(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力流体エネルギー変換効率を高め、且つ加圧ポンプの能力に応じて吸水物の揚程、吐出量を選定できるジェットポンプを提供する。【解決手段】空気層形成管５８から噴射された圧流はエネルギー変換チューブ６１に到達するまで吸引管６３の内径と略同距離の吸引室空間部６８を通過するが圧流外周部に空気を含んだ圧流で被覆し又空気層形成管の整流溝で狭窄圧縮されて高速流体になるため直進性を増し拡散することなく空気層形成管の孔径と同形であるエネルギー変換チューブに突流することになる。エネルギー変換チューブの圧流入口端面は広角になっている為エネルギー変換チューブに突入漏れする圧流を極度に減らす働きをしている。【選択図】図４
0003192927.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
密閉されたケーシングの内部に加圧ポンプから延長される配管側の圧流上手方向から同一線上に噴射ノズル、空気層形成管、エネルギー変換チューブの貫通した孔を有するジェットポンプにおいて、加圧ポンプから延長される配管と連接する噴射ノズルの孔径は当該配管内径と略同径を有し圧流下手側に向かって孔径を噴射ノズルの略中間部まで上記配管と連接する孔径よりテーパ状に小径にして所謂ラッパ形状とし、当該噴射ノズルの略中間部から圧流下手側に向かい上記小径にした孔径と同径の孔を当該噴射ノズル孔径中心線と平行に当該噴射ノズル出口端部まで延長させ、上記平行な孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔になる整流溝を設け、当該整流溝が上記テーパ最少径の位置から噴射ノズル出口端部まで当該孔中心線と平行に延長されている構造を有し、当該噴射ノズルから圧流下手方向に当該噴射ノズル孔径中心線と同一線延長上に当該噴射ノズル出口端部孔径より大径である孔径を有した空気層形成管を有し、当該空気層形成管の孔径は圧流入端部と圧流出端部が同径で平行に貫通され、当該孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔に整流溝を設け当該空気層形成管の圧力端部から当該空気層形成管の圧流出端部まで当該孔径中心線と平行に延長されている構造を有し、上記噴射ノズルと上記空気層形成管の間の間隙に上記ケーシングと貫通している吸気口を設け、当該吸気口と連結し当該ケーシングの外側には吸気管を設け、当該吸気管には調節バルブを設けた構造を成し、上記空気層形成管より圧流下手方向には上記ケーシングと貫通した吸引管を設け、当該吸引管の内径と略同距離を隔てて上記空気層形成管の中心線と同一線延長線上にエネルギー変換チューブを設け、当該エネルギー変換チューブの圧流入側端面の孔径は上記空気層形成管の孔径より大径で圧流下手側方向にテーパ状即ちラッパ状に狭窄して当該エネルギー変換チューブの最少孔径は上記噴射ノズルの孔径と上記吸水管の内径との総和の孔径の構造を有し、当該エネルギー変換チューブの最少孔径は圧流上手方向から下手方向に平行に貫通して、最少孔径の全長は上記空気層形成管の全長と同一あるいはそれ以上の長さを有している構造を特徴とするジェットポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のジェットポンプであって、上記噴射ノズルの整流溝と上記空気層形成管の整流溝の形状が孔径中心線に対して断面上、コの字形状、半楕円形状、半円形状等、上記噴射ノズルの整流溝と上記空気層形成管の整流溝の断面形状を拘束しないことを特徴とするジェットポンプ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、汚染土壌浄化システムに不可欠な個液を圧送する混気ジェットポンプに関するもので、更に詳細には、流体を含む固塊物を吸引して圧送したり、吸引脱水装置の負圧を形成したり、低位置から高位置に移送するためのジェットポンプの圧力流体エネルギー変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のジェットポンプであるベンチュリー式の負圧形成装置は加圧された流体を噴射ノズルから噴射しこの圧力流体を略音速でベンチュリー部もしくはスロート部を流送させた時当該部分にベルヌーイの定理による負圧を形成し、この形成された負圧を取り出して利用するようにした構造であることから、ジェットポンプはベンチュリー部もしくはスロート部での乱流やキャビテーションによる障害を非常に受けやすいものであった。
【０００３】
そこで、ベンチュリー部もしくはスロート部の口径とこれらを流送する圧力流体の流送径とは常時一定の関係に保たなくてジェットポンプの良好な効率を維持することができない。その為、ベンチュリー部もしくはスロート部の口径とこれらを流送する圧力流体の流速並びに流送径を設定する場合には圧力流体を噴射する噴射ノズルの口径並びに加圧ポンプの圧力等の設定も個々の作業に合わせて同時に行わなくてはならないという問題があった。
【０００４】
