JP2988502B2 - 真空式汚水収集システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空式汚水収集システム
に係り、特に末端の汚水発生源から排出される貯水タン
クに一時的に貯溜した後、真空管路を介して真空ポンプ
場に導いて汚水を収集するようにした真空式汚水収集シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から使用されている真空式汚水収集
システムは、住宅、事務所、事業所等の汚水発生源から
の汚水を自然流下方式によって貯水タンクに一旦貯溜し
た後、貯水タンクに接続した真空管路を真空ポンプ場に
導き汚水を収集して、下水処理場に圧送するようにして
いる。貯水タンクでは、貯水タンク内に一定量の汚水が
溜まって水位が上昇したら、真空管路に介装された境界
弁を開いて負圧を導入し、吸引圧力によって吸上げ管か
ら汚水を吸上げ、水位が吸上げ管より低下して所定量の
空気を吸込んだ後に弁を閉じるようにしている。空気は
真空管路内で膨張し、これが汚水を攪拌しつつ圧送力を
発揮してポンプ場に送るのである。

【０００３】従来の真空式汚水収集システムにおける貯
水タンク部分の構成を図１２に示す。貯水タンク１に汚
水流入管２を介して汚水が流入されようになっており、
また真空管路３の末端に設けられた吸上げ管部４が貯水
タンク１内に導かれている。吸上げの作動停止を切換え
る境界弁５が真空管路３に設けられ、水位が所定の位置
まで上がった時点で境界弁５を開く。ポンプ場に設置さ
れている集水タンク９を真空ポンプ６によって負圧に維
持し、この負圧を真空管路３を介して貯水タンク１に導
入して汚水を吸引圧送させる。境界弁５の開閉操作は機
械式コントローラ７によって行うものとされ、開閉時点
は水位検出管８による圧力変動を捉えて行うものとなっ
ている。すなわち、コントローラ７は水位の上昇に伴う
水位検出管８の圧力上昇を利用して真空管路３の負圧力
を弁動作管路に導入して開弁させ、水位が低下したとき
の水位検出管８内の圧力が大気圧となったときに、弁動
作管路に大気圧を導入して閉弁させるように構成されて
いる。この作動機構と作動形態を図１３に示す。

【０００４】コントローラ７は水位検出管８の管内圧力
の上昇により変位するダイヤフラム９により大気圧が導
入可能とされる第１圧力室１０を有し、これに隣接して
真空管路３の負圧が導入されている第２圧力室１１を有
し、これらは操作ダイヤフラム１２によって仕切られて
いる。操作ダイヤフラム１２は第２圧力室１１を貫通し
て作動圧力室１３に伸びる操作ロッド１４を有し、これ
に切換えバルブ１５を取り付け、当該バルブ１５の切換
えによって境界弁５に負圧を作用させて開弁させ、逆に
大気圧を作用させて閉弁させるようになっている。ま
た、第１圧力室１０と第２圧力室１１とはニードル弁１
６を介装したバイパス管路１７により接続されている。

【０００５】このような構成によって、図１３（１）に
示すように、最初は第１圧力室１０と第２圧力室１１は
ともに真空管路３と同一の圧力となっている。この状態
から、貯水タンク１の水位が上昇して内圧が上昇する
と、図１３（２）に示すように、第１ダイヤフラム９が
作動して第１圧力室１０を大気圧に切換え、第２圧力室
１１との差圧により操作ダイヤフラム１２が膨らむこと
によって、作動圧力室１３の切換えバルブ１５が大気開
口１８を閉じて真空管路圧を導入し、境界弁５に開動作
を与える。これによって貯水タンク１から汚水が真空管
路３に吸引される。水位が水面より低下すると、図１３
（３）に示すように、空気を吸込み始め、同時に水位検
出管８が大気に開口するので、ダイヤフラム９が元位置
に復帰し、第１圧力室１０は大気と遮断されてバイパス
管路１７からニードル弁１６を通じて負圧が導入され
る。ニードル弁１６の開度調整によって第１圧力室１０
が所定の負圧に達するまでの時間が調整され、第１圧力
室１０と第２圧力室１１が均圧となり、操作ダイヤフラ
ム１２が元位置に復帰することにより、図１３（１）の
状態に戻り、これによって汚水吸込み後の空気吸込みが
確保されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のシ
ステムでは、ポンプ場の真空ポンプの作動によって所定
エリアの汚水発生源から流入する汚水を収集するが、エ
リアの多数箇所に分岐された複数の貯水タンク１に所定
の負圧を供給するようにしている。汚水流入量は時間的
にも地域的にも異なるが、従来のシステムでは貯水タン
クへの汚水流入水量や設定真空度により、境界弁５の吐
出側真空度が影響を受け、空気吸込み時間が変化する。
これにより境界弁吐出側真空度が高いと、吸引する空気
量が多く真空ポンプの運転時間が長くなる。逆に境界弁
吐出側真空度が低いと、吸引する空気量が少なく、汚水
を搬送するエネルギが小さくなってシステムが不安定に
なる問題があった。

