JP4506144B2 - 排水装置 - Google Patents

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Description

本発明は、汚物を含む排水を排出する排水装置に関する。
従来、屎尿流入口や雑排水流入口を備えたタンクと、前記タンク内に設けた圧送排水管を接続したポンプと、前記水中ポンプの上方に設置されたカッターと、前記カッターを囲んで設けられ流入した汚水をろ過するスクリーンと、で構成された排水装置が提案されている。(例えば特許文献1参照。)
特開平4−290559号公報(第4頁、第4図)
このような排水装置は、その特性である圧力排水能力を活かし、接続する排水管を20〜30mm程度に小口径化し、可撓性に優れた管材を使用できるメリットを有する。したがって、排水装置と大便器や台所流し台などの設備機器とを接続することで、その設置や撤去の際の作業性に優れ、設置場所を選ばない、移動可能な排水器具などを実現できる。
また、これら排水装置の一連の動作は、前記屎尿流入口より流入した排水中の汚物は前記スクリーン内に流入すると前記カッターにて粉砕され、排水と共にスクリーン外に流出しタンク下方に落下するとポンプに吸引され、前記圧送排水管を通して前記タンク外に排出するものである。
ここで、特許文献1にある排水装置においては、流入した汚物を含む排水は回転運動するカッターにて粉砕された汚物とともに下方に落下し、ポンプの吸水口より吸引される。前記流入排水は、カッターを有する粉砕部に流入する際、前記タンクの壁面やスクリーンやカッターに衝突してエアを巻込む。さらに、前記流入排水は、汚物がカッターにより粉砕される際に攪拌されてエアを巻込み、スクリーンの小孔から噴流となって粉砕された汚物や気泡と共に周囲に拡散する。またさらに、前記流入排水が溜まって水位がカッター位置まで上昇すると、前記流入排水はカッターの回転運動によって攪拌され、気泡を巻き込んだ渦流が周囲に生じる。こうした気泡の流れはカッター近傍で上下、左右に渦を巻き、タンクの壁面に近い場所などでは特にポンプの吸引口へ直接到達する程の大きな気泡の流れとなる。
一旦、気泡の流れがポンプに吸引された場合、排水性能が急激に低下したり、気泡の成長,破裂に起因する大騒音を生じることがある。特に、タンク内に溜まった排水と空気層との境界面近傍で生じた気泡は粒径が大きく、前記のような悪影響が大きい。
従って、設備機器と排水装置とを接続して使用した場合、前記のような排水装置の性能低下によって設備機器の機能にも影響を来して機能不全に陥る恐れがある。
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、汚物を含む排水を一時的に受容するタンクと、前記タンク内にあって排水中の汚物を粉砕する粉砕手段及び前記粉砕手段で粉砕した汚物を排水と共に前記タンク内へ排出するための複数の小孔を有するフィルターを備えた粉砕と、前記粉砕した汚物を排水と共に排出するポンプとからなり、前記ポンプの吸水口が前記ポンプの底面に設けられ、前記粉砕部が前記ポンプの上方に設けられた排水装置において、ポンプへの気泡の吸引を抑制し、排水装置の性能を安定させることにある。
請求項1記載の発明は、汚物を含む排水を一時的に受容するタンクと、前記タンク内にあって排水中の汚物を粉砕する粉砕手段及び前記粉砕手段で粉砕した汚物を排水と共に前記タンク内へ排出するための複数の小孔を有するフィルターを備えた粉砕部と前記粉砕した汚物を排水と共に排出するポンプとからなり、前記ポンプの吸水口が前記ポンプの底面に設けられ、前記粉砕部が前記ポンプの上方に設けられた排水装置において、前記ポンプの側面を囲繞する略水平方向の整流板を前記ポンプ側壁に設け、前記整流板の外周端部の一部を前記タンクの側壁と接触させたことを特徴とする。
請求項に係る発明は、前記整流板は前記タンクの底面方向に屈曲する側壁を有し、前記整流板の側壁と前記タンク底面間の間隙を介してポンプに排水を吸引することを特徴とする。
請求項に係る発明は、前記粉砕部が、回転運動を利用して汚物を粉砕するものであって、前記ポンプと同一の回転軸に備えられたことを特徴とする。
