JPH1171997A - コンクリート吹付機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッド部内部でのコンクリートの硬化を抑
制でき、ヘッド部を小型軽量化でき、コンクリート
投射のスポット性を保持しながら吐出抵抗を低減でき、
各部へのコンクリートの詰まりが生じ難く、内部のメ
ンテナンスが容易であり、コンクリートと急結剤の混
合性の高い、コンクリート吹付機を提供する。 【解決手段】 高速回転するインペラ１２と、インペラ
を囲むケーシング１４と、インペラに向けて生コンクリ
ートを供給するコンクリート供給管１６と、コンクリー
ト供給管に隣接してケーシングに設けられたコンクリー
ト吐出管１８と、コンクリート吐出管の開放端の外側に
設けられ通過したコンクリート７に向けて液体急結剤８
を噴射する急結剤供給ノズル２０と、からなるヘッド部
を備える。コンクリート吐出管１８は、コンクリート供
給管に対し直交するインペラの回転方向からインペラの
中心側に傾斜した軸線Ｚを有し、かつケーシングから断
面変化のないストレート管であり、好ましくは、断面が
矩形の短管である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル内面等に
コンクリート等をライニングするためのコンクリート吹
付機に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル、坑道、ケーブルダクト等の内
壁をコンクリートやモルタルでライニングする手段とし
ては、従来、図６に模式的に示すエアー吹付機が用いら
れていた。このエアー吹付機は、コンクリートポンプと
空圧源に連結されたノズル１を有し、圧縮空気に液体急
結剤を混入し、生コンクリートを大量の圧縮空気により
ノズル１から吹き出し、同時にノズル内で生コンクリー
トと急結剤とを混合してトンネル内面等に吹き付けるよ
うになっている。

【０００３】しかし、かかるエアー吹付機は、大量の圧
縮空気を使用するため、空圧源の動力が大きくなるばか
りでなく、微細なコンクリートや急結剤を含む粉塵が大
量の圧縮空気により周囲を汚染するため、作業環境が極
めて悪い問題点があった。

【０００４】この問題点を解決するため、例えば、実公
平６−４５５１９号の「投射施工装置」、特開平４−８
３０９６号及び特開平６−２４８８８７号の「混合物投
射施工方法およびその装置」、等の圧縮空気を用いずに
ライニングができるコンクリート吹付機が提案されてい
る

【０００５】図７は、かかるコンクリート吹付機の原理
を示す図である。この図に示すように、これらのコンク
リート吹付機のヘッド部は、高速で回転するインペラ２
と、コンクリートと急結剤を攪拌しながらインペラ２に
供給する攪拌スクリュー３とを備え、遠心力によりコン
クリートをインペラの接線方向に投射して吹き付けるよ
うになっていた。従って、このコンクリート吹付機で
は、空気を全く使用せずに機械的にコンクリートの吹き
付けができ、これにより粉塵の発生をなくし、良好な作
業環境を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示した
コンクリート吹付機では、急結剤と混合されたコンク
リートがヘッド部の内部にあるので、作業の中断等で短
時間停止する場合でも、コンクリートが内部で硬化して
しまい再起動時に機械的不具合が発生したり起動自体が
できなくなる問題点があった。そのため、作業の中断毎
に分解し内部を清掃する必要があり、取扱いが煩雑であ
り、清掃やメンテナンスに時間がかかる問題点があっ
た。更に、ヘッド部に攪拌スクリュー３やこれを駆動
する駆動ユニット（例えば油圧モータ）が不可欠なた
め、ヘッド部が大きくかつ重くなり、ヘッド部を移動さ
せるビームや油圧シリンダ等が大型になる問題点があっ
た。

【０００７】また、図６及び図７のコンクリート吹付
機では、ノズル部の吐出抵抗によるコンクリートの速度
低下が大きい問題点があった。更に、この速度低下を低
減するためにノズル断面を大きくするとコンクリートの
投射角度が大きくなりすぎる問題点があった。また、
従来のコンクリート吹付機では、ノズル部等にコンクリ
ートが詰まりやすく、かつそのメンテナンスが困難であ
った。更に、特に図６の空気を用いたコンクリート吹
付機では、空気がクッションの作用をしてコンクリート
と急結剤の混合が不十分になりやすい問題点があった。

