JP4694780B2 - 気液混合吸引圧送装置 - Google Patents

Description

本発明は、気液混合体の高速流動に依り、生じるエネルギーを吸引及び圧送に応用した装置に関し、特に空気量を制御し、最適な気液混合比を作り出す装置に関するものである。

浚渫に使用するポンプの中で異物が入っても構造上、詰ったりしないポンプで図１に示す混気ジェット・ポンプ２０が有る。

駆動高圧水管２１の高圧水をノズル２１ａから噴射した水柱は排水管２３内を突進する事に依り管内全体の流体が吸入管２４から排出管２３へと押し流され、吸入管２４に大きな吸引力が生じ被吸引体２５が吸い上げられる。さらに、空気導入管２２から圧力差で空気を吸い込ませる事に依り、キャビティションを解消すると共に気液混合体２６がピストン効果を発揮し吸引力が増強する事は、長年浚渫現場で使用されることにより実証されている。

然しながら、この従来の混気ジェット・ポンプ２０は管内と管外の圧力差で外気をただ吸入しているだけで、実際はこの圧力差の変化で吸入する空気量も変化し吸引力を大きく左右する。例えば水深が深い処で使った場合、水圧が大きい為、空気を吸入する事が出来ない事もあり得る。又、吸引管２４内の被吸引体２５が増えて比重が大きく成った場合、空気導入管２２からの導入空気量が増え、吸引力を著しく低下させる。

上述したような従来技術の欠点に鑑みて、本発明の目的は、最適な空気量を制御する気液混合吸引圧送装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る気液混合吸引圧送装置は、ケーシング、吸引管、高圧水供給装置、空気供給装置及び空気流量制御装置で構成される。

吸引管はケーシングに通じ、高圧水供給管もケーシングに通じており、ケーシングには高圧水を注入することが出来る。また、空気供給管もケーシングに通じており、ケーシングに空気を供給する。この空気と高圧水がケーシング内で吸引力を発生させ、処理物をケーシング内に吸い込み、さらに高圧水でケーシングから押し出す。空気流量制御装置は空気供給管を通じ最適量の空気を制御しケーシングに供給する。

実施例の一つとして、空気供給装置は、空気供給管、第一管路、エア・タンク、第二管路、及びコンプレッサーで構成されるものとすることができる。その中で、空気供給管はケーシングに通じ、そこへ空気を供給する。第一管路はエア・タンクに通じ、外部からの空気を導入する。エア・タンクは第一管路と空気供給管の間に有り急激な空気圧変化を和らげる。第二管路はコンプレッサーの圧縮空気をエア・タンクに供給出来る仕組となっている。

又、空気流量制御装置は流量計、流量上限センサー、流量下限センサー、第一ＮＯ電磁弁、ＮＣ電磁弁、第二ＮＯ電磁弁、第三ＮＯ電磁弁、及び空気センサーで構成される。その中の流量計はエア・タンクとケーシングを撃ぐ空気供給管上に有り、ケーシングに供給する空気の量を計測する。流量計には流量上限センサーを設置し、上限設定値を超過した場合感知する。同流量計にもう一つ流量下限センサーを設置し、下限設定値を下回った場合感知する。外部空気を導入するのが第一管路であり、その第一管路上に第一ＮＯ電磁弁を設置し、流量上限センサーの指令で、空気流量が超過の場合閉る。コンプレッサーとエア・タンクは第二管路で通じ、その管路上にＮＣ電磁弁を設置し、流量下限センサーの指令で、空気流量が不足した場合開けて、圧縮空気を補充する。エア・タンクは空気供給管を通じて、ケーシングに接続しており、その空気供給管上に第三ＮＯ電磁弁を設置する。空気感知センサーは吸入管に設置、この吸入管に空気が入っている事を感知すれば、第二ＮＯ電磁弁及び第三ＮＯ電磁弁を閉じる。

別の実施例として、本装置には、さらに第一逆止弁、第二逆止弁、及び排出管が有る。第一逆止弁は第二ＮＯ電磁弁からケーシングに通じる空気供給管上に設置され、第二ＮＯ逆止弁は外部空気を導入する第一管路上の導入口と第一ＮＯ逆止弁の間に設置される。排出管とケーシングは一体となっている。ケーシング内には一枚の隔離板を設置する。

