(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧水供給源と、高圧水供給源からの高圧水を噴射する複数の噴射ノズルと、複数の噴射ノズルからジェット流が噴射されることにより作業用負圧が形成される負圧形成管と、負圧形成管で形成された作業用負圧を取り出す若しくは該作業用負圧を作用させて流送物を吸引する吸引管と、を備え、負圧形成管および吸引管は少なくとも一部分を略円筒直管状にし、さらに、両管を同じ軸線上で一直線状に設け、複数の噴射ノズルを吸引管の外周に沿って等間隔に配設し、負圧形成管の吸引管寄りの開口部分を前記複数の噴射ノズルの少なくとも噴射口を囲むような大径に形成し、複数の噴射ノズルの取り付け角度を、各噴射ノズルの噴射口から噴射されるジェット流が負圧形成管の直管部分内の軸線上で一旦収束するような角度に設定するとともに、負圧形成管の開口部分と直管部分との間に、噴射ノズルの取り付け角度に略沿った角度を有した傾斜面が設けられたガイド部分を形成し、かつ、複数の噴射ノズルのそれぞれが、円筒状に形成された本体部分に小径の高圧水通路と、この高圧水通路の下流側に高圧水通路より僅かに大径に形成された混気ジェット通路と、を同じ軸線上で、両通路の近接部分に空気流入用隙間をあけた状態で一直線状に設け、混気ジェット通路寄りの高圧水通路部分の周壁に複数の吸気孔を穿設して構成し、各噴射ノズルから噴射される上記ジェット流が、大気中から吸気孔及び空気流入用隙間を経由して噴射ノズル内に供給された空気を混入させた混気ジェット流であることを特徴とするジェットポンプ。
【請求項２】
噴射ノズルの取り付け角度θが、負圧形成管の軸線に対して０°＜θ≦３０°の範囲に設定してあることを特徴とする請求項１に記載のジェットポンプ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のジェットポンプを使用した負圧形成方法であって、高圧水供給源から供給された高圧水を、吸引管の外周に沿って設けられた複数の噴射ノズルからジェット流として噴射し、この複数の噴射ノズルから噴射したジェット流を負圧形成管の直管部分の軸線上で一旦収束させた後、負圧形成管の直管部分内一杯に広げ、当該広がった部分よりジェット流の上流側に作業用負圧を形成し、この形成された作業用負圧を負圧形成管と同心状にかつ負圧形成管の上流側に設けた吸引管に作用させ、この作業用負圧を真空形成用負圧として吸引管の吸引口から取り出すようにしたことを特徴とする負圧形成方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のジェットポンプを使用した吸引流送方法であって、高圧水供給源から供給された高圧水を、吸引管の外周に沿って設けられた複数の噴射ノズルからジェット流として噴射し、この複数の噴射ノズルから噴射したジェット流を負圧形成管の直管部分の軸線上で一旦収束させた後、負圧形成管の直管部分内一杯に広げ、当該広がった部分よりジェット流の上流側に作業用負圧を形成し、この形成された作業用負圧を負圧形成管と同心状にかつ負圧形成管の上流側に設けた吸引管に作用させて固塊物を含む流送物を吸引管の吸引口から吸い込み、吸引管から吸い込まれた流送物を収束中のジェット流で囲繞しつつ噴射ノズルの取り付け角度に略沿った角度の傾斜面を有したガイド部分にて流送物を案内しながら負圧形成管内へ押し込んで流送するようにしたことを特徴とする吸引流送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダムの堆砂処理や港湾における浚渫、災害復旧時の土砂の処理等の固塊物を含む汚泥の吸引・流送、撹拌・混合・脱水等各種の作業に要する負圧の形成に使用されるジェットポンプおよびジェットポンプによる負圧形成方法並びにジェットポンプによる吸引流送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業用の負圧や固塊物を吸引するときに使用される負圧を形成する場合、シリンダ内にピストンを往復摺動させて負圧を形成するレシプロ式ポンプや通路に狭窄部を形成し、この狭窄部でここを流れる流体の流速を速めることにより減圧して負圧を形成する形式のベンチュリ式ポンプが従来一般的であった。
【０００３】
前記レシプロ式ポンプでは、シリンダ内に固塊物を直接吸引することができないことから、リザーブタンクに負圧を作用させ、このリザーブタンクに固塊物を吸引するようにしている。
【０００４】
こうしたリザーブタンクの内部に吸引された固塊物を取り出す場合には、リザーブタンクの内部への負圧の供給を一旦停止してタンク内部を開放し、大気圧にした後、リザーブタンクを反転させ、その内部の固塊物をトラックやバージ船等の搬送手段に移して搬送処理するようにしていることから、手間がかかるだけでなく、連続作業ができず、作業効率が悪いという問題があった。
【０００５】
一方、ベンチュリ式ポンプでは狭窄部で負圧を形成するために、多量の負圧を形成することができないだけでなく、負圧を作用させる部分の口径が狭窄部よりもはるかに小さいために大きな固塊物を直接吸引することができないという問題があった。
