(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント及びセメント類似物、水、粘土又は各種粉体・粒体を混合槽内で連続的に混合するに際し、投入された混合材料を混合槽内に圧力充填する第一の工程と、混合槽内に圧力充填された混合材料をせん断・圧縮混合する第二の工程を経てコンクリート類を製造するコンクリート類の連続混合方法であって、前記混合槽が可変壁を備えており前記第二の工程で混合槽の容積を調整することを特徴とするコンクリート類の連続混合方法。
【請求項２】
前記混合材料を混合槽に圧力充填する第一の工程と、圧力充填された状態でせん断・圧縮混合する第二の工程を複数回繰り返し行なう請求項１記載のコンクリート類の連続混合方法。
【請求項３】
混合槽と、該混合槽内に混合羽根を備え、コンクリート類を連続的に製造する連続混合装置であって、前記混合羽根の周囲が密閉された混合槽と、該混合槽内に混合材料を移送し且つ混合槽内に圧縮する充填手段と、該充填手段によって圧縮された状態の混合材料をせん断・圧縮混合する混合羽根と、前記混合槽内の混合材料の圧縮割合を調整する圧力調整手段を備え、前記圧力調整手段が、前記混合槽内の容積を調整する可変壁を備えていることを特徴とするコンクリート類の連続混合装置。
【請求項４】
前記充填手段が回転するスクリュー羽根を備えている請求項３記載のコンクリート類の連続混合装置。
【請求項５】
前記スクリュー羽根のリード角が投入口から遠ざかるに従い漸減している請求項４記載のコンクリート類の連続混合装置。
【請求項６】
前記混合槽内の混合物を混合槽外に排出する排出ゲートが、混合槽より高い位置に配設されていることを特徴とする請求項３記載のコンクリート類の連続混合装置。
【請求項７】
前記圧力調整手段が、混合物の排出量の増減調整をする排出ゲートを備えていることを特徴とする請求項３記載のコンクリート類の連続混合装置。
【請求項８】
前記圧力調整手段が、前記充填手段による充填量と混合槽内における混合物の排出量との差によって圧力調整することを特徴とする請求項３記載のコンクリート類の連続混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
セメント及びセメント類似物、水、各種粉粒物を連続的に混合する連続混合方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメント及びセメント類似物、水、粘土またはフライアッシュなどの粉粒物を混合してセメント混合物を得る場合、従来の連続ミキサでは混練不足のため所定のスランプが得られずポンプ圧送に支障を来すスランプ７程度に練り上げるのが限界であり、ポンプ圧送に必要とされるスランプ１３以上に短時間で混合することは不可能であった。この為最近では、連続ミキサを水平状態から傾け、混合物の移動速度を落し混合槽内での滞留時間を長くする試み（実開平３−９８９３３号公報）が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セメント混合物（コンクリート類）は、単に混合槽内の滞留時間を延ばしただけで十分な混合が出来るものではなく、従来から知られている３つの混合要素である、せん断・圧縮混合、対流混合、拡散混合を行うことが必要である。
【０００４】
連続ミキサはスクリュー羽根またはパドルを備え、対流、拡散およびせん断・圧縮しながら混合するものであるが、上記問題は一般的に言われている「練り」が不足していることに起因していると考えられる。
【０００５】
したがって、本発明は叙上に鑑み、連続ミキサにおいて混練不足を改良するために、特に「練り」に優れた連続混練方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セメント及びセメント類似物、水、粘土又は各種粉体・粒体を混合槽内で連続的に混合するに際し、投入された混合材料を混合槽内に圧力充填する第一の工程と、混合槽内に圧力充填された混合材料をせん断・圧縮混合する第二の工程を経てコンクリート類を製造するコンクリート類の連続混合方法であって、前記混合槽が可変壁を備えており前記第二の工程で混合槽の容積を調整することを特徴とするコンクリート類の連続混合方法である。
