JP2013224156A - セメントサイロ - Google Patents

Abstract

【課題】貯蔵したセメントを効率良く冷却することができるセメントサイロの提供。
【解決手段】セメントＣを貯蔵する貯蔵空間Ｓ１を形成する二重殻構造のサイロ壁１１と、貯蔵空間Ｓ１を通るように配管されると共に二重殻構造によって形成されるサイロ壁１１の壁内空間Ｓ２に連通する伝熱管１３と、サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２及び伝熱管１３の少なくともいずれか一方に冷媒を供給する冷媒供給装置２０と、を有する、セメントサイロ１を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、セメントサイロに関するものである。

コンクリートは、一般に、セメント、骨材、水等の材料を混練した生コンクリートを打設・硬化して造られる。タンク等の大型コンクリート構造物を建設する建設現場では、短期間に大量の生コンクリートを練り上げる必要があることから、建設現場の近場にコンクリート製造プラントを設置し、プラントのセメント工場から製造直後のセメントを運んで直接建設現場のセメントサイロに貯蔵する場合がある。

ところで、コンクリートは、打設時に温度が高すぎると、温度ひび割れという致命的欠陥が生じ得る。製造直後のセメントの温度は１００℃〜１５０℃程度であり、運搬中８０℃程度に温度低下するが、製造直後のセメントは比較的高温でセメントサイロに貯蔵されることになる。通常、セメントは、セメントサイロに所定期間貯蔵されるため、基本的には外気温に依存して温度が３０℃以下に低下する。

しかしながら、夏場等の直射日光による影響や、短期間で大量の生コンクリートを練り上げる場合等には、セメント温度が下がりきらないケースがあるため、セメント温度に起因する温度ひび割れの発生を防止する対策が求められている。
下記特許文献１には、貯蔵された穀物等が夏場において温度上昇による変質することを防止する低温サイロが開示されている。この低温サイロは、サイロ壁を２重構造となし、これら両壁間の空間とサイロ内部のいずれか一方または双方に低温気体を送入するための吹込手段が設けられる構成となっている。

特開平５−１３９４８７号公報

しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。
セメントサイロは、直径数メートル、高さ十数メートルといった大型のものがあり、このような大型サイロにおいて、上記サイロ壁の壁内空間に低温気体を送入しただけでは、サイロ壁と接していない貯蔵空間の中心部のセメントを効果的に冷却することができない、という問題がある。
また、上記従来技術では、貯蔵対象が穀物であるため、サイロ底部から吹き込んだ低温気体が穀物と穀物との隙間を流通できるが、セメントのように粉体である場合は隙間が小さく、必ずしも低温気体が円滑に流通できるとは限らない。さらに、セメントが大量貯蔵されている場合にはサイロ底部から吹き込むために高出力の装置が必要になり、吹き込み自体も容易でない、という問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、貯蔵したセメントを効率良く冷却することができるセメントサイロの提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、セメントを貯蔵する貯蔵空間を形成する二重殻構造のサイロ壁と、前記貯蔵空間を通るように配管されると共に前記二重殻構造によって形成される前記サイロ壁の壁内空間に連通する伝熱管と、前記サイロ壁の壁内空間及び前記伝熱管の少なくともいずれか一方に冷媒を供給する冷媒供給手段と、を有する、セメントサイロを採用する。

また、本発明においては、前記サイロ壁は、円筒状の胴部を有し、前記伝熱管は、前記胴部の中心軸線を通るように配管されている、という構成を採用する。

また、本発明においては、前記サイロ壁は、前記貯蔵空間が先細りとなり、その先端にセメント抜き出し口が設けられている底部を有し、前記底部における壁内空間は、前記セメント抜き出し口に向かうに従って大きく形成されている、という構成を採用する。

また、本発明においては、前記伝熱管は、前記貯蔵空間において二以上に分岐する分岐部を有する、という構成を採用する。

また、本発明においては、前記伝熱管は、前記分岐部と異なる高さで、前記貯蔵空間において二以上に分岐する第２の分岐部を有する、という構成を採用する。

また、本発明においては、前記冷媒供給手段は、前記供給した冷媒を抜き出した後に冷却し、該冷媒を再び前記サイロ壁の壁内空間及び前記伝熱管の少なくともいずれか一方に供給する冷媒循環手段を有する、という構成を採用する。

本発明によれば、サイロ壁の壁内空間と、貯蔵空間を通るように配管された伝熱管と、に冷媒が流通する。このため、サイロ壁に接しているセメントはもちろん、サイロ壁に接していない貯蔵空間内部のセメントも、伝熱管との熱交換によって効率良く冷却することができる。また、冷媒は伝熱管の管内を流通するため、高出力の装置を用いなくとも、冷媒を円滑に流通させることができる。
したがって、本発明では、貯蔵したセメントを効率良く冷却することができるセメントサイロが得られる。

