(57)【要約】【課題】低コストで設置、運用が可能な下水熱利用システムを提供する。【解決手段】固定スクリーン２１は、下水引出口２ａと対向して設けられた複数条の間隙２２を備える。可動スクリーン３１は、固定スクリーン２１の１の間隙２２に挿入される複数のレーキ３３を一方向に並べて配置したレーキ集合体３２を、固定スクリーン２１の各隙間２２に対応した間隔をおいて積層した構造を有する。可動スクリーン３１は、レーキ集合体３２の積層方向に沿って設けられた貫通孔３５を備える。貫通孔３５には、偏心軸３６が配置される。偏心軸３６は、カム部３８、および当該カム部３８を偏心回転させる回転軸３７を備え、回転軸３７が貫通孔３５と平行な状態、かつカム部３８が貫通孔３５の内側面に当接する状態で貫通孔３５に挿入される。偏心軸３６の回転軸３７は駆動手段４１により回転駆動される。【選択図】図２
2014001503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱利用のために下水管路内から下水を引き出す下水引出口に配置されるスクリーン装置であって、
複数条の間隙が前記下水引出口と対向して設けられた固定スクリーンと、
前記固定スクリーンの１の間隙に挿入される複数のレーキを一方向に並べて配置したレーキ集合体が、前記固定スクリーンの各間隙に対応した間隔をおいて積層された可動スクリーンと、
前記レーキ集合体の積層方向に沿って前記可動スクリーンに設けられた貫通孔と、
カム部および前記カム部を偏心回転させる回転軸を備え、前記回転軸が前記貫通孔と平行な状態、かつ前記カム部が前記貫通孔の内側面に当接する状態で、前記貫通孔に挿入される偏心軸と、
前記偏心軸の回転軸を回転駆動する駆動手段と、
を備える、スクリーン装置。
【請求項２】
前記偏心軸の回転軸の回転に伴って前記レーキ集合体の１のレーキが移動する過程において、前記１のレーキと当該レーキに隣接するレーキとを連結する、前記レーキ集合体の基端部が、前記固定スクリーンに対して前記偏心軸側に常に位置する、請求項１記載のスクリーン装置。
【請求項３】
前記固定スクリーンの１の間隙において、前記レーキ集合体の１のレーキが前記偏心軸の回転軸の回転に伴って移動する範囲と、当該レーキに隣接するレーキが前記偏心軸の回転軸の回転に伴って移動する範囲とが重なりを有する、請求項１または２記載のスクリーン装置。
【請求項４】
前記固定スクリーンの複数条の間隙が前記下水管路内の下水流に沿って配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載のスクリーン装置。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれか１項に記載のスクリーン装置と、
前記スクリーン装置を介して下水管路内の下水を引き出す下水引出路と、
前記下水引出路により引き出した下水と熱交換する熱交換部と、
前記熱交換部において熱交換がなされた下水を前記下水管路内に排出する排出路と、
を備える、下水熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水熱を利用する熱利用システムに関し、特に、下水管路内に設置したスクリーン装置を介して夾雑物が少ない下水を取水する下水熱利用システムおよび当該システムに好適なスクリーン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートポンプを利用した空調が実用化されて広く利用されるようになっており、その熱源として下水熱が注目されている。下水熱は、年間を通じた温度変化が大気の温度変化よりも小さいという特徴を有しており、特に、下水管路系が発達している都市部では極めて有望な熱源といえる。
【０００３】
下水熱を利用するシステムとして、例えば、下水管路から下水を引き出して採熱等をした後、当該下水を下水管路に戻す下水熱利用システムが海外において実用化されている。ドイツにおいて実用化されている下水熱利用システムの概略構成図を図８に示す。なお、当該下水熱利用システムは文献公知発明ではないため、記載すべき先行技術文献はない。
【０００４】
図８に示すように、この下水熱利用システム１００は、下水管路１０１から下水を引き出すための下水引出管１０２、下水を蓄積するピット１０３、下水を使用して熱交換する熱交換器１０４、熱交換した下水を下水管路１０１に戻す下水戻し管１０５を備える。下水引出管１０２のピット１０３側端部にはスクリーン装置１１１が配置されている。下水引出管１０２を通じて引き出された下水中の夾雑物（固形物等）がスクリーン装置１１１において分離され、夾雑物が除去された下水がピット１０３内に導入される。ピット１０３内の下水はポンプ１０７により引き上げられ、熱媒供給管１０６を通じて熱交換器１０４に導入される。熱交換器１０４を通過した下水は下水戻し管１０５を通じて下水管路１０１に戻される。下水戻し管１０５は下水管路１０１に接続されており、熱交換器１０４を通過した下水は下水戻し管１０５内を自然流下して下水管路１０１に到達する。なお、図８では、下水管路１０１に設けられたマンホール１０１ａの底部に下水引出管１０２が接続され、マンホール１０１ａの上部に下水戻し管１０５が接続されている。下水流は紙面に垂直な方向（例えば、手前から奥に向けて）に流れている。また、図８中に示す下水管１０１ｂは、マンホール１０１ａに露出する奥側の下水管の開放端である。
