JP5812828B2 - 管内壁の研掃方法、管内壁の研掃方法に用いる偏向部材および管内壁研掃システム - Google Patents
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Description
本明細書において「研掃」とは、砂粒状の研磨材を用いて管内壁を擦り磨く従来のブラスト処理とは異なり、研削材を管内壁に衝突させその打撃により錆を剥ぎ取ることをいう。したがって、本明細書における「研削材」は、その名称に関わらず上記作用を生じさせる部材のすべてが含まれる。また、本明細書において「ラッパ形状」とは、円錐形状の円錐面が、頂点から底辺に向かって内側に湾曲もしくはなだらかに屈曲したラッパ類似の形状のことをいう。すなわち、後述する「ラッパ形状の偏向面」とは、ラッパ形状の曲面からなる偏向面のことをいう。
請求項1記載の発明に係る管内壁の研掃方法(以下、適宜「請求項1の研掃方法」という)は、内壁を有する管の入口端から、先端に噴射口を備える可撓性の加圧ホースを挿入し、前記噴射口から噴射した研削材を、前記内壁に噴射しながら前記加圧ホースを前記管の長手方向に移動させるとともに、少なくとも前記研削材の噴射中に、前記管の前記入口端とは異なる出口端から前記管内を吸引する管の内壁の研掃方法である。ここで、最大径が前記管の内径よりも小径なラッパ形状の偏向面を有する偏向部材が、前記加圧ホースと一体移動するように前記噴射口近傍に取り付けてあり、前記偏向面が、噴射口からの噴射により衝突してきた研削材を前記内壁方向に偏向させるように構成してあり、前記偏向部材には、前記偏向面と同心状の円形断面の貫通孔を有する部材本体と、前記貫通孔に遊びなく挿入される丸心棒と、前記貫通孔に挿入した丸心棒を前記部材本体に解除可能に固定する固定構造とを設けてあり、前記丸心棒には、前記貫通孔から突出する先細り先端部を設けてあり、前記偏向面は、前記部材本体の外周面と前記先細り先端部の外周面とにより構成してあることを特徴とする。加圧ホースの可撓性は、直線状もしくは屈曲をもつ管の中を移動できる程度の柔軟性のことをいう。
請求項2記載の発明に係る管内壁の研掃方法(以下、適宜「請求項2の研掃方法」という)は、請求項1の研掃方法であって、サイズ(最大径)が3〜7mmの研削材を使用することに特徴がある。たとえば、上記サイズの砂利は、比較的入手が容易であり安価であることから、請求項2の研削方法のために好適である。そのような研削材として、たとえば、重くて大きな砂利塊状のものがある。
請求項3記載の発明に係る管内壁の研掃方法(以下、適宜「請求項3の研掃方法」という)は、請求項1または2の研掃方法であって、前記加圧ホースは、剛性のホース本体と、前記ホース本体の先端に連結された前記ホース本体よりも軟性であり、かつ、前記噴射口を備える先端ホース部とを備え、前記先端ホース部は、前記研削材の噴射により前記管内で首振り可能に構成してあることを特徴とする。
請求項4記載の発明に係る管内壁の研掃方法(以下、適宜「請求項4の研掃方法」という)は、請求項1ないし3いずれかの研掃方法であって、前記偏向部材の偏向面は頂点と底面とを有し、前記頂点から前記底面へ下ろした垂線と、前記頂点と前記偏向面下端とを結ぶ直線がなす角度を、25°〜50°の範囲に設定してあることを特徴とする。
請求項5記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材(以下、適宜「請求項5の偏向部材」という)は、研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材である。前記偏向面と同心状の円形断面の貫通孔を有する部材本体と、前記貫通孔に遊びなく挿入される丸心棒と、前記貫通孔に挿入した丸心棒を前記部材本体に解除可能に固定する固定構造とを備えている。前記丸心棒には、前記貫通孔から突出する先細り先端部を設けてある。その上で前記偏向面は、前記部材本体の外周面と前記先細り先端部の外周面とにより構成してあり、かつ、噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある。以上が、請求項5の偏向部材の特徴である。
請求項6記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材(以下、適宜「請求項6の偏向部材」という)は、請求項5の偏向部材であって、前記丸心棒は、前記部材本体を構成する素材よりも摩耗しがたい素材により構成してあることを特徴とする。
