(57)【要約】【課題】従来よりも必要動力を低減させることができる駆動水受管、およびそれを備えた揚砂装置（ジェットポンプ）を提供すること。【解決手段】揚砂管２の先端部に設けられる駆動水受管４を、外側に湾曲した吸込口４ａを有する駆動水受部１７と、駆動水受部１７から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部１８とを具備する構造としている。より具体的には、駆動水受部１７の吸込口４ａを、曲率半径Ｒが当該駆動水受部１７の径ｄに対して０．１５ｄとなるように形成し、かつ、管中心線に対して傾斜角γ：５度で広がるように広がり部１８を形成している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈砂を固液混合状態で吸い込んで揚砂する揚砂装置の揚砂管の先端部に設けられる駆動水受管であって、
外側に湾曲した吸込口を有する駆動水受部と、
前記駆動水受部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部と、
を備えることを特徴とする、駆動水受管。
【請求項２】
前記駆動水受部の吸込口は、曲率半径Ｒが当該駆動水受部の径ｄに対して０．１ｄ以上１ｄ以下となるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動水受管。
【請求項３】
前記広がり部は、管中心線に対して１〜１０度の角度で広がっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の駆動水受管。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の駆動水受管を備える揚砂装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場やポンプ場の沈砂池に設置され、その池底に沈降した沈砂を揚砂するための揚砂装置に関する。特にジェットポンプ方式の揚砂装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場などの沈砂池から沈砂を揚砂するための揚砂装置としてはバケットコンベア方式のものが従来多用されていたが、近年、臭気対策・維持管理の簡略化・設備費低減対策などの観点から、ジェットポンプ方式の揚砂装置の採用が増加してきている。ジェットポンプ方式の揚砂装置とは、ノズル（駆動水噴射ノズル）から高圧で水を噴出させ、このとき生じる負圧を利用して沈砂の吸い込み・吐き出しをおこなう方式の揚砂装置のことをいう。
【０００３】
ここで、ジェットポンプ方式の揚砂装置に関する技術としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。特許文献１に記載された揚砂装置（ジェットポンプ）では、砂などのポンプアップ対象物を吸い込む受管の中に、ジェット水流を噴射するジェットノズルが存在しないように、当該受管の開口端とジェットノズルの開口端とを管軸心方向において一定距離を隔てて配置している。そして特許文献１の中において、「受管の構造も簡単で、砂、夾雑物等の詰まりも少なく、受管とジェットノズルとが上記のごとく一定の間隔を隔てて対向して配設されているので装置各部の補修等を極めて容易に行うことができる」と称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７５５３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、ジェットポンプ方式の揚砂装置では、沈砂の吸い込み・吐き出しのために高圧のジェット水流を用いるため、このジェット水流を発生させるための駆動水ポンプが必要となる。そのため、従来のバケットコンベア方式の揚砂装置などに比して動力が大きくなってしまう。すなわち、ジェットポンプ方式の揚砂装置では、駆動水ポンプの動力低減対策が非常に重要となる。
【０００６】
ここで、特許文献１に記載された技術によると、たしかに、砂・夾雑物などによる受管（揚砂管の先端部に設けられる駆動水受管）の閉塞を防止できるとともに装置各部の補修を容易に行うことができる。しかしながら、特許文献１に記載のジェットポンプでは、受管の吸込口（先端部）における流れの収縮、およびその後の管径拡大部での流れの拡大により、当該受管部でのエネルギー損失（配管圧損）が大きく、これが駆動水ポンプの動力アップの一因となっている。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来よりも必要動力を低減させることができる駆動水受管、およびそれを備えた揚砂装置（ジェットポンプ）を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００８】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、駆動水受部の先端部を外側に湾曲させ、かつ上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部を駆動水受部の下流側に形成することで、駆動水受管部でのエネルギー損失（配管圧損）を従来よりも低く抑えることができ、これにより前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。
