JP2008087103A

JP2008087103A - スケール除去装置及びスケール除去方法

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Publication number: JP2008087103A
Application number: JP2006270565A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Sato; 和義佐藤; Teruhiko Yamada; 照彦山田; Kozo Hayashi; 宏三林
Original assignee: GRANDEX CO Ltd
Current assignee: GRANDEX CO Ltd
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】スケール除去装置において、球状ジルコンビーズを用いて、スケール除去速度が速くなり丸棒状の被加工材を速く移動させて、スケール除去工程を著しく時間短縮できること。
【解決手段】３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃの噴射方向は互いに約１２０度の角度が付けられ、丸棒状の被加工材Ｗ１の全周に確実に高圧水が噴き付けられるように設定されている。装置本体２内に満たされた水の中には真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズＺＢが混入されており、３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃから高圧水が噴射されると球状ジルコンビーズＺＢがその流れに巻き込まれて、高圧水とともに音速の約３倍（マッハ３）の高速で丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられ、これによって丸棒状の被加工材Ｗ１の表面のスケールが素早く削り取られて除去される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体に球状ジルコンビーズを始めとする球状の微粒子を混入して、液体中を長尺の丸棒状の被加工材を移動させながら噴射ノズルから高圧液体を球状の微粒子とともに噴射することによって、長尺の丸棒状の被加工材の表面のスケール除去を極めて短時間で確実に行うことができるスケール除去装置及びスケール除去方法に関するものである。

ステンレス鋼線材を始めとする細い金属線材を製造するためには、金属棒材または金属線材を機械的に伸線して細くする前の段階で、金属棒材・金属線材の表面のミルスケール（黒膜）を含むスケール（酸化物被膜）を完全に除去しておかないとスケール部分から断線する場合があるので、伸線前のスケール除去（デスケーリング）の工程は非常に重要である。しかし、従来のスケール除去の工程は、例えばステンレス鋼線材の場合には苛性ソーダ・硝酸ソーダ等による塩浴とフッ硝酸による酸洗を行っていたため、廃水の発生が問題となっていた。

そこで、特許文献１に記載の発明においては、ステンレス鋼線材の脱スケール工程を無公害化することを目的として、エアーブラスト法によって硬質物質粉末を打ち付けてスケールを除去した後に、ブラッシング処理によって線材表面の平滑化及び線材表面に食い込んだ硬質物質粉末の除去を行うステンレス鋼線材の脱スケール方法について提案している。また、特許文献２に記載の発明においては、線材・棒材の機械的表面処理方法であって、ショットブラストによって線材・棒材のデスケーリング等をする工程において、硬さが被処理材の表面硬度より高いアモルファス微粒子を被処理材の線材・棒材の外周方向より表面に向けてブラストする線材・棒材の表面処理方法について提案している。

これらの方法によれば、従来技術におけるような塩浴や酸洗の工程を必要としないため、廃水の発生による環境問題は解決される。しかし、これらの方法におけるような空気中でのブラストによるデスケーリングにおいては、粉塵の発生という別の環境問題が生ずる。また、このような空気中におけるブラスト処理によって被処理材である線材・棒材の外周全てのスケールを除去するためには大量のブラスト材が必要となり、処理コストが高価になってしまうという問題もある。

そこで、特許文献３に記載の発明においては、被処理材の表面を満遍なく効率良く加工処理する表面加工装置として、研磨材混入液が収容されたタンクと、タンク内の研磨材混入液中に載置された被処理材の加工対象表面へ向けて加工流体を高圧噴射するノズル装置と、対象表面に対してノズル装置を相対移動させる駆動機構と、ノズル装置に加工液を加圧供給するポンプ装置とを備えた液中表面加工装置を提案している。

かかる液中表面加工装置によれば、ノズル装置から被処理材の表面に向けて噴射される高圧流体によって研磨材混入液中の研磨材が巻き込まれて、高圧流体とともに被処理材の加工対象表面に噴射衝突するので、高圧流体に研磨材が混入されていなくてもブラスト効果が得られ、しかも研磨材を外部から連続的に供給する必要がなく、予めタンク内の研磨材混入液中に混入されている研磨材のみが利用されるため、全体的にコストの低減が図れるとしている。
特開平６−１８２４２９号公報特開２００３−１８１７６１号公報特開２００２−１１３６６３号公報

しかしながら、上記特許文献３に記載されたような液中表面加工装置を、上記特許文献１及び特許文献２に記載されたような線材・棒材のスケール除去に応用した場合には、研磨材としては一般的に角張った微粒子が用いられるため、線材・棒材の表面を傷付け易く断線の原因となる恐れがあり、また角張った微粒子は衝突の衝撃で割れ易いため連続使用が実際は困難であり、定期的に新たな研磨材を補充しなければならない。更に、線材・棒材のスケール除去においては線材・棒材を巻き取りながら加工する必要があり、線材・棒材を回転させながら加工することが不可能であるため、上記特許文献３に記載されたような噴射ノズルでは線材・棒材の外周面を満遍なくブラスト処理することができないという問題点があった。

そこで、本発明は、研磨材として液体中に球状ジルコンビーズを始めとする真球に近い球状の微粒子を混入して、かつ１または２以上の噴射ノズルを線材・棒材の外周面の全面に噴射するように設置固定しまたは移動させることによって、線材・棒材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置及びスケール除去方法を提供することを課題とする。

請求項１の発明にかかるスケール除去装置は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、前記装置本体の側面に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、前記装置本体の側面の前記被加工材入口とほぼ同じ高さで前記被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、前記被加工材入口及び前記被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して前記装置本体内の前記液体が満たされる所定の高さより下方に固定された互いに約１８０度の角度を付けた２方向から前記丸棒状の被加工材の表面に高圧液体を噴射する２個の噴射ノズルと、前記２個の噴射ノズルに前記高圧液体を供給する高圧ポンプとを有し、前記液体と前記高圧液体とは同一の液体であって、前記２個の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に前記高圧液体を噴射するように設けられており、前記所定の高さまで前記液体を満たし、研磨材として前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入して、前記２個の噴射ノズルから前記高圧液体を噴射しながら前記丸棒状の被加工材を前記装置本体を貫通させて移動させることによって前記丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去するものである。

ここで、「丸棒状の被加工材」には、太さが５ｍｍ〜１０ｍｍ以上の丸棒のみならず、より細い線状の被加工材（線材）も含むものとする。

請求項２の発明にかかるスケール除去装置は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、前記装置本体の側面に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、前記装置本体の側面の前記被加工材入口とほぼ同じ高さで前記被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、前記被加工材入口及び前記被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して前記装置本体内の前記液体が満たされる所定の高さより下方に固定された少なくとも互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けた３方向から前記丸棒状の被加工材の表面に高圧液体を噴射する３個以上の噴射ノズルと、前記３個以上の噴射ノズルに前記高圧液体を供給する高圧ポンプとを有し、前記液体と前記高圧液体とは同一の液体であって、前記３個以上の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に前記高圧液体を噴射するように設けられており、前記所定の高さまで前記液体を満たし、研磨材として前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入して、前記３個以上の噴射ノズルから前記高圧液体を噴射しながら前記丸棒状の被加工材を前記装置本体を貫通させて移動させることによって前記丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去するものである。

ここで、「少なくとも」は「３方向」にかかるもので、３方向以上から３個以上の噴射ノズルによって高圧液体を噴射するという意味であり、互いの角度については、例えば４個の噴射ノズルを有する場合には「互いに約２０度〜約１６０度の範囲内で角度を付けた４方向から」となり、５個の噴射ノズルを有する場合には「互いに約２０度〜約１５０度の範囲内で角度を付けた５方向から」となる。

請求項３の発明にかかるスケール除去装置は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、前記装置本体の側面に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、前記装置本体の側面の前記被加工材入口とほぼ同じ高さで前記被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、前記被加工材入口及び前記被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して前記装置本体内の前記液体が満たされる所定の高さより下方に固定された互いに約１８０度の角度を付けた２方向から前記丸棒状の被加工材の表面に高圧液体及び前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を噴射する２個の噴射ノズルと、前記２個の噴射ノズルに前記高圧液体を供給する高圧ポンプと、前記２個の噴射ノズルに前記真球に近い球状の微粒子を供給して前記高圧液体に混入する球状微粒子供給装置とを有し、前記液体と前記高圧液体とは同一の液体であって、前記２個の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に前記高圧液体を噴射するように設けられており、前記装置本体内に前記所定の高さまで前記液体を満たし、前記真球に近い球状の微粒子が混入した前記高圧液体を前記２個の噴射ノズルから噴射しながら前記丸棒状の被加工材を前記装置本体を貫通させて移動させることによって前記丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去するものである。

請求項４の発明にかかるスケール除去装置は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、前記装置本体の側面に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、前記装置本体の側面の前記被加工材入口とほぼ同じ高さで前記被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、前記被加工材入口及び前記被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して前記装置本体内の前記液体が満たされる所定の高さより下方に固定された少なくとも互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けた３方向から前記丸棒状の被加工材の表面に高圧液体及び前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を噴射する３個以上の噴射ノズルと、前記３個以上の噴射ノズルに前記高圧液体を供給する高圧ポンプと、前記３個以上の噴射ノズルに前記真球に近い球状の微粒子を供給して前記高圧液体に混入する球状微粒子供給装置とを有し、前記液体と前記高圧液体とは同一の液体であって、前記３個以上の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に前記高圧液体を噴射するように設けられており、前記装置本体内に前記所定の高さまで前記液体を満たし、前記真球に近い球状の微粒子が混入した前記高圧液体を前記３個以上の噴射ノズルから噴射しながら前記丸棒状の被加工材を前記装置本体を貫通させて移動させることによって前記丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去するものである。

請求項５の発明にかかるスケール除去装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか1つの構成において、更に、前記２個の噴射ノズルを互いに区分する１枚の仕切り板または前記３個以上の噴射ノズルを互いに区分する２枚以上の仕切り板を有するものである。

請求項６の発明にかかるスケール除去装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか1つの構成において、前記２個の噴射ノズルまたは前記３個以上の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材を囲む形状の一体の支持ブロックに設けられているものである。

請求項７の発明にかかるスケール除去装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つの構成において、前記２個の噴射ノズルまたは前記３個以上の噴射ノズルの全部または一部は前記丸棒状の被加工材の移動方向に対して逆向きに斜めを向いて取付けられているものである。

請求項８の発明にかかるスケール除去方法は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する方法であって、研磨材として前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入した液体中を前記丸棒状の被加工材を通しながら、同一の液体を前記液体中において噴射ノズルから高圧で噴射して前記丸棒状の被加工材の全周に高圧液体が噴きつけられるように前記噴射ノズルを移動させ、若しくは前記噴射ノズルを前記丸棒状の被加工材の通過する位置の周囲に複数個固定して前記丸棒状の被加工材の全周に高圧液体を噴き付けるものである。

請求項９の発明にかかるスケール除去方法は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する方法であって、液体中を前記丸棒状の被加工材を通しながら、研磨材として前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入した同一の液体を前記液体中において噴射ノズルから高圧で噴射して前記丸棒状の被加工材の全周に前記真球に近い球状の微粒子を混入した高圧液体が噴きつけられるように前記噴射ノズルを移動させ、若しくは前記噴射ノズルを前記丸棒状の被加工材の通過する位置の周囲に複数個固定して前記丸棒状の被加工材の全周に前記真球に近い球状の微粒子を混入した高圧液体を噴き付けるものである。

請求項１０の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、請求項１乃至請求項９のいずれか１つの構成において、前記噴射ノズルの先端から前記丸棒状の被加工材の表面までの距離が２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内であるものである。

請求項１１の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１つの構成において、前記噴射ノズルの噴射口径は０．１ｍｍ〜６ｍｍの範囲内であるものである。

