JP6955744B2 - 微粒子含有スラリー溶射装置及び該溶射システム - Google Patents

Description

本発明は、微粒子含有スラリー溶射装置及び該溶射装置を備えた溶射システムに関する。

近年、ボイドやクラックの発生を抑えながら、被覆材の表面に、耐熱性及び被膜強度に優れた緻密な溶射被膜を形成することが、強く望まれている。そのための方法として、特許文献１には、耐熱性を有する微粒子を溶射材料として用いることが開示されている。具体的には、微粒子を有機溶媒に分散させた微粒子含有スラリーを作成し、これを噴霧化させた状態で燃焼フレームに導入することによって、有機溶媒を消失させながら、微粒子を被溶射材に溶射する。

溶射装置は、例えば、燃焼用ガスが燃焼したガスフレームを生じる燃焼室と、燃焼室に燃焼用ガスを供給するガスノズルと、微粒子含有スラリーを燃焼室に向けて搬送するスラリー搬送管とを備え、該溶射装置によって、ガスフレームに微粒子含有スラリーが導入された熱流体が、被溶射材に向けて溶射されるようになっている。

特開２０１４−２１３２１４号公報

特許文献１には、微粒子含有スラリーをガスフレームにより均一に分散させるため、スラリー搬送管をガスノズルの内側に同軸に配設し、ガスフレームに対して同軸に微粒子含有スラリーを供給することが開示されている。この場合、スラリー搬送管の出口端部は、燃焼室に開口することになるので、ガスフレームに晒される結果、過度に温度上昇してしまう場合がある。

この場合、微粒子含有スラリーは、スラリー搬送管の出口端部を通過するときに加熱される。この結果、微粒子含有スラリーは、有機溶媒が消失して、微粒子がスラリー搬送管の内側に固着してしまう場合がある。特に、微粒子としてナノ微粒子を含んだ微粒子含有スラリーを用いた場合には、ナノ粒子がスラリー搬送管の内壁との摩擦によってこの内壁に付着しやすく、その結果、スラリー搬送管に狭窄が生じてしまい、微粒子の搬送に不良が生じる。

本発明は、噴霧状とされた微粒子含有スラリーを、スラリー搬送管を介してガスフレームに導入させる際に、略均一に分布させつつ、スラリー搬送管の狭窄を抑制できる、微粒子含有スラリー溶射装置及び該溶射装置を備えた溶射システムを提供することを目的とする。

本願の第１発明に係る微粒子含有スラリー噴霧装置は、酸素と燃料とが燃焼したガスフレームを生じる燃焼室と、前記燃焼室に前記酸素及び前記燃料を供給するガスノズルと、前記ガスノズルの内径側に同軸に配置されており、微粒子含有スラリーを前記ガスフレームに溶射材料として搬送する、スラリー搬送管と、を備え、前記ガスフレームに前記微粒子含有スラリーが導入された熱流体によって、溶射し、前記スラリー搬送管は、前記微粒子含有スラリーが流れる内管とこの外周側に間隔を空けて配置された外管とを有する二重管であって、前記内管と前記外管との間に冷却媒体が供給されるようになっていることを特徴としている。

上記第１発明に係る微粒子含有スラリー溶射装置は、更に、次のような構成を備えることが好ましい。

（Ａ）前記スラリー搬送管は、前記内管と前記外管との間から前記燃焼室に向けて前記冷却媒体が放出されるようになっている。

（Ｂ）前記ガスノズルは、前記空気を前記燃焼室に供給する酸素供給経路と、前記燃料を前記燃焼室に供給する燃料供給経路と、を有しており、前記酸素供給経路と前記燃料供給経路とが別系統として構成されている。

（Ｃ）前記構成（Ｂ）において、前記酸素供給経路は、前記燃焼室に連通した複数の第１傾斜孔を有し、前記燃料供給経路は、前記燃焼室に連通した複数の第２傾斜孔を有し、複数の前記第１傾斜孔及び前記第２傾斜孔は、前記ガスノズルの出口端部における開口部が、同一円周上に交互に並ぶように配置されていると共に、前記開口部における中心軸線が、前記燃焼室に向かってこの径方向側に略同一角度で傾斜している。

（Ｄ）前記ガスノズルの外周部に取り付けられて溶射方向に延びており、内側に前記燃焼室が画定された、キャップを、更に有し、前記キャップの内周壁面に、掃気媒体が供給されるようになっている。

（Ｅ）前記構成（Ｄ）において、前記キャップは、流路絞り部を有している。

（Ｆ）前記微粒子含有スラリーは、ナノ粒子含有スラリーであり、前記スラリー搬送管に、前記ナノ粒子含有スラリーが噴霧化された状態で供給される。

また、本願の第２発明に係る微粒子含有スラリー溶射システムは、上記第１発明に係る微粒子含有スラリー溶射装置と、前記微粒子含有スラリーを噴霧化して前記スラリー搬送管に供給する、スラリー噴霧装置と、前記スラリー噴霧装置に、前記微粒子含有スラリーを供給するスラリー供給装置と、を更に備えていることを特徴としている。

上記第２発明に係る微粒子含有スラリー溶射システムは、更に、次のような構成を備えることが好ましい。

（ａ）前記スラリー供給装置は、溶射材料が予め充填されたカセットタイプのシリンジを有している。

（ｂ）前記スラリー供給装置と前記スラリー噴霧装置とを接続する、スラリー供給経路と、前記スラリー供給経路に設けられ、該経路を開閉可能なスラリー制御弁とを、を更に備え、前記スラリー制御弁は、前記スラリー供給経路を介して前記スラリー供給装置が接続されるスラリー入口部と、前記スラリー供給経路を介して前記スラリー噴霧装置が接続されるスラリー出口部と、前記スラリー入口部と前記スラリー出口部とを接続する、流路接続室と、前記スラリー入口部と前記流路接続室との接続部に形成された、第１バルブシートと、前記スラリー出口部と前記流路接続室との接続部に形成された、第２バルブシートと、前記流路接続室に設けられており、前記第１バルブシート及び前記第２バルブシートに当接してこれらのバルブシートを閉じるバルブ閉位置と前記第１バルブシート及び前記第２バルブシートから離間してこれらのバルブシートを開くバルブ開位置とにわたって移動可能になっている、バルブ体と、を備え、前記第１バルブシート及び前記第２バルブシートが、前記バルブ体の移動方向に対して傾斜している。

（ｃ）前記構成（ｂ）において、前記バルブ体は、前記移動方向に貫通する貫通孔を有しており、前記流路接続室は、前記バルブ体の移動方向において、前記バルブ体の一方側に画定される空間と他方側に画定される空間とが、前記貫通孔によって連通するようになっている。

（ｄ）前記構成（ｂ）において、前記バルブ体は、前記バルブ閉位置において、前記第１バルブシート及び前記第２バルブシートに向けて弾性的に付勢されるようになっている。

（ｅ）前記構成（ｂ）において、前記スラリー制御弁は、前記スラリー供給装置から供給される前記微粒子含有スラリーの圧力が、所定圧力以上となる場合に、バルブ開位置に制御されるようになっている。

（ｆ）前記構成（ｅ）において、前記微粒子含有スラリーの前記所定圧力は、前記スラリー噴霧装置が前記微粒子含有スラリーを噴霧するための噴霧媒体の圧力よりも高い。

上記第１発明によれば、スラリー搬送管の温度上昇が抑制されるので、スラリー搬送管の内管の内壁面に、微粒子が熱によって固着することが抑制される。

上記構成（Ａ）によれば、微粒子含有スラリーは、スラリー搬送管の出口端部において媒体によって熱流体へ向かって吹き飛ばされる。したがって、スラリー供給管の出口端部において、微粒子含有スラリーの垂れ落ちが抑制されるので、出口端部における、微粒子の固着を抑制できる。

上記構成（Ｂ）によれば、酸素と燃料とが、燃焼室においてガスノズルから離れた位置で混合されるので、ガスフレームは、ガスノズルから離れた位置に生じる。この結果、ガスフレームからガスノズルへの入熱が抑制されるので、ガスノズルと同軸に配置されたスラリー搬送管の温度上昇が抑制される。したがって、スラリー搬送管における、微粒子の固着が抑制される。

上記構成（Ｃ）によれば、酸素と燃料とを別系統で燃焼室に供給しながらも、酸素と燃料とが略均一に混合された混合ガスから、燃焼状態のよいガスフレームが得られる。しかも、ガスフレームは、スラリー搬送管の軸線上に生じるので、微粒子含有スラリーを略均一に含有した熱流体が得られる。これによって、微粒子が略均一に溶射された溶射被膜が得られる。

上記構成（Ｄ）によれば、微粒子含有スラリーが、エアキャップの内周壁面から掃気用媒体によって掃気されると共に、エアキャップの温度上昇が抑制される。これによって、エアキャップの内周壁面における、微粒子の固着が抑制される。

上記構成（Ｅ）によれば、流路絞り部におけるベンチュリー効果によって、熱流体を溶射方向に排出させやすい。したがって、エアキャップの内周壁面における、微粒子の固着がより一層抑制される。

上記構成（Ｆ）によれば、ナノ粒子が溶射装置で固着堆積することを抑制しつつ、溶射できる。

上記第２発明によれば、スラリー噴霧装置は、この外部に設けられたスラリー供給装置によって微粒子含有スラリーが供給されるので、微粒子含有スラリーを貯留するスラリー貯留部を設けることを要せずコンパクトに構成できる。しかも、スラリー供給装置によって、微粒子含有スラリーの供給量、供給速度、供給圧力を細かく制御できる。

上記構成（ａ）によれば、カセットタイプのシリンジを交換することによって、微粒子含有スラリーの補給を容易にできると共に、異なる種類のスラリーへの切り換えを容易にできる。また、シリンジごと交換することにより、スラリー供給装置に残存する微粒子含有スラリーを取り除く手間を省略できる。さらに、少容量タイプ（例えば５０ｃｃ）のシリンジを使用することによって、高価な微粒子を含有した微粒子含有スラリーを無駄なく使用できる。

上記構成（ｂ）によれば、バルブシートにバルブ体が摺動しないので、バルブシートとバルブ体との間における、微粒子含有スラリーの噛み込みが抑制される。また、この結果、バルブシートとバルブ体における摩耗も抑制される。更に、バルブ体は、流路接続室に配置されているので、スラリー入口部及びスラリー出口部の流路がバルブ体によって狭められることがなく、微粒子含有スラリーの流量を確保しやすい。

上記構成（ｃ）によれば、バルブ体の移動を流路接続室の微粒子含有スラリーが遮ることがなく、バルブ体を迅速に移動させることができる。これにより、スラリー制御弁を迅速に開閉させることができる。

上記構成（ｄ）によれば、バルブ閉時に、バルブ体のバルブシートへの着座時の衝撃を緩和できる。これによって、バルブ体及びバルブシートの損耗を抑制して、スラリー制御弁の耐久性を向上できる。

上記構成（ｅ）によれば、微粒子含有スラリーは、所定圧力以上とされた状態でスラリー噴霧装置に供給されるので、略均一な粒径を有するように噴霧化される。したがって、該噴霧を利用して溶射を行うことによって、緻密な溶射被膜が得られる。

