(57)【要約】【課題】高出力，高効率で均一にウエットブラスト処理を行えるノズル体を提供するものである。【解決手段】粒体と液体とが混合されたスラリが一時貯留されるスラリ貯留室１が設けられ、一方、加圧エアが一時貯留されるエア貯留室２が設けられ、エア貯留室２に貯留された加圧エアが前記エア噴射通路３から混合室４に導入されることによりスラリ貯留室１からスラリが前記混合室４に導出されて該スラリと加圧エアとが混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材５をスリット状噴射口６から噴射するノズル体において、前記スリット状噴射口６の開口面積Ａと、前記エア噴射通路３の加圧エア通過方向と直交する方向の通路断面積Ｂとの比が、２．０乃至１．０：１．０に設定されているものである。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒体と液体とが混合されたスラリが導入されて一時貯留されるスラリ貯留室が設けられ、一方、加圧エアが導入されて一時貯留されるエア貯留室が設けられ、このエア貯留室にはエア噴射通路が連設され、エア貯留室に貯留された加圧エアが前記エア噴射通路から混合室に導入されることによりスラリ貯留室からスラリが前記混合室に導出されて該スラリと加圧エアとが混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材をスリット状噴射口から噴射するノズル体において、前記スリット状噴射口の開口面積と、前記エア噴射通路の加圧エア通過方向と直交する方向の通路断面積との比が、２．０乃至１．０：１．０に設定されていることを特徴とするノズル体。
【請求項２】
請求項１記載のノズル体において、エア噴射通路の通路断面積と、エア貯留室における加圧エアの加圧エア通過方向と直交する方向通過断面積との比が、１．０：３．０以上に設定されていることを特徴とするノズル体。
【請求項３】
請求項１，２いずれか１項に記載のノズル体において、エア噴射通路は、小孔を並設した多孔構造に設けられ、エア噴射通路の加圧エア通過方向と直交する方向の通路断面積は、該小孔の加圧エア通過方向と直交する方向の通路断面積の和であることを特徴とするノズル体。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載のノズル体において、混合室とスリット状噴射口との間には、噴射材が直進可能な通過経路が設けられていることを特徴とするノズル体。
【請求項５】
請求項４記載のノズル体において、エア噴射通路と通過経路とスリット状噴射口との位置関係が直線状に設定されていることを特徴とするノズル体。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項に記載のノズル体において、該ノズル体がピーニング処理用のノズル体であることを特徴とするノズル体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ウエットブラスト用のノズル体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来から、粒体（砥粒やガラス玉等）と液体（水等）とが混合されたスラリを加圧エアにより加圧した所謂ウエットブラストを噴射口からワークに噴射し、該ウエットブラストによってワークにバリ処理等の加工を施したり、摩耗試験等の検査を施したりするウエットブラスト技術について種々の提案がなされている。
【０００３】
ところで、ウエットブラスト技術においては、均一に且つ高出力でウエットブラストをワークに衝突させることが重要となる場合がある。例えば、ワークの表面に多数のガラス玉等（ショットと呼ばれる）を衝突せしめることで、ワークの機械的性質を変化させるピーニング処理では、ショットの衝突エネルギが高く且つワークの表面に均一にショットが衝突できることが要求されている。
【０００４】
この要求を達成する為には、例えば加圧エアの圧力を高める方法が考えられるが、単に加圧エアの圧力を高めるだけでは、加圧エアと該加圧エアの通過経路との接触抵抗（壁面抵抗）が増大してしまう為、結局は、ウエットブラストを高出力で且つ均一に噴射することができない。
【０００５】
