(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に長い筒体の内部に、流体圧の加圧又はその排除によって膨縮して膨張時は筒体内部の一部を閉鎖できる膨縮体を上下に所定間隔で複数設け、筒体外周面に外部と連通する複数の排水孔を設け、同膨縮体で同排水孔のある筒体内部部分の上下を閉鎖できるようにし、上方の膨縮体を開放し下方の膨縮体又は筒体の開閉可能な底板を閉鎖した状態で固体部分と液体部分とが混合している固液混合物を筒体内部に投入し、投入後上方の膨縮体を膨らませることによって筒体内部空間を閉鎖し、筒体内部の膨縮体を膨張させて投入された固液混合物を圧縮し、固液混合物の液体部分を前記排水孔から筒体外部に絞り出すようにして分離させ、固液混合物の固体部分を含水比が少ない状態で取り出すことができるようにした脱水方法。
【請求項２】
上下に長い筒体の内部に流体圧の加圧又はその排除によって膨縮する膨縮体を上下に所定間隔で複数設け、管内部と外周面を連通する複数の排水孔を備えた排水管を筒体内部に設け、前記膨縮体と排水孔のある前記排水管の筒体内部部分の上下を前記の膨らんだ膨縮体で閉鎖可能とし、下方の膨縮体又は筒体の一部を貫通して排水管が筒体外部に出るようにし、上方の膨縮体を開放し下方の膨縮体又は筒体の底板で下方を閉鎖した状態で固体部分と液体部分とが混合している固液混合物を筒体内部に投入し、上方の膨縮体を膨らませることによって筒体内部空間を閉鎖し、筒体内部の膨縮体の膨張によって固液混合物を圧縮し、固液混合物の液体部分を前記排水管の排水孔から排水管内部に絞り出すようにして分離させ、固液混合物の固体部分を含水比が少ない状態で取り出すことができるようにした脱水方法。
【請求項３】
筒体の外側に筒状の水受部を設けて筒体の排水孔から筒体外部に流出した液体部分を受けることができるようにした請求項１記載の脱水方法。
【請求項４】
膨縮体が、筒体の内壁面に沿って環状の帯体を設け、同帯体の上下部分を環状に筒体内壁面にシール性を有するよう接合し、帯体と筒体内壁面の間の空間に流体を出入して帯体を膨縮させるようにした請求項１〜３いずれかに記載の脱水方法。
【請求項５】
泥水を使用する地盤の掘削において排出される排土と泥水との混合物の脱水に使用する請求項１〜４いずれかに記載の脱水方法。
【請求項６】
上下に長い筒体の内部に流体の出入で膨縮する膨縮体を上下に所定の間隔で複数設け、同膨縮体の間に筒体外周面と連通する複数の排水孔を設け、最も上方の膨縮体で筒体内部部分の上方を閉鎖可能とし、前記膨縮体と排水孔のある筒体内部部分の下方を閉鎖する底板を開閉可能に設け、筒体の外側に水受部を設け、筒体内部に投入した固液混合物を膨張させた膨縮体で圧縮して固液混合物の液体部分を前記排水孔から筒体外部に絞り出すようにして分離させ固体混合物の固体部分を含水比が少ない状態で底板から取り出すことができるようにした脱水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体部分と液体部分とが混合している固液混合物から固体部分と液体部分を分離させる脱水方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来において、固体部分と液体部分とが混合している固液混合物から固体部分と液体部分を分離させるには、ピストン状のもので押し付けて混合物を加圧し、液体部分を絞り出すなどしていた。特に排土と泥水との混合物においては、周囲を閉塞してピストン状のもので押し付けるようにするには、大きな力を必要とするために高い圧力の油圧装置が必要となり、装置が大きくなり、またピストンの作動機構も比較的大きなために、大きなスペースが必要であった。