【０００６】
そこで、前記問題点を解消するために、特許文献１にあげたような、構造が極めて簡単で、大量の固塊物を連続して直接吸引できるのはもちろんのこと、吸引した固塊物をそのまま流送することまでも連続して行えるようにした混気ジェットポンプが知られ、現在、実用化されている。
【０００７】
（従来のジェットポンプ（単式ノズル配置型）について）
かかるジェットポンプは、円筒状乃至は下流側で僅かに広がるようなディフューザ形に形成された負圧形成管の閉塞された端部の中心部分に高圧の流体を噴射する一本の噴射ノズルを設け、この噴射ノズルから噴射されたジェット流が負圧形成管内一杯に広がった時に、この広がった部分より上流側の負圧形成管内に負圧を生じさせ、この負圧でもって吸引管から雪のような粉体や固塊物を含んだ流体を吸引して流送するように構成したものである。
【０００８】
（従来のジェットポンプ（単式ノズル配置型）の問題点）
こうした形式の従来のジェットポンプでは、例えば、前述の雪のような粉体を吸引管から負圧形成管内へ吸引し、負圧形成管内で生じたジェット流により、粉体を負圧形成管から所望の場所へ流送する場合、その粉体自体が負圧形成管の内周面に付着し易い上、粉体がジェット流に触れた時に粉体に含有する水分が強力なジェット流に持ち去られるために負圧形成管の内周面に粉体がさらに堅固に付着堆積してしまう。その結果、負圧形成管内の実質的な通路断面積が早期に減少してしまい、ジェットポンプの流送効率を大幅に低減してしまうという懸念があった。
【０００９】
また、この種のジェットポンプでは、負圧を大量に形成するために、噴射ノズルから負圧形成管に向けて噴射されるジェット流の速度を速くし、且つ、負圧を形成する負圧形成管の口径が大口径のもので構成されている。
【００１０】
したがって、ジェット流の速度が速い場合、ジェット流の下流側での広がり角度が小さく、ジェット流が負圧形成管いっぱいに広がるまでの流走距離が長くなるため、負圧形成管も、この流走距離に対応してかなり長いもので構成されており、装置全体も大型化してしまうと言う問題もあった。
【００１１】
このことは、かかる構造の従来のジェットポンプを、移動用として車両等に搭載したり、可搬式のポンプにしたりすることが出来ず、ジェットポンプを使って作業を実施できる機会・場所が大幅に制限されてしまうと言う問題も指摘されていた。
【００１２】
こうした問題点を解決するために、特許文献２に示すように、複数個の噴射ノズルを大口径の負圧形成管に対して均等に配置するようにした複数ノズル配置型のジェットポンプが提案されている。
【００１３】
（従来のジェットポンプ（複数ノズル配置型）について）
この複数ノズル型のジェットポンプは、図８に示すように、貯水槽１０６に貯留された水１０７を、ストレーナ１０８を介して吸引して加圧ポンプ１１０で加圧し、加圧された高圧の圧力水を噴射する噴射ノズル１０３の複数本を、その前方に配設された大径の負圧形成管１０４の開口部に対して略均一で、かつ負圧形成管１０４の軸線に対して平行に配設し、負圧形成管１０４と噴射ノズル１０３との間に吸引口１４３を有する吸引管１０５を設けるようにしたもので、加圧ポンプ１１０で加圧された高圧の圧力水が複数の噴射ノズル１０３から負圧形成管１０４に向けて噴射されると、このジェット流は負圧形成管１０４内で夫々同じ広がり角度をもって徐々に広がって行く。その後、このジェット流の各々が広がり互いに渾然一体となって負圧形成管１０４内一杯に広がって流走する時に、その上流側の負圧形成管１０４内に負圧が形成されるようになっている。
【００１４】
上記のように構成したものでは、ジェット流の勢いが強く、広がり角度が小さい場合でも、複数の噴射ノズル１０３から夫々噴射されたジェット流の広がり角度が合算された状態になり、噴射ノズル１０３から負圧形成管１０４内一杯に広がる位置までの距離が短くなるので、噴射ノズル１０３からジェット流が負圧形成管１０４いっぱいに広がるまでの流走距離を、上述の単式ノズル配置型ジェットポンプ（特許文献１参照）に比べ、大幅に短縮することができる利点があった。
【００１５】
（従来の複数ノズル配置型ジェットポンプの問題点について）
こうした複数ノズル配置型ジェットポンプは、各噴射ノズル１０３から噴射されたそれぞれのジェット流が、互いに平行に並んで筋状に流れ、夫々同じ広がり角度をもって徐々に広がって行く。しかしながら、各ジェット流が互いに渾然一体となって負圧形成管１０４内一杯に広がるまでは、各ジェット流間や各ジェット流と負圧形成管１０４の内周面との間には、隙間（空隙）が生じてしまうので、この隙間部分に対面する負圧形成管１０４の内周面に粉体等が付着堆積するのを確実に防止することができないという問題もあった。
【００１６】
さらに、負圧形成管１０４内一杯に広がったジェット流は、各ジェット流から直線状に流走して広がったものであるから、吸引管１０５から吸引された固塊物によって、一部のジェット流が一瞬でも乱されると、その乱された部分とその下流側に筋状の空隙が生じ、負圧形成管１０４内一杯に広がるジェット流のバランスが崩れてしまい、これが脈動の原因になって、安定して連続した作業が行い難いという問題もあった。
