JPH01125206A - コンクリート・プラント用液体加熱システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 この発明は、コンクリート・バッチャー・プラント（ｃ
ｏｎｃｒｅｔｅ−ｂａｔｈｉｎｇ−ｐｌａｎｔｓ）にお
いて用いられ、経済的な方法により水のように大量の液
体を加熱するための改良されたシステムに関する。

〔発明の背景〕

大量の水の加熱は、現在においては、加熱工程に必要と
される装置の資本コストの点と、加熱工程に必要とされ
るエネルギー・コストの点との両者において、極めて費
用のかかるものである。

従来、硬化過程におけるトリガー（起因）として作用す
るように、コンクリート・ミキサーでの調合において温
水を用い、それにより硬化時間が実質的に減少すること
が知られている。化学的促進剤の導入以後、温水の使用
は、実質的に排除されている。しかしながら、化学的促
進剤はますます高価になっており、そしてそれらの使用
はコンクリートとともに使用される補強鋼のさびの形成
を促進する傾向がある。実際、約０．８％のレベル以上
の塩化カルシウムの使用は、特に効果的ではないが、最
近オーストラリアにおいては、この理由のために禁止さ
れた。他の硬化促進剤は使用できるとは言え、それらは
塩化カルシウムよりずっと高価である。

コンクリートの硬化を促進する温水の使用への復帰を妨
げる主要な障害は、水を加熱することの資本コストとエ
ネルギーコストであった。大量の水が、典型的なコンク
リート・バッチャー・プラントの要求を満足するために
加熱されなければならないこと−ｔｙ＜認められるであ
ろう。そして、巨大な熱交換器が長い時間をかけて大量
の水を要求される温度まで到達させるために使用されな
ければならないから、従来、この目的のために温水の使
用を再導入することは、経済的に実行不可能であった。

〔発明の要約と目的〕

本発明の目的は、コンクリート・バッチャー・プラント
に用いるために、水や他の液体を大量に加熱することが
できるより経済的なシステムを提供することにある。

本発明によれば、コンクリート・バッチャー・プラント
に用いられる液体加熱システムが提供され、それは、加
熱される大量の液体を収容するための低い熱伝達特性を
有した密閉タンクと、前記タンクに液体搬送導管によっ
て連結される液体搬送導管手段を有した熱交換器と、コ
ンクリート・バッチャー・プラントでの使用のためにタ
ンクから加熱された液体を移送するための第１のポンプ
手段とよりなり、液体が前記熱交換器により熱せられる
間、液体をタンクから熱交換器へと循環するための第２
のポンプ手段と、前記タンクの容量及びバッチャ−・プ
ラントによって要求される好ましい量の熱い液体の生産
を可能にするように選択された前記熱交換器の加熱能力
によって特徴づけられている。

上記のように構成されたシステムを使用する方が、同一
量の水のような液体を、静的液体加熱システムにおいて
要求される熱交換器よりもはるかに小さな熱交換器の使
用で、加熱し得ることが判る。これは、加熱システムに
おいて必要とされる資本コストを減少し、バッチャ−・
プラントでのコンクリートの生産において、硬化促進剤
として温水を使用することを、経済的に実行可能なもの
としている。この目的のために水を加熱するコストは、
１立方メートルあたり２０セントはどに安いものであり
、化学的な促進剤のコストと比較したときには、最も競
争力がある。さらに、温水の使用は、化学的な促進剤の
使用に供うさびの促進の問題を、取り除く。

〔好ましい実施例の説明〕

本発明の好ましい一実施例が、添付の図面に関して説明
される。

図面の第１図及び第２図を参照すると、本発明の一実施
例による水加熱システムは、通常のコンクリート製氷タ
ンクより厚い外壁を有するか、あるいは第１図に示すよ
うに、コンクリート製の外層ｌａｘポリウレタンフォー
ムの断熱材よりなる内層１ｂと適当な防水材層１ｄによ
りコーティングされたコンクリート製の内層ＩＣを含む
複合構造よりなる密閉したコンクリート製の水タンク１
よりなる。この構造に代わるより費用のかからないもの
は、タンクの内側面に約５０ｍｍの厚さまでバーミキュ
ライト（ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅ）とセメントの混合物
を吹きかけた標準的なコンクリート製のタンクか、ある
いは、各側面に全体で約７５ｍｍの厚さまでバーミキュ
ライトとセメントの混合物を吹きかけた波形鉄板製のタ
ンクよりなる。

