(57)【要約】【課題】搬送管内を前後に空気を挟んだ多数の塊状となって搬送されてくる大きさの異なった泥土プラグに対し、それぞれに適切な量の粉粒状添加材の添加がなされる装置の提供。【解決手段】スラリー状泥土を空気圧送させる搬送管１内にスラリー状泥土をスクイズポンプ３により送り出させ、その送り出されたスラリー状泥土を多数の塊状の泥土プラグに分断させた状態で空気圧送させ、搬送管１の出口側に搬送管出口から吐出されるスラリー状泥土Ｓの勢いを減衰させる減勢サイクロン１０内に粉粒状添加材Ｂを供給し、減勢サイクロン１０内におけるスラリー状泥土の旋回降下動作によって混合させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー状泥土を空気圧送させる搬送管と、該搬送管内に前記スラリー状泥土を送り出す泥土送出手段と、該泥土送出手段によって送り出されたスラリー状泥土を多数の塊状の泥土プラグに分断させた状態で空気圧送させるための搬送空気供給手段と、前記搬送管の出口側に連通され、該搬送管の出口から吐出されるスラリー状泥土の勢いを減衰させる減勢サイクロンと、該減勢サイクロン内に粉粒状添加材を供給する粉粒状添加材供給手段とを備え、該粉粒状添加材供給手段によって減勢サイクロン内に供給された粉粒状添加材と前記スラリー状泥土とを、該減勢サイクロン内におけるスラリー状泥土の旋回降下動作によって混合させるようにしたことを特徴としてなるスラリー状泥土に対する粉粒状添加材混合装置。
【請求項２】
前記減勢サイクロンの内周壁面に、サイクロン内に出されたスラリー状泥土の旋回動作方向に向けた螺旋状の泥土ガイドを備え、該泥土ガイド上をスラリー状泥土が流下されるようにするとともに、該泥土ガイドの途中に前記粉粒状添加材供給手段からの粉粒状添加材を供給するようにしてなる請求項１に記載のスラリー状泥土に対する粉粒状添加材混合装置。
【請求項３】
前記泥土送出手段として、泥土を定量送出できる定量泥土送出装置を使用するとともに、前記粉粒状添加材供給手段として、粉粒状添加材の送出量をコントロールできる自動添加材供給装置を使用し、前記定量泥土送出装置の泥土送出量に応じた所望の添加量の粉粒状添加材を、前記自動添加材供給装置により前記減勢サイクロン内に供給させるようにしてなる請求項１又は２の何れか１に記載のスラリー状泥土に対する粉粒状添加材混合装置。
【請求項４】
前記搬送管の途中の所定位置に、該搬送管内の圧力を計測する一対の圧力計を泥土搬送方向側に間隔を隔て設置し、スラリー状泥土が前記両圧力計位置を通過する際に検出される圧力値の時間差に基づいて、前記粉粒状添加材供給手段による供給タイミングをコンピュータによりコントロールさせるようにしてなる請求項1又は２に記載のスラリー状泥土に対する粉粒状添加材混合装置。
【請求項５】
前記搬送管の途中の所定位置に、該搬送管内の圧力を計測する圧力計を備え、該圧力計により計測される圧力ピーク値に基づいて前記粉粒状添加材供給手段による添加量をコンピュータによりコントロールさせるようにしてなる請求項１又は２に記載のスラリー状泥土に対する粉粒状添加材混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばスラリー状をした浚渫泥土を盛土等の土木資材として利用可能とする場合などにおいて、スラリー状泥土に、セメント、石灰、砂、砕石、スラグ、等からなる粉粒状添加材を添加混合するスラリー状泥土に対する粉粒状添加材混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、浚渫泥土などのスラリー状泥土を土木資材として利用する場合の処理方法として、スラリー状泥土に対して、セメント、石灰、砂、砕石、スラグ等の粉粒状添加材を添加混合し、これらの粉粒状材添加によって水分を調整し固化する方法がある。（例えば特許文献１）がある。
【０００３】