【００１７】
（従来のいずれのノズル型式のジェットポンプにまたがる問題点について）
加えて、単数又は複数ノズルのいずれの型式の従来ジェットポンプ（特許文献１及び２参照）に共通する最大の問題は、吸引管１０５から吸引された固塊物等の流入方向が、噴射ノズル１０３から噴射されたジェット流の流走方向に対して直交する方向になっていることである。言い換えれば、従来のジェットポンプは、図８に示すように、固塊物等を吸引管１０５から負圧形成管１０４まで移動させるためには、その移動方向を直角に（Ｌ字状に）曲げなくてはならないという、基本的に曲がり部（吸引管取り付け部材１５１）を有する構造であった。
【００１８】
このような基本構造を備えたジェットポンプでは、噴射ノズル１０３から噴射されたジェット流は、吸引管１０５から吸引された固塊物に接触する際に、ジェット流の流送方向に直交して固塊物が進入してくるため、この固塊物によってジェット流の流れが妨げられ易く、１本ノズル配置型ジェットポンプではジェット流が途切れて脈動の原因になり、複数ノズル配置型ジェットポンプでも前述したように全体の流動バランスが崩れてしまう。
【００１９】
とりわけ、港湾の浚渫やダムの堆砂処理等の作業に、上記基本構造を有した従来のジェットポンプを使用する場合には、木の枝等の長尺の固塊物（図８では２点鎖線で示した物体１５０）が吸引されると、その固塊物１５０が吸引管１０５から負圧形成管１０４に入ろうとしたときに曲がりきれず、吸引管取り付け部材１５１内に堆積した結果、詰まりを頻繁に起こしてしまうという問題や、吸引管取り付け部材１５１内に堆積した固塊物１５０によって噴射ノズル１０３が損傷し、その耐久性を低下させてしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特公昭６２−１２４００号公報
【特許文献２】特許２７８０７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、前述の従来のジェットポンプの有する問題点に鑑み提案されたもので、前記問題点を解決し、シンプルな構造でありながら、詰まりや脈動をなくして安定して負圧を形成でき、吸引や流送等の各種作業の効率を向上できるジェットポンプ、ジェットポンプによる負圧形成方法並びにジェットポンプによる吸引流送方法を提供することを目的とする。
【００２２】
さらに、本発明は、故障やメンテナンスの機会を極力減らすことが可能な、つまり実質的にメンテナンスフリーな、ジェットポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するために本発明にかかるジェットポンプは、高圧水供給源と、高圧水供給源からの高圧水を噴射する複数の噴射ノズルと、複数の噴射ノズルからジェット流が噴射されることにより作業用負圧が形成される負圧形成管と、負圧形成管で形成された作業用負圧を取り出す若しくは該作業用負圧を作用させて流送物を吸引する吸引管と、を備え、負圧形成管および吸引管は少なくとも一部分を略円筒直管状にし、さらに、両管を同じ軸線上で一直線状に設け、複数の噴射ノズルを吸引管の外周に沿って等間隔に配設し、負圧形成管の吸引管寄りの開口部分を前記複数の噴射ノズルの少なくとも噴射口を囲むような大径に形成し、複数の噴射ノズルの取り付け角度を、各噴射ノズルの噴射口から噴射されるジェット流が負圧形成管の直管部分内の軸線上で一旦収束するような角度に設定するとともに、負圧形成管の開口部分と直管部分との間に、噴射ノズルの取り付け角度に略沿った角度を有した傾斜面が設けられたガイド部分を形成し、かつ、複数の噴射ノズルのそれぞれが、円筒状に形成された本体部分に小径の高圧水通路と、この高圧水通路の下流側に高圧水通路より僅かに大径に形成された混気ジェット通路と、を同じ軸線上で、両通路の近接部分に空気流入用隙間をあけた状態で一直線状に設け、混気ジェット通路寄りの高圧水通路部分の周壁に複数の吸気孔を穿設して構成し、各噴射ノズルから噴射される上記ジェット流が、大気中から吸気孔及び空気流入用隙間を経由して噴射ノズル内に供給された空気を混入させた混気ジェット流であることを最も主要な特徴とするものである。
【００２４】
本発明にかかるジェットポンプでは、噴射ノズルの取り付け角度θが、負圧形成管の軸線に対して０°＜θ≦３０°の範囲に設定してあることも特徴とするものである。
【００２５】
また、上記構成の本発明のジェットポンプを使用した負圧形成方法は、高圧水供給源から供給された高圧水を、吸引管の外周に沿って設けられた複数の噴射ノズルからジェット流として噴射し、この複数の噴射ノズルから噴射したジェット流を負圧形成管の直管部分の軸線上で一旦収束させた後、負圧形成管の直管部分内一杯に広げ、当該広がった部分よりジェット流の上流側に作業用負圧を形成し、この形成された作業用負圧を負圧形成管と同心状にかつ負圧形成管の上流側に設けた吸引管に作用させ、この作業用負圧を真空形成用負圧として吸引管の吸引口から取り出すようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