本発明の第１実施形態におけるセメントサイロの全体構成図である。 本発明の第１実施形態におけるサイロ本体の平面図である。 本発明の第２実施形態におけるサイロ本体の構成図である。 本発明の第３実施形態におけるサイロ本体の構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるセメントサイロ１の全体構成図である。図２は、本発明の第１実施形態におけるサイロ本体１０の平面図である。
本実施形態のセメントサイロ１は、建設現場に設置され、セメント工場から建設現場へ直送されたセメントＣを例えば３０℃以下に冷却し、貯蔵するものである。

図１に示すように、セメントサイロ１は、サイロ本体１０と、冷媒供給装置（冷媒供給手段）２０と、を有する。
サイロ本体１０は、図１及び図２に示すように、サイロ壁１１を有する。サイロ壁１１は、セメントＣを貯蔵する貯蔵空間Ｓ１を形成する。サイロ壁１１は、胴部１１ａと、底部１１ｂと、を有する。

胴部１１ａは、円筒状に形成されている。胴部１１ａにおける貯蔵空間Ｓ１は、略同一の径となっている。胴部１１ａの下方には、底部１１ｂが設けられている。底部１１ｂにおける貯蔵空間Ｓ１は、下方に向かうに従ってその径が、漸次縮径する先細りとなっている。底部１１ｂは、セメント抜き出し口１１ｂ１を有する。セメント抜き出し口１１ｂ１は、先細りとなった貯蔵空間Ｓ１の先端、底部１１ｂの最下部に設けられている。

サイロ壁１１は、内殻１２ａと外殻１２ｂとの二重殻構造となっている。内殻１２ａと外殻１２ｂとの間は、不図示のスペーサーが設けられており、その間には空間（壁内空間Ｓ２）が形成される。壁内空間Ｓ２は、胴部１１ａと底部１１ｂとを含むサイロ壁１１の全体に形成されている。サイロ壁１１の上部には、冷媒供給管２２が接続されている。サイロ壁１１の下部には、冷媒排出管２３が接続されている。

サイロ本体１０は、伝熱管１３を有する。伝熱管１３は、熱伝導率の高い金属材、例えばアルミニウム材等から形成されている。伝熱管１３は、貯蔵空間Ｓ１を通るように配管され、サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２に連通する構成となっている。本実施形態の伝熱管１３は、図２に示すように、円筒状の胴部１１ａの中心軸線Ｏを通るように配管されている。本実施形態の伝熱管１３は、図１に示すように、貯蔵空間Ｓ１の上方から鉛直下方に直線状に延在し、貯蔵空間Ｓ１に進入する。

伝熱管１３は、貯蔵空間Ｓ１において二以上に分岐する分岐部１４を有する。本実施形態の伝熱管１３は、図２に示すように、３つの配管１３ａに分岐している。各配管１３ａは、平面視等間隔で且つ中心軸線Ｏから放射状に延在している。また、各配管１３ａは、図１に示すように、分岐位置から斜め下方に延在して、それぞれが異なる位置でサイロ壁１１の壁内空間Ｓ２に連通する構成となっている。

冷媒供給装置２０は、図１に示すように、サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２及び伝熱管１３の少なくとも一方に冷媒（符号Ｒで示す）を供給する構成となっている。冷媒供給装置２０は、冷媒として、気体よりも熱容量が大きい液体の冷媒を採用している。この冷媒としては、水や液体窒素等を用いることができる。本実施形態では、入手しやすくコスト安の水を用いている。なお、水としては、水道水だけでなく、河川が近くにあれば河川水や、海が近くにあれば海水等であっても良い。

冷媒供給装置２０は、冷媒を貯蔵するタンク２１と、サイロ本体１０とタンク２１との間で冷媒を循環させる冷媒循環装置（冷媒循環手段）２４と、を有する。冷媒循環装置２４は、冷媒供給管２２、冷媒排出管２３、ポンプ２５、熱交換器２６、を含んで構成されている。冷媒供給管２２は、二つに分岐しており、一方はサイロ壁１１の上部に接続され、他方は伝熱管１３に接続されている。

冷媒排出管２３は、不図示の開閉弁を有し、伝熱管１３（配管１３ａ）のサイロ壁１１に対する連通位置よりも下方において、サイロ壁１１の下部に接続されている。サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２と伝熱管１３とは連通しているため、冷媒排出管２３から一括的に冷媒を排出することが可能となっている。冷媒排出管２３はタンク２１に接続されており、排出された冷媒はタンク２１に導入されて貯溜される。

