JP2009297673A - ガスシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の回転に伴う水流による影響を受けずにレベル計が正確に液面レベルを検出できるだけでなく、本体タンク内のガスを外部に流出させることなくレベル計の維持管理を可能とするガスシール装置を得る。
【解決手段】消化タンク１４内における上壁面１４Ａ寄りの回転軸２０の部分に、貯留ポット２６が配置される。貫通穴１８の内面側に、貯留ポット２６の底面２６Ａと隙間を有しつつ、貯留ポット２６よりも小径とされる中間筒２８が固定され、これらの内部に液体Ｌが貯められる。上壁面１４Ａに保護管３２の上端側が固定され、保護管３２の下端側が中間筒２８外であり且つ貯留ポット２６内とされる箇所に位置していて、ガス抜き穴３４が保護管３２の上下方向中程に設けられる。保護管３２内のガス抜き穴３４より下方の部分には、液体Ｌの液面レベルを検出し得るレベル計３６が設置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転軸の回転に伴う水流による影響を受けずにレベル計が正確に液面レベルを検出できるだけでなく、本体タンク内のガスを外部に流出させることなくレベル計の維持管理を可能とし得るガスシール装置に関し、嫌気性の消化タンクにおける撹拌装置に適用可能なものである。

近年、下水処理場においては、嫌気環境下で汚泥を撹拌して発酵させる手法が採用されていて、この発酵の過程において、メタンガスを生成させるべく、嫌気性の消化タンクが採用されている。つまり、汚泥の消化工程には嫌気性の消化タンクが用いられているが、汚泥を撹拌するためのスクリューやインペラ等がこの消化タンク内に配置されると共に、このスクリューやインペラ等を回転する為のモータが消化タンク外に取り付けられた構造の撹拌装置も必要とされていた。

この際、消化タンクは嫌気性のタンクとされるのに伴い、消化タンク内には、汚泥の消化工程により発生するメタンガスを主成分とした可燃性の消化ガスが、例えば２００ｍｍＡｑ〜３００ｍｍＡｑ程度気圧が高くされつつ、充満している。この為、消化タンク内のガスの外部への流出を防ぐ必要があることから、モータの回転軸が消化タンクの上側壁を貫通するのに伴い、内外気間のシールを図るための水等の液体を用いたガスシール装置も必要とされていて、上記の撹拌装置には、図４に示すようなシール用の液体が貯留された貯留ポット１１４を回転軸１１２に設け、この液体で封止してガスの流出を防ぐ構造のシール装置１１０が例えば採用されている。

そして、シール用の貯留ポット１１４内の水等の液体の量が少なくなって液面レベルが低下した時点で外部に警報を出すために、レベル計１１６がこのガスシール装置１１０に用いられていて、このレベル計１１６が作動した時点で液体を補給するという形の管理が一般に行われている。また、このレベル計１１６は、消化タンクの上部から貯留ポット１１４内に直接取り付けられて、貯留ポット１１４内に配置されるが、回転軸１１２の軸受けとなるスラストベアリング１２０のケーシング１２２と消化タンクの上壁面１２４との間の隙間Ｄが狭いことから、レベル計１１６に繋がる細いワイヤー１１８を折り曲げるようにして、貯留ポット１１４内にこのレベル計１１６を装着するようにしていた。
特開平８−１０７９８号公報 特開平９−２１５９１６号公報

しかし、従来のレベル計１１６は、ワイヤー１１８を介して繋がっていることから、回転軸１１２の回転に伴う矢印Ｃ方向の水流により貯留ポット１１４内で常に遊動しており、遊動したレベル計１１６が貯留ポット１１４の内壁に接触して誤動作を引き起こすことで、液面レベルが低下した時点において警報が出ないことがあった。これに伴い、液体が蒸発等によって少なくなって液面レベルが異常に低下した場合、貯留ポット１１４内の水頭圧が消化タンク内の圧力に耐え切れなかったり或いは、気体のシールが不完全となったりして、消化タンク内のメタンガス等が外気中に漏れ出す虞を有していた。

