(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に撹拌対象を貯留する本体タンクと、
前記本体タンクの上壁を貫通し且つ前記撹拌対象を撹拌するために回転する撹拌回転軸と、
底面及び筒状の側壁から構成され、その底面の中央部が回転軸の外周と接合されている貯留ポットと、
前記貯留ポットの上方に配置されるとともに、筒状の側壁から構成され、その側壁の下縁が前記貯留ポットの底面と隙間を有し、かつその側壁が前記回転軸と貯留ポットの側壁との間に配置され、その側壁の上部が前記本体タンクの上壁に固定された中間筒と、
シール液が貯められている補充タンクと、
基端側が前記補充タンクと接続され、先端側が前記中間筒内に開口し、前記シール液を中間筒内に送り込み得る送液管と、を備え、
前記貯留ポット内及び中間筒内にシール液が貯められ、そのシール液面より上方に、内部を外気と隔離した密閉状態で補充タンクが配置され、前記送液管の先端側が前記中間筒内の前記シール液中に開口して配置され、前記中間筒内のシール液が前記送液管の先端側開口位置を超える高さまで貯められ、
前記貯留ポット内及び中間筒内のシール液が減少し、前記送液管の先端側開口がシール液から露出したときに、外気が送液管の先端側開口から補充タンク内に入り、補充タンク内に入った外気の量に合致した量のシール液が補充タンク内から送り出され、前記送液管の先端側開口がシール液内に隠れる高さまで、前記中間筒内へシール液を補充する構成にしたことを特徴とするガスシール装置。
【請求項２】
送液管を開閉する第１バルブがこの送液管に配置されると共に、補充タンクを開閉する第２バルブがこの補充タンクの上部に取り付けられた請求項１記載のガスシール装置。
【請求項３】
補充タンクが内部の液体の量を外部から目視可能に形成される請求項１又は請求項２に記載のガスシール装置。
【請求項４】
送液管の先端側が中間筒と回転軸との間に配置された請求項１から請求項３の何れかに記載のガスシール装置。
【請求項５】
送液管の先端側が中間筒に接合された請求項１から請求項３の何れかに記載のガスシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯留されている液体の液面レベルを一定に保って、内外気間のシールを常時図り得るガスシール装置に関し、嫌気性の消化タンクにおける撹拌装置に適用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、下水処理場においては、嫌気環境下で汚泥を撹拌して発酵させる手法が採用されていて、この発酵の過程において、メタンガスを生成させるべく、嫌気性の消化タンクが採用されている。つまり、汚泥の消化工程には嫌気性の消化タンクが用いられているが、汚泥を撹拌するためのスクリューやインペラ等がこの消化タンク内に配置されると共に、このスクリューやインペラ等を回転する為のモータが消化タンク外に取り付けられた構造の撹拌装置も必要とされていた。
【０００３】
この際、消化タンクは嫌気性のタンクとされるのに伴い、消化タンク内には、汚泥の消化工程により発生するメタンガスを主成分とした可燃性の消化ガスが、例えば２００ｍｍＡｑ〜３００ｍｍＡｑ程度気圧が高くされつつ、充満している。この為、モータの回転軸が消化タンクの上側壁を貫通するのに伴い、内外気間のシールを図るための水等の液体を用いたガスシール装置も必要とされている。
【特許文献１】特開平８−１０７９８号公報
【特許文献２】特開平９−２１５９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、撹拌装置の存在に伴い水等の液体を用いて消化タンクの内外を封止するガスシール装置を採用した場合には、液体が蒸発等によって足りなくなり或いは無くなったときに、気体のシールが不完全となって消化タンク内のメタンガス等が外気中に漏れ出す虞を有していた。
本発明は上記事実を考慮し、貯留されている液体の液面レベルを一定に保って、気体のシールを常時図り得るガスシール装置を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係るガスシール装置は、内部に撹拌対象を貯留する本体タンクと、
前記本体タンクの上壁を貫通し且つ前記撹拌対象を撹拌するために回転する撹拌回転軸と、
底面及び筒状の側壁から構成され、その底面の中央部が回転軸の外周と接合されている貯留ポットと、
前記貯留ポットの上方に配置されるとともに、筒状の側壁から構成され、その側壁の下縁が前記貯留ポットの底面と隙間を有し、かつその側壁が前記回転軸と貯留ポットの側壁との間に配置され、その側壁の上部が前記本体タンクの上壁に固定された中間筒と、
シール液が貯められている補充タンクと、
基端側が前記補充タンクと接続され、先端側が前記中間筒内に開口し、前記シール液を中間筒内に送り込み得る送液管と、を備え、
