JP3224729B2 - バッチャープラント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、混練物を製造するバッ
チャープラントに関する。さらに詳しくは、例えばコン
クリート等の混練物をバッチごとに混練製造するバッチ
ャープラントの混練部，混練部周囲構造に係る改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバッチャープラントとしては、例
えば、コンクリートを製造する場合に各材料（水，セメ
ント，骨材等）を貯留する貯留部と、ロードセル等を利
用して各材料を１バッチごとに計量して混練部に供給す
る計量部と、供給された材料を混練する傾動型ミキサ，
パン型強制攪拌ミキサ，強制２軸攪拌ミキサ，オムニミ
キサ等の混練部を構成する混練装置とを備えてなるもの
が知られている。

【０００３】最近、高性能減水剤のほかに各種セメント
あるいは微粉末の混和材の使用技術さらには各種新素材
による繊維の開発等により、コンクリートに対するニー
ズも多様化するとともに、建築物の高層化および複雑化
に伴うコンクリート品質の高級化志向が急速に進んでい
る。このために従来の混練装置では、これらのニーズに
対応できない場合もあり、製造するコンクリートの種類
によっては最適な混練装置を選択しなければならず、製
造するコンクリートの種類ごとに個別に設計設置されな
ければならなくなっている。また、コンクリート構造物
の大型化、交通渋滞に伴って混練能力の大きな大型の混
練装置が備えられるようになってきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来のバッチャ
ープラントでは、限定された敷地のコンクリート工場の
中において、設置されるプラントを大きくしたり、プラ
ント台数を多くしたりする必要があるために、設置スペ
ースが大きくなるという問題点がある。また、コンクリ
ートの種類によっては、長時間の混練時間を必要とする
ためにコンクリートの生産量が極端に減少するという問
題点もある。

【０００５】本発明は、このような問題点を考慮してな
されたもので、小さな設置スペースに設置されて多種類
のコンクリート等の混練物の製造に対応することのでき
るバッチャープラントを提供することを課題とする。本
発明は特願平６ー３２６０２８号の混練方法及び混練装
置を用いたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明に係るバッチャープラントは、次のような手
段を採用する。

【０００７】すなわち、請求項１のバッチャープラント
では、各材料を貯蔵する貯留部と、各材料をバッチごと
に計量して混練部に供給する計量部と、供給された材料
を混練する混練部とが備えられてなるバッチャープラン
トにおいて、混練部は、材料が収容される混練容器と、
上記混練容器の中心に垂設されて回転し、材料を混練容
器の外側及び上方に流動させる羽根を備えたスクリュか
らなる内側攪拌手段と、前記混練容器の内壁沿いに垂設
され、内側攪拌手段と逆方向に回転し、材料を混練容器
の内側及び下方に流動させる下向きの旋回部材からなる
外側攪拌手段とを有し、計量部から供給される材料が上
記スクリュの回転方向に向かって投入されスクリュの羽
根の間に流入されるように投入シュートを設けたことを
特徴とする。

【０００８】

【作用】前述の手段によると、請求項１では、混練容器
内において、混練装置の内側攪拌手段と外側攪拌手段と
の逆回転によって、材料は互いに反対方向から流動して
強力な分散作用および剪断作用を受ける。特に、内側攪
拌手段と外側攪拌手段との間では、材料の衝突によって
高圧部が発生するので、前述の分散作用および剪断作用
が加圧状態下でより一層強力に行われる。また、内側攪
拌手段としてのスクリュと外側攪拌手段としての旋回部
材との間では、筒状に高圧部が発生すると同時にスクリ
ュによる材料の循環が行われるので、材料は停滞するこ
となく極めて短時間に均質に混練される。このためにコ
ンクリートを製造する場合には、普通コンクリートに加
えて、粉体量の多い高強度コンクリート、高流動コンク
リート等の高品質のコンクリートが短時間で製造され
る。また、スクリュによって繊維が絡んだり強度の弱い
軽量骨材を破壊することがないので、繊維補強コンクリ
ートや軽量コンクリート等を含めた多種類のコンクリー
トが製造される。

【０００９】加えて、材料が上記スクリュの回転方向に
向かって投入され、スクリュの羽根の間に流入されるよ
うに投入シュートを設けたので、材料がスムーズにスク
リュの羽根の間に流入され、材料の流動が速やかに行わ
れるとともに、骨材の衝撃等による攪拌手段への磨耗や
損傷が可能な限り軽減される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係るバッチャープラントの一
実施例としてコンクリートバッチャープラントを図面に
基いて説明する。