請求項7記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材(以下、適宜「請求項7の偏向部材」という)は、請求項5または6の偏向部材であって、前記固定構造は、前記先細り先端部とは反対側にある前記丸心棒の後端部側に配したネジ構造を備え、当該ネジ構造は、前記先細り先端部を前記貫通孔に対し進退可能に構成してあることを特徴とする。ネジ構造は、その一部又は全部が丸心棒に備えられていてもよいし、丸心棒とは別体であってもよい。
請求項8記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材(以下、適宜「請求項8の偏向部材」という)は、請求項5ないし7いずれかの偏向部材であって、前記偏向部材の偏向面は頂点と底面とを有し、前記頂点から前記底面へ下ろした垂線と、前記頂点と前記偏向面下端とを結ぶ直線がなす角度を、25°〜50°の範囲に設定してあることを特徴とする。
請求項9記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材(以下、適宜「請求項9のシステム」という)は、請求項1ないし4いずれか記載の管内壁の研掃方法を実施するものであることを特徴とする。偏向部材については、請求項4ないし8いずれかの偏向部材の使用が好ましい。
図1に示す符号101は、ビル・マンション等の住宅配管や、工場・化学プラント等に設置されている金属製の管を示す。管101は、入口端103と、出口端105と、内壁(管内壁107)とを有する。なお、入口端103と出口端105は、説明の都合上、定めた名称であって、入口と出口を特定するものではない。また、管101から枝分かれする枝管111を有する場合もある。管101(枝管111)の外径は、それが使用される場所や目的などに合わせて適宜選択されるものであるが、本実施形態では外径100mmクラスの管を想定している。以下、管101を研掃するための研掃システム1について説明する。
図2〜6を参照しながら、偏向部材21の構造について説明する。偏向部材21の最大の特徴は、円錐面状の偏向面23にある。偏向部材21の偏向面23は、研削材Kの噴射方向(管101の長手方向)に沿って広がるラッパ形状に形成してある。そもそも偏向面23は、エアーAによって管101の長手方向に沿って噴射された研削材Kの衝突を受け、その研削材Kを管内壁107の方向に偏向させ(変流させ)、偏向させた研削材Kを管内壁107に衝突させるための面である。偏向させるだけであれば円錐面でも足りるが(前掲した特許文献1、2参照)、研削材Kの衝突に曝される偏向面23の摩耗と衝突によるエネルギーロスとをできるだけ少なくする一方、管内壁107に対する衝突角度を直角もしくは可能なかぎり直角に近づけて研掃効率を高めるためである。図6
に示すように偏向面23は、頂点23aと(仮想の)底面23bとを有している。ここで、頂点23aから底面23bへ下ろした垂線Hと、頂点23aと偏向面下端23cとを結ぶ直線がなす角度αは、25°〜50°に、好ましくは30°〜45℃の範囲に設定する。角度αを25°未満、好ましくは30°未満とすると先端が鋭角となる分、偏向面の曲率が小さくなりすぎるため、研削材の噴射方向が急激に偏向されることになる。このため、偏向面は、研削材の激しい衝突に曝されることになり、偏向部材の摩耗のためのエネルギーロスが生じる。エネルギーロスは、研掃効率の低下を招く。また、上記角度が50°特に45°を超える場合は、偏向面に充分な凹みを形成しづらい。このため、管内壁方向に偏向させなくてはならない研削材の噴射方向を、思うように偏向できない場合が生じる。思うように偏向できなければ、管内壁の研掃効率を悪化させる。したがって、上記角度を上記範囲に設定することが好ましい。
図7参照しながら、偏向部材21を加圧ホース13へ取り付けるための取付構造61について説明する。取付構造61は、インナー部材63、フランジ部65、締付けバンド67、および、両ネジ棒69により構成してある。インナー部材63は、先端ホース部13bの内径よりも僅かに小さな外径の大径部63aと、大径部63aと段部を介して一体化した小径部63bと、から構成してある。小径部63bの開放端には、放射状に延びる固定用フランジ部65を一体に形成してある。インナー部材63と固定用フランジ部65は、中空になっていて、中を研削材KがエアーAとともに通過できるようになっている。固定用フランジ部65は、先端ホース部13bの外径よりも3割ほど大径に形成してある。固定用フランジ部65には、厚み方向に貫通する3個のネジ孔65hが周方向等間隔に形成してある。
