特許 5948207 吸引ヘッドおよび浚渫方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5948207

(24)【登録日】2016年6月10日

(45)【発行日】2016年7月6日

(54)【発明の名称】吸引ヘッドおよび浚渫方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/92 20060101AFI20160623BHJP

   E02F 3/88 20060101ALI20160623BHJP

【ＦＩ】

   E02F3/92 B

   E02F3/88 A

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-224725(P2012-224725)

(22)【出願日】2012年10月10日

(65)【公開番号】特開2014-77264(P2014-77264A)

(43)【公開日】2014年5月1日

【審査請求日】2015年6月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219406

【氏名又は名称】東亜建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100066865

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 信一

(74)【代理人】

【識別番号】100066854

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 賢照

(74)【代理人】

【識別番号】100117938

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 謙二

(74)【代理人】

【識別番号】100138287

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 功

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(74)【代理人】

【識別番号】100068685

【弁理士】

【氏名又は名称】斎下 和彦

(72)【発明者】

【氏名】泉 信也

(72)【発明者】

【氏名】坂本 暁紀

(72)【発明者】

【氏名】松島 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】湯浅 大樹

(72)【発明者】

【氏名】久木田 隆徳

【審査官】 富山 博喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２０３１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１４９３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３６４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３１１６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２３４６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ３／６２７−３／８１５，３／８８−３／９６

Ｃ０２Ｆ １１／００−１１／２０

Ｆ０４Ｄ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面状の底面の中央部に吸引ポンプに連通する多孔状の吸引口が設けられたケーシングと、このケーシングを吊り上げる吊具を係止する吊部と、平面視で前記吸引口を中心にして湾曲して放射状に前記底面に突設される複数の板状のガイド板とを備えたことを特徴とする吸引ヘッド。

【請求項2】

前記底面に設置される複数のジェットノズルを備え、このジェットノズルの噴出方向が、平面視で前記ガイド板の湾曲面に対する外接線方向で前記吸引口に向かう側に設定されている請求項１に記載の吸引ヘッド。

【請求項3】

前記底面の外縁部が正面視で円弧状に形成され、この外縁部に前記ジェットノズルが設置され、その噴出方向が正面視で前記外縁部の円弧の外接線方向に設定されている請求項２に記載の吸引ヘッド。

【請求項4】

前記底面の外周部分に垂下して設置される可撓性のスカート部を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の吸引ヘッド。

【請求項5】

前記底面に着脱自在で高さの異なる複数種類のガイド板のセットを備え、これらセットのうち選択された一種類のセットのガイド板が前記底面に突設される請求項１〜４のいずれかに記載の吸引ヘッド。

【請求項6】

吸引ポンプが前記ケーシングに内設される請求項１〜５のいずれかに記載の吸引ヘッド。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれかに記載の吸引ヘッドを、前記吊部に係止した吊具を介して水上の浮体から吊下げて、所定位置において前記吸引ヘッドを下方移動させて水底地盤に載置した状態で、水底地盤上に堆積した汚泥を前記吸引口から吸引して、前記ケーシングから水上に延設された圧送管を通じて水上に圧送し、その所定位置の汚泥の水上への圧送が終了した後は、前記吸引ヘッドを前記吊具を介して上方移動させ、水底地盤上に堆積した汚泥に接触させずに別の所定位置に移動させて、その別の所定位置において同じ手順で水底地盤上に堆積した汚泥を水上に圧送することを特徴とする浚渫方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸引ヘッドおよび浚渫方法に関し、さらに詳しくは、水底地盤上に堆積した汚泥をより効率的に水上に圧送できる吸引ヘッドおよび浚渫方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

河川、湖沼や海などの水底地盤上には有害成分を含んだ汚泥が堆積していることがある。例えば、放射能汚染された汚泥が水底地盤上に堆積している場合は、水上に引き上げて適切な浄化処理をする必要がある。水底の汚泥を水上に引き上げる方法は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１では、フード部の内周に沿って多数のジェットノズルを配置して、吸引ポンプに向かって水流を生じさせて汚泥を水上に圧送する水底有害物除去装置が提案されている。具体的には、フード部にリング状のジェットノズル用パイプが内設されて、このリング状パイプの内側の範囲にある汚泥がジェットノズルからの高圧水によって吸引ポンプの吸込み口に向かって巻き上げられる。巻き上げられた汚泥は吸引ポンプによる吸引によって水上に圧送される。この装置では、リング状パイプのリング外径が大きくなると対象となる汚泥の範囲が過大になり、ジェットノズルの高圧水による巻上げ水流が設定どおりに発生せずに、汚泥を十分に巻き上げることが困難になるという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−９２４１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、水底地盤上に堆積した汚泥をより効率的に水上に圧送できる吸引ヘッドおよび浚渫方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため本発明の吸引ヘッドは、平面状の底面の中央部に吸引ポンプに連通する多孔状の吸引口が設けられたケーシングと、このケーシングを吊り上げる吊具を係止する吊部と、平面視で前記吸引口を中心にして湾曲して放射状に前記底面に突設される複数の板状のガイド板とを備えたことを特徴とする。

