JPH1028806A - 気体分離装置およびこれを用いたグラウト注入ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気輸送方式において、輸送路の終端に設置さ
れる気体分離装置に係り、形状寸法、特にその高さ寸法
を従来のものに比べて格段に小さくする。 【解決手段】流動性材料を圧縮空気によって輸送する空
気輸送方式において、輸送路の終端に設置される気体分
離装置１であって、この気体分離装置１は、一方側端面
２ａが閉塞された円筒状ケース本体２を、その長手方向
軸を略水平として横向設置し、かつ前記閉塞側端面２ａ
の近傍箇所に略接線方向の流動性材料および圧縮空気の
流入口２ｅを形成するとともに、前記円筒状ケース本体
２の下面側に材料排出口２ｃを形成し、前記円筒状ケー
ス本体２内において前記材料排出口２ｃの形成範囲内
に、略中央部分に気体排出用開口３ａが形成された有孔
隔壁板３を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セメントミルク、
モルタル、コンクリートおよびその他の流動性材料を圧
縮空気によって輸送する空気輸送方式において、輸送路
の終端で前記圧縮空気を分離するために設置される気体
分離装置およびこの気体分離装置を設備したグラウト注
入ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ダムグラウト、山岳トンネ
ル、シールドトンネル、コンクリート構造物の築造など
の土木工事では、グラウトミキシングプラント、モルタ
ル・コンクリートプラントなどから施工現場までセメン
トミルク、モルタル、コンクリートなどの流動性材料を
輸送するに当たって、圧縮空気を利用した空気輸送方式
が多く採用されている。

【０００３】空気輸送方式は、他の輸送方法に比べて
は、装置および輸送ラインがコンパクトにまとまる、輸
送経路が自由に選択でき分岐も容易である、長距離輸送
が可能であるなどの利点をもつため、特に地形的制約が
大きくプラント設置場所が限定されるダムグラウトや山
岳トンネル工事などに頻繁に採用されている。

【０００４】この場合、輸送管の終端での圧縮空気の処
理は、輸送管終端部に図１４に示されるような気体分離
装置（エアセパレータ）２０を設置して気体と流動性材
料との分離を図っている。

【０００５】従来より使用されている気体分離装置２０
は、同図に示されるように、円筒状ケース２１の長手方
向中央に一端が外方に開口する気体排出管２２を取付
け、これを縦向きに設置したものである。圧縮空気と共
に輸送された流動材料は、前記円筒状ケース２１の内部
で螺旋流を描きながら下方のアジテータ２３などのミキ
サータンクに重力落下し、一方、前記圧縮空気は同図に
矢印で示すように、前記気体排出管２２より外部に排出
されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記気体分離装置２０
は、前述のように、アジテータ２３などのミキサータン
クの上部に設置され、この気体分離装置２０によって圧
縮空気を分離した後、そのまま流動材料を前記アジテー
タ２３に対して投入するようにしている。

【０００７】従来より存在する前記気体分離装置２０
は、すべて円筒状ケース２１を縦向きに配置し、前記気
体分離装置２０内での螺旋運動により、圧送された流動
性材料の速度エネルギーを十分に低減させながら重力落
下させるようにしている。したがって、前記円筒状ケー
ス２１としては、ある程度以上の高さ寸法が必要とされ
るため、いきおい前記気体分離装置２０を含むアジテー
タ２３の全高が大きくならざるを得ないなどの問題があ
る。そのため、輸送に際して寸法的な支障が発生した
り、トンネル寸法が小さい場合には、搬入が困難または
出来ない、あるいは設置場所が制約されるなどの問題が
生じることがあった。

【０００８】また、従来の縦型の気体分離装置の場合に
は、流動材料の重力作用が大きいためかケース本体の内
壁に固着した流動材料が徐々に堆積して成長するため、
清掃などの保守管理が面倒であるなどの問題や圧縮空気
が前記気体排出管２２を抜け出た時に一気に開放される
ため衝撃音が発生するなどの問題がある。

【０００９】そこで、本発明の主たる課題は、コンクリ
ート、モルタル、セメントミルク等の流動性材料を圧縮
空気によって輸送する空気輸送方式において、輸送路の
終端に設置される気体分離装置に係り、形状寸法、特に
その高さ寸法を従来のものに比べて格段に小さくするこ
とができ、またセルフクリーニング効果が高くケース本
体の内壁に固着物を堆積させない、圧縮空気による衝撃
音の無くすことができるなどの利点を有するものとする
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、流動性材料を圧縮空気によって輸送する空
気輸送方式において、輸送路の終端に設置される気体分
離装置であって、前記気体分離装置は、前記流動性材料
と圧縮空気との分離を行う円筒状のケース本体を、その
長手方向軸を略水平として横向設置したことを特徴とす
るものである。

