JPH109216A - 圧力流体のエネルギー変換装置及びその方法 - Google Patents
圧力流体のエネルギー変換装置及びその方法Info
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- JPH109216A JPH109216A JP8166014A JP16601496A JPH109216A JP H109216 A JPH109216 A JP H109216A JP 8166014 A JP8166014 A JP 8166014A JP 16601496 A JP16601496 A JP 16601496A JP H109216 A JPH109216 A JP H109216A
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
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- F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
- F04F5/46—Arrangements of nozzles
- F04F5/461—Adjustable nozzles
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】確実で安定した仕事量を簡単に算出可能な混気
ジェットポンプを提供する。 【解決手段】加圧された圧力流体を噴射する噴射ノズル
と、噴射ノズルの下手側に変換エネルギー第１取り出し
口を介在させたエネルギー変換チューブとを備え、エネ
ルギー変換チューブの圧力流体下手側部分に変換エネル
ギー第２取り出し口を設けて成り、噴射ノズルからの高
圧の流体がその周囲に空気層を形成した状態でエネルギ
ー変換チューブ内の空気を加圧しながら流走する時に、
加圧された圧力が変換エネルギー第２取り出し口から揚
程圧力として取り出されるにあたり、当該揚程圧力が、
エネルギー変換チューブの口径から噴射ノズルの口径を
減じた口径差で圧力流体の圧力を除し、これに流送慣性
力を乗じてあらわされるように、空気層形成管は噴射ノ
ズルの口径より大径の略直管状に形成し、エネルギー変
換チューブは空気層形成管の口径より大径で略ストレー
ト状に形成した。
ジェットポンプを提供する。 【解決手段】加圧された圧力流体を噴射する噴射ノズル
と、噴射ノズルの下手側に変換エネルギー第１取り出し
口を介在させたエネルギー変換チューブとを備え、エネ
ルギー変換チューブの圧力流体下手側部分に変換エネル
ギー第２取り出し口を設けて成り、噴射ノズルからの高
圧の流体がその周囲に空気層を形成した状態でエネルギ
ー変換チューブ内の空気を加圧しながら流走する時に、
加圧された圧力が変換エネルギー第２取り出し口から揚
程圧力として取り出されるにあたり、当該揚程圧力が、
エネルギー変換チューブの口径から噴射ノズルの口径を
減じた口径差で圧力流体の圧力を除し、これに流送慣性
力を乗じてあらわされるように、空気層形成管は噴射ノ
ズルの口径より大径の略直管状に形成し、エネルギー変
換チューブは空気層形成管の口径より大径で略ストレー
ト状に形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高圧の圧力水を噴射
し、この噴射された圧力水のエネルギーを利用して固塊
物やこれを含む流体等を吸引して流送したり、吸引脱水
装置の負圧を形成したり、低位置から高所に移送したり
するための圧力流体のエネルギー変換方法及びその装置
に関するものである。
し、この噴射された圧力水のエネルギーを利用して固塊
物やこれを含む流体等を吸引して流送したり、吸引脱水
装置の負圧を形成したり、低位置から高所に移送したり
するための圧力流体のエネルギー変換方法及びその装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スラリーやコンクリートミルク等の固塊
物含むものを吸引して流送する場合にはチューブポンプ
等の圧送装置が一般的に使用され、吸引脱水装置の負圧
を形成したりする時などの負圧を形成するにはベンチュ
リー式の負圧形成装置が使用される。
物含むものを吸引して流送する場合にはチューブポンプ
等の圧送装置が一般的に使用され、吸引脱水装置の負圧
を形成したりする時などの負圧を形成するにはベンチュ
リー式の負圧形成装置が使用される。
【０００３】この固塊物含むものを流送するチューブポ
ンプ式の圧送装置は、弾性チューブをローラで潰して容
積変化させてチューブ内のスラリーやコンクリートミル
クを加圧して押出し流送させるように構成されたもので
あり、また、ベンチュリー式の負圧形成装置は、加圧さ
れた流体をベンチュリ部に噴射し、ここで流速を高め、
ベンチュリ部に負圧を形成するようにしたものである。
ンプ式の圧送装置は、弾性チューブをローラで潰して容
積変化させてチューブ内のスラリーやコンクリートミル
クを加圧して押出し流送させるように構成されたもので
あり、また、ベンチュリー式の負圧形成装置は、加圧さ
れた流体をベンチュリ部に噴射し、ここで流速を高め、
ベンチュリ部に負圧を形成するようにしたものである。
【０００４】ところが、チューブポンプ式の圧送装置で
は弾性チューブをローラで潰して容積変化させる構造の
ために、潰した弾性チューブ内に固塊物が噛み込み易
く、耐久性に劣るうえ、間歇的な送りとなり、多量の流
送量を確保出来ないという問題があった。また、チュー
ブポンプ式のような容積変化形式の圧送装置には空気
（気体）は絶対にタブーである、如何なる状態でも斯か
る圧送装置等に一旦空気が吸引されると、この空気が圧
縮されてしまい、その圧送効率が極端に低下するか、圧
送できなくなってしまう、これは全世界の工業界がポン
プ誕生から今日まで数十年もの期間疑うことのない常識
として認識されていることでああった。
は弾性チューブをローラで潰して容積変化させる構造の
ために、潰した弾性チューブ内に固塊物が噛み込み易
く、耐久性に劣るうえ、間歇的な送りとなり、多量の流
送量を確保出来ないという問題があった。また、チュー
ブポンプ式のような容積変化形式の圧送装置には空気
（気体）は絶対にタブーである、如何なる状態でも斯か
る圧送装置等に一旦空気が吸引されると、この空気が圧
縮されてしまい、その圧送効率が極端に低下するか、圧
送できなくなってしまう、これは全世界の工業界がポン
プ誕生から今日まで数十年もの期間疑うことのない常識
として認識されていることでああった。
【０００５】一方、ベンチュリー式の負圧形成装置は、
加圧された流体を噴射ノズルから噴射し、この圧力流体
を亜音速でベンチュリー部若しくはスロート部を流送さ
せた時、当該部分にベルヌーイの定理による減圧（負
圧）を形成し、この形成された負圧を取り出して利用す
るようにした構造であることから、斯かる構造の液体ジ
ェットポンプはベンチュリー部若しくはスロート部での
乱流やキャビテーション等による障害を非常に受けやす
いものであった。
加圧された流体を噴射ノズルから噴射し、この圧力流体
を亜音速でベンチュリー部若しくはスロート部を流送さ
せた時、当該部分にベルヌーイの定理による減圧（負
圧）を形成し、この形成された負圧を取り出して利用す
るようにした構造であることから、斯かる構造の液体ジ
ェットポンプはベンチュリー部若しくはスロート部での
乱流やキャビテーション等による障害を非常に受けやす
いものであった。
【０００６】従って、ベンチュリー部若しくはスロート
部の口径と此処を流走する圧力流体の流走径とは常時一
定の関係に保たなくては液体ジェットポンプの良好な効
率を維持することができず、ベンチュリー部若しくはス
ロート部の口径と、此処を流走する圧力流体の流速並び
に流走径を設定するため、圧力流体を噴射する噴射ノズ
ルの口径並びに加圧ポンプの圧力等の設定も各作業の種
類に合わせて個々に行わなくては成らないと言う問題が
あった。
部の口径と此処を流走する圧力流体の流走径とは常時一
定の関係に保たなくては液体ジェットポンプの良好な効
率を維持することができず、ベンチュリー部若しくはス
ロート部の口径と、此処を流走する圧力流体の流速並び
に流走径を設定するため、圧力流体を噴射する噴射ノズ
ルの口径並びに加圧ポンプの圧力等の設定も各作業の種
類に合わせて個々に行わなくては成らないと言う問題が
あった。
【０００７】また、作業の種類に合わせてベンチュリー
部若しくはスロート部の口径、圧力流体を噴射する噴射
ノズルの口径、並びに圧力流体を形成するため加圧ポン
プの圧力、等を個々に設定しても、負圧がベンチュリー
部若しくはスロート部でのみ形成されることから、ベン
チュリー部若しくはスロート部に背圧として作用する吸
引負圧が、吸引物の量の変化により常時変動し、液体ジ
ェットポンプの良好な負圧形成効率を維持することがで
きない。
部若しくはスロート部の口径、圧力流体を噴射する噴射
ノズルの口径、並びに圧力流体を形成するため加圧ポン
プの圧力、等を個々に設定しても、負圧がベンチュリー
部若しくはスロート部でのみ形成されることから、ベン
チュリー部若しくはスロート部に背圧として作用する吸
引負圧が、吸引物の量の変化により常時変動し、液体ジ
ェットポンプの良好な負圧形成効率を維持することがで
きない。
【０００８】従って、ベンチュリー部若しくはスロート
部の口径と此処を流走する圧力流体の流走径とを設定が
難しく、かかる部位の設定は、液体ジェットポンプが誕
生してから今日に至る数十年もの間実験によるデーター
を利用したり、積み重ねられた経験に頼るにとどまって
いるのが現状である。
部の口径と此処を流走する圧力流体の流走径とを設定が
難しく、かかる部位の設定は、液体ジェットポンプが誕
生してから今日に至る数十年もの間実験によるデーター
を利用したり、積み重ねられた経験に頼るにとどまって
いるのが現状である。
【０００９】加えて、負圧がベンチュリー部若しくはス
ロート部で形成されるために、このベンチュリー部若し
くはスロート部から外れた部分で形成される負圧等を計
算しようとする場合、圧力流体が流走する管径が広がる
テーパー状に形成されていることに加えて、流走する圧
力流体の流走径も徐々に広がっており、両者の計算上の
基準位置が定まらず、実用に対する作業量の計算式が立
たないことから、この点からも、上述したように液体ジ
ェットポンプの設定の際の資料としては専ら実験値や経
験則に頼らざるをえない状態であった。
ロート部で形成されるために、このベンチュリー部若し
くはスロート部から外れた部分で形成される負圧等を計
算しようとする場合、圧力流体が流走する管径が広がる
テーパー状に形成されていることに加えて、流走する圧
力流体の流走径も徐々に広がっており、両者の計算上の
基準位置が定まらず、実用に対する作業量の計算式が立
たないことから、この点からも、上述したように液体ジ
ェットポンプの設定の際の資料としては専ら実験値や経
験則に頼らざるをえない状態であった。
【００１０】更に、液体ジェットポンプを浚渫等におけ
る固塊物を含んだスラリーの吸引・搬送などに利用する
と、固塊物を含んだスラリーの比重が大きくなり、キャ
ビテーションの発生や、固塊物のノズルやとスロート部
への接触や衝突による損傷が激しく、噴射圧力を高めれ
ば高める程その損傷の程度は対数的に急増することにな
る。
る固塊物を含んだスラリーの吸引・搬送などに利用する
と、固塊物を含んだスラリーの比重が大きくなり、キャ
ビテーションの発生や、固塊物のノズルやとスロート部
への接触や衝突による損傷が激しく、噴射圧力を高めれ
ば高める程その損傷の程度は対数的に急増することにな
る。
【００１１】従って液体ジェットポンプはジェットポン
プのキャビテーションによる障害や固塊物による損傷を
防ぐ為、利用圧力（吸引用負圧力及び搬送用圧力）は比
較的低い圧力範囲でしか利用することができないという
問題もあった。こうした一定条件下に限定されている従
来の液体ジェットポンプの構造では上述したように“噴
射ノズルの噴射圧力・噴射ノズルの口径・スロート口径
・噴射ノズルの噴射口とスロート開口始端との距離”の
何れを変えても性能に不安定を来たす。
プのキャビテーションによる障害や固塊物による損傷を
防ぐ為、利用圧力（吸引用負圧力及び搬送用圧力）は比
較的低い圧力範囲でしか利用することができないという
問題もあった。こうした一定条件下に限定されている従
来の液体ジェットポンプの構造では上述したように“噴
射ノズルの噴射圧力・噴射ノズルの口径・スロート口径
・噴射ノズルの噴射口とスロート開口始端との距離”の
何れを変えても性能に不安定を来たす。
【００１２】ましてや圧力流体の噴射圧力を高めた場合
には、忽ち圧力流体によるキャビテーションで圧力流体
の流走径が膨らみ、スロート部開口断面積を超え、その
一部の圧力流体が減圧室内で逆流し、逆流する圧力流体
に含まれる固塊物でスロートの開口端部等の損傷が著し
くなってしまう。そのためスロートの開口端部等の口径
及び噴射ノズル噴射口径とのバランス関係が非常にデリ
ケートで、１つの構造の液体ジェットポンプに対する使
用範囲は限定されてしまうことになる。このことは液体
ジェットポンプ単体の使用範囲が所定の使用目的に限ら
れてしまう結果となる。
には、忽ち圧力流体によるキャビテーションで圧力流体
の流走径が膨らみ、スロート部開口断面積を超え、その
一部の圧力流体が減圧室内で逆流し、逆流する圧力流体
に含まれる固塊物でスロートの開口端部等の損傷が著し