【０００７】
この方法は、コンクリート類の混合では、水がセメントなど粉体粒子の表面を表面張力によって強固に結合する力が働いており、粉体粒子及びその集塊を粉砕するには大きなせん断力が必要である点に着眼し、混合材料を圧縮する工程と圧縮された混合材料をせん断する工程とを経ることによって十分な「練り」を可能とするものである。即ち、混合槽内の混合材料は第一の工程によって相互に密着された状態、言い換えると、混合槽内に混合材料が充満され密閉された状態になされており、従来のように混合羽根によって混合材料が単に移動させられるのではなく、圧縮された混合材料が混合羽根によって確実にせん断力を与えられ粉砕されるのである。
【０００８】
請求項２は、前記混合材料を混合槽に圧力充填する第一の工程と、圧力充填された状態でせん断・圧縮混合する第二の工程を複数回繰り返し行なう請求項１記載のコンクリート類の連続混合方法である。
【０００９】
請求項３は、混合槽と、該混合槽内に混合羽根を備え、コンクリート類を連続的に製造する連続混合装置であって、前記混合羽根の周囲が密閉された混合槽と、該混合槽内に混合材料を移送し且つ混合槽内に圧縮する充填手段と、該充填手段によって圧縮された状態の混合材料をせん断・圧縮混合する混合羽根と、前記混合槽内の混合材料の圧縮割合を調整する圧力調整手段を備え、前記圧力調整手段が、前記混合槽内の容積を調整する可変壁を備えていることを特徴とする。この装置は、特に充填手段と圧力調整手段によって混合槽内の混合材料の圧縮割合を調整し、前述した請求項１と同様な作用をなすものである。
【００１０】
請求項４は、前記充填手段が回転するスクリュー羽根を備えている請求項３記載のコンクリート類の連続混合装置である。
【００１１】
請求項５は、前記スクリュー羽根のリード角が投入口から遠ざかるに従い漸減している請求項４記載のコンクリート類の連続混合装置である。
【００１２】
請求項６は、前記混合槽内の混合物を混合槽外に排出する排出ゲートが、混合槽より高い位置に配設されていることを特徴とする請求項３記載のコンクリート類の連続混合装置である。
【００１３】
請求項７は、前記圧力調整手段が、混合物の排出量の増減調整をする排出ゲートを備えていることを特徴とする請求項３記載のコンクリート類の連続混合装置である。
【００１４】
請求項８は、前記圧力調整手段が、前記充填手段による充填量と混合槽内における混合物の排出量との差によって圧力調整することを特徴とする請求項３記載のコンクリート類の連続混合装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、図１、図２及び図３を用いて本発明の連続混合装置の構造について、回転軸を２本有するものを例にあげて説明する。図１は本発明の連続混合装置の混合槽３のみ断面であらわした平面図、図２は図１の混合槽３のみ断面であらわした側面図、図３は同じく図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
混合槽３は内部に空間が形成されるように上下左右前後全ての面を壁で覆われるように構成され、投入口６及び排出ゲート８の部分のみ開口部を設けている。
【００１８】
混合槽３の内部には、混合槽３の長手方向に相対する両側の壁を貫く平行な２本の回転軸４が、回転軸４の両端の軸受５を介して混合槽３に水平に取付けられており、回転軸中心線周りに回転可能とされている。
【００１９】
スクリュー羽根７は、回転軸４の投入口６に近い側に適当な区間長さに備えられている。混合羽根９は板状になされており、前記スクリュー羽根７の終端部から排出ゲート８の方向に向って間隔をあけて複数枚を螺旋状になして回転軸４に備えられている。
【００２０】
また、前記スクリュー羽根７及び混合羽根９は、回転軸４の回転する方向に合せて混合材料１が投入口６から排出ゲート８に向って進むような向きとされており、さらに、回転軸４には排出ゲート８側の混合槽３の側壁付近には戻し羽根１６が備えられ、混合材料１が排出ゲート８から投入口６に進むような方向にスクリュー状の羽根とされている。
【００２１】
