(57)【要約】【課題】配管を用いて流体を撹拌する場合に、撹拌を適切に行いつつメンテナンス性を高くする。【解決手段】配管ユニット１２は、内部を流体が流れる第１配管２０と、第１配管２０の流体の流れる方向の下流側に、第１配管２０から分岐して接続され、第１配管２０より内径が小さい複数の第２配管２２と、第２配管２２の流体の流れる方向の下流側に接続される合流部２４と、を備える。合流部２４は、第２配管２２の少なくとも２つに接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が流れる第１配管と、
前記第１配管の前記流体の流れる方向の下流側に、前記第１配管から分岐して接続され、前記第１配管より内径が小さい複数の第２配管と、
前記第２配管の前記流体の流れる方向の下流側に接続される合流部と、
を備え、
前記合流部は、前記第２配管の少なくとも２つに接続される、
配管ユニット。
【請求項２】
前記第２配管は、前記流体の流れる方向から見た場合に、円周上に並んでおり、１つの前記第２配管よりも放射方向内側には他の前記第２配管が設けられない、請求項１に記載の配管ユニット。
【請求項３】
前記第２配管は、前記第１配管と接続される一方の端部が、前記第１配管から取り外し可能に構成され、前記合流部に接続される他方の端部が、前記合流部から取り外し可能に構成される、請求項１又は請求項２に記載の配管ユニット。
【請求項４】
前記第１配管と前記第２配管との接続箇所よりも前記第１配管側と、前記第２配管と前記合流部との接続箇所よりも前記合流部側とに、開閉弁を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配管ユニット。
【請求項５】
前記第１配管の前記第２配管に分岐される箇所と、前記合流部の前記第２配管に合流される箇所との間に、添加剤が添加される添加口が設けられる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配管ユニット。
【請求項６】
前記合流部は、前記第２配管の少なくとも２つに接続される合流体と、前記合流体の流体の流れる方向の下流側に接続される下流側配管と、を有し、前記下流側配管は、前記第２配管より内径が大きい、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の配管ユニット。
【請求項７】
前記第１配管と前記第２配管と前記下流側配管とは、同じ方向に沿って延在する、請求項６に記載の配管ユニット。
【請求項８】
前記流体の流量に応じて前記開閉弁の開閉を制御することで、前記第１配管からの前記流体が供給される前記第２配管の本数を制御する制御装置をさらに有する、
請求項４に記載の配管ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば上水などの流体を処理する際には、凝集剤などの添加剤を流体に添加して、配管内で添加剤を撹拌する場合がある。しかし、流体に添加剤を添加するだけでは十分に撹拌することはできないため、拡散される時間を確保するために配管を長くすることが考えられるが、それでは十分な拡散は得られないうえに設備規模が大きくなってしまう。そこで、例えば特許文献１に示すように、配管の内部に捻じれたフィンを設け、流体を撹拌する技術（いわゆるインラインミキサ構造）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６２１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１などのように配管内で撹拌を行う場合、配管内に設けた添加剤の添加口等が詰まることがあり、配管のメンテナンスや点検が必要となる。この際に、配管への流体の導通を停止することになり、その結果、処理する系全体を停止する必要がある。そのため、流体の処理効率が低下する課題があり、撹拌を促進しつつ、メンテナンス時には系全体の停止を抑えることが求められている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、配管を用いて流体を撹拌する場合に、撹拌を促進しつつメンテナンス時には系全体の停止を抑える配管ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の配管ユニットは、内部を流体が流れる第１配管と、前記第１配管の前記流体の流れる方向の下流側に、前記第１配管から分岐して接続され、前記第１配管より内径が小さい複数の第２配管と、前記第２配管の前記流体の流れる方向の下流側に接続される合流部と、を備え、前記合流部は、前記第２配管の少なくとも２つに接続される。
【０００７】
前記第２配管は、前記流体の流れる方向から見た場合に、円周上に並んでおり、１つの前記第２配管よりも放射方向内側には他の前記第２配管が設けられないことが好ましい。
【０００８】
前記第２配管は、前記第１配管と接続される一方の端部が、前記第１配管から取り外し可能に構成され、前記合流部に接続される他方の端部が、前記合流部から取り外し可能に構成されることが好ましい。
【０００９】
前記第１配管と前記第２配管との接続箇所よりも前記第１配管側と、前記第２配管と前記合流部との接続箇所よりも前記合流部側とに、開閉弁を備えることが好ましい。
【００１０】
前記第１配管の前記第２配管に分岐される箇所と、前記合流部の前記第２配管に合流される箇所との間に、添加剤が添加される添加口が設けられることが好ましい。
【００１１】
前記第１配管は、それぞれの前記第２配管に接続される分岐部の内径が、前記分岐部より上流側の内径より大きいことが好ましい。