この一方、レベル計１１６の維持管理の為に、レベル計１１６を外部に取り出す場合には、消化タンクの上壁面１２４に存在する貫通穴１２６からこのレベル計１１６を抜き取ることになるが、この際に、消化タンク内の気圧が高いことから、この際にも、消化タンク内のメタンガス等が外気中に漏れ出す虞を有していた。

また、上記のようにレベル計１１６に繋がるワイヤー１１８を折り曲げるようにして狭い隙間Ｄを通過させる必要から、レベル計１１６のワイヤー１１８を細く形成しなければならない為、消化ガスに含まれる硫化水素中の硫酸根によりワイヤー１１８が腐食し、切断する虞をも有していた。
本発明は上記事実を考慮し、回転軸の回転に伴う水流による影響を受けずにレベル計が正確に液面レベルを検出できるだけでなく、本体タンク内のガスを外部に流出させることなくレベル計の維持管理を可能とし得るガスシール装置を提供することが目的である。

請求項１に係るガスシール装置は、本体タンクの上側部分を形成する上壁面を貫通し且つ回転し得る回転軸と、
底面を有しつつ回転軸の軸径よりも径が大きく形成され且つ、回転軸の外周側に接合されて液体が貯められた筒状の貯留ポットと、
貯留ポットの底面と隙間を有しつつ回転軸と貯留ポットとの間に配置されるように本体タンクの上壁面に固定された中間筒と、
本体タンクの上壁面に上端側が固定されると共に貯留ポットの底面と下端側が隙間を有して配置された管状の保護管と、
保護管内に設置されて保護管内に存在する液体の液面レベルを検出し得るレベル計と、
を備えた。

請求項１に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項のガスシール装置によれば、回転し得る回転軸が本体タンクの上側部分を形成する上壁面を貫通していて、底面を有しつつ回転軸の軸径よりも径が大きく形成された筒状の貯留ポットが、この回転軸の外周側に接合されて液体が貯められている。また、本体タンクの上壁面に固定された中間筒が、貯留ポットの底面と隙間を有しつつ回転軸と貯留ポットとの間に配置されている。この為、貯留ポット内に貯められている液体の存在により、本体タンク内と外部との間における気体のシールが図られつつ、回転軸が回転し得るようになる。

そして、本体タンクの上壁面に上端側が固定されると共に貯留ポットの底面と下端側が隙間を有して管状の保護管が配置され、この保護管内に存在する液体の液面レベルを保護管内に設置されたレベル計が検出するようになる。つまり、本体タンクの稼働時において貯留ポット内の液面レベルが必要以上低下した時には、このレベル計にて液面レベルの異常を感知可能となっている。

以上より、本請求項に係るガスシール装置によれば、保護管の下端側を貯留ポット内に配置し、この保護管内にレベル計を設置したことで、回転軸の回転に伴う液流である水流によるレベル計への影響を防ぐことができ、この結果として、レベル計が液面レベルを正確に検出できるようになる。さらに、保護管によりレベル計が配置された箇所が仕切られていることから、本体タンク内からガスを外部に流出させることなく、本体タンクを稼働したままレベル計を取り外すことが可能となることで、レベル計の維持管理も容易となる。

また、保護管の下端側を貯留ポット内に配置し、この保護管内にレベル計を設置したことで、この保護管により仕切られて本体タンク内のガスがこのレベル計に接触しないようになる為、レベル計への硫酸根の析出により起こる腐食が防止できるようにもなる。

請求項２に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るガスシール装置は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、保護管に保護管の内外を貫通するガス抜き穴が設けられるという構成を有している。
つまり、本請求項によれば、例えばレベル計の上側寄り部分に対応する保護管の箇所にガス抜き穴を設けておくことで、本体タンクの稼働時においては、ガス抜き穴より下側に位置するレベル計の部分まで液体が漬かる構造として、ガス抜き穴を介して保護管内外の気圧を相互に同一になるようにする。この為、保護管内外の液面レベルが同一となって、貯留ポット内の液面レベルをレベル計がより一層正確に検出できるようになる。

