(57)【要約】【課題】本発明は、台船に設けられている昇降装置により吸込み管を上下動させて、吸込み管の先端部を堆積砂に接離して、脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂を排出する排砂設備の砂吸込み機構において、吸込み管の上下動機構の低コスト化および排砂時での台船の安定化、小型化を図ることができる排砂設備の砂吸込み機構を提供することを目的とする。【解決手段】台船（Ａ）に設けられている昇降装置（２）により吸込み管（４）を上下動させて、吸込み管（４）の先端部を堆積砂（Ｇ）に接離して、脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂（Ｇ）を排出する排砂設備（１）の砂吸込み機構において、前記吸込み管（４）の先端部の内周または外周に短管（５）を設けて二重管構造とし、前記短管（５）を上下動することにより、前記の脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂（Ｇ）を排出することを特徴とする排砂設備の砂吸込み機構。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台船に設けられている昇降装置により吸込み管を上下動させて、吸込み管の先端部を堆積砂に接離して、脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂を排出する排砂設備の砂吸込み機構において、前記吸込み管の先端部の内周または外周に短管を設けて二重管構造とし、前記短管を上下動することにより、前記の脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂を排出することを特徴とする排砂設備の砂吸込み機構。
【請求項２】
前記吸込み管側に設けている駆動機により、前記短管の外周囲に設けられ底面に楔片が立設された周動部材を周回転せしめ、前記短管側に設けられているローラが前記周動部材の底面から前記楔片の斜面を転動して上昇し、前記楔片の頂点から前記底面に落下することにより、前記短管が上下動することを特徴とする請求項１に記載の排砂設備の砂吸込み機構。
【請求項３】
前記楔片の頂点が円弧状またはテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の排砂設備の砂吸込み機構。
【請求項４】
前記吸込み管の先端外周部の軸方向に、前記堆積砂中に打設可能な支持杭が、上下動可能に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の排砂設備の砂吸込み機構。
【請求項５】
前記吸込み管の先端部に、前記堆積砂との離間距離を検知するセンサを備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の排砂設備の砂吸込み機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底の堆積物を排出除去する排砂設備の砂吸込み機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダムや湖、貯水池、湾内等の底砂や堆積物を除去排出する排砂設備としては、吸込みポンプやサイホン作用を用いたもの、およびその併用形式の排砂設備がある。例えば、サイホン作用を用いた堆積物排出機構として、ダム湖などの貯水場所における土砂等の堆積物が堆積した水底面に向けて排出管を設置し、排出管に連通する排出管を貯水場所の水位よりも低い位置に位置せしめ、排出管全体を上下動してその先端を堆積物に接離し、脈動する吸込み流により堆積物を排出する堆積物排出機構が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、上記堆積物排出機構のものは、台船により吊下げ支持されている排出管全体を上下動するものであり、台船の支持機構および上下動機構が大掛かりなものとなり装置の高コスト化、および堆積物排出時の台船の不安定化を防止するために、台船の大型化をもたらす不具合があった。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２７７４８９号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の不具合に鑑み、台船に設けられている昇降装置により吸込み管を上下動させて、吸込み管の先端部を堆積砂に接離して、脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂を排出する排砂設備の砂吸込み機構において、吸込み管の支持機構および上下動機構の低コスト化および排砂時での台船の安定化、小型化を図ることができる排砂設備の砂吸込み機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下（１）〜（５）の手段を提案する。
