JP7041939B2 - 浚渫装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダム湖、河川、海洋、湖沼あるいはプール等の水底に堆積する土砂等を浚渫する浚渫装置に関する。

ダム湖では、ダムの貯水能力の維持等のため、湖底に堆積した土砂の浚渫が必要である。また、ダム式の水力発電設備では、ダムの下流側に配置されている発電所のタービン等への砂の混入を防ぐため、ダムに形成された取水口付近の堆砂が特に問題になる。さらに、河川や港湾、湖沼等では、川底や海底、沼底に堆積した、嫌気性の微生物を含む泥、いわゆるヘドロ等を浚渫する必要がある。またさらに、屋外用のプール等では、夏場の利用シーズン前に底に堆積した土砂や泥、ゴミ等を除去する大掃除が行われる。以下、ダム湖、河川、海洋、湖沼あるいはプール等を、ダム湖等と総称することがあり、ダム湖等の底を水底と称することがある。また、ダム湖等の水底に堆積した土砂や泥等を土砂等と称することがある。

ダム湖等に用いる浚渫装置としては、ノズルから高圧水を噴射させるエジェクタ式のジェットポンプを用いた浚渫装置（例えば特許文献１等参照）や、水位差を利用したサイフォン作用により土砂等を吸い込み、ホース等によって搬送する浚渫装置（例えば特許文献２等）が提案されている。しかしながら、特許文献１記載の浚渫装置では、ノズルから噴射させる高圧水の流速を確保するため、吸込口から吸い込んだ土砂等を搬送する配管の径を大きくすることが難しく、配管が詰まりやすい。また、特許文献２記載の浚渫装置においても、サイフォン作用を十分に発揮させるためには、ホース等の径を絞らざるを得ず、この浚渫装置においてもホース等の詰まりの問題が生じてしまう虞がある。このため、一般的には、グラブバケットを備えた浚渫装置が用いられている（特許文献３等参照）。

特許文献３記載の浚渫装置は、作業船等に設置されたクレーンのブームに吊り下げられたグラブバケットを用いて、水底の土砂等をすくい上げて浚渫するものである。

特開２０１２－１９３５０２号公報 特開２００５－０３６４４３号公報 特開２０１６－０７５０５６号公報

しかしながら、特許文献３に記載された浚渫装置では、配管等の詰まりといった問題は生じないものの、グラブバケットの取り回しにおいて専門的な操作が必要になる。さらに、グラブバケットですくい上げる際に水底の土砂等が舞い上がって、いわゆる濁りが大量に発生しまう。特に、河川や港湾等においてヘドロを浚渫する場合には、有害物質の周辺水域への拡散といった環境上の問題も生じてしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑み、専門的な操作が不要であり、濁りの発生や配管等の詰まりを抑えることができる浚渫装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の浚渫装置は、下方に向けて開口し水中に配置される吸込口を有した吸込部材と、該吸込口の下方に配置されたスクリーンとを備え、水底に堆積する物体を該吸込口から吸い込んで浚渫する浚渫装置において、
前記スクリーンは、
前記吸込口と鉛直方向に間隔を空けて対向する底板と、
前記吸込口と前記底板との間で側方に開放し目幅より小さい物体が通過する流入部とを有するものであり、
前記吸込口は、前記流入部を通過してきた物体を吸い込むものであり、
前記スクリーンは、前記吸込口の下方領域を中心に放射状に延在する複数のスクリーンバーを有するものであり、
前記流入部は、複数の前記スクリーンバーどうしの間に形成され、前記目幅が内側から外側に向けて大きくなるものであり、
複数の前記スクリーンバーは、延在する方向にスライドし、前記目幅の大きさを変化させるものであることを特徴とする。

ここで、前記吸込部材は、揚砂ポンプ等の水中ポンプであってもよいし、ノズルから高圧水を噴射させるエジェクタ式のジェットポンプであってもよい。また、前記吸込部材は、水位差を利用したサイフォン作用により前記物体を前記吸込口から吸い込むものであってもよい。

さらに、前記水底は、ダム湖や河川、海洋、湖沼等の底であってもよいし、遊泳用の屋外プールや、原子力発電設備の冷却水用のプールの底であってもよい。

また、前記浚渫装置は、前記吸込口が前記水底の所定の位置に固定的に設置されるのものであってもよいし、作業船やクレーン、重機等を用いて、前記水底上を、前記スクリーンとともに該吸込口を移動させるものであってもよい。

