JP7081248B2 - ガイド機構およびガイド機構によるブロックの据付位置合わせ方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガイド機構およびガイド機構によるブロックの据付位置合わせ方法に関する。

室炉式コークス炉においては、炭化室と燃焼室とが炉団長方向（炉幅方向）に交互に配置され、炭化室と燃焼室の上部には炉頂部、下部には蓄熱室が配列されている。燃焼室と蓄熱室との間の部分は蛇腹部ともいわれる。蓄熱室の下部にはソールフリューが配置されている。通常、炭化室の寸法は、炉高４～７．５ｍ余、炉幅３５０～５５０ｍｍ、炉長１３～１７ｍ程度である。燃焼室は炉長方向に配列された燃焼室フリュー列からなる。炭化室と燃焼室との隔壁および燃焼室フリュー同士の隔壁、炉頂部、蛇腹部、蓄熱室、ソールフリューは、いずれも耐火物煉瓦の煉瓦積み構造で形成される。例えば、炭化室を６４室有する室炉式コークス炉（以下単に「コークス炉」という。）においては、上記耐火物煉瓦を合計で２００万個用いて構成されている。

既存のコークス炉は、現在、全国的に、２０年～３０年の稼働期間を経て老朽化してきており、新たなコークス炉を建設する必要が迫ってきている。
コークス炉の建設は、従来、築炉工が耐火物煉瓦を手積みすることで行っている。手積みによる建設では、耐火物煉瓦の一つ一つにコテでモルタルを塗り、これを積み上げるという作業を繰り返し行う必要がある。さらに、コークス炉に使用される耐火物煉瓦は、一つあたり十数ｋｇの重さがあり、これを積み上げる作業は極めて重労働といえる。
また、コークス炉は、様々な形状、大きさの多種類の耐火物煉瓦を複雑に組み合わせる必要があり、据付精度については、±２ｍｍ以内に抑える必要がある。

コークス炉の耐火煉瓦を積み上げる方法として、上記のように現地で耐火物レンガを組み立てるのではなく、予め、築炉現場から離れた作業しやすい広い場所で、複数の耐火物煉瓦を所定の大きさまで積み上げてモルタルにより一体化した大ブロックとし、この大ブロックを築炉現場で組み込んでコークス炉を積み上げる、プレハブ工法が公知である（特許文献１～３）。
また、耐火物煉瓦を大ブロック化するのではなく、粒状の耐火物組成物に水を加えて混練し、型枠に流し込んで、乾燥させることで耐火物の大ブロックを形成する、プレキャスト工法も公知である（特許文献４）。
プレハブ工法、あるいは、プレキャスト工法は、一つあたりの耐火物のブロックが大ブロックになったことにより、築炉現場で積み上げるブロック数が減少し、狭い築炉現場での作業が短縮されるため、作業効率が良く、築炉期間が短くなるとされている。

特開２０１５－０８１３００号公報 特開２０１６－２２３６４７号公報 特開２０１６－２２２７５８号公報 特開２０１６－２１０６４３号公報

プレハブ工法、プレキャスト工法であっても、なくとも、築炉現場で耐火物煉瓦等の煉瓦やブロック（以下代表して「ブロック」という。）を積み上げる際には、少なくとも一つあたり十数ｋｇはあるブロックを所定の据付位置に精密に配置しなければならない。
特に、プレハブ工法、あるいは、プレキャスト工法のように、ブロック一つあたりの大きさと重さが大型化した場合、従来工法では、クレーンで数十ｍｍ程度浮かしたブロックを、作業者が手添えしながら下架し、最終的な位置の微調整はハンマリング（ハンマーでブロックを叩いて位置合わせする）等で実施する。
すなわち、所定の据付位置に配置するブロックを持ち上げて、ブロックを下ろすと同時に所定の据付位置に一度で正確に配置することは容易ではないため、一旦、ある程度所定の据付位置から誤差のある場所に下ろし、その後、正確に所定の据付位置に位置合わせする微調整により、精密にブロックを配置している。
しかし、１．手添えやハンマリング時の作業安全性の確保、２．ブロック下架完了までのクレーン占有時間が長い、等の課題があった。

