JP2781306B2 - 液体の汲み揚げ方法およびそれに用いる装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土砂等の固形物が混在
している液体を高所に汲み揚げることのできる液体の汲
み揚げ方法およびそれに用いる装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】土砂等を含む水の汲み揚げを行うための
汲み揚げ方法として、気泡ポンプを用いた方法がある。
この気泡ポンプは炭鉱の坑道等の排水の目的で開発され
たものであり、水中深く差し込まれた汲み揚げ管下端の
吸込口付近から汲み揚げ管内に空気を圧入することによ
って、上記汲み揚げ管内に水と空気の混合体の上昇流を
生じさせ、汲み揚げ管の上端側に水を汲み揚げるように
なっている。このような気泡ポンプを用いた方法では、
ポンプがポンピング経路中に設けられていないため、ポ
ンピング流が通る汲み揚げ管内に障害となるものがな
く、土砂等の固形物を含む水でも汲み揚げることができ
るという利点を有している。しかしながら、その原理
は、汲み揚げ管の下端から汲み揚げ管内に空気を圧入す
ることによって、汲み揚げ管内の水を、水と空気の混合
状態にし、その混合体の平均比重を水だけの比重よりも
小さくすることにより、水面よりも高い水柱を汲み揚げ
管内に生じさせるというものである。そのため、上記の
ような気泡ポンプを用いた方法では、揚水能力が汲み揚
げ管の下端の液面下の深さに制約され、充分な深さが確
保できない場合には、その使用が困難となる。したがっ
て、その用途は深井戸や深い海底，湖底等に限定される
という問題がある。また、汲み揚げ管内に生じる上昇流
の速度が小さいため水とともに汲み揚げることのできる
固形物はバラスト（砂利）程度のものが限度であるとい
う問題も有している。

【０００３】このため、特開昭６２−１９５４９８号公
報に示す装置が提案されている。すなわち、この装置
は、下端開口が第１の液体内に浸漬している入口部分
と、下端開口が第２の液体内に浸漬している出口部分
と、これら両部分の上端開口同士を連結する頂点装置と
からなる導管を備えており、上記入口部分の下端開口内
に空気を圧入するため空気圧縮機および送出ラインを設
けている。また、上記頂点装置にガス受け室を設け、こ
のガス受け室にあけた吸込口を吸込ポンプに連通すると
ともに上記吸込口を開閉する弁部材を上記頂点装置内に
配設するようにしている。

