配管内面のセラミックスライニング方法とセラミックスピース
【課題】配管内にセラミックスをライニングする場合、大径配管は手作業で一枚ずつセラミックスピースを接着剤で張り付けているがセラミックスピースが剥離したり、セラミックスピース間の隙間から摩耗したりしていた。また小径配管はあらかじめセラミックス管を製作したものを挿入していたが配管径ごとに金型が必要でありコストが高くなっていた。
【解決手段】セラミックスピースであらかじめアーチ状の円環を製作して、該円環を順次配管内に挿入することにより、数種類のセラミックスピースを適宜組み合わせることにより各種内径の配管のセラミックスライニングを可能にした。
【解決手段】セラミックスピースであらかじめアーチ状の円環を製作して、該円環を順次配管内に挿入することにより、数種類のセラミックスピースを適宜組み合わせることにより各種内径の配管のセラミックスライニングを可能にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内面にセラミックスをライニングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスは耐磨耗性を有するので板状やブロック状にして金属母材を被覆して、金属母材を磨耗から保護するために使用されている。セラミックスは耐磨耗以外にも耐熱性、耐腐食性、耐溶損性、美観性など使用目的が多岐に渡っていることから、セラミックスピースを容易かつ安価に金属母材に被覆するため接着剤法やスタッド溶接法など各種の方法が提案されている。例えば、粉体輸送用の配管内面は激しくダストカットを受けるのでセラミックスピースのライニングが有効であり、手作業の可能な大径の配管及び配管曲管部内面においてはセラミックスピースを接着剤やスタッド溶接でライニングする方法が実用化され広く普及している。しかしながら、手作業のできない小径配管（内径１００ｍｍ程度以下の配管）や長尺配管（長さ５００ｍｍ程度以上の配管）の内面にセラミックスをライニングするにはセラミックスピースの張り付けは困難であった。このため小径配管内径より若干外径の小さなセラミックス管を製作して適宜長さに分割して押し込んでいく方法が採用されているが、配管径ごとに成型用型が必要でありコスト高であり製造効率が悪い。また曲管部は配管径や配管曲率にあわせてセラミックス管を製作する必要があり直管部よりさらに高価で製造効率が悪くなっている。
【０００３】
特許文献１においては、輸送管の曲がり管部のセラミックスライニング方法において、可塑性非鉄製の曲り管の内面に小板片の耐摩耗材（セラミックス板）を相互に隙間なく接着剤により接着し、該曲り管の両端部に盲板を装着し外側に分割式金型を装着し、片側の盲板から加圧媒体をいれて徐々に加圧し内面全体を圧着する方法が提案されている。特許文献２においては、大口径部と小口径部を有する焼結材筒状ユニットを組み合わせてホース内面をライニングする方法が提案されている。特許文献３においては、ボール部とボール収納部を有するセラミックス製連結子を屈曲自在に連結した配管やホースのライニング方法が提案されている。
【０００４】
非特許文献１においては、手作業のできる大径の配管に対してセラミックスピースを配管内面に接着剤で張り付けてライニングする方法が提案されている。また、手作業のできない小径配管に対してはセラミックスで一体的に成型した直管や曲り管を金属製配管の直管部や曲り部に挿入してライニングする方法が提案されている。手作業のできない小径の曲り管に対してはさらに一体に成型した台形状の円環を順次挿入してライニングする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２４６７２４号 広報
【特許文献２】実開昭６２−４５４９１ 号広報
【特許文献３】特開平９−１５２０８７ 号広報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】蒲田工業（株）カタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法における問題点は、（１）セラミックスピース間に隙間が生じるので隙間に沿ってダストカットが生じる、（２）セラミックスピース同士が互いに補強しあう構造になっていないために剥離する場合がある、（３）手作業のできない小径配管には適用できない、（４）加圧媒体で一気に全体加圧するので、接着剤の固化時間内にセラミックスピースの張り付け作業を完了しなければならず大型配管のライニングは適用できない、（５）可塑性のある非鉄材料に適用するため高温、高圧環境には適用できないなどの問題がある。
【０００８】
特許文献２の方法における問題点は、（１）配管径ごとに焼結材筒状ユニットを製作する必要があり製造コストが高い、（２）大口径部と小口径部がストレートのため、径差を大きくしないと可撓性が悪い、（３）焼結材筒状ユニットと配管の隙間にエラストマーを充填する必要があり重量が大きくなるなどの問題がある。
【０００９】
特許文献３の方法における問題点は、（１）配管径ごとにセラミックス製連結子を製作する必要があり製造コストが高い、（２）連結子と配管の隙間に硬化剤を充填するために配管に注入口を設ける必要がある、（３）硬化剤を注入するコストが必要であるコスト高となるなどの問題がある。
【００１０】
非特許文献１の方法における問題点は、（１）従来採用されているセラミックスで円環を一体型で成型して挿入する方法は、配管の内径ごとに円環を成型するための金型が必要になりコストが高くなる、（２）一体型のセラミックス円環は亀裂が生じやすく衝撃や配管の変形などにより外力の作用で破損しやすい、（３）一体型セラミックスは一か所に亀裂が生じると配管内に崩壊してくるのでセラミックス円環の取り換えが必要になる。（４）セラミックス円環が破損するとセラミックス円環全体が脱落する場合があるので配管の摩耗による損傷部分が拡大する、（５）小径配管の曲管部は曲管部全体を一体型で成型して曲管部に挿入する必要があるがコスト高となる、（６）また、小径配管の曲管部は直管部を台形状に小分割した円環を挿入する方法があるが、円環の幅が大きいと曲管内に挿入できないなどの問題がある。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、（１）１種類もしくは数種類のセラミックスピースで円環を形成して多様な内径の配管ライニングに対応できるようにする、（２）円環をセラミックスピースで形成し衝撃や配管の変形などによる外力の作用で破損しにくくする、（３）セラミックスピースの端面をお互いに接触させてアーチを形成して楔効果を持たせることにより、円環が半径方向に作用する外力に対して座屈して剥離しない構造にする、（４）円環を構成するセラミックスピースの継ぎ目に隙間が生じないようにして配管のダストカットを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の解決手段は特許請求項１に示すように、配管内面にセラミックスピースをライニングする方法において、前記セラミックスピースを連結して円環を形成するとともに、前記セラミックスピースの前記円環の円周方向に面する円周方向端面同士を互いに面接触させてアーチを形成せしめてなる前記円環を、前記配管に順次挿入してライニングする配管内面のセラミックスライニング方法。
【００１３】
第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環の円周方向に面する二つの前記円環円周方向端面のなす円環円周方向端面角が、前記円環の任意の２本の中心線で挟まれて形成されてなる中心角と略等しくなるようにしている配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１４】
第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧である配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１５】
第４の解決手段は特許請求項４に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面が両側とも凸型円弧である前記セラミックスピースと前記円環円周方向端面が両側とも凹型円弧である前記セラミックスピースを交互に連結した配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１６】
第５の解決手段は特許請求項５に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凹型円弧であり、前記セラミックスピースの前記凹型円弧同士で構成される円弧空間に該円弧空間と相似のセラミックス棒を挿入している配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１７】
第６の解決手段は特許請求項６に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるとともに、前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧である配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１８】
