(57)【要約】      （修正有）【課題】エジェクタ式溶射装置の使用において、逆火が発生したとき、供給ホースが溶射装置本体から外れて、作業に危険をきたす。【解決手段】エジェクタ式溶射装置のディフューザ３０の先端部３１に、当該ディフューザ３０と同芯に、かつ、径方向に所定間隙を保って、かつ、ディフューザ３０の先端より下流側に突出してガイドケース５０を取り付けておく。また、前記ガイドケース５０には、先端から軸方向にかつ中央部が周方向に屈曲した屈曲部を備えたスリット３１を形成し、加えて、前記供給ホース４０後端に、前記スリット３１の幅に対応する大きさの、径方向外側に突出したストッパ４１を備えておく。前記供給ホース４０を、ディフューザ３０の先端部３１とガイドケース５０の間隙に装着した状態で、所定の引っ張り荷重が掛かって前記供給ホース４０がディフューザ３０の先端部３１から抜ける時に前記ストッパ４１が屈曲部に係止される構成となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エジェクタで混合された支燃性のキャリアーガスと原料粉体の混合体を当該エジェクタの下流側に設けたディフューザから供給ホースを介して目的の箇所に供給するエジェクタ式溶射装置の供給ホース装着構造において
前記ディフューザの先端部に、当該ディフューザと同芯に、径方向に所定間隙を保って、かつ、ディフューザの先端より下流側に突出して取り付けたガイドケースと、
前記ガイドケースに、先端から軸方向にかつ中央部が周方向に屈曲した屈曲部を備えたスリットと、
前記供給ホース後端に、前記スリットの幅に対応する大きさの、径方向外側に突出させたストッパとを備え、
前記供給ホースを、前記スリットに前記ストッパを対応させて、ディフューザの先端部とガイドケースの間隙に装着した状態で、所定の引っ張り荷重が掛かって前記供給ホースがディフューザの先端部から抜ける時に前記ストッパが屈曲部に係止されことを特徴とするエジェクタ式溶射装置の供給ホース装着構造。
【請求項２】
更に、供給ホースをディフューザの先端に装着した状態で、前期ストッパを認識してＯＮになり、供給ホースがディフューザの先端から抜けた状態でＯＦＦとなる近接スイッチを備え、近接スイッチのＯＮ、ＯＦＦを受けて、溶射装置からの、原料粉体と支燃ガスの供給を制御する請求項１に記載のエジェクタ式溶射装置の供給ホース装着構造。
【請求項３】
前記ストッパがガイドケースの屈曲部に係止された状態で形成されるディフューザの先端と供給ホースの後端との間隔に対応するガイドケースに、原料粉末噴出用の穴を設けた請求項１又は２に記載のエジェクタ式溶射装置の供給ホース装着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業窯炉の補修に使用するエジェクタ式溶射装置に関し、特に溶射装置のディフューザの先端と供給ホースとの接続機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工業窯炉や溶融金属容器等においては、その使用に伴って、耐火物からなる内張り等に損傷が発生する。このような損傷に対しては、適宜、補修が実施される。例えば、製鉄所のコークス炉は、建設してから２０年以上のものが多く、特に、炭化室の壁は補修を繰り返しながら操業を継続している。
【０００３】
操業を継続しながら補修を実施する技術として溶射補修法がある。この溶射補修法には、例えば、プラズマ溶射、レーザー溶射、火炎溶射がある。しかしながら、これらの溶射方法には大掛かりな装置が必要である。そのため、近年、比較的簡易な装置で実現可能な、金属の酸化発熱反応を利用した溶射方法が利用されている。
この方法を実施する溶射装置は、特許文献１に開示するように、溶射装置本体から、供給ホースとランスを介して金属粉末（燃焼剤）と耐火性粉末の混合物を支燃性ガス（酸素）で補修箇所に搬送し、高熱の補修面に吹き付けるようになっている。補修面に吹き付けられた耐火性粉末は、補修面からの受熱により起こる金属粉末の酸化発熱反応により耐火性組成物を形成するとともに溶融し、補修面に付着することになる。
