JP2003003515A - 空気圧送用ブースタおよびその配置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧送路途中で背圧を生じさせずに２次圧縮空
気を注入することができ、移送途中で大気開放すること
なく連続して空気圧送することができる空気圧送用ブー
スタ及びその配置方法を提供する。 【解決手段】 圧縮空気により移送対象物である浚渫土
等が移送される空気圧送路ａに組み込まれ、空気圧送路
ａに追加注入する２次圧縮空気を、空気圧送路ａに対し
圧縮空気の注入圧力による背圧を少なくするように、先
端が絞り込まれる渦流として注入する。２次圧縮空気
は、二重管構造を有する外管１３と内管１４の間に形成
した空気吹き出し間隙部１７から、外管１３の内壁面に
沿って注入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気圧送用ブー
スタ及びその配置方法に関し、特に、圧縮空気により浚
渫土等を長距離移送する空気圧送工法に用いられる空気
圧送用ブースタ及びその配置方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、管体内部に形成した空気圧送路に
圧縮空気を注入し、この圧縮空気を利用して、軟弱な浚
渫土等を長距離移送（搬送）する空気圧送工法が知られ
ている。

【０００３】この空気圧送工法は、圧縮空気の膨張エネ
ルギにより浚渫土等を移送させるもので、移送する距離
や土量の増減には、その圧縮空気の量や圧力を調整して
対応している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ある一
定以上の長距離を圧送する場合、管体内部における摩擦
損失や膨張エネルギ損失等を補うため、空気圧送工法用
設備の能力を超える空気圧や空気量が必要となる。この
状態がその設備における限界圧送距離となり、それ以上
の距離を圧送することができない。

【０００５】この限界圧送距離以上の距離を圧送させよ
うとした場合、空気圧送路の途中で２次圧縮空気を追加
注入することが考えられるが、２次圧縮空気の注入時、
背圧の発生により圧送元の圧力が上がってしまい、圧送
される浚渫土等の管内速度を減速させることになる。

【０００６】従って、管路を介して浚渫土等を空気圧送
工法により最終目的地まで移送する場合、ほぼ限界圧送
距離に達した時点で、一旦、大気解放した後、再び、ほ
ぼ限界圧送距離に達する時点まで移送して大気開放す
る、これを繰り返さなければならなかった。

【０００７】この発明の目的は、圧送路途中で背圧を生
じさせずに２次圧縮空気を注入することができ、移送途
中で大気開放することなく連続して空気圧送することが
できる空気圧送用ブースタ及びその配置方法を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る空気圧送用ブースタは、圧縮空気に
より移送対象物が移送される空気圧送路に組み込まれ、
前記空気圧送路に追加注入する２次圧縮空気を、前記空
気圧送路に対し前記圧縮空気の注入圧力による背圧を少
なくするように、先端が絞り込まれる渦流として注入す
ることを特徴している。

【０００９】上記構成を有することにより、圧縮空気に
より移送対象物が移送される空気圧送路には、空気圧送
路に対し圧縮空気の注入圧力による背圧を少なくするよ
うに、先端が絞り込まれる渦流として２次圧縮空気が追
加注入される。これにより、圧送路途中で背圧を生じさ
せずに２次圧縮空気を注入することができ、移送途中で
大気開放することなく連続して空気圧送することができ
る。

【００１０】また、この発明に係る空気圧送用ブースタ
の配置方法により、上記空気圧送用ブースタを用いた移
送対象物の長距離圧送を実現することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、この発明の一実施の形態に係る空
気圧送用ブースタを示し、（ａ）は二重管部の軸線方向
に沿う断面を基にした説明図、（ｂ）は縮小管部の軸線
方向に沿う断面図である。

【００１３】図１に示すように、空気圧送用ブースタ１
０は、二重管部１１（（ａ）参照）と縮小管部１２
（（ｂ）参照）を連結一体化して形成され、内部空間に
は、管体軸線方向に沿って二重管部１１から縮小管部１
２へと向かう空気圧送路ａ（図中、矢印参照）が形成さ
れる。この空気圧送路ａにより、移送（搬送）対象物で
ある軟弱な浚渫土等が移送（搬送）される。

【００１４】図１（ａ）に示す二重管部１１は、円筒形
状の外管１３、及び外管１３に下流端側が摺動自在に挿
入された円筒形状の内管１４を有し、外管１３の後部内
周面に形成された上流端係合部１５と内管１４の後半部
外周面１４ａは、密着状態に係合している。外管１３の
ほぼ前半部分は、下流端に向かって絞り込まれるように
縮径するテーパー部１６とされている。

