(57)【要約】【課題】  本発明は、選択取水機能と堆積物排出機能を備えた、堆積物排出装置および堆積物排出設備を提案するものであり、一年を通じて活用できる稼動率の高い堆積物排出装置および堆積物排出設備を提供することを目的とする。【解決手段】  水中堆積物を吸込排出する鉛直管（２２）と、同鉛直管（２２）の下端側面部に一端が回動可能に軸止されているアーム（２１Ａ、２１Ｂ）と、同アーム（２１Ａ、２１Ｂ）の他端に設けられる取水口（２３Ａ、２３Ｂ）と、前記アームを回動するアクチュエータ（２４Ａ、２４Ｂ）とで構成され、前記アームの下方向回動時に、前記取水口が水平方向に位置すると共に、前記取水口の他方端部（２３ｃ、２３ｂ）が前記鉛直管の先端（２２ａ）に連接することを特徴とする選択取水機能を備えた堆積物排出装置。【選択図】            図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中堆積物を吸込排出する鉛直管と、同鉛直管の下端側面部に一端が回動可能に軸止されているアームと、同アームの他端に設けられる取水口と、前記アームを回動するアクチュエータとで構成され、前記アームの下方向回動時に、前記取水口が水平方向に位置すると共に、前記取水口の他方端部が前記鉛直管の先端に連接することを特徴とする選択取水機能を備えた堆積物排出装置。
【請求項２】
前記鉛直管の下端側面部の少なくとも左右対称位置に、前記アームおよび取水口が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の選択取水機能を備えた堆積物排出装置。
【請求項３】
浮体と、同浮体に設けられている昇降装置と、同昇降装置により上下動され、水中堆積物を吸込排出する吸込み管と、同吸込み管の先端にヒンジを介して連接されている鉛直管と、同鉛直管の下端側面部に一端が回動可能に軸止されているアームと、同アームの先端に設けられる取水口と、前記アームを回動するアクチュエータとで構成され、前記アームの下方向回動時に、前記取水口が水平方向に位置すると共に、前記取水口の他方端部が前記鉛直管の先端に連接することを特徴とする選択取水機能を備えた堆積物排出設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択取水機能を備えた、堆積物排出装置および堆積物排出設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダムや湖、貯水池、湾内等の底砂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鉛直管を設置し、鉛直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、鉛直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、湖底堆積物を吸込排出するものであり、特定範囲の水層を取水する目的の選択取水には用いることができなかった。また、環境面配慮から、大雨等の出水で河川の濁度が高い時に堆積物の排出を行っているが、一般的には稼働時間が極めて少なく非効率な設備となっている課題があった。
【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】
【０００４】
本発明は、上述の課題に鑑み、選択取水機能と堆積物排出機能を備えた、堆積物排出装置および堆積物排出設備を提案するものであり、一年を通じて活用できる稼動率の高い堆積物排出装置および堆積物排出設備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】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下（１）〜（３）の手段を提案する。
【０００６】
（１）第１の手段に係る選択取水機能を備えた堆積物排出装置は、水中堆積物を吸込排出する鉛直管と、同鉛直管の下端側面部に一端が回動可能に軸止されているアームと、同アームの他端に設けられる取水口と、前記アームを回動するアクチュエータとで構成され、前記アームの下方向回動時に、前記取水口が水平方向に位置すると共に、前記取水口の他方端部が前記鉛直管の先端に連接することを特徴とするものである。
なお、前記において、アームを回動するアクチュエータとしては、伸縮シリンダや電動モータなど、汎用の駆動装置でよい。
【０００７】
（２）第２の手段に係る選択取水機能を備えた堆積物排出装置は、第１の手段に係る選択取水機能を備えた堆積物排出装置において、前記鉛直管の下端側面部の少なくとも左右対称位置に、前記アームおよび取水口が設置されていることを特徴するものである。
