(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿した堆砂を浚渫して処理場まで搬送する浚渫搬送装置において、
先端が昇降可能な多関節アームを有し台船上に搭載された多関節アーム装置と、
堆砂の吸込み口を有し前記多関節アームの先端アームに支持される吸引排砂装置と、
その吸引排砂装置の吐出口及び前記処理場間を接続する可撓性の搬送パイプとを備え、 前記吸引排砂装置は、排砂ポンプと、前記吸込み口及び堆砂面間の水平距離を可変調節する可変調節吸引管と、その可変調節吸引管及び前記排砂ポンプの吸引口間を接続する可撓性の吸引パイプとを有しており、
前記可変調節吸引管は、前記先端アームの先端に揺動可能に取り付けられて鉛直方向に延びる中空吸引管と、その中空吸引管の下部に上下摺動可能に嵌合され下端開口が前記吸込み口となる可動吸引管と、その可動吸引管を前記中空吸引管に対し昇降駆動し得る直動アクチュエータとを備えていて、その直動アクチュエータが、前記可動吸引管を上方へ付勢するバネと、圧縮空気の供給を受けると作動状態となって前記可動吸引管を前記バネの付勢力に抗して強制下降させる単動式の空圧シリンダとを有しており、
前記吸引パイプ又は前記中空吸引管の内部圧力を検出する圧力検出器に、該圧力検出器で検出された圧力が排砂ポンプによる排砂に適した圧力範囲になるように前記空圧シリンダへの圧縮空気の供給を制御する圧力制御装置が接続されることを特徴とする浚渫搬送装置。
【請求項２】
前記可動吸引管の下端には、径方向に拡がる吸引口フランジが取付けられることを特徴とする、請求項１に記載の浚渫搬送装置。
【請求項３】
前記吸込み口の下方に向けてジェット水を噴射するジェットノズルを前記吸引口フランジに取付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の浚渫搬送装置。
【請求項４】
前記排砂ポンプは、エジェクタポンプであり、
さらに該エジェクタポンプに噴射する高圧水を供給する高圧水供給装置を台船上に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の浚渫搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダム湖等の堆砂を浚渫し処理場まで搬送する浚渫搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダム湖、港湾、河川など（以下、「ダム湖等」という）において、湖底に沈殿した堆砂の浚渫には、従来から主に、サンドポンプが用いられている。
【０００３】
サンドポンプは、ポンプ吸入部にカッターファンと呼ぶ撹乱羽根を装備した水中ポンプであり、カッターファンを回転させ、湖底に沈殿した堆砂をカッターファンで撹乱浮遊させ、ポンプで水流とともに堆砂を吸い込み、フレキシブルパイプで所定の場所まで搬送するものである。
【０００４】
なお、サンドポンプ又はサクションポンプを用いた浚渫手段として、例えば、特許文献１、２が既に提案されている。
【０００５】
特許文献１の「採泥装置」は、水域を濁らせずに、水底の軽い有機分を選択的に浚渫することを目的とし、図３に示すように、水底５４を走行する自走車（図示せず）と、開口部が水底に対向するフード５６と、水底の堆積物を舞い上がらせるジェットノズル５７と、フードの下部に設けられたスカート５８と、吸込み口が所定の高さ位置に設けられたサンドポンプ５９とを備えたものである。
【０００６】
特許文献２の「浚渫工法および装置」は、浚渫された土砂を分離した排水を、放出せずに循環させて海域の汚濁を少なくすることを目的とし、図４に示すように、土砂をサクションポンプ６１で浚渫し、土砂を分離手段６５で分離し、排水を排水ポンプ６７により還流し、還流した排水を加圧ポンプ６２で昇圧して浚渫部近傍でジェットノズル６６から噴出させて堆積した土砂を噴き上げ、ラッパ管６３の中心に設けたエジェクトノズル６４から逆噴出させてサクション効果を向上させるものである。
【特許文献１】特開平５−３１１６９６号公報、「採泥装置」
【特許文献２】特開２００２−２６６３６９号公報、「浚渫工法および装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来のサンドポンプは、  攪拌羽根が湖底から離れた水中で回転し旋回流により堆砂を巻き上げる原理を用いている。このため吸引水に占める堆砂の混砂比率は低く１０〜１５％程度に過ぎない問題点があった。また堆砂面が圧密されているときはファンでなく掘削刃を用いるがこの場合でも混砂比率は同程度であった。
