(57)【要約】    【課題】  所定温度以下に低下すると固化する性質を有する特定の打設物を所定温度以上に加熱しながら振動締固めを行う。    【解決手段】  回転力を発生する回転駆動源と、この回転駆動源の回転軸に連結され回転して振動を発生する振動軸７を有し、且つこの振動軸７を回転可能に覆う金属製のケーシング８ａを有する振動部２とを備え、コンクリートの締固めを行うコンクリートバイブレータにおいて、上記振動部２の振動軸７又は上記振動軸７に対し回転駆動源の回転力を伝達する連結シャフトに永久磁石１５を設け、該永久磁石１５の磁力線による電磁誘導加熱によって上記ケーシング８ａを加熱するものである。これにより、所定温度以下に低下すると固化する性質を有する特定の打設物を所定温度以上に加熱しながら振動締固めを行うことができる。【選択図】    図２
2006183430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転力を発生する回転駆動源と、
この回転駆動源の回転軸に連結され回転して振動を発生する振動軸を有し、且つこの振動軸を回転可能に覆う金属製のケーシングを有する振動部と、
を備え、コンクリートの締固めを行うコンクリートバイブレータにおいて、
上記振動部に、上記ケーシングを加熱する加熱手段を設けたことを特徴とするコンクリートバイブレータ。
【請求項２】
上記加熱手段として、上記振動部の振動軸又は上記振動軸に対し回転駆動源の回転力を伝達する連結シャフトに永久磁石を設け、該永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱によって上記ケーシングを加熱することを特徴とする請求項１記載のコンクリートバイブレータ。
【請求項３】
上記永久磁石は、上記振動軸又は連結シャフトの外周面に、そのＮ極、Ｓ極が交互に配置されるように複数個設けたことを特徴とする請求項２記載のコンクリートバイブレータ。
【請求項４】
上記加熱手段として、上記振動部の振動軸自体又は上記振動軸に対し回転駆動源の回転力を伝達する連結シャフト自体を永久磁石とし、該永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱によって上記ケーシングを加熱することを特徴とする請求項１記載のコンクリートバイブレータ。
【請求項５】
上記振動部のケーシングは、一層構造に形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のコンクリートバイブレータ。
【請求項６】
上記振動部のケーシングは、内側に位置する内筒ケーシングとその外側に位置する外筒ケーシングの二層構造に形成され、且つ内筒ケーシングは外筒ケーシングよりも固有抵抗値が小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のコンクリートバイブレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートの打設において練り混ぜた生コンクリートの振動締固めを行うコンクリートバイブレータに関し、詳しくは、所定温度以下に低下すると固化する性質を有する特定の打設物を所定温度以上に加熱しながら振動締固めを行う簡単な構造のコンクリートバイブレータに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のコンクリートバイブレータは、回転力を発生する回転駆動源と、この回転駆動源の回転軸に連結され回転して振動を発生する振動軸を有し、且つこの振動軸を回転可能に覆う金属製のケーシングを有する振動部とを備えて成っている。具体的には、回転駆動源としての把手付きのモータに棒状の振動部が接続してあり、その接続部分には防振ゴムを介在させている。上記振動部は、中空のケーシング内に、先端側に偏心ウエイトを有する振動軸が回転可能に挿入してあり、該振動軸の基端部が連結シャフト及び連結スプリングを介して上記モータの回転軸に連結されている。なお、上記防振ゴムは、上記振動部の振動がモータへ伝達されるのを防止して、杷手を把持して操作する作業者の受ける振動を軽減するためである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−８０６０６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来のコンクリートバイブレータは、セメント・砂・砂利・水等を混合して練り混ぜた通常の生コンクリートの振動締固めに用いられるものであり、該通常の生コンクリートの固化性質に対応させて上記振動部からの発熱を極力抑えるような構造とされていた。すなわち、上記振動部内の振動軸や連結シャフトを回転支持する内部ベアリング等の機械損による発熱が主であり、わずかな熱量しか発生しない。
【０００４】