また、作業に合わせてベンチュリー部もしくはスロート部の口径、圧力流体を噴射する噴射ノズルの口径、並びに圧力流体を形成するための加圧ポンプの圧力等を個々に設定しても負圧がベンチュリー部もしくはスロート部でのみ形成されることから、ベンチュリー部もしくはスロート部に背圧として作用する吸引負圧が吸引物量の変化により常時変動し、ジェットポンプの良好な負圧形成効率を維持することができない。
【０００５】
したがって、ベンチュリー部もしくはスロート部の口径を流送する圧力流体の流送径を設定することが難しく、斯かる部位の設定装置はジェットポンプが開発されてから今日に至るまで、実験によるデータの利用や積み重ねられた経験に頼るに留まっている。
【０００６】
加えて、負圧がベンチュリー部もしくはスロート部で形成されるために、このベンチュリー部もしくはスロート部から外れた部分で形成される負圧等を計算しようとする場合、圧力流体が流送する管径がテーパ状に形成されていることに加えて、流送する圧力流体の流送径も徐々に広がっており、両者の計算上の基準位置が定まらず、実用に対する作業量の計算式が立たない。したがって、上述したように、ジェットポンプを設計する際の資料として実験値や経験則に頼らざるを得ないのが現状である。
【０００７】
更に詳細には、ジェットポンプを凌渫等における固塊物を含んだスラリーの吸引・搬送等に利用すると固塊物を含んだスラリーの比重が大きくなり、キャビテーションの発生や固塊物のノズルやスロート部への接触や衝突による損傷が激しく、噴射圧力を高めれば高める程その損傷の程度は対数的に急増することになる。
【０００８】
したがって、ジェットポンプはキャビテーションによる障害や固塊物による損傷を防ぐ為、吸引用負圧力及び搬送用圧力は比較的低圧範囲でしか利用することができないという問題もあった。こうした一定条件下に限定されている従来のジェットポンプの構造では、上述のように噴射ノズルの噴射圧力・噴射ノズルの口径・スロート口径・噴射ノズルの噴射口とスロート開口始端との距離の何れを変えても性能に不安定を来す。
【０００９】
ましてや、圧力流体の噴射圧力を高めた場合には、直ぐに圧力流体によるキャビテーションで圧力流体の流送径が膨らみ、スロート部開口断面積を超え、その一部の圧力流体が減圧室内で逆流し、逆流する圧力流体に含まれる固塊物でスロートの開口端部等の損傷が著しくなってしまう。そのため、スロートの開口端部等の口径及び噴射ノズル口径とのバランスが非常に微妙で、一つの構造のジェットポンプに対する使用範囲は限定されてしまう結果となる。
【００１０】
上記の点を改良した方法として、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−９２１６号公開公報
【００１２】
同特許文献１の図２においては、貯水槽３２とこの貯水槽３２に貯溜された水３３を加圧する加圧ポンプ３４と加圧ポンプ３４で加圧された圧力水を噴射する噴射ノズル３５と噴射ノズル３５の噴射方向下手側部分に空気層形成管３６と空気層形成管３６の下手側に変換エネルギー第一取り出し用空間３７を介在させて配設されたエネルギー変換チューブ３８とから成る。
【００１３】
上記噴射ノズル３５と空気層形成管３６とはケーシング３９に一体形成されている。即ち、噴射ノズル３５は丸棒状のケーシング３９の一端からケーシング３９の略中間位置に小径の噴射口４０を透設して形成したもので空気層形成管３６はケーシング３９の他端部から噴射ノズル３５の噴射口４０より大径のジェット流送孔５２を穿設しジェット流送孔５２の噴射ノズル３５側端部に吸気管４３を備えた吸気口４２を設けて構成されている。
【００１４】
上記エネルギー変換チューブ３８は空気層形成管３６より大径の直管状に形成され、その直管部分は入口側の口径に対して３倍以上の長さにしてある。空気層形成管３６側部分は４４となりエネルギー変換チューブ３８の後述する仮想連続ピストンより下手側で吐出側には変換エネルギー第二取り出し口４５が形成される。
【００１５】
上記のように形成されたジェットポンプの作用を次に説明する。
先ず、加圧ポンプ３４が駆動されて貯水槽３２に貯溜された水３３をストレーナ５０から吸引して加圧し、この加圧された高圧の圧力流体を噴射ノズル３５から空気層形成管３６内に噴射する。こうして高圧の圧力流体が噴射ノズル３５から空気層形成管３６内に噴射されると、空気層形成管３６内を流送するジェット流５１の速度により空気層形成管３６のジェット流送孔５２内がベルヌーイの定理により負圧となり、外気を吸気管４２から吸気口４３を通じて空気層形成管３６内に吸引する。
【００１６】
空気層形成管３６内に吸引された空気はここを流送するジェット流５１に吸着されジェット流５１と共に流送するので、ジェット流５１は図３に想像線で示すように、その周囲に空気層４１を形成した状態となりエネルギー変換チューブ３８に突入する。エネルギー変換チューブ３８に突入したジェット流５１は、その周囲に形成された空気層４１によりその外方の静止している空気層並びにエネルギー変換チューブ３８の内周面部分との間の摩擦を減じるので、その流送径は広がらず、周囲の空気層４１の厚みが徐々に薄くなりながらも、ジェット流５１の流勢が減衰するのを防止する。
