JP2007022578A - 粉体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】架橋現象を防止して、安定的かつ定量的な連続供給ができる粉体供給装置を提供する。
【解決手段】粉体が供給される投入口１Ａを有する上部チャンバ１と、この上部チャンバ１の下方に設けられた中部チャンバ２と、この中部チャンバ２の下方に設けられた下部チャンバ３と、この下部チャンバ３の下方に設けられ、粉体を切り出して圧送するフィーダ部４と、各チャンバを支持する支持フレーム５と、を備えた粉体供給装置であって、少なくとも上部チャンバ１と中部チャンバ２に、スクリュー手段１０Ａ，１０Ａ；１０Ｂ，１０Ｂを設ける構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、粉体供給装置に関するものである。

一般に、遮水壁や山留め壁を構築する方法としては、アースオーガー機などにより対象地盤を掘削すると共に、このセメント系固化材と粘土鉱物溶液及び対象地盤の地盤土砂とを混合攪拌して硬化させ、地中に壁体を形成する方法が知られているが、セメント系固化材を添加してしまうと地盤の変形等に壁体は追従できなくなり、遮水性を長期にわたり確保することが難しい。

他方、セメント系固化材を使用せずに、粘土鉱物であるベントナイトの自己修復性に起因する、地盤変形に対する追従性を利用し、掘削溝の中にベンナイト泥水を充填するベントナイト泥水壁工法により地中遮水壁の遮水性を長期間確保する場合もある。しかし、セメント系固化材を使用していないので、壁体強度は弱く、周辺地盤の崩壊等を引き起こす可能性がある。

これらを踏まえて、セメント系固化材を使用せずに、粉体のベントナイトと水と対象地盤の地盤土砂とを現地地盤中において混合攪拌することにより地中遮水壁を構築する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、セメント系固化材を圧送するための供給装置としては、例えば、特開平９−４０１８４号公報、特開２００５−１３２４２７号公報等に開示されたものがある。
特開平１１−４３９３４号（３乃至６頁） 特開平９−４０１８４号 特開２００５−１３２４２７号

しかしながら、セメント系固化材とは異なり、ベントナイト等の粉体粘土鉱物はホッパー形状のチャンバ内では、くさび状アーチ、付着・固化アーチ、ラットホール、圧縮アーチ、圧力バランスアーチ等の架橋現象が起こりやすく、安定的かつ定量的な連続供給が困難であった。

したがって、本発明の主たる課題は、架橋現象を防止して、安定的かつ定量的な連続供給ができる粉体供給装置を提供することにある。

上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、粉体が供給される投入口を有する上部チャンバと、この上部チャンバの下方に設けられた中部チャンバと、この中部チャンバの下方に設けられた下部チャンバと、この下部チャンバの下方に設けられ、粉体を切り出して圧送するフィーダ部と、各チャンバを支持する支持フレームと、を備えた粉体供給装置であって、少なくとも上部チャンバと中部チャンバは、肩部から下端部の排出口にかけて内径が先細くなる略円錐形状の側壁を有し、かつこれらにはスクリュー手段が設けられ、スクリュー手段は、これらチャンバの肩部に２箇所取付けられ、かつスクリュー部分が肩部から下端部の排出口近傍にかけて延在している構成とされた、ことを特徴とする粉体供給装置である。

＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、上端部に粉体が供給される投入口及び下端部に排出口を有する上部チャンバと、この上部チャンバの下方に設けられ、上部チャンバの下端部排出口からの粉体が供給される上端部供給口、及び下端部に排出口を有する中部チャンバと、この中部チャンバの下方に設けられ、中部チャンバの下端部排出口からの粉体が供給される上端部供給口、及び下端部に排出口を有する下部チャンバと、この下部チャンバの下端部に設けられ、粉体を切り出して圧送するフィーダ部と、各チャンバを支持する支持フレームと、を備えた粉体供給装置であって、少なくとも上部チャンバと中部チャンバは、肩部から下端部の排出口にかけて内径が先細くなる略円錐形状の側壁を有し、かつこれらにはスクリュー手段が設けられ、スクリュー手段は、これらチャンバの肩部に２箇所取付けられ、かつスクリュー部分が肩部から下端部の排出口近傍にかけて延在している構成とされた、 ことを特徴とする粉体供給装置である。