【０００９】
すなわち、上記課題を解決するために本発明は、沈砂を固液混合状態で吸い込んで揚砂する揚砂装置の揚砂管の先端部に設けられる駆動水受管であって、外側に湾曲した吸込口を有する駆動水受部と、前記駆動水受部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部と、を備える駆動水受管を提供する。
【００１０】
この構成によると、駆動水受部の吸込口を外側に湾曲させ、かつ当該駆動水受部の下流側に、上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部を形成することで、これらの相乗効果により、駆動水受管内部での高流速発生を抑えることができ、その結果、駆動水受管部でのエネルギー損失（配管圧損）を従来よりも低く抑えることができる。これにより、本発明の駆動水受管によると従来よりも必要動力を低減させることができる。
【００１１】
また本発明において、前記駆動水受部の吸込口は、曲率半径Ｒが当該駆動水受部の径ｄに対して０．１ｄ以上１ｄ以下となるように形成されていることが好ましい。この構成によると、駆動水受管内部での高流速発生をより抑えることができる。
【００１２】
さらに本発明において、前記広がり部は、管中心線に対して１〜１０度の角度で広がっていることが好ましい。この構成によると、駆動水受管内部での高流速発生をより抑えることができる。
【００１３】
また本発明は、その第２の態様によれば、本発明の駆動水受管を備える揚砂装置を提供する。この揚砂装置によると、従来よりもその動力を低減することができ、従来のジェットポンプ方式の揚砂装置と比較するに、沈砂池設備、ひいては下水処理設備全体またはポンプ場設備全体の省エネ化に寄与する揚砂装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動水受管を備えた揚砂装置の側面図である。
【図２】図１に示す揚砂管および駆動水管の詳細図である。
【図３】従来技術に係る揚砂管の側面図である。
【図４】流速分布のシミュレーション結果を示すコンター図である。
【図５】揚水実験に用いた揚砂管および駆動水管を示す側面図である。
【図６】揚水実験結果を示すグラフである。
【図７】小型実験装置による揚水実験結果を示すグラフである。
【図８】他の実施形態に係る駆動水噴射ノズルまわりの詳細側面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ矢視図およびＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、ジェットポンプ方式の揚砂装置のことを「ジェットポンプ」と呼ぶこととする。
【００１６】
（ジェットポンプの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動水受管４を備えたジェットポンプ１０（揚砂装置）の側面図である。図２は、図１に示す揚砂管２および駆動水管５の詳細図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のジェットポンプ１０は、沈砂ピット３の中央に配置された揚砂管２と、揚砂管２の吸込口４ａに対向して開口する吐出口１ａを有する駆動水管５とを備えている。駆動水管５は、揚砂管２の吸込口４ａに向けて高圧水を噴射するためのものであり、その先端部に駆動水噴射ノズル１が設けられている。揚砂管２は、駆動水管５からの高圧水により、沈砂ピット３に溜まった沈砂２０を固液混合状態で吸引し、当該揚砂管２に接続された沈砂移送管（不図示）を介して沈砂分離機（不図示）へ沈砂２０を排出するためのものである。揚砂管２の先端部には駆動水受管４が設けられている。また、ジェットポンプ１０は、圧力水ポンプ（不図示）、集砂装置（不図示）なども備えている。
【００１８】
ここで、沈砂ピット３は、下水処理場やポンプ場に設けられた沈砂池の底に形成されるものである。沈砂池とは、下水処理場やポンプ場に到達した下水が最初に流れ込むコンクリート製の池で、下水に含まれる砂および夾雑物を除去するために設けられる。水よりも比重が大きい砂は、下水をゆっくり流すことで沈砂池の底に沈み、そして集砂装置（不図示）により、沈砂ピット３に流し込まれる。