【００１１】この実施例は、貯留部１，計量部２，混練
部３，コンクリートホッパ４が縦型に配置されてなる。

【００１２】貯留部１は、コンクリートを製造するため
の各材料を貯留するもので、水を貯留する水タンク１１
と、セメントを貯留するセメント貯蔵ビン１２と、骨材
である砂を貯留する砂貯蔵ビン１３と、砂利を貯留する
砂利貯留ビン１４とから構成できる。この貯留部１の各
部には、コンベア，パイプ等の供給機構５が接続されて
いる。なお、砂貯蔵ビン１３には、製造されるコンクリ
ートの品質に影響を与える砂の表面水量を測定するため
の水分検出端６が取付されている。この水分検出端６に
接続された水分計７の検出情報は、ＣＰＵ８を介して計
量制御装置９に伝送され、計量制御装置９による計量部
２の制御情報となる。

【００１３】計量部２は、計量制御装置９の制御により
ロードセル等を利用して前記各材料を１バッチごとに設
定量を計量した後に混練部３に供給するもので、水を計
量する水計量機２１と、セメントを計量するセメント計
量機２２と、砂を計量する砂計量機２３と、砂利を計量
する砂利計量機２４と、混和剤を計量する混和剤計量機
２５とからなる。なお、混和剤は図示されていない混和
剤貯蔵タンクよりポンプにより直接混和剤計量機２５に
送られて計量される。

【００１４】混練部３は、供給された材料を混練するも
ので、材料を一定時間混練する混練装置３１と、混練装
置３１で混練製造されたコンクリートを排出するゲート
３２とからなる。混練装置３１は、混練容器３３，内側
攪拌手段３４，外側攪拌手段３５からなる。

【００１５】混練容器３３は、ほぼ円筒形の上半分３３
１と、上半分３３１の上端部を閉塞する蓋体３３２と、
逆円錐台筒形の下半分３３３と、下半分３３３の下端部
フランジ３２１とからなる。この蓋体３３２には、内側
攪拌手段３４、外側攪拌手段３５の回転軸３４１、３５
１を配設するための図示しない軸受が設けられるととも
に、計量部２から材料が投入供給される供給口３３５が
開口されており、計量された材料を混練容器３３に投入
する材料投入シュート３３６と連結されている。材料投
入シュート３３６は、材料が案内されて混練容器３３に
投入される際に内側攪拌手段３４の回転方向に向かって
投入されるように構成する。場合によっては、これらの
原料計量器２１〜２４あるいは原料貯蔵ビン１１〜１４
の配置がこれに合わせて配列されることが望ましい。ま
た、混練容器３３の底部のフランジ３２１には混練され
たコンクリートが排出される排出口３２２が開口されて
いる。

【００１６】内側攪拌手段３４は、電動モータ等の駆動
部３６と、混練容器３３の中心に垂設され駆動部３６に
よって回転駆動される回転軸３４１と、回転軸３４１に
固定された螺旋ブレード形のスクリュ３４２とからな
る。

【００１７】外側攪拌手段３５は、電動モータ等の駆動
部３６１と、内側攪拌手段３４の回転軸３４１に同軸に
外装され駆動部３６１によって回転駆動される回転軸３
５１と、回転軸３５１に固定され水平方向に延びたアー
ム３５２と、アーム３５２の両端部に固定され混練容器
３３の内壁に沿って垂設された支持柱３５３と、支持柱
３５３に固定され混練容器３３の内壁と僅かな隙間を保
持した下向きの湾曲片形の旋回部材３５４と、アーム３
５２の中途部に固定され混練容器３３の内壁から少し中
心寄りに垂設された細長板形の整流板３５５とからな
る。なお、この駆動部３６１は、内側攪拌手段３４の回
転と反対に回転するように設定されている。また、整流
板３５５は設置されない場合もある。

【００１８】混練部３のゲート３２は、外側攪拌手段３
５と内側攪拌手段３４の回転軸中心線の延長下部分に設
けられ、混練容器３３の排出口３２２を開閉して混練容
器３３の内部からのコンクリートを排出する。なお、こ
のゲート３２は、下部フランジ３２１を一方の密閉面と
して手動またはエアーシリンダ３２３の動力によって開
閉される。

【００１９】コンクリートホッパ４は、混練容器３３の
直下に配置され、混練容器３３の排出口３２２から排出
されたコンクリートを一旦貯蔵する。なお、このコンク
リートホッパ４の下方には、コンクリートミキサ車等の
運搬車が出入りするようになっている。

