(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラィムの発生現場側に設置したスラィム中の粗大粒子を分離するハッチタンクと、気液分離が可能な少なくとも１基のポンプユニットおよび真空ポンプと排水ポンプを備えた真空装置より構成され、ハッチタンクの排出口とポンプユニットの吸込口を配管で接続し、ポンプユニット内で分離され上方へ送付された排水管と通気管を、１本の水平管にまとめて吸引・排水することを特徴とするスラィム排出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の地下工事等に際し工事現場からの泥水等を、高所の地上部等へ排出するためのスラィム排出システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地下の作業現場から立坑を通して高所へ、真空装置やブスターポンプにより直接排出すべき泥水、土砂および礫・砂利を含む排水等（以下、これらの排水等をスラィムと言う）を処理し、これら土砂および礫、砂利を含むスラィムを吸い上げる場合には、真空度以上の高さになると立管の中に液体が充満し、それ以上の吸引・排出は困難であった。また、真空作用を利用した水の上昇高さは、原理的には約１０ｍであるが、実際には種々のロスがあり約６ｍが限界であった。このため、地下にサンクションタンク及びポンプ等の機械本体を設置して、その場に排出することもあるが、この場合にはポンプで水を揚水することは可能であるが、スラィム中の固形物が次第に現場に堆積しその処理が大変になる。地上までポンプで排出された場合でも、断続運転と水量不足のために水平管内の流速が落ち、沈澱が生じ、やがて閉塞する事態となっていたのが実状である。
また、サンクションタンクと排出ポンプ及び真空ポンプ等が一体化されている真空装置も当業界では良く用いられているが、この装置は性能にもよるが容積が２〜４ｍ３  、重量が１〜３トンにもなるので、設備的にも、狭隘な地下の工事現場に真空装置等を設置し作動させることには困難が多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような下水道、地下鉄、共同溝のシールド工事等に伴って、作業現場で発生するスラィムを排出することが必要になり、本発明は、これらの工事に伴って切り出された土砂、地中工事の際の湧出水、セグメント掃除時の廃水や各種グラウト工事等で生ずるスラィムを地上部へ回収・排出するに適し、さらに、一般産業としての電力、製鉄、造船および石油等の地下ピットの清掃、船底のスラィム回収、池・河川の清掃などの際して、水中ポンプによって排出困難な高所へ移動させるような場合にも本発明のシステムは有効である。
【０００４】
すなわち、本発明の目的は、真空圧による吸引能力よりも高所にスラィムを移送、排出可能なスラィム排出システムを提供するものである。処理すべきスラィム中の固形物を分離・回収できるようにするとともに、高所（地上部）の水平管部分における閉塞の防止を図ったものである。
さらには、容積が大きく、重量のある真空装置を高所（地上部）に設置するようにして、地下のスペースを有効に活用することができるようにした。
更に、他の目的としては、長時間の連続運転においても、配管等の閉塞が生じないように配慮するとともに、保守・管理が容易で、狭隘な工事現場でも場所を取らずに設置することが可能となるようなシステムとすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はの要旨とするところは、スラィムの発生現場側に設置したスラィム中の粗大粒子を分離するハッチタンクと、気液分離が可能な少なくとも１基のポンプユニットおよび真空ポンプと排水ポンプを備えた真空装置より構成され、ハッチタンクの排出口とポンプユニットの吸込口を配管で接続し、ポンプユニット内で分離され上方へ送付された排水管と通気管を、１本の水平管にまとめて吸引・排水することを特徴とするスラィム排出システムである。
本発明では、重量が重く嵩張っている、真空ポンプ、排水ポンプ、サンクションタンク等を内蔵した真空装置を、設置が容易で取扱い易い地上もしくは立坑を通して地下の作業現場から離れている高所に設置することで、作業を効率化すると共に、スラィムを高所へ送るために気液分離ができるポンプユニットを介在させて、閉塞を生ずることなく連続した運転ができるようにしたところに特徴がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に従って詳細に説明する。図１は本発明の基本的な構成を示す説明図である。本発明のスラィム排出システムは、地下の現場の近くに設置したスラィム中の粗大粒子を分離するハッチタンク１と、気液分離が可能な少なくとも１基のポンプユニット２及び前記ポンプユニットよりも高所に設置されている真空装置３より構成されており、ハッチタンクの排出口とポンプユニットの吸込口を配管で接続し、ポンプユニット２内で分離され上方へ送付される揚水管４と通気管５を、１本の水平管６にまとめて前記真空装置３により吸引・排水するようになっている。更に、高所へスラィムを揚げたい場合には、図２の如くポンプユニット２を中間に増設し、その高さに応じてポンプユニット２−１，２−２，２−３のように増設し、配置することでスラィムを排出することができる。
