JP2006029120A - 着脱式送水装置及び着脱式送水装置の設置方法 - Google Patents

着脱式送水装置及び着脱式送水装置の設置方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 水槽内に設置された配管と、この配管に着脱自在に装着される流体機械とを備えた着脱式送水装置において、水槽の蓋の開口を小さくし、または、着脱式送水装置の設置面積の低減を図る。
【解決手段】 配管20には、上下方向に延びる案内棒11が固定されている。案内棒11の下側には、湾曲部11aが形成されている。水中ミキサ10には、案内棒11と係合するローラ5a〜5cを有する案内部材4が設けられている。水中ミキサ10が案内棒11に沿って吊り降ろされると、水中ミキサ10の姿勢は傾斜姿勢から水平姿勢に変更され、水中ミキサ10の羽根車2が配管20の内部に収容される。配管20の開口端には、羽根車用ケーシング25が形成されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、配管と当該配管に対して着脱自在な流体機械とを備えた着脱式送水装置及びその設置方法に関する。
従来より、例えば汚水処理等の分野において、水槽内に設置された配管と、この配管の流入口又は流出口の外側に取り付けられた流体機械(例えば、水中ミキサや水中ポンプ等)とを備えた送水装置が知られている。流体機械が配管の流入口に取り付けられている場合には、流体機械が水中で作動することによって、水槽内の水が配管内に導入される。そして、配管内に導入された水は、当該配管を通じて水槽内に戻されるか、あるいは水槽外に排出される。一方、流体機械が配管の流出口に取り付けられている場合には、流体機械が水中で作動することによって、配管内の水が流体機械によって吸引され、当該配管から水槽内に供給される。
ところで、流体機械の据え付け及びメンテナンスの容易化を図るため、流体機械を配管に対して着脱自在に構成することも多い。例えば、下記特許文献1〜3に開示された装置では、水槽内に上下方向に延びる案内棒を設け、流体機械をこの案内棒に沿って配管の流入口付近まで吊り降ろすことにより、配管に対する流体機械の自動装着を可能としている。上記装置では、メンテナンスの際には、流体機械を案内棒に沿って吊り上げることによって配管から取り外し、水槽外に搬出する。
ここで、図7を参照しながら、従来の着脱式送水装置について説明する。この送水装置は、水槽内に設置された配管120と、配管120に対して着脱自在な水中ミキサ100とを備えている。配管120の上部には、上下方向に延びる案内棒110が取り付けられている。水中ミキサ100は、水中モータ101と、水中モータ101の回転軸に連結された羽根車102と、羽根車102の周囲を覆う羽根車ケーシング103とを備えている。また、水中ミキサ100には、支持板104と、支持板104の先端側に回転自在に支持されたローラ105とが設けられている。ローラ105は案内棒110に係合しており、水中ミキサ100の案内棒110に沿った上下移動を案内する。
上記着脱式送水装置では、水中ミキサ100が案内棒110に沿って所定位置まで吊り降ろされると、水中ミキサ100の羽根車ケーシング103は、配管120の開口端の位置にまで到達する。その結果、羽根車ケーシング103と配管120の開口端とが連続し、水中ミキサ100は配管120に装着されることになる。
図8は、従来の他の着脱式送水装置を示している。この送水装置は、水槽内に固定された配管120と、配管120に対して着脱自在な水中ポンプ109とを備えている。水中ポンプ109は、水中モータ107と、水中モータ101の回転軸に連結された羽根車108と、水中モータ101及び羽根車108の全体を覆うケーシング106とを備えている。この送水装置においても、水中ポンプ109に支持板104が固定され、支持板104には、案内棒110と係合するローラ105が取り付けられている。水中ポンプ109を案内棒110に沿って所定位置まで吊り降ろすと、水中ポンプ109のケーシング106と配管120の開口端とが連続し、水中ポンプ109は配管120に装着されることになる。
