(57)【要約】【課題】流体物を空気圧送するための圧送路の途中に注入した圧縮空気が効果的に機能して長距離空気圧送を可能にし、また、一般的な空気圧送において使用される圧縮空気量を経済的、且つ、効率的に決定することができる流体物の空気圧送方法およびシステムを提供する。【解決手段】空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入して空気圧送路の流体物を空気圧送し、注入量が徐々に減少する圧送路閉塞前状態及び注入が不可能になる圧送路閉塞状態のとき、空気圧送路の延長中間部に中間部圧縮空気を注入し圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態を解除して元部圧縮空気の注入を可能とし、圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態の解除後、空気圧送路に中間部圧縮空気と共に元部圧縮空気を注入して流体物を空気圧送する。【選択図】　　　図１
2004115149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、前記空気圧送路の流体物を空気圧送する処理と、
前記空気圧送路への前記元部圧縮空気の注入が不可能になる前の注入量が徐々に減少する圧送路閉塞前状態、及び注入が不可能になる圧送路閉塞状態のとき、前記空気圧送路の延長中間部に中間部圧縮空気を注入し、前記空気圧送路の内部圧力を低下させて前記圧送路閉塞前状態及び前記圧送路閉塞状態を解除し、前記元部圧縮空気の注入を可能とする処理と、
前記圧送路閉塞前状態及び前記圧送路閉塞状態の解除後、前記空気圧送路に前記中間部圧縮空気と共に前記元部圧縮空気を注入して、前記流体物を空気圧送する処理と
を有することを特徴とする流体物の空気圧送方法。
【請求項２】
前記元部圧縮空気は、
前記空気圧送路に注入された流体物量に対する、前記元部圧縮空気の注入量増加に伴う前記元部の圧送路圧力の変化を示す曲線の勾配が０になる点の注入量を、前記流体物量における最適空気注入量とすることを特徴とする請求項１に記載の流体物の空気圧送方法。
【請求項３】
前記中間部圧縮空気を注入することにより元部圧力が低下した状態において、
前記曲線の勾配が０になる点で、前記元部圧縮空気の前記流体物量における最適空気注入量を求める処理と、前記最適空気注入量を求めた点で最適流体物量を単位分増加させる処理と、前記最適流体物量を単位分増加させたところで前記最適空気注入量を増加させる処理の各処理を繰り返した結果、空気圧送システムにおける管理適正値を超えて、前記最適空気注入量を増加させていった前記曲線の勾配が０になる点の空気注入量と流体物量を、前記最適空気注入量と前記最適流体物量として決定することを特徴とする請求項２に記載の流体物の空気圧送方法。
【請求項４】
前記空気圧送路の前記流体物は、
前記流体物を前記空気圧送路に注入する流体物注入手段が、空気圧送システムにおける能力限界値と前記能力限界値に基づく管理適正値との間の流体物を供給するための適正想定値範囲で運転されることにより、注入されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の流体物の空気圧送方法。
【請求項５】
閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、前記空気圧送路の流体物を空気圧送する流体物の空気圧送方法において、
前記空気圧送路の延長中間部に中間部圧縮空気を注入し、空気圧送システムにおける能力限界値以下に元部圧力を低下させることにより、前記能力限界値に基づく管理適正値を超えた状態で前記流体物の空気圧送が行われることを特徴とする流体物の空気圧送方法。
【請求項６】
各初期値を設定し、前記空気圧送路に圧縮空気を注入する圧縮空気注入システムの運転を開始するステップと、
運転開始後、前記圧縮空気注入システムに異常・閉塞があるか否かを判断し監視するステップと、
監視の結果、運転継続するか否かを判断し、継続しない場合に、運転を即時中止して前記圧縮空気注入システムを停止するステップと、
運転継続する場合に、元部の最適流体物量・最適空気量の自動設定を行い、元部空気注入量の最適値を求めるステップと、
元部空気注入量の最適値を求めた状態で、中間部から圧縮空気を注入し、ある元圧設定範囲内になるように中間空気量を求めて、中間部最適空気量の自動設定を行うステップと、
元部の最適流体物量・最適空気量及び中間部最適空気量の自動設定に際し求めた値が、元部及び中間部での最適値か否かを判断するステップと、
判断の結果、最適値でない場合、再度、最適値を求める処理を繰り返し、最適値である場合、その状態で運転を継続するが、異常が発生したか否かを判断し、常に運転状態を監視するステップと、
運転中に異常が発生した場合、運転を中止し、異常が発生しない場合、運転を継続するか否かを判断し、運転を継続する場合、異常の発生を監視し、運転を継続しない場合、前記圧縮空気注入システムの運転を中止するステップと
を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の流体物の空気圧送方法。
【請求項７】
閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、前記空気圧送路の流体物を空気圧送する流体物の空気圧送方法において、
前記空気圧送路に注入された流体物量に対する、前記元部圧縮空気の注入量増加に伴う前記元部の圧送路圧力の変化を示す曲線の勾配が０になる点の空気注入量を、前記元部圧縮空気の前記流体物量における最適空気注入量とすることを特徴とする流体物の空気圧送方法。
【請求項８】
前記曲線の勾配が０になる点で、前記元部圧縮空気の前記流体物量における最適空気注入量を求める処理と、前記最適空気注入量を求めた点で最適流体物量を単位分増加させる処理と、前記最適流体物量を単位分増加させたところで前記最適空気注入量を増加させる処理の各処理を繰り返した結果、前記空気圧送システムにおける能力限界値に基づく管理適正値を超えて、前記最適空気注入量を増加させていった前記曲線の勾配が０になる点の空気注入量と流体物量を、前記最適空気注入量と前記最適流体物量として決定することを特徴とする請求項７に記載の流体物の空気圧送方法。
【請求項９】
閉空間からなる空気圧送路に流体物を注入する流体物注入手段と、
前記空気圧送路の元部の近傍に設置されて前記空気圧送路に元部圧縮空気を注入し、前記空気圧送路を介して前記流体物を空気圧送する元部空気圧縮機と、
前記空気圧送路の延長中間部に設置されて前記空気圧送路に中間部圧縮空気を注入する中間部空気圧縮機と、
前記中間部圧縮空気の注入により、前記元部圧縮空気の注入が不可能になる前の注入量が徐々に減少する圧送路閉塞前状態、及び注入が不可能になる圧送路閉塞状態のとき、前記空気圧送路の内部圧力を低下させて前記圧送路閉塞前状態及び前記圧送路閉塞状態を解除するように、前記中間部空気圧縮機の作動を制御する作動制御手段と
を有することを特徴とする流体物の空気圧送システム。
【請求項１０】
前記作動制御手段は、
前記中間部圧縮空気を注入してシステムの能力限界値以下に元部圧力を低下させることにより、前記能力限界値に基づく管理適正値を超えた状態でシステムの運転を行うことを特徴とする請求項９に記載の流体物の空気圧送システム。
【請求項１１】
前記作動制御手段は、
前記中間部圧縮空気の注入により、前記中間部圧縮空気が注入されない場合に比べて前記空気圧送路の内部圧力が低下するような前記元部圧縮空気量となる時点で、前記中間部圧縮空気を注入することを特徴とする請求項１０に記載の流体物の空気圧送システム。
【請求項１２】
前記中間部空気圧縮機は、
前記空気圧送路延長上の複数箇所に設置されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の流体物の空気圧送システム。
【請求項１３】
前記元部圧縮空気及び前記中間部圧縮空気の注入量は、
圧送路の異常状態を検知する異常検知部と、
前記異常検知部によって検出された前記空気圧送路の異常状態を示す各種データに基づいて、前記空気圧送路における異常閉塞状態の発生を監視する異常閉塞監視部と、
前記異常閉塞監視部に、圧縮空気注入に関する各種初期値を設定する初期値設定部と、
圧送路元圧による初期値流体物量に対する最適空気量を求め、順次、流体物量を増加させて最適流体物量と最適空気量を求める元部最適流体物量・空気量自動設定部と、
前記空気圧送路の延長中間部で空気注入する場合、時間の経過と圧送路元圧の変化に対応して注入する空気量を調整し、自動設定する中間部最適空気量自動設定部と
を有する圧縮空気注入システムにより設定されることを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の流体物の空気圧送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流体物の空気圧送方法およびシステムに関し、特に、浚渫土砂等の水分を含んだ流体物を空気圧送する際に、最適空気量及び最適流体物量により経済的に長距離圧送することができる流体物の空気圧送方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、管体により形成された圧送路に、圧送ポンプ等を用いて軟弱な浚渫土砂等の流体物を送り込むと共に圧縮空気を注入し、圧送路内の流体物を移送する流体物の空気圧送方法が知られている。
【０００３】
この空気圧送方法は，圧送元において圧縮空気を注入することにより、圧送空間における流体物の割合を相対的に少なくし併せてプラグ流を形成して、流体物だけの圧送、所謂ポンプ圧送での圧力損失を低減するものである。また、圧縮空気が移動しながら膨張していく膨張エネルギを利用するため、圧送元のポンプ等によるエネルギ注入に比べてエネルギ効率がよい方法である。