また、上記構成の本発明のジェットポンプを使用した吸引流送方法は、高圧水供給源から供給された高圧水を、吸引管の外周に沿って設けられた複数の噴射ノズルからジェット流として噴射し、この複数の噴射ノズルから噴射したジェット流を負圧形成管の直管部分の軸線上で一旦収束させた後、負圧形成管の直管部分内一杯に広げ、当該広がった部分よりジェット流の上流側に作業用負圧を形成し、この形成された作業用負圧を負圧形成管と同心状にかつ負圧形成管の上流側に設けた吸引管に作用させて固塊物を含む流送物を吸引管の吸引口から吸い込み、吸引管から吸い込まれた流送物を収束中のジェット流で囲繞しつつ噴射ノズルの取り付け角度に略沿った角度の傾斜面を有したガイド部分にて流送物を案内しながら負圧形成管内へ押し込んで流送するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のジェットポンプによれば、負圧形成管と同心状にかつ負圧形成管の上流側に設けられた吸引管の外周に沿って等間隔に複数の噴射ノズルを配設し、各噴射ノズルから噴射されるジェット流を負圧形成管内の軸線上で一旦収束するように該噴射ノズルを配向させただけの簡単な構造でありながら、負圧形成管内の軸線上で一旦収束したジェット流は、その衝突したエネルギーで急激に拡散し、流速を十分に保った状態で負圧形成管内一杯に広がり、この広がった部分よりジェット流の上流側部分の負圧形成管内に負圧を形成するので、負圧形成管の口径に見合った多量の負圧を安定して形成することができる利点がある。
【００２８】
そして、本発明によれば、負圧形成管内の軸線上で一旦収束した噴射ノズルからのジェット流は、その衝突したエネルギーで急激に拡散し、負圧形成管内一杯に広がるので、噴射ノズルからジェット流の負圧形成管内一杯に広がった部分までの距離が、特許文献２に開示の従来のジェットポンプの場合よりも大幅に短くなり、ジェットポンプの小型化をさらに図ることができる利点もある。
【００２９】
本発明では、固塊物を含んだ流送物を吸い込む吸引管は、負圧形成管と一直線の同心状にかつ負圧形成管の上流側に形成されていることから、吸引された長めの固塊物は、そのまますんなりと吸引管から負圧形成管に直接流送され、固塊物による詰まりを防止することができるので、吸引・流送作業を安定連続してした状態で連続して行え、その作業効率を格段に向上させることができる利点がある。
【００３０】
また、吸引管から吸引された固塊物が、吸引管の外周に配設された複数の噴射ノズルから噴射されかつ下流側の負圧形成管に向かって収束していくジェット流に触れると、その固塊物はその周囲からジェット流の流勢により付勢され、勢いよく負圧形成管内に向けて押し込まれるので、ジェット流の途切れによる脈動を発生させることなく、吸引・流送等の作業を安定した状態で連続して行え、その作業効率を格段に向上させることができる利点がある。
【００３１】
なお、吸引管に吸引された流送物が葉や小枝等を有する長尺物等の固塊物を含む場合、従来のジェットポンプの構成では、固塊物が吸引管から負圧形成管に移る時、葉や小枝等が広がって、詰まりの原因となっていた。しかしながら、本発明では、噴射ノズルの取り付け角度に略沿った角度を有した傾斜面が設けられたガイド部分が形成されていることから、固塊物が吸引管から負圧形成管に移る時、収束中のジェット流と傾斜したガイド部分により、固塊物（葉や小枝等）の周囲が押し縮められながら負圧形成管内に押し込まれる。これにより、葉や小枝等を有するような嵩だかい固塊物を吸引しても、負圧形成管の詰まりを防止することができるので、吸引・流送作業を向上させることができる利点がある。
【００３２】
本発明における各噴射ノズルから噴射されるジェット流を、以上のように空気を混入させた混気ジェット流にしたものでは、負圧形成管内で一旦収束した後、負圧形成管内一杯に広がった時に、混気ジェット流に含まれる気泡等の空気が、混気ジェット流と負圧形成管の内周面との摩擦を減殺するインシュレータとして作用するので、各噴射ノズルから噴射されたジェット流の流勢の減衰を可及的に防止する。これにより、多量の負圧を安定して形成することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかるジェットポンプの一例を示す概略図である。
【図２】本発明にかかるジェットポンプの噴射ノズル部分の背面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明にかかるジェットポンプの混気ジェット流を形成する噴射ノズル部分を説明する縦断面図である。
【図５】本発明にかかるジェットポンプの混気ジェット流を形成する噴射ノズルの作用を示す縦断面図である。
【図６】本発明にかかるジェットポンプの混気ジェット流の作用を示す概略側面図である。
【図７】本発明にかかるジェットポンプの作用説明図である。