【００１７】
こうしてジェット流５１がエネルギー変換チューブ３８内を流送する場合、図３中にエネルギー変換チューブ３８内の黒矢印で示す抵抗５５に打ち勝ちながら流送し、周囲の空気層４１の厚みがなくなったり、エネルギー変換チューブ３８内の抵抗５５が強くジェット流５１が一気に広げられると、このところにエネルギー変換チューブ３８内に点線網目模様部分に、その出口方向に連続して作用する仮想ピストン５６が形成される。
【００１８】
仮想ピストン５６の上手側部分には負圧が形成され、仮想ピストン５６のジェット流下手側部分はその空間部分が圧縮される。仮想ピストン５６の上手側部分で形成された負圧は、変換エネルギー第一取り出し口５４から吸引負圧として取り出され、凌渫汚泥の吸引や脱水機の吸引負圧として利用されるのである。また仮想ピストン５６のジェット流５１の下手側部分で圧縮された加圧力は、吸引された汚泥を変換エネルギー第二取り出し口４５から固気液分離装置に圧送したり、高所に設置された脱水装置に揚げたりするのに利用されるのである。
【００１９】
変換エネルギー第二取り出し口４５から高所に設置された脱水装置に揚げる時の揚程圧力を算出する方法を次に説明する。変換エネルギー第二取り出し口４５からの揚程圧力はエネルギー変換チューブ３８の面積と噴射ノズルの面積との面積比で圧力流体の圧力を除し、これに密度変化率を乗じて表される。
【００２０】
これを数式で表すと次のようになる。
駆動源としてのジェット噴射圧力Ｐの単位をｋｇ／ｃｍ２  で入力する場合には揚程ｈ＝〔ｐ×１０／（ｍ／ａ）〕×ａｖとなり、駆動ポンプの揚程ｐｈの単位をｍとして入力する場合には、揚程ｐｈ＝〔ｐ／（ｍ／ａ）〕×ａｖとなる。
【００２１】
上記数式で使用する記号のｍは、エネルギー変換チューブの断面積で、その単位はｍ
２  、ａｖはエネルギー変換チューブ内での圧縮開放による気体膨張並びに速度エネルギー慣性力を加味した混気ジェットの密度変化率である。
【００２２】
上記数式を用いて、例えば加圧ポンプの揚程力ｐ＝３００ｍ（ジェット流噴射圧力換算で３０００ｋｇ／ｃｍ２  ）の高圧で噴射ノズルの口径ａ＝５ｍｍφ、エネルギー変換チューブの口径ｍ＝１００ｍｍφの圧力流体のエネルギー変換装置の揚程ｈを算出すると、〔３００×１０／（０．００７８５／０．００００１９６２５）〕×１．８５＝１３．８７５ｍとなる。即ち、１３．８７５ｍの揚程力を得ることができるのである。因みに、この場合の揚水量ｑの算出は、揚水量ｑ＝〔（ｍ−ａ）×（√（ｈ×１９．６）〕×ｑｘで表される。
【００２３】
上記計算式におけるｑｘは、流送管内の抵抗等を勘案した液体スリップ率であって、本例では、ｑｘ＝０．５５５６である。したがって、本例の揚水量ｑ＝〔（０．００７８３０４）×（√（１３．８７５×１９．６））〕×６０×０．５５６＝４．３０４７ｍ３  ／ｍｉｎとなる。これらを基に圧力流体のエネルギー変換装置の構造及び機能の数値を算出すると下記の通りとなる。
【００２４】
（１）噴射ノズル口径・・・・・・・・・・・・・５．００ｍｍ
（２）ジェット噴射圧力・・・・・・・・・・３００．００ｋｇ／ｃｍ２  
（３）使用ジェット水量・・・・・・・・・・２８５．３６ｌ／ｍｉｎ
（４）エネルギー変換チューブ口径・・・・・１００．００ｍｍ
（５）最大揚程・・・・・・・・・・・・・・・１３．８８ｍ
（６）最大汲み上げ量・・・・・・・・・・・・・４．３０ｍ３  ／ｍｉｎ
（７）真比重・・・・・・・・・・・・・・・・・２．６０
（８）空隙率・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６０
（９）見かけ比重・・・・・・・・・・・・・・・１．５６
（１０）全比重・・・・・・・・・・・・・・・・１．９６
（１１）吸引含砂率・・・・・・・・・・・・・３０．００％
（１２）排出含砂率・・・・・・・・・・・・・２８．１３％
（１３）比重損失・・・・・・・・・・・・・・・２．９５ｍ
（１４）ジェット水量・・・・・・・・・・・・・０．２９ｍ３  ／ｍｉｎ
（１５）全水量及び全流送量・・・・・・・・・・３．６７ｍ３  ／ｍｉｎ
（１６）流送管長・・・・・・・・・・・・・・５０．００ｍ
（１７）流送管口径・・・・・・・・・・・・２００．００ｍｍ
（１８）流送管内摩擦係数・・・・・・・・・・・０．８０
（１９）流送管内流速・・・・・・・・・・・・・１．９５ｍ／ｓｅｃ
（２０）流送管内抵抗等による損失水頭・・・・・０．８７ｍ
（２１）全実揚程・・・・・・・・・・・・・・・３．８２ｍ
（２２）利用可能な揚程〔（５）−（２１）〕・１０．０５ｍ
（２３）ヘッドバランス・・・・・・・・・・・・０．０５ｍ
（２４）最終汲揚量・・・・・・・・・・・・・・３．１２ｍ３  ／ｍｉｎ
（２５）揚土砂量毎分・・・・・・・・・・・・・０．９４ｍ３  ／ｍｉｎ
（２６）１日（８時間連続）揚土砂量・・・・４４９．０３ｍ３  ／日
【００２５】
