JPH0874800A - 遠心分離手段を備えた負圧形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】稼働騒音も低く、耐久性に優れ、イニシャルコ
ストならびにランニングコストを低減できる遠心分離手
段を備えた負圧形成装置を提供することを目的とするも
のである。 【構成】貯水槽の水を加圧する加圧ポンプと、加圧ポン
プで加圧された圧力水又は／及び加圧ポンプに吸引され
る貯水槽からの水を旋回させて遠心力により比重分離す
る遠心分離手段と、遠心分離手段若しくは加圧ポンプか
ら供給された水を噴射して負圧を形成する負圧形成手段
とからなり、遠心分離手段は旋回室を有する密閉形の容
器に形成され、該旋回室部分に加圧ポンプから供給され
た加圧水が接線方向に流入して旋回する給水口を設ける
とともに、旋回室部分の中央部分から加圧ポンプまたは
負圧形成手段に給水する吐出口を設け、負圧形成手段の
放出口から吐出される吐水を貯水槽に還流させるように
構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば浚渫や脱水・濾過
等の作業時における駆動源である負圧の形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】負圧形成手段を駆動源とする浚渫や脱水
・濾過等の作業装置は、例えばプランジャポンプ等の真
空ポンプで負圧形成手段を形成し、この負圧形成手段で
発生させた負圧をリザーバタンクに貯溜して脈動を無く
し、負圧を安定させてから浚渫や脱水・濾過に供給する
とともに、吸引された流体に含まれる固体・気体・液体
をリザーバタンクで分離するようにしている。

【０００３】ところが、こうしたものではリザーバタン
ク内に吸引された流体が多くなると空間が少なくなり、
脈動緩衝効果が低下するうえ、リザーバタンク内に吸引
された流体が所定量に達するとこれを除去しなくては成
らず、連続作業が行えないことからその作業効率が悪い
と言う問題があった。こうした問題点を解決するために
本出願人は例えば、特公昭６１−４６１６４号を始めと
する数多くの発明を先に提案している。これら先の提案
に係る負圧形成装置の基本構造は、貯水タンクの水を加
圧ポンプで加圧して噴射ノズルに供給し、噴射ノズルか
ら吸引管内に噴射して吸引管に負圧を発生させ、この負
圧で吸引口から処理用流体を吸引するようにしたもので
ジェットポンプ或いは混気ジェットポンプとして広く知
られている。

【０００４】そして、この種のジェットポンプ或いは混
気ジェットポンプを負圧形成手段として使用する場合、
例えば特公平６−４４９６７号公報に記載されているよ
うに、これらのジェットポンプからの吐水を貯水タンク
に還流させて再利用することにより、水の供給が困難な
場所でも稼働できるようにしたものも知られている。

【０００５】斯かる本出願人の先の提案に係る上記ジェ
ットポンプ或いは混気ジェットポンプ構造の負圧形成手
段を用いた浚渫や脱水・濾過等の作業装置では連続作業
が行えるが、ジェットポンプから吐出される吐水には汚
泥を形成する大小の固塊物、細かな気泡、液体（水）が
含まれており、この吐水をそのままでは貯水槽に吐出
し、これを再利用することは出来ない。そこで、ジェッ
トポンプから吐出される吐水の固・気・液を分離するた
めに、ジェットポンプの吐出口部分若しくは貯水槽部分
にサイクロン形式の遠心分離手段を設けることも提案し
ている（特開平４−２３７９００号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、本出願人が
先に提案したジェットポンプの吐出口部分若しくは貯水
槽部分にサイクロン形式の遠心分離手段を設けたもので
は、大小の固塊物や気体を含む例えば汚泥等のジェット
流を旋回させる為に、その摺擦音が大きくなると言う問
題があった。その上、大小の固塊物が遠心分離手段の内
周面を摺擦し、研磨するために磨耗が早く、遠心分離手
段の耐久性が低いと言う問題もあった。

