(57)【要約】【課題】脱水の効率が良く、かつ脱水された浸透水や残土の排出も容易で作業性に優れ、また、安全面でも問題がなく、メンテナンス性も良好な含水土砂の脱水方法および脱水機能付き土砂ホッパーを提供する。【解決手段】この発明では、含水土砂３４をホッパー７内に投入し、ホッパー７内の上部の内側面に帯状の陽極１６を設けるか、または開口部の上面に平面状の陽極３６、４７を設け、かつ下部に設けた集水孔１８、４１を有する陰極に通電して電気浸透脱水作用により前記含水土砂３４から水分を抽出し、その土中水３４ｃを前記集水孔１８、４１を介し真空引きにより負圧とした排水系の内部に導入し、外部へ排水するようにしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含水土砂（３４）を開口部を介しホッパー（７）内に投入し、ホッパー（７）内の上部の内側面に帯状に陽極（１６）を設け、または開口部上面に平面状に設けた陽極（３６，４７）と、下部に設けた集水孔（１８，４１）を有する陰極に通電して電気浸透作用により前記含水土砂（３４）から水分を抽出し、その土中水３４ｃを前記集水孔（１８，４１）を介し真空引きにより負圧とした排水系の内部に導入し、外部へ排水することを特徴とする脱水機能付き土砂ホッパーによる脱水処理方法。
【請求項２】
請求項１記載において、ホッパー（７）の開口部は平面状の陽極（３６、４７）によって塞がれ、内部の含水土砂３４は真空引きにより圧密作用を受け電気浸透作用と真空脱水作用により脱水されることを特徴とする脱水機能付き土砂ホッパーによる脱水処理方法。
【請求項３】
請求項１記載おいての、ホッパー（７）の開口部上面に設けられた陽極（３６，４７）はシート（３５，４６）の下部に設けられ、シート電極（３６Ａ，４５）を形成し、このシート電極（３６Ａ，４５）によりホッパー開口部上面が塞がれることを特徴とする脱水機能付き土砂ホッパー。
【請求項４】
上部が開口し、かつ内部が脱水処理室（８）となり、かつ底部に開閉自在な土砂排出用のゲート（１０）を有するホッパー（７）の上方内側面に、帯状の陽極（１６）または開口部上面に平面状の陽極（３６，４７）を設けるとともに、ホッパー（７）の底部に多数の集水孔（１８、４１）を有する陰極兼集水管（１７）、または陰極兼集水体（４０）を設け、この陰極兼集水管（１７）、陰極兼集水体（４０）に真空ポンプ（２８）と接続された真空引き管（２９）を接続したことを特徴とする脱水機能付き土砂ホッパー。
【請求項５】
請求項４記載において、陰極兼集水管（１７）はゲート（１０）に設けられ、円周方向と軸方向に多数の集水孔（１８）が設けられ、ほぼ水平方向に配置され、かつ真空兼集水排出手段（２７）と接続され、微細土粒子侵入防止用のストレーナ（１９）が設けられたことを特徴とする脱水機能つき土砂ホッパー。
【請求項６】
請求項４記載において、陰極兼集水体（４０）はホッパー（７）底部中央においてほぼ垂直方向に立設され、かつ微細土粒子侵入防止用のストレーナ（３９）が設けられ、真空引き管（２９）が接続されたことを特徴とする脱水機能付き土砂ホッパー。
【請求項７】
請求項４記載において、ホッパー（７）の開口部上面に設けられた陽極（３６，４７）はシート（３５，４６）の下部に設けられシート電極（３６Ａ，４５）を形成し、このシート電極（３６Ａ，４５）によりホッパー開口部上面が塞がれることを特徴とする脱水機能付き土砂ホッパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水土砂の脱水改質方法および装置に係り、詳しくはシールド工事・推進工事やケーソン工事等において発生する高含水状態の軟弱な土砂や、泥土圧シールドで発生するベントナイトや高分子吸水剤などが含まれた泥土状等の排土に含まれている水分を強制的に排出して改質するために好適な脱水機能付き土砂ホッパーによる脱水処理方法およびその土砂ホッパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設汚泥の泥状土砂を改質するには、一般的には主にセメントや生石灰などによる固化処理方法が用いられている。
【０００３】
