JP3785203B2 - 気泡コンクリート製造用気泡発生装置及び気泡の単位容積質量の変動の制御方法 - Google Patents
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【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は気泡コンクリート製造用気泡発生装置、より具体的にはプレフォーム法により気泡コンクリートを製造する際に混合する気泡を製造する装置および該気泡の単位質量の変動の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気泡コンクリートを製造する場合、コンクリート中に気泡を混入する方法として、起泡剤の化学反応による方法や、ミックスフォーム法あるいはプレフォーム法による方法等が知られている。
【０００３】
このうち、プレフォーム法により気泡を混入する方法は、専用の気泡発生装置が必要ではあるが、気泡コンクリートが比較的容易に製造できるという利点があり広く普及している。プレフォーム法により気泡コンクリートを製造する場合、生成した気泡の単位容積質量が気泡の品質に影響を与え、さらには気泡コンクリートの品質を左右する。このため、気泡の単位容積質量をバラツキなく所定の値に制御することが、高品質の気泡コンクリートを製造するうえで重要な課題となる。
【０００４】
図２は従来技術における気泡発生装置を示したものである。従来の気泡発生装置は、圧搾空気供給部１０、起泡剤水溶液供給部１２、圧搾空気圧力調整器（Ａ）１４、圧搾空気流量調節器１８、起泡剤水溶液流量調節器２２および図３に示した構図の気泡形成部２４により構成されている。このような気泡発生装置での気泡の製造は、以下のようにしてなされていた。すなわち、
【０００５】
（１）予め起泡剤を水で薄めた起泡剤水溶液を起泡剤水溶液供給部分１２に入れておく。
（２）次に、圧搾空気供給部分１０で造られた約７ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧搾空気が、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により５〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧される。
（３）圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により減圧された圧搾空気は、圧搾空気流量調節器１８により流量が調節され、気泡形成部２４へ送られる。
（４）圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により減圧された圧搾空気はまた、起泡剤水溶液供給部分１２へ送られ、この圧搾空気により送り出された起泡剤水溶液が起泡剤水溶液流量調節器２２により流量が調整されて、気泡形成部２４へ圧送される。
（５）気泡形成部２４において、流量調整された圧搾空気と起泡剤水溶液とが合流されて気泡が形成される。
【０００６】
このように、従来技術における気泡発生装置では、気泡の品質、すなわち単位容積質量の調節は、流量計と流量調節バルブ等からなる圧搾空気流量調節器１８および起泡剤水溶液流量調節器２２により行われていた。具体的には、気泡形成部２４に入る圧搾空気および起泡剤水溶液の各流量をこれら調節器１８および２２の流量計で測定し、この値に基づいて各調節バルブを操作することにより気泡の単位容積質量の調整を行なっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来技術における気泡発生装置では、圧搾空気流量調節器１８および起泡剤水溶液流量調節器２２により気泡形成部２４に供給される圧搾空気や起泡剤水溶液の流量は調整されているが、気体である圧搾空気と液体である起泡剤水溶液では流量が大きく違うため、単位容積質量と直接結びつく両者の流量比のバランスを制御することは流量計だけでは難しく、脈動などによる該バランスの変化を十分抑えることができなかった。
【０００８】
この結果、気泡の単位容積質量が圧搾空気量と起泡剤水溶液量の脈動などに伴って変動し、気泡の品質、すなわち気泡の単位容積質量の管理が不十分であった。気泡の単位容積質量の管理が十分に行われないと、気泡の保持力（消泡しない）が変化し、強度や比重などにバラツキのある気泡コンクリートが製造される。このため、安定した品質の気泡コンクリートを製造することが難しく、場合によっては所定の品質を満足できない気泡コンクリートが製造される可能性も高かった。このように従来技術では、安定した品質の気泡コンクリートの製造が困難であるとともに、品質管理に要する時間が多くなり生産性の低下を招くという問題も生じた。そこで、本発明者らは気泡の単位容積質量の変動をなくすべく鋭意検討した結果、圧搾空気と起泡剤水溶液の流量比のバランスを圧力（特に差圧）でもって管理すれば良いことを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の第一は圧搾空気供給部、圧搾空気圧力調節器（Ａ）、起泡剤水溶液供給部、圧搾空気と起泡剤水溶液とが混合し気泡を形成する気泡形成部、気泡形成部へ供給する圧搾空気と起泡剤水溶液の各流量を制御する流量調節器を備える気泡コンクリート製造用気泡発生装置において、圧搾空気圧力調節器（Ａ）と気泡形成部との間に圧搾空気圧力調節器（Ｂ）を、起泡剤水溶液供給部と気泡形成部との間に起泡剤水溶液圧力調節器を各々有することを特徴とする気泡コンクリート製造用気泡発生装置であり、
