JP4915905B2

JP4915905B2 - 溶射装置

Info

Publication number: JP4915905B2
Application number: JP2006059874A
Authority: JP
Inventors: 厚志西岡; 浩史山口; 裕章藤森
Original assignee: 日本特殊炉材株式会社
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-03-06
Also published as: JP2007238977A

Description

本発明は、溶射装置に関し、より詳細には、可燃性粉体（例えば、金属粉末）と耐火性粉体（耐火性骨材の粉体）とを含む原料粉体を、支燃性のキャリヤーガスによって搬送し噴射して着火溶融することで耐火組成物（通常、層状）を形成する溶射作業に用いる溶射装置に関する。

可燃性粉体（例えば、金属粉末）と耐火性粉体（耐火性骨材の粉体）とを含む原料粉体を、支燃性のキャリヤーガス（例えば、酸素ガス）によって搬送し噴射し、この噴射された原料粉体とキャリヤーガスとの混合物を燃焼させること（主として、可燃性粉体とキャリヤーガスとが燃焼する。）により生じる燃焼エネルギーを用いて耐火性粉体を加熱溶融（又は溶融に近い状態）させ、被覆対象物に吹き付けることで被覆層（耐火組成物）を形成する溶射はこれまで多用されてきた（例えば、特許文献１、特許文献２）。

例えば、特許文献１には、「可燃性粉体を含む粉体を支燃性のキャリヤーガスを用いて被覆体に溶射するに当たって、ノズル先端部における逆火或いは粉体供給器内での可燃性粉体の着火を確実に防止」（特許文献１の発明の詳細な説明中、段落番号０００８）するためになされたものであり、具体的には「可燃性粉体と耐火性粉体との混合粉体を支燃性のキャリヤーガスを用いて導管内を搬送し、吐出ノズルより施工面或いは型枠に噴射して着火・溶融した耐火層を形成する耐火物溶射のための粉体供給方法において、吐出ノズルの前位置に供給混合粉体を収納するための粉体供給器を設け、同供給器内を不活性ガスによって密封し保圧することを特徴とする」（特許文献１の発明の詳細な説明中、段落番号０００９）装置等が開示されている。

また、特許文献２には、「金属シリコンの燃焼によって耐火性粉体を溶融して補修する溶射補修材であって、金属シリコンが流動性を低下せずに安定して供給して付着でき、かつ逆火を生じない粒径の所要量に、上記金属シリコンの着火性と火炎の安定に寄与して流動性を保持する粒径の所要量のコークス材を配合したことを特徴とする溶射補修材」（特許文献２の発明の詳細な説明中、段落番号００１６）を用いて逆火を生じないようにすることが開示されている。

特開平８−１０９４６１号公報（例えば、発明の詳細な説明中、段落番号０００１〜０００４、００１３〜００１４、第１図等）特開平９−１３２４７０号公報（例えば、発明の詳細な説明中、段落番号０００１〜００１６等）

このような溶射は、上述したように、可燃性粉体と耐火性粉体とを含む原料粉体を支燃性のキャリヤーガスによって搬送し噴射し、この噴射された原料粉体とキャリヤーガスとの混合物を燃焼させること（主として、可燃性粉体とキャリヤーガスとが燃焼する。）を含むものであるので、噴射され燃焼している該混合物の火炎が、原料粉体とキャリヤーガスとが流動している方向とは逆方向に移動し、原料粉体を貯蔵しているホッパーに達するという問題（所謂、「逆火」と呼ばれる。）があった。かかる場合には、原料粉体のホッパーに火災や爆発が生じることがあり、溶射における大きな問題となっていた。

この原料粉体のホッパーへの逆火を解決するため、溶射装置等においても様々な検討がなされてきた。例えば、特許文献１においては、吐出ノズルの前位置に供給混合粉体を収納するための粉体供給器を設け、同供給器内を不活性ガスによって密封し保圧することがなされている。しかしながら、このようにすると不活性ガスによって密封し保圧された粉体供給器を要するため、溶射装置の構成が複雑になったり高価になるという問題や、不活性ガスを用いることから運転費用が増加するといった問題があった。

そこで、本発明においては、原料粉体のホッパーへの逆火を防止するために、溶射装置の構成が複雑になったり高価になることがなく、運転費用が増加することがない溶射装置を提供することを目的とする。

