JPH01162756A

JPH01162756A - 減圧溶射システム

Info

Publication number: JPH01162756A
Application number: JP62320086A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ogura; 篤小倉
Original assignee: OOKURA TECHNO RES KK; Uchiya Thermostat Co Ltd
Current assignee: OOKURA TECHNO RES KK; Uchiya Thermostat Co Ltd
Priority date: 1987-12-19
Filing date: 1987-12-19
Publication date: 1989-06-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、減圧条件下にて、連続的に被射体に粉体素材
を溶射するシステムに関する。

［従来の技術］従来の溶射システムにおいては、溶射トーチや被射体の
駆動装置を１個の減圧チャンバー内に装置して、溶射を
行ない、被射体への溶射が完了すると、チャンバーのド
アを開けて、大気圧にしてから被射体を取り出すバッチ
方式の溶射システムが用いられていた。

［発明が解決しようとする問題点コ従って、従来システムによると、チャンバーは大型°と
なり、１回毎にチャンバー内をあらためて減圧作動しな
ければならない。従って、毎回溶射トーチの点火、消火
の作動を繰り返さなければならず、作動効率が悪く、連
続的に溶射を行なうことができなかった。

また、従来システムにおいては、溶射ダストを含む高温
排気ガスをフィルター等にて選別分離して回収して、再
利用することが行なわれていなかった。このため、不経
済である上、有毒ガスを排出するおそれがあった。

更には、従来システムにおいては、酸化現象なしに溶射
薄膜を被射体上に多層に形成することは困難であった。

本発明は、これらの問題点を解決し２作業効率が良く経
済的にして、良好な溶射が得られる減圧溶射システムを
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明の減圧溶射システムは、チャンバーを減圧すると
共に、そのチャンバーに取り付けられる溶射トーチに溶
射ガスと溶射粉を供給して溶射フレームを発生させ、被
射体上に溶射膜を形成する減圧溶射システムにおいて、
前記チャンバーを溶射トーチが付設される主チャンバー
とその主チャンバーの両側に開閉可能な仕切ゲートを介
して隣接する副チャンバーとに分割し、前記被射体を取
り付ける治具を前記各副チャンバーから主チャンバーに
それぞれ前記仕切ゲートを開いて移動可能に設け、一方
の副チャンバーから主チャンバーに前記仕切ゲートを開
いて、前記治具を移動させ前記治具上の被射体に溶射中
に、他方の副チャンバー側の前記仕切ゲートを閉じて前
記治具上の被射体を交換準備する動作を相互に繰り返し
て溶射を行ない、発生する排ガスを主チャンバー下部に
設けた排ガスダクトに導くと共に、その排ガスダクトの
吸入口の下部側面に水および／またはガスの混合排気を
噴射するジェットノズルを設け、そのジェットノズルの
噴射量と噴射方向を可変として排ガスを冷却したのち、
それをスラジセレバレータに導いてスラジとガスに分離
し、更にガスはガス分離器に導入して水分を除去し、得
られるガスをガスボンベに回収し再利用するものである
。

［作用］（１）本発明の減圧溶射システムにおいては、主チャン
バーの両側面に付帯した副チャンバーにて被射体のセッ
ト（取付、取外し）を行ない、その被射体の取付、取外
し作業を行なう場合、主チャンバーと副チャンバーとの
仕切面に設けた仕切ゲートを閉じて、主チャンバーの減
圧状態を維持しながら作業を行ない、また、その間は、
もう一方の副チャンバーは主チャンバーとの間の仕切ゲ
ートを開いた状態にて、被射体の溶射動作を行なう副チ
ャンバーの交互作動システムにて、連続的に多くの被射
体を溶射することができるようにした。

（２）本発明のシステムでは、Ｎ２ガス、　Ａｒガス等
のガスを用いて主チャンバー内を減圧状態に（連続的に
）できることに加えて、被射体を溶射フレーム（炎）に
対して、直角方向に、任意の回転数にて同時に任意のス
ラスト移動を行ないながら、また、同時に１回転ごとに
側面より、水およびまたは、冷却ガスを噴射することに
よって被射体を適合温度にしながら、また、さらに溶射
膜面をクリーンオフするので、均一、均質な多成分固溶
体の膜を形成させることができる。