【００１０】
本発明の第二は上記記載の気泡コンクリート製造用気泡発生装置による気泡の製造において、気泡形成部前段の圧搾空気の圧力と起泡剤水溶液の圧力を、各々圧搾空気圧力調節器（Ｂ）と起泡剤水溶液圧力調節器により、１．０−５．０ｋｇｆ／ｃｍ 2 の範囲で起泡剤水溶液の該圧力を圧搾空気の該圧力より０．１−０．５ｋｇｆ／ｃｍ2高くなるように調整して制御することを特徴とする気泡の単位容積質量の変動の制御方法である。
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の気泡コンクリート製造用気泡発生装置は例えば図１に示すものであり圧搾空気供給部１０、起泡剤水溶液供給部１２、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４、圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６、圧搾空気流量調節器１８、起泡剤水溶液圧力調節器２０、起泡剤水溶液流量調節器２２および気泡形成部２４により構成されている。なお、図１において、図２に示した従来技術と同じ構成要素には同一の符号が記してある。図１において、圧搾空気供給部１０は空気を圧縮する一般的なコンプレッサーであり、圧縮した空気（約７ｋｇｆ／ｃｍ2 ）を配管１００を介して圧搾空気圧力調整器（Ａ）１４に供給する。圧搾空気圧力調整器（Ａ）１４は、一般に用いられる気体用の調整器であり、配管１０２を介して圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６に、配管１０４を介して起泡剤水溶液供給部１２に接続されている。圧搾空気圧力調整器（Ａ）１４は、圧搾空気供給部１０より送られてきた圧搾空気を５〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧し、これら圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６および起泡剤水溶液供給部１２に供給する。
【００１２】
起泡剤水溶液供給部１２は、一般的な圧力タンク（耐圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度のもの）で配管１０２と接続される圧搾空気取入れ口、起泡剤水溶液を投入できる投入口および起泡剤水溶液を吐出できる吐出口が設けられている。起泡剤水溶液供給部１２は、圧搾空気取入れ口より圧搾空気を入力すると、吐出口より起泡剤水溶液を吐出する。この吐出口は配管１０６を介して起泡剤水溶液圧力調整器２０に接続され、吐出された起泡剤水溶液はこの調整器２０に送られる。
【００１３】
圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６は圧力計と圧搾空気圧力調節バルブ等から形成されている。圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６の圧力計は一般的なブルドン管式のものが使用でき、圧搾空気圧力調節バルブは１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧できる気体用の減圧弁が適用可能である。圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６は配管１０８を介して圧搾空気流量調節器１８に接続され、所望の圧力に調整された圧搾空気がこれに送られる。圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４も上記と同様であり、圧搾空気圧力調節バルブが５〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧できる気体用の減圧弁であればよい。
【００１４】
また、起泡剤水溶液圧力調節器２０はブルドン管式圧力計等が用いられる。起泡剤水溶液圧力調節器２０は１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧できる圧力調節器であり、これのバルブは１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧できる液体用の減圧弁が用いられる。起泡剤水溶液圧力調節器２０は配管１１２を介して起泡剤水溶液流量調節器２２に接続され、所望の圧力に調整された起泡剤水溶液がこれに送られる。
【００１５】
なお、上記圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６、起泡剤水溶液圧力調節器２０は、本発明例を示す図１では、いずれも各流量調節器（１８，２２）の前段に設置されているが、該圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６は、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４と気泡形成部２４との間にあればよく、また、該起泡剤水溶液圧力調節器２０も起泡剤水溶液供給部１２と気泡形成部２４との間にあればよく、図７の例などいずれも本発明の範囲である。
