(57)【要約】      （修正有）【課題】コーティング表面の特性を改善し、コーティング処理を円滑かつスムーズに安価に行うことができるコーティング装置及び方法を提供する。【解決手段】供給ユニット１３は、予熱されたコーティング粉末とキャリアガスを噴射ノズル１６とに供給する。噴射ノズル１６は、供給ユニット１３から供給されたコーティング粉末とキャリアガスを、被コーティング部品１１の表面に臨界速度より速い速度で噴射する。回収ユニット１９は、回収パイプ１８を介して、プレート状仕切りメンバ１２により閉じられたコーティング処理空間１７に滞留（残留）しているコーティング粉末とキャリアガスを回収する。分離ユニット２０は、回収ユニット１９により回収されたコーティング粉末とキャリアガスを分離し、ガス圧縮ユニット２１と、粉末測定ユニット２２および粉末調整ユニット２３を経由して、再び供給ユニット１３に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング粉末とキャリアガスを供給する供給部と、
前記供給部から供給されたコーティング粉末とキャリアガスを被加工物に噴射する噴射部と
を備えるコーティング装置において、
前記噴射部を覆うコーティング処理空間を形成する仕切りメンバと、
前記仕切りメンバに接続された回収部と
を備え、
前記噴射部は、前記仕切りメンバ内でコーティング粉末とキャリアガスを噴射し、
前記回収部は、前記噴射部から噴射されたコーティング粉末のうち、前記被加工物にコーティングしたコーティング粉末の残りと、前記噴射部から噴射されたキャリアガスを回収し、回収されたコーティング粉末とキャリアガスを前記供給部に供給することを特徴とするコーティング装置。
【請求項２】
前記回収部は、
回収されたコーティング粉末とキャリアガスを、コーティング粉末とキャリアガスにそれぞれ分離する分離部を備え、
前記回収部は、分離部により分離されたコーティング粉末とキャリアガスを前記供給部に再び供給することを特徴とする請求項１に記載のコーティング装置。
【請求項３】
前記回収部は、
前記分離部により分離されたキャリアガスを圧縮するガス圧縮部をさらに備え、
前記回収部は、前記ガス圧縮部により圧縮されたキャリアガスを前記供給部に再び供給することを特徴とする請求項２に記載のコーティング装置。
【請求項４】
前記回収部は、
前記分離部により分離されたコーティング粉末の粒子径を測定する測定部と、
前記測定部により測定されたコーティング粉末の粒子径に基づいて、コーティング粉末の粒子径の分布を調整する調整部と
をさらに備え、
前記回収部は、前記調整部により調整されたコーティング粉末を前記供給部に供給することを特徴とする請求項２に記載のコーティング装置。
【請求項５】
前記調整部は、前記測定部により測定されたコーティング粉末の粒子径の分布が所定の分布となるように、前記分離部により分離されたコーティング粉末と、新たに用いられるコーティング粉末を所定の割合で混合することを特徴とする請求項４に記載のコーティング装置。
【請求項６】
前記仕切りメンバは、前記被加工物に密着状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコーティング装置。
【請求項７】
前記回収部は、少なくとも１つ以上設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコーティング装置。
【請求項８】
前記噴射部によりコーティング粉末とキャリアガスを被加工物に噴射する工程は、少なくとも、第１噴射工程、第２噴射工程、および第３噴射工程からなり、
前記第１噴射工程においては、コーティング粉末が前記被加工物に付着し始める臨界速度よりも遅い速度で、コーティング粉末が前記被加工物に付着する前の被加工物にコーティング粉末とキャリアガスを噴射し、
前記第２噴射工程においては、コーティング粉末が前記被加工物に付着し始める臨界速度よりも速い速度で、コーティング粉末とキャリアガスを噴射し、
前記第３噴射工程においては、コーティング粉末が前記被加工物に付着し始める臨界速度よりも遅い速度で、コーティング粉末が前記被加工物に付着した後の被加工物にコーティング粉末とキャリアガスを噴射することを特徴とする請求項１に記載のコーティング装置。
【請求項９】
前記第１噴射工程と前記第３噴射工程においては、前記回収部により回収されたコーティング粉末またはキャリアガスを噴射することを特徴とする請求項８に記載のコーティング装置。
【請求項１０】
前記仕切りメンバは、少なくとも、第１仕切りメンバと第２仕切りメンバとからなることを特徴とする請求項１に記載のコーティング装置。
【請求項１１】
前記第１仕切りメンバと前記第２仕切りメンバを接続する接続部をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のコーティング装置。
【請求項１２】
前記仕切りメンバの所定の部分は、円錐状であることを特徴とする請求項１に記載のコーティング装置。
【請求項１３】
前記仕切りメンバの所定の部分に用いられる材料は、軟質素材であることを特徴とする請求項１に記載のコーティング装置。
【請求項１４】
コーティング粉末とキャリアガスを供給する供給部と、
前記供給部から供給されたコーティング粉末とキャリアガスを被加工物に噴射する噴射部と
を備えるコーティング装置のコーティング方法において、
前記噴射部を覆うコーティング処理空間を形成する仕切りメンバと、
前記仕切りメンバに接続された回収部と
を備え、
前記噴射部は、前記仕切りメンバ内でコーティング粉末とキャリアガスを噴射し、