【０００４】
図１７は、従来の圧送ポンプを用いた流体物の空気圧送システムを示す説明図である。図１７に示すように、圧送ポンプ１により、圧送路となる圧送管２の内部空間を圧送される流体物３は、圧縮空気ａが注入されることによりプラグ流となる。このプラグ流は、圧送時に発生する圧送管２内面との摩擦や乱流による圧力損失を経た後のプラグ流速ｂで、圧送管２の内部空間を移送される。図中、矢印ｃにより圧力進行方向を示す。
【０００５】
このような空気圧送における圧送能力は、圧縮空気量、圧送管径、圧送圧力等の基礎パラメータによって支配されているため、流体物を空気圧送する場合、これらの基礎バラメ−タを十分考慮する必要がある。
【０００６】
また、従来の空気圧送システムにより流体物を圧送する場合、例えば最終目的地までの距離が長く、空気圧送設備の圧送能力を超えてしまうと、圧送が不可能な所謂閉塞状態を生じさせることになる。この閉塞状態に対処するためには、圧送可能な距離のみ流体物を空気圧送して一旦大気解放し、その後、再度空気圧送するか、或いはダンプカー等により運搬することが考えられる。
【０００７】
このように、圧送途中で一旦大気解放することは、施工性や経済性の面から最良の方法であるとは言えず、最終日的地まで大気解放せずに連続して空気圧送することかできれば、あらゆる面で有利になることは明らかである。
【０００８】
ところで、流体物の空気圧送に際し、圧送途中で大気解放することなく、用いられる空気圧送設備において元圧のみで送ることができる距離を超える長距離の圧送を可能とするためには，例えば、空気圧送の基礎パラメータである個々の設備の能力向上や流体物含水比の増加等、様々な対応が考えられるが、その一つに、圧送路途中に圧縮空気を注入する方法がある。
【０００９】
この方法は，圧送元近傍で圧送路内に注入された圧縮空気の膨張エネルギが、圧送距離の延伸に伴って減少していくことから，圧送路内に別途圧縮空気を注入して膨張エネルギの減少を補おうとするものである。
【００１０】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１８２０９６号公報（第１−２頁、第１図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的に、管体からなる圧送路途中に圧縮空気を注入した場合、圧送元の圧力が上昇（背圧の発生）して圧送元と途中注入箇所の間の管内速度も減速してしまう等の状況を生じさせるため、長距離圧送における注入効果が少ないばかりでなく、逆効果となってしまうことが懸念される。
【００１３】
図１８は、従来の空気圧送システムにおける管内圧力と空気注入量の関係をグラフで示す説明図である。ここでは、圧送元部の圧縮空気のみにより圧送可能な状態において、圧送路途中に注入する中間部圧縮空気の流量を段階的に変化させて実験を行ったときの、圧送管内部空間における圧力変化を示している。図中、Ｑｗは流体流量、Ｑｍａは圧送元部圧縮空気注入量、Ｑｓａは中間部圧縮空気注入量、Ｐ０は圧送元部管内圧力、をそれぞれ示す。
【００１４】
実験の概要は次の通りである。当初、流体をポンプ流量制御により一定流量とし、圧送元部圧縮空気注入量は２００Ｎｌ／ｍｉｎに、圧送元部管内圧力は２００ｋＰａに、それぞれ設定する。このような設定条件の下、中間部圧縮空気を、３００、２００、１００Ｎｌ／ｍｉｎと段階的に減少させて注入した。
【００１５】
この結果、図１８に示すように、Ｐ０は、Ｑｓａが３００、２００、１００Ｎｌ／ｍｉｎと減少するのに伴って低下し、Ｑｍａは、Ｑｓａが３００、２００、１００Ｎｌ／ｍｉｎと減少するのに伴って、即ち、Ｐ０が低下するのに伴って増加する。これは、中間部での圧縮空気注入量（Ｑｓａ）が増加すると、圧送元部の管内圧力（Ｐ０）が上昇し、しかも、圧送元部の圧縮空気注入量（Ｑｍａ）が減少することを示している。
【００１６】
上記実験結果は、圧送路の途中に圧縮空気を注入して長距離圧送を達成しようとしても、背圧の発生等により注入効果が得られないばかりか逆効果を招いてしまって達成できないことの証左と言える。
【００１７】
また、一般的な空気圧送においても、圧送に使用される空気量の理論的な解明が進んでいないことから、圧縮空気を注入する空気圧縮機の仕様や台数は経験的手法によって決めるしかなかった。更に、最適空気量の算定手法が無いことから、空気圧縮機は１００％近い運転で運用されていた。
【００１８】
つまり、圧縮空気注入量の決定に明確な理論や算定手法が用いられていないために、実際の運用において空気圧縮機の設置数や運転状態が過剰になりがちであった。その結果、不必要な圧縮空気を圧送管内に注入することになり、非効率、且つ、不経済な運用を行わざるを得なかった。
【００１９】
この発明の目的は、流体物を空気圧送するための圧送路の途中に注入した圧縮空気が効果的に機能して、長距離空気圧送を可能にする流体物の空気圧送方法およびシステムを提供することである。また、一般的な空気圧送において使用される圧縮空気量を経済的、且つ、効率的に決定することができる流体物の空気圧送方法およびシステムを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る流体物の空気圧送方法は、閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、前記空気圧送路の流体物を空気圧送する処理と、前記空気圧送路への前記元部圧縮空気の注入が不可能になる前の注入量が徐々に減少する圧送路閉塞前状態、及び注入が不可能になる圧送路閉塞状態のとき、前記空気圧送路の延長中間部に中間部圧縮空気を注入し、前記空気圧送路の内部圧力を低下させて前記圧送路閉塞前状態及び前記圧送路閉塞状態を解除し、前記元部圧縮空気の注入を可能とする処理と、前記圧送路閉塞前状態及び前記圧送路閉塞状態の解除後、前記空気圧送路に前記中間部圧縮空気と共に前記元部圧縮空気を注入して、前記流体物を空気圧送する処理とを有することを特徴としている。
【００２１】
上記構成を有することにより、閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気が注入され空気圧送路の流体物が空気圧送される際に、空気圧送路への元部圧縮空気の注入が不可能になる前の注入量が徐々に減少する圧送路閉塞前状態、及び注入が不可能になる圧送路閉塞状態のとき、空気圧送路の延長中間部に中間部圧縮空気が注入されることで、空気圧送路の内部圧力が低下して圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態が解除され、元部圧縮空気の注入が可能となり、圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態が解除された後、空気圧送路に中間部圧縮空気と共に元部圧縮空気が注入され、流体物が空気圧送される。
【００２２】
これにより、流体物を空気圧送するための圧送路の途中に注入した圧縮空気が効果的に機能して、長距離空気圧送を可能にする。
【００２３】
また、上記目的を達成するため、この発明に係る流体物の空気圧送方法は、閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、前記空気圧送路の流体物を空気圧送する流体物の空気圧送方法において、前記空気圧送路に注入された流体物量に対する、前記元部圧縮空気の注入量増加に伴う前記元部の圧送路圧力の変化を示す曲線の勾配が０になる点の空気注入量を、前記元部圧縮空気の前記流体物量における最適空気注入量とすることを特徴としている。
【００２４】
上記構成を有することにより、閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、空気圧送路の流体物を空気圧送する流体物の空気圧送を行う際に、空気圧送路に注入された流体物量に対する、元部圧縮空気の注入量増加に伴う元部の圧送路圧力の変化を示す曲線の勾配が０になる点の空気注入量が、元部圧縮空気の流体物量における最適空気注入量として設定される。
【００２５】
これにより、一般的な空気圧送において使用される圧縮空気量を効率的、且つ、経済的に決定することができる。
【００２６】
また、この発明に係る流体物の空気圧送システムにより、上記流体物の空気圧送方法を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
先ず、軟弱な浚渫土砂等の流体物を圧送管の内部に形成された閉空間からなる圧送路（空気圧送路）を介して、長距離空気圧送する場合に発生する、圧送管内部の閉塞状態について説明する。ここで、長距離とは、用いられる空気圧送設備において元圧のみで送ることができる距離（限界距離）を超える距離を言う。
（閉塞状態の定義）
流体物の長距離空気圧送とは、言い換えると、圧送管内部空間に、圧送ポンプ等の流体物注入手段を用いて送り込まれた流体物を、管内閉塞を起こすことなく空気圧送して目的地迄移送することである。即ち、圧送管内を詰まらせずに（閉塞させずに）流体物を圧送することができれば、流体物の長距離圧送を達成することができる。
【００２９】
よって、流体物の長距離圧送を可能とする空気圧送方法を確立するためには、流体物による管内閉塞状態を解明する必要があるが、そのための実験や研究が少なく、また、その定義も確定していない。そこで、粘性物を使用した空気圧送実験により管内閉塞状態を解明すると共に、その定義を明確にする。
【００３０】
図１は、流体物の空気圧送に際し空気量の減少に伴って圧送路閉塞状態が発生する状況をグラフで示す説明図である。図中、Ｑｗは流体流量、Ｑｍａは圧送元部で注入される圧縮空気の量（元部圧縮空気量）、Ｐｍａは圧送元部で注入された圧縮空気の管内圧力、Ｐ０は圧送元部の管内圧力、をそれぞれ示す。
【００３１】
