JP2012179696A - ブラスト装置用ノズルおよび表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 補修箇所が作業性の悪い場所にある場合であっても、その表面粗さを均一化することが可能なブラスト装置用ノズルおよび表面処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明にかかるブラスト装置用ノズルの構成は、研削材を圧縮空気によって噴射して被処理体（鋼材２０８）の表面を処理するブラスト装置１００の先端部（ホルダー１１０）に取り付けられるブラスト装置用ノズル（ブラストノズル１２０）であって、ゴム系材料からなる長尺のホース部１２２と、ホース部の長手方向に沿って配置または巻き回され、自在に屈曲させることが可能であって、かつ屈曲された形状を保持しうる支持部材１２４と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、研削材を圧縮空気によって噴射して被処理体の表面を処理するブラスト装置の先端部に取り付けられるブラスト装置用ノズル、およびそれを用いた表面処理方法に関するものである。

ブラスト装置は、研削材（投射材や研磨剤と称されることもある。）を被処理体（以下、ワークと称する。）に衝突させて表面処理を行う装置である。ブラストの投射方法には、大別して機械式、空気式、湿式がある。空気式には、負圧によって研削材を運ぶバキューム式と、正圧によって研削材を運ぶ直圧式がある。例えば特許文献１には、研磨材を収容するタンクにブラストホースを接続し、それを通じて圧縮空気によって圧送される研磨材を、ブラストホースの先端に接続した噴射ノズルから圧縮空気とともに噴射する構成が記載されている。

ブラストの目的にはワークのバリの除去、表面の研削や研磨、梨地加工、加工硬化付与などがあり、それぞれ目的に応じた研削材の粒径や投射速度などが選択される。そのようなブラスト処理の目的の１つに、ケレン（錆落とし）がある。

ケレンは、錆の生じた鋼材の補修の際に行われる。順に説明すると、鋼材に錆が生じていた場合、錆を落としてから下地剤（防錆剤）と塗料を塗装する。ケレンには処置の程度によって段階があり、光沢面が出るまで研削する１種ケレン、錆を全て除去する２種ケレン、錆を手工具で除去する３種ケレン、ひどい錆を落とすだけの４種ケレンというように分類されている。２種と３種ではワイヤーブラシなどの電動工具を用いるが、１種ケレンはブラスト処理によって行うこととされている。すなわち、ブラスト処理は最も程度の高いケレンとして用いられている。

ブラスト処理には大別してショットブラストとグリッドブラストがあり、ショットブラストは球形の研削材（鉄球、金属球、ガラス、クルミ、樹脂等）を用いて塗装の下地処理や梨地加工などに使用されている。グリッドブラストは、鋭角な研削材（鉄、カットワイヤ、溶融アルミナ、ガーネット、ビーナスサンド等）を用いて溶射の下地処理や補修の錆取り処理に使用されている。

グリッドブラストのなかでも、金属系グリッドブラストは、飛散した研削材が鉄で錆びるため主に屋内工場用で使われ、屋外での補修用のブラストには非金属系グリッドブラストが多く使われる。グリッドブラストはワークの粗化が大きいので溶射の下処理として用いられ、この粗化した表面の様子は、アンカーパターンと呼ばれる。例えば特許文献２には、セラミック鍋の表面をサンドブラストで粗化した後、アーク溶射によって金属層を形成することが記載されている。

なお、ケレンによって錆を落とした後は、下地剤（防錆剤）と塗料を塗装するのが一般的である。しかしさらに、特許文献３には、金属（亜鉛−アルミ合金）を溶射することによって補修を行うことも提案されている。この場合、ブラストは、ケレンと粗化の両方の役割を有することになる。

特開２００４−２７６１３７号公報 特開２０１０−２４０３２４号公報 特開２００９−１１３０６６号公報

ところで、電気事業者の発電所で発電された電気は、地上に建設された鉄塔に張架されている送電線を通じて長距離にわたって送電され、変電所で変電された後に需要家に供給される。送電線を張架する鉄塔は、建設時に塗装等によって鋼材の表面に防食処理が施されているものの、経年における塩害等の自然環境の腐食性因子の影響により防食効果が低下すると錆が生じ、補修が必要となる。

また、電気事業者の管理する電柱には、柱上変圧器や開閉器など、様々な種類の鋼製（鉄製を含む）の機器が取り付けられている。このような機器類も、同様に錆が生じ、補修が必要となる。特に絶縁油が封入されている油入り機器では、腐蝕によって穴が空くと油が漏れだして絶縁性が失われるため、錆の補修は重要な課題の１つである。

このような場合においても、ブラストによる１種ケレンを行い、さらに金属溶射を行うことが理想的である。しかしながらこれらの鉄塔や鋼製の機器の補修では、ブラスト処理および金属溶射は適用しにくい。