また、スラリー状泥土と粉粒状添加材の混合方法として、一般に両材料の規定量を混合用槽内に投入し、バックホー等で攪拌混合するバッチ処理による方法や、スラリー状泥土と粉粒状添加剤を連続混合撹拌機に所定量ずつ投入し、内部に攪拌翼を備えた混合筒内を移動する間に混合攪拌させて送り出す方法（例えば特許文献２）がある。
【０００４】
また、スラリー状泥土を搬送管内に送り出し、高圧空気を注入して搬送管内を空気圧送するとともに、その空気圧送の途中にてセメントミルク等の流動性固化材を注入し、管内圧送中の攪拌作用によって両者を均一に混合攪拌させる所謂管中混合方法（例えば特許文献３，４）がある。
【特許文献１】特開２００６−２３１２０８号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０７３１号公報
【特許文献３】特開平１１−２２９４２８号公報
【特許文献４】特開２００３−３５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来のバッチ処理による方法では、スラリー状泥土に粉粒状添加材を混合した大量の混合土が必要な場合、非効率的であり、また、混合度が不均一となり易く、改良後の土砂の品質にも問題があった。更に改良されて流動性が失われた混合土を所望の打設場所に搬送しなければならず、その輸送のための設備が必要であり、全体としてコスト高となるという問題があった。
【０００６】
また、従来の管中混合法は、添加材混合後の混合土を管中圧送している間に混合攪拌を行うものであるため、添加材添加後の混合、攪拌のための特別の装置を要しない点で有利であり、添加材がセメントミルクのように流動性が高い場合には、例えば数百ｍといった長区間搬送が可能であり経済性が高い。
【０００７】
しかし、添加材が、砂、砕石、スラグ等の粉粒状体である場合は、これをスラリー状泥土に混合すると粉粒状体表面からの吸水作用により混合土が急激に流動性を失う。また、これらの粉粒状添加材は、セメントミルクのような流動性がないため、搬送管による空気圧送を行う際の添加は、搬送管の始端部に供給されるスラリー状泥土内に予め混合しておく必要がある。
【０００８】
このため、スラリー状泥土に粉粒状添加材が添加されることによって流動性が低くなった混合土を管内圧送すると圧送圧力が増大するため送泥量の低減を余儀なくされ、最悪の場合管内で閉塞する危険性がある。
【０００９】
このような従来の問題に鑑み、本発明は、スラリー状泥土の長区間の空気圧送が可能であり、しかも、従来の搬送のための装置以外に特別な混合攪拌のための大掛かりな装置を必要とせずに、スラリー状泥土に対する粉粒状添加材の混合攪拌ができる装置の提供を目的としてなされたものである。
【００１０】
更に、本発明は、搬送管内を前後に空気を挟んだ多数の塊状となって搬送されてくる大きさの異なった泥土プラグに対し、それぞれに適切な量の粉粒状添加材の添加がなされる装置の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、スラリー状泥土を空気圧送させる搬送管と、該搬送管内に前記スラリー状泥土を送り出す泥土送出手段と、該泥土送出手段によって送り出されたスラリー状泥土を多数の塊状の泥土プラグに分断させた状態で空気圧送させるための搬送空気供給手段と、前記搬送管の出口側に連通され、該搬送管の出口から吐出されるスラリー状泥土の勢いを減衰させる減勢サイクロンと、該減勢サイクロン内に粉粒状添加材を供給する粉粒状添加材供給手段とを備え、該粉粒状添加材供給手段によって減勢サイクロン内に供給された粉粒状添加材と前記スラリー状泥土とを、該減勢サイクロン内におけるスラリー状泥土の旋回降下動作によって混合させるようにしたことにある。
【００１２】
