JP2017110489A - 底質除去システム、底質除去装置及び底質除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】池の底質を極めて効率よく除去する。
【解決手段】池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去システム１であって、池に沈められ、池の底に沿った移動に応じて所定の幅で底質を掘削して装置内に取り込む底質除去装置２と、底質除去装置２を陸上から移動操作する牽引ロープ３と、移動操作に応じて底質除去装置２内に取り込まれた底質をバキュームホース４を介して陸上まで吸引する底質吸引手段５と、底質除去装置２の浮力を調整する浮力調整手段６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去システム、底質除去装置及び底質除去方法に関する。

溜め池、農業用ダムなどの池の底には、汚染された底質が堆積している場合があり、このような池では、下流域への汚染の拡散を防止するために、汚染された底質を除去する必要があるが、汚染された底質の処分先には限りがあるため、高濃度に汚染された底質の表層部分だけを選択的に除去し、脱水減容化することが望ましい。

池の底質を除去する方法としては、池の水を抜いて底質を除去する方法が一般的であるが、このような底質除去方法では、資機材が大規模なものになるため、小規模な溜め池などのように大型重機などが搬入できない場所では実施が困難になる。そこで、特許文献１、２においては、池の水を抜かずに底質を除去可能な装置及び方法が提案されている。

特開平８−５３８５４号公報 特開２０１５−１３５０５６号公報

特許文献１に記載された底床側汚泥除去回収装置は、水面に浮かぶ台船（フロート）と、台船から水中に延出し、池の底に近接する筒とを有し、該筒で池の底質を吸引するため、池の水を抜かずに底質を除去することが可能であるが、ピンポイントで底質を吸引するため、極めて効率が悪く、広範囲な底質の除去には不向きであった。また、台船を使用するものでは、水面に生じる波と風の影響を受けるので、底質を所定の厚さで精度よく除去することが困難であった。