【０００７】
次に、本発明のシステムを構成している各要素設備について説明する。ハッチタンクは、地下の現場側に設置し、スラィム中の粗大粒子を分離することができればよく、既に良く知られているように粗大粒子を分離するフィルターを備えた各種の形式ものを用いることができる。
具体的に、図３に示すハッチタンクの詳細な説明図で説明すると、例えば、図３（Ａ）の断面図及び図３（Ｂ）の正面図に示すように円筒形容器７の側面に排除用ハッチ８を備え、一方の両端に吸引口９および他方の他面に排出口１０を有し、容器内側の前記排出口の手前に金属の金網、格子やパンチングメタル等を使用したストレーナーが設けられているハッチタンクである。
【０００８】
円筒形容器７の吸引口９から、スラィムが容器内に流入してくると、容器内は上部に空気等が通過する空間を残して、ほぼ水（液体）で満たされた状態になっているため、吸い込まれた固形物は先ず吸込んだスラィム等のために抵抗が大きく、大部分は速度を落とし固形物は沈澱し、比較的小さなものが最終的にはストレーナー１１に突き当たり分離される。円筒形容器の側面に設けた掃除用ハッチ８は、容器内に吸い込まれ分離されたスラィム中の粗大粒子等の堆積物（ズリ）を取り出すためのものである。
【０００９】
ハッチタンクの排出口１０は、ポンプユニット２の吸込口１５に接続し外部へスラィムを排出するために作動する。実際の取扱いに際しては、図３のようにハッチタンクに金属バンド１２等を巻き廻して台座１３に固定して置くようにすると装置が安定し、ハンドリングも容易である。さらに、円筒形容器の外側に吊下げ用金具を取付けるためのヒンジ等を設けておけば、作業現場の側壁や架構等の構造物から懸垂するようにして設置できるため場所をとらずに稼働させることができる。
【００１０】
次に、ポンプユニットについて説明する。図４（Ａ）はポンプユニットの断面を示す説明図であり、図４（Ｂ）はポンプユニットを上部から見た図である。
ポンプユニットは排出するスラィムと気体とを分離することができればよく、図４のように縦型円筒形容器７内に水中サンドポンプ１４が収納されていて、該容器の側面にスラィム等の吸込口１５が設けてあり、上蓋１８には前記水中サンドポンプにつながる液体吐出口１６と、外部の真空装置につながっている気体排出口１７が設けられている。そして、液体吐出口１６は揚水管４と、気体排出口１７は通気管５に繋がっている。さらに、保守・管理を容易にするために、上記ポンプユニットの縦型円筒形容器の側面に掃除用開口部を設けておくことが望ましい。
【００１１】
ポンプユニットは、図４に示すようにサンドポンプと相似形の円筒形容器７の中に直接水中サンドポンプ１４を収納したものが基本である。このような構造とすることで、円筒形容器７の大きさを水中サンドポンプ１４より若干大きくすることでよくなり、円筒形容器の材料を必要最小限とすることが可能となったため、ポンプユニット全体をコンパクト、かつ軽量とすることができるためである。実際のポンプユニットの稼働状態では、容器の内部が減圧になるため、強度を保持し取扱いやすくするためにも、容器の形状は円筒形とすることが望ましい。
【００１２】
水中サンドポンプは、容器内に吸い込まれたスラィムを上蓋１８に設けられている液体排出口１６、揚水管４を経て外部に排出する機能を有していれば、市販されているものを用いることも出来る。水中サンドポンプには、その下部の粗大粒子の巻き込みを防止できるストレーナーと、スラィムの沈澱を防止するためポンプのシャフトの先端等に攪拌羽根１９を備えたものが望ましい。円筒形容器７の上方位置に設けられている吸込口１５から、スラィムが容器内に流入してくる時、容器の接線方向より流れ液体サイクロンの作用により、比較的大きく重量のある粒子は容器の底部に沈降するが、その大部分は水中サンドポンプの働きで水中サンドポンプにつながる液体吐出口から高所に向かって排出される。
【００１３】
スラィムと混じって容器内に流入してくる空気等は外部の真空装置に繋がっている気体排出口１７、通気管５を通って排出される。気体排出口１７から排出される気体中に、固体粒子が混入すると図示していない外部の真空装置に支障を生ずることがあるので、気体排出口１７の手前には図のように金網等からできたストレーナー１１を設置しておくと良い。
ポンプユニットも長時間使用すると、円筒形容器７の底部にある程度の大きさの粒子が、時間の経過と共に堆積してくるので、容器の壁面等に観察窓等を設けておき、そこから内部の様子を観察して、適宜の間隔で掃除用開口部を開いて堆積物、すなわち、ズリを取り出すようにすることが好ましい。この他、後述するように、上蓋１８を取外し可能にして、上蓋１８と水中サンドポンプを一緒に外して掃除をするようにすることも出来る。
【００１４】
本発明の特徴とするところは、密封された円筒形容器７の上蓋１８に設けた気体排出口１７から、通気管５を経て、外部の真空装置を作動させ気体を連続して抜き取ることにより、前記円筒形容器７内が減圧になるのを利用して吸込口１５よりスラィム等を連続して吸込むことができるようにしたことである。これにより、円筒形容器７で気液分離を行い、該容器内に収納されている水中サンドポンプでスラィム等を連続排出でき、装置全体を軽量小型とするようにしたものである。
【００１５】
