(57)【要約】【課題】  プラグを形成して排泥の輸送効率を高め、且つ、排泥管の閉塞の予兆を捕らえてそれを未然に防止する掘削土砂の搬出制御装置を提供する。【解決手段】  レシーバタンク２２と真空ポンプ２６とを結ぶ吸気管２４に設けられた流量計３２、排泥管１４の一方の端部側に設けられた排泥用バルブ１６と、排泥管１４に空気導入管１８を介して設けられた空気導入用バルブ２０とを備え、排泥用バルブ１６及び空気導入用バルブ２０を所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンク１２の排泥をプラグ状にして搬出させ、閉塞の予兆があると判断した場合には上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブ１６を閉じて空気導入用バルブ２０を開き、そして、流量計３２の出力が所定の値（ＱA2）を上回る時間が所定の値を超えた時点で閉塞の予兆が解消したと判断して上記の開閉制御に戻すようにした。【選択図】        図１
2004197562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排泥タンクに一方の端部が排泥タンクに接続され、他方の端部がレシーバタンクに接続された排泥管と、前記レシーバタンクに吸気管を介して接続され、前記排泥管内を真空吸引する真空ポンプと、前記排泥管の一方の端部側に設けられた排泥用バルブと、前記排泥管の、前記排泥バルブよりも下流側の位置に、空気導入管を介して設けられた空気導入用バルブと、前記真空ポンプの吸気管若しくは排気管、又は前記空気導入用バルブの上流側の何れかに設けられた流量計と、前記排泥用バルブ及び前記空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして搬出させるバルブ制御手段とを備え、
前記バルブ制御手段は、更に、閉塞の予兆があると判断した場合には上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブを閉じて空気導入用バルブを開き、そして、前記流量計の出力が所定の値（ＱA2）を上回る時間が所定の値を超えた時点で前記閉塞の予兆が解消したと判断して、上記の開閉制御に戻すことを特徴とする掘削土砂の搬出制御装置。
【請求項２】
排泥タンクに一方の端部が排泥タンクに接続され、他方の端部がレシーバタンクに接続された排泥管と、前記レシーバタンクに吸気管を介して接続され、前記排泥管内を真空吸引する真空ポンプと、前記排泥管の一方の端部側に設けられた排泥用バルブと、前記排泥管の、前記排泥バルブよりも下流側の位置に、空気導入管を介して設けられた空気導入用バルブと、前記真空ポンプの吸気管に設けられた圧力計と、前記排泥用バルブ及び前記空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして搬出させるバルブ制御手段とを備え、
前記バルブ制御手段は、更に、前記圧力計の出力が、排泥吸入完了後に所定の値（Ｐ1 ）に回復するのに要する時間が増加傾向にあるときに閉塞の予兆があると判断して、上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブを閉じて空気導入用バルブを開き、そして、前記閉塞の予兆が解消したときは上記の開閉制御に戻すことを特徴とする掘削土砂の搬出制御装置。
【請求項３】
排泥タンクに一方の端部が排泥タンクに接続され、他方の端部がレシーバタンクに接続された排泥管と、前記レシーバタンクに吸気管を介して接続され、前記排泥管内を真空吸引する真空ポンプと、前記排泥管の一方の端部側に設けられた排泥用バルブと、前記排泥管の、前記排泥バルブよりも下流側の位置に、空気導入管を介して設けられた空気導入用バルブと、前記真空ポンプの吸気管に設けられた圧力計と、前記排泥用バルブ及び前記空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして搬出させるバルブ制御手段とを備え、
