JP6432749B2 - 混気ジェット噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は混気ジェット噴射装置に関し、より詳しくは、高圧の液体と気体に防錆材と研掃材を混合した混気ジェットを、例えば鋼製の船体や橋脚等の構造物に噴射することにより、構造物の外面の塗装前下地処理や塗膜の剥離や洗浄等を行うようにした混気ジェット噴射装置に関する。

従来、気体通路を流通する圧縮空気に粉状の重曹と研掃材を混入させた後に、該重曹と研掃材を含んだ圧縮空気と高圧水をノズル内で混合させて混気ジェットを作成し、それを噴射ノズルから処理対象物に噴射する技術は公知である（特許文献１の段落００３５〜００４１参照）。このような従来の混気ジェット噴射装置は、例えば鋼材からなる船体の塗装前下地処理や船体の塗膜の剥離作業等を効率的に処理することができる。

国際公開ＷＯ２０１４／０４５６０７Ａ１

ところで、特許文献１の装置においては次のような問題点が指摘されている。すなわち、特許文献１の装置においては、圧縮空気が流通する気体通路の途中に供給タンクを接続してあり、該供給タンク内に予め所定割合で混合させた重曹と研掃材とを収容するようにしている。そのため、特許文献１の装置においては、重曹と研掃材を予め所定割合に混合する混合装置を別に設ける必要があり、その分だけ製造コストが高くなるという問題があった。
また、予め混合した所定割合の重曹と研掃材を供給タンク内に収容しているが、粒度や比重の違いから供給タンク内の重曹と研掃材が分離されてしまう。そのため、供給タンク内の重曹と研掃材を撹拌装置で撹拌させているにも拘わらず、供給タンクから重曹と研掃材を気体通路に供給する際に重曹と研掃材の割合にばらつきが生じ、その結果、防錆材として重曹が少なく噴出された箇所は防錆効果が低くなるために、すぐに錆が出てしまうという問題がある。
しかも、特許文献１の装置において、予め重曹を混入させた液体を高圧水として使用する場合には、該液体中に重曹の粒が含まれるために該液体をノズルへ給送するポンプが損傷しやすいという問題もあった。

上述した事情に鑑み、本発明は、高圧の液体と高圧の気体とを混合させた混気ジェットを処理対象物に向けて噴射する噴射ノズルと、高圧の液体を供給する高圧液体供給源と、該高圧液体供給源と上記噴射ノズルを接続する液体通路と、高圧の気体を供給する高圧気体供給源と、該高圧気体供給源と噴射ノズルとを接続する気体通路とを備え、上記気体通路内で高圧の気体に防錆剤と研掃材を混入させるとともに、上記噴射ノズル内で上記防錆材と研掃材を混入させた高圧の気体に高圧の液体を混合させて上記混気ジェットとするように構成した混気ジェット噴射装置において、
上記気体通路は、上記高圧気体供給源と噴射ノズルとを接続する単一の気体通路から構成されており、
上記防錆材の粉末を収容する第１タンクと上記研掃材を収容する第２タンクとが別箇に設けられるとともに、上記第１タンクの防錆材の粉末及び第２タンクの研掃材を所定の割合で気体通路へ供給する供給装置が設けられたものである。

このような構成によれば、高圧の気体に混入される防錆材の粉末と研掃材の割合を所定の割合に維持することができる。そのため、本発明の混気ジェット噴射装置によって例えば船体の塗膜の剥離作業を行う場合には、混気ジェットが噴射された箇所の全域においてむらなく効率的に塗膜を剥離させることができるとともに、高い防錆効果を得ることができる。

