JP4416790B2 - 特に下水道清掃車両用の水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に基づく、特に下水道清掃車両との関連で用いるための水処理装置に関する。

地方自治体の車両、特に下水道清掃車両は、特に下水道などを清掃するために利用されており、また、下水道の詰まりを除去したり、泥や洪水を伴う大量の降水があった後で道路を清掃したり、容器や樽から汚れや汚泥を吸い取ったりするのにも用いられており、複数の室に区分され、トラックのシャーシの上に設置されたタンクを含んでいる。多くの場合円筒状に構成された樽型のタンクが横置きに配置されるのが通常である。従来技術から公知となっているこの種の下水道清掃車両の１つの型式では、タンクは車両の後側端部から見て第１の大きな室を有しており、吸引ホースを通じて取り込まれた汚泥・水の混合物の中から、石、砂利、汚泥がこの中に堆積する。この汚泥室の後には運転室の方向に分離室が続いており、この中では、吸引空気と一緒に運ばれた汚泥・水の混合物が吸引空気から分離され、水が汚泥から分離される。さらに運転室のほうに向かって清水室が続いており、この清水室は、予備清掃された下水道、容器、樽などを高圧噴射水で清掃するのに用いられる清水を備蓄する役目をする。そのために必要な圧力を生成するために別個の高圧ポンプが設けられている。水・汚泥の混合物を吸い取るのに必要な負圧は、公知の施工例では清水室の内部に配置された、たとえば水封式ポンプなどの真空ポンプによって生成される。

清水室と分離器はタンク容積の大部分を占めている。このような容積は、吸い込まれた汚泥を収容するための汚泥室にはない。そのため汚泥室はすぐに最大の充填水位に達してしまい、汚泥室を空にするために清掃プロセスを中断しなくてはならない。しかも、作動時に比較的大きな重量を占める可能性がある汚泥室は、車両のずっと後方に離して配置されている。その結果、タンクの後側端部に配置された汚泥吸引ホースのためのアーム部、およびタンク端部に取り付けられた高圧ホースのための巻取リールとの関連で、非常に不都合な重量分布が下水道清掃車両に生じてしまう。このような重量分布の影響は、車両後輪の過度の磨減として現われる可能性がある。不都合な重心位置は、車両の操舵性を低下させることにさえつながりかねない。

こうした状況に対処するために、別の公知の下水道清掃車両では、分離器と清水容器とを含む水処理装置を横置き型の円筒状タンクから外へ移すことが提案されている。このような構成では、運転室とタンクの間で車両フレームの上方にスペースが空き、このスペースが清水タンク、たとえばサイクロンなどの分離器、および多くの場合水封式ポンプである真空ポンプを収容する。この場合、水封式ポンプは、車両フレームの右と左に設置された分離器と清水タンクの間に配置される。このような配置は、汚泥タンクをいっそう長く構成することを可能にする。容積の増大によって長いあいだ連続運転できるようになり、車両の重量分布も改善される。このような構成の欠点は、分離器と清水タンクが側方に配置されているために車両の幅が比較的長くなることである。このことは、特にヨーロッパの自治体の狭隘な環境においては、下水道清掃車両の利用性の低下につながりかねない。

本発明の課題は、従来技術の下水道清掃車両の欠点を回避することである。特に下水道清掃車両へ省スペースに設置可能な水処理装置が提供されるのが望ましい。この水処理装置は、容積が十分に大きい汚泥タンクを下水道清掃車両に据え付けることを可能にするの
が望ましく、また、好都合な重量分布と重心配置を可能にするのが望ましい。その際、下水道清掃車両へ設置したときに車両幅をできる限り狭く抑えることができ、道路環境が狭い場合でも車両の完全な利用可能性が保証されるように、水処理装置はできる限りコンパクトに構成されるのが望ましい。

この課題を解決するために本発明は、請求項１の特徴部に記載された構成要件を有する、特に下水道清掃車両用の水処理装置を提案する。本発明の発展例および／または有利な実施形態は、従属請求項の対象となっている。

本発明により、供給される空気・汚泥・水の混合物の分離装置と、これと接続された、清浄化された水を入れる水タンクとを含む、特に下水道清掃車両用の水処理装置が提供される。分離装置と水タンクは１つの構造的なユニットを形成している。空気・汚泥・水の混合物の分離装置は、清浄化された水を入れる水タンクで少なくとも部分的に取り囲まれている。

本発明による設計的方策により、水・汚泥の混合物の分離装置と、清浄化された水を入れる水タンクとが１つの構造的なユニットにまとめられ、これを全体として搬送、操作、設置することができる。汚泥・水の混合物の分離装置を水タンクが少なくとも部分的に取り囲むことにより、水処理装置がコンパクトかつ省スペースに構成される。このことは、特に下水道清掃車両へ設置する場合に、水処理装置の省スペースな配置と車両の改善された重量分布とを可能にする。得られたスペースは、たとえば汚泥タンクを広くするのに利用することができる。

