(57)【要約】注入システムによって混合物を冷却する方法および装置である。この注入システムは、所与のコンテナ（例えばコンクリートミキサ）の相対位置と、特定の仕様に対応するように調整することができる。一実施形態では、注入システムは、混合処理の最中に冷却剤を混合物内に直接注入するように動作することができる。
2008531333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）少なくとも２つの脚を有する脚アセンブリと、ｉｉ）前記２つの脚の間に回動可能に垂下したランス支持アセンブリとを有している、ａ）支持構造と、
ｉ）コンクリート冷却流体を流すための流体経路と、ｉｉ）前記冷却流体が前記コンクリート混合コンテナ内に注入される、前記流体経路に結合された注入ノズルとを有している、ｂ）引込み位置と、流体を前記コンクリート混合コンテナ内に注入するための延長位置とを有するように、軸方向への往復移動を行うように構成された、前記ランス支持アセンブリ上に配置されたランスとを具備する、流体をコンクリート混合コンテナ内に注入する装置。
【請求項２】
前記ランス支持アセンブリを前記脚アセンブリに対して垂直に作動させるように構成された上昇機構をさらに具備する請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記ランス支持アセンブリに配置されたキャリッジをさらに具備し、前記ランスは前記キャリッジに配置され、このキャリッジは、前記ランスの前記軸方向への往復移動と直交する双方向に移動するように構成されている請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記キャリッジに結合し、前記キャリッジを双方向に作動させるように構成された作動装置をさらに具備する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ランス支持アセンブリに結合され、また、前記コンクリートミキサの開口部に対する前記ランスの所望の角度方向を達成するように、前記ランス支持アセンブリを回動させることによって、前記コンクリート混合コンテナの開口部に対する前記ランスの位置合わせを調整するように構成されている作動装置をさらに具備する請求項1に記載の装置。
【請求項６】
ｃ）前記コンクリートミキサの開口部に対する前記ランスの所望の角度方向を達成するように、前記ランス支持アセンブリを回動させることにより、前記コンクリート混合コンテナの開口部に対して前記ランスの位置合わせを調整するように構成され、前記ランス支持アセンブリに結合された作動装置と、
ｄ）前記ランス支持アセンブリを前記脚アセンブリに対して垂直方向に作動させるように構成された上昇機構とを具備する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ランス支持アセンブリに配置されたキャリッジをさらに具備し、前記ランスは、前記キャリッジに配置され、前記キャリッジは、前記ランスの前記往復する軸方向への移動に直交して双方向に移動するように構成されている請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記キャリッジに結合され、前記キャリッジを前記双方向に移動するべく作動させるように構成された作動装置をさらに具備する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ランスと、ランス支持アセンブリとを作動させるための命令信号を発信するように構成された制御装置をさらに具備する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御装置には冷却流体注入シーケンスがプログラムされており、前記シーケンスは、実行時に、前記ランスを前記コンクリート混合コンテナの開口部に対して向け、少なくとも前記注入ノズルを前記コンクリート混合コンテナ内に挿入する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記ランス支持アセンブリと２本の脚とは、前記コンクリート混合コンテナを収納するよう適合された、高さの調整が可能な開口部を規定している請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記コンクリート混合コンテナはコンクリートトラックである請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ｉ）コンクリート冷却流体が内部に流れる流体経路を規定し、前記流体経路を介して極低温流体を搬送するのに適した材料で形成された管と、ｉｉ）前記流体経路に結合され、前記冷却流体を、前記コンクリート混合コンテナ内に注入する注入ノズルとを有し、ａ）引込み位置と、前記コンクリート混合コンテナ内に流体を注入するための延長位置とを有するように、軸方向への往復移動を行うように構成されているランスと、
ｂ）少なくとも１方向に調整可能な、前記ランスを支持するための支持構造部とを具備する、コンクリート混合コンテナ内に流体を注入する装置。
【請求項１４】
前記ランスに接続され、このランスを軸方向に往復移動するよう作動させるように構成されたピストン型作動装置をさらに具備する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
ｃ）前記ランスが搭載される、前記支持構造に配置された支持アセンブリと、
ｄ）前記支持アセンブリに摺動可能に配置され、前記ランスの前記軸方向への往復移動と直交する双方向に移動できるキャリッジとをさらに具備する請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記支持構造は、垂直に調整可能、水平に調整可能、回転的に調整可能のうちの少なくとも１つである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記支持構造は、
ｉ）脚アセンブリと、
ｉｉ）前記ランスが搭載される、前記脚アセンブリに配置された支持アセンブリとを有している請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記支持アセンブリは、前記コンクリート混合コンテナを収納するための調整可能な高さを規定する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記コンクリート混合コンテナは、コンクリートトラックである請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記ミキサはコンクリートトラックである請求項１３に記載の装置。
