JP2021116728A - Liquid separation device and liquid separation method - Google Patents

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太郎 中村
Taro Nakamura
太郎 中村
泰之 山田
Yasuyuki Yamada
泰之 山田
大輝 萩原
Daiki Hagiwara
大輝 萩原
康太 若松
Kota Wakamatsu
康太 若松
遼 足立
Ryo Adachi
遼 足立
昌弘 上田
Masahiro Ueda
昌弘 上田
昭次 山川
Shoji Yamakawa
昭次 山川
康如 佐久間
Yasuyuki Sakuma
康如 佐久間
幸市郎 藤▲崎▼
Koichiro Fujisaki
幸市郎 藤▲崎▼
貴穂 河野
Takao Kono
貴穂 河野
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Takenaka Komuten Co Ltd
Chuo University
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Abstract

To provide a separation device capable of preventing deterioration in separation efficiency.SOLUTION: A liquid separation device comprises: an outer cylinder 10; an inner cylinder 20 provided on the inner peripheral side of the outer cylinder; a pressure supply chamber 50 provided between the inner cylinder and the outer cylinder; and operation control means that applies a predetermined pressure to the pressure supply chamber to expand the inner cylinder inward in a radial direction. The liquid separation device can transport individual liquid in the inner cylinder in an axial direction and separate liquid from the individual liquid. The operation control means is configured to pulse the inner cylinder in a cycle shorter than a cycle from the start of expansion of the inner cylinder to the return to a natural length at the time of transporting the individual liquid, and then separate the liquid from the individual liquid in the inner cylinder.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、液体分離装置等に関し、特に土壌等に含まれる液体を土粒子から分離する場合等に好適な液体分離装置等に関する。 The present invention relates to a liquid separation device or the like, and particularly to a liquid separation device or the like suitable for separating a liquid contained in soil or the like from soil particles.

従来、建設現場等において発生する液性限界を大きく超える土壌(汚泥)を処分する方法として、汚泥のまま運搬処分する方法や汚泥を地表面に広げて天日干しする方法、或いは、所定の脱水装置によって個体としての土粒子と液体とを分離する方法等が挙げられる。しかしながら、いずれの方法にあってもコストの増大、工期の短縮化及び敷地の省スペース化を図り難い。 Conventionally, as a method of disposing of soil (sludge) that greatly exceeds the liquid limit generated at construction sites, etc., a method of transporting and disposing of sludge as it is, a method of spreading sludge on the ground surface and drying it in the sun, or a predetermined dehydrator A method of separating soil particles and liquid as an individual can be mentioned. However, it is difficult to increase the cost, shorten the construction period, and save the space on the site by either method.

特開2016−109107号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-109107

上記問題点から、発明者等は搬送機能と分離機能とを兼ね備えた特許文献1に係る装置を用いて土壌掘削によって生じる土砂を土粒子と液体とに分離する手法を模索したが、特許文献1に示すものにおいては、加圧によって土砂に含まれる液体が減少すると、残った土粒子自体が難透液性の土層を形成し、さらには、土粒子がフィルターの目詰まりを引き起こすため、分離効率が経時的に低下すると言う欠点がある。 From the above problems, the inventors have searched for a method for separating soil particles and liquids generated by soil excavation by using the device according to Patent Document 1 which has both a transport function and a separation function. In the case shown in, when the amount of liquid contained in the soil is reduced by pressurization, the remaining soil particles themselves form a poorly permeable soil layer, and the soil particles cause clogging of the filter, resulting in separation. There is a drawback that the efficiency decreases over time.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、分離効率の低下を招くことのない分離装置等を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a separation device or the like that does not cause a decrease in separation efficiency.

