JP2023175279A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の堆積土砂の搬送量を維持しながら搬送作業を行う。
【解決手段】水中の底部に堆積した堆積土砂Ｄを搬送する搬送装置であって、水中に配置された筐体４０と、筐体４０の内部に配置された圧送ポンプ４２と、筐体４０に設けられ、その先端が水中の底部に配置される土砂吸い込み管１４と、筐体４０に設けられ、筐体４０の内部に空気を供給する給気管４４と、給気管４４に設けられ、筐体４０に供給される空気の量を調整する開閉バルブ４４０２と、水上に配置された真空吸引装置２４と、真空吸引装置２４と筐体４０とを接続する真空吸引路２６と、圧送ポンプ４２と真空吸引路２６とを接続し筐体４０内の堆積土砂を真空吸引路２６に圧送する圧送路３０と、開閉バルブ４４０２を制御する制御部４８とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送装置に関する。

河川、運河、湖、ダム貯水池、ポンプ沈砂池などの水中の底部に堆積した堆積土砂を取り除く搬送装置として浚渫装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１の浚渫装置では、吸引ポンプにより堆積土砂を吸引する際に圧送ポンプによる搬送を併用して水と堆積土砂を回収タンクに搬送している。

特開２０２０－４５６６１号公報

しかしながら、特許文献１の浚渫装置では、まず吸引ポンプによって吸引ノズルから中間ユニットの筐体まで堆積土砂を吸引して回収し、その後第１圧送ポンプと吸引ポンプとによって筐体内の堆積土砂を水上の回収タンクまで搬送している。そうすると、筐体内に蓄積された堆積土砂の量によって筐体の内部の圧力が変化してしまうため、筐体から回収タンクまでの堆積土砂の搬送量も変化してしまい、所定の搬送量を維持しながら堆積土砂の搬送作業を行うことが困難となっていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、所定の搬送量を維持しながら堆積土砂の搬送作業を行う上で有利な搬送装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため本発明の一実施形態は、水中の底部に堆積した堆積土砂を搬送する搬送装置であって、水中に配置された筐体と、前記筐体の内部に配置された圧送ポンプと、前記筐体に設けられ、その先端が前記水中の底部に配置される土砂吸い込み管と、前記筐体に設けられ、前記筐体の内部に空気を供給する給気管と、前記給気管に設けられ、前記筐体に供給される空気の量を調整する開閉バルブと、水上に配置された真空吸引装置と、前記真空吸引装置と前記筐体とを接続する真空吸引路と、前記圧送ポンプと前記真空吸引路とを接続し前記筐体内の堆積土砂を前記真空吸引路に圧送する圧送路と、前記開閉バルブを制御する制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態は、前記制御部は、前記筐体に蓄積された堆積土砂の量に応じて前記開閉バルブを調整して前記筐体内に空気を供給させることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態は、前記筐体に蓄積された堆積土砂の量を検出する検出部をさらに備え、前記制御部は、検出された堆積土砂の量に応じて前記開閉バルブを調整して前記筐体内に空気を供給させることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態は、前記給気管は、一方の端部が前記筐体の上面に取り付けられ、他方の端部が水上に位置していることを特徴とする。
また、本発明の一実施形態は、前記搬送装置は、浚渫作業に用いられ、水中の底部に堆積した堆積土砂を回収して搬送することを特徴とする。
また、本発明の一実施形態は、前記搬送装置は、トンネルの立坑の掘削作業に用いられ、水中の底部に堆積した堆積土砂を回収して搬送することを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、内部に圧送ポンプが配置された筐体に設けられた給気管に、筐体に供給される空気の量を調整する開閉バルブが設けられ、制御部により開閉バルブを制御することで筐体内の圧力のバランスを調整し、所定の搬送量を維持しながら堆積土砂の搬送作業を行う上で有利となる。
また、制御部により、筐体に蓄積された堆積土砂の量に応じて開閉バルブを調整して筐体内に空気を供給させる構成とすれば、筐体内の圧力のバランスを調整する上で有利となる。
また、筐体に蓄積された堆積土砂の量を検出する検出部をさらに備えた構成とすれば、開閉バルブを調整して筐体内に適正な空気を供給する上で有利となる。
また、給気管の一方の端部が筐体の上面に取り付けられ、他方の端部が水上に位置している構成とすれば、筐体内に確実に空気を供給する上で有利となる。
また、搬送装置を水中の底部に堆積した堆積土砂を回収して搬送する浚渫作業に用いると、効率よく浚渫作業を行う上で有利となる。
また、搬送装置を水中の底部に堆積した堆積土砂を回収して搬送するトンネルの立坑の掘削作業に用いると、効率よく掘削作業を行う上で有利となる。

