流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法
【課題】 同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制する。
【解決手段】 複数の噴射ノズル２０にそれぞれ対応して設けられ、各噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズル１２０と、任意の噴射ノズル２０における流体噴射の停止に応じて、当該噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズル１２０における流体噴射を開始させる流体噴射経路切換装置（三方弁５０）とを備える。
【解決手段】 複数の噴射ノズル２０にそれぞれ対応して設けられ、各噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズル１２０と、任意の噴射ノズル２０における流体噴射の停止に応じて、当該噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズル１２０における流体噴射を開始させる流体噴射経路切換装置（三方弁５０）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御装置及び流量制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同一のポンプから流体が供給され、この流体を噴射するノズルが高さ方向に複数段設置されている場合に、各段のノズルから流体を噴射するか否かを独立して制御したいことがある。この場合には、各段のノズルの手前に開閉弁を設けておき、この開閉弁を開閉することにより、各段のノズルにおいて流体を噴射するか否かを制御するのが一般的である。
【０００３】
しかし、このように開閉弁の開閉操作により、各段のノズルから流体を噴射するか否かを制御すると、開閉弁を開いた状態にある他のノズルにかかる流体圧が変化し、流体の流量が変化してしまうという不都合がある。
【０００４】
従来、複数の噴射ノズルを備えた流体噴射装置において、各噴射ノズルから均一に流体を噴射するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１に記載された技術は、ノズルへの供給量に対して噴射量を増量可能とし、また、幅方向の噴射分布を均一とすることを目的としたものである。この技術は、流体供給管に接続する流入路にオリフィスを設け、当該オリフィスに近接した下流側位置の周壁に周囲の流体を吸い込む吸込孔を設けたものである。そして、流入路の下流端に流路軸線方向と直交する幅方向に広がる第１チャンバーを連通し、さらに第１チャンバーを幅方向全長に亙って同様な形状の第２チャンバーに対して第１スリット部を介して連通し、第２チャンバーに流入する流体を幅方向に均一化させ、第２チャンバーの先端を噴射孔となる第２スリット部に連通した構造となっている。
【０００５】
特許文献２に記載された技術は、供給口から距離の異なる複数の噴射口を設けた場合に、各噴射口間で均一な流量分布でかつ十分な流量を得ることができる噴射ノズルを提供することを目的としたものである。この技術は、供給口から距離の異なる複数の噴射口群への流体の流路を、軸心の周りに多重に配設した円管で区画される各空隙に分岐させて、各噴射口群への流体の流路となる各空隙の断面積をほぼ等しくした構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０５２５６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６７５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するように制御することは容易ではなく、上述した特許文献１及び特許文献２等の従来の技術では対処できなかった。すなわち、従来の技術では、開閉弁の開閉操作により、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える以外に適切な方法はなく、上述した特許文献１及び特許文献２等の従来の技術は、このような噴射ノズルの選択的な切り換えを考慮したものではない。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御装置及び流量制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。すなわち、本発明の流体噴射における流量制御装置は、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御装置であって、複数の噴射ノズルにそれぞれ対応して設けられ、各噴射ノズルと同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズルと、任意の噴射ノズルにおける流体噴射の停止に応じて、当該噴射ノズルと同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルにおける流体噴射を開始させる流体噴射経路切換装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、複数の噴射ノズルが上下方向に複数段に配設されている場合に、各ダミー噴射ノズルを、各段の噴射ノズルに対応してそれぞれ配設することが好ましい。
【００１１】
本発明の流体噴射における流量制御方法は、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給し、当該流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御方法であって、複数の噴射ノズルのいずれか一つ以上で流体噴射を停止させる際に、流体噴射を停止させる噴射ノズルと同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルに対して流体を供給して流体噴射を開始させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、複数の噴射ノズルと各噴射ノズルに対応するダミー噴射ノズルが、上下方向に複数段配設されている場合に、任意の段に配設された噴射ノズルからの流体噴射を停止させる際に、当該噴射ノズルに対応する段のダミー噴射ノズルに対して流体を供給して流体噴射を開始させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法によれば、複数の噴射ノズルにそれぞれ対応して、各噴射ノズルと同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズルを設けておき、任意の噴射ノズルにおいて流体の噴射を停止させる際に、この噴射ノズルに対応したダミー噴射ノズルから流体を噴射させている。
【００１４】
すなわち、本発明の流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法では、開閉弁の開閉操作により流体の噴射状態を制御するのではなく、任意の噴射ノズルにおける流体の噴射を停止させる際に、同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルに流体の流れを瞬時に切り換えることができる。
