JP2017089949A - モルタル塗布方法、モルタル塗布用ノズル、およびモルタル塗布用アーム型ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炉等に用いられる、ダボを有する定型耐火物の表面に、効率的かつ均一にモルタルを塗布する。【解決手段】ノズルの先端に設けられたスリット状の吐出口からモルタルを吐出して、ダボを有する定型耐火物の被塗布面に前記モルタルを塗布するモルタル塗布方法であって、前記被塗布面の幅と前記吐出口の幅との差を２０ｍｍ以内とし、前記吐出口は、凹状および凸状の湾曲部の少なくとも一方を有し、 前記湾曲部を前記ダボに嵌合させた状態で前記吐出口からモルタルを吐出する、モルタル塗布方法。【選択図】 図９

Description

本発明は、モルタル塗布方法に関するものであり、特に、コークス炉に用いられるようなタボを有する定型耐火物の表面に、効率的かつ均一にモルタルを塗布することのできるモルタル塗布方法に関するものである。また、本発明は、前記モルタル塗布方法に用いるためのモルタル塗布用ノズル、および前記モルタル塗布用ノズルを備えたモルタル塗布用アーム型ロボットに関するものである。

製鉄に用いられる冶金用コークスは、室炉式コークス炉で石炭を乾留することによって製造される。室炉式コークス炉は、炭化室と、該炭化室に熱を供給する燃焼室とを炉幅方向に交互に配置することによって構成されており、炭化室と燃焼室とを隔てる耐火レンガ等の定型耐火物を介して燃焼室から炭化室へ熱が供給される。室炉式コークス炉には１００門以上の炉室を備えるものもあり、その全長は１００ｍ以上、高さは１０ｍ以上におよぶ巨大レンガ構造物といえる。

また、コークス炉を構成する定型耐火物は、一般的な建築物用のレンガと異なり、上面から見た形状が長方形、台形、Ｌ字型など、複雑な形状をしている。さらに、それら定型耐火物の側面、上面、および底面には、ダボと呼ばれるズレ防止用の凹凸が設けられている。このように極めて複雑な形状を有する定型耐火物を、前記ダボの凹部と凸部が嵌合するように組み合わせながら積み上げることによってコークス炉は建設される。

このような複雑さのため、コークス炉の築炉は、現在、築炉工による手積み作業で行われている。手積みによる築炉では、定型耐火物を積む位置にコテを用いて所定の目地厚になるようにモルタルを塗布し、次いで、該モルタル上へ定型耐火物を積み上げるという作業を繰り返し行う必要がある。その際には、複雑な形状の定型耐火物表面にモルタルを均一に塗布する必要があるなど、極めて高度な技能が要求されるが、そのような技能を有する熟練した築炉工は常に不足している。また、手作業でモルタルの塗布と定型耐火物の積み上げを行う築炉作業は極めて重労働といえる。そのため、モルタルの塗布や定型耐火物の積み上げ作業を機械化、自動化し、労力を低減することが求められている。

一方、モルタル塗布の自動化技術に関しては、例えば、特許文献１、２に記載されているような技術が提案されている。

特許文献１では、連続鋳造工程において使用される溶融金属容器に上ノズルを取り付ける際に、該上ノズルの外周面に一定厚さのモルタルを塗布するための装置が提案されている。前記装置は、ターンテーブル状に置かれた上ノズルに対して、モルタルを噴射して塗布する塗布ノズルを備えている。

また、特許文献２では、上ノズルの外周面にモルタルを塗布するための塗布ノズルと、塗布されたモルタルの厚みを均一にするためのモルタルガイドを備えた装置が提案されている。

特開平０９−１８４６８９号公報 特開平０６−０４７５２８号公報

特許文献１、２で提案されている方法によれば、鋳造用上ノズルのような、比較的単純な形状のものに対しては、自動的に、均一にモルタルを塗布することができる。
しかし、上述したように、コークス炉は複雑な形状の定型耐火物を組み合わせて建設されるため、特許文献１、２に記載されているような従来のモルタル塗布装置では、定型耐火物の表面に均一にモルタルを塗布することは困難である。

例えば、図１は、コークス炉の築炉において、積み上げられる定型耐火物の形状の一例を示したものである。このように、既に定型耐火物１１、１２、および１３が積まれている状態のところへ、新たな定型耐火物１４を積む場合、定型耐火物１１、１２の上面と、定型耐火物１４の側面とに、予め均一にモルタルを塗布する必要がある。しかし、特許文献１に記載されているように、モルタルを噴射して塗布する装置では、定型耐火物１２の上面と定型耐火物１３の側面とが交わる部分（コーナー部）等におけるモルタルの厚みを均一にすることが難しい。

