(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集水タンクと、集水タンクに接続されて集水タンク内を減圧する真空ポンプと、集水タンクに接続される真空管路と、集水タンクに接続される排水管に設置されこの集水タンクから排水される水の集水タンク内への逆流と集水タンク外の大気（空気）の集水タンク内への流入を防止する逆止弁とを具備し、
前記逆止弁の設置位置を、集水タンク内に溜まる水の逆止弁からの水頭が集水タンク内の気圧と平衡を保つ位置とすることによって、真空管路から流入してくる水と気体による集水タンク内の水位と気圧の変動を前記平衡状態に戻すように集水タンク内の水をこの逆止弁から自然排水させることを特徴とする真空集排水ステーション。
【請求項２】
前記真空ポンプの集水タンクへの接続位置と真空管路の集水タンクへの接続位置は、集水タンク内の水の水位の最も上昇する位置より上方であることを特徴とする請求項１記載の真空集排水ステーション。
【請求項３】
集水タンクと、集水タンクに接続されて集水タンク内を減圧する真空ポンプと、集水タンクに接続される真空管路と、集水タンクに接続される排水管に設置されこの集水タンクから排水される水の集水タンク内への逆流と集水タンク外の大気（空気）の集水タンク内への流入を防止する逆止弁とを具備する真空集排水ステーションの真空集排水方法において、
前記真空ポンプによって集水タンク内の空間を減圧することで真空管路から水と気体を収集するとともに、
集水タンク内に水と気体が流入することで変動した集水タンク内の水の水位と気圧に応じて、集水タンク内の水の逆止弁からの水頭と集水タンク内の気圧との平衡を保つように、集水タンク内の水を逆止弁から自然排水させることを特徴とする真空集排水ステーションの真空集排水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭や施設を含む各種建物内の各種設備から排出される排水や汚水等の水を、真空と大気圧との差圧を利用して収集して排水する真空集排水ステーション及びその真空集排水方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は各家庭や施設からの排水を収集する従来の真空式排水収集システムの一例を示す概略構成図である。同図に示すようにこの真空式排水収集システムは、各家庭や施設８０から排出された排水又は汚水を一旦真空弁ユニット８１に溜め、排水又は汚水が真空弁ユニット８１内に所定量溜まると真空弁８３を開いてこれら排水又は汚水を真空管路８５内に吸い込み、真空集排水ステーション８７に設置した集水タンク８９に集水する。
【０００３】
ここで図４は従来の真空集排水ステーション８７の概略構成図である。同図に示す真空集排水ステーション８７は、汚水を貯留する集水タンク８９と、集水タンク８９内を減圧する真空ポンプ９１と、集水タンク８９内の水を排出する圧送ポンプ９３と、集水タンク８９内の水位を検出する水位検出器９５と、集水タンク８９内の気圧を測定する圧力検出器９７とを具備して構成されている。
【０００４】
そして集水タンク８９内の気圧を真空ポンプ９１及び圧力検出器９７によって所定範囲の低圧力に維持することで真空管路８５からの排水を集水タンク８９内に収集すると共に、収集した水の水位が所定水位になったことを水位検出器９５が検出したら圧送ポンプ９３を駆動してこれを処理場などへ排出するように自動運転される。
【０００５】
しかしながらこの種の真空式排水収集システムでは、排水源からの異物が真空弁８３を通過した場合、異物がそのまま真空集排水ステーション８７まで搬送されるので、圧送ポンプ９３の選定には、流量と揚程の他に異物の通過粒径を考慮する必要があり、結果的にシステム規模よりも相対的に大きなポンプを設置することとなって経済性を損なう恐れがあった。
【０００６】
また真空ポンプ９１と圧送ポンプ９３の制御をそれぞれ集水タンク８９内の圧力と水位に基づいて別々に行なっていたため、コスト増になると共に、圧送ポンプ９３制御用の水位検出器９５は異物による誤作動を防止するために、型式選定や維持管理に配慮が必要で煩雑であった。
【０００７】
一方例外的に圧送ポンプを必要としない真空集排水ステーションとして、図５に示す構造のものがある。この真空集排水ステーション８７−２は、圧送ポンプの代りに排水弁（電動弁）９９を取り付け、また真空管路８５に開閉弁（電動弁）１０１、集水タンク８９に大気開放弁（電動弁）１０３を取り付けている。
【０００８】
