(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置から排出された粒子を含むガスにミスト状の液体を接触させ、前記粒子を含んで前記ガスと混在した前記液体を前記ガスから除去する粒子除去部と、
前記粒子除去部を通った前記ガスから前記液体を除去する液体除去部と、
前記ガスを前記装置に供給する供給部と、
を具備し、
前記粒子除去部は、受け部と、前記受け部に向かってミスト状の前記液体を噴射する噴射部と、前記粒子を含むとともに前記受け部に付着した前記液体から前記粒子を捕捉可能なフィルタとを有し、
前記受け部に、前記粒子を含む前記液体が排出される排出部が設けられ、
前記フィルタは、巻かれた第１の部分と、巻かれた第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置するとともに前記排出部から排出された前記液体が通過する第３の部分と、を形成し、
前記粒子除去部は、前記フィルタの前記第３の部分の重さを検知する検知部と、前記第３の部分の重さに応じて前記第１の部分から前記第２の部分に前記フィルタを送らせる搬送部と、をさらに有する、
ガス再利用装置。
【請求項２】
前記粒子除去部は、前記フィルタにより濾過された前記液体を前記噴射部に供給する液体供給部をさらに有する、請求項１のガス再利用装置。
【請求項３】
前記液体除去部は、前記ガスに含まれる前記液体を加熱する加熱部を有する、請求項１又は請求項２のガス再利用装置。
【請求項４】
前記供給部は、前記液体除去部を通った前記ガスに混合された、当該ガスと異なる成分の気体を除去する、請求項１乃至請求項３のいずれか一つのガス再利用装置。
【請求項５】
装置から排出された粒子を含むガスにミスト状の液体を接触させ、前記粒子を含んで前記ガスと混在した前記液体を前記ガスから除去する粒子除去部と、
前記粒子除去部を通った前記ガスから前記液体を除去する液体除去部と、
前記ガスを前記装置に供給する供給部と、
を具備し、
前記液体は、液化した前記ガスである、
ガス再利用装置。
【請求項６】
前記ガスが窒素である請求項５のガス再利用装置。
【請求項７】
前記粒子除去部は、前記ガスの流れを収束させる収束部と、前記収束部に設けられて多方向から前記ガスにミスト状の前記液体を噴射する噴射部と、を有する、請求項５又は請求項６のガス再利用装置。
【請求項８】
前記粒子除去部に、前記ガスの流れを収束させる収束流路が設けられ、
前記粒子除去部は、前記収束流路を通った前記ガスが集まる場所を含む範囲に、ミスト状の前記液体を噴射する噴射部を有する、
請求項１乃至請求項６のいずれか一つのガス再利用装置。
【請求項９】
前記粒子除去部に、前記ガスが流れる流路が設けられ、
前記粒子除去部は、前記流路において前記ガスが流れる方向と直交する方向よりも、前記ガスの流れの上流側に向く方向へミスト状の前記液体を噴射する噴射部を有する、
請求項１乃至請求項６のいずれか一つのガス再利用装置。
【請求項１０】
前記粒子除去部に、前記ガスが流れる流路が設けられ、
前記粒子除去部は、前記流路において前記ガスが流れる方向と直交する方向よりも、前記ガスの流れの下流側に向く方向へミスト状の前記液体を噴射する噴射部を有する、
請求項１乃至請求項６のいずれか一つのガス再利用装置。
【請求項１１】
粉末状の材料を積層するとともに、不活性ガス雰囲気中で前記材料を溶融又は焼結して造形物を造形する造形部と、
前記造形部から排出された粒子を含む前記不活性ガスにミスト状の液体を接触させ、前記粒子を含んで前記不活性ガスと混在した前記液体を前記不活性ガスから除去する粒子除去部と、
前記粒子除去部を通った前記不活性ガスから前記液体を除去する液体除去部と、
前記不活性ガスを前記造形部に供給する供給部と、
を具備し、
前記液体は、液化した前記不活性ガスである、
積層造形装置。
【請求項１２】
前記不活性ガスが窒素である請求項１１の積層造形装置。
【請求項１３】
処理室において、粉末状の材料を積層するとともに、不活性ガス雰囲気中で前記材料を溶融又は焼結して造形物を造形する工程と、
前記処理室から排出されるとともに粒子を含む前記不活性ガスに、液化した前記不活性ガスであるミスト状の液体を接触させ、前記粒子を含んで前記不活性ガスと混在した前記液体を前記不活性ガスから除去する工程と、
ミスト状の前記液体に接触した前記不活性ガスから前記液体を除去する工程と、
前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程と、
を具備する積層造形方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガス再利用装置、積層造形装置、及び積層造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば金属材料を溶融又は焼結することにより、造形物の造形や加工を行う装置が知られる。このような装置で用いられる不活性ガスに、金属ヒュームのような粒子が混合することがある。不活性ガスは、金属ヒュームを除去されて再利用されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、ガスに含まれる粒子を除去するフィルタが知られる。しかし、フィルタの濾過性能は、粒子の捕捉量に従って低下する。
【０００５】
本発明が解決する課題の一例は、ガスから粒子をより確実に除去することができるガス再利用装置、積層造形装置、及び積層造形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの実施の形態に係るガス再利用装置は、粒子除去部と、液体除去部と、供給部と、を備える。前記粒子除去部は、装置から排出された粒子を含むガスにミスト状の液体を接触させ、前記粒子を含んで前記ガスと混在した前記液体を前記ガスから除去する。前記液体除去部は、前記粒子除去部を通った前記ガスから前記液体を除去する。前記供給部は、前記ガスを前記装置に供給する。前記粒子除去部は、受け部と、前記受け部に向かってミスト状の前記液体を噴射する噴射部と、前記粒子を含むとともに前記受け部に付着した前記液体から前記粒子を捕捉可能なフィルタとを有する。前記受け部に、前記粒子を含む前記液体が排出される排出部が設けられる。前記フィルタは、巻かれた第１の部分と、巻かれた第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置するとともに前記排出部から排出された前記液体が通過する第３の部分と、を形成する。前記粒子除去部は、前記フィルタの前記第３の部分の重さを検知する検知部と、前記第３の部分の重さに応じて前記第１の部分から前記第２の部分に前記フィルタを送らせる搬送部と、をさらに有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る三次元プリンタを概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の三次元プリンタによる積層造形方法の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図３】図３は、第２の実施の形態に係るミストエリアの一部を示す断面図である。
【図４】図４は、第３の実施の形態に係るミストエリアの一部を示す断面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態の排出ノズルを示す斜視図である。
【図６】図６は、第４の実施の形態に係るミストエリアの一部を示す断面図である。
【図７】図７は、第５の実施の形態に係るミストエリアの一部を示す断面図である。