また、特許文献２に記載の装置ではコーナー部等において、ノズルやモルタルガイドが定型耐火物と干渉するため、塗布を行うことができない。

加えて、定型耐火物の上面や側面にはダボとしての凸状のダボ１５と凹状のダボ１６が形成されているが、特許文献１、２に記載の装置では、このように複雑な凹凸を有する面に均一にモルタルを塗布することは困難である。

このように凹凸を有する面に、定型耐火物との干渉を避けつつモルタルを塗布するためには、小型で先細形状のノズルを用いることも考えられるが、ノズルを凹凸形状に合わせて複雑に動かす必要がある。また、定型耐火物の表面全体に均一にモルタルを塗布するには、ノズルの位置を正確に制御しつつ往復させながらモルタルを吐出する必要がある。そのため、そのようなノズルでは塗布にかなりの時間を要するうえに、自動化も困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉等に用いられる、ダボを有する定型耐火物の表面に、効率的かつ均一にモルタルを塗布することができるモルタル塗布方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記モルタル塗布方法に用いるためのモルタル塗布用ノズル、および前記モルタル塗布用ノズルを備えたモルタル塗布用アーム型ロボットを提供することを目的とする。

すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
１．ノズルの先端に設けられたスリット状の吐出口からモルタルを吐出して、ダボを有する定型耐火物の被塗布面に前記モルタルを塗布するモルタル塗布方法であって、
前記被塗布面の幅と前記吐出口の幅との差を２０ｍｍ以内とし、
前記吐出口は、凹状および凸状の湾曲部の少なくとも一方を有し、
前記湾曲部を前記ダボに嵌合させた状態で前記吐出口からモルタルを吐出する、モルタル塗布方法。

２．前記１に記載のモルタル塗布方法に使用するためのモルタル塗布用ノズルであって、
前記モルタル塗布用ノズルの先端にスリット状の吐出口を有し、
前記吐出口の、長手方向における幅が７５〜１２０ｍｍであり、
前記吐出口が、凹状および凸状の湾曲部の少なくとも一方を長手方向に伸びる側面に有している、モルタル塗布用ノズル。

３．前記吐出口が、長手方向に伸びる側面の一方の側に凹状の湾曲部を有し、他方の側に凸状の湾曲部を有する、前記２に記載のモルタル塗布用ノズル。

４．吐出口が設けられた先端部に向けて先細りとなるテーパー部を先端に有している、前記２または３に記載のモルタル塗布用ノズル。

５．前記モルタル塗布用ノズル内へモルタルを供給するための供給口を一つ有しており、
前記供給口と前記吐出口とをむすぶ流路の少なくとも一部分が２つ以上に分岐している、前記２〜４のいずれか一項に記載のモルタル塗布用ノズル。

６．アームと、
前記アームの先端に取り付けられたディスペンサと、
前記アームの先端に取り付けられた前記２〜５のいずれか一項に記載のモルタル塗布用ノズルとを有する、モルタル塗布用アーム型ロボット。

７．前記モルタル塗布用ノズルが、該モルタル塗布用ノズルの吐出方向を軸として回転可能である、前記６に記載のモルタル塗布用アーム型ロボット。

本発明のモルタル塗布方法およびモルタル塗布用ノズルによれば、コークス炉等に用いられる、ダボを有する定型耐火物の表面に、効率的かつ均一にモルタルを塗布することができる。さらに、本発明のモルタル塗布用アーム型ロボットを使用すれば、コークス炉建設におけるモルタル塗布作業を自動化することもできる。

コークス炉の築炉において、積み上げられる定型耐火物の配置の一例を示した図である。 定型耐火物と吐出口の形状を模式的に表した図である。 テーパー部の形状を模式的に示した側面図である。 本発明の第１の実施形態におけるモルタル塗布用ノズルの形状を表す図である。 本発明の第１の実施形態におけるモルタル塗布用ノズルの内部に設けられた流路の形状を表す図である。 コークス炉の築炉において、積み上げられる定型耐火物の配置の他の例を示した図である。 本発明の第１の実施形態におけるモルタル塗布用アーム型ロボットの概略図である。 本発明の第１の実施形態におけるモルタル塗布用アーム型ロボットの別の形態を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態におけるモルタル塗布方法を示した模式図である。 本発明の第２の実施形態におけるモルタル塗布用ノズルの内部に設けられた流路の形状を表す図である。 本発明の第３の実施形態におけるモルタル塗布用ノズルの内部に設けられた流路の形状を表す図である。 比較例におけるモルタル塗布用ノズルの形状を表す図である。 比較例におけるモルタル塗布方法を示した模式図である。

