JP2022131059A

JP2022131059A - ウォーターハンマの緩衝方法及びその装置

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Publication number: JP2022131059A
Application number: JP2021029794A
Authority: JP
Inventors: 圭二山本; Keiji Yamamoto; 知之安田; Tomoyuki Yasuda
Original assignee: Shintec Co Ltd
Current assignee: Shintec Co Ltd
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-09-07
Anticipated expiration: 2041-02-26
Also published as: JP7187057B2

Abstract

【課題】地下空洞や空間に充填して埋め戻すための流動化処理土や、その原料である解泥水等の流体材料を圧送する際に発生するウォーターハンマを緩衝するためのウォーターハンマの緩衝方法及びその装置を提供する。【解決手段】所定管路に敷設した圧送用配管への流体材料の圧送時において、流体材料の所定の圧送圧力を、圧送用配管の所定箇所において分岐して蓄圧するとともに、圧送圧力の低下に連動して圧送用配管内に放出することによって、圧送圧力の低下によって圧送用配管内に発生する負圧の発生を防止し、負圧に起因するウォーターハンマを緩衝する。【選択図】図２

Description

本発明は、地下空洞や空間に充填して埋め戻すための流動化処理土や、その原料である解泥水等の流体材料を圧送する際に発生するウォーターハンマを緩衝するためのウォーターハンマの緩衝方法及びその装置に関するものである。

わが国には、石炭・亜炭鉱山廃坑，戦時中の地下壕，地下採石場跡及び廃棄された地下埋設物などの種々の地下空洞や空間（以下、これらをまとめて「地下空洞等」という）が至る所に放置されており、ときにこれらが突然崩落し、地表面や地上施設に陥没や沈下・傾斜等の災害をもたらしている。例えば、亜炭鉱山は明治から昭和にかけて各地で広く採掘が行われ、各種産業のエネルギー源として重用されてきたものの、エネルギー需要が石油燃料に切り替わっていく中で徐々に衰退し、閉山していった。その後には無数に掘られた廃坑が空洞としてそのまま地下に放置されている。

中でも東海地方は美濃炭田や尾張炭田が日本の亜炭の４０％以上を産出するなど、亜炭鉱業が盛んであったため、亜炭鉱山廃坑の空洞が多数残されており、前記した災害の原因ともなっている。そのため、例えば亜炭鉱業が盛んであった岐阜県可児郡御嵩町では、ボーリング調査を行い平成２０年には全国で唯一「亜炭層（空洞）深度分布図」を公表して災害の防止に努めており、平成２５年度には国で創設された「亜炭鉱予防対策事業のモデル地区」に選定され、公共施設や宅地等の地下空洞等の埋め戻しが開始されている。亜炭鉱山廃坑に代表される地下空洞等の埋め戻しは、その原因や地域に限定されることなく、優先されるべき防災上の課題となっている。

埋め戻しのための充填材としては、原料土と水とセメントから組成され、流動性が高く自硬性がある資源循環型の埋め戻し材として、その有用性が高く評価されている流動化処理土が使用されている（特許文献１参照）。流動化処理土は、原料土に水を加えて解泥して所定の比重に調節するとともに、一定サイズ以上の礫を除去することによって解泥水を製造し、この解泥水に所定量のドライセメントやセメントミルクを添加して混練することにより製造している。原料土としては、掘削残土等の建設発生土や建設汚泥等が使用され、水は湿潤状態の原料土に含まれる含有水と、流動化処理土の配合に応じて新たに添加する追加水から供給される。

流動化処理土を所定の製造プラントから地下空洞等の充填現場まで輸送するには、ミキサー車やコンテナ車を使用したバッチ式の輸送も可能ではあるものの、充填作業を効率的に行うには、充填現場の状況，製造プラントから充填現場までの距離や高低差等の諸条件を考慮した上で、所定管路に敷設した圧送用配管を介して、圧送ポンプを使用して連続して圧送することが望ましい（特許文献１参照）。使用する圧送ポンプとしては、従来より、生コンクリートや各種泥状物の圧送に使用され、現に流動化処理土の圧送に使用されているピストン式圧送ポンプやスクイズ式圧送ポンプが適している。

一方、流体材料の圧送時には、圧送用配管内の圧力が急激に上昇または下降することによってウォーターハンマ（水撃作用）が生じ、衝撃，騒音や振動が起きることが知られている。代表的な例としては給水配管や、燃料や水等の液体を高圧作動流体で圧送する場合のウォーターハンマである。そこで、これらの場合にはウォーターハンマを緩衝するための装置が種々提供されている（特許文献２，３参照）。

特開２０１５－９８６９９号公報特開２００２－１８１２３１号公報特開２０１１－１５３６８４号公報

ピストン式圧送ポンプやスクイズ式圧送ポンプを使用して流動化処理土を圧送する場合、ピストン式圧送ポンプはシリンダチューブ内においてピストンの往復動作を行うため、又スクイズ式圧送ポンプはポンピングチューブをローラで絞る動作を行うため、いずれも圧送時において圧送圧力の変化（圧力斑）を生じることとなる。この圧送圧力の変化（圧力斑）によって流動化処理土の圧送速度が急激に変化することとなり、ウォーターハンマを生じて衝撃，騒音や振動が起き、場合によっては圧送用配管の損壊に至ることとなる。このことは解泥水や他の流体材料を圧送する場合においても同様である。

近時の流動化処理土の充填による地下空洞等の埋め戻し作業、特に現に埋め戻しが求められている亜炭鉱山廃坑の埋め戻し作業は、市街地や住宅地，道路，鉄道敷地や狭隘地等での作業が多く、何より地域住民の日常生活や交通を確保し、騒音防止や安全を担保した上で作業を進めることが前提として求められている。また、充填現場が地域全域となる広域施工となることさえある。

更に、地理的条件から流動化処理土の製造プラントを充填現場から離れた場所に設けたり、製造プラントを解泥水を製造するための解泥プラントと、解泥水とセメントミルクを混練する混練プラントに分離して、別の場所に設けざるを得なかったりすることも多い。製造プラントや混練プラントから充填現場まで流動化処理土を連続して圧送したり、或いは解泥プラントから混練プラントまで解泥水を連続して圧送しようとすると、長距離圧送することを余儀なくされたり、又現場によって高低差圧送も要求されることとなる。そのため、所定管路に敷設した圧送用配管の諸処において、ウォーターハンマが頻発することともなり、その衝撃，騒音や振動によって、円滑な圧送が妨げられるばかりか、地域住民の日常生活を阻害することとなる。

そのため、流動化処理土や解泥水の圧送、特に長距離圧送に際しては、何より衝撃，騒音や振動の原因となるウォーターハンマを緩衝することが強く求められており、このウォーターハンマを緩衝することが流動化処理土の充填による地下空洞等の埋め戻し作業の成否の鍵と言っても過言ではない。

一方、亜炭鉱山廃坑の地下空洞等は、その容積も大きく、形状も複雑なため、作業効率を考慮すると一定以上の圧送量（例えば、２０ｍ^３／ｈ～３０ｍ^３／ｈ程度）を確保することが要求されるため、ピストン式圧送ポンプやスクイズ式圧送ポンプを使用することが必要となる。特に長距離圧送（例えば、水平距離換算で圧送距離８００ｍ～１２００ｍ程度の長距離圧送）することを余儀なくされたり、又高低差圧送も要求される場合は、シリンダチューブ内でピストンを高圧の作動油で駆動することが可能であり、長距離圧送や高低差圧送に適した圧送能力を有しているピストン式圧送ポンプの使用が有効である。

