特許 7590893 溶射ガン用ノズルおよび溶射ガン用ノズルを用いた溶射方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-19

(45)【発行日】2024-11-27

(54)【発明の名称】溶射ガン用ノズルおよび溶射ガン用ノズルを用いた溶射方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 4/12 20160101AFI20241120BHJP

   B05B 7/22 20060101ALI20241120BHJP

【ＦＩ】

C23C4/12

B05B7/22

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021031182

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131927

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2023-11-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】真本 英光

(72)【発明者】

【氏名】宮脇 克哉

(72)【発明者】

【氏名】湯地 実

【審査官】安齋 美佐子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２４７０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０６２６６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特公昭４７－０２４８５９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００７－１０７０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３６４４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ ４／００－６／００

Ｂ０５Ｂ １／００－３／１８，７／００－９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アークによって溶融された溶射材料を、溶射ガンの先端部に位置する筒状のノズルの内部を通過して前記ノズルの先端開口部から噴出するエアである、前記ノズルの径方向中心部に供給されるメインエアおよび前記径方向中心部よりも径方向外側から供給されるサブエアによって吹き飛ばすことにより、被溶射部材に溶射材料を塗布する溶射ガンにおけるノズルであって、
前記ノズルの内周面は、前記ノズルの後側から前記先端開口部に向かって窄まるように傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部は、前記ノズルの後側から前記先端開口部に向かって、前記ノズルの内周面の周方向での位置が変化するように傾斜した、前記サブエアを案内する案内流路を有し、
前記案内流路は、前記サブエアが前記先端開口部に向かって螺旋状に進むように、前記傾斜部の母線に対して傾斜した方向に延びる１つまたは複数の溝部として形成されており、
前記先端開口部は、前記ノズルの前方から見て、略円形状の中央部と、前記中央部の周縁から前記ノズルの径方向外側へ突出する突出部とを組み合わせた開口形状を有し、
前記突出部は、前記ノズルの前方から見て、前記案内流路の傾斜方向に沿う方向に突出している、溶射ガン用ノズル。

【請求項2】

前記案内流路は、前記傾斜部の周方向において互いに間隔をあけて並ぶ複数の溝部である、請求項１に記載の溶射ガン用ノズル。

【請求項3】

請求項１に記載の溶射ガン用ノズルを備える溶射ガンを準備するステップと、
アークによって溶射材料を溶融させるステップと、
溶融された溶射材料を、前記溶射ガン用ノズルの内部を通過して前記溶射ガン用ノズルの先端開口部から噴出するエアである、前記溶射ガン用ノズルの径方向中心部に供給されるメインエアおよび前記径方向中心部よりも径方向外側から供給されるサブエアによって吹き飛ばすことにより、被溶射部材に溶射材料を塗布するステップとを備える、溶射方法。

【請求項4】

前記溶射ガン用ノズルの前記案内流路は、前記溶射ガン用ノズルの前記傾斜部の周方向において互いに間隔をあけて並ぶ複数の溝部である、請求項３に記載の溶射方法。

【請求項5】

アークによって溶融された溶射材料を、溶射ガンの先端部に位置する筒状のノズルの内部を通過して前記ノズルの先端開口部から噴出するエアである、前記ノズルの径方向中心部に供給されるメインエアおよび前記径方向中心部よりも径方向外側から供給されるサブエアによって吹き飛ばすことにより、被溶射部材に溶射材料を塗布する溶射ガンであって、
前記ノズルの内周面は、前記ノズルの後側から前記先端開口部に向かって窄まるように傾斜する傾斜部を有し、
前記傾斜部は、前記ノズルの後側から前記先端開口部に向かって、前記ノズルの内周面の周方向での位置が変化するように傾斜した、前記サブエアを案内する案内流路を有し、
前記案内流路は、前記サブエアが前記先端開口部に向かって螺旋状に進むように、前記傾斜部の母線に対して傾斜した方向に延びる１つまたは複数の溝部として形成されており、
前記先端開口部は、前記ノズルの前方から見て、略円形状の中央部と、前記中央部の周縁から前記ノズルの径方向外側へ突出する突出部とを組み合わせた開口形状を有し、
前記突出部は、前記ノズルの前方から見て、前記案内流路の傾斜方向に沿う方向に突出している、溶射ガン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶射ガン用ノズルおよび溶射ガン用ノズルを用いた溶射方法に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、地下に配設される鋳鉄管等の金属部材の表面を防食する必要がある場合には、その金属部材の表面に、たとえば亜鉛等の防食用金属が溶射により塗布される。防食用金属の塗布には、たとえば、アークにより防食用金属を溶融させて吹き付ける溶射ガンが用いられる。溶射ガンは、先端部同士を近接させた２本の線材状の溶射材料に給電することにより、両溶射材料にアークを発生させて各溶射材料を溶融させ、溶融した溶射材料を高速エアによって霧化させて金属部材に吹き付けることにより、金属部材の表面に防食用の金属被膜を形成する（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１０７０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の溶射ガンによって、たとえば、異種金属からなる２本の溶射材料を溶射した場合、異種金属が均一に混じり合わない状態で金属部材に塗布されてしまうことがあり、その場合、金属部材の防食効果が十分に発揮されない可能性があった。

