(57)【要約】【課題】ポンプ始動時に異音が発生しないようにした。【解決手段】排水圧送装置１は、排水を貯留する貯留タンク２内に設けた水中ポンプ６は、水中モータＭによって作動するインペラ４と、インペラ４を囲うケーシング５を設けた。ケーシング５の吐出口８に排水を圧送する圧送管１０を設け、圧送管１０に逆止弁１１を設けた。圧送管１０における吐出口８及び逆止弁１１の間の分岐部１０ａにバイパス管１３を接続し、バイパス管１３に開閉可能な電磁弁１４を設けた。水中ポンプ６の停止時に電磁弁１４を開弁させ、水中ポンプ６の運転始動時に所定の遅延時間を経て電磁弁１４を閉弁させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を貯留する貯留タンク内に設けられていてインペラを備えた水中ポンプと、
該水中ポンプの吐出口に接続されていて排水が圧送される圧送管と、
前記圧送管に設けた逆止弁と、
前記圧送管における前記吐出口及び逆止弁の間に接続されたバイパス管と、
前記バイパス管に設けた開閉可能な電磁弁とを備え、
前記水中ポンプの運転始動時に所定時間遅れて前記電磁弁を閉弁させるようにしたことを特徴とする排水圧送装置。
【請求項２】
前記貯留タンク内に前記水中ポンプのインペラを覆うケーシングが設けられ、水中ポンプの運転を開始する運転水位を前記ケーシングの上側に設定し、運転を停止する停止水位を前記ケーシングの流入口が浸漬する位置に設定した請求項１に記載された排水圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水洗便器や浴槽や貯留槽等の衛生設備から貯留タンクに貯留された排水を外部に圧送するための排水圧送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の内部に設置されたトイレや浴槽等の衛生設備から排出される排水を一旦貯留タンク内に貯留させた後にポンプで圧送する排水圧送装置が知られている。
例えば特許文献１に記載された屎尿圧送装置では、屎尿を一旦貯留させる貯留槽内に水中ポンプとしてモータと羽根車を設けている。水中ポンプの羽根車を納めたケーシングの下面に流入口を設けると共に、流入口からケーシング内に流入した屎尿を吐出口を通して外部の浄化槽に圧送する圧送管が設置されている。また、ケーシングの上部には屎尿に混入した空気を排出可能な還流穴を設置している。圧送管には逆止弁を設けると共にそのケーシング側で分岐したバイパス管に電磁弁を設けている。
【０００３】
電磁弁は常開であり、ケーシング内に混入した空気を排出可能としている。水中ポンプを始動させることでケーシング内の屎尿を圧送管と逆止弁を介して排出すると共に、水中ポンプの駆動と同時に電磁弁を閉弁することで、圧送管を圧送される屎尿が電磁弁を通してバイパス管から外部に排出されることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−３２１３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の屎尿圧送装置は、水中ポンプの停止状態ではケーシングの吐出口から逆止弁までの間の圧送管内に空気が滞留している。しかも、水中ポンプの始動開始と同時に電磁弁を閉弁させるため、ケーシング内の屎尿を圧送すると圧送管内に滞留している空気を屎尿と共に圧送管内を圧送させることになり、ゴボゴボという異音が発生するという不具合があった。
【０００６】
また、貯留槽の水位が還流口以下になると還流口から空気がケーシング内に流入し、羽根車が十分屎尿に浸漬できず、羽根車を空回りさせるエアーロック現象が生じて揚水ができないという不具合がある。しかも、還流口は汚物等で詰まり易くケーシング内に空気溜まりが生じ易かった。また、排水時には還流口から貯留槽内に屎尿が漏れるために圧送のロスが生じる。貯留槽の容量が小さく水位変動が大きかったり貯留槽に供給される屎尿が波打ちしたりすると、ケーシング内に空気が流入してエアーロックし易くなるという欠点もあった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ポンプ始動時に異音が発生することを抑制した排水圧送装置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】