【０００７】また、この種の真空式汚水収集システムで
は、貯水タンク１から汚水を吸引した後に一定量の空気
を吸引させ、この吸引空気の膨張エネルギを得ることが
重要である。上記従来の方式では、真空管路３の真空度
は複数の貯水タンク１との接続状態により変化し、これ
は直接境界弁５の汚水吸引時間に影響を及ぼし、図１４
に示しているように、真空度が低くなるほど汚水吸引時
間が長くなる。これに対して境界弁５の開弁時間はニー
ドル弁１６の開度調整によってほぼ一定となるように設
定されるが、境界弁５の開放時間は真空度が低下するほ
ど短くなる傾向にある。このような境界弁制御構成で
は、汚水の吸引時間に対して弁開時間が略一定であるた
め、真空度が低いほど汚水の搬送エネルギとなる空気量
が少なくなり、搬送能力が低下するとともに、真空度が
高いほど汚水吸引時間に比して空気吸込み時間が長くな
る。すなわち、汚水と空気量の比である気液比が大幅に
変動するため、真空状態を保持するために真空ポンプの
能力を大きくしなければならないという問題があった。
また、境界弁の開弁操作は真空管路の真空度を利用して
行うため、真空度が開弁に必要な最低限度付近では弁動
作が不安定となる問題もあった。

【０００８】本発明の第１の目的は、真空管路の圧力変
動を生じても、安定した最適気液比が保持でき、安定し
た汚水収集システムとすることにある。第２には真空ポ
ンプの運転時間を短くし、さらにポンプ能力を必要最小
限にすることにより、維持管理、建設費の負担が小さく
て済む真空式汚水収集システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る真空式汚水収集システムは、第１に汚
水発生源側から排出される汚水を貯水タンクに一時的に
貯溜し、当該貯水タンクから境界弁を介装した真空管路
を介して真空ポンプ場に設けた集水タンクに汚水を吸引
圧送する真空式汚水収集システムにおいて、前記真空管
路内の１または複数箇所に真空度測定センサを設け、当
該センサによる検出圧力またはそれらの最小値をもとに
前記真空ポンプ場における集水タンク内の真空度を制御
するように構成した。

【００１０】第２には、特に、貯水タンクに水位計測セ
ンサを設け、このセンサにより貯水タンクが運転高水位
に達したときに前記境界弁を開放し真空管路の負圧を利
用して汚水を吸引させ、貯水タンクが運転低水位に達し
てから設定時間経過後に前記境界弁を閉鎖して吸引を停
止させるようにした。

【００１１】第２の構成に加えて、水位計測センサによ
り水位上昇速度を求め、貯水タンクが運転低水位に達し
てから境界弁閉止までの設定時間をこの水位上昇速度に
基づき補正するように構成してもよい。

【００１２】更に、第２の構成に加えて、貯水タンクに
接続される真空管路の内圧を検出し、貯水タンクが運転
低水位に達してから境界弁閉止までの設定時間をこの検
出値に基づき補正するようにしてもよい。

【００１３】第３には、境界弁を真空管路の負圧導入に
より開弁をなすように構成するとともに、負圧導入管路
にはアキュームレータを設け、このアキュームレータと
前記真空管路とを逆止弁を介して接続したものである。

【００１４】第４には、貯水タンクに接続される真空管
路の負圧の変動に伴う定量汚水の排出開弁時間を予め求
めておき、この排出開弁時間に対して所定の空気吸引時
間を加算した最適開弁時間を設定し、当該最適開弁時間
となるように前記境界弁を開閉制御するように構成して
いる。

