JP2014148864A - 表層土分別システム - Google Patents

Abstract

【課題】 掘削表層土の再使用において、木の根等を除去しなければならない。また、木の根等を廃棄する場合でも土壌が混ざっていると、産業廃棄物になり、その処理に大きな費用がかかる。この木の根と土壌を分別すると、土壌は再使用でき、木の根は一般廃棄物となり、処理費用が大きく軽減できる。このような分別を簡単に行うシステムを提供する。
【解決手段】 篩によって篩う一次分別工程と、それに続く工程であって、該一次分別工程によって不要物として分別された一次不要物を、水平に対して２５度から４０度に傾けたベルトコンベアによって上方に搬送することにより、該一次不要物に含まれる土壌や石のような重量物が該ベルトコンベアでは上方に搬送できないことによって分別する二次分別工程からなるもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表層土分別システムに関するものである。

種々の土木建築工事において、土壌を掘削することは多い。その掘削した土壌をそのまま再使用することができればよいが、そうでない場合も多い。例えば、掘削した土壌が再使用するに適さないものを含んでいる場合である。

再使用できない場合、土壌は廃棄するしかないが、現在では処分場も非常に減少してきている。また、処分することなくできるだけ再使用して、新しい土壌の掘削等も減らしたいという要望もある。即ち、最近では埋め立て地が減少しているため、掘削した土壌を廃棄することが困難であり、且つ新しい土壌の掘削場所も減少してきているのである。

よって、掘削した土壌をできるだけ再使用することが望ましい。この再使用には、土壌に含まれている不要なものを除去するだけでいい場合もある。例えば、植物の根や茎等である。植物が生えていた場所には、非常に多くの根が含まれているためである。

また、土壌として使用できないため、それを廃棄する場合、木の根に土壌が混ざっていると、産業廃棄物になり、その処理に大きな費用がかかる。この木の根と土壌を分別すると、土壌は再使用でき、木の根は一般廃棄物となり、処理費用が大きく軽減できる。

そこで、できるだけ、この木の根と土壌や石を分別することが望ましい。しかし、このような分別は篩を用いて手で行えば簡単に除去できるが、大量の処理は不可能である。また、大掛かりな装置では可能かもしれないが、非常にコストのかかるものとなる。そこで、本発明では、この分別を容易にするシステムを提供する。

以上のような状況に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明分別システムを完成したものであり、その特徴とするところは、掘削した表層土を分別する方法であって、篩によって篩う一次分別工程と、それに続く工程であって、該一次分別工程によって不要物として分別された一次不要物を、水平に対して２５度から４０度に傾けたベルトコンベアによって上方に搬送することにより、該一次不要物に含まれる土壌や石のような重量物が該ベルトコンベアでは上方に搬送できないことによって分別する二次分別工程からなる点にある。

表層土とは、地表から約５０ｃｍ程度の深さ以内の土壌をいう。しかし、特別深さを限定するものではなく、地面を掘削した土壌という程度の意味である。

一次分別工程とは、掘削表層土を最初に分別する工程であり、篩によって大きさで分別するものである。ここでいう篩とは、網状、エキスパンドメタル、パンチングメタル等の貫通孔が多数存在するもの、さらに櫛状のもの、また、それらを多段に重ねたもの等である。
例えば、４０ｍｍ程度の通過孔（網の目等）をもった篩を通過することによって、それ以下のサイズの土壌や石が篩の目から落下する。その落下物は通常は土壌として再使用できるものである。

この一次分別工程は、連続的なものでも、バッチ的なものでもよい。しかし、全体のシステムとして考えると連続的な方式のものが好ましい。

この一次分別工程の前に、定量化工程を設けてもよい。
定量化工程とは、掘削した表層土は、パワーショベル、バックホーやクレーン等で分別装置に導入する場合、当然連続的に導入することはできない。そこで、間欠的に導入された表層土を一旦貯蔵し、そこから連続的に排出することによって、分別工程に連続的に移送するものである。この定量化工程は、貯蔵するホッパーと移送するコンベアからなるもの、ホッパーと移動する搬送板を用いたもの等がよい。