【請求項２１】
前記流体は、極低温流体である請求項１３に記載の装置。
【請求項２２】
前記流体は、液体窒素である請求項１３に記載の装置。
【請求項２３】
制御装置が、前記装置を作動させる請求項１３に記載の装置。
【請求項２４】
前記制御装置は、前記ランスと支持構造とから離れた所で動作することができる請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記制御装置は、前記ランスと支持構造とを作動させる命令信号を発信するように構成されている請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記制御装置は、前記コンクリート冷却流体の流れを作動させる命令信号を出すするように構成されている請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
前記コンクリート混合コンテナを監視するセンサをさらに具備する請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
前記制御装置には冷却流体注入シーケンスがプログラムされており、前記シーケンスは、実行時に、前記ランスを前記コンクリート混合コンテナの開口部に対して向き付け、前記ランスの少なくとも一部を前記コンクリート混合コンテナ内に挿入する請求項２３に記載の装置。
【請求項２９】
冷却流体をコンテナ内の混合物に注入する注入システムであって、
ａ）流入ノズルと排出ノズルとを有し、前記流入ノズルと排出ノズルとに流体的に結合された中央流体経路を規定し、前記冷却流体を内部に流すように適合された管と、
ｂ）前記管が長手方向に相対的に移動可能な、前記管を支持するための支持キャリッジと、
ｃ）前記支持キャリッジが相対的に移動可能な、前記キャリッジを支持するための支持アセンブリと、
ｄ）回動可能に取付けられた前記支持アセンブリを有し、この支持アセンブリを垂直方向に作動させるように構成された上昇機構と、
ｅ）前記上昇機構を支持する１つ以上の脚と、
ｆ）前記制御装置には、前記管の前記中央流体経路に前記冷却流体を流して前記混合物と接触させるための冷却流体注入シーケンスがプログラムされた、前記管と、支持キャリッジと、上昇機構とを作動させるための制御装置と、
を具備する注入システム。
【請求項３０】
前記制御装置と通信し、前記混合物の少なくとも１つの状態を検知して、前記検知された状態に関する信号を提供するように構成されているセンサをさらに具備する請求項２９に記載の注入システム。
【請求項３１】
前記制御装置は、前記ランスを前記コンテナの開口部に向け、少なくとも注入ノズルを前記コンテナ内に挿入するように、前記冷却流体注入シーケンスを実行するように構成されている請求項２９に記載の注入システム。
【請求項３２】
前記混合物はコンクリートである請求項２９に記載の注入システム。
【請求項３３】
コンクリート混合物を冷却する方法であって、
ａ）  ｉ）支持構造と、ｉｉ）流体経路とこの流体経路に流体的に結合された注入ノズルとを備え、前記支持構造に可動に配置され、前記支持構造に対して少なくとも１つの方向に可動であるランスと、ｉｉｉ）前記ランスの流体経路に流体的に結合された流体源とを有している注入システムを提供することと、
ｂ）  前記ランスの高さをコンクリートミキサに対して調整することと、
ｃ）  前記コンクリートミキサの開口部に対して、前記注入ノズルの位置合わせを調整することと、
ｄ）  前記コンクリートミキサ内に少なくとも注入ノズルを挿入するように、前記ランスを延長させることと、
ｅ）  冷却流体が前記コンクリートミキサ内に注入されるように、前記冷却流体を前記流体源から前記流体経路を介して流し、前記注入ノズルから排出させることと、
を具備する方法。
【請求項３４】
前記高さを調整することと、前記位置合わせを調整することとは、制御装置からそれぞれの命令信号を出すことを有する請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記高さを調整することは、制御装置から、前記支持構造に結合された上昇機構へ命令信号を出すことを有している請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記位置合わせを調整することは、前記ランスの角度方向を調整することと、前記ランスの側方方向を調整することのうち少なくとも１つを有している請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記位置合わせを調整することは、前記ランスの延長中に行われる請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記支持構造は、少なくとも２つの脚と、これら２つの脚の間に回動可能に垂下したランス支持アセンブリとを備えている脚アセンブリを有しており、前記ランスは、前記ランス支持アセンブリに配置されており、前記位置合わせを調整することは、前記コンクリートミキサの開口部に対する前記ランスの所望の角度方向を達成するように、前記ランス支持アセンブリを回動させることを有する請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記高さを調整することは、前記コンクリートミキサを収容するように、前記ランス支持アセンブリと２つの脚とによって規定された、開口部の高さを増加させることを有し、前記コンクリートミキサはセメントトラックである請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記ミキサはセメントトラックである請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
前記高さを調整することと、前記位置合わせを調整することとは、制御装置からそれぞれの命令信号を出すことを有し、前記制御装置は、前記セメントトラックの運転席から操作される請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記高さを調整することと、前記位置合わせを調整することとは、制御装置からそれぞれの命令信号を出すことを有し、前記制御装置は、前記ミキサが前記注入システムのあらかじめ定められた近傍に位置すると自動的に作動される請求項３３に記載の方法。
【請求項４３】
ａ）  ｉ）支持構造と、ｉｉ）流体経路およびこの流体経路に流体的に結合された注入ノズルを備え、前記支持構造に可動に配置され、前記支持構造に対して少なくとも１つの方向に可動であるランスと、ｉｉｉ）前記ランスの流体経路に流体的に結合された流体源とを有している注入システムを提供することと、