【００１５】第５には、貯水タンクに接続される真空管
路の境界弁開後の負圧の変化率を検出し、この変化率の
変動に伴う汚水排出完了時点を決定し、当該汚水排出完
了時から所定の空気吸引時間だけ境界弁の開弁状態を持
続させるように構成したものである。

【００１６】

【作用】上記第１の発明構成によれば、真空ポンプに接
続される真空管路の上流側の１箇所または複数箇所に圧
力センサを取り付けておき、これによって検出された圧
力の最小値とその経過時間を監視することができる。検
出真空度が設定真空度よりも高くなりこれが所定時間を
経過している場合には、集水タンク内の圧力を低下させ
ても問題がないので、弁制御によりあるいはインバータ
制御により真空ポンプ能力を下げるようにする。この結
果、夜間等、汚水の流入量が少ない場合には真空ポンプ
能力を下げて運転することができ、最小限のポンプ能力
で最適運転を行わせることができる。

【００１７】また、第２の発明構成によれば、貯水タン
クから吸引を開始するために境界弁を開放して吸引させ
るが、水位が運転低水位に達したときから境界弁を一定
時間開放させた後に閉弁することにより、確実に吸込み
搬送用の空気を真空管路に吸込ませることができる。こ
れによって吸引する空気量を最低限確保することがで
き、吸引空気による搬送エネルギを発生させることがで
きる。

【００１８】更に第３の発明構成によれば、境界弁が真
空管路からの負圧導入により作動する構成としつつ、負
圧導入管路にアキュームレータを設け、負圧変動を吸収
するようにしているため、境界弁を常に安定させて開弁
させることができ、もってシステムの安定化を図ること
ができる。

【００１９】また、上記第４の発明構成によれば、真空
管路の真空度により変化する貯水タンク内から定量の汚
水排出時間特性が貯水タンクユニット毎に求めることが
できる。また、定量の汚水を吸引空気の膨張エネルギに
よって搬送するのに必要な吸込み空気量は気液比として
予め設定することができ、これは各真空度に応じて汚水
吸引時間に加算することができる。このように加算され
た開弁時間となるように境界弁の弁開時間制御すること
により、如何なる真空管路の真空度においても常に最適
気液比を保持することができ、したがって、空気吸込み
不足による搬送障害の発生や、過剰空気吸込みに伴うポ
ンプ容量の不適正の問題がなくなる。

【００２０】また、第５の発明構成によれば、直接汚水
吸込み時間の完了時点を把握することができる。吸引汚
水量は一定となるので、これに対応する必要空気量を一
義的に定めて一定時間だけ吸引させるので、少なくとも
過剰あるいは過小な空気量を供給することが防止され、
安定した搬送エネルギに必要な空気を吸引させることが
可能となる。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明に係る真空式汚水収集システ
ムの具体的実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】図１は実施例に係る真空式汚水収集システ
ムの全体構成図である。図示のように、このシステムは
真空ポンプ場１００を起点として場内に設置した集水タ
ンク１０２から分岐され収集エリアに巡らされた複数の
真空管路２４を備えている。集水タンク１０２には場内
に設置された真空ポンプ１０４が接続され、これによっ
て集水タンク１０２内を真空状態にし、分岐されている
真空管路２４側に吸引負圧を与えるようにしている。更
に、真空管路２４から小エリア内の各汚水発生源からの
汚水を流入させて貯溜する複数の汚水ユニット２１が接
続されている。

【００２３】各汚水ユニット２１は、例えば図２（１）
に示すように構成され、貯水タンク２０に汚水流入管２
２を介して各住宅、事務所、あるいは事業所等からの汚
水が流入されようになっている。また真空ポンプ場１０
０の集水タンク１０２に接続される真空管路２４が当該
貯水タンク２０まで延長され、その末端に設けられた吸
上げ管部２６が貯水タンク２０内に導かれている。吸上
げ管部２６から真空管路２４に至る管路の開閉をなす境
界弁２８が設けられ、水位が所定の位置まで上がった時
点で当該境界弁２８を開くことにより、真空ポンプ１０
４から導入されている負圧を吸上げ管部２６に導入して
貯溜汚水３０を吸引圧送可能としている。境界弁２８の
開閉操作は真空管路２４の負圧と大気圧を切換え導入す
ることによって行うように構成されており、このため境
界弁２８に接続される負圧導入管路３２を設けるととも
に、この管路３２には逆止弁３４並びに三方切換え電磁
弁３６を介装している。そして、三方切換え電磁弁３６
は境界弁２８に対して大気開口３８と前記真空管路２４
とを切換え接続するように操作可能となっている。

