(57)【要約】 【課題】  一定水量当りの排土能率に優れる排土装置および排土方法を提供する。【解決手段】  排土装置１０には、５個の噴射口２５を備えるノズルヘッド１１が回転駆動可能に設けられ、このノズルヘッド１１に水を供給し、ウォータジェット流として噴射させる水供給手段１３と、ノズルヘッド１１に空気を供給し、空気流として噴射させる空気供給手段１４とが設けられる。この排土装置１０を用いて、ノズルヘッド１１からウォータジェット流を噴射させて地面を掘削し、掘削に引続きノズルヘッド１１から空気流を噴射して土砂を排土する。【選択図】      図１
2006249829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルヘッドから流体を噴射して土砂を除去する排土装置において、
流体が水および空気であり、
ノズルヘッドに水を供給し、ウォータジェット流としてノズルヘッドから噴射させる水供給手段と、
ノズルヘッドに空気を供給し、空気流としてノズルヘッドから噴射させる空気供給手段とを含むことを特徴とする排土装置。
【請求項２】
ノズルヘッドの流体を噴射する先端部と、除去されるべき土砂を含む地表面との離隔距離であって、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向の距離であるスタンドオフを変更するスタンドオフ変更手段を含むことを特徴とする請求項１記載の排土装置。
【請求項３】
ノズルヘッドは、複数のノズルまたは複数の噴射口を備え、
該ノズルヘッドを、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向に平行に延びるノズルヘッドの軸線まわりに回転させる回転駆動手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の排土装置。
【請求項４】
ノズルヘッドから流体を噴射して土砂を除去する排土装置において、
ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、
ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとを含むことを特徴とする排土方法。
【請求項５】
ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとの間に、
ノズルヘッドの流体を噴射する先端部と、除去されるべき土砂を含む地表面との離隔距離であって、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向の距離であるスタンドオフを変更するステップを含むことを特徴とする請求項４記載の排土方法。
【請求項６】
ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップにおいて設定されるスタンドオフの長さが、
ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップにおいて設定されるスタンドオフの長さよりも小さいことを特徴とする請求項５記載の排土方法。
【請求項７】
ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとを交互に繰返し実行することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の排土方法。
【請求項８】
ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとを同時に実行することを特徴とする請求項４記載の排土方法。
【請求項９】
ノズルヘッドが、複数のノズルまたは複数の噴射口を備え、
ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップの前に、
ノズルヘッドを、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向に平行に延びるノズルヘッドの軸線まわりに回転させるステップを含むことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１つに記載の排土方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば埋設地雷などの除去作業に好適に用いられる排土装置および排土方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界の戦闘地域または過去戦闘地域であったような場所には、地中に地雷が埋設されていることがあり、この地雷は非戦闘員をも傷付けるので、特に過去戦闘地域であったけれども現在戦闘が終結している地域においては、土地を平和利用する上で、その除去が重大な問題とされている。
