(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024124737
(43)【公開日】2024-09-13
(54)【発明の名称】コンクリート材料の冷却方法とその装置
(51)【国際特許分類】
B28C 7/00 20060101AFI20240906BHJP
F28D 15/02 20060101ALI20240906BHJP
C04B 40/00 20060101ALI20240906BHJP
【ＦＩ】
B28C7/00
F28D15/02 102C
C04B40/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023032621
(22)【出願日】2023-03-03
(71)【出願人】
【識別番号】000001317
【氏名又は名称】株式会社熊谷組
(74)【代理人】
【識別番号】100141243
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 靖夫
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 英明
【テーマコード（参考）】
4G056
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G056AA06
4G056CA06
4G112RA05
(57)【要約】
【課題】容器内に貯蔵されたセメントや細骨材などのコンクリート材料を容易に冷却する方法とその装置を提供する。
【解決手段】セメントサイロ１０のサイロ本体１１に、密封管２１ａの内部に作動液２１ｃを封入してなる複数の伝熱管（ヒートパイプ２１）を、一端側である吸熱部２１Ａがサイロ本体１１内に挿入され、他端側である放熱部２１Ｂがサイロ本体１１の外側に位置するように設置するとともに、放熱部２１Ｂの外周側に不織布などの吸湿体２２を取付け、この吸湿体２２に散水手段２３を用いて散水することで、サイロ本体１１内のセメント３０を冷却するようにした。
【選択図】図１
【解決手段】セメントサイロ１０のサイロ本体１１に、密封管２１ａの内部に作動液２１ｃを封入してなる複数の伝熱管（ヒートパイプ２１）を、一端側である吸熱部２１Ａがサイロ本体１１内に挿入され、他端側である放熱部２１Ｂがサイロ本体１１の外側に位置するように設置するとともに、放熱部２１Ｂの外周側に不織布などの吸湿体２２を取付け、この吸湿体２２に散水手段２３を用いて散水することで、サイロ本体１１内のセメント３０を冷却するようにした。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器内に貯蔵されたコンクリート材料を冷却する方法であって、
前記コンクリート材料がセメント又は細骨材であり、
前記容器にパイプの内部に作動液を封入してなる伝熱管の一方の端部側である吸熱部を挿入し、
前記伝熱管の他方の端部側である放熱部を前記容器の外側に位置させて、前記コンクリート材料の熱を吸熱部から前記放熱部に移動させて放熱し、前記コンクリート材料を冷却することを特徴とするコンクリート材料の冷却方法。
前記コンクリート材料がセメント又は細骨材であり、
前記容器にパイプの内部に作動液を封入してなる伝熱管の一方の端部側である吸熱部を挿入し、
前記伝熱管の他方の端部側である放熱部を前記容器の外側に位置させて、前記コンクリート材料の熱を吸熱部から前記放熱部に移動させて放熱し、前記コンクリート材料を冷却することを特徴とするコンクリート材料の冷却方法。
【請求項2】
容器内に貯蔵されたコンクリート材料の冷却装置であって、
前記コンクリート材料がセメント又は細骨材であり、
一端側である吸熱部が前記容器内に挿入され、他端側である放熱部が前記容器の外側に位置するように設置された、パイプの内部に作動液を封入してなる複数の伝熱管を備えることを特徴とするコンクリート材料の冷却装置。
前記コンクリート材料がセメント又は細骨材であり、
一端側である吸熱部が前記容器内に挿入され、他端側である放熱部が前記容器の外側に位置するように設置された、パイプの内部に作動液を封入してなる複数の伝熱管を備えることを特徴とするコンクリート材料の冷却装置。
【請求項3】
前記放熱部の外周側に取付けられる吸湿体と、
前記吸湿体に散水もしくは噴霧する手段と、を設けたことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート材料の冷却装置。
前記吸湿体に散水もしくは噴霧する手段と、を設けたことを特徴とする請求項２に記載のコンクリート材料の冷却装置。