【０００７】
（１）第１の手段に係る排砂設備の砂吸込み機構は、台船に設けられている昇降装置により吸込み管を上下動させて、吸込み管の先端部を堆積砂に接離して、脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂を排出する排砂設備の砂吸込み機構において、前記吸込み管の先端部の内周または外周に短管を設けて二重管構造とし、前記短管を上下動することにより、前記の脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂を排出することを特徴とするものである。
【０００８】
なお、前記において、排砂および砂吸込み、堆積砂と記載しているのは、主な排出対象物が砂であるので、そのように表現しているものであり、本手段は、当然のことながら粒石、泥土、樹木、貝殻などの自然堆積物の他、水底に堆積するあらゆる堆積物を吸込み排出する機構を含むものである。
また、短管を上下動させる機構としては、伸縮シリンダなどのアクチュエータやクランク軸等、汎用の機構を用いればよい。
【０００９】
（２）第２の手段に係る排砂設備の砂吸込み機構は、第１の手段に係る排砂設備の砂吸込み機構において、前記吸込み管側に設けている駆動機により、前記短管の外周囲に設けられ底面に楔片が立設された周動部材を周回転せしめ、前記短管側に設けられているローラが前記周動部材の底面から前記楔片の斜面を転動して上昇し、前記楔片の頂点から前記底面に落下することにより、前記短管が上下動することを特徴とするものである。
【００１０】
（３）第３の手段に係る排砂設備の砂吸込み機構は、第２の手段に係る排砂設備の砂吸込み機構において、前記楔片の頂点が円弧状またはテーパ状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
（４）第４の手段に係る排砂設備の砂吸込み機構は、第１の手段ないし第３の手段の何れかに係る排砂設備の砂吸込み機構において、前記吸込み管の先端外周部の軸方向に、前記堆積砂中に打設可能な支持杭が、上下動可能に設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
（５）第５の手段に係る排砂設備の砂吸込み機構は、第１の手段ないし第４の手段の何れかに係る排砂設備の砂吸込み機構において、前記吸込み管の先端部に、前記堆積砂との離間距離を検知するセンサを備えたことを特徴とするものである。  
【発明の効果】
【００１３】
第１の手段よりなる請求項１に記載のダム排砂設備の砂吸込み機構によれば、短管を上下動することで、短管の先端部が堆積砂に出没することになり、吸込み管系に脈動流が発生し、砂吸引特性、管内移送機能、および排砂機能を向上させることができる。また、比較的、質量の小さい短管のみの上下動となるので、従来に比べ吸込み管の支持機構および上下動機構の小型化、低コスト化が達成できる。更に、従来に比べ排砂時における台船安定化が図れ、ひいては、台船の小型化、係留系の負担荷重の軽減化を行うことができる。
なお、本砂吸込み機構は、吸込みポンプを用いない、所謂、サイホン現象を利用した吸込み機構のみならず、汎用の吸込みポンプを用いた場合における吸込み機構においても、排砂機能の向上を図ることができる。
【００１４】
第２の手段よりなる請求項２に記載のダム排砂設備の砂吸込み機構は、短管の上下機構の具体的手段を提案するものであり、前記第１の手段に係る作用効果を有すると共に、駆動機による周胴部材の回転を、ローラ、楔片を利用して上下運動に変換するものであり、一方向の連続回転運動を、間欠的な上下運動に変換することができ、短管は自重により落下するので、比較的、低い容量の動力源にて実施できる。
【００１５】
第３の手段よりなる請求項３に記載のダム排砂設備の砂吸込み機構は、前記第１の手段又は第２の手段に係る作用効果を有すると共に、円弧またはテーパを設けたことにより、楔片の頂点からのローラの落下移動が容易となり、周動部材の周回転、ひいては短管の落下が円滑になる。
【００１６】
第４の手段よりなる請求項４に記載のダム排砂設備の砂吸込み機構は、前記第１の手段ないし第３の手段に係る作用効果を有すると共に、支持杭を打設することにより、砂吸込み時での脈動に対して、装置の安定化を図ることができる。また、砂の吸引が進行し、湖底位置が変化することに対する対応性が高まる。
【００１７】
第５の手段よりなる請求項５に記載のダム排砂設備の砂吸込み機構は、前記第１の手段ないし第３の手段に係る作用効果を有すると共に、砂吸込み時に、堆積砂との離間距離を把握して、短管を湖底近くで動作させることができ、排砂効率の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係るダム排砂設備の砂吸込み機構を、図１ないし図１０に基づき説明する。
