JP2554572B2 - 空気による土砂の輸送用吸引ホース - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、吸引による土砂の輸
送方法に使用される吸引ホースに関するものである。と
くに、この発明は、推進工法や浚渫作業において生じる
砂礫、粘土、汚泥、泥漿などを吸引パイプによって空気
輸送するに適したものである。

【０００２】

【従来の技術】土砂の輸送は、色々な方面において必要
とされる。例えば、推進工法や浚渫作業においては、何
れも土砂の輸送が必要とされる。推進工法は、地下に下
水管などを埋設するのに使用されるが、それにはまず発
進立坑を堀り、発進立坑から先導管を地盤中に進入さ
せ、進入したあとに予め作られた鋼管又はヒューム管を
ジャッキの推進力で押し込んで、下水管を埋設して行
く。このとき、先導管が掘削する土砂は、推進管内を輸
送して発進立坑がわへ運び出すことが必要とされる。こ
のために土砂の輸送が必要とされる。また、浚渫作業で
は、土砂を水底から掬い上げて所定のところまで運ばな
ければならない。これまでは、このような場合に能率よ
く土砂を輸送する方法がなかった。

【０００３】この発明者は、上述のような場合に土砂を
能率よく輸送する方法として、吸引による土砂の輸送方
法を提案した。その提案は、特開平１−２９０８９６
号、特開平２−３５１９２号、及び特開平３−４３５２
４号公報で既に公開されている。これらの方法は、これ
を要約して云えば、吸引ホースの先端開口から空気とと
もに土砂を吸い込み、土砂を空気で浮かせてホース内を
移動させ、土砂を土砂タンク内で沈積させ、吸引機の先
で空気だけを吸引ホースから排出させ、土砂を土砂タン
ク内へ集めるという方法である。

【０００４】特開平２−３５１９２号公報は、吸引ホー
スの先端開口から空気とともに土砂を吸い込むようにし
ただけでは、時には土砂が吸引ホース内で詰まることと
なるので、吸引ホースの途中に空気口を設け、この空気
口から吸引ホース内に補助的に空気を導入することを教
えている。また、この公報は、空気口からは自然に空気
を吸い込むようにするだけでなく、加圧空気をここから
導入してもよい、と記載している。

【０００５】特開平３−４３５２４号公報は、上記の技
術を浚渫作業に利用できることを教えている。すなわ
ち、特開平３−４３５２４号公報は、吸引機の吸引によ
り空気を吸引ホースの先端から土砂タンクを経て吸引機
へ流すとともに、吸引ホースの途中から吸引ホース内へ
補助的に空気を導入して、吸引ホースの先端開口から泥
状の土砂を空気とともに吸引ホース内に吸い込んで、吸
引ホース内を輸送し、土砂タンクに土砂を集めることを
教えている。その場合、補助的な空気の導入は、これを
加圧して導入してもよく、加圧は５Ｋｇ／ｃｍ^２以下で
充分だと記載している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの公報
が教える補助的な空気の導入は、満足すべきものではな
かった。例えば、特開平２−３５１９２号公報では補助
的な空気を導入するために吸引ホースに空気導入管を貫
通させている。ところが、この吸引ホースでは、空気導
入管が吸引ホース内に大きく突出しているために、空気
導入管が空気とともに流れて来た土砂に衝突するような
状態になっており、また導入された補助的な空気は吸引
ホースの先端開口から吸い込まれた空気流の内部で合流
することとなる。このために、このような吸引ホースを
用いて土砂を輸送すると、土砂が空気導入管に衝突して
騒音を発したり、空気導入管に土砂が付着して空気の流
れが阻害されたり、極端な場合には空気導入管が破損し
て用をなさなくなることとなった。そこで、この点を改
良する必要が起きた。この発明は、このような欠点を解
消しようとして生まれたものである。

【０００７】

【課題解決のための手段】この発明者は、上述の欠点を
改良するために、吸引ホースの構造、とくに空気導入管
の構造と配置、並びに空気を導入する方法について、色
々検討を加えた。その結果、吸引ホースの先端部分にお
いて内径を縮小して、内径が縮小される境界にホース軸
に垂直な壁面を設け、この壁面にパイプを貫通させて空
気口を設けると、パイプは吸引ホースの先端開口から吸
い込まれて来る空気の流れを全く妨害しないで、土砂の
輸送が円滑にできるようになることを見出した。

