(57)【要約】【課題】  粒径の小さい噴射材をブラスト加工に用いた場合にも該噴射材が凝集、圧密化することがなく、噴射材を定量的に安定してブラストノズルに供給する噴射材圧送方法を提供する。【解決手段】    ブラスト加工装置１の噴射材タンク２とブラストノズルとの間に配置される筒状の加圧タンク１１に、前記噴射材タンク２より定量の噴射材を導入し、該加圧タンク１１内に導入された噴射材の堆積部において攪拌用圧縮気体の導入を開始して、前記噴射材を前記加圧タンク１１内で攪拌すると共に、前記加圧タンク側壁１１ｂから加圧用圧縮気体の導入を開始して該加圧タンク１１内を加圧し、前記攪拌状態にある噴射材を前記ブラストノズルへと圧送することを特徴とする噴射材圧送方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラスト加工装置の噴射材タンクとブラストノズルとの間に配置される筒状の加圧タンクに、前記噴射材タンクより定量の噴射材を導入し、
前記加圧タンク内に導入された噴射材の堆積部において攪拌用圧縮気体の導入を開始して、前記噴射材を前記加圧タンク内で攪拌すると共に、
前記加圧タンク側壁から加圧用圧縮気体の導入を開始して前記加圧タンク内を加圧し、
前記攪拌状態にある噴射材を前記ブラストノズルへと圧送することを特徴とする噴射材圧送方法。
【請求項２】
前記加圧タンク内への前記加圧用圧縮気体の導入を、前記攪拌用圧縮気体の導入に遅れて開始することを特徴とする請求項１記載の噴射材圧送方法。
【請求項３】
前記加圧用圧縮気体を、前記攪拌用圧縮気体よりも低圧とすることを特徴とする請求項１又は２記載の噴射材圧送方法。
【請求項４】
前記加圧用圧縮気体によって、前記加圧タンク内に該加圧タンク内壁に沿った旋回流を生じさせることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の噴射材圧送方法。
【請求項５】
前記加圧タンク内に該加圧タンクの内径よりも小径の筒体を配置し、前記加圧タンク内壁と前記筒体外壁との間に前記加圧用圧縮気体を導入して前記旋回流を生じさせることを特徴とする請求項４記載の噴射材圧送方法。
【請求項６】
前記加圧タンクに振動を付与することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の噴射材圧送方法。
【請求項７】
前記加圧タンク内を加熱することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の噴射材圧送方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項記載の方法により圧送された噴射材を被加工物に噴射することを特徴とするブラスト加工方法。
【請求項９】
前記請求項８記載のブラスト加工方法において粒度＃3000（累積高さ50％点の粒子径（ｄｖ-50値）4.0μm）より微細な噴射材を噴射して成るブラスト加工製品。
【請求項１０】
ブラスト加工装置の噴射材タンクとブラストノズルとの間に配置され、前記噴射材タンクからの噴射材を導入する筒状の加圧タンクに、
該加圧タンク内に導入される噴射材の堆積部において開口する攪拌用圧縮気体の導入部と、
前記攪拌用圧縮気体の導入部の開口位置上方の前記加圧タンク側壁内において開口する加圧用圧縮気体の導入管と、
前記加圧タンク内において開口し、前記ブラストノズルへと連通する給送管を設けると共に、
前記導入部及び前記導入管に圧縮気体を供給する圧縮気体供給手段を備えることを特徴とする噴射材圧送装置。
【請求項１１】
前記圧縮気体供給手段が、前記攪拌用圧縮気体の導入部に対する圧縮気体の供給に遅れて、前記加圧用圧縮気体の導入管に対して圧縮気体の供給を開始する始動遅延手段を備えることを特徴とする請求項１０記載の噴射材圧送装置。
【請求項１２】
前記圧縮気体供給手段が、前記攪拌用圧縮気体の導入部に供給する圧縮気体に対して低圧の圧縮気体を前記加圧用圧縮気体の導入管に供給する圧力調整手段を備えることを特徴とする請求項１０又は１１記載の噴射材圧送装置。
【請求項１３】
前記攪拌用圧縮気体の導入部が、複数の攪拌口で開口する案内部材を備えることを特徴とする請求項１０〜１２いずれか１項記載の噴射材圧送装置。
【請求項１４】
前記加圧タンクの内壁が、底部に向かって外周方向に膨出するよう傾斜して設けることを特徴とする請求項１０〜１３いずれか１項記載の噴射材圧送装置。
【請求項１５】
前記加圧用圧縮気体の導入管を、該導入管を介して導入された加圧用圧縮気体が前記加圧タンク内壁に沿った旋回流を生じる方向に配置したことを特徴とする請求項１０〜１４いずれか１項記載の噴射材圧送装置。
【請求項１６】
前記加圧タンクの内壁に、前記加圧タンク内に導入された加圧用圧縮気体が該加圧タンク内壁に沿った旋回流を生じる方向に旋回誘導体を設けたことを特徴とする請求項１０〜１５項記載の噴射材圧送装置。
【請求項１７】
前記加圧タンク内に、該加圧タンクの内径よりも小径の筒体を、前記加圧タンク内壁と間隙を設けて配置し、前記加圧タンク内に導入された加圧用圧縮気体が前記筒体外壁と前記加圧タンク内壁の間で該加圧タンク内壁に沿って旋回流を生じるよう構成したことを特徴とする請求項１０〜１６いずれか１項記載の噴射材圧送装置。
【請求項１８】
前記筒体の底部が下方に向かって略逆円錐形を成すことを特徴とする請求項１７記載の噴射材圧送装置。
【請求項１９】
前記筒体の外壁に、前記旋回流を生じる方向に旋回誘導体を設けたことを特徴とする請求項１７又は１８記載の噴射材圧送装置。
【請求項２０】
前記給送管を、前記旋回流の旋回方向延長上に配置したことを特徴とする請求項１５〜１９いずれか１項記載の噴射材圧送装置。
【請求項２１】
前記加圧タンクに振動を付与する振動発生手段を備えることを特徴とする請求項１０〜２０いずれか１項記載の噴射材圧送装置。
【請求項２２】
前記加圧タンク内を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１０〜２１いずれか１項記載の噴射材圧送装置。
【請求項２３】
請求項１０〜２２いずれか１項記載の噴射材圧送装置を備えることを特徴とするブラスト加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラスト加工装置においてブラストノズルに噴射材を圧送する噴射材圧送方法及び噴射材圧送装置に関し、詳しくは、微細な粉粒体から成る噴射材を用いるブラスト加工においても前記噴射材を定量ずつ安定して供給することができる噴射材圧送方法及び噴射材圧送装置、並びに前記噴射材圧送方法を用いたブラスト加工方法、前記噴射材圧送装置を備えたブラスト加工装置、また、前記ブラスト加工方法により成るブラスト加工製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラスト加工は、噴射材を被加工物に対して高速で噴射することによって、切削、研磨、研掃、バリ取り、被膜形成、梨地加工等の装飾、ショットビーニング処理等の各種加工を施すものであるが、近年は、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）の背面板の隔壁形成や、マイクロリアクター、真空チャック、静電チャックのピン形成、溝形成、シリコンウエハの表面形成等、微細加工に対しても広く利用されている。
【０００３】
上記微細加工においては、微細な粉粒体のような、従来よりも小径の噴射材を使用するが、このような小径の噴射材にあっては、粒径の大きな噴射材と比較して噴射材同士の付着力、凝集性が増大し、流動性が減少する傾向にある。一般に、粉粒体の単位体積当たりの付着力や凝集性は粒子径の2乗に逆比例して増大するといわれており、粒子径が減少するほど粉粒体の付着や凝集は強固なものとなる。
【０００４】
特に、直圧式のブラスト加工装置においては、加圧タンクに圧縮気体を導入することにより該加圧タンク内の噴射材を加圧・攪拌した上で噴射する構成であることから、噴射材が粉粒体である場合には前記加圧によって噴射材の凝集が一層強固となる「圧密化」が起こりやすい。このように圧密化が生じると、噴射材の一部が加圧タンク内に堆積されたままとなって噴射材供給量が変化したり、圧密化した噴射材を衝撃等によって粉砕しても塊状の「だま」として残ってしまい、これが噴射材の流路に滞留して噴射ムラを生じさせたり、ブラストノズルを閉塞する等の要因となる。