本発明の浚渫装置によれば、前記吸込口の下方に配置された前記スクリーンが、該吸込口と鉛直方向に間隔を空けて対向する前記底板を有するものであるため、例えば、水底に堆積した土砂等の上に該底板を載せるように配置することができる。このため、グラブバケットの取り回し等の専門的な操作が不要になるだけにとどまらず、配置する操作も非常に簡単になる。また、前記吸込口は、該吸込口と前記底板との間で側方に開放し目幅より小さい物体が通過する前記流入部を通過してきた物体を吸い込むものであるため、該吸込口に続く配管等の詰まりを効果的に抑えることができる。さらに、側方に開放した前記流入部から流入し前記吸込口に向かう水平方向の流れが生じ、前記スクリーン周りの土砂等が該流入部に流入して該吸込口から吸い込まれる。これにより、前記スクリーン周りの土砂等が除去され、例えば、前記浚渫装置を水平方向に移動させても土砂等が舞い上がりにくく濁りの発生を抑えることができ、さらに前記水底上の移動も容易になる。また、前記浚渫装置を用いる場所、前記吸込部材の性能や堆積する土砂等、或いは前記吸込部材の配管の大きさ等に応じて、前記スクリーンを通過する物体の大きさを調整することができる。

この態様を採用すれば、前記浚渫装置を用いる場所、前記吸込部材の性能や堆積する土砂等、或いは前記吸込部材の配管の大きさ等に応じて、前記スクリーンを通過する物体の大きさを調整することができる。

また、本発明の浚渫装置において、前記吸込部材は、揚砂ポンプであり、
前記揚砂ポンプは、
前記吸込口を有するケーシングと、
前記ケーシング内に収容され鉛直方向の軸を中心に回転するインペラと、
前記吸込口から前記ケーシング内に吸い込んだ物体が外部に向かって搬送される搬送管とを有するものであり、
前記インペラは、前記搬送管と前記吸込口を結ぶ経路の中心線から外れた位置に配置されたものであってもよい。

前記揚砂ポンプが、鉛直方向の軸を中心に回転する前記インペラを有するものであるため、該インペラが回転することによって前記吸込口に向かう鉛直方向の軸を中心にした渦流が生じ、前記水底に堆積した土砂等が、側方に開放した前記流入部から流入しやすくなる。また、前記インペラを、前記経路の中心線から外れた位置に配置すれば、前記吸込口から吸い込まれた物体が該経路を通過する際に、該インペラに接触しにくくなる。

さらに、本発明の浚渫装置において、前記スクリーンの周りに流体を吐出する攪乱ノズルを備えていてもよい。

前記攪乱ノズルから前記スクリーンの周りに水や空気などの流体を吐出させれば、前記水底に堆積する土砂等が攪乱し、側方に開放した前記流入部から流入しやすくなる。

また、本発明の浚渫装置において、前記水底に堆積する物体を前記スクリーンに向けて移送する移送部材を備え、
前記移送部材は、
前記スクリーンに向かって延在したものであって、上端部分が閉塞した空間を形成し、該上端部分より下方に吸引口が設けられた空間形成部材と、
前記スクリーンとは反対側から該スクリーンに向かって前記空間内に流体を吐出する吐出口とを備え、
前記吸引口は、前記水底に堆積した物体を、前記吐出口から流体が吐出されることで前記空間内に吸い込む開口として機能するものであり、
前記空間形成部材は、前記空間内に吸い込まれた物体が、前記吐出口から流体が吐出されることで前記スクリーンに向かって移動する経路として機能するものであってもよい。

ここで、前記移送部材は、前記スクリーンを中心に回動するように移動するものであってもよい。

本発明の浚渫装置は、前記水底に堆積した土砂等を前記スクリーン周りに集める手段を設け、該スクリーン周りに集めた土砂等を前記流入部から流入させ前記吸込口から吸い込む態様としてもよい。

前記移送部材を有する態様を採用すれば、前記吐出口から流体が吐出されることで土砂等が前記吸引口から前記空間内に吸い込まれ、前記空間形成部材を流れて前記スクリーンに向かって移動する。このため、前記水底に堆積した土砂等を、舞い上がりを抑えつつ前記スクリーン周りに集めることができる。

本発明の浚渫装置によれば、専門的な操作が不要であり、濁りや配管等の詰まりを抑えることができる浚渫装置を提供することができる。

本発明の浚渫装置をダム湖に配置した様子を模式的に示す図である。 図１に示す浚渫装置の縦断面図であり、揚砂ポンプの内部構造を模式的に示している。 （Ａ）は、図１及び図２に示すスクリーンの側面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示すスクリーンの天板を取り外して内部構造を示す平面図である。 図１に示す浚渫装置によって土砂等を浚渫する様子を模式的に示す図である。 （Ａ）は、図１～図４に示すスクリーンの変形例における図３（Ａ）に対応する図である。（Ｂ）は、（Ａ）のＡ－Ａ線断面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）のＢ－Ｂ線断面図である。 図５に示す変形例のスクリーンにおいて、流入部の目幅を大きくした状態を示す図である。 図１に示す浚渫装置の第２変形例を示す図である。 図７のＣ－Ｃ線断面図である。 図７に示す移送部材を移動させる様子を示す平面図である。 本発明の浚渫装置を水路式の水力発電設備を備えたダム湖に配置した第２実施形態の様子を模式的に示す図である。 本発明の浚渫装置を河川に配置した第３実施形態の様子を模式的に示す図である。 図１１に示す浚渫装置の移動機構を備えた変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。第１の実施形態では、ダム式の水力発電設備を備えたダム湖におけるダムの取水口付近を浚渫する態様を例に挙げて説明する。