上記構成（ｆ）によれば、微粒子含有スラリーを、噴霧圧力に抗して噴霧装置に導入できる。

本発明に係る微粒子含有スラリー溶射装置及び該溶射装置を備えた溶射システムによれば、噴霧状とされた微粒子含有スラリーを、スラリー搬送管を介してガスフレームに導入させる際に、略均一に分布させつつ、スラリー搬送管の狭窄を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る溶射システムの概略図である。 スラリー供給装置の断面図である。 スラリー制御弁の断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 図４のＶ−Ｖ線における断面図である。 スラリー制御弁の作動を説明する図である 噴霧装置の断面図である。 図７のＶIII−ＶIII線における断面図である。 図７のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。 図７のＸ−Ｘ線における断面図である。 図７のＸＩ−ＸＩ線における断面図である。 溶射装置の縦断面図である。 図１２のＸIII−ＸIII線における断面図である。 図１２のＡ矢視によるスラリー溶射装置の後面図である。 図１２のＢ矢視によるスラリー溶射装置の前面図である。 図１２のＸVI−ＸVI線における断面図である。 図１２のＸVII−ＸVII線における断面図である。 図１２のＸVIII−ＸVIII線における断面図である。 スラリー溶射装置の作動を模式的に示す図である。

（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る溶射システム１を示している。溶射システム１は、溶射材として微粒子を有機溶媒に分散させた微粒子含有スラリーを使用して、微粒子を被溶射材Ｗに溶射するものである。

溶射システム１（微粒子含有スラリー溶射システム）は、スラリー供給装置１０、スラリー制御弁３０、スラリー噴霧装置５０、スラリー搬送管８０、及びスラリー溶射装置１００（微粒子含有スラリー溶射装置）を備えている。微粒子含有スラリーは、スラリー供給装置１０から、スラリー制御弁３０を介して、スラリー噴霧装置５０に供給される。次いで、微粒子含有スラリーは、スラリー噴霧装置５０によって噴霧化された後、スラリー搬送管８０を介してスラリー溶射装置１００に搬送される。スラリー溶射装置１００は、微粒子含有スラリーの有機溶媒をガスフレームによって消失させて、微粒子を被溶射材Ｗに向けて溶射する。

また、溶射システム１では、上記各装置／機器がロボットアーム２に搭載されている。さらに、溶射システム１は、図１に概略的に示す制御装置３を備えている。

［スラリー供給装置］
図２は、スラリー供給装置１０の縦断面図を示している。スラリー供給装置１０は、シリンジ１１と、該シリンジ１１内に前進後退可能に配設されたプランジャ１４と、プランジャ１４をシリンジ１１の軸線方向に押すプッシャロッド１６と、プッシャロッド１６をシリンジ１１の軸線方向に沿って前進後退させる駆動部２０とを備えている。また、スラリー供給装置１０において、上記各部材はベースプレート１７に取り付けられている。

以下の説明では、シリンジ１１からここに充填された内容物（微粒子含有スラリー）を放出させるプランジャ１４の移動方向をスラリー供給装置１０の前方と称し、この逆方向すなわちシリンジ１１に内容物を充填させるプランジャ１４の移動方向をスラリー供給装置１０の後方と称する。また、図中の上下方向をスラリー供給装置１０の上下方向と称する。

（シリンジ）
シリンジ１１は、溶射材としての微粒子含有スラリーが予め充填されたカセットタイプのシリンジであり、前端部に縮径された放出口１１ａを有している。シリンジ１１は、放出口１１ａを有する先端部１２と、これに連続して後方に延びる本体部１３とを有している。先端部１２は、内面形状が前方に向かって縮径する円錐状に形成されている。本体部１３は、円筒状に形成されている。

シリンジ１１は、ベースプレート１７の上側において、本体部１３が上下半割式のクランプ１８によって上下方向に挟持されており、先端部１２がジョイントブロック１９に後方から差し込まれて支持されている。半割式のクランプ１８を開放することによって、シリンジ１１を、スラリー供給装置１０から容易に着脱できるようになっている。

これによって、微粒子含有スラリーの補給を容易にできると共に、異なる種類のスラリーへの切り換えを容易にできる。また、シリンジ１１ごと交換することにより、スラリー供給装置１０に残存する微粒子含有スラリーを取り除く手間を省略できる。

シリンジ１１の容量は、少容量（例えば最大容量が５０ｃｃ以下）に構成されている。シリンジ１１の容量を少容量に設定することにより、ここに充填された微粒子含有スラリーを使い切りやすい。これによって、微粒子含有スラリーを、シリンジ１１における残存を抑制することができ、無駄を抑制しつつ効率的に使用できる。特に、微粒子含有スラリーとして、高価なナノ粒子含有スラリー（例えばイットリウム酸化物等）を採用した場合において、無駄を抑制することによって、コストを効果的に節減できる。また、シリンジ１１を少容量タイプとすることによって、スラリー供給装置１０のコンパクト化が実現され、ロボットアーム２への搭載性がよい。

また、図２において仮想線で示すように、シリンジ１１を、先端部１２と本体部１３とに前後方向に分割して構成してもよい。この場合、シリンジ１１に残存する微粒子含有スラリーを容易に回収することができ、これによっても無駄を抑制できる。

（プランジャ）
プランジャ１４は、シリンジ１１内を後側において封止するとともに、前後方向に移動可能に構成されている。プランジャ１４は、前端部側にシリンジ１１の先端部の内面形状に略一致する円錐部１５を有している。プランジャ１４は、シリンジ１１内の前端部に位置する状態で、円錐部１５がシリンジ１１の先端部１２の内面形状に略一致するので、シリンジ１１のデッドスペースを低減でき、微粒子含有スラリーを無駄なく押し出すことができる。

（プッシャロッド）
プッシャロッド１６は、ベースプレート１７の上方において前後方向に延びる棒状部材であり、前端部においてプランジャ１４に後側から当接している。

（駆動部）
駆動部２０は、駆動モータ２１、カップリング２２、ボールねじ２３、ナット受け２４、キャリッジ２５、リニアガイド２６、及びブラケット２７を備えている。駆動モータ２１は、ベースプレート１７の下側に取り付けられており、この出力軸にカップリング２２を介してボールねじ２３が接続されている。ボールねじ２３は、前後方向に延びており、この途中部分にナット受け２４が螺合している。ナット受け２４の上部には、キャリッジ２５が取り付けられている。

ここで、ベースプレート１７には、前後方向に延びるスロット１７ａが、上下に貫通形成されている。キャリッジ２５は、スロット１７ａを貫通してベースプレート１７の下方から上方へ延びている。キャリッジ２５は、リニアガイド２６によって、前後方向の移動が案内されるようになっている。キャリッジ２５の上部には、ブラケット２７が取り付けられている。ブラケット２７には、プッシャロッド１６の後端部が固着されている。

すなわち、スラリー供給装置１０は、駆動モータ２１を駆動制御することによって、ボールねじ２３、ナット受け２４及びキャリッジ２５を介して、プッシャロッド１６を前方に移動させることができる。この結果、プランジャ１４は、プッシャロッド１６によって押されてシリンジ１１内を前方に移動するので、シリンジ１１に充填された微粒子含有スラリーが加圧された状態で放出口１１ａから放出されるようになっている。

なお、駆動モータ２１としては、ステッピングモータ（例えば５相ステッピングモータ）を採用してもよい。この場合、制御装置３を介して駆動モータ２１の回転速度及び／又は回転量を制御することによって、キャリッジ２５の移動速度及び／又は移動量を制御することができる。これによって、シリンジ１１から押し出される微粒子含有スラリーの放出量、放出速度及び放出圧力を制御できる。

ジョイントブロック１９には、この前側に接続された第１スラリー供給配管５とシリンジ１１の放出口とを連通する連通孔１９ａが貫通形成されている。第１スラリー供給配管５は、スラリー供給装置１０とスラリー制御弁３０とを接続する配管であり、該配管内に、スラリー供給装置１０とスラリー噴霧装置５０とを接続するスラリー供給経路の上流側部分が画定されている。

また、ジョイントブロック１９の上部には、圧力センサ２８が配設されている。圧力センサ２８によって連通孔１９ａ内の微粒子含有スラリーの圧力が計測される。制御装置３は、圧力センサ２８で計測された連通孔１９ａ内の微粒子含有スラリーの圧力値に基づいて、駆動モータ２１を制御し、さらに後述するように、スラリー制御弁３０の開閉を制御する。

例えば、検出された微粒子含有スラリーの圧力が所定圧力より高い場合には、制御装置３は、スラリー供給経路に閉塞が生じていると判断して駆動モータ２１を停止させることによって、閉塞状態で無理に押し出すことに起因した漏れ、破損等の故障が防止されている。

また、検出された微粒子含有スラリーの圧力が他の所定圧力より低い場合には、プッシャロッド１６がプランジャ１４に当接していないと判断して駆動モータ２１の回転を増速し、プッシャロッド１６をプランジャ１４に早期に当接させることができる。これによって、プッシャロッド１６の空走時間を短縮して、効率的に微粒子含有スラリーを押し出すことができる。

［スラリー制御弁］
図３は、スラリー制御弁３０の縦断面図であり、スラリー制御弁３０が閉状態である場合が示されている。スラリー制御弁３０は、スラリー供給経路の途中に設けられており、制御装置３によって制御されて、スラリー供給経路を開閉可能に構成されている。スラリー制御弁３０は、スラリー供給経路が接続される本体ケーシング３１と、本体ケーシング３１の内側に配設されたバルブ体４０と、バルブ体４０を上下に移動させるシリンダ３８とを有している。

なお、スラリー供給経路は、スラリー供給装置１０とスラリー制御弁３０とを接続する第１スラリー供給配管５と、スラリー制御弁３０とスラリー噴霧装置５０とを接続する第２スラリー供給配管６とによって少なくとも構成されている。また、以下の説明では、スラリー供給経路において、スラリー制御弁３０から見て、スラリー供給装置１０側へ向かう方向をスラリー供給方向の上流側と称し、スラリー噴霧装置５０側へ向かう方向をスラリー供給方向の下流側と称する。

（本体ケーシング）
本体ケーシング３１には、スラリー供給経路を介してスラリー供給装置１０が接続されるスラリー入口部３２と、スラリー供給経路を介してスラリー噴霧装置５０が接続されるスラリー出口部３３と、スラリー入口部３２とスラリー出口部３３とを接続する流路接続室３４とが、形成されている。スラリー入口部３２、スラリー出口部３３、及び流路接続室３４は、微粒子含有スラリーで充填されている。

すなわち、スラリー入口部３２とスラリー出口部３３とが、流路接続室３４を介して連通している状態では、スラリー供給装置１０からスラリー制御弁３０に微粒子含有スラリーが新たに供給された場合、スラリー入口部３２内の微粒子含有スラリーが流路接続室に押し出される。これに伴って、流路接続室３４内の微粒子含有スラリーがスラリー出口部３３に押し出されて、スラリー出口部３３内の微粒子含有スラリーが第２スラリー供給配管６に押し出される。

