JPH11303593A - コンクリート吹付機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インペラが衝突する際のコンクリートの変形
が少なく、これにより、インペラからのコンクリートの
はみ出しを低減し、コンクリートの打出効率を高めるこ
とができ、ケーシング内のコンクリートの残留量が少な
く、これによりインペラの回転抵抗を低減することがで
き、インペラのブレードの摩耗を低減でき、かつ摩耗し
た場合でも、少ない予備品で性能を維持することができ
るコンクリート吹付機を提供する。 【解決手段】 インペラ１２は、回転軸の軸線方向に間
隔を隔てた２枚のインペラ側板１２ａと、その間に周方
向に間隔を隔てて取り付けられた複数のブレード１３と
からなり、インペラ側板の外面周縁に放射状の突起筋が
配列されている。また、コンクリート吐出管１８のコン
クリート供給管と反対側内端１８ａが、ケーシング内面
よりも半径方向内方に突出しかつブレードの最外周位置
から僅かな隙間ｂを隔てている。

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３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。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。

【０００３】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

【０００４】図４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。

【０００５】しかし、図４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。また、図３及び図
４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３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。

【０００６】上述した問題点を解決するために、本願発
明と同一の発明者等は、図５に模式的に示す「コンクリ
ート吹付機」を創案し、出願した（特願平９−２３３５
８４号、未公開）。このコンクリート吹付機は、軸心を
中心に高速回転するインペラ１２と、該インペラを間隔
を隔てて囲むケーシング１４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１６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１
８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２０と、からなる
ヘッド部を備え、前記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ものである。
なお、この図で、６はコンクリート用パイプ、７は生コ
ンクリート、８は急結剤、１３はブレードである。

【０００７】こ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特徴を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５のコンク
リート吹付機には、以下の問題点があることが明らかと
なった。 コンクリート供給管１６からケーシング１４内に供給
されたコンクリート７に、インペラ１２が衝突する際に
コンクリートが大きく変形しやすく、その一部がインペ
ラとケーシングの隙間部分にはみ出して抵抗となるた
め、コンクリートの打出効率が低下しやすい。 インペラ１２で投射できなかったコンクリートがケー
シング内に残留する傾向があり、この残留コンクリート
によりインペラの回転抵抗が増大する。 インペラのブレード１３が摩耗しやすく、予備のブレ
ードを十分準備する必要がある。

【０００９】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、本発明の主目的は、
インペラからのコンクリートのはみ出しを低減し、コン
クリートの打出効率を高めることができるコンクリート
吹付機を提供することにある。また、本発明の別の目的
は、ケーシング内のコンクリートの残留量が少なく、こ
れによりインペラの回転抵抗を低減することができるコ
ンクリート吹付機を提供することにある。更に、本発明
の別の目的は、インペラのブレードの摩耗を低減でき、
かつ摩耗した場合でも、少ない予備品で性能を維持する
ことができるコンクリート吹付機を提供することにあ
る。

【００１０】

【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、を有するヘ
ッド部を備えたコンクリート吹付機において、前記イン
ペラは、回転軸の軸線方向に間隔を隔てた２枚のインペ
ラ側板と、その間に周方向に間隔を隔てて取り付けられ
た複数のブレードとからなる、ことを特徴とするコンク
リート吹付機が提供される。

【００１１】本発明の構成によれば、インペラ側板の外
面周縁に放射状突起筋を有しているので、遠心力により
コンクリートの液体部分がａからｂさらにｃへと流出す
る流れが、ｃでなくｄの流れが優勢となる。ケーシング
側面がｅの如く開放されていても流れ出ることはなく、
周回遅れでも吐出口から投射され、コンクリートの打出
効率を高めることができる。

【００１２】また、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、を有するヘッド部を備
えたコンクリート吹付機において、前記インペラは、回
転軸の軸線方向に間隔を隔てた２枚のインペラ側板と、
その間に周方向に間隔を隔てて取り付けられた複数のブ
レードとからなり、前記コンクリート吐出管のコンクリ
ート供給管と反対側内端が、ケーシング内面よりも半径
方向内方に突出しかつブレードの最外周位置から僅かに
隙間を隔てている、ことを特徴とするコンクリート吹付
機が提供される。