（３）本発明のシステムにおいては、高温排ガスを排気
冷却ダクト内にて水により冷却を行ない。

同時に排ガスに混入する微小ダスト迄、ウェットスラッ
ジとして、ガスと分離処理をし、その分離したガスを再
度水にて冷却してからコンプレッサ等にて圧縮して純ガ
スを回収して再利用することができる。

［実施例コ以下、本発明の実施例を図面を参照にして説明する。

第１図は本発明の一実施例による減圧溶射システムの概
念図を示したもので、このシステムは、被射体上に素材
粉体を溶射して溶射膜を形成させるための溶射装置１と
、この溶射装置１に付属する溶射粉フィーダ２）溶射用
電源装置３および溶射制御装置４と、溶射装置１から排
出される溶射粉や溶射ガスを処理するためのスラジセパ
レータ５、ガス分離器６、貯蔵用のガスボンベ７、およ
びこれらのガスを移送するエアポンプ８、コンプレッサ
９等からなる。

溶射装置１は、その詳細を第２図に示すごとく。

架台１０上にチャンバー１１と被射体駆動機構１２が載
置されてなる。チャンバー１１は、中央に溶射トーチ１
３が取付けられた主チヤンバ−１４と、その両側に対称
に設置された副チャンバー１５Ａ、１５Ｂとからなり、
各チャンバー間はチャンバー仕切板１６により仕切られ
る。左右の副チャンバー１５Ａ、１５Ｂは同様に構成さ
れ、副チヤンバ−１５Ａの端部を貫通し、先端部が主チ
ヤンバ−１４と副チヤンバ−１５Ａ間を出入りするロッ
ド１７Ａが配設される。

そのロッド１７Ａの先端部には、被射体１８を保持する
角柱状の被射体取付治具１９Ａが取り付けられる。一方
、ロッド１７Ａの後端部は回転装置２０Ａに結合される
。その回転装置２０Ａはネジ２１Ａに螺合する歯車機構
２２Ａと共に可動台車２３Ａ上に搭載される。

ネジ２１Ａはその両゛端部に配設される軸受２４Ａによ
り回転可能に支持されると共に、更に一方の端部はプー
リ２５Ａ、ベルト２６Ａ、プーリ２７Ａを介してモータ
２８Ａに接続されている。

これにより、モータ２８Ａの回転に応じてネジ２１Ａが
回転し、歯車機構２２Ａを介して可動台車２３Ａ′ｌＪ
＜駆動される。このとき、回転装置２０Ａの回転と可動
台車２３Ａの移動はロッド１７Ａを介して被射体取付治
具１９Ａに伝えられ、被射体取付治具１９Ａは適宜回転
と左右方向の移動が行なわれる。

副チャン／＜−１５Ａの外周面にはマンホールのハツチ
２９Ａが設けられ、ロッド１フＡ先端部への被射体取付
治具１９Ａの取り付け、取外しが行なわれる。

また、主チヤンバ−１４にはサイトホール３０が設けら
れ、治具１９Ａに取り付けられた被射体１８への溶射状
況の確認が行なわれる。

第３図は溶射トーチ１３の断面図を示したもので。

上部ブロック部には、溶射粉供給路１３１、溶射ガス供
給路１３２）トーチ内冷却ガス供給路１３３が形成され
ている。このときの溶射粉としては出願人が先に開発し
たフ、エライト・セラミック粉が、また、溶射ガス、冷
却ガスにはＡｒ、ＩＩ、　、Ｃｏ２．Ｎ、　、等が使用
される。

下部の溶射フレーム形成路１３４の外周面には冷気水道
路１３５が形成され、そこに高周波発生用コイル１３６
が巻回配置されている。

冷気水道路１３５に冷却水を流しながら高周波発生用マ
イル１３６に高周波電流を流し、更に上部から溶射粉、
溶射ガス、冷却ガスを供給することにより、溶射フレー
ム形成路１３４にプラズマガスが発生して超高温の溶射
フレームＦが形成される。

