JPH10306800A - エアーリフトポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水位の変動があった場合でも定量的に液体を移
送できるエアーリフトポンプの提供を目的とする。 【解決手段】エアーリフトポンプにおいて、槽内に水位
を検知する水位検知手段を設け、また移送管の圧縮空気
の噴出部よりも上流側に、移送管へ流入する液体の流入
抵抗を調節する流入調節具を設ける。水位検知手段はそ
の検知信号に基づいて水位が下がれば移送管へ流入する
液体の抵抗が小さくなるように流入調節具を制御し、水
位が上がれば移送管へ流入する液体の抵抗が大きくなる
ように流入調節具を制御する。 【効果】これにより、水位の変動があった場合でも、移
送される液体の量が変動することはなく、定量的な液体
の移送が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の液体を圧縮
空気を利用して定量的に移送するようにしたエアーリフ
トポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、有機性物質を含む各種の工場排
水は、これをそのまま下水へ流すことはできず、所定の
排水処理を行わなければならない。而して、工場等にお
ける各種の排水処理は、処理槽の処理能力に応じて定量
的に処理水を供給することが重要である。これは処理槽
へ流入する工場排水の量の変動をなくすことで、処理槽
における負荷の均一化を図り、安定した処理が行えるよ
うにするためである。

【０００３】従来のこの種の排水処理の一つとして浄化
槽がある。小型の浄化槽では、流量調整槽がなく、排水
が流入した分だけ処理槽へ自然的に処理水が移送される
押出式の排水供給方式を採用している。また流量調整槽
が設置された排水処理装置では、圧縮空気を利用して排
水の移送を行うエアーリフトポンプを用いたものや、間
歇定量ポンプ及びその他の定量ポンプを用いたもの等が
ある。エアーリフトポンプを用いたものは、槽内に一端
側が開口して配設された移送管の途中に、圧縮空気を噴
出して供給し、その気泡が移動することに伴って槽内の
液体を移送するようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、流量調整槽
がない小型の浄化槽では、流入排水量の変動を吸収する
ことができず、流入排水量のピーク時にもその処理性能
を維持することができるように処理能力に余裕を持った
設計をしなければならず、浄化槽が大型化するという欠
点があった。

【０００５】またエアーリフトポンプを用いたものは、
その装置の構成が簡単であり安価に設備できるという利
点はあるものの、水位によって圧縮空気の気泡の移動に
より移送される排水の量が変動し、流量調整が適切にな
されない場合があった。すなわち、水位が高い場合は、
工場排水を押し上げる高さが低くなり、多くの量を移送
することが可能であるが、水位が低い場合は、排水を押
し上げる高さが高くなり、移送する量が少なくなるもの
である。

【０００６】更に、間歇定量ポンプを用いたものでは、
間歇運転用の制御回路が必要となり、コスト高となって
いた。更にまた、その他の定量ポンプも高価であり、し
かもこれらの定量ポンプの場合は頻繁に保守点検をしな
ければならないという欠点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の前記課題
に鑑みてこれを改良除去したものであって、水位の変動
があった場合でも定量的に液体を移送できるエアーリフ
トポンプを提供せんとするものである。

【０００８】而して、前記課題を解決するために本発明
が採用した請求項１の手段は、槽内に配設された移送管
の途中に、圧縮空気を噴出して供給することで槽内の液
体を圧縮空気の移動と共に移送するようにしたエアーリ
フトポンプにおいて、槽内に水位を検知する水位検知手
段を設け、また移送管の圧縮空気の噴出部よりも上流側
に、移送管へ流入する液体の流入抵抗を調節する流入調
節具を設けて成り、前記水位検知手段は水位が下がれば
移送管へ流入する液体の抵抗が小さくなるように流入調
節具を制御し、水位が上がれば移送管へ流入する液体の
抵抗が大きくなるように流入調節具を制御することを特
徴とするエアーリフトポンプである。

