(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土砂と水とを攪拌混合したスラリーを、搬送路に沿って敷設したパイプラインにより搬送するようにしたパイプライン搬送システムにおいて、
パイプライン（ＰＬ）の上流側に配設されて、土砂を収容するホッパー（Ｈ）と、
このホッパー（Ｈ）の排出口（３）に配設されて、該ホッパー（Ｈ）からの排出土砂を定量搬送する定量搬送フィーダー（Ｆ）と、
水槽本体（１５）を有して主体部分が水没されていて、その水槽本体（１５）の円筒状攪拌室（２０）内に、その接線方向に指向して連通すると共に水中に常時開口する導水口（１８）と、水槽本体（１５）の下部に、その内部に吸込力を発生する出口（１７）を備え、前記導水口（１８）から旋回流となって流入する水と、前記定量搬送フィーダー（Ｆ）から投入される土砂とを攪拌混合して所定の含泥率のスラリーを生成する攪拌水槽（Ｃ）と、
前記攪拌水槽（Ｃ）の出口（１７）に連通接続されて、その出口（１７）から排出される所定含泥率のスラリーを吸込、搬送するパイプライン（ＰＬ）と、
を備えていることを特徴とする、パイプライン搬送システム。
【請求項２】
前記ホッパー（Ｈ）の投入口（２）には、ゴミ除去用のスクリーン（４）が設けられていることを特徴とする、前記請求項１記載のパイプライン搬送システム。
【請求項３】
前記定量搬送フィーダ（Ｆ）は、上面開放のケーシング（８）と、このケーシング（８）内に配設されるスクリューコンベア（９）と、このスクリューコンベア（９）を回転駆動するモータ（１０）とを備え、土砂を連続的に定量搬送するようにされていることを特徴とする、前記請求項１または２記載のパイプライン搬送システム。
【請求項４】
前記主体部分が水没される攪拌水槽（Ｃ）は、その上部に水中に没する導水口（１８）が、その下部に出口（１７）が開口されると共にその内部に円筒状の攪拌室（２０）が形成され、前記導水口（１８）には、攪拌室（２０）の円筒状側面の接線方向に向かう導水管（１９）が設けられ、この導水管（１９）の入口は水中に開口され、またその出口は攪拌室（２０）に、その円筒状内周面に沿って開口されていることを特徴とする、前記請求項１，２または３記載のパイプライン搬送システム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のパイプライン搬送システムを用いたパイプライン搬送方法であって、
土砂を前記ホッパー（Ｈ）内に投下収容し、このホッパー（Ｈ）から排出される排出土砂を前記定量搬送フィーダー（Ｆ）により連続的に定量搬送して、このフィーダー（Ｆ）からの搬出土砂を前記攪拌水槽（Ｃ）内に投下し、攪拌水槽（Ｃ）内では、その投下土砂と、水没されて水中に開口する導水口（１８）を通して攪拌水槽（Ｃ）内に流入し、その内部を常時旋回流となって流れる水とを混合、攪拌し、所定の含泥率に調整されたスラリーを、攪拌水槽（Ｃ）の出口（１７）に接続されるサイフォン管（２１）よりパイプライン（ＰＬ）に導いて吸込、搬送するパイプライン搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土砂、たとえば湖沼などで浚渫された水底の土砂を、水と所定の含泥率をもって混合したスラリーを連続的、安定的にパイプライン搬送するようにした、パイプライン搬送システムおよびパイプライン搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、湖沼などで浚渫された水底の土砂は、土運船に積み込んで搬送し、一旦、陸地に仮置きして水切りした後、バックホウなどの荷役機械でダンプカーに積載して陸送するようにしている。この陸送手段は、複数台のダンプカーを必要とするばかりでなく間欠搬送であるため搬送能率が悪く、また、ダンプカーの運行中に粉塵を巻き上げたり、振動、騒音を引き起こすため、周辺環境に与える影響を無視できないという問題がある。
【０００３】
そこで、近年、前記陸送手段に代って、搬送路に沿ってパイプラインを敷設し、土砂をパイプラインによって連続的にパイプ搬送する、所謂パイプライン搬送手段が提案されている。このパイプライン搬送手段は、粉塵や振動、騒音などの発生がほとんどないため周辺環境に与える影響は軽微であるという利点があり、またパイプラインのパイプ材料として高密度ポリエチレン製パイプなどの耐摩耗性、耐久性に優れたものを使用することでライフサイクルコストを低減できる利点があり、さらに後記特許文献１に開示されるように、パイプライン搬送にサイホン作用を適用すれば搬送動力を低減することができ、パイプライン搬送手段の適用範囲を一層広くすることができるという利点がある。
