JP2016155665A - 定量供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、粘性土砂であって比較的含水比の高いものを被供給物とする場合であっても、被供給物を連続的に安定して定量供給することができる定量供給装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、被供給物を定量供給する定量供給装置１００であって、被供給物が搬入されるケーシング１０１と、該ケーシング１０１の下方に設けられケーシング１０１から供給される被供給物を搬送するスクリュー式コンベア１２１と、を含んで構成され、前記スクリュー式コンベア１２１の回転中心の周囲に備えられる螺旋羽根の搬送方向下流側に前記螺旋羽根の外周を包囲する円筒状のトンネル部１２２Ａを備え、該トンネル部１２２Ａにより加圧されつつ搬送される被供給物を排出口１２３から排出して下流へ定量供給することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、粘性土、泥炭などの粘性土砂の被供給物を連続して定量供給するための技術に関する。

従来より、粘性土を対象とした供給装置は種々提案されているが、例えば、特許文献１に記載されているような装置がある。

このものは、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、供給制御機２１１により土砂等の処理対象物を連続的に定量供給して下流工程の処理機械３１（回転駆動されるインパクタ４９と処理対象物を衝突させて処理対象物を破砕する装置）にて処理対象物を所定サイズに破砕し、これに生石灰などを所定比率で混合して処理対象物を浄化して土質改良するなどの処理を行うように構成されている。

ここで、定量供給装置である供給制御機２１１は、対面配置されるドラム（円筒）状の一対の回転体（ローラ２１４Ａ、２１４Ｂ）を相互に対向する方向に回転させ、この一対の回転体（ローラ２１４Ａ、２１４Ｂ）の上方のホッパ３７に供給される土砂等の処理対象物を、該一対の回転体（ローラ２１４Ａ、２１４Ｂ）の対面隙間を通過させることで連続的に一定量の処理対象物を下流工程に供給（排出）することができるように構成されている。

特開２０１２−１２０９５６号公報 特開２００３−１０９００号公報

上述したような特許文献１に記載の供給制御機２１１によれば、バックホウ等からホッパ３７に間欠的に処理対象物を供給すると、処理対象物は一対の回転体（ローラ２１４Ａ、２１４Ｂ）の対面隙間を通過することで、連続的に（間欠的でなく）所定の一定量に調量されて下流側に供給され、以って下流工程において処理対象物と他の材料（土質改良材など）とを所望の混合比率で安定して混合することなどが可能である。

しかしながら、処理対象物が粘性土などであっても含水比が高いような場合には、粘度が低下して液状化し、制御不能な状態で流れ出てしまうため、特許文献１に記載したような定量供給装置では供給できない。

このため、液状化しているような土壌を処理対象物とする場合には、例えば、特許文献２に記載されているようなスクリュー式のコンベアなどを利用して供給することも行われている。

しかしながら、スクリュー式のコンベアを利用する場合でも、粘性土の性状の相違や含水比の違いなどによって、液状化の度合いや粘度が相違するため、下流工程に対して安定した定量供給を行うことが難しいといった実情がある。

なお、処理対象物の下流工程への安定した定量供給ができなくなると、例えば、土砂（土質）改良分野では、母材となる処理対象物（粘性土、繊維質混じりの粘性土、草根混じりの粘性土などの粘性土砂）と、改良（改質）材と、を連続的に所定の混合比で混合させることが難しく、改良（改質）材の添加量（混合比）のバラツキが生じ、所望の改良（改質）効果を得ることができず、施工能力の低下を招くことになる。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、粘性土、繊維質混じりの粘性土、草根混じりの粘性土などの粘性土砂であって比較的含水比の高いものを被供給物とする場合であっても、被供給物を連続的に安定して定量供給することができる定量供給装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る定量供給装置は、
被供給物を定量供給する定量供給装置であって、
被供給物が搬入されるケーシングと、
該ケーシングの下方に設けられ、ケーシングから供給される被供給物を搬送するスクリュー式コンベアと、
を含んで構成され、
前記スクリュー式コンベアの回転中心の周囲に備えられる螺旋羽根の搬送方向下流側に前記螺旋羽根の外周を包囲する円筒状のトンネル部を備え、
該トンネル部により加圧されつつ搬送される被供給物を排出口から排出して下流へ定量供給することを特徴とする。