くなってしまう。そのためスロートの開口端部等の口径
及び噴射ノズル噴射口径とのバランス関係が非常にデリ
ケートで、１つの構造の液体ジェットポンプに対する使
用範囲は限定されてしまうことになる。このことは液体
ジェットポンプ単体の使用範囲が所定の使用目的に限ら
れてしまう結果となる。
【００１３】そこで、本出願人は、圧縮や圧送装置等の
容積変化による圧力機器には空気の混入は絶対にタブー
であり、如何なる状態でもこれらの装置に空気が吸引さ
れると、この空気が圧縮されてしまい、その圧送効率が
極端に低下するか、圧送できなくなってしまうのは当然
のことであるとして見向きもされなかった事象を改めて
見直し、特に水ジェットポンプ及び水中に於ける水ジェ
ットの働きと、混入された空気の動き等を具に研究した
結果、上記従来の液体ジェットポンプの有する諸問題を
一挙に解決するものとして、１９８０年代に混気ジェッ
トポンプを開発して提案した。
容積変化による圧力機器には空気の混入は絶対にタブー
であり、如何なる状態でもこれらの装置に空気が吸引さ
れると、この空気が圧縮されてしまい、その圧送効率が
極端に低下するか、圧送できなくなってしまうのは当然
のことであるとして見向きもされなかった事象を改めて
見直し、特に水ジェットポンプ及び水中に於ける水ジェ
ットの働きと、混入された空気の動き等を具に研究した
結果、上記従来の液体ジェットポンプの有する諸問題を
一挙に解決するものとして、１９８０年代に混気ジェッ
トポンプを開発して提案した。
【００１４】この混気ジェットポンプを開発して以来、
約２０年が経過したが、その間、数多くの用途開発がな
され、上記従来の液体ジェットポンプの有する諸問題で
ある、不安定さ・摩耗・圧力流体で発生するキャビテー
ションによる障害等は見事に解消されている。
約２０年が経過したが、その間、数多くの用途開発がな
され、上記従来の液体ジェットポンプの有する諸問題で
ある、不安定さ・摩耗・圧力流体で発生するキャビテー
ションによる障害等は見事に解消されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、本出願人が
先に発明し、種々開発して開示した混気ジェットポンプ
は、概念的な構造や用途のみを開示しただけであって、
この構造に理論付けされた設計に供するための計算方法
が一切示されておらず、斯かる混気ジェットポンプにお
いても工業界では従来の液体ジェットポンプ同様、実験
結果のデーターや、経験範囲内の利用に止まっている。
先に発明し、種々開発して開示した混気ジェットポンプ
は、概念的な構造や用途のみを開示しただけであって、
この構造に理論付けされた設計に供するための計算方法
が一切示されておらず、斯かる混気ジェットポンプにお
いても工業界では従来の液体ジェットポンプ同様、実験
結果のデーターや、経験範囲内の利用に止まっている。
【００１６】それはこの混気ジェットポンプがこれまで
にない新奇な構造であり、この新奇な構造による働き
を、理論的な裏付け計算でその仕事量を保証出来るよう
な液体若しくは混気ジェットポンプの理論的裏付けが存
在しなかったことによる。また、従来のジェットポンプ
における空気の介在は、ジェットポンプにとって余りに
も受け入れ難い存在なので、本出願人が先に発明し、種
々開発して開示した混気ジェットポンプは、その新奇な
構造による特性と、運動効果、特に作用の説明をして
も、普遍的な理論的裏付けの開示がなければ、工業界も
受入難く、広く、且つ一般的に利用する事が出来ない。
にない新奇な構造であり、この新奇な構造による働き
を、理論的な裏付け計算でその仕事量を保証出来るよう
な液体若しくは混気ジェットポンプの理論的裏付けが存
在しなかったことによる。また、従来のジェットポンプ
における空気の介在は、ジェットポンプにとって余りに
も受け入れ難い存在なので、本出願人が先に発明し、種
々開発して開示した混気ジェットポンプは、その新奇な
構造による特性と、運動効果、特に作用の説明をして
も、普遍的な理論的裏付けの開示がなければ、工業界も
受入難く、広く、且つ一般的に利用する事が出来ない。
【００１７】そこで本発明は、今まで世の中に存在しな
かった新奇な構造の混気ジェットポンプの理論的裏付け
について、此処で敢えてその開示をなし、この理論的な
裏付けに基づき、確実で安定した仕事量を簡単に算出可
能な混気ジェットポンプを提供できるようにして、混気
ジェットポンプをより広く、且つ一般的にも利用できる
ようにすることを目的とするものである。
かった新奇な構造の混気ジェットポンプの理論的裏付け
について、此処で敢えてその開示をなし、この理論的な
裏付けに基づき、確実で安定した仕事量を簡単に算出可
能な混気ジェットポンプを提供できるようにして、混気
ジェットポンプをより広く、且つ一般的にも利用できる
ようにすることを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧力流体のエネルギー変換装置は、加圧
ポンプで加圧された圧力流体を噴射する噴射ノズルと、
噴射ノズルの下手側に変換エネルギー第１取り出し口を
介在させた状態で配設したエネルギー変換チューブとを
備え、エネルギー変換チューブの圧力流体下手側部分に
変換エネルギー第２取り出し口を設けて成り、噴射ノズ
ルから噴射された高圧の流体がその周囲に空気層を形成
した状態でエネルギー変換チューブ内の空気を加圧しな
がら流走する時に、この加圧された圧力が変換エネルギ
ー第２取り出し口から揚程圧力として取り出されるにあ
たり、当該揚程圧力が、エネルギー変換チューブの口径
から噴射ノズルの口径を減じた口径差で圧力流体の圧力
を除し、これに流送慣性力を乗じてあらわされるよう
に、空気層形成管は噴射ノズルの口径より大径の略直管
状に形成し、エネルギー変換チューブは空気層形成管の
口径より大径で略ストレート状に形成したことを特徴と
するものである。
に本発明に係る圧力流体のエネルギー変換装置は、加圧
ポンプで加圧された圧力流体を噴射する噴射ノズルと、
噴射ノズルの下手側に変換エネルギー第１取り出し口を
介在させた状態で配設したエネルギー変換チューブとを
備え、エネルギー変換チューブの圧力流体下手側部分に
変換エネルギー第２取り出し口を設けて成り、噴射ノズ
ルから噴射された高圧の流体がその周囲に空気層を形成
した状態でエネルギー変換チューブ内の空気を加圧しな
がら流走する時に、この加圧された圧力が変換エネルギ
ー第２取り出し口から揚程圧力として取り出されるにあ
たり、当該揚程圧力が、エネルギー変換チューブの口径
から噴射ノズルの口径を減じた口径差で圧力流体の圧力
を除し、これに流送慣性力を乗じてあらわされるよう
に、空気層形成管は噴射ノズルの口径より大径の略直管
状に形成し、エネルギー変換チューブは空気層形成管の
口径より大径で略ストレート状に形成したことを特徴と
するものである。
【００１９】尚、噴射ノズルと変換エネルギー第１取り
出し口との間に、吸気口を形成した空気層形成管を設
け、噴射ノズルを空気層形成管の一端に臨ませて設け、
噴射ノズルから噴射された圧力流体により吸気口から吸
引された空気で圧力流体の周囲に空気層を形成するよう
にしたり、エネルギー変換チューブのストレート部分の
管長をエネルギー変換チューブの口径の３倍以上にした
ことも特徴とするものである。
出し口との間に、吸気口を形成した空気層形成管を設
け、噴射ノズルを空気層形成管の一端に臨ませて設け、
噴射ノズルから噴射された圧力流体により吸気口から吸
引された空気で圧力流体の周囲に空気層を形成するよう
にしたり、エネルギー変換チューブのストレート部分の
管長をエネルギー変換チューブの口径の３倍以上にした
ことも特徴とするものである。
【００２０】また、本発明に係る圧力流体のエネルギー
変換方法は、噴射ノズルから噴射した圧力流体の周囲に
空気層を形成し、空気層を形成した圧力流体をエネルギ
ー変換チューブ内を流走させ、流走する圧力流体の下手
側の圧力により圧力流体をエネルギー変換チューブ内一
杯に押し広げ、当該圧力流体がエネルギー変換チューブ
内一杯に押し広げられた部分にエネルギー変換チューブ
内をその出口側に向けて連続して作用する仮想ピストン
が形成され、該仮想ピストンにより噴射ノズル側部分に
負圧を形成するとともに、仮想ピストンの作用方向下手
側で加圧された圧力を流体もしくは液体の揚程圧力とし
て取り出すようにしたことを特徴とするものである。
変換方法は、噴射ノズルから噴射した圧力流体の周囲に
空気層を形成し、空気層を形成した圧力流体をエネルギ
ー変換チューブ内を流走させ、流走する圧力流体の下手
側の圧力により圧力流体をエネルギー変換チューブ内一
杯に押し広げ、当該圧力流体がエネルギー変換チューブ
内一杯に押し広げられた部分にエネルギー変換チューブ
内をその出口側に向けて連続して作用する仮想ピストン
が形成され、該仮想ピストンにより噴射ノズル側部分に
負圧を形成するとともに、仮想ピストンの作用方向下手
側で加圧された圧力を流体もしくは液体の揚程圧力とし
て取り出すようにしたことを特徴とするものである。
【００２１】更に、噴射ノズルから空気層形成管に噴射
し、この圧力流体で吸気口から空気層形成管に空気を吸
引して圧力流体の周囲に空気層を形成するようにしたこ
とも特徴の１つである。
し、この圧力流体で吸気口から空気層形成管に空気を吸
引して圧力流体の周囲に空気層を形成するようにしたこ
とも特徴の１つである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下本発明にかかる圧力流体のエ
ネルギー変換方法及び圧力流体のエネルギー変換装置を
図面に基づいて説明する。図１は浚渫プラントの概略側
面図であって、図中符号Ｐはこの浚渫プラントを全体的
に示す。
ネルギー変換方法及び圧力流体のエネルギー変換装置を
図面に基づいて説明する。図１は浚渫プラントの概略側
面図であって、図中符号Ｐはこの浚渫プラントを全体的
に示す。
【００２３】この浚渫プラントＰは、固塊物を含む汚泥
を吸引して固・気・液を分離する吸引搬送装置Ｖと、吸
引搬送装置Ｖから供給された汚泥を脱水する脱水装置Ｄ
とからなり、吸引搬送装置Ｖは吸引負圧とこの吸引負圧
で吸引された固塊物を含む汚泥を遠心式の固・気・液分
離装置Ｃ及び脱水装置Ｄに送給するための混気ジェット
ポンプ１を備えてなる。
を吸引して固・気・液を分離する吸引搬送装置Ｖと、吸
引搬送装置Ｖから供給された汚泥を脱水する脱水装置Ｄ
とからなり、吸引搬送装置Ｖは吸引負圧とこの吸引負圧
で吸引された固塊物を含む汚泥を遠心式の固・気・液分
離装置Ｃ及び脱水装置Ｄに送給するための混気ジェット
ポンプ１を備えてなる。
【００２４】この混気ジェットポンプ１は、図１及び図
２に示すように、貯水槽２と、この貯水槽２に貯溜され
た水（流体）３を加圧する加圧ポンプ４と、加圧ポンプ
４で加圧された圧力水を噴射する噴射ノズル５と、噴射
ノズル５の噴射方向下手側部分に空気層形成管６と、空
気層形成管６の下手側に変換エネルギー第１取り出し用
空間７を介在させて配設されたエネルギー変換チューブ
８とからなる。
２に示すように、貯水槽２と、この貯水槽２に貯溜され
た水（流体）３を加圧する加圧ポンプ４と、加圧ポンプ
４で加圧された圧力水を噴射する噴射ノズル５と、噴射
ノズル５の噴射方向下手側部分に空気層形成管６と、空
気層形成管６の下手側に変換エネルギー第１取り出し用
空間７を介在させて配設されたエネルギー変換チューブ
８とからなる。
【００２５】上記噴射ノズル５と空気層形成管６とはケ
ーシング９に一体形成されている。
ーシング９に一体形成されている。
【００２６】即ち、噴射ノズル５は、丸棒状されたケー
シング９の一端からケーシング９の略中間位置に小径の
噴口１０を透設して形成したもので、空気層形成管６
は、ケーシング９他端部から噴射ノズル５の噴口１０よ
り大径のジェット流走孔１１を穿設し、ジェット流走孔
１１の噴射ノズル５側端部に吸気管１２を備えた吸気口
１３を設けて構成されている。
シング９の一端からケーシング９の略中間位置に小径の
噴口１０を透設して形成したもので、空気層形成管６
は、ケーシング９他端部から噴射ノズル５の噴口１０よ
り大径のジェット流走孔１１を穿設し、ジェット流走孔
１１の噴射ノズル５側端部に吸気管１２を備えた吸気口
１３を設けて構成されている。
【００２７】尚、この実施の形態では噴射ノズル５と空
気層形成管６とをケーシング９に一体形成するようにし
てあるが、これを例えば図３に示すように、夫々別体で
形成し、吸気管１２の支持部材１７に噴射ノズル５と空
気層形成管６とを支持させるようにすることができるの
は勿論である。
気層形成管６とをケーシング９に一体形成するようにし
てあるが、これを例えば図３に示すように、夫々別体で
形成し、吸気管１２の支持部材１７に噴射ノズル５と空
気層形成管６とを支持させるようにすることができるの
は勿論である。
【００２８】上記エネルギー変換チューブ８は、空気層
形成管６より大径の直管状に形成され、その直管（スト
レート）部分は入口側の口径に対してその３倍以上の長
さにしてある。空気層形成管６側部分はエネルギー変換
チューブ８内で発生させた負圧を取り出す変換エネルギ
ー第１取り出し口１４となり、エネルギー変換チューブ
８の後述する仮想連続ピストンより下手側で吐出口（図
示せず）側には変換エネルギー第２取り出し口１５が形
成される。
形成管６より大径の直管状に形成され、その直管（スト
レート）部分は入口側の口径に対してその３倍以上の長
