JP6130177B2 - 槽内攪拌装置 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、水槽内の攪拌を行う槽内攪拌装置に関する。

特許文献１〜４には、水の浄化に用いられる曝気装置が記載されている。これらの文献に記載された曝気装置は、エゼクタ効果を利用して、ポンプ装置が吐出した水と共に、吸引した空気を水中に噴出するように構成されている。こうした曝気装置は、例えば消火用水池等の貯水池等に設置されることで、池の水質の悪化を抑制する。

また、下水システムにおける中継ポンプ槽等には、排水用のポンプ装置が吐出する水の一部を水槽内に噴出することによって、水槽内に砂や汚泥が滞留又は堆積したり、浮遊油脂やスカムが槽壁等に固着したりすることを抑制する攪拌装置を配設することが知られている（例えば特許文献５、６参照）。こうした攪拌装置は、ポンプ装置のケーシングに対して取付固定したり、水槽内に固定された固定排出管に対してポンプ装置を着脱可能に接続するための着脱用接続管に対して取付固定したりする。

特開平５−２７７４８３号公報 特開平８−１９２１８２号公報 特開平１１−１９７６８８号公報 特開２００２−１３８６号公報 特許第４９１９３８９号公報 特許第３５７０８６１号公報

ところで、中継ポンプ槽等に設置される攪拌装置は、前述したように、ポンプ装置のケーシングに取付固定したり、着脱用接続管に取付固定したりするため、既存のポンプ設備に対し、後付けで設置することが困難である。

また、ポンプ装置や着脱用接続管に対し攪拌装置を取付固定しているため、攪拌装置のメンテナンス等が必要になったときには、例えばポンプ装置毎、水槽から引き揚げなければならず、メンテナンス性に劣るという不都合もある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排水用のポンプ装置が設置された水槽内を攪拌する槽内攪拌装置を、簡易に設置可能でかつ、容易に引き揚げ可能に構成することにある。

ここに開示する技術は、水槽内に水を噴出することによって、当該水槽内の攪拌を行う槽内攪拌装置に関する。前記水槽内には、排出管が固定的に設置されると共に、当該排出管の一端部にはポンプ装置が接続され、当該ポンプ装置が吐出した水は、前記排出管を通じて前記水槽の外に排出される。槽内攪拌装置は、前記排出管の途中に接続され、前記排出管内を流れる水の一部が分岐して流れるよう構成された分岐管部と、その一端部が気中に開口するよう構成された吸気管部と、前記分岐管部及び前記吸気管部がそれぞれ接続されかつ、エゼクタ効果によって前記吸気管部を通じて吸引した空気を、前記分岐管部から供給される水に混入して、前記水槽内に噴出するよう構成されたエゼクタ部と、を備える。

そして、前記エゼクタ部は、前記吸気管部と共に、前記水槽内に設置した状態と前記水槽内から引き揚げた状態との間で昇降可能に構成されており、前記分岐管部は、可撓性を有していて、前記吸気管部及び前記エゼクタ部の昇降に伴い、撓むように構成されている。

この構成によると、槽内攪拌装置は、排出管とポンプ装置とが設置されている水槽内に設置され、ポンプ装置が吐出した水の一部を水槽内に噴出することによって、水槽内を攪拌する。

具体的に、この槽内攪拌装置は、排出管の途中に接続される分岐管部と、一端部が気中に開口する吸気管と、分岐管部及び吸気管が接続されるエゼクタ部とを有している。ポンプ装置が作動して排出管内を水が流れているときには、その水の一部が、分岐管部を通じてエゼクタ部に供給される。エゼクタ部は、分岐管部から供給される水の流れを利用したエゼクタ効果により、吸気管を通じて空気を吸引し、吸引した空気を水に混入する。そうして、エゼクタ部は、空気が混入した水を水槽内に噴出する。これにより、水槽内が攪拌される。この槽内攪拌装置は、水槽内への噴流による攪拌効果だけでなく、水槽内に空気を供給することが可能になるから、曝気効果も得られる。

