(57)【要約】【課題】従来の骨材用砂等の土木用素材の洗浄装置においては、与える衝撃力が必ずしも十分とはいえず、土木用素材の靭性が高くて角部が削れにくい又は欠けにくい場合等には、その角部を効率良く除去できない、という問題があった。【解決手段】管路５８内を圧力流体により移送し、投入口５９から供給される土木用素材４８の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置３において、前記管路５８には、遠心力作用によって前記土木用素材４８を外側内壁１２１ｃに衝突・摺動可能な曲管部１２０を設け、更に、前記管路５８には、前記投入口５９より流下する土木用素材４８に圧力流体を吹きつける噴射ノズル５１を設け、該噴射ノズル５１には、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相７４と、該気相７４の周囲を取り囲む液体・気体の混合相７５とから成る二相流体７６によって、前記圧力流体を構成した。【選択図】図４
2007273966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路には、遠心力作用によって前記土木用素材を外側内壁に衝突・摺動可能な曲管部を設けたことを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
前記曲管部の一部または全部を交換可能な構成とすることを特徴とする請求項１記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記曲管部の内壁上又は内壁近傍に、曲管部の軸心に向かって突出する突起体を設けることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略平行に合流させる縦孔構造を設けることを特徴とする請求項４記載の洗浄装置。
【請求項６】
前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように合流させる微細な横孔構造を併設することを特徴とする請求項５記載の洗浄装置。
【請求項７】
前記噴射ノズルは、管内を通して気体を供給する内流管と、該内流管の周囲に環設され内流管の外周面沿いに液体を供給する外流管と、内流管の管壁を挟んで内外から供給される気体と液体を管内で合流させて前記圧力流体を形成し該圧力流体を先端から噴出する噴射管とを備え、該噴射管には前記内流管の先部を内挿し、該内流管の外周面と前記噴射管の内周面との間に、前記外流管から供給される液体を通す液体供給路を形成すると共に、内流管の先部には略半径方向に気体供給孔を穿設し、該気体供給孔を介して、内流管の管内を前記液体供給路と連通させる横孔構造とすることを特徴とする請求項６記載の洗浄装置。
【請求項８】
前記内流管は、前記液体供給路からの液体と気体供給孔からの気体との合流位置よりも先方に、該合流位置で形成された液体・気体の初期混合相が外周に沿うように流れる整流部を備えることを特徴とする請求項７記載の洗浄装置。
【請求項９】
前記投入口には、ホッパを接続し、該ホッパに補助流体を供給することにより、ホッパ内を投入口まで案内される間に生じる土木用素材間の隙間を、前記補助流体によって略充填可能な構成とすることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちのいずれか一項に記載の洗浄装置。
【請求項１０】
前記管路の途中部には絞り管部を設け、該絞り管部の一部または全部を交換可能な構成とすることを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちのいずれか一項に記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然砂、砕砂、砕石等の土木用素材に洗浄や角取り処理等を施す洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、わが国においては骨材用の砂を河川や山、あるいは海から採取していたが、これらの砂は大量に採取され続けたため、近年では自然から良質な砂を採取することが困難となってきている。そこで、いわゆる山砕石等が骨材用材料として多用されるようになってきているが、このような骨材用材料からコンクリート用骨材となる良質の砂を生産する場合には、骨材用材料を破砕し、その破砕した砕石等から成る骨材用砂を水等の液体にて洗浄することにより、泥分、木屑、あるいは草根等の不純物を除去するようにしている。更に、コンクリートガラ、アスファルトガラ（排水性舗装等の路盤から掻き取った回収物）、建築残土、競馬場・グランド・ゴルフ場の砂等についても、再生素材として、前記骨材、埋め戻し材、路盤材、建築用の土砂、競馬場・グランド・ゴルフ場用の土砂等に再利用する場合には、水等の液体にて洗浄して種々の不純物を除去するようにしている。
しかし、前記骨材用砂については、エッジ等と呼ばれる角部を有するため、その骨材を混合したコンクリートをミキサー車で運搬する場合には、回転するミキサーの内面に前記角部が当たって該内面が大きく摩耗する。特に、骨材用砂にセメント等の異物が堅固に付着していたり、或いはこれらの異物が塊として多量に混入している場合、コンクリートの品質が悪化する。更に、前記再生素材についても同様であり、例えば、前記アスファルトガラは、骨材に樹脂やアスファルト等が異物として堅固に付着したり塊として多量に混入したものであって、このままでは品質が悪く、再生素材としての再利用が難しい。
そこで、このような骨材用砂、再生素材等に代表される土木用の素材（以下、「土木用素材」とする）については、骨材用砂の場合を例に挙げ、洗浄装置の管路内を洗浄水によって移送しながら、長い直管部や閉塞した排出口側端管部（以下、「屈曲管部」とする）において、土木用素材をこれらの管路の内壁に衝突させ、或いは土木用素材同士を互いに衝突させることにより角取りや異物除去を行うべく、土木用素材に連続的に洗浄や角取り処理等を施す技術が、公知となっている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１６０４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記洗浄装置においては、前記直管部は土木用素材の移送方向とは略平行な管内面を有し、しかも、前記屈曲管部の前方には、高速で流れてくる洗浄水と土木用素材の勢いを減衰させる領域（以下、「緩衝部」とする）として作用する土木用素材の滞留域が存在するため、土木用素材に与える衝撃力は必ずしも十分とはいえず、例えば、靭性が高いために角部が削れにくい又は欠けにくい骨材用砂を使用する場合や、多量の骨材用砂を短時間で処理しなければならない場合等には、このような洗浄装置では角部を効率良く除去できない、という問題があった。また、前述したように、骨材用砂や再生素材等の土木用素材に、セメントや樹脂等の異物が堅固に付着していたり、塊として多量に混入している場合、衝撃力が低いと、この異物がそのままの状態で土木用素材中に残留し、出来上がった土木用素材製品の品質を悪化させる、という問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路には、遠心力作用によって前記土木用素材を外側内壁に衝突・摺動可能な曲管部を設けたものである。
請求項２においては、前記曲管部の一部または全部を交換可能な構成とするものである。
請求項３においては、前記曲管部の内壁上又は内壁近傍に、曲管部の軸心に向かって突出する突起体を設けるものである。
請求項４においては、前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成するものである。
請求項５においては、前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略平行に合流させる縦孔構造を設けるものである。
請求項６においては、前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように合流させる微細な横孔構造を併設するものである。
