JP3738026B2

JP3738026B2 - 粉粒体圧送供給装置

Info

Publication number: JP3738026B2
Application number: JP2004165940A
Authority: JP
Inventors: 昌平千田; 一紘渡辺
Original assignee: CHIDA ENGINEERING INC.
Current assignee: CHIDA ENGINEERING INC.
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2021-11-01
Also published as: JP2004256311A

Description

本発明は、粉粒体を圧気に乗せて連続定量供給する粉粒体圧送供給装置に関する。

地盤を改良するための工法として、攪拌翼が突設された改良ロッドを回転さながら地盤中に挿入し、挿入過程や引き上げ過程において、改良ロッドの所定部位から粉粒体状の固化材（以下、単に固化材ともいう）を噴射し、地盤中に柱体状の固化処理体を造成し軟弱地盤を処理するものが知られている。例えば、深層混合処理工法として知られているものがこれに該当する。

かかる粉粒体固化材を用いる地盤改良においては、粉粒体固化材を圧気（圧送気体、例えば圧縮空気）に乗せて圧送する装置を利用する。かかる圧送供給装置としては、例えば特開平８−１１３３７０号公報、特開平８−１１３３６９号公報、特開平１０−５９５４２号公報等に開示されたものがある。
特開平８−１１３３７０号公報特開平８−１１３３６９号公報特開平１０−５９５４２号公報

粉粒体圧送供給装置においては、粉粒体及び圧気を別系統で送り込みながら、粉粒体を圧気に乗せて送出するものであるため、圧気が粉粒体供給側へ漏れることによる粉粒体の逆流を防止しなければならない。また前述の地盤改良公報への適用を考えると、現場への搬入が容易であること、設置面積が小さくて済むこと、操作・メンテナンスが容易なこと、大容量の定量供給が可能なこと等も要求される。

しかしながら、従来の粉粒体圧送供給装置は、圧気による粉粒体の逆流を防止するために複雑な構造を採用したものしかなかった。またその結果、内部の清掃等のメンテナンスが煩雑であるという問題点や、装置が過大で搬入・設置が困難であるという問題点があった。さらに粉粒体の使用量を管理しにくかった。

したがって、本発明の主たる課題は、圧気による粉粒体の逆流防止を確実に行えるとともに、簡素な構造・機構であり、内部の清掃等のメンテナンスが非常に容易であり、小型で大容量の圧送が可能であり、かつ粉粒体の使用量を容易且つ正確に管理できる粉粒体圧送供給装置を提供することにある。

上記課題を解決した本発明は、次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
上部に粉粒体供給口および下端部に排出口を有する収納チャンバと、この収納チャンバ内に設けられた、外部から前記粉粒体供給口を介して粉粒体を受け入れて貯留し及び貯留した粉粒体を前記収納チャンバ内に排出しうるように構成された計量容器と、この計量容器内の粉粒体量を計量する計量手段と、前記収納チャンバ内に連通された排気フィルタとを有する、粉粒体計量供給手段と、
前記収納チャンバの下端部排出口に対して第１の開閉弁を介して接続されるとともに、下端部に排出口を有する中間チャンバと、
この中間チャンバの下端部排出口に対して第２の開閉弁を介して接続された圧送チャンバと、
この圧送チャンバ内に貯留された粉粒体を連続的に所定量取り出し、圧気に乗せて外部に送り出す送出手段と、
前記圧送チャンバ内の粉粒体貯留量が所定のローレベルに達していないローレベル状態を検出するローレベル検出手段とを備え；
外部への粉粒体供給動作時には、前記送出手段を常時作動させて外部に対して連続定量送出を行う一方、
前記ローレベル検出手段によってローレベル状態が検出されたときに、前記第１の開閉弁を閉じた状態で前記第２の開閉弁を開け、前記中間チャンバ内の粉粒体を前記圧送チャンバに供給した後、前記第２の開閉弁を閉じた状態で前記第１の開閉弁を開け、中間チャンバ内の圧気を収納チャンバ内に送り、次いで、前記第２の開閉弁を閉じた状態で前記第１の開閉弁を開けるとともに、前記計量容器に貯留された粉粒体を前記収納チャンバ内に排出して、この排出した粉粒体を前記中間チャンバに供給するように構成し、かつ
少なくとも前記第１の開閉弁を閉じた状態のときに、外部から前記計量容器内に所定量の粉粒体を受け入れるように構成した、
ことを特徴とする粉粒体圧送供給装置。