前記の構成の槽内攪拌装置は、分岐管部が排出管の途中に接続されており、ポンプ装置に対して取付固定されていない。従って、既存のポンプ設備に対して、後付けで設置することを比較的容易に行うことができる。また、槽内攪拌装置とポンプ装置とは互いに独立していることから、槽内攪拌装置を引き揚げるときに、ポンプ装置を一緒に引き揚げる必要がない。このことは、槽内攪拌装置のメンテナンス性を高める。

そして、この攪拌装置においては、水槽内に固定的に設置された排出管に接続される分岐管部が可撓性を有している。槽内攪拌装置を昇降させるとき、正確には、吸気管部及びエゼクタ部を昇降させるときには、分岐管部が撓むことによって、その分岐管部を排出管に接続した状態のままで、吸気管部及びエゼクタ部を水槽から容易に引き揚げることが可能になる。槽内攪拌装置では、例えば詰まり等が生じ易いエゼクタ部のメンテナンスが必要になる可能性が高いが、そのエゼクタ部を容易に引き揚げることが可能であるから、メンテナンス性が高まる。

ここで、前記の構成の槽内攪拌装置は、分岐管部が排出管に接続されているだけであって、吸気管部やエゼクタ部は、水槽内のポンプ設備とは独立している。このため、槽内攪拌装置は、ポンプ設備とは独立した状態で、水槽内に設置することが可能である。

これに対し、前記ポンプ装置は、前記水槽内に設置されたガイド部に案内されることで、前記水槽内に設置した状態と前記水槽内から引き揚げた状態との間で昇降可能に配設されており、前記吸気管部は、前記水槽内で前記ガイド部に沿うように垂直方向に延びて配設されていると共に、前記ガイド部に沿って昇降するように、当該ガイド部に係合しており、前記吸気管部及び前記エゼクタ部は、前記ポンプ装置とは独立して昇降可能に構成されている。

こうすることで、ポンプ装置の昇降のために、水槽内に予め設置されているガイド部を利用して、槽内攪拌装置を水槽内に設置することができる。このことにより、槽内攪拌装置を、所定の位置に設置することが可能になるから、エゼクタ部からの噴出方向を、水槽内において適正な向きに規制することが可能になる。これは、水槽内の攪拌効果を高めると共に、空気を混入した噴流が、水槽内の設備に直接当たって、悪影響を及ぼすような事態を、未然に回避することが可能になる。

また、前記の構成では、槽内攪拌装置を、ガイド部を利用して昇降させることが可能になり、槽内攪拌装置のみを水槽内から引き揚げたり、また、水槽内に降ろして設置したりすることを、容易に行い得る。

前記排出管の途中には、前記ポンプ装置側への逆流を防止する逆止弁が介設しており、前記逆止弁には、その内部に配設されている弁体よりも下方位置に、前記排出管に連通する空気抜き用の孔が開口しており、前記分岐管部は、前記逆止弁の空気抜き用の孔に接続されている、としてもよい。

こうすることで、槽内攪拌装置の分岐管部を、逆止弁に予め設けられている空気抜き用の孔を利用して、排出管に連通させることが可能になる。このことによって、水槽内に設置されている既存のポンプ設備に対し、槽内攪拌装置を後付けで設置することが、より一層容易になる。

以上説明したように、前記の槽内攪拌装置によると、槽内攪拌装置の分岐管部を排出管の途中に接続することによって、ポンプ装置に対して独立した状態となり、攪拌装置を、既存のポンプ設備に対して後付けで設置しやすくなると共に、その分岐管部を、槽内攪拌装置の吸気管部及びエゼクタ部を昇降する時に、撓むように構成しているため、吸気管部及びエゼクタ部を、ポンプ装置とは独立した状態で、容易に水槽から引き揚げることが可能になり、メンテナンス性を高めることができる。