請求項７においては、前記噴射ノズルは、管内を通して気体を供給する内流管と、該内流管の周囲に環設され内流管の外周面沿いに液体を供給する外流管と、内流管の管壁を挟んで内外から供給される気体と液体を管内で合流させて前記圧力流体を形成し該圧力流体を先端から噴出する噴射管とを備え、該噴射管には前記内流管の先部を内挿し、該内流管の外周面と前記噴射管の内周面との間に、前記外流管から供給される液体を通す液体供給路を形成すると共に、内流管の先部には略半径方向に気体供給孔を穿設し、該気体供給孔を介して、内流管の管内を前記液体供給路と連通させる横孔構造とするものである。
請求項８においては、前記内流管は、前記液体供給路からの液体と気体供給孔からの気体との合流位置よりも先方に、該合流位置で形成された液体・気体の初期混合相が外周に沿うように流れる整流部を備えるものである。
請求項９においては、前記投入口には、ホッパを接続し、該ホッパに補助流体を供給することにより、ホッパ内を投入口まで案内される間に生じる土木用素材間の隙間を、前記補助流体によって略充填可能な構成とするものである。
請求項１０においては、前記管路の途中部には絞り管部を設け、該絞り管部の一部または全部を交換可能な構成とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１においては、管路内を圧力流体により移送し、投入口から供給される土木用素材の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置において、前記管路には、遠心力作用によって前記土木用素材を外側内壁に衝突・摺動可能な曲管部を設けたので、緩衝部として作用する土木用素材の滞留域があるために衝撃力が十分には得られない屈曲管部をなくし、その代わり、高速で移送中の土木用素材を、管路途中の曲管部での強い遠心力作用によって圧力流体から分離させ、該曲管部の外側内壁に緩衝域を介さずに直接衝突させると共に、該外側内壁を長い距離にわたって摺動させることができるため、土木用素材が外側内壁から受ける衝撃力だけでなく、土木用素材と外側内壁との間で発生する剪断力・摩擦力までもが著しく増加し、土木用素材の靭性が高くて角部が削れにくい又は欠けにくい場合や、多量の土木用素材を短時間で処理しなければならない場合等であっても、角取り処理を効率良く行うことができる。特に、土木用素材にセメントや樹脂等の異物が堅固に付着していたり、或いはこれらの異物が塊として土木用素材に多量に混入している場合であっても、その大きな衝撃力と剪断力・摩擦力とによって、異物を土木用素材から容易に剥離し、混在する異物の塊も細かく粉砕することができ、土木用素材の品質を更に向上させることができる。
請求項２においては、前記曲管部の一部または全部を交換可能な構成とするので、曲管部の損耗が激しい場合であっても、洗浄装置全体を交換せずに曲管部の一部または全部のみを交換すればよく、メンテナンス性の向上が図れる。
請求項３においては、前記曲管部の内壁上又は内壁近傍に、曲管部の軸心に向かって突出する突起体を設けるので、強い遠心力作用によって圧力流体から分離した土木用素材を、管路途中に設けた突起体に向かって略垂直又は斜めに衝突させ、土木用素材が受ける衝撃力を増加させると共に、突起体で発生する乱流渦や螺旋流によって衝突頻度も増加させることができ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。しかも、突起体は、曲管部内壁を土木用素材から守る保護部材としても機能するため、土木用素材の衝突・摺動による曲管部の損耗を確実に抑制し、高価な曲管部の寿命を延ばして洗浄装置のメンテナンスコストの大幅な削減を図ることができる。
請求項４においては、前記管路には、前記投入口より流下する土木用素材に圧力流体を吹きつける噴射ノズルを設け、該噴射ノズルには、少なくとも一方が高圧に加圧された気体と液体を供給し、気体の気相と、該気相の周囲を取り囲む液体・気体の混合相とから成る二相流体によって、前記圧力流体を構成するので、空気中への拡散が液体よりも速やかに起こる気相を圧力流体の噴射軸中心に位置させることができ、液相を主体とする従来の圧力流体とは異なり、噴射ノズルから噴出した圧力流体は、噴出直後には高速で管路内壁に向かって大きく拡がりながら、土木用素材を管路内壁まで運んで激しく衝突させるため、土木用素材が受ける衝撃力や管路内壁への衝突頻度を一層増加させることができ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。加えて、この圧力流体の外側面は液体・気体の混合相で取り囲んだ状態にあり、前記管路内壁は液体の層によって常に覆われるため、管路内壁が土木用素材から受ける衝撃による熱損傷を大きく抑制することができ、管路寿命を延ばして洗浄装置のメンテナンスコストの削減等を図ることができる。
請求項５においては、前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略平行に合流させる縦孔構造を設けるので、液体によって減速されることなく気体を噴射軸中心に高速で供給することができ、噴出直後における圧力流体の大きな拡がりを確保して、土木用素材が受ける衝撃力や管路内壁への衝突頻度を確実に増加させることができる。
請求項６においては、前記噴射ノズルには、気体を液体の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように合流させる微細な横孔構造を併設するので、気体を液体中に細かく分散させ、気泡の微細化や液体への気体の溶存を促進させてキャビテーション気泡の量を増加させることができ、これにより、多量のキャビテーション気泡の崩壊によって、土木用素材が受ける衝撃力を更に増加させることができる。
請求項７においては、前記噴射ノズルは、管内を通して気体を供給する内流管と、該内流管の周囲に環設され内流管の外周面沿いに液体を供給する外流管と、内流管の管壁を挟んで内外から供給される気体と液体を管内で合流させて前記圧力流体を形成し該圧力流体を先端から噴出する噴射管とを備え、該噴射管には前記内流管の先部を内挿し、該内流管の外周面と前記噴射管の内周面との間に、前記外流管から供給される液体を通す液体供給路を形成すると共に、内流管の先部には略半径方向に気体供給孔を穿設し、該気体供給孔を介して、内流管の管内を前記液体供給路と連通させる横孔構造とするので、複雑な構造を別途設けることなく、内流管を流れる気体に近接して液体を外部から供給することができると共に、供給した液体の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように気体を合流させることができ、噴射ノズルの小型軽量化が可能となり、部品コストの削減、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項８においては、前記内流管は、前記液体供給路からの液体と気体供給孔からの気体との合流位置よりも先方に、該合流位置で形成された液体・気体の初期混合相が外周に沿うように流れる整流部を備えるので、初期混合相を整流化してカルマン渦の発生を抑制することができ、圧力損失を減少させて圧力流体の噴出速度を増加させ、土木用素材を一層高速で移送させて、土木用素材が受ける衝撃力を更に増加させることができる。
請求項９においては、前記投入口には、ホッパを接続し、該ホッパに補助流体を供給することにより、ホッパ内を投入口まで案内される間に生じる土木用素材間の隙間を、前記補助流体によって略充填可能な構成とするので、投入口を土木用素材と補助流体によって閉塞した状態とすることができ、噴射ノズルから噴出する圧力流体による吸引力が、ホッパ内の土木用素材に有効に作用して土木用素材を管路内に強力に吸引し、土木用素材の処理量を大幅に増加させ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。