本発明の溶射装置（以下、「本装置」という。）は、可燃性粉体と耐火性粉体とを含む原料粉体と、支燃性のキャリヤーガスと、を混合して混合物とし、該混合物を噴射し燃焼させて耐火組成物を形成する溶射装置であって、該原料粉体を貯蔵し該原料粉体を払い出す払出口を底部に有するホッパーと、加圧された該キャリヤーガスの流れにより該払出口から該原料粉体を吸入し該キャリヤーガスと該原料粉体とを混合し該混合物とするエジェクターと、該エジェクターにより生成された該混合物を噴射する噴射手段と、を備えてなり、該払出口から該エジェクターまでの該原料粉体を移送する原料粉体移送路に、外気に連通する外気連通部を設けたものである、溶射装置である。

本装置は、従来の溶射装置と同様に、原料粉体（可燃性粉体と耐火性粉体とを含む。）と支燃性キャリヤーガスとを混合した混合物を噴射し燃焼させて耐火組成物を形成する溶射装置であり、通常、原料粉体中の可燃性粉体が支燃性キャリヤーガスによって燃焼し、その燃焼により生じた熱によって原料粉体中の耐火性粉体が溶解（融解）又はそれに近い状態になることで耐火組成物を形成するものである。
そして、本装置は、ホッパーとエジェクターと噴射手段とを備えてなる。ホッパーは、原料粉体を貯蔵すると共に原料粉体を払い出す払出口を底部（貯蔵される原料粉体よりも下）に有する。エジェクターは、加圧されたキャリヤーガスがエジェクター内部で噴射されることにより、エジェクター内部が負圧（周囲の環境の圧力（通常、大気圧）よりも低い圧力）になり、これによってホッパーの払出口から原料粉体を吸入する。そしてエジェクターは、該吸入した原料粉体と、該噴射されたキャリヤーガスと、をエジェクター内部にて混合し前記混合物とする。そして、原料粉体とキャリヤーガスとの前記混合物はエジェクターから噴射手段へ送られ、噴射手段により噴射される。該噴射された混合物は燃焼し、その燃焼による熱により耐火性粉体が溶解（融解）又はそれに近い状態になることで耐火組成物を形成する。
本装置においては、ホッパーの払出口からエジェクターまで原料粉体を移送する原料粉体移送路に、外気に連通する外気連通部が設けられており、噴射手段からエジェクターまで逆火が生じても、この外気連通部から逆火が放散されることにより逆火が原料粉体を貯蔵するホッパーまで達することを防止又は減少させることができる。

前記外気連通部が、一端が外気に連通しかつ他端が原料粉体移送路に連通する管により構成されるものであってもよい。
こうすることで外気に連通する外気連通部を原料粉体移送路に容易に設けることができると共に、外気に連通する（逆火が放散される）該一端を、原料粉体を貯蔵するホッパーから容易に離すことができ、逆火によるホッパーへの影響を小さくすることができる。

前記原料粉体移送路の流路断面の面積Ｓ２に対する前記外気連通部の流路断面の面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｓ２）が０．０５以上１．０以下であってもよい（以下、「所定断面積比本装置」という。）。
なお、原料粉体移送路の流路断面及び外気連通部の流路断面のいずれも、それぞれの位置において流体が流れる方向（原料粉体移送路の流路断面の場合には原料粉体がホッパーの払出口からエジェクター方向に移動する方向であり、外気連通部の流路断面の場合には外気と原料粉体移送路との間で空気等の流体が移動する方向をいう。）に対し垂直な流路の断面をいう。また、原料粉体移送路の流路断面及び外気連通部の流路断面のいずれも、流路の位置によって流路断面の面積が異なる場合には最小の面積をＳ２及びＳ１とし割合（Ｓ１／Ｓ２）を算出する。
割合（Ｓ１／Ｓ２）は、あまり小さいと外気連通部から逆火を十分放散することができず、逆に、あまり大きいと外気連通部から原料粉体が流出したり外気連通部から多量の空気を吸入することがあるので、これら両条件を満たすようにされることが好ましく、通常は、０．０５以上、好ましくは０．１以上、最も好ましくは０．２以上とされ、また１．０以下、好ましくは０．７以下、最も好ましくは０．６以下とされる（従って、通常、０．０５〜１．０、好ましくは０．１〜０．７、最も好ましくは０．２〜０．６とされる。）。

所定断面積比本装置の場合、前記外気連通部の流路断面が、直径１０ｍｍ乃至５０ｍｍの略円形であってもよい。
なお、外気連通部の流路断面が、流路の位置によって流路断面の面積が異なる場合には該面積が最小となる位置における流路断面をいう。
外気連通部の流路断面は、外気連通部から逆火をうまく放散することができ、かつ外気連通部から原料粉体が流出したり外気連通部からあまり多くの空気を吸入することを防止することができるものであれば、いかなる形状及び大きさ（寸法）であってもよく、例えば、断面形状は円形、楕円形、扇形、ｎ角形（但しｎは３以上の自然数）等でもよい。しかしながら、通常は、外気連通部の流路断面を直径１０ｍｍ乃至５０ｍｍの略円形とすれば、外気連通部から逆火をうまく放散すると共に外気連通部からの原料粉体の流出や外気連通部からの多量の空気吸入を防止又は減少させることができる。

