(57)【要約】【課題】労力をかけずに安全に粘性土の詰まりを解消することができる土砂ホッパーを提供する。【解決手段】土砂を貯留する土砂ホッパー１において、土砂を貯留するホッパー本体２と、このホッパー本体２の下部に揺動自在に取り付けられて開閉する土砂排出用の開閉ゲート３と、を備え、ホッパー本体２の内壁は、開閉ゲート３へ傾斜する複数の傾斜面（ゲート直上傾斜面２１，上部傾斜面２３）を有しており、これらの傾斜面の各傾斜面には、圧縮空気を噴射する空気噴射孔２５がそれぞれ穿設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土砂を貯留する土砂ホッパーであって、
土砂を貯留するホッパー本体と、このホッパー本体の下部に揺動自在に取り付けられて開閉する土砂排出用の開閉ゲートと、を備え、
前記ホッパー本体の内壁は、前記開閉ゲートへ傾斜する複数の傾斜面を有しており、これらの傾斜面の各傾斜面には、圧縮空気を噴射する空気噴射孔がそれぞれ穿設されていること
を特徴とする土砂ホッパー。
【請求項２】
前記内壁は、途中で傾斜角度が変わる多段状の傾斜面となっており、前記開閉ゲート直上に位置するゲート直上傾斜面と、このゲート直上傾斜面の上端と接続する上部傾斜面と、を有し、
前記ゲート直上傾斜面と前記上部傾斜面のいずれにも前記空気噴射孔が穿設されていること
を特徴とする請求項１に記載の土砂ホッパー。
【請求項３】
前記空気噴射孔の各空気噴射孔には、操作用バルブを介してコンプレッサに接続された耐圧ホースが装着され、
前記操作用バルブにより、空気噴射孔ごとに圧縮空気の噴射又は停止が操作可能に構成されていること
を特徴とする請求項1又は２に記載の土砂ホッパー。
【請求項４】
前記コンプレッサは、地上又は前記ホッパー本体内を目視可能な操作台からの操作で作動又は停止自在に構成されていること
を特徴とする請求項３に記載の土砂ホッパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニューマチックケーソン工法などの掘削作業を伴う工事において、処分地に搬出するまでの間、掘削した土砂を一時的に貯留して置く土砂ホッパーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニューマチックケーソン工法などの掘削作業では、粘性土が排出される場合が多々ある。そして、粘性土が多量に含まれた土砂を一定時間土砂ホッパーに貯留して置くと、ホッパーの隙間から自重により土砂から水分が排出されて土砂が圧密され、粘性土がホッパーの内壁に貼り付いて自然落下せず土砂の排出ができないという問題があった。ゲートが閉塞されると、詰まった土砂を除去するまでの間土砂の搬出作業が滞り、掘削作業自体に支障が生じて工事の生産性が低下してしまうという問題が発生する。
【０００３】
特に、夜間は騒音等の問題でダンプトラックなどの搬送車で搬出することが困難であるため、搬出が再開される朝までに土砂ホッパー内の粘性土を含んだ土砂が圧密されてホッパーのゲートを閉塞するという問題が顕著となっていた。
【０００４】
また、粘性土が内壁に貼り付いてゲートを閉塞した場合の従来の対処方法としては、人が土砂ホッパー内に入ってスコップ等で除去したり、長い棒などでゲートの下から突いたりするなどして清掃除去したり、ゲートの下から高圧ジェット水で土砂を撤去するしかなかった。このため、土砂の清掃除去に時間と労力がかかるだけでなく、転落や土砂が崩れ落ちてくるという危険があり安全上も問題となっていた。
【０００５】
このような問題を解決するべく、特許文献１には、回転式の土砂ホッパーにおいて、回転軸からコンプレッサを用いて高圧で水を噴射して、土砂ホッパーの内壁に貼り付いた粘性土を洗い流して排出する回転式ホッパーが開示されている（特許文献１の明細書の段落［０００８］〜［００１７］、図面の図１等参照）。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の回転式ホッパーは、高圧で水を噴射するものであり、土砂が水浸しになって、土砂をダンプトラックなどの搬送車で搬出する際に、泥水が垂れ落ちて道路を汚してしまうという問題が発生する。
【０００７】
また、特許文献２には、ボイラで発生する燃焼灰を蓄積するホッパーにおいて、ホッパーの内壁から内側へ突き出た首振り可能な噴射口から圧縮空気を噴射して燃焼灰を吹き飛ばしてホッパーの詰まりを解消する燃焼灰のホッパーが開示されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１〜３、明細書の段落［００１９］〜［００２５］、図面の図１〜３等参照）。