本発明は、作業安全性を確保し、ブロックの据付精度を向上させ、少ない人手で築造期間を短縮できる、ガイド機構およびガイド機構によるブロックの据付位置合わせ方法を提供することを目的とする。

本発明の課題を解決するための要旨は以下のとおりである。
（１）ブロックを積み上げて建築物を建設する際のブロックの水平方向の位置を所定の位置に合わせるガイド機構であって、
前記ガイド機構は、
ブロックの水平方向の一方向の長さよりも長い長尺状の本体部と、
前記本体部の一端側に設けられた側板と、
ブロックの水平方向位置を調整することができるブロック据付位置調整手段とを
備えることを特徴とするガイド機構。
（２）前記ガイド機構は、前記側板が設けられた前記本体部の一端とは反対側の本体部の一端に設けられたクランプ装置と、
積み上げるブロックが滑り降りることによりある程度所定の位置に合わせることができる下方から上方に向けて斜めに開いたスロープを有することを特徴とする（１）に記載のガイド機構。
（３）前記スロープは、各々直行する方向にブロックの位置を合わせることができるように複数設けられていることを特徴とする（２）に記載のガイド機構。
（４）前記ブロック据付位置調整手段は、前記クランプ装置と同じ側の前記本体部の一端側に設けられ、前記側板側にブロックを押し込むことができるように設けられていることを特徴とする（２）又は（３）に記載のガイド機構。
（５）前記ブロック据付位置調整手段は、前記本体部の中央部に、前記本体部の長手方向と垂直方向に、ブロックを押し込むことができるように設けられていることを特徴とする（１）に記載のガイド機構。
（６）前記ブロック据付位置調整手段は、油圧ジャッキ、スクリュージャッキのいずれかまたは双方であることを特徴とする（１）～（５）のいずれか１つに記載のガイド機構。（７）前記ガイド機構は、（４）に記載されたガイド機構と、（５）に記載されたガイド機構を接続し、一体化し、前記本体部の長手方向および垂直方向にブロックを押し込めるものであることを特徴とするガイド機構。
（８）ブロックを積み上げて建築物を建設する際のブロックの据付位置合わせ方法において、
前記ブロックの水平方向の一方向の位置を、所定の位置範囲に合わせる（１）～（７）のいずれか１つに記載のガイド機構と、
前記一方向と直角方向の位置を、所定の位置範囲に合わせる（１）～（７）のいずれか１つに記載のガイド機構と、
前記ブロックの垂直方向の位置を所定の位置に合わせるスペーサを配置し、
前記ブロックを、前記スペーサの上に載置し、前記ブロック据付位置調整手段により、スペーサの上に配置された前記ブロックの前記水平方向の位置を調整する
ことを特徴とするガイド機構によるブロックの据付位置合わせ方法。

本発明により、ブロック建築物を築造するにあたり、安全性向上、作業性向上、作業負荷低減、築造期間短縮、工数減を実現することができる。

本発明のガイド機構をブロック上に配置した斜視図である。 （Ａ）図１のＤ－Ｄ断面図である。（Ｂ）ガイド機構２ａの内側方向から見た正面図である。 （Ａ）図１のＥ－Ｅ断面図である。（Ｂ）ガイド機構２ｂの内側方向から見た正面図である。 （Ａ）図１のＦ－Ｆ断面図である。（Ｂ）図１のＦ’－Ｆ’断面図である。

図１に、本発明のガイド機構を説明する図として、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃの三種類の態様を、ブロック１上に配置した斜視図を示す。
例として図１においては、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃの配置後、次に積み上げて、ガイド機構により後に据付位置を微調整するブロック１ａを、破線で示した据付位置に配置する場合を示している。また、図１では、炉高方向Ｚに二つの孔を有するコークス炉を構築するためのブロック１を配置する場合を示している。なお、図１において、コークス炉でいえば、Ｘは、炉幅方向、Ｙは、炉長方向、Ｚは、炉高方向を示している。