払出方向に平行な方向への前記払出口の投影領域の少なくとも一部に存するよう前記ホッパー内部に配設される邪魔部材を備えるもの（以下、「邪魔部材配設本装置」という。）であってもよい。
「払出方向」とは、ホッパーの払出口から原料粉体が原料粉体移送路に向けて払い出される際に払出口における原料粉体の流れ方向をいう。そして、「払出方向に平行な方向」とは、このような払出方向に対して平行な直線の方向をいう（従って、該直線がのびる一方向と、該一方向とは逆の他方向と、の２の方向が存する。）。このような払出方向に平行な方向への前記払出口の投影領域（払出口を底面とし、払出方向に平行な方向に沿った母線を有する直柱体により該投影領域は形成される。）のうちホッパー内部側に存する領域には、払出口を経てホッパー内部に逆火したときに逆火の噴出力が大きく加わるので、ホッパー内部の該領域に存する原料粉体はホッパーから吹き出して飛散する等の問題が生じ得る。このため払出方向に平行な方向への払出口の投影領域の少なくとも一部に存するようホッパー内部に配設される邪魔部材を備えれば、払出口を経てホッパー内部に逆火したときの逆火の噴出力を邪魔部材が受けることで、ホッパー内部の該領域に存する原料粉体への逆火の噴出力を減少させることができ、上記の問題を防止又は減少させることができる。

邪魔部材配設本装置の場合、水平方向の断面積が上方から下方に向かうにつれて単調増加する下方拡大部分であって、水平方向への任意の断面部分である任意水平断面を該任意水平断面よりも下方に位置するいずれの水平断面に投影しても該いずれの水平断面の内部に存するものである下方拡大部分を、前記邪魔部材が有するものであってもよい。
ホッパー内部に配設される邪魔部材は、ホッパー内部に貯蔵された原料粉体を払出口から払い出すことを妨げないようなものであると共に、払出口を経てホッパー内部に逆火したときの逆火の噴出力を原料粉体から効果的に遮ることができるようなものとされることが好ましく、このためには払出口の近くではできるだけ大きく（逆火の噴出力を原料粉体から効果的に遮る）かつ上方から下方（払出口が存する）に向けて原料粉体が移動する際に原料粉体が引っかかったり貯まったりしない（原料粉体を払出口から円滑に払い出す）ような形状とされてもよい。かかる形状とするには、邪魔部材が下方拡大部分を有するようにしてもよい。下方拡大部分は、水平方向の断面積が上方から下方に向かうにつれて単調増加し、かつ水平方向への任意の断面部分である任意水平断面を該任意水平断面よりも下方に位置するいずれの水平断面に投影しても該いずれの水平断面の内部に存するものであるので、払出口の近くである下方では大きく（逆火の噴出力を原料粉体から効果的に遮る）かつ鉛直な平面によるいずれの断面における形状も凹部が存さないことから上方から下方（払出口が存する）に向けて原料粉体が移動する際に原料粉体が引っかかったり貯まったりしない（原料粉体を払出口から円滑に払い出す）。なお、邪魔部材の全体が下方拡大部分であれば（邪魔部材が下方拡大部分のみからなるものであれば）、一層、原料粉体を払出口から払い出すことを妨げることが少なく、かつ払出口を経てホッパー内部に逆火したときの逆火の噴出力を原料粉体から効果的に遮ることができる。

