JP2011098552A - エアモルタル製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベースモルタルの供給量が時々刻々変化するような場合であっても、安定した性状のエアモルタルを製造できるエアモルタル製造装置を提供する
【解決手段】本発明に係るエアモルタル製造装置は、ベースモルタルが流れる配管に設けられてベースモルタルと気泡の供給を受けて両者を連続的に混合する混合筒１１と、混合筒１１に気泡を供給する気泡供給管１３に設けられて空気と原料液の供給を受けて気泡を生成する発泡筒２５とを備え、エアモルタルを連続的に製造するエアモルタル製造装置であって、配管を流れるベースモルタルの流量を検出するベースモルタル流量検出手段９と、該ベースモルタル流量検出手段の検知信号を予め定めた時間間隔で入力して検知されたベースモルタル流量に対応した気泡を生成する気泡生装置１５とを備えたことを特徴とするものである
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係るエアモルタル製造装置は、ベースモルタルが流れる配管に設けられてベースモルタルと気泡の供給を受けて両者を連続的に混合する混合筒１１と、混合筒１１に気泡を供給する気泡供給管１３に設けられて空気と原料液の供給を受けて気泡を生成する発泡筒２５とを備え、エアモルタルを連続的に製造するエアモルタル製造装置であって、配管を流れるベースモルタルの流量を検出するベースモルタル流量検出手段９と、該ベースモルタル流量検出手段の検知信号を予め定めた時間間隔で入力して検知されたベースモルタル流量に対応した気泡を生成する気泡生装置１５とを備えたことを特徴とするものである
【選択図】 図１
Description
本発明は、モルタルと気泡を混合器によって混合して連続的にエアモルタルを製造するエアモルタル製造装置に関する。
気泡を混合する前のベースとなるモルタル（以下、「ベースモルタル」という）に気泡を混合して製造されるエアモルタルにおいて、その性状を均質にすることが求められる。その最も重要な点は、エアーの含有量を設定値にすることである。
このようなエアモルタルの製造方法として、従来、一般的に行われているのは以下のような方法である。
原液をあらかじめ決められた倍率で希釈した発泡液を生成し、生成された発泡液をポンプで送出配管に送出する。そして、送出配管の途中でエアーと混合して、泡（フォーム）を作成していた。発泡液、エアーの量はそれぞれ手動のバルブによって、経験豊富な技術者が作成された泡の状態を観察しながら調整していた。そして、サンプルを採取して泡（フォーム）の比重、エアー含有量等を計測し管理データとしていた。
また、作成した泡（フォーム）とモルタルを混合し、エアモルタル（最終製品）としたときも、施工前に技術者が製品の状態を観察し、発泡液の量、エアー量等に調整を加え、試料を採取して品質管理を行っていた。施工途中においては打設されるエアモルタルを経験の豊富な技術者が常時監視し、エアモルタルの性状に変化が生じたときにはその都度、材料の混合量の調整を行っていた。
このようなエアモルタルの製造方法として、従来、一般的に行われているのは以下のような方法である。
原液をあらかじめ決められた倍率で希釈した発泡液を生成し、生成された発泡液をポンプで送出配管に送出する。そして、送出配管の途中でエアーと混合して、泡（フォーム）を作成していた。発泡液、エアーの量はそれぞれ手動のバルブによって、経験豊富な技術者が作成された泡の状態を観察しながら調整していた。そして、サンプルを採取して泡（フォーム）の比重、エアー含有量等を計測し管理データとしていた。
また、作成した泡（フォーム）とモルタルを混合し、エアモルタル（最終製品）としたときも、施工前に技術者が製品の状態を観察し、発泡液の量、エアー量等に調整を加え、試料を採取して品質管理を行っていた。施工途中においては打設されるエアモルタルを経験の豊富な技術者が常時監視し、エアモルタルの性状に変化が生じたときにはその都度、材料の混合量の調整を行っていた。
エアーは圧縮体であるため、圧力負荷の変動に追随して手動操作でエアー量を調整することに手間取り、エア量と発泡液量を所定の混合比にして最適な泡（フォーム）を得るために、余計な時間を必要とした。また、打設環境（配管の長さ、配管径、勾配、等）によっても圧力負荷が変動するため、安定した品質の施工を行うためには経験豊富な技術者の監視が不可避であった。
このようなことから、自動化についての検討がなされ、特許文献１にその一例が提案されている。
特許文献１に開示されたエアモルタル打設方法は、起泡剤溶液と空気を混合して気泡を発生させる「発泡器」を前記混合器の前段に配置し、少なくとも、管路内を流れるエアモルタルの流量Ｑ0およびゲージ圧Ｐ0、混合器に導入されるベースモルタルの流量Ｑｂの３項目をモニターして、これらの測定値を用いて打設箇所に供給されるエアモルタルの空気含有率（体積％）を推定し、空気含有率の前記推定値が目標値に近づくように、少なくとも発泡器に送り込む空気の流量Ｑａを調整する自動制御をリアルタイムで行うというものである（特許文献１参照）。
特許文献１に開示されたエアモルタル打設方法は、起泡剤溶液と空気を混合して気泡を発生させる「発泡器」を前記混合器の前段に配置し、少なくとも、管路内を流れるエアモルタルの流量Ｑ0およびゲージ圧Ｐ0、混合器に導入されるベースモルタルの流量Ｑｂの３項目をモニターして、これらの測定値を用いて打設箇所に供給されるエアモルタルの空気含有率（体積％）を推定し、空気含有率の前記推定値が目標値に近づくように、少なくとも発泡器に送り込む空気の流量Ｑａを調整する自動制御をリアルタイムで行うというものである（特許文献１参照）。
そして、空気含有率の推定式として、以下に示すような式が提案されている。
空気含有率（Vol.％）＝［｛Ｑ0−（Ｑｂ＋Ｑｋ）｝×（１＋Ｐ0）］／｛Ｑ0（１＋Ｐ0）−（Ｑｂ＋Ｑｋ）Ｐ0｝×１００……（１）
ここで、
Ｑ0：エアモルタル管路２０を流れるエアモルタルの流量(L／min)
Ｑｂ：混合器１７に導入されるベースモルタル流量(L／min)
Ｑｋ：発泡器２４に導入される起泡剤溶液流量(L／min)
Ｐ0：エアモルタル管路２０を流れるエアモルタルのゲージ圧(atm)
空気含有率（Vol.％）＝［｛Ｑ0−（Ｑｂ＋Ｑｋ）｝×（１＋Ｐ0）］／｛Ｑ0（１＋Ｐ0）−（Ｑｂ＋Ｑｋ）Ｐ0｝×１００……（１）
ここで、
Ｑ0：エアモルタル管路２０を流れるエアモルタルの流量(L／min)
Ｑｂ：混合器１７に導入されるベースモルタル流量(L／min)
Ｑｋ：発泡器２４に導入される起泡剤溶液流量(L／min)
Ｐ0：エアモルタル管路２０を流れるエアモルタルのゲージ圧(atm)
しかしながら、特許文献１に示された方法は、エアモルタルの流量、ベースモルタルの流量等を計測してエアー含有量を推定するというものであり、前述の（１）式を用いるものである。（１）式を参照すると理解されるように、特許文献１の方法は、ベースモルタル量とエアモルタル量を計測して空気含有量を算出していることから、計測時においてベースモルタル量が大きく変動しないことを前提としている。
しかしながら、ベースモルタルの供給を開始して、ベースモルタルが所定流量流れるまでには所定の時間を要し、換言すればベースモルタル量が所定量になるまではベースモルタル量が変化する。また、工事の都合により、ベースモルタル量を変化させる必要がある場合もある。
このように実工事においては、ベースモルタル量が変化する状況が多々ある。しかし、特許文献１の方法では、ベースモルタル量がほぼ一定の流量になっていることを前提しなければならず、このようなものでは実工事においては、ベースモルタル量が一定になるまで計測できないことになり不便である。
しかしながら、ベースモルタルの供給を開始して、ベースモルタルが所定流量流れるまでには所定の時間を要し、換言すればベースモルタル量が所定量になるまではベースモルタル量が変化する。また、工事の都合により、ベースモルタル量を変化させる必要がある場合もある。