【図８】従来の複数ノズル型ジェットポンプの縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明にかかるジェットポンプおよびジェットポンプによる負圧形成方法並びにジェットポンプによる吸引流送方法の最も好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００３５】
図１は、本発明にかかるジェットポンプの一例を示す概略図（断面図）であって、図中符号１はジェットポンプを全体的に示す。
【００３６】
このジェットポンプ１は、高圧水を供給する高圧水供給源２と、高圧水供給源２からの高圧水を噴射する複数の噴射ノズル３と、複数の噴射ノズル３からジェット流が噴射されることにより作業用負圧が形成される負圧形成管４と、負圧形成管４で形成された作業用負圧を作用させて流送物を吸引し、若しくは作業用負圧を取り出す略直管状の吸引管５とを備えてなる。
【００３７】
高圧水供給源２は、貯水槽（水源）６と、貯水槽６に貯留された水７をストレーナ８および給水路９を介して吸引して加圧する加圧ポンプ１０と、加圧ポンプ１０で加圧された高圧水を複数の噴射ノズル３に供給する高圧水供給路１１とで構成されている。
【００３８】
負圧形成管４は、円筒直管状に形成された吸引管５と同じ軸線Ｃ上に互いに近接する部分に隙間Ｓ１（図４も参照）をあけた状態で一直線状に配置され、吸引管５寄りの一端に、漏斗状の傾斜面１２からなるガイド部分１３が形成されており、負圧形成管４の口径（内径）Ｄ１と吸引管の口径（内径）Ｄ２とは略同一の径にしてある。
【００３９】
一方、吸引管５は、噴射ノズル支持部材１７に支持されており、この噴射ノズル支持部材１７は取り付け用フランジ部１５と一体に形成されている。この取り付け用フランジ部１５は、負圧形成管４のガイド部分１３に形成されたフランジ部１４に固定具１６で取り付けられている。このように構成部材を組み付けることにより、本発明のジェットポンプ１の基本的構造が実現する。
【００４０】
噴射ノズル支持部材１７の内部には調量弁１８を介して吸気口１９から外気を取り入れる空気室２０が吸引管５の外周を取り囲む状態で形成されており、空気室２０を形成する前後の隔壁部分にわたって複数（本例では４本）の噴射ノズル３が吸引管５の外周に等間隔に配置されている（図２乃至図３を参照）。
【００４１】
複数の噴射ノズル３のそれぞれは、図１乃至図３に示すように、各噴射ノズル３の噴射口２１から噴射される各ジェット流が負圧形成管４の直管部分２２内の軸線Ｃ上の収束点２３で一旦収束するような角度（負圧形成管４の軸線に対する各噴射ノズル３の傾斜角度）θで取り付けられている。
【００４２】
因みに、各噴射ノズル３の取り付け角度θは、本例では、１３°に設定してあり、噴射ノズル３のノズル部材２７の先端部分に形成される噴射口は、その中心が吸引管５の下流側（図１では右側）端部よりも上流側に配置され、両者間には隙間Ｓ２が形成されている（図４参照）。このように構成することにより、吸引管５を通過してきた固塊物を含んだ流体は、ノズル部材２７の噴射口に接触せずに負圧形成管４内へ流入していくため、固塊物等によるノズル部材２７の損傷やノズル部材２７近傍での固塊物の堆積を防止することができる。
【００４３】
また、負圧形成管４の吸引管５寄り部分に形成される漏斗状の傾斜面１２からなるガイド部分１３では、その吸引管５側端部の開口部分３６が、複数の噴射ノズル３の少なくとも噴射口２１を取り囲むような口径を有するように形成されている。さらに、漏斗状の傾斜面１２の角度は、各噴射ノズル３の取り付け角度θと略同じ角度（本例では１３°）にしてあり、噴射口２１から噴射される後述の混気ジェット流３７と漏斗状の傾斜面１２との間には隙間Ｓ３が形成されるようになっている（図５参照）。このように構成したガイド部分１３は、各噴射ノズル３からの各ジェット流や、後述するように吸引された固塊物を漏れなく円滑に負圧形成管４内の収束点２３に向けて案内することができる。
【００４４】
各噴射ノズル３は、噴射されるジェット流が調量弁１８を介して吸気口１９から空気室２０に取り入れられた外気（空気）を多量に混入して形成された混気ジェット流が噴射口２１から噴射される混気ジェット用の噴射ノズル３になっている。
【００４５】
この混気ジェット用の噴射ノズル３は、図４乃至図５に示すように、略円筒状でその一端部（図上左方）に高圧水供給路１１が連結される圧力水供給口２４を有するケーシング（本体部分）２５と、ケーシング２５の内方に、混気ジェット流を負圧形成管４内に噴射する混気ジェット通路２６が形成されたノズル部材２７と、ノズル部材２７の上流側に混気ジェット通路２６より僅かに小径の高圧水通路２８を有するジェットノズル２９と、このジェットノズル２９を内包するノズルホルダ３０とを備えている。
【００４６】
ノズルホルダ３０の下流側半部は、その外周部分を段落ち状の小径にしてケーシング２５の内周面との間に環状の空気溜り３２が形成され、空気溜り３２と空気室２０とはケーシング２５に穿設された吸気孔３３で連通してある。
【００４７】
そして、ジェットノズル２９の下流側先端面とこれに対面するノズル部材２７の上流側端面との間には空気流入用隙間３１が形成されるとともに、ジェットノズル２９の前記先端寄り部分は先細りのテーパー状に形成されてノズルホルダ３０の内周面の間に空気流入用隙間３１に連通する空気供給用隙間３４が形成されている。この空気供給用隙間３４と空気溜り３２とは通気孔３５で連通されている。