また、ピストンの摺動部に排土や石が詰まることもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、場所をとらずに設置でき、故障が少なく、十分に固体部分と液体部分が分離できるようにした脱水方法及び装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  上下に長い筒体の内部に、流体圧の加圧又はその排除によって膨縮して膨張時は筒体内部の一部を閉鎖できる膨縮体を上下に所定間隔で複数設け、筒体外周面に外部と連通する複数の排水孔を設け、同膨縮体で同排水孔のある筒体内部部分の上下を閉鎖できるようにし、上方の膨縮体を開放し下方の膨縮体又は筒体の開閉可能な底板を閉鎖した状態で固体部分と液体部分とが混合している固液混合物を筒体内部に投入し、投入後上方の膨縮体を膨らませることによって筒体内部空間を閉鎖し、筒体内部の膨縮体を膨張させて投入された固液混合物を圧縮し、固液混合物の液体部分を前記排水孔から筒体外部に絞り出すようにして分離させ、固液混合物の固体部分を含水比が少ない状態で取り出すことができるようにした脱水方法
２）  上下に長い筒体の内部に流体圧の加圧又はその排除によって膨縮する膨縮体を上下に所定間隔で複数設け、管内部と外周面を連通する複数の排水孔を備えた排水管を筒体内部に設け、前記膨縮体と排水孔のある前記排水管の筒体内部部分の上下を前記の膨らんだ膨縮体で閉鎖可能とし、下方の膨縮体又は筒体の一部を貫通して排水管が筒体外部に出るようにし、上方の膨縮体を開放し下方の膨縮体又は筒体の底板で下方を閉鎖した状態で固体部分と液体部分とが混合している固液混合物を筒体内部に投入し、上方の膨縮体を膨らませることによって筒体内部空間を閉鎖し、筒体内部の膨縮体の膨張によって固液混合物を圧縮し、固液混合物の液体部分を前記排水管の排水孔から排水管内部に絞り出すようにして分離させ、固液混合物の固体部分を含水比が少ない状態で取り出すことができるようにした脱水方法
３）  筒体の外側に筒状の水受部を設けて筒体の排水孔から筒体外部に流出した液体部分を受けることができるようにした前記１）記載の脱水方法
４）  膨縮体が、筒体の内壁面に沿って環状の帯体を設け、同帯体の上下部分を環状に筒体内壁面にシール性を有するよう接合し、帯体と筒体内壁面の間の空間に流体を出入して帯体を膨縮させるようにした前記１）〜３）いずれかに記載の脱水方法
５）  泥水を使用する地盤の掘削において排出される排土と泥水との混合物の脱水に使用する前記１）〜４）いずれかに記載の脱水方法
６）  上下に長い筒体の内部に流体の出入で膨縮する膨縮体を上下に所定の間隔で複数設け、同膨縮体の間に筒体外周面と連通する複数の排水孔を設け、最も上方の膨縮体で筒体内部部分の上方を閉鎖可能とし、前記膨縮体と排水孔のある筒体内部部分の下方を閉鎖する底板を開閉可能に設け、筒体の外側に水受部を設け、筒体内部に投入した固液混合物を膨張させた膨縮体で圧縮して固液混合物の液体部分を前記排水孔から筒体外部に絞り出すようにして分離させ固体混合物の固体部分を含水比が少ない状態で底板から取り出すことができるようにした脱水装置
にある。
【０００５】
【作用】
本発明では、筒体内部の固液混合物を膨張させた膨縮体で加圧する。筒体内部は膨縮体の膨張によって閉鎖され、外部と連通しているのは排水孔のみとなるため、固液混合物の液体部分が押し出されるようにして排水孔から筒体外部に流出する。その後、膨縮体を収縮させれば、固液混合物の固体部分を含水比が少ない状態で取り出すことができる。
筒体内部に排水管を設けるようにしたものは、筒体内部の排水管内に排水孔から液体部分を集めるようにして固体部分と液体部分を分離させることができる。  
膨縮体が、環状の帯体であるものは、帯体と筒体の内壁面との間に流体を注入して膨縮体を膨張させるようにする。
筒体の外側に筒状の水受部を設けたものは、筒体の排水孔から筒体外部に流出した液体部分を筒状で下方を閉鎖した水受部内に受けるようにして液体部分を集めることができる。
混合物として排土と泥水の混合したものを用いるようにしたものは、排土と泥水の混合したものから排土と液体部分とを分離するようにし、排土を含水比が少ない状態で取り出すことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の脱水方法で処理を行う混合物としては、排土と泥水の混合状態のものや、建設汚泥、ヘドロなどがあり、どのような用途に用いてもかまわない。また、脱水を促進させる為に凝集材を注入・混合してもよい。
