JP6294693B2 - 掘削土分別装置 - Google Patents

Description

本発明は、掘削土分別装置に関するものである。

種々の土木建築工事において、土壌を掘削することは多い。その掘削した土壌をそのまま再使用することができればよいが、そうでない場合も多い。例えば、掘削した土壌が再使用するに適さないものを含んでいる場合である。

再使用できない場合、土壌は廃棄するしかないが、現在では処分場も非常に減少してきている。また、処分することなくできるだけ再使用して、新しい土壌の掘削等も減らしたいという要望もある。即ち、最近では埋め立て地が減少しているため、掘削した土壌を廃棄することが困難であり、且つ新しい土壌の掘削場所も減少してきているのである。

よって、掘削した土壌をできるだけ再使用することが望ましい。この再使用には、土壌に含まれている不要なものを除去するだけでいい場合もある。例えば、植物の根や茎等である。植物が生えていた場所には、非常に多くの根が含まれているためである。

また、土壌として使用できないため、それを廃棄する場合、木の根に土壌が混ざっていると、産業廃棄物になり、その処理に大きな費用がかかる。この木の根と土壌を分別すると、土壌は再使用でき、木の根は一般廃棄物となり、処理費用が大きく軽減できる。

そこで、できるだけ、この木の根と土壌や石を分別することが望ましい。しかし、このような分別は篩を用いて手で行えば簡単に除去できるが、大量の処理は不可能である。また、大掛かりな装置では可能かもしれないが、非常にコストのかかるものとなる。そこで、本発明では、この分別を容易にする掘削土分別装置を提供する。

以上のような状況に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果本発明掘削土分別装置を完成したものであり、その特徴とするところは、パイプ体とメッシュ筒体からなる本体部、該本体部に土壌を導入するための導入口、該本体内部で回転する攪拌装置から成り、該本体部は回転駆動され、該攪拌装置は回転軸に攪拌具を多数固着したものであり、該本体部は出口に向かって下方に傾斜しているものであって、該メッシュ筒体の外側部に移動式圧縮空気噴出ノズルが設けられ、且つ、該メッシュ筒体の下方に設けられたガイドにヒーターを設けた点にある。

掘削土とは、地面を掘削した土壌であり、掘削深さは問題ではないが、通常は深さ約２ｍ以内の土壌をいう。

ここで本体部とは、この装置の本体であり、パイプ体とメッシュ筒体とから構成される。パイプ体とメッシュ筒体は一体であり、円筒状で前後は開口されている。メッシュ筒体は全体がメッシュ状のものである。パイプ体とメッシュ筒体の長さの比率は自由であるが、メッシュ筒体が長さの比で全体の５０〜７０％が好適である。

この本体部は、回転させるための駆動源を有している。これはモーター等の通常のものでよい。回転させる理由は、後述する解砕を効率よく行うためと、土壌等を下から上にかきあげるためと、ふるい分けの効率を上げるためである。また、内容物の前進を助けるためでもある。回転速度は自由であるが、一般にはゆっくりでよく、数回〜数十回／分程度で十分である。回転速度は、インバーターを用いる等によって調整できるようにするのがよい。

また、前進をより容易にするため、本体部を下流側を低くするよう傾斜をもたせている。傾斜角度としては、自由であるが、１〜１５度程度が好適である。また、この傾斜角度も手動又は自動で調整できるようにしてもよい。投入する土壌によって、角度を変えて効率よくするのである。

本体部の先端（最下流）は、開放されておりそこから非分別物が排出される。ここでいう非分別物は、メッシュを通過しなかったものである。

ここでいうメッシュとは、単に多数の孔があるという意味であり、網状のものでも、織ったものでも、板に多数の孔を設けたものでも、エキスパンドメタル等どのようなものでもよい。この孔のサイズは、５ｍｍ〜１００ｍｍ程度（好ましくは、１０ｍｍ〜４０ｍｍ）であり、除去するもののサイズによって決めればよい。

本体の中には、本体とは別駆動の回転軸を設けている。本体と回転軸は、連動して回転しても、まったく別の回転をしてもよく、回転方向も同じでも逆でもよい。その回転軸には攪拌具が多数取り付けられている。この攪拌具の形状は特に限定はしない。単なる棒状、板状、湾曲板状等である。材質としては、土壌の性状にもよるが、ゴムのように柔らかいものでも、ある程度の破砕も考えた鋼材でもよい。また、より硬度のあるものを用いてもよい。要するに材質は何でもよいということである。上記した通り、ここでいう攪拌は解砕（破砕も）を含めたものである。即ち、攪拌具によって解砕を行なってもよいということである。実際には、固まった土壌を解砕する程度の場合が多いので、比較的柔軟なものでも十分である。例えば、硬いゴム等である。形状的にもチェーンや紐のようなタイプ、棒状のもの、羽のようなもの等どのようなものでもよい。