【００１９】
沈砂ピット３は、コンクリート製であり、断面視において、図１に示したように、上方が開口した台形状（下方に向かうにつれて狭くなる形状）となっている。なお、沈砂ピット３の形状は、図１に示したものに限られるものではない。例えば、断面視において、上方が開口した長方形状であってもよい。
【００２０】
（揚砂管）
前記したように、沈砂ピット３の中央に配置された揚砂管２は、その先端の吸込口４ａから沈砂ピット３に溜まった沈砂２０を固液混合状態で吸引し、当該揚砂管２に接続された沈砂移送管（不図示）を介して沈砂分離機（不図示）へ沈砂２０を排出するためのものである。揚砂管２は、ステンレス製の管であり（炭素鋼製の管であってもよい）、その長手方向を鉛直方向に合わせて、沈砂ピット３の中央に配置されている。
【００２１】
図２に示すように、揚砂管２は、直管１９と、当該直管１９に対して溶接により接続された駆動水受管４とを備えている。
【００２２】
（駆動水受管）
直管１９は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。そして、当該直管１９の上流側端部に溶接して取り付けた駆動水受管４は、外側に湾曲した吸込口４ａを有する駆動水受部１７と、駆動水受部１７から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部１８とを備えている。
【００２３】
ここで、駆動水受部１７、広がり部１８、および直管１９は、いずれも相互に溶接（突き合せ溶接）により接続（溶接接続）されている。図２において、溶接線をｗで示している。なお、これら部材は、相互にフランジを介して接続（フランジ接続）されてもよいし、螺合（ネジ接続）されてもよい。
【００２４】
（駆動水受部）
駆動水受部１７は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。駆動水受部１７の管径（口径）は、吸込口４ａ部を除き一定である。すなわち、駆動水受部１７は、その吸込口４ａ部を除き直管である。ここで、吸込口４ａ部を除き一定の駆動水受部１７の管径（口径）をｄとすると、駆動水受部１７の吸込口４ａは、曲率半径Ｒ＝０．１５ｄとなるように、外側に湾曲させて形成されている。なお、この曲率半径Ｒは、０．１ｄ以上１ｄ以下であることが好ましい。曲率半径Ｒを小さくしすぎると（０．１ｄよりも小さくすると）、駆動水（駆動水管５からの高圧水）や沈砂２０の吸込み抵抗が大きくなってしまい、一方、曲率半径Ｒを大きくしすぎても（１ｄよりも大きくしても）吸込み抵抗低減効果はほとんど変わらないからである。
【００２５】
また、駆動水受部１７の断面形状は円形である。なお、駆動水受部１７の断面形状は楕円形などであってもよい。また、駆動水受部１７は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されるものに限られず、例えば、斜め上向きなどの角度で配管されるものも含まれる（直管１９および後述の広がり部１８においても同様）。
【００２６】
（広がり部）
広がり部１８は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管される部材であり、駆動水受部１７の下流側端部に溶接接続されている。また、広がり部１８は、駆動水受部１７の管径から直管１９の管径へ、揚砂管２の管径を緩やかに広げている。管径が漸増するとは、管径が緩やかに広がることを意味する。ここで、広がり部１８は同心の広がり部（上流側端部の開口中心と下流側端部の開口中心とを結ぶ線が鉛直方向となる）とされている。
【００２７】
また、広がり部１８の側面視において、その円錐台の母線１８ａ（１８ｂ）と管中心線（鉛直方向）との間の傾斜角γは５度とされている。なお、傾斜角γは、１度以上１０度以下であることが好ましい。傾斜角γを小さくしすぎても（１度よりも小さくしても）配管圧損低減効果はほとんど変わらず駆動水受管４が長くなるだけであり、一方、傾斜角γを大きくしすぎると（１０度よりも大きくすると）広がり部１８での配管圧損が大きくなってしまうからである。なお、広がり部１８での配管圧損低減効果と駆動水受管４の長さとのバランスを考慮すると、より好ましくは傾斜角γを３度以上８度以下とすることである。
【００２８】
広がり部１８の断面形状は円形である。なお、広がり部１８の断面形状は楕円形などであってもよい。また、広がり部１８は本実施形態のような同心のものに限られるものではなく、上流側端部の開口中心と下流側端部の開口中心とを結ぶ線が斜め方向などとなった偏心形態の広がり部であってもよい。
【００２９】
（駆動水管）