【００２４】このような構成において、真空ポンプ場１
００の集水タンク１０２に接続されている複数の真空管
路２４における特に末端部分である上流端には圧力セン
サ４２が取り付けられ、真空管路２４内の上流端におけ
る真空度を検出するようにしている。圧力センサ４２に
より検出された圧力信号は専用回線あるいは公衆電話回
線を利用した通信回線１０８によりポンプ場１００に送
信され、ポンプ場１００に設置したメインコントローラ
１１０に入力させるようにしている。メインコントロー
ラ１１０は、図１に示すように、各圧力センサ４２から
の信号を入力し、その最小値を選択出力する最小値検出
器１１２を備え、複数箇所の真空度のうち最小値の圧力
信号を選択し、その値を後段の比較器１１４に出力させ
ている。比較器１１４には比較のために同時に基準圧力
信号を入力させるようにしている。基準圧力信号は、集
水タンク１０２内の真空度を検出する圧力センサ１１６
からの信号を基準にして真空管路２４における末端の最
低保持真空度を設定する設定器１１８によって発生させ
ている。したがって、比較器１１４では基準真空度と検
出された最小値との比較がなされ、この実施例では上流
側真空度の最小値Ｐが基準真空度Ｐ₀が大きい場合に
「１」の信号を出力するようにしている。この比較器１
１４からの信号はカウンタ１２０に入力され、比較器１
１４からオン信号が出力されている時間をカウントする
ようにしている。カウンタ１２０による計測された時間
ｔは基準時間ｔ₀とともに第２比較器１２２に入力さ
れ、ｔ＞ｔ₀のときに後段のモータ制御部１２４に対
し、起動信号を出力させるようにしている。モータ制御
部１２４は集水タンク１０２に接続された真空ポンプ１
０４の出力制御器１２６を駆動するためのもので、この
場合、第２比較器１２２から起動信号が出力された場
合、すなわち、真空管路２４の上流端の真空度が所定値
より大きく、かつこれが一定以上の時間継続されている
ときに、真空ポンプ１０４の出力を低下させるようにし
ている。出力の制御はこの実施例では２段階制御を行わ
せるものとなっており、したがって単純な出力切替えで
足るが、真空管路２４の上流端真空度の最小値と基準圧
力の偏差を取り、この偏差量に応じて出力を可変制御す
るようにしてもよい。この場合には出力制御器１２６を
インバータ制御器によって構成すればよい。

【００２５】このような実施例によれば、真空ポンプ場
１００においてポンプ出力は汚水収集エリアの各汚水ユ
ニット２１で確実に汚水を吸引できるような真空度を発
生させるように決定されるが、汚水の流入が少ない夜間
等には真空搬送状態が殆どないので、真空管路２４の上
流端側では真空度が必要以上に上昇する。このような場
合には、各圧力センサ４２からの信号を入力するメイン
コントローラ１１０は真空ポンプ１０４の出力を低下さ
せ、無駄なエネルギを消耗すること防止することができ
るのである。したがって、この種のシステムの省力化を
図り、かつランニングコストを低減させることができ
る。

【００２６】図２（１）は第２実施例に係る汚水収集シ
ステムを構成する汚水ユニット２１部分の構成図であ
る。この構成において、この汚水ユニットでは、前記三
方切換え電磁弁３６を制御することによって最適な汚水
圧送排出を行わせるようにしている。このため、貯水タ
ンク２０内に貯溜された汚水３０の水位を検出する水位
計測センサ４０および当該貯水タンク２０に作用する真
空度を検出する圧力センサ４２を備えている。そして、
これらのセンサ４０、４２によって検出された信号を入
力するバルブコントローラ４４が設けられている。バル
ブコントローラ４４は水位計測センサ４０からの信号を
入力する水位比較器４６を有し、所定の高水位（Ｈ．
Ｗ．Ｌ）に達した時点でバルブドライバ４８の開弁信号
発生器５０を起動させるものとしている。この信号を受
けた三方切換え電磁弁３６は境界弁２８と真空管路２４
との通路を開き、負圧を導入して境界弁２８を開弁操作
する。