【特許文献１】特開２００６−２４１７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、パイプライン搬送手段により土砂を搬送するには、たとえば、特許文献１に開示されるように、浚渫された土砂は、搬送し易いように、水と混合してスラリー（泥水）にする必要があり、その際に含泥率（スラリー混合物に対する土砂の容積比率）は１０％程度に設定するのが望ましく、それよりも大きな含泥率になると、パイプ内に土砂が詰まり、搬送能率が低下し、延いては搬送困難になるなどのトラブルが発生し易くなり、またそれよりも小さい含泥率になると、土砂の搬送能率が低下して不経済になるという問題があり、したがって、このパイプライン搬送手段では含泥率を調整することは、きわめて重要な技術的な課題である。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、含泥率を容易に調整することができ、土砂を連続的、安定的に能率よく搬送できるようにした、新規なパイプライン搬送システムおよびパイプライン搬送方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、土砂と水とを攪拌混合したスラリーを、搬送路に沿って敷設したパイプラインにより搬送するようにしたパイプライン搬送システムにおいて、
パイプラインの上流側に配設されて、土砂を収容するホッパーと、このホッパーの排出口に配設されて、該ホッパーからの排出土砂を定量搬送する定量搬送フィーダーと、水槽本体を有して主体部分が水没されていて、その水槽本体の円筒状攪拌室内に、その接線方向に指向して連通すると共に水中に常時開口する導水口と、水槽本体の下部に、その内部に吸込力を発生する出口を備え、前記導水口から旋回流となって流入する水と、前記定量搬送フィーダーから投入される土砂とを攪拌混合して所定の含泥率のスラリーを生成する攪拌水槽と、前記攪拌水槽の出口に連通接続て、その出口から排出される所定含泥率のスラリーを吸込、搬送するパイプラインとを備えていることを特徴としている。
【０００７】
上記目的達成のため、請求項２の発明は、前記請求項１のものにおいて、前記ホッパーの投入口には、ゴミ除去用のスクリーンが設けられていることを特徴としている。
【０００８】
上記目的達成のため、請求項３の発明は、前記請求項１または２のものにおいて、前記定量搬送フィーダは、上面開放のケーシングと、このケーシング内に配設されるスクリューコンベアと、このスクリューコンベアを回転駆動するモータとを備え、土砂を連続的に定量搬送するようにされていることを特徴としている。
【０００９】
上記目的達成のため、請求項４の発明は、前記請求項１，２または３のものにおいて、前記主体部分が水没される攪拌水槽は、その上部に水中に没する導水口が、その下部に出口が開口されると共にその内部に円筒状の攪拌室が形成され、前記導水口には、攪拌室の円筒状側面の接線方向に向かう導水管が設けられ、この導水管の入口は水中に開口され、またその出口は攪拌室に、その円筒状内周面に沿って開口されていることを特徴としている。
【００１０】
上記目的達成のため、請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載のパイプライン搬送システムを用いたパイプライン搬送方法であって、
土砂を前記ホッパー内に投下収容し、このホッパーから排出される排出土砂を前記定量搬送フィーダーにより連続的に定量搬送して、このフィーダーから搬出土砂を前記攪拌水槽内に投下し、攪拌水槽内では、その投下土砂と、水没されて水中に開口する導水口を通して攪拌水槽内に流入し、その内部を常時旋回流となって流れる水とを混合、攪拌し、所定の含泥率に調整されたスラリーを、攪拌水槽の出口に接続される接続されるパイプラインに導いて吸込、搬送することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、土砂と水とを攪拌混合したスラリーを、搬送路に沿って敷設したパイプラインで搬送するようにしたパイプライン搬送システムにおいて、スラリー混合物に対する土砂の容積比率、すなわち含泥率を所望の値に容易に調整して、そのスラリーを安定的、連続的に効率よく搬送することができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、土砂をホッパーに投入する前に、予め土砂中に混入する粗大ゴミを自動的に除去することができ、粗大ごみを除去する手間が省くことができ、また土砂の円滑な連続搬送が保障される。
