JP7182743B1 - 吹付装置及び吹付材料 - Google Patents

Abstract

【課題】エジェクターを備えた吹付装置においてエジェクター効果の低下を抑制し、所定の粉体噴射量を確保することができるようにする。【解決手段】最大粒径が０．０３ｍｍ以上５ｍｍ以下の粉体１０とキャリアガスとを混合した混合物を噴射する吹付装置１である。吹付装置１は粉体１０を貯蔵する貯蔵手段２０と、エジェクター３０と、エジェクターにより生成された混合物を搬送する搬送管４０と、搬送管４０を介して搬送された前記混合物を噴射する噴射手段とを備える。エジェクター３０は、貯蔵手段２０の払出口２１に連通する内部空間を有する容器部３１と、加圧されたキャリアガスを先端から前記内部空間に噴出する噴出ノズル３２とを備え、噴出ノズル３２の先端は、払出口２１の中心を通る鉛直方向中心線Ａよりも搬送管４０側に位置しており、噴出ノズル３２の先端から容器部３１の内面までの最短距離Ｙが、粉体の最大粒径をＸとするとき、２Ｘ≦Ｙ≦４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４を満たす範囲に含まれている。【選択図】図２

Description

本発明は、粉体の吹付を行う吹付装置、及びその吹付装置に使用する粉体としての吹付材料に関する。

粉体の吹付を行う吹付装置として、粉体とキャリアガスとを混合して混合物とするエジェクターを備えた吹付装置が知られている（例えば特許文献１、２）。
このような吹付装置では、噴出ノズルの先端から噴出する加圧されたキャリアガスの流れにより、エジェクターの容器部の内部空間に吸引流を発生させる。そして、この吸引流により容器部の内部空間に払い出された粉体を搬送管へ搬送し、噴射手段から噴射する。

特開２００７－２７５８１６号公報 特許第５８１４６９９号公報

本発明者らが、このような吹付装置を用いて数々の吹付試験を実施したところ、吹付材料である粉体の粒径が大きくなるに従い、エジェクターの容器部の内部空間において噴出ノズルの先端と容器部の内面との間に粉体が詰まり、十分な吸引流すなわちエジェクター効果が得られなくなる不具合が発生することがわかった。十分なエジェクター効果が得られなくなると、エジェクターにおける粉体の吸引量が減少し、その結果、噴射手段からの粉体噴射量が減少して所定の粉体噴射量を確保することができなくなる。

本発明が解決しようとする課題は、エジェクターを備えた吹付装置においてエジェクター効果の低下を抑制し、所定の粉体噴射量を確保することができるようにすることにある。

本発明者らは、エジェクターを備えた吹付装置においてエジェクター効果が低下する最大の要因は上述の通り、エジェクターの容器部の内部空間において噴出ノズルの先端と容器部の内面との間に粉体が詰まることにあるとの知見に基づき、噴出ノズルの先端から容器部の内面までの距離と、吹付材料である粉体の最大粒径との関係に着目して数々の吹付試験を実施した。その結果、噴出ノズルの先端から容器部の内面までの最短距離Ｙが、粉体の最大粒径をＸとするとき、２Ｘ≦Ｙ≦４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４を満たす範囲に含まれるようにすることにより、エジェクター効果の低下を抑制できることがわかった。

すなわち、本発明の一観点によれば次の吹付装置が提供される。
最大粒径が０．０３ｍｍ以上５ｍｍ以下の粉体とキャリアガスとを混合した混合物を噴射する吹付装置において、
前記粉体を貯蔵し当該粉体を払い出す払出口を有する貯蔵手段と、
加圧されたキャリアガスの流れにより前記粉体を吸引し、前記キャリアガスと前記粉体とを混合し前記混合物とするエジェクターと、
前記エジェクターにより生成された前記混合物を搬送する搬送管と、
前記搬送管を介して搬送された前記混合物を噴射する噴射手段と、を備え、
前記エジェクターは、
前記払出口に連通する内部空間を有する容器部と、
加圧された前記キャリアガスを先端から前記内部空間に噴出する噴出ノズルと、を備え、
前記噴出ノズルの先端は、前記払出口の中心を通る鉛直方向中心線よりも前記搬送管側に位置しており、
前記噴出ノズルの先端から前記容器部の内面までの最短距離Ｙが、前記粉体の最大粒径をＸとするとき、２Ｘ≦Ｙ≦４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４を満たす範囲に含まれる、吹付装置。