請求項１２の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、請求項１乃至請求項１１のいずれか１つの構成において、前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子は比重３．０以上７．０以下の真球に近い球状の微粒子であるものである。

請求項１３の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、請求項１２の構成において、前記比重３．０以上７．０以下の真球に近い球状の微粒子は球状ジルコンビーズであるものである。

請求項１４の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、請求項１３の構成において、前記球状ジルコンビーズは１０μｍ〜８００μｍの範囲内の粒子径を有するものである。

請求項１５の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、請求項１乃至請求項１４のいずれか１つの構成において、前記噴射ノズルから噴射される高圧液体の速度は大気中の音速（約３３２ｍ／秒）以上であるものである。

請求項１６の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、請求項１乃至請求項１５のいずれか１つの構成において、前記丸棒状の被加工材に噴射された前記真球に近い球状の微粒子を前記丸棒状の被加工材から削り落とされたスケールと分離して回収して再使用するものである。

請求項１の発明にかかるスケール除去装置は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、装置本体の側面に設けられた丸棒状の被加工材を装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、装置本体の側面の被加工材入口とほぼ同じ高さで被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた丸棒状の被加工材を装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、被加工材入口及び被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して装置本体内の液体が満たされる所定の高さより下方に固定された互いに約１８０度の角度を付けた２方向から丸棒状の被加工材の表面に高圧液体を噴射する２個の噴射ノズルと、２個の噴射ノズルに高圧液体を供給する高圧ポンプとを有し、液体と高圧液体とは同一の液体であって、２個の噴射ノズルは丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に高圧液体を噴射するように設けられており、所定の高さまで液体を満たし、研磨材として丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入して、２個の噴射ノズルから高圧液体を噴射しながら丸棒状の被加工材を装置本体を貫通させて移動させることによって丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。

かかる構成を有することによって、液体中で２個の噴射ノズルから高圧液体を噴射すると、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子が高速で噴射される高圧液体に巻き込まれて、高圧液体とともに丸棒状の被加工材の表面に衝突し、丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。このとき、通常研磨材として使用される角張った微粒子よりも真球に近い球状の微粒子は高圧液体にずっと巻き込まれ易く、しかも丸棒状の被加工材の表面を傷付けることがないばかりでなく、真球に近い球状の微粒子自身も殆ど割れることがない。

そして、このような２個の噴射ノズルが互いに約１８０度の角度を付けた２方向から丸棒状の被加工材の表面に高圧液体を噴射するように固定されているため、移動する丸棒状の被加工材の表面の全周に高圧液体とともに真球に近い球状の微粒子が衝突して、全周のスケールを満遍なく除去することができる。更に、真球に近い球状の微粒子は研磨材としてスケールを除去しても自身は殆ど摩耗しないため、半永久的に使用することができ、非常に低コストで丸棒状の被加工材のスケール除去を行うことができる。

また、真球に近い球状の微粒子は高速液流の流速に乗るため、従来の研磨剤（珪砂、アルミナ粉、等）を用いたスケール除去処理においては１００ＭＰａ〜１５０ＭＰａの高圧液体を用いる必要があったのに対して、高圧液体の圧力を５ＭＰａ〜５０ＭＰａに下げても同等の効果が得られるため、高圧ポンプ、高圧配管及び噴射ノズルの寿命が大幅に延びるという効果も得られる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、かつ２個の噴射ノズルを丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置となる。

請求項２の発明にかかるスケール除去装置は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、装置本体の側面に設けられた丸棒状の被加工材を装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、装置本体の側面の被加工材入口とほぼ同じ高さで被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた丸棒状の被加工材を装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、被加工材入口及び被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して装置本体内の液体が満たされる所定の高さより下方に固定された少なくとも互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けた３方向から丸棒状の被加工材の表面に高圧液体を噴射する３個以上の噴射ノズルと、３個以上の噴射ノズルに高圧液体を供給する高圧ポンプとを有し、液体と高圧液体とは同一の液体であって、３個以上の噴射ノズルは丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に高圧液体を噴射するように設けられており、所定の高さまで液体を満たし、研磨材として丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入して、３個以上の噴射ノズルから高圧液体を噴射しながら丸棒状の被加工材を装置本体を貫通させて移動させることによって丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。

かかる構成を有することによって、液体中で３個以上の噴射ノズルから高圧液体を噴射すると、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子が高速で噴射される高圧液体に巻き込まれて、高圧液体とともに丸棒状の被加工材の表面に衝突し、丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。このとき、通常研磨材として使用される角張った微粒子よりも真球に近い球状の微粒子は高圧液体にずっと巻き込まれ易く、しかも丸棒状の被加工材の表面を傷付けることがないばかりでなく、真球に近い球状の微粒子自身も殆ど割れることがない。

そして、このような３個以上の噴射ノズルが互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けた少なくとも３方向から丸棒状の被加工材の表面に高圧液体を噴射するように固定されているため、移動する丸棒状の被加工材の表面の全周により確実に高圧液体とともに真球に近い球状の微粒子が衝突して、全周のスケールをより確実に満遍なく除去することができる。また、噴射ノズルを３個以上設置したことによってスケール除去効率が向上するため、丸棒状の被加工材をより速く移動させることができ、スケール除去の工程時間を短縮することができる。

ここで、上述の如く、噴射ノズルが３個の場合には互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けて固定されるが、噴射ノズルが４個の場合には互いに約２０度〜約１６０度の範囲内で角度を付けた４方向となり、噴射ノズルが５個の場合には互いに約２０度〜約１５０度の範囲内で角度を付けた５方向となって、噴射ノズルの個数によって互いの角度は変化する。

更に、真球に近い球状の微粒子は研磨材としてスケールを除去しても自身は殆ど摩耗しないため、半永久的に使用することができ、非常に低コストで丸棒状の被加工材のスケール除去を行うことができる。また、真球に近い球状の微粒子は高速液流の流速に乗るため、従来の研磨剤（珪砂、アルミナ粉、等）を用いたスケール除去処理においては１００ＭＰａ〜１５０ＭＰａの高圧液体を用いる必要があったのに対して、高圧液体の圧力を５ＭＰａ〜５０ＭＰａに下げても同等の効果が得られるため、高圧ポンプ、高圧配管及び噴射ノズルの寿命が大幅に延びるという効果も得られる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、かつ３個以上の噴射ノズルを丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストでより確実に満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置となる。

請求項３の発明にかかるスケール除去装置は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、装置本体の側面に設けられた丸棒状の被加工材を装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、装置本体の側面の被加工材入口とほぼ同じ高さで被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた丸棒状の被加工材を装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、被加工材入口及び被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して装置本体内の液体が満たされる所定の高さより下方に固定された互いに約１８０度の角度を付けた２方向から丸棒状の被加工材の表面に高圧液体及び丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を噴射する２個の噴射ノズルと、２個の噴射ノズルに高圧液体を供給する高圧ポンプと、２個の噴射ノズルに真球に近い球状の微粒子を供給して高圧液体に混入する球状微粒子供給装置とを有し、液体と高圧液体とは同一の液体であって、２個の噴射ノズルは丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に高圧液体を噴射するように設けられており、装置本体内に所定の高さまで液体を満たし、真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を２個の噴射ノズルから噴射しながら丸棒状の被加工材を装置本体を貫通させて移動させることによって丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。

かかる構成を有することによって、液体中で２個の噴射ノズルから真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射すると、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子が高圧液体とともに高速で丸棒状の被加工材の表面に衝突し、より強力にかつ確実に丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。このとき、通常研磨材として使用される角張った微粒子よりも真球に近い球状の微粒子は丸棒状の被加工材の表面を傷付けることがないばかりでなく、真球に近い球状の微粒子自身も殆ど割れることがない。

そして、このような２個の噴射ノズルが互いに約１８０度の角度を付けた２方向から丸棒状の被加工材の表面に真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射するように固定されているため、移動する丸棒状の被加工材の表面の全周に高圧液体とともに真球に近い球状の微粒子が衝突して、全周のスケールを満遍なく除去することができる。更に、真球に近い球状の微粒子は研磨材としてスケールを除去しても自身は殆ど摩耗しないため、半永久的に使用することができ、非常に低コストで丸棒状の被加工材のスケール除去を行うことができる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、かつ２個の噴射ノズルを丸棒状の被加工材の外周面の全面に真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置となる。

請求項４の発明にかかるスケール除去装置は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、装置本体の側面に設けられた丸棒状の被加工材を装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、装置本体の側面の被加工材入口とほぼ同じ高さで被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた丸棒状の被加工材を装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、被加工材入口及び被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して装置本体内の液体が満たされる所定の高さより下方に固定された少なくとも互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けた３方向から丸棒状の被加工材の表面に高圧液体及び丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を噴射する３個以上の噴射ノズルと、３個以上の噴射ノズルに高圧液体を供給する高圧ポンプと、３個以上の噴射ノズルに真球に近い球状の微粒子を供給して高圧液体に混入する球状微粒子供給装置とを有し、液体と高圧液体とは同一の液体であって、３個以上の噴射ノズルは丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に高圧液体を噴射するように設けられており、装置本体内に所定の高さまで液体を満たし、真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を３個以上の噴射ノズルから噴射しながら丸棒状の被加工材を装置本体を貫通させて移動させることによって丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。

かかる構成を有することによって、液体中で３個以上の噴射ノズルから真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射すると、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子が高圧液体とともに高速で丸棒状の被加工材の表面に衝突し、より強力にかつ確実に丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。このとき、通常研磨材として使用される角張った微粒子よりも真球に近い球状の微粒子は丸棒状の被加工材の表面を傷付けることがないばかりでなく、真球に近い球状の微粒子自身も殆ど割れることがない。

そして、このような３個以上の噴射ノズルが互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けた少なくとも３方向から丸棒状の被加工材の表面に真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射するように固定されているため、移動する丸棒状の被加工材の表面の全周により確実に高圧液体とともに真球に近い球状の微粒子が衝突して、全周のスケールをより確実に満遍なく除去することができる。また、噴射ノズルを３個以上設置したことによってスケール除去効率が向上するため、丸棒状の被加工材をより速く移動させることができ、スケール除去の工程時間を短縮することができる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、かつ３個以上の噴射ノズルを丸棒状の被加工材の外周面の全面に真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストでより確実に満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置となる。

請求項５の発明にかかるスケール除去装置は、更に、２個の噴射ノズルを互いに区分する１枚の仕切り板または３個以上の噴射ノズルを互いに区分する２枚以上の仕切り板を有する。請求項１乃至請求項４の発明に係るスケール除去装置においては、上述の如く、いずれも被加工材の長手方向に互いにずれた位置に高圧液体を噴射するように、２個または３個以上の噴射ノズルが設けられているため、噴射された高圧液体同士が正面からぶつかり合って干渉することはないが、２個または３個以上の噴射ノズルが被加工材の長手方向について接近して設けられている場合には、噴射された高圧液体の流れが互いに干渉して勢いが弱まり、スケール除去能力が低下する恐れがある。

そこで、被加工材の長手方向について互いに接近して設けられた噴射ノズルの間に、互いを区分する仕切り板を設けることによって、噴射された高圧液体の流れが互いに干渉するのを防止して、高圧液体または真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体のスケール除去能力が低下する恐れを確実に排除することができる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、２個以上の噴射ノズルを丸棒状の被加工材の外周面の全面に真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射するように設置固定するとともに、被加工材の長手方向について互いに接近して設けられた噴射ノズルの間に仕切り板を設けることによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストでより確実に満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置となる。

請求項６の発明にかかるスケール除去装置は、２個の噴射ノズルまたは３個以上の噴射ノズルが丸棒状の被加工材を囲む形状の一体の支持ブロックに設けられている。これによって、噴射ノズル同士の角度を容易に所望の角度に設定することができるとともに、２個以上の噴射ノズルの設置スペースをコンパクトにすることができ、スケール除去装置の装置本体をよりコンパクトにすることができる。