本発明のガイド機構（２ａ、２ｂ、２ｃ）は、略外形直方体のブロック１の炉幅方向Ｘの一辺の長さよりも長い長尺状の本体部２０と、本体部２０の一端に設けられた側板２２と、ブロック据付位置調整手段２１とを備える。ガイド機構２ａ、２ｃは、さらに本体部２０の端部にクランプ装置２３を備える。この場合、クランプ装置２３は、側板２２が設けられた一端とは反対側の本体部２０の一端に設ける。
本体部２０は、長尺状の板状部材を断面Ｌ字状、Ｔ字状等に組み合わせたものを使用できる。また、強度を確保するためには、本体部２０を構成する板状部材の厚さを厚くすることが好ましいが、厚くし過ぎると重量がかさみ、人手での運搬が難しくなる。

側板２２は、本体部２０の長手方向に板面が略垂直になるように設けられている。この側板２２は、後述するブロック据付位置調整手段２１やクランプ装置２３から微調整するブロック１ａに付加される力を微調整するブロック１ａの反対側で受け止める役割を有する。

ブロック据付位置調整手段２１は、本発明の最も重要な構成である。微調整するブロック１ａをブロック１上のある程度所定の位置に配置したのち、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃに設けたブロック据付位置調整手段２１により、微調整するブロック１ａの据付位置を微調整することができる。ブロック据付位置調整手段２１として、具体的には、油圧ジャッキ、スクリュージャッキを使用することができる。

ブロック据付位置調整手段２１は、炉幅方向Ｘを微調整するガイド機構２ａ、２ｂでは、本体部２０の一方の端部に、本体部２０のもう一方の端部に設けた側板２２と対向するように設けている。そのため、ブロック据付位置調整手段２１は、側板２２に向けて微調整するブロック１ａを押し込んで据付位置を微調整できる。すなわち、最初に配置する際に、微調整するブロック１ａの一方の面は、側板２２に添わせ、ある程度据付位置に近い場所に導入し、その後、もう片方の面を、反対側に設けたブロック据付位置調整手段２１で押し込んで、側板２２に密着させることにより最終位置出しを行なう。

一方、ブロック据付位置調整手段２１は、炉長方向Ｙに微調整するガイド機構２ｃ（設置したガイド機構の本体部２０と垂直方向の位置を微調整する）では、図１、図４に示したように、本体部２０の中央部に、本体部２０の長手方向と垂直方向に、微調整するブロック１ａを押し込むことができるように、ブロック据付位置調整手段２１が設けられている。

また、ガイド機構２ａ、２ｃにおいては、側板２２を設けた側と反対側の本体部２０に、クランプ装置２３を設けている。すなわち、クランプ装置２３は、側板２２と、互いに対向する位置に設けられている（図１、図２（Ａ）（Ｂ）、図４（Ａ））。本体部２０の両端に設けられたクランプ装置２３と側板２２でブロック１を挟み込むことにより、ガイド機構２ａ、２ｃをブロック１上に固定できる。
クランプ装置２３は、ネジとハンドル等でクランプ装置２３と側板２２との距離をある程度自在に調節することができるから、一片の大きさがさまざまであるブロック１にガイド機構２ａ、２ｃを設置することができる。すなわち、クランプ装置２３を設けることにより、ブロック１の形状、重量が単一ではない場合でも、ブロック１ごとのガイド機構の専用設計が不要となる。側板２２とクランプ装置２３により、ブロック１に固定できるように、ガイド機構２ｂにクランプ装置２３を設けてもよい。

ガイド機構は、ガイド機構の設置位置と、微調整するブロック１ａの据付位置との関係により、本体部２０と、ブロック据付位置調整手段２１の位置関係を決定する。逆にいえば、ガイド機構を設置する場所に応じて、適切なガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃを選択するする必要がある。

たとえば、図１に示したように、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃを設置し、破線で示した、据付位置に微調整するブロック１ａを配置する場合を例に説明する。
図１において、ガイド機構２ａを設置している場所は、これから配置して微調整するブロック１ａと、同じ段に既に据え付けられたブロック１上の端である。
この場合、ガイド機構２ａは、本体部２０よりも下に、ブロック据付位置調整手段２１を備える（図２（Ａ）参照。）。そうでないと、ブロック据付位置調整手段２１と、本体部２０の他端に設けられた側板２２により、炉幅方向Ｘの所定の場所まで微調整することができない。