【図８】図８は、第６の実施の形態に係る三次元プリンタを概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、第１の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。
【０００９】
図１は、第１の実施の形態に係る三次元プリンタ１０を概略的に示す断面図である。三次元プリンタ１０は、積層造形装置の一例である。三次元プリンタ１０は、粉末状の材料１１から、三次元形状の造形物１２を積層造形する装置である。積層造形は、付加造形（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＡＭ）とも称され得る。
【００１０】
材料１１は、造形物１２の材料であり、例えば鉄のような金属の粉体である。なお、材料１１はこれに限らず、樹脂の粉体やその他の材料であっても良い。さらに、三次元プリンタ１０は、複数種類の材料１１から造形物１２を造形しても良い。
【００１１】
図１に示すように、三次元プリンタ１０は、造形部２１と、二点鎖線で示すヒューム回収部２２と、制御部２３とを有する。造形部２１は、装置及び造形部の一例であり、例えば、加工部及び加工エリアとも称され得る。ヒューム回収部２２は、ガス再利用装置の一例であり、例えば、回収部、除去部、及び浄化部とも称され得る。
【００１２】
造形部２１において、材料１１から、造形物１２が造形される。造形部２１は、処理槽３１と、造形槽３２と、光学装置３３とを有する。さらに造形部２１は、例えば、材料１１が収容された材料槽（図示せず）や、当該材料槽の材料１１を造形槽３２に供給するスキージ（図示せず）のような、種々の要素を有する。
【００１３】
処理槽３１は、例えば、密封可能な箱状に形成される。処理槽３１の内部に、処理室３１ａが設けられる。処理室３１ａは、例えば、加工室、チャンバ、及びエリアとも称され得る。処理室３１ａに、造形槽３２、光学装置３３、材料槽、及びスキージが収容される。
【００１４】
処理槽３１の処理室３１ａに、吐出口３１ｂと、吸引口３１ｃとが設けられる。吐出口３１ｂ及び吸引口３１ｃは、ヒューム回収部２２にそれぞれ接続される。ヒューム回収部２２は、吐出口３１ｂから、処理室３１ａに窒素ガスＧを供給する。窒素ガスＧは、ガス及び不活性ガスの一例である。なお、ガス及び不活性ガスはこれに限らず、例えば、ヘリウム及びアルゴンのような他のガスであっても良い。処理室３１ａの窒素ガスＧは、吸引口３１ｃから、ヒューム回収部２２によって吸引される。図１は、窒素ガスＧの流れを矢印で模式的に示すが、窒素ガスＧの流れ及び窒素ガスＧが存在する位置はこれに限らない。
【００１５】
吐出口３１ｂ及び吸引口３１ｃは、造形槽３２に形成される造形エリア３５に向けられる。造形エリア３５は、例えば、積層された材料１１によって形成される。吐出口３１ｂから供給された窒素ガスＧは、少なくとも造形エリア３５の近傍に窒素ガス雰囲気を形成する。窒素ガス雰囲気は、不活性ガス雰囲気の一例である。
【００１６】
窒素ガスＧは、造形エリア３５の近傍を通り、吸引口３１ｃからヒューム回収部２２に吸引される。なお、窒素ガスＧはこれに限らず、例えば、図１の矢印で示すように、処理室３１ａの内部を循環しても良い。
【００１７】
造形槽３２において、材料１１の層が形成されるとともに、当該材料１１の層から、三次元形状の造形物１２が造形される。造形槽３２において、材料１１の層の形成と、材料１１の層の固化と、が繰り返し行われることにより、造形槽３２の内部で、造形物１２が造形される。造形槽３２は、載置台３２ａを有する。
【００１８】
載置台３２ａの上に、ベースプレート３７が載置固定されるとともに、材料１１が堆積される。ベースプレート３７の上に、造形物１２が造形される。なお、載置台３２ａにベースプレート３７を配置することなく、載置台３２ａの上に直接、造形物１２が造形されても良い。
【００１９】
載置台３２ａは、油圧昇降機のような種々の装置によって、上下方向に移動可能である。載置台３２ａが移動することで、載置台３２ａの上の材料１１、造形物１２、及びベースプレート３７が上下に移動する。
【００２０】
造形槽３２に隣接して、材料槽が設けられる。例えば、造形槽３２の載置台３２ａが一層分だけ下降すると、当該材料槽の材料１１が上昇し、材料槽の上に一層分の材料１１が現れる。材料槽の上の材料１１をスキージが造形槽３２に向かって押すことで、造形槽３２に材料１１が供給される。これにより、造形槽３２に材料１１の層が形成される。言い換えると、造形槽３２に材料１１が積層される。なお、材料１１の積層方法はこれに限らない。
【００２１】
光学装置３３は、発振素子を有しレーザ光Ｌを出射する光源（図示せず）と、レーザ光Ｌを走査するためのガルバノミラーのようなスキャナ（図示せず）と、スキャナにより走査されたレーザ光（ビーム）を平らな像面に集光するための集光レンズ（ｆ−θレンズ）（図示せず）と、を含む光学系を有する。
【００２２】
光学装置３３は、造形槽３２の上方に位置する。光学装置３３は、光源が出射したレーザ光Ｌを、変換レンズによって平行光に変換する。光学装置３３は、傾斜角度を変更可能なガルバノミラーにレーザ光Ｌを反射させ、集光レンズによってレーザ光Ｌを集光させることで、レーザ光Ｌを所望の位置に照射する。
【００２３】
制御部２３は、造形部２１及びヒューム回収部２２に電気的に接続される。制御部２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭのような種々の電子部品を有する。制御部２３は、前記ＲＯＭ、又は他の記憶装置に格納されたプログラムを読み出し実行することで、造形部２１及びヒューム回収部２２を制御する。造形部２１は、制御部２３の制御（プログラム）に基づき、例えば以下に説明されるように造形物１２を造形する。
【００２４】
まず、制御部２３に、例えば外部のパーソナルコンピュータから、造形物１２の三次元形状のデータが入力される。当該三次元形状のデータは、例えばＣＡＤのデータであるが、他のデータであっても良い。
【００２５】
制御部２３は、造形物１２の三次元形状のデータから、複数の断面形状のデータを生成する。例えば、制御部２３は、造形物１２の三次元形状を所定の厚さ毎に複数の層状に分割し、各層の断面形状のデータを生成する。
【００２６】
次に、造形槽３２の載置台３２ａが一層分下降するとともに、材料槽が一層分の材料１１を上昇させる。スキージが、材料槽の一層分の材料１１を、造形槽３２に向かって均すことで、造形槽３２の載置台３２ａの上に材料１１の層を形成する。当該材料１１の層が、造形エリア３５を形成する。
【００２７】
制御部２３は、光学装置３３を制御することで、光学装置３３のレーザ光Ｌを、造形エリア３５に照射させる。制御部２３は、生成した断面形状のデータに基づき、レーザ光Ｌの照射位置を定める。
【００２８】
窒素ガス雰囲気中でレーザ光Ｌを照射されることにより、材料１１の層のレーザ光Ｌを照射された部分は、溶融する。光学装置３３は、レーザ光Ｌを照射することにより、材料１１を部分的に溶融した後に固める。これにより、材料１１の層に、造形物１２の一層分の部分が形成される。なお、材料１１は焼結されても良い。
【００２９】
光学装置３３が材料１１にレーザ光Ｌを照射し終えると、三次元プリンタ１０は、以上の説明と同様に、材料１１の層の形成と、材料１１の層の溶融とを繰り返す。これにより、三次元プリンタ１０は、三次元形状の造形物１２を造形する。
【００３０】
上記説明において、造形物１２は、積層された材料１１をレーザ光Ｌで溶融することにより形成された。しかし、造形物１２はこれに限らず、例えば、材料１１を溶融させながら供給することにより形成されても良い。