【０００８】上述のようにすると、パイプから導入され
る補助的な空気の流れは、先端開口から吸い込まれる空
気流束の周りに、平行に導入されて空気流束と合流する
ので、先端開口からの空気流束を乱さないばかりでなく
これを保護誘導することとなり、従って空気の流れを円
滑にし、好都合となることを見出した。この発明は、こ
のような知見に基づいて完成されたものである。

【０００９】この発明は吸引ホースの前部にホースの内
径を縮小させる傾斜壁を設け、傾斜壁の先に吸引ホース
と平行に延びる小径管を付設して、小径管の先端に空気
吸い込み用の先端開口を設け、傾斜壁の一部に大径管と
平行に延びるパイプを貫通させて空気口を設け、空気口
の開口面積を先端開口の１０分の１以下としたことを特
徴とする吸引ホースに関するものである。

【００１０】この発明に係る吸引ホースは、その前部に
特徴があるので、初めに吸引ホースの前部の構造につい
て、図面に基づき説明する。

【００１１】図１は、この発明に係る吸引ホース前部の
斜視図であり、図２は、図１に示した吸引ホース前部の
断面図である。

【００１２】この発明で用いられる吸引ホースａは、図
１及び図２に示されたように、吸引ホースａの本体管１
の先にフランジ２が設けられ、フランジ２はフランジ３
と接続されて吸引ホースの前部が構成されている。フラ
ンジ３は、大径管４に付設されており、大径管４はホー
ス軸に垂直な傾斜壁５を介して小径管６に接続され、こ
れらは一体とされている。小径管６は、大径管４と同軸
に平行に延びている。また、傾斜壁５にはパイプ８が貫
通して固定されており、パイプ８は大径管４と平行に延
びている。小径管６の先端は、開放されて先端開口７を
構成している。

【００１３】図２では、小径管６の一端が大径管４の内
部へ延びて突出しているが、これは望ましいことであっ
て、絶対必要なことではない。また、パイプ８も、その
一端が大径管４の内部へ延びて突出しているが、これも
望ましいことであって、必要なことではない。小径管６
が大径管４の内部へ突出しているときは、小径管６の突
出端はパイプ８の突出端より大きく突出していることが
望ましい。

【００１４】パイプ８にはバルブ１０が付設され、空気
口９を開閉できるようにされている。また、大径管４の
外がわに位置するパイプ８の端には、図示していない接
続具が付設されている。この接続具は、カプラーと一般
に呼ばれている嵌め込み式のものが用いられる。カプラ
ーは、ワンタッチで接続され、抜け止め防止具が付いて
いて、一端接続されると普通の用法では抜けなくなる。
それは、一般にはガス管の接続などに用いられていて、
周知のものである。

【００１５】図１及び図２では、傾斜壁５を大径管４及
び小径管６の管軸に垂直に延びるように設けたが、傾斜
壁５は、その名が示すように、上記管軸に傾斜して設け
てもよい。また、大径管４と小径管６とは軸を共通にし
ている必要もなく、小径管６は大径管４に対して偏心し
て設けられていてもよい。

【００１６】小径管６と大径管４との直径の比率は、前
者１に対し後者はその１．４倍以下とし、１．３倍以下
とするのがさらに好ましい。また、パイプ８の直径は、
小径管６の直径の１０分の１以下とすることが好まし
い。従って、１つのパイプ８が形成する空気口９の横断
面積は、小径管６の先端開口の横断面積の１００分の１
以下となる。

【００１７】パイプ８は図１に示したように、１つの傾
斜壁５上に複数個設けることができる。複数個のパイプ
８を設けるときは、パイプ８を等しい大きさとし、また
相互間隔が等しくなるように位置させることが好まし
い。複数個のパイプ８を設けるときも、空気口９の開口
面積の総和は、先端開口７の開口面積の１０分の１以
下、好ましくは３％以下、さらに好ましくは２〜０．１
％とする。

