JPH0698619B2 - コンクリート材料の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、砂利、砂、セメント等のコンクリート材料
を冷却する装置に関するものである。

「従来の技術」 ダムや橋脚、原子炉施設等の、いわゆるマスコンクリー
トの構造物を施工する場合には、セメントの水和熱に起
因する温度応力によってコンクリートにひび割れが生じ
やすく、その防止がコンクリートの品質管理上重要な課
題となっている。

このひび割れを防止するための手段として、コンクリー
トの練り上がり温度を下げておくプレクーリング工法が
知られている。これは、セメント、水、砂、砂利等のコ
ンクリート構成材料を予め冷却し、その冷却した材料を
混合して低温のコンクリートを得るものである。

従来のプレクーリング工法では、上記各材料を冷却する
冷却媒体として、冷水、氷、冷風を用いることが一般的
であり、また、それらの冷却媒体の温度を下げる冷熱源
としては、冷凍機を用いることが一般的である。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記のような冷水、氷、冷風を冷却媒体とす
る従来のプレクーリング工法では、冷却媒体自体の温度
は０℃程度までしか下げることができないものである。
したがって、各コンクリート材料の温度を５〜10deg程
度しか下げることができず、充分に低温とすることがで
きないものであり、しかも、その冷却に長い時間がかか
るという問題があった。

このため、たとえば液体窒素等の超低温の液化ガスを用
いて、材料を直接的にかつ急速に冷却することも考えら
れてはいるが、この場合には、高価な液化ガスを多量に
消費するばかりでなく、冷却温度を自由に制御すること
も困難であり、広く用いられるには至っていない。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、短時間
で充分な低温が得られ、かつ安価に材料を冷却すること
のできる装置を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 この発明の冷却装置は、砂利、砂、セメント等のコンク
リート材料を冷却する装置であって、上部に投入口が設
けられているとともに下部に取出口が設けられ、その内
部に前記コンクリート材料を貯留するサイロと、送風管
を通して該サイロの内部に空気を送り込み、かつ送り込
んだ空気を該サイロの上部から返送管を通して回収して
循環させる送風装置と、前記送風管の途中に設けられ、
前記サイロに送り込む空気に対して液体窒素等の液化ガ
スを吹き込むことにより該液化ガスによって空気を直接
的に冷却して冷却空気をつくる空気冷却装置と、該空気
冷却装置の前段に位置して前記送風管の途中に設けら
れ、前記空気冷却装置に供給される空気を減湿する減湿
装置とを具備し、前記サイロの内部には、前記送風管に
接続されて該送風管により送り込まれた冷却空気をサイ
ロ内に貯留されているコンクリート材料中の全域にわた
って吹出すための吹出し管が設置され、該吹出し管の周
面には冷却空気を吹出すための多数の開口が該吹出し管
のほぼ全長にわたって形成されてなることを特徴として
いる。

前記サイロの上部に設けられている前記投入口には、硬
質ゴム等の弾性材料によって平板状に形成されていると
ともにその中心部に放射状に複数のスリットが形成され
ている蓋を設けることが好ましい。

「実施例」 以下、この発明を、砂利の冷却に適用する場合の実施例
について第１図ないし第７図を参照して説明する。

第１図は、この実施例の冷却装置の概略構成を示す系統
図であり、まず、この冷却装置の構成について説明す
る。

この冷却装置は、砂利を貯留するサイロ１と、このサイ
ロ１内に冷却空気を送風する送風装置２、冷却空気をつ
くる空気冷却装置３、空気中の水分を除去する減湿装置
４を主な構成要素としている。

送風装置２は、送風機５、送風管6a,6b,6c、送風管21,2
2,30（第２図、第３図参照）、返送管34（後述）を有
し、送風機５によって空気を減湿装置４、空気冷却装置
３を通過させてサイロ１の下部に送り込むとともに、送
り込んだ冷却空気をサイロ１の上部から返送管34を通し
て回収して循環させるようになっている。なお、符号７
は必要に応じて外気を取り入れるための外気取入口であ
る。また、送風管6bの途中には風量調整用のダンパー８
が設けられている。