【０００５】
したがって、直圧式のブラスト加工装置にあっては、前記加圧タンクの存在によって高い噴射エネルギーを得ることができるものの、前記加圧によって粒度#240（粒径57μm）で凝集が起き、#1000（11.5μm）よりも細かい粉粒体では噴射不能な状態に陥るという問題があった。
【０００６】
かかる問題を解決すべく、微細な粉粒体から成る噴射材を使用した場合であっても好適に噴射を行うための噴射材圧送方法が各種検討されており、このような発明の一例としては、図６に示すような噴射材供給装置を挙げることができる。
【０００７】
図６に示す噴射材供給装置２１０では、噴射材が投入される加圧タンク２４５に、前記噴射材の堆積位置よりも上方において前記加圧タンク２４５の側壁間を貫通する給送管２４６を備え、また、加圧タンク２４５の底部に、上向きに開口する噴射口２４８を設け、この噴射口２４８から導入される圧縮気体によって加圧タンク２４５内に堆積している噴射材を攪拌、浮遊させると共に、前記加圧タンク２４５内を加圧して、前記加圧タンク２４５内と前記給送管２４６内に圧力差を生じさせ、加圧タンク２４５内の雰囲気と共に前記噴射材を給送管２４６内の噴射材供給口２４３へ流動させ、ブラストノズルへと圧送する構成となっている。
【０００８】
前記加圧タンク２４５は、内部の噴射材が粉粒体であっても前記噴射口２４８へと移動可能なように、少なくとも下部内壁を底部に向かって内周方向に傾斜させて噴射材が前記傾斜面を落下するようにしているほか、前記加圧タンク２４５を圧縮空気の導入により振動が発生する振動発生手段２６０上に載置し、噴射材の圧送時に前記振動発生手段２６０によって加圧タンク２４５を上下方向に振動させることで前記加圧タンク２４５の内壁に付着した噴射材を好適に落下させることとしている。
【０００９】
またブラストの噴射エネルギーを利用して噴射材により被加工物表面に噴射、衝突させ新たな表面を創製する方法がある。
【００１０】
例えば、固体潤滑剤である二硫化モリブデン、黒鉛を噴射し、自己潤滑性表面を創製している。また、金属の錫、チタンを噴射し、新たな表面を創製し、産業上有用な技術となっている。
【００１１】
一般に、摺動製品等、耐摩擦性や耐磨耗性の要求される機械要素部品においては、長期間優れた耐摩擦性や耐磨耗性を発揮できるようその表面に潤滑層が形成されている。このような潤滑層の形成方法としては、潤滑油やグリース等の液体潤滑剤をその表面に塗布する方法があるが、真空や超高温・低温等の条件下では潤滑効果が発揮されないといったように使用環境により制約を受ける。そのため、前記液体潤滑剤でなく、黒鉛（グラファイト）や二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、窒化ホウ素などの固体潤滑剤やフッ素樹脂などの高分子材料を使用して潤滑層を形成する方法も一般に用いられている。
【００１２】
前記固体潤滑剤等を用いた潤滑層形成方法としては、被加工物表面に固体潤滑剤をバインダと共に塗布して乾燥させる方法、被加工物の表面を粗面化して固体潤滑剤を配置した後焼付けを行う方法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの真空蒸着技術を用いて被加工物表面へ固体潤滑剤を拡散させる方法等が一般的である。
【００１３】
また、固体潤滑剤原料粉末を直接部材に噴射、衝突させ、潤滑層を創製する方法として、二硫化モリブデン粉末を噴射することにより、被処理製品に二硫化モリブデンの被膜を形成する方法（非特許文献１）、黒鉛粉末を高速噴射させて被処理製品に黒鉛の皮膜を形成する方法がある。これらの噴射材の圧送方法はいずれもサイホン式（吸い込み式）であり、高い噴射エネルギーと効率良いエネルギーを利用した加圧タンクを用いた直圧式のブラスト方法ではない。
【００１４】
本発明の先行技術文献としては下記のものを挙げることができる。
【特許文献１】特開２００３−２５２２８号公報
【非特許文献１】トライボロジー会議予稿集  東京2003-5  Ｅ19 日本トライボロジー学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記特許文献１に記載された噴射材供給装置２１０によれば、前記加圧タンク２４５底部の噴射口２４８からの圧縮気体によって前記加圧タンク２４５内の噴射材を好適に攪拌、浮遊させることができ、噴射材が安定して循環することから、粒径の小さい粉粒体を噴射材として使用した場合であっても、前述するような噴射材の付着・凝集を防止することができ、所望の微細加工を行なうことが可能となる。すなわち、粒度#300〜400（粒径60〜50μm）よりも小径の粉粒体、例えば#3000（4.0μm）程度の微細な粉粒体も噴射材として使用することができる。
【００１６】
しかし、前記特許文献１に記載の噴射材供給装置２１０であっても、粒度＃3000（粒径4.0μm）よりも微細な噴射材については噴射の安定性を欠いてしまい、圧密化による堆積や、凝集による詰まり等の問題が生じる。
【００１７】
なお、本明細書において、粒子の大きさは測定方法により異なるため、粒子の大きさをJIS R6001(1998)の電気抵抗試験方法による（累積高さ50％点の粒子径（ｄｖ-50値）μm）と定義する。
【００１８】
これは、前記噴射口２４８からの圧縮気体の導入により、該噴射口２４８の上部およびその周辺部に堆積する噴射材は好適に攪拌、浮遊し、循環を繰り返すが、それよりも外周（内壁近傍）に堆積する噴射材については前記圧縮気体による吹き上げが起こる前に加圧タンク内の圧力上昇によって強固に凝集してしまい、図６に点線にて記載するように加圧タンク内で圧密化するためである。
【００１９】
このように加圧タンク２４５内の噴射口２４８外周部において噴射材が圧密化することにより、該噴射材は噴射に供されず、噴射材の効率活用が図れないほか、噴射材の供給量が不安定となり加工精度に影響を及ぼすという問題がある。
【００２０】
また、前記圧密化した噴射材が振動発生手段２６０の振動により崩れたとしても、その分散状態は上述する噴射口２４８近辺で攪拌された噴射材とは異なり、「だま」となっている。この「だま」が噴射材の流路に滞留したりブラストノズルを閉塞するなどして、安定した噴射材噴射を阻害するほか、噴射不能とする問題もある。
【００２１】
また、前述した微細加工においては、微細な粉粒体のような、従来よりも小径の噴射材を使用するが、このような小径の噴射材にあっては、粒径の大きな噴射材と比較して噴射材同士の付着力、凝集性が増大し、流動性が減少する傾向にある。一般に、粉粒体の単位体積当たりの付着力や凝集性は粒子径の2乗に逆比例して増大するといわれており、粒子径が減少するほど粉粒体の付着や凝集は強固なものとなる。
【００２２】
したがって、本発明は、上記従来の問題を解決すべく、さらに粒径の小さい（例えば、粒度＃3000（粒径4.0μm）より小径の粉粒体を噴射材として使用した場合であっても、噴射材同士が凝集して圧密化することを好適に防ぐことができ、また「だま」の形成も防止して、噴射材を安定して供給することが可能な噴射材圧送装置並びに噴射材圧送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明の噴射材圧送方法は、
ブラスト加工装置１の噴射材タンク２とブラストノズルとの間に配置される筒状の加圧タンク１１に、前記噴射材タンク２より定量の噴射材を導入し、前記加圧タンク１１内に導入された噴射材の堆積部において攪拌用圧縮気体の導入を開始して、前記噴射材を前記加圧タンク１１内で攪拌すると共に、前記加圧タンク側壁１１ｂから加圧用圧縮気体の導入を開始して前記加圧タンク１１内を加圧し、前記攪拌状態にある噴射材を前記ブラストノズルへと圧送することを特徴とする（請求項１）。
【００２４】
前記加圧タンク１１内への前記加圧用圧縮気体の導入は、前記攪拌用圧縮気体の導入に遅れて開始することが好ましく（請求項２）、また、前記加圧用圧縮気体を前記攪拌用圧縮気体よりも低圧とすることが好ましい（請求項３）。