上記したように、圧送能力を確保するためにピストン式圧送ポンプやスクイズ式圧送ポンプを選択するとウォーターハンマによる衝撃，騒音や振動の問題が生じ、一方、ミキサー車やコンテナ車を使用したバッチ式の輸送やスラリーポンプやサンドポンプを選択するとウォーターハンマは発生しないものの、供給現場への供給能力が不足することとなり、実現性に欠ける。

よって、流体材料の圧送、特に地下空洞等を充填するために、ピストン式圧送ポンプやスクイズ式圧送ポンプ等の圧送圧力の変化によって圧送速度の変化を伴う圧送ポンプを使用した流動化処理土や解泥水の圧送に際して、ウォーターハンマを緩衝する手段の開発が喫緊の課題となっている。そこで、本発明はこの課題を解決するためのウォーターハンマの緩衝方法及びその装置を提供することを目的としている。

本発明者は、流体材料の圧送時に圧送用配管内に生じるウォーターハンマの原因についての知見を得るために、長距離圧送の能力を有するピストン式圧送ポンプを使用して、流動化処理土を圧送する場合を例として、種々の実験に基づいて鋭意研究を行った結果、以下に示す知見を得た。

図１８（Ａ）は、ピストン式圧送ポンプ４０の一方のシリンダチューブ４１ａから、矢印ａに示すように流動化処理土５を所定の圧送圧力で吐出して、圧送用配管３０へ圧送するとともに、他方のシリンダチューブ４１ｂに、矢印ｂに示すように流動化処理土５を吸入している状態を示している。このとき、圧送用配管３０内の流動化処理土５は、図１８（Ｂ）の矢印ｃに示すように、圧送速度が変化することはなく、所定の圧送圧力に基づいて圧送方向に向けて安定して圧送されている。この状態でウォーターハンマが発生することはない。

図１９（Ａ）は、ピストン式圧送ポンプ４０の一方のシリンダチューブ４１ａからの流動化処理土５の吐出を終了するとともに、他方のシリンダチューブ４１ｂへの吸入を完了した状態を示している。即ち、シリンダチューブ４１ａへの吸入と、シリンダチューブ４１ｂからの吐出への切換時に相当し、圧送圧力は急激に低下している。このとき、圧送用配管３０内には、図１９（Ｂ）の矢印ｄに示すように、圧送圧力が低下したことによって圧送量が減少し、圧送速度が急激に低下した部分の流動化処理土５ａと、これまでの圧送圧力の慣性力によって、矢印ｅに示すように圧送速度を保って圧送方向に進もうとする部分の流動化処理土５ｂが併存し、両者の圧送速度に差を生じる。この圧送速度の差に起因して、圧送用配管３０内の流動化処理土５に水柱分離３５が生じ、この部分に負圧４５が発生することがある。

図２０（Ａ）は、図１９（Ａ）に示す状態から、流動化処理土５の吸入を完了した他方のシリンダチューブ４１ｂから、矢印ｆに示すように流動化処理土５の吐出を開始するとともに、吐出の完了した一方のシリンダチューブ４１ａに、矢印ｇに示すように流動化処理土５の吸入を開始する状態を示している。この他方のシリンダチューブ４１ｂから流動化処理土５の吐出が開始されると、図１９（Ｂ）に示す圧送速度が急激に低下した部分の流動化処理土５ａに、再び所定の圧送圧力が供給されることとなり、図２０（Ｂ）の矢印ｈに示すように、再び所定の圧送圧力に基づく圧送速度に復帰して圧送される。一方、図１９（Ｂ）に示す水柱分離３５によって発生した負圧４５に、図２０（Ｂ）に示すように、慣性力によって圧送速度を維持した部分の流動化処理土５ｂが負圧４５によって、矢印ｉに示すように圧送方向とは逆方向に吸引されることとなり、両者が衝突４９を引き起こすことによってウォーターハンマ５０が発生する。

これらの研究結果に基づいて、ウォーターハンマの発生原因をチャート図として図１７に示す。ピストン式圧送ポンプ４０から、所定の圧送圧力４２が、圧送用配管３０に供給されている状態では、流動化処理土５は一定の速度を保持して圧送４３されている（図１８（Ｂ）参照）。しかしながら、ピストン式圧送ポンプ４０への流動化処理土５の吸入と吐出の切換によって、急激に低下した圧送圧力４４となると、圧送量の減少４６と、流動化処理土５の慣性力４７の双方が圧送用配管３０内の流動化処理土５に作用し、前者の作用による圧送速度が低下した流動化処理土５ａと、後者の作用によって圧送速度を保持した流動化処理土５ｂが併存することとなり、両者の間の圧送速度の差に起因して、圧送用配管３０内の流動化処理土５に水柱分離３５が発生し、この箇所に負圧４５が発生する（図１９（Ｂ）参照）。

所定の圧送圧力４２が回復すると（図２０（Ａ）参照）、圧送用配管３０の流動化処理土５は圧送速度を回復して圧送される。このとき、負圧４５が発生した箇所では、回復した圧送速度による流動化処理土５ａと、負圧に引き込まれる流動化処理土５ｂによって、流動化処理土５の衝突４９が引き起こされ、その結果ウォーターハンマ５０が引き起こされ、衝撃・騒音・振動５１が発生することとなる（図２０（Ｂ）参照）。以後、所定の圧送圧力４２と、急激に低下した圧送圧力４４が繰り返して発現して圧送用配管３０に供給されることにより、ウォーターハンマ５０も繰り返して発生することとなる。

上記したピストン式圧送ポンプを使用した流動化処理土の圧送時におけるウォーターハンマの発生原因についての知見は、ピストン式圧送ポンプと同様にウォーターハンマを発生するスクイズ式圧送ポンプやその他の圧送ポンプを使用した流体材料の圧送においても、圧送時に流体材料の圧送速度に変化が生じるものであれば共通している。

これらの知見に基づき、流体材料を圧送する際に発生するウォーターハンマを緩衝するため、次の推論を立てた。
推論１：ウォーターハンマの発生原因は、圧送時に圧送用配管内で発生する負圧にあること。
推論２：負圧は、流体材料の圧送圧力の変化に起因して圧送速度に差が生じることによって発生する水柱分離に起因すること。
推論３：負圧を緩衝すれば、ウォーターハンマも緩衝できること。
推論４：圧送ポンプの構造上、圧送速度の差を解消することは難しいため、負圧を直接緩衝する必要があること。
推論５：負圧を緩衝するには、負圧発生時に負圧に対抗する圧力を供給することが有効であること。
推論６：負圧に対抗する圧力を何処かに蓄圧し、負圧発生時に圧送用配管内に放出することができれば、負圧の発生を未然に防止し、或いは緩衝できること。

前記推論１～６に基づいて、流体材料の圧送圧力を何処かに蓄圧しておき、負圧に対抗する圧力として負圧発生時に圧送用配管内に放出することができれば、負圧の影響を緩衝すること、即ち、ウォーターハンマを緩衝し、その弊害を最小限に抑えることができるとの着想を得て鋭意研究の結果、本発明に想到した。

本願発明の課題を解決するために、請求項１により、所定管路に敷設した圧送用配管への流体材料の圧送時において、流体材料の所定の圧送圧力を、圧送用配管の所定箇所において分岐して蓄圧するとともに、圧送圧力の低下に連動して圧送用配管内に放出することによって、圧送圧力の低下によって圧送用配管内に発生する負圧の発生を防止し、負圧に起因するウォーターハンマを緩衝するウォーターハンマの緩衝方法を基本として提供する。

請求項２により、低下した圧送圧力による流体材料の圧送速度と、流体材料の慣性力による圧送速度の差によって、圧送用配管内の流体材料に生じる水柱分離によって負圧が発生する方法を、請求項３により、所定の圧送圧力によって圧送される流体材料と、負圧によって圧送方向とは逆方向に吸引される流体材料の衝突によってウォーターハンマを生じる方法を提供する。

