JP4820766B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

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。

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）。
特開２００４−１６０４１４号公報

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。

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。
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を行う洗浄装置において、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、該噴射ノズルから噴射される圧力流体の噴射方向の先には、該噴射方向に対して互いに略垂直な分岐管と、前記噴射方向に対して同一方向の分岐管とを設け、該同一方向の分岐管の開放端を閉塞することにより、圧力流体の流れを略直角方向に変える屈曲管部を形成し、該閉塞端に、前記圧力流体の噴射方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、前記圧力流体によって移送されてきた土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設け、該非滞留構造は、被衝突体の前方空間の縮小、該前方空間への入口の拡大、前記前方空間への攪拌装置の設置のうちの少なくとも一つを備えたものである。
請求項２においては、前記噴射ノズルには、いずれか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３においては、前記被衝突面は、土木用素材の移送方向に対向して断面略中央部が突出した突状に形成するものである。
請求項４においては、前記被衝突面には、複数の凹部または凸部を形成するものである。

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を行う洗浄装置において、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、該噴射ノズルから噴射される圧力流体の噴射方向の先には、該噴射方向に対して互いに略垂直な分岐管と、前記噴射方向に対して同一方向の分岐管とを設け、該同一方向の分岐管を閉塞することによって屈曲管部を形成し、該閉塞端には、前記圧力流体の噴射方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、前記圧力流体によって移送されてきた土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設け、該非滞留構造は、被衝突体の前方空間の縮小、該前方空間への入口の拡大、前記前方空間への攪拌装置の設置のうちの少なくとも一つを備えたので、高速で移送中の土木用素材を、緩衝部を介さずに、被衝突面に向かって略垂直又は斜めに直接衝突させ、土木用素材が受ける衝撃力を著しく増加させることができ、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。加えて、被衝突体に向かって移送中の土木用素材を、先に被衝突体に衝突して勢いよく跳ね返ってきた土木用素材とも激しく衝突させることができ、土木用素材の前記角取り処理、及び異物の剥離や粉砕を強力に推し進めることができる。また、前記被衝突体は着脱自在に設けており、被衝突体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被衝突体のみを交換すればよく、メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項２においては、前記噴射ノズルには、いずれか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、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、衝撃力や衝突頻度の増加によって、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。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３においては、前記被衝突面は、土木用素材の移送方向に対向して断面略中央部が突出した突状に形成するので、被衝突体において、圧力流体で流速が最も速くなる噴流中心が衝突する部分を特に厚く構成することができ、被衝突面の略中央部の損耗が早くて早期に被衝突体が貫通されて寿命に達するという問題が解消され、被衝突体の長寿命化によるメンテナンスコストの削減を図ることができる。
請求項４においては、前記被衝突面には、複数の凹部または凸部を形成するので、被衝突面の実質表面積を増加させると共に被衝突面上に激しい乱流渦を発生させることができ、土木用素材が被衝突面に衝突する量や頻度を著しく増加させ、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。

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は洗浄装置の屈曲管部の側面一部断面図、図７は円錐形の被衝突面を有する被衝突体の斜視図、図８は円錐形の被衝突面上に同心円状の溝を設けた被衝突体の説明図であって図８（ａ）は側面断面図、図８（ｂ）は正面図、図９は平坦な被衝突面上に縞状の溝を設けた被衝突体の説明図であって図９（ａ）は側面断面図、図９（ｂ）は正面図、図１０は平坦な被衝突面上に格子状の溝を設けた被衝突体の説明図であって図１０（ａ）は側面断面図、図１０（ｂ）は正面図、図１１は平坦な被衝突面上に複数の突起を設けた被衝突体の説明図であって図１１（ａ）は側面断面図、図１１（ｂ）は正面図、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、及び噴射直後の圧力流体の流れを略直角方向に変える屈曲管部４７から成り、これらのうちの管部４５・４６・４７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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