これにより、溶射粉は溶融してガス状となって、溶射ト
ーチ１３から噴出し、その下方に被射体１８を取り付け
た被射体取付治具１９を置けば、被射体１８上に溶射膜
３１が形成される。溶射後、被射体取付治具１９を回転
し、スプレーノズル３２から冷却水を噴射させて冷却す
ればフェライト・セラミックの固溶体の被膜された被射
体１８が得られる。そのスプレーノズル３２には、第１
図に示すように被射体冷却ガス配管３３．被射体冷却水
配管３４が接続されている。

主チヤンバ−１４の下部には、排ガスダクト３５が配設
されると共に、その排ガスダクト３５の端部には排ガス
冷却水配管３６に接続されたジェットノズル３７が取付
けられている。

スラジセパレータ５の内部にはスラジフィルタ５１が収
納されており、その上部には散水ノズル５２）下部には
スラジ排出管５３が配設されている。

次に１以上のように構成される溶射システムにおける溶
射プロセスを第４図の工程説明図を参照して説明する。

なお、第４図中、（ａ）と（ｄ）はチャンバー１１の側
断面概念図、他は平面断面概念図を示している。

システム内の電源を投入し、各部機器を適宜作動させる
と共に、溶射用電源装置３をＯＮＬ、、溶射制御装置４
に接続する図示せぬ制御盤上の操作スイッチを操作して
溶射トーチ１３の高周波発生用コイル１３６に高周波電
流をながす。同時に冷気水道路１３５に冷却水を流し、
更にトーチ内冷却ガス供給路１３３から冷却ガスを導入
して溶射フレーム形成路１３４内面を冷却しなから溶射
ガス供給路１３２より溶射ガスを溶射フレーム形成路１
３４に流す。

これにより、第４図（ａ）に示すととく溶射フレーム形
成路１３４内には超高温プラズマが発生する。

このとき、主チヤンバ−１４はチャンバー仕切板１６Ａ
、１６Ｂを閉じて図示せぬ真空ポンプにより減圧してお
く。

同図（ｂ）に示すごとく、副チヤンバ−１５Ａ側のハツ
チ２９Ａを開き、ロッド１７Ａの先端部に、被射体１８
を取り付けた被射体取付治具１９Ａをセットしてハツチ
２９Ａを閉じる。

同図（Ｃ）に示す如く、副チヤンバ−１５Ａ側を真空ポ
ンプで所定圧まで引いて減圧すると共に、そこに主チヤ
ンバ−１４と同じ気体を導入する。

この場合に、圧力上昇がある場合は、所定の気体を流入
し内部気体と置換しながら再度減圧を行なう。

このようにして、副チヤンバ−１５Ａ内が主チヤンバ−
１４と同じ気体に置換され、同じ圧力となった時点で、
同図（ｃ）に示す如く、主チヤンバ−１４と副チヤンバ
−１５Ａを隔てるチャンバー仕切板１６Ａを開ける。同
時に溶射トーチ１３の溶射粉供給路１３１から溶射粉を
溶射フレーム形成路１３４に供給し。

溶射粉の溶融した溶射ガスを噴出させる。また。

副チヤンバ−１５Ｂ側はハツチ２９Ｂを開いて内部を大
気圧と同じにする。

同図（ｄ）に示す如く、ネジ２１Ａを駆動して被射体取
付治具１９Ａを副チヤンバ−１５Ａから主チヤンバ−１
４内へ移動させ、溶射作業に入る。この溶射作業は、被
射体取付治具１９Ａの直進運動と回転運動の組み合わせ
よりなり、第３図に示したように５溶射膜３１の形成さ
れた被射体１８は、スプレーノズル３２により冷却され
る。一方、副チヤンバ−１５８側ではハツチ２９Ｂを開
いてコンド１フＢ先端に被射体取付治具１９Ｂをセット
する。

同図（ｅ）に示す如く、溶射作業が終了すれば。

被射体取付治具１９Ａを副チヤンバ−１５Ａに戻し、チ
ャンバー仕切板１６Ａを閉じる。一方、副チヤンバ−１
５Ｂ内を所定圧に減圧する。

同図（ｆ）に示す如く、副チヤンバ−１５Ａ内を大気圧
まで昇圧後、ハツチ２９Ａを開き溶射済の被射体取付治
具１９Ａを取り出し、代わりに未溶射の被射体取付治具
１９Ａをセットする。一方、副チヤンバ−１５Ｂ側はチ
ャンバー仕切板１６Ｂを開く。