また、この一次分別工程として次のものが好ましい。
即ち、本体である筒状体、該筒状体に土壌を導入するための導入口、筒状体内部で回転する攪拌装置から成り、該筒状体は回転駆動され、該攪拌装置は回転軸に攪拌具を多数固着したものであり、該筒状体は出側に向かって下方に傾斜し且つ途中からメッシュ状に構成されている装置である。

ここで筒状体とは、この一次分別装置の本体部であり筒、即ちパイプである。一体でも、分割したものを合わせたものでもよい。
通常は連続運転するため、攪拌分別されたものを排出する先端部は開放が好適であるが、攪拌をより確実にするため、時々閉止できるようにしてもよい。

この筒状体は途中からメッシュ状に構成されている。一体でも別体でもよく、着脱自在でもよい。
ここでいうメッシュとは、単に多数の孔があるという意味であり、網状のものでも、織ったものでも、板に多数の孔を設けたものでも、エキスパンドメタル等どのようなものでもよい。この孔のサイズは、５ｍｍ〜１００ｍｍ程度（好ましくは、１０〜４０ｍｍ）であり、除去するもののサイズによって決めればよい。

このメッシュ筒状体は、上流側の筒状体内で攪拌された土壌を一定サイズで分別するものである。例えば、２０ｍｍ以下のものを分別したい、４０ｍｍ以上の骨材を分別したい等の要望を満たすものである。

ここで、導入口とは、上記した搬送装置から掘削土を投入するための開口である。

また、この筒状体の内側に跳ね上げ板を設けてもよい。これは、下方に溜まる土壌等を上部に上げて再度効率よく接触させるためである。この跳ね上げ板は、１枚でも複数枚でも、またどのように設けてもよい。

筒状体は、回転させるための駆動源を有している。これはモーター等の通常のものでよい。回転させる理由は、後述する攪拌を効率よく行うためと、土壌等を下から上に上げるためである。また、内容物の前進を助けるためでもある。回転速度は自由であるが、一般にはゆっくりでよく、数回〜数十回／分程度で十分である。回転速度は、インバーターを用いる等によって調整できるようにするのがよい。
この筒状体、即ち、通常の攪拌機でいえば容器であるが、これが回転するところが新しいのである。それも土壌等を上に持ち上げて回転のたびに、攪拌具の上からかけるように回転するのである。これは、前記した跳ね上げ板を設ければより効果的である。

また、前進をより容易にするため、筒状体を下流側を低くするよう傾斜をもたせている。傾斜角度としては、自由であるが、１〜１５度程度が好適である。また、この傾斜角度も手動又は自動で調整できるようにしてもよい。
投入する土壌によって、角度を変えて効率よくするのである。

筒状体の中には回転軸を設け、その回転軸には攪拌具が多数取り付けられている。この攪拌具の形状は特に限定はしない。単なる棒状、板状、湾曲板状等である。材質としては、土壌や混合する他の物質にもよるが、ゴムのように柔らかいものでも、ある程度の破砕も考えた鋼材でもよい。また、より硬度のあるものを用いてもよい。
要するに材質は何でもよいということである。上記した通り、ここでいう攪拌は破砕を含めたものである。即ち、攪拌具によって破砕を行なってもよいということである。

攪拌具の取り付け位置としては、回転軸の入口から等距離でオリエンテーションが異なる位置に複数設けても、等距離には１本だけにしてもよい。等距離に複数設けるとは、０度、９０度、１８０度、２７０度の４箇所に設ける等である。
また、スパイラル状に配置してネジ山のような構造にしてもよい。
攪拌具はすべて同じ構造、同じサイズである必要はなく、ランダムに異なるものを設けても、順次変化させてもよい。

この攪拌具の固定は、軸に直接溶接してもよいが、破損した場合に交換が容易なようにボルト止めが好適である。
また、攪拌具の数や密度、その取り付け位置等は自由である。全体として一様でも、変化させてもよい。例えば、スパイラル状に幅の小さい板状体を全体に取り付ける等である。また、まったくのランダムに刃を固定する方法もある。
更に、攪拌具は最初は間隔を開けて、徐々にその間隔を狭くしている方法もある。