すなわち、前記噴射ノズル５１には、いずれか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、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、骨材用砂４８等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等に多量に混入している場合であっても、衝撃力や衝突頻度の増加によって、異物を骨材用砂４８等から容易に剥離し、混在する異物の塊も細かく粉砕することができ、骨材用砂４８等の品質を更に向上させることができるのである。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等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。

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。

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。

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。

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と屈曲管部４７左端のフランジ８１ａ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。

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力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、後述する被衝突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。

次に、前記屈曲管部４７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、前記屈曲管部４７は、絞り管部４６の右端、すなわち前記後テーパ管５７右端と略同径の直管８１を有し、該直管８１の左端は、前述したように、フランジ５７ｂ・８１ａを介して前記絞り管部４６と着脱可能に接続されている。そして、直管８１の右端は、右に拡管するテーパ管８２を介して本管部８３に接続され、該本管部８３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８５が形成され、該分岐管８５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。

更に、本管部８３の右部には、噴射ノズル５１から噴射される圧力流体の噴射方向と同一方向に分岐管８４が形成され、該分岐管８４は右端にフランジ８４ａを有し、該フランジ８４ａは固定板８６とボルト６４によって連結されており、分岐管８４の右端は自在に閉塞したり、取り外して開放できるようにしている。そして、該固定板８６の内側面８６ａの略中央部には円筒状の被衝突体８０の基部が固定されており、該被衝突体８０を固定板８６と一緒に分岐管８４から着脱することができる。

該被衝突体８０の左側面の被衝突面８０ａ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８７に対して、略垂直姿勢に保持されており、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。そして、この被衝突体８０から受ける衝撃力は、噴射ノズル５１から被衝突面８０ａまでの距離を短くすることによって更に増加させることができるのである。なお、被衝突面８０ａの角度は、移送方向８７に対して略垂直姿勢であるのが好ましいが、移送方向８７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角度であれば、特には限定されない。

更に、前記被衝突体８０は、その厚み８０ｂを厚く構成することにより、骨材用砂４８の衝突による減厚分を十分に確保すると共に、被衝突面８０ａを本管部８３の方に延出させて該被衝突面８０ａ前方の空間８８を小さくしている。これにより、噴射ノズル５１から噴射される圧力流体によって高速で移送されてきた骨材用砂４８が、被衝突面８０ａ前方の空間に多量に滞留し、該滞留域が後から移送されてきた骨材用砂４８の緩衝部として作用することを、確実に防止することができる。そして、この空間８８の厚さ、つまり分岐管８４の入口から被衝突面８０ａまでの距離８８ａを種々変化させることによって、空間８８の緩衝部としての作用を自在に制御し、骨材用砂４８が被衝突面８０ａから受ける衝撃力を適正な値に設定することができる。例えば、骨材用砂４８の靭性が高くて角部が非常に削れにくい又は欠けにくい上に、多量の異物が付着または混入している場合であっても、距離８８ａを零にして骨材用砂４８が受ける衝撃力を最大とすることにより、角取り処理、及び異物の剥離や粉砕を十分に行うことができる。

このような、骨材用砂４８が滞留しにくい構造（以下、「非滞留構造」とする）については、本実施例以外に、例えば分岐管８４入口の管路を広げて骨材用砂４８が入り込んでも即座に排出されるようにしたり、骨材用砂４８を強制的に流動させる攪拌装置、例えば超音波攪拌装置を分岐管８４入口に配設するようにしてもよく、骨材用砂４８の滞留を妨げるものであれば、その構造は特に限定されるものではない。

更に、骨材用砂４８は、被衝突体８０に激しく衝突した後は、前記非滞留構造によって、滞留することなく圧送管７から排出されるが、その一部は勢いよく跳ね返り、被衝突体８０に向かって高速で移送中の骨材用砂４８と正面から激しく衝突する。これにより、骨材用砂４８の角取り処理、及び異物の剥離や粉砕が更に促進されるのである。