【０００７】更に、浚渫された汚泥は引き続き脱水乃至
は濾過等の処理が行われるのであるが、こうした脱水・
濾過等の各作業で利用される負圧は夫々の装置に個別に
付設したジェットポンプ或いは混気ジェットポンプで供
給されるために、そのイニシャルコストが高くなってし
まうと言う問題もある。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑み提案されたもの
で、稼働騒音も低く、耐久性に優れ、イニシャルコスト
ならびにランニングコストを低減できる遠心分離手段を
備えた負圧形成装置を提供することを目的とするもので
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
に本発明に係る遠心分離手段を備えた負圧形成装置は、
貯水槽の水を加圧する加圧ポンプと、加圧ポンプで加圧
された圧力水又は／及び加圧ポンプに吸引される貯水槽
からの水を旋回させて遠心力により比重分離する遠心分
離手段と、遠心分離手段若しくは加圧ポンプから供給さ
れた水を噴射して負圧を形成する負圧形成手段とからな
り、遠心分離手段は旋回室を有する密閉形の容器に形成
され、該旋回室部分に加圧ポンプから供給された加圧水
が接線方向に流入して旋回する給水口を設けるととも
に、旋回室部分の中央部分から加圧ポンプまたは負圧形
成手段に給水する吐出口を設け、負圧形成手段の放出口
から吐出される吐水を貯水槽に還流させるように構成し
たことを特徴とするものである。

【００１０】また、貯水槽の水を加圧する加圧ポンプと
負圧形成手段との間に遠心分離手段を設け、加圧ポンプ
で加圧された圧力水を遠心分離手段で遠心力により水と
固塊物とに比重分離するように構成したことや、貯水槽
と貯水槽の水を加圧する加圧ポンプとの間に遠心分離手
段を設け、加圧ポンプで吸引される水を遠心分離手段で
水と固塊物とに比重分離するように構成したこと、更
に、遠心分離手段から供給される圧力水の供給路を複数
の給水路に分岐し、分岐された給水路の夫々に負圧形成
手段を設けたことや加圧ポンプを貯水槽内に設置した水
中ポンプで形成したことも特徴の１つである。

【００１１】

【作用】本発明に係る遠心分離手段を備えた負圧形成装
置は、先ず、貯水槽の水を加圧ポンプで加圧し、例えば
加圧ポンプと負圧形成手段との間に遠心分離手段を設け
たものでは、加圧ポンプで加圧された圧力水が遠心分離
手段の旋回室部分に接線方向から供給されると、この旋
回室部分で旋回し、ここで圧力水に含まれる極微細な固
塊物がその遠心力ならびに比重により下方に降下し、分
離される。また、貯水槽と加圧ポンプとの間に遠心分離
手段を設けたものでは、加圧ポンプでの吸引力により貯
水槽から吸引された水が遠心分離手段の円筒部分に接線
方向から流入し、円筒部分で旋回して圧力水に含まれる
極微細な固塊物がその遠心力ならびに比重により下方に
降下し、分離された後、加圧ポンプで加圧されて圧力水
となる。

【００１２】こうして極微細な固塊物が分離された圧力
水は、負圧形成手段に送られて噴射されると此処に負圧
が形成される。負圧形成手段で形成された負圧が浚渫、
濾過・脱水の作業用負圧として供給されるのである。し
かして、負圧形成手段から吐出される吐水は貯水槽に還
流される。この時、貯水槽に還流される吐水の中には浚
渫、濾過・脱水の作業で大小の固塊物及び気体が混入さ
れているが、これら大小の固塊物及び気体が混入された
吐水が貯水槽に還流されて放出された時に気体は上昇
し、固塊物は自重で下降して分離されるので水分を再び
加圧ポンプで吸引して加圧水に利用することができるの
である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。 ＜実施例１＞図１は、浚渫された汚泥を脱水機に供給す
る作業用の負圧と、脱水作業用の負圧とを供給するため
の遠心分離手段を有する負圧供給装置を付設した汚泥処
理システムの概略構成を示すもので、図中符号１は汚泥
処理システムを全体的に示す。この汚泥処理システム１
は、浚渫した汚泥を貯溜する汚泥タンク２と、汚泥タン
ク２の汚泥６０を脱水する真空脱水機３と、この真空脱
水機３に汚泥６０を供給する真空タンク４と、脱水して
得られた液体を濾過する濾過機５と、真空脱水機３及び
真空タンク４に負圧を供給する遠心分離手段６を備えた
負圧形成装置７とからなる。