また本発明の他の観点によれば、前記本発明の吹付装置において前記粉体として使用する吹付材料であって、圧縮度が３２％以下である吹付材料が提供される。

本発明によれば、エジェクターを備えた吹付装置においてエジェクター効果の低下を抑制し、所定の粉体噴射量を確保することができる。

本発明の一実施形態である吹付装置の側面図。 図１の吹付装置の要部の鉛直断面図。 粉体噴射量の評価結果を、粉体の最大粒径ＸをＸ軸、最短距離ＹをＹ軸としてプロットしたグラフ。

図１に、本発明の一実施形態である吹付装置１の全体構成を側面図で示している。また図２には、吹付装置１の要部を鉛直断面で示している。
吹付装置１は、吹付材料である粉体１０を貯蔵する貯蔵手段としてのホッパー２０と、エジェクター３０と、搬送管４０と、噴射手段５０とを備える。

粉体１０の構成は、吹付装置１による吹付施工の種類、すなわち吹付材料の種類に応じて決定される。例えば、前記特許文献１、２のように溶射施工用の吹付材料の場合、粉体１０は主として可燃性粉体と耐火性粉体とを含んで構成される。また吹付材料が乾式吹付施工用の吹付材料の場合、粉体１０は主として耐火性粉体を含んで構成される。更に吹付材料がドライシール施工用の吹付材料の場合、粉体１０は主として耐火性粉体とガラスフリット粉体とを含んで構成される。また粉体１０は、上述の主たる粉体に加えて必要に応じ、結合剤、分散剤、急結剤といった添加剤としての粉体を含むことができる。
いずれにしても粉体１０の最大粒径は、０．０３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。すなわち、粉体１０は、その全部が目開き寸法５ｍｍのふるいを通過し、少なくとも一部が目開き寸法０．０３ｍｍのふるいを通過しない粒度構成である。
なお、本実施形態においてホッパー２０に貯蔵される吹付材料は、粉体１０に加えて繊維を含むことがあるが、繊維は粉体ではないものとする。したがって、上述の粉体１０の最大粒径は繊維を除いて評価する。

また、本実施形態において粉体１０の圧縮度は３２％以下であることが好ましい。ここで圧縮度とは、次式により求められるものである。
圧縮度（％）＝{（密充填嵩密度－疎充填嵩密度）／密充填嵩密度}×１００
なお、上述の通り本実施形態において吹付材料は粉体１０に加えて繊維を含むことがあるが、上述の粉体１０の圧縮度はあくまで粉体の圧縮度であり、繊維を除いて評価するものである。

次に、吹付装置１の装置構成について説明する。ホッパー２０は、その底部に粉体１０を払い出す払出口２１を有する。エジェクター３０は、加圧されたキャリアガスの流れにより払出口２１から粉体１０を吸引し、キャリアガスと粉体１０とを混合し混合物とする。搬送管４０は、エジェクターにより生成された混合物を搬送する。そして噴射手段５０は、搬送管４０を介して搬送された混合物を噴射する。
なお、本実施形態において搬送管４０は、エジェクター３０の出側に接続された金属製の水平移送管４１と、水平移送管４１の出側に継手４２を介して接続されたゴムホース４３とからなる。ただし、水平移送管４１は省略することができ、エジェクター３０の出側にゴムホース４３を直接接続してもよい。

次に、エジェクター３０の構成を詳細に説明する。エジェクター３０は、ホッパー２０底部の払出口２１に連通する内部空間を有する容器部３１と、加圧されたキャリアガスを先端から容器部３１の内部空間に噴出する先細りの噴出ノズル３２とを備える。この噴出ノズル３２には、所定圧力に加圧されたキャリアガスがキャリアガス供給管６０を介して供給され、噴出ノズル３２先端のノズル孔から加圧されたキャリアガスが噴出する。すなわちエジェクター３０は、噴出ノズル３２の先端から噴出する加圧されたキャリアガスの流れにより、容器部３１の内部空間に吸引流を発生させる。そしてエジェクター３０は、この吸引流により容器部３１の内部空間に吸引された粉体１０とキャリアガスとを混合して混合物とし、この混合物を搬送管４０へ搬送する。
このエジェクター３０の機能について更に詳しく説明すると、容器部３１の内部空間において、加圧されたキャリアガスは、先細りの噴出ノズル３２先端のノズル孔からエジェクター３０の出側、すなわち搬送管４０の基端側に向けて高速で噴出し、それによって容器部３１の内部空間を大気圧よりも低い圧力にして吸引流を発生させる。一方、容器部３１の内部空間には鉛直移送管７０を介してホッパー２０の払出口２１が連通している。そのためエジェクター３０では、加圧されたキャリアガスの流れにより発生した吸引流によって、払出口２１から粉体１０が容器部３１の内部空間に吸引され、その粉体１０と噴出ノズル３２先端のノズル孔から噴出するキャリアガスとが容器部３１の内部空間にて混合されて混合物となり、その混合物は搬送管４０へ搬送される。