一方、特許文献２に記載されたダム堆砂集積装置は、池に沈められる集積体を備え、該集積体をワイヤを介して陸上から移動操作することで、底質を集積するので、池の水を抜くことなく所定の幅をもって底質を除去することが可能であるが、集積体で集積した底質を岸まで引き寄せる必要があるので、一回の行程で除去できる底質の量に限度があるだけでなく、岸まで引き寄せた底質を陸上へ運び上げる作業が別途必要となり、効率のよい底質除去が困難であった。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去システムであって、池に沈められ、池の底に沿った移動に応じて所定の幅で底質を掘削して装置内に取り込む底質除去装置と、前記底質除去装置を陸上から移動操作する牽引ロープと、前記移動操作に応じて前記底質除去装置内に取り込まれた底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引する底質吸引手段と、前記底質除去装置の浮力を調整する浮力調整手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、底質の界面位置を測定する底質界面測定手段を備えることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、前記移動操作に応じて底質に食い込みながら所定の幅で底質を掘削するスクレーパと、掘削した底質を装置内に取り込む取込口と、を備えることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の底質除去システムにおいて、前記スクレーパは、底質に対する食い込み角度が調整可能であることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、前記スクレーパと前記取込口との間に配置され、掘削した底質を破砕する回転刃を備えることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、空気及び水を貯留可能なタンクを備え、前記浮力調整手段は、前記タンク内の空気と水のバランスを変更することで前記底質除去装置の浮力を調整することを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、一定の浮力を発生させる複数のフロートを備えることを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、その外周部に立設され、かつ上端側に前記フロートが取り付けられる複数のフロート支柱を備え、該フロート支柱の立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能であることを特徴とする。
また、請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、前記移動操作方向の前端側に立設され、かつ上端側に前記牽引ロープが連結される牽引支柱を備え、該牽引支柱の立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能であることを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項２〜９のいずれか一項に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、複数方向への牽引移動操作が可能であり、前記底質界面測定手段、前記スクレーパ、前記取込口、前記回転刃、及び／又は、前記牽引支柱が、前記複数方向に対応して複数設けられることを特徴とする。
また、請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、陸上及び／又は水中での走行を可能にする車輪又はクローラを備えることを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、その外周部に立設された複数のレベルゲージを備え、複数のレベルゲージの水面からの突出量に基づいて、水中における前記底質除去装置の傾き状態を陸上から確認可能にしたことを特徴とする。
また、請求項１３の発明は、請求項１に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、池の底に堆積した底質を所定の幅で破砕して水と撹拌させる回転撹拌翼と、水と撹拌された底質を吸い込んで前記バキュームホースに送出する水中ポンプと、を備えることを特徴とする。
また、請求項１４の発明は、請求項１３に記載の底質除去システムにおいて、前記底質除去装置は、前記回転撹拌翼の底質に対する食い込み深さを制限する抵抗板を備えることを特徴とする。
また、請求項１５の発明は、池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去装置であって、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の底質除去装置として機能することを特徴とする。
また、請求項１６の発明は、池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去方法であって、底質除去装置を池に沈める工程と、牽引ロープを介して前記底質除去装置を陸上から移動操作し、該移動操作に応じて前記底質除去装置が所定の幅で掘削した底質を前記底質除去装置内に取り込む工程と、前記底質除去装置内に取り込まれた底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引する工程と、前記移動操作及び底質の吸引を行いながら、前記底質除去装置の浮力調整に基づいて、除去する底質の厚さを調整する工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１、１５及び１６の発明によれば、池の底に沿った移動に応じて所定の幅で底質を掘削して底質除去装置内に取り込み、取り込んだ底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引するので、一回の行程で除去できる底質の量を大幅に増やすことができるだけでなく、岸まで引き寄せた底質を陸上へ運び上げるような作業も不要となり、その結果、極めて効率のよい底質除去作業が可能となる。また、底質除去装置の浮力を調整できるので、底質除去装置の浮力調整に基づいて、除去する底質の厚さを精度よく調整することができる。
また、請求項２の発明によれば、底質除去装置は、底質の界面位置を測定する底質界面測定手段を備えるので、除去する底質の厚さを精度よく調整することができる。
また、請求項３の発明によれば、底質除去装置は、移動操作に応じて底質に食い込みながら所定の幅で底質を掘削するスクレーパと、掘削した底質を装置内に取り込む取込口とを備えるので、底質が硬い場合であっても、底質を確実に掘削して装置内に取り込むことができる。
また、請求項４の発明によれば、スクレーパは、底質に対する食い込み角度が調整できるので、底質の硬さに応じた食い込み角度調整に基づいて、底質の掘削効率を高めることができる。
また、請求項５の発明によれば、底質除去装置は、スクレーパと取込口との間に配置され、掘削した底質を破砕する回転刃を備えるので、底質が硬い場合や、底質に水草や小枝が含まれる場合であっても、それらを破砕して装置内に取り込むことができる。
また、請求項６の発明によれば、底質除去装置は、空気及び水を貯留可能なタンクを備え、このタンク内の空気と水のバランスを変更することで浮力が調整されるので、精度の高い浮力調整が可能になる。
また、請求項７の発明によれば、底質除去装置は、一定の浮力を発生させる複数のフロートを備えるので、タンクによる浮力調整範囲を小さくし、タンクの小型化などを図ることが可能になる。
また、請求項８の発明によれば、底質除去装置は、立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能なフロート支柱を備えるので、フロートの浮力作用位置を装置外方に変更し、底質除去装置の浮沈バランスを向上させることができる。
また、請求項９の発明によれば、底質除去装置は、立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能な牽引支柱を備えるので、池の底形状に合わせて牽引ロープによる牽引方向を適切に調整することができる。
また、請求項１０の発明によれば、底質除去装置は、複数方向への牽引移動操作及び底質除去が可能なので、池の形状に合わせて効率のよく底質を除去することができる。
また、請求項１１の発明によれば、底質除去装置は、陸上及び／又は水中での走行を可能にする車輪又はクローラを備えるので、陸上や水中における底質除去装置の移動が容易になる。
また、請求項１２の発明によれば、底質除去装置は、その外周部に立設された複数のレベルゲージを備えるので、複数のレベルゲージの水面からの突出量に基づいて、水中における底質除去装置の傾き状態を陸上から確認することが可能になる。
また、請求項１３の発明によれば、底質除去装置は、池の底に堆積した底質を所定の幅で破砕して水と撹拌させる回転撹拌翼と、水と撹拌された底質を吸い込んで前記バキュームホースに送出する水中ポンプと、を備えるので、底質吸入経路や底質送出経路における底質の詰まりを防止しつつ、底質を水と撹拌された状態でバキュームホースに積極的に送出することができる。
また、請求項１４の発明によれば、底質除去装置は、前記回転撹拌翼の底質に対する食い込み深さを制限する抵抗板を備えるので、設定深さを越える底質の除去を抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る底質除去システムを示す概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係る底質除去システムを示す概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係る底質除去装置を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る底質除去装置を示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る底質除去装置を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る底質除去装置を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る底質除去装置を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る底質除去装置（フロートフレーム、タンク、及びフロートは省略）を示す正面図である。

［底質除去システム］
以下、本発明の第１実施形態について、図面に基づいて説明する。図１及び図２において、１は池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去システムであって、該底質除去システム１は、池に沈められ、池の底に沿った移動に応じて所定の幅で底質を掘削して装置内に取り込む底質除去装置２と、底質除去装置２を陸上から移動操作する牽引ロープ３と、移動操作に応じて底質除去装置２内に取り込まれた底質をバキュームホース４を介して陸上まで吸引する底質吸引手段５と、底質除去装置２の浮力を調整する浮力調整手段６と、を備える。

本実施形態の底質除去装置２は、第１牽引操作方向Ａと、該第１牽引操作方向Ａと背反する第２牽引操作方向Ｂへの牽引操作が可能であり、底質除去装置２には、第１牽引操作方向Ａ及び第２牽引操作方向Ｂに延出するそれぞれ２本の牽引ロープ３が連結されている。

なお、本実施形態は、対向する池の岸のうち、一方の岸に滑車７を設け、底質除去装置２から第１牽引操作方向Ａに延出する牽引ロープ３を他方の岸に誘引するとともに、底質除去装置２から第２牽引操作方向Ｂに延出する牽引ロープ３を一方の岸に設けた滑車７を介して他方の岸まで折り返し状に誘引することにより、他方の岸に立つ作業員だけで底質除去装置２を第１牽引操作方向Ａ及び第２牽引操作方向Ｂに牽引操作可能としているが、対向する両岸に立つ作業員によってそれぞれの方向に牽引操作するようにしてもよい。

底質吸引手段５は、例えば、陸上に設置されるバキュームポンプであり、バキュームホース４を介して底質除去装置２と接続されることにより、底質除去装置２内に取り込まれた底質をバキュームホース４を介して陸上まで吸引する。なお、図１及び図２に示すように、バキュームホース４には、水面に浮かせるためのフロート４ａを等間隔で取り付けることが望ましい。