【００２７】また、バルブコントローラ４４は閉弁操作
も行うが、このため、前記水位比較器４６では吸上げ管
部２６の開口端に達した時の低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）を検
知して閉弁開始信号を出力させるようにしている。しか
し低水位に達してから即座に閉弁させると、搬送エネル
ギを発生する空気の吸込みがなされないので、この実施
例ではタイマデレイ５１を設け、予め低水位検知から１
〜１５秒の時間遅れを持たせてからバルブドライバ４８
の閉弁信号発生器５４を起動させるように構成してい
る。これによって汚水の吸引を行わせた後、一定量の空
気吸込みが行われ、したがって吸込み空気が真空管路２
４にて膨張し、搬送エネルギを発生して真空ポンプ場１
００までの搬送を良好に行わせることができるのであ
る。

【００２８】ところで、この実施例では、前記水位計測
センサ４０から検出される水位の上昇率を演算する演算
部５３を設けている。これは図３に示すように、貯水タ
ンク２０への流入水量が増大変化すると、集水タンク１
０２の設定圧が一定でも境界弁２８の吐出側真空度が減
少変化し、また、図４に示すように弁吐出側真空度が変
化することによって気液比が変化してしまう。気液比は
３〜５程度であることが一般的に望ましいとされてお
り、集水タンク１０２側の設定真空度を一定にするとと
もに空気吸込み時間も一定にしても、図４に示すよう
に、流入水量が増大すると気液比が低下してしまう。こ
の流入流量の変化による気液比の変化は略一定の勾配で
変化するので、実施例では水位の上昇率から流入水量を
算出し、これを補正器５５に出力し、ここで流量に応じ
て前記閉弁信号の遅延時間を比例補正するようにしてい
る。このようにすることによって気液比を流量の変化の
如何に拘らず一定に保持することができるようにしてい
る。

【００２９】更に、当該実施例では真空管路２４の真空
度を検出する圧力センサ４２からの信号を受けて、弁吐
出側の真空度の変化によって閉弁遅延時間を補正するよ
うにしている。これは図５に示すように、貯水タンク２
０への流入水量の変化によって真空度が変化し、開弁遅
延時間を一定にしても気液比は変化する。したがって、
弁吐出側の真空度が変化した場合には、開弁遅延時間を
調整し、気液比が常に一定になるように補正させるので
ある。この弁吐出側真空度の変化を加味して閉弁までの
遅延時間を補正器５５によって調整された状態で閉弁信
号発生器５４を起動させることで、最適気液比を確保す
ることができる。

【００３０】このように構成された汚水ユニット２１を
具備したシステムでは、真空管路２４に汚水を吸引した
後、空気吸込み量を気液比が所定の値になるように確実
に境界弁２８の閉弁制御を行うことができる。したがっ
て、搬送エネルギを流入水量の程度や真空度の変化に応
じて最適化制御でき、汚水の収集を最適な状態で行わ
せ、もってシステムの安定性を図ることができるのであ
る。

【００３１】次に、図２（２）に第３実施例を示す。こ
れは上記第２実施例の変形例であり、境界弁２８の大気
導入や負圧の導入を三方切替え電磁弁３６によって行わ
ず、二方切替え弁３７、３９によって行うようにした点
が異なるのみである。このような構成としても上記実施
例と全く同様な効果を持たせることができる。

【００３２】更に図６には第４実施例を示す。この実施
例は、境界弁２８への負圧導入管路３２に内容積１００
〜１０００ｍｌの真空タンクによって構成されたアキュ
ームレータ５９を設けた構成としたものである。このア
キュームレータ５９は直接境界弁２８への負圧を供給す
るもので、真空管路２４の圧力変動が境界弁２８に伝達
されないようにしている。そして、当該アキュームレー
タ５９内の真空度が真空管路２４の真空度より低下した
ときに、真空管路２４と連通させてアキュームレータ５
９の真空度を回復させ、弁動作圧を確保するようにして
いる。

