(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域に配設されるスクリーン取水装置であって、  水域に曝され且つ取水口と流体連通する内部を画成する外部を有し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、  前記スクリーンの内部に配設され、圧送されたクリーニング液と流体連通する少なくとも１つの管と、 前記少なくとも１つの管に流体連通し、前記圧送されたクリーニング液の流れを脈動的に前記少なくとも１つの管に送出する、少なくとも１つの流量制御装置と、 前記少なくとも１つの流量制御装置を制御し、前記圧送されたクリーニング液の脈流を変化させるコントローラと、  前記少なくとも１つの管に設けられ、前記圧送されたクリーニング液を該少なくとも１つの管から前記スクリーンの内部へ方向付ける、少なくとも１つの出水口とを備えるスクリーン取水装置。
【請求項２】
前記クリーニング液を圧送して、前記少なくとも１つの管に送出するポンプをさらに備える請求項１の装置。
【請求項３】
前記ポンプは、前記水域の水面下に置かれ、クリーニング液である水と流体連通するポンプ取水口を備える請求項２の装置。
【請求項４】
前記ポンプ取水口は、該ポンプ取水口で取水した水をろ過するスクリーンを備える請求項３の装置。
【請求項５】
前記ポンプは、前記クリーニング液を収納するリザーバ内で水面下に置かれる請求項２の装置。
【請求項６】
前記ポンプは、前記スクリーン取水装置内に組み込まれる請求項２の装置。
【請求項７】
前記ポンプに接続された自動充電式の電源をさらに備える、請求項２の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの管は複数の管を備え、前記複数の管の夫々が、それぞれに関連付けられ前記圧送されたクリーニング液の前記関連付けられた管への送出を制御する流量制御装置を備える、請求項１の装置。
【請求項９】
前記流量制御装置は、前記圧送されたクリーニング液を前記複数の管に順次送出する、請求項８の装置。
【請求項１０】
前記流量制御装置の夫々は、同一または異なる圧力の閾値に応じて開く請求項８の装置。
【請求項１１】
圧送されたクリーニング液と連通し、前記少なくとも１つの管に連通される前記圧送されたクリーニング液を加熱するヒータをさらに備える請求項１の装置。
【請求項１２】
前記クリーニング液は水であり、前記ヒータは前記水を加熱して熱水、蒸気またはその両方を生成するように適応された、請求項１１の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの管は複数の管を備え、前記装置は、前記圧送されたクリーニング液を取り込み、前記圧送されたクリーニング液を前記複数の管に送出するマニホールドをさらに備える請求項１の装置。
【請求項１４】
前記スクリーンは円筒状であり、前記少なくとも１つの管は、前記スクリーンの内部に同心円状に設置される複数の管を備える請求項１の装置。
【請求項１５】
前記スクリーンは平坦であり、前記少なくとも１つの管は、前記スクリーンに隣接した平面上に配置される複数の管を備える請求項１の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの出水口は、前記少なくとも１つの管内に画成された少なくとも１つの孔を備える請求項１の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの出水口は、前記少なくとも１つの管に取り付けられた少なくとも１つのノズルを備える請求項１の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのノズルは、前記少なくとも１つの管上で旋回可能である請求項１７の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの管の前記少なくとも１つの出水口は、前記少なくとも１つの管の長手方向に沿って等間隔または不規則な間隔で配置された複数の出水口を備える請求項１の装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの管の前記少なくとも１つの出水口は、複数の出水口を備え、前記複数の出水口の間隔は、前記少なくとも１つの管の先端に向かって狭くなり、前記複数の出水口の大きさは、前記少なくとも１つの管の先端に向かって拡大し、前記少なくとも１つの管の内径は前記先端に向かって縮小する、請求項１の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの管は複数の管を備え、前記少なくとも１つの出水口は、前記複数の管に複数の出水口を備え、前記複数の管および前記複数の出水口は、前記スクリーンの内部で前記圧送されたクリーニング液の撹拌流を発生させて、前記スクリーンの外部に流出