JP6196895B2 - 浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプによって送られる水を浄化する浄化装置に関する。

この種の浄化装置として、例えば災害発生時等に上水道設備が使えない場所に運搬され、河川や池から吸い上げた水を浄化するものがある。

特許文献１には、車輪を介して移動するキャスター上に、他動ポンプと、手動ポンプと、これらポンプから送られる水を濾過する濾過塔と、が搭載される浄化装置が記載されている。

上記浄化装置は、エンジンによって駆動される他動ポンプと、手動によって駆動される手動ポンプと、が濾過塔に対して並列に接続される。浄化装置の作動時には、他動ポンプまたは手動ポンプから吐出される水が濾過塔に導かれ、濾過塔にて浄化される。

特許文献２には、水を浄化する浄化回路に、電動モータによって駆動される自吸式ポンプと、手動によって駆動される手動ポンプと、が並列に接続される緊急浄化装置が記載されている。

上記緊急浄化装置では、自吸式ポンプの作動開始時に、手動によって手動ポンプを作動させることによって、手動ポンプから自吸式ポンプに呼び水が供給され、自吸式ポンプが空回りしないようなっている。

実用新案登録第３０８２４２１公報 特開２００７−１１７９１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の浄化装置は、水を吸い上げる回路に他動ポンプと手動ポンプが並列に設けられるため、他動ポンプを停止し、手動ポンプを作動させる場合に、他動ポンプの内部に水が滞留し、他動ポンプの内部が汚染されるという問題がある。このため、他動ポンプの内部の水を抜き取る作業等が必要になる。

また、特許文献２に記載の緊急浄化装置でも、同様に、水を吸い上げる回路に自吸式ポンプと手動ポンプが並列に設けられるため、自吸式ポンプを停止し、手動ポンプを作動させる場合に、自吸式ポンプの内部に水が滞留し、他動ポンプの内部が汚染されるという問題がある。このため、自吸式ポンプの内部の水を抜き取る作業等が必要になる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ポンプの内部の汚染を防止できる浄化装置を提供することを目的とする。

本発明は、吸い込んだ水を濾過器に通して浄化する浄化装置であって、モータにより回転駆動されるロータによって吸い込んだ水を吐出する非容積型の自動ポンプと、自動ポンプに吸い込まれる水を導く吸込通路に介装され、水の逆流を止める逆止弁と、手動により拡縮するポンプ室よって吸い込んだ水を吐出する容積型の手動ポンプと、手動ポンプが介装され、手動ポンプから吐出される水を逆止弁を迂回して自動ポンプへと導くバイパス通路と、を備え、手動ポンプから吐出される水が自動ポンプの内部を通じて濾過器へと導かれることを特徴とする。

本発明では、自動ポンプが停止した状態において、手動によって手動ポンプを作動させることにより、手動ポンプから吐出される水が自動ポンプの内部を通じて濾過器へと送られる。これにより、停止した自動ポンプの内部に水が滞留することがなく、自動ポンプの内部が汚染されることを防止できる。

本発明の実施形態に係る浄化装置の構成を示すシステム図である。 本発明の実施形態に係る浄化装置の側面図である。 本発明の実施形態に係る浄化装置の背面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１〜図３に示す浄化装置１００は、例えば災害発生時等に上水道設備の無い場所に運搬して設置され、河川や池から吸い上げた水を浄化し、飲用水や生活水を供給する。

浄化装置１００は、電動モータ２５により回転駆動される自動ポンプ２０と、人がハンドル３１を操作することにより駆動される手動ポンプ３０と、自動ポンプ２０または手動ポンプ３０から送られる水を濾過する濾過器５０と、を備える。

図１に示すように、浄化装置１００には、自動ポンプ２０または手動ポンプ３０によって吸い込んだ水を吐出するポンプ回路４０と、濾過器５０によって水を濾過する濾過回路５８と、を備える。

ポンプ回路４０は、自動ポンプ２０に吸い込まれる水を導く吸込通路４１と、吸込通路４１に介装されて水の逆流を止める第１逆止弁４２と、第１逆止弁４２を迂回して手動ポンプ３０に吸い込まれる水を導くバイパス通路４３と、を備える。

