JP2017047334A - 土壌改良装置 - Google Patents

Abstract

【課題】添加剤タンク内の固化剤を常に移動させることができ、固化剤排出量を正確にして土壌改良作業を簡略化することができる土壌改良装置を提供する。
【解決手段】固化剤Ｑを収納する添加剤タンク１０を設ける。該添加剤タンク１０から固化剤Ｑを計量して排出する添加剤連続計量フィダー２０を設ける。固化剤Ｑを混合した土砂Ｐを固化せしめる連続混合ミキサー３０を設ける。土砂Ｐを連続混合ミキサー３０に投入する土砂搬送フィダー４０を設ける。添加剤タンク１０の内部に一対の送りスクリュー１３を平行に配置する。各送りスクリュー１３の端部に固化剤Ｑの送り方向を変える一対の送り羽根１４を設置する。添加剤タンク１０内部の固化剤Ｑを粉末化するように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は土壌改良装置に係り、固化剤を各種土壌に均一に混合することができる土壌改良装置に関する。

一般に、工事に伴って排出された廃土は、固化剤を混入した埋め戻し材、あるいは中間処理施設により製品化するなどして再利用されている。ところが、固化剤を各種土壌に混合する中間処理施設等が近くに無い場合は、埋め立て処分に持ち込まれ、埋め戻し用の材料として再利用されることは少ない。

また、放射能で汚染された土砂の後処理が社会問題になっている。この汚染された土砂は、埋戻しに再利用できないが、土砂を最終処分する場合でも固化剤を混合して所定サイズの粒度に固めた後、更に、コンクリートやモルタルに混入した状態で最終処分されているのが現状である。

そこで、当出願人は特許文献１を提案し、汚染された土砂をコンクリートやモルタルに混合するために、固化剤を土砂に均一に混合して適度な粒度に固化することができる撹拌装置を提供している。この撹拌装置により、セシウム等に汚染された土砂に固化剤を添加して連続混合ミキサーを通過させることで、砂や水分を含んだ土などが混在している土砂でも所定サイズの粒度に固めることに成功している。

更に、当出願人は、固化剤を土砂に均一に混合させるために、特許文献２の撹拌装置を提案している。この撹拌装置は、土砂を搬送する土砂搬送フィダーの入口と出口の両端部で土砂の塊を崩すようにしたもので、土砂搬送フィダーの入り口側に土砂撹拌ミキサーを設置し、出口側から排出される土砂に固化材を混合する固化剤混合機を設置したものである。このような構成により、撹拌前の土砂に対して固化剤を均一に添加することが可能になった。

特開平２０１５−９４１４９号公報 実用新案登録第３１８９７５５号公報

特許文献１の撹拌装置のごとく、水分を含んだ土や砂などが混在している土砂でも連続混合ミキサーに通過させることで、所定サイズの粒度に固めることが可能になった。また、特許文献２の撹拌装置のように、土砂搬送フィダーの入口と出口の両端部で土砂の塊を崩して固化剤を混ぜ合わせることで、所定サイズの粒度に固める工程を迅速化することができる。

一方、土砂を固める固化剤は、予め添加剤タンク内に収納しておき、添加剤タンクから添加剤連続計量フィダーを介して一定量の固化剤を排出するように構成している。そして、この添加剤連続計量フィダーにより調整された量の固化剤を土砂に混合するものである。

ところが、添加剤タンク内に収納した固化剤を１本のスクリューで添加剤連続計量フィダーに送り出そうとすると、スクリューの先端側で固化剤が凝縮される傾向がある。すなわち、スクリューの先端側が解放されていないと凝縮した材料が移動しなくなり、スクリューが抵抗を受け駆動部が破損するかスクリューの羽根の破損となり、スクリュー自体が使用できなくなる。そのため、添加剤連続計量フィダーにより、一定量の固化剤を搬送する際に、正確な計量ができなくなる虞があった。

しかも、添加剤タンクの内部に固化剤が残ったまま作業が終了すると、内部に残った固化剤が一晩で凝縮してしまうので、作業終了時に添加剤タンクのメンテナンスに多くの手間を要していた。

そこで、本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、添加剤タンク内における固化剤の凝縮を防止することで、添加剤連続計量フィダーからの固化剤排出量を正確にすると共に、添加剤タンク内に残った固化剤のメンテナンスをフリーにして、土壌改良作業を簡略化することができる土壌改良装置の提供を目的とするものである。