【００１３】
さらに、請求項３の発明によれば、土砂の定量搬送を安定的、連続的に能率よく行なうことができる。
【００１４】
さらに、請求項４の発明によれば、土砂と水とを攪拌混合して所定含泥率のスラリーを、安定的、連続的に生成することができ、該スラリーのパイプ搬送を円滑、的確に行なうことができる。
【００１５】
さらに、請求項５の発明によれば、土砂と水とを攪拌混合したスラリーを、搬送路に沿って敷設したパイプラインで搬送するようにしたパイプライン搬送方法において、スラリーを所定の含泥率に容易に調整して、そのスラリーを安定的、連続的に効率よくパイプライン搬送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。
【００１７】
添付図面において、図１は、パイプライン搬送システムの全体側面図、図２は、図１の２矢視図、図３は、図２の３−３線に沿う拡大断面図、図４は、ホッパの斜視図、図５は、図２の５−５線に沿う拡大断面図、図６は、攪拌水槽の斜視図、図７は、図５の７−７線に沿う断面図である。
【００１８】
本発明にかかるパイプライン搬送システムは、山岳地域において河川の水が流れ込む湖沼などで行なわれた浚渫作業により浚渫された土砂を水と混合して湖沼などからそれよりも下流の河川、海などの最終放流位置まで搬送するのに用いられる。
【００１９】
そして、このパイプライン搬送システムは、以下に詳述する、ホッパＨ、定量搬送フィーダＦ、攪拌水槽ＣおよびパイプラインＰＬを備えている。
【００２０】
図１，２において、湖沼の浚渫区域に近い水面上に作業台船Ｓ（非自航船であって、図示しない繋留索条により繋留）が停泊する。作業台船Ｓには、前記ホッパＨ、定量搬送フィーダＦおよび攪拌水槽Ｃが装備され、さらに荷役機械としてのバックホウＢＨが搭載されている。
【００２１】
作業台船Ｓの両舷には、土運船が横付けされる。作業台船Ｓに積み込まれた浚渫土砂は、バックホウＢＨにより後述するホッパＨに投下される。
【００２２】
ホッパＨは、作業台船Ｓの中央部に搭載されている。このホッパＨの構造を図３，４を参照して説明する。
【００２３】
ホッパＨのホッパ本体１は、角筒状の上半部１Ｕと漏斗状の下半部１Ｄとを備え、その上半部１Ｕの上面に上下方向に傾斜する投入口２が設けられ、また下半部の下端に排出口３が設けられる。前記投入口２には、ゴミ除去スクリーン４が設けられる。このゴミ除去スクリーン４は、四角な枠体５に隙間あけて平行に配列される複数本のスクリーン棒６…を固着して構成されている。図３，４に示すように、ホッパＨの投入口２に投入された土砂中に含まれる、ゴミ除去スクリーン４を通過できない石や木材などの粗大ゴミは、分別、除去されて該スクリーン４の傾斜面に沿って重力により自動的にホッパＨの外に落下集積される。
【００２４】
なお、この実施例では、バックホウＢＨにより、ホッパＨ内に土砂を投入するようにしているが、ダンプカー、ベルトコンベアなどの他の搬送手段によりホッパＨ内に土砂を投入するようにしてもよい。
【００２５】
図１，２に示すように、作業台船Ｓには、前記ホッパＨ内に収容された土砂を定量搬送するための定量搬送フィーダＦが搭載されている。この定量搬送フィーダＦは、この実施例ではスクリューフィーダにより構成されている。このスクリューフィーダは、作業台船Ｓを前後方向に延びており、上面を開放した樋状のケーシング８と、このケーシング８内を縦走して、ケーシング８の両端部に回転自在に支持されるするスクリューコンベア９と、このスクリューコンベア９を回転駆動するギヤドモータ１０とを備えており、搬入口１１から搬出口１２に向かって上向きに傾斜して配置される。図３に示すように、このスクリューフィーダＦの搬入口１１は、前記ホッパＨの排出口３の真下にあって、ホッパＨからの土砂を受け入れるようにされており、また、図５に示すように、スクリューフィーダＦの搬出口１２は、後述する攪拌水槽Ｃの流入口１６の真上に位置している。したがって、スクリューフィーダＦの駆動によれば、ホッパＨ内の収容土砂は、そのスクリューフィーダＦに導入されて、該スクリューフィーダＦにより連続的に定量搬送され、攪拌水槽Ｃへと導かれる。そして、土砂の搬送量は、ギヤドモータ１０の回転制御により調整される。
