JP6550430B2 - コンクリートの現場練り製造ユニット - Google Patents

Description

本発明は、工事現場で打設作業（コンクリートを型枠に流し込む作業）を行う際に、その工事現場で、セメントや骨材、水などのコンクリート材料を練り混ぜてコンクリートを製造することができる現場練りユニットに関し、特に、既設の構造物の補修工事や改修工事などに好適な現場練り製造ユニットに関する。

現在、多くの工事では、レディミクストコンクリート（いわゆる生コンクリート:生コン）が使用されている。生コンは、整備された工場で、一定の規格に基づいて大量に製造されるため、安定した品質のコンクリートが得られ、その品質も出荷時に保証されている。

生コンは、時間の経過によってその品質が変化するため、規格では、生コンの運搬時間は一定の時間内に制限されている。従って、生コンを使用して高品質なコンクリートを安定して得るためには、製造から運搬、打設に至るまでの行程を限られた時間で行わなければならない不利がある。その点、コンクリート材料と水とを工事現場で練り混ぜる、現場練りは、運搬時間の制約を受けない利点がある。

オフィスビルや道路、軌道等、街中にある既設の構造物やインフラの補修工事や改修工事などでは、作業時間が夜間等に制限される場合が多いうえに、ミキサー車の乗り入れ自体ができない現場もある。また、屋内や屋上等、生コンの使用が困難な現場も多い。このような現場では、新設工事と比べると必要なコンクリート量が少ないため、現場練りがよく行われている。

そのような現場では、作業者が手作業で各コンクリート材料及び水を計量し、小型のミキサーを用いて練り混ぜる作業が繰り返し行われている場合が多い。そのため、作業者の作業負担が大きいうえに、コンクリートの品質にばらつきが生じ易い。

しかも、補修工事等の場合、新設工事と異なり、既設の構造物に合わせて使用されるコンクリート材料の種類や加水量を調整する必要がある。そのため、製造条件の管理が煩雑で、計量ミス等が発生するリスクが高いという難点もある。

そこで、本発明者らは、これら不具合を解消すべく、補修工事などの小規模な打設作業に好適なコンクリートの現場練り製造ユニットを、先に提案している（特許文献１）。

その現場練り製造ユニットは、バッチ式製造装置であり、ミキサー、メインホッパー、サブホッパー、ベルトコンベア、スクリューフィーダ、給水装置、及び制御装置などの関連装置を、ユニット台の上に一体に組み込んで構成されている。この現場練り製造ユニットは、２ｔ車に積載して運搬できるサイズに設計されている。

メインホッパーに、予め特定の品質に調整された粗骨材パックが投入され、ベルトコンベアでその所定量がミキサーに投入される。サブホッパーに、予め特定の品質に調整されたモルタルパックが投入され、スクリューフィーダでその所定量がミキサーに投入される。給水装置で所定量の水が供給された後、ミキサーの作動により、コンクリートが製造される。

特開２０１６−１５９４７４号公報

コンクリートの材料は、一般に、その性状の違いから、セメント、砂（細骨材）、及び砂利（粗骨材）の３種に大別される。これら材料であれば、安価で入手できるし、確保や調達も比較的容易に行える。特に、砂や砂利は、現場で簡単に調達できる場合もある。

ところが、特許文献１の現場練り製造ユニットの場合、主に、所定のプレミックス製品（粗骨材パックやモルタルパック）がコンクリートの材料に用いられるため、材料コストが高くなる、材料の確保や調達に難がある、等の課題があった。

また、その実施形態に開示された現場練り製造ユニットは、サイズの小さいユニット台に、これら材料に対応したメインホッパーとサブホッパーだけを配設していたため、１つの材料を手投入するなどしなければ、前述した３種の材料を使用してコンクリートを製造することができないという問題があった。加えて、一回で製造できるコンクリート量をもっと増やしてほしいという要望も多い。

そこで本発明の目的は、一般のコンクリート材料が使用でき、より利便性に優れたコンクリートの現場練り製造ユニットを提供することにある。

ここで開示する技術は、ユニット台の上に複数の関連装置が一体に組み込まれているコンクリートの現場練り製造ユニットに関する。

前記関連装置は、ロードセルによって重量変化の計測が可能なミキサーと、第１コンクリート材料を受け入れるとともに、下端に排出口が開口し、下方に向かって窄まった形状の下部を有する第１メインホッパーと、第２コンクリート材料を受け入れるとともに、下端に排出口が開口し、下方に向かって窄まった形状の下部を有する第２メインホッパーと、第３コンクリート材料を受け入れるサブホッパーと、前記第１コンクリート材料を搬送して前記ミキサーに投入する第１ベルトコンベアと、前記第２コンクリート材料を搬送して前記ミキサーに投入する第２ベルトコンベアと、前記第３コンクリート材料を搬送して前記ミキサーに投入するスクリューフィーダと、前記ミキサーに給水する給水装置と、前記ロードセルの計測値を記憶する製造条件記憶部を有する制御装置と、を含む。

前記ユニット台の短手方向に寸法を拡大した状態で、前記ユニット台の長手方向の一方の端部に前記ミキサーが配置され、前記ユニット台の長手方向の他方の端部に前記サブホッパーが配置され、当該サブホッパーと当該ミキサーとの間に、前記第１メインホッパー及び前記第２メインホッパーが、前記ユニット台の短手方向に並列して配置されている。

