JPH07196078A - トイレ用真空下水設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トイレの数が比較的少ない下水設備であって
船舶等小さいスペースでの使用に適し、製作および設置
コストの安い簡素化した真空式下水設備を提供する。ま
た前記設備を構成している機械類をモジュール化する。 【構成】 トイレからの下水汚物を収集する収集容器
と、それらを接続する配管類と、部分真空と圧力とを提
供する乾式回転羽根ポンプとを含み、さらに下水汚物が
収集容器を汚すのを阻止するために汚物に随伴する空気
を分離装置が下水管の端チューブに設けられている。ま
た、収集容器中の汚物の量を監視するためのレベルモニ
タも設けられている。収集容器はその長手方向軸線が垂
直位置に対して傾いており、排出チューブ端を収集容器
の最下部に位置させることにより収集容器を最大限空に
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は特許請求の範囲の序文に
記載したトイレ用の簡素化した真空下水設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、船舶では事実上真空式水洗トイレ
のみが使用されており、そのようなトイレは常閉下水弁
を介して、可成りの部分真空状態に保持されている下水
設備に接続されている。船舶において使用されている近
代的な真空式下水設備は殆んど例外なく米国特許公報第
４０３４４２１号によって構成されている。この種の装
置は多数のトイレを含む設備によく適しているが、それ
らは、トイレの数が比較的少ない船舶においては不必要
に高価である。例えば、貨物船は通常５〜４０個のトイ
レを有するのみである。このような種類の船舶に対する
安価で取付けしやすく、かつ信頼性のあるトイレ用の真
空下水装置は市販されなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、トイ
レの数が明らかに１００基以下であり、同時に極めて多
くのトイレの水洗がなされることが起りにくい船舶ある
いはいずれかの設備での使用に良く適し、製作コストお
よび設置コストの低い簡単な真空式下水設備を提供する
ことである。本発明の目的は特許請求の範囲の請求項１
に記載の要領で達成される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】湿気やゴミの発生する下
水系において部分真空を発生させるために液体リングポ
ンプを用いることは周知である。液体リングポンプは安
定しており、かつ良好に作動するが、その効率は低く、
必要電力が大きいことを意味する。さらに、液体リング
ポンプは高価な自動装置を必要とし、ポンプの液体リン
グに常に十分水があることに留意する。米国特許第４０
３４４２１号による装置は液体リングポンプを使用して
おらず、代りに循環ポンプが必要な真空を発生させるエ
ゼクタポンプを作動させる。このような組合せは安定し
て作動するが、その効率は単に約５％である。

【０００５】本発明は、従来技術の原理とは対照的に、
乾式回転羽根ポンプは比較的安価で、効率が良好なの
で、この形式のポンプを真空ポンプとして用いることが
有利であるとの考えに基いている。しかしながら、この
ポンプは湿気には弱い。本発明による設備において乾式
回転羽根ポンプを使用しうるようにするためには、液体
分離手段によりポンプを極めて効果的に保護する必要が
あり、そのため該ポンプは湿気には露出されない。乾式
回転羽根ポンプに適した作動状態が得られるとすれば、
乾式回転羽根ポンプは本発明による設備においては極め
て有利な解決であり、その電力は０．４ｋＷ以下にもな
りうる。

【０００６】本発明による真空式下水設備を船舶、ある
いはたとえ混雑した場所にでも設置しやすくするために
は、前記設備の構成要素は寸法が小さく、小さい外形寸
法を備えたモジュールにそれらを全て容易に統合しうる
ように形成され、かつ配設されることが重要である。そ
のようなモジュールは船舶に設置され、かつ船舶の真空
式下水網および電気網に接続しうる剛性ユニットの形態
であるべきである。このことを可能にするためには、下
水収集容器は比較的小さくあるべきで、そのため極めて
頻繁に空にする必要がある。収集容器を空にすることは
大きい下水貯槽、あるいは下水処理工場、あるいは海に
対して行うことができる。港においては、容器を空にす
る作業はいずれかの使用可能の下水汚物搬送あるいは処
理装置に対して行えばよい。