邪魔部材配設本装置の場合、主表面が略鉛直方向に沿うように配設される板状部材により構成され前記ホッパー内部に配設される取付部材によって前記邪魔部材が前記ホッパーに取り付けられるもの（以下、「取付部材本装置」という。）であってもよい。
ホッパー内部に配設される邪魔部材は、払出口を経てホッパー内部に逆火したときの逆火の噴出力を受け止めることができるよう十分な強度で支持される必要があり、ホッパー内部に配設されることから、通常は、ホッパーに何らかの手段により取り付けられる。該手段はいかなる方法が用いられてもよく、何ら限定されるものではないが、例えば、ホッパーと邪魔部材とを部材（例えば、棒状部材、板状部材）により連結することでホッパーに対し邪魔部材を取り付ける。主表面が略鉛直方向に沿うように配設される板状部材により構成され前記ホッパー内部に配設される取付部材によって前記邪魔部材が前記ホッパーに取り付けられるようにすれば、ホッパーに対し邪魔部材を取り付ることのみならず、取付部材を構成する板状部材（主表面が略鉛直方向に沿う）によって、ホッパー内部に貯蔵された原料粉体を払出口が存する下方にうまく案内することができ（取付部材を構成する板状部材が原料粉体の案内板の役割を果たす。）、原料粉体が互いに押し固まって払い出されないこと（いわゆる棚つり現象）等を有効に防止又は減少させることができる。
なお、「主表面が略鉛直方向に沿う」とは、板状部材の主表面が沿った平面と、鉛直面と、がなす角（劣角をいう）が略０度であることをいい、好ましくは１５度以下、より好ましくは１０度以下、最も好ましくは５度以下である（無論、０度以上）。

取付部材本装置の場合、前記取付部材が、互いの主表面が交わる第１板状部材及び第２板状部材を含んでなるものであってもよい。
このように互いの主表面が交わる第１板状部材及び第２板状部材を含む取付部材とすることで、取付部材を構成する板状部材（主表面が略鉛直方向に沿う）によって、さらに、ホッパー内部に貯蔵された原料粉体を払出口が存する下方にうまく案内することができ、原料粉体が互いに押し固まって払い出されないこと（いわゆる棚つり現象）等を有効に防止又は減少させることができる。
なお、第１板状部材及び第２板状部材の互いの主表面が交わる角度（劣角をいう）は、９０度に近い方が好ましく、通常、好ましくは７５度以上、より好ましくは８０度以上、最も好ましくは８５度以上である（無論、９０度以下）。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。しかしながら、これらによって本発明は何ら制限されるものではない。

図１は、本発明の溶射装置（本装置）１１の一実施形態を示す概略図である。図１を参照して、本装置１１について説明する。
本装置１１は、大まかには、酸素供給部２１と、酸素供給部２１からの酸素供給を緊急時に遮断する緊急停止部３１と、原料粉体９１を貯蔵するホッパー部４１と、エジェクター６１と、ホッパー部４１とエジェクター６１との間に配設された移送管５３と、一端が移送管５３に連通した連通管５１と、酸素供給部２１からの緊急停止部３１を通過した酸素をエジェクター６１方向にのみ流通を許容する逆止弁３９と、エジェクター６１からの酸素と原料粉体９１とを含む混合物を流通させるホース部７１（可撓性）と、ホース部７１からの混合物を受け入れ噴射するランス部８１と、を備えてなる。

酸素供給部２１は、加圧された酸素ガスが封入された酸素ボンベ２３と、酸素ボンベ２３からの酸素ガスの圧力を調節する圧力調整弁２５と、圧力調整弁２５から流出する酸素ガスの流量を測定する流量計２７と、酸素ガスの流量を調節する流量調整弁２９と、を有してなる。このような酸素供給部２１を用い圧力調整弁２５及び流量調整弁２９を調節して、所望圧力及び所望流量の酸素ガスを緊急停止部３１に供給することができる。なお、ここでは酸素ガスの圧力は０．５ＭＰａＧ（ゲージ圧）とし、流量は２５Ｎｍ^３／ｈとした。

緊急停止部３１は、緊急遮断弁３３と、緊急遮断弁３３を動作させる緊急停止スイッチ３５と、を有してなる。緊急停止スイッチ３５を操作することで、緊急遮断弁３３を全閉（遮断）又は全開にすることができる。
酸素供給部２１によって供給される所望圧力及び所望流量の酸素ガスは、緊急遮断弁３３を通過した後に逆止弁３９に流入するようになっており、緊急停止スイッチ３５を操作することで逆止弁３９への酸素ガスの供給を断続することができる（例えば、本装置１１が何らかの緊急状態になった場合には、緊急停止スイッチ３５を操作することで逆止弁３９への酸素ガスの供給を遮断することができ、かかる緊急状態を脱した場合には、緊急停止スイッチ３５を操作することで逆止弁３９への酸素ガスの供給を再開することができる。）。

緊急停止部３１の緊急遮断弁３３を通過した酸素ガスは、逆止弁３９に流入する。逆止弁３９は、緊急遮断弁３３からエジェクター６１方向への流通を許容するが、エジェクター６１から緊急遮断弁３３方向への流通を禁止する。
逆止弁３９を通過した酸素ガスは、エジェクター６１に流入する。

