(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定粒径の土砂を選別するスクリーンが取り付けられ弾性支承を介して架台に設置されてなる複数の枠体と該枠体のそれぞれに取り付けられた加振体を個別に駆動するモータと該モータを速度制御するインバータとからなる土砂分離装置と、前記スクリーンからの排土状況を監視する監視カメラと、該監視カメラで撮影された画像を表示する画像表示手段とを備えたことを特徴とする土砂分離システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として排泥水から土砂を分離する土砂分離システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水平多軸式掘削機等の泥水循環式掘削機を用いて掘削を行う場合、掘削によって生じた排泥水は、土砂分離装置によって掘削土砂を分離した後、所定の処理を経て再び泥水として再利用される。
【０００３】
図７は、従来の土砂分離装置の一例を側面図で示したものである。
【０００４】
同図に示す土砂分離装置は、加振体６が設置された枠体５をばねからなる弾性支承７を介して架台８に取り付けるとともに該枠体にスクリーン１、３、４および盲板と呼ばれる鉄板２を取り付けてなる。
【０００５】
ここで、加振体６は、その加振方向を鉛直方向から所定の角度だけ傾けてあり、スクリーン上の土砂を上下成分の振動で選別しつつ、水平成分の振動で選別土砂を排出側に移送するようになっている。
【０００６】
土砂分離を行う際には、まず、掘削現場から送られてきた排泥水を投入シュート１２を介してスクリーン３、４に順次投入し、レキ、固結シルト等の数ｍｍオーダー以上の土砂を分離する。
【０００７】
一方、スクリーン４を通過したアンダー泥水は、これをいったん脱水受槽９に貯留した後、スラリーポンプ１０によってサイクロン１１に圧送し遠心分離を行う。
【０００８】
次いで、サイクロンアンダー泥水をスクリーン１に投入して数十μオーダー以上の細粒分を分離するとともに、スクリーン１で分離できない微粒分を含んだ泥水を盲板２に落とし、これを装置外へ排出する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、排泥水に含まれる土の性状は時々刻々変化し、特に地中連続壁のような鉛直下方に掘り進む場合においては土質の時間変化が顕著である。しかしながら、上述の土砂分離装置では、土質の変化に適応することができないため、土砂分離効率が悪いという問題を生じていた。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、時々刻々変化する土の性状に適応可能な土砂分離システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る土砂分離システムは請求項１に記載したように、所定粒径の土砂を選別するスクリーンが取り付けられ弾性支承を介して架台に設置されてなる複数の枠体と該枠体のそれぞれに取り付けられた加振体を個別に駆動するモータと該モータを速度制御するインバータとからなる土砂分離装置と、前記スクリーンからの排土状況を監視する監視カメラと、該監視カメラで撮影された画像を表示する画像表示手段とを備えたものである。
【００１５】
本発明に係る土砂分離システムにおいては、排泥水等の流体は、各枠体のスクリーンに順次投入され、該流体に含まれる土砂は、各枠体に取り付けられた加振体を駆動することによって粒径の大きな土砂から順に選別排土されていくが、加振体をモータで駆動するにあたっては、適当な位置に据え付けられた監視カメラでスクリーンの排土側を撮影するとともに、該監視カメラで撮影された画像を画像表示手段に表示して各スクリーンからの排土状況を監視する。そして、このように排土状況を監視しつつ、排土される土砂の性状に応じてインバータを操作し、モータを速度制御する。
【００１６】
このようにすると、枠体の加振振動数が土質変化に追従して変化することとなり、土砂の性状が例えば礫から砂、砂からシルトというように時々刻々変化したとしても、該土砂は、そのときの土質に適した加振振動数で選別され、土砂分離効率が大幅に向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）
【００１９】
図１乃至図５は、本実施形態に係る土砂分離装置を示したものである。図１(a)の全体図及び図２の側面図でわかるように、本実施形態に係る土砂分離装置２１は、鉄骨等で構成された架台２２の下方に脱水受槽２０を据え付け、該脱水受槽の上方位置となるように枠体２４ａを架台２２に設置してある。
【００２０】