【０００９】また本発明が採用した請求項２の手段は、
流入調節具は、フロートによって保持された筒状の取水
口部を有し、該取水口部は複数個の流入口が開口して形
成されており、水位によって取水口部の姿勢が変化し、
水位が下がれば水没する流入口の開口面積の総和が大き
くなり、水位が上がれば水没する流入口の開口面積の総
和が小さくなることを特徴とする前記請求項１に記載の
エアーリフトポンプである。

【００１０】更に、本発明が採用した請求項３の手段
は、流入調節具が絞り弁であり、水位検知手段が電気式
水位計，フロート式水位計等であることを特徴とする前
記請求項１に記載のエアーリフトポンプである。

【００１１】本発明が採用した請求項４の手段は、槽内
に配設された移送管の途中に、圧縮空気を噴出して供給
することで槽内の液体を圧縮空気の移動と共に移送する
ようにしたエアーリフトポンプにおいて、移送管の一端
側を大気へ連通させ、移送管の圧縮空気の噴出部よりも
上流側に、流入口の開口面積と流入口の水面からの深さ
とを槽内へ流入した液体の水位によって制御する流入調
節具を設けてなり、該流入調節具は、水位が下がれば流
入口の深さと開口面積とを大きくなる方向へ制御し、水
位が上がれば流入口の深さと開口面積とを小さくなる方
向へ調節するようにしたことを特徴とするエアーリフト
ポンプである。

【００１２】更にまた、本発明が採用した請求項５の手
段は、流入調節具は、フロートによって保持された筒状
の取水口部を有し、該取水口部は複数個の流入口が開口
して形成されており、水位によって取水口部の姿勢が変
化し、水位が下がれば水没する流入口の開口面積の総和
が大きくなり、水位が上がれば水没する流入口の開口面
積の総和が小さくなることを特徴とする前記請求項４に
記載のエアーリフトポンプである。

【００１３】更に、本発明が採用した請求項６の手段
は、流入調節具が複数の絞り弁によって形成されている
ことを特徴とする前記請求項４に記載のエアーリフトポ
ンプである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成を図面に示
す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りであ
る。図１は本発明の第１の実施の形態に係るエアーリフ
トポンプ１を示すものであり、図（Ａ）は水位が高い場
合の流量調整槽２の一部縦断面図、図（Ｂ）は水位が低
い場合の流量調整槽２の一部縦断面図である。同図に示
す如く、この実施の形態に係るエアーリフトポンプ１
は、流量調整槽２内に配設された移送管３と、該移送管
３へ圧縮空気を供給する圧縮空気の供給管４と、水位検
知手段としてのフロート５によって保持され、水位の変
動に伴ってその高さ位置が変動して姿勢を変更する取水
口部６とからなる。

【００１５】流量調整槽２は、生物処理や活性汚泥処理
又は曝気処理等によって各種の排水を処理する処理槽の
上流側に設置されており、処理槽内における排水処理が
工場排水の排水量の変動の影響を受けることがないよう
に、工場排水を一旦貯溜しておくものである。移送管３
は、この流量調整槽２内に一端側が開口すべく配設され
ており、また他端側は処理槽内へ排水を供給できるよう
にこの処理槽内に臨んで配設されている。

【００１６】取水口部６は、その一端側が圧縮空気供給
管４の噴出部４ａよりも上流側に、伸縮可撓自在な蛇腹
管７を介して連通接続されている。また取水口部６は、
一端側が中流入口８とされた筒状を呈しており、その周
側面には二つの小流入口９と大流入口１０とが形成され
ている。蛇腹管７とフロート５と取水口部６とは、移送
管３へ流入する排水の量を調節する流入調節具として機
能するものである。