このように実工事においては、ベースモルタル量が変化する状況が多々ある。しかし、特許文献１の方法では、ベースモルタル量がほぼ一定の流量になっていることを前提しなければならず、このようなものでは実工事においては、ベースモルタル量が一定になるまで計測できないことになり不便である。
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、ベースモルタルの供給量が時々刻々変化するような場合であっても、安定した性状のエアモルタルを製造できるエアモルタル製造装置を提供することを目的としている。
（１）本発明に係るエアモルタル製造装置は、ベースモルタルが流れる配管終端に設けられてベースモルタルと気泡の供給を受けて両者を連続的に混合する混合筒と、該混合筒に気泡を供給する気泡供給管の始点に設けられて空気と発泡液の供給を受けて気泡を生成する発泡筒とを備え、エアモルタルを連続的に製造するエアモルタル製造装置であって、
前記配管を流れるベースモルタルの流量を検出するベースモルタル流量検出手段と、該ベースモルタル流量検出手段の検知信号を予め定めた時間間隔で入力して検知されたベースモルタル流量に対応した気泡生成に必要な発泡液と空気の混合量を演算する気液混合量演算手段と、該気液混合量演算手段の演算値に基づいて前記発泡液と前記空気の供給量を制御する気液供給量制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
前記配管を流れるベースモルタルの流量を検出するベースモルタル流量検出手段と、該ベースモルタル流量検出手段の検知信号を予め定めた時間間隔で入力して検知されたベースモルタル流量に対応した気泡生成に必要な発泡液と空気の混合量を演算する気液混合量演算手段と、該気液混合量演算手段の演算値に基づいて前記発泡液と前記空気の供給量を制御する気液供給量制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、ベースモルタルを配管に送り出すベースモルタル供給ポンプと、該ベースモルタル供給ポンプの供給量を制御するベースモルタル供給ポンプ制御手段とを有し、該ベースモルタル供給ポンプ制御手段は、ベースモルタルの供給量の設定値と前記ベースモルタル量検知手段によって検知されたベースモルタル量を比較して、フィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記発泡筒に発泡液を供給する発泡液配管に設けられて発泡液の流量を検出する発泡液流量検出手段を備え、前記気液供給量制御手段は前記気液混合量演算手段によって演算された発泡液流量と前記発泡液流量検出手段の検出値とを比較してフィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
（４）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記発泡筒に発泡液を供給する発泡液配管と、該発泡液配管に原液を供給する原液配管と、前記発泡液配管に希釈水を供給する希釈水配管と、前記原液配管に設けられて原液の流量を検出する原液流量検出手段と、前記希釈水配管に設けられて希釈水の流量を検出する希釈水流量検出手段とを備え、
前記気液混合量演算手段は、演算されたベースモルタル量に対応する発泡液量に見合った原液量と希釈水量を演算する機能を有し、
前記気液供給量制御手段は前記気液混合量演算手段によって演算された原液量と前記原液流量検出手段の検出値とを比較してフィードバック制御を行い、また前記気液混合量演算手段によって演算された希釈水量と前記希釈水流量検出手段の検出値とを比較してフィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
前記気液混合量演算手段は、演算されたベースモルタル量に対応する発泡液量に見合った原液量と希釈水量を演算する機能を有し、
前記気液供給量制御手段は前記気液混合量演算手段によって演算された原液量と前記原液流量検出手段の検出値とを比較してフィードバック制御を行い、また前記気液混合量演算手段によって演算された希釈水量と前記希釈水流量検出手段の検出値とを比較してフィードバック制御を行うことを特徴とするものである。
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記混合筒は、ベースモルタルと気泡を合流させる流体合流部と、合流した流体を攪拌混合する流体攪拌混合部を有し、前記流体合流部はベースモルタルを送出する第１送出管と、吐出口が前記第１送出管内に前記第１送出管と同軸に挿入されて気泡を送出する第２送出管と、該第２送出管の出口に対向するように設けられた円錐面を有する流体均等化部材を備えてなることを特徴とするものである。
（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、前記流体均等化部材と前記第２送出管の吐出口との間隔を調整する手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明においては、配管を流れるベースモルタルの流量を検出するベースモルタル流量検出手段と、該ベースモルタル流量検出手段の検知信号を予め定めた時間間隔で入力して検知されたベースモルタル流量に対応した気泡生成に必要な原料液と空気の配合量を演算する気液混合量演算手段の演算値に基づいて前記原料液と前記空気の供給量を制御する気液供給量制御手段とを備えたことにより、ベースモルタル流量が変化するような場合であっても、その時々のベースモルタル流量に応じた気泡が生成されて混合筒に供給され、混合筒でベースモルタルと混合されてエアモルタルが生成されるので、エアモルタルの性状をベースモルタル流量が変化しても均質に保持することができる。
本発明の一実施の形態に係るエアモルタル製造装置を図面に基づいて説明する。
本実施の形態に係るエアモルタル製造装置１は、ベースモルタルを生成するミキシングプラント３と、ミキシングプラント３で生成されたベースモルタルをベースモルタル供給管５に送出するモルタル圧送ポンプ７と、ベースモルタル供給管５に設置されてベースモルタルの流量を検出するベースモルタル流量検出器９と、ベースモルタルが流れるベースモルタル供給管５の終端に設けられてベースモルタルと気泡の供給を受けて両者を連続的に混合する混合筒１１と、ベースモルタル流量検出器９の情報に基づいて必要な気泡を生成し、生成された気泡を、気泡供給管１３を介して混合筒１１に供給する気泡生成装置１５とを備えている。
混合筒１１にはエアモルタル供給管１７が接続され、エアモルタル供給管１７がエアモルタルの打設現場まで配管されている。また、エアモルタル供給管１７にはエアモルタル流量を検出するエアモルタル流量検出器１９が設置されている。
各構成装置をさらに詳細に説明する。
本実施の形態に係るエアモルタル製造装置１は、ベースモルタルを生成するミキシングプラント３と、ミキシングプラント３で生成されたベースモルタルをベースモルタル供給管５に送出するモルタル圧送ポンプ７と、ベースモルタル供給管５に設置されてベースモルタルの流量を検出するベースモルタル流量検出器９と、ベースモルタルが流れるベースモルタル供給管５の終端に設けられてベースモルタルと気泡の供給を受けて両者を連続的に混合する混合筒１１と、ベースモルタル流量検出器９の情報に基づいて必要な気泡を生成し、生成された気泡を、気泡供給管１３を介して混合筒１１に供給する気泡生成装置１５とを備えている。
混合筒１１にはエアモルタル供給管１７が接続され、エアモルタル供給管１７がエアモルタルの打設現場まで配管されている。また、エアモルタル供給管１７にはエアモルタル流量を検出するエアモルタル流量検出器１９が設置されている。
各構成装置をさらに詳細に説明する。
＜ミキシングプラント＞
ミキシングプラント３は、最終製品であるエアモルタルのベースとなるモルタルを連続的に自動作成する。
なお、ここでいうベースモルタルとは、水、セメント、細骨材、セメント混和材等を混合してスラリー化したもの。もしくは、細骨材を除いたセメントミルクを含むものである。