請求項１０においては、前記管路の途中部には絞り管部を設け、該絞り管部の一部または全部を交換可能な構成とするので、圧力流体が通過面積の小さな絞り管部を通過する際に、土木用素材を絞り管部内壁に又は互いに激しく衝突させたり、土木用素材にキャビテーション気泡の崩壊による衝撃力を与えることができ、土木用素材の処理量を大幅に増加させ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。更に、洗浄装置全体を交換することなく損傷を受けた部分だけを交換すればよく、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、発明の実施の形態を説明する。なお、本実施例では、骨材用砂について説明しているが、もちろん、前述したコンクリートガラ、アスファルトガラ等の再生素材のような土木用素材であってもよく、土木用素材であれば、特に限定されるものではない。
図１は本発明に係わる洗浄装置を用いた骨材用砂分級システムの全体構成図、図２は湿式分級装置の側面一部断面図、図３は微砂調整装置の側面一部断面、図４は洗浄装置の側面一部断面図、図５は洗浄装置の噴射ノズルの側面一部断面図、図６は洗浄装置の曲管部の側面一部断面図、図７は複数の部材から構成された曲管部の側面一部断面図、図８は多重螺旋型曲管部の説明図であって、図８（ａ）は多重螺旋型曲管部の側面図、図８（ｂ）は同じく平面図、図９は円弧状の曲管部の説明図であって、図９（ａ）はＵ字型曲管部の側面図、図９（ｂ）は弓型曲管部の側面図、図１０は突起体の形態を示す側面断面図であって、図１０（ａ）は邪魔板型突起体の側面断面図、図１０（ｂ）は通常タイプのコイル型突起体の側面断面図、図１０（ｃ）は密接タイプのコイル型突起体の側面断面図、図１１は細線コイル型突起体を示す側面断面図であって、図１１（ａ）は細線コイル型突起体を組み込んだ曲管部の側面断面図、図１１（ｂ）は細線コイル型突起体の側面断面図、図１２は別形態の噴射ノズルの側面断面図、図１３は同じく側面拡大断面図、図１４は別形態の噴射ノズルにおける内流管の全体側面断面図、図１５は内流管先部の外周面に周方向・軸方向に並べられ千鳥状に配置された細孔型気体供給孔の説明図であって、図１５（ａ）は内流管先部の側面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、図１６は内流管先部の外周面に周方向・軸方向に並べられ螺旋状に配置された細孔型気体供給孔の説明図であって、図１６（ａ）は内流管先部の側面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図、図１７は内流管先部の外周面に周方向に配置されたスリット型気体供給孔の説明図であって、図１７（ａ）は内流管先部の側面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【０００７】
まず、本発明の洗浄装置を使用する骨材用砂分級システムについて、図１乃至図３により説明する。
図１に示すように、該骨材用砂分級システム１には、骨材用砂４８の投入装置たるベルトコンベヤ２と、該ベルトコンベヤ２により投入された骨材用砂４８の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置３と、該洗浄装置３から排出された骨材用砂４８を洗浄後の洗浄水から分離すると共に所定の大きさで分級する湿式分級装置４と、該湿式分級装置４から洗浄水と一緒に排出される微小な角部や骨材用砂等から成る細粒物（以下、「微砂」とする）を回収して骨材用砂４８の粒度分布を調整する微砂調整装置５と、該微砂調整装置５に近接して配置される沈殿槽６とを備えている。このうち本発明に係わる前記洗浄装置３は、圧送管７を介して湿式分級装置４の入口に接続されており、骨材用砂４８、洗浄水等の混合物が、洗浄装置３から湿式分級装置４まで圧送されるようにしている。
【０００８】
図１、図２に示すように、前記湿式分級装置４においては、骨材用砂４８の分級投入側（図１に向かって左側）の上部には投入管８が嵌入され、該投入管８は前記圧送管７に接続されており、洗浄装置３からの骨材用砂４８を圧力流体の噴流で湿式分級装置４内に吐出するようにしている。
【０００９】
該投入管８の前方には、篩い目の開きの大きい（本実施例では、５．００ｍｍ）第一篩９と、該第一篩９よりも篩い目の開きの小さい（本実施例では、０．１５ｍｍ）第二篩１０とが、湿式分級装置４の分級排出側（図１に向かって右側）から順に並設され、そのうちの第一篩９の手前には、モータ１５によって駆動されるスクリューコンベア１４の下部が配置されており、該スクリューコンベア１４によって、第一篩９上に滞留する骨材用砂（以下、「礫」とする）を掻き上げ、配管１６を経由して、図示せぬ礫用の保管所に搬送するようにしている。そこで、礫は、必要な場合には更に分級を施された後、所定の目的に供される。なお、前記スクリューコンベア１４としては、前記礫を掻き揚げることができる機能を有するものであれば、他の種類のコンベヤを使用してもよく、特に限定されるものではない。
【００１０】
また、前記第一篩９と第二篩１０との間で分級される骨材用砂（以下、「粗砂」とする）は、直下の搬送コンベア１３上に落下する。該搬送コンベア１３は、第一篩９、第二篩１０下方に配置された第一プーリ１１と、該第一プーリよりも高位置に配置された第二プーリ１２との間に、循環駆動可能に巻回されており、粗砂を分級投入側から分級排出側まで搬送できるようにしている。更に、分級排出側の壁面近傍には、空気ブロワ１７に接続された複数のノズル１８が配設され、前記空気ブロワ１７から吐出された高圧空気が、搬送コンベヤ１３上の粗砂に向けて吹き付けられるようにしている。これにより、粗砂は、搬送コンベヤ１３とともに第二プーリ１２に向かってゆっくりと上昇しながら前記高圧空気によって水切りされ、搬送コンベヤ１３が第二プーリ１２に沿って周回すると、第二プーリ１２の頂部付近で搬送コンベヤ１３から離脱・落下し、排出口１９から排出され、そして、排出された粗砂は、コンベヤ２０により、図示せぬ粗砂用の保管所に搬送するようにしている。そこで必要な処理が施された後、骨材用砂として使用される。
【００１１】
前記第二篩１０の篩の目の開きより小さい細粒物である微砂の大部分は、前記搬送コンベア１３上には落下せずに、矢印２１に示すように、湿式分級装置４の底部に向かって落下するようにしており、該底部には、前記微砂調整装置５に連通する排出管路２４を開閉可能な電動バルブ２３が設けられている。これにより、湿式分級装置４の底部には微砂と洗浄水からなるスラリーが堆積し、該スラリーは、湿式分級装置４内に設けた水位指示調節計２２からの信号で開いた電動バルブ２３から排出管路２４を通って、微砂調整装置５内に供給される。
【００１２】
このような構成において、前記洗浄装置３から圧送されてきた骨材用砂４８は、前記投入管８により、洗浄水等の圧力流体の噴流とともに湿式分級装置４内に吐出され、第一篩９と第二篩１０によって、礫、粗砂、微砂の３種類に分級される。なお、分級の目的に合わせて様々な目の開きを有する篩いを使用することが可能であって、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅに示すような、篩い目の開きの大きさの異なる複数の篩いを前もって配置しておき、目的の大きさの骨材用砂を篩い分けたい場合には、その場で適宜交換して使用できるようにしている。
【００１３】
図１、図３に示すように、前記微砂調整装置５においては、微砂調整装置５の底部に下端を挿入すると共にモータ２８で駆動可能なスクリューコンベヤ２６が付設され、該スクリューコンベヤ２６を駆動することにより、微砂調整装置５の底部に滞留する泥分４９は、掻き揚げられた後、スクリューコンベヤ２６上端から下方のコンベア２７上に落下する。そして、この泥分４９は、該コンベア２７で他の場所に搬送された後に乾燥等の処理が施され、所定の目的に供されるようにしている。
【００１４】
微砂調整装置５の側壁には開口２９が設けられ、水面３０直下からこの開口２９まで下方に傾斜する傾斜板３１が設置され、該傾斜板３１上に前記排出管路２４からのスラリーの流入領域には上下方向に邪魔板３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設置されると共に、前記開口２９に向けて水を吐出するスプレー装置３３、３４、３５が設置されている。該スプレー装置３３、３４、３５は、複数のスプレーヘッダ３３ａ、３４ａ、３５ａとスプレーノズル３３ｂ、３４ｂ、３５ｂとから構成され、このうちのスプレーヘッダ３３ａ、３４ａ、３５ａには並設した管路３９・４０が連通されており、該管路３９・４０を介して、微砂調整装置５の底部に貯溜した貯溜水３８を前記スプレーヘッダ３３ａ、３４ａ、３５ａに供給するようにしている。