流路接続室３４には、バルブ体４０が上下動可能に配設されている。流路接続室３４は、バルブ体４０によってこの上下に、上部チャンバ３４ａと下部チャンバ３４ｂとに分割されている。流路接続室３４は、図３に示す断面視で、下方に向かって幅狭となる逆台形状（楔形状とも称する）に構成されている。流路接続室３４とスラリー入口部３２との間には、下方に向かってスラリー供給経路の下流側に向かって傾斜した第１バルブシート３５が形成されている。また、流路接続室３４とスラリー出口部３３との間には、下方に向かってスラリー供給経路の上流側に向かって傾斜した第２バルブシート３６が形成されている。

スラリー入口部３２は、流路接続室３４との接続部において、第１バルブシート３５に対して略直角に形成されており、スラリー供給方向の上流側に向かって下方に傾斜した方向に延びている。同様に、スラリー出口部３３は、流路接続室３４との接続部において、第２バルブシート３６に対して略直角に形成されており、スラリー供給方向の下流側に向かって下方に傾斜した方向に延びている。

これによって、スラリー入口部３２及びスラリー出口部３３それぞれの、流路接続室３４との接続部に構成されるオリフィス部の流路面積を効率的に確保することができ、該オリフィス部を通過する微粒子含有スラリーの圧力損失が低減されている。

図４は、図３のIＶ−IＶ線に沿った断面図である。流路接続室３４は、図４において略矩形状に構成されており、スラリー供給方向に対向する一対の側面に、第１バルブシート３５及び第２バルブシート３６が形成されており、スラリー供給方向に交差する方向に対向する一対の側面に、スラリー供給方向に交差する方向に凹設されたガイド溝３７がそれぞれ形成されている。図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である図５を併せて参照して、ガイド溝３７は上下方向に延びている。

（シリンダ）
図３に示すように、シリンダ３８は、本体ケーシング３１の上方に位置しており、下面側に上下方向に突出後退可能なロッド３８ａを有している。シリンダ３８は、例えば、エア作動式を採用することができ、この場合、制御装置３によって制御されて、ロッド３８ａを高速に突出後退させることができる。

ロッド３８ａの下端部には、この下方に延びる駆動ロッド３９が取り付けられている。駆動ロッド３９の先端部には、バルブ体４０が上下動可能に取り付けられている。バルブ体４０は、上端部においてコイルスプリング４９により下方に向けて付勢されており、下端部においてロッド３８ａに締結された締結ナット３９ａによって下方から支持されている。

（バルブ体）
バルブ体４０は、第１バルブシート３５及び第２バルブシート３６に平行な第１バルブ面４１及び第２バルブ面４２を有しており、図３に示す断面視で下方に向かって幅狭となる逆台形状（楔形状とも称する）に構成されている。バルブ体４０の中央部には、駆動ロッド３９の先端部が上下に挿通する貫通開口４３が形成されている。バルブ体４０の上面側には、貫通開口４３の周囲にコイルスプリング４９の下端部が当接するスプリングシート４４が座繰り加工により形成されており、下面側には、貫通開口４３の周囲に駆動ロッド３９の先端部に固定される締結ナット３９ａが収容されるナット収容部４５が座繰り加工により形成されている。

また、バルブ体４０は、図４に示す断面図おいて略矩形状に構成されており、第１バルブ面４１及び第２バルブ面４２が、スラリー供給方向に対向する一対の側面に形成されており、スラリー供給方向に交差する方向に対向する一対の側面に、スラリー供給方向に交差する方向に突設されたガイド突起４６がそれぞれ形成されている。ガイド突起４６は、ガイド溝３７の内側に位置しており、各壁面が、ガイド溝３７を構成する各溝壁面に対して略当接するように、若しくは微少な隙間を介して対向位置するように、形成されている。図５を併せて参照して、ガイド突起４６は、後述するスクレーパ溝４８の上下に一対に形成されている。

また、バルブ体４０は、スラリー供給方向に交差する方向において貫通開口４３の両側に、上下に貫通する一対の連通孔４７が形成されている。図５に示すように、ガイド突起４６が形成された一対の側面部には、上下方向の途中部分において、スラリー供給方向に延びるスクレーパ溝４８が形成されている。

（スラリー制御弁の作動）
スラリー制御弁３０は、シリンダ３８のロッド３８ａの上下動によりバルブ体４０をバルブ閉位置とバルブ開位置との間に移動させる。図３に示すバルブ閉位置では、バルブ体４０は下方端に位置しており、第１及び第２バルブ面４１，４２が第１及び第２バルブシート３５，３６を閉止して、スラリー入口部３２とスラリー出口部３３とが連通していない。図６（ａ）に示すバルブ開位置では、バルブ体４０は上方端に位置しており、第１及び第２バルブ面４１，４２が第１及び第２バルブシート３５，３６から離れて位置しており、スラリー入口部３２とスラリー出口部３３とが連通した状態となる。

以下、図６を参照して、バルブ体４０が、バルブ開位置（図６（ａ））からバルブ閉位置（図６（ｂ）及び（ｃ））に移動する際の、スラリー制御弁３０の作動を説明する。

図６（ａ）に示されるバルブ開位置においては、シリンダ３８のロッド３８ａは上側（後退側）の移動端位置（後退位置）に保持されている。この状態では、バルブ体４０は、締結ナット３９ａにより上方へ引き上げられて、第１バルブ面４１及び第２バルブ面４２がそれぞれ第１バルブシート３５及び第２バルブシート３６から上方へ離間した位置に位置しており、スラリー入口部３２、スラリー出口部３３に対向していない。

すなわち、バルブ開位置では、第１バルブシート３５及び第２バルブシート３６はバルブ体４０によって閉止されておらず、スラリー入口部３２とスラリー出口部３３とが流路接続室３４を介して連通するようになっている。この状態で、スラリー供給装置１０から微粒子含有スラリーが供給されると、スラリー制御弁３０内の微粒子含有スラリーが押し出されてスラリー噴霧装置５０へ供給される。すなわち、微粒子含有スラリーが、スラリー供給装置１０からスラリー制御弁３０を介してスラリー噴霧装置５０へ供給される。

図６（ａ）に示される状態から、制御装置３によって、シリンダ３８のロッド３８ａを下側に移動させると、図６（ｂ）に示すように、まず、バルブ体４０の第１バルブ面４１及び第２バルブ面４２が、第１バルブシート３５及び第２バルブシート３６に当接する。この状態では、コイルスプリング４９は十分に圧縮されておらず、バルブ体４０は、完全に第１バルブシート３５及び第２バルブシート３６を完全には閉止していない。

図６（ｂ）に示される状態から、シリンダ３８のロッド３８ａをさらに下側に移動させて、下側（前進側）の移動端位置（前端位置）に位置させると、図６（ｃ）に示すように、ロッド３８ａの段部とバルブ体４０のスプリングシート４４との間に弾設されたコイルスプリング４９が圧縮量ΔＤだけさらに圧縮されることになり、バルブ体４０を、第１バルブシート３５及び第２バルブシート３６に対して弾性的に押しつけるようになっている。

この状態では、スラリー入口部３２とスラリー出口部３３との連通がバルブ体４０によって阻止されるようになっており、スラリー供給装置１０から微粒子含有スラリーが供給されても、スラリー制御弁３０内の微粒子含有スラリーはスラリー噴霧装置５０に供給されない。すなわち、バルブ体４０はバルブ閉位置に位置することになる。

ここで、上述したように、第１及び第２バルブシート３５、３６は、下方に向かってスラリー供給方向に傾斜しているので、バルブ体４０の移動方向（上下方向）に対して傾斜している。すなわち、バルブ体４０は、上下動する際に、第１及び第２バルブシート３５、３６に摺動しないので、バルブ体４０と第１及び第２バルブシート３５、３６との間における、微粒子含有スラリーの噛み込みが抑制される。この結果、バルブ体４０と第１及び第２バルブシート３５、３６間の摩耗も抑制される。

更に、バルブ体４０は、流路接続室３４に配置されており、バルブ開位置に位置する状態では、スラリー入口部３２及びスラリー出口部３３に対向していないので、スラリー入口部３２及びスラリー出口部３３の流路がバルブ体４０によって狭められることがなく、微粒子含有スラリーの流量を確保しやすい。

また、バルブ体４０はコイルスプリング４９によって下方に付勢されているので、バルブ閉時に、バルブ体４０の第１及び第２バルブシート３５、３６への着座時の衝撃を緩和できる。これによって、バルブ体４０及び第１及び第２バルブシート３５、３６の損耗を抑制して、スラリー制御弁３０の耐久性を向上できる。

ここで、バルブ体４０がバルブ開位置（上側）からバルブ閉位置（下側）に移動する際、上部チャンバ３４ａは容量が増大する一方で、下部チャンバ３４ｂは容量が減少することになる。このとき、バルブ体４０には、上下方向に連通する一対の連通孔４７が形成されているので、バルブ体４０の移動に応じて、上部チャンバ３４ａと下部チャンバ３４ｂとの間で、微粒子含有スラリーをスムーズに移動させることができる。すなわち、バルブ体４０を迅速に開閉させることができる。

例えば、バルブ体４０をバルブ開位置からバルブ閉位置に移動させる際に、下部チャンバ３４ｂ内の微粒子含有スラリーを、連通孔４７を介して上部チャンバ３４ａに移動させることができる。同様に、バルブ体４０をバルブ閉位置からバルブ開位置に移動させる場合、上部チャンバ３４ａ内の微粒子含有スラリーを、連通孔を介して下部チャンバ３４ｂに移動させることができる。したがって、バルブ体４０の上下動が、微粒子含有スラリーによって阻害されることがない。

また、バルブ体４０は、ガイド突起４６がガイド溝３７によってガイドされるので、バルブ開位置とバルブ閉位置との間の移動時における揺動が抑制されている。さらに、バルブ体４０は、スクレーパ溝４８が形成されているので、ガイド溝３７への微粒子含有スラリーの噛み込みが防止されるようになっている。

［スラリー噴霧装置］
図７は、スラリー噴霧装置５０の軸線に沿った縦断面図である。スラリー噴霧装置５０は、本体ケーシング５１と、本体ケーシング５１の内側に構成された噴霧部６０及び供給部５２と、本体ケーシング５１の後側に構成されたノズル拡縮部７０とを有している。噴霧部６０は、微粒子含有スラリーを、ノズル６８を介して噴霧化する。供給部５２は、噴霧部６０に微粒子含有スラリーを供給する。ノズル拡縮部７０は、ノズル６８の開口面積を拡大縮小させる。以下の説明では、スラリー噴霧装置５０から噴霧化された微粒子含有スラリーが搬送される方向（図中左側）を前方と称し、この反対方向（図中右側）を後方と称する。

（本体ケーシング）
本体ケーシング５１は、内径部に前後方向に貫通した本体ケーシング開口部５３が形成されている。本体ケーシング開口部５３の前端部には座繰り孔部５３ａが形成されている。座繰り孔部５３ａには、アダプタ５８が前側から固着されている。

アダプタ５８は後面に後方に突出した円筒部５８ａを有し、円筒部５８ａは、本体ケーシング５１の座繰り孔部５３ａに前側から差し込まれている。また、アダプタ５８は、内径部に前後方向に貫通したアダプタ開口部５９を有している。アダプタ開口部５９は、前端部に位置する座繰り孔部５９ａと、後端部に位置する噴霧ガイド孔部５９ｂとを有している。