【００１３】この構成によれば、コンクリート吐出管の
コンクリート供給管と反対側内端が、ケーシング内面よ
りも半径方向内方に突出しかつブレードの最外周位置か
ら僅かに隙間を隔てているので、コンクリートにブレー
ドが衝突する際にコンクリートが変形してその一部がイ
ンペラとケーシングの隙間部分にはみ出す場合でも、コ
ンクリート吐出管の内端部がスクレーパ部として機能
し、ブレードの最外周位置からはみ出したコンクリート
をそぎ取ってコンクリート吐出管内に導入することがで
きる。従って、ケーシング内へのコンクリートの導入／
残留を抑制し、インペラの回転抵抗を低減することがで
きる。

【００１４】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
ケーシングは、インペラ側板を間隔を隔てて囲むケーシ
ング側板と、ブレードを間隔を隔てて囲むケーシング胴
部とを有し、ケーシング側板に、残留コンクリートを排
出するための貫通穴を備える。この構成により、インペ
ラ側板外面周縁とケーシング側板の間を通過してコンク
リートが漏れ出た場合でも、インペラの回転により残留
コンクリートを排出して、インペラの回転抵抗を更に低
減することができる。

【００１５】また、前記ブレードは、半径方向外端と内
端を反対に取り付けできかつその外端位置を半径方向に
シフトして取り付けできるようになっている。この構成
により、ブレードの外端が摩耗した場合でも、外端と内
端を反対に取り付けることにより、寿命を倍に延ばすこ
とができ、少ない予備品で性能を維持することができ
る。また、特にコンクリートの投射量が少ない場合に
は、一部（例えば半分）のブレードを半径方向内方にシ
フトして取り付けることにより、そのブレードの摩耗を
大幅に低減することができ、更に少ない予備品で性能を
維持することができる。

【００１６】

【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。

【００１７】図２は、本発明のコンクリート吹付機ヘッ
ド部の全体構成図であり、（Ａ）は一部を断面にした正
面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図であ
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１０は、インペラ１２、ケーシング
１４、コンクリート供給管１６、及びコンクリート吐出
管１８を備えている。インペラ１２は、回転軸Ｚの軸線
方向に間隔を隔てた２枚のインペラ側板１２ａと、その
間に周方向に間隔を隔てて取り付けられた複数（この図
で４枚）のブレード１３とからなり、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
時計回りに高速回転する。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４ｂ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】更に図２（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。このコンクリー
ト吐出管１８は、ケーシング１４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。この構成により、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。

【００１９】また、図２（Ｂ）に示すように、インペラ
側板１２ａの外面周縁に放射状突起筋を有しているの
で、遠心力によりコンクリートの液体部分がａからｂさ
らにｃへと流出する流れが、ｃでなくｄの流れが優勢と
なる。ケーシング側面がｅの如く開放されていても流れ
出ることはなく、周回遅れでも吐出口から投射され、コ
ンクリートの打出効率を高めることができる。図２
（Ａ）において、コンクリート供給管１６の内方端とブ
レード１３の最外周位置との間隔ａは、コンクリートに
含まれる骨材寸法程度、例えば約１０ｍｍに設定するの
がよい。これにより、投入コンクリートをブレード１３
で切断する際のブレードの摩耗を緩和することができ
る。また、インペラ側板１２ａの外周縁よりもブレード
１３の最外縁は、間隔ｅだけ内側に取り付けられてい
る。この間隔ｅは例えば２０ｍｍ程度がよい。この構成
により、ブレード１３がコンクリートを打ち出す際にイ
ンペラ側板１２ａの間に確実にコンクリートを保持し、
インペラ側板１２ａとケーシングの間へのコンクリート
のはみ出しを低減することができる。

【００２０】更に、本発明によれば、図２（Ａ）に示す
ように、コンクリート吐出管１８のコンクリート供給管
１６と反対側の内端１８ａが、ケーシング１４の内面よ
りも半径方向内方に突出し、かつブレードの最外周位置
から僅かな隙間ｂを隔てている。この隙間ｂは、例えば
約３ｍｍ程度であるのがよい。この構成により、コンク
リートにブレード１３が衝突する際にコンクリートが変
形してその一部がインペラ１２とケーシング１４の隙間
部分にはみ出す場合でも、コンクリート吐出管１８の内
端部１８ａがスクレーパ部として機能し、ブレード１２
の最外周位置からはみ出したコンクリート７をそぎ取っ
てコンクリート吐出管１８内に導入することができる。
従って、ケーシング１４内へのコンクリートの導入／残
留を抑制し、インペラ１２の回転抵抗を低減することが
できる。

