(57)【要約】      （修正有）【課題】浮遊物を含む液体から沈殿物と浮遊物を分離すできる流体力学的分離機を提供する。【解決手段】円筒状の外壁３と一端にある基部４と該基部の反対端にあり液体の流れから該容器内へ分離された浮遊物を含む流れを受けるための軸方向の出口開口を有する天井壁５と該容器内に液体の渦流を発生させるように前記液体を該容器内へ導入する入口手段１３とを備える分離容器を有し、該入口手段は、容器内部で入口開口と連通し且つ液体の流れを容器の外壁の内面に近接した弓形の小路に向かわせるダクトを有し、これにより容器内に浮遊する固形物と液体の渦流を容器の外壁の内側表面に近接して発生させる。【選択図】図５
2011016131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿物を含む液体の流れを処理する流体力学的分離機であって、
円筒状の外壁；
一端にある基部であって、第一次の液体から分離された沈殿物を含む流れを受けるための軸方向の出口開口を有する基部；
該基部の反対端にある天井壁；及び
該容器内に液体の渦流を発生させるように前記液体を該容器に導入するための入口手段であって、入口開口を有し、且つ前記容器内部で前記入口開口と連通しており、且つ液体の流れを該容器の外壁の内面に近接した弓形の小路に向かわせるダクトであって、これにより容器内に浮遊する固形物と液体の渦流を、該容器の該外壁の内側表面に近接して、発生させるように配置されたダクトを有する入口手段
を備える容器を有することを特徴とする分離機。
【請求項２】
前記ダクトは、前記容器の外壁の内側の垂直壁と、前記容器の周りに延びる部分通路と、前記ダクトへの下側防壁を形成する基部壁とを有する請求項１記載の分離機。
【請求項３】
前記垂直壁は前記容器の外壁に対して平行か又は略平行である請求項２記載の分離機。
【請求項４】
前記垂直壁は一端で前記外壁と交わると共に、前記外壁よりも半径の曲率が小さいため前記外壁から離れる小路に沿っている請求項２記載の分離機。
【請求項５】
前記ダクトの基部壁が前記入口開口から離れる方向へ下方に傾斜している請求項２から４のいずれか１項に記載の分離機。
【請求項６】
前記容器内への入口開口は、前記天井壁の上方の該外壁内に設けられており、前記ダクトの上方に位置して前記容器の前記天井壁内のスロットを通じて該ダクトと連通する入口チャンバーと連通している請求項１から５のいずれか１項に記載の分離機。
【請求項７】
前記入口チャンバーは、前記ダクトが前記容器の胴部内へ開口する位置を越えて出口へ向かって延びている請求項６記載の分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体力学的な渦流分離機に関し、特にグリースのような浮遊物を該浮遊物を含む液体の流れから分離するのに使用される分離機に関する。また、本発明は、廃水流中に含まれるグリットとグリースのような沈殿物と浮遊物とを互いに分離し、また、それらを含む液体の流れからそれらを分離する分離機に関する。また、ここでは流体力学的分離機用の新規な入口構造が開示される。
【背景技術】
【０００２】
流体力学的な渦流分離機は周知であり、１９５０年代及び１９６０年代になされた初期の研究成果に基づく（Design、Construction and performance of vortex overflow, Bernard Smisson, Symposium on Storm Sewage Overflow, Institution of Civil Engineers, 1967, 99-110ページ）。それらは合同下水道放水路（CSOs）として、またグリット分離機としての適用が発見された。
【０００３】
「流体力学的」分離機として知られている分離機は低エネルギー装置であり、浮遊する固形物を含む液体を円筒状の容器中で旋回させることにより、該固形物が重力で底部に沈下し、該装置内の複雑な流れのパターンによって生じる内方への掃き集め効果によって、そこから中央下部出口へ掃き集められるという原理で作動する。この装置は、液体と固体との混合物から固体の沈殿を促進させるのに適したものである。従って、このような装置は、流入する原汚水から硬いグリットを分離するための汚水処理に使用されており、結果としてグリットを除去された下水が従来の下水処理プラントに通されている。また、それらは、従来の下水処理施設の「激流放水路」の上流部として使用されており、下水処理施設が早い流れに対応できないときに、激流状態中の液体廃棄物から汚物全体を分離するのを確実とすることを目的とする。この種の「流体力学的」分離機は、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示され、特許請求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許明細書第２０８２９４１号（対応米国特許第４４５１３６６号）
【特許文献２】英国特許明細書第２１５８７４１号（対応米国特許第４７４７９６２号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既知の流体力学的分離機は可動部品のない単純な装置である。しかしながら、該装置の単純な幾何学構造は、内部の複雑な流れの構造を隠している。観察される通常の流れのパターンは、外側領域における下方への渦流と、該分離機の中央領域付近における上方への渦流とである。これらの２つの渦流の規則は分離領域で分離される。上昇流と下降流との連動は、一定しない軸の流れの動作を促す。異なる速度で動く流れが近接する領域における流体の粘着性、水流の境界層及び瞬間的な移動によって、速度勾配や渦巻き運動が生じる。これらは、第一次流に重なり、順番に固体を下方流水路（又は固体集積通路／ホッパー）へ掃き出す第二次流を生じさせる。該分離機における水力学的規則により、プラグフロータイプに近い流れの規則を持つ短絡は非常に少なくなる。
【０００６】
前述のように、流体力学的分離の原理は、これまで、液体の流れから沈殿物（すなわち重力作用下で沈殿する傾向を持つ物質）を分離するのを容易にするために使用されてきた。今、驚くべきことには、これと同じ原理が液体の流れから浮遊物を分離することに使用できる可能性があることが発見された。つまり、これは、既知の流体力学的分離機の要素を逆に作用するように配置することによって達成される。驚くべきことに、使用の際に発生した流れは浮遊する固形物を集めるように作用し、その固形物は、その浮力の結果として自然に該容器内で上昇して、該容器を通過する液体の通常の流れから離れて中央上部領域へ向かわされ、除去のために集められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明の第一の態様によれば、浮遊物を含む液体から該浮遊物を分離するため、該浮遊物を含む液体の流れを処理する流体力学的分離機であって、前記分離機は次の分離容器を有する。すなわち、分離容器は、円筒状の外壁と；該容器内に流体の渦流を発生させるように該容器内に前記液体を導入する入口手段と；一端に設けられた基部と；該基部と反対端に設けられた天井壁であって、該容器への液体の流れから分離された浮遊物を含む流れを受けるための軸方向の出口開口を有する天井壁と；該容器から第一次の液体の流れを除去する導管であって、該基部と該天井壁との間で実質的に軸上の位置で該容器の内部と連通する導管を有する、該天井壁の該軸方向の出口開口から離れた出口手段とを有する。
【０００８】
本発明の第一の態様の分離機は、更に、該容器の該外壁から離間した環状の沈下板を有してもよい。この沈下板は、該容器内の該流れを安定化するのを助け、特に外側の早い流れと内側の遅い流れとの境界を決める。該沈下板の正確な放射方向の位置は、分離機の選択されたデザインに従って最適な作動が得られるように選択され、該容器への液体の流れの起こり得る性質に依存する。通常、環状の沈下板は、該容器の軸と外壁との間の距離の約０．２から０．８倍の間で配置される。該沈下板の高さは重大ではない。該容器の高さと比べてかなり浅い実施例もあれば、かなり深い実施例もある。通常、該沈下板の高さは、少なくとも該容器内への該入口開口の高さを有し、また、通常、該入口開口と垂直方向に少なくとも部分的に重なっている。
