(57)【要約】【課題】コンクリートポンプの脈動現象の影響をなくして安定してコンクリートを供給する。【解決手段】連結器３０は、回転自在に支持された１本の連結軸３１を有する。連結軸３１の両端部にはそれぞれベルト伝動機構が設けられ、これらベルト伝動機構を介して、スクイズ式の２台のコンクリートポンプ１０，２０が、スクイズローラ１４，２４の位相を互いにずらして連結される。【選択図】　図２
2004100643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクイズローラが設けられたロータをモータで回転させ、前記スクイズローラでチューブ内のコンクリートを絞り出すことによってコンクリートを圧送する複数のスクイズ式ポンプを連結する連結器であって、
回転自在に支持された１本の軸部材を有し、
前記軸部材は、前記各スクイズ式ポンプのモータの駆動力をロータに伝達する動力伝達機構に、前記各スクイズ式ポンプのスクイズローラの位相を互いにずらして連結される、スクイズ式ポンプ連結器。
【請求項２】
前記軸部材は、前記各スクイズ式ポンプのモータ側に連結される、請求項１に記載のスクイズ式ポンプ連結器。
【請求項３】
前記軸部材は、前記各スクイズ式ポンプのロータ側に連結される、請求項１に記載のスクイズ式ポンプ連結器。
【請求項４】
前記各スクイズ式ポンプの動力伝達機構にそれぞれ連結される複数のベルト伝動機構が前記軸部材に設けられている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスクイズ式ポンプ連結器。
【請求項５】
前記各スクイズ式ポンプの動力伝達機構にそれぞれ連結される複数のチェーン伝動機構が前記軸部材に設けられている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスクイズ式ポンプ連結器。
【請求項６】
前記軸部材は、前記各スクイズ式ポンプに着脱可能に固定された１枚の支持板に、軸受を介して支持されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスクイズ式ポンプ連結器。
【請求項７】
スクイズローラが設けられたロータをモータで回転させ、前記スクイズローラでチューブ内のコンクリートを絞り出すことによってコンクリートを圧送する複数のスクイズ式ポンプと、
前記各スクイズ式ポンプにコンクリートを供給するホッパと、
前記複数のスクイズ式ポンプを連結する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスクイズ式ポンプ連結器と、
前記各スクイズ式ポンプからそれぞれ吐出されるコンクリートを１つの経路に合流させる合流管とを有するコンクリート供給装置。
【請求項８】
前記各スクイズ式ポンプのモータは交流電動モータであり、前記各モータに周波数変換器が接続されている、請求項７に記載のコンクリート供給装置。
【請求項９】
ベースマシンと、
前記ベースマシンに搭載された請求項７または８に記載のコンクリート供給装置と、
コンクリート供給ホースを介して前記コンクリート供給装置の合流管と接続され、遠心力を利用して、急結剤を前記コンクリート供給ホースから供給されたコンクリートと混合撹拌して噴射する吹付け機と、
前記吹付け機を移動可能に前記ベースマシンに支持する吹付け機移動手段とを有するコンクリート吹付け装置。
【請求項１０】
請求項７または８に記載されたコンクリート供給装置を用い、前記各スクイズ式ポンプを駆動して前記合流管の先端から外部へコンクリートを圧送する、コンクリート供給方法。
【請求項１１】
請求項９に記載されたコンクリート吹付け装置を用い、前記コンクリート吹付け装置の各スクイズ式ポンプを駆動して前記吹付け機からコンクリートを吹付ける、コンクリート吹付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートを施工面に吹付けて付着させるコンクリート吹付け技術に関するものであり、特に、遠心力を利用してコンクリートを吹付ける場合に吹付け機本体まで安定してコンクリートを供給するための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルや立抗の掘削後における地山の一次覆工方法として、コンクリートを圧縮空気とともにノズルから地山に向けて噴射し、コンクリートライニングを行うコンクリート吹付け工法が、現在一般的に行われている。
【０００３】