そして、前記第１ベルトコンベア及び前記第２ベルトコンベアは、前記第１メインホッパーの前記排出口の下方及び前記第２メインホッパーの前記排出口の下方から互いに離れた状態で前記ミキサーの上部まで延設され、前記スクリューフィーダが、前記サブホッパーの下方から、前記第１メインホッパーの下部と前記第２メインホッパーの下部との間の隙間を通り、前記第１ベルトコンベア及び前記第２ベルトコンベアの間を前記ミキサーに向かって上り傾斜しながら延設されていて、前記ミキサーの上部の中心側に前記第３コンクリート材料を投入する。

すなわち、この現場練り製造ユニットによれば、ミキサーなどのコンクリートを製造する関連装置が、ユニット台の上に一体に組み込まれているので、現場練り製造ユニットを工事現場に運搬して設置するだけで、簡単に現場練りが行える。

そして、この現場練り製造ユニットには、計量機能の付いたミキサーが設置されているので、そのミキサーに投入されるコンクリート材料や水を計量することができる。その結果、配合割合が安定し、高品質なコンクリートが製造できる。

更に、これら計測値が記憶されるようになっているので、製造したコンクリートに用いられたコンクリート材料の配合割合を、製造後に必要に応じて特定できる。すなわち、現場練りコンクリートであっても品質保証が行える。

しかも、第１メインホッパー、第２メインホッパー、及びサブホッパーからなる、コンクリート材料を投入する３つの手段が設けられているので、コンクリートの製造に用いられる一般的な材料であるセメント、細骨材、及び粗骨材が使用できる。従って、利便性、汎用性に優れる。

更に、効率的かつ機能的にこれら関連装置を配置することで、サイズアップを抑制しながら生産能力を大幅に増加できるようになっている。

すなわち、ユニット台の長手方向の一方の端部にミキサーが配置され、ユニット台の長手方向の他方の端部にサブホッパーが配置され、これらサブホッパーとミキサーとの間に、第１メインホッパー及び第２メインホッパーが、ユニット台の短手方向に並列して配置されている。

それにより、ミキサーの周囲には、大きな設置スペースを要する関連装置が無くなり、ミキサーは、ユニット台の短手方向の寸法の限界までその直径を拡大できるので、容量を増やすことができる。第１メインホッパー及び第２メインホッパーを、ユニット台の短手方向に並列して配置することで、これらホッパーの容量も、無駄なく限界まで増やすことができる。

そして、第１ベルトコンベア及び第２ベルトコンベアが、第１メインホッパーの下方及び第２メインホッパーの下方から互いに離れた状態でミキサーに向かって延設されているので、第１ベルトコンベア及び第２ベルトコンベアを必要最小限のサイズにでき、狭いスペースに効率的に配置できる。

スクリューフィーダが、サブホッパーの下方から、第１メインホッパーの下部と第２メインホッパーの下部との間の隙間を通り、第１ベルトコンベア及び第２ベルトコンベアの間をミキサーに向かって延設されているので、スクリューフィーダも必要最小限のサイズにでき、狭いスペースに効率的に配置できる。

スクリューフィーダは、粒度の小さい第３コンクリート材料を搬送してミキサーに投入する。その投入位置を、ミキサーの中心側に位置させることができるので、第３コンクリート材料が周囲に拡散するのを効果的に抑制でき、安定してミキサーの内部に投入できる。

特に、前記サブホッパーは、前記ユニット台の短手方向の中間部位に配置された状態で、前記第１メインホッパー及び前記第２メインホッパーに隣接しているようにするとよい。

そうすれば、より効率的かつ機能的に配置でき、コンパクトなサイズで生産能力の向上が図れる。

前記サブホッパーの上部に開口する投入口は、前記第１メインホッパー及び前記第２メインホッパーの各々の上部に開口する投入口よりも下方に位置しているようにするとよい。

そうすれば、例えば、第１メインホッパーや第２メインホッパーに、外部からベルトコンベアを用いて第１コンクリート材料や第２コンクリート材料を投入する際、ベルトコンベアがサブホッパーと接触するのを回避できる。

前記ミキサーに、第４コンクリート材料としての繊維状素材を受け入れる繊維状素材投入部を設け、前記繊維状素材投入部が、前記ミキサーの開口の一部に装着される網状のシフターと、前記シフターに取り付けられたバイブレータと、を有しているようにしてもよい。

そうすれば、高品質な繊維補強コンクリートも容易に製造できるようになる。

前記ユニット台が、１．５ｍより大きく２ｍ以下の短辺と、３ｍより大きく４ｍ以下の長辺とで構成された矩形の床面を有し、当該床面の上に収まるように前記関連装置が設置されていて、現場練り製造ユニットの総重量が４０００ｋｇ以下に設定されているようにするのが好ましい。

そうすれば、中型トラックの荷台や貨車に積載して運搬でき、乗り降ろしも容易にできる。従って、補修工事などの小規模な打設作業に好適である。

開示する現場練り製造ユニットによれば、容易に運搬して簡単に現場練りが行え、一般的なコンクリート材料を使用して高品質なコンクリートが製造でき、品質保証も行える。

現場練り製造ユニットの概略平面図である。 現場練り製造ユニットの概略側面図である。 現場練り製造ユニットのサブホッパー及びスクリューフィーダの部分を示す概略縦断面図である。 現場練り製造ユニットの一方の端面側を示す概略図である。 現場練り製造ユニットの使用形態の一例を示す概略斜視図である。 制御装置の主な構成を示すブロック図である。 繊維状素材投入部を示す概略図である。 図７ＡにおけるＩ−Ｉ線での概略断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

