１. 開発経緯 (１) 開発の背景 建設工事の現場からは膨大な量の汚泥が発生しますが、そのうちケーキ状で排出され る汚泥は「廃棄物の処理及び清掃に関する法律」で産業廃棄物に指定されているため適 正な処理が必要です。建設業界では現在その一部がリサイクルされていますが、まだ不充 分であり大半が場内に埋め立て処分しているか、相応の費用をかけて廃棄処分されてい ます。 当社が主たるマーケットとしてきた骨材（砂利、砂、砕石）業界におけるケーキ発生量は、 日本砕石協会の試算では砕石業だけで毎月１００万トンと推定されていますが、これに砂 利業を加えると年間５千万トンもの大量のケーキが発生していると推定されています。さら に建設工事からはこれ以上の大量のケーキが発生しているものと思われますが、これらの 大半が何らかのかたちで処分されていることになります。 現在一般的に行われている場内埋め立ては、その場所が不足してきており、さらに最終 処分場の能力も限界的になってきているため、この膨大な量の廃棄物を資源化して再利 用できないか、というのが大きな課 題でありました。当社ではかねてから、その再 資 源化と いう業界の要望に応えることのできる装置の開発に取り組んできました。 ケーキに安定材を加えたうえ混練して改良土にする工法は、従来から重機やパドルミキ サーにより行われていました。しかしこの方法では均等な混練ができないため大量の安定 材を必要とし、さらに処理土の強度にむらがありました。この度ケーキに少量の安定材を添 加して、安価で均一な強度のある改良土にし、建設資材として再生することのできる画期 的な機械である連続式ケーキリサイクル機「ケークル」を完成したものです。 ケークル処 理土の用途 は、工作 物 の埋め戻し材、道 路の路床や路体 の盛土、構 造 物 の裏込め、河川堤防、宅地・公園・緑地などの造成等々のほかセメント原料となり、またク ラッシャーランや廃コンクリートリサイクル材などの粗粒材に混入して路盤材として利用でき ます。この廃棄物有効利用化が環境浄化に貢献できることはもちろん、あわせて社会経済 的にもその効果は甚大であろうと考えます。
脱水ケーキリサイクル機
株式会社氣工社
中小企業庁長官賞
(２) 開発の目的 ① 安定処理 ケーキ状の汚泥を安定処理して再利用に適した改良土にするためには、いくつかの 条件を満たさなければなりません。それにはケーキに安定 材 を一定の割合で添加し、 安定材が汚泥の隅々まで均一にいきわたるように添加・混練して、その後化学反応を 待つために一定時間養生を行うことです。ケーキのリサイクル装置は、これら条件を満 たすことのできる機能を備えたものでなければなりません。 ② 定量供給 ケーキは粘性があるうえ含水率が一定でないため、通常のホッパーとフィーダーでは 閉塞を起こして安定した定量切り出しは不可能 です。しかし機械処理により連続的に 安定処理を行うためには、まず定量切り出しがどうしても必要です。 ③ 解砕と混練 安定処理はケーキと安定材が化学反応を起こすことによって強度を増します。これを できるだけ少 量 の安 定 材 添 加 で実 現 するためには、安 定 材 をむらなくケーキ全 体 の 隅々に行きわたらせることが必須条件です。ケーキはそのままでは粘土塊の集まりであ り、この状 態 でいくら大 量 の安 定 材 を添 加 しても、ケーキ塊 の表 面 に付 着 した安 定 材 は芯までいきとどきません。完全な混練を行うためにはケーキを数ミリ単位に解砕し、細 片状のままで安定材を添加・混練しなければなりません。またケーキは水分を含んでお り粘着性があるため、解砕しても細片は互いにすぐ付着しやすい性質をもっています。 従って解砕と安定材添加が同時であることが望ましい。安定材添加後であれば、ケー キ細片が互いに付着しても、その中に安定材を包み込んでおり、充分な強度が得られ ます。このようにケーキの解砕・安定材添加・混練の工程は、できるだけ同時に行うこと が必要です。 ④ 安定材添加 安定材の種類は生石 灰またはセメント系の中から、テストにより適正 強 度の得られる ものを選定します。添加量はケーキの性状や含水率、安定材の種類、混練の方法、養 生時間、処理土の用途などによって異なるので一概には決められませんが、通常１～ ３％程度で適正強度が得られるような設備を整えないと不経済です。