本実施形態の浚渫装置を示す概要図である。 本実施形態の浚渫装置の中継ポンプユニットの配置説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
搬送装置は、水中の底部に堆積した堆積土砂を搬送するものである。
本実施形態では、搬送装置を、河川、運河、湖、ダム貯水池、ポンプ沈砂池などの水中の底部に堆積した堆積土砂を回収して浚渫する浚渫装置に適用した場合について説明する。
堆積土砂は、比重および粘性の高い汚泥や泥土等を含んでおり、浚渫装置１０では、堆積土砂の水中吸引、鉛直搬送および水平搬送を一貫して連続的に行う。
本実施形態の浚渫装置１０は、ダム貯水池Ｗの底部Ｂに堆積した堆積土砂Ｄを浚渫する。

図１、２に示すように、浚渫装置１０は、中継ポンプユニット１２と、土砂吸い込み管１４と、オーガ付き吸引機１６と、回収タンク２０と、フィルタ２２と、真空吸引装置２４と、真空吸引路２６と、圧送路３０と、搬送ポンプ３４と、回収土砂処理設備３６（振動ふるい、濁水処理設備、沈砂池等）と、を備えて構成されている。
回収タンク２０、フィルタ２２、真空吸引装置２４、搬送ポンプ３４、および回収土砂処理設備３６は、陸上（水上）に配置されている。

中継ポンプユニット１２は、筐体４０と、圧送ポンプ４２と、給気管４４と、真空ゲージ４６と、センサ４７と、制御部４８と、備えて構成されている。
筐体４０は、直方体形状で水密に構成されており、ダム貯水池Ｗの水中に配置されている。
筐体４０は、台船９０上に設置された門型設備９２のワイヤーロープ９２０２により昇降可能に吊り下げられており、筐体４０に取り付けられた土砂吸い込み管１４およびオーガ付き吸引機１６は、筐体４０の下降にともなってダム貯水池Ｗの底部Ｂまで下降される。
圧送ポンプ４２は、筐体４０の内部に配置されており、後述する圧送路３０により筐体４０内の堆積土砂Ｄを上方に向けて圧送する。

給気管４４は、筐体４０に設けられ、筐体４０の内部に空気を供給する。
具体的には、本実施形態の給気管４４は、一方の端部が筐体４０の上面に取り付けられ、筐体４０の上方に向けて延在した他方の端部が水上に位置しており、空気を取り入れられるよう設置されている。
給気管４４には、筐体４０に供給される空気の量を調整する開閉バルブ４４０２が設けられている。この開閉バルブ４４０２により真空吸引路２６および圧送路３０への圧力を調整することができ、筐体４０から回収タンク２０へ所定の搬送量を維持しながら堆積土砂Ｄを搬送できる。
真空ゲージ４６は、筐体４０内の圧力（負圧）を測定する計器である。
センサ４７は、筐体４０に蓄積された堆積土砂Ｄの量を検出する検出部である。例えば、センサ４７は、堆積土砂Ｄの水位を検出して堆積土砂Ｄの量を検出する。