前掲した研掃システム1を用いて実施する研掃方法について、その作用効果とともに説明する。管101の入口端103から、先端に噴射口13cを備える可撓性の加圧ホース13を挿入し、噴射口13cを管101の所望位置まで送り込む。このとき、ウインチ7のローラーを逆回転させ、牽引ワイヤ9も併せて送りこむ。エアコンプレッサ3を駆動させエアーAを管路3a経由で管101の中に送り込む。管路3aの途中にある研削材供給装置11は、研削材KをエアーAの中に供給する。供給された研削材Kは、加圧ホース13を介して噴射口13cからエアーAの圧力によって噴射される。噴射された研削材Kは、偏向部材21の偏向面23に衝突し、そこで偏向(変流)させ管内壁107に直角に近い角度で衝突する。
比較例1では、実施例1で用いたラッパ形状の偏向部材の代わりに、同サイズの円錐形状の偏向部材を用いて実験を行った。各条件は、実施例1のそれらと同じである。研掃後の管内壁の状態をブラスト処理仕上等級(ISO 8501-1)で判定すると、表4に示すように、D級30%、DSa1級60%、DSa2級10%を示した。研掃処理を行ったにもかかわらず、管内壁面積の30%は実験前と同様のさび度Dを示し、研掃効果は認められなかった。また、残る70%には研掃効果は認められたものの、拡大鏡なしで見える油や泥土はないが、ミルスケールやさび、異物の残余が認められた。管内壁錆面の錆は残ったままであり、実施例1の結果と比較すると、研掃効果が不十分であることが認められた。また、実験後の管内壁は乾燥状態のままではあるが、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、全く不十分な下地処理状態であった。
比較例2では、実施例1で用いた研削材の代わりに、サイズ2mmの研摩用アルミナ粒子を用いた。それ以外の条件は、実施例1のそれと同じである。実験後の管内壁をブラスト処理仕上等級(ISO 8501-1)で判定すると、表5に示すように、DSa1級40%、DSa2級60%を示し、内壁全面への研掃効果は認められた。しかし、拡大鏡なしで見える油や泥土はないものの、管内壁面積の約半数(40%)には弱く付着したミルスケールやさびが認められた。この状態の管内壁は乾燥状態のままではあるものの、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、不十分な下地処理状態であった。
実施例1で用いた研削材(サイズ4-6mmの砂利)の代わりに、研削材(サイズ6-8mmの砂利)を用いた以外は、実施例1と同様条件で、研掃を行った。研掃後の管内壁を、ブラスト処理仕上等級(ISO 8501-1)で判定すると、表6に示すように、DSa1級30%、DSa2級70%を示し、内壁全面への研削効果は認められた。拡大鏡なしで見えるものは殆んどなく、ミルスケール、さび、塗膜、異物がほぼない状態となり、管内壁錆面からの錆は除去されていた。また、この状態は管内壁は乾燥状態のままであり、即座に、次工程である管内壁の塗装工程が実施できることを示していた。しかし、研削材を加圧ホースから噴射中に、ホース出口部分や、治具と管内壁の間に、研削材がブリッジ状に堆積し、一瞬ではあるが研削材流動が停滞してしまう詰まり現象が観察された。この詰まり現象は、管内流動にダムが形成され研削材流動が阻害されることで研削効果を弱めてしまうばかりか、研削材がそのダム箇所に堆積し、管内圧力が上昇したり、一気にダムが崩壊することで、大量の研削材が配管コーナー(曲がり)部を直撃することで配管が損傷する可能性もあり、危険である。また、実験後のさび度を見ても、4-6mmの研削材を用いた実施例1よりも劣っていることから、本システムにはサイズ4-6mmがより好適と思われた。
スト処理を行ったところ、表7に示す結果を得た。実施例2から、再度の研掃処理を重ねることで、管内壁の錆除去具合をさらに進展させられることが分かった。
実施例3で用いたラッパ形状の偏向部材の代わりに、同サイズの円錐形状の偏向部材を用いた以外は、実施例3と同様条件で、実験を行った。研掃後の管内壁を、ブラスト処理仕上等級(ISO 8501-1)で判定すると、表9に示すように、D級45%、DSa1級50%、DSa2級5%を示した。研掃処理を行ったにもかかわらず、管内壁面積の約半分である45%は実験前と同様のさび度Dを示し、研掃効果は認められなかった。また、残る55%には研掃効果は認められるものの、拡大鏡なしで油や泥土はないが、ミルスケールやさび、異物の残余が認められ、管内壁錆面の錆は残ったままであり、実施例3の結果と比較すると、研掃効果が不十分であることが認められた。また、実験後の管内壁は乾燥状態のままではあるが、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、全く不十分な下地処理状態であった。