【０００８】
（３）第３の手段に係る選択取水機能を備えた堆積物排出設備は、浮体と、同浮体に設けられている昇降装置と、同昇降装置により上下動され、水中堆積物を吸込排出する吸込み管と、同吸込み管の先端にヒンジを介して連接されている鉛直管と、同鉛直管の下端側面部に一端が回動可能に軸止されているアームと、同アームの先端に設けられる取水口と、前記アームを回動するアクチュエータとで構成され、前記アームの下方向回動時に、前記取水口が水平方向に位置すると共に、前記取水口の他方端部が前記鉛直管の先端に連接することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
第１の手段よりなる請求項１に記載の選択取水機能を備えた堆積物排出装置によれば、鉛直管により水底の堆積物を吸込排出できると共に、アクチュエータによりアームを下方向位置に位置せしめると、取水口よりの選択取水が可能となり、取水口より取水された選択水は連接する鉛直管から吸込取水できる。また、選択取水の際に、取水口は水平位置であり、水に乱流を発生させずに取水することができる。このように、本手段は選択取水と堆積物の吸込排出が行い得るものであり、年間を通じて稼動活用ができ、稼働率の高い堆積物排出装置である。また、鉛直管の先端部にアームとアクチュエータと取水口との簡単な機構を設けるだけで上述する２機能を達成できるものであり、装置コストの低減化が達成できる。
【００１０】
第２の手段よりなる請求項２に記載の選択取水機能を備えた堆積物排出装置は、上記第１の手段の作用効果を奏すると共に、複数の取水口からの取水が行い得るので、取水効率が高い効果がある。
【００１１】
第３の手段よりなる請求項３に記載の選択取水機能を備えた堆積物排出設備は、従来、堆積物の排出のみであった堆積物排出設備において、選択取水をも行い得ることができ、年間を通して、稼動が可能となり設備稼働率が高く、かつ、投資設備コストの低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る選択取水機能を備えた、堆積物排出装置および堆積物排出設備を、図１ないし図６に示す、実施例図に基づき説明する。
【００１３】
図１ないし図３は本発明の実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出設備を示し、図１は側面図、図２は平面図、図３（ａ）は排出管系の側面図、（ｂ）は同左平面図、（ｃ）は（ｂ）のア−ア矢視断面図である。図４ないし図６は本発明の実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出装置を示し、図４は堆積物排出装置の堆積物吸込排出時の正面図、図５は選択取水時の正面図、図６は平面図である。
【００１４】
本実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出設備は、図１ないし図３に示す、双胴式の浮体３と、浮体３に設けられている昇降装置（１１、下述する９、１０ａ、１０ｂ、１１Ａより構成される）と、昇降装置（１１）により上下動され、水中堆積物を吸込排出する吸込み管（１）と、吸込み管（１）の先端にヒンジ（８）を介して連接されている吸込みヘッド（７）とで構成されている。
吸込みヘッド７は、図４ないし図６に示す、鉛直管（２２）と、鉛直管（２２）の下端の側面部に一端が回動可能に軸止されているアーム（図４の２１Ａ、２１Ｂ）と、アームの先端に設けられる取水口（２３Ａ、２３Ｂ）と、前記アームを回動するアクチュエータであるシリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）とで構成されている。一対のアーム（２１Ａ、２１Ｂ）、取水口（２３Ａ、２３Ｂ）およびシリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）は、鉛直管（２２）の下端側面部の左右対称位置に設けられている。
吸込みヘッド（７）は、図４に示すフランジ継手（２７）を介して吸込み管（１）側と接続されており、着脱可能な構造となっている。シリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）は環境配慮から水圧式としている。取水口はその入口から出口に向けて流路面積が狭まるように構成されている。
【００１５】