＜現場練り製造ユニット＞
図１及び図２に、現場練り製造ユニット１の一例を示す（単に製造ユニット１ともいう）。この製造ユニット１は、一回のコンクリート製造量が１００〜４００Ｌ程度のバッチ式製造装置である。

すなわち、この製造ユニット１は、１つのコンパクトなユニット台１０の上に、現場練りに必要な複数の関連装置を、特許文献１の現場練り製造ユニットよりも、更に効率的かつ機能的な状態で、一体に組み込んで構成されている。それにより、この製造ユニット１は、特許文献１の現場練り製造ユニットと同様にコンパクトなサイズを維持しながら、特許文献１の現場練り製造ユニットの約２倍の製造能力が得られるようになっている。

具体的には、ユニット台１０は、矩形の床面１１、支持枠１２などで構成されている。床面１１の短辺の長さＷは１．５ｍより大きく２ｍ以下、長辺Ｌの長さは３ｍより大きく４ｍ以下に設定されている。支持枠１２は、床面１１の縁に沿って設置された下枠、下枠の上方に対向して配置された矩形の上枠、これら下枠及び上枠との間に架設された複数の支柱枠などで構成されている。

関連装置は、ミキサー２０、第１メインホッパー３０Ａ、第２メインホッパー３０Ｂ、サブホッパー３１、第１ベルトコンベア４０Ａ、第２ベルトコンベア４０Ｂ、スクリューフィーダ５０、給水装置６０、制御装置７０などである。

これら関連装置は、床面１１の上に収まって床面１１の外側にはみ出さないように、ユニット台１０に集約して設置されており、床面１１からの高さＨも２．５ｍを超えないように、例えば２ｍ以上２．５ｍ以下に設置されている。そして、製造ユニット１の総重量は、４０００ｋｇ以下となるように設定されている。

その結果、製造ユニット１は、いわゆる最大積載量が４ｔの運搬車（いわゆる中型トラック等）や貨車の荷台に積載して運搬でき、乗り降ろしも容易にできるようになっている。

（ミキサー）
ミキサー２０は、ユニット台１０の長手方向の一方の短部に配置されている。ミキサー２０には、外径が１．５ｍ程度、容量が３５０Ｌ程度のパン型のミキサーが用いられている。なお、主体として使用する材料によっては、パン型に代えて、グラウトミキサーを用いてもよい。

ミキサー２０は、捏練部２１や、その下部に連なる駆動部２２などで構成されている。捏練部２１は、底の浅い有底円筒状の捏練容器２３と、捏練容器２３の上部を覆う円板状の上蓋２４と、捏練容器２３の内部に設置された撹拌羽根２５と、開閉可能な払出口２６とを有している。駆動部２２の内部にはモータ２７が設置されていて、捏練容器２３の内部に突出したモータ２７の回転軸に撹拌羽根２５が取り付けられている。

上蓋２４は、相対的に大きな第１蓋部２４ａと、相対的に小さな第２蓋部２４ｂとで構成されている。第１蓋部２４ａ及び第２蓋部２４ｂは、互いに揺動して開閉できるように連結されている。ミキサー２０には、集塵装置２８が付設されている。集塵装置２８は、練り込み時に捏練容器２３の内部で発生する粉塵を捕捉して、粉塵が外部に拡散するのを抑制する。

ミキサー２０にはまた、ロードセル８０が設置されている。すなわち、ミキサー２０は、ロードセル８０を介してユニット台１０に支持されている。ロードセル８０は、荷重を電気信号に変換するセンサである。ロードセル８０により、ミキサー２０の重量変化が計測できる。ミキサー２０には更に、繊維状素材投入部９５が設けられているが、これについては別途後述する。

（第１メインホッパー、第２メインホッパー）
第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々は、第１コンクリート材料及び第２コンクリートの材料の各々を受け入れる大型の容器である。コンクリート材料の中でも、通常は配合割合が多い砂（細骨材）及び砂利（粗骨材）が、第１コンクリートの材料及び第２コンクリート材料に相当する。後述する第３コンクリート材料は、粉体状の材料であるセメントやその他の添加剤が相当する（以下の説明では、便宜上、単にセメントとする）。

この製造ユニット１では、主に、第１メインホッパー３０Ａに投入される第１コンクリート材料には砂が用いられ、第２メインホッパー３０Ｂに投入される第２コンクリートの材料には砂利が用いられるようになっている。

第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々は、大きな投入口３０ａを上部に有し、下部に小さな排出口３０ｂを有する箱形容器である。第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々の下部は、下方に向かって窄まった形状をしており、その下端に排出口３０ｂが開口している。

第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂは、ミキサー２０に隣接して、ユニット台１０の長手方向の中間部に、ユニット台１０の短手方向に並列した状態で配置されている。本実施形態では、第１メインホッパー３０Ａと第２メインホッパー３０Ｂとは、同形同寸法に形成されている（仕様に応じて寸法は変更できる）。