【請求項4】
前記伝熱管は、前記容器の下部に、前記パイプの軸方向が水平面に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリート材料の冷却装置。
【請求項5】
前記散水もしくは噴霧する水量及び時間間隔のいずれか一方または両方を、外気温と前記コンクリート材料の温度との温度差、もしくは、前記温度差と湿度に基づいて制御することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のコンクリート材料の冷却装置。
【請求項6】
前記放熱部にフィンを設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のコンクリート材料の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セメントや細骨材などのコンクリート材料の冷却方法とその装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、セメントの冷却方法としては、搬送スクリーンコンベヤのシャフトを中空にして冷却水を通し冷却する方法や、大型の堅型スクリューでセメントを輸送し、その外筒に冷却水を流すことでセメントを冷却するセメントクーラーなどが用いられている。
また、細骨材の冷却方法としては、気化冷却法、真空冷却、液体窒素による冷却、サンドスタビライザなどが開発されている（例えば、特許文献１、２等参照）。
また、細骨材の冷却方法としては、気化冷却法、真空冷却、液体窒素による冷却、サンドスタビライザなどが開発されている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開昭６１－２０１６８１号公報
【特許文献2】特開平１１―１１４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、搬送スクリーンコンベヤのシャフトを冷却する方法では、シャフトが結露してセメントが固着するなどの問題がある。また、セメントクーラーについては、設備費用が高額になるといった問題点があった。
また、細骨材の冷却方法は、いずれも、設備費用が高額であるだけでなく、ランニングコストも大きいといった難点があった。
また、細骨材の冷却方法は、いずれも、設備費用が高額であるだけでなく、ランニングコストも大きいといった難点があった。
【0005】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、容器内に貯蔵されたセメントや細骨材などのコンクリート材料を容易に冷却する方法とその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、容器内に貯蔵されたコンクリート材料を冷却する方法であって、前記コンクリート材料がセメント又は細骨材であり、前記容器にパイプの内部に作動液を封入してなる伝熱管の一方の端部側である吸熱部を挿入し、前記伝熱管の他方の端部側である放熱部を前記容器の外側に位置させて、前記コンクリート材料の熱を吸熱部から前記放熱部に移動させて放熱し、前記コンクリート材料を冷却することを特徴とする。
これにより、簡便で安価な設備でコンクリート材料を冷却することができる。
なお、伝熱管は放射状に複数設置することが好ましい。
また、本発明は、容器内に貯蔵されたコンクリート材料の冷却装置であって、前記コンクリート材料がセメント又は細骨材であり、一端側である吸熱部が前記容器内に挿入され、他端側である放熱部が前記容器の外側に位置するように設置された、パイプの内部に作動液を封入してなる複数の伝熱管を備えることを特徴とする。
このような構成を採ることにより、簡便で安価なコンクリート材料の冷却装置を提供することができる。
これにより、簡便で安価な設備でコンクリート材料を冷却することができる。
なお、伝熱管は放射状に複数設置することが好ましい。
また、本発明は、容器内に貯蔵されたコンクリート材料の冷却装置であって、前記コンクリート材料がセメント又は細骨材であり、一端側である吸熱部が前記容器内に挿入され、他端側である放熱部が前記容器の外側に位置するように設置された、パイプの内部に作動液を封入してなる複数の伝熱管を備えることを特徴とする。
このような構成を採ることにより、簡便で安価なコンクリート材料の冷却装置を提供することができる。
【0007】
また、前記放熱部の外周側に取付けられる吸湿体と、前記吸湿体に散水もしくは噴霧する手段とを設け、吸湿体に散水もしくは噴霧された水分の気化によって放熱部を冷却するようにしたので、簡単な構成でコンクリート材料を効果的に冷却できる。
