(57)【要約】      （修正有）【課題】収集率が高く、洗浄の手間を削減し、稼働率が高く、簡単な構造で多様な分離体材料を多様な形状と大きさで利用することが可能であり、設置、運用、保守が容易でエネルギー消費が少なく環境負荷の小さい経済的な分離収集装置を提供する。【解決手段】被分離体から受ける力に応じて、分離する手段が変位する手段を設け、分離する手段が被分離体から受ける力を減少させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と固体あるいは固体と固体の混合物からなる被分離体を、液体と固体あるいは粒径の異なる固体と固体とに分離し、分離された液体あるいは固体を収集することができる分離収集装置であって、
被分離体を落下させる手段と、
落下された被分離体から、個体と液体あるいは粒径の異なる固体と固体とに分離する手段と、
被分離体を落下させる手段に対する、分離する手段の相対位置を、分離する手段が被分離体から受ける力に応じて変位させる手段と、
分離する手段を通過した被分離体の落下方向を偏向させる手段と、
偏向された被分離体を収集する手段を有すること、
を特徴とする分離収集装置。
【請求項２】
分離する手段を構成する分離体と分離体の間に、板状の部材を挿入することを特徴とする請求項１記載の分離収集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体と固体あるいは固体と固体の混合物からなる被分離体を、部材間の間隙によって液体と固体あるいは粒径の異なる固体と固体とに分離し、分離された液体あるいは固体を収集することのできる分離収集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、液体と固体あるいは固体と固体の混合物からなる被分離体を、部材間の間隙によって液体と固体あるいは粒径の異なる固体と固体とに分離し、分離された液体あるいは固体を収集することのできる分離収集装置に係り、例えば河川や渓流のダムに設置され、流水から塵芥を分離するスクリーンに、岩石や流木等が落下衝突しても、スクリーンが自動的にダム内に引き込み、スクリーンの損傷を防止する機構を備えた、分離収集装置に関するものである。
【０００３】
特許文献１には、用水路の落差工に回転分離スクリーンを設置した例が開示されている。
しかし、この設置形態は、用水路の様に上流の取水工で大型の塵芥が取り除かれている流水では、岩石や流木による装置への損傷は発生しないため有効に機能するが、河川や渓流のダムに設置する用途では、大水の際に流下する岩石や流木が回転分離スクリーンに衝突し大きな損傷を与えるという問題がある。
【０００４】
また特許文献２には、砂防ダムの水通しの下流側に、可変チロリアン式取水装置を設置し、詰まりや損傷を回避する例が開示されている。
【０００５】
しかし、この装置は、変形させるために動力が必要であり、塵芥による詰まり状況を常時監視する必要があり、秋に大量の落ち葉が発生する際は、清掃のために頻繁に変形させなければならないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2013-117129号公報
【特許文献２】特開2012-26167号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、目詰まりが無く、被分離体の収集率が大きく、洗浄の手間を削減し、稼働率が高く、簡単な構造で多様な分離体材料の利用が可能であり、設置、運用、保守が容易でエネルギー消費が少なく環境負荷の小さい経済的な分離収集設備を提供することにある。
【０００８】
本発明は、
（１）液体と固体あるいは固体と固体の混合物からなる被分離体を、液体と固体あるいは粒径の異なる固体と固体とに分離し、分離された液体あるいは固体を収集することができる分離収集装置であって、
被分離体を落下させる手段と、
落下された被分離体から、個体と液体あるいは粒径の異なる固体と固体とに分離する手段と、
被分離体を落下させる手段に対する、分離する手段の相対位置を、分離する手段が被分離体から受ける力に応じて変位させる手段と、
分離する手段を通過した被分離体の落下方向を偏向させる手段と、
