吹付用添加器
【課題】簡便な構成により、搬送管内部に付着や閉塞を発生させることなく、搬送管内を圧送される材料に添加剤を良好に混合することができる吹付用添加器を提供する。
【解決手段】吹付用添加器１０は、圧縮気体により主材料が搬送される第１搬送管と、圧縮気体により添加剤が搬送される第２搬送管２とを連結し、主材料と添加剤とを第３搬送管に送出する。主管部１１は、上流側に第１搬送管が接続されるとともに、下流側に第３搬送管が接続される。側管部１２は、主管部１１に連通するとともに、第２搬送管２が接続される。側管部１２は、外側管１４および内側管１５を備える。外側管１４は主管部１１に支持される。内側管１５は、下流側端部を遊動端１５ａとして外側管１４に支持されている。第２搬送管２内を搬送された添加剤は内側管１５の内部を通過する。
【解決手段】吹付用添加器１０は、圧縮気体により主材料が搬送される第１搬送管と、圧縮気体により添加剤が搬送される第２搬送管２とを連結し、主材料と添加剤とを第３搬送管に送出する。主管部１１は、上流側に第１搬送管が接続されるとともに、下流側に第３搬送管が接続される。側管部１２は、主管部１１に連通するとともに、第２搬送管２が接続される。側管部１２は、外側管１４および内側管１５を備える。外側管１４は主管部１１に支持される。内側管１５は、下流側端部を遊動端１５ａとして外側管１４に支持されている。第２搬送管２内を搬送された添加剤は内側管１５の内部を通過する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火材料、コンクリート、モルタル等の材料を被施工体に吹き付ける吹付装置において、当該材料に搬送途中で添加剤を混合するための吹付用添加器に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、耐火材料、コンクリート、モルタル等の各種材料を、粉末、造粒体（例えば、粒状物、小成形物、ブリケット等）、湿潤粉末等の状態で施工場所まで搬送管内をエア搬送し、エア搬送された材料を被施工体に吹き付ける施工方法が広く使用されている。
【０００３】
このような吹付施工では、必要に応じて添加剤が材料（主材料）に混合される。添加剤は、材料搬送前、材料搬送中、吹き付け時等、適宜選択されたタイミングで主材料に添加される。ここでは、添加剤は、エア搬送ために調製された主材料に事後的に混合されるものを指し、主材料以外の他の材料、急結剤、凝結剤等の混和材料のほか、吹き付け時に被施工体に接着せず落下した吹付材料（いわゆる、リバウンド材）等を含む。
【０００４】
また、添加剤の混合を伴う吹付施工では、均質な混合を実現するとともに、主材料や添加剤、またはこれらの混合物の良好な搬送を実現する必要がある。このため、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００５】
特許文献１は、材料を搬送する搬送ホースの中間適所で、用液を圧縮エアと共に添加して材料をドライミックス状態からウェットミックス状態に変化させ、ホース先端の吹付ノズルから噴射するコンクリート類の吹付方法を開示している。また、ドライミックス材料に用液を添加する機構として、Ｙ字状の分岐金物や、ホース外周面に固定したプレートおよび当該プレートを斜めに貫くパイプとを有する添加機構を開示している。後者の構成によれば、ホース材質であるゴム質の弾性により異物添加上問題となる付着が生じず、万一付着しても弾性により自然に剥離するとされている（特許文献１ 第４頁左上段第１９行目〜右上段第１７行目）。
【０００６】
特許文献２は、吹付けコンクリートにおける液状混和剤の添加装置に関し、噴霧ノズルを設けた複数の急結剤添加管を材料圧送管に傾斜状態で接続する構成を開示している。この構成では、多方向から均一状態の混和剤を噴出するので、ドライミックスコンクリートに混和剤を均質に添加できるとされている。
【０００７】
特許文献３は、供給用ホッパーおよび圧送経路に振動を与えながら、土木補修工事などで厚付け吹付けに使用される低流動変形性モルタルを圧送する構成を開示している。この構成では、搬送一時停止時にホッパー内および圧送経路内で静止状態になった低流動変形性モルタルが、搬送再開時に静止状態を維持し続けることを防止できるとされている。
【０００８】
特許文献４は、セメントコンクリートを輸送する内管と、急結剤を輸送する外管との二重管構造からなる吹付ノズルを開示している。この構成では、セメントコンクリートと急結剤を吐出後に合流、混合するため、セメントコンクリートの硬化により配管が詰まることがない、とされている。
【０００９】
特許文献５は、不定形耐火物用粉体組成物に水を加えて混練した坏土を空気搬送するとともに、搬送経路の途中に設けた急結剤注入口から急結剤を注入して吹付ノズルにより吹付施工する方法を開示している。また、急結剤注入口としてＹ型形状のノズル管を使用する構成を開示している。
【００１０】
特許文献６は、流動物圧送管によって流動物を圧送するとともに、凝結剤エア圧送管によって凝結剤を圧送し、吹き付け口から数１０ｍ手前に設けたエア流動物合流装置によって両者を合流させる圧送吹付け施工方法を開示している。また、エア流動物合流装置として、直線状の主エア圧縮管、主エア圧縮管に斜めに合流する流動物送入管、および流動物送入管に斜めに合流する流動物エア管からなる多岐状管を開示している。この構成では、凝結剤エア管は逆止弁を介して主エア圧縮管に接続されている（特許文献６ 段落００３０）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５７−２０９３６６号公報
【特許文献２】特開昭６０−００５９６６号公報
【特許文献３】特開平０５−０２５９３７号公報
【特許文献４】特開２００２−１２９８９６号公報
【特許文献５】特開２００４−２４５５７４号公報
【特許文献６】特開２００２−０６８８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の各特許文献が開示する技術は以下のような問題を有している。