【０００８】
また、特許文献１の装置は、ジェットノズルを併用するため、ジェット水で堆積物を舞い上げることができるが、サンドポンプの吸込み口が水底から離れているため、吸引力が弱く、混砂比率を高められない問題点があった。
【０００９】
また、特許文献２の装置は、ジェットノズルで堆積した土砂を噴き上げることができるが、ラッパ管とエジェクトノズルで発生するサクション力が弱く、同様に混砂比率を高められない問題点があった。
【００１０】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、水底に堆積した堆砂を、効率良く高い混砂比率で浚渫でき、かつ回収した堆砂を離れた処理場まで直接搬送することができる浚渫搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、沈殿した堆砂を浚渫して処理場まで搬送する浚渫搬送装置において、先端が昇降可能な多関節アームを有し台船上に搭載された多関節アーム装置と、堆砂の吸込み口を有し前記多関節アームの先端アームに支持される吸引排砂装置と、その吸引排砂装置の吐出口及び前記処理場間を接続する可撓性の搬送パイプとを備え、前記吸引排砂装置は、排砂ポンプと、前記吸込み口及び堆砂面間の水平距離を可変調節する可変調節吸引管と、その可変調節吸引管及び前記排砂ポンプの吸引口間を接続する可撓性の吸引パイプとを有しており、前記可変調節吸引管は、前記先端アームの先端に揺動可能に取り付けられて鉛直方向に延びる中空吸引管と、その中空吸引管の下部に上下摺動可能に嵌合され下端開口が前記吸込み口となる可動吸引管と、その可動吸引管を前記中空吸引管に対し昇降駆動し得る直動アクチュエータとを備えていて、その直動アクチュエータが、前記可動吸引管を上方へ付勢するバネと、圧縮空気の供給を受けると作動状態となって前記可動吸引管を前記バネの付勢力に抗して強制下降させる単動式の空圧シリンダとを有しており、前記吸引パイプ又は前記中空吸引管の内部圧力を検出する圧力検出器に、該圧力検出器で検出された圧力が排砂ポンプによる排砂に適した圧力範囲になるように前記空圧シリンダへの圧縮空気の供給を制御する圧力制御装置が接続されることを第１の特徴とする浚渫搬送装置が提供される。
【００１２】
また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記可動吸引管の下端には、径方向に拡がる吸引口フランジが取付けられることを特徴とする浚渫搬送装置が提供され、さらに前記第１又は第２の特徴に加えて、前記吸込み口の下方に向けてジェット水を噴射するジェットノズルを前記吸引口フランジに取付けたことを第３の特徴とし、さらにまた前記第１〜第３の何れかの特徴に加えて、前記排砂ポンプがエジェクタポンプであり、さらに該エジェクタポンプに噴射する高圧水を供給する高圧水供給装置を台船上に備えることを特徴とする浚渫搬送装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
上記本発明によれば、吸引排砂装置が可変調節吸引管を有し、堆砂の吸込み口と堆砂面との距離を調節可能にしたので、混砂率を増やすために吸込み口と堆砂面の距離をミニマムにして排砂ポンプの吸引力により堆砂を高い混砂率で効率良く吸い込み、かつ吸込み口が堆砂面に吸着した場合は吸込み口を持ち上げて吸引不能を防止することができる。
【００１４】
また排砂ポンプの吐出口と離れた処理場とを連通する可撓性の搬送パイプを備えたので、吸引排砂装置を堆砂面付近に沈めたままで、連続的な排砂がポンプによりでき、非常に効率の良い排砂が実現できる。
【００１５】
また、吸引パイプ又は中空吸引管の内部の圧力を検出し、圧力制御装置で検出された圧力が排砂ポンプによる排砂に適した圧力範囲になるように前記直動アクチュエータを制御するので、中空吸込管を適度に下ろすことにより吸入口フランジと湖底の堆砂面の間に強い水流を発生して高い混砂率で排砂を行ない、中空吸込管が下がりすぎて堆砂面と密着した場合には、吸入管の圧力が急激に低下し吐出量が減るので、これらを圧力検出器で監視し設定値以下になった場合直動アクチュエータを収縮して流れを戻すことができる。
【００１６】