偏向された被分離体を収集する手段を有すること、
を特徴とする分離収集装置
である。
（２）分離する手段を構成する分離体と分離体の間に、板状の部材を挿入することを特徴とする請求項１記載の分離収集装置。
分離収集装置とは、液体と固体あるいは固体と固体の混合物からなる被分離体を、液体と固体あるいは粒径の異なる固体と固体とに分離するための分離装置の一種である。
【０００９】
本発明の分離収集装置の第一の実施形態である、被分離体を流下させる手段として渓流に施工したダム、分離する手段として回転分離スクリーンおよびバースクリーン、被分離体から受ける力に応じて変位させる手段としてスプリング、被分離体の方向を偏向させる手段として、分離する手段に取り付けた偏向板、被分離体を収集し装置外に流出させる手段として水路、を使用した構成に関して図を用いて説明する。回転分離スクリーンは、特許文献１の請求項１の回転分離スクリーンであり、その動作説明は省略する。
【００１０】
以下の各図において、Uは分離する手段への水流、Pは分離する手段を通過した水流、Tは分離する手段を通過できない塵芥を含む水流、Dは分離する手段下部を通過した水流、Lは下流への水流、Sは小さな塵芥、Hは大きな塵芥を示す。
【００１１】
まず、本発明の分離収集装置の設置形態と構成について概説する。
図１は、本発明の分離収集装置１を、渓流に設置した模式図であり、被分離体である水流Uを落下させる手段はダム２、分離する手段は回転分離スクリーン３、変位させる手段はスプリング８、偏向させる手段は偏向板９、収集する手段は樋１０である。水流Uによって回転分離スクリーンが回転し、取水の障害となる落ち葉、枝、雑草、ゴミ、砂利、生物等の塵芥を分離し、除塵した水を得るための形態である。ここで得られた水は、小水力発電や養殖池等に利用することができる。
【００１２】
水流Uにより回転分離スクリーン３は側面図にて左回りに回転する。水流Uに含まれる塵芥の内、環状部材４上部で分離される小さな塵芥Sは、環状部材の回転と共に運搬された後、水流Tに分離され、水流Lと共に下流に放流される。また、環状部材４上部を通過した水と塵芥は、回転分離スクリーン３内部を通過して水流Dとなり、偏向板９を通過して樋１０に集められる。
【００１３】
回転分離スクリーン３の側板５は、軸６とダム２に取り付けられた軸受７により、軸６回りに変位可能であり、回転分離スクリーンが被分離体から受ける力に応じてスプリング８が伸縮し、側板５の位置が決定される構造である。
【００１４】
図３は、分離する手段にバースクリーンを用いた実施例の模式図である。水流Uに小さな塵芥Sが含まれる場合は、バースクリーン１１は変位が小さく、水流Dは偏向板９により樋１０に導かれる。
【００１５】
正面図に示すように、バースクリーンの組を分割し、それぞれに偏向板９を取りつけ、バースクリーンの組が独立して変位できる構成も可能である。
【００１６】
塵埃がバースクリーンに挟まる確率を低下させると同時にその除去を容易とするため、塵芥が流入する側の厚さよりも、塵芥が流出する側の厚さが薄いことが望ましい。また、開口率を増加させるため、そして、塵埃がバースクリーンに挟まる確率を低下させると同時にその除去を容易とするため、バースクリーンの水流が通過する方向の長さ、および水流が通過する方向と直角方向の厚さは、小さいことが望ましい。
【００１７】
バースクリーンに用いる材料としては、耐水性、耐候性、耐磨耗性を有するものが好ましく、例えば、鋼、チタン、ステンレス等の金属、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、フッ化炭素樹脂、有機弾性体等の高分子材料、ガラス、セラミクス等の無機材料、等を用いることができる。また、自然材料として杉、檜、竹等の木材、さらに、耐熱性、耐蝕性、耐
性、耐放射線性等を有する、例えば、ニッケル合金、クロムモリブデン鋼、等を用いることもできる。
【００１８】
バースクリーン間の間隙は、通過させる物体の大きさに応じて１μｍから１ｍまでが好ましい。１μｍ未満の間隙は、加工費用が増大するので好ましくない。産業上用いられる間隙として、微小中空体の分級には、およそ１μｍから１００μｍであり、電子部品用の半田ボールの分級には、およそ１０μｍから１ｍｍであり、小水力発電や養魚場における落ち葉や枝等の除塵には、およそ５ｍｍから１５ｍｍであり、砂、砂利、岩石あるいは再利用資源の分別には、およそ１ｍｍから１ｍである。