＜モルタル搬送ポンプ＞
モルタル搬送ポンプ７は、ミキシングプラント３にて製造したセメントミルク、モルタルを搬送する。モルタル搬送ポンプ７は、インバータによる吐出制御機能を有し、後述する管理ユニット２７からの制御信号で吐出量が制御される。
ミキシングプラント３は、最終製品であるエアモルタルのベースとなるモルタルを連続的に自動作成する。
なお、ここでいうベースモルタルとは、水、セメント、細骨材、セメント混和材等を混合してスラリー化したもの。もしくは、細骨材を除いたセメントミルクを含むものである。
＜モルタル搬送ポンプ＞
モルタル搬送ポンプ７は、ミキシングプラント３にて製造したセメントミルク、モルタルを搬送する。モルタル搬送ポンプ７は、インバータによる吐出制御機能を有し、後述する管理ユニット２７からの制御信号で吐出量が制御される。
＜ベースモルタル流量検出器＞
ベースモルタル流量検出器９は、モルタル圧送ポンプ７のモルタル圧送量を後述する管理ユニット２７に発信する。
＜エアモルタル流量計＞
エアモルタル流量計は、打設されたエアモルタルの流量を演算し、記録紙にアナログ記録する。
ベースモルタル流量検出器９は、モルタル圧送ポンプ７のモルタル圧送量を後述する管理ユニット２７に発信する。
＜エアモルタル流量計＞
エアモルタル流量計は、打設されたエアモルタルの流量を演算し、記録紙にアナログ記録する。
＜混合筒＞
混合筒１１は、気泡生成装置１５で作成した気泡とベースモルタルを混合してエアモルタルを生成する。本実施の形態においては、混合筒１１の具体的な態様は特に限定されず、従来のものを使用することができる。例えば、混合筒１１を、ベースモルタルが流れる筒体と、該筒体の軸芯と同芯になるように連結されて気泡を導入する気泡導入管と、合流後の位置に固定羽根からなる流れのエネルギーを利用した攪拌機構を設置したようなものが適用できる。
混合筒１１は、気泡生成装置１５で作成した気泡とベースモルタルを混合してエアモルタルを生成する。本実施の形態においては、混合筒１１の具体的な態様は特に限定されず、従来のものを使用することができる。例えば、混合筒１１を、ベースモルタルが流れる筒体と、該筒体の軸芯と同芯になるように連結されて気泡を導入する気泡導入管と、合流後の位置に固定羽根からなる流れのエネルギーを利用した攪拌機構を設置したようなものが適用できる。
＜気泡生成装置＞
気泡生成装置１５は、ベースモルタル流量検出器９の情報に基づいて必要な気泡を生成し、生成された気泡を、気泡供給管１３を介して混合筒１１に供給する。
このような機能を有する気泡生成装置１５は、原液と希釈水を混合して適切な濃度の発泡液を生成して供給する発泡液供給ライン２１と、発泡液に混合する圧縮空気を供給するエアー供給ライン２３と、発泡液と空気を混合して気泡（フォーム）を生成する発泡筒２５と、ベースモルタル流量検出器９の情報に基づいて発泡液供給ライン２１とエアー供給ライン２３の構成機器を制御する管理ユニット２７を備えている。
なお、希釈水とは原液を薄めて所定濃度にするための「うすめ液」のことで、大半は水が使用される。
気泡生成装置１５は、ベースモルタル流量検出器９の情報に基づいて必要な気泡を生成し、生成された気泡を、気泡供給管１３を介して混合筒１１に供給する。
このような機能を有する気泡生成装置１５は、原液と希釈水を混合して適切な濃度の発泡液を生成して供給する発泡液供給ライン２１と、発泡液に混合する圧縮空気を供給するエアー供給ライン２３と、発泡液と空気を混合して気泡（フォーム）を生成する発泡筒２５と、ベースモルタル流量検出器９の情報に基づいて発泡液供給ライン２１とエアー供給ライン２３の構成機器を制御する管理ユニット２７を備えている。
なお、希釈水とは原液を薄めて所定濃度にするための「うすめ液」のことで、大半は水が使用される。
〔発泡筒〕
発泡筒２５は、発泡液と空気を混合して気泡を生成する。具体的には、発泡液供給ライン２１から導入される所定濃度に調整された発泡液と、エアー供給ライン２３から導入される適量な空気を混合して、混合筒１１に供給するための気泡を生成する。生成された気泡は気泡供給管１３を介して混合筒１１に供給される。
発泡筒２５は、発泡液と空気を混合して気泡を生成する。具体的には、発泡液供給ライン２１から導入される所定濃度に調整された発泡液と、エアー供給ライン２３から導入される適量な空気を混合して、混合筒１１に供給するための気泡を生成する。生成された気泡は気泡供給管１３を介して混合筒１１に供給される。
〔発泡液供給ライン〕
発泡液供給ライン２１は、希釈水タンクから希釈水を送出する希釈水配管２９と、原液タンクから原液を送出する原液配管３４と、希釈水配管２９と原液配管３４の合流部よりも下流側であって、希釈水と原液が合流して発泡液となったものを発泡筒２５に向けて送出する発泡液配管３６を備えている。
希釈水配管２９には、希釈水流量を検出する希釈水流量検出器３３が設けられている。また、原液配管３４には原液タンクから原液を送出する原液ポンプ３５と、原液流量を検出する原液流量検出器３７とが設けられている。さらに、発泡液配管３６には、希釈水タンクから希釈水を送出する希釈水ポンプ３１と、希釈水と原液の混合を促進するスタティックミキサー３２が設けられ、スタティックミキサー３２で希釈水と原液の混合が促進され、発泡筒２５に供給される。
このスタティックミキサー３２の構造は、管路の一部に固定羽根あるいは、じゃま板を設けた簡単なものでよい。
スタティックミキサー３２と発泡筒２５との間には逆止弁３９が設置されている。また、原液配管３４における原液流量検出器３７の下流側には、希釈水の逆流防止と原液のオーバーフィード防止を行う背圧弁４１が設置されている。
希釈水ポンプ３１および原液ポンプ３５は、インバータにて吐出制御されるポンプであって、管理ユニット２７からの制御信号により設定吐出量を維持するようにフィードバック制御される。
なお、スタティックミキサー３２を設けることなく、希釈水配管２９と原液配管３４を直接合流させるようにしてもよい。
発泡液供給ライン２１は、希釈水タンクから希釈水を送出する希釈水配管２９と、原液タンクから原液を送出する原液配管３４と、希釈水配管２９と原液配管３４の合流部よりも下流側であって、希釈水と原液が合流して発泡液となったものを発泡筒２５に向けて送出する発泡液配管３６を備えている。
希釈水配管２９には、希釈水流量を検出する希釈水流量検出器３３が設けられている。また、原液配管３４には原液タンクから原液を送出する原液ポンプ３５と、原液流量を検出する原液流量検出器３７とが設けられている。さらに、発泡液配管３６には、希釈水タンクから希釈水を送出する希釈水ポンプ３１と、希釈水と原液の混合を促進するスタティックミキサー３２が設けられ、スタティックミキサー３２で希釈水と原液の混合が促進され、発泡筒２５に供給される。
このスタティックミキサー３２の構造は、管路の一部に固定羽根あるいは、じゃま板を設けた簡単なものでよい。
スタティックミキサー３２と発泡筒２５との間には逆止弁３９が設置されている。また、原液配管３４における原液流量検出器３７の下流側には、希釈水の逆流防止と原液のオーバーフィード防止を行う背圧弁４１が設置されている。
希釈水ポンプ３１および原液ポンプ３５は、インバータにて吐出制御されるポンプであって、管理ユニット２７からの制御信号により設定吐出量を維持するようにフィードバック制御される。
なお、スタティックミキサー３２を設けることなく、希釈水配管２９と原液配管３４を直接合流させるようにしてもよい。
〔エアー供給ライン〕
エアー供給ライン２３は、コンプレッサによって生成された圧縮空気を送出する空気配管４３に設けられて空気に含まれる水分やゴミ等を除去するエアフィルタ・ドライアユニット４５と、空気配管４３に設けられて空気流量を検出する空気流量検出器４７と、空気配管４３を流れる空気量を調整する空気流量調整器４９と、空気の送出停止時に閉止して発泡液の逆流を防ぐ電磁弁５１と、圧縮空気や発泡液の逆流を防止する逆止弁５３を備えて構成される。
空気流量調整器４９はエアバルブ又はエアー圧力調整器で構成され、管理ユニット２７からの制御信号で制御されて設定された空気流量となるように自動制御される。