上記課題を解決するための構成として、外筒と、外筒の内周側に設けられた内筒と、内筒と外筒との間に設けられた圧力供給室と、圧力供給室内に所定の圧力を印加し、内筒を径方向内側に膨張させる動作制御手段とを備え、内筒内の個液を軸方向に搬送可能であると共に、個液から液体を分離可能な液体分離装置であって、動作制御手段は、個液の搬送時における内筒の膨張開始から自然長への復帰までのサイクルよりも短いサイクルで内筒を脈動動作させ、当該内筒内の個液から液体を分離させる構成とした。
本構成によれば、内筒の脈動動作によって難透液性の層及びフィルターの目詰まりが解消するため、経時的な分離効率の低下を防止することができる。
また、上記構成の一部を前提とする液体分離方法として、外筒と、外筒の内周側に設けられた内筒と、内筒と前記外筒との間に設けられた圧力供給室とを備えたポンプユニットの圧力供給室への所定の圧力の印加により、内筒を径方向内側に膨張させ、内筒内の個液を軸方向に搬送する工程と、搬送される個液から液体を分離する工程と、を備えた液体分離方法であって、個液の搬送時における内筒の膨張開始から自然長への復帰までのサイクルよりも短いサイクルで内筒を脈動動作させ、当該内筒内の個液から液体を分離させる態様とした。
本態様によっても内筒の脈動動作によって難透液性の層及びフィルターの目詰まりが解消するため、経時的な分離効率の低下を防止することができる。
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
As a configuration for solving the above problems, the outer cylinder, the inner cylinder provided on the inner peripheral side of the outer cylinder, the pressure supply chamber provided between the inner cylinder and the outer cylinder, and the pressure supply chamber are predetermined. A liquid separation device that is equipped with an operation control means that expands the inner cylinder inward in the radial direction by applying the pressure of Therefore, the operation control means pulsates the inner cylinder in a cycle shorter than the cycle from the start of expansion of the inner cylinder to the return to the natural length at the time of transporting the individual liquid, and the liquid is discharged from the individual liquid in the inner cylinder. It was configured to be separated.
According to this configuration, clogging of the impervious layer and the filter is eliminated by the pulsating motion of the inner cylinder, so that it is possible to prevent a decrease in separation efficiency over time.
Further, as a liquid separation method premised on a part of the above configuration, an outer cylinder, an inner cylinder provided on the inner peripheral side of the outer cylinder, and a pressure supply chamber provided between the inner cylinder and the outer cylinder. By applying a predetermined pressure to the pressure supply chamber of the pump unit provided with the above, the inner cylinder is expanded inward in the radial direction, and the individual liquid in the inner cylinder is conveyed in the axial direction. It is a liquid separation method including a step of separating liquids, in which the inner cylinder is pulsated in a cycle shorter than the cycle from the start of expansion of the inner cylinder to the return to the natural length at the time of transporting individual liquids. The mode is such that the liquid is separated from the individual liquid in the inner cylinder.
Also in this embodiment, clogging of the impervious layer and the filter is eliminated by the pulsating operation of the inner cylinder, so that it is possible to prevent a decrease in separation efficiency over time.
The outline of the present invention does not list all the necessary features of the present invention, and a subcombination of these feature groups can also be an invention.

実施形態に係るポンプユニットの概要を示す斜視断面図である。It is a perspective sectional view which shows the outline of the pump unit which concerns on embodiment. 分離装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the separation device. 搬送,分離構造体の動作を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the operation of the transport | separation structure. フィルターを備えたポンプユニットの概要を示す概略図である。It is the schematic which shows the outline of the pump unit provided with a filter. 定圧動作と脈動動作における脱水量等を比較したグラフである。It is a graph which compared the amount of dehydration in a constant pressure operation and a pulsation operation.

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail through the embodiments, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all the combinations of features described in the embodiments are included. It is not always essential for the means of solving the invention.

図1は、液体分離装置100の一部を構成するポンプユニット1の概要を示す軸方向断面図である。同図に示すように、ポンプユニット1は、円筒状に形成された外筒10と、当該外筒10の内周側に設けられた円筒状の内筒20と、外筒10及び内筒20の軸方向の一端側と他端側とにそれぞれ設けられた一端側フランジ30及び他端側フランジ32とを備える。 FIG. 1 is an axial sectional view showing an outline of a pump unit 1 constituting a part of the liquid separation device 100. As shown in the figure, the pump unit 1 includes an outer cylinder 10 formed in a cylindrical shape, a cylindrical inner cylinder 20 provided on the inner peripheral side of the outer cylinder 10, and an outer cylinder 10 and an inner cylinder 20. One end side flange 30 and the other end side flange 32 provided on one end side and the other end side in the axial direction of the above are provided, respectively.

外筒10は、両端開口の円筒状に形成され、その両端部は一端側フランジ30及び他端側フランジ32の外周面に対して密に取り付けられる。外筒10は、例えば天然ラテックスゴムから成るゴム層と、当該ゴム層の間に介挿された繊維層を有してなる。繊維層は、径方向に沿って積層される複数の炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などからなる高弾性繊維によって構成される。当該高弾性繊維の延長方向は、外筒10の軸方向と一致しており、後述のチャンバー50内への空気の導入より外筒10が膨張しようとする場合、軸方向への伸長(膨張)が規制される結果、径方向外側への膨張のみが許容される。 The outer cylinder 10 is formed in a cylindrical shape with openings at both ends, and both ends thereof are closely attached to the outer peripheral surfaces of the flange 30 on the one end side and the flange 32 on the other end side. The outer cylinder 10 has, for example, a rubber layer made of natural latex rubber and a fiber layer interposed between the rubber layers. The fiber layer is composed of highly elastic fibers composed of a plurality of carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, etc., which are laminated along the radial direction. The extension direction of the highly elastic fiber coincides with the axial direction of the outer cylinder 10, and when the outer cylinder 10 tries to expand due to the introduction of air into the chamber 50 described later, the extension (expansion) in the axial direction As a result of the regulation, only radial outward expansion is allowed.