【０００８】
本発明による排水圧送装置は、排水を貯留する貯留タンク内に設けられていて駆動源によって作動するインペラを備えた水中ポンプと、該水中ポンプの吐出口に接続されていて排水が圧送される圧送管と、圧送管に設けた逆止弁と、圧送管における吐出口及び逆止弁の間に接続されたバイパス管と、バイパス管に設けた開閉可能な電磁弁とを備え、水中ポンプの運転始動時に所定時間遅れて電磁弁を閉弁させることを特徴とする。
本発明によれば、水中ポンプを始動する際に回転するインペラによって排水が吐出口から圧送管を通して圧送されるが、始動時の所定時間のタイムラグに応じて、圧送管に溜まった空気が排水に押し上げられてバイパス管を通して排出された後に電磁弁を閉弁するため、逆止弁を通過する滞留空気量が減少することで異音の発生を防止できると共に排水がバイパス管から排出することを防止できる。
【０００９】
また、貯留タンク内に水中ポンプのインペラを覆うケーシングが設けられ、水中ポンプが運転を開始する運転水位をケーシングの上側に設定し、運転を停止する停止水位をケーシングの流入口が浸漬する位置に設定してもよい。
ケーシングに還流口を設けないために、排水の水位がケーシングの上端部より下がっても空気が混入することを抑制できる上に排水の停止水位をケーシングの流入口が浸漬する程度の位置まで低下させることができる。また、排水時に還流口から排水が漏れることがなく圧送のロスを生じない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による排水圧送装置によれば、ポンプ始動時に電磁弁の閉弁を遅らすことで圧送管内に滞留する空気の多くをバイパス管から排出でき、逆止弁を通して排水を圧送しても滞留空気を巻き込む異音の発生を抑制できる上に、排水がバイパス管から排出することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による貯留タンクの排水圧送装置を示す説明図であって、排水の水位が停止水位になった水中ポンプ停止状態の図である。
【図２】図1に設けた制御手段のブロック図である。
【図３】図２に示す制御手段で処理を行う排水圧送のタイミングチャートである。
【図４】排水圧送装置における排水圧送工程を示すフローチャートである。
【図５】排水圧送装置において貯留タンク内の運転水位まで水位が上昇した状態の図である。
【図６】貯留タンクから圧送管の分岐部に排水を圧送した状態の図である。
【図７】貯留タンク内の停止水位まで水位が低下した水中ポンプ運転状態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態による排水圧送装置を添付図面によって説明する。
図１乃至図７は本発明の実施形態による排水圧送装置１を示すものである。
図１に示す実施形態による排水圧送装置１は例えば水洗便器における排水を浄化槽等の外部設備に圧送する構成を示している。即ち、図示しないロータンクから水洗便器に給水されて汚物を洗浄した後の汚水となった排水が貯留タンク２へ排水され、更に貯留タンク２から排水圧送装置１によって外部設備に供給するようになっている。
【００１３】
貯留タンク２には図示しない水洗便器等から排水が供給される供給口３が設けられ、貯留タンク２の内部には排水圧送用の駆動源としての水中モータＭとその下側に設けられたインペラ（羽根車）４とを備えた水中ポンプ６が設置されている。水中ポンプ６には、インペラ４の周囲を囲うケーシング５が設けられ、ケーシング５の下面には貯留タンク２内の排水を流入させる流入口７が形成されている。
ケーシング５には内部に混入した空気を排気したり貯留タンク２内の空気が流入したりする還流口は設置されていない。
【００１４】