特開昭60−190294号公報 特開2002−180443号公報 特開2003−49790号公報
しかしながら、従来の着脱式送水装置には、設置面積(平面視面積)が大きいという課題があった。すなわち、従来の着脱式送水装置は、水中ミキサ100や水中ポンプ109(以下、水中ミキサ100等という)を、配管120に装着されるときの姿勢のまま昇降させるものであった。そのため、装置の設置面積として、水中ミキサ100等自体の設置面積と、配管120の設置面積とを加えた面積が少なくとも必要であった。
また、水中ミキサ100に対して、羽根車102を覆う羽根車ケーシング103を設ける必要があった。また、水中ポンプ109に対して、水中モータ101及び羽根車108の全体を覆うケーシング106が必要であった。そのため、ケーシング103,106の分だけ水中ミキサ100等の大型化又は重量化を招き、水中ミキサ100等の着脱作業に手間と時間がかかっていた。
さらに、例えばマンホールポンプ場等のように、水槽には、開口131が形成された蓋130が設けられている場合がある。ところが、従来の着脱式送水装置では、水中ミキサ100等を水槽内に搬入しあるいは水槽から搬出するためには、水中ミキサ100等の横方向長さL2以上の長さA2を有する開口131が必要であった。すなわち、蓋130に対して、比較的大きな開口131を形成しておく必要があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、着脱式送水装置の設置水槽の蓋の開口を小さくすることである。また、本発明の他の目的は、着脱式送水装置の設置面積の低減を図ることである。また、本発明の他の目的は、着脱式送水装置における流体機械の小型化又は軽量化を図ることである。
本発明に係る着脱式送水装置は、水槽内に設置され、前記水槽内に開放された開口端を有する配管と、前記配管の開口端に着脱自在に設けられ、前記水槽内の水に浸漬された状態で前記配管を通じて水を搬送する流体機械と、前記水槽内に設置され、略上下方向に延びる案内棒と、前記流体機械に固定され、前記案内棒と係合することによって前記流体機械の昇降を案内する案内部材と、を備えた着脱式送水装置であって、前記流体機械における案内されているときの姿勢と前記配管に装着されたときの姿勢とは、互いに異なっているものである。
上記着脱式送水装置では、流体機械の姿勢は、案内棒に沿って案内されているときと配管に装着されたときとで、互いに異なる。すなわち、上記着脱式送水装置では、配管に装着される際に、流体機械の姿勢変更が行われる。そのため、流体機械の案内時の姿勢を調整することにより、案内時における流体機械の平面視面積を装着時よりも小さくすることができる。水槽の蓋の開口から流体機械を搬入する際に、搬入時の平面視面積が装着時よりも小さくなるように姿勢を調整することにより、従来よりも小さな開口から流体機械を搬入することが可能となる。そのため、蓋の開口の必要面積を小さくすることが可能となる。また、流体機械の装着時の姿勢を調整することにより、装置全体の設置面積を小さくすることが可能となる。
前記着脱式送水装置は、前記流体機械が前記配管に装着されたときに、前記流体機械の一部が前記配管の開口端から前記配管の内部に収容されるものであることが好ましい。
このことにより、装着時に、流体機械の一部は配管の内部に入り込む。そのため、平面視において、流体機械の一部と配管とは重なり合う。したがって、装置全体の平面視面積は、流体機械自体の平面視面積と配管自体の平面視面積とを足し合わせた面積よりも小さくなる。よって、装置全体の設置面積は低減される。
前記流体機械は、回転する羽根車を備え、前記配管の開口端には、羽根車用ケーシングが設けられ、前記流体機械が前記配管に装着されたときに、前記羽根車が前記羽根車用ケーシングの内部に収容されることが好ましい。
なお、羽根車用ケーシングは、配管と一体的に形成されていてもよく、配管と別体に形成され、配管に対して固定されていてもよい。
このことにより、流体機械に羽根車用ケーシングを設ける必要はなくなる。そのため、羽根車用ケーシングがない分だけ、流体機械の小型化及び軽量化が図られる。