そして、請求項４により、ウォーターハンマを緩衝することによって、ウォーターハンマに起因する衝撃，騒音を防止する方法を、請求項５により、ウォーターハンマに起因する衝撃，騒音を防止することによって、圧送用配管の損壊を防止する方法を、請求項６により、分岐した圧送圧力を緩衝装置に蓄圧する方法を、請求項７により、所定の圧送圧力で圧送される流体材料を圧送用配管から分岐して緩衝装置内に圧入し、緩衝装置内に封入したピストン体を摺動させることにより、緩衝装置内の空気を圧縮して蓄圧する方法を、請求項８により、圧送圧力の低下に連動して、緩衝装置内に蓄圧した圧力を圧送用配管に放出することによって、緩衝装置内の流体材料を圧送用配管内に圧送する方法を提供する。

また、請求項９により、圧送用配管の所定箇所に１又は複数の緩衝装置を接続する方法を、請求項１０により、８０ｍ～１００ｍ毎の圧送用配管の所定箇所に緩衝装置を接続する方法を、請求項１１により、圧送用配管の曲成箇所から圧送方向の直線箇所近傍に１又は複数の緩衝装置を接続する方法を、請求項１２により、圧送用配管の勾配箇所を上昇した圧送方向の直線箇所近傍に１又は複数の緩衝装置を接続する方法を提供する。

更に、請求項１３により、シリンダチューブ内においてピストンが往復動作するピストン式圧送ポンプを使用して流体材料を圧送する方法を、請求項１４により、ポンピングチューブをローラで絞るスクイズ式圧送ポンプを使用して流体材料を圧送する方法を、請求項１５により、流体材料として、流動化処理土を圧送する方法を、請求項１６により、流体材料として、流動化処理土の原材料である解泥水を圧送する方法を提供する。

また、請求項１７により、所定管路に敷設した圧送用配管への流体材料の圧送時に発生するウォーターハンマを緩衝するために、所定箇所の圧送用配管に接続する緩衝装置であって、閉塞した先端部と流体材料を通過可能な基端部とからなる中空管体と、中空管体内において、基端部を通過した流体材料を中空管体内の空気と液密状態に隔離して摺動可能に収納したピストン体とからなり、ピストン体の摺動によってピストン体から先端方向の空気を圧縮可能とした所定長さの中空管体からなるウォーターハンマの緩衝装置を提供する。

そして、請求項１８により、ピストン体を中空管体から、抜落不能とした構成を、請求項１９により、１又は複数のピストン体を封入する構成を、請求項２０により、Ｔ字管を介して、中空管体の基端部を圧送用配管に接続する構成を、請求項２１により、Ｔ字管と中空管体の基端部との間に、ピストン体を通過不能に、かつ、流体材料を通過可能とした格子状の規制部材を介在させた構成を提供する。

更に、請求項２２により、１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の所定箇所に接続する構成を、請求項２３により、１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の曲成箇所から圧送方向の直線箇所近傍に接続する構成を、請求項２４により、１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の勾配箇所を上昇した圧送方向の直線箇所近傍に接続する構成を提供する。

また、請求項２５により、所定の圧送圧力で圧送される流体材料を圧送用配管から分岐して緩衝装置内に圧入し、緩衝装置内に封入したピストン体を摺動させることにより、ピストン体から先端方向の空気を圧縮して蓄圧するとともに、圧送圧力の低下に連動して圧送用配管内に放出する構成を、請求項２６により、蓄圧した圧送圧力を圧送用配管内に放出することによって、圧送圧力の低下によって圧送用配管内に発生する負圧の発生を防止し、負圧に起因するウォーターハンマを緩衝する構成を提供する。

上記構成の本発明によれば、圧送圧力の変化を伴うピストン式圧送ポンプやスクイズ式圧送ポンプ等の圧送ポンプを使用して、流動化処理土や解泥水等の各種流体材料を所定管路に敷設した圧送用配管へ圧送する際に、流体材料の所定の圧送圧力を、圧送用配管の所定箇所において分岐して緩衝装置に蓄圧することができるとともに、圧送時における圧送圧力の低下に連動して圧送用配管内に放出することができる。

これにより、低下した圧送圧力による流体材料の圧送速度と、流体材料の慣性力による圧送速度の差によって、流体材料に生じる水柱分離に伴う負圧を緩衝することができ、圧送圧力が所定の圧送圧力に回復した際に、所定の圧送圧力によって圧送される流体材料と、負圧によって圧送方向とは逆方向に吸引される流体材料の衝突によって生じるウォーターハンマを緩衝することができ、ウォーターハンマに起因する衝撃，騒音や振動を防止し、圧送用配管の損壊を未然に防ぐことができる。

また、１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の曲成箇所から圧送方向の直線箇所近傍や、圧送用配管の勾配箇所を上昇した圧送方向の直線箇所近傍等の負圧が発生しやすい箇所の圧送用配管に接続することにより、緩衝装置に蓄圧した圧力を負圧解消に効果的に使用することができる。

更に、所定の圧送圧力で圧送される流体材料を圧送用配管から分岐して緩衝装置内に圧入し、緩衝装置内に封入したピストン体を摺動させることにより、ピストン体から先端方向の空気を圧縮して蓄圧することにより、所定の圧送圧力を利用して負圧を解消するための圧力を効率よく蓄圧することが可能である。

ウォーターハンマを緩衝することにより、地理的条件から流動化処理土の製造プラントを充填現場から離れた場所に設けたり、更には、製造プラントを解泥水を製造するための解泥プラントと、解泥水とセメントミルクを混練する混練プラントに分離して、別の場所に設けた場合や一定差以上の高低差がある場合であっても、流動化処理土や、その原料としての解泥水を、ウォーターハンマを生じることなく安定して、かつ、効率的に圧送することが可能となり、亜炭鉱山廃坑等の地下空洞等を流動化処理土を充填して埋め戻す充填工法を実施することが可能となる。その他、流体材料全般の圧送において同様の効果を奏する。

本発明にかかるウォーターハンマの緩衝の要旨についてのチャート図。所定の圧送圧力における（Ａ）ピストン式圧送ポンプの動作説明図，（Ｂ）圧送用配管の状態説明図。低下した圧送圧力における（Ａ）ピストン式圧送ポンプの動作説明図，（Ｂ）圧送用配管の状態説明図。所定の圧送圧力に回復した（Ａ）ピストン式圧送ポンプの動作説明図，（Ｂ）圧送用配管の状態説明図。緩衝装置の圧送用配管への接続状態を示す全体斜視図。緩衝装置の圧送用配管への接続状態を示す全体斜視図。緩衝装置の圧送用配管への部分分解接続図。緩衝装置の部分組付図。（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）緩衝装置へのピストン体の封入状態を示す斜視図。ピストン体の斜視図。緩衝装置の接続箇所を示す全体説明図。緩衝装置の接続箇所を示す要部説明図。緩衝装置の接続箇所を示す要部説明図。緩衝装置の接続箇所を示す要部説明図。実施例１の圧送状態を示す全体説明図。実施例２の圧送状態を示す全体説明図。ウォーターハンマの発生原因のチャート図。所定の圧送圧力における（Ａ）ピストン式圧送ポンプの動作説明図，（Ｂ）圧送用配管の状態説明図。低下した圧送圧力における（Ａ）ピストン式圧送ポンプの動作説明図，（Ｂ）圧送用配管の状態説明図。所定の圧送圧力に回復した（Ａ）ピストン式圧送ポンプの動作説明図，（Ｂ）圧送用配管の状態説明図。