吸込通路４１の先端にはストレーナ４５が接続される。吸込通路４１には、河川や池に投入されたストレーナ４５から水が取り込まれる。

第１逆止弁４２は、吸込通路４１を通じて手動ポンプ３０に吸い込まれる水の流れに対して開弁する一方、吸込通路４１を逆流しようとする水の流れに対して閉弁する。

非容積型の自動ポンプ２０は、図示しないポンプハウジングの内壁面に間隙を持って回転自在に収容されるロータを備え、回転するロータの羽根が水に遠心力を与えることによって吸い込んだ水を吐出する遠心式ポンプによって構成される。なお、これに限らず、自動ポンプ２０を、回転するロータの羽根が水に軸方向の力を与えることによって吸い込んだ水を吐出する軸流式ポンプによって構成してもよい。

自動ポンプ２０において、作動開始時にポンプハウジング内に水が無い状態では、ロータが空回りし、吸込通路４１を通じて水を吸い上げることができない。このため、自動ポンプ２０では、ポンプハウジング内に水が無い作動開始時に、ポンプハウジング内に呼び水を入れる必要がある。

この対処方法として、バイパス通路４３に容積型の手動ポンプ３０が介装される。容積型の手動ポンプ３０は、図示しないポンプハウジングに設けられるシリンダと、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンと、を備える。手動ポンプ３０では、人によってハンドル３１が繰り返し回動されることにより、図示しないピストンがシリンダ内で往復動してポンプ室を拡縮する。手動ポンプ３０は、作動開始時にポンプハウジング内に水が無い状態でも、シリンダ内に生じる負圧により吸込通路４１からバイパス通路４３を通じて水を吸い上げ、バイパス通路４３から吸込通路４１を通じて自動ポンプ２０のポンプハウジング内に水を供給することができる。

なお、手動ポンプ３０は、上述した構成に限らず、ダイヤフラムによって拡縮するポンプ室の容積変化で水を送る容積型のポンプを用いてもよい。また、手動ポンプ３０は、他の構成により水を送る容積型のポンプを用いてもよい。

バイパス通路４３は、吸込通路４１の第１逆止弁４２と手動ポンプ３０の間に接続される。換言すると、バイパス通路４３の出口（下流端）は、吸込通路４１の第１逆止弁４２より下流側であり、かつ吸込通路４１の手動ポンプ３０の吸込口より上流側に設けられる。上記手動ポンプ３０の作動時に、バイパス通路４３から吸込通路４１に導かれる手動ポンプ３０の吐出圧によって第１逆止弁４２が閉弁することにより、バイパス通路４３から吸込通路４１に供給される水が逆流することがなく、自動ポンプ２０の内部へと導かれる。

バイパス通路４３には、手動ポンプ３０の上流側に第２逆止弁４４が介装される。第２逆止弁４４は、バイパス通路４３を通じて手動ポンプ３０に吸い込まれる水の流れに対して開弁する。一方、第２逆止弁４４は、バイパス通路４３を逆流しようとする水の流れに対して閉弁する。

手動ポンプ３０の作動時に、河川や池の水は、吸込通路４１及びバイパス通路４３を通じて手動ポンプ３０によって吸い上げられる。手動ポンプ３０から吐出される水は、バイパス通路４３及び吸込通路４１を通じて自動ポンプ２０の吸込口へと送られる。自動ポンプ２０の吸込口に流入する水は、自動ポンプ２０のポンプハウジングとロータの間隙を通じて自動ポンプ２０の吐出口から流出し、濾過回路５８に送られる。

一方、自動ポンプ２０の作動時に、河川や池の水は、吸込通路４１を通じて自動ポンプ２０によって吸い上げられる。自動ポンプ２０から吐出される水は、濾過回路５８に送られる。

