JP2005066451A - 水分除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクロ波を使用することによって、効率良く土砂の水分を除去することができる水分除去装置を提供すること。
【解決手段】 含水比の高い土砂３の水分を除去する水分除去装置であって、前記土砂を連続して搬送するコンベヤ２と、前記コンベヤの前端と後端を突出させるための開口部５１を有するシールド容器５と、マイクロ波１を発生させるマグネトロン１１と、前記マグネトロンから発生したマイクロ波を伝送する導波管１２と、前記シールド容器の内部において前記コンベヤの進行方向に間隔を開けて複数設けた照射口１３と、前記シールド容器内の湿った空気を排気する排気装置と、からなり、前記コンベヤによって搬送する土砂の厚さを所定の厚さ以下に調整することを特徴としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、含水比の高い土砂の水分を除去し、含水比を低下させるための水分除去装置に関するものである。

建設現場で発生する泥水状の土砂や、湖沼の水底から浚渫された土砂などは、含水比が１００％を超え、産業廃棄物として処理されることになる。しかし、元来、地盤を構成していた土砂は、水分をある程度除去することで、埋め戻し土にするなど再利用することが可能である。
一方、従来から盛土の含水比を調節するために土砂を乾燥させる方法として、土砂の表面に熱風を吹き付けて外側から水分を蒸発させ、含水比を調整する方法、又はセメント系改良材や石灰等を土砂に混入して、化学反応により含水比を下げる方法等が実施されている。

前記した従来の土砂を乾燥させる方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞熱風によって強制的に乾燥させる方法では、長い時間熱風を吹き付けなければ内部まで充分に乾燥させることはできない。このため、乾燥までに長時間を要し、処理能力を上げるためには大掛かりな装置にし、大量の燃料を燃焼させる必要がある。この結果、乾燥させるためのコストが高くなり、燃焼作業中には窒素酸化物等の燃焼生成物が発生し、大気を汚染するおそれがある。
＜２＞セメント系改良材や石灰等を混入する方法では、混入作業時の化学物質等に対する安全性に充分配慮する必要がある。また、化学物質を混入した土砂を盛土や埋め立てに利用した場合、周辺環境に悪影響を及ぼすおそれもある。

上記のような課題を解決するために、本発明の水分除去装置は、含水比の高い土砂の水分を除去する水分除去装置であって、前記土砂を連続して搬送するコンベヤと、前記コンベヤの前端と後端を突出させるための開口部を有するシールド容器と、マイクロ波を発生させるマグネトロンと、前記マグネトロンから発生したマイクロ波を伝送する導波管と、前記シールド容器の内部において前記コンベヤの進行方向に間隔を開けて複数設けた照射口と、前記シールド容器内の湿った空気を排気する排気装置と、からなり、前記コンベヤによって搬送する土砂の厚さを所定の厚さ以下に調整することを特徴としたものである。ここで、含水比の高い土砂とは、水分の除去を必要とする土砂、及び土砂に相当するヘドロなどの水分除去対象物をいう。
また、上記した水分除去装置において、前記シールド容器から突出した前記コンベヤの前端であって、コンベヤの上面から所定の間隔を開けた位置に厚さ調整板を配置することができる。さらに、前記照射口の形状を下方に向けて末広がりになる形状にすることもできる。