本発明が緩衝するウォーターハンマは、流体材料の圧送時において、所定の圧送圧力で圧送される流体材料と、圧送圧力の急激な低下によって発生する負圧の影響を受ける流体材料との衝突によって生じる衝撃，騒音や振動等である。その詳細は図１７～図２０に基づいて従来の圧送例として説明したとおりである。

流体材料としては、主として流動化処理土や、その原料としての解泥水を対象としているが、圧送用配管を介して圧送可能であり、圧送時にウォーターハンマを発生するものであれば限定はない。また、圧送手段としては、圧送時にウォーターハンマの発生原因となる圧送圧力の変化（圧力斑）を伴うものであれば限定はなく、長距離圧送能力に優れるものの、シリンダチューブ内においてピストンの往復動作を行うため、吸入と吐出の切換時に圧送圧力が変化（圧力斑）するピストン式圧送ポンプや、ポンピングチューブをローラで絞る動作を行うため、圧送圧力の変化（圧力斑）を伴うスクイズ式圧送ポンプ等の各種圧送ポンプを対象としている。

以下、所定管路に敷設した圧送用配管３０へのピストン式圧送ポンプ４０を使用した流動化処理土５の圧送を例として、本発明にかかるウォーターハンマの緩衝方法及びその装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明にかかるウォーターハンマの緩衝の要旨についてのチャート図であり、図２（Ａ），図３（Ａ），図４（Ａ）は、それぞれピストン式圧送ポンプ４０の動作説明図，図２（Ｂ），図３（Ｂ），図４（Ｂ）は、それぞれ圧送用配管３０の状態説明図である。図２（Ａ）において、ピストン式圧送ポンプ４０の一方のシリンダチューブ４１ａから、矢印ａに示すように流動化処理土５を所定の圧送圧力で吐出して、圧送用配管３０へ圧送するとともに、他方のシリンダチューブ４１ｂに、矢印ｂに示すように流動化処理土５を吸入している状態を示している。このとき、圧送用配管３０内の流動化処理土５は、図２（Ｂ）の矢印ｃに示すように、圧送速度が変化することはなく、所定の圧送圧力に基づいて圧送方向に向けて安定して圧送されている。この状態では図１８（Ｂ）に示す従来の圧送状態と同様にウォーターハンマが発生することはない。

図２（Ｂ）に示す状態において、圧送用配管３０の所定箇所に１又は複数（図示例では１つ）の緩衝装置１０を接続しており、所定の圧送圧力で圧送される流動化処理土５は圧送用配管３０から分岐され、矢印αに示すように緩衝装置１０にも圧入する。緩衝装置１０内には１又は複数のピストン体２０を封入しており（図示例では１個）、緩衝装置１０内に圧入した流動化処理土５によって、ピストン体２０を閉塞した先端部１５ａに向けて押圧して摺動させて、緩衝装置１０内の空気２５を圧縮して蓄圧する。流動化処理土５が所定の圧送圧力で圧送されている状態では、緩衝装置１０にも圧送用配管３０と同様に所定の圧送圧力が作用するため、流動化処理土５が緩衝装置１０に圧入されることとなる。

図３（Ａ）は、前記した図１９（Ａ）と同様に、ピストン式圧送ポンプ４０の一方のシリンダチューブ４１ａからの流動化処理土５の吐出を終了するとともに、他方のシリンダチューブ４１ｂへの吸入を完了した状態を示している。即ち、シリンダチューブ４１ａへの吸入と、シリンダチューブ４１ｂからの吐出への切換時に相当し、圧送圧力は急激に低下している。そのため、図３（Ｂ）に示すように、緩衝装置１０内の圧力が圧送用配管３０内の圧力より高い状態となり、所定の圧送圧力での流動化処理土５の圧送時に緩衝装置１０に蓄圧された圧力（圧縮された空気２５）が矢印βに示すように、ピストン式圧送ポンプ４０からの圧送圧力の低下に連動して圧送用配管３０方向に放出されることとなり、ピストン体２０を押圧して摺動させる。そのため、緩衝装置１０内の流動化処理土５は矢印γに示すように圧送用配管３０内に圧送されて、圧送用配管３０内の流動化処理土５の圧送を補助する。

そのため、図３（Ａ）に示すような圧送圧力の低下時においても、流動化処理土５は慣性力によって圧送方向に付勢されているため、緩衝装置１０から圧送される流動化処理土５も圧送方向に付勢されることとなる。よって、圧送用配管３０内の流動化処理土５は圧送圧力の低下時においても、緩衝装置１０からの圧力の放出によって緩衝装置１０から圧送される流動化処理土５によって圧送速度の低下が緩和されるため、圧送用配管３０内の流動化処理土５に、図１９（Ｂ）に示すような水柱分離３５及び負圧４５が発生することを防止することができる。そのため、図２０（Ｂ）に示すような所定の圧送圧力によって圧送される流動化処理土５ａと、負圧によって圧送方向とは逆方向に吸引される流動化処理土５ｂの衝突４９によってウォーターハンマ５０を生じることがない。

図４（Ａ）は、図３（Ａ）に示す状態から、流動化処理土５の吸入を完了した他方のシリンダチューブ４１ｂから、矢印ｆに示すように流動化処理土５の吐出を開始するとともに、吐出の完了した一方のシリンダチューブ４１ａに、矢印ｇに示すように流動化処理土５の吸入を開始した状態を示している。この他方のシリンダチューブ４１ｂからの流動化処理土５の吐出の開始によって、圧送用配管３０内の流動化処理土５は所定の圧送圧力に回復する。図３（Ｂ）の矢印γに示すように緩衝装置１０から放出された圧力によって、圧送用配管３０内の流動化処理土５には、図１９（Ｂ）に示すような負圧４５の発生を防止できるため、図４（Ｂ）の矢印ｃに示すように、ウォーターハンマを発生することなく、安定して圧送される。仮に負圧やウォーターハンマが発生することがあったとしても、その影響を最小限に抑えることができるため、ウォーターハンマによる衝撃，騒音や振動を効果的に防止できる。

なお、図４（Ｂ）に示す状態は、所定の圧送圧力を回復しているため、図２（Ｂ）に示す状態と同様に、流動化処理土５を圧送用配管３０から分岐して、矢印αに示すように緩衝装置１０にも圧入して蓄圧している。

上記した本発明にかかるウォーターハンマの緩衝の要旨を図１に示すチャート図に基づいて説明する。ピストン式圧送ポンプ４０から所定の圧送圧力４２が、圧送用配管３０に供給されている状態では、流動化処理土５は一定の速度を保持して圧送４３されるとともに、圧送用配管３０から分岐して、緩衝装置１０にも圧入されることにより、所定の圧送圧力４２を緩衝装置１０内に蓄圧１３する（図２（Ｂ）参照）。

図３（Ａ）に示すように、一方のシリンダチューブ４１ａへの吸入と、他方のシリンダチューブ４１ｂからの吐出への切換時における、急激に低下した圧送圧力４４による圧送時には、圧送量の減少４６と慣性力４７が同時に作用するが、急激に低下した圧送圧力４４によって緩衝装置１０に蓄圧１３した圧力が圧送用配管３０内に放出２３されることとなり、圧送圧力を補助する（図３（Ｂ）参照）。そのため、従来、図１９（Ｂ）に示すように、急激に低下した圧送圧力４４によって圧送用配管３０内の流動化処理土５に生じていた、水柱分離の防止１７がなされ、負圧の発生防止１９を実現することができる（図３（Ｂ）参照）。

よって、図３（Ｂ）に示すように、所定の圧送圧力４２が回復したとしても負圧の発生防止１９がなされているため、流動化処理土の衝突防止２７がなされ、ウォーターハンマの緩衝２９を行うことができ、ピストン式圧送ポンプ４０を使用した流動化処理土５の圧送時における衝撃・騒音・振動の防止３３を実現することができ、常時安定した圧送４３を実現することができる。