【０００７】本発明による設備の収集容器は比較的頻繁
に空にする必要があるので、空にする工程は収集容器を
都合よく空にするための独自の自動装置あるいは設備を
有することが重要である。従って、収集容器を空にする
ための固定されたチューブおよび弁装置が存在すること
が重要である。本発明によれば、収集容器を空にする局
面においても乾式回転羽根ポンプが使用されている。該
ポンプの吸引側は大気に接続され、圧力側は収集容器に
接続されることによりポンプ圧により容器を空にする。
次に、乾式回転羽根ポンプは真空を発生させること、お
よび収集容器を空にすることの双方に対して使用され
る。このように、構成要素の数を最小にし、本設備の製
造コストを低く抑えることができる。

【０００８】乾式回転羽根ポンプには湿気が吸い込まれ
ないことが重要なので、下水汚物が収集容器中へ運ばれ
る態様に留意する必要がある。飛沫は湿気が真空ポンプ
に吸引される原因となりうるので、これは避けるべきで
ある。従って、本発明の好適実施例において、トイレの
下水配管は収集容器に接続された共通の端チューブを介
して収集容器に接続されることによって液状の下水汚物
が出来る限り静かに収集容器中へ流れる。下水設備の端
チューブが分離手段を介して収集容器に接続されてお
り、分離手段において下水汚染物がそれに随伴した空気
から分離されるので湿気排除が達成される。そのため、
下水汚物が収集容器の内部に到来する前に下水汚物の流
速は低下する。収集容器は円筒形でよく、下水装置を収
集容器の円周面に沿って湾曲するように取り付けること
ができる。曲率中心に面している端チューブの側は収集
容器の内側に対して開放している複数の開口を有してお
り、そのため端チューブ自体は分離装置として作用し、
分離装置においては下水汚物に随伴している空気が下水
汚物から分離される。遠心力の作用により、下水汚物は
曲率中心から離れる方向に向いている端チューブの部分
に向かって圧送される。下水汚物から分離された空気は
前述の開口を通して収集容器の内部へ流入することによ
って下水汚物の流速は著しく低下する。分離装置の形状
のために、下水汚物は主として接線方向に収集容器へ流
入し、収集容器に入れられている主として液状の下水汚
物の飛沫や、その他の乱れを大きく低下させる。

【０００９】構造上の観点から、分離装置をその外面を
収集容器の円周面に沿って湾曲させて位置させることは
容易であるが、分離装置を収集容器の内面に位置させる
か、あるいは分離装置を例えば容器のカバー構造体に接
合し、カバーが適所に取り付けられると適正な位置をと
るようにさせることも可能である。最後に述べた方法
は、収集容器自体の構造を極めて簡素化しうるので有利
である。

【００１０】もしも、円筒形の収集容器が長手方向軸線
を垂直位置から僅かに偏位させて取り付けられる場合、
収集容器の傾斜した底部の最下部分は、前記容器を空に
するチューブの入口端を有利に設置しうる空間を形成す
る。その場合、前記容器が水平の平坦な底面を有してい
る場合よりも該容器をはるかに完全に空にすることがで
きる。収集容器を垂直方向から僅かに偏位させていたと
しても下水装置の端チューブの装着を困難にさせない。
その理由は、端チューブは、収集容器が偏位して位置し
ているにもかかわらず収集容器の円周面に、あるいはそ
れに近接して容易に取り付けることができるように端チ
ューブの各部分が下方に傾斜しているためである。

【００１１】収集容器を（例えばＤＩＮ２８０２２によ
る）凸形端を備えた円筒形圧力容器としてもよい。収集
容器の底部の最下点において、下方に向いた外部へ空に
するチューブを接続すればよい。

【００１２】収集容器は、トイレのいずれかを水洗して
いるとき、十分大きな空間を常に真空状態にする必要が
ある。このことを確実にするためには、レベルモニタ等
で制御され、下水汚物で約半分まで一杯になると収集容
器を空にする自動的に空にする装置を設けることが望ま
しい。レベルモニタが収集容器内に位置している場合、
吸引および圧力が発生したとき乾式回転羽根ポンプによ
って収集容器に発生する空気流はレベルモニタに沿っ
て、あるいはレベルモニタに対して導かれることによっ
て空気流が収集容器に付着している可能性のある物体か
ら収集容器を清浄に保つ。

【００１３】下水汚物は主として液状プラグの形態で収
集容器中へ流入することが重要である。そのようなプラ
グは、真空式トイレットのいずれが水洗されると下水設
備へ排出されるが、下水設備はプラグが収集容器に到達
しないよう十分長くすればよい。プラグが確実に容器中
へ流入するようにするために、収集容器の直前で下水装
置に下方に延びる湾曲部を作り、この湾曲部が下水装置
の端部分に介在する液体のための収集ポケットを形成す
る。ポケットに集められた液体はその中で液体プラグを
形成し、この液体プラグはトイレの水洗により発生した
圧力の衝動により押されて収集容器中へ流入する。この
ように、収集容器への汚物の流入はプラグの形で行わ
れ、これが収集容器の分離装置の望ましい機能を高め
る。