本発明の水分除去装置は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞マイクロ波を使用することによって、効率良く土砂の水分を除去することができる。特に、効果的に水分除去がおこなえるように土砂の厚さを調整することで、均質に土砂の水分を排除することができる。
＜２＞コンベヤによって連続的に土砂を搬送し、連続的に土砂の水分を除去することができる。このため、大規模な設備にしなくとも経済的に土砂の水分を除去することができる。
＜３＞大量の燃料を燃焼させることがないため、燃焼ガスによって大気を汚染することがない。また、蒸発した水分は排気装置を通して回収することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜１＞マイクロ波発生装置
マイクロ波発生装置は、マイクロ波１を発生させるマグネトロン１１と、マグネトロン１１から発生したマイクロ波１を伝送する導波管１２と、マイクロ波１を照射する照射口１３と、その他のマイクロ波１を供給するための公知の装置によって構成する。
マグネトロン１１から発生したマイクロ波１は導波管１２によって伝送されることになるが、導波管１２を途中で分岐させることによって、一つのマグネトロン１１から発生したマイクロ波１の流れを、複数のマイクロ波１の流れに分けることができる。分岐した導波管１２の先端には照射口１３を設け、複数の場所で土砂３にマイクロ波１を照射できるように構成する。すなわち、本発明ではコンベヤ２で搬送される途中で徐々に土砂３の水分を除去していくことになるため、マイクロ波１の照射口１３はコンベヤ２の進行方向に間隔を開けて複数設ける必要がある。
照射口１３から照射されたマイクロ波１は、加熱効果が低減しない範囲で広く分散し、コンベヤ２で運ばれてくる土砂３の広い範囲に照射されることが好ましい。このため、照射口１３の形状は、下方に向けて末広がりになる形状とするのが好ましい。下方に向けて広がる角度は、任意に設定することができるが、照射されたマイクロ波１が土砂３に満遍なく照射されるように、照射口１３の設置間隔及び広がりの角度を設定するのが好ましい。

＜２＞シールド容器
マイクロ波１を照射する範囲は、照射したマイクロ波１が漏洩しないようにシールド容器５で囲む必要がある。一方、ベルトコンベヤなどのコンベヤ２を使用して土砂３を搬送しながら水分を除去する場合、コンベヤ２に土砂３を積載する前端部と、シールド容器５内で水分を除去した土砂３を排出する後端部は、シールド容器５から突出させる必要がある。このため、シールド容器５には、前方と後方に２つの開口部５１を設けてトンネル状に製作する。
一方、この開口部５１は、マイクロ波１が外部に漏洩する原因となる。そこで、マイクロ波１の漏洩を防止するために、例えば開口部５１周辺にマイクロ波１を吸収する漏洩防止部５２を設ける。マイクロ波１を吸収する部材としては、フェライトや、炭素粉、酸化鉄などを主体としてセメントやプラスチックで練り固めた材料などが使用できる。

＜３＞コンベヤ
シールド容器５内を通過するコンベヤ２は、マイクロ波１が照射されても劣化し難い材料で製作する。例えば、ガラス繊維を芯にして四フッ化エチレンで被覆したベルトやシリコンゴムなどの公知の材料が使用できる。
また、コンベヤ２の搬送速度は、シールド容器５を土砂３が通過する距離、所望する水分除去量などによって調整することができる。

＜４＞厚さ調整板
厚さ調整板６は、コンベヤ２上を搬送する土砂３の厚さが所定の厚さよりも厚くならないようにするために配置する。例えば、３０〜５０ｍｍ程度に土砂３の厚さを調整するのが好ましい。
厚さ調整板６は、例えばシールド容器５の入口となる開口部５１の外側に、コンベヤ２の上面から所定の間隔を開けた位置に取り付け、厚さ調整板６の下端とコンベヤ２の上面の隙間を土砂３が通過するように構成する。このように構成することで、所定の厚さを超える土砂３はカットされて、シールド容器５内には厚さ調整板６の下端を潜り抜けた土砂５のみが供給される。土砂５の厚さは、供給される土砂３の含水比、水分を除去して排出された土砂３の含水比、及び目標とする含水比を比較しながら任意に調整することもできる。例えば、厚さ調整板６を上下に可変可能な構成としておけば、シールド容器５に進入する土砂３の厚さを変えることができる。但し、マイクロ波１の有効厚さを考慮すると、土砂３の厚さは５０ｍｍ以下にするのが好ましい。また、厚さ調整を確実におこなうために、厚さ調整板６をコンベヤ２の進行方向に間隔を開けて複数配置することもできる（図１参照）。
また、厚さ調整板６は、シールド容器５内部に設けることもできる。例えば、照射口１３に土砂３が到達する前に厚さ調整板６を通過する構成とすれば、効率的に水分を除去できる厚さとすることはできる。

