JP2018141493A - 多液混合バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】内部での薬液の固化や固着を未然に防止できる新規な多液混合バルブの提供。【解決手段】バルブ本体３０内に、管状の第１流路１０と、第２流路２０とを設け、第１流路１０の入口と第２流路２０の入口は、それぞれ独立して分離して設けると共に、第２流路２０の出口は、第１流路１０の出口の周囲に、これを囲繞するように設ける。これにより、第１の流体と第２の流体とが、バルブ本体３０内では混じり合うことはなく、各出口を出た直後で混じり合うことになるため、バルブ本体３０内で流体（薬液）同士が反応して固化し、これが内部に固着して流路を狭くしたり、閉塞させてしまうような不都合を未然に防止できる。【選択図】図１

Description

本発明は、２種類以上の流体を混合して供給するための多液混合バルブに関するものである。

従来、トンネルの天盤や切羽、法面などの補強や止水を目的とした工法として、ＦＩＴ工法やフォアポーリング工法、ＡＧＦ工法などが用いられている。これらの工法はトンネルの天盤や切羽、法面に対して中空ボルトやパイプを多数打ち込み、その中空ボルトやパイプに地盤改良剤を圧送して地中に注入して地盤の強化や止水を行うものである。

この地盤改良方法としてはセメントミルクの他に硬質発泡ウレタンを用いる工法（発泡ウレタン注入工法）が知られている。例えば以下の特許文献１や２には、硬化速度が速い発泡ウレタン樹脂を中空ボルトを利用して地山の穿孔内全体に亘って注入し、これを発泡、硬化させることで地山を固結改良する技術が開示されている。

この発泡ウレタン注入工法は、例えば図６に示すように先ず中空ボルトＢに鋼管からなる略Ｙ字形のミキシングユニットＹを接続し、そのミキシングユニットＹの枝管Ｙ１，Ｙ２にそれぞれボール弁Ｖ１、Ｖ２を介してデリバリーホースＨ１，Ｈ２を接続する。その後、このデリバリーホースＨ１，Ｈ２に図示しない注入ポンプからそれぞれ異なる薬液１（ウレタン樹脂）と薬液２（硬化剤）とを同時に供給する。すると、２つの異なる薬液１、２はミキシングユニットＹ内で合流し、混合した後、中空ボルトＢを通過して地山に順次注入された後、化学反応によって発泡、硬化してその地山を強化するように機能することになる。

特開平５−２２２７１７号公報 特開平５−２７２１２６号公報

ところで、上述したような従来の発泡ウレタン注入工法は、ミキシングユニットＹ内で２つの薬液１，２を混合させてから注入しているため、作業終了後には混合薬液がそのミキシングユニットＹの内部に残留して固着してしまい、流路を狭くして圧損を招いたり、最悪の場合は閉塞したりすることがある。このため、このミキシングユニットＹは原則として作業毎に使い捨てとなり、コストがかかるという不都合がある。

また、このミキシングユニットＹにはそれぞれ独立したボール弁Ｖ１、Ｖ２が設けられているため、ミキシングユニットＹを交換する度に付け替える作業が面倒な上に、一方のみの開閉操作をして他方の操作をうっかり忘れるなどの作業ミスを招くおそれがある。

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その主な目的は、薬液の固着による流路の狭隘や閉塞などを未然に防止できる新規な多液混合バルブを提供するものである。

前記課題を解決するために第１の発明は、バルブ本体内に、第１の流体が通過する管状の第１流路と、第２の流体が通過する第２流路とを有し、前記第１流路の入口と前記第２流路の入口は、それぞれ独立して分離して設けられていると共に、前記第２流路の出口は、前記第１流路の出口の周囲に、これを囲繞するように設けられていることを特徴とする多液混合バルブである。

このような構成によれば、少なくとも第１流路を通過する第１の流体と、第２流路を通過する第２の流体とが、バルブ本体内では混じり合うことはなく、各出口を出た直後で混じり合うことになる。これによって、バルブ本体内で流体（薬液）同士が反応して固化し、これが内部に固着して流路を狭くしたり、閉塞させてしまうような現象を未然に防止することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１流路と第２流路を開閉するボール弁を有し、前記ボール弁は、前記第１流路と第２流路の途中にそれぞれの流路を回転動作で開閉する一対のボール体と、前記各ボール体を連結するピンと、前記ボール体の一方に接続されたシャフトと、当該シャフトを回転するハンドルとからなることを特徴とする多液混合バルブである。

このような構成によれば、１つのハンドルを操作するだけで一対のボール体を同時に開閉操作できるため、各流路の開閉作業が容易となる上に、一方のみの開閉操作をして他方の操作をうっかり忘れるなどの作業ミスを確実に防止できる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第１流路の入口と前記第２流路の入口に、ホースを接続するためのニップルをそれぞれ備えると共に、前記第１流路と第２流路の出口に、前記管状の第１流路の出口端を囲繞するように管状のプラグを備えたことを特徴とする多液混合バルブである。

