JP7163098B2 - 湿式ブラスト装置および湿式ブラスト方法 - Google Patents

Description

本発明は、予め水分を含ませた研削材を噴射する湿式ブラスト装置および湿式ブラスト方法に関する。

既存橋梁における金属溶射工では、素地調整工程において一種ケレンによる粉塵等の飛散が問題になっていることから、湿式ブラストが採用されている。従来の湿式ブラストとしては、湿粒ブラスト、ミストブラストやスラリーブラストなどが知られているが、それぞれ研削材の送給方法が異なっている。

湿粒ブラストは、貯水タンクの中に研削材を入れ、水圧で研削材を圧縮エアーと交わる混合部まで押し出し、圧縮エアーで水と研削材とを同時に投射する方法である（例えば、非特許文献１参照。）。ミストブラストは、タンク内に充満させた圧縮エアーで乾いた研削材を、別配管から送給されたミスト状の水と交わる混合部へ送給し、圧縮エアーで水と研削材とを同時に投射する方法である（例えば、非特許文献２参照。）。スラリーブラストは、研削材と水を混ぜ、液状になった研削材（スラリー材）を圧縮エアーで送給し、投射する方法である（例えば、特許文献１，２参照。）。

ところが、上記湿粒ブラストおよびミストブラストでは、研削材とともに大量の水が放出されるため、排水処理などの問題がある。また、乾いた研削材が水と上手く混ざらない場合、粉塵が発生するという問題もある。また、上記スラリーブラストは、主に密閉された箱の中での作業となっており、既存橋梁などの開放された空間での作業への適用が難しい。

そこで、これらの問題を解決するため、本出願人らは研削材に対して５～３０質量％の水分を含み、全ての研削材粒子が濡れるように事前に調製したブラスト材を、ブラスト装置のブラスト材貯留タンクに入れ、圧縮エアーにより被処理物へ噴射するブラスト方法を開発している（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００３－３２６４６０号公報 特開２００３－３０５４２２号公報 特許第５４９０６７４号公報

"湿粒ブラスト"，［online］，ＳＮＭアジア株式会社，［平成３０年３月１５日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://snmasia.jp/blaster/blaster01.html＞ "改良型ミストブラスト機・ＹＢＲＭ完成"，［online］，宇部サンド工業株式会社，［平成３０年３月１５日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ube-ind.co.jp/ubesand/products/misuto1.html＞

ところで、既存橋梁などの作業現場においては、ブラスト装置から距離が約４０ｍ以上の離れた位置に対象物が多く存在する。そこで、ブラスト装置から対象物の全ての位置までブラスト材を送るためには、さらに長距離を想定した５０ｍ程度の長尺のブラストホースを用いる必要がある。

しかしながら、上述の予め水分を調製したブラスト材は、濡れた研削材の一粒一粒の結合または付着性が高いため固まりやすい。そのため、ブラスト装置側の供給配管およびブラストホース内の摩擦抵抗によって流動性が悪くなり、詰まりや脈動が発生して、安定的な投射が難しいという問題がある。

そこで、本発明においては、長距離を想定した５０ｍ～１５０ｍ程度の長尺のブラストホースを用いても安定した投射を行うことが可能な湿式ブラスト装置および湿式ブラスト方法を提供することを目的とする。

本発明の湿式ブラスト装置は、予め水分を研削材に含ませて調製したスラリー状のブラスト材を、ブラストホースを通じてブラストノズルから投射する湿式ブラスト装置であって、スラリー状のブラスト材を貯留するタンクと、タンクから供給されるスラリー状のブラスト材を機械的に加速するポンプと、ポンプにより加速されたスラリー状のブラスト材をさらに加速するために圧縮エアーを混合してブラストホースへ送出する混合部とを有するものである。

本発明の湿式ブラスト装置によれば、タンクから供給されるスラリー状のブラスト材をポンプによって機械的に加速するとともに、このポンプにより加速されたスラリー状のブラスト材を圧縮エアーの混合によりさらに加速してブラストホースへ送出することで、長尺のブラストホースであっても、ブラストホース内で詰まりや脈動を発生させることなく、スラリー状のブラスト材を離れた位置へ安定的に投射することが可能となる。

ポンプは、インペラの回転力によりスラリー状のブラスト材を機械的に加速するスラリーポンプであることが望ましい。これにより、固まりやすいスラリー状のブラスト材をインペラの回転力により粉砕しながら加速して混合部へ送給するので、より安定的に投射することが可能となる。