を備えていることと、
ｂ）  前記ランスの方向を前記コンクリートミキサに対して調整することと、
ｃ）  少なくとも前記注入ノズルを前記コンクリートミキサ内に挿入するように、前記ランスを延長させることと、
ｄ）  冷却流体が前記コンクリートミキサ内に注入されるように、前記冷却流体を前記流体源から流体経路を介して流し、前記注入ノズルから排出させることを有しているコンクリート冷却処理を開始することと、
ｅ）  前記コンクリート冷却処理のエンドポイントを検出するために、前記コンクリート冷却処理の少なくとも１つの特性を監視することと、
ｆ）  前記エンドポイントを検出すると、前記ランスを前記コンクリートミキサから引込むことと、
を具備するコンクリート混合物を冷却する方法。
【請求項４４】
前記コンクリート混合物の状態を検出することをさらに具備する請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記監視することは、前記コンクリート混合物の温度を検出することを有する請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記温度を検出することは、前記ランスに搭載されたレーザ温度センサによって行われる請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記コンクリート冷却処理のエンドポイントを検出することは、前記コンクリート混合物の所望の温度を検出することを有する請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
前記ランスの方向を調整することは、
ｉ）検知機器を使用して前記ランスと開口部との相対位置を検出することと、
ｉｉ）これに応じて、前記ランスを前記開口部に対して所望の位置へ移動させることとを有する請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概してコンクリート冷却装置および方法に関する。本発明は特に、極低温液を注入する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートを準備する際、多くの場合コンクリート混合物の冷却が必要となる。コンクリートの構造整合性は、コンクリートが硬化する温度に依存する。一般的に、注流時のコンクリートの温度が低いほど、硬化時の強度が高まる。コンクリートが高温で注流されると、硬化したコンクリートは最低の必須強度も満たせない場合が多い。これは、気温が高い場合（例えば、夏に注流を行う場合）には特に当てはまる。
【０００３】
従来、この問題は、コンクリートに混合する際に用いられる水を冷却するか、または水の一部の代わりに氷を添加することで克服された。水の冷却は冷蔵ユニットや氷、あるいは、コンクリートに混合する前の水に混合された極低温液体によって行った。これらの方法は費用がかさみ、時間がかかり、労働力を集約的に用いる必要がある。従来のアプローチに必要な集中的な設備と労働力とには、氷を持ち上げる際の背中の怪我、氷粉砕機を動作させる際に生じる腕の切断といった様々な安全面での懸念が存在する。さらに、氷の使用により、コンクリートの特徴、例えばスランプ値の測定に悪影響が及ぶ可能性もある。
【０００４】
別のアプローチは、従来の回転ミキサ内で混合されている、トラックのコンクリートミキサドラム内に極低温液体を直接注入するというものである。しかし、過去に用いられてきた注入処理は面倒かつ費用のかさむものであった。従来の注入システムは静止型の注入装置であり、サイズの異なるミキサの要求を満たすために、時間のかかる構造調整を行う必要があった。さらに、最新の注入システムの設計も、トラックミキサドラムへの潜在的な損傷を増加させてしまうものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、効率的かつ経済的に実現することができる、コンクリートを冷却する装置および方法が必要である。さらに、混合チャンバの要求に迅速に対応するように調整を行える装置も必要である。またさらに、冷却システムを離れた場所から操作することが可能な方法および装置も必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一般的に、コンテナ内に流体を注入する装置および方法を提供する。一実施形態では、この装置は、１つ以上の脚アセンブリと、この脚アセンブリおよびランスに旋回可能に結合しているランス支持アセンブリとを設けた支持構造を有する。ランスは、混合コンテナ内に流体を注入するための延長位置と引込み位置とを有するようにするべく軸方向に往復移動するように構成されている。ランスは、冷却流体を流すための流体経路と、冷却流体をコンテナ内に注入するための、前記流体経路に結合した注入ノズルとを有する。一実施形態では、コンテナはコンクリート混合コンテナである。
【０００７】
別の実施形態は、コンクリート混合コンテナ内に流体を注入する装置を提供する。この装置は、コンクリート混合コンテナ内に流体を注入するための引込み位置と延長位置とを有することができるよう、軸方向への往復移動を行うべく構成されたランスを有する。ランスは、コンクリート冷却流体を流すための流体経路を規定する管を有する。この管は、前記流体経路で低温流体を移送するのに適した材料で形成されている。ランスはまた、流体経路に結合された注入ノズルを有する。冷却流体は、この注入ノズルを介してコンクリート混合コンテナ内に注入される。この装置はさらに、ランスを支持するための支持構造を有する。支持構造は少なくとも一方向への調整が可能である。
【０００８】
別の実施形態は、コンテナ内の混合物に冷却流体を注入するための注入システムを提供する。注入システムは管を有しており、この管は、流入ノズルと排出ノズルを備え、これら流入ノズルと排出ノズルと流体結合した中央流体経路を画定する。この管は、冷却流体を流すように適合されている。注入システムはまた、管を支持するための支持キャリッジを有し、この管は支持キャリッジに対して長手方向に移動させることができる。注入システムはさらに、このキャリッジを支持するための支持アセンブリを有し、前記支持キャリッジは支持アセンブリに対して移動可能である。注入システムはさらに上昇機構を有し、この上昇機構には支持アセンブリが回動可能に取り付けられており、また、この支持アセンブリを垂直に作動させるように構成されている。注入システムは、さらに、この上昇機構を支持している１つ以上の脚を有している。注入システムは、さらに、前記管と、支持キャリッジと、上昇機構とを作動させる制御装置を含んでいる。この制御装置は、冷却流体を前記管の中央流体経路に流し、混合物と接触させるための冷却流体注入シーケンスがプログラムされている。