格別に省スペースな水処理装置の設計では、分離装置と水タンクが実質的に同心的に配置される。このとき水タンクは、たとえば実質的に円筒状の形態を有している。その場合には分離装置も円筒状に構成されるのが通常である。その場合には構成が実質的に同軸になる。

汚泥・水の混合物の分離装置は、分離された汚泥の備蓄部を備える汚泥分離器として構成される。この分離装置は重力を利用する。この場合、汚泥・水の混合物は使用状態におけるもっとも低い部位でパイプを介して分離装置に注入され、たとえばスクリーン状の衝突板に当るように導かれる。汚泥は分離装置の底面で汚泥備蓄部に堆積する。清浄化された空気はさらに流れていき、排出口に到達する。水封式ポンプとの関連で空気流が水封式ポンプへと誘導される。

水処理装置をできるだけコンパクトに構成できるようにするために、分離装置をできるだけスリムに構成するのが好ましいことが判明している。汚泥・水の混合物の確実な分離のために必要な流動区間を得るために、分離装置は水タンクよりも大きな全高を有しているのが通常である。コンパクトな設計形態を維持するために、使用姿勢のときに縦置きに配置される分離装置が、水タンクを軸方向で貫通する。

水処理装置の水タンクの一区域が水分離器として構成されているのが好ましい。たとえば水分離器はサイクロンとして構成される。水封式ポンプで圧縮された空気には、水封式ポンプに由来する水滴が混じっているのが通常である。水を回収するために、圧縮空気は水タンクにある流入口を介して水分離器へ導入される。水分離器はサイクロンとして構成されているのが好ましい。水滴が混じっている空気は、ほぼ接線上でサイクロンへ導入されるのが通常である。そこで、空気と一緒に運ばれている水滴が水タンクに分離される。水滴を除去された空気は野外に放出される。

水をリサイクルするために、水タンクは少なくとも１つの取出部を備えており、この取出部を介してたとえば水封式ポンプにより水を取り出すことができる。

水処理装置は１つの構造的なユニットとして構成される。たとえば下水道清掃車両などの既存の機器コンポーネントと容易に組み合わせることができるようにするために、分離装置を取り囲む水タンクは、吸い込まれた空気の給排気接続部を備えている。このことは、水処理装置をたとえば水封式ポンプなどの真空装置へ容易に接続することを可能にする。それにより、汚泥タンクの形態に関わりなく水処理装置を構成するための前提条件が整う。本発明による水処理装置は、すべての必要な接続部がすでに組み込まれているので、たとえば別個の分離装置と別個の水タンクとを備える水処理装置の代わりとして、既存の下水道清掃車両に設置することもでできる。したがって、下水道清掃車両の製造者は他の車両コンポーネントに関わりなく水処理装置を調達することができ、このことは製造者の経済的な柔軟性を高める。

特に下水道清掃車両で水処理装置を作動させるために、分離装置ないし水タンクから出てくる空気流ないしこれらに入っていく空気流に対する、一体化された切換装置をすでに備えていると好ましいことが判明している。多くの場合四方スイッチであるこの切換装置は、水処理装置の必要性に合わせて適合化されており、あとはたとえば下水道清掃車両の車内電気システムなどのエネルギー供給源に接続するだけでよい。

本発明に基づいて構成された水処理装置を装備した下水道清掃車両は、水処理装置のサイズがコンパクトなのでいっそう広いスペースを有している。このスペースは、たとえば汚泥タンクの容積を広げるのに利用することができる。水処理装置のコンパクトな構成は、たとえば水封式ポンプなどの必要な真空ポンプの隣に縦置きの状態で、運転室と、横置きに配置された汚泥タンクとの間に設置することを可能にする。多くは水封式ポンプである真空ポンプは、その隣に配置された水タンクから直接水を取り出す。生成される負圧は、汚泥・水の混合物や清浄化された水を吸い込むために利用され、あるいは、サイクロンでの汚泥・水の混合物の分離をサポートするために利用される。水封式ポンプおよび水処理装置の有利な配置により、吸込区間を短く抑えることができる。このことは実現可能な真空能力にとって利点がある。省スペースな構成によって得られるスペースは、汚泥タンクをさらに運転室の方向に寄せるために利用することができる。このことは重量分布を改善し、下水道清掃車両の重心の位置を改善する。それによって車両をいっそう容易かつ確実に操作することができる。