本発明において、前記排出口が、比較的狭い開口面積と、比較的広い開口面積と、を切り替え可能に構成されたことを特徴とすることができる。

本発明において、前記排出口が板状のスライドゲートを含んで構成されると共に、
板状のスライドゲートに、比較的開口面積の狭い開口部と、比較的開口面積の広い開口部と、が開口され、板状のスライドゲートをスライドさせることで、比較的開口面積の狭い開口部と、比較的開口面積の広い開口部と、を切り替え可能に構成されたことを特徴とすることができる。

本発明において、前記比較的開口面積の狭い開口部と比較的開口面積の広い開口部は連続して形成され、一の板状のスライドゲートに対して一の開口として形成されることを特徴とすることができる。

本発明において、前記ケーシング内の下方でスクリュー式コンベアの上方に、回転駆動される回転羽根を含んで構成される回転羽根装置が備えられることを特徴とすることができる。

前記回転羽根の回転軸は、スクリュー式コンベアの回転中心軸に略直交する方向を向くように略水平に配設されると共に、スクリュー式コンベアの回転中心軸に沿って複数列備えられることを特徴とすることができる。

本発明によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、粘性土、繊維質混じりの粘性土、草根混じりの粘性土などの粘性土砂であって比較的含水比の高いものを被供給物とする場合であっても、被供給物を連続的に安定して定量供給することができる定量供給装置を提供することができる。

（Ａ）は本発明に係る一実施の形態の定量供給システムの全体構成の一例を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図であり、（Ｃ）は（Ａ）の左側面図であり、（Ｄ）は（Ａ）の平面図である。 （Ａ）は同上実施の形態に係る定量供給装置のトンネル部の構造を説明するための正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’矢視図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’矢視図である。 （Ａ）は同上実施の形態に係る定量供給システムに利用される定量供給装置の排出口の開口部を拡大して示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ方向から見た断面図である。 （Ａ）は同上実施の形態に係る定量供給システムに利用される定量供給装置の排出口を構成するゲートの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。 同上実施の形態に係る定量供給システムに利用される定量供給装置の排出口が異物により閉塞した場合の解除の方法を説明する斜視図であり、（Ａ）は閉塞状態を示す斜視図であり、（Ｂ）はゲートのスライド状態を示す斜視図であり、（Ｃ）は異物が排出されて閉塞状態が解除された状態を示す斜視図である。 （Ａ）は図５に対応する平面図であり、（Ｂ）は図５に対応する側面図である。 （Ａ）は定量供給装置のホッパー内において発生するアーチアクションを説明する断面図であり、（Ｂ）は回転羽根を設けたことによる作用効果（アーチアクション解消効果）を説明するための断面図である。 （Ａ）は従来の定量供給装置の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。

以下に、本発明の一実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

ここでは、粘性土、繊維質混じりの粘性土（例えば、泥炭や水分を多量に抱えたピートモスなど）、草根混じりの粘性土、或いはこれらの混合物を「粘性土砂」と称し、本発明に係る被供給物はこの粘性土砂を含むものを対象とし、特に、含水比の違いに応じて塑性状から液状まで特性の異なる被供給物を定量供給する場合を対象とする。

本実施の形態に係る定量供給システム（定量供給装置）１００は、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、
バックホウなどにより「粘性土砂」（被供給物）が断続的或いは連続的に投入されるホッパー（ケーシング）１０１と、
ホッパー（ケーシング）１０１内に収容されている被供給物を、アーチアクションの発生を抑制しながら、解砕し（解きほぐし）及び／或いは流動化（こね返し）させつつ、下流側の定量供給部１２０に供給（排出、搬出）する回転羽根装置１１０と、
回転羽根装置１１０から供給される被供給物を、下流工程の処理装置（図示せず）に、連続的に一定量（所定量）ずつ供給する定量供給部１２０と、
を含んで構成されている。

なお、定量供給部１２０の下流側の処理装置（図示せず）としては、例えば、定量供給部１２０から搬送（供給）される被供給物をベルトコンベア等に載置し、搬送しながら改良（改質）材を所定の混合比で混合させて、被供給物を改良（改質）などする装置などとすることができる。

ここで、ホッパー（ケーシング）１０１の下方或いは内部に備えられる回転羽根装置１１０の回転羽根１１１は電動モータ等により回転駆動され、ホッパー（ケーシング）１０１内の被供給物（粘性土砂）の解砕（解きほぐし）と流動化（こね返し）を行い、定量供給部１２０のスクリュー式コンベア１２１へ押し込むようになっている。