ここで、枠体２４ａは、図３でよくわかるように該枠体を両側から挟む対向位置に配置された一対のサイドフレーム５１、５１及び弾性支承としてのコイルスプリング２３ａを介して架台２２に設置され、その内部空間には２つのスクリーン、すなわち２０ｍｍ以上の礫分・固形物を選別排出するための目開２０ｍｍの上段網３１と３ｍｍ〜２０ｍｍの礫分・固形物を選別排出するための目開３ｍｍの下段網３２とを二段配置してある。これら上段網３１及び下段網３２は、両方で下段スクリーンを構成する。
【００２１】
なお、枠体２４ａは、上述したようにサイドフレーム５１、５１及びコイルスプリング２３ａを介して架台２２に取り付けられているが、サイドフレーム５１、５１は、その中央付近を中心として枠体２４ａが揺動自在となるように該枠体を支持しているとともに、該サイドフレームの揺動軸上方に設けられたボルト孔５２にボルトを挿通して該ボルトの先端を枠体２４ａの側面に環状に多数設けられた係止孔５３に嵌め込むことによって、枠体２４ａの揺動を係止することができるようになっており、かかるボルトを抜いて別の係止孔５３に嵌め込むことにより、枠体２４ａを所望の傾斜角度に係止することができる。
【００２２】
一方、図１及び図２でわかるように、枠体２４ａの上方には枠体２４ｂを、枠体２４ｂの上にはさらに枠体２４ｃを架台２２にそれぞれ設置してある。そして、枠体２４ｂは図４でよくわかるように、弾性支承としてのコイルスプリング２３ｂを介して架台２２に設置され、その内部空間には、砂分を選別排出するためのスクリーンである目開０．４５ｍｍの篩３３が取り付けてある。同様に、枠体２４ｃは図５でよくわかるように、弾性支承としてのコイルスプリング２３ｃを介して架台２２に設置され、その内部空間には砂分を選別排出するためのスクリーンである目開０．４５ｍｍの篩３４が取り付けてある。なお、篩３３、篩３４は、それぞれ中段スクリーン、上段スクリーンを構成する。
【００２３】
また、図１、図２及び図３でわかるように、枠体２４ａには加振体２５ａを取り付けてあり、該加振体をモータ２７ａで駆動するとともに該モータをインバータ２６ａで速度制御するようになっている。
【００２４】
同様に、枠体２４ｂには加振体２５ｂを取り付けてあり、該加振体をモータ２７ｂで駆動するとともに該モータをインバータ２６ｂで速度制御するようになっている（図４）。また、枠体２４ｃには加振体２５ｃを取り付けてあり、該加振体をモータ２７ｃで駆動するとともに該モータをインバータ２６ｃで速度制御するようになっている（図５）。
【００２５】
ここで、加振体２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、所定の不平衡質量を例えば１０００ｒｐｍ程度で回転させることによって加振力を発生させるようになっており、それらの加振方向を鉛直方向から所定の角度だけ傾けてある。そして、各スクリーン上の土砂を上下成分の振動で選別しつつ、水平成分の振動で選別土砂を排出側に移送するようになっている。
【００２６】
また、インバータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、各モータ２７ａ、２７ｂ、２７ｃに供給される電力周波数を変化させることによって該モータの速度を制御できるものであればどのようなタイプでもよい。また、設置場所としては、土砂分離装置２１の本体に付属させる形でもよいし、本体から離隔した位置でもよい。
【００２７】
なお、加振体２５ｂと加振体２５ｃ、ひいては篩３３と篩３４とが逆位相でかつ同一加振周波数で振動するようにモータ２７ｂ、２７ｃを駆動制御することにより、篩３３及び篩３４から発生する低周波音を相殺して近隣への低周波騒音を低減することができる。
【００２８】
本実施形態に係る土砂分離装置２１における排泥水の処理フローを説明すると、掘削機等から圧送されてきた排泥水は、最初、枠体２４ａに設置された下段スクリーンに投入され、該下段スクリーンの上段網３１で２０ｍｍ以上の礫分・固形物が、下段網３２で３ｍｍ〜２０ｍｍの礫分・固形物がそれぞれ選別されて排土ピット２８に貯留されるとともに、これらが除去された排泥水は、脱水受槽２０で一次貯留されてからスラリーポンプ２９で圧送され、７４μｍ〜１００μｍを分級点としたサイクロン３０に打ち込まれる。そして、サイクロン３０のアンダー泥水は、中段スクリーンである篩３３、上段スクリーンである篩３４にそれぞれ投入されて砂分が選別され排土ピット２８に貯留されるとともに、砂分が除去された排泥水は、再び脱水受槽２０で一次貯留される。
【００２９】
このような処理フローにおいて、排泥水中の土砂は、枠体２４ａに設置された加振体２５ａ、枠体２４ｂに設置された加振体２５ｂ、枠体２４ｃに設置された加振体２５ｃをそれぞれ駆動することによって、それぞれ下段スクリーン、中段スクリーン、上段スクリーンで選別排土されていくが、各加振体２５ａ、２５ｂ、２５ｃをモータ２７ａ、２７ｂ、２７ｃでそれぞれ駆動するにあたっては、排泥水に含まれる土砂の性状に応じてインバータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを操作し、モータ２７ａ、２７ｂ、２７ｃを速度制御する。