【０００４】
上記のように、金属粉末の酸化を利用した溶射方法では、溶射材料の搬送に酸化発熱反応を促す酸素が用いられる。このため、溶射材料と酸素とが順調にランスから噴射され、壁面の補修面で酸化発熱反応を起こしている場合は問題がないが、補修箇所での燃焼が転移してランスの噴射口で発火する「先端着火」や、ランスから供給ホースを伝って溶射装置本体まで火が逆行する「逆火」が発生すると問題となる。
すなわち、先端着火は逆火を誘引する可能性があり、逆火は体積膨張を伴いながら音速を超える爆発（「爆轟」と呼ばれる。）を誘発し、供給ホースを破裂させたり、溶射装置本体から分離した供給ホースが跳ね回る危険をもたらす。
【０００５】
このように逆火は大変危険な事態を招き、一旦逆火が発生すると復旧作業に時間を要することになるが、原因が特定しづらいため発生そのものを回避することが難しい。そこで、逆火が発生することは不可避との前提に立ち、溶射装置には何らかの逆火対策の採られることが通例となっている。
【０００６】
最も簡易には、逆火を誘引する先端着火が発生した時点で、ランスを持つ作業者により供給ホースからランスを分離させ、供給ホースからランスへの溶射材料及び酸素の供給を遮断する操作、すなわち、逆火回避操作を義務づける対策である。これにより、供給ホースに達する逆火を防いで供給ホースの破裂を回避させることになる。
【０００７】
しかし、上記のような逆火回避操作は逆火が発生した場合、かえってランスを持つ作業者の近辺で爆発を生じさせ、前記作業者を危険に晒しかねない。このことから、溶射装置本体と供給ホースとをクイックジョイント（カプラ）により接続し、逆火による体積膨張又は爆発を利用して溶射装置本体と供給ホースとを分離させ、爆発時に発生する燃焼ガスを排出することにより、供給ホースの破裂を回避する対策が採られる。この対策では、溶射装置本体の内部で爆発が生じ、溶射装置本体を破損する可能性があるが、作業者を危険に晒すより好ましいと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１２０４０６号公報
【特許文献２】特許第４９１５９０５号
【特許文献３】特開２０１１−１４９０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のように溶射装置本体と供給ホースとを分離する対策では、分離した供給ホースが遠くへ離れたり、暴れたりしないように、供給ホースをワイヤ等の結束具で溶射装置本体と連結させることが義務付けられるが、結束具による結束が不十分であったり、連結することを怠ったりした場合、供給ホースが遠くへ離れることだけなら問題ないが、分離した供給ホースが暴れることは、溶射装置本体の作業者に大きな危険をもたらすおそれがある。
【００１０】
また、特許文献２に、材料ホッパに通気孔（連通管）を設けることで、逆火による圧力上昇を逃がし、逆火による材料の噴出を防止する構成が開示されている。しかしながら、上記の特許文献２の構成では、ホッパに充填された材料の噴出を抑制する効果はある程度認められたが、上記供給ホースと溶射装置本体との分離による危険性を防止するには、必ずしも十分ではなかった。
【００１１】
さらに、特許文献３では、逆火が発生したとき、供給ホースの後端が溶射装置本体から抜けるようにして逆火の圧力を逃がす構成とし、更に、供給ホースをＵ字の貫通溝を備えたストッパの該貫通溝にはめ込むとともに、当該貫通溝の上側の開口部をボンネットで塞ぐ構成として、前記溶射装置本体から抜けた供給ホースを、前記ストッパとボンネットとで囲まれる範囲に閉じ込めように構成している。
これによって、供給ホースの後端に設けられている掛けフランジがストッパに確実に掛合され、貫通溝から供給ホースが逸脱することを防止できるとしているようになっている。しかし、この構成であってもボンネットの閉め忘れにより、ストッパが機能しない可能性があることから、この対策は十分ではなかった。