【０００３】
埋設地雷を除去する方法としては、たとえば次のようなものが一般的である。地表からの圧力付加により起爆する種類の地雷に対しては、ホイールローラのような地雷処理車で地雷原を走行することによって爆破処理することができる。しかしながら、地雷原は、平坦な土地ばかりでなく、地雷処理車が走行できない土地も多い。また地雷処理車が走行できるような平坦な土地であっても、複数回の圧力付加によって起爆する種類の地雷では、その信管の起爆までの圧力付加回数の設定が不明なので、地雷処理車による地雷の完全な除去を望むことはできない。
【０００４】
また、地雷原において外部から爆発を発生させ、その爆風および地面の振動等によって、埋設された地雷の起爆を誘発させることも行われている。しかしながら、この方法においても、地雷の信管がその外部からの爆発によって確実に作動するか否かは不明であり、地雷の中には非作動率が５〜３０％と言われる自己不活性化機能付きのものもあるので、確実な除去を望むことはできない。
【０００５】
したがって、上記のような方法によっても除去し得ずに残る地雷については、探知して手作業によって掘り出し除去することに頼らざるを得ないのが実情である。しかしながら、手作業では時間が掛かりすぎるので、世界的規模で考える場合、除去される地雷の個数よりも埋設される個数の方が多く、除去が追いつかないという問題がある。
【０００６】
このような問題を解決する従来技術に、地中に埋設された地雷を、Ｘ線発生装置とガンマ線検出器とサーベイメータとによって探知し、地雷が有ると判別された領域の土砂をウォータジェット装置で除去（排土）して地雷を露出させ、処理するというものがある（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に開示される従来技術によれば、地中の地雷の有無を短時間で探査することができ、また埋設地雷を探知した場合には、ウォータジェット装置によって排土し、地雷を露出させることができるので、手作業に比べて危険度が低く作業効率が向上する。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の従来技術には、以下のような問題がある。図１０は、従来のウォータジェット装置による排土の概要を示す図である。従来のウォータジェット装置は、１本または噴射口が１個から成るノズルヘッド１を備える構成である。このノズルヘッド１に対して、不図示の水源に設けられる電動式ポンプが配管によって接続され、高圧水流であるウォータジェット流２が、ノズルヘッド１から地面３の掘削部４に向けて噴射される。図１０では、ウォータジェット装置のノズルヘッド１の部分のみを図示する。
【０００９】
図１０（ａ）では、ノズルヘッド１からウォータジェット流２を地面３の掘削部４へ噴射し、掘削部４の土が土砂５としてウォータジェット流の運動エネルギで吹飛ばされている状態を示す。図１０（ｂ）では、ウォータジェット流２の噴射を停止した状態を示す。ウォータジェット流２の噴射を停止した直後では、掘削によって地面３に形成された第１凹所６の周縁部に、吹飛ばされた土砂５が一旦堆積する。この堆積した土砂５は、大量の水分を含む泥水状であり流動性を有するので、第１凹所６の底部へ向って流動する。
【００１０】
図１０（ｃ）では、泥水状となった土砂５が第１凹所６に崩落流入して覆い被さり、第１凹所６よりも深さが浅い第２凹所７になる状態を示す。このように１本のノズルまたは噴射口が１個のノズルでウォータジェット流を噴射させて排土する装置および方法では、比較的大量の水を使用するにも関わらず、排土部分の排土幅および排土深さともに小さく、排土性能が劣るという問題がある。
【００１１】
【特許文献１】特開平７−１４６０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、一定水量当りの排土能率に優れる排土装置および排土方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ノズルヘッドから流体を噴射して土砂を除去する排土装置において、
流体が水および空気であり、
ノズルヘッドに水を供給し、ウォータジェット流としてノズルヘッドから噴射させる水供給手段と、
ノズルヘッドに空気を供給し、空気流としてノズルヘッドから噴射させる空気供給手段とを含むことを特徴とする排土装置である。
【００１４】
