(57)【要約】      （修正有）【課題】劣化した構成部品を容易に交換することができ、装置の性能を大きく劣化させることなく長期間にわたって使用することができるポンプ装置、及び真空発生装置を提供する。【解決手段】ノズル３０と、管継手３２と、Ｔ字管３４と、水流受け座３６ａを持つ接続管３６とを有するポンプ装置の真空発生装置２４であって、ノズルは、循環ポンプから吐出される加圧水を噴出し、管継手は、先端側で、ノズルの基端側を覆うと共に、ノズルの入口側の基端部を密封して、かつ取り外し可能に支持し、Ｔ字管は、１方向に貫通する直管部と、直管部３５ａに垂直に接続される垂直管部３５ｂとを有し、直管部の基端側の端部と管継手の先端側の端部とは、密封して、かつ取り外し可能に接続され、直管部の先端側の端部と接続管の基端側の端部とは、密封して、かつ取り外し可能に接続され、少なくともノズル、Ｔ字管、及び水流受け座を持つ接続管は、交換可能である。【選択図】図５
2018091218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に設置された井戸から水を揚水するためのポンプ装置であって、
揚水された水を貯留する貯留タンクと、
該貯留タンク内の貯留水を吸引し、加圧水を吐出する循環ポンプと、
該循環ポンプから吐出される加圧水を噴出させて得られる噴流水によって発生された真空によって前記井戸からの水を揚水し、揚水された水と噴流水との混合水流を前記貯留タンクに供給する真空発生装置と、を有し、
該真空発生装置は、ノズルと、管継手と、Ｔ字管と、水流受け座を持つ接続管とを有し、
前記ノズルは、基端側の加圧水の入口、先端側の噴流水の噴出口、及び前記入口から前記噴出口に向かって漸次縮経する内壁面を備え、前記循環ポンプから吐出される加圧水を噴出するものであり、
前記管継手は、基端側で、前記循環ポンプの加圧水の吐出口に接続され、先端側で、前記ノズルの基端側を覆うと共に、前記ノズルの前記入口側の基端部を密封して、かつ取り外し可能に支持し、
前記Ｔ字管は、１方向に貫通する直管部と、該直管部に垂直に接続され、前記直管部に連通し、前記井戸に延びる管状体に接続される垂直管部と、を有し、前記直管部は、その内部に、前記ノズルの先端側、及び前記接続管の前記水流受け座を収納し、前記直管部の基端側の端部と前記管継手の先端側の端部とは、密封して、かつ取り外し可能に接続され、前記直管部の先端側の端部と前記接続管の基端側の端部とは、密封して、かつ取り外し可能に接続され、
前記接続管の前記水流受け座は、前記ノズルの先端側の噴流水の前記噴出口に対向し、かつ近接して配置され、
前記真空発生装置は、前記ノズルの前記噴出口から噴出される噴流水によって前記水流受け座と前記噴出口との間に存在する前記Ｔ字管内の空間に真空を発生させるものであり、
少なくとも前記ノズル、前記Ｔ字管、及び前記水流受け座を持つ前記接続管は、交換可能であることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記真空発生装置の前記ノズル、前記Ｔ字管、及び前記水流受け座を持つ前記接続管は、樹脂製である請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
さらに、前記真空発生装置の前記管継手は、樹脂製であり、かつ交換可能である請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記ノズルは、前記入口から前記噴出口の直径に漸次縮経する内壁面を持つ縮経部と、前記噴出口の直径と同径の内壁面を持つ平行部とを備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記循環ポンプは、前記貯留タンク内に設置され、吸引口を備え、該吸引口から前記貯留タンクの底部側の貯留水を吸引する請求項１〜４のいずれか１項に記載のポンプ装置。
【請求項６】
前記貯留タンクは、その内部を、一端側の第１の領域と中央の第２の領域とに仕切る第１の仕切板、及び前記第２の領域と他端側の第３の領域とに仕切る第２の仕切板を有し、
前記循環ポンプは、前記第１の領域内に設置され、前記貯留タンクの底部側に吸引口を備え、
前記第１の仕切板は、前記貯留タンクの底部側において前記第１の領域と前記第２の領域とを連通する開口部を形成するように設置され、
前記第２の仕切板は、前記貯留タンクの上部側において前記第２の領域と前記第３の領域とを連通する開口部を形成するように設置され、
前記真空発生装置の前記接続管は、前記第３の領域内にまで延在し、
前記接続管の先端開口から前記混合水流を前記第３の領域内に供給して、前記第３の領域内の貯留水を前記第２の仕切板の上側の開口部から前記第２の領域内に流入させ、
前記循環ポンプは、前記第２の領域内の底部側の貯留水を吸引口から吸引する請求項１〜５のいずれか１項に記載のポンプ装置。
【請求項７】
前記真空発生装置は、前記貯留タンクの底部に配置され、
前記循環ポンプは、前記貯留タンクの底部側に前記吐出口を有し、
前記真空発生装置の前記接続管は、前記第２の仕切板の前記貯留タンクの底部側の孔部を貫通して前記第３の領域内にまで延在する請求項６に記載のポンプ装置。
【請求項８】
前記真空発生装置は、前記貯留タンクの上部に配置され、
前記循環ポンプの前記吐出口は、前記貯留タンクの上部まで延在し、
前記真空発生装置の前記管継手は、前記貯留タンクの上部において前記循環ポンプ前記吐出口と接続される請求項１〜６のいずれか１項に記載のポンプ装置。
【請求項９】
前記井戸は、複数の井戸からなり、
前記真空発生装置の前記Ｔ字管の垂直管部は、集合管に接続され、該集合管に前記複数の井戸にそれぞれ延びる複数の管状体が接続される請求項１〜８のいずれか１項に記載のポンプ装置。
【請求項１０】
前記複数の管状体は、それぞれ仕切弁及び逆止弁を介して前記集合管に接続される請求項９に記載のポンプ装置。