泥状土砂をセメントや生石灰などにより固化処理する従来の固化処理方法は、泥状土砂を産業廃棄物処理法の対象外である土砂に改質するためには、セメントや生石灰を大量に使用し、固化処理する必要があるという問題があった。
【０００４】
また、含水土砂から内部水を脱水する従来の脱水方法では、処理対象の土質が限定されるという問題があった。すなわち、砂、砂礫、シルトや粘土が混合した土砂の改質には、従来、効果的な脱水は行えない。
【０００５】
また、一般に、シールド工事では道路上の一部を占有したり、借用したりして発進基地を設けるので、スペースの制約を受け、土砂貯留ホッパや土砂貯留土槽の数と大きさが制限されるため、所望の脱水処理を行えない。
【０００６】
また、シールド工事では、砂礫、砂、シルト、粘土があるが、全く均一な土質を対象として掘削することは稀である。すなわち、シールド工事では、種々の層を掘進するため、様々な土質が混合した土砂を掘削・貯蔵するので、これに対応できる土砂改質方法が要求される。
【０００７】
このようなことから、泥土圧シールド工事やニューマチックケーソン工事において排出される含水量の多い泥土状を呈する残土、シルトや粘度が多く含有していることによる含水比の高い軟弱な不透水性土、砂や砂礫にベントナイトや高分子吸水材が混合している汚泥のいずれをも脱水して改質し、その後の再処理費用の削減を図り、さらには汚泥の場合、強度を発現させ、資源として再利用または有効利用を図り得る脱水改質技術が望まれていた。
【０００８】
しかるに、最近、セメントや生石灰を使用するといった土質の改良とは概念を異にする電気浸透法を用いた土質の改良が提案されている。
【０００９】
この先行技術としては、特開平６−２１０３００が存在する。
【００１０】
この先行技術は、ホッパー内に電気浸透用の棒状の電極を設けた構成とし、投入された泥漿等の被脱水物に直流電圧を印加し、必要に応じバイブレーターを併用し脱水するようにしている。
【００１１】
なお、このホッパーは軸により支持され、軸を中心に回動可能とし、ホッパーを回動、反転することにより被脱水物を落下させて取り出すようにしている。
【００１２】
また、ホッパーを一方の電極として用いることを提案している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
この先行例では電極数が少なく、また、投入された土砂との接触面積が少ないため、電気浸透の作用が悪いという課題がある。
【００１４】
また、ホッパーをいちいち手動により軸を中心として回動、反転させ、投入された被脱水物を落下させて取り出すため、作業者に肉体的苦痛を与え、かつ作業性が悪い、という課題がある。
【００１５】
さらに、ホッパー自体を電極として利用しており、絶縁処理についてはなんの配慮もなく、安全性に欠ける、という課題がある。
【００１６】
さらにまた、被脱水物から取り出した水分を外部に取り出す具体的な手段もなく、実用性に欠ける、という課題がある。
【００１７】
また、バイブレーターを併用する場合、電極をいためてしまうおそれがあり、また、その振動により騒音が生じ、環境面でも好ましくない、という課題がある。
【００１８】
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、電気浸透の作用が良好で、かつ抽出された土中水や脱水された残土の排出も容易で作業性に優れ、また、安全面でも問題がなく、メンテナンス性も良好な含水土砂の脱水処理方法およびそれに用いられる脱水機能付き土砂ホッパーを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の処理方法は、含水土砂３４をホッパー７内に投入し、ホッパー７内の上部の内壁側に帯状に陽極１６を設け、または開口部の上面に平面状に設けた陽極３６，４７と、下部に設けた集水孔１８，４１を有する陰極に通電して電気浸透作用により前記含水土砂３４から水分を抽出し、その土中水３４ｃを前記集水孔１８，４１を介し真空引きにより負圧とした排水系の内部に導入し、外部へ排水するようにし、上記目的を達成している。
【００２０】