【００２６】
なお、この実施例では、定量搬送フィーダとしてスクリューフィーダＦが採用されるが、これに代えて他の従来公知の定量搬送フィーダ、たとえばベルトコンベアを用いてもよい。
【００２７】
図１，２に示すように、前記攪拌水槽Ｃは作業台船Ｓの前部に懸吊支持されている。この攪拌水槽Ｃの水槽本体１５は上面開放の中空円筒状をなす上半部１５Ｕと、漏斗状の下半部１５Ｄとよりなり、その上面に流入口１６が、その下部に出口１７が設けられる。図５に示すように攪拌水槽Ｃの水槽本体１５の主体部分は、湖沼の水面下に水没されている。図５〜７に示すように、水槽本体１５の上半部には、円筒状の攪拌室２０が形成され、この攪拌室２０の円筒状側面には、周方向に略等間隔を存して複数の導水口１８，１８が水平方向に開口され、これらの導水口１８，１８には、円筒状側面の接線方向に指向する導水管１９，１９がそれぞれ固着されており、これらの導水管１９，１９の入口は、互いに逆向きで外部に開口され、それらの出口は互いに逆向きで攪拌水槽Ｃ内の内周面に沿って開口されている。
【００２８】
なお、この実施例では、導水管１９、１９の入口は、攪拌室２０の円筒状側面に沿って形成される導水口１８，１８に一致させてあるが、その円筒状側面より外方に突出させてもよい。
【００２９】
そして複数の導水管１９，１９は、湖沼の水面下に水没している。したがって、攪拌水槽Ｃ内には、常時水が一対の導水管１９，１９を通して流入し、その流入水は、図５，６矢印に示すように、攪拌水槽Ｃ内を円筒状内側面に沿って旋回流となって流動したのち出口１７より排出される。
【００３０】
図１，２に示すように、攪拌水槽Ｃの出口１７には、攪拌水槽Ｃ内に吸込力を発生させるサイフォン管２１の吸込口が連通接続される。サイフォン管２１は、パイプラインＰＬの一部を構成して、湖沼上に停泊するサイフォン台船Ｂに設けられており、サイフォン台船Ｂに俯仰可能に支持される可動の上流側サイフォン管２１Ｕと、この上流側サイフォン管２１Ｕの下流端に接続される下流側サイフォン２１Ｄとより構成される。下流側サイフォン管２１Ｄは、サイフォン台船Ｂより湖沼の下流側へと延長され、湖沼の堰Ｄを乗り越えて長く延び、湖沼よりも低位置に設けた受水槽Ｖに接続されている。そして、このサイフォン管２１は、攪拌水槽Ｃで所定の含泥率にて混合された、土砂と水とのスラリー（泥水）をサイフォン作用により吸い込んで受水槽Ｖまで吸引させることができる。サイフォン台船Ｂには、上流側サイフォン管２１Ｕと下流側サイフォン２１Ｄとの間に、バイパス路２２を介して吸水ポンプ２３が設けられ、この吸水ポンプ２３に呼水機能を発揮させてサイフォン管２１にサイフォン作用を開始させるようにしている。サイフォン管２１の途中には、その管を随時に遮断してサイフォン作用を一時的に中断させる開閉弁２４，２５と、その管２１内に空気を混入させてサイフォン作用による吸込力の調整を行なうための混気手段（図示せず）とが設けられる。
【００３１】
なお、サイフォン台船Ｂは、従来公知のものであるので、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
また、前記実施例では、攪拌水槽Ｃ内を旋回するスラリーへの吸込力の付与は、サイフォン管２１によるサイフォン作用に依存しているが、これに代えて、パイプラインＰＬに吸込ポンプを設け、これにより攪拌水槽Ｃ内を旋回するスラリーに吸込力を付与するようにしてもよい。
【００３３】
受水槽Ｖはサイフォン管２１からサイフォン作用で流下してきたスラリーを一時的に貯留して下流側に放流可能としたものであり、受水槽本体２７は、櫓２８を介して地面上に設置されており、その上面が開放され、その上部に流入口２９が、その漏斗状下部に排出口３０が開口されている。受水槽Ｖには、必要に応じてその流入口２９および排出口３０に開閉弁を設けてもよい。
【００３４】
受水槽Ｖの排出口３０には、パイプラインＰＬの他の一部を構成する搬送パイプ３２の上流端が接続される。この搬送パイプ３２は、湖沼下の搬送経路に沿うように配設されており、その搬送パイプ３２内を流れるスラリーは、その自重により自然落下される。
【００３５】
搬送パイプ３２の下流端は、沈砂池Ｒに臨んでいる。この沈砂池Ｒは、地上に設置されていて、搬送パイプ３２を経て流下してきた、土砂と水との混合物、すなわちスラリーを受け入れ、そのスラリー中の土砂を沈殿させる複数の沈殿槽３３，３４，３５を備えており、これらの沈澱槽３３，３４，３５に順次に収容されるスラリー中の上澄み水を順次にオーバーフローさせて、その上澄み水を最終的な放流場所である、川、海などに放流する。
