(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却灰、セメント、及び水を含んで混練された混練物を、流体化させるための加振装置であって、
２以上の水平板と、
前記２以上の水平板それぞれに取り付けられた加振機と、
横列軸方向に並べられた前記２以上の水平板を、連結する連結枠と、
前記連結枠を横列軸直角方向に跨ぎ、該連結枠に固定された梁板と、
前記梁板の上に固定された支柱と、
前記支柱に固定された装着治具と、
連続振動しながら前記加振機の周波数を変更し得る周波数可変手段と、を備え、
隣接する前記水平板の間、及び前記水平板と前記連結枠の間に、振動減衰体が配置され、前記水平板の振動の伝搬を抑制し得る、ことを特徴とする加振装置。
【請求項２】
前記水平板と前記連結枠は、受圧板を挿通するボルトによって固定され、該受圧板と連結枠の間には振動減衰体が配置され、
前記支柱の下端に取り付けられた基礎板と前記梁板は、受圧板を挿通するボルトによって固定され、該受圧板と基礎板の間には振動減衰体が配置され、
前記振動減衰体が配置されたことで、前記水平板の振動の伝搬を抑制し得る、ことを特徴とする請求項１記載の加振装置。
【請求項３】
さらに移動体を備え、
前記装着治具が前記移動体に装着され、該移動体によって前記水平板を移動し得る、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加振装置。
【請求項４】
焼却灰、セメント、及び水を含んで混練された混練物を固化する混練物固化方法であって、
前記混練物を、層状に敷き均して層状体を形成する層状体形成工程と、
移動体に装着された２以上の水平板を前記層状体の上に載置させた状態で、該水平板を振動させて前記層状体を流体化させる振動工程と、
所定期間養生し、流体化した前記層状体を固化させる固化工程と、を備え、
前記２以上の水平板それぞれに、加振機が取り付けられ、
横列軸方向に並べられた前記２以上の水平板は、連結枠によって連結され、
前記連結枠には、横列軸直角方向に跨ぐ梁板が固定され、
前記梁板の上には支柱が固定されるとともに、該支柱には装着治具が固定され、さらに該装着治具は前記移動体に装着され、
前記振動工程では、周波数可変手段によって前記加振機の周波数を変更しながら連続振動を加え、
隣接する前記水平板の間、及び前記水平板と前記連結枠の間に、振動減衰体が配置されたことによって、前記水平板の振動の伝搬を抑制し得る、ことを特徴とする混練物固化方法。
【請求項５】
前記振動工程では、前記層状体に対して上方からの押し込み力を付与することなく、前記層状体の上に載置された前記水平板の自重を載荷して振動させる、ことを特徴とする請求項４記載の混練物固化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、石炭灰、ごみ焼却灰、ペーパースラッジ焼却灰、汚泥焼却灰等（以下、これらを総称して「焼却灰」という。）にセメント及び水を添加したもの（以下、「混練物」という。）に振動を与えて固化処理する技術に関するものであり、より具体的には、混練物に振動を与える加振機、及び混練物を固化させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼却灰のひとつである石炭灰は、主に石炭火力発電所における石炭燃焼により発生するもので、高温の燃焼ガス中を浮遊して集められたフライアッシュと、ボイラー底部にある多孔質な灰の塊を粉砕したクリンカアッシュに大別される。石炭火力発電は、いくつかの電気事業や一般産業で行われており、年間およそ１億トンの石炭が使用され、そのうち約１割が石炭灰として排出される。つまり、石炭灰だけで年間１０００万トンを超える焼却灰が排出されるわけである。
【０００３】
通常、焼却灰は最終処分場で埋め立て処分される。このとき、焼却灰が飛散しないよう、あるいは有害物質が溶出しないよう注意が払われる。ところで、焼却灰は埋め立て処分される場合に限らず、積極的に有効利用されるケースも少なくない。平成１３年４月に、再生資源利用促進法が改正されるかたちで「資源の有効な利用の促進に関する法律（以下、単に「リサイクル法」という。）」が施行された。このリサイクル法では、エネルギーの供給又は建設工事に係る副産物であって、その全部又は一部を再生資源として利用促進するものを、特に「指定副産物」として定めている。そして、石炭灰が指定副産物に定められたこともあって、昨今では排出される石炭灰の多くが有効利用されている。石炭灰利用の内訳（平成２４年度）をみると、その約６８％がセメント分野、約１４％が土木分野、約３％が建築分野、約１％が農林・水産分野で利用されており、例えば、石炭灰を固めたブロック（以下、「固化ブロック」という。）はその代表的な例で、造成盛土材として利用したり、人工海底山脈の構築材として利用したり、過剰品質を必要としない場所で好んで用いられている。