図１は、本発明の浚渫装置をダム湖に配置した様子を模式的に示す図である。なお、図１では、図の右側がダム湖の上流側になり、図の左側がダム湖の下流側になる。

図１に示すように、ダム湖９１は、ダム９１１によって水が堰き止められ、ダム９１１には取水口９１１Ａが設けられている。前述したように、図１のダム湖９１はダム式の水力発電設備を備えており、取水口９１１Ａから取り入れた水は、不図示の水圧管路を流れて発電所のタービンまで送られる。取水口９１１Ａの上流側には、水中に含まれる塵芥（流木やゴミ等）を除去する除塵機９１２が設けられているが、湖底９１３には除塵機９１２を通過した土砂等Ｓが取水口９１１Ａ付近にも堆積している。本実施形態の浚渫装置１は、取水口９１１Ａ付近に堆積した土砂等Ｓを浚渫し、主として不図示のタービン等への土砂等Ｓの流入を防止するものである。

図１に示すように、浚渫装置１は、作業船７１に吊り下げられた状態で、取水口９１１Ａ付近に堆積した土砂等Ｓ上に配置されている。本実施形態では、吸込部材として揚砂ポンプ２を採用している。作業船７１は、昇降機７１１を有しており、昇降機７１１から延びたワイヤ７１２によって浚渫装置１が昇降自在に吊り下げられている。

揚砂ポンプ２は、水とともに吸い込んだ土砂等Ｓを搬送する搬送管２３を有しており、この搬送管２３は、ダム湖９１の周りに設置された沈砂分離機８に接続している。

図２は、図１に示す浚渫装置１の縦断面図であり、揚砂ポンプの内部構造を模式的に示している。

図２に示すように、浚渫装置１は、揚砂ポンプ２と、スクリーン３とを備えている。揚砂ポンプ２は、モータＭが収容されたモータ収容部２１と、モータ収容部２１の下側に配置されたポンプケーシング２２とを有している。モータ収容部２１とポンプケーシング２２との間はダム湖９１の水深を考慮した所定のメカニカルシールが施されている。ポンプケーシング２２は、水平方向に指向したポンプ吐出口２２１を有している。図２では省略しているが、このポンプ吐出口２２１には、図４に示す、エルボ管２３１と配管ホース２３２が接続しており、これらポンプ吐出口２２１、エルボ管２３１及び配管ホース２３２によって搬送管２３を構成している。

モータＭは不図示の制御部によって駆動制御されている。ポンプケーシング２２には、モータＭの駆動軸に取り付けられモータＭが駆動することで回転するインペラ２２２が収容されており、インペラ２２２の下方位置には、下方に向けて開口した吸込口２２Ａが形成されている。本実施形態の揚砂ポンプ２は、インペラ２２２が鉛直方向の軸を中心に回転する渦流式のポンプである。本実施形態の揚砂ポンプ２は、インペラ２２２が平面視時計周りに回転する一般的なポンプを採用している。インペラ２２２が回転すると、図の螺旋状の矢印で示すように吸込口２２Ａからポンプケーシング２２内に吸い込まれる螺旋状の流れが生じ、図の直線の矢印で示すように、ポンプ吐出口２２１から排出される。インペラ２２２は、ポンプ吐出口２２１と吸込口２２Ａを結ぶ経路の中心線Ｒから外れた位置に配置されたものであり、ポンプケーシング２２とインペラ２２２との隙間Ｃが十分に確保されている。これにより、吸込口２２Ａから吸い込んだ土砂等Ｓがインペラ２２２に接触してしまうことを抑制している。スクリーン３は、吸込口２２Ａの下方に配置されている。

図３（Ａ）は、図１及び図２に示すスクリーン３の側面図である。

図２及び図３（Ａ）に示すように、スクリーン３は、天板３１と、底板３２と、これら天板３１と底板３２との間に配置された複数のスクリーンバー３３とを備えている。なお、スクリーン３は、ボルト３４によって、ポンプケーシング２２の下端部分に設けられた取付部２２３に固定される（図４参照）。また、複数のスクリーンバー３３それぞれは、天板３１および底板３２と、例えば溶接によって固定され一体的に構成されている。

図３（Ｂ）は、同図（Ａ）に示すスクリーン３の天板３１を取り外して内部構造を示す平面図である。

図３（Ｂ）に示すように、天板３１は、中央部分に平面視円形の開口３１Ａが形成されたドーナツ状の板材である。図２に示すように、開口３１Ａは、揚砂ポンプ２の吸込口２２Ａと略同じ大きさに形成されている。