【００３３】このような第４実施例では、真空管路２４
の圧力変動によって境界弁２８が作動しなくなるような
不具合が無くなる利点がある。

【００３４】更に、図７には第５実施例を示している。
この実施例は上記した第２実施例とほぼ同様に構成さ
れ、貯水タンク２０に汚水流入管２２と、集水タンク１
０２に至る真空管路２４の末端に設けられた吸上げ管部
２６とを接続している。吸上げ管部２６から真空管路２
４に至る管路の開閉をなす境界弁２８が設けられ、これ
は水位が所定の位置まで上がった時点で開弁して貯溜汚
水３０を吸引圧送可能としている。境界弁２８の開閉操
作のために当該境界弁２８に接続される負圧導入管路３
２を設けるとともに、この管路３２には逆止弁３４並び
に三方切換え電磁弁３６を介装している。三方切換え電
磁弁３６は境界弁２８に対して大気開口３８と前記真空
管路２４とを切換え操作可能となっている。

【００３５】また、前記三方切換え電磁弁３６を制御す
るため、貯水タンク２０内に貯溜された汚水３０の水位
を検出する水位計測センサ４０および当該貯水タンク２
０に作用する真空度を検出する圧力センサ４２を備えて
いる。これらのセンサ４０、４２によって検出された信
号を入力するバルブコントローラ４４が設けられてい
る。バルブコントローラ４４は水位計測センサ４０から
の信号を入力する水位比較器４６を有し、所定の水位
（Ｈ．Ｗ．Ｌ）に達した時点でバルブドライバ４８の開
弁信号発生器５０を起動させることによって、三方切換
え電磁弁３６は境界弁２８と真空管路２４との通路を開
いて境界弁２８を開弁操作する。

【００３６】更に、バルブコントローラ４４は前記圧力
センサ４２の検出信号を入力する開弁時間設定器５２を
備えている。これは設備された境界弁２８が開弁された
状態で汚水吸上げ時間が弁吐出側真空度によってどのよ
うに変化するかを図８に示したように、予め特性線図Ａ
として求めておき、この特性線図Ａに対して、各真空度
に応じて気液比が一定となるように必要空気量を吸引さ
せるのに必要な開弁継続時間ｔを定め、汚水吸上げ時間
Ｔに加算した時間を開弁時間Ｔ’として設定する。すな
わち、汚水を真空搬送するためのエネルギは真空管路２
４に汚水を吸引した後、一定の空気を吸引させることに
より得られる。最適な搬送エネルギは吸引空気量Ｖと吸
引汚水量Ｑの比、すなわち、気液比がＶ／Ｑ＝３〜５で
あることが実験的に定められている。そして、吸引汚水
量Ｑは吸上げ開始高さが定められ、また吸上げ管部２６
の長さによって一律に定められている。したがって、吸
引空気量Ｖは最適気液比を充足するように計算によって
求めることができ、これは吸引圧力によって変化するの
で、各真空度によって必要空気量を吸引させるに必要な
時間を定めることができる。そこで、汚水吸上げ時間特
性Ａに吸引空気量Ｖを吸引させる時間ｔを加算した開弁
時間特性線図Ｂを決定し、この線図Ｂに対応する真空度
と開弁時間の関係式を定めてプログラム化し、開弁時間
設定器５２に記憶保持させておく。検出された真空度に
より設定器５２は対応開弁時間を算出し、この時間だけ
経過した後、バルブドライバ４８の閉弁信号発生器５４
を起動させるものとしている。この信号を受けた三方切
換え電磁弁３６は境界弁２８と真空管路２４との接続通
路を遮断し、大気圧を境界弁２８に作用させて境界弁２
８を閉弁操作するのである。

【００３７】また、バルブコントローラ４４には気液比
調整部５６によって開弁時間を調整できるようにしてお
り、これによって入力された信号を時間調整器５８に出
力し、開弁時間設定器５４の空気吸引時間ｔを加減調整
できるようにしている。

【００３８】このような構成に係る真空式汚水収集シス
テムでは、境界弁２８の吐出側真空度によって汚水３０
の吸引時間が変化すると同時に、汚水搬送エネルギを発
生する空気の吸引時間を最適気液比が保持されるように
境界弁２８の開弁時間が設定される。この結果、真空管
路２４の真空度が変化しても気液比が一定になり、最大
効率で搬送エネルギを発生することができ、真空ポンプ
の能力を必要以上に大きくする必要がなくなり、設備負
担を少なくすることができる。また、真空度が低い状態
であっても、空気吸引時間が確保されるので、バルブが
不安定動作するような不具合が発生することを防止でき
る。