比較的多量の砂や砂利を収容できるように、第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂは、ユニット台１０の短手方向の全域にわたって配置されている。詳細には、第１メインホッパー３０Ａと第２メインホッパー３０Ｂの各々は、上面視が矩形に形成されており、第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々の、ユニット台１０の短辺方向の外寸法は、ユニット台１０の短辺を２分する大きさを有している。

この製造ユニット１の第１メインホッパー３０Ａと第２メインホッパー３０Ｂの各々は、ユニット台１０の長手方向には、約１ｍの外寸法を有している。第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々の容量は、ミキサー２０での１回の製造に用いられる砂や砂利の最大量よりも大きく設定されている。

第１ベルトコンベア４０Ａは、第１メインホッパー３０Ａが受け入れた砂を搬送してミキサー２０に投入するように、第１メインホッパー３０Ａとミキサー２０との間に設置されている。具体的には、第１メインホッパー３０Ａの排出口３０ｂの下方に、第１ベルトコンベア４０Ａの導入側の端部が設置され、ミキサー２０の上部に第１ベルトコンベア４０Ａの導出側の端部が設置されている。第１ベルトコンベア４０Ａの中間部分は、導入側の端部から導出側の端部に向かって上り傾斜した状態で延設されている。その導出側の端部は、第１蓋部２４ａの切欠を通じて捏練容器２３の内部に連通した第１導入ダクト４３Ａの内部に差し込まれている。

同様に、第２ベルトコンベア４０Ｂは、第２メインホッパー３０Ｂが受け入れた砂利を搬送してミキサー２０に投入するように、第２メインホッパー３０Ｂとミキサー２０との間に設置されている。具体的には、第２メインホッパー３０Ｂの排出口３０ｂの下方に、第２ベルトコンベア４０Ｂの導入側の端部が設置され、ミキサー２０の上部に第２ベルトコンベア４０Ｂの導出側の端部が設置されている。第２ベルトコンベア４０Ｂの中間部分は、第１ベルトコンベア４０Ａの中間部分と互いに離れて平行した状態で、導入側の端部から導出側の端部に向かって延設されている。その導出側の端部は、第１蓋部２４ａの切欠を通じて捏練容器２３の内部に連通した第２導入ダクト４３Ｂの内部に差し込まれている。

（サブホッパー）
サブホッパー３１は、第３コンクリート材料に相当するセメントを受け入れる小型の容器である。セメントの配合割合は、砂や砂利よりも少ないため、サブホッパー３１は、第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂよりも容量が小さく設定されている。

サブホッパー３１は、その上部に投入口３１ａを有し、下部に小さな排出口３１ｂを有する箱形容器である。サブホッパー３１の下部は、下方に向かって窄まった形状をしており、その下端に排出口３１ｂが開口している。サブホッパー３１の容量は、ミキサー２０での１回の製造に用いられるセメントの最大量よりも大きく設定されている。

サブホッパー３１は、ユニット台１０の長手方向の他方の短部に配置されている。具体的には、サブホッパー３１は、ユニット台１０の短手方向の中間部位に配置された状態で、第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂに隣接し、これらの側方に配置されている。それにより、設置スペースが限られているユニット台１０に、比較的容量を占める関連装置が、効率的かつ機能的に配置されている。

すなわち、スクリューフィーダ５０は、サブホッパー３１が受け入れたセメントを搬送してミキサー２０に投入するように、サブホッパー３１とミキサー２０との間に設置される。サブホッパー３１を前述の配置とすることで、このスクリューフィーダ５０を、効率的に配置できるようになる。

具体的には、図３に示すように、サブホッパー３１の排出口３１ｂの下方に、スクリューフィーダ５０の導入側の端部が設置され、ミキサー２０の上部にスクリューフィーダ５０の導出側の端部が設置されている。スクリューフィーダ５０の中間部分は、図４に示すように、第１メインホッパー３０Ａの下部と第２メインホッパー３０Ｂの下部との間の隙間Ｓを通り、第１ベルトコンベア４０Ａ及び第２ベルトコンベア４０Ｂの間をミキサー２０に向かって上り傾斜しながら延設されている。

第１メインホッパー３０Ａの下部と第２メインホッパー３０Ｂの下部との間の隙間Ｓを通すことで、スクリューフィーダ５０の傾斜が大きくなるのを回避でき、ユニット台１０の下方に、関連装置の設置スペースを確保できる。第１ベルトコンベア４０Ａと第２ベルトコンベア４０Ｂとの間を通すことで、ユニット台１０の短手方向にも効率的に配置でき、第１ベルトコンベア４０Ａ及び第２ベルトコンベア４０Ｂの両側に、作業スペースを確保できる。

サブホッパー３１の両側には、第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々の作業を容易にするために、一段高くなった足場１３ａを有する歩廊１３が設置されている。

スクリューフィーダ５０の導出側の端部は、第１蓋部２４ａの切欠を通じて捏練容器２３の内部に連通した第３導入ダクト５３に接続されている。第３導入ダクト５３は、第１導入ダクト４３Ａ及び第２導入ダクト４３Ｂの間に位置し、これらよりもミキサー２０の中心側に位置している。第１導入ダクト４３Ａ及び第２導入ダクト４３Ｂからは、粒度の大きい砂や砂利がミキサー２０に投入され、第３導入ダクト５３からは、粒度の小さいセメントがミキサー２０に投入される。