【００１２】
前記合流部は、前記第２配管の少なくとも２つに接続される合流体と、前記合流体の流体の流れる方向の下流側に接続される下流側配管と、を有し、前記下流側配管は、前記第２配管より内径が大きいことが好ましい。
【００１３】
前記合流体の内径は、前記下流側配管の内径より大きいことが好ましい。
【００１４】
前記第１配管と前記第２配管と前記下流側配管とは、同じ方向に沿って延在することが好ましい。
【００１５】
前記流体の流量に応じて前記開閉弁の開閉を制御することで、前記第１配管からの前記流体が供給される前記第２配管の本数を制御する制御装置をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、配管を用いて流体を撹拌する場合に、撹拌を促進しつつメンテナンス時には系全体の停止を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係る水処理システムの模式的なブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る配管ユニットの模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る第２配管の断面図である。
【図４】図４は、第２配管を取り外した場合の例を示す図である。
【図５】図５は、第２配管の他の構造例を示す図である。
【図６】図６は、合流部の他の構造例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る水処理システムの模式的なブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る水処理システム１は、着水井１０と、配管ユニット１２と、ろ過装置１４と、配管１６と、処理槽１８とを有する。水処理システム１は、着水井１０に取り込んだ原水Ｗ１に水処理を行い、水Ｗ４として外部に供給するシステムである。本実施形態では、水Ｗ４は、上水である。
【００２０】
着水井１０は、原水Ｗ１を取り込む施設である。着水井１０は、例えば河川などからの原水Ｗ１が流入され、後段の各設備で水処理を行うために原水Ｗ１の流量調整を行う水槽である。
【００２１】
配管ユニット１２は、着水井１０に接続される配管を備える。配管ユニット１２は、着水井１０からの原水Ｗ１が供給され、原水Ｗ１に添加剤を添加しつつ撹拌することで、処理水Ｗ２を生成する。本実施形態においては、配管ユニット１２は、添加剤として凝集剤を添加する。従って、処理水Ｗ２は、原水Ｗ１中に固形物が凝集された水となる。配管ユニット１２の構成は後述する。ろ過装置１４は、本実施形態では、ろ過用の膜を備える膜ろ過装置であり、配管ユニット１２に接続される。ろ過装置１４は、配管ユニット１２からの処理水Ｗ２に対し膜ろ過を行って、処理水Ｗ２から固形物が除去された処理水Ｗ３を生成する。配管１６は、ろ過装置１４と処理槽１８とを接続する配管であり、ろ過装置１４からの処理水Ｗ３を、処理槽１８に導入する。処理槽１８は、処理水Ｗ３に対して添加剤を加えることで水Ｗ４を生成し、配管１９を介して水Ｗ４を外部に供給する。処理槽１８における添加剤は、例えば、塩素などの消毒剤である。
【００２２】
本実施形態に係る配管ユニット１２は、このように上水を処理する水処理システム１に設けられ、原水Ｗ１に凝集剤を添加して撹拌を行うことで、処理水Ｗ２を生成するものである。ただし、配管ユニット１２の用途は任意であり、例えば、処理槽１８の代わりに設けられ、処理水Ｗ３に対して、添加剤としての消毒剤を添加するものであってもよい。さらに言えば、配管ユニット１２は、水処理システム１に設けられることに限られず、流体に対して任意の添加剤を加えて撹拌するために用いられるものであればよい。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る配管ユニットの模式図である。図２に示すように、配管ユニット１２は、第１配管２０と、複数の第２配管２２と、合流部２４と、添加剤供給部２６と、制御装置２８とを備える。第１配管２０は、内部を流体が流れる配管である。本実施形態では、第１配管２０は、着水井１０に接続され、着水井１０から、流体として原水Ｗ１が供給される。ただし、第１配管２０は、着水井１０に接続されることに限られず、任意の流体が流れる配管であればよい。
【００２４】
第１配管２０は、上流側配管３０と、分岐部３２と、ポンプＰとを有する。上流側配管３０は、方向Ｘに延在する配管である。上流側配管３０内においては、原水Ｗ１が、方向Ｘに沿って流れる。以下、方向Ｘに沿った方向であって原水Ｗ１が流れる方向を、方向Ｘ１とし、方向Ｘ１と反対方向、すなわち方向Ｘに沿った方向であって原水Ｗ１が流れる方向とは反対側の方向を、方向Ｘ２とする。言い換えれば、方向Ｘ１は、原水Ｗ１の流れる方向の下流側に向かう方向であり、方向Ｘ２は、原水Ｗ１の流れる方向の上流側に向かう方向である。なお、上流側配管３０は、内径が一定の配管であるが、位置によって内径が異なってもよい。
【００２５】
ポンプＰは、上流側配管３０に設けられる。ポンプＰは、制御装置２８によって出力制御されることで、流体としての原水Ｗ１を上流側配管３０内に取り込む。
【００２６】