タンク１は、導管２．３によって、所望の温度までタン
ク内に入っている水を加熱する熱交換器あるいはボイラ
ー４を通して、タンク１内の水を循環するポンプ３ａ（
第２図）に連結されている。

熱交換器４は、典型的な熱交換器であって、第２図に示
されているが、ガス噴出口と導管２．３に連結された銅
製のパイプコイル（コイル状の配管）とよりなる。冷水
は、開口部６．７から導管５を介してタンク１内に導入
され、タンク半分の水かあるいはタンク満杯の水が、加
熱される。水の導入は、標準的な制御バルブ（第３図の
「タンク充填バルブ（ｆｉｌｌ　ｔａｎｋ　ｖａｌｖｅ
）　Ｊ　）によって制御されており、そして排出パイプ
８は、温水をタンク１から断熱性導管１０を介してコン
クリート・バッチャ−・ホッパー（図示せず）まで搬送
するポンプ９に連結されている。第２図及び第３図に示
すように、冷水や循環処理された水は、混合バルブ（第
３図の「制御バルブ」）の制御のもとで、ポンプ９から
温水に加えられる。

上述した実施例において、タンク１は、約２２７００リ
ットルの水を保持しており、これは１日に約２００立方
メートルの生産高を有する典型的な中規模のコンクリー
ト・バッチャー・プラントに用いられる適当な容量であ
ることが知られている。配給ポンプ９は、２０メートル
の水頭（ヘッド）をもったグラン７　ｔ　ス（Ｇｒｕｎ
ｆｏｓ）　４ＫＷ　　１２．５　Ｒ／ｓｅｃであること
が好ましい。一方で、循環ポンプ３ａは、１００ｇｐｍ
グラ：／　７　ｔ　ス（Ｇｒｕｎｆｏｓ）　０ＭＣ／６
５６０　ポンプよりなる。

コンクリート・バッチャー・プラントの必要条件のひと
つは、ミキサー車に約２分間で充填しなければならない
ので、要求される搬送率は、少なくとも１秒間に８リッ
トルであるということである。熱交換器は、適当な設計
の９２９ＭＪ　　ガス・ヒーターであることが好ましい
。多数の商業上利用可能な熱交換器が使用可能であり、
たとえば、レイ−パック（Ｒａｙ−Ｐａｃ）及びテレデ
ツ（ＴｅｌｅｄｅＺ）の名称で製造されたものがある。

温水搬送路１０は、熱損失を減少するとともに必要な強
度を与えるために、ＡＢＳ樹脂より製造されるものであ
るか、あるいは適当に断熱された銅製導管が使用できる
。

搬送路１０は、適当な型式の流量計１２を含み、さらに
より、バッチャ−・プラントに搬送される液体の体積が
、モニターされたり、あるいは記録されたりする。熱交
換器は、所定の時刻に水の加熱を自動的に開始し、所要
温度で加熱水の配給を可能にするようにコンピュータ１
３の制御のもとて作動じている。

所望ならば、いつでも手動操作にすることを可能にする
手動優先手段を具備することができる。

第３図及び第４図に示されるように、水の加熱システム
のための制御システム回路構成は混合バルブ又は水制御
バルブに対する電気的接続を具備し、タンクから配給さ
れる水の温度（“水温″）、タンク内にある水の温度（
“タンク温度”）、タンク内の水深、外気温又はポンプ
９によりタンクから配給される水の体積を知るための流
量計１２の出力をモニターするための手段を含んでいる
。循環ポンプ３ａ（“ボイラーポンプ接触器”）、配給
ポンプ９　（“配給ポンプ接触器”）、タンクの充填量
を制御するバルブ（“冷水バルブ）、熱交換器又はボイ
ラーの操作（“ボイラー制御”）、及びタンク１から配
給される水に冷水の導入を制御し、該水温を調節するた
めの混合バルブ（“制御バルブ）は、制御システムのコ
ンビ二一夕の制御下にある第３図に示されるソレノイド
手段によって作動する。

