JP5985155B2 - 粉体定量供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートの連続製造設備において、単位時間ごとに略一定の量の粉体を供給する粉体定量供給方法に関する。

従来、砂や砂利等の骨材と、水と、セメント等の結合剤と、を連続的に供給し、混合して連続的にコンクリートを製造する設備が知られている。このようなコンクリートの連続製造設備では、骨材と、水と、結合剤と、の混合比率を略一定に保つために、それぞれを単位時間ごとに略一定の重量で供給する必要がある。このうち、粉体である結合剤では、貯蔵中に嵩密度が変動し易く、単位時間ごとに供給される重量（供給量）が変動し易い。例えば、セメントの場合、貯蔵中の嵩密度は約１．０ｇ／ｃｍ^３から約１．６ｇ／ｃｍ^３の範囲で大きく変動する。このため、粉体である結合剤の供給量を安定させるのは難しかった。

粉体である結合剤の供給量を安定させるために、例えば、特許文献１には、底部に排出口（ホッパ排出口）を有し、粉体を貯蔵するホッパ（貯蔵容器）と、排出口に設置され、ホッパに貯蔵された粉体を送り出すテーブルフィーダと、を備えた粉体定量供給装置において、空気輸送配管の差圧により、テーブルフィーダの回転数を制御して粉体の供給量を安定させる粉体定量供給方法が開示されている。

また、特許文献２には、底部に排出口を有し、粉体を貯蔵するホッパと、排出口に設置され、ホッパに貯蔵された粉体を送り出すテーブルフィーダと、ホッパの下部に送気し、ホッパに貯蔵された粉体に気体を吹き込むエアレーション装置と、を備えた粉体定量供給装置が開示されている。

特開２００２−４６８６３号公報 特開２００１−２６１１６３号公報

特許文献１に記載の粉体定量供給方法は、空気輸送配管の差圧により、テーブルフィーダの回転数を制御して、供給量を略一定に安定して制御するものである。しかしながら、テーブルフィーダを制御するのは空気輸送配管の圧力を測定した後であるため、粉体の嵩密度の変動への追従が遅れるため、供給量を十分に安定させることができなかった。さらに、結合剤の嵩密度が高くなりすぎると、結合剤が固まり、排出口の手前に所謂ブリッジが形成され、テーブルフィーダの回転数を制御しても粉体の供給量を調整できなくなるおそれがあった。

特許文献２の粉体定量供給装置では、エアレーション装置によって吹き込まれる気体によりブリッジの形成が防止される。しかしながら、単に気体を吹き込むだけでは、結合剤の嵩密度の変動を低減するものではなく、結合剤の供給量を十分に安定させることができなかった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、粉体である結合剤の供給量を安定させることができる粉体定量供給方法の提供を目的とする。

本発明に係る粉体定量供給方法は、上部に受入口を有すると共に、底部にホッパ排出口を有し、粉体を貯蔵する貯蔵容器と、ホッパ排出口に設置され、貯蔵容器に貯蔵された粉体を送り出す容積型のフィーダと、貯蔵容器の下部に送気し、貯蔵容器に貯蔵された粉体に気体を吹き込むエアレーション装置と、を備えた粉体定量供給装置において、貯蔵容器の内部の状態に基づいて、エアレーション装置を制御することを特徴とする。

このような粉体定量供給方法によれば、貯蔵容器の内部の状態に基づいて、エアレーション装置が制御され、貯蔵容器に貯蔵された粉体の嵩密度の変動を低減できる。嵩密度が一定に保たれた粉体は、容積型のフィーダにより、貯蔵容器のホッパ排出口から一定の嵩ごとに送り出される。これにより、粉体の供給量が安定する。

ここで、本発明に係る粉体定量供給方法は、エアレーション装置の送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つを制御することが好ましい。

