駆動水噴射ノズル、およびそれを備えた揚砂装置
【課題】駆動水管の配設により沈砂ピットの底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂の揚砂効率低下を防止することができる駆動水噴射ノズル、およびそれを備えた揚砂装置（ジェットポンプ）を提供すること。
【解決手段】駆動水管５の先端部に設けられる駆動水噴射ノズル１を、下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部１２と、第１曲がり部１２の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部１３と、偏心レデューサ部１３の下流側端部から延在し水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部１４と、第２曲がり部１４の下流側端部から延在し吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａを先端に形成するノズル部１５とを具備する構造としている。
【解決手段】駆動水管５の先端部に設けられる駆動水噴射ノズル１を、下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部１２と、第１曲がり部１２の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部１３と、偏心レデューサ部１３の下流側端部から延在し水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部１４と、第２曲がり部１４の下流側端部から延在し吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａを先端に形成するノズル部１５とを具備する構造としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場やポンプ場の沈砂池に設置され、その池底に沈降した沈砂を揚砂するための揚砂装置に関する。特にジェットポンプ方式の揚砂装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場などの沈砂池から沈砂を揚砂するための揚砂装置としてはバケットコンベア方式のものが従来多用されていたが、近年、臭気対策・維持管理の簡略化・設備費低減対策などの観点から、ジェットポンプ方式の揚砂装置の採用が増加してきている。ジェットポンプ方式の揚砂装置とは、ノズル（駆動水噴射ノズル）から高圧で水を噴出させ、このとき生じる負圧を利用して沈砂の吸い込み・吐き出しをおこなう方式の揚砂装置のことをいう。
【０００３】
ここで、ジェットポンプ方式の揚砂装置に関する技術としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。特許文献１に記載された揚砂装置（ジェットポンプ）では、砂などのポンプアップ対象物を吸い込む受管の中に、ジェット水流を噴射するジェットノズルが存在しないように、当該受管の開口端とジェットノズルの開口端とを管軸心方向において一定距離を隔てて配置している。そして特許文献１の中において、「受管の構造も簡単で、砂、夾雑物等の詰まりも少なく、受管とジェットノズルとが上記のごとく一定の間隔を隔てて対向して配設されているので装置各部の補修等を極めて容易に行うことができる」と称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７５５３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、ジェットポンプ方式の揚砂装置では、沈砂ピットに配設されたその吸込口近傍以外の場所に位置する沈砂の吸引力は小さく、沈砂ピットに溜まった沈砂の一部しか除去することができないという問題が従来からある。ここで、前記の特許文献１に記載された技術によると、たしかに、砂・夾雑物などによる受管の閉塞を防止できるとともに装置各部の補修を容易に行うことができる。しかしながら、特許文献１に記載のジェットポンプでは、曲がりの多い駆動水管が受管の下に配設されることを避けることはできない。このため、沈砂が溜まりやすい（沈砂に対して吸引力が作用しにくい）デッドスペースが駆動水管の配設により沈砂ピットの底部に形成されてしまう。すなわち、特許文献１に記載されたジェットポンプは、従来よりもその維持管理性が向上するものとなってはいるが、一方、沈砂ピットの底部に溜まった沈砂の除去という観点からは従来よりも劣ったものとなっている。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動水管の配設により沈砂ピットの底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂の揚砂効率低下を防止することができる駆動水噴射ノズル、およびそれを備えた揚砂装置（ジェットポンプ）を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルのうち、沈砂ピットの底面に対して並行させる部分を、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部とすることにより、駆動水管の配管圧損を低く保ったままで駆動水管の吐出口の位置（レベル）を低くでき、これにより前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決するために本発明は、沈砂を固液混合状態で吸い込んで揚砂する揚砂装置の駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルであって、下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部と、前記第１曲がり部の下流側端部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部と、前記レデューサ部の下流側端部から延在し、水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部と、前記第２曲がり部の下流側端部から延在し、吸込管の吸込口に対向して開口する吐出口を先端に形成するノズル部と、を備える駆動水噴射ノズルを提供する。
【０００９】
この構成によると、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する上記レデューサ部により、駆動水管の配管圧損を低く保ったままで吐出口の位置（レベル）を低くできる。ここで、駆動水管の配管圧損を低く保てることで、その吐出口から吸込管の吸込口へ向けて噴射する駆動水管からのジェット水流の勢いは落ちない（勢いを高く保つことができる）。また、駆動水管の吐出口の位置（レベル）を低くできることで、吸込管の吸込口の位置（レベル）も低くすることができ、これにより、沈砂ピットの底面と吸込管の吸込口との間の距離を短くできる。これらにより、駆動水管を吸込管の下方に配設して沈砂ピットの底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂の揚砂効率低下を防止することができる。
【００１０】
なお、沈砂ピットの底面と吸込管の吸込口との間の距離を短くすることにより沈砂ピットのより深い位置まで吸引力がおよぶので、沈砂ピットの底部にデッドスペースがあってもなくても、より多くの沈砂を吸い込むことができる。
【００１１】
