(57)【要約】【課題】粒状軽量化材料を連続的に定量供給し、効率的に混合する技術を提供する。【解決手段】複数のチャンバー３６を所定の回転半径をもって回転させつつ、供給口と連通するチャンバー３６に対して吸引口３８ｓから吸引手段５０による吸引を行い、供給口３７ｉを介して貯留部２の粒状軽量化材料をチャンバー３６内に吸引導入するとともに、送出口３７ｘと連通するチャンバー３６に対して送気口３６ｂから送気手段６０による送気を行い、この送気に乗せてチャンバー３６内の粒状軽量化材料１ｘを送出口３７ｘから混合装置４に対して送出し、混合装置４で対象材料５と混合して軽量土木材料を製造する。【選択図】図１
2007136919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留部に蓄えられた粒状軽量化材料を計量供給装置により抜き出して混合装置に供給し、混合装置で粒状軽量化材料と対象材料とを混合して軽量土木材料を製造する方法であって、
前記計量供給装置は、回転駆動源と、この回転駆動源により所定の回転半径をもって回転される複数のチャンバーと、少なくとも１つのチャンバーに連通する供給口と、この供給口とチャンバーを介して連通する吸引口と、この吸引口に接続された吸引手段と、チャンバー内から吸引口側への粒状軽量化材料の移動を防止する通気性フィルターと、供給口が連通するチャンバーとは別のチャンバーに連通する送気口と、この送気口と分配室を介して連通する送出口と、前記送気口に接続された送気手段とを有し、
前記複数のチャンバーを回転させつつ、前記供給口と連通するチャンバーに対して前記吸引口から前記吸引手段による吸引を行い、前記供給口を介して前記貯留部からチャンバー内に粒状軽量化材料を吸引導入するとともに、前記送出口と連通するチャンバーに対して前記送気口から前記送気手段による送気を行い、この送気に乗せて前記チャンバー内の粒状軽量化材料を前記送出口から前記混合装置に対して送出するものである、
ことを特徴とする軽量土木材料の製造方法。
【請求項２】
前記対象材料として固化材を用い、この固化材に軽量化材料を混合することにより現位置混合工法における安定材を製造する、請求項１記載の軽量土木材料の製造方法。
【請求項３】
前記対象材料として土質系材料を用い、この対象材料に対して粒状軽量化材料とともに強化材料を混合して強化軽量土を製造する、請求項１記載の軽量土木材料の製造方法。
【請求項４】
回転駆動源と、この回転駆動源により所定の回転半径をもって回転される複数のチャンバーと、少なくとも１つのチャンバーに連通する供給口と、この供給口とチャンバーを介して連通する吸引口と、この吸引口に接続された吸引手段と、チャンバー内から吸引口側への粒状軽量化材料の移動を防止する通気性フィルターと、供給口が連通するチャンバーとは別のチャンバーに連通する送気口と、この送気口と分配室を介して連通する送出口と、前記送気口に接続された送気手段とを有し、
前記複数のチャンバーを回転させつつ、前記供給口と連通するチャンバーに対して前記吸引口から前記吸引手段による吸引を行い、前記供給口からチャンバー内に粒状軽量化材料を吸引導入するとともに、前記送出口と連通するチャンバーに対して前記送気口から前記送気手段による送気を行い、この送気に乗せて前記チャンバー内の粒状軽量化材料を前記送出口から送出するように構成した、
ことを特徴とする粒状軽量化材料の計量供給装置。
【請求項５】
前記通気性フィルターが前記吸引口におけるチャンバー側端部に設けられている、請求項４記載の粒状軽量化材料の計量供給装置。
【請求項６】
前記通気性フィルターが全てのチャンバーにおける前記吸引口側端部にそれぞれ設けられている、請求項４記載の粒状軽量化材料の計量供給装置。
【請求項７】
前記送気手段に代えて又は前記送気手段とともに、前記吸引手段の吸引により排出される排気を前記送気口に供給して前記送気に利用する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の粒状軽量化材料の計量供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡ビーズや発泡樹脂破砕片等の粒状軽量化材料を土質系材料やセメント系材料等の対象材料に混合し、軽量土木材料を製造する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、支持地盤の負担軽減を目的とし、斜面の拡幅のための腹付け盛土などにおいて、軽量土木材料の利用に対する関心が高まってきている。軽量土木材料としては、セメント系材料等の固化材に気泡を混合してなる気泡混合軽量土や、発泡ビーズや発泡樹脂破砕片等の粒状軽量化材料を土質系材料やセメント系材料等に混合してなる粒状材混合軽量土（例えば特許文献１参照）が代表的である。