座繰り孔部５９ａは、前方から座繰り加工により形成されている。噴霧ガイド孔部５９ｂは、後端部が一定の孔径を有する直線状に形成されるとともに、前後方向の途中部分から前方に向かって縮径したテーパー状に形成されており、この前端部（座繰り孔部５９ａとの接続部）において座繰り孔部５９ａの座繰り径よりも小さくなるように形成されている。

（噴霧部）
噴霧部６０は、前後方向に延びており前端部にスリット６２を有する円筒状の同軸ノズル６１と、スリット６２に径方向に係合して同軸ノズル６１の前進後退をガイドするスリット受け６６とを有している。

同軸ノズル６１は、前方から第１円筒部６１ａ、第２円筒部６１ｂ、及び第３円筒部６１ｃを有している。各円筒部の外径は、第１円筒部６１ａ＜第２円筒部６１ｂ＜第３円筒部６１ｃである。また、同軸ノズル６１の内径部には、前後方向に貫通した噴霧媒体通路６３が形成されている。

第１円筒部６１Ａには、複数のスリット６２が形成されている。複数のスリット６２は、前端部から軸方向に沿って後方に延びており、外周部から噴霧媒体通路６３に連通するように径方向に貫通している。複数のスリット６２は、全て同じ大きさに形成されており、周方向に均等に配置されている。

第２円筒部６１Ｂには、径方向に突出するガイド突起６４が形成されている。図８は、スラリー噴霧装置５０のガイド突起６４の前方位置における断面図を示している。図８に示すように、ガイド突起６４は、径方向に対向して一対に突出するように矩形状に形成されている。

図７に示すように、第３円筒部６１Ｃは、後端部に、噴霧媒体供給口６３１を有している。噴霧媒体供給口６３１は、前端部が噴霧媒体通路６３に連通しており、後端部に噴霧媒体供給手段７から噴霧媒体（例えば圧搾空気、加圧酸素）が供給されるようになっている。噴霧媒体供給手段７は、制御装置３によって、噴霧媒体の供給量及び供給圧力が制御される。また、第３円筒部６１Ｃの外周部には、ねじ部６５が形成されている。

スリット受け６６は、本体ケーシング開口部５３に形成された座繰り孔部５３ａに取り付けられており、前端面においてアダプタ５８の円筒部５８ａによって支持されている。すなわち、スリット受け６６は、本体ケーシング開口部５３において、座繰り孔部５３ａとアダプタ５８とによって前後方向に挟持されている。

スリット受け６６は、板状部材であって、中央部に前後方向に貫通するスリット嵌合開口６７を有している。スリット嵌合開口６７は、同軸ノズル６１のスリット６２に外嵌するように形成されている。図９はスリット受け６６における断面図を示している。図９に示すように、スリット嵌合開口６７は、大径部６７ａと、大径部６７ａから径方向内側へ突出した突出部６７ｂと、突出部６７ｂの径方向内側の端面部である小径部６７ｃとから構成されている。

大径部６７ａは、スリット６２が形成されている第１円筒部６１Ａの外径に略一致する大きさに形成されている。小径部６７ｃは、噴霧媒体通路６３の通路径に略一致する大きさに形成されている。また、突出部６３ｂの大きさは、同軸ノズル６１をスリット嵌合開口６７に組み付けたときに、突出部６３ｂがスリット６２の周方向寸法に略一致するように設定されている。

図７において拡大して示すように、同軸ノズル６１がスリット受け６６に組み付けられると、複数のノズル６８が、スリット６２における突出部６７ｂとの非嵌合部分によって形成される。複数のノズル６８は、同軸ノズル６１の外周部から噴霧媒体通路６３に連通している。複数のノズル６８は、径方向に複数等間隔で並んでおり、それぞれ同じ大きさに構成されている。

また、突出部６７ｂがスリット６２に嵌合できるので、同軸ノズル６１は、スリット受け６６に対して、軸方向に前進後退可能となっている。これにより、同軸ノズル６１が後方へ移動すると、ノズル６８の軸方向長さＨが増大しノズル６８の開口面積が拡大し、逆に同軸ノズル６１が前方へ移動すると、ノズル６８の軸方向長さＨが減少しノズル６８の開口面積が減少する。

また、噴霧部６０は、スラリーの材質に応じて噴霧径のより均一化が要求される場合の為に、スリット受け６６の前方側に多孔ノズル６９をさらに備えている。多孔ノズル６９は、スリット受け６６に近接して配置されており、円形の板状部材であって、同軸ノズル６１に軸心を一致させた状態で配置されている。多孔ノズル６９は、アダプタ開口部５９の座繰り孔部５９ａに取り付けられており、前方から後述する内管ホルダ８４の円筒部８４ａによって支持されている。したがって、多孔ノズル６９は、アダプタ開口部５９において、座繰り孔部５９ａと内管ホルダ８４とによって前後方向に挟持されている。

図１０は、スラリー噴霧装置５０の多孔ノズル６９における断面図を示している。図１０に示すように、多孔ノズル６９には、前後方向に貫通した複数の貫通孔６９ａが形成されている。複数の貫通孔６９ａは、噴霧媒体通路６３の通路径を投影した領域内（二点鎖線で示す）に位置するように小径に形成されており、それぞれの孔径が例えば１ｍｍ以下、より好ましくは０．７ｍｍに形成されている。

（供給部）
図７に示すように、供給部５２は、本体ケーシング５１に構成されている。本体ケーシング開口部５３の開口径は、同軸ノズル６１の第１円筒部６１Ａ及び第２円筒部６１Ｂよりも大きい。本体ケーシング５１には、この外周部と本体ケーシング開口部５３とを径方向に連通する連通孔５４が貫通形成されている。

本体ケーシング開口部５３と同軸ノズル６１の第１円筒部６１Ａ及び第２円筒部６１Ｂとの径方向間には、スラリー収容部５５が構成されている。スラリー収容部５５は、前端が、スリット受け６６の後端面によって画定されており、後端が、第２円筒部６１Ｂと本体ケーシング開口部５３との間に配設されたロッド専用パッキン５６及びダストシール５７により画定されている。

連通孔５４には、第２スラリー供給配管６が接続されている。すなわち、スラリー収容部５５には、第２スラリー供給配管６を介してスラリー制御弁３０から微粒子含有スラリーが供給されるようになっている。

（ノズル拡縮部）
ノズル拡縮部７０は、本体ケーシング５１の後側に固着されたホルダ７１と、ホルダ７１にクロスローラ軸受７２を介して回転自在に配設されたハウジング７３と、ハウジング７３の後側に固着された調整ナット７４とを有している。

ホルダ７１は、径方向内側に、同軸ノズル６１の第２円筒部６１Ｂが挿通される挿通孔７１ａが形成されている。図８に示すように、挿通孔７１ａには、径方向に一対のガイド溝７１ｂが形成されている。ガイド溝７１ｂの内側に、同軸ノズル６１の一対のガイド突起６４がそれぞれ位置している。ガイド溝７１ｂの各溝壁面は、ガイド突起６４の各壁面に対して略当接するように、若しくは微少な隙間を介して対向位置している。

図７に示すように、調整ナット７４は、径方向内側に、前後方向に貫通したねじ孔７４ａが形成されている。ねじ孔７４ａは、同軸ノズル６１の第３円筒部６１Ｃに形成されたねじ部６５に螺合している。すなわち、調整ナット７４を、ハウジング７３と共にホルダ７１に対して回転させると、同軸ノズル６１は、ガイド突起６４がホルダ７１のガイド溝７１ｂによって規制されて回転せずに、ねじ部６５のリードにしたがって、ホルダ７１に対して前進又は後退する。

したがって、調整ナット７４を回動させることによって、同軸ノズル６１を前進後退自在に移動させることができる。この結果、同軸ノズル６１のスリット６２とスリット受け６６とによって形成されるノズル６８は、軸方向長さが増減し、ノズル６８の開口面積が拡大縮小される。

（スラリー噴霧装置の作動）
上記説明したスラリー噴霧装置５０では、スラリー収容部５５に微粒子含有スラリーが充填された状態で、連通孔５４を介してさらに微粒子含有スラリーが供給された場合に、スラリー収容部５５内の微粒子含有スラリーが、複数のノズル６８を通して、噴霧媒体通路６３内に押し出される。

噴霧媒体通路６３内には、噴霧媒体、例えば圧搾空気、加圧酸素が、噴霧媒体供給手段７から供給されており、噴霧媒体通路６３内に押し出された微粒子含有スラリーは、圧搾空気によって剪断力を受けて流動化し、さらに、噴霧媒体による剪断力を受けて、噴霧化される。このとき、複数のノズル６８は、周方向に等間隔に形成されているので、微粒子含有スラリーは、噴霧媒体通路６３の内周において均等に押し出される。これにより、微粒子含有スラリーの噴霧は、均一化される。

また、ノズル拡縮部７０により複数のノズル６８の開口面積を拡大縮小させることによって、微粒子含有スラリーが噴霧媒体通路６３内に押し出される量を制御することによって、所望の噴霧径を有する噴霧を生成させることができる。

多孔ノズル６９には、複数の貫通孔６９ａが形成されており、噴霧化された微粒子含有スラリーは貫通孔６９ａを通過して、さらにこの下流側に流れる。ここで、噴霧化された微粒子含有スラリーは、噴霧径が貫通孔６９ａの孔径よりも小さい場合のみ、この下流側に流れるようになっている。換言すれば、多孔ノズル６９を通過させることによって、貫通孔６９ａの孔径よりも大きな噴霧が、この下流側に流れることが防止されている。

すなわち、多孔ノズル６９は、微粒子含有スラリーの噴霧から所定径以下の噴霧を選別する、篩いの役割を果たしている。例えば、ノズル６８から不所望に噴霧径の大きな噴霧が生じた場合であっても、該噴霧径の大きな噴霧が、多孔ノズル６９によって下流側に供給されることが防止される。また、多孔ノズル６９は、内管ホルダ８４を取り外すことで、容易に着脱できるようになっているので、所望の粒子径に応じて、適宜設定された多孔ノズル６９に容易に交換できる。

［スラリー搬送管］
図７に示すように、スラリー搬送管８０は、スラリー噴霧装置５０の前側に取り付けられている。スラリー搬送管８０は、内管８１と、この外周側に間隔を空けて配置された外管８２と、内管８１と外管８２との間に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部９０とを有している。

すなわち、スラリー搬送管８０は、内管８１と外管８２とによって二重管に構成されるとともに、これらの配管の間に供給される冷却媒体によって冷却されるようになっている。また、スラリー搬送管８０は、スラリー噴霧装置５０の前端部に取り付けられた内管ホルダ８４をさらに有している。

（内管ホルダ）
内管ホルダ８４は、内管８１の後端部を支持している。内管ホルダ８４は、後端部に後方に突出する円筒部８４ａを有するとともに、内径部に前後方向に貫通した内管ホルダ開口部８５を有している。内管ホルダ開口部８５は、前端部に位置する座繰り孔部８５ａと、後端部に位置する面取り部８５ｂと、座繰り孔部８５ａと面取り部８５ｂとの間に位置する内管支持部８５ｃとを有している。

