１よりも特に横幅方向に大型のものとされ、多量の粉体を均一に噴射するように構成されている。
【００４３】
この粉体噴射ノズル２１の外形を構成するボディ２２は、図６，図７に示すように、該ボディ２２の上部を構成する前部ボディパーツ２３と後部ボディパーツ２４とを前後に配置すると共に、それらの下部に下部ボディパーツ２５を配置して構成されている。詳しく図示はしないが、これら前部ボディパーツ２３、後部ボディパーツ２４及び下部ボディパーツ２５は、例えばＳＵＳからなり、複数本のボルト６（図８等で一部のみ図示）で互い同士固定されている。
【００４４】
ボディ２２の前面部、具体的には前部ボディパーツ２３及び下部ボディパーツ２５の接する部分のうちの前端部分は、前方へ突出した形態とされ、その先端部に、図６乃至図８に示すように、粉体を噴射する噴射口２６が設けられている。噴射口２６の断面は、第１の実施形態の噴射口７よりも横長のスリット状をなしている。このとき、後述するように、噴射口２６部分は、ボディ２２とは別部材のノズル部材２７から構成されている。尚、本実施形態では、前記噴射口２６の横幅寸法は、例えば９０ｍｍとされている。
【００４５】
図７に示すように、前記ボディ２２の上部には、前記前部ボディパーツ２３と後部ボディパーツ２４とを組合せることによって、粉体が収容される貯留部２８が形成されると共に、その下部に連通するように、角度θ（図６参照）で傾斜する粉体導入路２９が形成されるようになっている。
【００４６】
図６，図７に示すように、前記前部ボディパーツ２３は、ボディ２２の上部前面を構成する前壁部と、その前壁部の左右両側縁部から後方に延びる左右の側壁部とを有した上面コ字状をなすように構成されている。このとき、前壁部の後面の下端部は、前記粉体導入路２９を形成する傾斜面２３ａとされている。
【００４７】
前記後部ボディパーツ２４は、直角三角形による三角柱のブロック状をなし、その傾斜面２４ａを前向きにして、前記前部ボディパーツ２３の左右の両側壁部間に配置されている。本実施形態では、後部ボディパーツ２４は、前部ボディパーツ２３（及び下部ボディパーツ２５）に対し前後方向（矢印Ａ及びＢ方向）に位置調整可能に取付けられるようになっている。これにより、粉体導入路２９のスリット幅が調整可能に構成されている。
【００４８】
これにて、前部ボディパーツ２３の前壁部の後面と後部ボディパーツ２４の傾斜面２４ａとの間に、貯留部２８が形成されると共に、前部ボディパーツ２３の傾斜面２３ａと後部ボディパーツ２４の傾斜面２４ａとの間に、粉体導入路２９が形成される。この粉体導入路２９は、断面横長（横幅寸法が９０ｍｍ）のスリット状をなし、角度θで傾斜するように形成されている。尚、角度θは、１５度〜６０度の範囲、例えば６０度とされている。又、ボディ２２の上部には、図示しないホッパーが接続され、前記貯留部２８に粉体が供給されるようになっている。
【００４９】
前記下部ボディパーツ２５は、後部ボディパーツ２４よりも後方まで延びる断面略四角形のブロック状をなしている。下部ボディパーツ２５の後端部には、図９に示すように、複数個例えば３個の円形のホース接続口１１が横方向に並んで形成されている。各ホース接続口１１には、エア供給機構のエアホース（図示せず）が夫々接続されるようになっており、図６，図７に示すように、これら各ホース接続口１１の底部（前端部）が、流体供給口１２とされている。そして、ボディ２２内には、前記流体供給口１２から前記噴射口２６に向けて延びる流体流路３０が次のように形成されている。
【００５０】
即ち、本実施形態では、流体流路３０は、第１の緩衝部３１、連通路３２、第２の緩衝部３３、混合部３４及び加速領域３５を有して構成されている。この流体流路３０は、全体として横幅寸法が同等（この場合９０ｍｍ）となるように形成されている。そのうち第１の緩衝部３１は、下部ボディパーツ２５内に、横幅が広い空間として形成され、３個の流体供給口１２から流入される圧縮空気が合流されるようになっている。つまり、３個の流体供給口１２から流入される圧縮空気が共通の一つの第１の緩衝部３１に供給される構成である。又、この第１の緩衝部３１内には、例えばパンチングメタルと称される多数の孔が形成された金属板からなる緩衝部材３６が、第１の緩衝部３１の内部を前後に仕切るように配置されている。
【００５１】
前記第２の緩衝部３３は、前記第１の緩衝部３１の前端に連通路３２を介して連通され、該連通路３２から上方に向けて広がる拡張部３３ａと、この拡張部３３ａの前端部上部から前方に向けて次第に断面積が減少し、前端が混合部３４につながる縮小部３３ｂとから構成されている。
【００５２】
前記混合部３４の上側には、前述したように前記粉体導入路２９が開口して位置しており、この粉体導入路２９のスリットの横長方向の寸法は、流体流路３０のスリットの横長方向の寸法と一致している。
前記加速領域３５は、前記混合部３４から前記噴射口２６までの範囲においてスリット幅（高さ寸法）をより小さくした断面スリット状に構成されている。加速領域３５の入口部３５ａの流路断面積Ｓ６は、混合部３４の入口部３４ａの断面積Ｓ５よりも小さく構成されている。
【００５３】
