| 【発明の名称】 |
スラリー輸送装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】伊藤 達男
【氏名】中井 栄
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| 【要約】 |
【課題】均一かつ連続的に排泥を行うことで、排泥パイプ内での閉塞を防止し、吸引能力を低下させず、作業効率を維持すること。
【解決手段】空気混入管１２を注水パイプ９に接続することで、スラリー保持空間４内のスラリー６０に空気を混入自在に設けて構成した。これにより排泥ポンプ１０は軽度のキャビテーションを伴って運転される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】内部にスラリーを保持自在なスラリー保持タンクと、前記スラリー保持タンク内に水を供給する水供給手段と、前記スラリー保持タンク内に土砂を供給する土砂供給手段と、前記スラリー保持タンク内で前記水と土砂が混合してなるスラリーを吸込み外部に輸送する吸込輸送手段と、を備えたスラリー輸送装置において、空気混入手段を、前記スラリー保持タンク内のスラリーに空気を混入自在に設けて構成した、ことを特徴とするスラリー輸送装置。
【請求項２】前記空気混入手段は、前記水供給手段により前記スラリー保持タンク内に供給される水に空気を混入自在に設けた、ことを特徴とする請求項１記載のスラリー輸送装置。
【請求項３】前記空気混入手段は、空気を取入れるための空気取入部を、前記スラリー保持タンク内に配置して有する、ことを特徴とする請求項１記載のスラリー輸送装置。
【請求項４】前記空気取入部は、前記スラリー保持タンク内のうちスラリー液面位置変動領域に配置した、ことを特徴とする請求項３記載のスラリー輸送装置。
【請求項５】前記スラリー保持タンクは、前記土砂供給手段から供給される土砂を一時貯留して均一的に該スラリー保持タンク内に供給するホッパ手段を有している、ことを特徴とする請求項１記載のスラリー輸送装置。
【請求項６】前記水供給手段の水供給量をＶ１とし、前記土砂供給手段の土砂供給量をＶ２とし、前記吸込輸送手段のスラリー最大吸込量をＶ３とした場合、前記吸込輸送手段の能力を、Ｖ３＞Ｖ１＋Ｖ２を満たすものとした、ことを特徴とする請求項１記載のスラリー輸送装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘドロや土砂または泥土等をスラリーとして輸送するスラリー輸送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は公知のスラリー輸送装置を示した図である。本件出願人による特公昭５５−３８４６０号には、真空吸引を利用してヘドロや土砂や泥土等（以下これらを総称して土砂とする）をスラリー化して輸送するスラリー輸送装置が開示されている。図４に示すスラリー輸送装置３０は、真空タンク３１内を真空ポンプ３２で負圧にし、該真空タンク３１から延長した吸込パイプ３３で堆積状態にある土砂４０を真空タンク３１内に吸引すると共に、給水ポンプ３５を介して同じく真空タンク３１内に水５０を加え、該土砂４０と水５０とをタンク内で攪拌してスラリー６０にしながら、該スラリー６０を排泥ポンプ３６に連結した排泥パイプ３７を介して所望の排出場所に連続的に輸送するものである。また、真空タンク３１上部には該タンク内外を連通可能な安全弁３９を設けており、該安全弁３９の開閉で真空タンク３１内の負圧を適宣解消して土砂５０の吸引を制限できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したスラリー輸送装置３０では以下のような課題■及び■があった。
