JP2010000424A - 固液体分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は，コンパクトで安価，低騒音で，運転コストを低減でき，故障しにくく，メンテナンスも容易である浚渫工事用の固液体分離装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は，基本的には，遠心分離部とタンク部とを一体化させるとともに，１次分離を行った泥水の水流もあわせて外管内で流体を形成させる。これにより，コンパクトな装置であっても，十分な固液体分離能力を発揮できるという知見に基づくものである。本発明の固液体分離装置は，第１の注入管（１）と，外管（２）と，羽根部（３）と，タンク（４）と，注入口（５）と，ノズル（７）と，内管（８）と，第１の放出口（９）と，第２の注入管（１１）と，排出管（１３）と，を含む
【選択図】 図１

Description

本発明は，ボーリング施工に対応できる小型固液体分離装置などに関する。

浚渫土を減容化して処理し，資源として有効利用することが望ましい。しかしながら，浚渫土には，水やゴミ，大小の礫など異物が混在している。このため，それら異物を取り除かなければ，その後の処理を容易に行うことができない。このような観点から，浚渫工事に用いられる様々な固液体分離装置や，様々な浚渫工事方法が提案されている。

たとえば，特許第３７１１２９３号公報には，サイクロンを用いた浚渫装置が開示されている。この浚渫装置は，バケット浚渫汚泥をバースクリーン又は振動グリズリーバーを用いてゴミ、木片、浮遊物等の挟雑物を除去する。そして，汚泥を解砕機にてスラリー化する。スラリー化した汚泥を振動篩にかけ、石塊、礫と砂分を個別に分離脱水する。その上で，汚泥をサイクロンにより細粒土と水分を分離する。

このように従来の浚渫装置は，装置が巨大かつ高価であり，浚渫工事を行う際には大きな騒音を伴うものであった。また，従来の浚渫装置は，複数の回転体を有しているため，大掛かりな駆動機構を必要とする。このため，従来の浚渫装置は，運転コストがかかり，故障しやすく，メンテナンスも容易ではないという問題があった。また，泥水を運搬する際に，汚泥が飛散し，工事地域周辺を汚染するという問題もあった。
特許第３７１１２９３号公報

そこで，本発明は，コンパクトで安価な浚渫工事用の固液体分離装置を提供することを目的とする。

また，本発明は，低騒音で，運転コストを低減でき，故障しにくく，メンテナンスも容易である浚渫工事用の固液体分離装置を提供することを目的とする。

さらに本発明は，清潔で安全な浚渫工事用の固液体分離装置を提供することを目的とする。

本発明は，基本的には，遠心分離部とタンク部とを一体化させるとともに，１次分離を行った泥水の水流もあわせて外管内で流体を形成させる。これにより，コンパクトな装置であっても，十分な固液体分離能力を発揮できるという知見に基づくものである。

本発明の第１の側面に係る固液体分離装置は，
第１の注入管（１）と，外管（２）と，羽根部（３）と，タンク（４）と，注入口（５）と，ノズル（７）と，内管（８）と，第１の放出口（９）と，第２の注入管（１１）と，排出管（１３）と，を含む。

外管（２）は，第１の注入管（１）と接続された部分である。この外管は，通常，下方に進むほど幅が狭くなる頭切円錐形状をしている。第１の注入管（１）から放出された泥水は，外管（２）を旋廻しつつ下降する。また，第２の注入管（１１）から放出された泥水も，外管（２）を旋廻しつつ下降する。

羽根部（３）は，外管（２）と接続され，下方に進むにつれて幅が狭くなり，これにより前記外管において旋廻しつつ下降し１次分離された泥水の内，比重の重い泥水の回転速度が抑えられる。