このとき、前記噴射口２６及び前記加速領域３５の内壁は、ボディ２２とは別部材のノズル部材２７から構成され、ボディ２２に対して交換可能に取付けられている。このノズル部材２７は、図８に示すように、スリットの上壁面を構成するノズル上部２７ａと、スリットの下壁面を構成するノズル下部２７ｂと、スリットの左壁面を構成するノズル左部２７ｃと、スリットの右壁面を構成するノズル右部２７ｄとを一体的に有して構成されている。
【００５４】
次に、上記構成の作用、効果について参照して説明する。
粉体噴射ノズル２１のボディ２２にホッパーが取付けられた状態では、ホッパー内の粉体が、自重により貯留部２８及び粉体導入路２９の入口部分まで移動される。
【００５５】
そして、圧縮空気が３本のエアホースを通って各流体供給口１２から共通の一つの第１の緩衝部３１内に供給されると、３系統の圧縮空気が合流されて一旦拡げられると共に、緩衝部材３６に当たって緩衝され、連通路３２を通って第２の緩衝部３３に流入される。このとき３個の流体供給口１２から圧縮空気を供給するので、圧縮空気の供給量を多くすることができる。そして、その圧縮空気は、第２の緩衝部３３の拡張部３３ａで更に拡げられた状態で一時的に貯留されるようになり、縮小部３３ｂを移動する際に、次第に絞られるようにして、流速を上げながら混合部３４に流れる。これにより、流体供給口１２が３個形成され、且つ、夫々の流体供給口１２が円形であっても、第１の緩衝部３１及び第２の緩衝部３３を通過される際に、圧縮空気はスリットの横長方向に関して均一な流速となって混合部３４に流れるようになっている。
【００５６】
次に、圧縮空気が混合部３４を通過するとき、負圧が生じて、粉体導入路２９から粉体が吸込まれ、粉体が均一となった圧縮空気と混合される。このときに、粉体導入路２９の先端部分が流体流路３０の流体の流れ方向に対して、角度θ（６０度）に傾斜して延びながら、混合部３４に連通するように構成されているので、粉体がスムーズに流体流路３０内の混合部３４に供給される。
【００５７】
圧縮空気が混合部３４を通過して加速領域３５に到達すると、加速領域３５の入口部３５ａの流路断面積Ｓ６が、混合部３４の入口部３４ａの断面積Ｓ５よりも小さく構成されているので、加速領域３５において、粉体を搬送する圧縮空気の流速が十分に高まる。又、混合部３４から加速領域３５（噴射口２６）まで、スリットの横長方向の寸法は一定なので、スリット状の横長方向に関して流速が均一となる。そのため、粉体が、噴射口２６から高速で且つ横長方向に均一な速度で噴射される。
【００５８】
このような本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、断面スリット状の噴射口２６を備えるものにあって、噴射口２６から噴射される粉体のスリットの横長方向に関する速度を均一にでき、簡単な構成で済ませることができるという優れた効果を奏する。
【００５９】
そして、本実施形態では、３個の流体供給口１２が、ボディ２２内に形成された共通の一つの第１の緩衝部３１及び共通の一つの第２の緩衝部３３に連通される構成なので、圧縮空気の供給量を多くして、流路断面積、ひいては噴射口２６のスリットの横長手方向の寸法を十分大きくして、多量の粉体を噴射することができ、作業効率をより一層向上させることができる。
【００６０】
このとき緩衝部材３６が配置された第１の緩衝部３１を流体流路３０に設けたので、流体供給口１２から第１の緩衝部３１及び第２の緩衝部３３に流れる圧縮空気を、流体流路３０の断面に関して均一な流速とすることができ、ひいては、噴射口２６から噴射される粉体の速度をスリットの横長方向に均一にすることができる。
前部ボディパーツ２３と後部ボディパーツ２４との離間距離を調整して、粉体導入路２９のスリット幅を調整することができるので、粉体の噴出量を容易に調整することができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、次のように変形または拡張することができる。
上記各実施形態では、使用流体として圧縮空気を用いて説明したが、例えば窒素ガス等の圧縮空気以外の気体或いは場合によっては液体を流体として用いても良い。
第２の実施形態の緩衝部材３６に代えて、流体の流れを邪魔するための別部材、例えば金網等を設けても良い。
その他、上記した構成部品の数、寸法及び形状等について適宜変更することができる。又、粉体や被加工物の材質としても、一例を挙げたに過ぎず、様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、粉体噴射ノズルの要部の拡大縦断右側面図
【図２】粉体噴射ノズル及びホッパーの構成を示す縦断右側面図
【図３】粉体噴射ノズル及びホッパーの正面図
【図４】粉体噴射ノズルの噴射口部分の拡大正面図
【図５】粉体噴射ノズル及びホッパーの背面図
【図６】本発明の第２の実施形態を示すもので、粉体噴射ノズルの要部の拡大縦断右側面図
【図７】粉体噴射ノズルの構成を示す縦断右側面図
【図８】粉体噴射ノズルの正面図
【図９】粉体噴射ノズルの背面図
【図１０】従来の粉体噴射装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００６３】
図面中、１，２１は粉体噴射ノズル、３，２２はボディ、７，２６は噴射口、８，２７はノズル部材（別部材）、１０，２９は粉体導入路、１２は流体供給口、１３，３０は流体流路、１４，３１，３３は緩衝部、１４ａ，３３ａは拡張部（入口部）、１５，３４は混合部、１５ａ，３４ａは入口部、１６，３５は加速領域、１６ａ，３５ａは入口部を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディの先端部に設けられた断面スリット状の噴射口から、粉体を噴射する粉体噴射ノズルであって、