前記バルブ制御手段は、更に、閉塞の予兆があると判断した場合には上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブを閉じて空気導入用バルブを開き、そして、前記圧力計の出力が所定の値（Ｐ2 ）を上回る時間が所定の値を超えた時点で閉塞の予兆が解消したと判断して、上記の開閉制御に戻すことを特徴とする掘削土砂の搬出制御装置。
【請求項４】
排泥タンクに一方の端部が排泥タンクに接続され、他方の端部がレシーバタンクに接続された排泥管と、前記レシーバタンクに吸気管を介して接続され、前記排泥管内を真空吸引する真空ポンプと、前記排泥管の一方の端部側に設けられた排泥用バルブと、前記排泥管の、前記排泥バルブよりも下流側の位置に、空気導入管を介して設けられた空気導入用バルブと、前記排泥用バルブ及び前記空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして搬出させるバルブ制御手段とを備え、
前記バルブ制御手段は、更に、閉塞の予兆があると判断した場合には上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブを閉じて空気導入用バルブを開き、その後、所定の時間が経過したことによって前記閉塞の予兆が解消したと判断して、上記の開閉制御に戻すことを特徴とする掘削土砂の搬出制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば排泥を真空吸引によって排出する推進工法等における土砂の搬出制御装置、特に排泥管の閉塞に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）従来の浚渫方法においては、吸引機の吸引により空気を吸引ホースの先端から土砂タンクを経て吸引機へ流すとともに、吸引ホースの途中からホース内へ補助的に空気を導入しながら吸引ホースの先端開口を浚渫すべき物とその上に位置する空気との境界に位置させ、浚渫すべき物を空気とともに吸引ホースの先端から吸い込み、吸引ホースを通った浚渫物を土砂タンク内に沈降させて集めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
（２）従来の掘削土砂の排出方法においては、推進管内に吸引ホースを設置して、吸引ホースの先端を推進管の先端がわで開口させるとともに、吸引ホースの後端がわを土砂タンクを経て吸引機に接続し、吸引機の吸引により吸引ホース内に先端開口から推進管内の空気を吸収して吸引機へ流す空気流を生じさせて、先導管で掘削した土砂に吸引ホースの先端開口を向けて、土砂を上記空気流に乗せて発進立坑がわに移動させるとともに、吸引ホースの途中に設けた空気導入口から補助的に吸引ホース内に空気を導入して土砂の移動を助け、移動した土砂を吸引機の前に設けた土砂タンクに沈降させて集めている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
（３）従来の汚泥移送方法においては、圧搾空気発生装置と真空発生装置と、汚泥を回収するタンクとが地上に配され、前記タンクには送泥パイプが連通連結されており、この送泥パイプの先端部近傍には第一のバルブを介して加圧空気供給パイプが連通連結され、この加圧空気供給パイプの連通連結部分と先端部との間に第二のバルブが設けられている汚泥移送装置を用い、まず前記送泥パイプの先端部は堆積した汚泥に臨むように配し、次に前記第一のバルブを閉鎖し第二のバルブを開放し、その後真空発生装置を作動させて堆積した汚泥を送泥パイプ内に空気と共に吸引し、所要時間経過後即ち送泥パイプ内に汚泥を充填させた後、真空発生装置による吸引移送が低下すると前記第二のバルブを閉鎖するとともに前記第一のバルブを開放して送泥パイプ内に溜まった汚泥を圧搾空気により圧送して前記タンク内に移送している（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
（４）従来の長距離推進工法においては、地中埋設管の先端に推進管を嵌合し、その推進管に密閉壁を設けて、その密閉壁に切羽掘削装置を設け、切羽面と密閉壁との中間に掘削室を形成し、その掘削室に泥水を注入する推進装置において、高濃度泥水を掘削室に注入し、その泥水を掘削室の内部において掘削された土砂を混合させて泥水を土砂含有高濃度状態として、更に、掘削室の外管に穿設した透孔から上記の液状体を地中埋設管と地山面との間隔に充填している（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】特公平７−１５１７４号公報