【００１５】
したがって、同一（１個）のポンプから流体が供給される噴射ノズルの流量が変化しないため、流体噴射装置全体の水圧バランスが変化せず、流体噴射を行っている他の噴射ノズルにおける流体圧に影響を及ぼすことがない。これにより、各噴射ノズルからの流量を一定に保った状態とすることができる。
【００１６】
また、高さ方向に複数段の噴射ノズルが設置されている場合には、各段の噴射ノズルと同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルを複数段設置することで、噴射ノズルにおける流体の流れをダミー噴射ノズルに切り換えた際に、水頭バランスが変化しないので、各噴射ノズルからの流量を一定に保った状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る流体噴射における流量制御方法の説明図。
【図２】本発明の実施形態に係る流体噴射における流量制御装置の構成を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態に係る流量制御装置を適用した加水装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係る流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法（以下、流量制御装置、流量制御方法と略記する）の実施形態を説明する。図１及び図２は本発明の実施形態に係る流量制御装置及び流量制御方法を示すもので、図１は流量制御方法の説明図、図２は流量制御装置の模式図である。また、図３は本発明の実施形態に係る流量制御装置を適用した加水装置の構成を示す模式図である。
【００１９】
なお、以下の説明では、水を噴射する流体噴射装置における流量制御装置及び流量制御方法について説明するが、噴射する流体は水に限られず、流動性を有する物質であればどのような流体であってもよく、例えば、コンクリート混和剤（空気連行剤、減水剤、凝結・硬化調節剤、増粘剤、発泡剤・起泡剤等の溶液）等、種々の流体に適用することができる。
【００２０】
また、本実施形態の噴射ノズルは、水を微粒子状に噴射（噴霧）するようになっているが、噴射する流体は必ずしも微粒子状である必要はない。本実施形態では、噴射ノズルから噴霧する水粒子の径は、例えば、約１０〜４００μｍである。また、噴霧する水の圧力は、例えば、約０．０５〜１．０ＭＰａである。
【００２１】
＜流量制御装置の概要＞
本発明の実施形態に係る流量制御装置１００は、図１及び図２に示すように、同一（１個）のポンプ６０から複数の噴射ノズル（噴射ノズル２０、ダミー噴射ノズル１２０）に対して流体（例えば水）を供給する流体噴射装置（流体噴射装置３００及びダミー流体噴射装置３１０）に適用する装置であり、流体を噴射する噴射ノズル（噴射ノズル２０、ダミー噴射ノズル１２０）を選択的に切り換える際に、ポンプ６０から供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するために使用される。
【００２２】
この流量制御装置１００は、複数の噴射ノズル２０にそれぞれ対応して設けられ、各噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズル１２０と、任意の噴射ノズル２０における流体噴射の停止に応じて、当該噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズル１２０における流体噴射を開始させる三方弁５０（流体噴射経路切換装置）とを備えている。
【００２３】
また、本実施形態の流量制御装置１００は、複数段の流体噴射部４０を備えており、各段の流体噴射部４０には、それぞれ複数の噴射ノズル２０が配設されている。同様に、各段の流体噴射部４０に対応するように、複数段のダミー流体噴射部１４０を備えており、各段のダミー流体噴射部１４０には、それぞれ複数のダミー噴射ノズル１２０が配設されている。なお、水を供給するポンプ６０と三方弁５０との間には、水の供給量を調整するためのバルブ７０が設けられている。
【００２４】
＜流体噴射装置＞
本実施形態の流量制御装置１００を適用する流体噴射装置３００は、例えば、落下する粉体又は粒状体に対して、複数の噴射ノズル２０から水を噴射（噴霧）するための装置であり、円筒状の流体貯留部３０の外周面に等間隔で複数の噴射ノズル２０が取り付けられており、流体貯留部３０には、それぞれ給水配管１０が接続されている。また、ダミー流体噴射装置３１０は、流体噴射装置３００と同等の流体噴射を行うことができるようになっている。
【００２５】
すなわち、本発明の実施形態に係る流体噴射装置３００は、図２に示すように、上下方向に配設した複数段の流体噴射部４０を備えており、各段の流体噴射部４０には、複数の噴射ノズル２０及び流体貯留部３０が設けられている。また、各段の流体噴射部４０に水を供給する給水配管１０は、流体噴射部４０を貫通して他の流体噴射部４０に接続されている。さらに、各系統の給水配管１０は、１つのポンプ６０から水の供給を受けている。
【００２６】
同様に、ダミー流体噴射装置３１０は、図２に示すように、上下方向に配設した複数段のダミー流体噴射部１４０を備えており、各段のダミー流体噴射部１４０には、複数のダミー噴射ノズル１２０及びダミー流体貯留部１３０が設けられている。また、各段のダミー流体噴射部１４０に水を供給する給水配管１０は、ダミー流体噴射部１４０を貫通して他のダミー流体噴射部１４０に接続されている。さらに、各系統の給水配管１０は、１つのポンプ６０から水の供給を受けている。なお、給水配管１０から供給される水は、各段にそれぞれ設けた三方弁５０により流路が切り換えられて、流体噴射装置３００またはダミー流体噴射装置３１０のいずれか一方へ流れるようになっている。
【００２７】
また、流体噴射装置３００及びダミー流体噴射装置３１０は、図１及び図２に示すように、複数段の流体噴射部４０に対応させて、上下方向に配設した複数段のダミー流体噴射部１４０を備えており、各段のダミー流体噴射部１４０には、複数のダミー噴射ノズル１２０及びダミー流体貯留部１３０が設けられている。また、各段のダミー流体噴射部１４０に水を供給する給水配管１０は、ダミー流体噴射部１４０を貫通して他のダミー流体噴射部１４０に接続されている。
【００２８】
この流体噴射装置３００では、上下方向に設けた複数段の流体噴射部４０に設けた複数の噴射ノズル２０から、流体が等圧かつ等流量で噴射（噴霧）される。同様に、ダミー流体噴射装置３１０では、上下方向に設けた複数段のダミー流体噴射部１４０に設けた複数のダミー噴射ノズル１２０から、流体が等圧かつ等流量で噴射（噴霧）される。また、各流体噴射部４０及びダミー流体噴射部１４０に水を供給する給水配管１０の途中には、それぞれ三方弁５０が設けられており、三方弁５０を切り換えることにより、各段の流体噴射部４０毎に水を噴射させるか否か（噴射ノズル２０に水を供給するか否か）を決定するとともに、水の噴射を停止させた流体噴射部４０に代えて、同等の水噴射を行うダミー流体噴射部１４０に水の流れを切り換えるようになっている。本実施形態では、三方弁５０が流体噴射経路切換装置として機能する。
【００２９】
なお、図１及び図２に示す例では、噴射ノズル２０と、これに対応するダミー噴射ノズル１２０は略同一の高さに配設されているが、使用するダミー噴射ノズル１２０の種類、個数並びに給水配管１０の径によっては、噴射ノズル２０と、これに対応するダミー噴射ノズル１２０とを、略同一の高さに配設しなくてもよい場合もある。