第７の解決手段は特許請求項７に示すように、前記配管の曲管部の内面に前記セラミックスピースをライニングする方法において、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の角度を前記曲管部の２本の曲率線に挟まれた角度に略合わせて形成した配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１９】
第８の解決手段は特許請求項８に示すように、前記セラミックスピースの前記円環の軸方向に面する前記円環軸方向端面の幅が、前記円環の任意の２本の前記円環中心線で挟まれて形成されるテーパになっているセラミックスピースである。
【００２０】
第９の解決手段は特許請求項９に示すように、前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるセラミックスピースである。
【００２１】
第１０の解決手段は特許請求項１０に示すように、前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凸型円弧であるセラミックスピースである。
【００２２】
第１１の解決手段は特許請求項１１に示すように、前記セラミックスピースの前記円周方向端面の両側が凹型円弧であるセラミックスピースである。
【００２３】
第１２の解決手段は特許請求項１２に示すように、前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるとともに、前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるセラミックスピースである。
【発明の効果】
【００２４】
第１の解決手段による効果は、（１）セラミックスピースの端面をお互いに接触させてアーチ形に連結するので楔効果が生まれ、円環の外側から内側に向かう力に対してはセラミックスピースがお互いにせり合って円環の内側に座屈しない、（２）円環の内側から外側に向かう力に対しては配管内面がセラミックスピースを押さえるので円環が外側に広がらず崩れることがない、（３）接着剤を使用しないで強固な配管内面ライニングができる、（４）１種類もしくは数種類のセラミックスピースを組み合わせることにより円環を形成するので多様な内径の配管内面ライニングに対応できる、（４）円環をセラミックスの一体成型でなく、セラミックスピースで形成することにより振動の吸収及び配管内圧や熱膨張による配管の変形を吸収できるので円環が破損しにくい、（５）円環を構成するセラミックスピースの継ぎ目に隙間が生じないので配管のダストカットを防止できる、（６）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面などにも適用できることである。
【００２５】
第２の解決手段による効果は、（１）円環を構成しているセラミックスピース同士がお互いに面接触して楔になってせり合うのでアーチ効果が生まれ、円環が内側に座屈しない、（２）円環の周方向のセラミックスピースの幅を変えることにより円環の外径を自在に作りさせるので様々な内径の配管内面ライニングに対応できることである。
【００２６】
第３の解決手段による効果は、（１）同一のセラミックスピースで様々に外径の異なる円環を形成できるとともに円環の円周方向におけるセラミックスピース間の隙間をなくすることができる、（２）円周方向におけるセラミックスピース間に隙間がないので配管内面がダストカットされない、（３）凸型円弧と凹型円弧の組み合わせにより配管の内面形状に沿って柔軟に追随できるので配管の内面形状に近いきれいな円環を形成できる、（４）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面や平板などにも適用できる、（５）熱や荷重による配管の変形や衝撃荷重をセラミックスピース同士の微小な隙間が吸収するので円環が破損しないことである。
【００２７】
第４の解決手段による効果は、（１）２種類のセラミックスピースで様々に外径の異なる円環を形成できるとともに円環の円周方向におけるセラミックスピース間の隙間をなくすることができる、（２）円周方向におけるセラミックスピース間に隙間がないので配管内面がダストカットされない、（３）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面や平板などにも適用できる、（４）凹型円弧とセラミックス円筒の組み合わせにより配管の変形や衝撃荷重に対して柔軟に対応できることである。
【００２８】
第５の解決手段による効果は、（１）同一のセラミックスピースで様々に外径の異なる円環を形成できるとともに円環の軸方向におけるセラミックスピース間の隙間をなくすることができる、（２）円環の軸方向におけるセラミックスピース間に隙間がないので配管内面がダストカットされない、（３）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面や平板などにも適用できる、（４）凹型円弧とセラミックス棒の組み合わせにより配管の変形や衝撃荷重に対して柔軟に対応できることである。
【００２９】
第６の解決手段による効果は、（１）同一のセラミックスピースで様々に外径の異なる円環を形成できる、（２）円環の軸方向におけるセラミックスピース間の隙間をなくすることができると同時に隣り合う円環同士の隙間を無くすることができる、（３）円環の軸方向におけるセラミックスピース間に隙間がないので配管内面がダストカットされない、（４）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面や平板などにも適用できる、（５）配管の変形や衝撃荷重に対して柔軟に対応できることである。
【００３０】
第７の解決手段による効果は、（１）円環内のセラミックスピースの軸方向の幅を曲管部の外周から内周にかけて徐々に狭くすることにより曲管部曲率を精度よく形成しやすくなる、（２）円環同士の継ぎ目に生じる隙間を小さくできるので配管露出部を小さくできることである。
【００３１】
第８の解決手段による効果は、本セラミックスピースは配管径ごとに円環円周方向端面のテーパ角を合わせる必要があるが、円環を構成した場合に円環周方向端面のアーチ効果を最大限に発揮できるので円環が座屈しないことである。
【００３２】
第９の解決手段による効果は、本セラミックスピースを用いて円環を構成する場合に円環周方向端面を密着できるとともに配管の円弧に柔軟に追従できることである。
【００３３】
第１０の解決手段による効果は、本セラミックスピースを用いて円環を構成する場合に円環周方向端面を密着できるとともに配管の円弧に柔軟に追従できることである。
【００３４】
第１１の解決手段による効果は、本セラミックスピースを用いて円環を構成する場合に円環周方向端面を密着できるとともに配管の円弧に柔軟に追従できることである。
【００３５】
第１２の解決手段による効果は、本セラミックスピースを用いて円環を構成する場合に円環周方向端面を密着できるとともに配管の円弧に柔軟に追従できることである。また、隣り合う円環同士の間の隙間を無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】セラミックスピースをライニングした配管の部分断面図
【図２】セラミックスピースをライニングした配管の横断面図
【図３】セラミックスピースの斜視図
【図４】セラミックスピースの斜視図
【図５】円環の部分断面斜視図
【図６】セラミックスピースをライニングした配管の部分断面図
【図７】セラミックスピースの斜視図
【図８】セラミックスピースの斜視図
【図９】円環の斜視図
【図１０】セラミックスピースの斜視図
【図１１】セラミックスピースの斜視図
【図１２】セラミックスピースの斜視図
【図１３】円環の斜視図
【図１４】セラミックスピースの斜視図
【図１５】セラミックスピースの平面図
【図１６】セラミックスピースの横断面図
【図１７】セラミックスピースの横断面図
【図１８】配管曲管部の部分断面斜視図
【図１９】配管曲管部の縦断面図
【図２０】円環の斜視図
【図２１】円環の側面図
【図２２】円環の側面図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図２２に基づいて説明する。
【００３８】
第１の解決手段は、配管１０内面にセラミックスピース２０をライニングする方法において、該セラミックスピース２０を連結して円環３０を形成するとともに、前記セラミックスピース２０の前記円環３０の円周方向に面する円環円周方向端面２０ａ同士を互いに面接触させてアーチを形成せしめた前記円環３０を、前記配管１０に順次挿入してライニングする配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００３９】