【００３１】
レーザ光Ｌが材料１１を溶融又は焼結させると、材料１１が蒸発することがある。蒸発した材料１１は、凝集することでヒュームＦを形成する。ヒュームＦは、粒子の一例であり、例えば、微粒子、粉体、粉塵、塵、及び不純物とも称され得る。処理室３１ａにおいて、ヒュームＦは、窒素ガスＧに混合される。処理室３１ａのヒュームＦを含んだ窒素ガスＧは、吸引口３１ｃから、ヒューム回収部２２に吸引される。
【００３２】
ヒューム回収部２２は、ミストエリア４１と、乾燥エリア４２と、窒素発生エリア４３とを有する。ミストエリア４１は、粒子除去部の一例であり、例えば、回収部、浄化部、捕捉部、及び捕集部とも称され得る。乾燥エリア４２は、液体除去部の一例であり、例えば、乾燥部、蒸発部、揮発部、及び気化部とも称され得る。窒素発生エリア４３は、供給部の一例であり、例えば、気体除去部及び精製部とも称され得る。
【００３３】
さらに、ヒューム回収部２２は、第１の導管部４５と、第２の導管部４６と、第３の導管部４７と、及び第４の導管部４８とをさらに有する。第１の導管部４５は、造形部２１とミストエリア４１との間を接続する。第２の導管部４６は、ミストエリア４１と乾燥エリア４２との間を接続する。第３の導管部４７は、乾燥エリア４２と窒素発生エリア４３との間を接続する。第４の導管部４８は、窒素発生エリア４３と造形部２１との間を接続する。
【００３４】
図１は、造形部２１、ミストエリア４１、乾燥エリア４２、及び窒素発生エリア４３の配置を、説明のために模式的に示す。このため、造形部２１、ミストエリア４１、乾燥エリア４２、及び窒素発生エリア４３のそれぞれの位置及び大きさは、図１に示される位置及び大きさに限らない。例えば、造形部２１、ミストエリア４１、乾燥エリア４２、及び窒素発生エリア４３は、略同一の高さに配置される。さらに、造形部２１は、ミストエリア４１及び乾燥エリア４２よりも大きい。
【００３５】
造形部２１の吸引口３１ｃから排出された窒素ガスＧは、第１の導管部４５を通り、ミストエリア４１に送られる。ミストエリア４１は、第１の壁部５１と、受け部５２と、複数のノズル５３と、フィルタ５４と、回収部５５と、ポンプ５６と、検知部５７と、搬送部５８と、を有する。ノズル５３は、噴射部の一例であり、例えば、ミスト発生部及び噴霧部とも称され得る。フィルタ５４は、例えば、捕捉部、回収部、及び捕集部とも称され得る。ポンプ５６は、液体供給部の一例である。
【００３６】
第１の壁部５１は、例えば、略直方体状の箱型に形成される。第１の壁部５１の形状はこれに限らず、例えば、円筒形状のような他の形状であっても良い。第１の壁部５１の内部に、第１の流路５１ａが形成される。第１の流路５１ａは、流路の一例である。
【００３７】
第１の流路５１ａは、造形部２１の吸引口３１ｃに接続されたヒューム回収部２２の一方の端部から、造形部２１の吐出口３１ｂに接続されたヒューム回収部２２の他方の端部に向かう流路の一部を形成する。第１の流路５１ａの一方の端部は、第１の導管部４５に接続される。第１の流路５１ａの他方の端部は、第２の導管部４６に接続される。図１の矢印で示すように、造形部２１の吸引口３１ｃから吸引された窒素ガスＧは、第１の流路５１ａの一方の端部から他方の端部に向かって流れる。
【００３８】
受け部５２は、第１の壁部５１に設けられる。受け部５２に、凹部５２ａと、排出口５２ｂとが設けられる。排出口５２ｂは、排出部の一例である。凹部５２ａは、例えば、下方に位置する第１の流路５１ａの内面から、第１の壁部５１の外部に向かって窪んで設けられる。排出口５２ｂは、例えば、凹部５２ａの略中央部分に設けられ、第１の壁部５１の外部に開口する。なお、排出口５２ｂの位置はこれに限らない。
【００３９】
複数のノズル５３は、受け部５２の凹部５２ａに対向する位置で、第１の壁部５１に設けられる。複数のノズル５３は、例えば、上方に位置する第１の壁部５１にマトリクス状に配置される。なお、ノズル５３の位置はこれに限らない。
【００４０】
ノズル５３は、第１の流路５１ａに開口し、受け部５２の凹部５２ａに向かってミスト状の純水Ｗを噴射する。純水Ｗは、液体の一例である。これにより、第１の流路５１ａの、ノズル５３が設けられた第１の壁部５１と受け部５２との間に、純水Ｗのミストが形成される。
【００４１】
純水Ｗのミストが形成された第１の流路５１ａを、ヒュームＦを含む窒素ガスＧが通過する。ミストエリア４１において、造形部２１の処理室３１ａから排出された、ヒュームＦを含む窒素ガスＧが、ミスト状の純水Ｗと混在する。ヒュームＦを含む窒素ガスＧは、当該ミスト状の純水Ｗに接触する。
【００４２】
ミストエリア４１において、窒素ガスＧに含まれるヒュームＦは、第１の流路５１ａでミストを形成する純水Ｗの粒に吸着される。上記のように、ミスト状の純水Ｗは、ノズル５３から、受け部５２の凹部５２ａに向かって噴射される。さらに、ミスト状の純水Ｗの粒は、ヒュームＦを吸着することで重くなる。このため、ミスト状の純水Ｗの粒は、ヒュームＦを吸着しながら、下方に位置する受け部５２の凹部５２ａに向かって飛ぶ。なお、ミスト状の純水Ｗの粒は、他の方向に飛んでも良い。
【００４３】
ヒュームＦを含んだ純水Ｗの粒は、受け部５２の凹部５２ａに付着する。純水Ｗの粒は、凹部５２ａにおいて凝集する。凹部５２ａにおいて凝集した、ヒュームＦを含んだ純水Ｗは、排出口５２ｂから排出される。これにより、ミストエリア４１は、ヒュームＦを含んだ純水Ｗを、窒素ガスＧから分離する。言い換えると、ミストエリア４１は、窒素ガスＧに混在したヒュームＦを純水Ｗに含ませ、窒素ガスＧから除去する。
【００４４】
フィルタ５４は、例えば紙によって作られた、帯状のフィルタである。なお、フィルタ５４は、ヒュームＦを捕捉可能であれば、他の材料によって作られても良いし、他の形状に作られても良い。フィルタ５４は、第１の部分５４ａと、第２の部分５４ｂと、第３の部分５４ｃとを有する。
【００４５】
第１の部分５４ａは、例えば、回転可能な第１の軸５４ｄに巻き付けられた部分である。第１の部分５４ａは、フィルタ５４の一方の端部を含む。フィルタ５４の一方の端部は、第１の軸５４ｄに取り付けられる。
【００４６】
第２の部分５４ｂは、例えば、回転可能な第２の軸５４ｅに巻き付けられた部分である。第２の部分５４ｂは、フィルタ５４の他方の端部を含む。フィルタ５４の他方の端部は、第２の軸５４ｅに取り付けられる。
【００４７】
第３の部分５４ｃは、第１の部分５４ａと第２の部分５４ｂとの間に位置する。第３の部分５４ｃは、略水平方向に延ばされる。なお、第３の部分５４ｃはこれに限らない。第３の部分５４ｃは、受け部５２の排出口５２ｂに面する。
【００４８】
受け部５２の排出口５２ｂから排出された、ヒュームＦを含む純水Ｗは、排出口５２ｂに面するフィルタ５４の第３の部分５４ｃを通過する。純水Ｗに含まれるヒュームＦは、フィルタ５４の第３の部分５４ｃによって捕捉される。
【００４９】
回収部５５は、収集部５５ａと、回収管５５ｂとを有する。収集部５５ａは、例えば漏斗状に形成され、フィルタ５４を通過した純水Ｗを収集する。回収管５５ｂは、収集部５５ａに接続され、収集部５５ａに収集された純水Ｗをポンプ５６に導入する。
【００５０】
ポンプ５６は、回収部５５によって回収された純水Ｗを、複数のノズル５３に供給する。これにより、ノズル５３は、回収部５５によって回収された純水Ｗを、再び第１の流路５１ａに噴射する。なお、ポンプ５６は、これに限らず、外部から供給された純水Ｗをノズル５３に供給しても良い。
【００５１】
検知部５７は、フィルタ５４の第３の部分５４ｃの重さを検知するためのセンサである。例えば、検知部５７は、第３の部分５４ｃの重さ、又は第３の部分５４ｃの撓みに応じた信号を、制御部２３に送信する。これにより、制御部２３は、第３の部分５４ｃの重さを測定する。
