管内壁の研掃方法、管内壁の研掃方法に用いる偏向部材および管内壁研掃システム
【課題】付着物が付着した管内壁への研削材の衝突エネルギーを高め、錆除去の研削力とその効率をさらに向上させるとともに、円錐形部材の円錐面の摩耗をできるだけ少なくする。
【解決手段】管（１０１）の入口端から、先端に噴射口（１３ｃ）を備える可撓性の加圧ホース（１３）を挿入し、噴射口から噴射した研削材を、管内壁（１０７）に噴射しながら前記加圧ホースを前記管の長手方向に移動させ、かつ、噴射中に、前記管の出口端から前記管内を吸引する管内壁の研掃方法である。ここで、最大径が前記管の内径よりも小径なラッパ形状の偏向面（２３）を有する偏向部材（２１）が、前記管と一体移動するように前記噴射口近傍に取り付けてある。偏向面が、噴射口からの噴射により衝突してきた研削材を前記内壁方向に偏向させるので、研削材の衝突エネルギーを高め、また、円錐面の摩耗を少なくする。
【解決手段】管（１０１）の入口端から、先端に噴射口（１３ｃ）を備える可撓性の加圧ホース（１３）を挿入し、噴射口から噴射した研削材を、管内壁（１０７）に噴射しながら前記加圧ホースを前記管の長手方向に移動させ、かつ、噴射中に、前記管の出口端から前記管内を吸引する管内壁の研掃方法である。ここで、最大径が前記管の内径よりも小径なラッパ形状の偏向面（２３）を有する偏向部材（２１）が、前記管と一体移動するように前記噴射口近傍に取り付けてある。偏向面が、噴射口からの噴射により衝突してきた研削材を前記内壁方向に偏向させるので、研削材の衝突エネルギーを高め、また、円錐面の摩耗を少なくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管内壁の研掃方法、管内壁の研掃方法に用いる偏向部材および管内壁研掃システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
老朽化したビル・マンション等の住宅配管や、工場・化学プラント等の曲がり管や分岐管、埋設管のような給排水管の内壁（管内壁）には、長年の仕様により錆その他の付着物（以下、これらを「付着物」と総称する）が発生・付着する。中には、管内壁さび度がC〜D（ISO 8501-1：塗料及びその関連製品の施工前の鋼材の素地調整-表面洗浄度の目視評価を参考にした表面洗浄度）を呈する老朽管もある。そのような老朽管内は、管内流量の低下、管詰まりが発生しやすく、そのままで続けて使用することが妥当でない場合がある。そこで、管詰まりを防止し、管内流量を復帰させ、配管機能を回復する老朽管更生を目的として、管内壁の錆面から錆を除去するブラスト処理がある。ここでいうブラスト処理（以下、適宜「従来のブラスト処理」という）とは、砂粒状の研磨材（研摩材）を処理対象の錆面に噴射して、錆を擦切・剥取する工法のことをいう。
【０００３】
管内壁をブラスト処理する工法として、特許文献１に記載された工法（以下、「第１の従来工法」という）および特許文献２に開示された工法（以下、「第２の従来工法」という）が知られている。第１の従来工法は、管内に配した円錐形部材（円錐状分流体）の円錐面に向かって研摩材をエアー圧力で吹き付けるものであって、研摩材の吹き付け方向に対して広がる円錐面に沿って研摩材が分流されて管内壁に鋭角的に衝突・擦切させるようになっている。鋭角的に衝突させるのは、研摩材の衝撃力を増出させて管内壁に付着する錆の除去効率を高めようとする狙いがあるためである。分流体は、管内に通されたワイヤによって長さ方向に移動させられるようになっている。第２の従来工法は、第１の従来工法の円錐状分流体と同じ働きをする円錐形部材を採用する。第２の従来工法では、第１の従来工法では行われていない管内部の吸引が研摩材吹き付けと同時に行われる。処理後の研摩材や剥離した錆等を管外へ排除するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２６３６８５号公報（第２頁左下欄および右下欄、第１図）
【特許文献２】特開２００６−３２０８１０号公報（段落００２１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、第１の従来工法もしくは第２の従来方向による鋭角的衝突では付着物を効率よく除去（研掃）するには不十分である。第１の従来工法および第２の従来方法に使用される円錐形部材の底面と円錐面が作る角度は６０°前後であるので、管内壁と円錐面が作る角度（衝突角度）は３０°（９０°−６０°）前後となる。衝突角度が３０°であると、管内壁に対する研磨材の衝突エネルギーは、全エネルギー×ＳＩＮ３０°であるから半減してしまう。効率よく除去するためには管内壁に対する研摩材の衝突角度（管内壁に対する円錐面の角度）を直角にもしくはできるだけ直角に近い角度とすることが好ましい。ところが、直角に近づければ近づけるだけ、円錐面へのエアー圧力の衝撃は大きくなる。円錐面が受ける衝撃はエネルギーロスとなることから、管内壁への研摩材を含んだエアー圧力の衝突エネルギーを高めることができない、という悪循環となる。さらに、研磨剤の衝突エネルギーを高める目的から、円錐形部材の円錐面を摩耗させるという問題が生じる。この摩耗の問題は、研磨材をより重く大きな砂利塊状とした研削材を用いときに、より顕著である。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、上記した問題を解消することを目的とする。すなわち、錆面（付着物が付着した管内壁）への研摩材の衝突エネルギーを高め、錆除去の打撃力・研削力によってとその効率をさらに向上させるとともに、円錐形部材の円錐面の摩耗をできるだけ少なくすることのできる管内壁の処理方法および同処理方法に適し摩耗の少ない円錐部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は次の構成を備えている。なお、いずれかの請求項に記載した発明の特徴を説明するに当たり行う用語の定義等は、記載の前後や発明カテゴリーの違いに関わらず、その性質上可能な範囲において他の請求項に記載した発明にも適用されるものとする。
【０００８】
（定義）
本明細書において「研掃」とは、砂粒状の研磨材を用いて管内壁を擦り磨く従来のブラスト処理とは異なり、研削材を管内壁に衝突させその打撃により錆を剥ぎ取ることをいう。したがって、本明細書における「研削材」は、その名称に関わらず上記作用を生じさせる部材のすべてが含まれる。また、本明細書において「ラッパ形状」とは、円錐形状の円錐面が、頂点から底辺に向かって内側に湾曲もしくはなだらかに屈曲したラッパ類似の形状のことをいう。すなわち、後述する「ラッパ形状の偏向面」とは、ラッパ形状の曲面からなる偏向面のことをいう。
【０００９】
（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係る管内壁の研掃方法（以下、適宜「請求項１の研掃方法」という）は、内壁を有する管の入口端から、先端に噴射口を備える可撓性の加圧ホースを挿入し、前記噴射口から噴射した研削材を、前記内壁に噴射しながら前記加圧ホースを前記管の長手方向に移動させるとともに、少なくとも前記研削材の噴射中に、前記管の前記挿入端とは異なる出口端から前記管内を吸引する管の内壁の研掃方法である。ここで、最大径が前記管の内径よりも小径なラッパ形状の偏向面を有する偏向部材が、前記管と一体移動するように前記噴射口近傍に取り付けてあり、前記偏向面が、噴射口からの噴射により衝突してきた研削材を前記内壁方向に偏向させるように構成してあることを特徴とする。加圧ホースの可撓性は、直線状もしくは屈曲をもつ管の中を移動できる程度の柔軟性のことをいう。
【００１０】
請求項１の研掃方法によれば、加圧ホースの噴射口から噴射した研削材が管内壁に衝突する。このときのエネルギーが、管内壁に付着した付着物を打撃・除去する。管の素材や状態、研削材の種類、さらに噴射圧等の違いにより、管内壁が僅かに削られる場合もあり、意図的に削る場合もある。剥ぎ取られたり削られたりして管内に落下した付着物は、使用済みの研削材とともに出口端から吸引排除される。管内吸引を行うのは、噴射された研削材や落下した付着物を速やかに取り除くことにより、加圧ホースや偏向部材の管内移動を円滑に行えるようにするためである。吸引は、少なくとも研削材噴射中に行い、必要に応じて噴射前後のいずれか一方もしくは双方において併せて行ってもよい。加圧ホースの移動に伴い、噴射口および偏向部材は管内の長手方向に移動する。噴射口から噴射された研削材は、偏向部材の偏向面に衝突してその進行方向が管内壁方向に変更させられる。変更により、管内壁に対する研削材の衝突角度が偏向の分だけ直角に近づく。直角に近づけるのは、できるだけ衝突エネルギーロスの少ないままに管内壁に向かわせることにより研掃効率を高めるためである。研掃効率を高めるため、すなわち、研削材の衝突エネルギーを大きくするためには、研削材自体の質量を大きくしたり噴射圧を高めたりする必要があるが、一方で大きな衝突エネルギーは偏向部材の偏向面を摩耗させかねない。しかし、ラッパ形状の偏向面は、研削材の流れを遊具の滑り台のように円滑に変流させるので、衝突エネルギーの偏向と摩耗防止を同時に実現することができる。
【００１１】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係る管内壁の研掃方法（以下、適宜「請求項２の研掃方法」という）は、請求項１の研掃方法であって、サイズ（最大径）が３〜７mmの研削材を使用することに特徴がある。たとえば、上記サイズの砂利は、比較的入手が容易であり安価であることから、請求項２の研削方法のために好適である。そのような研削材として、たとえば、重くて大きな砂利塊状のものがある。
【００１２】
請求項２の研掃方法によれば、請求項１の研掃方法の作用効果に加え、上記サイズの研削材を用いれば直径１００mmクラスの管であっても効率よくその管内壁を研磨することができる。上記サイズの研削材であると偏向部材の偏向面が受ける衝突エネルギーは、相当大きなものになるため、偏向面がラッパ形状に成形されていることは摩耗防止のためにたいへん重要である。
【００１３】
（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係る管内壁の研掃方法（以下、適宜「請求項３の研掃方法」という）は、請求項１または２の研掃方法であって、前記加圧ホースは、剛性のホース本体と、前記ホース本体の先端に連結された前記ホース本体よりも軟性であり、かつ、前記噴射口を備える先端ホース部とを備え、前記先端ホース部は、前記研削材の噴射により前記管内で首振り可能に構成してあることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の研掃方法によれば、請求項１または２の研掃方法の作用効果に加え、先端ホース部を首振り可能とすることにより、管内壁の研掃を周方向ほぼ均等に行うことができる。すなわち、加圧ホース全体は、ビルやマンションの配管を研掃する場合、一般にその配管の長さは、少なくとも２０〜３０ｍとなり、ビルの配管の場合はその構造上の理由から５０〜６０ｍとなることもある。配管の中に挿入する加圧ホースは、その配管の長さ以上の長さを必要とするから、保管・運搬時のコンパクト化のために大きなロールに巻き付けられている。このため、加圧ホースには、いわゆる巻き癖がついている。この加圧ホースをそのまま配管の中に入れると、その先端に取り付けられた偏向部材が巻き癖のために管内壁に押し付けられてしまうことがある。押し付けられた状態で研削材を噴射しても周方向にほぼ均等な研掃を行うことができないので、この巻き癖から加圧ホース先端を解放するために、先端ホース部を首振り可能としてある。一方、ラッパ形状の偏向面に噴射された研削材は、偏向面周囲と管内壁との間の隙間から偏向部材の前に出ようとするが、この隙間の周方向アンバランスは先端ホース部の首振り作用と相まって自然調整される。すなわち、隙間が狭ければその分管内壁への噴射圧力が大きく、したがって、噴射の反作用である反力も大きくなり、逆に広ければ小さく、したがって、反力も小さくなるので、反力の大小により狭い隙間は広げられ広い隙間は狭められる。この結果、偏向面の中心軸と管の中心軸がほぼ一致するところでバランスがとれ、偏向面は管のほぼ中心に位置するようになる。これにより、噴射された研削材は周方向ほぼ均等に偏向噴射されて管内壁の均等研掃が実現する。
