JP6067416B2 - 釜場の構造 - Google Patents

Description

本発明は、建設工事、一般道路の排水路、農業用水の沈澱池などに使用できる釜場の構造に関するものである。

建設工事などで使用する「釜場」とは、水が集まりやすい地域の一部を低く掘り込んだ場所をいう。
そこへ周囲の水を集め、水中ポンプを設置して水を外部へ排水する。
そのために、従来は図９に示すように、ドラム缶ａを水平に半割したり、あるいは木矢板で周囲を囲んで水が溜まる空間を作り、その内部に水中ポンプｂを設置して排水ホースｃから排水する構造が一般的である。

特開平９−７２２００号公報

前記したような従来の釜場の構造にあっては、次のような問題点が存在している。
＜１＞ 周囲から釜場に流入した砂分などによって、水中ポンプの回転羽根が摩耗し、吸引力が低下したり、故障の原因となりやすい。
＜２＞ 釜場の内部に貯まった土砂の排除のために、ドラム缶の場合は、ドラム缶をいったん撤去し、内部の土砂を排出し、その後に再度ドラム缶を設置する、という手数を要する。

上記のような課題を解決する本発明の釜場の構造は、外側の外筒と、外筒の内部に設置するらせん水路とで構成し、らせん水路は平面視、曲線または直線の連続よりなる、らせん状の壁を備えた水路であり、らせん水路の中央は水中ポンプを設置するポンプ設置部として形成し、らせん水路の、ポンプ設置部側の端部には、らせん状の壁の一部を切り欠いて、ポンプ設置部への越流を促す切欠き部を設けたことを特徴とするものである。
また上記釜場において、らせん水路に設けた切欠き部には、その壁面の高さを変更することができる幕板をさらに設けたことを特徴とするものである。
また上記釜場において、らせん水路には、その断面の全部または一部を遮断するための堰板を設けたことを特徴とするものである。
また上記の釜場の構造において、堰板の高さを調整可能に構成したことを特徴とするものである。

本発明の釜場の構造は以上説明したようになるから次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞ 釜場内部の排水路はらせん形であり、現場の泥水の土砂の粒径の沈降速度に合わせて、らせん状の長さを決定することができる。したがって設置する現場の状況に応じてあらゆる粒径の土砂を沈降させることが可能となる。
＜２＞ 泥水が、らせん水路の最終端である端部に形成した切欠き部において越流して釜場の中央に流入するため、土砂が中央部に直接流入し難く、中央部に設置した水中ポンプの羽根や本体の摩耗を低減する。
＜３＞ 周囲の外筒の壁面とポンプ設置部とを残して、らせん水路だけを引き上げることができる。そのために沈降した土砂は外筒内に残るので、多量の沈殿土砂があっても簡単に引き上げることができる。その際にはらせん水路の壁面がなく外筒内の空間は広いから、底部に残った土砂をスコップなどで簡単に排除して、再度外筒内に設置できるので沈降土砂の除去が容易である。
＜４＞ 本発明の釜場を一度設置すれば、外筒はそのまま残っているので釜場の周囲が崩壊することがなく、従来のように沈降土砂の排出後に再度掘削するような作業が不要である。

本発明の釜場の構造の実施例の説明図。 釜場の構造の実施例の平面図。 釜場の越流切欠きの実施例の説明図。 切欠きの他の実施例の説明図。 堰板の設置構造の実施例の説明図。 堰板の機能の説明図。 堰板を千鳥に配置した場合の流れの説明図。 らせん水路の外周に外周路を形成する構造の説明図。 らせん水路と外筒の高さの関係の説明図。 らせん水路と外筒の高さの関係の説明図。 らせん水路と外筒の高さの関係の説明図。 従来の釜場の説明図。

以下図面を参照にしながら本発明の釜場の構造の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞全体の構成
本発明の釜場の構造は、外側の外筒１と、外筒１の内部に設置する有底のらせん水路３と、らせん水路３の中央に形成したポンプ設置部２とで構成する。

＜２＞外筒
周囲の水が集まりやすいように低く掘り込んだ釜場に埋設するのが外筒１である。
この外筒１は、上面を開放し、底部には外筒底板１１を備えた有底の円筒である。
この外筒１が、掘り込んだ釜場に設置してあるので、後述するように内部のらせん水路３を取り出しても周囲の土砂が崩壊してくることがない。
そのために掘り込んだ場所に外筒１を一度設置すれば、外筒１はそのまま残っているので周囲が崩壊して土砂が流れ込むことがなく、従来のように沈降土砂の排出後に再度掘削するような作業が不要である。
なお釜場を設置する地盤によっては、外筒１に底板を設けず、単なる円筒を採用することもできる。
あるいは外筒１と底板とをボルトなどの簡単な構造で連結し、両者を容易に分離できる構造を採用することもできる。