【請求項１１】
水を貯留する貯留タンクと、該貯留タンク内の貯留水を吸引して、加圧水を吐出する循環ポンプと、を有し、地中に設置された井戸から水を揚水するためのポンプ装置に用いられ、前記循環ポンプから吐出される加圧水を噴出させて得られる噴流水によって発生された真空によって前記井戸からの水を揚水し、揚水された水と噴流水との混合水流を前記貯留タンクに供給する真空発生装置であって、
ノズルと、管継手と、Ｔ字管と、水流受け座を持つ接続管とを有し、
前記ノズルは、基端側の加圧水の入口、先端側の噴流水の噴出口、及び前記入口から前記噴出口に向かって漸次縮経する内壁面を備え、前記循環ポンプから吐出される加圧水を噴出するものであり、
前記管継手は、基端側で、前記循環ポンプの加圧水の吐出口に接続され、先端側で、前記ノズルの基端側を覆うと共に、前記ノズルの前記入口側の基端部を密封して、かつ取り外し可能に支持し、
前記Ｔ字管は、１方向に貫通する直管部と、該直管部に垂直に接続され、前記直管部に連通し、前記井戸に延びる管状体に接続される垂直管部と、を有し、前記直管部は、その内部に、前記ノズルの先端側、及び前記接続管の前記水流受け座を収納し、前記直管部の基端側の端部と前記管継手の先端側の端部とは、密封して、かつ取り外し可能に接続され、前記直管部の先端側の端部と前記接続管の基端側の端部とは、密封して、かつ取り外し可能に接続され、
前記接続管の前記水流受け座は、前記ノズルの先端側の噴流水の前記噴出口に対向し、かつ近接して配置され、
前記真空発生装置は、前記ノズルの前記噴出口から噴出される噴流水によって前記水流受け座と前記噴出口との間に存在する前記Ｔ字管内の空間に真空を発生させるものであり、
少なくとも前記ノズル、前記Ｔ字管、及び前記水流受け座を持つ前記接続管は、交換可能であることを特徴とする真空発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水等の水を真空、即ち負圧によって汲み上げ、送出するポンプ装置、及びこれに用いられる真空発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地下水等の水を真空又は負圧によって汲み上げ、送出するポンプ装置として、真空（負圧）を形成するための真空ポンプの代わりに、ジェット流を形成するエジェクタを用いるポンプ装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。
特許文献１には、貯水槽に貯留された水を吸引し、加圧ポンプで加圧された圧力水を２段噴射ノズルの第１噴射ノズルから噴射すると共に、第１及び第２噴射ノズル間に設けられた吸気孔から空気を吸引して混気ジェット流を形成し、形成した混気ジェット流を第２噴射ノズルから高負圧形成用直管及び多量負圧形成用直管に噴射して、負圧取出口に高い又は多量の負圧を形成するとともに、噴射された混気ジェット流を多量負圧形成用直管から貯水槽に還流させる負圧形成方法及び装置が開示されている。
特許文献１では、１つの負圧形成装置で、多量の負圧を形成したり、多量負圧形成用直管の吐出口多量負圧形成用直管の吐出口より高い負圧を形成したりすることができるとしている。
【０００３】
特許文献２には、高圧水供給源から供給された高圧水を、好ましくは空気を吸引しながら、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、好ましくは混気ジエ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（混気ジエット流）として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負圧形成方法、及び上記作業用負圧によっ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（混気ジエット流）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吸引流送方法、並びにこれらの方法を行うジェットポンプが開示されている。
特許文献２では、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としている。
【０００４】
また、特許文献３には、駆動水により負圧を発生させて真空吸引するエジェクタを用いた濁水処理、汚泥脱水固化処理又は軟弱地盤改良処理を行う真空吸引処理方法及びシステムを開示している。特に、特許文献２に開示の軟弱地盤改良処理を行う方法及びシステムでは、改良対象の軟弱地盤に揚水管として機能するドレーン材を設置し、ドレーン材に接続したエジェクタを用いて真空吸引している。
なお、特許文献３では、このような軟弱地盤改良処理方法及びシステムは、ウェルポイント工法に用いることができ、また、このようなエジェクタは、ディープウェル工法に用いることができることも開示している。
特許文献３では、濁水処理、汚泥脱水固化処理又は軟弱地盤改良処理において、簡易な構成で、真空までの到達時間が短く、高い真空度、高い排気量で真空吸引ができるとしている。
【０００５】
また、特許文献４には、作動流体を噴出させるノズル部を有し、このノズル部から高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプであり、液体や固体を含む液体をくみ上げ、移送するためのエジェクタであって、ノズル部の内壁面、好ましくはノズル部全体又はエジェクタ全体が樹脂で構成されているエジェクタを開示している。
特許文献４では、作動流に晒されるノズルの内壁面を樹脂で構成することにより、優れた耐久性を有し、より安価に製造できるエジェクタを提供することができるとしている。即ち、特許文献３では、ノズル部からの作動流体の噴出によって生じるキャビテーションを低減させ、かつ流体摩擦も低減でき、このため、キャビテーションと流体摩擦による壊蝕を防ぎ、耐久性を向上させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３０９０２８号公報