一方、図１において、ガイド機構２ｂを設置している場所は、これから配置して微調整するブロック１ａの、一段下に既に据え付けられたブロック１上の端である。
この場合、ガイド機構２ｂは、本体部２０と同じ高さか、本体部２０よりも上に、ブロック据付位置調整手段２１を備える（図３（Ａ）参照。）。そうでないと、ブロック据付位置調整手段２１と、本体部２０の他端に設けられた側板２２により、炉幅方向Ｘの所定の場所まで微調整することができない。

また、図１において、ガイド機構２ｃを設置している場所は、ガイド機構２ｂが設置されたブロック１と同じ段の上であって、微調整するブロック１ａに対してガイド機構２ｂの後方である。ガイド機構２ｃは、ガイド機構２ｂの本体部２０を押し込むことにより、間接的に微調整するブロック１ａを炉長方向Ｙに押し込んで微調整できる。

図１に示したように、ブロック１に孔が設けられている場合は、ガイド機構２ｃには、図１に図示したような反力受け２４を設けることが好ましい。反力受け２４は、ブロック据付位置調整手段２１によって、微調整するブロック１ａを押し込んで据付位置を微調整する際の反力を受けて、ガイド機構２ｃが反力により後退するのを防止する。図１、４に示した例では、反力受け２４は、本体部２０の中央部の下部に、本体部２０の長手方向と垂直な方向に設けられている。この反力受け２４が、ブロック１の孔に差し込まれ、ブロック１内の孔の壁によって、微調整の際にガイド機構２ｃが後退することを防止する。ブロック１に、孔がない、もしくは孔の強度が弱い(壁となる仕切りが薄い)という理由で、反力受け２４が設けられない場合に関しては、コークス炉のバックステー(金物)にベルトを巻き付けたり、コンクリート壁にアンカーボルトを打ち込んだりして、ガイド機構２ｃの反力を受ける手段が別に必要となる。
さらに、図４（Ｂ）に示したように、ガイド機構２ｃには、ブロック据付位置調整手段２１を設けた本体部２０の対応する裏側に、本体部２０を補強する補強リブ２６を設けることが好ましい。補強リブ２６を設けることにより、微調整の際に本体部２０の変形を防止できる。補強リブ２６は、本体部２０から、反力受け２４にかけて設けることが好ましい。補強リブ２６についても、運搬の利便性を考慮し、重量が大きくなりすぎない程度の大きさと厚さで設けることが好ましい。

以上のように、本発明では、ブロック据付位置調整手段２１を備えたガイド機構２ａ、２ｂにより炉幅方向Ｘ、ガイド機構２ｃにより炉長方向Ｙの据付位置を微調整できるため、ブロック１を配置する時の手添え作業、およびハンマリング作業を不要とした。特に、ブロック１の一つあたりの重さが、３０ｋｇ以上、あるいは、２００ｋｇ以上と大型化した場合に、人力でブロック１の据付位置を微調整する必要がなく、据付位置を±２ｍｍ以下の精度で調整することができるため、非常に有用である。

さらに、ガイド機構は、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）のガイド機構２ａ、２ｂに示したように、微調整するブロック１ａが滑り降りることにより、ある程度所定の位置に合わせることができる、下方から上方に向けて斜めに開いたスロープ２５を設けることが好ましい。スロープ２５は、板状部材により設けることが好ましい。
また、図２（Ｂ）においては、微調整するブロック１ａが炉幅方向Ｘのみに滑り降りるスロープ２５のみ設けられているが、図３（Ｂ）に示したように、炉長方向Ｙに滑り降りるスロープ２５をさらに設けてもよい。あるいは、炉長方向Ｙのみに滑り降りるスロープ２５を設けてもよい。
炉長方向Ｙに滑り降りるスロープ２５は、図３（Ｂ）では、本体部２０の長手方向に短く、幅が狭いが、より幅広く、本体部２０の長手方向全体まで設けてもよい。このようなスロープ２５を設けることにより、人手によらず、たとえば、据付精度の悪いクレーン等の重機により、直接配置しても、スロープ２５により所定の据付位置近辺までガイドされ、微調整する距離を小さくすることができる。