空気流量検出器４７としては圧力の影響を受けない質量流量計を用いるのが好ましい。
エアー供給ライン２３は、コンプレッサによって生成された圧縮空気を送出する空気配管４３に設けられて空気に含まれる水分やゴミ等を除去するエアフィルタ・ドライアユニット４５と、空気配管４３に設けられて空気流量を検出する空気流量検出器４７と、空気配管４３を流れる空気量を調整する空気流量調整器４９と、空気の送出停止時に閉止して発泡液の逆流を防ぐ電磁弁５１と、圧縮空気や発泡液の逆流を防止する逆止弁５３を備えて構成される。
空気流量調整器４９はエアバルブ又はエアー圧力調整器で構成され、管理ユニット２７からの制御信号で制御されて設定された空気流量となるように自動制御される。
空気流量検出器４７としては圧力の影響を受けない質量流量計を用いるのが好ましい。
〔管理ユニット〕
管理ユニット２７は、ベースモルタル流量検出器９の信号を入力して、発泡液供給ライン２１とエアー供給ライン２３の構成機器を制御する。また、管理ユニット２７は、ベースモルタル流量検出器９の信号に基づいてベースモルタル流量についても制御する。
より、具体的には、管理ユニット２７は、制御用コンピュータ５４および表示装置５５等により構成され、原液、希釈水、空気の流量信号を受信し、受信した計測信号により、設定値を維持するよう、各機器を自動制御する機能を有している。
また、ベースモルタル流量検出器９、発泡液供給ライン２１、エアー供給ライン２３、エアモルタル流量検出器１９のデータを受信し、データを記録する機能も併せて有している。
管理ユニット２７は、ベースモルタル流量検出器９の信号を入力して、発泡液供給ライン２１とエアー供給ライン２３の構成機器を制御する。また、管理ユニット２７は、ベースモルタル流量検出器９の信号に基づいてベースモルタル流量についても制御する。
より、具体的には、管理ユニット２７は、制御用コンピュータ５４および表示装置５５等により構成され、原液、希釈水、空気の流量信号を受信し、受信した計測信号により、設定値を維持するよう、各機器を自動制御する機能を有している。
また、ベースモルタル流量検出器９、発泡液供給ライン２１、エアー供給ライン２３、エアモルタル流量検出器１９のデータを受信し、データを記録する機能も併せて有している。
上記のような機能を有する管理ユニット２７を構成する制御用コンピュータ５４の機能を図２に示すブロック図によって説明する。
制御用コンピュータ５４は、モルタルポンプ制御手段５６と、希釈水量設定値演算手段５７と、希釈水量制御手段５９と、原液量設定値演算手段６１と、原液量制御手段６３と、エアー量設定値演算手段６５と、エアー量制御手段６７とを備えている。これら、各手段は、制御用コンピュータ５４に搭載されたＣＰＵが各プログラムを実行することで実現される。
なお、希釈水量設定値演算手段５７、原液量設定値演算手段６１及びエアー量設定値演算手段６５が本発明の気液混合量演算手段に相当する。また、希釈水量制御手段５９、原液量制御手段６３及びエアー量制御手段６７が本発明の気液供給量制御手段に相当する。
制御用コンピュータ５４は、モルタルポンプ制御手段５６と、希釈水量設定値演算手段５７と、希釈水量制御手段５９と、原液量設定値演算手段６１と、原液量制御手段６３と、エアー量設定値演算手段６５と、エアー量制御手段６７とを備えている。これら、各手段は、制御用コンピュータ５４に搭載されたＣＰＵが各プログラムを実行することで実現される。
なお、希釈水量設定値演算手段５７、原液量設定値演算手段６１及びエアー量設定値演算手段６５が本発明の気液混合量演算手段に相当する。また、希釈水量制御手段５９、原液量制御手段６３及びエアー量制御手段６７が本発明の気液供給量制御手段に相当する。
モルタルポンプ制御手段５６は、ベースモルタルの供給量の設定値と、ベースモルタル流量検出器９によって検出されたベースモルタル流量を比較して、ベースモルタル流量が設定値になるようにモルタル搬送ポンプ７をフィードバック制御する。
希釈水量設定値演算手段５７は、ベースモルタル流量検出器９によって検出されたベースモルタル流量信号を入力して、該ベースモルタル流量に対応した希釈水量設定値を演算する。ベースモルタル設定値をＱMs、ベースモルタル流量をＱMf、ベースモルタル設定値に対応した希釈水基準値をＱWr、とすると、希釈水量設定値ＱWsは下式によって演算される。
ＱWs＝ＱWr×（ＱMf/ＱMs）
ＱWs＝ＱWr×（ＱMf/ＱMs）
希釈水量制御手段５９は、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsと、希釈水流量検出器３３によって検出された希釈水流量を比較して、希釈水流量が希釈水量設定値ＱWsになるように希釈水ポンプ３１をフィードバック制御する。
原液量設定値演算手段６１は、希釈水量設定値演算手段５７によって算出された希釈水量設定値ＱWsを入力して、該希釈水量設定値ＱWsに対応した原液量設定値ＱUsを演算する。希釈水基準値ＱWrに対応した原液基準値をＱUrとすると、原液量設定値ＱUsは下式によって演算される。
ＱUs＝ＱUr×（ＱWs/ＱWr）
ＱUs＝ＱUr×（ＱWs/ＱWr）
原液量制御手段６３は、原液量設定値演算手段６１によって演算された原液量設定値ＱUsと、原液流量検出器３７によって検出された原液流量を比較して、原液液流量が原液量設定値ＱUsになるように原液ポンプ３５をフィードバック制御する。
エアー量設定値演算手段６５は、希釈水量設定値演算手段５７によって算出された希釈水量設定値ＱWsを入力して、該希釈水量設定値ＱWsに対応したエアー量設定値ＱAsを演算する。希釈水基準値ＱWrに対応したエアー基準値をＱArとすると、エアー量設定値ＱAsは下式によって演算される。
ＱAs＝ＱAr×（ＱWs/ＱWr）
ＱAs＝ＱAr×（ＱWs/ＱWr）
エアー量制御手段６７は、エアー量設定値演算手段によって演算されたエアー量設定値ＱAsと、空気流量検出器４７によって検出された空気流量を比較して、空気流量がエアー量設定値ＱAsになるように空気流量調整器４９をフィードバック制御する。
上記のように構成された本実施の形態のエアモルタル製造装置１の動作を説明する。
オペレータによってミキシングプラント３のスタートスイッチが押されるとベースモルタルの製造が開始される。ベースモルタルの送出開始が指示されると、モルタル搬送ポンプ７が稼動してベースモルタルがベースモルタル供給管５に供給される。
ベースモルタル供給管５にベースモルタルが供給されると、ベースモルタル流量検出器９によってベースモルタル供給管５を流れるベースモルタル流量が検出される。ベースモルタル流量検出器９の検出信号は管理ユニット２７に送信される。管理ユニット２７のモルタルポンプ制御手段５６が、ベースモルタルの流量が設定値になるようにモルタル搬送ポンプ７をフィードバック制御する。
オペレータによってミキシングプラント３のスタートスイッチが押されるとベースモルタルの製造が開始される。ベースモルタルの送出開始が指示されると、モルタル搬送ポンプ７が稼動してベースモルタルがベースモルタル供給管５に供給される。
ベースモルタル供給管５にベースモルタルが供給されると、ベースモルタル流量検出器９によってベースモルタル供給管５を流れるベースモルタル流量が検出される。ベースモルタル流量検出器９の検出信号は管理ユニット２７に送信される。管理ユニット２７のモルタルポンプ制御手段５６が、ベースモルタルの流量が設定値になるようにモルタル搬送ポンプ７をフィードバック制御する。
このモルタル搬送ポンプ７のフィードバック制御を図３に基づいて説明する。
ベースモルタルの吐出が開始されると（MS１）、モルタルポンプ制御手段５６は、ベースモルタルの供給量の設定値ＱMsと、ベースモルタル流量検出器９によって検出されたベースモルタル流量ＱMfを比較する（MS３）。この比較において、ベースモルタル流量ＱMfがベースモルタル設定値ＱMsよりも小さい場合には、モルタル搬送ポンプ７の回転数を増すように制御する（MS５）。他方、ベースモルタル流量ＱMfがベースモルタル設定値ＱMsよりも大きい場合には、モルタル搬送ポンプ７の回転数を減少させるように制御する（MS７）。