本発明の排水装置は、設備機器から流入する排水をタンク内に備えたポンプにて加圧排出するものである。具体的には、タンクの壁面にある排水流入口から流入した排水を粉砕部に導入する。さらに、排水に含まれる固形の汚物は粉砕部に備えられた粉砕手段によって粉砕されて排水と共に周囲に拡散される。
この粉砕された汚物を含んだ排水は、粉砕部の周囲方向に飛散したり、水中に没して下方にあるポンプの底面に設けられた吸水口へと、ポンプ作用によって吸引される。前記の粉砕部からポンプの吸引口までの排水の流れは、主に、ポンプの側壁に沿った上方から下方への流れと、タンクの側壁に横方向に衝突して生じた上下方向の渦流がある。
ポンプの側壁に沿った上方から下方への直接的な流れは、ポンプの側壁に備えられた整流板によって遮られ、その流れの一部が整流板の上面側から外周端部を経由して整流板の下面側へと回り込み吸水口へと向かう経路をとる。
この時、前記の排水の流れは、排水がタンク内に流入する際、粉砕部にて汚物を粉砕する際、またはタンクの壁面に衝突する際などに生じた気泡を含んでおり、この内比較的大粒の気泡を含んだ前記下方への流れは殆どが整流板の上面で上方にバウンドし、気泡は消失する。また、比較的小粒の気泡を含んだ流れは整流板の上面に沿って外周端部に達すると、一部が分流して吸水口へと向かう流れに乗る。
請求項1に係る発明は、ポンプの側面を囲繞する略水平方向整流板を前記ポンプ側壁に設け、前記整流板の外周端部の一部を前記タンクの側壁と接触させたので、吸水口までの上方から下方への排水流れを遮り、前記のように生じた気泡の流れを直接的に吸水口から吸引することを抑制できる。即ち、吸水口までの気泡の流れを整流板で遮ることで、比較的大粒の気泡を流れの途中で消失させ、比較的小粒の気泡の一部が吸水口から吸引される。したがって、ポンプの性能を著しく低下させる気泡の混入を効果的に抑え、設備機器としての性能の安定化に大きく寄与するものである。
また、整流板の外周端部の一部を前記タンクの側壁と接触させたことによって、前記の効果に加え、さらに効果的に気泡吸引を抑制する事ができるようになる。即ち、気泡の流れはタンクの壁面で上下方向の渦流となってポンプ吸水口へと吸引されるので、前記渦流が発生し易い箇所で整流板とタンクの壁面とを接触させて設置することで前記渦の下向きの流れを整流板にて確実に遮断することができる。
例えば、粉砕部とタンクの壁面との間隔の特に短い箇所に前記整流板とタンク壁面の接触部分を設けるようにした場合、前記のような箇所においては粉砕部からのタンク壁面への排水の衝突速度が高く、衝突によって生じる気泡を巻き込んだ渦流も大きいが、ここの直下にタンク側壁と接触させて整流板を設けることでポンプへの気泡の流れを確実に遮断できる。
また、ポンプとタンクの壁面との間隔の短い箇所に前記接触部分を設けるようにした場合、前記のような箇所においてはポンプへの吸込みの流速が高く前記気泡の流れも吸込まれ易いが、ここにタンク側壁と接触させて整流板を設けることでポンプへの気泡の流れを確実に遮断できる。
請求項に係る発明は、前記整流板がポンプの吸水口の周囲において水平面と一部開口した前記垂壁とで仕切られた吸込み空間を形成することで、前記請求項1のような気泡の下向きの流れに対する遮蔽効果と、さらに水平方向の気泡の流れに対する遮蔽効果をも発揮するものである。即ち、前記整流板の外周端部を廻り込んだ気泡の流れは、前記垂壁によってさらに気泡を分離させ、気泡の殆どを遮ることができる。
請求項に係る発明は、前記粉砕部とポンプとを同一の回転軸に備えたものであり、前記整流板の面積を小さく抑える事ができる。即ち、ポンプ及び粉砕部の動力源であるモーターとその回転軸を同一としたことによって、粉砕部の真下にポンプが位置することになる。したがって、必要有効な整流板面積を最小にできる。
また、粉砕部とポンプとは上下に隣接して設置することができるため、前記タンクの排水流入口の設置位置を低くできる。即ち、設備機器の排水口の高さが低いものも本排水装置と接続可能となり、本排水装置の利用範囲、汎用性が高くなる。
