JPH0861297A - 揚水筒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来公知の揚水筒に簡単な設備を付加するこ
とにより、大幅に循環水量を増大することが可能な揚水
筒を提供する。 【構成】 筒体１の下端部に間欠空気揚水装置３を設置
し、筒体１の下端にチェーン４を介して重錘５を固着し
て水底６に係留する。筒体１の上部に固定した浮子２と
重錘５で筒体１を直立させる。筒体１の上端部に揚水筒
の筒径よりやや径大の外筒７を、その上端が揚水筒上端
より上位にあるように同心状に付設している。外筒７の
下部はその下端部に向けて漸次径大となるフレア状であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大量の水を揚水するこ
とを目的とした揚水筒に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、湖、沼、池、ダム又は湾内などの大量水を上下循環
させる装置として、例えば特公平３−４６６７９号公報
には、図３に示すような間欠空気揚水装置が開示されて
いる。同図を説明すると、筒体１１の下部外側に空気室
１２を装着し、筒体１１の下端にチェーン１３を介して
重錘１４を固着して水底１５に定着し、筒体１１の上端
外側に浮室１６を設け、前記重錘１４と浮室１６によっ
て筒体１１を直立させる。空気室１２は、筒体１１の外
側に内筒１７と外筒１８を所定間隙を保って遊嵌し、前
記内外筒１７、１８の中間部に仕切筒１９を設けて空気
室１２が構成されている。外筒１８の上端と内筒側壁と
の間に設けた頂板２０からホース２１を介して加圧空気
を矢示２２のように供給すると、空気は空気室１２の上
部内側へ溜まるので、空気室内の水位は矢示２３のよう
に逐次低下する。

【０００３】このようにして水位が内筒下側壁部に設け
た貫通孔２４に達すると、空気室内の空気は矢示２５、
２６、２７のように、外筒１８と仕切筒１９、仕切筒１
９と内筒１７および内筒１７と筒体１１との間を通過し
て矢示２８のように筒体１１内に入り、気泡弾２９とな
って筒体内を上昇し、逐次加速して筒体上端から放出さ
れる。この場合、気泡弾の外側は筒体内壁に摺接してい
るため、浮力による上昇はそのまま筒体内の揚水力に転
化されるので、速やかに揚水は加速される。

【０００４】このように構成される従来の揚水筒の筒径
は１０〜８０cm位のものが一般的に使用されており、さ
らに大径（例えば、筒径１ｍ）になると、気泡弾がまと
まらず、却って揚水効率が低下することが知られてい
る。実際の循環水量としては、直径５０cm、長さ１０ｍ
の揚水筒１基で２〜６万トン／日の水を循環できるの
で、係る揚水筒によれば、５０〜１００万トン規模の貯
水池の水を循環しうると言われている。揚水筒を複数本
並立使用した場合には、単一の揚水筒による上記循環量
より揚水能力を向上させることは可能であり、揚水筒の
数も１０基程度なら管理上問題はないが、数十基ともな
ると、その管理は極めて煩雑になるという問題がある。

【０００５】従って、揚水筒の数の増加を抑制しつつ、
しかも循環水量を大幅に増加しうる揚水装置が要望され
ている。

【０００６】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来
公知の揚水筒に簡単な設備を付加することにより、大幅
に循環水量を増大することが可能な揚水筒を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の要旨は、下端を水底へ係留し、上部に浮子
を固定し、下端部に空気の吐出口を有する揚水筒におい
て、該揚水筒上端部に揚水筒の筒径よりやや径大の外筒
を、その上端が揚水筒上端より上位にあるように同心状
に付設したことを特徴とする揚水筒を第一の発明とし、
上記第一の発明において、外筒下部がその下端部に向け
て漸次径大となるフレア状であることを特徴とする揚水
筒を第二の発明とする。

【０００８】

【作用】揚水筒径よりやや径大の外筒を揚水筒上端部に
付設することにより、揚水筒中央部からの上昇流に同伴
する流れを誘発させ、循環水量を大幅に増加することが
できる。外筒下部をその下端部に向けて漸次径大となる
フレア状とすることにより、同伴流の吸込抵抗を低減
し、スムーズに同伴流が誘起される。かくして、対象と
する水域の下層から上層までの全層がすべて撹拌される
までの全撹拌時間を同伴流がない場合に比して短縮する
ことが可能になる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１に基づいて説明
する。図において、筒体１の上部に浮子２を固定し、筒
体１の下端部に間欠空気揚水装置３を設置し、筒体１の
下端にチェーン４を介して重錘５を固着して水底６に係
留し、重錘５と浮子２によって筒体１を直立姿勢に保持
する。７は筒体１の直径よりやや径大の外筒であって、
その上端は筒体１の上端より上位にあり、筒体１に同心
状に付設されている。外筒７の下部は、その下端部に向
けて漸次径大となるフレア状である。８は加圧空気を供
給するホースであり、９は索条１０により重錘５と外筒
７に接続されたブイである。

【００１０】次に、係る構成の揚水筒による揚水量を測
定した。なお、この揚水筒の内径Ｄは４００mm、高さＨ
は７８００mm、外筒７の下端部の内径Ｃは８００mmであ
る。

【００１１】図２の揚水筒は、外筒７を有しない点を除
けば実質的に図１のものと同じ形状であり、まずこの揚
水筒について、間欠空気揚水装置３により間欠的に揚水
しながら電磁流速計（図示せず）を用いて筒体１の上端
部の上昇流の流速を測定した。その結果、約１００cm／
sec の値を得た。