【００１７】而して、このように構成されたエアーリフ
トポンプ１にあって、一時的に工場排水の量が増大し、
流量調整槽２内の水位が高い場合には、図１の図（Ａ）
に示すように、フロート５によって筒状の取水口部６が
斜めに起立した姿勢を取るようになる。そのため、大流
入口１０のみが水没するようになり、水没した流入口の
開口面積の総和は流入口全体の総和の場合に比較して小
さくなる。つまり、圧縮空気供給管４から噴出される圧
縮空気により、処理槽へ移送される排水を前記大流入口
１０から流入したものだけに制限することで、その流入
抵抗を増加させて抑制している。これは、水位が高い場
合は、高い程に移送管３内において圧縮空気によって排
水を押し上げる高さが低くなり、より多くの排水が移送
され易いのでこれを相殺し、常に一定の移送量が確保で
きるようにしたものである。

【００１８】また流量調整槽２内の水位が低い場合に
は、移送管３内において圧縮空気によって排水を押し上
げる高さが高くなり、移送される排水の量が少なくなり
勝ちである。そのため、このエアーリフトポンプ１で
は、図１の図（Ｂ）に示すように、取水口部６が略水平
方向へ倒伏した姿勢を取るようになり、大、中、小の各
流入口８，９，１０の全部が水没し、流入口の開口面積
の総和が最大となる。これにより、取水口部６へ流入す
る排水の流入抵抗が小さくなり、圧縮空気によって押し
上げられる排水の量が少なくなることはない。つまり、
移送される排水の量を常に一定となるようにすることが
可能である。

【００１９】なお、前記図１の図（Ａ）及び図（Ｂ）で
は、水位が極端に高い場合と極端に低い場合とを説明し
たが、前記取水口部６はその間の水位の変化に応じて水
没する流入口の開口面積の総和を連続的に変化させ、流
入抵抗を連続的に変化させることが可能である。これに
より、水位の変動を受けることなく、常に一定の移送量
を確保できるエアーリフトポンプ１の提供が可能となる
ものである。

【００２０】また図２は、本発明の第２の実施の形態に
係るエアーリフトポンプ１１を示す流量調整槽２の縦断
面図である。このエアーリフトポンプ１１では、移送管
３の一端側をＵ字状に折り曲げて排水中において上面側
へ開口する流入口１２を設け、この流入口１２と圧縮空
気供給管４の噴出部４ａとの間に、流入調節具としての
絞り弁１３を配設している。そして、絞り弁１３の開度
をフロート１４を備えた水位計１５によって制御するよ
うにしている。水位計１５のフロート１４は、水位に応
じてその高さ位置が変動し、絞り弁１３の開度を調節す
るレバー１６を操作する。水位が高い場合には、絞り弁
１３の開度は小さくなる方向へ制御され、また水位が低
い場合には絞り弁１３の開度は大きくなる方向へ制御さ
れる。

【００２１】絞り弁１３の開度を小さくなる方向へ制御
した場合は、それに応じて流入抵抗が増大するようにな
り、圧縮空気による排水のリフトアップを抑制して移送
される排水の量が一定値から変化しないようにしてい
る。また絞り弁１３の開度を大きくなる方向へ制御した
場合は、それに応じて流入抵抗が減少するようになり、
圧縮空気による排水のリフトアップを促進して移送され
る排水の量が一定値から変化しないようにしている。つ
まり、絞り弁１３の開度を調節することで、水位の変動
に対応して流入抵抗を変化させ、水位の変動に影響され
ることなく処理槽へ移送される排水の量が常に一定とな
るようにしている。

【００２２】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
エアーリフトポンプ１７を示す流量調整槽２の縦断面図
である。同図に示す如く、この実施の形態では、移送管
３を流量調整槽２の排水の中へ導入し、Ｕ字状に折曲形
成した後、その端面の開口部３ａを大気へ開放してい
る。そして、圧縮空気供給管４の噴出部４ａと、前記開
口部３ａとの間の排水中の移送管３の途中に、図１に示
す蛇腹管７を接続し、その先端側にフロート５と、取水
口部６とを接続している。蛇腹管７とフロート５と取水
口部６とは、移送管３へ流入する排水の流入調節具を構
成する。取水口部６に大中小の三つの流入口８〜１０が
形成されることは図１に示す場合と同じである。