２. 装置説明 当社の「ケークル」は、以上のことを満たしたケーキリサイクル機として開発したものです。 ケークルは、ケーキの定量切り出し→細片状に解砕→安定材定量添加→混練・再解砕の四 工程を、一挙に連続的に行う一体構造の機械です。 図-１ ケークルⅡ構造図 (a) 定量切り出し ケーキは重機により円形の受け入れホッパーに投入します。ケーキの受け入れホッパー 自体が約２ｒｐｍでゆっくり回転します。ホッパー内のケーキはホッパーと一緒に回転し、送 り板によってカキ氷式カッターの切り出し口に送られ、厚さ７０㎜程度の帯 状となって一定 量ずつ押し出されます。 (b) 解砕 切 り出 し口 から押 し出 されたケーキは、直 ちに高 速 回 転 の解 砕 機 により、数 ミリ単 位 の 細片状に解砕されます。 (c) 安定材添加 細片状に解砕されたケーキは、ケ－キ片が互いに付着するより前にサイロから引き出さ れた安定材をスクリューコンベヤーにより一定量 添加します。安定材はケーキ片の隅々ま で行きわたります。 (d) 混練・再解砕 安定材添加後のケーキは、下部のベルトフィーダーにより排出部に向かいます。その間、 養生を行なうと同時に回転式混練機により満遍なく混練し、互いに付着した塊も種々の用 途に適するように再解砕されて機外に送り出されます。ベルトスピードと混練機の回転はイ ンバーターにより調整できます。
なお、混練・再解砕の部分は、製作 8 台目から新構造に改良したことにより、新シリーズ を「ケークルⅡ」と呼称しており、今回の資料はケークルⅡに基づいております。 (e) 養生 ケークル処 理した処 理 土はコンベヤーで野積 みされ、安定 材による化学反 応を待 って 強度を増すために一定時間養生します。 表-１ 機械仕様
型式
５０型
３０型
ジュニア型
処理能力（最大）
５０ｔ/ｈ
３０ｔ/ｈ
１０ｔ/ｈ
回転ホッパー
９m
3４．２m
3１．７m
3原料投入
タイヤショベル
バックホウ
解砕機
４００rpm
混練解砕機
３軸回転式
サイロ
１．８m
3総電力
６５kw
４６kw
３０kw
３. 成果 (１) 性能 ケークル以外の機械にない性能として、 (a) 粘性があってもケーキを定量的に切出す。 (b) そのケーキを数ミリ単位の細片状に解砕する。 (c) 安定材を細片の隅々まで均等に添加する。 (d) よく混練する。 処理土の見掛粒度として５ｍｍ以下が９５％以上である。 以上を連続式で行なう、一体式構造の機械です。またケークル処理土の用途は次のと おりです。 【処理土の用途】 (a) 改良土 改 良 土 として使 用 する場 合 、その強 度はコーン指 数で表 示 されます。その品 質 と用 途 標 準は国土交通省より基準が示されています。 なお、安定 材の添加 量 は、脱水ケーキの性状 により異なりますが、一般的には１～３％の 添加で、ほとんどのケーキが第２種改良 土 以上 のコーン指数（８００ｋＮ／ｍ２以上）が得 ら れます。(b) 路盤材 路盤材として使用する場合、クラッシャーランまたはＲＣ材に混入して使いますが、その混 入率は路盤材としての粒度分布及びＣＢＲ等の基準をクリアする範囲内で混合します。ケ ーキの性 状 によっては、安 定 材 は生 石 灰 の他 にセメント系 固 化 材 を加 える場 合 もありま す。 新規格のリサイクル路盤材である水硬性複合路盤材の場合、クラッシャーランまたは再生 クラッシャーランに２０％以内混入します。（別紙添付の「水硬性複合路盤材」パンフレット をご参照ください）。この新規格をクリアするケーキ処理機としては、ケークルが最も適した 機械として、標準フローに採り入れられています。 (c) その他 セメント工場では、ケークル処理土がセメント原料としてリサイクルされています。 表-２ 建設発生土の土質材料としての品質区分と品質基準値（国土交通省基準） 区分 細区分 コーン指数 （※４） ｑｃ(KN/m２) 第１種 第１種建 設発 生土 砂、礫およびこれらに準ずるもの 第１種 改良土 － 第２ａ種 第２ｂ種 第２種建 設発 生土 砂質土、礫質土およびこれらに準ずるもの 第２種改良土 800 以上 第３ａ種 第３ｂ種 第３種建 設発 生土 通常の施工性が確保される粘性土および これらに準ずるもの 第３種改良土 400 以上 第４ａ種 第４ｂ種 第４種建 設発 生土 粘性土およびこれらに準ずるもの (第３種発生土を除く) 第４種改良土 200 以上 泥土ａ 泥土ｂ 泥土 泥土ｃ 200 未満 (※４) 所定の方法でモールドに締め固めた試料に対し、コーンペネトロメータで測定したコーン指数
