(57)【要約】【課題】この発明は、型枠内に打設されるコンクリートのような流動性のある充填物に対して外部から振動を与えて充填物の状態に変化を生じさせる外部振動機において、内部充填物の流動性を高めることができ、騒音の小さい外部振動機を得ることを課題とする。【解決手段】この発明は、回転振動を発生させる振動発生源１と、前記振動発生源１からの振動を伝達する振動伝達板５とを備え、前記振動発生源１と前記振動伝達板５とを、前記振動発生源１で発生する回転振動を前記振動伝達板方向の直線振動に変換する振動方向変換手段３を介して接続して構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転振動を発生させる振動発生源と、
前記振動発生源からの振動を伝達する振動伝達板とを備え、
前記振動発生源と前記振動伝達板とは、前記振動発生源で発生する回転振動を前記振動伝達板方向の直線振動に変換する振動方向変換手段を介して接続された外部振動機。
【請求項２】
振動方向変換手段は、振動伝達板が接続される外殻と、この外殻内に配設され振動発生源が接続される内殻と、前記内殻を前記外殻内において弾性的に保持する弾性保持部材とを備え、
前記外殻の内周形状及び前記内殻の外周形状はともに断面略正方形とし、
前記内殻は前記外殻内周に対して４５度傾斜させて配設し、
前記弾性保持部材は前記外殻内周四隅に配設した、
請求項１記載の外部振動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、型枠内に打設されるコンクリートのような流動性のある充填物に対し、外部から振動を与えて密実性を高めるなど充填物の状態に変化を生じさせるための外部振動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築現場において型枠内に打設されるコンクリートの締め固めに使用される従来の外部振動機は、例えば図５に示すように、振動発生源である振動モーターを直接くさび形の振動伝達体に取り付け、この振動伝達体をコンクリートが打設された型枠に当接させて使用するのが一般的である。
この種の従来の外部振動機にあっては、振動源として全方向に遠心力を発生させて振動を起こす振動モーターが使用されているため、振動伝達体を介して型枠に伝えられる振動は、振動モーターの回転によって生じる回転振動となる。
外部振動機の振動伝達体を介して型枠に伝えられる振動が回転振動であると、型枠を介して打設コンクリートに伝達される振動は、図５において矢示したように斜め方向のベクトルを含んだ振動となり、型枠内に打設されたコンクリートに対して水平方向の振動として伝わらないため、コンクリートの密実化がうまく進行せずコンクリート表面の仕上がり状態がよくないという問題がある。
また、外部振動機の振動が回転振動であると、単管と型枠との間に差し込み固定された外部振動機が回転振動により緩んで暴れてしまい、騒音が大きくなるという問題もある。
【非特許文献１】エクセン株式会社、型枠取付バイブレータ「アイロン」（商品名）の製品詳細ページ、［online］、２０１２年７月６日検索、インターネット（URL：http://www.exen.co.jp/construction/const_work/HKM-PSK/）
【０００３】
他方、打設コンクリートに対する水平方向の振動の伝達不足を補い、コンクリートの流動性および密実性を高めて表面の仕上がり状態を向上させるために、従来の外部振動機と併用して、作業者が木槌などを用いて型枠を打撃する方法も行われている。
しかしながら、このような方法では人手がかかり作業効率が悪く、また、騒音も生じるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、型枠内に打設されるコンクリートのような流動性のある充填物に対して外部から振動を与えて充填物の状態に変化を生じさせる外部振動機において、内部充填物の流動性および密実性を高めることができ、騒音の小さい外部振動機を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の外部振動機は、回転振動を発生させる振動発生源と、前記振動発生源からの振動を伝達する振動伝達板とを備え、前記振動発生源と前記振動伝達板とを、前記振動発生源で発生する回転振動を前記振動伝達板方向の直線振動に変換する振動方向変換手段を介して接続して構成する。
【０００６】
