(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体と、
前記筺体の内部に充填する充填材とを備え、
前記充填材は、鉄系充填物と、常温で固化するとともに該常温よりも高い温度且つ前記鉄系充填物の製鉄及び製鋼温度よりも低い温度で燃焼する固化物質とを有し、
前記鉄系充填物は、第１粒度を有する第１鉄系充填物と、前記第１粒度よりも細かい第２粒度を有する第２鉄系充填物とを備え、
前記充填材は、前記第１鉄系充填物から形成され前記筺体の下部に充填される第１充填層と、前記固化物質から形成され前記第１充填層の上方に充填される第２充填層と、前記第２鉄系充填物から形成され前記第１充填層と前記第２充填層との間に充填される第３充填層との３層に分離される
ことを特徴とする、カウンタウエイト。
【請求項２】
前記鉄系充填物は、製鉄及び製鋼過程で発生するスラグから回収される鉄分を粒状に破砕し押し固めた鉄粒からなる
ことを特徴とする、請求項１記載のカウンタウエイト。
【請求項３】
前記固化物質は、アスファルト乳剤である
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のカウンタウエイト。
【請求項４】
筺体内部に充填材が充填されるカウンタウエイトの製造方法であって、
前記筺体の下部に、第１粒度を有する第１鉄系充填物を充填して第１充填層を形成し、
次に、前記第１充填層の上部に、前記第１粒度よりも細かい第２粒度を有する第２鉄系充填物を充填して第３充填層を形成し、
次に、前記第３充填層の上部に、常温で固化するとともに該常温よりも高い温度且つ前記第１及び第２の鉄系充填物の製鉄及び製鋼温度よりも低い温度で燃焼する固化物質を充填して第２充填層を形成する
ことを特徴とする、カウンタウエイトの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか１項に記載のカウンタウエイトを備えた
ことを特徴とする、作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カウンタウエイト及びカウンタウエイトの製造方法並びに作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業機械では、機体のバランスをとるために、上部旋回体の後部にカウンタウエイトが配設されている。
そして、このカウンタウエイトとしては、筺体と筺体内部に充填される充填材とから構成された製缶カウンタウエイトが普及しており、充填材には、一般に、鉄鋼石や鉄屑等の鉄系材（重量骨材）とセメントとを混合した重量コンクリートが用いられている。
【０００３】
これは、カウンタウエイトの強度や要求される重量を確保する上で非常に有用な技術であって、こうした技術は、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２００４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、産業廃棄物の削減及び資源の有効活用が叫ばれており、カウンタウエイトもリサイクルできる製品として製造されることが望まれている。
しかしながら、上記重量コンクリートは、鉄系材とセメントとに完全に再分離できないので、鉄系材を鉄源として再利用することは困難である。つまり、例えば、破砕機等で破砕したとしても、鉄系材の表面に固化したセメントが密着しているので、鉄系材とセメントとに再び分離することが難しい。また、例えば、重量コンクリートを鉄の融点よりも高温に熱して鉄系材のみを溶融抽出しようとしても、セメントの熱伝導率は低く熱容量が大きいため、鉄系材を溶融させるための熱エネルギーはセメントに吸収されてしまい（即ち、セメント中の鉄系材の溶融効率は悪いので）、鉄系材とセメントとに再び分離することが難しく、さらに、与える熱エネルギー量に対して得られる鉄系材の量が僅かであって、再利用コストが高騰してしまう。
【０００５】