【0005】

本発明は、かかる問題点に鑑みて、異種金属からなる２本の溶射材料を溶射する場合に、異種金属がより均一に混じり合うことを容易にする溶射ガン用ノズルおよび溶射ガン用ノズルを用いた溶射方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る溶射ガン用ノズルは、アークによって溶融された溶射材料を、溶射ガンの先端部に位置する筒状のノズルの内部を通過して前記ノズルの先端開口部から噴出するエアである、前記ノズルの径方向中心部に供給されるメインエアおよび前記径方向中心部よりも径方向外側から供給されるサブエアによって吹き飛ばすことにより、被溶射部材に溶射材料を塗布する溶射ガンにおけるノズルであって、前記ノズルの内周面は、前記ノズルの後側から前記先端開口部に向かって窄まるように傾斜する傾斜部を有し、前記傾斜部は、前記ノズルの後側から前記先端開口部に向かって、前記ノズルの内周面の周方向での位置が変化するように傾斜した、前記サブエアを案内する案内流路を有している。

【0007】

前記案内流路は、前記傾斜部の周方向において互いに間隔をあけて並ぶ複数の溝部であることが好ましい。

【0008】

前記先端開口部は、前記ノズルの前方から見て、略円形状の中央部と、前記中央部の周縁から前記ノズルの径方向外側へ突出する突出部とを組み合わせた開口形状を有し、前記突出部は、前記ノズルの前方から見て、前記案内流路の傾斜方向に沿う方向に突出していることが好ましい。

【0009】

本発明に係る溶射方法は、前記溶射ガン用ノズルを備える溶射ガンを準備するステップと、アークによって溶射材料を溶融させるステップと、溶融された溶射材料を、前記溶射ガン用ノズルの内部を通過して前記溶射ガン用ノズルの先端開口部から噴出するエアである、前記溶射ガン用ノズルの径方向中心部に供給されるメインエアおよび前記径方向中心部よりも径方向外側から供給されるサブエアによって吹き飛ばすことにより、被溶射部材に溶射材料を塗布するステップとを備える。

【0010】

前記溶射ガン用ノズルの前記案内流路は、前記溶射ガン用ノズルの前記傾斜部の周方向において互いに間隔をあけて並ぶ複数の溝部であることが好ましい。

【0011】

前記先端開口部は、前記溶射ガン用ノズルの前方から見て、略円形状の中央部と、前記中央部の周縁から前記溶射ガン用ノズルの径方向外側へ突出する突出部とを組み合わせた開口形状を有し、前記突出部は、前記溶射ガン用ノズルの前方から見て、前記溶射ガン用ノズルの前記案内流路の傾斜方向に沿う方向に突出していることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、異種金属からなる２本の溶射材料を溶射する場合に、異種金属がより均一に混じり合うことを容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルを備えた溶射ガンの構成の一例を示す断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルを備えた溶射ガンにおけるオリフィス部材の構成の一例を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの構成の一例を示す正面図であり、部分的に断面で示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの構成の一例を示す図であり、図３におけるＡ方向矢視図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの構成の一例を示す図であり、図３におけるＢ方向矢視図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの構成の一例を示す、図３におけるＣ－Ｃ線断面図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの前端開口部の形状の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルおよび溶射ガン用ノズルを用いた溶射方法について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部同士を任意に組み合わせてもよい。また、以下に示す実施形態はあくまで例にすぎず、本発明の溶射ガン用ノズルおよび溶射ガン用ノズルを用いた溶射方法は、以下の例に限定されることはない。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルを備えた溶射ガンの構成の一例を示す断面図である。図１に示される溶射ガン１は、その先端部に溶射ガン用ノズル３２（以下、ノズル３２とも称する）を備えている。溶射ガン１は、たとえば、地下に配設される鋳鉄管等の金属部材の表面を防食する必要がある場合において、その金属部材の表面に、防食用金属を溶射により塗布する装置である。溶射ガン１は、アークにより防食用金属を溶融させて、図示しない金属部材（以下、被溶射部材とも称する）の表面に吹き付ける。溶射ガン１は、先端部同士を近接または接触させた２本の線材状の溶射材料２に給電することにより、両溶射材料にアークを発生させて各溶射材料２を溶融させ、溶融した溶射材料を高速エアによって霧化させて被溶射部材に吹き付けることにより、被溶射部材の表面に防食用の金属被膜（塗膜）を形成する。

