土砂の破砕混合装置及びそれを用いた方法
【課題】衝撃付与を利用した破砕処理、混合処理あるいは破砕混合同時処理を行う際、破砕効率や混合効率を向上させる。
【解決手段】本発明に係るに係る土砂の改質装置１は、処理容器２の内部空間に衝撃付与機構３を配置するとともに、該処理容器を構成する最下段の角筒体２ａの側板のうち、土砂排出口１２が形成された側板と直交する側板には空気流入口２１を、最上段の角筒体２ｃの側板のうち、土砂投入口１０が形成された側板と直交する側板には排気口２４をそれぞれ形成し、空気流入口２１を介した送気及び排気口２４を介した排気によって、処理容器２内に上方への空気流を形成するようになっており、かかる空気流は、投入土砂の落下速度を低下させて衝撃付与機構３の土砂破砕作用を高める。
【解決手段】本発明に係るに係る土砂の改質装置１は、処理容器２の内部空間に衝撃付与機構３を配置するとともに、該処理容器を構成する最下段の角筒体２ａの側板のうち、土砂排出口１２が形成された側板と直交する側板には空気流入口２１を、最上段の角筒体２ｃの側板のうち、土砂投入口１０が形成された側板と直交する側板には排気口２４をそれぞれ形成し、空気流入口２１を介した送気及び排気口２４を介した排気によって、処理容器２内に上方への空気流を形成するようになっており、かかる空気流は、投入土砂の落下速度を低下させて衝撃付与機構３の土砂破砕作用を高める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事で用いる土に対し、破砕処理、混合処理又は破砕混合同時処理を行う場合に適用される土砂の破砕混合装置及びそれを用いた方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木建築工事で用いる土は、粒度調整などを目的として破砕処理を行なう場合があり、その方法として、チェーン状部材を旋回させながら、その旋回範囲に土砂を自然落下させることにより、土砂に衝撃力を与えて破砕する方法が知られている。
【０００３】
かかる方法においては、破砕が主体となる場合のほか、破砕時に飛散作用も発揮されることから、異なる種類の土同士や、固化材や添加剤あるいは活性炭が添加された土に対し、破砕処理と混合処理を同時に行うこともできる。
【０００４】
一方、破砕が十分に進行している土であって、上述したような固化材や添加剤あるいは活性炭が添加されている場合においては、衝撃力が付与されたときの飛散作用による混合処理が可能である。
【０００５】
このような衝撃付与を利用した破砕処理、混合処理あるいは破砕混合同時処理は、土砂を連続投入しながら処理を進めることができるため、パドルミキサー等のバッチ式処理装置に比べ、処理効率がはるかに高い。そのため、大規模現場では、その活用が大いに期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３６１４９６号公報
【特許文献２】特許第３５５４８２９号公報
【特許文献３】特許第３６４３５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、チェーン状部材の旋回による破砕作用あるいは飛散作用は、土砂の自然落下中に限られるため、土砂の破砕や飛散が十分ではなく、結果として所望の粒度が得られなかったり、十分な混合が行われなかったりするおそれがあり、これらを回避しようとすれば、旋回による破砕や飛散を繰り返し行う必要が生じ、破砕効率や混合効率の低下につながるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、衝撃付与を利用した破砕処理、混合処理あるいは破砕混合同時処理を行う際、破砕効率や混合効率を向上させることが可能な土砂の破砕混合装置及びそれを用いた方法を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る土砂の破砕混合装置は請求項１に記載したように、上方に土砂投入口が設けられ下方に土砂排出口が設けられた処理容器と、材軸がほぼ鉛直になるようにかつ該材軸廻りに回転自在となるように前記処理容器に保持されたシャフト及び該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材とからなり前記土砂投入口から投入された土砂が前記シャフトの回転に伴う前記衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下するように構成された衝撃付与機構と、前記衝撃付与部材の下方位置に拡がる前記処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された空気流入口から流入した空気を前記衝撃付与部材の上方位置に拡がる前記処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された排気口を介して前記処理容器から排出する排気手段とを備えるとともに、前記排気手段を前記衝撃付与機構とともに同時作動させるように構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、前記処理容器の内部空間に空気を供給する送気手段を前記空気流入口に接続したものである。
【００１１】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、前記排気手段及び前記送気手段を、排気流量が送気流量よりも大きくなるように構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、前記排気口を、前記衝撃付与部材の上方位置で互いに対向するようにかつ前記土砂投入口に対して直角方向の角度位置となるように前記処理容器に形成された一対の排気口で構成するとともに、該一対の排気口に前記排気手段を構成する吸気ブロワをそれぞれ連通接続したものである。
【００１３】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、一対の仕切板を、それぞれが前記一対の排気口に対向するようにかつ互いに前記シャフトの反対側に位置するように前記衝撃付与部材の上方に配置したものである。
【００１４】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、前記衝撃付与部材の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐しそれぞれが前記一対の排気口に向けて案内されるように前記衝撃付与部材の上方にガイド部材を配置したものである。
【００１５】
また、本発明に係る土砂の破砕混合方法は請求項７に記載したように、処理容器の上方に形成された土砂投入口から土砂を投入するとともに、前記処理容器内に配置された衝撃付与機構を作動させてそれを構成するシャフトをほぼ鉛直となる軸線廻りに回転させることにより、該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材を水平面内で旋回させ、前記土砂投入口を介して投入された土砂を前記衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下させることにより、該土砂を破砕して前記処理容器の下方に形成された土砂排出口を介して搬出する土砂の破砕混合方法であって、
前記衝撃付与部材を旋回させながら、前記衝撃付与部材の上方位置に拡がる前記処理容器の内部空間からの空気排出を行うものである。
【００１６】
また、本発明に係る土砂の破砕混合方法は、前記衝撃付与部材の下方位置に拡がる前記処理容器の内部空間への空気供給を同時に行うものである。
【００１７】
また、本発明に係る土砂の破砕混合方法は、排気流量を送気流量よりも大きくするものである。
【００１８】
本発明に係る土砂の破砕混合装置を用いて土砂の破砕処理、混合処理又は破砕混合同時処理を行うには、シャフトを回転させることによって該シャフトの材軸廻りに衝撃付与部材を旋回させるとともに、土砂投入口を介して対象土砂を処理容器内に投入する一方、排気手段を作動させる。
【００１９】
このようにすると、土砂投入口から投入された土砂は、衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下して該衝撃付与部材と接触し、そのときの衝撃による破砕作用や飛散作用で土砂の破砕や混合が行われ、あるいは破砕処理と混合処理が同時に行われるが、本発明においては、衝撃付与部材の下方位置に拡がる処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された空気流入口から流入した空気が、衝撃付与部材の上方位置に拡がる処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された排気口を介して処理容器から排出されるので、処理容器の内部空間においては、下方から上方へと向かう空気の流れが形成され、かかる空気の流れは、土砂や土塊が落下する際の抵抗となって、それらの落下速度を低下させる。
【００２０】