【００１６】
圧搾空気流量調節器１８、起泡剤水溶液流量調節器２２はいずれも従来のものが適用できそれぞれ、圧搾空気流量、起泡剤水溶液流量を調節し、配管１１０、配管１１４を介して気泡形成部２４に送る調節器である。気泡形成部２４は、たとえば図３に示した断面構造を備えた気泡形成部である。
【００１７】
なお、圧搾空気または起泡剤水溶液を流す配管１００〜１１４は、約１０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力に耐えられるようなパイプである。また、パイプの径は各流量に応じ１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力が設定できる径にしておく必要がある。
圧搾空気および起泡剤水溶液の圧力の絶対値（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）は、圧力調節器（Ｂ）１６、２０に付属の圧力調節バルブの開閉により制御可能である。また、図１に示した実施例において、圧力調節器（Ｂ）１６、２０により起泡剤水溶液の圧力と圧搾空気の圧力の差（起泡剤水溶液の圧力が圧搾空気より０．１〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 高い状態）を検出して制御する。
【００１８】
この制御は、たとえば作業者がブルドン管式圧力計などを用いて、その圧搾空気の圧力および起泡剤水溶液の圧力の絶対値の差を算出し、この差が一定になるように、圧搾空気および起泡剤水溶液の圧力の絶対値を各圧力調整バルブで調整することにより可能である。なお、圧力調節器（Ｂ）１６、２０の圧力調節バルブにより一度調整を行えば、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４の調整を変えないかぎり、気泡形成部２４に送られる圧搾空気の圧力および起泡剤水溶液の圧力は頻繁に変動しない。
【００１９】
気泡形成部２４は、図３に示すように、送られてきた圧搾空気と起泡剤水溶液とを合流し、第１のスチールウール層、碍子大層、碍子小層、第２のスチールウール層を通過させることによって気泡を製造する。また、気泡形成部２４は、例えば円筒状の鋼管の中にガラスビーズまたは碍子が入っている従来からあるものが使用できる。さらに、気泡形成部２４は図３に示す構造のものがあるが、これは、大小異なる大きさの碍子が多数鋼管の中に充填されており、その碍子の両端をスチールウール等のようなもので挟み込んで形成されている。
【００２０】
次に本発明装置の動作及びこれによる気泡の単位容積質量の制御を図１の例に基づいて示す。
図１において、予め起泡剤を水で薄めた起泡剤水溶液を起泡剤水溶液供給部１２に入れておく。起泡剤としては、動物質蛋白質系や界面活性剤系いずれの起泡剤も使用可能であり特に限定されるものではない。起泡剤水溶液の濃度は４〜１０％程度が好ましい。次に、圧搾空気供給部１０で造られた約７ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧搾空気を、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により５〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧する。これは、元圧からの圧搾空気の脈動を少なくし圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６での制御を容易にするためである。
【００２１】
減圧された圧搾空気は圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６に送られ、所望の気泡の吐出量から算出された圧搾空気の流量に基づき１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲で設定、調節される。この範囲をはずれると圧力検出による流量調節がし難くなるので好ましくない。その後、圧搾空気は、圧搾空気流量調節器１８を通り、ここで流量の確認が行なわれ、気泡形成部２４へ送られる。ここで、好ましい圧搾空気の所定量は、およそ５０〜２５０Ｌ／分の範囲である。
【００２２】
圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により減圧された圧搾空気はまた、起泡剤水溶液供給部１２へ送られ、これによりこの供給部１２にあらかじめ入れてある起泡剤水溶液が起泡剤水溶液圧力調節器２０に送り出される。そして、所望の気泡の吐出量から算出された起泡剤水溶液の流量に基づき１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲で設定、調節される。この範囲をはずれると圧力検出による流量調節がし難くなるので好ましくない。
【００２３】
また、このとき、圧搾空気と起泡剤水溶液の圧力の絶対値の差は、気泡の単位容積質量に応じて０．１〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲で起泡剤水溶液の圧力の方が高くなるように調節する気泡の品質を安定させ良質のものを得る上で必要である。０．１〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲を外れ、例えば差圧が０．１未満の場合、気泡が大粒になり単位容積質量が小さくなり過ぎる可能性が高くなり、逆に、０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 を越えると充分発泡しないため単位容積質量が大き過ぎる可能性が高くなるとともに該単位容積質量の変動巾も大きくなるので好ましくない。