次に、駆動水管５は、揚砂管２の吸込口４ａに向けて圧力水を噴射するためのものであり、その内部を圧力水が流れる。そして、駆動水管５は、直管１１と、当該直管１１に対して溶接により接続された駆動水噴射ノズル１とを備えている。直管１１および駆動水噴射ノズル１は、いずれもステンレス製である（炭素鋼製であってもよい）。また、駆動水管５は、その上流側で圧力水ポンプ（不図示）に接続されている。なお、圧力水ポンプ（不図示）は、ジェットポンプ１０を構成する機器の一つである。
【００３０】
（駆動水噴射ノズル）
直管１１は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。そして、当該直管１１の下流側端部に溶接して取り付けた駆動水噴射ノズル１は、下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部１２と、第１曲がり部１２の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部１３（第１レデューサ部）と、偏心レデューサ部１３の下流側端部から延在し水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部１４と、第２曲がり部１４の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する第２レデューサ部１５と、第２レデューサ部１５の下流側端部から延在し揚砂管２の吸込口４ａに対向して開口する吐出口１ａを先端に形成するノズル部１６とを備えている。
【００３１】
ここで、直管１１、第１曲がり部１２、偏心レデューサ部１３、第２曲がり部１４、第２レデューサ部１５、およびノズル部１６は、いずれも相互に溶接（突き合せ溶接）により接続（溶接接続）されている。図２において、溶接線をｗで示している。なお、これら部材は、相互にフランジを介して接続（フランジ接続）されてもよいし、螺合（ネジ接続）されてもよい（後述する他の実施形態においても同様）。
【００３２】
（第１曲がり部）
第１曲がり部１２は、鉛直下向きの流れを水平方向に変えるエルボ部材（９０°エルボ）であり、直管１１の下流側端部に溶接接続されている。直管１１の管径と、第１曲がり部１２の管径とは等しい。なお、直管１１は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されるものに限られず、例えば、斜め下向きなどの角度で配管されるものも含まれる。この場合、第１曲がり部１２は斜め下向きの流れを水平方向に変える部材（管）であるため、当該第１曲がり部１２も９０°エルボに限られるものではなく、４５°エルボなどとなる場合もある。
【００３３】
（第１レデューサ部）
偏心レデューサ部１３は、その長手方向が沈砂ピット３の底面に対して並行配置される部材であり、第１曲がり部１２の下流側端部に溶接接続されている。また、偏心レデューサ部１３は、第１曲がり部１２の管径から、後述する第２曲がり部１４の管径へ、駆動水管５の管径を縮小させている。ここで、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の上側の母線１３ｂと、水平線との間の傾斜角αは、３０度とされている。なお、傾斜角αは、２０度以上６０度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると（２０度よりも小さくすると）、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部１３を長くしなければならないので沈砂ピット３の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると（６０度よりも大きくすると）、駆動水管５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００３４】
また、偏心レデューサ部１３の断面形状は円形であり、その開口中心は、上流側から下流側へ向かうにつれて下方向へずれている。ここで、図２において、偏心レデューサ部１３の開口中心を結ぶ線を開口中心線Ｃとして示している。開口中心線Ｃは、右下がりの線となっている。また、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の下側の母線１３ａが水平（沈砂ピット３の底面と平行）となる状態を維持するように、第１曲がり部１２の管径から、後述する第２曲がり部１４の管径へその管径を縮小させている。
【００３５】
なお、開口中心線Ｃは、水平であってもよい。すなわち、レデューサ部１３は必ずしも偏心している必要はなく、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が同じ高さの同心のレデューサ部（同心レデューサ部）であってもよい。また、偏心レデューサ部１３の断面形状は楕円形などであってもよい（後述する他の実施形態においても同様）。
【００３６】