前記混合槽３は、混合羽根９が回転した時に混合羽根９の先端が接触しないで一定のすきまを保つように混合羽根９の周囲に壁を構成しており、また、混合羽根９の軸方向の排出ゲート側には混合槽３の側壁、同じくスクリュー羽根側にはスクリュー羽根７の終端面という構成で混合羽根９の周囲が密閉されるように構成されている。
【００２２】
混合材料１が供給される投入口６は、スクリュー羽根７の上方にあって混合槽３の上壁を開放し供給しやすいように上に向かい広がるように壁で囲まれたシュート状になされている。
【００２３】
圧力調整手段の役目をする排出ゲート８は、混合羽根９の下方の混合槽３の下壁を一部開口し、その開口部に開閉可能なスライドゲート又は扉などを備えたもので構成されており、その開閉は、電動又は油圧又は空圧などによって駆動されるシリンダ１０の伸縮を利用し行われる。
【００２４】
回転軸４の回転は、回転軸４の片方の端部に取り付けられているスプロケット１１をモータ１２のスプロケット１３とチェーン１４にて連結することにより行われ、回転軸４の端部のスプロケット１１外方に取り付けられているギヤ１５は２本の回転軸４の回転数を同調させるために設けてある。
【００２５】
次にこの連続混合装置を用いて、混合材料１（セメント及びセメント類似物、水、粘土又は各種粉体・粒体）を供給し、セメント混合物２として排出する過程を説明する。
【００２６】
まず第一の工程では、投入口６より連続的に供給される混合材料１は、混合槽３の充填部１７に備えられるスクリュー羽根７が回転することによって対流・拡散されながら混合されると同時に、混合羽根９の方向へ連続的に移送される。
【００２７】
この時、排出ゲート８は混合槽３の混練部１８に混合材料１が十分に充填されるまでの間は完全に閉じておき、混合材料１は、スクリュー羽根７により連続的に移送され、混合羽根９の周囲に空間がなくなるまで混合槽３の混練部１８に圧力充填される。
【００２８】
次に第二の工程では、第一の工程において圧力充填された混合材料１は混合羽根９が回転することによってせん断されると同時に、排出ゲート８の方向へ移送される。この時、スクリュー羽根７の移送量は混合羽根９の移送量よりも多く設定されているので、混合材料１は混合羽根９の周囲に常に圧力充填される。十分にせん断が行われた混合材料１は、排出ゲート８を開けることで混合槽外に排出され、この排出ゲート８の開き具合によってセメント混合物２の排出量が調整されると同時に、混合槽３の内部の混合材料１の圧力充填の圧縮割合が調整されるのである。
【００２９】
また、戻し羽根１６は圧力充填された混合材料１が回転軸４と混合槽３の側壁のすきまから漏れて軸受５のベアリングを損傷することのないように、セメント混合物２を戻すと共に、混合部１８へ圧力を与える役割をしている。
【００３０】
この工程では、水がセメントなど粉体粒子の表面を水の表面張力によって強固に結合する力が働いた状態の粉体粒子及びその集塊は、混合羽根９の周囲に混合材料１が圧力充填されているので、混合羽根９が回転することによって確実にせん断力が与えられ、粉砕される。
【００３１】
このように、第一の工程と第二の工程を経ることによって、十分に混練されポンプ圧送される場合に必要とされるスランプ１３以上のものを短時間で混合、排出することができる。
【００３２】
また、上記実施例においては回転軸４を２本有するものとしたが、回転軸は１本でも３本以上でもよく、その場合、混合槽の軸直角断面において混合槽がスクリュー羽根および混合羽根が回転した時に接触しないで一定のすきまを保つように形成されていればよく、また回転軸の配置については、例えば３本であれば、平行に３本並べても、三角形（または逆三角形）をなすようにしてもよい。こうすれば、混合材料の供給量に応じて供給量が少ない場合は回転軸を１本として装置を小さく、供給量が多い場合は回転軸を多本数とすることで容易に対応できる。
【００３３】
他の充填手段の例としては混合槽内に混合材料を移送し且つ混合槽内に圧縮するものであればよく、例えば投入口と混合槽の間にホースを備え、そのホース内の混合材料を混合槽内にしぼりながら押出すようにしてもよい。
【００３４】