そのため、衝撃付与部材が土砂や土塊に衝突する回数が増加し、かくして、より均一で細かい破砕処理が可能になるとともに、均質性が向上した混合処理が可能になる。
【００２１】
本発明における破砕混合とは、典型的には、衝撃力で破砕されつつ破砕時の飛散作用が発揮されて混合が行われる破砕混合同時処理を意味するが、十分に破砕された土砂が処理対象である場合には、衝撃力が付与されたときの飛散作用による混合処理が主体となり、均質な土砂が処理対象である場合には、衝撃力による破砕処理が主体となる。そのため、本発明で破砕混合というときは、破砕混合同時処理のほか、破砕処理のみの場合と混合処理のみの場合を含むものとする。
【００２２】
また、本発明における土砂の混合とは、土砂同士の混合のみならず、固化材、添加剤、活性炭その他の土砂に添加される物質と土砂との混合も包摂される。
【００２３】
衝撃付与部材は、その基端側が取り付けられたシャフトを回転させることによって、該シャフトの回転軸線廻りに旋回し、該旋回動作によって処理容器内に投入された土砂に衝撃を付与し得るものであれば、その構造や形状は任意であって、例えば、全体を剛体又は可撓性材料で形成する構成や、複数の鋼製ピースを長さ方向に次々に連結することにより、全体としては可撓性材料として挙動するが、個々のピースについては剛体として挙動する構成が可能である。
【００２４】
さらに具体的に説明すると、全体を剛体で構成する例としては、衝撃付与部材を鋼製のロッド材とし、複数の鋼製ピースを鎖状に次々に連結する例としては、衝撃付与部材を鋼製のチェーンとする構成を挙げることが可能である。
【００２５】
ちなみに、全体を可撓性材料で構成する場合や、複数の鋼製ピースを長さ方向に次々に連結する場合、衝撃付与部材は、シャフト静止時には該シャフトから垂れ下がった状態であるが、シャフト回転時には該シャフトの材軸廻りに旋回し、その旋回力によって、土砂を破砕する。
【００２６】
衝撃付与部材は、旋回の際、所定角度ごとに放射方向に延びるよう、複数設置することができるとともに、自然落下する土砂が次々に衝撃力を受けることができるよう、鉛直方向に沿って複数段に配置することが可能である。
【００２７】
排気手段は、排気口を介して処理容器から空気を引き抜くことで、下方から上方へと向かう空気の流れを処理容器内に形成することができる限り、どのような構成とするかは任意であり、例えばブロワと該ブロワに一端が接続され他端が処理容器の排気口に接続されたダクトとで構成することが可能である。なお、処理容器内において下方から上方へと向かう空気の流れは、例えば１分間に数百回転する衝撃付与部材によって遮断されることがないよう、十分な流量を確保する。
【００２８】
ここで、排気手段によって処理容器内から空気を引き抜く際、空気流入口を介して処理容器内に空気が自然導入されるようにしてもかまわないが、処理容器内に空気を供給する送気手段を空気流入口に接続したならば、衝撃付与部材の下方位置に拡がる処理容器の内部空間に空気を強制的に送り込むことができるため、上述した空気流量を確保しやすくなり、空気流を確実に形成することが可能となる。
【００２９】
送気手段は排気手段と同様、例えばブロワと該ブロワに一端が接続され他端が処理容器の空気流入口に接続されたダクトとで構成することが可能である。
【００３０】
なお、処理容器の内部空間において、下方から上方へと向かう空気の流れをさらに確実に形成するためには、排気手段及び送気手段を、排気流量が送気流量よりも大きくなるように構成するのが望ましい。
【００３１】
排気口は、衝撃付与部材の上方に設ける必要があるため、土砂投入口と同程度の高さにならざるを得ないが、土砂投入口から投入された土砂が自然落下せずに排気口に直接吸引されると、対象となる土砂に対して破砕混合が行われないばかりか、土塊が排気口廻りに付着し、空気の流れを阻害する事態となることが懸念される。
【００３２】
特に、上方に向かう空気の流れを確実に形成すべく、排気側の流量を大きくする場合には、投入された土砂が自然落下せずに排気口に吸引される懸念が大きい。
【００３３】
かかる場合には、排気口を、衝撃付与部材の上方位置で互いに対向するようにかつ土砂投入口に対して直角方向の角度位置となるように処理容器に形成された一対の排気口で構成すればよい。
【００３４】
このようにすれば、排気口が複数であるため、十分な排気流量を確保することができるとともに、水平面で見た場合の土砂の投入方向と排気方向が直線上とはならず、直角に交差することとなるので、投入された土砂が排気口に直接吸引される懸念は格段に小さくなる。
【００３５】
ここで、一対の仕切板を、それぞれが一対の排気口に対向するようにかつ互いにシャフトの反対側に位置するように衝撃付与部材の上方に配置し、又は、衝撃付与部材の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐しそれぞれが一対の排気口に向けて案内されるように衝撃付与部材の上方にガイド部材を配置したならば、排気口が対向配置されることによる吸引力の相殺を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態に係る土砂の破砕混合装置１の鉛直断面図。
【図２】第１実施形態に係る土砂の破砕混合装置１の断面図であり、(a)はＡ−Ａ線に沿う水平断面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿う水平断面図。
【図３】第１実施形態に係る土砂の破砕混合装置１の作用を示した図であり、(a)は鉛直断面図、(b)はＣ−Ｃ線に沿う水平断面図。
【図４】第２実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１の鉛直断面図。
【図５】第２実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１の図であり、Ｄ−Ｄ線に沿う水平断面図。
【図６】第２実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１の作用を示した図であり、(a)は鉛直断面図、(b)はＥ−Ｅ線に沿う水平断面図。
【図７】変形例に係る土砂の破砕混合装置の図であり、(a)は鉛直断面図、(b)はＦ−Ｆ線に沿う水平断面図。
【図８】別の変形例に係る土砂の破砕混合装置の図であり、(a)は鉛直断面図、(b)はＧ−Ｇ線に沿う鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る土砂の破砕混合装置及びそれを用いた方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る土砂の破砕混合装置を示した鉛直断面図、図２は、Ａ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿う水平断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１は、角筒体２ａ，円筒体２ｂ及び角筒体２ｃをそれらの各内部空間が一体となるように下から順に積み重ねることで処理容器２として一つの筒体を構成してあるとともに、該処理容器の内部空間に衝撃付与機構３を配置してある。
【００３９】
衝撃付与機構３は、材軸がほぼ鉛直になるようにかつ該材軸廻りに回転自在となるように処理容器２内に保持されたシャフト４と、該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材としての鋼製のチェーン５とで構成してあり、シャフト４を回転させることによって、チェーン５を該シャフトの材軸回りに旋回させ、該旋回範囲に自由落下する土砂に衝撃を付与することができるようになっている。
【００４０】
ここで、シャフト４は、角筒体２ｃの天板に設けられた軸受６を貫通して外側に延びた上方端部を角筒体２ｃの外周面に取り付けられたモータ７の回転軸に回転駆動機構８を介して連結してあるとともに、円筒体２ｂの下縁近傍に水平に設置されたスポーク状の軸受９で下方端部を回転自在に支持してある。
【００４１】
チェーン５は、シャフト４の周面に９０゜ごとに取り付けられた４本を一組とし、かかる組を鉛直方向に沿った異なる高さごとに４段に設けた構成、本数で言えば計１６本で構成してあり、シャフト４の静止時には、該シャフトから垂れ下がった状態であるが、モータ７を駆動してシャフト４を回転させると、該シャフトの材軸廻りに放射方向に延びた状態で旋回するようになっている。
【００４２】
処理容器２のうち、最上段の角筒体２ｃの側板には土砂投入口１０を形成してあり、該土砂投入口にベルトコンベヤ１１の機首を挿入配置することにより、該ベルトコンベヤで搬送されてきた土砂を処理容器２内に投入できるようになっているとともに、最下段の角筒体２ａの側板には土砂排出口１２を形成してあり、該土砂排出口にベルトコンベヤ１３の尾端を挿入配置することにより、処理が終わった土砂を処理容器２内から搬出できるようになっている。
【００４３】
ここで、最下段の角筒体２ａの側板のうち、土砂排出口１２が形成された側板と直交する側板には空気流入口２１を形成してあるとともに、該空気流入口には、一端が送気ブロワ２３に接続されたダクト２２の他端を連通接続してあり、送気ブロワ２３を作動させることで、送気ダクト２２及び空気流入口２１を介して角筒体２ａの内部空間に空気を供給することができるようになっている。