【0016】

被溶射部材は、特に限定されるものではないが、たとえば、水のパイプラインにおいて使用される、管およびバルブ装置等の金属部材である。バルブ装置は、管に接続された状態で使用され、管を流れる水の流量等を調節する機能を有する。バルブ装置の種類は、特に限定されないが、たとえば、流体の流れ方向に対して直角をなす方向に弁体が摺動するタイプの仕切弁である。すなわち、被溶射部材は、管のような回転体（外観の形状が簡単である物体）であってもよいし、バルブ装置のように回転体ではない物体（外観の形状が複雑である物体）であってもよい。以下、回転体ではない物体を非回転体とも称する。また、被溶射部材の材質は、耐腐食性の高い材料であることが好ましく、たとえば鋳鉄である。

【0017】

次に、溶融した溶射材料を被溶射部材に対して吹き付ける（溶射材料を塗布する）ことが可能な溶射ガン１について、図１～図７を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルを備えた溶射ガンにおけるオリフィス部材の構成の一例を示す図である。

【0018】

なお、本明細書および図面において、方向ＦＢは溶射ガン１のノズル３２、およびオリフィス部材３５の前後方向を表し、方向Ｆは前方向を表し、方向Ｂは後方向を表すものとする。前後方向ＦＢは、溶射ガン１から溶射材料２を溶射する方向に沿う方向である。前方向Ｆは、溶射ガン１から被溶射部材に対して溶射材料２を溶射する方向である。

【0019】

図１に示される溶射ガン１は、アークによって溶融された溶射材料２を、溶射ガン１の先端部に位置する筒状のノズル３２の内部を通過してノズル３２の先端開口部３２１から噴出するエアＡｒである、ノズル３２の径方向中心部に供給されるメインエアＡｒｍおよび径方向中心部よりも径方向外側から供給されるサブエアＡｒｓによって吹き飛ばすことにより、被溶射部材に溶射材料を塗布する。

【0020】

本実施形態では、溶射ガン１は、溶融されて被溶射部材に対して吹き付けられる２本の溶射材料（一対の溶射材料）２１、２２と、溶射ガン１の外郭部を構成する溶射筒３と、溶射材料２１、２２を前方向Ｆへ送る送り機構４と、溶射材料２１、２２に対して電力を供給する図示しないアーク電源と、溶射筒３内においてノズル３２内にメインエアＡｒｍを供給するメインエア供給路６と、溶射筒３内においてノズル３２内にサブエアＡｒｓを供給するサブエア供給路７とを備えている。メインエアＡｒｍおよびサブエアＡｒｓは、たとえば、噴射用の圧縮ガスである。

【0021】

溶射ガン１において溶射される２本の溶射材料２１、２２は、互いに異なる種類の金属により構成されている。すなわち、溶射ガン１は、異種金属からなる２本の溶射材料２１、２２を溶射する。溶射材料２１、２２の材質は、特に限定されるものではないが、たとえば、２本の溶射材料２１、２２のうちの一方の溶射材質２１は亜鉛（Ｚｎ）や亜鉛系の合金であり、他方の溶射材質２２はアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム系の合金である。なお、２本の溶射材料２１、２２は、それぞれ他の材質であってもよい。

【0022】

溶射筒３は、図１に示されるように、溶射ガン１における他の構成要素を収容するとともに、溶射筒３の先端部に形成された開口部（以下、先端開口部とも称する）３２１から外部へエアＡｒを噴射する部材である。本実施形態では、溶射筒３は、筒本体３１と、筒本体３１よりも前方に位置して開口部３２１から外部へエアＡｒを噴射するノズル３２とを備えている。また、本実施形態では、溶射筒３は、前後方向ＦＢにおいて筒本体３１とノズル３２との間には、複数の筒状部材（ノズルキャップ３３、遮光カバー３４およびオリフィス部材３５）とを備えている。