【０００４】■給水ポンプ３５による水供給量、吸込パイプ３３を介する土砂供給量、排泥パイプ３７をによるスラリー吸込量は、それぞれの負荷変動により一定ではなく、真空タンク３１内におけるスラリー６０の水位が随時変動するので、排泥ポンプ３７によるスラリー６０の吸込が間歇的に行われることになる。このように間歇的にスラリー６０の吸込が起こることにより、排泥パイプ３７内でのスラリー６０の流速が沈殿限界流速以下になり、該排泥パイプ３７内で閉塞を起こす。
【０００５】■真空タンク３１内のスラリー６０の液面が上昇しすぎないように安全弁３９を作動させると、該真空タンク３１内の負圧が低下するので、吸込パイプ３３による吸引能力が低下して作業効率が低下する。
【０００６】そこで本発明は上記事情に鑑み、■単位時間あたり均一な量で連続的に排泥を行うことで、排泥パイプ内での閉塞を防止し、■吸引能力を低下させず、作業効率を維持することができる、スラリー輸送装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は上述の事情に生みてなされたもので、請求項１は、内部にスラリー（６０）を保持自在なスラリー保持タンク（３）と、前記スラリー保持タンク内に水（５０）を供給する水供給手段（９）と、前記スラリー保持タンク内に土砂（４０）を供給する土砂供給手段（７）と、前記スラリー保持タンク内で前記水と土砂が混合してなるスラリーを吸込み外部に輸送する吸込輸送手段（１０，１１）と、を備えたスラリー輸送装置（２）において、空気混入手段（１２）を、前記スラリー保持タンク内のスラリーに空気を混入自在に設けて構成した、ことを特徴とする。
【０００８】また請求項２は、前記空気混入手段は、前記水供給手段により前記スラリー保持タンク内に供給される水に空気を混入自在に設けた、ことを特徴とする。
【０００９】また請求項３は、前記空気混入手段は、空気を取入れるための空気取入部（１２ａ）を、前記スラリー保持タンク内に配置して有する、ことを特徴とする。
【００１０】また請求項４は、前記空気取入部は、前記スラリー保持タンク内のうちスラリー液面位置変動領域（Ｒ）に配置した、ことを特徴とする。
【００１１】また請求項５は、前記スラリー保持タンクは、前記土砂供給手段から供給される土砂を一時貯留して均一的に該スラリー保持タンク内に供給するホッパ手段（６）を有している、ことを特徴とする。
【００１２】また請求項６は、前記水供給手段の水供給量をＶ１とし、前記土砂供給手段の土砂供給量をＶ２とし、前記吸込輸送手段のスラリー最大吸込量をＶ３とした場合、前記吸込輸送手段の能力を、Ｖ３＞Ｖ１＋Ｖ２を満たすものとした、ことを特徴とする。
【００１３】なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明のうち請求項１によれば、以下に述べる効果■及び■を奏する。
■スラリー保持タンク内のスラリーに空気が混入されるので、軽度のキャビテーションが生じて吸込輸送手段の能力が低下する。従って、吸込輸送手段によるスラリーの吸込が過剰に行われることが無いので、スラリー保持タンク内のスラリーの水位が不用意に降下して吸込輸送手段によるスラリーの吸込が停止するといったことにより生じるスラリーの間歇的な吸込が防止される。これにより、単位時間あたり均一な量で連続的に排泥を行うことができ、排泥パイプ内での閉塞が防止される。
■空気混入手段によるスラリーへの空気混入を停止することで、上記キャビテーションは解消され吸込輸送手段の能力が向上する。これにより不用意に上昇するスラリーの水位を即座に低下させることが可能となる。この際、土砂供給手段による土砂供給量を制限する必要が無いので、土砂の吸引能力を低下させず、作業効率を維持することができる。
【００１５】また請求項２によれば、水供給手段により供給している水に空気を混入するので、水流を利用して効果的に空気を混入できる。また、混入した空気をスラリー保持タンク内で拡散させるのに有利である。