制御部４８は、給気管４４に設けられた開閉バルブ４４０２を制御する。なお、制御部４８の機能はコンピュータのプロセッサ上で図示しないメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現することができる。
制御部４８は、筐体４０に蓄積された堆積土砂Ｄの量、すなわちセンサ４７により検出された堆積土砂Ｄの量に応じて開閉バルブ４４０２を調整して筐体４０内に空気を供給させる。
例えば、筐体４０に堆積土砂Ｄの水が充満してくると、真空吸引装置２４よりも圧送ポンプ４２の負荷が過剰となり、真空吸引装置２４による搬送量が低下する。
したがって、制御部４８は、堆積土砂Ｄの量が予め定めた第１基準値以上となった場合、開閉バルブ４４０２を所定の比率で開放して筐体４０内に空気を供給する。これにより、筐体４０内で気流搬送が発生し、蓄積している堆積土砂Ｄの中に空気が混ざることで、筐体４０内の空気の量が調整され堆積土砂Ｄが搬送され易くなる。
また、筐体４０に堆積土砂Ｄの水が減少してくると、圧送ポンプ４２よりも真空吸引装置２４の負荷が過剰となり、圧送ポンプ４２による搬送量が低下する。
したがって、制御部４８は、予め定めた第２基準値以下となった場合、開閉バルブ４４０２を所定の比率で開放し、筐体４０内に空気を供給する。これにより、筐体４０内の空気の量が調整され堆積土砂Ｄが搬送され易くなる。
このように制御部４８は、圧送ポンプ４２および真空吸引装置２４それぞれの機能が最大限出力されるよう、筐体４０に供給する空気を調整するよう開閉バルブ４４０２を制御する。

土砂吸い込み管１４は、筐体４０に設けられ、その先端が水中の底部Ｂに配置される。
具体的には、土砂吸い込み管１４は、後端が筐体４０の底面に取り付けられ、筐体４０の下方に向けて延在した先端に傾斜した吸引口１４０２が設けられ、吸引口１４０２がダム貯水池Ｗの水中の底部Ｂに挿入するよう配置されている。
土砂吸い込み管１４は、オーガ付き吸引機１６により掘削された堆積土砂Ｄを吸引し、筐体４０に搬送する。

オーガ付き吸引機１６は、土砂吸い込み管１４の先端付近に設けられ、水中の底部Ｂに堆積した堆積土砂Ｄを掘削して切り崩すものであって、掘削刃１６０２（オーガ）を備えて構成されている。掘削刃１６０２は、不図示のモータの駆動力が伝達されることで回転する。
オーガ付き吸引機１６は、例えば掘削機（特開２０２１－３２００５号公報）に記載された掘削機など、公知の様々なものを適用可能である。

回収タンク２０は、後述する真空吸引路２６の途中に介設されて陸上（水上）に配置され、真空吸引路２６によって搬送されてきた堆積土砂Ｄを回収する。回収された堆積土砂Ｄは、搬送ポンプ３４により回収土砂処理設備３６に排出される。
回収タンク２０は、真空吸引路２６による堆積土砂Ｄの吸引と、回収した堆積土砂Ｄの排出とを並行して連続的に実行できる機能を有している。
回収土砂処理設備３６は、搬送された堆積土砂Ｄを固体と水とに分離する固液分離装置など従来公知の様々な設備が採用可能である。分離された固体は、例えば排砂地等に運ばれたり、埋め立てに用いられ、分離された水は、例えば排水処理設備等で浄化した後、ダム貯水池Ｗに戻される。

真空吸引装置２４は、例えば単一の真空ポンプであって、陸上（水上）に配置され、フィルタ２２を介して土砂吸い込み管１４および真空吸引路２６を吸引する。これにより、土砂吸い込み管１４、筐体４０、真空吸引路２６、および回収タンク２０の内部は負圧を維持される。

真空吸引路２６は、真空吸引装置２４と筐体４０とを接続する真空吸引管により形成された吸引経路である。そして、真空吸引路２６の途中に、回収タンク２０とフィルタ２２とが介設されている。