＜３＞らせん水路
らせん水路３は板体を平面視、らせん状に形成し、かつ底部には水路底板３１を備えた水路である。
らせん状とは、曲面板で構成するだけでなく、平面状の板体を連続して折り曲げた状態で構成することもできる。
すなわちらせん水路３は平面視、曲線または直線の板体の連続よりなる、らせん状の壁を備えた水路である。
らせん状に形成した板体が、らせん水路３の壁板となる。
らせん水路３の板体の素材は、耐水性があり、らせん形状を維持できるものであればどのような素材でも採用することができるが、例えば鋼、アルミニュウム、その合金、合成樹脂などを用いて形成することができる。
なお、釜場を設置する地盤によっては、らせん水路３に底板３１を設けず、単なるらせん状の筒体を採用することもできる。
あるいはらせん水路３と底板３１とをボルトなどの簡単な構造で連結し、両者を容易に分離できる構造を採用することもできる。

＜４＞らせん水路の分割
らせん水路３の板体を一体で製造するだけでなく、分割して製造することもできる。
その場合には、平面視が曲線または直線の板体を分割して製造しておき、現場などでジョイントを介して組み立ててらせん水路３を構成する。

＜５＞外周路の形成（図８）
らせん水路３の始端を外筒に接触させずに離して、水路間隔を維持する構造を採用することができる。
すると外筒の内側面に沿って外周路６を形成することができる。
このように外周路６を形成すると、外周を回る流れを形成することができ、その流れに遠心力が発生する。
みかけ上でポンプの羽を痛める粒子は遠心力と重力が作用するから、外周路６の定常的な円形流の内側かららせん水路３に水を導入することは重力のみが作用する環境で上澄みを採取する状態に近いものとなる。
したがってすべての粒子をらせん水路３に導入する場合と比較して、らせん水路３への粒子の流入量を低減することが可能となる。

＜６＞ポンプ設置部
らせん水路３のほぼ中心は、円筒状、角筒状に形成してポンプ設置部２として構成する。
このポンプ設置部２には、その内部に水中ポンプ５を設置して排水ホース５１を接続して排水するので、ポンプ設置部２の内径は、市販の水中ポンプ５の外径より大きく構成する。

＜７＞越流用の切欠き
らせん水路３の端部、すなわちらせん水路３と中央のポンプ設置部２との境界の壁面には越流用の切欠き３２を形成する。
この越流切欠き３２は、らせん水路３の壁面の一部を切り欠いて壁面高さを低くした部分である。
そのために、らせん水路３を流れた泥水はらせん水路３の端部までは壁面の頂部を乗り越えることなく、らせん水路３の端部において越流用の切欠き３２の部分からポンプ設置部２に流入することになる。
ここでらせん水路３の「端部」とは、らせん水路３のもっともポンプ設置部２に近い側の端部を意味する。
また「切欠き３２」とは図４に示すように、矩形の切欠きだけでなく、三角形の切欠き、穴、スリットも含めて切欠きと称する。

＜８＞切欠きの面積の変更（図３）
切欠き３２の開口面積は一定でもよいが、さらにその面積を変更することができるように幕板３２ａを設けることできる。
そのために水門のように、越流用の切欠き３２の両側に溝３２ｂを形成する。
そして、その溝３２ｂに沿って越流切欠き３２の一部を遮断する幕板３２ａを嵌合する構造を採用することができる。
複数枚の幕板３２ａを使用すれば、幕板３２ａを鉛直方向に壁状に重ねて、越流切欠き３２の開口面積を調整することができる。

＜９＞開口面積の変更の目的
幕板３２ａを使用して切欠き３２の面積を変更する目的を説明する。
周囲の斜面から釜場への流入水の多い場合に、切欠き３２の高さが高いと中央部への流入量が制限される。
すると、らせん水路３の端部の切欠き３２から中央のポンプ設置部２に入る水量よりも周囲からの流入量が多くなり、その結果らせん水路３内に貯留している水量が多くなるから、結果としてらせん水路３から濁水があふれてしまう。
そのような現象の発生を防ぐために、周囲からの濁水の流入量を見ながらその量に応じて幕板３２ａを挿入したり引きぬいたりして高さの調整、すなわち切欠き３２の面積の調整を可能としたものである。