前記流体機械は、水中モータと、水中モータの回転軸に連結された羽根車と、前記羽根車と前記水中モータの前記羽根車側の一部とを覆うケーシングとを備え、前記流体機械が前記配管に装着されたときに、前記ケーシングと前記配管とが連続しかつ前記水中モータの残部が前記配管の内部に収容されるものであってもよい。
このことにより、水中モータの一部(羽根車と反対の側の一部)は配管によって覆われる。そのため、水中モータの全体を覆うケーシングを流体機械に設けることは不要となる。したがって、ケーシングを部分的に省略することができるので、流体機械の小型化及び軽量化が図られる。
前記流体機械が前記配管に装着されたときの前記流体機械及び前記配管の全体の平面視面積は、前記流体機械及び前記配管のそれぞれの平面視面積を足し合わせた面積よりも小さいことが好ましい。
このことにより、着脱式送水装置の設置面積の低減が図られる。
前記案内棒の一部は曲がっており、前記案内部材は、前記案内棒を狭持する狭持部材を備えていることが好ましい。
このことにより、流体機械は案内棒の曲線形状に沿って姿勢変更を行う。したがって、案内棒の曲線形状を適宜調整することにより、流体機械の姿勢を任意に変更させることができる。流体機械の姿勢変更を簡易な構成により実現することができる。なお、案内棒は湾曲していてもよく、屈曲していてもよい。
本発明に係る着脱式送水装置の設置方法は、水槽内に設置され、前記水槽内に開放された開口端を有する配管と、前記配管の開口端に着脱自在に設けられ、前記水槽内の水に浸漬された状態で前記配管を通じて水を搬送する流体機械と、を備えた着脱式送水装置の設置方法であって、前記流体機械を水槽内に降下させる工程と、前記流体機械を引き続き降下させながら前記流体機械の姿勢を変更する工程と、前記流体機械を引き続き降下させながら変更後の姿勢で前記配管の開口端に装着する工程と、を包含する方法である。
以上のように、本発明によれば、配管に装着される前後で流体機械の姿勢が異なっているので、平面視面積が小さくなるような姿勢で流体機械を水槽内に搬入することにより、水槽の蓋の開口を小さくすることが可能となる。また、装着の際に流体機械の姿勢を変更し、流体機械の一部を配管の内部に収容することとすれば、装置全体の設置面積を低減することができる。また、流体機械用のケーシングの一部又は全部を配管側に設けることとすれば、ケーシングの一部又は全部が不要になる分だけ、流体機械の小型化及び軽量化を図ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜3に示すように、実施形態に係る着脱式送水装置は、水中ミキサ10と配管20とを備えており、水槽内に設置されている。水槽の上方には蓋30が設けられており、この蓋30には、水中ミキサ10の搬入及び搬出に利用される開口31が形成されている。
水槽の底面には架台24が固定されており、配管20は架台24に支持されている。配管20は、流路方向が約90度変化するいわゆる曲がり管である。配管20の一端は水平方向に開口し、流入口を形成している。一方、配管20の他端は、上方に向かって開口している。配管20の他端には、フランジ21が設けられている。配管20の流入口側は外側に向かって拡大しており、後述する水中ミキサ10の羽根車2のケーシング(羽根車用ケーシング)25を形成している。すなわち、本実施形態では、羽根車用ケーシング25は配管20の一部であり、配管20と一体的に形成されている。ただし、羽根車用ケーシング25と配管20とが別体に形成され、配管20に羽根車用ケーシング25が固定されていてもよい。配管20の他端のフランジ21には、他の配管23のフランジ22が接続されている。
配管23は、水を当該水槽内に導くように構成されていてもよく、水槽外に延びていてもよい。すなわち、本着脱式送水装置は、水を水槽内で循環させるものであってもよく、水を水槽外に搬送するものであってもよい。本着脱式送水装置の用途は、何ら限定されるものではない。