従って、ウエットブラストを広範囲に高出力で且つ均一に噴射できる構造を有したノズル体が要望されている。
【０００６】
本発明は、上記要望を達成するノズル体を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００８】
粒体と液体とが混合されたスラリが導入されて一時貯留されるスラリ貯留室１が設けられ、一方、加圧エアが導入されて一時貯留されるエア貯留室２が設けられ、このエア貯留室２にはエア噴射通路３が連設され、エア貯留室２に貯留された加圧エアが前記エア噴射通路３から混合室４に導入されることによりスラリ貯留室１からスラリが前記混合室４に導出されて該スラリと加圧エアとが混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材５をスリット状噴射口６から噴射するノズル体において、前記スリット状噴射口６の開口面積Ａと、前記エア噴射通路３の加圧エア通過方向と直交する方向の通路断面積Ｂとの比が、２．０乃至１．０：１．０に設定されていることを特徴とするノズル体に係るものである。
【０００９】
また、請求項１記載のノズル体において、エア噴射通路３の通路断面積Ｂと、エア貯留室２における加圧エアの加圧エア通過方向と直交する方向通過断面積Ｃとの比が、１．０：３．０以上に設定されていることを特徴とするノズル体に係るものである。
【００１０】
また、請求項１，２いずれか１項に記載のノズル体において、エア噴射通路３は、小孔７を並設した多孔構造に設けられ、エア噴射通路３の加圧エア通過方向と直交する方向の通路断面積Ｂは、該小孔７の加圧エア通過方向と直交する方向の通路断面積の和であることを特徴とするノズル体に係るものである。
【００１１】
また、請求項１〜３いずれか１項に記載のノズル体において、混合室４とスリット状噴射口６との間には、噴射材５が直進可能な通過経路８が設けられていることを特徴とするノズル体に係るものである。
【００１２】
また、請求項４記載のノズル体において、エア噴射通路３と通過経路８とスリット状噴射口６との位置関係が直線状に設定されていることを特徴とするノズル体に係るものである。
【００１３】
また、請求項１〜５いずれか１項に記載のノズル体において、該ノズル体がピーニング処理用のノズル体であることを特徴とするノズル体に係るものである。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
本発明は繰り返した実験の結果、確認した効果を請求項としてまとめたもので、エア貯留室２に貯留された加圧エアをエア噴射通路３から混合室４に導入することでスラリ貯留室１からスラリ（粒体と液体とが混合されたもの）を該混合室４に導入し、このスラリと加圧エアとが混合された噴射材５をスリット状噴射口６から噴射する構成のノズルにおいて、噴射材５を高出力且つ均一に噴射する為には、特に、スリット状噴射口６の開口面積Ａと、エア噴射通路３の加圧エア通過方向と直交する方向の通路断面積Ｂ（以下、エア噴射通路３の通路断面積Ｂという。）との比が重要であった。
【００１５】
スリット状噴射口６の開口面積Ａに対してエア噴射通路３の通路断面積Ｂが小さ過ぎると、加圧エアがエア噴射通路３を通過する際の壁面抵抗が高く、更に、スリット状噴射口６から噴射されるまでの間に噴射材５（特にスラリ）を十分加速することができず、結局、噴射材５を高出力で噴射することができない。
【００１６】
また、スリット状噴射口６の開口面積Ａに対してエア噴射通路３の通路断面積Ｂが大き過ぎると、特に加圧エアの圧力を高く設定した場合に混合室４へのスラリの導入が不良となり易く、よって、該加圧エアとスラリとの混合割合が悪化して不均一となり、結局、噴射材５を適正に噴射することができない。
【００１７】
スリット状噴射口６の開口面積Ａと、エア噴射通路３の通路断面積Ｂとの比が、２．０乃至１．０：１．０であると、即ち、スリット状噴射口６の開口面積Ａがエア噴射通路３の通路断面積Ｂの１．０乃至２．０倍であると、加圧エアがエア噴射通路３を通過する際の壁面抵抗が低く、更に、スリット状噴射口６から噴射されるまでの間に噴射材５（特にスラリ）を十分加速することができ、よって、加圧エアを高効率で使用した処理や加工が達成される。
【００１８】