【０００４】
固化ブロックの製造と同様に、埋め立て処分する場合も焼却灰は固めることが望ましい。これは、埋め立て処分場から焼却灰が飛散しないためである。つまり焼却灰は、埋め立て処分するとしても、有効利用するとしても、いずれにしろ固化するという処理が必要となる。従来、例えば石炭灰を固化するに当たっては、石炭灰とセメント、水を混合し、有スランプ状態で型枠に投入して固めていた。しかしながら、この手法では、固化する過程で水が流出するなどの理由から比較的小さな強度しか発現せず、そのため固化後にひび割れが生じやすく、したがって埋め立て処分場の場合は雨水によって重金属など有害物質が溶出することが懸念され、固化ブロックの場合は品質が粗悪になる傾向にあった。
【０００５】
このような問題を解決すべく、特許文献１では「超流体工法」を提案している。超流体工法とは、石炭灰に、セメント、水（最適含水比程度）を練り混ぜて混練物を生成し、この混練物をブロック用型枠に投入した後、型枠内の混練物に振動を加えて流体化させた後に固化する手法である。振動が与えられた混練物は、ベアリング効果によって粒子間が分離した結果、粒子の周囲に水分とセメント分がまんべんなく行き渡り、混練物は有効応力を失って間隙水圧のみとなり、いわゆる液状化現象を起こす。混練物が液状化したものは、いわばプリン状の塑性流体（超流体）であり、液状化により粒子配置が一様かつ密実となっており、さらに焼却灰中に含まれたケイ素やアルミナ分と水、セメントの水和反応により安定した結晶体が生成される。すなわち、特許文献１のように超流体工法によって製造された固化体は、ひび割れが少なく高強度なものであり、１０−７〜１０−９（ｃｍ／ｓ）オーダーの透水係数が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４６３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
超流体工法により大量の混練物を固化する場合、混練物を層状に敷き均したうえで固化するのが一般的であり、そのときの振動作業としては、水平板を混練物上面に載せ、その状態で加振機により水平板を振動させるのが主流である。つまり、水平板の平面サイズ（面積）が、振動作業の効率に大きく影響することとなる。水平板の平面サイズが小さいと、繰り返し振動作業を行う必要があり、その分作業効率が劣るわけである。そこで水平板の平面サイズを大きくすることが考えられるが、本願出願人は単に水平板を大きくするだけでは適切な振動が加えられないことを見出した。
【０００８】
平面サイズの大きな水平板を使用すると、当然ながら数多くの加振機を必要とする。例えば、１ｍ×１ｍの水平板を用いた場合は１つの加振機が取り付けられるが、１ｍ×２ｍの水平板を使用する場合はこの水平板に２つの加振機が取り付けられる。しかしながら、全く同じ規格の加振機を採用したとしても、現実の加振機はそれぞれ周波数が若干異なる。その結果、１つの水平板に取り付けられた２つの加振機は相互に干渉し合うこととなり、適切な振動が加えられない。
【０００９】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、効率的に振動作業を行うため、比較的大きな平面サイズを確保した水平板を用い、しかも複数の加振機を利用しても適切な振動が加えられる加振装置、及び混練物固化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、複数の独立した水平板を組みわせることによって比較的大きな平面サイズを確保するという点に着目してなされたものであり、さらに振動減衰体を利用することで複数の加振機の相互干渉を避け、振動中であっても周波数を調整可能とするというこれまでにない発想に基づいて行われたものである。
【００１１】
本願発明の加振装置は、焼却灰、セメント、及び水を含んで混練された「混練物」を流体化させるためのものであり、２以上の水平板と、加振機、連結枠、梁板、支柱、装着治具、周波数可変手段を備えたものである。なお加振機は、２以上の水平板それぞれに取り付けられる。連結枠は、横列軸方向に並べられた２以上の水平板を連結するもので、梁板は、連結枠を横列軸直角方向に跨ぎこの連結枠に固定される。また支柱は、梁板の上に固定され、この支柱には装着治具が固定される。さらに周波数可変手段は、連続振動しながら加振機の周波数を変更することができるものである。隣接する水平板の間、及び水平板と連結枠の間には、振動減衰体が配置されており、これにより水平板の振動の伝搬を抑制することができる。
【００１２】