また、本発明に係る粉体定量供給方法は、貯蔵容器の内部の状態として、粉体の貯蔵量を計測し、粉体の貯蔵量に基づいて、エアレーション装置を制御することが好ましい。

具体的には、本発明に係る粉体定量供給方法は、粉体の貯蔵量が増えるのに応じて、エアレーション装置の送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つを増やすことが好ましい。この場合、粉体の貯蔵量が増え、貯蔵容器下部の粉体にかかる圧縮力が大きくなったときに、エアレーション装置の送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つが増やされ、嵩密度の上昇を防止できる。

また、本発明に係る粉体定量供給方法は、粉体の貯蔵量について、貯蔵量のレベルを複数の区分に設定し、粉体の貯蔵量がいずれの区分に属するかに基づいて、エアレーション装置の送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つを制御することが好ましい。この場合、エアレーション装置の送気量・作用圧・作動時間のパターンを区分ごとに設定し、粉体の貯蔵量が属する区分に対応するパターンを出力する簡単な方法でエアレーション装置を制御することができる。

また、本発明に係る粉体定量供給方法は、粉体の貯蔵量が、所定の区分内に維持されるように管理することが好ましい。この場合、貯蔵容器下部の粉体にかかる圧縮力が安定し、粉体の嵩密度の変動を低減できる。

また、本発明に係る粉体定量供給方法は、貯蔵容器の内部の状態として、貯蔵容器が定常状態であるかサージ状態であるかを検知し、貯蔵容器がサージ状態であるかに基づいて、エアレーション装置を制御することが好ましい。

具体的には、本発明に係る粉体定量供給方法は、貯蔵容器がサージ状態であるときには、貯蔵容器が定常状態であるときよりも、エアレーション装置の送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つを減らすことが好ましい。貯蔵容器に粉体が圧送されているサージ状態においては、貯蔵容器の内部の圧力が一時的に上昇する。内部の圧力が一時的に変動することにより貯蔵容器の下部の粉体の嵩密度も不安定となる。この場合、エアレーション装置の送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つを減らすことにより、内部の圧力上昇を抑制できる。その結果、貯蔵容器の下部の粉体の嵩密度を安定に保てる。

また、本発明に係る粉体定量供給方法は、貯蔵容器の内部の状態に基づいて、エアレーション装置を制御し、粉体の供給量を計測し、粉体の供給量の変動が所定値以下となった後に、容積型のフィーダを制御して供給量を調節することが好ましい。この場合、容積型のフィーダが制御されるのは、粉体の嵩密度の変動が軽減された後となるため、粉体の供給量を正確に調整できる。

このように、本発明に係る粉体定量供給方法によれば、粉体である結合剤の供給量を安定させることができる。

本発明の粉体定量供給方法を適用したコンクリート連続製造設備の概略を示す側面図である。 図１のコンクリート連続製造設備の概略を示す平面図である。 図１中の第２セメントサイロの断面図である。 図３中のロータリーフィーダの断面図である。 図１のコンクリート連続製造設備の機能を表すブロック図である。 エアレーション装置の制御パターンの一例を示す図である。 エアレーション装置の制御パターンの他の例を示す図である。 エアレーション装置の制御を行わなかった場合における粉体の供給量の変動と、エアレーション装置の制御を行った場合における粉体の供給量の変動を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明者等は、貯蔵容器の下部に設置され、貯蔵容器に貯蔵された粉体に気体を吹き込むエアレーション装置を制御することにより、粉体の嵩密度を変動させることが可能であり、また、内部の状態に応じてエアレーション装置の送気量・作用圧・作動時間等を制御することにより、下部の粉体の嵩密度を安定させることもできるとの知見を得た。本発明はこのような知見に基づくものであり、本発明に係る粉体定量供給方法を適用したコンクリート連続製造設備の好適な実施形態について説明する。