次に、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な一実施態様を示すものであり、本発明は、以下の説明によって何ら限定されるものではない。

本発明のモルタル塗布方法は、ノズルの先端に設けられたスリット状の吐出口からモルタルを吐出して、ダボを有する定型耐火物の被塗布面に前記モルタルを塗布するモルタル塗布方法であり、その際、前記被塗布面の幅と前記吐出口の幅との差を２０ｍｍ以内とし、前記吐出口は、凹状および凸状の湾曲部の少なくとも一方を有し、前記湾曲部を前記ダボに嵌合させた状態で前記吐出口からモルタルを吐出する。

［定型耐火物］
上記定型耐火物としては、特に限定されることなく、ダボを有するものであれば、レンガやプレキャストブロック等、任意の定型耐火物を用いることができる。ダボを有する定型耐火物の一例としては、上述したようにコークス炉用定型耐火物が挙げられるが、それに限らず、ダボを有する定型耐火物であれば本発明を適用することができる。ダボの形状は特に限定されないが、一般的なコークス炉用定型耐火物の場合には、定型耐火物の表面に、畝（うね）状に直線的に伸びる凸部、または溝状に直線的に伸びる凹部として設けられている。

［吐出口］
本発明では、スリット状の吐出口を有するノズルを使用し、該吐出口からモルタルを吐出して定型耐火物の表面（被塗布面）に塗布する。その際、積み上げられる定型耐火物同士を確実に固着させるためには、被塗布面全体に均一な厚さでモルタルを塗布することが望ましい。しかし、前記吐出口の幅が被塗布面の幅に比べて狭すぎると、被塗布面の一部にしかモルタルが塗布されないため、定型耐火物同士の固着が不十分となる。また、そのような吐出口のノズルを用いて被塗布面全体にモルタルを塗布しようとすれば、位置を変えてノズルを複数回往復させる必要が生じる。

［［吐出口の幅］］
そこで本発明では、吐出口の幅を被塗布面の幅と略同一とする。具体的には、図２に示すように、被塗布面１７の幅（Ｗ_B）と吐出口２０の幅（Ｗ_S）との差（｜Ｗ_B−Ｗ_S｜）を２０ｍｍ以内とする。これにより、一度に被塗布面の幅の略全体に対してモルタルを塗布することができるため、短時間で効率的にモルタルを塗布することができる。また、ノズルを複数回往復させる必要がなく、単純な動作でモルタルを塗布できるため、ロボット等を用いた塗布作業の自動化にも適している。被塗布面１７の幅と吐出口２０の幅との差は、１５ｍｍ以内とすることがより好ましく、１０ｍｍ以内とすることがさらに好ましい。また、吐出口２０の幅が被塗布面１７の幅がよりも大きいと、塗布したモルタルが定型耐火物からはみ出てしまうため、吐出口２０の幅を被塗布面１７の幅以下とする（Ｗ_S≦Ｗ_B）ことが好ましい。

なお、図２においては、吐出口２０の形状のみを模式的に示しており、ノズル自体の形状については図示していない。ノズルの好適な形状については後述する。また、ここで「被塗布面の幅」とは、ノズルの移動方向と垂直な方向における被塗布面の幅を指すものとする。同様に、「吐出口の幅」とは、ノズルの移動方向と垂直な方向における吐出口の幅を意味する。言い換えると、吐出口の幅方向と垂直な方向に、被塗布面に沿うようにノズルを移動させながらモルタルの塗布を行うことが好ましい。

［［湾曲部］］
定型耐火物の被塗布面にダボの凹凸が存在していると、図２（ｅ）に示したような直線形状の吐出口３０では、均一な厚みでダボの凹凸に沿うようにモルタルを塗布することはできない。そこで、本発明では前記吐出口の形状を、凹状および凸状の湾曲部の少なくとも一方を有するものとし、前記湾曲部を前記ダボの凸部または凹部に嵌合させた状態で吐出口からモルタルを吐出する。

例えば、図２（ａ）に示したように、定型耐火物１０の被塗布面１７に凸状のダボ１５が存在する場合には、吐出口２０に凹状の湾曲部２１を設け、凹状の湾曲部２１を凸状のダボ１５と嵌合させた状態で吐出口２０からモルタルを吐出する。これにより、凸状のダボと干渉することなく、均一な厚みでダボの表面に沿うようにモルタルを塗布することができる。