さにしてある。空気層形成管６側部分はエネルギー変換
チューブ８内で発生させた負圧を取り出す変換エネルギ
ー第１取り出し口１４となり、エネルギー変換チューブ
８の後述する仮想連続ピストンより下手側で吐出口（図
示せず）側には変換エネルギー第２取り出し口１５が形
成される。
【００２９】尚、図中符号１６は、空気層形成管６とエ
ネルギー変換チューブ８とを連結する連結部材である。
ネルギー変換チューブ８とを連結する連結部材である。
【００３０】上記のように形成された混気ジェットポン
プ１の作用を次に説明する。先ず、加圧ポンプ４が駆動
されて貯水槽２に貯溜された水３をストレーナ２０から
吸引して加圧し、この加圧された高圧の圧力流体を噴射
ノズル５から空気層形成管６内に噴射する（図２参
照）。こうして高圧の圧力流体が噴射ノズル５から空気
層形成管６内に噴射されると、空気層形成管６内を流走
するジェット流（圧力流体）２１の速度により空気層形
成管６のジェット流走孔１１内がベルヌーイの定理によ
り負圧になり、外気を吸気管１２から吸気口１３を通じ
て空気層形成管６内に吸引する。
プ１の作用を次に説明する。先ず、加圧ポンプ４が駆動
されて貯水槽２に貯溜された水３をストレーナ２０から
吸引して加圧し、この加圧された高圧の圧力流体を噴射
ノズル５から空気層形成管６内に噴射する（図２参
照）。こうして高圧の圧力流体が噴射ノズル５から空気
層形成管６内に噴射されると、空気層形成管６内を流走
するジェット流（圧力流体）２１の速度により空気層形
成管６のジェット流走孔１１内がベルヌーイの定理によ
り負圧になり、外気を吸気管１２から吸気口１３を通じ
て空気層形成管６内に吸引する。
【００３１】空気層形成管６内に吸引された空気は、こ
こを流走するジェット流２１に吸着され、ジェット流２
１とともに流走するので、ジェット流２１は、図２に想
像線で示すように、その周囲に空気層２２を形成した状
態となり、エネルギー変換チューブ８に突入する。エネ
ルギー変換チューブ８に突入したジェット流２１は、そ
の周囲に形成された空気層２２により、その外方の静止
している空気層並びにエネルギー変換チューブ８の内周
面部分との間の摩擦を減じるのでその流走径は広がら
ず、周囲の空気層２２の厚みが徐々に薄くなりながら
も、ジェット流２１の流勢が減衰するのを防止する。
こを流走するジェット流２１に吸着され、ジェット流２
１とともに流走するので、ジェット流２１は、図２に想
像線で示すように、その周囲に空気層２２を形成した状
態となり、エネルギー変換チューブ８に突入する。エネ
ルギー変換チューブ８に突入したジェット流２１は、そ
の周囲に形成された空気層２２により、その外方の静止
している空気層並びにエネルギー変換チューブ８の内周
面部分との間の摩擦を減じるのでその流走径は広がら
ず、周囲の空気層２２の厚みが徐々に薄くなりながら
も、ジェット流２１の流勢が減衰するのを防止する。
【００３２】こうしてジェット流２１がエネルギー変換
チューブ８内を流走する場合、図２中にエネルギー変換
チューブ８内の点線矢印で示す抵抗２５に打ち勝ちなが
ら流走し、周囲の空気層２２の厚みがなくなったり、エ
ネルギー変換チューブ８内の抵抗２５が強くジェット流
２１が一気に広げられると、此処にエネルギー変換チュ
ーブ８内に点線編目模様部分にその出口方向に連続して
作用する仮想ピストン２６が形成される。
チューブ８内を流走する場合、図２中にエネルギー変換
チューブ８内の点線矢印で示す抵抗２５に打ち勝ちなが
ら流走し、周囲の空気層２２の厚みがなくなったり、エ
ネルギー変換チューブ８内の抵抗２５が強くジェット流
２１が一気に広げられると、此処にエネルギー変換チュ
ーブ８内に点線編目模様部分にその出口方向に連続して
作用する仮想ピストン２６が形成される。
【００３３】ここで、仮想ピストン２６が形成される過
程を詳述する。空気層形成管６から周囲に空気層２２を
形成した状態でエネルギー変換チューブ８を流走するジ
ェット流２１がエネルギー変換チューブ８内の抵抗２５
で一気に広げられた状態では図４に示すように、無数の
ミスト１９・１９・・・として飛翔する。この時、各ミ
スト１９の飛翔（流走）方向下手側（前面）部分の空気
２７は点描しているように加圧された状態となる。
程を詳述する。空気層形成管６から周囲に空気層２２を
形成した状態でエネルギー変換チューブ８を流走するジ
ェット流２１がエネルギー変換チューブ８内の抵抗２５
で一気に広げられた状態では図４に示すように、無数の
ミスト１９・１９・・・として飛翔する。この時、各ミ
スト１９の飛翔（流走）方向下手側（前面）部分の空気
２７は点描しているように加圧された状態となる。
【００３４】この無数のミスト１９・１９・・・の各前
面部分で加圧された空気２７の隣接するもの同士が連続
すると、全体として此処にエネルギー変換チューブ８の
出口方向に連続して作用する仮想ピストン２６が形成さ
れるのである。この仮想ピストン２６が形成されるエネ
ルギー変換チューブ８の位置は、エネルギー変換チュー
ブ８内の抵抗２５により変化するが、エネルギー変換チ
ューブ８がストレート状に形成されていることから、従
来のようにテーパー状に形成されたディフューザーの場
合のような口径の変化により形成される負圧や仮想ピス
トン２６による揚程力が不安定になるような急激な変化
はない。
面部分で加圧された空気２７の隣接するもの同士が連続
すると、全体として此処にエネルギー変換チューブ８の
出口方向に連続して作用する仮想ピストン２６が形成さ
れるのである。この仮想ピストン２６が形成されるエネ
ルギー変換チューブ８の位置は、エネルギー変換チュー
ブ８内の抵抗２５により変化するが、エネルギー変換チ
ューブ８がストレート状に形成されていることから、従
来のようにテーパー状に形成されたディフューザーの場
合のような口径の変化により形成される負圧や仮想ピス
トン２６による揚程力が不安定になるような急激な変化
はない。
【００３５】換言するならば、こうした性質を利用する
と、例えば図５に示すようにエネルギー変換チューブ８
の出口側部分２８にリフレクター２９を設け、ここで反
射させる時に抵抗２５を形成したり、図６に示すように
エネルギー変換チューブ８の出口側部分２８を閉塞し、
その手前部分の側壁に吐出口３０を形成してジェット流
２１を反転させる時に抵抗２５を形成したり、図７に示
すようにエネルギー変換チューブ８の出口側部分２８を
液体３２中に埋没させこの液体の重量で抵抗２５を形成
したりして、エネルギー変換チューブ８内を飛翔するジ
ェット流２１に作用する抵抗２５を強くすることによ
り、エネルギー変換チューブ８内で仮想ピストン２６が
形成される位置を空気層形成管６側に寄せることにより
エネルギー変換チューブ８の長さを短くし、装置全体を
小型にすることもできるのである。
と、例えば図５に示すようにエネルギー変換チューブ８
の出口側部分２８にリフレクター２９を設け、ここで反
射させる時に抵抗２５を形成したり、図６に示すように
エネルギー変換チューブ８の出口側部分２８を閉塞し、
その手前部分の側壁に吐出口３０を形成してジェット流
２１を反転させる時に抵抗２５を形成したり、図７に示
すようにエネルギー変換チューブ８の出口側部分２８を
液体３２中に埋没させこの液体の重量で抵抗２５を形成
したりして、エネルギー変換チューブ８内を飛翔するジ
ェット流２１に作用する抵抗２５を強くすることによ
り、エネルギー変換チューブ８内で仮想ピストン２６が
形成される位置を空気層形成管６側に寄せることにより
エネルギー変換チューブ８の長さを短くし、装置全体を
小型にすることもできるのである。
【００３６】斯くして仮想ピストン２６の上手側部分に
は負圧が形成され、仮想ピストン２６のジェット流２１
の下手側部分はその空間部分が圧縮されると、仮想ピス
トン２６の上手側部分で形成された負圧は変換エネルギ
ー第１取り出し口１４から吸引負圧として取り出され、
浚渫汚泥の吸引や脱水機Ｄの吸引負圧として利用される
のである。
は負圧が形成され、仮想ピストン２６のジェット流２１
の下手側部分はその空間部分が圧縮されると、仮想ピス
トン２６の上手側部分で形成された負圧は変換エネルギ
ー第１取り出し口１４から吸引負圧として取り出され、
浚渫汚泥の吸引や脱水機Ｄの吸引負圧として利用される
のである。
【００３７】また、仮想ピストン２６のジェット流２１
の下手側部分で圧縮された加圧力は、吸引された汚泥を
変換エネルギー第２取り出し口１５から遠心式の固・気
・液分離装置Ｃに圧送したり、固・気・液分離装置Ｃか
ら離れたり、高所に設置された脱水装置Ｄに揚げたりす
るのに利用されるのである。
の下手側部分で圧縮された加圧力は、吸引された汚泥を
変換エネルギー第２取り出し口１５から遠心式の固・気
・液分離装置Ｃに圧送したり、固・気・液分離装置Ｃか
ら離れたり、高所に設置された脱水装置Ｄに揚げたりす
るのに利用されるのである。
【００３８】変換エネルギー第２取り出し口１５から高
所に設置された脱水装置Ｄに揚げる時の揚程圧力を算出
する方法を次に説明する。変換エネルギー第２取り出し
口１５からの揚程圧力は、エネルギー変換チューブ８の
口径から噴射ノズル の口径を減じた口径差でジェット
流の圧力を除し、これにジェット流２１の流送慣性力を
乗じてあらわされる。このジェット流２１の流送慣性力
は、高圧流体（水）の質量に飛翔速度を乗じたものであ
る。
所に設置された脱水装置Ｄに揚げる時の揚程圧力を算出
する方法を次に説明する。変換エネルギー第２取り出し
口１５からの揚程圧力は、エネルギー変換チューブ８の
口径から噴射ノズル の口径を減じた口径差でジェット
流の圧力を除し、これにジェット流２１の流送慣性力を
乗じてあらわされる。このジェット流２１の流送慣性力
は、高圧流体（水）の質量に飛翔速度を乗じたものであ
る。
【００３９】これを数式で表すとつぎのようになる。
【００４０】駆動源としてのジェット噴射圧力ｐの単位
をkg ／cm2 で入力する場合には、揚程ｈ＝〔ｐ×１０
／（ｍ／ａ）〕×ａｖとなり、駆動ポンプの揚程ｐｈの
単位をｍとして入力する場合には揚程ｐｈ＝〔ｐ／（ｍ
／ａ）〕×ａｖとなる。上記数式で使用する記号のｍは
エネルギー変換チューブの断面積でその単位はｍ2、ａ
は噴射ノズルの断面積であって単位はｍ2、ａｖはエネ
ルギー変換チューブ内での圧縮開放による気体膨張並び
に速度エネルギー慣性力を加味した混気ジェットの密度
変化率である。
をkg ／cm2 で入力する場合には、揚程ｈ＝〔ｐ×１０
／（ｍ／ａ）〕×ａｖとなり、駆動ポンプの揚程ｐｈの
単位をｍとして入力する場合には揚程ｐｈ＝〔ｐ／（ｍ
／ａ）〕×ａｖとなる。上記数式で使用する記号のｍは
エネルギー変換チューブの断面積でその単位はｍ2、ａ
は噴射ノズルの断面積であって単位はｍ2、ａｖはエネ
ルギー変換チューブ内での圧縮開放による気体膨張並び
に速度エネルギー慣性力を加味した混気ジェットの密度
変化率である。
【００４１】ここで、ａｖにおける圧縮開放での気体膨
張並びに速度エネルギー慣性力を説明しておく。
張並びに速度エネルギー慣性力を説明しておく。
【００４２】先ず、図２において、仮想ピストン２６が
形成された部分では図４で説明したように、空気２７は
圧縮された状態となり、飛翔するミスト１９とともに出
口側部分２８、即ち変換エネルギー第２取り出し口１５
に到達すると、圧縮された空気は開放され、体積膨張す
る。その結果、変換エネルギー第２取り出し口１５部粉
でのジェット流の比重は軽くなり、本例においてはその
変化率はａｖ＝１．８５となる。
形成された部分では図４で説明したように、空気２７は
圧縮された状態となり、飛翔するミスト１９とともに出
口側部分２８、即ち変換エネルギー第２取り出し口１５
に到達すると、圧縮された空気は開放され、体積膨張す
る。その結果、変換エネルギー第２取り出し口１５部粉
でのジェット流の比重は軽くなり、本例においてはその
変化率はａｖ＝１．８５となる。
【００４３】一方、空気の体積膨張によりミスト１９等
の速度は加速され、変換エネルギー第２取り出し口１５
での揚程圧力は見かけ上増大するが、比重が水だけのも
のに比べて軽いために実効揚程力はこれよりも減少する
のである。
の速度は加速され、変換エネルギー第２取り出し口１５
での揚程圧力は見かけ上増大するが、比重が水だけのも
のに比べて軽いために実効揚程力はこれよりも減少する
のである。
【００４４】そして、上記数式を用いて例えば加圧ポン
プの揚程力ｐ＝３００ｍ（ジェット流噴射圧力換算で３
０００kg ／cm2 ）の高圧で噴射ノズルの口径ａ＝５mm
φ、エネルギー変換チューブの口径ｍ＝１００mmφの圧
力流体のエネルギー変換装置の揚程ｈを算出すると、
〔３００×１０／（０．００７８５／０．００００１９
６２５）〕×１．８５＝１３．８７５ｍとなる。即ち、
１３．８７５ｍの揚程力を得ることが出来るのである。
プの揚程力ｐ＝３００ｍ（ジェット流噴射圧力換算で３
０００kg ／cm2 ）の高圧で噴射ノズルの口径ａ＝５mm
φ、エネルギー変換チューブの口径ｍ＝１００mmφの圧
力流体のエネルギー変換装置の揚程ｈを算出すると、
〔３００×１０／（０．００７８５／０．００００１９
６２５）〕×１．８５＝１３．８７５ｍとなる。即ち、
１３．８７５ｍの揚程力を得ることが出来るのである。
【００４５】因みに、この場合の揚水量ｑの算出は、揚
水量ｑ＝〔（ｍ−ａ）×（√（ｈ×１９．６））〕×ｑ
ｘで表される。
水量ｑ＝〔（ｍ−ａ）×（√（ｈ×１９．６））〕×ｑ
ｘで表される。
【００４６】上記計算式におけるｑｘは、流走管内の抵