タンク（４）は，羽根部（３）において旋廻した比重の重い泥水が放出される，タンク（４）は，外管（２）の下方に設けられ，羽根部（３）と接続される。

注入口（５）は，羽根部（３）の下端より上方に存在する。そして，注入口（５）へは，外管（２）において旋廻し，１次分離後の比重の軽い泥水が上方に放出される。

ノズル（７）は，タンク（４）内部に含まれる泥水に含まれる比重の軽い泥水を注入口（５）へ排出する。

内管（８）は，１次分離後の比重の軽い泥水と前記タンクからの泥水が合わさって旋廻しながら上昇する。

第１の放出口（９）は，内管（８）の上方に設けられ，前記内管（８）を旋廻しながら上昇した泥水の一部が放出される。

第２の注入管（１１）は，第１の放出口（９）と接続され，第１の放出口（９）に放出された泥水を前記外管（２）に放出するため管である。

排出管（１３）は，内管（８）を旋廻しながら上昇した泥水のうち，第１の放出口（９）へ放出されなかったものが放出される管である。

本発明の第１の側面に係る固液体分離装置の好ましい態様は，第１の注入管（１）と前記第２の注入管（１１）は，前記外管（２）の対向する位置に設けられ，前記第１の注入管（１）から前記外管（２）へ放出された際の泥水の進行方向と，前記第２の注入管（１１）から前記外管（２）へ放出された際の泥水の進行方向とは，逆方向である。

本発明の第１の側面に係る固液体分離装置の好ましい態様は，さらに， 前記第２の注入管（１１）に取り付けられたマイクロバブル装置又は噴霧器を有し，前記マイクロバブル装置又は噴霧器により，前記第１の注入管（１１）内の泥水であって，前記外管（２）に放出されるものをあわ立たせることができる。

本発明によれば，遠心分離部とタンク部とが一体化し，大掛かりな回転機構を含まないのでコンパクトで安価な浚渫工事用の固液体分離装置を提供できる。

また，本発明の固液体分離装置は，大掛かりな回転機構を含まないので，低騒音で，運転コストを低減でき，故障しにくく，メンテナンスも容易である。

さらに本発明の固液体分離装置は，遠心分離部とタンク部とが一体化し，泥水運搬部が露出しない。さらに，本発明の固液体分離装置は，遠心分離部とタンク部とが一体化しており，密閉環境の下で固液分離が行われる。このため，本発明の固液体分離装置は，清潔で安全である。

以下，図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は，本発明の固液体分離装置の構成例を示す図である。図１Ａは固液体分離装置の上面図を示し，図１Ｂは固液体分離装置の正面図を示す。図中符号１６は，排気バルブを示す。図１Ｂに示されるように，この固液体分離装置は，第１の注入管（１）と，外管（２）と，羽根部（３）と，タンク（４）と，注入口（５）と，ノズル（７）と，内管（８）と，第１の放出口（９）と，第２の注入管（１１）と，排出管（１３）と，を含む。これらの要素のうちタンク（４）以外の部分は遠心分離部を構成する。一方，図１Ｂに示される例においては，タンク（４）においても遠心分離が行われる。

第１の注入管（１）は，浚渫された泥水を分離装置内へ導入するための管である。第１の注入管は，泥水中のポンプと接続されていてもよい。するとポンプによりくみ上げられた泥水が，第１の注入管を経て分離装置内へ放出される。

第１の注入管（１）から放出された泥水は，円筒状の外壁を有する外管（２）の外壁を旋廻しつつ下降する。このため，第１の注入管（１）は，外管（２）との接続部において，水流が外管（２）の外壁の接線方向に向けられるものが好ましい。

外管（２）は，第１の注入管（１）と接続され，第１の注入管（１）から放出された泥水が旋廻しつつ下降する部位である。図１Ｂに示される例では，チャンバー内の仕切りにより内管（８）と外管（２）とが分離されている。

羽根部（３）は，外管（２）と接続され，下方に進むにつれて幅が狭くなっている。羽根部（３）により，外管において旋廻しつつ下降し，１次分離された比重の重い泥水の回転速度が抑えられる。これにより，適切な固液分離を達成できる。

