管内面粉体塗装装置

【課題】より平滑性の高い管内面粉体塗装を施すことができるようにする。
【解決手段】ノズル１０を備えたランス４を管体内に挿入し、その管体を管軸周りに回転させながら管内面に粉体塗料を噴射する管内面粉体塗装装置において、ノズル１０は、ランス４内に連通するように接続されて管軸方向に伸びる中空の根元部１１と、根元部１１の前端から横方向に突出する中空の緩衝部１２と、緩衝部１２の先端から前方下向きへ突出する中空のノズル部１３とを備え、ノズル部１３の前端に上下方向に伸びるスリット２１を設けた。粉体塗料が、根元部１１から緩衝部１２へ、また、緩衝部１２からノズル部１３へと２箇所のクランク（屈曲部）を通るので、粉体塗料はその勢いを弱められるとともに撹拌される。このため、スリット２１の全長に亘って均等な吐出圧が得られ、エアブローの発生を抑えることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋳鉄管などの管内面に粉体塗装を行う際に使用する管内面粉体塗装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水道水、ガスなど各種流体用の管路は、その管内外面に防食のための塗装等を施すことが一般的に行われている。
【０００３】
水道用のダクタイル鋳鉄管の場合、従来からセメントライニングで管内面を被覆するのが一般的であった。しかし、近年は、化学的安定性や、耐久性、施工性などの観点から粉体塗装を採用するケースが増えている。
【０００４】
管内面に粉体塗装を施すための管内面粉体塗装装置として、例えば、図５及び図６に示すものがある。この管内面粉体塗装装置は、管体１を載置できるローラ３を備えた走行台車２と、塗料を噴射するノズル５を備えたランス４等で構成されている。
【０００５】
加熱した管体１を前記ローラ３上に載置し、駆動力によってローラ３が回転すると、管体１が管軸周りに回転する。管体１を回転させながら、走行台車２を管軸方向に沿って移動させる。走行台車の移動により、管体１の端部開口から管内へランス４が挿入される。
【０００６】
ランス４の先端に接続したノズル５から塗料を吐出しながら、走行台車２を走行させることにより、そのノズル５と管体１とを管軸方向に相対移動させ、管内面全体に粉体塗装を施していく（例えば、特許文献１参照）。
また、固定の基台上に前記ローラ３を設けて、そのローラ３上に載置された管体１に対して、ノズル５を備えたランス４を管軸方向に移動させる場合もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、そのノズル５から吐出される粉体塗料を、より均等に分散させて均一な塗膜が形成できるように、スリットや案内板を備えたノズル構造の技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２７９８６７号公報
【特許文献２】特開平５−３１４１５号公報
【特許文献３】特開平１１−３１９６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特に、小口径と呼ばれる呼び径φ７５ｍｍ〜２５０ｍｍ程度の管体に粉体塗装を施す場合において、従来の管内面粉体塗装装置を用いると、ノズル５から管内面までの距離が非常に近くなるという問題がある。
例示した呼び径φ７５ｍｍ〜２５０ｍｍ程度の管体では、その距離が、４０ｍｍ〜１３０ｍｍ程度となり、充分な距離が確保できない。
【００１０】
このように、ノズル５から管内面までの距離が近いと、エアーによる巻き込み等により、例えば、図７（ａ）に示すような、ブローホールａ、ピンホールｂなどのエアブローの発生が認められることがある。
【００１１】
また、粉体塗料はノズル５から吐出された後、放射状に広がりながら噴射されるため、ノズル５から管内面までの距離が近いと、塗装パターンが広い範囲に及ばない。
このため、図７（ｂ）に実線で示す塗膜ｃのように、塗装パターンが広い範囲に及んでいないと、相対的に広い塗装パターンである鎖線で示す塗膜ｄと比較して、塗膜の厚さが全体を通じて不均一になるという傾向がある。その結果、塗装面の平滑性に劣るという問題もある。
【００１２】