【００２３】この第３の実施の形態に係るエアーリフト
ポンプ１７では、移送管３の一端側が大気へ連通してい
るため、圧縮空気の噴出部４ａから移送管３内へ圧縮空
気を供給して排水の移送を行うと、移送管３内の水面
は、図３に示すように、蛇腹管７との接続部よりも下方
へ位置するようになる。そのため、流入口１０から流入
した排水は、蛇腹管７を自然的に流下して移送管３内へ
流入し、リフトアップされる。ところが、このエアーリ
フトポンプ１７では、移送管３の一端側３ａが大気へ連
通しているため、取水口部６における各流入口８〜１０
の水深ｈ如何によって流入する排水の量が異なるように
なる。つまり、リフトアップされる排水の量は、水没し
ている流入口８〜１０の開口面積の総和だけでなく、そ
の水深ｈも影響することになる。

【００２４】このようなエアーリフトポンプ１７におい
て、流入する排水の量に影響されずに、リフトアップさ
れる排水の量を一定とするためには、水深ｈと、流入口
８〜１０の水没した部分の開口面積の総和Ａとを、

【００２５】

【数１】

【００２６】の関係を満足するように制御すればよい。
これはトリチエリの定理による理論式に基づくものであ
る。

【００２７】つまり、エアーリフトポンプ１７では、流
量調整槽２の水位が増加した場合は、水没する流入口８
〜１０の開口面積の総和Ａは小さくなる方向へ制御さ
れ、また水没している流入口８〜１０の水深ｈは浅くな
る方向へ制御される。これとは逆に、流量調整槽２の水
位が低下した場合は、水没する流入口８〜１０の開口面
積の総和Ａは大きくなる方向へ制御され、水没している
流入口８〜１０の水深ｈは深くなる方向へ制御される。
そのため、移送管３内へ流入した排水の水位が常に一定
となり、圧縮空気によってリフトアップされる排水の量
も一定となる。

【００２８】図４は、本発明の第４の実施の形態に係る
エアーリフトポンプ１８を示す流量調整槽２の縦断面図
である。このエアーリフトポンプ１８では、図３に示す
蛇腹管７に代えて水平方向へ突出する分岐管１９を設
け、この分岐管１９に水面からの水深ｈに応じて開閉す
る流入調節具としての絞り弁２０〜２２を設けている。
各絞り弁２０〜２２の動作する水深ｈは、それぞれ異な
るように設定されている。これは、各絞り弁に弾性板に
よって開閉動作する弁体を使用し、その弁体の弾性係数
を変えることにより容易に設定可能である。このエアー
リフトポンプ１８における移送管３への排水の流入量の
調節は、前述した図３に示すエアーリフトポンプ１７の
場合と全く同じである。

【００２９】ところで、本発明は上述した実施の形態に
限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例
えば、取水口部６に設けた流入口は、大、中、小の三つ
以外のものが可能であり、また取水口部６の形状も筒状
に限定されるものではなく、その他の形状が適用可能で
ある。それに、流入調節具としての絞り弁２０〜２２
は、これ以外の複数個であってもよい。また絞り弁１３
の開度を水位に応じて制御する機構は、電気式の水位計
を用い、電動モーター等を介して行うものであってもよ
い。また移送対象となる液体は、工場排水に限らず、そ
の他の各種の液体が適用可能である。また排水処理装置
以外にも、液体の定量供給を必要とするものであれば全
般的に適用が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明にあっては、
槽内に水位を検知する水位検知手段を設け、また移送管
の圧縮空気の噴出部よりも上流側に、移送管へ流入する
液体の流入抵抗を調節する流入調節具を設けて成り、前
記水位検知手段はその検知信号に基づいて水位が下がれ
ば移送管へ流入する液体の抵抗が小さくなるように流入
調節具を制御し、水位が上がれば移送管へ流入する液体
の抵抗が大きくなるように流入調節具を制御するように
したから、水位の変動があっても排水のリフトアップさ
れる量が一定となり、水位に変動されることなく、常に
一定量の液体の移送が可能なエアーリフトポンプを提供
することが可能である。従って、定量供給装置の全体を
安価に設備することが可能である。