【0007】

本発明の浚渫方法は、上述した吸引ヘッドを、前記吊部に係止した吊具を介して水上の浮体から吊下げて、所定位置において前記吸引ヘッドを下方移動させて水底地盤に載置した状態で、水底地盤上に堆積した汚泥を前記吸引口から吸引して、前記ケーシングから水上に延設された圧送管を通じて水上に圧送し、その所定位置の汚泥の水上への圧送が終了した後は、前記吸引ヘッドを前記吊具を介して上方移動させ、水底地盤上に堆積した汚泥に接触させずに別の所定位置に移動させて、その別の所定位置において同じ手順で水底地盤上に堆積した汚泥を水上に圧送することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、吸引ヘッドを水底地盤上に載置した際に、ケーシングの底面に突設されたガイド板により堆積した汚泥には切込みが入って細分化されるので、汚泥は流動し易くなる。また、ガイド板に沿った安定した水流が発生するので汚泥を吸引し易くなる。さらには、ガイド板に沿った湾曲した流路が形成されるので、湾曲していない場合に比して汚泥の流路が長くなる。流路が長くなることにより、汚泥が吸引される過程において重たい砂分等は沈み、吸引すべき汚泥のみを吸引し易くなる。加えて、ガイド板がケーシングの底面と水底地盤との間のスペーサとして機能するので、必要な層厚の汚泥を効率的に吸引するには有利になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の浚渫方法を実施している状態を例示する説明図である。

【図2】吸引ヘッドを移動させている状態を例示する説明図である。

【図3】本発明の吸引ヘッドの内部を縦断面で例示する説明図である。

【図4】図３の吸引ヘッドの底面図である。

【図5】汚泥を吸引している図４の吸引ヘッドを底面視で例示する説明図である。

【図6】吸引ヘッドの別の実施形態を例示する正面図である。

【図7】吸引ヘッドのさらに別の実施形態を例示する正面図である。

【図8】汚泥を吸引している図７の吸引ヘッドを底面視で例示する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の吸引ヘッドおよび浚渫方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

【0011】

図１に例示するように本発明の吸引ヘッド１は、ケーシング２に設けた吊部２ｂに係止したワイヤ等の吊具１０を介して水上の浮体９から吊下げられる。そして、浮体９の移動とともに所定位置に移動させて、その所定位置で下方移動させて水底地盤Ｂに載置される。吸引ヘッド１のケーシング２の底面２ａには多孔状の吸引口３が設けられている。そして、水底地盤Ｂの上に堆積している放射能等によって汚染された汚泥Ｇを吸引する。

【0012】

吸引ヘッド１は、浮体９に設置されたウインチ１１による吊具１０の繰出しおよび巻取りによって上下移動される。吊部２ｂは１つにすることもできるが、吸引ヘッド１の姿勢制御をするには、この実施形態のように吊部２ｂを複数設けて、複数本の吊具１０により吊り下げることが好ましい。浮体９にはそれぞれの吊具１０の繰出し量および巻取り量を検知する線長計（ロータリーエンコーダ）１２が設置されている。浮体９は、ウインチ１１等を搭載し、吸引ヘッド１を吊下げられる浮力があればよいので、例えば小型ボートやその相当物等を用いることができる。

【0013】

この吸引ヘッド１は、図３、図４に例示するように、上部ケーシング２Ａと下部ケーシング２Ｂとを組付けた中空のケーシング２を有している。ケーシング２は平面視で円形であるが四角形やその他の形状を採用することもできる。ケーシング２の外径は、例えば１．５ｍ程度を中心にして１ｍ〜４ｍ程度であるが、この範囲に限定されるものではない。

【0014】

ケーシング２の底面２ａは平面状である。底面２ａの全範囲を平面状にすることもできるが、この実施形態のように底面２ａの外縁部が正面視で円弧状に形成されていることが好ましい。底面２ａの中央部には吸引ポンプ８に連通する多数の貫通孔３ａで構成された吸引口３が設けられている。ケーシング２に内設された吸引ポンプ８の吸引側には吸引口３に接続され、吸引ポンプ８の吐出側には水上に延びる圧送管７が接続されている。