＜作用効果＞
本発明の装置では、ローレベル検出手段によってローレベル状態が検出されたときに、第１の開閉弁を閉じた状態で前記第２の開閉弁を開けて前記中間チャンバ内の粉粒体を前記圧送チャンバに供給し（圧送チャンバ補給動作）、しかる後に前記第２の開閉弁を閉じた状態で前記第１の開閉弁を開け、中間チャンバ内の圧気を収納チャンバ内に送り、次いで、第２の開閉弁を閉じた状態で第１の開閉弁を開けるとともに計量容器に貯留された粉粒体を排出して中間チャンバに供給する（中間チャンバ補給動作）。また、少なくとも第１の開閉弁を閉じた状態で、外部から計量容器内に所定量の粉粒体を受け入れる（計量容器供給動作）。よって、圧送チャンバにおいて圧気が混入するものの、第１および第２の開閉弁の少なくとも一方は常に閉じているため、圧気による粉粒体の逆流を効果的に防止しながら、計量容器、中間チャンバおよび圧送チャンバに対して常に適量の粉粒体を蓄えることができ、ロータリーフィーダによる粉粒体の外部送出を連続的に行うことができる。

またかかる逆流防止のために、本発明では、２つの開閉弁で固化材供給経路を間隔をおいて遮断しているだけなので、非常に簡素な構造であり、内部清掃等のメンテナンスも非常に容易である。さらに、計量容器および中間チャンバは、圧送チャンバへの粉粒体の補給に十分な粉粒体をそれぞれ貯留していれば良いため、装置の小型化が可能である。

他方、開閉弁を用いると圧送チャンバに対する粉粒体供給がバッチ式となるものの、最終的にはロータリーフィーダが外部に対する送出を行うので、外部に対しては粉粒体を連続定量供給できる。

以上のとおり、本発明の粉粒体の圧送供給装置によれば、圧気による粉粒体の逆流防止を確実に行えるとともに、簡素な構造・機構であり、内部の清掃等のメンテナンスが非常に容易であり、小型で大容量の圧送が可能であり、かつ粉粒体の使用量を容易且つ正確に管理できるようになる等の利点がもたらされる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳説する。
図１及び図２は、本発明に係る粉粒体圧送供給装置の第１の形態を示している。この粉粒体圧送供給装置は、主に、粉体計量供給手段１０、第１の開閉弁２０、中間チャンバ３０、第２の開閉弁４０、圧送チャンバ５０、送出手段６０およびローレベル検出手段５１から構成されている。

粉粒体計量供給手段１０は、上部に粉粒体供給口１１ｉおよび下端部に排出口１１ｘを有する収納チャンバ１１と、この収納チャンバ１１内に設けられた、外部から粉粒体供給口を介して粉粒体を受け入れて貯留し及び貯留した粉粒体を外部へ排出しうるように構成された計量容器１２と、この計量容器１２内の粉粒体量を計量する計量手段としてのロードセル１３，１３を有する。この構成からも理解できるように、本発明の装置は、粉粒体計量供給手段１０の上部粉粒体供給口１１ｉに対し、例えば出側に供給開閉装置を備えたサイロ等の大型貯留槽（図示せず）から粉粒体を供給することを想定したものである。

特に本第１の形態では、収納チャンバ１１の上部に排気フィルタ１４が連通されている。また、計量容器１２は上面が開口した形状をなしており、両側面に回転軸１５，１５の一端がそれぞれ連結されており、これらの回転軸１５，１５の他端はモータ等の回転駆動源１６，１６にそれぞれ連結されており、回転駆動源１６，１６は、収納チャンバ１１の天板１１ｕ内面に対してロードセル１３，１３を介して吊り下げ支持された内部側板１７，１７に固定されている。したがって、計量容器１２はロードセル１３，１３を介して収納チャンバ１１内に吊り下げられ、ロードセル１３，１３によって内部の粉粒体量が計量可能となっており、また回転駆動源１５，１５により反転されて内部の貯留粉粒体を排出できるようになっている。反転後の状態が点線で示されている。

収納チャンバ１１の下端部排出口１１ｘには第１の開閉弁２０を介して中間チャンバ３０が接続され、この中間チャンバ３０の下端部排出口３０ｘに対して第２の開閉弁４０を介して圧送チャンバ５０が接続される。各開閉弁２０，４０としては、図示のように管路２１，４１内に水平横断方向に沿う回転軸２２，４２を設け、この回転軸２２，４２に管路２１を塞ぎ得る形状の板状弁体２３，４３を取付け、管路外に回転軸２２，３２の回転駆動源２４，４４を設けたものを用いることができる。図示例ではシリンダ２５，４５の往復駆動力を回転軸２２，３２の回転方向に機械的に変換して回転軸２２，４２に伝達する構成としている。一方、各チャンバ１１，３０，５０は粉粒体を自重落下により搬送するため、図示のように、下端に向かうにつれて内径が小さくなる筒状体を用いるのが望ましい。