本発明の一実施例を示す構成図。 図１に示すノズルの断面図。 本発明の第２実施例を示す構成図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、混気ジェット噴射装置１は、例えば処理対象物としての鋼製の船体Ｗに向けて噴射ノズル２から混気ジェットＪを噴射することにより、船体Ｗの外面Ｗａの塗膜の剥離や外面Ｗａの塗装前下地処理を行うことができるようになっている。
混気ジェット噴射装置１は、混気ジェットＪを処理対象物に向けて噴射する噴射ノズル２と、水３’を貯溜した液体供給源４と、液体供給源４と噴射ノズル２とを接続する導管からなる液体通路５と、液体通路５に設けられて液体供給源４内の水３’を噴射ノズル２へ高圧水３として給送する高圧ポンプ６とを備えており、液体供給源４内の水３’は高圧ポンプ６以降高圧水３となって噴射ノズル２へ送られる。
また、混気ジェット噴射装置１は、圧縮空気Ａの供給源である圧縮空気供給源７と、この圧縮空気供給源７と噴射ノズル２とを接続する気体通路８と、防錆材としての重曹１１を収容した第１タンク１２と、第１タンク１２から気体通路８内へ重曹１１を供給する第１フィーダー１３と、第１タンク１２よりも下流側に配置されて研掃材１４を収容した第２タンク１５と、第２タンク１５から気体通路８内へ研掃材１４を供給する第２フィーダー１６と、上記構成要素の駆動部分の作動を制御する制御装置１７を備えている。後に詳述するが、本実施例は、第１フィーダー１３、第２フィーダー１６を介して重曹１１と研掃材１４とを所定の割合で気体通路８内の圧縮空気Ａに混入させるようにしたことが特徴である。

図２に示すように、噴射ノズル２は、その内部空間に液体ノズル２Ａを備えるとともに、この液体ノズル２Ａを囲繞して設けられた気体ノズル２Ｂを備えている。また、液体ノズル２Ａ及び気体ノズル２Ｂの先端に隣接する内部空間は混合室２Ｃとなっており、混合室２Ｃの隣接箇所が外方へ向けた先端部２Ｄとなっている。
高圧ポンプ６が作動された際に、該高圧ポンプ６により液体通路５内を給送されてきた高圧水３が液体ノズル２Ａから噴射されると同時に、気体通路８内を給送されてきた重曹１１と研掃材１４を混入した圧縮空気Ａが気体ノズル２Ｂから噴射されると、混合室２Ｃ内で液滴化された高圧水３と圧縮空気Ａとが混合されて混気ジェットＪとなり、その混気ジェットＪが先端部２Ｄから処理対象物に向けて噴射されるようになっている。そのように、噴射ノズル２から処理対象物に向けて混気ジェットＪを噴射することにより、混気ジェットＪが噴射された処理対象物、例えば船体Ｗの外面Ｗａの防錆や目粗し等の下地処理や塗膜の剥離を行うことができる。なお、噴射ノズル２の構成は従来公知である（例えば特開２００６−１２３１４１号公報参照）。

本実施例においては、液体供給源４として水３’を貯溜した水槽を用いている。液体供給源４内の水面が所定高さよりも下降した場合には、図示しない供給ポンプによって液体供給源４に所要量の水３’が供給されるようになっている。それにより、液体供給源４内に常に所定量以上の水３’が貯溜されるようになっている。高圧ポンプ６の作動は制御装置１７によって制御されるようになっており、制御装置１７によって高圧ポンプ６のモーターが作動されると、液体供給源４内の水３’は液体通路５及び高圧ポンプ６を経由して高圧水３となって噴射ノズル２に給送されるようになっている。本実施例においては、高圧ポンプ６から給送する高圧水３の圧力２５〜７０ＭＰａとなっている。

次に、本実施例においては、圧縮空気供給源７としてコンプレッサを用いており、コンプレッサ用の図示しない自動バルブが制御装置１７によって開放されると、圧縮空気Ａが圧縮空気供給源７から気体通路８を介して噴射ノズル２の気体ノズル２Ｂに給送されるようになっている。圧縮空気供給源７の圧縮空気Ａの圧力は０．４〜０．８ＭＰａに設定されている。
本実施例においては、圧縮空気供給源７から噴射ノズル２に向けて気体通路８内を流通する圧縮空気Ａに、先ず第１タンク１２の重曹１１を混入させ、その後、下流側の第２タンク１５の研掃材１４を混入させるようになっている。それにより、重曹１１と研掃材１４が所定の割合で圧縮空気Ａ内に混入されるようになっており、それによって所望の混合比の圧縮空気Ａが噴射ノズル２の気体ノズル２Ｂから噴射されるようになっている。それにより、噴射ノズル２の混合室２Ｃ内において、重曹１１と研掃材１４を所定の割合で含んだ圧縮空気Ａと高圧水３とが混合されて混気ジェットＪが作成されるようになっている。なお、上記混合比とは、研掃材１４に対する重曹１１の混合割合を意味している。