この場合、ホッパー７の開口部は平面状の陽極（３６，４７）によって塞がれ、内部の含水土砂３４は真空引きにより圧密作用を受け電気浸透作用と真空脱水作用により脱水される。
また、ホッパー７の開口部に設けられた陽極（３６，４７）はシート（３５，４６）の下部に設けられ、シート電極（３６Ａ、４５）を形成し、このシート電極（３６Ａ，４５）によりホッパー開口部上面が塞がれることを特徴とする。
【００２１】
また、この目的のために使用される脱水機能付き土砂ホッパーは、上部が開口し、かつ内部が脱水処理室８となり、かつ底部に開閉自在な土砂排出用のゲート１０を有するホッパー７の上方内側面に帯状の陽極１６を設け、または開口部上面に平面状の陽極３６、４７を設けるとともに、ホッパー７の底部に多数の集水孔１８、４１を有する陰極兼集水管１７または陰極兼集水体４０を設け、この陰極兼集水管１７または陰極兼集水体４０に真空ポンプ２８と接続された真空引き管２９を接続した構成としている。
【００２２】
この場合、上記陰極兼集水管１７はゲート１０に設けられ、円周方向と軸方向に多数の集水孔１８が設けられ、ほぼ水平方向に配置され、かつ真空兼集水排出手段２７と接続され、微細土子の浸入防止用のストレーナ１９を設けたことを特徴としている。
【００２３】
また、陰極兼集水体４０はホッパー７底部中央においてほぼ垂直方向に立設され、かつ微細土粒子侵入防止用のストレーナ３９が設けられ、真空引き管２９が接続されたことを特徴とする。
【００２４】
また、ホッパー７の開口部上面に設けられた陽極３６、４７はシート３５、４６の下部に設けられシート電極３６Ａ、４５を形成し、このシート電極３６Ａ、４５によりホッパー開口部上面を塞ぐことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
この発明では、土砂ホッパーに、電気浸作用と真空脱水作用を持たせ、両者の併用により、土砂の性状を問わず効率良く脱水を行えるようにしている。この場合、電極構造・配置等を含水土砂と極力接触する形状としたり、抽出された土中水を速やかに外部へ排水するようにしたこと等に特徴を有している。
【００２６】
（実施例１）
図１〜図４は本発明の土砂ホッパーの第１実施例を示すもので、図１は一部破断正面図、図２は図１のＡ−Ａ線縦断側面図、図３は土砂ホッパーの下半部の縦断拡大正面図、図４は図３のＢ−Ｂ線縦断側面図である。
【００２７】
これら図１〜図４に示す第１実施例の土砂ホッパーは、土砂ホッパー本体１と、その底部に設けられた排土口開閉用のゲート１０と、電気浸透法による脱水手段１５と、真空脱水法による脱水兼集水排出手段２７とを備えて構成されている。
【００２８】
前記土砂ホッパー本体１はそのほぼ中央部から下方部にかけて、ほぼ漏斗状に形成されている。また、土砂ホッパー本体１の下方は複数本の脚２により、排土用の運搬車が出入り可能な例えば２．５ｍ以上の高さに支持されている。また、土砂ホッパー本体１内の下部中央には、分離帯４が固定されており、この分離帯４により土砂ホッパー本体１内の下部が二股に分かれている。この土砂ホッパー本体１の内周にはライナ５が取り付けられ、前記分離帯４の外側にはライナ６が取り付けられている。また、土砂ホッパー本体１内には、上方から下方に向かって順次、ホッパ７と、脱水処理室８と、底部の前後に二つの排土口９とが設けられている。
【００２９】
前記脚２の下部には、サポータ３が取り付けられていて、土砂用の運搬車の当接に対処している。このサポータ３には、電気的に絶縁性を有し、かつ機械的強度と耐久性とを持った材料が用いられる。
【００３０】
前記ライナ５、６は、天然ゴム混合物、ビニール混合物、エポキシ樹脂、架橋ポリエチレン混合物等、絶縁性でかつ機械的強度と耐久性とを持った材料で作られている。
【００３１】
前記排土口開閉用のゲート１０は、各排土口９に１個宛設けられている。各ゲート１０は、当該排土口９の前後壁の外側に配置されかつヒンジ１１を介して回動自在に取り付けられた２枚１組の支持板１２，１２と、両支持板１２，１２の下部に一体に設けられた底板１３と、開閉操作用のジャッキ１４とを有して構成されている。
【００３２】
