(57)【要約】【課題】搬送管にコイルを適切に巻き付けることができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができるコイル設置仕様測定装置、及びコイル設置仕様測定方法を提供する。【解決手段】一実施形態に係るコイル設置仕様測定装置は、工事において用いられる流動性材料Ｆを内部で圧送する搬送管に巻き付けられるコイルの設置仕様を測定するコイル設置仕様測定装置２０であって、流動性材料Ｆを収容する円筒状の容器２１と、容器２１の径方向Ｄ２の外側に巻き付けられたコイル２６と、容器２１の内部を仕切る仕切部材２３と、仕切部材２３から容器２１の軸線方向Ｄ１に延びる軸部２４を中心として仕切部材２３を回転させる軸部２４及びモータ２５と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工事において用いられる流動性材料を内部で圧送する搬送管に巻き付けられるコイルの設置仕様を測定するコイル設置仕様測定装置であって、
前記流動性材料を収容する円筒状の容器と、
前記容器の径方向外側に巻き付けられたコイルと、
前記容器の内部を仕切る仕切部材と、
前記仕切部材から前記容器の軸線方向に延びる軸を中心として前記仕切部材を回転させる回転部材と、
を備えるコイル設置仕様測定装置。
【請求項２】
前記容器の径方向外側に設けられる円筒状のコイル巻き部材を備え、
前記コイルは、前記コイル巻き部材の軸線方向及び径方向に延びるように前記コイル巻き部材に巻き付けられる、
請求項１に記載のコイル設置仕様測定装置。
【請求項３】
前記コイル巻き部材に巻き付けられるコイル設置部材を備え、
前記コイル設置部材は、前記コイルを構成する複数のケーブルと、前記複数のケーブルのそれぞれの端部に設けられるコネクタと、を有し、
前記コイル巻き部材に前記コイル設置部材が巻き付けられた状態において、一の前記ケーブルの端部に設けられたコネクタが、他の前記ケーブルの端部に設けられたコネクタに接続されることにより、前記コイルが構成される、
請求項２に記載のコイル設置仕様測定装置。
【請求項４】
前記コイル巻き部材は、前記コイル巻き部材の周方向に延びると共に互いに鞘構造とされた幅広部と幅狭部とを有し、
前記幅広部及び前記幅狭部のそれぞれに前記コイルが巻き付けられる、
請求項２又は３に記載のコイル設置仕様測定装置。
【請求項５】
工事において用いられる流動性材料を内部で圧送する圧送管に巻き付けられるコイルの設置仕様を測定するコイル設置仕様測定方法であって、
円筒状の容器に前記流動性材料を収容する工程と、
前記容器の径方向外側に前記コイルを巻き付ける工程と、
前記容器の内部を仕切ると共に前記流動性材料を撹拌する仕切部材を回転部材で回転したときの前記回転部材のトルクを測定することにより、前記コイルの巻き方を測定する工程と、
を備えるコイル設置仕様測定方法。
【請求項６】
前記コイルの巻き方を測定する工程は、前記コイルの巻き数を測定する工程と、測定した巻き数で複数の前記コイルを巻き付けて前記複数の前記コイルの間隔を測定する工程と、を有する、
請求項５に記載のコイル設置仕様測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事において用いられる流動性材料を内部で圧送する搬送管に設置されるコイルのコイル設置仕様測定装置、及びコイル設置仕様測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工事で用いられる土砂又はコンクリート等の流動性材料を圧送する圧送方法としては従来から種々のものが知られている。例えば特許文献１には、配送管の内部において浚渫土を運送する浚渫土運送システムが記載されている。配送管の内面は粘性の影響によって剪断抵抗が大きく発生し、配送管の内面から離れて中心層に向かうほど剛体流動と類似する流動形態を示す。浚渫土等の混合物を配送する場合、慣性と粘性の影響によって圧力が加えられ、質量が大きい成分は配送管の底に堆積する形態を示す。
【０００３】
特許文献１の浚渫土運送システムは、磁場とトルネード過流技術を用いる浚渫土運送システムである。浚渫土運送システムは、ポンプモジュール、配管モジュール、制御モジュール、データベース及び状態計測ユニットを備える。この浚渫土運送システムでは、まず配送管の内部に圧縮空気を注入し、配送管の内部に液状部と気状部とに分かれて流動するプラグ流を形成する。その後、電磁場を配送管に印加してプラグ流にトルネードを形成することによって流動摩擦抵抗力を減少して浚渫土の流動を制御する。
【０００４】
浚渫土運送システムは、電磁場を配送管に印加するコイルを備える。コイルは、銅等の導電性材料によって構成されており、ファラデーの右手の法則を考慮して配送管に巻き付けられる。また、制御モジュールは、実際の流動情報と内部の液状部の物性情報とに応じてコイルに印加する電流を制御する。制御モジュールは、中央演算部、関数発生部、パルス生成部及びブリッジ回路部を備え、配送管において運送される液状部の流動波形と一致する波形の電流をコイルに印加する。浚渫土運送システムでは、コイルに印加する電流を制御することにより、配送管の内部における浚渫土の配送の効率化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５９４５８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した浚渫土運送システムでは、搬送管にコイルを設置し、搬送管に巻き付けられたコイルに電流を印加することによって配送の効率化を図っている。しかしながら、前述したように、浚渫土運送システムは、ポンプモジュール、配管モジュール、制御モジュール、データベース及び状態計測ユニットを備え、更に制御モジュールは中央演算部、関数発生部、パルス生成部及びブリッジ回路部を有し、構成が複雑で大掛かりである。そのため、搬送管にコイルを設置する作業を適切に行うことができない場合がある。また、搬送管に巻き付けるコイルの巻き数及び間隔等、コイルを巻く仕様は重要である。よって、コイルを搬送管に適切に巻いていない場合には、コイルに電流を印加しても流動性材料を効率よく圧送することができない可能性がある。