ケーシング５の側面にはケーシング５内の排水をインペラ４によって圧送するための吐出口８を介して圧送管１０が接続されている。圧送管１０は例えば外部設備に排水を圧送するものであり、図に示す例では下方の吐出口８を上流側として上方に向けて延びているが、その途中に逆止弁１１が設置されている。圧送管１０で圧送される排水は逆止弁１１を通して上方に向けて流れることを許容するが、逆止弁１１からケーシング５方向へ逆流することを阻止できる。圧送管１０における逆止弁１１の上方（下流側）には排水が貯留されている。
水中ポンプ６を駆動させるとインペラ４が回転して、ケーシング５内の排水を吐出口８を通して圧送管１０に圧送させる。圧送管１０において、逆止弁１１と吐出口８との間には分岐部１０ａでバイパス管１３が分岐され、バイパス管１３は外気に開放されている。このバイパス管１３には開閉可能な電磁弁１４が設置されている。
【００１５】
貯留タンク２の側部には水中ポンプ６を始動させる運転水位ＵＬを検知する運転水位検知センサ１６が設置され、その下側には水中ポンプ６の駆動を停止させる停止水位ＬＬを検知する停止水位検知センサ１７が設置されている。
運転水位ＵＬは例えば供給口３の上端部付近であり、この高さに設定することで排水が供給口３から水洗便器側に逆流することを防止できる。運転水位（ＵＬ）を供給口３の上端部より少し下側に設定することで、排水を貯留タンク２内に供給する流れを確保できる。
停止水位ＬＬはケーシング５の流入口７よりわずかに高く流入口７が排水に浸漬する位置とされている。この停止水位ＬＬは、図１に示す例では供給口３の下端部付近である。停止水位（ＬＬ）をこの高さに設定することで、流入口７が常時排水に浸漬しており、流入口７から空気がケーシング５内に流入することを防止できる。
【００１６】
運転水位検知センサ１６と停止水位検知センサ１７は配線によって外部に設けた制御手段１９に電気的に接続されている。制御手段１９は、貯留タンク２の運転水位ＵＬと停止水位ＬＬを検知して水中ポンプ６の駆動と停止を指示すると共に電磁弁１４の開弁と閉弁も指示するように制御する。
制御手段１９はＣＰＵを備えた制御部２０と、運転水位ＵＬと停止水位ＬＬを検知して水中ポンプ６の駆動と停止を制御する水中ポンプ運転手段２１と、電磁弁１４の開閉弁を制御する電磁弁開閉手段２２とを備えている。また、水中ポンプ運転手段２１による水中ポンプ６の始動に対して所定時間送らせて電磁弁開閉手段２２を駆動するためのタイマー等の遅延手段２３が設けられている。
【００１７】
本実施形態では、貯留タンク２内における水中ポンプ６の停止状態で電磁弁１４は開弁状態にあり、運転水位ＵＬを検知して水中ポンプ６を始動させた時点から所定時間遅らせて電磁弁１４を閉弁させるように制御する。
即ち、図５に示すように運転水位ＵＬを検知して水中ポンプ６を始動させる際に、水中モータＭを始動させてインペラ４を回転させることで排水を送り出し、圧送管１０内の運転水位ＵＬの排水レベルから圧送管１０及びバイパス管１３の分岐部１０ａに到達するまでに所定のタイムラグ(遅延時間)がある。しかも、水中ポンプ６の始動時において、圧送管１０の運転水位ＵＬの排水レベルから逆止弁１１までの間に空気が滞留している。
【００１８】
このタイムラグは貯留タンク２の容量や圧送管１０の内径や運転水位（ＵＬ）からバイパス管１３の分岐部までの距離や排水の粘性等によって異なる。そのため、このタイムラグを予め計測して遅延時間を設定しておくものとする。一例をいえば、水中モータＭへの通電からインペラ４で排水を送り出すまでの時間が０．４秒、排水が圧送管１０の分岐部１０ａに上昇するまでの時間が０．２秒であり、遅延時間は０．６秒となる。
図３に示すタイムチャートにおいて、水中ポンプ６の始動時に電磁弁１４は開弁状態にあり、排水が圧送管１０内を圧送されて分岐部１０ａに到達するまでに圧送管１０内に滞留した空気の多くはバイパス管１３の電磁弁１４を通って排出される。そして、排水が圧送管１０内の分岐部１０ａに到達すると電磁弁１４が閉弁するため、排水はバイパス管１３から排出されずに圧送管１０の逆止弁１１を通過する。
また、水中ポンプ６が停止した後も、遅延時間を介して電磁弁１４が開弁する。