【００２０】この実施例によると、コンクリートを製造
するための各材料は、供給機構５から貯留部１に供給貯
留され、計量部２で１バッチごとにそれぞれ計量されて
混練部３に供給されることになる。

【００２１】混練部３に供給された材料は、混練装置３
１の混練容器３３の内部で内側攪拌手段３４と外側攪拌
手段３５とにより混練される。即ち、内側攪拌手段３４
は、スクリュ３４２の形状から材料を上方，外側に推進
流動させ、外側攪拌手段３５は、旋回部材３５４の形状
から材料を下方，内側に推進流動させる。従って、両方
向への材料の推進流動の境目において、高圧部が形成さ
れ強い捩力，剪断力，加圧力等が形成されることにな
る。なお、外側攪拌手段３５の整流板３５５は、両方向
への材料の推進流動の乱流を防止して高圧部の形成を助
勢する。また、両方向への材料の推進流動は、混練容器
内での材料の対流により３次元的に混練し、混練容器３
３の内部での材料の停滞部の形成を阻止する。

【００２２】この結果、混練装置３１の混練容器３３の
内部で材料は極めて短時間で均質に混練されることにな
る。また、混和剤として起泡剤を混入したところ、微小
径の独立気泡が均等に分散混入した高品質の起泡コンク
リートが得られた。また、補強短繊維を混入させたとこ
ろ、補強短繊維が均等に分散混入した高品質の繊維強化
コンクリートが得られた。

【００２３】混練製造されたコンクリートは、ゲート３
２が開放され混練装置３１の混練容器３３の排出口３２
２から排出される。このとき、混練装置３１の外側攪拌
手段３５の旋回部材３５４は、混練装置３１の混練容器
３３の内壁に対してスクレーパのように機能して混練容
器３３の内壁部のコンクリートを掻き落とし、混練容器
３３の中心にコンクリートを集中させる。従って、混練
装置３１の混練容器３３の排出口３２２からのコンクリ
ートの排出は、極めて円滑，迅速に行うことができ、従
来のパン型強制攪拌ミキサが浅いパン形混練容器である
ために排出に約２０秒程度と時間を要しており、強制２
軸攪拌ミキサが軸方向に沿って底板が両側へと縦長に大
きく開放するために排出時間が比較的短いものの別に飛
散防止板を必要としていたことに比較すれば著しく有利
である。

【００２４】なお、混練装置３１の混練容器３３の定格
容量が１００l の実験機と従来広く使用されている同一
定格容量の強制２軸攪拌ミキサを使用して各種コンクリ
ートの混練試験を行った。その結果、本実施例における
混練装置３１は、すべてのコンクリート製造において、
強制２軸攪拌ミキサに対し短時間でしかも均質で良好な
コンクリートが得られた。これに基づいてバッチャープ
ラントでＪＩＳ１８０ー１８ー２０配合普通コンクリー
トを製造する場合に、本実施例の混練装置３１を使用す
ると、図６に示すように、１バッチを混練２９秒，排出
８秒，切替時間３秒の４０秒サイクルで稼働することが
できた。これに対して、同様に従来広く使用されている
強制２軸攪拌ミキサを使用したところ、図７に示すよう
に、１バッチを混練４２秒，排出１０秒，切替時間３秒
の５５秒サイクルでの稼働となった。

【００２５】また、高強度コンクリート（設計基準強度
７００ｋｇｆ／ｃｍ2 ，水結合材比２５％，単位水量１
６５ｋｇ／ｍ3 ，高性能減水剤使用）の製造では、本実
施例の１バッチが９０〜１２０秒に対して、強制２軸攪
拌ミキサは１バッチが１５０〜１８０秒となった。

【００２６】また、繊維強化コンクリート（スラグ微粉
末／セメント＋スラグ微粉末＝３０％，水結合材比３０
〜３５％，短繊維混入率（モルタル容積）１％，人工軽
量骨材使用）の製造では、本実施例の１バッチが３６０
秒に対して、強制２軸攪拌ミキサは１バッチが７２０秒
となった。

【００２７】また、混練装置３１の混練容器３３の定格
容量が１０００l のものは、設置スペースが２０００ｍ
ｍ×２０００ｍｍであった。これに対して、強制２軸攪
拌ミキサは２０００ｍｍ×３０００ｍｍ、オムニミキサ
は３０００ｍｍ×３６００ｍｍであった。