分岐部３２は、上流側配管３０の方向Ｘ１側の端部３０Ａに接続される部材である。分岐部３２は、接続配管３３と、拡径部３４と、分岐管３６とを有する。接続配管３３は、方向Ｘ２側の端部３３Ａが、上流側配管３０の端部３０Ａに接続されて、上流側配管３０と連通する配管である。接続配管３３の端部３３Ａは、上流側配管３０の端部３０Ａに対し、接続及び取外しが可能に構成されている。本実施形態においては、接続配管３３の端部３３Ａと上流側配管３０の端部３０Ａとは、フランジ継手であり、外周に、例えば円盤形状のフランジを備える。分岐部３２は、接続配管３３の端部３３Ａが上流側配管３０の端部３０Ａに対しフランジ同士で対向して固定されることで、上流側配管３０に接続される。なお、本実施形態では、接続配管３３の内径Ｄ１は、上流側配管３０の内径Ｄ０と等しい。
【００２７】
拡径部３４は、接続配管３３の方向Ｘ１側に設けられる中空の部材であり、方向Ｘ１に向かうに従って、内径が大きくなっている。具体的には、拡径部３４は、接続配管３３を介して、上流側配管３０と連通している。そして、拡径部３４は、方向Ｘ２側の端部３４Ａから、方向Ｘ１側の端部３４Ｂに向かうに従って、内径が大きくなっている。従って、拡径部３４は、上流側配管３０に接続される端部３４Ａにおける内径が、接続配管３３の内径Ｄ１と等しくなる。そして、拡径部３４は、端部３４Ａから端部３４Ｂに向かうに従って内径が大きくなり、端部３４Ｂにおける内径Ｄ２が、内径Ｄ０及び内径Ｄ１より大きくなっている。このように拡径部３４で径を大きくすることで、分岐管３６と接続配管３３とを適切に接続することができる。
【００２８】
また、拡径部３４は、端部３４Ａから端部３４Ｂまでの間における内周面３４Ｃが曲面形状となっており、言い換えれば、内周面３４Ｃは、端部３４Ｂに向かうに従って放射方向外側に広がる曲面形状となっている。さらに、拡径部３４は、端部３４Ｂが、方向Ｘ１に直交する平面状となっている。ただし、拡径部３４は、内周面３４Ｃが曲面状であり端部３４Ｂが平面状となる形状に限定されないし、端部３４Ａから端部３４Ｂに向かうに従って内径が大きくなる形状に限定されない。
【００２９】
分岐管３６は、複数設けられ、それぞれの分岐管３６が、拡径部３４の端部３４Ｂに接続されている。すなわち、分岐管３６は、方向Ｘ２側の端部３６Ａが、拡径部３４の端部３４Ｂに接続されることで、拡径部３４に連通している。分岐管３６は、端部３６Ａから端部３６Ｂまで、方向Ｘ１に沿って延在している。分岐管３６の端部３６Ｂは、第２配管２２に対し、接続及び取外しが可能に構成されている。本実施形態においては、分岐管３６の端部３６Ｂは、フランジ継手であり、外周に、例えば円盤形状のフランジを備える。
【００３０】
分岐管３６は、内径が一定の配管であり、分岐管３６の内径Ｄ３は、上流側配管３０の内径Ｄ１より小さい。また、それぞれの分岐管３６は、端部３６Ａと端部３６Ｂとの間に、開閉弁Ｖ１を備えている。開閉弁Ｖ１は、制御装置２８によって開閉制御される。分岐管３６の端部３６Ｂは、第２配管２２との接続箇所となるため、開閉弁Ｖ１は、第１配管２０と第２配管２２との接続箇所よりも、第１配管２０側に設けられると言い換えることができる。なお、分岐管３６は、第２配管２２に接続されるため、分岐管３６の数は、第２配管２２の数と同じとなっている。ただし、第２配管２２を取り外した際は、分岐管３６の数が第２配管２２の数より多くなる。
【００３１】
第２配管２２は、第１配管２０の方向Ｘ１側、すなわち第１配管２０の原水Ｗ１の流れる方向の下流側に、第１配管２０から分岐して接続される。第２配管２２は、方向Ｘ２側の端部２２Ａから方向Ｘ１側の端部２２Ｂまで、方向Ｘ１に沿って延在する。第２配管２２の端部２２Ａは、第１配管２０の方向Ｘ１側に接続されている。より詳しくは、第２配管２２の端部２２Ａは、第１配管２０の分岐管３６の端部３６Ｂに接続されることで、分岐管３６と連通している。さらに言えば、第２配管２２の端部２２Ａは、第１配管２０の分岐管３６の端部３６Ｂに対し、接続及び取外しが可能に構成されている。本実施形態においては、第２配管２２の端部２２Ａは、フランジ継手であり、外周に、例えば円盤形状のフランジを備える。第２配管２２は、端部２２Ａが分岐管３６の端部３６Ｂに対しフランジ同士で対向して固定されることで、分岐管３６に接続される。
【００３２】
このように、それぞれの第２配管２２は、第１配管２０の分岐部３２を介して、すなわち分岐管３６、拡径部３４及び接続配管３３を介して、第１配管２０の上流側配管３０に接続されている。言い換えれば、第１配管２０は、分岐部３２を介して、それぞれの第２配管２２に接続されているといえる。
【００３３】
第２配管２２の端部２２Ｂは、合流部２４に対し、接続及び取外しが可能に構成されている。本実施形態においては、第２配管２２の端部２２Ｂは、フランジ継手であり、外周に、例えば円盤形状のフランジを備える。第２配管２２と合流部２４との接続状態については、後述する。
【００３４】
第２配管２２は、断面が円形形状となる円筒状の配管である。第２配管２２の内径を内径Ｄ４とすると、内径Ｄ４は、第１配管２０の内径より小さく、より詳しくは、上流側配管３０の内径Ｄ０及び接続配管３３の内径Ｄ１より小さい。第２配管２２の内径を第１配管２０の内径より小さくすることで、後述するように乱流を意図的に生成して、撹拌を促進することができる。また、第２配管２２の内径Ｄ４は、分岐管３６の内径Ｄ３と径が等しいが、径が異なってもよい。また、第２配管２２は、端部２２Ａから端部２２Ｂまで内径が一定であることが好ましい。第２配管２２の内径を第１配管２０の内径より小さくすることで撹拌を促進できるため、第２配管２２の内径を変化させて第２配管２２の構造を複雑にする必要がなく、第２配管２２の内径を一定にして構造を単純にすることができる。第２配管２２の内径を一定にして構造を単純にすることで、製造コストを低減でき、また、第２配管２２の互換性も高めることができる。
【００３５】