【００３９】次に、図９には第６実施例を示す。この実
施例は境界弁２８に代えて電磁開閉弁６０を真空管路２
４部分に取り付けたものである。そして、この電磁開閉
弁６０を開閉制御するバルブコントローラ６２は、水位
計測センサ４０からの信号を入力する比較器４６を有
し、所定の水位に達した時点でバルブドライバ４８の開
弁信号発生器５０を起動させるものとしている。この信
号を受けた開閉電磁弁６０は開弁操作され、汚水３０を
吸引する。

【００４０】また、コントローラ６２は圧力センサ４２
からの信号を入力するサンプリング回路６４が設けら
れ、ここで定時間間隔で真空度を検出するようにしてい
る。サンプリング回路６４からの検出信号を入力する演
算器６６は真空度を変化率を算出するようになってい
る。すなわち、前回検出圧力Ｐn-1と今回検出圧力Ｐnと
の偏差を求め、計測時間ｔに対する変化率ｘを算出する
ものとしている。この演算結果は比較器６８に出力さ
れ、変化率ｘが一定値以下になったときにタイマ７０を
起動し、このタイマ７０がカウントアップしたときにバ
ルブドライバ４８の閉弁信号発生器５４を起動し、電磁
開閉弁６０を閉弁操作させるようにしている。このよう
な構成の電磁開閉弁６０の制御フローを図１０に示す。

【００４１】このような実施例の作用は次のようにな
る。図１１に示すように、汚水３０を吸引し始めると、
弁吐出側の真空度は低くなり、その変化率は大きい。そ
して、汚水吸引が完了した時点では真空度はほぼ一定と
なり、弁を遮断すると真空度は徐々に回復する真空度の
変化率ｘが大きい間は汚水の吸引状態を示し、この状態
から変化率ｘがほぼ一定となる時点を検出すると、汚水
吸引完了状態に一致する。そこで、この第２実施例では
真空度の変化率ｘを検出し、これが汚水吸引完了時点に
対応する真空度の変化率以下になったときを始点として
一定時間ｔだけ開弁時間を継続し、最適気液比を満足す
るような空気量が吸引されるように構成したものであ
る。

【００４２】この実施例では汚水排出を完了した時点を
真空度の変化率によって検出し、この時点から一定時間
だけ開弁状態を継続するため、確実に空気吸引を行わせ
ることができる。空気吸引時間は個々の真空度に応じて
変化させることはできないが、ほぼ全領域で平均的に最
適気液比を満足させることができる。なお、気液比の調
整はタイマ７０によって設定された時間を気液比調整部
５６による調整作業で時間調整器５８を介して行えば良
い。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポンプ場の集水タンクに接続される真空管路内の１また
は複数箇所に真空度測定センサを設け、当該センサによ
る検出圧力またはそれらの最小値をもとに前記真空ポン
プ場における集水タンク内の真空度を制御するように構
成することによって、ポンプ出力を汚水発生量に応じて
調整でき、ランニングコストの低減をはかることができ
る。

【００４４】また、貯水タンクに水位計測センサを設
け、このセンサにより貯水タンクが運転高水位に達した
ときに前記境界弁を開放し真空管路の負圧を利用して汚
水を吸引させ、貯水タンクが運転低水位に達してから設
定時間経過後に前記境界弁を閉鎖して吸引を停止させる
ようにし、必要に応じてこの閉弁遅延時間を貯水タンク
への流入水量や真空管路の真空度に応じて補正するよう
に構成したことによって、最適気液比で汚水の吸引搬送
が可能となり、システムの安定化を図ることができ、更
に、アキュームレータを境界弁への真空導入管路に設け
ることによって境界弁を安定して作動させる構成とする
ことにより、同様に安定化システムを実現できる。

【００４５】更に、貯水タンクに接続される真空管路の
吸引負圧の変動に伴う定量汚水の排出開弁時間を予め求
めておき、この汚水排出開弁時間に対して所定の空気吸
引時間を加算した最適開弁時間を設定し、当該最適開弁
時間となるように前記境界弁を開閉制御させ、あるいは
貯水タンクに接続される真空管路の境界弁開後の吸引負
圧の変化率を検出し、この変化率の変動に伴う汚水排出
完了時点を決定し、当該汚水排出完了時から所定の空気
吸引時間だけ開弁状態を持続させて真空排出させるよう
に構成することによって、汚水を真空吸引して圧送する
際に真空管路の圧力変動が生じても安定した最適な気液
比で汚水と空気を取込んで圧送することができ、ポンプ
能力を必要最小限にして設備負担を小さくすることがで
きるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る真空式汚水収集システムの全
体構成図である。