【０００７】
本発明は、搬送管にコイルを適切に巻き付けることができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができるコイル設置仕様測定装置、及びコイル設置仕様測定方法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】
【０００８】
本発明に係るコイル設置仕様測定装置は、工事において用いられる流動性材料を内部で圧送する搬送管に巻き付けられるコイルの設置仕様を測定するコイル設置仕様測定装置であって、流動性材料を収容する円筒状の容器と、容器の径方向外側に巻き付けられたコイルと、容器の内部を仕切る仕切部材と、仕切部材から容器の軸線方向に延びる軸を中心として仕切部材を回転させる回転部材と、を備える。
【０００９】
本発明に係るコイル設置仕様測定装置では、円筒状の容器の内部を仕切る仕切部材を備え、容器には流動性材料が収容される。容器の径方向外側にはコイルが巻き付けられ、仕切部材は容器の軸線方向に延びる軸を中心として回転部材によって回転する。よって、回転部材が仕切部材を回転することによって容器の内部の流動性材料が撹拌され、このとき、回転部材にトルクがかかる。一方、容器の径方向外側にはコイルが巻き付けられ、このコイルに電流を流すことにより、容器に電磁場を発生させることができる。よって、コイルの巻き方と回転部材にかかるトルクとの関係を測定することにより、適切なコイルの巻き方を導出することができる。従って、適切なコイルの巻き方を導出することにより、流動性材料を圧送する搬送管にコイルを適切に巻き付けることができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができる。
【００１０】
また、容器の径方向外側に設けられる円筒状のコイル巻き部材を備え、コイルは、コイル巻き部材の軸線方向及び径方向に延びるようにコイル巻き部材に巻き付けられてもよい。この場合、容器に対して容器の軸線方向に延びるようにコイルをコイル巻き部材に巻き付けることができるので、適切なコイルの巻き方を効率よく導出することができる。
【００１１】
また、コイル巻き部材に巻き付けられるコイル設置部材を備え、コイル設置部材は、コイルを構成する複数のケーブルと、複数のケーブルのそれぞれの端部に設けられるコネクタと、を有し、コイル巻き部材にコイル設置部材が巻き付けられた状態において、一のケーブルの端部に設けられたコネクタが、他のケーブルの端部に設けられたコネクタに接続されることにより、コイルが構成されてもよい。この場合、コイル設置部材のケーブル保持部材をコイル巻き部材に巻き付けて複数のケーブルのそれぞれをコネクタによって互いに接続することにより、コイル巻き部材へのコイルの設置を容易に行うことができる。従って、コイル巻き部材へのコイルの設置を容易に行うことができるので、コイル設置仕様の測定を効率よく行うことができる。
【００１２】
また、コイル巻き部材は、コイル巻き部材の周方向に延びると共に互いに鞘構造とされた幅広部と幅狭部とを有し、幅広部及び幅狭部のそれぞれにコイルが巻き付けられてもよい。この場合、幅広部に巻き付けられたコイルと、幅狭部に巻き付けられたコイルとの間隔は、幅広部及び幅狭部のスライドによって変更される。従って、コイルを巻き直さなくても容易に間隔の変更を行うことができるので、コイル設置仕様の測定を効率よく行うことができる。
【００１３】
本発明に係るコイル設置仕様測定方法は、工事において用いられる流動性材料を内部で圧送する圧送管に巻き付けられるコイルの設置仕様を測定するコイル設置仕様測定方法であって、円筒状の容器に流動性材料を収容する工程と、容器の径方向外側にコイルを巻き付ける工程と、容器の内部を仕切ると共に流動性材料を撹拌する仕切部材を回転部材で回転したときの回転部材のトルクを測定することにより、コイルの巻き方を測定する工程と、を備える。
【００１４】
本発明に係るコイル設置仕様測定方法では、円筒状の容器の内部を仕切る仕切部材が容器に収容された流動性部材を回転部材の回転によって撹拌する。このとき、回転部材には仕切部材の流動性材料の撹拌に伴うトルクがかかる。一方、容器の径方向外側にはコイルが巻き付けられ、このコイルに電流を流すことにより、容器に電磁場を発生させることができる。従って、コイルの巻き方と回転部材にかかるトルクとの関係を測定することにより、適切なコイルの巻き方を導出することができる。よって、適切なコイルの巻き方を導出することにより、流動性材料を圧送する搬送管にコイルを適切に巻き付けることができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができる。
【００１５】