また、側壁付近の回転羽根１１１Ａは、図７（Ａ）に示すようなアーチアクション（内側が空洞化して被供給物がアーチ状となる現象）により形成されるアーチの支持点の縁を切断することにより、図７（Ｂ）に示すように、被供給物（粘性土砂）のアーチアクションの発生を解消する役割も果たす。

すなわち、被供給物が粘性土などである場合には、スクリュー式コンベア１２１の上方においてアーチアクションが生じて空洞化し（図７（Ａ）参照）、被供給物が下方のスクリュー式コンベア１２１に良好に供給されなくなり、被供給物を連続的に定量供給することができなくなったり、供給自体が困難になるなどの供給不良が生じるおそれがある。

このため、本実施の形態では、スクリュー式コンベア１２１の上方においてアーチアクションが生じ難いように、或いは生じたとしても直ぐにアーチ部分を下方へ落下させることができるように（図７（Ｂ）参照）、ホッパー（ケーシング）１０１の下方付近（スクリュー式コンベア１２１の上方）に回転羽根装置１１０の回転羽根１１１を配設するようにした。

かかる回転羽根装置１１０の回転羽根１１１によれば、アーチアクション（内側が空洞化して被供給物がアーチ状となる現象）により形成されるアーチの支持点の縁を切断することができるので、被供給物を下方のスクリュー式コンベア１２１に良好に供給することができる。

次に、本実施の形態に係る定量供給部１２０について説明する。
本実施の形態に係る定量供給部１２０は、以下のように構成されている。
図１（Ａ）〜図１（Ｄ）、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、定量供給部１２０は、電動モータ等により回転駆動されるスクリュー式コンベア１２１と、スクリュー式コンベア１２１の先端側（被供給物の搬送方向下流側）の外周を包囲して搬送されてくる被供給物に圧力を付与するトンネル室（加圧室）１２２と、所定に加圧された被供給物を排出する排出口１２３と、を含んで構成されている。

スクリュー式コンベア１２１は、電動モータ等により回転駆動される回転中心軸１２１Ａと、この回転中心軸１２１Ａの外周に螺旋状に形成されたスクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂと、を含んで構成され、回転中心軸１２１Ａが回転されると、被供給物はスクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂによって図１（Ａ）や図２（Ａ）の左方向（搬送方向下流側）に向けて搬送されるようになっている。

そして、スクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂによって、被供給物は、ホッパー１０１の下方から図１（Ａ）や図２（Ａ）の左方向（搬送方向下流側）に向けて搬送され、トンネル室（加圧室）１２２に送られることになる。

トンネル室（加圧室）１２２は、図１（Ａ）〜（Ｄ）や図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、トンネル部１２２Ａにてスクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂの外周を所定隙間で包囲すると共に、空間１２２Ｂによりスクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂの先端側を包囲することで、スクリュー式コンベア１２１の先端側に所定に閉じた空間を形成するようになっている。なお、空間１２２Ｂは、下方に設けられた排出口１２３を介して外部と連通している。

これにより、スクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂによって搬送されてくる被供給物は、トンネル室（加圧室）１２２において所定に加圧されて排出口１２３から押し出されるため、被供給物が比較的含水比の高い粘性土砂などであっても、良好に被供給物を、図１（Ａ）の左方向（搬送方向下流側）に向けて一定量（所定量／単位時間）にて搬送できることになる。

トンネル室（加圧室）１２２で加圧された被供給物は、排出口１２３から順に排出されるが、排出口１２３は、トンネル室（加圧室）１２２において被供給物を所定に加圧することができるように、その開口面積が所定サイズに設定（調整）されている。

なお、スクリュー式コンベア１２１の回転速度、排出口１２３の開口面積の大きさを調整することにより、被供給物の搬送量（排出量）を調整することができ、実際に、例えば、３０〜１５０立方メートル／ｈ（ｍ^３／ｈ）の範囲で調整することができる。

本実施の形態では、排出口１２３は、図３、図４に示すように、スライドゲート方式のゲート１２３Ａを含んで構成され、ゲート１２３Ａは板状要素に所定サイズの開口部を設けて構成されている。なお、開口部の大きさ（開口面積）や形状は、例えば被供給物の種類や性状、要求される搬送速度などに応じて任意に設定することができる。

例えば、ゲート１２３Ａには、図３、図４に示したように、比較的狭い開口部１２３ａと、これに隣接して形成される比較的広い開口部１２３ｂと、が備えられ、被供給物の性状（含水比、粘度など）に応じてトンネル部（加圧部）１２２での加圧度合いなどに応じて切り替えられて、排出口１２３の開口部として用いられるようになっている。