また本発明において、前記レデューサ部は、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が下方向へずれる偏心レデューサ部であることが好ましい。
【００１２】
この構成によると、駆動水管の吐出口の位置（レベル）をより低くすることができる。そのため、沈砂ピットの底面と吸込管の吸込口との間の距離をより短くすることができる。
【００１３】
さらに本発明において、前記ノズル部の先端部に取り付けられ、上方向に向かうにつれて開口径が縮小する絞り部を有する空気供給ノズルを備えることが好ましい。
【００１４】
この構成によると、当該空気供給ノズルから上向きに噴射する空気は、斜め上方に広がることが抑えられ、吸込管の吸込口中心に集中するような流れで上昇するので、圧力水の吐出口と吸込口との間およびその周辺の沈砂の層を崩しやすく、すなわち沈砂の揚砂効率低下をより防止することができる。また、空気供給ノズルからの空気の供給により、吸込管に吸引されて移送される過程で沈砂は洗浄され、かつ吸込管などの揚砂管における管内抵抗が減少し揚砂効率が向上する。
【００１５】
さらに本発明において、前記第２曲がり部と前記ノズル部との間に配置され、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する第２レデューサ部をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
この構成によると、駆動水噴射ノズルの径は二段階で縮小される（絞られる）ことになる。これより、駆動水管の配管圧損をより低く保つことができる。
【００１７】
また本発明は、その第２の態様によれば、本発明の駆動水噴射ノズルを備える揚砂装置を提供する。この揚砂装置によると、駆動水管を吸込管の下に配設して沈砂ピットの底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂の揚砂効率低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動水噴射ノズルを備えた揚砂装置の側面図である。
【図２】図１の駆動水噴射ノズルまわりの拡大図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図およびＡ−Ａ断面図である。
【図４】他の実施形態に係る駆動水噴射ノズルまわりの拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、ジェットポンプ方式の揚砂装置のことを「ジェットポンプ」と呼ぶこととする。
【００２０】
（ジェットポンプの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動水噴射ノズル１を備えたジェットポンプ１０（揚砂装置）の側面図である。図２は、図１の駆動水噴射ノズル１まわりの拡大図である。図３は、図２のＢ−Ｂ矢視図およびＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のジェットポンプ１０は、沈砂ピット３の中央に配置された吸込管２と、吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａを有する駆動水管５とを備えている。駆動水管５は、吸込管２の吸込口２ａに向けて高圧水を噴射するためのものであり、その先端部に駆動水噴射ノズル１が設けられている。また、ジェットポンプ１０は、空気供給管４、圧力水ポンプ（不図示）、集砂装置（不図示）なども備えている。
【００２２】
ここで、沈砂ピット３は、下水処理場やポンプ場に設けられた沈砂池の底に形成されるものである。沈砂池とは、下水処理場やポンプ場に到達した下水が最初に流れ込むコンクリート製の池で、下水に含まれる砂および夾雑物を除去するために設けられる。水よりも比重が大きい砂は、下水をゆっくり流すことで沈砂池の底に沈み、そして集砂装置（不図示）により、沈砂ピット３に流し込まれる。
【００２３】
沈砂ピット３は、コンクリート製であり、断面視において、図１に示したように、上方が開口した台形状（下方に向かうにつれて狭くなる形状）となっている。なお、沈砂ピット３の形状は、図１に示したものに限られるものではない。例えば、断面視において、上方が開口した長方形状であってもよい。
【００２４】
（吸込管）
沈砂ピット３の中央に配置された吸込管２は、その先端の吸込口２ａから沈砂ピット３に溜まった沈砂２０を固液混合状態で吸引し、当該吸込管２に接続された沈砂移送管（不図示）を介して沈砂分離機（不図示）へ沈砂２０を排出するためのものである。吸込管２は、ステンレス製の管であり、その長手方向を鉛直方向に合わせて、沈砂ピット３の中央に配置されている。
【００２５】
（駆動水管）
図２に示すように、駆動水管５は、吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水を噴射するためのものであり、その内部を圧力水が流れる。そして、駆動水管５は、直管１１と、当該直管１１に対して溶接により接続した駆動水噴射ノズル１とを備えている。直管１１および駆動水噴射ノズル１は、いずれもステンレス製である。また、駆動水管５は、その上流側で圧力水ポンプ（不図示）に接続されている。なお、圧力水ポンプ（不図示）は、ジェットポンプ１０を構成する機器の一つである。
【００２６】
（駆動水噴射ノズル）
直管１１は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。そして、当該直管１１の下流側端部に溶接して取り付けた駆動水噴射ノズル１は、下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部１２と、第１曲がり部１２の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部１３（レデューサ部）と、偏心レデューサ部１３の下流側端部から延在し水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部１４と、第２曲がり部１４の下流側端部から延在し吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａを先端に形成するノズル部１５とを備えている。
【００２７】
ここで、直管１１、第１曲がり部１２、偏心レデューサ部１３、第２曲がり部１４、およびノズル部１５は、いずれも相互に溶接（突き合せ溶接）により接続（溶接接続）されている。図２において、溶接線をｗで示している。なお、これら部材は、相互にフランジを介して接続（フランジ接続）されてもよいし、螺合（ネジ接続）されてもよい（後述する他の実施形態においても同様）。
【００２８】
（第１曲がり部）
第１曲がり部１２は、鉛直下向きの流れを水平方向に変えるエルボ部材（９０°エルボ）であり、直管１１の下流側端部に溶接接続されている。直管１１の管径と、第１曲がり部１２の管径とは等しい。なお、直管１１は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されるものに限られず、例えば、斜め下向きなどの角度で配管されるものも含まれる。この場合、第１曲がり部１２は斜め下向きの流れを水平方向に変える部材（管）であるため、当該第１曲がり部１２も９０°エルボに限られるものではなく、４５°エルボなどとなる場合もある。
【００２９】
（偏心レデューサ部）