表-３ 改良土の主な適用用途標準 道路用盛土 河川築提 土地造成 適用用途 区分 工作 物 の 埋戻 し 土木 構造 物の 裏込 め 路 床 路 体 高規 格 堤 防 一般 堤防 宅 地 造 成 公園･ 緑地 造成 水面 埋立 第１種 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ 第１種 建設発生 土 第１種 改良土 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ 第２ａ 種 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 第２ｂ 種 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 第２種 建設発生 土 第２種 改良土 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 第３ａ 種 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 第３ｂ 種 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 第３種 建設発生 土 第３種 改良土 ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 第４ａ 種 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ◎ 第４ｂ 種 △ △ △ ○ ○ ○ ○ ○ ◎ 第４種 建設発生 土 第４種 改良土 △ △ △ ○ ○ ○ ○ ○ ◎ 泥土ａ △ △ △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 泥土ｂ △ △ △ △ △ △ △ △ ○ 泥 土 泥土ｃ × × × △ × × × △ △ 凡例：［評価］ ◎：そのままで利用が可能なもの。 ○：適切な土 質改 良（含 水 比低 下、粒 度調 整、機 能付 加・補 強 、安定 処理 等）を行えば 使用可能なもの。 △：評価が○のものと比較して、土質改良にコストおよび時間がより必要なもの。 ×：良質土との混合などを行わない限り土質改良を行っても使用が不適なもの。 (２) 特許の有無 特許登録済みのものは、下記の２点です。 特許第３２４９４５３号 登録日 平成１３年１１月 ９日 特許第３２７０３９１号 登録日 平成１４年 １月１８日
(３) 維持管理 ケーキを処 理する際は安定材である生石灰等 を添加し、石 灰反応による発熱により水 分を飛ばし含水率を下げます。そのため機械稼働時に雨が吹き込まないよう機械上部に 屋根をつけるか屋内での処理がより望ましい。他にケークルを稼動していく上での維持 管 理項目として特別な物はなく、定期的に機械内部の清掃･潤滑油の給油・消耗品の交換 等のメンテナンスで充分です。 (４) 経済性 ケーキを産業廃棄物として最終処分場に持ち込む場合は相応の費用（地域によります が、５千円～２万５千円／トン）がかかります。安定処理する場合、ケーキに安定材を添加・ 混練して改良土にする工法は、従来から重機 によるほかパドルミキサーや縦軸型混 合機 を中心としたものがありました。しかしこれらは、ケーキの特性により連続定量切り出しが難 しかったことと、安定材添加前に細かく解砕していないため、大量の安定材を必要とし（一 般に５～１５％以 上）不 経 済であるうえに、さらにケーキ塊の中まで安定 材が行きわたらな いため強度も不安定でした。 ケークルによって処 理を行えば、定 量 切り出されたケーキを、数ミリ単 位の細 片 状 に解 砕してから安定材を添加するので、安定材がケーキの隅々までいきわたります。その結果、 少量の安定材（ケーキの性状により１～３％程度）で第２種改良土の強度以上のコーン指 数か得られます。また、機械は一体構造であるため設備費も安く、産業廃棄物としての処 分料（一般的に￥10,000～25,000／トン当たり）に対して、￥400～500／トン当たりで再資 源化できます。 これにより廃棄物であったケーキが、安価で建設資材として利用価値ある製品に生まれ 変わることができます。 処理コストについては、表-４「コスト試算表」のとおりです。