【００３０】
＜流量制御方法＞
次に、図１を参照して、本実施形態の流量制御装置１００を用いた流量制御方法を説明する。本実施形態の流量制御装置１００を用いて流量制御を行うには、ポンプ６０から供給する流体（例えば水）を噴射する噴射ノズル２０のいずれか一つ以上で流体噴射を停止させる際に、流体噴射を停止させる噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズル１２０に対して流体を供給して流体噴射を開始させる。また、複数の噴射ノズル２０と各噴射ノズルに対応するダミー噴射ノズル１２０が、上下方向の位置を対応させて複数段に配設されている場合には、流体噴射を停止させる噴射ノズル２０に対応させて、同一段に配設されたダミー噴射ノズル１２０に対して流体を供給して流体噴射を開始させる。
【００３１】
すなわち、図１に示す例では、下から第２段目及び第４段目の流体噴射部４０に設けた噴射ノズル２０から水を噴射させ、下から１段目及び３段目の流体噴射部４０に設けた噴射ノズル２０では水の噴射を停止させている。この際に、給水配管１０の途中に連通接続された三方弁５０を切り換えて、下から第１段目及び第３段目のダミー流体噴射部１４０に設けたダミー噴射ノズル１２０から水を噴射させ、下から２段目及び４段目の流体噴射部１４０に設けた噴射ノズル１２０では水の噴射を停止させている。すなわち、各段の流体噴射部４０及びダミー流体噴射部１４０では、三方弁５０を切り換えることにより、流体噴射部４０及びダミー流体噴射部１４０のいずれか一方のみから水を噴射させるような制御を行っている。
【００３２】
さらに具体的に説明すると、下から第１段目の流体噴射部４０から水を噴射させる場合には、下から第１段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させない。反対に、下から第１段目の流体噴射部４０から水を噴射させない場合には、下から第１段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させる。
【００３３】
また、下から第２段目の流体噴射部４０から水を噴射させる場合には、下から第２段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させない。反対に、下から第２段目の流体噴射部４０から水を噴射させない場合には、下から第２段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させる。
【００３４】
また、下から第３段目の流体噴射部４０から水を噴射させる場合には、下から第３段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させない。反対に、下から第３段目の流体噴射部４０から水を噴射させない場合には、下から第３段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させる。
【００３５】
また、下から第４段目の流体噴射部４０から水を噴射させる場合には、下から第４段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させない。反対に、下から第４段目の流体噴射部４０から水を噴射させない場合には、下から第４段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させる。
【００３６】
＜加水装置の概要＞
本発明の実施形態に係る流体噴射装置３００を適用可能な加水装置２００は、図３に示すように、略円筒形状の落下部２１０を備えており、この落下部２１０の上方に供給部２２０を配置している。本実施形態の供給部２２０は、ホッパー２２１、スクリューコンベア２２２及び攪拌部２２３等を有する定量供給装置からなり、ベントナイト又は空練りされたベントナイト混合土（以下、両者をベントナイト混合土２３０と総称する）をホッパー２２１に蓄え、このベントナイト混合土２３０を定量供給装置により、落下部２１０内に定量的に落下させる。落下部２１０には、ホッパー２２１の直下に位置するように拡散装置２４０が設けられており、この拡散装置２４０により、ベントナイト混合土２３０が同心円状に広がって、落下部２１０内を鉛直に落下する。
【００３７】
また、落下部２１０内には、落下するベントナイト混合土２３０に対して、内側及び外側から水を噴霧するための流体噴射装置が設けられている。そして、内側に配置された流体噴射装置として、上述した多段式の流体噴射装置３００を利用している。なお、図３では、内外の流体噴射装置に水を供給する給水配管１０が、内外それぞれ１本ずつとなっているが、実際には、図２に示すように、各段の流体噴射部４０及び各段のダミー流体噴射部１４０毎に独立した給水配管１０が接続されている。また、図２に示すように、各給水配管１０にはそれぞれ三方弁５０が設けられており、各段の流体噴射部４０及び各段のダミー流体噴射部１４０において、それぞれ独立して水の供給状態を調整することができるようになっている。このような流量調整は、外側の流体噴射装置においても同様に行うことが可能である。
【００３８】
なお、以下の説明では、粉体又は粒状体の代表例としてベントナイト又はベントナイト混合土について説明するが、本実施形態を適用する粉体又は粒状体はこれに限られるものではなく、セメントのように、他の粉体や、その混合物からなる粒状体にも適用することができる。なお、本実施形態が対象とする粉体とは、粒径がおよそ１ｍｍ未満程度の固体粒子のことであり、また、本実施形態が対象とする粒状体とは、粒径がおよそ１ｍｍ〜２０ｍｍ程度の固体粒子のことである。
【００３９】
落下部２１０には、同心円状に広がって自由落下するベントナイト混合土２３０の内側及び外側に位置するように、かつ、落下部２１０の高さ方向に沿って、流体噴射装置が設けられている。この流体噴射装置には、複数の噴射ノズル２０（流体噴射部４０）が設けられており、この噴射ノズル２０（流体噴射部４０）から、自由落下するベントナイト混合土２３０に対して微粒子状の水を噴射（噴霧）することにより、ベントナイト混合土２３０と水とを接触させる。この際、自由落下中のベントナイト混合土２３０が水の噴霧圧によって飛散しないように、噴射ノズル２０（流体噴射部４０）は、同心円の内外からベントナイト混合土２３０を挟み込む位置に配置して加水を行う。これにより、落下部２１０内を自由落下するベントナイト混合土２３０が、所望の状態となるまで加水される。
【００４０】
＜供給部＞
供給部２２０は、図３に示すように、落下部２１０の上部に設けられたホッパー２２１と、ホッパー２２１の下部に設けられた定量供給装置とからなる。ホッパー２２１は、ベントナイト混合土２３０を貯留できればどのような形状であってもよいが、本実施形態では、下向きに縮径した円錐状となっており、下端部に排出口が設けられている。なお、ホッパー２２１の形状や容量は、加水処理を行うベントナイト混合土２３０の処理量等、処理現場の状況に応じて適宜変更することができる。
【００４１】
＜定量供給装置＞
定量供給装置は、例えば、ホッパー２２１の下部に設けられたスクリューコンベア２２２と、スクリューコンベア２２２の回転軸を回転駆動するためのモータ（図示せず）とを備えており、さらに、ホッパー２２１内に貯留したベントナイト混合土２３０を攪拌するための攪拌部２２３を備えることが好ましい。