【００１５】外管１３の内周面と内管１４の前半部外周
面１４ｂとの間には、円環状の空気吹き出し間隙部１７
が設けられる。この空気吹き出し間隙部１７は、外管１
３の上流端係合部１５の近傍に設けられた、例えば３個
の空気注入口１８に連通している。この空気注入口１８
は、必要に応じて１個或いは複数個設置する。

【００１６】外管１３には、下流端フランジ１９と上流
端フランジ２０が設けられ、内管１４には、外管１３の
上流端フランジ２０の上流端側に隣接するフランジ状の
スライド操作部２１、及び上流端フランジ２２が設けら
れている。

【００１７】内管１４は、スライド操作部２１が外管１
３の上流端フランジ２０に接触し或いは離反するよう
に、外管１３の上流端口から進出或いは退避（図中、矢
印ｂ参照）する。このときの内管１４の外管１３に対す
るスライド量、即ち、内管１４の移動距離は、空気吹き
出し間隙部１７からの吹き出し量に合わせて調整され
る。この実施の形態（図１参照）の例では、約４５ｍｍ
である。

【００１８】スライド操作部２１が上流端フランジ２０
に接触した状態において、内管１４の下流端はテーパー
部１６の内周面に接触し、空気吹き出し間隙部１７と空
気圧送路ａは連通しない。

【００１９】一方、スライド操作部２１が上流端フラン
ジ２０から離反した状態において、内管１４の下流端は
テーパー部１６の内周面から離反し、内管１４の下流端
とテーパー部１６の内周面との間には、内管１４の移動
距離に対応する２次圧縮空気吹出間隙が生じる。この２
次圧縮空気吹出間隙を介して、空気吹き出し間隙部１７
と空気圧送路ａが連通する。この実施の形態（図１参
照）の例では、０〜４ｍｍ程の間隙となる。

【００２０】図１（ｂ）に示す縮小管部１２は、共に円
筒形状の縮径部２３と拡径部２４を連結一体化して形成
され、内部空間には、管体軸線方向に沿って縮径部２３
から拡径部２４へと向かう空気圧送路ａが形成される。
縮径部２３には、下流端フランジ２５と上流端フランジ
２６が設けられ、拡径部２４には、上流端フランジ２７
が設けられている。

【００２１】そして、例えばボルト締め等によって、上
流端フランジ２７と下流端フランジ２５を密着固定する
ことにより、拡径部２４と縮径部２３を連結一体化して
縮小管部１２を形成し、同様に、上流端フランジ２６と
下流端フランジ１９を密着固定することにより、縮径部
２３と外管１３を連結一体化する。この結果、二重管部
１１と縮小管部１２が連結一体化されて空気圧送用ブー
スタ１０が形成される。

【００２２】図２は、図１の空気注入口形成部分の管体
軸線交差方向に沿う断面図である。図２に示すように、
空気注入口１８を例えば３個設けた場合、各空気注入口
１８は、外管１３の断面外周をほぼ３等分（中心角１２
０度）する位置に突設される。

【００２３】各空気注入口１８により、２次圧縮空気
は、注入された空気吹き出し間隙部１７で渦巻き状にな
るように、即ち、空気注入口１８から、外管１３の内周
面接線方向に沿って、且つ、下流側に向かって、注入さ
れる。

【００２４】従って、外部からこれら３個の空気注入口
１８に注入された２次圧縮空気は、空気吹き出し間隙部
１７で渦巻き状の流れとなって、外管１３と内管１４の
間に生じた狭い２次圧縮空気吹出間隙を通り、更に、外
管１３のテーパー部１６の内周面に沿う渦流となって空
気圧送路ａへと吹き出される。

【００２５】この空気圧送用ブースタ１０は、二重管部
１１の入口となる内管１４の上流端開口内径を１００と
した場合、内管１４の下流端開口内径が１００、二重管
部１１の出口となる外管１３の下流端開口内径が８０、
外管１３の下流端開口に連通し縮小管部１２の入口とな
る、縮径部２３の上流端開口内径が８０、縮径部２３の
下流端開口内径が８０、縮径部２３の下流端開口に連通
する拡径部２４の上流端開口内径が８０、縮小管部１２
の出口となる拡径部２４の上流端開口内径が１００、の
比率となるように形成されている。