次に、加圧ポンプの揚程力ｐ＝５0ｍ（ジェット流噴射圧力換算で５ｋｇ／ｃｍ２  ）の低圧で噴射ノズルの口径ａ＝５０ｍｍφ、エネルギー変換チューブの口径ｍ＝１００ｍｍφの圧力流体のエネルギー変換装置の揚程ｈを算出すると、〔５×１０／（０．００００５／０．００００１９６２５）〕×１．８５＝２３．１２５ｍとなる。即ち、２３．１２５ｍの揚程力を得ることができるのである。因みに、この場合の揚水量ｑは、散水量ｑ＝〔（０．００５８８７５）×（√（２３．１２５×１９．６））〕×６０×０．５５６＝４．１７８４ｍ３  ／ｍｉｎとなる。これらを基に圧力流体のエネルギー変換装置の構造及び機能の数値を算出すると下記の通りとなる。
【００２６】
（１）噴射ノズル口径・・・・・・・・・・・・５０．００ｍｍ
（２）ジェット噴射圧力・・・・・・・・・・・・５．００ｋｇ／ｃｍ２  
（３）使用ジェット水量・・・・・・・・・３６８３．９２ｌ／ｍｉｎ
（４）エネルギー変換チューブ口径・・・・・１００．００ｍｍ
（５）最大揚程・・・・・・・・・・・・・・・２３．１３ｍ
（６）最大汲み上げ量・・・・・・・・・・・・・４．１８ｍ３  ／ｍｉｎ
（７）真比重・・・・・・・・・・・・・・・・・２．６０
（８）空隙率・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６０
（９）見かけ比重・・・・・・・・・・・・・・・１．５６
（１０）全比重・・・・・・・・・・・・・・・・１．９６
（１１）吸引含砂率・・・・・・・・・・・・・３０．００％
（１２）排出含砂率・・・・・・・・・・・・・１５．９４％
（１３）比重損失・・・・・・・・・・・・・・・３．０７ｍ
（１４）ジェット水量・・・・・・・・・・・・・３．６８ｍ３  ／ｍｉｎ
（１５）全水量及び全流送量・・・・・・・・・・７．３１ｍ３  ／ｍｉｎ
（１６）流送管長・・・・・・・・・・・・・１００．００ｍ
（１７）流送管口径・・・・・・・・・・・・２００．００ｍｍ
（１８）流送管内摩擦係数・・・・・・・・・・・０．８０
（１９）流送管内流速・・・・・・・・・・・・・３．８８ｍ／ｓｅｃ
（２０）流送管内抵抗等による損失水頭・・・・・６．９１ｍ
（２１）全実揚程・・・・・・・・・・・・・・・９．９８ｍ
（２２）利用可能な揚程〔（５）−（２１）〕・１３．１５ｍ
（２３）ヘッドバランス・・・・・・・・・・・・３．１５ｍ
（２４）最終汲揚量・・・・・・・・・・・・・・２．３８ｍ３  ／ｍｉｎ
（２５）揚土砂量毎分・・・・・・・・・・・・・０．７１ｍ３  ／ｍｉｎ
（２６）１日（８時間連続）揚土砂量・・・・３４０．８０ｍ３  ／日
【００２７】
以上で明らかなように、本例の流体エネルギー変換装置では、加圧ポンプの揚程力、即ち噴射ノズルの圧力が高い場合には噴射ノズルの口径を絞り、低い場合には噴射ノズルの口径を大きくするだけで、充分な揚程力や揚水量を確保することができるのである。
【００２８】
尚、図２は上記ジェットポンプの実施例である。図中において、２３はノズル、２４はキャビレスチューブ、２５は高圧水取付フランジ、２６はエアー導入バルブ、２７はデリベリ、２８は送水外筒、２９は固塊物吸引口、３０は送水外筒取付フランジである。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００２９】
ところで、前記従来のジェットポンプは、空気層形成管から噴射されるジェット流の拡散を考慮してエネルギー変換チューブの口径を噴射ノズルの口径に比して圧力が充満する以上に大きくしていることから、エネルギー変換チューブ内にて間隙が生じる。このことから、ベンチュリー効果で生じる負圧がエネルギー変換チューブ内で逆流の抵抗が生じ、圧力流体エネルギー変換効率を低くしている。
【００３０】
また、上記従来のジェットポンプの説明によれば、エネルギー噴射圧力が３００．００ｋｇ／ｃｍ２  （加圧ポンプ揚程３０００ｍ）の場合の揚程１０．０５ｍ、汲揚量３．１２ｍ３  ／ｍｉｎで、一方、エネルギー噴射圧力が５．００ｋｇ／ｃｍ２  （加圧ポンプ５０ｍ）の場合は揚程１３．１５ｍ、汲揚量２．３８ｍ３  ／ｍｉｎとなり、エネルギー噴射圧力の能力、即ち、加圧ポンプの能力に関わらず、ポンプの能力を示す揚程、汲揚量（吐出量）とも殆ど変化がないことを示している。換言すれば、使用する加圧ポンプの能力に応じて噴射ノズルの口径を変化させることであり、作業現場で求められる吸水物の吐出量、揚程とは無関係であり、自ずと作業内容が限定されることとなる。
【００３１】
本考案は、このような従来のジェットポンプの構成が有していた問題点を解決しようとするものであり、圧力流体エネルギー変換効率を高め、且つ加圧ポンプの能力に応じて吸水物の揚程、吐出量を選定できるジェットポンプを実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本考案は、上記従来の問題を解決するため、密閉されたケーシングの内部に圧流上手方向から同一直線上に噴射ノズル、空気層形成管、エネルギー変換チューブの貫通した孔を有するジェットポンプにおいて、加圧ポンプから延長される配管と連接する噴射ノズルの孔径は当該配管内径と略同径を有し、圧流方向下手側に向かって孔径を噴射ノズルの略中間部まで上記配管と連接する孔径よりテーパ状に小さくして所謂ラッパ形状とし、噴射ノズルの略中間部から圧流下手側に向い上記孔径と同径の孔を平行に噴射ノズル出口端部まで延長させ、上記平行な孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔に整流溝を設け、当該整流溝が上記テーパ最少径の位置から噴射ノズル出口端部まで当該孔中心線と平行に延長されている構造を有している。
