(57)【要約】【課題】本発明は土砂回収装置に関し、特に発電用ダム、飲料水用ダム、そのほか湖沼等の底に溜まる土砂を空気等の気体の浮上力を利用して水とともに水面上に運搬、移送することにより効率良く水と分離して土砂を回収するのに使用する。【解決手段】ダム等の水底に着底され、外部と内部を仕切り内部下方にはモータＭ等により掘削具５が回転駆動されて水Ｗに土砂６を混合可能に掘削する掘削機構部７を設けた大径な隔壁筒体２と該隔壁筒体内に挿入され上部は真空ポンプ８に接続された小径な回収案内筒体３とにより内外二重管構造をなし、該回収案内筒体の下方内部に一端９ａが接続され、他端９ｂは回収案内筒体内部に圧縮気体Ｇ′を送出可能にコンプレッサー１０が接続された送気管９を設け、該コンプレッサーから送気管を介して回収案内筒体内部に送気される気体Ｇの浮上に伴い土砂６と水Ｗとを回収する。【選択図】      図１
2004183206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダム、湖沼等の水底に着底され、外部と内部を仕切るとともに内部下方にはモータ等の駆動源により掘削具が回転駆動されることにより水に対し土砂を混合可能に掘削する掘削機構部を設けた大径な隔壁筒体と該隔壁筒体内部に水面から所望高さまで挿入され上部は真空ポンプに接続された小径な回収案内筒体とにより内外二重管構造をなし、該回収案内筒体の下方内部に一端が接続され、他端は前記回収案内筒体内部に圧縮気体を送出可能にコンプレッサーが接続された送気管を設け、該コンプレッサーから前記送気管を介して回収案内筒体内部に送気される気体の浮上に伴い土砂と水とを回収することを特徴とした土砂回収装置。
【請求項２】
前記回収案内筒体は、陸上または海上等に設けられる分離タンクに接続され、該分離タンクの後段に配した回収タンク内に設けられる格子、金網、濾布の１種または２種以上よりなる濾過手段により土砂と水とは分離されることを特徴とする請求項１に記載の土砂回収装置。
【請求項３】
前記分離タンクは、真空ポンプに接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の土砂回収装置。
【請求項４】
前記分離タンクの排水口の後段に必要に応じて沈砂池または／および砂濾過機構部が設けられることを特徴とする請求項１，２，または３に記載の土砂回収装置。
【請求項５】
前記掘削機構部に用いられるモータは、油圧式または空圧式により回転駆動されることを特徴とする請求項１，２，３，または４に記載の土砂回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土砂回収装置に関し、特に発電用ダム、飲料水用ダム、そのほか湖沼等の底に溜まる土砂を空気等の気体の浮上力を利用して水とともに水面上に運搬、移送することにより効率良く水と分離して土砂を回収するのに使用する。
【０００２】
【従来の技術】
発電用ダム、飲料水用ダムは、永年使用していると、降雨等によりダム周囲の土砂が崩落したり、上流側から下流側への流水により湖底に土砂が溜まり、貯水量に影響が出るようになる。
そこで、この土砂を湖底から取り除こうとすると、湖底を撹拌することになるので、ダムに貯留されている水は汚濁される。もしも、このように汚濁された水を下流に流せば、下流域での水産資源に甚大な被害を与えることになり、その損失は大きい。もちろん、貯水池の水は、当然に飲み水等への使用は不可能になる。
【０００３】
ところで、例えば海底等の深底に眠る鉱物等の貴重資源を空気等の気体の浮上力（エアリフト）を利用して水とともに地上に引き上げて移送回収する採取方法を採用した装置がある。
このように、空気等の気体の浮上力（エアリフト）を利用した揚水回収装置として、例えば、気体と液体を高圧化して深海に圧送する駆動源としてのポンプと、該ポンプに一端が接続されて深海底近くに気体と液体とを圧送する気液圧送パイプと、該気液圧送パイプの他端が接続され、サイフォン管を内部に備えた気液分離室と、該気液分離室内に配挿され、下方部が海底にまで伸び上方部はエアリフトパイプとして水面上まで伸びるた吸引パイプとを備えた構造の深底資源吸引揚装置である。
