JP2013133604A - 真空ステーション - Google Patents

Abstract

【課題】主に、汚水槽の底部への固形物などの残留や、吸入ポンプのキャビテーションなどを防止し得るようにする。
【解決手段】汚水槽４と、汚水流入管６と、真空発生機構７とを備えた真空ステーション１に関する。上記真空発生機構７が、汚水３を吸込可能な吸込ポンプ２１と、汚水３を噴射可能な噴射部２２と、汚水揚水配管２３とを有して、汚水槽４内で汚水３を循環可能な汚水循環系統２４を備えている。そして、汚水揚水配管２３の途中に、循環する汚水３の水勢によって汚水流入管６の内部を負圧吸引させることにより、汚水流入管６に真空圧を発生可能なエジェクタ部２５を有している。このような真空ステーション１における汚水槽４の内部に、噴射部２２から噴射された汚水３を、吸込ポンプ２１の吸込口２１ａから離れた方向へ導く整流管２６を設けるようにしている。
【選択図】図１

Description

この発明は、真空ステーションに関するものである。より詳しくは、真空式下水道システムに設けられる真空ステーションに関するものである。

自然流下式下水道システムに代えて、真空式下水道システムを用いることが既に行われている。この真空式下水道システムは、汚水枡に溜まった汚水を、真空圧を利用して一定量ごとに吸引収集させるようにするものである（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

このような真空式下水道システムでは、上記した真空圧を発生させるために、真空下水管の下流側に真空ステーションが設けられる。このような真空ステーションには、真空発生機構にエジェクタを用いたエジェクタ式のものなどが存在している。

特許第3908447号 特許第3851011号 特許第3702760号

上記真空ステーションでは、本体内部の汚水槽の底部に固形物などが残留するという問題や、汚水槽の内部に設けられたポンプに気泡などが吸入されることによりキャビテーションが発生し、ポンプが充分に性能を発揮しないという問題などがあった。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、汚水を貯留可能な汚水槽と、外部の真空下水管から流入された汚水を前記汚水槽へ送る汚水流入管と、該汚水流入管または前記汚水槽に真空圧を発生させる真空発生機構とを備え、該真空発生機構が、前記汚水槽の内部に貯留された汚水を吸込可能な吸込ポンプと、該吸込ポンプが吸込んだ汚水を汚水槽の内部に貯留された汚水へ向けて噴射可能な噴射部と、前記吸込ポンプと噴射部との間を接続する汚水揚水配管とを有して、前記汚水槽内で汚水を循環可能な汚水循環系統を備えると共に、該汚水循環系統を構成する汚水揚水配管の途中に、前記汚水流入管を直接または間接的に接続して、循環する汚水の水勢によって汚水流入管の内部を負圧吸引させることにより、汚水流入管に真空圧を発生可能なエジェクタ部を有するエジェクタ式真空発生機構とされた真空ステーションにおいて、前記汚水槽の内部に、前記噴射部から噴射された汚水を前記吸込ポンプの吸込口から離れた方向へ導く整流管を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、上記において、前記整流管の出口部が、前記汚水槽の内壁へ向け斜めに配置されることにより、前記汚水槽の内部に旋回流を発生可能に構成されたことを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、上記において、前記整流管の入口部の口径が、前記噴射部の口径よりも大きくなるよう形成されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、上記構成によって、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、汚水槽の内部に、噴射部から噴射された汚水を吸込ポンプの吸込口から離れた方向へ導く整流管を設けたことにより、噴射部から噴射された汚水の流れを規制して整流することができ、以って、汚水槽内での乱流の発生や、水はねおよび飛び散りなどの発生を防止することができるようになる。

請求項２の発明によれば、上記構成によって、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、整流管の出口部が、汚水槽の内壁へ向け斜めに配置されることにより、整流管を出た汚水が汚水槽に沿って流れることとなり、以って、汚水槽の内部に旋回流を発生することが可能となる。これにより、汚水槽の内部が攪拌されることとなるので、汚水槽の底部への固形物などの残留を防止することができる。