槽内攪拌装置が設置された下水ポンプ設備の全体構成を示す断面図である。 槽内攪拌装置を示す全体図である。 逆止弁の構成を示す（ａ）Ａ−Ａ断面図、（ｂ）側面図である。 槽内攪拌装置の係合部と、水中ポンプの昇降用ガイドパイプとの係合状態を示す正面図である。

以下、槽内攪拌装置の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は例示である。図１は、実施形態に係る槽内攪拌装置８が設置された水槽の一例としての下水中継ポンプ槽１（以下、単にポンプ槽１ともいう）を示している。ポンプ槽１は、流入口５及びマンホール１１を有すると共に、その内部にポンプ装置としての水中ポンプ３が設置されている。水中ポンプ３は、ポンプ槽１内に流入口５より流入した下水の水位が所定の運転レベル以上になったときには、所定の停止レベルに水位が低下するまで駆動して、下水を、固定排出管６を通じてポンプ槽１から排出する。この水中ポンプ３の運転制御のために、ポンプ槽１内には、運転用フロートスイッチ７１、停止用フロートスイッチ７２及び異常水位警報用フロートスイッチ７３が設けられていると共に、ポンプ槽１の上方に制御盤１０が設けられている。

水中ポンプ３は、ポンプ槽１のマンホール１１よりガイドパイプ１２を伝って槽内底部に降ろされ、詳細な図示は省略するが、着脱装置によりポンプ槽１に着脱自在に設置される。水中ポンプ３を昇降しないとき，昇降用チェーン１５は，槽内に落下しないようマンホール１１の、例えば蓋１４に掛着されている。着脱装置は、水中ポンプ３をポンプ槽１内に固定された固定排出管６に結合するものであり、この結合により水中ポンプ３が固定排出管６に接続される。

ガイドパイプ１２は、図１、４に示すように、ポンプ槽１内を鉛直方向に延びて配設されていると共に、２本並んで配設されている。水中ポンプ３に設けられたガイドが、各ガイドパイプ１２に係合することによって、水中ポンプ３は、ガイドパイプ１２に案内されながらポンプ槽１内を昇降する。各ガイドパイプ１２の下端部は、ポンプ槽１の底に固定されたコネクション６０に固定されている一方、その上端部は、マンホール１１に固定されたガイドホルダ２に支持されている。

固定排出管６は、その下端部が、ポンプ槽１の底に固定されたコネクション６０に接続されると共に、ポンプ槽１内を鉛直上方に向かって延びており、その上端部において水平方向に屈曲した後、ポンプ槽１の側壁を貫通してポンプ槽１の外まで延びている。固定排出管６の途中には、水中ポンプ３の停止中の逆流を防止するための逆止弁６１が介設している。

逆止弁６１は、図３に例示するように、固定排出管６に連通する主通路６１１と、主通路６１１上に設けられた弁座６１２と、弁座６１２に着座可能な球状の弁体６１３と、弁体６１３が主通路６１１上から退避可能な退避部６１４と、を備えて構成されている。逆止弁６１は、図３に一点鎖線の矢印で示すように、水中ポンプ３からポンプ槽１外に向かって水が流れるときには、同図に仮想的に示すように、弁体６１３が、その水の流れによって持ち上げられて退避部６１４へと退避することで、水の通過を許容する一方、図３に実線の矢印で示すように、ポンプ槽１外から水中ポンプ３に向かう方向に水が流れようとしたときには、同図に実線で示すように、弁体６１３が弁座６１２に着座することで、水の通過を阻止するように構成されている。

この逆止弁６１における弁座６１２よりも下側の位置には、空気抜き用の孔６１５が、貫通形成されている。この孔６１５は、水中ポンプ３の停止中に、ポンプ槽１内の水位が上昇したときに、逆止弁６１と水中ポンプ３の羽根車との間に溜まっている空気を抜いて、水中ポンプ３内に呼び水を入れるための孔である。こうすることで、水中ポンプ３の次の起動時に揚水が可能となる。