【００４２】
この定量供給装置では、スクリューコンベア２２２を等速回転させることにより、ホッパー２２１内に貯留されたベントナイト混合土２３０が、排出口から定量的に排出される。なお、定量供給装置は、スクリューコンベア２２２及びその付属機器に限定されるものではなく、ベントナイト混合土２３０を定量供給できる装置であれば、ピストン式、ダイヤフラム式、プランジャ式、スネーク式等、どのような構造であってもよい。
【００４３】
＜落下部＞
落下部２１０は、図３に示すように、架台２５０上に載置された円筒状の部材であり、ベントナイト混合土２３０を自由落下させる間に、所定量の加水を行うことができる高さを有している。落下部２１０の形状、径及び高さは、加水処理を行うベントナイト混合土２３０の処理量等、処理現場の状況に応じて適宜変更することができる。
【００４４】
＜拡散装置＞
拡散装置２４０は、図３に示すように、下向きに拡径したコーン状の部材であり、供給部２２０の直下に設けられた円筒状の拡散部２４１内に収容されている。供給部２２０から供給されるベントナイト混合土２３０は、拡散装置２４０により同心円状に広がり、落下部２１０内を自由落下する。また、拡散装置２４０の下部には、拡散装置２４０と一体となって、ベントナイト混合土２３０を同心円状に広げるために、円筒状のスカート部２４２が設けられている。すなわち、ホッパー２２１の排出口から落下するベントナイト混合土２３０は、コーン状の拡散装置２４０により同心円状に広げられるが、この際、ベントナイト混合土２３０が拡散部２４１の内壁に衝突して跳ね返り、拡散装置２４０の径よりも内側へ広がることを防止するために、緩衝部として機能するスカート部２４２が設けられている。
【００４５】
＜噴射ノズル＞
本実施形態の噴射ノズル２０は、落下部２１０の略中心部と外周部の内外２系統に分かれており、落下部２１０の高さ方向（上下方向）に多段に配置されている。内側系統の噴射ノズル２０は、上述した流体噴射装置３００（図２参照）を用いている。すなわち、内側系統の噴射ノズル２０は、高さ方向に複数段（例えば４〜８段）に設けられた流体噴射部４０に取り付けられている。また、各段の流体噴射部４０には、落下部２１０の中心から外側に向かって同心円状で等間隔に複数箇所（例えば４〜８カ所）の噴射ノズル２０が取り付けられている。
【００４６】
一方、外側系統の各噴射ノズル２０は、内側系統の各噴射ノズル２０にそれぞれ対向する位置に配置されている。すなわち、外側系統の各噴射ノズル２０は、高さ方向に複数段（例えば４〜８段）の給水配管１０に取り付けられている。各段の給水配管１０には、落下部２１０の外側から中心に向かって同心円状で等間隔に複数箇所（例えば４〜８カ所）の噴射ノズル２０が取り付けられている。なお、噴射ノズル２０の向きは、自由落下するベントナイト混合土２３０を拡散させないために略水平方向とすることが好ましいが、ベントナイト混合土２３０に対して満遍なく加水を行うために、下向きあるいは上向きに設置する場合もある。
【００４７】
本実施形態では、各段の流体噴射部４０毎に、噴射ノズル２０から水を噴射するか否かを調整することにより、加水量を調整することができる。具体的には、各流体噴射部４０及び各ダミー流体噴射部１４０の給水配管１０に設けた三方弁５０を切り換えることにより、使用する流体噴射部４０の段数を調整すればよい。上述したように、三方弁５０を切り換えることにより、各段の流体噴射部４０及びこれに対応した各段のダミー流体噴射部１４０のいずれか一方から水が噴射される。
【００４８】
本実施形態の流体噴射装置３００及びダミー流体噴射装置３１０では、円筒状の流体貯留部３０又はダミー流体貯留部１３０に貯留している流体を、各噴射ノズル２０又は各ダミー噴射ノズル１２０から直接噴射（噴霧）するため、各噴射ノズル２０又は各ダミー噴射ノズル１２０にかかる流体圧や流量は均等であり、かつ容量の大きな流体貯留部３０及びダミー流体貯留部１３０を用いることにより、流体の供給配管（給水配管１０）の屈曲などによる流体の流れの乱れ（乱流状態）や、水頭損失などが生じにくい。
【００４９】
なお、外側の流体噴射装置では、給水配管１０が流体貯留部３０の役目を有しているが、外側の流体噴射装置においても、内側の流体噴射装置と同様に流体貯留部を設けてもよい。外側の流体噴射装置における流体貯留部は、例えば、給水配管１０を拡径すればよい。
【００５０】
さらに、本実施形態の流量制御装置１００を適用した加水装置２００によれば、例えば、ベントナイト又は予め空練りされたベントナイト混合土等の粉体又は粒状体に対して、水等の流体を多点的に噴射（噴霧）することができ、粉体又は粒状体の粒子と流体とを広く接触させることができる。
【００５１】
これにより、ベントナイト又はベントナイト混合土等の粉体又は粒状体が、団子状の塊となることがなく、また、粉体又は粒状体に流体を混合する装置の構造部位に付着する等の問題を生じさせることなく、均質に粉体又は粒状体に粉体を混合することが可能となる。したがって、流体を混合させた後の粉体又は粒状体の品質が向上するだけではなく、施工能率が向上するので、高品質かつ安価な加水装置２００を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１００ 流量制御装置
１０ 給水配管
２０ 噴射ノズル
１２０ ダミー噴射ノズル
３０ 流体貯留部
１３０ ダミー流体貯留部
４０ 流体噴射部
１４０ ダミー流体噴射部
５０ 三方弁
６０ ポンプ
７０ バルブ
２００ 加水装置
２１０ 落下部
２２０ 供給部
２２１ ホッパー
２２２ スクリューコンベア
２２３ 攪拌部
２３０ ベントナイト混合土
２４０ 拡散装置
２４１ 拡散部
２４２ スカート部
２５０ 架台
３００ 流体噴射装置
３１０ ダミー流体噴射装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御装置及び流量制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同一のポンプから流体が供給され、この流体を噴射するノズルが高さ方向に複数段設置されている場合に、各段のノズルから流体を噴射するか否かを独立して制御したいことがある。この場合には、各段のノズルの手前に開閉弁を設けておき、この開閉弁を開閉することにより、各段のノズルにおいて流体を噴射するか否かを制御するのが一般的である。
【０００３】
しかし、このように開閉弁の開閉操作により、各段のノズルから流体を噴射するか否かを制御すると、開閉弁を開いた状態にある他のノズルにかかる流体圧が変化し、流体の流量が変化してしまうという不都合がある。
【０００４】
従来、複数の噴射ノズルを備えた流体噴射装置において、各噴射ノズルから均一に流体を噴射するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１に記載された技術は、ノズルへの供給量に対して噴射量を増量可能とし、また、幅方向の噴射分布を均一とすることを目的としたものである。この技術は、流体供給管に接続する流入路にオリフィスを設け、当該オリフィスに近接した下流側位置の周壁に周囲の流体を吸い込む吸込孔を設けたものである。そして、流入路の下流端に流路軸線方向と直交する幅方向に広がる第１チャンバーを連通し、さらに第１チャンバーを幅方向全長に亙って同様な形状の第２チャンバーに対して第１スリット部を介して連通し、第２チャンバーに流入する流体を幅方向に均一化させ、第２チャンバーの先端を噴射孔となる第２スリット部に連通した構造となっている。