図１はダム排砂設備を示す正面図、図２は図１のア部の砂吸込み機構を示す断面図、図３は図２のａ−ａ矢視図、図４は図２のｂ−ｂ矢視図、図５は第１実施例に係る短管上下機構の平面図、図６は図５における楔片上を転動するローラの説明図、図７は図５における楔片の頂点位置でのローラの動きを示す説明図、図８は第１実施例において湖底との離間距離を検知するセンサを設けた事例を示す正面図である。図９は第２実施例に係る短管上下機構に支持杭を設けた事例を示す正面図である。図１０は第３実施例に係る短管上下機構を示す説明図である。
【実施例１】
【００１９】
本発明に係る第１の実施例を図１ないし図８に基づき説明する。
本実施例に係るダム排砂設備の砂吸込み機構は、図１に示す台船Ａに設けられている昇降装置２により吸込み管４全体を上下動させて、吸込み管４の先端部を湖底の堆積砂Ｇに接離して、脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂Ｇを排出する排砂設備１の砂吸込み機構３であって、吸込み管４の先端部の内周に短管５を設けて二重管構造とし、短管５を上下動することにより、吸込み管４の先端部より短管５を出没して、短管５の先端部を堆積砂Ｇに接離して、脈動する吸込み流を発生せしめて堆積砂Ｇを排出するように構成されている。
【００２０】
吸込み流はポンプ汲み上げとしてもよいが、本実施例では、吸込み管４に連接する排出管Ｂや可とう管Ｋ、およびその先に連接する配管系を湖水面より低くし、それら各管や配管系内に水を満水状態とすることで、所謂、サイホン作用による吸込み流（自然流水）を発生せしめて排水している。また、短管５の上下動を行う具体的な上下動機構は、下述する各実施例の上下動機構の他、電動モータによる直接駆動や、エンジンのピストンクランク機構などを採用して行えばよい。また、短管５を吸込み管４の外周に設けた二重管構造としてもよいが、吸込み効率面からは内周に設けるのが好ましい。
【００２１】
本実施例での短管４の上下機構の具体的機構は、図２〜図７に示すものであり、図２に示すように、吸込み管４先端部内に、短管５を同心軸に配置し、駆動源であるモータ９の回転がギア９ｂ、リングギア１０、周動部材７に伝えられる。つまり、吸込み管４側に設けているモータ９を駆動するとギア９ｂが回転し、それに噛合うギアリング１０が回転する。ギアリング１０は吸込み管４下端外周部に、ギア滑り面１０ａを介して回転可能に、ギア支持部１１により支持されている。ギアリング１０の周回転に伴いそれに固定されている全体として輪状の周動部材７が短管５の周りを回転する。また、上記モータ９は回転速度を可変速可能なものであり、短管５の上下動周期を任意に調節し、排砂の排出に最適の動作状態を与える。
【００２２】
周動部材７のドーナツ板状の底面７ａには、その周方向４箇所に等間隔おいて、直角三角形状の楔片６がその斜面６ｃを上にして立設されている。楔片６は短管５の円周に沿うように円弧状に曲げられている。ローラ８は短管５の外面の周方向４箇所に等間隔に設けられている。周動部材７が図５のｆ方向に周回転すると、短管５側の各ローラ８が、周動部材７の底面７ａから楔片６の斜面６ｃを転動（図６参照方）して上昇し、楔片６の頂点（図７参照方）から底面に落下することに伴い、短管５が上下動する。また、その時に、短管５が連れ周りしないようにストッパー４ａ、５ａが設けてある。
【００２３】
また、図７に示すように、楔片６の頂点は円弧状に形成されていて、ローラ８が頂点を転動するときに、ｈ方向分力を発生させることで、ローラ８の転動落下、ひいては、短管５の下降を円滑ならしめている。上記円弧は図７左下がり方向に傾斜するテーパ状としてもよい。また、楔片６とローラ８とは最低限それぞれ一個でよいが、短管５の円滑な上下動をもたらす為には、それぞれ二個以上用いるのが好ましく、短管５の軸心を中心とする点対称位置に設置すればよい。
【００２４】
なお、図１において、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はヒンジ、Ｄはウインチ、Ｅはクレンタワー、Ｆはシーブ、Ｈはワイヤー、Ｌは空気抜き弁を示す。図２において、９ａはモータカウンタウエイト、８ａはローラ軸、９ｃはモータ取付ブラケット、１０ｂはギア噛合い部を示す。図３において、ｃ、ｄ矢印はローラの上下移動方向、６ａ矢印は楔片の移動方向を示す。図４において、ｅ矢印はリングギア１０の回転方向、ｎ矢印はギア９ｂの回転方向を示す。図６のｌ、ｍ、ｎ矢印、および、図７のｈ、ｇ矢印は接触力やその方向成分を示す。
【００２５】