表-４ 標準機械単価によるコスト試算表
標準機械単価によるコスト試算表 ケークルⅡ
（1）設定条件 機種・型式 ジュニア型 ３０型 ５０型 稼動日数・稼動時間 ２０日 ７時/日 ２０日 ７時間/日 ２０日 ７時間/日 時間当たり発生量 10ｔ/ｈ （6.5ｍ3/h) 30ｔ/ｈ （20ｍ3/h) 50ｔ/ｈ （33ｍ3/h) ケーキ発生量 1400ｔ/月 4,200ｔ/月 7,000ｔ/月 生石灰添加量単価 3％(ケーキｔ当たり）￥12,000/ｔ (2)ランニングコスト 改良材 1,400ｔ×0.03＝42ｔ/月 42ｔ/月×￥12,000 ＝ ￥504,000/月 (ケーキｔ当たり ￥360) 4,200ｔ×0.03＝126ｔ/月 126ｔ/月×￥12,000＝ ￥1,512,000/月 (ケーキｔ当たり ￥360) 7,000ｔ×0.03＝210ｔ/月 210ｔ/月×￥12,000＝ ￥2,520,000/月 (ケーキｔ当たり ￥360） 補修費 ￥1,000,000/年＝￥84,000/月 電気料 稼 動 時 所 要 電 力 量 30ｋｗ 単 価 ￥ 20/ ｋ ｗ 時 140 ｈ / 月 × 30 ｋ ｗ × ￥ 20 ＝￥84,000/月 稼 動 時 所 要 電 力 量 65 ｋ ｗ 単 価 ￥ 20/ ｋ ｗ 時 140 ｈ / 月 × 65 ｋ ｗ × ￥ 20 ＝￥182,000/月 稼 動 時 所 要 電 力 量 80 ｋ ｗ 単 価 ￥ 20/ ｋ ｗ 時 140 ｈ / 月 × 80 ｋ ｗ × ￥ 20 ＝￥224,000/月 計 ￥672,000/月 ￥1,778,000/月 ￥2,828,000/月 （3）設備償却費 総 設 備 額 法定償却(7 年） ￥30,000,000 ￥3,857,100/年 ＝￥321,400/月 ￥50,000,000 ￥6,428,500/年 ＝￥535,700/月 ￥70,000,000 ￥9,000,000/年 ＝￥750,000/月 (４)総コスト ランニングコスト ￥672,000÷1,400ｔ ＝￥480/ｔ ￥1,778,000÷4,200ｔ ＝￥423/ｔ ￥2,828,000÷7,000ｔ ＝￥404/ｔ 設備償却費 ￥321,400÷1,400ｔ ＝￥229/ｔ ￥535,700÷4,200ｔ ＝￥127/ｔ ￥750,000÷7,000ｔ ＝￥107/ｔ 総製造コスト ￥709/ｔ (￥1,063/ｍ3） ￥550/ｔ （￥825/ｍ3） ￥511/ｔ （￥766/ｍ3） ◎設 備 償 却 費 につきましては、一 般 的 には定 率 法 を採 用 する例 が多 く見 られますが、計 算 の都 合 上 定 額 法 としまし た。時期により特別償却制度もあります。 ◎電力料は、契約電力量や地域により異なりますが、概算￥20/ｋｗとしました。 ◎積込み・運搬費、人件費等の諸経費はケーキ廃棄の時と同額とみなし、計上しておりません。 ◎ケーキの見かけ比重は 1.5 と想定機械の価格は次のとおりです。 ジュニア型 ￥２５，０００，０００． ３０型 ￥３５，０００，０００． ５０型 ￥５０，０００，０００． 価格範囲 本 体：回転ホッパー、解砕機、混練機、ベルトフィーダー、 中間サイロ（1.8m3） その他： モ－ター、制御盤、機内配線、据付指導及び試運転立会 価格範囲外 回 転 ホッパー昇 降 用 油 圧 装 置 、定 置 サイロ、製 品 排 出 用 ベルトコン ベヤー、輸送費、据付工事関係、基礎工事、建屋・屋根工事、電気 工事、安定材、消耗品、油脂類。 納入実績（平成１７年８月現在） 開発試作機 １台 販売台数 ２５台 合計 ２６台 詳細については、別紙に「納入実績表」を添付いたします。 (５) 将来性 開発当初は、骨材生産プラントから排出されるケーキの処理が対象でしたが、その後応 用範囲が広がり、ダム工事、セメント工場、建設工事から発生する汚泥処理の分野でも広 く使われるようになりました。