本発明のガイド機構は、ガイド機構２ｂと、ガイド機構２ｃを連結して一体化し、炉幅方向Ｘ、炉長方向Ｙの双方に微調整するブロック１ａを押し込むことを可能とし、両方向に微調整できるようにしてもよい。この場合、ガイド機構２ｂと、ガイド機構２ｃの相互間隔は、炉長方向Ｙに微調整するブロック据付位置調整手段２１によって調整される。ガイド機構２ｃによってガイド機構２ｂの本体部２０を押し込むことにより、間接的に微調整するブロック１ａを押し込むことができる。
ガイド機構２ｂと、ガイド機構２ｃを連結する場合も、取扱いのしやすさをかんがみると、それぞれに分離可能とし、各々で運搬できるようにすることが好ましい。分離できるようにすることで、作業者２名程度で手軽に持ち運びできるためのガイド機構の軽量化（＜２０ｋｇ）が可能となる。

なお、水平方向の据付位置は、ガイド機構で行うが、垂直方向（炉高方向Ｚ）の位置決めは、図１中に示したスペーサ３にて行う。スペーサ３については後述する。

本発明ガイド機構によるブロック１の据付位置合わせ方法、および、その後のブロック１の築造方法について図１を参照して説明する。

図１に示したように、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃと、スペーサ３を配置する。このガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃとスペーサ３の配置後、微調整するブロック１ａを重機などにより所定位置に配置する。ここで、微調整するブロック１ａを配置する前であれば、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃとスペーサ３を配置する順序については特に限定されない。

ガイド機構２ａ、２ｂは、微調整するブロック１ａを上から下ろして積み上げる際に、水平方向、すなわち、炉幅方向Ｘおよび炉長方向Ｙを、スロープ２５によりの所定の位置を合わせることができる。そして、ガイド機構２ａ、２ｂは、さらに、炉幅方向Ｘを精密に微調整することができる。一方、ガイド機構２ｃは、炉長方向Ｙを精密に微調整することができる。

ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃを配置することにより、据付精度が±１０ｍｍと低い重機により、微調整するブロック１ａを配置しても、炉幅方向Ｘおよび炉長方向Ｙについて、所定の位置に±２ｍｍの据付精度で配置することができる。さらに、人手による精密な据付精度とするための再調整が必要ないので、微調整するブロック１ａの下で人が作業する必要がなく、安全に微調整するブロック１ａを配置できる。

スペーサ３は、垂直方向、すなわち、炉高方向Ｚの位置を所定の位置に合わせる。スペーサ３は、炉高方向Ｚの目地４の厚さを所定の厚さに調整する役目も有する。なお、ブロック１を配置後、モルタルで目地４を形成するが、スペーサ３は、目地４を形成した後も目地４の中に残留する。そのため、スペーサ３は、目地４を形成するモルタルと同じ材質となるように、モルタルを固めて製造することが好ましい。

ガイド機構２ａ、２ｃと、スペーサ３を配置したら、クランプ装置２３でガイド機構２ａ、２ｃを固定し、スロープ２５に従った位置に微調整するブロック１ａを配置する。あとで微調整するので、この時点では、ガイド機構２ａ、２ｂによって決定されるこれから配置するブロック１の位置は、所定の据付位置からは、２ｍｍ以上のルーズにしておく。