させる請求項１の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの出水口は、前記少なくとも１つの管の長手方向に沿って同一方向または複数の異なる方向に配設された複数の出水口を備える請求項１の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの管は、前記スクリーンの内面から等しいまたは異なる距離に配設された複数の管を備える請求項１の装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの管と圧縮空気の供給源とを選択的に連結する連結部をさらに備えることにより、前記少なくとも１つの出水口は、前記供給源から放出された前記圧縮空気の噴射を方向付ける、請求項１の装置。
【請求項２５】
水域に配設されたスクリーン取水装置であって、  水域に曝される外部を有するとともに取水口と流体連通する内部を画成し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、  圧送されたクリーニング液を前記スクリーンの内部に向けて送出する手段と、 前記スクリーンの内部に向けて送出するために、前記圧送されたクリーニング液の流れを脈動させる手段と、 前記圧送されたクリーニング液の脈流を変化させる手段と、  前記送出されたクリーニング液を前記スクリーンの内部で方向付ける手段とを備えるスクリーン取水装置。
【請求項２６】
前記スクリーンの内部に向けて送出するために、前記クリーニング液を圧送する手段をさらに備える請求項２５の装置。
【請求項２７】
前記スクリーンの内部に向けて送出するために、前記圧送されたクリーニング液を加熱する手段をさらに備える請求項２５の装置。
【請求項２８】
前記圧送されたクリーニング液を前記スクリーンの内部に向けて送出する手段は、前記圧送されたクリーニング液を前記内部の様々な部分に向けて選択的に送出する手段を備える請求項２５の装置。
【請求項２９】
前記圧送されたクリーニング液を前記スクリーンの内部に向けて送出する手段は、送出中、前記圧送されたクリーニング液の液圧を維持する手段を備える請求項２５の装置。
【請求項３０】
前記送出したクリーニング液を前記スクリーンの内部で方向付ける手段は、前記スクリーンの内部で前記方向付けたクリーニング液の流れを撹拌する手段を備える請求項２５の装置。
【請求項３１】
スクリーンの塵芥をクリーニングする方法であって、  クリーニング液を圧送するステップと、  前記圧送したクリーニング液をスクリーンに向けて送出するステップと、  前記スクリーンの内部に配置された１つ以上の管を使用して、前記送出したクリーニング液を前記スクリーンの内部に分配するステップと、 前記スクリーンの内部に向けて送出するために、前記圧送されたクリーニング液の流れを脈動させるステップと、 前記圧送されたクリーニング液の脈流を変化させるステップと、  前記１つ以上の管に設けられた１つ以上の出水口を使用して、前記スクリーンの内部において前記分配したクリーニング液を方向付けるステップとを備える方法。
【請求項３２】
前記圧送されたクリーニング液の脈流を変化させる前記ステップは、コントローラの制御によって行われる、請求項３１の方法。
【請求項３３】
水域に配設されるスクリーン取水装置であって、 水域に曝され且つ取水口と流体連通する内部を画成する外部を有し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、 前記スクリーンの内部に配設され、圧送されたクリーニング液と流体連通する少なくとも１つの管と、 前記少なくとも１つの管に設けられ、前記圧送されたクリーニング液を該少なくとも１つの管から前記スクリーンの内部へ方向付ける、少なくとも１つの出水口とを備え、 前記少なくとも１つの管は複数の管を備え、前記複数の管の夫々が、それぞれに関連付けられ前記圧送されたクリーニング液の前記関連付けられた管への送出を制御する流量制御装置を備え、前記流量制御装置の夫々は、同一または異なる圧力の閾値に応じて開くように構成されたスクリーン取水装置。
【請求項３４】
水域に配設されるスクリーン取水装置であって、 水域に曝され且つ取水口と流体連通する内部を画成する外部を有し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、 前記スクリーンの内部に配設され、圧送されたクリーニング液と流体連通する少なくとも１つの管と、 前記少なくとも１つの管に設けられ、前記圧送されたクリーニング液を該少なくとも１つの管から前記スクリーンの内部へ方向付ける、少なくとも１つの出水口と、 圧送されたクリーニング液と連通し、前記少なくとも１つの管に連通される前記圧送されたクリーニング液を加熱するヒータとを備えるスクリーン取水装置装置。
【請求項３５】