上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、固化剤Ｑを収納する添加剤タンク１０と、該添加剤タンク１０から固化剤Ｑを計量して排出する添加剤連続計量フィダー２０と、固化剤Ｑを混合した土砂Ｐを固化せしめる連続混合ミキサー３０と、土砂Ｐを連続混合ミキサー３０に投入する土砂搬送フィダー４０とを備えた土壌改良装置において、
添加剤タンク１０の内部に、固化剤Ｑの送り方向を逆向きに設定した一対の送りスクリュー１３を平行に配置すると共に、各送りスクリュー１３による固化剤Ｑの送り方向を変える一対の送り羽根１４を各送りスクリュー１３の端部に設置し、
固化剤Ｑが添加剤タンク１０内部で移動するように構成したことにある。

第２の手段の前記送り羽根１４は前記各送りスクリュー１３の送り方向先端側の回転軸１３Ａに設置され、隣接する前記送りスクリュー１３の送り方向基端側に向けて固化剤Ｑの進路を変更するように構成している。

第３の手段は、前記添加剤タンク１０上部に開口部１１を形成し、該開口部１１の内側に先鋭突起体１５を配置して固化剤Ｑを収納したフレキシブルコンテナバッグＲの底部を切り裂くように構成し、該先鋭突起体１５と前記送りスクリュー１３との間に、複数本の杆体にて構成された固化剤分散体１６を並設し、該固化剤分散体１６にて前記送りスクリュー１３周りの固化剤Ｑを分散させて粉瘤分散体１６と送りスクリュー１３との間に隙間を形成するように構成したものである。

第４の手段において、前記連続混合ミキサー３０は、該連続混合ミキサー３０の回転軸３１の周側面に装着された高速回転羽根３２と、該高速回転羽根３２の周囲に間隔を開けて設けられ高速回転羽根３２に対して逆回転する螺旋状に形成された送り羽根３３とで構成している。

第５の手段は、前記土砂搬送フィダー４０から土砂Ｐが排出される位置に固化剤混合機５０を設置し、前記添加剤連続計量フィダー２０から排出される固化剤Ｑと、土砂搬送フィダー４０から排出される土砂Ｐとを固化剤混合機５０で混合して前記連続混合ミキサー３０内に搬送するように構成したものである。

本発明の請求項１によると、添加剤タンク１０の内部に、固化剤Ｑの送り方向を逆向きに設定した一対の送りスクリュー１３を平行に配置すると共に、各送りスクリュー１３による固化剤Ｑの送り方向を変える一対の送り羽根１４を各送りスクリュー１３の端部に設置して固化剤Ｑを常に移動するように構成したことにより、送りスクリュー１３を回転させるモータが止まったり、送りスクリュー１３が破損したりする虞はなくなる。この結果、固化剤排出量を正確にすることができる。しかも、添加剤タンク１０内に固化剤Ｑを収納してから一晩経過した後でも、初動時において送りスクリュー１３を確実に回転させることができる。

請求項２のように、送り羽根１４は前記各送りスクリュー１３の送り方向先端側の回転軸１３Ａに設置され、隣接する前記送りスクリュー１３の送り方向基端側に向けて固化剤Ｑの進路を変更するように構成しているので、送りスクリュー１３を回転させる駆動力で送り羽根１４も回転させることができる。この結果、省エネ運転が可能になる。

請求項３のごとく、添加剤タンク１０上部に開口部１１を形成し、該開口部１１の内側に先鋭突起体１５を配置して固化剤Ｑを収納したフレキシブルコンテナバッグＲの底部を切り裂くように構成し、該先鋭突起体１５と送りスクリュー１３との間に、複数本の杆体にて構成された固化剤分散体１６を並設し、該固化剤分散体１６にて前記送りスクリュー１３周りの固化剤Ｑを分散させて粉瘤分散体１６と送りスクリュー１３との間に隙間を形成するように構成しているので、フレキシブルコンテナバッグＲ内の固化剤Ｑを添加剤タンク１０に投入した際に、固化剤Ｑの重量で固化剤Ｑが凝縮する虞を解消した。この結果、送りスクリュー１３の回転を妨げずに済む。

請求項４のように、連続混合ミキサー３０は、該連続混合ミキサー３０の回転軸３１の周側面に装着された高速回転羽根３２と、該高速回転羽根３２の周囲に間隔を開けて設けられ高速回転羽根３２に対して逆回転する螺旋状に形成された送り羽根３３とで構成しているので、砂や水分を含んだ土などが混在している土砂Ｐでも、適量の固化剤Ｑを混合することができるので、迅速に粒子化することが可能である。