【００４４】
すなわち、送気ブロワ２３及びダクト２２は、衝撃付与機構３の下方位置に拡がる処理容器２の内部空間に空気を供給する送気手段として機能する。
【００４５】
一方、最上段の角筒体２ｃの側板のうち、土砂投入口１０が形成された側板と直交する側板には排気口２４を形成してあるとともに、該排気口には、一端が吸気ブロワ２６に接続されたダクト２５の他端を連通接続してあり、吸気ブロワ２６を作動させることで、排気口２４及びダクト２５を介して角筒体２ｃの内部空間から空気を吸引し、該内部空間から空気を排出することができるようになっている。
【００４６】
すなわち、吸気ブロワ２６及びダクト２５は、衝撃付与機構３の上方位置に拡がる処理容器２の内部空間から空気を排出する排気手段として機能する。
【００４７】
本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１を用いて土砂を破砕混合するには、モータ７でシャフト４を回転させることによりチェーン５を旋回させるとともに、かかる旋回動作中に土砂投入口１０を介して処理容器２内に土砂を投入する。モータ７は、シャフト４の回転数が例えば５００ｒｐｍ程度となるように駆動すればよい。
【００４８】
ベルトコンベヤ１１を介して投入される土砂としては、典型的には、破砕混合同時処理を目的とした、固化材や活性炭が添加された土砂が対象となるが、破砕が主たる目的の場合には、例えば粒度調整を目的とした土砂が対象となり、混合が主たる目的の場合には、例えば破砕の程度が十分に進行した土砂であって固化材や活性炭が添加されたものが対象となる。
【００４９】
このような土砂をチェーン５を旋回させながら土砂投入口１０を介して処理容器２内に投入すると、土砂は、チェーン５の旋回範囲に自然落下して該チェーンと接触し、そのときの衝撃で土砂がより小さな土塊へと破砕され、場合によってはその破砕時の飛散作用で不均質であった土砂がより均質な状態へと混合され、あるいは衝撃による土砂の飛散によってより均質な状態へと混合される。
【００５０】
また、シャフト４の回転によるチェーン５の旋回動作に加えて、送気ブロワ２３及び吸気ブロワ２６を同時に作動させる。
【００５１】
このようにすると、衝撃付与機構３の下方位置には、ダクト２２及び空気流入口２１を介して空気が供給され、上方位置からは排気口２４及びダクト２５を介して空気が排出されるため、処理容器２の内部空間においては、下方から上方へと向かう空気の流れが形成される。
【００５２】
ここで、処理容器２下方のみからの送風では、チェーン５の旋回動作によって空気流が遮断される懸念があるが、上述した構成によれば、チェーン５の旋回範囲においても、下方から上方への空気流を確実に形成することができる。
【００５３】
図３は、かかる空気の流れを白の矢印で、投入された土砂の落下方向を黒の矢印でそれぞれ示したものであり、同図でわかるように、上方へと向かう空気の流れは、土砂や土塊が落下する際の抵抗となり、それらの落下速度を低下させる。そのため、自然落下する土砂や土塊は、チェーン５から受ける衝撃回数が増加して十分な程度に破砕あるいは飛散し、結果としてより細かな破砕処理やより均質な混合処理が可能になる。
【００５４】
チェーン５による衝撃付与及び空気流による衝突という２つの作用を受けた土砂あるいは土塊は、より細かく破砕されあるいはより均質に混合された状態でベルトコンベヤ１３上に落下し、該ベルトコンベヤにより、土砂排出口１２を介して処理容器２内から回収される。
【００５５】
回収された土については、必要に応じて上述のプロセスを繰り返し行うことで、破砕や混合の程度を高めた上、ダンプトラックに積載し、廃棄物処分場や再利用場所まで運搬する。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、シャフト４の回転によるチェーン５の旋回動作に加え、送気ブロワ２３及び吸気ブロワ２６によって処理容器２の内部空間に下方から上方へと向かう空気流を形成するようにしたので、投入された土砂や土塊の落下速度は上方への空気流による抵抗で低下する。
【００５７】
そのため、チェーン５から投入土砂に付与される衝撃の回数が増加することとなり、かくして投入土砂は、十分に破砕されてより細かな破砕処理が可能になり、あるいは十分に飛散することで、高い均質性をもった混合処理が可能になる。
【００５８】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、送気手段であるダクト２２及び送気ブロワ２３を空気流入口２１に接続することで、衝撃付与機構３の下方位置に拡がる処理容器２の内部空間に空気を供給するようにしたので、処理容器２内において下方から上方へと向かう空気流を確実に形成することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、排気口２４を土砂投入口１０の正面ではなく、側面に形成したので、排気口２４を介した吸引力が土砂投入口１０に直接作用することがなくなり、投入土砂が排気口２４に直接吸引されるおそれはない。
【００６０】
本実施形態では、チェーン５で衝撃付与部材を構成したが、チェーン５に代えて、例えばロッド材、鋼線、羽根材等でもかまわないし、自然落下する土砂に物理的な衝撃を加えることができるのであれば、衝撃付与部材の構成や形態は任意である。
【００６１】
また、本実施形態では、角筒体２ａ，円筒体２ｂ及び角筒体２ｃで処理容器２を構成するようにしたが、このような別体組立に代えて、一体構成とすることはもちろん可能であるし、円筒や角筒といった断面形状は一例であって、任意の断面形状を採用できることは言うまでもない。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
図４は、第２実施形態に係る土砂の破砕混合装置を示した鉛直断面図、図５は、Ｄ−Ｄ線に沿う水平断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１は、角筒体２ａ，円筒体２ｂ及び角筒体２ｃ′をそれらの各内部空間が一体となるように下から順に積み重ねることで処理容器２′として一つの筒体を構成してあるとともに、該処理容器の内部空間に衝撃付与機構３を配置してある。
【００６４】
処理容器２′のうち、最下段の角筒体２ａの側板には第１実施形態と同様、土砂排出口１２を形成してあり、該土砂排出口にベルトコンベヤ１３の尾端を挿入配置することにより、処理が終わった土砂を処理容器２内から搬出できるようになっているとともに、土砂排出口１２が形成された側板と直交する側板には空気流入口２１を形成してある。
【００６５】
空気流入口２１には第１実施形態と同様、ダクト２２を介して送気ブロワ２３を連通接続してあり（図２(a)参照）、該送気ブロワを作動させることによって角筒体２ａの内部空間に空気を供給することができるようになっている。すなわち、送気ブロワ２３及びダクト２２は、衝撃付与機構３の下方位置に拡がる処理容器２′の内部空間に空気を供給する送気手段として機能する。
【００６６】
一方、処理容器２′のうち、最上段の角筒体２ｃ′は図５に示したように、その側板に土砂投入口１０を形成してあり、該土砂投入口にベルトコンベヤ１１の機首を挿入配置することにより、該ベルトコンベヤで搬送されてきた土砂を処理容器２′内に投入できるようになっていることに加え、側板のうち、土砂投入口１０が形成された側板と直交する対向側板には、排気口２４，２４をそれぞれ形成してあるとともに、該各排気口には、ダクト２５を介して吸気ブロワ２６をそれぞれ連通接続してあり、吸気ブロワ２６，２６を作動させることで、排気口２４，２４及びダクト２５，２５を介して角筒体２ｃ′の内部空間から空気を吸引し、該内部空間から空気を排出することができるようになっているとともに、吸気ブロワ２６，２６の流量を送気ブロワ２３の流量よりも大きく設定できるように構成してある。
【００６７】
すなわち、吸気ブロワ２６，２６及びダクト２５，２５は、衝撃付与機構３の上方位置に拡がる処理容器２′の内部空間から空気を排出する排気手段として機能するとともに、送気ブロワ２３及びダクト２２からなる送気手段と協働し、かつ該送気手段による送気流量よりも排気流量を大きくすることで、処理容器２′内において下方から上方へ向かう空気流をより確実に形成することを可能にする。
【００６８】
なお、衝撃付与機構３は第１実施形態と概ね同様であるが、第２実施形態においては、シャフト４の上方端部を、角筒体２ｃ′の天板に設けられた軸受６に貫通させた上、角筒体２ｃ′の外周面に取り付けられたモータ７の回転軸に回転駆動機構８を介して連結してある。
【００６９】
本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１を用いて土砂を破砕混合するには第１実施形態と同様、モータ７でシャフト４を回転させることによりチェーン５を旋回させるとともに、かかる旋回動作中に土砂投入口１０を介して処理容器２′内に土砂を投入することで、土砂をチェーン５の旋回範囲に自然落下させて該チェーンと接触させ、土砂の破砕混合を行う。