このようにして、研磨材として液体中に球状ジルコンビーズを始めとする球状の微粒子を混入して、２個以上の噴射ノズルを丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができ、かつ装置本体がコンパクトなスケール除去装置となる。

請求項７の発明にかかるスケール除去装置は、２個の噴射ノズルまたは３個以上の噴射ノズルの全部または一部が、丸棒状の被加工材の移動方向に対して逆向きに斜めを向いて取付けられている。本発明者らは、スケール除去装置の実験を進める中で、噴射ノズルを丸棒状の被加工材の移動方向に対して逆向きに斜めに取付け、高圧液体が丸棒状の被加工材の移動方向に対して逆向きに斜めに噴き付けられることによって、より効率的にスケールが除去されることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、２個以上の噴射ノズルを丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置となる。

請求項８の発明にかかるスケール除去方法は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する方法であって、研磨材として丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入した液体中を丸棒状の被加工材を通しながら、同一の液体を液体中において噴射ノズルから高圧で噴射して丸棒状の被加工材の全周に高圧液体が噴きつけられるように噴射ノズルを移動させ、若しくは噴射ノズルを丸棒状の被加工材の通過する位置の周囲に複数個固定して丸棒状の被加工材の全周に高圧液体を噴き付ける。

かかる方法によれば、液体中で噴射ノズルから高圧液体を噴射すると、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子が高速で噴射される高圧液体に巻き込まれて、高圧液体とともに丸棒状の被加工材の表面に衝突し、丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。このとき、通常研磨材として使用される角張った微粒子よりも真球に近い球状の微粒子は高圧液体にずっと巻き込まれ易く、しかも丸棒状の被加工材の表面を傷付けることがないばかりでなく、真球に近い球状の微粒子自身も殆ど割れることがない。

そして、このような噴射ノズルを移動させ、或いは複数個固定して噴射される高圧液体が丸棒状の被加工材の全周に噴き付けられるようにすることによって、移動する丸棒状の被加工材の表面の全周に高圧液体とともに真球に近い球状の微粒子が衝突して、全周のスケールを満遍なく除去することができる。更に、真球に近い球状の微粒子は研磨材としてスケールを除去しても自身は殆ど摩耗しないため、半永久的に使用することができ、非常に低コストで丸棒状の被加工材のスケール除去を行うことができる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、噴射ノズルから丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体を噴射することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去方法となる。

請求項９の発明にかかるスケール除去方法は、長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する方法であって、液体中を丸棒状の被加工材を通しながら、研磨材として丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入した同一の液体を液体中において噴射ノズルから高圧で噴射して丸棒状の被加工材の全周に真球に近い球状の微粒子を混入した高圧液体が噴きつけられるように噴射ノズルを移動させ、若しくは噴射ノズルを丸棒状の被加工材の通過する位置の周囲に複数個固定して丸棒状の被加工材の全周に真球に近い球状の微粒子を混入した高圧液体を噴き付ける。

かかる方法によれば、液体中で噴射ノズルから真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射すると、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子が高圧液体とともに高速で丸棒状の被加工材の表面に衝突し、より強力にかつ確実に丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去する。このとき、通常研磨材として使用される角張った微粒子よりも真球に近い球状の微粒子は丸棒状の被加工材の表面を傷付けることがないばかりでなく、真球に近い球状の微粒子自身も殆ど割れることがない。

そして、このような噴射ノズルを移動させ、或いは複数個固定して噴射される真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体が丸棒状の被加工材の全周に噴き付けられるようにすることによって、移動する丸棒状の被加工材の表面の全周に高圧液体とともに真球に近い球状の微粒子が衝突して、全周のスケールを満遍なく除去することができる。更に、真球に近い球状の微粒子は研磨材としてスケールを除去しても自身は殆ど摩耗しないため、半永久的に使用することができ、非常に低コストで丸棒状の被加工材のスケール除去を行うことができる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、かつ噴射ノズルを移動させ、或いは複数個固定して丸棒状の被加工材の外周面の全面に真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去方法となる。

請求項１０の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、噴射ノズルの先端から丸棒状の被加工材の表面までの距離が２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内である。本発明者らは、最も効果的に丸棒状の被加工材の表面に生じたスケールを除去する条件について、鋭意実験研究を重ねた結果、噴射ノズルの先端から丸棒状の被加工材の表面までの距離が２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内である場合に、効率的にスケールを除去できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。

即ち、噴射ノズルの先端から丸棒状の被加工材の表面までの距離が７０ｍｍを超えると、噴き付けられる高圧液体の勢いが弱まるため効率的にスケールを除去できなくなり、また表面までの距離が２５ｍｍより短くなると、高圧液体のみを噴射する方式の場合には噴射ノズルから噴射される高圧液体が真球に近い球状の微粒子を充分巻き込むことができなくなるため、また真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射する方式の場合には噴射ノズルから噴射される高圧液体が十分に広がらないため、やはりスケール除去の効率が低下する。したがって、噴射ノズルの先端から丸棒状の被加工材の表面までの距離が２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内である場合に、効率的にスケールを除去できるのである。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、噴射ノズルから丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体または真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置またはスケール除去方法となる。

請求項１１の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、噴射ノズルの噴射口径が約０．１ｍｍ〜約６ｍｍの範囲内、より好ましくは約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内である。本発明者らは、最も効果的に丸棒状の被加工材の表面に生じたスケールを除去する条件について、鋭意実験研究を重ねた結果、噴射ノズルの噴射口径が約０．１ｍｍ〜約６ｍｍの範囲内、より好ましくは約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲内である場合に、効率的にスケールを除去できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成したものである。

請求項１２の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子は比重３．０以上７．０以下の真球に近い球状の微粒子である。

比重３．０以上の球状の微粒子を用いることによって加工速度が速くなり、丸棒状の被加工材をより速く移動させることができるため、スケール除去の工程時間を短縮することができる。また、球状の微粒子の比重が７．０を超えると、加工速度が速くなり過ぎて丸棒状の被加工材に凹みや傷跡を付けるという不具合が生ずる恐れがある。したがって、球状の微粒子の比重は３．０以上７．０以下であることが好ましい。

請求項１３の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、比重３．０以上７．０以下の真球に近い球状の微粒子は球状ジルコンビーズである。球状ジルコン（ＺｒＳｉＯ₄）ビーズは２５００℃以上の電気溶解プロセスによって作製され、シリカ相に囲まれた結晶ジルコニア粒子は高強度で平滑な表面を有する。比重は３．８、モース硬度は７、破砕強度は径２ｍｍのビーズで７００Ｎであり、真球に近い球状であるため丸棒状の被加工材に傷を付ける恐れもない。

そして、真球に近いため摩耗・破砕し難く、最も効率良く噴射エネルギーを丸棒状の被加工材に与えることができ、比重３．８の球状ジルコンビーズを用いることによってスケールを確実に除去できるとともに、従来の研磨材を用いたスケール除去方法よりも除去速度が著しく速いため、丸棒状の被加工材をより速く移動させることができ、スケール除去の工程時間を短縮することができる。

また、真球に近い球状ジルコンビーズは高速液流の流速に乗るため、従来の研磨剤を用いたスケール除去処理においては１００ＭＰａ〜１５０ＭＰａの高圧液体を用いる必要があったのに対して、高圧液体の圧力を５ＭＰａ〜５０ＭＰａに下げても同等の効果が得られるため、高圧ポンプ、高圧配管及び噴射ノズルの寿命が大幅に延びるという効果も得られる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子として球状ジルコンビーズを混入して、噴射ノズルから丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体または真球に近い球状の微粒子として球状ジルコンビーズが混入した高圧液体を噴射することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置またはスケール除去方法となる。

請求項１４の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、球状ジルコンビーズが約１０μｍ〜約８００μｍの範囲内、より好ましくは約１０μｍ〜約１００μｍの範囲内の粒子径を有する。

数１０μｍレベルの微細な球状ジルコンビーズを用いることによって、丸棒状の被加工材表面の微小なスケールも容易に除去でき、加工跡がより滑らかになる。また、約５００μｍ〜約８００μｍのやや大きめの球状ジルコンビーズを用いることによって、スケール除去速度がより速くなり、広い面積のスケールをも短時間で除去することができる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子として球状ジルコンビーズを混入して、噴射ノズルから丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体または真球に近い球状の微粒子として球状ジルコンビーズが混入した高圧液体を噴射することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も極めて高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置またはスケール除去方法となる。

請求項１５の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法は、噴射ノズルから噴射される高圧液体の速度が大気中の音速（約３３２ｍ／秒）以上即ちマッハ以上である。

従来の球状ジルコンビーズを始めとする真球に近い球状の微粒子を用いた空気中におけるエアーブラスト加工（ショットピーニング加工）においては、空気の速度が音速を上回れないために、加工能力にも限界があった。しかし、本発明のように真球に近い球状の微粒子を液体中に混入し、噴射ノズルから高圧液体を噴射して巻き込ませることによって、または噴射ノズルから真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射することによって、高圧液体の速度が大気中の音速を超えて最高マッハ３程度にまで達するので、Ｆ＝ｍｖ²の運動方程式からも明らかなように、より強力にかつ短時間で丸棒状の被加工材の表面をスケール除去処理することができる。

したがって、スケール除去速度が著しく速いため、丸棒状の被加工材をより速く移動させることができ、スケール除去の工程時間を短縮することができる。

このようにして、研磨材として液体中に真球に近い球状の微粒子を混入して、噴射ノズルから丸棒状の被加工材の外周面の全面に高圧液体を噴射することによって、または噴射ノズルから真球に近い球状の微粒子が混入した高圧液体を噴射することによって、丸棒状の被加工材に傷を付けることがなく、スケール除去効率も極めて高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができるスケール除去装置またはスケール除去方法となる。

請求項１６の発明にかかるスケール除去装置またはスケール除去方法においては、丸棒状の被加工材に噴射された真球に近い球状の微粒子を丸棒状の被加工材から削り落とされたスケールと分離して回収して再使用する。前述の如く、真球に近い球状の微粒子は球状であるため摩耗・破砕し難く、したがって削り落とされたスケールが溜まってきた場合には、スケールと分離して回収して何回も再使用することが可能である。また、球状であるため従来の研磨材粒子のように被加工材に突き刺さったりしないので、回収も容易である。

このようにして、研磨材として真球に近い球状の微粒子を用いることによって、回収して何回も再使用することが可能になり、ランニングコストを大幅に低減することができるとともに、産業廃棄物を減らすリサイクルにも貢献できるスケール除去装置またはスケール除去方法となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法について、図１乃至図４を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置の支持ブロックの構造を示す正面図、（ｂ）は底面図である。図３は本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法に用いられる真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を示す図である。図４は本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法に用いられる球状ジルコンビーズ回収装置の構成を示すブロック図である。

図１に示されるように、本実施の形態１にかかるスケール除去装置１は、装置本体２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いて、短手方向の向かい合った側面に同じ高さに貫通孔を穿設し、シール用のゴム製リングを取付けて、被加工材入口２Ａ及び被加工材出口２Ｂを設けている。図１に示されるように、丸棒状の被加工材としての外径約６ｍｍの軟鋼棒材（ＳＷＲＭ）Ｗ１は、所定の速度で矢印方向に移動して被加工材入口２Ａから装置本体２内に入り、被加工材出口２Ｂから出て行くことになる。丸棒状の被加工材としての外径約６ｍｍの軟鋼棒材Ｗ１は、スケール除去処理前はコイル状に巻かれた状態にあり、スケール除去処理後は再び大きな力で巻き取られる。