内筒20は、天然ラテックスゴムやシリコーンゴムなどのゴム部材から構成された円筒状であって、外筒10の軸心と同軸上に配設される。内筒20の両端部はそれぞれ、一端側フランジ30及び他端側フランジ32の内周面に対して密に取り付けられる。なお、内筒20についても外筒10と同様の繊維層を介挿させた構成とし、後述のチャンバー50内への空気の導入より内筒20が膨張しようとする場合の軸方向への伸長を規制しても良い。 The inner cylinder 20 has a cylindrical shape made of a rubber member such as natural latex rubber or silicone rubber, and is arranged coaxially with the axis of the outer cylinder 10. Both ends of the inner cylinder 20 are closely attached to the inner peripheral surfaces of the one end side flange 30 and the other end side flange 32, respectively. The inner cylinder 20 also has a structure in which a fiber layer similar to that of the outer cylinder 10 is inserted, and the inner cylinder 20 expands in the axial direction when the inner cylinder 20 tries to expand due to the introduction of air into the chamber 50 described later. It may be regulated.

図1に示すように、外筒10及び内筒20の両端開口部が一端側フランジ30及び他端側フランジ32によってそれぞれ強固に固定されると、ポンプユニット1内には、外筒10、内筒20、一端側フランジ30及び他端側フランジ32によって区画された圧力供給室としてのチャンバー50が形成される。チャンバー50は、内筒20の軸回りにおいて軸方向に沿って延長する空間であって、当該チャンバー50内には、後述の圧力給排手段120側から送出される空気等の流体が供給される。また、一端側フランジ30及び他端側フランジ32の周囲には、図外の複数の空気導入孔が形成されており、当該空気導入孔を介してエアチューブ等が接続され、圧力給排手段120からチャンバー50内に空気が供給される。また、空気導入孔は、ポンプユニット1の軸方向に連結される他のポンプユニット1に形成された空気導入孔と連通可能とされており、空気の供給対象となるエアチューブを選択することにより、各ポンプユニット1を独立して動作させることが可能となる。 As shown in FIG. 1, when the openings at both ends of the outer cylinder 10 and the inner cylinder 20 are firmly fixed by the flange 30 on the one end side and the flange 32 on the other end side, the outer cylinder 10 and the inner cylinder 10 are inside the pump unit 1. A chamber 50 as a pressure supply chamber partitioned by the cylinder 20, the flange 30 on the one end side and the flange 32 on the other end side is formed. The chamber 50 is a space extending along the axial direction around the axis of the inner cylinder 20, and a fluid such as air sent from the pressure supply / discharge means 120 side, which will be described later, is supplied into the chamber 50. .. Further, a plurality of air introduction holes (not shown) are formed around the one end side flange 30 and the other end side flange 32, and an air tube or the like is connected through the air introduction holes to form a pressure supply / discharge means 120. Air is supplied into the chamber 50 from. Further, the air introduction hole can communicate with the air introduction hole formed in another pump unit 1 connected in the axial direction of the pump unit 1, and by selecting an air tube to be supplied with air, the air introduction hole can be communicated with the other pump unit 1. , Each pump unit 1 can be operated independently.

ポンプユニット1の軸方向の略中心には、シェイパーリング40が介挿される。図1に示すように、シェイパーリング40は、内筒20の軸周りに設けられ、内径部が楕円状、外径部が円状に形成された環状体である。内筒20がシェイパーリング40の内径内に位置することにより、楕円の短軸と対応して向かい合う内筒20の内周面22が、楕円の長軸と対応して向かい合う内筒20の内周面22よりも予め径方向内側に接近した状態とされる。 A shaper ring 40 is inserted at a substantially center in the axial direction of the pump unit 1. As shown in FIG. 1, the shaper ring 40 is an annular body provided around the axis of the inner cylinder 20 and having an elliptical inner diameter portion and a circular outer diameter portion. Since the inner cylinder 20 is located within the inner diameter of the shaper ring 40, the inner peripheral surface 22 of the inner cylinder 20 facing the elliptical short axis corresponds to the inner circumference of the inner cylinder 20 facing the elliptical long axis. It is in a state of being closer to the inner side in the radial direction than the surface 22 in advance.