【００１３】
特許文献１では、ホースのゴム質の弾性により、万一付着しても弾性により自然に剥離するとされているが、そもそも、ゴム質の弾性のみでは、付着を完全に抑制することは困難である。特に、搬送ホースの中間部において主材料に急結剤を添加する場合や、プラスチック耐火物のように可塑性を有する物質を主材料や添加剤として使用する場合には、ゴム質のホースであっても当該中間部での付着が著しくなり閉塞に至ってしまう。
【００１４】
特許文献２が開示する技術は、添加剤が液体である場合には、添加剤を均質に混合することができる。しかしながら、噴霧ノズルを使用しているため、固体の添加への適用は困難である。特に、添加剤として、プラスチック耐火物のような可塑性を有する物質を使用する場合には、閉塞が発生するため使用できない。
【００１５】
特許文献３が開示する技術では、付着が発生しやすい主材料や添加剤を使用する場合であっても、付与する振動を大きくすれば付着を抑制する効果は得られるかもしれない。しかしながら、その場合には、大きな振動を付与する装置を各部に配置する必要があるため装置が複雑になる上、装置コストが増大してしまう。
【００１６】
特許文献４が開示する技術では、ノズルから吐出された後に合流、混合する構成であるため、均質に混合されない可能性がある。また、添加剤として、プラスチック耐火物のような可塑性を有する物質を使用する場合には、内管と外管との間で閉塞が発生する可能性もある。
【００１７】
特許文献５が開示する技術は、添加器として、単にＹ型形状のノズル管を使用する構成であるため、当該ノズル管内に付着、閉塞が発生する可能性があり、特許文献６が開示する技術においても、固体の主材料と固体の添加剤とを混合する場合には、逆止弁に付着、閉塞が発生する可能性がある。
【００１８】
以上のように、上述の各特許文献が開示する技術は、低コストで、主材料および添加剤の態（固体であるか液体であるか等）に関わらず、搬送管内における付着、閉塞を完全に抑制するという観点では、十分に満足できるものではない。
【００１９】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、簡便な構成により、搬送管内部に付着や閉塞を発生させることなく、搬送管内を圧送される材料に添加剤を良好に混合することができる吹付用添加器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】
【００２０】
上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、主材料と添加剤との混合物による吹付施工に適用される吹付用添加器を前提としている。また、本発明に係る吹付用添加器は、主管部および側管部を備え、圧縮気体により主材料が搬送される第１搬送管と、圧縮気体により添加剤が搬送される第２搬送管とを連結し、主材料と添加剤とを第３搬送管に送出する。主管部は、上流側に第１搬送管が接続されるとともに、下流側に第３搬送管が接続される。側管部は、主管部に連通するとともに、第２搬送管が接続される。この側管部は、外側管および内側管を備える。外側管は主管部に支持される。また、内側管は、下流側端部を遊動端として外側管に支持されている。第２搬送管内を搬送された添加剤は内側管の内部を通過する。
【００２１】
この吹付用添加器によれば、主材料が主管部内を搬送されるとき、あるいは添加剤が側管部内を搬送されるときに、外側管に固定されていない内側管の下流側端部が振動する。当該振動により、内側管内壁への主材料や添加剤の付着を抑制でき、付着、閉塞が発生する可能性の高い、第１搬送管と第２搬送管との連結部において、搬送管内に主材料や添加剤が付着することを防止できる。
【００２２】
上記振動を好適に発生する観点では、内側管の遊動端と外側管との間に隙間を設けることが好ましい。なお、内側管は、例えば、ゴム弾性を有する弾性材料により構成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、搬送管内部に付着や閉塞を発生させることなく、搬送管内を圧送される材料に対して添加剤を良好に混合することができる。また、非常に簡便な構成で実現可能であるため、施工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態における吹付用添加器を適用した吹付装置の一例を示す図
【図２】本発明の一実施形態における吹付用添加器の構造を示す部分断面図
【図３】本発明の一実施形態における吹付用添加器における側幹部の構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態における吹付用添加器を適用した吹付装置の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る吹付用添加器１０は、圧縮空気により主材料が搬送（圧送）される第１搬送管１と、圧縮空気により添加剤が搬送（圧送）される第２搬送管２とを連結し、主材料および添加剤を第３搬送管３に送出する。主材料および添加剤の混合材は、第３搬送管３内を圧送され、第３搬送管３の下流側端部に接続された吹付ノズル４から被施工体６に向けて吹き付けられる。被施工体６に付着した混合材は施工体５を構成する。
【００２６】
主材料は、被施工体６に吹付施工可能な材料であれば特に限定されない。例えば、不定形耐火材料、コンクリート、モルタル等の各種材料を使用することができる。また、主材料は、第１搬送管１および第３搬送管３を経由して施工場所まで圧送可能となるように、粉末、造粒体（例えば、粒状物、小成形物、ブリケット等）、湿潤粉末等の状態に調製され、例えば、第１搬送管１に連結された主材料送出装置（図示せず）に投入される。本実施形態では、第１搬送管１内を搬送キャリアである圧縮空気が流通しており、当該第１搬送管１に、主材料送出装置が一定速度で主材料を送り出す構成になっている。このような、主材料送出装置は公知であるためここでの詳細な説明は省略する。
