JP6190795B2 - 充填材射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の種類の液体材料からなる充填材を射出する直前に混合して、目地、クラック、空隙等に注入するために用いられる充填材射出装置に関するものである。

複数の液体を原材料とし、これを注入の直前に混合する充填材が広く用いられている。混合された充填材は、複数の液体に含まれる物質等の反応によって硬化等の現象が生じ、所定の性質が得られるものである。例えば、エポキシ樹脂等の２液を混合する合成樹脂系の接着材や充填材、合成樹脂からなる発泡材、地盤改良のための充填材、分解剤と混合して使用するアスファルト乳剤等がある。

上記のような複数の液体を混合して射出することができる装置として、例えば特許文献１に記載されるものがある。
この装置は、２液を分離した状態で収容する液室と、これらの液室に収容されている液を混合して射出するノズルとを備え、これらがカートリッジとなっている。操作者は、このカートリッジを装着した本体部を把持し、カートリッジから液体を押し出して注入を行う。液体の押し出しは、モータの駆動によって行われ、操作者はスイッチのＯＮ／ＯＦＦ操作を行うことによってモータの駆動制御を行うものとなっている。

一方、特許文献２に記載の装置は、２液を分離して収容し、それぞれが加圧によって液体を送り出す２つの圧送タンクを備えている。圧送タンクから送り出された液体はそれぞれホースによってハンドガンに導かれる。ハンドガンは操作者が把持して注入作業を行うことができるものであり、先端部に設けられたノズルで２液を混合して射出するものとなっている。２液が混合されるまでの導管のそれぞれには電磁弁が設けられ、ハンドガンを把持する操作者によってバルブの調整が可能となっている。

実開平５−８０５６３ 実開昭５５−１２２８７３

しかし、特許文献１に記載されている装置では、原材料である液体を収容する容器とノズルとがカートリッジとなっており、一つのカートリッジに収容された液体を射出する毎にカートリッジの交換を行う必要がある。また、モータのＯＮ／ＯＦＦによって射出量を制御しているため、多量の混合液を継続的に安定した状態で射出するのは難しい。
一方、特許文献２に記載されている装置では、圧送タンクに収容する液体量を多くすることができ、多量の液体を注入するのに適している。しかし、タンクから送り出された２種の液体がノズルで混合されるまでのそれぞれの流路に流量を調整するバルブを設けて射出量を調整するものとなっており、２種の液体の混合比を正確に調整することが難しい。特に、混合比が大きくなるときには正確に設定することが難しくなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、射出量が調整されて安定した状態で多量の混合液の注入作業を行うことができるともに、原材料の液体を予め定められた混合比に正確に混合して射出することができる充填材射出装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 それぞれ異なる種類の液体を収容する複数のシリンダー容器と、 前記シリンダー容器内で軸線方向に動作し、それぞれのシリンダー容器内の液体を送り出す複数のピストン又はプランジャーと、 前記ピストン又はプランジャーを駆動する加圧装置と、 供給弁を介して液体を前記シリンダー容器内に供給する複数の供給ホッパーと、 それぞれの前記シリンダー容器から排出弁を介して液体を送り出す複数の排出管と、 複数の前記シリンダー容器から送り出され、前記排出管を経て送り込まれた液体を合流させ、混合してノズルから射出する混合射出部と、を有し、 複数の前記ピストン又はプランジャーは、複数の前記シリンダー容器内で軸線方向の移動量が同じとなるように動作するものであり、 前記シリンダー容器は、複数の前記ピストン又はプランジャーの同じ移動量によって、あらかじめ定められた複数の液体の混合比と合致する量の液体をそれぞれ排出するものであり、 前記混合射出部は、合流する前の一つの液体が流れる導管に流量調整バルブを有するものであり、 単一の前記流量調整バルブの操作によって射出時の流量が調整されるものである充填材射出装置を提供する。

上記充填材射出装置では、複数のピストン又はプランジャーが、複数のシリンダー容器内で軸線方向の移動量が同じとなるように動作する。これにより、予め定められた液体の混合比と合致する量の液体がシリンダー容器から排出される。そして、これらの液体が混合射出部で混合されて射出される。このとき射出量は、合流前の一つの液体の導管に設けられた流量調整バルブを調整することによって当該液体の流量が調整され、当該液体を収容するシリンダー容器内でピストン又はプランジャーの移動量が規制される。これによって他の液体の導管は、直接にバルブ等による流量の調整がなされなくてもシリンダー容器から排出される液体量が調整され、混合射出部から射出される混合液の混合比は正確に一定に維持される。
また、加圧装置によってピストン又はプランジャーを駆動するとともに、流量調整バルブで射出量を調整することができるので、望む量の混合液を継続的に安定して射出することができる。