同様に、図２（ｂ）に示したように、定型耐火物１０の被塗布面１７に凹状のダボ１６が存在する場合には、吐出口２０に凸状の湾曲部２２を設け、凸状の湾曲部２２を凹状のダボ１６と嵌合させた状態で吐出口２０からモルタルを吐出する。これにより、凹状のダボの部分においても、均一な厚みでダボの表面に沿うようにモルタルを塗布することができる。

なお、ここで「湾曲部」とは、図２に示したように吐出口が曲線的に湾曲している部位だけでなく、複数の直線からなる多角形や、直線と曲線との組み合わせで構成される凹状または凸状の部分も包含するものとする。

前記湾曲部の寸法は、ダボの大きさに応じて決定すればよいが、一般的なコークス炉用定型耐火物へモルタルを塗布する場合には、凸状の湾曲部の高さおよび凹状の湾曲部の深さを１０〜２５ｍｍとすることが好ましく、１５〜２０ｍｍとすることがより好ましい。また、湾曲部の幅については、凸状の湾曲部の場合には、２５〜４０ｍｍとすることが好ましく、３０〜３５ｍｍとすることがより好ましい。凹状の湾曲部の場合には、１５〜３２ｍｍとすることが好ましく、２０〜２７ｍｍとすることがより好ましい。

前記湾曲部は、被塗布面のダボと嵌合させることができる位置であれば吐出口の任意の位置に設けることができるが、通常は、吐出口の長手方向に伸びる側面に設ければよい。また、湾曲部の位置は、ダボと湾曲部とを嵌合させた際に吐出口が被塗布面からはみ出さない位置とすることが好ましい。例えば、図２に示したように、ダボが被塗布面の幅方向中心位置に設けられている場合には、吐出口の幅方向中心位置に湾曲部を設けることが好ましい。

［モルタル塗布用ノズル］
また、本発明のモルタル塗布用ノズルは、上記モルタル塗布方法に好適に使用することができるものであり、ノズルの先端にスリット状の吐出口を有し、前記吐出口の、長手方向における幅が７５〜１２０ｍｍであり、前記吐出口が、凹状および凸状の湾曲部の少なくとも一方を長手方向に伸びる側面に有している。一般的なコークス炉用定型耐火物の幅は７５〜１２０ｍｍ程度であるため、それに合わせて吐出口の幅を７５〜１２０ｍｍとする。これにより、一度に被塗布面の幅の略全体に対してモルタルを塗布することができるため、短時間で効率的にモルタルを塗布することができる。なお、前記吐出口の幅は、９０〜１１０ｍｍとすることがより好ましい。

なお、前記吐出口のスリット幅は、特に限定されず、必要なモルタルの塗布厚さなどに応じて適宜設定すればよいが、一般的には、１０ｍｍ以下とすることが好ましく、５ｍｍ以下とすることが好ましい。このように、吐出口のスリット幅を狭くすることにより、吐出されるモルタルに対する抵抗となるため、吐出されるモルタルの、吐出口幅方向における厚さのばらつきを抑制することができる。なお、ここで「スリット幅」とは、湾曲部を除いた部分における、吐出口の長手方向と垂直な方向での吐出口の幅を指すものとする（図２（ａ）参照）。

前記湾曲部は、図２（ｃ）に示したように、吐出口２０の長手方向に伸びる一方の側面に、凹状の湾曲部２１を備えており、他方の側面は平坦であってもよい。また、図２（ｄ）に示したように、吐出口２０の長手方向に伸びる一方の側面に、凸状の湾曲部２２を備えており、他方の側面は平坦であってもよい。図２（ｃ）、（ｄ）のような形状の吐出口を用いた場合、ダボを有する被塗布面にモルタルを塗布する際には湾曲部を有する側の側面を使用し、ダボを有しない被塗布面にモルタルを塗布する場合には湾曲部を有しない側の側面を使用するという使い分けが可能となる。