【００２４】
その後、起泡剤水溶液は起泡剤水溶液流量調節器２２を通り、ここで流量の確認が行なわれ、気泡形成部２４へ送られる。ここで、好ましい起泡剤水溶液の所定量は２〜２０Ｌ／分の範囲である。
上記、気泡形成部２４に入る圧搾空気と起泡剤水溶液の各所定量は所望の吐出量から算出された各流量値に基づき、前記各流量調節器でされる。以上、設定する際の目安を示したものが例えば図４の表である。
次に実施例に基づき、本発明の効果を具体的に示す。
【００２５】
【実施例】
（１）気泡発生装置
図１に示す形態の気泡発生装置を試作し実施した。圧搾空気供給部１０として日立社製コンプレッサー（ＢＥＢＩ−ＣＯＮ−３．７Ｕ−９．５Ｖ型）を用いた圧搾空気の圧力は７．２ｋｇｆ／ｃｍ2 とした。
起泡剤水溶液供給部１２として１００リットルの鋼製タンクを用いた。気泡形成部２４は図３に示すように円筒状の鋼管（内径４０ｍｍφ）の中にスチールウール碍子（大：８ｍｍφ，小：３．６ｍｍφ）を入れたものである。圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６、起泡剤水溶液圧力調節器２０はいずれもコガネイ社のものを用いた。圧搾空気流量調節器１８、起泡剤水溶液流量調節器２２は各々日本特殊計器製作所社製である。また、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４はヨシタケ社のものである。
【００２６】
（２）起泡剤水溶液
起泡剤は動物質蛋白質系起泡剤プロフォーム（西田商会製）を７重量％に希釈したものを使用した。
【００２７】
（３）気泡の製造
気泡の目標単位容積質量を０．０４５ｋｇ／Ｌ、目標吐出量を２００Ｌ／分となるように以下の手順で調節した。
▲１▼圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により圧搾空気の圧力を７．２ｋｇｆ／ｃｍ2 から５．３ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧した。
▲２▼圧搾空気の流量を圧搾空気流量調節器１８により１９１Ｌ／分になるように調節した。
▲３▼起泡剤水溶液の流量を起泡剤水溶液流量調節器２２により９．０Ｌ／分になるように調節した。
▲４▼圧搾空気の圧力を圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６により手動で４．０ｋｇｆ／ｃｍ2 になるように調節し、その時の流量を流量計により確認した。流量は１９０．５Ｌ／分であった。
▲５▼起泡剤水溶液の圧力を起泡剤水溶液圧力調節器２０により手動で４．２ｋｇｆ／ｃｍ2 になるように調節し、圧力差が０．２ｋｇｆ／ｃｍ2 になるようにし、その時の流量を流量計により確認した。流量は９．２Ｌ／分であった。
なお、▲４▼，▲５▼において圧力が設定からずれた場合は目視により手動で適宜調節した。比較として図２に示す従来の気泡発生装置を用い、同様の目標設定で気泡を製造した。この場合、上記▲１▼〜▲３▼の操作を行なった。
【００２８】
（４）単位容積質量の測定
一般的なコンクリートの単位容積質量に用いられている単重升（容量２Ｌ）を用い、製造された気泡を気泡形成部分先端からの吐出開始から１５秒間隔で３０回サンプリングし測定した。結果を図５，図６に示す。
図５，図６の結果からわかるように、本発明の装置と制御法による気泡の制御を行なえば、従来に比べより安定した単位容積質量を有する気泡が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば単位容積質量の安定した品質のよい気泡が製造できるので、比重や強度などが安定した品質のよい気泡コンクリートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気泡コンクリート製造用気泡発生装置の実施例を示す構成図である。
【図２】従来技術における気泡コンクリート製造用気泡発生装置の構成図である。
【図３】気泡を発生する気泡形成部の構造例を示す断面図である。
【図４】本実施例の気泡コンクリート製造用気泡発生装置における気泡の吐出量と流量および圧力の関係を示す説明図である。
【図５】本実施例の気泡コンクリート製造用気泡発生装置を用いたときのサンプリング例を示すグラフである。
【図６】従来技術の気泡コンクリート製造用気泡発生装置を用いたときのサンプリング例を示すグラフである。
【図７】本発明による気泡コンクリート製造用気泡発生装置の他の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 圧搾空気供給部
１２ 起泡剤水溶液供給部
１４ 圧搾空気圧力調節器（Ａ）
１６ 圧搾空気圧力調節器（Ｂ）
１８ 圧搾空気流量調節器
２０ 起泡剤水溶液圧力調節器
２２ 起泡剤水溶液流量調節器
２４ 気泡形成部
【産業上の利用分野】
