(57)【要約】【課題】微細な粉体を用いる粉体加工を、効率よく、広範囲を均一に行うこと。【解決手段】噴出口４２側の第２通路部６１の両端部が各々外側に向かって所定角度をもって傾斜して広がり、傾斜端面６４、６５によって末広形状をなしている。【選択図】　　　図１
2004136181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル入口と、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長スリット状の噴出口を有し、圧縮気体と共に粉体を前記噴出口より噴出する粉体噴出用ノズルにおいて、
前記ノズル入口と前記噴出口との間に連続する第１通路部と第２通路部とを有し、
前記ノズル入口側の前記第１通路部は、前記縦方向で見て両側面が傾斜し、傾斜側面によって前記第２通路側に向かうに従って幅狭になるＶ形断面形状をなしており、
前記噴出口側の前記第２通路部は、前記縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面によって均一スリット幅通路をなし、前記横方向の両端部が各々外側に向かって所定角度をもって傾斜して広がり、傾斜端面によって末広形状をなしている、
ことを特徴とする粉体噴出用ノズル。
【請求項２】
前記第２通路部の前記傾斜端面の傾斜角が５〜６０度であることを特徴とする請求項１記載の粉体噴出用ノズル。
【請求項３】
前記第１通路部は、前記横方向の両端面が互いに平行な平行端面によって均一横幅通路をなしており、
前記第１通路部の平行端面と前記第２通路部の前記傾斜端面とが半円状もしくは連続的な曲線をもって角部を含むことなく滑らかに接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の粉体噴出用ノズル。
【請求項４】
ノズル入口と、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長スリット状の噴出口を有し、圧縮気体と共に粉体を前記噴出口より噴出する粉体噴出用ノズルにおいて、
前記ノズル入口と前記噴出口との間に連続する第１通路部と第２通路部とを有し、
前記ノズル入口側の前記第１通路部は、前記縦方向で見て両側面が傾斜し、傾斜側面によって前記第２通路側に向かうに従って幅狭になるＶ形断面形状をなしており、
前記噴出口側の第２通路部は、前記縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面によって均一スリット幅通路をなしており、
前記第１通路部の前記傾斜側面と前記第２通路部の前記平行側面とが半円状もしくは連続的な曲線をもって角部を含むことなく滑らかに接続されている、
ことを特徴とする粉体噴出用ノズル。
【請求項５】
前記第１通路部の両傾斜側面がなす挟角が５〜６０度であることを特徴とする請求項４記載の粉体噴出用ノズル。
【請求項６】
ノズル入口と、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長スリット状の噴出口を有し、圧縮気体と共に粉体を前記噴出口より噴出する粉体噴出用ノズルにおいて、
前記ノズル入口より前記噴出口との間に連続する第１通路部と第２通路部とを有し、
前記ノズル入口側の前記第１通路部は、前記縦方向で見て両側面が傾斜し、傾斜側面によって前記第２通路側に向かうに従って幅狭になるＶ形断面形状をなしており、
前記噴出口側の前記第２通路部は、前記縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面によって均一スリット幅通路をなしており、
前記第２通路部の前記縦方向における寸法ＮＴは、前記噴出口より噴出する粉体の粒径をＤとした場合、
ＮＴ＝ｋ・Ｄ　　　…（１）
ｋ：比例定数（但し、２≦ｋ≦５００）
を満たす値に設定され、
前記第２通路部の通路長ＮＬは、
ＮＬ＝ｍ・ＮＴ　　…（２）
ｍ：比例定数（但し、４≦ｍ≦５００）
を満たす寸法に設定されている、
ことを特徴とする粉体噴出用ノズル。
【請求項７】
ノズル入口と、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長スリット状の噴出口を有し、圧縮気体と共に粉体を前記噴出口より噴出する粉体噴出用ノズルにおいて、