本発明の気液混合吸引圧送装置によれば、ケーシング内を通過する水柱が空気を誘い込み排出管内を気液混合状態で通過する事で、ケーシング内が負圧と成り、処理物はその負圧に吸い込まれて水柱に付随すると同時に排出管から圧送されるため、空気供給装置は排出管を通る気液混合体の空気量を最適に制御することが可能となり、吸引力の低下を回避できる。

本発明の上記に述べた目的、特長、長所等をさらに分り易く、図面をもって以下に説明する。

図２に示すのは、本発明の気液混合吸引圧送装置である。高圧水供給管１３０はケーシング１１０に通じ、そのケーシング１１０内にノズル１３０ａにて整流された水柱Ｗを高速噴水させる、（図面では高圧水供給装置は省略し、高圧水供給管１３０のみを示す）。この水柱Ｗはケーシング１１０を通り抜け、水柱Ｗ進行方向先に有るケーシング１１０に連結している排出管１８０内へ噴水される。

この水柱Ｗが排出管１８０内を高速で通過する事に依りケーシング内で負圧が生じるため、吸引体Ｐが吸い込まれ、さらに水柱Ｗに随伴して、排出管１８０から押し出され圧送される。又、吸引力及び圧送力を最大値にする為、空気供給装置１４０に依り最適空気量をケーシング１１０へ供給する。

空気供給装置１４０は、第一管路１４１、エア・タンク１４２、第二管路１４３、及びコンプレッサー１４４で、構成される。

第一管路１４１は外気をエア・タンク１４２に常時導入する為の管路である。第二管路１４３は、コンプレッサー１４４にエア・タンク１４２を連結させ、空気供給量が不足した時にコンプレッサー１４４から空気を供給するためのものである。また、エア・タンク１４２は急激に変化する空気圧を緩和させるための手段である。

空気流量制御装置１５０は空気供給装置１４０から供給される空気量を一定値に制御する。これは流量計１５１、流量上限センサー１５２、流量下限センサー１５３、第一ＮＯ電磁弁１５４、ＮＣ電磁弁１５５、第二ＮＯ電磁弁１５６、第三ＮＯ電磁弁１５７、及び一つの空気センサー１５８で構成される。

流量計１５１は空気供給装置１４０から供給される空気量を計量後空気供給管１４５、空気供給口１４０ａを通じて、ケーシング１１０へ供給する。又、流量計１５１上には流量上限センサー１５２及び流量下限センサー１５３が設置され、流量を制御することができるようになっている。

流量上限センサー１５２は流量設定値を超過した時は、第一管路１４１上の第一ＮＯ電磁弁を閉め、流量が設定値に戻った時に再度開放する。又、第一ＮＯ電磁弁１５４から流量計１５１の空気送管上に有るエア・タンク１４２が急激な空気圧変化を緩和した後、空気を流量計１５１、空気供給管１４５を通ってケーシング１１０へ供給する。

流量下限センサー１５３は流量設定値を下回った時、コンプレッサー１４４とエア・タンク１４２を連結している第二管路１４３上のＮＣ電磁弁１５５を開放し、圧縮空気をエア・タンク１４２内に注入する。注入された圧縮空気は一旦エア・タンク１４２内で緩和されてから空気送管、流量計１５１、空気供給管１４５を通ってケーシング１１０へ供給する。この時、エア・タンク１４２内の空気圧が外気より高いが、それが第一管路１４１を通って外部に漏れない様に、第一管路１４１上に逆止弁１７０を設置する。

ケーシング１１０内は隔離板１１１で空気室１１０と負圧室に分けられている。隔離板１１１にはノズル１３０ａと同一センタでややノズル１３０ａの径より大きい穴が開けられている。その目的は、水柱Ｗが空気室１１０ａから必要量の空気量のみ引き出せる最小限の穴とする事と、水柱Ｗ周囲に均一に空気が引き出せる為で有る。又、空気室１１０ａはさら空気供給管１４５から入って来る空気圧の変動を緩和させる為でも有る。

