JPS60253627A - 浚渫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、土砂、ヘドロ等水中堆積物の浚渫装置に関す
る。

従来のスクリューコンベアーによる浚渫方式は、スパイ
ラル状のスクリュー羽根の回転によって、土砂を揚上搬
出するものである。

しかし、このような従来技術によると、搬出土砂が多量
の水分を含んでいるから、揚上搬出効率が著しく低下す
るだけでなく、汚水処理が困難となる欠点がある。

又、ケーシングを回転させて遠心力による分離作用によ
って、搬出土砂の含水率を低下さ昼る浚渫装置も提案さ
れているが、ケーシングが長大となる為、十分な効果が
得られる回転数で駆動する事が困難となる欠点がある。

そこで本発明は、上記欠点を除去し、極めて低い含水率
の浚渫土砂を効率良く揚上搬出し得る環境汚染の著しく
少い浚渫装置を提供せんとするものである。

以上本発明の実施例を示す図面に基き、その詳細を説明
する。

第１図において、台船（１）の前部に立設されたタワー
装置（２）の−側面にはガイドレール（７）が上下方向
に設けてあり、このガイドレール（７）には浚渫装置（
８）がガイド（６）を介して上下動自在に取付けである
。

そしてこの浚渫装置（８）は、ウィンチ（３）に固着し
たワイヤーロープ（５）を該浚渫装置（８）の上端に軸
支された支持金具（４）に固着して支持されている。

さらに浚渫装置（８）は、第２図に示す様に下部ケーシ
ング（９）と排出口頭を備える上部ケーシングａＺとの
間に、回転筒モーター０１）により回転駆動される回転
筒αＪが嵌入された回転筒ゲージングＩを挟着してなる
ケーシングに、モーターロ９で回転駆動されるスクリュ
ー叫が挿入されて構成されている。

そこでスクリューαｅと回転筒［＋３１を同一方向（矢
印Ａ方向）に回転させながら、浚渫装置（８）を堆積物
０？ｌ内に挿入するが、回転筒αＪに対するスクリュー
α四の相対角速度Ｗｃ力、 Ｗｃ　＝　。

となるようにスクリュー叩の角速度ｗＡと回転筒＋１３
の角速度ｗＢを ＷＡ−ＷＢ としておくと下部ケーシング（９）の内壁に沿って揚上
移送される堆積物＋１７１の上昇速度ｖＦは、比例定数
をＫｌ　として ＶＦ＝　Ｋ、　ＷＡ と表わせ、ｉ軟部（１３内の上昇速度ＶＬは相対角速度
Ｗｃを用いて、 ＶＬ　＝　ＫＩＷ（ と表わせるが、 Ｗｃ　＝　。

であるから、 ＶＬ二〇 となり、下部ケーシング（９）内を上昇速度ＶＦで揚上
移送された堆積物０７１は、回転筒０３内で上昇速度Ｖ
ＬがＶＬ−０となるから、ｘ　−ｘ’　附近で回転しな
がら滞留するが、取込口止からは連続的に堆積物ａηが
揚上移送されてくるから、滞留量は時間経過と共に増加
する。

この様態を第３図に示しである。

また、浚渫装置（８）内の堆積物（Ｉ？ｌの上昇力Ｆは
堆積物αηの比重をｄとして、比例定数をに２　とすれ
ば Ｆ　＝　Ｋ２　ｄ と表わせるから、堆積物ａ’ｒ＋を構成する各物質の比
重をｄｌ、ｄｌ、ｄ３、””、ｄｎとしてｄ＋＞ｄｚン
ｄ３〉〉ｄ。

なる関係があるとき、各物質の上昇力をＦｌ、Ｆ２、Ｆ
３、・、Ｆｎ２ とすると Ｆ　１＞　Ｆ　２＞　Ｆ　３＞・・・・＞Ｆｎと表わせ
るので、堆積物αりを構成する各物質は、比重に比例し
た上昇力を有し、滞留中の堆積物ａ’ｒ＋内で上方に位
置する比重の小さい物質（主として液体）は、下方に位
置する比重の大きし）物質（主として固体）と順次位置
を交換して移動し、固液分離がなされるが、この効果は
遠心分離作用と同様の作用効果である。