また、コイルの巻き方を測定する工程は、コイルの巻き数を測定する工程と、測定した巻き数で複数のコイルを巻き付けて複数のコイルの間隔を測定する工程と、を有してもよい。この場合、適切なコイルの巻き数を測定し、その後、適切な巻き数で巻いた複数のコイルの間隔を測定する。従って、適切なコイルの巻き数と適切なコイルの間隔とを測定することができるので、適切なコイルの巻き方をより具体的に把握することができる。従って、搬送管に適切且つスムーズにコイルを設置することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、搬送管にコイルを適切に巻き付けることができると共に、流動性材料を効率よく圧送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るコイル設置仕様測定装置の対象となるコイルが適用される工事現場の例を示す図である。
【図２】図１の工事現場における流動性材料の搬送経路の一部を拡大した図である。
【図３】搬送管の例を示す斜視図である。
【図４】図３の搬送管、コイル及び電力供給装置を模式的に示す図である。
【図５】図３の搬送管の内部に形成された潤滑層及び流動性材料を模式的に示す図である。
【図６】第１実施形態に係るコイル設置仕様測定装置を示す斜視図である。
【図７】図６のコイル設置仕様測定装置から得られた結果の例を示すグラフである。
【図８】図６のコイル設置仕様測定装置において複数のコイルの間隔を測定する例を示す斜視図である。
【図９】図８のコイル設置仕様測定装置から得られた結果の例を示すグラフである。
【図１０】搬送管に巻き付けられた複数のコイルに生じる磁場の方向と流動性材料の圧送方向とを模式的に示す図である。
【図１１】磁場の方向が流動性材料の圧送方向に一致する箇所を想定したコイルの測定方法を説明する図である。
【図１２】磁場の方向が流動性材料の圧送方向と交差する箇所を想定したコイルの測定方法を説明する図である。
【図１３】（ａ）は、第２実施形態に係るコイル設置仕様測定装置のコイル設置部材の例を示す図である。（ｂ）は、第３実施形態に係るコイル設置仕様測定装置のコイル巻き部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、図面を参照しながら本発明に係るコイル設置仕様測定装置及びコイル設置仕様測定方法の実施形態について詳細に説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態に係るコイル設置仕様測定装置及びコイル設置仕様測定方法が適用されるコイルが用いられる工事現場の例である現場Ａについて説明する。図１に示されるように、現場Ａでは、現場Ａにおいて用いられる流動性材料を搬送管１の内部に通して流動性材料を圧送する。搬送管１は、例えば鋼管であるが、金属以外の材料によって構成されていてもよい。搬送管１の断面形状は、例えば円環状であるが、四角形等、他の形状であってもよい。本実施形態では、流動性材料が土砂１０（図５参照）であり、搬送管１が土砂１０の搬送経路である例について説明する。
【００２０】
現場Ａでは、建築構造物を造るために地盤を掘削し、掘削により生じた土砂１０を搬送管１に通して地下Ｇから地上Ｔに向かって圧送する。例えば、現場Ａでは、掘削機２を前進させるシールド工事が行われる。一例として、搬送管１は、掘削機２から土砂を取り入れる取り入れ口１ａから斜め上方に延びる土砂導入部１Ａと、土砂導入部１Ａの上部から略水平に延びる水平延在部１Ｂと、水平延在部１Ｂの土砂導入部１Ａとの反対側の端部から地上Ｔに延びる鉛直延在部１Ｃと、鉛直延在部１Ｃの上端において土砂が排出される土砂排出部１Ｄとを含む。
【００２１】
例えば、鉛直延在部１Ｃは、地下Ｇから地上Ｔに延び出しており、土砂排出部１Ｄは鉛直延在部１Ｃの上端から略水平方向に折り曲げられている。一例として、土砂排出部１Ｄの下方には、土砂１０を一時的に収容する土砂ホッパ３が設けられており、土砂ホッパ３の下方にはダンプトラック４が設けられる。土砂排出部１Ｄは土砂ホッパ３に土砂１０を排出し、土砂ホッパ３はダンプトラック４に土砂１０を積載する。そして、ダンプトラック４は積載された土砂１０を搬出する。
【００２２】
例えば、水平延在部１Ｂの下方には空間Ｃが形成されており、空間Ｃには、シールド工事に用いられる機器が配置される。一例として、空間Ｃには、ポンプ５ａ、運転台車５ｂ、パワーユニット台車５ｃ、制御盤台車５ｄ、作泥土材台車５ｅ、トランス台車５ｆ、ケーブル台車５ｍ、２次排土ポンプ５ｇ、伸縮管５ｈ及び材料台車５ｊが配置される。但し、ポンプ５ａを含む上記の各機器は、搬送管１の任意の位置に配置される。また、上記の各機器の配置はあくまで一例であって上記の装置以外のものが配置されてもよいし、一部の装置が省略されてもよい。土砂導入部１Ａと水平延在部１Ｂの間には排土ポンプ５ｋが設けられており、排土ポンプ５ｋによって土砂導入部１Ａから水平延在部１Ｂに土砂１０が圧送される。
【００２３】
図２は、搬送管１の土砂導入部１Ａを拡大した図である。土砂導入部１Ａは土砂１０を取り込むスクリューコンベヤ６を備えており、スクリューコンベヤ６は取り入れ口１ａから水平延在部１Ｂに向かって斜め上方に延びている。例えば、掘削機２は、土砂１０を掘削するカッタ２ａと、土砂１０を練り混ぜる練混ぜ翼２ｂと、カッタ２ａを駆動するカッターモータ２ｃと、カッタ２ａを押し出すシールドジャッキ２ｄと、作泥土材を注入する作泥土材注入孔２ｅとを備える。
【００２４】
一例として、掘削機２は、泥土加圧シールド工法を行う。カッタ２ａで切削した土砂１０が泥土に変換されると共に切羽の安定が図られ、泥土圧によって掘進管理が行われる。例えば、掘削機２は、カッタ２ａで掘削した土砂１０に作泥土材を注入し、練混ぜ翼２ｂで作泥土材と土砂１０を練り混ぜてから土砂１０を土砂導入部１Ａ（スクリューコンベヤ６）の取り入れ口１ａに導入する。
【００２５】