【０００４】この装置を用い、つぎのようにして、液体
の汲み揚げが行なわれる。すなわち、最初の状態では、
導管内は大気圧であるため入口部分内の液面および出口
部分内の液面はその外側の液面と同じ高さになってい
る。ついで、吸込ポンプを始動させると、導管内の圧力
が減少し、上記入口部分内の液面および出口部分内の液
面は引き上げられる。そののち、または上記吸込ポンプ
の始動と同時に空気圧縮機を始動させ、この空気圧縮機
から加圧空気を送出ラインを通して上記入口部分の下端
開口内に圧入する。これにより、上記入口部分内の第１
の液体の有効密度が減少し、入口部分内の液面はさらに
引き上げられる。このとき、上記入口部分の下端開口内
に圧入された空気は泡となつて上記入口部分内の第１の
液体中を上昇したのち上記頂点装置内に入りガス受け室
から吸込ポンプに吸い上げられる。やがて、上記入口部
分内の液面は頂点装置に達し、そののち、頂点装置を通
って出口部分内に流れ込み、出口部分内の液面とつなが
り、これにより上記入口部分，頂点装置および出口部分
に連続した液体の通路が確立されるようになる。このよ
うにして液体の通路が確立された後は、上記頂点装置内
で液面の平衡液面が維持されるように弁部材が上記ガス
受け室にあけた吸込口を開閉し頂点装置内の適正なガス
抜きを行う。その結果、出口部分内の液体は入口部分内
の液体よりも大きい密度を有することから、両液体の比
重差により上記液体の通路は維持される。この装置によ
れば、上記気泡ポンプを用いる方法よりも、揚水能力を
大幅に向上させることができるようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置では、導管の入口部分，頂点装置および出口部分に連
続した液体の通路が確立されたのちは、入口部分内の液
体と出口部分内の液体との比重差により液体を汲み揚げ
るようにしているため、頂点装置内のガス抜きを適正に
行って頂点装置内での平衡液面を維持しなければならな
い。したがって、頂点装置内に弁部材を配設しなければ
ならず、頂点装置の構造が複雑化するうえ、高価にな
る。しかも、上記装置では、入口部分の下端開口内に空
気を圧入する空気圧縮機および頂点装置のガス受け室を
減圧する吸込ポンプが必要になるため、一層高価にな
る。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、安価で、しかも構造を簡単化することのできる
液体の汲み揚げ方法およびそれに用いる装置の提供をそ
の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、液中より液面上に突き出した汲み揚げ
管の上端吐出口を、真空室内に導入してこの真空室の底
面よりも上方に位置決めし、この真空室内の空気を真空
ポンプで吸引して真空室内を減圧することにより、大気
圧との差圧による液柱を汲み揚げ管内に作り、上記真空
室内から吸引した空気を上記真空ポンプから延びる配管
を介して上記液柱の下端側に送り込んで、この液柱を気
液混合状態にし全体比重を軽減することによって、継続
的な上昇流を形成して真空室内に汲み揚げ、上記真空室
の底面に、この真空室内に汲み揚げられた液体を流下さ
せて外部に排出する排出管の上端流入口を開口させると
ともに、他端吐出口を下向きに延ばした液体の汲み揚げ
方法を第１の要旨とし、液面上方から液体内に向けて汲
み揚げ管を配設し、この汲み揚げ管の下端側に空気を送
り込むことにより液体を気液混合状態で汲み揚げる装置
であって、上記汲み揚げ管の上端吐出口を密封状の真空
室内に導入してこの真空室の底面よりも上方に位置決め
し、上記真空室の天井部側に、この真空室内の空気を吸
引して真空室内を減圧する真空ポンプを接続するととも
に、この真空ポンプから、真空室内から吸引した空気を
上記汲み揚げ管の下端側に送り込む配管を延ばし、上記
真空室の底面に、この真空室内に汲み揚げられた液体を
流下させて外部に排出する排出管の上端流入口を開口さ
せるとともに、他端吐出口を下向きに延ばした液体の汲
み揚げ装置を第２の要旨とする。

【０００８】

【作用】すなわち、本発明の液体の汲み揚げ装置は、液
体を汲み揚げる時には、常に真空室内を真空ポンプに接
続しておき、これにより真空室内を常に減圧状態にし、
この真空室内の減圧状態と真空ポンプからの排気の導入
を利用して液体を真空室内に汲み揚げるものである。し
たがって、本発明の液体の汲み揚げ装置によれば、従来
例のように頂点装置内に弁部材を配設する必要がなく、
構造が簡単化するうえ、安価になる。また、本発明の装
置を酸素供給装置としても使用することができる。すな
わち、本発明の装置によって同一槽の液を循環させるこ
とにより、極めて効果的なエアレーションが行われるも
のであり、このエアレーション効果を、酸欠状態にある
河川や堀池等の曝気に活用することで、本発明の装置を
環境技術に役立てることが可能になる。しかも、１つの
真空ポンプで、真空室を減圧する手段と汲み揚げ管の下
端側に空気を送り込む手段とを兼用することができ、一
層安価になる。また、本発明の方法によれば、上記のよ
うな安価で、構造が簡単な装置により大幅に揚水能力を
向上させることができるようになる。