抗等を勘案した液体スリップ率であって、本例ではｑｘ
＝０．５５５６である。従って本例の揚水量ｑ＝
〔（０．００７８３０４）×（√（１３．８７５×１
９．６））〕×６０×０．５５６＝４．３０４７ｍ3／
ｍｉｎとなる。これらを基に圧力流体のエネルギー変換
装置の構造及び機能の数値を算出すると下記の通りとな
る。
抗等を勘案した液体スリップ率であって、本例ではｑｘ
＝０．５５５６である。従って本例の揚水量ｑ＝
〔（０．００７８３０４）×（√（１３．８７５×１
９．６））〕×６０×０．５５６＝４．３０４７ｍ3／
ｍｉｎとなる。これらを基に圧力流体のエネルギー変換
装置の構造及び機能の数値を算出すると下記の通りとな
る。
【００４７】 (1)．噴射ノズル口径・・・・・・・・・・・・・・・・・５．００mm (2)．ジェット噴射圧力・・・・・・・・・・・・・・３００．００kg ／cm2 (3)．使用ジェット水量・・・・・・・・・・・・・・２８５．３６l／ｍｉｎ (4)．エネルギー変換チューブ口径・・・・・・・・・１００．００mm (5)．最大揚程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３．８８ｍ (6)．最大汲み上げ量・・・・・・・・・・・・・・・・・４．３０ｍ3／ｍｉｎ (7)．真比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．６０ (8)．空隙率・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６０ (9)．見かけ比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．５６ (10)．全比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．９６ (11)．吸引含砂率・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０．００％ (12)．排出含砂率・・・・・・・・・・・・・・・・・・２８．１３％ (13)．比重損失・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．９５ｍ (14)．ジェット水量・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．２９ｍ3／ｍｉ ｎ (15)．全水量及び全流送量・・・・・・・・・・・・・・・３．６７ｍ3／ｍｉ ｎ (16)．流送管長・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５０．００ｍ (17)．流送管口径・・・・・・・・・・・・・・・・・２００．００mm (18)．流送管内摩擦係数・・・・・・・・・・・・・・・・０．８０ (19)．流送管内流速・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．９５ｍ／ｓｅｃ (20)．流送管内抵抗等による損失水頭・・・・・・・・・・０．８７ｍ (21)．全実揚程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．８２ｍ (22)．利用可能な揚程（（５）−（２１））・・・・・・・・・・・１０．０５ ｍ (23)．ヘッドバランス・・・・・・・・・・・・・・・・・０．０５ｍ (24)．最終汲揚量・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．１２ｍ3／ｍｉ ｎ (25)．揚土砂量毎分・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．９４ｍ3／ｍｉ ｎ (26)．１日（８時間連続）揚土砂量・・・・・・・・・４４９．０３ｍ3／日
【００４８】次に、加圧ポンプの揚程力ｐ＝５ｍ（ジェ
ット流噴射圧力換算で５０kg ／cm2）の低圧で噴射ノズ
ルの口径ａ＝５０mmφ、エネルギー変換チューブの口径
ｍ＝１００mmφの圧力流体のエネルギー変換装置の揚程
ｈを算出すると、〔５×１０／（０．００００５／０．
００００１９６２５）〕×１．８５＝２３．１２５ｍと
なる。即ち、２３．１２５ｍの揚程力を得ることが出来
るのである。
ット流噴射圧力換算で５０kg ／cm2）の低圧で噴射ノズ
ルの口径ａ＝５０mmφ、エネルギー変換チューブの口径
ｍ＝１００mmφの圧力流体のエネルギー変換装置の揚程
ｈを算出すると、〔５×１０／（０．００００５／０．
００００１９６２５）〕×１．８５＝２３．１２５ｍと
なる。即ち、２３．１２５ｍの揚程力を得ることが出来
るのである。
【００４９】またこの場合の揚水量ｑは、揚水量ｑ＝
〔（０．００５８８７５）×（√（２３．１２５×１
９．６））〕×６０×０．５５６＝４．１７８４ｍ3／
ｍｉｎとなり、これらを基に圧力流体のエネルギー変換
装置の構造及び機能の数値を上記の例に合わせて算出す
ると下記の通りとなる。
〔（０．００５８８７５）×（√（２３．１２５×１
９．６））〕×６０×０．５５６＝４．１７８４ｍ3／
ｍｉｎとなり、これらを基に圧力流体のエネルギー変換
装置の構造及び機能の数値を上記の例に合わせて算出す
ると下記の通りとなる。
【００５０】 (1)．噴射ノズル口径・・・・・・・・・・・・・・・・５０．００mm (2)．ジェット噴射圧力・・・・・・・・・・・・・・・・５．００kg ／cm2 (3)．使用ジェット水量・・・・・・・・・・・・・３６８３．９２l／ｍｉｎ (4)．エネルギー変換チューブ口径・・・・・・・・・１００．００mm (5)．最大揚程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２３．１３ｍ (6)．最大汲み上げ量・・・・・・・・・・・・・・・・・４．１８ｍ3／ｍｉｎ (7)．真比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．６０ (8)．空隙率・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６０ (9)．見かけ比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．５６ (10)．全比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．９６ (11)．吸引含砂率・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０．００％ (12)．排出含砂率・・・・・・・・・・・・・・・・・・１５．９４％ (13)．比重損失・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．０７ｍ (14)．ジェット水量・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．６８ｍ3／ｍｉ ｎ (15)．全水量及び全流送量・・・・・・・・・・・・・・・７．３１ｍ3／ｍｉ ｎ (16)．流送管長・・・・・・・・・・・・・・・・・・１００．００ｍ (17)．流送管口径・・・・・・・・・・・・・・・・・２００．００mm (18)．流送管内摩擦係数・・・・・・・・・・・・・・・・０．８０ (19)．流送管内流速・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．８８ｍ／ｓｅｃ (20)．流送管内抵抗等による損失水頭・・・・・・・・・・６．９１ｍ (21)．全実揚程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９．９８ｍ (22)．利用可能な揚程（（５）−（２１））・・・・・・・・・・・１３．１５ ｍ (23)．ヘッドバランス・・・・・・・・・・・・・・・・・３．１５ｍ (24)．最終汲揚量・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．３８ｍ3／ｍｉ ｎ (25)．揚土砂量毎分・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．７１ｍ3／ｍｉ ｎ (26)．１日（８時間連続）揚土砂量・・・・・・・・・３４０．８０ｍ3／日
【００５１】以上で明らかなように、本発明の流体エネ
ルギー変換装置では加圧ポンプの揚程力（噴射ノズルの
圧力）が高い場合には噴射ノズルの口径を絞り、低い場
合には噴射ノズルの口径を大きくするだけで十分な揚程
力や揚水量を確保することができ、揚程力の計算も簡単
に且つ正確に行えるのである。換言するならば、噴射ノ
ズルの口径やこれと相対的な管径にあるエネルギー変換
チューブの口径を変更するだけで所望する機能を発揮で
きる流体エネルギー変換装置を得ることができるととも
に、本発明の流体エネルギー変換装置ではそのポンプ効
率をこれまでにない高効率のものにすることができるの
である。
ルギー変換装置では加圧ポンプの揚程力（噴射ノズルの
圧力）が高い場合には噴射ノズルの口径を絞り、低い場
合には噴射ノズルの口径を大きくするだけで十分な揚程
力や揚水量を確保することができ、揚程力の計算も簡単
に且つ正確に行えるのである。換言するならば、噴射ノ
ズルの口径やこれと相対的な管径にあるエネルギー変換
チューブの口径を変更するだけで所望する機能を発揮で
きる流体エネルギー変換装置を得ることができるととも
に、本発明の流体エネルギー変換装置ではそのポンプ効
率をこれまでにない高効率のものにすることができるの
である。
【００５２】尚、上記実施の形態では噴射ノズル５から
一旦空気層形成管内に噴射し、ここでジェット流２１に
空気層２２を形成するようにしてあるが、こうしたもの
に限られず、噴射ノズル５からエネルギー変換チューブ
８に直接噴射し、ここで空気層２２を形成するようにし
てもよいことは勿論である。
一旦空気層形成管内に噴射し、ここでジェット流２１に
空気層２２を形成するようにしてあるが、こうしたもの
に限られず、噴射ノズル５からエネルギー変換チューブ
８に直接噴射し、ここで空気層２２を形成するようにし
てもよいことは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】本発明は以上に説明したように、空気層
形成管は噴射ノズルの口径より大径の略直管状に、エネ
ルギー変換チューブは空気層形成管の口径より大径で略
ストレート状に夫々形成し、エネルギー変換チューブの
圧力流体下手側部分に設けた変換エネルギー第２取り出
し口から揚程圧力として取り出される揚程圧力が、エネ
ルギー変換チューブの口径から噴射ノズルの口径を減じ
た口径差で圧力流体の圧力を除し、これに流送慣性力を
乗じて計算することができるので、従来のように形成や
実験結果のデータに頼ることなく、確実で正確な揚程圧
力を算出することができるという利点がある。
形成管は噴射ノズルの口径より大径の略直管状に、エネ
ルギー変換チューブは空気層形成管の口径より大径で略
ストレート状に夫々形成し、エネルギー変換チューブの
圧力流体下手側部分に設けた変換エネルギー第２取り出
し口から揚程圧力として取り出される揚程圧力が、エネ
ルギー変換チューブの口径から噴射ノズルの口径を減じ
た口径差で圧力流体の圧力を除し、これに流送慣性力を
乗じて計算することができるので、従来のように形成や
実験結果のデータに頼ることなく、確実で正確な揚程圧
力を算出することができるという利点がある。
【００５４】これにより、今まで世の中に存在しなかっ
た変換効率に優れた新奇な構造の混気ジェットポンプを
より広く、且つ一般的にも利用できると言う利点があ
る。
た変換効率に優れた新奇な構造の混気ジェットポンプを
より広く、且つ一般的にも利用できると言う利点があ
る。
【図１】浚渫システムの概略を示す側面図である。
【図２】ジェットポンプノズル部分の拡大断面図であ
る。
る。
【図３】ジェットポンプノズル部分の変形例を示す拡大
断面図である。
断面図である。
【図４】仮想ピストンの形成過程の説明図である。
【図５】仮想ピストンの形成時の抵抗形成のための変形
例を示す拡大断面図である。
例を示す拡大断面図である。
【図６】仮想ピストンの形成時の抵抗形成のための変形
例を示す拡大断面図である。
例を示す拡大断面図である。
【図７】仮想ピストンの形成時の抵抗形成のための変形
例を示す拡大断面図である。
例を示す拡大断面図である。
４・・・加圧ポンプ ５・・・噴射ノズル ８・・・エネルギー変換チューブ １４・・・変換エネルギー第１取り出し口 １５・・・変換エネルギー第２取り出し口 ２６・・・仮想ピストン ２８・・・出口側部分
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年７月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】圧力流体のエネルギー変換装置及びその
方法
方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高圧の圧力水を噴射
し、この噴射された圧力水のエネルギーを利用して固塊
物やこれを含む流体等を吸引して流送したり、吸引脱水
装置の負圧を形成したり、低位置から高所に移送したり
するための圧力流体のエネルギー変換方法及びその装置
に関するものである。
し、この噴射された圧力水のエネルギーを利用して固塊