さらに、この充填材射出装置では、ピストン又はプランジャーの駆動によってシリンダー容器内の液体を排出した後、排出弁を閉じ、供給弁を開けてピストン又はプランジャーを後退するように駆動することによって供給ホッパーから原材料である液体を補給することができる。したがって、多量の混合液を効率よく射出することが可能となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の充填材射出装置において、 複数の前記ピストン又はプランジャーは連結体によって一体に連結され、該連結体にほぼ一定の圧力を持続的に作用させる加圧装置によって駆動されるものとする。

この充填材射出装置では、一体となった複数のピストン又はプランジャーの連結体がほぼ一定の圧力で加圧されているので、シリンダー容器内の圧力の変動が少なく、液体の排出を安定して行うことが可能となる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の充填材射出装置において、 複数の前記シリンダー容器の内部の断面積比又は複数の前記プランジャーの断面積比が複数の前記液体の混合比と合致しているものとする。

この充填材射出装置では、シリンダー容器内部の断面積が液体の混合比となっているときに、シリンダー容器の内周面に密接したピストンを軸線方向に駆動することによって、予め定められた混合比と対応する量の液体が排出される。また、断面積の比が予め定められた液体の混合比と対応しているプランジャーをシリンダー容器内に押し入れることによっても、同様に予め定められた混合比と対応する量の液体が排出される。

以上説明したように、本発明に係る充填材射出装置では、射出量が調整されて安定した状態で多量の混合液の注入作業を行うことができる。そして、射出される混合液は、原材料の液体を予め定められた混合比で正確に混合して射出することができる。

本発明の一実施形態である充填材射出装置の概略構成図である。 図１に示す充填材射出装置のシリンダー容器、プランジャー、プランジャーを駆動する加圧装置、供給ホッパーを示す概略側面図及び概略平面図である。 シリンダー容器、プランジャー及び加圧装置の概略断面図である。 混合射出部の概略平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である充填材射出装置を示す概略構成図である。また、図２は、この充填材射出装置のシリンダー容器、プランジャー、プランジャーを駆動する加圧装置、供給ホッパーを示す概略側面図及び概略平面図である。
この充填材射出装置は、異なる種類の液体を収容する２つのシリンダー容器１，２と、これらのシリンダー容器内で軸線方向に動作し、それぞれのシリンダー容器内の液体を送り出す２つのプランジャー３，４と、これらのプランジャーを駆動する加圧装置５と、シリンダー容器から送り出された液体を合流させ、混合してノズルから射出する混合射出部６と、それぞれのシリンダー容器１，２から排出弁７，８を介して排出された液体を混合射出部６に導く２つの排出管９，１０と、それぞれのシリンダー容器１，２について供給弁１１，１２を介して液体をシリンダー容器１，２内に供給する２つの供給ホッパー１３，１４と、を備えるものである。

上記シリンダー容器は、第１のシリンダー容器１と第２のシリンダー容器２とが射出時に混合する２つの異なる液体を収容するものとなっており、これらの円筒状となった容器本体部は内径が異なるものとなっている。これらの容器本体部は軸線が平行となるように配置され、一方の端部からは、第１のプランジャー３及び第２のプランジャー４がそれぞれ容器本体部内に突き入れられている。これらのプランジャー３，４は、図３に示すように容器本体部１ａとの間をシールした状態で軸線方向に進退が可能となっている。また、容器本体部１ａの反対側は、第１の排出弁７及び第２の排出弁８を介して第１の排出管９及び第２の排出管１０が接続されている。また、排出管９，１０が接続されている端部付近に、第１の供給弁１１を介して第１の供給ホッパー１３が第１のシリンダー容器１に、第２の供給弁１２を介して第２の供給ホッパー１４が第２のシリンダー容器２に接続されている。