本実施例においては、第１タンク１２及び第１フィーダー１３は、気体通路８における第２タンク１５及び第２フィーダー１６よりも上流側となる圧縮空気供給源７に近い位置に配置されている。
第１タンク１２の下端には排出口１２Ａが形成されており、その排出口１２Ａと気体通路８とにわたって第１フィーダー１３が配置されている。第１タンク１２の上方の投入口１２Ｂは蓋体１２Ｃによって開閉できるようになっており、蓋体１２Ｃを開放して第１タンク１２内に重曹１１を投入できるようになっている。蓋体１２Ｃによって投入口１２Ｂが閉鎖されると、第１タンク１２内は密閉されるようになっている。
第１タンク１２内にはモーター２１に連動して回転される撹拌機２２が設けられており、モーター２１は制御装置１７によって所要時に駆動されるようになっている。所要時に制御装置１７によってモーター２１が回転されると撹拌機２２が回転されるので、第１タンク１２内の重曹１１が撹拌されるようになっている。撹拌された重曹１１は排出口１２Ａから第１フィーダー１３内へ供給されるようになっている。本実施例では、防錆材として重曹１１（炭酸水素ナトリウム）を用いているが、重曹１１代わりに炭酸水素カリウム（粒径１８０〜３００μｍ）を用いても良い。

第１フィーダー１３は、先端となる接続部１３ａが気体通路８に接続された筒状のケーシング１３Ａと、このケーシング１３Ａ内に回転自在に設けられた螺旋状のスクリュー１３Ｂと、このスクリュー１３Ｂを回転させるモーター１３Ｃとを備えている。ケーシング１３Ａの上面に形成された図示しない導入口に上記第１タンク１２の排出口１２Ａが気密を保持して接続されている。そのため、排出口１２Ａからケーシング１３Ａ内に重曹１１が落下して供給されるようになっている。
モーター１３Ｃの作動は制御装置１７によって制御されるようになっており、所要時に制御装置１７によってモーター１３Ｃが回転されるとスクリュー１３Ｂが回転されるようになっている。それに伴って、第１タンク１２の排出口１２Ａからケーシング１３Ａ内に重曹１１が落下して供給され、その後、ケーシング１３Ａ内の重曹１１はスクリュー１３Ｂによって送り出されてケーシング１３Ａの接続部１３ａから気体通路８内に供給されるようになっている。
制御装置１７がモーター１３Ｃの回転数を制御することによりスクリュー１３Ｂの回転数を変更することができ、それによって第１フィーダー１３から気体通路８へ供給される重曹１１の単位時間当たりの供給量を所定の供給量に変更できるようになっている。本実施例においては、重曹１１を第１フィーダー１３によって気体通路８へ供給する量は、１０〜３００ｃｃ／ｍｉｎの間で変更できるようになっている。
上記ケーシング１３Ａと第１タンク１２の上部とにわたって圧力調整パイプ２３が配置されている。気体通路８内の圧縮空気Ａの圧力が接続部１３ａからケーシング１３Ａ内に作用した際には、圧力調整パイプ２３を介して第１タンク１２内の上部空間にも圧縮空気Ａの圧力が導入されるようになっている。それにより、ケーシング１３Ａ内と第１タンク１２内の上部空間の圧力がバランスして、ケーシング１３Ａ内の重曹１１が第１タンク１２内へ逆送されないようになっている。

