(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集水タンクと、真空ポンプと、集水タンクに接続される真空汚水管及び排水管とを具備し、前記真空ポンプによって集水タンク内を減圧することで真空汚水管から集水タンク内に汚水を集水せしめるとともに、集水タンク内を加圧することで集水タンク内に溜った汚水を排水管から排水せしめる構造の汚水集排水ユニットを二組設けてなる真空ポンプ場において、
前記各汚水集排水ユニットには、その真空ポンプの集水タンクへの接続を真空ポンプの吸気側と排気側間で切り換えることで、正転運転状態の真空ポンプによる集水タンク内の減圧と加圧とを切り換える切換手段を設けたことを特徴とする二槽式真空ポンプ場。
【請求項２】
集水タンク内を加圧する際に大気が真空汚水管に流入しないように該真空汚水管に取り付けられる大気流入防止弁として、真空汚水管の集水タンクに接続した先端部分に取り付けられるフラップ弁と、真空汚水管のフラップ弁の上流側に取り付けられるバックアップ用の電動仕切弁とを設けたことを特徴とする請求項１記載の二槽式真空ポンプ場。
【請求項３】
前記真空ポンプは、前記切換手段を集水側から排水側に切り換える時間と、汚水を排水する時間と、前記切換手段を排水側から集水側に切り換える時間と、集水タンクを一定の真空度になるまで減圧する時間との合計時間が、汚水を集水タンクに最も大量に吸引する時間よりも短くなるポンプ容量をもつことを特徴とする請求項１記載の二槽式真空ポンプ場。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空汚水管からの汚水を一旦集水した後に汚水処理場などへ送る真空ポンプ場に関し、特に二槽式真空ポンプ場に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空式汚水収集システムは、各家庭や工場などから排出された汚水を地下に埋設した真空弁ユニットに流入させ、該汚水が真空弁ユニット内に所定量溜ると真空弁を開いて該汚水を真空汚水管に吸い込んで真空ポンプ場の集水タンクに集め、該汚水が集水タンク内に所定量溜るとこれを汚水ポンプによって汚水処理場などへ送るように構成されていた。
【０００３】
しかしながら汚水ポンプを用いて集水タンクから汚水処理場などへ汚水を送ると、汚水ポンプを設置する必要があるので設備費が高くなる。
【０００４】
このため汚水ポンプを用いる代わりに、集水タンク内を圧縮空気によって加圧する加圧手段を設けることで、該圧力によって集水タンク内の汚水を排水する方法が考えられていた。そしてそれらは加圧手段として、
▲１▼別途コンプレッサを設ける方法、
【０００５】
▲２▼集水タンク内を排気するために取り付けられる真空ポンプを逆転で運転させて集水タンク内を加圧する方法、
が採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記▲１▼の方法では、別途コンプレッサを設けるので設備費が高く付くこと、また機器の設置スペースが大きくなるという不具合があった。
【０００７】
一方前記▲２▼の方法では、多段の真空ポンプを逆転させた場合、ポンプの構造上、圧縮風量が正転時の圧縮風量に比べて小さくなるという不具合があった。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、設備費が安価で設置スペースも小さくでき、且つ十分な圧縮風量が得られる二槽式真空ポンプ場を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明は、集水タンクと、真空ポンプと、集水タンクに接続される真空汚水管及び排水管とを具備し、前記真空ポンプによって集水タンク内を減圧することで真空汚水管から集水タンク内に汚水を集水せしめるとともに、集水タンク内を加圧することで集水タンク内に溜った汚水を排水管から排水せしめる構造の汚水集排水ユニットを二組設けてなる真空ポンプ場において、前記各汚水集排水ユニットに、その真空ポンプの集水タンクへの接続を真空ポンプの吸気側と排気側間で切り換えることで、正転運転状態の真空ポンプによる集水タンク内の減圧と加圧とを切り換える切換手段を設けた。
また本発明は、集水タンク内を加圧する際に大気が真空汚水管に流入しないように該真空汚水管に取り付けられる大気流入防止弁として、真空汚水管の集水タンクに接続した先端部分に取り付けられるフラップ弁と、真空汚水管のフラップ弁の上流側に取り付けられるバックアップ用の電動仕切弁とを設けた。
また本発明は、前記真空ポンプが、前記切換手段を集水側から排水側に切り換える時間と、汚水を排水する時間と、前記切換手段を排水側から集水側に切り換える時間と、集水タンクを一定の真空度になるまで減圧する時間との合計時間が、汚水を集水タンクに最も大量に吸引する時間よりも短くなるポンプ容量をもつことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる二槽式真空ポンプ場の全体概略構成図である。同図に示すようにこの二槽式真空ポンプ場は、同一構造の汚水集排水ユニットＡ−１，Ａ−２を二組並列に設けて構成されている。
【００１１】