そして集水タンク８９に集水する際は排水弁９９と大気開放弁１０３を閉じて開閉弁１０１を開き、真空ポンプ９１を運転する。一方集水タンク８９から排水する際は真空ポンプ９１の運転を停止して開閉弁１０１を閉じ、排水弁９９と大気開放弁１０３を開いて集水タンク８９内を大気圧にすることで排水弁９９から自然排水する。
【０００９】
しかしながらこの真空集排水ステーション８７−２の場合、汚水の搬送時に集水タンク８９を大気圧にするので、汚水の連続収集が不可能であり、処理する排水量が少ない場合にしか利用できなかった。
【００１０】
そこで図６に示す二槽式の真空集排水ステーション８７−３のように、２つの集水タンク８９−１，２を設置し、一方の集水タンク８９−１の真空ポンプ９１−１の前後に取り付けた三方弁１０５−１，１０７−１を切り替えることで集水タンク８９−１内を排気すると同時に開閉弁１０１−１を開いて真空管路８５からの排水を集水し、一方このとき他方の集水タンク８９−２の開閉弁１０１−２を閉じ且つ排水弁９９−２を開くと同時に真空ポンプ９１−２の前後に取り付けた三方弁１０５−２，１０７−２を切り替えることで集水タンク８９−２内に外気を圧送して集水タンク８９−２内の水を排水弁９９−２から排水する。
【００１１】
このように構成すれば２つの集水タンク８９−１，２の集水と排水とを切り替えることで汚水の連続収集は可能になる。しかしながら、複数の集水タンク８９−１，２が必要になって設置面積が広くなってしまうばかりか、コスト増につながる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
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、圧送ポンプを用いなくても狭い設置スペースで汚水の連続収集が可能であり、イニシャルコスト及びランニングコストが安価で、維持管理の容易な真空集排水ステーション及びその真空集排水方法を提供することにある。
【００１３】
【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にかかる真空集排水ステーションは、集水タンクと、集水タンクに接続されて集水タンク内を減圧する真空ポンプと、集水タンクに接続される真空管路と、集水タンクに接続される排水管に設置されこの集水タンクから排水される水の集水タンク内への逆流と集水タンク外の大気（空気）の集水タンク内への流入を防止する逆止弁とを具備し、前記逆止弁の設置位置を、集水タンク内に溜まる水の逆止弁からの水頭が集水タンク内の気圧と平衡を保つ位置とすることによって、真空管路から流入してくる水と気体による集水タンク内の水位と気圧の変動を前記平衡状態に戻すように集水タンク内の水をこの逆止弁から自然排水させることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記真空ポンプの集水タンクへの接続位置と真空管路の集水タンクへの接続位置を、集水タンク内の水の水位の最も上昇する位置より上方としたことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、集水タンクと、集水タンクに接続されて集水タンク内を減圧する真空ポンプと、集水タンクに接続される真空管路と、集水タンクに接続される排水管に設置されこの集水タンクから排水される水の集水タンク内への逆流と集水タンク外の大気（空気）の集水タンク内への流入を防止する逆止弁とを具備する真空集排水ステーションの真空集排水方法において、前記真空ポンプによって集水タンク内の空間を減圧することで真空管路から水と気体を収集するとともに、集水タンク内に水と気体が流入することで変動した集水タンク内の水の水位と気圧に応じて、集水タンク内の水の逆止弁からの水頭と集水タンク内の気圧との平衡を保つように、集水タンク内の水を逆止弁から自然排水させることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる真空集排水ステーション１の概略構成図である。同図に示すようにこの真空集排水ステーション１は、真空管路８５を接続した集水タンク１０と、集水タンク１０に吸込配管２１によって接続される真空ポンプ２０と、集水タンク１０に接続した排水管３１の途中に設置され集水タンク１０から排水される水と集水タンク外の大気（空気）の集水タンク１０内への逆流を防止する逆止弁からなる排水弁（逆流防止手段）３０と、集水タンク１０内の圧力を測定する圧力検出器４０とを具備して構成されている。
【００１７】
ここで集水タンク１０はその形状を縦長形状（縦型）にすることで、内部に貯留した水に十分な水位差が得られる寸法としている。具体的に言えば、集水タンク１０の高さは、集水タンク１０内の水位と気圧の変動に応じて排水弁３０から自然排水と自然排水停止とを行なうのに必要な水頭Ｈが得られる高さ、即ち少なくとも集水タンク１０内に溜まる水の排水弁３０からの水頭Ｈが、真空ポンプ２０によって所定の範囲内の圧力に減圧された集水タンク１０内の空間の気圧と平衡を保った状態となるのに十分な高さに設置されている。