図１、図２、図３、図４、図５に示すように、セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを面接触させてアーチを形成して円環３０を形成することにより、円環３０を配管１０に挿入した際に円環３０を構成するセラミックスピース２０が内側方向に崩れることはない。円環３０はアーチ形にしているため配管１０内で自立して崩れることはないが、接着剤で接合しておくと挿入作業を容易にすることができるし円環３０を強化できる。セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを接触させる方法としては、（１）円環３０の円周方向に面するセラミックスピース２０の二つの円環円周方向端面角Θが、円環３０の任意の２本の円環中心線３２で挟まれて形成されてなる中心角と等しくなるようにする、（２）セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａの片側を凸型円弧２０ｄにし、片側を凹型円弧２０ｅにして、円環３０の隣り合うセラミックスピース２０同士の凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅを接触させて円環３０を形成する、（３）セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａが両側とも凸型円弧２０ｄのセラミックスピース２０と円環円周方向端面２０ａが両側とも凹型円弧２０ｅのセラミックスピース２０を交互に連結して、凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅを接触させて円環３０を形成する、（４）セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａの両側を凹型円弧２０ｅとして、隣り合うセラミックスピース２０の凹型円弧２０ｅで形成される円弧空間２０ｆにセラミックス棒４０を挿入して円環３０を形成するなどの方法がある。この他にも円環円周方向端面２０ａを接触させる方法はいろいろあるが全て本発明に含まれる。セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを面接触させないでアーチを形成すると楔効果が生まれないので円環形状が不安定となりセラミックスピース２０が内側に崩れてしまう。円環円周方向端面２０ａを面接触させない場合、セラミックスピース２０同士の隙間にセラミックス粉やセラミックス小片を接着剤と混合したパテで埋めることにより円環３０を構成する方法もあるが、パテは摩耗しやすく脱落しやすいので円環３０を長期にわたり保持できない問題がある。そのため円環３０の形成にはセラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを面接触させるのが不可欠の条件である。セラミックスピース２０の円環半径方向端面２０ｃは配管１０の内面に合わせて円弧にするのが望ましいが、内径の異なる配管１０ごとに対応するには配管内径ごとに金型を要する。円環軸方向端面２０ｂの幅Ｗを小さくして円環３０の外径を配管１０の内径に近似する方法が経済的で実用的である。セラミックスピース２０はエッジが欠けやすいので面取りをすることにより強度を向上できる。面取りはＲ０．１〜Ｒ１．０がよい。面取りの大きさはセラミックスピース２０の大きさにより適宜選択するのがよい。
【００４０】
セラミックスピース２０にはアルミナ、窒化珪素、ジルコニア、炭化珪素などの各種セラミックスが使用できる。セラミックスピース２０の厚みＴは５．０〜３０．０ｍｍがよい。５．０ｍｍより薄いと円環３０を構成するのが難しくなる。３０ｍｍより厚いと配管内の有効断面積が小さくなり非効率である。配管内径や配管内の流動体の種類や状態（固体、液体、気体）、環境（温度、搬送速度、圧力、荷重）に応じて適宜選択するのがよい。セラミックスピース２０の円環軸方向端面幅Ｗは小さいほど配管内径に近似できるのでセラミックスピース２０の円環半径方向端面２０ｃと配管内面との隙間を小さくできる。セラミックスピース２０の円環軸方向端面幅Ｗは３．０〜１００．０ｍｍがよい。望ましくは５〜３０ｍｍであるが配管内径に応じて適宜選択することができる。円環円周方向端面２０ａが円弧形状のセラミックスピース２０を使用する場合は、円環３０を構成するセラミックスピース２０の円環軸方向端面幅Ｗはすべて同一である必要はなく配管内径に近似するために少なくとも２種類以上の円環軸方向端面幅Ｗのセラミックスピース２０を組み合わせるのがよい。セラミックスピース２０の円環円周方向端面長さＬは直管部であれば５．０〜３００ｍｍがよい。５．０ｍｍ以下であると円環の安定性が悪くなり配管１０に挿入しにくい。３００ｍｍ以上にすると粉流体の流れ方向に沿ったセラミックスピース２０同士の円環軸方向の繋ぎ目３１が長くなりダストカットが生じやすくなるので好ましくない。望ましくは１０．０〜１００ｍｍである。円環軸方向の継ぎ目３１に生じるダストカットを避けるためには隣り合う円環３０同士の円環軸方向継ぎ目３１を揃えないようにすることが必要である。
【００４１】
第２の解決手段は、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環３０の円周方向に面する二つの円環円周方向端面２０ａのなす円環円周方向端面角Θが、前記円環３０の任意の２本の円環中心線３２で挟まれて形成されてなる中心角と等しくなるようにしているセラミックスライニング方法である。
【００４２】
図１、図２、図３、図４、図５に示すように、セラミックスピース２０の二つの円環円周方向端面２０ａのなす円環円周方向端面角Θを二本の円環中心線３２で挟まれて形成される中心角と等しくすることにより円環円周方向端面２０ａをしっかり面接触させることができるので楔効果が高くなり円環３０が内側に座屈しなくなる。これは桶を作る際に桶板を箍（たが）で固定する方法と同じ原理である。この方法により生成される円環３０の座屈強度は非常に強固でありしかも使用するセラミックスピース２０の種類は１種類で可能である。ただし、配管径が異なるごとにセラミックスピース２０の金型がそれぞれ必要になる。図４のように円環半径方向端面２０ｃは配管径に合わせた円弧にすればセラミックスピース２０と配管内面の隙間を小さくすることができ裏風を防止できる。円環半径方向端面２０ｃを平面にする場合は円環軸方向端面幅Ｗを小さくすれば配管円弧に近似できるので裏風を防止できる。また、円環半径方向端面２０ｃと配管内面の間にセラミックス粉を混合したパテを充填すると完全に裏風防止が可能となる。
【００４３】
第３の解決手段は、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅである配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００４４】
図６、図７、図８、図９に示すように、セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅにして、隣り合うセラミックスピース２０の凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅをそれぞれ面接触させて連結する。図８に示すように円環半径方向端面２０ｃを円弧にすると配管内面との隙間を小さくできるので裏風を防止できる。凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅの円弧曲率ρの大きさは等しくする。また円弧曲率ρはセラミックスピースの厚みに対して０．５〜２．０倍程度でよい。０．５より小さいと円環径が小さい時円環３０を形成するのが困難となる。２．０より大きいと円環３０形成には有利であるが楔効果が小さくなり円環３０の座屈強度が小さくなる。また小径の円環３０を形成しにくくなる問題がある。さらに、セラミックスピース２０が摩耗していくにつれて円環円周方向端面２０ａの接触面積が小さくなり円環３０の座屈強度は小さくなっていくので円弧曲率ρはできるだけ小さいほうが望ましい。
【００４５】
第４の解決手段は、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａが両側とも凸型円弧２０ｄである前記セラミックスピース２０と前記円環円周方向端面２０ａが両側とも凹型円弧２０ｅである前記セラミックスピース２０を交互に連結した配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００４６】
図１０、図１１に示すように、円環円周方向端面２０ａが両側とも凸型円弧２０ｄのセラミックスピース２０と円環円周方向端面２０ａが両側とも凹型円弧２０ｅのセラミックスピース２０を交互に連結して円環３０を形成する。図１１に示すように円環半径方向端面２０ｃは円弧にすると配管内面との隙間を小さくできるので裏風を防止できる。凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅの円弧の円弧曲率ρの大きさは等しくする。また円弧曲率ρはセラミックスピースの厚みに対して０．５〜２．０倍程度でよい。０．５より小さいと円環径が小さい時円環３０を形成するのが困難となる。２．０より大きいと円環３０形成には有利であるが楔効果が小さくなり円環３０の座屈強度が小さくなる。また小径の円環３０を形成しにくくなる問題がある。さらに、セラミックスピース２０が摩耗していくにつれて円環円周方向端面２０ａの接触面積が小さくなり円環３０の座屈強度は小さくなっていくので円弧曲率ρはできるだけ小さいほうが望ましい。
【００４７】
第５の解決手段は、前記セラミックスピース２０の前記円環円周端面２０ａの両側に凹型円弧２０ｅを設け、前記セラミックスピース２０の前記凹型円弧２０ｅ同士で構成される筒状空間２０ｆにセラミックス円筒４０を挿入している配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００４８】