図３（Ｂ）に示すように、底板３２は、天板３１よりも直径が小さい平面視円形の板材であり、図２及び図３（Ａ）に示すように、揚砂ポンプ２の吸込口２２Ａ及び天板３１の開口３１Ａと鉛直方向に間隔を空けて対向して配置されている。図３（Ｂ）に示すように、複数のスクリーンバー３３は、底板３２における、天板３１の開口３１Ａと対向する領域を除いて、この領域を中心にして放射状に延在したものである。すなわち、複数のスクリーンバー３３は、吸込口２２Ａの下方領域を中心に放射状に延在したものである。本実施形態では、複数のスクリーンバー３３どうしの間にそれぞれ流入部３３Ａが形成されている。この流入部３３Ａは、吸込口２２Ａと底板３２との間で側方に開放し、流入部３３Ａの幅（スクリーンバー３３どうしの間隔）が目幅になる。図３（Ｂ）において楕円で囲んで拡大して示すように、流入部３３Ａの目幅は、内側の目幅Ｄ１から外側の目幅Ｄ２に向けて大きくなるように設定されている。

図３（Ｂ）では、図２に示すインペラ２２２の回転方向（平面視時計回りの方向）を円弧状の矢印で示している。図２に示すモータＭを駆動させインペラ２２２が回転すると、図２において螺旋状の矢印で示すように吸込口２２Ａからポンプケーシング２２内に向かう螺旋状の流れが生じる。これに伴い、図２及び図３（Ｂ）において点線の矢印で示すように、スクリーン３の周囲から流入部３３Ａに入り込む流れが生じる。

また、図３（Ａ）及び同図（Ｂ）に示すように、本実施形態では、天板３１に攪乱ノズル３５が一対設けられている。なお、図３（Ｂ）では、底板３２及びスクリーンバー３３に対する攪乱ノズル３５の位置を一点鎖線で示している。この攪乱ノズル３５は、不図示の供給管が接続され、この供給管から供給された水を噴射するものである。本実施形態の一対の攪乱ノズル３５は、一点鎖線で示す噴射する水が、やや下向きであって、インペラ２２２の回転方向（本実施形態では平面視時計回り）に回転する仮想円に順方向に接近するように配置されている。

次いで、浚渫装置１を用いた浚渫作業の一例を説明する。始めに、図１に示す作業船７１を取水口９１１Ａ近傍の所定の位置に移動させ、昇降機７１１を操作して、図１に示すように浚渫装置１を土砂等Ｓ上に配置する。

図４は、図１に示す浚渫装置１によって土砂等Ｓを浚渫する様子を模式的に示す図である。

浚渫装置１は、スクリーン３が底板３２を備えているため、図４に示すように、底板３２が土砂等Ｓ上に載るように浚渫装置１を配置すればよい。なお、土砂等Ｓと底板３２との間に若干間隔を空けて浚渫装置１を吊り下げてもよい。

次いで、モータＭを駆動しインペラ２２２を回転させるとともに、攪乱ノズル３５から水を噴射させる。攪乱ノズル３５から水を噴射させると、スクリーン３の周囲の土砂等Ｓが攪乱されて舞い上がる。そして、図２等を用いて前述したように、インペラ２２２の回転により吸込口２２Ａからポンプケーシング２２内に吸い込まれる螺旋状の流れが生じ、これに伴い、図２、図３（Ｂ）及び図４において点線の矢印で示すように、スクリーン３の周囲から流入部３３Ａに入り込む流れが生じる。この結果、スクリーン３の周囲の土砂等Ｓが、流入部３３Ａにスムーズに入り込み、流入部３３Ａを通過した後、吸込口２２Ａからポンプケーシング２２内に水とともに吸い込まれる。これにより、濁りを抑えて土砂等Ｓを吸い込むことができる。さらに、前述したように、一対の攪乱ノズル３５は、やや下向きであって、インペラ２２２の回転方向に回転する仮想円に順方向に接近するように水を噴射させるため、舞い上がった土砂等Ｓが、流入部３３Ａに円滑に入り込みやすく、濁りをより抑えることができる。これらにより、図４に示すように、スクリーン３周りの土砂等Ｓが除去される。

ポンプケーシング２２内に水とともに吸い込まれた土砂等Ｓは、搬送管２３を流れて沈砂分離機８まで搬送される。スクリーン３の目幅より大きい物体は、流入部３３Ａを通過できずスクリーン３に捕獲されるため、ポンプケーシング２２や搬送管２３の詰まりを防止することができる。

