(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
造粒固化材、骨材、水を含むモルタルを吹付ノズルから噴射する吹付装置において、
加水システムと、水以外の混合材料を圧送する圧送システムと、加水システムと圧送システムを接続して水と水以外の混合材料を混合する接続システムを含み、
圧送システムは、水以外の混合材料を接続システムに圧送する吹付機と、吹付機からの混合材料吐出量を計測する計測装置と、吹付機からの混合材料吐出量に対して所定の配合となる水の添加量及び当該添加量に対応する水の流量を演算する制御装置を含み、
前記加水システムは、前記制御装置で演算された流量の水を圧送する送水ポンプを有することを特徴とする吹付装置。
【請求項２】
前記計測装置は、吹付機の重量を計測する吹付機重量計測器と、吹付機への材料投入量を計測する材料投入量計測器を含み、
前記制御装置は、吹付機重量計測器で計測した吹付機の全重量から材料投入量計測器で計測した混合材料投入量を減算し、さらに、予め設定した混合材料が投入されていない空の状態の吹付機重量を減算して、投入された水以外の原料の減少した量を混合材料吐出量として演算する機能を有している請求項１の吹付装置。
【請求項３】
また本発明において、前記接続システムは混合装置を備え、混合装置は混合撹拌促進加水装置及び混練促進管を備えており、
混合撹拌促進加水装置は全体が円筒形状であり、半径方向内方の内部空間に圧送システムから圧送された水以外の材料が流過し、
内部空間の円周方向には複数の噴射孔が設けられ、噴射孔は加水システムに連通しており、噴射孔の噴射方向は内部空間の中心に向かう仮想線に対して傾斜しており、
混合撹拌促進加水装置の下流側に設けられた混練促進管は全体が円筒形状であり、内壁面には長手方向に対して傾斜した複数の混練促進翼が形成されている請求項１、２の何れか１項の吹付装置。
【請求項４】
前記接続システムは粉砕混練装置を備え、
粉砕混練装置は全体が管状であり、内周面に複数の突起が設けられ、
当該複数の突起が長手方向に間隔をあけて内周面円周方向に等間隔に配置され、且つ、長手方向について隣接する突起とは内周面円周方向の位置が異なる様に配置されており、内周面に突起が配置されている領域が長手方向に複数設けられている請求項１〜３の何れか１項の吹付装置。
【請求項５】
前記接続システムは粉砕混練装置を備え、
粉砕混練装置は全体が管状であり、内部空間に配置された造粒固化材破砕用の回転破砕翼と、回転破砕翼の駆動源と、駆動源からの駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、駆動力伝達機構の上流側に配置されて圧送される水以外の混合材料が駆動力伝達機構に衝突するのを防止する防護装置を有している請求項１〜３の何れか１項の吹付装置。
【請求項６】
前記接続システムは脱気装置を備え、
脱気装置は全体が管状であり、内部空間の圧力を部分的に減圧して外部に逃がす減圧機構が長手方向に複数段設けられており、各段の減圧機構は内管及び外管を有し、
外管に対する内管の長手方向位置を調整し、外管内表面と内管外表面の間の隙間を調整するため、内管の上流側端部には雄ネジが形成されており、雄ネジは外管の内周面に形成された雌ネジと螺合している請求項１〜５の何れか１項の吹付装置。
【請求項７】
吹付機は上部圧力釜と下部圧力釜を備えており、
前記圧送システムは吹付機に高圧空気を供給する空気圧縮機と、空気圧縮機と吹付機を連通する配管に介装された圧力貯留槽を含み、
圧力貯留槽の容量は下部圧力釜の容量の１／２以上である請求項１〜６の何れか１項の吹付装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項の吹付装置を用いることを特徴とするモルタル又はコンクリート吹付方法。
【請求項９】
骨材と同程度の比重を有する粒状の造粒固化材を用いる請求項８のモルタル又はコンクリート吹付方法。
【請求項１０】
骨材と同程度の粒径を有する粒状の造粒固化材を用いる請求項８のモルタル又はコンクリート吹付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、法面（傾斜面）へのモルタル又はコンクリート吹付工法及びその吹付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な吹付プラント構成で、現在主流の湿式吹付方式により粉末セメントを用いて吹付作業を実施すると、吹付圧送ホース延長１００ｍ、揚程４５ｍという狭い範囲に限定され、市場単価により規定されることになる。
通常の湿式吹付方式では、吹付機吐出口や圧送ホース内での吹付材料の閉塞を頻繁に引き起こすため、施工性が著しく低下する。また、吹付距離と揚程が大きくなるほどスムーズな圧送が困難になり、圧送ホース内での脈動や突発的な突出が発生し、吹付作業の施工性のみならず、品質・安全性の低下を惹起する。
上述した吹付範囲の限定、閉塞、脈動、突出が発生する原因としては、第１に、吹付材料であるセメントと砂の比重の違いにより吹付材料が分離することで（材料分離が生じ）、これにともない配合の均一性が失われ、品質低下を招く。
第２に、吹付材料であるセメントが粉状であるのに対して砂は粒状であり、両者の形状が相違し、また、大きさも相違するため、圧送ホース内の材料密度が高くなるため圧送ホース内壁との摩擦抵抗が上昇する。その結果、閉塞が頻繁に発生し、施工性が著しく低下する。
第３に、セメントは粉末であるため、砂の表面水と反応して圧送される吹付材料の粘性が高くなる。そのため、圧送ホース内壁との摩擦抵抗が上昇し、圧送ホース内壁への付着が惹起されて、圧送時において脈動、突発的な突出の発生、閉塞が頻繁に起こり、施工性、安全性が著しく低下する。
【０００３】
一方、セメントと骨材の混合物を水と分離して圧送する方式（乾式モルタル又はコンクリート吹付方法）が提案されており、乾式モルタル又はコンクリート吹付方法は、近年あまり実施はされていないが、吹付可能範囲が若干延びる。しかし、現場条件により安定しないため、明確な適用範囲が規定されていない。また、標準適用外の高圧コンプレッサーを使用した場合には、吹付圧送ホース延長が１００〜３００ｍ、揚程が４５〜８０ｍ程度と吹付可能範囲が広がるものの、長距離、高揚程には至っていない。
そして、粉末セメントを用いた一般的な乾式吹付方法では、先端ノズル近傍の加水箇所に至るほとんどの施工区間において乾燥した混合材料を圧送するため、粉塵が発生しやすいため環境負荷の増大及び作業の安全性が低下するという問題がある。
さらに、通常の乾式吹付方法では、先端ノズル近傍で加水する際に、十分な混練が為されていないため、混合材料と水との配合（水セメント比Ｗ／Ｃ）が適正化されることなく、吹付の際におけるリバウンド量が増加し、環境負荷の増大及び造成した吹付モルタルの品質低下を惹起してしまう。
【０００４】
ここで、粒状化したセメントを用いた吹付工法及びそれに用いられる装置と造粒セメント製造方法が提案されている（特許文献２、３、４、５、８参照）。例えば特許文献４の吹付工法では、現場製造における湿式造粒により粒状化したコンクリートを用いた湿式吹付方法であることを特徴としており、配合の適正化により品質の向上が図れる。
しかし、圧送ホース内における閉塞や脈動の発生については改善されていない。
そして一般的な湿式吹付方法と同等以下の狭い施工範囲についてしか適用できないという問題を有している。
【０００５】
粒状化したセメントを用いた吹付工法及びそれに用いられる装置と造粒セメント製造方法については、工場で乾式にて粒状化された固化材（セメント等）を用いた乾式吹付工法及びそれに用いられる装置と造粒固化材（セメント等）製造方法が提案されている（特許文献２、３、５、８参照）。係る吹付方法（特許文献２、３、５、８）では、吹付方法およびそれに用いられる装置ないし造粒セメント製造法が開示されており、配合の適正化により品質の向上が図れるとしている。
しかし、係る従来技術（特許文献２、３、５、８）における乾式造粒により粒状化した造粒固化材（セメント等）を用いた乾式吹付方法および造粒固化材製造法では、造粒固化材の粒径、比重、形状が適正に規定されていないため、圧送ホース内での摩擦抵抗の増大による流動性の低下や材料分離が生じ、ホース内閉塞、配合品質の低下および粉塵の発生を惹起し、以て、環境負荷の増大や作業の安全性の低下を招いていた。
【０００６】
接続システムにおける装置に関する従来技術（特許文献２、５、８参照）にも多数の課題が確認されている。
係る従来技術（特許文献５、８）における脱気装置は、高圧で圧送される圧縮空気と材料のうち余剰エアのみを除去するために設けられているが、所定圧まで一気に脱気する構造および方法を採用しているため、一部粉体化した固化材（セメント等）が余剰エアに追従して流出してしまう。そして、固化材が流出することで、吹付造成された吹付モルタル又はコンクリートにおける固化材の含有量が減少し、配合品質の低下及び強度特性の不足を招いていた。また、脱気時に余剰エアと共に排出される固化材が粉塵化されてしまうため、環境負荷の増大及び作業の安全性の低下をも招いていた。
また、前記従来技術（特許文献２、５、８）における粉砕混練装置では、造粒固化材（セメント等）の粉砕及び混練効果が不足しており、吹付造成された吹付モルタル・コンクリート内に粉砕しきれなかった造粒固化材が粒状を保持しつつ残留しており、係る粒状の固化材の存在により強度低下や配合の不均一といった課題が発生していた。
さらに前記従来技術（特許文献２、５、８）における加水混合装置では、加水時において、圧送されてきた混合材料の進行方向に対して直角に加水噴射していたため、混合材料と水との配合が不均一であり、且つ、十分な混練もなされずにノズルから吹き付けられているので、適正な混練および配合が為されていなかった。そのため、吹付の際のリバウンド量が増加し、環境負荷の増大及び造成した吹付モルタルの品質低下を惹起していた。
【０００７】
工場で乾式にて粒状化された固化材（セメント等）を用いた乾式吹付工法及びそれに用いられる加水システムが提案されている（特許文献２参照）が、このシステムでは、吹付機から吐出する混合材料が随時変動しているのに対して、加水システムで設定した一定流量の送水しかできない。そのため、ノズル近傍で加水する際に、圧送されてきた混合材料の変動量に適合した加水量を正確に調整することが不可能であり、ノズルマン（職人）の感覚（或いは勘）によって加水流量を手元において感覚で調整するか、又は、送水ポンプからの送水量を随時手動でオペレーター（職人）の感覚により操作しなければならなかった。そのため、吹付モルタル又はコンクリートの適正な配合（水セメント比Ｗ／Ｃ）に対する適正流量が確保されず、品質の低下を招いていた。係る問題は、通常の乾式吹付方法（段落［０００３］参照）でも同様に最大の問題点として存在しており、現在においても未だに解決されていない重要な課題となっている。
【０００８】
その他の従来技術として、長距離、高揚程に特化した特殊な工法も提案されている（特許文献１、６、７参照）。
しかし、当該従来技術（特許文献１、６、７）は特殊技術であり、材料圧送に際しては熟練技術が要求される。
法面（傾斜面）等の施工対象にモルタル又はコンクリートを吹き付ける吹付工法を実施するための吹付装置として、セメントと水を混合したセメントミルクと、少量の水を添加した砂や砕石（又は砂利等）から成る骨材とを別々に圧送し、それらを吹付ノズルの手前で合流させて吹付ノズルから吐出させる別圧送方式を採用する装置が知られている（特許文献１、７）。そして、セメントと水と骨材を混ぜ合わせた状態でポンプ圧送する方式（ポンプ圧送併用湿式モルタル又はコンクリート吹付方法）が存在する（特許文献６参照）。しかし、別圧送方式の従来技術においても、圧送ホース内における閉塞、脈動の発生の問題は解決されていない。さらに、セメントミルクが圧送中に閉塞すると、作業の危険性や、材料ロス及び周辺環境への影響が増大する。
また、生モルタル又はコンクリートを圧送する技術（特許文献６）では鉄管の配管及び移動再設置に多くの時間と労力が必要であり、作業自体に危険性を有する。
さらに、前記従来技術（特許文献１、６、７）は材料閉塞の抑制を意図しておらず、材料閉塞時の復旧のため多くの時間を要し、材料の廃棄ロスが大きくなってしまい、環境負荷が増大するという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３２８３６７号公報