請求項３の発明によれば、上記構成によって、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、整流管の入口部の口径が、噴射部の口径よりも大きくなるように構成したことにより、噴射部から噴射された汚水の全量または大部分を整流管へ導くことが可能となり、噴射された汚水に含まれる気泡が整流管へ入らずに吸込ポンプの吸込口へ直接吸込まれてしまうのを防止することができる。以って、吸込ポンプのキャビテーションを防止し、吸込ポンプに充分な性能を発揮させることが可能となる。

本発明の実施例にかかる真空ステーションを側方から見た断面図である。 図１を上方から見た断面図である。 図１の整流管を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 汚水槽の内部に発生される旋回流の状態を示す図である。

以下、本実施の形態を具体化した実施例を、図面を用いて詳細に説明する。

図１〜図４は、この実施例を示すものである。

＜構成＞以下、構成について説明する。

以下、本実施の形態、および、本実施の形態を具体化した実施例を、図面を用いて詳細に説明する。

図１〜図３は本発明の実施例を示すものである。

＜構成＞以下、この実施の形態に共通の構成について説明する。

自然流下式下水道システムに代えて、真空式下水道システムを用いることが既に行われている。この真空式下水道システムは、汚水枡に溜まった汚水を、真空圧を利用して一定量ごとに吸引収集させるようにするものである。

このような真空式下水道システムでは、上記した真空圧を発生させるために、図１（および図２）に示すように、真空下水管５の下流側に真空ステーション１が設けられる。

この真空ステーション１は、真空ステーション本体２と、この真空ステーション本体２の内部に設けられて汚水３を貯留可能な汚水槽４と、外部の真空下水管５から真空ステーション本体２へ流入された汚水３を汚水槽４へ送る汚水流入管６と、この汚水流入管６または上記汚水槽４に真空を発生させる真空発生機構７とを備えている。

ここで、補足説明を行うと、上記した「真空ステーション本体２」は、マンホール状の有底容器部２ａと、この有底容器部２ａの上端開口部に着脱可能に取付けられた蓋部２ｂとを有している。有底容器部２ａは、例えば、コンクリート製の複数のブロックを組み立てるようにした組立式のものなどとされる。蓋部２ｂは、例えば、金属製のものなどとされる。真空ステーション本体２は、有底容器部２ａの上端開口部周辺および蓋部２ｂを除いてほぼ全体が地中に埋設される。

上記した「汚水槽４」は、真空ステーション本体２の内部に直接形成される場合（例えば、図１参照）や、真空ステーション本体２の内部に独立したタンク部４ａ（真空タンク）として挿入配置される（即ち、汚水槽４が間接的に形成される）場合などが存在する。

上記した「汚水流入管６」は、真空ステーション本体２の上部に設置される。汚水流入管６は、場合により、アキューム管などと称される。この汚水流入管６は、外部の真空下水管５に直接接続される主管部６ａや、主管部６ａから分岐された枝管部６ｂなどが含まれる。主管部６ａは、真空ステーション本体２に対し、半径方向へ向けて接続されている。枝管部６ｂは、水平な面内で主管部６ａに対して垂直に分岐されている。この場合、主管部６ａの側面から、一対の枝管部６ｂが分岐されている。但し、主管部６ａや枝管部６ｂの配置は、これに限るものではない。なお、汚水流入管６は、その端部（に設けられたフランジ部）が蓋体６ｃによって閉止されると共に、端部近傍の上部に点検口６ｄが設けられている。

上記した「真空発生機構７」は、故障に備えて複数系統（通常は二系統（７Ａ，７Ｂ））設けられる（図２参照）。上記した枝管部６ｂは、各系統ごとに設けられる。複数系統の真空発生機構７は、通常、一定時間または一定期間ごとに交互に使用される。

そして、上記した真空ステーション１は、エジェクタ式のものとされる。このエジェクタ式の真空ステーション１は、以下のような構成を備えている。

即ち、上記した真空発生機構７が、汚水槽４の内部に貯留された汚水３を吸込可能な吸込ポンプ２１と、この吸込ポンプ２１が吸込んだ汚水３を汚水槽４内へ噴射可能な噴射部２２と、上記吸込ポンプ２１と噴射部２２との間を接続する汚水揚水配管２３とを有して、汚水槽４内で汚水３を循環可能な汚水循環系統２４を備えると共に、この汚水循環系統２４を構成する汚水揚水配管２３の途中に、上記した汚水流入管６を直接または間接的に接続して、循環する汚水３の水勢によって汚水流入管６の内部を負圧吸引させることにより、汚水流入管６に真空圧を発生可能なエジェクタ部２５を有するエジェクタ式真空発生機構とされる。