【００１１】本発明においては、従来は縦向きにしか設
置されていない円筒状ケース本体を横向きに設置するよ
うにしている。円筒状ケースを横向きに設置すること
で、先ず装置自体の高さ寸法をほぼケースの径寸法とす
ることができる。また、長手方向寸法においても、流動
性材料の速度エネルギーを低下させる螺旋流が水平軸回
りの運動となるため、重力によって短い滞留時間で排出
される縦向きの場合に比べて、ケース内での滞留時間が
長くなり、流動性材料の相互の摩擦によって速度エネル
ギーが効果的に減衰されるので、ケース本体の長手方向
寸法も同時に小さくすることができる。

【００１２】また、本発明では螺旋流を水平軸回りに形
成するようにしてあるため、流動性材料はケース本体の
内壁に十分に接触しながら流動するため、ケース本体の
内壁に固着物を堆積させないなどの利点を有するものと
なる。

【００１３】本発明を適用した具体的な第１の装置構造
例としては、一方側端面が閉塞されるとともに、他方側
端面の略中央部に気体排出用開口が形成された円筒状の
ケース本体を、その長手方向軸を略水平として横向設置
し、かつ前記閉塞側端面の近傍箇所に略接線方向の流動
性材料および圧縮空気の流入口を形成するとともに、前
記円筒状ケース本体の下面側に流動性材料の排出口を形
成した気体分離装置が提供される。

【００１４】また、第２の装置構造例としては、少なく
とも一方側端面が閉塞された円筒状のケース本体を、そ
の長手方向軸を略水平として横向設置し、かつ前記閉塞
側端面の近傍箇所に略接線方向の流動性材料および圧縮
空気の流入口を形成するとともに、前記円筒状ケース本
体の下面側に流動性材料の排出口を形成し、前記円筒状
ケース本体内において前記流動性材料の排出口形成範囲
内に、略中央部分に気体排出用開口が形成された有孔隔
壁板を設けてなる気体分離装置が提供される。本第２例
では、ケース本体の他方側面に、好ましくは気体排出用
開口が形成される。

【００１５】これら第１および第２構造例においては、
前記円筒状ケースの閉塞端面から略中央部分に気体排出
用開口が形成された他方側端面または中間の有孔隔壁板
に渡って、周面に複数の開口が形成された送気管を略同
心的に設けることが望ましい。また、前記略中央部分に
気体排出用開口が形成された他方側端面または有孔隔壁
板に対して、この他方側端面または有孔隔壁板から離間
する位置に気体排出用開口の外側を覆う第１障壁板を設
けるとともに、前記気体排出用開口を形成した円筒状ケ
ースの他方側端面に対して、この他方側端面より離間す
る位置に前記気体排出用開口の内側を覆う第２障壁板を
設けることが望ましい。この場合に、前記第１障壁板の
側方開口の方向と前記第２障壁板の側方開口の方向とを
異ならして設けると、より効果的である。

【００１６】他方、従来の気体分離装置で生じていた衝
撃音は、圧縮された空気が気体排出管２２を抜け出た時
に一気に開放されるため、気体の膨張によって発生する
ものと推測されるが、この衝撃音を無くすためには圧縮
空気を排出を円滑にするとともに、その圧力をケース本
体内で十分に低下させる必要がある。本発明では前記送
気管の回りを流動性材料が流動するとき、流動性材料に
混在する圧縮空気が恒率的に前記送気管中に漸次流入す
る。流入した圧縮空気は送気管を通り抜け、大気に放出
されるまでの過程中に、前記第１障壁板を迂回し、かつ
第２障壁板を迂回することで十分に流速および圧力が低
下した状態となるため（マフラー効果）、衝撃音を発生
させることなく大気中に開放される。

【００１７】また、前記飛散した滴状水は圧縮空気とと
もに前記送気管を通り抜けた後、前記第１障壁板に衝突
することにより、反射落下しまたは障壁板を滴り落ちて
ミキサータンク内に投入されるため、輸送前後における
流動性材料の物性変化が小さいなどの利点を有するもの
となる。