ところが、近年、常温では固体で所定温度以上に加熱されることにより溶融して流動状態となる資材として、常温では固体でありおよそ119℃（凝固点）を超えると溶融するという硫黄の性質に着目し、この硫黄に所定の試料を配合して、土木用、建設用の資材の一つとして利用することが試みられている。上記硫黄を使用した資材は、セメントを使用する通常のコンクリートと仕上がりや取り扱いが見かけ上類似していることから、硫黄コンクリート（又は硫黄固化体）と呼ばれることがある。上記硫黄コンクリートは、溶融させた硫黄に、砂や砂利、石炭灰等を混合して、およそ119℃〜159℃を保持しながら練り混ぜ、これを冷却硬化させて製造される（特開２００４−１６０６９３号公報参照）。
【０００５】
このような硫黄コンクリートの打設において練り混ぜた生硫黄コンクリートを打設物として振動締固めを行うのに、上記従来のコンクリートバイブレータを用いると、外気温で冷えた棒状の振動部を、およそ119℃以上に保持しながら練り混ぜた生硫黄コンクリートの中に挿入した際に、上記棒状の振動部の外表面に接する生硫黄コンクリートが熱を奪われて凝固点以下に低下し、その周囲から固化が起こり打設中に固まってしまうことがある。したがって、生硫黄コンクリートの中に混入している不要な空気を十分に除去できず、強度が高く且つきれいな資材が得られないことがある。
【０００６】
これに対処して、従来のコンクリートバイブレータの棒状の振動部に、該振動部自体を加熱又は発熱させるために電気ヒーター等を付設することが考えられるが、この場合は、上記電気ヒーターの付設により振動部の構造が複雑になると共に、上記電気ヒーターが機械構造的に強固でないため高速回転による振動で破損することがあり、実用的ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、所定温度以下に低下すると固化する性質を有する特定の打設物を所定温度以上に加熱しながら振動締固めを行う簡単な構造のコンクリートバイブレータ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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によるコンクリートバイブレータは、回転力を発生する回転駆動源と、この回転駆動源の回転軸に連結され回転して振動を発生する振動軸を有し、且つこの振動軸を回転可能に覆う金属製のケーシングを有する振動部とを備え、コンクリートの締固めを行うコンクリートバイブレータにおいて、上記振動部に、上記ケーシングを加熱する加熱手段を設けたものである。
【０００９】
このような構成により、振動軸とケーシングを有する振動部に設けた加熱手段によって、上記振動軸を回転可能に覆う金属製のケーシングを加熱する。
【００１０】
また、上記加熱手段として、上記振動部の振動軸又は上記振動軸に対し回転駆動源の回転力を伝達する連結シャフトに永久磁石を設けてもよい。これにより、上記振動部の振動軸又は連結シャフトに設けられた永久磁石が回転することで、該永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱によって上記ケーシングを加熱する。
【００１１】
さらに、上記永久磁石は、上記振動軸又は連結シャフトの外周面に、そのＮ極、Ｓ極が交互に配置されるように複数個設けてもよい。これにより、Ｎ極、Ｓ極が交互に配置された複数個の永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱によって上記ケーシングを加熱する。
【００１２】
さらにまた、上記加熱手段として、上記振動部の振動軸自体又は上記振動軸に対し回転駆動源の回転力を伝達する連結シャフト自体を永久磁石としてもよい。これにより、永久磁石から成る振動軸又は連結シャフトが回転することで、該永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱によって上記ケーシングを加熱する。
【００１３】
また、上記振動部のケーシングは、一層構造に形成されているものとしてもよい。
【００１４】
或いは、上記振動部のケーシングは、内側に位置する内筒ケーシングとその外側に位置する外筒ケーシングの二層構造に形成され、且つ内筒ケーシングは外筒ケーシングよりも固有抵抗値が小さい材料で形成されているものとしてもよい。これにより、外筒ケーシングよりも固有抵抗値が小さい材料で形成された内筒ケーシングに電流が流れ易いようにして、より発熱し易くなる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、振動軸とケーシングを有する振動部に設けた加熱手段によって、上記振動軸を回転可能に覆う金属製のケーシングを加熱することができる。したがって、所定温度以下に低下すると固化する性質を有する特定の生コンクリートを所定温度以上に加熱しながら振動締固めを行うことができる。