3 エアコンプレッサ
3a 管路
5 吸引装置
7 ウインチ
9 牽引ワイヤ
11 研削材供給装置
13 加圧ホース
13a ホース本体
13b 先端ホース部
13c 噴射口
21 偏向部材
23 偏向面
23a 頂点
23b 底面
23c 偏向面下端
25 部材本体
27 外周面
29 フランジ部
30 凹部
31 貫通孔
33 貫通孔周壁
34 ネジ孔
34n ナット
35 雌ネジ部
37 丸心棒
39 先細り先端部
41 外周面
43 六角ネジ
51 固定構造
53 ネジ構造
61 取付構造
63 インナー部材
63a 大径部
63b 小径部
65 固定用フランジ部
65h ネジ孔
67 締付けバンド
69 両ネジ棒
71 インナーカップリング
73 締付けバンド
A エアー
F 付着物
K 研削材(研磨材、研摩材)
H 垂線
101 管
103 入口端
105 出口端
107 管内壁
111 枝管
Claims (9)
- 内壁を有する管の入口端から、先端に噴射口を備える可撓性の加圧ホースを挿入し、
前記噴射口から噴射した研削材を、前記内壁に噴射しながら前記加圧ホースを前記管の長手方向に移動させるとともに、
少なくとも前記研削材の噴射中に、前記管の前記入口端とは異なる出口端から前記管内を吸引する管の内壁の研掃方法であって、
最大径が前記管の内径よりも小径なラッパ形状の偏向面を有する偏向部材が、前記加圧ホースと一体移動するように前記噴射口近傍に取り付けてあり、
前記偏向面が、噴射口からの噴射により衝突してきた研削材を前記内壁方向に偏向させるように構成してあり、
前記偏向部材には、前記偏向面と同心状の円形断面の貫通孔を有する部材本体と、前記貫通孔に遊びなく挿入される丸心棒と、前記貫通孔に挿入した丸心棒を前記部材本体に解除可能に固定する固定構造とを設けてあり、
前記丸心棒には、前記貫通孔から突出する先細り先端部を設けてあり、
前記偏向面は、前記部材本体の外周面と前記先細り先端部の外周面とにより構成してある
ことを特徴とする管内壁の研掃方法。 - 前記研削材のサイズが、3〜7mmである
ことを特徴とする請求項1記載の管内壁の研掃方法。 - 前記加圧ホースは、剛性のホース本体と、前記ホース本体の先端に連結された前記ホース本体よりも軟性であり、かつ、前記噴射口を備える先端ホース部とを備え、
前記先端ホース部は、前記研削材の噴射により前記管内で首振り可能に構成してある
ことを特徴とする請求項1または2記載の管内壁の研掃方法。 - 前記偏向部材の偏向面は頂点と底面とを有し、
前記頂点から前記底面へ下ろした垂線と、前記頂点と前記偏向面下端とを結ぶ直線がなす角度を、25°〜50°の範囲に設定してある
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか記載の管内壁の研掃方法。 - 研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材において、
前記偏向面と同心状の円形断面の貫通孔を有する部材本体と、前記貫通孔に遊びなく挿入される丸心棒と、前記貫通孔に挿入した丸心棒を前記部材本体に解除可能に固定する固定構造とを備え、
前記丸心棒には、前記貫通孔から突出する先細り先端部を設けてあり、
前記偏向面は、前記部材本体の外周面と前記先細り先端部の外周面とにより構成してあり、かつ、噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある
ことを特徴とする管内壁研掃に用いる偏向部材。 - 前記丸心棒は、前記部材本体を構成する素材よりも摩耗しがたい素材により構成してある
ことを特徴とする請求項5記載の管内壁研掃に用いる偏向部材。 - 前記固定構造は、前記先細り先端部とは反対側にある前記丸心棒の後端部側に配したネジ構造を備え、
当該ネジ構造は、前記先細り先端部を前記貫通孔に対し進退可能に構成してある
ことを特徴とする請求項5または6記載の管内壁研掃に使用する偏向部材。 - 前記偏向部材の偏向面は頂点と底面とを有し、
前記頂点から前記底面へ下ろした垂線と、前記頂点と前記偏向面下端とを結ぶ直線がなす角度を、25°〜50°の範囲に設定してある
ことを特徴とする請求項5ないし7いずれか記載の管内壁研掃に使用する偏向部材。 - 請求項1ないし4いずれか記載の管内壁の研掃方法を実施する
ことを特徴とする管内壁研掃システム。
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