前記振動発生源は、回転振動を発生させることができるものであればよく、偏心ウェイトを備えた回転軸を回転させて回転振動を得る振動モーターなどが考えられる。
【０００７】
前記振動伝達板は、コンクリートが充填された型枠や粉粒体などが充填されたホッパー等に面接触させて振動発生源で発生した振動を内部充填物に伝達するための板であり、接触面が平坦面となるように形成されていればよい。
【０００８】
前記振動方向変換手段は、振動伝達板と接続される外殻と、この外殻内に配設され振動発生源と接続される内殻と、前記内殻を前記外殻内において弾性的に保持する弾性保持部材とを備え、前記外殻の内周形状及び前記内殻の外周形状はともに断面略正方形とし、前記内殻は前記外殻内周に対して４５度傾斜させて配設し、前記弾性保持部材は前記外殻内周四隅に配設するのが好ましい（請求項２）。
前記外殻及び内殻は、何れもスチールやアルミ合金などの硬質素材で構成されており、前記弾性保持部材は略円筒形状のゴムなどが用いられる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、回転振動を発生させる振動発生源と、前記振動発生源からの振動を伝達する振動伝達板とを、前記振動発生源で発生する回転振動を直線振動に変換する振動方向変換手段を介して接続したので、振動発生源で発生した回転振動は、振動方向変換手段によって直線振動に変換された後、振動伝達板に伝達される。これにより、振動伝達板における振動が直線振動となるので、振動伝達板と面接触する型枠やホッパーなどに対して、直線振動として振動を伝達することができる。
型枠等に伝えられる振動が直線振動であるので、型枠等を通して内部充填物に伝達される振動も型枠等の接触面と直交する方向の振動となり、型枠内に打設されたコンクリート等の内部充填物に対して水平方向の振動として振動を伝えることができる。
これにより、内部充填物の流動化を促進させることができ、特に、内部充填物が生コンクリートである場合には等質化を促進させ、コンクリート表面の仕上がり状態を良好にすることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、振動方向変換手段は、振動伝達板が接続される外殻と、この外殻内に配設され振動発生源が接続される内殻と、前記内殻を前記外殻内において弾性的に保持する弾性保持部材とを備え、前記外殻の内周形状及び前記内殻の外周形状はともに断面略正方形とし、前記内殻は前記外殻内周に対して４５度傾斜させて配設し、前記弾性保持部材は前記外殻内周四隅に配設したので、振動発生源で発生した回転振動を効率よく直線振動に変換することができる。
すなわち、振動発生源と接続された内殻が振動発生源の回転振動に追随して回転振動するところ、断面略正方形の外周形状をした内殻が、断面略正方形の外殻内周に対して４５度の角度で傾斜させた状態で、外殻内周四隅に配設された弾性保持部材によって弾性的に保持されているので、内殻で生じる振動のうち、内殻の対角線方向の振動はほとんど弾性保持部材に吸収されずにそのまま外殻に伝わるのに対し、内殻の辺方向の振動（振動伝達板に対して斜め方向のベクトルを含む振動）は弾性保持部材に吸収されて外殻にほとんど伝わらない。これにより、内殻の回転振動を直線振動に変換することができる。
また、上記の通り、振動の一部が弾性保持部材に吸収されるので、振動による騒音の発生も可及的に抑えることができる。
【００１１】
以下、コンクリート型枠への使用例を中心に説明するが、この発明の外部振動機の用途はコンクリート型枠に限られない。例えば、粉粒体が充填されたホッパーにおける充填物の流動性の向上などにも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施例の概要を示す図
【図２】同じく分解図
【図３】同じく振動方向変換手段の構造を示す図
【図４】同じくコンクリート締め固めの様子を示す図
【図５】従来の外部振動機によるコンクリート締め固めの様子を示す図
【図６】本願発明と従来型振動機を用いた比較実験において加速度計の配設位置並びに外部振動機による加振地点の位置関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
振動モーター１の底面には連結体２が取り付けられ、この連結体２に振動方向変換手段３が取り付けられている。
振動モーター１は、偏心ウェイトを備えた回転軸の回転により回転振動を発生させる一般的な振動モーターである。