また本発明は、ノズルヘッドの流体を噴射する先端部と、除去されるべき土砂を含む地表面との離隔距離であって、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向の距離であるスタンドオフを変更するスタンドオフ変更手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、ノズルヘッドは、複数のノズルまたは複数の噴射口を備え、
該ノズルヘッドを、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向に平行に延びるノズルヘッドの軸線まわりに回転させる回転駆動手段を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、ノズルヘッドから流体を噴射して土砂を除去する排土装置において、
ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、
ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとを含むことを特徴とする排土方法である。
【００１７】
また本発明は、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとの間に、
ノズルヘッドの流体を噴射する先端部と、除去されるべき土砂を含む地表面との離隔距離であって、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向の距離であるスタンドオフを変更するステップを含むことを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップにおいて設定されるスタンドオフの長さが、
ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップにおいて設定されるスタンドオフの長さよりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとを交互に繰返し実行することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとを同時に実行することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、ノズルヘッドが、複数のノズルまたは複数の噴射口を備え、
ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップの前に、
ノズルヘッドを、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向に平行に延びるノズルヘッドの軸線まわりに回転させるステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、排土装置には、ノズルヘッドに水を供給し、ウォータジェット流としてノズルヘッドから噴射させる水供給手段と、ノズルヘッドに空気を供給し、空気流としてノズルヘッドから噴射させる空気供給手段とが含まれる。このことによって、ウォータジェット流で掘削し、掘削した土を土砂として吹飛ばすことに加えて、さらに空気流の噴射（エアーブロー）で土砂を充分に吹飛ばすことができるので、一旦掘削して形成される凹所に吹飛ばした土砂が崩落流入することを防止できる。したがって、一定の水量で幅および深さともに大きな凹所を形成、すなわち排土性能を向上することができる。
【００２３】
また本発明によれば、排土装置には、スタンドオフ変更手段が備えられる。このことによって、排土の対象とされる地面の土質に応じて最適のスタンドオフ値に設定して排土することが可能になる。また地面の掘削と土砂の吹飛ばしとで、好適なスタンドオフ値が異なる場合であっても、掘削動作と土砂の吹飛ばし動作とを個別に動作させ、各動作に適した個別のスタンドオフ値に設定することが可能になる。
【００２４】
また本発明によれば、ノズルヘッドが複数のノズルまたは複数の噴射口を備え、該ノズルヘッドを、ノズルヘッドから噴射される流体の噴射方向に平行に延びるノズルヘッドの軸線まわりに回転させることができるので、一層排土能率を向上することが可能になる。
【００２５】
本発明によれば、排土方法には、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとが含まれる。このことによって、ウォータジェット流で掘削し、掘削した土を土砂として吹飛ばすことに加えて、さらにエアーブローで土砂を充分に吹飛ばすことができるので、一旦掘削して形成される凹所に吹飛ばした土砂が崩落流入することを防止し、一定の水量で幅および深さともに大きな凹所を形成することが可能になる。
【００２６】