【００４８】
尚、図１中の符号３８は負圧形成管４の下流側に接続された流送管であって、本発明のジェットポンプ１が港湾の浚渫や災害復旧作業時のように固塊物を含む汚泥等を吸引する場合には、図示は省略したが、当該流送管３８の他端部はトラックやバージ船等の搬送処理設備へ汚泥等を放出するための放出口として開口される。
【００４９】
混気ジェット用の噴射ノズル３について説明すると、図５に示すように、圧力水供給口２４からジェットノズル２９の高圧水通路２８に高圧水が供給されると、この高圧水通路２８からその中心軸Ｃ２に沿って徐々に広がりながら直進するジェット流４０となってノズル部材２７内の混気ジェット通路２６を流走する。直進するジェット流４０の広がりが混気ジェット通路２６内一杯になると、図６中の二点鎖線で示すように、その下流側に向かって連続して作用する仮想ピストン３９が形成される。
【００５０】
ここで仮想ピストン３９が形成される過程および混気ジェットが形成される過程を図５乃至図６を参照しながら説明すると、高圧水通路２８からノズル部材２７内に噴射されて徐々に広がるジェット流４０は、これに対向する大気の抵抗等による抗力４１のために広げられ、図６に示すように、無数のミスト４２，４２・・・，４２となって飛翔する。
【００５１】
この時、各ミスト４２，４２・・・，４２の飛翔（流走）方向下流側（前面）部分の空気は点描しているように加圧された状態となり、ミスト４２，４２・・・，４２の飛翔方向上流側は負圧となる。この無数のミスト４２，４２・・・，４２の各前面部分で加圧された空気のうち、隣接するもの同士が連続すると、全体として見ると、ここにあたかも下流側の噴射口２１方向に向けて連続して作用するような仮想ピストン３９が形成されるのである。
【００５２】
仮想ピストン３９が形成されると、その上流側の混気ジェット通路２６内が負圧になり、この負圧により空気室２０内の空気が吸気孔３３、空気溜り３２、通気孔３５、空気供給用隙間３４を介して空気流入用隙間３１から混気ジェット通路２６内に吸引される。この混気ジェット通路２６に吸引された空気はこの通路２６を通過するジェット流４０に混入され、ジェット流４０は空気を多量に含んだ混気ジェット流３７となって噴射ノズル３の噴射口２１からガイド部分１３の傾斜面１２に沿って噴射される（図５参照）。尚、図１中、符号４３は吸引口であり、この吸引口４３は本例では便宜上、吸引管５の一端に形成してあるが、作業によっては吸引管５に接続される吸引用ホース（図示せず）の先端部分に形成するようにしてもよい。
【００５３】
上記のように構成された本発明のジェットポンプ１の使用例として、港湾の浚渫や災害復旧作業時のように固塊物を含む汚泥等の吸引に適用した場合を以下に説明する。
【００５４】
先ず、ジェットポンプ１の吸引口４３を吸引対象物に向け、一方、流送管３８の他端部の放出口を搬送用のトラックやバージ船等の搬送処理設備に開口させて設置準備を完了させた後、加圧ポンプ１０を起動させる。
【００５５】
加圧ポンプ１０を駆動させると、図１に示すように、加圧ポンプ１０が、ストレーナ８を介して貯水槽６内の水７を吸引する。加圧ポンプ１０で高圧に昇圧された高圧水は、高圧水供給路１１を通じて噴射ノズル３の圧力水供給口２４に供給される。
【００５６】
圧力水供給口２４に供給された高圧水は、上述したように各噴射ノズル３部分にて夫々、混気ジェット流３７となって（図５参照）、ガイド１３から負圧形成管４に入り、直管部分２２内の収束点２３で一旦収束する。ここで、四方から収束点２３に進んだ各混気ジェット流３７はここで互いに衝突し、図７に示すように渾然一体となって急激に広がって膨れ上がった状態になり、負圧形成管４の直管部分２２内一杯になって広がって、そのまま下流側の流送管３８に向けて流走する。
【００５７】
渾然一体となった混気ジェット流３７が負圧形成管４の直管部分２２内一杯に広がると、ここにまた上述したのと同様にして作業負圧形成用の仮想ピストン４５が形成される。この作業負圧形成用の仮想ピストン４５が形成されると、この混気ジェット流３７及びこれに含まれている空気が、内燃機関で言うシリンダとピストンとの間の潤滑油のような作用を発揮する。
【００５８】
この潤滑油の働きをする空気は、負圧形成管４の内周面と、負圧形成管４の直管部分２２内を直進流走するジェット流３７との摩擦を遮断するインシュレータとして作用するので、気密を保ちながら直進流走するジェット流３７の流勢が低下するのを可及的防止して直管部分２２の上流側部分には多量で強力な負圧が形成される。
【００５９】
而して、作業負圧用の仮想ピストン４５が形成され、負圧形成管４の直管部分２２内の上流側に大量で強力な負圧が形成されると、この負圧でもって、固塊物を含んだ汚泥等が吸引口４３から負圧形成管４の直管部分２２内へ吸引され、混気ジェット流３７とともに流走管３８から放出され、トラックやバージ船等の搬送処理設備に流送されて処理される。