【０００８】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ヘ
ッド部内部でのコンクリートの硬化を抑制することがで
き、これにより作業の中断毎の清掃やメンテナンスを不
要にすることができ、ヘッド部を小型軽量化すること
ができ、これによりヘッド部を移動させるビームや油圧
シリンダ等を小型化でき、コンクリート投射のスポッ
ト性を保持しながら吐出抵抗を低減して速度低下を少な
くでき、各部へのコンクリートの詰まりが生じ難く、
かつ内部のメンテナンスが容易であり、コンクリート
と急結剤の混合性の高いコンクリート吹付機を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、軸心を
中心に高速回転するインペラと、該インペラを間隔を隔
てて囲むケーシングと、該ケーシングに設けられインペ
ラの回転中心に向けて生コンクリートを供給するコンク
リート供給管と、該コンクリート供給管に隣接してケー
シングに設けられたコンクリート吐出管と、該コンクリ
ート吐出管の開放端の外側に設けられコンクリート吐出
管を通過したコンクリートに向けて液体急結剤を噴射す
る急結剤供給ノズルと、からなるヘッド部を備え、前記
コンクリート吐出管は、コンクリート供給管に対し直交
するインペラの回転方向からインペラの中心側に傾斜し
た軸線を有し、かつケーシングから断面変化のないスト
レート管である、ことを特徴とするコンクリート吹付機
が提供される。

【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、コン
クリート吐出管の前記傾斜角度は、約１０°〜２０°で
ある。また、前記コンクリート吐出管は、断面が矩形の
短管である。更に、前記急結剤供給ノズルは液圧で噴射
する液圧ノズルである、ことが好ましい。

【００１１】上記本発明の構成によれば、従来のコン
クリート送り込み機構である攪拌スクリューがなく、そ
の代わりに急結剤供給ノズルがコンクリート吐出管の開
放端の外側に設けられ、コンクリート吐出管を通過した
コンクリートに向けて急結剤を噴射するようになってい
るので、短時間の停止ではヘッド部内部でのコンクリー
トの硬化がほとんどなく、これにより作業の中断毎の清
掃やメンテナンスを不要にすることができる。また、
攪拌スクリューとこれを駆動する装置がなくなるため、
ヘッド部を小型軽量化することができ、これによりヘッ
ド部を移動させるビームや油圧シリンダ等を小型化でき
る。

【００１２】また、コンクリート吐出管が、コンクリ
ート供給管に対し直交するインペラの回転方向からイン
ペラの中心側に傾斜した軸線を有し、かつケーシングか
ら断面変化のないストレート管であるので、コンクリー
ト投射のスポット性を保持しながら吐出抵抗を低減して
速度低下を少なくできる。更にこの傾斜角度を、約１０
°〜２０°とすることにより、コンクリートの供給速度
とインペラの回転速度で決まるコンクリートの投射方向
にコンクリート吐出管の軸線を一致させることができ、
吐出抵抗を大幅に低減できる。また、断面を矩形の短管
とすることにより、ケーシングの通常の形状に一致させ
ることができ、インペラで投射されたコンクリートの速
度を落とすことなく、コンクリートの広がりを防止して
スポット性を保持することができる。

【００１３】更に、コンクリート吐出管がケーシング
から断面変化のないストレート管であり、かつ急結剤供
給ノズルがコンクリート吐出管の開放端の外側に設けら
れていることから、コンクリート吐出管や急結剤供給ノ
ズルへのコンクリートの詰まりが生じ難く、かつ内部の
メンテナンスが容易である。 また、急結剤供給ノズルによりコンクリート吐出管を
通過したコンクリートに向けて液体急結剤を（好ましく
は液圧で）噴射するので、コンクリートと急結剤の両方
に空気の混入が少なく、かつコンクリートと急結剤を直
接接触させ、壁への衝突時に混合されるので、コンクリ
ートと急結剤の混合性を高めることができ、同時に粉塵
等の発生を抑えることができる。

