JP2006241734A - スラリー吹付けノズル - Google Patents

Abstract

【課題】 閉塞せず添加物を円滑にスラリーに混入でき、良好に団粒化し近距離〜遠距離の施工面に安定して吹き付け可能なスラリー吹付け用ノズルの提供。
【解決手段】 予め団粒剤の混入された植生基材のスラリーが圧送されてスラリ導入口（１０１ａ）からノズル通路（１０１）に導入される。圧縮空気が圧縮空気吐出口（１０３）からノズル通路内に導入される。圧縮空気吐出口の上流にスリット状の添加物吸入口（１０４）が設けられ、その幅は最適にはノズル通路の径の略１／１０とされる。導入された圧縮空気により通路内のスラリーは加速されそれにともなって連続繊維のような添加物が円滑に吸入される。また、良好な攪拌がおこなわれ、スラリーは添加物と好適に混合されながら団粒化されてスラリ吐出口（１０１ｂ）から吐出される。団粒剤は添加物吸入口から混入させることもできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、植生基材のスラリーを施工面に高次団粒化して吹き付けるためのスラリー吹付ノズルに関する。

緑化基盤造成のために、粘土を含む植生基材と水とを混合して得られる植生基材スラリーを吹き付けることが行われている。そのために、植生基材スラリーと団粒剤を、空気と共に、混合して団粒反応させながら施工面に吹き付ける工法が従来より知られている。このような工法によれば、植生基材は団粒反応（凝集反応）により団粒化し、スラリー中の水分が分離されて塑性化し、施工面へ厚く付着して安定する。

このような吹付を行うための吹付ノズルとして、特許文献１のノズルがある。
図２に示すのが特許文献１のノズル１１０の断面図であり、植生基材スラリーはノズル１１０のスラリ導入口１１１ａからノズル通路１１１内へ導入される。ノズル通路１１１には流量調整用のボールバルブ１１２が配設されている。空気導入口１１４から導入された空気と、団粒剤水溶液導入口１１５から圧入される団粒剤水溶液はノズルの外部で空気と混合され、団粒剤吐出口１１６からノズル内通路１１１を流れる植生基材スラリーへ混入される。

ノズル通路１１１内で団粒剤水溶液と植生基材スラリーは空気の介在下で混合撹拌されて、高次団粒構造を形成しながらノズル吐出口１１１ｂから吐出され施工法面へ吹き付けられる。更に、必要に応じて連続繊維が連続繊維導入口１１６から導入され連続繊維吸入口１１７からノズル通路１１１内に吸引されて植生基材スラリーに混合される。

この特許文献１のノズルでは、高次団粒構造を形成させるための、植生基材スラリーと団粒剤水溶液との団粒反応を、導入された空気による撹拌に主に依存しているため、スラリー流速を増すと反応時間が十分得られず、反応が未完成のまま吹き付けられる事がある。そのため、適用出来るスラリー流速に制限があり、ノズルからの飛距離が十分得られず、法枠等の飛距離を必要としない施工面で使用されていた。

又、撹拌効率を制御するためのボールバルブ１１２による絞り効果、及び絞り部による効果を得るよう工夫されているが、大径のチップを含む植生基材スラリーの吹き付けには閉塞の問題がある。更に、連続繊維を導入する場合、植生基材スラリーの吸引力のみにより導入混合するため、植生基材スラリーの流速が小さい場合には円滑な導入が困難になるおそれがある。

本発明の実施の形態のノズル１００（後述する）の実験において使用したのと同じ調合（後述する）の植生基材スラリーを、図５に示す高次団粒吹付装置（後述する）にて、この特許文献１のノズル１１０を用いて、近距離（ノズル吐出口２１ｂより１乃至２ｍ）の法枠施工を行った場合には、高次団粒構造を有する植生基盤を法枠内へ形成出来た。しかしながら、連続繊維を導入した場合、若干円滑さを欠く場合があり、又飛距離を得ようと植生基材スラリーの流速を大きくして施工を試みた場合には団粒反応が十分行われず、一部流れる現象が見られた。また、施工途中でチップ（木片）によるノズルの閉塞が数回発生した。

