JP5090845B2 - 土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、スラリ状の土砂を随時に投入可能であると共にその投入された土砂を貯留可能なホッパと、そのホッパから離れた所定場所まで前記土砂を輸送するための輸送管と、ホッパ内の貯留土砂をホッパ底部より取り入れて輸送管内に強制的に押し込む土砂押込装置とを備えた土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法及び装置に関する。

本発明において、「スラリ状の土砂」とは、水を多量に含んだ浚渫土砂その他の土砂や、種々の泥土を含むものであって、ホッパ内や輸送管内において流動性を有するものをいう。

従来よりスラリ状の土砂、例えば浚渫土砂を輸送管を通して遠隔地まで圧送するに当たり、ホッパ内に投入、貯留した浚渫土砂を、ホッパ底部より取り入れて輸送管内に強制的に押し込む土砂押込装置を用いて輸送管内に押し込むようにしたものが知られている。

そして、従来では、土砂押込装置から輸送管内に供給される土砂流量を、輸送管の適所（例えば上流端部）に設けた電磁流量計を用いて計測し、その計測値に基づいて土砂の輸送管理を行うようにしている。
「電磁流量計」www.tokyokeiso.co.jp/techinfo/magazine/pd.

電磁流量計は、測定部が輸送管内（測定流体）には露出しておらず、測定流体とは非接触であることから、耐久性や耐摩耗性に優れており、この点からは、輸送管内を流動するスラリ状土砂（例えば浚渫土砂）の流量測定に適している。

ところが浚渫土砂のように大小様々な大きさの石や砂、粘度の異なるヘドロ、シルト等が不均一に混じり合い、更に種々の異物（例えば金属片、木片、ゴム片等）が混在することもある流体の流量を電磁流量計で測定する場合には、管内の流体の導電率分布が不均一なものとなる上、管内における流体各部の比重差により管内流速も均一ではないことから、精確な流量測定が難しく、測定誤差が少なからず生じてしまう問題があった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、土砂押込装置から輸送管内に押し込まれる土砂の流量を、電磁流量計を使用しなくても比較的低コストで精度よく測定できるようにした、土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、スラリ状の土砂を随時に投入可能であると共にその投入された土砂を貯留可能なホッパと、そのホッパから離れた所定場所まで前記土砂を輸送するための輸送管と、ホッパ内の貯留土砂をホッパ底部より取り入れて輸送管内に強制的に押し込む土砂押込装置とを備えた土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法において、ホッパ内における土砂貯留高さを検出する高さセンサをホッパに設けると共に、その土砂貯留高さに対応したホッパ内の土砂貯留量の情報を、ホッパの少なくとも一部の高さ領域において予め求めておき、前記土砂押込装置の運転中、前記高さセンサにより土砂貯留高さを計測し、その計測値と前記情報とからホッパ内の土砂貯留量の推定値を求め、その推定値の時間変化から該推定値が定常的に減少している流量演算実施区間を抽出し、その流量演算実施区間における前記推定値の時間変化に対する減少勾配に基づいて、前記土砂押込装置から輸送管に押し込まれる土砂の流量を演算することを特徴とする。

また請求項２の発明は、請求項１の発明の特徴に加えて、ホッパへの土砂投入が間欠的に行われることで、前記推定値が土砂投入直後に急激に立ち上がり、その後に徐々に減少するという変化パターンが繰り返される場合において、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間の期間が所定時間より短いときの前記流量演算実施区間は、前回の土砂投入時点から第１の設定時間が経過した時を起点とし、また今回の土砂投入時点から、前記第１の設定時間よりも短い第２の設定時間だけ遡った時を終点とすることを特徴とする。

また請求項３の発明は、請求項１又は２の発明の特徴に加えて、ホッパへの土砂投入が間欠的に行われることで、前記推定値が土砂投入直後に急激に立ち上がり、その後に徐々に減少するという変化パターンが繰り返される場合において、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間の期間が所定時間を超えて長いときの前記流量演算実施区間は、該所定時間が経過する度毎に測定流量更新点を定めた上で、前回の土砂投入時点又は前回の測定流量更新点から第１の設定時間が経過した時を起点とし、また今回の測定流量更新点又は今回の土砂投入時点から、前記第１の設定時間よりも短い第２の設定時間だけ遡った時を終点とすることを特徴とする。

また請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明の特徴に加えて、前記高さセンサが、前記土砂貯留高さに対応した検出信号を所定の検出サイクルで間欠的に出力し、そのサイクル出力値を均すべく、所定回数のサイクル出力値の移動平均値をフィルタ手段により求めて、その移動平均値を前記計測値とすることを特徴とする。

また請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの特徴に加えて、前記計測値と前記情報とから、ホッパ内の土砂貯留量の時間変化率を所定の演算サイクルで演算する演算手段を備え、そのサイクル演算値を均すべく、所定回数のサイクル演算値の移動平均値をフィルタ手段により求め、その求めた移動平均値が所定値を超えたか否かで土砂投入の有無を判断することを特徴とする。

また請求項６の発明は、スラリ状の土砂を随時に投入可能であると共にその投入された土砂を貯留可能なホッパと、そのホッパから離れた所定場所まで前記土砂を輸送するための輸送管と、ホッパ内の貯留土砂をホッパ底部より取り入れて輸送管内に強制的に押し込む土砂押込装置とを備えた土砂輸送システムにおける土砂流量測定装置において、ホッパに付設されて、ホッパ内における土砂貯留高さを検出する高さセンサと、ホッパの少なくとも一部の高さ領域において予め求めた、前記土砂貯留高さに対応したホッパ内の土砂貯留量の情報を記憶する記憶手段と、前記土砂押込装置の運転中、前記土砂押込装置から輸送管に押し込まれる土砂の流量を演算する流量演算手段とを備え、前記流量演算手段が、前記土砂押込装置の運転中、前記高さセンサが検出した土砂貯留高さの計測値と前記情報とからホッパ内の土砂貯留量の推定値を求め、その推定値の時間変化から該推定値が定常的に減少している流量演算実施区間を抽出し、その流量演算実施区間における前記推定値の時間変化に対する減少勾配から土砂流量を演算することを特徴とする。

以上のように請求項１，６の各発明によれば、ホッパ内における土砂貯留高さに対応したホッパ内の土砂貯留量の情報を、ホッパの少なくとも一部の高さ領域において予め求めておき、土砂押込装置の運転中、ホッパに設けた高さセンサにより土砂貯留高さを計測し、その計測値と前記情報とに基づいて、土砂押込装置から輸送管内に押し込まれる土砂の流量を演算するようにしたので、土砂押込装置の運転中における土砂流量を、電磁流量計を使用しなくても比較的低コストで容易に測定可能となり、土砂の輸送管理を低コストで的確に行うことができる。

しかも土砂押込装置の運転中、高さセンサが検出した土砂貯留高さの計測値と前記情報とからホッパ内の土砂貯留量の推定値を求め、その推定値の時間変化から推定値が定常的に減少している流量演算実施区間を抽出し、その流量演算実施区間における推定値の時間変化に対する減少勾配から土砂流量を演算するので、ホッパ内における貯留土砂の実際の減り具合、特に定常的に安定して減少している流量演算実施区間での推定値の減少勾配から、ホッパ内における貯留土砂レベルの乱れの影響を回避しつつ、土砂流量を精度よく的確に演算可能となる。