前記ノズル入口より前記噴出口との間に連続する第１通路部と第２通路部とを有し、
前記ノズル入口側の前記第１通路部は、前記縦方向で見て両側面が傾斜し、傾斜側面によって前記第２通路側に向かうに従って幅狭になるＶ形断面形状をなしており、
前記噴出口側の前記第２通路部は、前記縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面によって均一スリット幅通路をなしており、
前記第２通路部のスリット幅が０．１〜２．５ｍｍ、前記第２通路部の通路長が１０〜５０ｍｍである、
ことを特徴とする粉体噴出用ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体噴出用ノズルに関し、特に、シリコンウエハ、ガラス、セラミック等のブラスト加工、パウダエッチング加工、その他、窯業、サンドブラスト等の一般加工業等で用いられる粉体加工装置の粉体噴出用ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粉体加工装置において、圧縮気体と共に粉体を噴出する粉体噴出用ノズルとして、特開２０００−２２５５６８号公報や特許第２８５８４８５号公報に示されているように、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長のスリット状の噴出口による粉体噴出用ノズルがある。粉体噴出用ノズルは横方向に長い領域に亘って均一に粉体を噴出でき、ノズルもしくはワークを粉体噴出用ノズルのスリット幅方法に移動させることにより、広い面積を加工することができる。
【０００３】
横長のスリット状を呈する従来の粉体噴出用ノズルを、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。粉体噴出用ノズルは、ノズル入口１０１と、縦方向（図５（ｂ）で見て左右方向）の寸法よりも横方向（図５（ａ）で見て左右方向）の寸法の方が長い横長のスリット状を呈するノズル出口である噴出口１０２と、ノズル入口１０１と噴出口１０２との間に連続する第１通路部１１１と第２通路部１２１とを有している。噴出口１０２の横方向における第１通路部１１１と第２通路部１２１の寸法は、噴出口１０２の横方向の寸法と同じになっている。
【０００４】
第１通路部１１１は、ノズル入口１０１と第２通路部１２１との間にあり、噴出口１０２の縦方向における第１通路部１１１の両側面が傾斜し、傾斜側面１１２、１１３によって第２通路部１２１に向かうに従って、噴出口１０２の縦方向の寸法が狭くなるＶ形断面形状をなしている。
【０００５】
第２通路部１２１は、第１通路部１１１と噴出口１０２との間にあり、噴出口１０２の横方向における第２通路部１２１の両端面１２４、１２５が互いに平行で、且つ噴出口１０２の縦方向における第２通路部１２１の両側面が互いに平行で、平行側面１２２、１２３によって均一スリット幅通路になっている。
【０００６】
一般に、粉体加工機においては、ワークを加工するために、粉体を高速でワークに衝突させることから、気体と粉体の混合流の速度を速くする必要がある。このため、ノズル入口１０１から第１通路部１１１に入った気体と粉体の混合流は、第１通路部１１１の通路断面積がＶ形断面形状によって第２通路部１２１に向かうに従って狭くなることにより、速度を増し、最終出口近傍の第２通路部１２１で通路断面積（スリット幅）が均一であることによって、その速度を安定化し、噴出口１０２から噴射される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示されているような従来のノズルでは、噴出口１０２の横方向における第２通路部１２１の両端面１２４、１２５が互いに平行であることにより、圧縮気体と粉体が、噴出口１０２の横方向の両端部より外側に広がることなく、ストレートに噴出する。このため、噴出口１０２よりの噴出流が横方向の両端領域で外部の空気を巻き込む現象を生じる。
【０００８】
このため、図５（ｃ）に示されているように、噴出口１０２の横方向両端領域の流速が中央領域に比して速くなり、この流速分布に応じて気体の流れが横方向両端領域において中央領域より多くなり、ワーク両端部の加工が不均一になる。