以下、本発明の実施形態を図面に沿って説明していく。図1は、本発明の排水装置の第一の実施形態であり、内部構造を示す立面図である。本実施例の排水装置1は、タンク100の上面に排水流入口101を備え、タンク100の内部に粉砕部200とポンプ302を並設し、ポンプ302に接続した圧送排水管503がタンク側壁103から外部に取り出されている。
粉砕部200は、円筒状壁面に複数の小孔を有するフィルター201と回転運動するカッター及びミキサーを備えた粉砕手段202とを備える。粉砕部200は下部に駆動用モーター203を設けて排水流入口101の直下に置かれ、排水流入口101からフィルター201上部の開口に連通するように導水管502を設けている。
ポンプ302は粉砕部200の下方にあって、脚部305と、上部に駆動用モーター301を備え、ポンプ側壁303に整流板400を設置している。
整流板400は、ポンプ側壁303に開孔したエア抜き孔307よりも下方にあって、ポンプ302と駆動用モーター203とを囲繞するように略水平に設置している。
粉砕手段202とポンプ302の駆動を電気的に制御する運転制御部504と、運転制御部504に駆動用及び停止用トリガー信号を送信する水位センサー501を備えた。
本排水装置1の動作の概略を説明する。排水流入口101と接続した図示されない設備機器から、固形の汚物を含む排水がタンク100内に流入する。この排水は導水管502を経てフィルター201内に流入すると、フィルター201の壁面にある複数の孔を通してフィルター201外に出てタンク100内の水嵩を次第に増しいく。
フィルター201内に流入した排水中の固形汚物は、粉砕手段202の回転運動によって粉砕、細分化され、排水と共にフィルター201の壁面にある複数の孔を通してフィルター201外に掻き出される。
前記フィルター202外に排出された排水は、ポンプ302の駆動により底面に設けた吸水口304から吸引され、圧送排水管503を経て、さらに下流に接続される下水管へと排水搬送される。
粉砕手段202及びポンプ302の駆動は、タンク100内が水位上昇し所定の水位に達すると水位センサー501が検知して駆動用モーター203,301をONする様に設定されている。また、粉砕手段202及びポンプ302の駆動については、前記形態に限るものではなく、例えば前記図示されない設備機器の洗浄スイッチ操作と連動して駆動用モーター203,301がONされる。或いは、例えばタンク100への排水の流れを検知して駆動用モーター203,301がONされる様に設定されるものであってもよい。
本発明の好ましい態様としては、整流板の設置高さをポンプの渦巻室に備えられたエア抜き孔位置よりも低くしたものである。これによって、整流板の下面側のポンプ吸込み流れが、ポンプ駆動時に前記エア抜き孔から噴出する排水の影響を受けることがない。
また、本発明の好ましい態様としては、ポンプ側面の整流板の取付け部をポンプ底面と面一にするものである。これによって、整流板とポンプ底面との段差を無くしてポンプの吸込み流の損失を低減する。
本発明の粉砕部の粉砕手段としては、せん断力、摺動力、遠心力、打撃力、押圧力を利用した構造の物であれば適宜利用でき、例えば、カッター、ハンマー、ミキサー、ミルなどを用いた回転体がある。
図2は、前記第一の実施例の運転時の排水を含むタンク100内部の状態を表す立面図である。本排水装置1内の排水の流動がポンプに及ぼす影響について、図8に示す従来の排水装置の実施形態と比較して説明する。
図8に示す従来の排水装置1は、部材構成が図2の排水装置1から整流板400を取り除いたものと同等である。排水流入口101から流入した排水流れaは、流入初期においては、フィルター201を通して分散流れc4となって下方に落下する。落下する排水は、タンク側壁103やタンク底面102、またはポンプ302や駆動用モーター203,301などの内部部品に衝突してエアを巻き込む。
さらにタンク100内の水位が上昇して粉砕手段202及びポンプ302が駆動し、水面dに達した状態では、粉砕手段202の回転運動によって粉砕された固形汚物を含む排水が水面dの上方に分散される流れeと、水面dの下方に分散する流れc4に変換される。