【００１６】また請求項３によれば、空気取入部がスラリー保持タンク内にあるので、スラリーの液面位置が不用意に上昇した場合、該空気取入部がスラリー液面下に入り、空気混入手段は自動的に空気の取入れを停止する。つまり、空気混入手段における空気の取入・取入停止を制御する手段を別途に設ける必要が無いので好都合である。
【００１７】また請求項４によれば、空気取入部はスラリー液面位置変動領域に配置されているので、スラリーの液面位置の小刻みな変動に応じてキャビテーションのオン・オフをその都度行うことができ、スラリーの液面位置を略一定の安全なレベルに保つことができる。これにより、急激な土砂の供給にも対処でき、安全性に優れる。
【００１８】また請求項５によれば、土砂供給手段から多量の土砂が供給されても一旦ホッパ手段に貯留され、ここから均一的にスラリー保持タンク内に供給されるので、一度に多量の土砂がスラリー保持タンク内に供給されるようなことは防止されている。従って、スラリー保持タンク内における泥水比重が急激に上昇することはないので、吸込輸送手段に著しい過負荷が発生することによる運転停止が原因で生じるポンプ内閉塞や、排泥パイプ内での土砂沈殿による閉塞などは、未然に防止されている。
【００１９】また請求項６によれば、吸込輸送手段の能力が、Ｖ３＞Ｖ１＋Ｖ２を満たすものなので、土砂供給手段により瞬間的に多量の土砂が供給されたとしても、キャビテーションを解消して吸込輸送手段の能力をフルに発揮させることで、スラリー保持タンク内のスラリーの液面位置を即座に安全なレベルに低下させることができる。この際、従来のように安全弁等により土砂の供給を制限する必要はないので作業効率の低下が無い。
【００２０】
【発明の実施の形態】図２はトンネル内で発生した土砂を外部に輸送するための土砂輸送設備を示した模式図である。発進用等の立坑ＴＲ１及びこれに続く構築中の水平坑ＴＲ２からなるトンネルＴＲの施工現場には、図２に示すように、該水平坑ＴＲ２内で発生した土砂４０を外部に輸送するための土砂輸送設備１が設置されている。土砂輸送設備１は、スラリー輸送装置２、搬送補助装置１５、貯留装置２５等により構成されている。以下、これらを個別に説明する。
【００２１】＜スラリー輸送装置２＞図１はスラリー輸送装置を示す模式図である。スラリー輸送装置２は、図１に示すように、内部が基本的に密閉された真空タンク３を有しており、該真空タンク３の上端部付近には真空吸引口５ａが形成されている。真空タンク３には、該真空吸引口５ａを介して真空ポンプ５が接続されており、該真空ポンプ５を運転することにより真空吸引口５ａを介して空気を吸引し真空タンク３内を減圧自在となっている。
【００２２】真空タンク３内にはホッパ６が設けられている。ホッパ６は、中空の殻体６ａを有しており、該殻体６ａの底部には吐出口６ｂが形成されている。該ホッパ６は、真空タンク３の上端部付近のうち、上記真空吸引口５ａとは干渉しない位置に配置されている。吐出口６ｂにはスライド式のシャッタ６ｓが設けられており、該シャッタ６ｓをスライド調節することにより吐出口６ｂの開口面積を調節可能となっている。
【００２３】一方、真空タンク３には土砂４０を輸送自在な吸込パイプ７が外部から接続されており、該吸込パイプ７の一端は真空タンク３内に挿入され、その先端が前記ホッパ６の内部に開口している。即ち、ホッパ６内には吸込パイプ７を介して輸送されて来た土砂４０が供給自在になっている。