【００７０】
一方、このようなシャフト４の回転によるチェーン５の旋回動作に加えて、送気ブロワ２３及び吸気ブロワ２６，２６を同時に作動させる。
【００７１】
このようにすると、衝撃付与機構３の下方位置には、ダクト２２及び空気流入口２１を介して空気が供給され、上方位置からは排気口２４，２４及びダクト２５，２５を介してかつ送気流量よりも大きな排気流量で空気が排出されるため、処理容器２′の内部空間、特にチェーン５の旋回範囲においては、チェーン５による旋回方向の空気流にかかわらず、下方から上方へと向かう空気の流れが確実に形成される。
【００７２】
図６は、上方へ向かう空気流を白の矢印で、投入された土砂の落下方向を黒の矢印でそれぞれ示したものであり、同図でわかるように、上方へと向かう空気の流れは、土砂や土塊が落下する際の抵抗となり、それらの落下速度を低下させる。そのため、自然落下する土砂や土塊は、チェーン５から受ける衝撃回数が増加して十分な程度に破砕あるいは飛散し、結果としてより細かな破砕処理やより均質な混合処理が可能になる。
【００７３】
チェーン５による衝撃付与及び空気流による衝突という２つの作用を受けた土砂あるいは土塊は、より細かく破砕されあるいはより均質に混合された状態でベルトコンベヤ１３上に落下し、該ベルトコンベヤにより、土砂排出口１２を介して処理容器２内から回収される。
【００７４】
回収された土については、必要に応じて上述のプロセスを繰り返し行うことで、破砕や混合の程度を高めた上、ダンプトラックに積載し、廃棄物処分場や再利用場所まで運搬する。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１及びそれを用いた方法によれば、シャフト４の回転によるチェーン５の旋回動作に加え、送気ブロワ２３及び吸気ブロワ２６，２６によって処理容器２の内部空間に下方から上方へと向かう空気流を形成するようにしたので、投入された土砂や土塊の落下速度は上方への空気流による抵抗で低下する。
【００７６】
そのため、チェーン５から投入土砂に付与される衝撃の回数が増加することとなり、かくして投入土砂は、十分に破砕されてより細かな破砕処理が可能になり、あるいは十分に飛散することで、高い均質性をもった混合処理が可能になる。
【００７７】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、送気手段であるダクト２２及び送気ブロワ２３を空気流入口２１に接続することで、衝撃付与機構３の下方位置に拡がる処理容器２の内部空間に空気を供給するようにしたので、処理容器２内において下方から上方へと向かう空気流を確実に形成することが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、排気口２４，２４を土砂投入口１０の正面ではなく、側面に形成したので、排気口２４，２４を介した吸引力が土砂投入口１０に直接作用することがなくなり、投入土砂が排気口２４，２４に直接吸引されるおそれはない。
【００７９】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１によれば、吸気ブロワ２６，２６、ダクト２５，２５及び排気口２４，２４の二組構成で排気手段を構成するとともに、排気流量が送気流量よりも大きくなるように設定したので、処理容器２′内においては、下方から上方への空気流が確実に形成され、かくして上述した作用効果がより確実に発揮される。
【００８０】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１によれば、排気流量が送気流量よりも大きくなるように設定したことによって処理容器２′内が負圧となり、該処理容器内で発生した粉塵が大気に放出されるのを未然に防止することが可能となる。
【００８１】
本実施形態では特に言及しなかったが、排気口２４，２４を対面配置したことにより、それらを介した吸気ブロワ２６，２６の吸引力が相殺し合う懸念がある場合には、図７に示すように、一対の仕切板７１，７１を、それぞれが排気口２４，２４に対向するようにかつ互いにシャフト４の反対側に位置するようにチェーン５の上方に配置すればよい。
【００８２】
かかる構成によれば、吸気ブロワ２６，２６の吸引力が相殺し合う懸念がなくなり、吸気ブロワ２６，２６、ダクト２５，２５及び排気口２４，２４の２組構成からなる排気手段の能力をいかんなく発揮させることが可能となる。
【００８３】
排気口２４，２４を対面配置したことによる吸気ブロワ２６，２６の吸引力低下を防止する別の構成として、図８に示すように、チェーン５の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐しそれぞれが一対の排気口２４，２４に向けて案内されるように、チェーン５の上方に三角形断面をなすガイド部材８１，８１を配置するようにしてもよい。
【００８４】
ガイド部材８１，８１は、それらの材軸が水平になるように、かつ底面が横向きとなってシャフト４を向いた背中合わせとなるように配置してあり、上縁に向けて延びる斜面によって土砂投入口１０から投入された土砂が滑落して堆積が防止されるとともに、下縁に向けて延びる斜面によってチェーン５の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐するようになっている。
【００８５】
かかる構成によれば、吸気ブロワ２６，２６の吸引力が相殺し合う懸念がなくなり、吸気ブロワ２６，２６、ダクト２５，２５及び排気口２４，２４の２組構成からなる排気手段の能力をいかんなく発揮させることが可能となる。
【符号の説明】
【００８６】
１，４１ 土砂の破砕混合装置
２，２′ 処理容器
３ 衝撃付与機構
４ シャフト
５ チェーン（衝撃付与部材）
１０ 土砂投入口
１２ 土砂排出口
２１ 空気流入口
２４ 排気口
７１ 仕切板
８１ ガイド部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築工事で用いる土に対し、破砕処理、混合処理又は破砕混合同時処理を行う場合に適用される土砂の破砕混合装置及びそれを用いた方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土木建築工事で用いる土は、粒度調整などを目的として破砕処理を行なう場合があり、その方法として、チェーン状部材を旋回させながら、その旋回範囲に土砂を自然落下させることにより、土砂に衝撃力を与えて破砕する方法が知られている。
【０００３】
かかる方法においては、破砕が主体となる場合のほか、破砕時に飛散作用も発揮されることから、異なる種類の土同士や、固化材や添加剤あるいは活性炭が添加された土に対し、破砕処理と混合処理を同時に行うこともできる。
【０００４】
一方、破砕が十分に進行している土であって、上述したような固化材や添加剤あるいは活性炭が添加されている場合においては、衝撃力が付与されたときの飛散作用による混合処理が可能である。
【０００５】
このような衝撃付与を利用した破砕処理、混合処理あるいは破砕混合同時処理は、土砂を連続投入しながら処理を進めることができるため、パドルミキサー等のバッチ式処理装置に比べ、処理効率がはるかに高い。そのため、大規模現場では、その活用が大いに期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３６１４９６号公報
【特許文献２】特許第３５５４８２９号公報
【特許文献３】特許第３６４３５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、チェーン状部材の旋回による破砕作用あるいは飛散作用は、土砂の自然落下中に限られるため、土砂の破砕や飛散が十分ではなく、結果として所望の粒度が得られなかったり、十分な混合が行われなかったりするおそれがあり、これらを回避しようとすれば、旋回による破砕や飛散を繰り返し行う必要が生じ、破砕効率や混合効率の低下につながるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、衝撃付与を利用した破砕処理、混合処理あるいは破砕混合同時処理を行う際、破砕効率や混合効率を向上させることが可能な土砂の破砕混合装置及びそれを用いた方法を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る土砂の破砕混合装置は請求項１に記載したように、上方に土砂投入口が設けられ下方に土砂排出口が設けられた処理容器と、材軸がほぼ鉛直になるようにかつ該材軸廻りに回転自在となるように前記処理容器に保持されたシャフト及び該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材とからなり前記土砂投入口から投入された土砂が前記シャフトの回転に伴う前記衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下するように構成された衝撃付与機構と、前記衝撃付与部材の下方位置に拡がる前記処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された空気流入口から流入した空気を前記衝撃付与部材の上方位置に拡がる前記処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された排気口を介して前記処理容器から排出する排気手段とを備えるとともに、前記排気手段を前記衝撃付与機構とともに同時作動させるように構成したものである。