本発明は気泡コンクリート製造用気泡発生装置、より具体的にはプレフォーム法により気泡コンクリートを製造する際に混合する気泡を製造する装置および該気泡の単位質量の変動の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気泡コンクリートを製造する場合、コンクリート中に気泡を混入する方法として、起泡剤の化学反応による方法や、ミックスフォーム法あるいはプレフォーム法による方法等が知られている。
【０００３】
このうち、プレフォーム法により気泡を混入する方法は、専用の気泡発生装置が必要ではあるが、気泡コンクリートが比較的容易に製造できるという利点があり広く普及している。プレフォーム法により気泡コンクリートを製造する場合、生成した気泡の単位容積質量が気泡の品質に影響を与え、さらには気泡コンクリートの品質を左右する。このため、気泡の単位容積質量をバラツキなく所定の値に制御することが、高品質の気泡コンクリートを製造するうえで重要な課題となる。
【０００４】
図２は従来技術における気泡発生装置を示したものである。従来の気泡発生装置は、圧搾空気供給部１０、起泡剤水溶液供給部１２、圧搾空気圧力調整器（Ａ）１４、圧搾空気流量調節器１８、起泡剤水溶液流量調節器２２および図３に示した構図の気泡形成部２４により構成されている。このような気泡発生装置での気泡の製造は、以下のようにしてなされていた。すなわち、
【０００５】
（１）予め起泡剤を水で薄めた起泡剤水溶液を起泡剤水溶液供給部分１２に入れておく。
（２）次に、圧搾空気供給部分１０で造られた約７ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧搾空気が、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により５〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧される。
（３）圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により減圧された圧搾空気は、圧搾空気流量調節器１８により流量が調節され、気泡形成部２４へ送られる。
（４）圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により減圧された圧搾空気はまた、起泡剤水溶液供給部分１２へ送られ、この圧搾空気により送り出された起泡剤水溶液が起泡剤水溶液流量調節器２２により流量が調整されて、気泡形成部２４へ圧送される。
（５）気泡形成部２４において、流量調整された圧搾空気と起泡剤水溶液とが合流されて気泡が形成される。
【０００６】
このように、従来技術における気泡発生装置では、気泡の品質、すなわち単位容積質量の調節は、流量計と流量調節バルブ等からなる圧搾空気流量調節器１８および起泡剤水溶液流量調節器２２により行われていた。具体的には、気泡形成部２４に入る圧搾空気および起泡剤水溶液の各流量をこれら調節器１８および２２の流量計で測定し、この値に基づいて各調節バルブを操作することにより気泡の単位容積質量の調整を行なっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来技術における気泡発生装置では、圧搾空気流量調節器１８および起泡剤水溶液流量調節器２２により気泡形成部２４に供給される圧搾空気や起泡剤水溶液の流量は調整されているが、気体である圧搾空気と液体である起泡剤水溶液では流量が大きく違うため、単位容積質量と直接結びつく両者の流量比のバランスを制御することは流量計だけでは難しく、脈動などによる該バランスの変化を十分抑えることができなかった。
【０００８】
この結果、気泡の単位容積質量が圧搾空気量と起泡剤水溶液量の脈動などに伴って変動し、気泡の品質、すなわち気泡の単位容積質量の管理が不十分であった。気泡の単位容積質量の管理が十分に行われないと、気泡の保持力（消泡しない）が変化し、強度や比重などにバラツキのある気泡コンクリートが製造される。このため、安定した品質の気泡コンクリートを製造することが難しく、場合によっては所定の品質を満足できない気泡コンクリートが製造される可能性も高かった。このように従来技術では、安定した品質の気泡コンクリートの製造が困難であるとともに、品質管理に要する時間が多くなり生産性の低下を招くという問題も生じた。そこで、本発明者らは気泡の単位容積質量の変動をなくすべく鋭意検討した結果、圧搾空気と起泡剤水溶液の流量比のバランスを圧力（特に差圧）でもって管理すれば良いことを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の第一は圧搾空気供給部、圧搾空気圧力調節器（Ａ）、起泡剤水溶液供給部、圧搾空気と起泡剤水溶液とが混合し気泡を形成する気泡形成部、気泡形成部へ供給する圧搾空気と起泡剤水溶液の各流量を制御する流量調節器を備える気泡コンクリート製造用気泡発生装置において、圧搾空気圧力調節器（Ａ）と気泡形成部との間に圧搾空気圧力調節器（Ｂ）を、起泡剤水溶液供給部と気泡形成部との間に起泡剤水溶液圧力調節器を各々有することを特徴とする気泡コンクリート製造用気泡発生装置であり、
【００１０】
本発明の第二は上記記載の気泡コンクリート製造用気泡発生装置による気泡の製造において、気泡形成部前段の圧搾空気の圧力と起泡剤水溶液の圧力を、各々圧搾空気圧力調節器（Ｂ）と起泡剤水溶液圧力調節器により、１．０−５．０ｋｇｆ／ｃｍ 2 の範囲で起泡剤水溶液の該圧力を圧搾空気の該圧力より０．１−０．５ｋｇｆ／ｃｍ2高くなるように調整して制御することを特徴とする気泡の単位容積質量の変動の制御方法である。