【０００５】
特許文献２に記載された技術は、供給口から距離の異なる複数の噴射口を設けた場合に、各噴射口間で均一な流量分布でかつ十分な流量を得ることができる噴射ノズルを提供することを目的としたものである。この技術は、供給口から距離の異なる複数の噴射口群への流体の流路を、軸心の周りに多重に配設した円管で区画される各空隙に分岐させて、各噴射口群への流体の流路となる各空隙の断面積をほぼ等しくした構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０５２５６号公報
【特許文献２】特開２００６−１６７５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するように制御することは容易ではなく、上述した特許文献１及び特許文献２等の従来の技術では対処できなかった。すなわち、従来の技術では、開閉弁の開閉操作により、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える以外に適切な方法はなく、上述した特許文献１及び特許文献２等の従来の技術は、このような噴射ノズルの選択的な切り換えを考慮したものではない。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御装置及び流量制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。すなわち、本発明の流体噴射における流量制御装置は、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御装置であって、複数の噴射ノズルにそれぞれ対応して設けられ、各噴射ノズルと同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズルと、任意の噴射ノズルにおける流体噴射の停止に応じて、当該噴射ノズルと同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルにおける流体噴射を開始させる流体噴射経路切換装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、複数の噴射ノズルが上下方向に複数段に配設されている場合に、各ダミー噴射ノズルを、各段の噴射ノズルに対応してそれぞれ配設することが好ましい。
【００１１】
本発明の流体噴射における流量制御方法は、同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給し、当該流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御方法であって、複数の噴射ノズルのいずれか一つ以上で流体噴射を停止させる際に、流体噴射を停止させる噴射ノズルと同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルに対して流体を供給して流体噴射を開始させることを特徴とするものである。
【００１２】
また、複数の噴射ノズルと各噴射ノズルに対応するダミー噴射ノズルが、上下方向に複数段配設されている場合に、任意の段に配設された噴射ノズルからの流体噴射を停止させる際に、当該噴射ノズルに対応する段のダミー噴射ノズルに対して流体を供給して流体噴射を開始させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法によれば、複数の噴射ノズルにそれぞれ対応して、各噴射ノズルと同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズルを設けておき、任意の噴射ノズルにおいて流体の噴射を停止させる際に、この噴射ノズルに対応したダミー噴射ノズルから流体を噴射させている。
【００１４】
すなわち、本発明の流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法では、開閉弁の開閉操作により流体の噴射状態を制御するのではなく、任意の噴射ノズルにおける流体の噴射を停止させる際に、同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルに流体の流れを瞬時に切り換えることができる。
【００１５】
したがって、同一（１個）のポンプから流体が供給される噴射ノズルの流量が変化しないため、流体噴射装置全体の水圧バランスが変化せず、流体噴射を行っている他の噴射ノズルにおける流体圧に影響を及ぼすことがない。これにより、各噴射ノズルからの流量を一定に保った状態とすることができる。
【００１６】
また、高さ方向に複数段の噴射ノズルが設置されている場合には、各段の噴射ノズルと同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルを複数段設置することで、噴射ノズルにおける流体の流れをダミー噴射ノズルに切り換えた際に、水頭バランスが変化しないので、各噴射ノズルからの流量を一定に保った状態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る流体噴射における流量制御方法の説明図。
【図２】本発明の実施形態に係る流体噴射における流量制御装置の構成を示す模式図。
【図３】本発明の実施形態に係る流量制御装置を適用した加水装置の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係る流体噴射における流量制御装置及び流量制御方法（以下、流量制御装置、流量制御方法と略記する）の実施形態を説明する。図１及び図２は本発明の実施形態に係る流量制御装置及び流量制御方法を示すもので、図１は流量制御方法の説明図、図２は流量制御装置の模式図である。また、図３は本発明の実施形態に係る流量制御装置を適用した加水装置の構成を示す模式図である。
【００１９】
なお、以下の説明では、水を噴射する流体噴射装置における流量制御装置及び流量制御方法について説明するが、噴射する流体は水に限られず、流動性を有する物質であればどのような流体であってもよく、例えば、コンクリート混和剤（空気連行剤、減水剤、凝結・硬化調節剤、増粘剤、発泡剤・起泡剤等の溶液）等、種々の流体に適用することができる。
【００２０】
また、本実施形態の噴射ノズルは、水を微粒子状に噴射（噴霧）するようになっているが、噴射する流体は必ずしも微粒子状である必要はない。本実施形態では、噴射ノズルから噴霧する水粒子の径は、例えば、約１０〜４００μｍである。また、噴霧する水の圧力は、例えば、約０．０５〜１．０ＭＰａである。
【００２１】
＜流量制御装置の概要＞
本発明の実施形態に係る流量制御装置１００は、図１及び図２に示すように、同一（１個）のポンプ６０から複数の噴射ノズル（噴射ノズル２０、ダミー噴射ノズル１２０）に対して流体（例えば水）を供給する流体噴射装置（流体噴射装置３００及びダミー流体噴射装置３１０）に適用する装置であり、流体を噴射する噴射ノズル（噴射ノズル２０、ダミー噴射ノズル１２０）を選択的に切り換える際に、ポンプ６０から供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するために使用される。
【００２２】