従来技術より、空にするために汚泥タンクが傾けられる下水道清掃車両が知られている。水処理装置を汚泥タンクから完全に切り離すことで、汚泥タンクを傾けるだけでよくなる。水処理装置は、配置された汚泥タンクが傾けられたときにも、車両上の姿勢が変わらないまま保たれる。それによって設計が簡素化される。空にするために汚泥タンクだけを傾ければよいので、傾けられるべき質量が減り、このことは下水道清掃車両の燃料消費量に関して利点をもたらす。

本発明のその他の利点や構成要件は、本発明の実施例およびその下水道清掃車両での利用法についての以下の説明から明らかである。縮尺どおりではない模式的な図面が示されている。

図１には、全体として符号１が付された本発明による水処理装置が、汚泥タンク２０および特に水封式ポンプである真空ポンプ３０と連動する様子が示されている。下水道から吸い上げると石、砂利、汚泥などが汚泥タンク２０の中に溜まる。弁２５を備える汚泥タンク２０の吸出し口２２を介して吸い込まれる空気は常に汚泥・水の混合物を一緒に伴っ
ており、空気を再び真空ポンプ３０に供給する前に、このような混合物を水処理装置１で分離しなければならない。

水処理装置１は、清浄化された水を入れる水タンク８に対して実質的に同心的ないし同軸に配置された、吸い込まれた汚泥・水の混合物の分離装置２を含んでいる。分離装置２と水タンク８は実質的に円筒状の形態を有しており、水処理装置１が使用姿勢にあるときには縦置きに配置される。

分離装置２はそのもっとも低い部位のところに、吸い込まれた空気と一緒に運ばれる汚泥・水の混合物の取入部３を有している。円筒状の吸気接続管３は衝突板４の手前で終わっている。一緒に運ばれている汚泥・水の混合物は衝突板に向かって噴射され、分離装置２の底面にある汚泥備蓄部５に溜まる。空気は、分離装置の取出口６および取出部１７を介して、水封式ポンプとして構成された真空ポンプ３０の方向へさらに流れていく。水封式ポンプ３０では、多くの場合、空気に水滴が生じる。圧縮されて水が混ざった空気は、水タンク８の流入口９を介して、好ましくはサイクロン１８として構成された水タンク８の区域に通常はほぼ接線上で到達する。そこで、空気と一緒に運ばれている水滴が水タンク８の中に分離される。水滴が取り除かれた空気は、分離装置２の流出口７と接続された水タンク８の流出口１０と、取出部１６とを介して野外に出る。

野外に通じる取出部１６、ないし水封式ポンプの方向への取出部１７は、符号１５が付された切換装置に設けられている。切換装置１５は四方弁として構成されており、分離装置２および水タンク８から出てくる空気流を制御する役目をする。切換装置は水処理装置１と連結されて、一緒に取り扱うことができる１つの構造的なユニットになっているのが好ましい。この場合、切換装置１５の取入部は分離装置２の流出口６，７と兼用される。切換装置１５は、空気流が分離装置２の取出部６，７を介して誘導されるように作用する。

記号で図示している切換装置１５の右半分は第２の切換状態を表しており、これに対応する流動方向を相応の矢印で表している。たとえば水処理装置１ないし汚泥タンク２０を空にするために必要なこのケースでは、空気流が逆転する。水封式ポンプ３０は取出部１６，１７を介して空気を周囲から吸い込む。場合により水封式ポンプ３０に由来する水滴をまだ一緒に運んでいる圧縮された空気は、開口部９，１０，７および６を介して水タンク８ないし分離装置２へ導入される。そこから空気は分離装置２の取入部３と吸出し口２２，２５を介して汚泥タンク２０の中にも到達する。

水処理装置１は、切換装置を介して、水封式ポンプ３０の取入部３１とつながれている。水封式ポンプは従来技術から十分に知られており、円筒状のハウジングで構成されており、その中に、半径方向の直線状または湾曲した羽根を備える羽根車がある。羽根車のシャフトは、これを取り囲むハウジングに対して偏心的に支承されている。ハウジングは配管を通じて部分的に水で充填されている。図示した実施形態では、水封式ポンプは、水タンク８の取出部１１を水封式ポンプ３０のハウジングにある取入口３３とつなぐ配管を介して水の供給を受ける。羽根車が回転するとハウジングの中で水環が形成され、シャフトが偏心的に支承されているために、羽根がそれぞれ異なる程度の深さで水環へ潜る。その際、水環の中にある羽根車の羽根によって区切られた個々のセルが、回転時に周期的に拡大ないし縮小する。吸込口と圧力口は、拡大するセルの領域に吸込口が配置され、縮小するセルの領域に圧力口が配置されるように、ハウジングの側方のカバーに取り付けられている。取入口３１から吸い込まれる空気はセル容積の拡大によって吸い込まれ、セル容積が縮小したときに圧縮されて、圧力口３２から水封式ポンプの外へ押し出される。圧縮された空気と一緒に運ばれる場合がある水は、水タンク９の取入部９を介してサイクロン１８の領域へ到達し、そこで空気から分離されて水タンク８に溜まる。そこで再び水封式ポ
ンプ３０への水の供給用として準備される。空気は切換装置１５を介して周囲へ放出される。