（作用効果）
少なくとも上部チャンバと中部チャンバに、架橋防止のためのスクリュー手段を設けることによって、スクリュー部分が回転することにより、粉体の計量等に悪影響を及ぼすことなく、くさび状アーチ、付着・固化アーチ、ラットホール、圧縮アーチ、圧力バランスアーチ等の架橋状態が解消でき、安定的かつ定量的な連続供給ができる。特に、セメント系固化材と比重、粒度や粒子形状等が異なるベントナイト等の粉体粘土鉱物を用いる場合には、好適である。

＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、前記上部チャンバの下端部排出口に第１の開閉弁が設けられると共に、前記上部チャンバに形成されたブラケットが、ロードセルを介して支持フレームに支持され、上部チャンバ内の粉体量が計量可能に構成され、前記中部チャンバの上端部供給口に第２の開閉弁が設けられ、これら第１の開閉弁と第２の開閉弁とは直結されずにフレキを介して間接的に連結され、前記中部チャンバの下端部排出口と下部チャンバの上端部供給口とは、第３の開閉弁を介して直接的に連結され、前記下部チャンバに形成されたブラケットが、ロードセルを介して支持フレームに支持され、中部チャンバ及び下部チャンバ内の粉体量が計量可能に構成された、請求項１又は２記載の粉体供給装置である。

（作用効果）
上部チャンバの下端部排出口に第１の開閉弁が設けられると共に、上部チャンバに形成されたブラケットが、ロードセルを介して支持フレームに支持され、上部チャンバ内の粉体量が計量可能に構成されたことにより、上部チャンバに供給された粉体の量を計量することができる。また、中部チャンバの上端部供給口に第２の開閉弁が設けられ、これら第１の開閉弁と第２の開閉弁とは直結されずにフレキを介して間接的に連結され、中部チャンバの下端部排出口と下部チャンバの上端部供給口とは、第３の開閉弁を介して直接的に連結され、下部チャンバに形成されたブラケットが、ロードセルを介して支持フレームに支持され、中部チャンバ及び下部チャンバ内の粉体量が計量可能に構成されたことにより、フィーダ部から排出され現場に供給された粉体の重量を計測できる。

＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、前記スクリュー部分の形状は、リボンスクリューからなる、請求項１乃至３のいずれか１項記載の粉体供給装置である。

（作用効果）
少なくとも上部チャンバと中部チャンバは、肩部から下端部の排出口にかけて内径が先細くなる略円錐形状の側壁を有し、スクリュー手段は、これらチャンバの肩部に２箇所取付けられ、かつスクリュー部分が肩部から下端部排出口近傍にかけて延在している構成によって、架橋状態が効果的に解消できる。特に、セメント系固化材と比重、粒度や粒子形状等が異なるベントナイト等の粉体粘土鉱物を用いる場合には、好適である。

＜請求項５記載の発明＞
請求項５記載の発明は、前記粉体は粘土鉱物である、請求項１乃至４のいずれか１項記載の粉体供給装置である。

（作用効果）
粉体として粘土鉱物を用いても、くさび状アーチ、付着・固化アーチ、ラットホール、圧縮アーチ、圧力バランスアーチ等の架橋状態が効果的に解消できる。

本発明によれば、架橋現象を防止して、安定的かつ定量的な連続供給ができる等の利点がもたらされる。

以下、図１乃至図３に基づき本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る粉体供給装置は、図１乃至図３に示すように、サイロ等の外部の貯留槽（図示せず）から粉体が供給される投入口１Ａを有する上部チャンバ１と、上部チャンバ１の下方に設けられた中部チャンバ２と、この中部チャンバ２の下方に設けられた下部チャンバ３と、この下部チャンバ３の下方に設けられ、粉体を切り出して圧送するフィーダ部４と、各チャンバを支持する支持フレーム５と、を備えている。

上部チャンバ１は、その側壁に１２０度の間隔をおいて３箇所にブラケット１Ｂが形成されており、これらブラケット１Ｂ、１Ｂ，１Ｂは支持フレーム５の上部横架部材５Ａ（又は上部横架部材５Ａに設けられた床部材）に対して、上部ロードセル６Ａ，６Ａ，６Ａを介して支持されるようになっている。そのため、投入口１Ａから供給された粉体の量を計量することができるようになっている。また、上部には、バグフィルター等を有するエア排気部１Ｃが形成されており、上部チャンバ１内は、通常時、大気圧に保たれるようになっている。上部チャンバ１への粉体の供給の際には、エア排気部１Ｃからエアが排気されることにより、粉体の供給がスムーズに行われると共に、粉塵がフィルターに吸着され、外部への漏れが防止されるようになっている。