特に、圧送チャンバ５０内には、所定高さ位置にローレベルセンサ５１が設けられており、このローレベルセンサ５１によって圧送チャンバ５０内の粉粒体量が所定量に達してないローレベル状態を検出できるようになっている。このローレベルセンサの高さ位置は、例えばローレベル状態を検出してから圧送チャンバ５０内に粉粒体が補充されるまでの間、外部送出手段６０が粉粒体を連続定量供給するのに十分な粉粒体量と対応した高さ位置とされる。

また圧送チャンバ５０には、内部に貯留された粉粒体を連続的に所定量取り出し、圧気に乗せて外部に送り出す送出手段６０が設けられる。

この外部送出手段６０は、例えば図示のように、圧送チャンバ５０の下端部から連続するロータケース部６１、およびこのロータケース部６１に内装された所定方向に連続的に回転駆動されるロータ６２からなる連続定量供給式ロータリーフィーダと、このロータリーフィーダにより切り出した粉粒体を、図示しないコンプレッサ等の圧気供給源からの圧気に乗せて送出する送出部とによって構成することができる。ロータ６２は、横向き（又は水平）回転軸６３周りに回転自在とされており、この回転軸６３の外周面には径方向に突出する区画羽根部６４が周方向に等間隔で多数形成され、これら羽根部６４間がポケット６５として形成されている。また回転軸６３は、ケース部６１の外部に連結された図示しないモータ等の回転駆動源に連結されており、この回転駆動源によってロータ６２が回転されるように構成されている。もちろん本発明においては、他の公知の形状のロータを用いることもできる。また送出部としては、図示のようにロータケース部６１におけるロータ６２の回転軸６３方向と直交する側面の下端部に粉粒体送出口６６を形成し、これと対向する側面の下端部には圧気供給源からの圧気導入口６７を形成し、圧気導入口６７からの圧気がこれらと対応する位置のポケット６５を介して粉粒体送出口６６へと流通する構成を採用することができる。

また特開平８−１１３３７０号公報に記載されたスクリューフィーダを用いたものや、特願平２００１−２３３１３５号の図６〜８に記載のもの及び図９〜図１１に記載のものように、複数の外部送出路に対して連続定量供給できるものも用いることができる。

他方、上記第１の形態では、計量容器１２をロードセルを介して収納チャンバに対して支持することにより、計量容器１２内の粉粒体量が計量可能となっているが、第２の形態として図３及び４に示すように、粉粒体計量供給手段１０全体を架台７０（一部のみ図示）に対してロードセル１３を介して吊り下げ支持し、装置分の重さを差し引くことによって計量容器１２内の粉粒体量を計量できるように構成しても良い。この場合、粉粒体計量供給手段１０の収納チャンバ１１と第１の開閉弁２０とは、上下方向に伸縮可能なフレキシブル継手（例えばゴム等の樹脂製蛇腹管）８０により接続され、第１の開閉弁２０よりも下側の部分は別途架台７０に対して固定される。またこの場合、図示のように計量容器の回転軸１５を収納チャンバ外部へ連通させ、収納チャンバ１１の外周面に固定した回転駆動源１６に連結し、内部側板１７を省略することができる。

また、上記第１の形態では、計量容器１１は反転により貯留粉粒体を排出するように構成しているが、図５に示す第３の形態、ならびに図６に示す第４の形態のように、上面全体が粉粒体受け入れ開口部９１とされ、かつ下端部に粉粒体排出口９２が形成され、この下端部排出口９２に開閉弁を設けたホッパ形状の計量容器９０を用いることもできる。開閉弁は、図示のように下側から排出口内に嵌合する錘状弁体９３と、天板１１ｕに固定された、この錘状弁体９３を上下動させ排出口９２に対する嵌脱を行うためのシリンダ９４とから構成されている。また、第３の形態と第４の形態とは計量容器１２の吊り下げ方が異なり、前者は計量容器１２をロードセル１３を介して収納チャンバに対して支持する点で第１の形態と対応する粉粒体計量構成を採用したものであり、後者は、粉粒体計量供給手段１０全体を架台７０に対してロードセル１３を介して吊り下げ支持し、粉粒体計量供給手段１０の収納チャンバ１１と第１の開閉弁２０とをフレキシブル継手８０により接続する点で、第２の形態と対応する粉粒体計量構成を採用したものである。