粒度の小さい粉状のセメントをミキサー２０の中心側に投入することで、セメントがミキサー２０の周囲へ拡散するのを効果的に抑制でき、安定してミキサー２０の内部に投入できる。

サブホッパー３１の投入口３１ａは、第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々の投入口３０ａよりも下方に位置している。

図５に示すように、第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々の投入口３０ａには、ベルトコンベアＢＥを用いて砂や砂利が投入される場合がある。例えば、砂や砂利が現地で調達できるような現場では、砂や砂利を野積みしておき、必要に応じてベルトコンベアＢＥを用いてこれら投入口３０ａに投入すれば、作業が楽に行える。

その際、サブホッパー３１の投入口３１ａが、第１メインホッパー３０Ａ及び第２メインホッパー３０Ｂの各々の投入口３０ａよりも下方に位置していれば、ベルトコンベアＢＥをサブホッパー３１に接触させることなく、容易に設置できる。

給水装置６０は、給水配管６１や電磁開閉弁６２、流量計６３、緩衝槽６４などで構成されている。給水配管６１の下流側の端部は、捏練容器２３の内部に入り込んでいる。給水配管６１の上流側の端部は、図示しないが、貯水タンク、ポンプなどで構成された給水設備や、工業用水等の配管などの給水源に接続される。

ミキサー２０の近傍には、周辺の温度を計測するために温度センサ９０が配置されている。また、この製造ユニット１では、第１導入ダクト４３Ａに、第１表面水分計測器９１が配設され、第２導入ダクト４３Ｂに、第２表面水分計測器９２が配設されている。これら第１表面水分計測器９１及び第２表面水分計測器９２は、ミキサー２０に投入される砂及び砂利の表面水分を計測する。温度センサ９０、第１表面水分計測器９１、及び第２表面水分計測器９２は、その計測値を制御装置７０に出力する。

制御装置７０は、支持枠１２の上部に設置された操作盤７０ａと、床面１１の上に設置された制御盤７０ｂとを有している。制御盤７０ｂは、操作盤７０ａと電気的に接続されており、第２メインホッパー３０Ｂの下方のスペースに配置されている。制御装置７０は、コンピュータや、コンピュータに実装された各種ソフトウエアなどで構成されており、コンクリートを機械的に製造する制御を実行する。また、制御装置７０には、特許文献１の現場練り製造ユニットと同様に、製造されるコンクリートの品質を保証するために、バッチ毎に製造条件を記憶する機能やコンピュータシステムとの間でデータ通信を行う機能も付与されている。

更に制御装置７０には、製造条件等の表示が可能なモニターや、指示データや識別データＳＤの入力が可能な入力装置、製造条件等の印刷が可能な出力装置なども備えられている。例えば、制御盤７０ｂには、制御装置７０の主体となるメインコンピュータ等が備えられており、操作盤７０ａに、作業者が操作する頻度の高いモニターや入力装置、出力装置等が備えられている。

なお、スペースの都合上、制御盤７０ｂは、第１メインホッパー３０Ａか、第２メインホッパー３０Ｂのいずれかの下方に配置する必要があったが、この製造ユニット１では、第２メインホッパー３０Ｂの下方に配置されている。砂が投入される第１メインホッパー３０Ａの下方では、こぼれ落ちた砂や砂塵が制御盤７０ｂに付着して汚れたり内部に侵入して故障したりする恐れがあるのに対し、砂利が投入される第２メインホッパー３０Ｂの下方であれば、そのような恐れはほとんどないので、制御盤７０ｂの汚れや故障等を抑制できる。

図６に、制御装置７０の主な構成を示す。制御装置７０には、製造制御部７１、製造条件記憶部７２、計量制御部７３、データ通信部７４、などが備えられている。この製造ユニット１の計量制御部７３には、給水量補正部７５が備えられている。

製造制御部７１は、第１ベルトコンベア４０Ａ、第２ベルトコンベア４０Ｂ、スクリューフィーダ５０、ミキサー２０、及び電磁開閉弁６２を制御し、これら作動タイミングや給水タイミング、ミキサー２０の作動時間など、製造に関連する制御を実行する。

製造条件記憶部７２は、製造処理ごとに、第１ベルトコンベア４０Ａの作動に伴って変化するロードセル８０の計測値、第２ベルトコンベア４０Ｂの作動に伴って変化するロードセル８０の計測値、スクリューフィーダ５０の作動に伴って変化するロードセル８０の計測値、及び給水量の各々を記憶する。この製造ユニット１の製造条件記憶部７２では、そのロードセル８０の計測値及び給水量は、識別データと関連付けて記憶できるようになっている。

計量制御部７３は、コンクリート材料及び水の計量に関する制御を実行する。具体的には、指示データに基づいて、ミキサー２０に対するセメント、砂、及び砂利の投入量及び給水量を制御する。指示データは、配合割合等の製造条件を含む、コンクリートの製造を制御装置７０に指示するデータである。

この製造ユニット１では特に、製造処理ごとに入力される識別データに基づいて、ミキサー２０に対するコンクリート材料の投入量及び給水量が制御できるようになっている。

データ通信部７４は、外部のコンピュータシステム１００との間でデータの送受信を行う機能を有している。給水量補正部７５は、温度センサ９０、第１表面水分計測器９１、及び第２表面水分計測器９２の各計測値に基づいて給水量を補正する制御を実行する。