【００１５】
（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項４の偏向部材」という）は、研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材である。請求項５の偏向部材の特徴は、前記偏向面が噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある点にある。
【００１６】
請求項４の偏向部材によれば、ラッパ形状の偏向面が研削材の噴射方向を管内壁方向に偏向させる。一般に研削材の噴射は、管内に配置された加圧ホース等の噴射口から行われる。噴射された研削材は、偏向部材の偏向面に衝突してその進行方向が管内壁方向に変更させられる。変更により、管内壁に対する研削材の衝突角度が偏向の分だけ直角に近づく。直角に近づけるのは、できるだけロスの少ない衝突エネルギーを管内壁に向かわせることにより研掃効率を高めるためである。研掃効率を高めるため、すなわち、衝突エネルギーを大きくするためには、研削材自体の質量を大きくしたり噴射圧を高めたりする必要があるが、一方で大きな衝突エネルギーは偏向部材の偏向面を摩耗させかねない。しかし、ラッパ形状の偏向面は、研削材の進行方向を遊具の滑り台のように円滑に変流させるので、衝突エネルギーの偏向と摩耗防止を同時に実現することができる。
【００１７】
（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項５の偏向部材」という）は、研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材である。前記偏向面と同心状の円形断面の貫通孔を有する部材本体と、前記貫通孔に遊びなく挿入される丸心棒と、前記貫通孔に挿入した丸心棒を前記部材本体に解除可能に固定する固定構造とを備えている。前記丸心棒には、前記貫通孔から突出する先細り先端部を設けてある。その上で前記偏向面は、前記部材本体の外周面と前記先細り先端部の外周面とにより構成してあり、かつ、噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある。以上が、請求項５の偏向部材の特徴である。
【００１８】
請求項５の偏向部材によれば、部材本体の貫通孔に遊びなく挿入された丸心棒は、その先端の先細り先端部の外周面が偏向面の一部となる。丸心棒先端は、研削材の衝突に最も晒されやすい部位である。そのため、固定構造を解除可能に構成し、丸心棒を交換できるようにしてある。摩耗した丸心棒だけを部分交換して部材本体をそのまま継続使用するようにすれば、経済的である。摩耗した丸心棒の先端を研削して再利用すれば、長期間にわたって丸心棒を使えるのでコスト的に有利である。再利用しようとする場合は、研削によって短くなった分を補えるような工夫を固定構造に持たせておくことが好ましい。噴射口から噴射された研削材は、偏向部材の偏向面に衝突してその進行方向が管内壁方向に変更させられる。変更により、管内壁に対する研削材の衝突角度が偏向の分だけ直角に近づく。直角に近づけるのは、できるだけ衝突エネルギーのロスの少ないままに管内壁に向かわせることにより研掃効率を高めるためである。研掃効率を高めるため、すなわち、衝突エネルギーを大きくするためには、研削材自体の質量を大きくしたり噴射圧を高めたりする必要があるが、一方で大きな衝突エネルギーは偏向部材の偏向面を摩耗させかねない。しかし、ラッパ形状の偏向面は、研削材の進行方向を遊具の滑り台のように円滑に変流させるので、衝突エネルギーの偏向と摩耗防止を同時に実現することができる。
【００１９】
（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項６の偏向部材」という）は、請求項５の偏向部材であって、前記丸心棒は、前記部材本体を構成する素材よりも摩耗しがたい素材により構成してあることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の偏向部材によれば、請求項６の偏向部材の作用効果に加え、偏向部材全体の耐久性をより高めることができる。もっとも摩耗しやすい部位である丸心棒を、部材本体よりも摩耗しがたい素材により構成すれば、丸心棒の摩耗が遅れ、その分だけ偏向部材全体の耐久性が高まる。固定構造は解除可能であるから、丸心棒だけの交換が可能であることは説明を要しない。「摩耗しがたい素材」は、素材自体の硬さに起因する場合（たとえば、炭化タングステンや炭化チタンの超硬合金）と、同じ素材であっても表面に摩耗防止のための加工（たとえば、ＤＬＣのような皮膜形成）した場合などを含む。
【００２１】
（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項７の偏向部材」という）は、請求項５または６の偏向部材であって、前記固定構造は、前記先細り先端部とは反対側にある前記丸心棒の後端部側に配したネジ構造を備え、当該ネジ構造は、前記先細り先端部を前記貫通孔に対し進退可能に構成してあることを特徴とする。ネジ構造は、その一部又は全部が丸心棒に備えられていてもよいし、丸心棒とは別体であってもよい。
【００２２】
請求項７の偏向部材によれば、請求項５または６の偏向部材の作用効果に加え、ネジ構造というシンプルな構造を採用することにより丸心棒の着脱を簡単にするという作用効果がある。丸心棒の取り付けや取り換えに、たいへん便利である。さらに、ネジ構造のネジ進行により先細り先端部の突出量（露出量）を調整することができる。突出量の調整ができるということは、先細り先端部の外周面と部材本体外周面の面合わせを容易にし、これにより、両面によって構成する偏向面の連続性を担保することができる。また、摩耗により先端部が扁平になった場合には、摩耗分を補うように先細り先端部を再突出させることができる。再突出に先駆けて、もしくは再突出後に、先細り先端部を再切削するとよい。
【００２３】
（請求項８記載の発明の特徴）
請求項８記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項８の偏向部材」という）は、請求項４ないし７いずれかの偏向部材であって、前記偏向部材の偏向面は頂点と底面とを有し、前記頂点から前記底面へ下ろした垂線と、前記頂点と前記偏向面下端とを結ぶ直線がなす角度を、２５°〜５０°の範囲に設定してあることを特徴とする。
【００２４】
請求項８の偏向部材によれば、請求項４ないし７いずれかの偏向部材において、上記角度を上記範囲に設定することにより好ましい結果を得やすい。すなわち、上記角度を２５°未満、好ましくは３０°未満とすると先端が鋭角となる分、偏向面の曲率が小さくなりすぎるため、研削材の噴射方向が急激に偏向されることになる。このため、偏向面は、研削材の激しい衝突に曝されることになり、偏向部材の摩耗のためのエネルギーロスが生じる。エネルギーロスは、研掃効率の低下を招く。また、上記角度が５０°特に４５°を超える場合は、偏向面に充分な凹みを形成しづらい。このため、管内壁方向に偏向させなくてはならない研削材の噴射方向を、思うように偏向できない場合が生じる。思うように偏向できなければ、管内壁の研掃効率を悪化させる。したがって、上記角度を上記範囲に設定することが好ましい。
【００２５】
（請求項９記載の発明の特徴）
請求項９記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項９のシステム」という）は、請求項１ないし４いずれか記載の管内壁の研掃方法を実施するものであることを特徴とする。偏向部材については、請求項４ないし８いずれかの偏向部材の使用が好ましい。
【００２６】
請求項９のシステムによれば、請求項１ないし４いずれかの研掃方法の作用項を得ることができる。したがって、研掃に用いる偏向部材の摩耗を有効に防止しながら効率のよい管内研掃を行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、錆面（付着物が付着した管内壁）への研削材の衝突エネルギーを高め、錆除去のブラスト力とその効率をさらに向上させるとともに、円錐形部材の円錐面の摩耗を少なくすることができる。したがって、偏向部材を長時間使用可能であること、研掃効率がよいため同じ範囲をより短い時間で研掃できることから、たいへん経済性の高い偏向手段である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】管研掃のために設置した研掃システムの全体を示す概略図である。
【図２】偏向部材の斜視図である。
【図３】図２に示す偏向部材の平面図である。
【図４】図２に示す偏向部材の正面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】研削材の偏向作用を示す偏向部材の側面図である。
【図７】偏向部材の取付構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、各図を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、適宜、「本実施形態」という）を説明する。ここで、まず、研掃方法を実施するための研掃システムの概略について説明を行い、その後、研掃方法と実験結果に言及する。
【００３０】
（研掃システムの概略構造）
図１に示す符号１０１は、ビル・マンション等の住宅配管や、工場・化学プラント等に設置されている金属製の管を示す。管１０１は、入口端１０３と、出口端１０５と、内壁（管内壁１０７）とを有する。なお、入口端１０３と出口端１０５は、説明の都合上、定めた名称であって、入口と出口を特定するものではない。また、管１０１から枝分かれする枝管１１１を有する場合もある。管１０１（枝管１１１）の外径は、それが使用される場所や目的などに合わせて適宜選択されるものであるが、本実施形態では外径１００mmクラスの管を想定している。以下、管１０１を研掃するための研掃システム１について説明する。
【００３１】
研掃システム１は、エアコンプレッサ３、吸引装置５、ウインチ７、ワイヤ９、研削材供給装置１１、加圧ホース１３、偏向部材２１、および研削材Ｋを、備えている。エアコンプレッサ３は、加圧したエアーを送るための装置であり、管路３ａを介して加圧ホース１３に接続してある。管路３ａの途中には、エアーＡの中に研削材Ｋを供給する研削材供給装置１１が接続してある。吸引装置５は、管１０１の出口端に接続し、管１０１内の付着物Ｆや使用済みの研削材Ｋを吸引排除する装置である。吸引装置５は、管１０１の外径の違い、付着物Ｆの付着状態、研削材Ｋのサイズや噴射量の多少などの諸事情に合わせ充分な吸引能力を備えるものを使用する。