上部チャンバ１は、肩部から下端部排出口１Ｄにいくに従って内径が先細くなる略円錐形状の側壁を有しており、この下端部排出口１Ｄには、開閉操作が可能な第１の開閉弁７が取付けられており、粉体の計量の際には、この第１の開閉弁７が閉じられ、計量後には開けられて粉体が下方に排出されるようになっている。

上部チャンバ１の下端部排出口１Ｄと中部チャンバ２の上端部供給口２Ａとの間は、直接的に連結はされていないため、上部ロードセル６Ａ，６Ａ，６Ａでは上部チャンバ１に収容された粉体の重量のみが検知されるようになっているが、粉体が漏れないようにするために第１の開閉弁７の枠体と第２の開閉弁８の枠体との間にはフレキ２０が取付けられており、上部チャンバ１と中部チャンバ２とが間接的に連結されてかたちになっている。

ここで、ベントナイト等の粉体粘土鉱物は、セメント系固化材と比重、粒度や粒子形状等が異なる（例えば、ベントナイトはセメントと比べて比重が小さい）ため、ホッパー形状のチャンバ内では、くさび状アーチ、付着・固化アーチ、ラットホール、圧縮アーチ、圧力バランスアーチ等の架橋現象が起こりやすく、重力だけでは落下が不確実である。この架橋現象を解消するためにバイブレータ等により振動を与えることも考えられるが、上部ロードセル６Ａ，６Ａ，６Ａや後述する下部ロードセル６Ｂ，６Ｂ，６Ｂでの計量に悪影響を及ぼし正確に計量できない虞がある。そこで、上部チャンバ１の肩部には、粉体の排出促進を図るためにスクリュー手段１０Ａ，１０Ａが２箇所取付けられている。そして、スクリュー部分は、肩部から下端部排出口１Ｄ近傍にかけて延在している構成となっている。また、これらスクリュー手段１０Ａ，１０Ａの形状はリボンスクリューであり、モータ（図示せず）の駆動力により回転するようになっている。スクリュー部分が回転することにより、計量に悪影響を及ぼすことなく、架橋状態が解消できるようになっている。なお、スクリュー手段１０Ａ，１０Ａの形状は、リボンスクリューに限られず、標準型のスクリュー、パドル付スクリューやカットフライドスクリューでもよい。

中部チャンバ２も肩部から下端部排出口１Ｄにいくに従って内径が先細くなる略円錐形状の側壁を有しており、この上端部供給口２Ａには、第２の開閉弁８が取付けられており、下部チャンバ３と同圧にする際には、この第２の開閉弁８が閉じられ、一方、後述する第３の開閉弁９が閉じられた際には、この第２の開閉弁８が開けられて中部チャンバ２内に粉体が供給されるようになっている。また、中部チャンバ２にも、同様に、粉体の排出促進を図るためにスクリュー手段１０Ｂ，１０Ｂが２箇所取付けられている。作用効果については、前述したので省略する。

下部チャンバ３は、略円筒形状であり、下端部分において内径が小さくなるような形状になっている。中部チャンバ２の下端部排出口２Ｂと下部チャンバ３の上端部供給口３Ａとは、第３の開閉弁９の枠体を介して連結されており、第１の開閉弁７及び第２の開閉弁８が開放されている際にはこの第３の開閉弁９が閉じられ、一方、中部チャンバ２から粉体を供給する際には、この第３の開閉弁９が開けられて粉体が下部チャンバ３内に排出されるようになっている。

下部チャンバ３の円筒状の側壁には、１２０度の間隔をおいて３箇所にブラケット３Ｂ，３Ｂ，３Ｂが形成されており、これらブラケット３Ｂ，３Ｂ，３Ｂは支持フレーム５の下部横架部材５Ｂ（又は下部横架部材５Ｂに設けられた床部材）に対し、下部ロードセル６Ｂ，６Ｂ，６Ｂを介して支持されるようになっている。これら下部ロードセル６Ｂ，６Ｂ，６Ｂは、中部チャンバ２及び下部チャンバ３の荷重を受けるので、中部チャンバ２及び下部チャンバ３に収容されている粉体の重量を計測することができ、そのためフィーダ部４から排出され現場に供給された粉体の重量を計測できるようになっている。