ここで汚水集排水ユニットＡ−１（Ａ−２）は、集水タンク１０と、集水タンク１０内を減圧及び加圧する真空ポンプ３１と、集水タンク１０に接続される真空汚水管５０及び排水管６０とを具備して構成されている。
【００１２】
そして集水タンク１０内には水位センサ１１が取り付けられている。
【００１３】
次に真空ポンプユニット３０は、配管によって真空ポンプ３１の吸気（ＩＮ）側と排気（ＯＵＴ）側にそれぞれ電動三方弁３７，３９の１つのポートを接続し、電動三方弁３７，３９の別のポートを集水タンク１０に接続し、さらに電動三方弁３７の３つ目のポートを大気に開放し、電動三方弁３９の３つ目のポートを排気管３３に接続し、また真空ポンプ３１と電動三方弁３７の間に逆止弁４１を取り付け、さらに真空ポンプ３１をバイパスする配管にも逆止弁４３を取り付けて構成されている。
【００１４】
また真空汚水管５０は、二組の汚水集排水ユニットＡ−１，Ａ−２のそれぞれの集水タンク１０，１０に並列に接続されている。そして真空汚水管５０の集水タンク１０に接続した部分の先端にはフラップ弁（大気流入防止弁）５１が取り付けられている。またフラップ弁５１の上流側にはバックアップ用の電動仕切弁５３が取り付けられている。
【００１５】
次に排水管６０はその一端を集水タンク１０の底近傍に設置して構成されている。
【００１６】
なおこの二槽式真空ポンプ場に用いる制御装置は図２に示すように、シーケンス制御やマイコン制御による制御装置本体１００に、前記二組の水位センサ１１，１１からの信号と圧力センサ６５，６５からの信号を入力し、また前記二組の真空ポンプ３１，３１の運転制御信号と二つずつの電動三方弁３７，３７，３９，３９の駆動信号と二組の電動仕切弁５３，５３の開閉信号とを出力するように構成されている。
【００１７】
ここでまず一方の汚水集排水ユニットＡ−１（汚水集排水ユニットＡ−２でも同様）の動作について図３を用いて説明すると、通常の集水モードの場合は図２に示す制御装置本体１００からの制御信号によって図３（ａ）に示すように電動三方弁３７，３９が集水側に切り替わっている状態で真空ポンプ３１が正転運転され、集水タンク１０内を減圧し、これによってフラップ弁５１が開いて真空汚水管５０から集水タンク１０に汚水が吸引される。
【００１８】
なお真空ポンプ３１は集水モードの場合は圧力センサ６５，６５によって自動運転し、排水モードの場合は水位センサ１１，１１によって起動停止が行なわれる。
【００１９】
次に集水タンク１０内の汚水の量が増加して所定のレベルを越えたことを水位センサ１１が検知したら、図２に示す制御装置本体１００からの制御信号によって図３（ｂ）に示すように電動三方弁３７，３９を排水側に切り替え、真空ポンプ３１の排気側が集水タンク１０に接続されて集水タンク１０内が大気圧にされ、さらに真空ポンプ３１が運転されることによって集水タンク１０内が大気圧以上に加圧されていく。
【００２０】
そして集水タンク１０内を大気圧にしたときから真空汚水管５０側の負圧によりフラップ弁５１は閉じ、集水タンク１０から真空汚水管５０への空気や汚水の逆流が防止されると同時に、集水タンク１０内は真空ポンプにより加圧され、汚水は排水管６０より排水される。この排水モードの場合でも前述のように真空ポンプ３１は正転運転を行うので、逆転運転を行ったときのように圧縮風量が小さくなることはなく、効果的な排水が行える。
【００２１】
そして排水が完了したことを水位センサ１１が検知したら、図２に示す制御装置本体１００からの制御信号によって再び図３（ａ）に示すように電動三方弁３７，３９が集水側に切り替わり、集水タンク１０内を減圧していく。この時はまだ下記するようにもう一方の汚水集排水ユニットＡ−２が集水モードで汚水吸引中なので、汚水集排水ユニットＡ−２の真空度より低い真空度まで減圧させた状態にさせておく。こうすることで汚水は高い真空度で運転されている汚水集排水ユニットＡ−２の集水タンク１０に吸入される。そして下記するように汚水集排水ユニットＡ−２が排水モードになると同時に汚水集排水ユニットＡ−１は汚水の吸引を開始する。
【００２２】
ところで汚水集排水ユニットＡ−１が一組だけだと、集水タンク１０が排水モードの際は真空汚水管５０からの汚水を集水できない。異常時は一組の汚水集排水ユニットで集水するが、通常時は二組の汚水集排水ユニットＡ−１，Ａ−２で、一方のユニットが排水を行なっている際に他方のユニットが集水を行なうようにして交互運転し、常に集水ができるようにしている。
【００２３】
ここで図４は両汚水集排水ユニットＡ−１，Ａ−２の運転モードを示す図である。同図に示すように両汚水集排水ユニットＡ−１，Ａ−２は交互に集水と排水を繰り返すが、常に集水ができるようにするためには、一方の汚水集排水ユニットＡ−１が集水モード（汚水吸引中）に入っている間に、確実に他方の汚水集排水ユニットＡ−２の排水モードが完了している必要がある。
【００２４】
なお排水モードを構成する時間は、電動三方弁３７，３９を排水側に切り換える時間と、実際の排水時間と、電動三方弁３７，３９を集水側に切り換える時間とを加えた時間であり、また排水モードから集水モードに切り換えてもすぐには（待機中）にならないで時間ａがあるのは、真空ポンプ３１による排気によって集水タンク１０内の気圧が一定の真空度になるまでの時間が必要だからである。
