(57)【要約】【課題】吹付けノズルの全長長さを短くする等の手段を用いることなく、上記した「ノズルの閉塞」現象を防止することができる吹付けノズルを提供することを目的する。【解決手段】吹付け材料を吹き付けるための吹付けノズル１において、周壁３ａに複数の噴出孔６…が形成されているとともに内部に吹付け材料が流通する内管３が、外管４の中に内包された構成からなる二重管構造のノズル本体２と、外管４と内管３との間に形成された空間Ｓに、圧縮空気ＣＡを供給する圧縮空気供給手段とが備えられている。【選択図】図２
2008138387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹付け材料を吹き付けるための吹付けノズルにおいて、
周壁に複数の噴出孔が形成されているとともに内部に前記吹付け材料が流通する内管が、外管の中に内包された構成からなる二重管構造のノズル本体と、
前記外管と前記内管との間に形成された空間に、圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と
が備えられていることを特徴とする吹付けノズル。
【請求項２】
請求項１記載の吹付けノズルにおいて、
前記内管の周壁には、前記噴出孔よりも径が大きい大径噴出孔が形成されていることを特徴とする吹付けノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹付け材料を吹き付けるための吹付けノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートやモルタル等のセメント系吹付け材料をトンネル掘削の仕上げ面や、掘削仕上げのり面、構造物の補修面等に吹き付ける際には、吹付け機本体に接続されたホースの先端に吹付けノズルを継手し、この吹付けノズルの先端を吹付け面に向けて、吹付けノズル先端から噴出する気流に乗せてセメント系吹付け材料と高圧空気とを吹き付けている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記したようにセメント系吹付け材料を吹き付けるとき、セメント系吹付け材料が吹き付けられた直後に固まるように、セメント系吹付け材料の固結を促進させる急結剤が、ホース内を流通するセメント系吹付け材料に混合される。吹付け面に吹き付けられるセメント系吹付け材料を短時間で高強度にすることは、吹付け層の支保能力を増大させてトンネル等の安定性を向上させることになり、望ましい。したがって、近年では、セメント系吹付け材料を数分程度の短時間で固結させる急結剤が開発されている。
【特許文献１】特開昭６１−１７６７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の吹付けノズルでは、セメント系吹付け材料を極めて短時間で固結させる急結剤を混合させると、吹付けノズル内にセメント系吹付け材料の一部が固着し易くなり、吹付けノズルの内周面にセメント系吹付け材料が固着して吹付けノズルの内空断面積が減少する「ノズルの閉塞」現象が生じるという問題がある。また、急結剤の添加位置を出来るだけ吹付けノズルに近づけ、或いは、吹付けノズルの全長長さを短くすることで、急結剤の添加から吹き出しまでの時間を短くし、これによって、上記「ノズルの閉塞」を防止することが考えられるが、このような手段では、セメント系吹付け材料と急結剤とを混合させるための管部材長さが不足し、急結剤を均一に混合させることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、吹付けノズルの全長長さを短くする等の手段を用いることなく、上記した「ノズルの閉塞」現象を防止することができる吹付けノズルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、吹付け材料を吹き付けるための吹付けノズルにおいて、周壁に複数の噴出孔が形成されているとともに内部に前記吹付け材料が流通する内管が、外管の中に内包された構成からなる二重管構造のノズル本体と、前記外管と前記内管との間に形成された空間に、圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段とが備えられていることを特徴としている。
【０００７】