【００１９】
なお、水中ポンプ６の運転中にケーシング５内に空気が流入してエアーロック現象が生じるとインペラ４が空転することになるが、この空転を水中モータＭの負荷電流で検出できる。圧送時と比較して、空転した場合には水中モータＭの負荷電流が小さくなる。この負荷電流の変化を図示しない電流検出手段で検出して制御部２０へ入力しており、インペラ４が空転した場合には水中ポンプ６を自動的に所定時間停止させると共に電磁弁１４を開閉弁することで、空気を自然に排出させるようにしている。この機構を自動運転機構という。
【００２０】
本実施形態による排水圧送装置１は上述した構成を備えており、次に排水の圧送方法について図３のタイムチャートと図４のフローチャートに基づいて説明する。
図１に示すように、貯留タンク２内に貯留された排水の水位が停止水位ＬＬの段階において、水中ポンプ６は停止しており、電磁弁１４は開放状態にある。上流側の水洗便器等から排水が供給口３を通って貯留タンク２内に流れ込んでおり、貯留タンク２内の水位が次第に上昇し、流入口７を通してケーシング５内に排水が流入する。
この時、ケーシング５内に滞留している空気は排水の水位上昇に従って圧送管１０及びバイパス管１３から排出される。
【００２１】
そして、図５に示すように、貯留タンク２内の水位が運転水位ＵＬに上昇するとインペラ４が排水中に水没し、運転水位検知センサ１６が運転水位ＵＬを検知してＯＦＦからＯＮに切り替わり(ステップ１０１)、ＯＮ信号が制御手段１９内の制御部２０に入力する。制御部２０では水中ポンプ運転手段２１から始動信号が水中ポンプ６に出力してＯＮとなり(ステップ１０２)、インペラ４が回転駆動を開始する。これと同時に遅延手段２３で電磁弁１４の閉弁作動のための遅延時間をカウントし始める。
【００２２】
水中ポンプ６の始動でインペラ４が回転すると排水が吐出口８から圧送管１０内に圧送され、運転水位ＵＬと逆止弁１１との間に溜まった滞留空気をバイパス管１３から開弁状態の電磁弁１４を通して排気させる。そして、所定の遅延時間が経過すると、図６に示すように圧送管１０内の水位が分岐部１０ａに上昇すると共に電磁弁開閉手段２２から信号が出力され、図３に示すように電磁弁１４が閉弁する(ステップ１０３)。
これによって排水がバイパス管１３から排出されることを防止する。その後、圧送管１０内の排水は逆止弁１１を介して更に圧送される。電磁弁１４を閉弁した際、圧送管１０内に残留する空気は分岐部１０ａと逆止弁１１の間の量だけである。そのため、圧送管１０内を圧送される排水が分岐部１０ａから逆止弁１１を通過する際に、分岐部１０ａと逆止弁１１の間に残留した空気量は少ないため、ゴボゴボと異音が発生することを抑制できる。
【００２３】
図３に示すタイムチャートの例では、水中ポンプ６の始動によりインペラ４の回転数が上昇して吐水し始める時間ｔ１と排水が圧送管１０の吐出口８から分岐部１０ａに達する時間をｔ２として、遅延時間ｔ１＋ｔ２で電磁弁１４が閉弁する。また、水中ポンプ６が停止し、インペラ４の回転数が下がり吐水を終了するまでの時間ｔ３経過後に電磁弁１４が開弁する。
なお、厳密には、前述の電磁弁１４が閉弁するときの遅延時間はｔ１＋ｔ２よりもわずかに短く、開弁するときの遅延時間はｔ３よりもわずかに長く設定されている。これにより、排水管を圧送される排水および屎尿が電磁弁１４を通してバイパス管１３から外部に放出されることを確実に防止できる。
【００２４】
なお、水中ポンプ６の駆動状態において、ケーシング５内でインペラ４が空転するか否かを検知する(ステップ１０４)。
インペラ４が空転していない場合には、水中ポンプ６の駆動を継続することによってケーシング５内の排水を圧送管１０に圧送し、逆止弁１１を介して排出する（図７参照）。そして、貯留タンク２内で排水の水位が低下して停止水位ＵＬに至ると停止水位検知センサ１７で検知され(ステップ１０９)、水中ポンプ６は停止させられる(ステップ１１０)。水中ポンプ６の停止によりインペラ４の回転数が下がり、排水の吐出口８からの吐水が終了した段階で、電磁弁１４も停止する(ステップ１１１)。水中ポンプ６の停止後、インペラ４が次第に回転速度を減速させ、排水が停止するまで圧送管１０と逆止弁１１を低速で圧送される。そのため、電磁弁１４が開弁するまでに所定のタイムラグが設定されている(図３参照)。