さらに上方にある固体はスクリュー叫の回転による遠心
力と上昇力によって凝縮される。

したがって滞留中の堆積物口ηの固体成分は下部ケーシ
ング（９）の上端ｘ−ｘ’　より下方に順次蓄積される
から、蓄積開始からの経過時間Ｔ１を適当に選んで回転
筒α３の回転角速度Ｗａを適当な角速度ＷＤに変速し、 ＷＢ　＞　ＷＤ とすると相対角速度ＷＣはスクリューαｅの角速度ＷＡ
を用いて、 Ｗｃ　＝　ＷＡ　ＷＤ と表わせるので回転筒ａＪ内の上昇速度ＶＬ番よ、ＶＬ
　＝に１ｗｃ となり、蓄積されている凝縮された堆積物＋１７１番よ
・回転筒０３内を揚上移送され、上部ケーシングα２を
通って排出口αＯより排出される力・ら、取入口ｔｔＳ
から取込まれる土量と、排出口０αより排出される土量
が均衡を保つような角速度ＷＤを選べば脱水凝縮された
堆積物１７＋を連続的に排出できる。

また、上記の脱水凝縮された堆積物α７１ｔこ番よ少量
の水分が残留しているが、回転筒αＪの回転による遠心
力によって、下部ケーシング（９）と回転筒ｌｌ３１と
の下端摺動部０９の間隙を通して浚渫装置（８）の外に
排出できる。

この下端摺動部α９の間隙は堆積物０７１に含まれる微
小粒子によって目づまり状態を生じるが、この微小粒子
は回転筒１３の回転による下端摺動部αｌの摺動によっ
て常時回転筒α３外に排出されているから流路の抵抗値
はほぼ一定の値となるから排水量もほぼ一定量排出でき
る。

さらに堆積物αりの残留水分は回転筒ｆ１３内で、遠心
力による分離作用が一層助長されるが、この分離水は、
上部ケーシングα２と回転筒ａ３との上端摺動部■の間
隙より排水されるから、上部ゲージングα２内に移送さ
れた堆積物αηは、極めて低い含水率の堆積物α９とな
り排出口αωより排出される。

第４図及び第５図に回転筒ａ３の駆動様態に関するタイ
ムチャートの例を図示しであるが縦軸は回転筒ａ３の角
速度Ｗ、横軸は時間Ｔを示しており、第４図は前記駆動
様態を示すタイムチャートで、第５図は角速度ＷＢでＴ
２時間回転したのち角速度ＷＤでの回転時間をＴ３、角
速度ｗＢでの回転時間をＴ４　とする２速交互駆動を示
すタイムチャートで、不連続排出となるが均一な含水率
の排出土となる。

斯くの如く構成した装置において、下部ケーシングの直
径を５００ｍｍとして、スクリューを１３Ｏｒｐｍ、回
転筒を７Ｏｒｐｍ及び１３０ｒｐｍの２速で回転させて
用いると、浚渫土量１００　（ｒｎ’／時）程度の時、
排出土の含水率は重量比率で砂質土の場合で５〜８％、
シルトの場合で３０〜４０％程度であり、下端摺動部及
び上端摺動部より浚渫装置外に排出される汚水は、浚渫
土量の２〜３％であった。

又、第６図に示す第２の実施例ではスペーサー（財）を
介して上回転筒に）と下回転筒（至）を連設してあり、
上下回転筒により前述の実施例と同様の作用効果を達成
することができるが、脱水液を上回転筒（２５）の上端
摺動部■及び下端摺動部（至）のみから排出すれば、ヘ
ドロ等、微小粒子を含む堆積物の浚渫に多大な効果を奏
する。

さらに本発明による浚渫装置は堆積物の内部より浚渫す
るから、堆積物の表面を掘削する他の浚渫工法と比較す
ると、浚渫時における汚濁の発散拡大が極めて少ない上
に、上端摺動部及び下端摺動部より排出される汚水を、
スクリューＱ６１の軸ａ１１の中空部＠を通して汚水排
出ローより排出するが、汚水が著しく少量である上に堆
積物ａでの内部に排出するから汚濁範囲を拡大せず汚水
処理ができる特徴がある。