【０００９】
このことを避けるために従来は、ワーク横幅より長い横幅のノズルを用い、噴流の流速が均一な部分のみを有効使用している。従って、加工に必要な粉体量や圧縮気体の使用量が多くなり、無駄なエネルギを多く消費する。
【００１０】
比較的大きな粒子を使用する場合は、それほど粒子の速度を速くしなくても加工が可能である。しかし大きな粒子の場合は、一般的にラフな加工になりがちで精密な加工には不向きである。このため、精密な加工をするためには、直径数μｍから数十μｍの微小な粒子を使用する。この場合には、微細な粒子を高速に加速することによって加工エネルギを得る必要がある。
【００１１】
粉体の加工エネルギＥは、粉体の質量をＭ、粉体の速度をＶとすると、Ｅ＝１／２ＭＶ２　となる。粒子を高速に加速するために、Ｖ形断面形状の第１通路部１１１によって噴出口１０２の縦方向に徐々に通路断面積を小さくすることによって気体の流速を速くすることが行われる。しかし、第１通路部１１１の通路断面積が狭くなる角度、つまり、第１通路部１１１の両傾斜側面１１２、１１３がなす挟角θａが大きく、出口に向かって急速に通路断面積を狭くすると、気体が圧縮され、流速が十分速くならず、十分な加工エネルギを得ることができない。
【００１２】
また、図６（ａ）に拡大して示されているように、第１通路部１１１の両傾斜側面１１２、１１３と第２通路部１２１の両平行側面１２２、１２３とが平面同士の接続となっていて、各傾斜側面１１２、１１３と各平行側面１２２、１２３との境界部Ａが角張った形状であると、この境界部Ａで気体の流れの向きを変えて平行側面１２２あるいは１２３に沿って流れさせることができずに、図６（ａ）で矢印線により示されているように、各傾斜側面１１２、１１３の延長線上にそのまま直進して気体および粉体が流れてしまい、対向する平行側面に衝突し、さらに反射して反対側の平行側面に衝突し、これが繰り返されていく。
【００１３】
このような現象が、第２通路部１２１の両側の平行側面１２２、１２３の両側で同時に起きるために、第２通路部１２１において、気体と粉体の混合流が干渉し合い、図６（ｂ）に示されているように、第２通路部１２１の内部圧力が変動し、圧力損失も大きくなる。この結果、ワークの加工効率が低下し、また、加工圧の強弱が起き、均一な加工ができなくなる。
【００１４】
また、図７（ａ）に示されているように、第２通路部１２１の通路長ＮＬが短いと、図７（ｂ）に示されているように、第２通路部１２１で粉体が十分に加速されずに噴出口１０２から噴出されてしまい、気体の流速に対して粉体の流速が十分速くならない。逆に、図８（ａ）に示されているように、第２通路部１２１の通路長ＮＬが長すぎると、図８（ｂ）に示されているように、第２通路部１２１における圧力損失が大きくなるため、流速が速くならず、粉体は十分速度を得ることができない。なお、図７（ｂ）、図８（ｂ）の符号Ｖ１は気体の最高速度を、符号Ｖ２は粉体の最高速度を各々示している。
【００１５】
以上の特性を考慮すると、粉体の形状が大きく、軽いものは早く加速されるため、第２通路部１２１の通路長ＮＬは短くてよく、小さく重いものは加速が遅いため、通路長ＮＬを長くする必要がある。
【００１６】
さらに、噴出口１０２の縦方向における第２通路部１２１の寸法も気体の圧力損失や流速に大きく影響し、寸法が大きい（スリットが太い）場合には、圧力損失は小さいが、流速の増す度合いは低く、逆に寸法が小さい（スリットが細い）場合には、圧力損失は大きいが、流速の増す度合いは高くなる。また、噴出口１０２の縦方向における第２通路部１２１の寸法が小さいと、圧力損失が大きいため、一次側の圧力を高くする必要があり、一次側の圧力を高くすると、装置全体の耐圧性を高くしなくてはならず、そのため、装置が大型化し、高価になってしまう。
【００１７】
以上のことから、粉体、特に微細な粉体を、適切に加速するためには、ノズル先端の縦方向寸法と通路長は、使用する粉体の種類によって最適な値を選定する必要がある。
【００１８】
上述したように、従来の粉体加工装置では、粉体の粒径が大きいので、流速をそれほど高くする必要がないため、ノズル形状について多くの注意がはらわれていなかった。しかし微細な粉体を使用した粉体加工装置では、粉体の噴出速度を高速にしないと、必要な加工エネルギを得ることができない。
