JP3906928B2 - 氷片ブラスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属等の塗装面に対し氷片ブラストにより塗料を剥離する方法において氷片による氷結詰まりを解消することを特徴とする氷片ブラスト装置に関するものである。

各種塗装設備、治具等に付着した塗料を除去するために、金属、砂の粒子を圧縮した空気または水の高速流中に混入させて噴射する方法や、サンダー等を利用する方法が採られていた。

しかし、これらの方法は熟練を要するために、作業員の不足、作業効率の悪さ、塗装品質への悪影響が危惧されるだけでなく、金属等粉末による粉塵問題など、作業環境や人体への安全性についても対策を採らなければならないのが現状であった。

塗料の除去や洗浄作用の機械化・自動化を進める方法としてウォータージェットの利用も考えられているが、大量の水を使用するために、使用した水の後処理や、渇水時の使用制限等の問題があり、一部の代替作業として利用されているに留まっている。

このような問題点を解決し、塗料除去後の後処理の必要がなく、作業環境や作業効率を向上させる方法として、金属等の代わりにドライアイスペレットを用い、強固に付着している塗料を剥離させる方法が採用され実用に供されている。

しかし、この方法はドライアイスペレットのコストが高いこと、実用化されているノズルを用いると、ドライアイスペレットが氷片スラリ貯槽内あるいは氷片スラリ噴射ノズル内でつまりを生じ、連続供給ができないといった問題が生じている。

図４に従来から使用されている氷片ブラスト装置の構成を示す。

氷片ブラスト装置は氷片スラリ貯槽１、氷片スラリ輸送管２、氷片スラリ噴射ノズル３、および圧縮機４から構成されている。氷片スラリ貯槽１には氷、ドライアイスあるいは両者の混合からなる氷片スラリが蓄えている。

図4では圧縮流体として圧縮空気を用いており、圧縮機４で作られる圧縮空気は圧力計５ａで圧力をモニターされバルブ６を介して圧縮流体輸送管７を通り氷片スラリ噴射ノズル３に送られる。氷片スラリ噴射ノズル３に圧縮空気が高速で供給されると、氷片スラリ噴射ノズル３内が負圧になり、氷片スラリ貯槽１内の氷片スラリは吸引され氷片スラリ輸送管２を通り氷片スラリ噴射ノズル３に供給される。

氷片スラリ噴射ノズル３に供給された氷片スラリは圧縮空気によって噴流となり氷片スラリ噴射ノズル３より噴射される。この噴流をブラスト処理面１０に衝突させることによって表面をブラスト処理することで塗料を剥離し、表面を清浄化させるなどに使用される。

この時、氷片スラリ貯槽１の出口で氷片スラリ輸送管２に接続されている個所において氷片同士が結合して大きな氷塊になり、配管を閉塞してしまうような事態が時折発生する。そこで、氷片スラリ貯槽１内の出口にその先端が位置するようにドリル９を設置し、モーター８でドリル９を駆動し氷片同士の結合を阻害するとともに、氷塊が出来た揚合にはこの氷塊を絶えず破壊するようにして配管の詰まりを防いでいる。また、電気的な加熱や高温蒸気により閉塞部を過熱し氷結を溶かすことで閉塞を防止する方法が考えられている。
特開昭６０−６７０７７号公報

上記したように、氷、ドライアイスあるいは両者の混合混合物を用いた氷片スラリを噴射する氷片ブラスト装置において、時折、氷片が氷結し、氷片スラリの流路を閉塞してしまうことがある。

この氷結が発生する個所は、ほぼ氷片スラリ貯槽出口に限られているが、ノズルの種類によっては、ノズル内で発生することもある。この氷結が発生すると、氷片スラリ噴射ノズル３からの氷片スラリの噴射量が低下し最終的には停止するため、氷片ブラスト作業を中断し、氷片ブラスト装置を解体作業場所に運び、閉塞が発生していると思われる個所を解体、氷結物を除去した後、再び装置を組み立て、氷片ブラスト作業を再開していた。

そのため、当然氷片ブラスト装置の解体、氷結物を除去、組み立て、塗装の剥離場所への設置等の作業が発生する問題があると共に、この間は氷片ブラスト作業が中断され、大幅な効率低下を招いている。電気加熱、高温蒸気加熱などを使用した加熱方法では、氷片スラリ貯槽や配管を構成している構造部材の熱容量が大きいため、加熱時に所定温度になるまでに時間を要する。また、氷を溶かし閉塞を解除した後も残熱があるので、再起動時にも時間遅れを生じる。

これらの時間遅れは作業時間の損失を招くのみならず、使用する氷片スラリを無駄に消費するため作業効率の低下が生じている。したがって、氷結物による閉塞を防止する方法か、氷片ブラスト装置を解体することなく氷結した場合の素早い回復処理方法の開発が望まれていた。