水域に配設されるスクリーン取水装置であって、 水域に曝され且つ取水口と流体連通する内部を画成する外部を有し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、 前記スクリーンの内部に配設され、圧送されたクリーニング液と流体連通する少なくとも１つの管と、 前記少なくとも１つの管に設けられ、前記圧送されたクリーニング液を該少なくとも１つの管から前記スクリーンの内部へ方向付ける、少なくとも１つの出水口とを備え、 前記少なくとも１つの出水口は、前記少なくとも１つの管に取り付けられた少なくとも１つのノズルを備え、前記少なくとも１つのノズルは、前記少なくとも１つの管上で旋回可能であるように構成されたスクリーン取水装置。
【請求項３６】
水域に配設されるスクリーン取水装置であって、 水域に曝され且つ取水口と流体連通する内部を画成する外部を有し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、 前記スクリーンの内部に配設され、圧送されたクリーニング液と流体連通する少なくとも１つの管と、 前記少なくとも１つの管に設けられ、前記圧送されたクリーニング液を該少なくとも１つの管から前記スクリーンの内部へ方向付ける、少なくとも１つの出水口とを備え、 前記少なくとも１つの管の前記少なくとも１つの出水口は、複数の出水口を備え、前記複数の出水口の間隔は、前記少なくとも１つの管の先端に向かって狭くなり、前記複数の出水口の大きさは、前記少なくとも１つの管の先端に向かって拡大し、前記少なくとも１つの管の内径は前記先端に向かって縮小する、スクリーン取水装置。
【請求項３７】
水域に配設されるスクリーン取水装置であって、 水域に曝され且つ取水口と流体連通する内部を画成する外部を有し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、 前記スクリーンの内部に配設され、圧送されたクリーニング液と流体連通する少なくとも１つの管と、 前記少なくとも１つの管に設けられ、前記圧送されたクリーニング液を該少なくとも１つの管から前記スクリーンの内部へ方向付ける、少なくとも１つの出水口とを備え、 前記少なくとも１つの管と圧縮空気の供給源とを選択的に連結する連結部をさらに備えることにより、前記少なくとも１つの出水口は、前記供給源から放出された前記圧縮空気の噴射を方向付ける、スクリーン取水装置。
【請求項３８】
水域に配設されたスクリーン取水装置であって、 水域に曝される外部を有するとともに取水口と流体連通する内部を画成し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、 圧送されたクリーニング液を前記スクリーンの内部に向けて送出する手段と、 前記送出されたクリーニング液を前記スクリーンの内部で方向付ける手段と、 前記スクリーンの内部に向けて送出するために、前記圧送されたクリーニング液を加熱する手段とを備えるスクリーン取水装置。
【請求項３９】
水域に配設されたスクリーン取水装置であって、 水域に曝される外部を有するとともに取水口と流体連通する内部を画成し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、 圧送されたクリーニング液を前記スクリーンの内部に向けて送出する手段であって、前記圧送されたクリーニング液を前記内部の様々な部分に向けて選択的に送出する手段を備えるものと、 前記送出されたクリーニング液を前記スクリーンの内部で方向付ける手段とを備えるスクリーン取水装置。
【請求項４０】
水域に配設されたスクリーン取水装置であって、 水域に曝される外部を有するとともに取水口と流体連通する内部を画成し、前記水域から前記取水口に至る水の通り道で塵芥除去を行うスクリーンと、 圧送されたクリーニング液を前記スクリーンの内部に向けて送出する手段と、 前記送出されたクリーニング液を前記スクリーンの内部で方向付ける手段であって、前記スクリーンの内部で前記方向付けたクリーニング液の流れを撹拌する手段を備えるものとを備えるスクリーン取水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非圧縮性液体の可変流を使用するスクリーン取水口クリーニングシステムに関する。本出願は、２０１２年２月２日に出願された米国仮出願第６１／５９４，０５３号の利益を主張し、その全体を参照することにより本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
取水システムは、湖沼、河川または他の水源から取水する際に、種々のスクリーンおよびバリアを使用する。浮遊物はスクリーンの表面に付着または堆積するので、水面下に置かれたスクリーン取水口は、作動中に塵芥を捕捉できることが理解されよう。最終的には、このような流芥物によってスクリーンが目詰まりし、その流量が低減する。
【０００３】