【００１５】
更に、前記開口２９は管路４４に接続され、該管路４４の先部は、ベルトコンベア２によって前記洗浄装置３に骨材用砂４８を投入するホッパ３６の上方に延出されており、該ホッパ３６内に、骨材用砂４８に加え、微砂と水からなるスラリーも供給できるようにしている。なお、微砂調整装置５において前記開口２９と反対側の側壁には、上下方向に摺動可能に水位調整板３７が配設されている。
【００１６】
また、このような微砂調整装置５に近接して沈澱槽６が配置されており、該沈殿槽６には前記貯溜水３８の上澄水がポンプ４０によって管路４１を経て供給される。その後、この沈澱槽６内の水は、洗浄水として、ポンプ４２によって管路４３を経て前記洗浄装置３まで圧送されるようにしている。なお、沈澱槽６には、図示せぬ給水手段によって適宜必要な補給水が供給されており、洗浄水が不足して骨材用砂分級システム１全体が停止するのを防止している。
【００１７】
このような構成において、前記湿式分級装置４から供給されてきたスラリー中の微砂は、各スプレー装置３３、３４、３５のスプレーノズル３３ｂ、３４ｂ、３５ｂから吐出される水によって生じる上下方向の循環流に沿って上昇するが、水面付近までくると、前記邪魔板３２ａ、３２ｂ、３２ｃが抵抗となって循環流が持続できず、邪魔板３２ａ、３２ｂ、３２ｃに沿って下降して傾斜板３１上に到達する。そして、この傾斜板３１上の微砂は、スプレーノズル３３ｂ、３４ｂ、３５ｂから吐出される水の圧力によって開口２９に達し、前記管路４４を経てホッパ３６に供給される。
【００１８】
この微砂は、洗浄装置３での処理後に圧送管７を経て湿式分級装置４に供給され、前記第一篩９と第二篩１０によって分級されるが、第一篩９と第二篩１０との間からは、粗砂以外に微砂の一部も混じった状態のものが搬送コンベア１３上に落下し、排出口１９から排出され、必要な処理が施された後に、骨材用砂４８として使用される。第二篩１０を通過した微砂については、微砂調整装置５で前述と同様の作用を受けてから洗浄装置３のホッパ３６に供給される。
【００１９】
このような分級サイクルを繰り返すことによって、微砂の回収率を上げ、骨材用砂４８に含まれる微砂の比率を高めて、無塗装状態でのコンクリートの外観品質を良好なものとしている。同時に、前記水位調整板３７を上下させることによって、傾斜板３１上の微砂と水からなるスラリーの一部をオーバーフロー水として、矢印５０に示すように貯留水３８に向けて排出し、微砂の回収率を調整するようにしている。なぜならば、微砂は基本的に自重が小さく表面抵抗も小さいために循環流の流れに乗りやすいという特性を有し、微砂の一部は、邪魔板３２ａ、３２ｂ、３２ｃに当接せず、仮に当接しても落下することなく循環しているため、前記オーバーフロー水の水量を調整することにより、一部の微砂を系外に排出して骨材用砂４８中の微砂の比率を調整することができるのである。これにより、過剰な微砂によるコンクリート強度の低下を確実に防止することができる。
【００２０】
次に、本発明に係わる洗浄装置３について、図４、図５により説明する。
図４に示すように、該洗浄装置３は、圧力流体を噴射する噴射ノズル５１、骨材用砂４８を投入する搬入管部４５、管路を細くした絞り管部４６、及び圧力流体の流れ方向を徐々に変えて遠心力を骨材用砂４８に作用させる曲管部１２０から成り、これらのうちの管部４５・４６・１２０によって連続した管路５８が構成されている。なお、以下においては、圧力流体が噴射ノズル５１に供給される側を左（図４に向かって左側）、圧力流体が洗浄装置３から湿式分級装置４に排出される方を右（図４に向かって右側）とする。
【００２１】
図４、図５に示すように、前記搬入管部４５は、絞り管部４６の左端よりも大径の大径部５３を有し、該大径部５３の左端は、前記噴射ノズル５１によって閉塞されると共に、この大径部５３の途中部には、噴射ノズル５１から噴射される圧力流体の噴射方向に略垂直方向で上向きの分岐管５４が形成されている。そして、該分岐管５４の上端は、骨材用砂４８の投入口５９となって前記ホッパ３６の下端に接続されるが、該ホッパ３６には、前述の如く、ベルトコンベア２からの骨材用砂４８と、管路４４からの微砂と水からなるスラリーとが一緒に投入されている。
【００２２】
これにより、ホッパ３６内では、骨材用砂４８を構成する粗砂・礫等の粗粒間に生じる隙間（以下、「骨材用砂間の隙間」とする）が、微砂と水から成る粘性を有するスラリーによって充填され、これら骨材用砂４８とスラリーからなる混合物により前記投入口５９全体が閉塞された状態となる。このため、後述するようにして噴射ノズル５１から圧力流体が高速で噴出し空気が排出されて管路５８内の圧力が負圧となっても（以下、「負圧効果」とする）、外気が骨材用砂４８間の隙間から搬入管路４５内に漏れ入って圧力が上昇することがなく、この負圧効果によって、骨材用砂４８、スラリーからなる前記混合物を搬入管路４５内に強力に吸引することができる。
【００２３】
すなわち、前記投入口５９には、ホッパ３６を接続し、該ホッパ３６に補助流体であるスラリーを供給することにより、ホッパ３６内を投入口５９まで案内される間に生じる土木用素材である骨材用砂４８間の隙間を、前記スラリーによって略充填可能な構成とするので、投入口５９を骨材用砂４８と補助流体によって閉塞した状態とすることができ、噴射ノズル５１から噴出する圧力流体による吸引力が、ホッパ３６内の骨材用砂４８に有効に作用して骨材用砂４８を管路５８内に強力に吸引し、骨材用砂４８の処理量を大幅に増加させ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。
【００２４】
また、前記噴射ノズル５１は、加圧空気が流れる内流路６７を有する内流管６０と、該内流管６０先部を取り囲むと共に洗浄水が流れる外流路６８を有するＴ字状の外流管６１とから成る二重ノズルであり、このうちの内流管６０は、鞘管６３内に螺刻したネジ部６３ｂに左右移動可能に螺挿されている。なお、本実施例では加圧空気としているが、後述の如く、高圧の洗浄水によって吸引される吸引空気でもよい。そして、前記鞘管６３は左右中央部にフランジ６３ａを有し、該フランジ６３ａは、前記外流管６１の本管部６５の左端に設けたフランジ６５ａとはボルト６４によって連結されており、内流管６０を取り付けた鞘管６３が外流管６１と着脱可能に連結されている。これにより、圧力流体の流入する外流管６１内に容易にアクセスすることができ、補修や部品交換が容易に行え、メンテナンス性を向上させることができる。
【００２５】
前記内流管６０は、送気管６９を介して加圧ポンプ７０に接続されており、該加圧ポンプ７０を駆動させることにより、送気管６９を介して前記内流路６７内に高圧の加圧空気が供給されるようにしている。そして、この内流路６７内には、前記送気管６９の内径と略同径の大径部６７ａ、左に拡管する絞り部６７ｂ、中径部６７ｃ、及び細管状の小径部６７ｄが左から順に形成されており、内流路６７内の流路断面積を徐々に減少させると共に、前記中径部６７ｃを特に長くして内流路６７の全長を長く構成している。これにより、送気管６９から送られてきた高圧の加圧空気は、前記内流路６７内を通過する間に、流路断面積の減少によって流速が著しく増加し、加えて、この減少が多段階で行われることにより乱流の発生が軽減されるようにしている。
【００２６】
前記外流管６１においては、その本管部６５の左右方向略中央部に上向きの分岐管６６が形成され、該分岐管６６は前記管路４３と接続されており、ポンプ４２によって圧送されてきた沈澱槽６からの水が、管路４３、分岐管６６を介して前記外流路６８内に洗浄水として供給されるようにしている。更に、本管部６５は、右端にフランジ６５ｂを有し、該フランジ６５ｂは、前記搬入管部４５の大径部５３左端に設けたフランジ５３ａとボルト６４によって着脱可能に連結されると共に、フランジ６５ｂには支持孔６５ｃが開口され、該支持孔６５ｃには噴射管６２が前記内流管６０と同一軸心上に右方から内挿され、該噴射管６２は、ボルト７１によってフランジ６５ｂと着脱可能に連結されている。
【００２７】