このような特徴により、圧縮空気供給手段によって外管と内管との間の空間に圧縮空気を供給すると、空間内に供給された圧縮空気が、内管の周壁に形成された複数の噴出孔から内管の中にそれぞれ噴出する。この噴出した圧縮空気により、内管の内周面に吹付け材料が付着し難くなるとともに、内管の中を流通する吹付け材料が攪拌される。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の吹付けノズルにおいて、前記内管の周壁には、前記噴出孔よりも径が大きい大径噴出孔が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような特徴により、外管と内管との間の空間に供給された圧縮空気が、内管の周壁に形成された大径噴出孔から噴出する。大径噴出孔は噴出孔よりも大径であるため、噴出孔よりも多量の圧縮空気が大径噴出孔から噴出し、この圧縮空気によって、吹付け材料が流通する内管の中に渦巻きが生じる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る吹付けノズルによれば、圧縮空気供給手段によって外管と内管との間の空間に圧縮空気を供給することで、内管の周壁に形成された複数の噴出孔から内管の中に圧縮空気がそれぞれ噴出し、この噴出した圧縮空気によって、内管の内周面に吹付け材料が付着し難くなるため、吹付けノズルの内周面にセメント系吹付け材料が固着して吹付けノズルの内空断面積が減少する「ノズルの閉塞」現象が生じることを防止することができる。また、内管の周壁に形成された複数の噴出孔から内管の中に噴出した圧縮空気によって、内管の中を流通する吹付け材料が攪拌されるため、内管内において吹付け材料を均一に攪拌混合させることができる。例えば、吹付けノズルに流入する直前に急結剤を添加した場合であっても、この急結剤を吹付け材料に均一に混合させることができる。
【００１１】
また、内管の周壁に、噴出孔よりも径が大きい大径噴出孔が形成された構成にすることにより、外管と内管との間の空間に供給された圧縮空気が大径噴出孔から噴出し、この噴出した圧縮空気によって、吹付け材料が流通する内管の中に渦巻きが生じるため、内管内において、吹付け材料を一層均一に攪拌混合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る吹付けノズルの実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００１３】
図１は本実施の形態における吹付けノズル１の側面図である。図１に示すように、吹付けノズル１は、セメント系吹付け材料である吹付けコンクリートＳＣ（吹付け材料）を吹き付けるための部材であり、図示せぬコンクリートポンプから圧送された吹付けコンクリートＳＣ´を圧縮空気とともに搬送するホース１１に、急結剤添加部１２（基端部材）を介して接続されている。
【００１４】
急結剤添加部１２は、ホース１１の先端に継手されているとともに後述する吹付けノズル１のノズル本体２の基端に継手された、つまり、ホース１１先端と吹付けノズル１基端との間に介装された円筒形状の部材である。急結剤添加部１２には、急結剤ＣＣを急結剤添加部１２内に供給するための供給部１２ａが付設されており、この供給部１２ａから圧縮空気とともに急結剤ＣＣが、吹付けコンクリートＳＣ´が流通する急結剤添加部１２内に供給される。ここで、急結剤ＣＣは、吹付けコンクリートＳＣ´を短時間で高強度に固結させる添加剤であり、急結剤添加部１２内で吹付けコンクリートＳＣ´に添加される。急結剤ＣＣが添加された吹付けコンクリートＳＣは、短時間で高強度を発揮する短時間高剛性吹付けコンクリートとなり、例えば材齢１０分で３Ｎ／ｍｍ２以上を発揮することができる吹付けコンクリートになる。
【００１５】
吹付けノズル１は、内管３が外管４の中に内包された構成からなる二重管構造のノズル本体２と、外管４と内管３との間に形成された空間Ｓに圧縮空気ＣＡを供給する圧縮空気供給手段５とから構成されている。ノズル本体２は、急結剤ＣＣの混合に十分な全長（ノズル長さ）を有している。
【００１６】
図２は吹付けノズル１の軸線方向の断面図である。図１，図２に示すように、ノズル本体２を構成する内管３は、内部に吹付けコンクリートＳＣが流通する円筒形状の部材であり、その基端部が急結剤添加部１２の先端にビクトリックジョイント１３を介して継手されて急結剤添加部１２に連通されている。
【００１７】
図３（ａ）は図２に示すＡ−Ａ間の断面図であり、（ｂ）は図２に示すＢ−Ｂ間の断面図であり、（ｃ）は図２に示すＣ−Ｃ間の断面図であり、（Ｄ）は図２に示すＤ−Ｄ間の断面図であり、（ｅ）は図２に示すＥ−Ｅ間の断面図である。図２，図３に示すように、内管３の周壁３ａには、複数の噴出孔６…が形成されており、これら複数の噴出孔６…は、周壁３ａ全体に均一に形成されている。
【００１８】
