| 【発明の名称】 |
真空揚水槽の開放弁装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】古小高 三夫
|
| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】蓋体を使用して真空揚水槽の開口を閉鎖若しくは開放する真空揚水槽の開放弁装置において、開口を閉鎖する蓋体に開口周囲を包囲する輪形の突縁を設置したことを特徴とする真空揚水槽の開放弁装置。
【請求項２】蓋体が開口を有する真空揚水槽の面に対して平行に摺動して閉鎖若しくは開放が行われる請求項１記載の真空揚水槽の開放弁装置。
【請求項３】蓋体が開口を有する真空揚水槽の面に対してほぼ直角に移動して閉鎖若しくは開放が行われる請求項１記載の真空揚水槽の開放弁装置。
【請求項４】蓋体の移動がソレノイドコイルのプランジャーによって制御される請求項１記載の真空揚水槽の開放弁装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空揚水槽に揚水貯留された液体を集水槽に落下させるために使用する真空揚水槽の開放弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本件出願人は平成９年特許願第１０２３４２号により真空揚水装置なる発明を提案した。該発明による真空揚水装置は、真空ポンプにより真空揚水槽内に負圧を生ぜしめ、その負圧と、真空揚水槽の内部に導かれている取水管によって取水池の水を真空揚水槽に取り入れる形式で、真空揚水槽が満水した時点で真空度調節手段（例えば電磁真空弁等）を作動させて、真空揚水槽を大気圧に開放し、貯水されている水を送水管を経て下方の集水槽へ落下させる構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の発明は、用水の汲み上げ、浄化のための廃水の汲み上げ、揚水を利用した小規模発電等々に利用されるが、その場合重要なことは、揚水完了後に如何に迅速に真空揚水槽内の液体を目的の個所へ送給或は落下させることができるかである。
【０００４】真空ポンプの運転に電気を使用しているので、真空揚水槽から液体を排出するもっとも簡単な方法は、真空揚水槽の一部を大気中に開口させ、大気圧と液体の自重により液体を真空揚水槽の外部へ排出するものであり、前記発明に於ては電磁弁を利用してその操作を行っていることは前述の通りである。
【０００５】しかしながら、真空揚水槽からの液体の迅速な排出のためには、真空揚水槽へ大量の大気を取り入れるための口径の大きな電磁弁が必要とされ、そのような電磁弁を採用することは装置全体の製造コストを大幅に増加させる結果を生む。逆に電磁弁のコストを考えて口径の小さなものを使用すると、真空揚水槽内部への大気の取入れに時間を要するため、液体を槽外へ迅速に排出することができないことになる。
【０００６】一般的な電磁弁の使用を避け、真空揚水槽の一部に開口を設置し、その開口を閉鎖する蓋を電気的に操作して、真空揚水槽への大気の取入れを図る場合には、真空揚水槽内の負圧によって開口部に強力に吸着されている蓋を移動させるための強力なソレノイドコイルが必要となり、これもまた製造コストの増加を生む原因となりかねない。
【０００７】加えて、前記発明装置を設置する環境を具体的に考慮すると、単に一般家庭及び工場に於て使用されるのみならず、山間若しくは海岸等の僻地、開発途上にある各種の地域等で使用する場合に、点検、監視及び補修の作業を可能な限り省略できる構造が要求される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題点を解決すべく前記発明に改良を加え更に構造を簡単にするとともに、真空度調整手段として使用していた電磁弁を、ソレノイドコイルにより操作される蓋体に交換して、製造費用の低減と運転の安定化、及び管理補修の簡略化を達成することにした。真空揚水槽の開口を閉鎖している蓋体をソレノイドコイルによって開放する場合、大きなトルクを要求されるため、蓋体の構造を改良することによって、最小限度の力で開放が行える蓋体を達成する。
【０００９】
【実施例】まず、図面に従って本発明の開放弁装置が適用されるべき真空揚水槽の全体構成を説明し、然る後に開放弁の具体的構造を説明する。図３は本発明開放弁が適用される真空揚水システムの構成を示す概念図で、１は真空揚水槽、２は集水槽であり、一端を取水池に挿入された揚水管３の逆止弁４を備えた他端が真空揚水槽１の内部上方に開口している。５は一端が真空揚水槽１の底部に開口し、逆止弁６を備えた他端が集水槽２の内部上方に開口する送水管である。７は一端が集水槽２の底部に開口し、他端が下方に設置した貯水槽８に向けて開口している放水管である。更に９は真空揚水槽１内部の水面位置を外部に視認させるためのガラス管からなる液面計、１０ａ及び１０ｂは液面計９内の最上方と最下方それぞれの水面位置を検知する検知装置、１１は検知装置１０ａ及び１０ｂの検知信号により制御装置１２を介して運転される真空ポンプ、１３は真空ポンプと真空揚水槽１を連結する連結管である。