この一方、レベル計を保護管から取り外すときには、本体タンクへの例えば汚泥の投入等を停止して、ガスを一時的に発生させないようにすることで、本体タンク内の圧力が下がるのに伴い、貯留ポット内の液面レベルをガス抜き穴の上部まで高めることができる。すなわち、レベル計を保護管から取り外す際には、保護管内の気圧は大気圧となるものの、貯留ポット内の液面レベルがガス抜き穴の上部にあることから、本体タンクを稼働したまま本体タンク内のガスと外気との間が仕切られ、本体タンク内の可燃性ガス等のガスが外気に触れることなく、レベル計を安全に取り外すことで、レベル計の維持管理も一層容易となる。

請求項３に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るガスシール装置は請求項１及び請求項２と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、保護管の下端側が、中間筒外であり且つ貯留ポット内とされる箇所に位置するという構成を有している。

つまり、本請求項によれば、保護管の下端側が貯留ポット内であって中間筒外の箇所に位置するので、保護管内に存在するレベル計が、例えばガス抜き穴の存在に伴って、本体タンク内のガスの圧力に直接影響されることになり、本体タンク内のガス圧に基づく液面レベルをより正確に検出できるようになる。尚、保護管の下端側が中間筒内の箇所に位置した場合には、大気圧である外気の気圧に基づく液面レベルを正確に検出できるようになる。

請求項４に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るガスシール装置は請求項１から請求項３と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、液面レベルが所定の高さ以上になっているか否かを判断するレベル探知器が、ワイヤーを介してレベル計に繋がり、このレベル探知器が保護管外に配置されるという構成を有している。

つまり、本請求項によれば、保護管により仕切られて本体タンク内のガスがレベル計やワイヤーに直接接触しないようになる為、レベル計やワイヤーへの硫酸根の析出が防止できる。この結果として、レベル計の腐食だけでなく、ワイヤーの腐食のよる破断を防止できるのに伴い、レベル計の脱落による誤動作を防ぐことが可能となる。

以上説明したように本発明の上記構成によれば、回転軸の回転に伴う水流による影響を受けずにレベル計が正確に液面レベルを検出できるだけでなく、本体タンク内のガスを外部に流出させることなくレベル計の維持管理を可能とし得るガスシール装置を提供できるという優れた効果を有する。

本発明に係るガスシール装置の一実施の形態を図１から図３に示し、これらの図に基づき本実施の形態を説明する。
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るガスシール装置１０が適用される消化槽１２の本体部分とされる消化タンク１４は、円筒形であって上下部分をそれぞれ面取りされたような形に、例えば形成されている。

この本体タンクである図２に示す消化タンク１４の内部は汚泥Ｓを撹拌する為の空洞とされていて、この消化タンク１４の上側部分を上壁面１４Ａが形成している。この上壁面１４Ａの上部には、円板状に形成された図１に示すケーシング５２が配置されていて、このケーシング５２の上部側にモータ１６が設置されている。

さらに、この消化タンク１４の上壁面１４Ａには図１に示す貫通穴１８が形成されており、又、ケーシング５２には貫通穴５４が形成されていて、下方向に垂直に伸びる回転軸２０が、これらの貫通穴１８、５４を同軸状の位置で貫通しているだけでなく、ケーシング５２の上面に対向してスラストベアリング５６がこの回転軸２０に取り付けられている。そして、モータ１６と回転軸２０との間に介在している図示しない歯車等により、モータ１６の回転動力が回転軸２０に伝達されるようになっている。

消化タンク１４内における回転軸２０の先端部分には、大型インペラ２２が取り付けられており、この消化タンク１４内における回転軸２０の根元寄り部分には、これより小さい小型インペラ２４が取り付けられている。そして、回転軸２０が回転するのに伴い、消化タンク１４内の下部側寄りに位置することになる大型インペラ２２及び、消化タンク１４内の上部側寄りに位置することになる小型インペラ２４が、それぞれ回転することになる。