また他の充填手段としてスクリュー羽根を備えた時に、リード角が投入口から遠ざかるに従い漸減しているものとした場合は、混合材料は混合羽根に近づくにつれてスクリュー羽根のリード角が小さくなっているので、より大きな力で圧力充填することが可能となり、混合羽根によるせん断・圧縮混合のより大きな効果が期待できる。
【００３５】
さらに他の充填手段の例としては、図示しないが、排出ゲート８を管状の排出管として混合物が排出される排出管の出口が混合槽３の内部の混合材料１の上面よりも高い位置とすることで、排出管の中のセメント混合物２の自重により排出する際の抵抗を生じさせて混合槽３の内部に常に圧力を発生させることが可能であり、排出ゲート８及びその開閉用のシリンダ１０を設ける必要がなくなり機械の性能を維持するためのメンテナンス部分を減らすことができる。
【００３６】
図４は他の実施例を示す混合槽３のみ断面であらわした平面図、図５はその側面図である。図１〜図３の装置と比較した時に、回転軸４をスクリュー羽根７と混合羽根９の境目において分割し、その分割部分に軸受２０を設け、混合羽根側の回転軸を回転させるモータを追加したものである。
【００３７】
これは、スクリュー軸２１と混合軸２２がそれぞれ別のモータで独立して回転するようになされているのが特徴であり、混合槽３の混練部１８である混合羽根９の周囲に混合材料１を圧力充填するための圧力調整がスクリュー軸２１と混合軸２２の回転数を調整、例えば、スクリュー軸２１の回転数を混合軸２２の回転数より高くし混練部の圧縮割合をより高めることで行われるのであり、連続的に供給される混合材料１をより大きい力で圧力充填することができ、混合羽根９によるせん断力がより有効に与えられる。また、この装置は、供給される混合材料１の性状（例えば粘度、粒度、含水量など）によって異なる最適な混合羽根の周速に合せて回転軸の回転数を選択することが可能であり、より混練の優れたセメント混合物を得ることができるのである。この場合回転軸の本数は、混合材料の供給量に合せて任意の数とすることで容易に対応が可能である。
【００３８】
圧力調整手段の他の例としては図６に示す如く混合槽３の混合羽根周辺の壁の一部が混合槽の混練部１８に向ってシリンダ２４にてスライドする可変壁２３とすることで混練部１８の容積を小さくし、排出ゲート８からの排出量をほぼ一定に保ったままで混練部１８の圧力調整だけを単独で行うことができるのであって、これは排出量と混合槽内部の圧力をそれぞれ独立して調整できるので、より良いセメント混合物を生産することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の方法及び装置によれば、混合槽内の混合材料が混合羽根の周囲に空間がなくなるまで圧力充填されたことによって、混合材料中の粉体粒子及びその集塊がお互いに密着して力を受け合う状態に形成されているので混合羽根によるせん断力が有効に与えられ、せん断効率が大巾に向上され優れた混合物を得ることができる。
【００４０】
また、混練が十分に行われるため、同等の混合能力を発揮するスクリュー羽根およびパドルのみの装置よりも混合槽の長さが短く、より小型の装置として提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連続混合装置の混合槽３のみ断面であらわした平面図。
【図２】図１の混合槽３のみ断面であらわした側面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】他の実施例を示す一部を断面であらわした平面図。
【図５】図４の一部を断面であらわした側面図。
【図６】圧力調整手段の他の実施例の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１混合材料（コンクリート類）
２セメント混合物
３混合槽
４回転軸
６投入口
７スクリュー羽根
８排出ゲート
９混合羽根
１０シリンダ
１６戻し羽根
１７充填部
１８混練部
２０軸受
２１スクリュー軸
２２混合軸
２３可変壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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