上記第１のプランジャー３と第２のプランジャー４とは、円柱状の部材であって径が異なり、これらの断面積の比が２つの液体の予め定められた混合比と一致するものが用いられる。つまり、例えば第１のシリンダー容器１から供給される液体と第２のシリンダー容器２から供給される液体との混合比が１７：１であるときには、これらのプランジャー３，４の断面積の比が１７：１となっている。
これらのプランジャー３，４は、後端部が互いに連結され、これらの連結体１５に一つの加圧装置５が連結されて一体となった連結体１５をシリンダー容器１，２の軸線方向に駆動をするものとなっている。したがって、２つのプランジャー３，４は、２つのシリンダー容器内１，２で常に軸線方向の移動量がほぼ等しくなる。シリンダー容器１，２内の液体は、プランジャー３，４がシリンダー容器１，２内に押し入れられることによって排出され、その排出量はシリンダー容器１，２内に押し入れられるプランジャー３，４の体積に相当する。そして、２つのシリンダー容器１，２に押し入れられるプランジャー３，４の軸線方向の移動量は常に等しくなっているので、２つのシリンダー容器１，２から排出される液体量の比は、プランジャー３，４の断面積の比に相当するものである。

上記加圧装置５は、シリンダー部５ａと、このシリンダー部５ａに圧縮空気を供給する空気圧縮装置（図示しない）とを備えている。
シリンダー部５ａは、図３に示すように内部にピストン５ｂを備えており、シリンダー内のピストン５ｂより前方側１７と後方側１６とに空気圧縮装置から選択的に圧縮空気が供給されるものとなっている。そして、ピストン５ｂと連続するロッド５ｃは、上記第１のプランジャー３及び第２のプランジャー４との連結体１５に連結されている。したがって、シリンダー部５ａ内の後方側１６に圧縮空気が供給されることによってピストン５ｂが前方側に加圧され、第１のプランジャー１及び第２のプランジャー２の双方に対してシリンダー容器１，２内に押し入れる方向の力が付与される。また、シリンダー部５ａ内のピストン５ｂより前方側１７に圧縮空気が供給されることによってピストン５ｂが後方側に押圧されて第１のプランジャー３及び第２のプランジャー４を後退させることができるものである。
上記空気圧縮装置はシリンダー部５ａに圧縮空気を供給するときの空気圧を調整することができ、ほぼ一定の圧力を維持した状態でピストンを前方に押圧するように制御することができる。これにより、第１のシリンダー容器１内又は第２のシリンダー容器２内に収容されている液体にほぼ一定の圧力を作用させて、排出弁７，８を介して送り出すことができるものである。

上記排出管は、第１の排出管９とこれより内径の小さい第２の排出管１０とを含むものであり、第１の排出管９は第１の排出弁７を介して第１のシリンダー容器１に接続されている。また、第２の排出管１０は第２の排出弁８を介して第２のシリンダー容器２に接続されている。第１の排出弁７及び第２の排出弁８は、管路を開閉することができる様々なタイプのものを用いることができるが、外部からの駆動力によって開閉されるものが望ましい。例えば、操作者による手動によって開閉されるもの、モータの駆動によって開閉されるもの、ソレノイドによって開閉されるものなどを用いることができる。図２中の符号１８は、排出弁７の駆動装置を示すものである。第１の排出弁及び第２の排出弁として排出する液体そのものの流動によって開閉されるものを用いることもできるが、閉鎖したときに完全に閉鎖されずに液体の逆流が生じると混合比に誤差が生じる虞がある。

一方、第１の排出管９の先端部には第１の開閉弁２０と、混合射出部の第１の導管２４に着脱が可能に接続する第１のカプラー２２設けられており、第２の排出管１０の先端部には、同様に第２の開閉弁２１と第２のカプラー２３とが設けられている。上記第１の開閉弁２０と第２の開閉弁２１とは、第１のカプラー２２及び第２のカプラー２３が混合射出部６の導管２４，２５から取り外されたときに排出管９，１０から液体が漏出しないように閉鎖することができるものであり、液体を混合して射出するときには開放されるものである。

上記混合射出部６は、図４に示すように、第１のカプラー２２によって第１の排出管９が接続される第１の導管２４と、第２のカプラー２３によって第２の排出管１０が接続される第２の導管２５と、これら２つの導管を合流させる合流部２６と、第１の導管２４の合流部より上流側に設けられて該第１の導管２４を流れる液体量を調整する流量調整バルブ２７と、合流部で合流した液体を混合して射出するノズル２８と、を有するものである。