【００３０】
このようにすると、枠体２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、ひいてはそれらに設置された上段網３１及び下段網３２、中段スクリーン３３、上段スクリーン３４の加振振動数は、土質変化に追従して変化することとなり、土砂の性状が例えば礫から砂、砂からシルトというように時々刻々変化したとしても、各スクリーン上の土砂は、そのときの土質に適した加振振動数で選別排土される。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る土砂分離装置２１によれば、枠体２４ａ、２４ｂ、２４ｃに取り付けられた加振体２５ａ、２５ｂ、２５ｃをモータ２７ａ、２７ｂ、２７ｃで個別に駆動するとともにそれらをインバータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃで速度制御するようにしたので、枠体２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、ひいてはそれらに設置された上段網３１及び下段網３２、中段スクリーン３３、上段スクリーン３４の加振振動数を土質の変化に追従させることができる。
【００３２】
したがって、土砂の性状が例えば礫から砂、砂からシルトというように時々刻々変化したとしても、各スクリーン上の土砂を、そのときの土質に適した加振振動数で選別排土することが可能となり、土砂分離効率を大幅に向上させることができる。
【００３３】
また、従来であれば、土質の変化に応じて複数台の土砂分離装置が必要であったような場合でも、本実施形態に係る土砂分離装置によれば一台で済むこととなり、プラント占有面積を低減することが可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
【００３５】
次に、第１実施形態に係る土砂分離装置を用いた土砂分離システムについて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
図６は、土砂分離装置２１を用いた土砂分離システムを示したものである。同図でわかるように、本実施形態に係る土砂分離システム４１は、土砂分離装置２１と、該土砂分離装置の下段スクリーンである上段網３１及び下段網３２、中段スクリーンである篩３３、上段スクリーンである篩３４からの排土状況をそれぞれ監視する監視カメラ４２と、監視カメラで撮影された画像を表示する画像表示手段としてのモニター４５と、監視カメラ４２を遠隔操作する操作盤４４とで構成してあり、操作盤４４及びモニター４５は、土砂分離装置２１から離隔した位置に設置された運転制御室４３内に配置してある。
【００３７】
ここで、土砂分離装置２１については第１実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００３８】
監視カメラ４２は、下段スクリーンである上段網３１及び下段網３２、中段スクリーンである篩３３、上段スクリーンである篩３４からの排土状況が適確に撮像できるよう、その据付位置を適宜選択する。また、制御盤４４は、パン、チルト、ズームといった動作を遠隔操作できるように構成しておくのがよい。
【００３９】
なお、土砂分離装置２１のインバータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、モニター４５を見ながら操作ができるよう、運転制御室４３内の適当な位置に配置しておく。
【００４０】
本実施形態に係る土砂分離システム４１においては、第１実施形態で説明した処理フローと同様、加振体２５ａ等を駆動することによって、下段スクリーンである上段網３１及び下段網３２、中段スクリーンである篩３３及び上段スクリーンである篩３４をそれぞれ振動させて排泥水中の土砂を選別していくが、各加振体２５ａ、２５ｂ、２５ｃをモータ２７ａ、２７ｂ、２７ｃでそれぞれ駆動するにあたっては、運転制御室４３に設置した操作盤４４を介して監視カメラ４２を適宜遠隔操作して各スクリーンの排土側を撮影するとともに、該監視カメラで撮影された画像をモニター４５に表示して各スクリーンからの排土状況を監視する。そして、このように排土状況を監視しつつ、排土される土砂の性状に応じてインバータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを操作し、モータ２７ａ、２７ｂ、２７ｃを速度制御する。
【００４１】