【００２５】
また、本発明の噴射材圧送方法は、前記加圧用圧縮気体によって、前記加圧タンク１１内に該加圧タンク内壁１１ｂ’に沿った旋回流を生じさせることが好ましく（請求項４）、例えば、前記加圧タンク１１内に該加圧タンク１１の内径よりも小径の筒体１７を配置し、前記加圧タンク内壁と前記筒体外壁との間に前記加圧用圧縮気体を導入して前記旋回流を生じさせることができる（請求項５）。
【００２６】
このほか、前記加圧タンク１１に振動を付与したり（請求項６）、前記加圧タンク内１１を加熱することとしてもよい（請求項７）。
【００２７】
また、本発明のブラスト加工方法は、前記本発明の噴射材圧送方法により圧送された噴射材を被加工物に噴射することを特徴とし（請求項８）、本発明のブラスト加工製品は、前記ブラスト加工方法において粒度＃3000（粒径4.0μm）より微細な噴射材を噴射して、噴射材から成る表面層又は皮膜、具体的には潤滑層などの新たな表面層を形成したことを特徴とする（請求項９）。
【００２８】
また、前記本発明の噴射材圧送方法を実現する本発明の噴射材圧送装置１０は、
ブラスト加工装置１の噴射材タンク２とブラストノズルとの間に配置され、前記噴射材タンク２からの噴射材を導入する筒状の加圧タンク１１に、該加圧タンク内に導入される噴射材の堆積部において開口（２２）する攪拌用圧縮気体の導入部と、前記攪拌用圧縮気体の導入部の開口位置上方の前記加圧タンク側壁内において開口（２４）する加圧用圧縮気体の導入管と、
前記加圧タンク内において開口（２５）し、前記ブラストノズルへと連通する給送管を設けると共に、
前記導入部１２及び前記導入管１４に圧縮気体を供給する圧縮気体供給手段を備えることを特徴とする（請求項１０）。
【００２９】
前記圧縮気体供給手段は、前記攪拌用圧縮気体の導入部１２に対する圧縮気体の供給に遅れて、前記加圧用圧縮気体の導入管１４に対して圧縮気体の供給を開始する始動遅延手段５１を備えることが好ましい（請求項１１）。
【００３０】
また、前記圧縮気体供給手段は、前記攪拌用圧縮気体の導入部１２に供給する圧縮気体に対して低圧の圧縮気体を前記加圧用圧縮気体の導入管１４に供給する圧力調整手段５４を備えることが好ましい（請求項１２）。
【００３１】
前記攪拌用圧縮気体の導入部１２は、複数の攪拌口２２で開口する案内部材を備えることが好ましく（請求項１３）、該案内部材としては、例えば、前記加圧タンク１１の底部に設けられる複数の攪拌口２２を穿設した案内板２１や、加圧タンク１１内で複数叉に分岐してその先端が開口して攪拌口２２を成す案内管２８等を挙げることができる。
【００３２】
また、前記加圧タンク１１の内壁１１ｂ’は、該加圧タンク１１の底部に向かって外周方向に膨出するよう傾斜して設けることが好ましい（請求項１４）。
【００３３】
さらに、本発明の噴射材圧送装置１０は、前記加圧タンク１１内に前記導入管１４を介して導入された加圧用圧縮気体が前記加圧タンク内壁１１ｂ’に沿った旋回流を生じるように構成されていることが好ましい。
【００３４】
一例としては、前記加圧用圧縮気体の導入管１４を、該導入管を介して導入された加圧用圧縮気体が前記加圧タンク内壁に沿った旋回流を生じる方向に配置したり（請求項１５）、前記加圧タンクの内壁１１ｂ’に、前記加圧タンク１１内に導入された加圧用圧縮気体が前記加圧タンク内壁１１ｂ’に沿った旋回流を生じる方向に旋回誘導体を設けることが挙げられる（請求項１６）。前記旋回誘導体としては、例えば、加圧用圧縮気体の流動を促す羽根等の突起物や、溝等がある。
【００３５】
前記加圧用圧縮気体の導入管１４の向きや、前記旋回誘導体のほか、前記加圧タンク１１内に、該加圧タンクの内径よりも小径の筒体１７を、前記加圧タンク内壁１１ｂ’と間隙を設けて配置し、前記加圧タンク１１内に導入された加圧用圧縮気体が前記筒体外壁１７’と前記加圧タンク内壁１１ｂ’の間で該加圧タンク内壁１１ｂ’に沿って旋回流を生じるよう構成してもよい（請求項１７）。
【００３６】
前記筒体１７は、その底部が下方に向かって略逆円錐形を成すことが好ましい（請求項１８）。また、前記加圧タンク内壁１１ｂ’と同様、前記筒体１７の外壁１７’にも、前記旋回流を生じる方向に羽根や溝等の旋回誘導体を設けることとしてもよい（請求項１９）。
【００３７】
前記加圧タンク１１内に前述するような加圧用圧縮気体の旋回流が生じる場合には、前記給送管１５を、前記旋回流の旋回方向延長上に配置することが好ましい（請求項２０）。
【００３８】
さらに、本発明の噴射材圧送装置１０は、前記加圧タンク１１に振動を付与する振動発生手段１８や、前記加圧タンク１１内を加熱する加熱手段を備えることが好ましい（請求項２１，２２）。
【００３９】
また、本発明のブラスト加工装置１は、前述する本発明の噴射材圧送装置１０を備えることを特徴とする（請求項２３）。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の噴射材圧送方法及び噴射材圧送装置１０は、加圧タンク１１内に攪拌用圧縮気体と加圧用圧縮気体を別個に導入する構成であることから、噴射材の堆積部において導入された前記攪拌用圧縮気体により噴射材を攪拌すると共に、前記加圧タンク１１の側壁１１ｂから導入される前記加圧用圧縮気体によって前記噴射材の攪拌状態を維持しつつ加圧タンク１１内を加圧することができる。
【００４１】
また、前記攪拌用圧縮気体及び加圧用圧縮気体により前記加圧タンク１１内は高圧となっており、該加圧タンク１１上方に設けられた給送管１５との間に圧力差が生じるため、前述のように加圧タンク１１内で攪拌され、好適に分散した噴射材は、これらの圧縮気体（加圧タンク１１内の雰囲気）と共に分散状態を維持したまま前記給送管１５へと圧送される。
【００４２】
したがって、前記噴射材の凝集を好適に防ぐことができ、該凝集による「だま」の発生を防止できるほか、前記噴射材圧送装置１０の加圧タンク１１内や、ブラストノズルに至るまでの給送管１５内、その他噴射材の流路において噴射材が堆積することも防止でき、噴射ムラやブラストノズルの閉塞を起こすことなく、一定量を安定して噴射することができる。また、噴射材の堆積、滞留を好適に防止できることから、噴射材を有効に使用することができる。
【００４３】
また、始動時、前記加圧タンク１１内への前記攪拌用圧縮気体と前記加圧用圧縮気体の導入タイミングをずらし、攪拌用圧縮気体を導入した後、これに遅れて加圧用圧縮気体の導入を開始することにより、前記加圧タンク１１内での噴射材の攪拌が予め完了した状態で、該攪拌状態を好適に維持しつつ加圧タンク１１内を加圧することができ、前記噴射材の攪拌、分散をさらに良好なものとすることができる。
【００４４】
また、前記攪拌用圧縮気体と前記加圧用圧縮気体に圧力差を設け、前記加圧用圧縮気体を前記攪拌用圧縮気体よりも低圧とすることによって、前記攪拌用圧縮気体による噴射材の攪拌作用が前記加圧用圧縮気体によって妨げられるのを防ぐことができ、該噴射材の攪拌、分散を好適に行ないつつ、加圧タンク１１内を加圧することができる。
【００４５】
前記噴射材圧送方法を実現する噴射材圧送装置１０において、前記攪拌用圧縮気体を前記加圧タンク１１内へ導入する攪拌用圧縮気体の導入部１２を、案内板２１や案内管２８等の、複数の攪拌口２２で開口する案内部材を備える構成とすれば、前記攪拌口２２から導入される攪拌用圧縮気体によって加圧タンク１１内に堆積する噴射材を隈なく吹き上げて攪拌することができ、噴射材の堆積に伴う圧密化を好適に防止することができる。
【００４６】
また、前記加圧タンク１１の内壁１１ｂ’を、いわゆる末広状等、加圧タンク１１の底部に向かって外周方向に膨出するよう傾斜して設けることにより、加圧タンク１１内を浮遊する噴射材が前記加圧タンク１１内壁へ付着した場合にこれを落下させることができ、前記噴射材の付着を好適に防止することができる。
【００４７】
また、前記加圧用圧縮気体によって前記加圧タンク１１内に該加圧タンク内壁１１ｂに沿った旋回流を生じさせることにより、前記加圧タンク１１内の噴射材が前記旋回流に乗って旋回するため、前記噴射材をさらに良好な分散状態とすることができる。
【００４８】