（第２曲がり部）
第２曲がり部１４は、水平方向の流れを鉛直上向きの流れに変えるエルボ部材（９０°エルボ）であり、偏心レデューサ部１３の下流側端部に溶接接続されている。第２曲がり部１４の管径は、第１曲がり部１２の管径よりも小さい。
【００３７】
（第２レデューサ部）
第２レデューサ部１５は、その軸心方向が鉛直方向に配置される部材であり、第２曲がり部１４の下流側端部に溶接接続されている。また、第２レデューサ部１５は、第２曲がり部１４の管径から後述するノズル部１６の管径へ、駆動水噴射ノズル１の管径を縮小させている。ここで、第２レデューサ部１５は同心のレデューサ部（同心レデューサ部）である。第２レデューサ部１５の側面視において、その円錐台の母線１５ａ（１５ｂ）と軸心方向（鉛直方向）との間の傾斜角βは、２５度とされている。なお、傾斜角βは、２０度以上４０度以下であることが好ましい。傾斜角βを小さくしすぎると、ノズル部１６の位置が高くなってしまうからであり、傾斜角βを大きくしすぎると、駆動水管５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００３８】
なお、第２レデューサ部１５は、同心レデューサではなく偏心レデューサ（第２偏心レデューサ部）であってもよい。この場合、駆動水噴射ノズル１の外側に位置する側の母線１５ｂを鉛直方向に合わせ、内側に位置する側の母線１５ａを傾斜させることが好ましい。この場合、内側に位置する側の母線１５ａの鉛直方向に対する傾斜角βは、２５度以上５５度以下とすることが好ましい。これにより、第２レデューサ部の水の流れがよりスムーズになって配管圧損をより低く抑えることができる。
【００３９】
（ノズル部）
ノズル部１６は、第２曲がり部１４の下流側端部から第２レデューサ部１５を介して延在するノズル部である。また、ノズル部１６は第２レデューサ部１５の下流側端部の管径と同径の筒状部材であり、第２レデューサ部１５の下流側端部に溶接接続されている。ノズル部１６の先端の吐出口１ａから揚砂管２の吸込口４ａに向けて圧力水が噴射される。なお、ノズル部１６と第２レデューサ部１５とは絞り加工により一体成形することもできる。また、ノズル部１６の先端部に、図８に示したような空気供給ノズル６を取り付けるなどして、空気を供給できる構造にしてもよい（詳しくは後述する）。
【００４０】
（ジェットポンプの作動）
次に、ジェットポンプ１０の作動について説明する。
【００４１】
ジェットポンプ１の圧力水ポンプ（不図示）を起動させて、駆動水管５に圧力水（駆動水）を供給し、その吐出口１ａから揚砂管２の吸込口４ａに向けて圧力水を噴射させる。噴射された圧力水は、沈砂ピット３内の沈砂２０とともに吸込口４ａから揚砂管２内に吸引される。このようにして揚砂管２内に吸引された沈砂２０は、当該揚砂管２に接続された沈砂移送管（不図示）を経由して沈砂分離機（不図示）へ排出される。
【００４２】
（駆動水受管の効果検証）
φ８０タイプの２種類の駆動水受管を例として、本発明の一実施形態である駆動水受管４によるエネルギー損失低減効果について検証した。
【００４３】
（シミュレーション）
駆動水受管４は、駆動水受部１７と広がり部１８とを具備してなる。駆動水受部１７は、８０Ａ直管の本体でその吸込口４ａの曲率半径Ｒを１２ｍｍ（０．１５ｄ）とし、広がり部１８は、８０Ａ−１５０Ａの同心の広がり管（傾斜角γ：５度）とした。一方、比較例とした駆動水受管５４を図３に示す。図３に示したように、従来技術に係る揚砂管５２は、直管５５と駆動水受管５４とを備えている。そして、駆動水受管５４は、駆動水受部５３と広がり部５６とを具備してなる。駆動水受部５３は、８０Ａ直管（吸込口に丸み（外側への湾曲）なし）とし、広がり部５６は、８０Ａ−１５０Ａの同心の広がり管（規格品、傾斜角Ｄ：２０度）とした（後述する揚水実験においても同様）。
【００４４】
また、揚砂管の吸込口に向けて噴射する駆動水量（圧力水量）は２．１ｍ３／分という条件とした。表１に流速分布のシミュレーション結果を示す。図４は、流速分布のシミュレーション結果を示すコンター図である。図４（ａ）は本実施形態の駆動水受管４のシミュレーション結果を示し、図４（ｂ）は比較例の駆動水受管５４のシミュレーション結果を示す。なお、駆動水管は、図４（ａ）・（ｂ）とも本実施形態の駆動水管５とした。
【００４５】
【表１】
2010216352.tif 000003
【００４６】
表１に示したシミュレーション結果から明らかなように、本実施形態の駆動水受管５４によると、比較例の駆動水受管５４に対して揚水量比が４６％向上することが確認できた。
【００４７】