【０００４】
そして、ポンプから圧送した気体と液体とは、気液圧送パイプを経て気液分離室内に圧送され、気体と液体とは上下に分離して水位を形成する。そして、液体は、気液分離室の下部から液体の増加により気泡押出口から気泡になりエアリフトパイプに入って上昇しながら気体の浮上力によりエアリフト機能を発揮するとともに吸引パイプの周側面に設けた気泡押出孔と吸引パイプの下端に設けた吸引口とに吸引力を起こさせ、気液分離室内に複数の異なる室内水位を形成するものであった。この結果、吸引口から液体または液体と共に海底の資源を吸引パイプ内に吸引し、エアリフトパイプ内をエアリフトを利用して深底資源を地上に引き揚げて回収するものがあった（例えば、引用文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２７１００号公報（第１−６頁、図１、図２参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の上記従来の深底資源吸引揚装置は、ポンプを駆動することにより気体と液体との異質な２種物質を気液圧送パイプを通じて高圧化して海底等の深底にまで圧送しなけばならないので、深底での資源を吸引パイプにより吸引してから気体の浮上力（エアリフト）を利用して水とともに資源を地上に引き上げる時に気体と液体とを分離しなければならないため、深底近くにまで運ばれ、サイフォン管を内部に備えた気液分離室を必要不可欠にする。この結果、特許文献１に記載の深底資源吸引揚装置は、構造が複雑になり、部品数も多くなり、製作および組立が容易には行えず、製作コストおよび設備費は高価になり、取扱い操作も容易には行えなかった。
しかも、気液分離室内に気体とともに圧送される液体は、増加される分、深底付近において気液分離室の外部に放出されるので、深底に乱流を生して水が汚濁される不都合があった。
従って、例えば発電用ダム、飲料水用ダム等において、湖底に溜まった土砂を湖底から取り除くために、例えば引用文献１に記載の発明を適用すると、気液分離室の外部に放出される液体に起因した乱流により湖底が撹拌されることにより水が汚濁されるので、不適格であった。
【０００７】
本発明は上記従来の欠点を解決し、気液分離室を必要とすることなく、湖底の土砂を容易な取り扱いにて効率良く確実に移送、回収でき、また湖底が汚濁されずに済み、しかも構造簡単であり、部品数も少なく製作および組立が容易になり、製作コストおよび設備費が安価な土砂回収装置を提供しようとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みなされ、請求項１に記載の発明は、ダム、湖沼等の水底に着底され、外部と内部を仕切るとともに内部下方にはモータ等の駆動源により掘削具が回転駆動されることにより水に対し土砂を混合可能に掘削する掘削機構部を設けた大径な隔壁筒体と該隔壁筒体内部に水面から所望高さまで挿入され上部は真空ポンプに接続された小径な回収案内筒体とにより内外二重管構造をなし、該回収案内筒体の下方内部に一端が接続され、他端は前記回収案内筒内部に圧縮気体を送出可能にコンプレッサーが接続された送気管を設け、該コンプレッサーから前記送気管を介して回収案内筒体内部に送気される気体の浮上に伴い土砂と水とを回収することを特徴としたという手段を採用した。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記回収案内筒体は、陸上または海上等に設けられる分離タンクに接続され、該分離タンクの後段に配した回収タンクに設けられる格子、金網、濾布の１種または２種以上よりなる濾過手段により土砂と水とは分離されることを特徴とするという手段を採用した。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記分離タンクは、真空ポンプに接続されることを特徴とするという手段を採用した。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１，２，または３において、前記分離タンクの排水口の後段に必要に応じて沈砂池または／および砂濾過機構部が設けられることを特徴とするという手段を採用した。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１，２，３，または４において、  前記掘削機構部に用いられるモータは、油圧式または空圧式により回転駆動されることを特徴とするという手段を採用した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面に従って本発明の実施の形態の具体例を説明する。
