JP3992180B2 - 混合攪拌方法及び同装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として、原料に添加剤等を添加して混合・攪拌する処理装置の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
混合攪拌装置は、従来から泥土固化装置やコンクリートミキサ等において知られている。コンクリートミキサは、例えば、特許公開公報第平10−309971号、特許公開公報2000−33831、特許公開公報2000−43025等に開示されているように、車体にミキサを搭載したコンクリートミキサ車として知られている。これらのコンクリートミキサ車はいずれもバッチ方式の混合撹拌装置であるため、連続処理ができないために、大量処理が困難であるという課題がある。
【0003】
また、泥土固化装置も従来から種々の形式の装置が知られている。例えば、公開特許公報第平5−51942号には連続式汚泥処理装置が開示されている。この装置は可尭性ベルトゴムを半円状に曲げて搬送手段を構成している。このためにベルトの回転に大きな駆動力が必要となり、ベルトゴムの消耗が激しくなり耐久性に欠けるという欠点がある。更に、この装置はカバーで覆う構成となっていないために、粉塵が外部に飛散しやすく周囲の環境を汚染するという欠点の他、雨天等の場合に使用が困難になるという問題点がある。
【0004】
公開特許公報第平7−292718号には連続方式の汚泥(又は泥土)処理装置が開示されている。さらに、公開特許公報第平11−33620号には、動力源なしに混練できる連続式泥土固化処理装置が開示されている。これらの連続方式の固化処理装置は土地又は床等に固設する方式であり、複数の作業場間を移動させるには設置、分解等の作業を繰り返す必要があり、また、遠く離れた作業現場に設置するには機材運搬等の作業が必要になり使用場所に制限を受けるという課題がある。構成自体も複雑であるために、メンテナンス作業に時間がかかるという課題もある。
【0005】
これらの課題を解決した処理装置として、公開特許公開公報2000−8368に開示されている連続式混合装置がある。この装置を図9、図10に示す。図9において、無端キャタピラ51を装備した自走車両50の車体上にミキサ53が設置されている。ミキサ53は図10に示すような2軸式の連続ミキサで、図10(A)は平面図、(B)はX−X断面図を示す。ミキサ53は混合胴54内に多数の混合羽根55を取り付けた2本の混合軸56を平行に配置し、駆動モータ57により2本の混合軸56を相反する方向に回転させて材料を連続的に混合する。
【0006】
混合胴54の駆動モータ57側の端部に泥土等の材料を受け入れる材料投入部58が設けられており、反対側端部下側には混合した改良土等の混合剤を排出する材料排出部59が設けられている。排出部59の下方には、油圧シリンダ61により上下に傾動可能にした混合物搬出コンベア60が設けられている。なお、ミキサ53の混合胴54は上下に傾動可能に設けられており、これにより混合時間(混合胴54内に滞留する時間)を調節可能にしている。即ち、泥土の粘度が低く流動性に富むときは材料排出部59を上向きに傾け、粘度が高く流動性に乏しいときは材料排出部59を下向きに傾けて調整する。
【0007】
自走車両52の車体上に設けられたフレーム63には原材料受け入れホッパ64と添加剤貯留ホッパ65が搭載されている。原材料受け入れホッパ64の下側には原材料を材料投入部58に投入するベルトコンベア66が設けられると共に、添加剤貯留ホッパ65の下側には添加剤を所定量ずつ切り出して材料投入コンベア66に添加する添加剤切出装置67が設けられている。
【0008】
上記構成により、上記装置は、泥土の供給と並行して添加剤貯留ホッパ65に積み込んでいる泥土固化剤(添加剤)を泥土の供給量に応じて添加剤切出装置67によって原材料投入コンベア66上の泥土に切り出して添加する。泥土固化剤が添加された泥土は連続ミキサ53によって所定時間混合され、所望の混合物に生成されて混合物搬出コンベア60によって所定位置に搬出される。
【0009】