この攪拌具は、前記した通りその取付け個所は自由であるが、特に筒状体のメッシュ部にはその数を減らす、長さを短くする、まったく設けない等のことが考えられる。

この攪拌具を固定する回転軸は、回転駆動源によって回転するもので、その回転速度は自由である。しかし、これも筒状体同様、数回〜数十回／分程度で十分である。回転速度も、インバーターを用いる等によって調整できるようにするのがよい。回転方向は、回転軸も筒状体も自由である。

この回転軸は、前記した筒状体と通常は別駆動であるが、連動して回転しても、まったく同様に回転してもよい。

攪拌具はヒンジ構造にし、ヒンジの部分で可回転にしてもよい。このようにすれば、攪拌具が回転しないときには折りたたんでおくこともできる。また、回転すれば遠心力によってヒンジから先の部分がまっすぐになり、全体として長い攪拌具となる。
このようにすれば、停止時の交換や掃除等が容易である。

次にこの一次分別工程に続く分別工程（二次分別）について説明する。
即ち、一次分別工程によって不要物として分別された一次不要物を、水平に対して２５度から４０度に傾けたベルトコンベアによって上方に搬送することにより、該一次不要物に含まれる土壌や石のような重量物が該ベルトコンベアによって上方に搬送できないことによって分別する工程である。

ここで、一次不要物とは、一次分別によって、篩から落下しなかった大きいサイズのものである。これは、大きな石、固まった土壌、木の根や木の茎等の植物体等である。

ベルトコンベアは、通常のものでよく特別なものである必要はない。また、搬送する面（コンベアベルトの搬送面）は平滑なものが望ましい。これは、中央部が凹んでいると、大きな石等が落下せず上方に搬送される可能性が大きくなるためである。

ベルトコンベアの水平に対する角度は、２５度から４０度である。２５度以下では、ほとんどすべてのものが上方に搬送されてしまい、４０度以上では木の根等も落下してしまうためである。

この２５度から４０度の傾きでベルトコンベアを動かすと、その上の被搬送物のうち、比重の大きな丸いもの（又はそれに近いもの）は傾斜がきついためベルトに従って搬送されず傾斜にそって落下する。また、比重の小さな丸くないもの（又はそれに近いもの）はコンベアに従って上方に搬送される。この原理で、コンベアによって搬送され上方に移送するものと、下方に落下するものとが分別されるのである。

勿論、このような簡単な方法ですべてが分別できるものではないが、掘削した表層土に限れば十分分別できるのである。これを見出した点が本発明のポイントである。

本発明掘システムには次のような効果がある。
（１） 特別な装置を用いないで簡単に分別ができる。
（２） 掘削した土壌を分別して再利用できる量が増加する。
（３） 簡単に分別でき、産業廃棄物となる量が減少する。

本発明の１例を示すフローシートである。 本発明の定量化工程用装置の１例を示す部分斜視図である。 図２の装置の横断面図である。 本発明に使用する一次分別工程の装置の１例を示す側面図である。 本発明に使用する二次分別工程の装置の１例を示す側面図である。 図５のベルトの正面図である。

以下実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
図１は、本発明システムを実施する装置１の流れを示すフローシートである。
定量化工程２、一次分別工程３及び二次分別工程４から構成されている。掘削された表層土５は定量化工程２に導入され、そこから定量的に一次分別工程３に送られる。一次分別工程では、篩にかけられ、篩の目を通過した土壌６は下方に落下し、一次分別土壌となる。これは、ほぼ土壌として使用できるものである。勿論、土壌として使用できるか否かはその用途での条件によるものである。

一次分別工程で篩の目を通過しなかったもの７は、そのまま二次分別工程に送られ、そこで再度分別される。ここではベルトコンベアによる分別であるため、コンベアによって上方に送られ、コンベアの上方から送り出される残存物８と、コンベアで上方に移送できず下方に落下した二次分別物９とに分別される。

