JPS60213625A - 推力発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体や固形物等の被搬送物を吸上げるだめの吸
上管と、この吸−に管と同心状に接続連通した、被搬送
物を搬送するための搬送管と、該両管の接続段部に高川
流体を噴射させて被搬送物に推力を与えたり、または船
体等を推進させるだめの噴射口とを備えた推力発生装置
に関する。

この種類のＪｌｌｊ力発生装置は既に種々のものが公知
である。従来より水、ヘドロ等の液体や砂利、石、廃棄
物等の固形物を吸１−搬送するための駆動源として高速
ジェットポンプが用いられている。

、これらの高速ジェットポンプの場合、被搬送物に推力
を与える駆動力として高圧液体を利用しており、この高
圧液体は通例は吸−１−管と搬送管の接続部で管内に挿
入された噴射ノズルから噴射される。この時吸−Ｌ　Ｗ
ｔ’側に発生する負圧にＪ二つて被搬送物が吸−ヒげら
れ、噴射された液体と混合して搬送される。この場合噴
射される高圧液体の圧力を過度に高めると、吸−Ｌ管内
の圧力低下に伴なってキャビテーションが発生ずる。そ
こで両管の接続部近傍に小さな空気吸引口を設けて外気
を吸引し、キャビテーションの発生を防止すると共に推
進効率の向上を図っているものもある。

しかしながら、これらの高速ジェットポンプでは駆動力
として用いられる高圧液体は噴射後吸上げられた被搬送
物と混合して急速に運動エネルギーを失ない、管内摩擦
抵抗のためさらに流速が低下し、そのため質量の増大し
た被搬送物はさらに駆動液体を必要とするという悪循環
が発生する。

また、被搬送物と同時に大気を吸引すれば、キャビテー
ションの防止と引換えに駆動液体の吸引エネルギーは両
者に二分され、１００％被搬送物へ駆動エネルギーを転
換することができない。

さらに、管内に挿入された噴射ノズルはそれ自体が”ノ
ド部”であり、被搬送物の流れに対する大きな抵抗とな
るため、これを避ける方法として吸」１管と搬送管をＬ
字状に接続し、その接続部の管外にノズルを設けた推力
発生装置が既に提案されている。しかし、この場合も両
管がＬ字状に折曲していることによる流れに対する抵抗
は相当大きく、両管が直線状に接続されているのが望ま
しいことは言うまでもない。

本発明の目的は上述のような従来０月（ｐ力発生装置の
欠点を除去し、推進効率にすぐれ、大きな推力を発生す
ることのできる推力発生装置を提供するにある。

そこで本発明の特徴とするところは、該搬送管を吸上管
よりも大径とし、その接続段部に吸」１管と同心状に高
圧液体用噴射口と、吸−１−管の外側でかつ該噴射口の
内側に吸１―管と同心状の高圧気体用噴射口とを設け、
かつ１１ｉｆ記両噴射口それぞれの噴射方向を互いにへ
Ｖ・行となるように配設したことにある。

以下に添付図を診照して本発明の実施例について詳述す
る。

第１図は本発明による（１を力発生装置の縦方向中央断
面図である。図において、電は被搬送物を吸上げるため
の吸」１管であり、図示省略したがその左側端は被搬送
物に連通している。搬送管２にはこれより小径の吸上管
曹が内挿状にその接続段部で接続筒４を介して同一中心
線−１−に接続連通している。

この接続筒４はその外周に外嵌挿された搬送管２の端部
に螺着その他の適当な手段で固定され、さらにこの接続
筒４と吸上管１の間に高圧流体を噴射させるためのノズ
ル体３が挿入されている。

該ノズル体３はその右端に高圧液体用噴射口５及び吸上
管１の外側で高圧液体用噴射口５の内側　′に吸上管と
同心状の環状の高圧気体用噴射口６と　□を有する。高
圧気体用噴射口６はノズル体３の中央に形成した環状連
通部７′を介して接続筒４の周上に設けられた高圧気体
供給ロアに連通している。