上記従来装置は自走式車両でかつ連続方式を採用しているので、使用場所や連続処理の問題は解決している。しかし、ミキサの上下の傾きにより滞留時間を調節しているが、傾きの程度によっては比重の軽い泥土(水分の多い泥土)と比重の重い泥土とが分離しやすく一定品質の製品を生産することが困難であるという課題がある。さらに、傾きとミキサの回転速度及び生産量(排出量)とは相互に関係し、また、混合胴は上部が開放されており、泥土の量が部分的に偏ったり、オーバフローしたりして生産量の制御が困難になるという課題もある。更に、混練装置が混練作業と移送を兼ねているため大きな駆動装置を必要とするという課題がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は上記課題を解決した発明を出願中である(特願2001−119159)。この発明は、上述のような背景の下になされたもので、上記従来装置の課題を解決すると共に、出願発明を改良した混合撹拌装置を提供することを目的としている。即ち、原料の供給、製品の排出が容易で攪拌時間を自由に調整可能にすると共に、小さな駆動動力で、攪拌むらのない良質の改良土を適量だけ生産可能にし、かつ、コンパクトにして自走式車両に容易に搭載可能な処理装置を提供することを課題としている。
【0011】
本発明は上記の課題を解決する手段として以下の構成を採用している。即ち、請求項1に記載の発明は、原料投入口と製品搬出口を有する函体の底部にベルトコンベアを設け、該ベルトコンベアの流れ方向に沿って複数台の正逆回転可能な混合攪拌機を該函体内に設けた混合攪拌装置において、原料供給工程、混合攪拌工程及び製品排出工程からなる混合攪拌方法であって、前記混合攪拌工程は、原料投入口側の混合攪拌機が投入された原料を製品排出口側に送出するように正回転させ、製品排出口側の混合攪拌機が前記ベルトコンベア上の原料を原料投入口側に送出するように逆回転させて該原料が混合撹拌装置内に留るように制御すると同時に前記ベルトコンベアを流れの前後方向に揺動させて滞留原料の停滞点を解消するように制御したことを特徴としている。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記原料供給工程は、前記原料投入口から原料を投入すると同時に前記ベルトコンベアを駆動して、該原料を原料投入口から製品搬出口に至る該ベルトコンベア上に分布して積載するように制御したことを特徴としている。
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記製品排出工程は、混合攪拌された製品を製品排出口から排出すると共に原料の供給を同時に行うことを特徴としている。
【0012】
請求項4に記載の発明は、原料投入口と製品排出口とを有する函体と、該原料投入口を開閉するシャッタと、前記函体の底部に設けられ、前記原料投入口から投入された原料を製品排出口に搬送するベルトコンベアと、該ベルトコンベアの移動方向に沿って該函体内に配置された複数台の正逆回転可能な混合攪拌機と、前記ベルトコンベアを駆動する第1駆動手段と、前記混合攪拌機を各々独立に回転駆動する第2駆動手段と、前記シャッタの開閉、並びに第1駆動手段及び第2駆動手段を制御するコントローラとを具備し、該コントローラは投入された原料の混合攪拌時には該原料が前記函体内に留るように原料投入口側の混合攪拌機を正回転し、製品排出口側の混合攪拌機を逆回転するように第2駆動手段を制御し、同時に前記ベルトコンベアを流れ方向に対して前後に揺動させるように第1駆動手段を制御することを特徴としている。
【0013】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記コントローラは原料投入時に原料が前記ベルトコンベア上に分布して積載されるようにシャッタの開閉及び第1駆動手段を制御することを特徴としている。
【0014】
請求項6に記載の発明は、請求項4、請求項5に記載の発明において、前記混合攪拌機は回転軸を原料の流れ方向と直交する方向に設けたことを特徴としている。
【0015】
請求項7に記載の発明は、請求項4〜請求項6に記載の発明において、前記混合攪拌機は泥土原料を細かく砕き、改良材又は固化剤を巻き込みながら混練するカッター刃を装着したことを特徴としている。