本発明は、上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、上記金属粉末の酸化発熱反応を利用した溶射装置において、逆火時に供給ホースが溶射装置本体から外れないようにするとともに、発生する圧力を安全で、簡便かつ確実な方法で逃がし、また、その構成が複雑かつ、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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、エジェクタで混合された支燃性のキャリアーガスと原料粉体の混合体を当該エジェクタの下流側に設けたディフューザから供給ホースを介して目的の箇所に供給するエジェクタ式溶射装置を前提とする。
前記ディフューザの先端部に、当該ディフューザと同芯に、かつ、径方向に所定間隙を保って、かつ、ディフューザの先端より下流側に突出してガイドケースを取り付けておく。また、前記ガイドケースには、先端から軸方向にかつ中央部が周方向に屈曲した屈曲部を備えたカギ状のスリットを形成し、加えて、前記供給ホース後端に、前記スリットの幅に対応する大きさの、径方向外側に突出したストッパを備えておく。
前記供給ホースを、前記スリットに前記ストッパを対応させて、ディフューザの先端部とガイドケースの間隙に装着した状態で、所定の引っ張り荷重が掛かって前記供給ホースがディフューザの先端部から抜ける時に前記ストッパが屈曲部に係止される構成となっている。
【００１３】
さらには、供給ホースをディフューザの先端に装着した状態で、近接スイッチがストッパを認識してＯＮになり、供給ホースがディフューザの先端から抜けた状態で、近接スイッチがＯＦＦなる構成とし、この近接スイッチのＯＮ、ＯＦＦを受けて、溶射装置からの、原料粉体と支燃ガスの供給を制御する構成とした。
【発明の効果】
【００１４】
本装置は、逆火が発生したとき、供給ホースに取り付けたストッパが、ディフューザの先端部に取り付けたガイドケースのスリットの屈曲部に係止されるようになっているので、確実に供給ホースのばたつきを抑制し、作業者の安全を確保することができる。また、近接センサと組み合わせることで、材料・及び酸素の供給をストップし、溶射することができなくなることから、安全性をより高める構造になっている。
【００１５】
さらに、逆火によって生じた圧力をガイドケースに設けた穴により、圧力を特定の方向に逃がすと共に、材料の飛散を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エジェクタ式溶射装置の概念図。
【図２】供給ホース装着時のディフューザ先端部の拡大図。
【図３】供給ホース脱落時のディフューザ先端部の拡大図。
【図４】スリットの一例を示す図。
【図５】スリットの他の一例を示す図。
【図６】スリットの他の一例を示す図。
【図７】スリットの他の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明が適用されるエジェクタ式溶射装置は、可燃性粉体（金属粉体）と耐火性粉体とを含む原料粉体と、支燃性のキャリ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構造になっている。
【００１８】
図１は本発明が適用されるエジェクタ式溶射装置の概念図である。
【００１９】
可燃性粉体（金属粉体）と耐火性粉体とを含む原料粉体が充填されるホッパ１０が備えられ、当該ホッパ１０の排出口１１の下側にエジェクタ２０が備えられる。
エジェクタ２０にはノズル２１を備え、当該ノズル２１から吐出される支燃性ガスと、前記ホッパ１０の排出口１１から排出される原料粉体がエジクタ室２２で混合されるようになっている。
前記エジクタ室２２の下流側には前記ノズル２１の吐出口から少し距離を保って、ディフューザ３０が備えられ、前記エジクタ室２２で混合された原料粉体とキャリアーガスの混合体を供給ホース４０に導くようになっている。