【００３２】
加圧ホース１３は、エアコンプレッサ３に送られるエアーＡと研削材Ｋの噴射に耐えられ、かつ、管１０１を一括にもしくは分割して研掃するに十分な長さを有している。また、加圧ホース１３は、その大部分を占めるホース本体１３ａと、ホース本体１３ａの先端に連結された先端ホース部１３ｂとを備える。先端ホース部１３ｂは、さらにその先端に噴射口１３ｃを有している。加圧ホース１３は、全体に可撓性を持たせてあり、その中でもホース本体１３ａには加圧ホース１３全体を管１０１内に移動（挿入・引き出し）できるだけの剛性を持たせてあり、先端ホース部１３ｂには研削材Ｋの噴射の反力で首振り可能な程度の軟性を持たせてある。首振り可能に構成したのは、巻き癖から加圧ホース１３の先端を解放するためである。さらに、図７に示すように、ラッパ形状の偏向面２３に噴射された研削材Ｋは、偏向面２３の周囲と管内壁１０７との間の隙間から偏向部材の前に出ようとするが、この隙間の周方向アンバランスは先端ホース部の首振り作用と相まって自然調整される。すなわち、隙間が狭ければその分噴射に対する反力が大きくなり広ければ小さくなるので、狭い隙間は広げられ広い隙間は狭められる。この結果、偏向面の中心軸と管の中心軸がほぼ一致するところでバランスがとれ、偏向面２３は管１０１のほぼ中心に位置するようになる。これにより、噴射された研削材Ｋは周方向ほぼ均等に偏向噴射されて管内壁１０７の均等研掃が実現する。なお、ホース本体１３ａの先端近傍には、少なくとも１本（本実施形態では、周方向等間隔に配した３本）のワイヤ９の一端を接続してある。３本あるワイヤ９は、一本に束ね、その他端を管１０１の外でウインチ７によって巻きあげるようになっている。
【００３３】
（偏向部材の構成）
図２〜６を参照しながら、偏向部材２１の構造について説明する。偏向部材２１の最大の特徴は、円錐面状の偏向面２３にある。偏向部材２１の偏向面２３は、研削材Ｋの噴射方向（管１０１の長手方向）に沿って広がるラッパ形状に形成してある。そもそも偏向面２３は、エアーＡによって管１０１の長手方向に沿って噴射された研削材Ｋの衝突を受け、その研削材Ｋを管内壁１０７の方向に偏向させ（変流させ）、偏向させた研削材Ｋを管内壁１０７に衝突させるための面である。偏向させるだけであれば円錐面でも足りるが（前掲した特許文献１、２参照）、研削材Ｋの衝突に曝される偏向面２３の摩耗と衝突によるエネルギーロスとをできるだけ少なくする一方、管内壁１０７に対する衝突角度を直角もしくは可能なかぎり直角に近づけて研掃効率を高めるためである。図６
に示すように偏向面２３は、頂点２３ａと（仮想の）底面２３ｂとを有している。ここで、頂点２３ａから底面２３ｂへ下ろした垂線Ｈと、頂点２３ａと偏向面下端２３ｃとを結ぶ直線がなす角度αは、２５°〜５０°に、好ましくは３０°〜４５℃の範囲に設定する。角度αを２５°未満、好ましくは３０°未満とすると先端が鋭角となる分、偏向面の曲率が小さくなりすぎるため、研削材の噴射方向が急激に偏向されることになる。このため、偏向面は、研削材の激しい衝突に曝されることになり、偏向部材の摩耗のためのエネルギーロスが生じる。エネルギーロスは、研掃効率の低下を招く。また、上記角度が５０°特に４５°を超える場合は、偏向面に充分な凹みを形成しづらい。このため、管内壁方向に偏向させなくてはならない研削材の噴射方向を、思うように偏向できない場合が生じる。思うように偏向できなければ、管内壁の研掃効率を悪化させる。したがって、上記角度を上記範囲に設定することが好ましい。
【００３４】
偏向部材２１は、たとえば、ＳＵＳ３０４のようなステンレス材によってその全体を構成することもできるが、本実施形態では、次に述べるように２種類の素材によって構成してある。すなわち、偏向部材２１は、部材本体２５と、丸心棒３７と、固定構造５１と、により概略構成してある。部材本体２５は、頂点が扁平のラッパ形状に形成してあり、部材本体２５の外周面２７が偏向面２３の一部を構成する。部材本体２５の底面には、短尺円柱状のフランジ部２９を一体に設けてある。フランジ部２９は、部材本体２５の偏向面下端２３ｃとその近傍部位に厚みを付加してこれらを補強する役目を担っている。部材本体２５およびフランジ部２９は、上記したステンレス材により構成してある。フランジ部２９内の中央には、フランジ部２９の開放端側に開口する円形の凹部３０を形成してある。部材本体２５には、その頂点から凹部３０に貫通する貫通孔３１を形成してある。貫通孔３１は、偏向面２３と同心状の円形断面を持つ。符号３２は、部材本体２５の裾野部位に軸心と平行に形成した複数（本実施形態では３個）のネジ孔を示す。ネジ孔３２は、フランジ部２９をも貫通しており、かつ、部材本体２５の周方向等間隔に配してある。ネジ孔３２は、後述する両ネジ棒６９を差し込むための孔である。
【００３５】
丸心棒３７は、貫通孔３１に遊びなく挿入（圧入）できる断面円形の棒材である。丸心棒３７の全体形状は先を削った丸鉛筆のように、その先端に先細り先端部３９を有している。先細り先端部３９の外周面４１は、偏向面２３の他の一部を構成する。すなわち、部材本体２５の外周面２７と、これと連続するように形成された先細り先端部３９の外周面４１とにより、偏向面２３が構成される。丸心棒３７は、部材本体２５と同じ構成素材（たとえば、ステンレス材）によって構成することもできるが、たとえば、炭化タングステンや炭化チタンの超硬合金のような部材本体２５の構成素材よりもより硬い素材（摩耗しがたい素材）により構成することが好ましい。先細り先端部３９は、噴射された研削材Ｋの衝突にもっとも曝されやすいので部材本体２５に比べ摩耗しやすい部位である。そこで、部材本体２５よりも摩耗しがたい素材により先細り先端部３９（丸心棒３７）を構成した。摩耗速度が遅くなれば、その分だけ偏向部材２１の寿命が長くなるので経済的である。
【００３６】
丸心棒３７は、先細り先端部３９が貫通孔３１（図５）の頂点側から突出するように（外周面４１が偏向面２３の一部となるように）貫通孔３１に頂点２３ａ側から挿入（圧入）する。挿入した丸心棒３７は、固定構造５１により部材本体２５に固定する。本実施形態における固定構造５１は、ネジ構造になっている。すなわち、固定構造５１をネジ構造としたのは、先細り先端部３９を貫通孔３１に対し進退可能とするためであり、凹部３０近傍の貫通孔周壁３３に形成した雌ネジ部３５と、凹部３０側から差し込み雌ネジ部３５と螺合する六角ネジ４３とにより構成してある。六角ネジ４３は、六角レンチ（図示を省略）などの工具により双方向に回転するようになっており、その双方向回転により貫通孔３１に対して進退し、その進退が当接する丸心棒３７を進退させるようになっている。六角ネジ４３の代わりに、丸心棒３７自体に雄ネジ部（図示を省略）を形成してもよい。上記したネジ構造以外の固定構造５１を採用することを妨げるものではないが、ネジ構造を採用すればその解除も簡単であるし、丸心棒３７の部材本体２５に対する取り付けや取り換えに、たいへん便利である。すなわち、ネジ構造５３のネジ進行（ネジ回転による進退）を用いて部材本体２５に対する先細り先端部３９の突出量（露出量）の調整を簡単に行うことができるからである。また、先細り先端部３９の外周面４１と部材本体２５の外周面２７の面合わせを容易にし、これにより、両面によって構成する偏向面２３の連続性を担保することが行いやすくなることも理由に挙げられる。
【００３７】
摩耗により先端部が扁平となった先細り先端部３９は、これを再切削することにより先細り形状を復元させるようにしてもよい。再切削は可能であれば貫通孔３１に挿入したままで行ってもよいし、貫通孔３１から抜き取ってから行ってもよい。先細り先端部３９を再切削すると、切削した分だけ部材本体２５から余分に突出させなければならないが、この分はネジ構造５３のネジ作用により補えるようにしておくとよい。なお、上記した固定構造５１は、解除可能であることを前提としたが、解除不要であるなら解除不能に構成してもよい。また、解除まではできなくても、丸心棒３７の突出量の調整ができるような構造を採用することも妨げない。
【００３８】
（偏向部材の取付）
図７参照しながら、偏向部材２１を加圧ホース１３へ取り付けるための取付構造６１について説明する。取付構造６１は、インナー部材６３、フランジ部６５、締付けバンド６７、および、両ネジ棒６９により構成してある。インナー部材６３は、先端ホース部１３ｂの内径よりも僅かに小さな外径の大径部６３ａと、大径部６３ａと段部を介して一体化した小径部６３ｂと、から構成してある。小径部６３ｂの開放端には、放射状に延びる固定用フランジ部６５を一体に形成してある。インナー部材６３と固定用フランジ部６５は、中空になっていて、中を研削材ＫがエアーAとともに通過できるようになっている。固定用フランジ部６５は、先端ホース部１３ｂの外径よりも３割ほど大径に形成してある。固定用フランジ部６５には、厚み方向に貫通する３個のネジ孔６５ｈが周方向等間隔に形成してある。
【００３９】
ここで、先端ホース部１３ｂの噴射口１３ｃの中に大径部６３ａが奥になるようにインナー部材６３を差し入れ、小径部６３ｂの上から締付けバンド６７で締付け、先端ホース部１３ｂをインナー部材６３にしっかりと固定する。このときの大径部６３ａは、抜け止め部材として機能する。両ネジ棒６９は、その両端にネジ山が切ってあり、その一端をネジ孔６５ｈに差し込み、固定フランジ部６５を挟むようにナット固定する。両ネジ棒６９の他端は、部材本体２５（フランジ部２９）を貫通するネジ孔３４（図５）に差し込み、フランジ部２９に固定したナット３４ｎにネジ固定する。これにより取付構造６１による、加圧ホース１３（先端ホース部１３ｂ）への取り付けが完了する。なお、ホース本体１３ａと先端ホース部１３ｂの接続は、中空のインナーカップリング７１の各端を両ホースに挿入し、ホース本体１３ａと先端ホース部１３ｂそれぞれの上から締付けバンド７３によって締付けることにより行う。
【００４０】
（本発明に係る研掃方法）
前掲した研掃システム１を用いて実施する研掃方法について、その作用効果とともに説明する。管１０１の入口端１０３から、先端に噴射口１３ｃを備える可撓性の加圧ホース１３を挿入し、噴射口１３ｃを管１０１の所望位置まで送り込む。このとき、ウインチ７のローラーを逆回転させ、牽引ワイヤ９も併せて送りこむ。エアコンプレッサ３を駆動させエアーＡを管路３ａ経由で管１０１の中に送り込む。管路３ａの途中にある研削材供給装置１１は、研削材ＫをエアーＡの中に供給する。供給された研削材Ｋは、加圧ホース１３を介して噴射口１３ｃからエアーＡの圧力によって噴射される。噴射された研削材Ｋは、偏向部材２１の偏向面２３に衝突し、そこで偏向（変流）させ管内壁１０７に直角に近い角度で衝突する。
【００４１】
ラッパ形状になっている偏向面２３は、上述した偏向作用を奏するとともに、それ自身が研削材Ｋから受ける衝撃を軽減する。これにより、偏向面２３の摩耗が有効防止される。丸心棒３７の先細り先端部３９は、研削材Ｋの衝突にもっとも曝されやすい部位のひとつであるが、先細りになっていること、および、摩耗しがたい素材により構成してあることから、摩耗速度が遅くなる。
【００４２】