前記回収部は、前記噴射部から噴射されたコーティング粉末のうち、前記被加工物にコーティングしたコーティング粉末の残りと、前記噴射部から噴射されたキャリアガスを回収し、回収されたコーティング粉末とキャリアガスを前記供給部に供給することを特徴とするコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被コーティング部品の表面をコーティングするコーティング装置およびコーティング方法に係り、特に、コーティング表面の特性を改善し、コーティング処理を円滑かつ安価に行うことができるコーティング装置およびコーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、単体の金属や合金等の耐摩耗性，耐溶着性，低摩擦係数化，及び離型性を向上させるために、これらの金属の表面に、コーティングを施す。このようなコーティング方法として、以下のようなコーティング方法が提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１では、ロケットエンジン用ステンレス鋼部品に、銅合金をコールドスプレーする方法が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、Cr、Ni合金に高硬質セラミックスを混合したものを、空気、窒素、あるいはヘリウムガスなどを用いて６００m/s以上の速度でコールドスプレーする方法が提案されている。この方法では、コーティング後に、別工程でコーティングされた表面の研削やピーニング処理を行っている。
【０００５】
さらに、特許文献３では、釘などの複数の被施工部品の表面に、熱コーティング加工助剤を含有したコーティングを行う方法が提案されている。この方法では、コーティング後に、別工程でコーティング表面の研磨や圧密化を実施し、コーティング層の特性および視覚的外観を向上させることができる方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１３７６０２号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６１２０号公報
【特許文献３】特開２００２−２２６９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に提案されている方法では、キャリアガスとしてヘリウムガスを用いるようにしているが、ヘリウムガスは、コールドスプレーのキャリアガスとして用いられる他のガス（例えば、窒素など）と比較して高価であるため、コーティングを含めたコールドスプレー処理に費やされるコストを廉価に抑えることが困難であるという課題があった。
【０００７】
また、特許文献２と特許文献３に提案されている方法では、コーティング後に、コーティング表面の研削やピーニング、あるいは圧密化を行っているが、コーティングとは別工程であるため、コーティングの処理とは別にコストがかかってしまうという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされてものであり、コーティング表面の特性を改善し、コーティング処理を円滑かつスムーズに安価に行うことができるコーティング装置およびコーティング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のコーティング装置は、上述した課題を解決するために、噴射部を覆うコーティング処理空間を形成する仕切りメンバと、仕切りメンバに接続された回収部とを備え、噴射部は、仕切りメンバ内でコーティング粉末とキャリアガスを噴射し、回収部は、噴射部から噴射されたコーティング粉末のうち、被加工物にコーティングしたコーティング粉末の残りコーティング粉末と、噴射部から噴射されたキャリアガスを回収し、回収されたコーティング粉末とキャリアガスを供給部に供給することを特徴とする。
【００１０】
回収部は、回収されたコーティング粉末とキャリアガスを、コーティング粉末とキャリアガスにそれぞれ分離する分離部を備え、回収部は、分離部により分離されたコーティング粉末とキャリアガスを供給部に供給するようにすることができる。
【００１１】
回収部は、分離部により分離されたキャリアガスを圧縮するガス圧縮部をさらに備え、回収部は、ガス圧縮部により圧縮されたキャリアガスを供給部に供給するようにすることができる。
【００１２】
回収部は、分離部により分離されたコーティング粉末の粒子径を測定する測定部と、測定部により測定されたコーティング粉末の粒子径に基づいて、コーティング粉末の粒子径の分布を調整する調整部とをさらに備え、回収部は、調整部により調整されたコーティング粉末を供給部に供給するようにすることができる。
【００１３】
調整部は、測定部により測定されたコーティング粉末の粒子径の分布が所定の分布となるように、分離部により分離されたコーティング粉末と、新たに用いられるコーティング粉末を所定の割合で混合するようにすることができる。
【００１４】
仕切りメンバは、被加工物に密着状態で設けられているようにすることができる。
【００１５】
回収部は、少なくとも１つ以上設けられているようにすることができる。
【００１６】
噴射部によりコーティング粉末とキャリアガスを被加工物に噴射する工程は、少なくとも、第１噴射工程、第２噴射工程、および第３噴射工程からなり、第１噴射工程においては、コーティング粉末が被加工物に付着し始める臨界速度よりも遅い速度で、コーティング粉末が被加工物に付着する前の被加工物にコーティング粉末とキャリアガスを噴射し、第２噴射工程においては、コーティング粉末が被加工物に付着し始める臨界速度よりも速い速度で、コーティング粉末とガスを噴射し、第３噴射工程においては、コーティング粉末が被加工物に付着し始める臨界速度よりも遅い速度で、コーティング粉末が被加工物に付着した後の被加工物にコーティング粉末とガスを噴射するようにすることができる。
【００１７】
第１噴射工程と第３噴射工程においては、回収部により回収されたコーティング粉末またはキャリアガスを噴射するようにすることができる。
【００１８】
仕切りメンバは、少なくとも、第１仕切りメンバと第２仕切りメンバとからなるようにすることができる。
【００１９】
このコーティング装置は、第１仕切りメンバと第２仕切りメンバを接続する接続部をさらに備えるようにすることができる。