次に、図５～図１０に基づいて、緩衝装置１０の構成を説明する。図５は、緩衝装置１０を矢印Ｘに示す圧送方向に向けて、圧送用配管３０と略平行に接続した例を示し、図６，図７は緩衝装置１０を圧送用配管３０に略直交する方向に接続した例を示している。緩衝装置１０の接続箇所や接続方向に限定はなく、圧送用配管３０の敷設状況に応じて、圧送圧力の低下に連動して負圧の発生が予想されるとともに、圧送圧力を分岐して蓄圧し、又蓄圧した圧力を放出するのに適した所定箇所に接続すればよい。更に、中空管体１５の管径や長さは、圧送用配管３０の管径や圧送圧力に応じて適宜のものを選択すればよい。

緩衝装置１０は、先端部１５ａを閉塞するとともに、基端部１５ｂを開口した所定管径を有する所定長の中空管体１５と、中空管体１５の内部に液密状態を保持して摺動可能に封入したピストン体２０とから構成されている。緩衝装置１０を圧送用配管３０に接続するには、図５に示す例では、圧送用配管３０の接続箇所に連結具３１を介してＴ字管３７を連結し、Ｔ字管３７の開口部３７ａに連結具３１を介してエルボ管３８を連結して方向を変換する。その上で、エルボ管３８に連結具３１を介して連結した継手管３９に、中空管体１５の基端部１５ｂを連結具３１で固定して接続する。

図６，図７に示す圧送用配管３０に略直交する方向に接続した例では、圧送用配管３０の接続箇所に連結具３１を介してＴ字管３７を連結し、Ｔ字管３７の開口部３７ａに連結具３１で連結した継手管３９に、中空管体１５の基端部１５ｂを連結具３１で固定して接続する。

継手管３９は、図５に示すエルボ管３８との連結部や、図６，図７に示すＴ字管３７との連結部を、中空管体１５の管径より小径に絞って中空管体１５内に収納したピストン体２０を通過不能に構成しているため、緩衝装置１０内に蓄圧した圧力の放出時においてもピストン体２０が圧送用配管３０内に侵入することはない。更には、図７に示すようにＴ字管３７の開口部３７ａに、ピストン体２０を通過不能に、かつ、流動化処理土５を通過可能とした格子状の規制部材３４を装備してもよく、或いは規制部材３４を中空管体１５の基端部１５ｂに装備しておいてもよい。要すれば、ピストン体２０が中空管体１５内で液密状態で摺動可能で、かつ、中空管体１５から抜落しない状態を保持できればよい。

中空管体１５として有底筒状体を使用してもよく、或いは図８に示すように、中空管体１５の開口した先端部１５ａをパッキン１６を介して蓋体３６を連結具３１で液密状態に固定することによって閉塞するようにしてもよい。

図１０に示すピストン体２０は、中空管体１５内において、基端部１５ｂから中空管体１５内に圧入される流動化処理土５と中空管体１５内の空気２５を隔離するとともに、流動化処理土５の圧送圧力によってピストン体２０から先端部１５ａ方向の空気２５を圧縮して蓄圧する役割を果たす。そのため、中空管体１５内において、液密状態で摺動可能としている。実施形態では円柱状のスポンジ体２１の両面にゴム体２２を貼付している。よって、両面のゴム体２２によって、流動化処理土５と空気２５を隔離し、流動化処理土５の圧送圧力及び空気２５を圧縮して蓄圧した圧力によって中空管体１５内を液密状態で摺動することができる。実施形態ではピストン式圧送ポンプ４０と圧送用配管３０を使用して生コンクリートを圧送した後に、圧送用配管３０内を水で洗浄する際に使用する公知の洗浄スポンジを転用して使用したところ、良好な結果を得た。

中空管体１５に収納するピストン体２０の個数やサイズに限定はなく、中空管体１５のサイズに応じて適宜の個数やサイズを選択すればよい。図９（Ａ）は１個のピストン体２０を、図９（Ｂ）は同一サイズの２個のピストン体２０を、図９（Ｃ）は同一サイズの３個のピストン体２０を収納した例を示している。

図１１はピストン式圧送ポンプ４０を使用して貯留槽１４０に貯留した流動化処理土５を圧送する際の緩衝装置１０の圧送用配管３０への接続箇所を示す全体説明図であり、図示のように一定間隔を空けて上記した構成の１又は複数の緩衝装置１０を所定管路に敷設した圧送用配管３０の所定箇所に接続する。好ましい接続箇所としては、図１２に示す圧送用配管３０の直線箇所５５に一定距離Ｄ（図示例では８０ｍ～１００ｍ）毎に接続したり、圧送時に負圧のおきやすい箇所、具体的には、図１３に示す圧送用配管３０の曲成箇所５３から圧送方向の直線箇所５５の近傍や、図１４に示す圧送用配管３０の勾配箇所５７を上昇した圧送方向の直線箇所５５の近傍に接続することが適当である。

実施例１として、亜炭鉱山廃坑跡の地下空洞等１３５ａに充填して埋め戻すための流動化処理土５を、図１５に示すように製造プラント１３０に設置した貯留槽１４０から、水平距離換算で１２００ｍ程度離間し、途中に高低差を有する充填現場１３５までピストン式圧送ポンプ４０を使用して３０ｍ^３／ｈ程度の圧送量で長距離圧送を行った。緩衝装置１０は略１００ｍ毎に圧送用配管３０に接続するとともに、特に管路が曲成した曲成箇所５３から圧送方向の直線箇所５５近傍の圧送用配管３０と、管路が勾配を有する勾配箇所５７から上昇した圧送方向の直線箇所５５近傍の圧送用配管３０にも接続した（図１２～図１４参照）。

流動化処理土５は、原料土１０１と水（図示略）とセメントミルク（図示略）を混練して製造する流動体であり、原料土１０１はダンプトラック１０７等で製造プラント１３０まで輸送されて所定の場所に蓄積される。原料土１０１としては、広く建設発生土や建設汚泥等の各種土質材料が使用可能であるが、前記した御嵩町における亜炭鉱山廃坑の充填工事に使用される原料土には、粒径７５μｍ以下で硬度の高いシルトや粘土が多く含まれている。

製造プラント１３０では、製造する流動化処理土５の仕様に基づいて、解泥槽１３１内に所定量の原料土１０１をバックホウ１３６等で供給するとともに所定量の水を供給して解泥し、所定の含水比の解泥水７を得る。そして、強制二軸ミキサや一軸連続ミキサ等の適宜のミキサ装置１３８に、スラリーポンプ１３９で解泥水７を供給するとともに、セメントサイロ１３３から、セメントを所定含水比のセメントミルクに調整して供給し、混練することによって流動化処理土５を製造し、貯留槽１４０に貯留する。よって、流動化処理土５に含まれる水分は、原料土１０１に含まれる水と、解泥に際して解泥槽１３１に追加される水と、セメントミルクに含まれる水の総量となる。なお、セメントミルクに代えてドライセメントを使用することも可能であり、これらの流動化処理土５の製造工程は従来より公知のものである。

ピストン式圧送ポンプ４０は、２基のシリンダチューブ４１ａ，４１ｂを装備しており、それぞれロッド１１２の伸縮動作に伴って、その先端に装備したピストンが往復動作することによって、流動化処理土５の吸入と吐出を行う構成である。そして、一方のシリンダチューブ４１ａに流動化処理土５を吸入しているときに、他方のシリンダチューブ４１ｂから流動化処理土５を吐出することにより、又一方のシリンダチューブ４１ａから流動化処理土５を吐出しているときに、他方のシリンダチューブ４１ｂに流動化処理土５を吸入することにより、所定の圧送圧力で連続した圧送を行う。なお、シリンダチューブ４１ａ，４１ｂの開口部は常時開口している。

