JPH08560Y2 - ジェットポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この考案は、水力発電用ダム・調整池・水路トンネル
内等の底に堆積した砂・砂利・小石・泥・ヘドロ等を吸
上げて他に排送させ、しかも、高速・大量・深水深（数
10m〜100m級）の吸上げが可能なジェットポンプに関す
るものである。

（ロ）従来の技術 従来、水の底に堆積した砂・泥・ヘドロ等を吸い上げ
るためのポンプとしては、ジェットポンプと羽根ポンプ
が看られる。

ジェットポンプは直線的なパイプの横壁から内部にノ
ズルを挿設し、パイプはノズル付近で急に狭まって排送
方向へ拡開しており、ノズルからジェット水を噴射する
とノズルの後方が真空になるため、ノズルとパイプの間
隙から吸上げた水等を連れ出す式のポンプである。

羽根ポンプは吸上管の上端に回転羽根のついたポンプ
本体が配設され、羽根の回転により水等を吸上げて排送
管に送り込むのである。

（ハ）考案が解決しようとする課題 前記したような構造のジェットポンプは、構造は簡単
であって、また高速排送に適している。しかし、吸上げ
の速度は比較的遅く、よって効率は悪いのである。ま
た、ジェット水の噴射に加わる水圧を上げることにより
吸上げ量を上昇させることができるけれど、その出力の
割には効果が上らず、ポンプ効率は益々低下する。理由
を分析すれば３つある。第１は、ノズルより噴射したジ
ェット水の速力を後方向に減殺する負圧が存在すること
である。第２は、吸上げる水及び泥等の混入物のもつ重
量が、吸上げ速度を遅くしポンプの効率を低下させる大
きな要因となっていることである。第３は、吸上げと排
送はどちらも同じジェット水が原動力であり、ジェット
水の排送能力は強力であるが、ジェット水による真空だ
けではジェット水の排送能力に相応しい吸上げ量と速度
を達成できないことである。

また、従来のジェットポンプよりも効率がよいとされ
る羽根ポンプの場合、約30mの水深から毎秒3mの速度で
液体を吸上げることができ、水と一緒に吸上げられる含
泥率は10％〜15％程度とされている。羽根ポンプはジェ
ット水の出力と違って、回転出力の上限は低く調節幅が
狭い。

また、両種のポンプは小石・砂利等を吸上げることも
排送することもできない。何故かと云うと、第１に、吸
上速度が遅くてポンプ本体まで吸上げられることは稀で
ある。第２に、構造的な問題が存在している。ジェット
ポンプの場合パイプとノズルの間隙が狭くて通過できな
いし、羽根ポンプの場合は回転羽根等ポンプ本体が破損
する結果を招く原因となる。

この考案は、上述のような問題を解決し、ジェット水
の負圧が調整でき、しかも、吸上げの速度と含泥率を高
めて、深水底からの大量の砂・砂利・小石・泥・ヘドロ
等を高速吸上げ高速排送させることのできるジェットポ
ンプを提供することを目的とするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 この考案は、後端がポンプ本管と連設し内径が同じで
ありそこから排送方向にテーパ状に拡開した先端が排送
管と連設し内径が同じであるベルマウス管と、ポンプ本
管の後端と連設し内径が同じであり水底の吸込口まで延
設された吸上管と、後端に吸上管を連設し先端にベルマ
ウス管を連設してくの字形に曲管形成されたポンプ本管
と、ベルマウス管の同軸延長線上に位置するようポンプ
本管から後方に突出配設されたジェット水噴射管と、該
ジェット水噴射管後方に接続されベルマウス管の同軸延
長線上に位置したノズルとから構成されたジェットポン
プに於いて、 ノズルの噴射口よりジェット水噴射管の内径が大径
で、ジェット水噴射管よりポンプ本管の内径が大径で、
ポンプ本管より排送管の内径が大径で、吸上管とポンプ
本管の内径は同径で、吸上管より排送管の内径が大径で
あり、 また、圧縮空気をジェット水噴射管のノズル際の噴射
口よりも後方から排入させるための ジェット水負圧調整用管と、圧縮空気をポンプ本管下近
の吸上管の略上方位置から排入させるためのエアーリフ
ト気圧調整用管とを設けたことを特徴とするジェットポ
ンプに関するものである。

（ホ）作用 高圧水供給管12から供給された高圧水はノズル７から
高速噴射され、ジェット水となってジェット水噴射管６
→ポンプ本管５排送側→ベルマウス管２→排送管１を通
過して排出される。