図１及び図２に示されるように、例えば、搬送管１の土砂導入部１Ａ及び水平延在部１Ｂには土砂１０の圧送を促進するコイル群１１，１２が設けられる。一例として、コイル群１１は、土砂１０の搬送経路における土砂導入部１Ａの上流側（取り入れ口１ａ側）に設置されている。また、コイル群１２は、土砂１０の搬送経路における水平延在部１Ｂの上流側（土砂導入部１Ａ側の端部）に設置されている。但し、コイル群１１，１２は、上記とは異なる搬送管１の部分に設置されてもよい。
【００２６】
搬送管１には、土砂１０と共に圧送する混和剤を供給する混和剤供給部１８が設けられる。一例として、混和剤供給部１８は、土砂１０の搬送経路におけるコイル群１１の上流側に設けられ、混和剤供給部１８から搬送管１の内部にごく少量の混和剤が供給される。混和剤は、例えば、気泡材、減水剤又は潤滑剤である。気泡材は、例えば、切羽の安定のために用いられるシールド工事用の気泡であって、この場合、シールド工事用の気泡を土砂１０の圧送性向上のために有効活用することができる。前述した混和剤として用いられる減水剤は、例えば、静電気的な反発作用を生じさせて流動性を増大させる混和剤である。また、混和剤が電気的な影響を受けやすい材料を含む場合、搬送管１の内部における土砂１０の圧送をよりスムーズに行うことが可能となる。
【００２７】
図３は、配置されるコイル群１１（コイル群１２）の一例を拡大した斜視図である。図３に示されるように、コイル群１１（コイル群１２）は、ケーブルから成る複数のコイル１１ａ（コイル１２ａ）を備える。コイル群１２は、コイル群１１と同様の構成を備えるため、以下ではコイル群１１（コイル１１ａ）の説明を行い、コイル群１２（コイル１２ａ）の説明は適宜省略する。また、本明細書において、「コイル」とはケーブルが螺旋状又は渦巻状に巻かれたものを示しており、「コイル群」とは複数のコイルの集合体を示している。
【００２８】
各コイル１１ａは、１本のケーブルによって構成されている。すなわち、１本のケーブルが搬送管１の外面１ｂに螺旋状に巻き付けられてコイル１１ａを構成する。各コイル１１ａを成す１本のケーブルは外面１ｂに密着していてもよいし、外面１ｂから離間していてもよい。また、一のコイル１１ａから離れた位置でケーブルが搬送管１の外面１ｂに螺旋状に巻き付けられることにより上記コイル１１ａとは別のコイル１１ａが構成される。このように搬送管１の外面１ｂに１本のケーブルが巻き付けられることによって複数のコイル１１ａが構成される。各コイル１１ａと搬送管１の外面１ｂとの間にはバンド１３が介在し、バンド１３によって各コイル１１ａが外面１ｂに固定される。
【００２９】
図４は、コイル群１１の各コイル１１ａ（コイル群１２の各コイル１２ａ）に電流を流す電力供給装置１５と、電流の供給によって各コイル１１ａに生じる磁場Ｍ（磁界）を模式的に示している。磁場Ｍは、コイル１１ａへの電流によって生じる電磁場（ＥＭＦ：Electromagnetic Field）である。すなわち、コイル１１ａ，１２ａが存在する搬送管１の箇所にはＥＭＦが発生する。電力供給装置１５は、各コイル１１ａに電流を供給する。電力供給装置１５では、各コイル１１ａに供給する電流の大きさ、及び、各コイル１１ａに供給する電流の周波数を調整可能となっている。
【００３０】
電力供給装置１５は、各コイル１１ａに供給する電流の大きさ、及び、各コイル１１ａに供給する電流の周波数、を確認可能なモニタ１５ａを備える。各コイル１１ａに電力供給装置１５から電流を流すと、搬送管１に巻き付けられた各コイル１１ａから磁場Ｍが発生し、磁場Ｍの向きは所謂右手の法則に倣った方向となる。本実施形態では、搬送管１の外面１ｂに各コイル１１ａを螺旋状に巻いているので、搬送管１の長手方向（軸線方向）に沿った磁場Ｍが発生する。
【００３１】
図５は、コイル１１ａが巻き付けられた搬送管１の断面を示す図である。図４及び図５に示されるように、搬送管１に磁場Ｍが発生すると、搬送管１の内部において圧送される土砂１０が磁場Ｍを受けることにより土砂１０が保有している水分が土砂１０の外に滲出する。このように、磁場Ｍが土砂１０から水を滲出し、土砂１０から滲出した水は搬送管１の内面１ｃに付着する潤滑層Ｌを形成する。潤滑層Ｌはコイル１１ａが設置された搬送管１の内面１ｃから搬送管１に沿って長く延びるように形成される。一例として、搬送管１の直径は１２５ｍｍであり、潤滑層Ｌの厚さは１ｍｍ以上且つ２ｍｍ以下である。
【００３２】
このように搬送管１の内面１ｃに潤滑層Ｌを形成することによって土砂１０が内面１ｃに付着しにくくなるので、内面１ｃへの土砂１０の付着が抑制され、スムーズな土砂１０の圧送が可能となる。また、搬送管１は、搬送管１の内部の圧力を測定する圧力計１６と、搬送管１の内部の流量を測定する流量計１７とを備えており、圧力計１６及び流量計１７は搬送管１の任意の位置に設けられる。
【００３３】
以下では、土砂を搬送管の内部で圧送する圧送方法について説明する。ところで、コイル１１ａ，１２ａを有しない従来の圧送方法では、土砂の流動性が小さい場合に搬送管の内面と土砂との間の摩擦が大きくなることにより、土砂の圧送時に搬送管の振動が生じたり騒音が生じたりする問題があった。更に、搬送管の内面と土砂との間の摩擦が大きくなることによって搬送管の内部に土砂が蓄積し、土砂を圧送できなくなるという問題もあった。
【００３４】
また、従来の圧送方法では、搬送管の内面に注水リングが配置され、注水リングから搬送管の内面に注水を行うことによって土砂の圧送を行っていた。この従来の圧送方法では、搬送管の内面と土砂との間に注水に伴う水の層を形成することができるため、搬送管の内面と土砂との間の摩擦を低減することが可能である。しかしながら、この圧送方法では、圧送される土砂に注水が行われるため、注水量によっては土砂の水分比が大きく変化する問題が発生する。この場合、土砂の圧送後に土砂の水分比が大きくなることにより土砂が泥濘化するので、土砂をそのまま搬出できない。従って、泥濘化した土砂にセメント又は石灰等の改質材を付与して土砂を改質してから搬出しなければならないため、搬送管から出た後の土砂の処理を容易に行うことができないという問題があった。