噴射材圧送装置１においては、前記加圧用圧縮気体を前記加圧タンク１１内へ導入する加圧用圧縮気体の導入管１４の配置方向を調整したり、前記加圧タンク内に前記筒体１７を配置すること、また、前記加圧タンク内壁１１ｂ’や前記筒体外壁１７’に旋回誘導体を設けることにより、加圧用圧縮気体の流動が誘導されるため、前述の旋回流を好適に発生させることができる。
【００４９】
また、このとき、前記給送管１５を前記旋回流の旋回方向延長上に配置すれば、前記攪拌用圧縮気体及び前記加圧用圧縮気体によって前記加圧タンク１１内を旋回する噴射材を好適な分散状態を維持したままスムーズに前記給送管１５へ圧送することができる。
【００５０】
さらに、前記加圧タンク１１に対して振動を付与したり、前記加圧タンク内を加熱することによって、前記噴射材の凝集や、加圧タンク１１内への付着・堆積等を好適に防止することができ、噴射材を良好な分散状態とすることができる。
【００５１】
上述するような噴射材圧送方法並びに噴射材圧送装置１０によれば、噴射材を所望状態に分散し、噴射材の凝集を好適に防止できることから、前記噴射材圧送方法により圧送された噴射材を噴射するブラスト加工方法や、前記噴射材圧送装置を備えたブラスト加工装置では、上記特許文献１に記載された発明において限度とされる粒度＃3000（粒径4.0μm）よりも更に小径の粉粒体を噴射材として使用することができ、前記噴射材を定量的にかつ安定してブラストノズルに圧送することができる。
【００５２】
したがって、前記ブラスト加工方法及びブラスト加工装置では、粒度#150（粒径69μm）〜粒度#30000（粒径0.1μm）好ましくは、粒度#240（粒径57μm）〜粒度#15000（粒径0.3μm）程度の粒径を有する粉粒体を噴射材として使用することができる。
【００５３】
なお、本発明で使用する噴射材の材質は特に限定されず、金属、樹脂、セラミックス等幅広く用いることができ、その形状も球形のみならず角部を有するもの等、各種形状を採ることができる。
【００５４】
このように粒径の小さい粉粒体を噴射材として使用することにより、各種微細加工を好適に行なうことができ、この噴射材を噴射してブラスト加工されたブラスト加工製品は、加工精度が高く、良好な仕上がり品質を有するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の実施形態として、噴射材圧送方法を実現する噴射材圧送装置、並びに該噴射材圧送装置を備えたブラスト加工装置につき、図面を用いて説明する。
【００５６】
１．噴射材圧送装置
噴射材圧送装置１０は、ブラスト加工装置１の噴射材タンク２とブラストノズルとの間に配置され、該ブラスト加工装置１内を循環する噴射材を攪拌して所望状態に分散させ、該噴射材を前記ブラストノズルに対して圧送するものである。
【００５７】
図１〜図３に示す実施形態にあっては、本発明の噴射材圧送装置１０は、噴射材を収容する加圧タンク１１のほか、該加圧タンク１１内に垂設された筒体１７、前記加圧タンク１１の外壁に着設された振動発生手段１８を備えている。また、該噴射材圧送装置１０は、後述する加圧タンク１１の攪拌用圧縮気体の導入部１２及び加圧用圧縮気体の導入管１４に圧縮気体を供給するための圧縮気体供給手段を備えている。さらに、前記加圧タンク１１は、ブラスト加工装置の噴射材タンク２がダンプバルブ６を介して上方に配置されているほか、前記振動発生手段１８により付与される振動が他の装置に影響を与えないよう、前記加圧タンク１１は、ケーシング３内にスプリング５を介して懸吊されている。
【００５８】
加圧タンク
前記加圧タンク１１は、圧縮気体の導入により内部が加圧される圧力容器として機能するもので、本実施形態にあっては略円筒状を成しており、前記加圧タンク１１の底部には、攪拌用圧縮気体の導入部１２（以下「攪拌部」という。）が設けられているほか、前記攪拌用圧縮気体の導入部１２よりも上方の加圧タンク側壁１１ｂには、加圧用圧縮気体の導入管１４（以下「加圧管」という。）が設けられている。
【００５９】
また、前記加圧管１４よりも上方の加圧タンク側壁１１ｂには、ブラスト加工装置１のブラストノズルへと連通する給送管１５が設けられており、さらに、加圧タンク１１内へ噴射材を投入する際、該加圧タンク１１内の加圧状態を解除すべく、前記加圧タンク１１内の雰囲気（圧縮気体）を排出するための排出管１６が設けられている。
【００６０】
前記加圧タンク１１は、その内部に収容される噴射材を好適に攪拌し、内部を加圧して前記噴射材をブラストノズルへと圧送することが可能であれば、円筒状に限らず、底面１１ｃ及び上面１１ａが多角形を成す筒状体等であってもよく、その形状は特に限定されない。
【００６１】
また、前記加圧タンク１１の内壁は、これを垂直としてもよいが、底面に向かうにしたがって外周方向へと若干傾斜する末広状に構成することが好ましい。これによって、前記加圧タンク１１内を浮遊する噴射材が該加圧タンク１１内壁に付着した場合でもこれを落下させることができる。前記傾斜角度は噴射材の付着を好適に防止することが可能な範囲で適宜調整可能であるが、一例として0°〜30°とする。
【００６２】
本発明にあっては、加圧タンク１１に前記攪拌用圧縮気体を導入する攪拌部１２と加圧用圧縮気体を導入する加圧管１４とを別個に設けられていることから、前記攪拌部１２から導入される攪拌用圧縮気体によって前記加圧タンク１１内に堆積する噴射材を攪拌させると共に、前記加圧管１４から導入される加圧用圧縮気体によって前記噴射材の攪拌状態を維持したままこれをさらに所望状態へと分散させつつ、加圧タンク１１内を加圧することができる。したがって、前記加圧タンク１１下方から攪拌用圧縮気体のみを導入する特許文献１に記載の発明のように、加圧タンク１１内において噴射材が堆積、圧密化することなく、噴射材を一定量安定してブラストノズルへと供給することができる。
【００６３】
なお、前記攪拌用圧縮気体と前記加圧用圧縮気体とは、厳密に区別して作用するものではなく、共に、加圧タンク１１内を加圧し、該加圧タンク１１内の噴射材を攪拌、浮遊させて所望状態に分散させる作用を有する。本願においては、加圧タンク１１内に堆積する噴射材を攪拌、浮遊させる目的で導入するものを攪拌用圧縮気体、前記浮遊状態にある噴射材をさらに分散させる目的で導入するものを加圧用圧縮気体と呼ぶ。
【００６４】
また、本発明において使用する攪拌用圧縮気体、加圧用圧縮気体等の圧縮気体としては、噴射材の変質等、ブラスト加工に影響を与えるものでなければいかなるものを使用してもよいが、本実施形態にあっては圧縮空気を用いることとする。
【００６５】
攪拌部
攪拌部１２は、前記加圧タンク１１内に堆積する噴射材を該加圧タンク１１内で攪拌すべく、前記噴射材の堆積部において攪拌口２２で開口している。ここで、前記噴射材の堆積部とは、加圧タンク１１のうち該加圧タンク１１内に堆積する噴射材と接触する部分を指すほか、前記堆積する噴射材の内部も含む。
【００６６】
前記攪拌口２２は、１つであってもよいが、噴射材をくまなく吹き上げ、攪拌する目的から該攪拌口２２は複数設けることが好ましい。
【００６７】
また、前記攪拌口２２を前記加圧タンク底面１１ｃや前記加圧タンク側壁１１ｂの底面１１ｃ近傍に直接設け、該攪拌口２２に圧縮気体供給手段から圧縮気体を供給して加圧タンク内へ攪拌用圧縮気体を導入するよう攪拌部１２を構成してもよいが、以下の実施形態のように、前記攪拌口２２を有する案内板２１や案内管２８などの案内部材を前記加圧タンク１１内に備えることによって前記攪拌部１２を形成することもできる。
【００６８】
図２に示す実施形態にあっては、多数の攪拌口２２が穿設された板状体たる案内板２１を案内部材として用い、該案内板２１を前記加圧タンク１１の底面１１ｃと所定間隔を介して略平行に設けることによって前記案内板２１と前記底面との間に室２３を形成し、前記加圧タンク底面１１ｃに連通する供給管１３から前記室２３へと圧縮気体を供給することよって、前記室２３の上方に配置される案内板２１の攪拌口２２を介して前記加圧タンク１１内に攪拌用圧縮気体が供給されるよう構成している。
【００６９】
前記加圧タンク底面１１ｃの上方に配置される案内板２１は、前記攪拌用圧縮気体を前記加圧タンク１１の上方に好適に導入することができれば、その材質や厚み、攪拌口２２の数、形状、大きさ、また、該攪拌口２２の穿設位置、穿設方向（角度）等は適宜変更可能である。また、前記攪拌口２２は本実施形態のように人為的に穿設するのでなく、セラミックス等の多孔質材料を用いることとしてもよい。