上記送風装置２の送風管6a,6b間には、前記減湿装置４
が配置されている。この減湿装置４は、送風管6aにより
送られてきた空気を露点温度以下に冷却することによっ
て、この空気中の水分を除去して減湿し、乾燥空気を得
るためのものである。この減湿装置４による減湿は、後
述する空気冷却装置３による空気の冷却に際して、空気
中に多くの水分が存している場合にはその水分が凝固熱
を奪ってしまって、空気温度が充分に低下しないという
現象を防止するために行うものである。

上記減湿装置４の後段には、前記空気冷却装置３が設け
られている。この空気冷却装置３は、送風管6b,6cより
断面が拡大されている冷風タンク14、液体窒素吐出管1
5、および液体窒素のボンベ16からなり、送風管6bより
冷風タンク14に送られてきた空気中に液体窒素を吐出す
ることにより、この液体窒素の気化熱によって空気を直
接的に冷却するものである。

この空気冷却装置３によって冷却された冷却空気は、送
風管6cによって、前記サイロ１に送り込まれるようにさ
れている。サイロ１は、内部に砂利17を貯留するもの
で、第２図に示すように、上部に後述する蓋32が装着さ
れた投入口が設けられているとともに、底部にはホッパ
ー部18が形成され、底面には砂利17の取出口19が設けら
れている。この砂利17は、サイロ１の上部からシュータ
ー20によって投入されるようになっている。なお、この
サイロ１には断熱材を取り付けて保冷効果を高めるよう
にすることが望ましい。

このサイロ１には、上記送風管6cに接続されてサイロ１
内に冷却空気を送り込む送風管21,22,30がそれぞれ取り
付けられている。すなわち、サイロ１底部の外部周囲に
は、第３図に示すような、環状の送風管21が設けられ、
この送風管21にはサイロ１の側壁を貫通しサイロ１内で
上方に延びるスリット管（吹出し管）24がバルブ25を介
して接続されている。このスリット管24には、第４図に
示すように、その周面に多数のスリット（開口）26がほ
ぼ全長にわたって形成されており、このスリット26から
冷却空気がサイロ１内に送り込まれ、サイロ１内に貯留
されている砂利17に接触してこれを冷却するようにされ
ている。これらのスリット26は、スリット管24の下部で
は小さく、上部では大きくなるように数段階（この実施
例では３段階）にわたってその大きさが異なるようにさ
れており、スリット管24の全長にわたって均一に冷却空
気が吐出するようにされている。また、上記送風管6cか
らバルブ27を介して前記送風管22が分岐され、この送風
管22には上記スリット管24と同様のスリット管（吹出し
管）28が、サイロ１内中心部に配置されている（第３図
参照）。さらに、サイロ１内の底部には、第５図に示す
ように、上記送風管6cにバルブ29、送風管30を介して接
続されたリング状のスリット管（吹出し管）23が配設さ
れている。このスリット管23には多数のスリット（開
口）31が形成されており、このスリット31は送風管30と
の接続点付近では小さく、冷却空気の流れ方向に沿って
遠くなるにつれて大きくなるようにされている。このス
リット管23のスリット31からも冷却空気がサイロ１内に
送り込まれ、砂利17を冷却するようにされている。

またサイロ１上部の投入口には、第６図に示すような蓋
32が取り付けられている。この蓋32は硬質ゴム等の弾性
材料によってサイロ１の断面形状に対応して円形の平板
状に形成されているとともに、その中心部には放射状に
複数本（この実施例では８本）のスリット33が形成され
ている。この蓋32は、シューター20によって砂利17がサ
イロ１に投入される際には、第７図に示すように、砂利
17の自重によって中心部が下がって開き、投入終了後は
その弾性によってもとに戻って開口部を閉塞するもので
ある。

また、上記サイロ１と送風装置２との間には上記の返送
管34が設けられている。この返送管34は、サイロ１内に
貯留された砂利17を冷却した冷却空気を循環させて用い
るためのものであり、その一端部がサイロ１の上部に接
続され、他端部が前記空気冷却装置３の前段に位置する
送風機５の入側に接続されている。