【０００９】つぎに、本発明を実施例にもとづいて詳し
く説明する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明に用いる液体の汲み揚げ装置の
一実施例を示している。図において、１０は水面の上方
（液面から２８００ｍｍ上方の位置）から液面内部（液
面下４００ｍｍの位置）に延びている管径２５ｍｍの汲
み揚げ管である。この汲み揚げ管１０の上端部は曲成さ
れ、その上端吐出口が密封箱状の真空室１１内で水平方
向を向いた状態に開口している。これにより、吐出流速
により上記上端吐出口から吐出される水が後述する真空
ポンプ１３に吸引されることを防いでいる。また、上記
汲み揚げ管１０の下端側は、従来例と同様に、外周面に
円周に沿って複数個の孔１７が穿設され、その外周に密
封箱状の空気室１８が設けられている。

【００１１】１２は上記真空室１１の上端側から外部に
延びる配管であり、１３は配管１２の先端に接続された
真空ポンプ（吸込仕事率，１１０Ｗ、真空度，７０９水
柱ｍｍ、風量，０．９５ｍ³ 毎分の能力の家庭用掃除機
を使用）である。１４は配管１２に設けられた通気性の
ミストセパレーターであり、このミストセパレーター１
４は、真空ポンプ１３で真空室１１内を減圧する際、配
管１２中を流れる空気から水分等を除去し、真空ポンプ
１３内に水分が入り込むことを防止する。１９は上記空
気室１８と真空ポンプ１３とを連通する空気用配管であ
る。すなわち、上記真空ポンプ１３は、その吸込口が配
管１２に接続しているとともに、その吐出口が空気用配
管１９に接続している。このため、真空室１１内から吸
引した空気をそのまま空気室１８内に送り込んで循環さ
せることができるようになっている。

【００１２】１５は真空室１１の底部から垂設されてい
る排出管であり、下部側でＵ字形トラップ１５ａを形成
し、先端の排出口には逆止弁１６が設けられている。こ
の逆止弁１６と上記真空室１１の底部との間の鉛直高さ
が真空室１１内に造成する真空度に等しい液柱の高さ以
上になるようにしている。したがって、逆止弁１６は、
排出管１５内を流下する液の管内液柱が真空室１１内の
真空度と等しくなるまでは外部の大気圧が大きいため閉
じており、大気は流入しない。流下する液が排出管１５
内に溜まって排出管１５内の液柱が真空室１１内の真空
度と等しくなると、排出口の内外の圧力がバランスし、
液柱がそれ以上になると逆止弁１６が開いて排出口から
液が排出される。その際、交代に排出管１５内に流入し
ようとする大気の流れは、Ｕ字形トラップ１５ａによっ
て遮断される。

【００１３】この構成において、まず、真空ポンプ１３
を作動させる。その結果、真空室１１内が減圧されその
内部の気圧が低下するとともに、空気室１８内に真空室
内から吸引された空気が圧入されて汲み揚げ管１０内に
激しい気液混合の上昇流が生じ、汲み揚げ管１０の下端
開口付近の沈澱物や固形物が水とともに真空室１１内に
勢いよく汲み揚げられる。ついで、真空室１１内に汲み
揚げられた水等は排出管１５を通って流下し、排出口に
設けた逆止弁１６が自動的に開閉し、真空室１１内から
流下してくる水等を外部に排出する。すなわち、排出管
１５内の液面位置が、逆止弁１６の位置よりも一定の高
さだけ高い場合に、逆止弁１６を閉成する力は０にな
り、上記一定の高さよりも上記液面位置が高くなると、
逆止弁１６が開成し水等の排出が始まり、低くなると逆
止弁１６が閉成する。このため、排出管１５を流下する
水等の液面位置が、常に一定の高さを維持した状態で、
継続的に水等の排出が行われる。上記実施例において
は、この一定の高さが略８００ｍｍであった。また、真
空室１１から真空ポンプ１３により吸引される空気は、
ミストセパレーター１４でほこりや水蒸気等の不純物を
排除されたのち、真空ポンプ１３に吸い込まれる。