タンク（４）は，外管（２）の下方に設けられ，外管（２）または羽根部（３）と接続されたタンクである。そして，羽根部（３）において旋廻した泥水に含まれる比重の重い泥水がタンクへ放出される。図１Ｂに示す例では，タンク上部にある遠心分離部と一体化しており，密閉されている。

注入口（５）は，外管（２）において旋廻し，１次分離後の比重の軽い泥水が上方に放出される部位である。図１Ｂに示す例では，注入口（５）を介して，内管（８）と外管（２）とが接続されている。図１Ｂに示されるように，注入口（５）は，羽根部（３）の下端より上方に存在する。

ノズル（７）は，タンク（４）内部に含まれる比重の軽い泥水を注入口（５）へ排出するためノズルである。すなわち，いったんタンク内に放出された泥水は，タンク内で旋廻し，分離される。そして，泥水が旋廻して分離された比較的比重の軽い部分が，上方へと進行する。これによりタンク（４）に沈殿物が沈殿する。この上方へ進行した泥水が注入口（５）を経て内管（８）へと進行する際に，ノズル（７）を経由する。そして，注入口（５）において合流した泥水は，高速に回転し，２次分離が行われる。

内管（８）は，１次分離後の泥水とタンクからの泥水が合わさって旋廻しながら上昇する部位である。図１Ｂに示す例では，外管（２）の内壁により形成された空間が内管（８）を形成する。図１Ｂに示す例では，内管（８）はロート状の形状を有する。すなわち，下方に進むにしたがって直径が狭くなる三角錐台の形状をしており，頂面はふさがれていない形状を有する。

第１の放出口（９）は，内管（８）の上方に設けられており，内管（８）と接続される。このため，内管（８）を旋廻しながら上昇した泥水の一部が，第１の放出口（９）へと放出される。

第２の注入管（１１）は，第１の放出口（９）及び外管（２）と接続された管である。そして，第２の注入管（１１）は，第１の放出口（９）に放出された泥水を外管（２）に放出する。

第２の注入管（１１）は，第１の注入管（１）は，と対称的な位置に取り付けられることが好ましい。具体的に説明すると，第１の注入管（１）が設置される高さと，第２の注入管（１１）が設置される高さは同じであることが好ましい。また，第１の注入管（１）と，第２の注入管（１１）とは，外管の反対側に設けられることが好ましい。そして，第１の注入管（１）から外管（２）へ放出される泥水の進行ベクトルと，第２の注入管（１１）から外管（２）へ放出される泥水の進行ベクトルとは，１８０度ずれていることが好ましい。すなわち，第１の注入管（１）と第２の注入管（１１）は，外管（２）の対向する位置に設けられ，第１の注入管（１）から外管（２）へ放出された際の泥水の進行方向と，第２の注入管（１１）から外管（２）へ放出された際の泥水の進行方向とは，逆方向であるものが好ましい。このようにすることで，外管（２）内で，泥水が高速に旋廻し，その結果，異物の分離を効果的に行うことができる。さらに，外管（２）内において，きれいな渦を維持できるので，異物の分離能力を一定に保つことができる。

排出管（１３）は，内管（８）を旋廻しながら上昇した泥水のうち，第１の放出口（９）へ放出されなかったものが放出される管である。図１Ｂに示される例では，排出管（１３）は，内管（８）と同心円の管であり，内管（８）の上方に位置する。換言すれば，２次分離されて，異物が除かれた泥水が排出管から排出される。