本発明の湿式ブラスト方法は、予め水分を研削材に含ませて調製したスラリー状のブラスト材を、ブラストホースを通じてブラストノズルから投射する湿式ブラスト方法であって、スラリー状のブラスト材を貯留するタンクから供給されるスラリー状のブラスト材を機械的に加速すること、加速されたスラリー状のブラスト材をさらに加速するために圧縮エアーを混合してブラストホースへ送出することを特徴とする。

本発明の湿式ブラスト方法によれば、タンクから供給されるスラリー状のブラスト材を機械的に加速するとともに、このポンプにより加速されたスラリー状のブラスト材を圧縮エアーの混合によりさらに加速してブラストホースへ送出することで、長尺のブラストホースであっても、ブラストホース内で詰まりや脈動を発生させることなく、スラリー状のブラスト材を離れた位置へ安定的に投射することが可能となる。

本発明によれば、長尺のブラストホースであっても、ブラストホース内で詰まりや脈動を発生させることなく、スラリー状のブラスト材を離れた位置へ安定的に投射することが可能となる。

本発明の実施の形態における湿式ブラスト装置の概略構成図である。 試験結果を示す図である。

図１は本発明の実施の形態における湿式ブラスト装置の概略構成図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態における湿式ブラスト装置１は、予め水分を研削材に含ませて調製したスラリー状のブラスト材２を、ブラストホース３の先端部に接続されたブラストノズル４から被処理物Ｓ１の表面へ向けて投射するものである。

ブラスト材２は、研削材に対して５～３０質量％の水分を加えてスラリー状としたものである。水分量は、研削材の種類や粒度等に応じて調整する。研削材としては、ブラスト処理用非金属系研削材の全ての種類、例えばアルミナ、ガーネット、珪砂、ガラスビーズ、炭化珪素やスラグ等を用いることができる。また、水分の他に、市販の防錆剤、界面活性剤や保湿剤等を含ませることが可能である。

また、湿式ブラスト装置１は、スラリー状のブラスト材２を貯留するタンク５と、タンクから供給されるスラリー状のブラスト材２を機械的に加速するポンプ６と、ポンプ６により加速されたスラリー状のブラスト材２をさらに加速するために圧縮エアーを混合してブラストホース３へ送出する混合部７とを有する。また、この湿式ブラスト装置１は、コンプレッサー８から供給される圧縮エアーを後述する各部へ供給するエアー供給部９を有する。

タンク５の下部には、スラリー状のブラスト材２の切り出しを行う切り出し部５Ａと、第１の流入口１０Ａと第２の流入口１０Ｂと流出口１０Ｃとを備える集合部１０が設けられている。集合部１０の第１の流入口１０Ａは、切り出し部５Ａに接続されている。第２の流入口１０Ｂは、エアー供給部９の第１のエアー供給口９Ａに接続されている。流出口１０Ｃは、ポンプ６の流入口６Ａに接続されている。また、エアー供給部９の第２のエアー供給口９Ｂは、タンク５内の上部空間に接続されている。

タンク５は、エアー供給部９の第２のエアー供給口９Ｂから供給される圧縮エアーにより加圧してスラリー状のブラスト材２を送り出す加圧型である。切り出し部５Ａは、スクリューフィーダーの定量切り出し装置により構成されており、スラリー状のブラスト材２を定量的に切り出して集合部１０へ供給するようになっている。

ポンプ６は、内部に備えるインペラの回転力によりスラリー状のブラスト材２を機械的に加速するスラリーポンプである。混合部７の第１の流入口７Ａは、ポンプ６の流出口６Ｂに接続されている。また、混合部７の第２の流入口７Ｂは、エアー供給部９の第３のエアー供給口９Ｃに接続されている。なお、混合部７において第２の流入口７Ｂから混合する圧縮エアーの圧力は、ポンプ６側の第１の流入口７Ａの圧力よりも高くなるように設定されている。ブラストホース３は、混合部７の流出口７Ｃに接続されている。

コンプレッサー８は、電動式やエンジン式等を用いることができる。コンプレッサー８により発生させた圧縮エアー中の油分や水分等は図示しないドレン除去装置により除去した後、エアー供給部９から集合部１０、タンク５および混合部７へ供給される。また、図示しないが、湿式ブラスト装置１は、コンプレッサー８の起動や停止を行うための操作スイッチやバルブ類等を備えている。