前記ボディの基端側に設けられ搬送用の流体が供給される流体供給口と、
前記ボディ内に前記流体供給口から前記噴射口に向けて延びるように形成された流体流路と、
この流体流路の途中部に設けられ前記粉体を前記流体と混合するための混合部と、
前記ボディ内に前記流体流路の上側に位置して形成され、断面スリット状をなし、先端が前記混合部において開口する粉体導入路と、
前記流体流路の前記流体供給口と前記混合部との間に位置して設けられ、該流体供給口側から混合部側に向けて段階的又は連続的に断面積が減少される緩衝部とを備えると共に、
前記流体流路の前記混合部から前記噴射口までの領域は、該噴射口と同等の断面スリット状をなし前記粉体が加速される加速領域とされ、
該加速領域の入口部の流路断面積が、前記流体流路の前記混合部の入口部の流体流路の断面積よりも小さく構成されていることを特徴とする粉体噴射ノズル。
【請求項２】
前記緩衝部の入口部の断面積は、前記流体供給口の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の粉体噴射ノズル。
【請求項３】
前記噴射口及び前記加速領域の内壁は、前記ボディとは別部材から構成され、該ボディに対して交換可能に取付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の粉体噴射ノズル。
【請求項４】
前記粉体導入路のスリット幅が、調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の粉体噴射ノズル。
【請求項５】
前記ボディの基端側に複数個の流体供給口が形成され、
それら複数個の流体供給口が、前記ボディ内に形成された共通の一つの緩衝部に連通されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の粉体噴射ノズル。
【請求項６】
前記粉体導入路の先端部分は、前記流体流路の流体の流れ方向に対して鋭角的に傾斜して延びながら、前記混合部に連通するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の粉体噴射ノズル。
【請求項１】
ボディの先端部に設けられた断面スリット状の噴射口から、粉体を噴射する粉体噴射ノズルであって、
前記ボディの基端側に設けられ搬送用の流体が供給される流体供給口と、
前記ボディ内に前記流体供給口から前記噴射口に向けて延びるように形成された流体流路と、
この流体流路の途中部に設けられ前記粉体を前記流体と混合するための混合部と、
前記ボディ内に前記流体流路の上側に位置して形成され、断面スリット状をなし、先端が前記混合部において開口する粉体導入路と、
前記流体流路の前記流体供給口と前記混合部との間に位置して設けられ、該流体供給口側から混合部側に向けて段階的又は連続的に断面積が減少される緩衝部とを備えると共に、
前記流体流路の前記混合部から前記噴射口までの領域は、該噴射口と同等の断面スリット状をなし前記粉体が加速される加速領域とされ、
該加速領域の入口部の流路断面積が、前記流体流路の前記混合部の入口部の流体流路の断面積よりも小さく構成されていることを特徴とする粉体噴射ノズル。
【請求項２】
前記緩衝部の入口部の断面積は、前記流体供給口の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の粉体噴射ノズル。
【請求項３】
前記噴射口及び前記加速領域の内壁は、前記ボディとは別部材から構成され、該ボディに対して交換可能に取付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の粉体噴射ノズル。
【請求項４】
前記粉体導入路のスリット幅が、調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の粉体噴射ノズル。
【請求項５】
前記ボディの基端側に複数個の流体供給口が形成され、
それら複数個の流体供給口が、前記ボディ内に形成された共通の一つの緩衝部に連通されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の粉体噴射ノズル。
【請求項６】
前記粉体導入路の先端部分は、前記流体流路の流体の流れ方向に対して鋭角的に傾斜して延びながら、前記混合部に連通するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の粉体噴射ノズル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２２６５２２（Ｐ２００９−２２６５２２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７３６６６（Ｐ２００８−７３６６６）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
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