次に，図１Ｂに例示される固液体分離装置の動作について説明する。

掘削土（スライム）を含んだ泥水が，第１の注入管（１）を経て分離装置内へ放出される。この際，泥水は，外管（２）の接線方向へ放出される。

第１の注入管（１）から放出された泥水は，円筒状の外壁を有する外管（２）の外壁を旋廻しつつ下降する。泥水は，下方へ進むにつれて回転速度を増す。このようにして，１次分離が行われる。異物が取除かれた１次分離後の泥水のうち比重の軽いものは，注入口（５）を介して，高速に回転し，内管（８）へと放出される。なお，連続運転時には，後述するように第２の注入管（１１）から放出された泥水と，第１の注入管（１）から放出された泥水とがともに円筒状の外壁を有する外管（２）の外壁を旋廻しつつ下降する。そして，異物が取除かれた１次分離後の泥水のうち比重の軽いものは，注入口（５）を介して，高速に回転し，内管（８）へと放出される。

１次分離された泥水のうち，スライムなどの異物を含むもの（比重の重いもの）は，羽根部（３）により，回転速度が抑えられる。これにより，スライムを含む泥水がタンク内へと放出される。

一方，いったんタンク内に放出された泥水は，タンク内で旋廻し，分離される。そして，泥水が旋廻して分離された比較的比重の軽い泥水が，羽根部（３）により，上方へと進行する。この上方へ進行した泥水が注入口（５）を経て内管（８）へと進行する際に，ノズル（７）を経由する。

注入口（５）において合流した泥水は，高速に回転し，２次分離が行われる。内管（８）内では，１次分離後の泥水とタンクからの泥水が合わさって旋廻しながら上昇する。

内管（８）を旋廻しながら上昇した泥水の一部が，第１の放出口（９）へと放出される。第１の放出口（９）へと放出される泥水は，２次分離された泥水のうち比重が重い泥水であり異物を含むものである。第１の放出口（９）に放出された泥水を外管（２）に放出する。この泥水は，１次分離や２次分離を施され，固液体分離装置内を循環する。もちろん，２次分離により異物を除去された泥水は，固液体分離装置から排出される。

内管（８）を旋廻しながら上昇した泥水のうち，第１の放出口（９）へ放出されなかったものは排出管（１３）を介して放出される。すなわち，２次分離後に異物を除去された泥水が排出管（１３）を介して放出される。

図２は，本発明の好ましい実施態様を示す図である。図２に示される例では，第１の放出口（９）から放出された異物を含む泥水が，第１の導管（２１）を経て，ポンプ（２２）に至り，ポンプ（２２）により加勢された泥水が，第２の導管（２３）を経て，マイクロバブル発生装置（２４）へ到達し，マイクロバブル発生装置で所定の処理が施された泥水が，第２の注入管（１１）から外管（２）へと放出される。

マイクロバブル発生装置は，たとえば，特開２００７−１９０４５２号公報，特開２００７−１７５６０６号公報，特開２００８−０８６８６８号公報，特開２００７−２５３０００号公報及び特開２００７−２０９９０８号公報に開示されるとおり公知である。マイクロバブル発生装置をもちいることで，超微細な気泡を発生させることができる。これにより，異物の分離を促進できる。

図３は，本発明の固液体分離装置を用いた掘削施行時の様子を示す図である。図３中，符号３０は泥水を示し，符号３１は泥水をくみ上げるポンプを示し，符号３２はポンプ（３１）と第１の注入管（１）とをつなぐ導管を示し，符号３４は，排出管（１３）と掘削機とを接続する導管を示し，符号３５は掘削機を示す。また，符号３６は貯泥槽を示し，符号３７は導管を示す。なお，この例では，タンク（４）が小型であり，取替え可能であるので，タンク（４ａ）の近くに，予備タンク（４ｂ）がおかれている。

掘削機（３５）が掘削を行うと，異物を含んだ浚渫土が生ずる。この浚渫土は，泥水に溶け込む。そして，その泥水は，くみ上げポンプ（３１）によりくみ上げられる。くみ上げポンプ（３１）により加勢された泥水は，導管（３２）を経て，第１の注入管（１）へと伝えられる。そして，本発明の固液体分離装置で異物が除去された泥水は，排出管（１３）から排出される。排出管（１３）から排出された泥水は，導管（３４）を経て，掘削機（３５）へと伝えられる。このようにして，異物が除去された泥水が，掘削機へと供給されることとなる。