【０００７】
【実施例】
図１〜４に示す実施例は、トンネルを掘削する掘削機から排出される排土と泥水の混合物を排土と液体部分に分離するために用いたものであり、膨縮体を上下に複数設け、上下の閉鎖手段として膨縮体を用い、膨縮体がエアーの出入によって膨縮するものであり、膨縮体が環状の帯体であり、筒体の外側に水受部を設けた脱水方法及び装置の例である。
図１は実施例の脱水方法及び装置の筒体内で排土と液体部分を分離させている状態を示す説明図である。図２は実施例の脱水方法及び装置の説明図である。図３は実施例の脱水方法及び装置の筒体内に排土と泥水の混合物を投入した状態を示す説明図である。図４は実施例の脱水方法及び装置の筒体内で液体成分と分離させた排土を排出している状態を示す説明図である。
図中、１は脱水装置、２は筒体、２ａは排水孔、３ａ，３ｂ，３ｃは膨縮体、４は底板、４ａは止め具、５は水受部、５ａは送水管、６は送気ポンプ、６ａは送気管、６ｂはバルブ、７ａ，７ｂ，７ｃはバルブ、７ｄはエアーパイプ、８はコンベヤ、９は混合物槽、１０は排土管、１０ａは排出部、１１はコンベヤ、１２は排土槽、１３は希釈水槽、１４は送水ポンプ、１５は送水管、１６は掘削機、１７はミキサー、１８はポンプ、１９は後続管、２０はジャッキ、２１は換気装置、２２は高濃度泥水装置、３０はトンネル、３１は立坑、３２は運搬車、３３は混合物、３４は排土である。
【０００８】
実施例の脱水方法及び脱水装置は、所定の位置に設けられた立坑３１から目的位置に向って掘削機１６によって掘削を行い、その掘削した排土と掘削のために掘削機１６の先端に送り込んだ泥水を排出したものを地上で処理するものである。脱水装置１はまず、図１，３，４に示すように上下に長い筒体２を設ける。筒体２の上部は径を大きくして開口し排土と泥水の混合物を上方から受けやすくする。次に筒体２の内周壁面の上下３箇所に膨縮体３ａ，３ｂ，３ｃを設ける。膨縮体３ａ，３ｂ，３ｃは、筒体２の内周壁面に沿って環状の帯体を設ける。筒体２は、上下に複数の短い筒体が連結されたものである。この連結部分に環状の帯体の上下端を挟み込むようにして筒体内壁面に対して気密性を有するよう接合する。また、上下３箇所に設ける膨縮体は、所定の間隔となるようにする。膨縮体は、ゴム製のものが使用されている。筒体２の内周壁面と膨縮体の間の空隙には、筒体の近くに設けた送気ポンプ６から送気口からの送気管６ａとエアーパイプ７ｄがそれぞれ接続される。さらにエアーパイプ７ｄは、それぞれ独立しており、一方は外気に開放され、その途中にバルブ７ａ，７ｂ，７ｃをそれぞれ設ける。次に、膨縮体３ａ，３ｂ，３ｃの間及び膨縮体３ｃの下部に筒体内部と筒体外周とを連通させる排水孔２ａを複数設ける。次に筒体２の外径より大きい内周径の筒状の水受部５を内部に筒体２を挿入するようにして設ける水受部５の下端には、環状の底部を設け、底部の内周面が筒体２の下端部分の外周に接合するようにして設ける。これによって筒体２の下端部分は、水受部５の底部より下方に突出した状態となる。また、下方への突出部分には、排水孔２ａは設けないようにする。次に、水受部５の下部に送水管５ａを接続する。筒体２の下端には、底板４を閉鎖手段として開閉可能に設け、底板４を閉じた状態で保持するための止め具４ａを設ける。
【０００９】
次にトンネル内から送られてくる排土と泥水の混合物を一時的に溜める混合物槽９を設け、混合物槽９から混合物を筒体２の上部開口に送るコンベヤ８を設ける。
次に排土管１０の排出部１０ａを混合物槽９の上方に位置させる。
筒体２の下方には、排土槽１２を設け、排土槽１２の内部から運搬車３２に排土を送るコンベヤ１１を設ける。
次に水受部５からの送水管５ａを希釈水槽１３を設けて接続する。希釈水槽には送水ポンプ１４を接続して、送水ポンプ１４の送り先には送水管１５を接続して希釈水槽１３内の液体をミキサー１７に遅れるようにする。