本願発明の加振装置は、他の場所にも振動減衰体を配置したものとすることができる。この場合、水平板と連結枠は受圧板を挿通するボルトによって固定され、この受圧板と連結枠の間に振動減衰体が配置される。また、支柱下端に取り付けられた基礎板と梁板は受圧板を挿通するボルトによって固定され、この受圧板と基礎板の間にも振動減衰体が配置される。このように振動減衰体が配置されたことで、水平板の振動の伝搬を抑制することができる。
【００１３】
本願発明の加振装置は、さらに移動体を備えたものとすることもできる。この移動体は、自らが移動するとともに、水平板を移動させることができる。なお、水平板は装着治具を介して移動体に装着される。
【００１４】
本願発明の混練物固化方法は、焼却灰、セメント、及び水を含んで混練された混練物を固化する方法であり、層状体形成工程と、振動工程、固化工程を備えている。このうち層状体形成工程では、混練物を層状に敷き均して層状体を形成する。また振動工程では、移動体に装着された２以上の水平板を層状体の上に載置させた状態で、これら水平板を振動させて層状体を流体化させる。このとき、周波数可変手段によって加振機の周波数を変更しながら連続振動が加えられる。そして固化工程では、所定期間養生して流体化した層状体を固化させる。なお、２以上の水平板それぞれには加振機が取り付けられ、横列軸方向に並べられた２以上の水平板は連結枠によって連結され、連結枠には横列軸直角方向に跨ぐ梁板が固定され、梁板の上には支柱が固定されるとともに、この支柱には装着治具が固定され、さらに装着治具は移動体に装着される。隣接する水平板の間、及び水平板と連結枠の間には振動減衰体が配置され、これによって水平板の振動の伝搬を抑制することができる。
【００１５】
本願発明の混練物固化方法は、振動工程において、層状体に対して上方からの押し込み力を付与することなく、層状体の上に載置された水平板の自重を載荷して振動させることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明の加振装置、及び混練物固化方法には、次のような効果がある。
（１）２以上の独立した水平板を組み合わせることで比較的大きな平面サイズが確保でき、効率的に振動作業を行うことができる。
（２）要所に振動減衰体が配置されているので、水平板の振動が、他の水平板の振動と干渉し合うことがなく、設置した加振機の数だけ適切に振動を与えることができる。また、水平板以外の部材に不要な振動を与えることを抑制できるので、振動を原因とする故障を防ぐことができる。
（３）連続振動中に周波数を変更することができるので、振動作業を中断することなく混練物の流体化状況に応じて適切な周波数の振動を与えることができきる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明の主な工程の流れを示すフロー図。
【図２】層状体の上面に水平板を載置した状態の本願発明の加振装置を示すモデル図。
【図３】横列軸方向に配置した複数の水平板を、１つの連結枠で連結した状態を示す側面図。
【図４】（ａ）は梁板を取り付ける前の水平板及び連結枠を示す平面図、（ｂ）はその平面図中にｘ部で示す部分断面図、（ｃ）は平面図中にｙ部で示す部分断面図。
【図５】（ａ）は梁板を取り付けた状態の水平板及び連結枠を示す平面図、（ｂ）はその平面図中にｚ部で示す部分断面図。
【図６】本願発明の加振装置のうち移動体と、加振機、水平板の関連を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本願発明の加振装置、及び混練物固化方法の実施形態の一例を、図に基づいて説明する。
【００１９】
１．全体概要
図１は、本願発明の主な工程の流れを示すフロー図である。この図を参考に、まずは本願発明の全体概要について説明する。はじめに、粉粒体運搬車等によって、焼却灰をプラントヤード内に搬入する（Ｓｔｅｐ１０）。搬入された焼却灰に適量の水とセメント及び添加剤等（例えば石膏など）を添加し、ミキシングプラント等で混練して「混練物」を得る（Ｓｔｅｐ２０）。このとき、添加する単位水量はできるだけ少なくし、練り上がりの混練物はほぼ０スランプの固練り状態とする。
【００２０】
次に、混練物を使用する現場ヤードまでダンプトラックで搬送・荷卸しを行い、バックホウなどの重機によって０スランプ状態の混練物を層状に敷き均し、「層状体」を形成する（Ｓｔｅｐ３０）。層状体が形成されると、その上面に水平板を載置し（Ｓｔｅｐ４０）、加振機によって水平板に振動を与える（Ｓｔｅｐ５０）。層状体（つまり混練物）の流体化の状況を確認しながら、必要に応じて加振機の周波数を変更することもできる（Ｓｔｅｐ６０）。なお、周波数を変更する際、連続振動を中断させる必要はない。水平板の振動に伴い、層状体は徐々に流体化していき、遂にはプリン状となる。そして、１日程度の養生を行い（Ｓｔｅｐ７０）、流体化した層状体は固化し、その結果焼却灰を含む固化体が得られる。