ピストン式圧送ポンプ４０は、流動化処理土５を貯留するためのホッパを具備していない。また、貯留槽１４０から一方のシリンダチューブ４１ａ又は他方のシリンダチューブ４１ｂ内への吸入の切換と、一方のシリンダチューブ４１ａ又は他方のシリンダチューブ４１ｂから圧送用配管３０への吐出の切換の双方を行うための単一の切換機構を装備していない。よって、ピストン式圧送ポンプ４０は、シリンダチューブ４１ａ，４１ｂ内におけるピストンの往復動作によって、流動化処理土５のシリンダチューブ４１ａ，４１ｂへの吸入とシリンダチューブ４１ａ，４１ｂからの吐出を行うものの、シリンダチューブ４１ａ，４１ｂ自体は、吸入時における圧送用配管３０と一方のシリンダチューブ４１ａ又は他方のシリンダチューブ４１ｂとの遮断、及び吐出時における貯留槽１４０と一方のシリンダチューブ４１ａ又は他方のシリンダチューブ４１ｂとの遮断に関与しない。

ピストン式圧送ポンプ４０は、２基のシリンダチューブ４１ａ，４１ｂのそれぞれの開口側に、先端が二叉に分岐した分岐管を有する二叉分岐管１２０の基端を直接連結して、一方の分岐管を吸入分岐管１２０ａとし、吸入用逆止弁１５０を介して、貯留槽１４０に連結した吸入管１４５と連結している。この吸入用逆止弁１５０は、貯留槽１４０からピストン式圧送ポンプ４０側への流動化処理土５の流入を可能とするとともに、貯留槽１４０側への流動化処理土５の流出を遮断している。そして、他方の分岐管を吐出分岐管１２０ｂとし、吐出用逆止弁２００を介して圧送用配管３０に連結した吐出管１２５と連結している。この吐出用逆止弁２００は、一方のシリンダチューブ４１ａ又は他方のシリンダチューブ４１ｂから圧送用配管３０側への流動化処理土５の流出を可能とするとともに、ピストン式圧送ポンプ４０側への流動化処理土５の流入を遮断している。

よって、一方のシリンダチューブ４１ａ内のロッド１１２の縮小動作によって、貯留槽１４０内の流動化処理土５を、吸入管１４５，吸入用逆止弁１５０を介して二叉分岐管１２０の吸入分岐管１２０ａを経てからシリンダチューブ４１ａ内に吸入する。このとき、一方のシリンダチューブ４１ａからの吐出を遮断する吐出用逆止弁２００は閉じられているとともに、吐出用逆止弁２００は吸入時の圧力によって閉方向に付勢される。また、図１１に示すように、２基の吐出用逆止弁２００は吐出管１２５を介して連通しているため、他方のシリンダチューブ４１ｂ内のロッド１１２の伸長動作によって、他方のシリンダチューブ４１ｂから二叉分岐管１２０の吐出分岐管１２０ｂを経て吐出される流動化処理土５の圧力によっても閉方向に付勢されている。よって、吸入動作を行っている一方のシリンダチューブ４１ａと圧送用配管３０が連通することはなく、吸入不可となったり、吐出管１２５から流動化処理土５が一方のシリンダチューブ４１ａに逆流することはない。

また、他方のシリンダチューブ４１ｂ内のロッド１１２の伸長動作によって、他方のシリンダチューブ４１ｂに吸入された流動化処理土５を、二叉分岐管１２０の吐出分岐管１２０ｂから吐出用逆止弁２００を介して、吐出管１２５から圧送用配管３０に吐出する。このとき他方のシリンダチューブ４１ｂへの吸入を遮断する吸入用逆止弁１５０は閉じられているとともに、吸入用逆止弁１５０は吐出時の圧力によって閉方向に付勢される。加えて、図１１に示すように、２基の吸入用逆止弁１５０は吸入管１４５を介して連通しているため、一方のシリンダチューブ４１ａ内のロッド１１２の縮小動作によって、一方のシリンダチューブ４１ａに二叉分岐管１２０の吸入分岐管１２０ａを経て吸入される流動化処理土５の圧力によっても閉方向に付勢されている。よって、吐出動作を行っている他方のシリンダチューブ４１ｂと貯留槽１４０が連通することはなく、圧送不可となったり、吸入管１４５から流動化処理土５が貯留槽１４０に逆流することはない。

ピストン式圧送ポンプ４０は、流動化処理土５を吸入する動作と、吐出する動作を交互に行うことによって、流動化処理土５を所定経路に敷設した圧送用配管３０を経由して、製造プラント１３０から所定距離離間した充填現場１３５まで圧送する。そのため、一方のシリンダチューブ４１ａが吐出動作を完了して吸入動作に移る際には、他方のシリンダチューブ４１ｂは吸入動作を完了して吐出動作に移る状態であり、双方のシリンダチューブ４１ａ，４１ｂともに吐出動作は行っていないため、圧送圧力は急激に低下することとなる（図３（Ａ），図１の［急激に低下した圧送圧力４４］参照）。

ピストン式圧送ポンプ４０は、一方又は他方のシリンダチューブ４１ａ，４１ｂのどちらかが吐出動作を行っている状態であれば、流動化処理土５は所定の圧送圧力で圧送されている。そのため、緩衝装置１０を接続した箇所では、流動化処理土５は圧送用配管３０から分岐して緩衝装置１０内に圧入され、ピストン体２０を摺動させて、ピストン体２０から先端部１５ａ方向の空気２５を圧縮して蓄圧する（図２（Ｂ），図１の［蓄圧１３］参照）。

前記したようにピストン式圧送ポンプ４０の双方のシリンダチューブ４１ａ，４１ｂが吐出動作を行っていない状態となると、圧送圧力は急激に低下し、従来は圧送用配管３０には水柱分離に起因して負圧が発生する状態となるところ（図１９（Ｂ），図１７の［水柱分離３５］［負圧４５］参照）、実施例１では、緩衝装置１０に蓄圧した圧力が圧送用配管３０内の圧力に勝るため、この蓄圧した圧力が緩衝装置１０から圧送用配管３０内に放出されることとなり（図３（Ｂ）参照）、放出された圧力が水柱分離が発生する箇所への流動化処理土５の圧送を補助するため、図１に示すように［水柱分離の防止１７］がなされ、［負圧の発生防止１９］がなされる。

その結果、ピストン式圧送ポンプ４０の双方のシリンダチューブ４１ａ，４１ｂが吐出動作を行っていない状態から、流動化処理土５の吸入が完了した他方のシリンダチューブ４１ｂからの吐出が再開され（図４（Ａ）参照）、図１に示す［所定の圧送圧力４２］が回復した際にも、圧送用配管３０内の流動化処理土５は負圧発生が防止されているため、負圧に起因した流動化処理土５の衝突が緩衝され、図１に示すように［流動化処理土の衝突防止２７］が行われ、その結果［ウォーターハンマの緩衝２９］を実現することができ、ウォーターハンマによって生じる［衝撃・騒音・振動の防止３３］が行われる。

第２実施例として、図１６に示すように、解泥プラント１３０ａで製造した解泥水７を貯留槽１４０ａから、水平距離換算で８００ｍ程度離間し、途中に高低差を有する混練プラント１３０ｂまでピストン式圧送ポンプ４０を使用して３０ｍ^３／ｈ程度の圧送量で長距離圧送を行った。緩衝装置１０は、実施例１と同様に略１００ｍ毎に圧送用配管３０に接続するとともに、特に管路が曲成した曲成箇所５３から圧送方向の直線箇所５５近傍の圧送用配管３０と、管路が勾配を有する勾配箇所５７から上昇した圧送方向の直線箇所５５近傍の圧送用配管３０にも接続した（図１２～図１４参照）。