通常は横置きに配置される汚泥タンク２０は旋回可能なカバー２１を有しており、このカバーを通して、タンク内に堆積した汚れ、石、砂利、汚泥などを空にすることができる。カバー領域には止めコック２４を備える放出配管２３がさらに設けられており、この放出配管を介して、汚泥タンクからの放出前に液体成分を抜き取ることができる。

図２は、全体として符号４０が付された下水道清掃車両の上における、本発明による水処理装置１の配置を示している。水タンク８で取り囲まれた分離装置２を備える水処理装置１は、前車軸の上にある運転席４１の後に続いて、車両４０のフレーム４４の上にある真空ポンプ３０の隣に配置されている。符号３５は、下水道清掃用の噴射水のための高圧を生成する役目をする高圧ポンプを示している。この高圧ポンプは、たとえば清浄化された水を入れる水タンク８から供給を受ける。したがって、高圧ポンプも同じく水処理装置１の近傍に配置されるのが好ましいことが判明している。図２では、高圧ポンプは車両フレーム４の上に設置されている。あるいは別案の変形例では、スペースの関係上、高圧ポンプがフレームの下側に配置されていてもよい。この場合には高圧ポンプを運転室４１の方向へさらに寄せることができる。符号２０は、水処理装置１の省スペースな構成と配置によって、いっそう運転室４１の方向に寄っている汚泥タンクを示している。それにより汚泥タンク２０の主荷重は、符号４３で図示する下水道清掃車両４０の後車軸よりも手前またはその上方へと寄っている。改善された重量分布は車両の操作性に関して利点があり、均等なタイヤ磨耗にもつながる。水処理装置１のコンパクトな構成により、汚泥タンク２０を広い容積で構成することができる。それにより、汚泥タンクを空にしなければならないインターバルが長くなり、下水道清掃車両の実効利用期間が延びる。

水封式ポンプなどの真空装置および汚泥タンクと連動する、本発明の水処理装置である。 下水道清掃車両の上における本発明の水処理装置の配置である。

Claims (13)

1. 吸い込まれた空気とともに供給される汚泥・水の混合物の分離装置（２）と、これと接続されている清浄化された水を入れる水タンク（８）とを含む、特に下水道清掃車両用の水処理装置において、前記分離装置（２）と前記水タンク（８）は１つの構造的なユニットを形成しており、空気・汚泥・水の混合物の前記分離装置（２）は清浄化された水を入れる前記水タンク（８）で少なくとも部分的に取り囲まれていることを特徴とする水処理装置。
2. 前記分離装置（２）と前記水タンク（８）が実質的に同心的に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記分離装置（２）が、沈積した汚泥の備蓄部（５）を備える汚泥分離器を含んでいることを特徴とする、請求項１または２に記載の水処理装置。
4. 前記分離装置（２）が前記水タンク（８）を軸方向に貫通していることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の水処理装置。
5. 前記分離装置（２）が、使用姿勢のときのもっとも低い部位に、分離されるべき空気・汚泥・水の混合物の取入部（３）を有しており、これと向かい合う端部には清浄化された空気の取出部（７）が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の水処理装置。
6. 前記水タンク（８）の一区域（１８）が、空気と一緒に運ばれる水に対する水分離器として構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の水処理装置。
7. 前記水分離器（１８）がサイクロンであることを特徴とする、請求項６に記載の水処理装置。
8. 前記水タンク（８）が少なくとも１つの取出部（１１）を有しており、この取出部を介してたとえば真空装置へ、特に水封式ポンプ（３０）へ水を供給可能であることを特徴と
   する、請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の水処理装置。
9. 前記分離装置（２）ないし前記水タンク（８）から出てくる空気流ないしこれらに入っていく空気流に対する、一体化された切換装置（１５）を備えていることを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の水処理装置。
10. 前記切換装置（１５）が四方弁であることを特徴とする、請求項９に記載の水処理装置。
11. 請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の水処理装置（１）を備えている下水道清掃車両。
12. 前記水処理装置（１）がたとえば水封式ポンプ（３０）などの真空ポンプと並んで縦置きの状態で、運転室（４１）と、横置きに配置された汚泥タンク（２０）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の下水道清掃車両。
13. 前記水処理装置（１）が、傾動可能に配置された前記汚泥タンク（２０）が傾いたときに、前記車両（４０）の上で姿勢を変わらずに維持することを特徴とする、請求項１２に記載の下水道清掃車両。

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