JP3389202B2 - 土質材料製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は土質材料を製造する
ための技術分野に属するものであって、主に土木・建築
・農林・水産・水処理・小動物飼育・小動物養殖・微生
物培養などの分野で用いられる土質材料製造装置の改良
に関する。本発明は、また、廃物処理を兼ねる技術でも
ある。

【０００２】

【従来の技術】土質材料は土構造物の構成材料である。
土質材料としては玉石・砂利・砂・シルト・粘土やこれ
らの複合したものが広く知られている。土質材料の集合
体である土構造物は、通常、多くの間隙があってここに
水分・空気・その他を含んでいる。したがって土構造物
は、固体・液体・気体の混合物であるといえる。

【０００３】各種の技術分野で取り扱われる土構造物に
ついては、本件出願人の先願に係る平成９年特許願第９
３００１号（特開平１０−２６３４２４号公報参照）に
詳述されている。廃棄物の再資源化や再利用がすでに行
われていることにも、この公知文献は触れている。この
公知文献は、また、建設工事において、経済性や周辺環
境保全の観点から現地発生土を改良して用いるケースが
多いということも述べている。この公知文献の発明（以
下先行技術という）は、さらに、現地発生土を土質材料
に改良するための既成の各手段についてつぎのような指
摘をしている。

【０００４】現地発生土を土質材料に改良するための従
来法の一つは、粉砕できない粘土塊や石礫を取り除くた
めにスケルトンバケット式バックホウ・回転翼付きバケ
ット式バックホウ・振動スクリーンなどで篩いにかけた
後の現地発生土をバックホウやパグミルミキサでさらに
混合するというものである。しかしこの方法にはつぎの
ような課題が残されている。その一つは、現地発生土が
篩いによって減量されるため歩留まりが悪くなることで
ある。他の一つは、事前の篩い作業と事後の混合作業と
が分離するために作業効率が悪くなったり作業工程が煩
雑になったりすることである。ゆえに大量の土質材料を
要する大規模工事に適さない。これら以外の一つは、粉
砕できない粘土塊が篩い処理後の現地発生土中に多く残
留しているため均質な粉砕混合物を得ることができず、
土質改良品（土質材料）の品質が低級になることであ
る。その打開策として多量の土質改良材を用いたりす
る。ちなみにセメント安定処理工法の場合は、セメント
配合率や強度上のバラツキをも含めて現場処理土の強さ
を決定しているが、その際、室内試験値をかなり上回る
量のセメントを用いるというのであるからセメント消費
量が多くなる。大量施工の際はかかる不経済も無視する
わけにいかない。

【０００５】従来法の他の一つは、スタビライザやスト
ーンクラッシャによって現地発生土を原位置で粉砕しつ
つ混合するというものである。この方法によるときは作
業工程が上記に比べて簡便になるかのごとくである。し
かしながらスタビライザやストーンクラッシャによると
きも粘土塊に対する粉砕混合効率が低く改良土の品質が
悪いために数回となく作業を繰り返さなければならい。
ということは、この方法も作業性や経済性の点で望まし
くないということである。

【０００６】土木分野における土質材料の製造技術につ
いては、上述のような土質（品質）・生産能力・作業性
・経済性などが解決すべき課題になる。しかも土木分野
では、既述の高能力機種を用いながらもこのような課題
を残しているのである。してみると、それを下回る機種
を用いて土質材料を製造している他分野の技術について
もこれと同様の課題が残されているといえる。

【０００７】前述した公知の先行技術は、かかる課題を
解決するため、処理容器内に投入した土質材料用の原材
料を高速回転中の各フレキシブル剛体により混合してい
た。それが土質材料の高品質性・高い生産能力・作業性
・経済性・汎用性などに通じるというのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記先行
技術も、その後の研究や実験結果によって改善の余地の
あることが判明した。以下これについて説明する。土木
分野における土質材料の多くは、含水比が高く粘性の強
い不良土を原材料にしてつくるのが一般である。このよ
うな原材料を処理容器内で加工処理するというとき、フ
レキシブル剛体により打撃されて遠心方向に飛散する原
材料は処理用器の垂直な内壁面に強力に付着し、次第に
堆積成長していく。これによって顕著にあらわれる弊害
の一つはフレキシブル剛体の摩滅である。すなわち高速
回転中のフレキシブル剛体が容器内壁面の堆積物と定常
的に接触（摩擦）するから、フレキシブル剛体が早期に
摩滅する。弊害の他の一つは回転動力の過負荷である。
すなわち、堆積物との接触でフレキシブル剛体に掛かる
大きな負荷が動力源（モータ）にも波及するというので
ある。もちろん過負荷防止装置が自動的に働くから、過
大な負荷が掛かる前にモータは停止するが、そのために
製造装置が稼働しなくなる。そしてモータが停止するご
とに処理容器内を清掃しなければならず、その頻度も高
いから土質材料の生産性が低下する。さらにいうと、装
置の運転時間に比例して堆積物が成長するのであるか
ら、フレキシブル剛体の摩滅量や回転動力の負荷増もそ
れに比例して進行する。これが処理能力や品質に影響を
与えるから、土質材料製造時の処理能力の低下や品質の
低下も免れない。