また本発明によれば、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとの間に、スタンドオフを変更するステップが含まれ、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップにおいて設定されるスタンドオフの長さが、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップにおいて設定されるスタンドオフの長さよりも小さいことが好ましい。このことによって、より広範な領域にエアーブローして土砂を効果的かつ確実に吹飛ばすことが可能になる。
【００２７】
また本発明によれば、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとが交互に繰返し実行されることによって、地面の掘削と、掘削によって形成される土砂の吹飛ばしとが、効果的に繰返されるので、地面を深く掘り下げることが可能になり、深部に埋設されている物体であっても容易に露出させることができる。
【００２８】
また本発明によれば、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップと、ノズルヘッドから空気を空気流として除去されるべき土砂および／または地表面に向けて噴射するステップとを同時に実行することによって、地面の掘削と掘削によって形成される土砂の吹飛ばしとを同時に行うことが可能になり、排土作業の所要時間を短縮することができる。
【００２９】
また本発明によれば、ノズルヘッドが複数のノズルまたは複数の噴射口を備え、ノズルヘッドから水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射するステップの前に、ノズルヘッドをその軸線まわりに回転させるステップを含むので、一層高能率で排土作業が実行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施の一形態である排土装置１０の構成を簡略化して示す図である。図１（ａ）では排土装置１０の側面図を示し、図１（ｂ）では排土装置１０の正面図を示す。
【００３１】
排土装置１０は、大略、流体である水および／または空気を噴射するノズルヘッド１１と、ノズルヘッド１１が装着される装置本体１２と、ノズルヘッド１１に水を供給し、ウォータジェット流としてノズルヘッド１１から噴射させる水供給手段１３と、ノズルヘッド１１に空気を供給し、空気流としてノズルヘッド１１から噴射させる空気供給手段１４と、ノズルヘッド１１の流体を噴射する先端部と、除去されるべき土砂を含む地表面との離隔距離であって、ノズルヘッド１１から噴射される流体の噴射方向の距離であるスタンドオフを変更するスタンドオフ変更手段１５と、ノズルヘッド１１を、ノズルヘッド１１から噴射される流体の噴射方向に平行に延びるノズルヘッドの軸線１１ａまわり（矢符１７方向）に回転させる回転駆動手段１６とを含む構成である。
【００３２】
装置本体１２は、たとえば金属からなる略直方体形状の筐体である。装置本体１２の底部２１には、外方に向かって立上がるようにして４つの支持部材２２が固設され、支持部材２２にそれぞれ設けられる車軸２３にキャスタ２４が回転自在に装着される。このようにキャスタ２４が設けられているので、装置本体１２を所望の位置まで移動させることが可能である。
【００３３】
図２は、図１の排土装置１０に備わるノズルヘッド１１を噴射口側から見た図である。水および／または空気を噴射するノズルヘッド１１は、複数の噴射口２５（本実施の形態では２５ａ〜２５ｅの５個）を備える。本実施の形態の噴射口２５ａ〜２５ｅは、２重口構造を有し、内口２５ａ１〜２５ｅ１が水をウォータジェット流として噴射するウォータジェット噴射口であり、外口２５ａ２〜２５ｅ２が、空気を空気流（エアーブロー）として噴射するエアーブロー噴射口である。
【００３４】
図１に戻って、ノズルヘッド１１の噴射口２５が形成される側と反対側の端部に、たとえば電動機などで実現される回転駆動手段１６が設けられる。回転駆動手段１６は、第１支持アーム２６に装着され、第１支持アーム２６が回転関節継手２７に接続される。また回転関節継手２７には、第２支持アーム２８が接続される。第２支持アーム２８は、アーム移動部２９に支持される。アーム移動部２９は、駆動手段を備え、支持している第２支持アーム２８を、図１（ｂ）の正面図で紙面に向かって左右方向であるＸ軸方向と、図１（ａ）の側面図で紙面に向かって左右方向であるＹ軸方向との所望の位置へ所望の速度で移動させるとともに、回転関節継手２７を矢符３０方向に角変位駆動させて、ノズルヘッド１１による流体の噴射方向を所望の方向に設定することができる。