【０００９】
また、本発明のこの態様の分離機は、該容器内部に設けられ、該外壁から離間した環状開口を該天井壁と共同して形成する流れ変更部材を備えてもよい。前述の該天井壁にある軸方向の開口は、前記環状開口の中へ開口する。該流れ変更部材本体は、その基部最上部が概ね円錐形であり、該容器の中心軸と同軸であってもよい。すなわち、該円錐体は中空でも中実でもよく、該円錐体を貫通して延びる中央開口を設けられ、その軸と同心であってもよい。言及する実施例では、該円錐体は円錐台状であり、すなわち、該基部と平行に裁断された平面を備える。
【００１０】
該天井壁は、好ましくはその中央領域で該環状開口へ向かって上方へ傾斜する。該環状開口は、好ましくは該容器の半径の約０．２から０．８倍の間の位置にあり、より好ましくは該中央垂直軸から該容器の半径の約０．４から０．６倍の位置にあるべきである。
【００１１】
該天井壁にある出口開口は、浮遊物を集めるため、該容器の上方でチャンバーと連通してもよい。このチャンバーは、浮遊物を除去できるような出口手段を有してもよい。それに代えて、該軸方向の出口開口は、浮遊物を該分離機から継続的に排出することができる適切な導管と直接連通してもよい。
【００１２】
該容器の基部は、好ましくは該容器の中心軸へ向かって下方へ傾斜している。該基部は、該容器への液体の流れから分離された浮遊物を含む流れを受けるための環状開口の中へ、軸方向の出口開口を有してもよい。この出口開口は、沈殿物が該容器から除去される際に通過する出口を備えたチャンバー又は排水槽であってもよい。
【００１３】
分離装置は、特別の特徴を有しており、浮遊物を含む液体が容器に導入され、該容器の垂直軸周りに渦を発生させたとき、発生した複合した流れのパターンは容器の中心垂直軸周りの渦流として単純化されて説明され、該渦流は外側の相対的に早い流れと内側の相対的に遅い流れとに分けられ、循環する流れは外側の比較的早い流れと内側の比較的遅い流れとの間に分割され、これら二つの領域間の分離領域は、好ましくは該環状沈下板の上端部と、該環状開口のヘリを形成する前記流れ変更部材又は胴体の端部とによって安定化される。
【００１４】
該容器内への液体の流れの大部分は前記出口手段を通って該容器から流れ出る。該液体の流れの主要部に加えて、自ら浮力のある物質もまた集められて、前記出口導管を通って除去される。前述のように、該出口手段は、該容器の天井壁にある軸方向の開口へ向かう流れから独立した液体の流れを受けるために、該容器の内部と連通する導管を有する。この導管は該容器の軸上又は軸周りに実質的に位置する場所で該容器内へ連通して、該容器内の液体が環状小路に沿って流れて、該導管の開口端によって捕捉され、該容器から該容器の外部へ、例えば実質的に垂直方向に、運び去られるようにしてもよい。
【００１５】
該入口手段は、該容器の外側で入口導管と連通する外壁にある入口開口を有してもよい。
【００１６】
一の実施例において、該入口導管は、該容器内に渦流を発生させるように液体を該容器内へ向かわせるため、該外壁に対して接線方向に向けられている。
【００１７】
他の実施例においては、該入口手段は、該容器の内部で前記入口開口と連通して、流入する液体の流れを該容器の外壁の内面に近接した弓形の小路に向かわせることにより前記渦流を発生させるように配置されたダクトを有してもよい。
【００１８】
この実施例においては、前記ダクトは、該容器の外壁の内部の垂直壁（好ましくは弓形）と、該容器の周囲に伸びる部分通路（これは、例えば、該容器の周囲の４分の１ぐらいまであってもよい）と、前記ダクトに対する下側防壁を形成する基部壁とを有してもよい。このように、互いに、前記弓形壁、該容器の外壁、及び該基部壁が前記ダクトを形成する。該弓形壁は該容器の外壁と平行又は略平行でもよい。それに代えて、前記弓形壁は、その入口開口端で該外壁と交わってもよく、該外壁より半径の曲率が小さい結果として、該外壁から離れる小路に沿うようにしてもよい。更に、該基部壁は、該入口開口から離れる方向に下方へ傾斜してもよい。
【００１９】
この実施例の一つの示された好ましい配置において、該容器内への入口開口は、該天井壁の上方の該外壁内に設けられており、入口ダクトの上方に位置して該容器の前記天井壁内のスロットを通じて該ダクトと連通する入口チャンバーと連通している。従って、該液体の流れはこのチャンバーから前記スロットを通って沈降し、該ダクトの基部と関連する弓形壁とにより、流れに渦方向成分を持たせて該容器内へ向かうようにされる。
【００２０】
前記入口チャンバーは、該入口ダクトの終点を越えて該出口へ伸びてもよい。該入口ダクトの終点又はその周辺に該入口チャンバーを区分する隔壁を設けてもよく、該隔壁は、液体が該入口チャンバーの２つの分離された部分の間を流れることができるように、該入口チャンバーの床の上方で終わっていてもよい。前記２つの部分の間の開口部分は、浮遊物が該入口チャンバーの入口側から該入口チャンバーの出口側へ通過するのを妨げるスクリーンを備えている。該スクリーンは一連の間隔を空けた垂直棒からなってもよい。該入口チャンバーの出口側には、高さを調節可能な放水堰を設けてもよい。該堰は該出口と連通している。この構成によれば、該分離機が作動する条件を越える強い流れの条件下では、液体が溢れて該入口から該出口へ流れることができる。
【００２１】
直前の段落に記載された構造に代わるものとして、該入口チャンバーは、通常は閉鎖部材により閉鎖されている開口を有する隔壁によって該出口から隔離されるようにして、該閉鎖部材が、相対的に強い流れの条件下で、液体が該入口チャンバーから該出口へ通過して流れることができるように開放可能であるようにしてもよい。例えば、該開口には、通常は該開口を閉鎖するように付勢されているフラップ手段を設けてもよい。しかしながら、強い流れの条件下で、十分な液体が該入口チャンバーに蓄積されたとき、該フラップが開くように、該閉鎖手段の付勢は選択される。他の例として、該閉鎖部材は浮遊作動であって、該フロートが該入口チャンバー内の液体の高さで浮くような位置にあり、該入口チャンバー内の液体の高さが所定の高さに達したときに該閉鎖部材を開放するようにしてもよい。この実施例では、更に、該隔壁の開口には、液体が該隔壁の出口側から該入口チャンバーへ逆流するのを防止する逆流防止手段を設けてもよい。
【００２２】
前述した入口の好ましい配置は流体力学的分離機の既知のタイプの入口構造に対して特に有利であり、該容器への入口開口は、該容器の基部上の高さを該容器からの出口と実質的に同じ高さに配置することができる。従来の配置では、入口開口は該容器の側壁の中間点に配置されており、該出口の高さよりかなり下であり、該分離機への入口ラインにいわゆる入口ピットを必要としていた。フル流量下では、該入口ピット内の液体は該出口の高さに対応する高さに合わせられる。図７ａ及び７ｂを見るとこの利点をより良く理解できる。
【００２３】
この実施例においては、該容器の外側の入口導管は該容器に対して接線方向にあることは必要でなく、実際、好適な実施例でそれは接線方向にない。例えば、該入口導管は該容器の外壁と直角又は実質上直角に交わってもよい。
【００２４】