また高圧液体用噴射口５は該高圧気体用噴射口６の外側
に適宜間隔で設けた複数個の導通孔から成り、その流入
側は図示の如くテーパ状に拡開させてあり、しかも接続
筒４の周上に設けた高圧液体供給口８に連通している。

ノズル体３はその左端が吸上管１の右端からその内部に
一定の長さＸだけ突入している。この吸−に管１の右端
に対して、高圧液体用噴射口５は一定の長さＢだけ離れ
たノズル体３の右端で開口しており、また高圧気体用噴
射口６も同じ端面に開口している。このノズル体３の右
端から一定の長さＡの所で高圧気体用噴射口６は環状連
通部７′に接続している。

なお、高圧液体用噴射口５は図示省略したが、第２図に
示すような高圧気体用噴射口の外側に適宜間隔で設けた
複数個の導通孔に代えて、高圧気体用噴射口と同様に環
状に形成してもよく、反対に環状の高圧気体用噴射口６
は高圧液体用噴射口と同様に複数個の導通孔として形成
してもよい。

次に上記構成の本装置の作用、効果について説明する。

高圧液体供給口８から導入される高圧液体（例えば水、
海水）は接続筒４の内部を通ってノズル体３に達し、こ
のノズル体３に複数個設けられた高圧液体用噴射口５の
それぞれを通って搬送管２内に噴射される。同時に、高
圧気体供給ロアから送られる高圧気体も環状連通部７′
を通り、高圧気体用噴射口６から同様に搬送管２内に噴
射される。

この時それぞれの噴射口は同心状に形成されているから
、それぞれの噴射流は高圧気液平行二層流として形成さ
れ、そして該噴射流は吸上管の軸方向と平行に噴出され
るから、前記二層流は一定距離の間そのま＼の形状を維
持しつつ、次第に吸上げられた被搬送物と合流混合する
。この場合、高圧気体は前記連通部７′で方向を変え、
吸上管（又は搬送管）の軸方向に噴射口６より噴射され
るが、前記底部より噴射口６までの間に一定長さＡの整
流部があるためこの間で整流された後噴射される。

同様に高圧液体も接続筒３内の各流路中に一定長さくＸ
−Ｂ　）の整流部があるためこの間で整流された後噴射
される。各噴射口５．６を出た後も、これらの流体の流
れはその最外側を搬送管２の内壁に囲まれているから、
多方向に拡散することなく、前述した高圧気液平行二層
流がそのま＼持続されつつ突止する。従って、噴射流と
の混合がスムースに行なわれるため、混合後の過流発生
等が抑制されて運動エネルギーのロスが減少する。

このためそれぞれの噴射口から流出する高圧流体は搬送
管内を突止してその噴射流層内部に極めて大きな負圧力
（吸上方）を生じ、その作用により吸引された被搬送物
である水、ヘドロ、土砂等は略円筒状の噴射流層内を何
ら抵抗を受けることなく高速度で搬送される。また例え
ば該装置を船体等の推進装置として用いる場合、吸１〕
管が水中；　：：工ニニ：二劇言ニア＝Ｊ１：二：力て
二：：、□　吸上管が水」二にあるときにも同様に吸気
される空気と上記高圧気液二相流との突止による反作用
により推進力を得ることができる。

第３図及び第４図は本発明による推力発生装置、の第二
実施例を示す。この実施例の構造は第−実□　施例のも
のと比較して、高圧気体用噴射口６′を高圧液体用噴射
口５の外側に同心状にさらに設けた点のみが相違し、そ
の他の点では原則と１７で同一の構成から成る。

この高圧気体用噴射口６′を設けたので、この実施例に
よる高圧噴射流は気液気の三層流として形成され、その
最外側は気流層であるから搬送管内での管内摩擦抵抗が
減少し、第一の実施例のものよりさらに効率のよい大き
な推力が得られる。