図１には、空気圧送路における流体物の空気圧送中に、圧送路内部に注入される圧縮空気の量を減少させ閉塞状態を作り出した経緯とその状況が示されている。以下、図１における流体物の空気圧送開始後の圧送管内状況を、空気圧送開始から約３７００ｓｅｃ経過迄をＡ域、約３７００ｓｅｃ経過後から約６０００ｓｅｃ経過迄をＢ域、約６０００ｓｅｃ経過後から約８０００ｓｅｃ経過迄をＣ域として、各領域毎に説明する。
【００３２】
Ａ域
この領域は、空気圧送路の内部にプラグ流（図１参照）が発生している状態である。ＱｗとＰｍａは、何れも一定に設定し、Ｑｍａを段階的に減少させた。その結果、Ｐ０がＱｍａの変化に対応して上昇し、ＱｗはＱｍａに追随して上昇する傾向にあるが上昇程度は微小である。ＰｍａはＱｍａの変化に全く影響されず一定である。
【００３３】
Ｂ域
この領域は、空気圧送路Ｒの上部に圧縮空気溜まり（図１参照）が存在する状態である。ＱｗとＰｍａは、Ａ域と同様で人為的な操作は行わず、ＱｍａもＡ域と同様に減少させた。その結果、Ｑｍａを予定分減少させるが、安定せずに更に減少を続けて圧縮空気が注入できなくなり、Ｐ０がＱｍａの変化に対応して上昇を続け、Ｐ０の平均値Ｐ０ａがＰｍａを超える。ＱｗとＰｍａはＡ域と殆ど同様であり一定である。
【００３４】
Ｃ域
この領域は、空気圧送路の内部全てが流体物で占められて圧縮空気が無い状態である。全ての操作に人為的なものはない。その結果、圧送元部で圧縮空気は全く注入できず、Ｐ０の大幅な変動現象が発生し、しかもその平均値Ｐ０ａはＰｍａを大きく上回る。ＱｗはＢ域と同じで一定である。
【００３５】
閉塞の定義
一般的に、管内搬送における閉塞状態とは、管内搬送物が移動しなくなり搬送機器能力を上回る圧力が発生することを言う。しかし、今回の実験結果は、管内搬送物である流体物は移動しているが圧縮空気を注入することができないような圧力上昇状態を作り出した。このような状態を空気圧送における閉塞と定義する。即ち、図１において、圧送元部管内圧力の平均値Ｐ０ａがＰｍａと交差する時点以降を、閉塞状態とする（Ｃ域参照）。
（非粘性物と粘性物）
空気や水は、厳密に言えば粘性物であるが、一般的には非粘性物として扱う場合が多い。また、空気や水に対する水平管内搬送に閉塞の概念は少なく、一般的に非粘性物の管内搬送においては閉塞しないと考えられている。一方、粘性物の搬送に対しては、その限界距離に関心が向けられることが多く、粘性物に対しては、閉塞を常に概念として持っているといえる。従って、一般的に、粘性物と非粘性物の管内搬送での性状差異を概念として捉えている。
【００３６】
このように、管内搬送において、粘性物と非粘性物は一般概念的に異なることから、当然、空気圧送においても、その性状に差異が発生するものと推測される。よって、その差異の性状を確認するため、水（非粘性物）とベントナイト溶液（粘性物）を空気圧送し、その空気量を変化させた場合の圧力変化について実験した。以下、実験について説明する。
【００３７】
図２は、水及びベントナイト溶液を圧送した時の圧送元部空気量と圧送元部管内圧力の関係をグラフで示す説明図である。図中、点線は水を示し、実線はベントナイト溶液（μ＝６０Ｐａ・ｓｅｃ，μ＝４３Ｐａ・ｓｅｃ）を示す。
【００３８】
図２に示すように、圧送対象物が水の場合、全てのＱｗ（水量）に対し、Ｑｍａ（元部圧縮空気量）の増加に伴いＰ０（管内元圧）も増加していることが分かる。また、圧縮空気を注入していない状態のＰ０が最も低いことから、水の場合は、空気圧送することにより圧送ポンプ等に負荷をかけるだけで搬送の効果を高める結果とはならない。
【００３９】
一方、粘性のあるベントナイト溶液の場合、何れのＱｗ（溶液量）においてもＱｍａとＰ０が直線的な関係を持たず、圧送ポンプのみの状態から段階的に圧縮空気を注入することでＰ０の値が減少し、ある流量を境にＰ０は増加する傾向を示す。この結果、粘性を持つ流体物の空気圧送には、圧送に最適な空気流量があることが分かる。
【００４０】
以上のように、空気圧送の場合、ゼロから最適空気量までの空気量に対して、粘性物と非粘性物では明確な性状の差異が現れる。この最適空気量以上の空気量では、注入量を増加すると管内元圧も増加する傾向にあり、粘性物も非粘性物も同様の傾向を示す。
【００４１】
従って、粘性物の空気圧送を行う場合、この最適空気量を求めることが非常に重要である。
（中間部の圧縮空気注入による閉塞状態の解除）
長距離空気圧送を行う場合、圧送路途中に圧縮空気を注入することは、先に示したように、効果がなく寧ろ逆効果となる場合があることが分かった。一方、流体物を粘性物及び非粘性物に分けて、空気量と管内元圧の関係で比較すると、粘性流体物における最適空気量の範囲内で、粘性物と非粘性物の管内元圧には明確な差異があることが分かった。即ち、非粘性物の場合、空気量の増大に伴って管内元圧が増大するのに対し、粘性物の場合、最適空気量までは管内元圧が減少する。
【００４２】
このことは、中間部において圧縮空気を注入する場合、閉塞状態を解除する可能性があることを示唆している。この現象を再現する実験を行った。以下、実験について説明する。
【００４３】
図３は、閉塞状態において圧送元部圧縮空気と中間部圧縮空気を注入したときの、管内元圧と各流量の経時変化をグラフで示す説明図である。なお、図中、実験開始から中間部圧縮空気注入（Ｓａ　Ｏｐｅｎ）迄をＡ域、中間部圧縮空気注入から圧送元部圧縮空気注入（Ｍａ　Ｏｐｅｎ）迄をＢ域、圧送元部圧縮空気注入から中間部圧縮空気注入停止（Ｓａ　ｃｌｏｓｅ）迄をＣ域、中間部圧縮空気注入中止以降をＤ域とする。
【００４４】
圧送元部圧縮空気Ｍａと中間部圧縮空気Ｓａの注入に際し、Ｑｗを２０ｌ／ｍｉｎとし、Ｑｍａは、管内にＭａのみを注入して１００Ｎｌ／ｍｉｎになるよう設定し、その状態でＭａ注入用のバルブ（Ｍａバルブ）を閉じてある。また、このＱｍａでＱｗに注入した場合、閉塞状態になることを実験前に確認している。Ｑｓａ（中間部圧縮空気量）は、Ｓａ注入用のバルブ（Ｓａバルブ）を開けると同時に１００Ｎｌ／ｍｉｎになるよう設定した。
【００４５】
図３に示すように、Ａ域の時間帯は、所謂閉塞状態であり、Ｍａバルブを開けても注入不可能な状態である。この状態からＳａを注入したのがＢ域の時間帯であり、管内元圧は急激に低下するが、Ｐ０の平均Ｐ０ａはＰｍａより高く、未だ閉塞は解除されていない。このＢ域の時間帯はＳａのみが注入された状態となる。
【００４６】
しかしながら、この閉塞未解除状態からＭａバルブを開いたＣ域の時間帯では、時間の経過と共にＰ０ａがＰｍａよりも低下し始める。このことから、Ｍａが管内に入り始めたことが分かる。即ち、Ｓａの効果により閉塞が解除されたといえる。このＣ域の時間帯はＭａに加えてＳａが注入された状態となる。
【００４７】
その後、Ｓａバルブを閉じてＳａの注入を中止したＤ域の時間帯では、時間の経過と共に管内圧力の上昇及びＱｍａの減少という傾向がみられ、Ｐ０ａがＰｍａを上回る閉塞状態に再び移行する。このＤ域の時間帯はＭａのみが注入された状態となる。
【００４８】
このように、Ｍａのみでは閉塞するような状態にＳａを追加注入することにより、閉塞状態が解除されることが判明した。従って、長距離空気圧送等を目的として圧送路中間部に圧縮空気を注入した場合の効果を確認することができた。
（圧送元部圧縮空気と中間部圧縮空気の関係）
上述したように、閉塞した管路の途中に中間部圧縮空気を注入することで、管内圧力が低下し閉塞状態を解除することが分かった（図３参照）。また、空気圧送可能な状態で中間部圧縮空気を注入した場合、管内圧力が上昇して圧送元に負荷を与えることから、中間部圧縮空気の注入時期により効果の有無を判断する境界が存在することが、推定できる（図１８参照）。
【００４９】
図４は、ベントナイト溶液（粘性物）を流体物として、中間部圧縮空気を注入したときの圧送元部の圧縮空気量と管内圧力の関係をグラフで示す説明図である。
【００５０】
なお、図中、Ｑｍａ＝０におけるＱｓａ＝１００，２００，３００の流量の元圧は推測であるが、図３に示すＢ域の時間帯（Ｓａのみ注入）での管内圧力は、Ａ域の時間帯の管内圧力より低下していることを考慮すれば、Ｑｍａ＝０、Ｑｓａ＝０の元圧より、Ｑｍａ＝０でＱｓａ＝１００，２００，３００の流量の元圧は低下するという定性的な状態を示すことが明らかである。また、その圧力の順位も、Ｑｓａ＝１００，２００，３００となり、Ｂ域と逆転することが推定される。
【００５１】
図４に示すように、Ｂ域は、Ｍａのみで搬送可能な状態であり、Ｑｓａの増加に伴って圧力は増加している。しかし、Ａ域では、Ｓａを注入することにより、管内圧力がＱｓａ＝０の場合に比べ低下していることから、Ｓａの注入により管内の負荷が軽減したといえる。このことから，Ａ域の状態になるようなＱｍａの時点でＳａを注入すれば管内圧力を低下させることができ、空気圧送に有利になるといえる。
（圧縮空気注入システム）
圧送路の中間部に圧縮空気を注入することにより長距離空気圧送を達成するためには、圧送ポンプ等で流体物を圧送する圧送元部での流体物量と空気量の最適値や、中間部での注入空気量等の最適値を求めることが必要になる。これらの最適値を求めるための圧縮空気注入システムについて説明する。
【００５２】
図５は、この発明に係る圧縮空気注入システムの概略構成を示すブロック図である。図５に示すように、圧縮空気注入システム１０は、異常閉塞監視部１１、異常検知部１２、初期値設定部１３、元部最適流体物量・空気量自動設定部１４、中間部最適空気量自動設定部１５、運転継続部１６、及び運転中止部１７を有している。
【００５３】
この圧縮空気注入システム１０により、例えば、３ｋｍを超えるような、元圧のみで送ることができる距離を超える長距離の空気圧送を行う際に、最適な流体物量と最適な元部及び中間部での注入空気量を設定することができ、効率的、且つ、経済的な空気圧送が可能となる。
【００５４】
異常閉塞監視部１１は、異常検知部１２によって検出された圧送路の異常状態を示す各種データに基づいて、圧送路における異常閉塞状態の発生を監視する。この異常閉塞監視部１１には、初期値設定部１３により、圧縮空気注入に関する各種初期値が設定される。