加圧ホース１３の移動は、ウインチ７による牽引ワイヤ９の巻上げによって行う。巻上げにより、噴射口１３ｃおよび偏向部材２１が管１０１の入口端１０３に向かって長手方向に移動し、これに伴い、研削材Ｋの噴射位置も同様に移動する。一方、管１０１の出口端１０５に接続した吸引装置５は、研削材Ｋの噴射中、場合によってはその前後に管１０１内の使用済み研削材Ｋや除去された付着物Ｆを管１０１外へ吸引排除する。研削材Ｋや付着物Ｆの吸引排除により、管１０１内に偏向部材２１の移動空間が確保される。すなわち、吸引排除がなければ、研削材や付着物Ｆが偏向部材２１や加圧ホース１３と管内壁１０７との間に挟まり、これらの移動を邪魔する恐れがあるが、吸引排除によりこの恐れを払拭することができる。
【００４３】
研掃システム１を用いた研掃方法の実施例について説明する。部材本体２５はステンレス材（ＳＵＳ３０４）により、丸心棒３７は炭化タングステンにより、それぞれ構成した。その他の条件は、各表に示す。なお、本実施例では、日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ０３１３）に基づき目視による清浄度の評価を行った。同規格が定める「さび度」と「除せい度」は表１および２に示すとおりである。なお、同規格では「評価に際してはＩＳＯ８５０１−１の代表写真例と比較する」と記載されている。なお、各表に記す4-6mmの「砂利」は、鹿島金華（商標）である。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【実施例１】
【００４６】
【表３】
【００４７】
研掃後の管内壁の状態をブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表３に示すように、DSa1級20％、DSa2級80％を示し、拡大鏡なしで表面に目に見える殆んどミルスケール、さび、塗膜、異物がない状態となり、管内壁錆面から殆んどの錆は除去されていた。また、この状態は管内壁は乾燥状態のままであり、即座に、次工程である管内壁の塗装工程が実施できることを示していた。
【００４８】
（比較例１）
比較例１では、実施例１で用いたラッパ形状の偏向部材の代わりに、同サイズの円錐形状の偏向部材を用いて実験を行った。各条件は、実施例１のそれらと同じである。研掃後の管内壁の状態をブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表４に示すように、D級30％、DSa1級60％、DSa2級10％を示した。研掃処理を行ったにもかかわらず、管内壁面積の30%は実験前と同様のさび度Ｄを示し、研掃効果は認められなかった。また、残る70%には研掃効果は認められたものの、拡大鏡なしで見える油や泥土はないが、ミルスケールやさび、異物の残余が認められた。管内壁錆面の錆は残ったままであり、実施例1の結果と比較すると、研掃効果が不十分であることが認められた。また、実験後の管内壁は乾燥状態のままではあるが、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、全く不十分な下地処理状態であった。
【００４９】
【表４】
【００５０】
（比較例２）
比較例２では、実施例１で用いた研削材の代わりに、サイズ2mmの研摩用アルミナ粒子を用いた。それ以外の条件は、実施例１のそれと同じである。実験後の管内壁をブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表５に示すように、DSa1級40％、DSa2級60％を示し、内壁全面への研掃効果は認められた。しかし、拡大鏡なしで見える油や泥土はないものの、管内壁面積の約半数(40%)には弱く付着したミルスケールやさびが認められた。この状態の管内壁は乾燥状態のままではあるものの、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、不十分な下地処理状態であった。
【００５１】
【表５】
【００５２】
（比較例３）
実施例１で用いた研削材（サイズ4-6mmの砂利）の代わりに、研削材（サイズ6-8mmの砂利）を用いた以外は、実施例１と同様条件で、研掃を行った。研掃後の管内壁を、ブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表６に示すように、DSa1級30％、DSa2級70％を示し、内壁全面への研削効果は認められた。拡大鏡なしで見えるものは殆んどなく、ミルスケール、さび、塗膜、異物がほぼない状態となり、管内壁錆面からの錆は除去されていた。また、この状態は管内壁は乾燥状態のままであり、即座に、次工程である管内壁の塗装工程が実施できることを示していた。しかし、研削材を加圧ホースから噴射中に、ホース出口部分や、治具と管内壁の間に、研削材がブリッジ状に堆積し、一瞬ではあるが研削材流動が停滞してしまう詰まり現象が観察された。この詰まり現象は、管内流動にダムが形成され研削材流動が阻害されることで研削効果を弱めてしまうばかりか、研削材がそのダム箇所に堆積し、管内圧力が上昇したり、一気にダムが崩壊することで、大量の研削材が配管コーナー(曲がり)部を直撃することで配管が損傷する可能性もあり、危険である。また、実験後のさび度を見ても、4-6mmの研削材を用いた実施例1よりも劣っていることから、本システムにはサイズ4-6mmがより好適と思われた。
【００５３】
【表６】
【実施例２】
【００５４】
実施例１で得られた研掃処理後の老朽管を用いた以外は、実施例１と同様条件で、再度のブラ
スト処理を行ったところ、表７に示す結果を得た。実施例２から、再度の研掃処理を重ねることで、管内壁の錆除去具合をさらに進展させられることが分かった。
【００５５】
【表７】
【実施例３】
【００５６】
内壁のさび度Ｄを示す内径100mmφの老朽白ガス管(亜鉛メッキ鋼管)を用い、老朽管内へ、フランジ部直径68mm、部材本体の高さ51mmの偏向部材を、内径40mmφの加圧ホースに装填した以外は実施例１と同様にして、ブラスト実験を行った。尚、治具の実際の頂点角度は50°であった。研掃後の管内壁を、ブラスト処理仕上等級で判定すると、DSa1級30％、DSa2級70％を示し（表８参照）、拡大鏡なしで表面に目に見える殆んどミルスケール、さび、塗膜、異物がない状態となり、管内壁錆面から錆の部位は除去されていた。また、この状態は管内壁は乾燥状態のままであり、即座に、次工程である管内壁の塗装工程が実施できることを示していた。
【００５７】
【表８】
【００５８】
（比較例４）
実施例３で用いたラッパ形状の偏向部材の代わりに、同サイズの円錐形状の偏向部材を用いた以外は、実施例３と同様条件で、実験を行った。研掃後の管内壁を、ブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表９に示すように、D級45％、DSa1級50％、DSa2級5％を示した。研掃処理を行ったにもかかわらず、管内壁面積の約半分である45%は実験前と同様のさび度Ｄを示し、研掃効果は認められなかった。また、残る55%には研掃効果は認められるものの、拡大鏡なしで油や泥土はないが、ミルスケールやさび、異物の残余が認められ、管内壁錆面の錆は残ったままであり、実施例３の結果と比較すると、研掃効果が不十分であることが認められた。また、実験後の管内壁は乾燥状態のままではあるが、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、全く不十分な下地処理状態であった。
【００５９】
【表９】
【実施例４】
【００６０】
実施例３で得られた研掃処理後の老朽管を用いた以外は、実施例３と同様条件で、再度の研掃処理を行ったところ、表１０に示す結果を得た。すなわち、実施例４から、再度の研掃処理を重ねることで、管内壁の錆除去具合をさらに進展させることが分かった。
【００６１】
【表１０】
【符号の説明】
【００６２】
１ 研掃システム
３ エアコンプレッサ
３ａ 管路
５ 吸引装置
７ ウインチ
９ 牽引ワイヤ
１１ 研削材供給装置
１３ 加圧ホース
１３ａ ホース本体
１３ｂ 先端ホース部
１３ｃ 噴射口
２１ 偏向部材
２３ 偏向面
２３ａ 頂点
２３ｂ 底面
２３ｃ 偏向面下端
２５ 部材本体
２７ 外周面
２９ フランジ部
３０ 凹部
３１ 貫通孔
３３ 貫通孔周壁
３４ ネジ孔
３４ｎ ナット
３５ 雌ネジ部
３７ 丸心棒
３９ 先細り先端部
４１ 外周面
４３ 六角ネジ
５１ 固定構造
５３ ネジ構造
６１ 取付構造
６３ インナー部材
６３ａ 大径部
６３ｂ 小径部
６５ 固定用フランジ部
６５ｈ ネジ孔
６７ 締付けバンド
６９ 両ネジ棒
７１ インナーカップリング
７３ 締付けバンド
Ａ エアー
Ｆ 付着物
Ｋ 研削材（研磨材、研摩材）
Ｈ 垂線
１０１ 管
１０３ 入口端
１０５ 出口端
１０７ 管内壁
１１１ 枝管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管内壁の研掃方法、管内壁の研掃方法に用いる偏向部材および管内壁研掃システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
老朽化したビル・マンション等の住宅配管や、工場・化学プラント等の曲がり管や分岐管、埋設管のような給排水管の内壁（管内壁）には、長年の仕様により錆その他の付着物（以下、これらを「付着物」と総称する）が発生・付着する。中には、管内壁さび度がC〜D（ISO 8501-1：塗料及びその関連製品の施工前の鋼材の素地調整-表面洗浄度の目視評価を参考にした表面洗浄度）を呈する老朽管もある。そのような老朽管内は、管内流量の低下、管詰まりが発生しやすく、そのままで続けて使用することが妥当でない場合がある。そこで、管詰まりを防止し、管内流量を復帰させ、配管機能を回復する老朽管更生を目的として、管内壁の錆面から錆を除去するブラスト処理がある。ここでいうブラスト処理（以下、適宜「従来のブラスト処理」という）とは、砂粒状の研磨材（研摩材）を処理対象の錆面に噴射して、錆を擦切・剥取する工法のことをいう。
【０００３】
管内壁をブラスト処理する工法として、特許文献１に記載された工法（以下、「第１の従来工法」という）および特許文献２に開示された工法（以下、「第２の従来工法」という）が知られている。第１の従来工法は、管内に配した円錐形部材（円錐状分流体）の円錐面に向かって研摩材をエアー圧力で吹き付けるものであって、研摩材の吹き付け方向に対して広がる円錐面に沿って研摩材が分流されて管内壁に鋭角的に衝突・擦切させるようになっている。鋭角的に衝突させるのは、研摩材の衝撃力を増出させて管内壁に付着する錆の除去効率を高めようとする狙いがあるためである。分流体は、管内に通されたワイヤによって長さ方向に移動させられるようになっている。第２の従来工法は、第１の従来工法の円錐状分流体と同じ働きをする円錐形部材を採用する。第２の従来工法では、第１の従来工法では行われていない管内部の吸引が研摩材吹き付けと同時に行われる。処理後の研摩材や剥離した錆等を管外へ排除するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２６３６８５号公報（第２頁左下欄および右下欄、第１図）