【００２４】また、真空タンク３には水５０を輸送自在な注水パイプ９が外部から接続されており、該注水パイプ９の先端側は真空タンク３の上端から該真空タンク３内に下向きに挿入されている。更に真空タンク３内では、前記注水パイプ９はホッパ６を上下に貫通しており、該注水パイプ９の先端は真空タンク３の内部のうち前記ホッパ６の下側で開口している。なお真空タンク３のうち前記ホッパ６よりも下方はスラリー６０（泥）が保持され得るスラリー保持空間４となっており、前記注水パイプ９の先端は該スラリー保持空間４に配置されている。
【００２５】また注水パイプ９の途中（図１の例では真空タンク３のすぐ上の位置）にはピンチ弁９ａが設けられている。このピンチ弁９ａは公知のものであり、注水パイプ９内の真空度が上昇すると、該ピンチ弁９ａの内部ゴム管が真空力により変形して流路断面減少を起こし、該注水パイプ９における流量を減少させるようになっている。つまり、ピンチ弁９ａにより注水パイプ９による水供給量（単位時間当たりの量）が自動的に略一定に制御されるようになっている。
【００２６】また注水パイプ９には、その途中部位において空気混入管１２が接続されている。空気混入管１２は該注水パイプ９との接続位置から、一旦、真空タンク３の外部に突出し、再び真空タンク３内に挿入してスラリー保持空間４に到達し、その先端１２ａを下方に向けた形で配管されている。この先端１２ａはスラリー保持空間４におけるスラリー液面位置変動領域Ｒ（後述）内の所定の高さレベルＬ１に配置されている。また、空気混入管１２のうち前記注水パイプ９との接続部にはエジェクタ１２ｂが介在されており、更に空気混入管１２の途中であり、かつ真空タンク３の外部に位置する箇所には風量制御弁１２ｃが設けられている。
【００２７】更に注水パイプ９のうちホッパ６内に位置する途中部位では枝管１３が設けらえれており、枝管１３の先端は注水パイプ９から枝管１３を介して供給されてきた少量の水５０をホッパ６内に散布自在な散布部１３ａとなっている。
【００２８】更に、真空タンク３には排泥ポンプ１０が設けられている。排泥ポンプ１０はメッシュ状のケーシング等で形成された吸込部１０ａを有しており、該吸込部１０ａは真空タンク３の内部のスラリー保持空間４に配置されている。なお吸込部１０ａの上端は前記スラリー液面位置変動領域Ｒの最低高さレベルＬ２よりもやや低い位置に配置されている。また排泥ポンプ１０には、前記吸込部１０ａから吸込んだスラリー６０を輸送するための排泥パイプ１１が接続されている。
【００２９】＜搬送補助装置１５＞図３は搬送補助装置を示す模式図であり、（ａ）はその側断面図、（ｂ）はそのＸ１−Ｙ１線断面図である。搬送補助装置１５は水平方向に長い略直方体状の形状をしたケーシング１６を有している。ケーシング１６にはオーガー装置１９が設けられている。オーガー装置１９は水平に伸延したスクリュー１９ａを回転駆動自在に有しており、該スクリュー１９ａは上記ケーシング１６の内部で、しかも該ケーシング１６の底部に沿って配置されている。
【００３０】更に、ケーシング１６内には、該ケーシング１６の内部を基本的に上側の貯留空間ＳＰ１と下側の排出空間ＳＰ２との２つに分割する略水平な仕切部材１７が設けられており、上記スクリュー１９ａの大部分は排出空間ＳＰ２に配置され、該スクリュー１９ａの上部が仕切部材１７を貫通して上の貯留空間ＳＰ１に突出している。従って、仕切部材１７には、スクリュー１９ａの上部が貫通する大きさの流通口１７ａが該スクリュー１９ａに沿って平面視細長く形成されている。
【００３１】ケーシング１６には、第１のパイプ７Ａと第２のパイプ７Ｂとが外部より接続されており、第１のパイプ７Ａは貯留空間ＳＰ１に開口している。第２のパイプ７Ｂはスクリュー１９ａの先端近傍で排出空間ＳＰ２に開口した形で接続されている。また、２本の空気バイパス管２０が仕切部材１７を介して貯留空間ＳＰ１と排出空間ＳＰ２とを連通する形で設けられており、空気バイパス管２０の上端は貯留空間ＳＰ１の上端近傍で開口し、下端は仕切部材１７の下面（排出空間ＳＰ２の上端）で開口している。