このようにすると、枠体２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、ひいてはそれらに設置された上段網３１及び下段網３２、中段スクリーン３３、上段スクリーン３４の加振振動数は、土質変化に追従して変化することとなり、土砂の性状が例えば礫から砂、砂からシルトというように時々刻々変化したとしても、各スクリーン上の土砂は、そのときの土質に適した加振振動数で選別排土される。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る土砂分離システム４１によれば、枠体２４ａ、２４ｂ、２４ｃに取り付けられた加振体２５ａ、２５ｂ、２５ｃをモータ２７ａ、２７ｂ、２７ｃで個別に駆動するとともにそれらをインバータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃで速度制御するようにしたので、枠体２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、ひいてはそれらに設置された上段網３１及び下段網３２、中段スクリーン３３、上段スクリーン３４の加振振動数を土質の変化に追従させることができる。
【００４３】
したがって、土砂の性状が例えば礫から砂、砂からシルトというように時々刻々変化したとしても、各スクリーン上の土砂を、そのときの土質に適した加振振動数で選別排土することが可能となり、土砂分離効率を大幅に向上させることができる。
【００４４】
また、従来であれば、土質の変化に応じて複数台の土砂分離装置が必要であったような場合でも、本実施形態に係る土砂分離装置によれば一台で済むこととなり、プラント占有面積を低減することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態に係る土砂分離システム４１によれば、各スクリーンからの排土状況を監視カメラ４２で撮影するとともに、撮影された画像をモニター４５で監視しながら、インバータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを操作するようにしたので、インバータ２６ａ、２６ｂ、２６ｃの操作を適確かつ迅速に行うことが可能となり、上述した土砂分離効率の向上を確実ならしめるという作用効果を奏する。
【００４６】
本実施形態では、監視カメラ４２を操作盤４４で遠隔操作するようにしたが、場合によってはこれを省略し、自動撮影させるようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る土砂分離システムによれば、土砂の性状が例えば礫から砂、砂からシルトというように時々刻々変化したとしても、各スクリーン上の土砂を、そのときの土質に適した加振振動数で選別排土することが可能となり、土砂分離効率を大幅に向上させることができる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る土砂分離装置の図であり、(a)は全体図、(b)はインバータ関連のブロック図。
【図２】第１実施形態に係る土砂分離装置の側面図。
【図３】下段スクリーンの詳細図であり、(a)は平面図、(b)はＡ―Ａ線方向から見た矢視図。
【図４】中段スクリーンの詳細図であり、(a)は平面図、(b)はＢ―Ｂ線方向から見た矢視図。
【図５】上段スクリーンの詳細図であり、(a)は平面図、(b)はＣ―Ｃ線方向から見た矢視図。
【図６】第２実施形態に係る土砂分離システムの図であり、(a)は全体図、(b)はインバータ関連のブロック図。
【図７】従来技術に係る土砂分離装置の側面図。
【符号の説明】
２１                      土砂分離装置
２２                      架台
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ    枠体
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ    コイルスプリング（弾性支承）
３１                      上段網（スクリーン）
３２                      下段網（スクリーン）
３３                      篩（スクリーン）
３４                      篩（スクリーン）
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ    加振体
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ    モータ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ    インバータ
４１                      土砂分離システム
【図１】
0003649053.tif 000002
【図２】
0003649053.tif 000003
【図３】
0003649053.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003649053.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003649053.tif 000008