【００３５】
また、コイル１１ａ，１２ａを搬送管１に設置して土砂１０の圧送を行う場合には、前述したように、土砂１０の水分から潤滑層Ｌが形成されるため、土砂１０の泥濘化を回避することができると共に、搬送管１から出た後の土砂１０の処理を容易に行うことができる。しかしながら、磁場Ｍの作用による土砂１０の圧送性の効果は、搬送管１に巻き付けるコイル１１ａ，１２ａの巻き数及び間隔等、コイル１１ａ，１２ａを巻く方法によって左右され、更に土砂１０の種類によっても左右される。従って、コイル１１ａ，１２ａを搬送管１に適切に巻いていない場合には、コイル１１ａ，１２ａに電流を印加しても土砂１０を効率よく圧送することができない可能性がある。
【００３６】
本実施形態に係るコイル設置仕様測定装置２０は、搬送管１に巻かれるコイル１１ａ，１２ａの設置仕様を測定することにより、搬送管１にコイル１１ａ，１２ａを適切に巻くことを可能とし、コイル１１ａ，１２ａに電流を印加したときに確実に圧送性を良好にすることが可能となる。以下では、本実施形態に係るコイル設置仕様測定装置２０について図６を参照しながら説明する。コイル設置仕様測定装置２０は、例えば、事前に室内でコイル１１ａ，１２ａの巻き方を検証可能な装置であり、事前に適切なコイル１１ａ，１２ａの巻き方を測定することが可能である。
【００３７】
図６に示されるように、コイル設置仕様測定装置２０は、円筒状の容器２１と、容器２１の径方向外側に位置する円筒状のコイル巻き部材２２と、容器２１の内部を仕切る板状の仕切部材２３と、仕切部材２３から容器２１の軸線方向Ｄ１に延びる軸部２４と、軸部２４（軸）を介して仕切部材２３を回転させるモータ２５とを備える。軸部２４及びモータ２５は、仕切部材２３を回転させる回転部材である。
【００３８】
容器２１は、有底円筒状を呈する。容器２１は、土砂１０を含む流動性材料Ｆを収容する円筒状の容器であり、コイル巻き部材２２の径方向Ｄ２の内側に設けられる。容器２１の軸線方向Ｄ１の高さ（長さ）は、例えば、搬送管１の内面１ｃの周方向の長さと同程度とされており、３０ｃｍ以上且つ４０ｃｍ以下とされている。これにより、容器２１の内面２１ａを搬送管１の内面１ｃに近い環境とすることができる。
【００３９】
コイル巻き部材２２は、耐磁性材料、すなわち磁性を帯びない材料によって構成されている。コイル巻き部材２２は、容器２１の外周を囲む円筒状を呈する。コイル巻き部材２２には、巻き数又は間隔の検証のためにコイル２６が巻き付けられる。コイル２６は、コイル巻き部材２２の軸線方向Ｄ１及び径方向Ｄ２に延びるようにコイル巻き部材２２に巻き付けられる。本明細書において、「巻き数」とはコイルを構成するケーブルが周回する数を示しており、「（コイルの）間隔」とは複数のコイル間の距離を示している。
【００４０】
仕切部材２３は、例えば、複数の板状部材２３ａを備える。軸部２４は容器２１の中心を通り、各板状部材２３ａは軸部２４から放射状に延びるように配置される。例えば、複数の板状部材２３ａは容器２１の周方向Ｄ６に等間隔に配置される。一例として、板状部材２３ａの枚数は４枚であり、４枚の板状部材２３ａが９０度の位相角度をもって配置されている。また、各板状部材２３ａの端面と容器２１の内面２１ａとの間には微小な隙間が空いており、この隙間の径方向Ｄ２の長さは例えば２ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下である。このように、各板状部材２３ａの端面と内面２１ａとの間に隙間が設けられることにより、各板状部材２３ａは容器２１の内部で軸部２４を中心に回転することが可能である。
【００４１】
軸部２４は、複数の板状部材２３ａの交差部分から容器２１の軸線方向Ｄ１に棒状に延びており、軸部２４の容器２１との反対側の端部にモータ２５が設けられる。また、容器２１に流動性材料Ｆが収容された状態で軸部２４を中心として仕切部材２３を回転させると、軸部２４にトルクがかかる。コイル設置仕様測定装置２０がこのトルクを測定することにより、コイル２６の適切な巻き数及び間隔を算出可能である。
【００４２】
図６及び図７に示されるように、コイル巻き部材２２にコイル２６を巻いた状態でコイル２６に電流を流し、容器２１に収容された流動性材料Ｆを仕切部材２３で容器２１の周方向Ｄ６に移動させるとコイル２６の巻き数に応じたトルクが軸部２４に発生する。図７に示されるように、コイル２６の巻き数が比較的少ないときＴ１にはコイル２６の巻き数を増やしてもトルクの大きさはほぼ一定であるが、コイル２６の巻き数が一定値Ｕを超えるとコイル２６の巻き数の増加に伴ってトルクが徐々に小さくなる。そして、コイル２６の巻き数が更に増加すると徐々にトルクの減少度合が小さくなり、更にコイル２６の巻き数が増加したときにトルクが殆ど減少しなくなる。このトルクが殆ど減少しなくなるときの最小のコイル２６の巻き数Ｗが最適な巻き数として測定される。
【００４３】
図８に示されるように、コイル設置仕様測定装置２０によって適切なコイル２６の間隔Ｂを測定することが可能である。前述と同様にトルクを軸部２４に発生させた状態にすると共に、図７で得た巻き数Ｗで複数のコイル２６をコイル巻き部材２２に設置して複数のコイル２６の間隔Ｂを調整する。
【００４４】