ポンプ回路４０には、圧力計３６が介装される。自動ポンプ２０または手動ポンプ３０から濾過器５０に導かれる水の圧力が圧力計３６によって測定される。

濾過回路５８には、濾過器５０を構成する第１〜第５濾過カートリッジ５１〜５５が介装される。

第１濾過カートリッジ５１は、濾過回路５８の最上流側に介装される。第１濾過カートリッジ５１には、プレフィルタエレメント（図示省略）が収容される。

第２濾過カートリッジ５２及び第３濾過カートリッジ５３は、濾過回路５８に並列に介装される。第２濾過カートリッジ５２及び第３濾過カートリッジ５３には、糸巻きフィルタエレメントが収容される。糸巻きフィルタエレメントは、上流側のプレフィルタエレメントより高い濾過性能を有する。

第４濾過カートリッジ５４及び第５濾過カートリッジ５５は、濾過回路５８に直列に介装される。第４濾過カートリッジ５４及び第５濾過カートリッジ５５には、活性炭エレメントが収容される。

濾過回路５８を流れる水は、濾過器５０を構成する第１〜第５濾過カートリッジ５１〜５５を通過して濾過され、かつ浄化されることにより、飲用水や生活水として用いられる。

発電機６０は、図示しない発電機構を回転駆動するエンジンを備える。エンジンは、ガソリン等の燃料を燃焼して運転される。発電機６０によって発電される電気は、電線６１を通じて自動ポンプ２０の電動モータ２５に送られる。また、発電機６０によって発電される電気を電線６２を通じてライト６３に送り、ライト６３によって照明が行われる構成としてもよい。なお、これに限らず、発電機６０を他の電気機器を作動させる電源として用いてよい。

浄化装置１００の使用時には、発電機６０が運転され、発電機６０から送られる電気によって自動ポンプ２０が作動する。なお、電動モータ２５は、発電機６０から送られる電気に限らず、他の電源設備から送られる電気によって作動させていもよい。

後述するように発電機６０が使えない状況や、他の電源設備等が使えない状況において、自動ポンプ２０を作動させることができない場合には、手動ポンプ３０を手動により作動させる。

手動ポンプ３０の作動時に、手動ポンプ３０から自動ポンプ２０の吸込口に流入する水は、自動ポンプ２０のポンプハウジングとロータの間隙を通じて自動ポンプ２０の吐出口から流出し、濾過回路５８に送られる。こうして電源等の無い場所にて浄化装置１００は水を浄化することができる。

上述したように、自動ポンプ２０が停止した状態で手動ポンプ３０を作動させる場合にも、手動ポンプ３０から送られる水が自動ポンプ２０を通じて濾過回路５８に導かれるため、停止した自動ポンプ２０の内部に水が滞留することが回避され、自動ポンプ２０の内部が汚染されることを防止できる。

また、自動ポンプ２０が作動し、手動ポンプ３０が停止した状態において、手動ポンプ３０内に水が滞留する場合には、人がハンドル３１を数回操作して手動ポンプ３０を作動させることにより、手動ポンプ３０内に水が送り出され、手動ポンプ３０内が汚染されることを防止できる。

次に、図２、図３を参照して、浄化装置１００の具体的な構成を説明する。

浄化装置１００は、移動フレーム７０に搭載される。移動フレーム７０は、左右の前輪９１及び左右の後輪９２を備え、人に押されて走行する台車として用いられる。

移動フレーム７０の前部には左右一対のキャスタ９０が設けられ、キャスタ９０に前輪９１が組み込まれる。キャスタ９０では、前輪９１の車軸が垂直軸まわりに旋回自在に支持され、移動フレーム７０の走行時に前輪９１が進行方向に向けられようになっている。

移動フレーム７０の後部には左右一対の後輪９２が設けられる。後輪９２の車軸９３は左右方向に延びるように固定される。

移動フレーム７０は、その前端部で垂直方向に延びる左右一対の前フレーム部７６と、その中程部で垂直方向に延びる左右一対の中間フレーム部７７と、その後端部で垂直方向に延びる左右一対の後フレーム部７８と、を有する。左右の前フレーム部７６は前連結フレーム部７４を介してＵ字状に延びるように形成される（図２参照）。同様に、左右の後フレーム部７８は後連結フレーム部７９を介してＵ字状に延びるように形成される。