【００１９】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、ノズルの通路形状の改良、最適化により、微細な粉体を用いる粉体加工装置でも、粉体の噴出速度を高速して必要な加工エネルギを安定して得ることができ、微細な粉体を用いる粉体加工を、効率よく、広範囲を均一に行うことができる粉体噴出用ノズルを提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による粉体噴出用ノズルは、ノズル入口と、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長スリット状の噴出口を有し、圧縮気体と共に粉体を前記噴出口より噴出する粉体噴出用ノズルにおいて、前記ノズル入口と前記噴出口との間に連続する第１通路部と第２通路部とを有し、前記ノズル入口側の前記第１通路部は、前記縦方向で見て両側面が傾斜し、傾斜側面によって前記第２通路側に向かうに従って幅狭になるＶ形断面形状をなしており、前記噴出口側の前記第２通路部は、前記縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面によって均一スリット幅通路をなし、前記横方向の両端部が各々外側に向かって所定角度をもって傾斜して広がり、傾斜端面によって末広形状をなしている。
【００２１】
この発明による粉体噴出用ノズルによれば、噴出口の横方向における第２通路部の両端部が各々外側に向かって所定角度をもって傾斜して広がり、傾斜端面によって末広形状をなしているから、噴出口より噴出される圧縮気体と粉体が、噴出口の横方向において外側に末広形状に応じて広がり、噴出口よりの噴出流がその横方向の両端領域で外部の空気を巻き込むことがなくなる。これにより、噴出口の横方向両端領域の流速が中央領域に比して速くなることがなく、ノズルの横方向の全域に亘って均一な流速となり、ノズルの横方向の全域に亘って均一に粉体を噴出することができる。
【００２２】
この作用効果を得るために、第２通路部の傾斜端面の傾斜角は、５〜６０度程度であることが好ましく、より好ましくは１０〜３０度であることがよい。
【００２３】
更に、前記第１通路部は、前記横方向の両端面が互いに平行な平行端面によって均一横幅通路をなしており、前記第１通路部の平行端面と前記第２通路部の前記傾斜端面とが半円状もしくは連続的な曲線をもって角部を含むことなく滑らかに接続されている。
【００２４】
この発明による粉体噴出用ノズルによれば、第１通路部の平行端面と第２通路部の傾斜端面とが半円状もしくは連続的な曲線をもって滑らかに接続されているから、圧縮気体と粉体との混合流が、これら通路の端面に沿って干渉し合うことなく滑らかに流れ、圧力変動を来すことがない。
【００２５】
また、上述の目的を達成するために、この発明による粉体噴出用ノズルは、ノズル入口と、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長スリット状の噴出口を有し、圧縮気体と共に粉体を前記噴出口より噴出する粉体噴出用ノズルにおいて、前記ノズル入口と前記噴出口との間に連続する第１通路部と第２通路部とを有し、前記ノズル入口側の前記第１通路部は、前記縦方向で見て両側面が傾斜し、傾斜側面によって前記第２通路側に向かうに従って幅狭になるＶ形断面形状をなしており、前記噴出口側の第２通路部は、前記縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面によって均一スリット幅通路をなしており、前記第１通路部の前記傾斜側面と前記第２通路部の前記平行側面とが半円状もしくは連続的な曲線をもって角部を含むことなく滑らかに接続されている。
【００２６】
この発明による粉体噴出用ノズルによれば、第１通路部の傾斜側面と第２通路部の平行側面とが半円状もしくは連続的な曲線をもって滑らかに接続されているから、圧縮気体と粉体との混合流が、これら通路の側面に沿って干渉し合うことなく滑らかに流れ、圧力変動を来すことがない。
【００２７】