圧送路３０は、圧送ポンプ４２と真空吸引路２６とを接続する圧送管により形成された圧送経路であって、筐体４０内の堆積土砂Ｄを真空吸引路２６に圧送する。

ここで、本実施形態の浚渫装置１０によるダム貯水池Ｗの水中の底部Ｂから回収タンク２０までの揚程について説明する。
真空吸引装置により水中の底部の堆積土砂を吸引して上方の回収タンクに搬送する場合、絶対真空条件下であってもトリチェリの原理により揚程は１０ｍ（７６０ｍｍＨｇ）以下が好ましいとされている。
したがって、水中の底部Ｂから筐体４０の下端までの高さｈ１は、６～９ｍに設定している。また、筐体４０の下端から回収タンク２０の真空吸引路２６の接続位置までの高さｈ２は、圧送ポンプ４２の性能にも依存するが、本実施形態では、６～９ｍに設定している。つまり、本実施形態の浚渫装置１０は、ダム貯水池Ｗの底部Ｂから回収タンク２０までの高さＨが１２ｍ～１８ｍの揚程となっている。

次に、本実施形態の浚渫装置１０の浚渫作業の流れについて説明する。
中継ポンプユニット１２に真空吸引管および圧送管を接続することで、真空吸引路２６および圧送路３０を形成する。
台船９０を堆積土砂Ｄを回収すべきダム貯水池Ｗの底部Ｂの上方に移動させて停止し、門型設備９２のワイヤーロープ９２０２により、土砂吸い込み管１４およびオーガ付き吸引機１６が設けられた中継ポンプユニット１２をダム貯水池Ｗの底部Ｂに向けて降下させる。
オーガ付き吸引機１６の掘削刃１６０２がダム貯水池Ｗの底部Ｂに到達したら、真空吸引装置２４によって土砂吸い込み管１４の吸引口１４０２から水を吸引させ、吸引口１４０２に向かって流れる水流を発生させる。
そして、不図示のモータを駆動して掘削刃１６０２を回転させ、掘削刃１６０２により堆積土砂Ｄを掘削して切り崩し、真空吸引装置２４により土砂吸い込み管１４から堆積土砂Ｄを吸引する。土砂吸い込み管１４により吸引された堆積土砂Ｄは、筐体４０の内部に搬送され回収される。

次に、圧送ポンプ４２によって筐体４０の内部に回収された堆積土砂Ｄが圧送され、圧送路３０を通って真空吸引路２６に向けて搬送され、真空吸引路２６に合流する。そして、合流した堆積土砂Ｄは、真空吸引装置２４と圧送ポンプ４２とにより真空吸引路２６を通って回収タンク２０に搬送される。
一方で、真空吸引装置２４によって筐体４０の内部に回収された堆積土砂Ｄの一部が、筐体４０から真空吸引路２６を通って、回収タンク２０に搬送される。
すなわち、真空吸引装置２４によって吸引され搬送された堆積土砂Ｄと、圧送ポンプ４２により圧送された堆積土砂Ｄは、圧送路３０と真空吸引路２６の接続箇所において合流し、回収タンク２０に搬送される。
この搬送過程において、制御部４８は、開閉バルブ４４０２を制御することで、開閉バルブ４４０２を調整して筐体４０内に空気を供給させ、効率よく堆積土砂Ｄを搬送させる。
そして、回収タンク２０に回収された堆積土砂Ｄは、回収土砂処理設備３６に排出され、回収土砂処理設備３６により、個体と水とに分離され所定の処理が行われる。

このように、本実施形態の浚渫装置１０によれば、内部に圧送ポンプ４２が配置された筐体４０に設けられた給気管４４に、筐体４０に供給される空気の量を調整する開閉バルブ４４０２が設けられ、制御部４８により開閉バルブ４４０２を制御することで筐体４０内の圧力のバランスを調整し、所定の搬送量を維持しながら堆積土砂Ｄの搬送作業を行う上で有利となる。
また、制御部４８により、筐体４０に蓄積された堆積土砂Ｄの量に応じて開閉バルブ４４０２を調整して筐体４０内に空気を供給させる構成としたため、筐体４０内の圧力のバランスを調整する上で有利となる。
また、筐体４０に蓄積された堆積土砂の量を検出するセンサ４７を備えた構成としたため、開閉バルブ４４０２を調整して筐体４０内に適正な空気を供給する上で有利となる。
また、給気管４４の一方の端部が筐体４０の上面に取り付けられ、他方の端部が水上に位置している構成としたため、筐体４０内に確実に空気を供給する上で有利となる。
また、搬送装置を水中の底部に堆積した堆積土砂Ｄを回収して搬送する浚渫作業に用いると、効率よく浚渫作業を行う上で有利となる。