偏心レデューサ部１３は、その長手方向が沈砂ピット３の底面に対して並行配置される部材であり、第１曲がり部１２の下流側端部に溶接接続されている。また、偏心レデューサ部１３は、第１曲がり部１２の管径から、後述する第２曲がり部１４の管径へ、駆動水管５の管径を縮小させている。ここで、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の上側の母線１３ｂと、水平線との間の傾斜角αは、３０度とされている。なお、傾斜角αは、２０度以上６０度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部１３を長くしなければならないので沈砂ピット３の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると、駆動水管５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００３０】
また、偏心レデューサ部１３の断面形状は円形であり、その開口中心は、上流側から下流側へ向かうにつれて下方向へずれている。ここで、図２において、偏心レデューサ部１３の開口中心を結ぶ線を開口中心線βとして示している。開口中心線βは、右下がりの線となっている。また、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の下側の母線１３ａが水平（沈砂ピット３の底面と平行）となる状態を維持するように、第１曲がり部１２の管径から、後述する第２曲がり部１４の管径へその管径を縮小させている。
【００３１】
なお、開口中心線βは、水平であってもよい。すなわち、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が同じ高さの同心のレデューサ部であってもよい。また、偏心レデューサ部１３の断面形状は楕円形などであってもよい（後述する他の実施形態においても同様）。
【００３２】
また、図３（ａ）に、図２のＢ−Ｂ矢視図を示したように、偏心レデューサ部１３の平面視において、その円錐台の両側の母線１３ｃ・１３ｄは、当該偏心レデューサ部１３の軸線に対して左右対称となっている（後述する他の実施形態においても同様）。
【００３３】
（第２曲がり部）
第２曲がり部１４は、水平方向の流れを鉛直上向きの流れに変えるエルボ部材（９０°エルボ）であり、偏心レデューサ部１３の下流側端部に溶接接続されている。第２曲がり部１４の管径は、第１曲がり部１２の管径よりも小さい。
【００３４】
（ノズル部）
ノズル部１５は、第２曲がり部１４の管径と同径の筒状部材であり、第２曲がり部１４の下流側端部に溶接接続されている。ノズル部１５の先端の吐出口１ａから吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水が噴射される。なお、ノズル部１５と第２曲がり部１４とは管の曲げ加工により一体成形することもできる。
【００３５】
また、ノズル部１５の先端部には、空気供給ノズル６がネジ込みまたは溶接により取り付けられている。この空気供給ノズル６は、筒状部６ａと絞り部６ｂとを有している。筒状部６ａの内径は、ノズル部１５の外径よりも大きく、絞り部６ｂは、上方向に向かうにつれてその開口径が絞られている。また、絞り部６ｂの上端は、吐出口１ａの上端よりも上方に位置する。また、筒状部６ａの側面には、空気供給管４の下流側端部が接続されている。空気供給管４には、その上流側において図示しない空気供給装置（空気圧縮機）が接続されている。空気供給ノズル６はステンレス製である。また、空気供給ノズル６の外径は、吸込管２の吸込口２ａの内径よりも小さい。また、空気供給管４は、駆動水管５に沿わせて配管されている。なお、空気供給管４に空気供給装置が接続されておらず、空気供給管４の上流側端部が大気開放されていてもよい。
【００３６】
（ジェットポンプの作動）
次に、ジェットポンプ１０の作動について説明する。
【００３７】
ジェットポンプ１の圧力水ポンプ（不図示）を起動させて、駆動水管５に圧力水を供給し、その吐出口１ａから吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水を噴射させる。噴射された圧力水は、沈砂ピット３内の沈砂２０とともに吸込口２ａから吸込管２内に吸引される。このようにして吸込管２内に吸引された沈砂２０は、当該吸込管２に接続された沈砂移送管（不図示）を経由して沈砂分離機（不図示）へ排出される。
【００３８】
ここで、駆動水管５の吐出口１ａから吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水を噴射させるとともに、空気供給装置（不図示）を起動させて、空気供給ノズル６から吸込管２の吸込口２ａに向けて空気を供給する。空気供給ノズル６からの空気の供給により、吐出口１ａと吸込口２ａとの間およびその周辺の沈砂２０の層が崩されやすくなって、起動初期の揚砂の助けとなる。空気供給ノズル６からの空気の供給は、圧力水ポンプ（不図示）の起動初期だけでもよいし、圧力水ポンプ（不図示）の運転中、連続して行ってもよい。図３（ｂ）に示したように、空気供給ノズル６の先端を絞っているので（絞り部６ｂ）、当該空気供給ノズル６から上向きに噴射する空気は、斜め上方に広がることが抑えられ、吸込管２の吸込口２ａ中心に集中するような流れで上昇するので、吐出口１ａと吸込口２ａとの間およびその周辺の沈砂２０の層を崩しやすく、すなわち沈砂２０の揚砂効率低下を防止することができる。
【００３９】
また、空気供給ノズル６から吸込管２への空気の供給により、吸込管２に吸引され沈砂移送管内を移送される沈砂２０は洗浄される。また、吸込管２および沈砂移送管における管内抵抗が減少し揚砂効率が向上するという効果もある。
【００４０】
また、吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａとなるように、吸込管２の下方に駆動水管５を配設することにより、沈砂ピットの底部（駆動水管５の下など）にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されてしまう。しかしながら、本実施形態のジェットポンプ１０によると、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部１３により、駆動水管５の配管圧損を低く保ったままで吐出口１ａの位置（レベル）を低くできる。ここで、駆動水管５の配管圧損を低く保てることで、その吐出口１ａから吸込管２の吸込口２ａへ向けて噴射する駆動水管５からのジェット水流の勢いは落ちない（勢いを高く保つことができる）。また、駆動水管５の吐出口１ａの位置（レベル）を低くできることで、吸込管２の吸込口２ａの位置（レベル）も低くすることができ、これにより、沈砂ピット３の底面と吸込管２の吸込口２ａとの間の距離を短くできる。これらにより、駆動水管５を吸込管２の下方に配設して沈砂ピット３の底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂２０の揚砂効率低下を防止することができる。
【００４１】
なお、沈砂ピット３の底面と吸込管２の吸込口２ａとの間の距離を短くすることにより沈砂ピット３のより深い位置まで吸引力がおよぶので、沈砂ピット３の底部にデッドスペースがあってもなくても、より多くの沈砂２０を吸い込むことができる（ジェットポンプ１運転後の沈砂２０の吸い残しを少なくできる）。
【００４２】
また、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の下側の母線１３ａが水平とるように径を縮小させているので、駆動水管５の吐出口１ａの位置（レベル）をより低くすることができている。
【００４３】
（駆動水噴射ノズルの他の実施形態）