また、この発明による粉体噴出用ノズルでは、第１通路部が通路断面積の変化によって流速を速めることが、気体圧縮による不具合を生じることなく、良好に行われるよう、第１通路部の両傾斜側面がなす挟角は、５〜６０度程度であることが好ましく、より好ましくは１０〜３０度程度であることがよい。
【００２８】
また、上述の目的を達成するために、この発明による粉体噴出用ノズルは、ノズル入口と、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長スリット状の噴出口を有し、圧縮気体と共に粉体を前記噴出口より噴出する粉体噴出用ノズルにおいて、前記ノズル入口より前記噴出口との間に連続する第１通路部と第２通路部とを有し、前記ノズル入口側の前記第１通路部は、前記縦方向で見て両側面が傾斜し、傾斜側面によって前記第２通路側に向かうに従って幅狭になるＶ形断面形状をなしており、前記噴出口側の前記第２通路部は、前記縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面によって均一スリット幅通路をなしており、前記第２通路部の前記縦方向における寸法ＮＴは、前記噴出口より噴出する粉体の粒径をＤとした場合、
ＮＴ＝ｋ・Ｄ　　　…（１）
ｋ：比例定数（但し、２≦ｋ≦５００）
を満たす値に設定され、前記第２通路部の通路長ＮＬは、
ＮＬ＝ｍ・ＮＴ　　…（２）
ｍ：比例定数（但し、４≦ｍ≦５００）
を満たす寸法に設定されている。
【００２９】
この発明による粉体噴出用ノズルによれば、第２通路部のスリット幅ＮＴが噴出口より噴出する粉体の粒径Ｄに応じて最適値に設定される共に、第２通路部の通路長ＮＬがスリット幅ＮＴに応じて最適値に設定される。これにより、第２通路部の形状が、粉体の粒径Ｄに応じて、大きい圧力損失を生じることなく十分な粉体流速を得る最適形状に設定される。
【００３０】
また、上述の目的を達成するために、この発明による粉体噴出用ノズルは、ノズル入口と、縦方向の寸法よりも横方向の寸法の方が長い横長スリット状の噴出口を有し、圧縮気体と共に粉体を前記噴出口より噴出する粉体噴出用ノズルにおいて、前記ノズル入口より前記噴出口との間に連続する第１通路部と第２通路部とを有し、前記ノズル入口側の前記第１通路部は、前記縦方向で見て両側面が傾斜し、傾斜側面によって前記第２通路側に向かうに従って幅狭になるＶ形断面形状をなしており、前記噴出口側の前記第２通路部は、前記縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面によって均一スリット幅通路をなしており、前記第２通路部のスリット幅が０．１〜２．５ｍｍ、前記第２通路部の通路長が１０〜５０ｍｍに設定されている。
【００３１】
この発明による粉体噴出用ノズルによれば、第２通路部のスリット幅、通路長が、噴出口より噴出する粉体の粒径が５〜５０μｍ程度の微細な粉体を取り扱うものにおいて、大きい圧力損失を生じることなく十分な粉体流速を得ることについて最適になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１はこの発明による粉体噴出用ノズルが適用される粉体供給装置の一つの実施形態を示している。
【００３３】
粉体供給装置１は、圧縮気体供給部１０と、粉体タンク部２０と、粉体混合部３０と、粉体噴出用ノズル４０（以下、ノズル４０と略称する）とを有している。
【００３４】
圧縮気体供給部１０は、均圧タンク１１と、圧縮気体通路の一部をなす均圧通路１２とを有している。均圧タンク１１は、タンク内に供給された圧縮気体の均圧化を行うのに充分なタンク内容積を有しており、ノズル４０のノズル入口４１の横幅と同等の横幅を有している。
【００３５】
均圧タンク１１の左右両側の端壁面に各々圧縮気体導入口１３が開口している。圧縮気体ボンベ等の図示されていない圧縮気体供給源より圧縮気体は、左右両側の圧縮気体導入口１３より均圧タンク１１内に均等に供給される。
【００３６】
均圧通路１２は、全体に亘って一様な通路断面積を有している。均圧通路１２は、粉体混合部３０の本体３１に形成された均圧通路１２と同様の圧縮気体通路３２に連通しており、均圧タンク１１より圧縮気体を粉体Ｐとの混合部に導く。
【００３７】
粉体タンク部２０は、研磨剤等の粉体Ｐを貯容する粉体ホッパ２１と、粉体ホッパ２１に振動を与える電動式のバイブレータ２２とを含んでいる。