微調整するブロック１ａを配置したら、ガイド機構２ａ、２ｂに設けられたブロック据付位置調整手段２１により矢印で示す炉幅方向Ｘに押し込み、据付位置を微調整する。また、ガイド機構２ｃに設けられたブロック据付位置調整手段２１により矢印で示す炉長方向Ｙに押し込み、据付位置を微調整する。炉幅方向Ｘ、炉長方向Ｙへの押し込みは、どちらを先に行ってもよいし、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃに設けたブロック据付位置調整手段２１をそれぞれ、任意の順序で任意の押し込み量で押し込んで、据付位置を微調整してもよい。
なお、ガイド機構２ｂにクランプ装置２３を設け、微調整するブロック１ａを下すまでガイド機構２ｂを固定する場合も考えられる。その場合は、ガイド機構２ｃにより炉長方向Ｙに微調整するブロック１ａを押し込んで据え付け位置を微調整する際は、ガイド機構２ｂがスライドすることができるように、ガイド機構２ｂに設けたクランプ装置２３は緩めておく。

微調整するブロック１ａを所定の位置に配置し、据付位置を微調整したら、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃは取り除く。据付位置を微調整されたブロック１（微調整するブロック１ａ）は、スペーサ３の上に載置されており、ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃ上には載っていないので、微調整後にガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃを取り除くことができる。

ガイド機構２ａ、２ｂ、２ｃを取り除いた後は、目地４を形成するために、モルタルを目地４に流し込んで建築物の築造を行うことができる。
このように、本発明によれば、ブロック１の据付位置を精密に合わせることができる。

以上のように、本発明により、人手によらず、ブロック１の据付位置を微調整できるので、作業を機械化し、安全性が向上し、築炉工等の作業員の労力を低減でき、据付精度も良好であるので、ブロック１を積み上げた建築物の建設を安価で安全に、短い工期で行うことができる。

１…ブロック、１ａ…微調整するブロック、２ａ、２ｂ、２ｃ…ガイド機構、２０…本体部、２１…ブロック据付位置調整手段、２２…側板、２３…クランプ装置、２４…反力受け、２５…スロープ、２６…補強リブ、３…スペーサ、４…目地、Ｘ…炉幅方向、Ｙ…炉長方向、Ｚ…炉高方向

Claims (8)

1. ブロックを積み上げて建築物を建設する際のブロックの水平方向の位置を所定の位置に合わせるガイド機構であって、
   前記ガイド機構は、
   ブロックの水平方向の一方向の長さよりも長い長尺状の本体部と、
   前記本体部の一端側に設けられた側板と、
   ブロックの水平方向位置を調整することができるブロック据付位置調整手段とを
   備えることを特徴とするガイド機構。
2. 前記ガイド機構は、前記側板が設けられた前記本体部の一端とは反対側の本体部の一端に設けられたクランプ装置と、
   積み上げるブロックが滑り降りることによりある程度所定の位置に合わせることができる下方から上方に向けて斜めに開いたスロープを有することを特徴とする請求項１に記載のガイド機構。
3. 前記スロープは、各々直行する方向にブロックの位置を合わせることができるように複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載のガイド機構。
4. 前記ブロック据付位置調整手段は、前記クランプ装置と同じ側の前記本体部の一端側に設けられ、前記側板側にブロックを押し込むことができるように設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のガイド機構。
5. 前記ブロック据付位置調整手段は、前記本体部の中央部に、前記本体部の長手方向と垂直方向に、ブロックを押し込むことができるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のガイド機構。
6. 前記ブロック据付位置調整手段は、油圧ジャッキ、スクリュージャッキのいずれかまたは双方であることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のガイド機構。
7. 前記ガイド機構は、請求項４に記載されたガイド機構と、請求項５に記載されたガイド機構を接続し、前記本体部の長手方向および垂直方向にブロックを押し込めるものであることを特徴とするガイド機構。
8. ブロックを積み上げて建築物を建設する際のブロックの据付位置合わせ方法において、
   前記ブロックの水平方向の一方向の位置を、所定の位置範囲に合わせる請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のガイド機構と、
   前記一方向と直角方向の位置を、所定の位置範囲に合わせる請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のガイド機構と、
   前記ブロックの垂直方向の位置を所定の位置に合わせるスペーサを配置し、
   前記ブロックを、前記スペーサの上に載置し、前記ブロック据付位置調整手段により、スペーサの上に配置された前記ブロックの前記水平方向の位置を調整する
   ことを特徴とするガイド機構によるブロックの据付位置合わせ方法。

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