また、配管ユニット１２には、添加剤Ｍが添加される添加口２３が設けられる。添加口２３は、第１配管２０の第２配管２２に分岐する箇所（分岐管３６の端部３６Ａ）と、合流部２４（合流体４２）の第２配管２２に分岐する箇所（分岐管４６の端部４６Ａ）との間の、分岐したそれぞれの位置に設けられる。これらの位置に添加口２３を設けることで、内径が小さくなって撹拌が促進される箇所に、添加剤Ｍを添加することが可能となり、添加剤Ｍを効果的に拡散させることができる。また、分岐された部分のそれぞれに添加口２３を設けることで、添加剤Ｍの拡散度合いを、分岐された部分ごとに均一にすることができる。さらに言えば、添加口２３は、それぞれの第２配管２２に設けられることが好ましい。添加口２３は、他の箇所に比べて目詰まりし易い傾向にあるが、第２配管２２に添加口２３を設けることで、メンテナンスにおいて、添加口２３が目詰まりした第２配管２２を、容易に取り替えることができる。また、添加口２３は、方向Ｘにおいて、第２配管２２の端部２２Ａと端部２２Ｂとの間に設けられており、端部２２Ｂよりも端部２２Ａに近い側に設けられていることがさらに好ましい。すなわち、方向Ｘにおいて、端部２２Ａと添加口２３との間の距離は、添加口２３と端部２２Ｂとの間の距離よりも短い。さらに言えば、添加口２３は、端部２２Ａの直近に設けられていることが好ましい。添加口２３を端部２２Ａの直近に設けることで、添加剤Ｍが添加されてから原水Ｗ１が配管ユニット１２内を流れる距離を長くすることができ、有効に撹拌される距離を長くすることができる。
【００３６】
添加剤供給部２６は、例えば、添加剤Ｍが貯留される容器であり、例えば図示しない薬注ポンプが制御装置２８に駆動されることで、貯留している添加剤Ｍを、添加口２３から第２配管２２内に供給する。なお、添加剤Ｍは、本実施形態では凝集剤であるが、任意の薬剤であってよい。
【００３７】
図３は、本実施形態に係る第２配管の断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面から見た図であり、言い換えれば、流体の流れる方向Ｘ１から第２配管２２を見た図である。図２及び図３に示すように、第２配管２２は、断面が円形形状となる円筒状の配管である。また、図３に示すように、方向Ｘ１から見た場合に中心点Ｏを中心とした仮想的な円周を円周Ｃとした場合、それぞれの第２配管２２は、方向Ｘ１から見た場合に、円周Ｃ上に並んでいる。また、方向Ｘ１から見た場合に、それぞれの第２配管２２よりも放射方向内側には、他の第２配管２２が存在していない。言い換えれば、１つの第２配管２２よりも放射方向内側には、他の第２配管２２が存在していない。ここでの放射方向とは、方向Ｘ１から見た場合の中心点Ｏを中心とした放射方向であり、放射方向内側とは、中心点Ｏに向かう方向である。このように１つの第２配管２２の放射方向内側に他の第２配管２２が存在しないことで、メンテナンス時に、他の第２配管２２に遮られることなく第２配管２２を取り外すことが可能となる。なお、図３の例では、第２配管２２は６個設けられるが、第２配管２２の数は、複数であれば任意である。第２配管２２の数が６個以外である場合においても、第２配管２２は、円周Ｃ上に設けられ、それぞれの第２配管２２より放射方向内側には、他の第２配管２２が設けられないことが好ましい。
【００３８】
また、それぞれの第２配管２２は、内径が互いに等しく、方向Ｘにおける長さも互いに等しいことが好ましい。このように第２配管２２の内径と長さを等しくすることで、それぞれの第２配管２２における撹拌度合いを均一にすることができる。例えばメンテナンス時に一部の第２配管２２を取り外して残りの第２配管２２で撹拌を行う場合にも、第２配管２２の内径と長さを等しくすることで、メンテナンス前とメンテナンス中との撹拌度合いを均一にすることができる。また、第２配管２２の内径と長さを等しくすることで、第２配管２２の互換性を高くすることができる。また、それぞれの第２配管２２は、方向Ｘに沿って延在しているため、延在する方向も互いに同じであることが好ましいと言える。
【００３９】
図２に戻り、合流部２４は、第２配管２２の方向Ｘ１側、すなわち第２配管２２の原水Ｗ１の流れる方向の下流側に接続されている。合流部２４は、それぞれの第２配管２２に接続されている。合流部２４は、下流側配管４０と、合流体４２とを有する。下流側配管４０は、方向Ｘに延在する配管である。下流側配管４０は、内径が一定の配管であるが、位置によって内径が異なってもよい。下流側配管４０の内径を内径Ｄ５とすると、内径Ｄ５は、第２配管２２の内径Ｄ４よりも大きい。
【００４０】
合流体４２は、第２配管２２の方向Ｘ１側の端部２２Ｂに接続され、かつ、下流側配管４０の方向Ｘ２側の端部４０Ａに接続される部材である。合流体４２は、接続配管４３と、縮径部４４と、分岐管４６とを有する。接続配管４３は、方向Ｘ１側の端部４３Ａが、下流側配管４０の端部４０Ａに接続されて、下流側配管４０と連通する配管である。接続配管４３の端部４３Ａは、下流側配管４０の端部４０Ａに対し、接続及び取外しが可能に構成されている。本実施形態においては、接続配管４３の端部４３Ａと下流側配管４０の端部４０Ａとは、フランジ継手であり、外周に、例えば円盤形状のフランジを備える。合流体４２は、接続配管４３の端部４３Ａが下流側配管４０の端部４０Ａに対しフランジ同士で対向して固定されることで、下流側配管４０に接続される。なお、実施形態では、接続配管４３の内径Ｄ６は、下流側配管４０の内径Ｄ５と等しい。
【００４１】