【００３８】
粉体ホッパ２１は、上部に粉体投入口２３を、下底部に粉体出口２４を有している。粉体出口２４は粉体混合部３０の本体３１に形成された粉体貯容部３３に連通している。
【００３９】
粉体タンク部２０の粉体ホッパ２１はバイブレータ２２によって加振され、粉体ホッパ２１に貯容された粉体Ｐは、粉体出口２４より粉体混合部３０の粉体貯容部３３に落下供給される。
【００４０】
粉体混合部３０の本体３１は粉体供給ローラ３４を自身の中心軸線周りに回転自在に支持している。粉体供給ローラ３４は、ノズル４０の使用において、圧縮気体通路３２、粉体貯容部３３と同様に、ノズル４０のノズル入口４１の横幅と同等の横幅を有している。
【００４１】
粉体供給ローラ３４は、図示されてない電動機によって図１で見て時計廻り方向に所定の回転速度で回転駆動され、外周面３４Ａに複数個の周溝（図示省略）を軸長方向に等間隔に有していて当該外周面３４Ａを粉体搬送面とされている。
【００４２】
粉体供給ローラ３４は、ノズル４０に至る圧縮気体通路３２の途中にあり、外周面の周方向の一部（図１にて右半分の領域）にて粉体貯容部３３に露呈し、他の一部（図１にて左側の領域）にて圧縮気体通路３２に露呈し、回転により外周面３４Ａを粉体担持搬送面として粉体貯容部３３より粉体Ｐを圧縮気体通路３２へ連続的に定量搬送する。
【００４３】
粉体供給ローラ３４の圧縮気体通路３２に対する露呈部には、圧縮気体通路３２の横幅方向の全体に亘って粉体供給ローラ３４の外周面３４Ａに対向する絞り部材３５が設けられている。絞り部材３５の上流側面３５Ａは、圧縮気体通路３２を流れる圧縮気体の流れを粉体供給ローラ３４の外周面３４Ａに向ける傾斜面になっている。
【００４４】
絞り部材３５は、粉体供給ローラ３４の圧縮気体通路３２に対する露呈部における圧縮気体通路３２の通路断面積を減少し、粉体供給ローラ３４の外周面３４Ａとの間に絞り通路３６を画定している。
【００４５】
粉体供給ローラ３４の回転によって粉体貯容部３３の粉体Ｐが、粉体供給ローラ３４の圧縮気体通路３２に対する露呈部に搬送され、圧縮気体通路３２を流れる圧縮気体の流れによりローラ外周面より取り除かれ、圧縮気体と共に下流側に流れる。
【００４６】
粉体供給ローラ３４が圧縮気体通路３２に対して露呈する部分の圧縮気体通路３２の通路断面積が絞り部材３５によって減少し、絞り通路３５となっているから、この部分における圧縮気体の流速が速まり、ローラ外周面より粉体Ｐを全て確実に取り去ることができる。
【００４７】
圧縮気体と粉体Ｐとの混合流は圧縮気体通路３２よりノズル４０のノズル入口４１に流れる。
【００４８】
ノズル４０は粉体混合部３０の本体３１の下底面部に固定装着されている。ノズル４０は、ノズル入口４１と噴出口４２とを有しており、図２（ａ）、（ｂ）に示されているように、噴出口４２は、縦方向（図２（ｂ）で左右方向）の寸法よりも横方向（図２（ａ）で左右方向）の寸法の方が長い横長スリット状を呈しており、噴出口４２はワークＷの加工幅Ｗｗに相当する横方向寸法で形成されている。
【００４９】
ノズル４０はノズル入口４１と噴出口４２との間に連続する第１通路部５１と第２通路部６１とを有している。
【００５０】
ノズル入口４１側の第１通路部５１は、噴出口４２の縦方向で見て両側面５２、５３が傾斜し、傾斜側面５２、５３によって第２通路６１側に向かうに従って噴出口４２の縦方向における幅が狭くなるＶ形断面形状をなしている。第１通路部５１は、噴出口４２の横方向における両端部が互いに平行な平行端面５４、５５になっており、平行端面５４、５５によって均一横幅通路になっている。
【００５１】
噴出口４２側の第２通路部６１は、噴出口４２の縦方向で見て両側面が互いに平行な平行側面６２、６３によって均一スリット幅通路をなし、噴出口４２の横方向における両端部が各々外側に向かって所定の傾斜角度θｂをもって傾斜して広がり、傾斜端面６４、６５によって末広形状をなしている。
【００５２】
傾斜端面６４、６５の傾斜角度θｂは、５〜６０度であることが好ましく、より好ましくは１０〜３０度であることがよい。
【００５３】