＜現場練り製造ユニットの使用例＞
製造ユニット１は、中型トラック等の荷台に載せて運搬されることにより、工事現場に設置される。その後、製造ユニット１を用いて現場練りの作業が行われる。

現場練りでは、製造ユニット１を操作して機械的にコンクリートを作製する。具体的には、作業者が製造ユニット１を操作して、一定量のコンクリート材料及び水をミキサー２０に導入して一定時間練り混ぜることにより、コンクリートを製造する。

この製造パターンは複数ある。例えば、この製造ユニット１では、特許文献１の現場練り製造ユニットと同様に、予め特定の品質に調整された粗骨材パックやモルタルパックをコンクリート材料に使用して、高品質なコンクリートを製造することができる（第１の使用例）。

また、この製造ユニット１では、一般に使用されているセメント、砂、砂利をコンクリート材料に使用して、ある程度高品質なコンクリートを製造することもできる（第２の使用例）。

（第１の使用例）
作業者は、粗骨材パックから砕石を取り出して第１メインホッパー３０Ａ又は第２メインホッパー３０Ｂ（以下、第１メインホッパー３０Ａとして説明する）に適量投入し、モルタルパックから混合材料を取り出してサブホッパー３１に適量投入する。制御装置７０を操作することにより、指示データを手入力し、製造ユニット１を作動させる。

そうすると、製造制御部７１が第１ベルトコンベア４０Ａを駆動し、砕石がミキサー２０に投入される。ロードセル８０の計測値に基づいて計量制御部７３が投入される砕石を計量し、１バッチ分の砕石が投入されると、製造制御部７１が第１ベルトコンベア４０Ａを停止する。

続いて、製造制御部７１がスクリューフィーダ５０を駆動し、混合材料がミキサー２０に投入される。ロードセル８０の計測値に基づいて計量制御部７３が投入される混合材料を計量し、１バッチ分の混合材料が投入されると、製造制御部７１がスクリューフィーダ５０を停止する。なお、砕石と混合材料の投入順序は逆であってもよい。

続いて、製造制御部７１が電磁開閉弁６２を開いてミキサー２０に給水する。流量計６３に基づいて計量制御部７３が給水量を計測し、ミキサー２０に投入されたコンクリート材料に対応した量が給水されると電磁開閉弁６２を閉じる。

その後は、製造制御部７１がミキサー２０を作動させることにより、コンクリートが製造される。製造されたコンクリートは、払出口２６から払い出される。このような作業を繰り返し行うことにより、必要量のコンクリートを製造する。

使用されるコンクリート材料には、ほとんど水分が含まれていないため、水分管理が容易に行え、水分割合が一定したコンクリートを安定して製造できる。粒度が大きい砕石と別に、粒度の細かい材料を、計量精度の高いスクリューフィーダ５０でまとめて計量しているため、配合割合も安定し、より高品質なコンクリートを製造できる。

しかも、製造ユニット１で計量しながら機械的に製造するので、人為的なミスが排除され、小量の現場練りであっても安定して製造できる。

更に、この製造ユニット１では、温度による品質への影響も抑制できるように工夫されている。

すなわち、練り混ぜ時の周辺温度によって適切な給水量が変化することが知られている。そこで、実験等により、温度に応じて最適な給水量を求めることができる給水補正データが作成されていて、その給水補正データが予め制御装置７０に記憶されている。給水量補正部７５は、その給水補正データと温度センサ９０の計測値とに基づいて自動的に給水量を補正する。

従って、練り混ぜ時の周辺温度が変化しても、適切な給水が行えるので、高品質なコンクリートを安定して製造できる。補正された計量データは、製造条件記憶部７２に記憶されるので、その品質も保証することができる。

（第２の使用例）
作業者は、第１メインホッパー３０Ａに砂を適量投入し、第２メインホッパー３０Ｂに砂利を適量投入する。また、サブホッパー３１には、セメントを適量投入する。砂、砂利、セメントは、一般品が使用できる。現地で調達してもよい。作業者は、制御装置７０を操作することにより、指示データを手入力し、製造ユニット１を作動させる。

そうすると、製造制御部７１によって第１ベルトコンベア４０Ａが駆動され、砂がミキサー２０に投入される。ロードセル８０の計測値に基づいて、計量制御部７３が、投入される砂を計量し、１バッチ分の砂が投入されると、製造制御部７１が第１ベルトコンベア４０Ａを停止する。このとき、第１表面水分計測器９１によって砂の表面水分が計測され、制御装置７０にその計測値が出力される。

同様に、製造制御部７１によって第２ベルトコンベア４０Ｂが駆動され、砂利がミキサー２０に投入される。ロードセル８０の計測値に基づいて計量制御部７３が投入される砂利を計量し、１バッチ分の砂利が投入されると、製造制御部７１が第２ベルトコンベア４０Ｂを停止する。このとき、第２表面水分計測器９２によって砂利の表面水分が計測され、制御装置７０にその計測値が出力される。