【０００９】その対策として処理容器の外壁面に振動発
生機（起振機）を取り付け、これの打撃振動を処理容器
に与えて原材料の付着や堆積を阻止することが行われて
いる。しかし容器内壁面に対する原材料の密着力はかな
り大きい。しかもフレキシブル剛体が付着物の上に次々
と原材料を押し付けるので、より丈夫なリング形状へと
堆積成長する。したがって振動発生機の振動を与える程
度では、この付着堆積物を十分に剥落させることができ
ない。

【００１０】

【発明の目的】本発明は先行技術にみられる上記の技術
的課題に鑑み、主要部品の損耗防止・処理能力とそれに
基づく生産性の向上・品質の向上などを満足させること
のできる土質材料製造装置を提供しようとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
された土質材料の製造装置は所期の目的を達成するため
に下記の課題解決手段を特徴とする。すなわち請求項１
記載の当該装置は、内周面が下広がりの筒状傾斜面に形
成されている混合容器と、混合容器の上部に設けられた
材料投入口と、混合容器内の中心領域に配置されて上下
方向に沿う回転軸と、回転軸の外周部に一段以上の放射
配列で取り付けられた複数本の長いフレキシブル剛体
と、回転軸に連結された回転駆動系とで構成されている
ことを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項２に記載された土質材料の
製造装置は所期の目的を達成するために下記の課題解決
手段を特徴とする。すなわち請求項２の記載の当該装置
は、内外に近接して同心状に重ね合わせることのできる
二つの筒であって相対的に径の大きい外筒と径の小さい
昇降筒とを組み合わせてなる混合容器と、混合容器の上
部に設けられた材料投入口と、混合容器内の中心領域に
配置されて上下方向に沿う回転軸と、回転軸の外周部に
一段以上の放射配列で取り付けられた複数本の長いフレ
キシブル剛体と、回転軸に連結された回転駆動系とで構
成されていること、および、混合容器の垂直軸線上にお
いて外筒が定位置に配置されているとともに昇降筒が外
筒の内周面沿いに上下動自在なるように配置されている
こと、および、各フレキシブル剛体が混合容器の外筒内
部と対応する部位にあることを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項３に記載された土質材料の
製造装置は所期の目的を達成するために下記の課題解決
手段を特徴とする。すなわち、請求項４記載の当該装置
は、内外に近接して同心状に重ね合わせることのできる
三つの筒であって径の大きさが１位の外筒と同２位の昇
降筒と同３位の内筒とを組み合わせてなる混合容器と、
混合容器の上部に設けられた材料投入口と、混合容器内
の中心領域に配置されて上下方向に沿う回転軸と、回転
軸の外周部に一段以上の放射配列で取り付けられた複数
本の長いフレキシブル剛体と、回転軸に連結された回転
駆動系とで構成されていること、および、混合容器の垂
直軸線上において外筒を下位かつ内筒を上位にしてこれ
ら両筒が定位置に配置されているとともに外筒と内筒と
の内外周面間に昇降筒が上下動自在なるように配置され
ていること、および、各フレキシブル剛体が混合容器の
外筒内部と対応する部位にあることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項４に記載された土質材料の
製造装置は、請求項２または３記載の装置において、昇
降筒が昇降機に連結されて上下動自在に支持されている
ことを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項５に記載された土質材料の
製造装置は、請求項１〜３いずれかに記載の装置におい
て、当該装置が混合容器内に添加物を供給するための添
加物供給系を備えていることを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明の請求項１に係る土質材料製造装置にお
いて、フレキシブル剛体を高速回転させつつ土質材料用
の原材料を混合容器内に投入すると、原材料は高速回転
中の各フレキシブル剛体やその他の作用で攪拌混合され
て所定の土質材料になる。このときの作用はつぎのよう
なものである。高速回転中の各フレキシブル剛体で打撃
された原材料の多くは遠心方向に飛散して混合容器の内
周面に衝突する。衝突した原材料のうちの一部は、混合
容器の内周面が下広がり傾斜面であるため、その傾斜面
で反射して下方へ落下するが、他の一部は混合容器の内
周面が傾斜面であるにもかかわらず付着する。しかしこ
の付着物は傾斜面から垂れ下がるという不安定状態であ
ったり、傾斜面沿いに滑りや転がりを生じるという不安
定状態であったりする。加えて混合容器の傾斜面では、
後続の付着物が先行の付着物を下へ下へと押しやる。か
かる不安定状態の付着物は各フレキシブル剛体との再衝
突で簡単に落下する。もちろん振動発生機を介して混合
容器に打撃振動を与えた場合も、この種の付着物は混合
容器の内周面から簡単に剥落する。ゆえに混合容器の内
周面（傾斜面）では、原材料が一時的に付着するとして
もそれが堆積成長せず、これに起因した種々のトラブル
や不都合が発生しない。

【００１７】本発明の請求項２・３に係る土質材料製造
装置も上記と同じく、混合容器内で高速回転するフレキ
シブル剛体で土質材料をつくる。この製造時でも、各フ
レキシブル剛体で打撃された原材料の一部が遠心方向に
飛散して混合容器の内周面（外筒の内周面）に衝突し、
そこに付着する。これを放置した場合は付着物が堆積成
長する。したがってこの製造開始後、連続的または一定
時間が経過するごとに混合容器の昇降筒を上下動させて
該付着物を削り落とす。すなわち外筒の内周面に近接な
いし密接して上下動する昇降筒の下端部により、外筒内
周面の付着物を削り落とす。付着物を削り落としてしま
えば、既述のトラブルや不都合が発生しない。また請求
項４のごとく、昇降筒が昇降機に連結されて上下動自在
に支持されている場合は上記付着物の削り落としが機械
的に行える。