【特許文献２】特公平６−１０００７６号公報
【特許文献３】特開平６−１９３３８３号公報
【特許文献４】特開昭５８−１０１９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（１）特許文献１の浚渫方法においては、吸引ホースの先端を排泥（浚渫物）と空気との境界に位置させる必要があり、このため、吸引ホース（排泥管）の先端又は排泥の液面を制御する必要がある。また、空気の導入は調整できるが、排泥の吸入は調節できないため、輸送状態が不安定になり、閉塞に近い状態が頻繁に生じる虞がある。したがって、排泥の輸送効率を十分に高めることができない。
【０００８】
（２）特許文献２の掘削土砂の排出方法においては、土砂（排泥）に吸引ホースを先端開口を向け、また、吸引ホース先端は土砂（排泥）を吸引できるところに位置させることが必要であり、このため、そのような位置に排泥管の先端又は排泥を制御する必要がある。また、特許文献１の場合と同様に、空気の導入は調整できるが、排泥の吸入は調整できないため、閉塞に近い状態が頻繁に生じるおそれがあり、排泥の輸送効率を十分に高めることができない。
【０００９】
（３）特許文献３の汚泥移送方法においては、送泥パイプの先端を汚泥に臨むように配置する必要がある。このため、そのような位置に排泥管の先端又は排泥を制御する必要があり、排泥の輸送効率を十分に高めることができないおそれがある。
【００１０】
（４）特許文献４の長距離推進工法においては、排泥弁ととして逆止弁を用いているが、吸入する空気が推進管内の空気（ほぼ大気圧）の場合には、排泥タンクと空気導入位置を十分に離さない限り、空気弁を開いても排泥の流入は停止せず、プラグを十分に形成できない。このため、排泥の輸送効率を十分に高めることができない。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、プラグを形成して排泥の輸送効率を十分に高めることを可能にし、且つ、排泥管の閉塞の予兆を捕らえてそれを未然に防止することを可能にした掘削土砂の搬出制御装置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】
【００１２】
（１）本発明に係る掘削土砂の搬出制御装置は、排泥タンクに一方の端部が排泥タンクに接続され、他方の端部がレシーバタンクに接続された排泥管と、レシーバタンクに吸気管を介して接続され、排泥管内を真空吸引する真空ポンプと、排泥管の一方の端部側に設けられた排泥用バルブと、排泥管の、排泥バルブよりも下流側の位置に、空気導入管を介して設けられた空気導入用バルブと、真空ポンプの吸気管若しくは排気管、又は空気導入用バルブの上流側の何れかに設けられた流量計と、排泥用バルブ及び空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして搬出させるバルブ制御手段とを備え、バルブ制御手段は、更に、閉塞の予兆があると判断した場合には上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブを閉じて空気導入用バルブを開き、そして、流量計の出力が所定の値（ＱA2）を上回る時間が所定の値を超えた時点で閉塞の予兆が解消したと判断して、上記の開閉制御に戻す。
（２）本発明に係る掘削土砂の搬出制御装置は、排泥タンクに一方の端部が排泥タンクに接続され、他方の端部がレシーバタンクに接続された排泥管と、レシーバタンクに吸気管を介して接続され、排泥管内を真空吸引する真空ポンプと、排泥管の一方の端部側に設けられた排泥用バルブと、排泥管の、排泥バルブよりも下流側の位置に、空気導入管を介して設けられた空気導入用バルブと、真空ポンプの吸気管に設けられた圧力計と、排泥用バルブ及び空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして搬出させるバルブ制御手段とを備え、バルブ制御手段は、更に、圧力計の出力が、排泥吸入完了後に所定の値（Ｐ1 ）に回復するのに要する時間が増加傾向にあるときに閉塞の予兆があると判断して、上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブを閉じて空気導入用バルブを開き、そして、閉塞の予兆が解消したときは上記の開閉制御に戻す。