この制御は所定時間間隔、例えば１秒ごとに行われ、この制御によってベースモルタル供給管５に供給されるベースモルタル流量が設定値になるように制御され、かつ設定値を維持するように制御される。
ベースモルタルの吐出が開始されると（MS１）、モルタルポンプ制御手段５６は、ベースモルタルの供給量の設定値ＱMsと、ベースモルタル流量検出器９によって検出されたベースモルタル流量ＱMfを比較する（MS３）。この比較において、ベースモルタル流量ＱMfがベースモルタル設定値ＱMsよりも小さい場合には、モルタル搬送ポンプ７の回転数を増すように制御する（MS５）。他方、ベースモルタル流量ＱMfがベースモルタル設定値ＱMsよりも大きい場合には、モルタル搬送ポンプ７の回転数を減少させるように制御する（MS７）。
この制御は所定時間間隔、例えば１秒ごとに行われ、この制御によってベースモルタル供給管５に供給されるベースモルタル流量が設定値になるように制御され、かつ設定値を維持するように制御される。
ベースモルタル供給管５にベースモルタルが供給されると、気泡生成装置１５において、ベースモルタル供給管を流れているベースモルタル流量に対応した気泡が生成される。以下においては、気泡生成装置１５における制御動作を、希釈水量の制御、原液量の制御、空気量の制御の順に、それぞれ、図４、図５、図６に基づいて説明する。
〔希釈水量の制御（図４参照）〕
管理ユニット２７において、希釈水量制御手段５９は、ベースモルタル流量検出器９からの信号を入力して、ベースモルタルの吐出があるかどうかを判断し（WS１）、ベースモルタルの吐出がない場合には希釈水ポンプ３１を停止するように制御する（WS２）。
ベースモルタル流量検出器９からの信号によって、ベースモルタルの吐出があると判断された場合には、希釈水量設定値演算手段５７は、ベースモルタル流量検出器９によって検出されたベースモルタル流量に対応した希釈水量設定値ＱWsを上述した方法によって演算する（WS３）。
希釈水量設定値ＱWsが演算されると、希釈水量制御手段５９は、希釈水ポンプ３１が稼動しているかどうかを判断し（WS５）、稼動していない場合には稼動させる（WS７）。WS５の判断において希釈水ポンプ３１が稼動している場合、及びWS７によって希釈水ポンプ３１を稼動させた場合には、希釈水量制御手段５９は、希釈水量設定値ＱWsと、希釈水流量検出器３３によって検出された希釈水流量ＱWfを比較する（WS９）。この比較において、希釈水流量ＱWfが希釈水量設定値ＱWsよりも小さい場合には、希釈水ポンプ３１の回転数を増すように制御する（WS１１）。他方、希釈水流量ＱWfが希釈水量設定値ＱWsよりも大きい場合には、希釈水ポンプ３１の回転数を減少させるように制御する（WS１３）。
この制御は所定時間間隔、例えば１秒ごとに行われ、この制御によって希釈水配管２９に供給される希釈水量が、ベースモルタル流量検出器によって検出されたベースモルタル量に対応して設定された設定値になるように制御され、かつ設定値を維持するように制御される。
管理ユニット２７において、希釈水量制御手段５９は、ベースモルタル流量検出器９からの信号を入力して、ベースモルタルの吐出があるかどうかを判断し（WS１）、ベースモルタルの吐出がない場合には希釈水ポンプ３１を停止するように制御する（WS２）。
ベースモルタル流量検出器９からの信号によって、ベースモルタルの吐出があると判断された場合には、希釈水量設定値演算手段５７は、ベースモルタル流量検出器９によって検出されたベースモルタル流量に対応した希釈水量設定値ＱWsを上述した方法によって演算する（WS３）。
希釈水量設定値ＱWsが演算されると、希釈水量制御手段５９は、希釈水ポンプ３１が稼動しているかどうかを判断し（WS５）、稼動していない場合には稼動させる（WS７）。WS５の判断において希釈水ポンプ３１が稼動している場合、及びWS７によって希釈水ポンプ３１を稼動させた場合には、希釈水量制御手段５９は、希釈水量設定値ＱWsと、希釈水流量検出器３３によって検出された希釈水流量ＱWfを比較する（WS９）。この比較において、希釈水流量ＱWfが希釈水量設定値ＱWsよりも小さい場合には、希釈水ポンプ３１の回転数を増すように制御する（WS１１）。他方、希釈水流量ＱWfが希釈水量設定値ＱWsよりも大きい場合には、希釈水ポンプ３１の回転数を減少させるように制御する（WS１３）。
この制御は所定時間間隔、例えば１秒ごとに行われ、この制御によって希釈水配管２９に供給される希釈水量が、ベースモルタル流量検出器によって検出されたベースモルタル量に対応して設定された設定値になるように制御され、かつ設定値を維持するように制御される。
〔原液量の制御（図５参照）〕
管理ユニット２７において、原液量制御手段６３は、ベースモルタル流量検出器９からの信号を入力して、ベースモルタルの吐出があるかどうかを判断し（US１）、ベースモルタルの吐出がない場合には原液ポンプ３５を停止するように制御する（US２）。
ベースモルタル流量検出器９からの信号によって、ベースモルタルの吐出があると判断された場合には、原液量設定値演算手段６１は、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsに対応した原液量設定値ＱUsを上述した方法によって演算する（US３）。
原液量設定値ＱUsが演算されると、原液量制御手段６３は、原液ポンプ３５が稼動しているかどうかを判断し（US５）、稼動していない場合には稼動させる（US７）。US５の判断において原液ポンプ３５が稼動している場合、及びUS７によって原液ポンプ３５を稼動させた場合には、原液量制御手段６３は、原液量設定値ＱUsと、原液流量検出器３７によって検出された原液流量ＱUfを比較する（US９）。この比較において、原液流量ＱUfが原液量設定値ＱUsよりも小さい場合には、原液ポンプ３５の回転数を増すように制御する（US１１）。他方、原液流量ＱUfが原液量設定値ＱUsよりも大きい場合には、原液ポンプ３５の回転数を減少させるように制御する（US１３）。
この制御は所定時間間隔、例えば１秒ごとに行われ、この制御によって原液配管に供給される原液量が、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsに対応した設定値になるように制御され、かつ設定値を維持するように制御される。
管理ユニット２７において、原液量制御手段６３は、ベースモルタル流量検出器９からの信号を入力して、ベースモルタルの吐出があるかどうかを判断し（US１）、ベースモルタルの吐出がない場合には原液ポンプ３５を停止するように制御する（US２）。
ベースモルタル流量検出器９からの信号によって、ベースモルタルの吐出があると判断された場合には、原液量設定値演算手段６１は、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsに対応した原液量設定値ＱUsを上述した方法によって演算する（US３）。
原液量設定値ＱUsが演算されると、原液量制御手段６３は、原液ポンプ３５が稼動しているかどうかを判断し（US５）、稼動していない場合には稼動させる（US７）。US５の判断において原液ポンプ３５が稼動している場合、及びUS７によって原液ポンプ３５を稼動させた場合には、原液量制御手段６３は、原液量設定値ＱUsと、原液流量検出器３７によって検出された原液流量ＱUfを比較する（US９）。この比較において、原液流量ＱUfが原液量設定値ＱUsよりも小さい場合には、原液ポンプ３５の回転数を増すように制御する（US１１）。他方、原液流量ＱUfが原液量設定値ＱUsよりも大きい場合には、原液ポンプ３５の回転数を減少させるように制御する（US１３）。
この制御は所定時間間隔、例えば１秒ごとに行われ、この制御によって原液配管に供給される原液量が、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsに対応した設定値になるように制御され、かつ設定値を維持するように制御される。