このように所定の速度で移動していく丸棒状の被加工材Ｗ１を囲むようにして、概略コの字形の支持ブロック３が図示しない支持機構によって固定されており、この支持ブロック３には３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃが取付け固定されている。３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、それぞれ高圧配管６Ａ，６Ｂ，６Ｃを介して高圧水を供給する高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃに接続されている。

これらの高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃには、給水タンクユニット５Ｄが、高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃに水を補給するために接続されている。そして、装置本体２内には真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズが混入された液体としての水ＢＬが満たされており、支持ブロック３はその全体が水ＢＬに浸かるように支持固定されている。

更に、図１に装置本体２の一部を切り欠いて示されるように、概略コの字形の支持ブロック３は、噴射ノズル４Ｂが取付けられた脚部が被加工材入口２Ａ側に屈曲しており、噴射ノズル４Ｃが取付けられた脚部が被加工材出口２Ｂ側に屈曲している。これによって、３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃから噴射される高圧液体としての高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられる位置が、被加工材Ｗ１の長手方向に互いにずれるようになっている。

この支持ブロック３及び３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃについて、図２を参照して更に詳しく説明する。図２（ａ）に示されるように、支持ブロック３は正面から見ると略コの字形であり、上部中央に真下を向いて噴射ノズル４Ａが固定されており、右脚部には斜め上方を向いて噴射ノズル４Ｂが固定されており、左脚部にはやはり斜め上方を向いて噴射ノズル４Ｃが固定されている。図２（ａ）に示されるように、これら３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃの噴射方向は互いに約１２０度の角度が付けられており、これによって丸棒状の被加工材Ｗ１の全周に確実に高圧水が噴き付けられるように設定されている。

また、図２（ａ）に示されるように、装置本体２内に満たされた水の中には真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズＺＢが混入されており、３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃから高圧水が噴射されると球状ジルコンビーズＺＢがその流れに巻き込まれて、高圧水とともに音速の約３倍（マッハ３）の高速で丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられ、これによって丸棒状の被加工材Ｗ１の表面のスケールが削り取られて除去される。

ここで、３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃの先端と丸棒状の被加工材Ｗ１の表面との距離ｄは、４０ｍｍ〜５０ｍｍとしている。距離ｄは２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケール除去ができることが分かっている。この理由は、距離ｄが余り大き過ぎると丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられる高圧水の勢いが弱くなり、逆に距離ｄが余り小さ過ぎると高圧水が充分に球状ジルコンビーズＺＢを巻き込むことができないためと考えられる。

更に、図２（ｂ）に示されるように、３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃから噴射される高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向に互いにずれて噴き付けられるように設定されている。この理由は、３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃから噴射される高圧水が丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向に同じ位置に噴き付けられるようにすると、噴射される高圧水が互いにぶつかり合って勢いが減殺される恐れがあるため、上述したように概略コの字形の支持ブロック３の両脚部を屈曲させることによって、長手方向に互いにずれて噴き付けられるようにしたものである。

したがって、噴射される高圧水が互いにぶつかり合っても勢いが減殺される恐れがない場合には、本実施の形態１にかかる支持ブロック３のように両脚部を屈曲させる必要はなく、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向の同じ位置に噴き付けられるようにしても良い。また、３個の噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃの噴射口径は約２ｍｍとしている。噴射ノズルの噴射口径は、約０．１ｍｍ〜約６ｍｍの範囲、より好ましくは約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケールを除去できることが判明している。

本実施の形態１にかかるスケール除去装置１においては、支持ブロック３をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で作製しているが、支持ブロック３の材質としてはこれに限られるものではなく、曲げ強度が大きく耐摩耗性の大きい構造用セラミックス（窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、等）やアルミニウム等の他の金属を用いることもできる。

また、本実施の形態１にかかるスケール除去装置１においては、装置本体２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いているが、○○○製の水槽や○○○製の水槽等を用いることもできる。透明なアクリル樹脂製の水槽を用いることによって、装置本体２の内部を容易に観察することができ、高圧水が噴き付けられる様子や球状ジルコンビーズＺＢが巻き込まれる様子をチェックすることができるという長所が得られる。

更に、本実施の形態１にかかるスケール除去装置１及びスケール除去方法においては、真球に近い球状の微粒子として球状ジルコンビーズＺＢを用いている。球状ジルコン（ＺｒＳｉＯ₄）ビーズＺＢは２５００℃以上の電気溶解プロセスによって作製され、シリカ相に囲まれた結晶ジルコニア粒子は高強度で平滑な表面を有する。比重は３．８、モース硬度は７、破砕強度は径２ｍｍのビーズで７００Ｎであり、真球に近い球状であるため丸棒状の被加工材に傷を付ける恐れもない。

図３のＳＥＭ写真に示されるように、本実施の形態１にかかるスケール除去装置１に用いられる球状ジルコンビーズ（写真は粒子径約４０μｍのもの）ＺＢは、中実でほぼ真球であり、故に摩耗・破砕し難く、かつ最も効率良く噴射エネルギーを丸棒状の被加工材Ｗ１に与えることができ、従来の角張った研磨材を用いたスケール除去方法よりもスケール除去速度が速く、しかもスケールを除去した跡が滑らかになる。

そして、破砕し難いので、削り落とされたスケール滓が溜まって水が汚れた場合には、回収してスケール滓を除去することによって、何回でも再使用することができる。球状ジルコンビーズ回収の具体的な方法について説明すると、図４に示されるような構成の球状ジルコンビーズ回収装置４０を使用する。

図４に示されるように、本実施の形態１にかかる球状ジルコンビーズ回収装置４０は、マグネットセパレータとオイルスキーマを組み合わせたもの４１、サイクロンセパレータ４２、切粉取フィルタ４３、回収液タンク４４、破砕片除去装置４５及びこれらの間を繋ぐ配管を備えている。

排出液に含まれる球状ジルコンビーズと水以外の不純物としては、丸棒状の被加工材の切粉（スケール滓）と潤滑オイル等の油分と配管系内壁が削られた鉄屑等が主なものである。そこで、まずマグネットセパレータ４１によってスケール滓・鉄屑等の鉄分を磁力吸着して除去し、同時にオイルスキーマ４１によって油分を除去する。

次に、サイクロンセパレータ４２によって比重の差で球状ジルコンビーズのみを分離し、更に破砕片除去装置４５によって僅かではあるが長期間繰返し使用されて破砕した球状ジルコンビーズの破砕片を斜面を転がり落ちる速度の速い球状ジルコンビーズから除去して、清浄になった水とともに装置本体２に供給することによって、高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃから供給される高圧水によって、噴射ノズル４Ａ，４Ｂ，４Ｃから高速で丸棒状の被加工材Ｗ１に噴き付けられて再使用される。

更に、球状ジルコンビーズが一部の清浄な水とともに分離された回収液からは、切粉取フィルタ４３によって切粉等を除去して清浄になった水が、回収液タンク４４を介して高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃに供給されて再使用される。なお、回収液タンク４４の容量は高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの安全を考慮すると吐出量の約２０倍〜約５０倍あることが望ましい。

このようにして、本実施の形態１のスケール除去装置１においては、球状ジルコンビーズのみならず高圧水用の水をも回収して何回も再使用することが可能になり、ランニングコストを大幅に低減することができるとともに、廃水及び産業廃棄物を減らすことができて環境に優しいスケール除去装置およびスケール除去方法となる。

本実施の形態１にかかる球状ジルコンビーズ回収装置４０においては、サイクロンセパレータ４２で球状ジルコンビーズのみを分離しているが、サイクロンセパレータ４２の代わりに段付きシックナー（沈降槽）を用いて沈降速度の速い球状ジルコンビーズのみを分離しても良いし、段付きシックナーとサイクロンセパレータ４２を両方用いても良い。また、マグネットセパレータ４１によってスケール滓・鉄屑等の鉄分を磁力吸着して除去し、同時にオイルスキーマ４１によって油分を除去した後に、エレメントレスフィルター（エレメントレスフィルスター（登録商標））で球状ジルコンビーズと水とを分離することもできる。

このようにして、本実施の形態１にかかるスケール除去装置１及びスケール除去方法においては、真球に近い球状の微粒子として球状ジルコンビーズＺＢを用いることによって、スケール除去速度が速くなり丸棒状の被加工材Ｗ１を速く移動させることができるため、スケール除去工程を著しく時間短縮できるとともに、スケールを除去した跡に細かい凹凸が生じるのを防いで平滑な面とできる。更に、真球に近い球状の微粒子及び水の再使用を可能として、システムのランニングコスト低減を図ることができる。

実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法について、図５を参照して説明する。図５は本発明の実施の形態２にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。

図５に示されるように、本実施の形態２にかかるスケール除去装置１１は、装置本体１２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いて、この装置本体１２の向かい合った側面に同じ高さに貫通孔を穿設し、シール用のゴム製リングを取付けて、被加工材入口１２Ａ及び被加工材出口１２Ｂを設けている。図５に示されるように、丸棒状の被加工材としての外径約１１ｍｍの軟鋼棒材（ＳＷＲＭ）Ｗ２は、所定の速度で矢印方向に移動して被加工材入口１２Ａから装置本体１２内に入り、被加工材出口１２Ｂから出て行くことになる。丸棒状の被加工材としての外径約１１ｍｍの軟鋼棒材Ｗ２は、スケール除去処理前はコイル状に巻かれた状態にあり、スケール除去処理後は再び大きな力で巻き取られる。

このように所定の速度で移動していく丸棒状の被加工材Ｗ２に対して、本実施の形態２にかかるスケール除去装置１１においては、４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが設置されている。噴射ノズル１４Ａは装置本体１２の左側面に水平方向を向いて固定され、丸棒状の被加工材Ｗ２に対してほぼ同じ高さに設けられており、噴射ノズル１４Ｂは装置本体１２の底面に真上方向を向いて固定され、丸棒状の被加工材Ｗ２の真下に設けられている。

また、噴射ノズル１４Ｃは装置本体１２の右側面に水平方向を向いて固定され、丸棒状の被加工材Ｗ２に対してほぼ同じ高さに設けられており、噴射ノズル１４Ｄは装置本体１２の上面に真下方向を向いて図示しない支持機構に固定され、丸棒状の被加工材Ｗ２の真上に設けられている。即ち、４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、互いに約９０度の角度を付けて、丸棒状の被加工材Ｗ２を四方から取り囲むようにして設置されている。

４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、それぞれ高圧配管１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄを介して、高圧水を供給する高圧ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに接続されている。これらの高圧ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄには、図示しない給水タンクユニットが、高圧ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに水を補給するために接続されている。

そして、装置本体１２内には実施の形態１と同様に、真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズが混入された液体としての水ＢＬが満たされており、４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、少なくともその先端が水ＢＬに浸かるように支持固定されている。

４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄから高圧水が噴射されると、図３のＳＥＭ写真に示されるようなほぼ真球の球状ジルコンビーズがその流れに巻き込まれて、高圧水とともに音速の約３倍（マッハ３）の高速で丸棒状の被加工材Ｗ２の表面に噴き付けられ、これによって丸棒状の被加工材Ｗ２の表面のスケールが削り取られて除去される。

ここで、４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの先端と丸棒状の被加工材Ｗ２の表面との距離は、実施の形態１と同様に４０ｍｍ〜５０ｍｍとしている。この距離は２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケール除去ができることが分かっている。この理由は、この距離が余り大き過ぎると丸棒状の被加工材Ｗ２の表面に噴き付けられる高圧水の勢いが弱くなり、逆にこの距離が余り小さ過ぎると高圧水が充分に球状ジルコンビーズを巻き込むことができないためと考えられる。

更に、図５に示されるように、４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄから噴射される高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ２の表面の長手方向に互いにずれて噴き付けられるように設定されている。この理由は、４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄから噴射される高圧水が丸棒状の被加工材Ｗ２の表面の長手方向に同じ位置に噴き付けられるようにすると、噴射される高圧水が互いにぶつかり合って勢いが減殺される恐れがあるため、４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの設置位置をずらすことによって長手方向に互いにずれて噴き付けられるようにしたものである。