図１２、図１３に示すように、円環円周端面２０ａの両側を凹型円弧２０ｅにしているので、セラミックスピース２０を連結するとセラミックスピース２０間に筒状空間２０ｆが形成される。筒状空間２０ｆにセラミックス棒４０を挿入することによりセラミックス棒４０が楔の役割を果たしてセラミックスピース２０の円環３０が形成される。凹型円弧２０ｅの円弧曲率ρとセラミックス棒４０の半径は等しくする。セラミックス棒４０の半径はセラミックスピース厚みＴに対して≦０．６Ｔ〜０．３Ｔとする。０．６Ｔより大きいとセラミックスピース２０と配管内面の隙間が大きくなり裏風が生じる。０．３Ｔより小さいと円環３０の座屈強度が小さくなる。望ましくは０．４Ｔ〜０．５Ｔである。セラミックス棒４０の長さはセラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａの円環円周方向端面幅Ｌと等しくする。
【００４９】
第６の解決手段は、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅであるとともに、前記セラミックスピース２０の前記円環軸方向端面２０ｂの片側が凸型円弧２０ａであり、反対側が凹型円弧２０ｅである配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００５０】
図１４、図１５、図１６、図１７に示すように、セラミックスピース２０で円環３０を構成し、さらに隣り合う円環３０同士の円環軸方向端面２０ｂを面接触させることにより円環３０同士を配管１０の軸方向に接合した際の円環３０間の隙間を無くすることができる。この方法より配管内面の露出部を完全に無くすることが可能である。ダストカットの影響を防止するために隣り合う円環３０同士は円環３０の円環軸方向継ぎ目３１をずらして接合または接触させるのがよい。
【００５１】
第７の解決手段は、前記配管１０の曲管部１１の内面に前記セラミックスピース２０をライニングする方法において、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環軸方向端面２０ｂのなす角を前記曲管部１１の２本の曲率線５０に挟まれた角度に略合わせて形成した配管内面セラミックスライニング方法である。
【００５２】
図１８、図１９、図２０、図２１、図２２に示すように、配管１０の曲管部１１は曲率が異なるので、円環３０の円環円周方向端面２０ａの円環円周方向端面幅Ｌは円環３０全体で少しずつ異なってくる。図１９に示すように円環軸方向端面角αを曲管部外側曲率線５１で形成する円環円周方向端面幅Ｌ１と曲管部内側曲率線５２で形成する円環円周方向端面幅Ｌ２は異なる。従って、曲管部１１においては図２１に示すように円環３０の円環円周方向端面幅ＬはＬ１からＬ２に向けて滑らかなテーパ形状にする。滑らかなテーパ形状にすることにより隣り合う円環３０同士を接触あるいは接合できる。
【００５３】
第８の解決手段は、図３、図４に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環３０の軸方向に面する円環軸方向端面２０ｂの円環軸方向端面幅Ｗが、前記円環３０の任意の２本の円環中心線３２で挟まれて形成されるテーパになっているセラミックスピース２０である。
【００５４】
第９の解決手段は、図７、図８に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅであるセラミックスピースである。
【００５５】
第１０の解決手段は、図１０、図１１に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの両側が凸型円弧２０ｄであるセラミックスピース２０である。
【００５６】
第１１の解決手段は、図１０、図１１に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの両側が凹型円弧２０ｅであるセラミックスピース２０である。
【００５７】
第１２の解決手段は、図１４、図１５、図１６、図１７に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅであるとともに、前記セラミックスピース２０の前記円環軸方向端面２０ｂの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅであるセラミックスピース２０である。
【符号の説明】
【００５８】
１０：配管
１１：曲管部
２０：セラミックスピース
２０ａ：円環円周方向端面
２０ｂ：円環軸方向端面
２０ｃ：円環半径方向端面
２０ｄ：凸型円弧
２０ｅ：凹型円弧
２０ｆ：円弧空間
２０ｇ：Ｔ字型横溝
３０：円環
３１：円環軸方向継ぎ目
３２：円環中心線
４０：セラミックス棒
５０：曲率線
５１：曲管部外側曲率線
５２：曲管部内側曲率線
ρ：円弧曲率
ｗ：円環軸方向端面幅
Ｌ：円環円周方向端面幅
Ｔ：セラミックスピース厚み
Θ：円環円周方向端面角
α：円環軸方向端面角
Ｌ１：外側曲率による円環円周方向端面幅
Ｌ２：内側曲率による円環円周方向端面幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内面にセラミックスをライニングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックスは耐磨耗性を有するので板状やブロック状にして金属母材を被覆して、金属母材を磨耗から保護するために使用されている。セラミックスは耐磨耗以外にも耐熱性、耐腐食性、耐溶損性、美観性など使用目的が多岐に渡っていることから、セラミックスピースを容易かつ安価に金属母材に被覆するため接着剤法やスタッド溶接法など各種の方法が提案されている。例えば、粉体輸送用の配管内面は激しくダストカットを受けるのでセラミックスピースのライニングが有効であり、手作業の可能な大径の配管及び配管曲管部内面においてはセラミックスピースを接着剤やスタッド溶接でライニングする方法が実用化され広く普及している。しかしながら、手作業のできない小径配管（内径１００ｍｍ程度以下の配管）や長尺配管（長さ５００ｍｍ程度以上の配管）の内面にセラミックスをライニングするにはセラミックスピースの張り付けは困難であった。このため小径配管内径より若干外径の小さなセラミックス管を製作して適宜長さに分割して押し込んでいく方法が採用されているが、配管径ごとに成型用型が必要でありコスト高であり製造効率が悪い。また曲管部は配管径や配管曲率にあわせてセラミックス管を製作する必要があり直管部よりさらに高価で製造効率が悪くなっている。
【０００３】
特許文献１においては、輸送管の曲がり管部のセラミックスライニング方法において、可塑性非鉄製の曲り管の内面に小板片の耐摩耗材（セラミックス板）を相互に隙間なく接着剤により接着し、該曲り管の両端部に盲板を装着し外側に分割式金型を装着し、片側の盲板から加圧媒体をいれて徐々に加圧し内面全体を圧着する方法が提案されている。特許文献２においては、大口径部と小口径部を有する焼結材筒状ユニットを組み合わせてホース内面をライニングする方法が提案されている。特許文献３においては、ボール部とボール収納部を有するセラミックス製連結子を屈曲自在に連結した配管やホースのライニング方法が提案されている。
【０００４】
非特許文献１においては、手作業のできる大径の配管に対してセラミックスピースを配管内面に接着剤で張り付けてライニングする方法が提案されている。また、手作業のできない小径配管に対してはセラミックスで一体的に成型した直管や曲り管を金属製配管の直管部や曲り部に挿入してライニングする方法が提案されている。手作業のできない小径の曲り管に対してはさらに一体に成型した台形状の円環を順次挿入してライニングする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２４６７２４号 広報
【特許文献２】実開昭６２−４５４９１ 号広報
【特許文献３】特開平９−１５２０８７ 号広報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】蒲田工業（株）カタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の方法における問題点は、（１）セラミックスピース間に隙間が生じるので隙間に沿ってダストカットが生じる、（２）セラミックスピース同士が互いに補強しあう構造になっていないために剥離する場合がある、（３）手作業のできない小径配管には適用できない、（４）加圧媒体で一気に全体加圧するので、接着剤の固化時間内にセラミックスピースの張り付け作業を完了しなければならず大型配管のライニングは適用できない、（５）可塑性のある非鉄材料に適用するため高温、高圧環境には適用できないなどの問題がある。
【０００８】
特許文献２の方法における問題点は、（１）配管径ごとに焼結材筒状ユニットを製作する必要があり製造コストが高い、（２）大口径部と小口径部がストレートのため、径差を大きくしないと可撓性が悪い、（３）焼結材筒状ユニットと配管の隙間にエラストマーを充填する必要があり重量が大きくなるなどの問題がある。
【０００９】