前記貯留ポット内及び中間筒内にシール液が貯められ、そのシール液面より上方に、内部を外気と隔離した密閉状態で補充タンクが配置され、前記送液管の先端側が前記中間筒内の前記シール液中に開口して配置され、前記中間筒内のシール液が前記送液管の先端側開口位置を超える高さまで貯められ、
前記貯留ポット内及び中間筒内のシール液が減少し、前記送液管の先端側開口がシール液から露出したときに、外気が送液管の先端側開口から補充タンク内に入り、補充タンク内に入った外気の量に合致した量のシール液が補充タンク内から送り出され、前記送液管の先端側開口がシール液内に隠れる高さまで前記中間筒内へシール液を補充する構成にしたことを特徴とするガスシール装置である。
【０００６】
請求項１に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項のガスシール装置によれば、回転し得る回転軸が本体タンクの上側部分を形成する上壁面を貫通していて、底面を有しつつ回転軸の軸径よりも径が大きく形成された筒状の貯留ポットが、この回転軸の外周側に接合されて液体が貯められている。また、本体タンクの上壁面に固定された中間筒が、貯留ポットの底面と隙間を有しつつ回転軸と貯留ポットとの間に配置されている。この為、貯留ポット内に貯められている液体の存在により、本体タンク内と外部との間における気体のシールが図られつつ、回転軸が回転し得るようになる。
【０００７】
そして、密閉状態で液体が貯められている補充タンク側に基端側が接続されると共に先端側が中間筒内に開口している送液管が、中間筒内に液体を送り込むようになっている。これに伴い、貯留ポットの底面と中間筒との間に隙間が存在して相互間が繋がっていることから、送り込まれた液体が貯留ポットにも補充されるようになる。
【０００８】
従って、本体タンク内の気圧変動や蒸発等により、中間筒内に貯められている液体が必要以上に減って、送液管の先端側の開口が液面外に露出した場合、この送液管の先端側から本体タンク外の外気が送液管内に入るのに伴って、この外気が送液管を介して補充タンク内に入るようになる。この結果、外気の入った量に合致した量の液体が、密閉状態の補充タンク内から送液管を介して貯留ポット内に送り込まれて、送液管の先端側の開口が液体内に隠れるまで、中間筒内の液面レベルが上昇し、これに合わせて貯留ポット内の液面レベルも上昇する。
【０００９】
他方、本体タンク内の気圧変動等により、中間筒内に貯められている液体の液面レベルが必要以上に上昇した場合には、中間筒から本体タンク外に液体があふれ出して、中間筒内及び貯留ポット内の液体が減少し、気圧変動等がおさまった後には、送液管の先端側の開口が液面外に露出することが考えられる。この場合にも、送液管の先端側の開口が液体内に隠れるまで、送液管を介して補充タンク内から貯留ポット内に液体が送り込まれることになる。
【００１０】
以上より、本請求項に係るガスシール装置によれば、送液管の先端側の開口が液体内に隠れる高さまで、送液管を介して補充タンク内から液体が必ず送られるのに伴い、貯留ポット内と繋がる中間筒内に貯留されている液体の液面レベルを一定に保つことができる結果、本体タンク内と外部との間における気体のシールを常時確実に遮断しつつ、回転軸の回転が可能となる。
【００１１】
請求項２に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るガスシール装置は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、送液管を開閉する第１バルブがこの送液管に配置されると共に、補充タンクを開閉する第２バルブがこの補充タンクの上部に取り付けられたという構成を有している。
【００１２】
つまり、本請求項によれば、補充タンク内の液体が少なくなって補充タンクに給液が必要になった場合には、第１バルブを閉鎖すると共に第２バルブを開放するのに伴って、第２バルブを介して補充タンク内に液体を補充可能とする。そして、補充の完了後に、第１バルブを開放すると共に第２バルブを閉鎖して、補充タンクを密閉状態としつつ、送液管を介して液体を中間筒内に送り込み可能とする。これに伴って、中間筒内に貯留される液体の液面レベルをより確実に一定に保つことができるようになる。
【００１３】
請求項３に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るガスシール装置は請求項１及び請求項２と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、補充タンクが内部の液体の量を外部から目視可能に形成されるという構成を有している。
つまり、本請求項によれば、補充タンク内の液体の量を外部から目視可能としたことから、補充タンクへの給液のタイミングを容易に判断でき、これに伴って上記と同様に、中間筒内に貯留される液体の液面レベルをより確実に一定に保つことができるようになる。