更に、加圧エアとスラリとの混合割合も安定して均一化し、しかも、噴射材５はスリット状噴射口６の全域から均一且つ直線状態で噴射され、よって、これらによって均一且つ高出力での処理や加工が達成されることになる。
【００１９】
即ち、本発明は上述のように構成したから、高出力，高効率で均一にウエットブラスト処理を行えるノズル体となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図面は本発明の一実施例を図示したものであり、以下に説明する。
【００２１】
本実施例は、粒体と液体とが混合されたスラリが導入されて一時貯留されるスラリ貯留室１が設けられ、一方、加圧エアが導入されて一時貯留されるエア貯留室２が設けられ、このエア貯留室２にはエア噴射通路３が連設され、エア貯留室２に貯留された加圧エアが前記エア噴射通路３から混合室４に導入されることによりスラリ貯留室１からスラリが前記混合室４に導出されて該スラリと加圧エアとが混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材５（ウエットブラスト）をスリット状噴射口６から噴射するノズル体において、前記スリット状噴射口６の開口面積Ａと、前記エア噴射通路３の通路断面積Ｂとの比が、２．０乃至１．０：１．０に設定されているものである。
【００２２】
ピーニング処理の場合、粒体はショット（例えば、ガラス玉。）が採用され、液体は水（脱脂剤等が混合される場合もある。）が採用される。
【００２３】
ノズル体は、巾方向（左右方向、処理を実施する際の移動方向と直交する方向）に長く前後方向（処理を実施する際の移動方向）に短い長尺部材９と、この長尺部材９の下部に垂設状態で連設される巾方向に長く肉薄の長尺の板状部材１０と、長尺部材９の上部に被嵌状態に連設されるブロック状の被嵌部材１１とから構成されている。
【００２４】
長尺部材９の内部には混合室４が設けられ、この混合室４の上部には該混合室４に加圧エアを導入するエア噴射通路３が設けられている。
【００２５】
また、混合室４の一側部（図３中右側）には、前記スラリ貯留室１と連通するスラリ導出通路１２が設けられている。
【００２６】
また、混合室３の下部には、前記スリット状噴射口６に連通し且つ前記噴射材５が直進可能な通過経路８が設けられている。
【００２７】
エア噴射通路３と通過経路８とスリット状噴射口６との位置関係は直線状に設定されている。
【００２８】
混合室４の上部内壁には突部１３が垂設され、この突部１３の下端部にエア噴射通路３の混合室４側開口部が設けられている。また、このエア噴射通路３の混合室４側開口部は、前記スラリ導出通路１２の混合室４側開口部よりも下方に位置するように設定されている。この構成によりエア噴射通路３から混合室４へ加圧エアが供給されると、該加圧エアの下方への通過移動により、スラリ導出通路１２の混合室４側開口部からスラリが混合室４内に導出され、該混合室４内にて該スラリと前記加圧エアとが混合されることになる。
【００２９】
エア噴射通路３は、小孔７を並設した多孔構造に設けられている。このエア噴射通路３は、長尺部材９に多数の小孔７（この多数の小孔７は同形状が良い）を一定間隔で穿設することにより設けられている。
【００３０】
尚、例えば、エア噴射通路がスリット状噴射口６と同様に長尺スリット構造の場合、該エア噴射通路を通過する加圧エアの圧力は長尺方向において不均一となり易く、長尺であればある程、この不均一度合いが大きくなる。この点、本実施例のようにエア噴射通路３が小孔７を並設した多孔構造であると、各小孔７を通過する加圧エアの圧力は該小孔７内において均一であり、更に、加圧エアがエア貯留室２からエア噴射通路３へ送られる際、該小孔７によって圧力を絞られる為（圧力が高められる為）、エア噴射通路３全体において小孔７を通過する圧力が均一となる。従って、エア噴射通路３全体から加圧エアが均一に混合室４に送られることになり、よって、混合室４において該加圧エアとスラリとが均一な混合状態に混合された噴射材５となり、該噴射材５がスリット状噴射口６から噴射される。
【００３１】