この噴射管６２の噴射流路７２内には、左に拡管する前テーパ部７２ａ、直管部７２ｂ、及び右に拡管する後テーパ部７２ｃが左から順に形成され、このうちの前テーパ部７２ａには、該前テーパ部７２ａよりも外側面の傾きが小さくなるように前記内流管６０先端に形成された先細り部６０ａが内挿されており、該先細り部６０ａと前記前テーパ部７２ａとの間に設けた隙間７３を通って、前記外流路６８内の洗浄水が、噴射管６２内の噴射流路７２内に流入するようにしている。
【００２８】
このような構成において、内流管６０を軸心回りに回転して鞘管６３内を右方向に移動させ、内流管６０の先細り部６０ａを噴射管６２の前テーパ部７２ａに当接させて前記隙間７３をなくすと、外流路６８内の洗浄水は噴射管６２の噴射流路７２内に供給されず、内流管６０の内流路６７を通って加速された高速の加圧空気のみが、噴射管６２の噴射流路７２内に供給され、噴射管６２先端の後テーパ部７２ｃからは加圧空気の気相７４が空気中に大きく拡がるようにして噴出する。この状態で、内流管６０を軸心回りに逆回転して鞘管６３内を左方向に移動させ、内流管６０の先細り部６０ａを噴射管６２の前テーパ部７２ａから離間して隙間７３を形成すると、該隙間７３を通って外流路６８内の洗浄水が噴射管６２の噴射流路７２内に供給されるようにしている。
【００２９】
すなわち、前記噴射ノズル５１は、気体である加圧空気と液体である洗浄水を管内で合流させて圧力流体を形成し先端から噴出する噴射管６２に、内流管６０の先部を内挿し、該内流管６０の外周面と前記噴射管６２の内周面との間に液体供給路である隙間７３を形成し、該隙間７３の大きさは、前記鞘管６３に螺挿されたねじ込み式の内流管６０を移動させることによって、調整可能な構成とするので、ノズル構成を変えることなく、しかも簡単な操作で、目的水量に応じて液体供給路の大きさを制御することができるのである。この隙間７３を介して噴射流路７２内に供給された洗浄水は、内流管６０の小径部６７ｄから噴き出す高速の加圧空気による負圧効果によって強力に引き込まれ、その結果、加圧空気は洗浄水と略平行に合流して、加圧空気の気相７４の周囲を加圧空気と洗浄水との混合相７５が取り囲む二相流体７６が形成される。そして、該二相流体７６は、噴射管６２先端の後テーパ部７２ｃから空気中に大きく拡がるようにして噴出する。
【００３０】
このようにして、空気中への拡散が液相よりも速やかに起こる気相７４を噴射軸中心に有する圧力流体が、前記ホッパ３６からスラリーと一緒に流下する骨材用砂４８に吹き付けられると、該骨材用砂４８は、気相７４によって拡がろうとする圧力流体により、管路５８の内壁に向かって斜めに高速で運ばれて激しく衝突する。衝突した骨材用砂４８は、圧力流体に巻き込まれてそのまま移送されるか、あるいは、圧力流体にはじき飛ばされて管路内壁で何度も衝突を繰り返しながら移送されていく。なお、本実施例では、空気のみを高圧に加圧し、洗浄水はこの高速の加圧空気の負圧効果によって吸い込み、二相流体７６を形成するようにしているが、洗浄水も空気と同様に高圧に加圧してよい。或いは、逆に、周囲の洗浄水のみを高圧に加圧し、空気はこの高圧洗浄水の吸引効果によって吸引空気として吸い込み、二相流体７６を形成するようにしてもよい。
【００３１】
すなわち、前記管路５８には、前記投入口５９より流下する土木用素材である骨材用砂４８に圧力流体を吹きつける噴射ノズル５１を設け、該噴射ノズル５１には、少なくとも一方が高圧に加圧された気体の空気と液体の洗浄水を供給し、加圧空気の気相７４と、該気相７４の周囲を取り囲む洗浄水・空気の混合相７５とから成る二相流体７６によって、前記圧力流体を構成するので、空気中への拡散が液体よりも速やかに起こる気相７４を圧力流体の噴射軸中心に位置させることができ、液相を主体とする従来の圧力流体とは異なり、噴射ノズル５１から噴出した圧力流体は、噴出直後には高速で管路内壁に向かって大きく拡がりながら、骨材用砂４８を管路内壁まで運んで激しく衝突させるため、骨材用砂４８が受ける衝撃力や管路内壁への衝突頻度を一層増加させることができ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。加えて、この圧力流体の外側面は液体・気体の混合相７５で取り囲んだ状態にあり、前記管路内壁は液体の層によって常に覆われるため、管路内壁が骨材用砂４８から受ける衝撃による熱損傷を大きく抑制することができ、管路寿命を延ばして洗浄装置３のメンテナンスコストの削減等を図ることができる。
【００３２】
更に、前記噴射ノズル５１には、気体である加圧空気を液体である洗浄水の流れ方向に対して略平行に合流させる縦孔構造である内流路６７を設けるので、洗浄水によって減速されることなく加圧空気を噴射軸中心に高速で供給することができ、噴出直後における圧力流体の大きな拡がりを確保して、土木用素材である骨材用砂４８が受ける衝撃力や管路内壁への衝突頻度を確実に増加させることができる。
【００３３】
また、図４に示すように、前記絞り管部４６は、同一軸心上に、左に拡管する前テーパ管５５、最小径の直管の最絞り管５６、及び右に拡管する後テーパ管５７が左から順に設けられ、このうちの前テーパ管５５の左端は、前記搬入管部４５の大径部５３の右端と接続されている。
【００３４】
このような絞り管部４６では圧力流体の流速が更に増加するため、前記負圧効果が向上して骨材用砂４８が搬入管路４５内に更に強力に吸引されると共に、この吸引・移送されてきた骨材用砂４８は、前テーパ管５５から最絞り管５６に向かって高速で突入する。すると、骨材用砂４８は、前テーパ管５５から最絞り管５６にかけて更に高速化し、これらの管壁内壁に衝突したり、骨材用砂４８同士が互いに衝突するようになる。同時に、このような高速下では、圧力が低下するため加圧水の高速流体内にキャビテーション気泡が発生し、該キャビテーション気泡は、流速が低下して圧力が回復する後テーパ管５７までくると崩壊し、この気泡崩壊による衝撃力も骨材用砂４８に加わることとなる。
【００３５】
更に、前記前テーパ管５５、最絞り管５６、及び後テーパ管５７は、それぞれ両端に、フランジ５５ａ・５５ｂ、フランジ５６ａ・５６ｂ、フランジ５７ａ・５７ｂを有し、このうちのフランジ５５ａと前記搬入管部４５右端のフランジ５３ｂ、フランジ５５ｂとフランジ５６ａ、フランジ５６ｂとフランジ５７ａ、及びフランジ５７ｂと曲管部１２０始端のフランジ１２２をボルト６４によって連結するようにしており、絞り管部４６全体或いは絞り管部４６の一部を、洗浄装置３から外して交換することができる。
【００３６】
すなわち、前記管路５８の途中部には絞り管部４６を設け、該絞り管部４６の一部または全部を交換可能な構成とするので、圧力流体が通過面積の小さな絞り管部４６を通過する際に、土木用素材である骨材用砂４８を絞り管部４６内壁に又は互いに激しく衝突させたり、骨材用砂４８にキャビテーション気泡の崩壊による衝撃を与えることができ、骨材用砂４８の処理量を大幅に増加させ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。更に、洗浄装置３全体を交換することなく損傷を受けた部分だけを交換すればよく、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができるのである。ただし、高い角取り処理等の効率や負圧効果が不要な場合、例えば、角部の少ない土木用素材の仕上げ処理を行う場合や、後述する突起体のような他の構成により、その土木用素材にとって十分な衝撃力が得られる場合等には、通常の直管を使用してもよく、土木用素材の原料品質や目的品質に応じて適宜変更することができる。
【００３７】
次に、前記曲管部１２０の詳細構成について、図４、図６乃至図１１により説明する。
図４、図６に示すように、前記曲管部１２０は、絞り管部４６の右端、すなわち前記後テーパ管５７右端と略同径の曲管１２１を有し、該曲管１２１の始端１２１ａは、前述したように、フランジ５７ｂ・１２２を介して前記絞り管部４６と着脱可能に接続されている。更に、この曲管１２１は螺旋状に一回転し、その終端１２１ｂは、前記始端１２１ａと側面視でほぼ重なる位置まで延設されて、軸心が左右方向の直管１２３の左端と接続されている。該直管１２３の右端は、前記圧送管７に接続されており、洗浄装置３で洗浄や角取り処理等された骨材用砂４８が、洗浄水等と一緒に、この圧送管７を介して前記湿式分級装置４の投入管８まで圧送されるようにしている。