【００５２】
搬送部５８は、例えば、第２の軸５４ｅに取り付けられたモータである。フィルタ５４の第３の部分５４ｃは、ヒュームＦを捕捉するに従って重くなる。制御部２３は、第３の部分５４ｃの重さが閾値を越えた場合、搬送部５８を駆動させる。搬送部５８が第２の軸５４ｅを回転させると、フィルタ５４は、第１の部分５４ａから第２の部分５４ｂに送られる。言い換えると、搬送部５８は、第２の部分５４ｃの重さに応じて、第１の部分５４ａから第２の部分５４ｂにフィルタ５４を送らせる。
【００５３】
所定量のヒュームＦを捕捉した第３の部分５４ｃを形成するフィルタ５４の一部は、第２の部分５４ｂに送られる。同時に、第１の部分５４ａを形成するフィルタ５４の一部が繰り出され、新たに第３の部分５４ｃを形成する。すなわち、搬送部５８は、第３の部分５４ｃを新しくする。
【００５４】
フィルタ５４の所定の長さの部分がヒュームＦを捕捉し、第２の軸５４ｅに巻き取られると、制御部２３は、例えば、三次元プリンタ１０のユーザにフィルタ５４の交換を要請する文字や音声を出力する。例えば、制御部２３は、第２の軸５４ｅの重さ、又は第１及び第２の軸５４ｄ，５４ｅの回転量をセンサによって測定することで、フィルタ５４の交換時期を判断する。本実施形態ではフィルタ５４が紙で作られるため、交換された古いフィルタ５４は、例えば焼却により廃棄され得る。
【００５５】
ミストエリア４１でヒュームＦを除去された窒素ガスＧは、第２の導管部４６を通り、乾燥エリア４２に送られる。乾燥エリア４２は、第２の壁部６１と、複数のヒータ６２と、複数のファン６３とを有する。ヒータ６２は、加熱部の一例である。
【００５６】
第２の壁部６１は、例えば、略直方体状の箱型に形成される。第２の壁部６１の形状はこれに限らず、例えば、円筒形状のような他の形状であっても良い。第２の壁部６１の内部に、第２の流路６１ａと、複数の収容部６１ｂとが形成される。
【００５７】
第２の流路６１ａは、造形部２１の吸引口３１ｃに接続されたヒューム回収部２２の一方の端部から、造形部２１の吐出口３１ｂに接続されたヒューム回収部２２の他方の端部に向かう流路の一部を形成する。第２の流路６１ａの一方の端部は、第２の導管部４６に接続される。第２の流路６１ａの他方の端部は、第３の導管部４７に接続される。図１の矢印で示すように、窒素ガスＧは、第２の流路６１ａの一方の端部から他方の端部に向かって流れる。
【００５８】
複数の収容部６１ｂは、第２の流路６１ａの内面から、第２の壁部６１の外部に向かって窪んでそれぞれ設けられる。収容部６１ｂに、ヒータ６２とファン６３とがそれぞれ収容される。
【００５９】
ヒータ６２は、例えば、電気抵抗によって熱を生じさせる。なお、ヒータ６２はこれに限らず、熱を生じさせる他の装置であっても良い。ヒータ６２は、例えば、純水Ｗの沸点よりも高い温度まで加熱されることが可能である。
【００６０】
ファン６３は、例えば、ヒータ６２よりも、第２の流路６１ａから離間した位置に設けられる。ファン６３は、ヒータ６２に面する。言い換えると、ヒータ６２は、第２の流路６１ａとファン６３との間に位置する。
【００６１】
ファン６３は、第２の流路６１ａに向かう気体の流れを生じさせる。言い換えると、ファン６３は、第２の流路６１ａを流れる窒素ガスＧと交差する方向の気体の流れを生じさせる。
【００６２】
乾燥エリア４２は、三次元プリンタ１０の外部に対して気密に形成される。このため、ファン６３は、窒素ガスＧの流れを生じさせる。なお、ファン６３はこの配置に限らず、例えば、窒素ガスＧの流れに沿って設置されても良い。
【００６３】
ファン６３が窒素ガスＧの流れを生じさせると、当該窒素ガスＧは、ヒータ６２を通過して第２の流路６１ａに流入する。すなわち、ファン６３は、窒素ガスＧの温風を、第２の流路６１ａに吹き付ける。窒素ガスＧの温風により、第２の流路６１ａを流れる窒素ガスＧが乾燥させられる。
【００６４】
ミストエリア４１を通過した窒素ガスＧに、ミスト状の純水Ｗが残存することがある。このため、乾燥エリア４２に流入する窒素ガスＧに、純水Ｗの粒が含まれることがある。ファン６３は、窒素ガスＧの温風を、純水Ｗを含む窒素ガスＧに吹き付けることで、純水Ｗを蒸発させる。言い換えると、ヒータ６２の熱により、窒素ガスＧに含まれる純水Ｗが蒸発させられる。これにより、ミストエリア４１を通った窒素ガスＧから、液体状の純水Ｗが除去される。蒸発した水蒸気（純水Ｗ）は、例えば、ミストエリア４１に戻って結露し、又は次の窒素発生エリア４３で除去される。
【００６５】
乾燥エリア４２で液体状の純水Ｗを除去された窒素ガスＧは、第３の導管部４７を通り、窒素発生エリア４３に送られる。窒素発生エリア４３は、乾燥エリア４２を通った窒素ガスＧに混合された、窒素以外のガスを除去する。窒素以外のガスは、ガスと異なる成分の気体の一例である。
【００６６】
窒素ガスＧに、純水Ｗから生じた酸素ガスが混合されることがある。さらに、窒素ガスＧに、純水Ｗから生じた水蒸気が混合されることがある。窒素発生エリア４３は、このような酸素ガスや水蒸気を吸着し、窒素ガスＧから除去する。
【００６７】
窒素発生エリア４３は、窒素以外のガスを除去した窒素ガスＧを、第４の導管部４８を通じて、造形部２１の吐出口３１ｂから、処理室３１ａに供給する。上述のように、処理室３１ａに供給された窒素ガスＧは、窒素ガス雰囲気を形成する。このように、造形部２１の処理室３１ａにおいて窒素ガス雰囲気を形成する窒素ガスＧは、ヒューム回収部２２においてヒュームＦを除去され、処理室３１ａに戻される。
【００６８】
図２は、第１の実施形態の三次元プリンタ１０による積層造形方法の一例を概略的に示すフローチャートである。以下、図２を参考に、三次元プリンタ１０による積層造形方法の一例について説明する。なお、三次元プリンタ１０による積層造形方法は以下の方法に限らず、他の方法を用いても良い。
【００６９】
まず、ヒューム回収部２２から供給された窒素ガスＧが、造形部２１の処理室３１ａで窒素ガス雰囲気を形成する（Ｓ１１）。なお、最初は、例えば窒素ガスボンベから窒素ガスＧが処理室３１ａに供給されても良い。窒素ガス雰囲気が形成されると、造形部２１は、処理室３１ａにおいて、粉末状の材料１１を積層するとともに、窒素ガス雰囲気中で材料１１を溶融又は焼結して造形物１２を造形する（Ｓ１２）。
【００７０】
造形部２１が造形物１２を造形する間、例えばヒューム回収部２２が吸引口３１ｃから窒素ガスＧを吸引する。これにより、造形部２１の処理室３１ａから、ヒュームＦを含む窒素ガスＧが排出される（Ｓ１３）。処理室３１ａから排出された窒素ガスＧは、ミストエリア４１において、ミスト状の純水Ｗに接触させられる。ミスト状の純水ＷにヒュームＦが吸着し、ヒュームＦを含む純水Ｗが窒素ガスＧから分離される。これにより、窒素ガスＧからヒュームＦが除去される（Ｓ１４）。
【００７１】
ヒュームＦを含む純水Ｗは、フィルタ５４を通過する。フィルタ５４により、純水Ｗに含まれるヒュームＦが除去される（Ｓ１５）。フィルタ５４により濾過された純水Ｗは、ポンプ５６によってノズル５３に供給される。
【００７２】
一方、ミストエリア４１でミスト状の純水Ｗに接触した窒素ガスＧは、乾燥エリア４２において、乾燥させられる。これにより、窒素ガスＧから液体状の純水Ｗが除去される（Ｓ１６）。
【００７３】
液体状の純水Ｗが除去された窒素ガスＧは、窒素発生エリア４３において、窒素以外のガスを除去される（Ｓ１７）。窒素発生エリア４３は、窒素ガスＧを、造形部２１の吐出口３１ｂから、処理室３１ａに再び供給する（Ｓ１８）。
【００７４】