【００７０】
前記攪拌口２２の穿設例としては、前記案内板２１の中心から所定半径を成す円上に所定間隔を介して穿設したり、前記一の円のみならず、該中心を基準とした半径の異なる同心円上に所定間隔を介して穿設したり、また、前記中心から放射線状に延びる直線や、該中心から所定方向に湾曲する曲線上に所定間隔を介して穿設することなどが挙げられる。この他、略平行を成す複数の直線上に所定間隔を介して穿設したり、特に穿設基準を設けず、案内板２１全体にランダムに穿設することも可能である。
【００７１】
また、前記攪拌口２２の穿設方向（角度）についても、本実施形態では図１に示すように略垂直に穿設されているが、前記攪拌用圧縮気体を加圧タンク１１内へと導入することにより噴射材を吹き上げ、好適に攪拌することができれば特に限定されず、前記室２３に面する前記案内板２１の下方から前記加圧タンク１１内部に面する前記案内板２１の上方に向かって所定角度に傾斜した状態で穿設されていてもよい。例えば、全ての攪拌口２２を同一回転方向において所定角度傾斜させた状態に穿設すれば、後述するような前記加圧タンク１１内での旋回流の発生を促進させることができる。
【００７２】
本実施形態にあっては、前記加圧タンク底面１１ｃと前記案内板２１との間に空間を設けて室２３と成し、前記加圧タンク底面１１ｃと連通する供給管１３から該室２３を介して案内板２１の攪拌口２２へと圧縮気体を供給するよう構成したが、前記供給管１３から前記案内板２１の攪拌口２２へ至る圧縮気体の供給路が形成されていればよく、例えば、前記底面１１ｃに溝を設け、該底面１１ｃと重合された案内板２１の攪拌口２２に前記溝を通じて前記供給管１３から圧縮気体を供給してもよい。
【００７３】
さらに、本実施形態にあっては、板状体から成る案内板２１を案内部材として用いることとしたが、前記攪拌口２２が形成されており、該攪拌口２２から攪拌用圧縮気体を加圧タンク１１内に導入することができれば、板状体に限らず、膜状体や、網状体等を案内部材として使用することもできる。
【００７４】
上記図２の実施形態において使用する前記案内部材は、加圧タンク１１に堆積する噴射材を外側から攪拌させる案内板２１であったが、このほか、前記加圧タンク１１に堆積する噴射材の内部から攪拌用圧縮気体を導入する案内管２８等を前記案内部材として使用してもよい。
【００７５】
図５に示す実施形態では、前記加圧タンク底面１１ｃに連通する供給管をそのまま前記底面上方へ貫通させると共に、これを所定方向に複数叉に分岐させ、先端を開口して攪拌口２２を形成した案内管２８と成し、該案内管２８より加圧タンク１１内へ攪拌用圧縮気体を導入する。
【００７６】
前記案内管２８は、図５では垂直方向ならびに水平方向に分岐しているが、前記加圧タンク１１内の噴射材を好適に攪拌することができれば前記案内管２４の分岐の数、分岐の方向等は特に限定されず、例えば斜め上へ分岐させてもよい。
【００７７】
また、本実施形態にあっては前記案内管２８は加圧タンク底面１１ｃを垂直方向に貫通して成るが、そのほか、前記加圧タンク側面１１ｂの底面１１ｃ近傍を貫通して前記加圧タンク１１内で底面１１ｃに沿って延びる管であって、その側面に複数の攪拌口２２が形成されたもの等を案内管２８として使用することもできる。
【００７８】
さらに、上述するような攪拌口２２の形成パターンを複数組み合わせて使用してもよく、加圧タンク１１内の噴射材を上方へ吹き上げることができる構成を備えているものであれば、本発明の噴射材圧送装置１０における攪拌部１２の構成は上記のものに限定されない。
【００７９】
加圧管
前記攪拌用圧縮気体によって加圧タンク１１内で攪拌された噴射材を該攪拌状態を維持したまま前記加圧タンク１１内を加圧する加圧用圧縮気体を導入する加圧管１４は、前記加圧タンク１１の底部の噴射材堆積部に設けられた前記攪拌部１２の攪拌口２２よりも上方の加圧タンク１１側壁において開口する。本実施形態にあっては図１に示すように前記加圧タンク１１全高の略中央において加圧口２４で開口する一の加圧管１４を設けている。
【００８０】
前記加圧管１４の本数や設置角度等は、前述の効果を発揮することができれば特に限定されず適宜変更可能であるが、前記加圧タンク１１下方の攪拌部１２から導入される攪拌用圧縮気体と相俟って、該加圧管１４よりも上方に配置される供給管へ噴射材を圧送する観点から、前記加圧管１４も水平方向又は上方へ加圧用圧縮気体を供給する向きに配置することが好ましい。
【００８１】
また、該加圧管１４は、軸線が前記加圧タンク１１側壁と直交するよう設置してもよいが、加圧タンク１１内に旋回流を生じさせることを促進する観点から、例えば図３に示すように、前記加圧管１４の軸線が前記加圧管１４設置位置における前記加圧タンク１１側壁に対して所定角度に傾斜するように配置したり、また、後述する筒体１７を前記加圧タンク１１内に垂設する場合には、前記加圧管１４の軸線が筒体１７の接線（方向）延長上に位置するように配置するなどして、前記加圧管１４からの加圧用圧縮気体が前記加圧タンク１１内壁に沿って導入されるように該加圧管１４が設置されていることが好ましい。
【００８２】
このように前記加圧管１４を設置することにより、加圧タンク１１内には該加圧管１４から導入される前記加圧用圧縮気体によって旋回流が生じ、前記加圧タンク１１内の噴射材はこの旋回流に乗って旋回することから、噴射材をさらに所望状態に分散することができ、また、この噴射材を加圧タンク１１に設けられた給送管１５へと圧送し易くなる。
【００８３】
給送管
給送管１５は、前記加圧タンク１１内に導入された攪拌用圧縮気体と加圧用圧縮気体によって攪拌され所望状態に分散された噴射材を前記加圧タンク１１内の雰囲気と共にブラスト加工装置１のブラストノズル（図示せず）へと圧送するものである。
【００８４】
本実施形態にあっては、図１〜図３に示すように、前記加圧管１４よりも上方にあたる前記加圧タンクの上面１１ａ近傍の側壁１１ｂにおいて給送口２５で開口しており、前記加圧管１４とは対称位置に配置し、前記攪拌用圧縮気体により加圧タンク１１上方へと吹き上げられ攪拌された噴射材を圧送し易くしているが、前記加圧用圧縮気体による噴射材の圧送が可能な位置であれば、加圧タンク側壁１１ｂまたは加圧タンク上面１１ａ等、開口する位置は特に限定されず、例えば前記加圧管１４と給送管１５の配置位置が上下逆であってもよい。
【００８５】
前記給送管１５についても、その設置方向、設置角度等は適宜変更可能であるが、前記加圧タンク１１内の噴射材の圧送をスムーズに行なう観点からは、前記加圧管１４の場合と同様、例えば前記給送管１５の軸線が前記給送管１５設置位置における前記加圧タンク１１側壁に対して所定角度に傾斜するように配置したり、また、後述する筒体１７を前記加圧タンク１１内に垂設する場合には、前記給送管１５の軸線が筒体１７の接線（方向）延長上に位置するように配置するなどして、前記給送管１５を前記加圧タンク１１内に生じる旋回流の旋回方向延長上に設置することが好ましい。
【００８６】
圧縮気体供給手段
圧縮気体供給手段は、前記加圧タンク１１の攪拌部１２及び加圧管１４へ攪拌用圧縮気体と加圧用圧縮気体をそれぞれ供給するもので、圧縮気体供給源（図示せず）のほか、該圧縮気体供給源から供給先である前記攪拌部１２の供給管１３と前記加圧管１４に連通する供給回路４０を備えている。
【００８７】
前記圧縮気体供給手段による攪拌用圧縮気体と加圧用圧縮気体の導入は、これを同時に行なうことも可能であるが、前記噴射材圧送装置１０の始動時に、先ず前記攪拌部１２より攪拌用圧縮気体を導入して加圧タンク１１内の噴射材を吹き上げて攪拌し、その後、前記加圧管１４より加圧用圧縮気体を導入して前記加圧タンク１１内を加圧することが好ましい。
【００８８】
このように、攪拌用圧縮気体の導入に遅れて加圧用圧縮気体の導入を開始することにより、前記攪拌用圧縮気体による噴射材の吹き上げが前記加圧用圧縮気体によって阻害されず、前記加圧タンク１１内での噴射材の攪拌が予め完了した状態で、該攪拌状態を維持しつつ加圧タンク内を加圧することができ、前記噴射材の攪拌、分散を好適に行なうことができる。