以上説明したように、本発明の浚渫装置によれば、環境
汚染が著しく少なく、かつ極めて低い含水率の浚渫土を
容易に得ることができ、さらに水中堆積物の性状により
、回転筒の回転数を適当に選んで、浚渫土の含水率を容
易に変えることができる等、諸種の効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１の実施例を示す側面図、第
２図は浚渫装置の一部を破断して示す側面図、第３図は
堆積物の滞留様態を一部を破断して示す側面図、第４図
、第５図は回転筒の駆動様態を示すタイムチャート図、
第６図は第２の実施例における浚渫装置の一部を破断し
て示す側面図である。 （９）は下部ケーシング、（１２は上部ケーシング、（
至）は回転筒、αｅはスクリュー、ａ７１は堆積物、（
２）は水面である。 特許出願人　人旺建設株式会社 代表取締役　中　谷　健 （１４印 （葛５嶋） 手続補正書（帥） セ示 特願昭５９−１１２０５４号 コ称 〒７８０高知県高知市天神町１４番２５号明細書 １、発明の名称 浚渫装置 ２、特許請求の範囲 台船の端部に立設したタワーに沿って上下動する円筒状
のケーシングと、該ケーシング内を回動自在に挿通した
スパイラル状のスクリューと、該スクリューの作用によ
って上昇した堆積物をケーシング上方の一端より外部へ
取り出す排出口とを備えた浚渫装置において、前記ケー
シングは堆積物の排出口を設けた上部ケーシングと、下
端が堆積物内へ侵入する下部ケーシングとに分割形成し
、両ケーシング間で、かつ、前記排出口の近傍位置に、
適度な回転力を付与した回転筒を内包する回転筒ケーシ
ングを介在させ、前記上部ケーシング、回転筒ケーシン
グ、下部ケーシングの内方を挿通したスクリューを回転
させる駆動装置、及び回転筒を回転させる駆動装置とを
具備したことを特徴とする浚渫装置。 ３発明の詳細な説明 産」ししΔ利１じ月１ 本発明はダム、湖、貯水池等の水底に堆積する土砂、又
はヘドロ等を搬出して外部へ排出するための浚渫装置に
関するものである。 従来段狭先 一般にダム、湖、貯水池等の水底には、長期間に亘って
堆積した土砂、汚泥又はヘドロ等が存在して、水質を低
下させることになるので、定期的に浚渫作業を行なって
環境の保全に努めている。 このような浚渫作業における浚渫装置として台船の端部
にタワー装置を設け、船上に装備したウィンチの作用に
よって、前記タワーに沿って上下動する円筒状のケーシ
ング内にスパイラル状のスクリューを挿通して、このス
クリューの回転によって土砂等の堆積物を揚上搬出する
装置がある。上記装置によって特にダム等の底部に堆積
する汚泥の処理又は浚渫時に水を濁らせないことが要求
される場所の浚渫等を行うことができる。 日が　しよ゛とするー しかしながらこのような従来の浚渫装置にあっては、水
底の堆積物の揚上搬出時に、水分が同時に揚上して、ケ
ーシングの上方に設けた排出口から放出されてしまう難
点がある。特に堆積物がヘドロのように粒子の小さい物
体である場合に、水分の含有比率が高くなって、浚渫効
果を著しく低下させ、かつ、放出された泥水の浄化処理
をしなければならないために、余分な設備及び操作を必
要とすることになって、作業能率及びコスト面で悪影響
をもたらす欠点を有している。 一方、上記に対処するために、本願出願人は先に特願昭
５７−１６５６３５号によって以下の提案を行っている
。即ち筒状のケーシング自体がスクリューとともに回転
する構成とし、堆積物の揚上搬出時に遠心力によって水
分のみ分離させて、排出物中の含水率を下げている。こ
のような手段によって浚渫効率を高め、作業能率を向上
させることができる。 そこで本発明は上記の提案を更に改良して、簡易な構成
で操作が容易な上、含水率をより低下させることのでき
る浚渫装置の提供を目的とするものである。 。　するための 本発明は上記の目的を達成するために、前記した構成を