【００２６】従って、空気圧送用ブースタ１０は、３個
の空気注入口１８から注入された２次圧縮空気が渦流と
なって吹き出される地点から、テーパー部１６によりブ
ースタ入口に比べて狭められた管内径を有し（図１
（ａ）参照）、狭められた内径からなる縮径部２３を経
た後、管内径が広げられた拡径部２４によりブースタ入
口と同じ内径になる（図１（ｂ）参照）。

【００２７】なお、内管１４の上流端フランジ２２の近
傍、及び拡径部２４の下流端近傍に、管内圧力を計測す
るための圧力計を取り付けることで、移送される浚渫土
等が空気圧送用ブースタ１０を通過する際の入口と出口
における管内圧力を、計測することができる。

【００２８】この空気圧送用ブースタ１０を用いること
により、軟弱な浚渫土等の移送対象物を長距離圧送する
ための空気圧送路ａに、２次圧縮空気を追加注入する
際、注入圧力による背圧を発生させず或いは少なくし
て、また、注入前の移送速度を減速させることなく、更
に、注入後の移送圧力を増加させるように、注入するこ
とができる。

【００２９】つまり、浚渫土等の空気圧送路ａの途中
に、空気圧送用ブースタ１０を組み込んで、圧送空気流
が例えば音速を超えるような速度の個所を設け、下流側
の圧力を上流側（背後方向）に伝達させないようにし、
背庄が発生するのを防止している。

【００３０】また、移送速度に加えて移送圧力を速度に
変換し速度を増加させることで、移送される浚渫土等が
持つ速度と圧力等のエネルギを極力損失させないように
している。これにより、空気圧送用ブースタ１０におけ
る圧力低下が発生し、ブースタと上流側の間の圧力勾配
が大きくなる。

【００３１】更に、浚渫土等の移送速度を増加させるこ
とは、２次圧縮空気注入後の圧送には好ましいが、圧縮
空気は速度より圧力が高い方が望ましいことから、速度
エネルギを圧力エネルギに変換して、浚渫土等の速度を
維持しながら圧縮空気の圧力を増加させている。

【００３２】次に、上記構造を有する空気圧送用ブース
タ１０の各構成部分について、その機能及び作用を説明
する。

【００３３】流体のエンタルピーを運動エネルギに変換
する装置としてノズルが知られている。このノズルは、
亜音速或いは超音速、断面積の増加或いは減少等の各種
組み合わせで、速度と圧力の増減関係が次のようになる
ことが分かっている。

【００３４】

【表１】

【００３５】従って、この原理を利用すると、圧力と速
度のエネルギ変換が可能である。例えば、（ａ）と
（ｂ）、（ｃ）と（ｄ）の組み合わせを考えると、前者
は速度増加（圧力減少）、後者は圧力増加（速度減少）
によるエネルギ変換機構といえる。

【００３６】また、一般的に、エジェクタ等の圧縮空気
注入口は、管体中央部に設置されるが、この場合、注入
口が移送の障害となるため、注入口部分で本管に曲管を
使用している。しかしながら、移送される浚渫土等には
異物が混入している場合が多いため、管体には、移送阻
害物となるものは極力設置しないことが望ましく、エネ
ルギ損失の点から曲管の使用は好ましくない。

【００３７】そこで、空気圧送用ブースタ１０は、空気
圧送路ａとなる内管１４と外管１３の間に形成される空
気吹き出し間隙部１７に連通する空気注入口１８を介し
て、２次圧縮空気を注入することにより、２次圧縮空気
を外周側から注入する二重管構造とした。

【００３８】この二重管構造により、空気圧送用ブース
タ１０の空気圧送路ａに注入される２次圧縮空気は、空
気吹き出し間隙部１７から外管１３の壁面に沿って、ノ
ズルのスロート（最も狭い部分）に向け吹き出される。
このとき、ノズルは速度増加機構であるため、吹き出し
（吐出）速度が速ければ速い程、効果的である。

【００３９】吹き出し速度を増加させるため、亜音速で
断面積を減少させる機構を用いている。即ち、２次圧縮
空気の注入装置である二重管の断面積が徐々に縮小する
ように、外管１３の下流側部分を徐々に縮径するテーパ
ー構造として、断面縮小・層流構造による注入圧縮空気
の速度増加を図っている。

【００４０】この二重管テーパー構造においては、圧力
勾配による静圧を考慮して層流による速度増加機構を考
えたが、実際に二重管に圧縮空気を注入する場合、空気
は速度を持って注入されるのであって、この速度、即
ち、動圧を考慮する必要がある。