これにより、例えば生硫黄コンクリートの振動締固めにおいて、練り混ぜた生硫黄コンクリートが凝固点以下に低下しないように加熱しながら打設することができる。その結果、生硫黄コンクリートの中に混入している不要な空気を十分に除去して、強度が高く且つきれいな資材を得ることができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、上記振動部の振動軸又は連結シャフトに設けられた永久磁石が回転することで、該永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱を利用して、簡単な構造により振動部のケーシングを加熱することができる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る発明によれば、上記振動軸又は連結シャフトの外周面に、Ｎ極、Ｓ極が交互に配置された複数個の永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱を利用して、簡単な構造により振動部のケーシングを加熱することができる。したがって、上記複数個の永久磁石によって、より強力に振動部のケーシングを加熱することができる。
【００１８】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、永久磁石から成る振動軸又は連結シャフトが回転することで、該永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱を利用して、簡単な構造により振動部のケーシングを加熱することができる。
【００１９】
また、請求項５に係る発明によれば、上記振動部のケーシングは一層構造に形成されていることにより、該振動部の構造を簡単とすることができる。
【００２０】
さらに、請求項６に係る発明によれば、外筒ケーシングよりも固有抵抗値が小さい材料で形成された内筒ケーシングに電流が流れ易いようにしてより発熱し易いものとすることができ、該内筒ケーシングを発熱体とし、上記外筒ケーシングは主に耐摩耗部材として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるコンクリートバイブレータの実施形態を示す一部断面した正面図である。このコンクリートバイブレータは、コンクリートの打設において練り混ぜた生コンクリートの振動締固めを行うもので、モータ１と、振動部２と、防振ゴム３とを備えて成る。
【００２２】
上記モータ１は、回転力を発生する回転駆動源となるもので、後述の振動部２に対して回転力を与えるようになっている。上記モータ１の一端部には、作業者が手持ち式に操作するための杷手４が備えられ、先端部には回転軸５が突出している。なお、符号６は、上記モータ１に外部から電力を供給するための電源コードを示している。
【００２３】
上記モータ１の先端部側には、棒状の振動部２が連結されている。この振動部２は、上記モータ１の回転力によって振動を発生するもので、振動軸７とケーシング８を有している。上記振動軸７は、上記モータ１の回転軸５に連結され回転して振動を発生するもので、例えば金属で作製されており、先端側に偏心ウエイト９を備えている。この偏心ウエイト９は、上記振動軸７の回転中心軸に沿って所定長さの間だけ一半部側の肉を削り取った断面形とされ、その回転中心軸に対する重量がアンバランスとされている。したがって、振動軸７が高速回転することにより、上記偏心ウエイト９の重量アンバランスによって該振動軸７が振動を発生するようになる。そして、この振動軸７の基端部側には、フレキシブルジョイント１０及び連結シャフト１１が接続され、この連結シャフト１１が連結スプリング１２を介して上記モータ１の回転軸５に連結されている。
【００２４】
上記ケーシング８は、上記振動軸７及びフレキシブルジョイント１０並びに連結シャフト１１等を回転可能に覆うもので、金属で中空状（例えば円筒状）に作製されている。そして、上記モータ１の先端部と振動部２の基端部との接続部分には、防振ゴム３が介在されている。この防振ゴム３は、上記振動部２の振動がモータ１へ伝達されるのを防止して、杷手４を把持して操作する作業者の受ける振動を軽減するもので、ゴムにより筒状に形成されている。このように棒状に形成された振動部２が、打設物としての生コンクリートの中に挿入されて、その高速振動により振動締固めを行うようになっている。
【００２５】
ここで、本発明においては、上記振動部２に、上記ケーシング８（特に先端部のケーシング８ａ）を加熱する加熱手段が設けられている。具体的には、上記加熱手段として、上記振動部２の振動軸７に１個又は複数個の永久磁石１５が設けられている。以下、この加熱手段の取付構造について、図２を参照して説明する。
【００２６】