図２に表れているように、エジェクター３０において噴出ノズル３２の先端は、払出口２１の中心を通る鉛直方向中心線Ａよりも搬送管４０側に位置している。そしてエジェクター３０は、噴出ノズル３２の先端から容器部３１の内面までの最短距離Ｙが、粉体１０の最大粒径をＸとするとき、２Ｘ≦Ｙ≦４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４を満たす範囲に含まれるように構成されている。なお、本実施形態の吹付装置１において最短距離Ｙは、噴出ノズル３２の先端下側から容器部３１の内面に向けて下した垂線の長さとなる。

詳しくは実施例で説明するが、上述の最短距離Ｙが２Ｘ≦Ｙ≦４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４を満たす範囲に含まれることで、吹付装置１においてエジェクター効果の低下を抑制し、所定の粉体噴射量を確保することができる。
すなわち、最短距離Ｙが２Ｘより小さいと、容器部３１の内部空間において噴出ノズル３２の先端と容器部３１の内面との間に粉体１０が詰まりやすくなり、十分な吸引流すなわちエジェクター効果が得られなくなる。十分なエジェクター効果が得られなくなると、エジェクター３０における粉体１０の吸引量が減少し、その結果、噴射手段５０からの粉体噴射量が減少して所定の粉体噴射量を確保することができなくなる。
一方、最短距離Ｙが４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４より大きくなると、容器部３１の内部空間を大気圧よりも低い圧力にしにくくなり、結果として十分な吸引流すなわちエジェクター効果が得られなくなる。そのため、最短距離Ｙが２Ｘより小さい場合と同様に、エジェクター３０における粉体１０の吸引量が減少し、その結果、噴射手段５０からの粉体噴射量が減少して所定の粉体噴射量を確保することができなくなる。

ここで、エジェクター３０において十分な吸引流を生成するには、噴出ノズル３２の先端から噴出するキャリアガスの流速を大きくすること好ましい。そのため、キャリアガスの圧力は０．１ＭＰａ以上であることが好ましい。キャリアガスの圧力の上限は特に限定されないが、一般的には１．０ＭＰａ程度が上限である。
なお、キャリアガスの種類は、吹付装置１による吹付施工の種類に応じて決定される。例えば、前記特許文献１、２のように溶射施工の場合、キャリアガスとして典型的には酸素ガスを使用することができる。また乾式吹付施工用やドライシール施工の場合、キャリアガスとして典型的には空気を使用することができる。

また、搬送管４０の内径Ｚについては、小さくなると搬送管４０内で粉体１０が詰まる可能性がある。一方、搬送管４０の内径が大きくなると、粉体１０を含む混合物の搬送圧力が下がるため、搬送管４０の下側に粉体１０が沈殿しやすくなり搬送の均一性が低下する可能性がある。そのため、搬送管４０の内径Ｚは、２Ｘ≦Ｚ≦６Ｘを満たす範囲に含まれるようにすることが好ましい。
なお、図２にも示されているように搬送管４０の内径Ｚは必ずしも一定ではない。このように搬送管４０の内径Ｚが一定でない場合、全ての内径Ｚが２Ｘ≦Ｚ≦６Ｘを満たす範囲に含まれるようにすることが好ましい。

また、粉体１０の貯蔵手段であるホッパー２０の内面にはブラスト処理を施しておくことが好ましい。ブラスト処理とは、細かい玉や鋭角を持つ玉を被処理面（本発明の場合、ホッパー２０の内面となる鋼材の一面）に噴射して、その被処理面に細かい凹凸を形成する表面処理である。このようなブラスト処理をホッパー２０の内面に施すことにより、ホッパー２０内での粉体１０の滑りがよくなり、粉体１０がホッパー２０の払出口２１から均一に払い出される。これは、吹付装置１においてエジェクター効果の低下を抑制することに寄与する。

また、粉体１０の圧縮度は、上述の通り３２％以下であることが好ましい。圧縮度が低い粉体は流動性が高い。そのため、粉体１０の圧縮度を３２％以下とすることで、吹付装置１において粉体１０の詰まりが生じにくくなり、所定の粉体噴射量を更に確保しやすい。なお、粉体１０の圧縮度は、その粒度構成等を調整することにより調整可能である。言い換えれば、圧縮度が３２％以下となるように粉体１０の粒度構成等を調整する。