【００６０】
この時、流送される固塊物が、図７に２点鎖線で示すような比較的長い木材４４、などの長尺物である場合、負圧により吸引口４３から吸引された木材４４は、ガイド部分１３にて、その周囲が噴射ノズル３から噴射された混気ジェット流３７に取り囲まれる。木材４４は、その周囲の混気ジェット流３７に触れると、この混気ジェット流３７でもって加速されながら負圧形成管４の直管部分２２内に押し込まれ、流走管３８に向けて強力に流送される。
【００６１】
これにより、比較的長い木材４４のような長尺の固塊物が本発明のジェットポンプ１内に吸引されたとしても、混気ジェット流３７の流れを妨げることがなく、混気ジェット流３７の途切れによる脈動の発生も無くして、円滑かつ安定した吸引並びに流送作業を連続して行うことができるのである。
【００６２】
また、図示は省略したが、固塊物が葉や小枝等を有する嵩張ったものであり、これを従来のジェットポンプ（例えば、図８を参照）で吸引した場合、吸引管５から出て曲がり部１５１を通過して負圧形成管４に移る時に葉や小枝等が広がろうとする。
【００６３】
これに対して、本発明のジェットポンプ１で上記固塊物を吸引した場合、上記固塊物の周囲を取り巻く混気ジェット流３７とガイド部分１３の傾斜面１２とにより、その周囲を押し縮められながら負圧形成管４内に押し込まれていく。これにより、葉や小枝等を有するような嵩張る固塊物が吸引対象物に含まれていても、本発明のジェットポンプ１が一旦、固塊物を吸引管５に吸引すると、そのまま若しくはＣ軸へ向けて圧縮された状態で負圧形成管４内に固塊物を案内し、流走管３８まで強力に流送して吸引・流送処理を行うことができる。
【００６４】
斯かる意味において、吸引口４３を図１中２点鎖線で示すように漏斗状に形成すると、吸い込める範囲が広がり、その作業効率を向上させることができる。
【００６５】
本例では負圧形成管４の口径Ｄ１と吸引管の口径Ｄ２とは略同径にしてあるが、既に説明したように、固塊物が葉や小枝等を有する嵩張ったものでも、混気ジェット流３７とガイド部分１３の傾斜面１２により、固塊物の周囲を押し縮めながら負圧形成管４内に押し込んで流送管３８まで強力に流送して吸引・流送処理を行うことができるので、上記例に限定されず負圧形成管４の口径Ｄ１を吸引管の口径Ｄ２より小径にすることも可能である。また逆に、負圧形成管４の口径Ｄ１を大きくする場合、理論的にはガイド部１３の開口部分３６の大きさにまで拡大することも可能である。
【００６６】
上記実施の形態では、本発明のジェットポンプ１を、例えば港湾の浚渫や災害復旧作業時のように固塊物を含む汚泥等を吸引する用途に適用した場合を例に説明してあるが、脱水装置の吸引用負圧を生成したり、リザーブタンク内を負圧にしたりする場合など、本発明のジェットポンプ１を負圧形成装置として使用する場合は、上記実施の形態における吸引管５を負圧取り出し用の管として用い、負圧形成管４の出口若しくは流送管３８の出口を図１における貯水槽（水源）６に開口させることにより水７を循環させて再利用することができる。こうした場合には例えば水７の確保が難しい場所、例えば車載用の負圧形成装置として使用することができる。
【００６７】
このように、本発明にかかるジェットポンプ１を負圧形成装置として使用する場合、負圧の用途、つまり必要とする負圧の量と負圧度に応じて、負圧形成管４の口径Ｄ１を変更することが望ましい。
【００６８】
つまり、負圧形成管４の口径Ｄ１を大きくすると、収束点２３から下流側の直管部分２２内に形成される作業負圧形成用の仮想ピストン４５の形成位置が、収束点２３からさらに流送管３８側に形成され、噴射ノズル３からさらに遠くなることから、その分混気ジェット流３７の流速が低下して負圧度は下がるものの、大きくした負圧形成管４の口径Ｄ１に見合う多量の負圧を得ることができる。
【００６９】
一方、負圧形成管４の口径Ｄ１を小さくすると、収束点２３から下流側の直管部分２２内に形成される作業負圧形成用の仮想ピストン４５の形成位置が、収束点２３にさらに近い位置に形成され、当該部分の混気ジェット流３７の流速も速く流勢も強いことから、負圧度の高い負圧を形成することができる。因みに負圧形成管４の口径Ｄ１は、理論上、混気ジェット流３７が収束する収束点２３部分の大きさまで最小にすることができる。
【００７０】
尚、上記実施の形態では、負圧形成管４の軸線Ｃに対する各噴射ノズル３の取り付け角度θを１３°にしてあるが、この角度θは、好ましくは、０°＜θ≦３０°の範囲で設定され、さらに好ましくは、１０°＜θ≦２０°の範囲で設定される。この各噴射ノズル３の取り付け角度θは、ジェットポンプ１の用途に応じて、加圧ポンプの加圧力と、上述した負圧形成管４の口径Ｄ１及び吸引管５の口径Ｄ２の寸法とによって設定される。
【００７１】
例えば、吸引管５の口径Ｄ２の口径を小さくしたり、加圧ポンプの加圧力を非常に高くしたりした場合は、噴射ノズル３の取り付け角度θを小さくすることができるが、取り付け角度θが０°では、噴射ノズル３の噴射方向が負圧形成管４の直管部分２２の軸線Ｃと平行になり、収束点２３を形成できないので角度θの設定範囲として好ましくない。