（３）本発明に係る掘削土砂の搬出制御装置は、排泥タンクに一方の端部が排泥タンクに接続され、他方の端部がレシーバタンクに接続された排泥管と、レシーバタンクに吸気管を介して接続され、排泥管内を真空吸引する真空ポンプと、排泥管の一方の端部側に設けられた排泥用バルブと、排泥管の、排泥バルブよりも下流側の位置に、空気導入管を介して設けられた空気導入用バルブと、真空ポンプの吸気管に設けられた圧力計と、排泥用バルブ及び空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして搬出させるバルブ制御手段とを備え、バルブ制御手段は、更に、閉塞の予兆があると判断した場合には上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブを閉じて空気導入用バルブを開き、そして、圧力計の出力が所定の値（Ｐ2 ）を上回る時間が所定の値を超えた時点で閉塞の予兆が解消したと判断して、上記の開閉制御に戻す。
（４）本発明に係る掘削土砂の搬出制御装置は、排泥タンクに一方の端部が排泥タンクに接続され、他方の端部がレシーバタンクに接続された排泥管と、レシーバタンクに吸気管を介して接続され、排泥管内を真空吸引する真空ポンプと、排泥管の一方の端部側に設けられた排泥用バルブと、排泥管の、排泥バルブよりも下流側の位置に、空気導入管を介して設けられた空気導入用バルブと、排泥用バルブ及び空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして搬出させるバルブ制御手段とを備え、バルブ制御手段は、更に、閉塞の予兆があると判断した場合には上記の開閉制御を一時的に中断して、排泥用バルブを閉じて空気導入用バルブを開き、その後、所定の時間が経過したことによって閉塞の予兆が解消したと判断して、上記の開閉制御に戻す。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、排泥タンクに接続され、真空吸引されている排泥管の排泥用バルブ及び排泥管に空気を導入するための空気導入用バルブを所定の条件に基づいて交互に開閉して、排泥タンクの排泥をプラグ状にして排出するようにしたことから、排泥管と流体との接触面積を減少させて圧力損失を低減させることができ、排泥の輸送効率を十分に高めることができる、という優れた効果が得られている。
また、本発明によれば、排泥管の閉塞の予兆を捕らえて、通常の開閉制御による排泥吸入を一時的に中断して空気導入管からの空気導入時間を延長し、その閉塞の予兆が消滅したと判断されるまで十分な量の空気を導入した後に、通常の開閉制御に戻すようにしたことから、閉塞を未然に防止することが可能となり、閉塞した場合の解除に要する時間を節約できるため、推進工事の能率向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係る掘削土砂の搬出制御装置及びその関連の設備の構成を示した図である。同図において、掘削機１０により掘削された排泥は排泥タンク１２に貯められる。この排泥タンク１２には排泥管１４の先端部が接続されている。そして、この排泥管１４の先端部側には排泥用バルブ１６が挿入されている。更にその下流側には空気導入管１８を介して空気導入用バルブ２０が接続されている。排泥管１４の後端部にはレシーバタンク２２が接続されている。このレシーバタンク２２には吸気管２４を介して排泥ユニット（真空ポンプ）２６が接続されており、このレシーバタンク２２の下方には土砂タンク２８が配置されている。また、吸気管２４には、流量計３２又は圧力計３４が装備されており（なお、ここでは流量計３２及び圧力計３４の双方を図示しているが、いずれか一方のみで良い。）、前者により吸気管２４の吸入量を測定し、後者により吸気管内圧力を測定する。
【００１５】
また、排泥管１４にはホールドアップセンサ４０が設置されている。このセンサ４０は排泥管１４内の流体占有率を測定するものであり、プラグの通過前後では排泥管１４内の土砂堆積レベルを出力し、通過中はほぼ管内の占有率がほぼ１００％であることを示す信号を出力する。