また、上述の理由（加圧エアがエア貯留室２からエア噴射通路３へ送られる際に圧力を絞られること）から、エア噴射通路３の通路断面積Ｂ（小孔７の数×小孔７の加圧エアの通過方向と直交する方向の断面積）と、エア貯留室２における加圧エアの加圧エアの通過方向と直交する方向の通過断面積Ｃ（以下、エア貯留室２における通過断面積Ｃという。）との比も重要である。本実施例のノズル体では、エア噴射通路３の通路断面積Ｂとエア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃとの比は、１．０：３．０以上、即ち、エア噴射通路３の通路断面積Ｂは、エア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃの１／３以下に設定されている。
【００３２】
エア噴射通路３の通路断面積Ｂが、エア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃの１／３より大きい場合、加圧エアの圧力の絞り込みが不十分で混合室４へのスラリの導出が不安定となり、均一な噴射材５の噴射が出来ず、よって、均一な処理が行えなくなる。
【００３３】
エア噴射通路３の通路断面積Ｂが、エア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃの１／３以下の場合、加圧エアの圧力の絞り込みが十分で混合室４へのスラリの導出は安定し、よって、噴射材５のスラリと加圧エアとの混合割合が安定し、均一な処理が行える。
【００３４】
エア噴射通路３の通路断面積Ｂがエア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃの１／３以下という設定であっても、該エア噴射通路３の通路断面積Ｂはゼロとはならない。これは、エア噴射通路３の通路断面積Ｂを設定するパラメータとして、前記スリット状噴射口６の開口面積Ａと、前記エア噴射通路３の通路断面積Ｂとの比が、２．０乃至１．０：１．０に設定されているという条件があるからである。即ち、エア噴射通路３の通路断面積Ｂは、スリット状噴射口６の開口面積Ａの１．０乃至１／２で、且つ、エア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃの１／３以下であり、スリット状噴射口６の開口面積Ａが必ず所定数値以上である以上、該エア噴射通路３の通路断面積Ｂはゼロとはならない。
【００３５】
また、図示は省略したが、スラリ貯留室１からスラリを導出するスラリ導出通路１２も、混合室４にスラリが均一に導出されるように、小孔を並設した多孔構造としている。
【００３６】
板状部材１０は、内部に前記混合室４の下部開口部１４と連通するスリット状の通過経路８が設けられ、この通過経路８の下部は開口され、この開口が前記スリット状噴射口６に設定されている。
【００３７】
また、板状部材１０の上部前後面には、突出部１５が夫々設けられている。
【００３８】
被嵌部材１１は、前体１６と後体１７とから成る構成で、該前体１６及び後体１７の下部には、前記板状部材１０の突出部１５を抱持状態で係止する抱持係止部１８が夫々設けられている。
【００３９】
また、被嵌部材１１には、前体１６と後体１７とを組み付けた際、前記長尺部材９及び板状部材１０の上部を挟持状態で保持し得る凹部１９が設けられている。
【００４０】
前体１６は、上部にはエアを導入するエア導入口２０が設けられ、内部には該エア導入口２０と連通しエアを一時貯留するエア貯留室２が設けられている。また、この前体１６にして後体１７と組み付けた際に前記長尺部材９の上部と当接する部位には、該エア貯留室２から前記長尺部材９のエア噴射通路３に連通されるエア通過部２１が設けられている。
【００４１】
後体１７は、上部にスラリを導入するスラリ導入口２２が設けられ、内部に該スラリ導入口２２と連通しスラリを一時貯留するスラリ貯留室１が設けられている。また、この後体１７にして組み付けた際に前記長尺部材９の一側部（スラリ導出通路１２が設けられている側）と当接する部位には、該スラリ貯留室１から前記長尺部材９のスラリ導出通路１２に連通されるスラリ通過経路２３が設けられている。また、この後体１７にして前記前体１６と組み付けた際に前記長尺部材９の上部と当接する部位には、前記前体１６のエア通過部２５と共にエア貯留室２から前記長尺部材９のエア噴射通路３に連通されるエア通過経路２１を形成するエア通過部２４が設けられている。