【００５５】
そして、異常閉塞状態の発生に際しては、元部最適流体物量・空気量自動設定部１４及び中間部最適空気量自動設定部１５による設定動作を経て、運転継続部１６により長距離空気圧送システムの運転を継続させる。或いは、直接、運転中止部１７により長距離空気圧送システムの運転を中止させる。
【００５６】
元部最適流体物量・空気量自動設定部１４は、圧送路元圧による初期値流体物量に対する最適空気量を求め、順次、流体物量を増加させて最適流体物量と最適空気量を求めるものである。また、圧送路元圧のみの最適システムに限ることなく、中間部で空気注入した際の変動にも追随するシステムとし、１箇所の注入に限らずそれ以降の複数箇所の注入にも順次変更追随していくシステムとする。
【００５７】
中間部最適空気量自動設定部１５は、中間部で空気注入する場合、時間の経過と圧送路元圧の変化に対応して中間部で注入する空気量を調整し、自動設定するシステムである。即ち、中間部での圧縮空気注入に際し、圧送路元圧が上昇するか下降するかを、その時間経過との関連性を加味しつつ判断することにより、空気注入バルブの開閉を調整するものである。
【００５８】
中間部最適空気量自動設定部１５の操作により元圧部の最適流体物量や最適空気量に変化が発生し、最適値が変更になった場合は、それに追随して中間部の注入空気量も設定していくシステムとし、１箇所の注入に限らずそれ以降の複数箇所の注入にも順次変更追随していくシステムとする。
【００５９】
図６は、図５の圧縮空気注入システムによる圧縮空気注入方法を概略的に示すフローチャートである。図６に示すように、圧縮空気注入システム１０により浚渫土砂等の流体物を空気圧送する場合、システムにおける各種機器の点検終了後、動力系統の起動と各初期値設定のためのゼロ調整等が行われ、システムを起動する（ステップＳ１０１）。
【００６０】
システム起動後、各初期値が設定され（ステップＳ１０２）、その後、ポンプ等が駆動されると共に各種バルブが開放され、圧縮空気注入システム１０の運転が開始される（ステップＳ１０３）。
【００６１】
運転開始後、システムが順調に稼動していることを確認するため、異常・閉塞があるか否かを判断する（ステップＳ１０４）ことにより、運転状態を監視する。特に、流体物によって圧送路が閉塞状態にならないように、圧送元部及び中間部の最適空気注入量を求める処理内で繰り返し確認する必要がある。
【００６２】
監視の結果、異常・閉塞がある（Ｙｅｓ）場合、運転継続するか否かを判断し（ステップＳ１０５）、継続しない（Ｎｏ）場合、システムの運転を即時中止し（ステップＳ１０６）、起動したシステムを停止する（ステップＳ１０７）。
【００６３】
システムの運転中止は、全ての機器類のスイッチを単純に切断するのではなく、流体物圧送ポンプの停止、圧送管内の流体物排送、排送の確認、圧力の確認、流量の確認、中間部空気弁の閉鎖、元部空気弁の閉鎖等の操作手順を経て行われる。また、起動したシステムの停止は、最終的に、流体物系統、圧縮空気系統、電気系統等の全ての機能を停止することにより行われる。
【００６４】
一方、ステップＳ１０４で異常・閉塞がない（Ｎｏ）場合、また、ステップＳ１０５で運転を継続する（Ｙｅｓ）場合は、元部最適流体物量・空気量の自動設定を行う（ステップＳ１０８）。元部最適流体物量・空気量の自動設定に際しては、ある流体物量を仮定して元部空気量を単位分増加させ、その流体物量に対する最適空気量を求めた後、流体物量を単位分増加させて同様に最適空気量を求める処理を繰り返して、最適な流体物量と空気量を求める。
【００６５】
次に、最適な空気量、即ち、元部空気注入量の最適値を求めた状態で、中間部から圧縮空気を注入し、ある元圧設定範囲内になるように中間空気量を求めて、中間部最適空気量の自動設定を行う（ステップＳ１０９）。
【００６６】
その後、自動設定に際し求めた値が元部及び中間部での最適値か否かを判断する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１０８とステップＳ１０９において圧送元部及び中間部での最適値を求めたが、中間部での空気注入によって流体物量や元部空気量が変動するため、常時、流体物量、元部空気量、中間部空気量のそれぞれが最適値となっていることを確認する必要がある。
【００６７】
判断の結果、最適値でない（Ｎｏ）場合、ステップＳ１０４へ戻って、再度、最適値を求める処理を繰り返す。一方、最適値である（Ｙｅｓ）場合は、その状態で運転を継続するが、異常が発生したか否かを判断する（ステップＳ１１１）ことにより、常に運転状態を監視する。
【００６８】
運転中に、異常が発生した（Ｙｅｓ）場合、ステップＳ１０６へ戻って運転を中止し、異常が発生しない（Ｎｏ）場合、運転を継続するか否かを判断する（ステップＳ１１２）。運転を継続する（Ｙｅｓ）場合、ステップＳ１１１へ戻って異常の発生を監視し、運転を継続しない（Ｎｏ）場合、ステップＳ１０６へ戻ってシステムの運転を中止する。
【００６９】
図７は、この発明に係る圧縮空気注入システムを備えた長距離空気圧送システムの全体構成を示す説明図、図８は、図７の長距離空気圧送システムの一部を詳細に示した説明図である。
【００７０】
上述した圧縮空気注入システム（図５参照）を実際の長距離空気圧送工事等に適用していくためには、流体物圧送中の圧送路状態を計測する各種計器やセンサ等の各種計測機器が必要であり、また、各種計測機器を管理するコンピュータ等も設置する必要がある。
【００７１】
図７に示すように、圧縮空気注入システムを備えた長距離空気圧送システム２０は、分級ホッパ２１、流体物圧送ポンプ（流体物注入手段）２２、排泥管路（圧送路）２３、複数の空気圧縮機２４ａ，２４ｂ，…，２４ｎ，…、サイクロン２５、制御管理室２６を有している。
【００７２】
各種の信号を一箇所に集中させ全体を管理するために設けられた制御管理室２６には、コンピュータ（作動制御手段）２７、データを収集記録するデータロガ２８、及びコンピュータ２７から入力した制御情報を各種計測機器へ出力する制御盤２９が備えられている。制御盤２９から出力された制御情報は、アンテナ３０ａ及びアンテナ３０ｂを介して、各空気圧縮機２４の出力部に設置された各種計測機器に入力する。
【００７３】
長距離空気圧送システム２０により、例えば、浚渫土砂等の流体物を空気圧送する場合、分級ホッパ２１に投入された流体物ｄは、分級ホッパ２１から流体物圧送ポンプ２２を経て圧送路である排泥管路２３に送り込まれ、排泥管路２３の内部空間を圧送されて（圧送方向を、図中矢印ｅで示す）サイクロン２５に達し、サイクロン２５から排出される。流体物ｄの圧送中、排泥管路２３の延長上複数箇所に設置された空気圧縮機２４ａ，２４ｂ，…，２４ｎ，…により、排泥管路２３の複数箇所に圧縮空気（元部圧縮空気及び中間部圧縮空気）が注入される。
【００７４】
空気圧縮機２４ａ，２４ｂ，…，２４ｎ，…の動作は、制御管理部２６から送出された制御信号を受信することにより制御され、排泥管路２３への圧縮空気の注入が最適状態になるよう調整される。元部空気圧縮機２４ａにより、元部圧縮空気が注入され、中間部空気圧縮機２４ｂ，…，２４ｎ，…により、中間部圧縮空気が注入される。
【００７５】
流体物圧送ポンプ２２としては、流体物を圧送するために現在提案されている各種ポンプを用いることができ、例えば、渦巻サンドポンプ、ピストンポンプ、スクイズポンプ等の何れかのポンプやタンク式機器も使用することができる。また、流体物圧送中の排泥管路２３の内部状態を計測する各種計測機器として、元部圧縮空気及び中間部圧縮空気のそれぞれの注入部付近には、元部圧力センサ、注入管逆止弁、注入管空気流量計、注入管圧力センサ、注入管自動制御弁、及び注入管元弁等が設置されている。
【００７６】
図８に示すように、空気圧縮機２４ａが設置された、元部圧縮空気注入部付近の圧送元部装置部には、流体物圧送ポンプ２２に連結する排泥管路２３に、元部圧力センサ３１、流体物流量計３２が設置されている。流体物流量計３２の設置部下流の排泥管路２３には、空気圧縮機２４ａへと分岐する元部圧縮空気注入部ｆが設けられ、元部圧縮空気注入部ｆから分岐された注入管３３は、空気圧縮機２４ａに連結されている。
【００７７】
空気圧縮機２４ａからの圧縮空気が送出される注入管３３には、圧縮空気送出方向（図中、矢印ｇ参照）である、空気圧縮機２４ａから元部圧縮空気注入部ｆに向かって、元弁３４、自動制御弁３５、空気圧力センサ３６、空気流量計３７、及び逆止弁３８が設置されている。空気圧力センサ３６は、注入する圧縮空気の圧力を検出し、空気流量計３７は、注入する圧縮空気の流量を検出し、自動制御弁３５は、注入する圧縮空気の圧力及び流量の検出結果に基づき各種弁の開閉を制御する。
【００７８】
また、空気圧縮機２４ｎが設置された、中間部圧縮空気注入部付近の中間空気注入装置部には、流体物圧送ポンプ２２に連結する排泥管路２３に、後述する中間部圧縮空気注入部ｈにおける排泥管路２３の内部圧力を検出する中間部圧力センサ３９が設置されている。中間部圧力センサ３９の設置部下流の排泥管路２３には、空気圧縮機２４ｎへと分岐する中間部圧縮空気注入部ｈが設けられ、中間部圧縮空気注入部ｈから分岐された注入管３３は、空気圧縮機２４ｎに連結されている。
【００７９】
空気圧縮機２４ｎからの圧縮空気が送出される注入管３３には、圧縮空気送出方向（図中、矢印ｇ参照）である、空気圧縮機２４ｎから中間部圧縮空気注入部ｈに向かって、元弁３４、注入管自動制御弁３５、注入管空気圧力センサ３６、注入管空気流量計３７、及び注入管逆止弁３８が設置されている。
【００８０】
この長距離空気圧送システム２０における各種の計器及びセンサから得られる検出信号は、上述した制御信号と同様にアンテナ３０ａ，３０ｂを介した無線により伝達される。一般的に、検出信号の伝達は電線等を介して行われるが、長距離空気圧送の場合は配線距離が非常に長くなることから無線を介して伝達するのが望ましい。
【００８１】