スクリーン取水口の塵芥を除去するために、幾つかのシステムが開発されてきた。例えば、スクリーンの塵芥を除去するために、可動ブラシを使用する機械システムが使用されている。また、クリーニングに関する課題を解決するために、多くの場所で着脱式のスクリーンが使用されている。
【０００４】
他の実施態様において、空気噴射式クリーニングシステムは、ヘッダから送られた空気を噴射することによって、スクリーンの塵芥を除去可能である。空気式クリーニングシステムは、単一のスクリーンに使用することも、あるいはマニホールド状の複数弁を介して、複数のスクリーンに使用することもできる。空気噴射式クリーニングシステムにおいて、コンプレッサは、ある容量の圧縮空気をレシーバタンクに充填し、適当な圧力をかけた状態で格納する。クリーニングサイクルでは、高速開閉弁がレシーバタンクからの空気を放出し、放出された空気は連結管を通過して水面下に置かれたスクリーン取水口に噴射される。取水口の内部では、スクリーンの容積の数倍（通常は体積の３倍）もの噴射空気が移動する。
【０００５】
一つの例として、ジョンソンスクリーンズ社のハイドロバーストシステムは、空気噴射による円筒状のスクリーン取水口のクリーニングに使用される空気逆洗システムである。図１Ａ乃至図１Ｃは、従来技術の実施態様に係る空気逆洗システム２０を有する取水システム１０を示し、スクリーン取水口３０は、塵芥に曝された場合またはスクリーン３０に届き難い場合に、定期的なクリーニングを必要とし得る。作動中、空気逆洗システム２０は、大量の圧縮空気を放出してスクリーン３０の内側に高速噴射することによって、スクリーンの表面から塵芥を洗い流す。
【０００６】
図１Ａ乃至図１Ｂに図示するように、空気逆洗システム２０は圧縮空気を格納するレシーバタンク２２を有するとともに、タンク２２に圧縮空気を充填するコンプレッサ２４を有する。分配配管２８、弁２５等がスクリーン３０のヘッダにタンク２２を結合し、制御パネル２６がシステム２０の動作を制御する。
【０００７】
図１Ｃに図示する円筒状のスクリーン取水口３０は、中央本体３４の両端に２つのスクリーン３６を備えるＴ字構造を有する。出水口３２は、中央本体３４から連結され、取水システム１０の他の構成要素に連結される。スクリーン３６に配設された空気逆洗ヘッダ４０は、空気逆洗システム２０からの空気を取り込む流入管４２に連結される。空気逆洗システム２０から連通された噴射空気がヘッダ４０に達すると、その結果生じる空気および水の噴射によって円筒状のスクリーン３６の塵芥を除去できる。
【０００８】
空気噴射によるスクリーンのクリーニングはフラットスクリーンにも使用でき、フラットスクリーンによる取水システムならびに、水力発電タービンおよびポンプから魚類を保護するためにダムおよび河川に設けられる魚類用の迂回装置など、多数の用途に活用可能である。典型的に、これらの用途に用いられるフラットスクリーンの吸引速度は、魚類および他の海中生物を保護するために低速とされている。しかし、塵芥がフラットスクリーンに堆積する虞がある。
【０００９】
モンゴメリーワトソンエンジニアリング社による、フラットスクリーンの塵芥を除去する解決策を図２Ａ乃至図２Ｂに示す。取水モジュール５０は、モジュール５０の一部分が通水路の床から上方に突き出るように、通水路の床に埋め込まれる。モジュール５０は、その上流端に先端カバー５４を有する。給水管５６はモジュール５０から取水システムに通じ、クリーニング用空気管６０および浮力用空気管６５は、モジュール５０から給気システムの構成要素に通じている。
【００１０】
モジュール５０は内部に、フラットスクリーン５２、流量制御板６４、空気噴射式クリーニング管６２、フロートタンク６７および給水管連結部５５を含む。フラットスクリーン５２、板６４および空気噴射管６２がモジュール５０の上端に配置される一方で、フロートタンク６７はその底部に配置される。図２Ａのクリーニング用空気管６０は、図２Ｂに図示する空気噴射管６２と連結され、図２Ａの浮力用空気管６５は、図２Ｂに図示するフロートタンク６７と連結される。
【００１１】
使用中、水は、フラットスクリーン５２を下方に向かって流れて板６４を通過し、モジュール内の収蔵室に流入する。次いで、水は給水管５６へ流れて行くことができる。空気噴射管６２は、フラットスクリーン５２と板６４との間に水平配置された塩化ビニル管である。これらの管６２は小径の孔を有し、激しい空気流の供給を受けて、フラットスクリーン５２をクリーニングする噴射空気を送り出す。板６４および管６２は、図２Ｂに図示するように水平モジュール５０に使用されているが、垂直モジュール（図示せず）にも使用されている。
【００１２】