しかしながら、ダボを有する定型耐火物の多くは、ズレを防止するための凸状のダボと凹状のダボを併せ持っているため、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、長手方向に伸びる側面の一方の側に凹状の湾曲部２１を有し、他方の側に凸状の湾曲部２２を有する吐出口２０を用いることが好ましい。このような吐出口形状とすることにより、凸状のダボ１５が存在する被塗布面には、吐出口２０に設けられた凹状の湾曲部２１を凸状のダボ１５に嵌合させた状態でモルタルを塗布し、凹状のダボ１６が存在する被塗布面には、吐出口２０に設けられた凸状の湾曲部２２を凹状のダボ１６に嵌合させた状態でモルタルを塗布することができる。そのため、１つのノズルで、凸状のダボが存在する被塗布面と凹状のダボが存在する被塗布面のいずれにも、均一にモルタルを塗布することができる。

［［テーパー部］］
本発明においては、モルタル塗布用ノズルが、吐出口が設けられた先端部に向けて先細りとなるテーパー部を先端に有していることが好ましい。図３に示すように、モルタル塗布用ノズル４０が先端にテーパー部４１を有していれば、定型耐火物１０が組み合わさってできたコーナー部にも、ノズル４０が定型耐火物１０と干渉することなくモルタルを塗布することができる。このようなコーナー部への塗布を容易にするという観点から、前記テーパー部は、ノズルの吐出口の長手方向に対して垂直な面（図３の紙面）内におけるノズルの厚みが、ノズル先端に行くに従って小さくなるように設けられていることが好ましい。また、図３（ａ）に示したように、テーパー部４１を吐出口２０の片側に設けられた１つの傾斜面で構成することもできるが、ノズルの両方向における定型耐火物との干渉をなくすという観点からは、図３（ｂ）に示したように、テーパー部４１を吐出口２０の両側に設けられた２つの傾斜面で構成することが好ましい。

テーパー部の角度は特に限定されず、定型耐火物やノズルの形状などを考慮して適宜決定すればよいが、例えば、図３（ａ）に示した形態の場合にはテーパー部の角度θａを４５°以下とすることが好ましい。また、図３（ｂ）に示した形態の場合にはテーパー部の角度θｂを７５°以下とすることが好ましく、６５°以下とすることがより好ましい。

［［供給口］］
上記モルタル塗布用ノズルには、ノズル内へモルタルを供給するための供給口を設けることができる。前記供給口の位置は特に限定されないが、ノズルの後端部、すなわち、吐出口が設けられている先端部とは反対側の端部に設けることが好ましい。また、供給口の数は１または複数とすることができる。しかし、供給口が複数あると、構造が複雑になることに加えて、吐出口全体から偏りなくモルタルを吐出するためには該複数の供給口のそれぞれへ均一にモルタルを供給する必要が生じるため、吐出口は１つとすることが好ましい。

［［流路］］
モルタル塗布用ノズルの内部には、上記供給口と吐出口とをむすぶ流路を設けることができる。前記流路の形状は特に限定されないが、該流路の少なくとも一部分が２つ以上に分岐していることが好ましい。一般的に定型耐火物に用いられるモルタルは粘度が高いため、供給口からモルタルを供給すると、供給口の幅をほぼ保ったままの状態で吐出口まで進み、その結果、吐出口の幅方向において偏った状態で吐出される場合がある。例えば、供給口を、吐出口の幅方向における中央に対応する位置に設けた場合、吐出口の中央付近からの吐出口が多くなる一方、吐出口の幅方向両端部からの吐出量が少なくなり、モルタルを均一に塗布できないことがある。そこで、上述のように流路を分岐させることによって、モルタルの流れを分断し、ノズルの幅方向に分散させることにより、より均一にモルタルを吐出することができる。分岐の形態については特に限定されず、ノズル幅方向におけるモルタル吐出量が均一となるように調整すればよいが、流路形状が流路幅方向において左右対称となるように分岐させることが好ましい。

［［材質］］
本発明において、モルタル塗布用ノズルの材質は特に限定されず、金属、セラミック、樹脂等、任意の材質とすることができるが、モルタル吐出時にかかる圧力や、モルタルとの摩擦に対する耐久性の観点からは、金属とすることが好ましく、ステンレス鋼またはアルミニウムとすることがより好ましい。また、モルタル塗布用ノズルは単一の材質で構成されていてもよいし、複数の材質で構成されていてもよい。

［モルタル塗布用アーム型ロボット］
本発明のモルタル塗布用ノズルは、手作業によるモルタルの塗布に用いることもできるが、ロボット等に取り付けて使用することもできる。前記ロボットとしては、特に限定されず、任意のロボットを用いることができるが、塗布の自由度の高さから、アームを備えたロボット（アーム型ロボット）を用いることが好ましく、産業用に用いられる垂直多関節型ロボットを用いることがより好ましい。