特許文献２による植生基材吹き付けノズルは、植生基材スラリーの飛距離の増大及び連続繊維の円滑な導入のため開発されたノズルである。図３に示すのがこの特許文献２のノズル１２０の断面図であり、ノズル通路１２１内には絞り１２３が設けられその上流側には流量調節用のボールバルブ１２２が設けられていて、絞り込みによって発生するベンチュリー効果を調整する。

団粒剤は団粒剤導入口１２５ａから導入され団粒剤吐出口１２５ｂからノズル通路１２１内を流れる植生基材スラリーに混入される。団粒剤吐出口１２５ｂの下流には邪魔板１２６が配設されており、この邪魔板１２６により団粒剤と植生基材スラリーの混合が促進されてからノズル吐出口１２１ｂから吐出される。

絞り１２２と略同じ位置のノズルの外側にはフード１２７が付設され、このフード１２７には第１連続繊維導入口１２８ａが設けられ、これと略同じ位置に第２連続繊維導入口１２８ｂが設けられ、連続繊維は第１連続繊維導入口１２８ａから第２連続繊維導入口１２８ｂを通ってノズル通路１２１内に導入される。

ボールバルブ等の絞り部を設ける事により植生基材スラリーの流速を増大し、飛距離を得る事は出来、連続繊維の導入も差圧を利用する事で円滑に出来る。しかしながら、大径のチップを使用した場合に、バルブ１２２や絞り１２３における閉塞の発生が避けられない。

本発明のノズル１００（後述する）の実験において使用したのと同じ調合（後述する）の植生基材スラリーを、図５に示す高次団粒吹付装置（後述する）にて、この特許文献１のノズルを用いて施工したところ、施工開始の一時期、十分なノズル口より１０ｍ以上の飛距離が得られたが、チップ（木片）によりノズル通路１２１の閉塞が発生し、施工を継続することが出来なかった。

特許文献３のノズルは特許文献２のノズルに対し、大径のチップ（木片）がスラリー中に存在しても閉塞しないようにボールバルブを外し、よりノズル内径を大きくしたものである。図４に示すのが、この特許文献３のノズル１３０の断面図であり、特許文献２のノズルと同じく、ノズル通路１３１内には絞り１３３、邪魔板１３６が設けられ、外側にはフード１３７が設けられ、第１連続繊維導入口１３８ａ、第２連続繊維導入口１３８ｂも設けられているが、上述のようにボールバルブは存在しない。

その結果、ノズル通路１３１内での撹拌混合性が従来技術のノズルＡ、Ｂよりも劣るため、撹拌混合をより確実にするため従来ノズルではノズル内に注入していた団粒剤水溶液を図５のスラリーポンプ出口近傍で注入するようにしてある。したがって、このノズル１３０には団粒剤を導入するためのパイプも取付けられてない。

この特許文献３のノズルで、本発明のノズル１００（後述する）の実験において使用したのと同じ調合（後述する）の植生基材スラリーを、図５に示す高次団粒吹付装置（後述する）にて施工した（上述のように団粒剤水溶液はスラリーポンプ出口近傍で注入）ところ、飛距離、大径基材の閉塞の問題は大幅に改善されたが、絞り部での絞りに限界があるため、連続繊維の吸入に円滑さが欠ける傾向があった。

上述のように、特許文献１，２，３に開示されている吹付ノズルは何れも絞り部を有していて、この絞り部によって発生する差圧によって空気、連続繊維を吸引し、空気、植生基材スラリー、団粒剤の撹拌混合を行うものである。しかしながら、十分な撹拌混合、連続繊維吸引能を得るためには、絞り部を十分絞り込み、それによって発生するベンチュリー効果を得る必要がある。ところが、大きな径のチップを含む植生基材スラリーする場合、ノズルの絞り部で閉塞が発生し、絞り込みを効果が発生するまで十分絞り込む事は困難であった。