前記電気浸透法による脱水手段１５は、ホッパー７の上部に設けられた帯状の陽極１６と、陰極兼集水管１７と、直流電源装置２１等とを備えて構成されている。なお、ホッパー７の上部とは、陰極より上方をいう。また帯状とは平板のみならず短冊・棒状体の陽極を内周に渡って列設して取付けることをいう。
【００３３】
前記陽極１６は、鉄、銅、アルミニウム、白金等の導電性でかつ機械的強度と耐久性とを持った適宜の材料により、板状、棒状または管状に形成されている。また、陽極１６はホッパー７の内側面側に設けられ、その上端部１６ａがホッパー７の上端より作業員の手が触れにくい高さ位置でかつ土砂ホッパー本体１内に処理すべき含水土砂３４を所定量投入したときの、含水土砂３４の上面３４ａよりもやや高い位置に配置され、土砂ホッパー本体１の内周に取り付けられたライナ５の内周に固定され、ホッパー７とは電気的に絶縁されている。ホッパー７の下端部１６ｂは陰極の上方に位置している。
【００３４】
前記陰極兼集水管１７も、鉄、銅、アルミニウム、白金等の導電性でかつ機械的強度と耐久性とを持った適宜の材料により形成されている。この陰極兼集水管１７には、円周方向と軸方向とにそれぞれ複数の集水孔１８が設けられている。前記陰極集水管１７は、前記ゲート１０に少なくとも１本宛配置され、かつほぼ水平方向に配置されている。各陰極兼集水管１７の外側または内側には、排水用のストレーナ１９が設置されている。そして、前記陰極兼集水管１７とストレーナ１９とは、当該ゲート１０の底板１３上に、絶縁性を有し、かつ機械的強度を持った適宜の材料からなる固定部材２０により固定されている。なお、排水用のストレーナ１９は、真空ポンプ２８側に微細な土粒子が侵入しない材質を用いる。材質としては、例えば炭素繊維、編組線、ミズゴケ、シュロなどの繊維体や砂利等を使用する。また、陰極兼集水管１７の外側には導電性の炭素繊維、編組線等を使用することが望ましい。
【００３５】
前記直流電源装置２１には、電位可変型のものが用いられている。この直流電源装置２１は、土砂ホッパー本体１の外部に設置されている。前記直流電源装置２１の（＋）極には、電線２２を介して陽極１６が接続され、この電線２２には電圧計２３と、電流計２４とが接続されている。前記直流電源装置２１の（−）極には、電線２２を介して陰極兼集水管１７が接続されている。
【００３６】
前記土砂ホッパー本体１の脚２と、直流電源装置２１のシャーシは、アース２５により接地されている。
【００３７】
前記各陰極兼集水管１７の上方には、メッシュ板２６が配置されている。このメッシュ板２６は、前記固定部材２０に取り付けられていて、当該陰極兼集水管１７を含水土砂３４から保護している。
【００３８】
前記真空脱水法による脱水兼集水排出手段２７は、前記陰極兼集水管１７と、ストレーナ１９と、真空ポンプ２８等とを備えて構成されている。
【００３９】
前記真空ポンプ２８は、土砂ホッパー本体１の外部の適宜の場所に設置されている。この真空ポンプ２８には、それぞれ真空引き管２９を介して、各陰極兼集水管１７とストレーナ１９の組が接続されている。前記真空引き管２９には、負圧に耐え得る強度を持ったフレキシブル管が用いられている。前記真空引き管２９には、主バルブ３０と、他のバルブ３２を有する清掃パイプ３１とが設けられている。また、真空ポンプ２８には排水管３３が接続されている。
【００４０】
次に、この第１実施例の脱水機能付き土砂ホッパーの作用に関連する脱水処理方法の一例を説明する。
【００４１】
まず、この第１実施例における脱水機能付き土砂ホッパーは、初期状態ではゲート１０，１０が閉じられ、直流電源装置２１および真空ポンプ２８は停止され、真空引き管２９に設けられた主バルブ３０と清掃パイプ３１に設けられたバルブ３２共、閉じられている。
【００４２】
処理すべき含水土砂３４を土砂ホッパー本体１のホッパ７を介して脱水処理室８内に投入し、陽極１６の上端部１６ａよりもやや低い位置、つまり図１に符号３４ａで示す位置付近まで投入する。
【００４３】
ついで、前記直流電源装置２１のスイッチを入れ、これと同時または適宜の時期に真空ポンプ２８を駆動し、真空引き管２９に設けられた主バルブ３０を開ける。なお、清掃パイプ３１に設けられたバルブ３２は閉じたままとする。