【特許文献２】特開２００６−３２０８１０号公報（段落００２１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、第１の従来工法もしくは第２の従来方向による鋭角的衝突では付着物を効率よく除去（研掃）するには不十分である。第１の従来工法および第２の従来方法に使用される円錐形部材の底面と円錐面が作る角度は６０°前後であるので、管内壁と円錐面が作る角度（衝突角度）は３０°（９０°−６０°）前後となる。衝突角度が３０°であると、管内壁に対する研磨材の衝突エネルギーは、全エネルギー×ＳＩＮ３０°であるから半減してしまう。効率よく除去するためには管内壁に対する研摩材の衝突角度（管内壁に対する円錐面の角度）を直角にもしくはできるだけ直角に近い角度とすることが好ましい。ところが、直角に近づければ近づけるだけ、円錐面へのエアー圧力の衝撃は大きくなる。円錐面が受ける衝撃はエネルギーロスとなることから、管内壁への研摩材を含んだエアー圧力の衝突エネルギーを高めることができない、という悪循環となる。さらに、研磨剤の衝突エネルギーを高める目的から、円錐形部材の円錐面を摩耗させるという問題が生じる。この摩耗の問題は、研磨材をより重く大きな砂利塊状とした研削材を用いときに、より顕著である。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、上記した問題を解消することを目的とする。すなわち、錆面（付着物が付着した管内壁）への研摩材の衝突エネルギーを高め、錆除去の打撃力・研削力によってとその効率をさらに向上させるとともに、円錐形部材の円錐面の摩耗をできるだけ少なくすることのできる管内壁の処理方法および同処理方法に適し摩耗の少ない円錐部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は次の構成を備えている。なお、いずれかの請求項に記載した発明の特徴を説明するに当たり行う用語の定義等は、記載の前後や発明カテゴリーの違いに関わらず、その性質上可能な範囲において他の請求項に記載した発明にも適用されるものとする。
【０００８】
（定義）
本明細書において「研掃」とは、砂粒状の研磨材を用いて管内壁を擦り磨く従来のブラスト処理とは異なり、研削材を管内壁に衝突させその打撃により錆を剥ぎ取ることをいう。したがって、本明細書における「研削材」は、その名称に関わらず上記作用を生じさせる部材のすべてが含まれる。また、本明細書において「ラッパ形状」とは、円錐形状の円錐面が、頂点から底辺に向かって内側に湾曲もしくはなだらかに屈曲したラッパ類似の形状のことをいう。すなわち、後述する「ラッパ形状の偏向面」とは、ラッパ形状の曲面からなる偏向面のことをいう。
【０００９】
（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係る管内壁の研掃方法（以下、適宜「請求項１の研掃方法」という）は、内壁を有する管の入口端から、先端に噴射口を備える可撓性の加圧ホースを挿入し、前記噴射口から噴射した研削材を、前記内壁に噴射しながら前記加圧ホースを前記管の長手方向に移動させるとともに、少なくとも前記研削材の噴射中に、前記管の前記挿入端とは異なる出口端から前記管内を吸引する管の内壁の研掃方法である。ここで、最大径が前記管の内径よりも小径なラッパ形状の偏向面を有する偏向部材が、前記管と一体移動するように前記噴射口近傍に取り付けてあり、前記偏向面が、噴射口からの噴射により衝突してきた研削材を前記内壁方向に偏向させるように構成してあることを特徴とする。加圧ホースの可撓性は、直線状もしくは屈曲をもつ管の中を移動できる程度の柔軟性のことをいう。
【００１０】
請求項１の研掃方法によれば、加圧ホースの噴射口から噴射した研削材が管内壁に衝突する。このときのエネルギーが、管内壁に付着した付着物を打撃・除去する。管の素材や状態、研削材の種類、さらに噴射圧等の違いにより、管内壁が僅かに削られる場合もあり、意図的に削る場合もある。剥ぎ取られたり削られたりして管内に落下した付着物は、使用済みの研削材とともに出口端から吸引排除される。管内吸引を行うのは、噴射された研削材や落下した付着物を速やかに取り除くことにより、加圧ホースや偏向部材の管内移動を円滑に行えるようにするためである。吸引は、少なくとも研削材噴射中に行い、必要に応じて噴射前後のいずれか一方もしくは双方において併せて行ってもよい。加圧ホースの移動に伴い、噴射口および偏向部材は管内の長手方向に移動する。噴射口から噴射された研削材は、偏向部材の偏向面に衝突してその進行方向が管内壁方向に変更させられる。変更により、管内壁に対する研削材の衝突角度が偏向の分だけ直角に近づく。直角に近づけるのは、できるだけ衝突エネルギーロスの少ないままに管内壁に向かわせることにより研掃効率を高めるためである。研掃効率を高めるため、すなわち、研削材の衝突エネルギーを大きくするためには、研削材自体の質量を大きくしたり噴射圧を高めたりする必要があるが、一方で大きな衝突エネルギーは偏向部材の偏向面を摩耗させかねない。しかし、ラッパ形状の偏向面は、研削材の流れを遊具の滑り台のように円滑に変流させるので、衝突エネルギーの偏向と摩耗防止を同時に実現することができる。
【００１１】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係る管内壁の研掃方法（以下、適宜「請求項２の研掃方法」という）は、請求項１の研掃方法であって、サイズ（最大径）が３〜７mmの研削材を使用することに特徴がある。たとえば、上記サイズの砂利は、比較的入手が容易であり安価であることから、請求項２の研削方法のために好適である。そのような研削材として、たとえば、重くて大きな砂利塊状のものがある。
【００１２】
請求項２の研掃方法によれば、請求項１の研掃方法の作用効果に加え、上記サイズの研削材を用いれば直径１００mmクラスの管であっても効率よくその管内壁を研磨することができる。上記サイズの研削材であると偏向部材の偏向面が受ける衝突エネルギーは、相当大きなものになるため、偏向面がラッパ形状に成形されていることは摩耗防止のためにたいへん重要である。
【００１３】
（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係る管内壁の研掃方法（以下、適宜「請求項３の研掃方法」という）は、請求項１または２の研掃方法であって、前記加圧ホースは、剛性のホース本体と、前記ホース本体の先端に連結された前記ホース本体よりも軟性であり、かつ、前記噴射口を備える先端ホース部とを備え、前記先端ホース部は、前記研削材の噴射により前記管内で首振り可能に構成してあることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の研掃方法によれば、請求項１または２の研掃方法の作用効果に加え、先端ホース部を首振り可能とすることにより、管内壁の研掃を周方向ほぼ均等に行うことができる。すなわち、加圧ホース全体は、ビルやマンションの配管を研掃する場合、一般にその配管の長さは、少なくとも２０〜３０ｍとなり、ビルの配管の場合はその構造上の理由から５０〜６０ｍとなることもある。配管の中に挿入する加圧ホースは、その配管の長さ以上の長さを必要とするから、保管・運搬時のコンパクト化のために大きなロールに巻き付けられている。このため、加圧ホースには、いわゆる巻き癖がついている。この加圧ホースをそのまま配管の中に入れると、その先端に取り付けられた偏向部材が巻き癖のために管内壁に押し付けられてしまうことがある。押し付けられた状態で研削材を噴射しても周方向にほぼ均等な研掃を行うことができないので、この巻き癖から加圧ホース先端を解放するために、先端ホース部を首振り可能としてある。一方、ラッパ形状の偏向面に噴射された研削材は、偏向面周囲と管内壁との間の隙間から偏向部材の前に出ようとするが、この隙間の周方向アンバランスは先端ホース部の首振り作用と相まって自然調整される。すなわち、隙間が狭ければその分管内壁への噴射圧力が大きく、したがって、噴射の反作用である反力も大きくなり、逆に広ければ小さく、したがって、反力も小さくなるので、反力の大小により狭い隙間は広げられ広い隙間は狭められる。この結果、偏向面の中心軸と管の中心軸がほぼ一致するところでバランスがとれ、偏向面は管のほぼ中心に位置するようになる。これにより、噴射された研削材は周方向ほぼ均等に偏向噴射されて管内壁の均等研掃が実現する。
【００１５】
（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項４の偏向部材」という）は、研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材である。請求項５の偏向部材の特徴は、前記偏向面が噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある点にある。
【００１６】
請求項４の偏向部材によれば、ラッパ形状の偏向面が研削材の噴射方向を管内壁方向に偏向させる。一般に研削材の噴射は、管内に配置された加圧ホース等の噴射口から行われる。噴射された研削材は、偏向部材の偏向面に衝突してその進行方向が管内壁方向に変更させられる。変更により、管内壁に対する研削材の衝突角度が偏向の分だけ直角に近づく。直角に近づけるのは、できるだけロスの少ない衝突エネルギーを管内壁に向かわせることにより研掃効率を高めるためである。研掃効率を高めるため、すなわち、衝突エネルギーを大きくするためには、研削材自体の質量を大きくしたり噴射圧を高めたりする必要があるが、一方で大きな衝突エネルギーは偏向部材の偏向面を摩耗させかねない。しかし、ラッパ形状の偏向面は、研削材の進行方向を遊具の滑り台のように円滑に変流させるので、衝突エネルギーの偏向と摩耗防止を同時に実現することができる。
【００１７】
（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項５の偏向部材」という）は、研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材である。前記偏向面と同心状の円形断面の貫通孔を有する部材本体と、前記貫通孔に遊びなく挿入される丸心棒と、前記貫通孔に挿入した丸心棒を前記部材本体に解除可能に固定する固定構造とを備えている。前記丸心棒には、前記貫通孔から突出する先細り先端部を設けてある。その上で前記偏向面は、前記部材本体の外周面と前記先細り先端部の外周面とにより構成してあり、かつ、噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある。以上が、請求項５の偏向部材の特徴である。
【００１８】
請求項５の偏向部材によれば、部材本体の貫通孔に遊びなく挿入された丸心棒は、その先端の先細り先端部の外周面が偏向面の一部となる。丸心棒先端は、研削材の衝突に最も晒されやすい部位である。そのため、固定構造を解除可能に構成し、丸心棒を交換できるようにしてある。摩耗した丸心棒だけを部分交換して部材本体をそのまま継続使用するようにすれば、経済的である。摩耗した丸心棒の先端を研削して再利用すれば、長期間にわたって丸心棒を使えるのでコスト的に有利である。再利用しようとする場合は、研削によって短くなった分を補えるような工夫を固定構造に持たせておくことが好ましい。噴射口から噴射された研削材は、偏向部材の偏向面に衝突してその進行方向が管内壁方向に変更させられる。変更により、管内壁に対する研削材の衝突角度が偏向の分だけ直角に近づく。直角に近づけるのは、できるだけ衝突エネルギーのロスの少ないままに管内壁に向かわせることにより研掃効率を高めるためである。研掃効率を高めるため、すなわち、衝突エネルギーを大きくするためには、研削材自体の質量を大きくしたり噴射圧を高めたりする必要があるが、一方で大きな衝突エネルギーは偏向部材の偏向面を摩耗させかねない。しかし、ラッパ形状の偏向面は、研削材の進行方向を遊具の滑り台のように円滑に変流させるので、衝突エネルギーの偏向と摩耗防止を同時に実現することができる。