配管20の流入口側の上部には、略上下方向に延びる案内棒11が固定されている。図3に示すように、案内棒11は、左右両側にそれぞれ一本ずつ設けられている。案内棒11は中実棒であってもよいが、本実施形態では中空棒からなっている。案内棒11の断面形状は何ら限定されず、例えば円形状であってもよく、矩形状等であってもよい。本実施形態では、案内棒11は断面円形状に形成されている。案内棒11の本数も2本に限定されず、1本又は3本以上であってもよい。案内棒11が複数本設けられる場合、互いの形状は同一であってもよく、異なっていてもよい。案内棒11の下側は、垂直方向から配管20側に向かって湾曲した湾曲部11aとなっている。湾曲部11aの下端には、傾斜板状のストッパ12が設けられている。
水中ミキサ10は、水中モータ1と、水中モータ1の回転軸に連結された羽根車2とを備えている。水中ミキサ10は、羽根車2の軸方向が略水平方向となるように横置きされている。図1に示すように、水中ミキサ10が配管20に装着された状態では、羽根車2は配管20の羽根車用ケーシング25の内部に収容されている。
水中ミキサ10には、案内棒11に沿って当該水中ミキサ10の昇降を案内する案内部材4が設けられている。案内部材4は、水中ミキサ10の上部に固定された支持板9と、支持板9の左右両側から左右方向に延びる支持棒7a,7b(図2及び3参照)とを備えている。支持棒7a,7bの先端には、支持棒7a,7bと直交する略三角形状のガイド板6が固定されている。図1に示すように、ガイド板6の隅部には、ガイド板6から側方に突出する3本のローラ5a,5b,5cが取り付けられている。第1ローラ5aは、案内棒11の配管20側(図1の右側)に位置し、第2ローラ5b及び第3ローラ5cは、案内棒11の配管20とは反対の側(図1の左側)に位置している。このように、第1〜第3ローラ5a〜5cは、案内棒11を両側から挟み込むように位置しており、狭持部材を構成している。なお、水中ミキサ10には、吊り下げ用のチェーン15が取り付けられている。
次に、図4を参照しながら、水中ミキサ10の設置方法について説明する。水中ミキサ10の設置に際しては、まず、蓋30の開口31を通じて水中ミキサ10を水槽内に搬入し、案内部材4(詳しくは、ローラ5a〜5c)を案内棒11に係合させた状態で水中ミキサ10を降下させる。なお、案内棒11が水槽外に延出している場合には、案内部材4と案内棒11との係合は水中ミキサ10が水槽内に搬入される前に開始される。一方、案内棒11が水槽外に延出していない場合には、案内部材4と案内棒11との係合は水中ミキサ10が水槽内に搬入された後に開始される。
水中ミキサ10が蓋30の開口31を通過するとき及び案内棒11に案内されているときには、水中ミキサ10の姿勢は、羽根車2の軸方向が斜め下方を向くように傾斜した姿勢となる。したがって、水中ミキサ10の移動中の平面視長さL1は、水中ミキサ10の設置時の平面視長さよりも短くなる。そのため、水中ミキサ10の移動中の平面視面積は、設置時の平面視面積よりも小さくなる。
水中ミキサ10を案内棒11に沿って吊り降ろすと、案内部材4のローラ5a〜5cは、やがて案内棒11の湾曲部11aに到達する。すると、ローラ5a〜5cは湾曲部11aに沿って移動するので、水中ミキサ10の姿勢は傾斜姿勢から略水平姿勢に変更される。具体的には、水中ミキサ10は、第1ローラ5aを支点として回転する。そして、第1ローラ5a及び第3ローラ5cがストッパ12によって係止されると、水中ミキサ10の昇降及び姿勢変更は終了する。その結果、羽根車2が配管20の羽根車用ケーシング25の内部に収容され、水中ミキサ10は配管20に装着される(図1参照)。
メンテナンス等の際には、上述と逆の作業により、水中ミキサ10を水槽外に搬出する。すなわち、吊り下げ用のチェーン15を引き上げることにより、水中ミキサ10を姿勢変更させながら配管20から取り外し、傾斜姿勢のまま案内棒11に沿って水槽外に吊り上げる。
以上のように、本実施形態に係る着脱式送水装置によれば、水中ミキサ10を蓋30の開口31を通じて水槽内に搬入する際、又は、水中ミキサ10を蓋30の開口31を通じて水槽外に搬出する際には、水中ミキサ10は傾斜した姿勢で移動させられる。そのため、図4に示すように、開口31の必要長さA1は、必ずしも水中ミキサ10の長手方向長さよりも長くなくてもよい。すなわち、開口31の必要長さA1は、傾斜姿勢における平面視長さL1よりも長ければよい。したがって、本実施形態によれば、開口31の必要面積を小さくすることが可能となる。