座繰り孔部８５ａは、前方から座繰り加工により形成されている。面取り部８５ｂは、後端部の孔径（面取り径）が、前面視において多孔ノズル６９に形成された複数の貫通孔６９ａを含む大きさに形成されており、前端部の孔径（面取り径）が、内管支持部８５ｃに支持された内管８１の内径に略一致する大きさに形成されている。内管支持部８５ｃの内径は、内管８１の外径に略一致する大きさに形成されている。

（内管）
内管８１は、前後方向に延びる管状部材である。内管８１は、後端部において内管ホルダ８４の内管支持部８５ｃに前側から差し込まれて支持されており、面取り部８５ｂを介して多孔ノズル６９の下流側（前側）に近接した位置に配置されている。図１２に示すように、内管８１の前端部は、スラリー溶射装置１００の燃焼室１０５の上流側（後側）に近接した位置に位置している。

（外管）
図７に示すように、外管８２は、前後方向に延びる管状部材であり、外径が内管８１よりも大きい。より具体的には、外管８２の内径は、内管８１の外径よりも大きく、外管８２の内径側に間隔を空けて内管８１が配設されている。外管８２は、内管８１の後端部よりも前方に位置している。また、図１０に示すように、外管８２は、内管８１の前端部よりも後方に位置している。すなわち、外管８２は、内管８１よりも短い。

（冷却媒体供給部）
図７に示すように、冷却媒体供給部９０は、冷却ノズル９１と、冷却ノズルホルダ９５とを有している。冷却ノズル９１は、前方に向かって外径が小さくなる略円錐台状のノズル本体部９２と、この後端部において後方に延びる円筒部９３と、内径側において前後方向に貫通するノズル開口部９４とを有している。

図１１は、スラリー搬送管８０の冷却媒体供給部９０における断面図である。図１１に示すように、ノズル本体部９２の外周面には、該外周面に沿って前後方向に延びる複数の溝部９２ａが形成されている。複数の溝部９２ａは、周方向に等間隔で同じ大きさに形成されている。図７に示すように、冷却ノズル９１は、円筒部９３が、内管ホルダ開口部８５の座繰り孔部８５ａに前側から差し込まれて組み付けられている。ノズル開口部９４には内管８１が前後方向に貫通して延びている。

冷却ノズルホルダ９５は、内管ホルダ８４の前側に取り付けられている。冷却ノズルホルダ９５は内径部に、前後方向に貫通した冷却ノズルホルダ開口部９６を有している。冷却ノズルホルダ開口部９６は、前端部に位置する座繰り孔部９６ａと、後端部に位置するテーパー孔部９６ｂとを有している。

座繰り孔部９６ａは、前方から座繰り加工により形成されている。テーパー孔部９６ｂは、孔径が前方に向かって縮小するように形成されており、ここに冷却ノズル９１が後方から組み付けられるようになっている。テーパー孔部９６ｂは、後端部の孔径がノズル本体部９２の後端部の外径に略一致しており、前端部（座繰り孔部９６ａとの接続部）の孔径がノズル本体部９２の前端部の外径よりも小さく且つ座繰り孔部９６ａの孔径よりも小さい。

また、前後方向において、テーパー孔部９６ｂは、ノズル本体部９２よりも長い。さらに、テーパー孔部９６ｂの孔壁面の前後方向に対する傾斜角度は、ノズル本体部９２の前後方向に対する傾斜角度に一致している。すなわち、テーパー孔部９６ｂに冷却ノズル９１が組み付けられた状態で、ノズル本体部９２の外周面がテーパー孔部９６ｂの孔壁面に略一致するように構成されている。この状態では、ノズル本体部９２とテーパー孔部９６ｂとの間には、溝部９２ａにより前後方向に延びる複数の、冷却媒体経路が構成されている。

また、冷却媒体供給部９０は、前後方向の途中部分、より具体的にはテーパー孔部９６ｂから径方向外側に拡径するように、この軸心周りに環状に形成された冷却媒体導入室９７と、該冷却媒体導入室９７と外部とを連通する一対の連通孔９８とを更に有している。

（スラリー搬送管の作動）
図１１を併せて参照して、連通孔９８には、冷却媒体供給手段８によって、冷却媒体が供給されるようになっている。冷却媒体供給手段８の作動、供給量、及び／又は供給圧力は、制御装置３によって制御される。

図７に示すように、冷却ノズルホルダ９５の座繰り孔部９６ａには、外管８２の後端部が支持されるようになっている。ここで、外管８２は、冷却ノズル９１よりも前側に位置しており、冷却ノズル９１の前側において内管８１と外管８２とによって二重管が構成されている。また、ノズル本体部９２の外周面とテーパー孔部９６ｂとの間に形成された複数の溝部９２ａによる冷却媒体経路は、外管８２の後側であって内管８１の外周側に画定される空間に連通している。

すなわち、冷却媒体供給手段８から供給された冷却媒体は、一対の連通孔９８を介して、冷却媒体導入室９７に導入された後、該冷却媒体導入室９７の径方向内側に連通している複数の溝部９２ａを介して前方に向けて径方向内側に案内されて、内管８１の外周側に至る。さらに、冷却媒体は、内管８１の外周部に沿って前方に流れて、内管８１と外管８２との間を前方に向かって流れる。

図１２に示すように、内管８１と外管８２との間を流れる冷却媒体は、スラリー溶射装置１００の燃焼室に放出されるようになっている。なお、冷却媒体として、例えば圧搾空気を用いることができる。

［スラリー溶射装置］
図１２はスラリー溶射装置１００の軸線に沿った水平断面図を示し、図１３は図１２のＸIII−ＸIII線に沿ったスラリー溶射装置１００の縦断面図を示している。また、図１４はスラリー溶射装置１００の後面図を示し、図１５はスラリー溶射装置１００の前面図を示している。図１２に示すように、スラリー溶射装置１００は、ホルダ１１０、ケーシング１２０、ガスノズル１３０、エアノズル１４０、エアキャップ１５０、及びノズル取り外し部１６０を有している。

以下の説明では、スラリー溶射装置１００からガスフレームが溶射される溶射方向を、スラリー溶射装置１００の前方（図中左側）と称し、この逆方向（図中右側）を後方と称する。また、図１２において、上下方向をスラリー溶射装置１００の左右方向と称し、図１３において、上下方向をスラリー溶射装置１００の上下方向と称する。

（ホルダ）
図１２及び図１３に示すように、ホルダ１１０は、スラリー溶射装置１００の後端部に位置している。ホルダ１１０は、他の部品を支持するとともに、ロボットアーム２に取り付けられる取付ベースを構成している。ホルダ１１０の左右方向及び上下方向の中央部には前後方向に貫通したホルダ開口部１１１が形成されている。ホルダ開口部１１１には、スラリー搬送管８０が前後方向に貫通するようになっている。ホルダ開口部１１１は、前方から順に、第１ホルダ孔１１１ａ、第２ホルダ孔１１１ｂ、及び第３ホルダ孔１１１ｃを有している。

第１ホルダ孔１１１ａの孔径は、第２ホルダ孔１１１ｂより小さく、第２ホルダ孔１１２ｂの孔径は第３ホルダ孔１１３ｃの孔径よりも小さい。すなわち、ホルダ開口部１１１は、第１ホルダ孔１１１ａから第２及び第３ホルダ孔１１１ｂ、１１１ｃに向かって孔径が順に拡大する、段付き孔部として形成されている。

図１２に示すように、ホルダ開口部１１１の右側及び左側には、前後方向に延びるホルダ右側孔１１２及びホルダ左側孔１１３が形成されている。また、図１３に示すように、ホルダ開口部１１１の上側には、前後方向に延びるホルダ上側孔１１４が形成されている。ホルダ右側孔１１２、ホルダ左側孔１１３、及びホルダ上側孔１１４は、ホルダ１１０を前後方向に貫通しておらず、ホルダ１１０の前端部にのみ開口する止まり孔である。

また、図１２〜図１４を参照して、ホルダ１１０は、燃焼用の酸素が供給される酸素供給口１１５と、燃料が供給される燃料供給口１１６と、掃気媒体が供給される掃気媒体供給口１１７とを有している。なお、燃料として、例えばアセチレン、プロパン、水素、エチレンを使用でき、掃気媒体として、例えば圧搾空気を使用できる。

ホルダ１１０に供給される、酸素、燃料、掃気媒体は、燃焼用ガス供給手段９によって供給される。燃焼用ガス供給手段９は、制御装置３によって、酸素、燃料、掃気媒体それぞれの、供給量、供給圧力が制御されるようになっている。

図１４に示す後面視において、酸素供給口１１５、燃料供給口１１６、及び掃気媒体供給口１１７はそれぞれ、ホルダ１１０の異なる側面部に形成されている。具体的には、ホルダ１１０の右側面には、酸素供給口１１５が形成されており、ホルダ１１０の左側面には燃料供給口１１６が形成されており、ホルダ１１０の上面には掃気媒体供給口１１７が形成されている。

図１２に示すように、酸素供給口１１５は左側に延びて、ホルダ右側孔１１２に連通している。同様に、燃料供給口１１６は右側に延びて、ホルダ左側孔１１３に連通している。図１３に示すように、掃気媒体供給口１１７は下側に延びて、ホルダ上側孔１１４に連通している。

（ケーシング）
図１２及び図１３に示すように、ケーシング１２０は、ホルダ１１０の前端面から前方に延びており、前方から、第１円筒部１２１、第２円筒部１２２、及び第３円筒部１２３を有している。各円筒部の外径は、第１円筒部１２１＜第２円筒部１２２＜第３円筒部１２３である。ケーシング１２０は、第３円筒部１２３によってホルダ１１０の前端面に取り付けられている。第２円筒部１２２の外周部には、ねじ部１２２ａが形成されている。

ケーシング１２０の径方向中央部には、前後方向に貫通したケーシング開口部１２４が形成されている。ケーシング開口部１２４は、前方から順に、第１孔部１２４ａ、第２孔部１２４ｂ、第３孔部１２４ｃ、及び第４孔部１２４ｄを有しており、それぞれ後方に向かって段階的に孔径が縮小するように形成されている。すなわち、ケーシング開口部１２４の孔径は、第１孔部１２４ａ＞第２孔部１２４ｂ＞第３孔部１２４ｃ＞第４孔部１２４ｄである。

図１７は、第１孔部１２４ａの後端部における、スラリー溶射装置１００の軸方向に垂直な断面図である。図１７を併せて参照して、第１孔部１２４ａの後端部には、右側に円弧状に拡張された右側拡張室１２５が連続して形成されている。

図１８は、第２孔部１２４ｂの後端部における、スラリー溶射装置１００の軸方向に垂直な断面図である。図１８を併せて参照して、第２孔部１２４ｂの後端部には、左側に円弧状に拡張された左側拡張室１２６が連続して形成されている。また、第２円筒部１２２の外周部には、上部の後側より部分に、左右方向に略平行に切り欠かれた上側切欠部１２２ｂが形成されている。

また、図１２に示すように、ケーシング１２０は、ケーシング開口部１２４の右側及び左側に、前後方向に延びるケーシング右側孔１２７及びケーシング左側孔１２８が形成されている。ケーシング右側孔１２７は、後端部がケーシング１２０の後端面に開口しており、前端部が右側拡張室１２５に連通している。ケーシング左側孔１２８は、後端部がケーシング１２０の後端面に開口しており、前端部が左側拡張室１２６に連通している。