【００１４】乾式回転羽根ポンプは収集容器への空気流
接続は１個のみ有し、この接続により収集容器が部分的
に真空、並びに加圧状態とされていることは有利であ
る。そのため、真空発生局面において発生した収集容器
から乾式回転羽根ポンプへの空気流は湿気分離器を介し
てポンプまで導かれうるが、湿気分離器は収集容器をあ
ふれ出しから保護する手段としても作用し、すなわちも
しも収集容器が完全に一杯とされている場合、あふれ出
し保護手段の少なくとも位置する点で充てんが停止する
ようにする装置としても構成することが好ましい。この
手段によって、混乱した状況においても許容しうる要領
で機能する単純で信頼性のある装置が得られる。

【００１５】

【実施例】添付図面を参照して本発明を以下詳細に説明
する。

【００１６】図において、参照番号１は船の甲板に設置
された真空式トイレを示す。各トイレ１は常閉下水弁１
ａを介して下水配管２に接続され、下水配管は部分的に
真空状態に保たれ、その端部において端チューブ３によ
り収集容器４に接続されている。

【００１７】トイレの数は本発明による設備においては
通常せいぜい６０個である。しかしながら推奨しうる機
能の信頼性の観点からはトイレの数はもっと少なく、例
えば３０〜４０個で、かつ当該設備は、多分極めて多く
のトイレが同時に水洗されないとの前提で考案されてい
る。必要に応じ、当該設備には水洗阻止あるいは水洗遅
延手段を設ければよい。そのような制約および（また
は）制約的行動が必要な主たる理由は本設備の真空ポン
プの動力が比較的小さく、収集容器４の容量も小さいか
らである。収集容器４の全体容量は単に約５０リットル
であるが大きいものもある。真空下水配管の全体容積は
典型的には約４００±１００リットルである。

【００１８】本設備に必要とされる部分真空と圧力とは
乾式回転羽根ポンプ５によって提供され、該ポンプの吸
引側５ａは逆止弁７、液体分離器６、チューブ６ａおよ
び１８を介して収集容器４に接続されている。乾式回転
羽根ポンプの加圧側５ｂは遠隔制御の三方弁２２と、チ
ューブ２７ａ，２７を介して大気に接続されている。下
水設備２，３および収集容器４における、ポンプ５によ
って発生する部分真空は通常大気圧の約５０％である。

【００１９】収集容器４からその中に入っている下水汚
物を空にするために、ポンプ５の吸引側５ａは遠隔制御
の三方弁２１を介して矢印２１ａの位置において大気に
接続され、前記ポンプ５の圧力側５ｂは別の遠隔制御の
三方弁２２を介して、かつチューブ６ａを介して収集容
器４に接続されている。ポンプによって発生した圧力は
下水装置の端チューブ３の下流端近傍にある逆止弁１０
を通して分解することはできないので下水汚物１７に対
して作用する。圧力は容器４内の汚物をチューブ８へ押
し込み、該チューブと逆止弁２９とを介して別の空間
へ、例えばチューブ８ａを介して港にある処理工場へ、
パイプ８ｂを介して船の甲板にある処理工場あるいはよ
り大型の貯槽へ、あるいはパイプ８ｃを介して海上へ押
し出す。

【００２０】トイレ１のいずれかが水洗されると、約１
リットルあるいはそれ以下の洗滌水がトイレの便器まで
導かれ、実際には同時にトイレの下水弁１ａが開放す
る。次に、下水パイプ２中に介在する部分真空が、大気
圧が液体およびトイレに介在するその他の物体を下水管
２中へ押し込むようにさせる。下水管２内で高速で動い
ている下水汚物のプラグが形成される。このプラグある
いは汚物中に以前介在していたプラグが収集容器４に接
続された湾曲チューブ９へほとばしる。前記チューブ９
は分離装置として作用する。空気より重い物体は、湾曲
チューブ９の曲率中心から外方にある湾曲チューブの側
に作用する遠心力によって留まり、一方空気は曲率中心
に面した湾曲チューブ９の側まで移動する。前記チュー
ブ９の曲率中心から外方の側には開口１２が設けられ、
該開口を介して空気が収集容器４中へ排出される。最後
に、汚物のプラグはチューブ９の端部開口９ａを通して
主として接線方向に収集容器４中へかなりゆっくりと流
入する。