図１は本発明の土砂回収装置の一実施形態を示す説明用の断面図であり、図２は同じく本実施形態で使用するエアリフトを適用する二重管構造に組上げられた隔壁筒体と回収案内筒体とを示す拡大断面図、図３は同じく隔壁筒体の内部下方に設けられた掘削機構部を示す拡大断面図、図４は同じく分離タンクの後段に設けられる回収タンク、沈砂池、砂濾過機構部を示す断面図である。
【００１４】
１は本実施形態の土砂回収装置であり、この土砂回収装置１は大径な隔壁筒体２と該隔壁筒体２内部に水面Ｗ．Ｌから所望高さＨまで挿入され小径な回収案内筒体３とにより内外二重管構造をなす。
【００１５】
前記隔壁筒体２は、ダム、湖沼等の水底４に着底され、外部と内部を仕切るとともに内部下方にはモータＭ等の駆動源により掘削具５が回転駆動されることにより水Ｗに対し土砂６を混合可能に掘削する掘削機構７を設けている。また、この隔壁筒体２は、例えば繊維強化プラスチックにより形成され、長さｌが３〜４ｍ程度、半径ｒが約１ｍ程度の複数本の筒体素体２Ａを土砂６を回収する水面Ｗ．Ｌから水底４までの深さに応じて全体の設置長さＬだけ浚渫船１８上で継ぎ足すようになっている。そして、この隔壁筒体２の全体的な設置長さＬは、３０〜４０ｍ程度にすることもできる。前記掘削具５としては、例えば図示するようなフォーク状のものが使用される。
８は小径な回収案内筒体３の上部が接続された真空ポンプである。
【００１６】
９は送気管であり、この送気管９は回収案内筒体３の下方内部に一端９ａが接続され、他端９ｂは前記回収案内筒体３内部に圧縮気体Ｇ′を送出可能にコンプレッサー１０が接続されるように設けられる。この送気管９としては、鉄製のものが好適に使用される。そして、このコンプレッサー１０は比較的低圧縮度を保証するものが用いられ、このコンプレッサー１０から前記送気管９を介して回収案内筒体３内部に送気される気体Ｇの浮上に伴い土砂６と水Ｗとを回収するようになっている。この送気管９内に送られる気体Ｇの移送速度は、約２０ｍ３／ｍｉｎである。
【００１７】
また、前記回収案内筒体３は、例えば図１に示すように陸上または海上等に設けられる分離タンク１１に接続され、該分離タンク１１の後段に配した回収タンク１２内に設けられる格子、金網、濾布の１種または２種以上よりなる濾過手段１３により土砂６と水Ｗ１とは分離される。また、この前記分離タンク１１は、真空ポンプ８に接続されることにより回収案内筒体３に吸引力を発揮させるようになっている。
【００１８】
１４は分離タンク１１の排水口１１ａの後段に必要に応じて設けられる沈砂池であり、この沈砂池１４は最深部１４ａに土砂６が沈降して滞留され、最深部１４ａから次第に遠ざかるのにつれて浅くなるように傾斜面１４ｂが連設されることにより傾斜面１４ｂの勾配に伴い土砂６が最深部１４ａに流落ちるようになっている。
【００１９】
１５は分離タンク１１の排水口１１ａの後段に必要に応じて沈砂池１４または／および沈砂池１４と一緒に設けられる砂濾過機構部であり、この砂濾過機構部１５には沈砂池１４により沈殿濾過された水Ｗ２をさらにポンプ１６により汲み上げられ、土砂６と水Ｗ３とが分離されることにより濾過された水が湖へと還元される。
【００２０】
また、掘削機構部７の掘削具５を回転駆動するための駆動源としての前記モータＭは、例えば油圧式または空圧式により回転駆動されるものが用いられが、本実施形態では図１に示すようにエアー・コンプレッサー１７を用いた空圧式の駆動が採用されている。
【００２１】
図１において、１８は浚渫船である。また、１９は送気管９の途中に設けられた安全弁である。
【００２２】