前者の気泡混合軽量土が固化材の利用を前提とする固結体であるのに対して、後者の粒状材混合軽量土は、土質系材料と混合する場合に一般的な土の性状を保つことができるだけでなく、固化材に混合する場合においても、気泡のように消泡することがないなどの利点を有している。
【特許文献１】特開２００４−１３２１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、粒状材混合軽量土を製造する場合、粒状軽量化材料と対象材料との間の比重差が大きく、一般のパグミルやパン型ミキサーでは混合が困難なことから、密閉型の特殊ミキサーが必要とされており、連続的に大量生産するにはきわめて不経済になりやすく、他の工法との競争力に劣る結果となっている。
混合段階については、密閉状態を保ちながら連続混合を行う管路型ミキサーを用いることで解決できるが、このような混合装置に対して軽量化材料を安定して連続的に計量供給できる装置が無いのが現状である。
そこで、本発明の主たる課題は、粒状軽量化材料を連続的に定量供給し、効率的に混合する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
貯留部に蓄えられた粒状軽量化材料を計量供給装置により抜き出して混合装置に供給し、混合装置で粒状軽量化材料と対象材料とを混合して軽量土木材料を製造する方法であって、
前記計量供給装置は、回転駆動源と、この回転駆動源により所定の回転半径をもって回転される複数のチャンバーと、少なくとも１つのチャンバーに連通する供給口と、この供給口とチャンバーを介して連通する吸引口と、この吸引口に接続された吸引手段と、チャンバー内から吸引口側への粒状軽量化材料の移動を防止する通気性フィルターと、供給口が連通するチャンバーとは別のチャンバーに連通する送気口と、この送気口と分配室を介して連通する送出口と、前記送気口に接続された送気手段とを有し、
前記複数のチャンバーを回転させつつ、前記供給口と連通するチャンバーに対して前記吸引口から前記吸引手段による吸引を行い、前記供給口を介して前記貯留部からチャンバー内に粒状軽量化材料を吸引導入するとともに、前記送出口と連通するチャンバーに対して前記送気口から前記送気手段による送気を行い、この送気に乗せて前記チャンバー内の粒状軽量化材料を前記送出口から前記混合装置に対して送出するものである、
ことを特徴とする軽量土木材料の製造方法。
【０００５】
（作用効果）
本発明の主たる特徴は計量供給装置にある。すなわち、本発明の計量供給装置は、複数のチャンバーを回転させるとともに、各チャンバーに対して供給口と連通する位置では吸引により軽量化材料を導入して、チャンバー内の容積により軽量化材料を計量し、送出口と連通する位置ではチャンバー内に量り採った軽量化材料を送気により送出するものである。このように、吸引・送気を利用して積極的にチャンバーにおける軽量化材料の給排を行うことによって、軽い材料を安定して連続的に計量供給できるようになる。
【０００６】
＜請求項２記載の発明＞
前記対象材料として固化材を用い、この固化材に軽量化材料を混合することにより現位置混合工法における安定材を製造する、請求項１記載の軽量土木材料の製造方法。
【０００７】
（作用効果）
本発明は、深層混合処理工法等の現位置混合工法に用いられる軽量安定材を製造するのに好適である。
【０００８】
＜請求項３記載の発明＞
前記対象材料として土質系材料を用い、この対象材料に対して粒状軽量化材料とともに強化材料を混合して強化軽量土を製造する、請求項１記載の軽量土木材料の製造方法。
【０００９】
（作用効果）
本発明では、軽量化対象の材料に粒状軽量化材料を混合するだけでなく、他の材料を添加することもでき、特に本項記載のように、強化材料を用いることにより強化軽量土を製造するのは好ましい形態である。
【００１０】
＜請求項４記載の発明＞