上記構成の湿式ブラスト装置１において、事前に調製されたスラリー状のブラスト材２を必要な分量だけタンク５へ入れる。湿式ブラスト装置１を起動すると、コンプレッサー８から圧縮エアーがエアー供給部９を通じて集合部１０、タンク５および混合部７へ供給される。タンク５内はエアー供給部９の第２のエアー供給口９Ｂから供給される圧縮エアーにより加圧され、スラリー状のブラスト材２は切り出し部５Ａを通じて集合部１０へ送り出される。集合部１０では、スラリー状のブラスト材２はエアー供給部９の第１のエアー供給口９Ａから供給される圧縮エアーにより粉砕されながら、この圧縮エアーの噴射に乗せられてポンプ６へ送られる。

そして、ポンプ６へ送られたスラリー状のブラスト材２は、ポンプ６によって機械的に加速され、混合部７へ送られる。混合部７では、このポンプ６により加速されたスラリー状のブラスト材２を、エアー供給部９の第３のエアー供給口９Ｃから供給される圧縮エアーの混合によりさらに加速し、ブラストホース３へ送出する。最終的に、スラリー状のブラスト材２がブラストノズル４の噴射口４Ａから被処理物Ｓ１の表面へ噴射され、被処理物Ｓ１の表面に衝突して、塗装皮膜、錆や汚れ分等の付着物Ｓ２を剥ぎ落とし後、被処理物Ｓ１の周辺へ飛散し、堆積する。

スラリー状のブラスト材２は、研削材粒子の表面が水分の皮膜により覆われているため、ブラストノズル４より噴射されて被処理物Ｓ１の表面に衝突する際に、付着物Ｓ２の表面に研削材が保有している水分が先に吹き付けられ、その後、研削材粒子により付着物Ｓ２の粉砕や剥離が生じる。そのため、付着物Ｓ２の粉砕や剥離時に発生した付着物の粉塵を効率よく湿らせることができ、粉塵発生が抑えられる。また、ブラスト処理中および処理後に過剰な廃水が発生しないため、処理後の研削材の処理以外の水処理が不要であり、廃水処理が容易である。

以上のように本実施形態における湿式ブラスト装置１によれば、タンク５から供給されるスラリー状のブラスト材２をポンプ６によって機械的に加速するとともに、このポンプ６により加速されたスラリー状のブラスト材２を圧縮エアーの混合によりさらに加速してブラストホース３へ送出するので、５０ｍ～１５０ｍ程度の長尺のブラストホース３であっても、ブラストホース３内で詰まりや脈動を発生させることなく、スラリー状のブラスト材２を離れた位置へ安定的に投射することが可能である。

特に、この湿式ブラスト装置１では、ポンプ６が、インペラの回転力によりスラリー状のブラスト材２を機械的に加速するスラリーポンプを用いているため、固まりやすいスラリー状のブラスト材２をインペラの回転力により粉砕しながら加速して混合部７へ送給するので、より安定的に投射することが可能となっている。

上記実施形態における湿式ブラスト装置１を用いてスラリー状のブラスト材２の投射試験を行った。使用したブラスト材２の水分量は研削材に対して１０質量％である。また、使用したブラストホース３の長さは５０ｍである。

図２に試験結果を示した。なお、図２において、Ｘはエアー供給部９の第１のエアー供給口９Ａの圧力（集合部１０の第２の流入口の供給される圧縮エアーの圧力）、Ｙは第２のエアー供給口９Ｂの圧力（タンク５内の上部空間に供給される圧縮エアーの圧力）、Ｚは第３のエアー供給口９Ｃの圧力（混合部７の第２の流入口７Ｂに供給される圧縮エアーの圧力）であり、縦軸は圧力（単位：ＭＰａ）を示している。

図２に示すように、Ｘ＜Ｙ＜Ｚという条件を満たすＮｏ．６およびＮｏ．８では、ブラスト材２を安定吐出することが可能であった。なお、Ｎｏ．６では適量のブラスト材２が安定吐出され、Ｎｏ．８ではＮｏ．６よりもやや多めの量のブラスト材２が安定吐出された。

なお、ブラストホース３が５０ｍ以上のものを使用する場合、ブラストホース３の長さに応じて、混合部７において混合する圧縮エアーの圧力を適宜ポンプ６側の圧力よりも０．０５～０．２ＭＰａ程度高くなるように適宜調整することで、ブラスト材２の安定吐出が可能となると思われる。