縮径部４４は、接続配管４３の方向Ｘ２側に設けられる中空の部材であり、方向Ｘ１に向かうに従って、内径が小さくなっている。具体的には、縮径部４４は、接続配管４３を介して、下流側配管４０と連通している。そして、縮径部４４は、方向Ｘ２側の端部４４Ｂから方向Ｘ１側の端部４４Ａに向かうに従って、内径が小さくなっている。従って、縮径部４４は、下流側配管４０に接続される端部４４Ａにおける内径が、接続配管４３の内径Ｄ５と等しくなる。そして、縮径部４４は、端部４４Ａから端部４４Ｂに向かうに従って内径が大きくなり、端部４４Ｂにおける内径Ｄ７が、内径Ｄ５及び内径Ｄ６より大きくなっている。
【００４２】
また、縮径部４４は、端部４４Ａから端部４４Ｂまでの間における内周面４４Ｃが曲面形状となっており、言い換えれば、内周面４４Ｃは、端部４４Ｂに向かうに従って放射方向外側に広がる（端部４４Ａに向かって放射方向内側に向けて狭くなる）曲面形状となっている。さらに、縮径部４４は、端部４４Ｂが、方向Ｘ１に直交する平面状となっている。このように、内周面４４Ｃが曲面状であり、端部４４Ｂが平面状となっていることで、乱流の生成による撹拌が促進される。ただし、縮径部４４は、内周面３４Ｃが曲面状であり端部３４Ｂが平面状となる形状に限定されないし、端部４４Ａから端部４４Ｂに向かうに従って内径が大きくなる形状に限定されない。
【００４３】
分岐管４６は、複数設けられ、それぞれの分岐管４６が、縮径部４４の端部４４Ｂに接続されている。すなわち、分岐管４６は、方向Ｘ１側の端部４６Ａが、縮径部４４の端部４４Ｂに接続されることで、縮径部４４に連通している。分岐管４６は、方向Ｘ２側の端部４６Ｂから方向Ｘ１側の端部４６Ａまで、方向Ｘ１に沿って延在している。分岐管４６の端部４６Ｂは、第２配管２２の端部２２Ｂに対し、接続及び取外しが可能に構成されている。本実施形態においては、分岐管４６の端部４６Ｂは、フランジ継手であり、外周に、例えば円盤形状のフランジを備える。第２配管２２は、端部２２Ｂが分岐管４６の端部４６Ｂに対しフランジ同士で対向して固定されることで、分岐管４６に接続される。
【００４４】
分岐管４６は、内径が一定の配管であり、分岐管４６の内径Ｄ８は、下流側配管４０の内径Ｄ５及び接続配管４３の内径Ｄ６より小さい。また、それぞれの分岐管４６は、端部４６Ａと端部４６Ｂとの間に、開閉弁Ｖ２を備えている。開閉弁Ｖ２は、制御装置２８によって開閉制御される。分岐管４６の端部４６Ｂは、第２配管２２との接続箇所となるため、開閉弁Ｖ２は、合流部２４と第２配管２２との接続箇所よりも、合流部２４側に設けられると言い換えることができる。なお、分岐管４６は、第２配管２２に接続されるため、分岐管４６の数は、第２配管２２の数と同じとなっている。ただし、第２配管２２を取り外した際は、分岐管４６の数が第２配管２２の数より多くなる。
【００４５】
配管ユニット１２は、以上のような構成となっている。配管ユニット１２は、第１配管２０と第２配管２２と合流部２４とが、さらに言えば、第１配管２０の上流側配管３０と第２配管２２と合流部２４の下流側配管４０とが、同じ方向である方向Ｘ１に沿って延在している。ただし、第１配管２０と第２配管２２と合流部２４とは、同じ方向に沿って延在することに限られず、別の方向に沿って延在していてもよい。
【００４６】
なお、図２の配管ユニット１２では、第２配管２２が第１配管２０の分岐管３６と合流部２４の分岐管４６とに接続されていたが、分岐管３６、４６を設けることなく、第１配管２０の拡径部３４と合流部２４の縮径部４４とに、直接接続されてもよい。
【００４７】
次に、配管ユニット１２内における原水Ｗ１の流れについて説明する。配管ユニット１２は、制御装置２８がポンプＰを駆動することで、第１配管２０の上流側配管３０内に、流体としての原水Ｗ１を導入する。上流側配管３０に導入された原水Ｗ１は、上流側配管３０、接続配管３３、拡径部３４、それぞれの分岐管３６を通って、それぞれの第２配管２２に導入される。また、第２配管２２には、添加剤供給部２６からの添加剤Ｍが、添加口２３を介して導入される。ここで、配管内では、一定の流量に対しては、内径が小さいほど、乱流の度合いを示すレイノルズ数が高くなり、レイノルズ数が高くなるほど、撹拌強度が高くなる。第２配管２２は、第１配管２０よりも内径が小さくなるように設計されているため、乱流の度合いが高くなって原水Ｗ１の撹拌が促進され、原水Ｗ１に添加された添加剤Ｍが原水Ｗ１に均一に分散する。添加剤Ｍが均一に分散した原水Ｗ１は、処理水Ｗ２として、合流部２４の分岐管４６、縮径部４４、接続配管４３、下流側配管４０を通って、下流側配管４０の方向Ｘ１側に接続されたろ過装置１４に導入される。
【００４８】
このように、本実施形態においては、第２配管２２の内径を意図的に小さくすることで、乱流を意図的に生成させて、撹拌を促進させている。例えば、レイノルズ数が所定値以上となるように第２配管２２の内径を設定することで、第２配管２２で十分に撹拌可能な乱流を生成させることができる。また例えば、流入する原水Ｗ１の流量に対して、レイノルズ数が乱流域を示す所定値以上（例えば２０００以上）となるように、第２配管２２の内径と本数とを設定することで、第２配管２２で十分に撹拌可能な乱流を生成させることができる。
【００４９】
また、上述のように、配管内で撹拌する場合には、配管のメンテナンスが必要となる。この場合、メンテナンス時には、着水井１０から配管への原水Ｗ１の供給を停止する必要が生じ、結果として、水処理システムの径全体を停止する必要が生じる。この場合、メンテナンスの際には原水Ｗ１の処理が停止してしまい、原水Ｗ１の処理効率が低下するおそれがある。それに対し、本実施形態に係る配管ユニット１２は、第１配管２０に対し、撹拌を実施する第２配管２２が、並列に複数接続されている。従って、メンテナンス時においても、一部の第２配管２２だけの原水Ｗ１の流通を停止すればよく、他の第２配管２２への原水Ｗ１の流通を続けることができる。これにより、メンテナンス時においても、残った第２配管２２で撹拌を続けて、系全体の原水Ｗ１の流通を停止させることなく、原水Ｗ１の処理を続けることができる。