この流量制御装置１００は、複数の噴射ノズル２０にそれぞれ対応して設けられ、各噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズル１２０と、任意の噴射ノズル２０における流体噴射の停止に応じて、当該噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズル１２０における流体噴射を開始させる三方弁５０（流体噴射経路切換装置）とを備えている。
【００２３】
また、本実施形態の流量制御装置１００は、複数段の流体噴射部４０を備えており、各段の流体噴射部４０には、それぞれ複数の噴射ノズル２０が配設されている。同様に、各段の流体噴射部４０に対応するように、複数段のダミー流体噴射部１４０を備えており、各段のダミー流体噴射部１４０には、それぞれ複数のダミー噴射ノズル１２０が配設されている。なお、水を供給するポンプ６０と三方弁５０との間には、水の供給量を調整するためのバルブ７０が設けられている。
【００２４】
＜流体噴射装置＞
本実施形態の流量制御装置１００を適用する流体噴射装置３００は、例えば、落下する粉体又は粒状体に対して、複数の噴射ノズル２０から水を噴射（噴霧）するための装置であり、円筒状の流体貯留部３０の外周面に等間隔で複数の噴射ノズル２０が取り付けられており、流体貯留部３０には、それぞれ給水配管１０が接続されている。また、ダミー流体噴射装置３１０は、流体噴射装置３００と同等の流体噴射を行うことができるようになっている。
【００２５】
すなわち、本発明の実施形態に係る流体噴射装置３００は、図２に示すように、上下方向に配設した複数段の流体噴射部４０を備えており、各段の流体噴射部４０には、複数の噴射ノズル２０及び流体貯留部３０が設けられている。また、各段の流体噴射部４０に水を供給する給水配管１０は、流体噴射部４０を貫通して他の流体噴射部４０に接続されている。さらに、各系統の給水配管１０は、１つのポンプ６０から水の供給を受けている。
【００２６】
同様に、ダミー流体噴射装置３１０は、図２に示すように、上下方向に配設した複数段のダミー流体噴射部１４０を備えており、各段のダミー流体噴射部１４０には、複数のダミー噴射ノズル１２０及びダミー流体貯留部１３０が設けられている。また、各段のダミー流体噴射部１４０に水を供給する給水配管１０は、ダミー流体噴射部１４０を貫通して他のダミー流体噴射部１４０に接続されている。さらに、各系統の給水配管１０は、１つのポンプ６０から水の供給を受けている。なお、給水配管１０から供給される水は、各段にそれぞれ設けた三方弁５０により流路が切り換えられて、流体噴射装置３００またはダミー流体噴射装置３１０のいずれか一方へ流れるようになっている。
【００２７】
また、流体噴射装置３００及びダミー流体噴射装置３１０は、図１及び図２に示すように、複数段の流体噴射部４０に対応させて、上下方向に配設した複数段のダミー流体噴射部１４０を備えており、各段のダミー流体噴射部１４０には、複数のダミー噴射ノズル１２０及びダミー流体貯留部１３０が設けられている。また、各段のダミー流体噴射部１４０に水を供給する給水配管１０は、ダミー流体噴射部１４０を貫通して他のダミー流体噴射部１４０に接続されている。
【００２８】
この流体噴射装置３００では、上下方向に設けた複数段の流体噴射部４０に設けた複数の噴射ノズル２０から、流体が等圧かつ等流量で噴射（噴霧）される。同様に、ダミー流体噴射装置３１０では、上下方向に設けた複数段のダミー流体噴射部１４０に設けた複数のダミー噴射ノズル１２０から、流体が等圧かつ等流量で噴射（噴霧）される。また、各流体噴射部４０及びダミー流体噴射部１４０に水を供給する給水配管１０の途中には、それぞれ三方弁５０が設けられており、三方弁５０を切り換えることにより、各段の流体噴射部４０毎に水を噴射させるか否か（噴射ノズル２０に水を供給するか否か）を決定するとともに、水の噴射を停止させた流体噴射部４０に代えて、同等の水噴射を行うダミー流体噴射部１４０に水の流れを切り換えるようになっている。本実施形態では、三方弁５０が流体噴射経路切換装置として機能する。
【００２９】
なお、図１及び図２に示す例では、噴射ノズル２０と、これに対応するダミー噴射ノズル１２０は略同一の高さに配設されているが、使用するダミー噴射ノズル１２０の種類、個数並びに給水配管１０の径によっては、噴射ノズル２０と、これに対応するダミー噴射ノズル１２０とを、略同一の高さに配設しなくてもよい場合もある。
【００３０】
＜流量制御方法＞
次に、図１を参照して、本実施形態の流量制御装置１００を用いた流量制御方法を説明する。本実施形態の流量制御装置１００を用いて流量制御を行うには、ポンプ６０から供給する流体（例えば水）を噴射する噴射ノズル２０のいずれか一つ以上で流体噴射を停止させる際に、流体噴射を停止させる噴射ノズル２０と同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズル１２０に対して流体を供給して流体噴射を開始させる。また、複数の噴射ノズル２０と各噴射ノズルに対応するダミー噴射ノズル１２０が、上下方向の位置を対応させて複数段に配設されている場合には、流体噴射を停止させる噴射ノズル２０に対応させて、同一段に配設されたダミー噴射ノズル１２０に対して流体を供給して流体噴射を開始させる。
【００３１】
すなわち、図１に示す例では、下から第２段目及び第４段目の流体噴射部４０に設けた噴射ノズル２０から水を噴射させ、下から１段目及び３段目の流体噴射部４０に設けた噴射ノズル２０では水の噴射を停止させている。この際に、給水配管１０の途中に連通接続された三方弁５０を切り換えて、下から第１段目及び第３段目のダミー流体噴射部１４０に設けたダミー噴射ノズル１２０から水を噴射させ、下から２段目及び４段目の流体噴射部１４０に設けた噴射ノズル１２０では水の噴射を停止させている。すなわち、各段の流体噴射部４０及びダミー流体噴射部１４０では、三方弁５０を切り換えることにより、流体噴射部４０及びダミー流体噴射部１４０のいずれか一方のみから水を噴射させるような制御を行っている。
【００３２】
さらに具体的に説明すると、下から第１段目の流体噴射部４０から水を噴射させる場合には、下から第１段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させない。反対に、下から第１段目の流体噴射部４０から水を噴射させない場合には、下から第１段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させる。
【００３３】
また、下から第２段目の流体噴射部４０から水を噴射させる場合には、下から第２段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させない。反対に、下から第２段目の流体噴射部４０から水を噴射させない場合には、下から第２段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させる。
【００３４】
また、下から第３段目の流体噴射部４０から水を噴射させる場合には、下から第３段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させない。反対に、下から第３段目の流体噴射部４０から水を噴射させない場合には、下から第３段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させる。
【００３５】