【００２７】
また、添加剤は、搬送ために調製された主材料に事後的に混合されるものであって、主材料以外の他の材料、急結剤、凝結剤等の混和材料のほか、吹き付け時に被施工体６に接着せず落下した材料（いわゆる、リバウンド材）等を含む。本実施形態では、第２搬送管２内を搬送キャリアである圧縮空気が流通しており、当該第２搬送管２に連結された添加剤送出装置（図示せず）が一定速度で添加剤を送り出す構成になっている。本実施形態では、第１搬送管１として、内径５０ｍｍ、壁面厚１０ｍｍのホースを使用している。また、第２搬送管２として、内径３２ｍｍ、壁面厚７．５ｍｍのホースを使用している。
【００２８】
図２は、本実施形態における吹付用添加器１０の構造を示す部分断面図である。図２に示すように、吹付用添加器１０は、主管部１１と、当該主管部１１の外周面に設けられ、主管部１１に連通する側管部１２とを備える。主管部１１の両端には、継手１７および継手１８がそれぞれ設けられている。また、側管部１２の端部には、継手１６が設けられている。継手１７は、第１搬送管１（図１参照）の下流側端部に設けられた継手と嵌合し、継手１８は、第３搬送管３（図１参照）の上流側端部に設けられた継手と嵌合し、継手１６は、第２搬送管２の下流側端部に設けられた継手２０と嵌合する。
【００２９】
図３は、図２に示すＢ−Ｂ線に沿う側管部１２の断面を示す図である。図２および図３に示すように、側管部１２は、外側管１４および内側管１５を備える。第２搬送管２内を搬送された添加剤は内側管１５の内部を通過する。外側管１４は、主管部１１の外周面および外側管１４の外周面に接する支持部材（ケーシング）１３によって主管部１１に固定されている。支持部材１３は、例えば、鉄やアルミニウム等からなる金物により構成することができる。支持部材１３と、主管部１１および外側管１４とは、例えば、六角穴付ボルトのようなボルトやねじ等により固定することができる。なお、支持部材１３は、外側管１４を主管部１１に固定可能であれば、他の構成を採用可能である。
【００３０】
図２に示すように、内側管１５は、その上流側端部１５ｂが外側管１４に支持される。ここでは、内側管１５の上流側端部１５ｂにフランジ状の鍔部を設け、当該鍔部を、継手１６のフランジ部１６ａと、当該フランジ部１６ａと外側管１４との間に設置されるリング状のライナー押さえ２１とで、挟み込むことで内側管１５を外側管１４に固定している。なお、内側管１５の下流側端部１５ａは外側管１４に固定されておらず、遊動可能に構成されている。以下、上流側端部１５ｂを固定端１５ｂ、下流側端部１５ａを遊動端１５ａという。
【００３１】
特に限定されないが、本実施形態の吹付用添加器１０は、主管部１１の外周面に、主管部１１の軸心に対して軸心が傾斜した貫通孔１９が設けられており、当該貫通孔１９に外側管１４が挿入される構成を有する。ここでは、外側管１４の挿入側端部は、貫通孔１９への挿入時に主管部１１の内壁面と面一になる形状を有している。また、貫通孔１９は、吹付用添加器１０より上流側の第１搬送管１の軸心（継手１７の軸心）と、第２搬送管２の軸心（継手１６の軸心）とのなす角θが鋭角となる状態で設けられる。角θは、例えば、１０度〜４５度の範囲内とすることが好ましく、１５度〜２５度の範囲内とすることがより好ましい。このような角度を採用することで、主管部１１内を第１搬送管１から第３搬送管３へ搬送される主材料の進行を阻害することなく添加剤を良好に混合できるとともに、主材料の側管部１２への進入を防止できる。ここでは、角θを２０度としている。
【００３２】
以上のような構成を有する吹付用添加器１０では、主材料が主管部１１内を搬送されるとき、あるいは添加剤が側管部１２内を搬送されるときに、主材料や添加剤の搬送キャリアである圧縮空気の移動に伴って内側管１５の遊動端１５ａが振動する。本実施形態の吹付用添加器１０のようにト字状に主材料と添加剤とが合流する構成では、合流部において異方向に進行する主材料と添加剤とが互いに衝突するため、合流部の近傍の内壁に、分岐および合流のない搬送管の直進部に比べて多くの主材料および添加剤が衝突する。特に、本実施形態の吹付用添加器１０では、主管部１１を直進する主材料に側管部１２から添加剤が進入するため、主管部１１の搬送方向下流側に位置する側管部１２内壁に多くの添加剤が衝突する。そのため、例えば、可塑性を有する材料等を添加剤として使用する場合、当該部分の内壁に添加剤が付着しやすくなる。また、急結剤、凝結剤等を添加剤として使用する場合、合流部の内壁に急結剤、凝結剤等が付着すると、当該付着した添加剤と接触した主材料が、当該壁面上で凝結することになる。しかしながら、本実施形態の吹付用添加器１０では、上述のように、内側管１５の遊動端１５ａが振動するため、内壁への添加剤の付着を抑制することができる。加えて、仮に、添加剤が付着した場合でも振動により離脱されるため、添加剤の付着に起因する内側管１５の閉塞を防止することができる。
【００３３】
また、図２および図３から理解できるように、本実施形態では、遊動端１５ａと外側管１４との間に隙間を設けている。このような隙間を設けることにより、遊動端１５ａがより容易に振動できるため、添加剤による内側管１５の閉塞をより確実に防止することができる。例えば、隙間の間隔（外側管１４の内壁面に垂直な方向）は、１ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは、５ｍｍ〜１０ｍｍとすればよい。
【００３４】
このような隙間は、任意の手法により設けることができる。例えば、外側管１４の内径を均一に構成するとともに、内側管１５の固定端１５ｂの外径より内側管１５の遊動端１５ａの外径を小さくする構成を採用することにより実現できる。あるいは、内側管１５の外径を均一に構成するとともに、外側管１４の上流側内径よりも下流側内径を大きくする構成を採用することにより実現できる。本実施形態では、固定端１５ｂから遊動端１５ａに向かって外径および内径が徐々に小さくなる内側管１５を、内径が均一な外側管１４に挿入した構成になっている。例えば、遊動端１５ａの内径を固定端１５ｂの内径の７〜９割程度に設定すると、より容易に遊動端１５ａを振動させることができる。なお、ここでは、遊動端１５ａの内径は、内側管１５の軸心に垂直な面内、かつ断面の全周に壁面が存在する端部（図２中の位置Ａ）における内径を意味する。