図2を参照して上記構成からなるポンプユニット1が複数連結された液体分離装置100について説明する。同図に示すように、液体分離装置100は、複数のポンプユニット1a〜1fが軸方向に沿って連結された搬送,分離構造体110と、当該搬送,分離構造体110を動作させる圧力給排手段120と、圧力給排手段120を制御する動作制御手段130とを備える。搬送,分離構造体110は、各ポンプユニット1a〜1fが備える一端側フランジ30と他端側フランジ32とが図外の固定手段を介して相互に連結されて構成されており、各ポンプユニット1a〜1fの内筒20が軸方向に連通することにより、所定長さの搬送路Lが形成される。つまり、ポンプユニット1の連結数を増大することによって所望の長さの搬送路Lを得ることが可能であり、例えば上流側に位置する土壌の掘削現場から離間した下流の地点まで掘削土壌を搬送することが可能である。また、最後尾(最下流)に位置し、排出口となるポンプユニット1fの他端側フランジ32には、後述のフィルターFが配設されている。 A liquid separation device 100 in which a plurality of pump units 1 having the above configuration are connected will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the liquid separation device 100 operates a transfer / separation structure 110 in which a plurality of pump units 1a to 1f are connected along the axial direction, and a pressure supply / discharger for operating the transfer / separation structure 110. The means 120 and the operation control means 130 for controlling the pressure supply / discharge means 120 are provided. The transport / separation structure 110 is configured such that one end side flange 30 and the other end side flange 32 included in each pump unit 1a to 1f are connected to each other via a fixing means (not shown), and each pump unit 1a By communicating the inner cylinders 20 of ~ 1f in the axial direction, a transport path L having a predetermined length is formed. That is, it is possible to obtain a transport path L having a desired length by increasing the number of connected pump units 1. For example, the excavated soil is transported to a downstream point away from the excavation site of the soil located on the upstream side. It is possible to do. Further, a filter F described later is arranged on the flange 32 on the other end side of the pump unit 1f, which is located at the rearmost end (most downstream) and serves as a discharge port.

圧力給排手段120は、圧縮空気を送出するエアコンプレッサCと、当該エアコンプレッサCとエアチューブを介して接続された複数の比例電磁弁V(V1〜V6)と、当該比例電磁弁群Vとエアチューブを介して接続される複数の3ポート電磁弁P(P1〜P6)とを備える。動作制御手段130は、演算手段としてのCPUや記憶手段としてのROM,RAM等のハードウェアを備えたコンピュータであって、予め設定された動作プログラムに従って比例電磁弁V及び3ポート電磁弁Pを開閉制御することにより、各ポンプユニット1a〜1fを個別に膨張,収縮動作させる。 The pressure supply / discharge means 120 includes an air compressor C that sends out compressed air, a plurality of proportional solenoid valves V (V1 to V6) connected to the air compressor C via an air tube, and the proportional solenoid valve group V. It includes a plurality of 3-port solenoid valves P (P1 to P6) connected via an air tube. The operation control means 130 is a computer equipped with hardware such as a CPU as a calculation means and ROM, RAM as a storage means, and opens and closes the proportional solenoid valve V and the 3-port solenoid valve P according to a preset operation program. By controlling, each pump unit 1a to 1f is individually expanded and contracted.

同図に示すように、3ポート電磁弁P1〜P6の一方のポートは、複数のエアチューブ40a〜40fを介して各ポンプユニット1a〜1fのチャンバー50と接続されており、エアコンプレッサCから各ポンプユニット1a〜1fのチャンバー50に至る空気の供給系統が確立される。また、本実施形態においては、搬送,分離構造体110を合計6つのポンプユニット1a〜1fによって構成したことから、6つの供給系統を有する構成としたが、ポンプユニットの数に応じて系統数が変わることは言うまでもない。 As shown in the figure, one port of the three-port solenoid valves P1 to P6 is connected to the chamber 50 of each pump unit 1a to 1f via a plurality of air tubes 40a to 40f, and is connected to each of the chambers 50 from the air compressor C. An air supply system leading to the chambers 50 of the pump units 1a to 1f is established. Further, in the present embodiment, since the transport / separation structure 110 is composed of a total of six pump units 1a to 1f, the configuration has six supply systems, but the number of systems increases according to the number of pump units. It goes without saying that it will change.