他方、かくして構成された本発明の粉粒体圧送供給装置の動作態様は、図７に示すようになる。なお図７では代表的に上記第３の形態の装置の場合を示しているが、他の形態の装置の場合についても基本的に同様である。

（装置始動時）
装置始動時には、先ず外部送出手段６０による外部送出を行わずに、すなわち少なくともロータリーフィーダは停止させた状態で、圧送チャンバ５０、中間チャンバ３０及び計量容器１１のそれぞれが所定量の粉粒体を蓄えた状態とする（図示せず）。

このため、先ずサイロ等の外部大型貯留槽から供給口１１ｉを介して計量容器９０に粉粒体を投入供給する。この際、ロードセル１３により計量容器９０内の粉粒体量を計量し、所定量に達したら外部からの供給が自動的に停止するようにする。計量が終了したならば計量容器９０の開閉弁を開けて内部の粉粒体を収納チャンバ１１内に排出するとともに、第１の開閉弁２０及び第２の開閉弁３０を適宜開閉して、中間チャンバ３０まで又は圧送チャンバ５０まで粉粒体を送り込む。必要に応じて外部貯留槽からの粉粒体供給を複数回行うことができる。なお、既に圧送チャンバ５０、中間チャンバ３０及び計量容器９０のそれぞれが所定量の粉粒体を蓄えときにはこの装置始動時動作を行う必要はない。

（粉粒体の外部供給動作時）
外部への粉粒体供給動作時には、外部送出手段６０を常時作動させて外部に対して連続定量送出を行う。より詳細には図８に示すように、ロータリーフィーダのロータ６２が所定方向に連続的に回転され、圧送チャンバ５０内に貯留された粉粒体Ｐ３が、ロータ６２のポケット６５に順次受け入れられ、ロータ６２の回転に伴って送出口６６側へ移送される。その一方で、図示しない圧気供給源から圧気が、圧気導入口６７と連通するポケット６５内に導入される。その結果、ポケット６５に受け入れられた粉粒体Ｐ４は、当該ポケット６５が圧送チャンバ５０と連通せず且つ下端の送出口６６と連通したときに、ポケット６５を通過する圧気に乗せられて送出口６６を介して外部に対して送出される。なお、圧気の殆どは粉粒体を伴って送出されるが、粉粒体が送出された後のロータポケット６５はロータ６２の回転によって圧送チャンバ側に循環されるため、これに伴って圧気が圧送チャンバ５０内に若干漏れる。

かかる外部送出によって圧送チャンバ５０内の粉粒体Ｐ３の貯留量が図７（ａ）に示すように減少し、ローレベル検出手段５１によってローレベル状態が検出されたときには、図７（ｂ）に示すように第１の開閉弁２０を閉じた状態で第２の開閉弁４０が所定時間だけ開放され、中間チャンバ３０内の貯留粉粒体が圧送チャンバ５０に落下供給される。この際、圧送チャンバ５０内に漏れた圧気の一部が中間チャンバ３０内に若干漏れる。

この第２の開閉弁４０の開閉動作があると、続いて図７（ｃ）に示すように、本例では第２の開閉弁４０を閉じた状態で第１の開閉弁２０が所定時間だけ開放され、中間チャンバ３０内の圧気が収納チャンバ１１内に送られ、排気フィルタ１４を介して装置外部へ排気される。この際、収納チャンバ１１内の粉粒体Ｐ１は計量容器９０内に収容されているので、収納チャンバ１１を通過する圧気が殆ど作用しない。したがって、本発明の装置では圧気が適切に排気され、粉粒体が逆流するような事態は発生し難い。

次いで、図７（ｄ）に示すように、第２の開閉弁４０を閉じた状態で、第１の開閉弁２０を開けるとともに計量容器９０に貯留された計量済み粉粒体を排出して中間チャンバ３０に供給する中間チャンバ補給動作がなされる。また続いて図７（ｅ）に示すように、第１の開閉弁２０を閉じた状態で、外部から計量容器９０内に粉粒体の受け入れが開始されるとともにロードセル１３による計量がなされ、計量容器９０内に所定量の粉粒体が受け入れられる（計量容器補給動作）。これらの補給動作は、一回の補給量が少ない設計となっている場合には、必要に応じて交互に複数回繰り返すようにしても良い。