【特許文献２】特開２０１９−２１０６１０号公報
【特許文献３】特開２０１６−９８１４５号公報
【特許文献４】特開平０２−２００９６７号公報
【特許文献５】実用新案登録第３２１６９６５号公報
【特許文献６】特開平０６−２６４４４９号公報
【特許文献７】特開２００６−２７４７９４号公報
【特許文献８】特開２０１９−１５７５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、造粒固化材、骨材、水の配合を均一にして、吹付工法の品質を向上することを目的としたモルタル又はコンクリート吹付方法及び吹付装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の吹付装置（１０）は、造粒固化材（Ｍ１）、骨材（Ｍ２）、水（Ｍ３）を含むモルタル又はコンクリートを吹付ノズル（６１）から（法面１に）噴射する吹付装置（１０）において、
加水システム（１００）と、水（Ｍ３）以外の混合材料（例えば、造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物）を圧送する圧送システム（２００）と、加水システム（１００）と圧送システム（２００）を接続して水と水以外の混合材料を混合する接続システム（３００）を含み、
圧送システム（２００）は、水以外の混合材料を接続システム（３００）に圧送する吹付機（２５）と、吹付機（２５）からの混合材料吐出量を計測する計測装置（３：検出センサ）と、吹付機（２５）からの混合材料吐出量に対して所定の配合（吹付モルタル又はコンクリートとしての適正な配合）となる水（Ｍ３）の添加量及び当該添加量に対応する水（Ｍ３）の流量を演算する制御装置（２）を含み、
前記加水システム（１００）は、前記制御装置（２）で演算された流量の水（Ｍ３）を圧送する送水ポンプ（３２：流量制御インバータ一体型送水ポンプ）を有することを特徴としている。
【００１２】
本発明において、前記計測装置（３：検出センサ）は、吹付機（２５）の重量を計測する吹付機重量計測器（４：４個のロードセル）と、吹付機（２５）への（上部圧力釜２５１への水以外の）混合材料投入量を計測する材料投入量計測器（５：材料投入量検出センサ）を含み、
前記制御装置（２）は、吹付機重量計測器（４）で計測した吹付機の全重量から混合材料投入量計測器（５）で計測した（上部圧力釜２５１への）混合材料投入量を減算し、さらに、予め設定した混合材料が投入されていない状態の吹付機重量（「空」の状態の吹付機重量）を減算して、投入された水以外の原料の減少した量を混合材料吐出量として演算する機能を有しているのが好ましい。
【００１３】
また本発明において、前記接続システム（３００）は混合装置（４０）を備え、混合装置（４０）は混合撹拌促進加水装置（４１）及び混練促進管（４２）を備えており、
混合撹拌促進加水装置（４１）は全体が円筒形状であり、半径方向内方の内部空間（Ｓ１）に圧送システム（２００）から圧送された水以外の混合材料が流過し、
内部空間（Ｓ１）の円周方向には複数の噴射孔（内壁孔部４１４Ａ）が設けられ、噴射孔（４１４Ａ）は加水システム（１００）に連通しており、噴射孔（４１４Ａ）の噴射方向は内部空間（Ｓ１）の中心に向かう仮想線（仮想の半径）に対して（１５°〜４５°の範囲で）傾斜しており、
混合撹拌促進加水装置（４１）の下流側（吹付ノズル６１側）に設けられた混練促進管（４２）は全体が円筒形状であり、内壁面には長手方向に対して傾斜した複数の混練促進翼（４２１）が形成されているのが好ましい。
ここで、混練促進翼（４２１）が２〜４枚設けられている長手方向の所定範囲（段）が、１〜５段設けられているのが好ましい。
【００１４】
そして本発明において、前記接続システム（３００）は粉砕混練装置（４３、４３−１：多段式粉砕混練装置）を備え、
粉砕混練装置（４３、４３−１）は全体が管状であり、内周面に複数の突起（４３Ａ、４３−1Ａ）が設けられ、
当該複数の突起（４３Ａ、４３−１Ａ）が長手方向に間隔をあけて内周面円周方向に等間隔に配置され、且つ、長手方向について隣接する突起（４３Ａ、４３−１Ａ）とは内周面円周方向の位置が異なる様に配置（所謂「千鳥」状に配置）されており、内周面に突起（４３Ａ、４３−１Ａ）が配置されている領域が長手方向に複数（例えば２段〜５段）設けられているのが好ましい。
ここで、前記突起は半球状或いは円柱状（４３Ａ）に構成しても良いし、角柱形状（４３−１Ａ）に構成しても良い。
【００１５】
或いは本発明において、前記接続システム（３００）は粉砕混練装置（４３−２：機械式粉砕混練装置）を備え、
粉砕混練装置（４３−２）は全体が管状であり、内部空間に配置された造粒固化材（Ｍ１）破砕用の回転破砕翼（４３−２１：造粒セメント破砕用回転切羽）と、回転破砕翼（４３−２１）の駆動源（４３−２２：モータ）と、駆動源（４３−２２）からの駆動力を伝達する駆動力伝達機構（モータ回転軸４３−２３、ギヤボックス４３−２４）と、駆動力伝達機構の上流側（圧送システム２００側）に配置されて圧送される水以外の混合材料（造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物）が駆動力伝達機構（モータ回転軸４３−２３、ギヤボックス４３−２４）に衝突するのを防止する防護装置（４３−２５：ギヤボックス保護板）を有しているのが好ましい。
【００１６】
或いは本発明において、前記接続システム（３００）は脱気装置（４４：多段式脱気装置）を備え、
脱気装置（４４）は全体が管状であり、内部空間の圧力を部分的に減圧して外部に逃がす（脱気量を調整可能な）減圧機構（４４１）が長手方向に複数段（２〜５段）設けられており、各段の減圧機構（４４１）は内管（４４Ａ）及び外管（４４Ｂ）を有し、
外管（４４Ｂ）に対する内管（４４Ａ）の長手方向位置を調整し、外管（４４Ｂ）内表面と内管（４４Ａ）外表面の間の隙間を調整するため、内管（４４Ａ）の上流側端部には雄ネジ（Ｔ４４）が形成されており、雄ネジ（Ｔ４４）は外管（４４Ｂ）の内周面に形成された雌ネジと螺合していることが好ましい。
ここで、（内管４４Ａ及び）外管（４４Ｂ）の下流側先端にはテーパーが形成されていることが好ましい。或いは、外管（４４Ｂ）下流側先端のテーパーを長手方向に対して５〜１５°に（緩やかなテーパーとなる様に）構成することで、内管４４Ａの下流側先端にはテーパーを形成しない（内管４４Ａの下流側先端を直管状に形成する）ことも可能である。
【００１７】
また本発明において、吹付機（２５）は上部圧力釜（２５１）と下部圧力釜（２５２）を備えており、
前記圧送システム（２００）は吹付機（２５）に高圧空気を供給する空気圧縮機（２６）と、空気圧縮機（２６）と吹付機（２５）を連通する配管（２７）に介装された圧力貯留槽（２９：リザーバータンク）を含み、
圧力貯留槽（２９）の容量は下部圧力釜（２５２）の容量の１／２以上であるのが好ましい。
ここで圧力貯留槽（２９）の容量は、設置に悪影響を及ぼさない大きさであることが好適である。
【００１８】
本発明のモルタル又はコンクリート吹付方法は、上述した吹付装置の何れか（請求項１〜７の何れか１項の吹付装置）を用いることを特徴としている。
また本発明のモルタル又はコンクリート吹付方法は、骨材（Ｍ２：細骨材例えば砂）と同程度の比重を有する粒状の造粒固化材（Ｍ１：例えば造粒セメント）を用いることが好ましい。
さらに本発明のモルタル又はコンクリート吹付方法は、骨材（Ｍ２：細骨材例えば砂）と同程度の粒径を有する粒状の造粒固化材（Ｍ１）を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明において、粒状の造粒固化材（Ｍ１：例えば造粒セメント）の比重を骨材（Ｍ２：細骨材例えば砂）と同程度に設定することにより、材料分離が発生せず、吹付モルタルの品質が向上する。
また、粒状の造粒固化材（Ｍ１：例えば造粒セメント）の粒径を骨材（Ｍ２：細骨材例えば砂）と同程度に設定することにより、造粒固化材（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）の形状及び大きさが同程度になるため、圧送ホース内におけるホース内壁との摩擦抵抗が大幅に低減し、ホースの閉塞が防止され、安定した混合材料圧送性能が確保され、吹付作業の施工性が改善される。
そして、造粒固化材（Ｍ１）の様な粒状の材料は同一質量の粉末に比較して表面積が著しく小さくなるため、骨材（Ｍ２）の表面水との反応が最小限に抑制される。そのため、圧送ホース内壁との摩擦抵抗や付着の発生が大幅に減少し、ホースの閉塞、ホース内における脈動やホース先端部ノズル付近における突発的な突出の発生が防止される。そのため、従来技術に比較して、吹付作業の施工性及び安全性が向上する。
【００２０】
さらに、比重が骨材（Ｍ２：細骨材例えば砂）と同程度に設定され、或いは、粒径が骨材（Ｍ２：細骨材例えば砂）と同程度に設定された粒状の造粒固化材（Ｍ１）を用いることにより、乾式吹付方法で施工しても粉塵の発生を防止することが可能となり、環境負荷の低減及び作業の安全性が向上する。そのため、乾式モルタル又はコンクリート吹付方法における粉塵の発生に伴う環境負荷の増大や作業の安全性低下という問題が解消される。
そして乾式吹付方法で施工することにより、ホースを用いた圧送における性能が飛躍的に向上し、長距離、高揚程の圧送が可能になる。発明者の実験によれば、吹付圧送ホース延長５６０ｍ、揚程１５５ｍの圧送が容易に実行された。また、水平に配置されたホースであれば、ホース延長８００ｍの圧送を容易に実行することができた。
係る長距離、高揚程の圧送は一般的なプラント構成で実現することができるので、材料圧送に際して特別な熟練技術は不要であり、作業の安全性及び施工性が著しく向上する。
また、ホースの閉塞、ホース内における脈動やホース先端部ノズル付近における突発的な突出の発生が防止されるので、本発明によれば一般的な吹付プラントで使用されているものと同様な圧送ホース（公知の圧送ホース）をそのまま使用することができる。そのため、吹付装置の設置に格別の労力は不要となることで作業の安全性が確保され、長距離、高揚程の圧送性能及び施工性が向上し、長距離、高揚程の圧送が容易に実行可能となる。
【００２１】
ここで、例えばモルタルの配合は、「セメント：細骨材（砂）＝１：４」というのが一般的な配合であり、吹付機（２５）から圧送される造粒固化材（造粒セメント）と骨材の配合は、係る一般的な配合に維持することが可能である。ここで、水セメント比Ｗ／Ｃはモルタルの強度やその他品質に大きく影響し、通常、のり面の吹付においては、Ｗ／Ｃ＝４５〜５５％の間に設定する。
しかし、吹付機（２５）から圧送される造粒セメント（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）の混合物の吐出量を一定値にすることは困難であり、そのため、モルタルの配合を均一にするためには、時々刻々変動する造粒セメント（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）の混合物の吐出量に対応して、加水システム（１００）から圧送される水（Ｍ３）の流量を常時調節しなければならないが、従来技術ではその様な水の流量調節は不可能であった。
これに対して本発明によれば、吹付機（２５）からの混合材料（水Ｍ３以外の混合材料：例えば造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物）の吐出量を計測する計測装置（３：検出センサ）と、当該吐出量に対して所定の配合（吹付モルタルとしての適正な配合）となる水（Ｍ３）の添加量とそれに対応する水（Ｍ３）の流量を演算する制御装置（２）と、制御装置（２）で演算された流量の水（Ｍ３）を圧送する送水ポンプ（３２：流量制御インバータ一体型送水ポンプ）を有している。そのため、吹付機（２５）からの造粒固化材（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）の混合物の吐出量が均一でなくても、混合物の吐出量を計測装置（３）で計測し、その計測結果に基づいて制御装置（２）で適正な配合となる様に水（Ｍ３）の添加量及び流量を演算し、その演算結果に従って送水ポンプ（３２）から水（Ｍ３）を圧送するので、接続システム（３００）で混合された水（Ｍ３）と造粒固化材（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）は常に吹付モルタルとして適正なＷ／Ｃの配合を確保できる。