【００１６】
なお、図１の掘削土砂の搬出制御装置において、排泥管１４の先端部は排泥タンク１２の排泥中に常に埋没させた状態になっているものとし、排泥ユニット（真空ポンプ）２６は常時動作し、真空吸引は連続的に行っているものとする。ただし、レシーバタンク２２にバッチ式レシーバタンクを用いた場合には、レシーバタンク２２内の排泥を土砂タンク２８に排出する間の短時間だけ、真空が破壊され、結果的に真空吸引が中断することになる。また、空気導入管１８は排泥輸送管１４と同程度の径とする。具体的には、排泥管が１２５Ａに対し、空気導入管は１００Ａとする。１００Ａにした理由はバルブ等の大型化を避けるためである。吸入する空気は大気圧（若しくはその場の圧力）又は加圧空気の両方共可能であるが、ここでは大気圧を用いるものとする。
【００１７】
図２は図１の排泥用バルブ１６及び空気導入用バルブ２０の制御装置のブロック図である。図示のように、パーソナルコンピュータ５０は流量計３２の出力又は圧力計３４の出力とホールドアップセンサ４０の出力とを入力して、その入力を演算処理して駆動回路５２，５４の駆動を制御して、排泥用バルブ１６及び空気導入用バルブ２０の開閉を交互に制御する。なお、図２の制御装置は後述する実施形態においても、排泥用バルブ１６及び空気導入用バルブ２０の開閉を制御するために同様にして用いられる。
【００１８】
図３は図１のホールドアップセンサ４０の出力を示した特性図である。同図において、ホールドアップの変化を示す線が立上がってほぼ「１」となっている部分がプラグの通過中であることを示している。時刻Ｔ0 までは定常的な状態におけるホールドアップセンサ４０の出力を示しており、時刻Ｔ0 〜Ｔ1 は排泥管１４が閉塞状態に移行する状態、閉塞の予兆を示している。この詳細については後述する。
【００１９】
次に、図１の掘削土砂の搬出制御装置の定常的な動作（図３の時刻Ｔ0 までの領域）を説明する。
（１）パーソナルコンピュータは駆動回路５２，５４に制御指令を出して、排泥用バルブ１６を開いて空気導入用バルブ２０を閉じ、排泥タンク１２内の排泥を排泥管１４内に吸引させる。
（２）次に、あるタイミングで排泥用バルブ１６を閉じて空気導入用バルブ２０を開き、空気を排泥管１４内に導入することによって排泥を分断し、プラグ６０を形成する。このプラグ６０は真空吸引により下流側に流れていく。このタイミングの決定方法は後述する。
（３）次に、あるタイミングで上記の（１）の処理に戻り、同じ手順を繰り返す。このタイミングの決定方法についても後述する。
【００２０】
次に、排泥用バルブ１６及び空気導入用バルブ２０の開閉制御方法（開閉のタイミング）について説明する。
【００２１】
パーソナルコンピュータ５０には、流量計３２による吸気流量の上限閾値又は圧力計３４の上限閾値を設けておいて、この上限値を超過した場合には、排泥用バルブ１６を開き、空気導入用バルブ２０を閉じて、排泥タンク１２の排泥を排泥管１４に排出させる。次に、排泥用バルブ１６を閉じ、空気導入用バルブ２０を開くことによりプラグが形成されるが、そのタイミングによってその体積も決まることになる。その具体的な制御方法（プラグの体積の制御）としては、例えば、排泥用バルブ１６の開時間をタイマーで設定する方法、吸気流量の下限閾値又は圧力計３４の下限閾値を設け、この設定値を下回った場合に排泥用バルブ１６を閉じる（空気導入用バルブ２０を開く）方法等が挙げられる。
【００２２】
排泥管１４内で土砂が搬送されている場合には、先端で土砂が充填された時点から吸引方向に運ばれるにしたがって、吸気管２４の圧力又は吸気量は徐々に低下し、レシーバタンク２２に到達すると回復する。回復しないまま、制御を行わず次々に土砂を搬送すれば、排泥ユニット（真空ポンプ）２６の能力を超過して排泥管内の閉塞を引き起こす。そこで、吸気管２４の圧力又は吸気量に上限値を設け、吸気能力の回復をこの上限値で識別し、この上限値を超過すれば、排泥バルブ１６を開き（すなわち空気導入用バルブ２０は閉めることになる。排泥用バルブ１６が閉まっているときはこの空気導入用バルブ２０は開いており、管内に空気を導入する）土砂の運搬を行う。このとき、上限値を設ける計測値は圧力であっても流量であってもかまわない。