図１及び図２に示すように、コンクリート連続製造設備１は、骨材として砂が貯蔵される骨材サイロ２ａと、骨材として砂利が貯蔵される骨材サイロ２ｂと、単位時間ごとに略一定量の骨材を骨材サイロ２ａ，２ｂから送り出すベルトフィーダ３と、ベルトフィーダ３により運搬された骨材を運搬する第１ベルトコンベア４と、セメントを貯蔵する第１セメントサイロ５と、第１セメントサイロ５から送り出されたセメントを一時的に貯蔵し、単位時間ごとに略一定量のセメントを送り出す第２セメントサイロ６と、第２セメントサイロ６から送り出されたセメントを第１ベルトコンベア４上に運搬する第２ベルトコンベア７と、第１ベルトコンベア４により運搬された骨材及びセメントに水を加え混合してコンクリートを製造する連続式ミキサ８と、連続式ミキサ８により製造されたコンクリートを運搬する第３ベルトコンベア９と、第３ベルトコンベア９により運搬されたコンクリートをダンプカー１０に積込むための積込装置１１と、を備え、本発明に係る粉体定量供給方法は、第２セメントサイロ６に適用される。

骨材サイロ２ａ，２ｂは、それぞれの底部に開閉式ゲート１２ａ，１２ｂを有する。ベルトフィーダ３が動作するときは、開閉式ゲート１２ａ，１２ｂは開かれ、骨材がベルトフィーダ３に排出される。ベルトフィーダ３が動作しないときは、開閉式ゲート１２ａ，１２ｂは閉じられ、骨材の排出が停止される。

第１セメントサイロ５は、例えば、８００ｔのセメントを貯蔵可能な容器であり、底部にロータリーフィーダ１７を有する。第１セメントサイロ５の内部に貯蔵されたセメントは、ロータリーフィーダ１７により切り出され、ブロワ１９の圧縮空気により空気と共に圧送ライン１３を通って第２セメントサイロ６に圧送される。

図３に示すように、第２セメントサイロ６は、上部に受入口６ａを有する貯蔵容器である。第２セメントサイロ６は、例えば３０ｔのセメントを貯蔵可能である。第１セメントサイロ５から排出され、圧送ライン１３を通って圧送されたセメントは、受入口６ａを通って第２セメントサイロ６内に入り、一時的に貯蔵される。セメントと共に圧送された空気は、フィルタ（不図示）を通して第２セメントサイロ６の外部に排出される。

第２セメントサイロ６の下部には、漏斗状のホッパ部６ｂが形成されており、ホッパ部６ｂの底部にホッパ排出口６ｃが形成されている。ホッパ排出口６ｃには、セメントを一定の嵩ごとに下方に送り出すロータリーフィーダ１４（容積型のフィーダ）が設置されている（図４参照）。ロータリーフィーダ１４の下方には、第２ベルトコンベア７が設置され、ロータリーフィーダ１４により送り出されたセメントが第２ベルトコンベア７により運搬される。

ホッパ部６ｂの外部には、ホッパ部６ｂの内部に通気可能なエアレーションノズル６ｄが設けられている。エアレーションノズル６ｄには、例えば、コンプレッサー等のエアレーション装置（不図示）が接続され、ホッパ部６ｂの内部のセメントに空気が吹き込まれる。ホッパ部６ｂの内部のセメントに吹き込まれた空気は、フィルタ（不図示）を通して第２セメントサイロ６の外部に排出される。

第２セメントサイロ６には、複数（ここでは４個）のレベルスイッチ６ｅが設置されている。第２セメントサイロ６に貯蔵されるセメントの嵩量には、そのレベルに応じて複数（ここでは、レベル０〜レベル４の５個）の区分が設定されている。この区分同士の境界となる位置に、各レベルスイッチ６ｅが設置されている。レベルスイッチ６ｅにより、第２セメントサイロ６に貯蔵されたセメントの嵩量のレベルが検知される。