【００２０】
仕切りメンバの所定の部分は、円錐状であるようにすることができる。
【００２１】
仕切りメンバの所定の部分に用いられる材料は、軟質素材であるようにすることができる。
【００２２】
本発明のコーティング方法は、上述した課題を解決するために、噴射部を覆うコーティング処理空間を形成する仕切りメンバと、仕切りメンバに接続された回収部とを備え、噴射部は、仕切りメンバ内でコーティング粉末とキャリアガスを噴射し、回収部は、噴射部から噴射されたコーティング粉末のうち、被加工物にコーティングしたコーティング粉末の残りと、噴射部から噴射されたキャリアガスを回収し、回収されたコーティング粉末とキャリアガスを供給部に供給するようにすることができる。
【００２３】
本発明のコーティング装置およびコーティング方法においては、コーティング処理空間を形成する仕切りメンバにより噴射部が覆われ、回収部が仕切りメンバに接続され、噴射部において仕切りメンバ内でコーティング粉末とキャリアガスが噴射され、回収部において噴射部から噴射されたコーティング粉末のうち、被加工物にコーティングしたコーティング粉末の残りコーティング粉末と、噴射部から噴射されたキャリアガスが回収され、回収されたコーティング粉末とキャリアガスが供給部に供給される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、キャリアガスとして高価なヘリウムガスを回収し、再利用することができる。これにより、ヘリウムガスの系外への放出を防止でき、コーティングの処理に費やされるコストを廉価に抑えることができる。また、コーティングの処理中に同時にコーティング表面の特性向上処理を行うことができる。これにより、コーティングを含めた一連のコールドスプレー処理に費やされるコストを廉価に抑えることができる。さらに、回収した後、再利用する粉末の粒子径を調整するようにしているので、コーティングの歩留まりを向上させることができ、また、コーティングの品質を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、被コーティング部品１１の内側にコーティング処理を行う場合における、本発明を適用したコーティング装置１０Aの第１の実施形態の概略的な構成を表している。
【００２７】
この実施形態に示されたコーティング装置１０Aは、筒状あるいはスリープ状の被コーティング部品１１の内側に着脱自在に設置され、被コーティング部品１１の内周面をコーティングする技術に用いられる。
【００２８】
図１に示されるように、コーティング装置１０Aは、被コーティング部品１１の内周側を上下に仕切る上下対のプレート状仕切りメンバ１２、１２と、被コーティング部品１１にコーティング粉末をキャリアガスとともに予熱して供給する供給ユニット１３と、この供給ユニット１３から供給パイプ１４を介して供給される噴射ユニット１５と、噴射ユニット１５の複数の噴射ノズル１６から被コーティング部品１１に噴射されるコーティング粉末とキャリアガスをコーティング処理空間１７から回収パイプ１８を介して回収する回収ユニット１９と、この回収ユニット１９によって回収されたコーティング粉末とキャリアガスを分離する分離ユニット２０と、分離されたキャリアガスを圧縮するガス圧縮ユニット２１と、分離ユニット２０で分離されたコーティング粉末の径を測定する粉末測定ユニット２２と、粉末測定ユニット２２からのコーティング粉末を再使用のため調整する粉末調整ユニット２３とから構成される。
【００２９】
コーティング粉末には、ステンレス鋼やセラミックスなどの金属粉末が用いられ、キャリアガスには、不活性ガスである例えばヘリウムガスが用いられ、被コーティング部品１１には上下に対をなすプレート状仕切りメンバ１２、１２が介在されてコーティング処理空間（領域）１７が形成される。
【００３０】
ここで、コーティング装置１０Aによりコーティングされる被コーティング部品１１は、例えば、原子炉のシュラウドとして用いられる直径約４mの円筒のステンレス鋼部品とする。被コーティング部品１１は、複数の弧状部品（セグメント）を周方向に溶接して円筒部品を構成し、その上で数個の円筒部品を長軸方向に積み上げ、重ねて溶接したものである。被コーティング部品１１の溶接はX開先であるため、数個の円筒部品を溶接する際に施された溶接部分は、被コーティング部品１１の円筒の内周側と外周側に存在している。
【００３１】
また、被コーティング部品１１は、数個の円筒部品を長軸方向に重ねて溶接したものであり、溶接部には、一般に、溶接金属の凝固収縮により引っ張りの残留応力が発生している。仮に引っ張りの残留応力が被コーティング部品１１に残留したままで、被コーティング部品１１を使用すると、残留応力により被コーティング部品１１の材料の強度が低下してしまい、また、応力腐食割れ（SCC；Stress Corrosion Cracking）の発生原因ともなることが知られている。
【００３２】
なお、図１に示された被コーティング部品１１は、円筒の形状を有するステンレス鋼部品の断面の構成を表している。
【００３３】
プレート状仕切りメンバ１２は、ゴム状のシール材からなり、円筒の形状を有する被コーティング部品１１の内面にコーティング処理空間１７を形成するように上下対をなして設けられ、このコーティング処理空間１７に噴射ユニット１５が収納される。噴射ユニット１５は、直径方向に対向して複数の噴射ノズル１６、１６が設けられ、その噴射ノズルは被コーティング部品１１の内周面に向けられている。
【００３４】
キャリアガスとコーティング粉末を供給する供給ユニット１３から上側のプレート状仕切りメンバ１２を貫いてコーティング処理空間１７に伸びた供給パイプ１４には、噴射ユニット１５が設けられている。噴射ユニット１５には例えば直径方向に対向して第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６が設けられている。
【００３５】