コンビコータ１３は第４図の制御パネルからオペレータ
により人力される操作プログラムを有する。

制御パネルは２行・１６文字の液晶表示を有し、該表示
は水の流速、トラックに配給される水の体積、配給され
た水の温度、温水貯蔵タンク内の水の温度・体積及び外
気温を、ラベルされた表示キーの作動によって表示する
。命令は第４図に示される４個の命令ボタンを通じてコ
ンビ二一夕に人力され、該命令ボタンは、加熱の開始時
刻、タンクの充填量、到達水温及び加熱される水の体積
を設定するキーを具備している。

コンビ二一夕は、ポンプ９を始動する前にほぼ適正な位
置にバルブを設定するように、タンク温度、所要水温、
水温及び所要水温に到達させるのに要求される混合バル
ブの位置に関するデータを含む検索表によって混合バル
ブ（第３図の“制御バルブ′″）を制御する。次いで、
水温モニターが所望温度に到達するように混合バルブを
制御する。

全てのプログラムスイッチは触知式でＬＣＤ（液晶表示
）と共に、洗浄可能なプラスチック膜を介してマウント
されている。本システムを制御するのに使用されるコン
ビ二一夕は適当なプログラム可能なマイクロプロセッサ
から成るか又は適当な形式の特殊用途のプログラム可能
なマイクロプロセッサチップから構成できる。

上記事項から、本制御システムは次の諸機能を達成する
ものであることが理解されるであろう。

■　タンクに配給された水の温度は負荷に応じて選択・
制御される。

■　与えられた負荷に必要な水の総体積は選択し得る。

この体積は、もし必要ならば、総体積を分画して配給し
得る。

■　熱水貯蔵タンク内の水の温度は最大８５℃付近まで
選択し得る。

■　熱交換器若しくはボイラは、作業日毎に予め設定さ
れた時間ヒーターをオン・オフさせるコンビ二一夕によ
って制御される。所望ならば、所定の日に予め設定され
た時間外の付加的な加熱が行なわれ得る。

■　タンク内の所要の水の体積はプログラム可能であり
、必要ならばタンクに選択された温度で当該体積の水を
充填し続は得る。

第５Ａ図及び第５Ｂ図に示されるように、化学的促進剤
は作業性の良いポイントまでセメントミックスを促進す
るのに約２．３時間を要すること、該ミックスが作業性
不良となる前の作業性良好な範囲は、外気温にもよるが
約２時間に限定されることが知られる。第５Ａ図及び第
５Ｂ図は、セメントミックス中に７０℃の温水を使用す
ると、セメントが作業性良好である段階まで硬化を促進
するが、ミックスが冷えるにつれて硬化過程は遅くなり
その結果セメントミックスはかなり長い時間に渡って作
業性が良いことを明らかに示している。

第５Ａ図と第５Ｂ図のグラフを比較すると、８℃の外気
温で、温水のミックスは１時間後作業性良好となるのに
対し、塩化カルシウム入りのミックスは約３時間経過す
るまで作業性良好とならなかった。ブレーン（無添加）
なミックスは試験の全範囲において作業性不良であった
。外気温が２２℃の場合（第５図）、温水のミックスが
約１５分後作業性良好となったのに対し、塩化カルシウ
ムミックスは約２時間経過するまで作業性良好とならず
、プレーンなミックスは約４時間経過するまで作業性良
好とならなかった。同様に、塩化カルシウムミックスの
作業性良好な範囲は約２時間であるのに対し、温水のミ
ックスは５時間以上作業性良好であった。施工者にとっ
てより短い硬化時間及びより長い作業性良好な期間とい
うこの利点は明白である。

塩化カルシウムの種々のレベルに対して、本発明の加熱
システムにより生産された温水の使用における経済性、
及びプライアシュを使用することの増進的経済効果は第
６Ａ図及び第６Ｂ図のグラフから明らかである。塩化カ
ルシウムの典型的な添加レベルは２％であり、４００立
方メートルのコンクリートが１日当り生産される場合、
１０００オーストラリアドルの節約が達成されることが
知られるであろう。また、セメント代替物としての種々
のレベルのフライアッシュと本発明の加熱システムによ
り加熱された水を併用して著しい節約が達成される。本
発明のシステムによって加熱された水の使用は硬化過程
を促進するため、硬化過程の遅れによって貴重な作業時
間を消費することなく、低レベルのセメントが使用し得
る。