また、請求項8に記載の発明は、請求項4〜請求項6に記載の発明において、前記混合攪拌機はセメントを混練する羽根を装着したことを特徴としている。
【0016】
請求項9に記載の発明は、請求項4〜請求項8に記載の発明において、前記函体の上方部は取り外し可能なカバーによって構成したことを特徴としている。
また、請求項10に記載の発明は、請求項4〜請求項9に記載の発明において、前記函体は複数のユニットに分離可能に構成され、該ユニットに混合攪拌機を設けて混合撹拌装置本体をユニット化したことを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を原料の泥土に固化剤を添加して混合撹拌する固化処理装置に実施した装置(実施形態)について説明する。なお、本発明は固化処理に限定されるものではなく他の処理装置、例えば粉体セメントに水を加えて混ぜるミキサ、粉体に水や添加剤を加えて練り合わせる混練装置にも容易に適用できる。
【0018】
図1は本実施形態の側面図を示し、図2は本実施形態の上蓋を外したときの上平面図を示す。図1、図2において、固化処理装置10はフレーム11の上側に函体12が固設されている。この函体12は底部が開放されており、上側面の一部(図の左側部分)に開口13が設けられている。残りの上側面は取り外し(又は開閉)可能な上蓋(カバー)14によって覆われている。上蓋14には取り外す際に便利な取手14aが設けられている。なお、函体12は5個のブロック15a〜15eに分割可能で連結部材16によって連結されている。また、函体12の底部に近接して原料土搬送用ベルトコンベア17が設けられている。函体12の終端底部には製品排出口32が設けられており、製品排出口32の下方に位置し、ベルトコンベア17の終端下方に製品土搬出用ベルトコンベア29が設けられている。
【0019】
開口13の上方には原料土投入ホッパ30,固化剤投入ホッパ31が設けられている。原料投入ホッパ30の底部には図示省略の原料投入口と投入口を開閉するシャッタ41aが設けられている。また、固化剤投入ホッパ31の底部には原料投入口に連結した固化剤投入口(図示省略)と固化剤投入口を開閉するシャッタ41bが設けられている。原料投入口のシャッタ41a並びに固化剤投入口のシャッタ41bはコントローラ40(図7参照)の出力端に接続され、制御される。
【0020】
図3は図2の矢印(m)から見た断面図を示す。図4は矢印(C)から見た断面図を示す。函体12の内部には、図3に示すように4個のミキサ18a〜18dが回転自在に設けられている。ミキサ18a〜18dの回転軸19a〜19dはベルトコンベア17の流れ(移動)方向と略90度をなす角度に設けられている。回転軸19a〜19dは両端に設けられた軸受け20によって支持されている。更に回転軸19a〜19dの一端側は継手21を介して駆動モータ22a〜22dが連結されている。なお、駆動モータ22a〜22dの制御端子はコントローラ40の出力端に接続されている(図7参照)。
【0021】
図5はミキサ18a〜18dの構造例を示す拡大詳細図である。図5において、回転軸19の表面に複数の刃物ホルダー25が放射状に溶接により固設されている。刃物ホルダー25の取り付けは1カ所に1対の刃物ホルダー25,25が回転軸19の上下面(反対)面に配置され、隣接した次の箇所には、例えば90度向きを変えて別の刃物ホルダー25が配置されている。これによって配置の密度を増加させている。各刃物ホルダー25には攪拌刃26が着脱可能な状態で、例えば、ピンによって固定されている。ミキサ18a〜18dは正逆回転可能で、正回転した場合は混合攪拌された原料が前方に送出され、逆回転した場合は後方に送出する。なお、ミキサ18a〜18dは同一のミキサである必要はない。特に、最終段のミキサ18dは逆回転した場合に原料を後方に送出するか、或いは逆に取り付けて正回転した場合に原料を後方に送出するようにしてもよい。
【0022】
ベルトコンベア17には駆動輪27,従動輪28の他に図示省略のたわみを防止するための遊動輪が設けられている。また、駆動輪27を駆動する駆動モータ43(図7参照)は前記した回転軸19a〜19dを駆動するモータ22a〜22dと別個に設けられており、回転速度、回転方向が独立に制御可能に構成されている。駆動モータ43の制御端子はコントローラ40の出力端に接続されている。なお、駆動モータ43の駆動動力は電動若しくは油圧、エアーのように速度調整及び正逆回転が可能なものを利用する。