フラットスクリーンの塵芥を除去するジョンソンスクリーンズの別の解決策を、図３Ａ乃至図３Ｃに示す。ここでは水平マニホールド７０がフラットスクリーン５２のクリーニングに使用される。マニホールド７０は、深溝トラフ７４に封入された分配管７２を有する。マニホールドフレーム７６は、スクリーン５２の下流に位置するよう、スクリーン５２に結合されるか、適当な安定手段によって固定される。いずれの場合も、マニホールドフレーム７６は深溝トラフ７４を支持し、それによって逆洗システム２０からスクリーン５２への気流を促進する。図３Ｃに最もよく示すように、深溝トラフ７４は背面パネル７５を有し、背面パネル７５は図示するように一枚板であり得る。代替的に、水が深溝トラフ７４を通過できるよう背面パネル７５に穿孔を施してもよく、または背面パネル７５は無くてもよい。
【００１３】
空気を通すために、流路７３は、逆洗システム２０から深溝トラフ７４に封入された各分配管７２までつながる。各分配管７２は、複数の開口（図示せず）を有し、噴射空気をスクリーン５２に向かって外方に送る。例えば、逆洗システム２０が空気を噴射すると、分配管７２およびトラフ７４から対向するスクリーン５２に空気が送られて、塵芥を除去する。スクリーン５２を通過し、深溝トラフ７４の間を流れる水を矢印で示す。
【００１４】
空気噴射システムの圧縮空気を利用するスクリーン取水口のクリーニングは効果的ではあるが、空気噴射システムは、水面下に置かれたスクリーン取水口の近傍で短期間に大量の空気を放出する。スクリーンが配置される水域によっては、噴射空気の放出によるボート乗船者もしくは他の航路利用者に対する妨害、または水面下に置かれたスクリーン設置箇所近傍の野生生物もしくは動物群への影響に関して、懸念が生じる。
【００１５】
スクリーン取水口が特定の水域に配置される場合、氷晶によるスクリーン取水口の目詰まりがさらに懸念される。冬季期間中、過冷却水（華氏３２度未満）は、ある気象条件下において、小さな針状またはかけら状の氷晶を形成し得る。氷晶は最終的に水面下に置かれたスクリーン取水口を覆い、これの目詰まりを起こし得る。予想されるように、水面下に置かれたスクリーンから氷晶を除去するのは特に困難を極める。
【００１６】
水面下に置かれたスクリーン取水口または塵除けスクリーンが氷晶によって目詰まりするのを防ぐために、幾つかの技術が利用されている。例えば、塵除けスクリーンの上流に配置された取水システムに、熱水の拡散流を導く方法が考えられる。代替的に、金属製の塵除け格子またはスクリーンを通電加熱することも可能である。氷晶の堆積を最小限に抑える別の解決策としては、高密度ポリエチレンから成る棒材を粗目スクリーンに使用し、ポリエチレンパネルを微細目スクリーンに使用する方法が用いられている。さらに、排水を電熱器に再循環し、熱した排水と河川から流入した水とを取水口で混合する温水噴射システムが使用されている。これが行われる場合、熱水が取水口に堆積した氷晶の除去に効果を発揮する。
【００１７】
これらの解決策は氷晶への対応に効果的であり得るが、実装および保守が困難であり、また幾つかの実施態様においては使用不可能となり得る。
【発明の概要】
【００１８】
スクリーン取水装置は、取水システム用のスクリーンクリーニングシステムを使用する。スクリーン取水口は、取水システムの出水口と流体連通する内部を区画するスクリーンを有する。スクリーンに堆積され得る塵芥を除去するために（および任意で氷晶による目詰まりを防ぐために）、当該装置は、スクリーンの内部に配設され、クリーニングシステムのポンプによって供給される圧送された液体（例えば、水または他の非圧縮性液体）と流体連通する複数の管を有する。複数の管は、それらに配設されるノズル形状および／または開口形状の出水口を有し、管から圧送された液体をスクリーンの内部に送り込む。
【００１９】
スクリーン内部において、クリーニングシステムは、圧送された液体を流入口から取り込み、圧送された液体を管に送出するマニホールドを有する。マニホールドに流量制御装置または弁を備えて、圧送された液体を様々な管へ送出する方法を制御しても良い。例えば弁は、圧送された液体を管に向けて順次送出しても、交互にもしくは重複して段階的に送出しても良い。さらに、同一または異なる圧力の閾値に応じて可制御弁を開き、圧送された液体の管への送出を制御することもできる。
【００２０】
スクリーンの塵芥を除去するため、当該システムは圧送された液体を脈動的に（パルス的に）送出し、好ましくはその脈流を変化させる。詳細には、当該システムのコントローラは、ポンプと管との間の流体連通の中で少なくとも１つの流量制御装置または弁を制御する。弁は、コントローラによって作動すると、ポンプから圧送された液体の流れを脈動させて管に送出し、好ましくはその脈動を経時的に変化させる。スクリーン内の圧送された液体の可変脈動を長期に亘って撹拌するため、当該システムは、例えば数分から好ましくは５?１０分の間等、空気式クリーニングシステムの短時間の空気噴射と比べて大幅に長い時間に亘って、圧送された液体を送出することが好ましい。
【００２１】
氷晶に対応するため、システムは、圧送された液体と流体連通するヒータを有すると同時に、圧送された液体が管に送り込まれる仕組みとされる。圧送された液体をヒータが加熱することによって、氷晶が取り除かれ、クリーニングサイクルの間またはシステム作動中のどの時点でも、氷晶の形成を抑制できる。
