(57)【要約】【課題】粗粒の粉体を含む流体を流通・噴射させても詰まりを生じることのない吹き付けノズルを提供する。【解決手段】吹き付けノズルの内部には、耐火被覆原料に回転を与えて噴射するための旋回板２５が設けられている。旋回板は、板状の部材を１８０度以下で螺旋状に捻られた形状の部材からなる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆対象に耐火被覆原料を吹き付けるための吹き付けノズルにおいて、
ノズル内部には、前記耐火被覆原料に回転を与えて噴射するための旋回板が設けられており、
前記旋回板は、板状の部材を１８０度以下で螺旋状に捻られた形状の部材からなる、
ことを特徴とする吹き付けノズル。
【請求項２】
前記耐火被覆原料は、粉体状原料及び繊維状原料を含み、
前記吹き付けノズルは、前記繊維状原料を含む第１原料を噴射する外管と、該外管の内部に収容され前記粉体状原料を含む第２原料を噴射する内管とを備え、
前記旋回板は前記内管の内部に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の吹き付けノズル。
【請求項３】
前記外管は前記第１原料としてロックウールを噴射し、前記内管は前記第２原料としてセメント及び二水石膏を予め水と混合してなる粉体状原料スラリーを噴射することを特徴とする請求項２に記載の吹き付けノズル。
【請求項４】
前記旋回板は、前記内管の噴射方向上流に向かってみて該旋回板が存在していないスルーエリアに対して突出する部分を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の吹き付けノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆対象に耐火被覆原料を吹き付けるためのノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建造物の梁、柱、壁等を耐火被覆するためのロックウール吹き付け工法の一つに、半乾式工法がある（「半湿式」と称する場合もある）。半乾式工法は、繊維状原料であるロックウールと粉体状原料であるセメントを予め水と混合してなるセメントスラリーとを別送し、吹き付けノズルにおいて両者を混合して吹き付ける工法である（特許文献１参照）。この工法は、セメントスラリーを用いるため、粉塵の発生をかなり防止できる利点がある。吹き付けノズル内部には、噴流が充円錐状に広がるようにノズル内の流れを制御する旋回子が充填されていた。図７に、本出願人がこれまで使用していた旋回子を示す。旋回子１は、円柱状の金属部材の外周面に切削加工などによって３本の溝３を形成することによって構成されている。各溝３は隣り合う溝３に対して等角度（１２０度）で離隔しており、また、旋回子１の軸心回りに螺旋状に延長している。
【特許文献１】特開平９−１４１１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した既存の旋回子１を用いた吹き付けノズルにおいては、通常のセメントスラリーでは問題ないが、粗粒の粉体を含むスラリーを流通・噴射させると、詰まりを生じ、好適な充円錐状の噴流が得られず吹き付け施工が困難となる恐れがあった。特に、粒径が１ｍｍを超えるような粉体状原料を使用する場合には、詰まりを起こす可能性が非常に高かった。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、粗粒の粉体を含む流体を流通・噴射させても詰まりを生じることのない吹き付けノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するため、本発明は、被覆対象に耐火被覆原料を吹き付けるための吹き付けノズルにおいて、ノズル内部には、前記耐火被覆原料に回転を与えて噴射するための旋回板が設けられており、前記旋回板は、板状の部材を１８０度以下で螺旋状に捻られた形状の部材からなる、ことを特徴とする。
【０００６】
また、一例として、前記耐火被覆原料は、粉体状原料及び繊維状原料を含み、前記吹き付けノズルは、前記繊維状原料を含む第１原料を噴射する外管と、該外管の内部に収容され前記粉体状原料を含む第２原料を噴射する内管とを備え、前記旋回板は前記内管の内部に配置されている。
【０００７】