【００２１】また、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ケ
ーシング１４は、インペラ側板１２ａを間隔を隔てて囲
むケーシング側板１４ａと、ブレード１３を間隔を隔て
て囲むケーシング胴部１４ｂとからなる。更に、本発明
によれば、ケーシング側板１４ａに、残留コンクリート
を排出するための貫通穴１５が設けられている。この構
成により、スクレーパ部（内端部１８ａ）を通過してケ
ーシング１４内へコンクリートが導入され、さらにイン
ペラ側板１２ａとケーシング側板１４ａの間にコンクリ
ートが充満する恐れがある場合でも、インペラ１２の回
転により残留コンクリートを排出して、インペラの回転
抵抗を更に低減することができる。

【００２２】更に、図２（Ａ）に示すように、各ブレー
ド１３は、ブレード取付板１２ｂに半径方向外端と内端
を反対に取り付けできるように半径方向に対象に形成さ
れている。この構成により、ブレード１３の外端が摩耗
した場合でも、外端と内端を反対に取り付けることによ
り、寿命を倍に延ばすことができ、少ない予備品で性能
を維持することができる。また、各ブレード１３は、例
えばボルト位置の変更等により、図２（Ａ）に示すよう
にブレード１３の外端位置を半径方向にシストして取り
付けできるようになっている。この構成により、特にコ
ンクリートの投射量が少ない場合には、一部（例えば半
分）のブレード１３を半径方向内方にシフトして取り付
けることにより、そのブレードの摩耗を大幅に低減する
ことができ、更に少ない予備品で性能を維持することが
できる。

【００２３】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。

【００２４】

【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、インペラからのコンクリートのはみ出しを低
減し、コンクリートの打出効率を高めることができ、ケ
ーシング内のコンクリートの残留量が少なく、これによ
りインペラの回転抵抗を低減することができ、インペラ
のブレードの摩耗を低減でき、かつ摩耗した場合でも、
少ない予備品で性能を維持することができる等の優れた
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構成
図である。

【図３】従来のエアー吹付機の模式図である。

【図４】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。

【図５】未公開の先行出願のヘッド部の模式図である。

【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 １２ インペラ １２ａ インペラ側板 １２ｂ ブレード取付板 １３ ブレード １４ ケーシング １４ａ ケーシング側板 １４ｂ ケーシング胴部 １５ 貫通穴 １６ コンクリート供給管 １８ コンクリート吐出管 １８ａ 内端部（スクレーパ部） ２０ 急結剤供給ノズル

Claims (4)

【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、を有するヘッド部を備えたコンクリート吹付
   機において、 前記インペラは、回転軸の軸線方向に間隔を隔てた２枚
   のインペラ側板と、その間に周方向に間隔を隔てて取り
   付けられた複数のブレードとからなり、該インペラ側板
   の外面周縁に放射状の突起筋が配列されている、ことを
   特徴とするコンクリート吹付機。
2. 【請求項２】 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、を有するヘッド部を備えたコンクリート吹付
   機において、 前記インペラは、回転軸の軸線方向に間隔を隔てた２枚
   のインペラ側板と、その間に周方向に間隔を隔てて取り
   付けられた複数のブレードとからなり、前記コンクリー
   ト吐出管のコンクリート供給管と反対側内端が、ケーシ
   ング内面よりも半径方向内方に突出しかつブレードの最
   外周位置から僅かに隙間を隔てている、ことを特徴とす
   るコンクリート吹付機。
3. 【請求項３】 前記ケーシングは、インペラ側板を間隔
   を隔てて囲むケーシング側板と、ブレードを間隔を隔て
   て囲むケーシング胴部とを有し、ケーシング側板に、残
   留コンクリートを排出するための貫通穴を備える、こと
   を特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート吹付
   機。
4. 【請求項４】 前記ブレードは、半径方向外端と内端を
   反対に取り付けできるようになっている、ことを特徴と
   する請求項１又は２に記載のコンクリート吹付機。