【００２３】
上記の上限値を低く設定すれば、排泥管内に複数のプラグが存在する運搬方法を実現でき、上限値を高く設定すれば、管内に単一のプラグのみ存在する運搬方法が実現できる。比較的推進距離が短い場合は単一プラグのみが管内に存在する運搬方法が適切な場合があり、また比較的推進距離が長い場合は、複数のプラグが管内に存在する運搬方法が適切な場合がある。本発明は状況によって、前記閾値の変更のみで、簡便に運搬方法の変更を可能とする。
【００２４】
なお、プラグ体積の制御方法の内、吸気流量の下限閾値、又は圧力計の下限閾値を設け、この設定値を下回ったときに排泥用バルブ１６を閉める制御方法の場合には、排泥用バルブ１６を開いた瞬間から吸気流量及び吸気圧力は低下するので、これらに設定値（下限閾値）を設けることによりプラグ体積の制御を容易に制御することができる。
【００２５】
ところで、排泥管１４が閉塞せずにプラグ６０が正常に搬送されている状態のときには、図３に示されるように、ホールドアップセンサ４０の出力の最大値及び最小値がそれぞれ一定になっているが、排泥管１４が閉塞し始めてくると、ホールドアップセンサ４０の出力の最小値が次第に上昇し始める。図３の特性図においては、時刻Ｔ0 から次第に増加しており、閉塞の予兆をしている。図２のパーソナルコンピュータ５０は、その値が所定の値ＨL1を超えた時刻Ｔ1 において閉塞の予兆があると判断し、通常の開閉制御による排泥吸入を中断して空気導入のみを行う。すなわち、排泥用バルブ１６を閉じて空気導入用バルブ２０を開き、その状態を持続する。排泥管１４に対する十分な空気が導入されると、排泥管１４内に滞留していた排泥が排出され、ホールドアップセンサ４０の出力は次第に減少する。そして、その値が所定の値ＨL2を下回った時刻Ｔ2 に閉塞の予兆が消滅したと判断し、上述の通常の開閉制御による排泥吸入を再開する。ここで、ＨL1≧ＨL2であるが、例えばＨL1＝０．６、ＨL2＝０．４などと値を設定することが考えられる。
【００２６】
なお、時刻Ｔ1 からＴ2 の間は、十分な空気導入による排泥排出に伴うプラグの自然発生があるため、実際には図３のような滑らかな変化ではなく、いくつかのプラグ通過が観測される。
【００２７】
実施形態２．
図４は本発明の実施形態２に係る掘削土砂の搬出制御装置及びその関連の設備の構成を示した図である。なお、同図においては、流量計３６及びホールドアップセンサ４０が図示されているが、これらは後述する実施形態の説明のためのものであり、本実施形態２においては無視するものとする。また、本実施形態２の通常の開閉制御は上記の実施形態１と同じであるものとする。
【００２８】
本実施形態２は、図４に示されるように、吸気管２４に設けられた流量計３２（若しくはその排気管に設けられた流量計（図示せず））又は空気導入用バルブ２０の上流側に設けられた流量計３５の何れかによって空気流量を測定することによって、排泥管１４の閉塞の予兆の有無を判断するようにしたものであり、その制御装置は図２に示されたものと同じである。なお、図４においては流量計３２及び３５の双方を図示しているがいずれか一方でよい。
【００２９】
図５は図４の流量計３２（又は３５）の出力（空気流量）の特性図である。同図において、ＱA1は通常の開閉制御の場合に排泥吸入を開始する際の所定空気流量である。排泥管１４が閉塞気味になると、排泥吸入完了後に、所定の空気流量ＱA1に回復するまでに要する時間がｔ1 、ｔ2 、ｔ3 のように次第に増加する。図２のパーソナルコンピュータ５０はこれを検知すると閉塞の予兆があると判断し、その時には時刻Ｔ1 に空気流量がＱA1に到達しても通常の開閉制御による排泥吸入は行わず、空気導入のみを継続する。すなわち、排泥用バルブ１６を閉じて空気導入用バルブ２０を開いたままの状態を継続する。排泥管１４に対する十分な空気の導入され、空気流量が所定値ＱA2を上回る時間が所定の値ｔ4 を超えた時刻Ｔ2 に閉塞の予兆消滅と判断し、通常の制御動作による排泥吸入を再開する。ここで、ＱA2≧ＱA1である。
【００３０】