続いて、製造制御部７１がスクリューフィーダ５０を駆動し、セメントがミキサー２０に投入される。ロードセル８０の計測値に基づいて計量制御部７３が投入されるセメントを計量し、１バッチ分のセメントが投入されると、製造制御部７１がスクリューフィーダ５０を停止する。なお、これら砂、砂利、セメントの投入順序は任意に設定できる。

続いて、製造制御部７１が電磁開閉弁６２を開いてミキサー２０に給水する。流量計６３に基づいて計量制御部７３が給水量を計測し、ミキサー２０に投入されたコンクリート材料に対応した量が給水されると電磁開閉弁６２を閉じる。

この時、給水量補正部７５は、その給水補正データと温度センサ９０の計測値とに基づいて自動的に給水量を補正する。

この第２の使用例では、現場で野積みされていた砂や砂利を使用するような場合などに、砂や砂利が濡れるなどして、砂や砂利の水分が大きくばらつく場合がある。

それに対し、この製造ユニット１では、給水量補正部７５が、第１表面水分計測器９１及び第２表面水分計測器９２の各々から入力された砂及び砂利の表面水分の計測値に基づいて、給水量を補正する。例えば、砂や砂利の水分が多い場合には、計量制御部７３は、その分の給水量を減らしてミキサー２０に給水を行う。

それにより、使用する砂や砂利の水分が大きくばらついても、比較的安定した品質のセメントが製造できる。

その後は、製造制御部７１がミキサー２０を作動させることにより、コンクリートが製造される。製造されたコンクリートは、払出口２６から払い出される。このような作業を繰り返し行うことにより、必要量のコンクリートを製造する。

一般に使用されている３種のコンクリート材料（セメント、砂、砂利）が使用できるので、利便性に優れる。製造ユニット１で計量しながら機械的に製造するので、人為的なミスが排除され、小量の現場練りであっても安定して製造できる。コンパクトなサイズでありながら、一回で比較的多量のコンクリートが製造できるので、生産性にも優れる。

この製造ユニット１では、製造条件がバッチ単位で記憶される。具体的には、現場練りが行われる度に、混合材料、砕石、セメント、砂、砂利、水の計量データ、バッチ処理が行われた日付データ、ミキサー２０の作動時間、周辺の温度、砂や砂利の表面水分等の製造データなどからなる製造条件のデータが、製造条件記憶部７２に記憶される。

従って、バッチ毎に、コンクリートの品質に影響するデータが記憶されるため、コンクリートの品質保証が行える。記憶した製造条件のデータは、製造ユニット１から外部に送信してもよい。そうすれば、製造条件記憶部７２の記憶量の増加を抑制でき、データの蓄積によって高度な品質保証が行える。

（応用例）
この製造ユニット１には、更に、繊維補強コンクリートも容易に製造できるように構成されている。具体的には、ミキサー２０の捏練容器２３に、第４コンクリート材料として繊維状素材を受け入れる繊維状素材投入部９５が設けられている。

図７Ａ、図７Ｂに、上蓋２４の第２蓋部２４ｂを開いた状態のミキサー２０を示す。第２蓋部２４ｂを開くことにより、捏練容器２３の上部に、ミキサー２０の内部に連通する弧形状の開口（繊維投入口２３ａ）が形成される。その繊維投入口２３ａに合わせて、捏練容器２３の内部に、繊維状素材投入部９５が設けられている。

繊維状素材投入部９５は、網状の篩９６ａが底面に設けられた弧形状のシフター９６と、シフター９６に取り付けられたバイブレータ９７とを有している。捏練容器２３の繊維投入口２３ａに沿った内壁上部には、径方向外側に張り出した内フランジ部２３ｂが形成されている。第１蓋部２４ａにおける第２蓋部２４ｂとの連結部の近傍には、内フランジ部２３ｂと対向するように張出した掛止部９８ａを有する支持部材９８が取り付けられている。

シフター９６の上部外周には、外方に張り出す鍔部９６ｂが設けられている。その鍔部９６ｂを掛止部９８ａ及び内フランジ部２３ｂに掛け止めることにより、シフター９６が、捏練容器２３に取り外し可能に装着されている。バイブレータ９７は、そのスイッチをオンにすることで、シフター９６の全体が連続して振動するように構成されている。

繊維補強コンクリートは、ＦＲＣとも称され、合成樹脂や金属などの短繊維を混入することによって製造される。そのような繊維補強コンクリートを製造する際、この製造ユニット１では、捏練容器２３の内部に、所定量の砂や砂利、セメントが投入された後、撹拌羽根２５の駆動によってこれらコンクリート材料の混合物が撹拌された状態とされる。その状態で、バイブレータ９７のスイッチがオンにされ、シフター９６が振動している状態で、所定量の繊維状素材が、作業者によって繊維投入口２３ａから投入される。

そうすることにより、繊維状素材が、シフター９６を通じて細かく分散した状態で、コンクリート材料の混合物に混入する。その後、引き続き、給水することで、繊維補強コンクリートを製造することができる。作業者は、繊維状素材を投入するだけで、短繊維が満遍なく分散した繊維補強コンクリートを製造することができるので、高品質な繊維補強コンクリートが容易に製造できる。

なお、シフター９６のオンオフの操作も製造制御部７１を通じて制御するのが好ましい。その際、シフター９６のオンオフ操作に連動して撹拌羽根２５の駆動や給水が行われるようにするとよい。