【００５０】
また、配管ユニット１２は、開閉弁Ｖ１、Ｖ２を備えており、また、第２配管２２が取外し可能となっている。図４は、第２配管を取り外した場合の例を示す図である。メンテナンスの際には、例えばメンテナンス対象となっている第２配管２２に接続される開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉状態にする。その後、メンテナンス対象となっている第２配管２２の端部２２Ａを、第１配管２０の分岐管３６から取り外し、メンテナンス対象となっている第２配管２２の端部２２Ｂを、合流部２４の分岐管４６から取り外す。これにより、図４に示すように、メンテナンス対象となっている第２配管２２が配管ユニット１２から取り外されるため、第２配管２２のメンテナンスや点検を適切に実施できる。さらに、メンテナンス対象となっていない第２配管２２については、第１配管２０及び合流部２４に接続されたままとなっており、かつ、開閉弁Ｖ１、Ｖ２が開状態のままとなっている。従って、図４に示すように、これらの第２配管２２で原水Ｗ１の撹拌を続けることができる。
【００５１】
図５は、第２配管の他の構造例を示す図である。第２配管２２は、図５に示すように、撹拌翼Ｆを備えてもよい。撹拌翼Ｆは、第２配管２２内の流体の撹拌を促進する翼であり、第２配管２２の内部に設けられる板状の部材である。図５の例では、撹拌翼Ｆは、第２配管２２の内周面に設けられ、方向Ｘ１に向けて螺旋状に延在する形状であるが、第２配管２２内の流体の撹拌を促進可能な構成であれば、形状は任意である。このように撹拌翼Ｆを設けることで、さらに撹拌強度を高くすることができる。
【００５２】
図６は、合流部の他の構造例を示す図である。合流部２４は、図２に示したように、複数の第２配管２２の全てに接続されていたが、一部の第２配管２２に接続されていてもよく、言い換えれば２つ以上の第２配管２２に接続されていればよい。図６の例では、合流部２４が複数設けられ、それぞれの合流部２４の合流体４２が、２つの第２配管２２に接続されている例を示している。ただし、図６の例に限られず、合流部２４（合流体４２）は、２つ以上の第２配管２２に接続されていればよい。
【００５３】
また、本実施形態では、合流部２４を、合流体４２及び下流側配管４０を有する配管として説明したが、合流部２４の形態はこれに限られない。例えば、合流部２４を槽（水槽）としてもよく、この場合の合流部２４は、下流側配管４０を有しておらず、第２配管２２からの処理水Ｗ２が合流体４２に貯留されると考えることができる。
【００５４】
次に、制御装置２８について説明する。制御装置２８は、配管ユニット１２を制御する装置であり、本実施形態では、開閉弁Ｖ１、Ｖ２の開閉制御、添加剤Ｍの添加制御を実行する。なお、図２では、制御装置２８は１つの開閉弁Ｖ１、Ｖ２に破線が繋がっているが、実際には全ての開閉弁Ｖ１、Ｖ２を制御する。制御装置２８は、例えばコンピュータであり、制御部、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を備える。また、制御装置２８は、制御部の演算内容やプログラムの情報などを記憶するメモリを備えている。ここでのメモリは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。
【００５５】
図７は、本実施形態に係る制御装置の模式的なブロック図である。図７に示すように、制御装置２８は、流量取得部５２と、開閉弁制御部５４と、添加剤制御部５６とを有する。流量取得部５２と、開閉弁制御部５４と、添加剤制御部５６とは、例えば、制御装置２８の制御部がメモリに記憶されたソフトウェア（プログラム）を読み出すことで実現されて、後述する処理を実行する。
【００５６】
流量取得部５２は、配管ユニット１２に流入する流体の流量、ここでは配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量を取得する。流量取得部５２は、例えば着水井１０に設けられた流量センサから、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量の情報を取得するが、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量取得方法はそれに限られない。例えば、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量が設定されており、その設定値を取得してもよい。
【００５７】