浮力調整手段６は、底質除去装置２に設けられるタンク８内の空気と水のバランス変更に基づいて、底質除去装置２の浮力を調整する。例えば、本実施形態の浮力調整手段６は、エアチューブ９を介してタンク８内に空気を送り、タンク８から水を排出させるエアコンプレッサと、エアチューブ９を介してタンク８内の空気を吸引し、タンク８内に水を流入させる真空ポンプとを備える。なお、図１及び図２に示すように、エアチューブ９には、水面に浮かせるためのフロート９ａを等間隔で取り付けることが望ましい。

［底質除去装置］
図３〜図５に示すように、底質除去装置２は、前述したタンク８の他に、底質除去装置本体１０、スクレーパ１１、回転刃１２、底質界面測定手段１３、測定支柱１４、フロート１５、フロート支柱１６、牽引支柱１７、レベルゲージ１８、車輪１９、ＧＰＳロガー２０などを備えて構成されている。

底質除去装置本体１０は、平面視長方形状の枠体であり、第１牽引操作方向Ａにおいて前端面となる位置に形成された第１取込口１０ａと、第２牽引操作方向Ｂにおいて前端面となる位置に形成された第２取込口１０ｂと、バキュームホース４を介して底質吸引手段５に接続されるバキューム室１０ｃと、第１取込口１０ａから装置内に取り込まれた底質をバキューム室１０ｃに導く第１誘導室１０ｅと、第２取込口１０ｂから装置内に取り込まれた底質をバキューム室１０ｃに導く第２誘導室１０ｆと、第１牽引操作方向Ａへの牽引操作時に第２誘導室１０ｆとバキューム室１０ｃとの間を塞ぐ第１逆止弁１０ｇと、第２牽引操作方向Ｂへの牽引操作時に第１誘導室１０ｅとバキューム室１０ｃとの間を塞ぐ第２逆止弁１０ｈと、を備える。

スクレーパ１１は、第１取込口１０ａ及び第２取込口１０ｂの下側にそれぞれ設けられており、底質除去装置本体１０の牽引操作に応じて底質に食い込みながら所定の幅で底質を掘削する。本実施形態のスクレーパ１１は、底質に対する食い込み角度θ１が調整可能（例えば、０°≦θ１≦４５°）であり、底質の硬さなどに応じて食い込み角度θ１が調整される。

回転刃１２は、スクレーパ１１と取込口１０ａ、１０ｂとの間に配置されており、その回転駆動に応じて掘削した底質を破砕する。これにより、底質が硬い場合や、底質に水草や小枝が含まれる場合であっても、それらを破砕して装置内に取り込むことが可能なる。なお、回転刃１２の駆動源としては、空気圧モータや電動モータを用いることができる。

底質界面測定手段１３は、底質の界面位置を測定する。具体的には、第１牽引操作方向Ａにおいて底質除去装置２の前端部となる位置に立設された測定支柱１４の先端側に下向きで取り付けられた第１汚泥界面計１３ａと、第２牽引操作方向Ｂにおいて底質除去装置２の前端部となる位置に立設された測定支柱１４の先端側に下向きで取り付けられた第２汚泥界面計１３ｂと、を備え、各汚泥界面計１３ａ、１３ｂが底質の界面までの距離を測定する。

そして、測定された距離データは、エアチューブ９に沿って配線されるケーブル１３ｃを介して浮力調整手段６の表示部に表示される。これにより、底質除去装置２の浮力調整を行う操作員は、第１汚泥界面計１３ａ及び第２汚泥界面計１３ｂが測定した距離データを参照しながら底質除去装置２の浮力調整を行うことにより、除去する底質の厚さを精度よく調整することが可能になる。

また、第１牽引操作方向Ａの牽引操作時には、第１汚泥界面計１３ａで除去前の底質界面位置を測定しつつ第２汚泥界面計１３ｂで除去後の底質界面位置を測定する一方、第２牽引操作方向Ｂの牽引操作時には、第２汚泥界面計１３ｂで除去前の底質界面位置を測定しつつ第１汚泥界面計１３ａで除去後の底質界面位置を測定することができるので、その差分に基づいて底質の除去厚さを把握しつつ底質除去装置２の浮力調整を行うことなできる。

なお、本実施形態では、操作員が手動で底質除去装置２の浮力調整を行うが、第１汚泥界面計１３ａ及び第２汚泥界面計１３ｂの測定データに基づいて底質除去装置２の浮力を自動制御してもよい。また、汚泥界面計１３ａ、１３ｂとしては、底質に向けて超音波を発信し、その反射波の強弱や反射時間に基づいて底質界面との距離を測定する超音波式の界面計を用いることができる。

タンク８は、底質除去装置２の前後及び左右に取り付けられている。これらのタンク８に貯留される空気と水のバランスを浮力調整手段６で調整することにより、底質除去装置２全体の浮力を増減させて、底質除去装置２を自在に浮沈操作することが可能になる。また、前後のタンク８の浮力を個別に調整すれば、底質除去装置２の前後傾斜を調整でき、また、左右のタンク８の浮力を個別に調整すれば、底質除去装置２の左右傾斜を調整することが可能になる。

フロート１５は、一定の浮力を発生させるために底質除去装置２に複数取り付けられている。このようなフロート１５によれば、タンク８による浮力調整範囲を小さくし、タンク８の小型化などを図ることが可能になる。