図２は、上記振動部２の先端部を示す拡大断面図である。この実施形態では、振動部２のケーシング８において、先端部のケーシング８ａが内側に位置する内筒ケーシング１３ａとその外側に位置する外筒ケーシング１３ｂの二層構造に形成されており、それぞれ円筒状に作製されている。そして、上記内筒ケーシング１３ａは外筒ケーシング１３ｂよりも固有抵抗値が小さい金属材料で形成されており、例えば、内筒ケーシング１３ａはアルミニウム（Al）で形成され、外筒ケーシング１３ｂは鉄（Fe）で形成されている。これは、後述する永久磁石１５の磁力線による電磁誘導加熱によって、内筒ケーシング１３ａに対して電流が流れ易いようにしてより発熱し易いものとし、該内筒ケーシング１３ａが発熱体として作用するようにするためである。この場合、上記外筒ケーシング１３ｂは、主に耐摩耗部材として機能する。なお、内筒ケーシング１３ａ及び外筒ケーシング１３ｂの材料は、上記のものに限られず、他の金属であってもよい。
【００２７】
前記振動軸７は、上記先端部の二層構造のケーシング８ａにて内筒ケーシング１３ａの内部に挿入されて、その両端部がベアリング１４，１４により回転自在に支持されている。この振動軸７は、前述のような偏心ウエイト９を備えており、この偏心ウエイト９の長手方向の中央部が回転中心軸側にくびれており、このくびれ部分に１個又は複数個の永久磁石１５，１５，…が設けられている。
【００２８】
図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、振動軸７に対する永久磁石１５の取り付け方を示している。図３においては、中央部にて断面が正方形状に形成された振動軸７の外周面上に、例えば４個の永久磁石１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが取り付けられている。この場合、４個の永久磁石１５ａ〜１５ｄは、上記内筒ケーシング１３ａの内周面との間に僅かな隙間を有するように配置され、該内筒ケーシング１３ａの内周面に対向する磁極として、Ｎ極、Ｓ極が交互に配置されるように位置決めされている。
【００２９】
このような状態で、図３において、上記内筒ケーシング１３ａ内で振動軸７が例えば矢印Ｂ方向に回転すると、該振動軸７に付設された偏心ウエイト９の重量アンバランスによってその振動軸７が振動を発生する。これと同時に、上記振動軸７に設けられた永久磁石１５ａ〜１５ｄが回転することで、該永久磁石１５の磁力線による電磁誘導加熱によって上記内筒ケーシング１３ａを加熱する。
【００３０】
ここで、電磁誘導加熱とは、磁性部材から発生する磁力線（交番磁界）を電気導体である金属に照射すると、電磁誘導現象によって上記金属に渦電流（I）が誘導され、この誘導電流が金属内に流れてその電気抵抗（R）によりジュール熱（I2R）が発生することを利用して、導電性被加熱部材を所定温度まで加熱するものである。図３の実施形態においては、４個の永久磁石１５ａ〜１５ｄが回転することで、交番磁界が内筒ケーシング１３ａに照射され、該内筒ケーシング１３ａに誘導電流が流れてジュール熱が発生し、その内筒ケーシング１３ａを加熱するようになる。
【００３１】
このような電磁誘導加熱における永久磁石の極数をｐとし、その永久磁石の回転数をＮ（rpm）とし、交番磁界の周波数をｆ（Hz）とすると、永久磁石の回転数Ｎは、
Ｎ＝120ｆ／ｐ
と表される。図３において、永久磁石１５の極数ｐは４であり、その回転数Ｎを例えば12000rpmとすると、周波数ｆは、
ｆ＝Ｎｐ／120＝12000×４／120＝400（Hz）
となる。そして、この400Hzの交番磁界による電磁誘導加熱によって、被加熱部材としての内筒ケーシング１３ａを例えば190℃〜200℃まで加熱することができる。
【００３２】
なお、図３においては、振動軸７の中央部断面形状を正方形に形成したものとしたが、これに限られず、六角形又は八角形等としてもよい。また、永久磁石１５も４個に限られず、２個、６個又は８個としてもよい。さらに、例えば４個の永久磁石１５の周りを包み込むようにして、高速回転に対する飛散防止層を設けてもよい。なお、図２において、符号１６は、棒状の振動部２の先端部を閉塞するヘッド部材を示している。
【００３３】
このように構成されたコンクリートバイブレータを使用するには、所定の型枠内に打設物として、例えば前述の119℃〜159℃を保持しながら練り混ぜた生硫黄コンクリートを充填しておき、この生硫黄コンクリートを振動締固めを行うのに使用する。このとき、作業者は、図１に示すコンクリートバイブレータのモータ１の杷手４を把持し、電源コード６を電源コンセントに差し込んでスイッチを投入し、モータ１を例えば12000rpm程度で回転させる。すると、図３に示す内筒ケーシング１３ａ内で振動軸７が例えば矢印Ｂ方向に回転し、該振動軸７に付設された偏心ウエイト９の重量アンバランスによってその振動軸７が振動を発生する。これと同時に、上記振動軸７に設けられた永久磁石１５ａ〜１５ｄが回転することで、該永久磁石１５の磁力線による電磁誘導加熱によって上記内筒ケーシング１３ａを加熱する。
【００３４】