ジェット水噴射管６はノズル７の噴射口８より少し大
径であるので、ジェット水は殆ど拡がらずに高速噴射さ
れる。ジェット水噴射管６より大径であるポンプ本管５
内に噴射されたジェット水はポンプ本管５内の気圧を下
げて、吸上管４側の水等を排送管１側に一緒に連れ出し
て行く。また、ポンプ本管５の先に連設しているベルマ
ウス管２は排送方向にテーパ状に拡開しているので、ジ
ェット水噴射管６から噴射されたジェット水はポンプ本
管５からベルマウス管２にかけて拡がりポンプ本管５内
の気圧を強力に低下させ、吸上管４側の水等を効率良く
連れ出すのである。

吸込口３から吸上げられた水及び砂・砂利・小石・泥
・ヘドロ等は吸上管４→ポンプ本管５→ベルマウス管２
→排送管１を通過してスムーズに排出される。

また、圧縮空気供給管13から供給された圧縮空気は２
手に分かれ、一方はジェット水負圧調整用管９を通って
ジェット水噴射管６のノズル７際の噴射口８よりも後方
から排入され、もう一方はエアーリフト気圧調整用管10
を通ってポンプ本管５下近の吸上管４略上方位置から排
入させる。

ジェット水負圧調整用管９に設けられたジェット水負
圧調整用弁14を閉状にすれば、ジェット水に加えられる
負圧は最大になって速力は落ちる。逆に開状にして、圧
縮空気の排入量が増す程にジェット水に掛かる負圧は減
少して行き仕舞いには零になるのであるが、その分ジェ
ット水の速力は増すのである。このことによって高速排
送が可能になるだけでなく、これに伴ない吸上量・吸上
速度も増加することは云うまでもない。

また、エアーリフト気圧調整用管10に設けられたエア
ーリフト気圧調整用弁15を閉状にすれば、吸上管４内の
水等の重量がもたらす負荷は最大、吸上量・吸上速度・
含泥率は最低となる。逆に開状にし圧縮空気の排入量が
増えて来ると、水底から吸上管をズゥーッと一定の速度
で昇ってきた水等が、ポンプ本管５下近の吸上管４略上
方位置から排入された圧縮空気の膨張と上昇力で加速さ
れ、順次ポンプ本管５内に押上げられて効率よくジェッ
ト水で排送されるエアーリフトの役割を果たし、これに
よって吸上速度・吸上量・排送量のすべてが増すのであ
る。

上記のジェット水負圧調整用弁14とエアーリフト気圧
調整用弁15を互いに調整することによって、本願考案の
ジェットポンプはジェット水の負圧が調整でき、しか
も、吸上速度と含泥率を高めて、深水底からの大量の泥
等を高速吸上・高速排送させることができる。

本願考案の出願人は実験の結果、70m〜100mの水深か
ら毎秒10m〜20mの速度で含泥率50％〜60％の吸上げに成
功している。今回は150kg/cm²の高圧水を用いたが、本
願考案に係るジェットポンプによれば400kg/cm²の高圧
水を使用しても出力に見合った高い効率を上げることが
できる。

（ヘ）実施例 この考案に係る一実施例を添付図面に基づいて説明す
るが、これにのみ限定されるものでないことは云うまで
もない。

図中２は、排送方向にテーパ状に拡開しているベルマ
ウス管であり、該ベルマウス管２の拡開した先端には内
径が同じ排送管１が連設されている。ベルマウス管２の
後端にはくの字形に曲管形成された内径が同じポンプ本
管５が連設されている。該ポンプ本管５の後端には内径
が同じで水底の吸込口３まで延設された吸上管４が連設
されている。

図中６は、ベルマウス管２の同軸延長線上に位置する
ようポンプ本管５から後方に突出配設されたジェット水
噴射管である。

図中７は、高圧水供給管12に装着されてジェット水噴
射管６後方に先端を接続されベルマウス管２の同軸延長
線上に位置したノズルである。該ノズル７は図示しない
エルボによってジェット水噴射方向を最適に調節できる
ようになっている。

ノズル７の噴射口８よりジェット水噴射管６の内径が
大径で、ジェット水噴射管６よりポンプ本管５の内径が
大径で、ポンプ本管５より排送管１の内径が大径で、吸
上管４とポンプ本管５の内径は同径で、吸上管４より排
送管１の内径が大径である。

図中９は、略途中にジェット水負圧調整用弁14を設け
て圧縮空気供給管13からジェット水噴射管６のノズル７
際の噴射口８よりも後方に至るまで連設されたジェット
水負圧調整用管である。

図中10は、略途中にエアーリフト気圧調整用弁15を設
けて圧縮空気供給管13からポンプ本管５下近の吸上管４
略上方位置に至まで連設されたエアーリフト気圧調整用
管である。