【0023】

筒本体３１は、図１に示されるように、その前側において、溶射筒３における他の部材（ノズル３２、ノズルキャップ３３、遮光カバー３４およびオリフィス部材３５）を支持するように構成されている。本実施形態では、筒本体３１の外周面の前端部は、遮光カバー３４の後端部と係合し得るように構成されている。詳細には、筒本体３１の外周面の前端部には、遮光カバー３４の後端部の内周面に形成された雌ねじ部３４０と螺合する雄ねじ部３１０が形成されている。また、筒本体３１の内周側の先端部には、ノズルキャップ３３の後端部を支持する支持部３１１が形成されている。本実施形態では、支持部３１１は、ノズルキャップ３３の後端部が全周にわたって挿入されるように当該後端部と嵌合する凹状の段差部となっている。

【0024】

ノズルキャップ３３は、図１に示されるように、ノズル３２との間にサブエア供給路７を形成する部材である。すなわち、ノズルキャップ３３とノズル３２との間の空間Ｓ１において、サブエアＡｒｓが流通する。本実施形態では、ノズルキャップ３３は、側壁部が前方向Ｆに向かって窄まるように傾斜している筒状の部材である。すなわち、ノズルキャップ３３は、前端部および後端部において開口する円錐台状の部材である。本実施形態では、ノズルキャップ３３は、ノズル３２よりも後方において、ノズル３２から前後方向ＦＢに間隔をあけた状態で、互いの中心軸が同一直線上に位置するように配置されている。また、ノズルキャップ３３は、ノズルキャップ３３の外周面３３０がノズル３２の内周面３２２と前後方向ＦＢに間隔をあけて対向するように配置されている。これにより、ノズル３２の内周面３２２とノズルキャップ３３の外周面３３０との間の空間Ｓ１において、サブエアＡｒｓが流通するようになっている。本実施形態では、空間Ｓ１は、ノズルキャップ３３の外周面３３０とオリフィス部材３５の内周面とにより囲まれた、溶射ガン１の中心軸周りに環状の空間である。また、ノズルキャップ３３は、側壁部の後端部において、側壁部から径方向外側に迫り出すように形成された円環状のフランジ部３３１を有している。フランジ部３３１は、筒本体３１の支持部３３１によって支持される。詳細には、フランジ部３３１は、フランジ部３３１の厚み方向における後側部分が、筒本体３１の支持部３３１に嵌合するように支持される。また、フランジ部３３１は、フランジ部３３１の厚み方向における前側部分において、オリフィス部材３５の後端部を支持する。

【0025】

遮光カバー３４は、図１に示されるように、溶射材料２１、２２間でアークが発生した際に、アークの発生に伴う光を遮るものである。本実施形態では、遮光カバー３４は、アークの発生に伴う光が遮光カバー３４よりも後側へ進むのを遮るように構成されている。詳細には、遮光カバー３４は、略円筒状に構成されており、側壁部３４２における後端部の内周面に、筒本体３１の雄ねじ部３１０と螺合する雌ねじ部３４０を有している。また、遮光カバー３４は、前側部分において、後側に向かって窄まるように傾斜する反射面３４１を有している。反射面３４１は、アークの発生に伴う光を反射して、光が遮光カバー３４よりも後側へ進むのを遮ることができる。また、遮光カバー３４は、反射面３４１よりも後側において、ノズル３２によって支持される突出部３４３を有している。本実施形態では、突出部３４３は、側壁部３４２から径方向内側へ突出する部分であり、ノズル３２に形成されたフランジ部３２４と係合するように構成されている。また、遮光カバー３４は、オリフィス部材３５との間にサブエア供給路７を形成する。すなわち、遮光カバー３４とオリフィス部材３５との間の空間Ｓ２において、サブエアＡｒｓが流通する。空間Ｓ２は、溶射ガン１の中心軸周りに環状に形成された空間であり、上述の環状の空間Ｓ１の外側において、空間Ｓ１とは同心円状に形成されている。本実施形態では、遮光カバー３４における側壁部３４２の内周面と、オリフィス部材３５の外周面との間の環状の空間Ｓ２において、サブエアＡｒｓが流通する。なお、本実施形態では、遮光カバー３４の側壁部３４２には、１または複数の図示しないサブエア導入口が形成されている。このサブエア導入口には、サブエアＡｒｓを供給するエアコンプレッサ等のサブエア供給源が、チューブ等を介して接続されている。