図９は、間隔Ｂと、トルクが一定値まで低下する時間ｔとの関係を示すグラフである。図９に示されるように、複数のコイル２６の間の間隔Ｂが狭いときＴ３には、間隔Ｂの増大に伴って徐々に時間ｔが短くなり、間隔Ｂが一定値に達すると時間ｔが最小となり、間隔Ｘを超えると時間ｔが徐々に長くなる。この間隔Ｘが最適な間隔として測定される。
【００４５】
図１０に示されるように、搬送管１に巻かれるコイル１１ａの磁場Ｍの方向Ｙ１と流動性材料Ｆである土砂１０の圧送方向Ｙ２とは一致している。コイル設置仕様測定装置２０では、図１１に示されるように、コイル２６の磁場Ｎ（電磁場）の方向Ｄ３と流動性材料Ｆの圧送方向Ｄ４とを一致させることができるので、現場の搬送管を再現したコイルの巻き方の測定を行うことが可能である。
【００４６】
また、図１０に示されるように、搬送管１に巻かれるコイル１１ａの端部１１ｂには、磁場Ｍの方向が流動性材料Ｆの圧送方向Ｙ２と異なる箇所が存在する。コイル設置仕様測定装置２０では、図１２に示されるように、容器２１の外面２１ｂに周方向Ｄ６にコイル２６を巻き付けることにより、コイル２６の磁場Ｎの方向Ｄ５と流動性材料Ｆの圧送方向Ｄ４とを異ならせることができる。従って、この場合も現場の搬送管を再現したコイルの巻き方の測定を行うことが可能である。
【００４７】
次に、本実施形態に係るコイル設置仕様測定方法について説明する。このコイル設置仕様測定方法は、前述したコイル設置仕様測定装置２０を用いて行われる。まず、図６に示されるように、コイル設置仕様測定装置２０の容器２１に流動性材料Ｆを収容すると共に（流動性材料を収容する工程）、コイル巻き部材２２にコイル２６を少し巻き付ける（コイルを巻き付ける工程）。次に、モータ２５で軸部２４及び仕切部材２３を回転させて軸部２４にトルクを生じさせると共にコイル２６に電流を流し、図７に示されるように、巻き数とトルクとの関係を測定する。そして、コイル２６の巻き数を少しずつ増やし、トルクが下がりきったことを測定したときの巻き数Ｗを最適巻き数として測定する（巻き方を測定する工程、巻き数を測定する工程）。
【００４８】
続いて、図８に示されるように、測定した最適な巻き数Ｗでコイル巻き部材２２に２つのコイル２６を間隔Ｂを狭くした状態で巻き付ける。そして、モータ２５で軸部２４及び仕切部材２３を回転させて軸部２４にトルクを生じさせると共に各コイル２６に電流を流し、図９に示されるように、間隔Ｂとトルクが下がりきるまでの時間ｔとの関係を測定する。そして、間隔Ｂを少しずつ増やし、時間ｔが最小になったときの間隔Ｂを最適な間隔Ｘとして測定する（巻き方を測定する工程、間隔を測定する工程）。以上のように最適な巻き数Ｗ及び最適な間隔Ｘを測定した後に一連の工程を完了する。
【００４９】
次に、本実施形態に係るコイル設置仕様測定装置２０及びコイル設置仕様測定方法から得られる作用効果について詳細に説明する。図６に示されるように、本実施形態に係るコイル設置仕様測定装置２０及びコイル設置仕様測定方法では、円筒状の容器２１の内部を仕切る仕切部材２３を備え、容器２１には流動性材料Ｆが収容される。容器２１の径方向Ｄ２の外側にはコイル２６が巻き付けられ、仕切部材２３は容器２１の軸線方向Ｄ１に延びる軸部２４を中心としてモータ２５によって回転する。よって、モータ２５及び軸部２４が仕切部材２３を回転することによって容器２１の内部の流動性材料Ｆが撹拌され、このとき、軸部２４にトルクがかかる。一方、容器２１の径方向Ｄ２の外側にはコイル２６が巻き付けられ、コイル２６に電流を流すことにより、容器２１に磁場Ｎ（図１１参照）を発生させることができる。
【００５０】
よって、コイル２６の巻き方と軸部２４にかかるトルクとの関係を測定することにより、適切なコイル２６の巻き方を測定することができる。従って、適切なコイル２６の巻き方を測定することにより、流動性材料Ｆである土砂１０を圧送する搬送管１にコイル１１ａ，１２ａを適切に巻き付けることができるので、土砂１０を効率よく圧送することができる。
【００５１】
また、コイル設置仕様測定装置２０は、容器２１の径方向Ｄ２の外側に設けられる円筒状のコイル巻き部材２２を備え、コイル２６は、コイル巻き部材２２の軸線方向Ｄ１及び径方向Ｄ２に延びるようにコイル巻き部材２２に巻き付けられる。よって、容器２１に対して容器２１の軸線方向Ｄ１に延びるようにコイル２６をコイル巻き部材２２に巻き付けることができるので、適切なコイル２６の巻き方を効率よく導出することができる。
【００５２】
また、本実施形態に係るコイル設置仕様測定方法では、図８に示されるように、コイル２６の巻き方を測定する工程は、コイル２６の巻き数を測定する工程と、測定した巻き数で複数のコイル２６を巻き付けて複数のコイル２６の間隔を測定する工程と、を有する。よって、適切なコイル２６の巻き数Ｗを測定し、その後、適切な巻き数Ｗで巻いた複数のコイル２６の間隔Ｘを測定する。従って、適切なコイル２６の巻き数Ｗと適切なコイル２６の間隔Ｘを測定することができるので、適切なコイル２６の巻き方をより具体的に把握することができる。従って、搬送管１に適切且つスムーズにコイル１１ａ，１２ａを設置することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るコイル設置仕様測定装置について図１３（ａ）を参照しながら説明する。図１３（ａ）に示されるように、第２実施形態に係るコイル設置仕様測定装置は、コイル設置部材３１を更に備える点が前述したコイル設置仕様測定装置と異なっている。以下では、第１実施形態と重複する説明を適宜省略する。
【００５４】