図中11は、ポンプ本管５と、ジェット水噴射管６と、
ノズル７と、ジェット水負圧調整用管９と、エアーリフ
ト気圧調整用管10の一部等を収納したボックスボディで
ある。該ボックスボティ11の外部には、前記したベルマ
ウス管２・吸上管４・エアーリフト気圧調整用管10の一
部・高圧水供給管12・圧縮空気供給管13の他に、ジェッ
ト水噴射管６に設置したジェット水圧力計16・ポンプ本
管５の吸上側に設置した吸上圧力計17、そして図示しな
いジェット水負圧調整用ハンドル・エアーリフト気圧調
整用ハンドルが取付けられている。

（ト）考案の効果 上述のように構成された本願考案に係るジェットポン
プは次に述べるような優れた効果を奏する。

第１に、ジェット水噴射管から噴射されたジェット水
がポンプ本管から排送方向にテーパ状に拡開したベルマ
ウス管にかけて拡がりポンプ本管内の気圧を強力に低下
させることにより、吸上管側の水等を効率良く連れ出す
ことができる。

第２に、ポンプ本管下近の吸上管略上方位置に圧縮空
気を排入させて吸上げた水等を押上げるエアーリフトを
調節することにより、第１の効果と相乗して高速大量吸
上が可能となり、50％以上の含泥率を実現することがで
きる。

また、100m級水深の深水深であっても吸上可能であ
る。

第３に、ジェット水噴射管のノズル際の噴射口よりも
後方から圧縮空気を排入させてジェット水に加わる負圧
を調整解消することにより、ジェット水噴射速度の調整
が容易となり、高速でしかも長距離排送を実現すること
ができる。いわゆる、高速・大量・深水深（数10m〜100
m級）の吸上げが可能である。

第４に、第１と第２と第３の相乗効果により、短時間
で大量の砂・砂利・小石・泥・ヘドロ等を水と共に吸い
上げて他に排送させることができる。

第５に、第１と第２と第３の相乗効果により、ジェッ
ト水の噴射に加わる水圧を上げることで効率よく吸上量
を上昇させることができる。従来のジェットポンプと比
較してポンプ効率は格段に向上している。

第６に、第４と第５の理由によって、従来のどのポン
プよりも経済的に水力発電用ダム・調整池・水路トンネ
ル内の底に堆積した砂・砂利・小石・泥・ヘドロ等を吸
上げてしまうことができる。

第７に、小石や砂利が詰ったりポンプ故障の原因にな
ったりせず、スムーズに吸上げて排送させることができ
る構造をしている。

以上のように、本願考案に係るジェットポンプは産業
上のみならず社会的にも利用価値の高いものと云わざる
を得ない。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係る一実施例であり、第１図は断面図、
第２図は使用状態をあらわす断面図、第３図は使用状態
をあらわす断面図である。 図中の主な符号 （１）……排送管、（２）……ベルマウス管、（３）…
…吸込口、（４）……吸上管、（５）……ポンプ本管、
（６）……ジェット水噴射管、（７）……ノズル、
（８）……噴射口、（９）……ジェット水負圧調整用
管、（10）……エアーリフト気圧調整用管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】後端がポンプ本管（５）と連設し内径が同
   じでありそこから排送方向にテーパ状に拡開した先端が
   排送管（１）と連設し内径が同じであるベルマウス管
   （２）と、ポンプ本管（５）の後端と連設し内径が同じ
   であり水底の吸込口（３）まで延設された吸上管（４）
   と、後端に吸上管（４）を連設し先端にベルマウス管
   （２）を連設してくの字形に曲管形成されたポンプ本管
   （５）と、ベルマウス管（２）の同軸延長線上に位置す
   るようポンプ本管（５）から後方に突出配設されたジェ
   ット水噴射管（６）と、該ジェット水噴射管（６）後方
   に接続されベルマウス管（２）の同軸延長線上に位置し
   たノズル（７）とから構成されたジェットポンプに於い
   て、 ノズル（７）の噴射口（８）よりジェット水噴射管
   （６）の内径が大径で、ジェット水噴射管（６）よりポ
   ンプ本管（５）の内径が大径で、ポンプ本管（５）より
   排送管（１）の内径が大径で、吸上管（４）とポンプ本
   管（５）の内径は同径で、吸上管（４）より排送管
   （１）の内径が大径であり、 また、圧縮空気をジェット水噴射管（６）のノズル
   （７）際の噴射口（８）よりも後方から排入させるため
   のジェット水負圧調整用管（９）と、圧縮空気をポンプ
   本管（５）下近の吸上管（４）の略上方位置から排入さ
   せるためのエアーリフト気圧調整用管（10）とを設けた
   ことを特徴とするジェットポンプ