図１に示すように、搬送管２３を流れて沈砂分離機８に搬送された土砂等Ｓを含む水は、沈砂分離機８において、水と土砂等Ｓとに分離される。分離された水はダム湖９１に戻され、分離された土砂等Ｓは所定の保管場所に運ばれる。なお、ダムによって土砂等Ｓが堰き止められることによる海岸浸食等の環境の悪化を防ぐため、分離された土砂等Ｓをダム９１１の下流側に還元してもよい。

所定箇所の浚渫が完了したら、作業船７１を移動させることで浚渫装置１を水平方向に移動させ、他の領域の土砂等Ｓの浚渫を行う。なお、作業船７１を停止させることなく、ゆっくりと移動させながら必要な領域の浚渫作業を実施してもよい。浚渫装置１では、スクリーン３の周囲の土砂等Ｓを吸い込み、図４に示すようにスクリーン３周りの土砂等Ｓが除去される。このため、浚渫装置１を水平方向に移動させる際にも、スクリーン３によって土砂等Ｓを掻き上げてしまうことが少なくなり、また、モータＭの駆動を継続することで舞い上がった土砂等Ｓも流入部３３Ａに流入して吸込口２２Ａから吸い込まれる。これによっても濁りの発生が抑えられる。さらに、本実施形態では、天板３１を底板３２よりも大きく形成し、天板３１の外周部分が流入部３３Ａよりも外側に張り出している。このため、土砂等Ｓが、天板３１よりも上方に舞い上がりにくく、濁りの発生がより抑えられる。

前述したように、浚渫装置１を用いた浚渫作業では、底板３２が土砂等Ｓ上に載るように浚渫装置１を配置した後、モータＭを駆動させるとともに攪乱ノズル３５から水を噴射させ、必要に応じて作業船７１を移動させればよい。このため、グラブバケットの取り回し等の専門的な操作が不要になるだけにとどまらず、非常に簡単な操作で浚渫作業を行うことができる。

次に、図１～図４に示すスクリーンの変形例について説明する。以下に説明する変形例、及びその後に説明する他の実施形態においては、図１～図４に示す第１実施形態との相違点を中心に説明し、図１～図４に示す第１実施形態における構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号を付して説明し、重複する説明は省略することがある。

図５（Ａ）は、図１～図４に示すスクリーンの変形例における図３（Ａ）に対応する図である。図５（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ－Ａ線断面図であり、同図（Ｃ）は、同図（Ｂ）のＢ－Ｂ線断面図である。なお、図５（Ｃ）では、底板３２の中央部分を省略し、拡大して示している。

図５（Ａ）に示すように、本変形例のスクリーン３は、底板３２が、天板３１と略同じ直径に形成されている。また、天板３１、底板３２および複数のスクリーンバー３３は、溶接で固定されておらず、天板３１と底板３２との間に複数のスクリーンバー３３を挟んだ状態でボルト３４によって一体化されている。

図５（Ｂ）及び同図（Ｃ）に示すように、底板３２の上面には、複数のスクリーンバー３３の下端部分がそれぞれ挿入されたスライド溝３２１が放射方向に延在して形成されている。このスライド溝３２１は、スクリーンバー３３の放射方向の長さよりも長く形成されている。図示は省略するが、天板３１の下面には、底板３２のスライド溝３２１に対応したスライド溝が形成され、複数のスクリーンバー３３の上端部分がそれぞれ挿入されている。

図５に示すスクリーン３では、複数のスクリーンバー３３それぞれをスライド溝３２１の最も内側に位置させ、複数のスクリーンバー３３の外側にリング状の外側リング３６を配置している。この外側リング３６は、第２ボルト３７によって底板３２に固定されている。これにより、複数のスクリーンバー３３それぞれは、スライド溝３２１の最も内側に位置する状態で位置決めされる。この図５の状態では、流入部３３Ａの内側の目幅Ｄ１も外側の目幅Ｄ２も最も小さくなる。

図６は、図５に示す変形例のスクリーン３において、流入部３３Ａの目幅を大きくした状態を示す図である。図６（Ａ）は図５（Ｂ）に対応する図であり、図６（Ｂ）は図５（Ｃ）に対応する図である。

図６（Ａ）及び同図（Ｂ）に示すように、スクリーン３は、複数のスクリーンバー３３それぞれがスライド溝３２１の最も外側に位置しており、複数のスクリーンバー３３の内側にリング状の内側リング３８を配置している。この内側リング３８は、第２ボルト３７によって底板３２に固定されている。これにより、複数のスクリーンバー３３それぞれは、スライド溝３２１の最も外側に位置する状態で位置決めされる。この図６の状態では、流入部３３Ａの内側の目幅Ｄ１も外側の目幅Ｄ２も最も大きくなる。