フロート支柱１６は、第１牽引操作方向Ａにおいて底質除去装置２の前端部となる位置と、第２牽引操作方向Ｂにおいて底質除去装置２の前端部となる位置にそれぞれ２本ずつ立設されており、その上端側にフロート１５が取り付けられている。本実施形態のフロート支柱１６は、その立設角度θ２が外方に傾倒する方向に調整可能（例えば、４５°≦θ２≦９０°）であり、該調整に基づいて、フロート１５の浮力作用位置を装置外方に変更することにより、底質除去装置２の浮沈バランスを向上させることが可能になる。

牽引支柱１７は、第１牽引操作方向Ａにおいて底質除去装置２の前端部となる位置と、第２牽引操作方向Ｂにおいて底質除去装置２の前端部となる位置にそれぞれ立設され、その上端側に牽引ロープ３が連結される。本実施形態の牽引支柱１７は、その立設角度θ３が外方に傾倒する方向に調整可能（例えば、４５°≦θ３≦９０°）であり、池の底形状などに合わせた角度調整に基づいて、牽引ロープ３による牽引方向を適正化することができる。

レベルゲージ１８は、底質除去装置２の４隅に立設されており、４本のレベルゲージ１８の水面からの突出量に基づいて、水中における底質除去装置２の傾き状態を陸上から確認できるようになっている。なお、レベルゲージ１８は、伸縮式とし、使用時にのみ伸長させることが望ましい。

車輪１９は、底質除去装置２の底部に設けられ、陸上や水中における底質除去装置２の走行を可能にする。これにより、陸上や水中における底質除去装置２の移動が容易となり、底質除去作業の準備や後片付けの所要時間が短縮される。なお、車輪１９に代えてクローラを設けてもよい。

ＧＰＳロガー２０は、ＧＰＳ電波を受信して底質除去装置２の位置を特定するとともに、特定した位置を時系列的に記録する。これにより、底質除去装置２の移動軌跡を高精度に記録し、作業報告書などに添付することが可能になる。

［底質除去方法］
つぎに、底質除去システム１を用いた池の底質除去方法について説明する。

底質除去システム１を用いた池の底質除去方法には、底質除去装置２を池に沈める工程と、牽引ロープ３を介して底質除去装置２を陸上から移動操作し、該移動操作に応じて底質除去装置２が所定の幅で掘削した底質を底質除去装置２内に取り込む工程と、底質除去装置２内に取り込まれた底質をバキュームホース４を介して陸上まで吸引する工程と、移動操作及び底質の吸引を行いながら、底質除去装置２の浮力調整に基づいて、除去する底質の厚さを調整する工程と、が含まれている。以下、具体的な作業手順を示す。

作業員の人力、又は重機を用いて、底質除去装置２を溜め池などの小規模な湖沼へ進水させる。底質除去装置２は、重量がフロート１５及びタンク８の浮力とバランスするように調整してあり、タンク８の浮力調整に基づいて、浮沈操作される。また、作業員は、池の岸に立ち、牽引ロープ３を介して底質除去装置２の移動操作を行う。

底質除去作業を開始する際は、タンク８に溜まっている空気を真空ポンプで吸い上げ、タンク８内に水を流入させることで、底質除去装置２の重量を重くして潜水させる。池の底に沈んだ底質除去装置２は、その自重で底質に食い込むスクレーパ１１を備えており、底質除去装置２の移動に応じて、大工工具のカンナのイメージで底質を所定の幅で掘削することができる。

底質吸引手段５であるバキュームポンプを始動させ、底質表層部の吸い上げが始まったら、池の岸に立つ作業員が牽引ロープ３を操作し、底質除去装置２を第１牽引操作方向Ａ又は第２牽引操作方向Ｂに移動させる。これにより、スクレーパ１１で掘削された底質が底質除去装置２内に取り込まれるとともに、バキュームホース４を介して陸上に移送される。

操作員は、底質界面測定手段１３の測定データを見ながら底質除去装置２の浮力を調整し、除去する底質の厚さ（深さ）を一定に維持する。例えば、底質界面測定手段１３の測定距離が目標距離よりも長くなった場合は、底質除去装置２が目標位置よりも浮上している状態なので、タンク８内の空気を真空ポンプで吸い上げ、タンク８内に水を流入させることで、底質除去装置２の重量を重くして目標位置まで潜水させる。一方、底質界面測定手段１３の測定距離が目標距離よりも短くなった場合は、底質除去装置２が目標位置よりも沈んでいる状態なので、タンク８内にコンプレッサで空気を送り、底質除去装置２を目標位置まで浮上させる。

底質除去装置２が対岸に到達したら、底質除去装置２を次行程のスタート位置に横移動させた後、逆方向に牽引するすることで次行程の底質除去作業を開始する。そして、池の底全域から所定の厚さで底質を除去するまで上記の作業を繰り返す。

叙述の如く構成された本実施形態によれば、池の底に沿った移動に応じて所定の幅で底質を掘削して底質除去装置２内に取り込み、取り込んだ底質をバキュームホース４を介して陸上まで吸引するので、一回の行程で除去できる底質の量を大幅に増やすことができるだけでなく、岸まで引き寄せた底質を陸上へ運び上げるような作業も不要となり、その結果、極めて効率のよい底質除去作業が可能となる。また、底質除去装置２の浮力を調整できるので、底質除去装置２の浮力調整に基づいて、除去する底質の厚さを精度よく調整することができる。