このような構成によれば、各流路の入口側に設けられたニップルにそれぞれ各薬液のホースを連結するだけで各第１流路および第２流路に各薬液を確実に供給できる。また、出口側のプラグに対しては中空ボルトなどと連通するカップリングを差し込むだけで簡単にその中空ボルトなどに混合薬液を供給できるため、作業が確実・容易となる。

本発明によれば、第１流路を通過する第１の流体と、第２流路を通過する第２の流体とが、バルブ本体内では混じり合うことはなく、各出口を出た直後で混じり合うことになるため、バルブ本体内で流体（薬液）同士が反応して固化し、これが内部に固着して流路を狭くしたり、閉塞させてしまうような現象を未然に防止することができる。

本発明に係る多液混合バルブ１００の実施の一形態を示す縦断面図である。 本発明に係る多液混合バルブ１００の実施の一形態を示す側面図である。 本発明に係る多液混合バルブ１００の実施の一形態を示す平面図である。 本発明に係る多液混合バルブ１００の実施の一形態を示す正面図である。 本発明に係る多液混合バルブ１００の実施の一形態を示す背面図である。 従来の発泡ウレタン注入工法を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る多液混合バルブ１００の実施の一形態を示す縦断面図、図２はその側面図、図３はその平面図、図４（Ａ）はその正面図、同図（Ｂ）はその背面図、図５は図１中Ｘ−Ｘ線拡大断面図である。図示するようにこの多液混合バルブ１００は、鋼材などの堅牢な材料からなる矩形ブロック状のバルブ本体３０内に、第１流路１０と、第２流路２０とがこれを貫通するように設けられている。

第１流路１０は、六面体状をしたバルブ本体３０の背面３０ａ上部からその正面３０ｂに向かって直線状に貫通する内管１１から構成されており、その内管１１の出口端は、バルブ本体３０の正面３０ｂから突出するように設けられている。そして、その背面３０ａ側の入口１０ａには、第１のニップル１２が第１流路１０と連通するように螺合して取り付けられている。この第１のニップル１２の他端にはねじ溝１２ａが形成されており、図２に示すようにこのねじ溝１２ａに第１の流体１を供給するための第１のデリバリーホースＨ１が連結ナットｎによって螺合・連結されるようになっている。

一方、第２流路２０は、バルブ本体３０の背面３０ａ下部から正面３０ｂに向かって直線状に進んでからその途中で上面３０ｃ側に略直角に屈曲し、さらに第１流路１０を構成する内管１１の周囲を囲繞するようにして正面３０ｂ側に向かって貫通するように形成されている。そして、その背面３０ａ側の入口２０ａには、第２のニップル２１がこれと連通するように螺合して取り付けられている。この第２のニップル２１にはねじ溝２１ａが形成されており、図２に示すようにこのねじ溝２１ａに第２の流体２を供給するための第２のデリバリホースＨ２が連結ナットｎによって螺合・連結されるようになっている。

他方、この第２流路２０の出口には、これより突出した第１流路１０の内管１１を、所定の間隔を隔てて囲繞するようにして管状のプラグ４０が取り付け（螺合）てあり、図５に示すようにこのプラグ４０が外管の如く機能して同軸の二重管状態となっている。そして、図２に示すようにこのプラグ４０に対して混合流体を供給する中空ボルトＢのカップリングＣが着脱自在に連結されるようになっている。なお、この第２流路２０の途中はメクラプラグ２２によって開閉自在に閉じられている。

また、この第１流路１０と第２流路２０には、これを開閉するボール弁５０が設けられている。このボール弁５０は、第１流路１０と第２流路２０の入口側に設けられた一対のボール体５１，５２と、これら各ボール体５１，５２を連結するピン５３と、第１流路１０側に設けられたボール体５２に接続されたシャフト５４と、このシャフト５４を回転するハンドル５５とから構成されている。

このボール体５１，５２にはそれぞれ通過穴５１ａ，５２ａが形成されており、このボール体５１，５２が略９０°回転動作することで第１流路１０と第２流路２０とをそれぞれ開閉するように機能する。そして、これらのボール体５１，５２は、ピン５３で連結されていると共に、シャフト５４を介してハンドル５５が連結されており、図３に示すようこのハンドル５５を回転操作することで第１流路１０と第２流路２０とを同時に開閉操作できるようになっている。図３の例ではハンドル５５をバルブ本体３０と平行（図中実線）にしたときに第１流路１０と第２流路２０が同時に閉じ、バルブ本体３０と直角（図中点線）にしたときに第１流路１０と第２流路２０が同時に開くようになっている。なお、シャフト５４とハンドル５５は、ナット５６で連結されている。