以上説明した工程（Ｓ１１）〜（Ｓ１８）が繰り返されることで、造形部２１の処理室３１ａの窒素ガスＧから、ヒュームＦが除去される。このようなヒュームＦが除去された窒素ガス雰囲気中で材料１１が溶融又は焼結されることで、三次元プリンタ１０により造形物１２が造形される。
【００７５】
第１の実施の形態に係る三次元プリンタ１０において、ミストエリア４１は、造形部２１から排出されたヒュームＦを含む窒素ガスＧにミスト状の純水Ｗを接触させ、当該ヒュームＦを含んで窒素ガスＧと混在した純水Ｗを、窒素ガスＧから除去する。ミストエリア４１を通った窒素ガスＧ中に残った純水Ｗは、乾燥エリア４２によって除去される。ヒュームＦが除去されるとともに乾燥させられた窒素ガスＧは、造形部２１に供給され、再利用されることが可能となる。これにより、例えばフィルタに窒素ガスＧを通すことによって窒素ガスＧに含まれるヒュームＦを除去する場合に比べ、窒素ガスＧからヒュームＦをより確実に除去することができるとともに、例えばフィルタの清掃及び交換のようなメンテナンスの頻度を低減できる。メンテナンスの頻度が低減されることで、ヒューム回収部２２の連続稼働時間が延長される。さらに、例えば静電フィルタによって窒素ガスＧに含まれるヒュームＦを除去する場合に比べて、電力の使用量を低減することができる。
【００７６】
ノズル５３は、受け部５２に向かってミスト状の純水Ｗを噴射する。フィルタ５４は、ヒュームＦを含むとともに受け部５２に付着した純水ＷからヒュームＦを捕捉する。これにより、純水Ｗによって窒素ガスＧから除去されたヒュームＦを容易に捕捉できる。
【００７７】
受け部５２に排出部５２ｂが設けられ、受け部５２で集められた純水Ｗが排出部５２ｂから排出される。排出部５２ｂから排出された純水Ｗは、フィルタ５４を通過する。これにより、純水Ｗに含まれるヒュームＦをフィルタ５４により容易に除去することができる。
【００７８】
搬送部５８は、排出口５２ｂから排出される純水Ｗが通過する第３の部分５４ｃが新しくなるように、当該第３の部分５４ｃの重さに応じて第１の部分５４ａから第２の部分５４ｂにフィルタ５４を送らせる。これにより、フィルタ５４の第３の部分５４ｃによるヒュームＦの捕捉量に応じて自動的に第３の部分５４ｃが新しくなるため、フィルタ５４の清掃及び交換のようなメンテナンスの頻度を低減できる。
【００７９】
ポンプ５６は、フィルタ５４により濾過された純水Ｗをノズル５３に供給する。当該ノズル５３は、供給された純水Ｗを再度噴射する。これにより、例えば純水Ｗを補充するようなメンテナンスの頻度を低減できる。
【００８０】
ヒータ６２は、窒素ガスＧに含まれる純水Ｗを加熱する。これにより、窒素ガスＧに含まれる純水Ｗが蒸発し、窒素ガスＧからより確実に液体状の純水Ｗが除去され、液体状の純水Ｗを含んだ窒素ガスＧが造形部２１に供給されることが抑制される。なお、液体状の純水Ｗは、ヒータ６２に限らず、例えば、超音波や乾燥剤によって除去されても良い。
【００８１】
窒素発生エリア４３は、窒素ガスＧに混合された、当該窒素ガスＧと異なる成分の気体を除去する。これにより、窒素発生エリア４３は、例えばミストエリア４１や乾燥エリア４２で窒素ガスＧに混合した気体が造形部２１に供給されることが抑制される。従って、例えば、炭素を含むガスにレーザ光Ｌが照射されることにより処理室３１ａで煤が生じたり、水蒸気にレーザ光Ｌが照射されることにより材料１１及び造形物１２が酸化したりすることが抑制される。本実施形態の窒素発生エリア４３は、窒素ガスＧと異なる成分の気体を除去しているが、三次元プリンタ１０がその他の不活性ガスを用いる場合、当該不活性ガスと異なる成分の気体を除去する。
【００８２】
以下に、第２の実施の形態について、図３を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
【００８３】
図３は、第２の実施の形態に係るミストエリア４１の一部を示す断面図である。図３に示すように、第１の壁部５１は、第１のダクト部７１と、第２のダクト部７２と、収束部７３と、を有する。
【００８４】
第１のダクト部７１、第２のダクト部７２、及び収束部７３は、第１の流路５１ａの一部をそれぞれ形成する。第１のダクト部７１及び第２のダクト部７２は、例えば、四角形の筒状にそれぞれ形成される。なお、第１ダクト部７１及び第２のダクト部７２の形状はこれに限らず、例えば円筒形状など他の形状であっても良い。第１のダクト部７１は、第１の導管部４５に接続される。第２のダクト部７２は、第２の導管部４６に接続される。収束部７３は、第１のダクト部７１と第２のダクト部７２との間に介在する。
【００８５】
第２のダクト部７２が形成する第１の流路５１ａの断面積は、第１のダクト部７１が形成する第１の流路５１ａの断面積よりも狭い。第１の流路５１ａの断面積は、収束部７３において、第１のダクト部７１から第２のダクト部７２に向かう方向に進むに従って縮小する。
【００８６】
複数のノズル５３は、例えば、収束部７３に設けられる。ノズル５３は、収束部７３が形成する第１の流路５１ａを囲むように配置される。例えば、上方に設けられたノズル５３は下方に向かって開口し、下方に設けられたノズル５３は上方に向かって開口し、左方に設けられたノズル５３は右方に向かって開口し、右方に設けられたノズル５３は左方に向かって開口する。すなわち、複数のノズル５３は、多方向から第１の流路５１ａにミスト状の純水Ｗを噴射する。
【００８７】
ヒュームＦを含む窒素ガスＧは、収束部７３を通ることによって収束される。複数のノズル５３は、収束部７３で収束された窒素ガスＧに、多方向から、ミスト状の純水Ｗを噴射する。これにより、ミストエリア４１は、造形部２１の処理室３１ａから排出された、ヒュームＦを含む窒素ガスＧに、ミスト状の純水Ｗを接触させる。
【００８８】
窒素ガスＧに含まれるヒュームＦは、ミストを形成する純水Ｗの粒に吸着される。ミスト状の純水Ｗは、ヒュームＦを吸着しながら、収束部７３の内面に向かって飛ぶ。ヒュームＦを含んだ純水Ｗの粒は、収束部７３の内面に付着し、凝縮する。
【００８９】
受け部５２は、第１のダクト部７１に設けられる。収束部７３で凝縮した純水Ｗは、収束部７３の内面を伝って、受け部５２の凹部５２ａに流れ込む。ヒュームＦを含んだ純水Ｗは、排出口５２ｂから排出され、フィルタ５４によって濾過される。
【００９０】
第２の実施形態の三次元プリンタ１０において、ノズル５３は、収束部７３によって収束された窒素ガスＧに、多方向からミスト状の純水Ｗを噴射する。これにより、ノズル５３の数をより低減させたとしても、窒素ガスＧからヒュームＦをより確実に除去することができる。
【００９１】
以下に、第３の実施の形態について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、第３の実施の形態に係るミストエリア４１の一部を示す断面図である。図４に示すように、第３の実施形態のミストエリア４１は、排出ノズル７５を有する。
【００９２】
第３の実施形態のミストエリア４１は、第１の導管部４５を介さず、造形部２１に接続される。なお、ミストエリア４１は、第１の導管部４５のような他の部分を介して造形部２１に接続されても良い。
【００９３】
排出ノズル７５は、造形部２１の吸引口３１ｃに接続される。このため、吸引口３１ｃから吸引される処理室３１ａの窒素ガスＧは、排出ノズル７５を通過する。排出ノズル７５は、外側部品７６と、内側部品７７とを有する。
【００９４】
図５は、第３の実施形態の排出ノズル７５を示す斜視図である。図４及び図５に示すように、外側部品７６は、第１の外壁部７６ａと、第２の外壁部７６ｂとを有する。第１の外壁部７６ａは、略円筒状に形成される。第２の外壁部７６ｂは、第１の外壁部７６ａから連続するとともに、第１の外壁部７６ａから離れるに従って外径及び内径が縮小するような先細りの筒状に形成される。第１の外壁部７６ａの端部と、第２の外壁部７６ｂとの端部とは、それぞれ開放される。