ポンプ２５は、タンク２１に貯溜されている冷媒を、冷媒供給管２２を介して圧送するものである。冷媒供給管２２を介して圧送された冷媒は、サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２及び伝熱管１３の両方に供給される。
熱交換器２６は、タンク２１に貯溜されている冷媒を冷却するものである。熱交換器２６としては、シェル＆チューブ型熱交換器、プレートフィン型熱交換器等、周知のものが使用可能である。タンク２１に貯溜されている冷媒と熱交換する熱交換用冷媒としては、３０℃以下の河川水や海水、年間を通じて温度が低い海底水等を用いることができる。

続いて、上記構成のセメントサイロ１による作用について説明する。

セメントサイロ１には、セメント工場から直接建設現場へ運ばれた高温（例えば８０℃以上）のセメントＣが導入される。セメントＣは、サイロ壁１１によって形成される貯蔵空間Ｓ１に貯蔵される。貯蔵空間Ｓ１に貯蔵されたセメントＣは、その後、底部１１ｂに設けられたセメント抜き出し口１１ｂ１から抜き出される。抜き出されたセメントＣは、砂や砂利、水等と混練されて生コンクリートとなり、設置場所近傍の建設現場において使用される。

セメントサイロ１は、温度ひび割れの発生を防止するために、貯蔵されたセメントＣをセメント抜き出し口１１ｂ１から抜き出される前に例えば３０℃以下に冷却する。詳しくは、冷媒供給装置２０は、サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２及び伝熱管１３の両方に冷媒を供給する。タンク２１には、熱交換器２６によって海水等との間で３０℃以下に熱交換された冷媒が貯溜されている。ポンプ２５は、タンク２１に貯溜された冷媒を、冷媒供給管２２を介して圧送し、サイロ本体１０とタンク２１との間で循環させる。

冷媒は、冷媒供給管２２を介して、サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２及び伝熱管１３のそれぞれに供給される。サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２に供給された冷媒は、貯蔵空間Ｓ１に貯蔵されたセメントＣ全体を外側から冷却する。一方、伝熱管１３に供給された冷媒は、伝熱管１３が貯蔵空間Ｓ１を通るように配管されているため、貯蔵空間Ｓ１に貯蔵されたセメントＣを内側から冷却する。このため、貯蔵空間Ｓ１では、サイロ壁１１を流通する冷媒と、伝熱管１３を流通する冷媒とによって、内外から効率良く徐々にセメントＣ全体が冷却されていくこととなる。

このため、サイロ壁１１に接しているセメントＣはもちろん、サイロ壁１１に接しておらず熱がこもり易い貯蔵空間Ｓ１内部のセメントＣも、伝熱管１３との熱交換により効率良く冷却することができる。したがって、貯蔵空間Ｓ１に貯蔵されたセメントＣを温度ひび割れが生じない温度まで速やかに低下させることができる。また、貯蔵空間Ｓ１内部を冷却する冷媒は伝熱管１３の管内を流通するため、熱容量の小さい空気冷媒でなく熱容量の大きい液体冷媒を用いることができ、さらに、冷媒の流路面積も確保し易いため、高出力のポンプ２５を用いなくとも、冷媒を円滑に流通させることができる。このため、本実施形態では、貯蔵したセメントＣを効率良く冷却することができる。

また、本実施形態においては、伝熱管１３は、胴部１１ａの中心軸線Ｏを通るように配管されている。この構成によれば、最も熱がこもり易い貯蔵空間Ｓ１中心部のセメントＣを冷却することができるため、冷却効率を向上させることができる。
また、本実施形態においては、伝熱管１３は、貯蔵空間Ｓ１において二以上に分岐する分岐部１４を有する。この構成によれば、貯蔵空間Ｓ１内部における熱交換面積を拡大できるため、さらに冷却効率を向上させることができる。また、分岐した配管１３ａは、等間隔に配置されているため、貯蔵空間Ｓ１を均等に冷却できる。また、配管１３ａは、斜めに延在しているため、熱交換した冷媒を配管内部に残留させることなく、サイロ壁１１の底部１１ｂから重力を利用して排出することができる。