【００２２】
スクリーンは円筒状となり得、管はスクリーンの内部で同心円状に配置され得る。代替的に、スクリーンは平坦であり得、管はスクリーンに隣接する平面上に配置され得る。いずれの場合も、管および出水口（例えば、ノズルおよび／または開口）の様々な構成を使用して圧送された液体の可変脈流をスクリーンに送り、その内部の流れを撹拌してスクリーン外部の塵芥を除去することができる。圧送された液体が管の長さに亘って送られる際の液圧を維持するために、例えば、管の出水口の間隔は管の先端に向かって狭くなり、また出水口の大きさは管の先端に向かって拡大し得る。さらに、管の内径は先端に向かって縮小し得る。
【００２３】
流れを方向付け、撹拌し、または乱流を生起するために、所与の管の各出水口を、所与の管の長手方向に沿って同一の方向または異なる方向に配設でき、また複数の管の間に出水口を同様に配置することも、または異なるように配置することもできる。最後に、スクリーンの内面から等しいまたは異なる距離に管を配置できる。これらおよび他の変形が可能であることは、本開示の利益として理解されよう。
【００２４】
以上の概要は、本開示で可能な各実施形態または全ての態様を要約することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】従来技術に係る空気噴射式クリーニングシステムを有する取水システムを示す図。
【００２６】
【図１Ｂ】従来技術に係る空気噴射式クリーニングシステムの構成要素をさらに詳細に示す図。
【００２７】
【図１Ｃ】従来技術に係る空気噴射式クリーニングシステムのヘッダを有する円筒状のスクリーン取水口を示す図。
【００２８】
【図２Ａ】フラットスクリーンに用いられる、従来技術に係る空気噴射式クリーニングシステムの一つの構成を示す図。
【図２Ｂ】フラットスクリーンに用いられる、従来技術に係る空気噴射式クリーニングシステムの一つの構成を示す図。
【００２９】
【図３Ａ】フラットスクリーンに用いられる、従来技術に係る空気噴射式クリーニングシステムの別の構成の正面図。
【００３０】
【図３Ｂ】フラットスクリーンに関する図３Ａの構成の側面図。
【図３Ｃ】フラットスクリーンに関する図３Ａの構成の斜視図。
【００３１】
【図４Ａ】スクリーン取水システムに用いられる、本開示に係るスクリーンクリーニングシステムの概略図。
【００３２】
【図４Ｂ】本開示のクリーニングシステムの構成要素を有するスクリーン取水口を示す図。
【００３３】
【図４Ｃ】本開示のクリーニングシステムの構成要素を有するスクリーン取水口の端面図。
【００３４】
【図５Ａ】本開示のクリーニングシステムに用いられるマニホールドの構成要素を示す図。
【００３５】
【図５Ｂ】本開示のクリーニングシステムの管にクリーニング液を分配する弁の構成を示す図。
【００３６】
【図６Ａ】様々な構成の配管および出水口を有するスクリーン取水口の端面図。
【図６Ｂ】様々な構成の配管および出水口を有するスクリーン取水口の端面図。
【図６Ｃ】様々な構成の配管および出水口を有するスクリーン取水口の端面図。
【図６Ｄ】様々な構成の配管および出水口を有するスクリーン取水口の端面図。
【００３７】
【図７Ａ】様々な構成の出水口を有する管の側面図。
【００３８】
【図７Ｂ】様々な構成の出水口を有する管の端面図。
【００３９】
【図８Ａ】本開示に係るスクリーンクリーニングシステムの管および出水口を有する、取水システムのフラットスクリーンを示す図。
【００４０】
【図８Ｂ】図８Ａのクリーニングシステムに用いられる管および出水口の構成を示す正面図。
【００４１】
【図９Ａ】様々な構成の開口およびノズルを有する管の側面図。
【００４２】
【図９Ｂ】様々な構成の開口およびノズルを有する管の端面図。
【００４３】
【図１０】本開示のクリーニングシステムの管の出水口に用いられる可動ノズルの断面図。
【００４４】
【図１１Ａ】スクリーン取水システムに用いられる、本開示に係る水面下に置かれたスクリーンクリーニングシステムを示す図。
【００４５】
【図１１Ｂ】水面下に置かれたスクリーン取水システム用の構成要素を有する、本開示に係る別の水中スクリーンクリーニングシステムを示す図。
【００４６】
【図１２】水面下に離間して置かれたスクリーン取水システム用の構成要素を有する、本開示に係る水中スクリーンクリーニングシステムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図面を参照すると、図４Ａは、本開示に係るスクリーンクリーニングシステム１００の概略図である。図４Ｂは、スクリーンクリーニングシステム１００の内部構成要素を示す、スクリーン取水口２００の部分断面の側面図であり、図４Ｃは、スクリーンクリーニングシステム１００の構成要素を明らかにしたスクリーン取水口２００の端面図である。