回転駆動源と、この回転駆動源により所定の回転半径をもって回転される複数のチャンバーと、少なくとも１つのチャンバーに連通する供給口と、この供給口とチャンバーを介して連通する吸引口と、この吸引口に接続された吸引手段と、チャンバー内から吸引口側への粒状軽量化材料の移動を防止する通気性フィルターと、供給口が連通するチャンバーとは別のチャンバーに連通する送気口と、この送気口と分配室を介して連通する送出口と、前記送気口に接続された送気手段とを有し、
前記複数のチャンバーを回転させつつ、前記供給口と連通するチャンバーに対して前記吸引口から前記吸引手段による吸引を行い、前記供給口からチャンバー内に粒状軽量化材料を吸引導入するとともに、前記送出口と連通するチャンバーに対して前記送気口から前記送気手段による送気を行い、この送気に乗せて前記チャンバー内の粒状軽量化材料を前記送出口から送出するように構成した、
ことを特徴とする粒状軽量化材料の計量供給装置。
【００１１】
（作用効果）
本発明の計量供給装置は、複数のチャンバーを回転させるとともに、ある位置で少なくとも一つのチャンバーに対して吸引により軽量化材料を導入し、他の位置で導入した軽量化材料を送気により送出するものであり、このように、吸引・送気を利用して積極的にチャンバーにおける軽量化材料の給排を行うことによって、軽い材料を安定して連続的に計量供給できるようになるものである。
【００１２】
＜請求項５記載の発明＞
前記通気性フィルターが前記吸引口におけるチャンバー側端部に設けられている、請求項４記載の粒状軽量化材料の計量供給装置。
【００１３】
（作用効果）
フィルターを吸引口側に設けることにより、フィルター数が少なくて済み、メンテナンスが容易になる、コストが嵩まない等の利点がもたらされる。
【００１４】
＜請求項６記載の発明＞
前記通気性フィルターが全てのチャンバーにおける前記吸引口側端部にそれぞれ設けられている、請求項４記載の粒状軽量化材料の計量供給装置。
【００１５】
（作用効果）
このように全てのチャンバーにフィルターを設けると、吸引によりフィルターに目詰まりが発生しても、吸引後において吸引時とは反対側からの送気により、目詰り材料を除去することができる。つまり、運転中は常時目詰まり除去作用が働くという利点がある。
【００１６】
＜請求項７記載の発明＞
前記送気手段に代えて又は前記送気手段とともに、前記吸引手段の吸引により排出される排気を前記送気口に供給して前記送気に利用する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の粒状軽量化材料の計量供給装置。
【００１７】
（作用効果）
このように、吸引手段の排気を利用して送気を行うと、エネルギーの利用効率が高まるだけでなく、フィルターから漏れ出た軽量化材料を自動的に送気側に戻し、混合に供することができる利点がある。
【発明の効果】
【００１８】
以上のとおり本発明の製造方法によれば、粒状軽量化材料を連続的に定量供給でき、効率的に軽量土木材料を製造できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。
図１〜図４は、軽量土木材料の製造設備例をそれぞれ示しており、粒状軽量化材料（以下、単に軽量化材料ともいう）１を貯留するホッパ等の貯留部２と、軽量化材料の計量供給装置３と、混合装置４とから構成されているものである。
【００２０】
軽量化材料１は貯留部２に貯留されており、必要分が計量装置３により抜き出される仕組みとなっている。軽量化材料１としては、発泡ビーズ、発泡スチロール等の発泡樹脂、発泡樹脂を破砕して得られる破砕小片、減容化発泡ビーズ（破砕小片に熱を加えて表面を固くしたもの）などを用いることができる。軽量化材料１の粒径は特に限定されないが、約１ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものが好適である。
【００２１】
計量供給装置３は、計量部３０、吸引手段５０及び送気手段６０を有している。計量部３０においては、基台３１上に回転軸３２が横向きに軸支されており、この回転軸３２はチェーン等の伝達手段３３を介してモーター等の回転駆動源３４に接続されており、所定の速度で回転駆動されるようになっている。
【００２２】