【００１８】上記いずれの本発明装置においても、フレ
キシブル剛体の回転数（フレキシブル剛体の先端周速）
を調整することで製品（土質材料）の粒度調整が可能に
なる。これは材料（材質）の種類に応じて適切な粒度の
土質材料が得られるということである。

【００１９】そのほか請求項５のように、混合容器内に
添加物を供給するための添加物供給系を上記各装置が備
えている場合は、土質材料として各種の特性を有するも
のを製造することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係る土質材料製造装置の
一実施形態を図１に基づいて説明する。

【００２１】図１において、１１は支持台、１２は支持
脚、１３は枠体、２１は混合容器、２２は材料投入口、
２３は集合容器、２４は振動発生機、３１は回転軸、回
転駆動系３４、４１はフレキシブル剛体、５１は加熱
系、６１は搬入機械、６２は搬出機械をそれぞれ示す。

【００２２】図１に例示された支持台１１は金属・合成
樹脂（ＦＲＰを含む）・その周知の材料でつくられたも
のであり、支持脚１２や枠体１３も同様の材料でつくら
れたものである。支持台１１の上には複数本の支持脚１
２が組付組み付けられ、その上に枠体１３が構築され
る。枠体１３の周囲面がパネルその他で覆われることも
ある。

【００２３】図１を参照して、混合容器２１は下広がり
の筒状をした胴部を有する。混合容器２１は上面が閉鎖
され、その下面が開放されている。混合容器２１の胴部
は望ましくは截頭円錐形の筒状であるが、截頭角錐形の
筒状でもよい。角錐形の筒状としては六角錐以上のよう
な多角錐がよい。混合容器２１の上部には材料投入口２
２が設けられる。材料投入口２２を設けるときの一例は
図１のように、上部がホッパ形で下部が傾斜筒形のシュ
ート部材を混合容器上面の開口部に装着すればよい。図
１の集合容器２３は上広がりの筒状であって上下両面が
開放されている。集合容器２３の形状も混合容器２１の
それを逆にしたものでよく、その代表的一例として逆截
頭円錐形が採用される。集合容器２３の上部口径は混合
容器２１の下部口径と同等かそれよりも一回り大きい。
集合容器２３の上部には、図１のごとき傾斜のない筒部
が増設されてもよく、そのようなものが集合容器２３の
下部にも増設されてよい。混合容器２１は枠体１３内に
配置された後、ボルト・ナット・ステー・その他、周知
の取付具を介してそこに取り付けられる。これで材料投
入口２２が枠体１３内からその上方へ突出している。集
合容器２３は、混合容器２１の下部と重なり合う態様で
混合容器２１下に配置された後、混合容器２１の場合と
同様の手段でそこに取り付けられる。この場合の集合容
器２３の下部は枠体１３内から支持脚１２側にまで突出
している。そのほか混合容器２１の胴部外周面には、起
振機とも称される小型の振動発生機２４が複数個、周方
向に等間隔で取り付けられている。空気圧式または油圧
式のシリンダ２５と棒状のノッカー２６とを主体にして
構成されるこの振動発生機２４は、シリンダ２５によっ
て棒状ノッカー２６を周期的に進退させ、そのノッカー
２６で混合容器２１の胴部を打撃するというものであ
る。図１での混合容器２１と集合容器２３は対をなすも
のであるから、当該両容器２１・２３を併せみて製造容
器ということもできる。混合容器２１の場合は高度の機
械的強度や耐久性が要求されるため、主に金属製（鋼
製）のものが採用される。材料投入口２２用の部材や集
合容器２３は混合容器２１ほどの高度の機械的強度が要
求されないため、金属製であっても合成樹脂製であって
もよい。

【００２４】図１に例示された回転軸３１の外周面に
は、フレキシブル剛体取付用として差し込み間隙（空
間）のある取付部３２が形成されている。取付部３２は
一段だけでもよいが通常は複数段である。一段あたりの
取付部３２の数は２以上たとえば４〜１２の範囲内で設
定される。各段における取付部３２の数が複数のとき、
これらは回転軸３１の外周面において放射状に分布して
いる。このような回転軸３１は、上下一対の軸受３３・
３４を介して回転自在に支持されるものである。これら
のうちで上方の軸受３３は、枠体１３の上部中央に取り
付けられている。下方の軸受３４は集合容器２３内に配
置されるものであるため、数本の支持腕３５で支持され
る。具体的には図１の右側支持脚１２・前側支持脚（図
示せず）・後側支持脚（図示せず）のそれぞれから集合
容器２３の中心部に向けて伸びる複数本の支持腕３５に
よって軸受３４が支持される。この場合の各支持腕３５
は集合容器２３を貫通している。これらの軸受３３・３
４で回転自在に支持された回転軸３１の上端部は枠体１
３よりも上方へ突出している。その突出した回転軸３１
の上端部には回転駆動系３６が連結される。図１の回転
駆動系３６については全てが示されているのでなく、従
動プーリ３７や伝動ベルト３８など伝動系の一部のみが
示されている。従動プーリ３７は回転軸３１の上端部に
取り付けられ、これと対応する原動プーリ（図示せず）
は図示しないモータの出力軸に取り付けられ、伝動ベル
ト３８は原動プーリと従動プーリ３７とにわたって掛け
回されている。この段落で述べた支持腕３５はたとえば
金属製である。一対の軸受３３・３４は周知のものであ
る。回転駆動系３６を構成するモータ・原動プーリ・従
動プーリ３７・伝動ベルト３８なども周知部品である。