【００３５】
内側管１５は、遊動端１５ａが遊動可能であれば任意の材料により構成することができる。添加剤の付着をより抑制する観点では、内側管１５は弾性体で構成することが好ましい。内側管１５を弾性体で構成することにより、添加剤が衝突してもその衝撃を緩和できるため、可塑性を有する添加剤を使用する場合であっても、添加剤の付着をより抑制することができる。このような弾性体としては、ゴムやプラスチック（軟質プラスチック）等のゴム弾性を有する材料を使用することができる。なお、この場合、内側管１５の内径の変動を伴う振動が発生する。
【００３６】
弾性体としてゴムを使用する場合、例えば、耐摩耗性ゴム、硬質ゴム、軟質ゴム、合成ゴム、天然ゴム等を適宜選択することができる。付着性や弾性、耐摩耗性の観点では、天然ゴムを使用することがより好ましい。例えば、厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは厚さ３ｍｍ〜５ｍｍの天然ゴムを使用することができる。
【００３７】
本実施形態では、厚さ４ｍｍの天然ゴムにより内側管１５（ゴムノズル）を構成し、遊動端１５ａの内径を３１ｍｍ、固定端１５ｂの内径を３８ｍｍとしている。また、外側管１４の内径は５０ｍｍとしているため、遊動端１５ａにおける内側管１５と外側管１４との間の隙間の間隔は、５ｍｍ（位置Ａ）〜８ｍｍ（最先端）程度である。
【００３８】
なお、主管部１１と、側管部１２の外側管１４には、例えば、ゴムなど、圧送に使用される公知の材質を適宜使用することができる。
【００３９】
以上のような構成を有する吹付用添加器１０において添加剤が混合された主材料（混合材）は、第３搬送管３内を圧送され、第３搬送管３の他端に接続された吹付ノズル４から被施工体６に向けて吹き付けられる。
【００４０】
上述の吹付用添加器１０を適用した吹付施工の一例として、主材料としてプラスチック耐火物、添加剤としてリバウンド材を用いて吹付施工を実施した。プラスチック耐火物は、耐火性骨材、耐火粘土および少量の粘着材等を含み、水を適当量添加して混練し、適度な軟らかさに調製したものを主材料として使用した。また、リバウンド材は、被施工体６に吹き付けられたプラスチック耐火物のうち被施工体６に接着せず落下した耐火物である。なお、主材料送出装置から吹付用添加器１０までの間の第１搬送管１の長さは５０ｍ、添加剤送出装置から吹付用添加器１０までの間の第２搬送管２の長さは１０ｍ、第３搬送管３の長さは１０ｍである。
【００４１】
このように、主材料および添加剤が可塑性を有する材料を使用する場合、例えば、上記特許文献５が開示するようなＹ型形状のノズル管を使用すると、その合流部分で可塑性を有する材料が付着し、短時間で閉塞が発生する。しかしながら、本実施形態の吹付用添加器１０を使用した場合、ゴムノズルからなる内側管１５が振動することにより、主材料であるプラスチック耐火物も、添加剤であるリバウンド材も、ホース（搬送管）内および吹付用添加器１０内に付着、閉塞することなく吹付施工を実施することが可能であった。
【００４２】
以上説明したように、本発明に係る吹付用添加器では、主管部内を搬送される主材料に添加剤を混合する状況下において、主材料が主管部内を搬送されるとき、あるいは添加剤が側管部内を搬送されるときに、外側管に固定されていない内側管の下流側端部が振動する。当該振動により、内側管への主材料や添加剤の付着を抑制でき、付着、閉塞が発生する可能性の高い、第１搬送管と第２搬送管との連結部において、内部に主材料や添加剤が付着することを防止できる。また、非常に簡便な構成で実現可能であるため、施工コストを低減することができる。
【００４３】
なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、本発明の添加器は、主材料と添加剤との混合材により吹付施工を実施する場合に、任意の主材料と添加剤との組み合わせに使用可能である。また、上記では、圧縮空気により主材料および添加剤を圧送したが、搬送キャリアとして使用可能であれば、空気以外の気体を圧送に使用することを妨げない。さらに、吹付ノズルや、搬送キャリアを搬送管に供給する機構等の構成も特に限定されるものではなく、任意の構成のものを使用することができる。加えて、第１、第２および第３搬送管は、金属管等の剛性を有するパイプや柔軟性を有するホース等、任意の材質の配管を採用できる。なお、配管の断面形状は円形であることが好ましいが、他の断面形状を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、簡便な構成により、搬送管内部に付着や閉塞を発生させることなく、搬送管内を圧送される材料に添加剤を良好に混合することができ、吹付用添加器として有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 第１搬送管
２ 第２搬送管
３ 第３搬送管
４ 吹付ノズル
１０ 吹付用添加器
１１ 主管部
１２ 側管部
１３ 支持部材（ケーシング）
１４ 外側管
１５ 内側管
４５ａ 遊動端
４５ｂ 固定端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火材料、コンクリート、モルタル等の材料を被施工体に吹き付ける吹付装置において、当該材料に搬送途中で添加剤を混合するための吹付用添加器に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、耐火材料、コンクリート、モルタル等の各種材料を、粉末、造粒体（例えば、粒状物、小成形物、ブリケット等）、湿潤粉末等の状態で施工場所まで搬送管内をエア搬送し、エア搬送された材料を被施工体に吹き付ける施工方法が広く使用されている。