特許文献３の方法における問題点は、（１）配管径ごとにセラミックス製連結子を製作する必要があり製造コストが高い、（２）連結子と配管の隙間に硬化剤を充填するために配管に注入口を設ける必要がある、（３）硬化剤を注入するコストが必要であるコスト高となるなどの問題がある。
【００１０】
非特許文献１の方法における問題点は、（１）従来採用されているセラミックスで円環を一体型で成型して挿入する方法は、配管の内径ごとに円環を成型するための金型が必要になりコストが高くなる、（２）一体型のセラミックス円環は亀裂が生じやすく衝撃や配管の変形などにより外力の作用で破損しやすい、（３）一体型セラミックスは一か所に亀裂が生じると配管内に崩壊してくるのでセラミックス円環の取り換えが必要になる。（４）セラミックス円環が破損するとセラミックス円環全体が脱落する場合があるので配管の摩耗による損傷部分が拡大する、（５）小径配管の曲管部は曲管部全体を一体型で成型して曲管部に挿入する必要があるがコスト高となる、（６）また、小径配管の曲管部は直管部を台形状に小分割した円環を挿入する方法があるが、円環の幅が大きいと曲管内に挿入できないなどの問題がある。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、（１）１種類もしくは数種類のセラミックスピースで円環を形成して多様な内径の配管ライニングに対応できるようにする、（２）円環をセラミックスピースで形成し衝撃や配管の変形などによる外力の作用で破損しにくくする、（３）セラミックスピースの端面をお互いに接触させてアーチを形成して楔効果を持たせることにより、円環が半径方向に作用する外力に対して座屈して剥離しない構造にする、（４）円環を構成するセラミックスピースの継ぎ目に隙間が生じないようにして配管のダストカットを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の解決手段は特許請求項１に示すように、配管内面にセラミックスピースをライニングする方法において、前記セラミックスピースを連結して円環を形成するとともに、前記セラミックスピースの前記円環の円周方向に面する円周方向端面同士を互いに面接触させてアーチを形成せしめてなる前記円環を、前記配管に順次挿入してライニングする配管内面のセラミックスライニング方法。
【００１３】
第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環の円周方向に面する二つの前記円環円周方向端面のなす円環円周方向端面角が、前記円環の任意の２本の中心線で挟まれて形成されてなる中心角と略等しくなるようにしている配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１４】
第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧である配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１５】
第４の解決手段は特許請求項４に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面が両側とも凸型円弧である前記セラミックスピースと前記円環円周方向端面が両側とも凹型円弧である前記セラミックスピースを交互に連結した配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１６】
第５の解決手段は特許請求項５に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凹型円弧であり、前記セラミックスピースの前記凹型円弧同士で構成される円弧空間に該円弧空間と相似のセラミックス棒を挿入している配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１７】
第６の解決手段は特許請求項６に示すように、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるとともに、前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧である配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１８】
第７の解決手段は特許請求項７に示すように、前記配管の曲管部の内面に前記セラミックスピースをライニングする方法において、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の角度を前記曲管部の２本の曲率線に挟まれた角度に略合わせて形成した配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００１９】
第８の解決手段は特許請求項８に示すように、前記セラミックスピースの前記円環の軸方向に面する前記円環軸方向端面の幅が、前記円環の任意の２本の前記円環中心線で挟まれて形成されるテーパになっているセラミックスピースである。
【００２０】
第９の解決手段は特許請求項９に示すように、前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるセラミックスピースである。
【００２１】
第１０の解決手段は特許請求項１０に示すように、前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凸型円弧であるセラミックスピースである。
【００２２】
第１１の解決手段は特許請求項１１に示すように、前記セラミックスピースの前記円周方向端面の両側が凹型円弧であるセラミックスピースである。
【００２３】
第１２の解決手段は特許請求項１２に示すように、前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるとともに、前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるセラミックスピースである。
【発明の効果】
【００２４】
第１の解決手段による効果は、（１）セラミックスピースの端面をお互いに接触させてアーチ形に連結するので楔効果が生まれ、円環の外側から内側に向かう力に対してはセラミックスピースがお互いにせり合って円環の内側に座屈しない、（２）円環の内側から外側に向かう力に対しては配管内面がセラミックスピースを押さえるので円環が外側に広がらず崩れることがない、（３）接着剤を使用しないで強固な配管内面ライニングができる、（４）１種類もしくは数種類のセラミックスピースを組み合わせることにより円環を形成するので多様な内径の配管内面ライニングに対応できる、（４）円環をセラミックスの一体成型でなく、セラミックスピースで形成することにより振動の吸収及び配管内圧や熱膨張による配管の変形を吸収できるので円環が破損しにくい、（５）円環を構成するセラミックスピースの継ぎ目に隙間が生じないので配管のダストカットを防止できる、（６）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面などにも適用できることである。
【００２５】
第２の解決手段による効果は、（１）円環を構成しているセラミックスピース同士がお互いに面接触して楔になってせり合うのでアーチ効果が生まれ、円環が内側に座屈しない、（２）円環の周方向のセラミックスピースの幅を変えることにより円環の外径を自在に作りさせるので様々な内径の配管内面ライニングに対応できることである。
【００２６】
第３の解決手段による効果は、（１）同一のセラミックスピースで様々に外径の異なる円環を形成できるとともに円環の円周方向におけるセラミックスピース間の隙間をなくすることができる、（２）円周方向におけるセラミックスピース間に隙間がないので配管内面がダストカットされない、（３）凸型円弧と凹型円弧の組み合わせにより配管の内面形状に沿って柔軟に追随できるので配管の内面形状に近いきれいな円環を形成できる、（４）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面や平板などにも適用できる、（５）熱や荷重による配管の変形や衝撃荷重をセラミックスピース同士の微小な隙間が吸収するので円環が破損しないことである。
【００２７】
第４の解決手段による効果は、（１）２種類のセラミックスピースで様々に外径の異なる円環を形成できるとともに円環の円周方向におけるセラミックスピース間の隙間をなくすることができる、（２）円周方向におけるセラミックスピース間に隙間がないので配管内面がダストカットされない、（３）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面や平板などにも適用できる、（４）凹型円弧とセラミックス円筒の組み合わせにより配管の変形や衝撃荷重に対して柔軟に対応できることである。
【００２８】
第５の解決手段による効果は、（１）同一のセラミックスピースで様々に外径の異なる円環を形成できるとともに円環の軸方向におけるセラミックスピース間の隙間をなくすることができる、（２）円環の軸方向におけるセラミックスピース間に隙間がないので配管内面がダストカットされない、（３）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面や平板などにも適用できる、（４）凹型円弧とセラミックス棒の組み合わせにより配管の変形や衝撃荷重に対して柔軟に対応できることである。