この内筒ケーシング１３ａが加熱されることで、その熱が図２において外筒ケーシング１３ｂに伝達され、該外筒ケーシング１３ｂも加熱される。そして、振動部２の先端部及びその周辺部が加熱されて硫黄の凝固点である119℃以上になったら、上記振動部２の先端部側から、上記型枠内に充填された生硫黄コンクリート内に差し込んで振動を与え締固めを行う。このとき、上記振動部２の先端部の温度が130±20℃となるように温度制御するのが望ましい。これにより、例えば生硫黄コンクリートの振動締固めにおいて、練り混ぜた生硫黄コンクリートが凝固点以下に低下しないように加熱しながら打設することができる。その結果、生硫黄コンクリートの中に混入している不要な空気を十分に除去して、強度が高く且つきれいな資材を得ることができる。
【００３５】
図４は、振動部２に対する永久磁石１５の取付構造の他の実施形態を示す拡大断面図である。この実施形態は、図２に示す偏心ウエイト９が付設された振動軸７の先端部を更に延長して、その延長部分に他の永久磁石１７を設けると共に、上記偏心ウエイト９が付設された振動軸７の基端部側に延びる振動軸７上に更に他の永久磁石１８を設けたものである。この場合は、それぞれの永久磁石１５，１７，１８の回転による電磁誘導加熱がそれぞれの部分の内筒ケーシング１３ａに発生して、振動部２の先端部以外の部分までも発熱状態となる。したがって、例えば生硫黄コンクリートが凝固点以下に低下しないように広い範囲で加熱しながら打設することができる。
【００３６】
図５は、本発明が適用されるコンクリートバイブレータの他のタイプを示す一部断面した正面図である。このタイプは、振動部２内の振動軸７をモータ１の先端部の回転軸５に連結するのに、例えばワイヤを螺旋状に巻いて棒状に形成したフレキシブルシャフト１９で連結し、その外周側を柔軟な材料から成るフレキシブルホース２０で覆って、モータ１と振動部２とをフレキシブル部材２１で結合したものである。この場合は、フレキシブル部材２１の柔軟性によって、振動部２をモータ１の回転軸５の延長線上から外れた方向に対しても湾曲して挿入し、打設物に対して振動締固めを行うことができる。なお、図１に示すタイプのコンクリートバイブレータを「電棒タイプ」と呼び、図５に示すタイプのコンクリートバイブレータを「フレキシブルタイプ」と呼ぶことがある。
【００３７】
なお、図１及び図２においては、振動軸７の部分に永久磁石１５を設けたものとしたが、本発明はこれに限られず、連結シャフト１１の部分に永久磁石１５を設けてこの部分で電磁誘導加熱によりケーシング８を加熱してもよい。また、上記振動軸７又は連結シャフト１１の部分に永久磁石１５を設ける代わりに、上記振動軸７自体又は連結シャフト１１自体を永久磁石で形成し、該永久磁石の磁力線による電磁誘導加熱によって上記ケーシング８ａ，８を加熱してもよい。また、以上の説明では、ケーシング８ａは、内筒ケーシング１３ａと外筒ケーシング１３ｂの二層構造に形成されたものとしたが、一つの円筒状部材から成る一層構造に形成してもよい。この場合は、一層構造のケーシング８で発熱体としての機能と、耐摩耗部材としての機能との両方が発揮できるような金属材料を選択するのが望ましい。
【００３８】
また、以上の説明では、ケーシング８を加熱する加熱手段として、振動部２に永久磁石を設けたものとしたが、本発明はこれに限らず、簡単な構造でケーシング８を加熱することができるものであれば、他の加熱手段を設けてもよい。さらに、振動締固めを行う打設物の一例として生硫黄コンクリートを上げたが、所定温度以下に低下すると固化する性質を有する打設物であるならば、どのようなものにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明によるコンクリートバイブレータの実施形態を示す一部断面した正面図である。
【図２】上記コンクリートバイブレータにおける振動部の先端部を示す拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図であり、振動軸に対する永久磁石の取り付け方を示す図である。
【図４】振動部に対する永久磁石の取付構造の他の実施形態を示す拡大断面図である。
【図５】本発明が適用されるコンクリートバイブレータの他のタイプを示す一部断面した正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…モータ
２…振動部
３…防振ゴム
５…回転軸
７…振動軸
８…ケーシング
８ａ…先端部のケーシング
９…偏心ウエイト
１１…連結シャフト
１２…連結スプリング
１３ａ…内筒ケーシング
１３ｂ…外筒ケーシング
１５，１７，１８…永久磁石
１９…フレキシブルシャフト
２０…フレキシブルホース
２１…フレキシブル部材
【図１】
2006183430.tif 000003
【図２】
2006183430.tif 000004
【図３】
2006183430.tif 000005
【図４】
2006183430.tif 000006
【図５】
2006183430.tif 000007