【０００８】
しかし、特許文献２に記載のホッパーは、燃焼灰のホッパーであり、土砂ホッパーにそのまま適用することはできない。つまり、粘性土に上から圧縮空気を吹き付けただけでは、土砂の表面が削れるだけでホッパーの内壁に圧密された土砂の摩擦が切れずゲートの詰まりを解消することはできない。
【０００９】
さらに、特許文献３には、粉粒体のホッパーにおいて、弾性板状体の裏面から圧縮空気を吹き付け、弾性板状体をバタつかせることにより、弾性板状体に付着した粉粒体を除去するホッパーが開示されている（特許文献３の特許請求の範囲の請求項１，２、明細書の段落［００１８］〜［００２２］、図面の図１〜３等参照）。
【００１０】
しかし、特許文献３に記載のホッパーは、粉粒体のホッパーであり、土砂ホッパーにそのまま適用することはできない。また、特許文献３に記載のホッパーは、弾性板状体が必須であり、土砂ホッパーに適用した場合に、弾性板状体とホッパーの内壁との段差に粘性土が付着しやすく土砂の詰まりを解消できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−２７６９８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０１５５６号公報
【特許文献３】特開２０１７−１７６９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、労力をかけずに安全に土砂の詰まりを解消することができる土砂ホッパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る土砂ホッパーは、土砂を貯留する土砂ホッパーであって、土砂を貯留するホッパー本体と、このホッパー本体の下部に揺動自在に取り付けられて開閉する土砂排出用の開閉ゲートと、を備え、前記ホッパー本体の内壁は、前記開閉ゲートへ傾斜する複数の傾斜面を有しており、これらの傾斜面の各傾斜面には、圧縮空気を噴射する空気噴射孔がそれぞれ穿設されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る土砂ホッパーは、請求項１に係る土砂ホッパーにおいて、前記内壁は、途中で傾斜角度が変わる多段状の傾斜面となっており、前記開閉ゲート直上に位置するゲート直上傾斜面と、このゲート直上傾斜面の上端と接続する上部傾斜面と、を有し、前記ゲート直上傾斜面と前記上部傾斜面のいずれにも前記空気噴射孔が穿設されていること
を特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る土砂ホッパーは、請求項１又は２に係る土砂ホッパーにおいて、前記空気噴射孔の各空気噴射孔には、操作用バルブを介してコンプレッサに接続された耐圧ホースが装着され、前記操作用バルブにより、空気噴射孔ごとに圧縮空気の噴射又は停止が操作可能に構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に係る土砂ホッパーは、請求項３に係る土砂ホッパーにおいて、前記空気噴射孔には、コンプレッサに接続された耐圧ホースが装着され、前記コンプレッサは、地上又は前記ホッパー本体内を目視可能な操作台からの操作で作動又は停止自在に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜４に係る発明によれば、空気噴射孔から圧縮空気を噴射するだけで、付着した粘性土などの落下しない土砂をホッパー本体の内壁の傾斜面から浮かせて開閉ゲートから排出することができる。このため、労力をかけずに簡単に土砂が落下せずに詰まるのを解消することができる。また、土砂が自然落下せずに土砂の排出ができなくなった場合でも、人が土砂ホッパー内に入ってスコップ等で土塊を崩したり、長い棒などで開閉ゲートの下から突いたりするなどして土砂の詰まりを清掃除去したり、ゲートの下から高圧ジェット水で土砂を撤去する必要がない。このため、土砂ホッパーから土砂を排出できないことを安全に解消することができる。
【００１８】
特に、請求項２に係る発明によれば、ゲート直上傾斜面と上部傾斜面のいずれにも空気噴射孔が穿設されているので、いずれの傾斜面に粘性土が付着して土砂が自然落下しない場合であっても、空気噴射孔から圧縮空気を噴射するだけで簡単に土砂の不落下（詰まり）を解消することができる。
【００１９】