その理由として、ブラスト後に溶射を行う場合においては、発明者らの研究によって、ブラスト装置等による処理後（錆除去後）の被処理体の表面状態が補修効果に大きく影響を与えることが明らかになった。すなわち、ブラスト装置等による処理後の被処理体の表面が所定の粗さで均一化されている（所定のアンカーパターンが形成されている）と、かかる処理後に施される防食塗装の皮膜と被処理体表面との密着性が向上し、高い補修効果が得られることがわかった。

被処理体の表面を均一な粗さにするためには、その表面に対してブラスト装置の噴射ノズルの先端を略垂直に位置させた状態で処理を行う必要がある。被処理体の表面に対して噴射ノズルが傾斜していると、噴射ノズルに近い箇所は粗くなりすぎ、噴射ノズルから遠い箇所は粗さが不十分になり、処理範囲において粗さに著しいムラが生じるからである。また、斜めから噴射すると、研削材によってえぐられた溝（グルーブ）が線状になるため、溶射皮膜の密着強度が低下するという問題もある。すなわち、補修のためのブラスト処理では、単に錆を除去すればよいだけではなく、さらに略垂直に噴射して適切なアンカーパターンを形成する必要がある。

ここで、仮に部材を取り外して平坦な場所でブラスト処理を行えるのであれば、部材表面に対して支障なく垂直に噴射することができる。しかし実際には、現地に設置された状態の機器に対して処理を施す必要がある。鉄塔や柱上機器などの補修は高所作業になるため、足場が極めて限られている。また鉄塔や柱上機器のまわりには各種の梁や柱、腕金などが存在しているため、補修箇所は、狭隘な場所や、作業員の立ち位置から離れた場所等の作業が悪い場所にあることもある。また作業員が入れない、あるいは作業員の手が届かないようなマンホール内面や壁際の幅が狭い場所等では錆の補修が困難な場合がある。

上記のような状況において、特許文献１のような噴射ノズルを備えるブラスト装置であると、ブラストホースの先端を手で握った状態でノズルの先端を被処理体の表面に向けることとなる。ブラストホースは曲がるとはいえ太くて固い物であるため、補修箇所がブラストホースを握った手が入らないような狭隘な箇所では、その補修箇所（被処理体）の表面に対して噴射ノズルの先端を略垂直に向けることは難しい。

また補修箇所が作業員の立ち位置から離れた場所にあった場合、特許文献１の噴射ノズルを有するブラスト装置であると、作業員はブラストホースを握った手を可能な限り伸ばして噴射ノズルを補修箇所に当てなければならない。すると、作業員の姿勢が不安定になるため、被処理体の表面と噴射ノズル先端との距離が一定に保てなくなり、表面粗さの均一化が困難になる。

なお特開２００５−００７５５２には、ブラストホースに対して所定角度（ほぼ直角）方向に研磨材を噴射することができるノズルが提案されている。しかしながら、噴射可能範囲は若干増えるものの、角度が固定であるために、やはり全ての箇所についてブラスト処理が可能になるわけではない。

本発明は、このような課題に鑑み、補修箇所が作業性の悪い場所にある場合であっても、その表面粗さを均一化することが可能なブラスト装置用ノズルおよび表面処理方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかるブラスト装置用ノズルの代表的な構成は、研削材を圧縮空気によって噴射して被処理体の表面を処理するブラスト装置の先端部に取り付けられるブラスト装置用ノズルであって、ゴム系材料からなる長尺のホース部と、ホース部の長手方向に沿って配置または巻き回され、自在に屈曲させることが可能であって、かつ屈曲された形状を保持しうる支持部材と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、細いホース部を有するため、狭隘な場所であっても容易に挿入可能であり、且つホース部が長尺であるため、作業員の立ち位置から離れた場所であっても作業員が手を伸ばしたり姿勢を崩したりすることなくノズルの先端を補修箇所に配置することができる。そして、当該ノズルの先端が補修箇所（被処理体）の表面に垂直になるように曲げると、支持部材もそれに沿って曲がり、屈曲された形状が保持される。これにより、ホース部すなわち当該ノズルが長尺であっても、ノズルの先端が補修箇所の表面に対して垂直になった状態が安定して保たれる。したがって、補修箇所が作業性の悪い場所にある場合であっても、その表面粗さを均一化する（所定のアンカーパターンを確実に形成する）ことが可能となる。

上記のホース部の長手方向に沿って配置されるまたは巻き回されるアース線を更に備えるとよい。これにより、ホース部において静電気が発生したとしても、アース線を通じて放電することが可能となる。これにより、作業者が静電気に感電するおそれを回避することができる。