なお、時刻Ｔ1 からＴ2 の間は、十分な空気導入による排泥排出に伴うプラグの自然発生があるため、実際には図２のような滑らかな変化ではなく、いくつかのプラグ通過に伴う流量変動が観測される。また、間欠的大気開放を行うバッチ式排泥レシーバタンクを用いる場合には、排泥吸入完了後、所定の空気流量ＱA1に回復するまでに要する時間、及び空気流量が所定値ＱA2を上回る時間から、その間に行われた大気開放の時間を差し引いて判断することは当然である。
【００３１】
実施形態３．
本実施形態３は、図４の吸気管２４の圧力を圧力計３４によって測定することによって、排泥管１４の閉塞の予兆を判断するようにしたものであり、その基本構成は図１及び図２に示されたものと同じである。なお、本実施形態３は、バッチ式レシーバタンクを用いる場合の大気開放時間の扱いを含め、上述の実施形態２と同様であり、図５の空気流量を圧力に置き換えるだけであり、その制御動作は同じである。
【００３２】
実施形態４．
なお、以上に述べた実施形態では、
（１）排泥管内の掘削土砂占有率（ホールドアップ）
（２）排泥ユニット（真空ポンプ）の吸気管若しくは排気管、又は空気導入用バルブの上流側のの何れかで測する空気流量
（３）排泥ユニット（真空ポンプ）の吸気管圧力の何れか１つの測定量で閉塞の予兆と予兆消滅の両方を判断する場合を示した。しかし、本発明はこれらに限定されることはなく、例えば空気流量で予兆を判断し、ホールドアップ（占有率）ので予兆消滅を判断するなど、予兆の判断と予兆消滅の判断とを適宜組み合わせることもできる。また、閉塞の予兆の消滅に関しては、通常の開閉制御を一時的に中断して排泥吸入を中断して空気導入のみを行ってから所定の時間が経過したことによって閉塞の予兆が消滅したと判断するようにしてもよい。
【００３３】
実施形態５．
また、上記の実施形態２及び３において通常の開閉制御は上記の実施形態１について記載されたものと同じ方法によってなされるが、この通常の開閉制御においても上記の実施形態１に限定されるものではなく、各種の応用例が考えられる。排泥バルブ１６を開く（空気導入用バルブ２０を閉じる）ことについての制御は上記の実施形態１と同じであるが、プラグ６０の体積を調整するための制御、すなわち排泥バルブ１６を閉じる（空気導入用バルブ２０を開く）ことについて次のように制御することができる。
（１）図４に示されるように、排泥管１４の先端に取り付けられた流量計３６によって、排泥用バルブ１６が開いてからの流量値を測定した後、積算値を計算し（＝１個あたりのプラグの体積）、その積算値がある値を超過した場合に排泥バルブ１６を閉じる（空気導入用バルブ２０を開く）ことにより制御する。
【００３４】
（２）排泥タンク１２に取り付けられた重量測定器３８によって、排泥用バルブ１６が開いてからの重量の減量値を測定し、その減量値がある値を超過した場合に排泥用バルブ１６を閉じる（空気導入用バルブ２０を開く）ことによ制御する。
（３）排泥用バルブ１６の開時間をタイマーで設定したり、流量計３２の吸気流量の下限閾値又は圧力計３４の下限閾値を設け、この設定値を下回った場合、排泥用バルブ１６を閉めることにより制御する。
【００３５】
実施形態６．
また、排泥用バルブ１６を開く（空気導入用バルブ２０を閉じる）制御についても、排泥管１４に取り付けられたホールドアップセンサ４０の出力からプラグのその地点の通過を捕捉して、プラグ通過後、或る時間間隔をおいて排泥用バルブ１６を開き（空気導入用バルブ２０を閉じ）、次のプラグの搬送を開始するようにしてもよい。この時間間隔は排泥管１４内に単一のプラグのみ存在するよう設定される。推進距離が比較的短い場合は排泥管１４内に複数のプラグが存在する運搬方法よりも単一のプラグのみ存在する運搬方法のほうがより適切な場合が多い。これは、単一のプラグのみ存在する運搬方法を実現するのに簡便かつ効率的な方法である。また、複数のプラグが存在する運搬方法の場合でも、ホールドアップセンサ４０の設置位置及びプラグ通過後排泥用バルブ１６を開くまでの時間間隔を再設定することにより容易に実現できる。
【００３６】
また、空気導入用バルブ２０の上流側に取り付けられた流量計３５により空気吸込量を測定して、流量計３５による空気吸込量の上限閾値及び下限閾値をそれぞれ設けておいて、この上限値を超過した場合には、排泥用バルブ１６を開き、空気導入用バルブ２０を閉じて、排泥タンク１２の排泥を排泥管１４に排出させ、また、下限閾値を下回った場合には排泥用バルブ１６を閉じ、空気導入用バルブ２０を開いて、プラグ体積を制御するようにしてもよい。