移動フレーム７０は、水平前後方向に延びる左右一対の下段フレーム部７１と、水平方向に延びる中段フレーム部７２と、水平方向に延びる上段フレーム部７５と、を有する。前フレーム部７６と後フレーム部７８は下段フレーム部７１を介してＵ字状に延びるように形成される（図３参照）。

移動フレーム７０の最下部には、左右の下段フレーム部７１の間にわたされる支持プレート６８が設けられ、支持プレート６８の上に自動ポンプ２０が取り付けられる。下段フレーム部７１の下側には、自動ポンプ２０の下方に位置して左右の後輪９２の車軸９３が取り付けられる。

移動フレーム７０の中段部には、発電機６０を着脱可能に搭載する発電機搭載機構８０が設けられる。発電機搭載機構８０は、左右の中段フレーム部７２の間にわたされる搭載プレート６７と、発電機６０を挟んで左右方向に延びる左右のサイドフレーム部７３と、発電機６０の前方向（図２にて右方向）に延びる２本の中間フレーム部７７と、発電機６０の後方向（図２にて左方向）に延びる１本の開閉バー８１と、を備える。搭載プレート６７の上に載せられる発電機６０は、サイドフレーム部７３、中間フレーム部７７、及び開閉バー８１に囲まれることによって保持される。

開閉バー８１は、その下端がヒンジ８２を介して搭載プレート６７の中央部前端に回動可能に支持され、その上端が留め具８３を介して上段フレーム部７５に連結される。開閉バー８１が留め具８３を介して閉じられた状態で、開閉バー８１によって搭載プレート６７上から発電機６０が脱落しないように保持される。また、必要に応じて発電機６０を移動フレーム７０内から取り出す場合には、開閉バー８１が留め具８３を介して開かれる。

浄化装置１００は、移動フレーム７０に搭載した発電機６０によって発電される電気を電動モータ２５に供給して自動ポンプ２０を作動させた状態でも、移動フレーム７０を移動することにより、その設置場所を変えられる。

また、必要に応じて発電機６０を移動フレーム７０から取り出し、発電機６０によって発電される電気を他の電気機器に供給することができる。

手動ポンプ３０は上段フレーム部７５に取り付けられ、ハンドル３１が上段フレーム部７５から上方に突出するように設けられる。手動ポンプ３０は、人がハンドル３１を図２に矢印で示すように前後方向に回動させることにより、吸い込んだ水を吐出する。

ハンドル３１は、手動ポンプ３０から取り外せるように設けられる。移動フレーム７０には、取り外したハンドル３１を格納するハンドル格納部３４が設けられる。浄化装置１００の格納時にハンドル３１を手動ポンプ３０から取り外すことにより、ハンドル３１が上段フレーム部７５から突出せず、浄化装置１００の格納スペースを小さくすることができる。

手動ポンプ３０には、呼び水弁３３が接続される。手動ポンプ３０の作動開始時に、必要に応じて呼び水が呼び水弁３３を介して手動ポンプ３０内に供給される。

移動フレーム７０には、自動ポンプ２０の吸込口及び手動ポンプ３０の吸込口に連通する吸込管４８が設けられる。自動ポンプ２０及び手動ポンプ３０は、吸込管４８に接続されるホース（図示省略）を通じて河川や池から水を吸い上げる。

移動フレーム７０の側部には圧力計３６が取り付けられる。作業者は、圧力計３６を見て自動ポンプ２０または手動ポンプ３０から濾過器５０に送られる水の圧力を確認することができる。

濾過器５０は、濾過カートリッジ５１〜５５を着脱可能に搭載するカートリッジ搭載機構５６を備える。カートリッジ搭載機構５６は、上段フレーム部７５に取り付けられる複数のヘッド５７を備える。ヘッド５７には、濾過カートリッジ５１〜５５が吊り下げられるようにして取り付けられる。ヘッド５７は、自動ポンプ２０または手動ポンプ３０から送られる水を濾過カートリッジ５１〜５５に通すように導く濾過回路５８を構成する。