ここで、所定の粉体噴射量については、粉体１０の最大粒径等に応じて決定される。例えば粉体１０の最大粒径が１ｍｍ以上５ｍｍ以下の場合、１ｋｇ／ｈ以上１５０ｋｇ／ｈ以下程度、粉体１０の最大粒径が０．０３ｍｍ以上１ｍｍ以下の場合、０．５ｋｇ／ｈ以上１２０ｋｇ／ｈ以下程度とすることができる。

図１及び図２に示した吹付装置１において、粉体１０の最大粒径Ｘと最短距離Ｙを変化させて吹付試験を実施し、所定の粉体噴射量を確保できるか否かについて確認した。その結果を表１に示している。
また、表１に示している粉体の最大粒径Ｘと最短距離Ｙ以外の吹付条件は各例共通であり、主な吹付条件は以下の通りである。なお、所定の粉体噴射量については各例共通ではなく、その範囲は２～３０ｋｇ／ｈ程度である。
・粉体の構成：アルミナ－シリカ質材料（アルミナ６０質量％）。
・粉体の圧縮度：２５％
・キャリアガスの圧力：０．３ＭＰａ
・キャリアガスの種類：圧縮空気
・吹付試験時間：０．５ｈ
また、表１において粉体噴射量の評価は、吹付試験時間が満了するまで所定の粉体噴射量を確保できた場合を○（良好）、吹付試験時間が満了するまでの間に粉体噴射量が低下し所定の粉体噴射量を確保できなかった場合を×（不良）とした。

図３に、表１に示した粉体噴射量の評価結果を、粉体の最大粒径ＸをＸ軸、最短距離ＹをＹ軸としてプロットした結果を示している。同図において直線Ｙ＝２Ｘは表１上段の実施例１～５と比較例１～５との境界を示す近似線であり、最短距離Ｙの下限を規定するものである。また同図において曲線Ｙ＝４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４は表１下段の実施例６～１０と比較例６～１０との境界を示す近似線であり、最短距離Ｙの上限を規定するものである。すなわち、最短距離Ｙが、２Ｘ≦Ｙ≦４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４を満たす範囲に含まれていると、粉体噴射量の評価結果が○（良好）になるということであり、これはエジェクター効果の低下が抑制されるということでもある。

１ 吹付装置
１０ 粉体
２０ ホッパー（貯蔵手段）
２１ 払出口
３０ エジェクター
３１ 容器部
３２ 噴出ノズル
４０ 搬送管
４１ 水平移送管（搬送管）
４２ 継手
４３ ゴムホース（搬送管）
５０ 噴射手段
６０ キャリアガス供給管
７０ 鉛直移送管
Ａ 鉛直方向中心線
Ｙ 最短距離
Ｚ 内径

Claims (5)

1. 最大粒径が０．０３ｍｍ以上５ｍｍ以下の粉体とキャリアガスとを混合した混合物を噴射する吹付装置において、
   前記粉体を貯蔵し当該粉体を払い出す払出口を有する貯蔵手段と、
   加圧されたキャリアガスの流れにより前記粉体を吸引し、前記キャリアガスと前記粉体とを混合し前記混合物とするエジェクターと、
   前記エジェクターにより生成された前記混合物を搬送する搬送管と、
   前記搬送管を介して搬送された前記混合物を噴射する噴射手段と、を備え、
   前記エジェクターは、
   前記払出口に連通する内部空間を有する容器部と、
   加圧された前記キャリアガスを先端から前記内部空間に噴出する噴出ノズルと、を備え、
   前記噴出ノズルの先端は、前記払出口の中心を通る鉛直方向中心線よりも前記搬送管側に位置しており、
   前記噴出ノズルの先端から前記容器部の内面までの最短距離Ｙが、前記粉体の最大粒径をＸとするとき、２Ｘ≦Ｙ≦４．１９ｌｎ(Ｘ)＋２６．７４を満たす範囲に含まれる、吹付装置。
2. 前記キャリアガスの圧力が０．１ＭＰａ以上である、請求項１に記載の吹付装置。
3. 前記搬送管の内径Ｚが、２Ｘ≦Ｚ≦６Ｘを満たす範囲に含まれる、請求項１に記載の吹付装置。
4. 前記貯蔵手段の内面にブラスト処理が施されている、請求項１に記載の吹付装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の吹付装置において前記粉体として使用する吹付材料であって、圧縮度が３２％以下である、吹付材料。

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