上記事項から、既知の水加熱システムの資本コストに比
べ著しく低い本発明の水加熱システムの資本コストは比
較的短期間で回収し得る結果となる。例えば、比較的低
い日量２００立方メートルのコンクリート量では、本発
明の水加熱システムの使用による節約の資本回収期間は
１００日以下であろう。本発明の水加熱システムとフラ
イアッシュの代替を併用することにより、更に資本回収
期間は短縮し得る。

第７図は、グラフの左側に記された気温とセメントミッ
クスの所望スランプ値に従い、最終的に配給される水温
（第７図では２１℃）を達成するのに要求される熱水の
温度を計算するのに使用される典型的な検索表を示す。

所要水温を見積るには、作業者は制御パネル表示で気温
を知り、ミックス中のセメントの量に対応する縦軸との
交点を該当する温度曲線上で求める。次いで、この点を
参考線に対して水平に投影し、最接近の曲線上で所望ス
ランプ線との交点を求める。それで、所要温度は右側の
縦軸から選択される。例えば、気温１０℃、単位セメン
ト量２５０ｋｇ　／　ｍ，所望のスランプ７０ｍｍのと
き、所要水温は５０℃である。

上記システムは、検索表を使用して手動でプログラム化
される。一方コンビュータ１３は、最も一般的な所望の
最終水温を達成するために必要なデータを収納したいく
つかの検索表でプログラム化され、それによってコント
ロールパネルからの所望の最終ミックス温度を選択する
ことだけが必要となり、コンビコータは選択された検索
表から必要な水温を計算する。

本願発明を構成する水加熱システムは、施工者と同様に
セメントミックスの製造にとって、著しい利点を持たら
すことが上記記載から認められる。

これらの利点は、以下のものがある。

硬化時間の著しい減少：硬化時間がほぼ直線的であり、
それによってコンクリートの作業性良好な期間が十分な
ものとなっている；フライアッシ：、、　（ｆ　１ｙａ
ｓｈ）によるセメントの部分的代用によって現状のコス
ト価値を高める：塩化物化学的促進剤の使用によって引
き起こされる腐蝕の問題点を除去し、コスト減を計る；
ブリーディング（ｂｌｅｅｄｉｎｇ）の減少。

本発明を構成する水加熱システムは、更に一般的な利点
を有する。

低資本と低ランニングコストと最適水温を選択するため
の設備と再循環水を使用するための設備と、時間短縮に
よる資本低下を持たらす効率等である。

本発明によるシステムによって加熱された水の使用は、
一般的に硬化を促進するので、水和過程のみにて触媒と
して作用し、コンクリートの強度は、温水の使用によっ
て影響されない本システムが混合されたコンクリートの
１バツチのために必要とされる水量のみ加熱することで
本願を構成するシステムの低ランニングコストが幾分達
成される。