このように、上述の本実施形態によれば、セメントＣを貯蔵する貯蔵空間Ｓ１を形成する二重殻構造のサイロ壁１１と、貯蔵空間Ｓ１を通るように配管されると共に二重殻構造によって形成されるサイロ壁１１の壁内空間Ｓ２に連通する伝熱管１３と、サイロ壁１１の壁内空間Ｓ２及び伝熱管１３の少なくともいずれか一方に冷媒を供給する冷媒供給装置２０と、を有する、という構成を採用することによって、貯蔵したセメントＣを効率良く冷却することができるセメントサイロ１が得られる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図３は、本発明の第２実施形態におけるサイロ本体１０の構成図である。
図３に示すように、第２実施形態では、サイロ壁１１の底部１１ｂにおける壁内空間Ｓ２が、セメント抜き出し口１１ｂ１に向かうに従って大きく形成されている、という点で上記実施形態と異なる。

第２実施形態では、内殻１２ａは下方に向かうに従って漸次縮径して先細りになる一方で、外殻１２ｂは縮径せずに一定の径を維持している。このため、底部１１ｂでは、セメント抜き出し口１１ｂ１が設けられている下方に向かうに従って壁内空間Ｓ２が漸次大きくなる。

この構成によれば、セメント抜き出し口１１ｂ１に向かって冷媒の容積が大きくなり、その分だけ熱容量が大きくなるため、セメント出口付近においてセメントＣを急速に冷却することができる。このため、大量の生コンクリートを練り上げる場合等、セメントＣの貯蔵期間が短期間であっても、少なくともセメント抜き出し口１１ｂ１から抜き出される際には、セメントＣを温度ひび割れが生じない温度まで速やかに低下させることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図４は、本発明の第２実施形態におけるサイロ本体１０の構成図である。
図４に示すように、第３実施形態では、伝熱管１３は、分岐部１４と異なる高さで、貯蔵空間Ｓ１において二以上に分岐する第２の分岐部１５を有する、という点で上記実施形態と異なる。

第２の分岐部１５は、分岐部（第１の分岐部）１４よりも上方において、複数の配管１３ｂに分岐している。各配管１３ｂは、分岐位置から斜め下方に延在して、それぞれが異なる位置でサイロ壁１１の壁内空間Ｓ２に連通する構成となっている。配管１３ｂは、配管１３ａと同様に３つであっても良いし、それ以外の数であってもよい。なお、配管１３ｂと配管１３ａとが同数である場合は、平面視で重ならないように配管する方が、冷却効率の観点から好ましい。

この構成によれば、貯蔵空間Ｓ１内部における熱交換面積をさらに拡大できるため、冷却効率をさらに向上させることができる。また、高さが異なる位置で冷却を行うことができるため、サイロ本体１０が高さ十数メートルの大型のものである場合には特に効果がある。また、サイロ壁１１に接続される配管（１４ａ，１５ａ）の数が多くなるので支持強度が向上し、別途支持部材や強度部材を用いることなく、または、当該部材の数を少なくして伝熱管１３を貯蔵空間Ｓ１において自立して設置することができる。したがって、この構成によれば、部品点数を少なくすることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１…セメントサイロ、１１…サイロ壁、１１ａ…胴部、１１ｂ…底部、１１ｂ１…セメント抜き出し口、１３…伝熱管、１４…分岐部、１５…第２の分岐部、２０…冷媒供給装置（冷媒供給手段）、２４…冷媒循環装置（冷媒循環手段）、Ｃ…セメント、Ｏ…中心軸線、Ｓ１…貯蔵空間、Ｓ２…壁内空間

Claims (6)

1. セメントを貯蔵する貯蔵空間を形成する二重殻構造のサイロ壁と、
   前記貯蔵空間を通るように配管されると共に前記二重殻構造によって形成される前記サイロ壁の壁内空間に連通する伝熱管と、
   前記サイロ壁の壁内空間及び前記伝熱管の少なくともいずれか一方に冷媒を供給する冷媒供給手段と、を有する、ことを特徴とするセメントサイロ。
2. 前記サイロ壁は、円筒状の胴部を有し、
   前記伝熱管は、前記胴部の中心軸線を通るように配管されている、ことを特徴とする請求項１に記載のセメントサイロ。
3. 前記サイロ壁は、前記貯蔵空間が先細りとなり、その先端にセメント抜き出し口が設けられている底部を有し、
   前記底部における壁内空間は、前記セメント抜き出し口に向かうに従って大きく形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のセメントサイロ。
4. 前記伝熱管は、前記貯蔵空間において二以上に分岐する分岐部を有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセメントサイロ。
5. 前記伝熱管は、前記分岐部と異なる高さで、前記貯蔵空間において二以上に分岐する第２の分岐部を有する、ことを特徴とする請求項４に記載のセメントサイロ。
6. 前記冷媒供給手段は、前記供給した冷媒を抜き出した後に冷却し、該冷媒を再び前記サイロ壁の壁内空間及び前記伝熱管の少なくともいずれか一方に供給する冷媒循環手段を有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のセメントサイロ。

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