また特に請求項２の発明によれば、バックホー等の投入機械の使用に伴いホッパへの土砂投入が間欠的に行われることで、土砂貯留量の計測値が土砂投入直後に急激に立ち上がり、その後に徐々に減少するという変化パターンが繰り返される場合に、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間の期間が所定時間より短いときの前記流量演算実施区間は、前回の土砂投入時点から第１の設定時間が経過した時を起点とし、また今回の土砂投入時点から、前記第１の設定時間よりも短い第２の設定時間だけ遡った時を終点とするので、計測値が徐々に減少する減少区間内において、土砂流量の計測に好適な流量演算実施区間を、ホッパ内における貯留土砂レベルの乱れの影響を回避しつつ極力長く抽出可能となり、これにより、その貯留土砂レベルの乱れに影響されずに、できるだけ広範囲の測定区間で土砂流量の測定を精度よく的確に行うことができる。

また特に請求項３の発明によれば、バックホー等の投入機械の使用に伴いホッパへの土砂投入が間欠的に行われることで、土砂貯留量の計測値が土砂投入直後に急激に立ち上がり、その後に徐々に減少するという変化パターンが繰り返される場合に、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間の期間が所定時間を超えて長いときの前記流量演算実施区間は、該所定時間が経過する度毎に測定流量更新点を定めた上で、前回の土砂投入時点又は前回の測定流量更新点から第１の設定時間が経過した時を起点とし、また今回の測定流量更新点又は今回の土砂投入時点から、第１の設定時間よりも短い第２の設定時間だけ遡った時を終点とするので、土砂投入間隔が比較的長く明いた場合でも、土砂投入直後のホッパ内における貯留土砂レベルの乱れに影響されずに、土砂流量の測定を定期的に（即ち前記所定時間毎に）的確に行って、測定流量を定期的に精度よく更新していくことができる。

また特に請求項４の発明によれば、ホッパに設けられる高さセンサは、土砂貯留高さに対応した検出信号を所定の検出サイクルで間欠的に出力し、そのサイクル出力値を均すべく、所定回数のサイクル出力値の移動平均値をフィルタ手段により求めて、その移動平均値を前記計測値とするようにしたので、検出データのばらつきの影響を極力排除して、土砂貯留高さの計測値を精度よく得ることが可能となり、土砂流量の測定精度を一層高めることができる。

また特に請求項５の発明によれば、土砂貯留量の計測値と前記情報とから、ホッパ内の土砂貯留量の時間変化率を所定の演算サイクルで演算する演算手段を備え、そのサイクル演算値を均すべく、所定回数のサイクル演算値の移動平均値をフィルタ手段により求め、その求めた移動平均値が所定値を超えたか否かで土砂投入の有無を判断するので、土砂投入直後のホッパ内における貯留土砂レベルの乱れに起因した検出データのばらつきの影響を極力排除して、土砂貯留高さの時間変化率を精度よく得ることが可能となり、その時間変化率から土砂投入時期を精度よく的確に判断できるから、土砂流量の測定精度を一層高めることができる。

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。

添付図面において、図１〜図１３は、本発明の一実施例を示すものであって、図１は、浚渫土砂用空気圧式移送システムの概略を示す全体縦断面図、図２は、定量供給装置の要部を示す正面図（図１の２部矢視拡大図）、図３はホッパの平面図（図２の３矢視図）、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５−５線断面図、図６は図５の６−６線拡大断面図、図７は図６の７部矢視拡大図、図８は図６の８部矢視拡大図、図９は図７の９−９線断面図、図１０は図７の１０−１０線断面図、図１１は、ホッパ本体内における土砂貯留高さと土砂貯留量との関係を表すマップの一例、図１２は、ホッパ本体内における土砂貯留高さの経時的変化の一例を示すタイミングチャート、図１３は、土砂流量の演算処理の一例を示すフローチャートである。更に図１４は、第３シール装置の変形例を示す図８対応図、図１５は、第３シール装置の変形例を示す図９対応図である。

先ず、図１〜図４において、スラリ状被移送物としての浚渫土砂を連続的に大量移送するための空気圧式移送システムは、他の浚渫作業場所で発生した浚渫土砂１を内部に貯留して水上移送可能な土運搬船ＢＢと、その土運搬船ＢＢが横付け可能な揚泥作業船ＢＡと、その揚泥作業船ＢＡから土砂処分地としての埋め立て地Ｕまで延びる輸送管Ｐとを備え、その輸送管Ｐを経由して揚泥作業船ＢＡから埋め立て地Ｕまで浚渫土砂１が空気圧を利用して大量移送される。輸送管Ｐは、その水上部分においては、フロートｆで浮遊状態に支持される。

揚泥作業船ＢＡには、土運搬船ＢＢ内に貯留される浚渫土砂１を掻き出す定置式の土砂取出装置ＳＨと、この土砂取出装置ＳＨにより土運搬船ＢＢ内より取り出された浚渫土砂１が投入されるホッパＨＯと、そのホッパＨＯの下部に連設されて該ホッパＨＯ内の浚渫土砂１を輸送管Ｐ内に押し込んで定量供給し得る土砂押込装置としての定量供給装置ＳＳと、輸送管Ｐの上流端部に圧縮空気を混入して土砂の移送を助勢するための圧縮空気混入装置ＳＡとが搭載される。

前記土砂取出装置ＳＨは、通称バックホーと呼ばれるもので、揚泥作業船ＢＡの船体に鉛直軸回りに３６０°旋回可能に立設される旋回台３と、その旋回台３の前部に俯仰可能に設けられた屈折ブーム４と、その屈折ブーム４の先端に首振り可能に連結されたバケット５とを備えており、それら旋回台３、屈折ブーム４及びバケット５の協働により、土運搬船ＢＢ内の浚渫土砂１を揚泥作業船ＢＡのホッパＨＯ内に間欠的に投入できるようになっている。

前記ホッパＨＯは、上面を開放した逆四角錐台状のホッパ本体１００と、そのホッパ本体１００の下端に連設される角筒状のホッパ基部１０１とを備えており、ホッパ本体１００の上端部には、その開放上面を覆ってホッパ本体１００内への粗大異物の混入を阻止する格子状保護グリル１０２が設けられる。

その保護グリル１０２の中央部付近には、高さセンサとしての超音波式レベルセンサＳＥが、発信部と受信部とを各々下向きに配して装着されており、またその超音波式レベルセンサＳＥの上側を覆う保護カバー１０３が、保護グリル１０２に固設される。

前記超音波式レベルセンサＳＥは、ホッパＨＯ内における土砂貯留高さを超音波の発信と受信の時間差から精密に計測し得るものであって、その構造や測定原理は従来周知であるので、説明を省略する。尚、本発明の高さセンサとしては、実施例の超音波式レベルセンサに限定されず、例えば、マイクロ波式のレベル計、或いはレーザー式のレベル計の使用も可能である。

前記超音波式レベルセンサＳＥには、揚泥作業船ＢＡの適所に設置された作業室（図示せず）に配備されたパソコンＰＣが接続される。

このパソコンＰＣは、ホッパＨＯに関して予め求めておいた土砂貯留高さに対応した土砂貯留量の情報を記憶する記憶手段と、その記憶情報と超音波式レベルセンサＳＥの検出信号から算出した土砂貯留高さの計測値とに基づいて該定量供給装置ＳＳから輸送管Ｐに押し込まれる土砂の流量を演算する流量演算手段の各機能を有している。