本変形例のように、複数のスクリーンバー３３を放射方向にスライド可能な態様を採用すれば、流入部３３Ａの内側の目幅Ｄ１及び外側の目幅Ｄ２の大きさを変化させることができる。これにより、流入部３３Ａに流入する物体の大きさや、流入部３３Ａを通過し、吸込口（図２等参照）に吸い込まれる物体の大きさを調整することができる。なお、スライド溝３２１を底板３２の外周付近まで形成し、流入部３３Ａの内側の目幅Ｄ１及び外側の目幅Ｄ２の変化量を大きくしてもよい。また、幅が小さい外側リング３６と径の小さい内側リング３８を用いることで、スライド溝３２１の放射方向における中間位置に複数のスクリーンバー３３を位置決めすることも可能である。

図７は、図１に示す浚渫装置１の第２変形例を示す図である。この第２変形例では、主として移送部材４を備えている点が、図１に示す浚渫装置１と相違する。

図７に示すように、第２変形例では、浚渫装置１がクレーン７２によって吊り下げられ、取水口９１１Ａ付近に堆積した土砂等Ｓ上に配置されている。移送部材４は、浚渫装置１のスクリーン３に向かって水平方向に延在した空間形成部材４１と、この空間形成部材４１における、スクリーン３とは反対側の端部から先端部分が挿入されたノズル４２と、このノズル４２に水を供給する供給管４３とを備えている。なお、供給管４３は、水を供給する不図示のポンプに接続されている。また、移送部材４は、空間形成部材４１とノズル４２がワイヤ７１２によって作業船７１によって吊り下げられ、昇降機７１１によって昇降自在に支持されている。

図８は、図７のＣ－Ｃ線断面図である。

空間形成部材４１は、下端部分より上の部分が閉塞した空間Ｐを形成するものであり、下方に向かって開口した吸引口４１Ａを有している。ノズル４２は、その先端に吐出口４２Ａを備えたものであり、本変形例のノズル４２は、丸パイプを扁平状につぶして形成したものである。

供給管４３から供給された水が吐出口４２Ａから吐出されると、空間形成部材４１の内と外とで圧力差が生じ、堆積した土砂等Ｓは、図８に示す曲線の矢印で示すように、吸引口４１Ａから空間Ｐ内に吸い込まれる。さらに、その空間形成部材４１の空間Ｐ内では、吸い込まれた土砂等Ｓが、吐出口４２Ａから吐出された水の流れによってスクリーン３に向かって移動する。空間Ｐ内を移動する土砂等Ｓは、圧力差が生じている部分では、空間形成部材４１の外に出にくく、土砂等Ｓの舞い上がりが抑えられる。したがって、土砂等Ｓの舞い上がりによる濁りを抑えながら土砂等Ｓを移送し、スクリーン３周りに土砂等Ｓを集めることができる。

図９は、図７に示す移送部材４を移動させる様子を示す平面図である。

図７に示す作業船７１を移動させ、或いは昇降機７１１を操作することで、図９に示すように、浚渫装置１のスクリーン３を中心に回動するように移送部材４を移動させる。これにより、広い範囲の土砂等Ｓをスクリーン３周りに集め、浚渫装置１によって浚渫することができる。なお、本変形例では、揚砂ポンプ２及びスクリーン３を所定の位置に固定的に設置してもよいし、移送部材４とともに、前述した第１の実施形態と同様にして揚砂ポンプ２及びスクリーン３を移動させてもよい。また、図７に示す昇降機７１１によって、空間形成部材４１の吸引口４１Ａが、堆積する土砂等Ｓよりも若干高い位置となるように空間形成部材４１の位置を調整すれば、移送部材４を移動させる際の土砂等Ｓの舞い上がりをより抑えることができる。

次いで、他の実施形態について説明する。

図１０は、本発明の浚渫装置を水路式の水力発電設備を備えたダム湖に配置した第２実施形態の様子を模式的に示す図である。

第２実施形態のダム湖９２は、水路式の水力発電設備を備えており、不図示のダムの上流側には、図１０に示すように、取水路９２２が設けられ、この取水路９２２の入り口には取水路用取水口９２１が形成されている。図１０では白抜きの矢印で示すように、取水路用取水口９２１から流入した水が取水路用除塵機９２４を通過して取水路９２２を右側に向かって流れ、不図示の沈砂池等を通過して発電所に供給される。

本実施形態の浚渫装置１は、取水路用取水口９２１の近傍に配置され、取水路９２２の水底９２３における、取水路用除塵機９２４よりも上流側に堆積した土砂等Ｓを浚渫する。また、図１０において一点鎖線で示すように、浚渫装置１を取水路用除塵機９２４よりも下流側に配置して、取水路用除塵機９２４よりも下流側に堆積した土砂等Ｓを浚渫する態様としてもよい。なお、取水路用除塵機９２４よりも下流側に配置する態様では、前述した移送部材４を備え、浚渫装置１が重機７３によって支持される例を示している。