また、底質除去装置２は、底質の界面位置を測定する底質界面測定手段１３を備えるので、除去する底質の厚さを精度よく調整することができる。

また、底質除去装置２は、移動操作に応じて底質に食い込みながら所定の幅で底質を掘削するスクレーパ１１と、掘削した底質を装置内に取り込む取込口１０ａ、１０ｂとを備えるので、底質が硬い場合であっても、底質を確実に掘削して装置内に取り込むことができる。

また、スクレーパ１１は、底質に対する食い込み角度が調整できるので、底質の硬さに応じた食い込み角度調整に基づいて、底質の掘削効率を高めることができる。

また、底質除去装置２は、スクレーパ１１と取込口１０ａ、１０ｂとの間に配置され、掘削した底質を破砕する回転刃１２を備えるので、底質が硬い場合や、底質に水草や小枝が含まれる場合であっても、それらを破砕して装置内に取り込むことができる。

また、底質除去装置２は、空気及び水を貯留可能なタンク８を備え、このタンク８内の空気と水のバランスを変更することで浮力が調整されるので、精度の高い浮力調整が可能になる。

また、底質除去装置２は、一定の浮力を発生させる複数のフロート１５を備えるので、タンク８による浮力調整範囲を小さくし、タンク８の小型化などを図ることが可能になる。

また、底質除去装置２は、立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能なフロート支柱１６を備えるので、フロート１５の浮力作用位置を装置外方に変更し、底質除去装置２の浮沈バランスを向上させることができる。

また、底質除去装置２は、立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能な牽引支柱１７を備えるので、池の底形状に合わせて牽引ロープ３による牽引方向を適切に調整することができる。

また、底質除去装置２は、複数方向への牽引移動操作及び底質除去が可能なので、池の形状に合わせて効率のよく底質を除去することができる。

また、底質除去装置２は、陸上や水中での走行を可能にする車輪１９を備えるので、陸上や水中における底質除去装置２の移動が容易になる。

また、底質除去装置２は、その外周部に立設された複数のレベルゲージ１８を備えるので、複数のレベルゲージ１８の水面からの突出量に基づいて、水中における底質除去装置２の傾き状態を陸上から確認することが可能になる。

［第２実施形態］
つぎに、本発明の第２実施形態に係る底質除去装置１００について、図６〜図８を参照して説明する。ただし、第１実施形態と共通の構成（底質界面測定手段、牽引支柱、レベルゲージ、ＧＰＳロガーなど）は図示及び説明を省略する。

第２実施形態の底質除去装置１００は、底質除去装置本体１１０、車輪１２０、回転撹拌翼１３０、撹拌翼駆動装置１４０、抵抗板１５０、水中ポンプ１６０、タンク１７０、フロート１８０、着地センサ１９０などを備える。

底質除去装置本体１１０は、平面視略長方形状で所定の高さを有する本体フレーム１１１と、本体フレーム１１１の高さ方向中間部から第１牽引操作方向Ａ及び第２牽引操作方向Ｂに延出するフロートフレーム１１２と、本体フレーム１１１の四隅下端部から第１牽引操作方向Ａ及び第２牽引操作方向Ｂに延出する４本の脚部１１３と、を備える。

車輪１２０は、脚部１１３の下面に設けられ、陸上や水中における底質除去装置１００の走行を可能にする。これにより、陸上や水中における底質除去装置１００の移動が容易となり、底質除去作業の準備や後片付けの所要時間が短縮される。なお、車輪１２０に代えてクローラを設けてもよい。

回転撹拌翼１３０は、池の底に堆積した底質を所定の幅で破砕して水と撹拌させるためのものであり、牽引操作方向Ａ、Ｂ（以下、適宜前後方向という）と直交する方向（以下、適宜左右方向という）に沿うように配置され、本体フレーム１１１の下端部で回転可能に支持される回転軸１３１と、回転軸１３１に所定の間隔を介して複数設けられる撹拌翼部１３２と、を備え、中間部に連結される撹拌翼駆動装置１４０によって回転駆動される。なお、撹拌翼部１３２は、形状が異る複数種類を用意し、底質（汚泥界面）の状態（硬さ、水草の有無など）に応じて選択的に交換可能とすることが望ましい。

撹拌翼駆動装置１４０は、本体フレーム１１１の中央部に配置されるボックス１４１と、ボックス１４１に内装される伝動機構（図示せず）と、伝動機構を介して回転撹拌翼１３０を回転駆動させるモータ（図示せず）と、を備える。モータとしては、電動モータや空気圧モータを用いることができ、伝動機構としては、チェーン伝動機構、ベルト伝動機構、ギヤ伝動機構などを用いることができる。なお、ボックス１４１は、気密性を有するとともに、内部に常時高圧のエアーを送り、水圧よりも高圧の状態を保つことにより、水の侵入が防止される。

抵抗板１５０は、回転撹拌翼１３０の底質に対する食い込み深さを制限するためのものであり、本実施形態の底質除去装置１００は、回転撹拌翼１３０の前後に並列する前後一対の抵抗板１５０を備え、その左右両端部を左右の脚部１１３で支持している。

本実施形態の底質除去装置１００では、脚部１１３も回転撹拌翼１３０の底質に対する食い込み深さを制限する抵抗部材として機能するとともに、本体フレーム１１１に対して高さ調整可能に取り付けられることが望ましい。このようにすると、脚部１１３及び抵抗板１５０の高さ調整に基づいて、回転撹拌翼１３０の底質に対する食い込み深さを設定し、底質の除去深さを調整することが可能になる。