【０００５】
また、この下水熱利用システム１００は、スクリーン装置１１１において下水から分離された夾雑物を下水管路１０１へ戻すための夾雑物搬送部１２１を備える。夾雑物搬送部１２１は、夾雑物保持部１２２と、当該夾雑物保持部１２２をスクリーン装置１１１と下水戻し管１０５とにわたって移動させる昇降機構１２３とで構成される。この従来例では、下水戻し管１０５の途中に、夾雑物搬送部１２１により夾雑物が搬入される夾雑物搬入口１０５ｃが設けられている。なお、以下では、夾雑物搬入口１０５ｃより上流側の下水戻し管１０５を上流側下水戻し管１０５ａ、夾雑物搬入口１０５ｃより下流側の下水戻し管１０５を下流側下水戻し管１０５ｂという。
【０００６】
以上の下水熱利用システム１００では、スクリーン装置１１１において下水から分離された夾雑物は、図示しない移送機によりスクリーン装置１１１に隣接する位置にある夾雑物保持部１２２に搬入される。夾雑物が搬入された夾雑物保持部１２２は昇降機構１２３により下水戻し管１０５まで移動する。下水戻し管１０５に到達した夾雑物保持部１２２は、例えば、天地を反転させることで内部の夾雑物を下水戻し管１０５の夾雑物搬入口１０５ｃへ投入する。夾雑物搬入口１０５ｃに投入された夾雑物は、熱交換器１０４を通過して上流側下水戻し管１０５ａ内を流れてくる下水とともに、下流側下水戻し管１０５ｂを通じて下水管路１０１へ搬送される。
【０００７】
一方、下水等から夾雑物を分離するスクリーン装置として、例えば、下水処理場等の水路に設置されるスクリーン装置が知られている（例えば、特許文献１〜４等）。特許文献１は、スクリーンの各隙間に配置したレーキ(爪)を、モータの回転運動をリンク機構により水平運動に変換して水平駆動し、スクリーンの目詰まりを排除する除塵装置を開示している。また、特許文献２は、無端チェーンに複数のレーキを固定し、チェーンの旋回駆動により駆動される複数のレーキを順次通過させることで、スクリーンの目詰まりを排除する横型バースクリーン装置を開示している。特許文献３は、スクリーンの各隙間に配置した円盤を、当該円盤の中心と異なる回転軸周りに回転駆動し、スクリーンの目詰まりを排除するスクリーン付固液分離装置を開示している。特許文献４は、スクリーンの各隙間に、回転軸周りに円運動する複数のレーキを順次通過させることで、スクリーンの目詰まりを排除する夾雑物収集装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９９７５５号公報
【特許文献２】特開２００５−０３６４２３号公報
【特許文献３】特開昭５９−１０９２１０号公報
【特許文献４】特開平１１−３２４１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図８に示す従来技術では、連続的な運用のために、下水管路１０１から引き出した下水から夾雑物を分離して分離した夾雑物を下水管路１０１に戻す機構である夾雑物搬送部１２１を設けることが必須である。そのため、当該夾雑物搬送部１２１を設置するスペースを確保すること、および当該夾雑物搬送部１２１を設置するための相応のコストが必要になる。
【００１０】
例えば、下水引出管１０２の下水管路１０１側の端部にスクリーン装置を設置し、下水管路１０１から夾雑物を含まない下水を引き出すことができれば、夾雑物搬送部１２１のような夾雑物を下水管路１０１に戻す機構を設ける必要はない。このようなスクリーン装置には以下の条件を満足することが求められる。（１）下水の流れを極力阻害しないために設置に要するスペースが小さいこと。（２）夾雑物が多量に含まれる機械動作環境としては極めて劣悪な下水管路内において必要最小限の保守管理により安定して長期間稼働ができる高い信頼性を有すること。（３）目詰まりすることなく安定した引出流量を確保できること。
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献１〜４が開示するような従来のスクリーン装置は、これらの条件を十分に満足できるものではない。例えば、特許文献１、２が開示するスクリーン装置は構造が複雑であるため、劣悪な環境下において安定した長期間の稼働を期待することはできない。すなわち、上記条件（２）を満足することができない。また、特許文献３、４が開示するスクリーン装置は、円盤あるいはレーキが円運動できるだけのスペースを下水管路内に確保する必要があるため、上記条件（１）を満足することができない。