図１及び図２に示すように、連続式ミキサ８は、第１ベルトコンベア４により運搬された骨材と、給水ライン１６を通して供給された水と、を一時的に収容して混合し、第３ベルトコンベア９上に排出する。

積込設備１１は、コンクリート貯留用のホッパ１５と開閉式ゲート２０とを備えている。第３ベルトコンベア９によりコンクリートがホッパ１５に運搬される。この時、開閉式ゲート２０は閉じた状態にあり、運搬されたコンクリートはホッパ１５に一時貯留される。ダンプカー１０がホッパ下部に進入・停車後に開閉式ゲート２０が開らかれてダンプカー１０にコンクリートが積み込まれる。

図５及び図６に基づいて、コンクリート連続製造設備１における骨材、セメント、及び水の流れを説明する。図５に示すように、骨材サイロ２ａ，２ｂの骨材は、ベルトフィーダ３により送り出され、第１ベルトコンベア４により運搬され、連続式ミキサ８に連続的に投入される。単位時間当たりに送り出される骨材の量は、所定の方法によって目標値と一致するように調整される。

第１セメントサイロ５のセメントは、ブロワ１９により、空気と共に第２セメントサイロ６に圧送される。第２セメントサイロ６に圧送され、貯蔵されたセメントの嵩量のレベルは、レベルスイッチ６ｅによって検知される。第２セメントサイロ６に貯蔵されたセメントには、エアレーション装置２０によって空気が吹き込まれる。ブロワ１９及びエアレーション装置２０の動作は、制御装置２１によって制御される。

例えば、制御装置２１は、ブロワ１９及びロータリーフィーダ１７のオン・オフ制御を行い、第２セメントサイロ６の貯蔵量を所定のレベルに維持する。この場合、第２セメントサイロ６の下部のセメントにかかる圧縮力が安定し、粉体の嵩密度の変動を低減できる。

また、制御装置２１は、第２セメントサイロ６の内部の状態に基づいて、エアレーション装置２０を制御する。ここで、エアレーション装置２０の出力は、送気量と作用圧の積に比例する。出力を増やすためには、送気量及び作用圧の少なくとも一つを増やす必要があり、出力を減らすためには、送気量及び作用圧の少なくとも一つを減らす必要がある。さらに、作動時間を増やしたり、減らしたりすることにより貯蔵容器の内部の送り込まれる空気量を増減することができる。

例えば、制御装置２１は、第２セメントサイロ６の貯蔵量のレベルが上位になるのに従ってエアレーション装置２０の出力を大きくし、或いはエアレーション装置２０の作動時間を長くする。エアレーション装置２０の出力は、送気量及び作用圧の少なくとも一方を増やすことで大きくなる。この場合、セメントの貯蔵量が増え、第２セメントサイロ６の下部のセメントにかかる圧縮力が大きくなったときに、嵩密度の上昇を防止できる。

また、例えば、制御装置２１は、ブロワ１９のオン・オフを検知し、ブロワ１９がオン（サージ状態）であるときには、ブロワ１９がオフ（定常状態）であるときよりも、エアレーション装置２０の出力を小さくし、或いはエアレーション装置２０の作動時間を短くする。エアレーション装置２０の出力は、送気量及び作用圧の少なくとも一方を減らすことで小さくなる。ブロア１９がオンであるとき、圧送された空気は第２セメントサイロ６の内部の圧力を一時的に上昇させる。内部の圧力が一時的に変動することにより第２セメントサイロ６の下部の粉体の嵩密度も不安定となる。エアレーション装置２０の出力を小さくし、或いはエアレーション装置２０の作動時間を短くすることにより、内部の圧力上昇を抑制できる。その結果、第２セメントサイロ６の下部の粉体の嵩密度を安定に保てる。

以上に例示したように、本発明に係る粉体定量供給方法を第２セメントサイロ６に適用し、第２セメントサイロ６の内部の状態に基づいてエアレーション装置２０を制御することで、第２セメントサイロ６に貯蔵されたセメントの嵩密度の変動を低減できる。