【００２１】
以下、本願発明の加振装置、及び混練物固化方法を構成する主な要素ごとに詳しく説明する。
【００２２】
２．加振装置
図２は、本願発明の加振装置１００を示すモデル図であり、層状体２００の上面に水平板１１０を載置した状態を示すものである。この図に示すように加振装置１００は、水平板１１０と、連結枠１２０、支柱１３０、装着治具１４０を備えており、水平板１１０と連結枠１２０の間には振動減衰体１５０が配置され、支柱１３０は連結枠１２０の上に渡された梁板１６０の上で固定されている。また、図１に示すように本願発明の加振装置１００は、移動体１７０を備えることもでき、この場合は装着治具１４０によって水平板１１０等が移動体１７０に取り付けられる。なお、この図ではバックホウの例で移動体１７０を示しており、バケットを取り外したアームの先に装着治具１４０（アタッチメント）を取り付けている。
【００２３】
３．水平板
図３は、横列軸方向に配置した複数の水平板１１０を、１つの連結枠１２０で連結した状態を示す側面図である。また図４は、梁板１６０を取り付ける前の水平板１１０及び連結枠１２０を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は平面図中にｘ部で示す部分断面図、（ｃ）は平面図中にｙ部で示す部分断面図である。本願発明の加振装置１００は、複数の水平板１１０を横列軸方向に配置するのが１つの特徴であり、図３及び図４では３つの水平板１１０を横列配置している。また図４（ａ）に示すように、それぞれの水平板１１０の上には１つずつ加振機１８０が取り付けられている。なお図３に示すように、隣接する水平板１１０の間には硬質ゴム材等で形成される水平板振動減衰体１１１が配置されており、ここで振動を吸収（減衰）することによって水平板１１０同士の振動干渉を抑制することができる。
【００２４】
加振機１８０は、水平板１１０に振動を与えるものであり、従来からある種々のものを採用することができる。与える振動に関しては、施工状況に応じて適宜選択することができ、例えば振動数３，０００〜５，０００ｒｐｍ、振幅０．５〜２．０ｍｍといった振動を例示することができる。加振機１８０による振動は水平板１１０にのみ伝えることが望ましく、そのため図４（ａ）に示すように加振機１８０を直接、水平板１１０に取り付けると良い。
【００２５】
４．連結枠
図３や図４（ａ）に示すように、連結枠１２０は、横列軸方向に配置した複数の水平板１１０を連結するものである。連結枠１２０には複数箇所の連結枠固定部１２１（図４で１２箇所）が設けられ、この連結枠固定部１２１において水平板１１０に固定される。ただし、連結枠１２０は水平板１１０に直接固定されるのではなく、硬質ゴム材等で形成される振動減衰体１５０を間に挟んで固定される。振動減衰体１５０の設置方法について図４（ｂ）を参照して説明すると、上下に配置された水平板１１０と連結枠１２０の背面に振動減衰体１５０を添え、さらに上下２箇所に押え板１５１を当て、この押え板１５１を縫い付けるかたちで、振動減衰体１５０と水平板１１０、振動減衰体１５０と連結枠１２０をそれぞれボルト等で連結する。この振動減衰体１５０を配置することによって、水平板１１０の振動が連結枠１２０に伝搬するのを抑制している。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、連結枠１２０は断面視でＬ字形とすることができるが、複数の水平板１１０を連結することができれば、これに限らず種々の形状として適宜設計することができる。図４（ｃ）は、連結枠固定部１２１（ｙ部）の詳細断面であり、この図に示すように連結枠１２０は、連結枠ボルト１２２によって水平板１１０に固定される。具体的には、連結枠受圧板１２３と水平板１１０の間に連結枠１２０を上下に挟む２つの連結枠振動減衰体１２４が配置され、これらを連結枠ボルト１２２が縫い付けることで連結枠１２０は水平板１１０に固定される。なお、この連結枠振動減衰体１２４は、硬質ゴム材等で形成される。
【００２７】
５．梁板
