JP5573505B2 - コールドスプレー装置用エジェクタノズル及びコールドスプレー装置 - Google Patents
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Description
また、溶射法で皮膜を形成した場合には、溶射中に金属が酸化するため緻密な皮膜の形成が難しく、さらに、形成した皮膜の導電率及び熱伝導率が低くなるといった課題がある。また、付着率が低く、不経済である等の課題もある。
すなわち、本発明のコールドスプレー装置用エジェクタノズルは、皮膜材料を作動ガスとともに固相状態のまま対象物に衝突させ、皮膜を形成するコールドスプレー装置におけるエジェクタノズルであって、
前記皮膜材料及び前記作動ガスを供給する側となるコンバージェント部と、該コンバージェント部の先端側に設けられたダイバージェント部とを有し、
前記コンバージェント部は内管と外管とからなる二重配管構造とされ、
前記ダイバージェント部は前記コンバージェント部の外管に連続して形成され、
前記内管内には前記皮膜材料及び前記作動ガスが供給されるように構成され、
前記内管と前記外管との間には、前記作動ガスのみが供給されるよう構成されていることを特徴としている。
前記内管内に供給する作動ガスの圧力を調整する第1圧力調整部と、前記内管と前記外管との間に供給する作動ガスの圧力を調整する第2圧力調整部と、を有してなることを特徴としている。
このようにすれば、ヒーターにより、前記インナー流路(内管内)に供給される作動ガスの温度が、前記アウター流路(内管と外管との間)に供給される作動ガスの温度より高くされ、したがってアウター流路に供給される作動ガスの温度が、インナー流路に供給される作動ガスの温度より低くされているので、フィルム冷却と同様の冷却効果が得られるためダイバージェント部の内壁面が加熱されるのが抑えられ、皮膜材料がダイバージェント部の内壁面に付着するのがより確実に防止される。
また、皮膜材料がダイバージェント部の内壁面に付着するのを防止することができるので、作動ガスの流れの乱れを防止して原料粉末の速度分布を目的とする速度分布にすることができ、したがって高品質の皮膜を形成することができる。
図1は、本発明に係るコールドスプレー装置の概略構成を模式的に示す図である。図1において符号1はコールドスプレー装置である。
装置本体2は、作動ガス供給源4と、粉末供給部5と、複数のヒーター8a〜8cと、複数のバルブ7a〜7dと、これらを接続する配管系6a〜6dとを有して構成されている。
すなわち、これら3つのヒーターにより、エジェクタノズル3のインナー流路20に導入される不活性ガスは、エジェクタノズル3のアウター流路30に導入される不活性ガスより高い温度に加熱されるようになっている。
ここで、本実施形態では内管13の先端部が、内管13において最も内径が小となるスロート部13aとなっており、このスロート部13aの開口面積A1が、後述するようにインナー流路20を流出した作動ガス(原料粉末を含む)の膨張比を決定する要素の一つとなっている。
このような構成のもとに、インナー流路20に導入された不活性ガスは、コンバージェント部11を通過してダイバージェント部12に流入し、その後ダイバージェント部12の出口12aから噴射されるようになっている。また、アウター流路30に導入された不活性ガスは、コンバージェント部11を通過してダイバージェント部12に流入し、その後ダイバージェント部12の出口12aから噴射されるようになっている。
そして、コンバージェント部11を出てダイバージェント部12に出ると、アウター流路30を出た作動ガスは二次流れ31を作り、ダイバージェント部12の内壁面に沿うようにして流れる。すると、アウター流路30に流入する作動ガスは、前記したようにインナー流路20に流入する作動ガスより低温(例えば400℃)になっており、ダイバージェント部12で膨張することによってさらに低温下するため、ダイバージェント部12を流れることでその内壁面を冷却する効果を発揮する。
例えば、前記実施形態では本発明に係るヒーターを、第1ヒーター8a、第2ヒーター8b、第3ヒーター8cによって構成したが、本発明はこれに限定されることはない。基本的には、インナー流路20に供給する作動ガスの温度が、アウター流路30に供給する作動ガスより高くなるように加熱できる構成であれば、いずれの構成も採用可能である。
さらに、第1圧力調整部、第2圧力調整部についても、これらを構成する各バルブが前記した第1バルブ7a〜第4バルブ7dに限定されることなく、種々の構成が採用可能である。
Claims (3)
- 皮膜材料を作動ガスとともに固相状態のまま対象物に衝突させ、皮膜を形成するコールドスプレー装置におけるエジェクタノズルであって、
前記皮膜材料及び前記作動ガスを供給する側となるコンバージェント部と、該コンバージェント部の先端側に設けられたダイバージェント部とを有し、
前記コンバージェント部は、先端部が前記ダイバージェント部側に向かうに連れて漸次縮径する先細り形状に形成された内管と、先端部が前記ダイバージェント部側に向かうに連れて漸次縮径する先細り形状に形成された外管とからなる二重配管構造とされ、
前記ダイバージェント部は前記コンバージェント部の外管に連続して形成され、
前記内管内には前記皮膜材料及び前記作動ガスが供給されるように構成され、
前記内管と前記外管との間には、前記作動ガスのみが供給されるよう構成されていることを特徴とするコールドスプレー装置用エジェクタノズル。 - 請求項1記載のコールドスプレー装置用エジェクタノズルを備えたコールドスプレー装置であって、
前記内管内に供給する作動ガスの圧力を調整する第1圧力調整部と、前記内管と前記外管との間に供給する作動ガスの圧力を調整する第2圧力調整部と、を有してなることを特徴とするコールドスプレー装置。 - 前記作動ガスを加熱するヒーターが備えられ、
前記ヒーターは、前記内管内に供給される作動ガスの温度を、前記内管と前記外管との間に供給される作動ガスの温度より高くするように構成されていることを特徴とする請求項2記載のコールドスプレー装置。
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