エジェクター６１の内部空間６５において、酸素ガスは、先細りのノズル６３の先端から出口６７方向に高速で噴出し、それによって内部空間６５を負圧（ここでは大気圧よりも低い圧力）にする。一方、内部空間６５には移送管５３の一端（下端）が連通している（移送管５３は略鉛直方向に向くように配設された中空円筒形状のパイプであり、ここでは下端が内部空間６５に連通している。）。

移送管５３の他端（ここでは上端）には、ホッパー部４１の底部に形成された払出口４３が連通している。さらに、移送管５３の前記一端（下端）と該他端（上端）との間には、連通管５１の一端が連通している。連通管５１の他端（該一端とは反対の端部）は外気に開放されている。
なお、ホッパー部４１については、後で詳述するが、可燃性粉体（ここでは具体的には金属粉末たるシリコン）と耐火性粉体（ここでは具体的には耐火骨材の粉末たる珪石粉末）とを含む、コークス炉補修用に一般的に市販されている原料粉体９１が貯蔵され、ホッパー部４１の底部に形成された払出口４３を経て移送管５３へ原料粉体９１を払い出すようになっている。

エジェクター６１の内部空間６５は前述のように負圧にされているので、払出口４３からはホッパー部４１の原料粉体９１と、連通管５１からは周囲の雰囲気（ここでは空気）と、が移送管５３を経由してエジェクター６１の内部空間６５に吸入される。そして、エジェクター６１の内部空間６５において、原料粉体９１と該周囲の雰囲気（ここでは空気）とが、ノズル６３の先端から噴出する酸素ガスと混合され、これらの混合物が出口６７から吐出されホース部７１を経てランス部８１に達する。

ランス部８１は、ホース部７１の終端部に一端８３ａが接続され他端８３ｂが閉塞されたパイプ部８３と、パイプ部８３の他端８３ｂ近傍に接続されたノズル部８５と、を有してなる。前記混合物（原料粉体９１と前記周囲の雰囲気（空気）と酸素ガスとの混合物）は、ホース部７１を経てランス部８１のパイプ部８３の一端８３ａに進入した後、パイプ部８３を他端８３ｂ方向に流動し、ノズル部８５から耐火物壁面９８（壁面温度は通常約６００℃〜１０００℃に加熱されている。）に噴射される。該噴射された混合物は、高温の耐火物壁面９８に接触することで着火燃焼し、その燃焼による熱により耐火性粉体が溶解（融解）又はそれに近い状態になることで耐火組成物（図示せず）を形成する。

次いで、ホッパー部４１について詳述する。図２は、ホッパー部４１を示す図である。具体的には、図２（ａ）はホッパー部４１の平面図（図１中、矢印Ｙ方向から見たところを示している。）であり、図２（ｂ）はホッパー部４１の正面図（図２（ａ）中、矢印Ｃ方向から見たところを示している）である。そして、図３（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面のうち取付板４７及び邪魔部４９のみを示す断面図であり、図３（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面のうち取付板４７及び邪魔部４９のみを示す断面図である。図２及び図３を参照して、ホッパー部４１を説明する。なお、ここではホッパー部４１の内部から原料粉体９１を除去したところを示している。
ホッパー部４１は、大まかには、ホッパー部４１の外側部分を形成するホッパー４５と、ホッパー４５の内部に配設された取付板４７（ホッパー４５の内面に取り付けられている。）と、取付板４７によってホッパー４５に取り付けられた邪魔部４９と、を有している。

ホッパー４５は、ここでは略鉛直方向にのびる直線４２（図２参照。なお図中、鉛直上方向を矢印Ｄ１にて、そして鉛直下方向を矢印Ｄ２にて、それぞれ示す。）を軸とする回転体形状の中空直円錐台（両底面のうち小さい底面が下方に位置する。）形状をした下方部分４５ｂと、下方部分４５ｂの上縁に下縁が連なるように形成された中空直円筒（直線４２を軸とする回転体）形状をした上方部分４５ａと、を有している。そして、ホッパー４５の下端（下方部分４５ｂの下端）には払出口４３が形成されており、ホッパー４５の上端（上方部分４５ａの上端）には開口４４が形成されており、ホッパー４５の内部４６は外部と払出口４３及び開口４４により連通している。なお、ホッパー４５は、ここでは約２０リットルの内容積を有している。