特に、請求項３に係る発明によれば、空気噴射孔ごとの圧縮空気の噴射が可能となり、コンプレッサの加圧能力を土砂が落下しない詰まった部分に集中して噴射することができる。このため、粘性土が付着して土砂が落下しない部分を、迅速に詰まりを解消して落下させることができる。
【００２０】
特に、請求項４に係る発明によれば、地上や操作台からＯＮ／ＯＦＦ操作をするだけで、コンプレッサを作動又は停止して空気噴射孔から圧縮空気を噴出又は停止することが可能となる。このため、土砂が落下せず土砂ポッパーが詰まったと認識するや否や直ちに圧縮空気を噴出することができ、土砂の搬出作業が滞ることがなく、土砂の搬出作業及び掘削作業の作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る土砂ホッパーの正面図である。
【図２】同上の土砂ホッパーの右側面図である。
【図３】同上の土砂ホッパーの平面図である。
【図４】同上の土砂ホッパーの空気噴射孔と耐圧ホースとの接合部分を拡大して示す部分拡大図である。
【図５】同上の土砂ホッパーの操作用バルブを示す部分拡大図である。
【図６】同上の操作用バルブの集合管を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が左側面図、（ｃ）が平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る土砂ホッパーを実施するための一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
先ず、図１〜図３を用いて、本発明の実施形態に係る土砂ホッパー１について説明する。図１は、土砂ホッパー１の正面図であり、図２は、その右側面図、図３は、平面図である。
【００２４】
図１〜図３に示すように、本発明の実施形態に係る土砂ホッパー１は、土砂を貯留するホッパー本体２と、このホッパー本体２の下部に揺動自在に取り付けられて開閉する土砂排出用の開閉ゲート３と、これらを支える支持フレーム４など、から構成されている。
【００２５】
この土砂ホッパー１は、ニューマチックケーソン工法などの掘削作業を伴う工事において、土砂の最終処分地に搬出するまでの間、掘削した土砂を一時的に貯留して置く土砂ホッパーである。勿論、本発明に係る土砂ホッパーは、掘削作業に用いられるものに限られず、少なくとも一時的に土砂を貯留して置くホッパーには、適用できることは云うまでもない。
【００２６】
（ホッパー本体）
ホッパー本体２は、図１〜図３に示すように、上端が開放され、下端に開閉ゲート３に連通する下端開口２０が２つ並設された平面視矩形状の逆四角垂の概形からなる鋼製のホッパーである。本実施形態では、ホッパー本体２は、３６００ｍｍ×３６００ｍｍの平面視正方形状となっており、５０ｍ3程度の土砂を収容可能な大容量の大型ホッパーである。
【００２７】
このホッパー本体２の内壁は、途中で傾斜角度が変わる上下２段の傾斜面となっている。このホッパー本体２の内壁下段は、開閉ゲート３の直上に位置するとともに、下端開口２０の縁を形成するゲート直上傾斜面２１，２１と、これらのゲート直上傾斜面２１，２１間に位置するとともに、下端開口２０の縁を形成するゲート直上鉛直面２２，２２と、を有している。
【００２８】
また、ホッパー本体２の内壁上段は、ゲート直上傾斜面２１及びゲート直上鉛直面２２の上端と接続する４つの上部傾斜面２３と、これらの４つの上部傾斜面２３に続く角形筒状の高さ８００ｍｍ程度の鉛直な内壁を有する嵩上部２４と、を有している。
【００２９】
そして、図１〜図３に黒丸で示すように、ホッパー本体２には、圧縮空気を噴射する複数の空気噴射孔２５が穿設されている。ゲート直上傾斜面２１及びゲート直上鉛直面２２には、１２００ｍｍ間隔で２つずつ形成され、上部傾斜面２３には、下部に１４００ｍｍ間隔で２つずつ形成されている。つまり、本実施形態に係るホッパー本体２には、図３に示すように、全部で１６個の空気噴射孔２５が穿設されている。
【００３０】
（開閉ゲート）
開閉ゲート３は、図１、図２に示すように、２つの下端開口２０毎に２セット設けられている。そして、各開閉ゲート３は、左右一対のバケット状のゲート本体３０，３０と、これらのゲート本体３０，３０をホッパー本体２に揺動自在に軸着する揺動軸３１と、ゲート本体３０，３０を開閉するゲート開閉用油圧ユニット３２など、から構成されている。
【００３１】