上記第１の導管２４と第２の導管２５とは内径が異なるものが用いられ、これらの内径は２つのシリンダー容器１，２から送り出される液体量の違いに対応するものである。
上記流量調整バルブ２７は、第１の導管２４の流路の断面積が完全に遮蔽される状態と全開とされる状態との間で、流路の断面積を制限する量を任意に設定することができるものである。これにより、加圧装置５によって加圧されて第１のシリンダー容器１から送り出される第１の流体の流量を調整することができるものとなっている。

上記ノズル２８は管状の部材であって、先端部２８ａは内径が縮小されて目地やクラック等の狭いところにも液体を確実に注入することができるものとなっている。また先端部までの管状となった部分２８ｂは、管状の部材内に流路を規制する部材を設け、流路が曲折するもの又は流路面積が変動するもの等を用いることができる。このように流路が設定されていることにより合流した液体が均一に近い状態となるように混合される。

上記供給ホッパーには、第１の液体を収容する第１の供給ホッパー１３と、第２の液体を収容する第２の供給ホッパー１４とがあり、これらの液体の予め定められた混合比に応じて収容量が異なるものとなっている。そして、第１の供給ホッパー１３は、第１の供給弁１１を介して第１のシリンダー容器１の前方側上部に接続されている。また、第２の供給ホッパー１４は、第２の供給弁１２を介して第２のシリンダー容器２の前方側上部に接続されている。第１の供給弁１１及び第２の供給弁１２は排出弁と同様のものを用いることができ、図２中の符号１９は、供給弁１１の駆動装置を示すものである。

次に上記充填材射出装置の動作について説明する。
混合する前の第１の液体及び第２の液体はそれぞれ第１の供給ホッパー１３及び第２の供給ホッパー１４に供給される。そして、第１の排出弁７及び第２の排出弁８は閉じた状態で第１の供給弁１１及び第２の供給弁１２を開放し、第１のプランジャー３及び第２のプランジャー４を後退させる。これにより、第１の供給ホッパー１３内の第１の液体及び第２の供給ホッパー１４内の第２の液体は吸引されて第１のシリンダー容器１及び第２のシリンダー容器２に供給される。その後、第１の供給弁１１及び第２の供給弁１２を閉じ、第１の排出弁７及び第２の排出弁８を開放して加圧装置５を駆動し、第１のプランジャー３及び第２のプランジャー４を前方へ押圧し、第１のシリンダー容器１内及び第２のシリンダー容器２内に押し入れる。これにより第１のシリンダー容器１内及び第２のシリンダー容器２内の液体は、第１の排出管９及び第２の排出管１０に送り出され、混合射出部６の第１の導管２４及び第２の導管２５を経て合流部２６で合流する。このとき、第１の液体は第１の導管２４を通過するときに流量調整バルブ２７を通過し、この流量調整バルブ２７で流路が規制されることによって流量が調整される。したがって、加圧装置５からほぼ一定の圧力が負荷されて第１のシリンダー容器１に第１のプランジャー３が押し入れられるが、第１の排出管９から合流部２６に流れる液体量が規制されることによって、第１のプランジャー３が第１のシリンダー容器１の前方へ移動する量は第１の液体の流量に応じて規制される。第２のプランジャー４は第１のプランジャー３と一体に連結され、シリンダー容器１，２の軸線方向の移動量が同じとなるので、第２のシリンダー容器２から第２の排出管１０に排出される液体量は、第１のプランジャー３と第２のプランジャー４との断面積の比となる。つまり、規制された第１の液体の流量に対応して第１のプランジャー３と第２のプランジャー４との断面積の比、つまり所定の混合比となるように第２の液体が第２のシリンダー容器２から排出される。これらの液体が混合射出部６で合流し、十分に混合されてノズル２８から射出される。したがって、第１の導管２４に設けられた流量調整バルブ２７のみの操作によって、第１の液体と第２の液体との混合比を所定の割合に維持するともに流量を調整して射出することができる。そして、射出量が調整された状態で継続的に混合液体を目地やクラック等に充填することが可能となる

混合液体の射出を行って第１のプランジャー３及び第２のプランジャー４がシリンダー容器１，２内で前方側に到達したときには、第１の排出弁７及び第２の排出弁８を閉じ、第１の供給弁１１及び第２の供給弁１２を開放し、プランジャー３，４を後退させる。これによってシリンダー容器１，２に液体を供給することができ、これらの工程を繰り返して混合液体の充填作業を行うことができる。