そのため、法面（１）に吹き付けられる吹付モルタルの配合が適正な配合から外れてしまうことが防止され、乾式吹付方法における最大の欠点を補い、安定した品質を確保することが出来る。
発明者の実験によれば、モルタルの配合を「セメント：細骨材（砂）＝１：３」という高強度モルタルの吹付についても、同等の吹付性能及び品質を確保できることが確認されている。
【００２２】
本発明において、前記接続システム（３００）は混合装置（４０）を備え、混合装置（４０）は混合撹拌促進加水装置（４１）及び混練促進管（４２）を備えており、混合撹拌促進加水装置（４１）は全体が円筒形状であり、半径方向内方の内部空間（Ｓ１）に圧送システム（２００）から圧送された水以外の混合材料が流過し、内部空間（Ｓ１）の円周方向には複数の噴射孔（内壁孔部４１４Ａ）が設けられ、噴射孔（４１４Ａ）は加水システム（１００）に連通しており、噴射孔（４１４Ａ）の噴射方向は内部空間（Ｓ１）の中心に向かう仮想線（仮想の半径）に対して（１５°〜４５°の範囲で）傾斜していれば、噴射孔（４１４Ａ）の噴射から噴射される水（Ｍ３）に旋回方向の成分を生じ、当該旋回方向の成分により、多段式ないし機械式粉砕混練装置（４３、４３−１、４３−２）により粉砕された造粒固化材（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）の混合物に水（Ｍ３）が添加された際に強制的に混合物及び水を回転して、混合効率を向上することが出来る。
そして、混合撹拌促進加水装置（４１）の下流側（吹付ノズル６１側）に設けられた混練促進管（４２）は全体が円筒形状であり、長手方向に対して傾斜した複数の混練促進翼（４２１）を内壁面に形成すれば、加水された粉砕済みの造粒固化材（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）の混合物が混練促進翼（４２１）を通過することで強制的に回転力が付与され、渦流が発生する。係る渦流により、粉砕済みの造粒固化材（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）と水（Ｍ３）との混練効果が向上する。
従来の乾式吹付においては、混合材料が加水直後に吹付ノズルから吹き付けられるためモルタルの混練りが不足し、配合品質が低下するという問題が存在したが、混練促進管（４２）により強制的に回転力が付与され渦流が発生し、渦流により粉砕済みの造粒固化材（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）と水（Ｍ３）とが効率良く混練され、適正な配合の吹付モルタル又はコンクリートを造成することが可能となる。
【００２３】
ここで、造粒固化材（Ｍ１）を構成する造粒セメントは、砕ければ砕けるほど、吹付モルタルの圧縮強度は向上する。換言すれば、粒状である造粒セメントの残留混合率が高いほど吹付モルタルの圧縮強度は小さくなる。残留した粒状の造粒セメントを混合した吹付モルタルの圧縮強度が低下するのは、造粒セメントを粉体セメントに粉砕する効果が不十分であることに起因する。
本発明において、前記接続システム（３００）が粉砕混練装置（４３、４３−１：多段式粉砕混練装置）を備え、粉砕混練装置（４３、４３−１）は全体が管状であり、内周面に複数の突起（４３Ａ、４３−１Ａ）が設けられ、当該複数の突起（４３Ａ、４３−１Ａ）が長手方向に間隔をあけて内周面円周方向に等間隔に配置され、且つ、長手方向について隣接する突起（４３Ａ、４３−１Ａ）とは内周面円周方向の位置が異なる様に配置（所謂「千鳥」状に配置）されており、内周面に突起（４３Ａ、４３−１Ａ）が配置されている領域が長手方向に複数（例えば２段〜５段）設けられていれば、従来技術（例えば特許文献２、５、８）の様な単一段の粉砕混練装置に比較して、圧送システム（２００）から圧送された造粒固化材（Ｍ１）及び骨材（Ｍ２）の混合物が粉砕混練装置（４３、４３−１）を通過する際に突起（４３１）と衝突する確率が遥かに高くなり、その結果、造粒固化材（Ｍ１）は効率良く粉砕されて、通常の粉末状の固化材（例えばセメント）となる。これに伴い造粒固化材（Ｍ１）の粉砕される確率が遥かに向上して混練されるため、吹付モルタル内に粒状の造粒セメントが残留することが抑制され、吹付モルタルの圧縮強度が向上し、以て、吹付モルタルの品質を確保することが出来る。
【００２４】
或いは本発明において、前記接続システム（３００）は粉砕混練装置（４３−２：機械式粉砕混練装置）を備え、粉砕混練装置（４３−２）は全体が管状であり、内部空間に配置された造粒固化材（Ｍ１）破砕用の回転破砕翼（４３−２１：造粒セメント破砕用回転切羽）と、回転破砕翼の駆動源（４３−２２：モータ）と、駆動源（４３−２２）からの駆動力を伝達する駆動力伝達機構（モータ回転軸４３−２３、ギヤボックス４３−２４
）を有していれば、回転破砕翼（４３−２１）により造粒固化材（Ｍ１）を破砕して、撹拌することが出来る。これにより、吹付モルタル内に粒状の造粒セメントが残留することが抑制され、吹付モルタルの圧縮強度が向上する。
ここで、駆動力伝達機構の上流側（圧送システム２００側）に防護装置（４３−２５：ギヤボックス保護板）を配置すれば、圧送される水以外の混合材料（造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物）が駆動力伝達機構（モータ回転軸４３−２３、ギヤボックス４３−２４）に衝突するのを防止し、駆動力伝達機構の摩耗及び劣化を防止して、回転破砕翼（４３−２１）による造粒固化材（Ｍ１）の破砕を続行することが出来る。
【００２５】
前記接続システム（３００）は脱気装置（４４：多段式脱気装置）を備えているが、従来技術（例えば特許文献２）の様に脱気装置が単一段のみ設けられている場合には、減圧の際に大量の高圧空気を脱気装置から一度に脱気するため、接続システムに接続されている圧送ホース内の摩擦により或いは骨材（Ｍ２）との衝突により一部粉体化したセメント分が、脱気装置から脱気する大量の高圧空気に連行されて脱気装置から漏出し、作業現場でセメント粉塵が漏出するため環境負荷の増大や作業の安全性低下という問題が判明した。同時に、吹付ノズル方向へ圧送される混合材料の単位セメント量が減少し、配合品質の低下を招いていた。
本発明において、前記接続システム（３００）は脱気装置（４４：多段式脱気装置）を備え、脱気装置（４４）は全体が管状であり、内部空間の圧力を部分的に減圧して外部に逃がす脱気量を調整可能な減圧機構（４４１）が長手方向に複数段（２〜５段）設けられていれば、各段の減圧機構（４４１）毎に少量ずつ減圧して脱気することにより、最終的に従来技術に係る脱気装置と同程度まで減圧、脱気することが出来る。そして、各減圧機構（４４１）における減圧の程度は、従来の脱気装置における減圧に比較するとはるかに小さいので、脱気される高圧空気の量も少ない。そのため、一部粉体化した固化材（セメント等）が脱気される高圧空気に連行されて脱気装置（４４）から漏出することはなく、脱気装置（４４）からの粉塵の漏出が防止され、環境負荷が低減し、作業の安全性が確保される。加えて、配合品質の安定化を確保できる。
そして、各段の減圧機構（４４１）は内管（４４Ａ）及び外管（４４Ｂ）を有し、内管（４４Ａ）の上流側端部には雄ネジ（Ｔ４４）が形成されており、雄ネジ（Ｔ４４）は外管（４４Ｂ）の内周面に形成された雌ネジと螺合していれば、外管（４４Ｂ）に対する内管（４４Ａ）の長手方向位置を調整し、外管（４４Ｂ）内表面と内管（４４Ａ）外表面の間の隙間を調整することが出来るので、減圧機構４４１の各々における減圧量を調整できる。
また、（内管４４Ａ及び）外管（４４Ｂ）の下流側先端にテーパーが形成されていれば、テーパー状の先端形状により、一部紛体化した固化材（造粒固化材Ｍ１の一部が紛体化したもの）の直進性が向上し、下流方向に逆流することが防止されて余剰の高圧空気のみが脱気される。それによって、粉塵の発生が防止される。ここで、外管（４４Ｂ）下流側先端のテーパーを長手方向に対して５〜１５°に（緩やかなテーパーとなる様に）構成することで、内管４４Ａの下流側先端にはテーパーを形成しない場合でも（内管４４Ａの下流側先端を直管状に形成すれば）、高圧空気に連行されて粉体化したセメントが逆流することが抑制され、粉塵が減圧機構（４４）の外部に漏出することが防止され、環境負荷が低減し、作業の安全性が確保されると共に、安定した配合品質を確保できる。
【００２６】
ここで、吹付機（２５）が上部圧力釜（２５１）と下部圧力釜（２５２）を備えている場合には、上部圧力釜（２５１）へ高圧空気を供給する際に、下部圧力釜（２５２）への高圧空気が上部圧力釜（２５１）に供給されるため、下部圧力釜（２５２）の圧力が一時的に降圧する。その結果、上部圧力釜（２５１）と下部圧力釜（２５２）に圧力差が生じ、混合材料を吐出する圧力が降圧し、水以外の混合材料の吐出量が不安定になり、場合によっては吹付機（２５）の吐出口或いはホース内での閉塞等を招くこともある。
本発明において、吹付機（２５）は上部圧力釜（２５１）と下部圧力釜（２５２）を備えており、前記圧送システム（２００）は吹付機（２５）に高圧空気を供給する空気圧縮機（２６）と、空気圧縮機（２６）と吹付機（２５）を連通する配管（２７）に介装された圧力貯留槽（２９：リザーバータンク）を含んでいれば（空気圧縮機２６と吹付機２５を連通する配管２７に圧力貯留槽２９を介装すれば）、上部圧力釜（２５１）に高圧空気を供給する際に、圧力貯留槽（２９）に貯留された高圧空気を吹付機（２５）に供給することにより、上下の圧力釜（２５１、２５２）における圧力の不均衡をなくし、空気圧縮機（２６）単体及び吹付機（２５）の能力だけでは困難だった前記圧力差の発生防止が可能となる。
発明者の実験では、圧力貯留槽（２９）の容量が下部圧力釜（２５２）の容量の１／２以上であれば、前記圧力差の発生を防止できることが確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る吹付装置を模式的に示した説明図である。
【図２】図１における圧送システムと加水システムの制御の態様の一例を示すブロック図である。
【図３】図２の制御の態様を示すフローチャートである。
【図４】図１における圧送システムと加水システムの制御の態様であって、図２、図３で示す態様とは異なる態様を示すブロック図である。
【図５】吹付機内における混合物重量の変動と吐出量の関係を示す説明図である。
【図６】図４の制御の態様を示すフローチャートである。
【図７】多段式脱気装置の説明図である。
【図８】多段式粉砕混練装置の説明断面図である。
【図９】図８で示すのとは異なる多段式粉砕混練装置の説明断面図である。
【図１０】図８、図９の多段式粉砕混練装置とは異なる機械式粉砕混練装置の説明断面図である。
【図１１】混合撹拌促進加水装置と混練促進管を示す説明断面図である。
【図１２】混合撹拌促進加水装置を示す図１１のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１において全体を符号１０で示す図示の実施形態に係る吹付装置は、加水システム１００と、モルタル等を圧送する圧送システム２００と、加水システム１００及び圧送システム２００と接続して水と水以外の混合材料を混合撹拌する接続システム３００を含む。
圧送システム２００により圧送されるモルタル等の固化材は、例えば、造粒固化材Ｍ１、骨材Ｍ２を混合したものからなる。図示の実施形態では、固化材としては、適切に粉砕された場合に固化能力を維持した状態となるように粒状化された造粒固化材Ｍ１（例えば、セメント系造粒固化材：特許文献３参照）が利用される。
図示はされていないが、以下の実施形態において、造粒固化材Ｍ１としては、骨材Ｍ２（細骨材例えば砂）と同程度の比重、形状、大きさに設定された粒状固化材が用いられる。
例えば、骨材Ｍ２として絶乾密度が２．５ｇ／ｃｍ３前後あるいはそれ以上の細骨材が用いられ、造粒固化材Ｍ１として見掛密度が２．５ｇ／ｃｍ３前後の造粒セメントが用いられる。１例として、  造粒固化材Ｍ１の見掛密度≒骨材Ｍ２の絶乾密度  となる様に選択することが望ましい。
ここで、造粒固化材Ｍ１として造粒セメントを選択し、骨材Ｍ２として山砂、砕砂、川砂、海砂を使用した場合、山砂、砕砂は角礫ないし亜角礫状であり、川砂、海砂は球状であるため、造粒固化材も角礫ないし亜角礫状を主体として扁平球状も製造、使用可能であり、細骨材と造粒セメントとは形状は同じと考えて良い。