基本とする浚渫装装置において、前記ケーシングは堆積
物の排出口を設けた上部ケーシングと、下端が堆積物内
へ侵入する下部ケーシングとに分割形成し、両ケーシン
グ間で、かつ、前記排出口の近傍位置に、適度な回転力
を付与した回転筒を内包する回転筒ケーシングを介在さ
せ、前記上部ケーシング、回転筒ケーシング、下部ケー
シングの内方を挿通したスクリューを回転させる駆動装
置及び回転筒を回転させる駆動装置とを具備したことを
特徴とする浚渫装置を提供するものである。 作ｌ− 上記の構成としたことによってスクリューと回転筒とを
同一方向に回転させながら、下部ケーシングの下端を堆
積物内へ侵入させて浚渫作業を行った際に、揚上中の堆
積物が下部ケーシングから回転筒に移行する付近で滞留
をはじめ、滞留中の堆積物内の比重の相違に基づく固液
分離作用によって、水分のみ落下して固体が凝縮蓄積す
る。蓄積開始から適当な時間後に回転筒の角速度を変え
ることによって、凝縮蓄積した堆積物の揚上搬出と回転
筒の遠心力による残存水分の除去が行えるという作用を
もたらすことができる。 失胤孤 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。 第１図は本発明の全体構成を示しており、図中１は台船
であって、この台船１の前部にタワー２を立設し、台船
１上に設置したウィンチ３によって駆動するワイヤーロ
ープ４を前記タワー２の上端を通して浚渫装置５上端の
支持金具６に連結する。 浚渫装置５は側面に設けたガイド７がタワー２の側面に
固着したガイドレール８と嵌合しており、前記ウィンチ
３の動作に基づいて上下方向へ自在に移動する。浚渫装
置５は略円筒状のケーシングと、このケーシング内を挿
通するスパイラル状のスクリューを主体としているが、
本発明の場合、前記したケーシングを上部ケーシング９
と下部ケーシング１０及び両ケーシング９．１０間に介
在した回転筒ケーシング１１とに分割形成しである。 上部ケーシング９には堆積物の排出口１２を設け、回転
筒ケーシング１１は、前記排出口１２の近傍に取り付け
る。下部ケーシング１０の下端は水底の堆積物１３内へ
侵入し、スパイラル状のスクリュー１４の最先端部が堆
積物１３内へ突入する。１５はスクリュー１４を回転駆
動するモータ、１６は回転筒ケーシング１１内に嵌入し
た回転筒を駆動するモータである。 第２図はケーシングの内部を一部破断して示しており１
図示の如く固定した回転筒ケーシング１１内に回転筒１
７を内包させて、モータ１６の回転力によってスクリュ
ー１４の周囲を回転筒１７が回転自在な構造を有してい
る。 以下に本発明に係る浚渫装置の作用を説明する。 今、スクリュー１４と回転筒１７を、第２図の矢印Ａに
示す同一方向に回転させながら堆積物１３の揚上搬出を
開始する。この時回転筒１７に対するスクリュー１４の
相対角速度ＷＣが ＷＣ＝Ｏ・・・　（１） となるように、スクリュー１４の角速度ＷＡと回転筒１
７の角速度ＷＢを設定すると ＷＡ　＝　ＷＢ・・・（２） となり、下部ケーシング１０の内壁に沿って揚上する堆
積物１３の上昇速度ＶＦは ＶＦ＝ＫＩＷＡ−’（３） （Ｋｌ　：比例定数） である。また同様に回転筒１７内の上昇速度ＶＬは前記
相対角速度ＷＣを用いて ＶＬ＝ＫＩＷＣ−（４） と表わすことができるが、　（１）式によってｗｃ＝０
であるから結局 ＶＬ＝Ｏ・・・（５） となり、回転筒１７内での堆積物１３の上昇速度が零と
なって、下部ケーシング１ｏの内壁を上昇速度ＶＦで揚
上搬出する堆積物１３は回転筒１７に進入する部位、即
ち第２図のｘ−ｘ’に示す付近で上昇が停止し滞留する
ことになる。しかしながらスクリュー１４の作用によっ
て下部ケーシング１０の内壁に沿って堆積物１３が連続
的に揚上搬出されるので、堆積物１３の滞留量は第３図
に示した状態から時間の経過とともに増加する。今、ケ