【００１９】
図５は、分離する手段にバースクリーンを用い、収集する手段に有機弾性体１２を用い、有機弾性体１２の一端をバースクリーン１１に取りつけた実施例の模式図である。水流Uに小さな塵芥Sが含まれる場合は、バースクリーン１１は変位が小さく、水流Dは偏向板９により有機弾性体１２に導かれる。
【００２０】
有機弾性体を用いた収集する手段は、本発明をチロルII型式あるいはバックストリーム形式の渓流取水に適用する場合に、分離する手段が変位しても、除塵されていない流水を取水しない効果がある。
【００２１】
次に、大雨により水流Uが増水し、大きな岩石や流木が含まれる場合の本発明の動作を、図２、図４、図６を用いて説明する。
【００２２】
図２は、水流Uに大きな塵芥Hが含まれ、これが落下して回転分離スクリーン３に衝突した際の模式図である。大きな塵芥Hが、回転分離スクリーン３に衝突すると、塵芥Hの重量の分力が回転分離スクリーン３に加わり、この力によりスプリング８が縮み、側板５と共に回転分離スクリーン３は軸６回りにダム２の中に変位する。これにより、大きな塵芥Hから受ける重力の分力はより小さくなり、回転分離スクリーン３が損傷する確率が低下する。
【００２３】
図４は、水流Uに大きな塵芥Hが含まれ、これが落下してバースクリーン１１に衝突した際の模式図である。大きな塵芥Hが、バースクリーン１１に衝突すると、塵芥Hの重量の分力がバースクリーン１１に加わり、この力によりスプリング８が縮み、バースクリーン１１は軸６回りにダム２の中に変位する。これにより、大きな塵芥Hから受ける重力の分力はより小さくなり、バースクリーン１１が損傷する確率が低下する。
【００２４】
図６は、水流Uに大きな塵芥Hが含まれ、これが落下してバースクリーン１１に衝突した際の模式図である。大きな塵芥Hが、バースクリーン１１に衝突すると、塵芥Hの重量の分力がバースクリーン１１に加わり、この力によりスプリング８が縮み、バースクリーン１１は軸６回りにダム２の中に変位し、有機弾性体１２は変形する。これにより、大きな塵芥Hから受ける重力の分力はより小さくなり、バースクリーン１１が損傷する確率が低下する。
【００２５】
分離する手段が変位することにより、大きな塵芥から受ける応力を減少させることができるため、分離する手段の分離体の幅を薄くすることが可能となり、被分離体の収集率を向上させることが可能となる。
【００２６】
また、構造が簡単でダム２の下部に容易に設置できるため、分離する手段が閉塞しても、分離する手段の上部を流水は流れることができるため、水路を溢れさせないという効果がある。さらに、ダム２の下流に設置できる効果として、ダム２の上流の水位を変化させないという効果がある。
【００２７】
分離する手段を変位させる力は被分離体に限るものではなく、例えば、電気モーターによって分離する手段を変位させても良い。また、分離する手段を変位させる手段は、スプリングに限るものではない。
【００２８】
以上、本発明によって、簡単な構造で多様な分離体材料の利用が可能であり、分離体の幅を薄くすることが可能となって被分離体の収集率が向上し、洗浄の手間を削減し、稼働率が高く、設置、運用、保守が容易でエネルギー消費が少なく環境負荷の小さい経済的な分離収集装置を提供することが可能となった。
【００２９】
次に、本発明の分離収集装置の第二の実施形態である、分離する手段を構成する分離体と分離体の間に、板状の部材を挿入する構造について、図７、図８を用いて説明する。
【００３０】
図７は図６の構成に、分離体と分離体の間に挿入する板状の部材１３と板状の部材１３を支持する弾性体１４を追加した構成である。
【００３１】
大雨により水流Uが増水し、大きな岩石や流木が含まれる場合の本発明の動作を、図８を用いて説明する。図８は、水流Uに大きな塵芥Hが含まれ、これが落下してバースクリーン１１に衝突した際の模式図である。大きな塵芥Hが、バースクリーン１１に衝突すると、塵芥Hの重量の分力がバースクリーン１１に加わり、この力によりスプリング８が縮み、バースクリーン１１は軸６回りにダム２の中に変位する。これにより、バースクリーンの間隙が板状の部材１３により占められ、間隙に詰まっている塵芥が排除される。