【００３３】
上記の構造は、加圧ポンプから噴射ノズルまで配管は様々な曲管で連接されており、上記整流溝が無い場合配管内部を通る圧流はこの曲管の慣性を有しているため、噴射ノズルから吐出されると圧流は拡散するが、当該整流溝により噴射ノズルから吐出後も直進性を保持する。所謂水道蛇口で応用されている整流板と同じ原理である。
【００３４】
噴射ノズルから圧流下手方向に噴射ノズル孔径中心線と同一線上に噴射ノズル出口端部孔径より大径である孔径を有した空気層形成管を有し、上記空気層形成管の孔径は圧流入端部と圧流出端部が同径で平行に貫通され、当該孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔に整流溝を設け、空気層形成管の圧流端部から空気層形成管の圧流出端部まで当該孔中心線と平行に延長されている構造を有して、上記噴射ノズルと上記空気層形成管の間の間隙に上記ケーシングと貫通している吸気口を設け、当該吸気口と連結し当該ケーシングの外側には吸気管を設け、当該吸気管には調節バルブを設けた構造をなしている。
【００３５】
この構造により、噴射ノズルで直進性に整流された圧流が空気層形成管に突流する際に、上記吸気口から外気を吸引して圧流の外周を被覆し、圧流の拡散を防止すると共に、上記空気層形成管の内部にある整流溝によって外気を含んだ圧流が狭窄圧縮される為、当該空気層形成管を通過する圧流の内部より高速度となり、当該空気層形成管から噴射される圧流は直進性のある圧流となるのである。
【００３６】
上記空気層形成管より圧流下手方向には上記ケーシングと貫通した吸気管を設け、当該吸気管の内径と略同距離を隔てて当該空気層形成管の中心線と同一線上にエネルギー変換チューブを設け、エネルギー変換チューブの圧流入側端面の孔径は上記空気層形成管の孔径より大径で圧流下手側方向にテーパ状、即ちラッパ状に狭窄して当該エネルギー変換チューブの最少孔径は上記噴射ノズルの孔径と吸引管の内径との総和の孔径を有し、当該エネルギー変換チューブの最少孔径は圧流上手方向から下手方向に平行に貫通して最少孔径の全長は上記空気層形成管の全長と同一あるいはそれ以上の長さを有している構造である。
【００３７】
これにより、上記空気層形成管から噴射された圧流は、上記エネルギー変換チューブに到達するまで上記吸引管の内径と略同距離の吸引室空間部を通過するが、圧流外周部に空気を含んだ圧流で被覆し、また上記空気層形成管の整流溝で狭窄圧縮れされて高速整流になるため直進性を増し、拡散することなく上記エネルギー変換チューブに突流することになる。また、当該エネルギー変換チューブの圧流入口端面は広角になっている為、エネルギー変換チューブに突入漏れする圧流を極度に減らす働きをしている。
【００３８】
以上の構造で空気層形成管に充満した圧流が吸引管から吸引された吸引物と混合してエネルギー変換チューブに突入し、エネルギー変換チューブ内を圧流で充満させることから、ベンチュリー効果の理論に合致した形で連続して吸引室の負圧を発生させることになる。したがって、噴射ノズルの口径が同一と仮定した場合、加圧ポンプの揚程圧力が高ければ高いほど、吸引室を通過する圧流は高速となり、高い負圧を発生させる為、その結果強い吸引力を生じることとなる。
【考案の効果】
【００３９】
本考案のジェットポンプによれば、該ジェットポンプの噴射ノズルの口径が同一である場合、加圧ポンプの吐出量、揚程力に応じた該ジェットポンプの吸引力、吐出力が得られる為、吸引物の種類、時間当たりの吸引量、吐出量、吸引物を排出するために必要な距離に応じて、加圧ポンプの能力、該ジェットポンプの噴射ノズルの口径を変えることによって現場に応じた吸引・吐出作業が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】汚染土壌浄化システムを示す図である。
【図２】従来のジェットポンプの断面図である。
【図３】従来のジェットポンプの作用を示す図である。
【図４】タンク残量と回動ロッドの相関斜視図である。
【図５】本考案に係るジェットポンプの断面図である。
【図６】本考案に係るジェットポンプの孔断面図である。
【図７】ベンチュリー効果の模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００４１】
以下、本考案の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４２】