【００３５】
アーム移動部２９の一方の端部付近には、前述のＸ軸およびＹ軸方向に垂直なＺ軸方向に貫通孔が形成され、該貫通孔に臨むアーム移動部２９の内壁には雌ねじが刻設される。
このアーム移動部２９の一方の端部付近は、装置本体１２の内部空間へ挿入され、刻設されている雌ねじ部に、装置本体１２の内部にＺ軸方向に延びて回転自在に設けられる雄ねじ部材３１が螺合する。雄ねじ部材３１は、その一端部が装置本体１２の内壁に固設される軸受３２に回転自在に支持され、その他端部が電動機３３の出力軸に連結される。
【００３６】
電動機３３を駆動させることによって、雄ねじ部材３１を回転させ、雄ねじ部材３１に螺合するアーム移動部２９をＺ軸方向に移動、すなわちアーム移動部２９に第１および第２支持アーム２６，２８ならびに回転関節継手２７を介して装着されるノズルヘッド１１をＺ軸方向に移動させることができる。
【００３７】
アーム移動部２９のＺ軸方向における位置、また回転関節継手２７の角変位動作でノズルヘッド１１の流体噴射方向を変えることによって、ノズルヘッド１１の流体を噴射する先端部と、除去されるべき土砂を含む地表面との離隔距離であって、ノズルヘッド１１から噴射される流体の噴射方向の距離であるスタンドオフを変更することができる。したがって、雄ねじ部材３１、軸受３２、電動機３３、アーム移動部２９、第１および第２支持アーム２６，２９および回転関節継手２７が、スタンドオフ変更手段１５を構成する。
【００３８】
スタンドオフ変更手段１５およびスタンドオフ変更手段１５に含まれるアーム移動部２９の動作用電源としては、商用電源もしくは装置本体１２に搭載する不図示の二次電池などを用いることができ、その動作制御は有線または無線によるリモートコントローラで行うことができる。
【００３９】
空気供給手段１４は、たとえばエアコンプレッサなどで実現される。本実施の形態では、エアコンプレッサ１４が装置本体１２の内部に設けられ、装置本体１２の壁部に形成される空気取入口３４から取入れた空気を加圧し、所望の圧力、流量でノズルヘッド１１へ供給し、ノズルヘッド１１のエアーブロー噴射口２５ａ２〜２５ｅ２から噴射させる。エアコンプレッサ１４と、ノズルヘッド１１との間は、可撓配管、カップリングおよび固定配管等によって接続される。
【００４０】
なお、空気供給手段１４は、エアコンプレッサに限定されるものではなく、たとえば高圧空気ポンプなどであってもよい。
【００４１】
水供給手段１３は、水源である水を貯留する貯水槽３５と、装置本体１２の内部に設けられて貯水槽３５内の水を吸い上げるとともに加圧してノズルヘッド１１へ送給する電動式水ポンプ３６とを含んで構成される。なお、水を加圧する手段は、電動式水ポンプ３６に限定されるものではなく、他のたとえばベーンポンプ、プランジャーポンプ、増圧機式ポンプとアキュムレータとの組合せなどであってもよい。
【００４２】
また、ノズルヘッド１１におけるウォータジェット噴射口と、エアーブロー噴射口との配置は、前述の図２に示す２重口構造ものに限定されることなく、図３に示すようにウォータジェット噴射口と、エアーブロー噴射口とが、分離された構造であってもよい。図３は、もう一つのノズルヘッド４１の噴射口の構成を示す図である。図３に示すノズルヘッド４１は、仮想第１円４４上に形成される６個のウォータジェット噴射口４２ａ〜４２ｆと、仮想第１円４４の外方に位置する仮想第２円４５上に形成される６個のエアーブロー噴射口４３ａ〜４３ｆとを備える構成である。
【００４３】
排土装置１０は、水供給手段１３および空気供給手段１４から供給される水および／または空気をノズルヘッド１１から噴射して地面を掘削し土砂を除去することに利用される。
【００４４】
図４は、排土装置１０を用いる本発明の一態様である排土方法を説明する図である。なお、図４では排土装置１０のノズルヘッド１１のみを図示し、他の部分については図示を省略している。
【００４５】
図４（ａ）では、矢符５０方向に回転させているノズルヘッド１１から水をウォータジェット流として除去されるべき土砂を含む地表面に向けて噴射する。このステップは、いわゆる掘削ステップである。たとえば地中に地雷などの処理対象物が存在することが探知されたとき、当該領域の地面５１に対してノズルヘッド１１からウォータジェット流５３を噴射して掘削し、掘削屑である土砂５２をウォータジェット流５３の運動エネルギで吹飛ばす。掘削ステップにおけるスタンドオフ値（ＳＦＷ）は、後述するステップであるエアーブローステップにおけるスタンドオフ値（ＳＦＡ）よりも小さく設定される。
【００４６】
この掘削ステップでは、ノズルヘッド１１を回転させながら５つの噴射口であるウォータジェット噴射口２５ａ１〜２５ｅ１からウォータジェット流を噴射するので、大きな運動エネルギを有する無数の液滴を生じることができ、広範囲の領域を効率的に掘削することができる。