また、前記伝熱管を、前記容器の下部に、前記パイプの軸方向が水平面に対して傾けて配置したので、コンクリート材料による伝熱管に対する負荷を低減できる。
また、前記散水もしくは噴霧する水量及び時間間隔のいずれか一方または両方を、外気温と前記コンクリート材料の温度との温度差、もしくは、前記温度差と湿度に基づいて制御するようにしたので、コンクリート材料を効率よく冷却できる。
また、前記放熱部にフィンを設けたので、コンクリート材料の冷却効率が向上した。
また、前記伝熱管を、前記容器の下部に、前記パイプの軸方向が水平面に対して傾けて配置したので、コンクリート材料による伝熱管に対する負荷を低減できる。
また、前記散水もしくは噴霧する水量及び時間間隔のいずれか一方または両方を、外気温と前記コンクリート材料の温度との温度差、もしくは、前記温度差と湿度に基づいて制御するようにしたので、コンクリート材料を効率よく冷却できる。
また、前記放熱部にフィンを設けたので、コンクリート材料の冷却効率が向上した。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
図１（ａ）～（ｃ）は本実施の形態に係るセメントサイロ１０を示す図で（ａ）図は正面図、（ｂ）図は縦断面図、（ｃ）図は横断面図である。
各図において、１１はサイロ本体、１２は支持部材、１３はヒートパイプ挿入孔、１４はヒートパイプ支持具である。また、２１は伝熱管であるヒートパイプ、２２は吸湿体、２３は散水手段で、ヒートパイプ２１、吸湿体２２、散水手段２３により、本発明のセメントの冷却装置を構成する。なお、（ｂ）図と（ｃ）図では、支持部材１２と散水手段２３については省略した。
サイロ本体１１は上部に位置する円筒部１１ａと、円筒部１１ａの下部に位置して、下に行くほど断面の径が小さくなる円錐台部１１ｂと、最下部に位置する円筒状の取出部１１ｃとを備えた、内部にセメント３０を貯蔵する容器で、取出部１１ｃには、ロータリーバルブなどの開閉バルブ１１ｄが設けられている。サイロ本体１１は、地面１５に立設されて上方に延長する複数本の支持部材１２により、上記の円筒部１１ａの円錐台部１１ｂに近い側で支持されている。
ヒートパイプ挿入孔１３はサイロ本体１１の円筒部１１ａの下部に設けられた断面が楕円形の孔で、本例では、同じ高さに、周方向に等間隔に８個設けた。なお、断面を楕円形としたのは、ヒートパイプ２１をサイロ本体１１に斜めに差し込むためである。
ヒートパイプ２１を斜めに差し込んだ理由は、貯蔵されたセメント３０による伝熱管に対する負荷を低減するためである。
なお、ヒートパイプ２１は、図３（ａ）に示す吸熱部２１Ａが下方に、放熱部２１Ｂが上方になるように、サイロ本体１１に斜めに差し込まれることはいうまでもない。
各図において、１１はサイロ本体、１２は支持部材、１３はヒートパイプ挿入孔、１４はヒートパイプ支持具である。また、２１は伝熱管であるヒートパイプ、２２は吸湿体、２３は散水手段で、ヒートパイプ２１、吸湿体２２、散水手段２３により、本発明のセメントの冷却装置を構成する。なお、（ｂ）図と（ｃ）図では、支持部材１２と散水手段２３については省略した。
サイロ本体１１は上部に位置する円筒部１１ａと、円筒部１１ａの下部に位置して、下に行くほど断面の径が小さくなる円錐台部１１ｂと、最下部に位置する円筒状の取出部１１ｃとを備えた、内部にセメント３０を貯蔵する容器で、取出部１１ｃには、ロータリーバルブなどの開閉バルブ１１ｄが設けられている。サイロ本体１１は、地面１５に立設されて上方に延長する複数本の支持部材１２により、上記の円筒部１１ａの円錐台部１１ｂに近い側で支持されている。
ヒートパイプ挿入孔１３はサイロ本体１１の円筒部１１ａの下部に設けられた断面が楕円形の孔で、本例では、同じ高さに、周方向に等間隔に８個設けた。なお、断面を楕円形としたのは、ヒートパイプ２１をサイロ本体１１に斜めに差し込むためである。
ヒートパイプ２１を斜めに差し込んだ理由は、貯蔵されたセメント３０による伝熱管に対する負荷を低減するためである。
なお、ヒートパイプ２１は、図３（ａ）に示す吸熱部２１Ａが下方に、放熱部２１Ｂが上方になるように、サイロ本体１１に斜めに差し込まれることはいうまでもない。
【0010】
ヒートパイプ支持具１４は、図２に示すように、円筒状部材１４ａの内周側に円筒状のゴム部材１４ｂを配置したもので、ゴム部材１４ｂの中空部１４ｈにヒートパイプ２１が挿入される。ヒートパイプ支持具１４の軸方向は、サイロ本体１１の円筒部１１ａの径方向及び軸方向に対して所定の角度をなす方向に向いている。ヒートパイプ支持具１４は、円筒部１１ａの外周側で、ヒートパイプ挿入孔１３の周囲に取付けられる。