【００１０】
この脱水装置１を用いたトンネルの施工においては、地上に高濃度泥水装置２２を設けて、トンネル先端で地盤を掘削する掘削機１６に高濃度の泥水を送り、地盤を崩落しないよう安定させながら掘削を行う。掘削機１６の後方には接続管１９が接続され、その最後端は、立坑３１内に設けられたジャッキ２０によって推されて、掘削機１６と後続管１９とともに推進する。
掘削機より後方のトンネル３０内には、ミキサー１７を設ける。ミキサーでは、掘削機１６から送られる排土と高濃度泥水の混合物に送水管１５から送られる希釈水を混合し、ポンプ１８によって排土管１０を通して地上に送っている。このように、本実施例の脱水方法及び装置を用いたトンネルの施工では、排土と高濃度泥水の混合物の濃度を低下させて地上に送るようにして管内への詰まりやポンプの負荷を下げ、作業効率を高めている。
また、地上には、トンネル内の空気を外気と換気する換気装置２１を設ける。
【００１１】
本実施例において、掘削による排土は、掘削機１６に送った高濃度泥水とともに掘削機１６の内部に取り込まれ、ミキサー１７に送られる。ミキサー内で排土と高濃度泥水との混合物は希釈水と混合されて濃度が下げられポンプ１８によって排土管１０を通して地上に送られる。地上に送られた排土と泥水の混合物は排土管１０の地上側の端となる排出部１０ａより下方に落下し、混合物槽９に一時的に溜められる。
この状態では、膨縮体３ａ，３ｂ，３ｃには空気を送らないように送気ポンプ６は停止させ、バルブ７ａ，７ｂ，７ｃは開放して膨縮体３ａ，３ｂ，３ｃを収縮させた状態にする。さらに、筒体２の下端の底板４を閉じ、止め具４ａで固定し、筒体内部空間の下方を閉鎖した状態にする。次にコンベヤ８を作動させ、混合物槽９内の排土と泥水の混合物を斜め上方に送ってコンベヤ８の上端から筒体２の内部に投入する。
【００１２】
筒体２の内部空間に混合物が所定量投入されたならば、コンベヤ８を停止させる。コンベヤ８を停止させたならば、バルブ６ｂを閉じた状態で送気ポンプ６を作動させ、送気管６ａを通して空気を膨縮体３ａと筒体２の内周壁面との間に送る。これによって空気圧により膨縮体３ａが膨張する。環状の膨縮体３ａは膨張によって内側に向かい筒体内部の空間を閉鎖する。これによって膨縮体３ｂ，３ｃ、排水孔２ａのある筒体部分は上下が閉鎖された状態になる。この状態で、バルブ６ｂを開き、送気ポンプ６によって膨縮体３ｂ，３ｃに空気を送って膨縮させる。これによって筒体内部の混合物は膨縮体３ｂ，３ｃによって圧縮される。この圧縮によって混合物の液体部分は、筒体２の排水孔２ａから筒体外部に流出する。このように絞り出されるようにして筒体の外部に流出した液体部分は、水受部５に集められ送水管５ａを通して希釈水槽１３に溜められ、送水ポンプ１４によって送水管１５を通して希釈水としてミキサー１７に送られる。このようにして本実施例では、混合物と分離させた液体部分を水受部５で集めて再利用できる。特にトンネル施工の泥水を再利用するので環境に影響を与えないよう配慮して施工できる。
【００１３】
このようにして、液体部分を筒体２の外部に絞り出すようにして排土と液体部分を十分に分離させたならば、送気ポンプ６を止め、バルブ６ｂ，７ａ，７ｂ，７ｃを開いて、膨縮体３ａ，３ｂ，３ｃに送った空気を外に逃がす。膨縮体３ａ，３ｂ，３ｃはゴム製のため、元の状態に弾性により復元し内部の空気は、ほとんど外へ押し出され、膨縮体は収縮する。この状態で、止め具４ａを取りはずして底板４を開くようにして筒体内部空間の下方を図４に示すように開放すると、排土がその重みによって下方に落下する。下方に落下した排土は、排土槽１２に収容され、コンベヤ１１によって運搬車３２に載せられて排出される。このように本実施例では排出する排土を十分に液体部分と分離させることができる。よって排土は軽くなるとともにその後の処理も容易となる。また、液体部分の再利用も行いやすい。また、排水孔２ａの外側からエアーを吹きつけると排水孔２ａの目詰りを効果的に防止できる。