【００３２】
第二の実施形態における分離体と分離体の間に挿入する板状の部材に用いる材料は、第一の実施形態で用いられる材料から選択できる。
【００３３】
図７、図８における、板状の部材１３の支持は弾性体に限るものではなく、例えば、電気モーターによって板状の部材１３を変位させても良い。
【００３４】
本発明の分離収集装置は、被分離体の収集率が大きく、長期運転が可能であり、省力化、省人化ができる。また、分離体の形状および支持手段が簡便なため、多様な分離体材料を多様な大きさで使用することができる。さらに、装置構造が簡単なため、製造、設置および運用が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の分離収集装置の第一の実施形態において、分離する手段に回転分離スクリーンを使用し、渓流へ設置した形態を示す正面図と側面図。
【図２】図１の形態に、大きな塵芥が落下した際の側面図。
【図３】本発明の分離収集装置の第一の実施形態において、分離する手段にバースクリーンを使用し、渓流へ設置した形態を示す正面図と側面図。
【図４】図３の形態に、大きな塵芥が落下した際の側面図。
【図５】本発明の分離収集装置の第一の実施形態において、収集する手段に有機弾性体１２を用い、有機弾性体１２の一端をバースクリーン１１に取りつけた形態を示す側面図。
【図６】図５の形態に、大きな塵芥が落下した際の側面図。
【図７】本発明の回転分離スクリーンの第二の実施形態の側面図。
【図８】図７の形態に、大きな塵芥が落下した際の側面図。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１に、本発明の分離収集装置を、渓流に設置した実施例を示す。
図１は、本発明の分離収集装置１を、渓流に設置した模式図であり、被分離体である水流Uを落下させる手段はダム２、分離する手段は回転分離スクリーン３、変位させる手段はスプリング８、偏向させる手段は偏向板９、収集する手段は樋１０である。水流Uによって回転分離スクリーンが回転し、取水の障害となる落ち葉、枝、雑草、ゴミ、砂利、生物等の塵芥を分離し、除塵した水を得るための形態である。大雨により水流Uが増水し、大きな岩石や流木が含まれる場合、これら被分離体の重量により分離する手段の位置が変位することにより、大きな塵芥から受ける応力を減少させることができるため、分離する手段の分離体の幅を薄くすることが可能となり、被分離体の収集率を向上させることが可能となる。ここで得られた水は、小水力発電や養殖池等に利用することができる。
【００３７】
図７に、本発明の分離収集装置で、分離する手段を構成する分離体と分離体の間に、板状の部材を挿入した実施例を示す。
図７は図６の構成に、分離体と分離体の間に挿入する板状の部材１３と板状の部材１３を支持する弾性体１４を追加した構成である。大雨により水流Uが増水し、大きな岩石や流木が含まれる場合、これら被分離体の重量によりバースクリーン１１が変位し、バースクリーンの間隙が板状の部材１３により占められ、間隙に詰まっている塵芥が排除される。
本発明の分離収集装置は、多様な分離体材料および多様な被分離体に適用可能であり、構造が簡便でスクリーンの目詰まりを防止し稼動率が良いという特性を有していることから、多種多様な除塵装置や分離装置の用途に広く好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３８】
U  分離する手段への水流
T  分離する手段を通過できない塵芥を含む水流
P  分離する手段を通過した水流
D  分離する手段下部を通過した水流
L  下流への水流
S  小さな塵芥
H  大きな塵芥
1  分離収集装置
2  ダム」
3  回転分離スクリーン
4  環状部材
5  側板
6  軸
7  軸受
8  弾性体
9  偏向板
10  樋
11  バースクリーン
12  有機弾性体
13  板状の部材
14  弾性体
【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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