【0015】

尚、底面２ａの中央部とは、底面２ａの中心から所定長さまでの範囲であり、この所定長さとは、ケーシング２（底面２ａ）の外径の１０％〜３０％程度である。また、底面２ａの外縁部とは、底面２ａの中心から所定長さ以上外周側の範囲であり、この所定長さとは、ケーシング２（底面２ａ）の外径の８０％程度である。

【0016】

吸引ポンプ８としては、サンドポンプやウォータジェットポンプを用いることができる。この実施形態では、吸引ポンプ８をケーシング２に内設しているが、設置位置はこれに限定されず、ケーシング２の外部、例えば浮体９の上や陸上に設置して圧送管７に取付けるようにしてもよい。

【0017】

貫通孔３ａの大きさは、例えば直径相当で１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。すべての貫通孔３ａは同じ大きさにすることもできるが、異なる大きさの貫通孔３ａを混在させることもできる。貫通孔３ａの数は、適宜決定されるが、例えば５〜１００個程度である。

【0018】

吸引ヘッド１にはさらに、ケーシング２を吊り上げる吊具１０を係止する吊部２ｂと、平面視で吸引口３を中心にして湾曲して放射状に底面２ａに突設される複数の板状のガイド板４と、底面２ａに設置される複数のジェットノズル５とを備えている。

【0019】

ガイド板４は基本的にすべて同じ仕様であり、底面２ａの中央部（中央部の外縁）から外縁部にまで延びている。この実施形態ではガイド板４の枚数が１２枚であるが、枚数はこれに限らず、例えば、４枚〜１６枚程度にする。ガイド板４は周方向に等間隔で配置することが好ましいが、不等間隔で配置することも可能である。

【0020】

ガイド板４の高さ（底面２ａからの突出高さ）は、吸引する汚泥Ｇの層厚に応じて決定されるが、例えば、５ｃｍｍ〜２０ｃｍ程度、或いは、５ｃｍ〜１０ｃｍ程度である。そして、少なくとも底面２ａの平面に対応する位置では、ガイド板４の高さは一定になっている。ガイド板４の高さを長手方向全長において一定にすることもできる。

【0021】

ジェットノズル５は基本的にすべて同じ仕様になっている。この実施形態では、ジェットノズル５の個数が６個であり、周方向に隣り合うガイド板４の間に１つおきに配置されている。ジェットノズル５の個数はこれに限らず、例えば、ガイド板４の枚数に応じて２個〜１６個設置する。周方向に隣り合うガイド板４の間に２つおきに配置することも、隣り合うガイド板４の間のすべてに配置することもできる。ジェットノズル５は周方向に等間隔で配置することが好ましいが、不等間隔で配置することも可能である。

【0022】

ジェットノズル５からは高圧水供給源から供給される高圧水が噴出されるが、この噴出方向は平面視でガイド板４の湾曲面に対する外接線方向であり、その外接線方向のうちの吸引口３に向かう側に設定されている。

【0023】

ジェットノズル５は、底面２ａのなるべく外周側に設置されるのが好ましい。この実施形態では、ジェットノズル５が底面２ａの外縁部に設置され、その噴出方向が正面視で外縁部の円弧の外接線方向に設定されている。即ち、正面視では、ジェットノズル５の噴出方向は、水平よりも下側に傾斜した向きにするのが好ましい。

【0024】

この吸引ヘッド１を用いた本発明の浚渫方法は以下のとおりである。

【0025】

図１に例示するように、吸引ヘッド１を、吊部２ｂに係止した吊具１０を介して水上の浮体９から吊下げて、所定位置において吸引ヘッド１を下方移動させて水底地盤Ｂに載置する。即ち、吊具１０には吸引ヘッド１による荷重を負担させることなく、吸引ヘッド１を水底地盤Ｂの上に置いた状態にする。

【0026】

この状態で、図３、図４に例示するように、ジェットノズル５から高圧水を噴出するとともに、吸引ポンプ８の吸引により、水底地盤Ｂ上に堆積した汚泥Ｇを吸引口３から吸引する。吸引ヘッド１を水底地盤Ｂ上に載置した際に、ケーシング２の底面２ａから突出するガイド板４によって、堆積した汚泥Ｇには切込みが入って細分化される。この汚泥Ｇの細分化と、形成された切り込みが水の流路になることにより、ジェットノズル５から高圧水を噴出すると汚泥Ｇは流動し易くなり、吸引口３を中心にした渦巻き状の流れになって汚泥Ｇが吸引される。