【００１８】吸引ホースａの管軸方向における先端開口
７とパイプ８との位置関係については、次のとおりであ
る。先端開口７に土砂が詰まるのを防ぐためには、パイ
プ８は先端開口７に近いほうがよい。すなわち、先端開
口７から軸方向に５〜１００ｃｍ程隔たった範囲内にパ
イプ８を設けることが望ましい。その場合、パイプ８を
定める位置の基準となる部分は、大径管４内に突出して
いる端である。しかし、上記範囲の外に設けても、土砂
を吸引ホース内で円滑に移行させる上では大いに有効で
ある。従って、吸引ホースが１００ｍ以上にわたって延
びるときは、吸引ホースの途中にパイプ８を設けるのが
好ましい。

【００１９】この発明に係る吸引ホース先端部の好まし
い具体例は、次のとおりである。その１つは、第２図に
おいて、小径管６の直径が１００ｍｍであり、大径管４
の直径が１３０ｍｍであって、小径管６と大径管４とは
軸を共通にして傾斜壁５によって一体とされている。傾
斜壁５は、小径管６の先端開口７から管軸方向に６００
ｍｍ進んだところに管軸に垂直に延びるように設けられ
ており、小径管６は傾斜壁５から１００ｍｍの長さだけ
大径管内に突出している。パイプ８は直径が１０ｍｍで
あって、傾斜壁５から５０ｍｍの長さだけ大径管内に突
出している。

【００２０】また、この発明に係る吸引ホース先端部の
好ましいもう１つの具体例は、小径管６の直径が１２０
ｍｍとされ、大径管４の直径が１５０ｍｍとされるが、
そのほかは上述の具体例と同じ構造とされたものであ
る。

【００２１】吸引ホースａの先端部は硬質の材料を使用
して上述のような構造とされるが、その余の部分は、前
述の特開平２−３５１９２号公報等が開示している構造
とされる。すなわち、その余の部分は硬質の材料で作る
こともできるが、軟質の材料で作ることが好ましい。好
ましい軟質材料製の吸引ホースは、図１に示したよう
に、軟質の合成樹脂で作られた可撓性の本体管１であ
る。本体管１は、真空掃除機に用いられている吸引用ホ
ースのようなものである。軟質の合成樹脂で作られたホ
ースの外側に硬質材料製の線材が螺旋状に付設されてホ
ースを補強しており、全体が透明又は半透明とされたも
のが好適である。例えば東拓工業株式会社からカナダイ
ンの商品名で販売されているホースが適している。吸引
ホースの内径は、１００−２００ｍｍが適当である。吸
引ホースａは４００ｍの長さにわたって敷設することが
できる。

【００２２】図１及び図２に示したような先端部を持っ
た吸引ホースａを用い、吸引ホースの後端に吸引機を接
続して吸引すると、空気は先端開口７から吸い込まれ
て、ホース内には矢印Ｘ方向の空気の流れを生じる。こ
のとき、バルブ１０を開けておくと、空気口９から自然
に空気が吸い込まれ、矢印Ｙ方向の空気の流れを生じ
る。パイプ８は大径管４と平行に延びているから、空気
口８からの空気流Ｙは、大径管の方向に流れ、また小径
管６が大径管４と平行にされているから、小径管６から
来た空気流Ｘと平行に流れ、且つ空気流Ｘの流束の周囲
に位置している。従って、小径管６の端１１から後ろの
方では、空気流Ｙは空気流Ｘの流束を全く攪乱しないで
空気流Ｘと円滑に合流する。このため、空気流Ｘと共に
吸い込まれて来た土砂は、空気流Ｙに保護され誘導され
て、吸引ホース内を円滑に移動することとなる。従って
空気流Ｘに浮遊している土砂は円滑に吸引ホース内を移
行する。

【００２３】とくに、小径管６の後端１１が大径管４内
へ突出しているときは、パイプ８からの空気流Ｙが吸引
ホースの周囲方向に均等化されて、土砂の輸送を円滑に
する。また、後端１１がパイプ８の後端より大径管４内
で突出しているときは、空気流Ｘ内に含まれている土砂
がパイプ８に接触することが避けられ、従ってパイプ８
の損耗を防ぐことができる。