また、図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較するに、図４（ｂ）に示した比較例では、駆動水受管５４内部に流速の高いところが多く存在する。これは、駆動水受部、及び、広がり部において、流れが急激に収縮、及び、拡大するため、流れが駆動水受管内壁から剥離し、渦が発生することにより、実質的に流路が縮小するためである。この流路の縮小は配管圧損を増加させる結果となる。一方、図４（ａ）に示した本発明の一実施形態では、剥離渦による流路の縮小が抑えられているため、駆動水受管５４の場合に比して、駆動水受管４内部の流速の高いところは少ない。
【００４８】
（揚水実験）
次に、前記したφ８０タイプの２種類の駆動水受管（駆動水受管４および駆動水受管５４）を実際に試作して揚水実験を行った。図５は、揚水実験に用いた揚砂管および駆動水管を示す側面図である。図５（ａ）は本実施形態の駆動水受管４に係るものであり、図５（ｂ）は比較例の駆動水受管５４に係るものである。なお、図５に示したように、駆動水を供給するための駆動水管６５は、いずれも１５０Ａの管の先端にノズル６６を設けたものとした。
【００４９】
図６は、揚水実験結果を示すグラフである。揚水実験のデータから揚水量０．６ｍ３／分を得るのに必要な駆動水ポンプ（圧力水ポンプ）の理論動力Ｐ[ｋＷ]を算出して、当該理論動力Ｐを縦軸に、そのときの全揚程[ｍ]を横軸にとりグラフ化した。図６中の○印は駆動水受管４に係るものであり、▲印は比較例の駆動水受管５４に係るものである。なお、理論動力Ｐ[kW]は、駆動水量[ｍ３／ｓ]×駆動水ポンプ揚程[ｍ]×密度[ｋｇ／ｍ３]×重力加速度[ｍ／ｓ２]で求まる。
【００５０】
図６に示した実験結果より、本実施形態の駆動水受管４を用いることで、駆動水受管５４の場合に比して、駆動水ポンプの理論動力を１２％程度（平均）低減できることがわかった。なお、駆動水ポンプの電動機出力[ｋＷ]は、３０／３７／４５／５５／７５／９０ｋＷのように２割程度の動力毎にランク分けされているため、本発明によって１割程度必要動力が低下すれば、ジェットポンプの仕様によっては、駆動水ポンプの動力を従来よりもワンランク下げることが可能となる。
【００５１】
また、駆動水受部１７の吸込口の丸み（曲率半径Ｒ（＝０．１５ｄ））と、広がり部１８の径漸増（傾斜角γ：５度）との低圧損化効果（エネルギー損失低減効果）に対する寄与度を小型装置実験（１／３サイズ）にて調べた。
【００５２】
図７は、小型実験装置による揚水実験結果を示すグラフである。ここで、図６中の○印は、駆動水受部１７の吸込口に曲率半径Ｒ＝０．１５ｄの丸み（外側に湾曲）をつけ、広がり部は規格品（傾斜角Ｄ：２０度）とした駆動水受管による実験結果である。図７中の□印は、駆動水受部の吸込口に丸みなし、広がり部１８の傾斜角γ：５度とした駆動水受管による実験結果である。また、図７中の▲印は、駆動水受部の吸込口に丸みなし、広がり部は規格品（傾斜角Ｄ：２０度）とした従来型の駆動水受管による実験結果である。
【００５３】
図７に示した実験結果より、駆動水受部の吸込口を外側に湾曲させた（丸みをつけた）形状とすることで、駆動水ポンプの理論動力を約５％（平均）低減できることがわかった。また、広がり部の口径を漸増させる（管口径を緩やかに広げる）ことで、駆動水ポンプの理論動力を約５％（平均）低減できることがわかった。また、この図７の実験結果と、前記した図６の実験結果とを比較するに、駆動水受部の吸込口を外側に湾曲させ、かつ、広がり部の口径を漸増させる（管口径を緩やかに広げる）こと（図６の実験結果）で、それぞれを単独で行った場合（図７の実験結果）に比して、２％程度のよい結果が得られた。すなわち、駆動水受部の吸込口を外側に湾曲させ、かつ、広がり部の口径を漸増させる（管口径を緩やかに広げる）ことで相乗効果があることがわかる。
【００５４】
以上、説明したように、駆動水受部１７の吸込口４ａを外側に湾曲させ、かつ当該駆動水受部１７の下流側に、上流側から下流側へ向かうにつれて径が漸増する広がり部１８を形成させた駆動水受管４とすることで、これらの相乗効果により、駆動水受管４内部での高流速発生をより抑えることができ、その結果、駆動水受管部でのエネルギー損失（配管圧損）を従来よりも低く抑えることができる。これにより、本発明の駆動水受管によると従来よりも駆動水ポンプの動力を低減させることができる。
【００５５】
なお、駆動水受部１７の吸込口４ａを外側に湾曲させたことで、吸込面積が大きくなり、その結果、駆動水ポンプの運転時間を短縮できるという効果もある。
【００５６】
（駆動水噴射ノズルの効果検証）
本実施形態に係る駆動水噴射ノズル１と比較例に係る駆動水噴射ノズルとを試作し、駆動水噴射ノズルの性能比較試験を行った。
【００５７】
（実験結果）
駆動水噴射ノズル１は、上流側から順に、１５０Ａの直管１１（鉛直管）、１５０Ａ・９０°エルボの第１曲がり部１２、１５０Ａ−８０Ａの偏心レデューサ部１３、８０Ａ・９０°エルボの第２曲がり部１４、８０Ａ−３６ｍｍの第２レデューサ部１５、および口径３６ｍｍのノズル部１６からなるノズルとした。