第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６は、供給ユニット１３から供給パイプ１４を介して供給されたコーティング粉末とキャリアガスを取得し、取得されたキャリアガスを用いて、取得されたコーティング粉末を被コーティング部品１１の内側の表面に噴射する。なお、第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６は、図示せぬモータにより、被コーティング部品１１の表面を一様にコーティング処理することができるように、所定の角度（例えば、１８０度など）で垂直軸回りに回転される。
【００３６】
回収パイプ１８は、コーティング処理空間１７から下側のプレート状仕切りメンバ１２を貫通して下方に延びており、コーティング処理空間１７内において第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６により噴射されたキャリアガスとコーティング粉末の残りを回収し、回収ユニット１９に供給する。
【００３７】
回収ユニット１９は、回収パイプ１８の先端に接続されており、回収パイプ１８を介して、２つのプレート状仕切りメンバ１２により閉じられたコーティング処理空間１７内において第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６により噴射されたキャリアガスとコーティング粉末を回収し、分離ユニット２０に供給する。
【００３８】
分離ユニット２０は、回収ユニット１９に接続されており、回収ユニット１９から供給されたキャリアガスとコーティング粉末を分離し、それぞれ、ガス圧縮ユニット２１と粉末測定ユニット２２に供給する。
【００３９】
ガス圧縮ユニット２１は、分離ユニット２０から供給されたキャリアガスを高圧に圧縮し、圧縮されたキャリアガスを供給ユニット１３に供給する。粉末測定ユニット２２は、分離ユニット２０から供給されたコーティング粉末の粒子径を測定し、粒子径が測定されたコーティング粉末を粉末調整ユニット２３に供給する。粉末調整ユニット２３は、粉末測定ユニット２２により測定されたコーティング粉末の粒子径に基づいて、供給ユニット１３に供給するコーティング粉末の粒子径分布を所定の粒子径分布になるように調整し、調整された所定の粉末分布をもつコーティング粉末を供給ユニット１３に供給する。
【００４０】
図２のフローチャートを参照して、図１のコーティング装置１０Aの内側コーティング処理について説明する。
【００４１】
ステップＳ１において、供給ユニット１３は、コーティング粉末とキャリアガスを５０度乃至６００度に予熱し、予熱されたコーティング粉末とキャリアガスを、供給パイプ１４を介して第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６に供給する。なお、供給ユニット１３においてコーティング粉末とキャリアガスを予熱するときの温度は、１００度乃至５００度が好適である。
【００４２】
ここで、コーティング処理においては、被コーティング部品１１と同材質の粉末、例えば、ステンレス鋼（SUS316L）の粉末であって、粒子径が１０μmのアトマイズ粉が用いられる。また、粉末を高速で供給するためのキャリアガスとして、不活性ガスの例えばヘリウム（He）ガスが用いられる。
【００４３】
ステップＳ２において、第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６は、噴射処理を実行する。この噴射処理の詳細については、図３のフローチャートに示されている。
【００４４】
図３のフローチャートを参照して、第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６の噴射処理について説明する。
【００４５】
ここで、被コーティング部品１１にコーティング処理を行うためには、２つの噴射ノズル１６、１６から噴射される際のキャリアガスの噴射速度が所定の噴射速度より速いことが必要である。そこで、被コーティング部品１１にコーティング処理を行うために必要なキャリアガスの所定の噴射速度（粉末がコーティング面に衝突した際に、粉末がコーティング面に付着するかしないかの分岐となる速度）を「臨界速度」と定義し、以下、同様に用いる。
【００４６】
なお、本発明を適用した実施形態に示されたコーティング装置１０Aにおいて用いられるステンレス鋼は、比較的溶融温度が高く、硬い粉末であるため、臨界速度は比較的高くなり、音速程度が分岐領域となる。
【００４７】
ステップＳ１１において、第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６は、供給パイプ１４を介して供給ユニット１３から供給されたコーティング粉末とキャリアガスを取得し、取得されたキャリアガスを用いて、取得されたコーティング粉末を、被コーティング部品１１の内側の所定の部分（コーティング面）に臨界速度より速い速度で噴射する。噴射されたコーティング粉末は、２つの噴射ノズル１６、１６の先端から数十mm離れている被コーティング部品１１の内側の所定の部分（コーティング面）に高速で衝突し、堆積する。この場合、被コーティング部品１１の内側に衝突したコーティング粉末は、変形・発熱し、被コーティング部品１１の内側表面にほとんど空隙なく、金属的に結合する。これにより、被コーティング部品１１の表面に粉末を付着させる（コーティングさせる）ことができる。
【００４８】
図４は、被コーティング部品１１にコーティング処理を行った場合の、コーティング部分の外観を表している。
【００４９】