請求項５のごとく、土砂搬送フィダー４０から土砂Ｐが排出される位置に固化剤混合機５０を設置し、添加剤連続計量フィダー２０から排出される固化剤Ｑと、土砂搬送フィダー４０から排出される土砂Ｐとを固化剤混合機５０で混合して連続混合ミキサー３０内に搬送するように構成しているので、土砂搬送フィダー４０の先端から順次排出される土砂Ｐに対して上から適量の固化剤Ｑを振り掛けるように混ぜ合わせることができる。しかも、固化剤Ｑが混合された土砂Ｐを連続混合ミキサー３０にて一定の粒状サイズに固化するように構成しているので、所定サイズの粒度に固める工程を迅速化することが可能である。

このように本発明によると、添加剤タンク内における固化剤の凝縮を防止することで、固化剤排出量を正確にすると共に、残った固化剤の凝縮を防止することができるといった目的を達成したものである。

本発明の基本構成を示す概略説明図である。 本発明の添加剤タンクの開口部を示す平面図である。 本発明の添加剤タンクの一実施例を示す正面図である。 本発明の添加剤タンクの一実施例を示す左側面図である。 本発明の添加剤タンクの一実施例を示す右側面図である。 本発明の送り羽根の一実施例を示す平面図である。 本発明の送り羽根の一実施例を示す正面図である。 本発明の固化剤混合機の一実施例を示す正面図である。 本発明の固化剤混合機の一実施例を示す側面図である。

以下、本発明の実施例を説明する。本発明の基本構成は、添加剤タンク１０、添加剤連続計量フィダー２０、連続混合ミキサー３０、土砂搬送フィダー４０を備えた土壌改良装置である（図１参照）。

添加剤タンク１０は、固化剤Ｑ等の添加剤を収納するタンクで、この添加剤タンク１０から添加剤連続計量フィダー２０を介して一定量の固化剤Ｑを排出し、集積した土砂Ｐに混合する（図１参照）。この土砂Ｐは、土砂搬送フィダー４０にて連続混合ミキサー３０に搬送される途中で、固化剤混合機５０で固化剤Ｑを混合しながら連続混合ミキサー３０に投入されるものである。

この添加剤タンク１０の上部に開口部１１を形成し、この開口部１１に蓋体１８を着脱自在に施蓋する（図３参照）。そして、蓋体１８を外した開口部１１から、フレキシブルコンテナバッグＲに収納されている固化剤Ｑを添加剤タンク１０内に投入する（図１参照）。また、添加剤タンク１０の下部に排出口１２を形成し、この排出口１２に連結した添加剤連続計量フィダー２０を介して固化剤Ｑを軽量しながら排出する（図３参照）。

添加剤タンク１０の開口部１１の内側には、先鋭突起体１５を配置している（図２参照）。そして、この先鋭突起体１５で固化剤Ｑを収納したフレキシブルコンテナバッグＲの底部を切り裂くように構成している（図１参照）。図示の先鋭突起体１５は、二等辺三角形状の支持板１５Ａを２枚平面十字状に組み合わせた形状を成し、この支持板１５Ａの頂部に突起１５Ｂを形成したものである（図４参照）。そして、この先鋭突起体１５をフレキシブルコンテナバッグＲの底部に突き刺して孔を開けた後は、支持板１５Ａがこの孔を広げるので、固化剤Ｑを効率良く排出することができる。

フレキシブルコンテナバッグＲに収納されている固化剤Ｑは、フレキシブルコンテナバッグＲの内部に投入すると固化剤Ｑの重量で凝縮する虞があるので、添加剤タンク１０の内部に収納する前に、固化剤分散体１６にて固化剤Ｑを分散して粉瘤分散体１６と送りスクリュー１３との間に隙間を形成している。この固化剤分散体１６は、先鋭突起体１５と内部の送りスクリュー１３との間に配した複数本の杆状部材である（図３参照）。図示の固化剤分散体１６は、開口部１１の内側に水平、且つ上下二段に配置している（図４参照）。上段の上部分散体１６Ａはアングル状を成し、下段の下部分散体１６Ｂは角パイプ形状を成している。この下部分散体１６Ｂは、特に、送りスクリュー１３の上部周囲を囲むように配置したときに送りスクリュー１３が安定して回転する。実験では、図示のごとく下部分散体１６Ｂを３か所に設けたときに最もスムーズな移動が実現した（図５参照）。