このような構成のポンプ設備は、従来において一般的な構成である一方、このポンプ槽１には、前述したように、槽内攪拌装置８が設置されている。この槽内攪拌装置８は、図１、２に示すように、固定排出管６の途中に接続される分岐管部８１と、その一端が気中に開口する吸気管部８２と、分岐管部８１及び吸気管部８２がそれぞれ接続されるエゼクタ部８３と、を有して構成されている。

分岐管部８１は、図２から明らかなように、可撓性を有するホースによって構成されており、その一端は、図３（ｂ）に示すように、逆止弁６１の空気抜き孔６１５に接続されていると共に、その他端は、図２に示すように、エゼクタ部８３に接続されている。この分岐管部８１は、後述の通り、逆止弁６１に接続された状態のままで、吸気管部８２及びエゼクタ部８３が自由に昇降可能となるよう、十分に余裕のある長さに設定されている。また、分岐管部８１の途中位置には、チェーン８１１の一端が固定されており、このチェーン８１１の他端は、吸気管部８２の上端部に固定されている。これにより、可撓性を有しかつ、長尺の分岐管部８１を、ポンプ槽１内における所定の位置に位置づけることが可能になると共に、後述するように、槽内攪拌装置８を昇降させる際には、この分岐管部８１が、途中で引っ掛かったりすることを抑制して、槽内攪拌装置８をスムースに昇降させることが可能になる。

吸気管部８２は、ポンプ槽１内に設置されたガイドパイプ１２に沿うように、上下方向に延びて配設される管状の部材であり、その上端部は、図１に示すように、蓋１４の付近で上向きに開口している。これにより、吸気管部８２は、水面よりも上側で気中に開口することになる。一方、吸気管部８２の下端部は、所定の角度に曲げられた後に、エゼクタ部８３に接続されている。これにより、後述するように、エゼクタ部８３の噴出口８３１の軸が斜め下向きとなるようにしている。また、吸気管部８２の途中位置には、ガイドパイプ１２に係合する係合部８２１が、上下方向に所定の間隔を空けて、２個、取り付けられている。各係合部８２１は、ガイドパイプ１２を間に挟んで、吸気管部８２とは逆側に配置されかつ、図４に例示するように、２本のガイドパイプ１２の間隔よりも径の大きい円盤状に構成されている。この各係合部８２１は、２本のガイドパイプ１２の間を通る連結部８２２によって、吸気管部８２に連結されている。この係合部８２１がガイドパイプ１２に係合することによって、吸気管部８２は、ガイドパイプ１２に沿うように配設されると共に、このガイドパイプ１２に沿って昇降することが可能になる。また、係合部８２１は、ガイドパイプ１２の上端からその係合状態を外すことが可能である。吸気管部８２の上端部には、吊り下げチェーン８２３の一端が固定されており、この吊り下げチェーン８２３は、水中ポンプ３の昇降用チェーン１５と同様に、蓋１４に掛着されている（図１参照）。これによって、吸気管部８２、ひいては槽内攪拌装置８の全体は、ポンプ槽１内で、ガイドパイプ１２に係合した状態で、所定の高さ位置となるように、吊り下げられて配設されることになる。

エゼクタ部８３は、図２に示すように、分岐管部８１が接続される第１接続部８３２と、吸気管部８２が接続される第２接続部８３３と、噴出口８３１が形成された噴出部８３４と、を有している。この内、第１接続部８３２は、噴出部８３４の噴出口８３１の軸と同軸となるように配置されている一方、第２接続部８３３は、噴出口８３１の軸に対して直交する方向に配置されている。

第１接続部８３２の下流側には、ノズル８３５が配設されており、このノズル８３５によって第１接続部８３２を通じてエゼクタ部８３内に流入する水の流速を高めかつ、その静圧を低下させるようにしている。エゼクタ部８３は、この静圧の低下によって、吸気管部８２の上端開口から空気を吸い込み（つまり、エゼクタ効果）、吸い込んだ空気を水に混入して、噴出口８３１を通じて、ポンプ槽１内に噴出する。エゼクタ部８３の噴出部８３４は、図１、２に例示するように、噴出口８３１の軸が、ポンプ槽１の底部付近において、斜め下向きとなるように配設されている。