【００８９】
前記攪拌用圧縮気体と加圧用圧縮気体との導入時差は、使用する加圧タンク１１の大きさや噴射材の量、加工条件等によって適宜変更可能であるが、一例として３秒以内とすることができる。
【００９０】
また、前述のように、前記攪拌用圧縮気体による噴射材の攪拌状態を維持しつつ前記加圧タンク内を加圧する目的から、前記攪拌用圧縮気体と加圧用圧縮気体との間に圧力差を設け、前記攪拌用圧縮気体に対して加圧用圧縮気体を低圧とする。前記加圧用圧縮気体と攪拌用圧縮気体の圧力差は、一例として０．００４〜０．０３ＭＰａ、好ましくは、０．００４〜０．０１ＭＰａの範囲で制御することが好適である。これにより、前記攪拌用圧縮気体による噴射材の吹き上げ圧力が、前記加圧用圧縮気体による旋回圧力よりも高くなるため、噴射材は好適に上方へと吹き上げられて攪拌され、前述の時差と同様、噴射材の攪拌、分散を好適に行なうことができる。
【００９１】
そのため、本発明にあっては、前記圧縮気体供給手段の供給回路４０内に、前記攪拌用圧縮気体の導入に遅れて前記加圧用圧縮気体を導入するための始動遅延手段、及び／又は、前記攪拌用圧縮気体よりも低圧の加圧用圧縮気体を導入するための圧力調整手段を有していることが好ましい。
【００９２】
前記始動遅延手段、圧力調整手段は、上述する時差や圧力差を設けることができるものであればその構成や設置位置等は特に限定されないが、例えば、前記始動遅延手段としては、圧縮気体供給源からの圧縮気体の供給を開閉により制御する電磁弁５１を使用することができ、また、前記圧力調整手段としてはボールバルブ５４等を使用することができる。
【００９３】
供給回路
図４は前記供給回路４０の一例を示したものであり、前記攪拌部１２及び加圧管１４へ共通の圧縮気体供給源から圧縮気体を供給するほか、該圧縮気体供給源からブラスト加工装置１のブラストノズルへも圧縮気体を供給する構成としており、前記圧縮気体供給源から前記攪拌部１２、加圧管１４、ブラストノズルへと３叉に分岐して成る。
【００９４】
ここで、前記供給回路４０のうち、圧縮気体供給源から分岐点４６までの回路を共通回路４１、前記分岐点４６から前記攪拌部１２の供給管１３に連通するまでの回路を攪拌回路４２、前記分岐点４６から前記加圧管１４に連通するまでの回路を加圧回路４４、前記分岐点４６から前記ブラストノズルに至る配管に連通するまでの回路を噴射回路４８と呼ぶ。
【００９５】
図４に示す実施形態にあっては、前記共通回路４１に、圧縮気体供給源から供給される圧縮気体中の粉塵を除去するエアーフィルター５３、減圧弁５５が備えられており、前記圧縮気体供給源から供給される圧縮気体はこれを通過した後３叉に分岐する。
【００９６】
前記分岐後の回路の１つである攪拌回路４２は、圧縮気体の供給を制御する開閉弁たる電磁弁５１、気体の逆流を防止する逆止弁５２、さらにエアーフィルター５３を備えており、これを通過した圧縮気体は前記加圧タンク１１の攪拌部１２に連通する供給管１３へと供給される。
【００９７】
また、加圧回路４４には、前記攪拌回路４２と同様、電磁弁５１、逆止弁５２、エアーフィルター５３が備えられているほか、さらに、前記分岐点４６と前記電磁弁５１との間に圧力調整のためのボールバルブ５４を有している。
【００９８】
また、前記噴射回路４８は、ブラストノズルへの圧縮気体の供給を制御するピンチバルブ５６を備えている。
【００９９】
前述するような供給回路４０を備えた圧縮気体供給手段の動作について、以下説明する。前記圧縮気体供給源より共通回路４１を通じて圧縮気体を供給すると、前記分岐点から３叉に分岐し、攪拌回路４２を通じて前記加圧タンク１１の攪拌部１２に到達した圧縮気体は、該攪拌部１２の攪拌口２２より攪拌用圧縮気体として該加圧タンク１１内へ供給され、前記加圧タンク１１内に堆積する噴射材が上方へと吹き上げられ、攪拌される。
【０１００】
一方、前記加圧回路４４を通じて加圧管１４へと供給される圧縮気体は、前記加圧管１４より前記加圧タンク１１内部へ加圧用圧縮気体として導入されるが、前記噴射材圧送装置１０の始動時（前記圧縮気体供給源からの圧縮気体の供給開始時）において前記加圧回路４４に設けられた電磁弁５１を閉じておき、所定時間経過後に該電磁弁５１を開くことにより、前記加圧管１４への圧縮気体の供給を遅らせ、前記攪拌用圧縮気体の前記加圧タンク１１内への導入に遅れて、前記加圧用圧縮気体の導入を開始することができる。
【０１０１】
また、前記加圧回路４４の備える前記ボールバルブ５４により、加圧管１４に供給される圧縮気体の圧力を調整し、前記加圧管１４に供給される加圧用圧縮気体を前記攪拌用圧縮気体より低圧とすることができる。
【０１０２】
これらの電磁弁５１、ボールバルブ５４を備えることにより、前記加圧回路を流れる圧縮気体の供給タイミングや圧力を制御することができ、攪拌用圧縮気体による攪拌状態を好適に維持したまま加圧タンク１１内を加圧することが可能となる。
【０１０３】
このほか、前記攪拌回路４２、加圧回路４４は、ともに逆止弁を有していることから、加圧タンク内が攪拌用圧縮気体及び加圧用圧縮気体の導入によって高圧となった場合にも、気体の逆流を好適に防止することができる。
【０１０４】
また、前記圧縮気体供給源からは前記噴射回路４８に対しても圧縮気体が供給され、該圧縮気体は前記噴射回路４８が連通するブラストノズルへ至る配管へ供給される。前記攪拌用圧縮気体及び加圧用圧縮気体によって加圧タンク１１から前記給送管１５へ圧送された噴射材はそのまま前記ブラストノズルへと圧送されるが、前記噴射回路４８を通じて供給される圧縮気体により、ブラストノズルから噴射される直前でさらに加圧され、高い噴射圧力をもって被加工物へと噴射される。前記ブラストノズルへの圧縮気体の供給の有無や供給量等は、前記噴射回路４８に設けられたピンチバルブ５６によって調整可能である。
【０１０５】
なお、図３に示す圧縮気体供給回路４０では前記攪拌部１２、加圧管１４、ブラストノズルに対して共通の圧縮気体供給源を用いた場合について説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、圧縮気体供給手段は、前記攪拌部１２用、加圧管１４用、ブラストノズル用それぞれにつき別個の圧縮気体供給源を備えることとしてもよく、この場合には、各圧縮気体供給源からの圧縮気体の供給タイミングや供給圧力等を制御することで攪拌用圧縮気体と加圧用圧縮気体の導入時差や圧力差を実現可能とすることができる。
【０１０６】
また、前記噴射材圧送装置１０の加圧タンク１１に設置する後述の振動発生手段１８が圧縮気体の供給により振動を発生させるものである場合には、該振動発生手段１８に対しても同一の圧縮気体供給源から圧縮気体を供給したり、別個の圧縮気体供給源を備えるなどして、前記圧縮気体供給回路４０を構成することができる。
【０１０７】
筒体
前記加圧タンク１１内に供給される攪拌用圧縮気体及び加圧用圧縮気体は、これらのみによっても噴射材を好適な分散状態とすることが可能であるが、噴射材の分散をより好適に行ない、かつ該噴射材を前記給送管１５から圧送することが容易となるよう、本実施形態にあっては、前記加圧タンク１１内に該加圧タンク１１の内径よりも小さい筒体１７を備える。
【０１０８】
前記筒体１７は、前記加圧タンク１１の内壁１１ｂ’と該筒体１７の外壁１７’との間に圧縮気体及び噴射材の流路を形成する目的で設置されるものであり、これにより、加圧タンク１１内に所望の旋回流を発生させることを促進することが可能となる。
【０１０９】
前記筒体１７は、上述の目的を果たすことができれば、その大きさや形状、設置方法等は問わないが、図１に示す実施形態にあっては、前記圧縮気体等の流路を加圧タンク１１内に均等に形成すべく、円筒状の筒体１７を前記加圧タンク１１の中心軸と同軸上に配置している。また、前記攪拌用圧縮気体の導入部１２として前記加圧タンク１１底面の上方に配置した案内板２１を備えていることから、該筒体１７の設置により前記案内板２１からの攪拌用圧縮気体の導入が妨げられることのないよう、該筒体１７は前記加圧タンク１１上面から垂設することとしている。
【０１１０】