上記課題を解決するために、本発明にかかる表面処理方法の代表的な構成は、ゴム系材料からなる長尺のホース部と、ホース部の長手方向に沿って配置または巻き回され、自在に屈曲させることが可能であって、かつ屈曲された形状を保持しうる支持部材とを有するノズルを備えたブラスト装置を用いてアンカーパターンを形成し、アンカーパターンの上に金属を溶射することを特徴とする。

上述したように、本発明にかかるノズルを備えるブラスト装置を用いれば、被処理体の表面粗さを均一化すると共に、所定のアンカーパターンを形成することができる。これにより、そのアンカーパターンが形成された被処理体の表面に金属溶射によって皮膜を形成すればかかる表面と皮膜との高い密着強度が得られ、補修効果の向上を図ることが可能となる。

本発明によれば、補修箇所が作業性の悪い場所にある場合であっても、その表面粗さを確実に均一化することが可能なブラスト装置用ノズルおよび表面処理方法を提供することができる。

ブラスト装置の全体構成を説明する図である。 ブラストノズルの詳細を説明する図である。 本実施形態にかかる表面処理方法を適用する作業現場を示す概略図である。 本実施形態にかかる表面処理方法を適用する作業現場を示す概略図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（ブラスト装置１００）
図１は、ブラスト装置の全体構成を説明する図である。図１に示すブラスト装置１００は、研削材（不図示）を圧縮空気によって噴射して、後述する被処理体（後述する鋼材２０８（図３参照）の表面を処理する。図１に示すように、主に、コンプレッサ１０２、本体１０６、後に詳述する先端部であるホルダー１１０、本実施形態にかかるブラスト装置用ノズル（以下、ブラストノズル１２０と称する）、およびそれらを接続するホースによって構成される。

コンプレッサ１０２は、空気を圧縮することにより圧縮空気を生成する。コンプレッサ１０２は空気ホース１０４によって本体１０６と接続されていて、生成された圧縮空気はかかる空気ホース１０４を通じて本体１０６に圧送される。本体１０６は、研削材を収容する、いわゆるタンクである。本体１０６はブラストホース１０８によってホルダー１１０と接続されていて、空気ホース１０４からの圧縮空気に混合された研削材がブラストホース１０８を通じてホルダー１１０に供給される。なお、研削材としては、金属系材料やセラミック系材料等を好適に用いることができる。

ホルダー１１０は、ブラストホース１０８とブラストノズル１２０とを接続する部材であり、把持部としても機能する。ホルダー１１０の内部には、ベンチュリ管やオリフィス等に代表される絞り機構を設けるとよい。これにより、ブラストホース１０８からの研削材が混合された圧縮空気の噴射速度を高めることができる。

（ブラストノズル１２０）
図２は、ブラストノズル１２０の詳細を説明する図であり、図２（ａ）は図１のブラストノズル１２０の拡大図、図２（ｂ）は図２（ａ）の分解図であり、図２（ｃ）および図２（ｄ）は図２（ａ）に示すブラストノズル１２０を屈曲させた状態を示す図である。図２（ａ）に示すように、ブラスト装置のホルダー１１０には本実施形態にかかるブラストノズル１２０が取り付けられていて、これらは図２（ｂ）および図２（ｄ）に示すように分解可能である。

ブラストノズル１２０は、ホース部１２２、支持部材１２４、アース線１２６、および被覆層１２８を備える。なお図２は、被覆層１２８の外径のみを示し、内部を透視した図となっている。これらの部材は口金１３０にネジ止めされており、口金１３０に設けられたネジ部１３０ａによってホルダー１１０に着脱可能に構成されている。

ホース部１２２は、可撓性を有するゴム系材料からなる長尺部材によって構成される。このように細いホース部１２２を有することにより、ブラストノズル１２０を狭隘な場所に容易に挿入可能となる。またホース部１２２が長尺であることにより、作業員が手を伸ばしたり姿勢を崩したりすることなく、その立ち位置から離れた場所にある補修箇所にブラストノズル１２０の先端を配置することができ、作業性の向上を図ることができる。

ホース部１２２には、その長手方向に沿って支持部材１２４が配置されている。支持部材１２４は、人力で屈曲可能な金属線であって、例えば軟鉄の線材を用いることができる。これにより、図２（ｃ）に示すようにホース部１２２を屈曲させると、その屈曲に沿うように支持部材１２４も屈曲し、ホース部１２２および支持部材１２４の屈曲された形状が保持される。これにより、補修箇所（被処理体）の表面に垂直になるようにブラストノズル１２０の先端を曲げると、その屈曲された形状が保持されるため、ホース部１２２すなわち当該ブラストノズル１２０が長尺であってもその先端位置が不安定になることがない。

また本実施形態では、ホース部１２２に、その長手方向に沿ってアース線１２６が巻き回されている。アース線１２６は、ブラストホース１０８に組み込まれたアース線（不図示）に接続されている。これにより、ホース部１２２において静電気が発生したとしても、アース線１２６を通じて放電することが可能となり、作業者の感電を防ぐことができる。