さらに、造粒固化材Ｍ１として造粒セメントを選択し、骨材Ｍ２として細骨材を選択した場合には、造粒セメントも細骨材も、共にφ５ｍｍ以下と規定するのが望ましい。
【００２９】
造粒固化材Ｍ１は、例えば、少なくとも固化材（セメント等）及び油脂類を含む複合材料の混練材の圧縮造粒体からなる。造粒固化材Ｍ１の粒径等については特に制限はないが、例えば、細骨材、粗骨材等の骨材Ｍ２と同程度の大きさを標準として設定される。
造粒固化材Ｍ１は、固化材（セメント等）及び油脂類の他に、増粘材、崩壊材、その他必要に応じて混和材を含んでもよい。増粘材としては、前記複合材料の粘性を向上させて粒状化させ易くする性質を有するものが使用される。崩壊材としては、水を吸収すると、造粒固化材の崩壊を促進させる性質を有するものが使用される。造粒固化材Ｍ１は、例えば、少なくとも固化材（セメント等）及び油脂類を含む複合材料の混合攪拌工程と、前記混合攪拌工程による１次処理材料の粉砕・解砕工程と、必要に応じて前記粉砕・解砕工程による２次処理材料の圧縮造粒工程を含む方法により製造され（特許文献３参照）、前記圧縮造粒工程で製造された造粒固化材Ｍ１は、必要に応じて焼成されても良い。
ただし、図示の実施形態において、粒状化しない同様の複合材料の粉末状の固化材も適用することも可能である。
【００３０】
吹付装置１０において、水Ｍ３と、水Ｍ３（液体）以外の原材料（造粒固化材Ｍ１、骨材Ｍ２等の吹付原材料）は、別々のホース３４、２８により施工対象である法面１近傍まで圧送される。
ホース２８、３４は法面１近傍に配置された接続システム３００に連通しており、別々に圧送された水Ｍ３と、水Ｍ３以外の原材料（造粒固化材Ｍ１、骨材Ｍ２等の吹付原材料）は、接続システム３００で合流して混合され、吹付ノズル６１から噴射されて法面１に吹き付けられる（Ｍ１０）。
【００３１】
造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２を混合撹拌促進加水装置４１へ圧送する圧送システム２００は、ホッパー２１、第１ベルトコンベア２２、計量器２３、第２ベルトコンベア２４、吹付機２５、空気圧縮機２６、リザーバータンク２９（圧力貯留槽）を備えており、発電機（図２、図４参照：図１では図示せず）により、吹付機２５、第１ベルトコンベア２２、計量器２３、第２ベルトコンベア２４、ホッパー２１を作動する。それと共に、当該発電機は、加水システム１００における送水装置３２（流量制御インバータ一体型送水ポンプ）、水タンク３１内の水中ポンプ３１１に対して電力を供給する。
【００３２】
骨材Ｍ２は、図示しないユニック車等によりホッパー２１近傍まで運搬され、ホッパー２１の受入口に投入される。ホッパー２１は隣接する第１ベルトコンベア２２に適量の骨材Ｍ２を排出する。第１ベルトコンベア２２はホッパー２１と計量器２３の間に設置されており、ホッパー２１から排出された骨材Ｍ２を計量器２３へ搬送する。
計量器２３は、ベルトコンベア２２で搬送された骨材Ｍ２を、篩（ふるい）を用いて粒径で選別し、判別された適当な大きさの骨材Ｍ２のみを所定量ずつ計量して、隣接する第２ベルトコンベア２４に排出する。第２ベルトコンベア２４は計量器２３と吹付機２５の間に設置されており、計量器２３から排出された骨材Ｍ２を吹付機２５へ搬送する。
骨材Ｍ２が第２ベルトコンベア２４上を搬送されている間に、適量の造粒固化材Ｍ１が、例えば作業者により第２ベルトコンベア２４上に供給され、その結果、第２ベルトコンベア２４は、適量の骨材Ｍ２と適量の造粒固化材Ｍ１を吹付機２５へ搬送する。
【００３３】
吹付機２５は、第２ベルトコンベア２４で搬送された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２を攪拌し、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物を第１耐圧ホース２８に吐出する。
明確に図示されてはいないが、吹付機２５は撹拌機を内蔵する攪拌槽を備えており、当該撹拌槽により、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２を混合、撹拌する。また吹付機２５は、エアホース２７を介して空気圧縮機２６と接続しており、空気圧縮機２６から高圧の圧縮空気が供給される。
造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物は、吹付機２５から、耐圧ホース２８を介して接続システム３００に供給される。図示の簡略化のため、図１では耐圧ホース２８は符号αを経由して接続システム３００に到達している。
高圧圧縮空気供給源である空気圧縮機２６と吹付機２５を連通するエアホース２７には、リザーバータンク２９が介装されている。リザーバータンク２９については後述する。
【００３４】
吹付機２５には、第１耐圧ホース２８に供給される（吐出される）造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の吐出量を検出する検出センサ３が取り付けられており、検出センサ３の検出結果は制御装置２に送信される。制御装置２は、検出センサ３による検出結果に基づいて、接続システム３００において混合される造粒固化材Ｍ１、骨材Ｍ２、水Ｍ３の配合（水セメント比Ｗ／Ｃ）を適正にするべく水Ｍ３の流量を決定して、制御信号を加水システム１００の流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２（送水装置）のデータ受信部３２Ａに発信する機能を有している。
流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２では、制御装置２から送信された前記制御信号により、接続システム３００において混合されるモルタルの配合が適正な数値となる流量の水Ｍ３を、第２耐圧ホース３４に圧送（吐出）する。
【００３５】
図１では示されていないが、吹付機２５には上部圧力釜２５１と下部圧力釜２５２が設けられており（図２、図４）、上部圧力釜２５１と下部圧力釜２５２は上下圧力釜隔壁２５３により分離されている（図２、図４）。
上部圧力釜２５１に造粒固化材Ｍ１、骨材Ｍ２の混合材料が投入されたならば、上蓋２５４を閉鎖した後に、上部圧力釜２５１に高圧空気が注入され、下部圧力釜２５２と同等まで加圧される。そして上下圧力釜隔壁２５３が開放されると下部圧力釜２５２へ混合材料が投下される。
下部圧力釜２５２は稼働時には常時高圧空気の圧力が作用しており、混合材料が投下された後に上下圧力釜隔壁２５３が閉鎖され、下部圧力釜２５２へ追加エアが注入されてさらに強い圧力が付加されると、下部圧力釜２５２の圧力が昇圧し、第１耐圧ホース２８に混合材料が吐出される。
以下、上述の作業をバッチ作業として繰り返し、混合材料を吐出する。
【００３６】
図１において、加水システム１００は、水タンク３１、水タンク３１内の水中ポンプ３１１、流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２（送水装置）を備えている。図１では明示されていないが、流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２は流量計を内蔵している。
水タンク３１に収容された水Ｍ３は、水タンク３１内の水中ポンプ３１１によって吸入され、流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２へと送水され、さらに流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２から第２耐圧ホース３４に圧送（吐出）される。水Ｍ３の吐出流量は、接続システム３００においてモルタルが適正な配合（水セメント比Ｗ／Ｃ）となる流量に随時制御されている。
第２耐圧ホース３４は接続システム３００に連通している。図１では、図示の簡略化のため、第２耐圧ホース３４は符号βを経由して、接続システム３００に接続している。
吹付機２５、検出センサ３、制御装置２、流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２等による制御（圧送システム２００と加水システム１００の制御）については、図２〜図６を参照して後述する。
【００３７】
接続システム３００は、混合撹拌促進加水装置４１、混練促進管４２、多段式粉砕混練装置４３、４３−１（或いは機械式粉砕混練装置４３−２）、多段式脱気装置４４を備えている。混合撹拌促進加水装置４１と混練促進管４２は混合装置４０を構成する。
接続システム３００には、第１耐圧ホース２８の下流側の端部２８ａと、第２耐圧ホース３４の下流側の端部３４ａが接続しており、第１耐圧ホース２８内を流過する造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物と第２耐圧ホース３４内を流過する水Ｍ３は、接続システム３００で合流する。
混合撹拌促進加水装置４１の下流側には第３耐圧ホース５１が接続され、造粒固化材Ｍ１、骨材Ｍ２、水Ｍ３の混合物は第３耐圧ホース５１内を流過して、吹付ノズル６１から法面１に噴射される（Ｍ１０が吹き付けられる）。
接続システム３００の混合撹拌促進加水装置４１、混練促進管４２については図１１、図１２を参照して後述し、多段式粉砕混練装置４３、４３−１及び機械式粉砕混練装置４３−２については図８〜図１０を参照して後述し、多段式脱気装置４４については図７を参照して後述する。
【００３８】
図１を参照して、空気圧縮機２６と吹付機２５を連通するエアホース２７に介装されているリザーバータンク２９（外付けリザーバータンク）について説明する。
上述した様に、吹付機２５は図１では図示しない上部圧力釜２５１（図２、図４参照）と下部圧力釜２５２（図２、図４参照）を備えているが、上部圧力釜２５１へ高圧空気を供給する際に、下部圧力釜２５２に供給されるべき高圧空気が減少し、上部圧力釜２５１に供給されてしまうため、下部圧力釜２５２の圧力が一時的に降圧する。その結果、上部圧力釜２５１と下部圧力釜２５２に圧力差が生じ、同時に第１耐圧ホース２８に混合材料を吐出する圧力が降圧し、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合材料吐出量が不安定になり、場合によっては吹付機２５の吐出口或いはホース内における閉塞や脈動等を招くこともある。
図示の実施形態では、リザーバータンク２９をエアホース２７に介装することにより、空気圧縮機２６単体及び吹付機２５の能力だけでは限界であった前記圧力差の発生を防止している。すなわち、上部圧力釜２５１に高圧空気を供給する際に、リザーバータンク２９内の高圧空気を加えることにより、上下の圧力釜２５１、２５２における圧力の不均衡を未然に防止して、前記圧力差の発生を予防している。これにより混合材料を安定して吐出することが出来て、作業性が向上し（効率が改善され）、閉塞や脈動等による不安定要因が抑制できることにより作業員の安全性の向上を図ることが出来る。
【００３９】
リザーバータンク２９の容量は、下部圧力釜２５２の容量の１／２以上に設定するのが好適である。発明者の実験では、下部圧力釜２５２の容量の１／２以上であれば、上部圧力釜２５１に高圧空気を供給する際に、上下の圧力釜２５１、２５２において圧力差が生じることを防止出来た。
ここで、リザーバータンク２９の容量が大き過ぎると設置が困難になり、各種作業性や搬出搬入の積み込み等に悪影響が生じる。換言すれば、リザーバータンク２９の寸法は下部圧力釜の容量の１／２以上で、設置に悪影響を及ぼさない範囲であることが好ましい。
【００４０】
図１における吹付機２５、検出センサ３、制御装置２、流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２について、図２、図３を参照して説明する。
図２において、粉粒体質量流量計３Ａ及びデータ送信器３Ｂ（トランスミッター）は、図１における検出センサ３を構成している。粉粒体質量流量計３Ａは、吹付機２５（の下部圧力釜２５２）の吐出部２５Ａから第１耐圧ホース２８に供給（吐出）された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の吐出量を検出（計測）している。粉粒体質量流量計３Ａの検出結果（吐出量）は、データ送信器３Ｂ（トランスミッター）により制御装置２に送信される。上述した様に、吹付機２５から吐出された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物は、第１耐圧ホース２８を介して接続システム３００に供給される。