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記減勢サイクロンの内周壁面に、サイクロン内に出されたスラリー状泥土の旋回動作方向に向けた螺旋状の泥土ガイドを備え、該泥土ガイド上をスラリー状泥土が流下されるようにするとともに、該泥土ガイドの途中に前記粉粒状添加材供給手段からの粉粒状添加材を供給するようにしたことにある。
【００１３】
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の何れか１の請求項の構成に加え、前記泥土送出手段として、泥土を定量送出できる定量泥土送出装置を使用するとともに、前記粉粒状添加材供給手段として、粉粒状添加材の送出量をコントロールできる自動添加材供給装置を使用し、前記定量泥土送出装置の泥土送出量に応じた所望の添加量の粉粒状添加材を、前記自動添加材供給装置により前記減勢サイクロン内に供給させるようにたことにある。
【００１４】
請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の何れか１の請求項の構成に加え、前記搬送管の途中の所定位置に、該搬送管内の圧力を計測する一対の圧力計を泥土搬送方向側に間隔を隔て設置し、スラリー状泥土が前記両圧力計位置を通過する際に検出される圧力値の時間差に基づいて、前記粉粒状添加材供給手段による供給タイミングをコンピュータによりコントロールさせるようにしたことにある。
【００１５】
請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記搬送管の途中の所定位置に、該搬送管内の圧力を計測する圧力計を備え、該圧力計により計測される圧力ピーク値に基づいて前記粉粒状添加材供給手段による添加量をコンピュータによりコントロールさせるようにしたことにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、搬送管内を多数の塊状の泥土プラグに分断させた状態で搬送されてくるスラリー状泥土に対し、搬送管終端に備えた減勢サイクロン内にて粉粒状添加材を供給し、該減勢サイクロン内におけるスラリー状泥土の旋回降下動作によって両者を混合攪拌させること、即ち既存の空気圧送に使用されている減勢サイクロンに、粉粒状添加材の混合機能を付加したことにより、従来必要だった混合ミキサ等の混合設備が省略でき、混合処理能力を飛躍的に増大させることができる。また、粉粒状添加材を混合した混合土の打設直前に、粉粒状添加材混合作業が行われるため、打設中の混合土の流動性を確保でき、打設時の施工性が良い。
【００１７】
また、本発明では、前記減勢サイクロンの内周壁面に、サイクロン内に出されたスラリー状泥土の旋回動作方向に向けた螺旋状の泥土ガイドを備え、該泥土ガイド上をスラリー状泥土が流下されるようにするとともに、該泥土ガイドの途中に前記粉粒状添加材供給手段からの粉粒状添加材を供給することにより、泥土ガイドの長さを選定することによって必要な混合時間が設定でき、且つ、スラリー状泥土の減勢サイクロン内通過時間が一定となり、粉粒状添加材との混合攪拌時間も一定となって、より均一な混合が可能となる。
【００１８】
更に、本発明では、前記泥土送出手段として、泥土を定量送出できる定量泥土送出装置を使用するとともに、前記粉粒状添加材供給手段として、粉粒状添加材の送出量をコントロールできる自動添加材供給装置を使用し、前記定量泥土送出装置の泥土送出量に応じた所望の添加量の粉粒状添加材を、前記自動添加材供給装置により前記減勢サイクロン内に供給させるようにしたことにより、搬送管により空気圧送されるスラリー状泥土に好適な配合で添加材の供給が可能となり、これにより従来必要であった混合設備、混合時間およびポンプ等の打設補助設備が省略でき、均一な混合土の大量打設が可能となる。
【００１９】