すなわち、図３に示すように、粘性土砂の含水比が高く粘度が低い場合などは、ゲート１２３Ａの比較的狭い開口部１２３ａを排出口１２３として用いる。一方で、粘性土砂の含水比が低く粘度が高い場合などは、ゲート１２３Ａをスライドさせて、比較的広い開口部１２３ｂに切り替えることで排出量調整（トンネル室１２２での加圧調整）を行い、安定した定量供給が行えるようになっている。

なお、図３（Ａ）の平面で見たときの開口部（１２３ａ、１２３ｂ）の幅サイズをスクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂのスクリュー径（外径）より狭くすること、またトンネル部１２２Ａを設けたことで、排出口付近の圧力を所定に保持することができ、これにより粘性土砂を安定して定量排出することができる。

また、本実施の形態では、図２に示したように、トンネル部１２２Ａの内側をスクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂの外径より若干大きな円筒状としたことで、スクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂによる被供給物の押し戻しが起きない構成となっている。

すなわち、スクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂの回転搬送によって空間１２２Ｂ側に所定圧力で押し出された被供給物などが、スクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂの裏面（図２（Ａ）の右側面）に被供給物が流入することがトンネル部１２２Ａによって抑制されるため、押し戻し（逆流）を効果的に抑制できるようになっている。

スライドゲート方式のゲート１２３Ａは、エアシリンダ、油圧シリンダ、電動モータなどのアクチュエータにより、開口部１２３ａと開口部１２３ｂとを遠隔操作などにより自動的に切り替えることができる。また、手動により切り替えることも可能である。

また、本実施の形態のように、排出口１２３のスライドゲート方式のゲート１２３Ａの開口部を開口部１２３ａと開口部１２３ｂとで切り替えることができるようにしたので、以下のような利点がある。

すなわち、石や粘性土の塊等の異物などが、排出口１２３の開口部１２３ａを閉塞した際に異物を簡単に除去することができる。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）（図６（Ａ）、（Ｂ））に示すように、排出口１２３の開口部１２３ａに異物がつまり閉塞した場合には、ゲート１２３Ａをスライドさせる（図５では手前、図６では左方向に引き抜く）ことで、後方の開口面積の広い開口部１２３ｂを排出口内に移動させて、開口部を広げることで、異物を粘性土と一緒に排出させることができる。

このように、本実施の形態に係る定量供給システム１００によれば、ホッパー（ケーシング）１０１内にアーチアクションを発生させることがないので、下流側の定量供給部１２０に対して被供給物を良好に供給することができるため、以って定量供給部１２０において良好な定量供給が可能となる。

また、本実施の形態では、定量供給部１２０を、スクリュー式コンベア１２１と、このスクリュー式コンベア１２１の先端側（被供給物の搬送方向下流側）の外周を包囲して搬送されてくる被供給物に圧力を付与するトンネル室（加圧室）１２２と、所定に加圧された被供給物を排出する排出口１２３と、を含んで構成したので、スクリュー（螺旋羽根）１２１Ｂによって搬送されてくる被供給物を、トンネル室（加圧室）１２２において所定に加圧されて排出口１２３から押し出すことができるため、被供給物が比較的含水比の高い粘性土砂などであっても、良好に被供給物を一定量（所定量／単位時間）にて下流側に供給（搬送）することができる。

更に、本実施の形態では、排出口１２３としてスライドゲート方式を採用し、ゲート１２３Ａを、比較的開口面積の狭い開口部１２３ａと、比較的開口面積の広い開口部１２３ｂと、を備えて構成することで、被供給物の性状（含水比、粘度など）に応じてトンネル部（加圧部）１２２での加圧度合いなどに応じて、排出口１２３の開口面積を切り替えて排出口１２３からの排出量調整（トンネル室１２２での加圧調整）を行うことができるようにしたので、安定した定量供給の実現に大きく貢献することができる。

また、本実施の形態では、排出口１２３としてスライドゲート方式を採用し、ゲート１２３Ａを、比較的開口面積の狭い開口部１２３ａと、比較的開口面積の広い開口部１２３ｂと、を備えて構成したので、石や粘性土の塊等の異物などが排出口１２３の開口部１２３ａを閉塞した際には、ゲート１２３Ａをスライドさせることで、排出口１２３の開口部を広げることで、異物を簡単に除去することができる。