また、この回転軸３２に対して同軸的に円筒状のローター３５が固定されている。ローター３５は、回転方向に均等の間隔で回転軸３２から等しい距離に複数のチャンバー３６が設けられている。チャンバー３６は、回転軸３２に対して平行な中心軸を有する円筒状をなしており、ローター３５における回転軸方向の一端面及び他端面に開口している。
【００２３】
さらに、ローター３５における回転軸方向の一端面及び他端面には、チャンバー３６の回転軌跡全体を覆うように、リング状蓋体３７，３８がそれぞれ気密且つ摺動自由に密着されている。また、いずれか一方の蓋体３７におけるチャンバー３６の回転軌跡と対応する部分に、供給口３７ｉが設けられるとともに、供給口３７ｉと回転方向に位置をずらして（図示例では供給口３７ｉと回転軸３２に関して対称をなす位置に）送出口３７ｘが設けられている。さらに、他方の蓋体３８における供給口３７ｉと対向する位置に吸引口３８ｓが設けられるとともに、送出口３７ｘと対応する位置に送気口３８ｂが設けられている。
【００２４】
チャンバー３６内から吸引口３８ｓ側への粒状軽量化材料の移動を防止するために、図示例では、吸引口３８ｓにおけるチャンバー３６側の端部に通気性フィルター３９が設けられている。この通気性フィルターに代えて、図示しないが、全てのチャンバー３６における吸引口３８ｓ側の端部に通気性フィルターを設けることもできる。
【００２５】
吸引口３８ｓには吸引手段５０が接続され、送気口３８ｂには送気手段６０が接続される。吸引手段５０としてはブロアファン等を用いることができ、送気手段６０としてはブロアファンの他、圧縮空気を供給するエアコンプレッサー等を用いることができる。吸引手段５０と送気手段６０とを個々独立の装置により構成しても良いが、吸引手段５０は排気を伴うので、その排気を、図中に二点鎖線で示すように送気手段の一部または全部（全部とする場合、送気手段６０を構成する装置を省略可能である）として利用することができる。
【００２６】
土木材料の製造に際しては、回転駆動源３４を作動させるとともに、吸引手段５０及び送気手段６０を作動させる。これにより、各チャンバー３６は回転軸３２に伴ってその周囲を回転移動し、その移動過程で、両端の開口が供給口３７ｉ及び吸引口３８ｓにそれぞれ連通する位置になり、次いで両端の開口が両蓋体３７，３８により密閉される位置になり、今度は両端の開口が送出口３７ｘ及び送気口３８ｂにそれぞれ連通する位置になり、次いで両端の開口が両蓋体３７，３８により密閉される位置になる、というサイクルを繰り返す。
【００２７】
そして、供給口３７ｉ及び吸引口３８ｓと連通する位置に移動したチャンバー３６に対しては、吸引口３８ｓを介して吸引手段５０の吸引力が作用し、貯留部２の粒状軽量化材料１が供給口３７ｉを介してチャンバー３６内に吸引導入される。この際、フィルター３９の存在によってチャンバー３６内に導入された材料は吸引口３７ｉ側には移動せず、チャンバー３６内に充填される。このとき、チャンバー３６内にはその容積に相当する量の軽量化材料１ｘが量り採られる。
【００２８】
軽量化材料１が充填されたチャンバー３６はその回転移動により、蓋体３７，３８により密閉された状態を経て、送出口３７ｘ及び送気口３８ｂに連通する位置に移動し、送気口３８ｂから送気手段６０による空気６１が吹き込まれ、この空気６１に乗ってチャンバー３６内の軽量化材料１ｘが送出口３７ｘから送出され、混合装置４に対して供給される。空となったチャンバー３６は蓋体３７，３８により密閉された状態を経て再び供給口３７ｉ及び吸引口３８ｓと連通する位置に戻り、粒状軽量化材料１の充填がなされる。
【００２９】
このように、吸引・送気を利用して積極的にチャンバー３６における軽量化材料１の給排を行うことによって、軽い材料を安定して連続的に計量供給できるようになる。
【００３０】
特に二点鎖線で示すように、吸引手段５０による吸気５１の排気５２を送気６１として利用し、混合装置４への搬送空気とすると、エネルギーの利用効率が高まるだけでなく、フィルター３９を通過する微細粒子があっても、そのまま吸引手段５０を通過して送気口３８ｂからチャンバー３６内に自動的に戻され、混合装置４に供給される。よって、やや粗いフィルターを用いることができるため、目詰まりが発生しにくくなる利点がある。この効果は、特に、フィルター３９を吸引口３８ｓ側のみに設ける場合に顕著である。
【００３１】