図４に示されるように、部品溶接部２４は、被コーティング部品１１のX開先の溶接部であり、コーティング部２５は、被コーティング部品１１のX開先の溶接部である部品溶接部２４と、その近傍の熱影響部を含めてコーティングされた部分である。コーティング部２５の幅は、例えば、１００mmであり、その厚さは、例えば、０．５mmである。また、このコーティング部分のマイクロビッカース硬さHVを測定したところ、２２０乃至２５０程度であり、残留応力測定の結果、圧縮応力状態であることが確認された。これにより、溶接金属の凝固収縮により引っ張りの残留応力が発生している部品溶接部２４を、圧縮応力状態にすることができる。従って、残留応力による被コーティング部品の材料の強度の低下を防止することができ、また、応力腐食割れ（SCC；Stress Corrosion Cracking）の発生を抑制することができる。
【００５０】
次に、図５のフローチャートを参照して、第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６の他の噴射処理について説明する。
【００５１】
ステップＳ１２において、第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６は、供給パイプ１４を介して供給ユニット１３から供給されたコーティング粉末とキャリアガスを取得し、取得されたキャリアガスを用いて、取得されたコーティング粉末を、被コーティング部品１１の内側の所定の部分（コーティング面）に臨界速度より遅い速度で噴射する。
【００５２】
これにより、被コーティング部品１１にコーティング処理を開始する開始時においては、被コーティング部品１１に対して臨界速度より遅い速度でコーティング粉末を噴射し、被コーティング部品１１の表面に衝突させているので、コーティング粉末は付着しない（コーティングしない）一方、被コーティング部品１１の表面に高速でコーティング粉末が衝突しているため（高速で粉末が表面を叩いているため）、ピーニング効果が得られ、コーティングする前の被コーティング部品１１の表面を予めより圧縮応力状態にすることができる。
【００５３】
ステップＳ１３において、第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６は、供給パイプ１４を介して供給ユニット１３から供給されたコーティング粉末とキャリアガスを取得し、取得されたキャリアガスを用いて、取得されたコーティング粉末を、被コーティング部品１１の内側の所定の部分（コーティング面）に臨界速度より遅い速度で噴射する。噴射されたコーティング粉末は、２つの噴射ノズル１６、１６の先端から数十mm離れている被コーティング部品１１の内側の所定の部分（コーティング面）に高速で衝突し、堆積する。この場合、被コーティング部品１１の内側に衝突したコーティング粉末は、変形・発熱し、被コーティング部品１１の内側表面にほとんど空隙なく、金属的に結合する。これにより、被コーティング部品１１の表面にコーティングを付着させる（コーティングさせる）ことができる。
【００５４】
ステップＳ１４において、第１噴射ノズル１６と第２噴射ノズル１６は、圧縮された高圧のキャリアガスを用いてコーティング粉末を臨界速度より遅い速度で噴射する。これにより、被コーティング部品１１にコーティング処理を施した後においては、被コーティング部品１１に対して臨界速度より遅い速度でコーティング粉末を噴射し、被コーティング部品１１の表面に衝突させているので、コーティング粉末は付着しない（コーティングしない）一方、被コーティング部品１１の表面に高速でコーティング粉末が衝突しているため（高速で表面を叩いているため）、ピーニング効果が得られ、コーティングした後の被コーティング部品１１の表面をより圧縮応力状態にすることができる。
【００５５】
以上のように、被コーティング部品１１にコーティング処理を行いつつ、被コーティング部品１１の部品溶接部２４を、圧縮応力状態にすることができる。従って、残留応力による被コーティング部品の材料の強度の低下を防止することができ、応力腐食割れ（SCC；Stress Corrosion Cracking）の発生を抑制することができ、また、コーティング処理を行った後の後処理を施した高品質の部品溶接部２４にすることができる。
【００５６】
従って、コーティングの処理中に同時にコーティング表面の特性向上処理を行うようにしたので、コーティングを含めた一連のコールドスプレー処理に費やされるコストを廉価に抑えることができる。
【００５７】
図２に戻って、ステップＳ３において、回収ユニット１９は、回収パイプ１８を介して、被コーティング部品１１の内側の所定の部分（コーティング面）にコーティングされず、プレート状仕切りメンバ１２、１２により閉じられたコーティング処理空間１７に滞留しているコーティング粉末と、２つの噴射ノズル１６、１６から噴射され、減速し、プレート状仕切りメンバ１２、１２により閉じられたコーティング処理空間１７に残留しているキャリアガスを回収し、回収されたコーティング粉末とキャリアガスを分離ユニット２０に供給する。
【００５８】
以上のように、本発明の実施形態に示されたコーティング装置１０Aにおいては、プレート状仕切りメンバを設けるようにしたので、キャリアガスとしてのヘリウムガスを容易に回収し、再利用することができる。これにより、キャリアガスとして高価なヘリウムガスを用いた場合であっても、コーティングの処理に費やされるコストを廉価に抑えることができる。
【００５９】
また、コーティング処理に伴う廃棄物を低減することができる。
【００６０】
ステップＳ４において、分離ユニット２０は、回収ユニット１９から供給されたコーティング粉末とキャリアガスを取得し、取得されたコーティング粉末とキャリアガスを分離し、分離されたコーティング粉末とキャリアガスをそれぞれ、ガス圧縮ユニット２１と粉末測定ユニット２２に供給する。
【００６１】
ステップＳ５において、ガス圧縮ユニット２１は、分離ユニット２０から供給されたキャリアガスを取得し、取得されたキャリアガスを高圧に圧縮し、圧縮されたキャリアガスを供給ユニット１３に供給する。これにより、キャリアガスとしてのヘリウムガスを再利用することができる。これにより、キャリアガスとして高価なヘリウムガスを用いた場合であっても、コーティングの処理に費やされるコストを廉価に抑えることができる。