開閉弁制御部５４は、流量取得部５２が取得した配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量に基づき、開閉弁Ｖ１、Ｖ２の開閉を制御する。具体的には、開閉弁制御部５４は、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量に基づき、原水Ｗ１を流入させる第２配管２２の本数を決定する。開閉弁制御部５４は、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量が少ないほど、原水Ｗ１を流入させる第２配管２２の本数を少なくする。例えば、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量と原水Ｗ１を流入させる第２配管２２の本数との関係は、予め設定されており、開閉弁制御部５４は、その関係と、流量取得部５２が取得した配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量とに基づき、原水Ｗ１を流入させる第２配管２２の本数を設定する。開閉弁制御部５４は、原水Ｗ１を流入させる第２配管２２の本数に基づき、開閉弁Ｖ１、Ｖ２の開閉を制御する。開閉弁制御部５４は、原水Ｗ１を流入させる第２配管２２に接続される開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開状態とし、原水Ｗ１を流入させない第２配管２２に接続される開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉状態とする。なお、開閉弁制御部５４は、原水Ｗ１を流入させない第２配管２２に接続される開閉弁Ｖ１、Ｖ２のいずれか一方のみを閉状態にしてもよい。
【００５８】
添加剤制御部５６は、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量と、開閉弁制御部５４が開閉弁を開状態とした第２配管２２の情報とに基づき、添加剤Ｍの添加を制御する。添加剤制御部５６は、添加剤供給部２６を制御して、開閉弁制御部５４が開閉弁を開状態とした第２配管２２に対して添加剤Ｍを添加させる。また、添加剤制御部５６は、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量に基づき、添加剤Ｍの添加量を設定する。
【００５９】
以上のように、制御装置２８は、配管ユニット１２に流入する原水Ｗ１の流量に基づき、使用する第２配管２２の本数を設定する。配管の断面積が一定である場合、流体の流速は、流量に比例する。従って、流入する原水Ｗ１の流量が少なくなった場合、第２配管２２内での流速が低下して、撹拌強度が低下するおそれがある。それに対し、本実施形態においては、原水Ｗ１の流量が少なくなった場合に、使用する第２配管２２の本数を減らすことで、配管の断面積を小さくして、第２配管２２内での流速の低下を抑制することができる。これにより、撹拌強度の低下を抑制することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係る配管ユニット１２は、第１配管２０と、複数の第２配管２２と、合流部２４とを備える。第１配管２０は、内部を流体（ここでは原水Ｗ１）が流れる。それぞれの第２配管２２は、第１配管２０の流体の流れる方向の下流側（方向Ｘ１側）に、第１配管２０から分岐して接続される。第２配管２２は、第１配管２０より内径が小さい。また、合流部２４は、第２配管２２の流体の流れる方向の下流側（方向Ｘ１側）に接続される。合流部２４は、第２配管２２の少なくとも２つに接続される。
【００６１】
本実施形態に係る配管ユニット１２は、第１配管２０に対し、第１配管２０より内径が小さい第２配管２２が接続されている。従って、流体は、内径が小さい第２配管２２内において、レイノルズ数が高くなる。そのため、配管ユニット１２は、第２配管２２において、流体の撹拌強度を高くして、流体を適切に撹拌することができる。さらに、第２配管２２の方向Ｘ１側に合流部２４が接続されている。従って、それぞれの第２配管２２で撹拌された流体を合流させて、合流によって乱流を生じさせ、さらに撹拌強度を高くすることができる。このように撹拌強度を高くすることで、撹拌に必要な第２配管２２の長さを短くすることが可能となり、装置規模を小さくすることができる。また、本実施形態に係る配管ユニット１２は、第１配管２０に対し、撹拌を実施する第２配管２２が、前後に開閉弁を伴って並列に複数接続されている。従って、第２配管２２を個別にメンテナンスすることが可能となり、メンテナンス時において系全体の原水Ｗ１の流通を停止する必要が無くなり、原水Ｗ１の処理を続けることができる。従って、本実施形態によると、撹拌を促進しつつ、メンテナンス時には系全体の停止を抑えることができる。
【００６２】
また、第２配管２２は、流体の流れる方向（方向Ｘ１）から見た場合に、円周Ｃ上に並んでおり、１つの第２配管２２よりも放射方向内側には他の第２配管２２が設けられない。すなわち、第２配管２２は、クラスター状に配置される。配管ユニット１２は、第２配管２２がこのように並ぶことで、メンテナンス時に第２配管２２を取り外す際に、他の第２配管２２が邪魔とならないため、メンテナンス性をより高めることができる。
【００６３】
また、第２配管２２は、第１配管２０と接続される一方の端部２２Ａが、第１配管２０から取り外し可能に構成され、合流部２４に接続される他方の端部２２Ｂが、合流部２４から取り外し可能に構成される。配管ユニット１２は、第２配管２２が取外し可能であるため、メンテナンス性をより高めることができる。
【００６４】
また、第１配管２０と第２配管２２との接続箇所よりも第１配管２０側（ここでは分岐管３６）に、開閉弁Ｖ１を備え、第２配管２２と合流部２４との接続箇所よりも合流部２４側（ここでは分岐管４６）に、開閉弁Ｖ２を備える。第２配管２２より上流側及び下流側に開閉弁Ｖ１、Ｖ２を備えることで、メンテナンスのために取り外す第２配管２２への流体の供給を停止して、取り外した箇所からの流体の漏れを抑制できる。また、開閉弁Ｖ１、Ｖ２を備えることで、流体を導入される第２配管２２の本数を制御することができる。
【００６５】