本発明による分離機は、従来の流体力学的分離機の特徴を付加的に有してもよく、それにより、該容器から流出する第一次の流れを用いて除去される自ら浮力を有する物と同様、浮遊物と固体、沈殿物とを分離する機能を発揮してもよい。かかる実施例においては、本発明の分離機は、容器内に流れ変更体を追加的に有してもよく、該変更体は、該外壁から離間した環状開口を該基部と共同して形成する。該環状開口は、好ましくは該中心軸から該容器の半径の約０．２から０．８倍の間、更に好ましくは０．４から０．６倍の間に配置されるべきである。該変更体は、その最下部にある基部で該容器の中心軸周りに一致させた正円錐体の形状であってもよい。該円錐体は中空でも中実でもよく、また円錐体を貫通してその軸と一致して伸びる中央開口を有してもよい。好ましい実施例では、該円錐体は円錐台状、すなわち該基部と平行に裁断された平面を有する。この実施例に加えて、必要であれば、該容器の基部で沈殿物の沈殿を促進する流れのパターンを安定化させるのを補助するために、環状の沈下板は高さ方向および半径方向に調整可能としてもよい。
【００２５】
また、本発明の第一の態様に関する前記入口手段は、ここに記載した従来の流体力学的分離機の入口手段として使用されても良い。
【００２６】
そして、本発明の第二の態様によれば、沈殿物を含む液体から沈殿物を含む液体の流れを処理する流体力学的分離機が提供され、該分離機は次の構成を備えた容器からなる。すなわち、容器は、円筒状の外壁と；該容器内に液体の渦流を発生させるように前記液体を該容器内へ導入するための入口手段であって、入口開口を有し、且つ前記容器内部で前記入口開口と連通しており、且つ液体の流れを該容器の外壁の内面に近接した弓形の小路に向かわせることにより前記渦流を発生させるように配置されたダクトを有する入口手段と；一端にある基部であって、第一次の液体から分離された沈殿物を含む流れを受けるための軸方向の出口開口を有する基部とを備える。
【００２７】
該分離機はまた、前述したような該容器の外壁から離間した環状の沈下板と、本発明の第一の態様に関して前述した要素と同様の、該容器内に設けられ、該外壁から離間し且つ該基部内の環状開口の外方にある環状開口を該天井壁と共同して形成する流れ変更部材とを有してもよい。
【００２８】
本発明の第一の態様の分離機は、前記浮遊物を含む液体から浮遊物を分離する方法に使用してもよい（そして、また、液体の流れから沈殿物及び／又は自ら浮遊性のある物を分離するための実施例においてでもよい）。前記方法において、該液体の流れは、前記入口手段を通って該容器内へ導入され、該容器の軸回りに渦状の流れを発生させる。発生した流れのパターンにより、浮遊物は、該天井壁の出口開口へ向かい、これを通って、そこから除去することが可能となる。沈殿物は、該基部の出口開口を通って除去することが可能であり、自ら浮遊性を持つ物は、前記出口手段を通って主たる液体の流れを用いて除去することができる。
【００２９】
このような使用方法において、該流れを装置内に通させるために必要な水力学的ヘッドは１０００ｍｍ見満であり、基本的には５００ｍｍ未満である。このため、高エネルギー装置であり、基本的に複数の棒の押圧ヘッドを作用させる（１つの棒はウォーターヘッドの１０ｍである）ハイドロサイクロンと対比して、該方法は「低エネルギー」方法として分類される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による分離機の斜視図。
【図２】同分離機の内部を示す切断斜視図。
【図３】同分離機の内部を示す切断斜視図。
【図４】図１〜図３に示された分離機の平面図。
【図５】図１〜図３に示された分離機の内部構成を示す斜視図。
【図６】図５の一部が異なる内部構成を示す斜視図である。
【図７ａ】従来の流体力学的分離機における上流チャンバーを備えた入口及び出口の配置を示す正面図。
【図７ｂ】従来の流体力学的分離機における上流チャンバーを備えた入口及び出口の配置を示す平面図。
【図８】本発明による分離機の別の構成を示す斜視図。
【図９】図８の分離機の構成を示す図。
【図１０】液体の流れのバイパスを制御するための別の構成を示す図。
【図１１】（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明による分離機における液体の流れのバイパスを制御するための更に別の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１から図６に示された分離機は、液体の流れからグリースのような浮遊物とグリットのような固形物との両方を分離する二重の機能を奏する。従って、該分離機は、沈殿可能な固形物を除去できるようにするために従来の流体力学的分離機が持つ要素を備えている。更にまた、該分離機は、浮遊物を集めて廃棄できるようにするため、浮遊物を該容器の中央上部領域に集中させる流れのパターンを発生させる流体力学的分離機を形成するための新規な要素（後述する）を備えている。
【００３２】
図１から図３を参照して、これらは同じ装置を示している。装置１は、円筒状の外壁３、基部４、及び、天井壁又は蓋５によって形成される容器２を含む。該容器は脚部６上に支持されてもよい。基部４は沈殿する固形物が落下する排水槽７を有し、固形物は排水槽７から導管８を通って除去される。基部４に隣接する位置に円錐台状の部材９があって、該基部と共同して環状開口８ａを形成しており、使用の際に容器２内部で生成される様々な流れのパターン（詳細は以下で説明する）の作動下で、固形物が環状開口８ａを通過して排水槽へ行く。円錐部材９は中実でも中空（図示）でもよく、前記円錐部材９を支持するように作用する管状部材１０と連通している。管状部材１０は該装置の使用中に液体が通過する開口１１を有する。該容器内には、示された実施例の中心軸と外壁３とのほぼ中間に、該容器内の流れのパターンを安定化させる環状沈下板１２がある。該沈下板は連結棒(図示せず)によって基部４又は蓋５のいずれかに支持されてもよい。基部４と沈下板１２とに隣接した前記円錐部材９は、ＧＢ−Ａ―２０８２９４１などの先行技術で知られたような、入口を通って該容器内へ接線方向に導入される液体から沈殿物を沈殿させる効果を高めるための流体力学的分離機の要素であるが、図１から図６に示された入口と出口との独特の配置は先行技術では知られていないことに注意すべきである。
【００３３】
本発明によれば、装置１には、入口１３を通って該容器内へ導入される液体の流れから浮遊物を効果的に分離できるようにする流体力学的な流れのパターンを生成するための要素が設けられている（詳細は、図４から図６を参照して後述する）。これらの要素は、基部の最上部に配置され且つ該容器について軸方向に向いた円錐部材２０を含む。この円錐部材２０は該容器の蓋５に近接した位置にあり、該装置の作動時に浮遊物を運ぶ流れが通過する環状開口２１を該蓋と共同して形成する。円錐部材２０は円錐台状であって、管状部材１０に連結されており、該容器の下部における円錐部材９と対称になっている。また本発明の環状沈下板１２は、従来の流体力学的分離機の要素の一つのように、容器２内の低エネルギー渦流の結果として生成される該容器内の流れのパターンを安定化させるために好適な要素であって、浮遊物が該蓋の方へ上昇して該蓋の該開口へ押し流されるようにする。
【００３４】
図２に示すように、浮遊物は、環状スロット又は開口２１を通過してチャンバー３０へ移動し、そこから継続的に又は一まとめとして除去できる。チャンバー３０内部には、管状部材１０を通って上昇してきた容器２からの流れを受けるための管状部材１０の延長部３１がある。この流れは導管３２内を通過して、出口３３を通って該装置から排出される。
【００３５】
図４から図６は、液体が該容器内へ導入されて、幾つかの環境下で、該容器をバイパスさせる入口手段の要素の構成の詳細を示す。その構成は、図５に最適に示される。入口１３は、入口チャンバー１００内へ開口しており、入口チャンバー１００は、該容器の外壁３の延長部である外壁３aと、外壁３aと同心の円形垂直壁の一部である内壁１０１とを有する環の一部を形成する。該チャンバーはその下端で天井壁５の上部表面により区画されている。該チャンバーの各端部は垂直壁１０２（入口３３に隣接する端部）及び１０３（出口１３に隣接する端部）である。隔壁１０４はチャンバー１００を領域１００aと１００ｂとに区分する。隔壁１０４は内壁１０１と外壁３aの間に伸びているが、天井壁５の高さより上で、領域１００ａと１００ｂとの間のスロット１０５を残して終了している。