【特許文献２】特開２０１２−０９６１４２号公報
【特許文献３】特開２０１２−０９６１４２号公報
【特許文献４】特開２００９−２２２０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した特許文献１、２及び３に開示の負圧形成方法、吸引流送方法、真空吸引処理方法、負圧形成装置、ジェットポンプ、及び真空吸引処理システムでは、少量の空気を加えて混気ジェットにすることにより、キャビテーションを防止することができるし、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おいて濁水や泥水等の被処理水中の汚泥による内壁面の摩擦を低減すると共に、これらによる噴射ノズルの詰まりや脈動を減らすことができるとしているが、上述した特許文献４に記載されているように、混気にすることで形成される真空又は負圧の低下を招き、性能が低下してしまい吸引効率が悪くなるという問題があった。
また、特許文献１及び３に開示の負圧形成装置、及び真空吸引処理システムでは、第１及び第２噴射ノズル間や、ノズルとキャビレスチューブとの間に、吸気口を設ける必要があるため、特許文献２に開示のジェットポンプでは、複数の噴射ノズルを用いるため、構造が複雑になるし、重量化やコスト高を招くという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１、２及び３に開示の技術では、負圧形成装置やジェットポンプを構成する噴射ノズル、負圧形成用直管や負圧形成管、及び吸引管等や、真空吸引処理システムのエジェクタを構成するノズル、キャビレスチューブ、及び主管等は、通常金属製であるため、土壌改良や地盤改良等のために酸化剤やアルカリ剤等の薬液を注入した土壌や地盤中の薬液含有水等を吸引するために用いると、当初は高負圧であっても、薬液含有水によって錆びて腐食したり、摩擦による壊蝕が生じたりして、形成される負圧の低下や吸引効率の悪化などの性能の低下を招いたりするという問題があり、さらに、腐食や壊蝕が進むと、噴射ノズル、負圧形成用直管や負圧形成管、及び吸引管等や、ノズル、キャビレスチューブ、及び主管等に穴が開くなど十分な耐久性が得られないという問題があった。
また、特許文献１、２及び３に開示の技術では、負圧形成装置及びジェットポンプを構成する噴射ノズル、負圧形成用直管や負圧形成管、及び吸引管や、エジェクタを構成するノズル、キャビレスチューブ、及び主管等は、一体化された通常金属製の装置として作製されているので、負圧形成装置及びジェットポンプを噴射ノズル、負圧形成用直管や負圧形成管、及び吸引管等の構成部品や、エジェクタをノズル、キャビレスチューブ、及び主管等の構成部品に容易に分解することができないために、性能低下を生じさせている構成部品を容易に交換できないという問題があった。このため、特許文献１、２及び３に開示の技術では、性能低下が生じると、全体を交換する必要があるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献４に記載の技術では、エジェクタのノズル部の内壁面、好ましくはノズル部全体またはエジェクタ全体が樹脂で構成されているので、金属製部品の腐食や壊蝕は無いものの、キャビテーションや流体摩擦によるノズル内壁面の劣化を長期にわたって完全になくすことはできないため、長期使用による性能の劣化は避けられないが、エジェクタを構成するノズル部と流体管とは、一体的に形成されているため、エジェクタをノズル部、及び流体管等の構成部品に容易に分解することができないために、性能低下を生じさせている構成部品を容易に交換できないという問題があった。このため、特許文献４に開示の技術では、性能低下が生じると、エジェクタ全体を交換する必要があるという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、地中に設置された井戸から地下水等の水を揚水するための真空を発生させる真空発生装置を構成部品に容易に分解することができ、使用によって劣化しても、劣化した構成部品を容易に交換することができ、装置の性能を大きく劣化させることなく長期間にわたって使用することができるポンプ装置、及びこれに用いられる真空発生装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、さらに、上記従来技術の問題点を解消して、真空発生装置の構成部品の腐食を無くす、又は防止することができ、構成部品の劣化を少なくすることができるポンプ装置、及びこれに用いられる真空発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係るポンプ装置は、地中に設置された井戸から水を揚水するためのポンプ装置であって、揚水された水を貯留する貯留タンクと、貯留タンク内の貯留水を吸引し、加圧水を吐出する循環ポンプと、循環ポンプから吐出される加圧水を噴出させて得られる噴流水によって発生された真空によって井戸からの水を揚水し、揚水された水と噴流水との混合水流を貯留タンクに供給する真空発生装置と、を有し、真空発生装置は、ノズルと、管継手と、Ｔ字管と、水流受け座を持つ接続管とを有し、ノズルは、基端側の加圧水の入口、先端側の噴流水の噴出口、及び入口から噴出口に向かって漸次縮経する内壁面を備え、循環ポンプから吐出される加圧水を噴出するものであり、管継手は、基端側で、循環ポンプの加圧水の吐出口に接続され、先端側で、ノズルの基端側を覆うと共に、ノズルの入口側の基端部を密封して、かつ取り外し可能に支持し、Ｔ字管は、１方向に貫通する直管部と、直管部に垂直に接続され、直管部に連通し