上記実施形態では、搬送装置を浚渫装置１０として用いてダム貯水池Ｗの浚渫作業を行う例を示したが、堆積土砂Ｄや泥土などを回収して搬送するあらゆる施工対象地域に用いる装置に適用可能である。例えば、搬送装置を、水中の底部に堆積した堆積土砂や泥土などを回収して搬送するトンネルの立坑の掘削作業に用いてもよい。これにより、効率よく掘削作業を行う上で有利となる。

上記実施形態では、一つの中継ポンプユニット１２を配置した構成としたが、複数の中継ポンプユニットを複数配置する構成としてもよい。その場合、各筐体間の上下方向の高さ（揚程）は、６ｍ～９ｍに設定することが好ましい。
また、上記実施形態では、圧送路３０が真空吸引路２６に合流したのち、回収タンク２０に接続された構成となっているが、圧送路と真空吸引路とを別個に回収タンク２０に接続する構成としてもよい。しかし、本実施形態にように圧送路３０を真空吸引路２６に合流させた構成とすると、各種配管の配置が煩雑となることを回避でき、コストを削減できる。
また、上記実施形態では、単一の真空吸引装置２４が配置された構成となっているが、複数の真空吸引装置２４を配置した構成としてもよい。しかし、真空吸引装置２４は高価であるため、本実施形態のように、圧送ポンプを配置した中継ポンプユニットを設けて、所望の揚程における堆積土砂を搬送したほうがコストを削減できる。

１０ 浚渫装置
１２ 中継ポンプユニット
１４ 土砂吸い込み管
１６ オーガ付き吸引機
２０ 回収タンク
２２ フィルタ
２４ 真空吸引装置
２６ 真空吸引路
３０ 圧送路
３４ 搬送ポンプ
３６ 回収土砂処理設備
４０ 筐体
４２ 圧送ポンプ
４４ 給気管
４４０２ 開閉バルブ
４６ 真空ゲージ
４８ 制御部
９０ 台船
９２ 門型設備

Claims (6)

1. 水中の底部に堆積した堆積土砂を搬送する搬送装置であって、
   水中に配置された筐体と、
   前記筐体の内部に配置された圧送ポンプと、
   前記筐体に設けられ、その先端が前記水中の底部に配置される土砂吸い込み管と、
   前記筐体に設けられ、前記筐体の内部に空気を供給する給気管と、
   前記給気管に設けられ、前記筐体に供給される空気の量を調整する開閉バルブと、
   水上に配置された真空吸引装置と、
   前記真空吸引装置と前記筐体とを接続する真空吸引路と、
   前記圧送ポンプと前記真空吸引路とを接続し前記筐体内の堆積土砂を前記真空吸引路に圧送する圧送路と、
   前記開閉バルブを制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする搬送装置。
2. 前記制御部は、前記筐体に蓄積された堆積土砂の量に応じて前記開閉バルブを調整して前記筐体内に空気を供給させる、
   ことを特徴とする請求項１記載の搬送装置。
3. 前記筐体に蓄積された堆積土砂の量を検出する検出部をさらに備え、
   前記制御部は、検出された堆積土砂の量に応じて前記開閉バルブを調整して前記筐体内に空気を供給させる、
   ことを特徴とする請求項２記載の搬送装置。
4. 前記給気管は、一方の端部が前記筐体の上面に取り付けられ、他方の端部が水上に位置している、
   ことを特徴とする請求項１記載の搬送装置。
5. 前記搬送装置は、浚渫作業に用いられ、水中の底部に堆積した堆積土砂を回収して搬送する、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の搬送装置。
6. 前記搬送装置は、トンネルの立坑の掘削作業に用いられ、水中の底部に堆積した堆積土砂を回収して搬送する、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項記載の搬送装置。

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