そこで、この発明は、ノズルから管内面までの距離が近くても、より平滑性の高い管内面粉体塗装を施すことができるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明は、粉体塗料を吐出可能なノズルを備えたランスを管体内に挿入し、その管体を管軸周りに回転させながら、前記管体と前記ノズルとを管軸方向に相対移動させて、前記管体の管内面に粉体塗料を噴射する管内面粉体塗装装置において、前記ノズルは、前記ランス内に連通するように接続されて管軸方向に伸びる中空の根元部と、その根元部内に連通し前記根元部の前端から横方向に突出する中空の緩衝部と、その緩衝部内に連通し前記緩衝部の先端から前方へ突出する中空のノズル部とを備え、前記ノズル部の前端に上下方向に伸びるスリットを設け、そのスリットから前記管内面に粉体塗料が吐出される構成を採用した。
【００１４】
すなわち、ランスから前方へ真っ直ぐに伸びるノズルを用いるのではなく、ランスから管軸方向に伸びる根元部、横方向に突出する緩衝部、前方へ突出するノズル部の順に粉体塗料の通路を設けたノズルを使用する。ノズルの途中２箇所にクランク（屈曲部）を設けたことにより、そのクランクで乱流を生じさせ、粉体塗料はその勢いを弱められるとともに撹拌される。
このため、上下方向に伸びるスリットの全長に亘って均等な吐出圧が得られ、管内面に対しては所定の吐出量を維持しつつ、エアブローの発生を抑えることができる。
【００１５】
また、前記ノズル部の突出方向を、前記緩衝部の先端から前方下向きとすれば、塗膜の厚さが全体を通じてより均一になり、塗装面の平滑性が向上する。
【００１６】
これらの各構成において、前記ノズル部の前端は、外向きに突出する球面状の内面を有するキャップで閉じられており、前記スリットは、そのキャップの球面状の内面から外側に貫通して形成されている構成を採用することができる。
スリットを球面状のキャップに貫通して形成すれば、そのスリットの上下方向全長に亘って、さらに均等な吐出圧による粉体塗料の噴射が可能となり、塗膜の厚さの均一性がさらに向上する。
これは、内面が球面であれば、前記クランクを通過した粉体塗料の乱流が、ノズル部前端の球面状の内面に当たって整流され、その粉体塗料の吐出圧が、スリットの全長に沿って均等に作用しやすいからではないかと考えられる。
【００１７】
また、前記根元部の伸びる方向と前記緩衝部の突出方向とは直交することが、前記乱流の発生による粉体塗料の流れの勢いの緩和、及び撹拌を行う上で望ましい。
【００１８】
また、前記緩衝部の中空部分の断面積を、前記根元部の中空部分の断面積よりも大きくすることが同じく望ましい。
【００１９】
さらに、前記緩衝部の途中に縮径部を設け、その縮径部の断面積を、その縮径部を挟む前後の前記緩衝部の断面積よりも小さくすることが同じく望ましい。また、その縮径部の断面積は、前記根元部の断面積以上とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、ノズルから管内面までの距離が近くても、より平滑性の高い管内面粉体塗装を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。従来の技術との差異点は、ランス４の先端に取り付けられるノズル１０の構成であるので、このノズル１０の構成を中心に説明する。
【００２２】
ノズル１０は、中空のパイプからなるランス４内の空間に連通するように、そのランス４の前端に接続されている。
そのノズル１０の構成は、図１に示すように、根元部１１、緩衝部１２，ノズル部１３を備えている。
【００２３】
根元部１１は、図１及び図２に示すように、管軸方向に伸びて、その内部に断面円形の空間を有している。その中空の空間は、ランス４側の後端から前端まで一定の内径ｒ１で続いている。
また、その根元部１１内の空間の軸心１１ｃは、ランス４の軸心４ｃと一致した状態になるように、根元部１１とランス４とが固定されている。
【００２４】
前記根元部１１内の空間に連通するように、その根元部１１の前端に緩衝部１２が接続されている。緩衝部１２は、前記根元部１１の前端から横方向に突出している。すなわち、緩衝部１２は、前記根元部１１の前端からその根元部１１内の空間の軸心１１ｃに直交する方向に水平に伸びている。
【００２５】
また、緩衝部１２は、その内部に断面円形の空間を有している。その緩衝部１２内の空間は、根元部１１側の端部から突出方向先端まで一定の内径ｒ２で続いており、その途中に１箇所の縮径部１４が設けられている。
【００２６】
その縮径部１４の断面は円形であり、その縮径部１４の内径ｒ４は、前後の前記緩衝部１２の内径ｒ２よりも小さく設定されている。このため、縮径部１４の断面積は、その縮径部１４を挟む前後の前記緩衝部１２の断面積よりも小さくなっている。
【００２７】