図４は、他の実施形態に係る駆動水噴射ノズル２１まわりの側面図である。なお、図４は、前記実施形態の図２に対応する図である。以下の説明においては、前記した駆動水噴射ノズル１との相違点について主に説明することとする。前記のジェットポンプ１０を構成する部材と同一の部材については同一の符号を付している。
【００４４】
（偏心レデューサ部）
本実施形態の偏心レデューサ部２３（第１レデューサ部）と、前記の偏心レデューサ部１３との相違点は、下流側端部の管径および管の長さである。本実施形態の偏心レデューサ部２３は、前記の偏心レデューサ部１３よりも、下流側端部の管径は大きくされており、その結果、管長さは短くなっている。なお、傾斜角αに関しては、偏心レデューサ部１３と同様に３０度とされている。また、偏心レデューサ部１３と同様に、傾斜角αは２０度以上６０度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部２３を長くしなければならないので沈砂ピット３の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると、駆動水管２５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００４５】
なお、本実施形態によると、沈砂ピット３の底面に対して並行配置される偏心レデューサ部２３の管長さが、前記したように偏心レデューサ部１３の管長さよりも短くなるので、平面視においてよりコンパクトな駆動水噴射ノズル２１となる。
【００４６】
（第２曲がり部）
本実施形態の第２曲がり部２４と、前記の第２曲がり部１４との相違点は、管径である。本実施形態の第２曲がり部２４の管径は、第１曲がり部１２の管径よりも小さく、前記の第２曲がり部１４の管径よりも大きい。
【００４７】
（第２レデューサ部）
本実施形態の駆動水噴射ノズル２１は、第２レデューサ部２２をさらに備えている。第２レデューサ部２２は、その軸心方向が鉛直方向に配置される部材であり、第２曲がり部２４の下流側端部に溶接接続されている。また、第２レデューサ部２２は、第２曲がり部２４の管径から後述するノズル部２５の管径へ、駆動水噴射ノズルの管径を縮小させている。ここで、第２レデューサ部２２は同心のレデューサ部（同心レデューサ）である。第２レデューサ部２２の側面視において、その円錐台の母線２２ａ（２２ｂ）と軸心方向（鉛直方向）との間の傾斜角γは、２５度とされている。なお、傾斜角γは、２０度以上４０度以下であることが好ましい。傾斜角γを小さくしすぎると、ノズル部２５の位置が高くなってしまうからであり、傾斜角γを大きくしすぎると、駆動水管２５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００４８】
なお、第２レデューサ部２２は、同心レデューサではなく偏心レデューサ（第２偏心レデューサ部）であってもよい。この場合、駆動水噴射ノズル２１の外側に位置する側の母線２２ｂを鉛直方向に合わせ、内側に位置する側の母線２２ａを傾斜させることが好ましい。内側に位置する側の母線２２ａの鉛直方向に対する傾斜角γは、２５度以上５５度以下とすることが好ましい。これらにより、第２レデューサ部の水の流れがよりスムーズになって配管圧損をより低く抑えることができる。
【００４９】
（ノズル部）
ノズル部２５は、第２曲がり部２４の下流側端部から第２レデューサ部２２を介して延在し、吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａを先端に形成するノズル部である。また、ノズル部２５は第２レデューサ部２２の下流側端部の管径と同径の筒状部材であり、第２レデューサ部２２の下流側端部に溶接接続されている。なお、ノズル部２５と第２レデューサ部２２とは絞り加工により一体成形することもできる。また、ノズル部２５の先端部に、図２に示したような空気供給ノズル６を取り付けるなどして、空気を供給できる構造にしてもよい。
【００５０】
（実験結果）
本実施形態に係る駆動水噴射ノズル２１と比較例に係る駆動水噴射ノズルとを試作し、性能比較試験を行った。
【００５１】
駆動水噴射ノズル２１は、上流側から順に、１５０Ａの直管１１（鉛直管）、１５０Ａ・９０°エルボの第１曲がり部１２、１５０Ａ−８０Ａの第１偏心レデューサ部２３、８０Ａ・９０°エルボの第２曲がり部２４、８０Ａ−３６ｍｍの第２同心レデューサ部２２、および口径３６ｍｍのノズル部２５からなるノズルとした。
【００５２】
これに対し、比較例に係る駆動水噴射ノズルは、上流側から順に、１５０Ａの直管（鉛直管）、１５０Ａ・９０°エルボ、１５０Ａの直管（水平配置の短管）、１５０Ａ・９０°エルボ、１５０Ａ−３６ｍｍの同心レデューサ、および口径３６ｍｍのノズル部からなるノズルとした。
【００５３】
そして、試作した上記２種類の駆動水噴射ノズルの圧力損失を測定した。その結果、駆動水噴射ノズル２１によると、その圧力損失を十分に低く保つことができることがわかった。なお、本実施形態の駆動水噴射ノズル２１によると、比較例に係る駆動水噴射ノズルよりも、その吐出口１ａのレベルを少なくとも１００ｍｍ低くすることができる。
【００５４】
すなわち、本実施形態のように駆動水噴射ノズル２１の径を二段階で縮小する（絞る）ことにより、その吐出口１ａのレベルを低くしつつも駆動水管の配管圧損を十分に低く保つことができる。
【００５５】
なお、駆動水噴射ノズルの径を三段階以上に分けて縮小する（絞る）ことも検討したが、本実施形態のように二段階で縮小する（絞る）場合に比して配管圧損の大きな低下は認められなかった。一方、径の絞り回数を増加させていくと吐出口１ａのレベルは徐々に高くなる傾向にある。すなわち、吐出口１ａのレベルを低くすることも考慮すると、複数段階で径を縮小させる場合は、駆動水噴射ノズルの径を二段階で縮小させる（絞る）ことが好ましい。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【００５７】
駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルのうち、沈砂ピットの底面に対して並行させる部分を、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部とすることにより、駆動水管の配管圧損を低く保ったままで駆動水管の吐出口の位置（レベル）を低くできるのであり、すなわち、本発明は、三段階以上の複数段階で径が絞られる形態の駆動水噴射ノズルをも含む。
【符号の説明】
【００５８】
１：駆動水噴射ノズル
２：吸込管
２ａ：吸込口
３：沈砂ピット
５：駆動水管
５ａ：吐出口
６：空気供給ノズル
１０：ジェットポンプ（揚砂装置）
１２：第１曲がり部
１３：偏心レデューサ部（レデューサ部）
１４：第２曲がり部
１５：ノズル部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場やポンプ場の沈砂池に設置され、その池底に沈降した沈砂を揚砂するための揚砂装置に関する。特にジェットポンプ方式の揚砂装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場などの沈砂池から沈砂を揚砂するための揚砂装置としてはバケットコンベア方式のものが従来多用されていたが、近年、臭気対策・維持管理の簡略化・設備費低減対策などの観点から、ジェットポンプ方式の揚砂装置の採用が増加してきている。ジェットポンプ方式の揚砂装置とは、ノズル（駆動水噴射ノズル）から高圧で水を噴出させ、このとき生じる負圧を利用して沈砂の吸い込み・吐き出しをおこなう方式の揚砂装置のことをいう。
【０００３】