アーム型ロボットにノズルを取り付けて使用する場合には、該アームの先端にノズルを取り付けることが好ましい。その場合、ノズルはアームへ直接取り付けてもよく、また、モルタルを供給するためのディスペンサをロボットのアーム先端に取り付け、前記ディスペンサの先端にノズルを取り付けることもできる。

上記モルタル塗布用アーム型ロボットにおいては、前記モルタル塗布用ノズルが、該モルタル塗布用ノズルの吐出方向を軸として回転可能であることが好ましい。例えば、ノズルがアームへ直接取り付けられている場合には、アーム自体の回転を利用してノズルを回転させることができる。また、ディスペンサを介してノズルがアームに取り付けられている場合には、ディスペンサとノズルとの間に、別途、ノズルを回転させるためのノズル回転手段を設けることもできる。

なお、モルタルを供給するためのディスペンサは、アーム型ロボットに据え付けてもよいし、アーム型ロボットと離れて据え付けても良い。モルタルの吐出流量を正確に制御する制御するという観点からは、ノズルとディスペンサの距離を短くすることが好ましく、具体的には、ノズルとディスペンサをつなぐホース等の長さを２ｍ以内とすることが好ましく、１ｍ以内とすることがより好ましい。

（第１の実施形態）
次に、図面を用いて、本発明の実施形態についてさらに具体的に説明する。なお、図面において、共通する部分には同一の番号を付している。

図４、５は、本発明の第１の実施形態におけるモルタル塗布用ノズル４０の模式図であり、図４はモルタル塗布用ノズル４０の外観を、図５はモルタル塗布用ノズル４０の内部に設けられている流路５０の形状を、それぞれ示している。

モルタル塗布用ノズル４０は、略直方体形状の基部の一方の端部に供給口５１を備えており、他方の端部にはテーパー部４１と、テーパー部４１の先端に設けられた吐出口２０を備えている。供給口５１は、モルタル塗布用ノズル４０の幅方向中央に設けられている。また、テーパー部４１の、ノズル側面側から見た角度θは、６０°とした。吐出口２０は、その長手方向に伸びる側面の一方の側に凹状の湾曲部２１を有し、他方の側に凸状の湾曲部２２を有しており、凹状の湾曲部２１と凸状の湾曲部２２とは、いずれも吐出口２０の幅方向中央に設けられている。また、吐出口２０の幅は１００ｍｍ、吐出口２０のスリット幅は３ｍｍとした。

流路５０は、供給口５１と吐出口２０を接続するように設けられており、モルタルは流路５０の内部を吐出口２０へ向かって流れる。本実施形態においては、吐出口２０の長手方向における流路５０の幅が、供給口５１側から吐出口２０側へ向かって連続的に増加するように構成されている。また、流路５０の厚さ（側面視における幅）は、流路５０の途中までは一定であるが、ある地点からはモルタル塗布用ノズル４０の先端へ行くほど狭くなるように構成されている。このような形状とすることにより、幅方向におけるモルタルの流れを均一化し、より均一にモルタルを塗布することができる。

さらに本実施形態においては、吐出口２０の長手方向両端に接するモルタル塗布用ノズル４０の側面を切り欠いて、切り欠き部２３を設けている。切り欠き部２３を設けていない場合、例えば図６に示すように定型耐火物１３の被塗布面１７を塗布する場合、被塗布面１８が干渉するため、ノズル幅を被塗布面１７より狭くする必要があり、最端部までは塗布できないことになる。また切り欠き部２３を設けることにより、切り欠き部２３にモルタルが回りやすくなり、より均一にモルタルを塗布することが可能となる。なお、切り欠き部の深さは左右同じとし、具体的には１〜１０ｍｍとすることが好ましく、２〜８ｍｍとすることが好ましいが、本実施形態においては左右とも５ｍｍとした。

図７は、上記モルタル塗布用ノズル４０を用いたモルタル塗布用アーム型ロボット１００の模式図である。モルタル塗布用アーム型ロボット１００は、そのアーム１１０の先端にディスペンサ１２０を備えており、ディスペンサ１２０の先端にモルタル塗布用ノズル４０が接続されている。アーム１１０には複数の回転軸が設けられており、モルタルを塗布する位置へモルタル塗布用ノズル４０を移動させることができる。また、ディスペンサ１２０とモルタル塗布用ノズル４０の接続部には、ディスペンサ１２０の中心軸を中心としてノズル４０を回転させる回転手段（図示されない）が設けられており、モルタルを塗布する面の向きに合わせてノズル４０を回転させることができる。