第５図は第三実施例の推力発生装置の主要部縦面図を示
す。第一、第二実施例と同じ部材には同じ部材番号を付
しである。図において、２は被搬送物を矢印Ｓ方向に搬
送する短尺状の搬送管であって、被搬送物入口側の端部
が幅広のフランジ部９とされると共に、該フランジ部９
の内周面には雌ネジ１０が形成され、他方、被搬送物出
口側の端部には、ボルト挿通孔１１を有するフランジ部
１２が形成されている。しかして、該搬送管２の出口側
端部に、図示省略の他の搬送管が絞り状の接続用搬送管
Ｉ３を介して接続される。即ち、接続用搬送管１３は、
一端側フランジ部１４において搬送管１のフランジ部１
２に図示省略のボルト・ナツトにて接続されると共に、
他端側フランジ部Ｉ５において他の搬送管のフランジ部
に図示省略のボルト・ナツトにて接続される。このよう
にして接続用搬送管１３は交換自在である。

４は高圧液体供給口８と高圧気体供給ロアを周」二に有
する接続筒であって、一端側外周面には、上記搬送管２
の雌ネジ１０に螺合可能な雄ネジ１６が形成され、他端
側には、内向きのフランジ部１７が形成されて、−１ユ
記高圧気体供給ロアが雄ネジ１６部寄りに、また上記高
圧液体供給口８がフランジ部１７寄りに夫々設けられて
いる。また、フランジ部１７には、後述の吸」１管１を
固定するための固定機構１日が設けられ、該固定機構１
８は吸−Ｌ管１の外周面に当接する押し片１９と、該押
１７片１９を上記外周面に押し伺けるボルト部材２０か
らなる。２１は０リング等のシール材、２２は接続筒４
のフランジ部１７側端面にビス２３にて取付けられた取
付板であり、接続筒４と同軸上にフランジ部１７内径よ
りも若干大きい吸り管−の挿通孔２４を有すると共に、
周縁部の数箇所に取伺孔２５を有する。

しかして上記吸−Ｌ管１は搬送管２よりも小径であって
、接続筒４．のフランジ部１７に軸方向スライド自在に
嵌合し、接続筒４に内挿状として固定機構１日にて固定
される。また吸」１管１の吸込み側端部外周には接続用
フランジ部２６が形成されおり、該フランジ部２６によ
り図示省略の所定の管体又は装置等に接続される。

２７は高圧液体供給口８に連通して高圧液体を搬送管２
内へ噴射する液体用ノズル体、２８は高圧気体供給ロア
に連通して高圧気体を搬送管２内へ噴射する気体用ノズ
ル体である。上記液体用ノズル体２７は吸上管ｌをスラ
イド自在に嵌合する中心孔２９を有し、かつ吸上管電と
の間に段部（資）が形成され、その噴射口５は第６図に
示す如くノズル体２７内部に等間隔で多数設けられてい
る。

なお、噴射口５は軸心と平行で、高圧液体供給口８から
の高圧液体は環状通路３を介して該噴射口５から被搬送
物の搬送方向Ａに向けて円環状に噴射される。そして、
該液体用ノズル体２７は接続筒４の内周面に形成された
第１段部３Ｉに雄ネジ６側端部から嵌入係止される。

また、上記気体用ノズル体２８はリング状で、その外径
は液体用ノズル体２７の段部３０内径よりも小さく、か
つ吸上管１の外周に嵌装される。

しかして、気体用ノズル体２８は液体用ノズル体２７の
段部３０．ｌ！：の間に円環状に連続するスリット状の
噴射口６を形成し、該噴射口６は軸心０と平行でかつ液
体用ノズル体２７の噴射口５よりも小径側に位置し、高
圧気体供給ロアからの高圧気体は環状通路７′を介して
該噴射口６から搬送方向Ｓに向けて円環状に噴射される
。