このように、この発明に係る流体物の空気圧送システムは、閉空間からなる排泥管路２３に流体物を注入する流体物圧送ポンプ２２と、排泥管路２３の元部の近傍に設置されて排泥管路２３に元部圧縮空気を注入し、排泥管路２３を介して流体物を空気圧送する空気圧縮機２４ａと、排泥管路２３の延長中間部に設置されて排泥管路２３に中間部圧縮空気を注入する中間部空気圧縮機２４ｂ，…，２４ｎ，…と、中間部圧縮空気の注入により、元部圧縮空気の注入が不可能になる前の注入量が徐々に減少する圧送路閉塞前状態、及び注入が不可能になる圧送路閉塞状態のとき、排泥管路２３の内部圧力を低下させて圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態を解除するように、中間部空気圧縮機２４ｂ，…，２４ｎ，…の作動を制御するコンピュータ２７とを有する。
【００８２】
このコンピュータ２７は、中間部圧縮空気の注入により、中間部圧縮空気が注入されない場合に比べて排泥管路２３の内部圧力が低下するような元部圧縮空気量となる時点（図４参照）で、中間部圧縮空気を注入する。
【００８３】
図９，１０，１２，１３，１４，１６は、この発明に係る圧縮空気注入システムよる圧縮空気注入方法の一具体例を示すフローチャート（その１〜６）である。図１１は、流体物量の変化に伴う空気注入量の増加と元圧の関係をグラフで示す説明図であり、図１５は、中間部圧縮空気注入時点における元圧の変化をグラフで示す説明図である。このフローチャートは、圧縮空気注入方法の基本部分を概略的に示すものであり、浚渫土砂等を圧送される流体物としている。
【００８４】
先ず、圧縮空気注入システムにおける起動及び異常発生監視の処理（ステップＳ２０１〜ステップＳ２２２、図９及び図１０参照）について説明する。
【００８５】
図９，１０に示すように、圧縮空気注入システムに備えられた各種機器の点検や作業員の配置等、運転開始前の準備作業を行った（ステップＳ２０１）後、発動発電機や空気圧送路の圧送元部及び中間部に配置された複数の空気圧縮機２４等を起動する（ステップＳ２０２）。その後、浚渫土砂等の流量（流体物量）Ｑｗ、圧送元部圧縮空気（メインエア）Ｍａ、中間部圧縮空気（サブエア）Ｓａ、元圧（元部圧力）１次上限値、元圧２次上限値等の初期値を設定する（ステップＳ２０３）。
【００８６】
元圧２次上限値は、圧縮空気注入システムに備えられた各種機器等や空気圧送路等の、システムに関する最大可動能力に基づき設定された能力限界値であり、元圧１次上限値は、元圧２次上限値に基づいて決定された、システム運用に際し実用上設定される管理適正値である。
【００８７】
次に、Ｍａバルブを開き、初期値で設定した空気量を注入する（ステップＳ２０４）。このとき、圧送される流体物は未だ圧送路である管路には流さない。Ｍａバルブ開の後、圧縮空気注入システムを運転するか否かを判断し（ステップＳ２０５）、運転しない（Ｎｏ）場合、運転中止手順を実行して（ステップＳ２０６）、運転を終了する（ステップＳ２０７）。
【００８８】
運転を中止する場合、流体物圧送ポンプの停止、管路内流体物の排送、排送の確認、圧力の確認、流量の確認、中間空気弁の閉鎖、元部空気弁の閉鎖等の手順に従って、それぞれの操作時に各センサ等の変化を確認しながら行い、最終的に運転を中止する。
【００８９】
一方、圧縮空気注入システムを運転する（Ｙｅｓ）場合、圧送された流体物がサイクロン２５の吐出口から吐出されたか否かを判断する（ステップＳ２０８）。元部圧縮空気が注入されると共に流体物圧送ポンプから流体物が送出されることにより、流体物が管路内を圧送されるようになる。しかしながら、初期値の設定や事前点検の不備、異物混入、或いは土性値の変化等により、圧送路出口から流体物が吐出されない場合があるので、流体物の吐出確認を行う。
【００９０】
流体物が吐出されない（Ｎｏ）場合、元圧の急激な上昇か否かを判断し（ステップＳ２０９）、元圧の緩やかな上昇ではなく急激な上昇である（Ｙｅｓ）場合は、例えば異物等を原因とする異常閉塞が考えられるため、流体物圧送ポンプを緊急停止させる（ステップＳ２１０）。但し、空気注入関係は停止しない。
【００９１】
元圧の急激な上昇でない（Ｎｏ）場合、元圧が元圧１次上限値を超える（元圧１次上限値＜元圧）か否かを判断し（ステップＳ２１１）、元圧が１次上限値を超えない（Ｎｏ）場合、通常の運転の可能性もあるので、ステップＳ２０８へ戻り、再度、流体物の吐出確認を行う。元圧が１次上限値を超える（Ｙｅｓ）場合、能力不足による閉塞が考えられるので、後述する管内流体物一部排送処理（ステップＳ２１４〜ステップＳ２２２、図１０参照）へ進む。
【００９２】
一方、ステップＳ２０８において、流体物が吐出された（Ｙｅｓ）場合、元圧が一定値のまま一定時間経過した安定状態か否かを判断する（ステップＳ２１２）。流体物の吐出を確認できたことにより、順調に圧送されているように見えるが、元圧が変動したり上昇することが多く、特に、長距離圧送の場合にその傾向が強い。そのため、一定時間安定になるのを待つ。この一定時間は、管径・圧送距離・土質（流体物の性質）等により異なり、管径・圧送距離による時間は送水試験で定め、土質等による時間は経験値で定める。
【００９３】
元圧が安定状態でない（Ｎｏ）場合、元圧が元圧１次上限値を超える（元圧１次上限値＜元圧）か否かを判断する（ステップＳ２１３）。即ち、流体物の吐出は確認できるが元圧が安定しない場合に、判定分岐する。
【００９４】
ここで、元圧が元圧１次上限値を超えない（Ｎｏ）場合、ステップＳ２１２へ戻って、再度、元圧が安定するかどうかの判断を繰り返す。一方、元圧が元圧１次上限値を超える（Ｙｅｓ）場合、Ｓａバルブを全開する（ステップＳ２１４）。元圧が１次上限値を超えたまま続けて運転すると、完全閉塞になる可能性があるため、元圧を下げる必要があるからである。そこで、Ｓａバルブを全開にして中間部から吐出口までの流体物を一掃する。
【００９５】
次に、Ｓａバルブを全開後、一定時間経過するのを待つ（ステップＳ２１５）。ステップＳ２１４でＳａバルブを全開にするが、長距離空気圧送の場合、その効果を発揮できるまでには、中間部から吐出口までの距離に応じた一定時間が必要となるためである。
【００９６】
その後、元圧が元圧１次上限値を超える（元圧１次上限値＜元圧）か否かを判断し（ステップＳ２１６）、元圧が元圧１次上限値を超えない（Ｎｏ）場合、Ｍａ，Ｑｗ，Ｓａの現状確認を行って異常値か否かを判断する（ステップＳ２１７）。判断の結果、異常値（Ｙｅｓ）の場合、ステップＳ２０６へ戻って運転中止手順を実行し、異常値でない（Ｎｏ）場合、初期値変更設定を行って、Ｍａバルブ及びＱｗの供給を調整するＱｗバルブを再設定値により開きＳａバルブを閉じた（ステップＳ２１８）後、ステップＳ２０５へ戻る。
【００９７】
つまり、運転開始後、流体物の吐出確認を行ったが、元圧が一定時間経過しても安定せず元圧が設定された１次上限値を超えたので、中間部圧縮空気注入用のＳａバルブを全開にした。このとき、元圧が設定された１次上限値以下になったのは、事前点検不備、異物混入、土性値変化等によるものではなく、初期値の設定が適正でなかったためである。そこで、流体物の排出確認後、Ｓａバルブを閉め、初期値の再設定を行い、各センサで示すデータ値（Ｍａ、Ｑｗ、Ｓａ等）を確認し、異常値の場合は中止、そうでない場合は、初期値再設定へ進む。
【００９８】
一方、ステップＳ２１６において、元圧が元圧１次上限値を超える（Ｙｅｓ）場合、Ｑｗバルブが全閉か否かを判断する（ステップＳ２１９）。
【００９９】
上述したステップＳ２１４及びステップＳ２１５で、中間部から吐出口までの流体物を排送した結果、元圧が１次上限値を超えない場合、初期値の設定が不適切であると考えられるので初期値の再設定を行うステップへ進み、元圧が１次上限値を超える場合、流体物の量を減らして、更に、元圧を下げるステップへ進む。
【０１００】
ステップＳ２１９で、全閉でない（Ｎｏ）場合、また、全閉（Ｙｅｓ）の場合はＱｗバルブを単位分閉じた（ステップＳ２２０）後、Ｍａバルブが全開でないか否かを判断（ステップＳ２２１）し、全開（Ｎｏ）の場合、また、全開でない（Ｙｅｓ）場合はＭａバルブを単位分開いた（ステップＳ２２２）後、ステップＳ２１６へ戻る。
【０１０１】
このように、Ｑｗバルブの締め代の確認後、Ｑｗバルブを単位分閉めてＱｗ注入量を減らし、同様に、Ｍａバルブの余裕確認後、Ｍａバルブを単位分開けて元部空気注入量を増やし、元圧が１次上限値を下回るまで繰り返す。ここで、最期まで元圧が低下しなければ、流体物（浚渫土砂等）の量がゼロ、元部空気注入量が最大、中間部空気注入量が最大の状態となる。従って、管路内は空気のみの状態になるため、元圧は必ず低下する。
【０１０２】
即ち、ステップＳ２１３〜ステップＳ２２２は、管路内流体物の一部を排送する処理であり、圧送能力不足により閉塞状況になりつつある場合に適用する。処理手順は、Ｓａバルブにより中間部から吐出口の流体物を排送した後、流体物の供給を単位分減らすことと、元部空気注入量を単位分増やすことを繰り返し、元圧を１次上限値より下げるものである。この結果、過大な負荷を取り除き再初期値の目安も見出すものである。
【０１０３】
次に、圧縮空気注入システムにおける元部最適空気量・最適流体物量決定処理（ステップＳ２２３〜ステップＳ２３４、図１２参照）について説明する。
【０１０４】
元部最適空気量・最適流体物量決定処理は、Ｍａバルブの開閉と流体物圧送ポンプの回転数（送泥量）の操作により得られた元圧数値を判断基準として、最適な空気量と流体物量を求める処理である。この処理方法の概略を、図１１を参照して説明する。図中、横軸はＱｍａを縦軸はＰ０をそれぞれ示し、Ｆ（ｘ）は勾配である。
【０１０５】
図１１に示すように、初期値設定流体物量をＱｗ１とした場合、バルブを開けて空気量を単位分増加させるとＰ０は低下する。つまり、Ｑｗ１に対応する曲線上の点は右下方向に移動し、増加する前の点と後の点を結んだ直線の勾配はマイナス（Ｆ（ｘ）＜０）となる。