【００１２】そして、図１の揚水筒について、間欠空気
揚水装置３により間欠的に揚水しながら、外筒７の下端
部の円周方向４ヵ所において電磁流速計を用いて同伴流
の流速を測定した結果、４ヵ所の平均値として約１５cm
／sec の値を得た。筒体１の断面積はπ／４×（４００
mm）² ＝０．１２６ｍ² であり、外筒７の下端部の円形
断面から筒体１を除いたドーナツ状の円環部分の断面積
は、π／４〔（８００mm）² −（４００mm）² 〕＝０．
３７７ｍ² であるから、筒体１内を上昇する主循環流と
外筒７内を上昇する同伴流の流量は、それぞれ、次のよ
うな値となる。

【００１３】主循環流の流量＝０．１２６ｍ² ×１００
cm／sec ＝７．５６ｍ³ ／min 同伴流の流量＝０．３７７ｍ² ×１５cm／sec ＝３．３
９ｍ³ ／min すなわち、同伴流の流量は主循環流の流量の４４．８％
を占める。

【００１４】このように、外筒という簡単な設備を付加
するだけで循環水量を大幅に増加することができる。な
お、揚水装置は間欠式でなく、連続式を採用することも
可能である。この場合は、揚水筒下端部に多孔板又は多
孔管を有する散気装置を具備すればよい。

【００１５】上記のように同伴流を生じさせる外筒７の
各寸法は以下のような範囲とするのが好ましい。 (1) 内径Ｗ 同伴流の流量は筒体内の主循環流の流量を超えることは
ないので、外筒通過中の摩擦や渦流れ等による損失水頭
を抑制する観点から、内径がＷである外筒７の円形断面
から内径Ｄの筒体１を除いた円環部分の断面積は、内径
Ｄの筒体１の断面積と同等程度が好ましい。すなわち、
Ｗ＝２^1/2 Ｄ程度とするのが好ましいが、外筒施工上の
便宜を考えれば、Ｗ＝１．３〜１．５Ｄ程度がより現実
的な範囲である。

【００１６】(2) 筒体１上端よりの外筒７の高さＬ 筒体１上端よりの外筒７の高さＬは、上昇噴流（気泡を
含有する循環流）の範囲内に存在するのが好ましいが、
Ｌを大きくしすぎると、上昇噴流の影響を直接に受けて
損失水頭が増大する。一方、上昇噴流の拡がり角度は約
１２°であると言われている。そこで、（Ｗ−Ｄ）／２
＝ｂとすれば、ｂ／Ｌ＝ｔａｎ１２°、すなわち、Ｌ＝
４．７ｂ程度とするのが好ましい。

【００１７】(3) 外筒の全高Ｌ₀ 外筒の全高Ｌ₀ を大きくすれば、より下層の部分から同
伴流を生ぜしめることができる。しかし、Ｌ₀ の大きさ
と同伴流量とは比例関係になく、徒にＬ₀を大きくする
ことは設備コスト的に不利になるだけである。すなわ
ち、同伴流を生じさせるために、外筒の内径Ｗが筒体の
内径Ｄより大きく、外筒の先端が筒体上端より一定値
（本実施例ではＬ）だけ突出していれば十分であって、
極端な場合として、Ｌ₀ ＝Ｌでも同伴流を生じさせるこ
とができる。なお、Ｌ₀が大きくなるほど同伴流を生じ
させる影響域が広がるので、対象水域の全層がすべて撹
拌されるまでの全撹拌時間をより短縮することが可能に
なる。図１に示すように、外筒７の下部がその下端部に
向けて漸次径大となるフレア状であれば、同伴流の吸込
抵抗が低減され、スムーズに同伴流を上昇させうるとい
う効果が期待できる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、既存の揚水筒の上端吐
出口付近にやや径大の外筒を付設するという簡単な設備
構成により、大幅な揚水量の増加を達成することができ
る。その結果、対象とする水域の全層がすべて撹拌され
るまでの全撹拌時間を短縮することが可能になる。ま
た、外筒下部をその下端部に向けて漸次径大となるフレ
ア状とすることにより、同伴流の吸込抵抗を低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の揚水筒の使用状態を説明
する図、図１（ｂ）は本発明の揚水筒の断面図である。

【図２】図２は図１の揚水筒から外筒を除いたものを示
す図である。

【図３】従来の間欠空気揚水装置の断面図である。

【符号の説明】

１…筒体 ２…浮子 ３…間欠空気揚水装置 ４…チェーン ５…重錘 ６…水底 ７…外筒 ８…ホース ９…ブイ １０…索条 １１…筒体 １２…空気室 １３…チェーン １４…重錘 １５…水底 １６…浮室 １７…内筒 １８…外筒 １９…仕切筒 ２０…頂板 ２１…ホース ２２、２３、２５、２６、２７、２８…矢示 ２４…貫通孔 ２９…気泡弾

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端を水底へ係留し、上部に浮子を固定
   し、下端部に空気の吐出口を有する揚水筒において、該
   揚水筒上端部に揚水筒の筒径よりやや径大の外筒を、そ
   の上端が揚水筒上端より上位にあるように同心状に付設
   したことを特徴とする揚水筒。
2. 【請求項２】 外筒下部がその下端部に向けて漸次径大
   となるフレア状であることを特徴とする請求項１記載の
   揚水筒。