【００４７】
図４（ａ）と図４（ｂ）との間の不図示のステップでは、ノズルヘッド１１からのウォータジェット流の噴射を停止し、スタンドオフ値を、掘削ステップにおけるスタンドオフ値ＳＦＷから、ＳＦＷよりも大きいスタンドオフ値ＳＦＡへ変更するステップが実行される。
【００４８】
図４（ｂ）では、一旦吹飛ばされた土砂５２が、掘削で形成された凹所５４へ崩落流入することを防止するために、ノズルヘッド１１からエアーブロー流５５を除去の対象である泥水化した土砂５２および／または地表面に向けて噴射する。このエアーブロー流５５を噴射するとき、スタンドオフ値ＳＦＡを大きくしているので、広範な領域にエアーブロー流５５の噴射エネルギが与えられる。したがって、土砂５２は、エアーブロー流５５によって凹所５４へ再び崩落流入することができない位置まで充分に吹飛ばされる。
【００４９】
このことによって、掘削ステップで形成された凹所５４が泥水化した土砂５２によって埋戻されることがなく、掘削ステップで掘削された排土幅：大、かつ排土深さ：大である凹所５４がそのままの大きさで維持されるので、排土性能が向上される。すなわち、少ない水量でより多くの排土を行うことが可能になる。
【００５０】
図５は本発明の実施の第２形態である排土装置６０の構成を簡略化して示す図であり、図６は図５の排土装置６０に備わるノズルヘッド６１を噴射口側から見た図である。本実施の形態の排土装置６０は、実施の第１形態の排土装置１０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施形態の排土装置６０に備わるノズルヘッド６１は、１重口の噴射口６２を５個（参照符号６２ａ〜６２ｅ）有する。また排土装置６０には、電気式水ポンプ３６とノズルヘッド６１とを接続する可撓配管、およびエアーコンプレッサ１４とノズルヘッド６１とを接続する可撓配管の途中に流路切換弁６３が設けられる。この流路切換弁６３は、次の３通りの流路に切換えることができる。すなわち、水のみを流過、空気のみを流過、水と空気とを同時に流過させる流路の３通りである。したがって、流路切換弁６３の流路を切換えることによって、１重口の噴出口６２から、ウォータジェット流のみを噴出させたり、エアーブロー流のみを噴出させたり、またウォータジェット流とエアーブロー流との混合流体を噴出させたりすることができる。
【００５２】
このような排土装置６０によれば、前述の排土装置１０と同様に、ウォータジェット流のみを噴射させて掘削するステップを行い、その後流路切換弁６３を切換えてエアーブロー流のみを噴射させて泥水化した土砂を吹飛ばすステップを行うことができるとともに、流路切換弁６３を水と空気とを同時に流過させる流路に切換えることによって、ウォータジェット流とエアーブロー流とを同時に噴出させて、掘削と土砂の吹飛ばしとを同時に行うこともできる。特に、ウォータジェット流とエアーブロー流とを同時に噴出させて、掘削と土砂の吹飛ばしとを同時に行うことによって、排土作業が効率化されて所要体積の排土を行うために必要な時間が短縮される。
【００５３】
また前述のいずれの排土装置１０，６０においても、ノズルヘッド１１，６１から水をウォータジェット流として噴射するステップと、ノズルヘッド１１，６１からエアーブロー流を噴射するステップとを、交互に繰返し実行することができる。このことによって、地面の掘削と、掘削によって形成される土砂の吹飛ばしとが、効果的に繰返されるので、地面を深く掘り下げることが可能になり、深部に埋設されている物体であっても容易に露出させることが可能になる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、前述の排土装置１０を用いて、以下に説明する試験例１および試験例２の設定で排土性能を試験した。
【００５５】
（試験例１）
試験例１では、排土装置のノズルヘッドに備わる５個の噴射口のうち４個を封止し、１個の噴射口のみで稼動させて、ウォータジェット流で掘削ステップを実行した後、エアーブロー流で土砂の吹飛ばしステップを実行する本発明の実施例１について排土性能を評価した。
【００５６】
なお、比較例として、１個の噴射口のみで稼動させて、ウォータジェット流で掘削ステップのみを実行した場合の排土量を求めた。
【００５７】