【００４８】
図４Ａに図示するように、スクリーンクリーニングシステム１００は、１つ以上であって、そのうち１つのみを図示したスクリーン取水口２００を有する取水システムと共に使用される。取水システムの他の構成要素は図示しないが、当該技術分野において周知である。スクリーンクリーニングシステム１００は、圧縮空気の代わりに水（または別の非圧縮性液体）を使用して、１つ以上のスクリーン取水口２００の塵芥を除去する。
【００４９】
スクリーンクリーニングシステム１００は、液源１０２と、ポンプ１０４と、コントローラ１０５と、１つまたは複数の撹拌機１０６とを有する。液源１０２は、スクリーンをクリーニングするための水（または他の液体）を保持する専用タンクであり得る。本明細書では、クリーニング液（クリーニングするための液体）として水を使用する場合について説明するが、他の適当な液体も使用可能である。言うまでもなく、使用される液体は、取水システムの使用水域に適合するものであることが好ましい。
【００５０】
クリーニングシステム１００の構成要素１０２、１０４、１０５、１０６等は、該当水域の水面下に置かれたスクリーン取水口２００から離れた場所に配置してもよい。例えば、これらの構成要素１０２、１０４、１０５、１０６等は陸上に配設されてもよく、また配管を使って水面下に置かれた取水システムの１つ以上のスクリーン取水口２００に連結されてもよい。別の代替方法として、後述するように、これらの構成要素をスクリーン取水口２００と共に、またはその近傍で水面下に置くこともできる。
【００５１】
ポンプ１０４は、岸辺から遠く離れ、且つ水面下に設置可能な１つ以上のスクリーン取水口２００に向けて、液源１０２からの水を圧送可能な大容量ポンプである。ポンプ１０４は、配管を介して適宜水流を方向付けすることによって１度に１つのスクリーン取水口２００をクリーニングする水量を圧送できる場合もあり、また、ポンプの容量、スクリーン取水口２００の大きさ、配管の構成および他の要因に応じて、１度に２つ以上のスクリーン取水口２００をクリーニングする水量を圧送できる場合もあることが、理解されよう。
【００５２】
コントローラ１０５は当該システムの動作を制御し、場合によって手動または自動で開始できるクリーニングサイクルの間、ポンプ１０４を作動させる。コントローラ１０５がポンプ１０４を起動して、液源１０２から水が圧送されると、コントローラ１０５は撹拌機１０６を作動して、連結配管１０１内に可変脈流を発生させる。撹拌機１０６は、１つ以上の流量制御装置または弁であり得、クリーニング液の流れを変化させ、撹拌し、または脈動させる。所望される撹拌に応じて、不規則または規則的に脈動（パルス）を変化させることができる。一般的に、ポンプ１０４は、その内部で可変流を発生できる。代替的に、撹拌機１０６の１つ以上の流量制御装置に、ポンプ１０４に接続されてポンプ１０４から圧送される液流を変化させる、フラッパまたは弾性且つ伸縮自在なバルーンを備えてもよい。
【００５３】
次いで、連結配管１０１は、水源の水面下に置かれたスクリーン取水口２００にクリーニング水の可変脈流を送る。氷晶への対応が必要な場合は、インライン加熱システムまたはヒータ１０８によって、スクリーン取水口２００に圧送される水を加熱できる。後述するように、熱水によって取水口２００での氷晶の形成を抑制できる。インラインヒータ１０８は、多数ある方法のうちいずれかを使用してクリーニング水を加熱できる。例えば、ヒータ１０８は、電気コイル、天然ガス、熱交換器等を使用して、ポンプ１０４から送出される液体を加熱できる。
【００５４】
本明細書に開示するように、クリーニングシステム１００は、一般的に、スクリーン取水口２００の塵芥を除去するために液水の使用を意図している。構成によっては、ヒータ１０８がクリーニング水を加熱して、同一システム１００への使用が望まれる蒸気および熱水を生成する方法も可能である。システム１００で蒸気を使用できると、幾つかの場合において氷晶の除去に有利となり得る。蒸気を使用可能なシステム１００の連結配管１０１は全て、管内での結露発生の可能性を軽減するために断熱されていることが好ましい。
【００５５】
スクリーン取水口２００は、その内部に、マニホールド１１０と、クリーニングシステム１００の一連の送出管１２０とを有する。マニホールド１１０の流入口１１６は、連結配管１０１によって送出されて、そこに流入するクリーニング水に接続され、マニホールド１１０の分配装置１１２は、クリーニング水を管１２０に送る。これらの構成要素は、本明細書で概念的にのみ図示されるが、任意の水量を送出および分配するのに配管、弁、筐体等が必要となり得ることは理解されよう。これらの構成要素については、図５Ａ乃至５Ｂを参照して以下に論述する。
【００５６】