コンクリート吹付け工法において、コンクリートを吹付け機の先端のノズル部まで送る方法としては、専用吹付け機により圧縮空気のみの力で送る方法と、汎用性のあるコンクリートポンプにより圧送する方法とがある。なお、コンクリートポンプにより圧送する方法においても、コンクリート供給ホースの途中から圧縮空気を混入して圧縮空気の力によりコンクリート材料をノズルから高速で噴射しており、上述した２つの方法は、いずれも圧縮空気を利用してコンクリートを噴射する点では同じである。
【０００４】
また、コンクリート吹付け工法においては、噴射したコンクリートを瞬時に固化させるために、急結剤をコンクリート供給ホースの途中からコンクリートに添加している。この場合、急結剤は、コンクリート供給ホース内での圧縮空気とコンクリートとの流れの中で混合撹拌されて噴射されるので、コンクリートと完全には混合されず、未混合の急結剤が生じてしまう。ノズルから噴射された未混合の急結剤は、圧縮空気による勢いで拡散して粉塵となり、作業環境を悪化させる。現在、作業環境において粉塵がもたらす人体への影響が問題になっている中、粉塵を低減させることは必要不可欠となっている。
【０００５】
そこで本出願人は、圧縮空気を使用することなくコンクリートに対して急結剤を分散状態で均一に混合し、粉塵の発生を抑制するために、撹拌混合室を形成する略水平に配置したコーン部内に複数の回転撹拌棒を設けた撹拌混合部と、撹拌混合部の外周に配置された回転投射部とを有する、トンネル用のライニング装置を提案している（特許文献１参照。）。このライニング装置では、コーン部および回転撹拌棒は、ともに同一方向に、かつ回転撹拌棒が相対的に高速で回転され、コーン部に導入されたコンクリートおよび急結剤が、回転しているコーン部と回転撹拌棒との作用により機械的に撹拌される。しかも、撹拌されたコンクリートおよび急結剤は回転投射部での遠心力によって噴射され、圧縮空気を必要としない。そのため、圧縮空気を利用してコンクリートを噴射する場合と比べて粉塵を大幅に低減することができるという特長を有している。
【０００６】
上述のライニング装置は、遠心力を利用してコンクリートを噴射するので、ライニング装置へコンクリートを供給するにはコンクリートポンプの定常の圧力で圧送すればよい。すなわち、ピストン式ポンプやスクイズ式ポンプなど、汎用性があり維持管理が易しい一般的なコンクリートポンプを用いることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２１０８９９号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のライニング装置においても、粉塵の発生を完全になくすることはできなかった。その主な要因は、コンクリートポンプの構造そのものに起因して、コンクリートの供給が間欠的に停止する脈動現象が発生するためである。
【０００９】
例えば、ピストン式ポンプは、それぞれピストンを備えた２つのシリンダを有し、ピストンを交互に前進および後退させることで、シリンダへのコンクリートの吸入と、シリンダからのコンクリートの吐出とを交互に繰り返す。シリンダは、コンクリートを吸入する際にはホッパに接続し、吐出する際には吐出管に接続する必要があるので、ピストン式ポンプには、これらの経路を切り換えるためのバルブが設けられている。バルブの切り換え動作中はコンクリートの供給が停止し、その一方で急結剤は連続して供給されているので、結果的に、バルブの切り換え動作中に、一瞬ではあるが急結剤の空吹き現象が生じ、それが粉塵の原因となる。
【００１０】
また、スクイズ式ポンプは、ドラム状のケースの内周に沿って配置されたゴム製のチューブを、ロータの周囲に等間隔で設けられたスクイズローラによって押し潰し、チューブ内のコンクリートを絞り出すようにして圧送するものである。スクイズ式ポンプにおいても、ローラがチューブから離れた瞬間、チューブの圧力が低下し、次のローラによる絞り出し作用によって圧力が上昇するまでの間、コンクリートの供給が一時的に停止する。コンクリートの供給が停止すると、ピストン式ポンプの場合と同様に、急結剤の空吹き現象が生じ、それが粉塵の原因となる。
【００１１】
圧縮空気を利用してコンクリートと急結剤とを混合撹拌する場合には、圧縮空気によってコンクリートポンプの脈動が打ち消されるので、コンクリートポンプの脈動の影響ははほとんどない。しかし、圧縮空気を利用する方法は、前述したように、コンクリートと急結剤との混合撹拌が十分に行われず、粉塵に対する解決策とはなりえない。従って、粉塵の発生をできるだけ抑えるためには、遠心力を利用してコンクリートを噴射することを前提とした上で、コンクリートポンプの脈動の影響を少なくすることが重要である。
【００１２】