以上、この冷却装置の構成について説明したが、次に、
この装置による冷却方法について説明する。まず、サイ
ロ１内に所定量の砂利17を投入する。そして、この砂利
17の冷却温度の設定値に応じて、ダンパー８によって送
風量を、またボンベ16からの液体窒素の吐出量を調整す
る。ここで、ボンベ16から吐出される液体窒素の温度は
約マイナス196℃（１気圧において）と超低温であり、
これを、空気と混合することによって、その空気温度を
たとえばマイナス30℃〜マイナス40℃程度に設定する。
さらに、減湿装置４による減湿量を調整する。この減湿
装置４により得る乾燥空気の相対湿度は、20〜30％程度
以下とすることが望ましい。そして、送風機５を運転す
れば、外気取入口７から取り入れられた空気が減湿され
た後、冷却され、その冷却空気がサイロ１内に貯留され
ている砂利17中に吐出され、この砂利17に接触して冷却
することになる。この際、送風管21…に接続されたスリ
ット管24…がサイロ１内の外周部に配設されるととも
に、当該スリット管24はサイロ１内において上下に延在
し、さらに、送風管22に接続されたスリット管28がサイ
ロ１内の中央部に配設されるとともに、当該スリット管
28はサイロ１内において上下に延在しているので、上記
冷却空気は、砂利17の全域を通して通過して砂利17を冷
却均一かつ効率的に冷却する。また、砂利17を冷却した
冷却空気は上記返送管34を通って回収され、上記送風機
５に戻され、減湿装置４を通って空気冷却装置３によっ
て冷却され再び上記送風管6cからサイロ１内に循環導入
される。そして、この冷却空気の回収循環を所定時間続
けて砂利17が設定温度に冷却されたら運転を停止し、サ
イロ１下部の取出口19より砂利17を排出し、新たな砂利
を投入して、以上の手順を繰り返す。

以上で述べたように、この冷却装置を用いる冷却方法で
は、液体窒素によって空気を充分に低温とし、この低温
の冷却空気によって砂利を冷却するようにしたので、砂
利の温度を最大20deg程度も下げることが可能となり、
したがって、従来の冷水や冷風を用いる手段では得るこ
とのできなかった低温の砂利を、短時間で得ることがで
きる。また、従来の液化ガスを直接砂利に吹き付けて冷
却する場合に比して、液体窒素の消費量は少なくて済
み、運転費を著しく軽減できるとともに、この液体窒素
の吐出量を調節することで冷却温度の設定を容易に行う
ことができる。また、サイロ１内に設けたスリット管2
3,24,28を通して冷却空気を砂利17の全域にわたって吹
出すようにし、しかも、冷却空気をサイロ１の上部から
返送管34を通して強制的に回収するようにしたので、サ
イロ１内においては冷却空気が下部から上方に向けて吹
き上がるような流れを生じることになり、したがって冷
却空気はショートサーキットを生じることなく砂利17の
全域にわたって通過するとともに、冷却空気の吹上流に
より砂利17が浮遊・流動状態となり、砂利17（あるいは
砂やセメント等の他のコンクリート材料）の粒子どうし
が互いに凍結して固まってしまうようなことが生じるこ
とがなく、しかも、サイロ１内の砂利17等の個々の粒子
の全てに冷却空気が確実に接触してその全体を均一にか
つ効果的に冷却することができる。

また、この装置は、空気の冷却に先立って減湿するよう
にしたので、空気中の水分によって空気温度の低下が妨
げられることを防止でき、冷却効率を高めることができ
る。さらに、サイロ１には弾性材料からなる蓋32を設け
たので、サイロ１内に吹き込まれた冷却空気が無駄に流
出することがなく、サイロ１の保冷効果が高められると
ともに、砂利の投入に際して蓋32をそのつど開閉すると
いう手間を省くことができる。

なお、上記実施例の冷却装置では液体窒素を用いること
としたが、これに限らずたとえば液体ヘリウム等の他の
液化ガスを用いることでも勿論良い。

さらに、本発明は砂利の冷却のみならず砂やセメントに
対しても適用できものであり、サイロ１内に配設したス
リット管（吹出し管）24,28,23の形態も、冷却する材料
の種類や要求される冷却温度等に対応させて適宜変更し
て良いことは勿論である。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明の冷却装置によれ
ば以下のような優れた効果を奏する。

液化ガスにより空気を直接的に冷却する空気冷却装置
を備え、それによって得られた冷却空気によってコンク
リート材料を冷却するように構成したので、簡単な装置
でコンクリート材料を短時間で充分な低温に冷却するこ
とができ、また、液化ガスの消費量を低減できるととも
に、冷却温度を自由に設定することも可能となり、安価
にかつ効率良くコンクリート材料を冷却することができ
る。