【００２９】
第６の解決手段による効果は、（１）同一のセラミックスピースで様々に外径の異なる円環を形成できる、（２）円環の軸方向におけるセラミックスピース間の隙間をなくすることができると同時に隣り合う円環同士の隙間を無くすることができる、（３）円環の軸方向におけるセラミックスピース間に隙間がないので配管内面がダストカットされない、（４）配管内面だけでなく円弧形状をしたサイクロン内面や平板などにも適用できる、（５）配管の変形や衝撃荷重に対して柔軟に対応できることである。
【００３０】
第７の解決手段による効果は、（１）円環内のセラミックスピースの軸方向の幅を曲管部の外周から内周にかけて徐々に狭くすることにより曲管部曲率を精度よく形成しやすくなる、（２）円環同士の継ぎ目に生じる隙間を小さくできるので配管露出部を小さくできることである。
【００３１】
第８の解決手段による効果は、本セラミックスピースは配管径ごとに円環円周方向端面のテーパ角を合わせる必要があるが、円環を構成した場合に円環周方向端面のアーチ効果を最大限に発揮できるので円環が座屈しないことである。
【００３２】
第９の解決手段による効果は、本セラミックスピースを用いて円環を構成する場合に円環周方向端面を密着できるとともに配管の円弧に柔軟に追従できることである。
【００３３】
第１０の解決手段による効果は、本セラミックスピースを用いて円環を構成する場合に円環周方向端面を密着できるとともに配管の円弧に柔軟に追従できることである。
【００３４】
第１１の解決手段による効果は、本セラミックスピースを用いて円環を構成する場合に円環周方向端面を密着できるとともに配管の円弧に柔軟に追従できることである。
【００３５】
第１２の解決手段による効果は、本セラミックスピースを用いて円環を構成する場合に円環周方向端面を密着できるとともに配管の円弧に柔軟に追従できることである。また、隣り合う円環同士の間の隙間を無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】セラミックスピースをライニングした配管の部分断面図
【図２】セラミックスピースをライニングした配管の横断面図
【図３】セラミックスピースの斜視図
【図４】セラミックスピースの斜視図
【図５】円環の部分断面斜視図
【図６】セラミックスピースをライニングした配管の部分断面図
【図７】セラミックスピースの斜視図
【図８】セラミックスピースの斜視図
【図９】円環の斜視図
【図１０】セラミックスピースの斜視図
【図１１】セラミックスピースの斜視図
【図１２】セラミックスピースの斜視図
【図１３】円環の斜視図
【図１４】セラミックスピースの斜視図
【図１５】セラミックスピースの平面図
【図１６】セラミックスピースの横断面図
【図１７】セラミックスピースの横断面図
【図１８】配管曲管部の部分断面斜視図
【図１９】配管曲管部の縦断面図
【図２０】円環の斜視図
【図２１】円環の側面図
【図２２】円環の側面図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図２２に基づいて説明する。
【００３８】
第１の解決手段は、配管１０内面にセラミックスピース２０をライニングする方法において、該セラミックスピース２０を連結して円環３０を形成するとともに、前記セラミックスピース２０の前記円環３０の円周方向に面する円環円周方向端面２０ａ同士を互いに面接触させてアーチを形成せしめた前記円環３０を、前記配管１０に順次挿入してライニングする配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００３９】
図１、図２、図３、図４、図５に示すように、セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを面接触させてアーチを形成して円環３０を形成することにより、円環３０を配管１０に挿入した際に円環３０を構成するセラミックスピース２０が内側方向に崩れることはない。円環３０はアーチ形にしているため配管１０内で自立して崩れることはないが、接着剤で接合しておくと挿入作業を容易にすることができるし円環３０を強化できる。セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを接触させる方法としては、（１）円環３０の円周方向に面するセラミックスピース２０の二つの円環円周方向端面角Θが、円環３０の任意の２本の円環中心線３２で挟まれて形成されてなる中心角と等しくなるようにする、（２）セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａの片側を凸型円弧２０ｄにし、片側を凹型円弧２０ｅにして、円環３０の隣り合うセラミックスピース２０同士の凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅを接触させて円環３０を形成する、（３）セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａが両側とも凸型円弧２０ｄのセラミックスピース２０と円環円周方向端面２０ａが両側とも凹型円弧２０ｅのセラミックスピース２０を交互に連結して、凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅを接触させて円環３０を形成する、（４）セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａの両側を凹型円弧２０ｅとして、隣り合うセラミックスピース２０の凹型円弧２０ｅで形成される円弧空間２０ｆにセラミックス棒４０を挿入して円環３０を形成するなどの方法がある。この他にも円環円周方向端面２０ａを接触させる方法はいろいろあるが全て本発明に含まれる。セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを面接触させないでアーチを形成すると楔効果が生まれないので円環形状が不安定となりセラミックスピース２０が内側に崩れてしまう。円環円周方向端面２０ａを面接触させない場合、セラミックスピース２０同士の隙間にセラミックス粉やセラミックス小片を接着剤と混合したパテで埋めることにより円環３０を構成する方法もあるが、パテは摩耗しやすく脱落しやすいので円環３０を長期にわたり保持できない問題がある。そのため円環３０の形成にはセラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを面接触させるのが不可欠の条件である。セラミックスピース２０の円環半径方向端面２０ｃは配管１０の内面に合わせて円弧にするのが望ましいが、内径の異なる配管１０ごとに対応するには配管内径ごとに金型を要する。円環軸方向端面２０ｂの幅Ｗを小さくして円環３０の外径を配管１０の内径に近似する方法が経済的で実用的である。セラミックスピース２０はエッジが欠けやすいので面取りをすることにより強度を向上できる。面取りはＲ０．１〜Ｒ１．０がよい。面取りの大きさはセラミックスピース２０の大きさにより適宜選択するのがよい。
【００４０】
セラミックスピース２０にはアルミナ、窒化珪素、ジルコニア、炭化珪素などの各種セラミックスが使用できる。セラミックスピース２０の厚みＴは５．０〜３０．０ｍｍがよい。５．０ｍｍより薄いと円環３０を構成するのが難しくなる。３０ｍｍより厚いと配管内の有効断面積が小さくなり非効率である。配管内径や配管内の流動体の種類や状態（固体、液体、気体）、環境（温度、搬送速度、圧力、荷重）に応じて適宜選択するのがよい。セラミックスピース２０の円環軸方向端面幅Ｗは小さいほど配管内径に近似できるのでセラミックスピース２０の円環半径方向端面２０ｃと配管内面との隙間を小さくできる。セラミックスピース２０の円環軸方向端面幅Ｗは３．０〜１００．０ｍｍがよい。望ましくは５〜３０ｍｍであるが配管内径に応じて適宜選択することができる。円環円周方向端面２０ａが円弧形状のセラミックスピース２０を使用する場合は、円環３０を構成するセラミックスピース２０の円環軸方向端面幅Ｗはすべて同一である必要はなく配管内径に近似するために少なくとも２種類以上の円環軸方向端面幅Ｗのセラミックスピース２０を組み合わせるのがよい。セラミックスピース２０の円環円周方向端面長さＬは直管部であれば５．０〜３００ｍｍがよい。５．０ｍｍ以下であると円環の安定性が悪くなり配管１０に挿入しにくい。３００ｍｍ以上にすると粉流体の流れ方向に沿ったセラミックスピース２０同士の円環軸方向の繋ぎ目３１が長くなりダストカットが生じやすくなるので好ましくない。望ましくは１０．０〜１００ｍｍである。円環軸方向の継ぎ目３１に生じるダストカットを避けるためには隣り合う円環３０同士の円環軸方向継ぎ目３１を揃えないようにすることが必要である。
【００４１】
第２の解決手段は、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環３０の円周方向に面する二つの円環円周方向端面２０ａのなす円環円周方向端面角Θが、前記円環３０の任意の２本の円環中心線３２で挟まれて形成されてなる中心角と等しくなるようにしているセラミックスライニング方法である。
【００４２】