前記水面dの下方に分散する流れc4は、上記と同様、タンク側壁103やタンク底面102、またはポンプ302や駆動用モーター203,301などの内部部品に衝突して渦を巻く。特に、図8に示すように水面dが粉砕手段202と同レベルにある時、粉砕手段202の回転運動によって最も激しく水面を攪拌し、エアを排水中に巻き込み比較的大粒の気泡の流れとなる。さらに、前記気泡の流れはタンク底面102と水面dの間で部分的に上下方向の渦流c1を形成し、粉砕部200の周囲が特に激しい流れとなる。
さらに、前記気泡の流れとしてタンク100内に排水流れc1,c4が存在する中でポンプ302を駆動すると、吸水口304への吸込み流c2が形成され、ポンプ302の底面とタンク底面102との間においてさらに高速の流れとなってポンプ302に大量の気泡を吸引する。前記気泡を吸引した結果として、ポンプ302は内部に空気溜りを形成すると排水性能が低下するため、前記の様な事態を極力回避するために、ポンプ302の上部にエア抜き孔307が備えられる。しかし、エア抜き孔307は必要最小限に備えらた小孔であるため、大量の気泡がポンプ302内に急激に導入された場合は、即時、完全に排除することはできない。最悪はエアロック状態に陥って排水不能となる。
また、前記空気溜りの形成、破壊に起因する騒音や振動が生じる。前記のような異常に陥った場合、設備機器の利用者は満足な機能が得られず、騒音や振動による不快感を覚えることとなる。最悪は排水の逆流や漏水によって設置空間に被害を及ぼす恐れがある。
図2に示す本発明の排水装置1は、タンク100内の排水の流れ状態は、前記従来の排水装置と同様の状態を呈する。図2に示す様に、タンク100内の水位が上昇して粉砕部及びポンプ部が駆動し、水面dに達した状態では、粉砕手段202の回転運動によって粉砕された固形汚物を含む排水が水面dの上方に分散される流れeと、水面dの下方に分散する流れc4に変換される。
粉砕手段202の攪拌作用によってエアを排水中に巻き込み比較的大粒の気泡の流れとなった排水流れc4は、タンク側壁103や整流板400、またはポンプ302や駆動用モーター203,301などの内部部品に衝突して渦を巻く。さらに、前記気泡の流れは、整流板400と水面dの間で部分的に上下方向の渦流c1を形成し、粉砕部200の周囲が特に激しい流れとなるが、整流板400に遮られ下方までは殆ど到達しない。
さらに、前記気泡の流れとしてタンク100内に排水流れc1,c4が存在する中でポンプ302を駆動すると、吸水口304への吸込み流c2が略水平の高速な流れとなって整流板400とタンク底面102との間の広範囲に形成される。ポンプ302に吸引された排水は、前記排水流れc1,c4の一部が整流板400の上面に沿うように流れた末に整流板外周端部402で分流して廻り込んだものを含むが、比較的小粒の気泡を混入した低混入率の排水である。この場合、ポンプ302に吸引される気泡量は少量にとどまり、前記従来例の様な致命的な異常状態を回避できる。
図3及び図4は本発明の排水装置の第二の実施形態であり、本排水装置内部の状態を示す立面図及び平面図である。図3に示す排水装置1は、前記実施形態と同様にポンプ側壁303に整流板400を備えたものである。図4に示す様に矩形の整流板400のタンク側壁103に近い3辺の接触部401をタンク側壁103に接触させて設けた。
粉砕部200は回転運動によって固形の汚物を粉砕するカッターとミキサーとで構成する粉砕手段202を備え、さらに下部に隣接してポンプ302を設けた。粉砕手段202とポンプ302とを同一の回転軸204上に設け、同一の駆動用モーター306で駆動するようにした。
前記実施形態同様、流入排水aは導水路502,フィルターを経て排水流れc1,c4を形成する。さらに、粉砕手段202及びポンプ302を駆動させるとタンク側壁103への衝突の影響が大きくなり、図3の上下方向の気泡混入渦流c1や図4の水平方向の気泡混入渦流c3を形成する。前記渦流c1,c3はポンプ302の吸水口304と近接して発生するが、整流板400に上下を仕切られて前記渦流がポンプ302に直接及ばない。また上記態様に加えて、気泡の流れが及ばない一部の整流板外周端部402においては吸水口304への流れを完全に遮断することなくポンプ302の吸込み流れc2を損なう事がないようにした。整流板外周端部402から廻り込むポンプ302への吸込み流c2は上記渦流c1,c3からの気泡を含まない。