この場合、「汚水槽４」は、上記したように、真空ステーション本体２の内部に直接形成されている。或いは、真空ステーション本体２そのものが汚水槽４とされている。この場合、汚水槽４は、軸線がほぼ上下方向へ向けられたほぼ円柱状の空間などとされている。ただし、汚水槽４の形状はこれに限るものではない。

上記した「吸込ポンプ２１」は、汚水槽４の底部に対し、汚水３中に浸漬状態で配置されている。そのために、吸込ポンプ２１には、水中ポンプが用いられる。この吸込ポンプ２１は、その底部に吸込口２１ａが設けられている。この吸込口２１ａは、汚水槽４の底面に対し汚水３の吸込みに必要な所要の間隔を有して配置されている。また、吸込ポンプ２１は、その側部に吐出口２１ｂが設けられている。この場合、吸込ポンプ２１は、図２に示すように、平面的に見て、汚水槽４の中心の近傍に、主管部６ａの延長線に関して対称的に一対配置されている。

上記した「噴射部２２」は、汚水槽４内部に貯留された汚水３の液中や、液面や、液面よりも上側の部分などのいずれかに対して汚水３を噴射させることが可能なものである。この場合には、噴射部２２は、貯留された汚水３の液中に配置されて、下方へ向けて汚水３を噴射するものとしている。この噴射部２２は、エジェクターノズルなどとされる。噴射部２２は、平面的に見て、吸込ポンプ２１よりも主管部６ａから離れた汚水槽４の内壁の近傍の位置に、主管部６ａの延長線に関して対称的に一対配置されている。

上記した「汚水揚水配管２３」は、吸込ポンプ２１の吐出口２１ｂから主管部６ａの延長線と平行に延びる下部水平部と、この下部水平部の端部から汚水槽４の内壁にほぼ沿って上方へ延びる上昇部と、この上昇部の上端部から下降して噴射部２２の入口に接続される下降部とを有しており、上昇部から下降部への折返部分は、汚水槽４内部の汚水３の液面よりも上方に位置されている。この場合には、上記折返部分は、汚水流入管６よりも高い位置にて、噴射部２２の真上へ向かうように延びる上部水平部とされている。なお、汚水揚水配管２３の各コーナー部はアール形状とされている。

上記した「汚水循環系統２４」は、噴射部２２の噴射口２２ａと、吸込ポンプ２１の吸込口２１ａとが分離されていることにより、開ループ状のものとされている。

上記した「エジェクタ部２５」は、汚水揚水配管２３の下降部（の上部）に設けられている。エジェクタ部２５は、周知のものであり、特に図示しないが、その内部に、内筒と外筒とを間隔を有して配置された二重筒構造のものとされている。そして、汚水循環系統２４を流れる汚水３が内筒へ通され、外部の汚水流入管６からの汚水３が外筒と内筒との間に通されるようになっている。そして、内筒には、流速を高めるための絞り部や内部ノズル部などが適宜設けられている。この場合、上記したエジェクタ部２５には、汚水流入管６の枝管部６ｂが接続されている。

上記に加え、真空ステーション本体２には、内部に貯留された汚水３を外部の汚水処理施設などへ送るために、オーバーフロー管や汚水排出管や汚水圧送管などの汚水排水設備２８が適宜設けられる。この汚水排水設備２８の高さまで、汚水３は汚水槽４内に貯留される。

また、真空ステーション本体２には、特に図示しないが、各種の検出器（センサ類）やその他の設備などが設けられる。

そして、以上のような基本構成に対し、この実施例のものでは、以下のような構成を備えるようにしている。

（構成１）
汚水槽４の内部に、噴射部２２から噴射された汚水３を吸込ポンプ２１の吸込口２１ａから離れた方向へ導く整流管２６（汚水案内部）を設けるようにする。

ここで、上記の補足説明を行なうと、「整流管２６」は、上端部と下端部とにそれぞれ入口部２６ａと出口部２６ｂとを有する管部材などとされている。この整流管２６は、円筒状のものとしても、角筒状のものとしても良い。この場合、整流管２６は、全体が汚水槽４内部の汚水３の液中に水没するように設けられているが、噴射部２２が汚水３の液面よりも上に位置するような場合などには、少なくとも上端部が液面状に突出するようにしても良い。