また、装着時に水中ミキサ10の羽根車2が配管20の内部に収容されるので、装着時における水中ミキサ10及び配管20の全体の平面視面積を小さく抑えることができる。すなわち、水中ミキサ10の一部が配管20の内部に収容されない場合には、水中ミキサ10自体の平面視面積と配管20自体の平面視面積とを合計した合計面積が、装置全体の平面視面積となる。これに対し、本実施形態では、水中ミキサ10の一部と配管20とが平面視において重なっているので、装置全体の平面視面積は上記合計面積よりも小さくなる。したがって、着脱式送水装置の設置面積の低減を図ることができる。
さらに、本実施形態では、羽根車用ケーシング25は、水中ミキサ10側ではなく、配管20側に設けられている。そのため、水中ミキサ10において、羽根車用ケーシング25は不要となる。したがって、水中ミキサ10の小型化及び軽量化を図ることができる。その結果、水中ミキサ10の搬入及び搬出作業が容易になる。
水中ミキサ10の姿勢を変更する機構は、湾曲部11aを有する案内棒11と、案内棒11に係合するローラ5a〜5cを有する案内部材4とから構成されている。したがって、簡易かつ安価な構成により、水中ミキサに姿勢変更を行わせることが可能となる。
次に、図5を参照しながら、他の実施形態に係る着脱式送水装置について説明する。本実施形態に係る送水装置は、水中ポンプ40と配管20とを備えたものである。
配管20は、前記実施形態と略同様の構成を有している。ただし、本実施形態では、配管20の流入口側は、末広がり形状ではなく、直管形状に形成されている。
水中ポンプ40は、水中モータ42と、水中モータ42の回転軸に連結された羽根車41と、ケーシング43とを備えている。ケーシング43は、羽根車41と水中モータ42の羽根車41側の一部とを覆っている。ケーシング43の羽根車41の周囲部は、末広がり形状に形成されている。ケーシング43には、実施形態1とほぼ同様の案内部材4が取り付けられている。
本実施形態では、水中ポンプ40が配管20に装着された状態では、ケーシング43と配管20とが滑らかに連続し、水中モータ42の一部が配管20の内部に収容される。言い換えると、配管20の流入口側は、水中モータ42の一部を覆っており、ケーシング43と共に水中ポンプ40のケーシングを構成している。すなわち、配管20は、水中ポンプ40用のケーシングの一部を構成している。なお、配管20は、必ずしも一体的に形成されている必要はなく、水中モータ42を覆う部分とその他の部分とが分割自在に組み立てられていてもよい。
本実施形態においても、前記実施形態と同様にして、水中ポンプ40を着脱することができる。すなわち、水中ポンプ40の設置方法及び取り外し方法は、前記実施形態と同様である。
したがって、本実施形態においても、前述の諸効果を得ることができる。本実施形態においても、蓋30の開口31の必要面積を小さくすることができる。また、着脱式送水装置の設置面積を低減することができる。さらに、水中ポンプ40の小型化及び軽量化を図ることができ、水中ポンプ40の取り付け及び取り外しを容易化することができる。
ところで、前記各実施形態では、案内棒11の下端に湾曲部11aを設け、水中ミキサ10又は水中ポンプ40(以下、水中ミキサ10等という)の案内部材4を湾曲部11aに沿って移動させることによって、水中ミキサ10等の姿勢を変更させていた。しかし、水中ミキサ10等の姿勢を変更させる機構は、上述の機構に限定されるものではない。例えば、図6に示すように、傾斜板状のストッパ12aを案内棒11の下端に設け、湾曲部11aを省略することも可能である。つまり、案内棒11をまっすぐな棒で形成することも可能である。この場合、水中ミキサ10等が傾斜姿勢のままで案内棒11に沿って降下すると、ローラ5aがストッパ12aに接触し、その後、水中ミキサ10等はローラ5aを支点として回転する。その結果、水中ミキサ10等の姿勢は傾斜姿勢から水平姿勢に変更され、水中ミキサ10等は配管20に装着される。