ここで、ジェットポンプ方式の揚砂装置に関する技術としては、例えば特許文献１に記載された技術がある。特許文献１に記載された揚砂装置（ジェットポンプ）では、砂などのポンプアップ対象物を吸い込む受管の中に、ジェット水流を噴射するジェットノズルが存在しないように、当該受管の開口端とジェットノズルの開口端とを管軸心方向において一定距離を隔てて配置している。そして特許文献１の中において、「受管の構造も簡単で、砂、夾雑物等の詰まりも少なく、受管とジェットノズルとが上記のごとく一定の間隔を隔てて対向して配設されているので装置各部の補修等を極めて容易に行うことができる」と称されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７５５３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、ジェットポンプ方式の揚砂装置では、沈砂ピットに配設されたその吸込口近傍以外の場所に位置する沈砂の吸引力は小さく、沈砂ピットに溜まった沈砂の一部しか除去することができないという問題が従来からある。ここで、前記の特許文献１に記載された技術によると、たしかに、砂・夾雑物などによる受管の閉塞を防止できるとともに装置各部の補修を容易に行うことができる。しかしながら、特許文献１に記載のジェットポンプでは、曲がりの多い駆動水管が受管の下に配設されることを避けることはできない。このため、沈砂が溜まりやすい（沈砂に対して吸引力が作用しにくい）デッドスペースが駆動水管の配設により沈砂ピットの底部に形成されてしまう。すなわち、特許文献１に記載されたジェットポンプは、従来よりもその維持管理性が向上するものとなってはいるが、一方、沈砂ピットの底部に溜まった沈砂の除去という観点からは従来よりも劣ったものとなっている。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動水管の配設により沈砂ピットの底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂の揚砂効率低下を防止することができる駆動水噴射ノズル、およびそれを備えた揚砂装置（ジェットポンプ）を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルのうち、沈砂ピットの底面に対して並行させる部分を、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部とすることにより、駆動水管の配管圧損を低く保ったままで駆動水管の吐出口の位置（レベル）を低くでき、これにより前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決するために本発明は、沈砂を固液混合状態で吸い込んで揚砂する揚砂装置の駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルであって、下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部と、前記第１曲がり部の下流側端部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部と、前記レデューサ部の下流側端部から延在し、水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部と、前記第２曲がり部の下流側端部から延在し、吸込管の吸込口に対向して開口する吐出口を先端に形成するノズル部と、を備える駆動水噴射ノズルを提供する。
【０００９】
この構成によると、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する上記レデューサ部により、駆動水管の配管圧損を低く保ったままで吐出口の位置（レベル）を低くできる。ここで、駆動水管の配管圧損を低く保てることで、その吐出口から吸込管の吸込口へ向けて噴射する駆動水管からのジェット水流の勢いは落ちない（勢いを高く保つことができる）。また、駆動水管の吐出口の位置（レベル）を低くできることで、吸込管の吸込口の位置（レベル）も低くすることができ、これにより、沈砂ピットの底面と吸込管の吸込口との間の距離を短くできる。これらにより、駆動水管を吸込管の下方に配設して沈砂ピットの底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂の揚砂効率低下を防止することができる。
【００１０】
なお、沈砂ピットの底面と吸込管の吸込口との間の距離を短くすることにより沈砂ピットのより深い位置まで吸引力がおよぶので、沈砂ピットの底部にデッドスペースがあってもなくても、より多くの沈砂を吸い込むことができる。
【００１１】
また本発明において、前記レデューサ部は、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が下方向へずれる偏心レデューサ部であることが好ましい。
【００１２】
この構成によると、駆動水管の吐出口の位置（レベル）をより低くすることができる。そのため、沈砂ピットの底面と吸込管の吸込口との間の距離をより短くすることができる。
【００１３】
さらに本発明において、前記ノズル部の先端部に取り付けられ、上方向に向かうにつれて開口径が縮小する絞り部を有する空気供給ノズルを備えることが好ましい。
【００１４】
この構成によると、当該空気供給ノズルから上向きに噴射する空気は、斜め上方に広がることが抑えられ、吸込管の吸込口中心に集中するような流れで上昇するので、圧力水の吐出口と吸込口との間およびその周辺の沈砂の層を崩しやすく、すなわち沈砂の揚砂効率低下をより防止することができる。また、空気供給ノズルからの空気の供給により、吸込管に吸引されて移送される過程で沈砂は洗浄され、かつ吸込管などの揚砂管における管内抵抗が減少し揚砂効率が向上する。
【００１５】
さらに本発明において、前記第２曲がり部と前記ノズル部との間に配置され、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する第２レデューサ部をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
この構成によると、駆動水噴射ノズルの径は二段階で縮小される（絞られる）ことになる。これより、駆動水管の配管圧損をより低く保つことができる。
【００１７】
また本発明は、その第２の態様によれば、本発明の駆動水噴射ノズルを備える揚砂装置を提供する。この揚砂装置によると、駆動水管を吸込管の下に配設して沈砂ピットの底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂の揚砂効率低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る駆動水噴射ノズルを備えた揚砂装置の側面図である。
【図２】図１の駆動水噴射ノズルまわりの拡大図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図およびＡ−Ａ断面図である。
【図４】他の実施形態に係る駆動水噴射ノズルまわりの拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、ジェットポンプ方式の揚砂装置のことを「ジェットポンプ」と呼ぶこととする。
【００２０】