【００３１】また本発明の別の発明にあっては、水位が
上がれば流入調節具の流入口の開口面積と水面からの深
さとを小さくなる方向へ制御し、逆に水位が下がれば流
入調節具の流入口の開口面積と水面からの深さとを大き
くなる方向へ制御することによっても、上述した場合と
同じように、水位の変動に影響されずに排水のリフトア
ップされる量を一定にすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエアーリフト
ポンプを示すものであり、図（Ａ）は水位が高い場合の
流量調整槽の一部縦断面図、図（Ｂ）は水位が低い場合
の流量調整槽の一部縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るエアーリフト
ポンプを示す流量調整槽の一部縦断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係るエアーリフト
ポンプを示す流量調整槽の一部縦断面図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係るエアーリフト
ポンプを示す流量調整槽の一部縦断面図である。

【符号の説明】

１…エアーリフトポンプ ２…流量調整槽 ３…移送管 ４…圧縮空気供給
管 ４ａ…圧縮空気の噴出部 ５…フロート ６…取水口部 ７…蛇腹管 ８，９，１０…流入口 １１…エアーリフ
トポンプ １２…流入口 １３…絞り弁 １４…フロート １５…水位計 １６…レバー １７…エアーリフ
トポンプ １８…エアーリフトポンプ １９…分岐管 ２０，２１，２２…絞り弁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】槽内に配設された移送管の途中に、圧縮空
   気を噴出して供給することで槽内の液体を圧縮空気の移
   動と共に移送するようにしたエアーリフトポンプにおい
   て、槽内に水位を検知する水位検知手段を設け、また移
   送管の圧縮空気の噴出部よりも上流側に、移送管へ流入
   する液体の流入抵抗を調節する流入調節具を設けて成
   り、前記水位検知手段は水位が下がれば移送管へ流入す
   る液体の抵抗が小さくなるように流入調節具を制御し、
   水位が上がれば移送管へ流入する液体の抵抗が大きくな
   るように流入調節具を制御することを特徴とするエアー
   リフトポンプ。
2. 【請求項２】流入調節具は、フロートによって保持され
   た筒状の取水口部を有し、該取水口部は複数個の流入口
   が開口して形成されており、水位によって取水口部の姿
   勢が変化し、水位が下がれば水没する流入口の開口面積
   の総和が大きくなり、水位が上がれば水没する流入口の
   開口面積の総和が小さくなることを特徴とする前記請求
   項１に記載のエアーリフトポンプ。
3. 【請求項３】流入調節具が絞り弁であり、水位検知手段
   が電気式水位計，フロート式水位計等であることを特徴
   とする前記請求項１に記載のエアーリフトポンプ。
4. 【請求項４】槽内に配設された移送管の途中に、圧縮空
   気を噴出して供給することで槽内の液体を圧縮空気の移
   動と共に移送するようにしたエアーリフトポンプにおい
   て、移送管の一端側を大気へ連通させ、移送管の圧縮空
   気の噴出部よりも上流側に、流入口の開口面積と流入口
   の水面からの深さとを槽内へ流入した液体の水位によっ
   て制御する流入調節具を設けてなり、該流入調節具は、
   水位が下がれば流入口の深さと開口面積とを大きくなる
   方向へ制御し、水位が上がれば流入口の深さと開口面積
   とを小さくなる方向へ調節するようにしたことを特徴と
   するエアーリフトポンプ。
5. 【請求項５】流入調節具は、フロートによって保持され
   た筒状の取水口部を有し、該取水口部は複数個の流入口
   が開口して形成されており、水位によって取水口部の姿
   勢が変化し、水位が下がれば水没する流入口の開口面積
   の総和が大きくなり、水位が上がれば水没する流入口の
   開口面積の総和が小さくなることを特徴とする前記請求
   項４に記載のエアーリフトポンプ。
6. 【請求項６】流入調節具が複数の絞り弁によって形成さ
   れていることを特徴とする前記請求項４に記載のエアー
   リフトポンプ。