【００１４】
請求項４に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るガスシール装置は請求項１から請求項３と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、送液管の先端側が中間筒と回転軸との間に配置されるという構成を有している。
つまり、本請求項によれば、中間筒内に開口している送液管の先端側が具体的に中間筒と回転軸との間に配置されることになり、送液管によって液体を中間筒内により確実に送り込み可能になる。
【００１５】
請求項５に係るガスシール装置の作用を以下に説明する。
本請求項に係るガスシール装置は請求項１から請求項３と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、送液管の先端側が中間筒に接合されるという構成を有している。
つまり、本請求項によれば、中間筒内に開口している送液管の先端側が具体的に中間筒に接合されることになり、送液管によって液体を中間筒内により確実に送り込み可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明の上記構成によれば、貯留されている液体の液面レベルを一定に保って、気体のシールを常時図り得るガスシール装置を提供できるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係るガスシール装置の第１の実施の形態を図１から図４に示し、これらの図に基づき本実施の形態を説明する。
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るガスシール装置１０が適用される消化槽１２の本体部分とされる消化タンク１４は、円筒形であって上下部分をそれぞれ面取りされたような形に、例えば形成されている。
【００１８】
この本体タンクである図２に示す消化タンク１４の内部は汚泥Ｓを撹拌する為の空洞とされていて、この消化タンク１４の上側部分を上壁面１４Ａが形成している。この上壁面１４Ａの上部にはモータ１６が設置されているだけでなく、この上壁面１４Ａには図１に示す貫通穴１８が形成されていて、下方向に垂直に伸びる回転軸２０が、この貫通穴１８を同軸状の位置で貫通している。そして、モータ１６と回転軸２０との間に介在している図示しない歯車等により、モータ１６の回転動力が回転軸２０に伝達されるようになっている。
【００１９】
消化タンク１４内における回転軸２０の先端部分には、大型インペラ２２が取り付けられており、この消化タンク１４内における回転軸２０の根元寄り部分には、これより小さい小型インペラ２４が取り付けられている。そして、回転軸２０が回転するのに伴い、消化タンク１４内の下部側寄りに位置することになる大型インペラ２２及び、消化タンク１４内の上部側寄りに位置することになる小型インペラ２４が、それぞれ回転することになる。
【００２０】
図１に示すように、消化タンク１４内における上壁面１４Ａ寄りの回転軸２０の部分には、底面２６Ａを有しつつ回転軸２０の軸径よりも径が大きく形成された円筒状の貯留ポット２６が、この回転軸２０の外周側に底面２６Ａを溶接等により接合されて、回転軸２０と同軸状に配置されている。この為、回転軸２０の回転に伴いこの貯留ポット２６も回転するようになっている。
【００２１】
また、消化タンク１４の上壁面１４Ａに形成された貫通穴１８の内面側には、貯留ポット２６よりも小径とされる円筒形に形成された中間筒２８が固定されている。この中間筒２８の下端側は、貯留ポット２６の底面２６Ａと隙間を有しつつ回転軸２０と貯留ポット２６との間に配置されている。
【００２２】
つまり、この中間筒２８が回転軸２０と同軸状の位置関係で固定されるが、この中間筒２８の径は、回転軸２０の径よりも大きく且つ、貯留ポット２６の径よりも小さいことになる。そして、貯留ポット２６内に水等の液体Ｌが貯められるのに伴い、貯留ポット２６の底面２６Ａと中間筒２８の下端部との間に隙間が存在していることから、中間筒２８内にも液体Ｌが貯められることになる。
【００２３】
この結果として、中間筒２８と回転軸２０との間に図１に示すように隙間が存在していても、消化タンク１４の内外間がこの液体Ｌによりシールされて、消化タンク１４内の気密性が保たれることになる。そして、貯留ポット２６内における中間筒２８の外周側の液面レベルと中間筒２８の内周側の液面レベルとの差は、中間筒２８の外周側の液面が面している消化タンク１４内の気圧と、中間筒２８の内周側の液面が面している消化タンク１４外の外気の気圧との差により、決定される。
【００２４】