また、第１配管２０の第２配管２２に分岐される箇所（ここでは分岐管３６の端部３６Ａ）と、合流部２４の第２配管２２に合流される箇所（ここでは分岐管４６の端部４６Ａ）との間には、添加剤Ｍが添加される添加口２３が設けられる。このように分岐された箇所のそれぞれに添加口２３が設けられることで、添加剤Ｍを均一に分散させることが可能となり、また、添加剤Ｍの添加の信頼性及び冗長性を高くすることができる。
【００６６】
また、第１配管２０と第２配管２２と下流側配管４０とは、同じ方向に沿って延在することが好ましい。同じ方向に沿って延在することで、それぞれの第２配管２２の長さを同じにすることができ、それぞれの第２配管２２における撹拌強度を均一にして、十分な撹拌強度が得られている状態を保つことができる。さらに、同じ方向に沿って延在することで、第２配管２２の交換を容易に行うこともできる。
【００６７】
また、第１配管２０は、それぞれの第２配管２２に接続される分岐部３２の内径（ここでは拡径部３４の内径Ｄ２）が、分岐部３２より上流側の内径（ここでは上流側配管３０の内径Ｄ１）より大きい。配管ユニット１２は、このように第１配管２０の第２配管２２側の内径を大きくすることで、分岐管３６と接続配管３３とを適切に接続することができる。
【００６８】
また、合流部２４は、第２配管２２の少なくとも２つに接続される合流体４２と、合流体４２の流体の流れる方向の下流側に接続される下流側配管４０と、を有する。下流側配管４０は、第２配管２２より内径が大きい。配管ユニット１２は、このように第２配管２２の下流側に下流側配管４０を接続することで、第２配管２２で撹拌された処理水Ｗ２を集めて、後段側の設備に供給することができる。
【００６９】
また、合流体４２の内径（ここでは縮径部４４の内径Ｄ７）は、下流側配管４０の内径Ｄ５より大きい。配管ユニット１２は、このように合流体４２の第２配管２２側の内径を大きくすることで、乱流の度合いを高くして、より適切に撹拌することができる。
【００７０】
また、配管ユニット１２は、流体の流量に応じて開閉弁Ｖ１、Ｖ２の開閉を制御することで、第１配管２０からの流体が供給される第２配管２２の本数を制御する制御装置２８を有する。制御装置２８は、流体の流量に応じて開閉弁Ｖ１、Ｖ２の開閉を制御することで、第１配管２０からの流体が供給される第２配管２２の本数を制御する。この配管ユニット１２は、このように流体の流量に応じて流体が供給される第２配管２２の本数を制御することで、撹拌強度の低下を抑制することができる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態、実施例及び変形例を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  水処理システム
１２  配管ユニット
２０  第１配管
２２  第２配管
２４  合流部
２８  制御装置
３０  上流側配管
３２  分岐部
３４  拡径部
３６、４６  分岐管
４０  下流側配管
４２  合流体
４４  縮径部
Ｗ１  原水
【図１】
2020172950.tif 000003
【図２】
2020172950.tif 000004
【図３】
2020172950.tif 000005
【図４】
2020172950.tif 000006
【図５】
2020172950.tif 000007
【図６】
2020172950.tif 000008
【図７】
2020172950.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月7日(2020.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が流れる第１配管と、
前記第１配管の前記流体の流れる方向の下流側に、前記第１配管から分岐して接続され、前記第１配管より内径が小さい複数の第２配管と、
前記第２配管の前記流体の流れる方向の下流側に接続される合流部と、
を備え、
前記合流部は、前記第２配管の少なくとも２つに接続され、
前記第１配管と前記第２配管との接続箇所よりも前記第１配管側と、前記第２配管と前記合流部との接続箇所よりも前記合流部側とに、開閉弁を備え、
前記流体の流量に応じて前記開閉弁の開閉を制御することで、前記流体が供給される前記第２配管の本数を制御する、配管ユニット。
【請求項２】
前記第２配管は、前記第１配管と接続される一方の端部が、前記第１配管から取り外し可能に構成され、前記合流部に接続される他方の端部が、前記合流部から取り外し可能に構成される、請求項１に記載の配管ユニット。
【請求項３】
前記第２配管は、前記流体の流れる方向から見た場合に、円周上に並んでおり、１つの前記第２配管よりも放射方向内側には他の前記第２配管が設けられない、請求項１又は請求項２に記載の配管ユニット。
【請求項４】
前記第１配管の前記第２配管に分岐される箇所と、前記合流部の前記第２配管に合流される箇所との間に、添加剤が添加される添加口が設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配管ユニット。
【請求項５】
前記合流部は、前記第２配管の少なくとも２つに接続される合流体と、前記合流体の流体の流れる方向の下流側に接続される下流側配管と、を有し、前記下流側配管は、前記第２配管より内径が大きい、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配管ユニット。
【請求項６】
前記第１配管と前記第２配管と前記下流側配管とは、同じ方向に沿って延在する、請求項５に記載の配管ユニット。