【００１９】
（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項６の偏向部材」という）は、請求項５の偏向部材であって、前記丸心棒は、前記部材本体を構成する素材よりも摩耗しがたい素材により構成してあることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の偏向部材によれば、請求項６の偏向部材の作用効果に加え、偏向部材全体の耐久性をより高めることができる。もっとも摩耗しやすい部位である丸心棒を、部材本体よりも摩耗しがたい素材により構成すれば、丸心棒の摩耗が遅れ、その分だけ偏向部材全体の耐久性が高まる。固定構造は解除可能であるから、丸心棒だけの交換が可能であることは説明を要しない。「摩耗しがたい素材」は、素材自体の硬さに起因する場合（たとえば、炭化タングステンや炭化チタンの超硬合金）と、同じ素材であっても表面に摩耗防止のための加工（たとえば、ＤＬＣのような皮膜形成）した場合などを含む。
【００２１】
（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項７の偏向部材」という）は、請求項５または６の偏向部材であって、前記固定構造は、前記先細り先端部とは反対側にある前記丸心棒の後端部側に配したネジ構造を備え、当該ネジ構造は、前記先細り先端部を前記貫通孔に対し進退可能に構成してあることを特徴とする。ネジ構造は、その一部又は全部が丸心棒に備えられていてもよいし、丸心棒とは別体であってもよい。
【００２２】
請求項７の偏向部材によれば、請求項５または６の偏向部材の作用効果に加え、ネジ構造というシンプルな構造を採用することにより丸心棒の着脱を簡単にするという作用効果がある。丸心棒の取り付けや取り換えに、たいへん便利である。さらに、ネジ構造のネジ進行により先細り先端部の突出量（露出量）を調整することができる。突出量の調整ができるということは、先細り先端部の外周面と部材本体外周面の面合わせを容易にし、これにより、両面によって構成する偏向面の連続性を担保することができる。また、摩耗により先端部が扁平になった場合には、摩耗分を補うように先細り先端部を再突出させることができる。再突出に先駆けて、もしくは再突出後に、先細り先端部を再切削するとよい。
【００２３】
（請求項８記載の発明の特徴）
請求項８記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項８の偏向部材」という）は、請求項４ないし７いずれかの偏向部材であって、前記偏向部材の偏向面は頂点と底面とを有し、前記頂点から前記底面へ下ろした垂線と、前記頂点と前記偏向面下端とを結ぶ直線がなす角度を、２５°〜５０°の範囲に設定してあることを特徴とする。
【００２４】
請求項８の偏向部材によれば、請求項４ないし７いずれかの偏向部材において、上記角度を上記範囲に設定することにより好ましい結果を得やすい。すなわち、上記角度を２５°未満、好ましくは３０°未満とすると先端が鋭角となる分、偏向面の曲率が小さくなりすぎるため、研削材の噴射方向が急激に偏向されることになる。このため、偏向面は、研削材の激しい衝突に曝されることになり、偏向部材の摩耗のためのエネルギーロスが生じる。エネルギーロスは、研掃効率の低下を招く。また、上記角度が５０°特に４５°を超える場合は、偏向面に充分な凹みを形成しづらい。このため、管内壁方向に偏向させなくてはならない研削材の噴射方向を、思うように偏向できない場合が生じる。思うように偏向できなければ、管内壁の研掃効率を悪化させる。したがって、上記角度を上記範囲に設定することが好ましい。
【００２５】
（請求項９記載の発明の特徴）
請求項９記載の発明に係る管内壁研掃に用いる偏向部材（以下、適宜「請求項９のシステム」という）は、請求項１ないし４いずれか記載の管内壁の研掃方法を実施するものであることを特徴とする。偏向部材については、請求項４ないし８いずれかの偏向部材の使用が好ましい。
【００２６】
請求項９のシステムによれば、請求項１ないし４いずれかの研掃方法の作用項を得ることができる。したがって、研掃に用いる偏向部材の摩耗を有効に防止しながら効率のよい管内研掃を行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、錆面（付着物が付着した管内壁）への研削材の衝突エネルギーを高め、錆除去のブラスト力とその効率をさらに向上させるとともに、円錐形部材の円錐面の摩耗を少なくすることができる。したがって、偏向部材を長時間使用可能であること、研掃効率がよいため同じ範囲をより短い時間で研掃できることから、たいへん経済性の高い偏向手段である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】管研掃のために設置した研掃システムの全体を示す概略図である。
【図２】偏向部材の斜視図である。
【図３】図２に示す偏向部材の平面図である。
【図４】図２に示す偏向部材の正面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】研削材の偏向作用を示す偏向部材の側面図である。
【図７】偏向部材の取付構造を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、各図を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下、適宜、「本実施形態」という）を説明する。ここで、まず、研掃方法を実施するための研掃システムの概略について説明を行い、その後、研掃方法と実験結果に言及する。
【００３０】
（研掃システムの概略構造）
図１に示す符号１０１は、ビル・マンション等の住宅配管や、工場・化学プラント等に設置されている金属製の管を示す。管１０１は、入口端１０３と、出口端１０５と、内壁（管内壁１０７）とを有する。なお、入口端１０３と出口端１０５は、説明の都合上、定めた名称であって、入口と出口を特定するものではない。また、管１０１から枝分かれする枝管１１１を有する場合もある。管１０１（枝管１１１）の外径は、それが使用される場所や目的などに合わせて適宜選択されるものであるが、本実施形態では外径１００mmクラスの管を想定している。以下、管１０１を研掃するための研掃システム１について説明する。
【００３１】
研掃システム１は、エアコンプレッサ３、吸引装置５、ウインチ７、ワイヤ９、研削材供給装置１１、加圧ホース１３、偏向部材２１、および研削材Ｋを、備えている。エアコンプレッサ３は、加圧したエアーを送るための装置であり、管路３ａを介して加圧ホース１３に接続してある。管路３ａの途中には、エアーＡの中に研削材Ｋを供給する研削材供給装置１１が接続してある。吸引装置５は、管１０１の出口端に接続し、管１０１内の付着物Ｆや使用済みの研削材Ｋを吸引排除する装置である。吸引装置５は、管１０１の外径の違い、付着物Ｆの付着状態、研削材Ｋのサイズや噴射量の多少などの諸事情に合わせ充分な吸引能力を備えるものを使用する。
【００３２】
加圧ホース１３は、エアコンプレッサ３に送られるエアーＡと研削材Ｋの噴射に耐えられ、かつ、管１０１を一括にもしくは分割して研掃するに十分な長さを有している。また、加圧ホース１３は、その大部分を占めるホース本体１３ａと、ホース本体１３ａの先端に連結された先端ホース部１３ｂとを備える。先端ホース部１３ｂは、さらにその先端に噴射口１３ｃを有している。加圧ホース１３は、全体に可撓性を持たせてあり、その中でもホース本体１３ａには加圧ホース１３全体を管１０１内に移動（挿入・引き出し）できるだけの剛性を持たせてあり、先端ホース部１３ｂには研削材Ｋの噴射の反力で首振り可能な程度の軟性を持たせてある。首振り可能に構成したのは、巻き癖から加圧ホース１３の先端を解放するためである。さらに、図７に示すように、ラッパ形状の偏向面２３に噴射された研削材Ｋは、偏向面２３の周囲と管内壁１０７との間の隙間から偏向部材の前に出ようとするが、この隙間の周方向アンバランスは先端ホース部の首振り作用と相まって自然調整される。すなわち、隙間が狭ければその分噴射に対する反力が大きくなり広ければ小さくなるので、狭い隙間は広げられ広い隙間は狭められる。この結果、偏向面の中心軸と管の中心軸がほぼ一致するところでバランスがとれ、偏向面２３は管１０１のほぼ中心に位置するようになる。これにより、噴射された研削材Ｋは周方向ほぼ均等に偏向噴射されて管内壁１０７の均等研掃が実現する。なお、ホース本体１３ａの先端近傍には、少なくとも１本（本実施形態では、周方向等間隔に配した３本）のワイヤ９の一端を接続してある。３本あるワイヤ９は、一本に束ね、その他端を管１０１の外でウインチ７によって巻きあげるようになっている。
【００３３】
（偏向部材の構成）
図２〜６を参照しながら、偏向部材２１の構造について説明する。偏向部材２１の最大の特徴は、円錐面状の偏向面２３にある。偏向部材２１の偏向面２３は、研削材Ｋの噴射方向（管１０１の長手方向）に沿って広がるラッパ形状に形成してある。そもそも偏向面２３は、エアーＡによって管１０１の長手方向に沿って噴射された研削材Ｋの衝突を受け、その研削材Ｋを管内壁１０７の方向に偏向させ（変流させ）、偏向させた研削材Ｋを管内壁１０７に衝突させるための面である。偏向させるだけであれば円錐面でも足りるが（前掲した特許文献１、２参照）、研削材Ｋの衝突に曝される偏向面２３の摩耗と衝突によるエネルギーロスとをできるだけ少なくする一方、管内壁１０７に対する衝突角度を直角もしくは可能なかぎり直角に近づけて研掃効率を高めるためである。図６
に示すように偏向面２３は、頂点２３ａと（仮想の）底面２３ｂとを有している。ここで、頂点２３ａから底面２３ｂへ下ろした垂線Ｈと、頂点２３ａと偏向面下端２３ｃとを結ぶ直線がなす角度αは、２５°〜５０°に、好ましくは３０°〜４５℃の範囲に設定する。角度αを２５°未満、好ましくは３０°未満とすると先端が鋭角となる分、偏向面の曲率が小さくなりすぎるため、研削材の噴射方向が急激に偏向されることになる。このため、偏向面は、研削材の激しい衝突に曝されることになり、偏向部材の摩耗のためのエネルギーロスが生じる。エネルギーロスは、研掃効率の低下を招く。また、上記角度が５０°特に４５°を超える場合は、偏向面に充分な凹みを形成しづらい。このため、管内壁方向に偏向させなくてはならない研削材の噴射方向を、思うように偏向できない場合が生じる。思うように偏向できなければ、管内壁の研掃効率を悪化させる。したがって、上記角度を上記範囲に設定することが好ましい。
【００３４】
偏向部材２１は、たとえば、ＳＵＳ３０４のようなステンレス材によってその全体を構成することもできるが、本実施形態では、次に述べるように２種類の素材によって構成してある。すなわち、偏向部材２１は、部材本体２５と、丸心棒３７と、固定構造５１と、により概略構成してある。部材本体２５は、頂点が扁平のラッパ形状に形成してあり、部材本体２５の外周面２７が偏向面２３の一部を構成する。部材本体２５の底面には、短尺円柱状のフランジ部２９を一体に設けてある。フランジ部２９は、部材本体２５の偏向面下端２３ｃとその近傍部位に厚みを付加してこれらを補強する役目を担っている。部材本体２５およびフランジ部２９は、上記したステンレス材により構成してある。フランジ部２９内の中央には、フランジ部２９の開放端側に開口する円形の凹部３０を形成してある。部材本体２５には、その頂点から凹部３０に貫通する貫通孔３１を形成してある。貫通孔３１は、偏向面２３と同心状の円形断面を持つ。符号３２は、部材本体２５の裾野部位に軸心と平行に形成した複数（本実施形態では３個）のネジ孔を示す。ネジ孔３２は、フランジ部２９をも貫通しており、かつ、部材本体２５の周方向等間隔に配してある。ネジ孔３２は、後述する両ネジ棒６９を差し込むための孔である。