上記のようにして所定量が供給されるように制御された希釈水と原液は配管途中に設けられたスタティックミキサー３２で混合され、発泡液として発泡筒２５に供給される。
〔空気量の制御（図６参照）〕
管理ユニット２７において、エアー量制御手段は、ベースモルタル流量検出器９からの信号を入力して、ベースモルタルの吐出があるかどうかを判断し（AS１）、ベースモルタルの吐出がない場合には空気流量調整器４９の弁を閉止するように制御する（AS２）。
ベースモルタル流量検出器９、希釈水流量検出器３３、原液流量検出器３７からの信号により各材料の吐出があると判断された場合には、エアー量設定値演算手段は、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsに対応したエアー量設定値ＱAsを上述した方法によって演算する（AS３）。
エアー量設定値ＱAsが演算されると、エアー量制御手段は、空気流量調整器４９の弁が開放しているかどうかを判断し（AS５）、開放していない場合には開放させる（AS７）。AS５の判断において空気流量調整器４９が開放している場合、及びAS７によって空気流量調整器４９を開放させた場合には、エアー量制御手段は、エアー量設定値ＱAsと、空気流量検出器４７によって検出された空気流量ＱAfを比較する（AS９）。この比較において、空気流量ＱAfがエアー量設定値ＱAsよりも小さい場合には、原空気流量調整器４９の開度を増すように制御する（AS１１）。他方、空気流量ＱAfがエアー量設定値ＱAsよりも大きい場合には、原空気流量調整器４９の開度を減少させるように制御する（AS１３）。
この制御は所定時間間隔、例えば１秒ごとに行われ、この制御によって空気配管４３に供給される空気量が、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsに対応した設定値になるように制御され、かつ設定値を維持するように制御され、発泡筒２５に供給される。
管理ユニット２７において、エアー量制御手段は、ベースモルタル流量検出器９からの信号を入力して、ベースモルタルの吐出があるかどうかを判断し（AS１）、ベースモルタルの吐出がない場合には空気流量調整器４９の弁を閉止するように制御する（AS２）。
ベースモルタル流量検出器９、希釈水流量検出器３３、原液流量検出器３７からの信号により各材料の吐出があると判断された場合には、エアー量設定値演算手段は、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsに対応したエアー量設定値ＱAsを上述した方法によって演算する（AS３）。
エアー量設定値ＱAsが演算されると、エアー量制御手段は、空気流量調整器４９の弁が開放しているかどうかを判断し（AS５）、開放していない場合には開放させる（AS７）。AS５の判断において空気流量調整器４９が開放している場合、及びAS７によって空気流量調整器４９を開放させた場合には、エアー量制御手段は、エアー量設定値ＱAsと、空気流量検出器４７によって検出された空気流量ＱAfを比較する（AS９）。この比較において、空気流量ＱAfがエアー量設定値ＱAsよりも小さい場合には、原空気流量調整器４９の開度を増すように制御する（AS１１）。他方、空気流量ＱAfがエアー量設定値ＱAsよりも大きい場合には、原空気流量調整器４９の開度を減少させるように制御する（AS１３）。
この制御は所定時間間隔、例えば１秒ごとに行われ、この制御によって空気配管４３に供給される空気量が、希釈水量設定値演算手段５７によって演算された希釈水量設定値ＱWsに対応した設定値になるように制御され、かつ設定値を維持するように制御され、発泡筒２５に供給される。
所定量の発泡液と所定量の空気が発泡筒２５に供給され、発泡筒２５内で発泡液と空気が混合されて気泡(フォーム)が生成される。生成された気泡は、気泡供給管１３を介して混合筒１１に供給される。
混合筒１１では、ベースモルタルと気泡が混合されてエアモルタルが生成される。
混合筒１１では、ベースモルタルと気泡が混合されてエアモルタルが生成される。
以上のように、本実施の形態によれば、ベースモルタル流量が変化するような場合であっても、その時々のベースモルタル流量に応じた気泡が生成されて混合筒１１に供給され、混合筒１１でベースモルタルと混合されてエアモルタルが生成されるので、エアモルタルの性状をベースモルタル流量が変化しても均質に保持することができる。
なお、上記の例では、希釈水タンクと原液タンクをそれぞれ設け、これらの各タンクから供給される希釈水量と原液量を自動的に制御するようにしたが、希釈水と原液を予め所定割合で混合した発泡液を予め製造しておき、これを発泡液タンクに貯留して、ベースモルタル流量に応じて発泡筒２５に供給するようにしてもよい。
この場合には、図７に示すように、発泡液タンクから発泡筒２５に発泡液を供給する発泡液配管３６に、発泡液供給ポンプ７１と、発泡液の流量を検出する発泡液流量検出器７３とを設け、ベースモルタル流量に見合う量として演算された発泡液流量と発泡液流量検出器７３の検出値とを比較して発泡液供給ポンプ７１をフィードバック制御するようにすればよい。
この場合には、図７に示すように、発泡液タンクから発泡筒２５に発泡液を供給する発泡液配管３６に、発泡液供給ポンプ７１と、発泡液の流量を検出する発泡液流量検出器７３とを設け、ベースモルタル流量に見合う量として演算された発泡液流量と発泡液流量検出器７３の検出値とを比較して発泡液供給ポンプ７１をフィードバック制御するようにすればよい。
［実施の形態２］
本実施の形態においては、ベースモルタルと気泡をより均質に混合するための混合筒の具体的な態様について説明する。
図８は、本発明の実施の形態２に係る混合筒３００の側面図である。
混合筒３００は、気泡とベースモルタルという性質の異なる２つの流体を攪拌混合してエアモルタルを製造する。
なお、ここでいうベースモルタルとは、水、セメント、細骨材、セメント混和材等を混合してスラリー化したもの。もしくは、細骨材を除いたセメントミルクを含む。
本実施の形態においては、ベースモルタルと気泡をより均質に混合するための混合筒の具体的な態様について説明する。
図８は、本発明の実施の形態２に係る混合筒３００の側面図である。
混合筒３００は、気泡とベースモルタルという性質の異なる２つの流体を攪拌混合してエアモルタルを製造する。
なお、ここでいうベースモルタルとは、水、セメント、細骨材、セメント混和材等を混合してスラリー化したもの。もしくは、細骨材を除いたセメントミルクを含む。
混合筒３００は、流体合流部１００、流体攪拌・混合部２００を備える。
流体合流部１００は、気泡とベースモルタルを均等に合流させる想定である。また、流体攪拌・混合部２００は、流体合流部１００で均等に合流した流体を攪拌・混合する装置である。なお、本実施の形態では、流体攪拌・混合部２００の具体的な構成は説明しないが、任意の公知技術を用いることができる。
流体合流部１００は、気泡とベースモルタルを均等に合流させる想定である。また、流体攪拌・混合部２００は、流体合流部１００で均等に合流した流体を攪拌・混合する装置である。なお、本実施の形態では、流体攪拌・混合部２００の具体的な構成は説明しないが、任意の公知技術を用いることができる。
流体合流部１００の構成を図９、図１０に基づいて説明する。図９は流体合流部１００の側面図であり、図１０は流体合流部分の内部拡大図である。なお、本実施の形態の流体合流部１００の特徴を説明するための比較例として従来の流体合流部を図１１に示す。
流体合流部１００は、直径３インチの３インチ管１２０からなる第１流体送出管、直径２インチの２インチ管１１０からなる第２流体送出管、流体均等化手段に相当する合流部コマ１３０を備える。
２インチ管１１０は、３インチ管１２０の側面から３インチ管１２０の内部に挿入されており、３インチ管１２０の内部で気泡を吐出するようになっている。
流体合流部１００は、直径３インチの３インチ管１２０からなる第１流体送出管、直径２インチの２インチ管１１０からなる第２流体送出管、流体均等化手段に相当する合流部コマ１３０を備える。