取付板４７は、互いの主表面が略平行に配設された第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３と、互いの主表面が略平行に配設された第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３と、を有してなり、これら第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３と第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３とのいずれの主表面も略鉛直方向に沿っている。第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３はほぼ等間隔に配置されると共に第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３もほぼ等間隔に配置されている。また、第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３の主表面と第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３の主表面とはほぼ直交するように交わっており（図２（ａ）のように上方から見れば、第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３と第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３とは、いわゆる井桁状に組み合わされている。そして、第１板状部材４７ａ２と第２板状部材４７ｂ２とは直線４２に沿って交わっている。）、直線４２に対して垂直な平面による取付板４７の断面形状は直線４２と該平面とが交わる点に対して点対称に略なっている。また、第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３と第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３とにより形成された取付板４７は、直線４２に対して垂直な２の平面（互いに離れて存する仮想の平面）のうち上方に存する平面に上縁（第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３及び第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３全ての上縁）が接するようかつ下方に存する平面に下縁（第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３及び第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３全ての下縁）が接するように構成されている。
なお、取付板４７はホッパー４５のうち主として下細り形状の下方部分４５ｂに配設されているが（後述の図４参照）、取付板４７の外縁がホッパー４５（下方部分４５ｂ）の内面に取り付けられることで（例えば、溶接）、取付板４７はホッパー４５により支持されている。

邪魔部４９は、第１板状部材４７ａ２及び第２板状部材４７ｂ２に取り付けられており、略正方形の底面（ここでは略水平）を有する直四角錐（この四角錐の軸は直線４２上に略存し、この四角柱の底面が下方に頂点が上方に存するよう配置されている。また、この四角錐の頂点から底面にのびる４本の辺のうち、２本が第１板状部材４７ａ２にほぼ存し、残りの２本が第２板状部材４７ｂ２にほぼ存するようになっている。）形状をしている。なお、実際には、邪魔部４９は、無底（底部は開放）の中空直四角錐形状をしており、該直四角錐の４の側面部分にのみ壁部を有している（即ち、払出口４３から見たときに凹部を形成している。このような凹部とすることで、払出口４３からの逆火による圧力上昇が生じたときにその圧力上昇を受け止め吸収することができる。）。該直四角錐の４の側面部分に該当する４の壁部それぞれは、いずれも同じ形状及び大きさの板状部材（主表面が同じ二等辺三角形）により形成されており、第１板状部材４７ａ２と第２板状部材４７ｂ２とを架け渡すようにこれら両部材（第１板状部材４７ａ２、第２板状部材４７ｂ２）に取り付けられている。
この邪魔部４９は、それが形成する直四角錐の軸は直線４２上に略存し、底面部分を下方に向けているので、直線４２を軸とする略円筒形をした払出口４３を払出方向に平行な方向（ここでは直線４２に平行な方向）へ投影した投影領域（払出口４３が直線４２に沿って平行に移動したときの払出口４３の軌跡により描かれる直円柱形状）の少なくとも一部に存するようホッパー４５内部に配設されている。

図４は、取付板４７及び邪魔部４９をホッパー４５内部に配設したところを示す断面図（図４（ａ）は図３（ａ）と同様のＡ−Ａ断面（なお、図示及び理解を容易にするためホッパー４５の断面は図２（ａ）中のＱ−Ｑ断面を示した。）を示す断面図であり、図４（ｂ）は図３（ｂ）と同様のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。）である。図４を参照して、ホッパー４５内部における原料粉体９１（図４中では図示せず）の流れについて説明する。
原料粉体９１は、ホッパー４５の上部に形成された開口４４からホッパー４５内部に投入され、貯蔵される。そして、貯蔵された原料粉体９１は、ホッパー４５の底部（下部）に形成された払出口４３から移送管５３（の上端）に徐々に払い出される。その払出口４３からの原料粉体９１の払出に応じて、払出口４３よりも上方に存する原料粉体９１は重力によって払出口４３方向に降下するが（最終的には払出口４３から払い出される）、その降下は、ホッパー４５の内部４６において第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３、第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３及び邪魔部４９と、によって形成される上下方向に連通する上下連通空間Ｗ（例えば、図２（ａ）中では、ホッパー４５の内部４６において第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３、第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３及び邪魔部４９以外の部分）を経て下部合流空間Ｚにて合流した後、払出口４３から払い出されることによって行われる。