モルタル塗布用アーム型ロボット１００には、モルタル供給手段２００が接続されている。モルタル供給手段２００は、モルタル２１０を収容したタンク２２０と、配管２３０とを備えており、図示されないポンプを用いてモルタル２１０を、モルタル塗布用アーム型ロボット１００のディスペンサ１２０へ圧送する。

なお、さらに別の形態として、図８に示すように、モルタル塗布用アーム型ロボット１００のアーム１１０の先端にモルタル塗布用ノズル４０を直接取り付けることもできる。この場合、モルタル２１０は、アーム１１０の側部に取り付けられたディスペンサ１２０によってモルタル塗布用ノズル４０へ供給される。また、通常の垂直多関節型ロボットであれば手首軸の回転が可能であるため、これを利用してモルタル塗布用ノズル４０を吐出方向を軸として回転させることができるが、別途回転手段を設けてモルタル塗布用ノズル４０を回転させることもできる。

図９は、本実施形態のモルタル塗布用ノズル４０を用いてモルタルを塗布する方法を示した模式図である。本実施形態においては、モルタル塗布用ノズル４０の先端面に設けられている吐出口２０の長手方向がモルタル塗布用ノズル４０の移動方向と垂直になるように、モルタル塗布用ノズル４０を被塗布面に接近させ、被塗布面と略平行にモルタル塗布用ノズル４０を移動させつつモルタルを吐出する。その際、定型耐火物１３の側面のように、凸状のダボ１５を有する被塗布面にモルタルを塗布するときには、吐出口２０の凹状の湾曲部２１を凸状のダボ１５と嵌合させた状態で塗布を行う。また、定型耐火物１１の上面のように、凹状のダボ１６を有する被塗布面にモルタルを塗布するときには、吐出口２０の凸状の湾曲部２２を凹状のダボ１６と嵌合させた状態で塗布を行う。

被塗布面と吐出口の間の距離、ノズルの移動速度、およびモルタルの吐出速度は、所望のモルタル厚みとなるように調整すればよい。例えば、一般的な条件下では、被塗布面と吐出口の間の距離を１〜１１ｍｍとすることが好ましい。

（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態におけるモルタル塗布用ノズルの内部に設けられた流路の形状を表す図である。本実施形態においては、流路５０の内部に分流部材５２が設けられており、その結果、流路５０の途中部分が左右２つに分岐している。前記分流部材５２を設けたこと以外は、上記第１の実施形態と同様とした。

分流部材５２は、流路５０の厚さと同じ厚さを有しており、流路５０の内部を完全に分断している。分流部材５２の形状は正面視で二等辺三角形であり、底辺が供給口５１へ、頂点が吐出口２０へ、それぞれ向くように流路５０の幅方向中央に配置されている。前記二等辺三角形の寸法は、底辺ｇが３０ｍｍ、高さｆが７０ｍｍとし、供給口５１から前記底辺までの距離ｅを２０ｍｍとした。このように流路を分岐させることにより、モルタルの流れが分断され、ノズルの幅方向に分散される結果、より均一にモルタルを吐出することが可能となる。

（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態におけるモルタル塗布用ノズルの内部に設けられた流路の形状を表す図である。本実施形態においては、流路５０の内部に分流部材５２が設けられている点は上記第２の実施形態と同様であるが、分流部材５２の形状を円柱形とした点が異なっている。それ以外の点については、上記第１、第２の実施形態と同様とした。

分流部材５２は、流路５０の厚さと同じ厚さを有しており、流路５０の内部を完全に分断している。分流部材５２の形状は正面視で円形であり、流路５０の幅方向中央に配置されている。前記円の直径ｉは４０ｍｍであり、供給口５１から前記円の中心までの距離ｈは４６ｍｍとした。このように、分流部材５２の形状が異なっていても、流路５０が２つ以上に分岐していれば、モルタルの流れを分断し、ノズルの幅方向に分散させて均一にモルタルを吐出することができる。

なお、分流部材５２の形状を、上記第２の実施形態では三角形、第３の実施形態では円形としたが、それ以外の形状（例えば、４以上の頂点を有する多角形等）であっても流路５０が２つ以上に分岐していれば、モルタルの流れを分断し、ノズルの幅方向に分散させて均一にモルタルを吐出することができる。また、上記実施の形態では分流部材５２の個数を１個としたが、２個以上とすることもできる。