なお、加圧タンク１１内における撹拌を均一にする観点から、前記筒体１７の底部を下方に向かって逆円錐形を成すような形状とすることが好ましく、このような形状とすることによって、前記加圧タンク１１下方から導入される攪拌用圧縮気体が上方へ吹き上げられる際に抵抗とならないほか、該攪拌用圧縮気体を前記加圧タンク内壁１１ｂ’と前記筒体外壁１７’との間に形成される流路へ誘導されやすくなる。
【０１１１】
このほか、前記筒体１７の上部を円錐状と成すことにより、加圧タンク上面１１ａに付着した噴射材が落下した場合などに、該噴射材が筒体上方に付着することを防ぎ、該噴射材を好適に攪拌することができる。
【０１１２】
振動発生手段
前記加圧タンク１１内で攪拌用圧縮気体及び加圧用圧縮気体により攪拌、浮遊する噴射材が、前記加圧タンク１１内や前記筒体に付着・堆積することを防止し、該噴射材の分散状態を良好なものとし、また、該噴射材を前記給送管１５へ圧送し易くすべく、本実施形態にあっては、前記加圧タンク１１外壁に振動発生手段１８を設ける。
【０１１３】
前記振動発生手段１８は、前記加圧タンク１１全体に所望の振動を付与することができれば、その種類、配置位置、配置方法等は問わず、振動モータやインパクト式の振動発生手段１８、また、前記特許文献１に記載されているような圧縮気体を利用した振動発生手段１８等、既知の各種振動発生手段１８を使用することができ、また、該振動発生手段１８を側壁のほか、加圧タンク１１の下方や、上方に配置することとしてもよい。
【０１１４】
その他の付加手段
また、前記加圧タンク１１内の噴射材を好適に分散したり、該噴射材を前記給送管１５へ速やかに圧送すべく、前記加圧タンク１１内に導入される前記攪拌用圧縮気体及び加圧用圧縮気体の流れを誘導する羽根や溝等の旋回誘導体を前記加圧タンクの内壁１１ｂ’に設けることとしてもよい。
このような羽根や溝によって前記加圧タンク側壁１１ｂから導入される加圧用圧縮気体の流れを誘導し、前記加圧タンク１１内に所望の旋回流を発生させることができる。前記羽根や溝等の旋回誘導体は、前記筒体１７の外壁１７’に設けてもよく、前記加圧タンク内壁１１ｂ’と前記筒体外壁１７’の双方に設けることとしてもよい。
【０１１５】
このほか、前記加圧タンク１１内の噴射材が湿度によって凝集することを防ぐべく、前記加圧タンク１１に加熱手段を設置し、該噴射材の水分を除去することとしてもよい。該加熱手段の構成、設置位置等は、前記加圧タンク内の噴射材の凝集を好適に防止できるのであれば特に限定されない。
【０１１６】
２．ブラスト加工装置
本発明のブラスト加工装置１は、前記本発明の噴射材圧送装置１０を備えることを特徴としており、その他の構成については、既知のブラスト加工装置と同様の構成を採ることができる。
【０１１７】
一例として、本発明のブラスト加工装置１は、前記本発明の噴射材圧送装置１０と、前記噴射材圧送装置１０の給送管１５と連通し、圧縮気体と共に噴射材を被加工物へと噴射するブラストノズルと、該ブラストノズルを収容する加工室２３と、前記加工室２３と連通し、前記ブラストノズルから噴射された噴射材と該噴射材の噴射により生じた粉塵を回収して分級すると共に、分級後の噴射材を前記噴射材圧送装置１０へ投入する噴射材タンク２と、前記噴射材タンク２に連通し、該回収タンク内で分級された粉塵を収集するダストコレクタとを備えたものとして構成することができる。
【０１１８】
図１及び図２において噴射材圧送装置１０の上方に設置されているのは噴射材を貯留する噴射材タンク２で、該噴射材タンク２と前記噴射材圧送装置１０の加圧タンク１１とは、ダンプバルブ６を介して配置されており、該噴射材タンク２から前記加圧タンク１１内へ所定量の噴射材を投入可能としている。
【０１１９】
前記加圧タンク１１内の噴射材がなくなり、前記噴射材タンク２から前記加圧タンク１１へ噴射材を投入する際には、加圧タンク１１内の雰囲気を該加圧タンク１１側壁に設けられた排出管１６から排出して前記加圧タンク１１内の圧力を低減させた上でダンプバルブ６を開き、前記噴射材タンク２から噴射材を落下させる構成としている。
【０１２０】
また、前記給送管１５は、被加工物に噴射材を噴射するための図示せざるブラストノズルへと連通しており、前記噴射材圧送装置１０によって好適に分散された噴射材は、前記加圧タンク１１内の高圧な雰囲気と共に前記給送管１５を通じて前記ブラストノズルへと圧送され、該ブラストノズルから所定量の噴射材が被加工物へと安定して噴射される。なお、前記ブラストノズルからの噴射は前記加圧タンク１１内に導入される攪拌用圧縮気体及び加圧用圧縮気体の圧縮気体によって行なうことも可能であるが、前記ブラストノズルに連通する配管のうち該ブラストノズル近傍において圧縮気体をさらに供給して、前記ブラストノズルからの噴射材を噴射の勢いを増大させることが好ましく、図４に示す実施形態においては噴射回路４８によりこれを実現している。
【０１２１】
３．加工例
本発明の噴射材圧送装置（方法）を用いて微細噴射材を噴射することによって得られるブラスト加工製品について述べる。
【０１２２】
表面層の創製
本発明の前記ブラスト加工装置によって噴射される噴射材として、前記被加工物表面に潤滑性を付与する固体潤滑剤を使用する。
【０１２３】
フッ化カルシウム、金、銀、鉛、一酸化鉛、クロム酸バリウム等の酸化物系固体潤滑剤のほか、テフロン（登録商標）等のプラスチック類、ＭＣＡ（メラミンシアヌレート）、黒鉛、六方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド粉や、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等の新炭素材料、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、二硫化すず、雲母、フッ化黒鉛、フッ化バリウムなどを挙げることができ、また、これらの混合粉を使用することも可能であるが、本実施形態にあっては、固体潤滑剤として黒鉛粉体を用いることとする。
【０１２４】
当該黒鉛粉体は、一例として炭素成分90％以上、粒径1〜57μm程度のものが好ましく、その種類としては鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛や、人造黒鉛が挙げられ、本願ではいずれの黒鉛も使用することができるが、本実施形態にあっては、日本黒鉛商事株式会社製のHOPと呼ばれる黒鉛粉末を用いる。HOPは潤滑性、導電性に優れたグラファイト粉末で、見かけ密度（嵩比重）は0.15g/cm3である。これを粒径は0.2〜30μmの範囲内で分布し、平均粒径が約4.0μmである。
【０１２５】
なお、本実施形態にあっては上述のように噴射材として固体潤滑剤を用いる場合について説明するが、微粒子の噴射材を高い噴射速度で被加工物へと噴射することにより所望の効果が得られるものであれば、潤滑層以外の被膜を形成するための噴射材や、切削、研磨、ショットビーニング等の効果を得るための噴射材、その他各種目的の噴射材を使用することができ、本発明の用途は固体潤滑剤の噴射に限定されない。
【０１２６】
例えば噴射材＃3000以上の微細粒の金属であるアルミニウム、けい素、マグネシウム、チタン、バナジューム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニーム、ネオジューム、モリブデン、ルテニーム、ロジューム、パラジューム、銀、インジューム、錫、タンタル、タングステン、白金、金、を一例としてあげる。
【０１２７】
また、これらの金属のうちから選択された一種、又は二種以上を混合したものを使用することができる。またこれらの酸化物、および酸化物と金属を混合されたもの、また金属酸化物のうちから選択された一種、又は二種以上を混合したものを使用することができる。
【０１２８】
噴射材＃3000以上の微細粒のセラミックスであるアルミナ、ジルコニア、シリコンナイトライド、ガラス、ＰＺＴ，チタン酸バリウムなどを一例として使用できる。
【０１２９】
噴射材＃3000以上の微細粒の熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチックスを使用でき、例えばナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル、ポリメチルメタクリル、ポリアセタール、酢酸セルロースを一例として利用できる。