図１、図２、図３、図４、図５に示すように、セラミックスピース２０の二つの円環円周方向端面２０ａのなす円環円周方向端面角Θを二本の円環中心線３２で挟まれて形成される中心角と等しくすることにより円環円周方向端面２０ａをしっかり面接触させることができるので楔効果が高くなり円環３０が内側に座屈しなくなる。これは桶を作る際に桶板を箍（たが）で固定する方法と同じ原理である。この方法により生成される円環３０の座屈強度は非常に強固でありしかも使用するセラミックスピース２０の種類は１種類で可能である。ただし、配管径が異なるごとにセラミックスピース２０の金型がそれぞれ必要になる。図４のように円環半径方向端面２０ｃは配管径に合わせた円弧にすればセラミックスピース２０と配管内面の隙間を小さくすることができ裏風を防止できる。円環半径方向端面２０ｃを平面にする場合は円環軸方向端面幅Ｗを小さくすれば配管円弧に近似できるので裏風を防止できる。また、円環半径方向端面２０ｃと配管内面の間にセラミックス粉を混合したパテを充填すると完全に裏風防止が可能となる。
【００４３】
第３の解決手段は、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅである配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００４４】
図６、図７、図８、図９に示すように、セラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａを凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅにして、隣り合うセラミックスピース２０の凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅをそれぞれ面接触させて連結する。図８に示すように円環半径方向端面２０ｃを円弧にすると配管内面との隙間を小さくできるので裏風を防止できる。凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅの円弧曲率ρの大きさは等しくする。また円弧曲率ρはセラミックスピースの厚みに対して０．５〜２．０倍程度でよい。０．５より小さいと円環径が小さい時円環３０を形成するのが困難となる。２．０より大きいと円環３０形成には有利であるが楔効果が小さくなり円環３０の座屈強度が小さくなる。また小径の円環３０を形成しにくくなる問題がある。さらに、セラミックスピース２０が摩耗していくにつれて円環円周方向端面２０ａの接触面積が小さくなり円環３０の座屈強度は小さくなっていくので円弧曲率ρはできるだけ小さいほうが望ましい。
【００４５】
第４の解決手段は、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａが両側とも凸型円弧２０ｄである前記セラミックスピース２０と前記円環円周方向端面２０ａが両側とも凹型円弧２０ｅである前記セラミックスピース２０を交互に連結した配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００４６】
図１０、図１１に示すように、円環円周方向端面２０ａが両側とも凸型円弧２０ｄのセラミックスピース２０と円環円周方向端面２０ａが両側とも凹型円弧２０ｅのセラミックスピース２０を交互に連結して円環３０を形成する。図１１に示すように円環半径方向端面２０ｃは円弧にすると配管内面との隙間を小さくできるので裏風を防止できる。凸型円弧２０ｄと凹型円弧２０ｅの円弧の円弧曲率ρの大きさは等しくする。また円弧曲率ρはセラミックスピースの厚みに対して０．５〜２．０倍程度でよい。０．５より小さいと円環径が小さい時円環３０を形成するのが困難となる。２．０より大きいと円環３０形成には有利であるが楔効果が小さくなり円環３０の座屈強度が小さくなる。また小径の円環３０を形成しにくくなる問題がある。さらに、セラミックスピース２０が摩耗していくにつれて円環円周方向端面２０ａの接触面積が小さくなり円環３０の座屈強度は小さくなっていくので円弧曲率ρはできるだけ小さいほうが望ましい。
【００４７】
第５の解決手段は、前記セラミックスピース２０の前記円環円周端面２０ａの両側に凹型円弧２０ｅを設け、前記セラミックスピース２０の前記凹型円弧２０ｅ同士で構成される筒状空間２０ｆにセラミックス円筒４０を挿入している配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００４８】
図１２、図１３に示すように、円環円周端面２０ａの両側を凹型円弧２０ｅにしているので、セラミックスピース２０を連結するとセラミックスピース２０間に筒状空間２０ｆが形成される。筒状空間２０ｆにセラミックス棒４０を挿入することによりセラミックス棒４０が楔の役割を果たしてセラミックスピース２０の円環３０が形成される。凹型円弧２０ｅの円弧曲率ρとセラミックス棒４０の半径は等しくする。セラミックス棒４０の半径はセラミックスピース厚みＴに対して≦０．６Ｔ〜０．３Ｔとする。０．６Ｔより大きいとセラミックスピース２０と配管内面の隙間が大きくなり裏風が生じる。０．３Ｔより小さいと円環３０の座屈強度が小さくなる。望ましくは０．４Ｔ〜０．５Ｔである。セラミックス棒４０の長さはセラミックスピース２０の円環円周方向端面２０ａの円環円周方向端面幅Ｌと等しくする。
【００４９】
第６の解決手段は、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅであるとともに、前記セラミックスピース２０の前記円環軸方向端面２０ｂの片側が凸型円弧２０ａであり、反対側が凹型円弧２０ｅである配管内面のセラミックスライニング方法である。
【００５０】
図１４、図１５、図１６、図１７に示すように、セラミックスピース２０で円環３０を構成し、さらに隣り合う円環３０同士の円環軸方向端面２０ｂを面接触させることにより円環３０同士を配管１０の軸方向に接合した際の円環３０間の隙間を無くすることができる。この方法より配管内面の露出部を完全に無くすることが可能である。ダストカットの影響を防止するために隣り合う円環３０同士は円環３０の円環軸方向継ぎ目３１をずらして接合または接触させるのがよい。
【００５１】
第７の解決手段は、前記配管１０の曲管部１１の内面に前記セラミックスピース２０をライニングする方法において、前記円環３０を構成する前記セラミックスピース２０の前記円環軸方向端面２０ｂのなす角を前記曲管部１１の２本の曲率線５０に挟まれた角度に略合わせて形成した配管内面セラミックスライニング方法である。
【００５２】
図１８、図１９、図２０、図２１、図２２に示すように、配管１０の曲管部１１は曲率が異なるので、円環３０の円環円周方向端面２０ａの円環円周方向端面幅Ｌは円環３０全体で少しずつ異なってくる。図１９に示すように円環軸方向端面角αを曲管部外側曲率線５１で形成する円環円周方向端面幅Ｌ１と曲管部内側曲率線５２で形成する円環円周方向端面幅Ｌ２は異なる。従って、曲管部１１においては図２１に示すように円環３０の円環円周方向端面幅ＬはＬ１からＬ２に向けて滑らかなテーパ形状にする。滑らかなテーパ形状にすることにより隣り合う円環３０同士を接触あるいは接合できる。
【００５３】
第８の解決手段は、図３、図４に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環３０の軸方向に面する円環軸方向端面２０ｂの円環軸方向端面幅Ｗが、前記円環３０の任意の２本の円環中心線３２で挟まれて形成されるテーパになっているセラミックスピース２０である。
【００５４】
第９の解決手段は、図７、図８に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅであるセラミックスピースである。
【００５５】
第１０の解決手段は、図１０、図１１に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの両側が凸型円弧２０ｄであるセラミックスピース２０である。
【００５６】
第１１の解決手段は、図１０、図１１に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの両側が凹型円弧２０ｅであるセラミックスピース２０である。
【００５７】
第１２の解決手段は、図１４、図１５、図１６、図１７に示すように前記セラミックスピース２０の前記円環円周方向端面２０ａの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅであるとともに、前記セラミックスピース２０の前記円環軸方向端面２０ｂの片側が凸型円弧２０ｄであり、反対側が凹型円弧２０ｅであるセラミックスピース２０である。
【符号の説明】
【００５８】
１０：配管
１１：曲管部
２０：セラミックスピース
２０ａ：円環円周方向端面
２０ｂ：円環軸方向端面
２０ｃ：円環半径方向端面
２０ｄ：凸型円弧
２０ｅ：凹型円弧
２０ｆ：円弧空間
２０ｇ：Ｔ字型横溝
３０：円環
３１：円環軸方向継ぎ目
３２：円環中心線
４０：セラミックス棒
５０：曲率線
５１：曲管部外側曲率線
５２：曲管部内側曲率線
ρ：円弧曲率
ｗ：円環軸方向端面幅
Ｌ：円環円周方向端面幅
Ｔ：セラミックスピース厚み
Θ：円環円周方向端面角
α：円環軸方向端面角
Ｌ１：外側曲率による円環円周方向端面幅