【００２１】トイレ１から連っている下水管２は端チュ
ーブ３に接合され、端チューブ３には液体収集ポケット
を形成する下方向の湾曲部１９がある。この湾曲部にお
いて、下水管に留まっている液体の一部が集められ、そ
こで液体プラグを形成し、このため下水装置からの下水
汚物が少なくとも主として液体プラグの形態で確実に湾
曲部１９へその都度流れ込むようにする。

【００２２】下水汚物のレベルはせいぜい収集容器４の
高さの半分まで上昇することが好ましい。分離装置９の
開口１２と９ａが下水汚物のレベルより上方にあるの
で、汚物は余りはねることなく容器へ常に入ることがで
きる。

【００２３】収集容器４には、下水汚物１７の量を監視
するレベルモニタ１６がある。乾式回転羽根ポンプ５
は、部分真空が発生し、かつ圧力が容器４中で発生する
と空気流を発生させる。チューブ６ａの収集容器側端部
にある空気案内パイプ１８によって、空気流はレベルモ
ニタ１８の面に沿って流れるのでモニタはそれに付着す
る可能性のある物体からきれいにされる。

【００２４】概略図示する液体分離器６はそこを流れる
空気流をポンプ５まで押し上げ、流れの方向を数回鋭く
変えさせるので、空気中に介在する液滴は遠心力により
空気から分離される。分離器６を通る空気流の速度は基
本的に、流路の断面が大きい点において遅くなり、これ
によっても空気と共に流れている水滴を分離させる。分
離された液体はチューブ６ａの下部分を通り収集容器４
へ戻る。もしも外乱の場合に収集容器４が全体的に一杯
となる、すなわち液体レベルが液体分離装置６まで上昇
するような高いレベルまで一杯になると、その中にある
フロート２４がパイプ６ａの上部分との接続を閉じる。
このため液体は分離装置６より高く上昇しないようにす
る。

【００２５】円筒形の収集容器４は図示実施例において
僅かに傾いた位置をとっており、そのためその長手方向
軸線１３は垂直方向に対してＡの角度を形成している。
収集容器４の出口チューブ８の入口端は、斜めに取り付
けられた収集容器４の最下部分１５の近傍にある。これ
は収集容器を効果的に空にさせるという利点を提供す
る。極めて少量の汚物のみが点１５において残るだけで
ある。

【００２６】例えば凝縮した液体のための収集および分
離装置２５が主垂直配管２７の下端に接続されている。
前記装置２５に集められた液体は公知の要領で、部分真
空によってパイプ２７を介して下水装置３に、そしてそ
こを通って収集容器４まで導かれる。装置２５において
は、米国特許第４０５７０７６号、同第４２８０５２８
号、スウェーデン特許第３９８６５４号あるいは英国特
許第１３１２６０１号に示されている種類の技術的方法
を使用しうる。

【００２７】前記設備およびチューブと弁からなる系の
作動は、該設備の種々の装置の作動状態に関するデータ
を電気ケーブル２６を通して受け取る制御センサ２３に
よって監視され、かつ制御される。これらのデータのあ
るものは逆止弁１０の下流で下水装置３にチューブ３３
を介して接続されるか、あるいは収集容器４に直接接続
されている圧力制御リレー３５によって提供される。ま
た、リレー３５と並列に接続された圧力計３４も設けら
れている。

【００２８】図２と図３とは本発明による設備の機械
類、すなわち、図１の部材３〜２９および３３〜３５
が、前述の設備を取り付け、かつ全体の機械類を適所に
固定するためのフレーム３０を有する装着ブロックに配
置しうる態様を示す。この種の装着モジュールは、所要
床面積が０．５ｍ² 以下となるようにコンパクトに設計
しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による設備の概略図。

【図２】装着モジュールとしての本発明の設備の実施を
示す図。

【図３】装着モジュールとしての本発明の設備の実施を
示す図。

【符号の説明】

１ トイレ ２ 下水管 ４ 収集容器 ５ ポンプ ６，９ 液体分離装置 ７ 逆止弁 ８ 出口チューブ １１ 周囲面 １２ 開口 １４ 入口端 １６ レベルモニタ １７ 汚物 ２１，２２ 弁