連結体２は、振動モーター１の底面に取り付けられる受け板２１と、一端がこの受け板２１に接続され、他端が振動方向変換手段３の両側面に取り付けられる連結板２２とを備えている。
振動方向変換手段３は、断面略円形の外周３１１と断面略正方形の内周３１２を備えた筒状の外殻３１と、断面略正方形の外周３２１で４つの内孔３２２が形成された内殻３２と、外殻内周３１１の四隅に圧入された円柱状の弾性保持部材３３とを備え、この内殻３２を外殻３１内において外殻内周形状に対して４５度傾斜させて配設した状態で弾性保持部材３３で弾性保持して構成されている。外殻３１及び内殻３２は何れも金属製であり、弾性保持部材３３はゴム製である。
この振動方向変換手段３は、外殻３１を覆う金属製の固定部材４を介して振動伝達板５の取付ベース５１に取り付けられるとともに、内殻３２の両側面に形成された内孔３２２には連結体２の連結板２２がビス止めにより取り付けられている。
【００１４】
金属製の振動伝達板５には、同じく金属製の左右側壁６，７と天壁８とが立設されている。また、左右側壁６，７の下部には、ブリッジ９が左右側壁６，７間に掛け渡して接続されており、天壁８にはハンドル１０が取り付けられている。
【００１５】
次いで、この外部振動機の使用方法及び動作を説明する。
建設現場などにおいて、コンクリートＣが打設された型枠Ｆを支持する単管Ｐと枠体Ｆとの隙間に、振動伝達板５が型枠Ｆと面接触するようにして外部振動機を差し込み、単管Ｐにブリッジ９を当接させて設置する（図４参照）。
【００１６】
振動モーター１を回転させると振動モーター１において回転振動が発生する。この回転振動は連結体２を介して振動方向変換手段３の内殻３２に伝達され、内殻３２も振動モーター１の回転振動に追随して回転振動する。
内殻３２は断面略正方形の外周形状をしており、断面略正方形の外殻内周３１２に対して４５度の角度で傾斜させた状態で外殻内周四隅に配設された弾性保持部材３３で弾性保持されているので、内殻３２で生じる振動のうち、内殻３２の対角線方向の振動（振動伝達板５に対して斜め方向のベクトルを含まない振動）はほとんど弾性保持部材に吸収されずにそのまま外殻３１に伝わるのに対し、内殻３２の辺方向の振動（振動伝達板５に対して斜め方向のベクトルを含む振動）は弾性保持部材３３に吸収され外殻３１にはほとんど伝わらない。
これにより、振動モーター１で発生した回転振動から直線振動のみを抽出し、回転振動を直線振動に変換することができる。
また、振動騒音の発生原因は、主として、単管Ｐと型枠Ｆとの間に差し込まれた外部振動機が回転振動により緩んで暴れてしまうことによるものであるところ、内殻３２で生じる振動のうち、内殻３２の辺方向の振動（振動伝達板５に対して斜め方向のベクトルを含む振動）は弾性保持部材３３に吸収されて直線振動に変換される。これにより、単管Ｐと型枠Ｆとの間に差し込まれた外部振動機における振動も直線振動となり、外部振動機の暴れ現象を抑えることができるので、振動による騒音の発生を抑えることができる。
【００１７】
このようにして振動モーター１で発生した回転振動は、振動方向変換手段３によって直線振動に変換されて振動伝達板５に伝達されるので、振動伝達板５と面接触する型枠Ｆに対して、直線振動として振動を伝達することができる。
そして、型枠Ｆに伝えられる振動が直線振動であるので、型枠Ｆを通して内部充填物に伝達される振動も型枠Ｆの接触面と直交方向の振動となり、型枠Ｆ内に打設されたコンクリートＣに対して水平方向の振動として振動を伝えることができる（図４矢示）。これにより、打設コンクリートＣの型枠Ｆ側において液状化が促進されて打設コンクリートＣ内の気泡を減少させることができ、表面の仕上がり状態を良好なものとすることができる。
【００１８】
以下に、型枠内に打設されたコンクリートの締め固め実験において、この発明の外部振動機を用いた場合と従来の外部振動機を用いた場合の比較例を示す。
実施した実験は、（１）フレッシュコンクリート内部の加速度測定、（２）硬化コンクリートの透気試験、（３）硬化コンクリートの気泡間隔係数試験、（４）騒音測定試験、である。
【００１９】
上記（１）ないし（４）の実験に用いた外部振動機の条件を表１に、測定機器を表２に、コンクリートの配合条件を表３にそれぞれ示す。
【表１】
2014167203.tif 000003
【表２】
2014167203.tif 000004
【表３】
2014167203.tif 000005
【００２０】
（１）フレッシュコンクリート内部の加速度測定試験