コイル設置部材３１は、例えば、互いに接続される複数のケーブル３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈ，３１ｊ，３１ｋ，３１ｍ，３１ｎ，３１ｐ，３１ｑと、ケーブル３１ａ〜３１ｑを保持するケーブル保持部材３２と、各ケーブル３１ａ〜３１ｑの端部に設けられたコネクタ３３とを備える。ケーブル保持部材３２は、図６等に示されるコイル巻き部材２２に軸線方向Ｄ１及び径方向Ｄ２に接触するように巻き付けることが可能な柔軟性材料によって構成されている。
【００５５】
ケーブル３１ａ〜３１ｑのそれぞれには絶縁処理及び防水処理が施されている。ケーブル３１ａの一端（図１３（ａ）の上端）はケーブル保持部材３２から長く延び出しており、ケーブル３１ａの他端はケーブル保持部材３２がコイル巻き部材２２を覆ったときにコネクタ３３によってケーブル３１ｂの一端に接続される。
【００５６】
また、ケーブル３１ｂの他端はケーブル３１ｃの一端に接続され、ケーブル３１ｃの他端はケーブル３１ｄの一端に接続され、ケーブル３１ｄの他端はケーブル３１ｅの一端に接続され、ケーブル３１ｅの他端はケーブル３１ｆの一端に接続され、ケーブル３１ｆの他端はケーブル３１ｇの一端に接続され、ケーブル３１ｇの他端はケーブル３１ｈの一端に接続され、ケーブル３１ｈの他端はケーブル３１ｊの一端に接続され、ケーブル３１ｊの他端はケーブル３１ｋの一端に接続され、ケーブル３１ｋの他端はケーブル３１ｍの一端に接続され、ケーブル３１ｍの他端はケーブル３１ｎの一端に接続され、ケーブル３１ｎの他端はケーブル３１ｐの一端に接続され、ケーブル３１ｐの他端はケーブル３１ｑの一端に接続される。これらの各接続はコネクタ３３を介して行われる。
【００５７】
また、ケーブル３１ｑの他端はケーブル保持部材３２から長く延び出している。複数のケーブル保持部材３２がコイル巻き部材２２に巻かれた状態において、一のケーブル保持部材３２から延び出すケーブル３１ｑは、他のケーブル保持部材３２から延び出すケーブル３１ａにコネクタ３３を介して接続される。このように一のコイル設置部材３１のケーブル３１ｑと他のコイル設置部材３１のケーブル３１ａとが接続されることにより、複数のコイル設置部材３１の全てのケーブル３１ａ〜３１ｑが１本となるように接続される。
【００５８】
ケーブル保持部材３２は、例えば、ラバー製又は金属製である。一例として、ケーブル保持部材３２の形状は、長方形状とされているが、コイル巻き部材２２の形状に応じて適宜変更可能である。ケーブル保持部材３２は、柔軟に撓めることが可能な可撓性のシート状部材（ラバーマット）であってもよい。ケーブル保持部材３２は、ケーブル３１ａ〜３１ｑを保持する表面３２ａと、表面３２ａの反対側を向く裏面３２ｂとを有する。ケーブル保持部材３２は、裏面３２ｂがコイル巻き部材２２に軸線方向Ｄ１及び径方向Ｄ２に接触するようにコイル巻き部材２２に巻き付けられる。
【００５９】
第２実施形態に係るコイル設置部材３１を用いてコイル巻き部材２２にコイルを設置するコイル設置方法について説明する。まず、ケーブル保持部材３２の裏面３２ｂをコイル巻き部材２２に軸線方向Ｄ１及び径方向Ｄ２に沿うように接触させ、ケーブル保持部材３２をコイル巻き部材２２に巻き付けることによってケーブル保持部材３２でコイル巻き部材２２を径方向Ｄ２に沿うように覆う。そして、前述したようにケーブル３１ａ〜３１ｑをコネクタ３３を介して接続した後、一のコイル設置部材３１から延び出すケーブル３１ｑと隣接するコイル設置部材３１から延び出すケーブル３１ａとをコネクタ３３で接続する。このように、複数のコイル設置部材３１のケーブル３１ａ，３１ｑをコネクタ３３で接続することによって、コイル巻き部材２２へのコイル設置部材３１の設置が完了する。
【００６０】
以上、第２実施形態に係るコイル設置仕様測定装置及びコイル設置仕様測定方法では、コイル設置部材３１が設けられ、コイル設置部材３１は、ケーブル３１ａ〜３１ｑを保持すると共にコイル巻き部材２２に巻き付けられるケーブル保持部材３２と、ケーブル３１ａ〜３１ｑのそれぞれを互いに接続するコネクタ３３とを備える。よって、ケーブル保持部材３２をコイル巻き部材２２に巻き付けてケーブル３１ａ〜３１ｑのそれぞれをコネクタ３３で互いに接続することにより、コイル巻き部材２２へのコイルの設置を容易に行うことができる。従って、コイル巻き部材２２へのコイルの設置を容易に行うことができるので、コイル設置仕様の測定を効率よく行うことができる。
【００６１】
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係るコイル設置仕様測定装置４０について図１３（ｂ）を参照しながら説明する。図１３（ｂ）に示されるように、コイル設置仕様測定装置４０は、コイル巻き部材２２とは異なるコイル巻き部材４２を備える。コイル巻き部材４２は、径方向Ｄ２への幅が広い幅広部４２ａと、径方向Ｄ２への幅が狭い幅狭部４２ｂとを有し、幅広部４２ａ及び幅狭部４２ｂは鞘構造とされている。
【００６２】
幅狭部４２ｂの一部は幅広部４２ａに周方向Ｄ６に入り込んでおり、幅広部４２ａに入り込む幅狭部４２ｂの量を変更可能となっている。すなわち、幅広部４２ａ及び幅狭部４２ｂを互いに周方向Ｄ６にスライドさせることによって、幅広部４２ａに入り込む幅狭部４２ｂの周方向Ｄ６の長さを変更可能である。幅広部４２ａ及び幅狭部４２ｂのそれぞれにはコイル２６が巻き付けられる。
【００６３】
以上、第３実施形態に係るコイル設置仕様測定装置４０は、幅広部４２ａ及び幅狭部４２ｂを有するコイル巻き部材４２を備え、幅広部４２ａ及び幅狭部４２ｂは鞘構造とされており、幅広部４２ａ及び幅狭部４２ｂのそれぞれにコイル２６が巻き付けられる。よって、幅広部４２ａに巻き付けられたコイル２６と、幅狭部４２ｂに巻き付けられたコイル２６との間隔は、幅広部４２ａ及び幅狭部４２ｂの周方向Ｄ６へのスライドによって変更される。従って、コイル２６を巻き直さなくても容易に間隔の変更を行うことができるので、コイル設置仕様の測定を効率よく行うことができる。