次に、第１タンク１２よりも下流側に配置された第２タンク１５について説明する。研掃材１４を収容した第２タンク１５の下端には排出口１５Ａが形成されており、この排出口１５Ａと気体通路８とにわたって第２フィーダー１６が設けられている。
第２タンク１５の上方の投入口１５Ｂは蓋体１５Ｃによって開閉できるようになっており、蓋体１５Ｃを開放して第２タンク１５内に研掃材１４を投入できるようになっている。蓋体１５Ｃによって投入口１５Ｂが閉鎖されると、第２タンク１５内が密閉されるようになっている。本実施例では、第２タンク１５に収容する研掃材１２として粒径０．１〜２ｍｍのカッパースラグ、珪砂、スチールグリッドのいずれかを用いている。研掃材１２は固まりにくいので、自重によって自然落下して排出口１５Ａから第２フィーダー１６に供給されるようになっている。

第２フィーダー１６は、上記第１フィーダー１３と同様の構成となっている。すなわち、第２フィーダー１６は、先端となる接続部１６ａが気体通路８に接続された筒状のケーシング１６Ａと、このケーシング１６Ａ内に回転自在に設けられた螺旋状のスクリュー１６Ｂと、このスクリュー１６Ｂを回転させるモーター１６Ｃとを備えている。ケーシング１６Ａの上面に形成された図示しない導入口に上記第２タンク１５の排出口１５Ａが気密を保持して接続されている。
モーター１６Ｃは制御装置１７によって作動を制御されるようになっている。所要時に制御装置１７によってモーター１６Ｃが回転されるとスクリュー１６Ｂが回転される。それに伴って第２タンク１５の排出口１５Ａからケーシング１６Ａ内に研掃材１４が落下して供給され、その後、ケーシング１６Ａ内の研掃材１４は、スクリュー１６Ｂによって送り出されて接続部１６ａから気体通路８内に供給されるようになっている。
モーター１６Ｃを介してスクリュー１６Ｂの回転数を変更することにより、第２フィーダー１６から気体通路８に供給される研掃材１４の単位時間当たりの供給量を所定の供給量に変更できるようになっている。具体的には、第２フィーダー１６から気体通路８への研掃材１４の供給量は０．５〜３リットル／ｍｉｎとなっている。
また、ケーシング１６Ａと第２タンク１５内の上部空間との間を連通させる圧力調整パイプ２４が配置されている。気体通路８内の圧縮空気Ａの圧力が接続部１６ａを介してケーシング１６Ａ内に作用した際に、圧力調整パイプ２４を介して第２タンク１５内の上部空間にも圧縮空気Ａの圧力を作用させるようになっている。それにより、ケーシング１６Ａ内と第２タンク１５内の上部空間の圧力がバランスして、ケーシング１６Ａ内の研掃材１４が第２タンク１５内へ逆送されないようになっている。

本実施例の混気ジェット噴射装置１は以上のように構成されており、この混気ジェット噴射装置１の噴射ノズル２から処理対象物に対して混気ジェットＪを噴射することで、所要の処理を行うことができる。
つまり、制御装置１７が各モーター１３Ｃ、１６Ｃ、２１及び高圧ポンプ６のモーターを作動させると、高圧ポンプ６によって液体通路５を経由して高圧水３が噴射ノズル２へ給送されるとともに、圧縮空気供給源７の圧縮空気Ａが気体通路８を介して噴射ノズル２へ供給される。圧縮空気供給源７から気体通路８を介して噴射ノズル２に向けて流通する圧縮空気Ａは、先ず第１フィーダー１３によって第１タンク１２の重曹１１が混入され、その後、第２フィーダー１６によって第２タンク１５の研掃材１４が混入される。そして、所定の割合で重曹１１と研掃材１４が混入された圧縮空気Ａが噴射ノズル２に給送されることにより、噴射ノズル２内で圧縮空気Ａと高圧水３と混合されて混気ジェットＪとなり、先端部２Ｄから外方の処理対象物に向けて噴射されるようになっている。
ここで、混気ジェット噴射装置１による処理対象物が例えば鋼製の船体Ｗであって、その外面Ｗａの塗装を剥離させる作業を行う場合には、外面Ｗａに向けて混気ジェットＪを噴射することで外面Ｗａの塗装を効率的に剥離させることができる。塗装の剥離作業を行う場合には、例えば次のような混気ジェットＪを噴射させる。
研掃材１４の種類：カッパースラグ、珪砂、スチールグリッド（粒径０．１〜２ｍｍ）
研掃材１４の供給量：０．５〜３リットル／ｍｉｎ
防錆材粉末：重曹、炭酸水素カリウム（粒径１８０〜３００μｍ）
防錆材粉末供給量：１０〜３００ｃｃ／ｍｉｎ（研掃材に対して３〜５％の重量比であっても良い）
高圧ポンプ６の吐出圧力：２５〜７０ＭＰａ
圧縮空気Ａの圧力：０．４〜０．８ＭＰａ
本実施例の混気ジェット噴射装置１によって船体Ｗの外面Ｗａの塗膜の剥離作業を行う際には、混気ジェットＪに含まれる重曹１１と研掃材１４の割合は、所定の割合のままでばらつきが生じない。そのため、剥離作業中において前述したような従来のような問題が生じない。