【００５８】
これに対し、比較例に係る駆動水噴射ノズルは、上流側から順に、１５０Ａの直管（鉛直管）、１５０Ａ・９０°エルボ、１５０Ａの直管（水平配置の短管）、１５０Ａ・９０°エルボ、１５０Ａ−３６ｍｍの同心レデューサ、および口径３６ｍｍのノズル部からなるノズルとした。
【００５９】
そして、試作した上記２種類の駆動水噴射ノズルの圧力損失を測定した。その結果、駆動水噴射ノズル１によると、その圧力損失を十分に低く保つことができることがわかった。なお、本実施形態の駆動水噴射ノズル１によると、比較例に係る駆動水噴射ノズルよりも、その吐出口１ａのレベルを少なくとも１００ｍｍ低くすることができる。
【００６０】
すなわち、本実施形態のように駆動水噴射ノズル１の径を二段階で縮小する（絞る）ことにより、その吐出口１ａのレベルを低くしつつも駆動水管の配管圧損を十分に低く保つことができる。
【００６１】
なお、駆動水噴射ノズルの径を三段階以上に分けて縮小する（絞る）ことも検討したが、本実施形態のように二段階で縮小する（絞る）場合に比して配管圧損の大きな低下は認められなかった。一方、径の絞り回数を増加させていくと吐出口１ａのレベルは徐々に高くなる傾向にある。すなわち、吐出口１ａのレベルを低くすることも考慮すると、複数段階で径を縮小させる場合は、駆動水噴射ノズルの径を二段階で縮小させる（絞る）ことが好ましい。
【００６２】
また、揚砂管２の吸込口４ａに対向して開口する吐出口１ａとなるように、揚砂管２の下方に駆動水管５を配設することにより、沈砂ピットの底部（駆動水管５の下など）にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されてしまう。しかしながら、本実施形態の駆動水噴射ノズル１（ジェットポンプ１０）によると、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部１３により、駆動水管５の配管圧損を低く保ったままで吐出口１ａの位置（レベル）を低くできる。ここで、駆動水管５の配管圧損を低く保てることで、その吐出口１ａから揚砂管２の吸込口４ａへ向けて噴射する駆動水管５からのジェット水流の勢いは落ちない（勢いを高く保つことができる）。別の観点からは、駆動水ポンプの動力を低く抑えることが可能となる。
【００６３】
また、駆動水管５の吐出口１ａの位置（レベル）を低くできることで、揚砂管２の吸込口４ａの位置（レベル）も低くすることができ、これにより、沈砂ピット３の底面と揚砂管２の吸込口４ａとの間の距離を短くできる。これらにより、駆動水管５を揚砂管２の下方に配設して沈砂ピット３の底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂２０の揚砂効率低下を防止することができる。
【００６４】
なお、沈砂ピット３の底面と揚砂管２の吸込口４ａとの間の距離を短くすることにより沈砂ピット３のより深い位置まで吸引力がおよぶので、沈砂ピット３の底部にデッドスペースがあってもなくても、より多くの沈砂２０を吸い込むことができる（ジェットポンプ１運転後の沈砂２０の吸い残しを少なくできる）。
【００６５】
また、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の下側の母線１３ａが水平とるように径を縮小させているので、駆動水管５の吐出口１ａの位置（レベル）をより低くすることができている。
【００６６】
（駆動水噴射ノズルの他の実施形態）
図８は、他の実施形態に係る駆動水噴射ノズル２１まわりの詳細側面図である。図９は、図８のＢ−Ｂ矢視図およびＡ−Ａ断面図である。以下の説明においては、前記した駆動水噴射ノズル１との相違点について主に説明することとする。前記したジェットポンプ１０を構成する部材と同一の部材については同一の符号を付している。本実施形態のように、駆動水噴射ノズルの径を一段階で縮小させても（絞っても）よい。
【００６７】
図８に示すように、本実施形態の駆動水管７は、直管１１と、当該直管１１に対して溶接により接続された駆動水噴射ノズル２１とを備えている。
【００６８】
（偏心レデューサ部）
本実施形態の偏心レデューサ部２３と、前記の偏心レデューサ部１３との相違点は、下流側端部の管径および管の長さである。本実施形態の偏心レデューサ部２３は、前記の偏心レデューサ部１３よりも、下流側端部の管径は小さくされており、その結果、管長さは長くなっている。なお、傾斜角αに関しては、偏心レデューサ部１３と同様に３０度とされている。また、偏心レデューサ部１３と同様に、傾斜角αは２０度以上６０度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部２３を長くしなければならないので沈砂ピット３の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると、駆動水管２５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００６９】