Ｌ２：内側曲率による円環円周方向端面幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内面にセラミックスピースをライニングする方法において、前記セラミックスピースを連結して円環を形成するとともに、前記セラミックスピースの前記円環の円周方向に面する円周方向端面同士を互いに面接触させてアーチを形成せしめてなる前記円環を、前記配管に順次挿入してライニングすることを特徴とする配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項２】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環の円周方向に面する二つの前記円環円周方向端面のなす円環円周方向端面角が、前記円環の任意の２本の中心線で挟まれて形成されてなる中心角と略等しくなるようにしていることを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項３】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項４】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面が両側とも凸型円弧である前記セラミックスピースと前記円環円周方向端面が両側とも凹型円弧である前記セラミックスピースを交互に連結したことを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項５】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凹型円弧であり、前記セラミックスピースの前記凹型円弧同士で構成される円弧空間に該円弧空間と相似のセラミックス棒を挿入していることを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項６】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるとともに、前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項７】
前記配管の曲管部の内面に前記セラミックスピースをライニングする方法において、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の角度を前記曲管部の２本の曲率線に挟まれた角度に略合わせて形成したことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３及び請求項４及び請求項５及び請求項６記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項８】
前記セラミックスピースの前記円環の軸方向に面する前記円環軸方向端面の幅が、前記円環の任意の２本の前記円環中心線で挟まれて形成されるテーパになっていることを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項９】
前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１及び請求項３及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項１０】
前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凸型円弧であることを特徴とする請求項１及び請求項４及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項１１】
前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１及び請求項４及び請求項５及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項１２】
前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるとともに、前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１及び請求項６及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項１】
配管内面にセラミックスピースをライニングする方法において、前記セラミックスピースを連結して円環を形成するとともに、前記セラミックスピースの前記円環の円周方向に面する円周方向端面同士を互いに面接触させてアーチを形成せしめてなる前記円環を、前記配管に順次挿入してライニングすることを特徴とする配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項２】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環の円周方向に面する二つの前記円環円周方向端面のなす円環円周方向端面角が、前記円環の任意の２本の中心線で挟まれて形成されてなる中心角と略等しくなるようにしていることを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項３】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項４】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面が両側とも凸型円弧である前記セラミックスピースと前記円環円周方向端面が両側とも凹型円弧である前記セラミックスピースを交互に連結したことを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項５】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凹型円弧であり、前記セラミックスピースの前記凹型円弧同士で構成される円弧空間に該円弧空間と相似のセラミックス棒を挿入していることを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項６】
前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるとともに、前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項７】
前記配管の曲管部の内面に前記セラミックスピースをライニングする方法において、前記円環を構成する前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の角度を前記曲管部の２本の曲率線に挟まれた角度に略合わせて形成したことを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項３及び請求項４及び請求項５及び請求項６記載の配管内面のセラミックスライニング方法。
【請求項８】
前記セラミックスピースの前記円環の軸方向に面する前記円環軸方向端面の幅が、前記円環の任意の２本の前記円環中心線で挟まれて形成されるテーパになっていることを特徴とする請求項１及び請求項２及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項９】
前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１及び請求項３及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項１０】
前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凸型円弧であることを特徴とする請求項１及び請求項４及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項１１】
前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の両側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１及び請求項４及び請求項５及び請求項７記載のセラミックスピース。
【請求項１２】
前記セラミックスピースの前記円環円周方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であるとともに、前記セラミックスピースの前記円環軸方向端面の片側が凸型円弧であり、反対側が凹型円弧であることを特徴とする請求項１及び請求項６及び請求項７記載のセラミックスピース。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−２３６９３９（Ｐ２０１１−２３６９３９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７０９０（Ｐ２０１０−１０７０９０）
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（５０４１３２９６２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（５０４１３２９６２）
【Ｆターム（参考）】
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