これに対して、送気６１を別の装置のみで構成する場合、吸引の排気５２は大気放出することになり、バッグフィルタなどを用いた粉塵除去処理が必要になるが、工場製品の発泡ビーズの場合は、粒径がある程度揃っているためこの問題は起こりにくい。
【００３２】
また、フィルター３９を各チャンバー３６に設置する場合（図示略）、吸引によりフィルター３９に材料が目詰まりしても、吸引後において吸引時とは反対側から送気６１がなされるため、この送気６１により目詰りした材料を押し出して除去することができる。つまり、装置運転中は常時目詰まり除去作用が働くことになる。
【００３３】
他方、混合装置４では、別途供給される対象材料５との混合がなされ、軽量土木材料６が製造排出される。
【００３４】
混合装置４は、本発明の混合対象を混合できるものであれば特に限定されず、材料投入がバッチ式となる密閉型ミキサーでも、連続式の密閉型ミキサーでも用いることができる。連続式ミキサーとしては、図示例のように、管路４ｐと、この管路４ｐの管軸方向に間隔を空けて設けられた材料投入口４ｉ及び排出口４ｘと、管路４ｐ内に管軸に沿って配置され、回転駆動される回転軸４ａと、回転軸４ａの長手方向に間隔を空けて複数突設された移送及び撹拌機能を有する撹拌羽根４ｗとを有する管路型ミキサー４が好適である。図示例では、回転軸４ａにおける材料投入口４ｉと対応する部分にはスクリュー羽根４ｓが設けられており、材料投入口４ｉから投入された対象材料５はスクリュー羽根４ｓにより下流側に向かって押し出された後、撹拌羽根４ｗにより撹拌混合されつつ排出口４ｘへ移送されるようになっている。軽量化材料１ｘは、材料投入口４ｉから投入する他、図示例のように、回転軸４ａを中空軸とするとともに、材料投入口４ｉ以降の部分に吐出口４ｄを形成し、これらを介して材料投入口４ｉ以外の部分から管路４ｐ内の対象材料５中に供給することができる。また、本発明では、軽量化材料１ｘ以外に他の材料７も添加することができ、この場合、他の材料７は図示形態のように材料投入口４ｉから供給する他、必要に応じて吐出口４ｄを介して供給することもできる。
【００３５】
軽量化材料１ｘを混合する対象材料５としては、泥土等の含水土砂、非含水土砂等の土質系材料、セメント粒子、モルタル、コンクリート等のセメント系材料、またはこれらの混合物、例えばセメント混合土等を挙げることができる。例えば、対象材料としてセメントミルクやモルタル等の固化材を用いると、深層混合処理工法等、各種の現位置混合工法における安定材を製造することができる。
【００３６】
さらに、軽量化材料１ｘ以外の他の材料７としては、例えば材料強度を高めるための強化材料を用いることができる。強化材料の材質としては、合成もしくは天然繊維からなる繊維系材料の他、ワイヤー等の金属系材料を用いることができる。強化材料の形状としては、糸状、紐状、帯状、束状（単に平行に束ねたものの他、ストランドのような撚り状のものも含む）等、適宜の連続状原材料を所定の長さ、例えば１０ｃｍ以下、５ｃｍ以下または１ｃｍ以下に切断した細長形状とすることができる。例えば、土質系材料に粒状軽量化材料および強化材料を混合することにより、盛土等として好適な強化軽量土を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、粒状軽量化材料を対象材料に混合して軽量土木材料を製造するものであれば、広範な用途に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】軽量土木材料の製造設備例を示す概略図である。
【図２】軽量供給装置例を示す正面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２のIV−IV断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…粒状軽量化材料、２…貯留部、３…計量供給装置、４…混合装置、５…対象材料、６…計量土木材料、３０…計量部、３１…基台、３２…回転軸、３３…伝達手段、３４…回転駆動源、３５…ローター、３６…チャンバー、３７，３８…蓋体、３７ｉ…供給口、３７ｘ…排出口、３８ｓ…吸引口、３８ｂ…送気口、３９…フィルター、５０…吸引手段、６０…送気手段。
【図１】
2007136919.tif 000003
【図２】
2007136919.tif 000004
【図３】
2007136919.tif 000005
【図４】
2007136919.tif 000006