【００１８】他方で、本発明に係る気体分離装置を用い
てグラウト注入ユニットを構成する場合には、前記気体
分離装置をミキサータンク上に備えるとともに、グラウ
トポンプ、ポンプ駆動源および制御盤を備えてなるグラ
ウト注入ユニットであって、前記ミキサータンクおよび
気体分離装置を除く他の装置および機器類を、前記気体
分離装置の天端以下に配置して組み立てたグラウト注入
ユニットが提供される。この際に前記ミキサータンク
は、その下端部側方位置において略水平軸をもって支持
し傾動自在とするのが望ましい。

【００１９】なお、本発明において「円筒状のケース本
体」とは、実質的に流動性材料と圧縮空気との分離を行
う部分が円筒状であれば足り、ケース本体の全体が円筒
状である必要はない。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。図１〜図４は本発明に係る気体分
離装置の第１例を示す図であり、具体的には図１は平面
図、図２は図１のII−II線矢視図、図３は図１のIII −
III 線矢視図、図４は図１のIV−IV線矢視図である。同
図に示される気体分離装置１は、一方側端面が閉塞端板
２ａによって閉塞されるとともに、他方側端面には略中
央部に気体排出口２ｄが形成された開口端板２ｂを備え
た円筒状ケース２を装置本体とするもので、長手方向軸
を略水平として横向き状態で設置される。

【００２１】前記円筒状ケース２の一方側、具体的には
前記閉塞端板２ａの近傍箇所には材料流入口２ｅおよび
これに連通する略接線方向の導入管４を設け、接線方向
から円筒状ケース２内に流動性材料および圧縮空気が流
入するようにしてある。また、前記円筒状ケース２の下
面側には比較的大寸法の流動性材料のための排出口２ｃ
（以下、材料排出口という。）を形成するとともに、こ
の材料排出口２ｃの周囲にスカート状の排出ガイド壁６
を垂下してある。また、前記開口端板２ｂの略中央部に
気体排出用開口２ｄに連通して中心角約９０°の屈曲管
５を固設している。

【００２２】前記円筒状ケース２の内部には、本発明の
核心を成す有孔隔壁板３が設けてある。前記有孔隔壁板
３は、略中央部分に気体排出用開口３ａを有する板材で
あり、前記材料排出口２ｃの形成範囲内に位置して設け
られ、材料流入口２ｅより円筒状ケース２内に吐出され
た流動性材料と圧縮空気との分離を行うとともに、螺旋
流運動により流動性材料の速度エネルギーを十分に低減
させる減衰室Ａと、気体緩衝室Ｂとに区画されている。

【００２３】前記流入口２ｅから流入した流動性材料お
よび圧縮空気は、前記円筒状ケース２内で、図４に示す
ように水平軸回りの螺旋流を描きながら流れ、十分に速
度エネルギーが低下した段階で材料排出口２ｃよりアジ
テータなどのミキサータンクに対して自然投入される。
また、仮に前記気体排出口３ａを通過する流動性材料が
あったとしても、これを乗り越えた後、下方のミキサー
タンク等に落下するとともに、気体に随伴されて水滴が
飛散しても下方のミキサータンク等に落下するようにな
っている。一方、圧縮空気は、前記有孔隔壁板３の気体
排出用開口３ａより流れ出て、円筒状ケース２の開口端
板２ｂに形成した気体排出用開口２ｄを通り、屈曲管５
を流通して大気に放出される。この場合、圧縮空気は大
気に開放される前に前記気体緩衝室Ｂを通過することで
圧力低下が図られるとともに、材料排出口２ｃから圧縮
空気の一部が開放されることにより屈曲管５を抜け出た
直後の衝撃音を抑制することができる。

【００２４】前記第１実施例では、円筒状ケース２の開
口端板２ｂとは別にケース内の中間に有孔隔壁板３を設
けてあるが、前記有孔隔壁板３による機能を前記開口端
板２ｂに代替させることもできる。たとえば、図５に示
される第１例は、材料排出口２ｃを前記開口端板２ｂを
越える位置まで形成するとともに、前記開口端板２ｂの
気体排出口２ｄの外部側に屈曲管５を設けた例であり、
図６に示される第２例は、材料排出口２ｃを前記開口端
板２ｂを越える位置まで形成し、かつ後述する第１障壁
板８を設けた例である。これら２例は、仮に気体排出口
２ｄを通過する流動性材料および飛散した滴状水があっ
たとしても、前記屈曲管５、第１障壁板８により開口端
板２ｂを通り抜けた後、下方のミキサータンク等に落下
させるようにしている。