【００３８】
このような構成において、螺旋状の曲管１２１内の圧力流体は、噴射ノズル５１から噴射される圧力流体の噴射方向、つまり骨材用砂４８の初期の移送方向１２４に対して、徐々に進行方向を変えながら曲管１２１内を流れていくが、その際、圧力流体内の固体粒子である骨材用砂４８は、遠心力作用によって螺旋周方向に向かって加速・分離されるため、曲管１２１の外側内壁１２１ｃに高速で衝突したり、該外側内壁１２１ｃの面上を摺動したりしながら移送される。このため、移送方向と略平行な管内壁、例えば前記絞り管部４６の管内壁から受ける衝撃力と比べ、骨材用砂４８には更に大きな衝撃力を与えることができ、加えて、該骨材用砂４８は、遠心力によって外側内壁１２１ｃに押しつけられながら長い距離摺動され、その角部には大きな剪断力・摩擦力が働き続けるため、角部を折損や摩耗によって確実に除去することができるのである。
【００３９】
すなわち、管路５８内を圧力流体により移送し、投入口５９から供給される土木用素材である骨材用砂４８の洗浄や角取り処理等を行う洗浄装置３において、前記管路５８には、遠心力作用によって前記骨材用砂４８を外側内壁１２１ｃに衝突・摺動可能な曲管部１２０を設けたので、緩衝部として作用する骨材用砂４８の滞留域があるために衝撃力が十分には得られない屈曲管部をなくし、その代わり、高速で移送中の骨材用砂４８を、管路途中の曲管部１２０での強い遠心力作用によって圧力流体から分離させ、該曲管部１２０の外側内壁１２１ｃに緩衝部を介さずに直接衝突させると共に、該外側内壁１２１ｃを長い距離にわたって摺動させることができるため、骨材用砂４８が外側内壁１２１ｃから受ける衝撃力だけでなく、骨材用砂４８と外側内壁１２１ｃとの間で発生する剪断力・摩擦力までもが著しく増加し、骨材用砂４８の靭性が高くて角部が削れにくい又は欠けにくい場合や、多量の骨材用砂４８を短時間で処理しなければならない場合等であっても、角取り処理を効率良く行うことができる。特に、土木用素材にセメントや樹脂等の異物が堅固に付着していたり、或いはこれらの異物が塊として骨材用砂４８に多量に混入している場合であっても、その大きな衝撃力と剪断力・摩擦力とによって、異物を土木用素材から容易に剥離し、混在する異物の塊も細かく粉砕することができ、土木用素材の品質を更に向上させることができるのである。
【００４０】
また、図７に示すように、曲管部を複数の部材から構成することもできる。曲管部１２５は、第一曲管１２６、第二曲管１２７、及び第三曲管１２８の三本の部材から成り、各部材は、それぞれ両端に、フランジ１２６ａ・１２６ｂ、フランジ１２７ａ・１２７ｂ、フランジ１２８ａ・１２８ｂを有し、このうちのフランジ１２６ａと前記絞り管部４６の右端のフランジ５７ｂ、フランジ１２６ｂとフランジ１２７ａ、フランジ１２７ｂとフランジ１２８ａ、フランジ１２８ｂと前記直管１２３の左端を、ボルト６４によって連結するようにしており、曲管部１２５全体或いは曲管部１２５の一部を、洗浄装置３から外して容易に交換できるようにしている。このうちの第二曲管１２７内において、噴射ノズル５１から直線状に噴射された圧力流体が高速でしかも大きく流れ方向が変化するため、外側内壁１２７ｃが骨材用砂４８から受ける衝撃力や摺動による摩擦力は最大となり、損耗も最も大きくなることから、このような交換構造は極めて有効といえる。
【００４１】
すなわち、前記曲管部１２５の一部または全部を交換可能な構成とするので、曲管部１２５の損耗が激しい場合であっても、洗浄装置３全体を交換せずに曲管部１２５の一部または全部のみを交換すればよく、メンテナンス性の向上が図れる。
【００４２】
また、図８に示すように、曲管部は螺旋状の前記曲管１２１（以下、「螺旋管」とする）を同一螺旋中心軸上に複数連結して配置した多重螺旋型曲管部１２９としてもよい。該多重螺旋型曲管部１２９は、フランジ接合部１３４を介して着脱可能に順に接続された第一螺旋管１２９ａ、第二螺旋管１２９ｂ、及び第三螺旋管１２９ｃから構成され、このうちの第一螺旋管１２９ａの始端は直管１３２を介して前記絞り管部４６に連結され、第三螺旋管１２９ｃの終端は直管１３３を介して前記圧送管７に連結されており、前記絞り管部４６からの骨材用砂４８が多重螺旋型曲管部１２９内を通過した後に前記湿式分級装置４内に吐出されるようにしている。このような多重螺旋型曲管部１２９では、前記曲管部１２０に比べて非常に長い距離に渡って骨材用砂４８を外側内壁に衝突・摺動させることができ、骨材用砂４８の角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の効率を更に向上させることができるのである。
【００４３】
更に、図９に示すように、曲管部は円弧状に形成することもできる。このうち、図９（ａ）のＵ字型曲管部１３０は、直管１３０ａと直管１３０ｃとの間に半円状のＵ字管１３０ｂが介設されたものであり、図９（ｂ）の弓型曲管部１３１は、直管１３１ａと直管１３１ｃとの間に弓状のＵ字管１３１ｂが介設されたものであり、いずれも、前記曲管部１２０・１２５・１２９に比べ衝突・摺動の距離が短いが、曲管部設置に必要な空間を小さくすることができ、洗浄装置３の小型軽量化が可能となり、部品コストの削減、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００４４】
また、図１０、図１１に示すように、曲管部内には邪魔板やコイル状等の突起体を設けてもよい。
図１０（ａ）に示すような邪魔板型突起体１０４では、ドーナツ状の複数の邪魔板１０７を所定間隔をあけて並設し、この複数の邪魔板１０７の半径方向略中央に棒状の連結部材１０８を貫設して構成している。この邪魔板型突起体１０４は、外で組み立てた後に、曲管１２１の片側の端部開口から内挿し、外周端１０７ａを曲管１２１の内壁１２１ｄに溶接等で固定している。
【００４５】
このような構成において、邪魔板１０７は、曲管１２１内を流れる圧力流体による骨材用砂４８の移送方向１３５に対して、略垂直姿勢に保持されているため、移送方向と略平行な管内壁、例えば前記絞り管部４６の管内壁から受ける衝撃力と比べ、骨材用砂４８には更に大きな衝撃力を与えることができる。また、軸心上を流れる圧力流体については、各邪魔板１０７中央の開口部１０７ｂをくぐるようにして流れるものの、板側面１０７ｃ近傍では乱流渦が発生しやすく、該乱流渦に、軸心上を移送中の骨材用砂４８が巻き込まれると、骨材用砂４８が邪魔板１０７と衝突する頻度が著しく増加する。
【００４６】
なお、各邪魔板１０７の姿勢は、移送方向１３５に対して略垂直であるのが好ましいが、移送方向１３５に対して斜め姿勢であってもよく、骨材用砂４８の種類に適した衝撃力を付与できる姿勢であれば、特には限定されない。邪魔板１０７の形状についても、本実施例のようなドーナツ状ではなく、曲管１２１の軸心に向かって突出する矩形板とし、該矩形板と前記結部材１０８とにより、格子状の突起体を構成してもよく、高速で移送中の骨材用砂４８が略垂直又は斜めに直接衝突可能な形状であれば、特に限定されるものではない。
【００４７】
また、図１０（ｂ）に示すようなコイル型突起体１０５は、螺旋状の太い線材１０９（例えば直径１ｃｍ〜３ｃｍ）から成り、該線材１０９を曲管１２１の端部開口から内挿し、外周端１０９ａを曲管１２１の内壁１２１ｄに溶接等で固定している。あるいは、線材１０９の弾性力を利用して、曲管１２１内に張設するようにしてもよい。
【００４８】
このような構成においては、骨材用砂４８が線材１０９の側面１０９ｂに激しく衝突することに加え、相対する線材１０９の両側面１０９ｂ・１０９ｂと、曲管１２１の内壁１２１ｄとの間には螺旋溝１１０が形成されており、曲管１２１内を圧力流体が流れると、内壁１２１ｄ近傍には、この螺旋溝１１０に沿った流れ（以下、「螺旋流」とする）が発生する。このため、線材１０９近傍の骨材用砂４８は前記螺旋流にのって旋回しながら移送され、この際に発生する遠心力作用が曲管部１２０での遠心力作用を更に加わり、骨材用砂４８の大部分が圧力流体から速やかに分離され、内壁１２１ｄに頻繁に激しく衝突する。また、曲管１２１の軸心上を流れる圧力流体については、螺旋状の線材１０９の螺旋中心をくぐるようにして流れるものの、線材１０９近傍では乱流渦が発生しやすく、該乱流渦に、軸心上を移送中の骨材用砂４８が巻き込まれると、骨材用砂４８が線材１０９の側面１０９ｂと衝突する頻度が著しく増加する。