上記課題は、装置を下記のように構成することによって解決される。

氷、ドライアイスあるいは両者の混合からなる氷片スラリを蓄えている氷片スラリ貯槽と、該氷片スラリ貯槽から氷片スラリ噴射ノズルに氷片スラリを供給する氷片スラリ輸送管と、供給された氷片スラリを噴射する氷片スラリ噴射ノズルと、該氷片スラリ噴射ノズルに圧縮流体を供給するための圧縮機と、前記氷片スラリ噴射ノズルの圧縮流体の圧力をモニターする圧力計と、前記氷片スラリ貯槽出口及び前記氷片スラリ噴射ノズル本体に貼着したペルチェ素子とを備え、前記圧力計が前記氷片スラリ貯槽出口と前記氷片スラリ噴射ノズルの閉塞に伴う前記氷片スラリ噴射ノズルの圧力変化を検知して前記ペルチェ素子に加熱側の電流を流して閉塞を解除し、前記氷片スラリ貯槽出口と前記氷片スラリ噴射ノズルの閉塞が解除されると、前記ペルチェ素子に冷却側の電流を流して冷却し通常運転に戻し、連続的にブラスト作業を行うことを特徴とする。

前記圧力計は氷片スラリ噴射ノズルへ送出される圧縮流体を開閉制御するバルブの出力側に配置されてなることを特徴とする。

具体的には、氷片スラリ貯槽の出口が閉塞すると氷片スラリ噴射ノズル内へ供給される氷片スラリ量が減少するため、氷片スラリ噴射ノズル内の流動抵抗が減少し、供給されている圧縮流体の圧力は減少する傾向になる。また氷片スラリ噴射ノズル内が閉塞すると氷片スラリ噴射ノズル内の流動抵抗が増大し圧縮流体の圧力は増加する傾向になる。圧縮流体の圧力変化を感知した揚合あるいは氷片の噴射量低下を視覚により感知した場合には、直ちにペルチェ素子に加熱方向の電流を供給し、氷結物を解氷させることで氷片スラリ噴射ノズルからの噴射を正常に回復することができる。その後直ちにペルチェ素子に冷却方向の電流を供給して、素早く正常な運転に復することが可能になる。

本発明の氷片ブラスト装置は氷結閉塞部に熱電素子であるペルチェ素子を貼着し、ペルチェ素子で加熱することで閉塞を解消し、その後冷却することで迅速に再起動できることを特徴としている。そのため従来行われていた氷片ブラスト装置を解体した後、氷結を除去する作業が不要になる。また電気加熱、加熱蒸気加熱においては再冷却に必要とする時間および氷片スラリおよび圧縮流体の使用量の低減を図ることができる。

さらに、氷結の除去作業の短縮により、氷片ブラストの作業の効率を大幅に向上させることができる。氷片ブラスト装置が氷結により閉塞気味になると氷片スラリ噴射ノズルに噴射力を供給するための圧縮流体の圧力が変化するため、この圧力を検知し、ペルチェ素子で加熱を始め、その後閉塞が解消された時の圧力変化を検知しペルチェ素子で冷却することができる。そのため氷片ブラスト装置の運転を停止することなく、継続的に氷片ブラスト作業を実施することができる。

図１に、本発明を使用した氷片ブラスト装置の構成を示す。氷片ブラスト装置は氷片スラリ貯槽１、氷片スラリ輸送管２、氷片スラリ噴射ノズル３、圧縮機４から構成されている。氷、ドライアイスあるいは両者の混合からなる氷片スラリは氷片スラリ貯槽１に充填あるいは連続的に供給されており、氷片貯糟１内にはモーター８で駆動するドリル９が設置されている。ドリル９の先端は貯槽出口付近に位置しており、氷片同士が結合し大きな塊を形成した時にこの塊を破壊する。

氷片スラリ噴射ノズル３では圧縮機４より空気あるいは水からなる圧縮流体が圧力計５ａ、５ｂで圧力をモニターされバルブ６を介して圧縮流体輸送管７を通り供給されている。氷片スラリ噴射ノズル３内へ供給される圧縮流体により氷片スラリ噴射ノズル３内で形成される吸引力により氷片スラリ貯槽１の氷片は氷片スラリ輸送管２を経て氷片スラリ噴射ノズル３に導かれ、圧縮流体と伴に氷片スラリは噴流となってブラスト処理面１０に噴射される。氷片スラリ噴射ノズル３より噴射された氷片スラリをブラスト処理面１０に衝突させることによって、ブラスト処理面１０に塗布された塗料を剥離する。

図２に氷片スラリ噴射ノズル３の構成を示す。氷片スラリ噴射ノズル３には圧縮流体が圧縮流体ノズル２０から供給されており、圧縮流体の噴流により圧縮流体ノズル２０の出口付近が負圧になり、氷片スラリ貯槽１内の氷片スラリを吸引する。吸引された氷片スラリは氷片スラリ輸送管２を通り、氷片スラリ供給ノズル２１より氷片スラリ噴射ノズル３内へ供給される。

氷片スラリ噴射ノズル３は、圧縮流体ノズル２０と噴射孔２２が同一方向にあるため、氷片スラリ供給ノズル２１より吸い込まれた氷片スラリが、圧縮流体ノズル２０から供給される圧縮流体によって支障なく噴射されるため、噴射動力も小さく、塗装を剥離するために必要な大きな動力を得ることができる。