そして、整流管２６の上端側の入口部２６ａは、噴射部２２から噴射された汚水３を効率的に収容し得るよう、噴射部２２の下方（真下）に位置されている。

そして、整流管２６の下端側の出口部２６ｂは、吸込ポンプ２１（の吸込口２１ａ）を避けるように配置されている。この場合には、出口部２６ｂは、吸込ポンプ２１の吸込口２１ａよりも高い位置に配置されている。また、出口部２６ｂは、吸込ポンプ２１の吸込口２１ａを僅かに通り越した位置に配置されている。そして、出口部２６ｂは、ほぼ水平方向へ向くように配置されている。これにより、整流管２６は側面視ほぼＬ字状の管部材（いわゆるエルボ）とされている。このＬ字状の管部材は、比較的曲率の大きいエルボ（いわゆる大曲エルボ）とされている。但し、整流管２６の出口部２６ｂは、水平方向に限らず、斜め上向きや、斜め下向きなどに傾斜させることもできる。

そして、この整流管２６は、全体が同一径とされている。但し、この整流管２６は、例えば、出口部２６ｂでの汚水３の流速を低下させるために出口部２６ｂへ向かって徐々に拡径するものなどとしても良い。或いは、反対に、出口部２６ｂでの汚水３の流速を高めるために出口部２６ｂへ向かって徐々に縮径するものなどとしても良い。

この整流管２６は、既設の真空ステーション１に対しても後付が可能なように構成される。そのために、図３に示すように、整流管２６は、整流管取付部２７を介して、汚水槽４の内部に固定され得るようになっている。この整流管取付部２７は、取付脚部２７ａや、取付脚部２７ａの下端部に設置された固定部２７ｂを有するものとされる。

取付脚部２７ａには、一定長さを有するものや、伸縮可能なものや、屈伸可能なものなどのいずれかを使用することができる。固定部２７ｂは、固定用プレートやクランプなどのいずれかを使用することかできる。なお、取付脚部２７ａは必ずしも必要なものではなく、状況によっては、整流管２６に直接固定部２７ｂを取付ける構造とすることもできる。

この場合には、汚水槽４の底面に固定し得るようにするために、取付脚部２７ａは、上下方向に対し汚水槽４の底面に達する長さに延びるものとされ、また、固定部２７ｂは、ボルトによって固定可能な固定用プレートとされている。そして、取付脚部２７ａの上端部に整流管２６の出口部２６ｂ近傍が固定されることによって、出口部２６ｂの位置が安定するように保持されている。

なお、整流管２６の設置位置の下方に障害となる物などがある場合には、取付脚部２７ａを障害物に対する迂回形状を有するものなどとしても良いし、また、固定用プレートを障害物またはその周辺部に対して固定可能なものとしても良い。

（構成２）
上記において、図４に示すように、整流管２６の出口部２６ｂが、汚水槽４の内壁へ向け斜めに配置されることにより、汚水槽４の内部に旋回流２９を発生可能なように構成する。

ここで、整流管２６の出口部２６ｂは、汚水槽４の内壁に対し、接線方向へ向けて配置するのが好ましい。但し、他の構成との関係で、接線方向に対して若干ズレてしまうような場合であっても、汚水槽４の内部に旋回流２９を発生させることができる範囲内のズレであれば許容される。

（構成３）
上記において、整流管２６の入口部２６ａの口径ｄ１が、噴射部２２の口径ｄ２よりも大きくなるように構成する（ｄ１>ｄ２）。

ここで、整流管２６の入口部２６ａは、噴射部２２から噴射された汚水３が整流管２６の入口部２６ａへ達成するまでの拡がり具合を考慮して、噴射された汚水３の全量を収容可能な大きさ以上の大きさに設定するのが好ましい。

＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。

真空ステーション１では、真空発生機構７を駆動することによって汚水流入管６または汚水槽４に真空圧が発生される。そして、この真空圧によって、外部の真空下水管５の汚水３が汚水流入管６を介して汚水槽４へ送られ、汚水槽４に貯留される。なお、真空式下水道システムでは、電力が使われるのが真空ステーション１のみとなるように構成されている。