このように説明した本装置１１を用い、逆火が生じた場合に近い状態である逆火模擬状態を形成し、逆火における本装置１１の状態を模擬的に確認した。逆火においては、ランス部８１からホース部７１、エジェクター６１及び移送管５３を経てホッパー４５の払出口４３から内部４６へと逆火が伝達し、内部４６の圧力が高まることによってホッパー４５の開口４４から原料粉体９１が噴出等する。この逆火によるホッパー４５の内部４６の圧力上昇に似た状態を形成するため、ここでは本装置１１を運転中（圧力０．５ＭＰａＧ（ゲージ圧）、流量２５Ｎｍ^３／ｈの酸素ガスをエジェクター６１に供給し、ホッパー４５に原料粉体９１を貯蔵している状態）にノズル部８５を閉塞させる。このノズル部８５の閉塞実験を、様々な口径の連通管５１（長手方向に対する垂直な断面が略円形の中空パイプ。なお、全ての部分において管径は一定である。また、連通管５１の前記他端（前記一端（移送管５３に連通した端）とは反対の端部であり開放されている。）近傍は、やや下方に向けて曲がっているが、この曲がり部分が連通管５１内部の流路を流通する流体に与える影響は無視できる程度のものである。）を装着して行った。なお、連通管５１の長さは約８０ｍｍであり、連通管５１の前記一端近傍は、移送管５３に対して略垂直に連結されている（連通管５１の長手方向はここでは略水平方向であり、略鉛直な移送管５３の長手方向に対して略垂直になっている。）。結果を図５に示す。なお、移送管５３は、長手方向に対する垂直な断面が略円形の中空パイプ（全ての部分において管径（内径は２０ｍｍ）は一定である。）である。

図５において、「口径（ｍｍ）」は連通管５１の内径を示し、「安全装置からの放出状況」はノズル部８５が閉塞されたとき、連通管５１を経由して原料粉体９１の噴出（放出）があったか否かを示しており、「ホッパーからの噴き出しの有無」はノズル部８５が閉塞されたとき、ホッパー４５の開口４４から原料粉体９１が噴出したか否かを示している（なお、「ホッパーからの噴き出しの有無」における記載は「記載１／記載２」のように２種類の内容が記載されているが、ここに記載２は上述したように邪魔部４９が取付板４７に取り付けられた場合の結果を示し、記載１は邪魔部４９を取付板４７から取り除いた場合の結果を示している。）。
このノズル部８５の閉塞実験から、内径が５〜５０ｍｍのいずれの連通管５１を用いた場合も、連通管５１を経由した原料粉体９１の噴出（放出）があり、これによってホッパー４５の開口４４からの原料粉体９１の噴出を防止又は減少させていることが理解される。しかしながら、内径１０ｍｍ未満のものは、ホッパー４５の開口４４から原料粉体９１が噴出する場合（邪魔部４９を取付板４７から取り除いた場合）もあったので、内径１０ｍｍ以上とされることが好ましいことが明らかになった。
一方、内径が５０ｍｍを超える場合には、ノズル部８５を閉塞していない状態でも、連通管５１を経由して原料粉体９１が漏れ出るという問題が生じた。
以上のことから、連通管５１の内径は、１０ｍｍ〜５０ｍｍが適当であった。

以上のように本装置１１は、可燃性粉体（ここでは金属粉末）と耐火性粉体（ここでは耐火骨材の粉末）とを含む原料粉体９１と、支燃性のキャリヤーガス（ここでは酸素ガス）と、を混合して混合物とし、該混合物を噴射し燃焼させて耐火組成物を形成する溶射装置であって、該原料粉体９１を貯蔵し該原料粉体９１を払い出す払出口４３を底部に有するホッパー４５と、加圧された該キャリヤーガス（酸素ガス）の流れにより該払出口４３から該原料粉体９１を吸入し該キャリヤーガス（酸素ガス）と該原料粉体９１とを混合し該混合物とするエジェクター６１と、該エジェクター６１により生成された該混合物を噴射する噴射手段（ここではホース部７１とランス部８１とにより構成される。）と、を備えてなり、該払出口４３から該エジェクター６１までの該原料粉体９１を移送する原料粉体移送路たる移送管５３に、外気に連通する外気連通部たる連通管５１を設けたものである、溶射装置である。

そして、前記外気連通部たる連通管５１が、一端が外気に連通しかつ他端が原料粉体移送路たる移送管５３に連通する管により構成されるものである。
また、前記原料粉体移送路たる移送管５３の流路断面の面積Ｓ２（ここでは３１４ｍｍ^２）に対する前記外気連通部たる連通管５１の流路断面の面積Ｓ１（ここでは１７６．６ｍｍ^２）の割合（Ｓ１／Ｓ２＝０．５６２４）が０．０５以上１．０以下である。ここでは前記外気連通部たる連通管５１の流路断面が、直径１０ｍｍ乃至５０ｍｍの略円形とした。