実際の施行に用いたタンクの容量は，３ｍ^３であった。また，貯泥槽の容量は，１０ｍ^３であった。掘削機の地上高さは，３．７５ｍであった。このように小型な掘削装置やタンクを用いても効果的に掘削工事を行うことができた。そして，装置構成がシンプルであり，回転機構を要する装置が最低限のもので済んだため，静かに掘削工事を行うことができた。よって，本発明の固液体分離装置は，都市における温泉掘削など，騒音が問題となる地域における掘削工事に大変適したものであった。

図４は，本発明の固液体分離装置を用いたリバース方式施行の際の様子を示す図である。図４に示すように，本発明の本発明の固液体分離装置を用いればリバース方式の施行をも行うことができることがわかる。

本発明は土木工事用の機械産業などの分野で好適に利用されうる。

図１は，本発明の固液体分離装置の構成例を示す図である。図１Ａは固液体分離装置の上面図を示し，図１Ｂは固液体分離装置の正面図を示す。 図２は，本発明の好ましい実施態様を示す図である。 図３は，本発明の固液体分離装置を用いた掘削施行時の様子を示す図である。 図４は，本発明の固液体分離装置を用いたリバース方式施行の際の様子を示す図である。

符号の説明

１ 第１の注入管
２ 外管
３ 羽根部
４ タンク
５ 注入口
７ ノズル
８ 内管
９ 第１の放出口
１１ 第２の注入管
１３ 排出管
１５ 固液体分離装置
１６ 排気バルブ

Claims (3)

1. 第１の注入管（１）と，
   前記第１の注入管（１）と接続され，前記第１の注入管（１）から放出された泥水が旋廻しつつ下降する外管（２）と，
   前記外管（２）と接続され，下方に進むにつれて幅が狭くなり，これにより前記外管において旋廻しつつ下降し，１次分離された比重の重い泥水の回転速度が抑えられる，羽根部（３）と，
   前記羽根部（３）において旋廻した比重の重い泥水が放出される，前記外管（２）の下方に設けられ，前記羽根部（３）と接続されたタンク（４）と，
   前記外管（２）において旋廻し，１次分離後の比重の軽い泥水が上方に放出される，前記羽根部（３）の下端より上方に存在する，注入口（５）と，
   前記タンク（４）内部に含まれる泥水に含まれる比重の軽い泥水を前記注入口（５）へ排出するためのノズル（７）と，
   前記１次分離後の比重の軽い泥水と前記タンクからの泥水が合わさって旋廻しながら上昇する内管（８）と，
   前記内管（８）の上方に設けられ，前記内管（８）を旋廻しながら上昇した泥水の一部が放出される第１の放出口（９）と，
   前記第１の放出口（９）と接続され，前記第１の放出口（９）に放出された泥水を前記外管（２）に放出するための第２の注入管（１１）と，
   前記内管（８）を旋廻しながら上昇した泥水のうち，前記第１の放出口（９）へ放出されなかったものが放出される排出管（１３）と，を含む
   固液体分離装置（１５）。
2. 前記第１の注入管（１）と前記第２の注入管（１１）は，前記外管（２）の対向する位置に設けられ，
   前記第１の注入管（１）から前記外管（２）へ放出された際の泥水の進行方向と，前記第２の注入管（１１）から前記外管（２）へ放出された際の泥水の進行方向とは，逆方向である，
   請求項１に記載の固液体分離装置（１５）。
3. さらに， 前記第２の注入管（１１）に取り付けられたマイクロバブル装置又は噴霧器を有し，
   前記マイクロバブル装置又は噴霧器により，前記第１の注入管（１１）内の泥水であって，前記外管（２）に放出されるものをあわ立たせることができる，
   請求項１に記載の固液体分離装置（１５）。

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