ここで、脈動の影響を少なくするために、複数のコンクリートポンプを用い、互いのコンクリート供給停止タイミングをずらしてコンクリートポンプを駆動することが考えられる。しかし、コンクリートポンプの動作周期は、コンクリート供給経路中の抵抗などによって若干ではあるが個々に異なるため、単に複数のコンクリートポンプを用いただけでは、互いの動作タイミングが徐々にずれていき、全てのコンクリートポンプが同じタイミングで動作する時点が発生する。結果的に、この時点ではコンクリートの供給が停止してしまうので、脈動の影響を確実になくすることはできない。
【００１３】
本発明の第１の目的は、コンクリートポンプの脈動の影響をなくしてコンクリートを供給するために、複数のコンクリートポンプを連結するのに用いられる連結器を提供することである。本発明の第２の目的は、コンクリートポンプの脈動をなくし、安定してコンクリートを供給することのできるコンクリート供給装置および方法を提供することである。本発明の第３の目的は、コンクリートポンプの脈動の影響をなくすることによって、粉塵の発生をさらに減少させることのできるコンクリート吹付け方法を提供することである。すなわち本発明は、コンクリートポンプの脈動の影響をなくすることを共通の課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述したように、単に複数のコンクリートポンプを用いただけでは脈動の影響をなくすることができない。そこで本発明者等は、コンクリートポンプの中でも往復運動ではなく回転運動を利用してコンクリートを圧送するスクイズ式のコンクリートポンプであれば複数のコンクリートポンプの同期駆動を実現できるのではないかと考え、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち本発明のスクイズ式ポンプ連結器は、スクイズローラが設けられたロータをモータで回転させ、スクイズローラでチューブ内のコンクリートを絞り出すことによってコンクリートを圧送する複数のスクイズ式ポンプを連結する連結器であって、回転自在に支持された１本の軸部材を有し、軸部材は、各スクイズ式ポンプのモータの駆動力をロータに伝達する動力伝達機構に、各スクイズ式ポンプのスクイズローラの位相を互いにずらして連結される。
【００１６】
本発明のスクイズ式ポンプ連結器によれば、複数のスクイズ式ポンプは、それぞれの動力伝達機構がスクイズローラの位相を互いにずらして、１本の軸部材で連結される。これにより各スクイズ式ポンプのロータの回転が同期するので、何れかのスクイズ式ポンプからのコンクリートの圧送が停止している間も、他のスクイズ式ポンプからコンクリートが圧送される。したがって、各スクイズ式ポンプから一括してコンクリートを供給することで、各スクイズ式ポンプの脈動現象が打ち消されて連続的にコンクリートが供給される。
【００１７】
軸部材は、スクイズ式ポンプのモータ側に連結することもできるし、ロータ側に連結することもできる。また、軸部材と各スクイズ式ポンプとは、ベルト伝動機構で連結してもよいし、チェーン伝動機構で連結してもよい。さらに、軸部材を１枚の支持板に軸受を介して支持し、この支持板を各スクイズ式ポンプに着脱可能に固定する構成とすることで、連結器を使用しないときにはスクイズ式ポンプから取り外し、スクイズ式ポンプを、脈動現象を考慮しなくてもよい一般用途に用いることができる。
【００１８】
本発明のコンクリート供給装置は、スクイズローラが設けられたロータをモータで回転させ、スクイズローラでチューブ内のコンクリートを絞り出すことによってコンクリートを圧送する複数のスクイズ式ポンプと、各スクイズ式ポンプにコンクリートを供給するホッパと、複数のスクイズ式ポンプを連結する、上記本発明のスクイズ式ポンプ連結器と、各スクイズ式ポンプからそれぞれ吐出されるコンクリートを１つの経路に合流させる合流管とを有する。
【００１９】
また、本発明のコンクリート供給方法は、上記本発明のコンクリート供給装置を用い、各スクイズ式ポンプを駆動して合流管の先端から外部へコンクリートを圧送する。
【００２０】
本発明のコンクリート供給装置およびコンクリート供給方法によれば、複数のスクイズ式ポンプを上述した本発明の連結器で連結し、各スクイズ式ポンプから吐出されるコンクリートを合流管でまとめて供給するので、合流管からは、各スクイズ式ポンプの脈動減少が打ち消された状態で連続的にコンクリートが供給される。これにより、安定したコンクリート供給が達成される。
【００２１】
本発明のコンクリート吹付け装置は、ベースマシンと、ベースマシンに搭載された上記本発明のコンクリート供給装置と、コンクリート供給ホースを介してコンクリート供給装置の合流管と接続され、遠心力を利用して、急結剤をコンクリート供給ホースから供給されたコンクリートと混合撹拌して噴射する吹付け機と、吹付け機を移動可能に前記ベースマシンに支持する吹付け機移動手段とを有する。