本例では、ゴム部材１４ｂの挿入側（サイロ本体１１とは反対側）に切り欠き部１４ｋを設けて、ヒートパイプ２１の挿入が容易になるようにしている。
これにより、ヒートパイプ２１を、上記のヒートパイプ挿入孔１３に、ヒートパイプ支持具１４を介して、軸方向がサイロ本体１１の軸方向に対して斜めになるように容易に取付けることができる。
本例では、ゴム部材１４ｂの挿入側（サイロ本体１１とは反対側）に切り欠き部１４ｋを設けて、ヒートパイプ２１の挿入が容易になるようにしている。
これにより、ヒートパイプ２１を、上記のヒートパイプ挿入孔１３に、ヒートパイプ支持具１４を介して、軸方向がサイロ本体１１の軸方向に対して斜めになるように容易に取付けることができる。
【0011】
図３（ａ）に示すように、ヒートパイプ２１は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属又は合金で作られた、両端が閉じられた密封管２１ａと、この密封管２１ａの内壁に設けられた毛細管構造体（以下、ウイック２１ｂという）と、管内に高度な減圧状態で封じ込められた適量の作動液２１ｃとを備えている。
ウイック２１ｂとしては、密封管２１ａの内面を加工した細い溝から成るグルーブウイック、網状の金属から成るメッシュウイック、多孔体焼結金属から成る多孔質体などが用いられ、作動液としては、純水、エタノール、代替フロン、フロン、アンモニアなどの凝縮性の液体が用いられる。
ヒートパイプ２１は、一端側（吸熱部２１Ａ）が加熱されると、減圧状態の内部では作動液２１ｃが蒸発して蒸気となり、加熱されていない他端部（放熱部２１Ｂ）に移動して低温側の内壁に触れ、放熱部２１Ｂに熱を渡しながら液体に戻る（凝縮する）ことで熱を放出する。液体に戻った作動液２１ｃはウイック２１ｂを伝って元の場所である吸熱部２１Ａへと戻る。
このように、ヒートパイプ２１は、作動液２１ｃの蒸発・移動・凝縮を繰り返すことで、熱源であるセメントサイロ１０内のセメント３０の熱を、蒸発潜熱の形で吸熱部２１Ａから放熱部２１Ｂに伝達することができる。
ウイック２１ｂとしては、密封管２１ａの内面を加工した細い溝から成るグルーブウイック、網状の金属から成るメッシュウイック、多孔体焼結金属から成る多孔質体などが用いられ、作動液としては、純水、エタノール、代替フロン、フロン、アンモニアなどの凝縮性の液体が用いられる。
ヒートパイプ２１は、一端側（吸熱部２１Ａ）が加熱されると、減圧状態の内部では作動液２１ｃが蒸発して蒸気となり、加熱されていない他端部（放熱部２１Ｂ）に移動して低温側の内壁に触れ、放熱部２１Ｂに熱を渡しながら液体に戻る（凝縮する）ことで熱を放出する。液体に戻った作動液２１ｃはウイック２１ｂを伝って元の場所である吸熱部２１Ａへと戻る。
このように、ヒートパイプ２１は、作動液２１ｃの蒸発・移動・凝縮を繰り返すことで、熱源であるセメントサイロ１０内のセメント３０の熱を、蒸発潜熱の形で吸熱部２１Ａから放熱部２１Ｂに伝達することができる。
【0012】
本例では、図３（ｂ）に示すように、熱源（ここでは、セメント３０）に吸熱部２１Ａを配置するとともに、放熱部２１Ｂの外周に不織布やガーゼなどの吸湿体２２を取付け、この吸湿体２２に散水手段２３からに散水することで放熱部２１Ｂを冷却する。具体的には、吸湿体２２に含まれている水分が気化する際の気化熱により放熱部２１Ｂを冷却する。
散水手段２３としては、散水時間及び散水間隔が設定可能な市販の散水ノズル２３ａが好適に用いられる。散水ノズル２３ａは、散水ホース２３ｂを介して、図示しない給水タンクに接続されている。また、散水ノズル２３ａは、例えば、セメントサイロ１０の支持部材１２の上部に円環状のノズル支持部材２３ｃを取付け、このノズル支持部材２３ｃに、散水ノズル２３ａがヒートパイプ２１の放熱部２１Ｂの近傍（吸湿体２２の近傍）に位置するように取付ければよい。
なお、本例では、散水された水そのもので放熱部２１Ｂを冷却するのではなく、吸湿体２２に含まれている水分の気化により放熱部２１Ｂを冷却するので、散水は連続的に行う必要はなく、例えば、１５分～３０分に１回など、間欠的に行えばよい。これにより、連続的に散水する場合に比較して、ランニングコストが低減できるとともに、効果的に放熱部２１Ｂを冷却することができる。