【0026】

オリフィス部材３５は、図１に示されるように、上述の空間Ｓ１と空間Ｓ２とを連通させることにより、サブエア供給路７を形成する部材である。本実施形態では、図２に示されるように、オリフィス部材３５は略円筒状に形成されており、オリフィス部材３５の周方向において互いに所定の間隔をあけて複数のオリフィス（開口部）３５１が形成されている。図１に示される空間Ｓ１と空間Ｓ２とは、複数のオリフィス（開口部）３５１を介して連通している。オリフィス３５１により、サブエア供給路７を流れるサブエアＡｒｓの流速および圧力を調節することができる。また、オリフィス３５１の大きさ、数、位置等に応じて、空間Ｓ１および空間Ｓ２におけるサブエアＡｒｓの流れ方を調節することができる。また、本実施形態では、オリフィス部材３５の内周側の後端部には、ノズルキャップ３３におけるフランジ部３３１の前側部分が挿入されるように当該前側部分と嵌合する凹状の段差部３５０が形成されている。また、本実施形態では、オリフィス部材３５の外周面の前側部分は、ノズル３２の後端部と係合し得るように構成されている。詳細には、オリフィス部材３５の外周面の前側部分には、ノズル３２の後端部の内周面に形成された雌ねじ部３２５と螺合する雄ねじ部３５２（図１および図２参照）が形成されている。

【0027】

送り機構４は、図１に示されるように、アーク電源から電力を供給された２本の溶射材料２１、２２をそれぞれ前方向Ｆへ送ることにより、溶射材料２１、２２の先端部同士をノズル３２の中心軸上で会合させるように構成されている。これにより、溶射材料２１、２２の会合点Ｋにおいてアークを発生させて、アークの熱により溶射材料２１、２２を溶融させることができる。本実施形態では、送り機構４は、溶射材料２１、２２をそれぞれ会合点Ｋへ案内する２つのガイド部材４１と、溶射材料２１、２２をそれぞれ前進させる図示しない駆動部とを備えている。ガイド部材４１は、会合点Ｋに向かって直線状に延びる筒状部材である。本実施形態では、会合点Ｋは、ノズル３の先端開口部３２１よりも前方の位置とされている。すなわち、溶射材料２１、２２は、溶射ガン１の内部からノズル３の先端開口部３２１を通じて溶射ガン１よりも前方へ突出し、ノズル３よりも前方の位置において先端部同士が会合するように送られる。溶射材料２１、２２が先端開口部３２１を挿通した状態において、溶射材料２１、２２と先端開口部３２１の内周面との間には、エアＡｒが適切に噴出できる程度の隙間が設けられている。したがって、その隙間を通じて外部へ噴出するエアＡｒによって、溶融した溶射材料２１、２２を霧化させ、霧化した溶射材料２１、２２を被溶射部材に対して噴射することができる。前後方向ＦＢにおける、先端開口部３２１から会合点Ｋまでの距離、すなわち、先端開口部３２１からの溶射材料２１、２２の突出長さは、溶融した溶射材料２１、２２を霧化させて、霧化した溶射材料２１、２２を被溶射材料に対して均一に噴射できるような距離であれば特に限定されないが、たとえば、３～５ｍｍ程度とされる。

【0028】

メインエア供給路６は、図１に示されるように、高圧のメインエアＡｒｍをノズル３２内に供給する通気経路である。本実施形態では、１つのメインエア供給路６が、溶射ガン１の中心軸、具体的には、溶射筒３の中心軸上に配置されている。メインエア供給路６は、たとえば、溶射筒３の中心軸に沿って直線状に延びる筒状部材である。メインエア供給路６には、メインエアＡｒｍを供給するエアコンプレッサ等のメインエア供給源が、チューブ等を介して接続されている。また、本実施形態では、メインエア供給路６は、ノズル３２の内部まで延びている。すなわち、メインエア供給路６の先端部は、ノズル３２の内部に位置している。

【0029】

サブエア供給路７は、図１に示されるように、高圧のサブエアＡｒｓをノズル３２内に供給する通気経路である。本実施形態では、サブエア供給路７の先端部は、メインエア供給路６の先端部の周囲を環状に囲むように配置されている。詳細には、環状の空間Ｓ１の前側の端部が、溶射ガン１の中心軸周りにメインエア供給路６の先端部の周囲を囲むように配置されている。すなわち、ノズルキャップ３３の前側の端部およびオリフィス部材３５の前側の端部が、ノズル３２の中心軸ＣＬ周りにメインエア供給路６の先端部の周囲を囲むように配置されている。これにより、ノズル３２内において、ノズル３２の中心軸上にメインエアＡｒｍが導入され、ノズル３２の中心軸周りにメインエアＡｒｍの周囲を囲むように、サブエアＡｒｓが供給される。