【００３５】
丸心棒３７は、貫通孔３１に遊びなく挿入（圧入）できる断面円形の棒材である。丸心棒３７の全体形状は先を削った丸鉛筆のように、その先端に先細り先端部３９を有している。先細り先端部３９の外周面４１は、偏向面２３の他の一部を構成する。すなわち、部材本体２５の外周面２７と、これと連続するように形成された先細り先端部３９の外周面４１とにより、偏向面２３が構成される。丸心棒３７は、部材本体２５と同じ構成素材（たとえば、ステンレス材）によって構成することもできるが、たとえば、炭化タングステンや炭化チタンの超硬合金のような部材本体２５の構成素材よりもより硬い素材（摩耗しがたい素材）により構成することが好ましい。先細り先端部３９は、噴射された研削材Ｋの衝突にもっとも曝されやすいので部材本体２５に比べ摩耗しやすい部位である。そこで、部材本体２５よりも摩耗しがたい素材により先細り先端部３９（丸心棒３７）を構成した。摩耗速度が遅くなれば、その分だけ偏向部材２１の寿命が長くなるので経済的である。
【００３６】
丸心棒３７は、先細り先端部３９が貫通孔３１（図５）の頂点側から突出するように（外周面４１が偏向面２３の一部となるように）貫通孔３１に頂点２３ａ側から挿入（圧入）する。挿入した丸心棒３７は、固定構造５１により部材本体２５に固定する。本実施形態における固定構造５１は、ネジ構造になっている。すなわち、固定構造５１をネジ構造としたのは、先細り先端部３９を貫通孔３１に対し進退可能とするためであり、凹部３０近傍の貫通孔周壁３３に形成した雌ネジ部３５と、凹部３０側から差し込み雌ネジ部３５と螺合する六角ネジ４３とにより構成してある。六角ネジ４３は、六角レンチ（図示を省略）などの工具により双方向に回転するようになっており、その双方向回転により貫通孔３１に対して進退し、その進退が当接する丸心棒３７を進退させるようになっている。六角ネジ４３の代わりに、丸心棒３７自体に雄ネジ部（図示を省略）を形成してもよい。上記したネジ構造以外の固定構造５１を採用することを妨げるものではないが、ネジ構造を採用すればその解除も簡単であるし、丸心棒３７の部材本体２５に対する取り付けや取り換えに、たいへん便利である。すなわち、ネジ構造５３のネジ進行（ネジ回転による進退）を用いて部材本体２５に対する先細り先端部３９の突出量（露出量）の調整を簡単に行うことができるからである。また、先細り先端部３９の外周面４１と部材本体２５の外周面２７の面合わせを容易にし、これにより、両面によって構成する偏向面２３の連続性を担保することが行いやすくなることも理由に挙げられる。
【００３７】
摩耗により先端部が扁平となった先細り先端部３９は、これを再切削することにより先細り形状を復元させるようにしてもよい。再切削は可能であれば貫通孔３１に挿入したままで行ってもよいし、貫通孔３１から抜き取ってから行ってもよい。先細り先端部３９を再切削すると、切削した分だけ部材本体２５から余分に突出させなければならないが、この分はネジ構造５３のネジ作用により補えるようにしておくとよい。なお、上記した固定構造５１は、解除可能であることを前提としたが、解除不要であるなら解除不能に構成してもよい。また、解除まではできなくても、丸心棒３７の突出量の調整ができるような構造を採用することも妨げない。
【００３８】
（偏向部材の取付）
図７参照しながら、偏向部材２１を加圧ホース１３へ取り付けるための取付構造６１について説明する。取付構造６１は、インナー部材６３、フランジ部６５、締付けバンド６７、および、両ネジ棒６９により構成してある。インナー部材６３は、先端ホース部１３ｂの内径よりも僅かに小さな外径の大径部６３ａと、大径部６３ａと段部を介して一体化した小径部６３ｂと、から構成してある。小径部６３ｂの開放端には、放射状に延びる固定用フランジ部６５を一体に形成してある。インナー部材６３と固定用フランジ部６５は、中空になっていて、中を研削材ＫがエアーAとともに通過できるようになっている。固定用フランジ部６５は、先端ホース部１３ｂの外径よりも３割ほど大径に形成してある。固定用フランジ部６５には、厚み方向に貫通する３個のネジ孔６５ｈが周方向等間隔に形成してある。
【００３９】
ここで、先端ホース部１３ｂの噴射口１３ｃの中に大径部６３ａが奥になるようにインナー部材６３を差し入れ、小径部６３ｂの上から締付けバンド６７で締付け、先端ホース部１３ｂをインナー部材６３にしっかりと固定する。このときの大径部６３ａは、抜け止め部材として機能する。両ネジ棒６９は、その両端にネジ山が切ってあり、その一端をネジ孔６５ｈに差し込み、固定フランジ部６５を挟むようにナット固定する。両ネジ棒６９の他端は、部材本体２５（フランジ部２９）を貫通するネジ孔３４（図５）に差し込み、フランジ部２９に固定したナット３４ｎにネジ固定する。これにより取付構造６１による、加圧ホース１３（先端ホース部１３ｂ）への取り付けが完了する。なお、ホース本体１３ａと先端ホース部１３ｂの接続は、中空のインナーカップリング７１の各端を両ホースに挿入し、ホース本体１３ａと先端ホース部１３ｂそれぞれの上から締付けバンド７３によって締付けることにより行う。
【００４０】
（本発明に係る研掃方法）
前掲した研掃システム１を用いて実施する研掃方法について、その作用効果とともに説明する。管１０１の入口端１０３から、先端に噴射口１３ｃを備える可撓性の加圧ホース１３を挿入し、噴射口１３ｃを管１０１の所望位置まで送り込む。このとき、ウインチ７のローラーを逆回転させ、牽引ワイヤ９も併せて送りこむ。エアコンプレッサ３を駆動させエアーＡを管路３ａ経由で管１０１の中に送り込む。管路３ａの途中にある研削材供給装置１１は、研削材ＫをエアーＡの中に供給する。供給された研削材Ｋは、加圧ホース１３を介して噴射口１３ｃからエアーＡの圧力によって噴射される。噴射された研削材Ｋは、偏向部材２１の偏向面２３に衝突し、そこで偏向（変流）させ管内壁１０７に直角に近い角度で衝突する。
【００４１】
ラッパ形状になっている偏向面２３は、上述した偏向作用を奏するとともに、それ自身が研削材Ｋから受ける衝撃を軽減する。これにより、偏向面２３の摩耗が有効防止される。丸心棒３７の先細り先端部３９は、研削材Ｋの衝突にもっとも曝されやすい部位のひとつであるが、先細りになっていること、および、摩耗しがたい素材により構成してあることから、摩耗速度が遅くなる。
【００４２】
加圧ホース１３の移動は、ウインチ７による牽引ワイヤ９の巻上げによって行う。巻上げにより、噴射口１３ｃおよび偏向部材２１が管１０１の入口端１０３に向かって長手方向に移動し、これに伴い、研削材Ｋの噴射位置も同様に移動する。一方、管１０１の出口端１０５に接続した吸引装置５は、研削材Ｋの噴射中、場合によってはその前後に管１０１内の使用済み研削材Ｋや除去された付着物Ｆを管１０１外へ吸引排除する。研削材Ｋや付着物Ｆの吸引排除により、管１０１内に偏向部材２１の移動空間が確保される。すなわち、吸引排除がなければ、研削材や付着物Ｆが偏向部材２１や加圧ホース１３と管内壁１０７との間に挟まり、これらの移動を邪魔する恐れがあるが、吸引排除によりこの恐れを払拭することができる。
【００４３】
研掃システム１を用いた研掃方法の実施例について説明する。部材本体２５はステンレス材（ＳＵＳ３０４）により、丸心棒３７は炭化タングステンにより、それぞれ構成した。その他の条件は、各表に示す。なお、本実施例では、日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ０３１３）に基づき目視による清浄度の評価を行った。同規格が定める「さび度」と「除せい度」は表１および２に示すとおりである。なお、同規格では「評価に際してはＩＳＯ８５０１−１の代表写真例と比較する」と記載されている。なお、各表に記す4-6mmの「砂利」は、鹿島金華（商標）である。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【実施例１】
【００４６】
【表３】
【００４７】
研掃後の管内壁の状態をブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表３に示すように、DSa1級20％、DSa2級80％を示し、拡大鏡なしで表面に目に見える殆んどミルスケール、さび、塗膜、異物がない状態となり、管内壁錆面から殆んどの錆は除去されていた。また、この状態は管内壁は乾燥状態のままであり、即座に、次工程である管内壁の塗装工程が実施できることを示していた。
【００４８】
（比較例１）
比較例１では、実施例１で用いたラッパ形状の偏向部材の代わりに、同サイズの円錐形状の偏向部材を用いて実験を行った。各条件は、実施例１のそれらと同じである。研掃後の管内壁の状態をブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表４に示すように、D級30％、DSa1級60％、DSa2級10％を示した。研掃処理を行ったにもかかわらず、管内壁面積の30%は実験前と同様のさび度Ｄを示し、研掃効果は認められなかった。また、残る70%には研掃効果は認められたものの、拡大鏡なしで見える油や泥土はないが、ミルスケールやさび、異物の残余が認められた。管内壁錆面の錆は残ったままであり、実施例1の結果と比較すると、研掃効果が不十分であることが認められた。また、実験後の管内壁は乾燥状態のままではあるが、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、全く不十分な下地処理状態であった。
【００４９】
【表４】
【００５０】
（比較例２）
比較例２では、実施例１で用いた研削材の代わりに、サイズ2mmの研摩用アルミナ粒子を用いた。それ以外の条件は、実施例１のそれと同じである。実験後の管内壁をブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表５に示すように、DSa1級40％、DSa2級60％を示し、内壁全面への研掃効果は認められた。しかし、拡大鏡なしで見える油や泥土はないものの、管内壁面積の約半数(40%)には弱く付着したミルスケールやさびが認められた。この状態の管内壁は乾燥状態のままではあるものの、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、不十分な下地処理状態であった。
【００５１】
【表５】
【００５２】
（比較例３）