【００４２】
また、前記混合室４は長尺部材９の左右方向に貫通状態に設けられ、更に、前記エア貯留室２及びスラリ貯留室１は被嵌部材１１の左右方向に夫々貫通状態に設けられている。従って、混合室４，エア貯留室２及びスラリ貯留室１は、貫通孔を形成するという簡単な加工手段により設けることができる。図中、符号２６は、この混合室４，エア貯留室２及びスラリ貯留室１の左右開口部を閉塞する為の閉塞部材２６である。
【００４３】
また、長尺部材９，板状部材１０，被嵌部材１１及び閉塞部材２６は、可及的に寸法変形しない素材、例えば、金属材により形成されている。
【００４４】
また、上記各構成の内、スラリの通過する経路（スラリ貯留室１の内壁，スラリ通過経路２３の内壁，スラリ導出通路１２の内壁，混合室４の内壁，通過経路８の内壁，スリット状噴射口６の近傍及び閉塞部材２６の閉塞側面）にはウレタンゴム製の保護層２７が被覆されている。この保護層２７は、スラリ（特に粒体）により該スラリの通過する経路が研磨されてしまうことを防止するものであり、この保護層２７の存在により、ノズル体の寿命が数倍に延びることが確認されている。
【００４５】
また、ウレタンゴムは、前記長尺部材９，板状部材１０，被嵌部材１１及び閉塞部材２６の各部材同志が当接する部位にもシール部材２８として設けられている。
【００４６】
また、加圧エアのみが通過する経路（エア貯留室２の内壁，エア通過経路２５の内壁，及びエア噴射通路３）には、可及的にウレタンゴムを設けない構成が採用されている。これは、ウレタンゴムは表面摩擦抵抗が大きい為、ウレタンゴムが存在すると、このウレタンゴムと加圧エアとの接触により該加圧エアの圧力を損じてしまうからである。
【００４７】
以下、本実施例の効果を確認した実験結果について説明する。
【００４８】
本実施例と比較例は、スリット状噴射口６の開口面積Ａ，エア噴射通路３の通路断面積Ｂ及びエア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃの三点以外が略同じ構造のものを使用した。
【００４９】
本実施例は、Ａ＝６０ｍｍ×２．５ｍｍ＝１５０ｍｍ２、Ｂ＝φ２．５ｍｍ（小孔７の径）×１９個（小孔７の個数）＝約９３ｍｍ２、Ｃ＝２３ｍｍ×２０ｍｍ＝４６０ｍｍ２のノズル体を用いた。Ａ：Ｂ：Ｃ＝約１．６：１．０：４．９である。
【００５０】
比較例は、Ａ＝６０ｍｍ×２．０ｍｍ＝１２０ｍｍ２、Ｂ＝φ２．０ｍｍ（小孔７の径）×１４個（小孔７の個数）＝約４４ｍｍ２、Ｃ＝１６．５ｍｍ×２０ｍｍ＝３３０ｍｍ２のノズル体を用いた。Ａ：Ｂ：Ｃ＝約２．７：１．０：７．５である。
【００５１】
スラリ中の粒体の濃度やスラリの圧力等、他の実験条件は本実施例と比較例とで同じとした。
【００５２】
ワーク３０に噴射材５を噴射してウエットブラスト処理した場合のエア貯留室２に導入する加圧エアの圧力とスリット状噴射口６から噴射される噴射材５の加工効率との関係について、測定した結果を下記表１を示す。
【００５３】
【表１】
2004009283.tif 000003
【００５４】
表中、本実施例は新ガン、比較例は旧ガンである。また、エア圧は、エア貯留室２に導入する加圧エアの圧力である。また、加工効率（ｇ／Ｎｍ３）は、加工量／単位エアー量で算出した。
【００５５】
表１から、本実施例は、加圧エアの圧力が低い領域においては比較例に比して加工効率は低かったが、加圧エアの圧力が高圧領域に上昇した場合でも、該加圧エアの圧力の上昇に略比例して加工効率も上昇し、よって、加圧エアの圧力を高出力とした高出力，高効率の処理に極めて向いていることが確認された。
【００５６】
一方、比較例は、加圧エアの圧力が低い領域において良好な加工効率であるが、加圧エアの圧力が上昇するにつれ、加工効率は上昇しなくなり、よって、加圧エアの圧力を高出力とした高効率，高出力の加工に不向きであることが確認された。
【００５７】
また、比較例は、本実施例以上にエア噴射通路３の通路断面積Ｂとエア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃとの比において、エア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃが大きいにも拘わらず、本実施例より低い加工能力しか発揮されなかった。この結果から、高出力，高効率のノズル体を得る為には、スリット状噴射口６の開口面積Ａとエア噴射通路３の通路断面積Ｂとの比が特に重要であると考えられた。