実開平５−４９８３６号公報 特開平７−１６６５５４号公報 特開２００２−３１７４４９号公報

本発明は、上記問題に鑑み、閉塞が発生せず、連続繊維を円滑にスラリーに混入して、良好に混合撹拌でき、良好に団粒化して近距離の施工面から遠距離の施工面まで、安定して吹き付けることのできる、スラリー吹付け用ノズルを提供する事を目的とする。

請求項１の発明によれば、スラリーを吹き付けるためのスラリー吹き付けノズルであって、
スラリーを導入する導入口から略同じ径で延伸するノズル通路と、
前記ノズル通路に開口し圧縮空気を前記ノズル内通路を流れるスラリーに混入可能な圧縮空気吐出口と、
前記ノズル通路の、前記圧縮空気吐出口の上流側の減圧される部分に開口し、添加物を前記ノズル内通路を流れるスラリーに混入可能な添加物吸入口と、を具備し、
スラリーがスラリー吹き付けノズルの導入口に圧送され、スラリーを団粒化させる団粒剤が、スラリーと共にスラリー吹き付けノズルの導入口に圧送され、および、または、添加物吸入口からスラリーに混入される、ことを特徴とするスラリー吹き付けノズルが、提供される。

このように構成されるスラリー吹き付けノズルでは、圧縮空気は空気吐出口より噴流となってノズル内通路を流れるスラリー中に吐出され、スラリーを加速する。その結果、空気吐出口の上流の減圧される部分に設けられた添加物吸入口からの添加物を円滑に吸引することができる。また、団粒剤がスラリーとともにノズルの導入口から、あるいは、添加物吸入口から混入される。そして、空気吐出口の下流側では吐出された圧縮空気により良好な攪拌が得られるので、スラリーは、添加物が有る場合にはこれと良好に混合されながら団粒化が促進される。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、添加物吸入口が、流れ方向で略同じ位置において、周方向に複数個配列されていて、添加物が複数種類ある場合には、それぞれ異なる添加物吸入口からスラリーに混入される、ようにされているスラリー吹き付けノズルが提供される。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、添加物が連続繊維を含む、ようにされているスラリー吹き付けノズルが提供される。

本発明の吹付けノズルでは、スラリーはノズル通路に導入されるが、ノズル通路内は導入口から略同一の径でそのまま延伸しており絞られる部分がないので、閉塞が発生しない。また、スラリーが圧縮空気吐出口から導入される圧縮空気で加速され、その上流に設けた添加物吸入口から添加物を円滑にスラリーに混入でき、かつ、良好に混合撹拌できる。そして、団粒剤がスラリーとともにノズル通路から導入され、および、または、添加物吸入口から混入されるのでこれも良好に混合攪拌され、スラリーは良好に団粒化される。
また、添加物の吸入は、圧縮空気吐出口から導入される圧縮空気の量で制御可能できるので、飛距離の大小、すなわち、スラリーの圧送圧力による影響は少なく、近距離の施工面から遠距離の施工面まで、安定して吹き付けることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
初めに本発明のノズルを使用しておこなわれる緑化基板造成工事のためのスラリー吹き付け装置の全体について説明する。
図５がその吹き付け装置１０の全体を示している。吹き付け材料である植生基材は主混合タンク１１、及び団粒剤は副混合タンク１２にて調合される。主混合タンク１１でスラリー化された植生基材はスラリーポンプ１３によりホース１５を介して吹きつけノズル１００へ圧送される。