図１１は、本発明の浚渫装置を河川に配置した第３実施形態の様子を模式的に示す図である。河川では、川底に堆積した土砂等を浚渫し、水を安全に流す必要がある。また、土砂等が悪臭を発するヘドロを含む場合もあり、定期的な浚渫が必要になる。

図１１に示すように、第３実施形態の浚渫装置１は、高水敷９３１に配置された重機７３によって、河川９３の川底９３３に堆積した土砂等Ｓ上に配置されている。なお、河川９３の形態や水位によっては、重機７３を、堤防や低水敷等に配置してもよい。図１１では、右側が上流側になり、白抜きの矢印で示すように水は右側から左側に向かって流れている。

河川９３では、水位が低い場合が有り、下流側には水を堰き止めて水位を上昇させる可倒堰５が設けられている。本実施形態では、可倒堰５として、空気や水で袋体を膨脹、起立させるゴム堰を採用している。なお、水を堰き止める手段は可倒堰５に限定されるものではなく、止水板を設けてもよいし、土嚢等を積んで水を堰き止めてもよい。

第３実施形態の浚渫装置１を用いた浚渫作業の一例としては、図１１において一点鎖線で示すように、水位ＷＬが低い場合には可倒堰５を起立させ水を堰き止めることによって水位ＷＬを所定水位まで上昇させる。次いで、モータＭ（図２参照）を駆動させるとともに、攪乱ノズル３５（図３及び図４参照）から水を噴射させる。浚渫装置１を用いて浚渫作業を行う際の水位としては、少なくともインペラ２２２（図２参照）が水没する水位にする必要があり、モータＭの冷却の点からモータ収容部２１の全部又は一部が水没する程度の水位とすることがより好ましい。また、攪乱ノズル３５から噴射させる水は、例えば、浚渫装置１よりも上流側の河川の水を利用することができる。なお、浚渫した土砂等Ｓは、ヘドロを除去する処理等を施した後、河川９３の下流に還元してもよい。

河川９３によっては、高水敷９３１等に配置された重機７３から浚渫装置１を土砂等Ｓ上に配置したり移動させたりする操作が難しい場合がある。また、重機７３を河川９３内に降ろすには、専用の大型のクレーンが必要になるなど、作業コストが増大してしまう虞がある。

図１２は、図１１に示す浚渫装置の移動機構を備えた変形例を示す図である。なお、図１２では、川幅方向に断面した様子を示しており、紙面と直行する方向が河川の流水方向になる。

図１２（Ａ）は、第１移動機構６１を備えた第１変形例を示している。第１移動機構６１は、両岸の高水敷９３１にそれぞれ配置された、伸縮自在なシリンダ６１１、プーリ６１２およびレール６１３と、一対のプーリ６１２に巻き掛けられたベルト６１４と、ベルト６１４から垂下し浚渫装置１を吊り下げるワイヤ６１５とを備えている。一対のレール６１３それぞれは、河川９３の流水方向に延在して配置され、シリンダ６１１は、レール６１３にスライド自在に支持されている。

第１移動機構６１は、一対のプーリ６１２を回転させベルト６１４を駆動させることにより、浚渫装置１を川幅方向に移動させることができる。また、シリンダ６１１をレール６１３に沿ってスライドさせることで、浚渫装置１を流下方向にも移動させることができる。さらに、シリンダ６１１を伸縮させることで浚渫装置１の深さ位置も調整することができる。

図１２（Ｂ）は、構成を簡略化した第２移動機構６２を備えた第２変形例を示している。第２移動機構６２は、両岸の高水敷９３１に掛け渡された支持ロッド６２１と、この支持ロッド６２１に巻き掛けられ、浚渫装置１を吊り下げる第２ワイヤ６２２とを備えている。

第２移動機構６２は、第２ワイヤ６２２あるいは浚渫装置１自体に取り付けられた不図示のロープ等を引っ張ることにより浚渫装置１を川幅方向に移動させることができる。また、支持ロッド６２１を流下方向に移動させることで、浚渫装置１も流下方向に移動させることができる。なお、浚渫装置１の深さ位置を変えるには、第２ワイヤ６２２の長さを調整すればよい。

本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。前述の実施形態では、吸込部材として揚砂ポンプ２を用いているが、吸込部材は特に限定されるものではない。例えば、ノズルから高圧水を噴射させて吸込口２２Ａから土砂等Ｓを吸い込むエジェクタ式のジェットポンプや、水位差を利用したサイフォン作用により土砂等Ｓを吸込口２２Ａから吸い込む吸込部材を採用してもよい。

また、前述の実施形態では、攪乱ノズル３５をスクリーン３の天板３１に取り付けているが、攪乱ノズル３５の位置は限定されるものではない。例えば、攪乱ノズル３５を、スクリーン３の底板３２に取り付けてもよいし、スクリーン３周りのスクリーン３とはやや離れた位置に設けてもよい。なお、攪乱ノズル３５から噴射させる流体は、水に限らず空気等の気体でもよい。