【０１０６】
順次、空気量を増加させて同様な直線の勾配を求め、先に求めた勾配と次に求めた勾配を比較すると、その値は徐々に小さくなって行き、ついには勾配が０（Ｆ（ｘ）＝０）となって、その後、勾配はプラス（Ｆ（ｘ）＞０）に転じるようになる。この勾配が０となる点が、その流体物量（Ｑｗ１）に対する最適空気量となる。即ち、空気圧送路の元部に注入される元部圧縮空気は、空気圧送路に送り込まれた流体物量に対する、元部圧縮空気の注入量増加に伴う元部の圧送路圧力の変化を示す曲線の勾配が０となる点の空気注入量が、流体物量における最適空気注入量となる。
【０１０７】
次に、流体物量を単位分増加させる。増加分設定流体物量Ｑｗ２として、同様に、空気量を単位分増加させ、Ｑｗ２の最適空気量を求める。順次、流体物量を増加させて（Ｑｗ３，Ｑｗ４，…）最適空気量を求めることを繰り返す。この処理の繰り返しは、元圧が１次上限値を超えるまで行われる（図１１参照）。
【０１０８】
図１２に示すように、元圧が一定値のまま一定時間経過した安定状態か否かを判断するステップＳ２１２（図１０参照）において、元圧が安定状態である（Ｙｅｓ）場合、この処理に入る場合の初期値の適正を判断するため、係数ｎを０（ｎ＝０）と定義する（ステップＳ２２３）。
【０１０９】
次に、Ｍａバルブを開く操作を行う前に、バルブ状態を確認する。Ｍａバルブが全開でないか否かを判断し（ステップＳ２２４）、Ｍａバルブが全開である（Ｎｏ）場合、Ｍａバルブの状態が初期値でないか否かを判断する（ステップＳ２２５）。Ｍａバルブの状態が初期値である（Ｎｏ）場合、ステップＳ２１８へ戻って初期値の変更設定を行い、初期値でない（Ｙｅｓ）場合、後述する中間部空気注入処理（図１３参照）へ進む。
【０１１０】
つまり、Ｍａバルブが全開であるときは、操作後全開になっている場合と初期値から全開の場合と２つの場合が考えられるので、それを確認する。始めからバルブが全開ならば初期値を設定し直し、操作後に全開になったのならば、中間部での空気注入を行う。
【０１１１】
一方、ステップＳ２２４で、Ｍａバルブが全開でない（Ｙｅｓ）場合、最適値を求める処理に進み、Ｍａバルブを単位分開く（ステップＳ２２６）。Ｍａバルブを単位分開いた後、元部最適ループが初回でない（ｎ≠０）か否かを判断する（ステップＳ２２７）。
【０１１２】
設定された初期値が適正値でない場合、初期値設定流体物量Ｑｗ１に対応する曲線の勾配Ｆ（ｘ）が正の値（Ｆ（ｘ）＞０）から始まることがあり得る。この状態から空気注入量を増加させても符号の転換はなく常に正の値を示すことになり、最適値を求めることができない。従って、判断は、常に勾配が負である（Ｆ（ｘ）＜０）状態から始めなければならない。そのため、ここでは初期値（ループ上の初期値）かどうかを確認する。
【０１１３】
ステップＳ２２７での判断の結果、元部最適ループが初回でない（Ｙｅｓ）場合、また、初回である（Ｎｏ）場合は、Ｍａ・Ｐ０の勾配が負である（Ｆ（ｘ）＜０）か否かを判断して（ステップＳ２２８）、Ｆ（ｘ）が負である（Ｙｅｓ）、即ち、圧力下降の場合に、Ｍａ・Ｐ０の勾配が負でない（Ｆ（ｘ）≧０）か否かを判断する（ステップＳ２２９）。
【０１１４】
元部最適ループが初回であって、最適空気量を超えた空気量を初期値として設定している場合、空気量を増加しても勾配の変化点は発生しない。従って、ここではその確認を行い、勾配が正で圧力が上昇する場合はＱｗを増加させる手順に進む。なお、圧力が下降する現象であれば、その変化点を求める手順に進む。
【０１１５】
そして、初期値と、Ｍａバルブを単位分開いた場合の勾配の負を確認した後、それが負でなくなるまで繰り返し、負でなくなると、Ｑｗを増加させる処理へ進む。
【０１１６】
ステップＳ２２９で、Ｍａ・Ｐ０の勾配が負である（Ｎｏ）場合、この処理における初期値を判定するためｎ＝１と設定した（ステップＳ２３０）後、ステップＳ２２４へ戻る。
【０１１７】
Ｍａ・Ｐ０の勾配Ｆ（ｘ）が負を表すということは、ＱｗやＱｍａが正常値を示していない場合や初期値の設定に適正を欠いている場合が考えられる。ここでは、その確認をする。異常値でない、即ち、正常値と思われる場合は、流体物量を増加させる手順に進み、異常値と思われる場合は、初期値を変更し設定する。
【０１１８】
一方、ステップＳ２２８で、勾配が負でない（Ｎｏ）、即ち、圧力上昇の場合、Ｑｗ，Ｑｍａの数値が異常値でないか否かを判断する（ステップＳ２３１）。判断の結果、異常値である（Ｎｏ）場合、ステップＳ２１８へ戻って初期値変更設定を行い、異常値でない（Ｙｅｓ）場合、また、ステップＳ２２９で、Ｍａ・Ｐ０の勾配が負でない（Ｙｅｓ）場合、Ｑｗ供給量が最大でないか否かを判断する（ステップＳ２３２）。供給量を増加させようとすれば、供給量を増加させる余裕がなければならない。その余裕を確認する。
【０１１９】
ステップＳ２３２で、Ｑｗ供給量が最大でない（Ｙｅｓ）、即ち、供給量を増加させる余裕がある場合、Ｑｗ供給量を単位分増加させた（ステップＳ２３３）後、元圧が元圧１次上限値より大きい（元圧１次上限値＜元圧）か否かを判断する（ステップＳ２３４）。
【０１２０】
元圧が元圧１次上限値より大きくない（Ｎｏ）場合、ステップＳ２２４へ戻り、大きい（Ｙｅｓ）場合、また、ステップＳ２３２で、Ｑｗ供給量が最大である（Ｎｏ）場合に、後述する中間部空気注入処理（図１３参照）へと進む。つまり、Ｑｗを増加させたのであるから元圧が増加し、その元圧が元圧１次上限値を超えない場合は、元部最適ループに戻るのを繰り返して最適空気量値を求め、元圧１次上限値を超える場合は、中間部での空気注入を行う。
【０１２１】
次に、圧縮空気注入システムにおける中間部空気注入処理（ステップＳ２３５〜ステップＳ２４６、図１３参照）について説明する。中間部空気注入処理は、上述したＭａの変化とＱｗの変化により最適空気量・最適流体物量を求める過程で、中間部に圧縮空気を注入し、最適な中間部注入空気量を求めるものである。
【０１２２】
図１３に示すように、元圧が元圧１次上限値より大きい（元圧１次上限値＜元圧）か否かを判断するステップＳ２３４において、大きい（Ｙｅｓ）場合、この処理に入る場合の初期値の適正を判断するため、係数ｓを０（ｓ＝０）と定義する（ステップＳ２３５）。その後、中間部で空気を注入するためのＳａバルブが閉じているか否かを判断する（ステップＳ２３６）。
【０１２３】
Ｓａバルブが閉じている（Ｙｅｓ）場合、Ｓａバルブを設定値分開いた（ステップＳ２３７）後、また、Ｓａバルブが閉じていない（Ｎｏ）場合は、Ｓａバルブを単位分開いて注入量を増加させた（ステップＳ２３８）後、元圧が元圧２次上限値を超えない（元圧２次上限値＞元圧）か否かを判断する（ステップＳ２３９）。
【０１２４】
即ち、Ｓａバルブの状態を確認した結果、Ｓａバルブが閉まっているということは、Ｓａバルブに対し設定された初期値による処理が実行されていないことなので、この場合、Ｓａバルブを初期値分開いて中間部への空気注入を開始する。Ｓａバルブが開いている場合は、中間部への設定値以上或いはいくらかの空気の注入があるので、設定値分バルブを開く作業を行わず、更に中間部の空気注入量を増量するためにバルブを単位分開く。
【０１２５】
Ｓａバルブを単位分開いて注入量を増加させた後、元圧が元圧２次上限値を超えない（元圧２次上限値＞元圧）か否かを判断する（ステップＳ２３９）処理の前の処理までは、元圧１次上限値に基づいて管理（判定）してきたが、ここでは、元圧２次上限値と元圧を比較して管理を行う。この処理フローは、元圧が元圧１次上限値を超える場合に流れてくるようになっていることから、１次上限値より上位の上限値を設け、その範囲内で管理する。
【０１２６】
ステップＳ２３９で、元圧が元圧２次上限値を超える（Ｎｏ）場合、後述する、中間部空気注入異常時処理（図１６参照参照）へ進み、超えない（Ｙｅｓ）場合、元圧が上昇するか或いは下降するかを判断するため、空気注入時間ｔが設定時間ｔａを超えない（ｔａ＞ｔ）か否かを判断する（ステップＳ２４０）。中間部に空気を注入すると、圧送距離が長くなればなる程、元圧が一定値になって安定するまで長時間を要することになる。従って、元圧が一定値になるまでの時間を設定し、その時間経過後に元圧の管理を行う。
【０１２７】
ステップＳ２４０で、空気注入時間ｔが設定時間ｔａを超えた（Ｎｏ）場合、ステップＳ２３９へ戻り、空気注入時間ｔが設定時間ｔａを超えない（Ｙｅｓ）場合、Ｐ０が下降するか否かを判断する（ステップＳ２４１）。
【０１２８】
判断の結果、Ｐ０が下降しない（Ｎｏ）場合、Ｓａバルブを単位分締めて注入量を減少させた（ステップＳ２４４）後、この処理における初期値を判定するためにＳ＝０か否かを判断し（ステップＳ２４５）する。Ｓ＝０でない（Ｎｏ）場合、後述する運転継続処理（図１４参照）へ進み、Ｓ＝０である（Ｙｅｓ）場合、元圧１次上限値を単位分増加したものを新たな元圧１次上限値とした（ステップＳ２４６）後、ステップＳ２２３へ戻る。
【０１２９】
中間部に圧縮空気を注入すると、効果がある範囲（適正値想定範囲内、図１５参照）で注入した場合は、「少量注入で元圧が下がる」、「適正な注入で元圧が下がる」、「ある値以上の注入で元圧が上がる」の各状態、効果がない範囲（適正値想定範囲外、図１５参照）で注入した場合は、「少量注入で元圧が上がる」、「適正な注入で元圧が上がる」、「ある値以上の注入で元圧が上がる」の各状態、の何れかになることが考えられる。
【０１３０】
即ち、効果のない範囲では、中間部からの圧縮空気は全て元圧が上昇する一方、効果のある範囲では、ある適正注入量内であれば、元圧が下降する。これらの原理を利用して、中間部の圧縮空気を注入する。Ｓａバルブを単位分開いて順次注入量を増加させ、元圧が上昇するまで注入量を増加させる。このとき、元圧が上昇したのであるから、Ｓａバルブを単位分閉じて元に戻す。この状態でシステムの運転を継続する処理へと進む。
【０１３１】