【００１４】上記真空タンク４は略円筒状に密閉タンク
本体８を形成し、この密閉タンク本体８の上端部には吸
引ホース９が連結される流入口１０と後述する負圧形成
装置７に負圧供給ホース１１が連結される負圧供給口１
２とが形成されており、密閉タンク本体８の底部８ａは
下窄まりのテーパー状に形成され、その下端部に開閉バ
ルブ１３を設けた汚泥供給口１４が真空脱水機３の汚泥
貯溜部１５の上方に開口させてある。また、真空タンク
４の下方に設置される真空脱水機３は、図外の駆動装置
で回転駆動される横置き円筒状の濾過ドラム１６と、濾
過ドラム１６の内方に吸引口１７が濾過ドラム１６の内
周面の底部近傍に向けて開口する吸引管１８と、真空タ
ンク４の汚泥供給口１４の直下で濾過ドラム１６の濾過
面１６ａの四半上部に設けられた上記汚泥貯溜部１５と
からなり、汚泥貯溜部１５の下端部１５ａは脱水された
汚泥を掻き落とす掻き落とし板として作用にするように
なっている。

【００１５】上記真空タンク４の負圧供給口１２と濾過
ドラム１６の吸引管１８とに夫々負圧を供給する負圧形
成装置７は、図１及び図２に示すように、水１９を貯溜
した円筒状の密閉容器にされた貯水槽２０の内方に水中
ポンプ（加圧ポンプ）２１を設置してある。貯水槽２０
の上方に延出する水中ポンプ１９の吐水管２２の先端部
の給水口２３ａが遠心分離手段６の旋回室２３に接線方
向に連通し、遠心分離手段６の吐出口２４から導出され
た供給路２５の途中を分岐し、この分岐されて形成した
給水路２５ａを貯水槽２０の左右外方に設置したジェッ
トポンプM.J.P で形成された負圧形成手段２６・２７に
連結してある。

【００１６】この負圧形成手段２６のジェットポンプM.
J.P は、吐水管２２から供給される圧力水を噴射する噴
射ノズル２８と、噴射ノズル２８から噴射されるジェッ
ト流の下流側に設置された負圧形成管２９と、この負圧
形成管２９を支持し、貯水槽２０内に連通管３０で連通
した緩衝管３１と、噴射ノズル２８と負圧形成管２９と
の間に開設した負圧吸引口３２とからなり、水中ポンプ
２１、吐水管２２、遠心分離手段６、供給路２５、給水
路２５ａ、噴射ノズル２８、負圧形成管２９、緩衝管３
１及び連通管３０とで貯水槽２０の水を循環させて利用
する循環経路Ｒが逆Ｕ字形に形成されている。尚、噴射
ノズル２８と負圧形成管２９との間に開設した負圧吸引
口３２は貯水槽２０内の水１９の液面Ｌより上方に位置
させてある。

【００１７】また、濾過ドラム１６の吸引管１８に負圧
を供給するジェットポンプM.J.P からなる負圧形成手段
２７は混気ジェットポンプM.J.P であって、上記のジェ
ットポンプと略同様に遠心分離手段６を介して給水路２
５ａで圧送される圧力水を流量調節弁３３で調量し、こ
の圧力水を保護管３４に向けて噴射する噴射ノズル３５
と、噴射ノズル３５からのジェット流により発生した負
圧で吸気口３６から外気を吸引して噴射ノズル３５から
のジェット流を混気ジェット流にする保護管３４と、保
護管３４から噴射される混気ジェット流の下流側に設置
された負圧形成管３７と、この負圧形成管３７を支持
し、貯水槽２０内に連通管３８で連通した緩衝槽３９
と、保護管３４と負圧形成管３７との間に開設した負圧
吸引口４０とからなる。