【００４１】このため、２次圧縮空気の注入口である空
気注入口１８は、内管１４に直接衝突しない位置に偏心
させて設置し、動圧効果が発揮できるようにしている。
この動圧により、空気注入口１８から注入された２次圧
縮空気は、渦巻き状の流れとなって流れて行くが、渦の
半径は外管１３のテーパー部１６に沿って徐々に縮小し
て行く。

【００４２】ここで、渦理論により渦周辺速度と断面積
の積は一定であることから、半径の縮小は周辺速度の増
加になり、テーパー構造で渦流を発生させることは、断
面を縮小させて速度を増加させることと同様の効果を生
じさせることになる。よって、２次圧縮空気の吹き出し
速度は、半径縮小・渦流構造によって増加され、断面縮
小による増加に加えて更に増加する。

【００４３】また、渦流を発生させるため、空気注入口
１８を内管１４に対し偏心させて設置しているが、設置
数を複数個（例えば３個）とするのが望ましい。

【００４４】圧縮空気を用いた空気圧送工法において、
圧縮空気と圧送対象の浚渫土等は、２相流となり、共に
亜音速（音速以下の速度）で管体内部を移送される。こ
こで、管体に、内径が縮小された縮小管（縮小管部１
２）を接続すれば、音速以下であることから速度が増加
し、圧力は低下する。

【００４５】この縮小管部１２は、２次圧縮空気を注入
する空気注入口１８の直近に設置されるが、二重管（二
重管部１１）と一体構造とし、その縮小角度も同様にす
ることで、より製造し易くなる。一体構造とすることに
より、管体の縮小部機構による速度増加に、２次圧縮空
気注入による速度増加を加えることができる。

【００４６】また、二重管（二重管部１１）から吹き出
された２次圧縮空気は、静圧と動圧の合力として渦流状
態となり、縮小管部１２の縮径部２３に送り込まれる。
このとき、２次圧縮空気は、テーパー部１６を経て吹き
出されるため、渦半径の縮小に伴って吹き出し速度が増
加する。

【００４７】このように、２次圧縮空気を注入すること
は、浚渫土等と共に２相流となって流れる圧送用の圧縮
空気に対し、非常に有効であるが、浚渫土等に対して
は、その比重・粘性等の影響を受け、圧縮空気に比べ多
少効果が落ちる。

【００４８】よって、浚渫土等に対する更なる速度増加
対策として、浚渫土等をテーパー部１６で渦巻き状に回
転させることにより、渦理論の半径縮小による速度増加
を図ってもよい。浚渫土等を回転させるため、テーパー
部１６の内周面に、高さが最縮小部より高くなく内周面
に沿って螺旋状に延びる帯状の螺旋状突条を設置する。

【００４９】この螺旋状突条により回転力が与えられ渦
流となった浚渫土等は、テーパー部１６の内周面に沿っ
て移送されることになり、プラグ（栓）状の浚渫土塊が
崩壊して、管内中心部に穴が空いた状態となる。即ち、
浚渫土塊の前後の空気塊が一体化して、浚渫土塊を押し
進めていた空気塊の圧力が低下する。

【００５０】このことは、次のプラグ状浚渫土塊に対す
る圧力勾配を大きくすることになり、次のプラグ状浚渫
土塊の速度を増加させるため、更に、一体となった空気
塊は、速度を増して移送される。

【００５１】また、空気圧送用ブースタ１０の空気圧送
路ａ上の空気部分に、気泡を含ませても良い。音速は、
常温の空気中で約３４０ｍ／ｓ、水中で約１５００ｍ／
ｓであるのに対し、気泡体中では、ボイド率にもよるが
空気中の約１／１０になる。

【００５２】このように、気体を含む混相流の場合、圧
縮率は気体と同程度の大きさであり、密度は液体と同程
度の大きさであることから、圧縮率と密度の積の平方根
の逆数で与えられる均質モデルの音速（限界流速）は、
著しく低下する。

【００５３】つまり、浚渫土等を空気圧送する場合、浚
渫土等と空気の２相流となって一概に混相流とは言えな
いことから、均質モデルとして音速を評価することがで
きない。従って、均質モデルとして評価するためには、
空気部に気泡を発生させる機構或いは注入する機構を設
ける必要がある。