水中ポンプ１６０は、本体フレーム１１１に左右に振り分けて２台配置され、回転撹拌翼１３０によって水と撹拌された底質を回転撹拌翼１３０の上方に設けられる取込口１６１を介して吸い込み、吐出口１６２からバキュームホース４に送出する。バキュームホース４に送出する底質の水分量は、取込口１６１の開度調整などに基づいて調整することが可能であり、適度な水分量を維持することによって、バキュームホース４などにおける底質の詰まりを抑制しつつ、長距離配管による底質の長距離移送が可能になる。また、水中ポンプ１６０と底質吸引手段５との間に中継ポンプ（図示せず）を取り付ければ、さらなる長距離移送が可能になる。なお、水中ポンプ１６０の台数は、２台に限定されるものではなく、１台であってもよいし、３台以上であってもよい。

なお、バキュームホース４に底質が詰まった場合、陸上側のバキュームポンプから底質除去装置１００に対して水を逆送することで詰まりの除去が可能である。また、取込口１６１や水中ポンプ１６０の吸込口における底質やゴミの詰まりは、これらの詰まり箇所にノズル（図示せず）を配置し、ノズルから高圧のエアーや水を吹きるけることで除去が可能である。

タンク１７０は、第１実施形態のタンク８に相当する機能を有し、フロート１８０は、第１実施形態のフロート１５に相当する機能を有する。例えば、空気充填時の浮力が１０ｋｇのタンク１７０を２個、浮力が４０ｋｇのフロート１８０を２個備え、底質除去装置１００の重量が１００ｋｇである場合、２個のタンク１７０に空気を充填すると、タンク１７０及びフロート１８０の浮力が底質除去装置１００の重量と釣り合い、底質除去装置１００を水面に浮かせることが可能になり、また、２個のタンク１７０から空気を抜いて水を充填すると、底質除去装置１００の重量がタンク１７０及びフロート１８０の浮力に勝り、底質除去装置１００を水中に沈めることが可能になる。

本実施形態のタンク１７０は、側面視三角形状であり、前後のフロートフレーム１１２の上部に取り付けられる。また、本実施形態のフロート１８０は、板状であり、前後のフロートフレーム１１２の下部に取り付けられる。これにより、底質除去装置１００全体にバランス良く浮力を発生させ、適切な姿勢で底質除去装置１００を浮沈させることが可能になる。

なお、タンク１７０から空気を抜くためのバルブは、地上側ではなく、底質除去装置１００側に設けることが望ましい。このようにすると、長い配管を介して空気を排出する場合に比べて配管抵抗を減らすことができるので、タンク１７０内に充填されている空気の排出速度を上げ、底質除去装置１００の潜水速度を向上させることが可能になる。また、空気を排出する際、タンク１７０内にポンプで強制的に水を注入するようにすれば、底質除去装置１００の潜水速度をさらに向上させることが可能になる。

着地センサ１９０は、底質除去装置１００の脚部１１３が底質表層に着地したことを検知し、該検知信号を地上に送信するためのものであり、この検知信号を受信することにより、水中で回転撹拌翼１３０が確実に底質に食い込んでいるかを確認することが可能になる。本実施形態の着地センサ１９０は、脚部１１３の着地に応じて上方に変位する着地検出部材１９１と、着地検出部材１９１の上方変位を検出するリミットスイッチ１９２と、を備えて構成されており、底質除去装置１００の左右両端部にそれぞれ設けられている。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。例えば、底質除去装置に水中カメラを搭載し、水中の様子を地上でモニタリングできるようにしてもよい。また、底質除去装置にジャイロセンサを搭載し、水中における底質除去装置の傾斜に応じて複数のタンクに対する空気注入量を調整することにより、底質除去装置を平行に保つようにしてもよい。

１ 底質除去システム
２ 底質除去装置
３ 牽引ロープ
４ バキュームホース
５ 底質吸引手段
６ 浮力調整手段
８ タンク
１０ 底質除去装置本体
１０ａ、１０ｂ 取込口
１１ スクレーパ
１２ 回転刃
１３ 底質界面測定手段
１５ フロート
１６ フロート支柱
１７ 牽引支柱
１８ レベルゲージ
１９ 車輪
１００ 底質除去装置
１１０ 底質除去装置本体
１２０ 車輪
１３０ 回転撹拌翼
１４０ 撹拌翼駆動装置
１５０ 抵抗板
１６０ 水中ポンプ
１７０ タンク
１８０ フロート
１９０ 着地センサ