図１は汚染土壌浄化システムの一例を示すものである。汚染土壌１をクラッシャー２によって粉砕し、サイクロン５を通して、本考案に係るジェットポンプ６に送り込む。加圧ポンプ２３によって水タンク４から水を吸引し、その圧流をジェットポンプ６に圧入させる。該ジェットポンプ６はサイクロン５から粉砕された汚染土壌をベンチュリー効果によって吸引しサイクロン１２に搬送する。
【００４３】
現在は本考案に係るジェットポンプ単体で作業を行うことは少なく、図１のように作業内容がシステム化され、汚染土壌を汚泥分離装置等を使い清水と砂利等に分離し自然界に回復させることが一部義務付けられている。その為、該ジェットポンプ６からサイクロン１２までの距離が２０００ｍになることも予想される為、加圧ポンプ２３の揚程能力が該ジェットポンプ６を介して確実に伝えられることが必要になってくるが、本考案のジェットポンプ６は詳細に後述するベンチュリー効果によって確実に加圧ポンプ２３の揚程能力を該ジェットポンプ６からサイクロン１２までの揚程に繋げることが可能となる。
【００４４】
図１において、沈澱槽８、混練機１０、粒子選別装置１３、汚泥分離タンク１４、清水槽１７、電極槽１９であるが、これらは本考案の主旨とは外れるので、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
ここで、本考案の基礎であり、且つ最も重要な原理であるベンチュリー効果について説明する。図７はベンチュリー計の模式図である。図７において、流量が一定の時流れの断面積を狭くすると流速は増加する。流体が非圧縮性であるとき、即ち密度が一定であるとき、ｖ２＝Ａ１／Ａ２×Ｖ１となる。ここで流体は非圧縮性で密度はＰ＝一定とし、定常流とする。絞る前の管の断面積・流速・圧力・水頭をそれぞれＡ１、ｖ１、ｐ１、ｚ１、絞り部の管の断面積・流速・圧力・水頭をそれぞれＡ２、ｖ２、ｐ２、ｚ２、流量をＱ、重力加速度をｇとすると次の式が成り立つ。ｐ１／ｐ＋（ｖ１×ｖ１）／２＋ｇｚ１＝ｐ２／ｐ＋（ｖ２×ｖ２）／２＋ｇｚ２。したがって、ベルヌーイの定理から流速が高くなると圧力は低くなる。繰り返しの説明になるが、ベンチュリー効果を確実に応用するには、絞り管前後の太管が非圧縮性の流水等によって充満されている構造が必要なのである。
【００４６】
図４は本考案に係るジェットポンプの実施例の一例である。装置全体を密閉被覆するケーシング６９に圧流上手方向から孔径の中心位置が同一線上に設けられた噴射ノズル５７、空気層形成管５８、エネルギー変換チューブ６１、吐出管６２が配置されている。加圧ポンプ（図示せず。）から延長される配管と連接する噴射ノズル５７の孔径は当該配管内径と略同径を有し、圧流方向下手側に向かって孔径を噴射ノズル５７の略中間部まで上記配管と連接する孔径よりテーパ状に小さくして、所謂ラッパ形状とし、噴射ノズル５７の略中間部から圧流下手側に向い上記孔径と同径の孔を平行に噴射ノズル５７出口端部まで延長させ、上記平行な孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔に整流溝６５を設け、当該整流溝６５が上記テーパ最少径の位置から噴射ノズル出口端部まで当該孔中心線と平行に延長されている構造を有している。図５は図４の矢視Ａから看た圧流上手方向の断面図である。噴射ノズル５７の中心から放射状に同位置で等間隔に整流溝６５が設けられている。尚、整流溝６５は本実施例ではコの字形状をしているが、半楕円形あるいは半円形の形状でもよい。
【００４７】
図４において、噴射ノズル５７の圧流下手方向に噴射ノズル５７の圧流出口端面孔径より大径で、噴射ノズル５７の中心位置延長線上に空気層形成管５８を有している。空気層形成管５８の孔径は、圧流入端部と圧流出端部が同径で平行に貫通され、当該孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔に整流溝６６を設け、空気層形成管５８の圧流入端部から空気層形成管５８の圧流出端部まで空気層形成管５８の中心線と平行に延長されている構造を有している。図５は図４の矢視Ａから圧流上手方向の断面図である。空気層形成管５８の中心から放射状に同位置で等間隔に整流溝６６が設けられている。尚、整流溝６６は本実施例ではコの字形状をしているが、半楕円形あるいは半円形の形状でもよい。
【００４８】
図６は噴射ノズル５７と空気層形成管５８の立体断面図である。圧流Ａは入口面が連結されている配管（図示せず。）の内径と略同一で広角な噴射ノズル５７に圧入流するが、噴射ノズル５７の圧入流面からテーパ状に、即ちラッパ状に噴射ノズル５７の略中間部まで狭窄され小径にされた孔径によって圧流Ａは通過する孔径が縮小される為加速する。加速された圧流Ａは噴射ノズル５７の孔径中心線と同一線上に放射状に同位置且つ等間隔に配置された整流溝６６によって直進性になる。
【００４９】
噴射ノズル５７と空気層形成管５８の間隙には吸気口（図示せず。）を設けており、加速され且つ直進性を増した圧流Ａは、圧流Ａの外周に空気を含んだ圧流で被覆し空気層形成管５８に突流する。空気層形成管５８の孔径は、噴射ノズル５７の圧出流面の孔径より大径で噴射ノズル５７の孔径中心線延長上に設けられており、空気層形成管５８の圧入流面と圧出流面は孔径が同径である。外周に空気を含み加速され直進性を増した圧流Ａは、空気層形成管５８の孔径中心線と同一線上に放射状に同位置且つ等間隔に配置された整流溝６６を通過することによって更に直進性を増すことになる。