【００１８】そして、水中ポンプ２１、遠心分離手段
６、供給路２５、給水路２５ａ、噴射ノズル３５、保護
管３４、負圧形成管３７、緩衝槽３９及び連通管３８と
で貯水槽２０の水を循環させて利用する循環経路Ｒが逆
Ｕ字形に形成されており、保護管３４と負圧形成管３７
との間に開設した負圧吸引口４０は貯水槽２０内の水１
９の液面Ｌより上方に位置させてある。上記、貯水槽２
０の側方に設置される濾過機５は、上方に汚水入口４１
を形成した縦長の筒体４２で形成され、下寄り部には濾
材を充填した濾材層４３が形成され、この濾材層４３の
下方には濾過された処理水を側溝４４等に放流するコッ
ク付き排出口４５が設けられている（図１参照）。

【００１９】また、上記遠心分離手段６は、縦長に形成
された円筒状の本体４６の上端に図２及び図３に示すよ
うな旋回室２３とで密閉容器を形成し、この旋回室２３
の下部は本体４６に連通され、旋回室２３の天井壁４８
の中央部分には圧力水を負圧形成手段２６・２７に供給
する上記供給路２５に連通する吐出口２４が設けられて
いる。尚、図中符号５０は貯水槽２０内の水１９の排水
のために底部に設けられたドレン口、符号５１はエアー
抜きである。

【００２０】上記のように構成された汚泥処理システム
１を通じて本発明の遠心分離手段６を備えた負圧形成装
置７の作用を次に説明する。先ず、水中ポンプ２１を稼
働させて貯水槽２０内の水１９を加圧し、吐水管２２か
ら遠心分離手段６の旋回室２３に接線方向に圧送され、
この旋回室２３で旋回し、ここで圧力水に含まれる極微
細な固塊物は遠心力により旋回室２３の内周壁部分を周
回し、内周壁部分に摺擦する時にその旋回力が徐々に減
衰されて遠心力も減衰する。こうして遠心力が減衰する
と、極微細な固塊物は自重により縦長に形成された円筒
状の本体４６を緩やかに旋回しながら下降して底部に沈
降堆積する。

【００２１】極微細な固塊物が分離された圧力水は、出
口４９から吐出口２４及び分岐された給水路２５を通じ
て負圧形成手段２６・２７の各噴射ノズル３５・２８に
供給される。負圧形成手段２６の噴射ノズル２８に供給
された圧力水が、噴射ノズル２８から負圧形成管２９に
噴射されると、負圧形成管２９内にはジェット流による
負圧が形成される。これを詳述すると、図４に示すよう
に負圧形成管２９内にジェット流が噴射され、負圧形成
管２９内一杯に広がるとキャビティによる負圧が生じる
のであるが、このキャビティによる負圧とは負圧形成管
２９内一杯に広がった混気ジェット流が恰も負圧形成管
２９内を下端の放出口４７に向けて連続的に作用するピ
ストンＰのように作用することによるものである。

【００２２】このようにして形成された負圧が負圧吸引
口３２から真空タンク４に供給されると、真空タンク４
内が負圧になり、この負圧で吸引ホース９から汚泥タン
ク２に貯溜された汚泥を真空タンク４内に吸引する。真
空タンク４内に吸引された汚泥は、開閉バルブ１３が開
かれた時に、真空脱水機３の汚泥貯溜部１５に落下供給
されるのである。そして、真空タンク４に供給される負
圧を形成した負圧形成管２９内のジェット流は、その放
出口４７から緩衝管３１に放出され、緩衝管３１でその
勢いが減衰された後、連通管３０を経て貯水槽２０に還
流され、再び水中ポンプ２０で加圧される水１９として
利用されるのである。

【００２３】次に、濾過ドラム１６の吸引管１８に負圧
を供給する混気ジェットポンプM.J.P の噴射ノズル３５
に圧力水が供給され、この圧力水が噴射ノズル３５から
保護管３４に噴射されると、保護管３４内にはジェット
流による負圧が形成される。この負圧で吸気口３６から
外気を吸引して当該保護管３４内のジェット流を混気ジ
ェット流にした後、保護管３４から負圧形成管３７に噴
射される。斯して負圧形成管３７に混気ジェット流が噴
射され、図５に示すように負圧形成管３７内一杯に広が
るとキャビティによる負圧が生じるのであるが、このキ
ャビティによる負圧とは上述した負圧形成管２９の場合
と同様、負圧形成管３７内一杯に広がった混気ジェット
流が恰も負圧形成管３７内を下端の放出口４９に向けて
連続的に作用するピストンＰのように作用することによ
るものである。この時、負圧形成管２９の場合と異なる
のは、負圧形成管３７内を流走する混気ジェット流に混
入されている気泡が負圧形成管３７の内面３７ａとジェ
ット水流との摩擦抵抗を和らげるクッション作用をする
ので、混気ジェット流の流勢が急速に減衰するのを防止
して強力な負圧を形成することができる点である。