したがって、一般にカウンタウエイトはリサイクル不可材料と定義され、廃棄処分されている。なお、ここでのリサイクルは、鉄系材等の素材の再利用を特に意味している。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、十分な強度を維持しながら、有効にリサイクルすることができる、カウンタウエイト及びカウンタウエイトの製造方法並びに作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明のカウンタウエイトは、筺体と、前記筺体の内部に充填する充填材とを備え、前記充填材は、鉄系充填物と、常温で固化するとともに該常温よりも高い温度且つ前記鉄系充填物の製鉄及び製鋼温度よりも低い温度で燃焼する固化物質とを有し、前記鉄系充填物は、第１粒度を有する第１鉄系充填物と、前記第１粒度よりも細かい第２粒度を有する第２鉄系充填物とを備え、前記充填材は、前記第１鉄系充填物から形成され前記筺体の下部に充填される第１充填層と、前記固化物質から形成され前記第１充填層の上方に充填される第２充填層と、前記第２鉄系充填物から形成され前記第１充填層と前記第２充填層との間に充填される第３充填層との３層に分離されることを特徴としている。
請求項２記載の本発明のカウンタウエイトは、請求項１記載のカウンタウエイトにおいて、前記鉄系充填物は、製鉄及び製鋼過程で発生するスラグから回収される鉄分を粒状に破砕し押し固めた鉄粒からなることを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の本発明のカウンタウエイトは、請求項１又は２記載のカウンタウエイトにおいて、前記固化物質は、アスファルト乳剤であることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の本発明のカウンタウエイトの製造方法は、筺体内部に充填材が充填されるカウンタウエイトの製造方法であって、前記筺体の下部に、第１粒度を有する第１鉄系充填物を充填して第１充填層を形成し、次に、前記第１充填層の上部に、前記第１粒度よりも細かい第２粒度を有する第２鉄系充填物を充填して第３充填層を形成し、次に、前記第３充填層の上部に、常温で固化するとともに該常温よりも高い温度且つ前記第１及び第２の鉄系充填物の製鉄及び製鋼温度よりも低い温度で燃焼する固化物質を充填して第２充填層を形成することを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の本発明の作業機械は、請求項１〜３の何れか１項に記載のカウンタウエイトを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の本発明のカウンタウエイトによれば、鉄系充填物とともに固化物質は燃焼されるのでリサイクルのための分別が不要であり、十分な強度を維持しながらも、充填材の鉄系充填物を鉄源として容易にリサイクルすることができる。また、固化物質から形成される第２充填層が蓋の役割を果たし、さらに、第２鉄系充填物（第３充填層）により固化物質（第２充填層）の定着性が高まって強固に充填材の表層（第２充填層）を固化するので（つまりは、蓋の役割が強まるので）、充填材の振動をより堅固に抑制することができる。
また、充填材が固化物質を含んで形成されるので、例えば、本カウンタウエイトを配設した作業機械の作業に伴って発生する振動や衝撃に対する充填材の振動（筺体内部でのガサつきや移動）を抑制することができる（請求項５）。
【００１２】
請求項２記載の本発明のカウンタウエイトによれば、スラグ中から回収された鉄分を鉄系充填物として用いるので、製造コストを低減することができる。
請求項３記載の本発明のカウンタウエイトによれば、アスファルト乳剤を用いるので、容易に燃焼しやすいという利点がある。
【００１４】
請求項４記載の本発明のカウンタウエイトの製造方法によれば、鉄系充填物とともに固化物質は燃焼されるのでリサイクルのための分別が不要であり、十分な強度を維持しながらも、充填材の鉄系充填物を鉄源として容易にリサイクルすることができる。
また、固化物質から形成される第２充填層が蓋の役割を果たし、さらに、第２鉄系充填物（第３充填層）により固化物質（第２充填層）の定着性が高まって強固に充填材の表層（第２充填層）を固化するので（つまりは、蓋の役割が強まるので）、充填材の振動をより堅固に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
〔第１関連実施形態〕