【００６２】
ステップＳ６において、粉末測定ユニット２２は、分離ユニット２０から供給されたコーティング粉末を取得し、取得されたコーティング粉末の粒子径を測定する。粉末測定ユニット２２は、測定されたコーティング粉末の粒子径のデータとともに、粒子径が測定されたコーティング粉末を粉末調整ユニット２３に供給する。なお、コーティング粉末の粒子径を測定する場合、例えば、体積平均粒子径などにより、ふるいなどを用いて測定することが望ましい。勿論、他の重量平均粒子径などにより測定するようにしてもよい。
【００６３】
ステップＳ７において、粉末調整ユニット２３は、粉末測定ユニット２２から供給され測定されたコーティング粉末の粒子径のデータと粒子径が測定されたコーティング粉末を取得し、取得されたコーティング粉末の粒子径のデータに基づいて、供給ユニット１３に供給するコーティング粉末の粒子径分布が所定の分布になるようにコーティング粉末を調整する。
【００６４】
すなわち、取得されたコーティング粉末の粒子径分布がコーティング処理に用いられる前のコーティング粉末（新しいコーティング粉末）の粒子径分布と同等であると、取得されたコーティング粉末の粒子径のデータに基づいて判断された場合、粉末調整ユニット２３は、調整することなく、そのまま、供給ユニット１３にコーティング粉末を供給する。
【００６５】
一方、被コーティング部品１１にコーティング処理を行う場合、噴射されたコーティング粉末のうち、特に、所定の粒子径をもつコーティング粉末が被コーティング部品１１に付着しやすいときがある。そのような場合、被コーティング部品１１にコーティングしなかったコーティング粉末を回収したとき、一部の粒子径のコーティング粉末が不足することにより、コーティング粉末の粒子径分布が偏ってしまうことがある。
【００６６】
そこで、取得されたコーティング粉末の粒子径分布がコーティング処理に用いられる前のコーティング粉末の粒子径分布と同等ではない（すなわち、一部の粒子径のコーティング粉末が不足し、コーティング粉末の粒子径が偏っている）と、取得されたコーティング粉末の粒子径のデータに基づいて判断された場合、粉末調整ユニット２３は、不足している部分の粒子径のコーティング粉末を補充したり、所定の割合（例えば、半分など）で新しいコーティング粉末と混合したりして、コーティング粉末の粒子径分布を新しいコーティング粉末の粒子径分布に調整した後、調整されたコーティング粉末を供給ユニット１３に供給する。
【００６７】
以上のように、本発明の実施形態に示されたコーティング装置１０Aにおいては、回収した後、再利用するコーティング粉末の粒子径を調整するようにしているので、コーティングの歩留まりを向上させることができ、また、コーティングの品質を安定させることができる。
【００６８】
その後、処理はステップＳ１に進み、同様の処理が繰り返される。
【００６９】
これにより、被コーティング部品１１に対して連続してコーティングすることができる。
【００７０】
なお、プレート状仕切りメンバ１２はゴム状のシール材で被コーティング部品１１の内面に密着状態で設けられているので、上下対のプレート状仕切りメンバ１２、１２に囲まれ、閉じられたコーティング処理空間１７内においては大気の流入は少ない。しかし、内側コーティング処理（例えば、図２のステップＳ１乃至Ｓ７の処理など）を連続して行う場合、キャリアガスを回収し、回収されたキャリアガスを圧縮し、その後、供給ユニット１３に供給するため、少なからず、キャリアガスに大気が混入してしまう。
【００７１】
ここで、キャリアガスとして用いるヘリウムガスは、原子量（分子量）が小さく、噴射ノズル１６から噴射される際のキャリアガスの噴射速度は高速化しやすい。ところが、上述したように、内側コーティング処理（例えば、図２のステップＳ１乃至Ｓ７の処理など）を連続して行う過程で少なからずキャリアガスに大気が混入してしまうと、原子量（分子量）が比較的大きい大気（例えば、窒素や酸素など）のために、噴射ノズル１６から噴射される際のキャリアガスの噴射速度は高速化しにくくなる。
【００７２】
これにより、噴射ノズル１６から噴射されるキャリアガスの噴射速度は、コーティング処理を連続して行うに従い、次第に低下してしまう。その結果、内側コーティング処理（例えば、図２のステップＳ１乃至Ｓ７の処理など）を連続して行うと、キャリアガスの噴射速度が、被コーティング部品１１にコーティング処理を行うために必要なキャリアガスの臨界速度以下になる場合が生じ、被コーティング部品１１にコーティングすることができる量が次第に減少してしまい、コーティング処理の効率が低下してしまう。
【００７３】
そこで、被コーティング部品１１の内面をコーティングするのにすでに１回用いられたガスは、たとえ、そのコーティング処理終了後に回収ユニット１３により回収されていても、次回のコーティング処理においては新しいキャリアガスを用いるようにすることが望ましい。これにより、コーティング処理の効率の低下を防止しつつ、キャリアガスとして高価なヘリウムガスを回収し、再利用するようにしたので、コーティングの処理に費やされるコストを廉価に抑えることができる。
【００７４】
なお、図５のフローチャートを参照して説明した噴射処理（図５のステップＳ１２乃至Ｓ１４の処理）において臨界速度より遅い速度で噴射を行う場合（すなわち、図５のステップＳ１２とステップＳ１４の処理）には、臨界速度より速い速度で噴射してコーティング処理を行う場合と異なり、コーティングすることを目的としていないので、被コーティング部品１１の内面をコーティングするのにすでに１回用いられたキャリアガスやコーティング粉末を用いてもよい。これにより、コーティングの処理に費やされるコストを廉価に抑えることができる。
【００７５】
また、本発明を適用した実施形態に示されたコーティング装置１０Aにおいては、コーティング粉末とキャリアガスを噴射するための噴射ノズル１６を直線状になるように２つ設けるようにしたが、例えば、所定の角度ごと（例えば、９０度ごと）に複数（例えば、９０度ごとに設けられた場合、４つ）の噴射ノズルを設けるようにしてもよい。