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を行う洗浄装置３において、前記管路５８には、前記投入口５９より流下する骨材用砂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から噴射される圧力流体の噴射方向の先には、該噴射方向に対して互いに略垂直な分岐管８５と、前記噴射方向に対して同一方向の分岐管８４とを設け、該同一方向の分岐管８４を閉塞することによって屈曲管部４７を形成し、該閉塞端には、前記圧力流体の噴射方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面８０ａを有する被衝突体８０を着脱自在に設けると共に、該被衝突体８０の前方には、前記圧力流体によって移送されてきた骨材用砂４８が滞留しにくい非滞留構造を設け、該非滞留構造は、被衝突体８０の前方空間である空間８８の縮小、該空間８８への入口の拡大、前記空間８８への攪拌装置の設置のうちの少なくとも一つを備えたので、高速で移送中の骨材用砂４８を、緩衝部を介さずに、被衝突面８０ａに向かって略垂直又は斜めに直接衝突させ、骨材用砂４８が受ける衝撃力を著しく増加させることができ、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、骨材用砂４８等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等に多量に混入している場合であっても、その大きな衝撃力によって、異物を骨材用砂４８等から容易に剥離し、混在する異物の塊も細かく粉砕することができ、骨材用砂４８等の品質を更に向上させることができるのである。加えて、被衝突体８０に向かって移送中の骨材用砂４８を、先に被衝突体８０に衝突して勢いよく跳ね返ってきた骨材用砂４８とも激しく衝突させることができ、骨材用砂４８等の前記角取り処理、及び異物の剥離や粉砕を強力に推し進めることができる。また、前記被衝突体８０は着脱自在に設けており、被衝突体８０の損耗が激しい場合であっても、洗浄装置３全体を交換せずに被衝突体８０のみを交換すればよく、メンテナンス性の向上を図ることができる。

また、本実施例では、このような前方に非滞留構造を備えた被衝突体８０に加え、前記噴射ノズル５１を設けているため、該噴射ノズル５１から噴射する圧力流体によっても、骨材用砂４８の角取り処理、及び異物の剥離や粉砕等を更に推し進めることができる。

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の屈曲管部４７には、骨材用砂４８の移送方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面８０ａを有する被衝突体８０を着脱自在に設けると共に、該被衝突体８０の前方には、骨材用砂４８が滞留しにくい非滞留構造を設け、更に、前記管路５８には、前記投入口５９より流下する骨材用砂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、いずれか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・加圧空気の混合相７５とから成る二相流体７６によって、前記圧力流体を構成したので、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、更に、このような圧力流体によって移送される骨材用砂４８を、緩衝部を介さずに、被衝突面８０ａに向かって略垂直又は斜めに直接衝突させ、骨材用砂４８が受ける衝撃力を著しく増加させることができ、これにより、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、角取り処理を非常に効率良く行うことができる。特に、骨材用砂４８等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等に多量に混入している場合であっても、衝撃力や衝突頻度の増加によって、異物を骨材用砂４８等から容易に剥離し、混在する異物の塊も細かく粉砕することができ、骨材用砂４８等の品質を更に一層向上させることができるのである。また、前記被衝突体８０によって、被衝突体８０に向かって移送中の骨材用砂４８を、先に被衝突体８０に衝突して勢いよく跳ね返ってきた骨材用砂４８とも激しく衝突させることができ、骨材用砂４８の前記角取り処理、及び異物の剥離や粉砕を強力に推し進めることができる。更に、前記被衝突体８０は着脱自在に設けており、被衝突体８０の損耗が激しい場合であっても、洗浄装置３全体を交換せずに被衝突体８０のみを交換すればよく、メンテナンス性の向上を図ることができる。また、前記噴射ノズル５１によって、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。