図１〜図３は本発明の第１関連実施形態に係るカウンタウエイトを説明するためのもので、図１はそのカウンタウエイト内部を示す断面図、図２はそのカウンタウエイト全体像を示す斜視図、図３はカウンタウエイトに用いる鉄系充填物を説明するための説明図である。
【００１６】
図２に示すように、カウンタウエイト１は、ボックス形状の筺体１０と、筺体１０内部に充填される充填材２０とから構成される。
筺体１０は、カウンタウエイト１の外殻をなす中空状の外殻体（容器）であって、充填材２０を充填可能に上部に開口部１１ａを有した筺体本体１１と、開口部１１ａを覆う蓋体１２とを備えている。なお、筺体本体１１と蓋体１２とは、鋼板から形成されている。
【００１７】
また、充填材２０は、高炉（溶鉱炉）や転炉（溶銑炉）等による製鉄及び製鋼過程で発生するスラグ（鉄鋼スラグともいう。鉄鋼スラグには、後述する高炉スラグや製鋼スラグが含まれる。）から回収される鉄分を粒状に破砕し押し固めた鉄粒（鉄系充填物）２１ａと、鉄粒２１ａの製鉄及び製鋼温度（溶融温度）よりも低い温度で燃焼し且つ鉄粒２１ａの流動性を増加させる水及び澱粉（流動化物質）２１ｂとからなる第１充填材２１を備えるとともに、アスファルト乳剤（固化物質）２２ａからなる第２充填材２２を備えている。ここで、鉄粒２１ａは、所定の粒度を有するように、破砕機等で破砕されている。また、アスファルト乳剤２２ａは、常温で固化するとともに、常温よりも高い温度且つ鉄粒２１ａの製鉄及び製鋼温度よりも低い温度で燃焼するようになっている。つまり、アスファルト乳剤２２ａは、例えばバーナー等を用いて常温よりも加熱すれば、その流動性を増して液状となり、さらに加熱すれば、鉄の溶融温度よりも低い温度で燃焼する性質を有している。なお、常温とは、平常の温度であって、アスファルト乳剤２２ａの流動性が低下して固化する温度範囲内の温度である。
【００１８】
そして、図１に示すように、これら第１充填材２１と第２充填材２２とは２層に分かれて充填されるようになっており、筺体本体１１の下部に第１充填材２１が充填されて第１充填層２３が形成され、第１充填層２３の上部（即ち、筺体本体１１の上部）に第２充填材２２が充填されて第２充填層２４が形成されるようになっている。なお、図１及び後述する図４，図５では、筺体本体１１の上部に所定の隙間を有しているが、この隙間は比重調整用であって、筺体上端まで充填材２０が満たされていても良い。
【００１９】
ここで、第１充填材２１の鉄分について詳述すると、図３に示すように、鉄鋼（鉄）の精製には高炉や転炉といった炉が利用され、鉄鋼は、鉄鉱石と石炭(コークス)等を原料に高炉で銑鉄をつくり、さらに転炉で精錬し、成分を調整して生産されるようになっている。
はじめに、細長いトックリ型の高炉本体に、鉄鉱石，コークス，石灰石等が投入されるとともに熱風が送られると、溶融された鉄鋼石の鉄は還元されて銑鉄となり、同時に、鉄鋼石の鉄以外の成分は高炉スラグとなって、銑鉄，高炉スラグともに炉底部にたまる。そして、高炉の底部には数箇所に出銑口があり、そこから銑鉄と高炉スラグとが比重差により分離して流れ出す。
【００２０】
高炉から出た銑鉄は、ほとんど溶けたまま貨車に積まれて製鋼工場へと運ばれ、転炉に装入されて精錬される。転炉での精錬は、銑鉄に石灰等を入れ、酸素を吹き込むことで行なわれ、銑鉄は炉の中で鉄鋼に変わるとともに、銑鉄に含まれる鉄鋼として不要な成分は石灰と化合して製鋼スラグとなる。
特に、転炉による製鋼過程で発生する製鋼スラグには金属鉄が多量に含まれており、ここから本実施形態に用いる鉄分が回収されるようになっている。
【００２１】
本発明の第１関連実施形態にかかるカウンタウエイト１は上述のように構成されており、以下のような方法で製造される。
初めに、筺体本体１１の開口部１１ａから、鉄粒２１ａと水及び澱粉２１ｂとを混合した第１充填材２１が充填されて第１充填層２３が形成される。この際、鉄粒２１ａとともに水及び澱粉２１ｂが充填されるので、第１充填材２１は充填時の流動性が増加して、滑らかに筺体本体１１に充填されることになる。これにより、投入充填作業が容易となる。
また、鉄粒２１ａだけが充填されると、本カウンタウエイト１が配設された作業機械で作業する場合、その作業時の振動で鉄粒２１ａが個々の自由度をもって振動・加速し、筺体１０の鋼板が耐えられないが、水及び澱粉２１ｂを混合することにより、第１充填層２１を若干ではあるが固化させて、第１充填層２１を一体の強度部材とすることができ、上記個々の振動・加速を抑制することができる。ここで、鉄粒２１ａは、バイブレータ等により振動を与えて、できる限り密に充填しておくことが好ましい。