【0030】

つぎに、図１、図３～図７を参照して、ノズル３２の構成について説明する。図３～図７は、ノズル３２の詳細を示す図である。すなわち、図３は、本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの構成の一例を示す正面図であり、部分的に断面で示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの構成の一例を示す図であり、図３におけるＡ方向矢視図である。図５は、本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの構成の一例を示す図であり、図３におけるＢ方向矢視図である。図６は、本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの構成の一例を示す、図３におけるＣ－Ｃ線断面図である。図７は、本発明の一実施形態に係る溶射ガン用ノズルの前端開口部の形状の一例を示す図である。

【0031】

図１に示されるノズル３２は、メインエア供給路６から供給されたメインエアＡｒｍと、サブエア供給路７から供給されたサブエアＡｒｓとを集合させ、集合したエアＡｒを先端開口部３２１から前方向Ｆへ噴射する部材である。前方向Ｆへ噴射されたエアＡｒにより、溶融した溶射材料２１、２２は霧化されて被溶射部材に吹き付けられる。

【0032】

本実施形態では、ノズル３２は、図１、図３および図６に示されるように、前端部および後端部においてそれぞれ開口する略円錐台状の部材である。すなわち、ノズル３２は、側壁部が前方向Ｆに向かって窄まるように傾斜している部分を有する略筒状の部材である。

【0033】

本実施形態では、ノズル３２は、ノズル３２内に導入されたサブエアＡｒｓ（図１参照）の流れの向きを調節するノズル本体３２ａと、ノズル本体３２ａの後側に一体的に設けられ、ノズル本体３２ａの位置を固定する固定部３２ｂとを備えている。

【0034】

本実施形態では、ノズル本体３２ａは、側壁部が前方向Ｆに向かって窄まるように傾斜している筒状の部分である。すなわち、ノズル本体３２ａは、前端部および後端部において開口する円錐台状の部分である。本実施形態では、固定部３２ｂは、ノズル本体３２ａの後端から後方向Ｂへ延出する円筒状の部分である。また、本実施形態では、固定部３２部の内周面には、オリフィス部材３５の雄ねじ部３５２と螺合する雌ねじ部３２５が形成されている。

【0035】

ノズル３２の内周面３２２は、ノズル３２の後側から先端開口部３２１に向かって窄まるように傾斜する傾斜部３２２ａを有する。本実施形態では、ノズル本体３２ａの内周面３２２が、円錐台の側面に相当する傾斜部３２２ａを有している。傾斜部３２２ａは、サブエアＡｒｓの流れ方向を調節する案内流路３２３を有している。案内流路３２３は、ノズル３２内においてサブエアＡｒｓを所定の方向へ案内することにより、サブエアＡｒｓの進行方向を調節し、霧化された溶射材料２１、２２が被溶射部材の表面に均一に吹き付けられるように構成されている。すなわち、案内流路３２３は、ノズル３２内においてサブエアＡｒｓの進行方向を調節することにより、サブエアＡｒｓおよびメインエアＡｒｍにより構成されるエアＡｒが、霧化された溶射材料２１、２２を均一に混じり合わせるように構成される。

【0036】

具体的には、傾斜部３２２ａは、ノズル３２の後側から先端開口部３２１に向かって、ノズル３２の内周面の周方向での位置が変化するように傾斜した、サブエアＡｒｓ（図１参照）を案内する案内流路３２３を有している。すなわち、案内流路３２３は、傾斜部３２２ａの母線（円錐台の側面の母線）に対して傾斜する方向に延びている。

【0037】

本実施形態では、傾斜部３２２ａは、前方向Ｆに向かって、ノズル３２の内周面の周方向での位置が一定方向に変化するように傾斜した案内流路３２３を有している。「一定方向」とは、たとえば、前方向Ｆを見て右回り方向（時計回り方向）または左回り方向（反時計回り方向）である。図１、図３～図６に示される例では、「一定方向」は上記右回り方向である。

【0038】

本実施形態では、傾斜部３２２ａは、前端開口部３２１に向かって、ノズル３２の内周面の周方向での位置が螺旋状に変化するように傾斜した案内流路３２３を有している。本明細書における「螺旋状」とは、３次元曲線の一種で、前方向Ｆを見て右回り方向（時計回り方向）または左回り方向（反時計回り方向）に回転しながら回転面に対して垂直成分のある方向（前方向Ｆ）へ移動する曲線のような形状である。図４および図５に示される例では、案内経路３２３は、案内経路３２３における後側の端部から前側の端部までの区間において、ノズル３２の内周面の周方向での位置が周方向へ３６０°より小さい角度で変化するように構成されている。また、図４および図５に示される例では、案内流路３２３は、前方向Ｆを見て右回り方向に回転するような螺旋状に形成されている。また、図４および図５に示される例では、案内経路３２３は、前方向Ｆへ向かって、ノズル３２の内周面の径方向での位置がノズル３２の中心軸ＣＬに近づくように傾斜している。