亜炭鉱山廃坑の地下空洞等１３５ａに流動化処理土５を充填して埋め戻す充填工法においては、充填現場１３５から離れた場所であったとしても、製造プラント１３０を同一の場所に確保することができないことも多々ある。その場合、図１６に示すように、製造プラント１３０を解泥水７を製造するための解泥プラント１３０ａと、解泥水７とセメントミルクを混練する混練プラント１３０ｂを分離して、設置可能な別の場所に設けざるを得ない。

そのため、先ず解泥プラント１３０ａで原料土１０１と水を解泥槽１３１に供給してバックホウ１３６等で解泥して解泥水７を製造し、この解泥水７をスラリーポンプ１３９で貯留槽１４０ａに貯留する。そして、貯留槽１４０ａ内の解泥水７を別の場所に設けた混練プラント１３０ｂに設置した解泥水槽１３７までピストン式圧送ポンプ４０を使用して圧送して貯留する。この解泥水槽１３７に貯留した解泥水７を、図１５に示す第１実施例と同様にスラリーポンプ１４２でミキサ装置１３８に解泥水７を供給するとともに、セメントサイロ１３３から、セメントを所定含水比のセメントミルクに調整して供給し、混練することによって流動化処理土５を製造し、貯留槽１４０に貯留する。そして、第１実施例と同様に、貯留槽１４０に貯留した流動化処理土５をピストン式圧送ポンプ４０を使用して充填現場１３５まで圧送して地下空洞等１３５ａに充填する。

第２実施例と同一の圧送管路において、緩衝装置１０を接続することなく、解泥水７の圧送を行った従来例では、ウォーターハンマによる衝撃，騒音や振動が頻発し、周辺環境への負荷が大きかったが、緩衝装置１０を接続した実施例２では、ウォーターハンマが緩衝され、衝撃，騒音や振動は起きなかった。

第２実施例において、混練プラント１３０ｂで製造して貯留槽１４０に貯留した流動化処理土５を水平距離換算で８００ｍ程度離間し、途中に高低差を有する充填現場１３５までピストン式圧送ポンプ４０を使用して３０ｍ^３／ｈ程度の圧送量で長距離圧送を行った。緩衝装置１０は、実施例１と同様に略１００ｍ毎に圧送用配管３０に接続するとともに、特に管路が曲成した曲成箇所５３から圧送方向の直線箇所５５近傍の圧送用配管３０と、管路が勾配を有する勾配箇所５７から上昇した圧送方向の直線箇所５５近傍の圧送用配管３０にも接続した。その結果、実施例１と同様にウォーターハンマは緩衝することができた。

５，５ａ，５ｂ…流動化処理土
７…解泥水
１０…緩衝装置
１３…蓄圧
１５…中空管体
１５ａ…先端部
１５ｂ…基端部
１６…パッキン
１７…水柱分離の防止
１９…負圧の発生防止
２０…ピストン体
２１…スポンジ体
２２…ゴム体
２３…放出
２５…空気
２７…流動化処理土の衝突防止
２９…ウォーターハンマの緩衝
３０…圧送用配管
３１…連結具
３３…衝撃・騒音・振動の防止
３４…規制部材
３５…水柱分離
３６…蓋体
３７…Ｔ字管
３８…エルボ管
３９…継手管
４０…ピストン式圧送ポンプ
４１ａ…（一方の）シリンダチューブ
４１ｂ…（他方の）シリンダチューブ
４２…所定の圧送圧力
４３…圧送
４４…急激に低下した圧送圧力
４５…負圧
４６…圧送量の減少
４７…慣性力
４９…衝突
５０…ウォーターハンマ
５１…衝撃・騒音・振動
５３…曲成箇所
５５…直線箇所
５７…勾配箇所
１０１…原料土
１０７…ダンプトラック
１１２…ロッド
１２０…二叉分岐管
１２０ａ…吸入分岐管
１２０ｂ…吐出分岐管
１２５…吐出管
１３０…製造プラント
１３０ａ…解泥プラント
１３０ｂ…混練プラント
１３１…解泥槽
１３３…セメントサイロ
１３５…充填現場
１３５ａ…地下空洞等
１３６…バックホウ
１３７…解泥水槽
１３８…ミキサ装置
１３９，１４２…スラリーポンプ
１４０，１４０ａ…貯留槽
１４５…吸入管
１５０…吸入用逆止弁
２００…吐出用逆止弁

よって、流体材料の圧送、特に地下空洞等を充填するために、ピストン式圧送ポンプやスクイズ式圧送ポンプ等の圧送圧力の変化によって圧送速度の変化を伴う圧送ポンプを使用した流動化処理土や解泥水の圧送に際して、低下した圧送圧力による流体材料の圧送速度と、流体材料の慣性力による圧送速度の差によって、流体材料に生じる水柱分離によって負圧が発生し、所定の圧送圧力で圧送される流体材料と、負圧によって圧送方向とは逆方向に吸引される流体材料の衝突によって生じるウォーターハンマを緩衝する手段の開発が喫緊の課題となっている。そこで、本発明はこの課題を解決するためのウォーターハンマの緩衝方法及びその装置を提供することを目的としている。

本願発明の課題を解決するために、請求項１により、所定管路に敷設した圧送用配管への、圧送圧力の変化を生じる圧送ポンプを使用した流体材料の圧送時において、低下した圧送圧力による流体材料の圧送速度と、流体材料の慣性力による圧送速度の差によって、流体材料に生じる水柱分離によって負圧が発生し、所定の圧送圧力によって圧送される流体材料と、負圧によって圧送方向とは逆方向に吸引される流体材料の衝突によって生じるウォーターハンマを緩衝するために、所定の圧送圧力によって圧送される流体材料を圧送用配管から分岐して緩衝装置内に圧入し、緩衝装置内に封入した円柱状のスポンジ体の両面にゴム体を貼付してなるピストン体を液密状態で摺動させることにより、緩衝装置内の空気を圧縮して蓄圧するとともに、圧送圧力の低下に連動して緩衝装置内に蓄圧した圧力を開放して前記ピストン体を摺動させることにより、緩衝装置内の流体材料を圧送用配管内に圧送することによって、前記負圧の発生を防止し、前記ウォーターハンマを緩衝するウォーターハンマの緩衝方法を基本として提供する。

請求項２により、ウォーターハンマを緩衝することによって、ウォーターハンマに起因する衝撃，騒音を防止する方法を提供する。

そして、請求項３により、ウォーターハンマに起因する衝撃，騒音を防止することによって、圧送用配管の損壊を防止する方法を提供する。

また、請求項４により、圧送用配管の所定箇所に１又は複数の緩衝装置を接続する方法を、請求項５により、８０ｍ～１００ｍ毎の圧送用配管の所定箇所に緩衝装置を接続する方法を、請求項６により、圧送用配管の曲成箇所から圧送方向の直線箇所近傍に１又は複数の緩衝装置を接続する方法を、請求項７により、圧送用配管の勾配箇所を上昇した圧送方向の直線箇所近傍に１又は複数の緩衝装置を接続する方法を提供する。

更に、請求項８により、シリンダチューブ内においてピストンが往復動作するピストン式圧送ポンプを使用して流体材料を圧送する方法を、請求項９により、ポンピングチューブをローラで絞るスクイズ式圧送ポンプを使用して流体材料を圧送する方法を、請求項１０により、流体材料として、流動化処理土を圧送する方法を、請求項１１により、流体材料として、流動化処理土の原材料である解泥水を圧送する方法を提供する。