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去システムであって、池に沈められ、池の底に沿った移動に応じて所定の幅で底質を掘削して装置内に取り込む底質除去装置と、前記底質除去装置を陸上から移動操作する牽引ロープと、前記移動操作に応じて前記底質除去装置内に取り込まれた底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引する底質吸引手段と、前記底質除去装置の浮力を調整する浮力調整手段と、を備えると共に、前記底質除去装置は、前記移動操作方向の前端側に立設され、かつ上端側に前記牽引ロープが連結される牽引支柱を備え、該牽引支柱の立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能であることを特徴とする底質除去システムである。
請求項２の発明は、前記底質除去装置は、底質の界面位置を測定する底質界面測定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の底質除去システムである。
請求項３の発明は、前記底質除去装置は、前記移動操作に応じて底質に食い込みながら所定の幅で底質を掘削するスクレーパと、掘削した底質を装置内に取り込む取込口と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の底質除去システムである。
請求項４の発明は、前記スクレーパは、底質に対する食い込み角度が調整可能であることを特徴とする請求項３に記載の底質除去システムである。
請求項５の発明は、前記底質除去装置は、前記スクレーパと前記取込口との間に配置され、掘削した底質を破砕する回転刃を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の底質除去システムである。
請求項６の発明は、前記底質除去装置は、空気及び水を貯留可能なタンクを備え、前記浮力調整手段は、前記タンク内の空気と水のバランスを変更することで前記底質除去装置の浮力を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の底質除去システムである。
請求項７の発明は、前記底質除去装置は、一定の浮力を発生させる複数のフロートを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の底質除去システムである。
請求項８の発明は、前記底質除去装置は、その外周部に立設され、かつ上端側に前記フロートが取り付けられる複数のフロート支柱を備え、該フロート支柱の立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能であることを特徴とする請求項７に記載の底質除去システムである。
請求項９の発明は、前記底質除去装置は、複数方向への牽引移動操作が可能であり、底質の界面位置を測定する底質界面測定手段、移動操作に応じて底質に食い込みながら所定の幅で底質を掘削するスクレーパ、掘削した底質を装置内に取り込む取込口、スクレーパと取込口のあいだに配置され、掘削した底質を破砕する回転刃、及び／又は、前記牽引支柱が、前記複数方向に対応して複数設けられることを特徴とする請求項１記載の底質除去システムである。
請求項１０の発明は、前記底質除去装置は、陸上及び／又は水中での走行を可能にする車輪又はクローラを備えることを特徴とする請求項１に記載の底質除去システムである。
請求項１１の発明は、前記底質除去装置は、その外周部に立設された複数のレベルゲージを備え、複数のレベルゲージの水面からの突出量に基づいて、水中における前記底質除去装置の傾き状態を陸上から確認可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の底質除去システムである。
請求項１２の発明は、前記底質除去装置は、池の底に堆積した底質を所定の幅で破砕して水と撹拌させる回転撹拌翼と、水と撹拌された底質を吸い込んで前記バキュームホースに送出する水中ポンプと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の底質除去システムである。
請求項１３の発明は、前記底質除去装置は、前記回転撹拌翼の底質に対する食い込み深さを制限する抵抗板を備えることを特徴とする請求項１２に記載の底質除去システムである。
請求項１４の発明は、池に沈められ、池の底に沿った移動に応じて池の底に堆積した底質を所定の厚さおよび幅で掘削して除去する底質除去装置であって、該底質除去装置には、該底質除去装置を陸上から移動操作する牽引ロープと、前記移動操作に応じて底質除去装置内に取り込まれた底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引する底質吸引手段とが設けられると共に、前記底質除去装置は、該底質除去装置の浮力を調整する浮力調整手段と、前記移動操作方向の前端側に立設され、かつ上端側に前記牽引ロープが連結され、立設角度を外方に傾倒する方向に調整可能な牽引支柱と、を備えていることを特徴とする底質除去装置である。
請求項１５の発明は、池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去方法であって、底質除去装置を池に沈める工程と、牽引ロープを介して前記底質除去装置を陸上から移動操作し、該移動操作に応じて前記底質除去装置が所定の幅で掘削した底質を前記底質除去装置内に取り込む工程と、前記底質除去装置内に取り込まれた底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引する工程と、前記移動操作及び底質の吸引を行いながら、前記底質除去装置の浮力調整に基づいて、除去する底質の厚さを調整する工程と、前記移動操作方向の前端側に立設され、かつ上端側に前記牽引ロープが連結される牽引支柱の立設角度を外方に傾倒する方向に調整する工程と、を備えることを特徴とする底質除去方法である。