【００３６】
図５に示された実施例において、スロット１０５には、一連の間隔を空けた平行棒１０７を有する浮遊性スクリーン１０６が設けられている。垂直端壁１０３には調整可能な延長部１０３aが設けられている。図６に示された実施例には、かかる浮遊性スクリーンがない。
【００３７】
天井蓋の一部分５ａは、チャンバー１００ａ内の液体が該容器内へ流れ込むために通過する開口を形成するために切除されている。この切除部分は、外壁３（図１参照）と、弓形の内壁１１１と、傾斜した基部部分１１２とによって区画される入口シュート１１０に連通している。液体はチャンバー１００a内の押圧ヘッドの下で入口シュート１１１の中へ向かい、そこから出口スロット１１３を通って該容器の中へ渦巻き方向に向かう。該容器への入口スロット１１３はおおよそ該容器の中点の高さにある。
【００３８】
図１から図６に示された該装置の作動中に、沈殿する固形物とグリースのような浮遊物とを含む流体の流れは、図５及び図６に示された入口１３及び入口ダクト構造を通って容器２内へ導入される。容器２の要素、特に円錐部材９及び２０並びに沈下板１２のもたらす結果として、複雑な流れのパターンが該装置内に作り出され、沈殿する固形物は、重力の下で該基部へ落下し、そこで開口８ａから排水槽７内へ押し流されて除去される。他方、浮遊物は浮上して、それをチャンバー３０へ通過させる該装置の中心へ移動し、示された実施例においてはそこから断続的に除去される。該容器内にドーナツ型に付加的に流れる液体は、入口開口１１を通り、管状部材１０を通って上昇して、延長部材３２へ行き、導管３２へ行って、そこから出口３３を通って除去される。
【００３９】
通常の条件下では、処理されるために流入する液体はチャンバー１００内に残り、浮遊物はスクリーン１０５によって領域１００ａ内に維持される。流れの強い条件下では、液体は該容器をバイパスして堰１０３ａの上端を越えて、出口３３に連通するチャンバー１２０内へ溢れ出す。堰１０３ａの高さは該分離機の作動条件に応じて調節できるようにしてもよい。
【００４０】
図４から図６に示された入口の配置は、該分離機への最初の入口１３が出口３３の高さに対応する高さに位置することを許容する。これは、図７ａ及び図７ｂに例示されたような先行技術の配置を上回る利点を提供する。この配置は、沈殿物をそれを含む液体から分離する流体力学的分離機で知られたものである。かかる配置には、基部に近接した出口２０２を有する上流チャンバー２０１の中へ流れ込む最初の入口２００があり、処理される液体を該容器のおおよそ中点の高さで該容器内へ導入する。最初の入口２００が該分離機からの出口２０３と同じ高さにあることが注目されるであろう。これは該システムにおいて液体を望ましい高さに保持するために必要である。
【００４１】
図１から図６に示された配置は示された入口の配置をもって、図７ａ及び図７ｂに示されたシステムの上流チャンバー２０１を必要としない分離機システムを構成できる。
【００４２】
図８及び図９は、他の入口手段及びバイパス構造を有する本発明の別の実施例を示す。図８は該分離機の内部構造の要素を示す部分図であり、図９はこの別の分離機を通る断面図である。本発明のこの実施例においては、入口３１３は、入口３１３から出口３３３へ伸びる線形通路３００（図１から図７の実施例における弓形通路に対する）の一部である入口チャンバー３００ａ内へ開口している。通路３００は防壁３０４によって入口チャンバー３００ａと出口チャンバー３００ｂとに区分されている。該容器の内部（図８に図示せず）は管状部材３１０を通って出口チャンバー３００ｂと連通しており、これにより該容器内の液体は出口３３３へ通過する。
【００４３】
通常の流れでは、入口３００ａからの液体は入口スロット３０５内の開口３０６を通って入口３０５の中へ流れる。伸張する入口スロット３０５は湾曲して伸び、且つ天井壁、底壁及び側壁によって区画されており、液体がそこの中へ流れるように規制して、前記液体をその出口３０７へ向かわせ、接線方向成分を該容器内の液体の流れへ分岐させる。
【００４４】
この配置において、強い流れでは、液体は防壁３０４を越えて流れ、出口３３３を直接通過して、該容器をバイパスする（図９参照）。
【００４５】
図１０は、図５及び図６に示された上述の防壁１０４の他の例を示す。防壁１０４の代わりに、上端を固定された柔軟性を有するフラップ１５０があり、フラップ１５０はそれに力が適用されときに柔軟性を奏することができる。フラップ１５０は例えばゴム材料でできている。通常の条件の下で、フラップ１５０は、チャンバー１００ｂから入口チャンバー１０２ａを隔離する程度にチャンバー１００ｂの床でへり手段１５１を密閉するのに充分な弾力性を有する。強い流れの条件の下では、液体はフラップ１５０の入口側で蓄積されるが、（フラップ１５０の弾力性に応じた）予め定められた高さで、液体の重量がフラップ１５０を開かせる程度に充分となると、流れをチャンバー１００ｂ内へ開放し、出口１２０へと流す。該液体の高さが下がったときは、フラップ１５０は、入口チャンバー１００ａとチャンバー１００ｂとの間の開口における通常の位置まで戻る。
【００４６】
図１１ａ，ｂ及びｃは、図５及び図６に示された防壁１０４の更に別の例を示す。図１１ａは該構成の正面図、図１１ｂは側面図、図１１ｃは背面図である。防壁１０４に代えて、チャンバー１００ａと１００ｂとの間に防壁を形成する壁１７０が設けられている。防壁１７０は、防壁１７０を貫通して伸びる管状差込部１７２であって、入口チャンバー１００ａ側に浮遊作動閉鎖部材１７３が設けられ、放出側に非復帰フラップ１７４が設けられた管状差込部１７２を含むバイパス手段１７１を有する。該浮遊作動閉鎖部材は、管状差込部１７２の端部で開口を開閉するために垂直面で閉鎖手段１７６をスライド可能とする閉鎖ハウジング１７５を有する。閉鎖手段１７６はフロート１７７に付着されている。
【００４７】
作動の際、強い流れの条件の下では、液体は入口チャンバー１００ａ内に蓄積される。管状差込部１７２の高さより上の予め定められた液体の高さで、チャンバー１００ａ内の液体はフロート１７７を浮かせ始め、高さが上昇するに従って、フロート１７７が上昇して閉鎖部材１７６を上昇させ、液体が管状差込部１７２を通って流れることを可能とする。液体は非復帰手段１７４を通ってチャンバー１００ｂへ流れることができるが、反対方向への流れは非復帰手段１７４により制限される。液体の高さが低下すると、該フロートが下方へ移動して、閉鎖部材１７６は差込部１７２に接して閉鎖する。前述したように、チャンバー１００ａ内の液体の高さが管状差込部１７２の天井より上になったときにのみ、液体が管状差込部１７２を通って流れることができるように、フロート１７７の高さは選択してもよい。これにより、浮遊物が差込部１７２を通って出口側１００ｂへ通過しないのを確実とする。
【００４８】
本発明の分離機は、グリットのような固形物とグリースのような浮遊物とを含む液体の流れを処理するのに特に適している。
【図１】
2011016131.tif 000003
【図２】
2011016131.tif 000004
【図３】
2011016131.tif 000005
【図４】
2011016131.tif 000006
【図５】
2011016131.tif 000007
【図６】
2011016131.tif 000008
【図７ａ】
2011016131.tif 000009
【図７ｂ】
2011016131.tif 000010
【図８】
2011016131.tif 000011
【図９】
2011016131.tif 000012
【図１０】
2011016131.tif 000013
【図１１】
2011016131.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月1日(2010.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿物を含む液体を容器に入れて該沈殿物を含む液体の流れを処理する流体力学的分離機であって、前記容器が、