【００２４】上述のような原理に基づいて、土砂を輸送
する場合の具体例が図３及び図４に示されている。図３
及び図４は、推進工法を示しており、図３は地盤の垂直
断面図、図４は図３の１部の拡大斜視図である。図３及
び図４において、Ｐは先導管を示し、Ｑは推進管を示
し、Ｃは発進立杭を示している。先導管Ｐは先端に設け
られたカッタービットＰ１で正面地盤を掘削し、掘削し
た土砂ＥをスクリューコンベヤＰ２で後方へ送り、箱Ｐ
３内に堆積させる。堆積した土砂Ｅは網Ｐ４により篩に
かけられ、小粒だけが後方へ送られる。推進管Ｑは、鉄
又はコンクリートで予め作られており、発進立杭Ｒ内に
設置されたジャッキＳの推進力により、先端に向かって
推進される。こうして、推進管Ｑは地盤中に圧入され、
次々と地下に埋設されて行く。

【００２５】図３及び図４では、網Ｐ４により篩にかけ
られた小粒の土砂Ｅを後方へ送るのに、この発明に係る
吸引ホースが使用されている。すなわち、吸引ホースａ
の先端開口７を箱Ｐ３内に臨ませ、吸引ホースａの後端
を吸引機の役目をするブロワーＴに接続し、吸引ホース
ａを通して空気を吸引する。このとき、吸引ホースａの
途中で、ブロワーＴに近いところに土砂タンクＵが付設
されている。従って、ブロワーＴで吸引すると、吸引ホ
ースａ内には、先端開口７から土砂タンクＵを経てブロ
ワーＴに向かう空気流が生成され、これによって土砂Ｅ
が土砂タンクＵへ輸送される。

【００２６】空気口８に付設されているバルブ１０を閉
じたままで、上述のように吸引ホースａを通して空気を
吸引し続けると、土砂Ｅが先端開口７に詰まって、土砂
Ｅが吸引ホースａ内を移動できなくなる。ブロワーＴの
働きを強め、激しく空気を吸引しても、詰まって土砂は
容易に動かない。こうなると一旦ブロワーＴを止め、先
端開口７に詰まった土砂を砕いて取り除き、その後再び
ブロワーＴで吸引するようにしなければならない。この
場合、特開平２−３５１９２号公報が、第５図に示すよ
うな空気口を持った吸引パイプを用いると、上述のよう
な自体を或る程度避けることができるが、矢張り空気口
を構成しているパイプの端に土砂が引っ掛かり、土砂が
詰まる場合が起きる。

【００２７】ところが、第１図及び第２図に示したよう
な先端部分を持った吸引パイプａを用い、バルブ１０を
開いて吸引すると、上に述べたように、先端開口７に土
砂が詰まることもなく、先端開口７から吸い込まれた空
気は土砂を伴って円滑に吸引ホースａ内を移動する。こ
のとき、空気口９は先端開口７に比べて断面積が１０分
の１以下に小さくされているから、空気口９から吸い込
まれる空気流Ｙの量は、先端開口７から吸い込まれる空
気流Ｘに比べて僅かで、補助的な量にとどまり、従って
バルブ１０を開いても空気流Ｘの量は大きく変わらな
い。

【００２８】しかも、前述のように、空気口９からの空
気流Ｙの流れは、先端開口７からの空気流Ｘの束の周囲
にあって、同じ方向に向いているから、空気流Ｙが空気
流Ｘと合流しても空気流Ｘは空気流Ｙによって攪乱され
ないで、円滑に合流する。また、空気流Ｙは、空気流Ｘ
の周囲に位置しているから、空気流Ｘとともに移動する
土砂が吸引ホースの壁に接触するのを妨げることとな
る。こうして、空気流Ｙが土砂の移行を容易にする。こ
のため、土砂が開口７に詰まることが防がれる。

【００２９】図３及び図４では空気口９から自然に空気
が補助的に吸い込まれるときの状態を示した。自然に空
気が吸い込まれることを必要とする場合には、パイプ８
を土砂中に埋没させてならないことは、云うまでもな
い。空気口９から自然に空気が吸い込まれるだけでは、
補助的な空気が充分な効果を発揮できないことがある。
このような場合には、空気口９から加圧空気を強制的に
導入して、補助的な空気の効果を一層顕著にすることが
できる。