【0039】

本実施形態では、案内流路３２３は、傾斜部３２２ａの周方向において互いに間隔をあけて並ぶ複数の溝部である。図４～図６に示される例では、互いに隣り合う溝部同士の間隔は、前方向Ｆへ向かって、次第に狭くなっている。また、互いに隣り合う溝部は、傾斜部３２２ａの前端部、すなわち先端開口部３２１または先端開口部３２１付近において互いに接している。なお、互いに隣り合う溝部は、傾斜部３２２ａの前端部、すなわち先端開口部３２１または先端開口部３２１付近において互いに接していなくてもよい（互いに離間していてもよい）。図４および図５に示される例では、案内流路３２３は、８つの溝部である。なお、溝部の数は８つに限定されず、１つであってもよいし、２つ以上のいずれの数であってもよい。また、本実施形態では、案内流路３２３の幅は、後端部から前方に向かって次第に大きくなっている。また、溝部の長手方向に対して垂直な方向における、溝部の断面形状は特に限定されるものではないが、図６に示される例では、略Ｕ字状とされている。なお、案内流路３２３の幅は、後端部から前方に向かって略同じであってもよい。また、本実施形態では、案内流路３２３の深さは、後端部から前方に向かって次第に深くなっている。なお、案内流路３２３の深さは、後端部から前方に向かって略同じであってもよい。

【0040】

本実施形態では、先端開口部３２１は、図７に示されるように、ノズル３２の前方から見て、略円形状の中央部３２１ａと、中央部３２１ａの周縁からノズル３２の径方向外側へ突出する突出部３２１ｂとを組み合わせた開口形状を有している。そして、突出部３２１ｂは、ノズル３２１の前方から見て、案内流路３２３の傾斜方向に沿う方向に突出している。また、突出部３２１ｂは、案内流路３２３の前端部である。本実施形態では、突出部３２１ｂは溝部の前端部である。図７に示される例では、突出部３２１ｂは、溝部の断面形状の一例である略Ｕ字状に形成されている。

【0041】

つぎに、溶射ガン１を用いた溶射方法の一例について、図１を参照して説明する。まず、溶射ガン１により、非回転体であるバルブ装置に対して溶射を行う場合について説明する。

【0042】

まず、図１に示されるように、ノズル３２を備える溶射ガン１を準備する。詳細には、送り機構４により、２本の溶射材料２１、２２をそれぞれ前方向Ｆへ送ることにより、溶射材料２１、２２の先端部同士をノズル３２よりも前方においてノズル３２の中心軸上で会合させる（ステップＳ１）。

【0043】

つぎに、アークによって溶射材料２１、２２を溶融させる。詳細には、アーク電源から溶射材料２１、２２に対して電力を供給することにより、溶射材料２１、２２の会合点Ｋにおいてアークを発生させて、アークの熱により溶射材料２１、２２を溶融させる（ステップＳ２）。

【0044】

つぎに、図１に示されるように、溶融された溶射材料２１、２２を、ノズル３２の内部を通過してノズル３２の先端開口部３２１から噴出するエアＡｒである、ノズル３２の径方向中心部に供給されるメインエアＡｒｍおよび径方向中心部よりも径方向外側から供給されるサブエアＡｒｓによって吹き飛ばすことにより、被溶射部材に溶射材料２１、２２を塗布する。詳細には、メインエア供給路６からノズル３２内にメインエアＡｒｍを送り込むとともに、サブエア供給路７からノズル３２内においてメインエアＡｒｍの周囲にサブエアＡｒｓを送り込む。サブエアＡｒｓは、ノズル３２内の傾斜部３２２ａに形成された案内流路３２３に案内されて、螺旋状（スパイラル状）に前方向Ｆへ進みながらメインエアＡｒｍに対してさらに接近し、メインエアＡｒｍと合流して、全体として螺旋状に進む高速流となる。螺旋状の高速流であるエアＡｒは、ノズル３２の先端開口部３２１から前方向Ｆへ噴射され、溶融した溶射材料２１、２２を霧化させつつ十分に混合しながらバルブ装置（被溶射部材）に向かって進み、バルブ装置に吹き付けられる。これにより、バルブ装置において溶射材料２１、２２が吹き付けられた範囲において、溶射材料２１、２２が均一に塗布される。そして、溶射ガン１を、バルブ装置の周囲全体にわたって移動させながら、溶射を続けることにより、バルブ装置の外側の表面全体に溶射材料２１、２２が均一に塗布される（非回転体への溶射方法）。これにより、バルブ装置の外側の表面全体に、異種金属からなる防食用の金属被膜を均一に形成することができる（ステップＳ３）。