ゲート本体３０は、一対の扇形状の側面プレート３０ａと、これらの側面プレート３０ａ同士を繋ぐ曲面状の曲面プレート３０ｂなど、からなる鋼製の部材である。このゲート本体３０は、側面プレート３０ａの扇形状の先端付近がゲート直上鉛直面２２の外側となるホッパー本体２の外壁下部に揺動軸３１で止め付けられて、揺動自在となっている。
【００３２】
ゲート開閉用油圧ユニット３２は、油圧で作動する油圧シリンダ３２ａを有し、この油圧シリンダ３２ａからロッド３２ｂを進退動（伸縮）させて、ロッド３２ｂの先端に装着されたゲート本体３０を引張り又は押圧することで揺動させて開閉する仕組みとなっている。
【００３３】
（支持フレーム）
支持フレーム４は、鋼材からなるフレームであり、ホッパー本体２及び土砂ホッパー１全体を支える機能を有している。この支持フレーム４は、円形鋼管からなる４本の柱材４０と、これらの中央付近で連結する４本の鋼材からなる中間ビーム４１と、柱材４０の下端に架け渡された２本のＨ形鋼（H400×400×13）からなる架台４２など、から構成されている。
【００３４】
この支持フレーム４は、ホッパー本体２の嵩上部２４の外面と接合されており、ホッパー本体２の下端開口２０を所定の高さに設置できるように設定されている。
【００３５】
柱材４０は、平面視で４０００ｍｍ間隔でホッパー本体２の四隅に設けられており、中間ビーム４１は、下端開口２０より下方に位置するように、その下端が地上から３８００ｍｍの高さに設置されている。このため、１０ｔトラックなどの大型のダンプトラックが、柱材４０の間及び中間ビーム４１の下を通過して下端開口２０の直下までそのまま進入してくることが可能となっている。
【００３６】
また、この支持フレーム４には、ホッパー本体２の内部、開閉ゲート３、及びゲート開閉用油圧ユニット３２をそれぞれ点検するための複数の昇降用梯子４３が設置されている。
【００３７】
（圧縮機構）
次に、図４〜図６を用いて、前述の空気噴射孔２５へ圧縮空気を送る圧縮機構５について説明する。図４は、土砂ホッパー１の空気噴射孔２５と耐圧ホース５１との接合部分を拡大して示す部分拡大図であり、図５は、土砂ホッパー１の操作用バルブ５２を示す部分拡大図である。また、図６は、操作用バルブ５２の集合管５３を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が左側面図である。
【００３８】
圧縮機構５は、コンプレッサ５０と、このコンプレッサ５０に接続された圧縮空気を送る送気管（エアーホース）である内径２５ｍｍ程度の複数本の耐圧ホース５１など、から構成されている。
【００３９】
このコンプレッサ５０は、０．４ＭＰａ以上の加圧能力を有するコンプレッサであり、０．７ＭＰａ以上の加圧能力を有する高圧コンプレッサであることがより好ましい。より高圧であれば、噴射した圧縮空気の圧力でホッパー本体２の内壁から付着した粘性土などの土砂を浮き上がらせることが容易となるからである。
【００４０】
この耐圧ホース５１は、図４に示すように、前述の計１６個の空気噴射孔２５へ接続クランプ５１ａ等でそれぞれ強固に接続されている。
【００４１】
勿論、耐圧ホース５１の空気噴射孔２５への接続は、接続クランプ５１ａで接続されているものに限られず、耐圧ホース５１が空気噴射孔２５へ直接螺着されているものや、金具を用いてボルト止めされているものであっても構わない。要するに、圧縮空気の圧力に耐え得る状態で耐圧ホース５１が空気噴射孔２５へ強固に接続されていればよい。
【００４２】
また、耐圧ホース５１は、地上に設置された図５に示す操作用バルブ５２を介してコンプレッサ５０に接続されている。この操作用バルブ５２は、図５に示すように、集合管５３と、その集合管５３に装着された４つのボールバルブ５４など、から構成されている。
【００４３】
集合管５３は、図６に示すように、一端が閉塞された内径１００ｍｍの４インチのガス管からなる集合管本体５３ａから主に構成されている。また、集合管本体５３ａには、端部から内部に連通する１インチの鉄ソケットからなる流入口５３ｂと、周面から内部に連通する１インチの鉄ソケットからなる流出口５３ｃなどが形成されている。
【００４４】
なお、集合管本体５３ａの両端部付近の周面下部には、幅１００ｍｍ、奥行５０ｍｍの鋼板からなる底面プレート５３ｄが２つ溶接されており、操作用バルブ５２が地上に載置した際に安定支持されるようになっている。このため、コンプレッサ５０の圧力変動で集合管５３が脈動して耐圧ホース５１の接続部分が外れるおそれが低減される。
【００４５】