、井戸に延びる管状体に接続される垂直管部と、を有し、直管部は、その内部に、ノズルの先端側、及び接続管の水流受け座を収納し、直管部の基端側の端部と管継手の先端側の端部とは、直接、又は連結部材を介して密封して、かつ取り外し可能に接続され、直管部の先端側の端部と接続管の基端側の端部とは、密封して、かつ取り外し可能に接続され、接続管の水流受け座は、ノズルの先端側の噴流水の噴出口に対向し、かつ近接して配置され、真空発生装置は、ノズルの噴出口から噴出される噴流水によって水流受け座と噴出口との間に存在するＴ字管内の空間に真空を発生させるものであり、少なくともノズル、Ｔ字管、及び水流受け座を持つ接続管は、交換可能であることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る真空発生装置は、水を貯留する貯留タンクと、貯留タンク内の貯留水を吸引して、加圧水を吐出する循環ポンプと、を有し、地中に設置された井戸から水を揚水するためのポンプ装置に用いられ、循環ポンプから吐出される加圧水を噴出させて得られる噴流水によって発生された真空によって井戸からの水を揚水し、揚水された水と噴流水との混合水流を貯留タンクに供給する真空発生装置であって、ノズルと、管継手と、Ｔ字管と、水流受け座を持つ接続管とを有し、ノズルは、基端側の加圧水の入口、先端側の噴流水の噴出口、及び入口から噴出口に向かって漸次縮経する内壁面を備え、循環ポンプから吐出される加圧水を噴出するものであり、管継手は、基端側で、循環ポンプの加圧水の吐出口に接続され、先端側で、ノズルの基端側を覆うと共に、ノズルの入口側の基端部を密封して、かつ取り外し可能に支持し、Ｔ字管は、１方向に貫通する直管部と、直管部に垂直に接続され、直管部に連通し、井戸に延びる管状体に接続される垂直管部と、を有し、直管部は、その内部に、ノズルの先端側、及び接続管の水流受け座を収納し、直管部の基端側の端部と管継手の先端側の端部とは、直接、又は連結部材を介して密封して、かつ取り外し可能に接続され、直管部の先端側の端部と接続管の基端側の端部とは、密封して、かつ取り外し可能に接続され、接続管の水流受け座は、ノズルの先端側の噴流水の噴出口に対向し、かつ近接して配置され、真空発生装置は、ノズルの噴出口から噴出される噴流水によって水流受け座と噴出口との間に存在するＴ字管内の空間に真空を発生させるものであり、少なくともノズル、Ｔ字管、及び水流受け座を持つ接続管は、交換可能であることを特徴とする。
【００１３】
ここで、真空発生装置のノズル、Ｔ字管、及び水流受け座を持つ接続管は、樹脂製であることが好ましい。
また、さらに、真空発生装置の管継手は、樹脂製であり、かつ交換可能であることが好ましい。
また、ノズルは、入口から噴出口の直径に漸次縮経する内壁面を持つ縮経部と、噴出口の直径と同径の内壁面を持つ平行部とを備えることが好ましい。
また、循環ポンプは、貯留タンク内に設置され、吸引口を備え、吸引口から貯留タンクの底部側の貯留水を吸引することが好ましい。
【００１４】
また、貯留タンクは、その内部を、一端側の第１の領域と中央の第２の領域とに仕切る第１の仕切板、及び第２の領域と他端側の第３の領域とに仕切る第２の仕切板を有し、循環ポンプは、第１の領域内に設置され、貯留タンクの底部側に吸引口を備え、第１の仕切板は、貯留タンクの底部側において第１の領域と第２の領域とを連通する開口部を形成するように設置され、第２の仕切板は、貯留タンクの上部側において第２の領域と第３の領域とを連通する開口部を形成するように設置され、真空発生装置の接続管は、第３の領域内にまで延在し、接続管の先端開口から混合水流を第３の領域内に供給して、第３の領域内の貯留水を第２の仕切板の上側の開口部から第２の領域内に流入させ、循環ポンプは、第２の領域内の底部側の貯留水を吸引口から吸引することが好ましい。
また、真空発生装置は、貯留タンクの底部に配置され、循環ポンプは、貯留タンクの底部側に吐出口を有し、真空発生装置の接続管は、第２の仕切板の貯留タンクの底部側の孔部を貫通して第３の領域内にまで延在することが好ましい。
【００１５】
また、真空発生装置は、貯留タンクの上部に配置され、循環ポンプの吐出口は、貯留タンクの上部まで延在し、真空発生装置の管継手は、貯留タンクの上部において循環ポンプ吐出口と接続されることが好ましい。
また、井戸は、複数の井戸からなり、真空発生装置のＴ字管の垂直管部は、集合管に接続され、集合管に複数の井戸にそれぞれ延びる複数の管状体が接続されることが好ましい。
また、複数の管状体は、それぞれ仕切弁及び逆止弁を介して集合管に接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、地中に設置された井戸から水を揚水するための負圧を発生させる真空発生装置を構成部品に容易に分解することができ、使用によって劣化しても、劣化した構成部品を容易に交換することができ、装置の性能を大きく劣化させることなく長期間にわたって使用することができる。
また、本発明によれば、上記効果に加え、真空発生装置の構成部品の腐食を無くす、又は防止することができ、構成部品の劣化を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ装置を用いるウェルポンプシステムの全体構成の一例を模式的に示すシステム構成図である。
【図２】図１に示すポンプ装置の構成の一例を模式的に示す上面図である。
【図３】図２に示すポンプ装置を模式的に示す正面断面図である。
【図４】図１に示すポンプ装置に用いられる本発明に係る真空発生装置の構成の一例を模式的に示す斜視図である。