【００４４】
前記直流電源装置２１の電源を投入すると、陽極１６および陰極兼集水管１７が通電され、含水土砂３４内の内部水が、矢印で示す土中水３４ｃとして電気浸透作用により脱水され、陽極１６から陰極兼集水管１７に向かって土中水３４ｃは移動するとともに、土中水３４ｃは自重によっても下方の陰極兼集水管１７の方向に移動する。
【００４５】
なお、陽極１６および陰極兼集水管１７に対する通電初期は、大電流が流れないように、電圧計２３および電流計２４を監視しながら電圧を適宜調整する。
【００４６】
前述の電気浸透作用により土中を流れる水量Ｑは、次式で求められる。
Ｑ＝Ｋｅ×ｉｅ×Ａ
ここで、Ｋｅ：電気浸透透水係数  ５×１０−５
ｉｅ：電位勾配  Ｖｏｌｔ／ｃｍ
Ａ：陽極と陰極間の浸透面積
である。
【００４７】
上記式から、電気浸透作用を高めるためには、電圧を上げたりすることが有効であることが分かる。
【００４８】
なお、脱水が進行すると含水土砂３４の水分が低減したり、亀裂が土砂中に生ずるので、電流値が減少する。そこで、予めサンプルによる通電試験を行い、電気浸透作用における脱水進行と電流値を確認しておく。そして、含水土砂３４の脱水処理中に電流計２４により電流値を計測し、改質状況を把握しながら脱水処理する。
【００４９】
一方、前述のごとく真空ポンプ２８を稼動させると、真空引き管２９、ストレーナ１９、陰極兼集水管１７、この陰極兼集水管１７に設けられた複数の集水孔１８を通じて、脱水処理室８内が真空引きされて負圧になり、土中水３４ｃが真空脱水作用により脱水される。
【００５０】
この場合、真空兼集水排出手段２７により、脱水処理室８内における陰極兼集水管１７の近傍を負圧にするようにしているので、真空脱水作用により電気浸透作用が促進され、含水土砂３４の内部水がより一層効果的に脱水される。
【００５１】
前述のごとく抽出された土中水３４ｃは、メッシュ板２６、複数の集水孔１８、陰極兼集水管１７を通ってストレーナ１９に集められ、ついで真空引き管２９、真空ポンプ２８を経て排水管３３から排出される。
【００５２】
含水土砂３４の内部水が電気浸透作用と真空脱水作用の相乗作用により脱水され、脱水処理された分、土砂の容積が減少し、土砂の下面３４ｂが陽極１６の下端部１６ｂの付近まで下降したとき、脱水完了と看做し、直流電源装置２１および真空ポンプ２８を停止させ、主バルブ３０を閉じる。これは目視によって判定しても、あるいはセンサを設けて検知するようにしても良い。
【００５３】
そして、土砂ホッパー本体１の下方に、排土用の運搬車（図示せず）を待機させ、周知のように開閉操作用のジャッキ１４、１４によりゲート１０、１０を開け、脱水処理された土砂を脱水処理容器１の排土口９、９から運搬車へ積み込み、搬出する。
【００５４】
脱水処理された土砂を排土口９、９から排出後、ジャッキ１４、１４により再びゲート１０、１０を閉じ、次に処理すべき含水土砂３４の投入に備える。
【００５５】
ストレーナ１９等を含む集水排出系が土砂で目詰まりしたときは、主バルブ３０を閉め、バルブ３２を開け、清掃媒体の圧送装置（図示せず）から清掃パイプ３１および真空引き管２９を通じてストレーナ１９側に空気または水等の清掃媒体を圧送して清掃し、目詰まりを解消する。
【００５６】
ところで、砂や砂礫の砂質土に対しては、真空脱水法を適用できるが、電気浸透法は効果が小さい。一方、シルトや粘土などの粘性土に対しては電気浸透法が有効であるが、真空脱水法は効果が小さい。
【００５７】
この点、この実施例では、前述のように、電気浸透法と真空脱水法とを併用し、電気浸透作用と真空脱水作用の相乗作用により、含水土砂３４の内部水を抽出して脱水し、その土中水３４ｃを吸引するようにしているので、いかなる性状の土砂をも容易に脱水し、改質することができる。
【００５８】
また、脱水処理室８の上部側の側部に、広い範囲にわたって陽極１６を帯状に設けているので、投入された含水土砂３４と陽極１６とを電気的に広い面積で着接でき、したがって電気浸透法による脱水能力を大幅に高めることができる。
【００５９】