【００１２】
本発明はこのような従来技術の課題を鑑みてなされたものであって、上述の各条件をすべて満足するスクリーン装置を提供することを目的とする。また、当該スクリーン装置を使用することにより、低コストで設置、運用が可能な下水熱利用システム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】
【００１３】
上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。すなわち、本発明は、熱利用のために下水管路内から下水を引き出す下水引出口に配置されるスクリーン装置であって、固定スクリーンと可動スクリーンとを備える。固定スクリーンは、下水引出口と対向して設けられた複数条の間隙を備える。可動スクリーンは、固定スクリーンの１の間隙に挿入される複数のレーキを一方向に並べて配置したレーキ集合体を、固定スクリーンの各隙間に対応した間隔をおいて積層した構造を有する。当該可動スクリーンはレーキ集合体の積層方向に沿って設けられた貫通孔を備える。当該貫通孔には、偏心軸が配置される。偏心軸は、カム部および当該カム部を偏心回転させる回転軸を備え、回転軸が貫通孔と平行な状態、かつカム部が貫通孔の内側面に当接する状態で貫通孔に挿入される。また、このスクリーン装置は偏心軸の回転軸を回転駆動する駆動手段を備える。なお、固定スクリーンの複数条の間隙は下水管路内の下水流に沿って配置されることが好ましい。
【００１４】
このスクリーン装置は、部品点数が極めて少なく、可動部も極めて少ないため、夾雑物が多量に含まれる機械動作環境としては極めて劣悪な下水管路内であっても安定して稼働させることができる。その結果、長期間にわたって固定スクリーンの目詰まりを防止することができる。また、可動部の移動に必要なスペースも小さく、下水管路内で設置に必要なスペースも小さい。そのため、下水の流れを大きく阻害することなく下水管路内に設置することができる。
【００１５】
このスクリーン装置では、偏心軸の回転に伴ってレーキ集合体の１のレーキが移動する過程において、１のレーキと当該レーキに隣接するレーキとを連結するレーキ集合体の基端部が固定スクリーンに対して偏心軸側に常に位置する構成を採用することができる。この構成によれば、下水管路から下水を引き出す経路を常に確保することができる。
【００１６】
また、上述のスクリーン装置は、固定スクリーンの１の間隙において、レーキ集合体の１のレーキが偏心軸の回転に伴って移動する範囲と、当該レーキに隣接するレーキが回転軸の回転に伴って移動する範囲とが重なりを有する構成を採用することができる。この構成により、固定スクリーンの全範囲にわたって確実に目詰まりを防止することができる。
【００１７】
一方、他の観点では、本発明は、上述のスクリーン装置を備える下水熱利用システムを提供することができる。すなわち、本発明に係る下水熱利用システムは、上述のスクリーン装置を介して下水管路内の下水を引き出す下水引出路と、当該下水引出路により引き出した下水と熱交換する熱交換部と、当該熱交換部において熱交換がなされた下水を下水管路内に排出する排出路とを備える。
【００１８】
この下水熱利用システムでは、スクリーン装置を下水管内に配置することが可能であるため、従来のような夾雑物を下水管内に戻す機構が不要になる。その結果、下水熱利用システムを低コストで提供することが可能になる。また、この下水熱利用システムは、スクリーン装置の可動部が極めて少ないため、必要最小限の保守管理でスクリーン装置を長期間稼働させることが可能になる。その結果、下水熱利用システムの運用コストを低減することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、設置コストおよび運用コストを従来に比べて著しく低減した下水熱利用システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態における下水熱利用システムの全体構成を示す概略構成図
【図２】本発明の一実施形態におけるスクリーン装置を示す概略図
【図３】本発明の一実施形態における可動スクリーンを示す概略図
【図４】本発明の一実施形態における駆動力の伝達機構の一例を示す模式図
【図５】本発明の一実施形態における偏心軸の運動を示す説明図
【図６】本発明の一実施形態における可動スクリーンの運動を示す説明図
【図７】本発明の一実施形態における可動スクリーンの運動を示す説明図
【図８】従来の下水熱利用システムの全体構成を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。以下では、下水管路に設けられたマンホールにおいて下水を下水流に対して横方向に引き出して熱源として利用する下水熱利用システムとして本発明を具体化する。
