JP3144444B2 - 材料吹付用ノズル - Google Patents

材料吹付用ノズル

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JP3144444B2 JP31001292A JP31001292A JP3144444B2 JP 3144444 B2 JP3144444 B2 JP 3144444B2 JP 31001292 A JP31001292 A JP 31001292A JP 31001292 A JP31001292 A JP 31001292A JP 3144444 B2 JP3144444 B2 JP 3144444B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえばトンネルの壁
面等に直接的にコンクリートを吹付けて打設する際、発
生する粉塵を確実に防止した材料吹付用ノズルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】トンネル掘削もNATM工法の発展によ
り、従来の鋼製支保工と厚肉コンクリートを主たる支保
部材とする工法から、ロックボルトと薄肉吹付コンクリ
ートを主たる支保部材とする工法へと変わりつつある。
【0003】NATM工法におけるコンクリートの吹付
方法は、大別すると乾式工法、セミ湿式工法、湿式工法
に分類される。ここで、前記乾式工法は、細・粗骨材と
セメントをドライミックスした水を加えないコンクリー
ト材料に粉状の急結剤を添加して圧送し、吹付ノズル部
で水を加えて混合し吹付けるものであり、前記セミ湿式
工法は、ホースの途中で水と空練り材料とを混合するも
のである。一方、湿式工法は水を加えた生コンクリート
に吹付ノズル部で液状の急結剤を加えて吹付けるもので
ある。
【0004】前記乾式工法およびセミ湿式工法の場合に
は、吹付材料が空練りの状態であるため、吹付作業を一
時中断しても吹付材料が圧送管および吹付機械内で固化
することがない等の利点の他、長い圧送距離を確保する
ことができるなどの利点を有するため一般的に多く多用
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に乾
式工法の場合には、水と空練りコンクリート材料との混
合が不十分となりがちであるため、吹付けた際に大量の
粉塵が発生し作業環境が悪化するという大きな問題があ
る。発生する粉塵は、作業員の健康を冒したり、また吹
付作業効率の低下を招くとともに、無視界のため作業の
安全が確保されないなど多くの問題を引き起こすため、
近年トンネル工法の近代化の要請に伴って次第に大きな
問題となっている。前記粉塵を抑制するための対策とし
て、粉塵抑制剤を添加したり、集塵機や換気設備などの
粉塵対策用設備を設けるなどの対策を講じているがその
対策として不十分なままである。また、セミ乾式工法の
場合には、前記乾式工法に比べると、粉塵が減少するも
のの以前として同じ問題が発生している。
【0006】一方、近年粉塵抑制対策として、吹付ノズ
ルの周囲より圧力エアを噴射して粉塵を抑制しようとす
る試みがなされているが、エアカーテン自体にムラがで
き、カーテン効果の低い部分より粉塵が外部に逃げるた
め、遮蔽効果としては未だ不十分なものである。
【0007】そこで、本発明の主たる課題は、コンクリ
ート吹付等に発生する粉塵を効果的に防止し、作業環境
の改善、作業効率の向上、視界の確保による安全性の向
上等を図ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めの本発明は、材料吹付用ノズル先端の外周部分に、
付方向に向けて空気または液霧を噴射し吐出された吹
付材料を囲むエアカーテンを形成するための噴射装置を
備えるとともに、該噴射装置には前記材料吹付用ノズル
を軸として回転可能な噴射ノズルが形成され、吹付材料
回りに回転するエアカーテンを形成するものである。
【0009】この場合、前記噴射ノズルは、材料吹付用
ノズルを同心円状に囲む仕切り付きスリット状ノズルと
することでよい。また材料吹付用ノズルを中心として同
心円線上に配置された複数の小孔状ノズルで該噴射ノズ
ルを形成する場合には、材料吹付用ノズルの軸方向に複
数段に渡って形成し、隣接する段部間では前記噴射ノズ
ルを相互に千鳥配置とすることが均等なエアカーテンの
形成に有効である。
【0010】また、材料吹付用ノズル先端の外周部分