【図５】図４に示す真空発生装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図１に示すウェルポンプシステムの井戸の構成の一例を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るポンプ装置、及びこれに用いられる真空発生装置を添付の図面に示す好適実施形態を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るポンプ装置を用いるウェルポンプシステムの全体構成の一例を模式的に示すシステム構成図である。図２及び図３は、それぞれ図１に示すポンプ装置の構成の一例を模式的に示す上面図及び正面断面図である。図４及び図５は、それぞれ図１に示すポンプ装置に用いられる本発明に係る真空発生装置の構成の一例を模式的に示す斜視図及び断面図である。
図１に示すウェルポンプシステム１０は、小面積・小規模のウェルポイントや観察井戸からの揚水作業等のように、小面積・小規模の地下水低下工法や揚水作業を実施するためのもので、本発明の一実施形態に係るポンプ装置１２と、地中に設置された複数（図示例では５つ）の揚水井戸１４と、複数の揚水井戸１４内にそれぞれ延在する複数（図示例では５つ）の管状体１６と、複数の管状体１６が接続され、その一端がポンプ装置１２に接続される集合管１８とを有する。
【００１９】
図１、図２及び図３に示すように、本発明のポンプ装置１２は、地中に設置された揚水井戸１４から地下水等の処理水を揚水するためのものであって、揚水された処理水を貯留する貯留タンク２０と、貯留タンク２０内に設置されて、貯留タンク２０内の貯留水を吸引し、加圧水を吐出する循環ポンプ２２と、循環ポンプ２２から吐出される加圧水を噴出させて得られる噴流水によって真空又は負圧、例えば最大真空度が−０．０９ＭＰａまでの真空を発生させ、発生された真空によって揚水井戸１４からの処理水を揚水して、揚水された処理水と噴流水との混合水流を貯留タンク２０に供給する真空発生装置２４と、貯留タンク２０内の貯留水を貯留タンク２０の外部に排水する排水ポンプ２６と、を有する。
なお、図１及び図２において、真空発生装置２４から延びる集合管１８の位置が逆になっているが、理解を容易にするためのものであり、ポンプ装置１２の設置位置に応じて、どのように配置しても良いことは勿論である。
【００２０】
貯留タンク２０は、図２及び図３に示すように、上部が開放された直方体形状を成し、その内部に地中に設置された揚水井戸１４から揚水された処理水を貯留するためのもので、その内壁面には、２枚の第１及び第２の仕切板２８ａ及び２８ｂが取り付けられている。貯留タンク２０の内部は、第１の仕切板２８ａによって、一端側（図中左側）の第１の領域２０ａと中央の第２の領域２０ｂとに仕切られ、第２の仕切板２８ｂによって、第２の領域２０ｂと他端側（図中右側）の第３の領域２０ｃとに仕切られ、３つの領域に分けられている。
第１の仕切板２８ａは、貯留タンク２０の底部側において、第１の領域２０ａと第２の領域２０ｂとを連通する開口部２９ａが形成されるように貯留タンク２０内に設置される。開口部２９ａは、図示例では、第１の仕切板２８ａを貯留タンク２０の底部から離間させて取り付けることにより形成されているが、第１の仕切板２８ａ自体に形成されていても良い。
第２の仕切板２８ｂは、貯留タンク２０の上部側において、第３の領域２０ｃと第２の領域２０ｂとを連通する開口部２９ｂが形成されるように貯留タンク２０内に設置される。開口部２９ｂは、図示例では、第２の仕切板２８ｂ自体に形成されているが、第２の仕切板２８ｂを貯留タンク２０の上部から下方に離間させて取り付けることにより形成されても良い。
【００２１】
また、第３の領域２０ｃを形成する貯留タンク２０の他端側（図中右側）の側壁面の中央下側には、ドレン２１ａが設けられている。
また、第１の領域２０ａを形成する貯留タンク２０の一端側（図中左側）の側壁面の下側には、排水ポンプ２６の設置位置の近傍に、ドレン２１ｂが設けられている。
また、貯留タンク２０の長方形を成す４辺の対向する長手方向の２辺の上壁面には、貯留タンク２０を吊り下げるためのフック（図示せず）を引っ掛けるそれぞれ２つ、合計４つのフック穴２１ｃが設けられている。
なお、図示例では、第２の領域２０ｂを形成する貯留タンク２０の長手方向の一側壁面（図２中上側壁面）の上側には、集合管１８が貫通するように設けられているが、貯留タンク２０の上壁面の上方を通るように設けても良いのは勿論である。
また、第１の領域２０ａを形成する貯留タンク２０の一端側（図中左側）の外側壁面には、循環ポンプ２２及び排水ポンプ２６、並びに循環ポンプ２２及び排水ポンプ２６を駆動する電源、例えば２００ＶＡＣ電源（図示せず）に接続され、循環ポンプ２２の駆動を制御する制御盤２１ｄが取り付けられている。
【００２２】
貯留タンク２０の第１の領域２０ａには、その略中央に循環ポンプ２２が、その脇（図２中上側）に排水ポンプ２６が設置されている。
循環ポンプ２２は、貯留タンク２０内の貯留水を吸引し、加圧水を真空発生装置２４に吐出するための水中ポンプで、第１の領域２０ａ内の略中央に設置され、貯留タンク２０の底部側に吸引口２２ａを備え、循環ポンプ２２の頂部から上側に延びる吐出管２２ｂを備え、吐出管２２ｂの先端は吐出口（図示せず）となり、吐出管２２ｂの先端外側にはフランジ２２ｃが形成され、先端部分は、フランジ付管継手（図示せず）として機能する。なお、図示例では、吐出管２２ｂは、第１の仕切板２８ａを貫通するように設けられているが、第１の仕切板２８ａの上方を通るように設けても良いのは勿論である。循環ポンプ２２としては、特に制限的ではなく、公知の水中ポンプを用いることができるが、例えば５．５〜７．５ＫＷのものを用いることができる。
なお、貯留タンク２０は、少なくとも循環ポンプ２２が吐出口２２ｃから加圧水を吐出するために、吸引口２２ａから吸引する必要のなる水量の貯留水を予め貯留しておく必要があるのは勿論である。