前記記憶手段には、ホッパＨＯの少なくとも一部（図示例ではホッパ本体１００の上端部を除くほぼ全体）の高さ領域においてホッパ本体１００の形状・寸法に基づいて算出することにより、或いは実験データを蓄積することにより予め求めておいた、土砂貯留高さに対応したホッパＨＯ内の土砂貯留量の情報が記憶される。この記憶情報は、例えば図１１に例示したようにホッパ本体１００内における土砂貯留高さと、ホッパＨＯ内の土砂貯留量とを互いに対応付けてマップ化（グラフ化）した形で、或いは実験データに基づいて得た近似式として表した形で、パソコンＰＣ内の記憶手段に記憶される。そして、その記憶情報と土砂貯留高さの計測値とに基づいて、その土砂貯留高さの計測値に対応した土砂貯留量の推定値が導き出される。

前記超音波式レベルセンサＳＥは、ホッパ本体１００内における土砂貯留高さに対応した検出信号、即ちサイクル出力値ｈを所定の検出サイクル（図示例では０．５秒の周期）で間欠的にパソコンＰＣに出力する。そのパソコンＰＣは、前記サイクル出力値ｈを均すべく、所定回数（図示例では５回＝２．５秒）のサイクル出力値の移動平均値ｈｆを演算する移動平均演算手段、即ちフィルタ手段としての機能を有しており、その演算した移動平均値ｈｆを、各検出サイクル毎の土砂貯留高さの計測値とする。而して、土砂押込装置としての定量供給装置ＳＳの運転中、パソコンＰＣは、上記の如く超音波式レベルセンサＳＥの検出信号に基づいて土砂貯留高さの計測値ｈｆを各検出サイクル毎に出力する。

また前記パソコンＰＣは、上記のようにして得た土砂貯留高さの計測値ｈｆと、土砂貯留高さ及び土砂貯留量を予め対応付けた記憶情報とから、ホッパＨＯ内の土砂貯留量Ｖの推測値と、その土砂貯留量Ｖの時間変化率ｄＶとを所定の演算サイクル（図示例では０．５秒の周期）で演算する。この場合、パソコンＰＣは、土砂貯留量Ｖの時間変化率ｄＶのサイクル演算値を均すべく、所定回数（図示例では５回＝２．５秒）のサイクル演算値の移動平均値ｄＶｆを演算する移動平均演算手段、即ちフィルタ手段としての機能を有しており、その演算した移動平均値ｄＶｆを、各演算サイクル毎の土砂貯留量の時間変化率の推定値とし、そして、この推定値ｄＶｆが急激に増加して所定値αを超えたか否かで土砂投入の有無を判断する。即ち、推定値ｄＶｆが所定値αを超えた時点を土砂投入時点とする。

ところでバックホー等の土砂取出装置ＳＨによりホッパＨＯへの土砂投入が間欠的に行われる場合には、例えば図１２に例示したように、土砂貯留高さの計測値が土砂投入直後に急激に立ち上がり、その後に徐々に減少するという変化パターンが繰り返されるものである。この図１２において、ラインＸは、前記した各検出サイクル毎の土砂貯留高さの計測値ｈｆ（即ち超音波式レベルセンサＳＥからのサイクル出力値の移動平均値）を繋げたものであり、またそのラインＸの周辺に点在する多数の点は、超音波式レベルセンサＳＥからの検出信号の大きさ、即ちサイクル出力値ｈを示している。

そして、パソコンＰＣ内の流量演算手段は、レベルセンサＳＥによる土砂貯留高さの計測値から演算した土砂貯留量Ｖの推定値が定常的に減少している流量演算実施区間Ｌｍを抽出し、該区間Ｌｍにおける土砂貯留量の時間変化に対する減少勾配に基づいて、土砂押込装置としての定量供給装置ＳＳから輸送管Ｐに押し込まれる土砂の流量Ｑを演算し、その演算値の履歴を記憶すると共にパソコンＰＣのモニターに表示する。

この場合、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間の期間が所定時間Ｔ（図示例では１分）より短いときの前記流量演算実施区間Ｌｍは、前回の土砂投入点と今回の土砂投入点との間の基準測定区間Ｌ内において、前記計測値が急激に立ち上がった前回の土砂投入時点から第１の設定時間ｔ１（例えば１５秒）が経過した時を起点とし、次に前記計測値が急激に立ち上がった今回の土砂投入時点から、前記第１の設定時間ｔ１よりも短い第２の設定時間ｔ２（例えば５秒）だけ遡った時を終点として特定される。このようなＬｍの特定手法によれば、土砂貯留量の計測値が徐々に減少する基準測定区間Ｌ内において、土砂流量の計測に好適な流量演算実施区間Ｌｍを、ホッパＨＯ内における貯留土砂レベルの乱れの影響を回避しつつ極力長く抽出可能となり、これにより、その貯留土砂レベルの乱れに影響されずに、できるだけ広範囲の測定区間で土砂流量の測定を精度よく的確に行うことができる。尚、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間隔が短か過ぎて前記流量演算実施区間Ｌｍを確保できない場合には、この間での土砂流量の測定は実行されないことになる。

一方、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間の期間が所定時間Ｔ（図示例では１分）を超えて長いときの前記流量演算実施区間Ｌｍは、該所定時間Ｔが経過する度毎に測定流量更新点を定めた上で、前回の土砂投入時点又は前回の測定流量更新点から第１の設定時間ｔ１（例えば１５秒）が経過した時を起点とし、また今回の測定流量更新点又は今回の土砂投入時点から、第１の設定時間ｔ１よりも短い第２の設定時間ｔ２（例えば５秒）だけ遡った時を終点として特定される。このようなＬｍの特定手法によれば、土砂投入間隔が比較的長く明いた場合でも、土砂投入直後のホッパ内における貯留土砂レベルの乱れに影響されずに、土砂流量の測定を定期的に（即ち前記所定時間Ｔ毎に）的確に行うことができて、測定流量を定期的に精度よく更新可能である。尚、前回の測定流量更新点と今回の土砂投入との間が短か過ぎて前記流量演算実施区間Ｌｍを確保できない場合には、この間での土砂流量の測定は実行されないことになる。

次に図１３のフローチャートを参照して、土砂流量の演算処理の一例を説明する。

先ず、ステップＳ１で超音波式レベルセンサＳＥが検出した土砂貯留高さｈ（サイクル出力値）を読込み、次いでステップＳ２でその検出値ｈの所定回数に亘る移動平均値ｈｆ、即ち土砂貯留高さの計測値を読み込む。

さらにステップＳ３で、その土砂貯留高さの計測値ｈｆと、土砂貯留高さ及び土砂貯留量を予め対応づけた記憶情報とに基づいて土砂貯留量Ｖの推定値を演算する。

次いでステップＳ４で、土砂貯留量Ｖの推定値の時間変化率ｄＶ（サイクル演算値）を演算し、さらにステップＳ５で、その時間変化率ｄＶの所定回数に亘る移動平均値ｄＶｆを読み込む。

しかる後に、ステップＳ６で、移動平均値ｄＶｆが閾値αを超えたか（即ち今回、土砂の投入が有ったか）否かが判断され、イエスの場合は、ステップＳ７に進んで前回投入から所定時間Ｔ（図示例では１分）経過する前か（即ち初回の測定流量更新点前か）否かが判断される。そして、このステップＳ７でもイエスの場合は、ステップＳ８に進んで、［前回の土砂投入点＋ｔ１］〜［今回の土砂投入点−ｔ２］の区間が、流量演算実施区間Ｌｍとして特定される。

次いでステップＳ９に進んで、特定された流量演算実施区間Ｌｍ中の経過時間に対する土砂貯留量Ｖの推定値データが記憶手段より取り出され、このデータで一次近似式（Ｖ＝ａ×ｔ＋ｂ）を求めて、その減少勾配ａから土砂流量Ｑを算出し、その後にリターンに戻る。