＜５＞排気装置
シールド容器５内が土砂３から蒸発した湿った空気で充満してくると、水分を除去する効率が低下する。このため、シールド容器５内の湿った空気を排気するための排気装置を設ける。
排気装置は、例えばシールド容器５内に配置する排気管４１と、排気管４１から排出された空気及び水を貯留する貯水槽４３で構成する。排気管４１の吸込み口は、シールド容器５内に複数配置されるように構成するのが好ましい。シールド容器５内には蒸発した水蒸気が充満することになるので、一箇所で排気するように構成するよりは、複数の箇所に吸込み口を点在させ、湿った空気の吸い込みを行う方が効率的である。また、排気管４１の内部にはファン４２を取り付け、貯水槽４３に向けて湿った空気を送り出すように構成する。湿った空気は、排気管４１内部で搬送する途中、又は貯水槽４３において冷やされて水を生成する。

図面を参照しながら、本発明の水分除去装置によって土砂３の水分を除去する方法を説明する。
まず、水分を除去する必要のある含水比の高い土砂３を、ベルトコンベヤ２１などによってホッパー２２に運び込む。含水比の高い土砂３とは、例えば建設現場で発生する泥水状の土砂や、湖沼の水底から浚渫された土砂などの他に、水分を除去することを必要とする土砂をいう。また、水分を除去することを要するヘドロ状のものも本発明の土砂には含まれる。例えば、産業廃棄物として建設現場から発生する土砂３の含水比は１００％を超える。ホッパー２２に投入された土砂３は、ホッパー２２の下部開口部からコンベヤ２の前端部に吐出される。
コンベヤ２の前端部に山積みされた土砂３は、コンベヤ２の稼動によってシールド容器５方向に送られる。そして、厚さ調整板６によって例えば３０〜５０ｍｍ程度の厚さに成形され、シールド容器５内へ送り出される。シールド容器５内には、１台あたり３０ｋｗ程度の出力のマグネトロン１１を２台使用して、マイクロ波１を供給する。シールド容器５内を通過するコンベヤ２の長さは、例えば２０〜２５ｍ程度、幅は１ｍ程度とする。そして、コンベヤ２の進行方向に間隔を開けて８箇所程度配置した照射口１３から、マイクロ波１を満遍なく土砂３に照射すると、マイクロ波１を浴びた土砂３から徐々に水分が除去され、シールド容器５内に水蒸気が滞留する。このため、コンベヤ２の進行方向に間隔を開けて５箇所程度配置した吸込み口から湿った空気を吸込み、排気管４１よって排気する。
シールド容器５の開口部５１から排出された土砂３は、搬出用のベルトコンベヤ２３によって所定の場所に送られる。ここで、例えば水分を除去した後の土砂３の含水比が４０％程度まで低下していれば、流動化処理土の原材料や埋め戻し土などとして利用することができる。すなわち、土砂３の水分を完全に除去しないまでも、高含水比であった土砂３の含水比を低下させることで、廃棄物として処理しなければいけなかったものを、良質な建設材料として再利用することができる。

本発明の水分除去装置の実施例の説明図。 図１のＡ断面図。 図１のＢ断面図。

符号の説明

１・・・マイクロ波
１１・・マグネトロン
１２・・導波管
１３・・照射口
２・・・コンベヤ
３・・・土砂
４１・・排気管
５・・・シールド容器
５１・・開口部
５２・・漏洩防止部
６・・・厚さ調整板

Claims (3)

1. 含水比の高い土砂の水分を除去する水分除去装置であって、
   前記土砂を連続して搬送するコンベヤと、
   前記コンベヤの前端と後端を突出させるための開口部を有するシールド容器と、
   マイクロ波を発生させるマグネトロンと、
   前記マグネトロンから発生したマイクロ波を伝送する導波管と、
   前記シールド容器の内部において前記コンベヤの進行方向に間隔を開けて複数設けた照射口と、
   前記シールド容器内の湿った空気を排気する排気装置と、からなり、
   前記コンベヤによって搬送する土砂の厚さを所定の厚さ以下に調整することを特徴とした、
   水分除去装置。
   
2. 請求項１記載の水分除去装置において、
   前記シールド容器から突出した前記コンベヤの前端であって、コンベヤの上面から所定の間隔を開けた位置に厚さ調整板を配置したことを特徴とする、水分除去装置。
   
3. 請求項１又は２記載の水分除去装置において、
   前記照射口の形状を下方に向けて末広がりになる形状にしたことを特徴とする、水分除去装置。
   

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