排水ポンプ２６は、貯留タンク２０内の貯留水が増加して溢れないように、貯留タンク２０内の貯留水を貯留タンク２０の外部に排水するためのものである。排水ポンプ２６としては、特に制限的ではなく、公知の排水ポンプを用いることができるが、例えば２．２〜３．７ＫＷのものを用いることができる。
【００２３】
真空発生装置２４は、図示例では、貯留タンク２０の第２の領域２０ｂの上部に配置され、循環ポンプ２２から吐出される加圧水を噴出させて得られる噴流水によって発生された真空によって揚水井戸１４からの水を揚水し、揚水された水と噴流水との混合水流を貯留タンク２０に供給するためのものであって、図４及び図５にその詳細を示すように、ノズル３０と、管継手３２と、Ｔ字管３４と、水流受け座３６ａを持つ接続管３６とを有する。
ノズル３０は、循環ポンプから吐出される加圧水を噴出するものであり、図５に示すように、基端側の加圧水の入口３０ａ、先端側の噴流水の噴出口３０ｂ、及び入口３０ａから噴出口３０ｂに向かって漸次縮経する内壁面３１ａを持つ縮経部３０ｃと、噴出口３０ｂの直径と同じ内径の内壁面３１ｂを持つ平行部３０ｄと、縮経部３０ｃの入口３０ａ側の基端部に外側に突出して形成されたフランジ部３０ｅと、を備える。
【００２４】
ここで、ノズル３０の縮経部３０ｃの内壁面３１ａは、入口３０ａの直径から噴出口３０ｂの直径まで直線的に縮経しているが、曲線的に縮経するものであっても良いし、その途中で内径が変化しない平行部分を1以上有していても良い。ノズル３０は、図示例では、基端側に縮経部３０ｃを、先端側に平行部３０ｄを備えているが、基端側に平行部を、先端側に縮経部を備えていても良いし、基端側、及び先端側のいずれの側にも平行部を持たず、縮経部のみ、又は途中に平行部を持つ縮経部のみを備えるものであっても良い。
なお、ノズル３０の入口３０ａ及び噴出口３０ｂの各直径、並びにノズル３０又は縮経部３０Ｃの長さは、到達する真空（負圧）、及び揚水する水量に応じて適宜設定すればよい。特に、入口３０ａ及び噴出口３０ｂの各直径、並びにノズル３０又は縮経部３０ｃの長さは、水量に応じて設定するのが好ましい。
【００２５】
管継手３２は、管本体３２ａの基端部の外側にフランジ３２ｂが形成されたフランジ付管継手であって、基端側で循環ポンプ２２の加圧水の吐出口に接続され、先端側でノズル３０の基端側を覆うと共にノズル３０の入口３０ａ側の基端部を密封して、かつ取り外し可能に支持するためのものである。
管継手３２の管本体３２ａの基端部の内側部分には、ノズル３０のフランジ部３０ｅを嵌入させるための凹部３２ｃが形成されており、フランジ部３０ｅの外径を凹部３２ｃの内径より僅かに大きくして締まり嵌めの関係になるようにして、そのままフランジ部３０ｅを凹部３２ｃに打ち込んで嵌入させることにより、又は、ノズル３０のフランジ部３０ｅと管継手３２の凹部３２ｃとの当接部分（特に、突き当て部分）にパッキンやシール材を介在させて、フランジ部３０ｅを凹部３２ｃに打ち込んで嵌入させることにより、両者間をシールすることができるし、管継手３２によってノズル３０を支持することができる。
なお、本発明では、ノズル３０のフランジ部３０ｅの管継手３２の凹部３２ｃへの嵌入接続は、これに限定されず、両者間のシール（密封）、支持、及び取外しが可能であれば、いかなる接続方法であっても良い。
【００２６】
ノズル３０のフランジ部３０ｅを管継手３２の凹部３２ｃに嵌入させた状態で、管継手３２のフランジ３２ｂと循環ポンプ２２の吐出管２２ｂのフランジ２２ｃとの当接部分にパッキンやシール材を介在させて両フランジ３２ｂと２２ｃとを図示しない固定具、例えばボルト及びナットを用いて固定することにより、循環ポンプ２２の吐出管２２ｂと真空発生装置２４のノズル３０とを接続して、吐出管２２ｂの吐出口とノズル３０の入口３０ａとを連結することができる。こうして、管継手３２は、その凹部３２ｃにノズル３０の入口３０ａ側の基端部のフランジ３０ｅを密封して支持することができる。
また、管継手３２のフランジ３２ｂと循環ポンプ２２の吐出管２２ｂのフランジ２２ｃとを、両者の固定具を取り外すことにより分解し、管継手３２の凹部３２ｃからノズル３０のフランジ部３０ｅを打ち込み嵌め合いの状態から引き抜いて抜き出すことにより、管継手３２からノズル３０を取り外すことができる。
【００２７】
Ｔ字管３４は、基端側の入側開口３４ａ、先端側の出側開口３４ｂ、及び両者を連通し、１方向に貫通する、両者と同径の貫通孔３４ｃを備える直管部３５ａと、この直管部３５ａに略垂直に接続され、外側の吸引開口３４ｄ、及び吸引開口３４ｄと直管部３５ａの貫通孔３４ｃとを連通する、吸引開口３４ｄと同径の孔部３４ｅを有する垂直管部３５ｂとを有する。
直管部３５ａは、その内部に、ノズル３０の先端側の平行部３０ｄ及び縮経部３０ｃの一部、例えば半部と、接続管３６の水流受け座３６ａとを収納し、ノズル３０の先端側の吐出口３０ｂは、垂直管部３５ｂの孔部３４ｅの先端側の端部の延長線と一致する接続管３６の入口３６ｂ、即ち、水流受け座３６ａの入口３６ｂに近接した位置に配置される。
垂直管部３５ｂの吸引開口３４ｄには、垂直管部３５ｂは、複数の揚水井戸１４内にそれぞれ延びる複数の管状体１６が接続される集合管１８が、例えばその先端が嵌入されて接続される。なお、集合管１８の先端の吸引開口３４ｄへの嵌入接続は、上述したノズル３０のフランジ部３０ｅの管継手３２の凹部３２ｃへの嵌入接続と同様に行うことができる。
【００２８】
直管部３５ａの入側開口３４ａ及び貫通孔３４ｃの内径は、管継手３２の管本体３２ａの外径よりわずかに大きく形成してそのまま、もしくは略同一に形成して、管継手３２の管本体３２ａの先端側の端部の外壁面にシール材を巻きつけて貼り付けた上で、管本体３２ａの先端部を、直管部３５ａの基端側の端部に入側開口３４ａから打ち込み嵌入して締まり嵌めの状態にして、管本体３２ａの外壁面と、直管部３５ａの内壁面とを、打ち込み密封してかつ堅固に固定して接続することができる。