【００１４】このように、この液体の汲み揚げ装置は、
真空ポンプ１３から送られてくる空気を、汲み揚げ管１
０内の水等に混合しその平均比重を小さくすることによ
り汲み揚げ管１０での液面高さを高くすることに加え
て、真空ポンプ１３により減圧状態にされた真空室１１
に、汲み揚げ管１０の上部側と下部側との気圧差を利用
して上記水等を吸い上げるようになっているため、揚水
の上限を高くできる。また、汲み揚げる固形物の大きさ
を大きくできる等の揚水能力を大幅に向上することがで
きる。また、従来例のように頂点装置内に弁部材を配設
する必要がなく、構造が簡単化し、安価になる。さら
に、配管１２にミストセパレーター１４を設けているた
め、真空ポンプ１３内に空気以外の不純物が侵入しその
不純物の侵入により真空ポンプ１３が損傷されるという
事態を回避することができる。そのうえ、従来例のよう
に空気圧縮機と真空ポンプが必要でなく、一層安価にな
る。

【００１５】図２は本発明の他の実施例に用いる液体の
汲み揚げ装置を示している。図において、２１は回収槽
であり、真空室１１の底部から直線状に垂設された排出
管２２の下端側に配設されている。２３はその回収槽２
１内の上部側に設けられたオーバーフローであり、回収
槽２１内の液体が一定高さ以上になるとそれを外部に排
出する。上記回収槽２１は、真空ポンプ１３の揚水能力
高さよりも高いその長さ分だけ、真空室１１の下方に位
置するように配設されている。このため、真空室１１内
の減圧によって、汲み揚げ管１０内の一定高さまで液体
等が揚水されると同時に、排出管２２内にも、回収槽２
１内の液体等が揚水されるが、この回収槽２１の配設位
置から真空室１１までの高さが真空ポンプ１３の揚水能
力高さよりも高いため、真空室１１まで到達することは
ない。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、本発明の液体の汲み揚げ
装置によれば、従来例のように頂点装置内に弁部材を配
設する必要がなく、構造が簡単化するうえ、安価にな
る。また、本発明の方法によれば、上記のような安価
で、構造が簡単な装置により大幅に揚水能力を向上させ
ることができるようになる。しかも、１つの真空ポンプ
で、真空室を減圧する手段と汲み揚げ管の下端側に空気
を送り込む手段とを兼用することができ、一層安価にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１０ 汲み揚げ管 １１ 真空室 １３ 真空ポンプ １５ 排出管

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液中より液面上に突き出した汲み揚げ管
   の上端吐出口を、真空室内に導入してこの真空室の底面
   よりも上方に位置決めし、この真空室内の空気を真空ポ
   ンプで吸引して真空室内を減圧することにより、大気圧
   との差圧による液柱を汲み揚げ管内に作り、上記真空室
   内から吸引した空気を上記真空ポンプから延びる配管を
   介して上記液柱の下端側に送り込んで、この液柱を気液
   混合状態にし全体比重を軽減することによって、継続的
   な上昇流を形成して真空室内に汲み揚げ、上記真空室の
   底面に、この真空室内に汲み揚げられた液体を流下させ
   て外部に排出する排出管の上端流入口を開口させるとと
   もに、他端吐出口を下向きに延ばしたことを特徴とする
   液体の汲み揚げ方法。
2. 【請求項２】 液面上方から液体内に向けて汲み揚げ管
   を配設し、この汲み揚げ管の下端側に空気を送り込むこ
   とにより液体を気液混合状態で汲み揚げる装置であっ
   て、上記汲み揚げ管の上端吐出口を密封状の真空室内に
   導入してこの真空室の底面よりも上方に位置決めし、上
   記真空室の天井部側に、この真空室内の空気を吸引して
   真空室内を減圧する真空ポンプを接続するとともに、こ
   の真空ポンプから、真空室内から吸引した空気を上記汲
   み揚げ管の下端側に送り込む配管を延ばし、上記真空室
   の底面に、この真空室内に汲み揚げられた液体を流下さ
   せて外部に排出する排出管の上端流入口を開口させると
   ともに、他端吐出口を下向きに延ばしたことを特徴とす
   る液体の汲み揚げ装置。