前記実施形態では、水中ミキサ10等は、配管20の流入口側に装着され、水槽内の水を配管20に供給するものであった。しかし、水中ミキサ10等は、配管20の流出口側に装着され、配管20から水槽内に水を供給するものであってもよい。
前記実施形態では、着脱式送水装置を構成する流体機械は、水中ミキサ10又は水中ポンプ40であった。しかし、本発明に係る流体機械は、水槽内の水に浸漬された状態で水の搬送を行うものである限り、特定の種類のものには限定されない。
本発明に係る着脱式送水装置は、例えば、汚水処理施設、マンホールポンプ場、ポンプゲートシステム等において好適に用いられる。ただし、本着脱式送水装置の利用対象は、何ら限定されるものではない。
以上説明したように、本発明は、例えば、汚水処理施設等の水処理施設、ポンプゲートシステム等の排水施設等について有用である。
実施形態に係る着脱式送水装置の側面図である。 実施形態に係る着脱式送水装置の平面図である。 実施形態に係る着脱式送水装置の正面図である。 水中ミキサの設置方法を説明する概念図である。 他の実施形態に係る着脱式送水装置の側面図である。 他の実施形態に係る着脱式送水装置の側面図である。 従来の着脱式送水装置の側面図である。 従来の着脱式送水装置の側面図である。
符号の説明
1,42 水中モータ
2,41 羽根車
4 案内部材
5a〜5c ローラ(狭持部材)
10 水中ミキサ(流体機械)
11 案内棒
11a 屈曲部
20 配管
25 羽根車用ケーシング(開口端)
30 蓋
31 蓋の開口
40 水中ポンプ
43 ケーシング

Claims (7)

  1. 水槽内に設置され、前記水槽内に開放された開口端を有する配管と、
    前記配管の開口端に着脱自在に設けられ、前記水槽内の水に浸漬された状態で前記配管を通じて水を搬送する流体機械と、
    前記水槽内に設置され、略上下方向に延びる案内棒と、
    前記流体機械に固定され、前記案内棒と係合することによって前記流体機械の昇降を案内する案内部材と、
    を備えた着脱式送水装置であって、
    前記流体機械における案内されているときの姿勢と前記配管に装着されたときの姿勢とは、互いに異なっている着脱式送水装置。
  2. 前記流体機械が前記配管に装着されたときに、前記流体機械の一部が前記配管の開口端から前記配管の内部に収容される請求項1記載の着脱式送水装置。
  3. 前記流体機械は、回転する羽根車を備え、
    前記配管の開口端には、羽根車用ケーシングが設けられ、
    前記流体機械が前記配管に装着されたときに、前記羽根車が前記羽根車用ケーシングの内部に収容される請求項2記載の着脱式送水装置。
  4. 前記流体機械は、水中モータと、水中モータの回転軸に連結された羽根車と、前記羽根車と前記水中モータの前記羽根車側の一部とを覆うケーシングとを備え、
    前記流体機械が前記配管に装着されたときに、前記ケーシングと前記配管とが連続しかつ前記水中モータの残部が前記配管の内部に収容される請求項2記載の着脱式送水装置。
  5. 前記流体機械が前記配管に装着されたときの前記流体機械及び前記配管の全体の平面視面積は、前記流体機械及び前記配管のそれぞれの平面視面積を足し合わせた面積よりも小さい請求項1〜4のいずれか一つに記載の着脱式送水装置。
  6. 前記案内棒の一部は曲がっており、
    前記案内部材は、前記案内棒を狭持する狭持部材を備えている請求項1〜5のいずれか一つに記載の着脱式送水装置。
  7. 水槽内に設置され、前記水槽内に開放された開口端を有する配管と、
    前記配管の開口端に着脱自在に設けられ、前記水槽内の水に浸漬された状態で前記配管を通じて水を搬送する流体機械と、
    を備えた着脱式送水装置の設置方法であって、
    前記流体機械を水槽内に降下させる工程と、
    前記流体機械を引き続き降下させながら前記流体機械の姿勢を変更する工程と、
    前記流体機械を引き続き降下させながら変更後の姿勢で前記配管の開口端に装着する工程と、
    を包含する着脱式送水装置の設置方法。
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