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の気泡コンクリート製造用気泡発生装置は例えば図１に示すものであり圧搾空気供給部１０、起泡剤水溶液供給部１２、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４、圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６、圧搾空気流量調節器１８、起泡剤水溶液圧力調節器２０、起泡剤水溶液流量調節器２２および気泡形成部２４により構成されている。なお、図１において、図２に示した従来技術と同じ構成要素には同一の符号が記してある。図１において、圧搾空気供給部１０は空気を圧縮する一般的なコンプレッサーであり、圧縮した空気（約７ｋｇｆ／ｃｍ2 ）を配管１００を介して圧搾空気圧力調整器（Ａ）１４に供給する。圧搾空気圧力調整器（Ａ）１４は、一般に用いられる気体用の調整器であり、配管１０２を介して圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６に、配管１０４を介して起泡剤水溶液供給部１２に接続されている。圧搾空気圧力調整器（Ａ）１４は、圧搾空気供給部１０より送られてきた圧搾空気を５〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧し、これら圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６および起泡剤水溶液供給部１２に供給する。
【００１２】
起泡剤水溶液供給部１２は、一般的な圧力タンク（耐圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度のもの）で配管１０２と接続される圧搾空気取入れ口、起泡剤水溶液を投入できる投入口および起泡剤水溶液を吐出できる吐出口が設けられている。起泡剤水溶液供給部１２は、圧搾空気取入れ口より圧搾空気を入力すると、吐出口より起泡剤水溶液を吐出する。この吐出口は配管１０６を介して起泡剤水溶液圧力調整器２０に接続され、吐出された起泡剤水溶液はこの調整器２０に送られる。
【００１３】
圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６は圧力計と圧搾空気圧力調節バルブ等から形成されている。圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６の圧力計は一般的なブルドン管式のものが使用でき、圧搾空気圧力調節バルブは１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧できる気体用の減圧弁が適用可能である。圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６は配管１０８を介して圧搾空気流量調節器１８に接続され、所望の圧力に調整された圧搾空気がこれに送られる。圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４も上記と同様であり、圧搾空気圧力調節バルブが５〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧できる気体用の減圧弁であればよい。
【００１４】
また、起泡剤水溶液圧力調節器２０はブルドン管式圧力計等が用いられる。起泡剤水溶液圧力調節器２０は１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧できる圧力調節器であり、これのバルブは１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧できる液体用の減圧弁が用いられる。起泡剤水溶液圧力調節器２０は配管１１２を介して起泡剤水溶液流量調節器２２に接続され、所望の圧力に調整された起泡剤水溶液がこれに送られる。
【００１５】
なお、上記圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６、起泡剤水溶液圧力調節器２０は、本発明例を示す図１では、いずれも各流量調節器（１８，２２）の前段に設置されているが、該圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６は、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４と気泡形成部２４との間にあればよく、また、該起泡剤水溶液圧力調節器２０も起泡剤水溶液供給部１２と気泡形成部２４との間にあればよく、図７の例などいずれも本発明の範囲である。
【００１６】
圧搾空気流量調節器１８、起泡剤水溶液流量調節器２２はいずれも従来のものが適用できそれぞれ、圧搾空気流量、起泡剤水溶液流量を調節し、配管１１０、配管１１４を介して気泡形成部２４に送る調節器である。気泡形成部２４は、たとえば図３に示した断面構造を備えた気泡形成部である。
【００１７】