液体排出口１６および気体排出口１７を設けた上蓋１８は、図４に示すように円筒形容器７の上部に等間隔のボルト止めとすることが望ましい。これは、前記吸込口１５を左右対象位置に設けておき、一方を塞いで使用することとあわせて、使用現場の状況に応じて、ボルト止めの位置を変えることで取付け方向変化させることが容易に行えるように配慮したものである。また、上蓋１８に水中サンドポンプ１４をボルト等で取り付けておくことで、円筒形容器７を据え付けたままでも、ボルトを取外し上蓋とともに水中サンドポンプを引上げることができるので、ポンプの交換やメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【００１６】
真空装置３は、図５に示すように、装置カバー２０の内部に主要な構成部品である排水ポンプ２１を内蔵しているサクションタンク２２と真空ポンプ２３と、それらの付属品とから構成されている。真空ポンプ２３の吸引作用によってサクションタンク２２の吸引口９から空気と共に吸引されたスラィムは、サクションタンク内で気液分離がなされ、空気は真空ポンプ２３に入り、スラィムは排水ポンプ２１により系外に排出される。本発明では、ポンプユニット２内で分離された上方へ送付される揚水管４と通気管５を、１本の水平管６にまとめて前記真空装置３により吸引・排水するようにしているため、空気輸送水平部分における配管の沈澱による閉塞トラブルを回避できる。
【００１７】
【実施例】
以下の要領で図１に示したスラィム排出システムを構築した。
ハッチタンクは、９０ｃｍ×９０ｃｍ×２００ｃｍ、内容積７２０ｌの鉄製円筒形容器７を準備し、一方の端面に吸引口９および他方の端面に直径１０ｃｍの排出口１０を設けた。また、容器の側面の上の方に点検窓を設けた。
円筒形容器７の大きさは、容量の大きい方がハッチタンク内に蓄積される堆積物（ズリ）を取り出す間隔が長くなるものの、大きくなると搬送が困難で、設置のために広いスペースが必要となるので、作業現場の状況と目的などを考慮し、前記の寸法を適宜変更すれば良い。
円筒形容器７の側面に、開口部が７０ｃｍ×１００ｃｍの掃除用ハッチ８を備え、掃除用ハッチの上部分が蝶番で固定され、下側を開口可能とし、稼働状態では密閉できるような構造とした。容器内側の排出口の手前に、直径３ｃｍの円形の孔が開いたステンレス製パンチングメタル製のストレーナー１１を取り付けた。
【００１８】
上記のハッチタンクを、下水道工事の地下の作業現場の近くに、円筒形容器７の外側の上方に設けたヒンジに吊下げ用金具を取付け、金具をボルトで締結し側壁から吊下げた形に設置した。そして、ハッチタンク排出口１０に水中サンドポンプを内蔵したポンプユニット２を経由して、約１０ｍ高い地表に設置した図５のような構造の真空装置と接続した状態で、作業現場から発生するスラィムの吸引排出を行ったところ、ハッチタンクの堆積物（ズリ）を取り出す作業は一週間に１回程度の頻度であり、大きな粒子がタンク内に残り、泥水、土砂および礫を含む排水は地表まで順調に排出された。この間におけるストレーナーの目ずまりはなく連続して稼働させることができた。また、別の作業現場において、図２のようにポンプユニット２−１，２−２を高さ方向に約１０ｍの間隔をおいて２台設置し、約３０ｍ上の地上部にもポンプユニット２−３と図５のような構造の真空装置を設置してスラィムの排出を連続して行った。上記と同様に数日間に１回の割合で大きな粒子を排出する以外は、順調に連続して現場からのスラィム排出ができた。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のスラィムは、上記のように処理すべきスラィム中の大きな固形物を分離し、混入している気体、液体、小粒径の土砂等を水と共に排出口より外部へ排出でき、現場作業の効率改善に貢献できるものである。また、長時間の連続運転においても、目ずまりが生ぜず、保守・管理に手間がかからない上、狭隘な工事現場でも場所を取らずに設置できるので、作業現場を有効に活用できる。さらには、狭隘な工事現場における整理整頓にも役立つため、現場の安全作業に寄与するところ極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的な構成を示す説明図、
【図２】本発明に係る装置をさらに高所へスラィムを揚げる場合の構成を示す説明図、
【図３】ハッチタンクの詳細説明図、
【図４】ポンプユニットの構造を示す図、
【図５】真空装置の全体構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ハッチタンク
２、２−１、２−２、２−３  ポンプユニット
３  真空装置
４  揚水管
５  通気管
６  水平管
７  円筒形容器
８  掃除用ハッチ
９  吸引口
１０  排出口
１１  ストレーナー
１２  金属バンド
１３  台座
１４  水中サンドポンプ
１５  吸込口
１６  液体吐出口
１７  気体排出口
１８  上蓋
１９  攪拌羽根
２０  装置カバー
２１  排水ポンプ
２２  サクションタンク
２３  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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