更に、本発明では、前記搬送管の途中の所定位置に、該搬送管内の圧力を計測する一対の圧力計を泥土搬送方向側に間隔を隔て設置し、スラリー状泥土が前記両圧力計位置を通過する際に検出される圧力値の時間差に基づいて、前記粉粒状添加材供給手段による供給タイミングをコンピュータによりコントロールさせることにより、搬送管内を分断されて送られてくる泥土プラグ毎に粉粒状添加材の混合が可能となり、混合土全体の粉粒状添加材の混合状態が均一になる。
【００２０】
更に、本発明では、前記圧力計により計測される圧力ピーク値に基づいて前記粉粒状添加材供給手段による添加量をコンピュータによりコントロールさせることにより、適正な混合割合の粉粒状添加材の混合が可能となり、混合土全体の粉粒状添加材混合比率が均一になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に本発明の実施するための最良の形態を図面に示した実施例について説明する。
【００２２】
図において、符号１は搬送管である。この搬送管１の始端部は、泥土送出手段として定量泥土送出装置に通じている。この装置はスラリー状浚渫泥土が、バックホーその他のスラリー状浚渫泥土搬送装置によって投入されるホッパー２を有し、このホッパー２内に投入されたスラリー状浚渫泥土をスクイズポンプ３によって搬送管１内に送り出すようになっており、スクイズポンプ３の回転速度を調整することによって、送り出し量が調整できるようになっている。
【００２３】
搬送管１の始端部の稍々送り出し側には、圧送用空気供給口５ａが連通開口されており、これにコンプレッサ６から空気圧が送り込まれるエアホース５が連通されている。この圧送用空気供給口５ａより搬送管１内に高圧空気を連続して送り込むことにより、スクリュー３によって定量供給されてくるスラリー状泥土を、前後に空気層Ａ，Ａ……によって挟まれた多数の不定量の塊状となったスラリー状泥土（以下泥土プラグと記す）Ｓ，Ｓ……に分断して圧送させるようになっている。因みに搬送管１内は、圧送用空気供給口５ａの近くでは、圧力が高く、空気部分Ａ、Ａ…が短く、出口に近くなると、圧力は大気圧に近づき、空気部分Ａ、Ａ…が長くなり、圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されて、泥土プラグＳ、Ｓ…の流速が増加する。
【００２４】
搬送管１の終端には、搬送管出口より勢いよく吐出する泥土プラグＳの勢いを減衰させるための減勢サイクロン１０が備えられている。この減勢サイクロン１０は、円筒状の胴部１０ａの下端に漏斗部１０ｂを有し、その下端の開口が混合土排出口１１となっている。また、胴部１０ａの上端には、中央に空気排出口１２が開口された天蓋１０ｃが設置されている。
【００２５】
胴部１０ａ内には、泥土ガイド１５が設置されている。この泥土ガイド１５は、減勢サイクロン内、即ち胴部１０ａの上端部側面よりその内周面に沿う方向に吐出される泥土プラグＳの螺旋降下方向に向けた螺旋状配置に設置されている。また、この泥土ガイド１５は上側が開放された樋状（溝状）に形成されている。この泥土ガイド１５の上端部稍下側が粉粒状添加材受け部１６となっており、ここに後述する粉粒状添加材供給手段により粉粒状添加材Ｂが所定量ずつ供給されるようになっている。
【００２６】
そして、この粉粒状添加材受け部１６に供給された粉粒状添加材Ｂは、減勢サイクロン１０内に吐出される泥土プラグＳによって勢いよく流され、胴部１０ａの内面に沿って螺旋動作されている間に攪拌されて、両者が均質に混合された状態の混合土Ｃとなって、混合土排出口１１から自然落下に近い速度に減勢されて落下する。
【００２７】
このようにして泥土プラグＳに粉粒状添加材Ｂが所望配合割合で混合された混合土Ｃを例えばトレーミー管に直接投入し、水底への盛土として使用することができる。その他、例えばベルトコンベアなどの搬送手段を使用して所望の箇所へ撒き出しや盛り上げ等の材料として使用できる。
【００２８】