【００１８】
真空管路８５と真空ポンプ２０の吸込配管２１の集水タンク１０への接続位置は、何れも集水タンク１０内の水の水位の最も上昇する位置より上方、即ちこの実施形態では何れも集水タンク１０の頂部としている。一方排水管３１は集水タンク１０の下部（実施形態では底部であるが必ずしも底部の必要はない）に接続されている。
【００１９】
圧力検出器４０は集水タンク１０内部の圧力Ｐｔを検知できる位置、即ち集水タンク１０の上部の方に取り付けられており、この圧力が所定の値まで上昇すると真空ポンプ２０が運転を開始し、所定の圧力まで降下すると真空ポンプ２０が運転を停止する。例えば真空ポンプ２０は圧力Ｐｔが−７ｍＡｑ〜−６ｍＡｑの範囲になるように運転される。
【００２０】
そして真空管路８５からの汚水の流入がない場合は、集水タンク１０内の圧力（＝真空度＝Ｐｔ）と汚水の水位（ｈ１）と排水位置（ｈ２）との水頭（Ｈ）とは平衡を保っている。
【００２１】
次に上記真空集排水ステーション１の動作を説明する。ここで図２（ａ），（ｂ）は真空集排水ステーション１の動作説明図である。同図（ａ）において真空管路８５からの汚水の流入がない場合には、集水タンク１０内の圧力（Ｐ０）と汚水の水頭（Ｈ０）とは平衡を保っている。例えば、Ｐ０＝−７ｍＡｑとすると、Ｈ０＝７ｍで平衡している。
【００２２】
次に真空管路８５から汚水と空気が流入すると、集水タンク１０内の圧力が上昇してＰ１、水位が上昇して水頭がＨ１となり、両者の平衡が崩れる。そうすると同図（ｂ）に示すように真空ポンプ２０が運転されて圧力Ｐ１を元の圧力Ｐ０に戻そうとすると同時に、水頭Ｈ１も元の平衡状態になるために流入してきた分の汚水が排水弁３０から外部に排水されて元の水頭Ｈ０に戻ろうとする。つまり真空管路８５からの汚水と空気の流入に対して、常に元の平衡状態に戻るように、真空ポンプ２０が運転されると同時に流入した分の量の汚水が排水弁３０から外部に自然排水される。
【００２３】
以上のように集水タンク１０への汚水の流入と排水は同時に行なわれるので、汚水の連続収集が一基の集水タンク１０で可能である。また従来は集水タンク１０からの排水は図４に示すように水位検出器９５の制御による圧送ポンプ９３の運転で行なわれていたが、本発明によれば集水タンク１０内の圧力変動のみで特別の動力や水位検知器を使用せずに排水することができる。
【００２４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの構成であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【００２５】
【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▼圧送ポンプが不要になり、イニシャルコスト（機器費、工事費）及びランニングコスト（動力費、維持管理費）を低減できる。
【００２６】
▲２▼水位検出器が不要になり、経済性、維持管理性が向上する。
【００２７】
▲３▼所定高さ以上の水頭を得るために集水タンクを縦長にすることができ、また一基の集水タンクで汚水の連続収集が可能で、圧送ポンプが不要になるので、真空集排水ステーションの設置面積を小さくすることが可能になり、機械・電気設備の他に土木・建築費用も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる真空集排水ステーション１の概略構成図である。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は真空集排水ステーション１の動作説明図である。
【図３】各家庭や施設からの排水を収集する真空式排水収集システムの一例を示す概略構成図である。
【図４】従来の真空集排水ステーション８７の概略構成図である。
【図５】従来の真空集排水ステーション８７−２の概略構成図である。
【図６】従来の真空集排水ステーション８７−３の概略構成図である。
【符号の説明】
１  真空集排水ステーション
１０  集水タンク
２０  真空ポンプ
２１  吸込配管
３０  排水弁（逆流防止手段）
３１  排水管
４０  圧力検出器
８５  真空管路
【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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