本発明の一実施形態は以上の構成からなり、例えば発電用ダム、飲料水用ダム、そのほか湖沼等の水底４に溜まった土砂６を回収するには、浚渫船１８上に用意され、強化プラスチックにて形成された長さｌが３〜４ｍ程度、半径ｒが約１ｍ程度の複数本の筒体素体２Ａを、土砂６を回収する水面Ｗ．Ｌから水底４までの深さに応じた全体の設置長さＬに継ぎ足し、隔壁筒体２を組み上げる。
【００２３】
そして、浚渫船１８から隔壁筒体２をクレーン等の吊機を用いて水面Ｗ．Ｌ下に沈降して行き、隔壁筒体２の下部を砂６が溜まっている水底４に着底させる。次いで、隔壁筒体２の内部に水面Ｗ．Ｌから所望高さＨまで小径な回収案内筒体３を挿入することにより大径な隔壁筒体２と小径な回収案内筒体３とにより内外二重管構造を組み上げる。
【００２４】
この際、回収案内筒体３には、下方内部に一端９ａが接続され、他端９ｂはこの回収案内筒体３内部に圧縮気体Ｇ１を送出可能にコンプレッサー１０が接続された送気管９を接続しておく。また、回収案内筒体３は上端が土砂輸送管３′を介して陸上の分離タンク１１に接続されている。この分離タンク１１には真空ポンプ８が接続され、吸引力を働かせるようになっている。
【００２５】
それから、隔壁筒体２の内部下方に設けた掘削機構部７の駆動源としてのモータＭを駆動してフォーク状の掘削具５を回転させると、例えば発電用ダム、飲料水用ダム、そのほか湖沼等の水底４に溜まった土砂６は掘削具５により掘削されて撹拌されることにより水Ｗと混合される。
【００２６】
この時、大径な隔壁筒体２の下部は、水底４に着底されることにより隔壁筒体２の内部と外部とは隔離されて土砂６の作業回収領域は囲まれるので、土砂６が掘削機構部７の掘削具５により水底４から掘削されて水Ｗと混合されてもその水は隔壁筒体２の外部に流出したり、漏れ出すことがないため、湖水の汚れはない。
【００２７】
そして、回収案内筒体３の下方内部に一端９ａが接続され、しかも他端９ｂに接続されたコンプレッサー１０から送気管９を通じて回収案内筒体３の内部に圧縮気体Ｇ′が送出されるので、この圧縮気体Ｇ′は回収案内筒体３内の水中を泡になり浮上されて行く。この時、送気管９内に送られる気体Ｇの移送速度は、例えば約２０ｍ３／ｍｉｎに設定される。
従って、前述のように掘削機構部７の掘削具５により掘削された水底４に溜まる土砂６は、回収案内筒体３内部を圧縮空気等の気体Ｇの浮上力（エアリフト）により水とともに水面Ｗ．Ｌ上に速やかに運搬、移送され、陸上に設けた分離タンク１１内に回収される。
【００２８】
この際、分離タンク１１に回収される土砂水量は、回収案内筒体３内に送気管９を通じて送気されるエアリフト量に比例的に回収される。
また、分離タンク１１には真空ポンプ８が接続されて吸引力が働くので、前述のように気体Ｇの浮上力と協同して掘削された土砂６は分離タンク１１に迅速かつ確実に運搬、移送される。
【００２９】
このように、土砂６が水Ｗとともに分離タンク１１内に運搬、移送されると、分離タンク１１では土砂６が沈降されて土砂水から分離されるので、ある程度、土砂水が浄化される。
それから、分離タンク１１の下部に設けられた排出口１１ａのバルブを開弁することにより土砂水から土砂６を分離して各個に排出することができる。
【００３０】
また、分離タンク１１から排出される土砂水は、例えば図４に示すように分離タンク１１の後段に配した回収タンク１２内に設けられた格子、金網、濾布の１種または２種以上よりなる濾過手段１３により土砂６と水Ｗ１とにさらに分離される。
また、回収案内筒体３内を送られて来る気体Ｇは、真空ポンプ８により吸引された後に大気に放出される。また、エアリフト用の気体Ｇは大気から前述のようにコンプレッサー１０により採り入れられて送気管９を通じて回収案内筒体３内に送気される。
【００３１】