【００３６】
なお、前記沈砂池Ｒは、従来公知のものであり、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
つぎに、この実施例の作用について説明する。
【００３８】
(1) 土運船でなどで運搬されてきた浚渫土砂をバックホウＢＨでホッパＨ内に投入する。このとき、ホッパＨの投入口２に設けたゴミ除去スクリーン４により石や木材などの粗大ゴミは除去されて自動的にホッパＨの外に集積される。これにより、粗大ゴミを除去する手間が省けて、土砂のホッパＨへの連続供給が損なわれることがない。
【００３９】
(2) ホッパＨ内の収容土砂は、その排出口３よりスクリューフィーダＦの搬入口１１に搬入される。スクリューフィーダＦの駆動により、そこに搬入された土砂は連続的に定量搬送されて攪拌水槽Ｃに投入される。
【００４０】
(3) 攪拌水槽Ｃは、その導水口１８，１８が水没しているため、攪拌水槽Ｃ内には湖沼の水が導水管１９，１９を通して常時流入し、その際に導水管１９，１９は、攪拌水槽Ｃの内側面を接線方向に指向されているので、導入水は攪拌水槽Ｃ内を旋回流となって連続的に流れる。そして、攪拌水槽Ｃ内では、定量の投入土砂と、連続して旋回する流入水とが攪拌混合されてスラリーとなり、このスラリーは、サイフォン官２１の吸込力で攪拌水槽Ｃ内を連続的に流れて、その出口１７よりパイプラインＰＬ、すなわちサイフォン管２１に吸い込まれてパイプ搬送される。ところで、スクリューフィーダＦの回転制御により、攪拌水槽Ｃへ連続的の定量供給される土砂量を調整することにより、攪拌水槽Ｃ内を旋回して流れるスラリーの土砂と水との混合割合、すなわち含泥率を１０％程度に設定することが可能になり、これにより、パイプラインＰＬのパイプ内に土砂が詰まるなどのトラブルを発生すること無く、土砂を能率よく、連続搬送することができる。
【００４１】
(4) 攪拌水槽Ｃの出口１７より吐出されるスラリーは、上流側パイプラインＰＬであるサイフォン管２１に吸い込まれ、一旦受水槽Ｖに貯留されたのち、下流側パイプラインＰＬである搬送パイプ３２へと流れ、その搬送パイプ３２内を重力により自然流下する。
【００４２】
なお、受水槽Ｖの流入口２９および流出口３０に開閉弁を設ければ、それらの開閉弁の開度調節により、受水槽Ｖへの泥水の流入量、流出量の調整が可能になる。
【００４３】
(5) 受水槽Ｖより放出されたスラリーは、パイプラインＰＬを構成する搬送パイプ３２内を自然流下して沈砂池Ｒに流れ込み、ここでスラリー中の土砂を段階的に沈澱除去させたのち、沈砂池Ｒからオーバーフローする上澄み水が最終的な放流場所である、川、海に放流される。
【００４４】
以上のように、この実施例によれば、浚渫された土砂を、所定の含泥率に調整されたスラリーとしてパイプラインにより安定的、連続的に効率よく、最終的な放流場所まで搬送することができる。
【００４５】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の実施例が可能である。
【００４６】
たとえば、前記実施例では、本発明を、浚渫された土砂のパイプライン搬送に実施した場合を説明したが、他の土砂、たとえば山間地帯で集められた土砂のパイプライン搬送にも実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】パイプライン搬送システムの全体側面図
【図２】図１の２矢視図
【図３】図２の３−３線に沿う拡大断面図
【図４】ホッパの斜視図
【図５】図２の５−５線に沿う拡大断面図
【図６】攪拌水槽の斜視図
【図７】図５の７−７線に沿う断面図
【符号の説明】
【００４８】
２・・・投入口
３・・・排出口
４・・・ゴミ除去スクリーン
８・・・ケーシング
９・・・スクリューコンベア
１０・・・モータ（ギヤドモータ）
１５・・・水槽本体
１７・・・出口
１８・・・導水口
２０・・・攪拌室
Ｈ・・・ホッパ
Ｆ・・・定量搬送フィーダ（スクリューフィーダ）
Ｃ・・・攪拌水槽
ＰＬ・・・パイプライン
【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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