なお、第１の開閉弁７、第２の開閉弁８及び第３の開閉弁９は、本実施の形態では、モータやエアシリンダー等の駆動手段７Ａ，８Ａ，９Ａによって回転軸７Ｂ，８Ｂ，９Ｂを軸心として回転するバタフライ弁が示されているが、これに限らず、公知のものを用いることができ、例えば、リフトダンパー等でもよい。

フィーダ部４は、テーブルフィーダで構成されており、下部に設けられた駆動手段によってテーブル（ホイール）４Ａを回転させながらコンプレッサー等のエア圧送装置（図示せず）からエアを圧送し、このエアと共に粉体を外部に圧送するものである。このフィーダ部４には、粉体を二方向に圧送できるように吐出口４Ｂ，４Ｂが２箇所形成されている。なお、テーブルフィーダに限られず、これに換えてロータリーフィーダ等でもよい。また、吐出口４Ｂは２箇所でなく、１箇所以上であればよい。

支持フレーム５は、支柱と横架部材を組み合わせて形成され、正面横には点検等のために作業員が昇降する階段５０が取付けられている。前述したように、上部横架部材５Ａ（又は上部横架部材５Ａに取付けられた床部材）には、上部チャンバ１に形成されたブラケット１Ｂ、１Ｂ，１Ｂを支持して、上部チャンバ１に貯留された粉体の重量を計量可能な上部ロードセル６Ａ，６Ａ，６Ａが取付けられている。また、下部横架部材５Ｂ（又は下部横架部材５Ｂに取付けられた床部材）には、下部チャンバ３に形成されたブラケット３Ｂ、３Ｂ，３Ｂを支持して、中部チャンバ２及び下部チャンバ３に貯留された粉体の重量を計量可能な下部ロードセル６Ｂ，６Ｂ，６Ｂが取付けられている。

＜粉体供給装置の作業工程＞
まず、装置始動時には、サイロ等の外部の貯留槽（図示せず）から投入口１Ａを介して上部チャンバ１内に粉体を投入供給する。この際、上部ロードセル６Ａ，６Ａ，６Ａにより上部チャンバ１内の粉体量を計量し、所定量に達したら外部からの供給が自動的に停止するようにする。計量が終了したならば第１の開閉弁７を開け、そして第２の開閉弁８及び第３の開閉弁９を適宜開閉して、中部チャンバ２まで又は下部チャンバ３まで粉体を送り込む。必要に応じて外部の貯留槽からの粉体の供給を複数回行うことができる。なお、既に下部チャンバ３、中部チャンバ２及び上部チャンバ１のそれぞれが所定量の粉体を蓄えときには、この装置始動時動作を行う必要はない。

現場への粉体供給動作時には、フィーダ部４とエア圧送装置を作動させて外部に対して連続定量送出を行うものである。

粉体の外部排出によって下部チャンバ３内の粉体の貯留量が減少し、下部ロードセル６Ｂ，６Ｂ，６Ｂによって下部チャンバ３内の粉体量が所定量以下になったとき、第２の開閉弁８を閉じた状態で第３の開閉弁９が開放され、中部チャンバ２内に貯留されている粉体が下部チャンバ３内に落下して供給される。この下部チャンバ３には、レベル計（図示せず）が取付けられており、このレベル計により下部チャンバ３内に供給された粉体の高さが計測され、下部チャンバ３内に必要量の粉体が供給されているか否かが検知される。なお、レベル計は、必要に応じて上部チャンバ１や中部チャンバ２内に取付けてもよい。

次いで、下部チャンバ３内の粉体の必要量が確保された後第３の開閉弁９を閉じられ、その状態で、第１の開閉弁７及び第２の開閉弁８を開けるとともに、予め上部ロードセル６Ａ，６Ａ，６Ａにより計量され上部チャンバ１に貯留された計量済み粉体を排出して、中部チャンバ２にこの粉体を落下させ供給する。

その後、第１の開閉弁７及び第２の開閉弁８を閉じた状態で、外部の貯留層から上部チャンバ１内に粉体の受け入れが開始されるとともに上部ロードセル６Ａ，６Ａ，６Ａによる計量がなされ、所定量の粉粒体が貯留される。