一方、最初のＳａバルブを単位分開いたとき、元圧が上昇することは、中間部に注入する効果的な範囲に入っていないことである。即ち、ここでは、元圧１次上限値以上でこの処理に進んで来ているのであり、その値が効果のある範囲でなく、その設定が低過ぎたことを示している。従って、この値を効果のある範囲の値に設定する必要がある。ここで、初回に元圧が上昇すれば、Ｓａバルブを単位分閉じる。よって、Ｓａバルブは閉じている状態となる。この状態で、元圧１次上限値を単位分増加する。その後、再度、元部最適空気量・最適流体物量決定処理（図１２参照）へと進む。
【０１３２】
ステップＳ２４１でＰ０が下降する（Ｙｅｓ）場合、この処理における初期値を判定するためＳ＝１と設定した（ステップＳ２４２）後、Ｓａバルブが全開でない（Ｓａバルブ≠全開）か否かを判断する（ステップＳ２４３）。判断の結果、Ｓａバルブが全開でない（Ｙｅｓ）場合、ステップＳ２３８へ戻り、Ｓａバルブが全開である（Ｎｏ）場合、ステップＳ２３９へ戻る。
【０１３３】
中間部に空気を注入してある一定時間経過後に、元圧が下降しない、即ち、上昇していくことは、背圧が発生したことが考えられる。背圧発生の原因として、圧縮空気を注入した中間部から吐出口までの負荷が大き過ぎるか、経過時間が少ないか、或いは中間部からの追加注入がなくても圧送ができる状態であることが考えられる。背圧を解消するためには、前二者が原因の場合、中間部注入空気を増量する必要があり、後者が原因の場合、減量する必要がある。
【０１３４】
ここでは、元圧が２次上限値より小さく、２次上限値までは注入量を追加して元圧が上昇してもよいことから、更に、追加注入する方向へ進む。一方、Ｐ０が上昇しない場合は、中間部での空気注入に効果があることを示しており、運転を継続する。
【０１３５】
つまり、Ｐ０が上昇すれば、Ｓａバルブを更に開いて注入量を増加させるが、そのとき、Ｓａバルブが未だ全開でないことを確認し、全開であれば時間の経過をみる。Ｓａバルブが全開であれば、Ｐ０が永遠に上昇を続け、しかも元圧が２次上限値以内であることはあり得ないので、必ずこの循環（ループ）から出ることができる。
【０１３６】
上述した各ステップ（ステップＳ２３５〜ステップＳ２４６）を経た処理により、圧送路の中間部に注入する中間部注入空気Ｓａの最適注入空気量を求めることができる。
【０１３７】
即ち、中間部圧縮空気を注入することにより元部圧力が低下した状態において、流体物量の変化に伴う空気注入量の増加と元圧の関係をグラフで示す説明図（図１１参照）の曲線の勾配が０になる点で、元部圧縮空気の流体物量における最適空気注入量を求める処理と、最適空気注入量を求めた点で最適流体物量を単位分増加させる処理と、最適流体物量を単位分増加させたところで最適空気注入量を増加させる処理の各処理を繰り返した結果、空気圧送システムにおける管理適正値を超えて、最適空気注入量を増加させていった曲線の勾配が０になる点の空気注入量と流体物量を、最適空気注入量と最適流体物量として決定する。
【０１３８】
次に、圧縮空気注入システムにおける運転継続処理（ステップＳ２４７〜ステップＳ２５２、図１４参照）について説明する。運転継続処理は、中間部での空気注入により元圧が下降する場合、即ち、中間部から圧縮空気を注入した効果が発揮される状態になったとき、実行される。この処理は、圧縮空気注入システムの運転を継続するために行われ、Ｑｗ（流体物量）を圧送する適正量が元圧の適正想定値範囲にあるものとして管理していく。
【０１３９】
図１４に示すように、この処理における初期値を判定するためにＳ＝０か否かを判断するステップＳ２４５において、Ｓ＝０でない（Ｎｏ）場合、元圧が一定値のまま一定時間経過した安定状態か否かを判断する（ステップＳ２４７）。中間部で空気注入し、ある時間経過した後にＰ０が上昇しないことを確認してこの処理へと進むが、次のステップに進むには、更に元圧が安定することが必要である。従って、ここでも安定を求めるために一定時間経過するのを待つ。
【０１４０】
元圧が安定状態でない（Ｎｏ）場合、ステップＳ２４７へ戻って、元圧が安定状態か否かの判断を繰り返し、元圧が安定状態である（Ｙｅｓ）場合、元圧がＱｗ供給のための運転適正想定値の範囲内か否かを判断する（ステップＳ２４８）。中間部に空気を注入する時点で、元圧は、１次上限値から２次上限値までの範囲にある。この状態を図１５に示す。
【０１４１】
図１５に示すように、Ｓａを注入するとＰ０が上昇する場合と下降する場合が考えられる。これは、Ｓａの単位分追加の場合も同様である。最適な運転状態では、機器能力の限界に近いＱｗを圧送することができており、この状態で最も経済的な空気量は、Ｑｗに比べて少ない量であると考えられる。そのとき、空気量が少ないのであるから、当然、Ｐ０は上昇して設定上限に近い状態にある。
【０１４２】
このことから、最適運転に近い状態とは、中間部から空気を注入し、システム運用に際し実用上設定される管理適正値である元圧１次上限値と、最大可能能力に基づき設定された能力限界値である元圧２次上限値の間にあることが分かる。
【０１４３】
この状況をＱｗ、Ｑｓａ、Ｑｍａの比較から考察すると、元圧１次上限値から元圧２次上限値までの場合は、Ｑｗが多く、ＱｓａとＱｍａが少ない状態と考えられ、元圧１次上限値以下では、Ｑｗが少なく、ＱｓａとＱｍａが多い状態と考えられる。前者は最適な運転状態と言えるが、後者は能率が悪く不経済な運転と言える。従って、運転を継続する条件として、Ｐ０が、常に設定した１次と２次の上限値内にあることとする。
【０１４４】
即ち、空気圧送路の流体物は、流体物を空気圧送路に注入する圧送ポンプ等が、空気圧送システムにおける能力限界値である元圧２次上限値と、能力限界値に基づく管理適正値である元圧１次上限値との間の、流体物を供給するための運転適正想定値範囲（図１５参照）で運転されることにより、注入される。
【０１４５】
この結果、この発明に係る流体物の空気圧送方法にあっては、空気圧送路の延長中間部に中間部圧縮空気を注入し、空気圧送システムにおける能力限界値以下に元部圧力を低下させることにより、能力限界値に基づく管理適正値を超えた状態でシステムの運転を行っている。
【０１４６】
元圧が運転適正想定値範囲内か否かを判断した（ステップＳ２４８）結果、範囲内（Ｙｅｓ）の場合、運転継続期間中、常に、異常値監視によりＱｗ、Ｑｓａ、Ｑｍａ、Ｐ０、その他に関する各センサの数値を表示させる（ステップＳ２４９）。
【０１４７】
次に、表示内容から異常が有るか否かを判断する（ステップＳ２５０）。各センサ値により、事前に正常範囲内を設定しておき、その範囲内であれば異常なし、それ以外であれば異常ありとする。判断の結果、異常が無い（Ｎｏ）場合、運転継続か否かを判断する（ステップＳ２５１）。全てのセンサ値において異常がなく運転を継続する（Ｙｅｓ）場合、ステップＳ２４９へ戻り、運転を中止する（Ｎｏ）場合、ステップＳ２０６へ戻って正常運転での中止手順に進む。
【０１４８】
一方、ステップＳ２５０で、異常がある（Ｙｅｓ）場合、異常の原因が不明か否かを判断する（ステップＳ２５２）。原因不明（Ｙｅｓ）の場合、取り敢えず運転を中止する必要があるので、ステップＳ２０６へ戻って中止手順に進み、原因が分かった（Ｎｏ）場合、ステップＳ２１８へ戻って初期値変更による再設定を行い再度運転する。
【０１４９】
また、ステップＳ２４８で、元圧が運転適正想定値範囲内でない（Ｎｏ）場合、ステップＳ２２３へ戻る。
【０１５０】
次に、圧縮空気注入システムにおける中間部空気注入異常時処理（ステップＳ２５３〜ステップＳ２５９、図１６参照）について説明する。中間部空気注入に際し元圧が２次上限値を超える場合、各機器に悪影響を与えてシステム全体が機能しなくなる。従って、元圧が２次上限値を超える状態を解除し、正常運転に回復するか中止するかの判断を行う必要がある。
【０１５１】
図１６に示すように、元圧が元圧２次上限値を超えない（元圧２次上限値＞元圧）か否かを判断するステップＳ２３９において、元圧が元圧２次上限値を超える（Ｎｏ）場合、Ｓａバルブを単位分閉じて注入量を減らす（ステップＳ２５３）。中間部空気注入処理において、Ｓａバルブを単位分開いた結果、元圧が２次上限値を超えたのであるから、そのバルブを単位分閉じて元に戻す操作を行う。
【０１５２】
次に、元圧が元圧２次上限値を超えている（元圧２次上限値＜元圧）か否かを判断する（ステップＳ２５４）。元圧が元圧２次上限値を超えていない（Ｎｏ）場合、運転継続処理において、元圧が一定値のまま一定時間経過した安定状態か否かの判断（ステップＳ２４７、図１４参照）へ進む。Ｓａバルブを単位分閉じた結果、元圧が低下して元圧２次上限値を下回り、Ｓａ注入量が最適となる。
【０１５３】
一方、元圧が元圧２次上限値を超えている、即ち、Ｓａバルブを単位分閉じても依然として低下しない（Ｙｅｓ）場合、空気注入時間ｔが設定時間ｔａを超えない（ｔａ＞ｔ）か否かを判断する（ステップＳ２５５）。
【０１５４】
判断の結果、空気注入時間ｔが設定時間ｔａを超えた（Ｎｏ）場合、ステップＳ２５４へ戻り、空気注入時間ｔが設定時間ｔａを超えない（Ｙｅｓ）場合、Ｓａバルブが全閉か否かを判断する（ステップＳ２５６）。つまり、Ｓａバルブを単位分閉じても、その効果が表れるにはある時間の経過を必要とするため、予め設定した一定時間が経過するまで、元圧が元圧２次上限値を超えているか否かの判断を繰り返す。
【０１５５】
ステップＳ２５６で、Ｓａバルブが全閉でない（Ｎｏ）場合、ステップＳ２５３へ戻り、Ｓａバルブが全閉（Ｙｅｓ）の場合、Ｑｗを単位分減少させる（ステップＳ２５７）。Ｓａバルブを開くことが原因で元圧の上昇が生じたのであるから、Ｓａバルブを閉じれば下降するはずであるが、何らかの原因によって元圧が下降せず、Ｓａバルブの閉操作を全閉になるまで行うことがある。Ｓａバルブが全閉であれば、もはやＳａバルブ操作で元圧を下降させることはできないので、Ｑｗを少なくして元圧の低下を図るため、Ｑｗの供給量を調節するＱｗバルブを単位分閉じる。
【０１５６】