この試験は、フレッシュコンクリート打設時に、外部振動機を木製型枠上で加振し、型枠より50mmの深さに設置した３個の加速度計により加速度を測定したものである。加速度計は、図６に示すように、高さ950mmの位置で地点Ａ，Ｂ，Ｃの３カ所に設置し、表４に示すパターンで加振を行った。加振時間は全て１５秒とし、地点Ａ，Ｂ，Ｃの加速度計３点を同時に記録した。サンプリング速度は、２つの振動機の振動数が異なることから2000Hz（0.5ms）とした。
【表４】
2014167203.tif 000006
【００２１】
測定した加速度より抽出した最大加速度を表５に示す。加速度計直上で振動機１台のみで加振した場合、最大加速度は従来型振動機の方が大きな値を示しているが、加振位置から0.5m離れた位置での最大加速度は、従来型振動機と比較して大きな値を示している。
【表５】
2014167203.tif 000007
【００２２】
本実験に用いた２つの外部振動機は、振動数が異なり、最大加速度だけでは外部振動機の性能を比較できないことから、加速度計位置のコンクリートが１５秒間受けた締め固めエネルギーを算出して比較するものとする。なお、締固めエネルギーは式１で算出される（国府勝郎・上野敦：締固め仕事量の評価に基づく超硬練りコンクリートの配合設計、土木学会論文集No.532/V-30pp.109-118、1996.2）。
【式１】
【００２３】
2014167203.tif 000008
締固めエネルギーの算出にあたり、コンクリート内部でも振動数は変化しないことから、振動機振動数を用いて振動の半周機の最大加速度値を１５秒間から全て抽出して平均することにより、締固めエネルギーを算出する最大加速度とした。最大加速度の抽出条件は、本願発明の実施品である新型振動機（200V）においては、振動数40.0s-1、抽出時間間隔0.0125sとし、従来型振動機（100V）においては、振動数136s-1、抽出時間間隔0.0035sとした。
これにより算出した最大加速度及び締固めエネルギーを表６に示す。
【表６】
2014167203.tif 000009
【００２４】
表７は、締固めエネルギーの結果を加振点からの距離についてまとめたものである。外部振動機１による加速度計直上での単独加振において、締固めエネルギーは、本願発明の実施品である新型振動機（200V）の平均値が従来型振動機の平均値より上回る結果が得られた。また、新型振動機（200V）のみ1.0mの距離まで締固めエネルギーの伝搬を確認できた。
【表７】
2014167203.tif 000010
【００２５】
（２）硬化コンクリートの透気試験
打設したコンクリートの材齢19日に測定した透気試験測定結果を表８に示す。なお、透気試験は表面含水率5.5%以下が有効とされているが、本試験実施前に硬化コンクリートの表面含水率を計測したところ平均値6.7%であったことから、参考値として透気係数を測定した。
本願発明の実施品である新型振動機（200V）の透気係数は、従来型振動機よりも小さいものとなっている。
【表８】
2014167203.tif 000011
【００２６】
（３）硬化コンクリートの気泡間隔係数試験
透気試験を実施した位置もしくはその近傍においてφ100mmのコアを採取し、コンクリート表面から50mm及び100mmの断面について気泡間隔係数の測定を行った。測定結果を表９に示す。
気泡の平均弦長及び空気量は、深さ50mmでは、本願発明の実施品である新型振動機の方が従来型振動機よりも小さく、また、深さ100mmでは、新型振動機のみ小さくなった。
【表９】
2014167203.tif 000012
また、深さ5cmにおける各気泡弦長を超える単位測定長あたりの気泡個数を表１０に示す。エントラップエアが存在するとされる100μｍ程度以上の気泡の個数が、従来型振動機に比べて全体的に減少していることが分かる。
【表１０】
2014167203.tif 000013
【００２７】
（４）騒音測定試験
騒音測定試験は、コンクリート用型枠（木製）に振動機を設置して約15秒間騒音量を測定することにより行った。騒音量の測定結果を表１１に示す。
本願発明の実施品である新型振動機（200V）は、従来型振動機よりも、騒音量の等価騒音レベルで13.6db、最大騒音レベルで12.3db下回る結果となった。
【表１１】
2014167203.tif 000014
【００２８】