【０００９】
別の実施形態は、コンクリート混合物を冷却する方法を提供する。本方法は、注入システムを提供することからなる。この注入システムは支持構造と、ランスと、流体源とを有している。このランスは流体経路と、この流体経路に流体結合した注入ノズルとを有している。このランスは前記支持構造に可動に配置されており、また、この支持構造に対して一方向に移動することができる。前記流体源は前記ランスの流体経路と流体結合している。さらに本方法は、コンクリートミキサに対して前記ランスの高さを調整することからなる。本方法は、さらに、前記コンクリートミキサの開口部に対して前記注入ノズルのアライメントを調整させることからなる。次に、前記ランスを延長させて少なくとも前記注入ノズルをコンクリートミキサ内に挿入し、冷却流体を前記流体源から前記流体経路に流し、前記排出ノズルから排出させることで、前記冷却流体をコンクリート混合物内に注入する。
【００１０】
別の実施形態は、コンクリート混合物を冷却する方法を提供する。本方法は、注入システムを提供することからなる。次に、コンクリートミキサに対してランスの方向を調整する。次に、ランスを、少なくとも注入ノズルをコンクリートミキサ内に挿入するように延長させる。本方法はさらに、流体源から流体経路に冷却流体を流し、注入ノズルから排出させることによって冷却流体をコンクリートミキサ内に注入することを備えるコンクリート冷却処理を開始することからなる。コンクリート冷却処理のエンドポイントを検出するために、コンクリート冷却処理の少なくとも１つの特性が監視される。本方法はさらに、このエンドポイントを検出するとコンクリートミキサから前記ランスを引込むことを有している。前記注入システムは、支持構造と、ランスと、流体源とを有する。このランスは、流体経路と、この流体経路に流体結合した注入ノズルとを有する。このランスは、前記支持構造に可動に配置されており、この支持構造に関連して少なくとも一方向に移動させることができる。前記流体源は、前記ランスの流体経路に流体結合している。
【００１１】
本発明の性質および目的をさらに理解するために、以下の詳細な説明を添付の図面と共に参照する必要がある。図面では、同一の要素には同一または類似の参照符号を付している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１、図２は、本発明の一実施形態による注入システム１００の側面図と正面図とをそれぞれ示す。注入システム１００は、コンテナ（例えば、図７に示すようなコンクリートミキサ７０２）内に流体を注入するよう構成されたランス１０２を有している。ランス１０２は、図２に示すようにキャリッジ２００に搭載される。キャリッジはランス支持アセンブリ１０４に配置される。ランス支持アセンブリ１０４は支持構造１０６によって支持される。図に示すように、支持構造１０６は２組の脚１０８からなる。同図では、それぞれの支持構造１０６に３本の脚１０８が設けられているが、支持脚１０８は何本でも使用できることが理解されるはずである。さらに、１本の脚を有している支持構造１０６の数も任意であってもよい。また、図２に示すように、支持構造１０６の２組の脚１０８は、高さＨ、幅Ｗの開口部２１０を規定する。一実施形態では、開口部２１０の大きさを少なくとも１つの寸法（Ｈおよび／またはＷ）にて調整することができる。
【００１３】
図１は流体供給装置１１８を示す。同図では、この流体供給装置は注入システム１００から離れた場所に設置されているが、別の実施形態では注入システム１００に搭載されている。流体源１１８は流体ライン１２０によって注入システム１００に流体結合しており、これにより、冷却流体がランス１０２を介してコンテナ（図示せず）内に供給され、ここから注入される。一実施形態では、図２に示すように、ランス支持アセンブリ１０４に取り付けられた弁１２４を使用して流体源１１８のオン／オフ切替えを行える。同図では弁１２４はランス支持アセンブリ上に設置されているが、冷却流体が注入のためにコンテナ内に供給される限り、弁１２４を流体源１１８とランス１０２の間の何処に設置してもよいことが理解されるはずである。例証的な実施形態では、ランス１０２は流体を放出する排出ノズル１１２を有する。図１に示す排出ノズル１１２は、ランス１０２から角度θで突出している。一実施形態では、角度θは実質的にＹ−Ｙ平面において約４５°である。角度θにより、冷却流体は、コンテナの壁との接触およびこれの損傷を防止する角度でコンテナに入れるようになる。角度θを４５°として示しているが、ランス１０２に対する角度または角度方向は任意のものであってもよい。一実施形態では、特定の用途で適当であるように、角度および大きさの異なるノズルを迅速に取り付けられるようにするために、ノズルは取り外し可能になっている。別の実施形態では、角度θは、コンテナに応じて、ランス１０２に対する任意の角度および方向に自動調整される。一実施形態では、ランス１０２とノズル１１２は金属製（例えばカーボンスチール、合金）である。冷却流体は、液体窒素、アルゴン、酸素、冷却水、二酸化炭素のように当分野において既知の任意のタイプのものであってもよい。
【００１４】
そのため、一実施形態では、ランス１０２は管状であり、冷却流体のための流体経路を画定する中心導管を有し、ノズル１１２に流体結合している。しかし、別の実施形態では、流体経路はランス１０２の外側に搭載されている。例えば、流体ラインをランス１０２の外面に固定し、ノズル１１２内に供給を行うようにすることが可能である。この場合には、ランス１０２は必要な硬さのみを提供し、流体経路自体は提供しない。別の実施形態では、複数の流体経路が提供され、各流体経路が自体の注入ノズルと流体結合していてもよい（あるいは、各流体経路が同じノズルに供給を行うこともできる）。それぞれのノズルは異なる角度方向を有する。この場合、各流体経路が異なる流体源１１８と結合していてもよい。各流体源は、種類、温度、流量、圧力、その他の異なる流体を提供することができる。
【００１５】
本発明の様々な実施形態によれば、ランス１０２は複数の自由度での移動が可能である。ランスは手動あるいは電気的に、または、図２に示すライン１２６を介して供給された水圧や空気圧によって移動させることができる。さらに、任意に組合せた方法によってランスを移動させられることも理解されるはずである。この移動の自由により、コンテナ（例えばコンクリートミキサ）の角度、高さ、寸法に関係なく、ランス１０２を注入システム１００に対して容易に調整できるようになる。例えば、ランス１０２は、図１に示すＸ−Ｘ軸に沿った軸動作、Ｙ−Ｙ軸を中心とした回転動作、および／またはＺ−Ｚ軸に沿った垂直動作を行える。さらにランス１０２は、図２に示すようにＡ−Ａ軸（Ａ−Ａ軸はＹ−Ｙ軸に直交している）を中心として回転動作するように構成されるとも考えられる。このような軸方向への、および回転的な動作の自由度は任意の多数の方法によって達成できる。次にこれの例証的な実施形態を説明する。しかし、本明細書で説明する、注入システム１００の別の構成部品に対するランス１０２の動作に関する実施形態は単なる例証でしかなく、他の実施形態も本発明の範囲内に入る点が理解されるべきである。