【００２５】フレキシブル剛体４１として図１に例示さ
れたものは、多数のリングを鎖のごとく屈伸自在に長く
連結してなる。フレキシブル剛体４１においては各リン
グ一つひとつが剛体部分になり、各リング相互の連結部
が屈伸自在なフレキシブル部分になるというものであ
る。図１の例では、多数本のフレキシブル剛体４１が放
射配列かつ上下多段の態様で回転軸３１の周囲に取り付
けられる。具体的には、各フレキシブル剛体２７の基端
部を回転軸３１の各取付部３２に差し込んだ後、それぞ
れの取付部３２・フレキシブル剛体基端部を閂状に貫通
する各ロックピン（例：ボルト・二重ナット）で各フレ
キシブル剛体４１を回転軸２５の外周部に枢着するとい
うものである。こうして回転軸３１に取り付けられた各
フレキシブル剛体４１は回転軸３１が回転していないと
き自重で垂れ下がるものであるが、回転軸３１を高速回
転させたときは遠心力で水平浮揚する。この状態のとき
各フレキシブル剛体４１の先端部は間隙を介在して混合
容器２１の胴部内周面に近接する。この関係をさらにい
うと、混合容器２１の胴部内周面は下広がりの筒状傾斜
面であるから、各段のフレキシブル剛体４１は上段のも
のから下段のものになるにしたがい順次長くなってい
る。このような各フレキシブル剛体４１は、これら全体
をみて、回転軸３１の外周部に一段以上の放射配列で取
り付けられていることになる。なお、フレキシブル剛体
４１としては、鎖または伝動用のチェンベルトに類した
ものがこれの代表例になるが、多数のリンク片を屈伸自
在に長く連結したもの・単数〜多数（複数）の打撃部材
（例：鉄板・ハンマヘッド・斧など）を可撓性のある金
属ワイヤに固着したものも有効である。

【００２６】図１に例示された装置には、上記のほかに
も加熱系５１・材料の搬入機械６１・製品の搬出機械６
２などが組み合わされている。加熱系５１は混合容器２
１を加熱するためのものであり、これは図示しない熱源
と、温風ないし熱風を吹き付けるためのブロワー５２
と、送風管５３と、その他で構成されている。加熱系５
１の送風管５３は混合容器２１の外周面近くまで配管さ
れてその先端（温風や熱風の吹き出し端）が混合容器２
１に向けられている。搬入機械６１や搬出機械６２は周
知のベルトコンベアからなる。これらのうちで搬入機械
６１は、材料投入口２２から混合容器２１内に原材料が
投入できるように所定の位置に配置されている。これに
対する搬出機械６２は、集合容器２３内から落下してく
る製品（土質材料）を受けるように所定の位置に配置さ
れている。搬入機械６１についてはベルトコンベア以外
でもよく、たとえばスクリューコンベアなども用いるこ
とができる。混合容器２１がたとえば崖下のような低い
位置にあって崖上のごとき高位置から混合容器２１内に
材料を投入するというときも、搬入機械６１として既述
の各種コンベアを用いてよいが、このようなケースで
は、コンベアに代わるブルドーザやパワーショベル等で
も材料を混合容器２１内に投入することができる。搬出
機械６２についても搬入機械６１とほぼ同様のことがい
える。したがって搬出機械６２がスクリューコンベアか
らなることもある。また混合容器２１下にコンベアの類
がないときは、混合容器２１下に堆積した土質材料をブ
ルドーザやパワーショベルで他の場所へ搬出することも
できる。

【００２７】本発明おける土質材料用の原材料は前記先
行技術文献に記載されたものと同じでよい。それは泥・
土・砂・礫・石・岩などのうちから選ばれた一以上のも
のであったり、また、泥を含む二種以上の混合物・土を
含む二種以上の混合物・砂を含む二種以上の混合物・礫
を含む二種以上の混合物・石を含む二種以上の混合物・
岩を含む二種以上の混合物などのうちから選択された一
以上のものであったりする。これらについては天然（自
然）のものであるか人造のものであるかを問わない。か
かる原材料の具体例としてはヘドロ・泥土・粘性土・砂
質土・礫質土・粘性土塊（ロームや浚渫土）・風化した
珊瑚礫混じり土・風化岩（泥岩・凝灰岩・花崗岩など）
・風化岩塊混じり土・玉石（河川・湖沼・海岸などでみ
られるもの）・砕石（市販品）・下水汚泥スラッジ・有
機質土・弱溶結堆積物・火砕流堆積土・崖錐土・建設発
生土などをあげることができる。弱溶結堆積物の一つと
して「しらす」と俗称されているものがある。これは主
として南九州に広く分布する火砕流堆積物・降下火砕堆
積物・それらの二次堆積物などであって軽石質ないし火
山灰質の白色を帯びたものである。「しらす」は降雨に
より斜面崩壊しやすい特殊土の一つでもある。