この様な構成をした本発明の多液混合バルブ１００によれば、図１に示すように先ず流体１として例えばウレタン主剤を用い、これを第１のニップル１２を介してデリバリーホースＨ１から第１の流路１０に注入すると、開状態のボール弁５０のボール体５２を通過して第１の流路１０を構成する内管１１へ流れ、さらにこの内管１１を通過してその出口から中空ボルトＢ側へ流れ込む。

一方、これと同時に流体２としてウレタン硬化剤を用い、これを第２のニップル２１を介してデリバリーホースＨ２から注入すると、同じく開状態のボール弁５０のボール体５１を通過して第２の流路２０へ流れる。この第２の流路２０は、その途中で内管１１を囲繞するように形成されていることから内管１１の外側を通って出口側へ流れ、内管１１とプラグ４０との間に形成される円環状の通路を通って中空ボルトＢ側へ流れ込む。そして、中空ボルトＢ側へ流れ込んだウレタン硬化剤（流体２）は、ここでウレタン主剤（流体１）と合流して混合されれる途中で化学反応を起こして硬質発泡ウレタンとなって中空ボルトＢを通過して地山に注入されて硬化する。

このように入口側を分離、独立して設けると共に、出口側を二重管状に合流するように構成した本発明の多液混合バルブ１００を用いれば、第１流路１０を通過する第１の流体１と、第２流路２０を通過する第２の流体２とが、バルブ本体３０内では混じり合うことはなく、それぞれの出口を出た直後で混じり合うようになるため、バルブ本体３０内で流体（薬液）同士が反応して固化し、これが内部に固着して流路を狭くしたり、閉塞させてしまうような不都合を未然に防止することができる。この結果、作業毎に廃棄されていた従来のミキシングユニットＹに比べて何度も再利用できるため、大幅なコスト削減が達成できる。

また、各々の流路１０，２０を開閉するボール体５１，５２をピン５３およびシャフト５４で連結したため、そのシャフト５４に連結されたハンドル５５を操作するだけでこれらのボール体５１，５２を同時に開閉操作できる。この結果、各流路１０，２０の開閉作業が容易となる上に、一方のみの開閉操作をして他方の操作をうっかり忘れるなどの作業ミスを確実に防止できる。また、ミキシングユニットＹを交換する度に付け替えるといった面倒な作業も不要となる。

また、各流路１０，２０の入口側に設けられたニップル１２，２１にそれぞれ各薬液のホースＨ１，Ｈ２を連結するだけで各流路１０，２０にそれぞれの薬液を確実に供給できる。また、出口側のプラグ４０に対しては中空ボルトＢなどと連通するカップリングＣを差し込むだけで簡単にその中空ボルトＢなどに混合薬液を供給できるため、作業が確実・容易となる。

なお、本実施の形態では、本発明の多液混合バルブ１００をトンネル工事や地盤改良工事関連分野で用いる例を示したが、その他の分野、例えば塗装関連分野や食品製造関連分野などにおける２液以上の流体の調合工程にもそのまま利用することができる。また、さらに第３または第４以上の流路をバルブ本体３０に形成し、その出口側を第１流路１０および第２流路２０の外側にこれを囲繞するように多重に形成した構成としても良い。

また、さらに内管１１の内径（断面積）とプラグ４０の内径（内管１１とプラグ４０の間の断面積）を、予め決まっている薬液の混合比率に合わせて設定すれば、その比率に応じた混合をこの多液混合バルブ１００だけで行うことが可能となり、流量調整などの煩わしい制御が不要となる。

１００…多液混合バルブ
１０…第１の流路
１１…内管
１２…第１のニップル
２０…第２の流路
２１…第２のニップル
３０…バルブ本体
４０…プラグ
５０…ボール弁
５１、５２…ボール体
５３…ピン
５４…シャフト
５５…ハンドル
Ｂ…中空ボルト
Ｃ…カップリング
Ｈ１、Ｈ２…デリバリーホース

Claims (3)

1. バルブ本体内に、少なくとも第１の流体が通過する第１流路と、第２の流体が通過する第２流路とを有し、
   前記第１流路の入口と前記第２流路の入口は、それぞれ独立して分離して設けられていると共に、
   前記第２流路の出口は、前記第１流路の出口の周囲に、これを囲繞するように設けられていることを特徴とする多液混合バルブ。
2. 請求項１に記載の多液混合バルブにおいて、
   前記第１流路と第２流路を開閉するボール弁を有し、
   前記ボール弁は、前記第１流路と第２流路の途中にそれぞれの流路を回転動作で開閉する一対のボール体と、前記各ボール体を連結するピンと、前記ボール体の一方に接続されたシャフトと、当該シャフトを回転するハンドルとからなることを特徴とする多液混合バルブ。
3. 請求項１または２に記載の多液混合バルブにおいて、
   前記第１流路の入口と前記第２流路の入口に、ホースを接続するためのニップルをそれぞれ備えると共に、
   前記第２流路の出口に、前記管状の第１流路の出口端を囲繞するように管状のプラグを備えたことを特徴とする多液混合バルブ。

Images