但し、本実施の形態では、消化タンク１４内に存在する汚泥Ｓからガスが発生するのに伴い、消化タンク１４外の外気に対して消化タンク１４内は、例えば２００ｍｍＡｑ〜３００ｍｍＡｑ程度気圧が高くなっている。以上より、本実施の形態に係るガスシール装置１０は、嫌気性とされる消化タンク１２内の汚泥Ｓを図２における矢印Ｂのように撹拌して汚泥Ｓの消化を促進させる為のモータ１６、回転軸２０、大型インペラ２２及び小型インペラ２４等からなる撹拌装置のシールとして採用されたものである。
【００２５】
他方、図１に示すように、消化タンク１４外の上側部分には、密閉状態とされて内部に水等の液体Ｌが貯められている補充タンク３２が設けられている。この補充タンク３２は、例えば透明な合成樹脂材料より形成されていて、内部の水等の液体Ｌの量を外部から目視可能になっている。
【００２６】
また、この補充タンク３２の下端部には、補充タンク３２内から液体Ｌを送り出す為の送液管３４の基端側が接続されている。中間筒２８と回転軸２０との間にこの送液管３４の先端側を配置することで、中間筒２８内に送液管３４の先端側を開口していることになり、これに伴い、この送液管３４が液体Ｌを補充タンク３２内から中間筒２８内に送り込み得るようになっている。
【００２７】
さらに、この送液管３４上である送液管３４の途中の箇所には、この送液管３４を開閉する第１バルブ３６が配置されているものの、この第１バルブ３６は開放状態と通常されている。これに対して補充タンク３２の上部には、補充タンク３２の上部を開閉する第２バルブ３８が取り付けられているが、この第２バルブ３８は閉鎖状態と通常されていて、補充タンク３２の密閉状態が確保されている。
【００２８】
次に、本実施の形態に係るガスシール装置１０の作用を説明する。
本実施の形態のガスシール装置１０によれば、図１に示すように、回転し得る回転軸２０が消化タンク１４の上側部分を形成する上壁面１４Ａを貫通していて、底面２６Ａを有しつつ回転軸２０の軸径よりも径が大きく形成された筒状の貯留ポット２６が、この回転軸２０の外周側に接合されて液体Ｌが貯められている。また、消化タンク１４の上壁面１４Ａに固定された中間筒２８が、貯留ポット２６の底面２６Ａと隙間を有しつつ回転軸２０と貯留ポット２６との間に配置されている。
【００２９】
この為、貯留ポット２６の底面２６Ａと中間筒２８との間の隙間により、貯留ポット２６内だけでなく中間筒２８内にも液体Ｌが貯められる。これに伴い、貯められた液体Ｌの存在により、消化タンク１４内と外部との間における気体のシールが図られつつ、回転軸２０が回転し得るようになる。
【００３０】
そして、密閉状態で液体Ｌが貯められている補充タンク３２側に基端側を接続していると共に、先端側を中間筒２８と回転軸２０との間に配置してこの中間筒２８内に開口している送液管３４が、中間筒２８内に液体Ｌを送り込むようになっている。つまり、大気圧と密閉状態の補充タンク３２内の気圧との差分に合わせて、補充タンク３２内の液面高さが維持されていて、補充タンク３２内から必要時に液体Ｌが送液管３４に送り出されるようになっている。これに伴い、貯留ポット２６の底面２６Ａと中間筒２８との間に隙間が存在して相互間が繋がっていることから、送り込まれた液体Ｌが貯留ポット２６にも補充されるようになる。
【００３１】
従って、図３に示すように中間筒２８内に貯められている液体Ｌが必要以上に減って、送液管３４の先端側の開口が液面外に露出した場合、この送液管３４の先端側から外気が送液管３４内に入り、これに伴って、この外気が送液管３４を介して補充タンク３２内に入るようになる。この結果、外気の入った量に合致した量の液体Ｌが、密閉状態の補充タンク３２内から送液管３４を介して貯留ポット２６内に矢印Ａに沿って送り込まれて、送液管３４の先端側の開口が液体Ｌ内に隠れるまで、中間筒２８内の液面レベルが上昇し、これに合わせて貯留ポット２６内の液面レベルも上昇する。
【００３２】
他方、中間筒２８内に貯められている液体Ｌの液面レベルが一時的に必要以上に上昇した場合には、中間筒２８から消化タンク１４外に液体Ｌがあふれ出して、中間筒２８内及び貯留ポット２６内の液体Ｌが減少して、送液管３４の先端側の開口が液面外に露出することが考えられる。この場合にも、送液管３４の先端側の開口が液体Ｌ内に隠れるまで、送液管３４を介して補充タンク３２内から貯留ポット２６内に液体Ｌが送り込まれることになる。
【００３３】
以上より、本実施の形態に係るガスシール装置１０によれば、送液管３４の先端側の開口が液体Ｌ内に隠れる高さまで、送液管３４を介して補充タンク３２内から液体Ｌが必ず送られるのに伴い、貯留ポット２６内と繋がる中間筒２８内に貯留された液体Ｌの液面レベルを一定に保つことができる結果、消化タンク１４内と外部との間における気体のシールを常時確実に遮断しつつ、回転軸２０の回転が可能となる。
【００３４】