以上のように、ポンプ側壁303に整流板400を設置し、さらには整流板400の一部とタンク側壁103とを接触させて設けた事で、前記のような激しい気泡の流れがポンプ302の近傍にあっても、整流板400の上方からの流れを完全に遮断して下方には及ばず、即ちポンプ302の性能を良好に安定的に保持する事ができる。
また、以上のように、粉砕手段202とポンプ302とを同一の回転軸204に上下に隣接して設けた事で、必要有効な整流板面積を最小にできる。
図5及び図6は本発明の排水装置の第三の実施形態であり、本排水装置内部の状態を示す立面図及び平面図である。図5に示す排水装置1は、前記実施形態と同様にポンプ側壁303に整流板400を設けたもので、ポンプ底部307と同レベルに整流板400の水平部分を備えたものである。また、整流板400は外周端部から垂下した垂壁404を備え、タンク底面102と接触してポンプ302を支持する。また、整流板400の前記水平部分と垂壁404とタンク底面102とで吸込み空間308を形成する。
粉砕部200は回転運動によって固形の汚物を粉砕するカッターとミキサーとで構成する粉砕手段202を備え、さらに下部に隣接してポンプ302を設けた。粉砕手段202とポンプ302とを同一の回転軸204上に設け、同一の駆動用モーター306で駆動するようにした。
図6に示す様に、吸込み空間308には吸込み導水口403から排水fが流入する。この際、排水fを吸込み導水口403から垂壁404に沿って流し、駆動用モーター306の回転方向と同一方向に旋回した吸込み流れc2が吸込み空間308に生じるように整流板400を形成した。
前記実施形態同様、流入排水aは導水路502,フィルターを経て排水流れc1,c4を形成する。さらに、粉砕手段202及びポンプ302を駆動させるとタンク側壁103への衝突の影響が大きくなり、図5の上下方向の気泡混入渦流c1や図6の水平方向の気泡混入渦流c3を形成する。前記渦流c1,c3はポンプ302の吸水口304と近接して発生するが、吸込み導水口403以外は整流板400の水平部と垂壁404とに上下左右を仕切られて前記渦流がポンプ302に直接及ばない。また、吸込み導水口403からポンプ302への吸込み流れc2は上記渦流の気泡を殆ど吸引することがない。
本発明の態様においては、吸込み空間308を流入する排水がポンプ302の回転と同じ方向に旋回する様に形成するものである。垂壁404は前記排水の旋回に沿うように略円形に立設する。また、吸込み導水口403は垂壁404を接線方向に延長した導水管路に設けた。これによって、吸込み導水口403からの流入排水の流れが垂壁404に沿って前記旋回の流れと同方向に合流するようにした。
従来、ポンプ吸水口304周辺がほぼ閉空間となった状態では、ポンプ302への吸込み流れc2は、吸込み空間308の形や、吸込み導水口403の形態、及び吸込み空間308の内壁の状態などに影響されて局所的な渦流や淀みによる損失が発生する場合があった。
本発明の態様のように、吸込み流れc2がポンプ302の回転と同じ方向に旋回する様に吸込み空間308を形成した事で、吸込み導水口403での排水流れをスムーズにし、吸込み空間308内部に局所的な渦や淀みの発生を抑制し、ポンプ302の吸込み性能を低下させる事が無い。
また図6の吸込み流れc2の水平成分は、吸込み導水口403から垂壁404に沿い、図6に向かって時計廻りの、駆動用モーター306と同方向の旋回をしつつ吸水口304に向かう。したがって、吸込み流c2の水平成分が吸込み空間308にて多方向に分散する事がないのでポンプの吸込み効率を良好に維持し、排出性能を落す事が無い。
以上のように、ポンプ側壁303に垂壁404を備えた整流板400を設置し、吸込み空間308を形成した事で、前記のような激しい気泡の流れがポンプ302の近傍にあっても、整流板400の上方から吸込み空間308には及ばず、即ちポンプ302の性能を良好に安定的に保持する事が可能となる。