２インチ管１１０は、３インチ管１２０の側面から３インチ管１２０の内部に挿入されており、３インチ管１２０の内部で気泡を吐出するようになっている。
合流部コマ１３０は、先端を２インチ管１１０の吐出口に向けた先端部が円錐状に形成された部材であり、２インチ管１１０の吐出口に配置されている。
合流部コマ１３０の側面には、図１０に示すように、止めネジ１４０と螺合するネジ穴が設けられている（図１０参照）。止めネジ１４０を締めることにより、合流部コマ１３０を、３インチ管１２０の中央部分、即ち２インチ管１１０および３インチ管１２０と同軸の位置に固定することができる。
なお、各送出管の直径は一例にすぎず、これら以外のサイズの管を用いてもよい。また、合流部コマ１３０を固定する手法として、止めネジ１４０以外のものを用いてもよい。
合流部コマ１３０の側面には、図１０に示すように、止めネジ１４０と螺合するネジ穴が設けられている（図１０参照）。止めネジ１４０を締めることにより、合流部コマ１３０を、３インチ管１２０の中央部分、即ち２インチ管１１０および３インチ管１２０と同軸の位置に固定することができる。
なお、各送出管の直径は一例にすぎず、これら以外のサイズの管を用いてもよい。また、合流部コマ１３０を固定する手法として、止めネジ１４０以外のものを用いてもよい。
次に、上記のように構成された流体合流部１００の内部で各流体が混合される過程を説明する。
３インチ管１２０に圧送されてきたベースモルタルは２インチ管１１０によって管内壁側へとその流れが移動してドーナツ状の流れとなる。
他方、２インチ管１１０内を圧送されてきた気泡は、２インチ管１１０の吐出口で円錐状の合流部コマ１３０に衝突することで、３インチ管１２０の内壁方向に向って、傘状に吐出される。
傘状に吐出された気泡は、３インチ管１２０内をドーナツ状に圧送されてきたベースモルタルの流れに合流する。
これにより、気泡とベースモルタルが均質に混じった状態で、気液混合流体を生成することができるので、以後に行うミキシング工程の効果を高め、均質なエアモルタルをつくる補助の役割を果たすことができる。
３インチ管１２０に圧送されてきたベースモルタルは２インチ管１１０によって管内壁側へとその流れが移動してドーナツ状の流れとなる。
他方、２インチ管１１０内を圧送されてきた気泡は、２インチ管１１０の吐出口で円錐状の合流部コマ１３０に衝突することで、３インチ管１２０の内壁方向に向って、傘状に吐出される。
傘状に吐出された気泡は、３インチ管１２０内をドーナツ状に圧送されてきたベースモルタルの流れに合流する。
これにより、気泡とベースモルタルが均質に混じった状態で、気液混合流体を生成することができるので、以後に行うミキシング工程の効果を高め、均質なエアモルタルをつくる補助の役割を果たすことができる。
他方、図１１に示すように合流部コマ１３０がない従来の流体合流装置では、２インチ管１１０から吐出された気泡群は、３インチ管１２０の内壁に向かって緩やかに拡散するので、気泡とベースモルタルを均質に混合することは難しい。
以上のように、本実施の形態２では、２インチ管１１０の吐出口に合流部コマ１３０を配置し、２インチ管１１０から吐出された気泡が３インチ管１２０の内壁に向かって傘状に拡散されるように構成したので、気泡とベースモルタルを均質に混合することができる。また、これにより、後工程の流体攪拌・混合部２００が行うミキシング効果を高めることができる。
また、本実施の形態２において、合流部コマ１３０は、先端を２インチ管１１０の吐出口に向けた円錐状部材で構成されているので、簡易な部品構成で、流体合流・混合効果を高めることができ、部品コスト等の観点から有利である。
また、本実施の形態２において、合流部コマ１３０は、先端を２インチ管１１０の吐出口に向けた円錐状部材で構成されているので、簡易な部品構成で、流体合流・混合効果を高めることができ、部品コスト等の観点から有利である。
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３では、流体合流部１００の合流部コマ１３０の取付位置を変更できるようにした例を説明する。これにより２インチ管１１０から吐出される気泡の流量や流速を調整可能にすることができる。
図１２は、本実施の形態３に係る流体合流部１００の側面図である。本実施の形態３に係る流体合流部１００は、３インチ管１２０が、３インチ管前段部１２１と３インチ管後段部１２２の２部分で構成されている。３インチ管前段部１２１と３インチ管後段部１２２は、例えば止め具や取付ネジで接続される。
本発明の実施の形態３では、流体合流部１００の合流部コマ１３０の取付位置を変更できるようにした例を説明する。これにより２インチ管１１０から吐出される気泡の流量や流速を調整可能にすることができる。
図１２は、本実施の形態３に係る流体合流部１００の側面図である。本実施の形態３に係る流体合流部１００は、３インチ管１２０が、３インチ管前段部１２１と３インチ管後段部１２２の２部分で構成されている。３インチ管前段部１２１と３インチ管後段部１２２は、例えば止め具や取付ネジで接続される。
また、両者の取付位置は、変更できるように構成されている。例えば、以下の（１）（２）のような構成が考えられる。
（１）取付ネジのネジ穴を複数個所に設けて取付位置を選択できるようにする。
（２）両者の間にリング状のパッドを挟み込んで、３インチ管前段部１２１と３インチ管後段部１２２の接続部分の間隔を調整できるようにする。
なお、合流部コマ１３０は、３インチ管後段部１２２と一体的に構成されていので、３インチ管後段部１２２の取付位置を変更することによって、合流部コマ１３０と２インチ管１１０の相対位置を変えることができる。
（１）取付ネジのネジ穴を複数個所に設けて取付位置を選択できるようにする。
（２）両者の間にリング状のパッドを挟み込んで、３インチ管前段部１２１と３インチ管後段部１２２の接続部分の間隔を調整できるようにする。
なお、合流部コマ１３０は、３インチ管後段部１２２と一体的に構成されていので、３インチ管後段部１２２の取付位置を変更することによって、合流部コマ１３０と２インチ管１１０の相対位置を変えることができる。
図１２（ａ）（ｂ）は、合流部コマ１３０の位置が変わる様子を示している。
図１２（ｂ）では、図１２（ａ）と比較して、３インチ管後段部１２２の取付位置が流体の吐出方向に向かって移動している。これにともなって、合流部コマ１３０の位置も同方向に向かって移動し、２インチ管１１０と合流部コマ１３０の距離が離れている。
図１２（ｂ）では、図１２（ａ）と比較して、３インチ管後段部１２２の取付位置が流体の吐出方向に向かって移動している。これにともなって、合流部コマ１３０の位置も同方向に向かって移動し、２インチ管１１０と合流部コマ１３０の距離が離れている。
図１３は、合流部コマ１３０の位置変化に伴う気泡群の流れの変化を示す図であり、図１３（ａ）は図１２（ａ）における合流部コマ１３０の位置に対応し、図１３（ｂ）は図１２（ｂ）における合流部コマ１３０の位置に対応している。
合流部コマ１３０の位置が下流側に向かって移動すると（図１３（ｂ）参照）、２インチ管１１０の吐出口と合流部コマ１３０の間隔が広がり、２インチ管１１０の開口部面積が大きくなるので、気泡群の流速が低下する。
反対に、合流部コマ１３０の位置が気泡の吐出口に向かって移動すると（図１３（ａ）参照）、２インチ管１１０の吐出口と合流部コマ１３０の間隔が狭くなり、２インチ管１１０の開口部面積が小さくなるので、気泡群の流速が上昇する。
合流部コマ１３０の位置が下流側に向かって移動すると（図１３（ｂ）参照）、２インチ管１１０の吐出口と合流部コマ１３０の間隔が広がり、２インチ管１１０の開口部面積が大きくなるので、気泡群の流速が低下する。
反対に、合流部コマ１３０の位置が気泡の吐出口に向かって移動すると（図１３（ａ）参照）、２インチ管１１０の吐出口と合流部コマ１３０の間隔が狭くなり、２インチ管１１０の開口部面積が小さくなるので、気泡群の流速が上昇する。
図１４は、２インチ管１１０の開口部周辺のサイズを求めるための模式図である。