【０００３】
このような吹付施工では、必要に応じて添加剤が材料（主材料）に混合される。添加剤は、材料搬送前、材料搬送中、吹き付け時等、適宜選択されたタイミングで主材料に添加される。ここでは、添加剤は、エア搬送ために調製された主材料に事後的に混合されるものを指し、主材料以外の他の材料、急結剤、凝結剤等の混和材料のほか、吹き付け時に被施工体に接着せず落下した吹付材料（いわゆる、リバウンド材）等を含む。
【０００４】
また、添加剤の混合を伴う吹付施工では、均質な混合を実現するとともに、主材料や添加剤、またはこれらの混合物の良好な搬送を実現する必要がある。このため、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００５】
特許文献１は、材料を搬送する搬送ホースの中間適所で、用液を圧縮エアと共に添加して材料をドライミックス状態からウェットミックス状態に変化させ、ホース先端の吹付ノズルから噴射するコンクリート類の吹付方法を開示している。また、ドライミックス材料に用液を添加する機構として、Ｙ字状の分岐金物や、ホース外周面に固定したプレートおよび当該プレートを斜めに貫くパイプとを有する添加機構を開示している。後者の構成によれば、ホース材質であるゴム質の弾性により異物添加上問題となる付着が生じず、万一付着しても弾性により自然に剥離するとされている（特許文献１ 第４頁左上段第１９行目〜右上段第１７行目）。
【０００６】
特許文献２は、吹付けコンクリートにおける液状混和剤の添加装置に関し、噴霧ノズルを設けた複数の急結剤添加管を材料圧送管に傾斜状態で接続する構成を開示している。この構成では、多方向から均一状態の混和剤を噴出するので、ドライミックスコンクリートに混和剤を均質に添加できるとされている。
【０００７】
特許文献３は、供給用ホッパーおよび圧送経路に振動を与えながら、土木補修工事などで厚付け吹付けに使用される低流動変形性モルタルを圧送する構成を開示している。この構成では、搬送一時停止時にホッパー内および圧送経路内で静止状態になった低流動変形性モルタルが、搬送再開時に静止状態を維持し続けることを防止できるとされている。
【０００８】
特許文献４は、セメントコンクリートを輸送する内管と、急結剤を輸送する外管との二重管構造からなる吹付ノズルを開示している。この構成では、セメントコンクリートと急結剤を吐出後に合流、混合するため、セメントコンクリートの硬化により配管が詰まることがない、とされている。
【０００９】
特許文献５は、不定形耐火物用粉体組成物に水を加えて混練した坏土を空気搬送するとともに、搬送経路の途中に設けた急結剤注入口から急結剤を注入して吹付ノズルにより吹付施工する方法を開示している。また、急結剤注入口としてＹ型形状のノズル管を使用する構成を開示している。
【００１０】
特許文献６は、流動物圧送管によって流動物を圧送するとともに、凝結剤エア圧送管によって凝結剤を圧送し、吹き付け口から数１０ｍ手前に設けたエア流動物合流装置によって両者を合流させる圧送吹付け施工方法を開示している。また、エア流動物合流装置として、直線状の主エア圧縮管、主エア圧縮管に斜めに合流する流動物送入管、および流動物送入管に斜めに合流する流動物エア管からなる多岐状管を開示している。この構成では、凝結剤エア管は逆止弁を介して主エア圧縮管に接続されている（特許文献６ 段落００３０）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５７−２０９３６６号公報
【特許文献２】特開昭６０−００５９６６号公報
【特許文献３】特開平０５−０２５９３７号公報
【特許文献４】特開２００２−１２９８９６号公報
【特許文献５】特開２００４−２４５５７４号公報
【特許文献６】特開２００２−０６８８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の各特許文献が開示する技術は以下のような問題を有している。
【００１３】
特許文献１では、ホースのゴム質の弾性により、万一付着しても弾性により自然に剥離するとされているが、そもそも、ゴム質の弾性のみでは、付着を完全に抑制することは困難である。特に、搬送ホースの中間部において主材料に急結剤を添加する場合や、プラスチック耐火物のように可塑性を有する物質を主材料や添加剤として使用する場合には、ゴム質のホースであっても当該中間部での付着が著しくなり閉塞に至ってしまう。
【００１４】
特許文献２が開示する技術は、添加剤が液体である場合には、添加剤を均質に混合することができる。しかしながら、噴霧ノズルを使用しているため、固体の添加への適用は困難である。特に、添加剤として、プラスチック耐火物のような可塑性を有する物質を使用する場合には、閉塞が発生するため使用できない。
【００１５】
特許文献３が開示する技術では、付着が発生しやすい主材料や添加剤を使用する場合であっても、付与する振動を大きくすれば付着を抑制する効果は得られるかもしれない。しかしながら、その場合には、大きな振動を付与する装置を各部に配置する必要があるため装置が複雑になる上、装置コストが増大してしまう。
【００１６】
特許文献４が開示する技術では、ノズルから吐出された後に合流、混合する構成であるため、均質に混合されない可能性がある。また、添加剤として、プラスチック耐火物のような可塑性を有する物質を使用する場合には、内管と外管との間で閉塞が発生する可能性もある。
【００１７】
特許文献５が開示する技術は、添加器として、単にＹ型形状のノズル管を使用する構成であるため、当該ノズル管内に付着、閉塞が発生する可能性があり、特許文献６が開示する技術においても、固体の主材料と固体の添加剤とを混合する場合には、逆止弁に付着、閉塞が発生する可能性がある。
【００１８】