【００５０】
図４において、噴射ノズル５７と空気層形成管５８の間隙にケーシング６９と貫通している吸気口７０を設け、吸気口７０と連結しケーシング６９の外側には吸気管７１を設け、吸気管７１には密閉室または導管と連結された調節バルブ６０を設けた構造を成している。
【００５１】
この構造により、噴射ノズル５７で直進性に整流された圧流が空気層形成管５８に突流する際に吸気口７０から外気を吸引して圧流の外側を被覆し圧流の拡散を防止すると共に、空気層形成管５８の内部にある整流溝６６によって外気を含んだ圧流が狭窄圧縮される為、空気層形成管５８を通過する圧流の内部より高速となり、空気層形成管５８から噴射される圧流は直進性のある圧流となるのである。
【００５２】
空気層形成管５８より圧流下手方向にはケーシング６９と貫通した吸引管６３を設け、吸引管６３の内径と略同距離を圧流下手方向に隔てて空気層形成管５８の中心線と同一線上にエネルギー変換チューブ６１を設け、エネルギー変換チューブ６１の圧流入側端面の孔径は空気層形成管５８の孔径より大径で圧流下手側方向にテーパ状、即ちラッパ状に狭窄して、当該エネルギー変換チューブ６１の最少孔径は噴射ノズル５７の孔径と吸引管６３の内径との総和の孔径の構造を有し、エネルギー変換チューブ６１の最少孔径は圧流上手方向から下手方向に平行に貫通して、最少孔径の全長は空気層形成管５８の全長と同一あるいはそれ以上の長さを有している構造である。
【００５３】
これにより、空気層形成管５８から噴射された圧流はエネルギー変換チューブ６１に到達するまで吸引管６３の内径と略同距離の吸引室６８空間部を通過するが、圧流外周部に空気を含んだ圧流で被覆し、また空気層形成管５８の整流溝６６で狭窄圧縮されて高速整流になるため直進性を増し、拡散することなく吸引管６３から吸引された吸引物と混合され、エネルギー変換チューブ６１に突流することになる。当該エネルギー変換チューブ６１の圧流入口端面６７は広角になっている為、エネルギー変換チューブ６１に突入漏れする圧流を極度に減らす働きをしている。
【００５４】
以上の構造で空気層形成管５８に充満した圧流が吸引管６３から吸引された吸引物と混合してエネルギー変換チューブ６１に突入し、エネルギー変換チューブ６１内を圧流で充満させることから、ベンチュリー効果の理論に合致した形で吸引室６８の負圧を発生させることになる。したがって、噴射ノズル５７の口径が同一と仮定した場合、加圧ポンプの揚程圧力が高ければ高いほど吸引室６８を通過する圧流は高速となり、高い負圧を発生させることができる。その結果強い吸引力を生じることとなる。
【符号の説明】
【００５５】
５７  噴射ノズル
５８  空気層形成管
６０  吸気バルブ
６１  エネルギー変換チューブ
６２  吐出管
６３  吸引管
６５  噴射ノズル整流溝
６６  空気層形成管整流溝
６７  広角圧流口
６８  吸引室
６９  ケーシング
７０  吸気口
【図１】
0003192927.tif 000003
【図２】
0003192927.tif 000004
【図３】
0003192927.tif 000005
【図４】
0003192927.tif 000006
【図５】
0003192927.tif 000007
【図６】
0003192927.tif 000008
【図７】
0003192927.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月9日(2014.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
密閉されたケーシングの内部に加圧ポンプから延長される配管側の圧流上手方向から同一線上に噴射ノズル、空気層形成管、エネルギー変換チューブの貫通した孔を有するジェットポンプにおいて、加圧ポンプから延長される配管と連接する噴射ノズルの孔径は当該配管内径と略同径を有し圧流下手側に向かって孔径を噴射ノズルの略中間部まで上記配管と連接する孔径よりテーパ状に小径にして所謂ラッパ形状とし、当該噴射ノズルの略中間部から圧流下手側に向かい上記小径にした孔径と同径の孔を当該噴射ノズル孔径中心線と平行に当該噴射ノズル出口端部まで延長させ、上記平行な孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔になる整流溝を設け、当該整流溝が上記テーパ最小径の位置から噴射ノズル出口端部まで当該孔中心線と平行に延長されている構造を有し、当該噴射ノズルから圧流下手方向に当該噴射ノズル孔径中心線と同一線延長上に当該噴射ノズル出口端部孔径より大径である孔径を有した空気層形成管を有し、当該空気層形成管の孔径は圧流入端部と圧流出端部が同径で平行に貫通され、当該孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔に整流溝を設け当該空気層形成管の圧力端部