また、図４に示すように、堆積物である活性化土ｂの吸込排出時には、一対のアーム（２１Ａ、２１Ｂ）は上方向開放位置にある。選択取水時には、図６に示すように、一対のアーム（２１Ａ、２１Ｂ）は下方向回動位置とし、同位置の場合には、取水口（２３Ａ、２３Ｂ）が水平方向に位置すると共に、取水口（２３Ａ、２３Ｂ）の他方端部（２３ｃ、２３ｄ）が鉛直管（２２）の先端（２２ａ）に連接する。また、その際、取水口（２３Ａ）の端縁（２３ｅ）と取水口（２３Ｂ）の端縁（２３ｆ）とが、鉛直管（２２）の軸中心線上で合致し、図６左右側から水流ｆが鉛直管（２２）内に流入する。
【００１６】
吸込み管（１）の一端はヒンジ（２）で浮体（３）に回転可能な支持がなされ、ヒンジ（２）の近傍には空気弁（４）が設けられている。他端には湖底堆積物を流動化させるためのチゼル（５）と吸込み口（６）で構成される吸込みヘッド（７）がヒンジ（８）で回転可能なように取り付けられている。吸込みヘッド（７）の重心はヒンジ（８）より下方にあり、吸込み管（１）が傾斜してもヒンジ（８）で回転することにより吸込み口（６）を鉛直に保つものとなっている。
吸込み管（１）の中間部をワイヤロープ（９）で支持し、クレンタワー（１０Ａ）上の転向シーブ（１０Ｂ）を介して昇降ウインチ（１１Ａ）の操作により吸込み管（１）が倒伏できる構造となっている。
【００１７】
風圧力、湖面流れ、波浪等による浮体（３）と管（１２）の位置変化を吸収するために、ヒンジ（２）と管（１２）は可撓管（１５）で接合されている。管（１２）は管フロート（１４）で支持されるが、管フロート（１４）は管（１２）の管内充水で管外径が完全に水没する浮力要件を備えたものとなっている。管（１２）は可撓管継手（１３）と交互に配列され、風圧力、湖面流れ、波浪等による位置変化を吸収できるものとしている。管（１２）の反浮体側端末はダム湖面の水面変化に追従できるように可撓管（１６）により固定された排出管（１７）に接合される。
浮体（２）は３〜４組の移動用ウィンチ（１８）で一端を河岸近傍の定着アンカ（１９）に固定した移動用ワイヤロープ（２０）の繰り出し、繰り込みにより移動を可能にしている。
【００１８】
しかして、管路が抜水された状態からの堆積物の排出操作では、まず、排出管に設けられるゲートやバルブ等の流量調節設備を全閉にする。吸込み管（１）のヒンジ（２）上端は浮体（３）の水面下に位置することから、昇降ウインチ（１１Ａ）でワイヤロープ（９）を繰り出し、吸込み管（１）を水平付近で完全に水没させると、吸込み口（６）から流入した水は低位に位置する排出管（１７）を満水にし、さらに、可撓管（１５）とそれに連なる管（１２）と可撓管継手（１３）を満水にして、湖上管路は管フロート（１４）の浮力により水面下に保持される。管路の空気は最高位のヒンジ（２）近傍の空気弁（４）から放出され、全管路の充水がなされる。
【００１９】
この後、流量調節設備を開操作することにより送水が開始される。送水の流速が安定したら吸込み口（６）を堆積面に合わせて、ここから所定の高さに吸込みヘッド（７）を上昇させる。昇降ウインチ（１１Ａ）で吸込みヘッド（７）をサイクル昇降運転させると、吸込み口（６）が下降して堆積面に貫入した時の急閉塞と引上げ時の流れ回復の繰り返しによって高濃度で堆積物を搬出できるものとしている。
【００２０】
吸込み管（１）の一端はヒンジ（２）で浮体（３）に回転可能な支持がなされ、ヒンジ（２）の近傍には空気弁（４）が設けられている。他端には湖底堆積物を流動化させるためのチゼル（５）と吸込み口（６）とで構成される吸込みヘッド（７）が、ヒンジ（８）で回転可能なように取り付けられている。吸込みヘッド（７）の重心はヒンジ（８）より下方にあり、吸込み管（１）が傾斜してもヒンジ（８）で回転することにより吸込み口（６）を鉛直に保つものとなっている。
吸込み管（１）の中間部をワイヤロープ（９）で支持し、転向シーブ（１０Ｂ）を介して昇降装置（１１）の操作により吸込み管（１）が倒伏できる構造となっている。
【００２１】
風圧力、湖面流れ、波浪等による浮体（３）と管（１２）の位置変化を吸収するために、ヒンジ（２）と管（１２）は可撓管（１５）で接合されている。管（１２）は管フロート（１４）で支持されるが、管フロート（１４）は管（１２）の管内充水で管外径が完全に水没する浮力要件を備えたものとなっている。管（１２）は可撓管継手（１３）と交互に配列され、風圧力、湖面流れ、波浪等による位置変化を吸収できるものとしている。管（１２）の反浮体側端末はダム湖面の水面変化に追従できるように可撓管（１６）により固定された排出管（１７）に接合されている。
浮体（３）は３〜４組の移動用ウィンチ（１８）で一端を河岸近傍の定着アンカ（１９）に固定した移動用ワイヤロープ（２０）の繰り出し、繰り込みにより移動を可能にしている。