前記ディフーザ３０の先端（下流側）には前記供給ホース４０の後端が装着され、更に、当該供給ホース４０の先端はランス（図示せず）に接続される構成となっている。更に、ランスの先端は作業者によって操作され、窯炉や溶融金属容器等の内張りの補修箇所に前記混合体を供給するようになっている。このように供給された原料粉体に含まれる可燃性粉体が補修箇所で燃焼し、耐火性粉体を溶解して、補修箇所を修復するようになっている。
【００２０】
図２、図３は上記図１に示したディフューザ先端部拡大して示すものである。
ディフーザ３０の先端部３１を、当該先端部３１と同芯に、また、当該先端部と径方向に所定の間隙を保って、当該先端部を覆うように、かつ、先端部３１より下流側に突出してガイドケース５０が取り付けられる。
更に、前記ガイドケース５０には、軸方向にスリット５１が形成されており、当該スリット５１は中央部で周方向に屈曲した屈曲部５１１（図３参照）が設けられる（スリット５１の形状については後に供給ホースの装着手順とともに詳しく説明する。）。
【００２１】
一方、前記のようにディフューザ３０の先端部に装着される供給ホース４０の後端には、外周の一部が径方向に突出した形状のストッパ４１が設けられる。このストッパ４１は例えば、供給ホース４０の外周に嵌め込んだ環状体４１１の一部を突起させるように構成され、その幅（周方向の幅）は前記スリット５１に嵌まり込む大きさとなっている。
【００２２】
上記構成において、該ストッパ４１を取付けた供給ホース４０を、前記スリット５１の位置にストッパ４１を対応させて、ガイドケース５０に沿って差込んでいき、供給ホース４０の先端がガイドケース５０の最奥の位置に達するまで挿入する（この挿入手順については後に詳しく説明する）。この状態では、所定以上（例えば３０〜５０Ｎ）の引っ張り荷重がかかったときに供給ホース４０がディフューザ３０の先端から抜けるようにしておく。
このように供給ホース４０の後端がディフーザ３０の先端に装着された状態で、ストッパ４１を認識する近接センサ６０が、ストッパ４１の近辺に設けられており、当該近接センサ６０はストッパ４１を認識したときＯＮ、認識しなくなったときＯＦＦを溶射装置本体に指示するようになっている。
上記構成において、逆火が発生して、エジェクタ内部に前述した引張り荷重以上の圧力が生じた場合、供給ホース４０がディフューザ３０の先端から抜けることになり、ストッパ５１の位置が軸方向にスライドし、近接センサ６０がＯＮの状態からＯＦＦの状態に変わる。これに伴い、支燃性ガス（酸素）を供給している配管に取付けられたバルブ７０を閉める信号がコントローラ６０より与えられ、酸素の供給をストップし、作業者の安全を確保することができる。同時に、原料粉体の供給経路に設けられたシャッタ８０が、該近接センサ６０からの信号を受けシリンダが動作し、材料の供給をシャットアウトする。これにより、材料の飛散を抑制することができる。
【００２３】
以上、概要について、説明したが、更に、供給ホースの装着と脱抜について、図２〜図４を用いて更に詳しく説明する。
（１）  供給ホースの装着について（図２、及び図４参照）
ディフューザ３０の先端への前記供給ホース４０の接続は上記したように、まず供給ホース４０の後端をガイドケース５０の入り口に入れる。次いでストッパ４１をスリット５１のガイドケース４０の先端の位置(1)にあわせ、軸方向にスライドさせる。
ストッパ４１がスリット５１の屈曲部５１１の屈曲位置(2)に達すると、当該屈曲にあわせて、供給ホース４０を周方向に回転させ、さらに軸方向に直角に曲がる屈曲位置(3)に達したところで、再び軸方向にスライドさせる。ディフューザ３０の先端に供給ホース４０が達しても、供給ホースをディフューザ３０の先端部に押し込むことで供給ホース４０がディフーザ３０の先端に装着され、このとき、ストッパ４１はスリット５１の最奥の位置(4)（近接センサ６０の位置）にあることになる。ここで、供給ホース４０はゴム等の可撓性の材質であり、その内径をディフューザ３０の先端部３１の外径より若干小さくしておくことによって、前記の所定の引っ張り荷重を得ることができる。