さらに、一例として、前記外管は前記第１原料としてロックウールを噴射し、前記内管は前記第２原料としてセメント及び二水石膏を予め水と混合してなる粉体状原料スラリーを噴射する。
【０００８】
好適には、前記旋回板は、前記内管の噴射方向上流に向かってみて該旋回板が存在していないスルーエリアに対して突出する部分を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、噴射方向に沿って投影的に見て旋回板の存在する領域を、耐火被覆原料が流通する流路として有効に活用することができ、より粗粒の原料を詰まらせることなく、噴射させることができる。
【００１０】
また、旋回板がスルーエリアに対して突出する部分を有する場合には、施工時の粉体状原料スラリーの吐出質量に応じて、その突出量を最適に選定することで、粗粒の粉体状原料スラリーを理想的に吹き付けることができる。しかも、その突出量の調整は、旋回板が板状の部材を捻った形状の部材からなるため、極めて容易な作業で行える。
【００１１】
なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明に係る吹き付けノズルを、ロックウールの半乾式工法に適用する場合の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。
【００１３】
図１は、吹き付けノズルの縦断面を示す。吹き付けノズル１１は、繊維状原料を含む第１原料を噴射する外管１３と、粉体状原料を含む第２原料を噴射する内管１５とを備えている。外管１３は、円筒状のストレートパイプからなり、その上部には、内管１５が貫通するための縦孔１７が穿設されている。内管１５は、屈曲部１５ａを挟んで上流部１５ｂと下流部１５ｃとが屈曲している。また、内管１５は、上流部１５ｂの部分において外管１３の縦孔１７を貫通している。内管１５が貫通した縦孔１７の隙間はカバー１９によって覆われている。内管１５の下流部１５ｃは、外管１３と同心的に配置されており、外管１３と内管１５の下流部１５ｃとの間には、環状流路２１が生じている。
【００１４】
内管１５の下流部１５ｃの先端には、ノズルヘッド２３が取り付けられている。図２に示されるように、ノズルヘッド２３は、筒状の部材であって、内部に旋回板２５が設けられている。旋回板２５は、ノズルヘッド２３の上流部分に形成された円柱状の収容スペース２７に配置されている。ノズルヘッド２３にはその軸心方向に沿って貫通流路が形成されており、収容スペース２７はその貫通流路の上流部分を構成している。貫通流路における収容スペース２７の下流には、先端に向けて直径が縮小する截頭円錐状流路２９が形成され、さらにその下流には截頭円錐状流路２９の最小直径を維持して延長する円柱流路３１が形成されている。
【００１５】
截頭円錐状流路２９の最上流部の直径は、収容スペース２７の最下流部の直径よりも小さくなっており、それによって、収容スペース２７の最下流部には段付き部２７ａが形成されている。旋回板２５は、その先端部が段付き部２７ａに突き当てられるようにして位置決め配置されている。
【００１６】
図３に示されるように、旋回板２５は、本実施の形態ではアルミニウム、ステンレススチール、鋼板等の金属から形成されており、板状の部材を捩り角θ1＝１２０度で捩ることによって螺旋状に形成された部材である。旋回板２５の先端面３３は、板状のままのストレート状すなわち「Ｉ」字状に形成されている。また、旋回板２５には、捩り角が１８０度未満であるため、噴射方向の上流に向かって投影的に見て、旋回板２５が存在していないスルーエリア３５が生じている。本実施の形態では、旋回板２５の捩り角θ1が１２０度であるため、中心角θ2＝６０度である扇形のスルーエリア３５が軸対称的に２つ存在する。
【００１７】
図４の（ａ）及び（ｂ）にはそれぞれ、図３のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線による横断面が示される。旋回板２５は、板状の部材を螺旋状に捻られた形状の部材からなるため、旋回板２５の横断面３７は、流れ方向に亘って何れの面においても常に「Ｉ」字状に現れる。換言するならば、収容スペース２７内に収容された旋回板２５の両側には、流れ方向に亘って何れの横断面においても常に、旋回板２５の両側に半円形状流路３９（図中、網掛け部として図示）が確保されることとなる。
【００１８】