また、今回が初回の測定流量更新点を既に過ぎていて前記ステップＳ７でノーと判断された場合は、ステップＳ１０に進んで、［前回の測定流量更新点＋ｔ１］〜［今回の土砂投入点−ｔ２］の区間が、流量演算実施区間Ｌｍとして特定され、その後に前記ステップＳ９に進む。

また、今回、土砂の投入が無く、前記ステップＳ６でノーと判断された場合は、ステップＳ１１に進んで、今回が測定流量更新点であるか否かが判断され、イエスの場合はステップＳ１２に進んで、その測定流量更新点が初回の更新点か否かが判断される。そして、このステップＳ１２でもイエスの場合は、ステップＳ１３に進んで、［前回の土砂投入点＋ｔ１］〜［今回の測定流量更新点−ｔ２］の区間が、流量演算実施区間Ｌｍとして特定され、その後に前記ステップＳ９に進む。

また、今回の測定流量更新点が初回の更新点ではなく、前記ステップＳ１２でノーと判断された場合は、ステップＳ１４に進んで、［前回の測定流量更新点＋ｔ１］〜［今回の測定流量更新点−ｔ２］の区間が、流量演算実施区間Ｌｍとして特定され、その後に前記ステップＳ９に進む。

また、今回、土砂の投入が無く且つ測定流量更新点でもない場合は、前記ステップＳ６，Ｓ１１でそれぞれノーと判断されて、リターンへ戻る。

かくして、本実施例では、ホッパＨＯ内における土砂貯留高さに対応した土砂貯留量の情報を、ホッパＨＯの少なくとも一部（ホッパ本体１００のほぼ全体）の高さ領域において予め求めて記憶しておき、土砂押込装置としての定量供給装置ＳＳの運転中、超音波式レベルセンサＳＥによりホッパ本体１００の土砂貯留高さを計測し、その計測値（図示例では移動平均値）と記憶情報とに基づいて土砂流量Ｑを演算する。

この場合、図示例では、前記土砂貯留高さの計測値と記憶情報とからホッパ内の土砂貯留量Ｖの推定値を求め、その推定値の時間変化から推定値が定常的に減少している流量演算実施区間Ｌｍを抽出し、その区間Ｌｍにおける推定値の時間変化に対する減少勾配から土砂流量を演算するので、ホッパ内における貯留土砂の実際の減り具合、特に定常的に安定して減少している流量演算実施区間Ｌｍでの土砂貯留量Ｖの減少勾配から、ホッパＨＯ内における貯留土砂レベルの乱れの影響を回避しつつ、土砂流量Ｑを精度よく的確に演算可能となり、その結果、従来のように電磁流量計を使用しなくても比較的低コストで土砂流量を精度よく測定できて、土砂の輸送管理を低コストで的確に行うことができる。

また図示例では、高さセンサとしての超音波式レベルセンサＳＥは、土砂貯留高さに対応した検出信号を所定サイクル（例えば０．５秒の間隔）で間欠的に出力し、そのサイクル出力値を均すべく、所定回数（例えば５回、即ち２．５秒）のサイクル出力値の移動平均値をパソコンＰＣ内のフィルタ手段としての移動平均演算手段により求めて、その移動平均値を土砂貯留高さの計測値として取り扱うようにしたので、超音波式レベルセンサＳＥによる検出データのばらつきの影響を極力排除して、土砂貯留高さの計測値を精度よく得ることが可能となり、土砂流量の測定精度を一層高めることができる。

また図示例では、パソコンＰＣが、上記のようにして得た土砂貯留高さの計測値と、土砂貯留高さ及び土砂貯留量を予め対応付けた記憶情報とから、ホッパＨＯ内の土砂貯留量Ｖの時間変化率ｄＶを所定の演算サイクル（図示例では０．５秒の周期）で演算する。しかもパソコンＰＣは、土砂貯留量の時間変化率ｄＶのサイクル演算値を均すべく、所定回数（図示例では５回＝２．５秒）のサイクル演算値の移動平均値ｄＶｆを演算し、その演算した移動平均値ｄＶｆを、各演算サイクル毎の土砂貯留量の時間変化率の推定値とし、この推定値が所定値を超えたか否かで土砂投入の有無を判断するため、検出データのばらつきの影響を極力排除して、土砂貯留高さの時間変化率が精度よく得られ、その得た時間変化率から土砂投入の有無を精度よく判断できるから、流量測定精度が向上する。

次に図２〜図１０を併せて参照して、土砂押込装置としての定量供給装置ＳＳの具体的構成を説明する。この定量供給装置ＳＳは、軸線が略水平な円筒状のドラム部Ｈｄを有して設置面としての揚泥作業船ＢＡの船体上面Ｂに着脱可能に固定されるハウジングＨと、前記ドラム部Ｈｄ内に収容されて該ドラム部Ｈｄの軸線回りに回転するロータＲとを備えている。

そのドラム部Ｈｄの周壁上部には上向きの入口Ｉが、またその周壁下部には下向きの出口Ｏがそれぞれ開口しており、前記入口Ｉは、ハウジングＨの上部に一体的に立設したホッパＨＯ内の底部、即ちホッパ基部１０１に直接連通し、また前記出口Ｏには、中間部が横向きに屈曲した土砂排出管６を介して輸送管Ｐの上流端が接続される。

ロータＲのロータ本体Ｒｍ外周面には、ドラム部Ｈｄ内周面との間に周方向に等間隔おきに並ぶ複数の移送室Ｃを画成する複数の凹溝部Ｒｍａが設けられる。即ち、ロータ本体Ｒｍは、ドラム部Ｈｄ内を貫通する略水平なロータ軸Ｒｊと、そのロータ軸Ｒｊの中間部外周部より放射方向に且つ周方向等間隔で延びる複数のロータ羽根Ｒｗと、複数の凹溝部Ｒｍａの軸方向両端を閉じる一対の円板状端壁Ｒｅとを相互に一体化して構成され、周方向に相隣なる２つのロータ羽根Ｒｗ間に前記凹溝部Ｒｍａが形成される。

而してロータＲを回転させると、その回転に応じて前記複数の移送室Ｃが回転して、その各移送室Ｃを前記入口Ｉ及び出口Ｏに周期的に連通させるので、ホッパ２内に投入、貯留した流動可能なスラリ状の浚渫土砂１が、ロータＲの回転に応じて複数の移送室Ｃ内に入口Ｉを通して順次に落下、収容され、一方、それら移送室Ｃ内の浚渫土砂１が出口Ｏを通して土砂排出管６内、更には輸送管Ｐ内に順次に落下、供給される。

ドラム部Ｈｄの両端壁には、ロータ本体Ｒｍの外径とほぼ等しい（図示例では僅かに小さい）内径の円形の大径貫通孔Ｈｄｈがそれぞれ形成されている。尚、図示例では上記大径貫通孔Ｈｄｈの内径と、ドラム部Ｈｄの胴部内周面の内径とが同径である。

ロータ軸Ｒｊの両端部は、一対の円板状端壁Ｒｅの外面中心部より大径貫通孔Ｈｄｈを通して外方にそれぞれ突出していて、設置面としての船体上面ＢにハウジングＨから独立して支持されると共に、その一端部が前記ハウジングＨ外で回転駆動手段Ｍに連動連結される。即ち、船体上面Ｂには、ハウジングＨの両側で一対の支持腕１０，１１が一体的に立設されており、その両支持腕１０，１１の上端部に軸受（図示せず）を介してロータ軸Ｒｊの両端部がそれぞれ回転自在に支持され、そのロータ軸Ｒｊの一端部には、回転駆動手段としてのモータＭの出力軸が一体的に回転するよう連動、連結され、そのモータＭのモータケーシングは、船体上面Ｂに固定的に支持される。