また、この場合、脱水処理容器１の内周と陽極１６との間に電気的に絶縁性を有する材料からなるライナ５を取り付け、このライナ５の外側に陽極１６を固定しているので、感電を防止できるし、迷走電流を防止し、安全性に優れている。なお、ホッパー７の表面に絶縁性のエポキシ樹脂のような樹脂を必要に応じコーティングしても良い。
【００６０】
また、電気浸透法による脱水機能と、真空脱水法による脱水兼集水排出機能の両方を備えているので、含水土砂３４の性状に対応する種々の装置を連ねる必要がなく、省スペース化を図ることができ、しかも陰極兼集水管１７を電気浸透法による脱水手段１５の構成部材と、真空脱水法による脱水兼集水排出手段２７の構成部材を一部共用しているので、様々な性状の土砂３４を小型の装置で一括して処理することができる。
【００６１】
（実施例２）
図５〜図９は本発明の脱水機能付き土砂ホッパーの第２実施例を示すもので、図５は縦断側面図、図６は陽極の側面図、図７は同陽極の底面図、図８は図５のＣ部分の拡大図、図９は図８の一部破断正面図である。また、図１０は陽極の他の例を示す側面図、図１１は図１０に示す陽極の底面図である。
【００６２】
これら図５〜図９に示す第２実施例の土砂ホッパーは、前記第１実施例の装置とは陽極と、陰極と、土中水の集水排出系等が相違している。
【００６３】
すなわち、脱水処理容器１内に投入された処理すべき含水土砂３４の上面３４ａにシート電極３６Ａが着接されている。
【００６４】
前記シート電極３６Ａは、図６および図７に示す例ではシート３５の下面に、陽極３６を一体に取り付けて形成されている。
【００６５】
前記シート３５は、天然ゴム混合物、ビニール混合物、エポキシ樹脂、架橋ポリエチレン混合物等、絶縁性でかつ可撓性を持った材料で形成されている。
【００６６】
前記陽極３６は、移動用キャプタイヤケーブルの導体、銅・すずめっき等の平編組線、銅線、アルミニウム線、ピアノ線、炭素繊維等、導電性でかつ可撓性と機械的強度とを持った材料により形成されていて、前記シート３５の下面に格子状に縫合等により取り付けられている。縫合はその他の形状として例えばジグザグ状としても良い。また、陽極３６は、線状でも面状としても良い。また、剛性のある陽極３６を使用する場合は、陽極３６間に適宜可動部を設け、重石等により土砂に密着させることが好適である。これにより脱水に伴う土砂面の形状変化に陽極３６が絶えず密着するようにする。
【００６７】
前記土砂ホッパー本体１内の下部中央には、分離帯３７が固定され、土砂ホッパー本体１内の下部が二股に分かれていて、二つに分かれた部分の底部にはそれぞれ排土口４４が設けられている。そして、各排土口４４にはゲート１０が設けられている。
【００６８】
前記分離帯３７内には、仕切り板３８が設けられ、分離帯３７は断面ほぼコーン形に形成されている。この仕切り板３８の外側には、浸透水濾過用のストレーナ３９をはさんで陰極兼集水体４０が設けられている。前記ストレーナ３９と陰極兼集水体４０とは、前記仕切り板３８の下部の外側に固定された固定ブロック４２上に載置され、固定されている。
【００６９】
前記仕切り板３８は、絶縁性と機械的強度を持った材料で形成されている。
【００７０】
前記陰極兼集水体４０は、導電性と機械的強度と耐久性とを持った材料で形成されている。この陰極兼集水体４０には、例えば千鳥状に多数の集水孔４１が設けられている。
【００７１】
前記固定ブロック４２は、絶縁性と機械的強度を持った材料で形成されている。
【００７２】
前記シート電極３４の陽極３６は、電線２２により、電位可変型の直流電源装置２１の（＋）極に接続されている。
【００７３】
前記陰極兼集水体４０は、電線２２を介して前記直流電源装置２１の（−）極に接続されている。なお、電線２２の陰極兼集水体４０側の端部は、絶縁性の材料で形成されかつ分離帯３７の仕切り板３８の頂部に取り付けられたブッシュ４３により支持されている。
【００７４】
この第２実施例では、ホッパ７内に、処理すべき含水土砂３４を所定量投入する。
【００７５】
そして、含水土砂３４の上面３４ａ側に陽極３６を配して上記構成のシート電極４５を被せて密閉する。ついで、直流電源装置２１の電源を入れ、また、真空ポンプ２８を駆動させる。
【００７６】