従来利用される水加熱システムにおいては、大量の水が
加熱され、加熱された水の多くは、実質的に使用されな
い。

タンク１のサイズ及びボイラ４の能力はコンクリート・
バッチャー・プラントの規模により選択される。例えば
、１日当り約１００立方メートルの出量を有する小工場
では、１０．０００　’Ｊットルのタンク、４００ＭＪ
のボイラで済むが、連続操業可能な大工場では２２．７
００　リットルのタンク、１３４０ＭＪのボイラを必要
とするであろう。もし、特殊なバッチャ−プラントで、
最初のバッチが調合された後、速やかに所望の水温に復
帰することが要求されるのであれば、当然大きなボイラ
が使用されるであろう。例えば、１３４０ＭＪのボイラ
では、約７０００リットルを１時間で６０℃まで加熱す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す典型的な液体加熱シ
ステムの斜視図であり、液体貯蔵タンクは一部断面図に
よって示されている。 第２図は、本発明の一実施例を示す液体加熱システムの
概略ブロック・ダイヤグラムである。 第３図は、液体加熱システムのためのコントロール・シ
ステムの配線図の概略説明図である。 第４図は、液体加熱システムのコントロール・パネルの
正面図である。 第５図Ａは、気温８℃におけるセメントのワーカビリテ
ィー（作業性）を示し、７０℃の湯を使用した場合と、
２０．５℃の水及びＣａＣｌ□　２％を含んだ混合物と
を比較するグラフである。 第５図Ｂは、気温約２２℃における同様な比較グラフを
示す。 第６図Ａ及びＢは、本発明による液体加熱システムの使
用と、硬化促進剤として塩化カルシウムの種々の割合で
の使用及びセメント補充剤として種々の割合で飛散灰（
ｆｌｙａｓｈ）の使用とを比較した場合のコスト節約を
示すグラフである。 第７図は気温と使用されるセメントの量に関して、好ま
しいコンクリート混合温度を達成するために液体の要求
される温度を見積もるため、液体加熱システム用のコン
トロールシステムに使用される典型的な検索表を示す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱された液体を包含し、低熱伝導性を有する密
   閉タンクと、 当該タンクと液体導管によって連結された液体導入手段
   を有する熱交換器と、 コンクリート・バッチャー・プラントで使用するために
   前記タンクから温水を移送する第１のポンプ手段とから
   成るコンクリート・バッチャー・プラントの液体加熱シ
   ステムにおいて、 液体が前記熱交換器によって加熱される際に前記タンク
   から前記熱交換器に当該液体を循環するための第２のポ
   ンプ手段とを有し、 前記タンク容量と前記熱交換器の熱容量がバッチャープ
   ラントに必要な加熱液を所望量生成することができるよ
   うに適宜選択されたことを特徴とするコンクリート・プ
   ラント用液体加熱システム。
2. （２）更に、液体加熱方法の運用を制御する構成手段と
   、前記タンクの液量を決定し表示する手段と、タンク内
   の液体温度を検知し表示する手段と、外気温を検し表示
   する手段と、 最終的にコンクリートミックスに要求される温度を生す
   ために予め必要な温度に前記液体を加熱する前記熱交換
   器を制御するプログラム手段と、前記第２のポンプ手段
   によって供給された水量を監視する手段とを有する請求
   項１記載のコンクリート・プラント用液体加熱システム
   。
3. （３）前記予め必要な温度が前記外気、コンクリートミ
   ックス中のセメント量及びコンクリートミックスの所望
   のスランプ値から決定されるデータで前記プログラム手
   段がプログラムされる請求項第１記載のコンクリート・
   プラント用液体加熱システム。
4. （４）前記プログラム手段はどの予め定められた時間に
   おいても熱交換器の操作を開始させるようにプログラム
   された請求項２あるいは３記載のコンクリート・プラン
   ト用液体加熱システム。
5. （５）前記プログラム手段は、前記タンクの所望の水量
   でプログラム化され、前記コントロールシステムは、前
   記所望容量のタンク内水量を維持するように操作する請
   求項４記載のコンクリート・プラント用液体加熱システ
   ム。
6. （６）前記密閉タンクはコンクリート製の外壁と断熱材
   のプラスティク製の内壁と防水被膜されたコンクリート
   製の内壁を有する前記請求項いづれかに記載のコンクリ
   ート・プラント用液体加熱システム。
7. （７）前記タンクは、コンクリート製の外壁とバーミキ
   ュライト（ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅ）とセメントの混合
   物よりなる内壁とを有する前記請求項いづれかに記載の
   コンクリート・プラント用液体加熱システム。
8. （８）前記タンクはバーミキュライト（ｖｅｒｍｉｃｕ
   ｌｉｔｅ）とセメントの双方の混合物よりなる内外壁を
   有し、相対的に薄い金属構造で保持された前記請求項い
   づれかに記載のコンクリート・プラント用液体加熱シス
   テム。
9. （９）タンクの液容量と熱交換器の加熱出力は、約１０
   ，０００リットルと約４００ＭＪの小プラントと、約２
   ３，０００リットルと約９２９ＭＪの中型プラントと、
   約２３，０００リットルと約１３４０ＭＪの大型プラン
   トとから選択される前記請求項いづれかに記載のコンク
   リート・プラント用液体加熱システム。