本実施例の混気ジェット噴射装置１によれば、鋼材を使用した船舶、橋脚等の構造物の表面の塗装前の目粗しや溶接部分の洗浄・剥離、再塗装する際の塗装の剥離、及びメンテナンス時の汚れの洗浄等を行うことができる。そして、混気ジェット噴射装置１による処理対象物と処理内容の違いに応じて、研掃材１４の種類や供給量を変更することで、効率的に所要の処理を行うことができる。
混気ジェット噴射装置１によって、例えば鋼材からなる船舶や構造物の溶接部の洗浄を行う際には次のような条件で混気ジェットＪを噴射する。
研掃材１４の種類：カッパースラグ（粒径１〜２ｍｍ）
研掃材１４の供給量：１リットル／ｍｉｎ
防錆材粉末：重曹（平均粒径２４０μｍ：Ｅグレード）
防錆材粉末供給量：５０ｃｃ／ｍｉｎ
高圧ポンプ６の吐出圧力：３５ＭＰａ
圧縮空気Ａの圧力：０．７ＭＰａ
さらに、混気ジェット噴射装置１によって、鋼材からなる船舶や構造物の塗装前の表面の目粗しを行う場合には、次のような条件で混気ジェットＪを噴射するようにしている。研掃材１４の種類：カッパースラグ（粒径１〜２ｍｍ）
研掃材１４の供給量：３リットル／ｍｉｎ
防錆材粉末：重曹（平均粒径２４０μｍ：Ｅグレード）
防錆材粉末の供給量：１２０ｃｃ／ｍｉｎ
高圧ポンプ６の吐出圧：３５ＭＰａ
圧縮エアＡの圧力：０．７ＭＰａ
このように、混気ジェット噴射装置１による処理対象物と処理内容の違いに応じて研掃材１４の種類や供給量を変更することで、効率的に所要の処理を行うことができる。
なお、上記実施例においては、第２タンク１５内には撹拌機を設けていないが、第２タンク１５内にも第１タンク１２と同様の撹拌機２２を設けて、第２タンク１５内の研掃材１４を撹拌するようにしても良い。
また、上記実施例において、第１タンク１２、第１フィーダー１３の配置位置と、第２タンク１５、第２フィーダー１６の配置位置は逆でもよい。つまり、気体通路８における上流側に上記第２タンク１５、第２フィーダー１６を配置し、それらよりも下流側に第１タンク１２、第１フィーダー１３を配置しても良い。