【００６４】
以上、本発明に係るコイル設置仕様測定装置及びコイル設置仕様測定方法の実施形態について説明したが、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、コイル設置仕様測定装置の各部の構成、並びに、コイル設置仕様測定方法の各工程の内容及び順序は、上記の要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。
【００６５】
例えば、前述の実施形態では、容器２１、コイル巻き部材２２、仕切部材２３、軸部２４及びモータ２５を備えるコイル設置仕様測定装置２０について説明した。しかしながら、容器、コイル巻き部材、仕切部材、及び仕切部材を回転させる回転部材の形状、大きさ、数、材料及び配置態様は適宜変更可能である。例えば、前述の実施形態では４枚の板状部材２３ａを備える仕切部材２３について説明したが、板状部材の枚数は２枚、３枚又は５枚以上であってもよい。
【００６６】
また、前述の実施形態では、ケーブル３１ａ〜３１ｑを備えるコイル設置部材３１について説明した。しかしながら、コイル設置部材が備えるケーブルの本数は適宜変更可能である。ケーブルの形状、大きさ、材料及び配置態様についても適宜変更可能である。また、前述の実施形態では、金属製又はラバー製のケーブル保持部材について説明した。しかしながら、ケーブル保持部材は、金属又はラバー以外の材料によって構成されていてもよい。また、ケーブル保持部材の形状、大きさ、数及び配置態様についても適宜変更可能である。更に、複数のケーブルを互いに接続するコネクタの形状、大きさ、数、材料及び配置態様は適宜変更可能である。
【００６７】
また、前述の実施形態では、土砂導入部１Ａ、水平延在部１Ｂ、鉛直延在部１Ｃ及び土砂排出部１Ｄを備える搬送管１について説明したが、搬送管の構成は適宜変更可能である。また、前述した実施形態では、カッタ２ａ、練混ぜ翼２ｂ、カッターモータ２ｃ、シールドジャッキ２ｄ及び作泥土材注入孔２ｅを備える掘削機２について説明した。しかしながら、掘削機の構成は適宜変更可能である。
【００６８】
また、前述した実施形態では、混和剤供給部１８が設けられる例について説明したが、混和剤供給部は省略することも可能である。また、前述した実施形態では、土砂１０を圧送する搬送管１について説明したが、本発明に係るコイル設置仕様測定装置及びコイル設置仕様測定方法は、土砂以外の流動性材料を圧送する搬送管にも適用可能である。本発明に係るコイル設置仕様測定装置及びコイル設置仕様測定方法は、例えば水、セメント及び骨材を混ぜてコンクリートを製造するプラントにおいて、コンクリート等の流動性固化物を圧送する搬送管にも適用可能である。
【００６９】
また、前述の実施形態では、土砂ホッパ３及びダンプトラック４が設けられる現場Ａの例について説明したが、土砂ホッパ又はダンプトラックが省略されてもよく、現場の種類は上記の例に限られず適宜変更可能である。また、前述の実施形態では、シールド工事を行う現場Ａで用いられるコイルについて説明したが、本発明に係るコイル設置仕様測定装置及びコイル設置仕様測定方法は、シールド工事以外の工事を行う現場にも適用可能である。本発明に係るコイル設置仕様測定装置及びコイル設置仕様測定方法は、例えば、都市土木の現場、ダムの堆砂の浚渫の現場、鉄道工事の現場、オープンケーソンにおける現場にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１…搬送管、１Ａ…土砂導入部、１Ｂ…水平延在部、１Ｃ…鉛直延在部、１Ｄ…土砂排出部、１ａ…取り入れ口、１ｂ…外面、１ｃ…内面、２…掘削機、２ａ…カッタ、２ｂ…練混ぜ翼、２ｃ…カッターモータ、２ｄ…シールドジャッキ、２ｅ…作泥土材注入孔、３…土砂ホッパ、４…ダンプトラック、５ａ…ポンプ、５ｂ…運転台車、５ｃ…パワーユニット台車、５ｄ…制御盤台車、５ｅ…作泥土材台車、５ｆ…トランス台車、５ｇ…２次排土ポンプ、５ｈ…伸縮管、５ｊ…材料台車、５ｋ…排土ポンプ、６…スクリューコンベヤ、１０…土砂（流動性材料）、１１，１２…コイル群、１１ａ，１２ａ，２６…コイル、１５…電力供給装置、１６…圧力計、１７…流量計、１８…混和剤供給部、２０，４０…コイル設置仕様測定装置、２１…容器、２１ａ…内面、２１ｂ…外面、２２，４２…コイル巻き部材、２３…仕切部材、２３ａ…板状部材、２４…軸部（回転部材）、２５…モータ（回転部材）、３１…コイル設置部材、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ，３１ｇ，３１ｈ，３１ｊ，３１ｋ，３１ｍ，３１ｎ，３１ｐ，３１ｑ…ケーブル、３２…ケーブル保持部材、３２ａ…表面、３２ｂ…裏面、３３…コネクタ、４２ａ…幅広部、４２ｂ…幅狭部、Ａ…現場、Ｂ…間隔、Ｃ…空間、Ｄ１…軸線方向、Ｄ２…径方向、Ｄ３，Ｄ５…方向、Ｄ４…圧送方向、Ｄ６…周方向、Ｆ…流動性材料、Ｇ…地下、Ｌ…潤滑層、Ｍ，Ｎ…磁場、ｔ…時間、Ｔ…地上、Ｕ…一定値、Ｘ…間隔、Ｗ…巻き数。
【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】
2019197029.tif 000009
【図８】
2019197029.tif 000010
【図９】
2019197029.tif 000011
【図１０】
2019197029.tif 000012
【図１１】
2019197029.tif 000013
【図１２】
2019197029.tif 000014
【図１３】
2019197029.tif 000015