上記操作の繰り返しにより、粉体の外部圧送中は常に、中部チャンバ２及び上部チャンバ１内に所定量の粉体が蓄えられ、この粉体は必要に応じて下部チャンバ３へ向けて段階的に供給されるものである。なお、上記の装置始動時及び現場への粉体供給動作時に、スクリュー手段１０Ａ，１０Ａ；１０Ｂ，１０Ｂを回転させて粉体の排出促進を図ることは言うまでもない。

本発明に係る粉体供給装置の正面図である。 その側面図である。 上部チャンバ、中部チャンバ及び下部チャンバ部分の正面図である。

符号の説明

１…上部チャンバ、１Ａ…投入口、１Ｂ…ブラケット、１Ｃ…エア排気部、１Ｄ…下端部排出口、２…中部チャンバ、２Ａ…上端部供給口、２Ｂ…下端部排出口、３…下部チャンバ、３Ａ…上端部供給口、３Ｂ…ブラケット、４…フィーダ部、４Ａ…テーブル（ホイール）、４Ｂ…吐出口、５…支持フレーム、５Ａ…上部横架部材、５Ｂ…下部横架部材、６Ａ…上部ロードセル、６Ｂ…下部ロードセル、７…第１の開閉弁、７Ａ…駆動手段、７Ｂ…回転軸、８…第２の開閉弁、８Ａ…駆動手段、８Ｂ…回転軸、９…第３の開閉弁、９Ａ…駆動手段、９Ｂ…回転軸、１０Ａ…スクリュー手段、１０Ｂ…スクリュー手段、２０…フレキ、５０…階段。

Claims (5)

1. 粉体が供給される投入口を有する上部チャンバと、この上部チャンバの下方に設けられた中部チャンバと、この中部チャンバの下方に設けられた下部チャンバと、この下部チャンバの下方に設けられ、粉体を切り出して圧送するフィーダ部と、各チャンバを支持する支持フレームと、を備えた粉体供給装置であって、
   少なくとも上部チャンバと中部チャンバは、肩部から下端部の排出口にかけて内径が先細くなる略円錐形状の側壁を有し、かつこれらにはスクリュー手段が設けられ、
   スクリュー手段は、これらチャンバの肩部に２箇所取付けられ、かつスクリュー部分が肩部から下端部の排出口近傍にかけて延在している構成とされた、
   ことを特徴とする粉体供給装置。
2. 上端部に粉体が供給される投入口及び下端部に排出口を有する上部チャンバと、
   この上部チャンバの下方に設けられ、上部チャンバの下端部排出口からの粉体が供給される上端部供給口、及び下端部に排出口を有する中部チャンバと、
   この中部チャンバの下方に設けられ、中部チャンバの下端部排出口からの粉体が供給される上端部供給口、及び下端部に排出口を有する下部チャンバと、
   この下部チャンバの下端部に設けられ、粉体を切り出して圧送するフィーダ部と、
   各チャンバを支持する支持フレームと、を備えた粉体供給装置であって、
   少なくとも上部チャンバと中部チャンバは、肩部から下端部の排出口にかけて内径が先細くなる略円錐形状の側壁を有し、かつこれらにはスクリュー手段が設けられ、
   スクリュー手段は、これらチャンバの肩部に２箇所取付けられ、かつスクリュー部分が肩部から下端部の排出口近傍にかけて延在している構成とされた、
   ことを特徴とする粉体供給装置。
3. 前記上部チャンバの下端部排出口に第１の開閉弁が設けられると共に、前記上部チャンバに形成されたブラケットが、ロードセルを介して支持フレームに支持され、上部チャンバ内の粉体量が計量可能に構成され、
   前記中部チャンバの上端部供給口に第２の開閉弁が設けられ、これら第１の開閉弁と第２の開閉弁とは直結されずにフレキを介して間接的に連結され、
   前記中部チャンバの下端部排出口と下部チャンバの上端部供給口とは、第３の開閉弁を介して直接的に連結され、
   前記下部チャンバに形成されたブラケットが、ロードセルを介して支持フレームに支持され、中部チャンバ及び下部チャンバ内の粉体量が計量可能に構成された、請求項１又は２記載の粉体供給装置。
4. 前記スクリュー部分の形状は、リボンスクリューからなる、請求項１乃至３のいずれか１項記載の粉体供給装置。
5. 前記粉体は粘土鉱物である、請求項１乃至４のいずれか１項記載の粉体供給装置。

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