【0023】
図6は函体12の側面板の下端部とベルトコンベア17の隙間から原料土が漏れ出すのを防止するスカートゴム(漏れ防止手段)35の取り付け構造の例を示す。図6において、スカートゴム35の下端部とベルトコンベア17の上面とは略接する程度に僅少の隙間を設け、ベルトコンベア17の両端部から余裕を持たせた位置に配置され、スペーサ36を挿入して函体12の側面板にボルト等により固設されている。なお、フレーム11には、図4に示すように、脚33が適当な箇所に設けられており、これによって走行車(又は設置床)に設置可能に構成されている。
【0024】
図7はコントローラ40との接続を示した図である。コントローラ40には、ミキサ18a〜18dを駆動する駆動モータ22a〜22dの制御入力端子並びにベルトコンベア17を駆動する駆動モータ43の制御入力端子が接続されている。更に、原料投入口のシャッタ41a及び固化剤投入口のシャッタ41bの制御入力端子もコントローラ40の出力端に接続されている。また、コントローラ40にはデータ記憶用メモリ44aと作業用メモリ44bが接続されている。更に、入力装置45と表示装置46が接続されている。記憶用メモリ44aには製品の性質や停止条件について複数モードの処理を実行するプログラムが格納されている。オペレータは入力装置45により、実行モードを選択できるように構成されている。
【0025】
次に、本実施形態の作用をフローチャートに基づいて説明する。まず、図8において、ステップS1では原料土投入ホッパ30に原料土を投入すると共に固化剤を固化剤ホッパ31に投入する。また、製品の品質、処理量等の所望のデータを入力装置45より入力し、表示装置46により確認する。
【0026】
次にステップS2では、コントローラ40はベルトコンベア用駆動モータ43に正回転の制御信号を出力すると共に原料投入口のシャッタ41a、固化剤投入口のシャッタ41bに「開」の制御信号を出力する。これによってベルトコンベア17上に適量の原料土と所定割合の固化剤からなる原料が積載されると共にベルトコンベア17が正回転して原料を製品排出口32側に搬送する。
【0027】
このとき、更に、コントローラ40はミキサ用駆動モータ22a〜22cに微速正回転の制御信号を出力して、ミキサ18a〜18cが原料搬送の妨げにならないようにする。また、ミキサ用駆動モータ22dに逆回転の制御信号を出力して原料がベルトコンベア17から製品排出口32を通ってベルトコンベア29上にこぼれ落ちないように制御する。所定の時間経過後、即ち、適量の原料がベルトコンベア17上に分散して積載された状態になったときにコントローラ40は駆動モータ22a〜22d及び43に停止信号を出力すると共に原料投入口のシャッタ41a、固化剤投入口のシャッタ41bに「閉」の制御信号を出力して投入口のシャッタ41a、41bを閉じる。
【0028】
ステップS3ではベルトコンベア17上に積載された原料を混合攪拌する。このために、コントローラ40は初段の駆動モータ22aには正回転の制御信号を出力し、同時に最終段の駆動モータ22dには逆回転の制御信号を出力する。更に、コントローラ40は中間の駆動モータ22b、22cには正回転又は逆回転の制御信号を出力して積載原料がベルトコンベア17上で十分に混合攪拌されるように制御する。例えば、ミキサ18aとミキサ18cは正回転とし、ミキサ18bとミキサ18dは逆回転とする。或いは、ミキサ18aとミキサ18bは正回転とし、ミキサ18cとミキサ18dは逆回転させる。或いは、2つの回転モードを所定時間毎に切り換えるようにしてもよい。
【0029】
なお、混合攪拌の際に、同時に駆動モータ43に正回転の微小制御信号と逆回転の微小制御信号を微小時間ずつ交互に出力してベルトコンベア17を前後に揺動してミキサ18a〜18d間にできる停滞点を無くすようにしてもよい。
【0030】