【００９５】
内側部品７７は、第１の芯部７７ａと、第２の芯部７７ｂと、図５に示す複数の接続部７７ｃとを有する。第１の芯部７７ａは、第１の外壁部７６ａの内面から離間するように、第１の外壁部７６ａの内部に配置される。第１の芯部７７ａは、開放された第１の外壁部７６ａの端部から離れるに従って断面積が拡大するような円錐台状に形成される。第２の芯部７７ｂは、第２の外壁部７６ｂの内面から離間するように、第２の外壁部７６ｂの内部に配置される。第２の芯部７７ｂは、第１の芯部７７ａから連続するとともに、第１の芯部７７ａから離れるに従って断面積が縮小するような円錐状に形成される。第２の芯部７７ｂの先端部は、開放された第２の外壁部７６ｂの端部から突出する。なお、第２の芯部７７ｂの先端部は第２の外壁部７６ｂの端部から突出していなくても良い。
【００９６】
図５に示すように、複数の接続部７７ｃは、第１の芯部７７ａから、内側部品７７の径方向に突出する。接続部７７ｃは、第１の外壁部７６ａと、第１の芯部７７ａとの間を接続する。複数の接続部７７ｃは、排出ノズル７５の中心軸に対して回転対称に配置される。なお、本実施形態において、複数の接続部７７ｃが設けられているが、内側部品７７を外側部品７６に固定出来れば一つの接続部７７ｃのみが設けられても良い。また、複数の接続部７７ｃが設けられる場合、当該複数の接続部７７ｃの配置は回転対称に限られない。
【００９７】
図４に示すように、外側部品７６と内側部品７７との間に、収束流路７９が形成される。収束流路７９は、造形部２１から離れるに従って断面積が縮小するように形成される。造形部２１に接続された収束流路７９の第１の端部７９ａの断面積は、第１の端部７９ａの反対側に位置する収束流路７９の第２の端部７９ｂの断面積よりも広い。なお、収束流路７９の形状はこれに限らない。
【００９８】
造形部２１の吸引口３１ｃから排出された窒素ガスＧは、排出ノズル７５の収束流路７９を通り、収束流路７９の第２の端部７９ｂから、排出ノズル７５の外に排出される。図４は、矢印及び二点鎖線により、窒素ガスＧを示す。図４に示すように、収束流路７９の第２の端部７９ｂから排出された窒素ガスＧは、第２の芯部７７ｂの先端部の近傍に位置する収束点Ｐに集まり、収束点Ｐから広がるように流れる。収束点Ｐは、収束流路を通ったガスが集まる場所の一例である。このように、収束流路７９は、窒素ガスＧの流れを収束点Ｐに収束させる。
【００９９】
第３の実施形態のミストエリア４１において、ノズル５３は、当該ノズル５３が噴射するミスト状の純水Ｗが収束点Ｐを通る位置に配置される。言い換えると、ノズル５３は、収束点Ｐを含む範囲に、ミスト状の純水Ｗを噴射する。このため、ノズル５３がミスト状の純水Ｗを噴射すると、排出ノズル７５から排出された窒素ガスＧは、ミスト状の純水Ｗを通過する。窒素ガスＧに含まれるヒュームＦは、純水Ｗの粒に吸着される。
【０１００】
ヒュームＦを吸着した純水Ｗは、例えば第１の実施形態と同じく、受け部５２で凝集し、フィルタ５４に排出される。これにより、ヒュームＦを含んだ純水Ｗが、窒素ガスＧから分離される。なお、ミストエリア４１は、他の方法でヒュームＦを含んだ純水Ｗを窒素ガスＧから除去しても良い。
【０１０１】
第３の実施形態の三次元プリンタ１０において、ノズル５３は、収束流路７９を通った窒素ガスＧが集まる収束点Ｐを含む範囲に、ミスト状の純水Ｗを噴射する。これにより、ヒュームＦを含む窒素ガスＧがより確実にミスト状の純水Ｗに接触するため、ノズル５３の数をより低減させたとしても、窒素ガスＧからヒュームＦをより確実に除去することができる。
【０１０２】
複数の接続部７７ｃは、排出ノズル７５の中心軸に対して回転対称に配置される。これにより、収束流路７９を通る窒素ガスＧの流れが接続部７７ｃにより分岐させられたとしても、窒素ガスＧの流れがより均等に収束点Ｐに集まりやすくなる。
【０１０３】
収束流路７９は、造形部２１から離れるに従って断面積が縮小するように形成される。これにより、造形部２１の吸引口３１ｃから排出された窒素ガスＧが圧縮され、収束流路７９の第２の端部７９ｂから排出される窒素ガスＧの直進性が向上する。従って、窒素ガスＧの流れが収束点Ｐに集まりやすくなる。
【０１０４】
内側部品７７の第２の芯部７７ｂの先端部は、開放された第２の外壁部７６ｂの端部から突出する。すなわち、第２の芯部７７ｂの先端部は、収束流路７９の第２の端部７９ｂから突出する。これにより、収束流路７９の第２の端部７９ｂから排出される窒素ガスＧは、第２の芯部７７ｂの先端部に沿って流れる層流になりやすくなる。従って、窒素ガスＧの流れが収束点Ｐに集まりやすくなる。
【０１０５】
以下に、第４の実施の形態について、図６を参照して説明する。図６は、第４の実施の形態に係るミストエリア４１の一部を示す断面図である。図６に示すように、第４の実施形態のノズル５３は、第１のノズル５３ａと、第２のノズル５３ｂと、第３のノズル５３ｃとを有する。
【０１０６】
第１のノズル５３ａは、受け部５２に対向する第１の壁部５１に設けられる。第１のノズル５３ａは、受け部５２と対向する位置からずれた位置や、他の位置に設けられても良い。
【０１０７】
第１のノズル５３ａは、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れる方向に対して直交する方向から、窒素ガスＧの流れの上流方向に傾いた方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。窒素ガスＧの流れの上流方向は、第１の流路５１ａから、造形部２１の吸引口３１ｃへ向かう方向である。言い換えると、第１のノズル５３ａは、第１の流路５１ａの上流側である斜め下方に向かって、ミスト状の純水Ｗを噴射する。
【０１０８】
第２のノズル５３ｂは、受け部５２に設けられる。このように、ノズル５３が設けられる位置は、第１の壁部５１に限られない。なお、第２のノズル５３ｂはこれに限らず、受け部５２が設けられた第１の壁部５１や、他の部分に設けられても良い。
【０１０９】
第２のノズル５３ｂは、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れる方向に対して直交する方向から、窒素ガスＧの流れの上流方向に傾いた方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。言い換えると、第２のノズル５３ｂは、第１の流路５１ａの上流側である斜め上方に向かって、ミスト状の純水Ｗを噴射する。
【０１１０】
第３のノズル５３ｃは、第１の流路５１ａの略中心軸上に設けられる。第３のノズル５３ｃは、例えば、第１の壁部５１や受け部５２から延びる梁によって、第１の流路５１ａの略中心軸上で支持される。なお、第３のノズル５３ｃは、他の位置に配置されても良い。第３のノズル５３ｃは、第１及び第２のノズル５３ａ，５３ｂとともに、ポンプ５６に接続され、ポンプ５６から純水Ｗを供給される。
【０１１１】
第３のノズル５３ｃは、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れの上流方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。言い換えると、第３のノズル５３ｃは、第１の流路５１ａにおいて窒素ガスＧが流れる方向と反対方向に、ミスト状の純水Ｗを噴射する。
【０１１２】