前述のごとく直流電源装置２１を投入すると、陽極３６と陰極兼集水体４０が通電され、電気浸透作用により含水土砂３４の内部水が抽出され、その土中水３４ｃは陽極３６から下方に設けられた陰極兼集水体４０に向かって移動する。また、矢印で示す土中水３４ｃは自重によっても、上方から下方に向かって移動する。
【００７７】
前記直流電源装置２１とほぼ同時、または好ましい時期に真空ポンプ２８を駆動させると、真空引き管２９、分離帯３７に設けられたストレーナ３９、陰極兼集水体４０に設けられた多数の集水孔４１を通じて、土砂ホッパー本体１内の脱水処理室８の、陰極兼集水体４０の外側近傍が真空引きされ、負圧になる。その結果、この真空脱水作用により含水土砂３４の土中水３４ｃが吸引され、土中水３４ｃは脱水処理室８内の上方から下方の陰極兼集水体４０に向かって移動し、かつ内部に導入される。
【００７８】
このように、この実施例では電気浸透作用に加え、シート電極３６Ａによってホッパー７の開口部が塞がれ内部を密閉し、そこに真空脱水作用を付与したので、これらの相乗効果により内部の含水土砂３４の脱水を速やかに行うことができる。
【００７９】
すなわち、電気浸透作用により、含水土砂３４の含水量が低下すると土砂が収縮して亀裂が生じる。この現象は、含水量の大きい軟弱な粘性土ほどその傾向が大きい。土砂中に亀裂が生ずると陽極の電極３６から陰極側へ電流が流れにくくなるため、それ以降の電気浸透効果が著しく損なわれる。
【００８０】
そこで、電気浸透法に真空脱水法を併用することにより、シート電極３６Ａにより大気と遮断されたホッパー７内の含水土砂３４に対し、常に上方からの圧密作用を与えることにより、上述の亀裂の発生を防止することができる。これによって、含水土砂３４に対し電気浸透効果を持続的に付与することができる。
【００８１】
また、真空ポンプ２８による減圧下では水（液体）の沸点降下による蒸発乾燥作用が加わり、脱水される土中水３４ｃは気化した状態で真空ポンプ２８に吸引されるため、密閉状態下での電気浸透作用と真空脱水作用の相乗効果が期待できる。
【００８２】
吸引された土中水３４ｃは、陰極兼集水体４０に設けられた多数の集水孔４１を通じてストレーナ３９を介し真空引き管２９、真空ポンプ２８を経て排水管３３より排出される。
【００８３】
なお、電気浸透法で使用する陽極には、ブレード状、棒状、管状、シート状、またはこれらの形状を適宜組み合わせたものを使用してもよく、また陰極兼集水体４０には図示のほぼコーン形のものに限らず、ほぼ山形、逆Ｖ字形、逆Ｕ字形、台形または多角形に形成されたものを取り付けて使用してもよい。
【００８４】
この第２実施例の他の構成、作用については、前記第１実施例と同様である。
【００８５】
【実施例３】
この第３実施例における図１０および図１１に示すシート電極４５は、シート４６の下面に格子状の陽極４７を一体に取り付け、この陽極４７における格子の交点部に下方に向かって延びる陽極棒４８を取り付けて構成している。そして、前記シート電極４５の格子状の陽極４７は、電線２２により、電位可変型の直流電源装置（図１０、図１１では省略）の（＋）極に接続されている。
【００８６】
前記シート４６は、電気絶縁性と可撓性を持った材料で形成されている。
【００８７】
前記陽極４７と陽極棒４８は、導電性でかつ機械的強度と耐久性とを持った材料で形成されている。
【００８８】
前記シート電極４５は、使用に当たっては土砂ホッパー本体１内に充填された含水土砂の上方から各陽極棒４８を押し込み、含水土砂の上面に格子状の陽極４７を着接させ、含水土砂の上面にシート４６を被せて、陽極４７と各陽極棒４８に通電する。
【００８９】
含水土砂３４は脱水されると容積が減少し、水位が下がるように土砂の上面が下がるが、下がっても、この実施例では、下方に延びる陽極棒４８を土砂中につきさしているため、電気浸透作用を付与させることができる。
【００９０】
その他については、上記第２実施例と同様である。なお、この第３実施例の陽極構造としては、第２実施例のものを用い、それに陽極棒４８を付設した態様としても良い。また、陽極３５、４６を面状に形成し、上面を絶縁被覆した構成とし、シート３５、４６を省くことも可能である。
【００９１】
【発明の効果】