【００７６】
さらに、本発明を適用した実施形態に示されたコーティング装置１０Aにおいては、２つの噴射ノズル１６に対して１つの供給ユニット１３を設けるようにしたが、複数の噴射ノズルごとに対応して同数の供給ユニット１３を設けるようにしても良い。
【００７７】
また、このコーティング装置１０Aにおいては、プレート状仕切りメンバ１２を上下２つ設けるようにしているが、密封性を向上させるために、それぞれ上下の対のプレート状仕切りメンバ１２を２重にするようにしてもよい。これにより、キャリアガスの回収率を向上させることができるとともに、キャリアガスに大気がより混入しにくくするとこができる。
【００７８】
さらに、本発明を適用した実施形態に示されたコーティング装置１０Aにおいては、回収ユニット１９を１つ設けるようにしているが、複数設けるようにしても良い。これにより、コーティング粉末とキャリアガスの回収率を向上させることができる。
【００７９】
次に、図６は、被コーティング部品１１の外側にコーティング処理を行う場合における、本発明を適用したコーティング装置１０Bの第２の実施形態の概略的な構成を表している。なお、図１の構成と対応するものについては、同一の符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので省略する。
【００８０】
ボックス状仕切りメンバ２６は、ゴム状のシール材からなり、被コーティング部品１１の外表面を部分的に密封して覆い、内部にコーティング処理空間１７を形成するように、被コーティング部１１の外側の表面に対して設けられている。
【００８１】
図７のフローチャートを参照して、図６のコーティング装置１０Bの外側コーティング処理について説明する。なお、図７のステップＳ２１乃至Ｓ２７の処理は、図２のステップＳ１乃至Ｓ７の処理と基本的に同様であり、その説明は繰り返しになるので省略する。
【００８２】
図７の被コーティング部品１１への外側コーティング処理の場合、図２のコーティング装置１０Aの内側コーティング処理と異なり、被コーティング部品１１の外側の表面にボックス状仕切りメンバ２６を密着状態で装着し、このボックス状仕切りメンバ２６のコーティング処理空間１７を利用して被コーティング部品１１の外表面にコーティング処理を行うことができる。
【００８３】
なお、本発明を適用した実施形態に示されたコーティング装置１０Bにおいては、噴射ノズルを包み込むようにボックス状仕切りメンバ２６を被コーティング部品１１の外側の表面に対し部分的に設けるようにしているが、例えば、被コーティング部品１１の外周全体を覆うように設けるようにしてもよい。この場合、噴射ノズルは、適宜、被コーティング部品１１の外周全体を覆うように設けられたボックス状仕切りメンバ２６の中を移動させるようにしてもよい。勿論、ボックス状仕切りメンバ２６の形状は、噴射ノズル１６の形状などに合うように、種々の形にして設けることができる。
【００８４】
図８は、被コーティング部品１１の両側（内側と外側）にコーティング処理を行う場合における、本発明を適用したコーティング装置１０Cの第３の実施形態の概略的な構成を表している。なお、図１および図６の構成と対応するものについては、同一の符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので省略する。
【００８５】
接続パイプ２７は、プレート状仕切りメンバ１２とボックス状仕切りメンバ２６の所定の位置にそれぞれ接続されている。これにより、被コーティング部品１１の内側の所定の部分（コーティング面）にコーティングされず、プレート状仕切りメンバ１２およびボックス状仕切りメンバ２６により閉じられたコーティング処理空間１７に滞留しているコーティング粉末と、噴射ノズル１６から噴射され、減速し、プレート状仕切りメンバ１２およびボックス状仕切りメンバ２６により閉じられたコーティング処理空間１７に残留しているキャリアガスは、接続パイプ２７を介して２つの閉じられたコーティング処理空間１７を自由に移動することができる。
【００８６】
図９のフローチャートを参照して、図８のコーティング装置１０Cの両側コーティング処理について説明する。なお、図９のステップＳ３１、ステップＳ３２、およびステップＳ３４乃至Ｓ３７の処理は、図２のステップＳ１、ステップＳ２、およびステップＳ４乃至Ｓ７の処理と基本的には同様であり、その説明は繰り返しになるので省略する。
【００８７】
図９の両側コーティング処理の場合、図２の被コーティング部品１１の内周面の内側コーティング処理と図７の被コーティング部品１１の外表面の外側コーティング処理とは異なり、被コーティング部品１１の内側と外側の表面に同時にコーティング処理を行うことができる。
【００８８】
ステップＳ３３において、２つの回収ユニット１９は、回収パイプ１８を介して、被コーティング部品１１の内側と外側の所定の部分（コーティング面）にコーティングされず、プレート状仕切りメンバ１２とボックス状仕切りメンバ２６により閉じられたコーティング処理空間１７に滞留しているコーティング粉末と、噴射ノズル１６から噴射され、減速し、プレート状仕切りメンバ１２とボックス状仕切りメンバ２６により閉じられたコーティング処理空間１７に残留しているキャリアガスを回収し、回収されたコーティング粉末とキャリアガスを分離ユニット２０に供給する。
【００８９】
ここで、２つの閉じられたコーティング処理空間１７は接続パイプ２７により接続されているため、滞留または残留しているコーティング粉末とキャリアガスは自由に移動することができる。これにより、２つの回収ユニット１９は、２つの閉じられたコーティング処理空間１７に滞留または残留しているコーティング粉末とキャリアガスを、区別することなく回収する（すなわち、隣の閉じられたコーティング処理空間１７に滞留または残留しているコーティング粉末とキャリアガスまで回収する）ことができる。