【００１０】図中２０は真空揚水槽１に付設した開放弁装置であり、その詳細は図１に示す通りである。図１に示す第一の実施例において、真空揚水槽１の開口１’に連続する開口２１’を有する基盤２１が真空揚水槽１に装着されており、基盤２１上にはソレノイドコイル２２とそれにより吸引されるプランジャー２３、プランジャー２３により移動せしめられ、コイルスプリング２４によって復帰させられる蓋体２５が載置されている。蓋体２５はソレノイドコイル２２の非作動状態において真空揚水槽１の開口１’に連続する基盤２１の開口２１’を閉鎖するとともに、ソレノイドコイル２２の作動状態ではその一部に穿設された透孔２６が前記開口２１’に合致して、真空揚水槽１内部を外界の大気圧に向けて開放する。
【００１１】図１に示されるごとく、蓋体２５の基盤２１の開口２１’に接する蓋体２５の下面には突縁２７が突設されている状態が表されている。
【００１２】突縁２７は、蓋体２５の対面する基盤２１の開口２１’の周囲を完全に包囲する輪形の構造で、その突出部分の断面は半円形である。ソレノイドコイル２２の非作動状態では、突縁２７が基盤２１の開口２１’の周囲にあり、真空揚水槽１の負圧が蓋体２５を吸引し、突縁２７は基盤２１の開口２１’の周囲に密着し、開口２１’及びそれに連続する真空揚水槽１の開口１’を完全に閉鎖している。
【００１３】図２に示す第二の開放弁装置の実施例に於ては、第一の実施例がソレノイドコイル２２により蓋体２５を真空揚水槽１の壁面に沿って移動させて開放を行うのに対し、蓋体２５’を真空揚水槽１の壁面と直角に移動させて開放を行う形式である。この実施例に於て蓋体２５’の上面には誘導突杆２８が突設されており、また下面には第一の実施例と同様の突縁２７が突設されている。突縁２７が真空揚水槽１の壁面に穿設された開口１’の周囲を完全に包囲する輪形の構造で、その突出部分の断面が半円形であることは第一の実施例と同様であるが、突縁２７の略中心から下方へ向かって、接触杆２９が突設されており、接触杆２９が真空揚水槽１の開口１’を貫通して真空揚水槽１の内部に突入せしめられている点は、第一の実施例の構造と相違する。
【００１４】第二の実施例に於ては、真空揚水槽１の内部に開放弁装置２０を起動するための浮子３０が、内部の液面の昇降に従い支持杆３１に沿って移動できるように設置されており、槽内の液面が所定の位置まで上昇すると、浮子３０が蓋体２５’の接触杆２９に当接してこれを押し上げ、蓋体２５’の開放のきっかけが与えられる。
【００１５】本実施例に於ては、蓋体２５’にソレノイドコイル２２のプランジャー２３を連結し、ソレノイドコイル２２と蓋体２５’の間にコイルスプリング３１を張設して、より確実な作動の安定を図っている。
【００１６】本発明が適用される真空揚水槽１及びこれを使用した真空揚水システムの全体的な作動説明を図３に従って行う。システムの始動に際して、制御装置１２及び真空ポンプ１１の回路に通電すると、液面計９に設置された上方の検知装置１０ａ及び下方の検知装置１０ｂが共に真空揚水槽１内に液体が貯留されていないことを確認し、その信号が制御装置１２を介して真空ポンプ１１を作動させる。
【００１７】真空ポンプ１１の作動により真空揚水槽１内の空気は連結管１３を介して排出され、真空揚水槽１内の真空度が高まるにつれて、図３下方に示す取水池（水源）の液体は揚水管３により吸引上昇せしめられ、逆止弁４を経て真空揚水槽１内に流入する。真空揚水槽１内の液面が上昇し、上方の検知装置１０ａのレベルまで液面が到達すると、制御装置１２によって真空ポンプ１１の運転停止と開放弁装置２０の開放の操作が行われる。
【００１８】開放弁装置２０が作動すると、真空揚水槽１内部は大気中に開口し、槽内の液体は送水管５及び逆止弁６を経て真空揚水槽１よりも低い位置に設置した集水槽２内へ流下する。その間、揚水管３の逆止弁４は真空揚水槽１内に於て揚水管３の端部を閉鎖しているので、揚水管３はそのほぼ全長にわたって取水池からの液体を保持し続ける。集水槽２に流下した液体は、集水槽２の底部に開口する放水管７を経て更に流下され、各種の目的に従って使用され最終的に貯水槽８に集められる。