なお、圧搾空気または起泡剤水溶液を流す配管１００〜１１４は、約１０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力に耐えられるようなパイプである。また、パイプの径は各流量に応じ１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力が設定できる径にしておく必要がある。
圧搾空気および起泡剤水溶液の圧力の絶対値（ｋｇｆ／ｃｍ2 ）は、圧力調節器（Ｂ）１６、２０に付属の圧力調節バルブの開閉により制御可能である。また、図１に示した実施例において、圧力調節器（Ｂ）１６、２０により起泡剤水溶液の圧力と圧搾空気の圧力の差（起泡剤水溶液の圧力が圧搾空気より０．１〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 高い状態）を検出して制御する。
【００１８】
この制御は、たとえば作業者がブルドン管式圧力計などを用いて、その圧搾空気の圧力および起泡剤水溶液の圧力の絶対値の差を算出し、この差が一定になるように、圧搾空気および起泡剤水溶液の圧力の絶対値を各圧力調整バルブで調整することにより可能である。なお、圧力調節器（Ｂ）１６、２０の圧力調節バルブにより一度調整を行えば、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４の調整を変えないかぎり、気泡形成部２４に送られる圧搾空気の圧力および起泡剤水溶液の圧力は頻繁に変動しない。
【００１９】
気泡形成部２４は、図３に示すように、送られてきた圧搾空気と起泡剤水溶液とを合流し、第１のスチールウール層、碍子大層、碍子小層、第２のスチールウール層を通過させることによって気泡を製造する。また、気泡形成部２４は、例えば円筒状の鋼管の中にガラスビーズまたは碍子が入っている従来からあるものが使用できる。さらに、気泡形成部２４は図３に示す構造のものがあるが、これは、大小異なる大きさの碍子が多数鋼管の中に充填されており、その碍子の両端をスチールウール等のようなもので挟み込んで形成されている。
【００２０】
次に本発明装置の動作及びこれによる気泡の単位容積質量の制御を図１の例に基づいて示す。
図１において、予め起泡剤を水で薄めた起泡剤水溶液を起泡剤水溶液供給部１２に入れておく。起泡剤としては、動物質蛋白質系や界面活性剤系いずれの起泡剤も使用可能であり特に限定されるものではない。起泡剤水溶液の濃度は４〜１０％程度が好ましい。次に、圧搾空気供給部１０で造られた約７ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧搾空気を、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により５〜６ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧する。これは、元圧からの圧搾空気の脈動を少なくし圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６での制御を容易にするためである。
【００２１】
減圧された圧搾空気は圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６に送られ、所望の気泡の吐出量から算出された圧搾空気の流量に基づき１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲で設定、調節される。この範囲をはずれると圧力検出による流量調節がし難くなるので好ましくない。その後、圧搾空気は、圧搾空気流量調節器１８を通り、ここで流量の確認が行なわれ、気泡形成部２４へ送られる。ここで、好ましい圧搾空気の所定量は、およそ５０〜２５０Ｌ／分の範囲である。
【００２２】
圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により減圧された圧搾空気はまた、起泡剤水溶液供給部１２へ送られ、これによりこの供給部１２にあらかじめ入れてある起泡剤水溶液が起泡剤水溶液圧力調節器２０に送り出される。そして、所望の気泡の吐出量から算出された起泡剤水溶液の流量に基づき１〜５ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲で設定、調節される。この範囲をはずれると圧力検出による流量調節がし難くなるので好ましくない。
【００２３】
また、このとき、圧搾空気と起泡剤水溶液の圧力の絶対値の差は、気泡の単位容積質量に応じて０．１〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲で起泡剤水溶液の圧力の方が高くなるように調節する気泡の品質を安定させ良質のものを得る上で必要である。０．１〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 の範囲を外れ、例えば差圧が０．１未満の場合、気泡が大粒になり単位容積質量が小さくなり過ぎる可能性が高くなり、逆に、０．５ｋｇｆ／ｃｍ2 を越えると充分発泡しないため単位容積質量が大き過ぎる可能性が高くなるとともに該単位容積質量の変動巾も大きくなるので好ましくない。
【００２４】
その後、起泡剤水溶液は起泡剤水溶液流量調節器２２を通り、ここで流量の確認が行なわれ、気泡形成部２４へ送られる。ここで、好ましい起泡剤水溶液の所定量は２〜２０Ｌ／分の範囲である。