【００１６】
例えば、Ｙ−Ｙ軸中心の回転の自由度は、ランス１０２とキャリッジ２００との間にスイベル旋回接続（図示せず）を提供することで達成できる。スイベル旋回接続によって、ランス１０２は図１に示すように軸Ｙ−Ｙを中心として回転できるようになる。
【００１７】
Ａ−Ａ軸を中心とした回転は、例えば、ランス支持アセンブリ１０４を支持構造１０６に回動可能に取り付けて、ランス支持アセンブリ１０４が軸Ａ−Ａを中心として回転できるようにすることで達成できる。図３を簡単に参照すると、ランス支持アセンブリ１０４の平面図を示す。同図ではランス支持アセンブリ１０４は、これの対向する両側に形成された１対の支持ピン３００を含む。再び図２を参照すると、ピン３００は、垂直リフトシステム１１０に形成された開口部（図示せず）に受容される。したがって、ランス支持アセンブリ１０４は、支持構造１０６の２組の脚１０８の間で回動可能に垂下され、これにより、ランス支持アセンブリ１０４全体を、自動または手動操作を用いて、操作者が望むあらゆる角度へ自由に回転させられるようになる。一実施形態では、モータ２０６（図には概略的に示す）がランス支持アセンブリ１０４を回転させる。モータ２０６は支持構造１０６にしっかりと取り付けられ、一方、駆動シャフト（図示せず）はピン３００に接続している。次に、駆動シャフト回転が、ピン３００を介して回転を直接ランス支持アセンブリ１０４へ伝達する。一実施形態では、モータ２０６はサーボモータであるが、より一般的には、ランス支持アセンブリ１０４の所望の回転作動を提供できる任意のモータであってもよい。別の実施形態では、水圧または空気圧作動装置（図示せず）を使用するか、あるいはこれ以外の当分野において既知の作動装置を使用することができる。モータ２０６を動作すると、ランス支持アセンブリ１０４の角度が調整され、これにより、ランス支持アセンブリ１０４に取り付けたランス１０２の角度が調整される。こうすることでランス１０２を、コンパートメント（例えばコンクリートミキサ）に入る位置に、例えばコンパートメントの側壁と接触することのない所望の角度で位置決めすることができる。図にはランス支持アセンブリ１０４がピン３００の周囲で旋回しているように示しているが、ランス１０２がランス支持アセンブリ１０４に対して別個に旋回するように設けられた状態において、ランス支持アセンブリ１０４は静止していてもよい。さらに別の実施形態では、ランス１０２とランス支持アセンブリ１０４の両方を回転可能に搭載して、当該ランス１０２と当該ランス支持アセンブリ１０４が相互に対して、さらに注入システム１００のその他の部品に対して調整されるようになっている。
【００１８】
一実施形態では、キャリッジ２００は、ランス支持アセンブリ１０４によって画定された平面において（またはこれと平行に）移動できるように、ランス支持アセンブリ１０４に可動に配置されている。再び図３を参照すると、キャリッジ２００は、１つ以上のローラベアリング３０６を下に取り付けた状態で、ランス支持アセンブリ１０４に滑動可能に搭載されている（詳細を図３aに示す）。同図には４個のローラベアリング３０６が示されている。各ローラベアリング３０６は、ランス支持アセンブリ１０４の案内レール３０８の内面上に形成されたトラック３１０の内部に、トラック３１０上を移動するように配置されている。これにより、キャリッジ２００の双方向への側方動作（矢印３０４で示す）が達成される。一実施形態では、キャリッジ２００は図２に示す作動装置２０２によって作動される。同図では、作動装置２０２はランス支持アセンブリ１０４に搭載されたピストン型の作動装置であり、ピストンロッド２０４によってキャリッジに結合している。この代わりの実施形態では、キャリッジ２００は、ローラベアリング３０６に接続したモータ３０２（図３）のような駆動装置、機械アーム、または操作者によって制御されると考えられる。そのため、キャリッジ２００がランス支持アセンブリ１０４に沿って移動すると、ランス１０２がキャリッジ２００と共に動いてミキサ７０２との位置が合う。
【００１９】
上述したように、ランス１０２は、図１に示すとおり自己の軸Ｘ−Ｘに沿って移動するとも考えられる。したがって、ランス１０２は引込み位置と延長位置（図９、図１０に示す。両図については以降で詳細に説明する。）を有する。これを実行するために、ランス１０２は、図５（注入装置の側面図）に示すように、１対のローラ案内部５００Ａ〜５００Ｂを介して滑動可能に延長する。一実施形態では、各ローラ案内部５００Ａ〜５００Ｂは、互いに１列に並んだ１対のローラ４００を含んでいる。各対のローラ４００の間に開口部が画定され、この開口部内にランス１０２が延びる。一実施形態では、１つ以上のローラ４００には、ランス１０２の少なくとも一部を受容する大きさの溝４０２（図４に示す）が含まれている。こうした配列では、案内部５００Ａ〜５００Ｂはランスの軸方向を即座に安定させ、Ｘ−Ｘ軸に沿って軸方向に移動できるようにする。キャリッジ２００に搭載されたローラ４００はランス１０２を支持するためのものである。一実施形態では、ローラ４００のうちの上方ローラは取り外すことができる。したがって、ランス１０２が引込まれる前にトラックが移動すると、上方ローラが取り外され、ランス１０２が移動できるようになるため、ランス１０２、トラック、注入システム１００を損傷を受けずに済む。
【００２０】
例示的な実施形態では、ランス１０２の軸方向への推進は、キャリッジ２００に搭載させ、ランス１０２に結合させた作動装置アセンブリを提供することで達成される。次に図５を参照すると、一実施形態による作動装置５０２の側面図を示す。作動装置アセンブリ５０２は、支持キャリッジ２００にしっかりと取り付けられたピストンシリンダ５０４と、可動ピストンロッド５０６とを含んでいる。ピストンロッド５０６の一端は、連結器５０８によりランス１０２に接続している。一実施形態では、連結器５０８はピストンロッド５０６およびランス１０２に、ネジのような固定具によって固定されているため、ピストンロッド５０６およびランス１０２の所望の長さにて連結器５０８を容易に調整することができる。動作中、ピストンシリンダ５０４はピストンロッド５０６を軸方向に往復駆動させ、これによりランス１０２が軸Ｘ−Ｘに沿って移動する。ランスは、ランスを軸方向に移動させるためにピストンアセンブリが取り付けられ、ローラ４００に搭載された状態で示されているが、ランス１０２を軸方向に延長させる任意の方法を使用できることが理解されるべきである。例えば、望遠鏡式ランス、ラックおよびピニオンシステム、またはモータ式ローラの全てが代替実施形態と考えられる。こうした実施形態の組合せも考えられる。例えば、ランスは、望遠鏡式特徴に加えて、滑動可能な軸移動を可能にする両方のローラ案内部を含んでいてもよい。