上述した堆積物排出設備は、従来、稼働率の低い堆積物排出設備の吸引口に、選択取水機能を備えた吸込みヘッド（７）を装着することにより、容易に選択取水機能が付加できるので、設備稼働率を向上させることができる。また、堆積物排出装置である吸込みヘッド２７の着脱だけで、ダム湖底の排砂と湖水の選択取水との２つの機能を得ることができ、設備コストを低減できる。
なお、図１ないし図３において、ａは湖底、ｃは水、Ｊは湖岸、Ｈはダムを示す。
【００２２】
本実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出装置は、ダム湖の湖底の砂を排出するもので、湖水に浮かべている浮体式の堆積物排出設備の吸込み管の先端に着装して用い、吸込みヘッドに回動する取水口装置を追装して堆積物の排出と選択取水の両機能を得るものであり、以下にその装置構造を、図４ないし図６に基づき説明する。
【００２３】
本堆積物排出装置は、水中堆積物である湖底堆積砂を吸込排出する鉛直管（２２）と、鉛直管（２２）の下端の側面部に一端が回動可能に軸止されている左右一対のアーム（２１Ａ、２１Ｂ）と、アーム（２１Ａ、２１Ｂ）の他端に、それぞれ設けられている取水口（２３Ａ、２３Ｂ）と、アーム（２１Ａ、２１Ｂ）を回動するアクチュエータであるシリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）とで構成されている。
また、アーム（２１Ａ、２１Ｂ）の下方向回動時（シリンダを伸ばした時）に、左右の取水口端縁（２３ｅ、２３ｆ）が、鉛直管（２２）の軸中心位置で合致し、取水口（２３Ａ、２３Ｂ）が水平方向に位置すると共に、取水口（２３Ａ、２３Ｂ）の他方端部（２３ａ、２３ｂ）が鉛直管（２２）の先端（２２ａ）に連接するように構成されている。
鉛直管（２２）に取り付けられたブラケット（２６Ａ、２６Ｂ）にアーム（２１Ａ、２１Ｂ）が回転可能に組立てられており、水圧シリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）の伸縮動作で、アーム（２１Ａ、２１Ｂ）は、図４に示す堆積物排出位置から、図６に示す湖水の選択取水位置に回動する。アーム（２１Ａ、２１Ｂ）は取水口（２３Ａ、２３Ｂ）と一体をなしており、シリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）が縮位置にあるときは本来の吸込み口（６）の両側に取水口（２３Ａ、２３Ｂ）が追装された形状を成す。
【００２４】
管路が抜水された状態からの堆積物の排出操作では、まず、排出管に設けられるゲートやバルブ等の流量調節設備を全閉にする。吸込みヘッド（７）に設けられた取水口（２３Ａ、２３Ｂ）はシリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）を縮にしてアーム（２１Ａ、２１Ｂ）を開放位置に保持する。吸込み管（１）のヒンジ（２）上端は浮体（３）の水面下に位置することから、昇降ウインチ（１１Ａ）でワイヤロープ（９）を繰り出し、吸込み管（１）を水平付近で完全に水没させると、吸込み口（６）から流入した水は低位に位置する排出管（１７）を満水にし、さらに、可撓管（１５）とそれに連なる管（１２）と可撓管継手（１３）を満水にして、湖上管路は管フロート（１４）の浮力により水面下に保持される。管路の空気は最高位のヒンジ（２）近傍の空気弁（４）から放出され、全管路の充水がなされる。
【００２５】
この後、流量調節設備を開操作することにより送水が開始される。送水の流速が安定したら吸込み口（６）を堆積面まで下降させて、ここから所定の高さに吸込みヘッド（７）を上昇させる。昇降ウインチ（１１Ａ）で吸込みヘッド（７）をサイクル昇降運転させると、吸込み口（６）が下降して堆積面に貫入した時の急閉塞と引上げ時の流れ回復の繰り返しによって高濃度で堆積物を搬出できる。
【００２６】
選択取水を行う場合には、排出管に設けられるゲートやバルブ等の流量調節設備を全閉にする。吸込みヘッド（７）に設けられた取水口（２３Ａ、２３Ｂ）はシリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）を伸長して、図６に示すように、アーム（２１Ａ、２１Ｂ）を下方回動位置に保持して、堆積物の排出時と同様の動作で全管路内を充水する。取水口（２３Ａ、２３Ｂ）が取水する位置に至るまで昇降ウインチ（１１Ａ）でワイヤロープ（９）を繰り出した後、流量調節設備を開操作することにより送水が開始される。
【００２７】