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 好ましくはせいぜい６０個である限定さ
   れた数のトイレ（１）であって、下水管（２）を介して
   共通の下水汚物収集容器（４）に接続されているトイレ
   （１）と、前記下水管（２）および収集容器（４）にお
   いて可成りの部分真空を発生させ、かつ保持する手段と
   を含む簡素化したトイレ用真空下水設備において、前記
   下水汚物収集容器が度々空にする必要があり、かつその
   容量がせいぜい１００リットルである比較的小型の容器
   （４）であり、効果的に保護する液体分離手段（６，
   ９）を含む乾式回転羽根ポンプ（５）が部分真空発生装
   置として作用し、前記真空発生装置がしっかりと設置さ
   れたチューブと弁からなる装置（６ａ，８，２１，２
   ２）を含み、前記チューブと弁の装置によって乾式回転
   羽根ポンプ（５）の圧力側は前記乾式回転羽根ポンプ
   （５）によって発生する圧力により前記収集容器（４）
   の中味を別の空間へ空にするために前記容器（４）と時
   折接続しうることを特徴とする簡素化したトイレ用真空
   下水設備。
2. 【請求項２】 前記トイレ（１）の下水管（２）が共通
   の端チューブ（３）を介して収集容器（４）に接続さ
   れ、前記端チューブ（３）が分離装置（９）を介して収
   集容器に接続され、前記分離装置（９）において下水管
   内で下水汚物に随伴する空気が分離されることにより下
   水汚物が収集容器（４）の内部に到来する前に下水汚物
   の流速を低下させることを特徴とする請求項１に記載の
   設備。
3. 【請求項３】 前記収集容器（４）が円筒形であり、前
   記端チューブの分離装置（９）が前記収集容器（４）の
   円周面（１１）に沿って、好ましくは収集容器の外側で
   湾曲した湾曲チューブ（３）であり、前記チューブ
   （３）は曲率中心により近い側で、収集容器（４）の内
   部に対して開放した複数の開口（１２）を有し、該開口
   を通して空気が下水汚物から分離されることを特徴とす
   る、請求項２に記載の設備。
4. 【請求項４】 円筒形の収集容器の長手方向軸線（１
   ３）が垂直位置から僅かに偏位しており、分離装置とし
   て作用するチューブ（９）が、該チューブの各部分が下
   方向に傾斜するように収集容器の円周面を追従するよう
   に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載
   の設備。
5. 【請求項５】 収集容器（４）には出口チューブ（８）
   があり、その入口端（１４）は、傾斜して取り付けられ
   ている収集容器（４）の最下部分（１５）の近傍に位置
   していることを特徴とする請求項４に記載の設備。
6. 【請求項６】 収集容器（４）にはレベルモニタ（１
   ６）があり、前記レベルモニタは、前記収集容器（４）
   が概ね半分下水汚物（１７）で一杯になると前記容器を
   空にする手順を起動させる信号を出すように配設されて
   いることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１
   項に記載の設備。
7. 【請求項７】 収集容器（４）を空にする局面におい
   て、乾式回転羽根ポンプ（５）によって発生する圧力
   は、レベルモニタをそれに付着した物体からきれいにす
   るためにレベルモニタ（１６）に対して導かれる比較的
   急速な空気流の形態で収集容器（４）まで導かれるよう
   にされていることを特徴とする、請求項６に記載の設
   備。
8. 【請求項８】 前記下水管の端チューブ（３）には前記
   収集容器（４）に近接して、下方に延びるチューブ湾曲
   部（１９）があり、該湾曲部は下水汚物に残っている液
   体に対する収集ポケットとして作用し、該ポケットにお
   いて、その中に集められた液体が液体プラグを形成する
   ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に
   記載の設備。
9. 【請求項９】 前記乾式回転羽根ポンプ（５）が、該ポ
   ンプを収集容器に接続する単一の空気ダクト（６ａ）を
   有し、前記ダクト（６ａ）を介して前記収集容器（４）
   は部分真空状態あるいは加圧状態とされ、真空発生局面
   の間、ポンプ（５）に向かう方向の前記収集容器（４）
   からの空気流が、収集容器（４）からのあふれを防止す
   る手段としても作用することが好ましい湿気分離装置
   （６）を介してポンプ（５）まで導かれることを特徴と
   する請求項１から８までのいずれか１項に記載の設備。