【００２２】
また、本発明のコンクリート吹付け方法は、上記本発明のコンクリート吹付け装置を用い、コンクリート吹付け装置の各スクイズ式ポンプを駆動して吹付け機からコンクリートを吹き付ける。
【００２３】
本発明のコンクリート吹付け装置およびコンクリート吹付け方法によれば、吹付け機へは、コンクリート供給装置から連続的にコンクリートが供給される。これにより、吹付け機では、供給されたほぼ全ての急結剤がコンクリートと混合撹拌されるので、コンクリートと混合撹拌されない急結剤が吹付け機から噴射されることによって発生する粉塵がほとんどなくなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態によるコンクリート供給装置の概略平面図であり、図２は、図１に示すコンクリート供給装置におけるコンクリートポンプの連結状態を模式的に示す図である。
【００２６】
本実施形態のコンクリート供給装置１は、トンネルや立坑の掘削後における地山の一次覆工のために遠心力を利用した吹付け機でコンクリートを吹付ける際に吹付け機へコンクリートを供給するのに好適に用いられるものであり、互いに並列に設置された２台のコンクリートポンプ１０，２０と、各コンクリートポンプ１０，２０にコンクリートを供給するためのホッパ５０と、各コンクリートポンプ１０，２０からそれぞれ吐出されたコンクリートを１つの経路に合流させて外部へ供給するための合流管４０と、各コンクリートポンプ１０，２０を互いに連結する連結器３０とを有する。
【００２７】
コンクリートポンプ１０は、一般に用いられているスクイズ式のポンプと同じものであり、ケース１１と、ケース１１内に回転自在に支持されたロータ１３と、ケース１１とロータ１３との間でロータ１３の外周に沿って配置されたゴム製のチューブ１２と、ロータ１３を回転させるための電動モータ１６とを有する。これらは外装カバー（不図示）で覆われている。
【００２８】
ロータ１３にはロータプーリ１８が固定されており、このロータプーリ１８と、電動モータ１６の出力軸に固定された駆動プーリ群１７とに、伝動ベルト１９が掛け回されている。これによって、電動モータ１６の回転が伝動ベルト１９を介してロータ１３に伝達される構成となっている。駆動プーリ群１７は、同軸上に支持されてそれぞれ直径の異なる複数のプーリで構成されており、伝動ベルト１９を掛け回すプーリを適宜選択することで、ロータ１３の回転数を段階的に変化させることができる。本実施形態では、駆動プーリ群１７は２つのプーリで構成されている。
【００２９】
ロータ１３の外周部には、ケース１１との間でチューブ１２を押し潰す２つのスクイズローラ１４が、ロータ１３の周方向に１８０°の間隔で設けられている。チューブ１２は、その一端に、ホッパ５０と接続された吸い込み管１０ａが接続されるとともに、他端に、合流管４０と接続された吐出管１０ｂが接続されている。ロータ１３が図２に示す矢印Ａ方向に回転すると、スクイズローラ１４がチューブ１２を押圧する位置が変化し、これにより、ホッパ５０内に収容されスクリュ５１によって撹拌されたコンクリートは、チューブ１２を通って吐出管１０ｂから吐出される。
【００３０】
なお、ロータ１３の外周部における各スクイズローラ１４の中間部に相当する位置には、それぞれサイドローラ１５が設けられている。サイドローラ１５は、スクイズローラ１４によって押し潰されたチューブ１２を、次のスクイズローラ１４で押し潰す前に復元させるためのものである。
【００３１】
以上、コンクリートポンプ１０について説明したが、もう一方のコンクリートポンプ２０も、上述したコンクリートポンプ１０と同じ構成を有しており、ケース２１、チューブ２２、ロータ２３、スクイズローラ２４、サイドローラ２５、電動モータ２６、駆動プーリ群２７、ロータプーリ２８、および伝動ベルト２９は、それぞれ上述したものと同様であるので、その説明は省略する。
【００３２】
コンクリートポンプ１０，２０としては、２台で必要とする吐出容量が得られるように、それぞれ必要とする吐出容量の１／２程度の小型のものが用いられる。したがって、本実施形態では２台のコンクリートポンプ１０，２０を用いているが、コンクリート供給装置１としては小型化が達成される。
【００３３】
各コンクリートポンプ１０，２０の電動モータ１６，２６は交流モータであり、各電動モータ１６，２６に周波数変換器６０が接続されている。この周波数変換器６０で電動モータ１６，２６の回転数を制御することにより、コンクリートポンプ１０，２０からのコンクリートの吐出量を無段階で変化させ、コンクリート供給装置１によるコンクリートの供給量を自由に設定および変更することができる。