本発明の湿式ブラスト装置および湿式ブラスト方法は、スラリー状のブラスト材を離れた位置へ安定的に投射することができ、また、粉塵発生の防止および廃水処理が容易な湿式ブラスト装置および湿式ブラスト方法として有用である。

１ 湿式ブラスト装置
２ ブラスト材
３ ブラストホース
４ ブラストノズル
４Ａ 噴射口
５ タンク
５Ａ 切り出し部
６ ポンプ
６Ａ 流入口
６Ｂ 流出口
７ 混合部
７Ａ 第１の流入口
７Ｂ 第２の流入口
７Ｃ 流出口
８ コンプレッサー
９ エアー供給部
９Ａ 第１のエアー供給口
９Ｂ 第２のエアー供給口
９Ｃ 第３のエアー供給口
１０ 集合部
１０Ａ 第１の流入口
１０Ｂ 第２の流入口
１０Ｃ 流出口

Claims (5)

1. 予め研削材に対して５～３０質量％の水分を加えて調製したスラリー状のブラスト材を、ブラストホースを通じてブラストノズルから投射する湿式ブラスト装置であって、
   前記スラリー状のブラスト材を貯留するタンクと、
   前記タンクから供給される前記スラリー状のブラスト材をインペラの回転力により機械的に粉砕しながら加速するポンプと、
   前記ポンプにより加速された前記スラリー状のブラスト材をさらに加速するために圧縮エアーを混合して前記ブラストホースへ送出する混合部と
   を有する湿式ブラスト装置。
2. 前記タンクは、圧縮エアーにより加圧して前記スラリー状のブラスト材を送り出す加圧型である請求項１記載の湿式ブラスト装置。
3. 予め研削材に対して５～３０質量％の水分を加えて調製したスラリー状のブラスト材を、ブラストホースを通じてブラストノズルから投射する湿式ブラスト方法であって、
   前記スラリー状のブラスト材を貯留するタンクから供給される前記スラリー状のブラスト材をインペラの回転力により機械的に粉砕しながら加速すること、
   前記加速された前記スラリー状のブラスト材をさらに加速するために圧縮エアーを混合して前記ブラストホースへ送出すること
   を含む湿式ブラスト方法。
4. 予め水分を研削材に含ませて調製したスラリー状のブラスト材を、ブラストホースを通じてブラストノズルから投射する湿式ブラスト装置であって、
   前記スラリー状のブラスト材を貯留するタンクと、
   前記タンクから供給される前記スラリー状のブラスト材を機械的に加速するポンプと、
   前記ポンプにより加速された前記スラリー状のブラスト材をさらに加速するために圧縮エアーを混合して前記ブラストホースへ送出する混合部と、
   第１の流入口と第２の流入口と流出口とを備える集合部であり、前記第１の流入口に前記タンクの下部の流出口が接続され、前記第２の流入口に圧縮エアーが供給され、前記流出口に前記ポンプの流入口が接続される集合部とを有し、
   前記集合部の第２の流入口に供給される圧縮エアーの圧力をＸ、前記タンク内の上部空間に供給される圧縮エアーの圧力をＹ、前記混合部に供給される圧縮エアーの圧力をＺとしたとき、Ｘ＜Ｙ＜Ｚであることを特徴とする湿式ブラスト装置。
5. 予め水分を研削材に含ませて調製したスラリー状のブラスト材を、ブラストホースを通じてブラストノズルから投射する湿式ブラスト方法であって、
   第１の流入口と第２の流入口と流出口とを備える集合部であり、前記第１の流入口に前記スラリー状のブラスト材を貯留するタンクの下部の流出口が接続され、前記第２の流入口に圧縮エアーが供給され、前記流出口にポンプの流入口が接続される集合部から供給される前記スラリー状のブラスト材を前記ポンプにより機械的に加速すること、
   前記ポンプにより加速された前記スラリー状のブラスト材をさらに加速するために混合部により圧縮エアーを混合して前記ブラストホースへ送出すること
   を含み、
   前記集合部の第２の流入口に供給される圧縮エアーの圧力をＸ、前記タンク内の上部空間に供給される圧縮エアーの圧力をＹ、前記混合部に供給される圧縮エアーの圧力をＺとしたとき、Ｘ＜Ｙ＜Ｚであることを特徴とする湿式ブラスト方法。

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