第１通路部５１の平行端面５４、５５と第２通路部６１の傾斜端面６４、６５とが、各々、半径Ｒｂの半円状もしくは連続的な曲線をもって角部を含むことなく滑らかに接続されている。半径Ｒｂは、傾斜角度θｂにもよるが、５ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上であることがよい。
【００５４】
なお、前述した均圧通路１２や絞り部材３５は、噴出口４２の横方向におけるノズル入口４１の寸法と同等の幅を有している。
【００５５】
上述したように、噴出口４２の横方向における第２通路部６１の両端部が各々外側に向かって所定角度θｂをもって傾斜して広がり、傾斜端面６４、６５によって末広形状をなしているから、噴出口４２より噴出される圧縮気体と粉体が、噴出口４２の横方向における第２通路部６１の両端部より外側に末広形状に応じて広がり、噴出口４２よりの噴出流が噴出口４２の横方向における第２通路部６１の両端領域で外部の空気を巻き込むことがなくなる。
【００５６】
これにより、図２（ｃ）に示されているように、噴出口４２の横方向における第２通路部６１の両端領域の流速が中央領域に比して速くなることがなく、噴出口４２の横方向の全域に亘って均一な流速となり、噴出口４２の横方向の全域に亘って均一に粉体を噴出することができる。
【００５７】
このことにより、噴出口４２の横方向に関するワークＷの均一加工範囲は、噴出口４２の横方向全域になり、ワークＷの加工幅Ｗｗは噴出口４２の横方向寸法と同じになる。したがって、ワーク横幅（加工幅Ｗｗ）より長い横方向寸法の噴出口を有するノズルを用いる必要がなくなり、加工に必要な粉体量や圧縮気体の使用量の削減、無駄なエネルギ消費量の低減が図られる。
【００５８】
通常、気体の流れは、壁面に沿って流れていくから、第１通路部５１の平行端面５４、５５と第２通路部６１の傾斜端面６４、６５の接続部に、角部がなく、に適当なアールを取っていて、第１通路部５１の平行端面５４、５５と第２通路部６１の傾斜端面６４、６５とが各々滑らかに接続されているから、気体はこれらの通路壁面に沿って流れ、圧縮気体と粉体との混合流が、これら通路の端面に沿って干渉し合うことなく滑らかに流れる。これにより、流れが安定し、圧力変動を来すことがなく、圧力損失の低減も図られ、ワークの加工効率が向上し、加工圧の強弱によって不均一な加工になることがない。
【００５９】
また、第１通路部５１の傾斜側面５２、５３と第２通路部６１の平行側面６２、６３とが、各々、半径Ｒｂの半円状もしくは連続的な曲線をもって角部を含むことなく滑らかに接続されている。この場合、第１通路部５１の両傾斜側面５２、５３がなす挟角θａは、好ましくは、５〜６０度、より好ましくは、１０〜３０度程度に設定される。半径Ｒｂは、挟角θａにもよるが、５ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上であることがよい。
【００６０】
第１通路部５１の傾斜側面５２、５３と第２通路部６１の平行側面６２、６３との接続部についても、角部がなく、適当なアールを取っていて、第１通路部５１の傾斜側面５２、５３と第２通路部６１の平行側面６２、６３とが滑らかに接続されているから、図３（ａ）に示されているように、気体はこれらの通路壁面に沿って流れ、圧縮気体と粉体との混合流が、これら通路の側面に沿って干渉し合うことなく滑らかに流れ、図３（ｂ）に示されているように圧力変動を来すことがない。これにより、流れが安定し、圧力損失の低減も図られ、ワークの加工効率が向上し、加工圧の強弱によって不均一な加工になることがない。
【００６１】
また、第２通路部６１は、スリット幅をＮＴ、通路長をＮＬとし、噴出口４２より噴出する粉体の粒径をＤとして、下記数式（１）を満たすスリット幅ＮＴに設定され、且つ下記数式（２）を満たす通路長ＮＬに設定されている。
ＮＴ＝ｋ・Ｄ　　　…（１）
ｋ：比例定数（但し、２≦ｋ≦５００）
ＮＬ＝ｍ・ＮＴ　　…（２）
ｍ：比例定数（但し、４≦ｍ≦５００）
【００６２】
これにより、第２通路部６１のスリット幅ＮＴが噴出口４２より噴出する粉体の粒径Ｄに応じて最適値に設定される共に、第２通路部の通路長ＮＬがスリット幅ＮＴに応じて最適値に設定され、ついては、第２通路部６１の形状が、粉体の粒径Ｄに応じて、大きい圧力損失を生じることなく十分な粉体流速を得る最適形状に設定される。