以上のように、上述の各特許文献が開示する技術は、低コストで、主材料および添加剤の態（固体であるか液体であるか等）に関わらず、搬送管内における付着、閉塞を完全に抑制するという観点では、十分に満足できるものではない。
【００１９】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、簡便な構成により、搬送管内部に付着や閉塞を発生させることなく、搬送管内を圧送される材料に添加剤を良好に混合することができる吹付用添加器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】
【００２０】
上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、主材料と添加剤との混合物による吹付施工に適用される吹付用添加器を前提としている。また、本発明に係る吹付用添加器は、主管部および側管部を備え、圧縮気体により主材料が搬送される第１搬送管と、圧縮気体により添加剤が搬送される第２搬送管とを連結し、主材料と添加剤とを第３搬送管に送出する。主管部は、上流側に第１搬送管が接続されるとともに、下流側に第３搬送管が接続される。側管部は、主管部に連通するとともに、第２搬送管が接続される。この側管部は、外側管および内側管を備える。外側管は主管部に支持される。また、内側管は、下流側端部を遊動端として外側管に支持されている。第２搬送管内を搬送された添加剤は内側管の内部を通過する。
【００２１】
この吹付用添加器によれば、主材料が主管部内を搬送されるとき、あるいは添加剤が側管部内を搬送されるときに、外側管に固定されていない内側管の下流側端部が振動する。当該振動により、内側管内壁への主材料や添加剤の付着を抑制でき、付着、閉塞が発生する可能性の高い、第１搬送管と第２搬送管との連結部において、搬送管内に主材料や添加剤が付着することを防止できる。
【００２２】
上記振動を好適に発生する観点では、内側管の遊動端と外側管との間に隙間を設けることが好ましい。なお、内側管は、例えば、ゴム弾性を有する弾性材料により構成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、搬送管内部に付着や閉塞を発生させることなく、搬送管内を圧送される材料に対して添加剤を良好に混合することができる。また、非常に簡便な構成で実現可能であるため、施工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態における吹付用添加器を適用した吹付装置の一例を示す図
【図２】本発明の一実施形態における吹付用添加器の構造を示す部分断面図
【図３】本発明の一実施形態における吹付用添加器における側幹部の構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態における吹付用添加器を適用した吹付装置の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る吹付用添加器１０は、圧縮空気により主材料が搬送（圧送）される第１搬送管１と、圧縮空気により添加剤が搬送（圧送）される第２搬送管２とを連結し、主材料および添加剤を第３搬送管３に送出する。主材料および添加剤の混合材は、第３搬送管３内を圧送され、第３搬送管３の下流側端部に接続された吹付ノズル４から被施工体６に向けて吹き付けられる。被施工体６に付着した混合材は施工体５を構成する。
【００２６】
主材料は、被施工体６に吹付施工可能な材料であれば特に限定されない。例えば、不定形耐火材料、コンクリート、モルタル等の各種材料を使用することができる。また、主材料は、第１搬送管１および第３搬送管３を経由して施工場所まで圧送可能となるように、粉末、造粒体（例えば、粒状物、小成形物、ブリケット等）、湿潤粉末等の状態に調製され、例えば、第１搬送管１に連結された主材料送出装置（図示せず）に投入される。本実施形態では、第１搬送管１内を搬送キャリアである圧縮空気が流通しており、当該第１搬送管１に、主材料送出装置が一定速度で主材料を送り出す構成になっている。このような、主材料送出装置は公知であるためここでの詳細な説明は省略する。
【００２７】
また、添加剤は、搬送ために調製された主材料に事後的に混合されるものであって、主材料以外の他の材料、急結剤、凝結剤等の混和材料のほか、吹き付け時に被施工体６に接着せず落下した材料（いわゆる、リバウンド材）等を含む。本実施形態では、第２搬送管２内を搬送キャリアである圧縮空気が流通しており、当該第２搬送管２に連結された添加剤送出装置（図示せず）が一定速度で添加剤を送り出す構成になっている。本実施形態では、第１搬送管１として、内径５０ｍｍ、壁面厚１０ｍｍのホースを使用している。また、第２搬送管２として、内径３２ｍｍ、壁面厚７．５ｍｍのホースを使用している。
【００２８】
図２は、本実施形態における吹付用添加器１０の構造を示す部分断面図である。図２に示すように、吹付用添加器１０は、主管部１１と、当該主管部１１の外周面に設けられ、主管部１１に連通する側管部１２とを備える。主管部１１の両端には、継手１７および継手１８がそれぞれ設けられている。また、側管部１２の端部には、継手１６が設けられている。継手１７は、第１搬送管１（図１参照）の下流側端部に設けられた継手と嵌合し、継手１８は、第３搬送管３（図１参照）の上流側端部に設けられた継手と嵌合し、継手１６は、第２搬送管２の下流側端部に設けられた継手２０と嵌合する。
【００２９】
図３は、図２に示すＢ−Ｂ線に沿う側管部１２の断面を示す図である。図２および図３に示すように、側管部１２は、外側管１４および内側管１５を備える。第２搬送管２内を搬送された添加剤は内側管１５の内部を通過する。外側管１４は、主管部１１の外周面および外側管１４の外周面に接する支持部材（ケーシング）１３によって主管部１１に固定されている。支持部材１３は、例えば、鉄やアルミニウム等からなる金物により構成することができる。支持部材１３と、主管部１１および外側管１４とは、例えば、六角穴付ボルトのようなボルトやねじ等により固定することができる。なお、支持部材１３は、外側管１４を主管部１１に固定可能であれば、他の構成を採用可能である。