【００２５】次いで、図７〜図１０に本発明に係る第２
の気体分離装置１Ａを示す。本第２例に係る気体分離装
置１Ａは、円筒状ケース２内に有孔隔壁板３を設ける他
に、減衰室Ａ内に送気管７を設けるとともに、気体緩衝
室Ｂ内に第１障壁板８、第２障壁板９を設けたものであ
る。前記送気管７は、下面側に複数の気体流入口７ａ、
７ａ…が形成された管体で、前記円筒状ケース２の閉塞
端板２ａから中間の有孔隔壁板３に渡って、円筒状ケー
ス２に略同心的に設けられている。なお、図５または図
６に示される気体分離装置の例に対して前記送気管７を
設ける場合には、円筒状ケース２の閉塞端板２ａから開
口端板２ｂに渡って設けられる。また、前記気体流入口
７ａは送気管７の上面、または側面に対して設けること
でもよい。

【００２６】また、前記第１障壁板８は、前記送気管７
の排出口位置（気体排出用開口３ａの外側位置）に有孔
隔壁板３から離間しかつ気体排出用開口３ａを覆うよう
に固定した衝突壁であり、前記第２障壁板９は、前記気
体排出用開口２ｄを形成した円筒状ケース２の開口端板
２ｂに対して、この開口端板２ｂ内面より離間する位置
（気体排出用開口２ｄの内側位置）に前記気体排出用開
口２ｄを覆うように設けた衝突壁である。

【００２７】したがって、円筒状ケース２内に吐出され
た流動性材料および圧縮空気は、前記送気管７の周囲を
巡る螺旋流に従って流動する過程で、圧縮空気は漸次前
記送気管７の気体流入口７ａ、７ａ…より内部に流入
し、一方、流動性材料は速度エネルギーが低下した段階
で材料排出口２ｃよりミキサータンク等に落下する。

【００２８】前記送気管７に流入した圧縮空気は、飛散
した滴状水を伴いながら送気管７を通り抜けた後、前記
第１障壁板８に衝突することにより、その液分は前記第
１障壁板８に反射してあるいは第１障壁８面に沿って雫
状にミキサータンク等に落下する。そして、気体分のみ
は開口端板２ｂに形成した気体排出用開口２ｄを通り外
部に排出される。この場合に、気体は前記第１障壁板８
および第２障壁板９に対する衝突によって十分に流速お
よび圧力が低減された状態で外部に放出されるため、衝
撃音の発生が抑えられる。

【００２９】この場合に、前記第１障壁板８と第２障壁
体９とは、それぞれの側方開口の方向を異ならして設け
るのが望ましい。具体的には、前記第１障壁板８は有孔
隔壁板３に対して２枚の縦方向配置の側板８ａ、８ａが
固設され、これら側板８ａ、８ａの先端に跨がって前記
第１障壁板８が固定されているため上下方向の側方開口
が形成され、一方第２障壁板９は開口端板２ｂの内面側
に対して２枚の横方向配置の側板９ａ、９ａが固設さ
れ、これら側板９ａ、９ａの先端に跨がって前記第２障
壁板９が固定されているため水平方向の側方開口が形成
されている。

【００３０】次に、前記気体分離装置１、１Ａを適用し
たグラウト注入ユニットの例を図１１および図１２に示
す。同図に示される装置は、主にはアジテータ１０、グ
ラウトポンプ１１、グラウトポンプ用モータ１２、制御
盤１３などをフレーム１４によって一体化した注入ユニ
ットであり、本発明に係る気体分離装置１（１Ａ）は前
記アジテータ１０の上部投入口部に設けられる。この場
合、本発明の効果を生かすために、注入ユニットを構成
する他の各装置および機器類は、前記気体分離装置１
（１Ａ）の天端位置（Ｓ）以下となるように配置するの
が望ましい。

【００３１】前記注入ユニットでは、図１３に示される
ように、アジテータ１０は下面側端部に配設した枢軸１
５により支持されており、清掃時には図１３に示される
ように、アジテータ１０がほぼ横向き状態にまで傾倒で
きるようになっている。

【００３２】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、コ
ンクリート、モルタル、セメントミルク等の流動性材料
を圧縮空気によって輸送する空気輸送方式において、輸
送路の終端に設置される気体分離装置に係り、形状寸
法、特にその高さ寸法を従来のものに比べて格段に小さ
くすることができる。また、セルフクリーニング効果が
高いためケース本体の内壁に固着物を堆積させない、圧
縮空気による衝撃音の無くすことができるなどの利点を
有するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る本発明気体分離装置の平面図
である。