円筒状の外壁；
一端にある基部であって、第一次の液体から分離された沈殿物を含む流れを受け入れる軸方向の出口開口を有する基部；
前記液体の流れを受け入れるように前記容器内に設けられ、開口を備えた床を有する入口チャンバー；及び
前記入口チャンバーの下方に設けられ、前記開口を介して前記入口チャンバーと連通しているダクトであって、前記容器に入った液体が前記容器内で液体の回転流れを促進するように方向づけて配置された出口を有するダクト
を有することを特徴とする分離機。
【請求項２】
前記外壁に、前記入口チャンバーに開口した入口開口が設けられている請求項１記載の分離機。
【請求項３】
前記開口は、前記入口開口から離れる方向に増大する幅を有する周方向スロットで構成されている請求項２記載の分離機。
【請求項４】
前記入口チャンバーは、前記外壁から内側に向かって延設された周方向端壁と、前記外壁から内側に配置され且つ前記周方向端壁の間に延設された周壁とで形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の分離機。
【請求項５】
前記ダクトは、前記容器の外壁の内側に配置され、前記容器の周りに延びたダクト壁と、基部壁とで形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の分離機。
【請求項６】
前記ダクト壁は、前記容器の外壁に対して平行か又は略平行である請求項５記載の分離機。
【請求項７】
前記ダクト壁は、前記外壁と交わると共に、前記ダクトの出口に向かって前記外壁から広がっている請求項５又は６記載の分離機。
【請求項８】
前記基部壁は、前記ダクトの出口に向かって下方に傾斜している請求項５から７のいずれか１項に記載の分離機。
【請求項９】
前記入口チャンバーを２つの部分に分ける隔壁が設けられ、前記隔壁は、該入口チャンバーの床の上方に終端を有してスロットを形成し、それにより該入口チャンバーの２つの部分の間を液体が流れるように構成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の分離機。
【請求項１０】
前記スロットに、浮遊物が前記入口チャンバーの入口側から出口側へ通過するのを妨げるスクリーンを備えている請求項９記載の分離機。
【請求項１１】
前記スクリーンは、間隔をおいて配置された複数の垂直棒で構成されている請求項１０記載の分離機。
【請求項１２】
前記入口チャンバーを２つの部分に分ける弾力性フラップが設けられ、前記フラップは、液体の圧力下で、閉位置から前記入口チャンバーの２つの部分の間を液体が流れるのを可能にする開位置まで変位可能に構成されている請求項１〜８のいずれか１項記載の分離機。
【請求項１３】
前記入口チャンバーに高さ調節可能な堰が設けられ、前記液体の流れの前記入口チャンバーにあふれた部分が前記容器の出口へ流れるように構成されている請求項１から１２のいずれか１項に記載の分離機。
【請求項１４】
前記容器の入口は、円筒状の外壁の軸線に対して半径方向に延びて前記外壁を横断する入口導管で構成されている請求項１から１３のいずれか１項に記載の分離機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体力学的な渦流分離機に関し、特にグリースのような浮遊物を該浮遊物を含む液体の流れから分離するのに使用される分離機に関する。また、本発明は、廃水流中に含まれるグリットとグリースのような沈殿物と浮遊物とを互いに分離し、また、それらを含む液体の流れからそれらを分離する分離機に関する。また、ここでは流体力学的分離機用の新規な入口構造が開示される。
【背景技術】
【０００２】
流体力学的な渦流分離機は周知であり、１９５０年代及び１９６０年代になされた初期の研究成果に基づく（Design、Construction and performance of vortex overflow , Bernard Smisson , Symposium on Storm Sewage Overflow ,Institution of Civil Engineers ,1967,99-110ページ）。それらは合同下水道放水路（CSOs）として、またグリット分離機としての適用が発見された。
【０００３】
「流体力学的」分離機として知られている分離機は低エネルギー装置であり、浮遊する固形物を含む液体を円筒状の容器中で旋回させることにより、該固形物が重力で底部に沈下し、該装置内の複雑な流れのパターンによって生じる内方への掃き集め効果によって、そこから中央下部出口へ掃き集められるという原理で作動する。この装置は、液体と固体との混合物から固体の沈殿を促進させるのに適したものである。従って、このような装置は、流入する原汚水から硬いグリットを分離するための汚水処理に使用されており、結果としてグリットを除去された下水が従来の下水処理プラントに通されている。また、それらは、従来の下水処理施設の「激流放水路」の上流部として使用されており、下水処理施設が早い流れに対応できないときに、激流状態中の液体廃棄物から汚物全体を分離するのを確実とすることを目的とする。この種の「流体力学的」分離機は、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示され、特許請求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許明細書第２０８２９４１号（対応米国特許第４４５１３６６号）
【特許文献２】英国特許明細書第２１５８７４１号（対応米国特許第４７４７９６２号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既知の流体力学的分離機は可動部品のない単純な装置である。しかしながら、該装置の単純な幾何学構造は、内部の複雑な流れの構造を隠している。観察される通常の流れのパターンは、外側領域における下方への渦流と、該分離機の中央領域付近における上方への渦流とである。これらの２つの渦流の規則は分離領域で分離される。上昇流と下降流との連動は、一定しない軸の流れの動作を促す。異なる速度で動く流れが近接する領域における流体の粘着性、水流の境界層及び瞬間的な移動によって、速度勾配や渦巻き運動が生じる。これらは、第一次流に重なり、順番に固体を下方流水路（又は固体集積通路／ホッパー）へ掃き出す第二次流を生じさせる。該分離機における水力学的規則により、プラグフロータイプに近い流れの規則を持つ短絡は非常に少なくなる。
【０００６】
前述のように、流体力学的分離の原理は、これまで、液体の流れから沈殿物（すなわち重力作用下で沈殿する傾向を持つ物質）を分離するのを容易にするために使用されてきた。今、驚くべきことには、これと同じ原理が液体の流れから浮遊物を分離することに使用できる可能性があることが発見された。つまり、これは、既知の流体力学的分離機の要素を逆に作用するように配置することによって達成される。驚くべきことに、使用の際に発生した流れは浮遊する固形物を集めるように作用し、その固形物は、その浮力の結果として自然に該容器内で上昇して、該容器を通過する液体の通常の流れから離れて中央上部領域へ向かわされ、除去のために集められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、沈殿物を含む液体を容器に入れて該沈殿物を含む液体の流れを処理する流体力学的分離機が提供される。ここで、前記容器は、円筒状の外壁と、一端にある基部であって、第一次の液体から分離された沈殿物を含む流れを受け入れる軸方向の出口開口を有する基部と、前記液体の流れを受け入れるように前記容器内に設けられ、開口を備えた床を有する入口チャンバーと、前記入口チャンバーの下方に設けられ、前記開口を介して前記入口チャンバーと連通しているダクトであって、前記容器に入った液体が前記容器内で液体の回転流れを促進するように方向づけて配置された出口を有するダクトとを有する。