ちなみに、処理が図４のフロー図に示すＥＮＤまで来ると、再びＳＴＡＲＴ以下の処理を繰り返す。
【００２５】
なお、図４のフロー図に示すステップ１０４において、ケーシング５内に排水と共に空気が流入した場合にはインペラ４が空転するため、エアーロック現象が起こり揚水不可能な運転状態になる。すると、水中モータＭにかかる電流負荷が小さくなることを図示しない電流検出手段で検知できる。電流負荷の低下によってインペラ４の空転を検知した場合には、制御手段１９で所定時間、水中ポンプ６を停止させる(ステップ１０５)と共に電磁弁１４を開弁する(ステップ１０６)。
すると、ケーシング５内の空気は吐出口８から圧送管１０に送り出され、一部の空気はバイパス管１３と電磁弁１４を通って外気に排出される。その後、所定時間が経過するとケーシング５内の空気は排気されたとして水中ポンプ６をＯＮし(ステップ１０７)、自動的に電磁弁１４を閉弁する(ステップ１０８)。
【００２６】
上述のように、本実施形態による排水圧送装置１によれば、水中ポンプ６の始動時に電磁弁１４の閉弁を所定時間遅らせることで圧送管１０内の運転水位ＵＬと逆止弁１１との間に滞留した空気の多くをバイパス管１３と電磁弁１４を通して排気できるため、電磁弁１４の閉弁後に圧送管１０と逆止弁１１を通って圧送される残留空気は少なく、ゴボゴボという異音が発生しない。
しかも、ケーシング５に還流口を設置しないため、インペラ４で排水を圧送管１０に圧送する際に、還流口を通して排水が貯留タンク２内に逃げることを防止でき、圧送にロスが生じない。また、停止水位ＬＬをケーシング５の下側の流入口７が排水に浸漬する程度の水位高さに下げることができる。
また、貯留タンク２内の水位が高いにも関わらず、エアロック現象でインペラ４の空転が生じた場合、水中ポンプ６のＯＮ，ＯＦＦと電磁弁１４の開閉の切り換えによる復帰動作と滞留する空気の排気とを自動で行える。
【００２７】
なお、本発明による排水圧送装置１は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能である。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述した実施形態で説明した部品や部材等と同一または同様なものについては同一の符号を用いて説明を省略する。
【００２８】
例えば、上述した実施形態では水洗便器等に設置した排水圧送装置１について説明したが、本発明は水洗便器等に限定されることはなく、浴槽や貯水槽等の衛生設備にも設置することができる。特にユニットバス等は排出口の高さが浴槽の底面であり、低位置にあるが、貯留タンク２内のケーシング５の底部の流入口７近傍に停止水位ＬＬを設定できるため、対応可能である。
また、本発明はケーシング５の上端部に還流口を設置したものにも採用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１  排水圧送装置
２  貯留タンク
４  インペラ
５  ケーシング
６  水中ポンプ
７  流入口
８  吐出口
１０  圧送管
１０ａ  分岐部
１１  逆止弁
１３  バイパス管
１４  電磁弁
１６  運転水位検知センサ
１７  停止水位検知センサ
１９  制御手段
２１  水中ポンプ運転手段
２２  電磁弁開閉手段
２３  遅延手段
【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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【図６】
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【図７】
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