また、管継手３２の管本体３２ａの先端側の端部を直管部３５ａの基端側の入側開口３４ａから引き抜いて抜き出すことにより、Ｔ字管３４の直管部３５ａから管継手３２の管本体３２ａを取り外すことができる。
なお、管継手３２の管本体３２ａの先端部と、Ｔ字管３４の直管部３５ａの基端部の接続は、上述したノズル３０のフランジ部３０ｅの管継手３２の凹部３２ｃへの接続と同様に行うことができ、密封し、かつ取り外し可能であれば、逆に、管本体３２ａの先端部に直管部３５ａの基端部を嵌入するものであっても良いし、両者の端部をその他の管継手を用いて接続するものであっても良いし、また、直接、又は連結部材を介して密封してかつ取り外し可能に接続するものであっても良い。
【００２９】
接続管３６は、ノズル３０の噴出口３０ｂの直径より大きい内径を持ち、その入口３６ｂがノズル３０の先端側の噴流水の噴出口３０ｂに対向し、かつ近接して配置される水流受け座３６ａを備える。水流受け座３６ａは、接続管３６の内径を構成する内壁面からその入口３６ｂに至る内側に湾曲する内壁面を持つ。
ノズル３０の噴出口３０ｂから噴流水が、接続管３６の水流受け座３６ａに向けて噴出されることにより、噴出口３０ｂと水流受け座３６ａとの間の空間３７には、真空又は負圧が発生され、Ｔ字管３４の直管部３５ａの貫通孔３４ｃ及び垂直管部３５ｂの孔部３４ｅも真空又は負圧となる。その結果、真空発生装置２４では、ノズル３０の噴出口３０ａから噴出される噴流水によって水流受け座３６ａと噴出口３０ａとの間に存在するＴ字管３４内の空間３７が真空又は負圧となり、Ｔ字管３４の垂直管部３５ｂの孔部３４ｅには、揚水井戸１４から処理水が吸引揚水され、噴流水と混合され、混合水流となって、水流受け座３６ａを通り、接続管３６内を流下する。
【００３０】
接続管３６は、基端側の端部において水流受け座３６ａが形成された接続部３８ａと、接続部３８ａより大径の大径部３８ｂと、大径部３８ｂから先端側に延びる延長管部３８ｃとからなる。接続部３８ａの外径は、直管部３５ａの出側開口３４ｂ及び貫通孔３４ｃの内径よりわずかに大きく、もしくは略同一に形成されており、接続部３８ａの外壁面にシール材を巻きつけて貼り付けた上で、接続部３８ａを直管部３５ａの先端側の端部に出側開口３４ｂから嵌入して締まり嵌めの状態にして、接続部３８ａの外壁面と、直管部３５ａの内壁面とをシール材を介して密封してかつ堅固に固定して接続することができる。
【００３１】
また、接続管３６の基端側の接続部３８ａを直管部３５ａの先端側の出側開口３４ｂから引き抜いて抜き出すことにより、Ｔ字管３４の直管部３５ａから接続管３６の接続部３８ａを取り外すことができる。
なお、接続管３６の基端側の接続部３８ａと、Ｔ字管３４の直管部３５ａの先端部（出側開口３４ｂ）の接続は、上述したノズル３０のフランジ部３０ｅの管継手３２の凹部３２ｃへの接続と同様に行うことができ、密封し、かつ取り外し可能であれば、逆に、接続部３８ａに直管部３５ａの先端部を嵌入するものであっても良いし、両者の端部をその他の管継手を用いて接続するものであっても良いし、また、直接、又は連結部材を介して密封してかつ取り外し可能に接続するものであっても良い。
【００３２】
延長管部３８ｃは、貯留タンク２０の第２の領域２０ｂから第３の領域２０ｃまで延在しており、その先端開口（排出口）３８ｄが貯留タンク２０側に向けて設けられており、ノズル３０の噴出口３０ａから噴出された噴流水とＴ字管３４の直管部３５ａから吸引揚水された処理水とが混合されて、接続管３６の接続部３８ａの水流受け座３６ａを通過し、接続管３６の大径部３８ｂ及び延長管部３８ｃ内を流下する混合水流は、貯留タンク２０の第３の領域２０ｃに供給される。その結果、貯留タンク２０の貯留水は、循環ポンプ２２で加圧水とされ、真空発生装置１４のノズル３０で噴流水とされるが、再び貯留タンク２０に戻される。
このように、真空発生装置１４の接続管３６の延長管部３８ｃは、貯留タンク２０の第３の領域２０ｃにまで延在しているので、延長管部３８ｃの先端の排出口３８ｄから混合水流を第３の領域２０ｃ内に供給して、第３の領域２０ｃ内の貯留水を第２の仕切板２８ｂの上側の開口部２９ｂから第２の領域２０ｂ内に流入させることができる。その結果、循環ポンプ２２は、第２の領域２０ｂ内の底部側の貯留水を貯留タンク２０の底部側の吸引口２２ａから吸引することができる。
【００３３】
真空発生装置２４の構成部品のノズル３０、管継手３２、Ｔ字管３４、及び水流受け座３６ａを持つ接続管３６は、以上のように取り外し可能に構成されるので、交換可能であり、噴流水を噴出するノズル３０、噴流水と吸引揚水された処理水との混合水流がぶつかって通る水流受け座３６ａを持つ接続管３６、及び揚水井戸１４から吸引揚水された処理水が通るＴ字管３４が、流体摩擦やキャビテーションによって劣化したとしても、上記構成部品の少なくとも１つ、好ましくは、少なくともノズル３０、Ｔ字管３４、及び水流受け座３６ａを持つ接続管３６は、交換することができる。
【００３４】
なお、本発明の真空発生装置２４の少なくともノズル３０、Ｔ字管３４、及び水流受け座３６ａを持つ接続管３６は、好ましくはさらに、管継手３２は、さらに真空発生装置２４を構成する全ての構成部品は、樹脂で構成された樹脂製部品であることが好ましい。ノズル３０、Ｔ字管３４、及び水流受け座３６ａを持つ接続管３６、及び管継手３２等の真空発生装置２４の構成部品は、モールドによる射出成形方法等の方法により成形して得られるものであっても良いし、無垢の樹脂材や、従来公知の樹脂製部品等から切削加工等による方法で製作されたものであってもよい。
真空発生装置２４の構成部品を樹脂製にすることにより、構成部品の腐食を防止することができ、真空発生装置２４の真空度や負圧の低下等の性能劣化や、漏れや詰りによる異常の発生による使用停止等の危険性を防止することができる。
【００３５】