添加剤タンク１０の内部には、固化剤Ｑの送り方向を逆向きに設定した一対の送りスクリュー１３を平行に配置している（図２参照）。各送りスクリュー１３には、それぞれ駆動モーター１７を備えており、各駆動モーター１７を回転させている（図５参照）。そして、送りスクリュー１３の長手方向に沿って互いに逆向きに固化剤Ｑを送るものである(図２参照)。一対の送りスクリュー１３を使用する場合、横並びに平行に配置することで、平面的な移動が可能になり、上下に使用する場合よりも高さを低くすることができ、長さも調整できるのでコンパクトに設けることができる。

更に、各送りスクリュー１３の送り方向先端側に送り羽根１４を設置しており、隣接する送りスクリュー１３の送り方向基端側に向けて固化剤Ｑの進路を変更するように構成している。図示の送り羽根１４は、送りスクリュー１３の回転軸１３Ａ外側面に装着する軸体１４Ａを備えたものである（図６参照）。そして、回転軸１３Ａの回転に伴って軸体１４Ａも回転し、この軸体１４Ａの周側面に放射状に設けられた羽体１４Ｂが回転する(図７参照)。したがって、送りスクリュー１３を回転させることで、隣接する送りスクリュー１３方向に固化剤Ｑを送り込むことができる。このように添加剤タンク１０内の固化剤Ｑを常に移動させることで固化剤Ｑの凝縮を防止し、送りスクリュー１３の停止を防止している。

添加剤タンク１０内の固化剤Ｑは、添加剤タンク１０の排出口１２に連結した添加剤連続計量フィダー２０で軽量された後に土砂Ｐに添加する（図３参照）。図示の添加剤連続計量フィダー２０は、添加剤タンク１０の下に配置され、添加剤タンク１０から落下する固化剤Ｑを送り出す螺旋状の計量スクリュー２１を備えている。そして、この計量スクリュー２１で押し出した固化剤Ｑを、先端に設けた開閉自在な開閉蓋２２から適量だけ排出する(図１参照)。

尚、固化剤Ｑは、土砂Ｐの状態や目的に応じて、例えば、セメント、石灰系固化剤、水溶性高分子、凝集剤等、種類や量が調整される。一定の粒度に固化された土砂Ｐは、セメントやコンクリートなどと混合することで、建築材、路盤材料、埋立土材、土壌改良資材等の材料として有効利用されるものである。

連続混合ミキサー３０は、土砂Ｐと固化剤Ｑとを混練するように構成している（図１参照）。この連続混合ミキサー３０は、回転軸３１の周囲に装着された高速回転羽根３２と、この高速回転羽根３２の周囲に間隔を開けて設けられ高速回転羽根３２に対して逆回転する螺旋状に形成された送り羽根３３とを備えている。

高速回転羽根３２は、回転軸３１の側面に立設した部材で、土砂Ｐを打ち砕くように構成している。この高速回転羽根３２を高速で回転させると、送り羽根３３によって水平移動させた土砂Ｐを、回転軸３１の周囲から持ち上げて落下させる作用が生じる(図１参照)。そして、この作用により、土砂Ｐを所定サイズの粒状に成形することが可能になる。この結果、連続混合ミキサー３０内の土砂Ｐを強力に撹拌し粉砕することができる。

一方、送り羽根３３は螺旋状の羽根部材で、高速回転羽根３２に対して逆回転するように構成されている。この送り羽根３３により、撹拌された土砂Ｐが排出方向に順次送られるものである(図１参照)。図示例では、二条の螺旋状の送り羽根３３を設けているが、この送り羽根３３の数は任意に変更することができる。

土砂搬送フィダー４０は、この連続混合ミキサー３０に土砂Ｐを投入する装置である（図１参照）。すなわち、集積された土砂Ｐを土砂搬送フィダー４０の後端部に投入すると、搬送スクリュー４１が先端部まで搬送し、連続混合ミキサー３０内に落下させる装置である。

固化剤混合機５０は、土砂搬送フィダー４０の先端部に設置する装置である（図１参照）。この固化剤混合機５０を、土砂搬送フィダー４０の排出口側に装着することで、添加剤連続計量フィダー２０から排出される固化剤Ｑと、土砂搬送フィダー４０から排出される土砂Ｐとを固化剤混合機５０で混合し、連続混合ミキサー３０内に投入するように構成している。