【００１４】
さらに、膨縮体は、ゴム製であり、機械的な摺動がなく、摩耗等での劣化が小さくすみ、排土等が詰まるようなことがない。排土の岩石に膨縮体が接触しても弾性によって破れたりするようなこともない。また、この脱水装置は筒体と水受部の二重管構造の内部で処理できるので、非常に省スペースであり、膨縮体はエアーをポンプで送ればよいので  機構は簡単で省スペースとなる。
このように本実施例の脱水方法及び装置は、非常に場所をとらず故障が少ないものである。
【００１５】
図５に示すのは、実施例の脱水方法及び装置の他の例である。
図中、４０は脱水装置、４１は筒体、４２は排水管、４２ａは排水孔、４３は底板である。
実施例の他の例では、筒体４１内に排水管４２を設けるようにして排水孔４２ａを排水管に設けるようにしている。このように排水管を設けるようにして排水管内に液体部分を集めるようにして、さらに省スペースにできるようにしてもよい。
【００１６】
図６に示すのは、実施例の脱水方法及び装置の他の例である。
図中、４５は汚泥ポンプである。
実施例の他の例ではコンベヤの代わりに汚泥ポンプ４５を用いている。このようにコンベヤの代わりにポンプなどを用いるようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、場所をとらずに設置でき、故障が少なく、十分に固体部分と液体部分が分離できる。
筒体内部に排水管を設けるようにしたものは、さらに省スペースにできる。
膨縮体を上下に所定の間隔で複数設けるようにしたものは、多くの混合物が処理できるようにしてさらに効率的に脱水が行える。
上下いずれかの閉鎖手段として膨縮体を用いるようにしたものは、簡単に制御して用いることができる。
膨縮体が流体圧の加圧又はその排除によって膨縮するものは、簡単に制御できる膨縮体にできる。
膨縮体が環状の帯体であるものは、簡単な構成でコストを抑制し、故障の少ない膨縮体にできる。
筒体の外側に筒状の水受部を設けたものは、分離させた液体部分を確実に集めることができる。
混合物として排土と泥水の混合したものは、排土の処理を容易にし、液体部分の再利用を容易にして作業を効率的に行えるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の脱水方法及び装置の筒体内で排土と液体部分を分離させている状態を示す説明図である。
【図２】実施例の脱水方法及び装置の説明図である。
【図３】実施例の脱水方法及び装置の筒体内で排土と液体部分を分離させている状態を示す説明図である。
【図４】実施例の脱水方法及び装置の筒体内で液体部分と分離させた排土を排出している状態を示す説明図である。
【図５】実施例の脱水方法及び装置の他の例の説明図である。
【図６】実施例の脱水方法及び装置の他の例の説明図である。
【符号の説明】
１  脱水装置
２  筒体
２ａ  排水孔
３ａ  膨縮体
３ｂ  膨縮体
３ｃ  膨縮体
４  底板
４ａ  止め具
５  水受部
５ａ  送水管
６  送気ポンプ
６ａ  送気管
６ｂ  バルブ
７ａ  バルブ
７ｂ  バルブ
７ｃ  バルブ
７ｄ  エアーパイプ
８  コンベヤ
９  混合物槽
１０  排土管
１０ａ  排出部
１１  コンベヤ
１２  排土槽
１３  希釈水槽
１４  送水ポンプ
１５  送水管
１６  掘削機
１７  ミキサー
１８  ポンプ
１９  後続管
２０  ジャッキ
２１  換気装置
２２  高濃度泥水装置
３０  トンネル
３１  立坑
３２  運搬車
３３  混合物
３４  排土
４０  脱水装置
４１  筒体
４２  排水管
４２ａ  排水孔
４３  底板
４５  汚泥ポンプ
【図１】
0004514895.tif 000002
【図２】
0004514895.tif 000003
【図３】
0004514895.tif 000004
【図４】
0004514895.tif 000005
【図５】
0004514895.tif 000006
【図６】
0004514895.tif 000007