＜１０＞堰板
らせん水路には、いずれかの位置に、水路の断面の全部または一部を遮断する堰板４を設けることができる。
この堰板４はらせん水路３の断面の全部を遮断する場合には、堰板４の高さをらせん水路３の壁よりも低い位置に設置して泥水が堰板３を乗り越えるように構成する。
この堰板４を、らせん水路３の壁面に内向きに、すなわちポンプ設置部の側に向けて一部を張り出して設置することができる。
あるいは堰板４を、外向きに、すなわち外筒の側に向けて一部を張り出して設置することができる。
あるいは堰板４を、内外、交互に張り出して設置することもできる。
あるいは堰板４を、らせん水路３の壁面の下部や中間や底部から張り出して設置することもできる。
あるいは堰板４の高さや幅を調整可能に構成することもできる。
その場合の調整は、前記した水門形式の幕板３２ａと同様に構成することで達成することができる。
堰板４を内、外のいずれかに設置した場合でも、あるいはらせん水路３の下部や中間に張り出して設置した場合（図６）でも、堰板４に当たった流れにより対流が起こって、流れの速度が落ち、汚泥が堰板４の上流側に沈降する。
堰板４を内外、交互に張り出して千鳥配置にした場合（図７）には、汚泥がポンプ設置部２へ到達するまでの距離を長くして土砂の沈降を図ることができる。

＜１１＞堰板の設置
堰板４とは別に水路３を遮断する状態で網板を設置することもできる。
この網板は、木の葉や木屑などの、らせん水路３内の浮遊物を回収するためのものである。

＜１２＞ポンプとの一体化
通常は水中ポンプは、必要に応じてポンプ設置部２の内部に設置し、あるいは引き出して撤去する。
しかし、らせん水路３のポンプ設置部２を水中ポンプと一体に構成することもできる。
その場合にはポンプ設置部２と、その内部の水中ポンプ５との間に連結部材を設けて取り付け、連結部材を介して水中ポンプ５をポンプ設置部２と一体に装着した構造とする。
このようにらせん水路３と水中ポンプを一体化すれば、クレーンなどによる一度のつり込み作業によって、らせん水路３の設置とポンプの設置が同時に行えるから、設置作業が効率的である。

＜１３＞らせん水路の頂部の高さ
らせん水路３の頂部の高さと、外筒１の頂部の高さとの関係は、現場の状況に応じて使い分けすることができる。

＜１３−１＞らせん水路の頂部が高い構造（図９）
らせん水路３の頂部を外筒１の頂部より高く構成する構造である。
その場合にも、らせん水路３の頂部が中心に向かって高くなる構造（図９左図）、すべて同じ構造（図９の中央）、らせん水路３の頂部が中心に向かって低くなる構造（図９右図）のいずれかを選択することができる。
いずれの場合にも、らせん水路３の頂部を外筒１の頂部よりも高く構成すると、両者の高さを等しく構成した構造（図１１）よりも多くの汚泥をらせん水路３内に貯めることができ、土砂の除去などの維持管理の介するを低減することができる。

＜１３−２＞らせん水路の頂部が低い場合（図１０）
らせん水路３の頂部を外筒１の頂部より低く構成する構造である。
その場合にも、らせん水路３の頂部が中心に向かって高くなる構造（図１０左図）、すべて同じ構造（図１０の中央）、らせん水路３の頂部が中心に向かって低くなる構造（図１０右図）のいずれかを選択することができる。
いずれの場合にも、らせん水路３の頂部を外筒１の頂部よりも低く構成すると、降雨時などの突発的な増水に対してポンプの最大能力まで対応することができる。
その場合に前記の図９の構造では、らせん水路３の頂部が外筒１の頂部より高いのでポンプの能力に余力があっても一定の時間内にらせん水路３を通過できる水量を超えて水がらせん水路３に流入すると、らせん水路３を通過できない水は周囲に散逸することになる。

＜１４＞機能
次に上記した本発明の釜場の機能を説明する。

＜１５＞外筒の設置
周囲から水が集まり低い位置を掘削し、外筒底板１１を備えた外筒１を設置し、周囲を埋め戻す。

＜１６＞らせん水路の設置
外筒１とらせん水路３は別部材であるから、外筒１の内部にらせん水路３をつり降ろして設置する。
らせん水路３の平面視の直径は外筒１の内径とほぼ等しく、あるいはそれよりも小さく構成してあるので、外筒の内部に設置することができる。
らせん水路３の外径を外筒１の内径よりも小さく構成すると、前記したように最外周に外周路を形成することができる。（図８）
そのように両者の寸法の差が大きい場合には、製造時に高度な技術が不要となり経済的に製造することができるという利点もある。