図１に示すように、消化タンク１４内における上壁面１４Ａ寄りの回転軸２０の部分には、底面２６Ａを有しつつ回転軸２０の軸径よりも径が大きく形成された円筒状の貯留ポット２６が、この回転軸２０の外周側に底面２６Ａを溶接等により接合されて、回転軸２０と同軸状に配置されている。この為、回転軸２０の回転に伴いこの貯留ポット２６も回転するようになっている。

また、消化タンク１４の上壁面１４Ａに形成された貫通穴１８の内面側には、貯留ポット２６よりも小径とされる円筒形に形成された中間筒２８が固定されている。この中間筒２８の下端側は、貯留ポット２６の底面２６Ａと隙間を有しつつ回転軸２０と貯留ポット２６との間に配置されている。

つまり、この中間筒２８が回転軸２０と同軸状の位置関係で固定されるが、この中間筒２８の径は、回転軸２０の径よりも大きく且つ、貯留ポット２６の径よりも小さいことになる。そして、貯留ポット２６内に水等の液体Ｌが貯められるのに伴い、貯留ポット２６の底面２６Ａと中間筒２８の下端部との間に隙間が存在していることから、中間筒２８内にも液体Ｌが貯められることになる。

この結果として、中間筒２８と回転軸２０との間に図１に示すように隙間が存在していても、消化タンク１４の内外間がこの液体Ｌによりシールされて、消化タンク１４内の気密性が保たれることになる。そして、貯留ポット２６内における中間筒２８の外周側の液面レベルと中間筒２８の内周側の液面レベルとの差は、中間筒２８の外周側の液面が面している消化タンク１４内の気圧と、中間筒２８の内周側の液面が面している消化タンク１４外の外気の気圧との差により、決定される。

但し、本実施の形態では、消化タンク１４内に存在する汚泥Ｓからガスが発生するのに伴い、消化タンク１４外の外気に対して消化タンク１４内は、例えば２００ｍｍＡｑ〜３００ｍｍＡｑ程度気圧が高くなっている。以上より、本実施の形態に係るガスシール装置１０は、嫌気性とされる消化タンク１２内の汚泥Ｓを図２における矢印Ｂのように撹拌して汚泥Ｓを消化促進させる為のモータ１６、回転軸２０、大型インペラ２２及び小型インペラ２４等からなる撹拌装置のシールとして採用されたものである。

他方、図１に示すように、中間筒２８外であって貯留ポット２６内の部分に対向する消化タンク１４の上壁面１４Ａの箇所には、円管状に形成された保護管３２の上端側が固定されていて、回転軸２０の伸びる方向と平行とされるように下方向にこの保護管３２は伸びている。この保護管３２の下端側は、中間筒２８外であり且つ貯留ポット２６内とされる箇所に位置しているものの、貯留ポット２６の底面２６Ａと隙間を有した形とされていて、また、保護管３２の内外を貫通するガス抜き穴３４が、この保護管３２の上下方向中程に設けられている。

そして、この保護管３２内のガス抜き穴３４より下方の部分には、液体Ｌの液面レベルを検出し得る為の円筒状に形成された静電容量式のレベル計３６が設置されていて、保護管３２内に存在する液体Ｌの液面レベルをこのレベル計３６で検出できるようになっている。さらに、このレベル計３６の上部には、レベル計３６より大径で円板状に形成された揺れ防止具４２が設置されていて、レベル計３６の保護管３２内における必要以上の揺れ防止がこの揺れ防止具４２により図られている。

一方、レベル計３６には、このレベル計３６で検出された液体Ｌの液面レベルの信号が送り込まれるレベル探知器４０が、ワイヤー３８を介して繋がっていて、このレベル探知器４０において、液面レベルが所定の高さ以上になっているか否かの判断がされるようになっている。これに伴い、消化タンク１４の外部に設置された図示しないレベル発信機に、液面レベルが所定の高さ以上になっているかのオンオフ信号が送られて、必要時に例えば作業者が液体Ｌをガスシール装置１０に追加できるようになっている。