（実施例）
次に、本発明の効果を確認するために、上記第１の実施形態に示した構造のモルタル塗布用ノズル４０およびモルタル塗布用ノズル４０を備えるモルタル塗布用アーム型ロボット１００を使用して、実際にモルタルの塗布を行った。モルタルを塗布する定型耐火物の配置は図９に示した通りとし、定型耐火物１１〜１３としては、幅：１００ｍｍ、長さ：２２０ｍｍ、高さ：１２０ｍｍのコークス炉用耐火レンガを用いた。吐出口の幅は定型耐火物の幅と同じ１００ｍｍ、スリット幅は３ｍｍ、先端テーパー部の角度は６０°とした。

（比較例）
さらに、比較のために、図１２に示す先細針形状のノズルを使用してモルタルの塗布を行った。ノズル先端の吐出口は、直径５ｍｍの円形である。ノズルの形状が異なる以外は、定型耐火物の配置や寸法を含め、実施例と同様の条件とした。

実施例においては、図９に示したように水平な被塗布面、垂直な被塗布面共に１回の動作でモルタルを塗布できるが、上記比較例においては、１つの被塗布面にモルタルを塗布するために、図１３に示すように複数回ノズルを往復させる必要がある。

実施例、比較例の両者における、ノズルの動作回数と、塗布に要した時間を表１に示す。実施例においては、水平方向の被塗布面と垂直方向の被塗布面に対して、それぞれ１回ずつノズルを移動させながら塗布を行うのみでモルタルの塗布が完了するため、動作回数は２回であった。これに対して、比較例では５０回ノズルを動作させる必要があった。その結果、実施例では９秒で塗布が完了したのに対して、比較例では実施例の約１９倍の１７０秒の時間を要した。

このように、本発明のモルタル塗布方法およびモルタル塗布用ノズルによれば、コークス炉等に用いられる、ダボを有する定型耐火物の表面に、効率的かつ均一にモルタルを塗布することができる。さらに、本発明のモルタル塗布用アーム型ロボットを使用すれば、コークス炉建設におけるモルタル塗布作業を自動化することもできる。

１０〜１４ 定型耐火物
１５ 凸状のダボ
１６ 凹状のダボ
１７〜１８ 被塗布面
２０ 吐出口
２１ 凹状の湾曲部
２２ 凸状の湾曲部
２３ 切り欠き部
３０ 直線状の吐出口
４０ ノズル
４１ テーパー部
５０ 流路
５１ 供給口
５２ 分流部材
１００ モルタル塗布用アーム型ロボット
１１０ アーム
１２０ ディスペンサ
２００ モルタル供給手段
２１０ モルタル
２２０ タンク
２３０ 配管

Claims (7)

1. ノズルの先端に設けられたスリット状の吐出口からモルタルを吐出して、ダボを有する定型耐火物の被塗布面に前記モルタルを塗布するモルタル塗布方法であって、
   前記被塗布面の幅と前記吐出口の幅との差を２０ｍｍ以内とし、
   前記吐出口は、凹状および凸状の湾曲部の少なくとも一方を有し、
   前記湾曲部を前記ダボに嵌合させた状態で前記吐出口からモルタルを吐出する、モルタル塗布方法。
2. 請求項１に記載のモルタル塗布方法に使用するためのモルタル塗布用ノズルであって、
   前記モルタル塗布用ノズルの先端にスリット状の吐出口を有し、
   前記吐出口の、長手方向における幅が７５〜１２０ｍｍであり、
   前記吐出口が、凹状および凸状の湾曲部の少なくとも一方を長手方向に伸びる側面に有している、モルタル塗布用ノズル。
3. 前記吐出口が、長手方向に伸びる側面の一方の側に凹状の湾曲部を有し、他方の側に凸状の湾曲部を有する、請求項２に記載のモルタル塗布用ノズル。
4. 吐出口が設けられた先端部に向けて先細りとなるテーパー部を先端に有している、請求項２または３に記載のモルタル塗布用ノズル。
5. 前記モルタル塗布用ノズル内へモルタルを供給するための供給口を一つ有しており、
   前記供給口と前記吐出口とをむすぶ流路の少なくとも一部分が２つ以上に分岐している、請求項２〜４のいずれか一項に記載のモルタル塗布用ノズル。
6. アームと、
   前記アームの先端に取り付けられた請求項２〜５のいずれか一項に記載のモルタル塗布用ノズルとを有する、モルタル塗布用アーム型ロボット。
7. 前記モルタル塗布用ノズルが、該モルタル塗布用ノズルの吐出方向を軸として回転可能である、請求項６に記載のモルタル塗布用アーム型ロボット。

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