さらに、前述の実施形態では、ダム式の水力発電設備を備えたダム湖９１や、水路式の水力発電設備を備えたダム湖９２に浚渫装置１を設けた例を説明しているが、本発明の浚渫装置１は、ダム水路式の水力発電設備を備えたダム湖にも適用することができる。この場合には、ダムの取水口付近と取水路とにそれぞれ浚渫装置１を配置すればよい。

また、本発明の浚渫装置１は、海洋、特に、港湾の海底に堆積した土砂等や、原子力発電設備の冷却水を取り込む取水設備の周囲に堆積した土砂等の浚渫にも利用することができる。さらに、本発明の浚渫装置１は、屋外の遊泳用のプールの底や、原子力発電設備の冷却水を貯めるプールの底等に堆積した土砂等の除去にも利用できるものである。

またさらに、前述の実施形態では、作業船７１、クレーン７２或いは重機７３等によって、浚渫装置１を吊り上げる態様を例にして説明したが、小型無人機（ドローン）を用いて、浚渫装置１を吊り上げ、また移動させる態様を採用してもよい。

なお、以上説明したいずれかの実施形態やいずれかの変形例にのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、他の実施形態や他の変形例に適用してもよい。
また、これまで説明した浚渫装置は、
下方に向けて開口し水中に配置される吸込口を有した吸込部材と、該吸込口の下方に配置されたスクリーンとを備え、水底に堆積する物体を該吸込口から吸い込んで浚渫する浚渫装置において、
前記スクリーンは、
前記吸込口と鉛直方向に間隔を空けて対向する底板と、
前記吸込口と前記底板との間で側方に開放し目幅より小さい物体が通過する流入部とを有するものであり、
前記吸込口は、前記流入部を通過してきた物体を吸い込むものであることを特徴としてもよい。

１ 浚渫装置
２ 揚砂ポンプ
２１ モータ収容部
２２ ポンプケーシング
２２Ａ 吸込口
３ スクリーン
３１ 天板
３２ 底板
３３ スクリーンバー
３３Ａ 流入部
３５ 攪乱ノズル
４ 移送部材
４１ 空間形成部材
４１Ａ 吸引口
４２ ノズル
４２Ａ 吐出口
９１，９２ ダム湖
９１１Ａ 取水口
９１３ 湖底
９２１ 取水路用取水口
９２３ 水底
９３ 河川
９３３ 川底

Claims (4)

1. 下方に向けて開口し水中に配置される吸込口を有した吸込部材と、該吸込口の下方に配置されたスクリーンとを備え、水底に堆積する物体を該吸込口から吸い込んで浚渫する浚渫装置において、
   前記スクリーンは、
   前記吸込口と鉛直方向に間隔を空けて対向する底板と、
   前記吸込口と前記底板との間で側方に開放し目幅より小さい物体が通過する流入部とを有するものであり、
   前記吸込口は、前記流入部を通過してきた物体を吸い込むものであり、
   前記スクリーンは、前記吸込口の下方領域を中心に放射状に延在する複数のスクリーンバーを有するものであり、
   前記流入部は、複数の前記スクリーンバーどうしの間に形成され、前記目幅が内側から外側に向けて大きくなるものであり、
   複数の前記スクリーンバーは、延在する方向にスライドし、前記目幅の大きさを変化させるものであることを特徴とする浚渫装置。
2. 前記吸込部材は、揚砂ポンプであり、
   前記揚砂ポンプは、
   前記吸込口を有するケーシングと、
   前記ケーシング内に収容され鉛直方向の軸を中心に回転するインペラと、
   前記吸込口から前記ケーシング内に吸い込んだ物体が外部に向かって搬送される搬送管とを有するものであり、
   前記インペラは、前記搬送管と前記吸込口を結ぶ経路の中心線から外れた位置に配置されたものであることを特徴とする請求項１記載の浚渫装置。
3. 前記スクリーンの周りに流体を吐出する攪乱ノズルを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の浚渫装置。
4. 前記水底に堆積する物体を前記スクリーンに向けて移送する移送部材を備え、
   前記移送部材は、
   前記スクリーンに向かって延在したものであって、上端部分が閉塞した空間を形成し、該上端部分より下方に吸引口が設けられた空間形成部材と、
   前記スクリーンとは反対側から該スクリーンに向かって前記空間内に流体を吐出する吐出口とを備え、
   前記吸引口は、前記水底に堆積した物体を、前記吐出口から流体が吐出されることで前記空間内に吸い込む開口として機能するものであり、
   前記空間形成部材は、前記空間内に吸い込まれた物体が、前記吐出口から流体が吐出されることで前記スクリーンに向かって移動する経路として機能するものであることを特徴とする請求項１～３のうちいずれか１項記載の浚渫装置。

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