前記外壁には、前記入口チャンバーに開口した入口開口が設けられ、入口チャンバーは、前記外壁から内側に向かって延設された周方向端壁と、前記外壁から内側に配置され且つ前記周方向端壁の間に延設された周壁とで形成することができる。
前記開口は、前記入口開口から離れる方向に増大する幅を有する周方向スロットで構成されることが好ましい。
前記ダクトは、前記容器の外壁の内側に配置され、前記容器の周りに延びたダクト壁と、基部壁とで形成することができる。ダクト壁は、前記容器の外壁に対して平行か又は略平行にできる。或いは、前記ダクト壁は、前記外壁と交わると共に、前記ダクトの出口に向かって前記外壁から広がっていてもよい。前記基部壁は、前記ダクトの出口に向かって下方に傾斜することが好ましい。
前記入口チャンバーを２つの部分に分ける隔壁が設けられ、前記隔壁は、該入口チャンバーの床の上方に終端を有してスロットを形成し、それにより該入口チャンバーの２つの部分の間を液体が流れるように構成してもよい。前記スロットに、浮遊物が前記入口チャンバーの入口側から出口側へ通過するのを妨げるスクリーンを備えてもよい。スクリーンは、間隔をおいて配置された複数の垂直棒で構成できる。
別の実施態様では、前記入口チャンバーを２つの部分に分ける弾力性フラップが設けられる。前記フラップは、液体の圧力下で、閉位置から前記入口チャンバーの２つの部分の間を液体が流れるのを可能にする開位置まで変位可能に構成される。
前記入口チャンバーには高さ調節可能な堰が設けられ、前記液体の流れの前記入口チャンバーにあふれた部分が前記容器の出口へ流れるように構成してもよい。
前記容器の入口は、円筒状の外壁の軸線に対して半径方向に延びて前記外壁を横断する入口導管で構成されることが好ましい。
本発明の流体力学的分離機は、更に、前記基部に対して反対側の端部に配置された上壁であって、前記容器に向かう液体の流れから分離した浮遊物の流れを受け入れる軸方向出口開口を有する上壁と、該上壁の軸方向出口開口からから離れた出口構造であって、前記容器から第一次の液体の流れを除去するために前記基部と上壁との間で実質的に軸方向の位置で前記容器の内部と連通する導管を有する出口構造とを備えることが好ましい。
【０００８】
本発明の分離機は、更に、前記容器の外壁から離間した環状の沈下板を有してもよい。この沈下板は、該容器内の該流れを安定化するのを助け、特に外側の早い流れと内側の遅い流れとの境界を決める。該沈下板の正確な放射方向の位置は、分離機の選択されたデザインに従って最適な作動が得られるように選択され、該容器への液体の流れの起こり得る性質に依存する。
通常、環状の沈下板は、該容器の軸と外壁との間の距離の約０．２から０．８倍の間で配置される。該沈下板の高さは重大ではない。該容器の高さと比べてかなり浅い実施例もあれば、かなり深い実施例もある。通常、該沈下板の高さは、少なくとも該容器内への該入口開口の高さを有し、また、通常、該入口開口と垂直方向に少なくとも部分的に重なっている。
【０００９】
また、本発明のこの態様の分離機は、該容器内部に設けられ、該外壁から離間した環状開口を該上壁と共同して形成する流れ変更部材を備えてもよい。前述の該上壁にある軸方向の開口は、前記環状開口の中へ開口する。
上記流れ変更部材本体は、その基部最上部が概ね円錐形であり、該容器の中心軸と同軸であってもよい。すなわち、該円錐体は中空でも中実でもよく、該円錐体を貫通して延びる中央開口を設けられ、その軸と同心であってもよい。言及する実施例では、該円錐体は円錐台状であり、すなわち、該基部と平行に裁断された平面を備える。
【００１０】
上壁は、好ましくはその中央領域で該環状開口へ向かって上方へ傾斜する。該環状開口は、好ましくは該容器の半径の約０．２から０．８倍の間の位置にあり、より好ましくは該中央垂直軸から該容器の半径の約０．４から０．６倍の位置にあるべきである。
【００１１】
該上壁にある出口開口は、浮遊物を集めるため、該容器の上方でチャンバーと連通してもよい。このチャンバーは、浮遊物を除去できるような出口手段を有してもよい。それに代えて、該軸方向の出口開口は、浮遊物を該分離機から継続的に排出することができる適切な導管と直接連通してもよい。
【００１２】
容器の基部は、好ましくは容器の中心軸へ向かって下方へ傾斜している。該基部は、容器への液体の流れから分離された浮遊物を含む流れを受けるための環状開口の内部に軸方向の出口開口を有してもよい。この出口開口は、沈殿物を容器から排出するための出口を備えたチャンバー又は排水槽に通じていてもよい。
【００１３】
浮遊物を含む液体が容器に導入され、容器の垂直軸周りに渦を発生させたとき、浮遊物を効率的に分離する複合流れのパターンが生成される。生成された複合流れのパターンは、容器の垂直な中心軸周りの渦流として単純化して表現される。その渦流は、外側の相対的に早い流れと、内側の相対的に遅い流れとに分けられ、これら二つの流れ領域の間の境界は、前記環状の沈下板の上端部と、前記環状開口の縁を形成する前記流れ変更部材の端部とで、安定化されることが好ましい。
【００１４】
容器内への液体の流れの大部分は、前記出口構造を通って容器から流れ出る。該液体の流れの主要部に加えて、本来的に浮遊する物質も集められ、前記出口構造の導管を通って除去される。
前述のように、出口構造は、容器の上壁にある軸方向の開口へ向かう流れから独立した液体の流れを受けるために、容器の内部と連通する導管を有する。この導管は、容器の軸上又は軸周りに実質的に位置する場所で容器内へ連通し、それにより、容器内の液体が、環状の小路に沿って流れ、該導管の開口端によって捕捉され、容器からその外部へ、例えば実質的に垂直方向に、排出されるようにしてもよい。
【００１５】
前記ダクトは、容器の外壁の内部の垂直壁（好ましくは弓形）と、該容器の周囲に伸びる部分通路（これは、例えば、該容器の周囲の４分の１ぐらいまであってもよい）と、前記ダクトに対する下側防壁を形成する基部壁とを有する。
このように、互いに、前記弓形壁、該容器の外壁、及び該基部壁が前記ダクトを形成する。該弓形壁は該容器の外壁と平行又は略平行でもよい。それに代えて、前記弓形壁は、その入口開口端で該外壁と交わってもよく、該外壁より半径の曲率が小さい結果として、該外壁から離れる小路に沿うようにしてもよい。更に、該基部壁は、該入口開口から離れる方向に下方へ傾斜してもよい。
【００１６】
この実施例の一つの示された好ましい配置において、該容器内への入口開口は、該上壁の上方の該外壁内に設けられており、入口ダクトの上方に位置して該容器の前記上壁内のスロットを通じて該ダクトと連通する入口チャンバーと連通している。従って、該液体の流れはこのチャンバーから前記スロットを通って沈降し、該ダクトの基部と関連する弓形壁とにより、流れに渦方向成分を持たせて該容器内へ向かうようにされる。
【００１７】
前記入口チャンバーは、該入口ダクトの終点を越えて該出口へ伸びてもよい。該入口ダクトの終点又はその周辺に該入口チャンバーを区分する隔壁を設けてもよく、該隔壁は、液体が該入口チャンバーの２つの分離された部分の間を流れることができるように、該入口チャンバーの床の上方で終わっていてもよい。
前記２つの部分の間の開口部分は、浮遊物が該入口チャンバーの入口側から該入口チャンバーの出口側へ通過するのを妨げるスクリーンを備えている。該スクリーンは、一連の間隔を空けた垂直棒からなってもよい。
該入口チャンバーの出口側には、高さを調節可能な放水堰を設けてもよい。該堰は該出口と連通している。この構成によれば、該分離機が作動する条件を越える強い流れの条件下では、液体が溢れて該入口から該出口へ流れることができる。
【００１８】