よってこの場合、圧送チャンバ５０内の粉粒体がローレベルに達するまでの間に中間チャンバ３０への補給が終了するように、圧送チャンバ５０の容積やローレベル位置、補給量等を適切に設計する。換言すれば、中間チャンバ３０への供給最短時間と圧送チャンバ５０の貯留量がローレベルに達するまでの時間が等しいところが、この装置の最大圧送能力ということになる。ただし、この計量容器供給動作においては少なくとも第１の開閉弁２０を閉じていれば足り、したがってこの動作中に圧送チャンバ５０の貯留量がローレベルになる（又はなったとき）場合、並行して第２の開閉弁４０を開けて圧送チャンバ補給動作を行うこともできる。

かくして、粉粒体の外部圧送中は常に、中間チャンバ３０および計量容器９０内に所定量の粉粒体が蓄えられ、この粉粒体は必要に応じて圧送チャンバ５０へ向けて段階的に供給される。以降は、この繰り返しである。

そして、このように構成された本発明の粉粒体圧送供給装置においては、次のような利点がもたらされる。
（イ）粉粒体を計量容器９０（第１及び第２の形態では符号１２で示されている）及び計量手段１３による計量を経て圧送するため、粉粒体使用量の管理記録を容易且つ正確に行うことができる。
（ロ）装置内に粉粒体を大量に貯留する必要がないため、装置の小型化を図ることができる。このようにしても、小規模工事の場合を除いては、粉粒体を貯留しておく大型貯留装置を使用するから実用上は問題がない。
（ハ）上記手順による適切な弁開閉タイミングによって装置内の圧気が適切に排気され、粉粒体の逆流が発生しにくい。
（ニ）本発明では、２つの開閉弁２０，４０によって固化材供給経路を間隔をおいて遮断しているだけなので、非常に簡素な構造であり、内部清掃等のメンテナンスも非常に容易である。

本発明に係る粉粒体圧送供給装置の第１の形態の縦断面図である。第１の形態の別の方向からの縦断面図である。本発明に係る粉粒体圧送供給装置の第２の形態の縦断面図である。第２の形態の別の方向からの縦断面図である。本発明に係る粉粒体圧送供給装置の第３の形態の縦断面図である。本発明に係る粉粒体圧送供給装置の第４の形態の縦断面図である。本発明に係る粉粒体圧送供給装置の第４の形態の縦断面図である。本発明に係る粉粒体圧送供給装置の動作要領を示す要部拡大図である。

符号の説明

１０…粉粒体計量供給手段、１１…収納チャンバ、１２…計量容器、１３…ロードセル、１４…排気フィルタ、２０…第１の開閉弁、３０…中間チャンバ、４０…第２の開閉弁、５０…圧送チャンバ、５１…ローレベル検出手段、６０…外部送出手段。

Claims

上部に粉粒体供給口および下端部に排出口を有する収納チャンバと、この収納チャンバ内に設けられた、外部から前記粉粒体供給口を介して粉粒体を受け入れて貯留し及び貯留した粉粒体を前記収納チャンバ内に排出しうるように構成された計量容器と、この計量容器内の粉粒体量を計量する計量手段と、前記収納チャンバ内に連通された排気フィルタとを有する、粉粒体計量供給手段と、
前記収納チャンバの下端部排出口に対して第１の開閉弁を介して接続されるとともに、下端部に排出口を有する中間チャンバと、
この中間チャンバの下端部排出口に対して第２の開閉弁を介して接続された圧送チャンバと、
この圧送チャンバ内に貯留された粉粒体を連続的に所定量取り出し、圧気に乗せて外部に送り出す送出手段と、
前記圧送チャンバ内の粉粒体貯留量が所定のローレベルに達していないローレベル状態を検出するローレベル検出手段とを備え；
外部への粉粒体供給動作時には、前記送出手段を常時作動させて外部に対して連続定量送出を行う一方、
前記ローレベル検出手段によってローレベル状態が検出されたときに、前記第１の開閉弁を閉じた状態で前記第２の開閉弁を開け、前記中間チャンバ内の粉粒体を前記圧送チャンバに供給した後、前記第２の開閉弁を閉じた状態で前記第１の開閉弁を開け、中間チャンバ内の圧気を収納チャンバ内に送り、次いで、前記第２の開閉弁を閉じた状態で前記第１の開閉弁を開けるとともに、前記計量容器に貯留された粉粒体を前記収納チャンバ内に排出して、この排出した粉粒体を前記中間チャンバに供給するように構成し、かつ
少なくとも前記第１の開閉弁を閉じた状態のときに、外部から前記計量容器内に所定量の粉粒体を受け入れるように構成した、
ことを特徴とする粉粒体圧送供給装置。