【００５４】上述したように、浚渫土等を空気圧送によ
り長距離移送するために２次圧縮空気を注入する場合、
「背圧を発生させず」、「浚渫土等の速度を減速させな
い」ことが必要であり、背圧を全く発生させないために
は、最縮小部において、音速を超えた速度を常時発生さ
せなければならない。

【００５５】そのため、２次圧縮空気の注入に際して、
「二重管構造（二重管部１１）」、「テーパー構造（テ
ーパー部１６）」及び「渦流形成（空気注入口１８）」
を必要とし、２次圧縮空気の注入後の圧送路として、
「縮径構造（縮径部２３）」を必要とする。更に、渦流
発生補助装置や螺旋状突起、気泡発生（注入）機構等を
設けても良い。気泡に関しては、空気圧送用ブースタ１
０が大口径の場合に有効である。

【００５６】この結果、上記各構成要素の複合効果とし
て、空気圧送用ブースタ１０の空気圧送路ａにおいて、
浚渫土等を圧送するための圧縮空気を亜音速から超音速
へと加速し音速を越えさせることが可能となる。

【００５７】空気圧送用ブースタ１０の空気圧送路ａに
おける圧縮空気の速度を速めることにより、空気圧送用
ブースタ１０の上流側は減圧されるので、上流から送ら
れてくる浚渫土等の速度も速くなり、減速させることは
ない。

【００５８】また、空気圧送用ブースタ１０にあって、
内管１４の上流端開口から縮小管部１２の縮径部２３ま
では全て、圧送される浚渫土等の圧送速度を速める機構
であるが、縮径部２３より下流においては、浚渫土等の
圧送速度を速める必要はない。このため、縮径部２３よ
り下流での圧送は、通常の圧縮空気の膨張エネルギで行
うことが好ましく、ここでの速度を圧力に変換する。

【００５９】即ち、圧送速度は、空気圧送用ブースタ１
０の内径最縮小部である縮径部２３において、超音速或
いはそれに近い速度となるが、その後、そのまま超音速
或いはそれに近い速度で進むことはなく、縮径部２３を
通過すると急速に減速し、縮径部２３を過ぎて拡径部２
４に入ると直ぐに亜音速となる。ここで、亜音速状態で
の内径拡大部は圧力増加機能を有することから、縮径部
２３に続き拡径部２４を設置して、速度から圧力ヘの変
換を行う。

【００６０】また、空気圧送により移送される浚渫土等
の移送速度は、圧送元から徐々に速度を増していくのが
一般的であるが、限界圧送距離を越えると急速に減速す
る。従って、速度増加機構を主体として、超音速或いは
それに近い速度の達成を目指している空気圧送用ブース
タ１０は、空気圧送用の圧縮空気を注入する１次注入に
おける最高速度地点、即ち、限界圧送地点に設置するの
が最も望ましい。

【００６１】空気圧送用ブースタ１０は、注入する圧縮
空気圧力が高いほど効果的であり、設置個所の管内圧力
は低い方がよい。従って、設置箇所から下流側に未だ相
当な距離を移送しなければならない場合、複数の空気圧
送用ブースタ１０を設置する。即ち、負荷を下げるため
に、空気圧送用ブースタ１０を複数個設置することによ
り、空気吹き出し口の圧力を常に低下させておくことが
できる。

【００６２】空気圧送用ブースタ１０により２次圧縮空
気を注入することは、１次注入後ある程度エネルギ損失
して到達した圧送空気に、エネルギを追加注入すること
である。よって、追加エネルギは、損失分を補うように
現エネルギより増大させることが望ましいが、現エネル
ギの実体を正確に把握することは困難であるため、２次
圧縮空気注入時における圧縮空気の注入量を、１次圧縮
空気注入時における圧縮空気の注入量よりも多くする。

【００６３】上述した空気圧送工法により、浚渫土等
は、管内に形成される空気圧送路ａをプラグ流として移
送されるが、空気圧送用ブースタ１０の直前に、ブース
タ効果を補助するブースタ効果補助手段を設置しても良
い。

【００６４】図３は、ブースタ効果補助手段の内部構造
を説明する管体内部説明図である。図３に示すように、
ブースタ効果補助手段２８は、空気圧送路ａを形成する
円筒状の管体２９からなり、内部に、管体内周面に沿っ
て螺旋状に延びる帯状に形成された突条羽３０を有して
いる。突条羽３０は、下流に向かうに従って徐々に周期
が短くなっている。突条羽３０を設置する距離は、浚渫
土等を移送する際に発生する１プラグ間隔より狭い範囲
内とする。