同図（ｇ）に示す如く、ハツチ２９Ａを閉じ内部を減圧
して待機する一方、被射体取付治具１９Ｂを副チヤンバ
−１５Ｂから主チヤンバ−１４に入れて溶射を行なう。

なお、このハツチを開ける際、大気中に放出されては問
題となるような気体や、作業者に悪影響のある気体を含
む場合は、ハツチを開ける際、−度減圧し大気と置換す
るか、減圧（吸引）しながら大気と置換して被溶射体を
取り外し取り付けを行なってもよい。このことは、大気
汚染防止はもとより作業者の身体への悪影響の防止が可
能となる点は重要な意味を持つ。

このように、一方の副チャンバーおよび主チャンバーが
溶射作業を行なっている間、反対側の副チャンバーでは
同様の準備をある時間的なズレを持って行なう。従って
一方が、溶射を行なっている間他方は雰囲気の置換も含
めて溶射の準備を行ない溶射が終了した時点で、今度は
逆の方向つまり準備の終了した他方の副チャンバーから
溶射作業を行なう。この間に終了した側の副チャンバー
は、雰囲気の置換やワークの取り換えを行ない再度溶射
に向けて待機状態にする。この様な繰返しにより溶射装
置の停止、再起動や、主チヤンバ−１４は減圧昇圧をさ
せることなく連続的に溶射を行なうことができる。

次に、上記のようにして溶射作業中に主チヤンバ−１４
、副チャンバー１５Ａ、１５Ｂから生じる使用済ガスや
溶射ダスト粉は、主チャンバーの下部に設けられた排ガ
スダクト３５に集められる。そして排ガスダクト３５端
部に設けられたジェットノズル３７より噴射される冷却
水により冷却されたのちスラジセパレータ５へ排出され
る。そのスラジセパレータ５内のスラジフィルタ５１に
よりガスと溶射ダスト粉に分離され、溶射ダスト粉はス
ラジとしてスラジ排出管５３から排出される。一方、排
ガスはエアポンプ８を介してガス分離器６に導入される
。

ガス分離器６に導入された排ガスは冷却中に生じたＨ２
０ガスをドレンとしてドレン排出管６１より除去したの
ち、コンプレッサ９により昇圧し、ガスボンベ７に回収
し、被射体冷却ガスとして被射体冷却ガス配管３３を経
由して再使用する。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、今まで断続的な作
業しか行なえなかった為非常に運転効率の悪かった減圧
溶射の作業を連続的に行なうことが可能となり、更に、
特定雰囲気溶射を行なう場合でも大気中でのワークの置
換えから連続的に溶射装置を停止させることなく雰囲気
の置換を行ない溶射作業をし、更に大気に戻す際にも大
気との置換も行なうことが可能となり、毒性の高い気体
や、危険性の高い気体あるいは大気汚染のおそれのある
気体等に対しても安全に作業を続けることが可能となる
。