実施例１および比較例のいずれの場合も、ノズルヘッドを回転させず、スタンドオフ値を１００ｍｍ一定とした。掘削ステップにおけるウォータジェットの水圧を２５０ＭＰａ、水流量を２．７Ｌ（リットル）／ｍｉｎとした。実施例１の吹飛ばしステップにおけるエアーブローの空気圧力を０．５ＭＰａ、空気流量を５００Ｌ／ｍｉｎとした。なお、掘削および吹飛ばしのいずれの場合も、アーム移動部を動作させてノズルヘッドを１００ｍｍ／ｍｉｎで直線移動させ、実施例１では掘削ステップと吹飛ばしステップとを実施後の１分当りの排土量を測定し、比較例では掘削ステップを実施後の１分当り排土量を測定し、排土性能を評価した。
【００５８】
図７は実施例１の試験設定および条件と排土量測定結果を示す図であり、図８は比較例の試験設定および条件と排土量測定結果を示す図である。単に掘削ステップのみを実行する比較例では、排土量が約１，０００ｃｍ３／ｍｉｎであるのに対して、掘削ステップに引続いてエアーブローを用いる吹飛ばしステップを実行する実施例１では、排土量が比較例の１．５倍である１，５００ｃｍ３／ｍｉｎに増加しており、一定の消耗水量に対する排土量の増加すなわち排土性能の向上が認められる。
【００５９】
（試験例２）
試験例２では、排土装置のノズルヘッドに備わる５個の噴射口のすべてを使用するとともに、ノズルヘッドを回転させて稼動し、噴射口の複数化とノズルヘッドの回転とが排土性能に及ぼす影響を評価した。本試験例２では、スタンドオフ値を１００ｍｍ一定とし、ノズルヘッドの回転速度を２００ｒｐｍとし、先と同様にノズルヘッドを１００ｍｍ／ｍｉｎで直線移動させた。掘削ステップにおけるウォータジェットの水圧を２００ＭＰａ、水流量を２．７Ｌ（リットル）／ｍｉｎとした。吹飛ばしステップにおけるエアーブローの空気圧力を０．５ＭＰａ、空気流量を５００Ｌ／ｍｉｎとした。この試験例２の設定による実験例を実施例２と呼ぶ。排土性能の評価は、先と同様に１分当りの排土量を測定して行った。
【００６０】
図９は、実施例２の試験設定および条件と排土量測定結果を示す図である。図９に示すように、実施例２の排土量は、３，０００ｃｍ３／ｍｉｎであり、比較例に比べて排土性能が優れていることは言うまでもなく、実施例１に比べても一層排土性能が向上しており、噴射口の複数化とノズルヘッドの回転とが排土性能の向上に有効であることが認められる。
【００６１】
なお、詳細を省くけれども、掘削ステップのスタンドオフ値１００ｍｍに対して、吹飛ばしステップにおけるスタンドオフ値を１５０〜２００ｍｍと大きくすることによって、吹飛ばしステップにおける土砂の吹飛ばしが、広範な領域で一層効率的に行えることを確認している。
【００６２】
以上に述べたように、本実施の形態では、ノズルヘッドに複数の噴射口を設ける構成であるけれども、これに限定されることなく、ノズルヘッドが複数のノズルから成るように構成されてもよい。またエアーブローは、常温で土砂に対して噴射されるけれども、これに限定されることなく、空気供給手段から送給される空気を加熱する手段を設け、昇温されたエアーブローを泥水化した土砂に噴射し、土砂の乾燥を促進し、吹飛ばし効果を一層向上させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の一形態である排土装置１０の構成を簡略化して示す図である。
【図２】図１の排土装置１０に備わるノズルヘッド１１を噴射口側から見た図である。
【図３】もう一つのノズルヘッド４１の噴射口の構成を示す図である。
【図４】排土装置１０を用いる本発明の一態様である排土方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の第２形態である排土装置６０の構成を簡略化して示す図である。
【図６】図５の排土装置６０に備わるノズルヘッド６１を噴射口側から見た図である。
【図７】実施例１の試験設定および条件と排土量測定結果を示す図である。
【図８】比較例の試験設定および条件と排土量測定結果を示す図である。
【図９】実施例２の試験設定および条件と排土量測定結果を示す図である。
【図１０】従来のウォータジェット装置による排土の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，６０  排土装置
１１，４１，６１  ノズルヘッド
１２  装置本体
１３  水供給手段
１４  空気供給手段
１５  スタンドオフ変更手段
１６  回転駆動手段
２４  キャスタ
２５，６２  噴射口
３５  貯水槽
６３  流路切換弁
【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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【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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