【００３４】
連結器３０は、各コンクリートポンプ１０，２０の電動モータ１６，２６同士を連結するものであり、支持板３５上に、軸受３３によって回転自在に支持された１本の連結軸３１を有する。連結軸３１の両端部には、それぞれ直径の等しい連結用プーリ３２ａ，３２ｂが固定されている。
【００３５】
そして、連結用プーリ３２ａ，３２ｂと、コンクリートポンプ１０，２０の駆動プーリ群１７，２７のうち伝動ベルト１９，２９が掛け回されていないプーリとに、連結用ベルト３４ａ，３４ｂが掛け回されており、これによって、電動モータ１６，２６同士が連結される。連結用ベルト３４ａ，３４ｂをプーリに掛け回す際、図２に示すように、２台のコンクリートポンプ１０，２０のスクイズローラ１４の位相を９０°ずらした状態で、連結用ベルト３４ａ，３４ｂを掛け回す。
【００３６】
支持板３５は、コンクリートポンプ１０，２０の電動モータ１６，２６がそれぞれ取り付けられている部材にまたがって設置され、これらの部材にボルトなどによって着脱可能に固定されている。これにより、連結器３０は、各コンクリートポンプ１０，２０に対して固定されるとともに、コンクリートポンプ１０，２０に対する取り付けおよび取り外しを自由に行える構成となっている。
【００３７】
合流管４０は、コンクリートポンプ１０，２０に接続される側が二股に分かれた管であり、各コンクリートポンプ１０，２０から吐出されたコンクリートを１つの経路に合流させる。合流管４０の先端には、コンクリート供給ホースが接続される。
【００３８】
上述した構成に基づき、２つの電動モータ１６，２６を同時に駆動すると、２つの電動モータ１６，２６が互いに連結器３０で連結されているので、コンクリートポンプ１０，２０内のコンクリート経路内におけるコンクリート流動抵抗などによって各コンクリートポンプ１０，２０間の動作周期がばらついたとしても、各電動モータ１６，２６は互いに同じ回転速度で回転する。そのため、各コンクリートポンプ１０，２０のロータ１３，２３も互いに同じ回転速度で回転し、スクイズローラ１４，２４の位相差が維持される。
【００３９】
従って、一方のコンクリートポンプ１０のスクイズローラ１４がチューブ１２から離れてコンクリートの吐出が一時的に停止している間は他方のコンクリートポンプ２０からコンクリートが吐出され、また逆に、他方のコンクリートポンプ２０のスクイズローラ２４がチューブ２２から離れてコンクリートの吐出が一時的に停止している間は一方のコンクリートポンプ１０からコンクリートが吐出される。つまり、合流管４０には常に、いずれか一方のコンクリートポンプ１０，２０からコンクリートが流入し、コンクリート供給ホースへ連続してコンクリートを供給する。
【００４０】
以上説明したように、２台のコンクリートポンプ１０，２０を、スクイズローラ１４，２４の位相をずらして連結器３０で連結し、互いに同期して作動させることで、各コンクリートポンプ１０，２０の脈動現象を互いに打ち消し合いながらコンクリートを供給することができる。しかも、連結器３０によるコンクリートポンプ１０，２０は、その駆動プーリ群１７，２７同士を、ベルト伝動機構を介して連結されるので、一般に市販されているスクイズ式のコンクリートポンプに対して連結器３０を付加するだけの極めて簡単な構造で、コンクリートポンプの脈動現象の影響をなくし、上述した効果を達成することができる。
【００４１】
スクイズ式のコンクリートポンプを連結する方法としては、各ロータを貫通する１本の回転軸を用い、この回転軸に各ロータを直接固定する方法も考えられる。しかし、この方法を市販のコンクリートポンプで実現しようとした場合、コンクリートポンプの分解・組み立てが必要となり、その作業が非常に煩雑になる。また、各コンクリートポンプのロータを同一速度で回転させるために、各ロータを１つの電動モータで駆動することも考えられる。しかしこの場合は、電動モータを、２つのロータを回転させるのに必要な出力を有する大型の電動モータに付け替えなければならないので、やはり大幅な改造が必要となる。
【００４２】
これに対して本実施形態では、連結器３０さえ用意しておけば、並べて設置した市販のコンクリートポンプ１０，２０に連結器３０を取り付けるだけ、具体的には、電動モータ１６，２６が取り付けられている部材に支持板３５を固定し、駆動プーリ群１７，２７に連結用ベルト３４ａ，３４ｂを掛け回すだけの、極めて簡単な作業でコンクリートポンプ１０，２０を連結することができる。また、本実施形態のコンクリート供給装置１による作業が終了した後は、この逆の手順で連結器３０を容易に取り外すことができる。連結器３０を取り外した各コンクリートポンプ１０，２０は、連結前の状態に戻るので、脈動の影響を考慮する必要のない一般的な用途に使用することができる。