【００１９】真空揚水槽１の液面が下がり、下方の検知装置１０ｂが液面の所在を検知すると、制御装置１２を介して開放弁装置２０が閉鎖され、同時に真空ポンプ１１の運転が再開され、揚水管３を介して再び揚水が行われ、以下、揚水と送水の手順が繰り返される。
【００２０】図３に示す真空揚水システムは例えば上水に使用すべき水を取水池からくみ上げ、貯水槽８に貯水した後に使用個所へ配水するサイクルに適した構成である。この真空揚水システムを、限られた水量を繰り返し使用して小規模の発電に利用するような場合には、取水池と貯水槽８を一体にした構成で、繰り返し貯水槽８の水をくみ上げて循環させ、放水管７に連続して設置したタービン発電機７’を駆動させれば、連続して発電を行うことができる。また、取水池からの水を浄化浄る場合には、放水管７からの水を浄化装置に供給することによって、連続的な浄化作業が可能となる。
【００２１】以上概略した真空揚水システムに使用するに適した本発明の開放弁装置２０の第一の実施例の動作を詳述すると、前述の如く開口２１’（図１）を閉鎖する蓋体２５は突縁２７を備えており、突縁２７が開口２１’を取り囲む状態で閉鎖しているので、断面が半円形の突縁２７の一部が基盤２５に接触する状態が保たれている。従って、蓋体２５が閉鎖すべき面に接触する面積は最小限度にとどめられており、開口２１’により吸着された蓋体をその吸着力に抗して移動させるための力はわずかなもので良い。しかも、突縁２７が図１に於てわずかに右方へ摺動し突縁２７の図中左側の部分が開口２１’の縁を通過すると、その時点から真空揚水槽１への大気の流入が始まり、真空による蓋体２５の吸着力は急激に低下するため、ソレノイドコイル２２のプランジャー２３による蓋体２５の移動は比較的小さなトルクで瞬間的に行うことができる。
【００２２】これは図２に示す第二の実施例の場合も同様で、浮子３０の上昇により蓋体２５’の接触杆２９が上方へ押し上げられると、蓋体２５’の突縁２７の一部が真空揚水槽１の壁面からわずかに浮き上がり大気が流入し、それに前後してソレノイドコイル２２のプランジャー２３による蓋体２５’の牽引が行われるので、この蓋体２５’の移動も比較的小さなトルクで瞬間的に行うことができる。
【００２３】因に、本発明が適用される真空揚水システムの図３に示す各部品の仕様を述べると、真空揚水槽１は幅９３０ｍｍ、奥行き９３０ｍｍ、高さ１５００ｍｍ、集水槽２は幅９２０ｍｍ、奥行き１２２０ｍｍ，高さ９２０ｍｍ、揚水管３、送水管５及び放水管７は直径２００ｍｍ、真空ポンプ１１は日本真空技術株式会社製Ｄ−６５０Ｋ回転翼式二段型の油回転真空ポンプである。このような装置を使用して行った実験プラントによると、約１０メートルの揚水管３により運転をした場合、揚水管３がまったく水を保持していない第一回目の運転を開始すると、真空揚水槽１を満水させるのに約１００秒、その後第二回目以降揚水管３が全長にわたって水を保持している場合には約２０秒を要することが判明した。
【００２４】図３に示す概念図においては、集水槽２に対して一基の真空揚水槽１が配置されているが、集水槽２から放水管７を介して放水する時間次第で、一基の集水槽２に対して複数の真空揚水槽１を設置し、それらを適宜運転することによって集水槽２の満水状態を常に確保できるようにすることも容易である。また真空揚水システムの使用途、設置場所の状況等に応じて、真空揚水槽１、集水槽２の寸法、真空ポンプ１１の性能等は任意に選択することができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明による開放弁装置を使用して真空揚水システムを運転することにより、安定した確実な揚水及び送水が可能になるとともに、特に固体廃棄物を含んだ水を汲み上げる際に、揚水管並びに本発明弁装置に詰まりによる故障が生じる恐れが無い効果は極めて高く、上水用の揚水、水浄化のための揚水、発電のための揚水等々に、設置場所を選ばず建設可能であり、弁装置の構造は簡単であるがそれゆえに故障が発生しない効果がある。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９６１３０９５６
【氏名又は名称】古小高 三夫
|
| 【出願日】 |
平成１０年１０月７日（１９９８．１０．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９３３７
【弁理士】
【氏名又は名称】早川 誠志
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０８８４（Ｐ２０００−１２０８８４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３００３７１ |
|