次に、この槽内攪拌装置８の動作について説明する。水中ポンプ３が起動をして、そこから吐出された水は、コネクション６０及び固定排出管６を通じて、ポンプ槽１の外に排出される。固定排出管６内を流れる水の一部は、逆止弁６１の空気抜き孔６１５を通じて、槽内攪拌装置８の分岐管部８１に流入し、この分岐管部８１を通ってエゼクタ部８３へと流入する。エゼクタ部８３では、前述したように、エゼクタ効果により、吸気管部８２を通じて空気が吸い込まれると共に、水及び空気の混合流体は噴出部８３４の噴出口８３１を介して、ポンプ槽１内に噴出される。こうして、水中ポンプ３が作動している最中は、槽内攪拌装置８による噴流によって、ポンプ槽１内の砂、汚泥、浮遊油脂、スカム等が攪拌され、ポンプ槽１内の水と共に、水中ポンプ３に吸い込まれた後に固定排出管６から排出される。このため、ポンプ槽１内に砂や汚泥が滞留や堆積したり、浮遊油脂やスカムが槽壁等に固着したりすることが抑制される。また、この槽内攪拌装置８では、水が噴出されるだけでなく、空気が混入した水が噴出されることで、ポンプ槽１内の曝気を促進することが可能になる。

このような構成の槽内攪拌装置８は、分岐管部８１を、逆止弁６１に接続するだけであるため、既設のポンプ設備に、後付けで、容易に設置することが可能になる。また、分岐管部８１を、逆止弁６１の空気抜き孔６１５に接続しているため、分岐管部８１と固定排出管６との接続が、さらに容易になるという利点がある。

また、槽内攪拌装置８は、固定排出管６に接続しているため、水中ポンプ３とは独立しており、この槽内攪拌装置８を単独で、ポンプ槽１内から引き揚げることが可能になる。つまり、槽内攪拌装置８をポンプ槽１内から引き揚げるときには、吸気管部８２に接続された吊り下げチェーン８２３を引き揚げるようにすれば、吸気管部８２が、ガイドパイプ１２に案内されて引き揚げられ、吸気管部８２及びエゼクタ部８３を、ポンプ槽１内から引き揚げることが可能になる。このときに、固定排出管６に接続された分岐管部８１を、可撓性を有するホースによって構成していることで、槽内攪拌装置８を引き揚げるときには、分岐管部８１を固定排出管６に接続した状態のままで、分岐管部８１が撓むことによって、吸気管部８２及びエゼクタ部８３が引き揚げられる。こうして、槽内攪拌装置８を、容易にポンプ槽１内から引き揚げることが可能になる。また、逆に、槽内攪拌装置８をポンプ槽１内に設置するときには吸気管部８２を、ガイドパイプ１２に係合した状態で、そのガイドパイプ１２に沿って吸気管部８２を降ろすと共に、吊り下げチェーン８２３を蓋１４に掛着することで、槽内攪拌装置８をポンプ槽１内に容易に設置することが可能になる。こうして、槽内攪拌装置８のみを単独で、しかも容易に昇降することができる結果、槽内攪拌装置８のメンテナンス性が高まる。

このような槽内攪拌装置８の吸気管部８２やエゼクタ部８３は、例えば塩ビパイプによって構成することも可能である。こうすることで、槽内攪拌装置８が軽量化し、槽内攪拌装置８の昇降を、より一層容易に行うことができる。