次に、図３は本発明の第２実施例を示したものである。上記第１実施例においては、各タンク１２、１５を気体通路８の異なる位置に配置して、第１タンク１２に第１フィーダー１３を設けるとともに第２タンク１５に第２フィーダー１６を設けていたが、第２実施例においては、気体通路８の途中に両タンク１２、１５を別箇に設けて単一のフィーダー１００によって所定の割合の重曹１１と研掃材１４を気体通路８内の圧縮空気Ａに供給するようにしている。
より詳細には、第２実施例のフィーダー１００は、筒状に形成されて先端の接続部１００ａが気体通路８に接続されたケーシング１００Ａと、このケーシング１００Ａ内に回転自在に設けられた螺旋状のスクリュー１００Ｂと、スクリュー１００Ｂを回転させるモーター１００Ｃを備えている。
ケーシング１００Ａの上部における接続部１００ａに近い位置に第２タンク１５の排出口１５Ａが気密を保持して接続されおり、ケーシング１００Ａの上部におけるモーター１００Ｃに近い位置に第１タンク１２の排出口１２Ａが気密を保持して接続されている。第１タンク１２及び第２タンク１５の構成は上記第１実施例と同様の構成となっており、上記第１実施例と対応する部分には同じ番号を付している。前述したように、第１タンク１２内には重曹１１が収容されており、第２タンク１５内には研掃材１４が収容されている。
モーター１００Ｃは制御装置１７によって作動を制御されるようになっており、所要時に制御装置１７によってモーター１００Ｃが回転されるとスクリュー１００Ｂが回転されるようになっている。
ここで、本実施例においては、スクリュー１００Ｂにおける相前後する羽根部のピッチを第２タンク１５の下方側の領域と、第１タンク１２の下方側の領域とで異ならせている。より詳細には、スクリュー１００Ｂにおける第２タンク１５の下方側の領域の羽根部材のピッチＰ２は、第１タンク１２の下方側領域の羽根部材のピッチＰ１よりも所定値だけ大きくなっている。それにより、スクリュー１００Ｂが回転された際において、スクリュー１００Ｂによって送り出される重曹１１と研掃材１４の割合を所定の割合とすることができ、該所定の割合の重曹１１と研掃材１４をフィーダー１００によって気体通路８内の圧縮空気Ａに混入させることができる。
その他の構成は上記第１実施例と同じであり、第１実施例と対応する各部に同じ番号を付している。このような第２実施例であっても上記第１実施例と同様の効果を得ることができる。
なお、第２実施例の混気ジェット噴射装置１は、鋼材からなる構造物の表面の塗装前の目粗し処理を行う場合に好適である

１‥混気ジェット噴射装置 ２‥噴射ノズル
３‥水 ４‥液体供給源
５‥液体通路 ６‥高圧ポンプ
７‥圧縮空気供給源 ８‥気体通路
１１‥重曹（防錆材） １２‥第１タンク
１３‥第１フィーダー １４‥研掃材
１５‥第２タンク １６‥第２フィーダー
Ｊ‥混気ジェット Ｗ‥船体（処理対象物）

Claims (3)

1. 高圧の液体と高圧の気体とを混合させた混気ジェットを処理対象物に向けて噴射する噴射ノズルと、高圧の液体を供給する高圧液体供給源と、該高圧液体供給源と上記噴射ノズルを接続する液体通路と、高圧の気体を供給する高圧気体供給源と、該高圧気体供給源と噴射ノズルとを接続する気体通路とを備え、上記気体通路内で高圧の気体に防錆剤と研掃材を混入させるとともに、上記噴射ノズル内で上記防錆材と研掃材を混入させた高圧の気体に高圧の液体を混合させて上記混気ジェットとするように構成した混気ジェット噴射装置において、
   上記気体通路は、上記高圧気体供給源と噴射ノズルとを接続する単一の気体通路から構成されており、
   上記防錆材の粉末を収容する第１タンクと上記研掃材を収容する第２タンクとが別箇に設けられるとともに、上記第１タンクの防錆材の粉末及び第２タンクの研掃材を所定の割合で気体通路へ供給する供給装置が設けられたことを特徴とする混気ジェット噴射装置。
2. 気体通路における上流側に第１タンクが設けられるとともに、該第１タンクを設けた位置に第１タンクから気体通路へ防錆材を供給する第１供給装置が設けられており、気体通路における第１タンクの位置よりも下流側に上記第２タンクが設けられるとともに、該第２タンクを設けた位置に第２タンクから気体通路に研掃材を供給する第２供給装置が設けられることを特徴とする請求項１に記載の混気ジェット噴射装置。
3. 気体通路における所要位置に上記供給装置が設けられており、この供給装置は、上記第１タンクの排出口と第２タンクの排出口が接続された単一のケーシングと、このケーシング内に設けられた回転自在なスクリューとを備え、該スクリューの相前後する羽根部材のピッチは、第１タンクの排出口の下方の位置と、第２タンクの排出口の下方の位置で異ならせてあることを特徴とする請求項１に記載の混気ジェット噴射装置。

Images