【００４９】
なお、図１０（ｃ）に示すように、線材１１５を隙間なく螺旋状に巻回した密接タイプのコイル型突起体１１４としてもよい。この場合は、前記螺旋流は発生しないが、隙間無く並設された線材１１５の内側面から成る凹凸状の被衝突面１１６が形成され、該被衝突面１１６に骨材用砂４８が激しく衝突するようにしている。この被衝突面１１６は、曲管１２１の内壁１２１ｄ全面を覆っており、これにより、曲管１２１を保護しつつ、骨材用砂への衝撃力を増加させることができる。
【００５０】
また、図１１に示すような細線コイル型突起体１０６は、螺旋状の細線材１１１（例えば直径０．５ｍｍ〜５ｍｍ）と、該細線材１１１を保持する内挿管１１２とから成り、該内挿管１１２の内壁に刻設した螺旋状の保持溝１１２ａに、前記細線材１１１を張設した状態で嵌合している。この細線コイル型突起体１０６は、別途に細線材１１１を内挿管１１２の保持溝１１２ａに嵌合させて組み立てた後、曲管１２１の端部開口から内挿して固定する。
【００５１】
このような構成においては、細線材１１１の一部のみが保持溝１１２ａから露出した状態となり、曲管１２１内には、この細線材１１１の一部と、隣接する保持溝１１２ａ間の突起１１２ｂとから成る細かな凹凸の被衝突面１１３を形成することができる。これにより、骨材用砂４８が細かい場合や柔らかい場合でも、この被衝突面１１３によって精度の良い角取り処理が可能となるのである。なお、この細線コイル型突起体１０６も、曲管１１１の内壁１２１ｄ全面を覆って保護する機能を有している。
【００５２】
すなわち、以上のように、前記曲管部１２０の内壁１２１ｄ上又は内壁１２１ｄ近傍に、曲管部１２０の軸心に向かって突出する突起体１０４・１０５・１０６・１１４を設けるので、強い遠心力作用によって圧力流体から分離した土木用素材である骨材用砂４８を、管路途中に設けた突起体１０４・１０５・１０６・１１４に向かって略垂直又は斜めに衝突させ、骨材用砂４８が受ける衝撃力を増加させると共に、突起体１０４・１０５・１０６・１１４で発生する乱流渦や螺旋流によって衝突頻度も増加させることができ、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の更なる効率化を図ることができる。しかも、突起体１０４・１０５・１０６・１１４は、曲管部１２０内壁を骨材用砂４８から守る保護部材としても機能するため、骨材用砂４８の衝突・摺動による曲管部１２０の損耗を確実に抑制し、高価な曲管部１２０の寿命を延ばして洗浄装置３のメンテナンスコストの大幅な削減を図ることができるのである。
【００５３】
なお、いずれの突起体１０４・１０５・１０６・１１４を納めた曲管部も、その一部又は全部がフランジ等を介して交換できるように管路内で接続されているため、突起体の損耗が進んでも、損耗した突起体のある部分だけを取り外して補修したり又は新しい突起体と交換することができ、洗浄装置３全体を交換する必要がなく、メンテナンス性が大きく向上する。また、これらの突起体１０４・１０５・１０６・１１４は曲管部と一体化させることが可能であり、これによって、損耗した突起体の交換作業をより迅速に行うことができる。更に、突起体１０４・１０５・１０６・１１４を複数の短いユニットから構成してもよく、これにより、これらの突起体の加工・組立て・曲管部への組み込みが容易となる。特に、細線コイル状突起体１０６については、内挿管１１２を短く分割したものを用いることにより、保持溝１１２ａへの細線材１１１の取付性を著しく向上させることができる。
【００５４】
次に、別形態の噴射ノズル１４０について、図１２乃至図１７により説明する。
該噴射ノズル１４０は、前記噴射ノズル５１で内流管６０の構造を変更したものであり、図１２中で図５と同じ符号を付した部材については、同様の構成となっているため、説明を省略する。
【００５５】
図１２乃至図１５に示すように、噴射ノズル１４０の内流管１４１は、加圧空気が流れる内流路１４２を有し、前記内流管６０と同様に、内流路１４２内には送気管６９を介して高圧の加圧空気が供給されるようにしている。そして、この内流路１４２内には、前記送気管６９の内径と略同径の大径部１４２ａ、左に拡管する絞り部１４２ｂ、中径部１４２ｃ、細管状の小径部１４２ｄが左から順に形成されるが、該小径部１４２ｄは、前記内流管６０の場合とは異なり、極めて長く延出され、その先部には、更にもう一段細くなって噴射孔１４２ｅが形成されている。
【００５６】
この小径部１４２ｄのある内流管１４１には、徐々に細くなる先細り部１４１ａが形成されているが、前記内流管６０とは異なり、該先細り部１４１ａには、更に直管短部１４１ｂと、該直管短部１４１ｂよりも細くて長い直管長部１４１ｃとが連設されている。該直管長部１４１ｃには、合計６個の細孔型の細い気体供給孔１４３と、該気体供給孔１４３の最右位置よりも右方に延出された部分であって前記噴射孔１４２ｅを内部に有する整流部１４５とが設けられている。
【００５７】
このうちの気体供給孔１４３は、直管長部１４１ｃ左右両側の外周面にそれぞれ上下２個ずつ穿設され、更に直管長部１４１ｃ略中央の外周面には前後２個穿設され、計６個がいわゆる千鳥状に穿設されている。これにより、同一円周上に多数の気体供給孔１４３を開口しないようにして、直管長部１４１ｃの強度低下を抑え、高圧の圧力流体から受ける負荷によって内流管１４１の先部が折損したり、その破片によって洗浄装置３内部が破損したりするのを防止することができ、補修や部品交換の頻度を少なくして、メンテナンス性を向上させるようにしている。
【００５８】
そして、前記気体供給孔１４３や噴射孔１４２ｅを有する内流管１４１は、前記噴射管６２の噴射流路７２に左方から内挿され、この噴射流路７２のうちの前テーパ部７２ａと内流管１４１の先細り部１４１ａとの間には、間隔が漸減する隙間１４４ａが形成され、噴射流路７２の直管部７２ｂと内流管１４１の直管短部１４１ｂとの間には、間隔が略一定で非常に狭い隙間１４４ｂが形成され、同じく直管部７２ｂと内流管１４１の直管長部１４１ｃとの間には、間隔が略一定で隙間１４４ｂよりは広い隙間１４４ｃが形成され、噴射流路７２の後テーパ部７２ｃと内流管１４１の直管長部１４１ｃとの間には、間隔が漸増する隙間１４４ｄが形成されており、これら隙間１４４ａ・１４４ｂ・１４４ｃ・１４４ｄとから液体供給路１４４が構成される。そして、このうちの隙間１４４ｃ、１４４ｄに、前記気体供給孔１４３の半径方向外端が臨む構成となっている。
【００５９】
このような構成において、内流路１４２から細い気体供給孔１４３を通って供給される加圧空気を、外流路６８から液体供給路１４４を通って供給される洗浄水に対して略垂直に交わって合流させることができ、後で加圧空気が前述の噴射ノズル５１のようにして洗浄水と略平行に合流する前に、少量の加圧空気が洗浄水中に予め細かく分散した混合相（以下、「初期混合相」とする）を形成することができる。
【００６０】
なお、本実施例では、気体供給孔１４３は、内流管１４１の直管長部１４１ｃに略半径方向に穿設し、加圧空気が洗浄水と略垂直に交わるようにしているが、内流管１４１の軸心方向に対して斜めに傾斜させるようにして穿設してもよく、洗浄水中に空気を細かく分散可能な穿設角度であれば特に限定されるものではない。
【００６１】
加えて、気体供給孔１４３の大きさは、平均内径で１ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。平均内径が１ｍｍ未満では、洗浄水中に十分な量の加圧空気を分散させることができず、逆に平均内径が２ｍｍを越えると、粗大な気泡によって前記初期混合相の流れが大きく乱され、噴射孔１４２ｅから噴出する加圧空気と後で合流する際に、安定した二相流体を形成できなくなったり、洗浄水によって空気が大きな気体供給孔１４３から内流路１４２内に押し戻され、逆流が生じたりするからである。
【００６２】