ステップS4では所定量の製品が得られたか、或いは図示省略の検出装置により原料土投入ホッパ30内の残留原料土又は固化剤投入ホッパ31内の残留固化剤が空になったか、或いは所定時間が経過した等の最終条件をチェックする。最終条件を満たした場合は製品排出(ステップS5)を実行した後に停止する。最終条件を満たしていない場合はステップS5を実行し、同時にステップ2も実行開始する。
【0031】
ステップS5ではコントローラ40は駆動モータ43に正回転の制御信号を出力して、ベルトコンベア17上の製品土を製品排出口32から製品土搬送用ベルトコンベア29上に積載する。積載された製品土は次の工程(又は製品搬出車)へ運ばれる。この際コントローラ40はミキサ用駆動モータ22a〜22dには微小正回転の制御信号を出力して製品土の搬送の妨げにならないように制御する。また、微小時間遅れてステップ2を実行する。この微小時間の遅れは製品土に原料土が混入するのを防止するためである。なお、コントローラ40は駆動モータ22dに製品土が全て排出された直後(所定時間経過後)に逆回転信号を出力して原料がベルトコンベア17上から排出されないように制御する。
【0032】
以上に説明した構成、機能から理解できるように、本実施形態によれば以下の効果が得られる。原料土の搬送用駆動モータと混合攪拌用駆動モータを別々に設けて専用としているので、小動力の駆動モータで実現できるという効果が得られる。また、搬送用ベルトは原料土の供給と製品土の排出及び混合攪拌容器の機能を兼ねており、ベルトコンベアを有効に活用できるという効果が得られると共に装置をコンパクトに構成できるという効果も得られる。更に、混合中にベルトコンベアを揺動させて停滞点を無くすことにより、混合むらの少ない製品土を得ることができるという効果が得られる。また、混合攪拌時間はバッチ処理装置と同様に自由に制御できるので、製品土の品質を自由に制御できるという効果が得られる。更に、処理装置の自動化が容易であるという効果も得られる。また、ミキサをユニット化しておくことにより、段数の増減が容易であることから大量の処理機から少量の処理機まで簡単に構成できるという効果が得られる。以上のように、本実施形態は連続処理方式の混合撹拌装置の利点とバッチ処理方式の混合角は装置の利点とを兼ね備えている。
【0033】
なお、上蓋は容易に取り外し(又は開閉)ができるので装置の点検、整備等のメンテナンス作業が容易にできる。例えば、一部の攪拌刃が破損した場合等でも容易に交換できる。また、装置全体がコンパクトに構成できるために車両に搭載することも容易にできるという効果も得られる。
【0034】
以上本発明の実施形態を図面に基づいて詳述してきたが、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。例えば、混合攪拌機をセメントの混練に適した混合攪拌機に代えることによりセメント混練処理装置としても適用できるものである。また、本発明はその他の混練処理装置にも適用できる。なお、上記した実施形態における原料土搬送手段は、ベルトコンベアに限定されるものではなく、エプロンフィーダー、チェーンコンベアなどミキサと干渉しないで搬送できる装置であればよい。また、ミキサは複数の刃を放射状に配置した物で構成しているが、スクリュウ羽根方式、パドル軸方式でもよい。ミキサの駆動手段は独立のモータとしたが、全ての駆動手段が独立である必要はなく、一部の駆動手段はチェーンやベルト伝動等で連結して駆動してもよい。
【0035】
【発明の効果】
本発明では混合攪拌手段と原料搬送手段とを独立させて構成し、動力源を独立に制御可能にしていることから、個々の動力源は小さくて済み、かつ、混合攪拌の程度と出力量を独立して制御できるので良質な製品を適量得ることが容易になるという効果が得られる。本発明の装置は自動化に適しており、また、ミキサをユニット化して段数を増減できるため良質な製品を大量に得ることができるという効果が得られる。本発明は、更に、混合攪拌手段を函体の中に収容しており、かつ、函体の上部蓋を開閉可能に設けているので作業中において粉塵が外部に飛散することもなく外部環境に優しいだけでなく、点検整備等も容易にできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施した実施形態の装置の側面図である。
【図2】 本実施形態の上蓋を取り外した上面図を示す。
【図3】 矢印Eから見た縦断面図を示す。