【００２２】
図１は、本実施形態における下水熱利用システム１０の全体構成を示す概略構成図である。図１に示すように、この下水熱利用システム１０は、下水引出路２、熱交換部４、下水戻し路５（排出路）およびスクリーン装置１１を備え、下水管路１に設けられたマンホール１ａから下水を引き出して熱源として利用する。なお、図１は、下水流に対して垂直な断面を示しており、図中に示す下水管１ｂは、マンホール１ａに露出する奥側の下水管の開放端である。また、この例では、下水はマンホール１ａから奥の下水管１ｂに向かって（すなわち、紙面の手前から奥に向かって）流れている。
【００２３】
下水引出路２は、下水管路１から下水を引き出す管路であり、下水管路１に設けられたマンホール１ａに接続されている。マンホール１ａにおける下水引出路２の接続位置は、下水管路１における下水の流下方向と垂直な方向に位置するマンホール１ａ側壁の底部近傍である。下水引出路２は、下水引出路２内を下水がマンホール１ａ側から他端側へ自然流下する状態で設置される。また、図１に示すように、下水引出路２が接続されたマンホール１ａ側壁には、下水から夾雑物を分離するスクリーン装置１１が設置されており、スクリーン装置１１を通過した下水が下水引出路２に流入する。スクリーン装置１１の構成については後述する。
【００２４】
下水引出路２によって導出された下水は、熱交換器を備える熱交換部４において熱媒として使用される。下水熱利用システム１０では、下水引出路２から引き出された下水は、一旦、ピット３に蓄積され、ピット３内に蓄積された下水が熱交換部４に導入される。この例では、熱交換部４は地上に設置されているが、熱交換部４の設置位置は特に限定されない。また、熱交換部４の熱交換器は下水を熱媒として利用する構成であればよい。当該熱交換器には公知の任意の方式を採用することができる。
【００２５】
図１に示すように、ピット３は、マンホール１ａの底１ｃよりも低い位置に設けられた底３ｃを有する。当該底３ｃよりも所定高さ上方のピット３側壁に、下水引出路２の他端が接続されている。ピット３には、ピット３内に蓄積された下水を熱交換部４へ送出するポンプ７が設置されている。ポンプ７と熱交換部４との間は熱媒供給管６によって接続されており、熱媒供給管６内を輸送された下水が熱媒として熱交換部４の熱交換器に導入される。
【００２６】
熱交換部４において熱交換に供された下水は、下水戻し路５を通じて下水管路１に排出される。下水戻し路５は、熱交換部４を通過した下水を下水管路へ排出する管路であり、本実施形態では、下水戻し路５はマンホール１ａに接続されている。熱交換部４を通過した下水は、下水戻し路５内を自然流下して下水管路１に到達する。特に限定されないが、この例では、ピット３内部に下水戻し路５の一部が配設されるとともに、ピット３からマンホール１ａまでの間では、下水引出路２の上方に下水引出路２に沿って下水戻し路５が配設されている。
【００２７】
また、下水戻し路５のマンホール１ａ側の端部は、スクリーン装置１１よりも下水流の下流側へ延出されており、例えば、下水管１ｂの近傍あるいは下水管１ｂ内に下水戻し路５の開放端が配置される。この構成により、熱利用後に下水戻し路５を通じて下水管路１に戻された下水が、再度、スクリーン装置１１を通じて下水引出路２に流入することを防止している。このような再流入を防止する構成としては、下水戻し路５のマンホール１ａ側の開放端に、例えば、下水戻し路５から放出された下水が衝突し、当該下水を下水管路１の下流側へ跳ね返す邪魔板を設ける構成を採用することもできる。
【００２８】
この下水熱利用システム１０では、夾雑物が少ない下水を下水管路１から引き出すことができる。そのため、従来技術における夾雑物搬送部１２１のような、夾雑物を下水管路へ戻す機構が不要になる。したがって、夾雑物搬送部１２１を設置するスペースや夾雑物搬送部１２１を設置するためのコストが不要になる。
【００２９】
続いて、マンホール１ａ内に配置されるスクリーン装置１１の構成について説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、スクリーン装置１１の概略構成を示す図である。図２（ａ）は、下水引出路２の接続部と対向するマンホール１ａ内から見たスクリーン装置１１を示す図（以下、適宜、正面視という。）であり、図２（ｂ）は、上方から見たスクリーン装置１１を示す図（以下、適宜、平面視という。）であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、図２（ｂ）では、スクリーン装置１１の外形および、後述する固定スクリーン２１、可動スクリーン３１のみを示している。また、図２（ｃ）では、モータ等の内部構造の図示を適宜省略している。
【００３０】