【００４１】
制御装置２は、検出センサ３（粉粒体質量流量計３Ａ及びトランスミッター３Ｂ）から送信された検出結果（造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の吹付機２５からの吐出量）を受信して、当該吐出量に対して所定の配合となる水Ｍ３の添加量（吹付モルタルが適正な配合となる水の添加量）及び当該添加量に対応する水Ｍ３の流量（換算流量）を演算する機能を有している。適正な水Ｍ３の添加量は、後述する様に、例えば、水セメント比Ｗ／Ｃ＝４５〜５５％の範囲に設定される。
制御装置２で演算された混合物に添加する水Ｍ３の換算流量のデータは、加水システム１００側のデータ受信機３２Ａを介して流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２に送信される。
加水システム１００の流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２は、水タンク３１内に貯蔵されている水Ｍ３を水中ポンプ３１１により吸入し、制御装置２で演算された換算流量の水Ｍ３を第２耐圧ホース３４に圧送（吐出）する。第２耐圧ホース３４に吐出された水Ｍ３は、接続システム３００（図１参照）に供給される。
明確には表示されていないが、発電機６は、吹付機２５、流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２、水タンク３１内の水中ポンプ３１１等に電力を供給している。
【００４２】
例えば、モルタルの配合は、「セメント：細骨材（砂）＝１：４」というのが一般的な配合であり、これに対してどれだけの水を加えるかというのが「水セメント比Ｗ／Ｃ」である。水セメント比Ｗ／Ｃは、モルタルの強度やその他品質に大きく影響する。
通常、吹付モルタルにおいては、水セメント比Ｗ／Ｃ＝４５〜５５％の間に設定される。一般的な配合のモルタルであれば、Ｗ／Ｃ＝５０％とすれば、セメントが１００ｋｇであれば、砂は４００ｋｇ、水は５０ｋｇとなる。ここで、砂には表面水という余剰水が付着しており、余剰水については、毎日午前午後の２回測定し、測定された余剰水の分を差し引いた水の量を添加する。
図２、図３では明示されていないが、制御装置２には係わるモルタルの配合を事前に設定或いは記録しており、接続システム３００に到達した時点で混合物の配合が適正な水セメント比Ｗ／Ｃとなるように、混合材料（造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物）の吐出量（質量流量）に対して必要な水Ｍ３の比率から、送水すべき流量が演算できる。
流量指定式送水ポンプを用いれば、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の吐出量が変化しても、対応した必要配合水量を常時確認することが出来る。そのため、流量指定式送水ポンプの流量を自動調整することにより、常時Ｗ／Ｃ＝５０％となる様に水Ｍ３を送水し、吹付ノズル６１手前の接続システム３００において、適正な水量を、多段式ないし機械式粉砕混練装置４３、４３−１、４３−２により粉砕された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物に添加することが出来る。
【００４３】
第１耐圧ホース２８により造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物をエア圧により圧送するのと、第２耐圧ホース３４により水Ｍ１をポンプ圧送するのでは、圧送時間にタイムラグが生じる。耐圧ホースの長さが同一であっても、水Ｍ１の方が、エア圧送された造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物よりも早く接続システム３００に到達する。
係るタイムラグは、ホース径の違い、各耐圧ホースの圧送素材の摩擦損失の違い、固形物のエア圧送か液体のポンプ圧送かの違い等に起因すると推定される。発明者の実験では、例えば耐圧ホース２８、３４の長さが共に５６０ｍで、揚程（高低差）が１５５ｍの場合、造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物をエア圧により圧送した場合と、水Ｍ１をポンプ圧送した場合のタイムラグは、約３０秒であった。
図２、図３では明示されていないが、制御装置２には係るタイムラグを事前に設定或いは記録しており、接続システム３００に到達した時点で混合物の配合が適正な水セメント比Ｗ／Ｃとなるように、当該タイムラグを考慮したうえで、加水量及び対応する換算流量を演算する機能を有している。
【００４４】
従来技術においては吹付機２５からの混合材料吐出量は一定でなかったため、従来の乾式吹付工において加水量はノズルマン（職人）まかせとなり、吹付装置（１０）において水、固化材、骨材を適正に配合することは困難であった。図２、図３を参照して上述した制御を行うことにより、材料吐出量の変化を把握し、材料吐出量の変化に追従して適正加水量の換算流量とするための制御信号を流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２へ送信し、流量制御自動化システムを構築したので、モルタル配合において最も重要な水セメント比Ｗ／Ｃを安定させ且つ正確に実現することが可能となり、吹付モルタルを適正な品質に維持することが可能となった。
【００４５】
次に、図３を参照して、図２で示す態様における圧送システム２００、加水システム１００の制御を説明する。
図３において、ステップＳ１では、粉粒体質量流量計３Ａ（検出センサ３）により、吹付機２５から第１耐圧ホース２８に吐出される造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の吐出量を計測する。計測された混合物の吐出量は、データ送信器３Ｂ（トランスミッター）により制御装置２に送信される（制御装置２に入力される）。そしてステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、制御装置２は、検出センサ３から送信された混合物吐出量（材料吐出量）のデータに基づき、吹付モルタルとしての適正な配合となる様に、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の吐出量に対する水Ｍ３の所定の配合量（添加量）を演算する。そしてステップＳ３に進む。
ここで、例えば水セメント比Ｗ/Ｃ＝５０％であれば、セメント（造粒固化材Ｍ１に含有されるセメント分）１００ｋｇに対して水Ｍ３の配合量は５０ｋｇである。その際、「セメント：骨材＝１：４」であれば、骨材Ｍ２は４００ｋｇである。
【００４６】
ステップＳ３では、制御装置２は、ステップＳ２で演算した適正な水Ｍ３の配合量に対応する換算流量を演算する。そしてステップＳ４で、制御装置２は、ステップＳ３で演算した換算流量を制御信号として、データ受信機３２Ａを介して加水システム１００における流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２に送信する。そしてステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、制御を終了するか否かを制御装置２が判断する。例えば、吹付作業が終了した場合、「終了」と判断されるが、その他、施工状況により中断する場合を含めて、制御装置２は「終了」するか否かを判断する。明確には図示されていないが、作業者により制御を終了するか否かを判断したり、リセットする場合がある。
ステップＳ５において、「Ｙｅｓ」であれば制御を終了し、「Ｎｏ」であればステップＳ１に戻り、本制御を継続する。
【００４７】
次に、図４、図５、図６を参照して、図２、図３を参照して説明したのとは異なる態様について説明する。
図４において、図１における検出センサ３を構成する機器は、吹付機重量計測器４及び材料投入量検出センサ５（材料投入量計測器）である。
吹付機重量計測器４は、吹付機２５の底部近傍の脚部４箇所に配置されるロードセルであり、４箇所のロードセルで吹付機２５の全重量を計測する。図４では２箇所のロードセル４が図示されている。稼働中の吹付機２５には、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物が上部圧力釜２５１に）投入され、下部圧力釜２５２から混練された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物が第１耐圧ホース２８に吐出される。
吹付機重量計測器４が計測する吹付機２５の全重量は、刻々と変動する吹付機２５内の造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の重量に、吹付機２５自体の重量（吹付機２５の「空」の重量）を加えた重量である。当該計測結果（吹付機２５の全重量）は、トランスミッター４Ａ（データ送信器）を介して制御装置２に送信される。
材料投入量検出センサ５（材料投入量計測器）は、吹付機２５の上部圧力釜２５１における混合物投入口２５Ｂ近傍に配置され、上部圧力釜２５１へ投入される造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物（水以外の混合物）の投入量を計測する。吹付機２５への混合物の投入量は、トランスミッター５Ａ（データ送信器）を介して制御装置２に送信される。
【００４８】
制御装置２は、材料投入量検出センサ５による計測結果を受信し、そして、吹付機重量計測器４（ロードセル）で計測した「吹付機２５の全重量」から材料投入量検出センサ５で計測した「材料投入量（バッチ毎累積データ）」を減算し、さらに、予め計測された混合物が投入されていない「空の状態の吹付機２５の重量（定数）」を減算する。この様な演算により、原料減少量すなわち吹付機２５から吐出口２５Ａを通過して第１耐圧ホース２８に吐出される混合物吐出量を求めることが出来る。
「混合物吐出量」＝「吹付機２５の全重量（常時データ）」
−「材料投入量（バッチ毎累積データ）」−「空の吹付機２５の重量」・・・（式１）
【００４９】
上述の式（１）（吹付機２５からの混合物吐出量の計算式）について、図５を参照して説明する。
図５において、上部圧力釜２５１内の混合物（造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物）重量の変動を特性線Ａで示し、下部圧力釜２５２内の混合物重量の変動を特性線Ｂで示し、上部及び下部圧力釜２５内の混合物全重量の変動を特性線Ｃで示しており、特性線Ｄは、上部及び下部圧力釜２５内の混合物減少量、すなわち吐出量を示している。図５において、縦軸は重量（混合物重量の増減、混合物の吐出量）を示し、横軸は時間経過を示す。
図５において、上部圧力釜２５１内の混合物重量（特性線Ａ）は混合物が投入されると重量増加し（領域Ａ１）、下部圧力釜２５２への混合物投下により重量がゼロになる（領域Ａ２）。すなわち、上部圧力釜２５１内の混合物供給は（特性線Ａで示す）は、バッチ作業である。上部圧力釜２５１内の混合物重量の変動は、材料投入量検出センサ５で計測される。
下部圧力釜２５２内の混合物重量（特性線Ｂ）は、バッチ毎の上部圧力釜２５１からの混合物投下により一瞬で一定値まで重量が増加し（領域Ｂ１）、その後、混合物吐出により連続的に重量が減少し、これを（バッチ毎に）繰り返す。そして、連続的に減少する重量を累積データとして求めれば、吹付機２５からの混合物吐出量を求めることが出来る。
【００５０】
上部及び下部圧力釜２５内の混合物全重量（特性線）は、上部圧力釜２５１内の混合物重量（グラフＡ）と下部圧力釜２５２内の混合物重量（グラフＢ）を合算したものであり、混合物の投入、下部圧力釜への投下（特性線Ａ）と混合物吐出（特性線Ｂ）で示す様に、常時変動している。ここで、上部及び下部圧力釜２５内の混合物全重量は、吹付機重量計測器４（４箇所のロードセル）で計測した「吹付機２５の全重量（混合物も含まれる）」から、予め計測された定数である「空の吹付機２５の重量」を減算することにより求められる。