（２）  逆火時（図３及び図４参照）
供給ホース４０は、エジェクタ２０の内部に前述した引張り荷重以上の圧力が生じた際、ディフーザ４０の先端から抜けるようになっている。したがって、逆火発生時にはエジェクタ室２２内に生じた圧力により供給ホース４０がディフューザ３０の先端部から離れようとし、ストッパ４１が近接センサ６０の位置(4)から軸方向に移動し、屈曲位置(3)へとスライドする。この時点で、供給ホース４０の後端はディフューザ３０の先端との間に少し距離を保つ程度に構成されており、逆火により発生した圧力が供給ホース４０に掛かることが防止できることになる（図３）。
また、屈曲位置(3)でストッパ４１がスリット５１に係止されることで、ディフューザ３０の先端から開放された供給ホース４０が溶射装置本体から遠くに離れることや暴れることを防止する。
（３）  逆火時の排気
逆火が発生した際、前記のように供給ホース４０の後端はディフューザ３０の先端との間に少し距離を保つ程度に構成されている。従って、逆火による圧力は、上記間隔に対応するスリット５１から、あるいは、供給ホース４０とガイドケース５０との隙間を介して逃げることになる。
（４）近接センサの動作
ストッパ４１がスリット５１の最奥の位置(4)にある時、近接センサ６０がストッパ４１を認識することでＯＮとなり、溶射装置の各機能が動作可能な状態となる。
【００２４】
逆火によって、ストッパ４１が図４の前記際奥の位置(4)から屈曲位置(3)にスライドすることで、近接センサ７０がＯＦＦとなり、酸素供給経路にある電磁バルブ８０に信号が送られ、酸素の供給をストップする。同時に、材料の供給経路に設けられたシャッタ９０が、該近接センサからの信号を受けシリンダが動作し、材料の供給をシャットアウトする。
【００２５】
本発明においてスリット５１の形状は、上述の機能を果たせば良く、図４の形状には限定されない。例えば図５に示すように、屈曲部を若干鋭角なＺに近い形状にしても同様な効果を得ることが可能である。
一方、図６に示すように、屈曲部を鈍角にすると、供給ホース４０が抜けた際、ストッパが屈曲位置(3)に止まらず、ガイドケース５０から抜け落ちる危険性があるので好ましくない。同様に、図７に示すように、屈曲部を鈍角にするとともに、アールを付けることは更に、好ましくない。
【００２６】
更に、上記構成で、エジェクタ室の内部に生じた圧力により供給ホースが抜け、ガイドケース５０内に漏れ出たガスは、スリットおよびガイドケース５０と供給ホースの隙間から外部へ放出されるが、溶射材粉末も同時に外部へ放出される。これによって、不特定の方向へ粉末が飛散することは作業環境状好ましくない。
ところで、前記したように、逆火でストッパ４１がスリット５０の屈曲位置(3)に移動したとき、供給ホース４０の後端はディフューザ３０の先端との間に間隔を保った状態でスリットに係止されていることになる。そこで、ガイドケース５０の前記間隔に対応する部分に穴５２を設けて溶射材粉末の飛散を作業者に危険を及ぼさない一定方向にすることもできる。穴５２の形状は限定されず、丸穴、長穴、角穴などが採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、逆火が発生しても、供給ホースがガイドケースによって係止されるので、供給ホースが暴れることなく、作業者の安全を確保でき、更に、短時間で事故からの復旧ができることから、産業上の利用可能性は極めて高い。
【符号の説明】
【００２８】
３０  ディフューザ
４０  供給ホース
４１  ストッパ
５０  ガイドケース
５１  スリット
５２  穴
５１１  スリットの屈曲部
６０  近接センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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