【0045】

つぎに、溶射ガン１により、回転体である管に対して溶射を行う場合について説明する。管に対して塗布を行う場合においても、上述のステップＳ１～Ｓ３と同様の処理を行う。なお、ステップＳ３では、管の軸心を中心として回転用ローラで管を回転させながら、溶射ガン１を管の軸方向に沿って移動させて溶射を行うことにより、管の外周面全体に溶射材料２１、２２を均一に塗布することができる（回転体への溶射方法）。これにより、管の外周面全体に異種金属からなる防食用の金属被膜を均一に形成することができる。

【0046】

なお、非回転体であるバルブ装置に対して塗布を行う際に、仮に、上述した回転体用の溶射方法を用いると、バルブ装置の外側の表面において、溶射材料が塗布されない部分が生じてしまう可能性がある。すなわち、回転体に対して塗布を行う上述の方法では、バルブ装置における外側の表面において、溶射ガン１から見て死角になる領域が存在する場合があり、その領域には溶射材料を吹き付けることができないからである。一方、非回転体であるバルブ装置に対して上述した非回転体用の溶射方法を用いることにより、そのような不具合を生じることなく、バルブ装置の表面全体に溶射材料２１、２２を均一に塗布することができる。

【0047】

上述したように、本実施形態に係る溶射ガン用ノズルおよび溶射ガン用ノズルを用いた溶射方法では、溶射ガン１のメインエア供給路６からノズル３２内にメインエアＡｒｍを送り込むとともに、溶射ガン１のサブエア供給路７からノズル３２内においてメインエアＡｒｍの周囲にサブエアＡｒｓを送り込むことにより、サブエアＡｒｓは、ノズル３２内の傾斜部３２２ａに形成された案内流路３２３に案内されて、螺旋状に前方向Ｆへ進みながらメインエアＡｒｍに対してさらに接近し、メインエアＡｒｍと合流して、全体として螺旋状に進む高速流となる。螺旋状の高速流であるエアＡｒは、指向性が高く、ノズル３２の先端開口部３２１から前方向Ｆへ噴射され、溶融した溶射材料２１、２２を十分に混合しながら被溶射部材に向かって進み、混合した溶射材料２１、２２を被溶射部材の表面に吹き付けることができる。これにより、被溶射部材において溶射材料２１、２２が吹き付けられた範囲において、溶射材料２１、２２を均一に塗布することができる。すなわち、異種金属からなる２本の溶射材料２１、２２を溶射する場合に、異種金属がより均一に混じり合うことを容易にすることができる。また、被溶射部材がバルブ装置等の非回転体である場合には、溶射ガン１を、バルブ装置等の非回転体の周囲全体にわたって移動させながら、溶射を続けることにより、バルブ装置等のように複雑な外観形状を有する被溶射部材に対して、溶射材料２１、２２を均一に塗布することができる。これにより、複雑な形状の被溶射材料に対して、異種金属からなる防食用の金属被膜を均一に形成することを容易に行うことができる。

【符号の説明】

【0048】

１ 溶射ガン
２、２１、２２ 溶射材料
３ 溶射筒
３１ 筒本体
３１０ 雄ねじ部
３１１ 支持部
３２ 溶射ガン用ノズル
３２ａ ノズル本体
３２ｂ 固定部
３２１ 先端開口部
３２２ ノズルの内周面
３２２ａ 傾斜部
３２３ 案内流路
３２４ フランジ部
３２５ 雌ねじ部
３３ ノズルキャップ
３３０ ノズルキャップの外周面
３３１ フランジ部
３４ 遮光カバー
３４０ 雌ねじ部
３４１ 反射面
３４２ 側壁部
３４３ 突出部
３５ オリフィス部材
３５０ 段差部
３５１ オリフィス
３５２ 雄ねじ部
４ 送り機構
４１ ガイド部材
５ アーク電源
６ メインエア供給路
７ サブエア供給路
Ａｒ エア
Ａｒｍ メインエア
Ａｒｓ サブエア
Ｋ 会合点
Ｓ１ ノズルとノズルキャップとの間の空間
Ｓ２ 遮光カバーとオリフィス部材との間の空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】