図２、図３は、本発明システムの定量化工程２に用いる装置１０の１例を示すもので、斜視図と断面図である。図３の右上方は、ホッパー１１であり、導入された表層土１２が一旦貯蔵される容器である。ホッパー１１は下方が開放され、下方の底板１３はホッパー１１より前方に延びている。その延びた部分には、ホッパー１１の出口高さを維持するように天井板１４が設けられている。
この底板１３は固定のもので、底板１３の左右に設けられた回転具１５に固定された搬送板１６が底板１３上を移動する。回転具１５がチェーンコンベアのように回転すると、この搬送板１６に押されて土壌が移送される。底板１３の横から土壌が落下しないように側壁１７が両側に設けられている。
この装置によって、ホッパー１１の壁面で一定量に調整された量だけが連続的に移送される。
ここでは底板１３が移動せず、搬送板１６のみが移動するものであるが、通常のベルトコンベアのように底の部分も移動するタイプであってもよい。

図４は、本発明システムの一次分別工程に使用する装置２０の１例を示す断面図である。全体が、約７度程度傾斜して設置されており、進行方向（矢印の方向）に重力で下がっていくようにしている。右側の入口２１、及び左側の出口２２を有する筒状体である。この筒状体は全体として回転する。混合部２３は単なる円筒で、分別部２４は多数の貫通孔を有する篩状の円筒（網その他の構造でもよい）である。

筒状体には中央に回転軸２５を設け、その回転軸２５に撹拌翼２６が混合部２３に複数設けられている。入口２１から導入された表層土は壊砕され、分別部２４に送られ、篩にかけられて、多数の貫通孔２７から細かい土壌が落下する。これで、分別された土壌が取り出せる。

図５は、本発明システムの二次分別工程に使用する装置３０の１例を示す断面図である。装置としては、ベルトコンベア３１を大きな傾斜で設置したものである。この例では、３０度に傾けている。一次分別工程からこのベルトコンベア３１上に被分別物を導入する。土壌や石等３２は、傾斜が急であるため、コンベアで上方に送られず、下方に転がり落ちる。しかし、木の根や茎その他のゴミ３３のようなものは軽くて、転がりにくく、摩擦が大きいため上方に移送される。この原理によって上方へ移送されるものと、下方に落下するものとに分別されるのである。

図６は、図５のコンベアを正面からみたところである。この図でわかるように、コンベアがほぼ水平である。即ち、中央がへこんでいないのである。通常のベルトコンベアは土壌等がこぼれないように中央部がへこんでいる。しかし、本発明では、土壌等が容易に転がり落下するように水平にしているのである。

１ 本発明システムを実施する装置
２ 定量化工程
３ 一次分別工程
４ 二次分別工程
５ 表層土
６ 篩の目を通過した土壌
７ 篩の目を通過しなかったもの
８ 残存物
９ 二次分別物
１０ 定量化工程に用いる装置
１１ ホッパー
１２ 表層土
１３ 底板
１４ 天井板
１５ 回転具
１６ 搬送板
１７ 側壁
２０ 一次分別工程に使用する装置
２１ 入口
２２ 出口
２３ 混合部
２４ 分別部
２５ 回転軸
２６ 攪拌翼
２７ 貫通孔
３０ 本発明システムの二次分別工程に使用する装置
３１ ベルトコンベア
３２ 土壌や石等
３３ 木の根や茎その他のゴミ

Claims (4)

1. 掘削した表層土を分別する方法であって、篩によって篩う一次分別工程と、それに続く工程であって、該一次分別工程によって不要物として分別された一次不要物を、水平に対して２５度から４０度に傾けたベルトコンベアによって上方に搬送することにより、該一次不要物に含まれる土壌や石のような重量物が該ベルトコンベアでは上方に搬送できないことによって分別する二次分別工程からなることを特徴とする表層土の分別システム。
2. 該ベルトコンベアの表面は、進行方向に対して直角方向に平面状である請求項１記載の表層土の分別システム。
3. 該一次分別工程の前段階に、掘削した表層土を定量移送する定量化工程を設けたものである請求項１又は２記載の表層土の分別システム。
4. 該一次分別は、本体である筒状体、該筒状体に土壌を導入するための導入口、筒状体内部で回転する攪拌装置から成り、該筒状体は回転駆動され、該攪拌装置は回転軸に攪拌具を多数固着したものであり、該筒状体は出側に向かって下方に傾斜し且つ途中からメッシュ状に構成されている一次分別装置を用いて行うものである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表層土の分別システム。

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