【図4】 矢印Cから見た縦断面図を示す。
【図5】 本実施形態の混合攪拌手段(ミキサ)の詳細を示す。
【図6】 本実施形態の漏れ防止手段(スカートゴム)を示す。
【図7】 本実施形態の制御装置のブロック図を示す。
【図8】 本実施形態の作用のフローチャート図を示す。
【図9】 従来装置を示す。
【図10】 (A)、(B)は従来装置の攪拌部の平面図、側面図を示す。
【符号の説明】
10 原料土固化処理装置
11 フレーム
12 函体
13 開口(原料投入口)
14 上蓋
15(15a〜15d) ユニット
17 原料土搬送ベルトコンベア
18(18a〜18d) ミキサ(混合攪拌手段)
19(19a〜19d) 回転軸
20 軸受け
21 継手
22a〜22d 駆動モータ
30 原料土投入ホッパ
31 固化剤投入ホッパ
32 製品排出口
35 スカートゴム(漏れ防止手段)
40 コントローラ
41a、41b 開口シャッタ
43 搬送用駆動モータ
45 入力装置

Claims (10)

  1. 原料投入口と製品搬出口を有する函体の底部にベルトコンベアを設け、該ベルトコンベアの流れ方向に沿って複数台の正逆回転可能な混合攪拌機を該函体内に設けた混合攪拌装置において、原料供給工程、混合攪拌工程及び製品排出工程からなる混合攪拌方法であって、前記混合攪拌工程は、原料投入口側の混合攪拌機が投入された原料を製品排出口側に送出するように正回転させ、製品排出口側の混合攪拌機が前記ベルトコンベア上の原料を原料投入口側に送出するように逆回転させて該原料が混合撹拌装置内に留るように制御すると同時に前記ベルトコンベアを流れの前後方向に揺動させて滞留原料の停滞点を解消するように制御したことを特徴とする混合攪拌方法。
  2. 前記原料供給工程は、前記原料投入口から原料を投入すると同時に前記ベルトコンベアを駆動して、該原料を原料投入口から製品搬出口に至る該ベルトコンベア上に分布して積載するように制御したことを特徴とする請求項1に記載の混合攪拌方法。
  3. 前記製品排出工程は、混合攪拌された製品を製品排出口から排出すると共に原料の供給を同時に行うことを特徴とする請求項1又は請求項2の何れか1に記載の混合攪拌方法。
  4. 原料投入口と製品排出口とを有する函体と、該原料投入口を開閉するシャッタと、前記函体の底部に設けられ、前記原料投入口から投入された原料を製品排出口に搬送するベルトコンベアと、該ベルトコンベアの移動方向に沿って該函体内に配置された複数台の正逆回転可能な混合攪拌機と、前記ベルトコンベアを駆動する第1駆動手段と、前記混合攪拌機を各々独立に回転駆動する第2駆動手段と、前記シャッタの開閉、並びに第1駆動手段及び第2駆動手段を制御するコントローラとを具備し、該コントローラは投入された原料の混合攪拌時には該原料が前記函体内に留るように原料投入口側の混合攪拌機を正回転し、製品排出口側の混合攪拌機を逆回転するように第2駆動手段を制御し、同時に前記ベルトコンベアを流れ方向に対して前後に揺動させるように第1駆動手段を制御することを特徴とする混合攪拌装置。
  5. 前記コントローラは原料投入時には原料がベルトコンベア上に分布して積載されるようにシャッタの開閉及び第1駆動手段を制御することを特徴とする請求項4に記載の混合攪拌装置。
  6. 前記混合攪拌機は回転軸を原料の流れ方向と直交する方向に設けたことを特徴とする請求項4又は請求項5の何れか1に記載の混合攪拌装置。
  7. 前記混合攪拌機は泥土原料を細かく砕き、改良材又は固化剤を巻き込みながら混練するカッター刃を装着したことを特徴とする請求項4〜請求項6の何れか1に記載の混合攪拌装置。
  8. 前記混合攪拌機はセメントを混練する羽根を装着したことを特徴とする請求項4〜請求項6の何れか1に記載の混合攪拌装置。
  9. 前記函体の上方部は取り外し可能なカバーによって構成したことを特徴とする請求項4〜請求項8の何れか1に記載の混合攪拌装置。
  10. 前記函体は複数のユニットに分離可能に構成され、該ユニットに混合攪拌機を設けて混合撹拌装置本体をユニット化したことを特徴とする請求項4〜請求項9の何れか1に記載の混合攪拌装置。
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