攪拌具の取り付け位置としては、回転軸の入口から等距離でオリエンテーションが異なる位置に複数設けても、等距離には１本だけにしてもよい。等距離に複数設けるとは、０度、９０度、１８０度、２７０度の４箇所に設ける等である。
また、スパイラル状に配置してネジ山のような構造にしてもよい。
攪拌具はすべて同じ構造、同じサイズである必要はなく、ランダムに異なるものを設けても、順次変化させてもよい。

この攪拌具の固定は、軸に直接溶接してもよいが、破損した場合に交換が容易なようにボルト止めが好適である。
また、攪拌具の数や密度、その取り付け位置等は自由である。全体として一様でも、変化させてもよい。例えば、スパイラル状に幅の小さい板状体を全体に取り付ける等である。また、まったくのランダムに刃を固定する方法もある。
更に、攪拌具は最初は間隔を開けて、徐々にその間隔を狭くしている方法もある。

この攪拌具は、前記した通りその取付け個所は自由であるが、特にメッシュ筒体にはその数を減らす、長さを短くする、まったく設けない等のことが考えられる。実験ではまったく設けないのが最もよかった。

この攪拌具を固定する回転軸は、回転駆動源によって回転するもので、その回転速度は自由である。しかし、これも筒状体同様、数回〜数百回／分程度で十分である。回転速度も、インバーターを用いる等によって調整できるようにするのがよい。

攪拌具はヒンジ構造にし、ヒンジの部分で可回転にしてもよい。このようにすれば、攪拌具が回転しないときには折りたたんでおくこともできる。また、回転すれば遠心力によってヒンジから先の部分がまっすぐになり、全体として長い攪拌具となる。
このようにすれば、停止時の交換や掃除等が容易である。

このメッシュ筒体は、上流側のパイプ体内で攪拌（解砕）された土壌を一定サイズで分別するものである。例えば、２０ｍｍ以下のものを分別したい、４０ｍｍ以上の骨材を分別したい等の要望を満たすものである。

また、この本体の内側に跳ね上げ板を設けてもよい。これは、下方に溜まる土壌等を上部に上げて再度効率よく接触させるためである。この跳ね上げ板は、１枚でも複数枚でも、またどのように設けてもよい。

このメッシュ筒体の外側部に移動式圧縮空気噴出ノズルを設けている。メッシュ部は、土壌を篩うものであるため、基本的に目詰まりの心配がある。このノズルは、圧縮空気の噴射によって連続的、定期的又は不定期に、詰まったものを吹き飛ばすためのものである。本発明では、このノズルがパイプ体の長手方向（軸方向）に移動可能である。これによって、メッシュ筒体のほぼ全域を噴射できるようにしている。移動速度はゆっくりであり、メッシュ筒体が１回転する間に２ｃｍ〜１０ｃｍ移動する程度がよい。移動は、自動でも手動でもよい。このノズルの数も自由である。

また、メッシュ筒体の下方にはガイドが設けられている。メッシュ筒体の下方は、篩分けられた土壌（分別土砂という）が落下してくる。この分別土砂を所定の位置に集めるためのものがガイドである。しかしながら、このガイドにも分別土砂は詰まることがある。ここに詰まると、メッシュ筒体から分別土砂が落下できなくなる。

これを防止するため、ガイドにヒーターを設けている。このヒーターによってガイドを加熱している。加熱温度としては、限定はしないが３０〜１００℃が好適である。この程度の温度になると、分別土砂が剥離しやすく、容易に滑って落下する。

ここで、導入口とは、掘削土を投入するための開口である。導入しやすいように大きく開口しているのがよい。

さらに、本体部の前記導入口に、固化剤（土壌の強度を高めるセメント等のもの）を導入するための投入口を設けてもよい（勿論、両方を兼ねてもよい）。これは、本発明が単なる分別装置ではなく、土質改良装置ともなるということである。

また、本体部の出口から排出された非分別物を受けるベルトコンベアを設けるのがよい。このベルトコンベア自体、又はそれとは別の追加的に設けたベルトコンベアが、水平に対して２５度から４０度に傾けたものを用いてもよい。２５度以下では、ほとんどすべてのものが上方に搬送されてしまい、４０度以上では木の根等も落下してしまうためである。

非分別物は、水平に対して２５度から４０度に傾けたベルトコンベアによって上方に搬送することによりさらに分別される。非分別物は、前記した通り篩から落下しなかった大きいサイズのものである。これには、大きな石、固まった土壌、木の根や木の茎等の植物体等が含まれる。これを、土壌や石と、軽い木の根や茎等とに分別するのである。即ち、傾斜が大きいため、非分別物に含まれる土壌や石のような重量物は、重力で下方に落下又は少なくとも上方に搬送されないことを利用するものである。