請求項１、１４及び１５の発明によれば、池の底に沿った移動に応じて所定の幅で底質を掘削して底質除去装置内に取り込み、取り込んだ底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引するので、一回の行程で除去できる底質の量を大幅に増やすことができるだけでなく、岸まで引き寄せた底質を陸上へ運び上げるような作業も不要となり、その結果、極めて効率のよい底質除去作業が可能となる。また、底質除去装置の浮力を調整できるので、底質除去装置の浮力調整に基づいて、除去する底質の厚さを精度よく調整することができる。しかも底質除去装置は、立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能な牽引支柱を備えるので、池の底形状に合わせて牽引ロープによる牽引方向を適切に調整することができる。
また、請求項２の発明によれば、底質除去装置は、底質の界面位置を測定する底質界面測定手段を備えるので、除去する底質の厚さを精度よく調整することができる。
また、請求項３の発明によれば、底質除去装置は、移動操作に応じて底質に食い込みながら所定の幅で底質を掘削するスクレーパと、掘削した底質を装置内に取り込む取込口とを備えるので、底質が硬い場合であっても、底質を確実に掘削して装置内に取り込むことができる。
また、請求項４の発明によれば、スクレーパは、底質に対する食い込み角度が調整できるので、底質の硬さに応じた食い込み角度調整に基づいて、底質の掘削効率を高めることができる。
また、請求項５の発明によれば、底質除去装置は、スクレーパと取込口との間に配置され、掘削した底質を破砕する回転刃を備えるので、底質が硬い場合や、底質に水草や小枝が含まれる場合であっても、それらを破砕して装置内に取り込むことができる。
また、請求項６の発明によれば、底質除去装置は、空気及び水を貯留可能なタンクを備え、このタンク内の空気と水のバランスを変更することで浮力が調整されるので、精度の高い浮力調整が可能になる。
また、請求項７の発明によれば、底質除去装置は、一定の浮力を発生させる複数のフロートを備えるので、タンクによる浮力調整範囲を小さくし、タンクの小型化などを図ることが可能になる。
また、請求項８の発明によれば、底質除去装置は、立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能なフロート支柱を備えるので、フロートの浮力作用位置を装置外方に変更し、底質除去装置の浮沈バランスを向上させることができる。
また、請求項９の発明によれば、底質除去装置は、複数方向への牽引移動操作及び底質除去が可能なので、池の形状に合わせて効率のよく底質を除去することができる。
また、請求項１０の発明によれば、底質除去装置は、陸上及び／又は水中での走行を可能にする車輪又はクローラを備えるので、陸上や水中における底質除去装置の移動が容易になる。
また、請求項１１の発明によれば、底質除去装置は、その外周部に立設された複数のレベルゲージを備えるので、複数のレベルゲージの水面からの突出量に基づいて、水中における底質除去装置の傾き状態を陸上から確認することが可能になる。
また、請求項１２の発明によれば、底質除去装置は、池の底に堆積した底質を所定の幅で破砕して水と撹拌させる回転撹拌翼と、水と撹拌された底質を吸い込んで前記バキュームホースに送出する水中ポンプと、を備えるので、底質吸入経路や底質送出経路における底質の詰まりを防止しつつ、底質を水と撹拌された状態でバキュームホースに積極的に送出することができる。
また、請求項１３の発明によれば、底質除去装置は、前記回転撹拌翼の底質に対する食い込み深さを制限する抵抗板を備えるので、設定深さを越える底質の除去を抑制できる。

Claims (16)

1. 池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去システムであって、
   池に沈められ、池の底に沿った移動に応じて所定の幅で底質を掘削して装置内に取り込む底質除去装置と、
   前記底質除去装置を陸上から移動操作する牽引ロープと、
   前記移動操作に応じて前記底質除去装置内に取り込まれた底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引する底質吸引手段と、
   前記底質除去装置の浮力を調整する浮力調整手段と、を備えることを特徴とする底質除去システム。
2. 前記底質除去装置は、底質の界面位置を測定する底質界面測定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の底質除去システム。
3. 前記底質除去装置は、
   前記移動操作に応じて底質に食い込みながら所定の幅で底質を掘削するスクレーパと、
   掘削した底質を装置内に取り込む取込口と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の底質除去システム。
4. 前記スクレーパは、底質に対する食い込み角度が調整可能であることを特徴とする請求項３に記載の底質除去システム。
5. 前記底質除去装置は、前記スクレーパと前記取込口との間に配置され、掘削した底質を破砕する回転刃を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の底質除去システム。
6. 前記底質除去装置は、空気及び水を貯留可能なタンクを備え、
   前記浮力調整手段は、前記タンク内の空気と水のバランスを変更することで前記底質除去装置の浮力を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の底質除去システム。
7. 前記底質除去装置は、一定の浮力を発生させる複数のフロートを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の底質除去システム。
8. 前記底質除去装置は、その外周部に立設され、かつ上端側に前記フロートが取り付けられる複数のフロート支柱を備え、該フロート支柱の立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能であることを特徴とする請求項７に記載の底質除去システム。
9. 前記底質除去装置は、前記移動操作方向の前端側に立設され、かつ上端側に前記牽引ロープが連結される牽引支柱を備え、該牽引支柱の立設角度が外方に傾倒する方向に調整可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の底質除去システム。
10. 前記底質除去装置は、複数方向への牽引移動操作が可能であり、
    前記底質界面測定手段、前記スクレーパ、前記取込口、前記回転刃、及び／又は、前記牽引支柱が、前記複数方向に対応して複数設けられることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の底質除去システム。
11. 前記底質除去装置は、陸上及び／又は水中での走行を可能にする車輪又はクローラを備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の底質除去システム。
12. 前記底質除去装置は、その外周部に立設された複数のレベルゲージを備え、複数のレベルゲージの水面からの突出量に基づいて、水中における前記底質除去装置の傾き状態を陸上から確認可能にしたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の底質除去システム。
13. 前記底質除去装置は、
    池の底に堆積した底質を所定の幅で破砕して水と撹拌させる回転撹拌翼と、
    水と撹拌された底質を吸い込んで前記バキュームホースに送出する水中ポンプと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の底質除去システム。
14. 前記底質除去装置は、前記回転撹拌翼の底質に対する食い込み深さを制限する抵抗板を備えることを特徴とする請求項１３に記載の底質除去システム。
15. 池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去装置であって、
    請求項１〜１４のいずれか一項に記載の底質除去装置として機能することを特徴とする底質除去装置。
16. 池の底に堆積した底質を所定の厚さで除去する底質除去方法であって、
    底質除去装置を池に沈める工程と、
    牽引ロープを介して前記底質除去装置を陸上から移動操作し、該移動操作に応じて前記底質除去装置が所定の幅で掘削した底質を前記底質除去装置内に取り込む工程と、
    前記底質除去装置内に取り込まれた底質をバキュームホースを介して陸上まで吸引する工程と、
    前記移動操作及び底質の吸引を行いながら、前記底質除去装置の浮力調整に基づいて、除去する底質の厚さを調整する工程と、を備えることを特徴とする底質除去方法。

Images