真空発生装置２４の構成部品を製造するための樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン類、ポリ（メタ）アクリル酸アルキル類等の熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂については特に高分子量のものが好ましく、例えば、平均分子量５０〜６００万の超高分子量のものが好ましい。また、エンジニアプラスチックスであってもよく、具体例として、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル類、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂が挙げられる。さらに、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、液晶ポリマー等のスーパーエンジニアリング樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、ＤＡＰ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂も好適に用いることができる。これらのなかでも、超高分子量のポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂が好ましく用いることができる。
【００３６】
集合管１８は、本発明のポンプ装置１２の真空発生装置２４のＴ字管３４の垂直管部３５ｂに接続されると共に、複数の管状体１６をそれぞれ接続するためのもので、真空発生装置２４で発生された真空又は負圧を各管状体１６に伝播し、各管状体１６によって揚水井戸１４から揚水された処理水を集め、Ｔ字管３４の垂直管部３５ｂに吸引供給する。集合管１８に接続される管状体１６の数は、特に制限的ではないが、例えば、ウェルポイント工法に使用する場合には、５〜１０本とするのが好ましい。集合管１８も、また、樹脂製としても良く、腐食等の危険性を防止することができる。
また、集合管１８に各管状体１６を接続する際には、それぞれ、分岐バルブ、又は仕切弁４０及び逆止弁４２を介して接続するのが好ましく、また、複数の管状体１６の各真空又は負圧を検査し、バランスを取り、調整をするために、それぞれ仕切弁４０よりも集合管１８側に圧力計（図示せず）を取り付けておくのが好ましい。
管状体１６は、柔軟性のあるゴム製、又は樹脂製のホースなどを用いることができる。
以上のように構成される本発明のポンプ装置１２は、貯留タンク２０にコンパクトにまとまっているので、小型省スペースであり、車載式としても使用することができる。
本発明に係るポンプ装置及びこれに用いられる真空発生装置は、基本的に以上のように構成される。
【００３７】
図１に示す揚水井戸１４は、図６に拡大して示すように、地表面ＧＬから地中に埋設される、側面に吸水のための多数の穴４４ａが形成された鉄管４４と、鉄管４４の多数の穴４４ａの部分を覆う金網４６と、鉄管４４の上部に取り付けられる管状体１６を密封して取り付けるためのソケット４８と、を有する。
金網４６は、鉄管４４の下側に、例えば、埋め込まれた部分の下側２／３に形成された多数の穴４４ａの部分を覆い、地下水と土砂とを分離して地下水などの処理水のみを通過させるためのもので、ストレーナとして機能し、金網４６を通過した処理水は、穴４４ａから鉄管４４内に吸引される。
【００３８】
本発明においては、真空発生装置２４による真空度を最大−０．０９ＭＰａまで上げることができるので、揚水井戸１４の深さを最大９ｍとすることができるので、鉄管４４の埋め込み長さも最大９ｍとすることができる。なお、図６においては、一例として、揚水井戸１４の深さ６ｍとし、鉄管４４の埋め込み長さを６ｍとする時、金網４６で覆われる部分は、鉄管４４の下側の４ｍであることを示している。
揚水井戸１４は、地盤改良や地下水低下などの種々の工法において、処理水を汲み上げる必要のある井戸であれば、特に制限的ではないが、例えば、小規模ウェルポイント工法に用いられる揚水のためのウェルポイントや井戸、観測のやめの観測井戸などを上げることができる。
本発明に係るポンプ装置を用いるウェルポンプシステムは、基本的に以上のように構成される。
【００３９】
上述したポンプ装置１２では、循環ポンプ２２は、その吐出口が循環ポンプ２２の頂部から上側に延びる吐出管２２ｂの先端に設けられており、真空発生装置２４は、貯留タンク２０の上部に配置されているが、本発明は、これに限定されず、吐出口が、吸引口と同様に、貯留タンク２０の底部近傍に設けられた循環ポンプを用いても良いし、真空発生装置２４は、貯留タンク２０の底部に配置しても良く、真空発生装置２４の接続管３６は、第２の仕切板２８ｂの貯留タンク２０の底部側に設けられた孔部を貫通して第３の領域２０ｃ内にまで延在させても良い。
【００４０】
以上、本発明のポンプ装置、及びこれに用いられる真空発生装置についての種々の実施形態および実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施形態および実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良又は変更をしてもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ウェルポンプシステム
１２  ポンプ装置
１４  揚水井戸
１６  管状体
１８  集合管
２０  貯留タンク
２２  循環ポンプ
２４  真空発生装置
２６  排水ポンプ
２８ａ、２８ｂ  仕切板
３０  ノズル
３２  管継手
３４  Ｔ字管
３６  接続管
３６ａ  水流受け座
【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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