例えば、ポンプユニット1aを動作させるには、比例電磁弁V1を開放状態とし、かつ、3ポート電磁弁P1の一方のポート側を開放状態とすればよく、当該制御によりエアコンプレッサCからの空気がポンプユニット1aのチャンバー50内に供給され、ポンプユニット1aのみが膨張することとなる。なお、チャンバー50内に供給される空気の圧力は、比例電磁弁V1への電流値に応じて自在に調整可能である。ポンプユニット1b〜1fについても同様であり、それぞれに対応する供給系統に含まれる比例電磁弁V2〜V6、及び3ポート電磁弁P2〜P6を個別に制御することにより、ポンプユニット1b〜1fを個別に膨張,収縮動作させることができる。 For example, in order to operate the pump unit 1a, the proportional solenoid valve V1 may be opened and one port side of the 3-port solenoid valve P1 may be opened, and the air from the air compressor C may be released by the control. It is supplied into the chamber 50 of the pump unit 1a, and only the pump unit 1a expands. The pressure of the air supplied into the chamber 50 can be freely adjusted according to the current value to the proportional solenoid valve V1. The same applies to the pump units 1b to 1f, and the pump units 1b to 1f are individually controlled by individually controlling the proportional solenoid valves V2 to V6 and the 3-port solenoid valves P2 to P6 included in the corresponding supply systems. Can be expanded and contracted.

次に、各ポンプユニット1a〜1fに供給された空気の排気系統について説明する。同図に示すように、3ポート電磁弁P1〜P6の他方のポートは、エアチューブを介してエアレギュレータRと接続されている。当該エアレギュレータRは、エアタンクTを介してエアポンプQと接続されている。例えばポンプユニット1aに供給された空気を排出するには、エアタンクTが駆動した状態で3ポート電磁弁P1の一方及び他方のポートを開状態とすればよく、このような状態において、ポンプユニット1aのチャンバー50内の空気はエアポンプQによって強制的に排気され、エアタンクT内に貯留される。なお、排気後のチャンバー50内の圧力はレギュレータRの設定によって調整可能である。また、ポンプユニット1b〜1fについても同様であり、それぞれに対応する排気系統に含まれる比例電磁弁V2〜V6及び3ポート電磁弁P2〜P6を個別に制御することにより、膨張動作後のポンプユニット1b〜1fを個別に自然長(膨張前)に復帰させることができる。
なお、上記排気系統を別段設けることなく、チャンバー50内に供給された空気を外筒10及び内筒20の復元力によって大気開放する構成としてもよい。一方で、排気系統を設けて空気を強制的に排気する構成とすれば、外筒10及び内筒20の復帰動作が速くなるため、搬送路Lを通過する搬送対象物の搬送効率を向上させることが可能となる。
Next, the exhaust system of the air supplied to each of the pump units 1a to 1f will be described. As shown in the figure, the other port of the 3-port solenoid valves P1 to P6 is connected to the air regulator R via an air tube. The air regulator R is connected to the air pump Q via an air tank T. For example, in order to exhaust the air supplied to the pump unit 1a, one and the other ports of the 3-port solenoid valve P1 may be opened while the air tank T is driven. In such a state, the pump unit 1a may be opened. The air in the chamber 50 is forcibly exhausted by the air pump Q and stored in the air tank T. The pressure in the chamber 50 after exhausting can be adjusted by setting the regulator R. The same applies to the pump units 1b to 1f, and the pump unit after the expansion operation is performed by individually controlling the proportional solenoid valves V2 to V6 and the 3-port solenoid valves P2 to P6 included in the corresponding exhaust systems. 1b to 1f can be individually restored to their natural length (before expansion).
The air supplied to the chamber 50 may be opened to the atmosphere by the restoring force of the outer cylinder 10 and the inner cylinder 20 without providing the exhaust system separately. On the other hand, if an exhaust system is provided to forcibly exhaust air, the return operation of the outer cylinder 10 and the inner cylinder 20 becomes faster, so that the transfer efficiency of the object to be conveyed passing through the transfer path L is improved. It becomes possible.

次に、図3を参照して、上記構成からなる液体分離装置100による個液の一例としての土砂の搬送及び分離の工程について説明する。同図において、最も上流側に位置するポンプユニット1aには、土壌掘削等によって生じた土砂Aが定圧で導入されているものとする。また、土砂Aは、土粒子と水や油等の液体を含むものであり、一定の流動性を有している。 Next, with reference to FIG. 3, a process of transporting and separating earth and sand as an example of individual liquids by the liquid separation device 100 having the above configuration will be described. In the figure, it is assumed that the earth and sand A generated by soil excavation or the like is introduced at a constant pressure into the pump unit 1a located on the most upstream side. Further, the earth and sand A contains earth particles and a liquid such as water or oil, and has a certain fluidity.