図１３に示すように、ケーシング１２０は、さらに、ケーシング開口部１２４の上側に、前後方向に延びるケーシング上側孔１２９が形成されている。ケーシング上側孔１２９は、後端部がケーシング１２０の後端面に開口しており、前端部が上側切欠部１２２ｂに連通している。

図１２及び図１３に示すように、ケーシング１２０は、ホルダ１１０に取り付けられた状態で、第４孔部１２４ｄが第１ホルダ孔１１１ａに対応して位置している。また、ケーシング右側孔１２７がホルダ右側孔１１２に対応して位置しており、ケーシング左側孔１２８がホルダ左側孔１１３に対応して位置しており、ケーシング上側孔１２９がホルダ上側孔１１４に対応して位置している。

より具体的には、ケーシング右側孔１２７とホルダ右側孔１１２との接続部には、これらにわたってスリーブ１０１が介設されており、これによって、ケーシング右側孔１２７とホルダ右側孔１１２とが同心状に位置している。同様に、ケーシング左側孔１２８とホルダ左側孔１１３との接続部にもスリーブ１０１が介設されており、これらが互いに同心状に配置されている。同様に、ケーシング上側孔１２９とホルダ上側孔１１４との接続部にもスリーブ１０１が介設されており、これらが互いに同心状に配置されている。

（ガスノズル）
図１２に示すように、ガスノズル１３０は、前後方向に延びており、前部がケーシング１２０の前方に延びており、後部がケーシング開口部１２４に前方から差し込まれている。ガスノズル１３０の前部は、前方に向かって外径が小さくなるように、円錐台状に前方に延びている。また、ガスノズル１３０の前端部面には、径方向中央部分において、円錐台状に前方に突出した先端部１３０ａが形成されている。

図１５に示すように、ガスノズル１３０の前部の外周部には、該外周部に沿って前後方向に延びる複数の傾斜溝部１３０ｂが形成されている。複数の傾斜溝部１３０ｂは、周方向に等間隔で同じ大きさに形成されている。また、図１２に示すように、傾斜溝部１３０ｂは、ガスノズル１３０の前部の外周部のうち、略前側半分に形成されている。

ガスノズル１３０の後部は、前方から順に、第１円筒部１３１、第２円筒部１３２、及び第３円筒部１３３を有しており、それぞれ後方に向かって段階的に外径が小さくなるように形成されている。すなわち、ガスノズル１３０の後部の外径は、第１円筒部１３１＞第２円筒部１３２＞第３円筒部１３３である。

第１円筒部１３１、第２円筒部１３２、及び第３円筒部１３３の外径はそれぞれ、ケーシング１２０の第１孔部１２４ａ、第２孔部１２４ｂ、及び第３孔部１２４ｃの孔径に略等しい。第１円筒部１３１の外周部のうち前後方向の略中央位置には、所定深さで径方向に切欠かれた、環状の切欠部１３１ａが形成されている。

また、図１７を併せて参照して、第１円筒部１３１の後端部には、前方に延びて切欠部１３１ａに連通する、複数の連通孔１３１ｂが形成されている。複数の連通孔１３１ｂは、周方向に略等間隔で並ぶように形成されている。

図１６は、切欠部１３１ａにおける、スラリー溶射装置１００の軸線に垂直な断面図である。図１６に示すように、切欠部１３１ａの内径部には、径方向内側に延びる複数の径方向孔１３１ｃが、周方向に等間隔で形成されている。複数の径方向孔１３１ｃはそれぞれ、止まり孔として略同じ深さに形成されている。

図１２に示すように、ガスノズル１３０を、第３円筒部１３３の後端面がケーシング１２０の第３孔部１２４ｃの孔底に当接するように、ケーシング開口部１２４に前方から組み付けた状態で、第２円筒部１３２の後端部は第２孔部１２４ｂの孔底から前方に離間して位置している。より具体的には、前後方向において、第２円筒部１３２の後端部は、左側拡張室１２６の前端面に略一致している。

すなわち、図１８を併せて参照して、第３円筒部１３３の周囲であって第２円筒部１３２の後端面と第２孔部１２４ｂの孔底との間には、環状の第１空間１３４が画定されている。第１空間１３４は、左側拡張室１２６に連通している。

図１２に示すように、第１円筒部１３１の後端部は第１孔部１２４ａの孔底から前方に離間して位置している。より具体的には、前後方向において、第１円筒部１３１の後端部は、右側拡張室１２５の前端面に略一致している。すなわち、図１７を併せて参照して、第２円筒部１３２の周囲であって第１円筒部１３１の後端面と第１孔部１２４ａの孔底との間には、環状の第２空間１３５が画定されている。第２空間１３５は、右側拡張室１２５に連通している。

ガスノズル１３０の径方向中央部には、前後方向に貫通したガスノズル開口部１３６が形成されている。ガスノズル開口部１３６は、前方から順に、第１孔部１３６ａ、第２孔部１３６ｂ、及び第３孔部１３６ｃを有しており、それぞれ後方に向かって段階的に孔径が拡大するように形成されている。すなわち、ガスノズル開口部１３６の孔径は、第１孔部１３６ａ＜第２孔部１３６ｂ＜第３孔部１３６ｃである。

第１孔部１３６ａの内径側には、スラリー搬送管８０の内管８１の前端部が位置している。第２孔部１３６ｂの前端部には、内管支持リング１０２を介して内管８１が径方向に支持されている。内管支持リング１０２は、上下左右の４カ所において径方向内側に延びる支持部を備え、該支持部によって内管８１が支持されている。第２孔部１３６ｂの、内管支持リング１０２の後側の部分によって、スラリー搬送管８０の外管８２が径方向に支持されている。第３孔部１３６ｃには、雌ねじ部１３６ｄが形成されている。

ガスノズル１３０は、ガスノズル開口部１３６の周囲において、前方に向かって径方向内側に傾斜して延びる複数の傾斜孔部１３７を有している。傾斜孔部１３７は、第２空間１３５に連通した第１傾斜孔１３７ａと、第１空間１３４に連通した第２傾斜孔１３７ｂとを有している。

第１傾斜孔１３７ａは、径方向孔１３１ｃの孔底側部分から、ガスノズル１３０の前端面まで前方に延びており、ガスノズル１３０の中心軸線に対して傾斜角度θ１で径方向内側に傾斜している。第２傾斜孔１３７ｂは、第２円筒部１３２の後端面からガスノズル１３０の前端面まで前方に延びており、ガスノズル１３０の中心軸線に対して傾斜角度θ２で径方向内側に傾斜している。

図１６に示すように、複数の第１傾斜孔１３７ａはそれぞれ、複数の径方向孔１３１ｃに連通するように形成されており、複数の第２傾斜孔１３７ｂはそれぞれ、複数の径方向孔１３１ｃの間に形成されている。換言すれば、複数の第１傾斜孔１３７ａ及び第２傾斜孔１３７ｂは、周方向に交互に並ぶように設けられている。

また、図１５に示すように、ガスノズル１３０の前端面において、複数の第１傾斜孔１３７ａ及び第２傾斜孔１３７ｂは、先端部１３０ａの外周側における開口部が同一円周上に交互に並んでいる。さらに、第１傾斜孔１３７ａの傾斜角度θ１と、第２傾斜孔１３７ｂの傾斜角度θ２とは同じ角度であって、例えば３°に設定されている。また、複数の第１傾斜孔１３７ａ及び第２傾斜孔１３７ｂは、ガスノズル１３０の前部の外周部に形成された傾斜溝部１３０ｂの径方向内側に対応位置するように、ガスノズル１３０の中心軸線に対して同じ角度位置に形成されている。

（エアノズル）
図１２に示すように、エアノズル１４０は、ガスノズル１３０の前部を外周側から覆うとともに、この内側空間においてガスノズル１３０の前側に燃焼室１０５を画定するように中空状に構成されている。エアノズル１４０は、前方に向かって外径が小さくなるように円錐台状に延びており、後端部に後部フランジ１４１を備えている。エアノズル１４０は、後部フランジ１４１を介して、ケーシング１２０の前端面とガスノズル１３０の第１円筒部１３１の前端面とに亘って取り付けられている。

エアノズル１４０の径方向中央部には、前後方向に貫通したエアノズル開口部１４２が形成されている。エアノズル開口部１４２は、前方から順に、第１孔部１４２ａ、第２孔部１４２ｂ、及び第３孔部１４２ｃを有している。

第１孔部１４２ａは、同一径で前後方向に延びる直線孔として形成されている。第２孔部１４２ｂは、前方に向かって孔径が縮小するテーパー孔として形成されており、この孔壁面にガスノズル１３０の前部の外周部が略当接するようになっている。第３孔部１４２ｃは、前方に向かって孔径が縮小するテーパー孔として形成されており、この孔壁面はガスノズル１３０の前部の外周部に対して略一定間隔を空けて外径側に位置している。

すなわち、エアノズル開口部１４２のうち、第１孔部１４２ａと、第２孔部１４２ｂのうちガスノズル１３０よりも前側に位置する部分とによってｌ、これらの内側に燃焼室１０５が画定されている。燃焼室１０５は、第２孔部１４２ｂから第１孔部１４２ａに向かって縮径するようになっており、この前端部に位置する第１孔部１４２ａが燃焼室１０５の絞り部として構成されている。また、第２孔部１４２ｂとガスノズル１３０との径方向間に、前方に向かって径方向内側に傾斜して延びる円筒状の第３空間１４３が形成されている。

後部フランジ１４１の後端面には、前方に向かって凹となる複数の溝部１４１ａが形成されている。複数の溝部１４１ａはそれぞれ、径方向に延びており、後部フランジ１４１の外径部とエアノズル開口部１４２とを径方向に連通している。

（エアキャップ）
エアキャップ１５０は、ケーシング１２０を前方からこの外周部を覆うように構成されており、ケーシング１２０の第１円筒部１２１の外周側に位置する第１円筒部１５１と、この後側に形成されておりケーシング１２０の第２円筒部１２２の外周側に位置する第２円筒部１５２と、第１円筒部１５１の前側に形成されておりケーシング１２０の第１円筒部１２１の前方に位置する前部フランジ１５３とを有している。

すなわち、エアキャップ１５０とケーシング１２０との間には、円筒状に前方に延びるとともに、前部フランジ１５３の後面において径方向内側に延びる、第４空間１５４が形成されている。

第１円筒部１５１は、ケーシング１２０の第１円筒部１２１に対して空間を介して外径側に離間して位置している。第２円筒部１５２の内径部には、雌ねじ部１５２ａが形成されている。雌ねじ部１５２ａは、ケーシング１２０の第２円筒部１２２のねじ部１２２ａに螺合している。

前部フランジ１５３は、径方向中央部に前後方向に貫通したフランジ孔１５３ａを有している。フランジ孔１５３ａには、エアノズル１４０の後部フランジ１４１に隣接した基端部が内嵌されるようになっている。また、前部フランジ１５３は、エアノズル１４０の後部フランジ１４１の前端面に当接している。