ーシング内での堆積物１３の上昇力Ｆは、堆積物１３の
比重をｄ、比例定数をに２としてＦ＝に２ｄ・・・（６
） である。また堆積物１３を構成する各物質の比重をｄｉ
、　ｄ２、ｄ３−ｄｎとして、がっ、ｄ　１＞ｄ　２＞
ｄ　３＞・・・ｄｒ＋−（７）であるとき、各物質の上
昇力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・Ｆｎは Ｆｌ＞Ｆ２＞Ｆ３−＞Ｆ　ｎ−（８） で表わすことができる。従って堆積物１３を構成する各
物質は、夫々の比重に比例した上昇力を有し、滞留中の
堆積物１３内で上方に位置する比重の小さい水分は、下
方に位置する比重の大きい固体成分と順次位置を交換し
て固液分離が行われる。 このようにして第３図に示した如く、下部ケーシング１
０の上端から下方に向けて堆積物１３の固体成分のみが
順次蓄積されるがら、蓄積開始がら経過時間Ｔ１を適当
に選んで回転筒１７の回転角速度ＷＢを適当な角速度Ｗ
Ｄに変速し、ＷＢ＞ＷＤ・・・（９） とする。即ち回転筒１７の回転角速度を低くすると、回
転筒１７に対するスクリュー１４の相対角速度ＷＣは ＷＣ＝ＷＡ−ｗｏ・・・（ｌＯ） となって回転筒１７内の堆積物１３の上昇速度ＶＬは ＶＬ＝ＫＩＷＣ−（１１） となり、今まで停滞し、蓄積された堆積物１３が回転筒
１７内を上昇開始する。堆積物１３は上部ケーシング９
内を通過して排出口１２より外部に排出される。従って
下部ケーシング１０の下端から取り込まれる堆積物１３
の分量と、排出口１２から排出される堆積物１３の分量
とが均衡を保つような角速度ＷＤを選べば、排出口１２
から脱水凝縮された堆積物１７を連続的に排出させるこ
とができる。 上記の如くして脱水凝縮した堆積物１３内には少量の水
分が残留しているが、回転筒１７の回転による遠心力で
下部ケーシングと回転筒１７との境界部１８の間隙を通
して外方へ排出することができる。このような間隙は堆
積物１３内に含まれる微小粒子によって目詰まり状態と
なるが、このような微小粒子は、回転筒１７の回転時の
摺動に伴って常時外方へ排出されるので、流路の抵抗値
はほぼ一定となり、排水量もほぼ一定にすることができ
る。また堆積物１３の残留水分は、回転筒１７の回転に
伴う遠心力によって分離作用が一層強められるが、発生
した水分は上部ケーシング９と回転筒１７との境界部１
９の間隙を通して排水されるから、上部ケーシング９内
に上昇した堆積物１３は極めて低い含水率とすることが
できる。 第４図は以上説明した動作、態様のタイムチャートを示
しており、縦軸は回転筒１７の角速度Ｗを、横軸は時間
Ｔを夫々表わしている。既述の如くＷＢは作動開始時の
回転筒１７の角速度であって、スクリュー１４の角速度
と同一であり、ＷＤは回転筒１７の回転速度を下げた際
の角速度を示している。第５図は本発明に係る浚渫装置
の他の駆動制御例を示すタイムチャートであり、図示の
如く、先ず回転筒１７をスクリュー１４と同一の角速度
ＷＢにてＴ２時間回転させた後、低い角速度ＷＤでＴ３
時間回転させる。次に再度ＷＢにて７４時間、ＷＤにて
Ｔ３時間回転させ、以後同様な２速交互駆動をくり返す
ものである。第５図に示す駆動制御例によれば排出口１
２から排出する堆積物１３は不連続となるが、略均−な
含水率を有する堆積物が得られる。 以上説明した本発明の具体的装置例を以下に説明する。 即ち下部ケーシング１０の直経を５００ｍａｎ、スクリ
ュー１４の回転数を１３０ｒｐｍ、回転筒１７の頭初の
回転数を１３ｏｒｐｍ、角速度を下げた際の回転数を７
Ｏｒｐｍとすると、浚渫する堆積物１３の分量が１００
ｍ／時として、堆積物が砂質土の場合に含水率は５〜８
％（重量比率）、堆積物がヘドロ等シルトの場合に含水
率は３０〜４０％（重量比率）となっている。また前記
した回転筒とケーシングとの境界部１８．１９より外部
に排出した水分は浚渫した全排出量の２〜３％である。 第６図は本発明装置の他の実施例を示しており、第２図