【００２８】さらに、前述のとおり定格容量１００l の
本実施例に係る混練装置３１と強制２軸攪拌ミキサを用
いて、各コンシステンシの普通コンクリート７０l を混
練した。強制２軸攪拌ミキサは回転数６０ｒｐｍとした
のに対して本実施例の混練装置３１はスクリュ３４の回
転数３００ｒｐｍで外側の旋回部材３５４の回転数３０
ｒｐｍの場合、コンクリートの混練が安定した状態（コ
ンクリート排出直前）でのそれぞれの混練装置の駆動電
動機３６の出力電力値は、図８に示すように内側攪拌手
段３４の駆動負荷が強制２軸攪拌ミキサの羽根に対して
コンシステンシの変化に敏感に変動した。

【００２９】以上、図示した実施例の外に、混練装置３
１の内側攪拌手段３４，外側攪拌手段３５の各部の形状
を他の異なる螺旋形等の形状とした実施例とすることも
可能である。また、コンクリートバッチャープラントを
図示説明したが、これに限定する趣旨ではなく、他の各
材料の混練にも実施可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明に係るバッチャープ
ラントは、内側攪拌手段がスクリュの形状から材料を上
方、外側に推進流動させ、外側攪拌手段が旋回部材の形
状から材料を下方、内側に推進流動させる。その結果、
両方向への材料の推進流動の境目において、高圧部が形
成され強い捩力、剪断力、加圧力等が形成され、材料は
停滞することなく極めて短時間に均質に混練される。こ
のために、普通コンクリートに加えて、粉体量の多い高
強度コンクリート、高流動コンクリート等の高品質の混
練物が短時間で製造され、１台の混練部で多種類の混練
物を混練製造することができるという効果がある。

【００３１】また、混練部が短時間で均質に混練する機
能を備えているため、単位時間当たりの生産量が同一で
あれば大型の混練部の設置が不必要となり、設置スペー
スが小さくなる効果がある。

【００３２】加えて、材料がスクリュの回転方向に向か
って投入され、スクリュの羽根の間に流入されるように
投入シュートを設けているので、材料をスムーズに内側
攪拌手段の中に流入させることができ、材料の流動が速
やかに行われるとともに骨材の衝撃等による攪拌手段へ
の磨耗や損傷を可能な限り軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバッチャープラントの実施例を示
すコンクリート材料の流れの系統図である。

【図２】図１の要部（混練部）の拡大斜視図である。

【図３】図２の作用状態を示す縦断面図である。

【図４】図３の横断面図である。

【図５】材料投入シュートの配置図である。

【図６】本発明に係るバッチャープラントの実施例のＪ
ＩＳ１８０ー１８ー２０の普通コンクリート製造時の稼
働タイムサイクル表である。

【図７】図６に対応した従来例の稼働タイムサイクル表
である。

【図８】混練安定時における出力電力値のグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 貯留部 ２ 計量部 ３ 混練部 ５ 供給機構 ７ 水分計 ９ 計量制御装置 ３１ 混練装置 ３２ ゲート ３３ 混練容器 ３４ 内側攪拌手段 ３５ 外側攪拌手段 ３２２ 排出口 ３３６ 材料投入シュート ３４２ スクリュ ３５４ 旋回部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 隆夫 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 斉藤 実 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 佐藤 絋三郎 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 金澤 浩 東京都千代田区大手町一丁目６番１号 大平洋機工株式会社内 (72)発明者 大谷 雄三 千葉県習志野市東習志野七丁目５番２号 大平洋機工株式会社内 (72)発明者 三尾 興平 東京都港区元赤坂一丁目１番５号富士陰 ビル カジマメカトロエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 吉田 茂 東京都港区元赤坂一丁目１番５号富士陰 ビル カジマメカトロエンジニアリング 株式会社内 (56)参考文献 実開 昭53−136678（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭57−2083（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01F 7/00 - 7/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各材料を貯蔵する貯留部と、各材料をバッ
   チごとに計量して混練部に供給する計量部と、供給され
   た材料を混練する混練部とが備えられてなるバッチャー
   プラントにおいて、混練部は、材料が収容される混練容
   器と、上記混練容器の中心に垂設されて回転し、材料を
   混練容器の外側及び上方に流動させる羽根を備えたスク
   リュからなる内側攪拌手段と、前記混練容器の内壁沿い
   に垂設され、内側攪拌手段と逆方向に回転し、材料を混
   練容器の内側及び下方に流動させる下向きの旋回部材か
   らなる外側攪拌手段とを有し、計量部から供給される材
   料が上記スクリュの回転方向に向かって投入されスクリ
   ュの羽根の間に流入されるように投入シュートを設けた
   ことを特徴とするバッチャープラント。