そのため、上述した式（１）において、「混合物吐出量」は、下部圧力釜２５２内の混合物重量の変動（グラフＢ）におけるバッチ毎の減少した重量の累積値であり、図５の特性線Ｄで表すことが出来る。ここで、特戦線Ｄの（混合物の減少を示す）勾配は、特性線Ｂにおけるバッチ毎に断続的に減少する勾配と同じである。
【００５１】
再び図４において、制御装置２は、前記式（１）により吹付機２５から吐出される混合物（造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２）の量（混合物吐出量）を演算した後、演算された混合物吐出量に対して、吹付モルタルとしての適正な配合となる様に、水Ｍ３の添加量及び当該添加量に対応する水Ｍ３の流量（換算流量）を演算する（例えば、吹付モルタルの水セメント比Ｗ／Ｃ＝４５〜５５％の範囲内の指定した値となる様に、水Ｍ３の換算流量を演算する）。
図４、図５の態様におけるその他の制御は、図２、図３の態様の制御と同様である。すなわち、制御装置２で演算された混合物に添加する水Ｍ３の流量のデータは、加水システム１００側のデータ受信機３２Ａを介して流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２に送信される。そして加水システム１００の流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２では、水タンク３１内に収容される水Ｍ３を水中ポンプ３１１により吸入し、制御装置２で演算された換算流量で水Ｍ３を第２耐圧ホース３４に圧送（吐出）する。第２耐圧ホース３４に吐出された水Ｍ３は、接続システム３００に供給される。
【００５２】
図６を参照して、図４、図５で説明した態様における制御の手順を説明する。
ステップＳ１１では、吹付機重量計測器４により、吹付機２５内の造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物（材料）の重量に、吹付機２５自体の「空」の重量を加えた重量である「吹付機２５の全重量」を計測する。計測された「吹付機２５の全重量」はトランスミッター４Ａにより制御装置に入力される。
また、ステップＳ１では、材料投入量検出センサ５（材料投入量計測器）により、吹付機２５の上部圧力釜２５１へ投入された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の投入量を計測する。吹付機２５への混合物の投入量も、トランスミッター５Ａを介して制御装置２に入力される。そしてステップＳ１２に進む。
【００５３】
ステップＳ１２では、制御装置２は、吹付機重量計測器４の計測結果、材料投入量検出センサ５の計測結果、予め計測した空の状態の吹付機２５の重量（定数）に基づき、前記式（１）により、混合物吐出量（材料吐出量）を演算する。そしてステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、制御装置２は、吹付モルタルが適正な配合となる様に、ステップＳ１２で演算した混合物吐出量に対する水Ｍ３の添加量を演算する。そしてステップＳ１４に進む。
【００５４】
ステップＳ１４では、制御装置２は、ステップＳ１３で演算した適正な水Ｍ３の配合量に対応する換算流量を演算する。そしてステップＳ１５では、制御装置２は、ステップＳ１４で演算した換算流量を制御信号として、データ受信機３２Ａを介して加水システム１００における流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２に送信する。そしてステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、制御を終了するか否かを判断する。例えば、吹付作業が終了した場合、制御を終了するが、その他、施工状況により中断する場合を含めて制御を終了するか否か判断する。この判断は制御装置２で行うが、作業員が判断する場合もある。
ステップＳ１６が「Ｙｅｓ」であれば制御を終了し、「Ｎｏ」であればステップＳ１１に戻り、制御を継続する。
【００５５】
図４〜図６で説明した制御においても、図２、図３の制御と同様、材料吐出量の変化を把握し、材料吐出量の変化に追従して適正加水量の換算流量とするための制御信号を流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２へ送信し、流量制御自動化システムを構築する。図４〜図６の制御では、混合物吐出量を吹付機２５の全重量と吹付機２５への材料投入量により演算しているが、発明者の実験では、誤差の微小な制御が実行できている。
図４〜図６で示す態様におけるその他の構成及び作用効果については、図２、図３の態様と同様である。
【００５６】
図２〜図６で示す態様以外に、吹付機２５、検出センサ３、制御装置２、流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２に関する制御の態様が可能である。
例えば、吹付機２５の下部圧力釜内２５２に造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合材料が満タンに充満されている場合には、混練用電動モータ（図示せず）には最大の負荷がかかるが、吹付機２５から混合材料が吐出されるに連れて混練用電動モータの負荷も減少する。係る現象に基づき、吹付機２５の混練用電動モータの負荷の変化に伴い変動する電流値を計測して、制御装置により混合材料の吐出量を演算し、適正な配合とするための水量を演算して、流量制御インバータ一体型送水ポンプに制御信号を発信することも可能である。
【００５７】
次に、接続システム３００（図１）における多段式脱気装置４４について、図７を参照して説明する。
図７において、多段式脱気装置４４は全体的には管状であり、多段式脱気装置４４には、内部空間の圧力を部分的に減圧して外部に逃がす機能を有し、脱気量を調整可能な減圧機構４４１（脱気調整機構）が、長手方向に複数段（図７の例では２段）設けられている。そして、２段以上（多段式）の減圧機構４４１は、それぞれ分岐部４４１Ａ及び排出部４４１Ｂを備えている。
第１耐圧ホース２８（図１参照：図７では図示せず）を介して圧送システム２００から送られてきた造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物を含む高圧空気は、多段式脱気装置４４の流入部４４Ｃから流入し（矢印Ｆ１）、内管４４Ａを流れ、減圧機構４４１毎に段階的に減圧されて脱気され（１段階減圧及び２段階減圧）、流出部４４Ｄから多段式粉砕混練装置４３（図１、図８から図１０参照：図７では図示せず）側に流出する（矢印Ｆ２）。
高圧空気が多段式脱気装置４４を通過する際、各段では、高圧空気の一部は減圧機構４４１において、分岐部４４１Ａより外管４４Ｂ内面と内管４４Ａ外面の間の円環状中空部に流出し（矢印Ｆ３）、排出部４４１Ｂから余剰エアとして外部に排出される（矢印Ｆ４）。そして、外管４４Ｂの下流側（図７では左側）先端であって、分岐部４４１を構成する部分は、減圧機構４４１の長手方向（図７では左右方向）に対してテーパーが形成されている。
【００５８】
ここで、図７で示す多段式（例えば２段）の減圧機構４４１の各々において、内管４４Ａの上流側（図７では右側）端部には雄ネジＴ４４が形成されており、雄ネジＴ４４は外管４４Ｂの内周面に形成された雌ネジ（図示せず）と螺合して、外管４４Ｂに対する内管４４Ａの長手方向位置（図７における左右方向位置）を調整し、以て、外管４４Ｂ内表面と内管４４Ａ外表面の間の隙間を調整することが出来る。これにより、減圧機構４４１の各々における減圧量を調整している。
また、外管４４Ｂの下流側（図７では左側）先端と内管４４Ａの下流側先端Ｓ４４はテーパー状に加工されており、外管４４Ｂ及び内管４４Ａのテーパー状の先端形状により、一部紛体化した固化材（造粒固化材Ｍ１の一部が紛体化したもの）の直進性が向上し、下流方向に逆流することが防止されて余剰の高圧空気のみが脱気される。それによって、粉塵の発生が防止され、環境負荷の低減および作業の安全性も確保される。
図７において、内管４４Ａ、外管４４Ｂの下流側先端はテーパー状に形成されているが、外管４４Ｂのテーパーを減圧機構４４１の長手方向に対して５〜１５°になる様に（緩やかなテーパーとなる様に）構成した場合には、内管４４Ａの下流側先端はテーパーを形成せず、いわゆる直管に構成しても良い（図示せず）。係る構成にした場合には、高圧空気に連行される際に一部粉体化した固化材（セメント等）の逆流が抑制され、粉塵が減圧機構４４の外部に漏出することが防止され、環境負荷が低減及び作業の安全性が確保されると共に、配合品質の低下が防止される。
【００５９】
高圧空気が減圧機構４４１の各段毎に段階的に（少量ずつ）減圧、脱気されるため、各段の減圧機構４４１における減圧量は、従来の単段のみの脱気装置に比較して遥かに小さく、各々の減圧機構４４１で脱気される高圧空気量も少量である。そのため、脱気される高圧空気に連行されて一部粉体化した固化材（セメント等）が多段式脱気装置４４から漏出することはなく、粉塵漏出の問題が発生することも防止される。
発明者の実験によれば、多段式脱気装置４４の流入口近傍で０．８〜１．４５Ｍｐａであった造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物を含む高圧空気の圧力は、流出口近傍では０．８ＭＰａ未満まで低下し、作業員が容易且つ安全に吹付作業を行うことが出来る圧力となった。
なお、多段式脱気装置４４の段数は、圧送圧力に応じて、例えば２段〜５段に設定することが出来る。
【００６０】
次に、接続システム３００（図１）における多段式粉砕混練装置４３について、図８を参照して説明する。多段式粉砕混練装置４３は、多段式脱気装置４４の下流側に隣接置されている。
図８において、多段式粉砕混練装置４３は全体的に管状であり、その内周面には、中心に向かって突出する複数の突起４３Ａが設けられている。当該複数の突起４３Ａは半球状、円錐状或いは円柱状に構成され、多段式粉砕混練装置４３の長手方向に間隔をあけて内周面円周方向に等間隔に配置され、且つ、長手方向について隣接する突起４３Ａとは、内周面円周方向の位置が異なる様に（所謂「千鳥」に）配置されている。
【００６１】
図８において、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の多段式粉砕混練装置４３への流入は矢印Ｆ５、流出は矢印Ｆ６で示されており、多段式粉砕混練装置４３を通過する際に造粒固化材Ｍ１は多数の突起４３Ａと衝突して、粉末状に粉砕及び攪拌される。換言すれば、造粒固化材Ｍ１は、多段式粉砕混練装置４３を通過することにより、通常の粉末状の固化材（セメント等）となり、骨材Ｍ２と適正に混練される。
発明者の実験では、粉砕混練装置を１段のみ設けたのでは造粒固化材Ｍ１の粉砕効果が低く、吐出造成した吹付モルタル内に粉砕しきれなかった粒状の造粒セメントが残留し、圧縮強度が低下する場合がある。一方、図８で示す様に、突起４３Ａが設けられた管部分を２段以上にすることにより、造粒固化材Ｍ１の粉砕混練効果を向上し、吹付モルタル内に粒状の造粒セメントが残留することを抑制し、吹付モルタルの圧縮強度を向上して品質を確保できることか確認された。ここで、粉砕混練装置４３において、突起４３Ａが設けられた管部分を何段設けるのかについては、造粒セメントの硬度や圧送距離に応じて異なるが、例えば２段〜５段に設定することが出来る。
【００６２】
ここで、造粒固化材Ｍ１を構成する造粒セメントが砕ければ砕けるほど、吹付モルタルの圧縮強度は向上する。換言すれば、残留した粒状の造粒セメントを混合した吹付モルタルの圧縮強度は小さい。残留した粒状の造粒セメントを混合した吹付モルタルの圧縮強度が低下する理由は、造粒セメントが十分に粉砕されず、粉体セメントとなっていないことに起因する。
本来、粉体セメント、砂、水を均等に混練することで健全なモルタルが造成できる。しかし、粒状の造粒セメントが残留し混在すれば、その分だけモルタル中の粉体セメント量が減少し、モルタルとしての適正配合がなされない。また、粒状の造粒セメントは、砂同士を接合・硬化（水和）する機能を失っている。さらに、高加圧で圧縮凝集した造粒セメントは急速に十分な吸水・水和反応に至ることができないため、固化材としての機能を発揮することが出来ない。セメントは粉末状で水和反応を行うことにより初めて強固な固化材としての硬化機能を発揮するからである。例えば粒状のセメントが吸水しても、粒状のセメントが単独で超高強度の硬化セメント粒を形成するだけで、砂を含めたモルタルとしての強度確保に貢献できない。そして硬化したセメント粒が多数できるほど、砂を含めたモルタル硬化に必要な粉体セメントが不足する。