本発明、及び、前述した特許文献３の吹付けノズルを使用する場合には、スラリーポンプ１３の吐出口近傍のホース１５内に団粒剤水溶液が注入され、ホース１５内で凝集反応を進行させながら吹付けノズル１００へ送液される。一方、特許文献１，２の場合は団粒剤水溶液はノズル部分において注入される。いずれの場合も、吹き付けノズル１００内で、植生基材スラリーは団粒化反応を完結し、高次団粒構造を形成して、吹き付けノズル１００の吐出口から施工面へ吹き付けられる。

図１は、本発明のノズル１００の構造を示す断面図である。ノズル通路１０１は上流端部にスラリー導入口１０１ａを、下流側端部には縮径されたスラリー吐出口１０１ｂを有する。圧縮空気導入口１０２から導入された空気を吐出する圧縮空気吐出口１０３がノズル内通路１０１に設けられている。圧縮空気吐出口１０３の上流側に添加物導入口１０５から導入された添加物を吐出するスリット状の添加物吸入口１０４が設けられている。
添加物導入口１０５、添加物吸入口１０４は、周方向に分割されて複数個設けられている。

ホース５内で一部団粒反応を進行させながら送液されたスラリーはスラリー導入口１０１ａからノズル内通路１０２に導入されスリット状の添加物吸入口１０４を通過する。この際、添加物吸引口１０５との間に差圧が発生する。その結果、添加物吸引口１０５より空気と共に添加物がスラリー内に混入される。

空気導入口１０２より導入された圧縮空気（７kg／cm²）はスラリー流れ中央部へ向けて吐出できるように、傾斜して設けられた空気吐出口１０３よりスラリー中に高速で吐出される。その結果、植生基材スラリーと団粒剤水溶液の混合物は導入された空気により激しく撹拌され凝集反応を完結させながら、より加速された状態でスラリー吐出口１０１ｂより吐出され、十分な飛距離で法面等へ吹き付ける事が出来る。

空気によりスラリーを加速する事により、空気吐出口１０３よりポンプ側のスラリーは強くスラリー吐出口１０１ｂの方向へ引かれ流速が速まり、スリット状の添加物吸引口１０４の領域が減圧され、添加物に対する吸引力が増大し、添加物の供給が円滑におこなわれる。

添加物吸引口１０４の幅はノズル通路径の１／５〜１／２０、即ちスラリー流路管径が５０mmの場合は２．５〜１０mmの範囲で効果が得られるが、スラリー流路管路の１／１０程度が、添加物の円滑な吸入に加えて、吸入される空気による撹拌混合効果が良好であるため、好適である。

上記のように構成される本発明の吹付けノズルで、連続繊維を添加物として、以下に示すように調合した植生基材スラリーを用いて施工実験をおこなった。
イ．基盤材料（混合主タンクに貯留）
チップ（木片）［長径４０mm以下］ ２４００Ｌ
土壌成分［商品名ＢＦソイル（株式会社 彩光製）］ １０００Ｌ
有機成分［商品名ＢＦソイル（株式会社 彩光製）］ １２００Ｌ
浸食防止剤［商品名ＢＦコート（株式会社 彩光製）］ １６０Ｌ
水 ３０００Ｌ
ロ．凝集剤（副混合タンクに貯留）
団粒剤［商品名ＢＦフロック（株式会社 彩光製）］ ２kg
水 ５００Ｌ
ハ．連続繊維
１４０フィラメント、３００デニール
［商品名グリーンルーバー（株式会社 彩光製）］ １．８kg

まず、内径５０mmで長さ１００ｍのホースで、法面長１０ｍ、垂直高さ４０ｍの法面に、連続繊維を混入させながら吹付けをおこなったところ、連続繊維の混入は円滑におこなわれ、閉塞による施工中断を生じる事も無かった。吹き付けをされた基盤を観察すると、凝集反応が良好に完結しているため余剰水が分離されており、空隙の多い、植物の生育に好適な植生基盤が厚く（５〜７cm）造成されていた。
一方、吹付け距離が２乃至５ｍと比較的短い施工面へ吹付けた場合にも、連続繊維の供給も円滑で、問題無く施工出来、良好な植生基盤が造成出来た。