すなわち、エアキャップ１５０は、第２円筒部１５２の雌ねじ部１５２ａによって、ケーシング１２０のねじ部１２２ａに螺合された状態で、前部フランジ１５３が、エアノズル１４０を、この後部フランジ１４１においてケーシング１２０及びガスノズル１３０の第１円筒部１３１の前端面に向けて押さえ付けることによって、保持するようになっている。

（ノズル取り外し部）
図１２に示すように、ノズル取り外し部１６０は、ノズル取り外しボルト１６１、ブッシュ１６４、及びＯリング押さえ１６５を有している。ノズル取り外しボルト１６１は、後端部に位置するボルト頭部１６２と、この前方に延びるボルト軸部１６３とを有している。

ボルト頭部１６２の外周部には、前後方向の略中央部分に、環状の溝部１６２ａが形成されている。溝部１６２ａの前後方向幅寸法は、第３ホルダ孔１１１ｃの前後方向寸法に略一致している。また、図１４を併せて参照して、ボルト頭部１６２は、溝部１６２ａの後側部分が後面視で六角形に形成されている。

図１２に示すように、ボルト軸部１６３は、ホルダ１１０のホルダ開口部１１１内に位置する第１軸部１６３ａと、この前側に隣接して前方に延びる第２軸部１６３ｂとを有している。第２軸部１６３ｂは、第１軸部１６３ａよりも外径が小さく、ねじ部１６３ｃが形成されている。ねじ部１６３ｃは、ガスノズル１３０の第３孔部１３６ｃに形成された雌ねじ部１３６ｄに螺合している。

図１４を併せて参照して、ブッシュ１６４は、径方向に二分割されるようになっており、径方向中央部にブッシュ孔部１６４ａが形成されている。ブッシュ孔部１６４ａは、ボルト頭部１６２の溝部１６２ａの溝底における溝底径に略一致する大きさに形成されている。また、ブッシュ１６４の前後方向幅寸法は、ボルト頭部１６２の溝部１６２ａの前後方向幅寸法に略一致する大きさに形成されている。

ブッシュ１６４は、径方向に分割された状態で、一対の半割状のブッシュ孔部１６４ａを、ボルト頭部１６２の溝部１６２ａに対して径方向に係合させた状態で、第３ホルダ孔１１１ｃに取り付けられている。これによって、ノズル取り外しボルト１６１の前後方向の位置決めがなされている。なお、このとき、ブッシュ１６４の後端面は、ホルダ１１０の後端面と略面一状に位置している。

また、ノズル取り外しボルト１６１の径方向中央部分には、前後方向に貫通したボルト開口部１６６が形成されている。ボルト開口部１６６は、後端部に形成された座繰り孔部１６６ａと、座繰り孔部１６６ａの前端面から前方に延びる貫通孔部１６６ｂとを有している。貫通孔部１６６ｂには、スラリー搬送管８０が前後方向に貫通するようになっている。また、座繰り孔部１６６ａの孔壁面には、雌ねじ部１６６ｃが形成されている。

また、座繰り孔部１６６ａの溝底には、スラリー搬送管８０と貫通孔部１６６ｂとの間に画定される空間を後方から封止するＯリング１０３が配設されている。

Ｏリング押さえ１６５は、後端部に位置するボルト頭部１６５ａと、この前方に延びるボルト軸部１６５ｂとを有している。ボルト頭部１６５ａは、図１４に示す後面視において六角形状に形成されている。ボルト軸部１６５ｂは、外周にねじ部１６５ｃが形成されている。また、Ｏリング押さえ１６５の径方向中央部分には、前後方向に貫通したＯリング押さえ開口部１６７が形成されている。Ｏリング押さえ開口部１６７には、スラリー搬送管８０が前後方向に貫通するようになっている。

Ｏリング押さえ１６５は、ねじ部１６５ｃを雌ねじ部１６６ｃに螺合させて、ボルト頭部１６２の座繰り孔部１６６ａに組み付けられるようになっている。Ｏリング押さえ１６５が、座繰り孔部１６６ａに組み付けられた状態で、Ｏリング１０３は、スラリー搬送管８０の外周部を封止しつつ、座繰り孔部１６６ａの溝底面とＯリング押さえ１６５の前端面との間で挟持されている。

上述したスラリー溶射装置１００では、ホルダ１１０に導入された、酸素、燃料、及び圧搾空気を、それぞれ個別に、燃焼室１０５に導入する、酸素供給経路、燃料供給経路、及び圧搾空気供給経路が形成されている。

（酸素供給経路）
図１２に示すように、酸素供給経路は、ホルダ１１０の酸素供給口１１５及びホルダ右側孔１１２と、スリーブ１０１と、ケーシング１２０のケーシング右側孔１２７及び右側拡張室１２５と、第２空間１３５と、ガスノズル１３０の連通孔１３１ｂ、切欠部１３１ａ、径方向孔１３１ｃ、及び第１傾斜孔１３７ａとによって少なくとも構成されている。すなわち、酸素供給経路に導入された酸素は、第１傾斜孔１３７ａから、燃焼室１０５へ、前方に向かって傾斜角度θ１で径方向内側に供給される。

（燃料供給経路）
燃料供給経路は、ホルダ１１０の燃料供給口１１６及びホルダ左側孔１１３と、スリーブ１０１と、ケーシング１２０のケーシング右側孔１２８及び左側拡張室１２６と、第１空間１３４と、ガスノズル１３０の第２傾斜孔１３７ｂとによって少なくとも構成されている。すなわち、燃料供給経路に導入された燃料（例えばアセチレン）は、第２傾斜孔１３７ｂから、燃焼室１０５へ、前方に向かって傾斜角度θ２で径方向内側に供給される。

（掃気媒体供給通路）
図１３に示すように、掃気媒体供給経路は、ホルダ１１０掃気媒体供給口１１７及びホルダ上側孔１１４と、スリーブ１０１と、ケーシング１２０のケーシング上側孔１２９及び上側切欠部１２２ｂと、第４空間１５４と、エアノズル１４０の溝部１４１ａと、第３空間１４３と、ガスノズル１３０の傾斜溝部１３０ｂとによって少なくとも構成されている。掃気媒体供給経路に導入された掃気媒体は、ガスノズル１３０の傾斜溝部１３０ｂから、燃焼室１０５へ、前方へ向かってエアノズル１４０の第２孔部１４２ｂの内周壁面に沿って放出される。

［溶射システムの作動及び作用効果］
上述した溶射システム１では、制御装置３が、スラリー供給装置１０、スラリー制御弁３０、スラリー噴霧装置５０、スラリー搬送管８０、及びスラリー溶射装置１００の作動を統括的に制御して、これによって微粒子が被溶射材Ｗの所望の位置に向けて溶射されるようになっている。

制御装置３は、スラリー供給装置１０の駆動部２０を制御することによって、微粒子含有スラリーが、シリンジ１１から押し出されて、第１スラリー供給配管５を介して、スラリー制御弁３０に供給されるようになっている。このとき、制御装置３は、スラリー供給装置１０の圧力センサ２８によって検出される、シリンジ１１から押し出された微粒子含有スラリーの圧力に基づいて、スラリー制御弁３０の開閉を制御する。

具体的には、制御装置３は、圧力センサ２８によって検出される微粒子含有スラリーの圧力値が所定圧力以上になるまで、バルブ体４０をバルブ閉位置に位置させるようにシリンダ３８を制御する。

圧力センサ２８によって検出された微粒子含有スラリーの圧力が、所定圧力以上となった場合に、制御装置３は、スラリー制御弁３０のシリンダ３８を制御して、バルブ体４０をバルブ開位置に移動させる。この結果、所定圧力以上となった微粒子含有スラリーが、スラリー噴霧装置５０に供給される。

スラリー噴霧装置５０に供給された微粒子含有スラリーは、噴霧部６０のノズル６８から、同軸ノズル６１の内径側の噴霧媒体通路６３に押し出される。噴霧媒体通路６３には、噴霧媒体供給手段７から噴霧媒体としての圧搾空気が供給されている。制御装置３は、噴霧媒体供給手段７を制御して、噴霧媒体通路６３に供給される圧搾空気の圧力を所定圧力に制御する。

ここで、圧搾空気に設定される所定圧力は、微粒子含有スラリーに設定される所定圧力よりも低い。これによって、微粒子含有スラリーを、圧搾空気による圧力に抗して、ノズル６８から、噴霧媒体通路６３に押し出すことができるようになっている。

噴霧媒体通路６３に押し出された微粒子含有スラリーは、噴霧媒体によって噴霧化される。微粒子含有スラリーの噴霧は、多孔ノズル６９を通過して、ここに形成された貫通孔６９ａよりも小さな噴霧がスラリー搬送管８０に供給される。

なお、スラリー噴霧装置５０では、ノズル拡縮部７０を操作することによって、ノズル６８が所望の開口面積となるように予め調整されている。これによって、微粒子含有スラリーを所望の粒子径に噴霧化させることができる。例えば、噴霧させる微粒子の性状又は溶射被膜の性状に合わせて、微粒子の噴霧径を制御してもよい。

図１９は、スラリー溶射装置１００の作動を模式的に示している。図１９に示すように、微粒子含有スラリーの噴霧は、スラリー搬送管８０の内管８１を通して、スラリー溶射装置１００の燃焼室１０５に放出される。スラリー溶射装置１００では、スラリー搬送管８０に対してこの周囲に同軸に配置された、ガスノズル１３０の第１傾斜孔１３７ａ及び第２傾斜孔１３７ｂそれぞれから個別に、酸素及び燃料としてのアセチレン等が供給される。

第１傾斜孔１３７ａ及び第２傾斜孔１３７ｂは、それぞれ、燃焼室１０５に向かって、径方向内側に傾斜しているので、酸素及びアセチレン等は、ガスノズル１３０から前方に離間した位置で混合されてガスフレームが生成される。この結果、ガスフレームからガスノズル１３０への入熱が抑制されるので、ガスノズル１３０と同軸に配置されたスラリー搬送管８０の温度上昇が抑制される。したがって、スラリー搬送管８０における、微粒子の固着が抑制される。

さらに、燃焼室１０５に酸素を供給する第１傾斜孔１３７ａと、アセチレン等を供給する第２傾斜孔１３７ｂはそれぞれ、同一円周上に交互に配置されており、且つ、出口開口部における中心軸線がそれぞれ、燃焼室１０５に向かって径方向内側に略同一角度で傾斜している。

これによって、酸素とアセチレン等とを別系統により燃焼室１０５に供給しながらも、これらが略均一に混合された混合ガスを得られるとともに、燃焼状態のよいガスフレームが得られる。しかも、ガスフレームは、スラリー搬送管８０の軸線上に生じるので、微粒子含有スラリーを略均一に含有した熱流体が得られる。これによって、微粒子が略均一に溶射された溶射被膜が得られる。

ガスフレームの後方から、これに対して同軸に配置されたスラリー搬送管８０から、微粒子含有スラリーの噴霧が導入される。ガスフレームにおいて、微粒子含有スラリーから有機溶媒が消失されて、微粒子が被溶射材に溶射される。

ここで、スラリー搬送管８０は、内管８１と外管８２とを有する二重管に構成されており、内管８１と外管８２との間には、冷却媒体としての圧搾空気が、冷却媒体供給手段８から供給される。これによって、スラリー搬送管８０の温度上昇が抑制されるので、スラリー搬送管８０の内管８１の内壁面に、微粒子が熱によって固着することが抑制される。