ベルトコンベアは、通常のものでよく特別なものである必要はない。また、搬送する面（コンベアベルトの搬送面）は平滑なものが望ましい。これは、中央部が凹んでいると、大きな石等が落下せず上方に搬送される可能性が大きくなるためである。

本発明掘削土分別装置には次のような効果がある。
（１） 特別な装置を用いないで簡単に分別ができる。
（２） 掘削した土壌を分別して再利用できる量が増加する。
（３） 簡単に分別でき、産業廃棄物となる量が減少する。

本発明掘削土分別装置の１例を示す断面図である。 本発明のメッシュ筒体の１例を示す正面図である。 図１で示す非分別物ベルトコンベア１２の次に傾斜コンベア１５を設けたものの側面図である。

以下実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
図１は、本発明掘削土分別装置１を示す断面図である。本体部２はパイプ体３とメッシュ筒体４から構成されている。この本体部２は下方に７度傾斜しており、回転駆動されている。回転速度は１０回／分であった。この本体部２の中には回転軸５が設けられている。

この回転軸５には撹拌具６がパイプ体３内にのみ設けられている。この図の左側（装置では上流側）には、そこから掘削土を導入する導入口７が設けられている。メッシュ筒体４の下方には、分別土砂８を受ける土砂ベルトコンベア９が設けられ、所定の場所に分別土砂８を移送する。また、メッシュ筒体の出口１０からの非分別物１１を受ける非分別物ベルトコンベア１２が設けられている。

導入口７から導入された掘削土がパイプ体３に入り、そこで回転する撹拌具６によって、掘削土が解砕され、植物の根、枝、石、土壌等に分かれる。本体部２は下方に傾斜して回転しているため、徐々に前方に送られる。メッシュ筒体４に入ると、細かいものは下方に落下して土砂ベルトコンベア９に載置される。また、メッシュ筒体４でメッシュから落下しなかったものは、そのまま出口１０から非分別物ベルトコンベア１２に落下する。

図２は、メッシュ筒体４の正面図である。メッシュ部の上部の外側に、移動式圧縮空気噴出ノズル１３が設けられている。これは圧縮空気コンプレッサーと接続されており、連続的に圧縮空気を噴射する。移動式であるため、メッシュ筒体４の長手方向に移動可能である。ノズルの数は自由であるが、この例では１つである。

メッシュ筒体４の下方にガイド１４が設けられている。これは分別土砂８を確実にコンベア９上に載置するためのものである。メッシュ筒体４が矢印の方向に回転する場合、このガイドの左側（図でいう）には土壌が持ち上げられ詰まりやすい。この部分に、ガイド１４を加熱するためのヒーター１５を取り付ける。ガイド１４を加熱すると、詰まりが大きく軽減される。勿論、両サイドにヒーターを設けてもよい。このヒーター１５は、通常の電気ヒーターでよい。

図３は、図１で示す非分別物ベルトコンベア１２の次に傾斜コンベア１６を設けたものである。この例では、３０度に傾けている。非分別物ベルトコンベア１２からの非分別物１１がこの傾斜コンベア１６に落下される。土壌や石等は、傾斜が急であるため、コンベアで上方に送られず、下方に転がり落ちる。しかし、木の根や茎その他のゴミのようなもの１７は軽くて、転がりにくく、摩擦が大きいため上方に移送される。この原理によって上方へ移送されるものと、下方に落下するものとに分別されるのである。

１ 本発明掘削土分別装置
２ 本体部
３ パイプ体
４ メッシュ筒体
５ 回転軸
６ 撹拌具
７ 導入口
８ 分別土砂
９ 土砂ベルトコンベア
１０ 出口
１１ 非分別物
１２ 非分別物ベルトコンベア
１３ 噴射ノズル
１４ ガイド
１５ ヒーター
１６ 傾斜コンベア
１７ 木の根や茎その他のゴミのようなもの

Claims (2)

1. パイプ体とメッシュ筒体からなる本体部、該本体部に土壌を導入するための導入口、該本体部内部で回転する撹拌装置から成り、該本体部は回転駆動され、該撹拌装置は回転軸に撹拌具を多数固着したものであり、該本体部は出口に向かって下方に傾斜しているものであって、該メッシュ筒体の外側部に移動式圧縮空気噴出ノズルが設けられ、且つ、該メッシュ筒体の下方に設けられたガイドにヒーターを設けたものにおいて、該本体部の出口から排出された非分別物を受ける非分別物ベルトコンベアが設けられていることを特徴とする掘削土分別装置。
2. 更に、固化剤を混合するための固化剤導入部を設けたものである請求項１記載の掘削土分別装置。

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