なお、本実施形態においては、支持部材１２４をホース部１２２の周囲にその長手方向に沿って複数本配置する構成としたが、これに限定するものではなく、支持部材１２４をホース部１２２の周囲に巻き回す構成としてもよい。同様に、アース線１２６においても、ホース部１２２に巻き回すのではなく、ホース部１２２の周囲にその長手方向に沿って複数本配置する構成としてもよい。

（表面処理方法）
次に、本実施形態にかかるブラストノズル１２０を備えるブラスト装置１００を用いた表面処理方法について説明する。図３および図４は、本実施形態にかかる表面処理方法を適用する作業現場を示す概略図である。図３に示す作業現場２００では、鉄塔（全体像は不図示）の高さ方向の構成部材である鋼材２０２の周囲に足場２０４が設置されている。作業員２０６は足場２０４において、鋼材２０２に接合されて鉄塔の水平方向の構成部材となる鋼材２０８の表面処理を行う。すなわち本実施形態において例示する被処理体は鋼材２０８である。

本実施形態の表面処理方法では、まず上述したブラスト装置１００を用いてかかる鋼材２０８の表面に生じた錆２０８ａを除去するとともに、かかる表面の粗さ（表面粗さ）を均一化して所定のアンカーパターンを形成する。上述したようにブラスト装置１００は長尺部材からなるブラストノズル１２０（厳密にはホース部１２２）を備える。このため、図３に示すように、作業員２０６の立ち位置から離れている作業箇所（補修箇所）であっても、その先端を作業箇所に容易に到達させることができる。またホース部１２２に支持部材１２４が配置されることにより、ブラストノズル１２０を屈曲させた状態が保持されるため、ブラストノズル１２０の先端が鋼材２０８の作業箇所の表面に対して垂直になった状態が安定して保たれる。したがって、その表面粗さを好適に均一化し、所定のアンカーパターンを確実に形成することが可能となる。

上記のようにブラスト装置１００を用いて鋼材２０８に生じた錆２０８ａを除去し、同時に鋼材２０８の表面へのアンカーパターンの形成を行ったら、そのアンカーパターンの上に金属を溶射する。これにより、アンカーパターンが形成された鋼材２０８の表面に金属溶射によって皮膜を形成される。なお、金属とは鋼材よりもイオン化傾向の大きな金属であり、亜鉛または亜鉛合金を用いることが一般的である。アンカーパターンが形成されていることにより、その表面と皮膜との高い密着強度が得られるため、高い補修効果を得ることが可能となる。

また本実施形態にかかるブラストノズル１２０を備えるブラスト装置１００によれば、図４に示すように狭隘な作業現場２５０であっても、容易に作業を行うことができる。すなわち、作業現場２５０のように、例えば、複数の地上設置型変圧器２５０ａおよび２５０ｂが隣接して設置されていて、それらの狭隘な隙間に位置する面２５２の錆２５２ａの錆を除去したい場合であっても、当該ブラスト装置１００であれば、ブラストノズル１２０を容易に挿入して面２５２に対して垂直になった状態で作業することができるため、優れた作業性が得られる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、研削材を圧縮空気によって噴射して被処理体の表面を処理するブラスト装置の先端部に取り付けられるブラスト装置用ノズル、およびそれを用いた表面処理方法として利用することができる。

１００…ブラスト装置、１０２…コンプレッサ、１０４…空気ホース、１０６…本体、１０８…ブラストホース、１１０…ホルダー、１２０…ブラストノズル、１２２…ホース部、１２４…支持部材、１２６…アース線、１２８…被覆層、１３０…口金、１３０ａ…ネジ部、２００…作業現場、２０２…鋼材、２０４…足場、２０６…作業員、２０８…鋼材、２０８ａ…錆

Claims (3)

1. 研削材を圧縮空気によって噴射して被処理体の表面を処理するブラスト装置の先端部に取り付けられるブラスト装置用ノズルであって、
   ゴム系材料からなる長尺のホース部と、
   前記ホース部の長手方向に沿って配置または巻き回され、自在に屈曲させることが可能であって、かつ屈曲された形状を保持しうる支持部材と、
   を備えることを特徴とするブラスト装置用ノズル。
2. 前記ホース部の長手方向に沿って配置されるまたは巻き回されるアース線を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のブラスト装置用ノズル。
3. ゴム系材料からなる長尺のホース部と、前記ホース部の長手方向に沿って配置または巻き回され、自在に屈曲させることが可能であって、かつ屈曲された形状を保持しうる支持部材とを有するノズルを備えたブラスト装置を用いてアンカーパターンを形成し、
   前記アンカーパターンの上に金属を溶射することを特徴とする表面処理方法。

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