【００６５】このブースタ効果補助手段２８は、空気圧
送路ａの途中に組み込まれる空気圧送用ブースタ１０の
直前、即ち、上流側に、管内通路を連通させた状態に設
置される。空気圧送路ａをプラグ流として移送される浚
渫土等は、空気圧送用ブースタ１０に入り込む前にブー
スタ効果補助手段２８に送り込まれ、ブースタ効果補助
手段２８を通過することで回転力が与えられる。これに
より、ブースタ効果補助手段２８に続く空気圧送用ブー
スタ１０によるブースタ効果を、より高めることができ
る。

【００６６】なお、ブースタ効果補助手段２８を、突条
羽３０を設けずに、２次圧縮空気の注入口である空気注
入口１８と同様の構成を有するものとし、注入される圧
縮空気で浚渫土等に回転力を与えるようにしても良い。

【００６７】また、複数の空気圧送用ブースタ１０を設
置する場合の設置位置決定の手順を、以下に説明する。
空気圧送用ブースタ１０は、逆止弁のないブースタ装置
であり、管体内の下流側圧力が高い状態及び高い状態に
なるような状況では、ブースタ装置から吹き出される空
気が影響を受けて上流側へと逆流し、背圧を発生させて
しまう。例えば、出口をバルブで閉めると、当然、注入
された空気は逆流し背圧が発生する。

【００６８】従って、ブースタ装置を設置する場合、圧
縮空気を注入する管体内の空気圧が低く、注入された圧
縮空気が吐出口に向かって流れ易い状態にあることが必
要である。

【００６９】しかしながら、浚渫土等を長距離圧送する
場合、ブースタ装置を必要とする位置は、設置条件とな
る低圧箇所とは限らず、また、吐出口までの距離が長く
管内圧力を上昇させる状況にある場合が多い。そこで、
ブースタ装置を複数個設置することにより、この状態を
解消させることが考えられる。

【００７０】逆止弁のない追加注入方法であるＴ字管や
Ｙ字管による注入の場合、複数個設置するとより背圧が
発生し易くなり逆効果となってしまう。それに対し、こ
の発明に係る空気圧送用ブースタ１０は、設置する位置
によって、効果を最大限に高めることができる。空気圧
送用ブースタ１０の設置位置は、次の手順により求め
る。 （１）圧送する浚渫土等の単位時間当たり流量と、管理
する最大管内圧力、使用管径等の基本条件を決める。 （２）既存データから流量による圧力損失を算出し、
（１）の条件で元圧のみでの最大圧送距離を求める。 （３）要求圧送距離が（２）の最大圧送距離内であれ
ば、空気圧送用ブースタ１０を設置しなくて良い。しか
し、それより大きい場合は、空気圧送用ブースタ１０の
設置が必要である。

【００７１】ここで、縦軸（ｙ）が圧力で横軸（ｘ）が
圧送距離のグラフを作成し、（２）の元圧必要圧力と最
大圧送距離の関係を図式化する。

【００７２】

【表２】

【００７３】このグラフから分かるように、元圧必要圧
力と、この元圧必要圧力による浚渫土等の最大圧送距離
との関係から圧力損失勾配を求め、この勾配に基づく平
行移動により、要求圧送距離（ｘ＝５）に対応する元圧
必要圧力（ｙ＝８）を求める。 （４）空気圧送用ブースタ１０の設置位置におけるブー
スタ使用特性に基づく最大圧力を決め、元圧のみの最大
圧送距離を示す線が、ブースタ使用特性に基づく最大圧
力を示す線と交差する点に対応する横軸（圧送距離）の
位置を求め、１番目の空気圧送用ブースタ１０を設置す
る位置Ａとする。 （５）設置した空気圧送用ブースタ１０による圧力変化
値を、設置位置Ａの圧力に加え、その点をプロットす
る。 （６）プロットした点から圧力損失勾配に沿って延びる
線が、ブースタ使用特性に基づく最大圧力線と交差する
点に対応する横軸（圧送距離）の位置を求め、２番目の
空気圧送用ブースタ１０を設置する位置Ｂとする。 （７）以後、要求圧送距離（ｘ＝５）を超えるまで、上
述した２番目のブースタ設置位置Ｂを決定する手順と同
様の手順を繰り返し、必要とするブースタ設置位置を決
定する。グラフでは、３番目の空気圧送用ブースタ１０
を設置する位置Ｃが求められる。