また、内管８１と外管８２との間に供給された圧搾空気は、内管８１の前端部における外周部から燃焼室１０５に導入される。この結果、微粒子含有スラリーが内管８１から燃焼室１０５に導入される際に、この前端縁部に付着して垂れ落ちることが抑制されている。したがって、スラリー搬送管８０の出口端部における、微粒子の固着を抑制できる。

また、燃焼室１０５の外周部には、掃気媒体供給経路を介して、掃気媒体としての圧搾空気が供給されるようになっている。これによって、エアノズル１４０の内周壁面を掃気することができ、燃焼室１０５に供給された微粒子の該壁面への付着が抑制されている。

しかも、ガスノズル１３０において、圧搾空気が放出される複数の傾斜溝部１３０ｂはそれぞれ、これらの径方向内側に開口する、複数の第１傾斜孔１３７ａ及び第２傾斜孔１３７ｂに対して、径方向外側に対応して位置している。したがって、第１傾斜孔１３７ａ及び第２傾斜孔１３７ｂから燃焼室１０５に供給される酸素及びアセチレン等が、エアノズル１４０の内周壁面に至ることを抑制してガスフレームを燃焼室１０５の径方向内側に案内しやすい。

これによって、ガスフレームに導入される微粒子含有スラリーが、エアノズル１４０の内周壁面に付着することを効果的に抑制することができる。

さらにまた、燃焼室１０５を画定するエアノズル１４０は前端部に流路絞り部としての第１孔部１４２ａが形成されているので、ベンチュリー効果により燃焼室１０５に導入された微粒子含有スラリーの噴霧及び該噴霧が導入されるガスフレームを第１孔部１４２ａの前方側へ向けて排出させやすい。これによって、エアノズル１４０の内周壁面における、微粒子の固着がより一層抑制される。

［ガスノズルの着脱］
次に、ガスノズル１３０のケーシング１２０からの着脱について説明する。ホルダ１１０、ケーシング１２０、及びガスノズル１３０の間には、Ｏリング１０３が適宜設けられており、これらに構成される酸素供給経路、燃料供給経路、及び掃気媒体供給経路を封止している。

具体的には、ホルダ１１０とケーシング１２０との接合部には、スリーブ１０１の外周側にＯリング１０３が配設されている。また、ケーシング１２０とガスノズル１３０との接合部に関して、第３孔部１２４ｃ及び第３円筒部１３３間と、第２孔部１２４ｂ及び第２円筒部１３２間と、第１孔部１２４ａ及び第１円筒部１３１間と、にはそれぞれケーシング１２０側にＯリング１０３が配設されている。なお、第１孔部１２４ａ及び第１円筒部１３１には、切欠部１３１ａの前後に２つのＯリング１０３が配設されている。

したがって、ガスノズル１３０とケーシング開口部１２４との間には、Ｏリング１０３が４箇所に配設されている。このため、ガスノズル１３０は、ケーシング開口部１２４に対して、Ｏリング１０３による径方向内側への緊迫力を受けるため、取り外しにくい。

ここで、本実施形態に係るスラリー溶射装置１００は、ノズル取り外し部１６０を備えている。ノズル取り外しボルト１６１をホルダ１１０に対して回転させることによって、ノズル取り外しボルト１６１のボルト軸部１６５ｂのねじ部１６５ｃに螺合された、ガスノズル１３０を、この後端部に形成された雌ねじ部１３６ｄのリードにしたがって、ノズル取り外しボルト１６１に対して離間させることができる。

このとき、ノズル取り外しボルト１６１は、ブッシュ１６４によって前後方向の位置が規定されており、ホルダ１１０に対して前後方向に移動不能に構成されている。したがって、ノズル取り外しボルト１６１を回転させて、ガスノズル１３０を、Ｏリング１０３による緊迫力がなくなるか若しくは低減される位置まで前方に押し出すことによって、ガスノズル１３０をケーシング開口部１２４から容易に取り外すことができるようになっている。

上記実施形態では、溶射材料として微粒子含有スラリーを例にとって説明したが、微粒子にはナノ粒子が含まれんでもよい。微粒子含有スラリーとして、例えばナノ粒子のみが有機溶媒に分散された、ナノ粒子含有スラリーを採用してもよい。配管内における搬送が容易ではないナノ粒子含有スラリーにおいて、本発明の効果がより好適に発揮される。

本発明に係る微粒子含有スラリー溶射装置及び該溶射装置を備えた溶射システムによれば、微粒子含有スラリーを、スラリー搬送管を介してガスフレームに導入させる際に、略均一に分布させつつ、スラリー搬送管の狭窄を抑制できるので、産業上の利用価値が大である。

１ 溶射システム
３ 制御装置
７ 噴霧媒体供給手段
８ 冷却媒体供給手段
１０ スラリー供給装置
１１ シリンジ
１４ プランジャ
１６ プッシャロッド
２０ 駆動部
２８ 圧力センサ
３０ スラリー制御弁
３１ 本体ケーシング
３２ スラリー入口部
３３ スラリー出口部
３４ 流路接続室
３５ 第１バルブシート
３６ 第２バルブシート
３８ シリンダ
４０ バルブ体
４１ 第１バルブ面
４２ 第２バルブ面
４９ コイルスプリング
５０ スラリー噴霧装置
５１ 本体ケーシング
５２ 供給部
５５ スラリー収容部
６０ 噴霧部
６１ 同軸ノズル
６２ スリット
６３ 噴霧媒体通路
６８ ノズル
７０ ノズル拡縮部
８０ スラリー搬送管
８１ 内管
８２ 外管
８４ 内管ホルダ
９０ 冷却媒体供給部
１００ スラリー溶射装置
１０５ 燃焼室
１１０ ホルダ
１１５ 酸素供給口
１１６ 燃料供給口
１１７ 掃気媒体供給口
１２０ ケーシング
１３０ ガスノズル
１４０ エアノズル
１５０ エアキャップ
１６０ ノズル取り外し部
１６１ ノズル取り外しボルト

Claims (13)

1. 酸素と燃料とが燃焼したガスフレームを生じる燃焼室と、
   前記燃焼室に前記酸素及び前記燃料を供給するガスノズルと、
   前記ガスノズルの内径側に同軸に配置されており、微粒子含有スラリーを前記ガスフレームに溶射材料として搬送する、スラリー搬送管と、を備え、
   前記ガスフレームに前記微粒子含有スラリーが導入された熱流体によって、溶射する、微粒子含有スラリー溶射装置であって、
   前記スラリー搬送管は、前記微粒子含有スラリーが流れる内管とこの外周側に間隔を空けて配置された外管とを有する二重管であって、前記内管と前記外管との間に冷却媒体が供給されるようになっており、
   前記スラリー搬送管は、前記内管と前記外管との間から前記燃焼室に向けて前記冷却媒体が放出されるようになっている、微粒子含有スラリー溶射装置。
2. 前記ガスノズルは、
   前記酸素を前記燃焼室に供給する酸素供給経路と、
   前記燃料を前記燃焼室に供給する燃料供給経路と、を有しており、
   前記酸素供給経路と前記燃料供給経路とが別系統として構成されている、
   請求項１に記載の微粒子含有スラリー溶射装置。
3. 前記酸素供給経路は、前記燃焼室に連通した複数の第１傾斜孔を有し、
   前記燃料供給経路は、前記燃焼室に連通した複数の第２傾斜孔を有し、
   複数の前記第１傾斜孔及び前記第２傾斜孔は、前記ガスノズルの出口端部における開口部が、同一円周上に交互に並ぶように配置されていると共に、前記開口部における中心軸線が、前記燃焼室に向かってこの径方向側に略同一角度で傾斜している、
   請求項２に記載の微粒子含有スラリー溶射装置。
4. 前記ガスノズルの外周部に取り付けられて溶射方向に延びており、内側に前記燃焼室が画定された、キャップを、更に有し、
   前記キャップの内周壁面に、掃気媒体が供給されるようになっている、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の微粒子含有スラリー溶射装置。
5. 前記キャップは、流路絞り部を有している、
   請求項４に記載の微粒子含有スラリー溶射装置。
6. 前記微粒子含有スラリーは、ナノ粒子含有スラリーであり、
   前記スラリー搬送管に、前記ナノ粒子含有スラリーが噴霧化された状態で供給される、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の微粒子含有スラリー溶射装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の微粒子含有スラリー溶射装置と、
   前記微粒子含有スラリーを噴霧化して前記スラリー搬送管に供給する、スラリー噴霧装置と、
   前記スラリー噴霧装置に、前記微粒子含有スラリーを供給するスラリー供給装置と、を更に備えている、微粒子含有スラリー溶射システム。
8. 前記スラリー供給装置は、溶射材料が予め充填されたカセットタイプのシリンジを有している、請求項７に記載の微粒子含有スラリー溶射システム。
9. 前記スラリー供給装置と前記スラリー噴霧装置とを接続する、スラリー供給経路と、
   前記スラリー供給経路に設けられ、該経路を開閉可能なスラリー制御弁とを、を更に備え、
   前記スラリー制御弁は、
   前記スラリー供給経路を介して前記スラリー供給装置が接続されるスラリー入口部と、
   前記スラリー供給経路を介して前記スラリー噴霧装置が接続されるスラリー出口部と、
   前記スラリー入口部と前記スラリー出口部とを接続する、流路接続室と、
   前記スラリー入口部と前記流路接続室との接続部に形成された、第１バルブシートと、
   前記スラリー出口部と前記流路接続室との接続部に形成された、第２バルブシートと、
   前記流路接続室に設けられており、前記第１バルブシート及び前記第２バルブシートに当接してこれらのバルブシートを閉じるバルブ閉位置と前記第１バルブシート及び前記第２バルブシートから離間してこれらのバルブシートを開くバルブ開位置とにわたって移動可能になっている、バルブ体と、を備え、
   前記第１バルブシート及び前記第２バルブシートが、前記バルブ体の移動方向に対して傾斜している、
   請求項７又は８に記載の微粒子含有スラリー溶射システム。
10. 前記バルブ体は、前記移動方向に貫通する貫通孔を有しており、
    前記流路接続室は、前記バルブ体の移動方向において、前記バルブ体の一方側に画定される空間と他方側に画定される空間とが、前記貫通孔によって連通するようになっている、
    請求項９に記載の微粒子含有スラリー溶射システム。
11. 前記バルブ体は、前記バルブ閉位置において、前記第１バルブシート及び前記第２バルブシートに向けて弾性的に付勢されるようになっている、
    請求項９又は１０に記載の微粒子含有スラリー溶射システム。
12. 前記スラリー制御弁は、前記スラリー供給装置から供給される前記微粒子含有スラリーの圧力が、所定圧力以上となる場合に、バルブ開位置に制御されるようになっている、
    請求項９〜１１のいずれか１つに記載の微粒子含有スラリー溶射システム。
13. 前記微粒子含有スラリーの前記所定圧力は、前記スラリー噴霧装置が前記微粒子含有スラリーを噴霧するための噴霧媒体の圧力よりも高い、
    請求項１２に記載の微粒子含有スラリー溶射システム。

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