この氷片ブラスト装置において運転中に氷結により閉塞を起こす場所は氷片スラリ貯槽１内の出口近傍と氷片スラリ噴射ノズル３内である。そこで本発明では図１に示すように氷片スラリ貯槽１の出口近傍の外周に熱電素子であるペルチェ素子１１を貼着している。

ペルチェ素子１１は、図３に示すような構造をしており、ｐ型素子１２とｎ型素子１３とが交互に配置されて、それぞれは端部を接合することによって電気的には直列結合をしている。その外端は、図３に示すようにｐ型素子１２側が陽極で、ｎ型素子１３側が陰極に接続されている。このときこの素子の上側が冷却側になり、下側は加熱側になっている。

したがって、この加熱側を氷片スラリ貯槽１の出口近傍の外周に貼着している。氷片ブラスト装置の通常運転時では、電源はオフ状態にしておき、閉塞が感知されると電源をオンの状態にする。そうすることによって、出口配管近傍は加熱され、氷結した塊は氷解する。氷塊がなくなると氷片スラリは再び配管内を流れるようになる。

しかし、氷塊が加熱除去された直後は、氷塊が解けて液体状の水の比率が多く、ブラストの性能が低下しているので、再び温度を下げることが必要である。このため、ペルチェ素子１１に接続している電源系統の接続を逆に切り替える。すなわちｐ型素子１２側が陰極で、ｎ型素子１３側が陽極にすることで、切り替え前の加熱側が冷却側に、冷却側が加熱側に変化する。

したがって、氷片スラリ貯槽出口近傍は冷却されることになり、氷片スラリ貯槽の材料内に蓄積していた熱が除去され素早く通常の運転状態に回復する。通常の状態に復したことを確認して電源をオフにする。氷片スラリ噴射ノズル３においても図２に示すように氷片スラリ噴射ノズル３本体にペルチェ素子１１を貼着することで同様な効果が得られる。

氷片ブラスト装置の閉塞は視覚的に氷片スラリ噴射ノズル３から噴射される氷片の噴射量の低減から知ることができる。また、閉塞が起こると閉塞部上流側の圧縮流体の圧力計５ｂが変化するためこの圧力を検知し知ることができる。

すなわち、氷片スラリ貯槽１内の出口近傍が閉塞気味になると、一般には氷片スラリ噴射ノズル３内へ供給される氷片スラリ量が減少するため、流動抵抗が低減し正常運転に比べ圧力計５ｂで示される圧力は低下する傾向になる。また氷片スラリ噴射ノズル３内が閉塞する傾向になると圧力計５ｂで示される圧力は増加する傾向になる。これらの圧力を検知することで氷片スラリ貯槽１内の出口近傍に貼着されたペルチェ素子１１および氷片スラリ噴射ノズル３本体に貼着されたペルチェ素子１１を自動的に起動させることができる。

本発明による氷片ブラスト装置氷片スラリ貯槽に本発明を適用した場合の構成を示す説明する図である。 本発明に用いる氷片スラリ噴射ノズルの構造と本発明を適用した場合の構成を示す説明する図である。 本発明に用いる熱電素子の結合例を示す説明する図である。 従来の氷片ブラスト装置の構成を示す説明する図である。

符号の説明

１ 氷片スラリ貯槽
２ 氷片スラリ輸送管
３ 氷片スラリ噴射ノズル
４ 圧縮機
５ａ、５ｂ 圧力計
６ バルブ
７ 圧縮流体輸送管
８ モーター
９ ドリル
１０ ブラスト処理面
１１ ペルチェ素子
１２ ｐ型素子
１３ ｎ型素子
２０ 圧縮流体ノズル
２１ 氷片スラリ供給ノズル
２２ 噴射孔

Claims (2)

1. 氷、ドライアイスあるいは両者の混合からなる氷片スラリを蓄えている氷片スラリ貯槽と、該氷片スラリ貯槽から氷片スラリ噴射ノズルに氷片スラリを供給する氷片スラリ輸送管と、供給された氷片スラリを噴射する氷片スラリ噴射ノズルと、該氷片スラリ噴射ノズルに圧縮流体を供給するための圧縮機と、前記氷片スラリ噴射ノズルの圧縮流体の圧力をモニターする圧力計と、前記氷片スラリ貯槽出口及び前記氷片スラリ噴射ノズル本体に貼着したペルチェ素子とを備え、
   前記圧力計が前記氷片スラリ貯槽出口と前記氷片スラリ噴射ノズルの閉塞に伴う前記氷片スラリ噴射ノズルの圧力変化を検知して前記ペルチェ素子に加熱側の電流を流して閉塞を解除し、
   前記氷片スラリ貯槽出口と前記氷片スラリ噴射ノズルの閉塞が解除されると、前記ペルチェ素子に冷却側の電流を流して冷却し通常運転に戻し、連続的にブラスト作業を行うことを特徴とする氷片ブラスト装置。
2. 前記圧力計は氷片スラリ噴射ノズルへ送出される圧縮流体を開閉制御するバルブの出力側に配置されてなることを特徴とする請求項１記載の氷片ブラスト装置。

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