Ｑｗバルブを単位分閉じた後、元圧が元圧２次上限値を超えている（元圧２次上限値＜元圧）か否かを判断し（ステップＳ２５８）、元圧が元圧２次上限値を超えていない（Ｎｏ）場合、運転継続処理において、元圧が一定値のまま一定時間経過した安定状態か否かの判断（ステップＳ２４７、図１４参照）へ進む。Ｑｗバルブを単位分閉じた結果、元圧が低下して元圧２次上限値を下回り、Ｓａの注入量が最適となる。
【０１５７】
一方、元圧が元圧２次上限値を超えている（Ｙｅｓ）場合、Ｑｗバルブが全閉か否かを判断し（ステップＳ２５９）、Ｑｗバルブが全閉でない（Ｎｏ）場合、ステップＳ２５７へ戻り、Ｑｗバルブが全閉（Ｙｅｓ）の場合、運転中止手順（ステップＳ２０６）へと戻る。
【０１５８】
つまり、Ｑｗを少なくすれば、元圧が下がって元圧２次上限値を下回ると考えられるので、この状態になるときは運転継続処理に進み、そうでないときは、更にＱｗを単位分少なくした後、元圧が元圧２次上限値を超えているか、Ｑｗバルブが全閉かの判断を繰り返す。しかしながら、Ｑｗバルブを単位分閉じていっても圧力低下が無く、とうとうＱｗバルブを全閉にする状態になることが考えられる。この場合、管路へ供給されるのは元部空気量のみであり、それでも元圧が低下しないことは何らかの異常を示しているものと考えられる。従って、運転を中止する。
【０１５９】
このように、この発明に係る流体物の空気圧送方法は、閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、空気圧送路の流体物を空気圧送する処理と、空気圧送路への元部圧縮空気の注入が不可能になる前の注入量が徐々に減少する圧送路閉塞前状態、及び注入が不可能になる圧送路閉塞状態のとき、空気圧送路の延長中間部に中間部圧縮空気を注入し、空気圧送路の内部圧力を低下させて圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態を解除し、元部圧縮空気の注入を可能とする処理と、圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態の解除後、空気圧送路に中間部圧縮空気と共に元部圧縮空気を注入して、流体物を空気圧送する処理とを有する。
【０１６０】
また、閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、空気圧送路の流体物を空気圧送する流体物の空気圧送方法において、空気圧送路に注入された流体物量に対する、元部圧縮空気の注入量増加に伴う元部の圧送路圧力の変化を示す曲線の勾配が０になる点の空気注入量を、元部圧縮空気の流体物量における最適空気注入量とする。
【０１６１】
即ち、曲線の勾配が０になる点で、元部圧縮空気の流体物量における最適空気注入量を求める処理と、最適空気注入量を求めた点で最適流体物量を単位分増加させる処理と、最適流体物量を単位分増加させたところで最適空気注入量を増加させる処理とを繰り返した結果、空気圧送システムにおける能力限界値に基づく管理適正値を超えて、最適空気注入量を増加させていった曲線の勾配が０になる点の空気注入量と流体物量を、最適空気注入量と最適流体物量として決定する。
【０１６２】
この圧縮空気注入システムを備えた長距離空気圧送システムにより流体物を搬送する場合、空気圧送路の途中に中間部圧縮空気を注入すれば、圧送元部の負荷を軽減することができる。このため、圧送距離の延伸、流体流量の増加、流体物の含水比低下や比重の増加、圧送管径の縮小等によって剪断抵抗が増大し、所定の設備（圧送ポンプ、コンプレッサ、配管等）では圧送が不可能になったり極めて困難になった場合にも、空気圧送路の途中に中間部圧縮空気を注入して圧送路における負荷の軽減が可能になる。
【０１６３】
従って、空気圧送路を用いた流体物の長距離圧送が可能になり，流体物を搬送する最終日的地まで途中で大気解放することなく空気圧送することが可能になる。また、水を加えずに流体物の粘度や比重を維持したままの圧送ができると共に、流体流量の増大を図ることができ、更に、空気圧送路を形成する圧送管径の縮小が可能になる。その上、圧縮空気の注入を段階的に増量し、その場合の圧送路元圧を計測することにより、最適空気量を求めることが可能となる。
【０１６４】
このため，システム全体をコンパクト化することができ、更に、現地の各条件に適合した経済的なシステムを実現することができることから、施工性及び経済性に有利な空気圧送路を用いた流体物の長距離圧送工法を提供することができる。
【０１６５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気が注入され空気圧送路の流体物が空気圧送される際に、空気圧送路への元部圧縮空気の注入が不可能になる前の注入量が徐々に減少する圧送路閉塞前状態、及び注入が不可能になる圧送路閉塞状態のとき、空気圧送路の延長中間部に中間部圧縮空気が注入されることで、空気圧送路の内部圧力が低下して圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態が解除され、元部圧縮空気の注入が可能となり、圧送路閉塞前状態及び圧送路閉塞状態が解除された後、空気圧送路に中間部圧縮空気と共に元部圧縮空気が注入され、流体物が空気圧送されるので、流体物を空気圧送するための圧送路の途中に注入した圧縮空気が効果的に機能して、長距離空気圧送を可能にする。
【０１６６】
また、閉空間からなる空気圧送路の元部に元部圧縮空気を注入し、空気圧送路の流体物を空気圧送する流体物の空気圧送を行う際に、空気圧送路に注入された流体物量に対する、元部圧縮空気の注入量増加に伴う元部の圧送路圧力の変化を示す曲線の勾配が０になる点の空気注入量が、元部圧縮空気の流体物量における最適空気注入量として設定されるので、一般的な空気圧送において使用される圧縮空気量を効率的、且つ、経済的に決定することができる。
【０１６７】
また、この発明に係る流体物の空気圧送システムにより、上記流体物の空気圧送方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流体物の空気圧送に際し空気量の減少に伴って圧送路閉塞状態が発生する状況をグラフで示す説明図である。
【図２】水及びベントナイト溶液を圧送した時の圧送元部空気量と圧送元部管内圧力の関係をグラフで示す説明図である。
【図３】閉塞状態において圧送元部圧縮空気と中間部圧縮空気を注入したときの、管内元圧と各流量の経時変化をグラフで示す説明図である。
【図４】ベントナイト溶液（粘性物）を流体物として、中間部圧縮空気を注入したときの圧送元部の圧縮空気量と管内圧力の関係をグラフで示す説明図である。
【図５】この発明に係る圧縮空気注入システムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５の圧縮空気注入システムによる圧縮空気注入方法を概略的に示すフローチャートである。
【図７】この発明に係る圧縮空気注入システムを備えた長距離空気圧送システムの全体構成を示す説明図である。
【図８】図７の長距離空気圧送システムの一部を詳細に示した説明図である。
【図９】この発明に係る圧縮空気注入システムよる圧縮空気注入方法の一具体例を示すフローチャート（その１）である。
【図１０】この発明に係る圧縮空気注入システムよる圧縮空気注入方法の一具体例を示すフローチャート（その２）である。
【図１１】流体物量の変化に伴う空気注入量の増加と元圧の関係をグラフで示す説明図である。
【図１２】この発明に係る圧縮空気注入システムよる圧縮空気注入方法の一具体例を示すフローチャート（その３）である。
【図１３】この発明に係る圧縮空気注入システムよる圧縮空気注入方法の一具体例を示すフローチャート（その４）である。
【図１４】この発明に係る圧縮空気注入システムよる圧縮空気注入方法の一具体例を示すフローチャート（その５）である。
【図１５】中間部空気注入時点における元圧の変化をグラフで示す説明図である。
【図１６】この発明に係る圧縮空気注入システムよる圧縮空気注入方法の一具体例を示すフローチャート（その６）である。
【図１７】従来の圧送ポンプを用いた流体物の空気圧送システムを示す説明図である。
【図１８】従来の空気圧送システムにおける管内圧力と空気注入量の関係をグラフで示す説明図である。
【符号の説明】
１０　圧縮空気注入システム
１１　異常閉塞監視部
１２　異常検知部
１３　初期値設定部
１４　元部最適流体物量・空気量自動設定部
１５　中間部最適空気量自動設定部
１６　運転継続部
１７　運転中止部
２０　長距離空気圧送システム
２１　分級ホッパ
２２　流体物圧送ポンプ
２３　排泥管路
２４ａ，２４ｂ，…，２４ｎ，…　空気圧縮機
２５　サイクロン
２６　制御管理室
２７　コンピュータ
２８　データロガ
２９　制御盤
３０ａ，３０ｂ　アンテナ
３１　元部圧力センサ
３２　流体物流量計
３３　注入管
３４　元弁
３５　自動制御弁
３６　空気圧力センサ
３７　空気流量計
３８　逆止弁
３９　中間部圧力センサ
ｄ　流体物
ｅ　搬送方向
ｆ　元部圧縮空気注入部
ｇ　圧縮空気送出方向
ｈ　中間部圧縮空気注入部
ｔａ　設定時間
Ｍａ　圧送元部圧縮空気
Ｓａ　中間部圧縮空気
Ｐｍａ　圧送元部圧縮空気注入圧力
Ｐ０　圧送元部管内圧力
Ｑｍａ　圧送元部圧縮空気注入量
Ｑｗ　流体流量
【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】
2004115149.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004115149.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004115149.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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