図3(a)に示す状態からポンプユニット1aに土砂Aが導入されるとポンプユニット1aの動作が開始され、チャンバー50内にへの空気の供給によって内筒20及び外筒10がそれぞれ径方向内側,外側に膨張すると共に、ポンプユニット1aが軸方向に収縮する。当該動作、即ち、内筒20の膨張による容積減少と外筒10の軸方向収縮によって生じる押し出し力によって、内部に導入された土砂Aは、下流に位置するポンプユニット1b側に搬送される(図3(b))。 When the earth and sand A is introduced into the pump unit 1a from the state shown in FIG. 3A, the operation of the pump unit 1a is started, and the inner cylinder 20 and the outer cylinder 10 are radially driven by the supply of air into the chamber 50. The pump unit 1a contracts in the axial direction as it expands inward and outward. The earth and sand A introduced inside is conveyed to the pump unit 1b side located downstream by the operation, that is, the volume reduction due to the expansion of the inner cylinder 20 and the pushing force generated by the axial contraction of the outer cylinder 10 (FIG. 3 (b)).

次に、図3(b)に示す状態から、ポンプユニット1aの膨張を維持したままポンプユニット1bを動作させると、土砂Aは、更に下流側のポンプユニット1cへ搬送され、その後、ポンプユニット1aを自然長に復帰動作させることにより新たな土砂Aの導入が開始される(図3(c))。以後、図3(d)乃至(f)に示す如く、各ポンプユニット1a〜1fを所定のサイクルで動作させることにより、土砂Aが下流側に向かって順次搬送されることとなる。そして、土砂Aが最も下流に位置するポンプユニット1fに到達したとき、内部の土砂Aに対して分離動作が実行される。 Next, when the pump unit 1b is operated while maintaining the expansion of the pump unit 1a from the state shown in FIG. 3B, the earth and sand A is further conveyed to the pump unit 1c on the downstream side, and then the pump unit 1a The introduction of new earth and sand A is started by returning the pump to its natural length (Fig. 3 (c)). After that, as shown in FIGS. 3D to 3F, by operating each of the pump units 1a to 1f in a predetermined cycle, the earth and sand A is sequentially conveyed toward the downstream side. Then, when the earth and sand A reaches the pump unit 1f located at the most downstream position, the separation operation is executed for the internal earth and sand A.

図4(a)は、フィルターFが設けられたポンプユニット1fを模式的に示す図である。同図に示すように、ポンプユニット1fの他端側フランジ32には、内筒20と実質的に同径を有する透液性のフィルターFが脱落不能に配設されており、当該ポンプユニット1f内の土砂Aに含まれる液体が当該フィルターFを介して外部に排出される。 FIG. 4A is a diagram schematically showing a pump unit 1f provided with a filter F. As shown in the figure, a liquid-permeable filter F having substantially the same diameter as the inner cylinder 20 is arranged on the flange 32 on the other end side of the pump unit 1f so as not to fall off. The liquid contained in the earth and sand A inside is discharged to the outside through the filter F.

具体的には、動作制御手段130は、上流に位置するポンプユニット1eの膨張(閉塞)を維持したままポンプユニット1fを脈動動作させ、内部の土砂Aに対して加圧と減圧を繰り返す。ここで、脈動動作とは、ポンプユニット1fの膨張動作と自然長への復帰動作とをそれぞれ4秒間、3秒間で実行させるサイクルを1サイクルとして、これを複数サイクル繰り返す動作である。当該脈動動作の実行により、加圧によって密度が増加した状態にあった土粒子が加圧状態から開放され、加圧によって瞬間的に形成される難透液性の土層が解され、フィルターFから離間した位置にある一部の土砂Aと再度攪拌,混合される。その結果、ポンプユニット1f内の土砂Aに含まれる液体の分布が均一化されて液状化現象を引き起こし、フィルターFに目詰まりを生じさせ得る土粒子の遊離,攪拌を促すことができる。 Specifically, the operation control means 130 pulsates the pump unit 1f while maintaining the expansion (blockage) of the pump unit 1e located upstream, and repeats pressurization and depressurization of the internal earth and sand A. Here, the pulsating operation is an operation in which the expansion operation of the pump unit 1f and the return operation to the natural length are executed for 4 seconds and 3 seconds, respectively, as one cycle, and this operation is repeated for a plurality of cycles. By executing the pulsating motion, the soil particles whose density has increased due to pressurization are released from the pressurized state, and the impervious soil layer momentarily formed by pressurization is released, and the filter F is released. It is agitated and mixed again with a part of the earth and sand A located at a position away from the above. As a result, the distribution of the liquid contained in the earth and sand A in the pump unit 1f is made uniform, causing a liquefaction phenomenon, and it is possible to promote the release and stirring of earth particles that may cause clogging in the filter F.