なお、液体用ノズル体２７及び気体用ノズル体２日は接
続筒４に対して抜き挿し自在な嵌合とされ、噴射口５．
６の径（又は数）等は異なる種々のノズル体２７又は２
８に取り換え可能である。

また、両ノズル体２７．２８の組み込み状態における接
続筒４からの抜は止めは、搬送管２の前端の肩部３３が
液体用ノズル体２７に当接乃至圧接し、そして吸−Ｌ管
１の外周にねじ３４により螺合せしめた気体用ノズル体
２８にその後方にねじ込んだストッパー３５を当接する
ように設けることによって行なわれる。

この実施例の作動原理は第一、第二実施例のもめと原則
として同じであるが、次のような作用効果が付加されて
いる。

吸上管１の先端部３６が図示の如く両ノズル体２７．２
８より突出状となるように、該吸上管層を固定機構１８
により固定すれば、該先端部３６と搬送管２との間に生
ずる負圧力により高圧液体の噴射流がより加速される。

また、ノズル体２７．′２８は、接続筒４と搬送管２と
の接続を外し、吸−に管冨を後退させることにより取外
すことができ、該ノズル体２７．２８の何れか一方又は
双方を異なる他のものと交換することができる。さらに
、接続用搬送管１３も絞り量の異なる他のものと必要に
応じて適宜交換され、該絞り量の程度によって搬送力を
種々変更可能である。勿論、該接続用搬送管１３は平行
管であっても良い。

なお、液体用ノズル体２７の噴射口５の形状、配設位置
、配設数等は同一機能を有する限り変更自由であると共
に、気体用ノズル体２７の噴射口６を周方向に分割状と
するも自由であり、さらには、該噴射口６を液体用ノズ
ル体２７の噴射口５と同様、ノズル体２８自体に貫通孔
を一定間隔置きに多数貫設して構成しても良い。この場
合、気　□体用ノズル休２８は液体用ノズル休２７の外
周段部３０に対して嵌脱自在な嵌合とする。

上述したようにこの実施例では、高圧液体供給口８と高
圧気体供給ロアとを周上に有する接続筒４を、搬送管２
の端部に着脱自在に接続すると共に、該接続筒４に該搬
送管２よりも小径の吸上管１を内挿状として軸心Ｏ方向
にスライド調整自在に接続し、さらに該高圧液体供給口
８に連通して高圧液体を該搬送管２内で被搬送物の搬送
方向Ｓに向けて環状に噴射する液体用ノズル体２７と、
；、該高圧気体供給ロアに連通（、て吸引管と高圧液体
用噴射口との間に高圧気体を搬送管２内へその搬で　送
方向Ｓに向けて環状に噴射する気体用ノズル休２８とを
、吸上管１と接続筒４の間で着脱交換自在に装着したか
ら、第一実施例の場合に得られると同様な効果に加えて
液体用ノズル体２７と気体用ノズル体２日は、接続筒４
と搬送管２との接続を外しかつ吸上管１を後退させるこ
とにより接続筒４から取り外して、噴射口５．６′等の
異なる他のものと容易に交換することができ、従って、
被搬送物の種類や搬送量等の条件に応じて推力発生状態
を種々変更できる。

以上詳述した通り、本発明によると、高圧流体には高圧
液体と高圧気体とが用いられ、高圧液体を中心としてこ
の高圧液体を環状に包み込むような形で高圧気体が噴射
され、しかもその噴射方向がそれぞれ互いに平行である
ため噴射後もそのま＼の形状を保持しつ一突止する。こ
のため噴射された高圧流体は、その吸引力によって吸上
げられる被搬送物の流れと平行を保ちつ一混合がスムー
スに行なわれ、従って混合の際に失なわれる運動エネル
ギーのロスを最小限に抑さえてそのエネルギーの大部分
が被搬送物に対する吸引力及び推力に変換される。従来
の高圧液体のみによる噴射では、混合による運動エネル
ギーのロスが大きく、混合後に低速となった駆動液その
ものを駆動するための推力がさらに必要であるため吸引
力がそれだけ減少するのに対して、本発明による推力発
生装置では高圧液体と高圧気体を同時に噴射するため一
１―記吸引力の減少分がカバーされ、両者の相乗効果に
より非常に大きな推力が得られる。即ち、高圧気体の搬
送管内の実走により生じた負圧力（吸上方）との相乗効
果により、高圧液体の噴射流ｊ　送管内を実走してその
噴射流層内部に極めて大きな負圧力（吸−１〕力）を生
じること＼なるのである。