なお、上記の実施の形態においては、団粒剤は必要な量の全量を吹き付け装置１０内で混合されるようにされているが、大部分を吹き付け装置１０内で混合し、追加的に添加物吸入口１０４から混入させることもできるし、あるいは、全量を添加物吸入口１０４から混入することもでき、このようにすることにより施工中の団粒剤の割合の調整を弾力的におこなうことができる。
なお、団粒剤を添加物吸入口１０４から混入する場合は、添加物吸入口１０４は前述したように周方向に複数個設けられているので、連続繊維を混入するのとは別の添加物吸入口１０４から混入される。

本発明は植生基材スラリーを吹付けるためのノズルに適用することができるが、植生基材スラリーと同じような性質の流体を吹付けるノズルにも適用できる。

本発明の実施の形態の吹付けノズルの断面図である。 特許文献１のノズルの断面図である。 特許文献２のノズルの断面図である。 特許文献３のノズルの断面図である。 吹付け装置の全体を示す図である。

符号の説明

１０ 吹き付け装置
１１ 主タンク（植生基材混合用）
１２ 副タンク（団粒剤溶解用）
１３ スラリーポンプ
１４ 団粒剤用ポンプ
１５ ホース
１００ ノズル（本発明）
１０１ ノズル通路
１０１ａ スラリ導入口
１０１ｂ スラリ吐出口
１０２ 圧縮空気導入口（本発明）
１０３ 圧縮空気吐出口（本発明）
１０４ 添加物吸入口（本発明）
１０５ 添加物導入口（本発明）
１１０ ノズル（特許文献１）
１１２ ボールバルブ（特許文献１）
１１４ 圧縮空気導入口（特許文献１）
１１５ 団粒剤導入口（特許文献１）
１０４ 連続繊維吸入口（特許文献１）
１０５ 連続繊維導入口（特許文献１）
１２０ ノズル（特許文献２）
１２２ ボールバルブ（特許文献２）
１２３ 絞り（特許文献２）
１２５ｂ 団粒剤吐出口（特許文献２）
１２６ 邪魔板（特許文献２）
１２７ フード（特許文献２）
１２８ａ 第１連続繊維導入口（特許文献２）
１２８ｂ 第２連続繊維導入口（特許文献２）
１３０ ノズル（特許文献３）
１３３ 絞り（特許文献２）
１３５ｂ 団粒剤吐出口（特許文献３）
１３６ 邪魔板（特許文献３）
１３７ フード（特許文献３）
１３８ａ 第１連続繊維導入口（特許文献３）
１３８ｂ 第２連続繊維導入口（特許文献３）

Claims (3)

1. スラリーを吹き付けるためのスラリー吹き付けノズルであって、
   スラリーを導入する導入口と略同径で延伸するノズル通路と、
   前記ノズル通路に開口し圧縮空気を前記ノズル内通路を流れるスラリーに混入可能な圧縮空気吐出口と、
   前記ノズル通路の、前記圧縮空気吐出口の上流側の減圧される部分に開口し、添加物を前記ノズル内通路を流れるスラリーに混入可能な添加物吸入口と、を具備し、
   スラリーがスラリー吹き付けノズルの導入口に圧送され、スラリーを団粒化させる団粒剤が、スラリーと共にスラリー吹き付けノズルの導入口に圧送され、および、または、添加物吸入口からスラリーに混入される、ことを特徴とするスラリー吹き付けノズル。
2. 添加物吸入口が、流れ方向で略同じ位置において、周方向に複数個配列されていて、添加物が複数種類ある場合には、それぞれ異なる添加物吸入口からスラリーに混入される、ことを特徴とする請求項１に記載のスラリー吹き付けノズル。
3. 添加物が連続繊維を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のスラリー吹き付けノズル。

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