第２セメントサイロ６に貯蔵されたセメントは、ロータリーフィーダ１４によって一定の嵩ごとに送り出される。このように、嵩密度の変動が低減されたセメントが、一定の嵩ごとに送り出されるため、セメントの供給量が安定する。

ロータリーフィーダ１４により送り出されたセメントは、第２ベルトコンベア７により、第１ベルトコンベア４上に連続的に運搬され、骨材と共に連続式ミキサ８に投入される。第２ベルトコンベア７には、重量計２２が設置されており、運搬中のセメントの重量が計測される。重量計２２によって計測されたセメントの重量に基づいて、ロータリーフィーダ１４の回転数が制御され、単位時間ごとに送り出されるセメントの重量が目標値と一致するように調整される。

なお、ロータリーフィーダ１４の回転数の制御は、セメントの供給量の変動が所定値以下となった後に行われることが好ましい。即ち、まずロータリーフィーダ１４の回転数を一定に保ち、単位時間ごとに送り出されるセメントの重量の変動が所定値以下となった後に、ロータリーフィーダ１４の回転数を制御することが好ましい。所定値以下とは、例えば、平均値に対し２％以下である。この場合、ロータリーフィーダ１４を制御するのは、嵩密度の変動が軽減された後となるため、セメントの供給量を正確に調整できる。

骨材及びセメントが投入された連続式ミキサ８には、連続的に水が送り込まれる。単位時間ごとに送り込まれる水の量は、所定の方法によって目標値と一致するように調整される。

このようにして、骨材、セメント、及び水は、互いに均等の比率で連続的に連続式ミキサ８に投入され、混合されてコンクリートとなる。コンクリートは、第３ベルトコンベア９によって運搬され、積込装置１１に投入され、ダンプカー１０に積込まれる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

上述した実施形態では、レベルスイッチ６ｅにより、セメントの貯蔵量のレベルが検知され、貯蔵量のレベルを一定の範囲に区分してエアレーション装置２０を段階的に制御しているが、これに限られない。例えば、超音波式のレベルセンサにより、第２セメントサイロ６のセメントの貯蔵量を連続的に計測し、貯蔵量に基づいてエアレーション装置２０を連続的に制御してもよい。レベルセンサで計測された貯蔵量が増えるのに応じ、エアレーション装置２０の送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つを増やしてもよい。

また、上述した実施形態では、第１セメントサイロ５に貯蔵されたセメントを、ブロワ１９によって空気と共に第２セメントサイロ６に圧送しているが、これに限られない。例えば、粉体に空気を加えながら緩やかな傾斜を流下させるエアスライダ型コンベアにより、第１セメントサイロ５から第２セメントサイロ６にセメントを運搬してもよい。エアスライダ型コンベアを用いた場合でも、第１セメントサイロ５から第２セメントサイロ６にセメントを運搬する際には、第２セメントサイロ６の内部の圧力は一時的に上昇する。エアレーション装置２０の送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つを減らすことにより、圧力の上昇を抑制できる。

以下に、本発明の実施例及び比較例を示す。

以下の実施例及び比較例では、３０ｔのセメントを貯蔵可能な第２セメントサイロ６が用いられている。第２セメントサイロ６の貯蔵量のレベル０は、０ｍ^３〜１０ｍ^３、レベル１は、１０ｍ^３〜１５ｍ^３、レベル２は、１５ｍ^３〜２０ｍ^３、レベル３は、２０ｍ^３〜２５ｍ^３、レベル４は、２５ｍ^３〜３０ｍ^３に設定され、各レベルの境界にレベルスイッチ６ｅが設置されている（図３参照）。セメントの供給量の目標値は、１８ｔ／ｈである。エアレーション装置２０は、作動状態と停止状態とを繰り返すように運転され、一回の作動時間を長くするか、一回の停止時間を短くすることで、トータルの作動時間が長くなる。