散水手段２３としては、散水時間及び散水間隔が設定可能な市販の散水ノズル２３ａが好適に用いられる。散水ノズル２３ａは、散水ホース２３ｂを介して、図示しない給水タンクに接続されている。また、散水ノズル２３ａは、例えば、セメントサイロ１０の支持部材１２の上部に円環状のノズル支持部材２３ｃを取付け、このノズル支持部材２３ｃに、散水ノズル２３ａがヒートパイプ２１の放熱部２１Ｂの近傍（吸湿体２２の近傍）に位置するように取付ければよい。
なお、本例では、散水された水そのもので放熱部２１Ｂを冷却するのではなく、吸湿体２２に含まれている水分の気化により放熱部２１Ｂを冷却するので、散水は連続的に行う必要はなく、例えば、１５分～３０分に１回など、間欠的に行えばよい。これにより、連続的に散水する場合に比較して、ランニングコストが低減できるとともに、効果的に放熱部２１Ｂを冷却することができる。
【0013】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【0014】
例えば、前記実施の形態では、冷却するコンクリート材料をセメントサイロ１０に貯蔵されたセメント３０としたが、細骨材貯蔵ビンに貯蔵された細骨材についても同様に冷却することができるこというまでもない。
また、前記実施の形態では、ヒートパイプ２１の本数を８本としたが、これに限るものではなく、４本や６本であってもよいし、９本以上であってもよい。なお、ヒートパイプ２１の本数が多いほど冷却効果は大きいが、費用も増加するので、サイロの大きさ（冷却するコンクリート材料の量）などにより適宜決定することが好ましい。
また、前記実施の形態では、散水手段２３で吸湿体２２に水分を補給したが、散水手段２３に替えて、吸湿体２２に水分を噴霧する手段を設けてもよい。
また、前記実施の形態では、散水手段２３は所定時間ごとに吸湿体２２に散水したが、外気温とセメントの温度との温度差、もしくは、上記の温度差と湿度とに基づいて散水量及び散水間隔を変更するようにすれば、コンクリート材料の冷却を更に効果的行うことができる。
また、ヒートパイプ２１の放熱部２１Ｂの外周にフィンを設けるとともに、このフィンに吸湿体２２を巻付けてもよい。
また、前記実施の形態では、伝熱管としてヒートパイプ２１を用いたが、パイプに水等の液体を収納したものを用いてもよい。この場合には、収納された液体が吸熱部２１Ａと放熱部２１Ｂとの間を還流することで熱が運ばれるので、ヒートパイプ２１に比較して熱交換の効率は悪いが、ウイック２１ｂも必要なく、かつ、パイプ内を高度な減圧状態とする必要もないので、伝熱管を安価にできる。なお、収納する液体は、液面が放熱部の上部まで達する量とすることが好ましい。
また、前記実施の形態では、ヒートパイプ２１の本数を８本としたが、これに限るものではなく、４本や６本であってもよいし、９本以上であってもよい。なお、ヒートパイプ２１の本数が多いほど冷却効果は大きいが、費用も増加するので、サイロの大きさ（冷却するコンクリート材料の量）などにより適宜決定することが好ましい。
また、前記実施の形態では、散水手段２３で吸湿体２２に水分を補給したが、散水手段２３に替えて、吸湿体２２に水分を噴霧する手段を設けてもよい。
また、前記実施の形態では、散水手段２３は所定時間ごとに吸湿体２２に散水したが、外気温とセメントの温度との温度差、もしくは、上記の温度差と湿度とに基づいて散水量及び散水間隔を変更するようにすれば、コンクリート材料の冷却を更に効果的行うことができる。
また、ヒートパイプ２１の放熱部２１Ｂの外周にフィンを設けるとともに、このフィンに吸湿体２２を巻付けてもよい。
また、前記実施の形態では、伝熱管としてヒートパイプ２１を用いたが、パイプに水等の液体を収納したものを用いてもよい。この場合には、収納された液体が吸熱部２１Ａと放熱部２１Ｂとの間を還流することで熱が運ばれるので、ヒートパイプ２１に比較して熱交換の効率は悪いが、ウイック２１ｂも必要なく、かつ、パイプ内を高度な減圧状態とする必要もないので、伝熱管を安価にできる。なお、収納する液体は、液面が放熱部の上部まで達する量とすることが好ましい。
【符号の説明】
【0015】
１０ セメントサイロ、１１ サイロ本体、１１ａ 円筒部、１１ｂ 円錐台部、
１１ｃ 取出部、１１ｄ 開閉バルブ、１２ 支持部材、１３ ヒートパイプ挿入孔、
１４ ヒートパイプ支持具、１５ 地面、
２１ ヒートパイプ、２２ 吸湿体、２３ 散水手段、２３ａ 散水ノズル、
２３ｂ 散水ホース、２３ｃ ノズル支持部材、
３０ セメント。
１１ｃ 取出部、１１ｄ 開閉バルブ、１２ 支持部材、１３ ヒートパイプ挿入孔、
１４ ヒートパイプ支持具、１５ 地面、
２１ ヒートパイプ、２２ 吸湿体、２３ 散水手段、２３ａ 散水ノズル、
２３ｂ 散水ホース、２３ｃ ノズル支持部材、
３０ セメント。
【図1】
【図2】
【図3】