【００７４】即ち、空気圧送用ブースタ１０は、移送対
象物である浚渫土等を圧送するための元圧必要圧力が、
浚渫土等を圧送中の圧力損失により低下して、空気圧送
用ブースタ１０から注入される２次圧縮空気により高め
られるブースタ使用特性に基づく最大圧力に達する位置
毎に、配置される。

【００７５】従って、空気圧送用ブースタ１０を設置
し、設置位置毎に圧力損失を補うように圧力を高めるこ
とができるので、２次圧縮空気の追加注入による浚渫土
等の長距離圧送が可能になる。

【００７６】また、浚渫土等の空気圧送において圧送距
離を延長するため、空気圧送路ａの途中に追加空気（２
次圧縮空気）を挿入する場合、元圧空気（１次圧縮空
気）量と追加空気量の関係は、Ｙ字管、Ｔ字管による注
入方法では、背圧を考慮して追加空気量を元圧空気量よ
り少なく注入することがある。

【００７７】しかしながら、空気圧送用ブースタ１０は
背圧がかからないので、背圧を考慮する必要がなく、追
加空気量を元圧空気量より多く注入することができる。
この結果、背圧とは逆に、元圧空気の注入箇所から空気
圧送用ブースタ１０までの圧力低下を発生させ、空気圧
送用ブースタ１０の効果を増加させることができる。

【００７８】従って、空気圧送用ブースタ１０により注
入される２次圧縮空気の注入空気量は、空気圧送用ブー
スタ１０を１個設置する場合、浚渫土等の移送対象物を
移送するための１次圧縮空気の注入空気量より多く、ま
た、空気圧送用ブースタ１０を複数個設置する場合、直
前に設置された空気圧送用ブースタ１０により注入され
る２次圧縮空気の注入空気量より多くすることが効果的
である。

【００７９】このように、この発明によれば、圧縮空気
により移送対象物である浚渫土等が移送される空気圧送
路ａに組み込まれた空気圧送用ブースタ１０により、空
気圧送路ａに追加注入する２次圧縮空気は、空気圧送路
ａに対し圧縮空気の注入圧力による背圧を少なくするよ
うに、先端が絞り込まれる渦流として注入される。

【００８０】従って、空気圧送用ブースタ１０を介して
注入される２次圧縮空気は、音速を超えるようにスピー
ドを上げることによりプラグ流を超える速度で空気圧送
路ａに注入され、浚渫土等は、渦を巻くようにして渦の
真ん中に穴を開けた状態で空気圧送路ａを移送される。

【００８１】これにより、空気圧送路ａの途中で２次圧
縮空気を追加注入する際、背圧を発生させず、或いは少
なくすることができるため、圧送元の圧力が上がってし
まうことがなく、圧送される浚渫土等が空気圧送路ａを
通過する速度を減速させることがない。

【００８２】この結果、空気圧送路ａを介して浚渫土等
を空気圧送工法により最終日的地まで移送する場合、随
時、２次圧縮空気を追加注入することができるので、一
旦、大気解放した後、再び移送し、その後また、大気開
放する、ということを繰り返す必要がない。

【００８３】なお、上記実施の形態において、空気圧送
用ブースタ１０を介して注入される２次圧縮空気に、微
細発泡を用いることにより、注入スピードを超音速或い
はそれに近い速度まで速めても背圧を完全に起こさなく
することができる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、圧縮空気により移送対象物が移送される空気圧送路
には、空気圧送路に対し圧縮空気の注入圧力による背圧
を少なくするように、先端が絞り込まれる渦流として２
次圧縮空気が追加注入されるので、圧送路途中で背圧を
生じさせずに２次圧縮空気を注入することができ、移送
途中で大気開放することなく連続して空気圧送すること
ができる。

【００８５】また、この発明に係る空気圧送用ブースタ
の配置方法により、上記空気圧送用ブースタを用いた移
送対象物の長距離圧送を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る空気圧送用ブー
スタを示し、（ａ）は二重管部の軸線方向に沿う断面
図、（ｂ）は縮小管部の軸線方向に沿う断面図である。