＜１７＞土砂の流入
ポンプ設置部２の内部に水中ポンプ５を設置し、排水ホース５１を外部へ引き出す。
水中ポンプ５一体型の場合には、らせん水路３の設置と同時に水中ポンプ５の設置が完了する。
そして水中ポンプ５を駆動する。
釜場を設置した低所は、周囲の地下水や雨水が集中する場所であるから、周囲から継続して土砂交じりの泥水が外筒１の内に流入してくる。

＜１８＞土砂の沈降
外筒１の中心では水中ポンプ５によって排水をしているから、外筒１の内部へ流入した土砂交じりの泥水は中央に向けてらせん水路３を移動する。
移動しつつ、土砂をらせん水路３の水路底板３１の上に沈降させ、徐々に土砂の混じる比率の低い上水が、らせん水路３を通ってポンプ設置部２に向けて移動する。
特にらせん水路３の内部に堰板４を張り出した構造では、泥水の移動経路が長くなるから、より沈殿効果を期待することができる。

＜１９＞越流
泥水は継続的に周囲から外筒１の内部に流れ込むから、らせん水路３の泥水は中央に向けて押し出される。
一方、中央では水中ポンプ５で継続的に排水して水位の低くなっている。
そのために泥水は、らせん水路３の端部に形成した切欠き３２を超えてポンプ設置部２に流入する。
このようにらせん水路３の端部の切欠き３２を越流するのはほとんどが上水だけであるから、土砂はポンプ設置部２の内部に流入しにくい。
この越流水を水中ポンプ５で排水するが、土砂粒がほとんど混入していないから、水中ポンプ５の羽根を損傷することもない。

＜２０＞沈降土砂の排出
ある程度の期間使用したら、らせん水路３に沈降した土砂を排出する必要がある。

＜２０−１＞水路底板を設けた場合
その際に、水路底板３１を備えたらせん水路３の場合は、底板３１と一体のらせん水路３を外筒１の内部から引き揚げる。
引き上げた後にらせん水路３を裏返しにすれば、水路底板３１に蓄積した土砂を簡単にらせん水路３から排出することができる。
水路底板３１の上の土砂を排出したらせん水路３を、再度外筒１の内部に設置して排水を再開する。
このように、らせん水路３に底板３１を取り付けてある場合には、引き揚げ時に大きな重量が加わるという不利な点があるが、土砂の排出は容易である、という利点がある。

＜２０−２＞水路底板を設けない場合
水路底板３１を備えていないらせん水路３の場合には、いったんらせん水路３だけを外筒１の内部から取り除き、外筒１の底部の堆積した土砂をバキュームポンプで吸引するなどの方法で除去し、その後再度、らせん水路３を外筒１の内部に設置して釜場の使用を再開する。
このように、らせん水路３に底板３１を取り付けていない場合には、引き揚げ時に土砂の重量が加わらないから引き上げが容易である、という利点がある。

＜２１＞外筒を用いない構造
以上の説明は外筒１の内部にらせん水路３を設置する構造であった。
しかし釜場を設置する地盤の強度によっては、外筒１を用いず、掘削した穴の内部にらせん水路３だけを設置する構造を採用することもできる。

１：外筒
２：ポンプ設置部
３：らせん水路
４：堰板
５：水中ポンプ

Claims (4)

1. 外側の外筒と、
   外筒の内部に設置するらせん水路とで構成し、
   らせん水路は平面視、曲線または直線の連続よりなる、らせん状の壁を備えた水路であり、
   らせん水路の中央は水中ポンプを設置するポンプ設置部として形成し、
   らせん水路の、ポンプ設置部側の端部には、らせん状の壁の一部を切り欠いて、ポンプ設置部への越流を促す切欠き部を設けたことを特徴とする、
   釜場の構造。
2. 請求項１記載の上記釜場において、
   切欠き部の壁面の高さを変更することができる幕板をさらに設けたことを特徴とする、
   釜場の構造。
3. 請求項１記載の釜場において、
   らせん水路には、その断面の全部または一部を遮断する堰板を設けたことを特徴とする、
   釜場の構造。
4. 請求項１記載の釜場の構造において、
   堰板の高さを調整可能に構成したことを特徴とする、
   釜場の構造。

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