【図２】第２実施例および第３実施例のシステムにおけ
る汚水ユニットの構成図である。

【図３】流入水量の変化に対する弁吐出側真空度の変化
特性図である。

【図４】流入水量の変化に対する気液比の変化特性図で
ある。

【図５】弁吐出側真空度と気液比の関係特性図である。

【図６】第４実施例のシステムにおける汚水ユニットの
構成図である。

【図７】第５実施例に係る真空式汚水収集システムの要
部構成図である。

【図８】第５実施例のシステムにおける開弁制御時間特
性を示す線図である。

【図９】第６実施例に係る真空式汚水収集システムの要
部構成図である。

【図１０】第６実施例のシステムの弁制御フローチャー
トである。

【図１１】汚水吸引時の真空度の変化を示す圧力変化線
図である。

【図１２】従来の真空式汚水収集システムの要部構成図
である。

【図１３】従来システムの弁駆動コントローラの説明図
である。

【図１４】従来システムの汚水吸引時間と開弁時間の特
性線図である。

【符号の説明】

２０ 貯水タンク ２２ 汚水流入管 ２４ 真空管路 ２６ 吸上げ管部 ２８ 境界弁 ３０ 貯溜汚水 ３２ 負圧導入管路 ３４ 逆止弁 ３６ 三方切換え電磁弁 ３８ 大気開口 ４０ 水位計測センサ ４２ 圧力センサ ４４ コントローラ ４６ 比較器 ４８ バルブドライバ ５０ 開弁信号発生器 ５２ 開弁時間設定器 ５４ 閉弁信号発生器 ５６ 気液比調整部 ５８ 時間調整器 １００ 真空ポンプ場 １０２ 集水タンク １０４ 真空ポンプ １０８ 通信回線 １１０ メインコントローラ １２６ ポンプ出力制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 昌之 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 日立プラント建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−117013（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E03F 7/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚水発生源側から排出される汚水を貯水
   タンクに一時的に貯溜し、当該貯水タンクから境界弁を
   介装した真空管路を介して真空ポンプ場に設けた集水タ
   ンクに汚水を吸引圧送する真空式汚水収集システムにお
   いて、前記真空管路内の１または複数箇所に真空度測定
   センサを設け、当該センサによる検出圧力またはそれら
   の最小値をもとに前記真空ポンプ場における集水タンク
   内の真空度を制御することを特徴とする真空式汚水収集
   システム。
2. 【請求項２】 汚水発生源側から排出される汚水を貯水
   タンクに一時的に貯溜し、当該貯水タンクから境界弁を
   介装した真空管路を介して真空ポンプ場に設けた集水タ
   ンクに汚水を吸引圧送する真空式汚水収集システムにお
   いて、前記境界弁を真空管路の負圧導入により開弁をな
   すように構成するとともに、負圧導入管路にはアキュー
   ムレータを設け、このアキュームレータと前記真空管路
   とを逆止弁を介して接続したことを特徴とする真空式汚
   水収集システム。
3. 【請求項３】 汚水発生源側から排出される汚水を貯水
   タンクに一時的に貯溜し、当該貯水タンクから境界弁を
   介装した真空管路を介して真空ポンプ場に設けた集水タ
   ンクに汚水を吸引圧送する真空式汚水収集システムにお
   いて、前記貯水タンクに接続される真空管路の負圧の変
   動に伴う定量汚水の排出開弁時間を予め求めておき、こ
   の排出開弁時間に対して所定の空気吸引時間を加算した
   最適開弁時間を設定し、当該最適開弁時間となるように
   前記境界弁を開閉制御することを特徴とする真空式汚水
   収集システム。
4. 【請求項４】 汚水発生源側から排出される汚水を貯水
   タンクに一時的に貯溜し、当該貯水タンクから境界弁を
   介装した真空管路を介して真空ポンプ場に設けた集水タ
   ンクに汚水を吸引圧送する真空式汚水収集システムにお
   いて、前記貯水タンクに接続される真空管路の境界弁開
   後の負圧の変化率を検出し、この変化率の変動に伴う汚
   水排出完了時点を決定し、当該汚水排出完了時から所定
   の空気吸引時間だけ境界弁の開弁状態を持続させること
   を特徴とする真空式汚水収集システム。