【００２１】
やはり図５に示すように、流体源１１８に接続するための流入ノズル４０４が設けられている。流入ノズル４０４は、ランス１０２に形成され、最終的にノズル１１２にて終端している流体経路への開口部を提供する。流入ノズルにはクイック断続部品が取り付けられており、流体源１１８からの流体ラインの取付け／取外しを迅速に行える用になっていることが好ましい。流入ノズル４０４は、複数の方向にアクセスできるよう、２本以上の流入ノズルを含むことができる。例えば、図４に示すように、流入ノズル４０４はランス１０２のどちら側に設けてもよい。
【００２２】
一実施形態では、支持構造１０６は、支持構造１０６をランス支持アセンブリ１０４に接続させるための垂直上昇システム１１０を含んでいる。この垂直上昇システム１１０により、ランス支持アセンブリ１０４をＺ−Ｚ軸に沿って昇降させることができる（図６Ａ、図６Ｂ）。
【００２３】
図６Ａ、図６Ｂは、垂直上昇システム１１０をより詳細に示した図である。垂直上昇システム１１０は、ピン３００に結合した１または複数の上昇ピストン６００を含んでいる。また、垂直上昇システム１１０は、安定性を高めるために、１または複数の案内レール６０２を装備することもできる。ピストン上昇アセンブリとして示しているが、ランス支持アセンブリ１０４を上昇させる任意の機構の使用が可能である。例えば、別の実施形態では、作動機構としてウォームドライブを使用している。
【００２４】
注入システム１００の動作は一般的に手動手段、自動手段、またはこれらの組合せによって行われると考えられている。一実施形態では、制御装置は、注入システム１０上に配置した１または複数の作動装置に通信的に結合している。特定の実施形態では、注入システム１００には制御装置が搭載されている。例えば、図１、図２は支持構造１０６に搭載された制御装置１１６（概略的に示す）を示しているが、制御装置１１６は注入システム１００から離れた場所にも設置できると考えられる。例えば、図８Ａ、図８Ｂは注入システム１００、制御装置１１６、トラック７０４の平面図と側面図であり、両図中では、制御装置１１６は注入システム１００から離れた場所に設置されている。制御装置１１６は、トラック７０４の運転手がトラック運転席の窓から手を延ばし制御装置１１６に命令を入力できるようにしながらも、ランス１０２がミキサ７０２に入って冷却流体を注入できるよう注入システム１００にも十分近い場所に位置決めされることが好ましい。これについては以降でより詳細に説明する。一実施形態では、制御装置１１６は、注入システム１０と無線通信（例えば赤外線、ＲＦ（ラジオ波）、ブルートゥース（登録商標）、その他の通信）を行うハンドヘルド式装置である。ハンドヘルド式装置は、トラック７０４運転席を含むあらゆる場所から操作できる。
【００２５】
次に図１１を参照すると、制御装置１１６と、該制御装置に接続している様々な構成部品の略図を示す。様々な実施形態において、制御装置１１６は、注入システム１００の構成部品と無線（例えば赤外線、ＲＦ、ブルートゥース（登録商標）、その他）、または有線通信を行う。同図では、制御装置１１６は支持キャリッジ作動装置２０２、ランス支持アセンブリ作動装置２０６、ランス作動装置５０２、上昇ピストン６００、流体源１１８、センサ１１４、カメラ２０８と通信的に結合している。一般的に制御装置１１６は、それぞれの構成部品を自動方式で（事前にプログラムされ、メモリに記憶されたシーケンスに従う）、または明確なユーザ入力に従って構成される。
【００２６】
図には示されていないが、制御装置１１６には、プログラム可能な中央処理ユニット、メモリ、大容量記憶装置と、電源、クロック、キャッシュ、入力／出力回路、その他のような周知の支持回路とを装備していてもよい。例証的には、制御装置１１６はさらに、注入システム１００を使用可能にするために使用する鍵操作型のロック機構１１００を含む。注入システム１００が使用可能となったら、操作者は、制御装置１１６に命令を入力して注入システムの動作を制御する。これを行うために、制御装置１１６の一実施形態は制御パネル１１０２を含んでいる。制御パネル１１０２は、キーパッド、スイッチ、ノブ、タッチパッド、その他を含んでいてもよい。一実施形態では、注入システム１００を操作するために、操作者は制御パネル１１０２にパスコードを入力するように要求される。制御装置１１６はまた、カード読取装置１１０４を含むか、これに接続していてもよい。カード読取装置１１０４によりカードから読取ったデータを使用して、カード保持者が権限を与えられた操作者かどうかを決定できる。したがって、制御装置１１６はデータベース１１０６へのネットワーク接続を有していてもよい。このネットワークには、カードから読取った情報をデータベースに記憶されている情報と比較することでカード保持者の権限を確認するためにアクセスできる。一実施形態では、制御装置１１６は、特定の操作者の無線送信機の信号を検出できる無線受信機（例えばＲＦ受信機）を有する。制御装置は、この無線信号に基づいて、この特定の操作者が権限を与えられたユーザであるか同かを決定できる。したがって、任意数の証明およびアクセス制御装置が考えられる。制御装置１１６はまた、注入システム１００の使用に関する様々な情報を追跡するように構成できる。そのため、操作者の身分証明とその他の使用情報（例えば、時間および日付、冷却流体の品質、温度、その他）を追跡することが可能である。図１１に示す制御装置１１６は、出力装置１１８（例えば、ディスプレイおよび／またはスピーカ）も含んでいる。出力装置１１０８は、例えば現在の注入サイクルの進行状況に関する情報のような情報を操作者に提供することができる。
【００２７】
制御装置１１６は動作中に、注入システム１００の１または複数の構成部品に命令を発行し、場合によってはこれらの構成部品からフィードバックを受信する。特に、制御装置１１６は様々な作動装置に制御信号を発信して、ランス１０２をコンテナ７０２内で位置決めしながら、所望の場所に方向付けする。ランス１０２が位置決めされると、制御装置１１６が、流体源１１８の適当な弁を開放する旨の命令を発行する。この命令によって、流体が流体源１１８から流れ、最終的に排出ノズル１１２から排出される。