【００３０】
図２に示すように、内側管１５は、その上流側端部１５ｂが外側管１４に支持される。ここでは、内側管１５の上流側端部１５ｂにフランジ状の鍔部を設け、当該鍔部を、継手１６のフランジ部１６ａと、当該フランジ部１６ａと外側管１４との間に設置されるリング状のライナー押さえ２１とで、挟み込むことで内側管１５を外側管１４に固定している。なお、内側管１５の下流側端部１５ａは外側管１４に固定されておらず、遊動可能に構成されている。以下、上流側端部１５ｂを固定端１５ｂ、下流側端部１５ａを遊動端１５ａという。
【００３１】
特に限定されないが、本実施形態の吹付用添加器１０は、主管部１１の外周面に、主管部１１の軸心に対して軸心が傾斜した貫通孔１９が設けられており、当該貫通孔１９に外側管１４が挿入される構成を有する。ここでは、外側管１４の挿入側端部は、貫通孔１９への挿入時に主管部１１の内壁面と面一になる形状を有している。また、貫通孔１９は、吹付用添加器１０より上流側の第１搬送管１の軸心（継手１７の軸心）と、第２搬送管２の軸心（継手１６の軸心）とのなす角θが鋭角となる状態で設けられる。角θは、例えば、１０度〜４５度の範囲内とすることが好ましく、１５度〜２５度の範囲内とすることがより好ましい。このような角度を採用することで、主管部１１内を第１搬送管１から第３搬送管３へ搬送される主材料の進行を阻害することなく添加剤を良好に混合できるとともに、主材料の側管部１２への進入を防止できる。ここでは、角θを２０度としている。
【００３２】
以上のような構成を有する吹付用添加器１０では、主材料が主管部１１内を搬送されるとき、あるいは添加剤が側管部１２内を搬送されるときに、主材料や添加剤の搬送キャリアである圧縮空気の移動に伴って内側管１５の遊動端１５ａが振動する。本実施形態の吹付用添加器１０のようにト字状に主材料と添加剤とが合流する構成では、合流部において異方向に進行する主材料と添加剤とが互いに衝突するため、合流部の近傍の内壁に、分岐および合流のない搬送管の直進部に比べて多くの主材料および添加剤が衝突する。特に、本実施形態の吹付用添加器１０では、主管部１１を直進する主材料に側管部１２から添加剤が進入するため、主管部１１の搬送方向下流側に位置する側管部１２内壁に多くの添加剤が衝突する。そのため、例えば、可塑性を有する材料等を添加剤として使用する場合、当該部分の内壁に添加剤が付着しやすくなる。また、急結剤、凝結剤等を添加剤として使用する場合、合流部の内壁に急結剤、凝結剤等が付着すると、当該付着した添加剤と接触した主材料が、当該壁面上で凝結することになる。しかしながら、本実施形態の吹付用添加器１０では、上述のように、内側管１５の遊動端１５ａが振動するため、内壁への添加剤の付着を抑制することができる。加えて、仮に、添加剤が付着した場合でも振動により離脱されるため、添加剤の付着に起因する内側管１５の閉塞を防止することができる。
【００３３】
また、図２および図３から理解できるように、本実施形態では、遊動端１５ａと外側管１４との間に隙間を設けている。このような隙間を設けることにより、遊動端１５ａがより容易に振動できるため、添加剤による内側管１５の閉塞をより確実に防止することができる。例えば、隙間の間隔（外側管１４の内壁面に垂直な方向）は、１ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは、５ｍｍ〜１０ｍｍとすればよい。
【００３４】
このような隙間は、任意の手法により設けることができる。例えば、外側管１４の内径を均一に構成するとともに、内側管１５の固定端１５ｂの外径より内側管１５の遊動端１５ａの外径を小さくする構成を採用することにより実現できる。あるいは、内側管１５の外径を均一に構成するとともに、外側管１４の上流側内径よりも下流側内径を大きくする構成を採用することにより実現できる。本実施形態では、固定端１５ｂから遊動端１５ａに向かって外径および内径が徐々に小さくなる内側管１５を、内径が均一な外側管１４に挿入した構成になっている。例えば、遊動端１５ａの内径を固定端１５ｂの内径の７〜９割程度に設定すると、より容易に遊動端１５ａを振動させることができる。なお、ここでは、遊動端１５ａの内径は、内側管１５の軸心に垂直な面内、かつ断面の全周に壁面が存在する端部（図２中の位置Ａ）における内径を意味する。
【００３５】
内側管１５は、遊動端１５ａが遊動可能であれば任意の材料により構成することができる。添加剤の付着をより抑制する観点では、内側管１５は弾性体で構成することが好ましい。内側管１５を弾性体で構成することにより、添加剤が衝突してもその衝撃を緩和できるため、可塑性を有する添加剤を使用する場合であっても、添加剤の付着をより抑制することができる。このような弾性体としては、ゴムやプラスチック（軟質プラスチック）等のゴム弾性を有する材料を使用することができる。なお、この場合、内側管１５の内径の変動を伴う振動が発生する。
【００３６】
弾性体としてゴムを使用する場合、例えば、耐摩耗性ゴム、硬質ゴム、軟質ゴム、合成ゴム、天然ゴム等を適宜選択することができる。付着性や弾性、耐摩耗性の観点では、天然ゴムを使用することがより好ましい。例えば、厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは厚さ３ｍｍ〜５ｍｍの天然ゴムを使用することができる。
【００３７】
本実施形態では、厚さ４ｍｍの天然ゴムにより内側管１５（ゴムノズル）を構成し、遊動端１５ａの内径を３１ｍｍ、固定端１５ｂの内径を３８ｍｍとしている。また、外側管１４の内径は５０ｍｍとしているため、遊動端１５ａにおける内側管１５と外側管１４との間の隙間の間隔は、５ｍｍ（位置Ａ）〜８ｍｍ（最先端）程度である。
【００３８】
なお、主管部１１と、側管部１２の外側管１４には、例えば、ゴムなど、圧送に使用される公知の材質を適宜使用することができる。