次に、以上のように構成された本実施の形態に係る吹き付けノズルの作用について説明する。繊維状原料を含む第１原料の一例としてロックウールを、粉体状原料を含む第２原料としてはセメント及び二水石膏を水と混合してなる粉体状原料スラリーを用いる。粉体状原料スラリーの濃度は、特に限定されるものではなく、従来の半乾式における一般的なセメントスラリー濃度である３０〜４０質量％は勿論のこと、これより高濃度の４０〜６０質量％であっても好適に吹き付けることができ、効率的な施工が可能となる。
【００１９】
また、二水石膏を用いる理由は次のとおりである。従来の半乾式工法においては、吹き付け後の硬化体が軽量であるため、脆く、衝撃や振動により破損する可能性があった。一方、これを防止する方法としては、ロックウールに対するセメントスラリーの比率を上げる方法や、高濃度のセメントスラリーを用いる方法があるが、前者の方法では、吹き付け層における余剰水が多くなり、吹き付け後に脱落しやすくなるという新たな問題を伴い、後者の方法では、セメントスラリー中のセメント沈降によるホースの閉塞や、粘度上昇による圧送不良が発生し、施工性が悪化するという新たな問題を伴う。
【００２０】
そこで、本発明者は、鋭意検討を行った結果、本発明者による特願２００２−３７９９３７号出願明細書にも記載したように、セメントスラリーに二水石膏を併用することによって、施工性が良好で、吹き付け後の脱落がなく、高密度で耐火性能に優れた被覆層が得られることを見出した。また、その際、二水石膏は、リサイクル資源の有効利用を図るべく、近年大量に排出されている石膏ボード廃材を乾式粉砕したものを用いることができる。
【００２１】
以上の理由から、本実施の形態では、従来のセメントスラリーに代えて、セメント及び二水石膏を予め水と混合してなる粉体状原料スラリーを用いるわけであるが、石膏ボード廃材を乾式粉砕することによって得られる二水石膏は粗粒であるため、ノズル内の詰まりを引き起こす可能性がある。本実施の形態では、以下に説明するように、詰まりを生じることなく半乾式工法の施工を行うことができる。
【００２２】
吹き付けノズル１１の外管１３からはロックルール４１が圧送・噴射され、内管１５からは粉体状原料スラリー４３が圧送・噴射される。
【００２３】
粉体状原料スラリー４３は、ノズルヘッド２３内を流れる際に、旋回板２５によって回転を付与され、先端の噴射口から充円錐状に広がって吹き付けられる。また、粉体状原料スラリー４３内には、石膏ボード廃材から得られた粒径１．５ｍｍの粗粒の二水石膏が含まれるが、回転を付与する旋回板２５に沿って流れる際、図７で示した既存の態様よりも流路面積の大きな二つの半円形状流路３９を通って流通するため、詰まりを発生させることがない。すなわち、本実施の形態では、既存の態様のように溝を螺旋状に形成するわけではなく、板状部材を捻って螺旋流路を形成することにより、噴射方向に沿って投影的に見て旋回板２５の存在する領域を粉体状原料スラリー４３が流通する流路として有効に活用することができる。よって、より粗粒の原料を詰まらせることなく、噴射させることができる。
【００２４】
また、図７に示した既存の旋回子では、粉体状原料スラリーの流路を確保するために切削加工などによって螺旋状の溝を形成しなければならなかったが、本実施の形態では、市販されている金属板から捩り加工を行うだけで、螺旋状の流路が形成される。よって、上記のように流路面積の大きな螺旋流路を簡単な製作態様で実現することができる。
【００２５】
次に、本発明の別の実施の形態について図５をもとに説明する。本実施の形態は、図１〜図４に示した実施の形態に対して旋回板の構成のみが異なり、他の部分は同様であるものとする。図５に示されるように、旋回板１２５は、アルミニウムから形成されており、板状の部材を捩り角θ1＝１２０度で捩ることによって螺旋状に形成された部材である。旋回板１２５の先端面１３３は、「Ｓ」字状に湾曲している。このため、本来ならば、投影的にみて図３と同様に、中心角が６０度の扇形のスルーエリアが存在するはずであるが、本実施の形態では「Ｓ」字状に湾曲した先端面１３３が湾曲分だけ本来のスルーエリア出口を部分的に塞ぎ、図５に示すような投影形状のスルーエリア１３５を形成する。
【００２６】
以上のような構成の旋回板１２５を備えた吹き付けノズルにおいても、板状部材を捻って螺旋流路を形成することにより、噴射方向に沿って投影的に見て旋回板１２５の存在する領域を粉体状原料スラリー４３が流通する半円形状流路として有効に活用することができる。よって、より粗粒の原料を詰まらせることなく、噴射させることができる。