このように、動作制御手段130が、土砂Aの搬送に係る各ポンプユニット1a〜1eの動作サイクル(搬送サイクル)よりも早いサイクルでポンプユニット1fを脈動動作させて土砂Aの土粒子と液体を分離することにより、継続的(定圧)な加圧による従来の方式よりも経時的な分離効率の低下を抑制しつつ、土壌掘削によって生じた土砂Aを土粒子と液体とに分離することが可能となる。なお、搬送サイクルとしては、例えば膨張動作と自然長への復帰動作とをそれぞれ30秒間、30秒間で実行させるサイクルを1サイクルとしている。 In this way, the operation control means 130 pulsates the pump unit 1f in a cycle earlier than the operation cycle (convey cycle) of the pump units 1a to 1e related to the transportation of the earth and sand A to remove the earth particles and the liquid of the earth and sand A. By separating, it is possible to separate the earth and sand A generated by soil excavation into soil particles and liquid while suppressing the decrease in separation efficiency over time compared to the conventional method due to continuous (constant pressure) pressurization. It becomes. As the transport cycle, for example, one cycle is a cycle in which the expansion operation and the return operation to the natural length are executed for 30 seconds and 30 seconds, respectively.

図5は、定圧動作及び脈動動作における脱水量と脱水時間を示すグラフである。分離対象となる土砂として、人工の珪砂6号と蛙目粘土とを9:1の割合で配合し、水を加えて総重量に対する含水比が30%の人工砂質土を形成した。また、フィルターFが配設されたポンプユニットに対しては、平均で0.06MPaの圧力を印加した。また、脈動動作のサイクルは前述の条件と同一である。 FIG. 5 is a graph showing the amount of dehydration and the dehydration time in the constant pressure operation and the pulsating operation. As the earth and sand to be separated, artificial silica sand No. 6 and frog-eye clay were mixed at a ratio of 9: 1, and water was added to form an artificial sandy soil having a water content ratio of 30% to the total weight. Further, an average pressure of 0.06 MPa was applied to the pump unit in which the filter F was arranged. Moreover, the cycle of the pulsating motion is the same as the above-mentioned condition.

グラフに示された結果から明らかなように、上記所定の圧力を印加して、これを維持した場合(定圧)の脱水量は約26.5gに止まるのに対し、所定の圧力を繰り返し脈動させるように印加した場合(脈動)の脱水量は、これを大幅に上回る約47.5gにまで向上する。また、例えば25gの脱水に要する時間も25分から5分に大幅に短縮できることが分かる。このように、搬送工程よりも短いサイクルでポンプユニットを脈動動作させる分離工程にあっては、従来の分離方式との比較において分離効率が極めて向上することが実証された。 As is clear from the results shown in the graph, when the above-mentioned predetermined pressure is applied and maintained (constant pressure), the amount of dehydration remains at about 26.5 g, whereas the predetermined pressure is repeatedly pulsated. When applied in this way (pulsation), the amount of dehydration is significantly increased to about 47.5 g. It can also be seen that, for example, the time required for dehydration of 25 g can be significantly reduced from 25 minutes to 5 minutes. As described above, it has been demonstrated that in the separation process in which the pump unit is pulsated in a cycle shorter than that in the transfer process, the separation efficiency is significantly improved as compared with the conventional separation method.

次に、図4(b)を参照して液体分離装置100の他の形態について説明する。上述の例では、最下流側に配置されるポンプユニット1fにフィルターFを配設して液体を外部に排出する例を示したが、同図における液体分離装置100は、軸方向に隣接する各ポンプユニット1a〜1bの一端側フランジ30と他端側フランジ32との間にフィルターFを介在させた点で異なる。このような液体分離装置100によれば、ポンプユニット1a及びポンプユニット1cを膨張(閉塞)させたまま、間に位置するポンプユニット1bを脈動動作させることにより、土砂Aに含まれる液体を一端側フランジ30と他端側フランジ32の両方から外部に排出することが可能となる。また、このようなポンプユニットを搬送経路上に複数配置することにより、搬送しながら任意の位置において土粒子と液体とを分離することが可能となり、例えば搬送工程において含水比を徐々に低下させながら下流側に搬送することが可能となる。また、上記各実施形態に係る液体分離装置100によれば、搬送と分離とを同時に行うことができるため、コストの削減、工期の短縮化及び敷地の省スペース化を図ることができる。 Next, another form of the liquid separation device 100 will be described with reference to FIG. 4 (b). In the above example, an example is shown in which the filter F is arranged on the pump unit 1f arranged on the most downstream side to discharge the liquid to the outside, but the liquid separation device 100 in the figure is adjacent to each other in the axial direction. The difference is that the filter F is interposed between the one end side flange 30 and the other end side flange 32 of the pump units 1a to 1b. According to such a liquid separation device 100, the liquid contained in the earth and sand A is pulsated by pulsating the pump unit 1b located between the pump unit 1a and the pump unit 1c while being expanded (closed) to one end side. It is possible to discharge to the outside from both the flange 30 and the flange 32 on the other end side. Further, by arranging a plurality of such pump units on the transport path, it is possible to separate the soil particles and the liquid at an arbitrary position while transporting, for example, while gradually reducing the water content ratio in the transport process. It can be transported to the downstream side. Further, according to the liquid separation device 100 according to each of the above embodiments, since the transportation and the separation can be performed at the same time, it is possible to reduce the cost, shorten the construction period, and save the space on the site.