ロータ本体Ｒｍにおける円板状端壁Ｒｅの外周部と、これに対応するドラム部Ｈｄ端壁における大径貫通孔Ｈｄｈの開口縁部との間が、その両者の相対回転及び芯ずれを許容する第１シール装置Ｓ１により全周に亘りシールされ、またロータ本体Ｒｍ外周部の、相隣なる移送室Ｃに挟まれた部分と、ドラム部Ｈｄ内周面との間が、その両者の相対回転及び芯ずれを許容する第２シール装置Ｓ２により該ロータ本体Ｒｍの軸方向全長に亘りシールされる。

前記第１シール装置Ｓ１は、ドラム部Ｈｄ又は円板状端壁Ｒｅの何れか一方（図示例では円板状端壁Ｒｅ）にボルトＢ１を以て着脱可能に固着されてその何れか他方（図示例ではドラム部Ｈｄ）の大径貫通穴Ｈｄｈ周囲の外端面を軸方向の空隙を存して覆うリング状の蓋板Ｔと、その蓋板Ｔと前記何れか他方（図示例ではドラム部Ｈｄ）との間に設けられてその間を相対摺動可能に摺接させる少なくとも１組の環状シール手段１２，１３とを備えている。蓋板Ｔの内面内周部は、弾性シールリングを介して円板状端壁Ｒｅの外端面に液密に接触している。

前記第１環状シール手段１２は、蓋板Ｔの内面外周部にボルトＢ５を以て着脱可能に且つ全周に亘り液密に接合された第１環状シール板１２ａと、ドラム部Ｈｄの外端面にボルトＢ４を以て着脱可能に且つ全周に亘り液密に接合されたリング状のシール受板１４に装着されて互いに同心状に配列される一対の弾性シールリング１２ｂ，１２ｃとで構成される。その一対の弾性シールリング１２ｂ，１２ｃは、第１環状シール板１２ａに相対摺動可能に圧接する。

また前記第２環状シール手段１３は、第１環状シール手段１２の径方向内側において蓋板Ｔの内面に全周に亘り弾性シール材を挟んでフローティング支持された第２環状シール板１３ａと、これに対向するよう前記シール受板１４に固設された第２シールリング１３ｂとで構成される。その第２シールリング１３ｂは、それの外端面が第２環状シール板１３ａに相対摺動可能に圧接する。尚、このシールリング１３ｂの内周面は、後述するシール部材１５の先部（径方向外端部）およびロータ本体Ｒｍ（円板状端壁Ｒｅ）外周部の分割弾性シール体２４にもそれぞれ相対摺動可能に圧接する。

また前記第２シール装置Ｓ２は、ロータ本体Ｒｍの軸方向全長に亘り直線状に延びていてロータ本体Ｒｍ外周部の、相隣なる移送室Ｃに挟まれた部分に径方向摺動可能に支持されたシール部材１５と、このシール部材１５をロータＲの径方向外方に付勢して該シール部材１５の径方向外端部をドラム部Ｈｄの内周面および端壁の大径貫通孔Ｈｄｈに摺動可能に圧接させる付勢手段としての付勢ばね１６とを備える。

各々のシール部材１５は、矩形断面に形成されてロータ軸線方向に直線状に延びる弾性シール体１５ｓと、その弾性シール体１５ｓの基部（ロータ径方向内端部）を抱持するように横断面Ｕ字状に形成された剛体よりなるシールホルダ１５ｍとより構成される。そして、ロータ本体Ｒｍ外周部の、相隣なる移送室Ｃに挟まれた各部分には、これを軸方向に横切るように形成された支持溝１７が凹設され、その支持溝１７内にシール部材１５の基部（特にシールホルダ１５ｍ）が径方向摺動可能に且つ液密に嵌合、支持される。

蓋板Ｔには、複数のシール部材１５の前記支持溝１７に対する抜差を許容する形状、大きさに形成された複数の作業窓Ｔａが設けられており、その各作業窓Ｔａを液密に塞ぐ小蓋２０が蓋板ＴにボルトＢ２を以て着脱可能に装着される。その小蓋２０の内面には、シール部材１５の軸方向端面に相対摺動可能に圧接して該端面と蓋板Ｔとの間をシールする平板状ゴム材よりなるシール体２２が接合される。尚、このシール体２２は、小蓋２０の内面に固着しないで、分離可能に当接させてもよい。

而して、小蓋２０を取り外すと、蓋板Ｔをロータ本体Ｒｍより一々取り外さなくても作業窓Ｔａを通してシール部材１５を支持溝１７より容易に抜差できるため、シール部材１５に対する点検整備等のメンテナンス作業を容易に実施可能である。

またロータ本体Ｒｍにおける円板状端壁Ｒｅの外面外周部には、円環状のボス部Ｒｅｂが一体に突設されており、そのボス部Ｒｅｂには径方向に延びる支持孔１８が形成される。その支持孔１８には、シール部材１５の基部（シールホルダ１５ｍ）に着脱可能に固着（図示例では螺着）した支持杆１９が径方向摺動可能に嵌合、支持されており、その支持部よりも径方向内方側で支持杆１９と、円板状端壁Ｒｅの外面にボルトＢ３を以て着脱可能に固着した支持ブラケット２１との間に、前記付勢ばね１６が設けられる。このばね１６の弾性付勢力により、シール部材１５の先部（径方向外端部）がドラム部Ｈｄの胴部内周面および端壁の大径貫通孔Ｈｄｈ内周面に相対摺動可能に圧接される。

さらに図８，図９に示されるように、ロータ本体Ｒｍにおける円板状端壁Ｒｅの外面外周部（ボス部Ｒｅｂの外面外周縁部）には、周方向に相隣なる一対の前記支持溝１７に両端が開口する６つの切欠溝２５が形成され、この一連の切欠溝２５により、ドラム部端壁の大径貫通孔Ｈｄｈの内周面と、円板状端壁Ｒｅの外周面との対向面間には、複数のシール部材１５（特にシール体１５ｓ）により複数の円弧状空隙に分割された環状シール空隙５０が設けられる。そして、各円弧状空隙（即ち切欠溝２５）には、前記対向面間を通して移送室Ｃから前記第１シール装置Ｓ１側へ被移送物（浚渫土砂）が漏出、移動するのを抑制する第３シール装置Ｓ３が設けられる。図示例では、その第３シール装置Ｓ３は、各円弧状空隙（即ち切欠溝２５）に圧縮状態で嵌装される円弧状の分割弾性シール体２４と、そのシール体２４の両端とシール部材１５との間の隙間を埋める一対の小シール片２４′とで構成される。その各弾性シール体２４及び小シール片２４′の外周面は、図示例では前記第１シール装置Ｓにおける第１環状シール手段１３の第２シールリング１３ｂの内周面、又は大径貫通孔Ｈｄｈの内周面に相対摺動可能に圧接する。これにより、ロータ本体Ｒｍにおける円板状端壁Ｒｅの外周面の大部分（即ちシール部材１５に対応する部分以外の部分）と、大径貫通孔Ｈｄｈ内周面との対向面間が第３シール装置Ｓ３によりシールされるので、その対向面間を通しての移送室Ｃから第１シール装置Ｓ１側への浚渫土砂の漏洩、移動を効果的に抑制でき、それだけ第１シール装置Ｓ１のシール負担が軽減されて、その耐久性向上が図られる。