【００２２】
次に、第１充填層２３の上部に第２充填材２２が充填されて第２充填層２４が形成される。その際、アスファルト乳剤２２ａは燃焼しない程度に加熱されて流動性が高められ、充填性（施工性）が向上される。そして、アスファルト乳剤２２ａは自然冷却されて固化し、第２充填層２４が第１充填層２３の蓋の役割を果たして、安価且つ堅固に第１充填層２３が振動等により移動，分離することをいっそう抑制することができる。
【００２３】
最後に、蓋体１２により、筺体本体１１の開口部１１ａが閉鎖されて、カウンタウエイト１が完成する。
したがって、このように製造されたカウンタウエイト１は、十分な強度を維持しながら、廃棄する際には、筺体１０を剥離した後、充填材２０全体を溶鉱炉等に投入すれば、アスファルト乳材２２ａは油であり、また、澱粉は有機物であって、鉄粒２１ａを溶融するために第１充填材２１を溶融したときに同時に燃焼されるので、鉄粒２１ａを含む充填材２０は完全に溶融することができて、鉄源として容易にリサイクルすることができる。
また、鉄系充填物２１ａとして用いるスラグ中から回収された鉄分は、容易且つ安価に入手することができるので、カウンタウエイト１の製造コストを低減することができる。
【００２４】
〔本実施形態〕
次に、図４を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、第１関連実施形態のものと同じ部材等は、第１関連実施形態の説明と同一の符号で説明する。
図４に示すように、本実施形態のカウンタウエイト１Ａは、第１関連実施形態の第１充填層２３（本実施形態の第１充填層２３′と同様）と第２充填層２４との間に、第３充填層３０が形成されて、充填材２０が３層に分離されているものであって、他の構成は第１関連実施形態と同一なものである。詳しくは、第１関連実施形態の第１充填材２１がさらに、第１充填層２３′と第３充填層３０とに分離されて充填されたものである。
【００２５】
第１充填材２１の鉄系充填物２１ａは、第１粒度を有する第１鉄系充填物（鉄粒）２１ａ′と、第１粒度よりも細かい第２粒度を有する第２鉄系充填物（鉄粒）２１ａ″とを備えている。つまり、第２鉄系充填物２１ａ″は、破砕機等により、第１鉄系充填物２１ａ′よりも細かく破砕されている。
そして、第１充填層２３′は、第１鉄系充填物２１ａ′と流動化物質２１ｂとを有した第１充填材２１′から形成され、第３充填層３０は、第２鉄系充填物２１ａ″と流動化物質２１ｂとを有した第１充填材２１″から形成されている。
【００２６】
本発明の一実施形態にかかるカウンタウエイト１Ａは上述のように構成されており、以下のような方法で製造される。
初めに、第１関連実施形態と同様に、筺体本体１１の開口部１１ａから、第１鉄系充填物２１ａ′を有する第１充填材２１′が充填されて第１充填層２３′が形成される。
次に、本実施形態の特徴として、第１充填層２３′の上部に第２鉄系充填物２１ａ″を有する第１充填材２１″が流し込まれて、第３充填層３０が形成される。
【００２７】
そして、第３充填層３０の上部に第２充填材２２が充填されて第２充填層２４が形成され、最後に、蓋体１２により、筺体本体１１の開口部１１ａが閉鎖されて、カウンタウエイト１Ａが完成する。
したがって、このように製造されたカウンタウエイト１Ａによれば、第１関連実施形態と同様の効果を奏するとともに、第１充填層２３′と第２充填層２４との間に、より粒度の細かな第２鉄粒２１ａ″からなる第３充填層３０が形成されているので、第２充填層２４の定着性が高まり強固に固化されて、第２充填層２４の蓋の役割が強まり、充填材２０の振動等をより堅固に抑制することができる。
【００２８】
つまり、これは、例えばアスファルト敷設道路の舗装層構造と同様に、アスファルト乳剤２２ａを固化させるには、より目の細かい骨材（ここでは、第２鉄系充填物２１ａ″）がアスファルト乳剤２２ａの下層に敷設されていることが好ましいためである。骨材の粒径は、小さいほどその骨材の表面積の総計が大きくなり、より接着力が高まる（アスファルト乳剤２２ａのバインダーとして働く）という効果を奏する。