図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、マンホール１ａは平面視において円形状の断面形状を有し、下水引出路２は、マンホール１ａの底部近傍において、下水管路１の下水流下方向と直交する方向の側壁に接続されている。ここでは、図２（ｃ）に示すように、マンホール１ａの側壁に露出する下水引出路２の開放端２ａ（以下、下水引出口２ａという。）における下水引出路２の内周面の最も低い位置は、マンホール底１ｃの上面と面一になっている。
【００３１】
スクリーン装置１１は、下水引出口２ａと対向する位置に設置されている。図２（ｂ）に示すように、スクリーン装置１１は、平面視において、マンホール１ａの内周面に整合する円弧と当該円弧の両端を結ぶ弦とで構成される弓型の外形を有しており、当該弦に対応する面が下水管路１の下水の流下方向と平行に配置されている。なお、図２（ｂ）では、下水の流下方向を矢印で示している。
【００３２】
スクリーン装置１１は、図２（ａ）、図２（ｃ）に示すように、固定スクリーン２１と可動スクリーン３１とを備え、固定スクリーン２１および可動スクリーン３１の上方に可動スクリーン３１を駆動する防水型のモータ４１を備える。モータ４１の周囲は、防水壁（防水シート）５１で囲まれており、下水管路１を流れる下水とモータ４１との直接接触が抑制されている。
【００３３】
固定スクリーン２１は、下水引出口２ａと対向する位置に下水管路１内の下水流に沿う複数条の間隙２２を備え、上述の弦に対応する面を構成している。当該間隙２２を下水が通過することにより下水から夾雑物が分離される。また、分離された夾雑物は下水管路１を流れる下水流の作用、あるいは後述の可動スクリーン３１の運動の作用により、下水管路１の下流側へ流されていく。
【００３４】
特に限定されないが、本実施形態では、固定スクリーン２１は、ステンレスからなる複数の断面矩形状の棒状体２３を十数ｍｍ程度の間隔をおいて鉛直方向に沿って配列した構造を有している。各棒状体２３は水平かつ下水管路１を流れる下水流と平行に配置されており、長手方向の両端部において平板状の連結部材２４により一体的に支持されることで、正面視矩形状の固定スクリーン２１が構成されている。図２（ａ）では、太線で示した部分が間隙２２に相当する。なお、図２（ａ）および図２（ｃ）に示すように、固定スクリーン２１の最も下方の間隙２２は、マンホール底１ｃから数十ｍｍの高さに配置されている。これにより、自重によりマンホール底１ｃ近傍を多く流れる傾向にある夾雑物が下水の流れに伴って間隙２２へ侵入することを抑制している。
【００３５】
可動スクリーン３１は、下水引出路２側から固定スクリーン２１の間隙２２に挿入される複数のレーキを備え、固定スクリーン２１に対して移動可能に設けられる。可動スクリーン３１の概略構造を図３に示す。図３（ａ）は可動スクリーン３１の斜視図である。また、図３（ｂ）および図３（ｃ）は可動スクリーン３１の要部横断面図である。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、可動スクリーン３１は複数のレーキ集合体３２を備える。各レーキ集合体３２はステンレス等からなる板状の部材であり、その一端に、固定スクリーン２１の１の間隙２２に挿入される複数のレーキ３３を備える。この例では、各レーキ３３は平面視において台形形状を有し、各レーキ３３の基端側がバー状の連結部３４によって一体化されている。なお、この例では、連結部３４はレーキ集合体３２の基端部を構成している。特に限定されないが、本実施形態では、各レーキ３３および連結部３４は同一の厚さを有しており、その厚さは固定スクリーン２１の間隙２２に挿入可能な厚さに設定されている。
【００３７】
また、各レーキ集合体３２は、連結部３４の長手方向（レーキ配列方向）の両端に、厚さ方向に貫通する平面視円形状の貫通孔３５（下流側貫通孔３５ａ、上流側貫通孔３５ｂ）をそれぞれ備える。貫通孔３５には、最上位のレーキ集合体３２から最下位のレーキ集合体３２にわたって、以下で詳述する偏心軸３６（下流側偏心軸３６ａ、上流側偏心軸３６ｂ）がそれぞれ挿入される。
【００３８】
可動スクリーン３１は、上述のレーキ集合体３２が固定スクリーン２１の各隙間２２に対応した間隔、すなわち、棒状体２２の鉛直方向の幅に対応する間隔をおいて積層された構造を有する。各レーキ集合体３２の間の空間は、例えば、各レーキ集合体３２の間の一部に当該空間に対応する厚さを有するスペーサを配置することで形成することができる。この可動スクリーン３１では、各レーキ集合体３２の間において、貫通孔３５の周囲にドーナツ状のスペーサを配置することで各レーキ集合体３２の間に隙間を設けている。このようなスペーサを使用した場合、当該スペーサが配置されていない部分では、各レーキ集合体３２の間の隙間は、レーキ３３側端部と連結部３４側端部とにわたって貫通することになる。