また、内管３の周壁３ａには、上記した噴出孔６…よりも径が大きい複数の大径噴出孔７…が形成されている。これら複数の大径噴出孔７…は、内管３の軸線方向および周方向にそれぞれ異なる位置にそれぞれ形成されている。具体的には、第一，第二，第三，第四の大径噴出孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、内管３の軸線方向に間隔をあけて形成されており、最先端側の第一の大径噴出孔７ａは図３（ｂ）に示すように内管３の一方の側面に形成され、第一の大径噴出孔７ａの直ぐ後方の第二の大径噴出孔７ｂは図３（ｃ）に示すように内管３の下面に形成され、第二の大径噴出孔７ｂの直ぐ後方の第三の大径噴出孔７ｃは図３（ｄ）に示すように内管３の他方の側面に形成され、第三の大径噴出孔７ｃの直ぐ後方の第四の大径噴出孔７ｄは図３（ｅ）に示すように内管３の上面に形成されている。
【００１９】
また、図２に示すように、内管３の先端部には、外周面にネジが切られた雄ネジ状の雄ネジ部８が形成されている。また、内管３の基端部外周面には、鍔状に張り出されて外管４の基端部に接合される接合部９が付設されている。
【００２０】
図１，図２に示すように、ノズル本体２を構成する外管４は、内部に内管３が内包された円筒形状の部材であり、外管４の内周面と内管３の外周面との間には、両端が閉じられた空間Ｓ（隙間）が形成されている。また、外管４の先端部には、内周面にネジが切られた雌ネジ状の雌ネジ部１０が形成されており、外管４は、その先端部（雌ネジ部１０）が、内管３の先端に設けられた雄ネジ部８に螺合されているとともに、その基端部が、内管３の基端部外周面に設けられた接合部９にビクトリックジョイント１４を介して接合されている。
【００２１】
一方、図１に示すように、圧縮空気供給手段５は、外管４に付設されているとともに外管４に連通されている円筒状の供給部１５と、圧縮空気ＣＡを送り出す図示せぬコンプレッサと、このコンプレッサと外管４に付設された供給部１５との間に介装されたエアホース１６とから構成されている。図示せぬコンプレッサから送り出された圧縮空気ＣＡは、エアホース１６を通って供給部１５内に至り、供給部１５から外管４と内管３との間の空間Ｓ内に供給される。なお、圧縮空気供給手段５のコンプレッサは、急結剤ＣＣを急結剤添加部１２内に供給するときや、吹付けコンクリートＳＣをホース１１内に圧送するとき等に用いられるコンプレッサと兼用してもよく、或いは、上記コンプレッサとは別に、圧縮空気供給手段５専用のコンプレッサを別途設置してもよい。
【００２２】
次に、上記した構成からなる吹付けノズル１を用いて吹付けコンクリート吹付けコンクリートＳＣを吹き付ける方法について説明する。
【００２３】
図２は吹付け状況を表す側面図である。図１，図２に示すように、例えば図示せぬコンクリートポンプでホース１１に吹付けコンクリートＳＣ´を圧送する。圧送された吹付けコンクリートＳＣ´は、ホース１１内から急結剤添加部１２内に圧送される。このとき、供給部１２ａから急結剤添加部１２内に圧縮空気とともに急結剤ＣＣを供給して、急結剤添加部１２内で吹付けコンクリートＳＣ´に急結剤ＣＣを添加する。
【００２４】
急結剤Ａが添加された吹付けコンクリートＣは、吹付けノズル１内に流入し、吹付けノズル１内を流通する。このとき、圧縮空気供給手段５によって、外管４と内管３との間の空間Ｓ内に、圧縮空気ＣＡを供給し、内管３の周壁３ａに形成された噴出孔６…および大径噴出孔７…から内管３内に圧縮空気ＣＡを噴出させる。
【００２５】
内管３内を流通する吹付けコンクリートＣは、吹付けノズル１（内管３）の先端から外に吹き出される。このとき、吹付けノズル１の先端を図示せぬ吹付け面に向けておき、吹付け面に吹付けコンクリートＳＣを吹き付ける。なお、吹付けノズル１を図示せぬ機械に取り付けて、その機械によって吹付けノズル１の先端を吹付け面に向けてもよく、或いは、作業員が吹付けノズル１を持って、作業員の手作業で吹付けノズル１の先端を吹付け面に向けてもよい。
【００２６】
上記した構成からなる吹付けノズル１によれば、孔あきの内管３が外管４の中に内包された構成からなる二重管構造のノズル本体２と、外管４と内管３との間に形成された空間Ｓに圧縮空気ＣＡを供給する圧縮空気供給手段５とが備えられた構成であるため、圧縮空気供給手段５によって外管４と内管３との間の空間Ｓに圧縮空気ＣＡを供給すると、空間Ｓ内に供給された圧縮空気ＣＡが、内管３の周壁３ａに形成された複数の噴出孔６…から内管３の中にそれぞれ噴出する。この噴出した圧縮空気ＣＡにより、内管３の内周面に吹付け材料が付着し難くなる。これによって、吹付けノズル１の全長長さを短くする等の手段を用いることなく、内管３の内周面に吹付けコンクリートＳＣが固着して吹付けノズル１の内空断面積が減少する「ノズルの閉塞」現象が生じることを防止することができる。
【００２７】
また、空間Ｓ内に供給された圧縮空気ＣＡが、内管３の周壁３ａに形成された複数の噴出孔６…から内管３の中にそれぞれ噴出すると、この噴出した圧縮空気ＣＡにより、内管の中を流通する吹付け材料が攪拌される。これによって、吹付けコンクリートＳＣに添加された急結剤ＣＣを吹付けコンクリートＳＣに均一に混合させることができる。
【００２８】