前段落に記載された構造に代わるものとして、該入口チャンバーは、通常は閉鎖部材により閉鎖されている開口を有する隔壁によって該出口から隔離されるようにして、該閉鎖部材が、相対的に強い流れの条件下で、液体が該入口チャンバーから該出口へ通過して流れることができるように開放可能であるようにしてもよい。例えば、該開口には、通常は該開口を閉鎖するように付勢されているフラップ手段を設けてもよい。しかしながら、強い流れの条件下で、十分な液体が該入口チャンバーに蓄積されたとき、該フラップが開くように、該閉鎖手段の付勢は選択される。他の例として、該閉鎖部材は浮遊作動であって、該フロートが該入口チャンバー内の液体の高さで浮くような位置にあり、該入口チャンバー内の液体の高さが所定の高さに達したときに該閉鎖部材を開放するようにしてもよい。この実施例では、更に、該隔壁の開口には、液体が該隔壁の出口側から該入口チャンバーへ逆流するのを防止する逆流防止手段を設けてもよい。
【００１９】
前述した入口の好ましい配置は、流体力学的分離機の既知のタイプの入口構造に対して特に有利であり、該容器への入口開口は、該容器の基部上の高さを該容器からの出口と実質的に同じ高さに配置することができる。従来の配置では、入口開口は該容器の側壁の中間点に配置されており、該出口の高さよりかなり下であり、該分離機への入口ラインにいわゆる入口ピットを必要としていた。フル流量下では、該入口ピット内の液体は該出口の高さに対応する高さに合わせられる。図７ａ及び７ｂを見るとこの利点をより良く理解できる。
【００２０】
この実施例においては、該容器の外側の入口導管は該容器に対して接線方向にあることは必要でなく、実際、好適な実施例でそれは接線方向にない。例えば、該入口導管は該容器の外壁と直角又は実質上直角に交わってもよい。
【００２１】
本発明による分離機は、従来の流体力学的分離機の特徴を付加的に有してもよく、それにより、該容器から流出する第一次の流れを用いて除去される自ら浮力を有する物と同様、浮遊物と固体、沈殿物とを分離する機能を発揮してもよい。かかる実施例においては、本発明の分離機は、容器内に流れ変更体を追加的に有してもよく、該変更体は、該外壁から離間した環状開口を該基部と共同して形成する。該環状開口は、好ましくは該中心軸から該容器の半径の約０．２から０．８倍の間、更に好ましくは０．４から０．６倍の間に配置されるべきである。該変更体は、その最下部にある基部で該容器の中心軸周りに一致させた正円錐体の形状であってもよい。該円錐体は中空でも中実でもよく、また円錐体を貫通してその軸と一致して伸びる中央開口を有してもよい。好ましい実施例では、該円錐体は円錐台状、すなわち該基部と平行に裁断された平面を有する。この実施例に加えて、必要であれば、該容器の基部で沈殿物の沈殿を促進する流れのパターンを安定化させるのを補助するために、環状の沈下板は高さ方向および半径方向に調整可能としてもよい。
【００２２】
本発明の分離機は、前記浮遊物を含む液体から浮遊物を分離する方法に使用してもよい（そして、また、液体の流れから沈殿物及び／又は自ら浮遊性のある物を分離するための実施例においてでもよい）。前記方法において、該液体の流れは、前記入口手段を通って該容器内へ導入され、該容器の軸回りに渦状の流れを発生させる。発生した流れのパターンにより、浮遊物は、該上壁の出口開口へ向かい、これを通って、そこから除去することが可能となる。沈殿物は、該基部の出口開口を通って除去することが可能であり、自ら浮遊性を持つ物は、前記出口手段を通って主たる液体の流れを用いて除去することができる。
【００２３】
このような使用方法において、該流れを装置内に通させるために必要な水力学的ヘッドは１０００ｍｍ見満であり、基本的には５００ｍｍ未満である。このため、高エネルギー装置であり、基本的に複数の棒の押圧ヘッドを作用させる（１つの棒はウォーターヘッドの１０ｍである）ハイドロサイクロンと対比して、該方法は「低エネルギー」方法として分類される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による分離機の斜視図。
【図２】同分離機の内部を示す切断斜視図。
【図３】同分離機の内部を示す切断斜視図。
【図４】図１〜図３に示された分離機の平面図。
【図５】図１〜図３に示された分離機の内部構成を示す斜視図。
【図６】図５の一部が異なる内部構成を示す斜視図である。
【図７ａ】従来の流体力学的分離機における上流チャンバーを備えた入口及び出口の配置を示す正面図。
【図７ｂ】従来の流体力学的分離機における上流チャンバーを備えた入口及び出口の配置を示す平面図。
【図８】本発明による分離機の別の構成を示す斜視図。
【図９】図８の分離機の構成を示す図。
【図１０】液体の流れのバイパスを制御するための別の構成を示す図。
【図１１】（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明による分離機における液体の流れのバイパスを制御するための更に別の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図６に示された分離機は、液体の流れからグリースのような浮遊物とグリットのような固形物との両方を分離する二重の機能を奏する。従って、この分離機は、沈殿可能な固形物を除去できるようにするために従来の流体力学的分離機が持つ要素を備えている。また、この分離機は、浮遊物を集めて廃棄できるようにするため、浮遊物を容器の中央上部領域に集中させる流れのパターンを発生させる流体力学的分離機を形成するための新規な要素（後述）を備えている。
【００２６】
図１〜３は、同じ装置を示している。装置１は、円筒状の外壁３、基部４、及び、上壁又は蓋５によって形成される容器２を含む。この容器２は、脚部６上に支持されてもよい。
基部４は、沈殿する固形物が落下する排水槽７を有し、固形物は排水槽７から導管８を通って除去される。
基部４に隣接する位置に円錐台状の部材９があって、基部４と共同して環状開口８ａを形成しており、使用の際に容器２内部で生成される様々な流れのパターン（詳細は以下で説明する）の作動下で、固形物が環状開口８ａを通過して排水槽へ行く。
円錐部材９は、中実でも中空（図示）でもよく、この円錐部材９を支持するように作用する管状部材１０と連通している。管状部材１０は、該装置の使用中に液体が通過する開口１１を有する。
容器２内には、示された実施例の中心軸と外壁３とのほぼ中間に、容器２内の流れのパターンを安定化させる環状の沈下板１２がある。この沈下板１２は、連結棒（図示せず）によって基部４又は上壁５のいずれかに支持されてもよい。
基部４と沈下板１２とに隣接した前記円錐部材９は、ＧＢ−Ａ―２０８２９４１などの先行技術で知られたような、入口を通って容器２内へ接線方向に導入される液体から沈殿物を沈殿させる効果を高めるための流体力学的分離機の要素であるが、図１〜６に示された入口と出口との独特の配置は、先行技術では知られていないことに注意すべきである。
【００２７】
本発明によれば、装置１は、入口１３を通って容器２内へ導入される液体の流れから浮遊物を効果的に分離できるようにする流体力学的な流れのパターンを生成するための要素を備えている（詳細は、図４〜６を参照して後述する）。
これらの要素の１つは、基部４の最上部に配置され且つ容器２について軸方向に向いた円錐部材２０である。この円錐部材２０は、容器２の上壁５に近接した位置にあり、該装置の作動時に浮遊物を運ぶ流れが通過する環状開口２１を、上壁５と共同して形成する。円錐部材２０は円錐台状であって、管状部材１０に連結されており、容器２の下部における円錐部材９と対称になっている。
また、本発明の環状沈下板１２は、従来の流体力学的分離機の要素の一つのように、容器２内の低エネルギー渦流の結果として生成される容器２内の流れのパターンを安定化させるために好適な要素であって、浮遊物が上壁５の方へ上昇して該上壁５の開口へ押し流されるようにする。
【００２８】
図２に最適に示されるように、浮遊物は、環状スロット又は開口２１を通過してチャンバー３０へ移動し、そこから継続的に又は一まとめとして除去できる。チャンバー３０内部には、管状部材１０を通って上昇してきた容器２からの流れを受けるための管状部材１０の延長部３１がある。この流れは、導管３２内を通過して、出口３３を通って装置から排出される。