【００２８】本発明で用いられる添加物（添加材・添加
剤）も前記先行技術文献に記載されたものと同じでよ
い。それは固体・液体・気体などのうちから選択される
一以上のものである。このような添加物は無機物であっ
たり有機物であったりする。具体的な添加物として生石
灰（粉状・塊状）・消石灰（粉状・塊状）・セメント系
固化材（粉状・塊状・液状）・石灰系固化材（粉状・塊
状・液状）・高分子系安定剤（粉状・液状）・土質安定
用ポリマ（粉状・液状）・増粘剤（粉状・液状）・ピー
ト・藁・チップ状生木・農業用肥料（粉状・液状）・貝
殻類（牡蛎殻・帆立貝殻・アコヤ貝殻）・廃棄石炭灰
（粉状・液状）・ベントナイトその他の止水材（粉状・
液状）・廃棄コンクリート塊・短繊維（金属系のもの・
炭素系のもの・石油材料系のもの）・一般廃棄物焼却灰
スラグ・土工用軽量発砲ビーズ・土工用水砕スラグ・分
離防止剤（粉状・液状）・水・海水・空気・酸素・中和
剤・アルカリ性ガス・酸性ガスなどをあげることができ
る。

【００２９】図１に例示された製造装置を用いて土質材
料をつくるときは一例として以下のようになる。

【００３０】図１の装置において回転駆動系３６・加熱
系５１・振動発生機２５・搬入機械６１・搬出機械６２
をそれぞれ運転状態にする。この運転状態についていう
と、回転軸３１やこれに取り付けられた各フレキシブル
剛体４１は回転駆動系３６から動力伝達を受けて５００
〜２０００回転／分のような高速で回転し、この回転で
各フレキシブル剛体４１が水平浮揚する。それで各フレ
キシブル剛体先端の周速が３０〜１００ｍ／秒にもな
る。一方で混合容器２１は、加熱系５１の送風管５３か
ら吹き付けられる５０〜２００℃程度の熱風で加熱され
るとともに振動発生機２４のノッカー２６により衝撃打
撃されて振動する。そのほか、搬入機械６１は原材料ま
たは原材料と添加物を混合容器２１内に投入するためエ
ンドレス回転し、搬出機械６２も製造された土質材料を
受けて運ぶためエンドレス回転する。

【００３１】上記運転状態のとき、搬入機械６１で運ば
れてくる原材料または原材料と添加物は材料投入口２２
より混合容器２１内に落下する。そして原材料等は、こ
れが混合容器２１内を落下して集合容器２３内に至るま
での間、多数本かつ多段の高速回転体（各フレキシブル
剛体４１）により強打されて粉砕混合される。とくに各
フレキシブル剛体４１については、これが５００〜２０
００回転／分のようなレベルで高速回転しているから、
原材料のみの場合は、これに対する粉砕能力と粉砕物相
互を均質に混ぜる効果が高く、原材料と添加物との場合
は粉砕能力のほか両者を均質に混ぜる効果も高い。この
際、使用する原材料や添加物の種類に応じて各フレキシ
ブル剛体４１の回転数を調整したりもする。それによっ
て粉砕物が所望の粒度になる。かかる加工処理を施した
ものが土質材料になり、これが集合容器２３で案内集合
されながら搬出機械６２上に落下する。ここに落下した
土質材料は搬出機械６２により所定のところまで運ばれ
る。こうして得られる土質材料は二回以上、製造装置に
かけて再処理してもよい。また、得られた土質材料と新
たな原材料および／または添加物とを混ぜ合わせてこれ
らを製造装置にかけてもよい。

【００３２】上記のようにして製造される土質材料は前
記先行技術文献にも記載されているとおり、原材料の種
類・添加物の種類・これら配合比などを選択することで
多種多様のものに仕上がる。以下に例示する土質材料は
それらの一部である。風化岩塊を多く含む原材料でつく
られた土質材料は、ロックフィルダムの遮水材料・ゴミ
最終処分場の遮水材料・防水シート層の保護材料など土
木用や建築用のものになる。化学繊維（短繊維）を添加
物として含む原材料でつくられた抗張力性の土質材料
も、河川堤・切土・盛土法面などが流水や雨水で侵食さ
れるのを防止するために用いられるから土木用のものに
なる。チップ化された生木を添加物として含む原材料で
つくられた土質材料は、雑木処理や除根処理に適した植
生土になるから農林用の一つであるといえる。軟弱な高
含水比の粘性土塊とか石礫とかを含むものを原材料と
し、これに生石灰やセメントのような安定材（添加物）
が添加されてつくられた土質材料は、安定した土構造物
を築造する場合に有用なものとなる。貝殻類を含む原材
料をであってこれらを粉砕混合してなる土質材料は土工
用の埋め戻し材になる。ロームや浚渫土のような粘性土
塊を原材料とし、これに生石灰やセメントのような安定
材（添加物）に高分子系安定剤（添加物）が添加されて
つくられた土質材料の場合は、土工用埋め戻し材以外に
排水用のサンドマットとしても利用することができる。
石炭灰を添加物として含む原材料でつくられた土質材料
は土工用の盛り土材になる。廃棄コンクリート塊を粉砕
してなる土質材料は再生砂として有効に活用することが
できる。有機燐・有機質素化合物などを含んだ汚泥を原
材料としてつくられた土質材料は、微生物培養に適する
ほか、ミミズなどの土中小動物の養殖にも適する。昆虫
などの孵化に用いる土質材料は適当な水分を含むように
つくられる。砂礫質土を主体にしてつくられた土質材料
は養殖場（水底）の敷材や水処理用の濾床材として用い
られる。農業用の土質材料は肥料（添加物）を含んでつ
くられる。