濾過器５０の出口には、給水弁３７を介して給水管４９が接続される。濾過器５０によって浄化された水は、給水管４９に接続されるホース（図示省略）を通じて供給先に導かれる。

移動フレーム７０の前部には、ホースハンガ３５が取り付けられる。上記ホースがホースハンガ３５に掛け回されるようにして格納される。これにより、移動フレーム７０を移動する際に、ホースが邪魔にならないで済む。

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

〔１〕浄化装置１００は、モータ２５により回転駆動されるロータによって吸い込んだ水を吐出する自動ポンプ２０と、自動ポンプ２０に吸い込まれる水を導く吸込通路４１に介装され、水の逆流を止める第１逆止弁４２と、手動により拡縮するポンプ室よって吸い込んだ水を吐出する手動ポンプ３０と、手動ポンプ３０から吐出される水を第１逆止弁４２を迂回して自動ポンプ２０へと導くバイパス通路４３と、を備え、手動ポンプ３０から吐出される水が自動ポンプ２０の内部を通じて濾過器５０へと導かれる構成とした。

上記構成に基づき、自動ポンプ２０の作動開始時に、手動ポンプ３０を手動により作動させ、手動ポンプ３０から吐出される水を呼び水として自動ポンプ２０へと送る。これにより、自動ポンプ２０内で回転するロータのまわりに水が供給され、回転するロータの羽根によって水を濾過器５０へと送ることが開始される。

電源等のない場所にて自動ポンプ２０が停止した状態では、手動ポンプ３０を手動により作動させることにより、手動ポンプ３０から吐出される水が自動ポンプ２０のロータのまわりに設けられた隙間を通じて濾過器５０へと送られる。これにより、停止した自動ポンプ２０内に水が滞留することが回避され、自動ポンプ２０内が汚染されることを防止できる。このため、自動ポンプ２０は、ポンプハウジングに滞留した水を抜き取る水抜き孔を設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。

〔２〕設置場所を移動可能にする移動フレーム７０に搭載される浄化装置１００であって、モータ２５は発電機６０から供給される電気によって回転作動する構成とし、移動フレーム７０に発電機６０を搭載可能にする発電機搭載機構８０を備える構成とした。

上記構成に基づき、電源のない場所でも、移動フレーム７０に搭載した発電機６０によって発電される電気をモータ２５に供給し、自動ポンプ２０を作動させることができる。また、発電機６０を移動フレーム７０から取り出し、発電機６０によって発電される電気を他の電気機器に供給することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、手動ポンプ３０の駆動源として、電気によって回転作動する電動モータ２５を用いたが、ガソリン等の燃料を燃焼して運転されるモータ（エンジン）を用いてもよい。

２０ 自動ポンプ
２５ 電動モータ（モータ）
３０ 手動ポンプ
４１ 吸込通路
４２ 第一逆止弁（逆止弁）
４３ バイパス通路
５０ 濾過器
６０ 発電機
７０ 移動フレーム
８０ 発電機搭載機構
１００ 浄化装置

Claims (2)

1. 吸い込んだ水を濾過器に通して浄化する浄化装置であって、
   モータにより回転駆動されるロータによって吸い込んだ水を吐出する非容積型の自動ポンプと、
   前記自動ポンプに吸い込まれる水を導く吸込通路に介装され、水の逆流を止める逆止弁と、
   手動により拡縮するポンプ室よって吸い込んだ水を吐出する容積型の手動ポンプと、
   前記手動ポンプが介装され、前記手動ポンプから吐出される水を前記逆止弁を迂回して前記自動ポンプへと導くバイパス通路と、を備え、
   前記手動ポンプから吐出される水が前記自動ポンプの内部を通じて前記濾過器へと導かれることを特徴とする浄化装置。
2. 設置場所を変えられる移動フレームに搭載される浄化装置であって、
   前記モータに電気を供給する発電機と、
   前記移動フレームに前記発電機を搭載可能にする発電機搭載機構と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の浄化装置。

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