【００２４】そして、当該混気ジェットポンプM.J.P で
発生した負圧が、駆動装置で回転駆動される真空脱水機
３の濾過ドラム１６内の吸引管１８に供給されると、汚
泥貯溜部１５に貯溜された汚泥を濾過ドラム１６の濾過
面１６ａに吸引して脱水する。この時、汚泥に含まれる
固塊物が濾過面１６ａに吸着されるのである。濾過面１
６ａに吸着された固塊物は濾過ドラム１６の回転によ
り、汚泥貯溜部１５の下端部１５ａでケーキ状になって
掻き落とされるのである。また、濾過ドラム１６の濾過
面１６ａを透過して吸引された水には濾過ドラム１６の
濾過面１６ａを透過した固塊物が含まれるが、この固塊
物は負圧形成管３７の放出口４９から緩衝槽３９に放出
され、その勢いが減衰した時に、自重で緩衝槽３９の底
部に沈降するので、連通管３８を通じて貯水槽２０には
比較的大きな固塊物が殆どないか極微細な固塊物を含む
水が貯水槽２０に還流され、再び水中ポンプ２０で加圧
される水１９として利用されるのである。

【００２５】尚、遠心分離手段６の本体４６の底部に沈
降堆積した極微小の固塊物は、底部に設けられた排出口
５５を開いて定期的に清掃するようにしてある。また、
この定期的な清掃時には符合５６で示す洗浄用給水管か
ら給水される洗浄水で南面を洗浄することができるので
ある。

【００２６】＜実施例２＞本実施例は図６に示すよう
に、上記実施例における加圧ポンプを構成する水中ポン
プ２１を貯水槽２０外に設置した加圧ポンプ２１に代え
るとともに、遠心分離手段６をこの加圧ポンプ２１と貯
水槽２０との間に配設するようにしたもので、加圧ポン
プ２１の吸引力で貯水槽２０の水１９を吸引する時にそ
の中に含まれる極微小の固塊物を遠心分離手段６で分離
し、極微小の固塊物を分離された水を加圧ポンプ２１で
加圧し、負圧形成手段２６・２７に送給するようにした
ものである。また、緩衝管３１を貯水槽２０と兼用させ
てあり、その他の構成ならびに作用は上記実施例と同様
である。本例の場合では加圧ポンプ２１の固塊物による
早期磨耗をも防止できる利点ある。尚、上記各実施例で
は負圧形成手段を複数設けるようにしてあるが、こうし
たものに限られず、本発明は例えば図７に示すように単
独の負圧形成手段にも遠心分離手段６を設けることがで
きるのは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】本発明の遠心分離手段を備えた負圧形成
装置は以上に説明したように、負圧形成手段の放出口か
ら貯水槽に還流された大小の固塊物及び気体を含む吐水
が、貯水槽内で固・液分離され、この固・液分離された
貯水槽の水を加圧ポンプで加圧し、この圧力水を加圧ポ
ンプと負圧形成手段との間に設けた遠心分離手段で更に
極微小な固塊物をも分離して負圧形成手段に送給するの
で、負圧形成手段に送給される圧力水中には極微小な固
塊物も無く、固塊物による負圧形成手段の早期磨耗を防
止し、その耐久性を大幅に向上させることができるとい
う利点がある。

【００２８】加えて、貯水槽と加圧ポンプとの間に遠心
分離手段を設けたものでは、加圧ポンプでの吸引力によ
り貯水槽から吸引された水が遠心分離手段で極微細な固
塊物をも分離されて加圧ポンプに吸引されるので、固塊
物による加圧ポンプの早期磨耗を防止し、その耐久性を
大幅に向上させることができるという利点がある。