【００２５】
ところで排水モードは一定量溜った集水タンク１０内の汚水を排水する時間であるため一定であるが、集水モード（汚水吸引中）は、集水タンク１０内に汚水が一定量まで溜る時間であって流入してくる汚水の量によって変化し、その流量が多い場合は短くなる。
【００２６】
そこで前記排水モードの時間と集水タンク１０を減圧する時間ａとの合計時間が、汚水が最も大量に集水タンク１０に流入してくる場合にかかる集水モード（汚水吸引中）の時間よりも短くなるような真空ポンプ３１を選択する必要がある。
【００２７】
以上のように本発明においては二組の汚水集排水ユニットＡ−１，Ａ−２の交互運転を行って集水モードと排水モードとを繰り返すが、何れか一方が故障した非常時には、残った一方のユニットのみの運転を行うようにする。
【００２８】
また前記集水タンク１０を大気圧から加圧して排水する際に、万一フラップ弁５１が異物を噛み込んで完全に閉じない場合は、圧縮空気が真空汚水管５０へ逆流し、集水タンク１０内の汚水が排水されなくなる。そこで本実施形態の場合は、制御装置本体１００がフラップ弁５１の漏れを検知した場合は、バックアップとして設けた電動仕切弁５３を作動させることで真空汚水管５０を確実に閉止し、設備の信頼性を担保している。なおフラップ弁５１の漏れを検知する方法としては、例えば制御装置本体１００が排水するように命令を発してからある一定時間内に汚水水位が下がらない場合はフラップ弁５１が完全に閉じないで漏れていると判断する方法を用いる。
【００２９】
また集水タンク１０は、集水モードと排水モードが切り替わる都度に大気圧に開放され、大気圧から加圧又は減圧される。一般に真空ポンプ３１は一定回転数で運転されて運転圧力にかかわらず吸込風量は一定であり、加圧及び減圧時間が長くかかる。そこで本実施形態では真空ポンプ３１として、真空ポンプ３１用のモータの馬力がオーバーしない範囲で高速で運転できる可変速真空ポンプを用い、インバータでその周波数を制御することで、小型の真空ポンプでありながらこれを高速運転し、これによってその加圧及び減圧時間の短縮を図った。
【００３０】
ところで汚水集排水ユニットＡ−１（汚水集排水ユニットＡ−２でも同様）は、その集水タンク１０を図５（ａ）に示すように地下に埋設し、真空ポンプ３１を地上の小屋７０内に設置するか、或いは図５（ｂ）に示すように地上に設置した真空ポンプ３１を開閉蓋７７を有する箱７５内に収納する等して設置することによって、二槽式真空ポンプ場を構成している。
【００３１】
このように構成したのは、従来この種の真空ポンプ場は、地下に設置する集水タンクも地上に設置する真空ポンプもすべてをＲＣ構造物（地上１階、地下１階）の中に設置するようにしていたので、建設費用が高かった。そこでＲＣ構造は止めて集水タンク１０は地下に埋設し、地上の真空ポンプ３１も小屋７０又は箱７５内に設置することでその建設コストの低減化を図ったのである。
【００３２】
なお上記実施形態では、真空ポンプ３１を正転運転状態のまま集水タンク１０内の減圧と加圧を切り換える切換手段として電動三方弁３７，３９を用いたが、それ以外の各種機構を用いて該切換手段を構成しても良い。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。
▲１▼集水タンクの減圧による集水と加圧による排水とが、真空ポンプを常に正転運転状態のまま行えるので、減圧時と加圧時の何れの場合にも十分な圧縮風量が得られて汚水の集水と排水の何れも効率的に行える。
【００３４】
▲２▼別途コンプレッサ等を設ける必要がないので、設備費が安価にでき、機器の設置スペースの省スペース化も図れる。
【００３５】
▲３▼集水タンク内を加圧する際に大気が真空汚水管に流入しないように真空汚水管に大気流入防止弁を取り付けたので、集水タンク内を加圧しても真空汚水管内の真空は保持される。
【００３６】
▲４▼大気流入防止弁としてフラップ弁を用いたので、構造が簡単である。
【００３７】
▲５▼フラップ弁の故障時はバックアップ用の電動仕切弁を作動させるので、汚水の流入・閉止が確実に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる二槽式真空ポンプ場の全体概略構成図である。
【図２】制御装置のブロック構成図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は汚水集排水ユニットＡ−１の動作説明図である。
【図４】両汚水集排水ユニットＡ−１，Ａ−２の運転モードを示す図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は二槽式真空ポンプ場の外観図である。
【符号の説明】
Ａ−１，Ａ−２  汚水集排水ユニット
１０  集水タンク
３０  真空ポンプユニット
３１  真空ポンプ
３７，３９  電動三方弁（切換手段）
５０  真空汚水管
５１  フラップ弁
５３  電動仕切弁
６０  排水管
７０  小屋
７５  箱
７７  開閉蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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