【００１４】更に、前記ケーシングは、互いにインペラ
の中心を通る直径方向接合線で分割された２つのケーシ
ング部材からなり、各ケーシング部材はケーシングより
外側でかつ前記接合線の延長上に位置する共通軸を中心
に旋回可能に取り付けられており、これにより、２つの
ケーシング部材を互いに反対方向に旋回させて内部を完
全開放できるようになっている。この構成により、ケー
シングを完全に開放することにより、清掃やメンテナン
スを更に容易に行うことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図１は、本発明のコンクリート吹付機の使用状態を
示す図である。この図において、４は主機であり、走行
部４ａを有し、後側にはコンクリートポンプ４ｂが設け
られている。主機４の前側にはロボットアーム機構５が
設けられている。ロボットアーム機構５は、この例で
は、主ビーム５ａ、主ビーム５ａの伸縮ロッド５ｂに設
けられた横振りシリンダ５ｃ、直動シリンダ５ｄ、直動
シリンダ５ｅのロッド先端に設けられたベース５ｅ等か
らなり、ヘッド部１０を任意の位置及び向きに移動でき
るようになっている。

【００１６】図２は、本発明のコンクリート吹付機のヘ
ッド部の模式図である。この図において、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）はＢ矢視図、（Ｃ）はＣ矢視図、（Ｄ）は
（Ｃ）に類似の参考図を示している。図２（Ａ）に示す
ように、本発明によるコンクリート吹付機のヘッド部１
０は、インペラ１２、ケーシング１４、コンクリート供
給管１６、コンクリート吐出管１８、及び急結剤供給ノ
ズル２０からなる。インペラ１２は、図示しない駆動装
置（例えば油圧モータ）により軸心Ｏを中心にこの図で
反時計回りに高速回転する。また、このインペラ１２に
はその周辺部にコンクリートを接線方向に投射するため
の複数のブレード１３が設けられている。

【００１７】ケーシング１４は、インペラ１２を間隔を
隔てて囲んでいる。更に、コンクリート供給管１６は、
ケーシング１４の上部に一体に設けられ、コンクリート
用パイプ６（図１参照）を介してコンクリートポンプ４
ｂに連結され、生コンクリート７をインペラ１２の回転
中心に向けて供給（圧送）するようになっている。

【００１８】更に（Ａ）に示すように、コンクリート吐
出管１８は、コンクリート供給管１６に隣接してケーシ
ング１４に一体に設けられている。また、このコンクリ
ート吐出管１８は、コンクリート供給管１６に対し直交
するインペラの回転方向からインペラの中心側にθの角
度で傾斜した軸線Ｚを有している。この傾斜角度θは、
約１０°〜２０°であるのがよい。また、（Ｂ）に示す
ように、このコンクリート吐出管１８は、ケーシング１
４から断面変化のないストレート管であり、更に詳しく
は、断面が矩形の短管であるのがよい。

【００１９】この構成により、傾斜角度θを、約１０°
〜２０°とすることにより、コンクリート７の供給速度
とインペラ１２の回転速度で決まるコンクリート７の投
射方向にコンクリート吐出管１８の軸線Ｚを一致させる
ことができ、吐出抵抗を大幅に低減できる。また、断面
を矩形の短管とすることにより、ケーシング１４の通常
の形状に一致させることができ、インペラ１２で投射さ
れたコンクリート８の速度を落とすことなく、コンクリ
ートの広がりを防止してスポット性を保持することがで
きる。

【００２０】また、（Ｃ）に示すように、急結剤供給ノ
ズル２０は、コンクリート吐出管１８の開放端（この図
で左端）の外側に設けられている。この急結剤供給ノズ
ル２０は、コンクリート吐出管１８を通過したコンクリ
ート７に向けて液体急結剤８を噴射するようになってい
る。なお、この急結剤供給ノズル２０は液圧で噴射する
液圧ノズルであるのがよい。

【００２１】この構成により、急結剤供給ノズル２０に
よりコンクリート吐出管１８を通過したコンクリート７
に向けて液体急結剤８を（好ましくは液圧で）噴射する
ので、コンクリート７と急結剤８の両方に空気の混入が
少なく、かつコンクリート７と急結剤８を直接接触さ
せ、壁への衝突時に混合されるので、コンクリート７と
急結剤８の混合性を高めることができ、かつ粉塵等の発
生を抑えることができる。