【００２８】
一実施形態では、制御装置１１６はさらに、ランス１０２のコンテナ７０２内への挿入を容易化するように構成された検知機器に通信結合している。図１１に示す例証的な検知機器はセンサ１１４とカメラ２０８を含む。同図には単一ユニットとして示しているが、センサ１１４は任意数のセンサであってもよい。また、センサ１１４は、コンテナ７０２の近接度を検出するように構成された任意のタイプの検知装置あるいはシステムであってもよい。例証的なセンサは、音響センサと光学（例えばレーザ）センサを含んでいる。注入システム１００の動作中に、センサ１１４はコンテナ７０２の相関距離／場所を検出し、この検出された距離／場所情報を制御装置１１６に提供する。次に、制御装置１１６は、ランスがコンテナ７０２内に延長し続けている間にランス１０２の方向を（例えば、１または複数の作動装置に信号を発信するなどにより）適切に調整することでこれに応答する。こうすることで、制御装置１１６とセンサ１１４は、ランス１０２がコンテナ７０２との接触を確実に避け、コンテナ７０２内の所望の場所で終端するように構成された閉鎖ループフィードバックシステムを画定する。あるいは、またはこれ（センサ１１４）に加えてカメラ２０８を提供することにより、写真を撮影し、これを（例えばビデオ供給を介して）出力装置１１０８に送信するようにすることもできる。これにより、注入システム１００の操作者は、出力装置１１０８を介してランス１０２の動作を観察できるようになる。
【００２９】
一実施形態では、制御装置１１６はさらに、やはりセンサ１１４で表されている温度検知機器に通信的に結合している。温度センサ１１４は、技術上考えられる任意のタイプのもの、例えば接触型または非接触型の装置であってもよい。一般的には、接触型素子をコンクリートミキサに内蔵または外付けすることができる。接触型の温度プローブは、表面温度を読取るためにドラムの外面と接触した温度測定素子であってもよい。例示的な接触型素子は熱電対およびサーミスタを含んでいる。接触素子は、ばねを充填することにより、あるいはドラム回転時にこれの外面に沿える十分な柔軟性を持ったブラシ型プローブを同外面に使用することにより、接触素子の型に関係なく、ドラム回転中に接触が維持されるように構造できる。さらに、接触素子はコンクリートミキサと直接接触していてもよいと考えられる。非接触型の温度測定装置の一例には赤外線センサがある。赤外線測定装置はよく知られており、対象物（例えばコンクリートミキサ）の温度を離れた場所から測定することができる。赤外線センサは、注入システム１００（例えばランス）の上に、赤外線光を混合物内に投射して、コンクリート混合物の温度を読取る形で搭載することができる。一実施形態では、赤外線測定装置は、赤外線を所望のスポットに向けるためのレーザ照準器を含むことができる。動作中に、温度センサ１１４がコンテナ７０２内で混合中の混合物（例えばコンクリート混合物）の温度を測定する。ミキサ７０２またはコンクリート混合物の温度が低くなりすぎた場合には、制御装置１１６が注入システム１００を停止する。一実施形態では、操作者はまず、冷却流体の注入が開始される前に、冷却する混合物の所望冷却温度（温度設定点）を入力する。温度設定点に達したら、制御装置１１６は液体窒素の流れを止め、コンテナ７０２からランス１０２を引込める命令を発行する。ランス１０２内を流れている流体の温度の測定も考えられる。
【００３０】
次に、図７乃至図１１を参照して、注入システム１００の動作に関するさらなる詳細を説明する。まず図７Ａを参照すると、注入システム１００とセメント混合トラック７０４の背面図を示している。図７Ａは、スタンバイ状態にある注入システム１００を示す。このスタンバイ状態では、注入システム１００が、トラック７０４が脚１０８によって形成された開口部２１０および注入システム１００のランス支持アセンブリ１０４を十分通過できる空隙が得られる高さにまで上昇される。次に、トラック７０４は注入システム１００の開口部２１０を通過して、注入システム１００に関連した所望の位置に到達する。より詳細には、この所望の位置は、注入ノズル１１２とミキサ７０２の開口部７００との相対距離によって画定される。このような距離は、ランス１０２がミキサ７０２内に十分に延長できる任意の距離であってもよい。一実施形態では、トラック７０４の運転手は、制御装置１１６から適切な信号を受信することにより、トラック７０４を（所望の位置で）停止するように命令される。制御装置１１６は、（センサ１１４から受信した信号によって）所望の位置に達したことを検出すると信号を発信する。あるいは、運転手はカメラ２０８から受信した画像を使用して、いつ所望の位置に達したかを判断することもできる。別の実施形態では、トラック７０４はコンピュータチップと、トラック７０４の寸法と場所をコントローラ１１６に送信するための通信システム（図示せず）とを装備している。そのため、トラック７０４が適切な場所に到達すると、制御装置が作動して、自動的にランス１０２をミキサ７０２内に挿入する。
【００３１】
いずれの場合にも、所望の位置に達すると垂直上昇システム１１０が作動され、図７Ｂに示すようにランス支持組立品１０４を貫通高さにまで低下させる。図９に、トラック７０４（カッタウェイ図）と、貫通高さにある注入システム１００との側面図を示す。次に、制御装置１１６が（例えば、事前プログラムされたシーケンスやユーザ入力に従って）命令を発行し、図１０に示すようにランス１０２をミキサ内へ延長させる。完全に自動化された環境では、制御装置１１６が、トラック７０４が正確に位置決めされていることを検出すると、ランス延長命令を発行する。上述したように、ランス１０２は、これの延長時に、ランスとミキサ７０２の接触を防止するために制御装置１１６が発信した適切な制御信号によって案内される。これにより、ミキサ開口部７００の大きさと位置に関係なく、ランス１０２をミキサ７０２内に挿入できるようになる。さらに、ランス１０２は、回転中または静止中のミキサ７０２をミキサ７０２に入れることができる。これに加え、トラックの運転手には、トラック１０１を所望の位置へ操作する上でより大きな公差が許される。
【００３２】
ランス１０２がミキサ７０２内に正確に位置決めされると、制御装置１１６が、ミキサ７０２内のコンクリート混合物中に極低温流体を注入させる命令を発行する。コンクリート混合物が所望の温度に冷却されると、制御装置１１６が流体の注入を停止する旨の信号を発信する。次に、制御装置１１６が、ミキサ７０２からランス１０２を引込める旨の信号を発信する。すると、操作者はトラック７０４の自由な移動やコンクリートの注流を行えるようになる。制御装置１１６は、注入システム１００の動作の各ステップについて、操作者に出力を提供すると考えられる。こうすることで、操作者は、現在、注入処理のどのステップが実行されているのかを知得することができる。例えば、注入が完了すると、制御装置１１６は可聴信号を鳴らすことができる（この可聴信号は、処理の完了を知らせる録音された人間の声によるアナウンスであってもよい）。