【００１０】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、前記処理容器の内部空間に空気を供給する送気手段を前記空気流入口に接続したものである。
【００１１】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、前記排気手段及び前記送気手段を、排気流量が送気流量よりも大きくなるように構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、前記排気口を、前記衝撃付与部材の上方位置で互いに対向するようにかつ前記土砂投入口に対して直角方向の角度位置となるように前記処理容器に形成された一対の排気口で構成するとともに、該一対の排気口に前記排気手段を構成する吸気ブロワをそれぞれ連通接続したものである。
【００１３】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、一対の仕切板を、それぞれが前記一対の排気口に対向するようにかつ互いに前記シャフトの反対側に位置するように前記衝撃付与部材の上方に配置したものである。
【００１４】
また、本発明に係る土砂の破砕混合装置は、前記衝撃付与部材の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐しそれぞれが前記一対の排気口に向けて案内されるように前記衝撃付与部材の上方にガイド部材を配置したものである。
【００１５】
また、本発明に係る土砂の破砕混合方法は請求項７に記載したように、処理容器の上方に形成された土砂投入口から土砂を投入するとともに、前記処理容器内に配置された衝撃付与機構を作動させてそれを構成するシャフトをほぼ鉛直となる軸線廻りに回転させることにより、該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材を水平面内で旋回させ、前記土砂投入口を介して投入された土砂を前記衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下させることにより、該土砂を破砕して前記処理容器の下方に形成された土砂排出口を介して搬出する土砂の破砕混合方法であって、
前記衝撃付与部材を旋回させながら、前記衝撃付与部材の上方位置に拡がる前記処理容器の内部空間からの空気排出を行うものである。
【００１６】
また、本発明に係る土砂の破砕混合方法は、前記衝撃付与部材の下方位置に拡がる前記処理容器の内部空間への空気供給を同時に行うものである。
【００１７】
また、本発明に係る土砂の破砕混合方法は、排気流量を送気流量よりも大きくするものである。
【００１８】
本発明に係る土砂の破砕混合装置を用いて土砂の破砕処理、混合処理又は破砕混合同時処理を行うには、シャフトを回転させることによって該シャフトの材軸廻りに衝撃付与部材を旋回させるとともに、土砂投入口を介して対象土砂を処理容器内に投入する一方、排気手段を作動させる。
【００１９】
このようにすると、土砂投入口から投入された土砂は、衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下して該衝撃付与部材と接触し、そのときの衝撃による破砕作用や飛散作用で土砂の破砕や混合が行われ、あるいは破砕処理と混合処理が同時に行われるが、本発明においては、衝撃付与部材の下方位置に拡がる処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された空気流入口から流入した空気が、衝撃付与部材の上方位置に拡がる処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された排気口を介して処理容器から排出されるので、処理容器の内部空間においては、下方から上方へと向かう空気の流れが形成され、かかる空気の流れは、土砂や土塊が落下する際の抵抗となって、それらの落下速度を低下させる。
【００２０】
そのため、衝撃付与部材が土砂や土塊に衝突する回数が増加し、かくして、より均一で細かい破砕処理が可能になるとともに、均質性が向上した混合処理が可能になる。
【００２１】
本発明における破砕混合とは、典型的には、衝撃力で破砕されつつ破砕時の飛散作用が発揮されて混合が行われる破砕混合同時処理を意味するが、十分に破砕された土砂が処理対象である場合には、衝撃力が付与されたときの飛散作用による混合処理が主体となり、均質な土砂が処理対象である場合には、衝撃力による破砕処理が主体となる。そのため、本発明で破砕混合というときは、破砕混合同時処理のほか、破砕処理のみの場合と混合処理のみの場合を含むものとする。
【００２２】
また、本発明における土砂の混合とは、土砂同士の混合のみならず、固化材、添加剤、活性炭その他の土砂に添加される物質と土砂との混合も包摂される。
【００２３】
衝撃付与部材は、その基端側が取り付けられたシャフトを回転させることによって、該シャフトの回転軸線廻りに旋回し、該旋回動作によって処理容器内に投入された土砂に衝撃を付与し得るものであれば、その構造や形状は任意であって、例えば、全体を剛体又は可撓性材料で形成する構成や、複数の鋼製ピースを長さ方向に次々に連結することにより、全体としては可撓性材料として挙動するが、個々のピースについては剛体として挙動する構成が可能である。
【００２４】
さらに具体的に説明すると、全体を剛体で構成する例としては、衝撃付与部材を鋼製のロッド材とし、複数の鋼製ピースを鎖状に次々に連結する例としては、衝撃付与部材を鋼製のチェーンとする構成を挙げることが可能である。
【００２５】
ちなみに、全体を可撓性材料で構成する場合や、複数の鋼製ピースを長さ方向に次々に連結する場合、衝撃付与部材は、シャフト静止時には該シャフトから垂れ下がった状態であるが、シャフト回転時には該シャフトの材軸廻りに旋回し、その旋回力によって、土砂を破砕する。
【００２６】
衝撃付与部材は、旋回の際、所定角度ごとに放射方向に延びるよう、複数設置することができるとともに、自然落下する土砂が次々に衝撃力を受けることができるよう、鉛直方向に沿って複数段に配置することが可能である。
【００２７】
排気手段は、排気口を介して処理容器から空気を引き抜くことで、下方から上方へと向かう空気の流れを処理容器内に形成することができる限り、どのような構成とするかは任意であり、例えばブロワと該ブロワに一端が接続され他端が処理容器の排気口に接続されたダクトとで構成することが可能である。なお、処理容器内において下方から上方へと向かう空気の流れは、例えば１分間に数百回転する衝撃付与部材によって遮断されることがないよう、十分な流量を確保する。
【００２８】
ここで、排気手段によって処理容器内から空気を引き抜く際、空気流入口を介して処理容器内に空気が自然導入されるようにしてもかまわないが、処理容器内に空気を供給する送気手段を空気流入口に接続したならば、衝撃付与部材の下方位置に拡がる処理容器の内部空間に空気を強制的に送り込むことができるため、上述した空気流量を確保しやすくなり、空気流を確実に形成することが可能となる。
【００２９】
送気手段は排気手段と同様、例えばブロワと該ブロワに一端が接続され他端が処理容器の空気流入口に接続されたダクトとで構成することが可能である。
【００３０】
なお、処理容器の内部空間において、下方から上方へと向かう空気の流れをさらに確実に形成するためには、排気手段及び送気手段を、排気流量が送気流量よりも大きくなるように構成するのが望ましい。
【００３１】
排気口は、衝撃付与部材の上方に設ける必要があるため、土砂投入口と同程度の高さにならざるを得ないが、土砂投入口から投入された土砂が自然落下せずに排気口に直接吸引されると、対象となる土砂に対して破砕混合が行われないばかりか、土塊が排気口廻りに付着し、空気の流れを阻害する事態となることが懸念される。
【００３２】
特に、上方に向かう空気の流れを確実に形成すべく、排気側の流量を大きくする場合には、投入された土砂が自然落下せずに排気口に吸引される懸念が大きい。
【００３３】
かかる場合には、排気口を、衝撃付与部材の上方位置で互いに対向するようにかつ土砂投入口に対して直角方向の角度位置となるように処理容器に形成された一対の排気口で構成すればよい。
【００３４】
このようにすれば、排気口が複数であるため、十分な排気流量を確保することができるとともに、水平面で見た場合の土砂の投入方向と排気方向が直線上とはならず、直角に交差することとなるので、投入された土砂が排気口に直接吸引される懸念は格段に小さくなる。
【００３５】