２インチ管１１０の開口量Ｗ、開口面積Ｑは、図１４のように幾何学的に求めることができる。気泡群やモルタルの流量、流速等に応じて、開口量Ｗ、開口面積Ｑが所望の値となるように、合流部コマ１３０の取付位置を調整すればよい。
２インチ管１１０の開口量Ｗ、開口面積Ｑは、図１４のように幾何学的に求めることができる。気泡群やモルタルの流量、流速等に応じて、開口量Ｗ、開口面積Ｑが所望の値となるように、合流部コマ１３０の取付位置を調整すればよい。
また、開口量Ｗ、開口面積Ｑの値を調整することにより、計画したモルタル圧送量とそれに混合する所定量の気泡に対し、気泡の合流速度を最適な値に調整できる。従って、計画したエアモルタル製造量ごとに最適の開口割合を見つけておけば、安定した品質のエアモルタルを製造することができる。
なお、本実施の形態３では、３インチ管後段部１２２と合流部コマ１３０を一体的に構成し、３インチ管後段部１２２の取付位置を変更可能に構成した例について説明したが、合流部コマ１３０単体の取付位置を変更可能に構成することによっても、同様の効果を発揮する。
例えば、止めネジ１４０と螺合するネジ穴を合流部コマ１３０の側面に複数箇所設けて合流部コマ１３０の取付位置を選択できるようにしておき、止めネジ１４０を締める位置を変更すれば、同様に合流部コマ１３０の位置を変更することができる。
例えば、止めネジ１４０と螺合するネジ穴を合流部コマ１３０の側面に複数箇所設けて合流部コマ１３０の取付位置を選択できるようにしておき、止めネジ１４０を締める位置を変更すれば、同様に合流部コマ１３０の位置を変更することができる。
以上のように、本実施の形態３では、合流部コマ１３０と２インチ管１１０の吐出口の間隔を調整することができるので、計画したモルタル圧送量とそれに混合する所定の気泡量に対し、最適な気泡の合流速度を調整できるようになり、後工程の攪拌・混合効率が上昇するため、所望の物性を有するエアモルタル製造に寄与することができる。
１ エアモルタル製造装置
３ ミキシングプラント
５ ベースモルタル供給管
７ モルタル圧送ポンプ
９ ベースモルタル流量検出器
１１ 混合筒
１３ 気泡供給管
１５ 気泡生成装置
１７ エアモルタル供給管
１９ エアモルタル流量検出器
２１ 発泡液供給ライン
２３ エアー供給ライン
２５ 発泡筒
２７ 管理ユニット
２９ 希釈水配管
３１ 希釈水ポンプ
３２ スタティックミキサー
３３ 希釈水流量検出器
３４ 原液配管
３５ 原液ポンプ
３６ 発泡液配管
３７ 原液流量検出器
３９ 逆止弁
４１ 背圧弁
４３ 空気配管
４５ エアフィルタ・ドライアユニット
４７ 空気流量検出器
４９ 空気流量調整器
５１ 電磁弁
５３ 逆止弁
５４ 制御用コンピュータ
５５ 表示装置
５６ モルタルポンプ制御装置
５７ 希釈水量設定値演算手段
５９ 希釈水量制御手段
６１ 原液量設定値演算手段
６３ 原液量制御手段
６５ エアー量設定値演算手段
６７ エアー量制御手段
７１ 発泡液供給ポンプ
７３ 発泡液流量検出器
１００ 流体合流部
１１０ ２インチ管
１２０ ３インチ管
１２１ ３インチ管前段部
１２２ ３インチ管後段部
１３０ 合流コマ
１４０ 止めネジ
２００ 流体攪拌・混合部
３００ 混合筒
３ ミキシングプラント
５ ベースモルタル供給管
７ モルタル圧送ポンプ
９ ベースモルタル流量検出器
１１ 混合筒
１３ 気泡供給管
１５ 気泡生成装置
１７ エアモルタル供給管
１９ エアモルタル流量検出器
２１ 発泡液供給ライン
２３ エアー供給ライン
２５ 発泡筒
２７ 管理ユニット
２９ 希釈水配管
３１ 希釈水ポンプ
３２ スタティックミキサー
３３ 希釈水流量検出器
３４ 原液配管
３５ 原液ポンプ
３６ 発泡液配管
３７ 原液流量検出器
３９ 逆止弁
４１ 背圧弁
４３ 空気配管
４５ エアフィルタ・ドライアユニット
４７ 空気流量検出器
４９ 空気流量調整器
５１ 電磁弁
５３ 逆止弁
５４ 制御用コンピュータ
５５ 表示装置
５６ モルタルポンプ制御装置
５７ 希釈水量設定値演算手段
５９ 希釈水量制御手段
６１ 原液量設定値演算手段
６３ 原液量制御手段
６５ エアー量設定値演算手段
６７ エアー量制御手段
７１ 発泡液供給ポンプ
７３ 発泡液流量検出器
１００ 流体合流部
１１０ ２インチ管
１２０ ３インチ管
１２１ ３インチ管前段部
１２２ ３インチ管後段部
１３０ 合流コマ
１４０ 止めネジ
２００ 流体攪拌・混合部
３００ 混合筒
Claims (6)
- ベースモルタルが流れる配管に設けられてベースモルタルと気泡の供給を受けて両者を連続的に混合する混合筒と、該混合筒に気泡を供給する気泡供給管に設けられて空気と発泡液の供給を受けて気泡を生成する発泡筒とを備え、エアモルタルを連続的に製造するエアモルタル製造装置であって、
前記配管を流れるベースモルタルの流量を検出するベースモルタル流量検出手段と、該ベースモルタル流量検出手段の検知信号を予め定めた時間間隔で入力して検知されたベースモルタル流量に対応した気泡生成に必要な発泡液と空気の混合量を演算する気液混合量演算手段と、該気液混合量演算手段の演算値に基づいて前記発泡液と前記空気の供給量を制御する気液供給量制御手段とを備えたことを特徴とするエアモルタル製造装置。 - ベースモルタルを配管に送り出すベースモルタル供給ポンプと、該ベースモルタル供給ポンプの供給量を制御するベースモルタル供給ポンプ制御手段とを有し、該ベースモルタル供給ポンプ制御手段は、ベースモルタルの供給量の設定値と前記ベースモルタル量検知手段によって検知されたベースモルタル量を比較して、フィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１記載のエアモルタル製造装置。
- 前記発泡筒に発泡液を供給する発泡液配管に設けられて発泡液の流量を検出する発泡液流量検出手段を備え、前記気液供給量制御手段は前記気液混合量演算手段によって演算された発泡液流量と前記発泡液流量検出手段の検出値とを比較してフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアモルタル製造装置。
- 前記発泡筒に発泡液を供給する発泡液配管と、該発泡液配管に原液を供給する原液配管と、前記発泡液配管に希釈水を供給する希釈水配管と、前記原液配管に設けられて原液の流量を検出する原液流量検出手段と、前記希釈水配管に設けられて希釈水の流量を検出する希釈水流量検出手段とを備え、
前記気液混合量演算手段は、演算されたベースモルタル量に対応する発泡液量に見合った原液量と希釈水量を演算する機能を有し、
前記気液供給量制御手段は前記気液混合量演算手段によって演算された原液量と前記原液流量検出手段の検出値とを比較してフィードバック制御を行い、また前記気液混合量演算手段によって演算された希釈水量と前記希釈水流量検出手段の検出値とを比較してフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアモルタル製造装置。 - 前記混合筒は、ベースモルタルと気泡を合流させる流体合流部と、合流した流体を攪拌混合する流体攪拌混合部を有し、前記流体合流部はベースモルタルを送出する第１送出管と、吐出口が前記第１送出管内に前記第１送出管と同軸に挿入されて気泡を送出する第２送出管と、該第２送出管の出口に対向するように設けられた円錐面を有する流体均等化部材を備えてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエアモルタル製造装置。
- 前記流体均等化部材と前記第２送出管の吐出口との間隔を調整する手段を備えたことを特徴とする請求項５記載のエアモルタル製造装置。
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- 2009-11-09 JP JP2009256226A patent/JP5258733B2/ja active Active
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