以上で説明したように、本実施の形態によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、粘性土、繊維質混じりの粘性土、草根混じりの粘性土などの粘性土砂であって比較的含水比の高いものを被供給物とする場合であっても、被供給物を連続的に安定して定量供給することができる定量供給装置を提供することができる。

なお、本実施の形態では、図１（Ａ）、図１（Ｄ）等に示したように、ホッパー（ケーシング）１０１の下方付近（スクリュー式コンベア１２１の上方）に設けられる回転羽根装置１１０の回転羽根１１１を３軸設け、これら３軸をスクリュー式コンベア１２１の回転中心軸（長手方向軸）と略直交する方向を向くように略水平に配設して、スクリュー式コンベアの回転中心軸に沿って３列並設するようにしたが、これに限定されるものではなく、単軸であっても良いし、２軸以上の多数列にて構成することもできる。

また、３軸の回転羽根１１１の回転方向は、図２（Ａ）に示した例に限定されるものではなく、被供給物の種類や性状などに応じてアーチアクションの発生を効果的に抑制することができるように、各回転羽根１１１の回転方向を適宜変更することが可能である。

また、本実施の形態では、回転羽根装置１１０（回転羽根１１１）を備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アーチアクション等が生じない場合などにおいては回転羽根装置１１０を省略することも可能である。

また、本実施の形態では、トンネル室１２２として、トンネル部１２２Ａと、空間１２２Ｂと、を備えた構成例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、トンネル部１２２Ａの搬送方向下流側下方に排出口１２３を設け、空間１２２Ｂを省略することができる。

なお、本実施の形態に係る定量供給システムによれば、粘性土、繊維質混じりの粘性土、草根混じりの粘性土などの粘性土砂であって比較的含水比の高いものを被供給物として容易に扱うことができるため、建設工事等で発生する残土の浄化処理などを比較的効率良く行うことができ、以って残土の有効利用に貢献可能である。

更に、本実施の形態に係る定量供給システムによれば、安定した定量供給を行えるため、改良材（改質材）の混合等の均一化を促進することができるなど、粘性土、繊維質混じりの粘性土、草根混じりの粘性土などの粘性土砂であって比較的含水比の高いものを処理する分野において広く貢献可能である。

以上で説明した本発明に係る実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１００ 定量供給システム
１０１ ホッパー（ケーシング）
１１０ 回転羽根装置
１１１ 回転羽根
１２０ 定量供給装置
１２１ スクリュー式コンベア
１２２ トンネル室（加圧室）
１２２Ａ トンネル部
１２２Ｂ 空間
１２３ 排出口（スライドゲート方式）
１２３Ａ ゲート（スライドゲート）
１２３ａ 開口部（比較的開口面積の狭い）
１２３ｂ 開口部（比較的開口面積の広い）

Claims (6)

1. 被供給物を定量供給する定量供給装置であって、
   被供給物が搬入されるケーシングと、
   該ケーシングの下方に設けられ、ケーシングから供給される被供給物を搬送するスクリュー式コンベアと、
   を含んで構成され、
   前記スクリュー式コンベアの回転中心の周囲に備えられる螺旋羽根の搬送方向下流側に前記螺旋羽根の外周を包囲する円筒状のトンネル部を備え、
   該トンネル部により加圧されつつ搬送される被供給物を排出口から排出して下流へ定量供給することを特徴とする定量供給装置。
2. 前記排出口が、比較的狭い開口面積と、比較的広い開口面積と、を切り替え可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の定量供給装置。
3. 前記排出口が板状のスライドゲートを含んで構成されると共に、
   板状のスライドゲートに、比較的開口面積の狭い開口部と、比較的開口面積の広い開口部と、が開口され、板状のスライドゲートをスライドさせることで、比較的開口面積の狭い開口部と、比較的開口面積の広い開口部と、を切り替え可能に構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定量供給装置。
4. 前記比較的開口面積の狭い開口部と比較的開口面積の広い開口部は連続して形成され、一の板状のスライドゲートに対して一の開口として形成されることを特徴とする請求項３に記載の定量供給装置。
5. 前記ケーシング内の下方でスクリュー式コンベアの上方に、回転駆動される回転羽根を含んで構成される回転羽根装置が備えられることを特徴とする請求項１に記載の定量供給装置。
6. 前記回転羽根の回転軸は、スクリュー式コンベアの回転中心軸に略直交する方向を向くように略水平に配設されると共に、スクリュー式コンベアの回転中心軸に沿って複数列備えられることを特徴とする請求項５に記載の定量供給装置。

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