すなわち、セメントは粒子が小さいほど、高強度材料として適しており、凝集した造粒セメント粒は強度低下の要因となってしまう。ここで、セメントの粒子が小さいほど高強度となるのは、粉体粒子は粒子径が小さいほど表面積が大きくなり、セメント粒子が水に取り囲まれ、接触する面積が増えて、水和反応に至る機会が増加し、水和反応が促進されるからである。
【００６３】
図８において、当該複数の突起４３Ａは半球状、円錐状或いは円柱状に構成されているが、図９で示す様に、突起の形状を角柱形状（三角柱形状或いは四角柱形状）、多角柱形状（横断面が五角以上の多角柱状）、角錐形状（三角錐形状或いは四角錐形状）或いは多角錐形状（横断面が五角以上の多角錐柱状）とすることが可能である。
図９に示す多段式粉砕混練装置４３−１は、図８の多段式粉砕混練装置４３とは突起の形状が異なっており、角柱形状の突起４３−１Ａを多数配置している。
図９に示す多段式粉砕混練装置４３−１においても、角柱形状の突起４３−１Ａは、図８の多段式粉砕混練装置４３と同様に、内周面において中心に向かって突出しており、長手方向に間隔をあけて内周面円周方向に等間隔に配置され、且つ、長手方向について隣接する突起４３−１Ａとは内周面円周方向の位置が異なる様に（所謂「千鳥」に）配置されている。さらに、角柱状の突起４３−１Ａは、断面形状である長方の長辺の方向が、長手方向に隣接する突起同士で直交する様に交互に向きを変えて配置されている。
【００６４】
図９において、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の多段式粉砕混練装置４３−１への流入を矢印Ｆ７、流出を矢印Ｆ８で示しており、造粒固化材Ｍ１は多段式粉砕混練装置４３−１を通過する際に多数の突起４３−１Ａと衝突し、粉砕されて粉末状の固化材（セメント等）となる。
図９の多段式粉砕混練装置４３−１におけるその他の構成及び作用効果は、図８の多段式粉砕混練装置４３と同様である。
【００６５】
図８、図９では多段式粉砕混練装置４３、４３−１の内部に多数配置された突起４３Ａ、４３−１Ａにより造粒固化材Ｍ１を粉砕しているが、図１０で示す機械式粉砕混練装置４３−２では突起は配置しておらず、造粒固化材Ｍ１を破砕するための機構（回転切羽）を内部に設けている。
図１０において、機械式粉砕混練装置４３−２は全体が管状であり、その内部空間には造粒固化材Ｍ１を破砕するための回転破砕翼４３−２１（造粒セメント破砕用回転切羽）が設けられている。
機械式粉砕混練装置４３−２の管状の部材の外側にはモータ４３−２２（駆動源）が取り付けられており、モータ４３−２２（駆動源）の駆動力は、モータ回転軸４３−２３及びギヤボックス４３−２４（駆動力伝達機構）により回転破砕翼４３−２１に伝達される。図示の実施形態では回転破砕翼４３−２１として２段設けられている。図１０おいて、符号４３−２６は、モータ４３−２２に電力を供給する発電機（小型発電機）である。
なお、モータ４３−２２は機械式粉砕混練装置４３−２の管状の部材にフランジ取り付けされており、モータ４３−２２、回転破砕翼４３−２１、ギヤボックス４３−２４、モータ４３−２２のメンテナンスを容易にしている。
【００６６】
機械式粉砕混練装置４３−２の内部空間において、モータ回転軸４３−２３及びギヤボックス４３−２４の上流側（圧送システム２００側：図１０では右側）には防護装置４３−２５（ギヤボックス保護板）が配置され、圧送される造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物がモータ回転軸４３−２３及び／又はギヤボックス４３−２４に衝突するのを防止している。
機械式粉砕混練装置４３−２は、ギヤボックス４３−２４を収容できるように、又、流入する混合材料の管内における密度が大きく変化しないように管径を増大させており、ギヤボックス４３−２４の取り付け部を中心に膨らんだ管状になっている。管径が増大することにより、機械式粉砕混練装置４３−２を流れる造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物の流れが乱れ、効率よく回転破砕翼４３−２１に接触する。
【００６７】
図１０において、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物の多段式粉砕混練装置４３−２への流入を矢印Ｆ９、流出を矢印Ｆ１０で示しており、混合物の造粒固化材Ｍ１は回転破砕翼４３−２１により破砕されるため、吹付モルタル内に粒状の造粒セメントが残留することが抑制され、吹付モルタルの圧縮強度が向上する。
また、モータ回転軸４３−２３及びギヤボックス４３−２４の上流側にギヤボックス保護板４３−２５（防護装置）が配置されているので、圧送される造粒固化材Ｍ１骨材Ｍ２の混合物がモータ回転軸４３−２３及びギヤボックス４３−２４に衝突するのを防止して、伝達機構の摩耗及び劣化を防止し、以て、回転破砕翼４３−２１による造粒固化材Ｍ１の破砕を継続することが出来る。
【００６８】
次に、図１１、図１２を参照して、接続システム３００（図１）における混合撹拌促進加水装置４１と、混練促進管４２について説明する。図１で示す様に、混合撹拌促進加水装置４１は粉砕混練装置４３の下流側（吹付ノズル６１側）に隣接して配置され、混練促進管４２は混合撹拌促進加水装置４１の下流側に隣接して配置され、混合撹拌促進加水装置４１と混練促進管４２は混合装置４０を構成する。
図１１において、混合撹拌促進加水装置４１は全体が円環状に構成され、内壁体４１１、外壁体４１２、水供給部４１３、及び噴出部４１４を備えている。
内壁体４１１の内側には通路空間Ｓ１が形成され、粉砕混練装置４３側（上流側）で粉砕されて粉末状になった固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物が通路空間Ｓ１を流過する。
【００６９】
外壁体４１２は内壁体４１１を包囲しており、内壁体４１１との間に環状空間Ｓ２を形成している。外壁体４１２の内周面の一部には半径方向外側に凹んだ円環状の凹溝４１２Ａが形成されている。
内壁体４１１の下流側（図１１の左側）の端部４１１Ａは外壁体４１２の内周面に当接しており、内壁体４１１の上流側（図１１の右側）の端部４１１Ｂは円筒状の固定壁体４１７の下流側端部４１７Ａと当接している。
内壁体４１１と外壁体４１２との間に形成された環状空間Ｓ２は、通路空間Ｓ１を包囲するように配置され、環状空間Ｓ２の内側に通路空間Ｓ１が設けられている。
【００７０】
環状空間Ｓ２には水供給部４１３が連通しており、外壁体４１２の外部より水供給部４１３に水が圧送される。水供給部４１３は、外壁体４１２を貫通する外壁孔部４１３Ａを備えている。図１１では、図示しない雌ネジが形成された水供給部４１３の外壁孔部４１３Ａに円筒型の第１接続パイプ４１５が螺合しており、第１接続パイプ４１５には概略Ｌ字状の第２接続パイプ４１６が接続されている。図１１では図示されていないが、第２接続パイプ４１６には第２耐圧ホース３４（図１）の下流側端部３４ａ（図１）が接続されている。
加水システム１００より第２耐圧ホース３４ａを介して圧送された水Ｍ３は、第２接続パイプ４１６から流入し（矢印Ｆ１１）、第１接続パイプ４１５、水供給部４１３を通過して環状空間Ｓ２内に供給される（図１２の破線Ｆ１１Ａ）。図示はされていないが、必要に応じて、水Ｍ３の流量を調節する調節弁等を第２接続パイプ４１６に介装することが可能である。
【００７１】
図１２において、環状空間Ｓ２内に圧送された水Ｍ３は、噴出部４１４に形成された内壁孔部４１４Ａから通路空間Ｓ１内に噴射される。内壁孔部４１４Ａの各々は内壁体４１１を貫通して、環状空間Ｓ２と通路空間Ｓ１を連通している。複数の噴出部４１４（図示の実施形態では５個）及び内壁孔部４１４Ａは、内壁体４１１（通路空間Ｓ１）の内周面において円周方向に等間隔に配置されている。
図１２で示す様に、内壁孔部４１４Ａの噴射方向（矢印Ｊ１）は、内壁孔部４１４Ａから通路空間Ｓ１の中心に向かう仮想線（仮想の半径：矢印Ｊ０）に対して、１５°〜４５°、図１２では３０°だけ傾斜している。傾斜する方向は、図１２では仮想半径に対して反時計回りの方向であるが、時計回りの方向に傾斜させても良い。
発明者の実験では、内壁孔部４１４Ａの噴射方向を、内壁孔部４１４Ａから通路空間Ｓ１の中心に向かう仮想線（仮想の半径）に対して１５°〜４５°の範囲で傾斜させると、水Ｍ３の噴流に旋回方向の成分が生じ、粉砕された造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物と水Ｍ３の混合効率が向上し、混合撹拌促進効果が得られる。
【００７２】
図１１において、外壁体４１２には、内壁体４１１を固定する円筒状の固定壁体４１７が設けられている。固定壁体４１７は上流側（図１１では右側）から外壁体４１２内に挿入されている。固定壁体４１７の端部４１７Ａは、外壁体４１２の係止部４１２Ｂと共に内壁体４１１を挟み付けて固定しており、外壁体４１２の係止部４１２Ｂは、内壁体４１１の下流側端部４１１Ａと当接している。
混合撹拌促進加水装置４１の下流側（図１１では左側）は、混練促進管４２を介して第３耐圧ホース５１（図１：図１１では図示せず）と接続され、混合撹拌促進加水装置４１の上流側は粉砕混練装置４３と接続されている。
【００７３】
上流側から圧送されてきた粉砕された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物が、混合撹拌促進加水装置４１に流入し（矢印Ｆ１２）、通路空間Ｓ１を通過する際に、第２接続パイプ４１６から供給された水Ｍ３（矢印Ｆ１１）が内壁孔部４１４Ａから通路空間Ｓ１に向けて噴出する（図１２の矢印Ｊ１）。
噴出した水Ｍ３は粉砕された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物と合流し、混合される。ここで、水Ｍ３の噴射方向が仮想の半径に対して傾斜しており、旋回流としての成分を有しているため、水Ｍ３は、粉砕された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物に対して回転力を加え、偏りなく且つ高い効率で混合することで撹拌促進効果が得られる。
【００７４】
図１１において、混合撹拌促進加水装置４１の下流側（図１における第３耐圧ホース５１側、吹付ノズル６１側）に隣接して、混練促進管４２が設けられている。混練促進管４２は全体が円筒形状であり、内壁面には長手方向に対して傾斜した複数の混練促進翼４２１が形成されている。
図１１では、混練促進管４２の長手方向の所定範囲に３枚の混練促進翼４２１が示されている。ここで、混練促進翼４２１の長手方向の所定範囲に混練促進翼４２１を２〜４枚設けた領域である「段」を、１〜５段設けることが出来るが、図１１では１段のみ示されている。
上流の混合撹拌促進加水装置４１から粉砕された造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２と水Ｍ３の混合物が混練促進翼４２１を通過すると（矢印Ｆ１３）、強制的に回転力が付与され、渦流が発生する。係る渦流により、粉砕された造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２と水Ｍ３との混練効果が向上する。
混練促進管４２を流過した粉砕された造粒固化材Ｍ１、骨材Ｍ２、水Ｍ３の混合物は、第３耐圧ホース５１（図１）により吹付ノズル６１（図１）に送られ、吹付ノズル６１により施工対象である法面１（図１）に吹き付けられる。
【００７５】
図示の実施形態によれば、固化材として、造粒固化材（セメント系造粒固化材等）Ｍ１を使用することで、長距離・高揚程であっても、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物を、第１耐圧ホース２８を閉塞せずに、目的箇所まで圧送することができる。