【００３３】図１の装置を用いて土質材料を製造してい
るとき、高速回転中の各フレキシブル剛体４１で打撃さ
れた原材料または原材料と添加物は、遠心方向（回転軸
３１の中心から遠ざかる方向）に飛散して混合容器２１
の内周面に衝突し、その衝突したうちの一部が混合容器
２１の内周面に付着する。しかしこうした付着物は、混
合容器２１の内周面が下広がり傾斜面であるため既述の
不安定状態を呈し、付着物相互の作用で下へ下へずり落
ちていく。そのために付着物の堆積成長が起こりがた
い。このときの混合容器２１は、また、加熱系５１によ
り加熱されて高温化しているから、ここに付着した付着
物は水分の蒸発で粘性を低下させる。これは付着物自身
の粘着性が低下するというのであるから、この種の付着
がさらに起こりがたい。加えて振動発生機２４のノッカ
ー２６が混合容器２１を高速打撃し、これを振動させ
る。したがって、この機械的振動によって付着物が積極
的に振り落とされる。

【００３４】つぎに、本発明に係る土質材料製造装置の
他の一実施形態を図２に基づいて説明する。

【００３５】図２に例示された装置は、図１にのものに
添加物供給系６１が増設されたものである。添加物供給
系６１は、供給管６２・スイベルジョイント６３・下端
が閉鎖された中空の回転軸３１・ノズル６４などを主体
にして構成されるものである。具体的には以下のとおり
である。枠体１３上の支持部材６６で支持された供給管
６２は、スイベルジョイント６３を介して回転軸３１の
上部に連結される。ノズル６４は混合容器２１内に位置
するように回転軸３１の外周面に組み付けられている。
こうして組み付けられたノズル６４は回転軸３１の中空
部内と連通している。供給管６２は図示しない添加物供
給源にホースなどで接続されている。そのほか、混合容
器２１の上部には上広がりの集合筒２１Ｄが増設されて
いる。この集合筒２１Ｄ内には、フレキシブル剛体４１
と同様にして回転軸３１の上部外周面に放射状に取り付
けられた複数本の攪拌部材６５が納まっている。この実
施形態では混合容器２１の上部に集合筒２１Ｄがあるか
ら、材料投入口２２は集合筒２１Ｄと通じるように設け
られる。

【００３６】図２においては支持台１１・搬入機械６１
・搬出機械６２などの図示が省略されているが、これら
は図１に示したものと実質的に同じかそれに準ずるもの
である。図２における装置の構成部品や構成部材も、図
１のものと共通するものは既述の材料からなる。供給管
６２はたとえば金属製である。ノズル６４は既製品でも
よく、パイプの先端に噴射口を設けたものでもよい。攪
拌部材６５はたとえば金属製の柄の先端にワイヤ束を取
り付けたようなものである。スイベルジョイント６３は
既製品でよい。

【００３７】図２に例示された製造装置を用いて土質材
料をつくるときは一例として以下のようになる。

【００３８】図２の装置では、搬入機械６１で運ばれて
くる原材料を混合容器２１内に投入するのと同期して、
添加物供給系６１から送られてくる流動性添加物（液体
・低粘性体・粉体など）を混合容器２１内に噴射する。
このとき原材料は、集合筒２１Ｄ内の攪拌部材６５で事
前に攪拌されてから、混合容器２１内に落下する。添加
物の場合は、供給管６２や回転軸３１の中空部内を経て
ノズル６４の先端から混合容器２１内に噴射される。混
合容器２１内において、これらの原材料や添加物から土
質材料がつくられる点は図１の場合と同じである。混合
容器２１の内周面で付着物の堆積成長が起こりがたいこ
とも図１の場合と同じである。混合容器２１内でつくら
れた土質材料は、集合容器２３で案内集合されながら搬
出機械６２の上に落下し、ここに落下したものが搬出機
械６２で所定のところまで運ばれる。図２の装置でも土
質材料を二回以上製造装置にかけて再処理してよく、ま
た、得られた土質材料と新たな原材料および／または添
加物とを混ぜ合わせてこれらを製造装置にかけてもよ
い。