【００４３】
次に、上述したコンクリート供給装置１を用いたコンクリート吹付け装置の一例を説明する。
【００４４】
図３は、図１に示したコンクリート供給装置を搭載したコンクリート吹付け装置の一例の側面図であり、図１と同一のものについては図１と同じ符号を付している。コンクリート吹付け装置８０は、トンネルの掘削壁面に、コンクリートと急結剤とを混合撹拌した吹付け材を吹付けるものであり、自走可能なベースマシン８１と、ベースマシン８１に搭載されたコンクリート供給装置１と、コンクリート供給装置１から供給されたコンクリートを吹付ける吹付け機９０とを有する。
【００４５】
ベースマシン８１には、起伏動作可能なアーム８４が水平面内で旋回可能に支持されている。アーム８４の先端部には伸縮ムーブ８５が設けられており、吹付け機９０は、この伸縮ムーブ８５の先端部に取り付けられている。これらアーム８４および伸縮ムーブ８５で、吹付け機移動手段が構成される。
【００４６】
コンクリート供給装置１の合流管４０にはコンクリート供給ホース８６の一端が接続されており、コンクリート供給ホース８６の他端が吹付け機９０に接続されている。また、ベースマシン８１には急結剤供給装置８８が搭載されており、急結剤供給装置８８は急結剤供給ホース８７を介して吹付け機９０と接続されている。
【００４７】
そして、コンクリート供給装置１から吹付け機９０へコンクリートを供給し、吹付け機９０でコンクリートに急結剤を添加して、吹付け機移動手段によって吹付け機９０を適宜移動しながら吹付け機９０からコンクリートを噴射することで、トンネルの内壁面にコンクリートが吹付けられる。
【００４８】
吹付け機９０は、従来の技術でも述べた、コンクリートを圧縮空気によって噴射するものではなく遠心力を利用して噴射するものである。この吹付け機９０について図４を参照して説明する。
【００４９】
吹付け機９０は、コンクリートおよび急結剤を供給する材料導入部９０Ａと、コンクリートに急結剤を加えて混練りする撹拌混合部９０Ｂと、混練りした吹付け材をトンネルの掘削壁面に回転投射して吹付ける回転投射部９０Ｃとを有する。
【００５０】
材料導入部９０Ａは、急結剤を供給する急結剤導入管９２と、急結剤導入管９２の外側に急結剤導入管９２と同軸に設けられた、コンクリートを供給するコンクリート導入管９１とを有する。コンクリート導入管９１および急結剤導入管９２は、撹拌混合室を形成する略水平状態で配置したコーン部９４内に開口している。コーン部９４の基端部には、コンクリート導入管９１の外周に回転自在に設けられた内側回転筒９４ａが連結されており、コーン部９４は、コンクリート導入管９１の軸心を中心に不図示の内側回転筒駆動機構により回転される構成となっている。
【００５１】
撹拌混合部９０Ｂは、コーン部９４内にコンクリート導入管９１の軸心延長線上に沿って配置された撹拌軸９３を有する。撹拌軸９３の周面には、円周方向および軸心方向に沿った所定間隔ごとに複数の撹拌棒が放射状に突出して設けられている。各撹拌棒は、その先端とコーン部９４の内周面との間隔がほぼ一定になるように、コーン部９４のテーパ内面に適合した長さを有する。撹拌軸９３は、一端部が回転投射部９０Ｃ側に連結支持され、他端側には、急結剤導入管９２の開口部と対向するインペラ９７が装着されている。
【００５２】
回転投射部９０Ｃは、インペラ９６と、噴射口９０ａが開放される状態でインペラ９６の外周面に巻き付けられた無端平ベルト９５と、インペラ９６の周囲に配置されて無端平ベルト９５を案内する複数のプーリ９８とを有する。インペラ９６は、コーン部９４の開口部に対向して撹拌軸９３の一端部に連結された円板状の側面板９６ａと、側面板９６ａの内側に配置された環状面板９６ｂと、環状面板９６ｂに放射状に設けられた複数の羽根板９６ｃとを有する。
【００５３】
インペラ９６は、ハウジング９６ｄを介して、内側回転筒９４ａの外周に回転自在に支持された中央回転筒９６ｅに連結されている。中央回転筒９６ｅは、不図示の中央回転筒駆動機構により回転され、これによって、インペラ９６および撹拌軸９３が回転される。インペラ９６および撹拌軸９３の回転方向はコーン部９４の回転方向と同じ（図４（ｂ）において反時計回り）であり、また、回転速度はコーン部９４の回転速度よりも高速である。
【００５４】