また、下から第４段目の流体噴射部４０から水を噴射させる場合には、下から第４段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させない。反対に、下から第４段目の流体噴射部４０から水を噴射させない場合には、下から第４段目のダミー流体噴射部１４０から水を噴射させる。
【００３６】
＜加水装置の概要＞
本発明の実施形態に係る流体噴射装置３００を適用可能な加水装置２００は、図３に示すように、略円筒形状の落下部２１０を備えており、この落下部２１０の上方に供給部２２０を配置している。本実施形態の供給部２２０は、ホッパー２２１、スクリューコンベア２２２及び攪拌部２２３等を有する定量供給装置からなり、ベントナイト又は空練りされたベントナイト混合土（以下、両者をベントナイト混合土２３０と総称する）をホッパー２２１に蓄え、このベントナイト混合土２３０を定量供給装置により、落下部２１０内に定量的に落下させる。落下部２１０には、ホッパー２２１の直下に位置するように拡散装置２４０が設けられており、この拡散装置２４０により、ベントナイト混合土２３０が同心円状に広がって、落下部２１０内を鉛直に落下する。
【００３７】
また、落下部２１０内には、落下するベントナイト混合土２３０に対して、内側及び外側から水を噴霧するための流体噴射装置が設けられている。そして、内側に配置された流体噴射装置として、上述した多段式の流体噴射装置３００を利用している。なお、図３では、内外の流体噴射装置に水を供給する給水配管１０が、内外それぞれ１本ずつとなっているが、実際には、図２に示すように、各段の流体噴射部４０及び各段のダミー流体噴射部１４０毎に独立した給水配管１０が接続されている。また、図２に示すように、各給水配管１０にはそれぞれ三方弁５０が設けられており、各段の流体噴射部４０及び各段のダミー流体噴射部１４０において、それぞれ独立して水の供給状態を調整することができるようになっている。このような流量調整は、外側の流体噴射装置においても同様に行うことが可能である。
【００３８】
なお、以下の説明では、粉体又は粒状体の代表例としてベントナイト又はベントナイト混合土について説明するが、本実施形態を適用する粉体又は粒状体はこれに限られるものではなく、セメントのように、他の粉体や、その混合物からなる粒状体にも適用することができる。なお、本実施形態が対象とする粉体とは、粒径がおよそ１ｍｍ未満程度の固体粒子のことであり、また、本実施形態が対象とする粒状体とは、粒径がおよそ１ｍｍ〜２０ｍｍ程度の固体粒子のことである。
【００３９】
落下部２１０には、同心円状に広がって自由落下するベントナイト混合土２３０の内側及び外側に位置するように、かつ、落下部２１０の高さ方向に沿って、流体噴射装置が設けられている。この流体噴射装置には、複数の噴射ノズル２０（流体噴射部４０）が設けられており、この噴射ノズル２０（流体噴射部４０）から、自由落下するベントナイト混合土２３０に対して微粒子状の水を噴射（噴霧）することにより、ベントナイト混合土２３０と水とを接触させる。この際、自由落下中のベントナイト混合土２３０が水の噴霧圧によって飛散しないように、噴射ノズル２０（流体噴射部４０）は、同心円の内外からベントナイト混合土２３０を挟み込む位置に配置して加水を行う。これにより、落下部２１０内を自由落下するベントナイト混合土２３０が、所望の状態となるまで加水される。
【００４０】
＜供給部＞
供給部２２０は、図３に示すように、落下部２１０の上部に設けられたホッパー２２１と、ホッパー２２１の下部に設けられた定量供給装置とからなる。ホッパー２２１は、ベントナイト混合土２３０を貯留できればどのような形状であってもよいが、本実施形態では、下向きに縮径した円錐状となっており、下端部に排出口が設けられている。なお、ホッパー２２１の形状や容量は、加水処理を行うベントナイト混合土２３０の処理量等、処理現場の状況に応じて適宜変更することができる。
【００４１】
＜定量供給装置＞
定量供給装置は、例えば、ホッパー２２１の下部に設けられたスクリューコンベア２２２と、スクリューコンベア２２２の回転軸を回転駆動するためのモータ（図示せず）とを備えており、さらに、ホッパー２２１内に貯留したベントナイト混合土２３０を攪拌するための攪拌部２２３を備えることが好ましい。
【００４２】
この定量供給装置では、スクリューコンベア２２２を等速回転させることにより、ホッパー２２１内に貯留されたベントナイト混合土２３０が、排出口から定量的に排出される。なお、定量供給装置は、スクリューコンベア２２２及びその付属機器に限定されるものではなく、ベントナイト混合土２３０を定量供給できる装置であれば、ピストン式、ダイヤフラム式、プランジャ式、スネーク式等、どのような構造であってもよい。
【００４３】
＜落下部＞
落下部２１０は、図３に示すように、架台２５０上に載置された円筒状の部材であり、ベントナイト混合土２３０を自由落下させる間に、所定量の加水を行うことができる高さを有している。落下部２１０の形状、径及び高さは、加水処理を行うベントナイト混合土２３０の処理量等、処理現場の状況に応じて適宜変更することができる。
【００４４】
＜拡散装置＞
拡散装置２４０は、図３に示すように、下向きに拡径したコーン状の部材であり、供給部２２０の直下に設けられた円筒状の拡散部２４１内に収容されている。供給部２２０から供給されるベントナイト混合土２３０は、拡散装置２４０により同心円状に広がり、落下部２１０内を自由落下する。また、拡散装置２４０の下部には、拡散装置２４０と一体となって、ベントナイト混合土２３０を同心円状に広げるために、円筒状のスカート部２４２が設けられている。すなわち、ホッパー２２１の排出口から落下するベントナイト混合土２３０は、コーン状の拡散装置２４０により同心円状に広げられるが、この際、ベントナイト混合土２３０が拡散部２４１の内壁に衝突して跳ね返り、拡散装置２４０の径よりも内側へ広がることを防止するために、緩衝部として機能するスカート部２４２が設けられている。
【００４５】
＜噴射ノズル＞
本実施形態の噴射ノズル２０は、落下部２１０の略中心部と外周部の内外２系統に分かれており、落下部２１０の高さ方向（上下方向）に多段に配置されている。内側系統の噴射ノズル２０は、上述した流体噴射装置３００（図２参照）を用いている。すなわち、内側系統の噴射ノズル２０は、高さ方向に複数段（例えば４〜８段）に設けられた流体噴射部４０に取り付けられている。また、各段の流体噴射部４０には、落下部２１０の中心から外側に向かって同心円状で等間隔に複数箇所（例えば４〜８カ所）の噴射ノズル２０が取り付けられている。
【００４６】
一方、外側系統の各噴射ノズル２０は、内側系統の各噴射ノズル２０にそれぞれ対向する位置に配置されている。すなわち、外側系統の各噴射ノズル２０は、高さ方向に複数段（例えば４〜８段）の給水配管１０に取り付けられている。各段の給水配管１０には、落下部２１０の外側から中心に向かって同心円状で等間隔に複数箇所（例えば４〜８カ所）の噴射ノズル２０が取り付けられている。なお、噴射ノズル２０の向きは、自由落下するベントナイト混合土２３０を拡散させないために略水平方向とすることが好ましいが、ベントナイト混合土２３０に対して満遍なく加水を行うために、下向きあるいは上向きに設置する場合もある。
【００４７】