１　、：ニニシ：ｒＴＭ　”−＊　”：’ＩＩ　：：　
＃ｉｆ　＊　ｍ　：フ：：、Ｅ、　Ｉ：、Ｌ。

干　被搬送物の流れに抵抗となるものは何もない。従゛
　って与えられる高圧流体のエネルギーは程んど全て被
搬送物を吸引、搬送するのに転換できることになる。

さらに、駆動流体として高圧気体を噴射させて′　いる
ので、局部的な圧力低下、即ちキャビテーションの発生
も同時に防止できる。

・　勿論本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、例えば高圧液体用噴射口及び高圧気体用噴射口の
形状、配設位置、配設数等は同一機能を有する限り、本
発明の範囲内で目的、用途に応・　じて自由に変形する
ことができる。さらに使用する液体及び気体は各々水及
び空気に限らず、同一機能を有する限りどんなものでも
使用できる。従って本発明による推力発生装置はその応
用範囲が広く、極めて汎用性に富む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による推力発生装置の第一実施例の縦方
向中央断面図、第２図は矢印Ｉ−■から見た断面図、第
３図は第二実施例の縦方向中央断面図、第４図は矢印１
−１から見た断面図、第５図は第三実施例の縦方向中央
断面図、第６図は矢印ト１から見た断面図である。 １・・・吸上管、２・・・搬送管、３・・・接続筒、４
・・・外筒、５・・・高圧液体用噴射口、６・・・高圧
気体用噴射口、７・・・導管 特許出願人　毛　塚　利　昭 同　代理人　鎌　１）　文　二

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被搬送物を吸上げるための吸上管と、この吸上管
   と同心状に接続連通した、被搬送物を搬送するための搬
   送管と、該両管の接続段部に高圧流体を噴射させて被搬
   送物に推力を与えるための噴射口とを備えた推力発生装
   置において、該搬送管を吸上管より大径とし、その接続
   段部に吸上管と同心状に高圧液体用噴射口と、吸上管の
   外側でかつ該噴射口の内側に吸上管と同心状の高圧気体
   用噴射口とを設け、かつ前記両噴射口それぞれの噴射方
   向を互いに平行となるように配設したことを特徴とする
   推力発生装置。
2. （２）前記高圧液体用噴射口の外側にさらに高圧気体用
   噴射口を設け、それぞれの噴射方向が互いに平行となる
   ように配設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の推力発生装置。
3. （３）　前記接続段部として高圧液体　供給口と高圧気
   体供給口とを周上に有する接続筒を、搬送管の端部に着
   脱自在に接続、形成すると共に、該接続筒に搬送管より
   も小径の吸上管を内挿状として軸線方向にスライド調整
   自在に接続し、さらに該高圧液体供給口に連通して高圧
   液体を搬送管内で被搬送物の搬送方向に向けて環状に噴
   射する液体用ノズル体と、該高圧気体供給口に連通して
   吸引管と高圧液体用噴射口との間に高圧気体を搬送管内
   へその搬送方向に向けて環状に噴射する気体用ノズノに
   体とを、吸上管と接続筒の間で着脱交換自在に装置した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の推力発
   生装　置。
4. （４）　前記高圧液体用噴射口の外側に、高圧気体供給
   口と連通する高圧気体用ノズル体を吸上管と接続筒との
   間で着脱交換自在に装着したことを特徴とする特許請求
   の範囲第３項に記載の推力発生装置。