ここで、一対の仕切板を、それぞれが一対の排気口に対向するようにかつ互いにシャフトの反対側に位置するように衝撃付与部材の上方に配置し、又は、衝撃付与部材の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐しそれぞれが一対の排気口に向けて案内されるように衝撃付与部材の上方にガイド部材を配置したならば、排気口が対向配置されることによる吸引力の相殺を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態に係る土砂の破砕混合装置１の鉛直断面図。
【図２】第１実施形態に係る土砂の破砕混合装置１の断面図であり、(a)はＡ−Ａ線に沿う水平断面図、(b)はＢ−Ｂ線に沿う水平断面図。
【図３】第１実施形態に係る土砂の破砕混合装置１の作用を示した図であり、(a)は鉛直断面図、(b)はＣ−Ｃ線に沿う水平断面図。
【図４】第２実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１の鉛直断面図。
【図５】第２実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１の図であり、Ｄ−Ｄ線に沿う水平断面図。
【図６】第２実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１の作用を示した図であり、(a)は鉛直断面図、(b)はＥ−Ｅ線に沿う水平断面図。
【図７】変形例に係る土砂の破砕混合装置の図であり、(a)は鉛直断面図、(b)はＦ−Ｆ線に沿う水平断面図。
【図８】別の変形例に係る土砂の破砕混合装置の図であり、(a)は鉛直断面図、(b)はＧ−Ｇ線に沿う鉛直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明に係る土砂の破砕混合装置及びそれを用いた方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００３８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る土砂の破砕混合装置を示した鉛直断面図、図２は、Ａ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿う水平断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１は、角筒体２ａ，円筒体２ｂ及び角筒体２ｃをそれらの各内部空間が一体となるように下から順に積み重ねることで処理容器２として一つの筒体を構成してあるとともに、該処理容器の内部空間に衝撃付与機構３を配置してある。
【００３９】
衝撃付与機構３は、材軸がほぼ鉛直になるようにかつ該材軸廻りに回転自在となるように処理容器２内に保持されたシャフト４と、該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材としての鋼製のチェーン５とで構成してあり、シャフト４を回転させることによって、チェーン５を該シャフトの材軸回りに旋回させ、該旋回範囲に自由落下する土砂に衝撃を付与することができるようになっている。
【００４０】
ここで、シャフト４は、角筒体２ｃの天板に設けられた軸受６を貫通して外側に延びた上方端部を角筒体２ｃの外周面に取り付けられたモータ７の回転軸に回転駆動機構８を介して連結してあるとともに、円筒体２ｂの下縁近傍に水平に設置されたスポーク状の軸受９で下方端部を回転自在に支持してある。
【００４１】
チェーン５は、シャフト４の周面に９０゜ごとに取り付けられた４本を一組とし、かかる組を鉛直方向に沿った異なる高さごとに４段に設けた構成、本数で言えば計１６本で構成してあり、シャフト４の静止時には、該シャフトから垂れ下がった状態であるが、モータ７を駆動してシャフト４を回転させると、該シャフトの材軸廻りに放射方向に延びた状態で旋回するようになっている。
【００４２】
処理容器２のうち、最上段の角筒体２ｃの側板には土砂投入口１０を形成してあり、該土砂投入口にベルトコンベヤ１１の機首を挿入配置することにより、該ベルトコンベヤで搬送されてきた土砂を処理容器２内に投入できるようになっているとともに、最下段の角筒体２ａの側板には土砂排出口１２を形成してあり、該土砂排出口にベルトコンベヤ１３の尾端を挿入配置することにより、処理が終わった土砂を処理容器２内から搬出できるようになっている。
【００４３】
ここで、最下段の角筒体２ａの側板のうち、土砂排出口１２が形成された側板と直交する側板には空気流入口２１を形成してあるとともに、該空気流入口には、一端が送気ブロワ２３に接続されたダクト２２の他端を連通接続してあり、送気ブロワ２３を作動させることで、送気ダクト２２及び空気流入口２１を介して角筒体２ａの内部空間に空気を供給することができるようになっている。
【００４４】
すなわち、送気ブロワ２３及びダクト２２は、衝撃付与機構３の下方位置に拡がる処理容器２の内部空間に空気を供給する送気手段として機能する。
【００４５】
一方、最上段の角筒体２ｃの側板のうち、土砂投入口１０が形成された側板と直交する側板には排気口２４を形成してあるとともに、該排気口には、一端が吸気ブロワ２６に接続されたダクト２５の他端を連通接続してあり、吸気ブロワ２６を作動させることで、排気口２４及びダクト２５を介して角筒体２ｃの内部空間から空気を吸引し、該内部空間から空気を排出することができるようになっている。
【００４６】
すなわち、吸気ブロワ２６及びダクト２５は、衝撃付与機構３の上方位置に拡がる処理容器２の内部空間から空気を排出する排気手段として機能する。
【００４７】
本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１を用いて土砂を破砕混合するには、モータ７でシャフト４を回転させることによりチェーン５を旋回させるとともに、かかる旋回動作中に土砂投入口１０を介して処理容器２内に土砂を投入する。モータ７は、シャフト４の回転数が例えば５００ｒｐｍ程度となるように駆動すればよい。
【００４８】
ベルトコンベヤ１１を介して投入される土砂としては、典型的には、破砕混合同時処理を目的とした、固化材や活性炭が添加された土砂が対象となるが、破砕が主たる目的の場合には、例えば粒度調整を目的とした土砂が対象となり、混合が主たる目的の場合には、例えば破砕の程度が十分に進行した土砂であって固化材や活性炭が添加されたものが対象となる。
【００４９】
このような土砂をチェーン５を旋回させながら土砂投入口１０を介して処理容器２内に投入すると、土砂は、チェーン５の旋回範囲に自然落下して該チェーンと接触し、そのときの衝撃で土砂がより小さな土塊へと破砕され、場合によってはその破砕時の飛散作用で不均質であった土砂がより均質な状態へと混合され、あるいは衝撃による土砂の飛散によってより均質な状態へと混合される。
【００５０】
また、シャフト４の回転によるチェーン５の旋回動作に加えて、送気ブロワ２３及び吸気ブロワ２６を同時に作動させる。
【００５１】
このようにすると、衝撃付与機構３の下方位置には、ダクト２２及び空気流入口２１を介して空気が供給され、上方位置からは排気口２４及びダクト２５を介して空気が排出されるため、処理容器２の内部空間においては、下方から上方へと向かう空気の流れが形成される。
【００５２】
ここで、処理容器２下方のみからの送風では、チェーン５の旋回動作によって空気流が遮断される懸念があるが、上述した構成によれば、チェーン５の旋回範囲においても、下方から上方への空気流を確実に形成することができる。
【００５３】
図３は、かかる空気の流れを白の矢印で、投入された土砂の落下方向を黒の矢印でそれぞれ示したものであり、同図でわかるように、上方へと向かう空気の流れは、土砂や土塊が落下する際の抵抗となり、それらの落下速度を低下させる。そのため、自然落下する土砂や土塊は、チェーン５から受ける衝撃回数が増加して十分な程度に破砕あるいは飛散し、結果としてより細かな破砕処理やより均質な混合処理が可能になる。
【００５４】
チェーン５による衝撃付与及び空気流による衝突という２つの作用を受けた土砂あるいは土塊は、より細かく破砕されあるいはより均質に混合された状態でベルトコンベヤ１３上に落下し、該ベルトコンベヤにより、土砂排出口１２を介して処理容器２内から回収される。
【００５５】
回収された土については、必要に応じて上述のプロセスを繰り返し行うことで、破砕や混合の程度を高めた上、ダンプトラックに積載し、廃棄物処分場や再利用場所まで運搬する。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、シャフト４の回転によるチェーン５の旋回動作に加え、送気ブロワ２３及び吸気ブロワ２６によって処理容器２の内部空間に下方から上方へと向かう空気流を形成するようにしたので、投入された土砂や土塊の落下速度は上方への空気流による抵抗で低下する。
【００５７】
そのため、チェーン５から投入土砂に付与される衝撃の回数が増加することとなり、かくして投入土砂は、十分に破砕されてより細かな破砕処理が可能になり、あるいは十分に飛散することで、高い均質性をもった混合処理が可能になる。