に、吹付方向に向けて空気または液霧を噴射し吐出さ
れた吹付材料を囲むエアカーテンを形成するための噴射
装置を備えるとともに、該噴射装置は前記材料吹付用ノ
ズルを回転軸として回動自在に支持され、かつ噴射ノズ
ルは実質的に材料吹付用ノズルの同心円線上に配置され
た複数の小孔状ノズルとされ、噴射口までの導路が回動
方向に傾斜して形成されたものである。またこれに加え
て噴射ノズルを材料吹付用ノズルの軸方向に複数段に渡
って形成することにより、吐出された吹付材料回りに複
数層の強力なエアカーテンを形成すると、より好適な装
置にすることができる。
【0011】
【作用】本発明においては、材料吹付用ノズルを回転中
心として回転する噴射ノズルを備えるため、吹付材料回
りにムラのない強固なエアカーテンを形成することがで
きる。また、特にエアカーテンを2層以上に形成すれ
ば、内側のエアカーテン部分を外側のエアカーテンがカ
バーし、全体として複層のエアカーテンによって強力な
遮蔽膜を形成することができるから、発生した粉塵をカ
ーテン外部に逃がすことなく確実に捕集して吹付面に対
して付着させる。
【0012】また、噴射装置を吹付ノズルに対し回動自
在とし、かつ小孔状ノズルの噴射口までの導路を回動方
向に傾斜して形成することによって、噴射される空気ま
たは液霧の作用によって噴射装置の回動を助けることが
できるし、形成されるエアカーテンにはムラがなくなり
粉塵遮蔽効果が高くなる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳述する。図
1はコンクリート吹付用ノズル(以下、単に吹付ノズル
という)を用いた吹付状況図であり、トンネル壁面Sに
はラス金網10が張られ、これを吹付面として吹付ノズ
ル1よりコンクリートなどの吹付材料Mが直接的に吹付
けられる。本発明例では、この吹付材料Mを円錐状に囲
む二層のエアカーテンA1,A2を形成するための噴射
装置2を前記吹付ノズル1に具備するものである。
【0014】図2および図3に示されるように、吹付ノ
ズル1先端の外周部分に装着された前記噴射装置2は、
吹付ノズル1を軸として回動自在に支持されるととも
に、主として基部側の第1コーン20と、中間部の第2
コーン21と、先端部側の第3コーン22とによって構
成され、これら三者がそれぞれの間に空間P1、P2を
有する状態で、かつ吹付ノズル軸方向に二段に渡って空
気噴射用溝(噴射孔)20a…、22a…を形成して組
立られ、ボルト31…、32…で相互に固定されたもの
である。
【0015】以下、より詳細に説明すると、先ず、内部
に環状空間を有する二重管構造の固定リング29が溶
より吹付ノズル1の外周に固着され、この固定リング
29の外周部分にボールベアリング28を介して噴射装
置2の主たる構成要素たる第1コーン20が吹付ノズル
1を軸として回動自在に外嵌している。なお、30は前
記ボールベアリング28部における空気漏れ防止のため
のオイルシールである。
【0016】前記第1コーン20は、図2および図4
示すように、上面側が開口した凹状体であって内壁面が
外側に傾斜して形成されるとともに、この内壁面に例え
ば空気を噴射するノズルを形成するための噴射用溝20
a、20a…が回動方向にβの傾斜角をもって複数形成
されている。前記傾斜角βは吹付用ノズル径、噴射圧等
によっても異なるが概ね20〜40°程度の範囲とされ
る。また、前記空気噴射用溝20a、20a…の数は特
に限定されないが、本実施例の例では、円周線を均等に
8等分するそれぞれの位置に合計8個の空気噴射用溝2
0a、20a…が形成されている。これらの噴射孔から
噴射する空気は、噴射ノズルの回転を助ける。噴射ノズ
ルの回転数を上げる必要のある場合には、図示しない
が、噴射ノズルの回転部分に外力のトルクを加えて行え
ばよい。なお、前記空気噴射用溝20a、20a…に代
えて、仕切り壁によって区画された吹付用ノズルを同心
円状に囲むスリットとすることでもよい。
【0017】次いで、前記第1コーン20に一部が嵌合
する第2コーン21は、上部側が開口し、かつ周壁がテ
ーパ状に外側に拡幅して形成された凹状体であって、前
記第1コーン20に対して空間P1を形成させながら、
その外壁面底部が本体第1コーン20の内壁面に密着し
て嵌合され、吹付ノズル1との間に空気の連通孔として
通孔21aが形成されている。また、この第2コーン2
1の嵌合によって、第1コーン20に形成された空気噴