図５は、梁板１６０を取り付けた状態の水平板１１０及び連結枠１２０を示す図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は平面図中にｚ部で示す部分断面図である。図５（ａ）に示すように梁板１６０は、連結枠１２０の上を横列軸直角方向に跨いで配置され、その両端で連結枠１２０に固定される。ここで固定する際も、図４（ｂ）と同様、上下に配置された連結枠１２０と梁板１６０の背面に振動減衰体１５０と押え板１５１を添え、押え板１５１を縫い付けるかたちで、振動減衰体１５０と連結枠１２０、振動減衰体１５０と梁板１６０をそれぞれボルト等で連結する。そして、梁板１６０の上には支柱１３０が固定されている。具体的には、支柱１３０の下端に溶接等で固定されたベースプレート１３１と梁板１６０をボルト１３３で連結することで、支柱１３０は固定される。なお、この図では２本の支柱１３０が固定されており、さらにその上部では２本の支柱１３０の間を水平梁が渡され、この水平梁の上には装着治具１４０が取り付けられている。
【００２８】
１つのベースプレート１３１には複数箇所（図５では４箇所）の支柱固定部１３２が設けられ、この支柱固定部１３２においてベースプレート１３１（すなわち支柱１３０）は梁板１６０に固定される。図５（ｂ）は、支柱固定部１３２（ｚ部）の詳細断面図であり、この図に示すようにベースプレート１３１は支柱ボルト１３３によって梁板１６０に固定される。具体的には、支柱受圧板１３４と梁板１６０の間にベースプレート１３１を上下に挟む２つの梁板振動減衰体１６１が配置され、これらを支柱ボルト１３３が縫い付けることでベースプレート１３１は梁板１６０に固定される。つまり、ベースプレート１３１と梁板１６０は、直接接触することなく、間に梁板振動減衰体１６１を介して上下に配置されて固定される。なお、この梁板振動減衰体１６１は、硬質ゴム材等で形成される。
【００２９】
６．周波数可変手段
図６は、本願発明の加振装置のうち移動体１７０と、加振機１８０、水平板１１０の関連を示すブロック図である。なおこの図では、層状体２００に振動を加える加振機１８０と水平板１１０の組み合わせを「振動部」としている。この図に示すように、移動体には加振機１８０の動力源である発電機と、発電機から出力される電流を交流に変換するインバータが搭載されている。インバータによって変換された交流電流は加振機１８０に送られ、これにより加振機１８０は作動し、水平板１１０に振動が加えられる。
【００３０】
また、移動体１７０の操作を行うオペレータ室（例えば、バックホウの場合のキャビン）には、制御手段と周波数可変手段が置かれている。制御手段は、発電機の動作／停止等の操作を行うもので、周波数可変手段はインバータを制御することによって加振機１８０の出力（すなわち、周波数）を制御することができるものである。この周波数可変手段を設けることで、オペレータが移動体１７０にいながら、しかも連続振動を行いながら加振機１８０の周波数を調整することができる。
【００３１】
ところで図２に示す支柱１３０は、水平板１１０等の自重によって自由に上下スライドする構造としている。したがって、バックホウなどの移動体１７０の先に加振機１８０や水平板１１０等を装着して振動工程を行う場合、水平板１１０を層状体２００に押し付けることなく、水平板１１０等の自重を層状体２００に預けた状態で振動を加えることができる。層状体２００に余計な負荷をかけることなく、振動のみを加えると、層状体２００全体が高品質に流体化するので好適となるわけである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本願発明の加振装置、及び混練物固化方法は、土に代わる建設資材として造成時工事等の建設工事や、固化ブロックを製造する際に、さらには最終処分場で埋め立て処分する場合等に、特に有効に実施することができる。すなわち本願発明は、いままさに喫緊の課題となっている「資源の有効な利用」に対して好適な解決策を提供することを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明である。
【符号の説明】
【００３３】
１００    加振装置
１１０    （加振装置の）水平板
１１１    水平板振動減衰体
１２０    （加振装置の）連結枠
１２１    連結枠固定部
１２２    連結枠ボルト
１２３    連結枠受圧板
１２４    連結枠振動減衰体
１３０    （加振装置の）支柱
１３１    ベースプレート
１３２    支柱固定部
１３３    支柱ボルト
１３４    支柱受圧板
１４０    （加振装置の）装着治具
１５０    （加振装置の）振動減衰体
１５１    押え板
１６０    （加振装置の）梁板
１６１    梁板振動減衰体
１７０    （加振装置の）移動体
１８０    （加振装置の）加振機
２００    層状体
【図１】
0006308621.tif 000002
【図２】
0006308621.tif 000003
【図３】
0006308621.tif 000004
【図４】
0006308621.tif 000005
【図５】
0006308621.tif 000006
【図６】
0006308621.tif 000007