したがって、噴射される高圧水が互いにぶつかり合っても勢いが減殺される恐れがない場合には、本実施の形態２のように４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの設置位置をずらす必要はなく、丸棒状の被加工材Ｗ２の表面の長手方向の同じ位置に２個乃至４個の噴射ノズルからの高圧水が噴き付けられるようにしても良い。また、４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの噴射口径は約２ｍｍとしている。噴射ノズルの噴射口径は、約０．１ｍｍ〜約６ｍｍの範囲、より好ましくは約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケールを除去できることが判明している。

また、本実施の形態２にかかるスケール除去装置１１においては、装置本体１２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いているが、不透明なステンレス製の水槽等を用いることもできる。透明なアクリル樹脂製の水槽を用いることによって、装置本体１２の内部を容易に観察することができ、高圧水が噴き付けられる様子や球状ジルコンビーズＺＢが巻き込まれる様子をチェックすることができるという長所が得られる。

また、本実施の形態２にかかるスケール除去装置１１においても、実施の形態１と同様に、図４に示されるような球状ジルコンビーズ回収装置４０を用いて、スケール滓が溜まるごとに、装置本体１２から球状ジルコンビーズ混入水ＢＬを抜き出して、スケール滓等の不純物の除去及び球状ジルコンビーズＺＢの回収を行うことが好ましい。

このようにして、本実施の形態２にかかるスケール除去装置１１及びスケール除去方法においては、研磨材として液体としての水中に真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズを混入して、かつ４個の噴射ノズル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを丸棒状の被加工材Ｗ２の外周面の全面に高圧水を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材Ｗ２に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができる。

実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法について、図６を参照して説明する。図６は本発明の実施の形態３にかかるスケール除去装置の主要部分の構成を示す縦断面図である。

図６に示されるように、本実施の形態３にかかるスケール除去装置においては、高圧液体としての高圧水を噴射する噴射ノズル２１を１個しか使用していない。その代わり、噴射ノズル２１から高圧水が表面に噴き付けられる丸棒状の被加工材Ｗ３の周辺に長手方向に沿って、半円筒形の樋状のカバー２３を図示しない支持部材によって固定している。

これによって、図示しない装置本体に満たされた水中に真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズＺＢを混入して、図示しない高圧ポンプから高圧配管２２を介して供給される高圧水を、噴射ノズル２１から丸棒状の被加工材Ｗ３の表面に噴き付けると、図６に示されるように、高圧水に巻き込まれて球状ジルコンビーズＺＢも噴き付けられるとともに、丸棒状の被加工材Ｗ３の表面で反射され或いは丸棒状の被加工材Ｗ３を通過した高圧水及び球状ジルコンビーズＺＢが、樋状カバー２３によって巻き込まれて丸棒状の被加工材Ｗ３の裏側にも噴き付けられる。

このようにして、本実施の形態３にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法においては、噴射ノズル２１を１個使用するのみで、丸棒状の被加工材Ｗ３の表面全周のスケールを除去することができる。これによって、高価な高圧ポンプ・高圧配管２２・噴射ノズル２１が一式のみでスケールを除去することができ、より低コストで満遍なくスケールを除去することができる。

なお、本実施の形態３にかかるスケール除去装置においても、実施の形態１と同様に、図４に示されるような球状ジルコンビーズ回収装置４０を用いて、スケール滓が溜まるごとに、装置本体から球状ジルコンビーズ混入水ＢＬを抜き出して、スケール滓等の不純物の除去及び球状ジルコンビーズＺＢの回収を行うことが好ましい。

実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法について、図７を参照して説明する。図７（ａ）は本発明の実施の形態４にかかるスケール除去装置の主要部分の構成を示す斜視図、（ｂ）は縦断面図である。

図７（ａ）に示されるように、本実施の形態４にかかるスケール除去装置においても、上記実施の形態３と同様に、高圧液体としての高圧水を噴射する噴射ノズル２６を１個しか使用していない。その代わり、噴射ノズル２６から高圧水が表面に噴き付けられる丸棒状の被加工材Ｗ４の周辺に長手方向に沿って、円筒形の筒状のカバー２８を図示しない支持部材によって固定している。そして、図７（ｂ）に示されるように、噴射ノズル２６の先端は筒状カバー２８の中央上部に穿設された貫通孔に嵌め込まれて固定されている。

これによって、図示しない装置本体に満たされた水中に真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズＺＢを混入して、図示しない高圧ポンプから高圧配管２７を介して供給される高圧水を、噴射ノズル２６から丸棒状の被加工材Ｗ４の表面に噴き付けると、図７（ｂ）に示されるように、高圧水に巻き込まれて球状ジルコンビーズＺＢも噴き付けられるとともに、丸棒状の被加工材Ｗ４の表面で反射され或いは丸棒状の被加工材Ｗ４を通過した高圧水及び球状ジルコンビーズＺＢが、筒状カバー２８によって巻き込まれて丸棒状の被加工材Ｗ４の全周に噴き付けられる。

このようにして、本実施の形態４にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法においては、噴射ノズル２６を１個使用するのみで、丸棒状の被加工材Ｗ４の表面全周のスケールを除去することができる。これによって、高価な高圧ポンプ・高圧配管２７・噴射ノズル２６が一式のみでスケールを除去することができ、より低コストで満遍なくスケールを除去することができる。

なお、本実施の形態４にかかるスケール除去装置においても、実施の形態１と同様に、図４に示されるような球状ジルコンビーズ回収装置４０を用いて、スケール滓が溜まるごとに、装置本体から球状ジルコンビーズ混入水ＢＬを抜き出して、スケール滓等の不純物の除去及び球状ジルコンビーズＺＢの回収を行うことが好ましい。

実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法について、図８及び図９を参照して説明する。

図８は本発明の実施の形態５にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。図９（ａ）は本発明の実施の形態５にかかるスケール除去装置の支持ブロックの構造を示す正面図、（ｂ）は底面図である。

図８に示されるように、本実施の形態５にかかるスケール除去装置３１は、装置本体３２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いて、短手方向の向かい合った側面に同じ高さに貫通孔を穿設し、シール用のゴム製リングを取付けて、被加工材入口３２Ａ及び被加工材出口３２Ｂを設けている。

図８に示されるように、丸棒状の被加工材としての外径約６ｍｍの軟鋼棒材（ＳＷＲＭ）Ｗ１は、所定の速度で矢印方向に移動して被加工材入口３２Ａから装置本体３２内に入り、被加工材出口３２Ｂから出て行くことになる。丸棒状の被加工材としての外径約６ｍｍの軟鋼棒材Ｗ１は、スケール除去処理前はコイル状に巻かれた状態にあり、スケール除去処理後は再び大きな力で巻き取られる。

このように所定の速度で移動していく丸棒状の被加工材Ｗ１を囲むようにして、概略コの字形の支持ブロック３３が図示しない支持機構によって固定されており、この支持ブロック３３には２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂが取付け固定されている。２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂは、それぞれ高圧配管３６Ａ，３６Ｂを介して高圧水を供給する高圧ポンプ３５Ａ，３５Ｂに接続されている。

これらの高圧ポンプ３５Ａ，３５Ｂには、図示しない給水タンクユニットが、高圧ポンプ３５Ａ，３５Ｂに水を補給するために接続されている。そして、装置本体３２内には真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズが混入された液体としての水ＢＬが満たされており、支持ブロック３３は少なくともその両脚部が水ＢＬに浸かるように支持固定されている。

更に、図８に装置本体３２の一部を切り欠いて示されるように、概略コの字形の支持ブロック３は、噴射ノズル３４Ａが取付けられた脚部が被加工材入口３２Ａ側に屈曲しており、噴射ノズル３４Ｂが取付けられた脚部が被加工材出口３２Ｂ側に屈曲している。これによって、２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂから噴射される高圧液体としての高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられる位置が、被加工材Ｗ１の長手方向に互いにずれるようになっている。

この支持ブロック３３及び２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂについて、図９を参照して更に詳しく説明する。

図９（ａ）に示されるように、支持ブロック３３は正面から見ると略コの字形であり、右脚部には水平方向を向いて噴射ノズル３４Ａが固定されており、左脚部にはやはり水平方向を向いて噴射ノズル３４Ｂが固定されている。図９（ａ）に示されるように、これら２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂの噴射方向は互いに約１８０度の角度が付けられており、これによって丸棒状の被加工材Ｗ１の全周に確実に高圧水が噴き付けられるように設定されている。

また、図９（ａ）に示されるように、装置本体３２内に満たされた水の中には真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズＺＢが混入されており、２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂから高圧水が噴射されると球状ジルコンビーズＺＢがその流れに巻き込まれて、高圧水とともに音速の約３倍（マッハ３）の高速で丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられ、これによって丸棒状の被加工材Ｗ１の表面のスケールが削り取られて除去される。

ここで、２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂの先端と丸棒状の被加工材Ｗ１の表面との距離は、４０ｍｍ〜５０ｍｍとしている。この距離は２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケール除去ができることが分かっている。この理由は、この距離が余り大き過ぎると丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられる高圧水の勢いが弱くなり、逆にこの距離が余り小さ過ぎると高圧水が充分に球状ジルコンビーズＺＢを巻き込むことができないためと考えられる。

更に、図９（ｂ）に示されるように、２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂから噴射される高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向に互いにずれて噴き付けられるように設定されている。この理由は、２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂから噴射される高圧水が丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向に同じ位置に噴き付けられるようにすると、噴射される高圧水が互いにぶつかり合って勢いが減殺される恐れがあるため、上述したように概略コの字形の支持ブロック３３の両脚部を屈曲させることによって、長手方向に互いにずれて噴き付けられるようにしたものである。

したがって、噴射される高圧水が互いにぶつかり合っても勢いが減殺される恐れがない場合には、本実施の形態５にかかる支持ブロック３３のように両脚部を屈曲させる必要はなく、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向の同じ位置に噴き付けられるようにしても良い。また、２個の噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂの噴射口径は約２ｍｍとしている。噴射ノズルの噴射口径は、約０．１ｍｍ〜約６ｍｍの範囲、より好ましくは約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケールを除去できることが判明している。

本実施の形態５にかかるスケール除去装置３１においては、支持ブロック３３をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で作製しているが、支持ブロック３３の材質としてはこれに限られるものではなく、曲げ強度が大きく耐摩耗性の大きい構造用セラミックス（窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、等）やアルミニウム等の他の金属を用いることもできる。

また、本実施の形態５にかかるスケール除去装置３１においては、装置本体３２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いているが、不透明なステンレス製の水槽等を用いることもできる。透明なアクリル樹脂製の水槽を用いることによって、装置本体３２の内部を容易に観察することができ、高圧水が噴き付けられる様子や球状ジルコンビーズＺＢが巻き込まれる様子をチェックすることができるという長所が得られる。

また、本実施の形態５にかかるスケール除去装置３１においても、実施の形態１と同様に、図４に示されるような球状ジルコンビーズ回収装置４０を用いて、スケール滓が溜まるごとに、装置本体３２から球状ジルコンビーズ混入水ＢＬを抜き出して、スケール滓等の不純物の除去及び球状ジルコンビーズＺＢの回収を行うことが好ましい。

このようにして、本実施の形態５にかかるスケール除去装置３１及びスケール除去方法においては、噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂを２個使用するのみで、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面全周のスケールを除去することができる。これによって、高価な高圧ポンプ３５Ａ，３５Ｂ・高圧配管３６Ａ，３６Ｂ・噴射ノズル３４Ａ，３４Ｂが二式のみでスケールを除去することができ、より低コストで満遍なくスケールを除去することができる。