【００３９】つぎに、本発明に係る土質材料製造装置の
他の一実施形態を図３・図４に基づいて説明する。

【００４０】図３・図４に例示された装置は、混合容器
２１とこれに付帯する構成が図１のものと相違する。す
なわち図３・図４の混合容器２１は、内外に近接して同
心状に重ね合わせることのできる外筒２１Ａと昇降筒２
１Ｂと内筒２１Ｃなど三つの筒を主体にして構成され
る。これらを径の大きさ順でいうと、外筒２１Ａが１
位、昇降筒２１Ｂが２位、内筒２１Ｃが３位になるが、
各筒の相対的な径の差はわずかである。枠体１３の下部
側には筒を支えるための基礎部分としてリング状の座板
１４が設けられる。座板１４には、周方向に等間隔で配
置されてその上面から立ち上がる複数本の取付脚１５や
縦方向に長い複数本の昇降機１６が設けられている。各
取付脚１５と各昇降機１６との相対関係では、取付脚１
５が外側にあって一方が昇降機１６その内側に位置する
というものである。各取付脚１５を介して支持される外
筒２１Ａには、取付脚１５の数や配置間隔に対応する複
数の突出片Ａ１がその外周面に取り付けられており、各
昇降機１６を介して支持される昇降筒２１Ｂにも、昇降
機１６の数や配置間隔に対応する複数の突出片Ｂ１がそ
の外周面に取り付けられている。外筒２１Ａは、集合容
器２３の直上でこれと連通するように配置された後、各
突出片Ａ１を各取付脚１５の上端に固定（連結）するこ
とにより所定の位置に支持される。こうして支持された
外筒２１Ａは、各フレキシブル剛体４１が水平浮揚した
ときにこれの周囲を取り囲むというものである。昇降筒
２１Ｂは、外筒２１Ａ内に配置された後、各突出片Ｂ１
を各昇降機１６の上端に固定（連結）することにより昇
降自在に支持される。ちなみに図示例の各昇降機１６は
油圧式または空気圧式のジャッキ（シリンダとラム）か
らなるが、これに代わるものとして、リードネジを有す
るネジ棒とこれにねじ込んだ雌ネジとからなるものでも
よい。後者の場合、昇降筒２１Ｂの各突出片Ａ１は、周
方向の動きが自由で軸方向の動きのみを拘束されるよう
に雌ネジに連結される。内筒２１Ｃの場合は枠体１３の
上部裏面に取り付けられてそこから下方へ突出してい
る。外筒２１Ａと昇降筒２１Ｂと内筒２１Ｃの関係を詳
しくいうと、外筒２１Ａの上端部と内筒２１Ｃの下端部
は上下食い違い状に重なっており、昇降筒２１Ｂは外筒
２１Ａの内周面と内筒２１Ｃの内周面との間を上下動す
るようになっている。昇降筒２１Ｂの下端部や内筒２１
Ｃの下端部には、図３のごときナイフエッジすなわち内
周面側から外周面側に向けて傾斜したナイフエッジＥ１
・Ｅ２がそれぞれ形成される。そのほか外筒２１Ａの上
端部には、各突出片Ｂ１と重なり合うところに縦方向の
スリットＳが形成されている。

【００４１】図３・図４においては支持台１１・軸受３
４・支持腕３５・搬入機械６１・搬出機械６２などの図
示が省略されているが、これらは図１に示したものと実
質的に同じかそれに準ずるものである。図３・図４にお
ける装置の構成部品や構成部材も、図１のものと共通す
るものは既述の材料からなる。取付脚１５や昇降機１６
は金属製で、突出片Ａ１・Ｂ１も金属製である。そのほ
か外筒２１Ａに振動発生機２４が取り付けられたり、加
熱系５１が備え付けられたりすることもある。

【００４２】図３・図４に例示された製造装置を用いて
土質材料をつくるときは一例として以下のようになる。

【００４３】図３・図４の装置でも、回転軸３１に取り
付けられた各フレキシブル剛体４１は回転駆動系３６を
介して高速回転するため水平浮揚する。そして搬入機械
６１で運ばれてくる原材料または原材料と添加物が混合
容器２１内に投入される。この運転状態のときの原材料
または原材料と添加物も各フレキシブル剛体４１によっ
て既述同様に加工されて既述の土質材料になる。土質材
料は以下、集合容器２３で案内集合されながら搬出機械
６２の上に落下し、ここに落下したものが搬出機械６２
で所定のところまで運ばれる。図３・図４の装置でも土
質材料を二回以上製造装置にかけて再処理してよく、ま
た、得られた土質材料と新たな原材料および／または添
加物とを混ぜ合わせてこれらを製造装置にかけてもよ
い。

【００４４】図３・図４の装置を用いて土質材料を製造
しているときも、高速回転中の各フレキシブル剛体４１
で打撃された原材料または原材料と添加物が混合容器２
１の内周面に付着する。図３・図４の装置では、このよ
うな付着物を下記のようにして削り落とす。まず、昇降
筒２１Ｂが図３の下降位置にあるときは、原材料等は昇
降筒２１Ｂの内面に付着するから、この付着物が堆積成
長する初期段階のときに各昇降機１６を上に伸ばして昇
降筒２１Ｂを内筒２１Ｃの内周面沿いに上昇させる。昇
降筒２１Ｂがこうして上昇するときの付着物は、昇降筒
２１Ｂが内筒２１Ｃの外周面と重なり合う過程で内筒２
１Ｃの下端部（ナイフエッジＥ２）により削り落とされ
る。一方、昇降筒２１Ｂが図３の上昇位置にあるときは
原料等が外筒２１Ａの内周面に付着するから、この付着
物が堆積成長する初期段階のときに各昇降機１６を下に
縮めて昇降筒２１Ｂを外筒２１Ａの内周面沿いに下降さ
せる。このときも付着物は、昇降筒２１Ｂが外筒２１Ａ
の内周面と重なり合う過程で昇降筒２１Ｂの下端部（ナ
イフエッジＥ１）により削り落とされる。したがって図
３・図４の装置を用いて土質材料を製造するときは、昇
降筒２１Ｂを定期的または連続的に上下動させればよ
い。