粉粒状添加材供給手段は、粉粒状添加材Ｂを所望の量ずつ、所望のタイミングにて供給できる自動添加材供給装置２０をもって構成されている。この装置２０は、ホッパー２１内の粉粒状添加材を所望の量ずつ計量切り出しする計量切り出し部２０ａと、切り出された粉粒状添加材を所望のタイミングで送り出す送出部２０ｂとから構成されている。計量切り出し部は２０ｂとしては、一例として図２に示すようにロータリーフィーダーが使用できる。
【００２９】
これは、ホッパー２１の下端開口部に放射状に多数のフィン２２を突出したローター２３を備え、これをモータ（図示せず）によって回転させることによりフィン２２間の計量部内に入った粉粒状添加材を下方の計量排出口２４から排出するものであり、ローター２３の回転角度を制御することによって切り出し量を制御するものである。
【００３０】
また、送出部２０ｂは、図２に示すように送気管２５と送気装置（図示せず）とを備えた空気搬送装置が使用できる。この装置は、計量切り出し部２０ｂから切り出された所望量の粉粒状添加材を送気管２５内に落下させ、これを送気装置からの搬送用空気により出口側に搬送させるものである。
【００３１】
尚、この送出部２０ｂは、上記の他、図３に示す振動送出装置が使用できる。この装置は、樋状の振動搬送部２７を電磁振動機２８をもって振動させることにより、切り出し装置から振動搬送部２７上に落下された粉粒状添加材Ｂを送り出すものである。この他、ベルトコンベアも使用できる。
【００３２】
また、前述した計量切り出し部においても上記のものの他、従来の粉粒体計量切り出しに使用されている各種の装置が使用できる。
【００３３】
この粉粒状添加材混合装置では、搬送管１内を送られてくる泥土プラグＳ毎に、その重量を計測し、これに対応した必要量の粉粒状添加材を、減勢サイクロン１０内に吐出されるタイミングに合わせて供給するようにしている。これは、搬送管１内を送られてくる泥土プラグＳ毎に、その搬送速度と重量を圧力センサからのデータに基づいて算出し、コンピュータによって自動添加材供給装置２０をコントロールすることにより行っている。次にその制御機構について説明する。
【００３４】
搬送管１には、図１に示すように終端よりやや上流側に、２つの圧力計４１、４２が上流側と下流側とに所定（１〜２ｍ程度）の間隔ｅで設置されており、圧力計４１、４２は、それぞれ搬送管１内の圧力を連続的に計測するようになっている。そして、圧力計４１、４２の計測値は、制御用コンピュータ４３に、信号線４４を介して即座に伝達され、記録される。図中４５は制御ボックスである。
【００３５】
尚、圧力計４１、４２間には１つの泥土プラグＳしか存在しないようにすることが好ましいが、圧力計４１、４２の間には複数の泥土プラグＳが存在してもよい。
【００３６】
そして、制御用コンピュータ４３は、圧力計４１、４２により検出されるピーク値ｐに基づいて搬送管１内の各泥土プラグＳの重量（又は長さ）を算出し、２つの圧力計４１、４２のピーク値ｐの検出時間差ｔに基づいて各泥土プラグＳ（土砂）の流速を算出し、各泥土プラグＳの重量及び流速に対応して自動添加材供給装置２０による粉粒状添加材の供給量及び供給タイミングを制御する。
【００３７】
即ち、搬送管１内では各泥土プラグＳが通過する際に圧力が上昇することが実験により確認されており、図４に実線で示すように、泥土プラグＳの先端が圧力計４１の設置箇所を通過する時刻ｔ０に、圧力計４１の計測値が上昇しはじめて、時刻ｔ０から稍々遅れた時刻ｔ１に、圧力計４１でピーク値ｐが検出される。そして、図中破線で示すように、同一の泥土プラグＳが下流側の圧力計４２の設置箇所を通過する際に、上流側の検出時刻ｔ１より遅い時刻ｔ２に、圧力計４２でピーク値ｐが検出される。
【００３８】