以上に説明した充填材射出装置は、主剤と硬化剤とを混合して充填する充填材に広く用いることができ、アスファルト系材料からなる充填材、樹脂系材料からなる充填材、セメント系材料からなる充填材等の充填に使用することができる。特にアスファルト系材料であって常温で充填するものでは主剤と硬化剤との混合比が大きくなるが、本発明に係る充填材射出装置を用いることによって混合比を正確に維持して射出することができる。そして、アスファルト系材料では、舗装に生じたクラックを補修するための充填や目地の充填に多量の材料を注入することが求められるが、流量を一定に維持した状態で効率よく多量の充填材を射出することができ、効率の良い充填作業が可能となる。

なお、本発明の充填材射出装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で様々な態様で実施することができる。例えば、上記実施の形態ではシリンダー容器から液体を排出する機構は、シリンダー容器内にプランジャーが押し入れられものであったが、これに代えてシリンダー容器内のピストンが駆動されるものであってもよい。このときには、複数のシリンダー容器内の断面積比が液体の混合比と合致するものとする。そして、シリンダー容器の内周面に密接するピストンが複数のシリンダー容器内で軸線方向に同じ量だけ移動することにより、混合比に相当する液体がそれぞれのシリンダー容器から排出される。

また、上記実施の形態において、加圧装置は空気圧を用いるものであったが、これに限定されるものではなく、これ以外の機構を有する装置を用いることもできる。混合射出部の構造も本発明の範囲内で適宜に設計することができる。一方、混合して射出する液体は、上記の実施の形態において２液を混合するものであったが、３種以上の液体を混合して射出するものであってもよい。このときには３つのシリンダー容器と３つのプランジャー又はピストンを用いることができる。

１：第１のシリンダー容器， ２：第２のシリンダー容器， ３：第１のプランジャー， ４：第２のプランジャー， ５：加圧装置， ５ａ：加圧装置のシリンダー部， ５ｂ：ピストン， ５ｃ：ロッド， ６：混合射出部， ７：第１の排出弁， ８：第２の排出弁， ９：第１の排出管， １０：第２の排出管， １１：第１の供給弁， １２：第２の供給弁， １３：第１の供給ホッパー， １４：第２の供給ホッパー， １５：連結体， １６：シリンダー部内の後方側， １７：シリンダー部内の前方側， １８：排出弁の駆動装置， １９：供給弁の駆動装置， ２０：第１の開閉弁， ２１：第２の開閉弁， ２２：第１のカプラー， ２３：第２のカプラー， ２４：第１の導管， ２５：第２の導管， ２６：合流部， ２７：流量調整バルブ， ２８：ノズル， ２８ａ：ノズルの先端部， ２８ｂ：ノズルの管状の部分

Claims (3)

1. それぞれ異なる種類の液体を収容する複数のシリンダー容器と、
   前記シリンダー容器内で軸線方向に動作し、それぞれのシリンダー容器内の液体を送り出す複数のピストン又はプランジャーと、
   前記ピストン又はプランジャーを駆動する加圧装置と、
   供給弁を介して液体を前記シリンダー容器内に供給する複数の供給ホッパーと、
   それぞれの前記シリンダー容器から排出弁を介して液体を送り出す複数の排出管と、
   複数の前記シリンダー容器から送り出され、前記排出管を経て送り込まれた液体を合流させ、混合してノズルから射出する混合射出部と、を有し、
   複数の前記ピストン又はプランジャーは、複数の前記シリンダー容器内で軸線方向の移動量が同じとなるように動作するものであり、
   前記シリンダー容器は、複数の前記ピストン又はプランジャーの同じ移動量によって、あらかじめ定められた複数の液体の混合比と合致する量の液体をそれぞれ排出するものであり、
   前記混合射出部は、合流する前の一つの液体が流れる導管に流量調整バルブを有するものであり、
   単一の前記流量調整バルブの操作によって射出時の流量が調整されるものであること、を特徴とする充填材射出装置。
2. 複数の前記ピストン又はプランジャーは連結体によって一体に連結され、該連結体にほぼ一定の圧力を持続的に作用させる加圧装置によって駆動されるものであることを特徴とする請求項１に記載の充填材射出装置。
3. 複数の前記シリンダー容器の内部の断面積比又は複数の前記プランジャーの断面積比が複数の前記液体の混合比と合致していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充填材射出装置。

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