また、図７に示すように、被衝突体８９においては、前記固定板８６の内側面８６ａの略中央部に、円柱状の本体部８９ａの底面が固定され、該本体部８９ａの先部には被衝突部８９ｂが形成されている。該被衝突部８９ｂは、被衝突面８９ｃの中央部が突出した円錐状を呈しており、被衝突面８９ｃの中央部に近づくに従い、被衝突体８９の厚みが増す構造となっている。これにより、圧力流体で最も流速の速い噴流中心が衝突する部分を厚くすることができ、被衝突体８９が局部的に薄くなり、部品としての寿命が極端に短くなることを、確実に防ぐことができる。

すなわち、前記被衝突面８９ｃは、土木用素材である骨材用砂４８の移送方向８７に対向して略中央部が突出した突状に形成するので、被衝突体８９において、圧力流体で流速が最も速くなる噴流中心が衝突する部分を特に厚く構成することができ、被衝突面の略中央部の損耗が早くて早期に被衝突体が貫通されて寿命に達するという問題が解消され、被衝突体８９の長寿命化によるメンテナンスコストの削減を図ることができるのである。なお、本実施例では被衝突面を円錐状としているが、圧力流体や骨材用砂４８による損耗状況に応じて、適切な中央突出形状に設定すれば良く、特に限定されるものではない。

また、図８乃至図１０に示すように、被衝突体９０、９１、９２のいずれにおいても、各被衝突面９０ａ、９１ａ、９２ａには、それぞれ、同心円状の円形溝９０ｂ・９０ｃ・９０ｄ・９０ｅ、縞状溝９１ｂ・９１ｂ・・・、格子状溝９２ｂ・９２ｂ・・・といった複数の凹部が形成されている。これにより、各溝内にも骨材用砂４８が衝突するようになると共に、溝によって多くの乱流渦が発生し、該乱流渦に巻き込まれた骨材用砂４８が頻繁に各被衝突面に衝突するようになる。なお、このうちの被衝突体９０は、前記被衝突体８９と同様に、被衝突面９０ａを円錐状に形成して長寿命化を図っているが、他の被衝突体９１、９２のように、加工性を考慮して平坦としてもよく、形状は本実施例に限定されるものではない。

これらの溝のうちの円形溝９０ｂ・９０ｃ・９０ｄ・９０ｅについては、溝形成のための加工が比較的容易な上、頂点９０ｆから被衝突体９０側面まで被衝突面９０ａ上を流れる圧力流体の流れが円周方向では大きく変化せず、被衝突面９０ａの外周部分では局部的な損耗が起こりにくく、比較的長い寿命が得られる。前記縞状溝９１ｂ・９１ｂ・・・では、被衝突面９１ａ上を流れる圧力流体の流れが特定方向に限定されるため、局部的な損耗が大きくなるが、反面、被衝突面９１ａ上を特定方向に流れる圧力流体の流速を速くすることができ、骨材用砂の受ける衝撃力を増加させて角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の効率を高くすることができる。前記格子状溝９２ｂ・９２ｂ・・・では、溝形成のための加工は比較的難しいが、被衝突面９２上を流れる圧力流体の流れが円周方向では大きく変化せずに局部的な損耗が起こりにくい上、溝が格子状のために被衝突面９２ａの実質表面積を非常に広くすることができ、骨材用砂の衝突頻度を増加させて角取り処理、及び異物の剥離や粉砕の効率を更に高めることができる。

更に、図１１に示すように、被衝突体９３には、平坦な被衝突面９３ａを設けると共に、該被衝突面９３ａ上に多数の突起９３ｂから成る凸部を形成してもよい。これにより、突起９３ｂの側面にも骨材用砂４８が衝突するようになると共に、溝と同様に突起９３ｂよって多くの乱流渦が発生し、該乱流渦に巻き込まれた骨材用砂４８が頻繁に被衝突面９３ａやその上の突起９２ｂに衝突するようになるのである。