【００３２】＜貯留装置２５＞貯留装置２５は、図１に示すように、スラリー６０を貯留することのできる貯留槽２６と、該貯留槽２６で貯留され分離された水５０を外部に給水自在な給水ポンプ２７と、を有している。
【００３３】＜土砂輸送設備１全体＞以上のように、スラリー輸送装置２、搬送補助装置１５、貯留装置２５、等を有してなる土砂輸送設備１は、図２に示すように、地上にスラリー輸送装置２及び貯留装置２５を配置しており、スラリー輸送装置２の排泥パイプ１１が貯留装置２５の貯留槽２６に、スラリー６０を輸送供給自在に接続されている。また貯留装置２５の給水ポンプ２７には、スラリー輸送装置２の注水パイプ９が、該給水ポンプ２７から水５０を受取自在に接続されている。
【００３４】また本実施形態の土砂輸送設備１は、同様に構成された搬送補助装置１５を２つ有しており、以降これらを区別するため搬送補助装置１５Ａ、搬送補助装置１５Ｂと記載することにする。１つの搬送補助装置１５Ａは、図２に示すように、トンネルＴＲの立坑ＴＲ１の底部近傍に配置している。該搬送補助装置１５Ａの第２のパイプ７Ｂは前記立坑ＴＲ１を介して地上まで配管されており、該第２のパイプ７Ｂの先端側はスラリー輸送装置２における吸込パイプ７として該スラリー輸送装置２に接続されている。
【００３５】もう１つ別の搬送補助装置１５Ｂは、図２に示すように、立坑ＴＲ１から続く水平坑ＴＲ２の途中に配置している。該搬送補助装置１５Ｂの第２のパイプ７Ｂは前記水平坑ＴＲ２を介して配管され、上記搬送補助装置１５Ａの第１のパイプ７Ａとして該搬送補助装置１５Ａに接続されている。搬送補助装置１５Ｂの第１のパイプ７Ａは水平坑ＴＲ２を介して切羽側まで配管されており、その先端は水平坑ＴＲ２の掘削に伴い発生した土砂４０を吸引できる位置に配置されている。
【００３６】＜土砂輸送設備１の利用＞土砂輸送設備１は以上のように構成されているので、該土砂輸送設備１を用いてトンネルＴＲの水平坑ＴＲ２における土砂４０を地上に搬送するには次のように行う。即ち、スラリー輸送装置２の真空ポンプ５を作動させ、貯留装置２５の給水ポンプ２７を作動させる。
【００３７】スラリー輸送装置２での真空ポンプ５の作動により、真空タンク３内は減圧され、吐出口６ｂを介して連通した真空タンク３内のホッパ６内部も減圧される。つまり、該ホッパ６内部と接続される吸込パイプ７内が減圧される。即ち、吸込パイプ７と同じものである搬送補助装置１５Ａの第２のパイプ７Ｂ内が減圧されるので、該搬送補助装置１５Ａのケーシング１６内が減圧され、該ケーシング１６と接続された搬送補助装置１５Ａの第１のパイプ７Ａ内が減圧される。更に、搬送補助装置１５Ａの第１のパイプ７Ａと同じものである搬送補助装置１５Ｂの第２のパイプ７Ｂ内が減圧されるので、該搬送補助装置１５Ｂのケーシング１６内が減圧され、該ケーシング１６と接続された搬送補助装置１５Ｂの第１のパイプ７Ａ内が減圧される。
【００３８】搬送補助装置１５Ｂの第１のパイプ７Ａ内が減圧されるので、この真空力により該第１のパイプ７Ａの先端より水平坑ＴＲ２内の土砂４０を吸引する。吸引された土砂４０は、図３に示すように、第１のパイプ７Ａを介してケーシング１６の貯留空間ＳＰ１に供給され一時貯留される。貯留空間ＳＰ１の土砂４０は自然落下或いはオーガー装置１９のスクリュー１９ａの動きにより仕切部材１７の流通口１７ａを通って排出空間ＳＰ２へ均一的に移動する。この排出空間ＳＰ２ではオーガー装置１９のスクリュー１９ａが回転駆動されているので、該排出空間ＳＰ２に進入した土砂４０はスクリュー１９ａの回転により短土砂プラグ状にされつつ図３の矢印Ｔ方向に輸送され第２のパイプ７Ｂに排出される。
【００３９】なお第１のパイプ７Ａ等を介してケーシング１６の貯留空間ＳＰ１に流入した空気は２本の空気バイパス管２０を通って排出空間ＳＰ２に供給され、オーガー装置１９の回転駆動により断続的に第２のパイプ７Ｂに排出される土砂４０の間に取り込まれる。これにより上記短土砂プラグが効果的に形成されるようになっている。