また、前記縮径部１４を除く前記緩衝部１２の内径ｒ２は、前記根元部１１の内径ｒ１よりも大きく設定されている。このため、その緩衝部１２内の空間の断面積は、前記根元部１１内の空間の断面積よりも大きくなっている。
なお、この縮径部１４の内径ｒ４は、根元部１１の内径ｒ１と同一としてもよいし、その根元部１１の内径ｒ１よりも大きくしてもよい。
【００２８】
前記緩衝部１２内の空間に連通するように、その緩衝部１２の先端にノズル部１３が接続されている。そのノズル部１３は、前記緩衝部１２の先端から前方下向きに突出している。そのノズル部１３の突出方向は、水平方向前方に対して下向きα°となっている。
【００２９】
ノズル部１３は、内部に断面円形の空間を有しており、その前端にスリット２１付きのキャップ２０を備えている。
【００３０】
前記キャップ２０は、外向きに凸状である球面状の内面２０ａ及び外面を有し、前記スリット２１は、そのキャップ２０の球面状の内面２０ａから外側に貫通して上下方向に形成されている。
【００３１】
そのノズル部１３内の空間は、緩衝部１２側の端部から前端まで一定の内径ｒ３で続き、キャップ２０の球面状の内面２０ａに至って前端側に向かって縮径している。ノズル部１３の前記一定の内径ｒ３は、緩衝部１２内の空間の内径ｒ２と同一としてもよいし、その緩衝部１２内の空間の内径ｒ２と異なる内径としてもよい。
【００３２】
前記ノズル部１３内の空間の軸心１３ｃと、前記根元部１１内の空間の軸心１１ｃとは、距離Ｌ１だけ隔てられており、前記緩衝部１２内の空間の軸心１２ｃと、前記ノズル部１３の前端との距離は、距離Ｌ２となっている。
【００３３】
前記スリット２１は、前記ノズル部１３内の空間の軸心１３ｃを通り、且つその軸心１３ｃを挟んで上下対称に設けられている。すなわち、図４に示すように、スリット２１の上下端の前記軸心１３ｃ上の任意の１点からの仰角α１、α２は等しく設定され、キャップ２０の球面の形状も軸心１３ｃを挟んで対称である。スリット２１の全長はＬであり、その幅は全長に亘ってＷである。
【００３４】
この構成からなるノズル１０によれば、ランス４から供給された粉体塗料が、根元部１１から緩衝部１２へ、また、緩衝部１２からノズル部１３へと２箇所のクランク（屈曲部）を通るので、その各クランクで乱流を生じさせ、粉体塗料はその勢いを弱められるとともに撹拌される。
このため、スリット２１の全長Ｌに亘って均等な吐出圧が得られ、エアブロー等の発生を抑えることができる。
【００３５】
なお、この実施形態では、ノズル部１３と緩衝部１２との接続部分に、弧状部１５が設けられている。弧状部１５は、その外径側の内周面１５ａが凹状円弧面となって、また、内径側の内周面１５ｂは、その外径側の凹状円弧面よりも相対的に小径の凸状円弧面となっている。
このため、粉体塗料がスムーズにスリット２１へ誘導されるようになっている。
【００３６】
また、この実施形態では、前記ノズル部１３の突出方向、すなわち、前記軸心１３ｃの向きが、前記緩衝部１２の先端から前方下向きであるので、塗膜の厚さを、全体を通じてより均一にすることができる。
【００３７】
さらに、スリット２１が、そのノズル部１３前端の球面状の内面２０ａの部分に貫通して形成されているので、前記各クランクを通過した粉体塗料の乱流が、その球面状の内面２０ａに当たって整流される。このため、スリット２１の全長Ｌに亘って、さらに均等な吐出圧が得られ、塗膜の厚さの均一性がさらに向上する。
【００３８】
また、スリット２１の長手方向（前記全長Ｌ方向）が、管体１の管軸方向に沿っているため、そのスリット２１から吐出された粉体塗料は、管体１の内面１ａに対して管軸方向に長く管周方向に短い塗装パターンを形成する。
このため、前記内面１ａの管軸方向に長い範囲を一度に塗装することができ、その塗装効率を高めることができるとともに、塗膜の厚さをさらに均一に近づけ、塗装面の平滑性をさらに高めることができる。
【００３９】
なお、他の実施形態として、緩衝部１２の突出方向を水平ではなく、根元部１１側からノズル部１３側に向かって下り勾配、又は上り勾配とした構成も考えられる。また、その緩衝部１２は、根元部１１の前端から横方向（根元部１１内の空間の軸心１１ｃに交差する方向）に突出していればよく、その突出方向は、根元部１１内の空間の軸心１１ｃに直交する方向に限定されない。
また、上下方向に伸びるスリット２１の幅Ｗ、長さＬ、角度α１，α２の比率、及び位置は、粉体塗装を行う管体１や塗料の種別などに応じて適宜決定される。そのスリット２１を設ける部分におけるノズル部１３の内面形状についても、この実施形態のように球面状とするほか、フラット面とした構成なども考えられ、管体１や塗料の種別などに応じて適宜決定される点は同様である。