【００２９】
図４〜６は、液体が容器２内へ導入されて、幾つかの環境下で、容器２をバイパスさせる入口構造の要素の構成の詳細を示す。この構成は、図５に最適に示される。
入口１３は、入口チャンバー１００内へ開口しており、入口チャンバー１００は、容器２の外壁３の延長部である外壁３aと、外壁３aと同心の円形垂直壁の一部である内壁１０１とを有する環の一部を形成する。
該チャンバー１００は、その下端で上壁５の上部表面により区画されている。該チャンバー１００の各端部は、垂直壁１０２（入口１３に隣接する端部）及び１０３（出口３３に隣接する端部）である。
隔壁１０４は、チャンバー１００を領域１００aと１００ｂとに区分する。隔壁１０４は、内壁１０１と外壁３ａの間に伸びているが、上壁５の高さより上で、領域１００ａと１００ｂとの間のスロット１０５を残して終了している。
【００３０】
図５に示された実施例において、スロット１０５には、一連の間隔を空けた平行棒１０７を有する浮遊物スクリーン１０６が設けられている。垂直端壁１０３には、調整可能な延長部１０３aが設けられている。図６に示された実施例には、かかる浮遊物スクリーンがない。
【００３１】
上壁５の一部分５ａは、チャンバー１００ａ内の液体が容器２内へ流れ込むために通過する開口を形成するために切除されている。この切除部分は、外壁３（図１参照）と、弓形の内壁１１１と、傾斜した基礎壁１１２とによって区画される入口シュート１１０に連通している。
液体は、入口チャンバー１００内の押圧ヘッドの下で入口シュート１１１の中へ向かい、そこから入口スロット１１３を通って容器２の中へ渦巻き方向に向かう。容器２への入口スロット１１３は、凡そ容器の中点の高さにある。
【００３２】
図１〜６に示された該装置の作動中に、沈殿する固形物とグリースのような浮遊物とを含む流体の流れは、図５及び６に示された入口１３及び入口ダスト構造を通って容器２内へ導入される。
容器２の要素、特に円錐部材９及び２０並びに沈下板１２のもたらす結果として、複雑な流れのパターンが該装置内に作り出され、沈殿する固形物は、重力の下で基部４へ落下し、そこで開口８ａから排水槽７内へ押し流されて除去される。
他方、浮遊物は浮上して、それをチャンバー３０へ通過させる該装置の中心へ移動し、示された実施例においては、そこから断続的に除去される。
更に、容器２内をドーナツ状に流れる液体は、管状部材１０の開口１１を通って管状部材１０内を延長部３２まで上昇し、導管３２から出口３３を通って排出される。
【００３３】
通常の条件下では、処理されるために流入する液体は、チャンバー１００内に残り、浮遊物は、スクリーン１０５によって領域１００ａ内に維持される。流れの強い条件下では、液体は、容器２をバイパスして堰１０３ａの上端を越えて、出口３３に連通するチャンバー１２０内へ溢れ出す。堰１０３ａの高さは、該分離機の作動条件に応じて調節できるようにしてもよい。
【００３４】
図４〜６に示された入口の配置は、該分離機への最初の入口１３が出口３３の高さに対応する高さに位置することを許容する。これは、図７ａ及び７ｂに例示されたような先行技術の配置を上回る利点を提供する。
この配置は、沈殿物を含む液体から沈殿物を分離する流体力学的分離機で知られたものである。かかる配置には、基部４に近接した出口２０２を有する上流チャンバー２０１の中へ流れ込む最初の入口２００があり、処理される液体を容器２の凡そ中点の高さで容器２内へ導入する。
最初の入口２００は該分離機からの出口２０３と同じ高さにあることに注意されたい。これは、該システムにおいて液体を望ましい高さに保持するために必要である。
【００３５】
図１〜６に示された配置は、示された入口の配置をもって、図７ａ及び７ｂに示されたシステムの上流チャンバー２０１を必要としない分離機システムを構成できる。
【００３６】
図８及び９は、他の入口構造及びバイパス構造を有する本発明の別の実施例を示す。図８は該分離機の内部構造の要素を示す部分図であり、図９はこの別の分離機を通る断面図である。
本発明のこの実施例においては、入口３１３は、入口３１３から出口３３３へ伸びる線形通路３００（図１〜７の実施例における弓形通路に対する）の一部である入口チャンバー３００ａ内へ開口している。通路３００は、防壁３０４によって入口チャンバー３００ａと出口チャンバー３００ｂとに区分されている。
容器の内部（図８に図示せず）は、管状部材３１０を通って出口チャンバー３００ｂと連通しており、これにより容器内の液体は出口３３３へ通過する。
【００３７】
通常の流れでは、入口３００ａからの液体は、入口スロット３０５内の開口３０６を通って入口３０５の中へ流れる。伸張する入口スロット３０５は、湾曲して伸び、且つ上壁、底壁及び側壁によって区画されており、液体がそこの中へ流れるように規制して、前記液体をその出口３０７へ向かわせ、接線方向成分を容器内の液体の流れへ分岐させる。
【００３８】
この配置において、強い流れは、液体は防壁３０４を越えて流れ、出口３３３を直接通過して、容器をバイパスする（図９参照）。
【００３９】
図１０は、図５及び図６に示された上述の防壁１０４の他の例を示す。
防壁１０４の代わりに、上端を固定された柔軟性を有するフラップ１５０があり、フラップ１５０は、それに力が適用されときに柔軟性を奏することができる。フラップ１５０は、例えばゴム材料でできている。通常の条件の下で、フラップ１５０は、チャンバー１００ｂから入口チャンバー１０２ａを隔離する程度にチャンバー１００ｂの床でへり手段１５１を密閉するのに充分な弾力性を有する。
強い流れの条件の下では、液体はフラップ１５０の入口側で蓄積されるが、（フラップ１５０の弾力性に応じた）予め定められた高さで、液体の重量がフラップ１５０を開かせる程度に充分となると、流れをチャンバー１００ｂ内へ開放し、出口１２０へと流す。液体の高さが下がったときは、フラップ１５０は、入口チャンバー１００ａとチャンバー１００ｂとの間の開口における通常の位置まで戻る。
【００４０】
図１１ａ，１１ｂ及び１１ｃは、図５及び図６に示された防壁１０４の更に別の例を示す。図１１ａは該構成の正面図、図１１ｂは側面図、図１１ｃは背面図である。
防壁１０４に代えて、チャンバー１００ａと１００ｂとの間に防壁を形成する壁１７０が設けられている。この防壁１７０は、これを貫通して伸びる管状差込部１７２を含むバイパス手段１７１を有し、管状差込部１７２は、入口チャンバー１００ａ側に浮遊作動閉鎖部材１７３を備え、放出側に非復帰フラップ１７４を備えている。
フロートで作動する閉鎖部材は、管状差込部１７２の端部で開口を開閉するために垂直面で閉鎖手段１７６をスライド可能とする閉鎖ハウジング１７５を有する。閉鎖手段１７６は、フロート１７７に付着されている。
【００４１】
作動の際、強い流れの条件の下では、液体は入口チャンバー１００ａ内に蓄積される。管状差込部１７２の高さより上の予め定められた液体の高さで、チャンバー１００ａ内の液体は、フロート１７７を浮かせ始め、高さが上昇するに従って、フロート１７７が上昇して閉鎖部材１７６を上昇させ、液体が管状差込部１７２を通って流れることを可能とする。
液体は、非復帰フラップ１７４を通ってチャンバー１００ｂへ流れることができるが、反対方向への流れは非復帰フラップ１７４により制限される。液体の高さが低下すると、フロート１７７が下方へ移動して、閉鎖部材１７６は管状差込部１７２に接して閉鎖する。
前述したように、チャンバー１００ａ内の液体の高さが管状差込部１７２の天井より上になったときにのみ、液体が管状差込部１７２を通って流れることができるように、フロート１７７の高さを選択してもよい。これにより、浮遊物が差込部１７２を通って出口側１００ｂへ通過しないのを確実とする。
【００４２】
本発明の分離機は、グリットのような固形物とグリースのような浮遊物とを含む液体の流れを処理するのに特に適している。