【００４５】本発明における上記以外の一実施形態は、
図３・図４の装置において内筒２１Ｃを省略するという
ものである。この場合は外筒２１Ａを枠体１３の上部裏
面まで延長し、スリットＳも同様に延長する。外筒２１
Ａについては、図３・図４と同様の手段で支持してもよ
く、また、外筒２１Ａの上端部を枠体１３の上部裏面に
固定してもよい。他は図３・図４で述べた事項と変わら
ないが、昇降筒２１Ｂの上下方向の寸法を外筒２１Ａの
それの１／２とした場合、各フレキシブル剛体４１は、
外筒２１Ａの下半部内に納まる。

【００４６】段落「００４５」の実施態様のものも、前
記と同様の土質材料の製造に際して、外筒２１Ａの内周
面に付着した原材料等を昇降筒２１Ｂの上下動で削り落
とす。

【００４７】

【発明の効果】本発明装置は、混合容器内でフレキシブ
ル剛体を高速回転させながら所望粒度の土質材料を製造
するというものである。その際、混合容器内周面の付着
物を堆積成長させないから、つぎのような効果が得られ
る。

【００４８】高速回転中のフレキシブル剛体が混合容器
内周面の付着物と定常的に接触することがほとんどな
い。したがってフレキシブル剛体の早期摩滅を回避する
ことができる。

【００４９】上記付着物との接触が起こらないから、フ
レキシブル剛体には大きな負荷が掛からず、それが動力
源にも悪影響を与えない。

【００５０】上記付着物に起因したトラブルの発生がな
いから装置をたびたび停止させるような事態も起きな
い。ゆえに土質材料の生産性が向上する。

【００５１】枢要なフレキシブル剛体に欠陥が生じがた
いから、土質材料製造時の処理能力や品質も高位に保持
することができる。

【００５２】上記付着物の除去を機械的に行うので、そ
れに要する労力が不要となり、省力化もはかることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施形態を略示した縦断正面図
である。

【図２】本発明装置の他の一実施形態を略示した要部縦
断正面図である。

【図３】本発明装置の別の一実施形態を略示した要部縦
断正面図である。

【図４】図３の装置の要部を略示した横断平面図であ
る。

【符号の説明】

１６ 昇降機 ２１ 混合容器 ２１Ａ 外筒容器 ２１Ｂ 昇降筒 ２１Ｃ 内筒 ２２ 材料投入口 ３１ 回転軸 ４１ フレキシブル剛体 ３６ 回転駆動系 ６１ 添加物供給系 ６２ 添加物の供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B02C 13/00 - 13/31 B01F 7/00 - 7/32

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周面が下広がりの筒状傾斜面に形成され
   ている混合容器と、混合容器の上部に設けられた材料投
   入口と、混合容器内の中心領域に配置されて上下方向に
   沿う回転軸と、回転軸の外周部に一段以上の放射配列で
   取り付けられた複数本の長いフレキシブル剛体と、回転
   軸に連結された回転駆動系とで構成されていることを特
   徴とする土質材料製造装置。
2. 【請求項２】内外に近接して同心状に重ね合わせること
   のできる二つの筒であって相対的に径の大きい外筒と径
   の小さい昇降筒とを組み合わせてなる混合容器と、混合
   容器の上部に設けられた材料投入口と、混合容器内の中
   心領域に配置されて上下方向に沿う回転軸と、回転軸の
   外周部に一段以上の放射配列で取り付けられた複数本の
   長いフレキシブル剛体と、回転軸に連結された回転駆動
   系とで構成されていること、および、混合容器の垂直軸
   線上において外筒が定位置に配置されているとともに昇
   降筒が外筒の内周面沿いに上下動自在なるように配置さ
   れていること、および、各フレキシブル剛体が混合容器
   の外筒内部と対応する部位にあることを特徴とする土質
   材料製造装置。
3. 【請求項３】内外に近接して同心状に重ね合わせること
   のできる三つの筒であって径の大きさが１位の外筒と同
   ２位の昇降筒と同３位の内筒とを組み合わせてなる混合
   容器と、混合容器の上部に設けられた材料投入口と、混
   合容器内の中心領域に配置されて上下方向に沿う回転軸
   と、回転軸の外周部に一段以上の放射配列で取り付けら
   れた複数本の長いフレキシブル剛体と、回転軸に連結さ
   れた回転駆動系とで構成されていること、および、混合
   容器の垂直軸線上において外筒を下位かつ内筒を上位に
   してこれら両筒が定位置に配置されているとともに外筒
   と内筒との内外周面間に昇降筒が上下動自在なるように
   配置されていること、および、各フレキシブル剛体が混
   合容器の外筒内部と対応する部位にあることを特徴とす
   る土質材料製造装置。
4. 【請求項４】昇降筒が昇降機に連結されて上下動自在に
   支持されている請求項２または３記載の土質材料製造装
   置。
5. 【請求項５】混合容器内に添加物を供給するための添加
   物供給系を備えている請求項請求項１〜３いずれかに記
   載の土質材料製造装置。