（ジェットポンプの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動水噴射ノズル１を備えたジェットポンプ１０（揚砂装置）の側面図である。図２は、図１の駆動水噴射ノズル１まわりの拡大図である。図３は、図２のＢ−Ｂ矢視図およびＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のジェットポンプ１０は、沈砂ピット３の中央に配置された吸込管２と、吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａを有する駆動水管５とを備えている。駆動水管５は、吸込管２の吸込口２ａに向けて高圧水を噴射するためのものであり、その先端部に駆動水噴射ノズル１が設けられている。また、ジェットポンプ１０は、空気供給管４、圧力水ポンプ（不図示）、集砂装置（不図示）なども備えている。
【００２２】
ここで、沈砂ピット３は、下水処理場やポンプ場に設けられた沈砂池の底に形成されるものである。沈砂池とは、下水処理場やポンプ場に到達した下水が最初に流れ込むコンクリート製の池で、下水に含まれる砂および夾雑物を除去するために設けられる。水よりも比重が大きい砂は、下水をゆっくり流すことで沈砂池の底に沈み、そして集砂装置（不図示）により、沈砂ピット３に流し込まれる。
【００２３】
沈砂ピット３は、コンクリート製であり、断面視において、図１に示したように、上方が開口した台形状（下方に向かうにつれて狭くなる形状）となっている。なお、沈砂ピット３の形状は、図１に示したものに限られるものではない。例えば、断面視において、上方が開口した長方形状であってもよい。
【００２４】
（吸込管）
沈砂ピット３の中央に配置された吸込管２は、その先端の吸込口２ａから沈砂ピット３に溜まった沈砂２０を固液混合状態で吸引し、当該吸込管２に接続された沈砂移送管（不図示）を介して沈砂分離機（不図示）へ沈砂２０を排出するためのものである。吸込管２は、ステンレス製の管であり、その長手方向を鉛直方向に合わせて、沈砂ピット３の中央に配置されている。
【００２５】
（駆動水管）
図２に示すように、駆動水管５は、吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水を噴射するためのものであり、その内部を圧力水が流れる。そして、駆動水管５は、直管１１と、当該直管１１に対して溶接により接続した駆動水噴射ノズル１とを備えている。直管１１および駆動水噴射ノズル１は、いずれもステンレス製である。また、駆動水管５は、その上流側で圧力水ポンプ（不図示）に接続されている。なお、圧力水ポンプ（不図示）は、ジェットポンプ１０を構成する機器の一つである。
【００２６】
（駆動水噴射ノズル）
直管１１は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されている。そして、当該直管１１の下流側端部に溶接して取り付けた駆動水噴射ノズル１は、下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部１２と、第１曲がり部１２の下流側端部から延在し上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部１３（レデューサ部）と、偏心レデューサ部１３の下流側端部から延在し水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部１４と、第２曲がり部１４の下流側端部から延在し吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａを先端に形成するノズル部１５とを備えている。
【００２７】
ここで、直管１１、第１曲がり部１２、偏心レデューサ部１３、第２曲がり部１４、およびノズル部１５は、いずれも相互に溶接（突き合せ溶接）により接続（溶接接続）されている。図２において、溶接線をｗで示している。なお、これら部材は、相互にフランジを介して接続（フランジ接続）されてもよいし、螺合（ネジ接続）されてもよい（後述する他の実施形態においても同様）。
【００２８】
（第１曲がり部）
第１曲がり部１２は、鉛直下向きの流れを水平方向に変えるエルボ部材（９０°エルボ）であり、直管１１の下流側端部に溶接接続されている。直管１１の管径と、第１曲がり部１２の管径とは等しい。なお、直管１１は、その長手方向を鉛直方向に合わせて配管されるものに限られず、例えば、斜め下向きなどの角度で配管されるものも含まれる。この場合、第１曲がり部１２は斜め下向きの流れを水平方向に変える部材（管）であるため、当該第１曲がり部１２も９０°エルボに限られるものではなく、４５°エルボなどとなる場合もある。
【００２９】
（偏心レデューサ部）
偏心レデューサ部１３は、その長手方向が沈砂ピット３の底面に対して並行配置される部材であり、第１曲がり部１２の下流側端部に溶接接続されている。また、偏心レデューサ部１３は、第１曲がり部１２の管径から、後述する第２曲がり部１４の管径へ、駆動水管５の管径を縮小させている。ここで、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の上側の母線１３ｂと、水平線との間の傾斜角αは、３０度とされている。なお、傾斜角αは、２０度以上６０度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部１３を長くしなければならないので沈砂ピット３の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると、駆動水管５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００３０】
また、偏心レデューサ部１３の断面形状は円形であり、その開口中心は、上流側から下流側へ向かうにつれて下方向へずれている。ここで、図２において、偏心レデューサ部１３の開口中心を結ぶ線を開口中心線βとして示している。開口中心線βは、右下がりの線となっている。また、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の下側の母線１３ａが水平（沈砂ピット３の底面と平行）となる状態を維持するように、第１曲がり部１２の管径から、後述する第２曲がり部１４の管径へその管径を縮小させている。
【００３１】
なお、開口中心線βは、水平であってもよい。すなわち、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が同じ高さの同心のレデューサ部であってもよい。また、偏心レデューサ部１３の断面形状は楕円形などであってもよい（後述する他の実施形態においても同様）。
【００３２】
また、図３（ａ）に、図２のＢ−Ｂ矢視図を示したように、偏心レデューサ部１３の平面視において、その円錐台の両側の母線１３ｃ・１３ｄは、当該偏心レデューサ部１３の軸線に対して左右対称となっている（後述する他の実施形態においても同様）。
【００３３】
（第２曲がり部）
第２曲がり部１４は、水平方向の流れを鉛直上向きの流れに変えるエルボ部材（９０°エルボ）であり、偏心レデューサ部１３の下流側端部に溶接接続されている。第２曲がり部１４の管径は、第１曲がり部１２の管径よりも小さい。
【００３４】
（ノズル部）
ノズル部１５は、第２曲がり部１４の管径と同径の筒状部材であり、第２曲がり部１４の下流側端部に溶接接続されている。ノズル部１５の先端の吐出口１ａから吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水が噴射される。なお、ノズル部１５と第２曲がり部１４とは管の曲げ加工により一体成形することもできる。
【００３５】