加えて、払出方向（ホッパー４５の払出口４３から原料粉体９１が原料粉体移送路（移送管５３）に向けて払い出される際に払出口４３における原料粉体９１の流れ方向は、ここでは払出口４３が形成する中空直円筒の軸である直線４２の方向である。）に平行な方向（ここでは直線４２に平行な方向）への前記払出口４３の投影領域（払出口４３が直線４２に沿って平行に移動したときの払出口４３の軌跡により描かれる直円柱形状に含まれる領域）の少なくとも一部に存するよう前記ホッパー４５内部に配設される邪魔部材たる邪魔部４９を備えるものである。
また、水平方向の断面積が上方から下方に向かうにつれて単調増加する下方拡大部分（ここでは軸が直線４２上に存する（頂点を上方向に向けた）直四角錐をした邪魔部４９の全体が下方拡大部分を構成している。）であって、水平方向への任意の断面部分である任意水平断面を該任意水平断面よりも下方に位置するいずれの水平断面に投影しても該いずれの水平断面の内部に存するものである下方拡大部分を、前記邪魔部材たる邪魔部４９が有するものである。

そして、主表面が略鉛直方向に沿うように配設される板状部材により構成され前記ホッパー４５内部に配設される取付部材たる取付板４７によって前記邪魔部材たる邪魔部４９が前記ホッパー４５に取り付けられるものである。
また、前記取付部材たる取付板４７が、互いの主表面が交わる第１板状部材４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３及び第２板状部材４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３を含んでなるものである。

本発明の溶射装置（本装置）の一実施形態を示す概略図である。ホッパー部を示す図である。図３（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面のうち取付板及び邪魔部のみを示す断面図であり、図３（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面のうち取付板及び邪魔部のみを示す断面図である。取付板及び邪魔部をホッパー内部に配設したところを示す断面図である。逆火が生じた場合に近い逆火模擬状態における本装置の状態を実験した実験結果を示す図である。

符号の説明

１１本装置
２１酸素供給部
２３酸素ボンベ
２５圧力調整弁
２７流量計
２９流量調整弁
３１緊急停止部
３３緊急遮断弁
３５緊急停止スイッチ
３９逆止弁
４１ホッパー部
４２直線
４３払出口
４４開口
４５ホッパー
４５ａ上方部分
４５ｂ下方部分
４６内部
４７取付板
４７ａ１、４７ａ２、４７ａ３第１板状部材
４７ｂ１、４７ｂ２、４７ｂ３第２板状部材
４９邪魔部
５１連通管
５３移送管
６１エジェクター
６３ノズル
６５内部空間
６７出口
７１ホース部
８１ランス部
８３パイプ部
８３ａ一端
８３ｂ他端
８５ノズル部
９１原料粉体
９８耐火物壁面

Claims

可燃性粉体と耐火性粉体とを含む原料粉体と、支燃性のキャリヤーガスと、を混合して混合物とし、該混合物を噴射し燃焼させて耐火組成物を形成する溶射装置であって、
該原料粉体を貯蔵し該原料粉体を払い出す払出口を底部に有するホッパーと、
加圧された該キャリヤーガスの流れにより該払出口から該原料粉体を吸入し該キャリヤーガスと該原料粉体とを混合し該混合物とするエジェクターと、
該エジェクターにより生成された該混合物を噴射する噴射手段と、
を備えてなり、
該払出口から該エジェクターまでの該原料粉体を移送する原料粉体移送路に、外気に連通する外気連通部を設けたものである、溶射装置。
前記外気連通部が、一端が外気に連通しかつ他端が原料粉体移送路に連通する管により構成されるものである、請求項１に記載の溶射装置。
前記原料粉体移送路の流路断面の面積Ｓ２に対する前記外気連通部の流路断面の面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｓ２）が０．０５以上１．０以下である、請求項１又は２に記載の溶射装置。
前記外気連通部の流路断面が、直径１０ｍｍ乃至５０ｍｍの略円形である、請求項３に記載の溶射装置。
払出方向に平行な方向への前記払出口の投影領域の少なくとも一部に存するよう前記ホッパー内部に配設される邪魔部材を備えるものである、請求項１乃至４のいずれか１に記載の溶射装置。
水平方向の断面積が上方から下方に向かうにつれて単調増加する下方拡大部分であって、水平方向への任意の断面部分である任意水平断面を該任意水平断面よりも下方に位置するいずれの水平断面に投影しても該いずれの水平断面の内部に存するものである下方拡大部分を、前記邪魔部材が有するものである、請求項５に記載の溶射装置。
主表面が略鉛直方向に沿うように配設される板状部材により構成され前記ホッパー内部に配設される取付部材によって前記邪魔部材が前記ホッパーに取り付けられるものである、請求項５又は６に記載の溶射装置。
前記取付部材が、互いの主表面が交わる第１板状部材及び第２板状部材を含んでなるものである、請求項７に記載の溶射装置。