実施の形態６
次に、本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法について、図１０乃至図１３を参照して説明する。本実施の形態６にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法は、上記実施の形態１乃至実施の形態５と異なり、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズを混入した高圧水を噴射ノズルから噴き付ける方式のものであり、請求項４及び請求項９の発明に対応するものである。

図１０は本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。図１１は本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法に用いられる噴射ノズルの構造を示す縦断面図である。図１２は本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法に用いられる球状ジルコンビーズ回収装置の構成を示すブロック図である。図１３（ａ）は本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置の支持ブロックの構造を示す正面図、（ｂ）は底面図である。

図１０に示されるように、本実施の形態６にかかるスケール除去装置５１は、上記実施の形態１と同様に、装置本体２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いて、短手方向の向かい合った側面に同じ高さに貫通孔を穿設し、シール用のゴム製リングを取付けて、被加工材入口２Ａ及び被加工材出口２Ｂを設けている。図１０に示されるように、丸棒状の被加工材としての外径約６ｍｍの軟鋼棒材（ＳＷＲＭ）Ｗ１は、実施の形態１におけるより速い所定の速度で矢印方向に移動して被加工材入口２Ａから装置本体２内に入り、被加工材出口２Ｂから出て行くことになる。丸棒状の被加工材としての外径約６ｍｍの軟鋼棒材Ｗ１は、スケール除去処理前はコイル状に巻かれた状態にあり、スケール除去処理後は再び大きな力で巻き取られる。

このように所定の速度で移動していく丸棒状の被加工材Ｗ１を囲むようにして、概略コの字形の支持ブロック３が図示しない支持機構によって固定されており、この支持ブロック３には３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃが取付け固定されている。３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃは、それぞれ高圧配管６Ａ，６Ｂ，６Ｃを介して高圧水を供給する高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃに接続されている。これらの高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃには、給水タンクユニット５Ｄが、高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃに水を補給するために接続されている。

更に、本実施の形態６に係るスケール除去装置５１が上記実施の形態１に係るスケール除去装置１と異なるのは、装置本体２の近傍に球状微粒子供給装置としての球状ジルコンビーズ供給装置５５が設置されており、球状ジルコンビーズ供給装置５５から配管５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃを通って、球状ジルコンビーズがそれぞれ噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃに供給され、噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃにおいて高圧配管６Ａ，６Ｂ，６Ｃを介して供給される高圧水に混入される点である。

球状ジルコンビーズは比重が３．８、モース硬度は７、破砕強度は径２ｍｍのビーズで７００Ｎであり、球状で丸棒状の被加工材としての軟鋼棒材Ｗ１に傷を付ける恐れもなく、破砕し難いので何回でも再使用することができる。即ち、図１０に示されるように、装置本体２の底部に溜まった使用済みの球状ジルコンビーズ混入水は、排出管２Ｃから排出されて球状微粒子回収装置としての球状ジルコンビーズ回収装置５７に入り、清浄な球状ジルコンビーズと清浄な水だけが回収されて、配管５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃから直接噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃにそれぞれ供給される。また、清浄な水だけが別に回収されて、配管５８Ｄから給水タンクユニット５Ｄに供給されて再利用される。

装置本体２内には、球状ジルコンビーズが混入された高圧液体としての高圧水と同一の液体としての水ＷＬが満たされており、支持ブロック３はその全体が水ＷＬに浸かるように支持固定されている。更に、図１０に装置本体２の一部を切り欠いて示されるように、概略コの字形の支持ブロック３は、噴射ノズル５４Ｂが取付けられた脚部が被加工材入口２Ａ側に屈曲しており、噴射ノズル５４Ｃが取付けられた脚部が被加工材出口２Ｂ側に屈曲している。これによって、３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃから噴射される高圧液体としての高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられる位置が、被加工材Ｗ１の長手方向に互いにずれるようになっている。

次に、３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの構造について、図１１を参照して説明する。図１１には噴射ノズル５４Ａの内部構造が示されているが、他の２個の噴射ノズル５４Ｂ，５４Ｃの内部構造も全く同一である。図１１に示されるように、噴射ノズル５４Ａの本体５４ａには、高圧水を供給する高圧配管６Ａ、球状ジルコンビーズＺＢを供給する配管５６Ａ、及び回収された清浄な球状ジルコンビーズと清浄な水を供給する配管５８Ａが接続されている。そして、図１１に示されるように、噴射ノズル本体５４ａの中で球状ジルコンビーズＺＢが高圧配管６Ａから噴き出す高圧水に混入されて、噴射ノズル５４Ａの先端から丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられる。

次に、球状ジルコンビーズ回収装置５７の具体的な構成について、図１２を参照して説明する。図１２に示されるように、本実施の形態６にかかる球状ジルコンビーズ回収装置５７は、マグネットセパレータとオイルスキーマを組み合わせたもの４１、サイクロンセパレータ４２、切粉取フィルタ４３、回収液タンク４４、破砕片除去装置４５及びこれらの間を繋ぐ配管を備えており、実施の形態１の球状ジルコンビーズ回収装置４０と同様の構成を有している。

排出管２Ｃから排出される排出液に含まれる球状ジルコンビーズと水以外の不純物としては、丸棒状の被加工材の切粉（スケール滓）と潤滑オイル等の油分と配管系内壁が削られた鉄屑等が主なものである。そこで、まずマグネットセパレータ４１によってスケール滓・鉄屑等の鉄分を磁力吸着して除去し、同時にオイルスキーマ４１によって油分を除去する。

次に、サイクロンセパレータ４２によって比重の差で球状ジルコンビーズのみを分離し、更に破砕片除去装置４５によって僅かではあるが長期間繰返し使用されて破砕した球状ジルコンビーズの破砕片を斜面を転がり落ちる速度の速い球状ジルコンビーズから除去して、清浄になった水とともに噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃに供給することによって、高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃから供給される高圧水によって、噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃから高速で丸棒状の被加工材Ｗ１に噴き付けられて再使用される。

更に、球状ジルコンビーズが一部の清浄な水とともに分離された回収液からは、切粉取フィルタ４３によって切粉等を除去して清浄になった水が、回収液タンク４４から給水タンクユニット５Ｄを介して、高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃに供給されて再使用される。なお、回収液タンク４４の容量は高圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの安全を考慮すると吐出量の約２０倍〜約５０倍あることが望ましい。

このようにして、本実施の形態６のスケール除去装置５１においては、球状ジルコンビーズのみならず高圧水用の水をも回収して何回も再使用することが可能になり、ランニングコストを大幅に低減することができるとともに、廃水及び産業廃棄物を減らすことができて環境に優しいスケール除去装置およびスケール除去方法となる。

本実施の形態６にかかる球状ジルコンビーズ回収装置５７においては、サイクロンセパレータ４２で球状ジルコンビーズのみを分離しているが、サイクロンセパレータ４２の代わりに段付きシックナー（沈降槽）を用いて沈降速度の速い球状ジルコンビーズのみを分離しても良いし、段付きシックナーとサイクロンセパレータ４２を両方用いても良い。また、マグネットセパレータ４１によってスケール滓・鉄屑等の鉄分を磁力吸着して除去し、同時にオイルスキーマ４１によって油分を除去した後に、エレメントレスフィルター（エレメントレスフィルスター（登録商標））で球状ジルコンビーズと水とを分離することもできる。

次に、支持ブロック３及び３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃについて、図１３を参照して更に詳しく説明する。図１３（ａ）に示されるように、支持ブロック３は正面から見ると略コの字形であり、上部中央に真下を向いて噴射ノズル５４Ａが固定されており、右脚部には斜め上方を向いて噴射ノズル５４Ｂが固定されており、左脚部にはやはり斜め上方を向いて噴射ノズル５４Ｃが固定されている。

図１３（ａ）に示されるように、これら３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの噴射方向は互いに約１２０度の角度が付けられており、これによって丸棒状の被加工材Ｗ１の全周に確実に球状ジルコンビーズＺＢが混入した高圧水が噴き付けられるように設定されている。３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃから球状ジルコンビーズＺＢが混入した高圧水が噴射されると、球状ジルコンビーズＺＢが高圧水とともに音速の約３倍（マッハ３）の高速で丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられ、これによって丸棒状の被加工材Ｗ１の表面のスケールがより強力にかつ確実に削り取られて除去される。

ここで、３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの先端と丸棒状の被加工材Ｗ１の表面との距離ｄは、４０ｍｍ〜５０ｍｍとしている。距離ｄは２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケール除去ができることが分かっている。この理由は、距離ｄが余り大き過ぎると丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられる高圧水の勢いが弱くなり、逆に距離ｄが余り小さ過ぎると球状ジルコンビーズＺＢが混入した高圧水が充分に広がらないためと考えられる。

更に、図１３（ｂ）に示されるように、３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃから噴射される高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向に互いにずれて噴き付けられるように設定されている。この理由は、３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃから噴射される高圧水が丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向に同じ位置に噴き付けられるようにすると、噴射される高圧水が互いにぶつかり合って勢いが減殺される恐れがあるため、上述したように概略コの字形の支持ブロック３の両脚部を屈曲させることによって、長手方向に互いにずれて噴き付けられるようにしたものである。

したがって、噴射される高圧水が互いにぶつかり合っても勢いが減殺される恐れがない場合には、本実施の形態６にかかる支持ブロック３のように両脚部を屈曲させる必要はなく、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向の同じ位置に噴き付けられるようにしても良い。また、３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの噴射口径は約２ｍｍとしている。噴射ノズルの噴射口径は、約０．１ｍｍ〜約６ｍｍの範囲、より好ましくは約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケールを除去できることが判明している。

本実施の形態６にかかるスケール除去装置５１においては、支持ブロック３をステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）で作製しているが、支持ブロック３の材質としてはこれに限られるものではなく、曲げ強度が大きく耐摩耗性の大きい構造用セラミックス（窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、等）やアルミニウム等の他の金属を用いることもできる。

また、本実施の形態６にかかるスケール除去装置５１においては、装置本体２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いているが、不透明なステンレス製の水槽等を用いることもできる。透明なアクリル樹脂製の水槽を用いることによって、装置本体２の内部を容易に観察することができ、高圧水が噴き付けられる様子や球状ジルコンビーズＺＢが巻き込まれる様子をチェックすることができるという長所が得られる。

更に、本実施の形態６にかかるスケール除去装置５１及びスケール除去方法においては、真球に近い球状の微粒子として球状ジルコンビーズＺＢを用いている。球状ジルコン（ＺｒＳｉＯ₄）ビーズＺＢは２５００℃以上の電気溶解プロセスによって作製され、シリカ相に囲まれた結晶ジルコニア粒子は高強度で平滑な表面を有する。比重は３．８、モース硬度は７、破砕強度は径２ｍｍのビーズで７００Ｎであり、真球に近い球状であるため丸棒状の被加工材に傷を付ける恐れもない。

このようにして、本実施の形態６にかかるスケール除去装置５１及びスケール除去方法においては、真球に近い球状の微粒子として球状ジルコンビーズＺＢを用いて、球状ジルコンビーズＺＢを混入した高圧水を３個の噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃから噴射させることによって、スケール除去速度がより一層速くなり、丸棒状の被加工材Ｗ１をより一層速く移動させることができるため、スケール除去工程を著しく時間短縮できるとともに、スケールを除去した跡に細かい凹凸が生じるのを防いで平滑な面とできる。更に、真球に近い球状の微粒子及び水の再使用を可能として、システムのランニングコスト低減を図ることができる。

実施の形態７
次に、本発明の実施の形態７にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法について、図１４を参照して説明する。図１４は本発明の実施の形態７にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。本実施の形態７にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法は、上記実施の形態６と同様に、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズを混入した高圧水を噴射ノズルから噴き付ける方式のものであり、請求項４及び請求項９の発明に対応するものである。