【００５８】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、送気手段であるダクト２２及び送気ブロワ２３を空気流入口２１に接続することで、衝撃付与機構３の下方位置に拡がる処理容器２の内部空間に空気を供給するようにしたので、処理容器２内において下方から上方へと向かう空気流を確実に形成することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、排気口２４を土砂投入口１０の正面ではなく、側面に形成したので、排気口２４を介した吸引力が土砂投入口１０に直接作用することがなくなり、投入土砂が排気口２４に直接吸引されるおそれはない。
【００６０】
本実施形態では、チェーン５で衝撃付与部材を構成したが、チェーン５に代えて、例えばロッド材、鋼線、羽根材等でもかまわないし、自然落下する土砂に物理的な衝撃を加えることができるのであれば、衝撃付与部材の構成や形態は任意である。
【００６１】
また、本実施形態では、角筒体２ａ，円筒体２ｂ及び角筒体２ｃで処理容器２を構成するようにしたが、このような別体組立に代えて、一体構成とすることはもちろん可能であるし、円筒や角筒といった断面形状は一例であって、任意の断面形状を採用できることは言うまでもない。
【００６２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
図４は、第２実施形態に係る土砂の破砕混合装置を示した鉛直断面図、図５は、Ｄ−Ｄ線に沿う水平断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１は、角筒体２ａ，円筒体２ｂ及び角筒体２ｃ′をそれらの各内部空間が一体となるように下から順に積み重ねることで処理容器２′として一つの筒体を構成してあるとともに、該処理容器の内部空間に衝撃付与機構３を配置してある。
【００６４】
処理容器２′のうち、最下段の角筒体２ａの側板には第１実施形態と同様、土砂排出口１２を形成してあり、該土砂排出口にベルトコンベヤ１３の尾端を挿入配置することにより、処理が終わった土砂を処理容器２内から搬出できるようになっているとともに、土砂排出口１２が形成された側板と直交する側板には空気流入口２１を形成してある。
【００６５】
空気流入口２１には第１実施形態と同様、ダクト２２を介して送気ブロワ２３を連通接続してあり（図２(a)参照）、該送気ブロワを作動させることによって角筒体２ａの内部空間に空気を供給することができるようになっている。すなわち、送気ブロワ２３及びダクト２２は、衝撃付与機構３の下方位置に拡がる処理容器２′の内部空間に空気を供給する送気手段として機能する。
【００６６】
一方、処理容器２′のうち、最上段の角筒体２ｃ′は図５に示したように、その側板に土砂投入口１０を形成してあり、該土砂投入口にベルトコンベヤ１１の機首を挿入配置することにより、該ベルトコンベヤで搬送されてきた土砂を処理容器２′内に投入できるようになっていることに加え、側板のうち、土砂投入口１０が形成された側板と直交する対向側板には、排気口２４，２４をそれぞれ形成してあるとともに、該各排気口には、ダクト２５を介して吸気ブロワ２６をそれぞれ連通接続してあり、吸気ブロワ２６，２６を作動させることで、排気口２４，２４及びダクト２５，２５を介して角筒体２ｃ′の内部空間から空気を吸引し、該内部空間から空気を排出することができるようになっているとともに、吸気ブロワ２６，２６の流量を送気ブロワ２３の流量よりも大きく設定できるように構成してある。
【００６７】
すなわち、吸気ブロワ２６，２６及びダクト２５，２５は、衝撃付与機構３の上方位置に拡がる処理容器２′の内部空間から空気を排出する排気手段として機能するとともに、送気ブロワ２３及びダクト２２からなる送気手段と協働し、かつ該送気手段による送気流量よりも排気流量を大きくすることで、処理容器２′内において下方から上方へ向かう空気流をより確実に形成することを可能にする。
【００６８】
なお、衝撃付与機構３は第１実施形態と概ね同様であるが、第２実施形態においては、シャフト４の上方端部を、角筒体２ｃ′の天板に設けられた軸受６に貫通させた上、角筒体２ｃ′の外周面に取り付けられたモータ７の回転軸に回転駆動機構８を介して連結してある。
【００６９】
本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１を用いて土砂を破砕混合するには第１実施形態と同様、モータ７でシャフト４を回転させることによりチェーン５を旋回させるとともに、かかる旋回動作中に土砂投入口１０を介して処理容器２′内に土砂を投入することで、土砂をチェーン５の旋回範囲に自然落下させて該チェーンと接触させ、土砂の破砕混合を行う。
【００７０】
一方、このようなシャフト４の回転によるチェーン５の旋回動作に加えて、送気ブロワ２３及び吸気ブロワ２６，２６を同時に作動させる。
【００７１】
このようにすると、衝撃付与機構３の下方位置には、ダクト２２及び空気流入口２１を介して空気が供給され、上方位置からは排気口２４，２４及びダクト２５，２５を介してかつ送気流量よりも大きな排気流量で空気が排出されるため、処理容器２′の内部空間、特にチェーン５の旋回範囲においては、チェーン５による旋回方向の空気流にかかわらず、下方から上方へと向かう空気の流れが確実に形成される。
【００７２】
図６は、上方へ向かう空気流を白の矢印で、投入された土砂の落下方向を黒の矢印でそれぞれ示したものであり、同図でわかるように、上方へと向かう空気の流れは、土砂や土塊が落下する際の抵抗となり、それらの落下速度を低下させる。そのため、自然落下する土砂や土塊は、チェーン５から受ける衝撃回数が増加して十分な程度に破砕あるいは飛散し、結果としてより細かな破砕処理やより均質な混合処理が可能になる。
【００７３】
チェーン５による衝撃付与及び空気流による衝突という２つの作用を受けた土砂あるいは土塊は、より細かく破砕されあるいはより均質に混合された状態でベルトコンベヤ１３上に落下し、該ベルトコンベヤにより、土砂排出口１２を介して処理容器２内から回収される。
【００７４】
回収された土については、必要に応じて上述のプロセスを繰り返し行うことで、破砕や混合の程度を高めた上、ダンプトラックに積載し、廃棄物処分場や再利用場所まで運搬する。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１及びそれを用いた方法によれば、シャフト４の回転によるチェーン５の旋回動作に加え、送気ブロワ２３及び吸気ブロワ２６，２６によって処理容器２の内部空間に下方から上方へと向かう空気流を形成するようにしたので、投入された土砂や土塊の落下速度は上方への空気流による抵抗で低下する。
【００７６】
そのため、チェーン５から投入土砂に付与される衝撃の回数が増加することとなり、かくして投入土砂は、十分に破砕されてより細かな破砕処理が可能になり、あるいは十分に飛散することで、高い均質性をもった混合処理が可能になる。
【００７７】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、送気手段であるダクト２２及び送気ブロワ２３を空気流入口２１に接続することで、衝撃付与機構３の下方位置に拡がる処理容器２の内部空間に空気を供給するようにしたので、処理容器２内において下方から上方へと向かう空気流を確実に形成することが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置１によれば、排気口２４，２４を土砂投入口１０の正面ではなく、側面に形成したので、排気口２４，２４を介した吸引力が土砂投入口１０に直接作用することがなくなり、投入土砂が排気口２４，２４に直接吸引されるおそれはない。
【００７９】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１によれば、吸気ブロワ２６，２６、ダクト２５，２５及び排気口２４，２４の二組構成で排気手段を構成するとともに、排気流量が送気流量よりも大きくなるように設定したので、処理容器２′内においては、下方から上方への空気流が確実に形成され、かくして上述した作用効果がより確実に発揮される。
【００８０】
また、本実施形態に係る土砂の破砕混合装置４１によれば、排気流量が送気流量よりも大きくなるように設定したことによって処理容器２′内が負圧となり、該処理容器内で発生した粉塵が大気に放出されるのを未然に防止することが可能となる。
【００８１】
本実施形態では特に言及しなかったが、排気口２４，２４を対面配置したことにより、それらを介した吸気ブロワ２６，２６の吸引力が相殺し合う懸念がある場合には、図７に示すように、一対の仕切板７１，７１を、それぞれが排気口２４，２４に対向するようにかつ互いにシャフト４の反対側に位置するようにチェーン５の上方に配置すればよい。
【００８２】
かかる構成によれば、吸気ブロワ２６，２６の吸引力が相殺し合う懸念がなくなり、吸気ブロワ２６，２６、ダクト２５，２５及び排気口２４，２４の２組構成からなる排気手段の能力をいかんなく発揮させることが可能となる。
【００８３】