以上の実験結果より、本願発明を設置して締固めを実施した場合、打設コンクリートの型枠側表面付近において、従来の外部振動機を設置し場合と比較して、大きな締固めエネルギーを得ることができ、また、加振点からの伝搬距離（加振点から側方への伝搬距離）も向上することが確認できる。
また、本願発明の外部振動機を用いた場合、従来の外部振動機を用いた場合よりも、打設コンクリートの透気係数が小さく、さらには、１００μｍ以上の気泡を減少させることもでき、表面の仕上がり状態を向上させることができることが確認できる。
さらには、本願発明の外部振動機を用いた場合には、等価騒音レベルで13.6db、最大騒音レベルで12.3db従来型振動機よりも騒音を低減させることも確認できる。
【００２９】
本実施例は、型枠内に打設されたコンクリートの締め固めに用いられる型枠外部振動機として記載してあるが、これに限られるものではなく、このほか粉粒体等が収容されたホッパーにおける目詰まり解消に用いられるための振動機など、外部から振動を与えて内部充填物の状態に変化を生じさせるための外部振動機として利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明は、型枠内に打設されるコンクリートのような充填物に対し、外部から振動を与えて充填物の状態に変化を生じさせるための外部振動機に関するものであり、産業上の利用可能性を有するものである。
【符号の説明】
【００３１】
１    振動モーター
２    連結体
３    振動方向変換手段
３１  外殻
３２  内殻
３３  弾性保持部材
４    固定部材
５    振動伝達板
６    左側壁
７    右側壁
８    天壁
９    ブリッジ
１０  ハンドル
Ｃ    コンクリート
Ｆ    型枠
Ｐ    単管
【図１】
2014167203.tif 000015
【図２】
2014167203.tif 000016
【図３】
2014167203.tif 000017
【図４】
2014167203.tif 000018
【図５】
2014167203.tif 000019
【図６】
2014167203.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月15日(2014.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
遠心力により回転振動を発生させる振動発生源と、
前記振動発生源からの振動を伝達する振動伝達板とを備え、
前記振動発生源と前記振動伝達板とは、前記振動発生源で発生する回転振動を前記振動伝達板方向の直線振動に変換する振動方向変換手段を介して接続された外部振動機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
この発明の外部振動機は、遠心力により回転振動を発生させる振動発生源と、前記振動発生源からの振動を伝達する振動伝達板とを備え、前記振動発生源と前記振動伝達板とを、前記振動発生源で発生する回転振動を前記振動伝達板方向の直線振動に変換する振動方向変換手段を介して接続して構成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記振動発生源は、遠心力により回転振動を発生させることができるものであればよく、偏心ウェイトを備えた回転軸を回転させて回転振動を得る振動モーターなどが考えられる。 
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明によれば、遠心力により回転振動を発生させる振動発生源と、前記振動発生源からの振動を伝達する振動伝達板とを、前記振動発生源で発生する回転振動を直線振動に変換する振動方向変換手段を介して接続したので、振動発生源で発生した回転振動は、振動方向変換手段によって直線振動に変換された後、振動伝達板に伝達される。これにより、振動伝達板における振動が直線振動となるので、振動伝達板と面接触する型枠やホッパーなどに対して、直線振動として振動を伝達することができる。 
型枠等に伝えられる振動が直線振動であるので、型枠等を通して内部充填物に伝達される振動も型枠等の接触面と直交する方向の振動となり、型枠内に打設されたコンクリート等の内部充填物に対して水平方向の振動として振動を伝えることができる。 
これにより、内部充填物の流動化を促進させることができ、特に、内部充填物が生コンクリートである場合には等質化を促進させ、コンクリート表面の仕上がり状態を良好にすることができる。