また、ノズル部１５の先端部には、空気供給ノズル６がネジ込みまたは溶接により取り付けられている。この空気供給ノズル６は、筒状部６ａと絞り部６ｂとを有している。筒状部６ａの内径は、ノズル部１５の外径よりも大きく、絞り部６ｂは、上方向に向かうにつれてその開口径が絞られている。また、絞り部６ｂの上端は、吐出口１ａの上端よりも上方に位置する。また、筒状部６ａの側面には、空気供給管４の下流側端部が接続されている。空気供給管４には、その上流側において図示しない空気供給装置（空気圧縮機）が接続されている。空気供給ノズル６はステンレス製である。また、空気供給ノズル６の外径は、吸込管２の吸込口２ａの内径よりも小さい。また、空気供給管４は、駆動水管５に沿わせて配管されている。なお、空気供給管４に空気供給装置が接続されておらず、空気供給管４の上流側端部が大気開放されていてもよい。
【００３６】
（ジェットポンプの作動）
次に、ジェットポンプ１０の作動について説明する。
【００３７】
ジェットポンプ１の圧力水ポンプ（不図示）を起動させて、駆動水管５に圧力水を供給し、その吐出口１ａから吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水を噴射させる。噴射された圧力水は、沈砂ピット３内の沈砂２０とともに吸込口２ａから吸込管２内に吸引される。このようにして吸込管２内に吸引された沈砂２０は、当該吸込管２に接続された沈砂移送管（不図示）を経由して沈砂分離機（不図示）へ排出される。
【００３８】
ここで、駆動水管５の吐出口１ａから吸込管２の吸込口２ａに向けて圧力水を噴射させるとともに、空気供給装置（不図示）を起動させて、空気供給ノズル６から吸込管２の吸込口２ａに向けて空気を供給する。空気供給ノズル６からの空気の供給により、吐出口１ａと吸込口２ａとの間およびその周辺の沈砂２０の層が崩されやすくなって、起動初期の揚砂の助けとなる。空気供給ノズル６からの空気の供給は、圧力水ポンプ（不図示）の起動初期だけでもよいし、圧力水ポンプ（不図示）の運転中、連続して行ってもよい。図３（ｂ）に示したように、空気供給ノズル６の先端を絞っているので（絞り部６ｂ）、当該空気供給ノズル６から上向きに噴射する空気は、斜め上方に広がることが抑えられ、吸込管２の吸込口２ａ中心に集中するような流れで上昇するので、吐出口１ａと吸込口２ａとの間およびその周辺の沈砂２０の層を崩しやすく、すなわち沈砂２０の揚砂効率低下を防止することができる。
【００３９】
また、空気供給ノズル６から吸込管２への空気の供給により、吸込管２に吸引され沈砂移送管内を移送される沈砂２０は洗浄される。また、吸込管２および沈砂移送管における管内抵抗が減少し揚砂効率が向上するという効果もある。
【００４０】
また、吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａとなるように、吸込管２の下方に駆動水管５を配設することにより、沈砂ピットの底部（駆動水管５の下など）にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されてしまう。しかしながら、本実施形態のジェットポンプ１０によると、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する偏心レデューサ部１３により、駆動水管５の配管圧損を低く保ったままで吐出口１ａの位置（レベル）を低くできる。ここで、駆動水管５の配管圧損を低く保てることで、その吐出口１ａから吸込管２の吸込口２ａへ向けて噴射する駆動水管５からのジェット水流の勢いは落ちない（勢いを高く保つことができる）。また、駆動水管５の吐出口１ａの位置（レベル）を低くできることで、吸込管２の吸込口２ａの位置（レベル）も低くすることができ、これにより、沈砂ピット３の底面と吸込管２の吸込口２ａとの間の距離を短くできる。これらにより、駆動水管５を吸込管２の下方に配設して沈砂ピット３の底部にデッドスペース（沈砂が溜まりやすい場所）が形成されたとしても、沈砂２０の揚砂効率低下を防止することができる。
【００４１】
なお、沈砂ピット３の底面と吸込管２の吸込口２ａとの間の距離を短くすることにより沈砂ピット３のより深い位置まで吸引力がおよぶので、沈砂ピット３の底部にデッドスペースがあってもなくても、より多くの沈砂２０を吸い込むことができる（ジェットポンプ１運転後の沈砂２０の吸い残しを少なくできる）。
【００４２】
また、本実施形態では、偏心レデューサ部１３の側面視において、その円錐台の下側の母線１３ａが水平とるように径を縮小させているので、駆動水管５の吐出口１ａの位置（レベル）をより低くすることができている。
【００４３】
（駆動水噴射ノズルの他の実施形態）
図４は、他の実施形態に係る駆動水噴射ノズル２１まわりの側面図である。なお、図４は、前記実施形態の図２に対応する図である。以下の説明においては、前記した駆動水噴射ノズル１との相違点について主に説明することとする。前記のジェットポンプ１０を構成する部材と同一の部材については同一の符号を付している。
【００４４】
（偏心レデューサ部）
本実施形態の偏心レデューサ部２３（第１レデューサ部）と、前記の偏心レデューサ部１３との相違点は、下流側端部の管径および管の長さである。本実施形態の偏心レデューサ部２３は、前記の偏心レデューサ部１３よりも、下流側端部の管径は大きくされており、その結果、管長さは短くなっている。なお、傾斜角αに関しては、偏心レデューサ部１３と同様に３０度とされている。また、偏心レデューサ部１３と同様に、傾斜角αは２０度以上６０度以下であることが好ましい。傾斜角αを小さくしすぎると、管のレベルを下げるには偏心レデューサ部２３を長くしなければならないので沈砂ピット３の底面を広くする必要があり、一方、傾斜角αを大きくしすぎると、駆動水管２５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００４５】
なお、本実施形態によると、沈砂ピット３の底面に対して並行配置される偏心レデューサ部２３の管長さが、前記したように偏心レデューサ部１３の管長さよりも短くなるので、平面視においてよりコンパクトな駆動水噴射ノズル２１となる。
【００４６】
（第２曲がり部）
本実施形態の第２曲がり部２４と、前記の第２曲がり部１４との相違点は、管径である。本実施形態の第２曲がり部２４の管径は、第１曲がり部１２の管径よりも小さく、前記の第２曲がり部１４の管径よりも大きい。
【００４７】
（第２レデューサ部）
本実施形態の駆動水噴射ノズル２１は、第２レデューサ部２２をさらに備えている。第２レデューサ部２２は、その軸心方向が鉛直方向に配置される部材であり、第２曲がり部２４の下流側端部に溶接接続されている。また、第２レデューサ部２２は、第２曲がり部２４の管径から後述するノズル部２５の管径へ、駆動水噴射ノズルの管径を縮小させている。ここで、第２レデューサ部２２は同心のレデューサ部（同心レデューサ）である。第２レデューサ部２２の側面視において、その円錐台の母線２２ａ（２２ｂ）と軸心方向（鉛直方向）との間の傾斜角γは、２５度とされている。なお、傾斜角γは、２０度以上４０度以下であることが好ましい。傾斜角γを小さくしすぎると、ノズル部２５の位置が高くなってしまうからであり、傾斜角γを大きくしすぎると、駆動水管２５の配管圧損が大きくなってしまうからである。
【００４８】
なお、第２レデューサ部２２は、同心レデューサではなく偏心レデューサ（第２偏心レデューサ部）であってもよい。この場合、駆動水噴射ノズル２１の外側に位置する側の母線２２ｂを鉛直方向に合わせ、内側に位置する側の母線２２ａを傾斜させることが好ましい。内側に位置する側の母線２２ａの鉛直方向に対する傾斜角γは、２５度以上５５度以下とすることが好ましい。これらにより、第２レデューサ部の水の流れがよりスムーズになって配管圧損をより低く抑えることができる。