【００４０】搬送補助装置１５Ｂの第２のパイプ７Ｂを介して短土砂プラグとされた土砂４０は、同パイプである搬送補助装置１５Ａの第１のパイプ７Ａを介して該搬送補助装置１５Ａのケーシング１６の貯留空間ＳＰ１に供給され一時貯留される。貯留空間ＳＰ１の土砂４０は自然落下或いはオーガー装置１９のスクリュー１９ａの回転により排出空間ＳＰ２へ進入する。該排出空間ＳＰ２に進入した土砂４０はスクリュー１９ａの回転により短い土砂プラグ状にされ、かつ２本の空気バイパス管２０を通って排出空間ＳＰ２に供給される空気を取り入れつつ、図３の矢印Ｔ方向に輸送され第２のパイプ７Ｂに排出される。
【００４１】このように搬送補助装置１５Ａ、１５Ｂによると、長距離真空吸引による土砂輸送において閉塞の原因になりやすい長い土砂プラグを発生させず、短い土砂プラグにして搬送するので、第２のパイプ７Ｂ内での閉塞を回避することができる。またこれにより、限られた真空力により高能率の土砂輸送が可能になるので好都合である。特に、最も閉塞が生じやすい立坑ＴＲ１等の鉛直配管の直前に搬送補助装置１５Ａを設けることは閉塞防止に特に有効である。更に、水平坑ＴＲ２でもその輸送距離が長い場合には、始めは短い土砂プラグであっても輸送中に長い土砂プラグになってしまうことがあるので、搬送補助装置１５Ｂを途中に挿入するによって水平配管内の閉塞防止を確実にできる。なお、水平坑ＴＲ２が更に長くなり、土砂４０の水平輸送距離が長くなる場合には、搬送補助装置１５Ａ、１５Ｂと同様の搬送補助装置を何台でも直列に追加接続することが可能である。
【００４２】搬送補助装置１５Ａの第２のパイプ７Ｂを介して立坑ＴＲ１を上り、同パイプである吸込パイプ７でスラリー輸送装置２に搬送された土砂４０は、図１に示すように、該吸込パイプ７よりホッパ６内に供給される。ホッパ６内に供給された土砂４０は、該土砂４０の自重及び真空ポンプ５による真空力によりホッパ６の吐出口６ｂを介して真空タンク３のスラリー保持空間４に均一的に供給される。上述したように貯留装置２５の給水ポンプ２７が作動しているので、注水パイプ９を介してスラリー保持空間４には水５０が供給されている。従って、このスラリー保持空間４では水５０と土砂４０がスラリー６０を形成して保持される。
【００４３】スラリー輸送装置２の排泥ポンプ１０も作動しており、スラリー保持空間４内のスラリー６０は吸込口１０ａを介して排泥ポンプ１０に吸込まれ、排泥パイプ１１を介して貯留装置２５に輸送される。貯留装置２５に輸送されたスラリー６０は貯留槽２６に供給される。該貯留槽２６のスラリー６０は水５０と土砂４０とに分離され、水５０は上述したように給水ポンプ２７により注水パイプ９を介して再び真空タンク３に供給される。貯留槽２６で分離された土砂５０は適宜な方法で処理される。
【００４４】以下、スラリー輸送装置２における特徴的な作用を説明する。
■水供給量の安定化真空タンク３に給水する注水パイプ９に設けられたピンチ弁９ａにより、既に説明したように該注水パイプ９による単位時間当たりの水供給量が自動的に略一定になるよう調節される。ここで、前記水供給量（流量）を一定値であるＶ１とし、スラリー保持空間４に対するホッパ６からの土砂４０の土砂供給量（単位時間当たりの平均供給量）をＶ２とする。このＶ１、Ｖ２の関係は、Ｖ２≒０．１×Ｖ１、となるようにピンチ弁９ａを調整しておく。瞬間的な土砂の供給量は条件によって大きく変動するが、上記Ｖ２がＶ１に対して十分小さい量であるから、スラリー保持空間４に供給されるスラリー６０としての単位時間当たりの供給量の変動は相対的に少ない。また、排泥ポンプ１０の能力であるスラリー最大吸込量をＶ３（単位時間当たりのスラリーの最大吸込量）として、Ｖ３＞Ｖ１＋Ｖ２、を満たす能力をもつ排泥ポンプ１０を採用した（好ましくは、Ｖ３＝２．６×Ｖ１程度が適当）。このように余裕のある排泥ポンプ１０を自律安定的にＶ１＋Ｖ２程度の単位時間当たりのスラリー吸込量で運転することにより（その仕組みは後述）、排泥パイプ１１には一定量のスラリー６０が継続的に供給でき、排泥パイプ１１内で沈殿限界流速以下になることはない。