今後も世の中の廃棄物の再資源化、リサイクル化という動きの 中で社会的要求はさらに高まっていくと予想され、ケークルの必要性はますます高くなるも のと考えられます。 (６) 独創性 粘性が高く定量切り出しがしにくいケーキをユニークな構造により定量切り出し、解砕を し、少ない安定材の添加率で効率よく混練を行なう機構は他の機械にはありません。また、 弊社自身の受賞ではありませんがケークルに対する受賞としまして、石川 県・九谷ダム建 設工 事 所（熊谷・ハザマ・前田・真柄 共同 企 業体 ）が、ダム建設工 事から発生するケーキ を処理するに当たり、ケークルを使用したリサイクルプラントで林道路盤材等に再利用し、 平成１３年度リサイクル推進功労者等表彰事業の国土交通大臣賞に選ばれました。 また、広島県四川ダム工事事務所（五洋建設･三井建設･鴻治組共同企業体）でも同じ く、ダム建設工事の骨材製造やコンクリート打設に伴い発生する建設汚泥の脱水造粒固 化処理にケークルを使用し、改良土は近傍の宅地造成現場にて盛土材として再利用し、 平成１４年度リデュース・リユース・リサイクル推進功労者等表彰事業（平成 13 年度のリサ イクル推進功労者等表彰事業より改称）の国土交通大臣賞に選ばれました。このように 2 年連続でケークルを使ったリサイクルシステムの受賞に対し、国土交通省始め、関係各局
(７) 今後の規制に対する対応策 ケーキ状で排出される汚泥は「廃棄物の処理および清掃に関する法律」で産業廃棄物 に指定されているため適正な処理が必要となります。この適正な処理の一助となっている のが、ケークルでの廃棄物再資源化です。また平成 15 年 10 月に国土交通省は「建設発 生土等の有効利用に関する行動計画」を策定し、より一層の建設発生土等の有効利用を 促 進させておりますので、今 後のリサイクルの流 れに対してもケークルは一 層 活躍する場 が多くなるものと考えられます。 ４. 応用分野 ケークル開発の当初は、骨材生産プラントから発生するケーキの処理が主目的でした。その 後下記のとおり類似した分野にも使われるようになりましたが、他に建設汚泥や浚渫汚泥の処 理に際してもケーキが大量に発 生します。このように、今 後多 方面にわたって広く応 用範 囲が 広がるものと考えております。 ダム建設工事：ダム工事に際して発生するケーキは、従来は埋め立てられ覆土されていました が、これをケークルによって安 定 処 理 して、周 辺 の道 路 整 備 や公 園 造 成 に使 用、さらに宅地造成にも使われ、有効利用されるようになりました。 例：広島県・四川ダム、石川県・九谷ダム、国土交通省・灰塚ダム 他 セメント業界：石灰石の水洗選別プラントから発 生するケーキをケークル処理し、セメント原料 に資源化しています。 第一セメント川崎工場、太平洋セメント土佐工場 他 土木工事関係：プラント内で発生したケーキに焼却灰等の廃棄物を混合させてから安定処理 し、配管工事等の埋め戻し材として利用しています。これはケーキと廃棄物との 配合比を調整することによりさまざまな品質の改良土を生産することができます。 静岡県・三興開発 廃棄物処理関係：都市土木工事等で発生した砂礫分を含む高含水の汚泥に建設発生土や ケーキ等を混 合させてから安 定 処 理し、改 良 土として再 生 利 用しています。な お砂礫対応として可倒式の解砕刃・混練刃も採用しています。 新潟県･青木環境事業、 建設汚泥 ：廃棄物処理プラントに持ち込まれた建設汚泥から砂利・砂などの資源を回収し た後、汚泥を脱水処理してケーキにしてケークルで安定処理し、ＲＣ材（廃コン クリートリサイクル材）に混入して路盤材として使われたりしております。 鹿児島県・三純建設、北海道・苫小牧清掃企業組合 他 汚 染 土 壌 関 係：汚 染 土 壌 処 理 プラントに持ち込 まれた汚 染 土 壌 に土 壌 改 良 材をケークルで 加 えて安 定 処 理 し、後 工 程 で焼 成 する際 のハンドリング性 向 上 の目 的 を行 な います。三重県・三重中央開発 他に廃石膏ボードの資源化にも使われた例があります。このように今後も応用範囲が他の分
５. 第１号分野 (１) 装置の仕様 型式 ：ケークル５０型 標準型 処理量：３５m3／Ｈ（５０Ｔ／Ｈ