図１４に示されるように、本実施の形態７にかかるスケール除去装置６１は、上記実施の形態２と同様に、装置本体１２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いて、この装置本体１２の向かい合った側面に同じ高さに貫通孔を穿設し、シール用のゴム製リングを取付けて、被加工材入口１２Ａ及び被加工材出口１２Ｂを設けている。図１４に示されるように、丸棒状の被加工材としての外径約１１ｍｍの軟鋼棒材（ＳＷＲＭ）Ｗ２は、上記実施の形態２におけるよりも速い所定の速度で矢印方向に移動して、被加工材入口１２Ａから装置本体１２内に入り、被加工材出口１２Ｂから出て行くことになる。丸棒状の被加工材としての外径約１１ｍｍの軟鋼棒材Ｗ２は、スケール除去処理前はコイル状に巻かれた状態にあり、スケール除去処理後は再び大きな力で巻き取られる。

このように所定の速度で移動していく丸棒状の被加工材Ｗ２に対して、本実施の形態７にかかるスケール除去装置６１においては、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄが設置されている。噴射ノズル６４Ａは装置本体１２の左側面に水平方向を向いて固定され、丸棒状の被加工材Ｗ２に対してほぼ同じ高さに設けられており、噴射ノズル６４Ｂは装置本体１２の底面に真上方向を向いて固定され、丸棒状の被加工材Ｗ２の真下に設けられている。

また、噴射ノズル６４Ｃは装置本体１２の右側面に水平方向を向いて固定され、丸棒状の被加工材Ｗ２に対してほぼ同じ高さに設けられており、噴射ノズル６４Ｄは装置本体１２の上面に真下方向を向いて図示しない支持機構に固定され、丸棒状の被加工材Ｗ２の真上に設けられている。即ち、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄは、互いに約９０度の角度を付けて、丸棒状の被加工材Ｗ２を四方から取り囲むようにして設置されている。これら４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄの構造は、図１１に示される上記実施の形態６における噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの構造と同様である。

即ち、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄは、それぞれ高圧配管１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄを介して、高圧水を供給する高圧ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに接続されている。これらの高圧ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄには給水タンクユニット１５Ｅが、高圧ポンプ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄに水を補給するために接続されている。また、装置本体１２の近傍には球状微粒子供給装置としての球状ジルコンビーズ供給装置６５が設置されており、球状ジルコンビーズ供給装置６５から配管６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ，６６Ｄを通って、球状ジルコンビーズがそれぞれ噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６６Ｄに供給され、噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６６Ｄにおいて高圧配管１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄを介して供給される高圧水に混入される。

球状ジルコンビーズは比重が３．８、モース硬度は７、破砕強度は径２ｍｍのビーズで７００Ｎであり、球状で丸棒状の被加工材としての軟鋼棒材Ｗ２に傷を付ける恐れもなく、破砕し難いので何回でも再使用することができる。即ち、図１４に示されるように、装置本体１２の底部に溜まった使用済みの球状ジルコンビーズ混入水は、排出管１２Ｃから排出されて球状微粒子回収装置としての球状ジルコンビーズ回収装置６７に入り、清浄な球状ジルコンビーズと清浄な水だけが回収されて、配管６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ，６８Ｄから直接噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄにそれぞれ供給される。また、清浄な水だけが別に回収されて、給水タンクユニット１５Ｅに供給されて再利用される。

装置本体１２内には、球状ジルコンビーズが混入された高圧液体としての高圧水と同一の液体としての水ＷＬが満たされており、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄは、少なくともその先端が水ＷＬに浸かるように支持固定されている。そして、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄから、図３のＳＥＭ写真に示されるようなほぼ真球の球状ジルコンビーズが混入した高圧水が噴射されると、音速の約３倍（マッハ３）の高速で丸棒状の被加工材Ｗ２の表面に噴き付けられ、これによって丸棒状の被加工材Ｗ２の表面のスケールが、より強力にかつ高速度で削り取られて除去される。

ここで、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄの先端と丸棒状の被加工材Ｗ２の表面との距離は、実施の形態６と同様に４０ｍｍ〜５０ｍｍとしている。この距離は２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケール除去ができることが分かっている。この理由は、この距離が余り大き過ぎると丸棒状の被加工材Ｗ２の表面に噴き付けられる高圧水の勢いが弱くなり、逆にこの距離が余り小さ過ぎるとほぼ真球の球状ジルコンビーズが混入した高圧水が充分に広がらないためと考えられる。

更に、図１４に示されるように、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄから噴射される高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ２の表面の長手方向に互いにずれて噴き付けられるように設定されている。この理由は、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄから噴射される高圧水が丸棒状の被加工材Ｗ２の表面の長手方向に同じ位置に噴き付けられるようにすると、噴射される高圧水が互いにぶつかり合って勢いが減殺される恐れがあるため、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄの設置位置をずらすことによって長手方向に互いにずれて噴き付けられるようにしたものである。また、４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄの噴射口径は約２ｍｍとしている。噴射ノズルの噴射口径は、約０．１ｍｍ〜約６ｍｍの範囲、より好ましくは約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケールを除去できることが判明している。

また、本実施の形態７にかかるスケール除去装置６１においては、装置本体１２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いているが、不透明なステンレス製の水槽等を用いることもできる。透明なアクリル樹脂製の水槽を用いることによって、装置本体１２の内部を容易に観察することができ、球状ジルコンビーズＺＢが混入した高圧水が噴き付けられる様子をチェックすることができるという長所が得られる。

また、本実施の形態７にかかるスケール除去装置６１においても、実施の形態６と同様に、図１４に示される球状ジルコンビーズ回収装置６７を用いて、スケール滓が溜まるごとに、装置本体１２から球状ジルコンビーズ混入水を抜き出して、スケール滓等の不純物の除去及び球状ジルコンビーズＺＢの回収を行っているため、ランニングコストの低減と産業廃棄物の減量に貢献している。

このようにして、本実施の形態７にかかるスケール除去装置６１及びスケール除去方法においては、研磨材として高圧液体としての高圧水中に真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズを混入して、かつ４個の噴射ノズル６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄを丸棒状の被加工材Ｗ２の外周面の全面に高圧水を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材Ｗ２に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができる。

実施の形態８
次に、本発明の実施の形態８にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法について、図１５を参照して説明する。図１５は本発明の実施の形態８にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。本実施の形態８にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法は、上記実施の形態６，７と同様に、丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズを混入した高圧水を噴射ノズルから噴き付ける方式のものであり、請求項３及び請求項９の発明に対応するものである。

図１５に示されるように、本実施の形態８にかかるスケール除去装置７１は、上記実施の形態５と同様に、装置本体３２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いて、この装置本体３２の向かい合った側面に同じ高さに貫通孔を穿設し、シール用のゴム製リングを取付けて、被加工材入口３２Ａ及び被加工材出口３２Ｂを設けている。図１５に示されるように、丸棒状の被加工材としての外径約６ｍｍの軟鋼棒材（ＳＷＲＭ）Ｗ１は、上記実施の形態５におけるよりも速い所定の速度で矢印方向に移動して、被加工材入口３２Ａから装置本体３２内に入り、被加工材出口３２Ｂから出て行くことになる。丸棒状の被加工材としての外径約６ｍｍの軟鋼棒材Ｗ１は、スケール除去処理前はコイル状に巻かれた状態にあり、スケール除去処理後は再び大きな力で巻き取られる。

このように所定の速度で移動していく丸棒状の被加工材Ｗ１を囲むようにして、概略コの字形の支持ブロック３３が図示しない支持機構によって固定されており、この支持ブロック３３には２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂが取付け固定されている。は、これら２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂの構造は、図１１に示される上記実施の形態６における噴射ノズル５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃの構造と同様である。

即ち、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂは、それぞれ高圧配管３６Ａ，３６Ｂを介して、高圧水を供給する高圧ポンプ３５Ａ，３５Ｂに接続されている。これらの高圧ポンプ３５Ａ，３５Ｂには給水タンクユニット３５Ｃが、高圧ポンプ３５Ａ，３５Ｂに水を補給するために接続されている。また、装置本体３２の近傍には球状微粒子供給装置としての球状ジルコンビーズ供給装置７５が設置されており、球状ジルコンビーズ供給装置７５から配管７６Ａ，７６Ｂを通って、球状ジルコンビーズがそれぞれ噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂに供給され、噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂにおいて高圧配管３６Ａ，３６Ｂを介して供給される高圧水に混入される。

球状ジルコンビーズは比重が３．８、モース硬度は７、破砕強度は径２ｍｍのビーズで７００Ｎであり、球状で丸棒状の被加工材としての軟鋼棒材Ｗ１に傷を付ける恐れもなく、破砕し難いので何回でも再使用することができる。即ち、図１５に示されるように、装置本体３２の底部に溜まった使用済みの球状ジルコンビーズ混入水は、排出管３２Ｃから排出されて球状微粒子回収装置としての球状ジルコンビーズ回収装置７７に入り、清浄な球状ジルコンビーズと清浄な水だけが回収されて、配管７８Ａ，７８Ｂから直接噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂにそれぞれ供給される。また、清浄な水だけが別に回収されて、給水タンクユニット３５Ｃに供給されて再利用される。

装置本体３２内には、球状ジルコンビーズが混入された高圧液体としての高圧水と同一の液体としての水ＷＬが満たされており、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂは、支持ブロック３３の脚部が水ＷＬに浸かるように支持固定されており、少なくとも２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂの先端が水ＷＬに浸かるように支持固定されている。そして、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂは、被加工材としての軟鋼棒材Ｗ１とほぼ同じ高さに噴射口が位置するように水平に、かつ被加工材としての軟鋼棒材Ｗ１が移動する方向と逆向きに斜めに向くように、支持固定されている。即ち、請求項７の発明に対応している。

２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂから、図３のＳＥＭ写真に示されるようなほぼ真球の球状ジルコンビーズが混入した高圧水が噴射されると、音速の約３倍（マッハ３）の高速で丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられ、これによって丸棒状の被加工材Ｗ１の表面のスケールが、より強力にかつ高速度で削り取られて除去される。更に、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂが被加工材としての軟鋼棒材Ｗ１が移動する方向と逆向きに斜めに向くように取付けられているため、球状ジルコンビーズが混入した高圧水が丸棒状の被加工材Ｗ１の移動方向に対して逆向きに斜めに噴き付けられることによって、より効率的にスケールが除去される。

ここで、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂの先端と丸棒状の被加工材Ｗ１の表面との距離は、実施の形態６，７と同様に４０ｍｍ〜５０ｍｍとしている。この距離は２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲、より好ましくは３０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケール除去ができることが分かっている。この理由は、この距離が余り大き過ぎると丸棒状の被加工材Ｗ１の表面に噴き付けられる高圧水の勢いが弱くなり、逆にこの距離が余り小さ過ぎるとほぼ真球の球状ジルコンビーズが混入した高圧水が充分に広がらないためと考えられる。

更に、図１５に示されるように、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂから噴射される高圧水は、丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向に互いにずれて噴き付けられるように設定されている。この理由は、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂから噴射される高圧水が丸棒状の被加工材Ｗ１の表面の長手方向に同じ位置に噴き付けられるようにすると、噴射される高圧水が互いにぶつかり合って勢いが減殺される恐れがあるため、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂの設置位置をずらすことによって長手方向に互いにずれて噴き付けられるようにしたものである。また、２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂの噴射口径は約２ｍｍとしている。噴射ノズルの噴射口径は、約０．１ｍｍ〜約６ｍｍの範囲、より好ましくは約１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲とすることによって、より効率良くスケールを除去できることが判明している。