第４の実施形態の三次元プリンタ１０において、第１乃至第３のノズル５３ａ〜５３ｃは、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れの上流方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。言い換えると、第１乃至第３のノズル５３ａ〜５３ｃは、窒素ガスＧが流れる方向と直交する方向よりも、窒素ガスＧの流れの上流側に向く方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。これにより、ミスト状の純水Ｗが窒素ガスＧと交わる体積が増え、ヒュームＦを含む窒素ガスＧにミスト状の純水Ｗがより確実に接触し、窒素ガスＧからヒュームＦをより確実に除去することができる。言い換えると、ミスト状の純水ＷがヒュームＦを含む窒素ガスＧに触れる空間が増えるので、窒素ガスＧからヒュームＦをより確実に除去することができる。
【０１１３】
以下に、第５の実施の形態について、図７を参照して説明する。図７は、第５の実施の形態に係るミストエリア４１の一部を示す断面図である。図７に示すように、第５の実施形態のノズル５３は、第１及び第２のノズル５３ａ，５３ｂを有する。
【０１１４】
第５の実施形態における第１のノズル５３ａは、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れる方向に対して直交する方向から、窒素ガスＧの流れの下流方向に傾いた方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。窒素ガスＧの流れの下流方向は、第１の流路５１ａから、造形部２１の吐出口３１ｂへ向かう方向である。言い換えると、第１のノズル５３ａは、第１の流路５１ａの下流側である斜め下方に向かって、ミスト状の純水Ｗを噴射する。
【０１１５】
第２のノズル５３ｂは、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れる方向に対して直交する方向から、窒素ガスＧの流れの下流方向に傾いた方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。言い換えると、第２のノズル５３ｂは、第１の流路５１ａの下流側である斜め上方に向かって、ミスト状の純水Ｗを噴射する。
【０１１６】
第５の実施形態の三次元プリンタ１０において、第１及び第２のノズル５３ａ，５３ｂは、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れの下流方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。言い換えると、第１及び第２のノズル５３ａ，５３ｂは、窒素ガスＧが流れる方向と直交する方向よりも、窒素ガスＧの流れの下流側に向く方向へ、ミスト状の純水Ｗを噴射する。これにより、第１及び第２のノズル５３ａ，５３ｂから噴射されたミスト状の純水Ｗが、窒素ガスＧの流速を低減させることが抑制される。
【０１１７】
第１乃至第５の実施形態における種々のノズル５３が説明されたが、各実施形態のノズル５３が組み合わされてミストエリア４１に設けられても良い。例えば、ミストエリア４１は、第２の実施形態における多方向に向くノズル５３と、第４の実施形態における第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れの上流方向へ向くノズル５３と、第５の実施形態における第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れの下流方向へ向くノズル５３と、を有しても良い。また、ミストエリア４１は、第４の実施形態の、下流方向に向く第３のノズル５３ｃを有しても良い。
【０１１８】
以下に、第６の実施の形態について、図８を参照して説明する。図８は、第６の実施の形態に係る三次元プリンタ１０を概略的に示す断面図である。図８に示すように、第６の実施形態のヒューム回収部２２は、ミストエリア４１と、導管８１とを有する。導管８１は、液体除去部及び供給部の一例である。
【０１１９】
第１の実施形態と同じく、造形部２１の吸引口３１ｃから排出された窒素ガスＧは、第１の導管部４５を通り、ミストエリア４１に送られる。第６の実施形態のミストエリア４１は、第１の壁部５１と、複数のノズル５３と、フィルタ５４と、ポンプ５６と、タンク８３とを有する。
【０１２０】
第１の壁部５１に、受け部５２の代わりに、排出部８５が設けられる。排出部８５は、例えば、下方に位置する第１の流路５１ａの内面から、第１の壁部５１の外部に向かって開口する。
【０１２１】
複数のノズル５３は、排出部８５に対向する位置で、第１の壁部５１に設けられる。複数のノズル５３は、例えば、上方に位置する第１の壁部５１にマトリクス状に配置される。なお、ノズル５３の位置はこれに限らない。
【０１２２】
ノズル５３は、第１の流路５１ａに開口し、排出部８５に向かってミスト状の液体窒素Ｎを噴射する。液体窒素Ｎは、液体の一例である。液体窒素Ｎは、液化した窒素ガスＧである。これにより、第１の流路５１ａの、ノズル５３が設けられた第１の壁部５１と排出部８５との間に、液体窒素Ｎのミストが形成される。
【０１２３】
液体窒素Ｎのミストが形成された第１の流路５１ａを、ヒュームＦを含む窒素ガスＧが通過する。ミストエリア４１において、造形部２１の処理室３１ａから排出された、ヒュームＦを含む窒素ガスＧが、ミスト状の液体窒素Ｎに接触する。
【０１２４】
ミストエリア４１において、窒素ガスＧに含まれるヒュームＦは、第１の流路５１ａでミストを形成する液体窒素Ｎの粒に吸着される。ミスト状の液体窒素Ｎは、ノズル５３から、排出部８５に向かって噴射される。さらに、ミスト状の液体窒素Ｎの粒は、ヒュームＦを吸着することで重くなる。このため、ミスト状の液体窒素Ｎの粒は、ヒュームＦを吸着しながら、下方に位置する排出部８５に向かって飛ぶ。液体窒素Ｎは、排出部８５から、第１の流路５１ａの外へ排出される。なお、ミスト状の液体窒素Ｎの粒は、他の方向に飛んでも良い。ヒュームＦを含んで窒素ガスＧに混在した液体窒素Ｎは、排出部８５から排出されることで、窒素ガスＧから除去される。
【０１２５】
フィルタ５４の第３の部分５４ｃは、排出部８５に面する。排出部８５から排出された、ヒュームＦを含む液体窒素Ｎは、排出部８５に面するフィルタ５４の第３の部分５４ｃに付着する。これにより、液体窒素Ｎに含まれるヒュームＦは、フィルタ５４の第３の部分５４ｃによって捕捉される。
【０１２６】
フィルタ５４に付着した液体窒素Ｎと、フィルタ５４を通過した液体窒素Ｎとは、揮発により気体状になる。気体状の窒素（揮発した液体窒素Ｎ）は、例えば、排出部８５から第１の流路５１ａに戻り、第１の流路５１ａを流れる窒素ガスＧに同化する。
【０１２７】
液体窒素Ｎは、タンク８３に収容され、ポンプ５６によってノズル５３に供給される。なお、液体窒素Ｎはこれに限らず、第１の実施形態と同じく受け部５２、回収部５５、及びポンプ５６によって再利用されても良い。
【０１２８】
導管８１は、ミストエリア４１と、造形部２１の吐出口３１ｂとの間を接続する。ミストエリア４１でヒュームＦを除去された窒素ガスＧは、導管８１を通り、造形部２１に向かって流れる。
【０１２９】
導管８１の内部の温度は、液体窒素Ｎの沸点よりも高い。このため、窒素ガスＧが導管８１を通る間に、窒素ガスＧに含まれる液体窒素Ｎは蒸発する。すなわち、導管８１において、窒素ガスＧから液体状の窒素（液体窒素Ｎ）が除去される。蒸発した液体窒素Ｎは、窒素ガスＧに同化する。
【０１３０】