本実施形態では、各段の流体噴射部４０毎に、噴射ノズル２０から水を噴射するか否かを調整することにより、加水量を調整することができる。具体的には、各流体噴射部４０及び各ダミー流体噴射部１４０の給水配管１０に設けた三方弁５０を切り換えることにより、使用する流体噴射部４０の段数を調整すればよい。上述したように、三方弁５０を切り換えることにより、各段の流体噴射部４０及びこれに対応した各段のダミー流体噴射部１４０のいずれか一方から水が噴射される。
【００４８】
本実施形態の流体噴射装置３００及びダミー流体噴射装置３１０では、円筒状の流体貯留部３０又はダミー流体貯留部１３０に貯留している流体を、各噴射ノズル２０又は各ダミー噴射ノズル１２０から直接噴射（噴霧）するため、各噴射ノズル２０又は各ダミー噴射ノズル１２０にかかる流体圧や流量は均等であり、かつ容量の大きな流体貯留部３０及びダミー流体貯留部１３０を用いることにより、流体の供給配管（給水配管１０）の屈曲などによる流体の流れの乱れ（乱流状態）や、水頭損失などが生じにくい。
【００４９】
なお、外側の流体噴射装置では、給水配管１０が流体貯留部３０の役目を有しているが、外側の流体噴射装置においても、内側の流体噴射装置と同様に流体貯留部を設けてもよい。外側の流体噴射装置における流体貯留部は、例えば、給水配管１０を拡径すればよい。
【００５０】
さらに、本実施形態の流量制御装置１００を適用した加水装置２００によれば、例えば、ベントナイト又は予め空練りされたベントナイト混合土等の粉体又は粒状体に対して、水等の流体を多点的に噴射（噴霧）することができ、粉体又は粒状体の粒子と流体とを広く接触させることができる。
【００５１】
これにより、ベントナイト又はベントナイト混合土等の粉体又は粒状体が、団子状の塊となることがなく、また、粉体又は粒状体に流体を混合する装置の構造部位に付着する等の問題を生じさせることなく、均質に粉体又は粒状体に粉体を混合することが可能となる。したがって、流体を混合させた後の粉体又は粒状体の品質が向上するだけではなく、施工能率が向上するので、高品質かつ安価な加水装置２００を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１００ 流量制御装置
１０ 給水配管
２０ 噴射ノズル
１２０ ダミー噴射ノズル
３０ 流体貯留部
１３０ ダミー流体貯留部
４０ 流体噴射部
１４０ ダミー流体噴射部
５０ 三方弁
６０ ポンプ
７０ バルブ
２００ 加水装置
２１０ 落下部
２２０ 供給部
２２１ ホッパー
２２２ スクリューコンベア
２２３ 攪拌部
２３０ ベントナイト混合土
２４０ 拡散装置
２４１ 拡散部
２４２ スカート部
２５０ 架台
３００ 流体噴射装置
３１０ ダミー流体噴射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、前記ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御装置であって、
前記複数の噴射ノズルにそれぞれ対応して設けられ、各噴射ノズルと同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズルと、
任意の噴射ノズルにおける流体噴射の停止に応じて、当該噴射ノズルと同等の流体噴射を行う前記ダミー噴射ノズルにおける流体噴射を開始させる流体噴射経路切換装置と、
を備えたことを特徴とする流体噴射における流量制御装置。
【請求項２】
前記噴射ノズルは、上下方向に複数段配設されており、
前記各ダミー噴射ノズルは、前記各段の噴射ノズルに対応してそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項１に記載の流体噴射における流量制御装置。
【請求項３】
同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給し、当該流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、前記ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御方法であって、
前記複数の噴射ノズルのいずれか一つ以上で流体噴射を停止させる際に、
前記流体噴射を停止させる噴射ノズルと同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルに対して流体を供給して流体噴射を開始させる、
ことを特徴とする流体噴射における流量制御方法。
【請求項４】
前記複数の噴射ノズルと各噴射ノズルに対応するダミー噴射ノズルが、上下方向に複数段配設されている場合に、
任意の段に配設された前記噴射ノズルからの流体噴射を停止させる際に、当該噴射ノズルに対応する段の前記ダミー噴射ノズルに対して流体を供給して流体噴射を開始させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の流体噴射における流量制御方法。
【請求項１】
同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給する流体噴射装置において、流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、前記ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御装置であって、
前記複数の噴射ノズルにそれぞれ対応して設けられ、各噴射ノズルと同等の流体噴射を行う複数のダミー噴射ノズルと、
任意の噴射ノズルにおける流体噴射の停止に応じて、当該噴射ノズルと同等の流体噴射を行う前記ダミー噴射ノズルにおける流体噴射を開始させる流体噴射経路切換装置と、
を備えたことを特徴とする流体噴射における流量制御装置。
【請求項２】
前記噴射ノズルは、上下方向に複数段配設されており、
前記各ダミー噴射ノズルは、前記各段の噴射ノズルに対応してそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項１に記載の流体噴射における流量制御装置。
【請求項３】
同一のポンプから複数の噴射ノズルに対して流体を供給し、当該流体を噴射する噴射ノズルを選択的に切り換える際に、前記ポンプから供給される流体の圧力変動及び流量変動を抑制するための流量制御方法であって、
前記複数の噴射ノズルのいずれか一つ以上で流体噴射を停止させる際に、
前記流体噴射を停止させる噴射ノズルと同等の流体噴射を行うダミー噴射ノズルに対して流体を供給して流体噴射を開始させる、
ことを特徴とする流体噴射における流量制御方法。
【請求項４】
前記複数の噴射ノズルと各噴射ノズルに対応するダミー噴射ノズルが、上下方向に複数段配設されている場合に、
任意の段に配設された前記噴射ノズルからの流体噴射を停止させる際に、当該噴射ノズルに対応する段の前記ダミー噴射ノズルに対して流体を供給して流体噴射を開始させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の流体噴射における流量制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−８１８８８（Ｐ２０１３−８１８８８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２５５３（Ｐ２０１１−２２２５５３）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
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