上述した構成に基づき、コンクリート導入管９１からコンクリートが供給されると、コンクリートは、回転しているコーン部９４の小径側端部に順次押出され、コーン部９４の内壁面に付着した後、遠心力を受けた際にテーパ面に生ずる水平方向分力の作用でコーン部９４の大径側端部へ移送される。一方、急結剤導入管９２から供給された急結剤は、回転する撹拌軸９３およびインペラ９６によって放射方向に飛散し、コーン部９４の内壁面に付着しているコンクリートに分散状態で添加される。コンクリートおよび急結剤は、コーン部９４の回転による移送の途中で撹拌棒による撹拌混合を受けながら混練りされ、コーン部９４の大径側端部からインペラ９６側へ順次送り出される。
【００５５】
このように、コーン部９４の内壁面に付着しているコンクリートに対して急結剤を分散状態で添加し、コーン部９４よりも高速で回転する撹拌棒によって混練りすることで、コンクリートと急結剤を均一に撹拌混合することができる。
【００５６】
コーン部９４から送り出される、急結剤が添加されたコンクリートは、回転するコーン部９４による遠心力を受けながら接線方向へ飛散され、無端平ベルト９５で囲まれたインペラ９６の内面に付着する。ここで、急結剤が添加されたコンクリートはインペラ９６によって加速され、羽根板９６ｃに押出されるようにして噴射口９０ａから噴射される。
【００５７】
以上のように、この吹付け機９０によれば、圧縮空気を用いることなくコンクリートを吹付けるので、粉塵の発生を大幅に抑制することができる。しかも、コンクリート供給装置１を用いることによって、途切れることなく吹付け機９０へコンクリートが供給されるので、吹付け機９０に供給されたほぼ全ての急結剤をコンクリートに添加することができる。したがって、コンクリートに添加されない急結剤が噴射されることによって発生する粉塵もほとんどなくなり、結果的に、粉塵の発生をさらに低減することができる。
【００５８】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００５９】
図５は、本発明の他の実施形態によるコンクリート供給装置の斜視図である。図５に示すコンクリート供給装置１０１も、スクイズ式の２つのコンクリートポンプ１１０，１２０を連結器１３０で連結したものである。コンクリートポンプ１１０，１２０はそれぞれ、図２に示したものと同様に、２つのスクイズローラを備えたロータと、ロータの外周に沿って配置されたチューブと、ロータを回転させるための電動モータと、電動モータの駆動力をロータに伝達する動力伝達機構とを有する。これらのうち動力伝達機構を除く各部は、外装カバー１１０ａ，１２０ａで覆われている。
【００６０】
なお、図５は、コンクリートポンプ１１０，１２０と連結器１３０との連結状態を示しており、各コンクリートポンプ１１０，１２０に供給するコンクリートを収容するホッパ、および各コンクリートポンプ１１０，１２０から吐出したコンクリートを１つの経路に合流させる合流管は省略している。
【００６１】
図５に示すコンクリート供給装置１０１において、連結器１３０は、各コンクリートポンプ１１０，１２０の外装カバー１１０ａ，１２０ａの上面にまたがって固定されている。より詳しくは、連結器１３０は、連結軸１３１と、連結軸１３１を軸受１３３により回転自在に支持する支持板１３５とを有し、この支持板１３５が、外装カバー１１０ａ，１２０ａの上面にまたがって設置され、各外装カバー１１０ａ，１２０ａに対してボルトなどによって着脱自在に固定されている。このように、連結器１３０は、各コンクリートポンプ１１０，１２０に対して固定されるのであれば任意の部位に固定することができる。
【００６２】
連結軸１３１の両端部には、それぞれ連結用スプロケット１３２ａ，１３２ｂが固定されている。一方、各コンクリートポンプ１１０，１２０のロータプーリ１１８，１２８には、それぞれロータ側スプロケット１３６ａ，１３６ｂが固定されている。そして、ロータ側スプロケット１３６ａ，１３６ｂと連結用スプロケット１３２ａ，１３２ｂとに、連結用チェーン１３４ａ，１３４ｂが掛け回されており、これにより、各コンクリートポンプ１１０，１２０が連結器１３０によって連結される。もちろん、スクイズローラの位相を互いにずらして各コンクリートポンプ１１０，１２０を連結することは、前述した実施形態と同様である。
【００６３】
上述したように、図５に示すコンクリート供給装置１０１では、連結器１３０をロータプーリ１１８，１２８側に連結しているが、この場合でも、電動モータ側に連結した場合と同様の効果が得られる。また、連結軸１３１と各コンクリートモータ１１０，１２０とをチェーン伝動機構で連結することで、ロータプーリ１１８，１２８と連結軸１３１との間でのスリップが発生しないので、ベルト伝動機構と比べて、スクイズローラの位相のずれを良好に維持することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態として、コンクリートポンプに対する連結器の取り付け位置、コンクリートポンプへの連結器の連結箇所、およびコンクリートポンプの動力の連結軸への伝動方式を変えた２つの実施形態を示したが、これら連結箇所および電動方式は任意に組み合わせることができる。