また、このレベル探知器４０の下端側には、小径に形成されたねじ止部４０Ａが形成されていて、このねじ止部４０Ａが保護管３２の上端にねじ込まれることで、保護管３２外とされる上壁面１４Ａの部分にこのレベル探知器４０が設置されている。但し、ねじ止部４０Ａの外周側には図示しないシール用のテープが巻き付けられていて、ねじ止部４０Ａと保護管３２の内周面との間がこのテープにより封止されている。

次に、本実施の形態に係るガスシール装置１０の作用を説明する。
本実施の形態のガスシール装置１０によれば、図１に示すように、回転し得る回転軸２０が消化タンク１４の上側部分を形成する上壁面１４Ａを貫通していて、底面２６Ａを有しつつ回転軸２０の軸径よりも径が大きく形成された筒状の貯留ポット２６が、この回転軸２０の外周側に接合されて液体Ｌが貯められている。また、消化タンク１４の上壁面１４Ａに固定された中間筒２８が、貯留ポット２６の底面２６Ａと隙間を有しつつ回転軸２０と貯留ポット２６との間に配置されている。

この為、貯留ポット２６の底面２６Ａと中間筒２８との間の隙間により、貯留ポット２６内だけでなく中間筒２８内にも液体Ｌが貯められる。これに伴い、貯められた液体Ｌの存在により、消化タンク１４内と外部との間における気体のシールが図られつつ、回転軸２０が図１における矢印Ｃ方向に回転し得るようになる。

そして、消化タンク１４の上壁面１４Ａに上端側が固定されると共に、下端側が中間筒２８外であり且つ貯留ポット２６内とされる箇所において貯留ポット２６の底面２６Ａと隙間を有する形で、円管状の保護管３２が配置されている。そして、この保護管３２内に存在する液体Ｌの液面レベルを保護管３２内に設置されたレベル計３６が検出するようになる。つまり、消化タンク１４の稼働時において貯留ポット２６内の液面レベルが必要以上低下した時には、このレベル計３６にて液面レベルの異常を感知可能となっている。また、本実施の形態では、保護管３２外に配置されるレベル探知器４０が、ワイヤー３８を介してこのレベル計３６に繋がり、液面レベルが所定の高さ以上になっているか否かの判断がこのレベル探知器４０でされる。

以上より、本実施の形態に係るガスシール装置１０によれば、回転軸２０の回転に伴い図１における矢印Ｃ方向に向かう液流が貯留ポット２６内の液体Ｌに生じるが、保護管３２の下端側を貯留ポット２６内に配置し、この保護管３２内にレベル計３６を設置したことで、この液流によるレベル計３６への影響を防ぐことができ、この結果として、レベル計３６が液面レベルを正確に検出できるようになる。

さらに、保護管３２によりレベル計３６が配置された箇所が仕切られていることから、消化タンク１４内からガスを外部に流出させることなく、消化タンク１４を稼働させたままレベル計３６を取り外すことが可能となり、これに伴いレベル計３６の維持管理も容易となる。

また、本実施の形態では、保護管３２の下端側を貯留ポット２６内に配置し、この保護管３２内にレベル計３６を設置するだけでなく、このレベル計３６がワイヤー３８を介してレベル探知器４０に繋がり、このレベル探知器４０が保護管３２外に配置される構造とされている。

このことで、この保護管３２により仕切られて消化タンク１４内のガスが、このレベル計３６やワイヤー３８に直接接触しないようになる為、レベル計３６やワイヤー３８への硫酸根の析出が防止できるようにもなる。この結果として、レベル計３６の腐食だけでなく、ワイヤー３８の腐食のよる破断を防止できるのに伴い、レベル計３６の脱落による誤動作を防ぐことが可能となる。