すなわち、前記被衝突面９０ａ・９１ａ・９２ａ・９３ａには、凹部である溝９０ｂ・９０ｃ・９０ｄ・９０ｅ・９１ｂ・９２ｂまたは凸部である突起９３ｂを形成するので、被衝突面９０ａ・９１ａ・９２ａ・９３ａの実質表面積を増加させると共に被衝突面９０ａ・９１ａ・９２ａ・９３ａ上に激しい乱流渦を発生させることができ、土木用素材である骨材用砂４８が被衝突面９０ａ・９１ａ・９２ａ・９３ａに衝突する量や頻度を著しく増加させ、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。

また、前記被衝突体８０は、骨材用砂４８よりも高硬度の硬質部材、例えば超硬合金、セラミック等から成るものであるのが好ましい。これにより、骨材用砂４８の角部に硬い被衝突面８０ａから大きな衝撃力を与え、硬く大きな角部も折損や摩耗等によって確実に除去することができ、加えて、被衝突体８０自体の耐久性も向上する。

すなわち、前記被衝突体８０は、土木用素材である骨材用砂４８よりも高硬度の硬質部材から成るので、骨材用砂４８が被衝突面８０ａから受ける衝撃力が更に増加し、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、加えて、被衝突体８０の損耗速度を遅くしてその寿命を長くし、メンテナンスコストの削減等を図ることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 湿式分級装置の側面一部断面図である。 微砂調整装置の側面一部断面である。 洗浄装置の側面一部断面図である。 洗浄装置の噴射ノズルの側面一部断面図である。 洗浄装置の屈曲管部の側面一部断面図である。 円錐形の被衝突面を有する被衝突体の斜視図である。 円錐形の被衝突面上に同心円状の溝を設けた被衝突体の説明図であって、図８（ａ）は側面断面図、図８（ｂ）は正面図である。 平坦な被衝突面上に縞状の溝を設けた被衝突体の説明図であって、図９（ａ）は側面断面図、図９（ｂ）は正面図である。 平坦な被衝突面上に格子状の溝を設けた被衝突体の説明図であって、図１０（ａ）は側面断面図、図１０（ｂ）は正面図である。 平坦な被衝突面上に複数の突起を設けた被衝突体の説明図であって、図１１（ａ）は側面断面図、図１１（ｂ）は正面図である。 別形態の噴射ノズルの側面断面図である。 同じく側面拡大断面図である。 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。 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。 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。 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。

３ 洗浄装置
４７ 屈曲管部
４８ 土木用素材
５１ 噴射ノズル
５８ 管路
５９ 投入口
７４ 気相
７５ 混合相
７６ 二相流体
８０ 被衝突体
８０ａ・８９ｃ・９０ａ・９１ａ・９２ａ・９３ａ 被衝突面
８４ 噴射方向に対して同一方向の分岐管
８５ 噴射方向に対して互いに略垂直な分岐管
８７ 移送方向
８８ 前方空間
９０ｂ・９０ｃ・９０ｄ・９０ｅ・９１ｂ・９２ｂ 凹部
９３ｂ 凸部

Claims (4)

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を行う洗浄装置において、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、該噴射ノズルから噴射される圧力流体の噴射方向の先には、該噴射方向に対して互いに略垂直な分岐管と、前記噴射方向に対して同一方向の分岐管とを設け、該同一方向の分岐管の開放端を閉塞することにより、圧力流体の流れを略直角方向に変える屈曲管部を形成し、該閉塞端に、前記圧力流体の噴射方向に対向して略垂直又は斜めの姿勢に保持された被衝突面を有する被衝突体を着脱自在に設けると共に、該被衝突体の前方には、前記圧力流体によって移送されてきた土木用素材が滞留しにくい非滞留構造を設け、該非滞留構造は、被衝突体の前方空間の縮小、該前方空間への入口の拡大、前記前方空間への攪拌装置の設置のうちの少なくとも一つを備えたことを特徴とする洗浄装置。
2. 前記噴射ノズルには、いずれか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に記載の洗浄装置。
3. 前記被衝突面は、土木用素材の移送方向に対向して断面略中央部が突出した突状に形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記被衝突面には、複数の凹部または凸部を形成することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の洗浄装置。

Images