排気口２４，２４を対面配置したことによる吸気ブロワ２６，２６の吸引力低下を防止する別の構成として、図８に示すように、チェーン５の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐しそれぞれが一対の排気口２４，２４に向けて案内されるように、チェーン５の上方に三角形断面をなすガイド部材８１，８１を配置するようにしてもよい。
【００８４】
ガイド部材８１，８１は、それらの材軸が水平になるように、かつ底面が横向きとなってシャフト４を向いた背中合わせとなるように配置してあり、上縁に向けて延びる斜面によって土砂投入口１０から投入された土砂が滑落して堆積が防止されるとともに、下縁に向けて延びる斜面によってチェーン５の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐するようになっている。
【００８５】
かかる構成によれば、吸気ブロワ２６，２６の吸引力が相殺し合う懸念がなくなり、吸気ブロワ２６，２６、ダクト２５，２５及び排気口２４，２４の２組構成からなる排気手段の能力をいかんなく発揮させることが可能となる。
【符号の説明】
【００８６】
１，４１ 土砂の破砕混合装置
２，２′ 処理容器
３ 衝撃付与機構
４ シャフト
５ チェーン（衝撃付与部材）
１０ 土砂投入口
１２ 土砂排出口
２１ 空気流入口
２４ 排気口
７１ 仕切板
８１ ガイド部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に土砂投入口が設けられ下方に土砂排出口が設けられた処理容器と、材軸がほぼ鉛直になるようにかつ該材軸廻りに回転自在となるように前記処理容器に保持されたシャフト及び該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材とからなり前記土砂投入口から投入された土砂が前記シャフトの回転に伴う前記衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下するように構成された衝撃付与機構と、前記衝撃付与部材の下方位置に拡がる前記処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された空気流入口から流入した空気を前記衝撃付与部材の上方位置に拡がる前記処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された排気口を介して前記処理容器から排出する排気手段とを備えるとともに、前記排気手段を前記衝撃付与機構とともに同時作動させるように構成したことを特徴とする土砂の破砕混合装置。
【請求項２】
前記処理容器の内部空間に空気を供給する送気手段を前記空気流入口に接続した請求項１記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項３】
前記排気手段及び前記送気手段を、排気流量が送気流量よりも大きくなるように構成した請求項２記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項４】
前記排気口を、前記衝撃付与部材の上方位置で互いに対向するようにかつ前記土砂投入口に対して直角方向の角度位置となるように前記処理容器に形成された一対の排気口で構成するとともに、該一対の排気口に前記排気手段を構成する吸気ブロワをそれぞれ連通接続した請求項１又は請求項２記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項５】
一対の仕切板を、それぞれが前記一対の排気口に対向するようにかつ互いに前記シャフトの反対側に位置するように前記衝撃付与部材の上方に配置した請求項４記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項６】
前記衝撃付与部材の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐しそれぞれが前記一対の排気口に向けて案内されるように前記衝撃付与部材の上方にガイド部材を配置した請求項４記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項７】
処理容器の上方に形成された土砂投入口から土砂を投入するとともに、前記処理容器内に配置された衝撃付与機構を作動させてそれを構成するシャフトをほぼ鉛直となる軸線廻りに回転させることにより、該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材を水平面内で旋回させ、前記土砂投入口を介して投入された土砂を前記衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下させることにより、該土砂を破砕して前記処理容器の下方に形成された土砂排出口を介して搬出する土砂の破砕混合方法であって、
前記衝撃付与部材を旋回させながら、前記衝撃付与部材の上方位置に拡がる前記処理容器の内部空間からの空気排出を行うことを特徴とする土砂の破砕混合方法。
【請求項８】
前記衝撃付与部材の下方位置に拡がる前記処理容器の内部空間への空気供給を同時に行う請求項７記載の土砂の破砕混合方法。
【請求項９】
排気流量を送気流量よりも大きくする請求項８記載の土砂の破砕混合方法。
【請求項１】
上方に土砂投入口が設けられ下方に土砂排出口が設けられた処理容器と、材軸がほぼ鉛直になるようにかつ該材軸廻りに回転自在となるように前記処理容器に保持されたシャフト及び該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材とからなり前記土砂投入口から投入された土砂が前記シャフトの回転に伴う前記衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下するように構成された衝撃付与機構と、前記衝撃付与部材の下方位置に拡がる前記処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された空気流入口から流入した空気を前記衝撃付与部材の上方位置に拡がる前記処理容器の内部空間に連通するように該処理容器に形成された排気口を介して前記処理容器から排出する排気手段とを備えるとともに、前記排気手段を前記衝撃付与機構とともに同時作動させるように構成したことを特徴とする土砂の破砕混合装置。
【請求項２】
前記処理容器の内部空間に空気を供給する送気手段を前記空気流入口に接続した請求項１記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項３】
前記排気手段及び前記送気手段を、排気流量が送気流量よりも大きくなるように構成した請求項２記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項４】
前記排気口を、前記衝撃付与部材の上方位置で互いに対向するようにかつ前記土砂投入口に対して直角方向の角度位置となるように前記処理容器に形成された一対の排気口で構成するとともに、該一対の排気口に前記排気手段を構成する吸気ブロワをそれぞれ連通接続した請求項１又は請求項２記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項５】
一対の仕切板を、それぞれが前記一対の排気口に対向するようにかつ互いに前記シャフトの反対側に位置するように前記衝撃付与部材の上方に配置した請求項４記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項６】
前記衝撃付与部材の配置空間を通過した空気の流れが２方向に分岐しそれぞれが前記一対の排気口に向けて案内されるように前記衝撃付与部材の上方にガイド部材を配置した請求項４記載の土砂の破砕混合装置。
【請求項７】
処理容器の上方に形成された土砂投入口から土砂を投入するとともに、前記処理容器内に配置された衝撃付与機構を作動させてそれを構成するシャフトをほぼ鉛直となる軸線廻りに回転させることにより、該シャフトの周面に基端側が取り付けられた衝撃付与部材を水平面内で旋回させ、前記土砂投入口を介して投入された土砂を前記衝撃付与部材の旋回範囲に自然落下させることにより、該土砂を破砕して前記処理容器の下方に形成された土砂排出口を介して搬出する土砂の破砕混合方法であって、
前記衝撃付与部材を旋回させながら、前記衝撃付与部材の上方位置に拡がる前記処理容器の内部空間からの空気排出を行うことを特徴とする土砂の破砕混合方法。
【請求項８】
前記衝撃付与部材の下方位置に拡がる前記処理容器の内部空間への空気供給を同時に行う請求項７記載の土砂の破砕混合方法。
【請求項９】
排気流量を送気流量よりも大きくする請求項８記載の土砂の破砕混合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９６６３９（Ｐ２０１２−１９６６３９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６３３７０（Ｐ２０１１−６３３７０）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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