【図２】図１の空気注入口形成部分の管体軸線交差方向
に沿う断面図である。

【図３】ブースタ効果補助手段の内部構造を説明する管
体内部説明図である。

【符号の説明】

１０ 空気圧送用ブースタ １１ 二重管部 １２ 縮小管部 １３ 外管 １４ 内管 １４ａ 後半部外周面 １４ｂ 前半部外周面 １５ 上流端係合部 １６ テーパー部 １７ 空気吹き出し間隙部 １８ 空気注入口 １９ 下流端フランジ ２０ 上流端フランジ ２１ スライド操作部 ２２ 上流端フランジ ２３ 縮径部 ２４ 拡径部 ２５ 下流端フランジ ２６ 上流端フランジ ２７ 上流端フランジ ２８ ブースタ効果補助手段 ２９ 管体 ３０ 突条羽 ａ 空気圧送路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 達義 東京都港区北青山一丁目２番３号 佐伯建 設工業株式会社内 (72)発明者 小川 元 東京都港区北青山一丁目２番３号 佐伯建 設工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 CA69 3F047 AA03 BA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気により移送対象物が移送される空
   気圧送路に組み込まれ、前記空気圧送路に追加注入する
   ２次圧縮空気を、前記空気圧送路に対し前記圧縮空気の
   注入圧力による背圧を少なくするように、先端が絞り込
   まれる渦流として注入することを特徴とする空気圧送用
   ブースタ。
2. 【請求項２】外管と前記外管に挿入された内管による二
   重管構造を有し、前記内管の外周面と前記外管の内周面
   との間に形成した空気吹き出し間隙部から、前記外管の
   内周面に沿って前記２次圧縮空気を吹き出すことを特徴
   とする請求項１に記載の空気圧送用ブースタ。
3. 【請求項３】前記外管は、注入された前記２次圧縮空気
   に対し速度増加機構となる、下流側が縮径されたノズル
   構造を有することを特徴とする請求項２に記載の空気圧
   送用ブースタ。
4. 【請求項４】前記外管の下流側には、前記外管に接続さ
   れ前記外管の出口と同一径を有する縮径部と、前記縮径
   部に接続され前記縮径部より径が拡大された拡径部を、
   連結一体化して形成した縮小管部が接続されることを特
   徴とする請求項２または３に記載の空気圧送用ブース
   タ。
5. 【請求項５】注入された前記空気吹き出し間隙部で渦巻
   き状になるように前記２次圧縮空気を注入する空気注入
   口を有することを特徴とする請求項２から４のいずれか
   に記載の空気圧送用ブースタ。
6. 【請求項６】前記空気注入口は、前記２次圧縮空気を前
   記外管の内周面接線方向に沿って、且つ、下流側に向か
   って注入することを特徴とする請求項５に記載の空気圧
   送用ブースタ。
7. 【請求項７】前記２次圧縮空気の注入量を、前記移送対
   象物を移送するための圧縮空気の注入量より多く、或い
   は直前に注入された前記２次圧縮空気の注入量より多く
   することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
   空気圧送用ブースタ。
8. 【請求項８】前記空気圧送路を移送される前記移送対象
   物に渦巻き状の回転力を付与するブースタ効果補助手段
   を、上流側に接続したことを特徴とする請求項１〜７の
   いずれかに記載の空気圧送用ブースタ。
9. 【請求項９】前記ブースタ効果補助手段は、前記空気圧
   送路を形成する円筒状の管体からなり、内部に、管体内
   周面に沿って螺旋状に延びる帯状に形成された突条羽を
   有することを特徴とする請求項８に記載の空気圧送用ブ
   ースタ。
10. 【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載の空気圧
    送用ブースタを、前記移送対象物を圧送中、圧力損失に
    より低下する圧力が、ブースタ使用特性に基づく最大圧
    力に達する位置毎に配置することを特徴とする空気圧送
    用ブースタの配置方法。
11. 【請求項１１】元圧必要圧力と前記移送対象物の最大圧
    送距離との関係から求めた圧力損失勾配に基づき、要求
    圧送距離に対応する元圧必要圧力を求め、 前記空気圧送用ブースタの設置によるブースタ使用特性
    に基づく最大圧力を示す線と元圧のみの最大圧送距離を
    示す線との交点に対応する圧送距離の位置を、１番目の
    設置位置とし、 １番目の設置位置の圧力に前記空気圧送用ブースタの設
    置による圧力変化値を加えた点から前記圧力損失勾配に
    沿って延びる線と、前記空気圧送用ブースタの設置によ
    るブースタ使用特性に基づく最大圧力を示す線との交点
    に対応する圧送距離の位置を、２番目の設置位置とし、 以後、要求圧送距離を超えるまで、２番目の設置位置の
    決定と同様に３番目以降の設置位置の決定を繰り返すこ
    とを特徴とする請求項１０に記載の空気圧送用ブースタ
    の配置方法。