【０１３０】
これらの投射材を本発明の装置によりブラストすることにより投射材の皮膜を形成することができる。
【０１３１】
粒径は、1〜57μm程度のものを用いることができ、好ましくは＃3000以上（4.0μm以下）である。
【０１３２】
形状については、球形、多角形、円柱状、薄片状等を広く使用できる。
【０１３３】
被加工物
噴射ノズルを通じて噴射された噴射材によりブラスト加工される被加工物としては、金属、合成樹脂、セラミックス、木材、皮革、紙等、各種材質のものを使用することができ、そのブラスト加工の目的、内容によって適宜選択可能である。
【０１３４】
本実施形態において、固体潤滑剤たる前記黒鉛粉体が噴射され潤滑層が形成される被加工物としては、例えばアルミニウム合金のほか、これよりも硬度や融点の高い鋼等の金属を使用することができる。具体的には、鉄系としてＳＫＤ１１、ＳＵＪ２、ＳＫＳ、ＳＵＳ４４０Ｃ、アルミ系としてＡ５０５６、Ａ７０７５等を挙げることができる。
【０１３５】
前記ＳＫＤ１１は合金工具鋼の一種であり、ゲージ、抜型、ねじ転造ダイスなどの冷間金型用として使用されているもので、前記ＳＵＪ２はころがり軸受等に使用される高炭素クロム軸受鋼鉄材の一種である。前記ＳＫＳは、切削工具用の合金工具鋼であり、前記ＳＵＳ４４０Ｃは、マルテンサイト系のステンレス鋼で、ノズルやベアリング等に使用される。
【０１３６】
また、前記Ａ５０５６は自動車等、各種工業製品に広く使用されているアルミニウム合金であり、前記Ａ７０７５は超々ジュラルミンとも呼ばれ、強度・加工性などの機械的性質が優秀で、飛行機の骨組その他の構造用材料に使用されている。
【０１３７】
本実施形態にあっては、これらの金属を表面ラッピング仕上げしたものを被加工物として用いる。
【０１３８】
加工条件
本発明のブラスト加工装置によって噴射材を噴射する場合の噴射条件としては、噴射材の材質、粒径、形状等にもよるが、噴射圧力を0.01〜5.0 MPa、例えば0.1〜1.0 MPa、噴射速度を100〜450m/sec、例えば180〜300m/secとすることができる。
【０１３９】
ここで、噴射圧力とは噴射ノズル入口における気体の圧力を指し、噴射速度とは噴射ノズル出口における気体の速度を指す。前記噴射速度は噴射ノズル出口から噴射される噴射材の速度とは必ずしも一致せず、実際には噴射材の速度は前記噴射速度よりも多少低くなる。一例として、該噴射材の速度は前記噴射速度の約0.8〜0.9程度になると思われる。
【０１４０】
また、その他の加工条件としては、被加工物との噴射ノズルとの距離（噴射距離）を5〜300 mm、例えば20〜200 mm、噴射時間を1〜600 sec、例えば20〜90 secとすることができ、加工内容や加工条件等により適宜変更可能である。また、所定の噴射時間を複数回繰り返してブラスト加工することもできる。
【０１４１】
本実施形態にあっては黒鉛粉体を被加工物に噴射するが、この場合の加工条件としては、噴射圧力を0.5〜1 MPa、噴射速度を220〜270m/sec、噴射距離を30〜50 mm、噴射時間を20〜90 secとすることが好ましい。
【０１４２】
圧縮気体
なお、本発明において噴射ノズル内を通過させ、噴射材と共に噴射する圧縮気体としては、安定性の観点から窒素や空気、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを使用することが好ましい。
【０１４３】
本発明のブラスト加工装置にてブラスト加工した場合、直圧式（ＦＤ）のブラストであるため圧縮気体のエネルギーを効率よく使用できる。噴射材のもつ運動エネルギーがブラストのサイホン式（または吸い込み式：ＳＦ）、重力式（ＳＧ）に比べて圧縮気体のエネルギーを効率良く、噴射材の運動エネルギーに変換できる。噴射材を被加工物に噴射することによって被膜形成する方法にあっては、従来のＳＦ，ＳＧ式に比較して、被加工物の表面に強固な密着性を有する被膜を形成することができる。かつ微粒子の噴射によるため、被加工物の寸法変化を最小限に抑えることができ、後加工による寸法調整をすることなく部材として使用できる。一方ＳＦ，ＳＧ式による上述の黒鉛の噴射は、循環系で噴射材の閉塞により噴射は不安定であり、噴射ムラが発生した。
【実施例】
【０１４４】
前記本発明のブラスト加工装置１を用いて、微細な粉粒体から成る噴射材をブラストした場合の噴射の安定性及び被加工物の加工精度につき、比較試験を行った。
【０１４５】
比較例は、特許文献１記載の噴射材圧送装置１０を備えたブラスト加工装置とし、前記噴射材圧送装置１０以外の構成については、本発明及び比較例ともに同一構成とする。使用するブラストノズルは不二製作所製のノズル口径５ｍｍを使用し、噴射圧力を1.0MPa、噴射距離を150mmとした。被加工物はSUS板とし、噴射する噴射材は富士見噴射材社製グリーンカーボランダムGC#10000（粒径0.5μm）とした。
【０１４６】
このような加工試験において、ブラストノズルからの噴射状況から噴射材の噴射安定性を評価するとともに、被加工物の加工結果から加工精度を評価すると、以下のようになった。
【０１４７】
【表１】
2005254348.tif 000003
【０１４８】
上記結果からもわかるように、本発明の噴射材圧送装置１０を用いたブラスト加工装置１（実施例）によれば、前述のように粒径の小さい非常に微細な噴射材であっても、ブラストノズルより一定量が安定して供給され、被加工物には加工ムラが生じず、所望状態にブラスト加工することができた。
【０１４９】
これに対して、比較例では、噴射材の凝集や圧密化などが起こり、噴射材の流路に堆積したり、ブラストノズルを閉塞するなどしてしまい、その結果、ブラストノズルからの噴射材の噴射が間歇的となったり、被加工物に加工ムラが生じる等の問題があった。
【０１５０】
以上から、本発明の噴射材圧送装置１０によれば、粒径の小さい噴射材を圧送する際、その凝集や堆積を好適に防止でき、だま等を生成することなくブラストノズルへと圧送することができるため、高い噴射安定性と加工精度を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の実施形態におけるブラスト加工装置の一部を示す図。
【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線概略断面図。
【図４】本発明における圧縮気体の供給回路の一実施形態を示す図。
【図５】本発明の別の実施形態における噴射材圧送装置の一部を示す図。
【図６】従来のブラスト加工装置を示す図。
【符号の説明】
【０１５２】
１  ブラスト加工装置
２  噴射材タンク
３  ケーシング
５  スプリング
６  ダンプバルブ
１０  噴射材圧送装置
１１  加圧タンク
１１ａ  上面
１１ｂ  側壁
１１ｂ’内壁
１１ｃ  底面
１２  攪拌部（攪拌用圧縮気体の導入部）
１３  供給管
１４  加圧管（加圧用圧縮気体の導入管）
１５  給送管
１６  排出管
１７  筒体
１７’筒体外壁
１８  振動発生手段
２１  案内板（案内部材の一例）
２２  攪拌口
２３  室
２４  加圧口
２５  給送口
２８  案内管（案内部材の一例）
４０  供給回路（圧縮気体供給手段の）
４１  共通回路
４２  攪拌回路
４４  加圧回路
４６  分岐点
４８  噴射回路
５１  電磁弁（始動遅延手段の一例）
５２  逆止弁
５３  エアーフィルター
５４  ボールバルブ（圧力調整手段の一例）
５５  減圧弁
５６  ピンチバルブ
２１０  噴射材供給装置
２４３  噴射材供給口
２４５  加圧タンク
２４６  給送管
２４８  噴射口
２６０  振動発生手段
【図１】
2005254348.tif 000004
【図２】
2005254348.tif 000005
【図３】
2005254348.tif 000006
【図４】
2005254348.tif 000007
【図５】
2005254348.tif 000008
【図６】
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