なお、ここで開示する現場練り製造ユニットは、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、表面水分計測器は、現場練り製造ユニットに必須ではない。現場での調達でも、水分が安定した砂や砂利が得られる場合があり、その場合には、製造ごとに砂や砂利の水分を計測しなくても、品質の安定したセメントが製造できる。同様に、温度センサも現場練り製造ユニットに必須ではない。

コンクリートの製造に際し、所定の製造条件のデータが入力されなければ、制御装置７０は、コンクリートの製造の開始や再開をしないように設定してもよい。例えば、制御装置７０は、作業者に対して、給水する水のｐＨ、繊維状素材の種類や量等、コンクリートの品質に係わるデータの入力を求め、そのデータが入力されなければ、製造制御部７１は、コンクリートの製造が開始や再開ができず、そのデータが入力されることで、コンクリートの製造の開始や再開ができるようにする。

そうすることで、重要な製造条件のデータの欠落が回避でき、より確実な品質保証が行える。

砂利や砂に代えて、再生骨材を用いてもよい。再生骨材としては、例えば、コンクリートの粉砕物、瓦の粉砕物、製鉄過程で発生するスラグの再利用物等、産業廃棄物のリサイクル材などが挙げられる。

１ 現場練り製造ユニット
１０ ユニット台
２０ ミキサー
３０Ａ 第１メインホッパー
３０Ｂ 第２メインホッパー
３１ サブホッパー３１
４０Ａ 第１ベルトコンベア
４０Ｂ 第２ベルトコンベア
５０ スクリューフィーダ
６０ 給水装置
７０ 制御装置
８０ ロードセル
９１ 第１表面水分計測器
９２ 第２表面水分計測器

Claims (6)

1. ユニット台の上に複数の関連装置が一体に組み込まれているコンクリートの現場練り製造ユニットであって、
   前記関連装置は、
   ロードセルによって重量変化の計測が可能なミキサーと、
   第１コンクリート材料を受け入れるとともに、下端に排出口が開口し、下方に向かって窄まった形状の下部を有する第１メインホッパーと、
   第２コンクリート材料を受け入れるとともに、下端に排出口が開口し、下方に向かって窄まった形状の下部を有する第２メインホッパーと、
   第３コンクリート材料を受け入れるサブホッパーと、
   前記第１コンクリート材料を搬送して前記ミキサーに投入する第１ベルトコンベアと、
   前記第２コンクリート材料を搬送して前記ミキサーに投入する第２ベルトコンベアと、
   前記第３コンクリート材料を搬送して前記ミキサーに投入するスクリューフィーダと、
   前記ミキサーに給水する給水装置と、
   前記ロードセルの計測値を記憶する製造条件記憶部を有する制御装置と、
   を含み、
   前記ユニット台の短手方向に寸法を拡大した状態で、前記ユニット台の長手方向の一方の端部に前記ミキサーが配置され、前記ユニット台の長手方向の他方の端部に前記サブホッパーが配置され、当該サブホッパーと当該ミキサーとの間に、前記第１メインホッパー及び前記第２メインホッパーが、前記ユニット台の短手方向に並列して配置されていて、
   前記第１ベルトコンベア及び前記第２ベルトコンベアは、前記第１メインホッパーの前記排出口の下方及び前記第２メインホッパーの前記排出口の下方から互いに離れた状態で前記ミキサーの上部まで延設され、
   前記スクリューフィーダが、前記サブホッパーの下方から、前記第１メインホッパーの下部と前記第２メインホッパーの下部との間の隙間を通り、前記第１ベルトコンベア及び前記第２ベルトコンベアの間を前記ミキサーに向かって上り傾斜しながら延設されていて、前記ミキサーの上部の中心側に前記第３コンクリート材料を投入する現場練り製造ユニット。
2. 請求項１に記載の現場練り製造ユニットにおいて、
   前記サブホッパーが、前記ユニット台の短手方向の中間部位に配置された状態で、前記第１メインホッパー及び前記第２メインホッパーに隣接している現場練り製造ユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載の現場練り製造ユニットにおいて、
   前記サブホッパーの上部に開口する投入口が、前記第１メインホッパー及び前記第２メインホッパーの各々の上部に開口する投入口よりも下方に位置している前記現場練り製造ユニット。
4. 請求項３に記載の現場練り製造ユニットにおいて、
   前記第１コンクリート材料及び前記第２コンクリート材料の少なくとも一方の表面水分を計測する表面水分計測器が配設され、
   前記制御装置が、前記表面水分計測器の計測値に基づいて給水量を補正する給水量補正部を有している現場練り製造ユニット。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の現場練り製造ユニットにおいて、
   前記ミキサーに、第４コンクリート材料としての繊維状素材を受け入れる繊維状素材投入部が設けられ、
   前記繊維状素材投入部が、前記ミキサーの開口の一部に装着される網状のシフターと、前記シフターに取り付けられたバイブレータと、を有している現場練り製造ユニット。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の現場練り製造ユニットにおいて、
   前記ユニット台が、１．５ｍより大きく２ｍ以下の短辺と、３ｍより大きく４ｍ以下の長辺とで構成された矩形の床面を有し、当該床面の上に収まるように前記関連装置が設置されていて、
   総重量が４０００ｋｇ以下に設定されている現場練り製造ユニット。
   

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