物やこれを含む流体等を吸引して流送したり、吸引脱水
装置の負圧を形成したり、低位置から高所に移送したり
するための圧力流体のエネルギー変換方法及びその装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スラリーやコンクリートミルク等の固塊
物を含むものを吸引して流送する場合にはチューブポン
プ等の圧送装置が一般的に使用され、吸引脱水装置の負
圧を形成したりする場合にはベンチュリー式の負圧形成
装置が使用される。
物を含むものを吸引して流送する場合にはチューブポン
プ等の圧送装置が一般的に使用され、吸引脱水装置の負
圧を形成したりする場合にはベンチュリー式の負圧形成
装置が使用される。
【０００３】この固塊物を含むものを流送するチューブ
ポンプ式の圧送装置は、弾性チューブをローラで潰して
容積変化させ、チューブ内のスラリーやコンクリートミ
ルクを加圧して押出し流送させるように構成されたもの
であり、また、ベンチュリー式の負圧形成装置は、加圧
された流体をベンチュリ部に噴射し、ここで流速を高
め、ベンチュリ部に負圧を形成するようにしたものであ
る。
ポンプ式の圧送装置は、弾性チューブをローラで潰して
容積変化させ、チューブ内のスラリーやコンクリートミ
ルクを加圧して押出し流送させるように構成されたもの
であり、また、ベンチュリー式の負圧形成装置は、加圧
された流体をベンチュリ部に噴射し、ここで流速を高
め、ベンチュリ部に負圧を形成するようにしたものであ
る。
【０００４】ところが、チューブポンプ式の圧送装置で
は弾性チューブをローラで潰して容積変化させる構造の
ために、潰した弾性チューブ内に固塊物が噛み込み易
く、耐久性に劣るうえ、間歇的な送りとなり、多量の流
送量を確保出来ないという問題があった。また、チュー
ブポンプ式のような容積変化形式の圧送装置には空気
（気体）は絶対にタブーである、如何なる状態でも斯か
る圧送装置等に一旦空気が吸引されると、この空気が圧
縮されてしまい、その圧送効率が極端に低下するか、圧
送できなくなってしまう、これは全世界の工業界がポン
プ誕生から今日まで数十年もの期間疑うことのない常識
として認識されていることであった。
は弾性チューブをローラで潰して容積変化させる構造の
ために、潰した弾性チューブ内に固塊物が噛み込み易
く、耐久性に劣るうえ、間歇的な送りとなり、多量の流
送量を確保出来ないという問題があった。また、チュー
ブポンプ式のような容積変化形式の圧送装置には空気
（気体）は絶対にタブーである、如何なる状態でも斯か
る圧送装置等に一旦空気が吸引されると、この空気が圧
縮されてしまい、その圧送効率が極端に低下するか、圧
送できなくなってしまう、これは全世界の工業界がポン
プ誕生から今日まで数十年もの期間疑うことのない常識
として認識されていることであった。
【０００５】一方、ベンチュリー式の負圧形成装置は、
加圧された流体を噴射ノズルから噴射し、この圧力流体
を亜音速でベンチュリー部若しくはスロート部を流送さ
せた時、当該部分にベルヌーイの定理による減圧（負
圧）を形成し、この形成された負圧を取り出して利用す
るようにした構造であることから、斯かる構造の液体ジ
ェットポンプはベンチュリー部若しくはスロート部での
乱流やキャビテーション等による障害を非常に受けやす
いものであった。
加圧された流体を噴射ノズルから噴射し、この圧力流体
を亜音速でベンチュリー部若しくはスロート部を流送さ
せた時、当該部分にベルヌーイの定理による減圧（負
圧）を形成し、この形成された負圧を取り出して利用す
るようにした構造であることから、斯かる構造の液体ジ
ェットポンプはベンチュリー部若しくはスロート部での
乱流やキャビテーション等による障害を非常に受けやす
いものであった。
【０００６】従って、ベンチュリー部若しくはスロート
部の口径と此処を流走する圧力流体の流走径とは常時一
定の関係に保たなくては液体ジェットポンプの良好な効
率を維持することができない。その為、ベンチュリー部
若しくはスロート部の口径と、此処を流走する圧力流体
の流速並びに流走径を設定する場合には、圧力流体を噴
射する噴射ノズルの口径並びに加圧ポンプの圧力等の設
定も個々の作業の種類に合わせて同時に行わなくては成
らないと言う問題があった。
部の口径と此処を流走する圧力流体の流走径とは常時一
定の関係に保たなくては液体ジェットポンプの良好な効
率を維持することができない。その為、ベンチュリー部
若しくはスロート部の口径と、此処を流走する圧力流体
の流速並びに流走径を設定する場合には、圧力流体を噴
射する噴射ノズルの口径並びに加圧ポンプの圧力等の設
定も個々の作業の種類に合わせて同時に行わなくては成
らないと言う問題があった。
【０００７】また、作業の種類に合わせてベンチュリー
部若しくはスロート部の口径、圧力流体を噴射する噴射
ノズルの口径、並びに圧力流体を形成するため加圧ポン
プの圧力、等を個々に設定しても、負圧がベンチュリー
部若しくはスロート部でのみ形成されることから、ベン
チュリー部若しくはスロート部に背圧として作用する吸
引負圧が、吸引物の量の変化により常時変動し、液体ジ
ェットポンプの良好な負圧形成効率を維持することがで
きない。
部若しくはスロート部の口径、圧力流体を噴射する噴射
ノズルの口径、並びに圧力流体を形成するため加圧ポン
プの圧力、等を個々に設定しても、負圧がベンチュリー
部若しくはスロート部でのみ形成されることから、ベン
チュリー部若しくはスロート部に背圧として作用する吸
引負圧が、吸引物の量の変化により常時変動し、液体ジ
ェットポンプの良好な負圧形成効率を維持することがで
きない。
【０００８】従って、ベンチュリー部若しくはスロート
部の口径と此処を流走する圧力流体の流走径とを設定す
ることが難しく、かかる部位の設定は、液体ジェットポ
ンプが誕生してから今日に至る数十年もの間実験による
データーを利用したり、積み重ねられた経験に頼るにと
どまっている。
部の口径と此処を流走する圧力流体の流走径とを設定す
ることが難しく、かかる部位の設定は、液体ジェットポ
ンプが誕生してから今日に至る数十年もの間実験による
データーを利用したり、積み重ねられた経験に頼るにと
どまっている。
【０００９】加えて、負圧がベンチュリー部若しくはス
ロート部で形成されるために、このベンチュリー部若し
くはスロート部から外れた部分で形成される負圧等を計
算しようとする場合、圧力流体が流走する管径が広がる
テーパー状に形成されていることに加えて、流走する圧
力流体の流走径も徐々に広がっており、両者の計算上の
基準位置が定まらず、実用に対する作業量の計算式が立
たない。従って、こうした点からも、上述したように液
体ジェットポンプを設計する際の資料としては、専ら実
験値や経験則に頼らざるをえないのが現状である。
ロート部で形成されるために、このベンチュリー部若し
くはスロート部から外れた部分で形成される負圧等を計
算しようとする場合、圧力流体が流走する管径が広がる
テーパー状に形成されていることに加えて、流走する圧
力流体の流走径も徐々に広がっており、両者の計算上の
基準位置が定まらず、実用に対する作業量の計算式が立
たない。従って、こうした点からも、上述したように液
体ジェットポンプを設計する際の資料としては、専ら実
験値や経験則に頼らざるをえないのが現状である。
【００１０】更に、液体ジェットポンプを浚渫等におけ
る固塊物を含んだスラリーの吸引・搬送などに利用する
と、固塊物を含んだスラリーの比重が大きくなり、キャ
ビテーションの発生や、固塊物のノズルやとスロート部
への接触や衝突による損傷が激しく、噴射圧力を高めれ
ば高める程その損傷の程度は対数的に急増することにな
る。
る固塊物を含んだスラリーの吸引・搬送などに利用する
と、固塊物を含んだスラリーの比重が大きくなり、キャ
ビテーションの発生や、固塊物のノズルやとスロート部
への接触や衝突による損傷が激しく、噴射圧力を高めれ
ば高める程その損傷の程度は対数的に急増することにな
る。
【００１１】従って液体ジェットポンプはジェットポン
プのキャビテーションによる障害や固塊物による損傷を
防ぐ為、利用圧力（吸引用負圧力及び搬送用圧力）は比
較的低い圧力範囲でしか利用することができないという
問題もあった。こうした一定条件下に限定されている従
来の液体ジェットポンプの構造では上述したように“噴
射ノズルの噴射圧力・噴射ノズルの口径・スロート口径
・噴射ノズルの噴射口とスロート開口始端との距離”の
何れを変えても性能に不安定を来たす。
プのキャビテーションによる障害や固塊物による損傷を
防ぐ為、利用圧力（吸引用負圧力及び搬送用圧力）は比
較的低い圧力範囲でしか利用することができないという
問題もあった。こうした一定条件下に限定されている従
来の液体ジェットポンプの構造では上述したように“噴
射ノズルの噴射圧力・噴射ノズルの口径・スロート口径
・噴射ノズルの噴射口とスロート開口始端との距離”の
何れを変えても性能に不安定を来たす。
【００１２】ましてや圧力流体の噴射圧力を高めた場合
には、忽ち圧力流体によるキャビテーションで圧力流体
の流走径が膨らみ、スロート部開口断面積を超え、その
一部の圧力流体が減圧室内で逆流し、逆流する圧力流体
に含まれる固塊物でスロートの開口端部等の損傷が著し
くなってしまう。そのためスロートの開口端部等の口径
及び噴射ノズル噴射口径とのバランス関係が非常にデリ
ケートで、１つの構造の液体ジェットポンプに対する使
用範囲は限定されてしまうことになる。このことは液体
ジェットポンプ単体の使用範囲が所定の使用目的に限ら
れてしまう結果となる。
には、忽ち圧力流体によるキャビテーションで圧力流体
の流走径が膨らみ、スロート部開口断面積を超え、その
一部の圧力流体が減圧室内で逆流し、逆流する圧力流体
に含まれる固塊物でスロートの開口端部等の損傷が著し
くなってしまう。そのためスロートの開口端部等の口径
及び噴射ノズル噴射口径とのバランス関係が非常にデリ
ケートで、１つの構造の液体ジェットポンプに対する使
用範囲は限定されてしまうことになる。このことは液体
ジェットポンプ単体の使用範囲が所定の使用目的に限ら
れてしまう結果となる。
【００１３】そこで、本出願人は、圧縮や圧送装置等の
容積変化による圧力機器には空気の混入は絶対にタブー
であり、如何なる状態でもこれらの装置に空気が吸引さ
れると、この空気が圧縮されてしまい、その圧送効率が
極端に低下するか、圧送できなくなってしまうのは当然
のことであるとして見向きもされなかった事象を改めて
見直し、特に水ジェットポンプ及び水中に於ける水ジェ
ットの働きと、混入された空気の動き等を具に研究した
結果、上記従来の液体ジェットポンプの有する諸問題を
一挙に解決するものとして、１９８０年代に混気ジェッ
トポンプを開発して提案した。
容積変化による圧力機器には空気の混入は絶対にタブー
であり、如何なる状態でもこれらの装置に空気が吸引さ
れると、この空気が圧縮されてしまい、その圧送効率が
極端に低下するか、圧送できなくなってしまうのは当然
のことであるとして見向きもされなかった事象を改めて
見直し、特に水ジェットポンプ及び水中に於ける水ジェ
ットの働きと、混入された空気の動き等を具に研究した
結果、上記従来の液体ジェットポンプの有する諸問題を
一挙に解決するものとして、１９８０年代に混気ジェッ
トポンプを開発して提案した。
【００１４】この混気ジェットポンプを開発して以来、
約２０年が経過したが、その間、数多くの用途開発がな
され、上記従来の液体ジェットポンプの有する諸問題で
ある、不安定さ・摩耗・圧力流体で発生するキャビテー
ションによる障害等は見事に解消されている。
約２０年が経過したが、その間、数多くの用途開発がな
され、上記従来の液体ジェットポンプの有する諸問題で
ある、不安定さ・摩耗・圧力流体で発生するキャビテー
ションによる障害等は見事に解消されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、本出願人が
先に発明し、種々開発して開示した混気ジェットポンプ
は、概念的な構造や用途のみを開示しただけであって、
この構造に理論付けされた設計に供するための計算方法
が一切示されておらず、斯かる混気ジェットポンプにお
いても工業界では従来の液体ジェットポンプ同様、実験
結果のデーターや、経験範囲内の利用に止まっている。
先に発明し、種々開発して開示した混気ジェットポンプ
は、概念的な構造や用途のみを開示しただけであって、
この構造に理論付けされた設計に供するための計算方法
が一切示されておらず、斯かる混気ジェットポンプにお
いても工業界では従来の液体ジェットポンプ同様、実験
結果のデーターや、経験範囲内の利用に止まっている。
【００１６】それはこの混気ジェットポンプがこれまで
にない新奇な構造であり、この新奇な構造による働き
を、理論的な裏付け計算でその仕事量を保証出来るよう
な液体若しくは混気ジェットポンプの理論的裏付けが存
在しなかったことによる。また、従来のジェットポンプ
における空気の介在は、ジェットポンプにとって余りに
も受け入れ難い存在なので、本出願人が先に発明し、種
々開発して開示した混気ジェットポンプは、その新奇な
構造による特性と、運動効果、特に作用の説明をして
も、普遍的な理論的裏付けの開示がなければ、工業界も
受入難く、広く、且つ一般的に利用する事が出来ない。
にない新奇な構造であり、この新奇な構造による働き
を、理論的な裏付け計算でその仕事量を保証出来るよう