図7は、本発明の排水装置の第四の実施形態であり、後方に排水装置1、前方に便器6を備えた排水圧送便器7を示す。本実施形態の排水圧送便器7は、便器6と排水装置1とを接続した事で、従来便器では不可能な逆勾配排水を可能とした。また、排水管は25mm程度の細い管を使用でき、可撓性材質を採用する事も可能となる。これによって、場所を選ばず設置でき、施工の簡単化を図れる。
排水装置1は、内部は前記実施形態と同様に整流板を備える。便器6は、二本の前脚605と、便座604と、便鉢601と、アームレスト602と、化粧カバー606と、背もたれ603とを備える。
床面に設置された排水圧送便器7は、可撓性を有する排水管701と給水管702の一端を排水圧送便器7の下部に備えられた図示されない継手とそれぞれ接続される。排水圧送便器7の下部側方から延設された排水管701と給水管702は、床面上に同一の経路で敷設され、図示されない下水本管と給水本管にそれぞれ連通する。また、排水管701と給水管702とは前記床上に敷設された部分が束ねられていてよく、さらに周囲に断熱、保護用カバーを施してもよい。
本態様の排水圧送便器7は、排水装置1内のポンプへの気泡の巻き込みを抑制できる。したがって、ポンプ排水性能の立上がりが早く、瞬間流量が大きな便器排水の流入に対して速やかに排水処理する事ができ便器機能に影響を来す事が無い。
また、本発明の排水圧送便器7を住宅の居室内で使用した場合でも、排水装置1に備えたポンプ内への気泡混入に起因する騒音発生を抑制できる。したがって、例えば夜間に排水圧送便器7を使用した場合でも隣室や階下の住民を気遣わずに済み、排水性能も安定して得られるので快適に使用できる。
本発明の排水装置の第一実施形態の内部構造を示す立面図。 本発明の排水装置の第一実施形態の内部構造を示す立面図。 本発明の排水装置の第二実施形態の内部構造を示す立面図。 本発明の排水装置の第二実施形態の内部構造を示す平面図。 本発明の排水装置の第三実施形態の内部構造を示す立面図。 本発明の排水装置の第三実施形態の内部構造を示す平面図。 本発明の排水装置の第四実施形態を示す斜視図。 従来の排水装置の内部構造を示す立面図。
符号の説明
1 排水装置
6 便器
7 排水圧送便器
100 タンク
101 排水流入口
102 タンク底面
103 タンク側壁
200 粉砕部
201 フィルター
202 粉砕手段
203,301,306 駆動用モーター
204 回転軸
302 ポンプ
303 ポンプ側壁
304 吸水口
305 脚部
307 エア抜き孔
308 吸込み空間
400 整流板
401 接触部
402 外周端部
403 吸込み導水口
404 垂壁
501 水位センサー
502 導水路
503 圧送管
504 運転制御部
601 便鉢
602 アームレスト
603 背もたれ
604 便座
605 前脚
606 化粧カバー
701 排水管
702 給水管
a 流入排水
b 圧送排水
c1,c3,c4 排水の流れ
c2,f 吸込み流れ
d 水面
e 分散される流れ

Claims (3)

  1. 汚物を含む排水を一時的に受容するタンクと、前記タンク内にあって排水中の汚物を粉砕する粉砕手段及び前記粉砕手段で粉砕した汚物を排水と共に前記タンク内へ排出するための複数の小孔を有するフィルターを備えた粉砕部と前記粉砕した汚物を排水と共に排出するポンプとからなり、前記ポンプの吸水口が前記ポンプの底面に設けられ、前記粉砕部が前記ポンプの上方に設けられた排水装置において前記ポンプの側面を囲繞する略水平方向の整流板を前記ポンプ側壁に設け、前記整流板の外周端部の一部を前記タンクの側壁と接触させたことを特徴とする排水装置。
  2. 前記整流板は前記タンクの底面方向に屈曲する側壁を有し、前記整流板の側壁と前記タンク底面間の間隙を介してポンプに排水を吸引することを特徴とする請求項1記載の排水装置。
  3. 前記粉砕部が、回転運動を利用して汚物を粉砕するものであって、前記ポンプと同一の回転軸に備えられたことを特徴とする請求項1または2記載の排水装置。
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