に示した基本的実施例と同一の構成部品には同一の符号
を付して表示しである。この実施例の場合、回転筒を上
部ケーシング９に近接する第１の回転筒２０と、下部ケ
ーシング１０に近接する第２の回転筒２１とに２分割し
、両回軟部２０．２１間にスペーサ２２を介在させ、更
に両回軟部２０．２１を回転駆動するモータ２３．２４
を設ける。２５．２６は回転筒ケーシングを示す。 第６図に示す実施例によれば、スペーサ２２を介して第
１の回転筒２０と第２の回転筒２１とに分割形成しであ
るので、上下位置において前述した実施例と同様の作用
をもたらすことができて、排出する堆積物の含水率を更
に下げることができる。 尚堆積物１３からの脱水液は、第１の回転筒２０と上部
ケーシング９との境界部２７から排出するようにすれば
、ヘドロ等の微小粒子を含む堆積物の浚渫に効果がある
。 月５ｊり凱１ 以上説明した本発明装置を用いることに°よって、以下
に記す作用効果をもたらすことができる。即ち堆積物の
浚渫時に、下部ケーシングが堆積物内に埋没してその内
方より揚上搬出を開始するので、堆積物の表面を掘削す
る他の浚渫工法に比して、水中への汚濁物の発散拡大が
極めて少ない利点がある。更に浚渫作業時に堆積物が下
部ケーシングから回転筒に移行する付近で滞留をはじめ
、固液分離作用を行わせることができ、更に回転筒の角
速度を適宜変更させることによって凝縮蓄積した堆積物
の揚上搬出と、遠心力による残存成分の除去が行えるの
で、排出口から排出した堆積物内の水分含有率を極めて
低くすることができる。従って浚渫と同時に放出される
汚水の量は微量であって、従来必要とした汚水の浄化処
理等の設備を要しない。従って浚渫時の作業能率を向上
させ、かつ、コストの低廉化をはかることができる。 尚、本発明に開示した実施例において、回転筒の作用に
よって発生する水分を、スクリューを取り付けた管体の
内方に設けた中空部を介して流下させるようにすれば作
業時の水中への汚濁物発散をより低くすることができる
。 以上説明した如く、本発明に係る浚渫装置によれば、環
境汚染が著しく少なく、かつ、浚渫時に水分の放出が微
量となる装置を提供し得て、しかも浚渫すべき堆積物の
性状に合わせて回転軸の回転数及びその時間を適当に選
択することによって、常時適正な浚渫作業を行うことが
できるという効果を発揮することができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明に係る浚渫装置の全体構成を示す側面図
、第２図は浚渫装置の要部を破断して示す側面図、第３
図は堆積物の滞留状態を示す要部破断側面図、第４図は
本実施例で用いた回転筒の動作状態を示すタイムチャー
ト、第５図は他の実施例における動作状態を示すタイム
チャート、第６図は本発明装置の他の実施例を示す要部
破断側面図である。 １・・・台船　２・・・タワー 訃・・浚渫装置　９・・・上部ケーシング１０・・・下
部ケーシング　１１・・・回転筒ケーシング１２・・・
排出口　１３・・・堆積物 １４・・・スクリュー １５、工６．２３．２４・・・モータ、１７・・・回転
筒　２０・・・第１の回転筒２１・・・第２の回転筒　
２２・・・スペーサ２５．２６・・・回転筒ケーシング 特許出願人　大旺建設株式会社 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排出口を有する上部ケーシングと、下部ケーシングの間
   に、適数の回動可能な所望の軸方向長さを有する回転筒
   が、適宜間隔で内設された前記上下部ケーシングと同志
   の回転筒ケーシングが、連設されてなる筒体と、該筒体
   に内設された回転自在なスクリューと、該スクリューを
   回動させる駆動装置と、前記回転筒を回動させる駆動装
   置とを備えたことを特徴とする浚渫装置。