比較例では、エアレーション装置２０は制御されず、単一の条件で動作する。図８（ａ）は、比較例を実施したときのセメントの供給量の経時的な変動を示す図である。図８（ａ）のライン１は目標値、ライン２は目標値プラス５％、ライン３は目標値マイナス５％である。図８（ａ）に示すように、比較例におけるセメントの供給量Ｐ１の変動は、最大で目標値の約５％に達した。

実施例１では、第２セメントサイロ６の貯蔵量のレベルは、レベル１以上となるように管理される。エアレーション装置２０の制御パターンは、図６のように設定されている。図６に示すように、実施例１では、貯蔵量のレベルが上位となるのに応じエアレーション装置２０の作用圧、送気量、及び作動時間が増やされる。また、第２セメントサイロ６がサージ状態であるときには、第２セメントサイロ６が定常状態であるときよりも、エアレーション装置２０の作動時間を短くする。図６に示される平均供給量は実績値である。図８（ｂ）は、実施例１を実施したときのセメントの供給量の経時的な変動を示す図である。図８（ｂ）のライン４は目標値、ライン５は目標値プラス２％、ライン６は目標値マイナス２％である。図８（ｂ）に示すように、実施例1におけるセメントの供給量Ｐ２の変動は、２％未満であった。

実施例２では、第２セメントサイロ６の貯蔵量のレベルは、レベル３に維持される。エアレーション装置２０の制御パターンは、図７のように設定されている。図７に示すように、実施例２では、第２セメントサイロ６がサージ状態であるときには、第２セメントサイロ６が定常状態であるときよりも、エアレーション装置２０の作動時間を短くする。図７に示される平均供給量は実績値である。図８（ｃ）は、実施例２を実施したときのセメントの供給量の経時的な変動を示す図である。図８（ｃ）のライン７は目標値、ライン８は目標値プラス２％、ライン９は目標値マイナス２％である。図８（ｂ）に示すように、実施例２におけるセメントの供給量Ｐ３の変動も、２％未満であった。

６…第２セメントサイロ（貯蔵容器）、６ａ…受入口、６ｃ…ホッパ排出口、６ｄ…エアレーションノズル、６ｅ…レベルスイッチ、１４…ロータリーフィーダ（容積型のフィーダ）、２０…エアレーション装置、２１…制御装置、２２…重量計。

Claims (3)

1. 上部に受入口を有すると共に、底部にホッパ排出口を有し、粉体を貯蔵する貯蔵容器と、
   前記ホッパ排出口に設置され、前記貯蔵容器に貯蔵された粉体を送り出す容積型のフィーダと、
   前記貯蔵容器の下部に送気し、前記貯蔵容器に貯蔵された粉体に気体を吹き込むエアレーション装置と、を備えた粉体定量供給装置において、
   前記貯蔵容器の内部の状態として、前記貯蔵容器に前記粉体が圧送されていない定常状態であるか、前記貯蔵容器に前記粉体が圧送されているサージ状態であるかを検知し、前記貯蔵容器が前記サージ状態であるときには、前記貯蔵容器が前記定常状態であるときよりも、送気量・作用圧・作動時間の少なくとも一つを減らすように前記エアレーション装置を制御することで、前記貯蔵容器の下部における粉体の嵩密度の変動を低減し、当該粉体を前記容積型のフィーダにより送り出すことを特徴とする粉体定量供給方法。
2. 前記エアレーション装置の制御により、前記粉体の供給量の変動が所定値以下となった後に、前記粉体の供給量が目標値と一致するように、前記容積型のフィーダを制御して、前記容積型のフィーダからの前記粉体の供給量を調節することを特徴とする請求項１記載の粉体定量供給方法。
3. 前記粉体はセメントである、請求項１又は２記載の粉体定量供給方法。

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