【００６５】
また、図２では、各コンクリートポンプ１０，２０がそれぞれ２つのスクイズローラ１４，２４を有し互いに９０°の位相差で連結される例を示したが、各コンクリートポンプのスクイズローラの数は任意であり、位相差についても、一方のコンクリートポンプによる圧送が停止している間に他方のコンクリートポンプによる圧送を行うことができる位相差であれば、任意の位相差とすることができる。
【００６６】
さらに、コンクリート供給装置に用いられるコンクリートポンプの数は、上述した実施形態では２台の例を示したが、３台以上であってもよい。その場合、連結軸には、コンクリートポンプの台数と等しい数のプーリまたはスプロケットがコンクリートポンプの位置に対応して固定され、これらプーリまたはスプロケットは、それぞれベルトまたはチェーンを介して各コンクリートポンプの動力伝達機構に連結される。
【００６７】
なお、上述した実施形態では連結軸の捻れを考慮していないが、実際にコンクリート供給装置を作動させる場合には、各コンクリートポンプのロータの回転速度差や連結軸の強度にもよるが、連結軸に捻れが生じる。この捻れは、スクイズローラの位相差に影響を与え、また、連結軸の破壊を引き起こす原因にもなる。したがって、連結軸は、できるだけ捻れが生じにくく、かつ、連結軸に作用する捻り力に対して十分に耐久性を有するように、直径や材質を選定するのが望ましい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数のスクイズ式ポンプを、それぞれのスクイズローラの位相をずらして、１本の軸部材を有する連結器で連結することで、各スクイズ式ポンプの脈動現象を打ち消し合うようにスクイズ式ポンプを駆動することができる。したがって、この連結器で連結された複数のスクイズ式ポンプの吐出部を合流管で接続したコンクリート供給装置によってコンクリートを供給することにより、連続的に安定してコンクリートを供給することができる。さらに、コンクリート供給装置を、コンクリートと急結剤とを混合撹拌して噴射する吹付け機を備えたコンクリート吹付け装置に適用することで、未混合の急結剤が噴射されることによって発生する粉塵をほとんどなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるコンクリート供給装置の概略平面図である。
【図２】図１に示すコンクリート供給装置におけるコンクリートポンプの連結状態を模式的に示す図である。
【図３】図１に示すコンクリート供給装置を用いたコンクリート吹付け装置の側面図である。
【図４】図３に示す吹付け機を説明する図であり、（ａ）はコンクリートの供給方向に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるコンクリート供給装置の要部斜視図である。
【符号の説明】
１，１０１　　コンクリート供給装置
１０，２０，１１０，１２０　　コンクリートポンプ
１１，２１　　ケース
１２，２２　　チューブ
１３，２３　　ロータ
１４，２４　　スクイズローラ
１５，２５　　サイドローラ
１６，２６　　電動モータ
１７，２７　　駆動プーリ群
１８，２８，１１８，１２８　　ロータプーリ
１９，２９　　伝動ベルト
３０，１３０　　連結器
３１，１３１　　連結軸
３２ａ，３２ｂ　　連結用プーリ
３３，１３３　　軸受
３４ａ，３４ｂ　　連結用ベルト
３５，１３５　　支持板
４０　　合流管
５０　　ホッパ
６０　　周波数変換器
８０　　コンクリート吹付け装置
８１　　ベースマシン
８４　　アーム
８５　　伸縮ムーブ
８６　　コンクリート供給ホース
８７　　急結剤供給ホース
８８　　急結剤供給装置
９０　　吹付け機
９０Ａ　　材料導入部
９０Ｂ　　撹拌混合部
９０Ｃ　　回転投射部
９０ａ　　噴射口
９１　　コンクリート導入管
９２　　急結剤導入管
９３　　撹拌軸
９４　　コーン部
９５　　無端平ベルト
９６，９７　　インペラ
１１０ａ，１２０ａ　　外装カバー
１３２ａ，１３２ｂ　　連結用スプロケット
１３４ａ，１３４ｂ　　連結用チェーン
１３６ａ，１３６ｂ　　ロータ側スプロケット
【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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