また、槽内攪拌装置８は、ガイドパイプ１２に係合した状態で設置されるため、その噴出口８３１を、ポンプ槽１内の所定の位置に位置づけることが可能になる。また、吊り下げチェーン８２３の、蓋１４に掛着する箇所を変更することによって、槽内攪拌装置８の設置高さを、容易に変更することが可能になる。このことは、噴出口８３１を、ポンプ槽１内で適切に配置することを可能にし、ポンプ槽１内の攪拌効果を高めると共に、空気を混入した噴流が、ポンプ槽１内の設備に直接当たって、悪影響を及ぼすような事態を、未然に回避することが可能になる。

尚、槽内攪拌装置は、ガイドパイプ１２に係合する構成に限らず、ポンプ槽１内の他の設備（例えば、ポンプ槽内に設けられたステップや、バッフル板）に対して係合する構成を採用してもよい。

また、前記の構成では、吊り下げチェーン８２３を利用して、槽内攪拌装置８を、吊り下げた状態でポンプ槽１内に設置しているが、例えばエゼクタ部８３に、ポンプ槽１の底部に当接する脚を設けて、槽内攪拌装置８を、ポンプ槽１の底に設置するような構成を採用してもよい。

さらに、前記の構成では、分岐管部８１を、逆止弁６１の空気抜き孔６１５に接続しているが、これ以外の構成によって、分岐管部８１を固定排出管６に接続するようにしてもよい。このことは、特に逆止弁６１の空気抜き孔６１５が別途利用されていて、槽内攪拌装置用に空気抜き孔を利用することができない場合に、有効となる。

また、ここに開示する槽内攪拌装置は、下水中継ポンプ槽に設置する以外にも、排水用のポンプ装置が設置された各種の水槽に、広く適用することが可能である。

１ ポンプ槽（水槽）
１２ ガイドパイプ（ガイド部）
３ 水中ポンプ（ポンプ装置）
６ 固定排出管（排出管）
６１ 逆止弁
６１５ 空気抜き用の孔
８ 槽内攪拌装置
８１ 分岐管部
８２ 吸気管部
８３ エゼクタ部

Claims (2)

1. 水槽内に水を噴出することによって、当該水槽内の攪拌を行う槽内攪拌装置であって、
   前記水槽内には、排出管が固定的に設置されると共に、当該排出管の一端部にはポンプ装置が接続され、当該ポンプ装置が吐出した水は、前記排出管を通じて前記水槽の外に排出され、
   前記排出管の途中に接続され、前記排出管内を流れる水の一部が分岐して流れるよう構成された分岐管部と、
   その一端部が気中に開口するよう構成された吸気管部と、
   前記分岐管部及び前記吸気管部がそれぞれ接続されかつ、エゼクタ効果によって前記吸気管部を通じて吸引した空気を、前記分岐管部から供給される水に混入して、前記水槽内に噴出するよう構成されたエゼクタ部と、を備え、
   前記エゼクタ部は、前記吸気管部と共に、前記水槽内に設置した状態と前記水槽内から引き揚げた状態との間で昇降可能に構成されており、
   前記分岐管部は、可撓性を有していて、前記吸気管部及び前記エゼクタ部の昇降に伴い、撓むように構成され、
   前記ポンプ装置は、前記水槽内に設置されたガイド部に案内されることで、前記水槽内に設置した状態と前記水槽内から引き揚げた状態との間で昇降可能に配設されており、
   前記吸気管部は、前記水槽内で前記ガイド部に沿うように垂直方向に延びて配設されていると共に、前記ガイド部に沿って昇降するように、当該ガイド部に係合しており、
   前記吸気管部及び前記エゼクタ部は、前記ポンプ装置とは独立して昇降可能に構成されている槽内攪拌装置。
2. 請求項１に記載の槽内攪拌装置において、
   前記排出管の途中には、前記ポンプ装置側への逆流を防止する逆止弁が介設しており、
   前記逆止弁には、その内部に配設されている弁体よりも下方位置に、前記排出管に連通する空気抜き用の孔が開口しており、
   前記分岐管部は、前記逆止弁の空気抜き用の孔に接続されている槽内攪拌装置。

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