【００４５】■真空タンク３内のスラリー液面位置の安定化本実施形態では上述したように排泥ポンプ１０を自律安定的にＶ１＋Ｖ２程度のスラリー吸込量で運転する。上述したようにスラリー６０の供給量が略一定であるから、スラリー保持空間４でのスラリー６０の液面が略一定の高さレベルＬ１（図１）に保たれる。従って、従来のようにスラリーの水位が上昇する度に安全弁を開いて真空タンク内の真空度を下げて作業能率を下げる必要が生じない。以下に、排泥ポンプ１０を自律安定的にＶ１＋Ｖ２程度のスラリー吸込量で運転し、スラリー保持空間４でスラリー６０の液面位置が略一定の高さレベルＬ１に保たれる仕組みを説明する。
【００４６】本実施形態での条件では、排泥ポンプ１０の能力（単位時間当たりのスラリー最大吸込量Ｖ３）が、単位時間当たりに吸込むべきスラリー６０の吸込量（Ｖ１＋Ｖ２）より過剰に大きいが、該排泥ポンプ１０の吸込部１０ａに人為的に少量空気を吸い込ませて軽度のキャビテーションを起こさせ、排泥ポンプ１０の効率低下を起こさせている。まず図１に示すように、スラリー保持空間４のスラリー６０の液面が高さレベルＬ１よりも低いレベルになっている場合について説明する。空気混入管１２との接続部分では注水パイプ９内はスラリー保持空間４におけるスラリー６０上方の圧力より更に低圧であり、ここに設けられたエジェクタ１２ｂの作用により、空気混入管１２の先端１２ａが空気中にあるので、該先端１２ａから空気が吸引され注水パイプ９内の水５０に空気を連行する。連行された空気は細かい気泡となってスラリー６０中に分散し、これが排泥ポンプ１０に吸込まれて、上記軽度のキャビテーションが生じ排泥能力が低下する。
【００４７】空気混入管１２での空気の輸送量は風量制御弁１２ｃで設定してあり、これによってキャビテーションの強度が調整されている。即ち、上記キャビテーションが発生しても注水パイプ９からの供給水量Ｖ１に相当する排泥能力は維持するように設定しておく。また、多量の土砂４０がスラリー保持空間４に供給された場合は、スラリー６０の液面位置が高さレベルＬ１より高いレベルまで上昇する。この場合は、空気混入管１２の先端１２ａがスラリー６０中に入るので注水パイプ９内の水５０に空気が連行されず、上記キャビテーションが即座に消失するので、排泥ポンプ１０は能力（Ｖ３）をフルに発揮して排泥を行う。つまりスラリー６０の液面位置は再び低下して上記高さレベルＬ１の近傍に戻る。つまり、スラリー６０の液面が不用意に上昇して真空ポンプ５に吸引されるなどの不都合は生じない。なお、スラリー６０中で分散した気泡のための振動・騒音の発生も問題にならないことが確認されている。
【００４８】図１に示すスラリー液面位置変動領域Ｒは、スラリー６０の液面位置の変動を安全に許容する領域であって、予め設定されているものである。つまりこのスラリー液面位置変動領域Ｒの最低高さレベルＬ２まではスラリー６０の液面位置が低下しても排泥に影響が無いが、該最低高さレベルＬ２を超えて液面位置が低下すると排泥ポンプ１０の吸込部１０ａが露出する可能性が高まり正常な排泥に支障をきたすというものである。またスラリー液面位置変動領域Ｒの最高高さレベルＬ３まではスラリー６０の液面位置が上昇しても支障は無いが、該最高高さレベルＬ３を超えて液面位置が低下すると真空ポンプ５によるスラリー６０の吸引などの可能性が高まり正常な排泥に支障をきたすというものである。上述したように空気混入管１２の空気取入部である先端１２ａがこのスラリー液面位置変動領域Ｒの中の高さレベルＬ１にあるので、スラリー６０の液面位置は該高さレベルＬ１に略一定に保たれ、正常な排泥に支障がない。