【実施例】
【００４０】
実施例を以下に示す。
管内面１ａに粉体塗装を施す管体１は、φ１５０ｍｍ×５ｍのダクタイル鋳鉄管。塗料として、エポキシ樹脂粉体塗料を用いる。
【００４１】
管体１の回転速度は、２５０ｍｍ／ｍｉｎ。走行台車２の移動速度は、９．０ｍ／ｍｉｎである。粉体塗料の吐出量は、１０００ｇ／３０秒。乾燥エアー圧送式にて行った。
塗装回数は２回塗り。塗装膜厚は１５０μｍ／回以上、管温度は１８０〜２２０℃とした。
【００４２】
ノズル１０は、図１乃至４のものを用いた。
根元部１１，緩衝部１２、縮径部１４、ノズル部１３内の空間は、いずれも断面円形となっている。
【００４３】
根元部１１内の空間の内径ｒ１を１５〜１６ｍｍ、緩衝部１２内の空間の内径ｒ２を２２ｍｍ、ノズル部１３内の空間の後端側の内径ｒ３を２２ｍｍとした。
また、前記緩衝部１２の途中に１箇所の縮径部１４を設け、その縮径部１４の内径ｒ４を１５〜１６ｍｍとした。スリット２１の全長Ｌは２２mm 、幅Ｗは２ｍｍ。軸心１３ｃと水平方向とのなす角度αは６０°とした。軸心１１ｃ，１３ｃ間距離Ｌ１は３２〜３３ｍｍ、軸心１２ｃとノズル部１３前端との距離Ｌ２は４０ｍｍとした。
【００４４】
この条件において、管内面１ａに粉体塗装を施したところ、エアブローの発生は皆無であり、平滑で光沢のある仕上がり状態が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】一実施形態のノズルを示す斜視図
【図２】ノズルの平面図（断面図）
【図３】塗装時の状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図
【図４】ノズルの要部拡大正面図
【図５】粉体塗装の説明図
【図６】粉体塗装の説明図
【図７】（ａ）（ｂ）は、ノズルから吐出される粉体塗料によって形成される塗膜の説明図
【符号の説明】
【００４６】
１管体
１ａ管内面
２走行台車
３ローラ
４ランス
５，１０ノズル
１１根元部
１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ軸心
１２緩衝部
１３ノズル部
１４縮径部
１５弧状部
２０キャップ
２１スリット

【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体塗料を吐出可能なノズル１０を備えたランス４を管体１内に挿入し、その管体１を管軸周りに回転させながら、前記管体１と前記ノズル１０とを管軸方向に相対移動させて、前記管体１の管内面１ａに粉体塗料を噴射する管内面粉体塗装装置において、
前記ノズル１０は、前記ランス４内に連通するように接続されて管軸方向に伸びる中空の根元部１１と、その根元部１１内に連通し前記根元部１１の前端から横方向に突出する中空の緩衝部１２と、その緩衝部１２内に連通し前記緩衝部１２の先端から前方へ突出する中空のノズル部１３とを備え、前記ノズル部１３の前端に上下方向に伸びるスリット２１を設け、そのスリット２１から前記管内面１ａに粉体塗料が吐出されることを特徴とする管内面粉体塗装装置。
【請求項２】
前記ノズル部１３の突出方向は、前記緩衝部１２の先端から前方下向きであることを特徴とする請求項１に記載の管内面粉体塗装装置。
【請求項３】
前記ノズル部１３の前端は、外向きに突出する球面状の内面を有するキャップ２０で閉じられており、前記スリット２１は、そのキャップ２０の球面状の内面から外側に貫通して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の管内面粉体塗装装置。
【請求項４】
前記根元部１１の伸びる方向と前記緩衝部１２の突出方向とは直交することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の管内面粉体塗装装置。
【請求項５】
前記緩衝部１２の中空部分の断面積を、前記根元部１１の中空部分の断面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の管内面粉体塗装装置。
【請求項６】
前記緩衝部１２の途中に縮径部１４を設け、その縮径部１４の断面積を、その縮径部１４を挟む前後の前記緩衝部１２の断面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の管内面粉体塗装装置。

【図１】