【００７２】
一方、噴射ノズル３の取り付け角度θが３０°を越えると、収束点２３で衝突した混気ジェット流３７の流走エネルギーが対向して、流速や流勢の減衰が大きくなり、ジェットポンプ１の性能が大きく低下するため、角度θの設定範囲として好ましくない。
【００７３】
なお、上記実施の形態のように負圧形成管４の口径Ｄ１と吸引管の口径Ｄ２とは略同径の場合、各噴射ノズル３の負圧形成管４の軸線に対する取り付け角度θは１０°＜θ≦２０°の範囲で最も効率が良くなる。
【００７４】
また、上記実施の形態では噴射ノズル３の取り付け本数を４本としてあるが、この例示の本数に限定されない。この取り付け本数は、少なくとも２本以上であれば負圧形成管４の直管部分２２の軸線Ｃ上に収束点２３が形成され、上述した本発明の作用並びに効果を奏することができるが、ジェット流３７の流動安定の観点から噴射ノズル３の取り付け本数は３本以上にすることが望ましい。
【００７５】
さらに、上記実施の形態では噴射ノズル３を、混気ジェット流３７を形成するものとして構成してあるが、高圧のジェット流のみを噴射するものであってもよいことは勿論であり、上記実施の形態では負圧形成管４と、吸引管５と同じ軸線Ｃ上に互いに近接する部分に隙間Ｓ１をあけた状態で一直線状に配置するようにしてあるが、この隙間Ｓ１は必ずしも必要ではない。例えば、吸引管５をその周囲に配設される複数の噴射ノズル３の先端部分とともに、負圧形成管４のガイド部分１３の先端の開口部分３６に入り込ませるように構成することも可能である。
【００７６】
因みに、噴射ノズル３の取り付け構造や吸引管５の支持構造、空気室２０の構造は、種々変更することができ、上述した実施の形態に限られるものではないことは言うまでもないことである。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
上述したように、本発明にかかるジェットポンプは、用途に応じた負圧を形成できるとともに、固塊物による負圧形成管の詰まりや大きな脈動の発生を防ぎ、各種作業を極めて安定した状態で連続して行うことができるので、ダムの堆砂処理作業や港湾の浚渫作業等の不均一で比重の大きな固塊物を吸引し、搬送を行うことが可能である。さらに、上記吸引・搬送作業のように強力な負圧を必要とする場合は、勿論のこと、均一な粒状物や粉体の洗浄作業や混練作業のように大量の負圧を必要とする場合等、何れの作業にも幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・ジェットポンプ
２・・・高圧水供給源
３・・・噴射ノズル
４・・・負圧形成管
５・・・吸引管
６・・・貯水槽（水源）
７・・・水
８・・・ストレーナ
９・・・給水路
１０・・・加圧ポンプ
１１・・・高圧水供給路
１２・・・傾斜面
１３・・・ガイド部分
１４・・・フランジ部
１５・・・取り付け用フランジ
１６・・・固定具
１７・・・噴射ノズル支持部材
１８・・・調量弁
１９・・・吸気口
２０・・・空気室
２１・・・噴射ノズル３の噴射口
２２・・・直管部分
２３・・・収束点
２４・・・圧力水供給口
２５・・・ケーシング
２６・・・混気ジェット通路
２７・・・ノズル部材
２８・・・高圧水通路
２９・・・ジェットノズル
３０・・・ノズルホルダ
３１・・・空気流入用隙間
３２・・・空気溜り
３３・・・吸気孔
３４・・・空気供給用隙間
３５・・・通気孔
３６・・・ガイド部分１３の開口部分
３７・・・混気ジェット流
３８・・・流送管
３９・・・仮想ピストン
４０・・・ジェット流
４１・・・抗力
４２・・・ミスト
４３・・・吸引口
４４・・・角材（固塊物）
θ・・・噴射ノズル３の取り付け角度
Ｃ・・・軸線
Ｄ１・・・負圧形成管４の直管部分２２の口径
Ｄ２・・・吸引管５の口径
Ｓ１・・・負圧形成管４と吸引管５との間の隙間
Ｓ２・・・噴射口２７と吸引管５との間の隙間
Ｓ３・・・混気ジェット流３７と傾斜面１２との間の隙間
【要約】
【課題】シンプルな構造でありながら、詰まりや脈動をなくして安定して負圧を形成でき、吸引や流送等の各種作業の効率を向上できるジェットポンプを提供する。
【解決手段】高圧水供給源２から供給された高圧水を複数の噴射ノズル３からジェット流３７として噴射し、噴射したジェット流３７を負圧形成管４の直管部分２２の軸線Ｃ上で一旦収束させた後、この直管部分２２内一杯に広げ、当該広がった部分よりジェット流３７の上流側に作業用負圧を形成し、この形成された作業用負圧を負圧形成管４と同心状にかつ負圧形成管４の上流側に設けた吸引管５に作用させて固塊物を含む流送物を吸引管５の吸引口４３から吸い込み、吸引管５から吸い込まれた流送物を収束中のジェット流３７で囲繞しつつ噴射ノズル３の取り付け角度に略沿った角度の傾斜面１２を有したガイド部分１３にて流送物を案内しながら負圧形成管４内へ押し込んで流送するようにした。
【選択図】図７【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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