而して、小蓋２０を蓋板Ｔより取り外して作業窓Ｔａを開放し、さらに支持ブラケット２１及び付勢ばね１６をドラム部Ｈｄより取外して、支持杆１９をシール部材１５（シールホルダ１５ｍ）より離脱させた状態にすれば、作業窓Ｔａを通してシール部材１５を支持溝１７より容易に抜差することができ、シール部材１５に対する点検整備等のメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。

ロータ本体Ｒｍの、移送室Ｃに臨む凹溝部Ｒｍａ及び円板状端壁Ｒｅの内面全面には、被移送物（浚渫土砂１）が移送室Ｃ内から出口Ｏを通して輸送管Ｐ内に落下する際に該被移送物１の移送室Ｃ内面からの剥離を促進する剥離促進手段として、セラミック加工その他の摩擦係数低減のための表面処理加工が施される。しかも凹溝部Ｒｍａの内面は、図５に示されるようにその全面が滑らかな凹曲面に形成されていて、土砂の溜まりそうな隅角部（エッジ状の凹面）が形成されないようにしており、この凹曲面も前記剥離促進手段を構成する。また図示はしないが、凹溝部Ｒｍａの内面と円板状端壁Ｒｅとの境界部も、前記剥離促進手段としてのアール面（円弧面）で滑らかに接続されている。これらにより、定量供給装置ＳＳの運転時に各移送室Ｃ内の被移送物（浚渫土砂１）の移送室Ｃ内面からの剥離が無理なく極めて迅速且つ確実になされるため、各移送室Ｃ内の被移送物を該移送室Ｃからドラム部Ｈｄの出口Ｏを通して土砂排出管６（従って輸送管Ｐ）内にスムーズに落下、移動させることができ、土砂排出管６（延いては輸送管Ｐ）への浚渫土砂の定量供給を確実に行うことができる。

前記土砂排出管６内には、定量供給装置ＳＳにより輸送管Ｐ内に供給された浚渫土砂１を下流側に圧送するための圧縮空気をその浚渫土砂中に連続的に混入し得る圧縮空気混入装置ＳＡが接続される。この圧縮空気混入装置ＳＡは、輸送管Ｐ近くの適所（図示例では揚泥作業船ＢＡ上）に設置されたコンプレッサ２と、このコンプレッサ２の吐出側に開閉弁７ｖ付きのエア配管７を経て連通するノズル管８とを備えており、このノズル管８は、土砂排出管６の管壁を液密に貫通してその管内に開口し、その噴口Ｎが輸送管Ｐ内を指向していて、そこから輸送管Ｐ内に向けて圧縮空気を投入することができる。

而して前記定量供給装置ＳＳと圧縮空気混入装置ＳＡとにより、浚渫土砂１及び圧縮空気を輸送管Ｐの上流端部に供給する土砂搬送機が構成される。このような土砂搬送機を用いた空気圧式移送システムにおいては、ホッパ２内に浚渫土砂を十分投入した状態で定量供給装置ＳＳのモーターＭ及び圧縮空気混入装置ＳＡのコンプレッサ２をそれぞれ作動させると、輸送管Ｐの上流端部に定量供給装置ＳＳから浚渫土砂が定量ずつ供給されると同時に、ノズル管８より圧縮空気が勢いよく噴出して浚渫土砂中に混入され、これにより輸送管Ｐを通して浚渫土砂１を効率よく大量移送可能となる。

次に前記実施例の作用を説明する。図示しない浚渫作業現場で採取された水を含む浚渫土砂１（即ち被移送物）は、土運搬船ＢＢ内に貯留されて、最終処分地である埋め立て地Ｕの近くの水域まで水上移送される。その水域では揚泥作業船ＢＡが待機しており、その作業船ＢＡから埋め立て地Ｕまでは輸送管Ｐが予め設備されている。

そこで揚泥作業船ＢＡに土運搬船Ｂを横付けした後、土砂取出装置ＳＨにより土運搬船ＢＢ内の貯留土砂１を掻き出してホッパＨＯ内に投入し、その投入量が規定量以上になると、定量供給装置ＳＳのモータＭと、圧縮空気混入装置ＳＡのコンプレッサ２の運転を開始する。これにより、ホッパＨＯ内の浚渫土砂１が定量供給装置ＳＳにより土砂排出管６を通して定量ずつ連続的に輸送管Ｐ内に押込まれ、それと同時にコンプレッサ２からの圧縮空気がエア配管７及び土砂排出管６を通して輸送管Ｐの上流端近くの浚渫土砂１中に混入され、これにより輸送管Ｐを通して浚渫土砂１を埋め立て地Ｕまで効率よく大量移送することができる。

この場合、定量供給装置ＳＳにおいて、ハウジングＨにおける円筒状ドラム部Ｈｄの両端壁には、ロータ本体Ｒｍの外径とほぼ等しい内径の大径貫通孔Ｈｄｈがそれぞれ形成され、ロータ本体Ｒｍには、それの外周面の複数の凹溝部Ｒｍａの軸方向両端を閉じる一対の円板状端壁Ｒｅが一体的に設けられ、ロータ軸ＲＪの両端部は、一対の円板状端壁Ｒｅより大径貫通孔Ｈｄｈを通して外方にそれぞれ突出していて、ハウジングＨから独立して設置面Ｂに回転自在に支持されている。このようにハウジングＨ（ドラム部Ｈｄ）よりロータＲに対する軸受支持機能を取り除いて、設置面Ｂ上においてハウジングおよびロータの支持を別個独立化したことにより、定量供給装置ＳＳの主体をなすホッパＨＯ付きハウジングＨの構造を大幅に簡素化し且つ小型軽量化できる。

その上、ドラム部Ｈｄの両端部にそれぞれ設けた大径貫通孔Ｈｄｈの内周部と、これに対応するロータ本体Ｒｍの円板状端壁Ｒｅ外周部との間が、その両者の相対回転及び芯ずれを許容する前記第１シール装置Ｓ１を以て全周に亘りシールされ、またロータ本体Ｒｍ外周部の、相隣なる移送室Ｃに挟まれた部分と、ドラム部Ｈｄ内周面との間が、その両者の相対回転及び芯ずれを許容する前記第２シール装置Ｓ２を以て該ロータ本体Ｒｍの軸方向全長に亘りシールされるので、ドラム部ＨｄとロータＲ相互に多少の芯ずれが生じても、ロータＲとドラム部Ｈｄとの間の必要なシール領域を的確にシール可能となって、長期間に亘る安定した浚渫土砂の定量供給が可能となる。しかもそのシール領域を比較的狭小にできるためシール構造を極力簡素化できると共に、ロータＲに作用するシール部からの摺動抵抗を極力軽減できる。そして、このようにドラム部ＨｄとロータＲ相互の多少の芯ずれが許容されるシール構造としたことで、従来装置の如く芯ずれ防止のために装置各部の製作精度や組立精度を特別に高くする必要はなくなり、コスト節減が図られる。

また図示例のように前記第１シール装置Ｓ１を、ロータＲの円板状端壁Ｒｅに着脱可能に固着されてドラム部Ｈｄの大径貫通孔Ｈｄｈ周辺部を空隙を存して覆うリング状の蓋板Ｔと、その蓋板Ｔ及びドラム部Ｈｄとの間に設けられてその間を相対摺動可能に摺接させる少なくとも１組の環状シール手段１２，１３とで構成すれば、ドラム部ＨｄとロータＲ相互に多少の芯ずれが生じても、ロータＲの円板状端壁Ｒｅとドラム部Ｈｄ端壁との間を簡単な構造で的確にシールすることができ、しかも蓋板Ｔを取り外すことで第１シール装置Ｓ１に対する点検整備等のメンテナンス作業を頗る容易に行える。