また特に請求項３の発明によれば、ジェットノズルからジェット水を噴射しながら吸引することにより、堆砂面が圧密されている場合でも堆砂面をジェット水で崩して高い混砂率で効率良く吸い込むことができる。
【００１７】
また特に請求項４の発明によれば、排砂ポンプがエジェクタポンプであり、高圧水供給装置を台船上に備えることにより、排砂ポンプを高圧水の噴射のみで駆動することができ、構造がシンプルで信頼性を高めることができ、かつ混砂率を約５０％前後まで高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の浚渫搬送装置の第１実施形態図である。この図に示すように、本発明の浚渫搬送装置は、多関節アーム装置１０、搬送パイプ１６、高圧水供給装置１８、及び吸引排砂装置２０を備える。
【００２０】
多関節アーム装置１０は、走行機構（クローラ等）１０ａ上で旋回する旋回台１０ｂ、旋回台１０ｂに軸支された多関節アーム１０ｃ，１０ｄを有し、図示しないアクチュエータ（油圧シリンダ等）で、走行機構上で旋回し、各関節を中心に揺動し、その先端に取り付けられた吸引排砂装置２０を自由に昇降・旋回できるようになっている。またこの多関節アーム装置１０は、台船９上に走行機構で移動可能に載置されている。
【００２１】
なお、多関節アーム装置１０は、多関節アームを備えた周知の土木建設機械（例えばバックホー）を一部改造して用いてもよく、或いは、本発明の構成を満たすかぎりで、新規に設計・製造してもよい。
【００２２】
搬送パイプ１６は、  吸引排砂装置２０を構成する排砂ポンプの吐出口と離れた処理場とを連通する可撓性のフレキシブルパイプである。この搬送パイプ１６は、多関節アーム１０ｃ，１０ｄの作動を阻害しないように、これらに沿って台車上まで案内され、そのまま岸壁等に設けられた離れた処理場までつながっている。
【００２３】
高圧水供給装置１８は、台船上、好ましくは旋回台１０ｂに設けられ、高圧水用のフレキシブルパイプ１８ａを介して、後述するエジェクタポンプに高圧水を供給するようになっている。
【００２４】
図２は、図１の部分拡大図である。この図に示すように、  吸引排砂装置２０は、排砂ポンプ２２、可撓性の吸引パイプ２４、ジェットノズル２６、及び可変調節吸引管３０からなる。
【００２５】
排砂ポンプ２２は、多関節アーム１０ｃ，１０ｄの先端アーム１０ｄに取り付けられ、先端アーム１０ｄと共に昇降・旋回する。なお、排砂ポンプ２２の取付位置は、この例に限定されず、別のアームまたは可変調節吸引管に取り付けてもよい。
【００２６】
この例において、排砂ポンプ２２は、エジェクタポンプであり、高圧水１を噴射口２２ａから内部に噴射することにより、内部に発生する負圧により吸引口２２ｂから堆砂２を水とともに吸引し、吐出口２２ｃから吐出するようになっている。
【００２７】
なおエジェクタポンプは、図示しない空気吸入ラインを有し、搬送パイプ１６に空気を含むプラグ流を形成するのが好ましい。この構成により、混砂率を約５０％前後まで高めることができることが実験により確認されている。
【００２８】
吸引パイプ２４は、排砂ポンプの吸引口２２ｂと可変調節吸引管３０とを連通する可撓性のフレキシブルパイプである。
【００２９】
ジェットノズル２６は、可変調節吸引管３０の下端部に好ましくは複数取り付けられ、堆砂の吸込み口の下方に向けてジェット水を噴射し、堆砂面が圧密されている場合でも堆砂面をジェット水で崩すようになっている。
【００３０】
図２において、可変調節吸引管３０は、中空吸引管３２、可動吸引管３４、吸引口フランジ３６、及び直動アクチュエータ３８からなる。
【００３１】
中空吸引管３２は、先端アーム１０ｄに図示しないアクチュエータで揺動可能に取り付けられている。可動吸引管３４は、中空吸引管３２の下端に水密に嵌合し、その軸方向に自由に移動可能に構成されている。
【００３２】
吸引口フランジ３６は、可動吸引管３４の下端に取付けられ、径方向に拡がる形状（例えば、円形、矩形）に構成されている。吸引口フランジ３６は、例えば可動吸引管３４の直径に対し、その２〜３倍の外径を有し、かつその外縁から可動吸引管３４の下端まで水流がスムースに流れるように、滑らかな底面（例えば、円弧面）を有するのがよい。
【００３３】
なお、必要に応じて、排砂ポンプが処理できない大きさの異物を吸引しないようにスクリーン等を内部に備えるのがよい。
【００３４】