【００４９】■多量の土砂４０が瞬間的に流入し、スラリー６０中の土砂４０の濃度が急上昇する場合の対策真空吸引方式での土砂の流れはプラグ流であり、間歇的に多量の土砂４０が真空タンク３に吸込まれることがあり得る。この対策にあたり設けたのがホッパ６である。即ち、ホッパ６に供給された土砂４０は吐出口６ｂからスラリー保持空間４に比較的断続的に少量ずつ落下するようになっており（即ち均一的に落下するようになっており）、一度に多量の土砂４０がスラリー保持空間４に供給されるようなことは防止されている。また、ホッパ６に残留する土砂４０は、後から流入する土砂４０のプラグ流によって押し流されるようになっている。また、枝管１３の散布部１３ａから散布される水５０によりホッパ６内は常時洗い流されるようになっている。これにより、ホッパ６内で土砂４０が閉塞するようなことはない。
【００５０】以上のように本実施形態のスラリー輸送装置２では、スラリーの液面が不用意に上昇することはないので、従来のように安全弁を開いて真空タンク内の真空度を下げ、作業能率を下げる必要が生じない。単位時間当たり略一定の排泥量でスラリー６０を排泥パイプ１１に排出することができる。キャビテーションを発生させることにより排泥ポンプ１０の間歇運転がなくなり、排泥パイプ１１内の土砂分の沈殿及びこれによる閉塞がなくなった。また、多量の土砂４０が流入した場合でも、ホッパ６を介してスラリー保持空間４に供給されるので、スラリー６０の液面が不用意に上昇することはなく、例えば真空ポンプ５等でスラリー６０を吸引してしまうようなことはない。また、スラリー６０中の土砂４０の濃度を平準化することができたので、排泥ポンプ１０、排泥パイプ１１での閉塞がなくなるばかりでなく、貯留装置２５での土砂分離が容易となった。
【００５１】上述した実施形態では、キャビテーションを発生させるための空気の混入を注水パイプ９内に空気を混入させることで実現したが、空気の混入位置は注水パイプ９に限らず、例えばスラリー保持空間４内のスラリー６０に直接空気を混入するようにしてもよい。また上述した実施形態では空気混入管１２の空気取入部（先端１２ａ）は真空タンク３内にあったが、これを真空タンク３の外部に配置してもよい。更に、空気混入管に開閉自在のバルブ等を設けておき、またスラリー６０の液面位置を検知する適宜なセンサを設けておいて、該センサからの検知結果（液面位置の変化）に基づいて上記バルブの開閉を制御（空気混入のオン・オフを制御）するようにしてもよい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１７４９４３
【氏名又は名称】三井建設株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年８月１０日（２０００．８．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３１３８
【弁理士】
【氏名又は名称】相田 伸二 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−５４１７５（Ｐ２００２−５４１７５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年２月２０日（２００２．２．２０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２４３２５１（Ｐ２０００−２４３２５１） |
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