空気冷却装置の前段に減湿装置を設けて、空気を減湿
した後に液体窒素等の液化ガスによって冷却するように
構成したので、冷却される空気には多くの水分が含まれ
ていることがない。よって、この空気を冷却する際にお
いて、水分が凝固熱を奪ってしまうことが殆どなく、こ
のため、空気の温度を少ない量の液化ガスによって短時
間で充分に低下させることができ、また、液化ガスの消
費量を抑えることでコスト面でも有利である。

コンクリート材料を冷却した冷却空気を返送管を通し
てサイロから回収して液化ガスによって再びサイロ内に
循環導入するように構成したので、冷却空気の冷熱ロス
が殆どなくなる。つまり、液化ガスによって冷却された
冷却空気は、コンクリート材料を一度冷却した後におい
ても外気より低温であるので、この低温の冷却空気を回
収して所定の温度まで冷却することにより、液化ガスの
消費量や空気の冷却時間を低減でき、空気の冷却効率を
より一層向上させることができる。

サイロ内に吹出し管を設置し、その吹出し管を通して
冷却空気をサイロ内のコンクリート材料中の全域にわた
って吹出すようにし、しかも、サイロの上部から冷却空
気を強制的に回収するように構成したので、サイロ内に
おいては冷却空気の吹上流が生じて冷却空気のショート
サーキットが生じることがなく、したがってコンクリー
ト材料の全体に冷却空気を確実に接触せしめてコンクリ
ート材料全体を均一にかつ効率的に冷却することができ
る。

放射状にスリットを形成した弾性材料からなる平板状
の蓋をサイロの投入口に設けることとすれば、サイロの
保冷効果を高めて冷却効率をより一層高めることができ
るとともに、コンクリート材料の投入の際にそのつど蓋
を開閉するような手間を省略できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図はこの発明の実施例を示す図であ
る。第１図はこの実施例の冷却装置の全体概略構成を示
す系統図、第２図はサイロの立断面図、第３図ないし第
５図はサイロ内に冷却空気を送り込む送風管の形状を示
す図であって、第３図は平面図、第４図はスリット管の
拡大立面図、第５図は平面図、第６図はサイロの蓋の形
状を示す平面図、第７図はこの蓋の作用を説明する立断
面図である。 １……サイロ、２……送風装置、３……空気冷却装置、
４……減湿装置、５……送風機、6a,6b,6c,21,22,30…
…送風管、17……砂利（コンクリート材料）、19……取
出口、23,24,28……スリット管（吹出し管）、26,31…
…スリット（開口）、32……蓋、33……スリット、34…
…返送管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名倉 健二 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特公 昭29−75（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭29−6947（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭59−7679（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砂利、砂、セメント等のコンクリート材料
   を冷却する装置であって、 上部に投入口が設けられているとともに下部に取出口が
   設けられ、その内部に前記コンクリート材料を貯留する
   サイロと、 送風管を通して該サイロの内部に空気を送り込み、かつ
   送り込んだ空気を該サイロの上部から返送管を通して回
   収して循環させる送風装置と、 前記送風管の途中に設けられ、前記サイロに送り込む空
   気に対して液体窒素等の液化ガスを吹き込むことにより
   該液化ガスによって空気を直接的に冷却して冷却空気を
   つくる空気冷却装置と、 該空気冷却装置の前段に位置して前記送風管の途中に設
   けられ、前記空気冷却装置に供給される空気を減湿する
   減湿装置とを具備し、 前記サイロの内部には、前記送風管に接続されて該送風
   管により送り込まれた冷却空気をサイロ内に貯留されて
   いるコンクリート材料中の全域にわたって吹出すための
   吹出し管が設置され、該吹出し管の周面には冷却空気を
   吹出すための多数の開口が該吹出し管のほぼ全長にわた
   って形成されてなる ことを特徴とするコンクリート材料の冷却装置。
2. 【請求項２】前記サイロの上部に設けられている前記投
   入口には、硬質ゴム等の弾性材料によって平板状に形成
   されているとともにその中心部に放射状に複数のスリッ
   トが形成されている蓋を設けてなることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のコンクリート材料の冷却装
   置。