また図示例のように前記第２シール装置Ｓ２を、ロータ本体Ｒｍの軸方向全長に亘り直線状に延びていてロータ本体Ｒｍ外周部の、相隣なる移送室Ｃに挟まれた部分に径方向摺動可能に且つ液密に嵌合支持されたシール部材１５と、このシール部材１５をロータ径方向外方に付勢して該シール部材１５の径方向外端部をドラム部の内周面に摺動可能に圧接させる付勢手段とを備えるので、ドラム部とロータ相互に多少の芯ずれが生じても、ロータＲ外周部とドラム部Ｈｄ内周面との間を簡単な構造で的確にシールすることができ、しかもそのシール材１５先端部（即ちドラム部Ｈｄとの当たり面）が使用により多少摩耗しても長期間に亘り十分なシール性能を維持することができる。

また図１４，図１５には、第３シール装置Ｓ３の変形例が示される。この変形例では、ドラム部端壁の大径貫通孔Ｈｄｈの内周面と、円板状端壁Ｒｅの外周面との対向面間には、複数のシール部材１５（特にシール体１５ｓ）により複数の円弧状空隙２５…に分割された、軸方向に比較的幅広の環状シール空隙５０が設けられる。そして、前記対向面間を通して移送室Ｃから前記第１シール装置Ｓ１側への被移送物（浚渫土砂）の漏出、移動を抑制する第３シール装置Ｓ３は、各円弧状空隙２５に圧縮状態で嵌装される円弧状の分割弾性シール体２４と、そのシール体２４の両端とシール部材１５との間の隙間を埋める一対の小シール片２４′と、弾性シール体２４の背面に凹凸係合されてロータ本体Ｒｅの端壁外周面に着脱可能にボルトＢ７止めされる裏金５２とで構成される。その各弾性シール体２４及び小シール片２４′の外周面は、図示例では前記第１シール装置Ｓにおける第１環状シール手段１３の第２シールリング１３ｂの内周面及び大径貫通孔Ｈｄｈの内周面に相対摺動可能に圧接する。これにより、ロータ本体Ｒｍにおける円板状端壁Ｒｅの外周面の大部分（即ちシール部材１５に対応する部分以外の部分）と、大径貫通孔Ｈｄｈ内周面との対向面間が第３シール装置Ｓ３によりシールされるので、その対向面間を通しての移送室Ｃから第１シール装置Ｓ１側への浚渫土砂の漏洩、移動を効果的に抑制でき、それだけ第１シール装置Ｓ１のシール負担が軽減されて、その耐久性向上が図られる。

ところで本実施例のようにホッパＨＯと、土砂押込装置としての定量供給装置ＳＳと、輸送管Ｐとを連ねた土砂輸送システムにおいては、被移送物である浚渫土砂１の、定量供給装置ＳＳから輸送管Ｐへの押込流量（従って輸送管Ｐにおける土砂流量）が精確に把握できれば、その流量データをシステムにおける種々の工程管理に役立たせることができ、例えば土砂取出装置ＳＨによるホッパＨＯ内土砂投入作業の段取りや作業速度、圧縮空気混入装置ＳＡから輸送管Ｐへの圧縮空気供給量の調整等を効率よく的確に行う上で有益である。

そこで本実施例では、ホッパＨＯ内における土砂貯留高さに対応した土砂貯留量の情報を、ホッパＨＯの少なくとも一部（ホッパ本体１００のほぼ全体）の高さ領域において予め求めてパソコンＰＣに記憶しておき、土砂押込装置としての定量供給装置ＳＳの運転中、超音波式レベルセンサＳＥによりホッパ本体１００の土砂貯留高さを計測し、その計測値と前記記憶情報とに基づいてパソコンＰＣにおいてホッパＨＯ内の土砂貯留量Ｖを推定すると共に、その推定した土砂貯留量Ｖが定常的に安定減少している流量演算実施区間Ｌｍを抽出し、その区間Ｌｍにおける土砂貯留量Ｖの時間変化に対する減少勾配から土砂流量Ｑを導きだすようにし、その土砂流量ＱはパソコンＰＣのモニターに表示されると共に、その履歴が記憶手段に記憶される。現場の作業員は、このモニターの表示を見て、土砂流量Ｑを、作業現場における前記した種々の工程管理に有効に活用可能であり、従来のように電磁流量計を使用しなくても低コストで土砂流量を精度よく測定可能である。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、前記実施例では、土砂押込装置としての定量供給装置として、ロータリ式の定量供給装置ＳＳを用いたが、本発明の土砂押込装置は、ロータリ式のタイプに限定されず、少なくともホッパ内の貯留土砂を連続的且つ強制的に輸送管Ｐ内に押し込める構造の装置であれば、形式、構造を問わない。

また前記実施例では、演算手段、記憶手段、フィルタ手段として、それら機能を実行可能な制御回路やプログラムを組み込んだパソコンＰＣを用いたものを例示したが、本発明では、同様の機能を達成する専用の演算処理装置（コンピュータ）を使用してもよい。

また前記実施例では、土砂貯留高さｈの基準レベル（零点）を、ホッパ本体１００の最下端位置に設定したものを示したが、本発明では、土砂貯留高さの基準レベル（零点）をホッパＨＯ底部の適所に設定可能であり、例えば、ホッパ基部１０１の底部や、該基部１０１の上下方向中間部に設定してもよい。

また前記実施例では、超音波式レベルセンサＳＥからの検出信号の出力サイクル（周期）を０．５秒とし、またそのサイクル出力値を均すべく５回（＝２．５秒）のサイクル出力値の移動平均値ｈｆを演算して土砂貯留高さｈの計測値としたものを示し、さらに土砂貯留量Ｖの時間変化率ｄＶについても、その出力サイクル（周期）を０．５秒とし、またそのサイクル出力値を均すべく５回（＝２．５秒）のサイクル出力値の移動平均値ｄＶｆを演算したものを土砂投入判定に用いるようにしたものを示したが、これらの数値は一例であって、本発明では、流量測定の目的、目標精度に合わせて上記数値を適宜、設定可能である。

また前記実施例では、土砂貯留量Ｖの時間変化率ｄＶが閾値αを超えた時点を土砂投入時点としたものを示したが、本発明では、土砂貯留量Ｖの急激な立ち上がりの開始時点、又は立ち上がりの終了時点（ピーク時）を土砂投入時点としてもよい。

また前記実施例では、土砂貯留高さの計測値と、土砂貯留高さ及び土砂貯留量を予め対応付けた記憶情報とに基づいて土砂貯留量の推測値を求めて、その土砂貯留量が定常的に（即ち安定して）減少している流量演算実施区間Ｌｍを抽出し、該区間Ｌｍにおける土砂貯留量の時間変化に対する減少勾配に基づいて土砂流量Ｑを演算するようにしたものを示したが、本発明（請求項１，７）では、土砂貯留高さの計測値が定常的に（即ち安定して）減少している流量演算実施区間を抽出し、該区間における土砂貯留高さの時間変化に対する減少勾配と、土砂貯留高さ及び土砂貯留量を予め対応付けた記憶情報とに基づいて土砂流量Ｑを演算するようにしてもよい。

また前記実施例では、高さて後のを輸送管Ｐの大部分を水面上に浮遊させて土砂処分地としての埋め立て地Ｕまで敷設しているが、本発明では、輸送管Ｐの一部又は全部を地面に敷設するようにしてもよい。