な液体若しくは混気ジェットポンプの理論的裏付けが存
在しなかったことによる。また、従来のジェットポンプ
における空気の介在は、ジェットポンプにとって余りに
も受け入れ難い存在なので、本出願人が先に発明し、種
々開発して開示した混気ジェットポンプは、その新奇な
構造による特性と、運動効果、特に作用の説明をして
も、普遍的な理論的裏付けの開示がなければ、工業界も
受入難く、広く、且つ一般的に利用する事が出来ない。
【００１７】そこで本発明は、今まで世の中に存在しな
かった新奇な構造の混気ジェットポンプの理論的裏付け
について、此処で敢えてその開示をなし、この理論的な
裏付けに基づき、確実で安定した仕事量を簡単に算出可
能な混気ジェットポンプを提供できるようにして、混気
ジェットポンプをより広く、且つ一般的にも利用できる
ようにすることを目的とするものである。
かった新奇な構造の混気ジェットポンプの理論的裏付け
について、此処で敢えてその開示をなし、この理論的な
裏付けに基づき、確実で安定した仕事量を簡単に算出可
能な混気ジェットポンプを提供できるようにして、混気
ジェットポンプをより広く、且つ一般的にも利用できる
ようにすることを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る圧力流体のエネルギー変換装置は、加圧
ポンプで加圧された圧力流体を噴射する噴射ノズルと、
噴射ノズルの下手側に変換エネルギー第１取り出し口を
介在させた状態で配設したエネルギー変換チューブとを
備え、エネルギー変換チューブの圧力流体下手側部分に
変換エネルギー第２取り出し口を設けて成り、噴射ノズ
ルから噴射された高圧の流体がその周囲に空気層を形成
した状態でエネルギー変換チューブ内の空気を加圧しな
がら流走する時に、この加圧された圧力が変換エネルギ
ー第２取り出し口から揚程圧力として取り出されるにあ
たり、当該揚程圧力が、エネルギー変換チューブの口径
から噴射ノズルの口径を減じた口径差で圧力流体の圧力
を除し、これに流送慣性力を乗じてあらわされるよう
に、空気層形成管は噴射ノズルの口径より大径の略直管
状に形成し、エネルギー変換チューブは空気層形成管の
口径より大径で略ストレート状に形成したことを特徴と
するものである。
に本発明に係る圧力流体のエネルギー変換装置は、加圧
ポンプで加圧された圧力流体を噴射する噴射ノズルと、
噴射ノズルの下手側に変換エネルギー第１取り出し口を
介在させた状態で配設したエネルギー変換チューブとを
備え、エネルギー変換チューブの圧力流体下手側部分に
変換エネルギー第２取り出し口を設けて成り、噴射ノズ
ルから噴射された高圧の流体がその周囲に空気層を形成
した状態でエネルギー変換チューブ内の空気を加圧しな
がら流走する時に、この加圧された圧力が変換エネルギ
ー第２取り出し口から揚程圧力として取り出されるにあ
たり、当該揚程圧力が、エネルギー変換チューブの口径
から噴射ノズルの口径を減じた口径差で圧力流体の圧力
を除し、これに流送慣性力を乗じてあらわされるよう
に、空気層形成管は噴射ノズルの口径より大径の略直管
状に形成し、エネルギー変換チューブは空気層形成管の
口径より大径で略ストレート状に形成したことを特徴と
するものである。
【００１９】尚、噴射ノズルと変換エネルギー第１取り
出し口との間に、吸気口を形成した空気層形成管を設
け、噴射ノズルを空気層形成管の一端に臨ませて設け、
噴射ノズルから噴射された圧力流体により吸気口から吸
引された空気で圧力流体の周囲に空気層を形成するよう
にしたり、エネルギー変換チューブのストレート部分の
管長をエネルギー変換チューブの口径の３倍以上にした
ことも特徴とするものである。
出し口との間に、吸気口を形成した空気層形成管を設
け、噴射ノズルを空気層形成管の一端に臨ませて設け、
噴射ノズルから噴射された圧力流体により吸気口から吸
引された空気で圧力流体の周囲に空気層を形成するよう
にしたり、エネルギー変換チューブのストレート部分の
管長をエネルギー変換チューブの口径の３倍以上にした
ことも特徴とするものである。
【００２０】また、本発明に係る圧力流体のエネルギー
変換方法は、噴射ノズルから噴射した圧力流体の周囲に
空気層を形成し、空気層を形成した圧力流体をエネルギ
ー変換チューブ内を流走させ、流走する圧力流体の下手
側の圧力により圧力流体をエネルギー変換チューブ内一
杯に押し広げ、当該圧力流体がエネルギー変換チューブ
内一杯に押し広げられた部分にエネルギー変換チューブ
内をその出口側に向けて連続して作用する仮想ピストン
を形成し、該仮想ピストンにより噴射ノズル側部分に負
圧を形成するとともに、仮想ピストンの作用方向下手側
で加圧された圧力を流体もしくは液体の揚程圧力として
取り出すようにしたことを特徴とするものである。
変換方法は、噴射ノズルから噴射した圧力流体の周囲に
空気層を形成し、空気層を形成した圧力流体をエネルギ
ー変換チューブ内を流走させ、流走する圧力流体の下手
側の圧力により圧力流体をエネルギー変換チューブ内一
杯に押し広げ、当該圧力流体がエネルギー変換チューブ
内一杯に押し広げられた部分にエネルギー変換チューブ
内をその出口側に向けて連続して作用する仮想ピストン
を形成し、該仮想ピストンにより噴射ノズル側部分に負
圧を形成するとともに、仮想ピストンの作用方向下手側
で加圧された圧力を流体もしくは液体の揚程圧力として
取り出すようにしたことを特徴とするものである。
【００２１】更に、噴射ノズルから空気層形成管に噴射
し、この圧力流体で吸気口から空気層形成管に空気を吸
引して圧力流体の周囲に空気層を形成するようにしたこ
とも特徴の１つである。
し、この圧力流体で吸気口から空気層形成管に空気を吸
引して圧力流体の周囲に空気層を形成するようにしたこ
とも特徴の１つである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下本発明にかかる圧力流体のエ
ネルギー変換方法及び圧力流体のエネルギー変換装置を
図面に基づいて説明する。図１は浚渫プラントの概略側
面図であって、図中符号Ｐはこの浚渫プラントを全体的
に示す。
ネルギー変換方法及び圧力流体のエネルギー変換装置を
図面に基づいて説明する。図１は浚渫プラントの概略側
面図であって、図中符号Ｐはこの浚渫プラントを全体的
に示す。
【００２３】この浚渫プラントＰは、固塊物を含む汚泥
を吸引して固・気・液を分離する吸引搬送装置Ｖと、吸
引搬送装置Ｖから供給された汚泥を脱水する脱水装置Ｄ
とからなり、吸引搬送装置Ｖは吸引負圧とこの吸引負圧
で吸引された固塊物を含む汚泥を遠心式の固・気・液分
離装置Ｃ及び脱水装置Ｄに送給するための混気ジェット
ポンプ１を備えてなる。
を吸引して固・気・液を分離する吸引搬送装置Ｖと、吸
引搬送装置Ｖから供給された汚泥を脱水する脱水装置Ｄ
とからなり、吸引搬送装置Ｖは吸引負圧とこの吸引負圧
で吸引された固塊物を含む汚泥を遠心式の固・気・液分
離装置Ｃ及び脱水装置Ｄに送給するための混気ジェット
ポンプ１を備えてなる。
【００２４】この混気ジェットポンプ１は、図１及び図
２に示すように、貯水槽２と、この貯水槽２に貯溜され
た水（流体）３を加圧する加圧ポンプ４と、加圧ポンプ
４で加圧された圧力水を噴射する噴射ノズル５と、噴射
ノズル５の噴射方向下手側部分に空気層形成管６と、空
気層形成管６の下手側に変換エネルギー第１取り出し用
空間７を介在させて配設されたエネルギー変換チューブ
８とからなる。
２に示すように、貯水槽２と、この貯水槽２に貯溜され
た水（流体）３を加圧する加圧ポンプ４と、加圧ポンプ
４で加圧された圧力水を噴射する噴射ノズル５と、噴射
ノズル５の噴射方向下手側部分に空気層形成管６と、空
気層形成管６の下手側に変換エネルギー第１取り出し用
空間７を介在させて配設されたエネルギー変換チューブ
８とからなる。
【００２５】上記噴射ノズル５と空気層形成管６とはケ
ーシング９に一体形成されている。
ーシング９に一体形成されている。
【００２６】即ち、噴射ノズル５は、丸棒状されたケー
シング９の一端からケーシング９の略中間位置に小径の
噴口１０を透設して形成したもので、空気層形成管６
は、ケーシング９の他端部から噴射ノズル５の噴口１０
より大径のジェット流走孔１１を穿設し、ジェット流走
孔１１の噴射ノズル５側端部に吸気管１２を備えた吸気
口１３を設けて構成されている。
シング９の一端からケーシング９の略中間位置に小径の
噴口１０を透設して形成したもので、空気層形成管６
は、ケーシング９の他端部から噴射ノズル５の噴口１０
より大径のジェット流走孔１１を穿設し、ジェット流走
孔１１の噴射ノズル５側端部に吸気管１２を備えた吸気
口１３を設けて構成されている。
【００２７】尚、この実施の形態では噴射ノズル５と空
気層形成管６とをケーシング９に一体形成するようにし
てあるが、これを例えば図３に示すように、夫々別体で
形成し、吸気管１２の支持部材１７に噴射ノズル５と空
気層形成管６とを支持させるようにすることができるの
は勿論である。
気層形成管６とをケーシング９に一体形成するようにし
てあるが、これを例えば図３に示すように、夫々別体で
形成し、吸気管１２の支持部材１７に噴射ノズル５と空
気層形成管６とを支持させるようにすることができるの
は勿論である。
【００２８】上記エネルギー変換チューブ８は、空気層
形成管６より大径の直管状に形成され、その直管（スト
レート）部分は入口側の口径に対してその３倍以上の長
さにしてある。空気層形成管６側部分はエネルギー変換
チューブ８内で発生させた負圧を取り出す変換エネルギ
ー第１取り出し口１４となり、エネルギー変換チューブ
８の後述する仮想連続ピストンより下手側で吐出口（図
示せず）側には変換エネルギー第２取り出し口１５が形
成される。
形成管６より大径の直管状に形成され、その直管（スト
レート）部分は入口側の口径に対してその３倍以上の長
さにしてある。空気層形成管６側部分はエネルギー変換
チューブ８内で発生させた負圧を取り出す変換エネルギ
ー第１取り出し口１４となり、エネルギー変換チューブ
８の後述する仮想連続ピストンより下手側で吐出口（図
示せず）側には変換エネルギー第２取り出し口１５が形
成される。
【００２９】尚、図中符号１６は、空気層形成管６とエ
ネルギー変換チューブ８とを連結する連結部材である。
ネルギー変換チューブ８とを連結する連結部材である。
【００３０】上記のように形成された混気ジェットポン
プ１の作用を次に説明する。先ず、加圧ポンプ４が駆動
されて貯水槽２に貯溜された水３をストレーナ２０から
吸引して加圧し、この加圧された高圧の圧力流体を噴射
ノズル５から空気層形成管６内に噴射する（図２参
照）。こうして高圧の圧力流体が噴射ノズル５から空気
層形成管６内に噴射されると、空気層形成管６内を流走
するジェット流（圧力流体）２１の速度により空気層形
成管６のジェット流走孔１１内がベルヌーイの定理によ
り負圧になり、外気を吸気管１２から吸気口１３を通じ
て空気層形成管６内に吸引する。
プ１の作用を次に説明する。先ず、加圧ポンプ４が駆動
されて貯水槽２に貯溜された水３をストレーナ２０から
吸引して加圧し、この加圧された高圧の圧力流体を噴射
ノズル５から空気層形成管６内に噴射する（図２参
照）。こうして高圧の圧力流体が噴射ノズル５から空気
層形成管６内に噴射されると、空気層形成管６内を流走
するジェット流（圧力流体）２１の速度により空気層形
成管６のジェット流走孔１１内がベルヌーイの定理によ
り負圧になり、外気を吸気管１２から吸気口１３を通じ
て空気層形成管６内に吸引する。
【００３１】空気層形成管６内に吸引された空気は、こ
こを流走するジェット流２１に吸着され、ジェット流２
１とともに流走するので、ジェット流２１は、図２に想
像線で示すように、その周囲に空気層２２を形成した状
態となり、エネルギー変換チューブ８に突入する。エネ
ルギー変換チューブ８に突入したジェット流２１は、そ
の周囲に形成された空気層２２により、その外方の静止
している空気層並びにエネルギー変換チューブ８の内周
面部分との間の摩擦を減じるのでその流走径は広がら
ず、周囲の空気層２２の厚みが徐々に薄くなりながら
も、ジェット流２１の流勢が減衰するのを防止する。
こを流走するジェット流２１に吸着され、ジェット流２
１とともに流走するので、ジェット流２１は、図２に想
像線で示すように、その周囲に空気層２２を形成した状
態となり、エネルギー変換チューブ８に突入する。エネ
ルギー変換チューブ８に突入したジェット流２１は、そ
の周囲に形成された空気層２２により、その外方の静止
している空気層並びにエネルギー変換チューブ８の内周
面部分との間の摩擦を減じるのでその流走径は広がら
ず、周囲の空気層２２の厚みが徐々に薄くなりながら
も、ジェット流２１の流勢が減衰するのを防止する。
【００３２】こうしてジェット流２１がエネルギー変換
チューブ８内を流走する場合、図２中にエネルギー変換
チューブ８内の点線矢印で示す抵抗２５に打ち勝ちなが
ら流走し、周囲の空気層２２の厚みがなくなったり、エ
ネルギー変換チューブ８内の抵抗２５が強くジェット流
２１が一気に広げられると、此処にエネルギー変換チュ
ーブ８内に点線編目模様部分にその出口方向に連続して
作用する仮想ピストン２６が形成される。
チューブ８内を流走する場合、図２中にエネルギー変換
チューブ８内の点線矢印で示す抵抗２５に打ち勝ちなが
ら流走し、周囲の空気層２２の厚みがなくなったり、エ
ネルギー変換チューブ８内の抵抗２５が強くジェット流
２１が一気に広げられると、此処にエネルギー変換チュ