請求項１記載の土砂ホッパーの脱水方法によれば、ホッパー７内に投入された含水土砂３４を電気浸透作用と真空引きによる真空脱水作用とにより内部水を抽出・集水・排水するようにしているため、含水土砂３４の脱水性が良く、かつ確実に外部へ排水できる。また、この土砂ホッパー１は電気浸透法と真空脱水法とを併用しているため、処理すべき土砂が電気浸透法では脱水効果の少ない砂や砂礫等の砂土であっても、もしくは真空脱水法では脱水効果の少ないシルトや粘土等の粘性土、またはこれらが混在したものであっても、性状を問わず脱水して改質し得る効果がある。
【００９２】
請求項２記載の脱水処理方法によれば、電気浸透作用による含水土砂３４の脱水により生じ得る亀裂による電気浸透作用の低下を、ホッパー７の開口部を塞ぎ内部を密閉し、真空脱水により含水土砂３４を圧密して亀裂発生を防止したため、両者の相乗効果により脱水効果を高め、かつ処理に要する時間を短縮することができる。
【００９３】
請求項３記載の脱水機能付き土砂ホッパーによれば、ホッパー７の上部に帯状の陽極１６またはホッパー開口部に面状の陽極３６、４７を設け、含水土砂３４と広面積で着接するようにしたため、脱水の効率が良く、また、先行例のような騒音源となるバイブレータも不要である。
【００９４】
請求項４、５記載の脱水機能付き土砂ホッパーによれば、ストレーナ１９、３９によって真空ポンプ２８側へ微細な土粒子の侵入を防止することができ、故障を防止でき、かつ長期の継続使用に耐えることができる。
【００９５】
請求項６記載の脱水機能付き土砂ホッパーによれば、上記請求項２と同様の作用効果を得ることができる。
【００９６】
また、上記諸効果に加え、本発明の脱水機能付き土砂ホッパー１は、底部が開閉自在になっており、開いて脱水された土砂を外部に簡単に排出するようにしているため、先行例に比べて作業性が格段に良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であって、一部を破断して内部構成を示す概略側面図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ線縦断面側面図を示す。
【図３】本発明の第１実施例にかかる土砂ホッパーの下半部の縦断拡大正面図を示す。
【図４】図３中Ｂ−Ｂ線縦断側面図を示す。
【図５】本発明の第２実施例の縦断面側面図を示す。
【図６】本発明の第２実施例で用いられる遮蔽シートおよび陽極の側面図を示す。
【図７】同上の底面図を示す。
【図８】図５におけるＣ部分の拡大図を示す。
【図９】図８の一部破断正面図を示す。
【図１０】本発明の第３実施例における陽極の側面図を示す。
【図１１】同上の底面図を示す。
【符号の説明】
１  土砂ホッパー本体
２  脚
３  サポータ
４  分離帯
５  ライナ
６  ライナ
７  ホッパー
８  脱水処理室
９  排土口
１０  ゲート
１１  ヒンジ
１２  指示板
１３  底板
１４  ジャッキ
１５  脱水手段
１６  陽極
１７  陰極兼集水管
１８  集水孔
１９  ストレーナ
２０  固定部材
２１  直流電源装置
２２  電線
２３  電圧計
２４  電流計
２５  アース
２６  メッシュ板
２７  脱水兼集水排出手段
２８  真空ポンプ
２９  真空引き管
３０  主バルブ
３１  清掃パイプ
３２  バルブ
３３  排水管
３４  含水土砂
３４ａ  含水土砂の上面
３４ｂ  脱水された土砂の上面
３４ｃ  土中水
３５  シート
３６  陽極
３６Ａ  シート電極
３７  分離帯
３８  仕切り板
３９  ストレーナ
４０  陰極兼集水体
４１  集水孔
４２  固定ブロック
４３  ブッシュ
４４  排土口
４５  シート状電極
４６  シート
４７  陽極
４８  陽極棒
【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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【図１１】
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