【００２２】図２（Ｄ）は、本発明者による未公開の出
願（特願平９−７７０６５号）に開示したヘッド部の模
式図である。この図におけるヘッド部は、（Ａ）〜
（Ｃ）に示した本発明によるヘッド部と、コンクリート
吐出管１８と急結剤供給ノズル２０の２点において大き
く相違している。すなわち、コンクリート吐出管が矩形
から丸形に断面形状が変化する比較的長い管で構成され
ており、その途中に内側に急結剤を吹き出すノズルが設
けられている。

【００２３】本発明のコンクリート吹付機のヘッド部
は、後述するように、図２（Ｄ）のヘッド部と比較した
場合、断面変化がないため吐出抵抗が小さく速度低下が
少なく、ノズルや管路内のコンクリートの詰まりが生じ
難い、等の長所を有している。

【００２４】図３は、本発明のコンクリート吹付機ヘッ
ド部の第１実施形態を示す図であり、（Ａ）は一部を断
面にした正面図、（Ｂ）はＢ矢視図である。また、図４
は、図３のＡ−Ａ線における断面図である。この実施形
態において、インペラ１２は、間隔を隔てて平行に配置
された２枚の円板（インペラ側板）であり、ブレード１
３は、２枚のインペラ側板１２の間に周方向に間隔を隔
てて４枚（１枚のみ示す）固定されている。ブレード１
３は半径方向に延びた平板であり、かつボルト等で交換
可能になっている。また、コンクリート吐出管１８の傾
斜角度θは、この実施形態では、約１５°に設定されて
いる。

【００２５】また、ケーシング１４は、互いにインペラ
１２の中心Ｏを通る直径方向接合線１４ｃで分割された
２つのケーシング部材１４ａ，１４ｂからなる。このケ
ーシング部材１４ａ，１４ｂは、ケーシング１４より外
側でかつ接合線１４ｃの延長上に位置する共通軸１１ａ
を中心に旋回可能に取り付けられている。この構成によ
り、接合線１４ｃに沿って複数設けられた連結金具１５
を外し、２つのケーシング部材１４ａ，１４ｂを互いに
反対方向に旋回させることにより、内部を完全開放する
ことができる。この構成により、ケーシング１４を完全
に開放して、清掃やメンテナンスを容易に行うことがで
きる。

【００２６】更に、図３に示すように、この実施形態で
は、平板状のブラケット１１に油圧モータ９が取り付け
られ、この油圧モータ１１の出力軸にインペラ１２が固
定され、高速で回転するようになっている。その他の構
成は、図２の例と同様である。

【００２７】図５は、本発明によるヘッド部の第２実施
形態を示す部分断面図である。この図において、コンク
リート吐出管１８の傾斜角度θは、約１０°に設定され
ている。また、インペラ側板１２及びブレード１３とケ
ーシング１４との隙間が図３の例より小さく設定され、
かつコンクリート供給管１６の下端位置がケーシング１
４の内面より上に位置するようになっている。更に、コ
ンクリート吐出管１８の軸線Ｚに対して、外側に位置す
る側板１８ａよりも内側に位置する側板１８ｂが離れた
位置になっている。その他の構成は、図１〜図４と同様
である。

【００２８】この構成により、コンクリートの詰まり等
を起こすことなく、インペラ１２の高速回転により接線
方向に投射された生コンクリートをスムースにトンネル
内壁等に吹き付けることができる。また、急結剤供給ノ
ズル２０から急結剤８を必要量吹き出し、そこを投射さ
れた生コンクリート７が通過する際に生コンクリート７
の表面に急結剤８が付着し、混合しながらトンネル内壁
等に吹付けられることにより、急結剤８とコンクリート
７との接触・混合を効率的に行うことができる。

【００２９】上述した本発明の構成によれば、従来の
コンクリート送り込み機構である攪拌スクリューがな
く、その代わりに急結剤供給ノズル２０がコンクリート
吐出管１８の開放端の外側に設けられ、コンクリート吐
出管１８を通過したコンクリート７に向けて急結剤８を
噴射するようになっているので、短時間の停止ではヘッ
ド部内部でのコンクリートの硬化がほとんどなく、これ
により作業の中断毎の清掃やメンテナンスを不要にする
ことができる。また、攪拌スクリューとこれを駆動す
る装置がなくなるため、ヘッド部を小型軽量化すること
ができ、これによりヘッド部を移動させるビームや油圧
シリンダ等を小型化できる。