そして、圧力計４１、４２の設置間隔ｅと圧力計４１、４２のピーク値ｐの検出時間差ｔ（ｔ＝ｔ２−ｔ１）とから、泥土プラグＳの流速ｖ（ｖ＝ｅ／ｔ）を算出することができ、泥土プラグＳの流速ｖと圧力計４２と搬送管１の終端との距離ｄとから、この泥土プラグＳが減勢サイクロン１０内に吐出する時刻ｔ３（ｔ３＝ｄ／ｖ＋ｔ０）を算出することができる。
【００３９】
従って、多数の泥土プラグＳ、Ｓ…夫々が減勢サイクロン１０内に吐出される直前に粉粒状添加材受け部１６に所望量の粉粒状添加材を供給しておくことができ、泥土プラグＳ、Ｓ…の夫々に粉粒状添加材をこれに必要な量だけ確実に混合させることができる。
【００４０】
なお、圧力計４１、４２の設置間隔ｅが比較的狭く、圧力計４１、４２の間に１つの泥土プラグＳしか存在しない場合には、同一の泥土プラグＳに関して上流側の圧力計４１により検出された直後に下流側の圧力計４２により検出されるので、２つの圧力計４１、４２の検出結果を容易に対応させることができる。また、圧力計４１、４２により検出されるピーク値ｐ又は波形は泥土プラグＳ、Ｓ…毎に特徴を有するため、ピーク値ｐ又は波形に基づいて、同一の泥土プラグＳに関する２つの圧力計４１、４２の検出結果を対応させてもよい。
【００４１】
また、圧力計４２により検出されるピーク値ｐは、各泥土プラグＳの重量ｗに略比例する（ｗ＝ａｐ＋ｂ（ａ、ｂは定数）となる）ことが、実験により確認されている。
【００４２】
従って、粉粒状添加材の供給量を、各泥土プラグＳが圧力計４２の設置箇所を通過した際の圧力ピーク値ｐに比例させることによって、泥土プラグＳ、Ｓ…の量が異なっていても、泥土プラグＳ、Ｓ…の夫々に粉粒状添加材を所望の比率で混合させることができる。
【００４３】
尚、上述の実施例では、減勢サイクロン内に供給する粉粒状添加材の量を、各泥土プラグに対応させた所望の混合割合となるようにコントロールしているが、この他、定量泥土送出装置による搬送管始端へのスラリー状泥土の単位時間当たり送り込み量を一定にし、これに対応させた混合割合となるように粉粒状添加材を自動添加材供給装置から連続的に供給するようにしてもよく、また、前述した前記自動添加材供給装置をコントロールする制御機構を使用して、減勢サイクロン内への泥土プラグ吐出タイミングに合わせて一定量ずつ間歇的に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る粉粒状添加材混合装置の全体の概略を示す断面図である。
【図２】本発明に係る粉粒状添加材混合装置に使用する自動添加材供給装置の一例を示す断面図である。
【図３】同粉粒状添加材混合装置に使用する自動添加材供給装置における送出部の他の例を示す断面図である。
【図４】図１に示す装置における圧力計により計測される搬送管内圧力の時間的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ 空気層
Ｂ  粉粒状添加材
Ｃ  混合土
Ｓ 泥土プラグ（スラリー状泥土）
ｄ  圧力計から搬送管終端までの距離
ｅ 圧力計の相互の設置間隔
ｐ 搬送管内の圧力のピーク値
ｔ ピーク値の検出時間差（ｔ＝ｔ１−ｔ２）
１ 搬送管
２  ホッパー
３  スクイズポンプ
５  エアホース
５ａ  圧送用空気供給口
６  コンプレッサ
１０  減勢サイクロン
１０ａ  胴部
１０ｂ  漏斗部
１０ｃ  天蓋
１１  混合土排出口
１２  空気排出口
１５  泥土ガイド
１６  粉粒状添加材受け部
２０  自動添加材供給装置
２０ａ  計量切り出し部
２０ｂ  送出部
２１  ホッパー
２２  フィン
２３  ローター
２４  計量排出口
２５  送気管
２７  振動搬送部
２８  電磁振動機
４１，４２  圧力計
４３  制御用コンピュータ
４４  信号線
４５  制御ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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