図示の固化剤混合機５０は、枠体５２の内側に重なるように固定枠５３が設けられている（図８参照）。更に、この固定枠５３と搬送スクリュー４１の先端との間に回転軸５４を設け、この回転軸５４に回転羽根５１を装着したものである（図９参照）。更に、この回転羽根５１は、回転軸５４の先端側に装着された主回転羽根５１Ａと、回転軸５４の搬送スクリュー４１側に装着された副回転羽根５１Ｂと、主回転羽根５１Ａの先端側に装着されて土砂Ｐの移動を阻止する制御板５１Ｃとで構成されている（図８参照）。

土砂搬送フィダー４０から排出される土砂Ｐは、まず、副回転羽根５１Ｂで切断されて砕かれる（図８参照）。次に、砕かれた状態で押し出された土砂Ｐは主回転羽根５１Ａにて副回転羽根５１Ｂ方向に押し戻される状態になる。このとき土砂Ｐに振り掛けた固化剤Ｑが混ざり合うものである。制御板５１Ｃは、主回転羽根５１Ａより先に土砂Ｐが進まないように土砂Ｐの前進を阻止する。

尚、本発明の各構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で任意に構成を変更することが可能であり、例えば、本発明を車両に搭載するように構成することも可能である。本発明装置で改良した土壌は、所定サイズの粒度に固めた後、更に、コンクリートやモルタルに混入した状態で最終処分するほか、埋め戻し用の材料として再利用することも可能である。

Ｐ 土砂
Ｑ 固化剤
Ｒ フレキシブルコンテナバッグ
１０ 添加剤タンク
１１ 開口部
１２ 排出口
１３ 送りスクリュー
１４ 送り羽根
１５ 先鋭突起体
１６ 固化剤分散体
１６Ａ 上部分散体
１６Ｂ 下部分散体
１７ 駆動モーター
１８ 蓋体
２０ 添加剤連続計量フィダー
２１ 計量スクリュー
３０ 連続混合ミキサー
３１ 回転軸
３２ 高速回転羽根
３３ 送り羽根
３４ 樋状体
３５ 結合リング
３６ 結合リング駆動モーター
３７ 回転軸駆動モーター
４０ 土砂搬送フィダー
４１ 搬送スクリュー
５０ 固化剤混合機
５１ 回転羽根
５２ 枠体
５３ 固定枠
５４ 回転軸

Claims (5)

1. 固化剤を収納する添加剤タンクと、該添加剤タンクから固化剤を計量して排出する添加剤連続計量フィダーと、固化剤を混合した土砂を固化せしめる連続混合ミキサーと、土砂を連続混合ミキサーに投入する土砂搬送フィダーとを備えた土壌改良装置において、添加剤タンクの内部に固化剤の送り方向を逆向きに設定した一対の送りスクリューを平行に配置すると共に、各送りスクリューによる固化剤の送り方向を変える一対の送り羽根を各送りスクリューの端部に設置し、添加剤タンク内部の固化剤を移動するように構成したことを特徴とする土壌改良装置。
2. 前記送り羽根は前記各送りスクリューの送り方向先端側の回転軸に設置され、隣接する前記送りスクリューの送り方向基端側に向けて固化剤の進路を変更するように構成した請求項１記載の土壌改良装置。
3. 前記添加剤タンク上部に開口部を形成し、該開口部の内側に先鋭突起体を配置して固化剤を収納したフレキシブルコンテナバッグの底部を切り裂くように構成し、該先鋭突起体と前記送りスクリューとの間に、複数本の杆体にて構成された固化剤分散体を並設し、該固化剤分散体にて落下する固化剤を分散させて粉瘤分散体と送りスクリューとの間に隙間を形成するように構成した請求項１記載の土壌改良装置。
4. 前記連続混合ミキサーは、該連続混合ミキサーの回転軸の周側面に装着された高速回転羽根と、該高速回転羽根の周囲に間隔を開けて設けられ高速回転羽根に対して逆回転する螺旋状に形成された送り羽根とで構成した請求項１記載の土壌改良装置。
5. 前記土砂搬送フィダーから土砂が排出される位置に固化剤混合機を設置し、前記添加剤連続計量フィダーから排出される固化剤と、土砂搬送フィダーから排出される土砂とを固化剤混合機で混合して前記連続混合ミキサー内に搬送するように構成した請求項１記載の土壌改良装置。

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