【００３９】
以上のような構成を有する吹付用添加器１０において添加剤が混合された主材料（混合材）は、第３搬送管３内を圧送され、第３搬送管３の他端に接続された吹付ノズル４から被施工体６に向けて吹き付けられる。
【００４０】
上述の吹付用添加器１０を適用した吹付施工の一例として、主材料としてプラスチック耐火物、添加剤としてリバウンド材を用いて吹付施工を実施した。プラスチック耐火物は、耐火性骨材、耐火粘土および少量の粘着材等を含み、水を適当量添加して混練し、適度な軟らかさに調製したものを主材料として使用した。また、リバウンド材は、被施工体６に吹き付けられたプラスチック耐火物のうち被施工体６に接着せず落下した耐火物である。なお、主材料送出装置から吹付用添加器１０までの間の第１搬送管１の長さは５０ｍ、添加剤送出装置から吹付用添加器１０までの間の第２搬送管２の長さは１０ｍ、第３搬送管３の長さは１０ｍである。
【００４１】
このように、主材料および添加剤が可塑性を有する材料を使用する場合、例えば、上記特許文献５が開示するようなＹ型形状のノズル管を使用すると、その合流部分で可塑性を有する材料が付着し、短時間で閉塞が発生する。しかしながら、本実施形態の吹付用添加器１０を使用した場合、ゴムノズルからなる内側管１５が振動することにより、主材料であるプラスチック耐火物も、添加剤であるリバウンド材も、ホース（搬送管）内および吹付用添加器１０内に付着、閉塞することなく吹付施工を実施することが可能であった。
【００４２】
以上説明したように、本発明に係る吹付用添加器では、主管部内を搬送される主材料に添加剤を混合する状況下において、主材料が主管部内を搬送されるとき、あるいは添加剤が側管部内を搬送されるときに、外側管に固定されていない内側管の下流側端部が振動する。当該振動により、内側管への主材料や添加剤の付着を抑制でき、付着、閉塞が発生する可能性の高い、第１搬送管と第２搬送管との連結部において、内部に主材料や添加剤が付着することを防止できる。また、非常に簡便な構成で実現可能であるため、施工コストを低減することができる。
【００４３】
なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、本発明の添加器は、主材料と添加剤との混合材により吹付施工を実施する場合に、任意の主材料と添加剤との組み合わせに使用可能である。また、上記では、圧縮空気により主材料および添加剤を圧送したが、搬送キャリアとして使用可能であれば、空気以外の気体を圧送に使用することを妨げない。さらに、吹付ノズルや、搬送キャリアを搬送管に供給する機構等の構成も特に限定されるものではなく、任意の構成のものを使用することができる。加えて、第１、第２および第３搬送管は、金属管等の剛性を有するパイプや柔軟性を有するホース等、任意の材質の配管を採用できる。なお、配管の断面形状は円形であることが好ましいが、他の断面形状を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、簡便な構成により、搬送管内部に付着や閉塞を発生させることなく、搬送管内を圧送される材料に添加剤を良好に混合することができ、吹付用添加器として有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 第１搬送管
２ 第２搬送管
３ 第３搬送管
４ 吹付ノズル
１０ 吹付用添加器
１１ 主管部
１２ 側管部
１３ 支持部材（ケーシング）
１４ 外側管
１５ 内側管
４５ａ 遊動端
４５ｂ 固定端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主材料と添加剤との混合物による吹付施工に適用され、圧縮気体により主材料が搬送される第１搬送管と、圧縮気体により添加剤が搬送される第２搬送管とを連結し、主材料と添加剤とを第３搬送管に送出する吹付用添加器であって、
上流側に前記第１搬送管が接続されるとともに、下流側に前記第３搬送管が接続される主管部と、
前記主管部に連通するとともに、前記第２搬送管が接続される側管部と、
を備え、
前記側管部が、
前記主管部に支持される外側管と、
下流側端部を遊動端として前記外側管に支持され、前記第２搬送管内を搬送された添加剤が内部を通過する内側管と、
を備える、吹付用添加器。
【請求項２】
前記内側管の遊動端と、前記外側管との間に隙間を備える、請求項１記載の吹付用添加器。
【請求項３】
前記内側管が、ゴム弾性を有する弾性材料からなる、請求項１または２記載の吹付用添加器。
【請求項１】
主材料と添加剤との混合物による吹付施工に適用され、圧縮気体により主材料が搬送される第１搬送管と、圧縮気体により添加剤が搬送される第２搬送管とを連結し、主材料と添加剤とを第３搬送管に送出する吹付用添加器であって、
上流側に前記第１搬送管が接続されるとともに、下流側に前記第３搬送管が接続される主管部と、
前記主管部に連通するとともに、前記第２搬送管が接続される側管部と、
を備え、
前記側管部が、
前記主管部に支持される外側管と、
下流側端部を遊動端として前記外側管に支持され、前記第２搬送管内を搬送された添加剤が内部を通過する内側管と、
を備える、吹付用添加器。
【請求項２】
前記内側管の遊動端と、前記外側管との間に隙間を備える、請求項１記載の吹付用添加器。
【請求項３】
前記内側管が、ゴム弾性を有する弾性材料からなる、請求項１または２記載の吹付用添加器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１３１２０７（Ｐ２０１２−１３１２０７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７５１２（Ｐ２０１０−２８７５１２）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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