また、請求項１２により、所定管路に敷設した圧送用配管への、圧送圧力の変化を生じる圧送ポンプを使用した流体材料の圧送時において、低下した圧送圧力による流体材料の圧送速度と、流体材料の慣性力による圧送速度の差によって、流体材料に生じる水柱分離によって負圧が発生し、所定の圧送圧力によって圧送される流体材料と、負圧によって圧送方向とは逆方向に吸引される流体材料の衝突によって生じるウォーターハンマを緩衝するために、所定箇所の圧送用配管に接続する緩衝装置であって、閉塞した先端部と流体材料を通過可能な基端部とからなる中空管体と、中空管体内において、基端部を通過した流体材料を中空管体内の空気と液密状態に隔離して摺動可能に封入した円柱状のスポンジ体の両面にゴム体を貼付してなるピストン体とからなり、ピストン体の摺動によってピストン体から先端方向の空気を圧縮可能とした所定長さの中空管体からなり、所定の圧送圧力によって圧送される流体材料を圧送用配管から分岐して中空管体内に圧入し、中空管体内に封入したピストン体を摺動させることにより、ピストン体から先端方向の中空管体内の空気を圧縮して蓄圧するとともに、圧送圧力の低下に連動して中空管体内に蓄圧した圧力を開放して前記ピストン体を摺動させることにより、中空管体内の流体材料を圧送用配管内に圧送することによって、前記負圧の発生を防止し、前記ウォーターハンマを緩衝するウォーターハンマの緩衝装置を提供する。

そして、請求項１３により、ピストン体を中空管体から、抜落不能とした構成を、請求項１４により、１又は複数のピストン体を封入する構成を、請求項１５により、Ｔ字管を介して、中空管体の基端部を圧送用配管に接続する構成を、請求項１６により、Ｔ字管と中空管体の基端部との間に、ピストン体を通過不能に、かつ、流体材料を通過可能とした格子状の規制部材を介在させた構成を提供する。

更に、請求項１７により、１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の所定箇所に接続する構成を、請求項１８により、１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の曲成箇所から圧送方向の直線箇所近傍に接続する構成を提供する。

また、請求項１９により、１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の勾配箇所を上昇した圧送方向の直線箇所近傍に接続する構成を提供する。

Claims

所定管路に敷設した圧送用配管への流体材料の圧送時において、
流体材料の所定の圧送圧力を、
圧送用配管の所定箇所において分岐して蓄圧するとともに、圧送圧力の低下に連動して圧送用配管内に放出することによって、
圧送圧力の低下によって圧送用配管内に発生する負圧の発生を防止し、負圧に起因するウォーターハンマを緩衝することを特徴とするウォーターハンマの緩衝方法。
低下した圧送圧力による流体材料の圧送速度と、流体材料の慣性力による圧送速度の差によって、圧送用配管内の流体材料に生じる水柱分離によって負圧が発生する請求項１記載のウォーターハンマの緩衝方法。
所定の圧送圧力によって圧送される流体材料と、負圧によって圧送方向とは逆方向に吸引される流体材料の衝突によってウォーターハンマを生じる請求項１記載のウォーターハンマの緩衝方法。
ウォーターハンマを緩衝することによって、ウォーターハンマに起因する衝撃，騒音を防止する請求項１記載のウォーターハンマの緩衝方法。
ウォーターハンマに起因する衝撃，騒音を防止することによって、圧送用配管の損壊を防止する請求項４記載のウォーターハンマの緩衝方法。
分岐した圧送圧力を緩衝装置に蓄圧する請求項１，２，３，４又は５記載のウォーターハンマの緩衝方法。
所定の圧送圧力で圧送される流体材料を圧送用配管から分岐して緩衝装置内に圧入し、緩衝装置内に封入したピストン体を摺動させることにより、緩衝装置内の空気を圧縮して蓄圧する請求項６記載のウォーターハンマの緩衝方法。
圧送圧力の低下に連動して、緩衝装置内に蓄圧した圧力を圧送用配管に放出することによって、緩衝装置内の流体材料を圧送用配管内に圧送する請求項６又は７記載のウォーターハンマの緩衝方法。
圧送用配管の所定箇所に１又は複数の緩衝装置を接続する請求項６，７又は８記載のウォーターハンマの緩衝方法。
８０ｍ～１００ｍ毎の圧送用配管の所定箇所に緩衝装置を接続する請求項６，７，８又は９記載のウォーターハンマの緩衝方法。
圧送用配管の曲成箇所から圧送方向の直線箇所近傍に１又は複数の緩衝装置を接続する請求項６，７，８又は９記載のウォーターハンマの緩衝方法。
圧送用配管の勾配箇所を上昇した圧送方向の直線箇所近傍に１又は複数の緩衝装置を接続する請求項６，７，８又は９記載のウォーターハンマの緩衝方法。
シリンダチューブ内においてピストンが往復動作するピストン式圧送ポンプを使用して流体材料を圧送する請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１又は１２記載のウォーターハンマの緩衝方法。
ポンピングチューブをローラで絞るスクイズ式圧送ポンプを使用して流体材料を圧送する請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１又は１２記載のウォーターハンマの緩衝方法。
流体材料として、流動化処理土を圧送する請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３又は１４記載のウォーターハンマの緩衝方法。
流体材料として、流動化処理土の原材料である解泥水を圧送する請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３又は１４記載のウォーターハンマの緩衝方法。
所定管路に敷設した圧送用配管への流体材料の圧送時に発生するウォーターハンマを緩衝するために、所定箇所の圧送用配管に接続する緩衝装置であって、
閉塞した先端部と流体材料を通過可能な基端部とからなる中空管体と、中空管体内において、基端部を通過した流体材料を中空管体内の空気と液密状態に隔離して摺動可能に収納したピストン体とからなり、ピストン体の摺動によってピストン体から先端方向の空気を圧縮可能とした所定長さの中空管体からなることを特徴とするウォーターハンマの緩衝装置。
ピストン体を中空管体から、抜落不能とした請求項１７記載のウォーターハンマの緩衝装置。
１又は複数のピストン体を封入する請求項１７又は１８記載のウォーターハンマの緩衝装置。
Ｔ字管を介して、中空管体の基端部を圧送用配管に接続する請求項１７，１８又は１９記載のウォーターハンマの緩衝装置。
Ｔ字管と中空管体の基端部との間に、ピストン体を通過不能に、かつ、流体材料を通過可能とした格子状の規制部材を介在させた請求項２０記載のウォーターハンマの緩衝装置。
１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の所定箇所に接続する請求項１７，１８，１９，２０又は２１記載のウォーターハンマの緩衝装置。
１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の曲成箇所から圧送方向の直線箇所近傍に接続する請求項１７，１８，１９，２０，２１又は２２記載のウォーターハンマの緩衝装置。
１又は複数の緩衝装置を、圧送用配管の勾配箇所を上昇した圧送方向の直線箇所近傍に接続する請求項１７，１８，１９，２０，２１又は２２記載のウォーターハンマの緩衝装置。
所定の圧送圧力で圧送される流体材料を圧送用配管から分岐して緩衝装置内に圧入し、緩衝装置内に封入したピストン体を摺動させることにより、ピストン体から先端方向の空気を圧縮して蓄圧するとともに、圧送圧力の低下に連動して圧送用配管内に放出する請求項１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３又は２４記載のウォーターハンマの緩衝装置。
蓄圧した圧送圧力を圧送用配管内に放出することによって、圧送圧力の低下によって圧送用配管内に発生する負圧の発生を防止し、負圧に起因するウォーターハンマを緩衝する請求項２５記載のウォーターハンマの緩衝装置。