窒素ガスＧは、導管８１を通って、吐出口３１ｂから処理室３１ａに供給される。処理室３１ａに供給された窒素ガスＧは、窒素ガス雰囲気を形成する。このように、造形部２１の処理室３１ａにおいて窒素ガス雰囲気を形成する窒素ガスＧは、ヒューム回収部２２においてヒュームＦを除去され、処理室３１ａに戻される。
【０１３１】
第６の実施形態の三次元プリンタ１０において、窒素ガスＧに接触させられる液体である液体窒素Ｎは、液化した窒素ガスＧである。これにより、液体窒素Ｎが気化した場合に、窒素ガスＧには、当該窒素ガスＧと同一の成分の気体（気化した液体窒素Ｎ）が混合するため、窒素ガスＧと異なる成分の気体が造形部２１に供給されることが抑制される。また、窒素以外の気体を除去する部分が不要となり、ヒューム回収部２２を小型化することができる。
【０１３２】
さらに、液体窒素Ｎは、純水Ｗよりも揮発性が高い。このため、導管８１において、液体状の窒素（液体窒素Ｎ）は揮発することにより窒素ガスＧ中から除去され、窒素ガスＧに同化する。これにより、液体窒素Ｎの浄化及び除去がより容易となる。なお、純水Ｗより揮発性が高い液体は液体窒素Ｎに限らず、アンモニアやアルコール、または不活性ガスが液状となったものでも良い。
【０１３３】
なお、第６の実施形態において、ミストエリア４１は、第１の実施形態と同じくマトリクス状に配置されたノズル５３から液体窒素Ｎを噴射する。しかし、ミストエリア４１はこれに限らず、例えば、第２の実施形態と同じく、収束部７３において収束された窒素ガスＧに多方向から液体窒素Ｎを噴射しても良い。さらに、ミストエリア４１は、第３の実施形態と同じく、排出ノズル７５によって収束された窒素ガスＧが集まる収束点Ｐに液体窒素Ｎを噴射しても良い。さらに、ミストエリア４１は、第４の実施形態と同じく、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れの上流方向へ向かって液体窒素Ｎを噴射して良い。さらに、ミストエリア４１は、第５の実施形態と同じく、第１の流路５１ａにおける窒素ガスＧの流れの下流方向に向かって液体窒素Ｎを噴射しても良い。
【０１３４】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、粒子を含むガスにミスト状の液体が接触し、前記粒子を含んで前記ガスと混在した前記液体が前記ガスから除去される。これにより、ガスから粒子をより確実に除去することができる。
【０１３５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１３６】
例えば、上記実施形態において、純水Ｗ及び液体窒素Ｎに含まれるヒュームＦは、フィルタ５４によって除去される。しかし、ヒュームＦはこれに限らず、例えば、液体中に沈殿されることによって除去されたり、磁石に捕集されることによって除去されたりしても良い。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
装置から排出された粒子を含むガスにミスト状の液体を接触させ、前記粒子を含んで前記ガスと混在した前記液体を前記ガスから除去する粒子除去部と、
前記粒子除去部を通った前記ガスから前記液体を除去する液体除去部と、
前記ガスを前記装置に供給する供給部と、
を具備するガス再利用装置。
［２］
前記粒子除去部は、受け部と、前記受け部に向かってミスト状の前記液体を噴射する噴射部と、前記粒子を含むとともに前記受け部に付着した前記液体から前記粒子を捕捉可能なフィルタとを有する、［１］のガス再利用装置。
［３］
前記受け部に、前記粒子を含む前記液体が排出される排出部が設けられ、
前記フィルタを、前記排出部から排出された前記液体が通過する、
［２］のガス再利用装置。
［４］
前記フィルタは、巻かれた第１の部分と、巻かれた第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置するとともに前記排出部から排出された前記液体が通過する第３の部分と、を形成し、
前記粒子除去部は、前記フィルタの前記第３の部分の重さを検知する検知部と、前記第３の部分の重さに応じて前記第１の部分から前記第２の部分に前記フィルタを送らせる搬送部と、を有する、
［３］のガス再利用装置。
［５］
前記粒子除去部は、前記フィルタにより濾過された前記液体を前記噴射部に供給する液体供給部をさらに有する、［２］乃至［４］のいずれか一つのガス再利用装置。
［６］
前記液体除去部は、前記ガスに含まれる前記液体を加熱する加熱部を有する、［１］乃至［５］のいずれか一つのガス再利用装置。
［７］
前記供給部は、前記液体除去部を通った前記ガスに混合された、当該ガスと異なる成分の気体を除去する、［１］乃至［６］のいずれか一つのガス再利用装置。
［８］
前記液体は、液化した前記ガスである、［１］のガス再利用装置。
［９］
前記ガスが窒素である［８］のガス再利用装置。
［１０］
前記粒子除去部は、前記ガスの流れを収束させる収束部と、前記収束部に設けられて多方向から前記ガスにミスト状の前記液体を噴射する噴射部と、を有する、［１］のガス再利用装置。
［１１］
前記粒子除去部に、前記ガスの流れを収束させる収束流路が設けられ、
前記粒子除去部は、前記収束流路を通った前記ガスが集まる場所を含む範囲に、ミスト状の前記液体を噴射する噴射部を有する、
［１］のガス再利用装置。
［１２］
前記粒子除去部に、前記ガスが流れる流路が設けられ、
前記粒子除去部は、前記流路において前記ガスが流れる方向と直交する方向よりも、前記ガスの流れの上流側に向く方向へミスト状の前記液体を噴射する噴射部を有する、
［１］のガス再利用装置。
［１３］
前記粒子除去部に、前記ガスが流れる流路が設けられ、
前記粒子除去部は、前記流路において前記ガスが流れる方向と直交する方向よりも、前記ガスの流れの下流側に向く方向へミスト状の前記液体を噴射する噴射部を有する、
［１］のガス再利用装置。
［１４］
粉末状の材料を積層するとともに、不活性ガス雰囲気中で前記材料を溶融又は焼結して造形物を造形する造形部と、
前記造形部から排出された粒子を含む前記不活性ガスにミスト状の液体を接触させ、前記粒子を含んで前記不活性ガスと混在した前記液体を前記不活性ガスから除去する粒子除去部と、
前記粒子除去部を通った前記不活性ガスから前記液体を除去する液体除去部と、
前記不活性ガスを前記造形部に供給する供給部と、
を具備する積層造形装置。
［１５］
処理室において、粉末状の材料を積層するとともに、不活性ガス雰囲気中で前記材料を溶融又は焼結して造形物を造形する工程と、
前記処理室から排出されるとともに粒子を含む前記不活性ガスにミスト状の液体を接触させ、前記粒子を含んで前記不活性ガスと混在した前記液体を前記不活性ガスから除去する工程と、
ミスト状の前記液体に接触した前記不活性ガスから前記液体を除去する工程と、
前記不活性ガスを前記処理室に供給する工程と、
を具備する積層造形方法。
【符号の説明】
【０１３７】
１０…三次元プリンタ、１１…材料、１２…造形物、２１…造形部、２２…ヒューム回収部、３１…処理槽、３１ａ…処理室、４１…ミストエリア、４２…乾燥エリア、４３…窒素発生エリア、５１ａ…第１の流路、５２…受け部、５２ｂ…排出口、５３…ノズル、５３ａ…第１のノズル、５３ｂ…第２のノズル、５３ｃ…第３のノズル、５４…フィルタ、５４ａ…第１の部分、５４ｂ…第２の部分、５４ｃ…第３の部分、５６…ポンプ、５７…検知部、５８…搬送部、６２…ヒータ、７９…収束流路、８１…導管、Ｇ…窒素ガス、Ｆ…ヒューム、Ｗ…純水、Ｐ…収束点、Ｎ…液体窒素。
【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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