空気センサー１５８は吸引管１２０ａの壁面に設置される。若し吸引管１２０に空気が設定値以上に入って来た場合は、一つに空気供給装置１４０から空気供給が必要なく、一つに空気供給装置１４０から供給された空気量の分だけ、吸引管１２０からの吸引量に加えて余計となる。

以上、好適な実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれら実施例に限定はされないと解されるべきであり、つまり本発明は、（当業者であれば自明であるような）各種変更および均等なアレンジをカバーするものである。上に掲げた実施例は、本発明の原理を説明するための最良の態様を提示すべく選択し記載したものである。即ち、添付の特許請求の範囲は、かかる各種変更および均等なアレンジが全て包含されるように、最も広い意味に解釈されるべきである。

従来の混気ジェット・ポンプの説明図である。 本発明の気液混合吸引圧送装置の説明図である。

符号の説明

２０ 混気ジェット・ポンプ
２１ 駆動高圧水管
２１ａ ノズル
２２ 空気導入管
２３ 排出管
２４ 吸入管
２５ 被吸引体
２６ 気液混合体
１００ 気液混合吸引圧送装置
１１０ ケーシング
１０ａ 空気室
１１０ｂ 負圧室
１１１ 隔離板
１２０ 吸引管
３０ 高圧水供給装置
１３０ａ ノズル
１４０ 空気供給装置
１４０ａ 空気供給口
１４１ 第一管路
１４２ エア・タンク
１４３ 第二管路
１４４ コンプレッサー
１４５ 空気供給管
１５０ 空気流量制御装置
１５１ 流量計
１５２ 流量上限センサー
１５３ 流量下限センサー
１５４ 第一ＮＯ電磁弁
１５５ ＮＣ電磁弁
１５６ 第二ＮＯ電磁
１５７ 第三ＮＯ電磁
１５８ 空気センサー
１６０ 第一逆止弁
１７０ 第二逆止弁
１８０ 排出管
１９０ 気液混合体
Ｗ 水柱
Ｐ 被吸引体

Claims (2)

1. 隔離板１１１によって空気室１１０aと負圧室１１０bとに区画され、該隔離板には噴水ノズル１３０aに相対して同一センターの開口が設けられ、
   該負圧室には該負圧室に噴出する高圧の水柱により生じる負圧によって吸引される被処理物を導入する吸引管１２０の開口を接続すると共に、該隔離板の開口に相対向してこれら被処理物を伴う水柱を導入してその圧力によりこれらを圧送する排出管１８０の開口を接続したケーシング１１０を具え、
   該ケーシングの空気室側隔離板の開口に高圧水の噴水ノズルを相対して配置し、
   該空気室に空気流量制御装置１５０を介して空気供給装置１４０の空気供給管１４５を接続し、
   上記空気供給装置は、空気供給管に対してエアタンク１４２を介して外気及びコンプレッサーに接続して構成し、
   上記空気流量制御装置は、エアタンクと外気との間に第１電磁弁１５４及び第2逆止弁１７０を設け、エアタンクとコンプレッサー間にＮＣ電磁弁１５５を設け、エアタンクと上記空気室間の空気供給管路に第1逆止弁１６０を配置すると共に、上記空気供給管に空気流量の上下限センサーを備えた空気流量計を配置し、
   上記空気流量計で検出された流量が上限を超える場合、上記第１電磁弁１５４を制御してエアタンクに導入する外気吸引量を抑制し、
   空気流量が下限以下の場合、上記ＮＣ電磁弁１５５を開いてコンプレッサーによる圧縮空気をエアタンクに導入することによって、
   上記吸引管に吸引される被処理物の変動に伴う負荷変動などに応じて、上記ケーシングの空気室に供給される空気流量を制御することを特徴とする、
   気液混合吸引圧送装置。
2. エアタンクと上記空気室間の空気供給管路に第2電磁弁１５６を設けると共にエアタンクとコンプレッサー間に第3電磁弁１５７を設け、
   上記被処理物吸引管に空気センサー１５８を配置し、それによってこれらの電磁弁を制御して空気供給量を調整することを特徴とする、請求項１記載の気液混合吸引圧送装置。

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