また、上記実施例に係る排砂設備の砂吸込み機構において、図８に示すように、吸込み管４の先端部に、堆積砂Ｇとの離間距離を検知する湖底検知センサ１６を設けても良い。センサ１６は、短管５を湖底近くで動作させるために設けたものであり、また、センサ１６からの検知信号により、短管５の上下動周期を可変とすることで、排砂の円滑化を図ることができる。なお、図８においては、実施例１における短管５の上下機構の一部であるリングギア１０のみを図示している。
【実施例２】
【００２６】
第２の実施例に係る排砂設備の砂吸込み機構を、図９に基づき説明する。本実施例のものは、吸込み管４先端部内に短管５を設けた構成は上記第１実施例のものと同一であるが、短管５を水圧式の一対のシリンダ１８によりｙ矢印方向に上下動させる構造のものである。また、吸込み管４の先端外周部の軸方向に、堆積砂Ｇ中に打設可能な複数の支持杭１５が、取付具１３の円筒管１４内に、上下動可能に設けられている。
【００２７】
支持杭１５は図示の通り先端が尖っており、装置の振動（短管の上下動振動）を受けて自重により堆積砂中に沈降する。取付具１３は吸込み管４に対し上下方向にスライドするように設けられている。なお、図９中、１３ａはスライダー、１６は取付具１３のストッパー、１９および２０はブラッケットを示す。
本実施例は、脈動に対して、吸込み管４や装置全体の安定化を図ることができ、また、砂の吸引が進行し、湖底位置が変化することに対しての、対応性向上が図れる。
【実施例３】
【００２８】
第３の実施例に係る排砂設備の砂吸込み機構を、図１０に基づき説明する。本実施例のものは、前記第１の実施例での短管５の上下機構の他の事例を提案するものであり、吸込み管と短管との二重構造および、モータ駆動による周動部材７の回転などの構成は、第１の実施例と同様のものである。
図１０のものは、第１の実施例での楔片、ローラに代えて、短管５の外周面に傾斜板１７が、周動部材７の底面にローラ８がそれぞれ設けられている。周動部材７の周回転によりローラ８が、短管５側の傾斜板１７の下面に当り転動するように構成されている。
【００２９】
しかして、（ａ）の状態から、周動部材７がＸ方向に回されると、ローラ８が傾斜板１７の下面を転動し、（ｂ）の状態となり、ローラ８が傾斜板１７を突き上げ、短管５を上方に持ち上げる。更に、周動部材７がＸ方向に回されると、（ｃ）に示すように、ローラ８が傾斜板１７より外れ、短管５が下方に落下する。
このように、（ａ）〜（ｃ）の一連の動きにより、短管５を吸込み管の先端部において、吸込み管の上下方向（軸方向）に上下動できる。
【００３０】
以上述べた各実施例のものは、短管を上下動することで、短管の先端部が堆積砂に出没することになり、吸込み管系に脈動流が発生し、砂吸引特性、管内移送機能、および排砂機能を向上させることができる。また、比較的、質量の小さい短管のみを上下動するので、従来に比べ、小さい動力でよく、吸込み管の支持機構および上下動機構の小型化、低コスト化が達成できる。更に、従来に比べ排砂時における台船安定化が図れ、ひいては、台船の小型化、係留系の負担荷重の軽減化を行うことができる。
【００３１】
なお、前記各実施例のものに、前記支持杭およびセンサを設置してもよい。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく必要に応じ、適宜設計変更し得るものである。また、上記実施例における各構成要素には、当業者が容易に想定できるものや、実質的に同一のものが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るダム排砂設備を示す正面図である。
【図２】図１のア部の砂吸込み機構を示す断面図である。
【図３】図２のａ−ａ矢視図である。
【図４】図２のｂ−ｂ矢視図である。
【図５】第１実施例に係る短管上下機構を示す平面図である。
【図６】図５における楔片上を転動するローラの説明図である。
【図７】図５における楔片の頂点位置でのローラの動きを示す説明図である。
【図８】第１実施例において湖底との離間距離を検知するセンサを設けた事例を示す正面図である。
【図９】第２実施例に係る短管上下機構に支持杭を設けた事例を示す正面図である。
【図１０】第３実施例に係る短管上下機構を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ  台船
Ｇ  堆積砂
１  排砂設備
２  昇降装置
３  砂吸込み機構
４  吸込み管
５  短管
【図１】
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【図２】
2006104728.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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