また、図９（ａ）に、図８のＢ−Ｂ矢視図を示したように、偏心レデューサ部２３の平面視において、その円錐台の両側の母線２３ｃ・２３ｄは、当該偏心レデューサ部１３の軸線に対して左右対称となっている（前記の偏心レデューサ部１３においても同様）。
【００７０】
（第２曲がり部）
本実施形態の第２曲がり部２４と、前記の第２曲がり部１４との相違点は、管径である。本実施形態の第２曲がり部２４の管径は、第１曲がり部１２の管径よりも小さく、かつ前記の第２曲がり部１４の管径よりも小さい。
【００７１】
（ノズル部）
本実施形態のノズル部２５は、第２曲がり部２４の下流側端部に直接、溶接接続されている。なお、ノズル部２５と第２曲がり部１４とは管の曲げ加工により一体成形することもできる。
【００７２】
ここで、ノズル部２５の先端部には、空気供給ノズル６がネジ込みまたは溶接により取り付けられている。図９（ｂ）に示したように、この空気供給ノズル６は、筒状部６ａと絞り部６ｂとを有している。筒状部６ａの内径は、ノズル部２５の外径よりも大きく、絞り部６ｂは、上方向に向かうにつれてその開口径が絞られている。また、絞り部６ｂの上端は、吐出口１ａの上端よりも上方に位置する。また、筒状部６ａの側面には、空気供給管８の下流側端部が接続されている。空気供給管８には、その上流側において図示しない空気供給装置（空気圧縮機）が接続されている。空気供給ノズル６はステンレス製（炭素鋼製であってもよい）である。また、空気供給ノズル６の外径は、揚砂管２の吸込口４ａの内径よりも小さい。また、空気供給管８は、駆動水管７に沿わせて配管されている。なお、空気供給管８に空気供給装置が接続されておらず、空気供給管８の上流側端部が大気開放されていてもよい。
【００７３】
（空気供給ノズルについて）
駆動水ポンプ（不図示）を起動させて、駆動水管７に圧力水（駆動水）を供給し、その吐出口１ａから揚砂管２の吸込口４ａに向けて圧力水を噴射させると、噴射された圧力水は、沈砂ピット３内の沈砂２０とともに揚砂管２内に吸引される。
【００７４】
ここで、駆動水管７の吐出口１ａから揚砂管２の吸込口４ａに向けて圧力水を噴射させるとともに、空気供給装置（不図示）を起動させて、空気供給ノズル６から揚砂管２の吸込口４ａに向けて空気を供給する。空気供給ノズル６からの空気の供給により、吐出口１ａと吸込口４ａとの間およびその周辺の沈砂２０の層が崩されやすくなって、起動初期の揚砂の助けとなる。空気供給ノズル６からの空気の供給は、駆動水ポンプ（圧力水ポンプ（不図示））の起動初期だけでもよいし、駆動水ポンプ（不図示）の運転中、連続して行ってもよい。図９（ｂ）に示したように、空気供給ノズル６の先端を絞っているので（絞り部６ｂ）、当該空気供給ノズル６から上向きに噴射する空気は、斜め上方に広がることが抑えられ、揚砂管２の吸込口４ａ中心に集中するような流れで上昇するので、吐出口１ａと吸込口４ａとの間およびその周辺の沈砂２０の層を崩しやすく、すなわち沈砂２０の揚砂効率低下を防止することができる。
【００７５】
また、空気供給ノズル６から揚砂管２への空気の供給により、揚砂管２に吸引され沈砂移送管内を移送される沈砂２０は洗浄される。また、揚砂管２および沈砂移送管における管内抵抗が減少し揚砂効率が向上するという効果もある。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【００７７】
例えば、上記実施形態では、駆動水受管４の吸込口４ａの径を一段階で（広がり部１８のみで）漸増させた例を示したが、２段階以上の複数段階で駆動水受管の吸込口の径を漸増させてもよい。
【００７８】
また、駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルのうち、沈砂ピットの底面に対して並行させる部分を、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部とすることにより、駆動水管の配管圧損を低く保ったままで駆動水管の吐出口の位置（レベル）を低くできるのであり、すなわち、三段階以上の複数段階で駆動水噴射ノズルの径を縮小させても（絞っても）よい。
【符号の説明】
【００７９】
１：駆動水噴射ノズル
１ａ：吐出口
２：揚砂管
４ａ：吸込口
３：沈砂ピット
４：駆動水受管
１０：ジェットポンプ（揚砂装置）
１７：駆動水受部
１８：広がり部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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