【００２９】更に、負圧形成手段の放出口から還流され
る大小の固塊物及び気体を含む吐水は貯水槽内で固・液
分離されてから加圧ポンプに吸引・加圧されるようにし
てあるので、遠心分離手段で固・液分離される水には固
塊物が無いことから、従来のように固塊物による摺擦音
等の騒音の発生や、遠心分離手段の固塊物による早期磨
耗を防止し、耐久性を格段に向上させることができると
いう利点もある。

【００３０】また、遠心分離手段から供給される圧力水
の供給路を複数の給水路に分岐し、この分岐された給水
路の夫々に負圧形成手段を設けたものでは、浚渫された
汚泥は引き続き脱水乃至は濾過等の処理を行う場合に
も、脱水・濾過等の各作業の装置に負圧形成手段を個別
に付設しなくても済み、装置全体をコンパクトに纏める
ことができるうえ、装置のイニシャルコストならびにラ
ンニングコストを低減することができるという利点もあ
る。

【００３１】尚、加圧ポンプを貯水槽内に設置した水中
ポンプで形成した場合には加圧ポンプのための設置面積
を省略することができ、装置全体をコンパクトにまとめ
ることができ、更に小型にすることができる利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る汚泥処理システムの概略構成図
である。

【図２】実施例１に係る汚泥処理システム要部の縦断面
図である。

【図３】実施例１に係る汚泥処理システム要部の横断平
面図である。

【図４】実施例１に係る汚泥処理システムの負圧形成手
段を構成するジェットポンプM.J.P 部分の作用を説明す
る縦断面図である。

【図５】実施例１に係る汚泥処理システムの負圧形成手
段を構成する混気ジェットポンプM.J.P の作用を説明す
る縦断側面図である。

【図６】実施例２に係る汚泥処理システムの要部の概略
構成図である。

【図７】実施例３に係る汚泥処理システムの変形例を示
す要部の概略構成図である。

【符号の説明】

６・・・遠心分離手段 １９・・・水 ２０・・貯水槽 ２１・・・加圧ポンプ ２３・・・旋回室 ２３ａ・・・給水口 ２４・・・吐出口 ２５・・・供給路 ２５ａ・・・給水路 ２６・２７・・・負圧形成手段 ４７・４９・・・放出口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貯水槽の水を加圧する加圧ポンプと、加圧
   ポンプで加圧された圧力水又は／及び加圧ポンプに吸引
   される貯水槽からの水を旋回させて遠心力により比重分
   離する遠心分離手段と、遠心分離手段若しくは加圧ポン
   プから供給された水を噴射して負圧を形成する負圧形成
   手段とからなり、遠心分離手段は旋回室を有する密閉形
   の容器に形成され、該旋回室部分に加圧ポンプから供給
   された加圧水が接線方向に流入して旋回する給水口を設
   けるとともに、旋回室部分の中央部分から加圧ポンプま
   たは負圧形成手段に給水する吐出口を設け、負圧形成手
   段の放出口から吐出される吐水を貯水槽に還流させるよ
   うに構成したことを特徴とする遠心分離手段を備えた負
   圧形成装置。
2. 【請求項２】貯水槽の水を加圧する加圧ポンプと負圧形
   成手段との間に遠心分離手段を設け、加圧ポンプで加圧
   された圧力水を遠心分離手段で遠心力により水と固塊物
   とに比重分離するように構成したことを特徴とする請求
   項１に記載の遠心分離手段を備えた負圧形成装置。
3. 【請求項３】貯水槽と貯水槽の水を加圧する加圧ポンプ
   との間に遠心分離手段を設け、加圧ポンプで吸引される
   水を遠心分離手段で水と固塊物とに比重分離するように
   構成したことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離手
   段を備えた負圧形成装置。
4. 【請求項４】遠心分離手段から供給される圧力水の供給
   路を複数の給水路に分岐し、分岐された給水路の夫々に
   負圧形成手段を設けたことを特徴とする請求項１または
   ２に記載の遠心分離手段を備えた負圧形成装置。
5. 【請求項５】加圧ポンプを貯水槽内に設置した水中ポン
   プで形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   か１項に記載の負圧形成装置。