【００３０】空気口９から加圧空気を導入するには、パ
イプ８の端に付設した前述のカプラーにより、パイプ８
を加圧空気管に接続する。加圧空気管は、地上又は発進
立杭の中に空気圧縮機を設置し、これから吸引ホースａ
に沿って延ばして配置する。カプラーを着脱自在にする
と、或る時は空気口９から自然吸い込みの空気を供給
し、必要なときに加圧空気を供給することができるの
で、土砂の輸送を一層効率よく行うことができる。

【００３１】また、この発明に係る吸引ホースは推進工
法だけでなく浚渫作業にも利用することができる。図５
は、この発明に係る吸引ホースを使用して池を浚渫する
状態を示した鳥瞰図であり、図６は、図５に示した吸引
ホースａの先端部を示した斜視図である。

【００３２】図５において、池Ｂは水Ｃを貯え、水Ｃの
下方に汚泥又は土砂Ｅを沈澱させている。吸引ホースａ
の先端がわは作業者Ｄにより保持されている。吸引ホー
スａの後端がわは、土砂タンクＵと分離器Ｖを経て吸引
機Ｔに接続されている。こうして、吸引機Ｔの稼動によ
り、吸引ホースａの先端から空気が吸引される。

【００３３】図５では吸引ホースａの先端がわが詳細に
示されていないが、図６が吸引ホースａの先端部の構造
を詳細に示している。図６において、先端部は、小径管
６と傾斜壁５と大径管４とが硬質材料で一体に接続され
て作られている。この先端部が吸引ホースの本体管１に
接続されて吸引ホースａを形成している。

【００３４】小径管６は先端開口７を形成している。先
端開口７は、その周縁が小径管６の管軸に対して傾斜し
ており、下方ほど小径管６の管壁が短くされている。傾
斜壁５は、大径管４及び小径管６の管軸に対して傾斜し
ている。その傾斜は６０度である。傾斜壁５にパイプ８
が貫通されて空気口が形成されている。パイプ８は、加
圧空気管１２に接続されて、加圧空気を大径管４内に供
給できるようになっている。また、大径管４にはハンド
ル１３が付設されて、作業者Ｄが先端部を必要なところ
へ持ち運ぶことができるようにされている。これらの点
を除いては、図６の先端部は、図１及び図２に示したも
のと同じである。

【００３５】浚渫するには、先端開口７を水面Ｂとその
上に位置する空気との界面に置いて、空気を吸引する。
云いかえると、開口７の下部は水の中に没しているが、
開口７の上部は、水面Ｂより上にあって空気中にある状
態にして空気を吸引する。作業者Ｄは、ハンドル１３を
持って、開口７がこのような状態にあるように吸引ホー
スａの前部を保持する。

【００３６】図６に示した状態に維持して空気を吸引
し、且つ加圧空気管１２から加圧空気を送ると、浚渫を
容易に行うことができる。すなわち、吸引機Ｔが吸引す
るので、先端開口７から空気が連続的に入り、吸引ホー
スａ内を移動するのに伴って、汚泥又は土砂Ｅが小粒に
粉砕されて、吸引ホース内を移動する。このとき、パイ
プ８から、加圧空気が供給され、加圧空気が汚泥又は土
砂Ｅを含んだ空気流の周囲からこれに合流するので、汚
泥又は土砂Ｅは加圧空気によって誘導保護されながら、
吸引ホース内を移動することとなり、従って、汚泥又は
土砂の移動が円滑となる。

【００３７】空気口９からは敢えて加圧空気を導入しな
いで、自然に吸い込むようにしただけでも、土砂の輸送
を行い得る位であるから、加圧空気としてはさほど高い
圧力の空気を用いる必要がない。具体的に云えば、５Ｋ
ｇ／ｃｍ^２の圧力もあれば充分である。

【００３８】図５において、Ｗは切替弁であって、連続
的に作業をするために設けられたに過ぎない。すなわ
ち、切換弁Ｗは、土砂タンクＵに溜まった土砂をトラッ
クに積み込んでいる間も空気の流れを止めないで作業を
続けられるようにするために、土砂タンクＵを２個設け
て、その間で切り換えできるようにしたに過ぎない。ま
た、パイプＺは土砂タンクＵ内に溜まった水を排出させ
るためのものである。