また、上述したジェットノズル２６は、吸引口フランジ３６に等間隔に複数備え、圧密されている堆砂面をジェット水で崩し、かつ外縁から可動吸引管３４の下端に向かう水流をより強めるように、噴射方向を内向きに設定するのがよい。
【００３５】
直動アクチュエータ３８は、バネ３８ａで復帰する単動空圧シリンダである。単動空圧シリンダの一端（この図で上端）は中空吸引管３２に、他端（この図で下端）は吸引口フランジ３６に取り付けられ、圧縮空気３をシリンダに供給することにより、単動空圧シリンダが伸びて可動吸引管３２に取り付けられた吸引口フランジ３６を軸方向に移動し、圧縮空気３を抜くことにより、バネ３８ａで単動空圧シリンダを縮めて復帰するようになっている。
【００３６】
本発明の浚渫搬送装置は、更に圧力検出器４０と圧力制御装置４２を備える。
【００３７】
圧力検出器４０は、例えばピエゾ型圧力センサであり、吸引パイプ２４又は中空吸引管３２に取り付けられその内部の圧力を検出し、電気信号として圧力制御装置４２に入力する。
【００３８】
圧力制御装置４２は、台船９上に設置された制御装置であり、検出された圧力が排砂ポンプ２２による排砂に適した圧力範囲になるように直動アクチュエータ３８に供給する圧縮空気３の圧力を制御し、これにより堆砂の吸込み口と堆砂面との距離を可変調節する。      
【００３９】
なお、圧力検出器の代わりに、流量センサを用いて吐出量を検出し、これを制御してもよい。
【００４０】
上述したように、従来、吸入口が湖底に近く水流が強いほど排砂量は増えるが、接触すると吸入口が堆砂面に吸着して吸引不能になる。逆に吸引口が湖底と離れ過ぎたり、堆砂面が圧密されていると水だけ吸引し排砂ができない。
【００４１】
排砂量を増やすために吸引口から吸入する水の混砂率を増やすためには、吸入口と堆砂面の距離をミニマムにして極力砂を吸い込む必要がある。そこで、本発明では、排砂ポンプの吸込み口を湖底の堆砂面に押し付けて排砂をするが、吸着した場合は自動的に吸入口を持ち上げて吸引不能を防止した。吸着の検出は排砂ポンプの吸入圧力、吐出量などをセンサで検出して行う。なお、空気シリンダはスプリングリターン方式を採用し、収縮したあと浚渫が進めば元の長さに自動的に戻るようになっている。
【００４２】
また堆砂面が圧密されている場合は堆砂面の流れだけでは吸引できない場合もあるので、ジェット水をノズルから噴出させて吸引する。
【００４３】
上述した本発明によれば、排砂ポンプ２２に吸引パイプ２４を介して連通する中空吸引管３２に直動アクチュエータ３８を介して吸引口フランジ３６が吊り下げられている。  吸引排砂装置２０を下ろすことにより吸入口フランジ面と湖底の堆砂面の間に強い水流が発生し高い混砂率で排砂が行われる。
【００４４】
中空吸込管３２が下がりすぎて堆砂面と密着した場合、吸引パイプ２４の圧力が急激に低下し吐出量が減る。これらをセンサ（圧力検出器４０）で監視し設定値以下になった場合エアシリンダを収縮してフランジ面を持ち上げ流れを戻す。
【００４５】
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の浚渫搬送装置の第１実施形態図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】特許文献１の「採泥装置」の構成図である。
【図４】特許文献２の「浚渫工法および装置」の構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  高圧水、２  堆砂、３  圧縮空気、９  台船、
１０  多関節アーム装置、１０ａ  走行機構（クローラ等）、
１０ｂ  旋回台、１０ｃ，１０ｄ    多関節アーム、
１６  搬送パイプ、
１８  高圧水供給装置、１８ａ  フレキシブルパイプ
２０  吸引排砂装置、
２２  排砂ポンプ（エジェクタポンプ）、
２２ａ  噴射口、２２ｂ  吸引口、２２ｃ  吐出口、
２４  吸引パイプ、２６  ジェットノズル、
３０  可変調節吸引管、３２  中空吸引管、
３４  可動吸引管、３６  吸引口フランジ、
３８  直動アクチュエータ（単動空圧シリンダ）、３８ａ  バネ、
４０  圧力検出器、４２  圧力制御装置
【図１】
0004677752.tif 000002
【図２】
0004677752.tif 000003
【図３】
0004677752.tif 000004
【図４】
0004677752.tif 000005