【００３９】
図３（ｂ）は、２つのレーキ３３の間の連結部３４の部分の構造を示す横断面図である。また、図３（ｃ）は、貫通孔３５ｂを含む、２つのレーキ３３の間の連結部３４の部分の構造を示す横断面図である。
【００４０】
図３（ｃ）に示すように、各レーキ集合体３２の間にドーナツ状のスペーサ３９が配置されている。スペーサ３９と互いに隣接するレーキ集合体３２とは固着されており、一体の可動スクリーン３１を構成している。また、図３（ｂ）に示すように、スペーサが配置されていない各レーキ集合体３２の間は、レーキ３３側端部と連結部３４側端部とにわたって貫通する空間になっている。当該空間は、固定スクリーン２１の隙間２２を通過した下水が下水引出口２ａへ流れる流路になる。図３（ａ）〜図３（ｃ）に例示する可動スクリーン３１では、９枚のレーキ集合体３２がそれぞれ十数ｍｍの間隔をおいて積層されている。なお、図３（ｃ）では、最下位のレーキ集合体３２の下面には、ドーナツ状のスペーサ４０が固着されている。当該スペーサ４０の厚さを調節することで、固定スクリーン２１と可動スクリーン３１との鉛直方向の位置合わせを実現している。
【００４１】
以上のような構造を有する可動スクリーン３１は、図２（ｃ）に示すように、各レーキ３３が固定スクリーン２１の各間隙２２に挿入される状態で、固定スクリーン２１と下水引出口２ａとの間に配置される。なお、図２（ａ）、図２（ｃ）において、太線で示す部分が各レーキ集合体３２であり、図２（ａ）では、当該太線で示す部分が上述のように固定スクリーン２１の間隙２２に相当する。
【００４２】
図２（ｃ）に示すように、スクリーン装置１１は、上述の平面視弓型の外形を有する底板１２と天板１３とを備える。底板１２および天板１３は、平面視において外形が重なる状態で配置されており、当該底板１２と天板１３との間に、上記弓型の弦部分に沿って固定スクリーン２１が立設されている。
【００４３】
固定スクリーン２１から下水引出口２ａ側へ所定距離離間した底板１２および天板１３には、可動スクリーン３１の各貫通孔３５と対応する位置に軸受１４、１５がそれぞれ配置されている。すなわち、偏心軸３６の下方側の回転軸３７が底板１２上の２箇所に配置された各軸受１４に回転可能に支持され、偏心軸３６の上方側の回転軸３７は、天板１２上の２箇所に配置された各軸受１５に回転可能に支持される。軸受１４、１５は、例えば、スラスト軸受により構成することができる。
【００４４】
図２（ａ）、図２（ｃ）に示すように、スクリーン装置１１では、下流側の偏心軸３６ａの回転軸３７がモータ４１によって回転駆動される。そのため、図２（ｃ）に示すように、下流側の偏心軸３６ａの回転軸３７は天板１３を貫通する状態で軸受１５に支持されており、当該回転軸３７がギア機構４２を介してモータ４１の回転軸と連結されている。
【００４５】
ここで、偏心軸３６を使用した可動スクリーン３１の駆動について説明する。図４は、偏心軸３６の回転軸３７とモータ４１との関係を模式的に示す図である。
【００４６】
図４に示すように、偏心軸３６は、円柱状のカム部３８と、当該カム部３８の両端面にカム部３８の軸心に対して偏心して設けられた回転軸３７（３７ｔ、３７ｂ）とを備える。回転軸３７の軸心は、カム部３８の軸心と平行である。また、カム部３８の外径は、可動スクリーン３１の貫通孔３５の内径よりもわずかに小さい。
【００４７】
上述のように、偏心軸３６の下方側の回転軸３７ｂは軸受１４に支持され、上方側の回転軸３７ｔは軸受１５に支持される。回転軸３７ｔは軸受１５を貫通しており、回転軸３７ｔの端部にギア機構４２を構成するギア４２ａが固定されている。一方、モータ４１の回転軸４３の端部にもギア機構４２を構成するギア４２ｂが固定されている。ギア機構４２は、回転軸４３の回転を回転軸３７へ伝達し、偏心軸３６を回転軸３７周りに回転させる。なお、ここでは、ギア機構４２として、平行軸の２つのギア４２ａ、４２ｂからなる構造を例示しているが、平行軸に限らず、交差軸や食い違い軸の構造を採用してもよい。また、ギア数や減速比等も任意に設計することができる。
【００４８】
図３（ａ）に示すように、偏心軸３６は、回転軸３７の軸心が貫通孔３５の軸心と平行な状態で貫通孔３５に挿入される。上述のように、偏心軸３６のカム部３８の外径は、貫通孔３５の内径よりわずかに小さい。そのため、回転軸３７の軸心の位置を固定していない状態では、貫通孔３５に挿入されたカム部３８は、貫通孔３内で回転可能な状態にある。しかしながら、スクリーン装置１１では、回転軸３７は軸受１４および軸受１５によりその位置が固定されている。また、上述のように、軸受１４、１５は、可動スクリーン３１の各貫通孔３５と対応する位置、具体的には、両貫通孔３５の中心間距離と等しい間隔をおいて配置されている。このように下流側偏心軸３６ａの回転軸３７と上流側偏心軸３６ｂの回転軸３７とが、可動スクリーン３１の両貫通孔３５の中心間距離と等しい間隔で位置が固定されている構造では、一方の偏心軸３６（ここでは、下流側偏心軸３６ａ）の回転軸を回転駆動すると、各レーキ集合体３２の連結部３４の作用により、他方の偏心軸（ここでは上流側偏心軸３６ｂ）は駆動側偏心軸３６と同位相で回転する。そのため、一方の偏心軸を回転駆動することで、固定スクリーン２１に対して可動スクリーン３１を移動させることができる。