【００２９】
〔第２関連実施形態〕
次に、図５を参照して、本発明の第２関連実施形態について説明する。なお、第１関連実施形態のものと同じ部材等は、第１関連実施形態の説明と同一の符号で説明する。
図５に示すように、第２関連実施形態のカウンタウエイト１Ｂは、第１関連実施形態の第１充填材２１と第２充填材２２（アスファルト乳剤２２ａ）とが混合された、第４充填層４０で形成されている。つまり、充填材２０が単層構造で形成されているものであって、他の構成は第１関連実施形態と同一なものである。
本発明の第２関連実施形態にかかるカウンタウエイト１Ｂは上述のように構成されているので、以下のような作用，効果がある。
【００３０】
カウンタウエイト１Ｂによれば、第１関連実施形態と同様に、十分な強度を維持しながら、充填材２０を鉄源として容易にリサイクルすることができる。また、充填材２０の振動等を抑制することができる。ここで、鉄粒２１ａ同士の間隙はアスファルト乳剤２２ａによって満たされるので、鉄粒２１ａ同士の接着性がより高まり第４充填層４０は固化されて、充填材２０の振動等を抑制する効果が高い。さらに、スラグ中から回収された鉄分が利用されるので製造コストを低減するとともに、単層構造で充填材２０が投入されるので、製造工程を低減することができる。
なお、第２関連実施形態では、第１充填材２１に水及び澱粉（流動化物質）２１ｂを特に加えなくても良い。これは、アスファルト乳剤２２ａが流動化物質の役割を果たすためである。
【００３１】
〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００３２】
例えば、上記本実施形態では、第１鉄系充填物として鉄粒２１ａ′を用いたが、より粒度が大きい鉄塊を用いても良い。ただし、鉄系充填物のサイズが大きいほど破砕機等で破砕しがたく、サイズが小さいほどリサイクルしやすいという利点があるので、鉄粒２１ａ′を用いるほうが好ましい。
また、上記第１及び第２関連実施形態並びに本実施形態では、高炉や転炉による製鉄及び製鋼過程で発生した鉄鋼スラグから回収された鉄分を用いたが、廃棄物処理用溶融炉（廃棄物焼却炉）で廃棄物をガス化した場合に発生する残滓（溶融スラグ）中に含まれるメタルを用いても良い。もしくは、上記製鉄及び製鋼過程で生成された鉄自体を用いても良い。または、ボルトのような鉄屑や砂鉄を用いても良い。
【００３３】
また、上記第１関連実施形態及び本実施形態では、流動化物質として水及び澱粉２１ｂを第１充填材２１（２１′，２１″）に加えたが、第１充填材２１の充填作業に支障がなければ、流動化物質を加えなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１関連実施形態に係るカウンタウエイトの内部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１関連実施形態に係るカウンタウエイトの全体像を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１関連実施形態に係るカウンタウエイトに充填する鉄分について説明する説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るカウンタウエイトの内部を示す断面図である。
【図５】本発明の第２関連実施形態に係るカウンタウエイトの内部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１Ａ，１Ｂ  カウンタウエイト
１０  筺体
１１  筺体本体
１１ａ  開口部
１２  蓋体
２０  充填材
２１，２１′，２１″  第１充填材
２１ａ  鉄粒（鉄系充填物）
２１ａ′  第１鉄系充填物
２１ａ″  第２鉄系充填物
２１ｂ  水及び澱粉（流動化物質）
２２  第２充填材
２２ａ  アスファルト乳剤（固化物質）
２３，２３′  第１充填層
２４  第２充填層
３０  第３充填層
４０  第４充填層
【図１】
0004431102.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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