射用溝20a、20a…が空気の導路とされ、噴射装置
2の外周部分に空気噴射口が形成されることとなる。
【0018】さらに、前記第2コーン21に嵌合される
第3コーン22は、周面が前記第2コーン21の内壁面
のテーパに合った傾斜面とされ、かつその外周部分に空
気を噴射するノズルを形成するための空気噴射用溝22
a、22a…が回動方向にβの傾斜角をもって複数形成
されたリング体であって、前記第2コーン21との間に
空間P2を形成しながら、かつ上面を第2コーン21の
周壁上縁と面一として嵌合されている。前記空気噴射用
溝22a、22a…は、前記第1コーン20の場合と同
様に円周を均等に8等分するそれぞれの位置に形成され
ている。
【0019】また、第3コーン22の配設位置に相当す
る吹付ノズル1位置には、吹付ノズル1の外周に添って
リング板23が固着されるとともに、ボールベアリング
24を間に介して回動リング25が吹付ノズル1を軸と
して回動自在に装着され、この回動リング25の突出片
25aがボルト32、32…によって前記第3コーン2
2に固定されている。なお、26はオイルシールであ
る。
【0020】以上のようにして噴射装置2が構成される
結果、固定リング29に接続された空気供給口27より
供給された空気は、先ず第1コーン20と第2コーン2
1との間の空間P1に供給され、第1コーン20の空気
噴射用溝20a、20a…(空気噴射孔)より所定の傾
斜角をもって吹付方向に向かって噴射される。また、第
2コーン21の通孔21aを通過して空間P2に達した
空気は、第3コーン22に形成された空気噴射用溝22
a、22a…(空気噴射孔)より吹付方向に所定の傾斜
角を以て噴射される。また、前記第1コーン20の空気
噴射用溝20a、20a…と第3コーン22の空気噴射
用溝22a、22a…は、それぞれ回動方向に傾斜して
形成されているため、空気の通過に伴う反作用によって
自動的に噴射装置2を回動させるのに利用できる。
【0021】かくして、図1に示されるように、噴射装
置2の回転により遮蔽効果にムラのない強力な二層のエ
アカーテンA1,A2が円錐状に形成され、コンクリー
ト吹付けに伴って発生する粉塵等を確実にエアカーテン
内に取り込んで、外部に逃がすことなく吹付面Sに付着
させるため、従来に比して格段に粉塵防止効果の高いも
のとなる。なお、この場合、噴射される空気中に霧状に
水分を混入させて噴射することによって、捕集および付
着効果を高めることもできる。
【0022】ところで、前述した空気噴射装置2は、空
気噴射ノズルを複数段に渡って設けることにより多層の
エアカーテンを形成する構成、および空気噴射導路20
a,22aを斜めに形成し噴射装置2を回動させる構成
とを共に有するものであるが、前記2つの構成のそれぞ
れ単独に有するものであっても、噴射装置2の回転が可
能な構成になっていれば従来に比べて高い遮蔽効果を発
揮する。
【0023】以下、主にその具体例を示す。
【0024】図5に示される空気噴射装置3の場合に
は、吹付ノズル1に対して固定的に装着された2つのコ
ーン35、36のそれぞれに小孔状の空気噴射ノズル3
5a、…と36a、…を二段に渡って形成するととも
に、上段の空気噴射ノズル35a、…と下段の空気噴射
ノズル36a、…とは相互に千鳥配置としている。この
ように構成することで、上段の空気噴射ノズル35a、
…の中間部分のエアの薄い所を下段の空気噴射ノズル3
6a、…からの空気がカバーするため、全体としてムラ
のエアカーテンを形成することができる。また、前記二
段に形成された空気噴射ノズル35a、36aは、吹付
ノズル1を同心円状に囲むスリット状ノズルとすること
もできる。
【0025】図6に示される空気噴射装置4は、前記図
5に示される空気噴射装置に対して改良を加え、回動
型とした場合である。コーン35の空気噴射孔35aに
連通する空気導路35bと、コーン36の空気噴射孔3
6aに連通する空気導路36bとを共に回動方向に傾斜
して形成するとともに、コーン基部噴射ノズル1と
間にボールベアリング37を介在して空気噴射装置4自
体を回動自在に支持したものである。本態様の場合に
は、図2に示される空気噴射装置2と同様の粉塵遮蔽効
果を奏するものとなる。
【0026】さらに、図7に示される空気噴射装置5の
場合は、空気噴射ノズルを1段とするが、空気噴射装置
5自体を回動自在とした場合を示したものである。図示