【００４９】
図５は、偏心軸３６（３６ａ）の運動を示す図である。また、図６は、図５に示す偏心軸の各状態に対応する可動スクリーン３１の運動を示す図である。なお、図５は、可動スクリーン３１を上方から見た平面図であり、固定スクリーン２１は、図６に示すように、図５中の下方に位置している。
【００５０】
図５に示すように、モータ４１が偏心軸３６ａの回転軸３７を１回転させる場合、偏心軸３６ａのカム部３８は、その位置が回転軸３７の軸心周りに回転する。ここでは、説明のため、平面視において回転軸３７の軸心から最も遠いカム部３８の外周点Ｐが、回転軸３７の軸心に対して固定スクリーン２１側にある状態（以下、状態Ａという。）を１回転の始点とする。この場合、回転軸３７が時計回りに１回転すると、点Ｐは、状態Ａから時計回りに９０度回転して回転軸３７の軸心の左方側にある状態（以下、状態Ｂという。）、状態Ｂから時計回りに９０度回転して回転軸３７の軸心の上方側にある状態（以下、状態Ｃという。）、状態Ｃから時計回りに９０度回転して回転軸３７の軸心の右方側にある状態（以下、状態Ｄという。）を経て状態Ａに戻る。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、偏心軸３６が状態Ａである場合、可動スクリーン３１は、レーキ３３が固定スクリーン２１の下水管路１側に最も突出する状態（以下、突出状態という。）にある。また、偏心軸３６が状態Ｃである場合、図６（ｃ）に示すように、可動スクリーン３１は、レーキ３３が固定スクリーン２１の下水引出口２ａ側に最も引き込まれた状態（以下、収容状態という。）にある。さらに、偏心軸３６が状態Ｂである場合、図６（ｂ）に示すように、可動スクリーン３１は固定スクリーン２１に対して最も下流側に移動し、偏心軸３６が状態Ｄである場合、図６（ｄ）に示すように、可動スクリーン３１は固定スクリーン２１に対して最も上流側に移動する。このように、偏心軸３６が回転軸３７の軸心周りに回転することで、可動スクリーン３１の各レーキ３３は、突出状態と収容状態との間を繰り返し移動する。
【００５２】
また、本実施形態では、各レーキ３３の間隔は、レーキ集合体３２の各レーキ３３が、対応する固定スクリーン２１の間隙２２の全領域を移動するように設定される。図７は、レーキ３３が移動する範囲を示す図である。図７（ａ）は、平面視において、１のレーキが移動する範囲Ｓを示している。図７（ｂ）は、平面視における１のレーキが移動する範囲と当該レーキに隣接するレーキが移動する範囲とを示している。
【００５３】
図７（ａ）に示すように、レーキ３３は、回転軸３７の回転駆動に伴って、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示す運動に対応する位置３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを順に移動する。したがって、回転軸３７の回転駆動に伴って１のレーキ３３が移動する範囲Ｓは、各位置３３ａ〜３３ｄに存在するレーキ３３の外形および各位置３３ａ〜３３ｄにおけるレーキ３３の対応する各頂点を結ぶ円が重なる範囲になる。図７（ａ）ではこの範囲の外形を実線で示している。
【００５４】
そして、本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、レーキ集合体３２の１のレーキ３３が偏心軸３６の回転軸３７の回転に伴って移動する範囲Ｓ１と、このレーキ３３に隣接するレーキが偏心軸３６の回転軸３７の回転に伴って移動する範囲Ｓ２とが、固定スクリーン２１の１の間隙２２（図７（ｂ）では、棒状態２３を示している。）において重なりＳ３を有するように各レーキ３３の間隔が設定されている。このように、各レーキ３３の間隔を可動スクリーン３１の長尺方向の移動量（すなわち、図６（ｂ）に示す状態と図６（ｄ）に示す状態との間の固定スクリーン２１に沿う方向の移動量ｗ）に基づいて重なりを有する状態に設定することで、固定スクリーン２１の間隙２２の全領域にレーキ３３を通過させることができる。その結果、固定スクリーン２１の目詰まりを確実に防止することができる。
【００５５】