ーブ８内に点線編目模様部分にその出口方向に連続して
作用する仮想ピストン２６が形成される。
【００３３】ここで、仮想ピストン２６が形成される過
程を詳述する。空気層形成管６から周囲に空気層２２を
形成した状態でエネルギー変換チューブ８を流走するジ
ェット流２１がエネルギー変換チューブ８内の抵抗２５
で一気に広げられた状態では図４に示すように、無数の
ミスト１９・１９・・・として飛翔する。この時、各ミ
スト１９の飛翔（流走）方向下手側（前面）部分の空気
２７は点描しているように加圧された状態となる。
程を詳述する。空気層形成管６から周囲に空気層２２を
形成した状態でエネルギー変換チューブ８を流走するジ
ェット流２１がエネルギー変換チューブ８内の抵抗２５
で一気に広げられた状態では図４に示すように、無数の
ミスト１９・１９・・・として飛翔する。この時、各ミ
スト１９の飛翔（流走）方向下手側（前面）部分の空気
２７は点描しているように加圧された状態となる。
【００３４】この無数のミスト１９・１９・・・の各前
面部分で加圧された空気２７の隣接するもの同士が連続
すると、全体として此処にエネルギー変換チューブ８の
出口方向に連続して作用する仮想ピストン２６が形成さ
れるのである。この仮想ピストン２６が形成されるエネ
ルギー変換チューブ８の位置は、エネルギー変換チュー
ブ８内の抵抗２５により変化するが、エネルギー変換チ
ューブ８がストレート状に形成されていることから、従
来のようにテーパー状に形成されたディフューザーの場
合のような口径の変化により形成される負圧や仮想ピス
トン２６による揚程力が不安定になるような急激な変化
はない。
面部分で加圧された空気２７の隣接するもの同士が連続
すると、全体として此処にエネルギー変換チューブ８の
出口方向に連続して作用する仮想ピストン２６が形成さ
れるのである。この仮想ピストン２６が形成されるエネ
ルギー変換チューブ８の位置は、エネルギー変換チュー
ブ８内の抵抗２５により変化するが、エネルギー変換チ
ューブ８がストレート状に形成されていることから、従
来のようにテーパー状に形成されたディフューザーの場
合のような口径の変化により形成される負圧や仮想ピス
トン２６による揚程力が不安定になるような急激な変化
はない。
【００３５】換言するならば、こうした性質を利用する
と、例えば図５に示すようにエネルギー変換チューブ８
の出口側部分２８にリフレクター２９を設け、ここで反
射させる時に抵抗２５を形成したり、図６に示すように
エネルギー変換チューブ８の出口側部分２８を閉塞し、
その手前部分の側壁に吐出口３０を形成してジェット流
２１を反転させる時に抵抗２５を形成したり、図７に示
すようにエネルギー変換チューブ８の出口側部分２８を
液体３２中に埋没させこの液体の重量で抵抗２５を形成
したりして、エネルギー変換チューブ８内を飛翔するジ
ェット流２１に作用する抵抗２５を強くすることによ
り、エネルギー変換チューブ８内で仮想ピストン２６が
形成される位置を空気層形成管６側に寄せることがで
き、エネルギー変換チューブ８の長さを短くし、装置全
体を小型にすることもできるのである。
と、例えば図５に示すようにエネルギー変換チューブ８
の出口側部分２８にリフレクター２９を設け、ここで反
射させる時に抵抗２５を形成したり、図６に示すように
エネルギー変換チューブ８の出口側部分２８を閉塞し、
その手前部分の側壁に吐出口３０を形成してジェット流
２１を反転させる時に抵抗２５を形成したり、図７に示
すようにエネルギー変換チューブ８の出口側部分２８を
液体３２中に埋没させこの液体の重量で抵抗２５を形成
したりして、エネルギー変換チューブ８内を飛翔するジ
ェット流２１に作用する抵抗２５を強くすることによ
り、エネルギー変換チューブ８内で仮想ピストン２６が
形成される位置を空気層形成管６側に寄せることがで
き、エネルギー変換チューブ８の長さを短くし、装置全
体を小型にすることもできるのである。
【００３６】斯くして仮想ピストン２６の上手側部分に
は負圧が形成され、仮想ピストン２６のジェット流２１
の下手側部分はその空間部分が圧縮される。仮想ピスト
ン２６の上手側部分で形成された負圧は変換エネルギー
第１取り出し口１４から吸引負圧として取り出され、浚
渫汚泥の吸引や脱水機Ｄの吸引負圧として利用されるの
である。
は負圧が形成され、仮想ピストン２６のジェット流２１
の下手側部分はその空間部分が圧縮される。仮想ピスト
ン２６の上手側部分で形成された負圧は変換エネルギー
第１取り出し口１４から吸引負圧として取り出され、浚
渫汚泥の吸引や脱水機Ｄの吸引負圧として利用されるの
である。
【００３７】また、仮想ピストン２６のジェット流２１
の下手側部分で圧縮された加圧力は、吸引された汚泥を
変換エネルギー第２取り出し口１５から遠心式の固・気
・液分離装置Ｃに圧送したり、固・気・液分離装置Ｃか
ら離れたり、高所に設置された脱水装置Ｄに揚げたりす
るのに利用されるのである。
の下手側部分で圧縮された加圧力は、吸引された汚泥を
変換エネルギー第２取り出し口１５から遠心式の固・気
・液分離装置Ｃに圧送したり、固・気・液分離装置Ｃか
ら離れたり、高所に設置された脱水装置Ｄに揚げたりす
るのに利用されるのである。
【００３８】変換エネルギー第２取り出し口１５から高
所に設置された脱水装置Ｄに揚げる時の揚程圧力を算出
する方法を次に説明する。変換エネルギー第２取り出し
口１５からの揚程圧力は、エネルギー変換チューブ８の
口径から噴射ノズル の口径を減じた口径差でジェット
流の圧力を除し、これにジェット流２１の流送慣性力を
乗じてあらわされる。このジェット流２１の流送慣性力
は、高圧流体（水）の質量に飛翔速度を乗じたものであ
る。
所に設置された脱水装置Ｄに揚げる時の揚程圧力を算出
する方法を次に説明する。変換エネルギー第２取り出し
口１５からの揚程圧力は、エネルギー変換チューブ８の
口径から噴射ノズル の口径を減じた口径差でジェット
流の圧力を除し、これにジェット流２１の流送慣性力を
乗じてあらわされる。このジェット流２１の流送慣性力
は、高圧流体（水）の質量に飛翔速度を乗じたものであ
る。
【００３９】これを数式で表すとつぎのようになる。
【００４０】駆動源としてのジェット噴射圧力ｐの単位
をkg ／cm2 で入力する場合には揚程ｈ＝〔ｐ×１０／
（ｍ／ａ）〕×ａｖとなり、駆動ポンプの揚程ｐｈの単
位をｍとして入力する場合には揚程ｐｈ＝〔ｐ／（ｍ／
ａ）〕×ａｖとなる。上記数式で使用する記号のｍはエ
ネルギー変換チューブの断面積でその単位はｍ2、ａは
噴射ノズルの断面積であって単位はｍ2、ａｖはエネル
ギー変換チュブ内での圧縮開放による気体膨張並びに速
度エネルギー慣性力を加味した混気ジェットの密度変化
率である。
をkg ／cm2 で入力する場合には揚程ｈ＝〔ｐ×１０／
（ｍ／ａ）〕×ａｖとなり、駆動ポンプの揚程ｐｈの単
位をｍとして入力する場合には揚程ｐｈ＝〔ｐ／（ｍ／
ａ）〕×ａｖとなる。上記数式で使用する記号のｍはエ
ネルギー変換チューブの断面積でその単位はｍ2、ａは
噴射ノズルの断面積であって単位はｍ2、ａｖはエネル
ギー変換チュブ内での圧縮開放による気体膨張並びに速
度エネルギー慣性力を加味した混気ジェットの密度変化
率である。
【００４１】ここで、ａｖにおける圧縮開放での気体膨
張並びに速度エネルギー慣性力を説明しておく。
張並びに速度エネルギー慣性力を説明しておく。
【００４２】先ず、図２において、仮想ピストン２６が
形成された部分では図４で説明したように、空気２７は
圧縮された状態となり、飛翔するミスト１９とともに出
口側部分２８、即ち変換エネルギー第２取り出し口１５
に到達すると、圧縮された空気は開放され、体積膨張す
る。その結果、変換エネルギー第２取り出し口１５部分
でのジェット流の比重は軽くなり、本例においてはその
変化率はａｖ＝１．８５となる。
形成された部分では図４で説明したように、空気２７は
圧縮された状態となり、飛翔するミスト１９とともに出
口側部分２８、即ち変換エネルギー第２取り出し口１５
に到達すると、圧縮された空気は開放され、体積膨張す
る。その結果、変換エネルギー第２取り出し口１５部分
でのジェット流の比重は軽くなり、本例においてはその
変化率はａｖ＝１．８５となる。
【００４３】一方、空気の体積膨張によりミスト１９等
の速度は加速され、変換エネルギー第２取り出し口１５
での揚程圧力は見かけ上増大するが、比重が水だけのも
のに比べて軽いために実効揚程力はこれよりも減少する
のである。
の速度は加速され、変換エネルギー第２取り出し口１５
での揚程圧力は見かけ上増大するが、比重が水だけのも
のに比べて軽いために実効揚程力はこれよりも減少する
のである。
【００４４】そして、上記数式を用いて例えば加圧ポン
プの揚程力ｐ＝３０００ｍ（ジェット流噴射圧力換算で
３００kg ／cm2 ）の高圧で噴射ノズルの口径ａ＝５mm
φエネルギー変換チューブの口径ｍ＝１００mmφの圧力
流体のエネルギー変換装置の揚程ｈを算出すると、〔３
００×１０／（０．００７８５／０．００００１９６２
５）〕×１．８５＝１３．８７５ｍとなる。即ち、１
３．８７５ｍの揚程力を得ることが出来るのである。
プの揚程力ｐ＝３０００ｍ（ジェット流噴射圧力換算で
３００kg ／cm2 ）の高圧で噴射ノズルの口径ａ＝５mm
φエネルギー変換チューブの口径ｍ＝１００mmφの圧力
流体のエネルギー変換装置の揚程ｈを算出すると、〔３
００×１０／（０．００７８５／０．００００１９６２
５）〕×１．８５＝１３．８７５ｍとなる。即ち、１
３．８７５ｍの揚程力を得ることが出来るのである。
【００４５】因みに、この場合の揚水量ｑの算出は、揚
水量ｑ＝〔（ｍ−ａ）×（√（ｈ×１９．６））〕×ｑ
ｘで表される。
水量ｑ＝〔（ｍ−ａ）×（√（ｈ×１９．６））〕×ｑ
ｘで表される。
【００４６】上記計算式におけるｑｘは、流走管内の抵
抗等を勘案した液体スリップ率であって、本例ではｑｘ
＝０．５５５６である。従って本例の揚水量ｑ＝
〔（０．００７８３０４）×（√（１３．８７５×１
９．６））〕×６０×０．５５６＝４．３０４７ｍ3／
ｍｉｎとなる。これらを基に圧力流体のエネルギー変換
装置の構造及び機能の数値を算出すると下記の通りとな
る。
抗等を勘案した液体スリップ率であって、本例ではｑｘ
＝０．５５５６である。従って本例の揚水量ｑ＝
〔（０．００７８３０４）×（√（１３．８７５×１
９．６））〕×６０×０．５５６＝４．３０４７ｍ3／
ｍｉｎとなる。これらを基に圧力流体のエネルギー変換
装置の構造及び機能の数値を算出すると下記の通りとな
る。
【００４７】 (1)．噴射ノズル口径・・・・・・・・・・・・・・・・・５．００mm (2)．ジェット噴射圧力・・・・・・・・・・・・・・３００．００kg ／cm2 (3 )．使用ジェット水量・・・・・・・・・・・・・・２８５．３６l／ｍｉｎ(4) ．エネルギー変換チューブ口径・・・・・・・・・１００．００mm (5)．最大揚程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３．８８ｍ (6)．最大汲み上げ量・・・・・・・・・・・・・・・・・４．３０ｍ3／ｍｉ(7 )．真比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．６０ (8)．空隙率・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６０ (9)．見かけ比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．５６ (10)．全比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．９６ (11)．吸引含砂率・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０．００％ (12)．排出含砂率・・・・・・・・・・・・・・・・・・２８．１３％ (13)．比重損失・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．９５ｍ (14)．ジェット水量・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．２９ｍ3／ｍｉ ｎ (15)．全水量及び全流送量・・・・・・・・・・・・・・・３．６７ｍ3／ｍｉ ｎ (16)．流送管長・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５０．００ｍ (17)．流送管口径・・・・・・・・・・・・・・・・・２００．００mm (18)．流送管内摩擦係数・・・・・・・・・・・・・・・・０．８０ (19)．流送管内流速・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．９５ｍ／ｓｅｃ (20)．流送管内抵抗等による損失水頭・・・・・・・・・・０．８７ｍ (21)．全実揚程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．８２ｍ (22)．利用可能な揚程（（５）−（２１））・・・・・・・・・・・１０．０５ ｍ (23)．ヘッドバランス・・・・・・・・・・・・・・・・・０．０５ｍ (24)．最終汲揚量・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．１２ｍ3／ｍｉ ｎ (25)．揚土砂量毎分・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．９４ｍ3／ｍｉ ｎ (26)．１日（８時間連続）揚土砂量・・・・・・・・・４４９．０３ｍ3／日