【００２７】
さらに、本発明の別の実施の形態について図６をもとに説明する。本実施の形態も、図１〜図５に示した実施の形態に対して旋回板の構成のみが異なり、他の部分は同様であるものとする。図６に示されるように、旋回板２２５は、アルミニウムから形成されており、板状の部材を捩り角θ1＝１８０度で捩ることによって螺旋状に形成された部材である。また、旋回板２２５の先端面２３３は、「Ｉ」字状に形成されている。旋回板２２５には、捩り角が１８０度であるため、上述した実施の形態とは異なり、投影的に見てスルーエリアは生じることなく、旋回板２２５に沿って流れる粉体状原料スラリー４３は全て旋回板２２５の作用を受けて回転力を付与される。
【００２８】
以上のような構成の旋回板２２５を備えた吹き付けノズルにおいても、板状部材を捻って螺旋流路を形成することにより、噴射方向に沿って投影的に見て旋回板２２５の存在する領域を粉体状原料スラリー４３が流通する半円形状流路として有効に活用することができる。よって、より粗粒の原料を詰まらせることなく、噴射させることができる。
【００２９】
続いて、本発明の実施の形態と比較例とに関して、粉体状原料スラリーの分散状態について行った評価試験の結果を示す。本発明の実施の形態に係る旋回板としては、図３、図５及び図６にそれぞれ示された３種類の態様を用意し、比較例としては図７に示した既存品を用いた。そして、粉体状原料スラリーの吐出質量を変化させて、それぞれ噴射角度（図１に角度αとして図示）、充足性、噴流の偏りについて試験した。
【００３０】
充足性については、噴流中心部の粉体状原料スラリーの抜けを考察するものであり、すなわち、充足性の低下は、中心部の粉体状原料スラリーが抜けて混合性が悪化し施工が困難になる状態に帰結する。このため、ロックウールとスラリーの混合性を良くするためには、充足性を確保し、粉体状原料スラリーが充円錐状に噴射されることが望ましい。
【００３１】
また、試験に使用した粉体状原料スラリーは、セメント及び二水石膏の合計含有量４０質量％(なおセメントと二水石膏は質量比が１：１となるように調製されている）に、水６０質量％を加えて混合したもので、二水石膏は最大粒径が１．５ｍｍの粗粒のものを用いた。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
なお、表１中の「充足性」、「偏り」の評価に使用されている記号○、△、□はその順に高評価を示すものであり、記号○は理想的な結果を示し、記号□は使用に問題はないがさらに改善が望まれる結果であることを示している。
【００３４】
表１の結果から分かるように、既存品の旋回子を用いた噴射においては、粉体状原料スラリーの吐出質量の多少に拘わらず、ノズルにおいて閉塞を起こしてしまい、既に分散状態の評価も不可能となった。
【００３５】
一方、本実施の形態に係る旋回板を用いた噴射においては、粉体状原料スラリーの吐出質量の多少に拘わらず、概ね良好な分散結果を得ている。
【００３６】
また、特に本実施の形態のなかで評価すると、３態様のうち捩り角が１２０度で旋回板端面がＳ字状のものは、非常に理想的な分散結果となった。この態様では、ロックウールを含めた半乾式吹き付け工法として、粉体状原料スラリー吐出量１２．９ｋｇ／ｍｉｎ（４０％）且つロックウール吐出量４．２ｋｇ／ｍｉｎの条件で実際に吹き付けてみたところ、良好な吹き付けを行うことができた。また、同様に、粉体状原料スラリー吐出量８．２ｋｇ／ｍｉｎ（４０％）且つロックウール吐出量２．７ｋｇ／ｍｉｎの条件で実際に吹き付けてみたところ、やはり良好な吹き付けを行うことができた。
【００３７】
本実施の形態における残りの２態様では、捩り角が１８０度で旋回板端面がＩ字状のものは噴流の分散性が強く、逆に、捩り角が１２０度で旋回板端面がＩ字状のものは噴流の直進性が強い傾向が見られる。
【００３８】
また、同じ捩り角が１２０度で旋回板端面がＩ字状のものでも、粉体状原料スラリーの吐出質量が少ない態様（単位時間吐出量８．２［ｋｇ／ｍｉｎ］）では、多い態様（単位時間吐出量１２．９［ｋｇ／ｍｉｎ］）よりも噴流の直進性や軸心部への集中性が緩和されている。
【００３９】