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、多様な変更又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。そのような変更又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。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the claims that such modified or modified forms may also be included in the technical scope of the present invention.

例えば、本例においては、液体分離装置100の搬送,分離構造体110を水平方向に向けて設置したが、鉛直方向或いは傾斜方向に向けて設置し、土砂を延長方向に搬送しつつ液体を分離する構成としても良い。また、本例においては土壌掘削等によって生じる土砂を分離対象としたが、これに限るものではなく、個体と液体との個液混合物に広く適用可能であり、液体としては水のみならず、油やその他の流動体に適用可能である。 For example, in this example, the transport / separation structure 110 of the liquid separation device 100 is installed in the horizontal direction, but it is installed in the vertical direction or the inclined direction to separate the liquid while transporting the earth and sand in the extension direction. It may be configured to be used. Further, in this example, the earth and sand generated by excavation of soil or the like is targeted for separation, but it is not limited to this, and it can be widely applied to an individual liquid mixture of a solid and a liquid, and the liquid is not only water but also oil. And other fluids.

1(1a〜1f) ポンプユニット、10 外筒、20 内筒、
30 一端側フランジ、32 他端側フランジ、40 シェイパーリング、
50 チャンバー、100 液体分離装置、110 搬送,分離構造体
1 (1a-1f) Pump unit, 10 outer cylinder, 20 inner cylinder,
30 One end side flange, 32 One end side flange, 40 Shaper ring,
50 chambers, 100 liquid separators, 110 transports, separation structures

Claims (2)

外筒と、
外筒の内周側に設けられた内筒と、
内筒と前記外筒との間に設けられた圧力供給室と、
前記圧力供給室内に所定の圧力を印加し、前記内筒を径方向内側に膨張させる動作制御手段と、を備え、
前記内筒内の個液を軸方向に搬送可能であると共に、前記個液から液体を分離可能な液体分離装置であって、
前記動作制御手段は、前記個液の搬送時における前記内筒の膨張開始から自然長への復帰までのサイクルよりも短いサイクルで前記内筒を脈動動作させ、当該内筒内の個液から液体を分離させることを特徴とする液体分離装置。
With the outer cylinder
The inner cylinder provided on the inner circumference side of the outer cylinder and
A pressure supply chamber provided between the inner cylinder and the outer cylinder,
An operation control means for applying a predetermined pressure to the pressure supply chamber to expand the inner cylinder in the radial direction is provided.
A liquid separation device capable of transporting individual liquids in the inner cylinder in the axial direction and separating liquids from the individual liquids.
The operation control means pulsates the inner cylinder in a cycle shorter than the cycle from the start of expansion of the inner cylinder to the return to the natural length at the time of transporting the individual liquid, and the liquid from the individual liquid in the inner cylinder. A liquid separator characterized by separating the liquid.
外筒と、
外筒の内周側に設けられた内筒と、
内筒と前記外筒との間に設けられた圧力供給室と、
を備えたポンプユニットの前記圧力供給室への所定の圧力の印加により、前記内筒を径方向内側に膨張させ、前記内筒内の個液を軸方向に搬送する工程と、
前記搬送される個液から液体を分離する工程と、
を備えた液体分離方法であって、
前記個液の搬送時における前記内筒の膨張開始から自然長への復帰までのサイクルよりも短いサイクルで前記内筒を脈動動作させ、当該内筒内の個液から液体を分離させることを特徴とする液体分離方法。


With the outer cylinder
The inner cylinder provided on the inner circumference side of the outer cylinder and
A pressure supply chamber provided between the inner cylinder and the outer cylinder,
By applying a predetermined pressure to the pressure supply chamber of the pump unit provided with the above, the inner cylinder is expanded in the radial direction, and the individual liquid in the inner cylinder is conveyed in the axial direction.
The step of separating the liquid from the individual liquid to be transported and
It is a liquid separation method equipped with
It is characterized in that the inner cylinder is pulsated in a cycle shorter than the cycle from the start of expansion of the inner cylinder to the return to the natural length at the time of transporting the individual liquid, and the liquid is separated from the individual liquid in the inner cylinder. Liquid separation method.


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