また、耐圧ホース５１は、集合管５３を介して複数本に分岐されているとともに、集合管５３と耐圧ホース５１との間には、ボールバルブ５４が装着されている。このため、ボールバルブ５４を開閉することにより分岐した耐圧ホース５１へのルート選択が自在となっている。よって、コンプレッサ５０で加圧し圧縮空気を、ホッパー本体２の内壁に土砂が付着した部分にのみ使用することができるようになる。つまり、コンプレッサ５０の加圧能力を土砂が落下しない詰まった部分に集中して用いることができる。
【００４６】
この操作用バルブ５２は、手動で地上からボールバルブ５４を操作するものであるが、ホッパー本体２の内部が視認可能な高所に設置された仮設の操作台から有線又は無線を介して遠隔操作でバルブの開閉を行うようにしてもよい。そうすることで、土砂が自然落下しない部分を視認しながら直ちに操作が可能になるからである。
【００４７】
以上説明した本発明の実施形態に係る土砂ホッパー１によれば、空気噴射孔２５から圧縮空気を噴射するだけで、付着した粘性土などの落下しない土砂をホッパー本体２の内壁のゲート直上傾斜面２１や上部傾斜面２３から浮かせて開閉ゲート３から排出することができる。このため、労力をかけず簡単に土砂が落下せずに詰まるのを解消することができる。また、土砂が自然落下せずに土砂の排出ができなくなった場合でも、人が土砂ホッパー内に入ってスコップ等で土塊を崩したり、長い棒などで開閉ゲートの下から突いたりするなどして土砂の詰まりを清掃除去したり、ゲートの下から高圧ジェット水で土砂を撤去する必要がない。このため、土砂ホッパーから土砂を排出できないことを安全に解消することができる。
【００４８】
また、土砂ホッパー１によれば、ゲート直上傾斜面２１及び上部傾斜面２３のいずれにも空気噴射孔２５が穿設されている。このため、いずれの傾斜面に粘性土が付着して土砂が自然落下しない場合であっても、空気噴射孔２５から圧縮空気を噴射するだけで簡単に土砂の不落下（詰まり）を解消することができる。
【００４９】
さらに、土砂ホッパー１によれば、コンプレッサ５０と空気噴射孔２５との間を、ボールバルブ５４を備えた操作用バルブ５２を介して複数の耐圧ホース５１で接続している。このため、選択した任意の空気噴射孔２５へ圧縮空気の噴射が可能となり、コンプレッサ５０の加圧能力を土砂が落下しない詰まった部分に集中して噴射することができる。このため、粘性土が付着して土砂が落下しない部分を、迅速に解消することができる。
【００５０】
それに加え、土砂ホッパー１によれば、地上や操作台からＯＮ／ＯＦＦ操作をするだけで、コンプレッサ５０を作動又は停止して選択した任意の空気噴射孔２５から圧縮空気を噴出又は停止することが可能となる。このため、土砂が落下せず土砂ポッパーが詰まったと認識するや否や直ちにその部分に圧縮空気を噴出することができ、土砂の搬出作業が滞ることがなく、土砂の搬出作業及び掘削作業の作業効率が向上する。
【００５１】
以上、本発明の実施形態に係る土砂ホッパーについて詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【００５２】
特に、本発明の実施形態に係る土砂ホッパーとして下端開口が２つ並設されたものを例示して説明したが、開口が１つのものや３つ以上のものであっても構わない。また、土砂ホッパーの概形が、逆四角垂状のものを例示して説明したが、土砂ホッパーの概形が、逆円錐状や逆多角垂状のものであっても構わない。要するに、ホッパーは、土砂を収容可能で下端に１つ以上の開口を有し、その開口から自然落下で土砂を排出可能であれば、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１：土砂ホッパー
２：ホッパー本体
２０：下端開口
２１：ゲート直上傾斜面（傾斜面）
２２：ゲート直上鉛直面
２３：上部傾斜面（傾斜面）
２４：嵩上部
２５：空気噴射孔
３：閉閉ゲート
３０：ゲート本体
３０ａ：側面プレート
３０ｂ：曲面プレート
３１：揺動軸
３２：ゲート開閉油圧ユニット
３２ａ：油圧シリンダ
３２ｂ：ロッド
４：支持フレーム
４０：柱材
４１：中間ビーム
４２：架台
４３：昇降用梯子
５：圧縮機構
５０：コンプレッサ
５１：耐圧ホース
５１ａ：接続クランプ
５２：操作用バルブ
５３：集合管
５３ａ：集合管本体
５３ｂ：流入口
５３ｃ：流出口
５３ｄ：底面プレート
５４：ボールバルブ
【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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