このように、本来の堆積物搬出の設備の吸込みヘッド（７）に可動式の取水口（２３Ａ、２３Ｂ）を追装することによって、容易に選択取水設備にも供することができる。なお、本実施例では可動式の取水口を設けるものとしたが、吸込みヘッド（７）と取水口（２３Ａ、２３Ｂ）を交換することでも同様の効果を得ることができる。なお、図４および図６において、ａは湖底土、ｂは活性化土（流動土）、ｃは水、ｄ矢印は活性化土と水の流れ、ｅ矢印は鉛直管の上下動矢印、ｆ矢印は水流、２８は軸ピン、２９は鉛直管（２２）にブラケット（２６Ａ、２６Ｂ）を固定するための補強部材、３０Ａ、３０Ｂはブラケットを示す。
【００２８】
また、前記実施例では、所謂、サイホン作用を活用した、吸込み排出および選択取水事例で説明したが、ポンプ吸込みによる場合、および、ポンプとサイホン作用とを併用した場合での、堆積物吸込み排出および選択取水事例においても有効である。
【００２９】
上述した堆積物排出設備は、その吸込み口に選択取水用の可動取水口を追装して堆積物の排出と選択取水の両用途に供することのできる堆積物排出設備である。また、従来の堆積物排出設備の吸込み口を選択取水用の取水口と交換することによって堆積物の排出と選択取水の両用途に供することのできる堆積物排出設備である。
【００３０】
よって、本堆積物排出設備および堆積物排出装置は、選択取水と堆積物の吸込排出が行い得るものであり、年間を通じて稼動活用ができ、稼働率の高い堆積物排出装置である。また、鉛直管の先端部にアームとアクチュエータと取水口との簡単な機構を設けるだけで上述する２機能を達成できるものであり、装置コストの低減化が達成できる。
【００３１】
また、上述の実施例では、鉛直管の下端側面部の左右対称位置に、一対のアーム（２１Ａ、２１Ｂ）および取水口（２３Ａ、２３Ｂ）を設置した事例で説明したが、例えば、２１Ｂ側のアームのみとし、取水口（２３Ｂ）の左端部に壁面（２３Ｇ、図６参照方）を設けた１本のアーム（一つの取水口）としてもよい。
【００３２】
また、鉛直管の軸心を中心として、その外周方向に取水口を設けたアームを３本ないしそれ以上の本数設けるように構成してもよい。その場合においても、基本的構成は上述のアーム回動機構と同様の回動機構でよく、鉛直管先端部の周方向に等間隔おいてアームを設け、アームの下方回動時、その先端の取水口が前記軸心回りに集合し、それらの取水口の他端部が全体として鉛直管径と同一口径寸法となり、鉛直管の先端に連通するものでよい。
【００３３】
さらに、前記実施例でのシリンダ（２４Ａ、２４Ｂ）に代えて、一対のアーム間にシリンダを設けた場合でも、アームの回動は行い得る。また、シリンダに代えて、汎用の電動モータによりアームを回転駆動してもよい。要するに、アームを回動させるアクチュエータであればよい。
【００３４】
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】
【００３５】
【図１】本発明の実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出設備の側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出設備の排出管系の側面図、（ｂ）は同左平面図、（ｃ）は（ｂ）のア−ア矢視断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出装置の、堆積物吸込排出時の正面図である。
【図５】本発明の実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出装置の、選択取水時の正面図である。
【図６】本発明の実施例に係る選択取水機能を備えた堆積物排出装置の平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    吸込み管
２    ヒンジ
３    浮体
４    空気弁
５    チゼル
６    吸込み口
７    吸込みヘッド
８    ヒンジ
９    ワイヤロープ
１０Ｂ  転向シーブ
１１  昇降装置
１２  管
１３  可撓管継手
１４  管フロート
１５、１６  可撓管
１７  排出管
１８  移動用ウインチ
１９  定着アンカ
２０  移動用ワイヤロープ
２１Ａ、２１Ｂ  アーム
２２  鉛直管
２２ａ  鉛直管の先端
２３Ａ、２３Ｂ  取水口
２３ｃ、２３ｄ  取水口の他方端部
２４Ａ、２４Ｂ  シリンダ
【図１】
2006077461.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006077461.tif 000005
【図４】
2006077461.tif 000006
【図５】
2006077461.tif 000007
【図６】
2006077461.tif 000008