【００６３】
比例定数ｋが２未満であると、スリット幅が狭すぎ、圧力損失が大きくなり、比例定数ｋが５００を超えると、スリット幅が広すぎ、所要の流速を得ることができない。また、比例定数ｍが４未満であると、通路長が短く、所要の流速を得ることができず、比例定数ｍが５００を超えると、通路長が長すぎ、圧力損失が大きくなる。
【００６４】
噴出口４２より噴出する粉体の粒径Ｄが５〜５０μｍ程度の微細な粉体の場合スリット幅ＮＴは、０．１〜２．５ｍｍ、より好ましくは、０．５〜１．０ｍｍ程度になり、通路長ＮＬは、１０〜５０ｍｍ、より好ましくは、２０〜４０ｍｍ程度になる。
【００６５】
これにより、噴出口４２より噴出する粉体の粒径が５〜５０μｍ程度の微細な粉体を取り扱うものにおいて、図４（ａ）、（ｂ）に示されているように、大きい圧力損失を生じることなく十分な粉体流速を得ることについて最適になる。これにより、噴出口４２より噴出する粉体の速度が遠くなり、加工効率が高くなる。
【００６６】
なお、第１通路部５１の横方向で見た両端面が、互いに平行な平行端面にわずかなテーパをつけたものである場合についても、全くテーパのない平行端面と実質的に同様の効果が発揮される限り、そのようなテーパを付けた両端面も、請求項中の両端面が互いに平行な平行端面に相当するのは勿論のことである。
【００６７】
同様に、第２通路部６１の縦方向で見た両側面が、互いに平行な平行側面にわずかなテーパをつけたものである場合についても、全くテーパのない平行側面と実質的に同様の効果が発揮される限り、そのようなテーパを付けた両側面も、請求項中の両側面が互いに平行な平行側面に相当するのは勿論のことである。
【００６８】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による粉体噴出用ノズルによれば、ノズルの通路形状の改良、最適化により、微細な粉体を用いる粉体加工装置でも、粉体の噴出速度を高速して必要な加工エネルギを安定して得ることができ、微細な粉体を用いる粉体加工を、効率よく、広範囲を均一に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による粉体噴出用ノズルが適用される粉体供給装置の一つの実施形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）はこの発明による粉体噴出用ノズルの一つの実施形態の噴出口横方向に沿った断面図、（ｂ）は同じく噴出口縦方向に沿った断面図、（ｃ）は同じく噴出口横方向に関する流速分布特性を示すグラフである。
【図３】（ａ）はこの発明による粉体噴出用ノズルの一つの実施形態の側面接続部の拡大断面図、（ｂ）はそれの側面接続部の圧力特性を示すグラフである。
【図４】（ａ）はこの発明による粉体噴出用ノズルの一つの実施形態を示す断面図、（ｂ）はそれの気体速度特性と粉体速度特性を示すグラフである。
【図５】（ａ）は従来の粉体噴出用ノズルの噴出口横方向に沿った断面図、（ｂ）は同じく噴出口縦方向に沿った断面図、（ｃ）は同じく噴出口横方向に関する流速分布特性を示すグラフである。
【図６】（ａ）は従来の粉体噴出用ノズルの側面接続部の拡大断面図、（ｂ）はそれの側面接続部の圧力特性を示すグラフである。
【図７】（ａ）は従来の粉体噴出用ノズルを示す断面図、（ｂ）はそれの気体速度特性と粉体速度特性を示すグラフである。
【図８】（ａ）は従来の粉体噴出用ノズルを示す断面図、（ｂ）はそれの気体速度特性と粉体速度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０　圧縮気体供給部
１１　均圧タンク
１２　均圧通路
２０　粉体タンク部
２１　粉体ホッパ
２２　バイブレータ
３０　粉体混合部
３２　圧縮気体通路
３４　粉体供給ローラ
４０　粉体噴出用ノズル
４１　ノズル入口
４２　噴出口
５１　第１通路部
５２、５３　傾斜側面
５４、５５　平行端面
６１　第２通路部
６２、６３　平行側面
６４、６５　傾斜端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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