実施例１で用いた研削材（サイズ4-6mmの砂利）の代わりに、研削材（サイズ6-8mmの砂利）を用いた以外は、実施例１と同様条件で、研掃を行った。研掃後の管内壁を、ブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表６に示すように、DSa1級30％、DSa2級70％を示し、内壁全面への研削効果は認められた。拡大鏡なしで見えるものは殆んどなく、ミルスケール、さび、塗膜、異物がほぼない状態となり、管内壁錆面からの錆は除去されていた。また、この状態は管内壁は乾燥状態のままであり、即座に、次工程である管内壁の塗装工程が実施できることを示していた。しかし、研削材を加圧ホースから噴射中に、ホース出口部分や、治具と管内壁の間に、研削材がブリッジ状に堆積し、一瞬ではあるが研削材流動が停滞してしまう詰まり現象が観察された。この詰まり現象は、管内流動にダムが形成され研削材流動が阻害されることで研削効果を弱めてしまうばかりか、研削材がそのダム箇所に堆積し、管内圧力が上昇したり、一気にダムが崩壊することで、大量の研削材が配管コーナー(曲がり)部を直撃することで配管が損傷する可能性もあり、危険である。また、実験後のさび度を見ても、4-6mmの研削材を用いた実施例1よりも劣っていることから、本システムにはサイズ4-6mmがより好適と思われた。
【００５３】
【表６】
【実施例２】
【００５４】
実施例１で得られた研掃処理後の老朽管を用いた以外は、実施例１と同様条件で、再度のブラ
スト処理を行ったところ、表７に示す結果を得た。実施例２から、再度の研掃処理を重ねることで、管内壁の錆除去具合をさらに進展させられることが分かった。
【００５５】
【表７】
【実施例３】
【００５６】
内壁のさび度Ｄを示す内径100mmφの老朽白ガス管(亜鉛メッキ鋼管)を用い、老朽管内へ、フランジ部直径68mm、部材本体の高さ51mmの偏向部材を、内径40mmφの加圧ホースに装填した以外は実施例１と同様にして、ブラスト実験を行った。尚、治具の実際の頂点角度は50°であった。研掃後の管内壁を、ブラスト処理仕上等級で判定すると、DSa1級30％、DSa2級70％を示し（表８参照）、拡大鏡なしで表面に目に見える殆んどミルスケール、さび、塗膜、異物がない状態となり、管内壁錆面から錆の部位は除去されていた。また、この状態は管内壁は乾燥状態のままであり、即座に、次工程である管内壁の塗装工程が実施できることを示していた。
【００５７】
【表８】
【００５８】
（比較例４）
実施例３で用いたラッパ形状の偏向部材の代わりに、同サイズの円錐形状の偏向部材を用いた以外は、実施例３と同様条件で、実験を行った。研掃後の管内壁を、ブラスト処理仕上等級（ISO 8501-1）で判定すると、表９に示すように、D級45％、DSa1級50％、DSa2級5％を示した。研掃処理を行ったにもかかわらず、管内壁面積の約半分である45%は実験前と同様のさび度Ｄを示し、研掃効果は認められなかった。また、残る55%には研掃効果は認められるものの、拡大鏡なしで油や泥土はないが、ミルスケールやさび、異物の残余が認められ、管内壁錆面の錆は残ったままであり、実施例３の結果と比較すると、研掃効果が不十分であることが認められた。また、実験後の管内壁は乾燥状態のままではあるが、次工程である管内壁の塗装工程を実施するには、全く不十分な下地処理状態であった。
【００５９】
【表９】
【実施例４】
【００６０】
実施例３で得られた研掃処理後の老朽管を用いた以外は、実施例３と同様条件で、再度の研掃処理を行ったところ、表１０に示す結果を得た。すなわち、実施例４から、再度の研掃処理を重ねることで、管内壁の錆除去具合をさらに進展させることが分かった。
【００６１】
【表１０】
【符号の説明】
【００６２】
１ 研掃システム
３ エアコンプレッサ
３ａ 管路
５ 吸引装置
７ ウインチ
９ 牽引ワイヤ
１１ 研削材供給装置
１３ 加圧ホース
１３ａ ホース本体
１３ｂ 先端ホース部
１３ｃ 噴射口
２１ 偏向部材
２３ 偏向面
２３ａ 頂点
２３ｂ 底面
２３ｃ 偏向面下端
２５ 部材本体
２７ 外周面
２９ フランジ部
３０ 凹部
３１ 貫通孔
３３ 貫通孔周壁
３４ ネジ孔
３４ｎ ナット
３５ 雌ネジ部
３７ 丸心棒
３９ 先細り先端部
４１ 外周面
４３ 六角ネジ
５１ 固定構造
５３ ネジ構造
６１ 取付構造
６３ インナー部材
６３ａ 大径部
６３ｂ 小径部
６５ 固定用フランジ部
６５ｈ ネジ孔
６７ 締付けバンド
６９ 両ネジ棒
７１ インナーカップリング
７３ 締付けバンド
Ａ エアー
Ｆ 付着物
Ｋ 研削材（研磨材、研摩材）
Ｈ 垂線
１０１ 管
１０３ 入口端
１０５ 出口端
１０７ 管内壁
１１１ 枝管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁を有する管の入口端から、先端に噴射口を備える可撓性の加圧ホースを挿入し、
前記噴射口から噴射した研削材を、前記内壁に噴射しながら前記加圧ホースを前記管の長手方向に移動させるとともに、
少なくとも前記研削材の噴射中に、前記管の前記挿入端とは異なる出口端から前記管内を吸引する管の内壁の研掃方法であって、
最大径が前記管の内径よりも小径なラッパ形状の偏向面を有する偏向部材が、前記管と一体移動するように前記噴射口近傍に取り付けてあり、
前記偏向面が、噴射口からの噴射により衝突してきた研削材を前記内壁方向に偏向させるように構成してある
ことを特徴とする管内壁の研掃方法。
【請求項２】
前記研削材のサイズが、３〜７mmである
ことを特徴とする請求項１記載の管内壁の研掃方法。
【請求項３】
前記加圧ホースは、剛性のホース本体と、前記ホース本体の先端に連結された前記ホース本体よりも軟性であり、かつ、前記噴射口を備える先端ホース部とを備え、
前記先端ホース部は、前記研削材の噴射により前記管内で首振り可能に構成してある
ことを特徴とする請求項１または２記載の管内壁の研掃方法。
【請求項４】
研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材において、
前記偏向面は、噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある
ことを特徴とする管内壁研掃に用いる偏向部材。
【請求項５】
研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材において、
前記偏向面と同心状の円形断面の貫通孔を有する部材本体と、前記貫通孔に遊びなく挿入される丸心棒と、前記貫通孔に挿入した丸心棒を前記部材本体に解除可能に固定する固定構造とを備え、
前記丸心棒には、前記貫通孔から突出する先細り先端部を設けてあり、
前記偏向面は、前記部材本体の外周面と前記先細り先端部の外周面とにより構成してあり、かつ、噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある
ことを特徴とする管内壁研掃に用いる偏向部材。
【請求項６】
前記丸心棒は、前記部材本体を構成する素材よりも摩耗しがたい素材により構成してある
ことを特徴とする請求項５記載の管内壁研掃に用いる偏向部材。
【請求項７】
前記固定構造は、前記先細り先端部とは反対側にある前記丸心棒の後端部側に配したネジ構造を備え、
当該ネジ構造は、前記先細り先端部を前記貫通孔に対し進退可能に構成してある
ことを特徴とする請求項５または６記載の管内壁研掃方法に使用する偏向部材。
【請求項８】
前記偏向部材の偏向面は頂点と底面とを有し、
前記頂点から前記底面へ下ろした垂線と、前記頂点と前記偏向面下端とを結ぶ直線がなす角度を、２５°〜５０°の範囲に設定してある
ことを特徴とする請求項４ないし７いずれか記載の管内壁研掃方法に使用する偏向部材。
【請求項９】
請求項１ないし３いずれか記載の管内壁の研掃方法を実施する
ことを特徴とする管内壁研掃システム。
【請求項１】
内壁を有する管の入口端から、先端に噴射口を備える可撓性の加圧ホースを挿入し、
前記噴射口から噴射した研削材を、前記内壁に噴射しながら前記加圧ホースを前記管の長手方向に移動させるとともに、
少なくとも前記研削材の噴射中に、前記管の前記挿入端とは異なる出口端から前記管内を吸引する管の内壁の研掃方法であって、
最大径が前記管の内径よりも小径なラッパ形状の偏向面を有する偏向部材が、前記管と一体移動するように前記噴射口近傍に取り付けてあり、
前記偏向面が、噴射口からの噴射により衝突してきた研削材を前記内壁方向に偏向させるように構成してある
ことを特徴とする管内壁の研掃方法。
【請求項２】
前記研削材のサイズが、３〜７mmである
ことを特徴とする請求項１記載の管内壁の研掃方法。
【請求項３】
前記加圧ホースは、剛性のホース本体と、前記ホース本体の先端に連結された前記ホース本体よりも軟性であり、かつ、前記噴射口を備える先端ホース部とを備え、
前記先端ホース部は、前記研削材の噴射により前記管内で首振り可能に構成してある
ことを特徴とする請求項１または２記載の管内壁の研掃方法。
【請求項４】
研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材において、
前記偏向面は、噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある
ことを特徴とする管内壁研掃に用いる偏向部材。
【請求項５】
研削材の噴射方向に沿って広がる円錐面状の偏向面を備える管内壁研掃に用いる偏向部材において、
前記偏向面と同心状の円形断面の貫通孔を有する部材本体と、前記貫通孔に遊びなく挿入される丸心棒と、前記貫通孔に挿入した丸心棒を前記部材本体に解除可能に固定する固定構造とを備え、
前記丸心棒には、前記貫通孔から突出する先細り先端部を設けてあり、
前記偏向面は、前記部材本体の外周面と前記先細り先端部の外周面とにより構成してあり、かつ、噴射方向に沿って広がるラッパ形状に形成してある
ことを特徴とする管内壁研掃に用いる偏向部材。
【請求項６】
前記丸心棒は、前記部材本体を構成する素材よりも摩耗しがたい素材により構成してある
ことを特徴とする請求項５記載の管内壁研掃に用いる偏向部材。
【請求項７】
前記固定構造は、前記先細り先端部とは反対側にある前記丸心棒の後端部側に配したネジ構造を備え、
当該ネジ構造は、前記先細り先端部を前記貫通孔に対し進退可能に構成してある
ことを特徴とする請求項５または６記載の管内壁研掃方法に使用する偏向部材。
【請求項８】
前記偏向部材の偏向面は頂点と底面とを有し、
前記頂点から前記底面へ下ろした垂線と、前記頂点と前記偏向面下端とを結ぶ直線がなす角度を、２５°〜５０°の範囲に設定してある
ことを特徴とする請求項４ないし７いずれか記載の管内壁研掃方法に使用する偏向部材。
【請求項９】
請求項１ないし３いずれか記載の管内壁の研掃方法を実施する
ことを特徴とする管内壁研掃システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１１５５５（Ｐ２０１３−１１１５５５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２１１２（Ｐ２０１１−２６２１１２）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【出願人】（５９５０９０７１６）有信株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５０６２０９４２２）地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター (134)
【出願人】（５９５０９０７１６）有信株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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