上記、気泡形成部２４に入る圧搾空気と起泡剤水溶液の各所定量は所望の吐出量から算出された各流量値に基づき、前記各流量調節器でされる。以上、設定する際の目安を示したものが例えば図４の表である。
次に実施例に基づき、本発明の効果を具体的に示す。
【００２５】
【実施例】
（１）気泡発生装置
図１に示す形態の気泡発生装置を試作し実施した。圧搾空気供給部１０として日立社製コンプレッサー（ＢＥＢＩ−ＣＯＮ−３．７Ｕ−９．５Ｖ型）を用いた圧搾空気の圧力は７．２ｋｇｆ／ｃｍ2 とした。
起泡剤水溶液供給部１２として１００リットルの鋼製タンクを用いた。気泡形成部２４は図３に示すように円筒状の鋼管（内径４０ｍｍφ）の中にスチールウール碍子（大：８ｍｍφ，小：３．６ｍｍφ）を入れたものである。圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６、起泡剤水溶液圧力調節器２０はいずれもコガネイ社のものを用いた。圧搾空気流量調節器１８、起泡剤水溶液流量調節器２２は各々日本特殊計器製作所社製である。また、圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４はヨシタケ社のものである。
【００２６】
（２）起泡剤水溶液
起泡剤は動物質蛋白質系起泡剤プロフォーム（西田商会製）を７重量％に希釈したものを使用した。
【００２７】
（３）気泡の製造
気泡の目標単位容積質量を０．０４５ｋｇ／Ｌ、目標吐出量を２００Ｌ／分となるように以下の手順で調節した。
▲１▼圧搾空気圧力調節器（Ａ）１４により圧搾空気の圧力を７．２ｋｇｆ／ｃｍ2 から５．３ｋｇｆ／ｃｍ2 に減圧した。
▲２▼圧搾空気の流量を圧搾空気流量調節器１８により１９１Ｌ／分になるように調節した。
▲３▼起泡剤水溶液の流量を起泡剤水溶液流量調節器２２により９．０Ｌ／分になるように調節した。
▲４▼圧搾空気の圧力を圧搾空気圧力調節器（Ｂ）１６により手動で４．０ｋｇｆ／ｃｍ2 になるように調節し、その時の流量を流量計により確認した。流量は１９０．５Ｌ／分であった。
▲５▼起泡剤水溶液の圧力を起泡剤水溶液圧力調節器２０により手動で４．２ｋｇｆ／ｃｍ2 になるように調節し、圧力差が０．２ｋｇｆ／ｃｍ2 になるようにし、その時の流量を流量計により確認した。流量は９．２Ｌ／分であった。
なお、▲４▼，▲５▼において圧力が設定からずれた場合は目視により手動で適宜調節した。比較として図２に示す従来の気泡発生装置を用い、同様の目標設定で気泡を製造した。この場合、上記▲１▼〜▲３▼の操作を行なった。
【００２８】
（４）単位容積質量の測定
一般的なコンクリートの単位容積質量に用いられている単重升（容量２Ｌ）を用い、製造された気泡を気泡形成部分先端からの吐出開始から１５秒間隔で３０回サンプリングし測定した。結果を図５，図６に示す。
図５，図６の結果からわかるように、本発明の装置と制御法による気泡の制御を行なえば、従来に比べより安定した単位容積質量を有する気泡が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば単位容積質量の安定した品質のよい気泡が製造できるので、比重や強度などが安定した品質のよい気泡コンクリートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気泡コンクリート製造用気泡発生装置の実施例を示す構成図である。
【図２】従来技術における気泡コンクリート製造用気泡発生装置の構成図である。
【図３】気泡を発生する気泡形成部の構造例を示す断面図である。
【図４】本実施例の気泡コンクリート製造用気泡発生装置における気泡の吐出量と流量および圧力の関係を示す説明図である。
【図５】本実施例の気泡コンクリート製造用気泡発生装置を用いたときのサンプリング例を示すグラフである。
【図６】従来技術の気泡コンクリート製造用気泡発生装置を用いたときのサンプリング例を示すグラフである。
【図７】本発明による気泡コンクリート製造用気泡発生装置の他の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 圧搾空気供給部
１２ 起泡剤水溶液供給部
１４ 圧搾空気圧力調節器（Ａ）
１６ 圧搾空気圧力調節器（Ｂ）
１８ 圧搾空気流量調節器
２０ 起泡剤水溶液圧力調節器
２２ 起泡剤水溶液流量調節器
２４ 気泡形成部
Claims (2)
- 圧搾空気供給部、圧搾空気圧力調節器（Ａ）、起泡剤水溶液供給部、圧搾空気と起泡剤水溶液とが混合し気泡を形成する気泡形成部、気泡形成部へ供給する圧搾空気と起泡剤水溶液の各流量を制御する流量調節器を備える気泡コンクリート製造用気泡発生装置において、圧搾空気圧力調節器（Ａ）と気泡形成部との間に圧搾空気圧力調節器（Ｂ）を、起泡剤水溶液供給部と気泡形成部との間に起泡剤水溶液圧力調節器を各々有することを特徴とする気泡コンクリート製造用気泡発生装置
- 請求項１に記載の気泡コンクリート製造用気泡発生装置による気泡の製造において、気泡形成部前段の圧搾空気の圧力と起泡剤水溶液の圧力を、各々圧搾空気圧力調節器（Ｂ）と起泡剤水溶液圧力調節器により、１．０−５．０ｋｇｆ／ｃｍ 2 の範囲で起泡剤水溶液の該圧力を圧搾空気の該圧力より０．１−０．５ｋｇｆ／ｃｍ2高くなるように調整して制御することを特徴とする気泡の単位容積質量の変動の制御方法
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