【００５８】
更に、エア貯留室２に導入する加圧エアの圧力とスリット状噴射口６から噴射される噴射材５の加工能力との関係について、下記表２を示す。
【００５９】
【表２】
2004009283.tif 000004
【００６０】
表２から、加工能力で比較した場合、本実施例は、加圧エアの圧力が高い領域においても加圧エアの圧力が低い領域においても比較例よりも高い加工能力を発揮することが確認された。また、特に加圧エアの圧力が高い領域では非常に高い加工能力を発揮することが確認された。
【００６１】
一方、比較例は、加圧エアの圧力が高い領域では加工能力の上昇が鈍化し、結局、高い加工能力を発揮しにくいことが確認された。
【００６２】
このような実験を繰り返した結果、スリット状噴射口６の開口面積Ａとエア噴射通路３の通路断面積Ｂとの比は、２．０乃至１．０：１．０が良いことが確認されている。
【００６３】
尚、エア貯留室２における加圧エアの通過断面積Ｃを十分確保しないと、結局は加工効率や加工能力が低くなることが実験により確認されている。
【００６４】
また、噴射材５の噴射状態を確認したところ、本実施例，比較例共に、スリット状噴射口６の全域から噴射材５が平行流で直線状に噴射されていることが確認された。
【００６５】
以上、本実施例は、加圧エアの圧力を高めて高出力且つ高効率で均一に噴射材５を噴射できるノズルであることが確認された。
【００６６】
本実施例は上述のように構成したから、スリット状噴射口６の全域から高出力且つ均一に噴射材５を噴射でき、これにより、衝突エネルギが高く且つ均一なショットの噴射が要求されるピーニング処理等を高出力，高速度で良好に行える実用性に秀れたノズル体となる。
【００６７】
また、エア噴射通路３を、小孔７を並設した多孔構造に設けた為、該小孔７がオリフィス作用を発揮し、更に、エア噴射通路３を通過する加圧エアは小孔７が径小であるから整流状態で通過することになり、乱流状態で通過する場合と比較すると、該加圧エアの圧力の割に該加圧エアの流速が速く且つ一定になり、従って、該加圧エアとスラリとが混合されて噴射される噴射材５は良好にワーク３０に噴射され、該ワーク３０全面において均一に加工や検査等を行うことができる。
【００６８】
また、異なる加工条件に対応する為、使用する加圧エアの圧力やスラリの種類（粒体の材質や径，液体の材質等）を変更する際には、エア噴射通路３，混合室４及びスラリ導出通路１２の形状を変更した方が良いが、この場合、該エア噴射通路３，混合室４及びスラリ導出通路１２は全て長尺部材９に設けられている為、この長尺部材９のみを交換することにより、簡単に異なる加工条件に対応したノズル体とすることができる。
【００６９】
また、スラリの通過する経路にはウレタンゴムの保護層２７が設けられている為、スラリの通過する経路が研磨に強くなり、該スラリの通過する経路の劣化が防止されてノズル体の長寿命化が達成されることになる。
【００７０】
また、保護層２７と一体にシール部材２８を設けることができ、このシール部材２８の存在故に長尺部材９と板状部材１０等の接合場所の気密性が極めて高められることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の説明斜視図である。
【図２】本実施例の説明側面図である。
【図３】本実施例の説明側面断面図である。
【図４】本実施例の要部の説明拡大側面断面図である。
【図５】本実施例の説明正面断面図である。
【符号の説明】
１　スラリ貯留室
２　エア貯留室
３　エア噴射通路
４　混合室
５　噴射材
６　噴射口
７　小孔
８　通過経路
【図１】
2004009283.tif 000005
【図２】
2004009283.tif 000006
【図３】
2004009283.tif 000007
【図４】
2004009283.tif 000008
【図５】
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