また、本実施の形態８にかかるスケール除去装置７１においては、装置本体３２として透明なアクリル樹脂製の水槽を用いているが、不透明なステンレス製の水槽等を用いることもできる。透明なアクリル樹脂製の水槽を用いることによって、装置本体３２の内部を容易に観察することができ、球状ジルコンビーズＺＢが混入した高圧水が噴き付けられる様子をチェックすることができるという長所が得られる。

また、本実施の形態８にかかるスケール除去装置７１においても、実施の形態６，７と同様に、図１５に示される球状ジルコンビーズ回収装置７７を用いて、スケール滓が溜まるごとに、装置本体３２から球状ジルコンビーズ混入水を抜き出して、スケール滓等の不純物の除去及び球状ジルコンビーズＺＢの回収を行っているため、ランニングコストの低減と産業廃棄物の減量に貢献している。

このようにして、本実施の形態８にかかるスケール除去装置７１及びスケール除去方法においては、研磨材として高圧液体としての高圧水中に真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズを混入して、かつ２個の噴射ノズル７４Ａ，７４Ｂを丸棒状の被加工材Ｗ１の外周面の全面に高圧水を噴射するように設置固定することによって、丸棒状の被加工材Ｗ１に傷を付けることがなく、スケール除去効率も高く、著しく低コストで満遍なくスケールを除去することができる。

上記各実施の形態においては、「高圧液体」として用いられる液体として水を用いており、通常のスケール除去においては殆ど水が用いられるが、特殊な場合には、水より粘性の高い高分子水溶液等の水以外の液体を用いることもできる。また、上記各実施の形態においては、複数の噴射ノズルを丸棒状の被加工材の長手方向に間隔を空けて設置することによって、仕切り板を用いることなく高圧液体を噴射する場合についてのみ説明しているが、特に３個以上の噴射ノズルを設置する場合に、長手方向の間隔をもっと近づけた場合には、３個以上の噴射ノズルを互いに区分する２枚以上の仕切り板を設けることが好ましい。

また、上記各実施の形態においては、「真球に近い球状の微粒子」として球状ジルコンビーズＺＢを用いた場合についてのみ説明しているが、上記各実施の形態における球状ジルコンビーズＺＢのように真球に近く、破砕しにくい微粒子であれば、その他の材質から成る球状の微粒子を用いることもできる。

本発明を実施するに際しては、スケール除去装置のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、配置、接続関係等についても、またスケール除去方法のその他の工程についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置の支持ブロックの構造を示す正面図、（ｂ）は底面図である。図３は本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法に用いられる真球に近い球状の微粒子としての球状ジルコンビーズのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を示す図である。図４は本発明の実施の形態１にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法に用いられる球状ジルコンビーズ回収装置の構成を示すブロック図である。図５は本発明の実施の形態２にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。図６は本発明の実施の形態３にかかるスケール除去装置の主要部分の構成を示す縦断面図である。図７（ａ）は本発明の実施の形態４にかかるスケール除去装置の主要部分の構成を示す斜視図、（ｂ）は縦断面図である。図８は本発明の実施の形態５にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。図９（ａ）は本発明の実施の形態５にかかるスケール除去装置の支持ブロックの構造を示す正面図、（ｂ）は底面図である。図１０は本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。図１１は本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法に用いられる噴射ノズルの構造を示す縦断面図である。図１２は本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置及びスケール除去方法に用いられる球状ジルコンビーズ回収装置の構成を示すブロック図である。図１３（ａ）は本発明の実施の形態６にかかるスケール除去装置の支持ブロックの構造を示す正面図、（ｂ）は底面図である。図１４は本発明の実施の形態７にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。図１５は本発明の実施の形態８にかかるスケール除去装置の全体構成を示す斜視図である。

符号の説明

１，１１，３１，５１，６１，７１スケール除去装置
２，１２，３２装置本体
２Ａ，１２Ａ，３２Ａ被加工材入口
２Ｂ，１２Ｂ，３２Ｂ被加工材出口
３，３３支持ブロック
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，２１，２６，３４Ａ，３４Ｂ，５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄ，７４Ａ，７４Ｂ噴射ノズル
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，３５Ａ，３５Ｂ高圧ポンプ
５Ｄ，１５Ｅ，３５Ｃ給水タンクユニット
２３樋状カバー
２８筒状カバー
４０球状ジルコンビーズ回収装置
４１マグネットセパレータ＆オイルスキーマ
４２サイクロンセパレータ
４３切粉取フィルタ
４４回収液タンク
４５破砕片除去装置
５５，６５，７５球状微粒子供給装置
５７，６７，７７球状微粒子回収装置
ＢＬ，ＷＬ液体
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４丸棒状の被加工材
ＺＢ球状の微粒子（球状ジルコンビーズ）

Claims

長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、
液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、
前記装置本体の側面に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、
前記装置本体の側面の前記被加工材入口とほぼ同じ高さで前記被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、
前記被加工材入口及び前記被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して前記装置本体内の前記液体が満たされる所定の高さより下方に固定された互いに約１８０度の角度を付けた２方向から前記丸棒状の被加工材の表面に高圧液体を噴射する２個の噴射ノズルと、
前記２個の噴射ノズルに前記高圧液体を供給する高圧ポンプとを有し、
前記液体と前記高圧液体とは同一の液体であって、
前記２個の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に前記高圧液体を噴射するように設けられており、
前記所定の高さまで前記液体を満たし、研磨材として前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入して、前記２個の噴射ノズルから前記高圧液体を噴射しながら前記丸棒状の被加工材を前記装置本体を貫通させて移動させることによって前記丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去することを特徴とするスケール除去装置。
長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、
液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、
前記装置本体の側面に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、
前記装置本体の側面の前記被加工材入口とほぼ同じ高さで前記被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、
前記被加工材入口及び前記被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して前記装置本体内の前記液体が満たされる所定の高さより下方に固定された少なくとも互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けた３方向から前記丸棒状の被加工材の表面に高圧液体を噴射する３個以上の噴射ノズルと、
前記３個以上の噴射ノズルに前記高圧液体を供給する高圧ポンプとを有し、
前記液体と前記高圧液体とは同一の液体であって、
前記３個以上の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に前記高圧液体を噴射するように設けられており、
前記所定の高さまで前記液体を満たし、研磨材として前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入して、前記３個以上の噴射ノズルから前記高圧液体を噴射しながら前記丸棒状の被加工材を前記装置本体を貫通させて移動させることによって前記丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去することを特徴とするスケール除去装置。
長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、
液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、
前記装置本体の側面に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、
前記装置本体の側面の前記被加工材入口とほぼ同じ高さで前記被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、
前記被加工材入口及び前記被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して前記装置本体内の前記液体が満たされる所定の高さより下方に固定された互いに約１８０度の角度を付けた２方向から前記丸棒状の被加工材の表面に高圧液体及び前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を噴射する２個の噴射ノズルと、
前記２個の噴射ノズルに前記高圧液体を供給する高圧ポンプと、
前記２個の噴射ノズルに前記真球に近い球状の微粒子を供給して前記高圧液体に混入する球状微粒子供給装置とを有し、
前記液体と前記高圧液体とは同一の液体であって、
前記２個の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に前記高圧液体を噴射するように設けられており、
前記装置本体内に前記所定の高さまで前記液体を満たし、前記真球に近い球状の微粒子が混入した前記高圧液体を前記２個の噴射ノズルから噴射しながら前記丸棒状の被加工材を前記装置本体を貫通させて移動させることによって前記丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去することを特徴とするスケール除去装置。
長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する装置であって、
液体を所定の高さまで満たすことのできる装置本体と、
前記装置本体の側面に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内に入れるシールされた被加工材入口と、
前記装置本体の側面の前記被加工材入口とほぼ同じ高さで前記被加工材入口とほぼ対称の位置に設けられた前記丸棒状の被加工材を前記装置本体内から取出すシールされた被加工材出口と、
前記被加工材入口及び前記被加工材出口を結ぶ線から所定の距離だけ離して前記装置本体内の前記液体が満たされる所定の高さより下方に固定された少なくとも互いに約９５度〜約１７０度の範囲内で角度を付けた３方向から前記丸棒状の被加工材の表面に高圧液体及び前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を噴射する３個以上の噴射ノズルと、
前記３個以上の噴射ノズルに前記高圧液体を供給する高圧ポンプと、
前記３個以上の噴射ノズルに前記真球に近い球状の微粒子を供給して前記高圧液体に混入する球状微粒子供給装置とを有し、
前記液体と前記高圧液体とは同一の液体であって、
前記３個以上の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材の長手方向に互いにずれた位置に前記高圧液体を噴射するように設けられており、
前記装置本体内に前記所定の高さまで前記液体を満たし、前記真球に近い球状の微粒子が混入した前記高圧液体を前記３個以上の噴射ノズルから噴射しながら前記丸棒状の被加工材を前記装置本体を貫通させて移動させることによって前記丸棒状の被加工材の表面のスケールを除去することを特徴とするスケール除去装置。
更に、前記２個の噴射ノズルを互いに区分する１枚の仕切り板または前記３個以上の噴射ノズルを互いに区分する２枚以上の仕切り板を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか1つに記載のスケール除去装置。
前記２個の噴射ノズルまたは前記３個以上の噴射ノズルは前記丸棒状の被加工材を囲む形状の一体の支持ブロックに設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか1つに記載のスケール除去装置。
前記２個の噴射ノズルまたは前記３個以上の噴射ノズルの全部または一部は前記丸棒状の被加工材の移動方向に対して逆向きに斜めを向いて取付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のスケール除去装置。
長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する方法であって、
研磨材として前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入した液体中を前記丸棒状の被加工材を通しながら、同一の液体を前記液体中において噴射ノズルから高圧で噴射して前記丸棒状の被加工材の全周に高圧液体が噴きつけられるように前記噴射ノズルを移動させ、若しくは前記噴射ノズルを前記丸棒状の被加工材の通過する位置の周囲に複数個固定して前記丸棒状の被加工材の全周に高圧液体を噴き付けることを特徴とするスケール除去方法。
長尺の丸棒状の被加工材の表面に生じているスケールを除去する方法であって、
液体中を前記丸棒状の被加工材を通しながら、研磨材として前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子を混入した同一の液体を前記液体中において噴射ノズルから高圧で噴射して前記丸棒状の被加工材の全周に前記真球に近い球状の微粒子を混入した高圧液体が噴きつけられるように前記噴射ノズルを移動させ、若しくは前記噴射ノズルを前記丸棒状の被加工材の通過する位置の周囲に複数個固定して前記丸棒状の被加工材の全周に前記真球に近い球状の微粒子を混入した高圧液体を噴き付けることを特徴とするスケール除去方法。
前記噴射ノズルの先端から前記丸棒状の被加工材の表面までの距離が２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載のスケール除去装置または請求項８若しくは請求項９に記載のスケール除去方法。
前記噴射ノズルの噴射口径は０．１ｍｍ〜６ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載のスケール除去装置またはスケール除去方法。
前記丸棒状の被加工材より硬度の高い真球に近い球状の微粒子は比重３．０以上７．０以下の真球に近い球状の微粒子であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載のスケール除去装置またはスケール除去方法。
前記比重３．０以上７．０以下の真球に近い球状の微粒子は球状ジルコンビーズであることを特徴とする請求項１２に記載のスケール除去装置またはスケール除去方法。
前記球状ジルコンビーズは１０μｍ〜８００μｍの範囲内の粒子径を有することを特徴とする請求項１３に記載のスケール除去装置またはスケール除去方法。
前記噴射ノズルから噴射される高圧液体の速度は大気中の音速（約３３２ｍ／秒）以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１つに記載のスケール除去装置またはスケール除去方法。
前記丸棒状の被加工材に噴射された前記真球に近い球状の微粒子を前記丸棒状の被加工材から削り落とされたスケールと分離して回収して再使用することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１つに記載のスケール除去装置またはスケール除去方法。