【図２】図１のII−II線矢視図である。

【図３】図１のIII −III 線矢視図である。

【図４】図１のIV−IV線矢視図である。

【図５】気体分離装置の変形例を示す縦断面図である。

【図６】気体分離装置の他の変形例を示す縦断面図であ
る。

【図７】第２実施例に係る本発明気体分離装置の平面図
である。

【図８】図７のVIII-VIII 線矢視図である。

【図９】図７のIX−IX線矢視図である。

【図１０】図７のＸ−Ｘ線矢視図である。

【図１１】グラウト注入ユニットの側面図である。

【図１２】グラウト注入ユニットの平面図である。

【図１３】アジテータの傾動状態図である。

【図１４】従来の気体分離装置の縦断面である。

【符号の説明】

１・１Ａ…気体分離装置、２…円筒状ケース、２ａ…閉
塞端板、２ｂ…開口端板、２ｃ…材料排出口、２ｄ…気
体排出用開口、２ｅ…材料流入口、３…有孔隔壁板、３
ａ…気体排出用開口、４…導入管、５…屈曲管、６…排
出ガイド壁、７…送気管、８…第１障壁板、９…第２障
壁板、１０…アジテータ（ミキサータンク）、１１…グ
ラウトポンプ、１５…枢軸

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流動性材料を圧縮空気によって輸送する空
   気輸送方式において、輸送路の終端に設置される気体分
   離装置であって、 前記気体分離装置は、前記流動性材料と圧縮空気との分
   離を行う円筒状のケース本体を、その長手方向軸を略水
   平として横向設置したことを特徴とする気体分離装置。
2. 【請求項２】流動性材料を圧縮空気によって輸送する空
   気輸送方式において、輸送路の終端に設置される気体分
   離装置であって、 前記気体分離装置は、一方側端面が閉塞されるととも
   に、他方側端面の略中央部に気体排出用開口が形成され
   た円筒状のケース本体を、その長手方向軸を略水平とし
   て横向設置し、かつ前記閉塞側端面の近傍箇所に略接線
   方向の流動性材料および圧縮空気の流入口を形成すると
   ともに、前記円筒状ケース本体の下面側に流動性材料の
   排出口を形成したことを特徴とする気体分離装置。
3. 【請求項３】流動性材料を圧縮空気によって輸送する空
   気輸送方式において、輸送路の終端に設置される気体分
   離装置であって、 前記気体分離装置は、少なくとも一方側端面が閉塞され
   た円筒状のケース本体を、その長手方向軸を略水平とし
   て横向設置し、かつ前記閉塞側端面の近傍箇所に略接線
   方向の流動性材料および圧縮空気の流入口を形成すると
   ともに、前記円筒状ケース本体の下面側に流動性材料の
   排出口を形成し、 前記円筒状ケース本体内において前記流動性材料の排出
   口形成範囲内に、略中央部分に気体排出用開口が形成さ
   れた有孔隔壁板を設けてなることを特徴とする気体分離
   装置。
4. 【請求項４】前記円筒状ケース本体の他方側端面に気体
   排出用開口を形成した請求項３記載の気体分離装置。
5. 【請求項５】前記円筒状ケースの閉塞端面から略中央部
   分に気体排出用開口が形成された他方側端面または中間
   の有孔隔壁板に渡って、周面に複数の開口が形成された
   送気管を略同心的に設けた請求項２〜４記載の気体分離
   装置。
6. 【請求項６】前記略中央部分に気体排出用開口が形成さ
   れた他方側端面または有孔隔壁板に対して、この他方側
   端面または有孔隔壁板から離間する位置に気体排出用開
   口の外側を覆う第１障壁板を設けた請求項２〜５記載の
   気体分離装置。
7. 【請求項７】前記気体排出用開口を形成した円筒状ケー
   スの他方側端面に対して、この他方側端面より離間する
   位置に前記気体排出用開口の内側を覆う第２障壁板を設
   けた請求項２〜６記載の気体分離装置。
8. 【請求項８】前記第１障壁板の側方開口の方向と前記第
   ２障壁板の側方開口の方向とを異ならした請求項７記載
   の気体分離装置。
9. 【請求項９】請求項１〜請求項８記載の気体分離装置を
   ミキサータンク上に備えるとともに、グラウトポンプ、
   ポンプ駆動源および制御盤を備えてなるグラウト注入ユ
   ニットであって、前記ミキサータンクおよび気体分離装
   置を除く他の装置および機器類を、前記気体分離装置の
   天端以下に配置してなることを特徴とするグラウト注入
   ユニット。
10. 【請求項１０】前記ミキサータンクは、その下端部側方
    位置において略水平軸をもって支持されており、傾動自
    在としてある請求項９記載のグラウト注入ユニット。