【００３３】
前述の一連の動作は単に例示であり、また、当業者は本発明の範囲内に含まれるこれ以外の実施形態についても理解するだろう。例えば、トラックは開口部２１０を通過する代わりに、所望の位置へ後退することができる。さらに、ランス１０２をミキサ開口部７００内に挿入する代わりに、ミキサ７０２が、ランス１０２または注入ノズル１１２を受容するための別の開口部を有していてもよい。
【００３４】
コンクリート注流の最中に、注入システム１００を注流場所へ移動することができる。したがって、注入システム１００は携帯型であると考えられる。このために、注入システム１００は、注流場所に容易に移送できるように、トラックまたはトレーラ（図示せず）に一体形成された部品として設けることができる。移送および設定は、注入システム１００を容易に組立／分解できるように構成することによってさらに促進される。例えば、注入システム１００を基部（例えば支持アセンブリ１０６）や、搭載／垂下された部分（例えばランス支持組立１０４とキャリッジ２００）としてモジュール化することができる。これに加えて、またあるいは、注入システム１００のいくつかの部分を崩壊可能（例えば折り畳み式または入れ子式）にしてもよい。これに加え、またあるいは、注入システム１００にクイック断続部品を取り付けて、流体供給部１１８に結合できるようにしてもよい。これにより、流体供給部を別個に移送できるようになり、また、流体供給部が消費されて、この空の液体供給部１１８を迅速に断続し、新たな流体供給部を注入システム１００に迅速に接続することができるようになる。
【００３５】
図１２は、本発明の一実施形態による冷却処理のステップのフローチャートを示す。第１ステップ１２００では、ランス１２のコンクリートミキサ７０２に対する方向を調整する。第２ステップ１２０２では、ランス１０２が延長して注入ノズル１１２をコンクリートミキサ７０２内へ挿入させる。第３ステップ１２０４では、冷却流体を流体源１１８から流し、注入ノズルからコンクリートミキサ内に排出させることによってコンクリート混合物が冷却される。第４ステップ１２０６では、冷却処理のエンドポイントを検出するべく、冷却の特性を監視する。第５ステップ１２０８では、エンドポイントが検出され、ランスがコンクリートミキサから引込められる。
【００３６】
別の実施形態では、注入システムが、水、食品、飲料製品、炭化水素生成物、砂利、砂、その他の鉱物、あるいは当業者が考え得るこれ以外の任意の製品を注入するために使用されるように考案されている。
【００３７】
当業者は、添付の請求項で表現されているとおりの本発明の原理および範囲から逸脱しない限り、本発明の性質を説明するために本明細書で記述および例証された詳細、材料、段階、部品の配列に対して多くの変更を追加できることが理解されるだろう。したがって、本発明は上述の例および／または添付の図面における特定の実施形態に限定されないものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】注入システムの一実施形態の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態による注入システムの正面図である。
【図３】本発明の一実施形態による注入装置用支持構造の上面図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態による、キャリッジをランス支持部に取付けるためのローラベアリングの側面図である。
【図４】本発明の一実施形態による注入装置の上面図である。
【図５】本発明の一実施形態による注入装置の側面図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による垂直上昇システムの側面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による垂直上昇システムの側面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態による、注入システムを設けたミキサの背面図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態による、注入システムを設けたミキサの背面図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態による、注入システムを設けたミキサの上面図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態による、注入システムを設けたミキサの側面図である。
【図９】本発明の一実施形態による、注入システムを停止させた、ミキサと注入システムとの断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、ミキサ内部にある注入システムを作動させた、ミキサと、注入システムとの断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、制御装置と、注入システムと、流体源との概略図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるフローチャートである。
【図１】
2008531333.tif 000003
【図２】
2008531333.tif 000004
【図３】
2008531333.tif 000005
【図３ａ】
2008531333.tif 000006
【図４】
2008531333.tif 000007
【図５】
2008531333.tif 000008
【図６Ａ】
2008531333.tif 000009
【図６Ｂ】
2008531333.tif 000010
【図７Ａ】
2008531333.tif 000011
【図７Ｂ】
2008531333.tif 000012
【図８Ａ】
2008531333.tif 000013
【図８Ｂ】
2008531333.tif 000014
【図９】
2008531333.tif 000015
【図１０】
2008531333.tif 000016
【図１１】
2008531333.tif 000017
【図１２】
2008531333.tif 000018
【国際調査報告】
2008531333.tif 000019
2008531333.tif 000020
2008531333.tif 000021