【００４８】次に、加圧ポンプの揚程力ｐ＝５０ｍ（ジ
ェット流噴射圧力換算で５kg ／cm）の低圧で噴射ノズ
ルの口径ａ＝５０mmφ、エネルギー変換チューブの口径
ｍ＝１００mmφの圧力流体のエネルギー変換装置の揚程
ｈを算出すると、〔５×１０／（０．００００５／０．
００００１９６２５）〕×１．８５＝２３．１２５ｍと
なる。即ち、２３．１２５ｍの揚程力を得ることが出来
るのである。
ェット流噴射圧力換算で５kg ／cm）の低圧で噴射ノズ
ルの口径ａ＝５０mmφ、エネルギー変換チューブの口径
ｍ＝１００mmφの圧力流体のエネルギー変換装置の揚程
ｈを算出すると、〔５×１０／（０．００００５／０．
００００１９６２５）〕×１．８５＝２３．１２５ｍと
なる。即ち、２３．１２５ｍの揚程力を得ることが出来
るのである。
【００４９】またこの場合の揚水量ｑは、揚水量ｑ＝
〔（０．００５８８７５）×（√（２３．１２５×１
９．６））〕×６０×０．５５６＝４．１７８４ｍ3／
ｍｉｎとなり、これらを基に圧力流体のエネルギー変換
装置の構造及び機能の数値を上記の例に合わせて算出す
ると下記の通りとなる。
〔（０．００５８８７５）×（√（２３．１２５×１
９．６））〕×６０×０．５５６＝４．１７８４ｍ3／
ｍｉｎとなり、これらを基に圧力流体のエネルギー変換
装置の構造及び機能の数値を上記の例に合わせて算出す
ると下記の通りとなる。
【００５０】 (1)．噴射ノズル口径・・・・・・・・・・・・・・・・５０．００mm (2)．ジェット噴射圧力・・・・・・・・・・・・・・・・５．００kg ／cm2 (3 )．使用ジェット水量・・・・・・・・・・・・・３６８３．９２l／ｍｉｎ(4) ．エネルギー変換チューブ口径・・・・・・・・・１００．００mm (5)．最大揚程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２３．１３ｍ (6)．最大汲み上げ量・・・・・・・・・・・・・・・・・４．１８ｍ3／ｍｉ(7 )．真比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．６０ (8)．空隙率・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．６０ (9)．見かけ比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．５６ (10)．全比重・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１．９６ (11)．吸引含砂率・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０．００％ (12)．排出含砂率・・・・・・・・・・・・・・・・・・１５．９４％ (13)．比重損失・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．０７ｍ (14)．ジェット水量・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．６８ｍ3／ｍｉ ｎ (15)．全水量及び全流送量・・・・・・・・・・・・・・・７．３１ｍ3／ｍｉ ｎ (16)．流送管長・・・・・・・・・・・・・・・・・・１００．００ｍ (17)．流送管口径・・・・・・・・・・・・・・・・・２００．００mm (18)．流送管内摩擦係数・・・・・・・・・・・・・・・・０．８０ (19)．流送管内流速・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．８８ｍ／ｓｅｃ (20)．流送管内抵抗等による損失水頭・・・・・・・・・・６．９１ｍ (21)．全実揚程・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９．９８ｍ (22)．利用可能な揚程（（５）−（２１））・・・・・・・・・・・１３．１５ ｍ (23)．ヘッドバランス・・・・・・・・・・・・・・・・・３．１５ｍ (24)．最終汲揚量・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．３８ｍ3／ｍｉ ｎ (25)．揚土砂量毎分・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．７１ｍ3／ｍｉ ｎ (26)．１日（８時間連続）揚土砂量・・・・・・・・・３４０．８０ｍ3／日
【００５１】以上で明らかなように、本発明の流体エネ
ルギー変換装置では加圧ポンプの揚程力（噴射ノズルの
圧力）が高い場合には噴射ノズルの口径を絞り、低い場
合には噴射ノズルの口径を大きくするだけで十分な揚程
力や揚水量を確保することができ、揚程力の計算も簡単
に且つ正確に行えるのである。換言するならば、噴射ノ
ズルの口径やこれと相対的な管径にあるエネルギー変換
チューブの口径を変更するだけで所望する機能を発揮で
きる流体エネルギー変換装置を得ることができるととも
に、本発明の流体エネルギー変換装置ではそのポンプ効
率をこれまでにない高効率のものにすることができるの
である。
ルギー変換装置では加圧ポンプの揚程力（噴射ノズルの
圧力）が高い場合には噴射ノズルの口径を絞り、低い場
合には噴射ノズルの口径を大きくするだけで十分な揚程
力や揚水量を確保することができ、揚程力の計算も簡単
に且つ正確に行えるのである。換言するならば、噴射ノ
ズルの口径やこれと相対的な管径にあるエネルギー変換
チューブの口径を変更するだけで所望する機能を発揮で
きる流体エネルギー変換装置を得ることができるととも
に、本発明の流体エネルギー変換装置ではそのポンプ効
率をこれまでにない高効率のものにすることができるの
である。
【００５２】尚、上記実施の形態では噴射ノズル５から
一旦空気層形成管内に噴射し、ここでジェット流２１に
空気層２２を形成するようにしてあるが、こうしたもの
に限られず、噴射ノズル５からエネルギー変換チューブ
８に直接噴射し、ここで空気層２２を形成するようにし
てもよいことは勿論である。
一旦空気層形成管内に噴射し、ここでジェット流２１に
空気層２２を形成するようにしてあるが、こうしたもの
に限られず、噴射ノズル５からエネルギー変換チューブ
８に直接噴射し、ここで空気層２２を形成するようにし
てもよいことは勿論である。
【００５３】
【発明の効果】本発明は以上に説明したように、空気層
形成管は噴射ノズルの口径より大径の略直管状に、エネ
ルギー変換チューブは空気層形成管の口径より大径で略
ストレート状に夫々形成し、エネルギー変換チューブの
圧力流体下手側部分に設けた変換エネルギー第２取り出
し口から揚程圧力として取り出される揚程圧力が、エネ
ルギー変換チューブの口径から噴射ノズルの口径を減じ
た口径差で圧力流体の圧力を除し、これに流送慣性力を
乗じて計算することができるので、従来のように形成や
実験結果のデータに頼ることなく、確実で正確な揚程圧
力を算出することができるという利点がある。
形成管は噴射ノズルの口径より大径の略直管状に、エネ
ルギー変換チューブは空気層形成管の口径より大径で略
ストレート状に夫々形成し、エネルギー変換チューブの
圧力流体下手側部分に設けた変換エネルギー第２取り出
し口から揚程圧力として取り出される揚程圧力が、エネ
ルギー変換チューブの口径から噴射ノズルの口径を減じ
た口径差で圧力流体の圧力を除し、これに流送慣性力を
乗じて計算することができるので、従来のように形成や
実験結果のデータに頼ることなく、確実で正確な揚程圧
力を算出することができるという利点がある。
【００５４】これにより、今まで世の中に存在しなかっ
た変換効率に優れた新奇な構造の混気ジェットポンプを
より広く、且つ一般的にも利用できると言う利点があ
る。
た変換効率に優れた新奇な構造の混気ジェットポンプを
より広く、且つ一般的にも利用できると言う利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】浚渫システムの概略を示す側面図である。
【図２】ジェットポンプノズル部分の拡大断面図であ
る。
る。
【図３】ジェットポンプノズル部分の変形例を示す拡大
断面図である。
断面図である。
【図４】仮想ピストンの形成過程の説明図である。
【図５】仮想ピストンの形成時の抵抗形成のための変形
例を示す拡大断面図である。
例を示す拡大断面図である。
【図６】仮想ピストンの形成時の抵抗形成のための変形
例を示す拡大断面図である。
例を示す拡大断面図である。
【図７】仮想ピストンの形成時の抵抗形成のための変形
例を示す拡大断面図である。
例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】 ４・・・加圧ポンプ ５・・・噴射ノズル ８・・・エネルギー変換チューブ １４・・・変換エネルギー第１取り出し口 １５・・・変換エネルギー第２取り出し口 ２６・・・仮想ピストン ２８・・・出口側部分
Claims (5)
- 【請求項１】加圧ポンプで加圧された圧力流体を噴射す
る噴射ノズルと、噴射ノズルの下手側に変換エネルギー
第１取り出し口を介在させた状態で配設したエネルギー
変換チューブとを備え、エネルギー変換チューブの圧力
流体下手側部分に変換エネルギー第２取り出し口を設け
て成り、噴射ノズルから噴射された高圧の流体がその周
囲に空気層を形成した状態でエネルギー変換チューブ内
の空気を加圧しながら流走する時に、この加圧された圧
力が変換エネルギー第２取り出し口から揚程圧力として
取り出されるにあたり、当該揚程圧力が、エネルギー変
換チューブの口径から噴射ノズルの口径を減じた口径差
で圧力流体の圧力を除し、これに流送慣性力を乗じてあ
らわされるように、空気層形成管は噴射ノズルの口径よ
り大径の略直管状に形成し、エネルギー変換チューブは
空気層形成管の口径より大径で略ストレート状に形成し
たことを特徴とする圧力流体のエネルギー変換装置。 - 【請求項２】噴射ノズルと変換エネルギー第１取り出し
口との間に、吸気口を形成した空気層形成管を設け、噴
射ノズルを空気層形成管の一端に臨ませて設け、噴射ノ
ズルから噴射された圧力流体により吸気口から吸引され
た空気で圧力流体の周囲に空気層を形成するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の圧力流体のエネルギ
ー変換装置。 - 【請求項３】エネルギー変換チューブのストレート部分
の管長をエネルギー変換チューブの口径の３倍以上にし
たことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の混
気ジェットポンプ。 - 【請求項４】噴射ノズルから噴射した圧力流体の周囲に
空気層を形成し、空気層を形成した圧力流体をエネルギ
ー変換チューブ内を流走させ、流走する圧力流体の下手
側の圧力により圧力流体をエネルギー変換チューブ内一
杯に押し広げ、当該圧力流体がエネルギー変換チューブ
内一杯に押し広げられた部分にエネルギー変換チューブ
内をその出口側部分に向けて連続して作用する仮想ピス
トンが形成され、該仮想ピストンにより噴射ノズル側部
分に負圧を形成するとともに、仮想ピストンの作用方向
下手側で加圧された圧力を流体もしくは液体の揚程圧力
として取り出すようにしてなる圧力流体のエネルギー変
換方法。 - 【請求項５】噴射ノズルから空気層形成管に噴射し、こ
の圧力流体で吸気口から空気層形成管に空気を吸引して
圧力流体の周囲に空気層を形成するようにしたことを特
徴とする請求項４に記載の圧力流体のエネルギー変換方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16601496A JP3408377B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 圧力流体のエネルギー変換装置及びその方法 |
| TW085114111A TW313638B (en) | 1996-06-26 | 1996-11-18 | The energy transformed device and method for pressure-adding fluid |
| US08/754,247 US5993167A (en) | 1996-06-26 | 1996-11-20 | Apparatus and method for energy conversion of pressurized fluid |
| KR1019960059373A KR980002897A (ko) | 1996-06-26 | 1996-11-29 | 압력유체의 에너지변환장치 및 그 방법 |
| MXPA/A/1997/004784A MXPA97004784A (en) | 1996-06-26 | 1997-06-25 | Apparatus and method for energy conversion of unfluido pressuriz |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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