他方、本実施の形態によれば、保護管３２の下端側が貯留ポット２６内であって中間筒２８外の箇所に位置するだけでなく、レベル計３６の上側寄り部分に対応する保護管３２の箇所に、保護管３２の内外を貫通するガス抜き穴３４が設けられている。従って、消化タンク１４の稼働時においては、図１に示すようにガス抜き穴３４より下側に位置するレベル計３６の部分まで液体Ｌが漬かるようにすることで、ガス抜き穴３４の存在に伴って、消化タンク１４内のガス圧に影響されることになって、保護管３２内外の気圧が相互に同一になる。この為、保護管３２内外の液面レベルが同一となって、消化タンク１４内の気圧に基づく、貯留ポット２６内の液面レベルを保護管３２内に存在するレベル計３６がより一層正確に検出できるようになる。

この一方、レベル計３６を保護管３２から取り外すときには、消化タンク１４への例えば汚泥Ｓの投入を停止して、ガスを一時的に発生させないようにすることで、消化タンク１４内の圧力を下げるようにする。これに伴い、図３に示すように、貯留ポット２６内の液面レベルをガス抜き穴３４の上部まで高めることができる。

つまり、レベル計３６を保護管３２から取り外す際には、保護管３２内の気圧は大気圧となるものの、貯留ポット２６内の液面レベルがガス抜き穴３４の上部にあることから、消化タンク１４を稼働したまま消化タンク１４内のガスと外気との間が仕切られ、消化タンク１４内の可燃性ガス等のガスが外気に触れることなく、レベル計３６を安全に取り外すことで、レベル計３６の維持管理も一層容易となる。

尚、上記実施の形態に係るガスシール装置は、汚泥を撹拌して汚泥を消化する為の嫌気性の消化タンクの撹拌装置に適用したものであるが、回転軸を有するような他の分野のタンクのシールに本発明を適用するようにしても良い。さらに、上記実施の形態では、レベル計を静電容量式としたが、他の液面レベルを検出可能なレベル計であっても良い。また、保護管は中間筒内に配置しても良いが、この場合にはガス抜き穴を設けなくとも良い。そして、液体も水以外の防錆油等の他の液体で有っても良い。

本発明の一実施の形態に係るガスシール装置の拡大図であって、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は１Ｂ−１Ｂ矢視断面図である。 本発明の一実施の形態に係るガスシール装置を適用した消化槽の概略断面図である。 本発明の一実施の形態に係るガスシール装置からレベル計を取り外した状態の拡大図であって、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は３Ｂ−３Ｂ矢視断面図である。 従来のガスシール装置の図であって、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は４Ｂ−４Ｂ矢視断面図である。

符号の説明

１０ ガスシール装置
１４ 消化タンク（本体タンク）
１４Ａ 上壁面
２０ 回転軸
２６ 貯留ポット
２８ 中間筒
３２ 保護管
３４ ガス抜き穴
３６ レベル計
３８ ワイヤー
４０ レベル探知器
Ｌ 液体

Claims (4)

1. 本体タンクの上側部分を形成する上壁面を貫通し且つ回転し得る回転軸と、
   底面を有しつつ回転軸の軸径よりも径が大きく形成され且つ、回転軸の外周側に接合されて液体が貯められた筒状の貯留ポットと、
   貯留ポットの底面と隙間を有しつつ回転軸と貯留ポットとの間に配置されるように本体タンクの上壁面に固定された中間筒と、
   本体タンクの上壁面に上端側が固定されると共に貯留ポットの底面と下端側が隙間を有して配置された管状の保護管と、
   保護管内に設置されて保護管内に存在する液体の液面レベルを検出し得るレベル計と、
   を備えたガスシール装置。
2. 保護管に保護管の内外を貫通するガス抜き穴が設けられる請求項１記載のガスシール装置。
3. 保護管の下端側が、中間筒外であり且つ貯留ポット内とされる箇所に位置する請求項１又は請求項２に記載のガスシール装置。
4. 液面レベルが所定の高さ以上になっているか否かを判断するレベル探知器が、ワイヤーを介してレベル計に繋がり、このレベル探知器が保護管外に配置される請求項１から請求項３の何れかに記載のガスシール装置。

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