その際、圧送システム２００の吹付機２５から圧送される造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物の吐出量を一定値にすることは困難であり、そのため、モルタルの配合を均一にするためには、時々刻々変動する造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物の吐出量に対応して、加水システム１００から圧送される水Ｍ３の流量を常時調節しなければならない。図２、図３に示す実施形態では、吹付機２５からの材料（造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物）の吐出量を計測する粉粒体質量流量計３Ａと、吹付モルタルとして適正な配合となる様に水Ｍ３の添加量及び対応する水Ｍ３の流量を演算する制御装置２と、制御装置２で演算された換算流量の水Ｍ３を圧送する流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２を有している。そして、吹付機２５からの造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物の吐出量が均一でなくても、混合物の吐出量を粉粒体質量流量計３Ａで計測し、その計測結果に基づいて、制御装置２で、吹付モルタルが適正な配合となる様に水Ｍ３の添加量及び換算流量を演算し、その演算結果に従って流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２から水Ｍ３を接続システム３００に圧送する。そのため、接続システム３００で混合された水Ｍ３と造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２は常に吹付モルタルとして適正な配合、特に適正な水セメント比Ｗ／Ｃの配合を維持可能となる。
その結果、法面１に吹き付けられる吹付モルタルが適正な配合から外れてしまうことが防止され、乾式吹付工法における最大の欠点を補い、品質を向上することが出来る。
【００７６】
また、図４〜図６に示す実施形態によれば、造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物の吐出量を決定するに際して、吹付機重量計測器４による吹付機２５の全重量の計測値、材料投入量検出センサ５による吹付機２５への混合材料投入量、予め計測した吹付機２５の空の重量に基づき、制御装置２で演算することが出来る。そして、吹付モルタルが適正な配合となる様に、水Ｍ３の添加量及び流量を演算し、流量制御インバータ一体型送水ポンプ３２により水Ｍ３を接続システム３００に圧送する。
そのため、図４〜図６の実施形態でも、造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２と水Ｍ３の適正な配合を維持することが出来る。
【００７７】
ここで、吹付機２５は上部圧力釜２５１と下部圧力釜２５２を備えているが、空気圧縮機２６から上部圧力釜２５１へ高圧空気を供給する際に、下部圧力釜２５２への高圧空気が減少し、上部圧力釜２５１に供給されるため、下部圧力釜２５２の圧力が一時的に降圧し、上部圧力釜２５１と下部圧力釜２５２に圧力差が生じ、同時に第１耐圧ホース２８に混合材料を吐出する圧力が降圧して、造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合材料吐出量が不安定になり、場合によっては吹付機２５の吐出口或いはホース内における閉塞や脈動等を招く恐れがある。
それに対して図示の実施形態によれば、空気圧縮機２６と吹付機２５を連通するエアホース２７にリザーバータンク２９を介装しているので、上部圧力釜２５１に高圧空気を供給する際に、リザーバータンク２９内の高圧空気を加えることにより、上下の圧力釜２５１、２５２における圧力の不均衡をなくし、前記圧力差の発生を予防することが出来る。そのため、混合材料の吐出の安定化を図ることが出来る。
図示の実施形態において、リザーバータンク２９の容量を下部圧力釜２５２の容量の１／２以上として、且つ作業者や搬出搬入の積み込み等の障害にならない程度の大きさとすれば、前記圧力差の発生を防止できることが、発明者の実験で確認されている。
【００７８】
さらに図示の実施形態によれば、接続システム３００は多段式脱気装置４４を備えており、脱気装置４４は複数（２段以上）の脱気量を調整可能な減圧機構４４１を有しており、圧送システム２００から送られてきた造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物を含む高圧空気は、多段式脱気装置４４を通過する際、減圧機構４４１毎に段階的に（少しずつ）減圧、脱気されるので、各段の減圧機構４４１における減圧量は、従来の１段のみの脱気装置に比較して遥かに小さく、各減圧機構４４１で脱気される高圧空気の量も少ない。
そのため、一部粉体化した固化材（セメント等）が脱気される高圧空気に連行されて多段式脱気装置４４から漏出することが防止され、多段式脱気装置４４から粉塵が漏出することも防止され、環境負荷の低減および作業の安全性も確保される。
【００７９】
加えて、図示の実施形態によれば、接続システム３００は多段式粉砕混練装置４３を備えており、管状をなした多段式粉砕混練装置４３の内周面には、中心に向かって突出する複数の突起４３Ａが設けられている。当該複数の突起４３Ａは、多段式粉砕混練装置４３の長手方向に間隔をあけて内周面円周方向に等間隔に配置され、且つ、長手方向について隣接する突起４３Ａとは、内周面円周方向の位置が異なる様に配置されている（所謂「千鳥」状に配置される）。そして粉砕混練手段（突起群）を複数段（例えば２段）設けている。
第１耐圧ホース２８から送られてきた造粒固化材Ｍ１は、多段式粉砕混練装置４３を通過する際に、多数の突起４３Ａと衝突することで、適宜、粉砕及び攪拌され、粉末状の固化材（セメント等）となり、骨材Ｍ２と適正に混練される。そして長手方向で多段（２段）に複数の突起４３Ａを配置した図示の実施形態では、突起を単段に配置した従来技術に比較して造粒固化材Ｍ１の粉砕効果が高いことが、発明者により確認されている。
【００８０】
また、図１０の実施形態によれば、機械式粉砕混練装置４３−２は回転破砕翼４３−２１を設けているので、第１耐圧ホース２８から送られてきた造粒固化材Ｍ１は回転破砕翼４３−２１により破砕され、撹拌される。そのため、吹付モルタル内に粒状の造粒固化材（セメント等）が残留することが抑制され、吹付モルタルの圧縮強度が向上する。
また、機械式粉砕混練装置４３−２の内部空間に防護装置４３−１４（ギヤボックス保護板）を設けたので、圧送される造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物が伝達機構（モータ回転軸４３−２３及びギヤボックス４３−２４）に衝突するのを防止できる。
【００８１】
さらに、図示の実施形態によれば、接続システム３００は混合装置４０を備え、混合装置４０は混合撹拌促進加水装置４１及び混練促進管４２を備えている。そして混合撹拌促進加水装置４１は内部空間Ｓ１の円周方向に複数の内壁孔部４１４Ａから水Ｍ３を噴射し、その噴射方向は内部空間Ｓ１の中心に向かう仮想線（仮想の半径）に対して（１５°〜４５°の範囲で）傾斜している。
そのため、上流側から圧送されてきた粉砕された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物が、混合撹拌促進加水装置４１の通路空間Ｓ１を通過する際に、内壁孔部４１４Ａから噴射される水Ｍ３と合流し、混合される。そして、水Ｍ３の噴射方向が仮想の半径に対して反時計回りの方向に傾斜しているため、水Ｍ３は、多段式ないし機械式粉砕混練装置４３、４３−１、４３−２により粉砕された造粒固化材Ｍ１及び骨材Ｍ２の混合物に対して回転力を加え、偏りなく且つ高い効率で混合することで撹拌促進効果が得られる。
【００８２】
そして、図示の実施形態によれば、混合装置４０において、混合撹拌促進加水装置４１の下流側（吹付ノズル６１側）に隣接して混練促進管４２を備えており、混練促進管４２の内壁面には長手方向に対して傾斜した複数の混練促進翼４２１が形成されている。
上流の混合撹拌促進加水装置４１から流入する粉砕された造粒固化材Ｍ１、骨材Ｍ２、水Ｍ３の混合物が混練促進翼４２１を通過する際に回転力が付与され、渦流が発生する。係る渦流により、粉砕され粉末状となった造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２と水Ｍ３との混練効果が向上し、加水直後に吹付ノズルからモルタルが吹き付けられても、モルタルの混練りが不足することが防止され、モルタルの配合品質が向上する。
【００８３】
それに加えて図示の実施形態によれば、比重が骨材（Ｍ２：細骨材例えば砂）と同程度に設定され、或いは、粒径が骨材（Ｍ２：細骨材例えば砂）と同程度に設定された粒状の造粒固化材（Ｍ１）を用いることにより、材料の分離が発生せず、吹付モルタルの品質が向上する。また、造粒固化材（Ｍ１）と骨材（Ｍ２）の形状及び大きさが同程度になるため、圧送ホース内におけるホース内壁との摩擦抵抗が大幅に低減することで、ホース内閉塞が防止され、吹付作業の施工性が改善される。
そして、造粒固化材（Ｍ１）の様な粒状の材料は同一質量の粉末に比較して表面積が著しく小さくなるため、骨材（Ｍ２）の表面水との反応が最小限に抑制され、圧送ホース内壁との摩擦抵抗や付着の発生が大幅に減少する。
さらに、乾式吹付方法で施工しても粉塵の発生を防止することができて、環境負荷を低減し、作業の安全性が向上する。そして乾式吹付方法で施工することにより、ホースを用いた圧送性能が飛躍的に向上し、長距離、高揚程の圧送が可能になる。また、一般的な吹付プラントで使用されているものと同様な圧送ホース（公知の圧送ホース）をそのまま使用することができるので、吹付装置の設置や移動に格別の労力は不要となる。
【００８４】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・法面、２・・・制御装置、３・・・吐出量計測装置、４・・・吹付機重量計測器（ロードセル）、５・・・材料投入量計測器、１０・・・吹付装置、２５・・・吹付機、２５１・・・上部圧力釜、２５２・・・下部圧力釜、２６・・・空気圧縮機、２７・・・エアホース、２８・・・第１耐圧ホース、２９・・・リザーバータンク（圧力貯留槽）、３２・・・流量制御インバータ一体型送水ポンプ、３４・・・第２耐圧ホース（水圧送路）、４０・・・混合装置、４１・・・混合撹拌促進加水装置、４１４Ａ・・・内壁孔部、４２・・・混練促進管、４２１・・・混練促進翼、４３、４３−１・・・多段式粉砕混練装置、４３Ａ、４３−１Ａ・・・突起、４３−２・・・機械式粉砕混練装置、４３−２１・・・回転破砕翼、４３−２２・・・モータ（駆動源）、４３−２３・・・モータ回転軸（伝達機構）、４３−２４・・・ギヤボックス（伝達機構）、４３−２５・・・ギヤボックス保護板（防護装置）、４４・・・多段式脱気装置、４４１・・・減圧機構、６１・・・吹付ノズル、１００・・・加水システム、２００・・・圧送システム、３００・・・接続システム、Ｍ１・・・造粒固化材、Ｍ２・・・骨材、Ｍ３・・・水、Ｓ１・・・内部空間、Ｓ２・・・環状空間
【要約】      （修正有）【課題】造粒固化材、骨材、水の配合を均一にして、吹付工法の品質を向上することが出来るモルタル又はコンクリート吹付方法及び吹付装置を提供する。【解決手段】骨材（Ｍ２）と同程度の比重或いは粒径を有する粒状の造粒固化材（Ｍ１）を用いている。そして、加水システム（１００）と、水以外の混合材料（造粒固化材Ｍ１と骨材Ｍ２の混合物）を圧送する圧送システム（２００）と、水と水以外の混合材料を混合する接続システムを含み、圧送システム（２００）は、水以外の混合材料を接続システムに圧送する吹付機（２５）と、吹付機（２５）からの混合材料吐出量を計測する計測装置（３）と、前記混合材料吐出量に対して適正な配合となる水の添加量及び流量を演算する制御装置（２）を含み、前記加水システム（１００）は、前記制御装置（２）で演算された流量の水を圧送する送水ポンプ（３２）を有する。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0006755634.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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