【００３９】また、図３ないし図６において示した部分
で、説明を省略した部分は、この発明者がさきに提案し
た特開平１−２９０８９６号、特開平２−３５１９２
号、特開平３−４３５２４号公報に記載したとおりであ
る。

【００４０】この発明方法は、汚泥、土砂の輸送だけで
なく、さらに塵芥の輸送にも、砂礫の輸送にも、また鉱
滓の輸送にも使用することができる。

【００４１】

【発明の効果】この発明に係る吸引ホースは、ホースの
内径を縮小させる傾斜壁を設け、傾斜壁の先に吸引ホー
スと平行に延びる小径管を付設して、小径管の先端に先
端開口を設け、傾斜壁の一部に大径管と平行に延びるパ
イプを貫通させて空気口を設けたので、吸引ホースを通
して空気を吸引すると、先端開口から吸い込まれた空気
は小径管から大径管を経て吸引ホース内を円滑に進行す
る。また、上記の空気の進行に伴い、空気口から空気が
吸い込まれて大径管内を移動することとなるが、空気口
から吸い込まれた空気流は、先端開口から吸い込まれた
空気流の周囲にあって、しかも同じ方向に向くことにな
るから、先端開口からの空気と円滑に合流して、先端開
口からの空気流を保護して進行することとなる。しか
も、空気口の開口面積の総和を先端開口の１０分の１以
下としたので、空気口からの空気は補助的に導入される
程度となって、先端開口から吸い込まれる空気量を大き
く低下させない。だから、先端開口に土砂などを置くと
きは、土砂などは先端開口から円滑に吸い込まれて、吸
引ホース内を進行することとなる。従って、この発明に
係る吸引ホースは、土砂などを空気によって輸送するに
適したものである。

【００４２】また、この発明に係る吸引ホースを使用し
て土砂を輸送すると、空気口から吸い込まれる空気を自
然の吸い込み又は加圧による強制的な導入によって行う
ことができるため、輸送力に不足を生じたときは加圧に
よることができるので、どのような必要にも応じること
ができる。また、空気口から補助的に導入される空気の
流れを先端開口からの空気流の周囲から、その空気流の
向かう方向とほぼ平行に向けて、空気流に合流させるこ
とができるから、前述のように、補助的な空気の流れが
先端開口からの空気流を保護しながら進行し、場合によ
っては先端開口からの空気流の進行を誘導し加速するこ
ととなる。だから、先端開口近くに堆積した土砂などを
置くときは、空気とともに土砂などが先端開口から吸い
込まれ、吸い込まれた土砂などは補助的な空気に助けら
れて、円滑に吸引ホース内を移動することとなる。こう
して、この発明によれば、土砂などを円滑に輸送するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る吸引ホース前部の斜視図であ
る。

【図２】図１に示した吸引ホース前部の断面図である。

【図３】この発明に係る吸引ホースを推進工法に使用し
たときの地盤の縦断面図である。

【図４】図３の一部の拡大斜視図である。

【図５】この発明に係る吸引ホースを浚渫作業に使用し
たときの鳥瞰図である。

【図６】図５に示した吸引ホース前部の斜視図である。

【符号の説明】

ａ 吸引ホース １ 吸引ホースａの本体管 ２、３ フランジ ４ 大径管 ５ 傾斜壁 ６ 小径管 ７ 先端開口 ８ パイプ ９ 空気口 １０ バルブ １１ 小径管６の後端 １２ 加圧空気管

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気を吸引する吸引ホース（ａ）の前部
   にホースの内径を縮小させる傾斜壁（５）を設け、傾斜
   壁（５）の先に吸引ホース（ａ）と平行に延びる小径管
   （６）を付設して、小径管（６）の先端に空気吸い込み
   用の先端開口（７）を設け、傾斜壁（５）の一部に大径
   管（４）と平行に延びるパイプ（８）を貫通させて空気
   口（９）を設け、空気口（９）の開口面積を先端開口
   （７）の１０分の１以下としたことを特徴とする、土砂
   輸送用吸引ホース。