また、本発明によれば、　Ｎ２．Ａｒガス等を用い主チ
ャンバー内を減圧状態にして溶射を行なうので、酸化現
象なしに溶射薄膜を多層に形成させることができる。

更に、本発明によれば、高温排ガスを冷却後。

溶射ダスト粉とガスとは分離回収して再利用できるので
、経済的である上に有害物質等を一切外部に排出せず公
害発生のおそれのないシステムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す減圧溶射システムの概
念構成図、第２図は溶射装置部分の具体的説明図、第３
図は溶射トーチ部分の具体的説明図、第４図（ａ）〜（
ｇ）は溶射工程説明図である。ｌ・・・溶射装置、２・・・溶射粉ツイータ、５・・・
スラジセパレータ、６・・・ガス分離器、７・・・ガス
ボンベ、１３・・・溶射トーチ、１４・・・主チヤンバ
−，１５Ａ、１５Ｂ・・・副チヤンバ−，１８・・・被
射体、１９Ａ、１９Ｂ・・・被射体取付治具。第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）チャンバーを減圧すると共に、そのチャンバーに
取り付けられる溶射トーチに溶射ガスと溶射粉を供給し
て溶射フレームを発生させ、被射体上に溶射膜を形成す
る減圧溶射システムにおいて、前記チャンバーを溶射ト
ーチが付設される主チャンバーとその主チャンバーの両
側に開閉可能な仕切ゲートを介して隣接する副チャンバ
ーとに分割し、前記被射体を取り付ける治具を前記各副
チャンバーから主チャンバーにそれぞれ前記仕切ゲート
を開いて移動可能に設け、一方の副チャンバーから主チ
ャンバーに前記仕切ゲートを開いて、前記治具を移動さ
せ前記治具上の被射体に溶射中に、他方の副チャンバー
側の前記仕切ゲートを閉じて前記治具上の被射体を交換
準備する動作を相互に繰り返して連続的に溶射を行なう
ことを特徴とする減圧溶射システム。
（２）特許請求の範囲第１項記載において、治具は角筒
状に形成され、その表面に被射体を保持可能とすると共
に、回転可能に構成されていることを特徴とする減圧溶
射システム。
（３）チャンバーを減圧すると共に、そのチャンバーに
取り付けられる溶射トーチに溶射ガスと溶射粉を供給し
て溶射フレームを発生させ、被射体上に溶射膜を形成す
る減圧溶射システムにおいて、前記チャンバーを溶射ト
ーチが付設される主チャンバーとその主チャンバーの両
側に開閉可能な仕切ゲートを介して隣接する副チャンバ
ーとに分割し、前記被射体を取り付ける治具を前記各副
チャンバーから主チャンバーにそれぞれ前記仕切ゲート
を開いて移動可能に設け、一方の副チャンバーから主チ
ャンバーに前記仕切ゲートを開いて、前記治具を移動さ
せ前記治具上の被射体に溶射中に、他方の副チャンバー
側の前記仕切ゲートを閉じて前記治具上の被射体を交換
準備する動作を相互に繰り返して溶射を行ない、発生す
る排ガスを主チャンバー下部に設けた排ガスダクトに導
くと共に、その排ガスダクトの吸入口の下部側面に水お
よび／またはガスの混合排気を噴射するジェットノズル
を設け、そのジェットノズルの噴射量と噴射方向を可変
として排ガスを冷却することを特徴とする減圧溶射シス
テム。
（４）チャンバーを減圧すると共に、そのチャンバーに
取り付けられる溶射トーチに溶射ガスと溶射粉を供結し
て溶射フレームを発生させ、被射体上に溶射膜を形成す
る減圧溶射システムにおいて、前記チャンバーを溶射ト
ーチが付設される主チャンバーとその主チャンバーの両
側に開閉可能な仕切ゲートを介して隣接する副チャンバ
ーとに分割し、前記被射体を取り付ける治具を前記各副
チャンバーから主チャンバーにそれぞれ前記仕切ゲート
を開いて移動可能に設け、一方の副チャンバーから主チ
ャンバーに前記仕切ゲートを開いて、前記治具を移動さ
せ前記治具上の被射体に溶射中に、他方の副チャンバー
側の前記仕切ゲートを閉じて前記治具上の被射体を交換
準備する動作を相互に繰り返して溶射を行ない、発生す
る排ガスを主チャンバー下部に設けた排ガスダクトに導
くと共に、その排ガスダクトの吸入口の下部側面に水お
よび／またはガスの混合排気を噴射するジェットノズル
を設け、そのジェットノズルの噴射量と噴射方向を可変
として排ガスを冷却したのち、それをスラジセレパレー
タに導いてスラジとガスに分離し、更にガスはガス分離
器に導入して水分を除去し、得られるガスをガスボンベ
に回収し再利用することを特徴とする減圧溶射システム
。
（５）特許請求の範囲第４項記載において、前記スラジ
セパレータは、下部にガスとスラジとを分離するスラジ
フィルタを備える一方、上部にそのスラジフィルタに水
をジェット噴射する散水ノズルを備えることを特徴とす
る減圧溶射システム。
（６）特許請求の範囲第５項記載において、前記スラジ
フィルタとして電磁型メッシュフィルタを用いることを
特徴とする減圧溶射システム。
（７）特許請求の範囲第５項記載において、前記ガス分
離器は微小中空ファイバーフィルタを備えることを特徴
とする減圧溶射システム。