されないボールベアリングを介して吹付ノズル1に対し
て回動自在に支持された空気噴射装置5は、パイプ状の
空気噴射ノズル38、38…が回動方向に傾斜を有する
状態で配設され、かつその先端部が相互に連結支持材3
9、39…によって支持されたもので、空気の噴射
って空気噴射装置5が自動的に回動を始め、ムラのない
円錐状のエアカーテンが形成される。なお、連結支持材
39、39…と連結される吹付ノズル1との接触部は、
好ましくはボールベアリングまた滑りベアリング等の軸
受を介在し、極力摩擦を抑えるようにして、回動動作を
円滑してやるのが望ましい。
【0027】
【発明の効果】以上詳説したように、本発明によれば、
空気噴射装置を吹付ノズルを軸として回転させながら回
転するエアカーテンを形成するため、従来に比してムラ
のない強力なエアカーテンが形成されるため、確実に粉
塵の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明吹付ノズルによるコンクリート吹付状況
図である。
【図2】本発明吹付ノズルの拡大縦断面図である。
【図3】図2のIII −III 線矢視図である。
【図4】本発明吹付ノズルの組立図である。
【図5】本発明に係る他の吹付ノズルの斜視図である。
【図6】本発明に係る他の吹付ノズルの斜視図である。
【図7】本発明に係る他の吹付ノズルの斜視図である。
【符号の説明】
1…吹付ノズル、2〜5…噴射装置、20…第1コー
ン、20a…空気噴射用溝、21…第2コーン、22…
第3コーン、22a…空気噴射用溝、24・28…ボー
ルベアリング、26・30…オイルシール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 目時 康男 東京都中央区日本橋本町4ー12ー20 佐 藤工業株式会社内 (72)発明者 小早川 忠行 富山県富山市桜木町1番11号 佐藤工業 株式会社内 (72)発明者 佐々木 俊明 富山県富山市桜木町1番11号 佐藤工業 株式会社内 (72)発明者 山本 稔 東京都町田市玉川学園1ー15ー2 (72)発明者 柏 忠信 東京都中央区銀座6丁目8番7号 富士 物産株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−56727(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/10 E04G 21/02 103

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】材料吹付用ノズル先端の外周部分に、吹付
    方向に向けて空気または液霧を噴射し、吐出された吹付
    材料を囲むエアカーテンを形成するための噴射装置を備
    えるとともに、該噴射装置には前記材料吹付用ノズルを
    軸として回転可能な噴射ノズルが形成され、吹付材料回
    りに回転するエアカーテンを形成するようにしたことを
    特徴とする材料吹付用ノズル。
  2. 【請求項2】回転する噴射ノズルは、材料吹付用ノズル
    を同心円状に囲む仕切り付きスリット状ノズルである請
    求項1記載の材料吹付用ノズル。
  3. 【請求項3】回転する噴射ノズルは、実質的に材料吹付
    用ノズルの同心円線上に配置された複数の小孔状ノズル
    であり、材料吹付用ノズルの軸方向に複数段に渡って形
    成され、隣接する段部間で前記噴射ノズルは相互に千鳥
    配置とされた請求項1記載の材料吹付用ノズル。
  4. 【請求項4】材料吹付用ノズル先端の外周部分に、吹付
    方向に向けて空気または液霧を噴射し、吐出された吹付
    材料を囲むエアカーテンを形成するための噴射装置を備
    えるとともに、該噴射装置は前記材料吹付用ノズルを回
    転軸として回動自在に支持され、かつ噴射ノズルは実質
    的に材料吹付用ノズルの同心円線上に配置された複数の
    小孔状ノズルとされ、噴射口までの導路が回動方向に傾
    斜して形成されたことを特徴とする材料吹付用ノズル。
  5. 【請求項5】噴射ノズルが材料吹付用ノズルの軸方向に
    複数段に渡って形成され、吐出された材料回りに複数層
    のエアカーテンを形成するようにした請求項4記載の材
    料吹付用ノズル。
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