そして、エジェクタ式の真空ステーション１は、以下のように作動する。

即ち、汚水槽４の内部に設けられた汚水循環系統２４では、汚水槽４に貯留された汚水３を吸込ポンプ２１が吸込み、吸込ポンプ２１が吸込んだ汚水３を汚水揚水配管２３を介して噴射部２２へ送り、噴射部２２が汚水槽４内の液中、液面または液面よりも上側の部分へ汚水３を噴射する。このようにして、汚水槽４の内部で汚水３が循環される。

そして、汚水槽４の内部へ挿入配置された汚水流入管６を、エジェクタ部２５を介して、汚水循環系統２４を構成する汚水揚水配管２３の途中に直接または間接的に接続することにより、循環する汚水３の水勢によって汚水流入管６の内部を負圧吸引させる。これにより、汚水流入管６および外部の真空下水管５に真空圧が発生され、真空下水管５に設けられた真空弁を一定水位ごとに自動的に真空吸引させることが可能となる。

＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（効果１）
汚水槽４の内部に、噴射部２２から噴射された汚水３を吸込ポンプ２１の吸込口２１ａから離れた方向へ導く整流管２６を設けたことにより、噴射部２２から噴射された汚水３の流れを規制して整流することができ、以って、汚水槽４内での乱流の発生や、水はねおよび飛び散りなどの発生を防止することができるようになる。

（効果２）
整流管２６の出口部２６ｂが、汚水槽４の内壁へ向け斜めに配置されることにより、整流管２６を出た汚水３が汚水槽４に沿って流れることとなり、以って、汚水槽４の内部に旋回流２９を発生することが可能となる。これにより、汚水槽４の内部が攪拌されることとなるので、汚水槽４の底部への固形物などの残留を防止することができる。

（効果３）
整流管２６の入口部２６ａの口径ｄ１が、噴射部２２の口径ｄ２よりも大きくなるように構成したことにより、噴射部２２から噴射された汚水３の全量または大部分を整流管２６へ導くことが可能となり、噴射された汚水３に含まれる気泡が整流管２６へ入らずに吸込ポンプ２１の吸込口２１ａへ直接吸込まれてしまうのを防止することができる。以って、吸込ポンプ２１のキャビテーションを防止し、吸込ポンプ２１に充分な性能を発揮させることが可能となる。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。

１ 真空ステーション
３ 汚水
４ 汚水槽
５ 真空下水管
６ 汚水流入管
７ 真空発生機構
２１ 吸込ポンプ
２１ａ 吸込口
２２ 噴射部
２３ 汚水揚水配管
２４ 汚水循環系統
２５ エジェクタ部
２６ 整流管
２６ｂ 出口部
２６ａ 入口部
２９ 旋回流
ｄ１、ｄ２ 口径

Claims (3)

1. 汚水を貯留可能な汚水槽と、外部の真空下水管から流入された汚水を前記汚水槽へ送る汚水流入管と、該汚水流入管または前記汚水槽に真空圧を発生させる真空発生機構とを備え、
   該真空発生機構が、前記汚水槽の内部に貯留された汚水を吸込可能な吸込ポンプと、該吸込ポンプが吸込んだ汚水を汚水槽の内部に貯留された汚水へ向けて噴射可能な噴射部と、前記吸込ポンプと噴射部との間を接続する汚水揚水配管とを有して、前記汚水槽内で汚水を循環可能な汚水循環系統を備えると共に、
   該汚水循環系統を構成する汚水揚水配管の途中に、前記汚水流入管を直接または間接的に接続して、循環する汚水の水勢によって汚水流入管の内部を負圧吸引させることにより、汚水流入管に真空圧を発生可能なエジェクタ部を有するエジェクタ式真空発生機構とされた真空ステーションにおいて、
   前記汚水槽の内部に、前記噴射部から噴射された汚水を前記吸込ポンプの吸込口から離れた方向へ導く整流管を設けたことを特徴とする真空ステーション。
2. 前記整流管の出口部が、前記汚水槽の内壁へ向け斜めに配置されることにより、前記汚水槽の内部に旋回流を発生可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載の真空ステーション。
3. 前記整流管の入口部の口径が、前記噴射部の口径よりも大きくなるよう形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空ステーション。