しかも、分離タンク１１から排出される土砂水は、例えば図４に示すように、分離タンク１１の後段に必要に応じて設けられた沈砂池１４により沈砂されて土砂６と水Ｗ２とがさらに分離されたり、この沈砂池１４と一緒に設けられるか、または単独に設けられる砂濾過機構部１５にて土砂６は沈殿濾過されて回収され、さらに浄化された水Ｗ３は湖へと還元される。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明は以上のように、ダム、湖沼等の水底に着底され、外部と内部を仕切るとともに内部下方にはモータ等の駆動源により掘削具が回転駆動されることにより水に対し土砂を混合可能に掘削する掘削機構部を設けた大径な隔壁筒体と該隔壁筒体内部に水面から所望高さまで挿入され上部は真空ポンプに接続された小径な回収案内筒体とにより内外二重管構造をなし、該回収案内筒体の下方内部に一端が接続され、他端は前記回収案内筒体内部に圧縮気体を送出可能にコンプレッサーが接続された送気管を設け、該コンプレッサーから前記送気管を介して回収案内筒体内部に送気される気体の浮上に伴い土砂と水とを回収することを特徴としたので、従来のように気液分離室を水底に近くまで沈めて用いる必要がなくなり、湖底に溜まる土砂を回収案内筒体内に圧送するだけの容易な取り扱い操作にて効率良く確実に地上または海上に移送、回収することができる。また、本発明の土砂回収装置は、前述のように、大径な隔壁筒体と、小径な回収案内筒体とにより内外二重管構造をなし、隔壁筒体により内部と外部とは隔離されて土砂の作業回収領域は囲まれるので、掘削機構部により掘削される土砂と混合される土砂水が外部に流出されて湖底が汚濁されずに済む。しかも、大径な隔壁筒体と、小径な回収案内筒体とにより内外二重管構造をなした構造簡単であるので、部品数も少なく製作および組立が容易になり、製作コストおよび設備費は安価になる。
【００３３】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記回収案内筒体は、陸上または海上等に設けられる分離タンクに接続され、該分離タンクの後段に配した回収タンク内に設けられる格子、金網、濾布の１種または２種以上よりなる濾過手段により土砂と水とは分離されることを特徴とするので、分離タンク内に回収される土砂水は後段の回収タンク内に設けられた格子、金網、濾布の１種または２種以上よりなる濾過手段によりさらに土砂と分離されて浄化された水になる。
【００３４】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記分離タンクは、真空ポンプに接続されることを特徴とするので、真空ポンプの吸引力が働くことにより気体の浮上力と協同して掘削された土砂は分離タンクに迅速かつ確実に運搬、移送される。
【００３５】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１，２，または３において、前記分離タンクの排水口の後段に必要に応じて沈砂池または／および砂濾過機構部が設けられることを特徴とするので、分離タンク内に回収される土砂水は後段の沈砂池または／および砂濾過機構部によりさらに土砂と分離されて浄化された水になる。
【００３６】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１，２，３，または４において、前記掘削機構に用いられるモータは、油圧式または空圧式により回転駆動されるので、水中においても掘削機構部は円滑かつ確実に動作する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の土砂回収装置の一実施形態を示す説明用の断面図である。
【図２】図２は同じく本実施形態で使用するエアリフトを適用する二重管構造に組上げられた隔壁筒体と回収案内筒体とを示す拡大断面図である。
【図３】図３は同じく隔壁筒体の内部下方に設けられた掘削機構部を示す拡大断面図である。
【図４】図４は同じく分離タンクの後段に設けられる回収タンク、沈砂池、砂濾過機構部を示す断面図である。
【符号の説明】
１      土砂回収装置
２      隔壁筒体
３      回収案内筒体
４      水底
５      掘削具
６      土砂
７      掘削機構部
８      真空ポンプ
９      送気管
１０    コンプレッサー
１１    分離タンク
１２    回収タンク
Ｗ．Ｌ  水面
【図１】
2004183206.tif 000003
【図２】
2004183206.tif 000004
【図３】
2004183206.tif 000005
【図４】
2004183206.tif 000006