この一方、本実施の形態では、補充タンク３２が内部の液体Ｌの量を外部から目視可能に形成されているだけでなく、送液管３４を開閉する第１バルブ３６がこの送液管３４の途中に配置されると共に、補充タンク３２を開閉する第２バルブ３８がこの補充タンク３２の上部に取り付けられている。
【００３５】
つまり、本実施の形態によれば、補充タンク３２内の液体Ｌの量を外部から目視可能としたことから、補充タンク３２への給液のタイミングを容易に判断でき、補充タンク３２内の液体Ｌが少なくなって補充タンク３２に給液が必要になった場合には、第１バルブ３６を閉鎖すると共に第２バルブ３８を開放する。これに伴って、水等の液体Ｌが入っている追加タンク４０の注ぎ口４０Ａをこの第２バルブ３８の上部に図４に示すように取り付けて、第２バルブ３８を介して補充タンク３２内に液体Ｌを満たすように補充することで、補充タンク３２内の液体Ｌを常時維持できることから、中間筒２８内に貯留される液体Ｌの液面レベルをより確実に一定に保てるようになる。そして、補充の完了後には、第１バルブ３６を開放すると共に第２バルブ３８を閉鎖して、補充タンク３２を密閉状態としつつ、送液管３４を介して液体Ｌを中間筒２８内に送り込み可能とする。
【００３６】
次に、本発明に係るガスシール装置の第２の実施の形態を図５に示し、この図に基づき本実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、送液管３４の先端側を中間筒２８と回転軸２０との間に配置しているが、本実施の形態では、図５に示すように送液管３４の先端側を中間筒２８の外周面に溶接等により接合して、中間筒２８内に液体Ｌを送り込むようになっている。つまり、本実施の形態によれば、送液管３４の先端側が中間筒２８に接合されて中間筒２８内に開口していることになり、この送液管３４の開口によって外周側から中間筒２８内に液体Ｌを確実に送り込み可能になる。
【００３７】
従って、本実施の形態でも、送液管３４の先端側の開口が液面外に露出した場合、この送液管３４の先端側から外気が送液管３４内に入るのに伴って、この外気が送液管３４を介して補充タンク３２内に入るようになる。この結果として、第１の実施の形態と同様に本実施の形態でも送液管３４の先端側の開口が液体Ｌ内に隠れるまで、中間筒２８内の液面レベルが上昇し、これに合わせて貯留ポット２６内の液面レベルも上昇する。
【００３８】
以上より、本実施の形態に係るガスシール装置１０においても、貯留ポット２６内と繋がる中間筒２８内に貯留された液体Ｌの液面レベルを一定に保つことができる結果、消化タンク１４内と外部との間における気体のシールを常時確実に遮断しつつ、回転軸２０の回転が可能となる。
【００３９】
尚、上記実施の形態に係るガスシール装置は、汚泥を撹拌して汚泥を消化する為の嫌気性の消化タンクの撹拌装置に適用したものであるが、回転軸を有するような他の分野のタンクのシールに本発明を適用するようにしても良い。また、上記実施の形態では、補充タンクを透明な合成樹脂材料より形成することとしたが、液面レベルを目視可能なレベル計を例えばタンク外に設置する構造としても良く、この場合には、例えば金属や不透明な合成樹脂材料により補充タンクを形成することが考えられる。さらに、送液管もゴム製のホース等により形成しても良く、金属製や合成樹脂製の管により形成しても良い。また、液体も水以外の防錆油等の他の液体で有っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガスシール装置の拡大断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るガスシール装置を適用した消化槽の概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るガスシール装置の拡大断面図であって、液面レベルが低下した状態を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るガスシール装置の拡大断面図であって、補充タンク内に液体を補充する状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るガスシール装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      ガスシール装置
１４      消化タンク（本体タンク）
１４Ａ    上壁面
２０      回転軸
２６      貯留ポット
２８      中間筒
３２      補充タンク
３４      送液管
３６      第１バルブ
３８      第２バルブ
Ｌ        液体。
【図１】
0005214341.tif 000002
【図２】
0005214341.tif 000003
【図３】
0005214341.tif 000004
【図４】
0005214341.tif 000005
【図５】
0005214341.tif 000006