【0027】

高圧水は正面視では底面２ａに沿って流れ、平面視ではガイド板４の湾曲に沿って流れる。これにより図５に例示するように、汚泥Ｇは高圧水と混合してガイド板４に沿って吸引口３（貫通孔３ａ）に向かって吸引される。ガイド板４に沿って安定した水流が発生するので汚泥Ｇを吸引し易くなる。

【0028】

また、ガイド板４に沿った湾曲した汚泥Ｇの流路が形成されるので、湾曲していない場合に比して汚泥Ｇの流路が長くなる。流路が長くなることにより、汚泥Ｇが吸引される過程において重たい砂分等は沈み、吸引すべき汚泥Ｇのみを吸引し易くなる。

【0029】

ガイド板４は、ケーシング２の底面２ａと水底地盤Ｂとの間のスペーサとして機能するので、必要な層厚の汚泥Ｇを効率的に吸引するには有利になる。そのため、ガイド板４の高さは、吸引する汚泥Ｇの層厚と同等にするとよい。

【0030】

そこで、底面２ａに着脱自在で高さの異なる複数種類のガイド板４のセットを備えておくとよい。これらセットのうち、吸引する汚泥Ｇの層厚に一番近い高さとなる一種類のセットのガイド板４を選択し、この選択された一種類のセットのガイド板４を底面２ａに突設する。

【0031】

吸引された汚泥Ｇは、ケーシング２から水上に延設された圧送管７を通じて水上に圧送される。その所定位置の汚泥Ｇの水上への移送が終了した後は、図２に例示するように、吸引ヘッド１を吊具１０を介して水底地盤Ｂ上に堆積した汚泥Ｇに接触しない位置まで上方移動させる。そして、吸引ヘッド１を別の所定位置に移動させ、その別の所定位置において上述した同じ手順で水底地盤Ｂ上に堆積した汚泥Ｇを水上に圧送する。このように、水底地盤Ｂ上に堆積した汚泥Ｇに接触させずに吸引ヘッド１を移動させることにより、汚泥Ｇの不要な拡散を防止できる。

【0032】

図６に例示するように吸引ヘッド１には、ケーシング２の底面２ａの外周部分にゴム等で形成された可撓性のスカート部６を垂下することもできる。このスカート部６により、高圧水と混合して吸引される汚泥Ｇが拡散することを防止できる。スカート部６の下端位置は、ガイド板４の下端位置を同じに設定するとよい、この実施形態では、多数の四角形状のゴム板をケーシング２の周方向にすき間なく並べてスカート部６を形成しているが、１枚の長尺状のゴム板を周方向に巻き付けてスカート部６を形成することもできる。

【0033】

図７に例示するように吸引ヘッド１は、既述したジェットノズル５を設けない仕様にすることもできる。その他の構成は先に例示した実施形態と同じである。また、この仕様の吸引ヘッド１を用いた浚渫方法は、ジェットノズル５から高圧水を噴出することを除いて先の実施形態と同様である。この仕様の吸引ヘッド１は、汚泥Ｇが柔らかい場合（ふわふわした汚泥Ｇ）に好適である。

【0034】

浚渫する際には、吸引ヘッド１を水底地盤Ｂの上に置いた状態で、吸引ポンプ８の吸引により、水底地盤Ｂ上に堆積した汚泥Ｇを吸引口３から吸引する。吸引ヘッド１を水底地盤Ｂ上に載置した際に、ガイド板４によって、堆積した汚泥Ｇには切込みが入って細分化される。この汚泥Ｇの細分化と、形成された切り込みが水の流路になることにより汚泥Ｇは流動し易くなり、図８に例示するように、吸引口３を中心にした渦巻き状の流れになって汚泥Ｇが吸引される。ガイド板４に沿って安定した水流が発生するので汚泥Ｇを吸引し易くなる。

【0035】

また、ガイド板４に沿った湾曲した汚泥Ｇの流路が形成されるので、湾曲していない場合に比して汚泥Ｇの流路が長くなり、汚泥Ｇが吸引される過程において重たい砂分等は沈み、吸引すべき汚泥Ｇのみを吸引し易くなる。ガイド板４は、スペーサとして機能するので、必要な層厚の汚泥Ｇを効率的に吸引するには有利になる。

【符号の説明】

【0036】

１ 吸引ヘッド
２ ケーシング
２Ａ 上部ケーシング
２Ｂ 下部ケーシング
２ａ 底面
２ｂ 吊部
３ 吸引口
３ａ 貫通孔
４ ガイド板
５ ジェットノズル
６ スカート部
７ 圧送管
８ 吸引ポンプ
９ 浮体
１０ 吊具
１１ ウインチ
１２ 線長計
Ｂ 水底地盤
Ｇ 汚泥

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】