【００４９】
（ノズル部）
ノズル部２５は、第２曲がり部２４の下流側端部から第２レデューサ部２２を介して延在し、吸込管２の吸込口２ａに対向して開口する吐出口１ａを先端に形成するノズル部である。また、ノズル部２５は第２レデューサ部２２の下流側端部の管径と同径の筒状部材であり、第２レデューサ部２２の下流側端部に溶接接続されている。なお、ノズル部２５と第２レデューサ部２２とは絞り加工により一体成形することもできる。また、ノズル部２５の先端部に、図２に示したような空気供給ノズル６を取り付けるなどして、空気を供給できる構造にしてもよい。
【００５０】
（実験結果）
本実施形態に係る駆動水噴射ノズル２１と比較例に係る駆動水噴射ノズルとを試作し、性能比較試験を行った。
【００５１】
駆動水噴射ノズル２１は、上流側から順に、１５０Ａの直管１１（鉛直管）、１５０Ａ・９０°エルボの第１曲がり部１２、１５０Ａ−８０Ａの第１偏心レデューサ部２３、８０Ａ・９０°エルボの第２曲がり部２４、８０Ａ−３６ｍｍの第２同心レデューサ部２２、および口径３６ｍｍのノズル部２５からなるノズルとした。
【００５２】
これに対し、比較例に係る駆動水噴射ノズルは、上流側から順に、１５０Ａの直管（鉛直管）、１５０Ａ・９０°エルボ、１５０Ａの直管（水平配置の短管）、１５０Ａ・９０°エルボ、１５０Ａ−３６ｍｍの同心レデューサ、および口径３６ｍｍのノズル部からなるノズルとした。
【００５３】
そして、試作した上記２種類の駆動水噴射ノズルの圧力損失を測定した。その結果、駆動水噴射ノズル２１によると、その圧力損失を十分に低く保つことができることがわかった。なお、本実施形態の駆動水噴射ノズル２１によると、比較例に係る駆動水噴射ノズルよりも、その吐出口１ａのレベルを少なくとも１００ｍｍ低くすることができる。
【００５４】
すなわち、本実施形態のように駆動水噴射ノズル２１の径を二段階で縮小する（絞る）ことにより、その吐出口１ａのレベルを低くしつつも駆動水管の配管圧損を十分に低く保つことができる。
【００５５】
なお、駆動水噴射ノズルの径を三段階以上に分けて縮小する（絞る）ことも検討したが、本実施形態のように二段階で縮小する（絞る）場合に比して配管圧損の大きな低下は認められなかった。一方、径の絞り回数を増加させていくと吐出口１ａのレベルは徐々に高くなる傾向にある。すなわち、吐出口１ａのレベルを低くすることも考慮すると、複数段階で径を縮小させる場合は、駆動水噴射ノズルの径を二段階で縮小させる（絞る）ことが好ましい。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【００５７】
駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルのうち、沈砂ピットの底面に対して並行させる部分を、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部とすることにより、駆動水管の配管圧損を低く保ったままで駆動水管の吐出口の位置（レベル）を低くできるのであり、すなわち、本発明は、三段階以上の複数段階で径が絞られる形態の駆動水噴射ノズルをも含む。
【符号の説明】
【００５８】
１：駆動水噴射ノズル
２：吸込管
２ａ：吸込口
３：沈砂ピット
５：駆動水管
５ａ：吐出口
６：空気供給ノズル
１０：ジェットポンプ（揚砂装置）
１２：第１曲がり部
１３：偏心レデューサ部（レデューサ部）
１４：第２曲がり部
１５：ノズル部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈砂を固液混合状態で吸い込んで揚砂する揚砂装置の駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルであって、
下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部と、
前記第１曲がり部の下流側端部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部と、
前記レデューサ部の下流側端部から延在し、水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部と、
前記第２曲がり部の下流側端部から延在し、吸込管の吸込口に対向して開口する吐出口を先端に形成するノズル部と、
を備えることを特徴とする、駆動水噴射ノズル。
【請求項２】
前記レデューサ部は、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が下方向へずれる偏心レデューサ部であることを特徴とする、請求項１に記載の駆動水噴射ノズル。
【請求項３】
前記ノズル部の先端部に取り付けられ、上方向に向かうにつれて開口径が縮小する絞り部を有する空気供給ノズルを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の駆動水噴射ノズル。
【請求項４】
前記第２曲がり部と前記ノズル部との間に配置され、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する第２レデューサ部をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の駆動水噴射ノズル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の駆動水噴射ノズルを備える揚砂装置。
【請求項１】
沈砂を固液混合状態で吸い込んで揚砂する揚砂装置の駆動水管の先端部に設けられる駆動水噴射ノズルであって、
下方向への流れを水平方向に変える第１曲がり部と、
前記第１曲がり部の下流側端部から延在し、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小するレデューサ部と、
前記レデューサ部の下流側端部から延在し、水平方向への流れを上方向に変える第２曲がり部と、
前記第２曲がり部の下流側端部から延在し、吸込管の吸込口に対向して開口する吐出口を先端に形成するノズル部と、
を備えることを特徴とする、駆動水噴射ノズル。
【請求項２】
前記レデューサ部は、上流側から下流側へ向かうにつれて開口中心が下方向へずれる偏心レデューサ部であることを特徴とする、請求項１に記載の駆動水噴射ノズル。
【請求項３】
前記ノズル部の先端部に取り付けられ、上方向に向かうにつれて開口径が縮小する絞り部を有する空気供給ノズルを備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の駆動水噴射ノズル。
【請求項４】
前記第２曲がり部と前記ノズル部との間に配置され、上流側から下流側へ向かうにつれて径が縮小する第２レデューサ部をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の駆動水噴射ノズル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の駆動水噴射ノズルを備える揚砂装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−９０８８８（Ｐ２０１０−９０８８８Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５９８７８（Ｐ２００９−５９８７８）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
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