また、内管３の周壁３ａに、噴出孔６…よりも径が大きい大径噴出孔７…が形成された構成にすることにより、外管４と内管３との間の空間Ｓに供給された圧縮空気ＣＡが大径噴出孔７…から噴出する。大径噴出孔７…は噴出孔６…よりも大径であるため、噴出孔６…よりも多量の圧縮空気ＣＡが大径噴出孔７…から噴出し、この噴出した圧縮空気ＣＡによって、吹付けコンクリートＳＣが流通する内管３の中には、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に示す矢印のような渦巻きが生じる。これによって、内管３内において、吹付けコンクリートＳＣを一層均一に攪拌混合させることができる。
【００２９】
以上、本発明に係る吹付けノズルの実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、内管３と外管４とが別々の部材から構成されているが、本発明は、内管および外管が一体的に成形されたものであってもよい。例えば、図４に示すように、ノズル本体１０２を、先端外管１０４ａと孔あきの先端内管１０３ａとが一体成形された二重管構造の先端部分１０２ａと、後端外管１０４ｂと孔あきの後端内管１０３ｂとが一体成形された二重管構造の基端部分１０２ｂとに二分割した構成としてもよい。このとき、分割された先端部分１０２ａの基端側端部と基端部分１０２ｂの先端側端部とは、ビクトリックジョイント等の接合構造１１４を介して接合される。また、先端外管１０４ａと先端内管１０３ａとの間の空間Ｓａは、基端側が開放されており、また、基端外管１０４ｂと基端内管１０３ｂとの間の空間Ｓｂは、先端側が開放されている。
【００３０】
また、上記した実施の形態では、内管３の周壁３ａ全体に噴出孔６…が形成されているが、本発明は、噴出孔を内管の周壁の一部にのみ形成してもよい。例えば、吹付け材料が固着し易い内管の中央付近にのみ、或いは基端から中央までの範囲にのみ噴出孔を形成してもよい。
【００３１】
また、上記した実施の形態では、内管３の周壁３ａに形成された複数の大径噴出孔７…が、内管３の軸線方向および周方向にそれぞれ異なる位置に配設されているが、本発明は、複数の大径噴出孔を、上下交互や左右交互に配設されていてもよく、或いは、内管の軸線方向に一列に並設されていてもよい。
【００３２】
また、上記した実施の形態では、噴出孔６…より大径の大径噴出孔７…から圧縮空気ＣＡを噴出させることで内管３内に渦巻きを起こしているが、本発明は、複数の噴出孔の配置や、複数の噴出孔毎の圧縮空気の噴出量を変化調整することで、内管内に渦巻きを起こすことができ、これによって、急結剤を吹付け材料に均一に攪拌混合させることができる。
【００３３】
また、上記した実施の形態では、吹付けコンクリートＳＣを吹き付ける場合について説明しているが、本発明は、吹付けコンクリートＳＣ以外の吹付け材料を吹き付けるものでもよく、例えば、モルタルや補修材、セメントリシン等の他のセメント系吹付け材料でもよく、或いは、アクリルリシンなどの樹脂系吹付け材料でもよく、その他の吹付け材料であってもよい。
なお、急結剤添加部１２における供給部１２ａの付設位置であるが、吹付けノズル１の基端部から０．３ｍ以内にすることが、急結剤添加部１２内面にコンクリートが付着するのを防止する意味で望ましい。さらに、吹付けコンクリートＳＣを吐出する吹付ノズル１先端からの供給部１２ａの位置は、急結剤ＣＣと吹付けコンクリートＳＣ´との混練を良くするため、及び、吹付けコンクリートＳＣの閉塞防止のため、吹付ノズル１先端から０．８ｍ〜２．０ｍの位置にすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る吹付けノズルの実施の形態を説明するための吹付けノズルの側面図である。
【図２】本発明に係る吹付けノズルの実施の形態を説明するための吹付けノズルの軸線方向の断面図である。
【図３】（ａ）は図２に示すＡ−Ａ間の断面図であり、（ｂ）は図２に示すＢ−Ｂ間の断面図であり、（ｃ）は図２に示すＣ−Ｃ間の断面図であり、（ｄ）は図２に示すＤ−Ｄ間の断面図であり、（ｅ）は図２に示すＥ−Ｅ間の断面図である。
【図４】本発明に係る吹付けノズルの他の実施の形態を説明するための吹付けノズルの軸線方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  吹付けノズル
２，１０２  ノズル本体
３  内管
３ａ  周壁
４  外管
５  圧縮空気供給手段
６  噴出孔
７  大径噴出孔
Ｓ  空間
ＳＣ  吹付けコンクリート（吹付け材料）
ＣＡ  圧縮空気
【図１】
2008138387.tif 000003
【図２】
2008138387.tif 000004
【図３】
2008138387.tif 000005
【図４】
2008138387.tif 000006