以上から分かるように、本実施の形態によれば粗粒の粉体状原料スラリーでもノズルの閉塞を引き起こすことなく噴射、吹き付けを行うことできる。また、吹き付け時の噴流の分散状態は、少なくとも、粉体状原料スラリーの吐出質量と、旋回板の捩り角と、旋回板の端面形状とで制御することができる。従って、施工時の粉体状原料スラリーの吐出質量に応じて、旋回板の捩り角と端面形状とを選定することで粗粒の粉体状原料スラリーを理想的に吹き付けることができる。しかも、旋回板を板状部材から捩り加工で製作する場合には、切削加工で製作する場合と異なり、捩り角及び端面形状の調整は極めて容易な作業となる。
【００４０】
以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。
【００４１】
例えば、旋回板は実際に捻って製作される態様には限定されず、型を利用して形成する態様でもよい。その場合にも、旋回板は板状部材を捻られた形状で構成されているため、切削により溝加工した既存品とは異なり、さらに捩りを加えたりあるいは捩りを戻したりして捩り角の微調整をすることが容易である。同様に、端面形状を微調整することも容易である。
【００４２】
また、本発明は、石膏ボード廃材を乾式粉砕することで得た二水石膏を含有した粉体状原料スラリーの吹き付けに限定されるものではなく、溝加工された既存の旋回子では詰まりが問題となるような粗粒を含有する流体を半乾式で吹き付ける際に広く適用することができる。
【００４３】
よって、例えば、繊維状原料である第１原料としては、ロックウール、グラスファイバー、セラミックファイバー等の無機繊維や、セルロース繊維（古紙や石膏ボード廃材の紙を繊維化したものを含む）、あるいは、それらを２種以上混合したものを使用することができる。
【００４４】
また、粉体状原料である第２原料においては、次のようなものを使用することができる。セメントとしては、各種ポルトランドセメント、白色セメント、アルミナセメント、エコセメント及び各種混合セメントなどの水硬性セメントを使用することができる。石膏としては、石膏ボード廃材を粉砕した二水石膏や排脱二水石膏などの二水石膏全般を使用することができる。
【００４５】
さらに、粉体状原料である第２原料において、以下の原料を併用することも可能である。半水石膏や無水石膏などの二水石膏以外の石膏を使用することができる。水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの耐火性能向上材を使用してもよい。マイカやウォラストナイトなどの耐熱骨材を使用してもよい。パーライトやバーミキュライトなどの軽量化充填材を使用してもよい。フライアッシュやスラグなどのポゾラン物質を使用してもよい。
【００４６】
さらに、繊維状原料に粉体状原料の一部が含有されていてもよいし、粉体状原料に繊維状原料の一部が含有されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る吹き付けノズルの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いられるノズルヘッドの縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いられる旋回板の端面及び側面を示す図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図３のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に用いられる旋回板の端面を示す図である。
【図６】本発明のさらに別の実施の形態に用いられる旋回板の端面及び側面を示す図である。
【図７】既存の吹き付けノズルに用いられている旋回子を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１                    吹き付けノズル
１３                    外管
１５                    内管
３５                    スルーエリア
【図１】
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【図２】
2006026499.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006026499.tif 000009
【図７】
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