また前記実施例では、定量供給装置ＳＳを、揚泥作業船Ａと、土砂処分地としての埋め立て地Ｕとの間の輸送管Ｐによるスラリ状土砂（浚渫土砂）の風力移送に利用しているが、土砂押込装置としての定量供給装置は、被移送物のスラリ状土砂の出発地と到着地は実施例に限定されず、また風力によらない移送方式にも適用可能である。

また前記実施例では、定量供給装置ＳＳ（ハウジングＨ）の出口Ｏを土砂排出管６を介して輸送管Ｐに接続したものを示したが、本発明では、その出口Ｏを輸送管Ｐに直接接続するようにしてもよい。

また前記実施例では、圧縮空気混入装置ＳＡからの圧縮空気を輸送管Ｐ上流端手前の土砂排出管６に噴射するようにしたものを示したが、本発明では、その圧縮空気を輸送管Ｐ内に直接噴射するようにしてもよい。

本発明の一実施例に係る浚渫土砂用空気圧式移送システムの概略を示す全体縦断面図 定量供給装置の要部を示す正面図（図１の２部矢視拡大図） ホッパの平面図（図２の３矢視図） 図２の４−４線断面図 図２の５−５線断面図 図５の６−６線拡大断面図 図６の７部矢視拡大図 図６の８部矢視拡大図 図７の９−９線断面図 図７の１０−１０線断面図 ホッパ本体内における土砂貯留高さと土砂貯留量との関係を表すマップの一例 ホッパ本体内における土砂貯留高さの経時的変化の一例を示すタイミングチャート 土砂流量の演算処理の一例を示すフローチャート 第３シール装置の変形例を示す図８対応図 第３シール装置の変形例を示す図９対応図

ＨＯ・・・ホッパ
Ｖ・・・・土砂貯留高さ
Ｐ・・・・輸送管
ＰＣ・・・演算手段、記憶手段、フィルタ手段としてのパソコン
ＳＥ・・・高さセンサとしての超音波式レベルセンサ
ＳＳ・・・土砂押込装置としての定量供給装置

Claims (6)

1. スラリ状の土砂を随時に投入可能であると共にその投入された土砂を貯留可能なホッパ（ＨＯ）と、そのホッパ（ＨＯ）から離れた所定場所まで前記土砂を輸送するための輸送管（Ｐ）と、ホッパ（ＨＯ）内の貯留土砂をホッパ（ＨＯ）底部より取り入れて輸送管（Ｐ）内に強制的に押し込む土砂押込装置（ＳＳ）とを備えた土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法において、
   ホッパ（ＨＯ）内における土砂貯留高さを検出する高さセンサ（ＳＥ）をホッパ（ＨＯ）に設けると共に、その土砂貯留高さに対応したホッパ（ＨＯ）内の土砂貯留量の情報を、ホッパ（ＨＯ）の少なくとも一部の高さ領域において予め求めておき、
   前記土砂押込装置（ＳＳ）の運転中、前記高さセンサ（ＳＥ）により土砂貯留高さを計測し、その計測値と前記情報とからホッパ（ＨＯ）内の土砂貯留量（Ｖ）の推定値を求め、その推定値の時間変化から該推定値が定常的に減少している流量演算実施区間（Ｌｍ）を抽出し、その流量演算実施区間（Ｌｍ）における前記推定値の時間変化に対する減少勾配に基づいて、前記土砂押込装置（ＳＳ）から輸送管（Ｐ）に押し込まれる土砂の流量（Ｑ）を演算することを特徴とする、土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法。
2. ホッパ（ＨＯ）への土砂投入が間欠的に行われることで、前記推定値が土砂投入直後に急激に立ち上がり、その後に徐々に減少するという変化パターンが繰り返される場合において、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間の期間が所定時間（Ｔ）より短いときの前記流量演算実施区間（Ｌｍ）は、前回の土砂投入時点から第１の設定時間（ｔ１）が経過した時を起点とし、また今回の土砂投入時点から、前記第１の設定時間（ｔ１）よりも短い第２の設定時間（ｔ２）だけ遡った時を終点とすることを特徴とする、請求項１記載の土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法。
3. ホッパ（ＨＯ）への土砂投入が間欠的に行われることで、前記推定値が土砂投入直後に急激に立ち上がり、その後に徐々に減少するという変化パターンが繰り返される場合において、前回の土砂投入と今回の土砂投入との間の期間が所定時間（Ｔ）を超えて長いときの前記流量演算実施区間（Ｌｍ）は、該所定時間（Ｔ）が経過する度毎に測定流量更新点を定めた上で、前回の土砂投入時点又は前回の測定流量更新点から第１の設定時間（ｔ１）が経過した時を起点とし、また今回の測定流量更新点又は今回の土砂投入時点から、前記第１の設定時間（ｔ１）よりも短い第２の設定時間（ｔ２）だけ遡った時を終点とすることを特徴とする、請求項１又は２記載の土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法。
4. 前記高さセンサ（ＳＥ）は、前記土砂貯留高さに対応した検出信号を所定の検出サイクルで間欠的に出力し、
   そのサイクル出力値を均すべく、所定回数のサイクル出力値の移動平均値をフィルタ手段（ＰＣ）により求めて、その移動平均値を前記計測値とすることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法。
5. 前記計測値と前記情報とから、ホッパ（ＨＯ）内の土砂貯留量の時間変化率（ｄＶ）を所定の演算サイクルで演算する演算手段（ＰＣ）を備え、そのサイクル演算値を均すべく、所定回数のサイクル演算値の移動平均値（ｄＶｆ）をフィルタ手段（ＰＣ）により求め、その求めた移動平均値（ｄＶｆ）が所定値（α）を超えたか否かで土砂投入の有無を判断することを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の土砂輸送システムにおける土砂流量測定方法。
6. スラリ状の土砂を随時に投入可能であると共にその投入された土砂を貯留可能なホッパ（ＨＯ）と、そのホッパ（ＨＯ）から離れた所定場所まで前記土砂を輸送するための輸送管（Ｐ）と、ホッパ（ＨＯ）内の貯留土砂をホッパ（ＨＯ）底部より取り入れて輸送管（Ｐ）内に強制的に押し込む土砂押込装置（ＳＳ）とを備えた土砂輸送システムにおける土砂流量測定装置において、
   ホッパ（ＨＯ）に付設されて、ホッパ（ＨＯ）内における土砂貯留高さを検出する高さセンサ（ＳＥ）と、
   ホッパ（ＨＯ）の少なくとも一部の高さ領域において予め求めた、前記土砂貯留高さに対応したホッパ（ＨＯ）内の土砂貯留量の情報を記憶する記憶手段（ＰＣ）と、
   前記土砂押込装置（ＳＳ）の運転中、前記土砂押込装置（ＳＳ）から輸送管（Ｐ）に押し込まれる土砂の流量（Ｑ）を演算する流量演算手段（ＰＣ）とを備え、
   前記流量演算手段（ＰＣ）は、前記土砂押込装置（ＳＳ）の運転中、前記高さセンサ（ＳＥ）が検出した土砂貯留高さの計測値と前記情報とからホッパ（ＨＯ）内の土砂貯留量の推定値を求め、その推定値の時間変化から該推定値が定常的に減少している流量演算実施区間（Ｌｍ）を抽出し、その流量演算実施区間（Ｌｍ）における前記推定値の時間変化に対する減少勾配から土砂流量（Ｑ）を演算することを特徴とする、土砂輸送システムにおける土砂流量測定装置。

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