から当該空気層形成管の圧流出端部まで当該孔径中心線と平行に延長されている構造を有し、上記噴射ノズルと上記空気層形成管の間の間隙に上記ケーシングと貫通している吸気口を設け、当該吸気口と連結し当該ケーシングの外側には吸気管を設け、当該吸気管には調節バルブを設けた構造を成し、上記空気層形成管より圧流下手方向には上記ケーシングと貫通した吸引管を設け、当該吸引管の内径と略同距離を隔てて上記空気層形成管の中心線と同一線延長線上にエネルギー変換チューブを設け、当該エネルギー変換チューブの圧流入側端面の孔径は上記空気層形成管の孔径より大径で圧流下手側方向にテーパ状即ちラッパ状に狭窄して当該エネルギー変換チューブの最小孔径は上記噴射ノズルの孔径と上記吸引管の内径との総和の孔径の構造を有し、当該エネルギー変換チューブの最小孔径は圧流上手方向から下手方向に平行に貫通して、最小孔径の全長は上記空気層形成管の全長と同一あるいはそれ以上の長さを有している構造を特徴とするジェットポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のジェットポンプであって、上記噴射ノズルの整流溝と上記空気層形成管の整流溝の形状が孔径中心線に対して断面上、コの字形状、半楕円形状、半円形状のいずれかであるジェットポンプ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本考案は、上記従来の問題を解決するため、密閉されたケーシングの内部に圧流上手方向から同一直線上に噴射ノズル、空気層形成管、エネルギー変換チューブの貫通した孔を有するジェットポンプにおいて、加圧ポンプから延長される配管と連接する噴射ノズルの孔径は当該配管内径と略同径を有し、圧流方向下手側に向かって孔径を噴射ノズルの略中間部まで上記配管と連接する孔径よりテーパ状に小さくして所謂ラッパ形状とし、噴射ノズルの略中間部から圧流下手側に向い上記孔径と同径の孔を平行に噴射ノズル出口端部まで延長させ、上記平行な孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔に整流溝を設け、当該整流溝が上記テーパ最小径の位置から噴射ノズル出口端部まで当該孔中心線と平行に延長されている構造を有している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
上記空気層形成管より圧流下手方向には上記ケーシングと貫通した吸気管を設け、当該吸気管の内径と略同距離を隔てて当該空気層形成管の中心線と同一線上にエネルギー変換チューブを設け、エネルギー変換チューブの圧流入側端面の孔径は上記空気層形成管の孔径より大径で圧流下手側方向にテーパ状、即ちラッパ状に狭窄して当該エネルギー変換チューブの最小孔径は上記噴射ノズルの孔径と吸引管の内径との総和の孔径を有し、当該エネルギー変換チューブの最小孔径は圧流上手方向から下手方向に平行に貫通して最小孔径の全長は上記空気層形成管の全長と同一あるいはそれ以上の長さを有している構造である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図４は本考案に係るジェットポンプの実施例の一例である。装置全体を密閉被覆するケーシング６９に圧流上手方向から孔径の中心位置が同一線上に設けられた噴射ノズル５７、空気層形成管５８、エネルギー変換チューブ６１、吐出管６２が配置されている。加圧ポンプ（図示せず。）から延長される配管と連接する噴射ノズル５７の孔径は当該配管内径と略同径を有し、圧流方向下手側に向かって孔径を噴射ノズル５７の略中間部まで上記配管と連接する孔径よりテーパ状に小さくして、所謂ラッパ形状とし、噴射ノズル５７の略中間部から圧流下手側に向い上記孔径と同径の孔を平行に噴射ノズル５７出口端部まで延長させ、上記平行な孔径部の内壁を断面上孔径中心部から放射状に同位置で且つ等間隔に整流溝６５を設け、当該整流溝６５が上記テーパ最小径の位置から噴射ノズル出口端部まで当該孔中心線と平行に延長されている構造を有している。図５は図４の矢視Ａから看た圧流上手方向の断面図である。噴射ノズル５７の中心から放射状に同位置で等間隔に整流溝６５が設けられている。尚、整流溝６５は本実施例ではコの字形状をしているが、半楕円形あるいは半円形の形状でもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
空気層形成管５８より圧流下手方向にはケーシング６９と貫通した吸引管６３を設け、吸引管６３の内径と略同距離を圧流下手方向に隔てて空気層形成管５８の中心線と同一線上にエネルギー変換チューブ６１を設け、エネルギー変換チューブ６１の圧流入側端面の孔径は空気層形成管５８の孔径より大径で圧流下手側方向にテーパ状、即ちラッパ状に狭窄して、当該エネルギー変換チューブ６１の最小孔径は噴射ノズル５７の孔径と吸引管６３の内径との総和の孔径の構造を有し、エネルギー変換チューブ６１の最小孔径は圧流上手方向から下手方向に平行に貫通して、最小孔径の全長は空気層形成管５８の全長と同一あるいはそれ以上の長さを有している構造である。