加えて、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、各レーキ３３の高さｈ（レーキ３３の先端から連結部３４までの深さ）は、可動スクリーン３１が突出状態にあるときでも、各レーキ３３間の最深部Ｑが固定スクリーン２１よりも下水引出口２ａ側に位置するように設定されている。すなわち、偏心軸３６の回転軸３７の回転に伴ってレーキ集合体３２の１のレーキ３３が移動する過程において、当該１のレーキ３３と当該レーキ３３に隣接するレーキ３３とを連結する連結部３４が、固定スクリーン２１に対して偏心軸３６側に常に位置するように設定される。この構成では、可動スクリーン３１（レーキ３３）が突出状態にある場合でも固定スクリーン２１の間隙２２が閉塞されることがない。そのため、固定スクリーン２１の間隙２２および可動スクリーン３１の各レーキ集合体３２間の空間を通過した下水を常に下水引出管２に導入することができる。
【００５６】
以上説明したように、このスクリーン装置１１は可動部が極めて少なく、また、複雑なリンク機構もなく極めて単純な構成である。そのため、夾雑物が多量に含まれる機械動作環境としては極めて劣悪な下水管路内で必要最小限の保守管理で安定して長期間稼働ができる高い信頼性を確保できる。そして、長期間にわたって安定してスクリーンの目詰まりを防止できる。また、可動部の移動に必要なスペースも小さいため下水管路１内で設置に必要なスペースも小さい。
【００５７】
さらに、このようなスクリーン装置１１を適用した下水熱利用システム１０は、下水引出路２に導入される下水が夾雑物を含まないため、夾雑物を下水管に戻す機構を必要としない。そのため、下水熱利用システムを低コストで提供することが可能になる。また、この下水熱利用システム１０は、スクリーン装置１１の可動部が極めて少ないため、必要最小限の保守管理でスクリーン装置を長期間稼働させることが可能になる。その結果、下水熱利用システムの運用コストを低減することもできる。
【００５８】
なお、上述した各実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上記実施形態では、特に好ましい形態として、大きな下水引出流量を容易に確保できる、固定スクリーンの複数条の間隙を下水管路内の下水流に沿って配置した構成について説明した。しかしながら、本発明は、複数条の間隙を他の方向にすることを排除するものではない。
【００５９】
また、上記実施形態では、マンホール１ａに下水引出路２を接続する構成を説明したが、下水引出路は下水管１ｂに直接接続し、下水管１ｂ内にスクリーン装置を配置する構成であってもよい。上述のスクリーン装置は、可動部の移動に必要なスペースが小さいため、下水管内に設置しても下水の流れを大きく阻害することがない。なお、この場合、平面視、正面視の外形は、適宜、下水管に整合する形状に変更することができる。
【００６０】
さらに、スクリーン装置を下水管路に固定する方法は任意である。例えば、アンカー等を用いて、下水管路底にスクリーン装置を固定することができる。
【００６１】
加えて、上記では、下水管路を自然流下する下水をマンホールにおいて引き出す構成を説明したが、マンホール内に下水を蓄積する構成を採用してもよい。このような構成は、例えば、公知の無動力式フラッシュゲート等を、下流側下水管の開放端近傍のマンホール底に設置することで実現可能である。この構成では、下水の流量が少ない場合でも、スクリーン装置を介して下水を引き出すことが可能になる。また、マンホール内に蓄積された下水は定期的に下流側下水管へ一時に放出されるため、夾雑物がマンホール内に蓄積し続けることもない。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、設置コストおよび運用コストを従来に比べて著しく低減した下水熱利用システムを実現することができ、スクリーン装置および下水熱利用システムとして有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１  下水管路
１ａ  マンホール
１ｂ  下水管
２  下水引出管
２ａ  下水引出口
４  熱交換部
５  下水戻し路（排出路）
１０  下水熱利用システム
１１  スクリーン装置
２１  固定スクリーン
２２  間隙
２３  棒状体
３１  可動スクリーン
３２  レーキ集合体
３３  レーキ
３４  連結部（レーキ集合体基端部）
３５  貫通孔
３６  偏心軸
３７  回転軸
３８  カム部
４１  モータ（駆動手段）
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２  レーキ移動範囲
【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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【図８】
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