すなわち、前記噴射ノズル１４０には、気体である加圧空気を液体である洗浄水の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように合流させる微細な横孔構造である気体供給孔１４３を併設するので、加圧空気を洗浄水中に細かく分散させ、気泡の微細化や洗浄水への空気の溶存を促進させてキャビテーション気泡の量を増加させることができ、これにより、多量のキャビテーション気泡の崩壊によって、土木用素材である骨材用砂４８が受ける衝撃力を更に増加させることができる。
【００６３】
更に、前記噴射ノズル１４０は、管内を通して気体である加圧空気を供給する内流管１４１と、該内流管１４１の周囲に環設され内流管１４１の外周面沿いに液体である洗浄水を供給する外流管６１と、内流管１４１の管壁を挟んで内外から供給される加圧空気と洗浄水を管内で合流させて前記圧力流体を形成し該圧力流体を先端から噴出する噴射管６２とを備え、該噴射管６２には前記内流管１４１の先部を内挿し、該内流管１４１の外周面と前記噴射管６２の内周面との間に、前記外流管６１から供給される洗浄水を通す液体供給路１４４を形成すると共に、内流管１４１の先部には略半径方向に気体供給孔１４３を穿設し、該気体供給孔１４３を介して、内流管１４１の管内を前記液体供給路１４４と連通させる横孔構造とするので、複雑な構造を別途設けることなく、内流管１４１を流れる加圧空気に近接して洗浄水を外部から供給することができると共に、供給した洗浄水の流れ方向に対して略垂直又は斜めに交わるように加圧空気を合流させることができ、噴射ノズルの小型軽量化が可能となり、部品コストの削減、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００６４】
また、初期混合相の形成位置より先方には前記整流部１４５が設けられており、初期混合相は、形成後は整流部１４５の外周面上に沿って流れて整流化され、カルマン渦が発生しにくくなる。これにより、圧力損失が減ると共に均一な流れとなって、初期混合相は、噴射流路７２内に高速で送出され、噴射孔１４２ｅから噴出する加圧空気に対して略平行に高速で合流することができ、噴射ノズル１４０で形成される圧力流体の噴出速度を更に増加させることができる。
【００６５】
すなわち、前記内流管１４１は、前記液体供給路１４４からの液体である洗浄水と気体供給孔１４３からの気体である加圧空気との合流位置よりも先方に、該合流位置で形成された洗浄水・空気の初期混合相が外周に沿うように流れる整流部１４５を備えるので、初期混合相を整流化してカルマン渦の発生を抑制することができ、圧力損失を減少させて圧力流体の噴出速度を増加させ、土木用素材である骨材用砂４８を一層高速で移送させて、骨材用砂４８が受ける衝撃力を更に増加させることができる。
【００６６】
なお、この整流部１４５の先端形状は、できれば本実施例のようにテーパ等を設けて先細り形状としたものが好ましく、これにより、カルマン渦が一層発生しにくくなり、圧力損失を更に減少させることができる。加えて、整流部１４５の配設位置については、噴射管６２の内部でも、あるいは噴射管６２から突出して設けても良く、整流部１４５が、投入口５９より流下してくる骨材用砂４８等によって損傷を受けたり、セメント等の異物に付着されたりしない位置や構成であれば、特には限定されない。
【００６７】
以上のような構成の噴射ノズル１４０では、前記噴射ノズル５１と同じ縦孔構造を基本とした上で、横孔構造である気体供給孔１４３を併設しているが、もちろん、該気体供給孔１４３の形状、大きさ、位置等を改良することで十分な衝撃力が得られる場合や、土木用素材の種類によってはそれほど高い衝撃力を要しない場合等には、前記縦孔構造を省略して、横孔構造である気体供給孔のみを設けることも可能である。
【００６８】
また、前記気体供給孔１４３の各種別形態について説明する。
図１６に示す細孔型の気体供給孔１４６は、内流管１４１の直管長部１４１ｃの外周に螺旋状に配置されており、これにより、同一円周上に開口する数を、千鳥状に配置した気体供給孔１４３の場合よりも減らし、直管長部１４１ｃの強度低下を更に抑制できるようにしている。加えて、加圧空気を螺旋状に噴射させることによって、略垂直に交わって合流してできた前記初期混合相に回転力を与え、圧力流体の拡がり性を更に向上させることができる。
【００６９】
図１７に示すスリット型の気体供給孔１４７は、内流管１４１の直管長部１４１ｃの外周を一周するように等間隔に配置されており、気体供給孔１個当たりの空気量を増やすことができ、細孔型の前記気体供給孔１４３・１４６に比べ、必要な孔数を減らしたり、スリットの幅と長さを微調整して細かな気泡を多数発生させることができ、加工や清掃等が容易な上、キャビテーション気泡の量を更に増加させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、小さな機械部品、碁石等を研磨剤・洗浄剤等と一緒に投入し、それに、空気を伴った研磨液・洗浄液等を吹きつけ、これらの圧力流体によって前記機械部品、碁石等を管路内を通過させる間に同時に研磨や洗浄を行う、といった用途はもとより、発電所や漁業等に深刻な被害を与える大型クラゲや貝等の海洋生物を投入し、それに海水等を含む圧力流体を吹き付け、その圧力や移送中の衝突によって海洋生物を破砕して廃棄処理する、といった用途等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係わる洗浄装置を用いた骨材用砂分級システムの全体構成図である。
【図２】湿式分級装置の側面一部断面図である。
【図３】微砂調整装置の側面一部断面である。
【図４】洗浄装置の側面一部断面図である。
【図５】洗浄装置の噴射ノズルの側面一部断面図である。
【図６】洗浄装置の曲管部の側面一部断面図である。
【図７】複数の部材から構成された曲管部の側面一部断面図である。
【図８】多重螺旋型曲管部の説明図であって、図８（ａ）は多重螺旋型曲管部の側面図、図８（ｂ）は同じく平面図である。
【図９】円弧状の曲管部の説明図であって、図９（ａ）はＵ字型曲管部の側面図、図９（ｂ）は弓型曲管部の側面図である。
【図１０】突起体の形態を示す側面断面図であって、図１０（ａ）は邪魔板型突起体の側面断面図、図１０（ｂ）は通常タイプのコイル型突起体の側面断面図、図１０（ｃ）は密接タイプのコイル型突起体の側面断面図である。
【図１１】細線コイル型突起体を示す側面断面図であって、図１１（ａ）は細線コイル型突起体を組み込んだ曲管部の側面断面図、図１１（ｂ）は細線コイル型突起体の側面断面図である。
【図１２】別形態の噴射ノズルの側面断面図である。
【図１３】同じく側面拡大断面図である。
【図１４】別形態の噴射ノズルにおける内流管の全体側面断面図である。
【図１５】内流管先部の外周面に周方向・軸方向に並べられ千鳥状に配置された細孔型気体供給孔の説明図であって、図１５（ａ）は内流管先部の側面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図１６】内流管先部の外周面に周方向・軸方向に並べられ螺旋状に配置された細孔型気体供給孔の説明図であって、図１６（ａ）は内流管先部の側面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１７】内流管先部の外周面に周方向に配置されたスリット型気体供給孔の説明図であって、図１７（ａ）は内流管先部の側面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
３  洗浄装置
３６  ホッパ
４６  絞り管部
４８  土木用素材
５１・１４０  噴射ノズル
５８  管路
５９  投入口
６０・１４１  内流管
６１  外流管
６２  噴射管
７４  気相
７５  混合相
７６  二相流体
１０４・１０５・１０６・１１４  突起体
１２０・１２５・１２９・１３０・１３１  曲管部
１２１ｃ  外側内壁
１２１ｄ  内壁
６７・１４２  縦孔構造
１４３・１４６・１４７  横孔構造・気体供給孔
１４４  液体供給路
１４５  整流部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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