【００３７】
なお、排泥用バルブ１６を開く（空気導入用バルブ２０を閉じる）ための制御は、上述の実施形態に示されたものに限定されず、例えばタイマーによって所定時間間隔毎に行ってもよい。また、排泥用バルブ１６を閉じる（空気導入用バルブ２０を開く）ための制御も、上述の実施形態に示されたものに限定されず、例えばホールドアップセンサ４０を排泥管１４の先端側に設けて、プラグの長さを測定し、その長さが所定の長さに達したら行うようにしてもよい。
【００３８】
実施形態７．
また、プラグが安定してその形状を保ち且つ圧力損出が増大しないようにプラグの搬出速度を制御するために、次のように通常の開閉制御を行うこともできる。
（１）排泥ユニット（真空ポンプ）２６の吸気管２４に設けられた流量計３２（又は吐出管側に設けられた流量計（図示せず））の出力が所定の下限値まで低下したとき、空気導入用バルブ２０を開き、排泥用バルブ１６を閉じ、流量計３２の出力が所定の上限値まで上昇したとき、空気導入用バルブ２０を閉じ、排泥用バルブ１６を開いて、プラグを生成してその排出速度を制御する。
（２）排泥ユニット（真空ポンプ）２６の吸入管２４に設けられた圧力計３４（又はレシーバタンク２２若しくはその近傍の圧力を測定する圧力計）の出力が所定の下限値まで低下したとき、空気導入用バルブ２０を開き、排泥用バルブ１６を閉じ、圧力計３４の出力が所定の上限値まで上昇したとき、空気導入用バルブ２０を閉じ、排泥用バルブ１６を開いて、プラグを生成してその排出速度を制御する。
【００３９】
実施形態８．
また、排泥の搬出の最適化を可能にするために、通常の開閉制御を次のように行うこともできる。すなわち、本実施形態７においては、排泥管１４に設けられた流量計３６の出力から導かれる制御目標関数を設定し、その制御目標関数を最小化するように排泥用バルブ１６及び空気導入用バルブ２０の開閉時間を求めて、それらのバルブを交互に開閉制御する。
【００４０】
パーソナルコンピュータ５０は、流量計３２の出力をある時間間隔（Δｔ）でサンプリングして取り込み、そのサンプリングされた流量計３２の計測値（Ｆi ）のあるスパン（ｎ）における積算値を求める。そして、単位変換をした後に、排泥目標量（Ｑ0 ：例えば掘削機１０の推進速度から算出）を付加し、制御目的関数（ｆ）を次式のように設定する。ここで、操作変数は、排泥用バルブ開時間＝空気導入バルブ閉時間（ｘ1 ）、及び排泥用バルブ閉時間＝空気導入バルブ開時間（ｘ2 ＝Ｔ−ｘ1 、Ｔは動作周期）である。
【００４１】
【数１】
2004197562.tif 000003
【００４２】
なお、制御の制約条件は、プラグ６０が通過していない時のホールドアップセンサ３４の測定レベルＨが設定値Ｈc 以下であること（排泥管の閉塞防止の観点から）、及び開閉時間ｘ1 ，ｘ2 が正であることである。
Ｈ≦Ｈc     ｘ1 ，ｘ2 ＞０
【００４３】
パーソナルコンピュータ５０は、上記の制御目的関数を最小にするように開閉時間ｘ1 ，ｘ2 を求めて、その制御をリアルタイムで行う。このとき、制御目的関数を最小に制御する手法は問わないが、例えば以下のような手法が適用される。ｋ回目のｘ1 の操作量Δｘ1 を次式のように設定する。
【００４４】
【数２】
2004197562.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態１に係る掘削土砂の搬出制御装置及びその関連の設備の構成を示した図である。
【図２】図１の排泥用バルブ及び空気導入用バルブの制御装置のブロック図である。
【図３】図１のホールドアップセンサの出力を示した特性図である。
【図４】本発明の実施形態２〜８に係る掘削土砂の搬出制御装置及びその関連の設備の構成を示した図である。
【図５】図４の流量計の出力（空気流量）の特性図である。
【図１】
2004197562.tif 000005
【図２】
2004197562.tif 000006
【図３】
2004197562.tif 000007
【図４】
2004197562.tif 000008
【図５】
2004197562.tif 000009