【００９０】
また、容量が小さい回収ユニット１９と容量が大きい回収ユニット１９を比べると、一般的に、容量が小さい回収ユニットの方が回収能力が低い。しかし、２つの閉じられたコーティング処理空間１７は接続パイプ２７により接続されているため、容量が小さい回収ユニット１９の回収能力の低さを、他の容量の大きい回収ユニット１９により補うことができる。その結果、コーティング装置１０C全体として、回収能力を向上させ、容易にコーティングすることができる。
【００９１】
また、本発明の実施形態に示されたコーティング装置１０Cにおいては、被コーティング部品１１の内側と外側の表面に同時にコーティング処理を行うようにしたが、どちらか一方についてコーティング処理を行うようにしてもよい。例えば、被コーティング部品１１の外側の表面にのみコーティング処理を行う場合、２つの回収ユニット１９を稼動させるようにすることで、コーティング装置１０C全体として、回収能力を向上させ、容易にコーティングすることができる。
【００９２】
なお、本発明を適用した実施形態に示されたコーティング装置１０Cにおいては、接続パイプ２７をプレート状仕切りメンバ１２およびボックス状仕切りメンバ２６の上方に設けるようにしているが、プレート状仕切りメンバ１２およびボックス状仕切りメンバ２６の下方に設けるようにしてもよい。
【００９３】
また、キャリアガスは流体であるため回収パイプ１９による回収が容易であるが、コーティング粉末はプレート状仕切りメンバ１２の上に堆積しやすく、回収しにくい。そこで、例えば、図１０に示される本発明を適用したコーティング装置１０Dの第４の実施形態の概略的な構成のように、下側のプレート状仕切りメンバ１２を円錐状の仕切りメンバであるロート状仕切りメンバ２８にするようにしてもよい。これにより、コーティング粉末をより回収しやすくすることができる。
【００９４】
さらに、本発明を適用した実施形態に示されたコーティング装置１０A乃至１０Dにおいては、被コーティング部品１１にコーティング処理を行う場合、連続して行うようにしているが、キャリアガスの回収が間に合わず、プレート状仕切りメンバ１２で囲まれたコーティング処理空間１７にコーティング粉末とキャリアガスが必要以上に存在してしまっているとき（閉じられた空間内の圧力が上昇しているとき）には、コーティング処理を一時中断し、回収を優先させた後、コーティング処理を再開するようにしてもよい。
【００９５】
また、例えば、図１１に示される本発明を適用したコーティング装置１０Eの第５の実施形態の概略的な構成のように、プレート状仕切りメンバ１２の一部に軟質材料からなる軟質仕切りメンバ２９を用いるようにしてもよい。これにより、プレート状仕切メンバ１２で囲まれたコーティング処理空間１７にコーティング粉末とキャリアガスが必要以上に存在してしまっているとき（閉じられた空間内の圧力が上昇しているとき）、プレート状仕切りメンバ１２の一部に用いられた軟質仕切りメンバ２９がゴム風船のように膨らみ、閉じられたコーティング処理空間１７内の圧力が上昇するのを防止することができる。これにより、より安全にコーティングをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】被コーティング部品の内側にコーティング処理を行う場合における、本発明を適用したコーティング装置の第１の実施形態の概略的な構成を示すブロック図。
【図２】図１のコーティング装置の内側コーティング処理を説明するフローチャート。
【図３】図２のステップＳ２の噴射処理を説明するフローチャート。
【図４】被コーティング部品にコーティング処理を行った場合の、コーティング部分の外観を説明する図。
【図５】図２のステップＳ２の他の噴射処理を説明するフローチャート。
【図６】被コーティング部品の外側にコーティング処理を行う場合における、本発明を適用したコーティング装置の第２の実施形態の概略的な構成を示すブロック図。
【図７】図６のコーティング装置の外側コーティング処理を説明するフローチャート。
【図８】被コーティング部品の両側にコーティング処理を行う場合における、本発明を適用したコーティング装置の第３の実施形態の概略的な構成を示すブロック図。
【図９】図８のコーティング装置の両側コーティング処理を説明するフローチャート。
【図１０】ロート状仕切りメンバを用いた場合における、本発明を適用したコーティング装置の第４の実施形態の概略的な構成を示すブロック図。
【図１１】仕切りメンバの一部に軟質材料を用いた場合における、本発明を適用したコーティング装置の第５の実施形態の概略的な構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００９７】
１１  被コーティング部品
１２  プレート状仕切りメンバ
１３  供給ユニット
１４  供給パイプ
１５  噴射ユニット
１６  噴射ノズル
１７  コーティング処理空間
１８  回収パイプ
１９  回収ユニット
２０  分離ユニット
２１  ガス圧縮ユニット
２２  粉末測定ユニット
２３  粉末調整ユニット
２４  部品溶接部
２５  コーティング部
２６  ボックス状仕切りメンバ
２７  接続パイプ
２８  ロート状仕切りメンバ
２９  軟質仕切りメンバ
【図１】
2007211331.tif 000003
【図２】
2007211331.tif 000004
【図３】
2007211331.tif 000005
【図４】
2007211331.tif 000006
【図５】
2007211331.tif 000007
【図６】
2007211331.tif 000008
【図７】
2007211331.tif 000009
【図８】
2007211331.tif 000010
【図９】
2007211331.tif 000011
【図１０】
2007211331.tif 000012
【図１１】
2007211331.tif 000013