【００３０】また、コンクリート吐出管１８が、コン
クリート供給管１６に対し直交するインペラ１２の回転
方向からインペラの中心側に傾斜した軸線を有し、かつ
ケーシング１４から断面変化のないストレート管である
ので、コンクリート投射のスポット性を保持しながら吐
出抵抗を低減して速度低下を少なくできる。

【００３１】更に、コンクリート吐出管１８がケーシ
ング１４から断面変化のないストレート管であり、かつ
急結剤供給ノズル２０がコンクリート吐出管１８の開放
端の外側に設けられていることから、コンクリート吐出
管１８や急結剤供給ノズル２０へのコンクリートの詰ま
りが生じ難く、かつ内部のメンテナンスが容易である。

【００３２】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。例えば、コンクリート吐出管を、ケー
シング外周部が半円形であれば、円形のストレート管と
してもよい。

【００３３】

【発明の効果】上述したように、本発明のコンクリート
吹付機は、ヘッド部内部でのコンクリートの硬化を抑
制することができ、これにより作業の中断毎の清掃やメ
ンテナンスを不要にすることができ、ヘッド部を小型
軽量化することができ、これによりヘッド部を移動させ
るビームや油圧シリンダ等を小型化でき、コンクリー
ト投射のスポット性を保持しながら吐出抵抗を低減して
速度低下を少なくでき、各部へのコンクリートの詰ま
りが生じ難く、かつ内部のメンテナンスが容易であり、
コンクリートと急結剤の混合性の高い、等の優れた効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンクリート吹付機の使用状態を示す
図である。

【図２】本発明のコンクリート吹付機のヘッド部の模式
図である。

【図３】ヘッド部の第１実施形態を示す図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線における断面図である。

【図５】ヘッド部の第２実施形態を示す部分断面図であ
る。

【図６】従来のエアー吹付機の模式図である。

【図７】空気を用いない従来のコンクリート吹付機のヘ
ッド部の構成図である。

【符号の説明】

１ ノズル ２ インペラ ３ 攪拌スクリュー ４ 主機 ５ ロボットアーム機構 ６ コンクリート用パイプ ７ 生コンクリート ８ 急結剤 １０ ヘッド部 １１ ブラケット １２ インペラ（インペラ側板） １３ ブレード １４ ケーシング １５ 連結金具 １６ コンクリート供給管 １８ コンクリート吐出管 ２０ 急結剤供給ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 忠昭 東京都中央区京橋二丁目２番15号 リブコ ンエンジニアリング株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心を中心に高速回転するインペラと、
   該インペラを間隔を隔てて囲むケーシングと、該ケーシ
   ングに設けられインペラの回転中心に向けて生コンクリ
   ートを供給するコンクリート供給管と、該コンクリート
   供給管に隣接してケーシングに設けられたコンクリート
   吐出管と、該コンクリート吐出管の開放端の外側に設け
   られコンクリート吐出管を通過したコンクリートに向け
   て液体急結剤を噴射する急結剤供給ノズルと、からなる
   ヘッド部を備え、 前記コンクリート吐出管は、コンクリート供給管に対し
   直交するインペラの回転方向からインペラの中心側に傾
   斜した軸線を有し、かつケーシングから断面変化のない
   ストレート管である、ことを特徴とするコンクリート吹
   付機。
2. 【請求項２】 コンクリート吐出管の前記傾斜角度は、
   約１０°〜２０°である、ことを特徴とする請求項１に
   記載のコンクリート吹付機。
3. 【請求項３】 前記コンクリート吐出管は、断面が矩形
   の短管である、ことを特徴とする請求項１に記載のコン
   クリート吹付機。
4. 【請求項４】 前記急結剤供給ノズルは液圧で噴射する
   液圧ノズルである、ことを特徴とする請求項１に記載の
   コンクリート吹付機。
5. 【請求項５】 前記ケーシングは、互いにインペラの中
   心を通る直径方向接合線で分割された２つのケーシング
   部材からなり、各ケーシング部材はケーシングより外側
   でかつ前記接合線の延長上に位置する共通軸を中心に旋
   回可能に取り付けられており、これにより、２つのケー
   シング部材を互いに反対方向に旋回させて内部を完全開
   放できるようになっている、ことを特徴とする請求項１
   に記載のコンクリート吹付機。