分配装置１１２からは、弁または他の流量制御装置１１４によって、取水口２００のスクリーン２１０内部に配置された複数の管１２０へのクリーニング水の連通を制御できる。管１２０はスクリーン２１０の内面に隣接し、スクリーン２１０の内部で横方向に延在する。好ましくは、管１２０は、その長手方向に沿って配置された出水口１２２を有し、後述するように、スクリーンの内部でクリーニング水の可変脈流を方向付けると良い。
【００５７】
出水口１２２は、図示するようにノズル１３０であり得るが、後述するように、孔も使用することもできる。適当な種類および形状のノズル１３０を使用でき、管１２０のポート（不可視）を介して管の内部と連通するように、管１２０に取り付けることができる。管内部を通過する流れが、ノズル１３０が取り付けられたポートのみから流出するように、管１２０の先端は閉止されているのが好ましい。
【００５８】
スクリーン取水口２００およびスクリーンクリーニングシステム１００の構成要素のさらなる詳細を図４Ｂに図示する。スクリーン取水口２００は、中央本体２２０の両端に配設される２つの円筒状スクリーン２１０を備えるＴ字構造を有するが、他の構造も使用できる。出水口２３０は、中央本体２２０から取水システムの他の構成要素（図示せず）に連結される。中央本体２２０は、円筒状の側壁と、内部に空洞部２２２を画成する対向端壁２５０とを有する。両端壁２５０は、水流が出水口２３０を通過して取水システムの残りの箇所に行き渡るように、作動中にスクリーン２１０のうち１つからの流れを取り込む中心開口部２５２を有する。
【００５９】
両方のスクリーン２１０は、当該中央本体の端壁２５０に連結される開口端を有し、塵芥を偏向するように形成され得る閉端キャップ２１２を有する。各スクリーン２１０は円筒状であって、水がスクリーン２１０に流入する際に塵芥を遮断するための複数の長孔を画成する。長孔は、スクリーン２１０の軸に対して横断方向でも水平方向でもよい。間隔を置いた特殊形状ワイヤ２１４の巻線によって、スクリーン２１０の円筒面に長孔が形成されることが好ましいが、スクリーン２１０は、長孔を設けた表面に隙間の無い管部材であってもよい。特殊形状ワイヤ２１４は、好ましくは楔形またはＶ字型であり、ワイヤ２１４の幅広の底部を外方に向けて、スクリーン表面からの塵芥の滑動を促進させる。例えば、特殊形状ワイヤ２１４は、ジョンソンスクリーンズから入手可能なＶＥＥ−ＷＩＲＥ（登録商標）であり得る。（ＶＥＥ−ＷＩＲＥは、Ｗｅａｔｈｅｒｆｏｒｄ／Ｌａｍｂ，Ｉｎｃ．の登録商標である）。一実施態様において、図４Ｂに図示するように、当該技術分野において周知である技術を使用して、これら複数の特殊形状ワイヤ２１４を周方向に巻回し、横方向の支持棒２１６に溶接することによって、スクリーン２１０を形成する。
【００６０】
実施態様によっては、端壁２５０の中心流路２５２は、スクリーン表面上の流速を制御し、取水システム内で好ましい表面流速を維持するのに十分であり得る。しかし、各端壁２５０は、流速をさらに制御するために、その中心開口部２５２に流量調節器を有することもできる。そのために、スクリーン取水口２００は、開口部２５２に配設されてその一部がスクリーン２１０の内部に位置する１つ以上の管を有する流量調節器を使用し、端壁２５０の開口部２５２を介してスクリーン２１０の内部から中央本体２２０の空洞部２２２へと流体を連通させればよい。例えば、取水システム２００は、各開口部２５２に配設された流量調節器用に１本の流管を使用でき、また図４Ｂで実施された取水システム２００は、開口部２５２の内部で入れ子式となった２本の流管２６０および２７０を使用できる。流量調節器の設計のさらなる詳細は、米国特許第６，０５１，１３１号に開示されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００６１】  内側のマニホールド１１０は、好ましくは、取水口の中央本体２２０に配設され、スクリーンクリーニングシステム１００からの可変脈動のクリーニング液を取り込む流入口１１６を有する。マニホールド１１０の分配装置１１２は、スクリーンの端壁２５０を通過してスクリーン内部に通じる管１２０にクリーニング水を送出する。スクリーン２１０内部の管１２０に沿って流れる際、可変脈動のクリーニング液は、出水口１２２（例えば、ノズル１３０）から流出し、スクリーン２１０の外面から塵芥を除去する。
【００６２】
図４Ｃの端面図で最もよく示すように、管１２０は、スクリーン２１０の内部でスクリーン２１０の内面に隣接して、その周囲に同心状に配置され得る。管１２０は、調節器２６０および２７０を有する流入開口部２５２と周囲のスクリーン２１０との間の空間に、端壁２５０から延設される。さらに図示するように、管１２０のノズル１３０は、全てが略同一方向を向くように、例えば本描写では、スクリーン２１０の円周に対して接線方向に配置可能である。
【００６３】
上記では、スクリーンクリーニングシステム１００が、水等の圧送された液体を使用する場合について説明した。本開示のシステム１００の管１２０、ノズル１３０、マニホールド１１０および他の構成要素は、空気噴射システムによって供給される圧縮空気も使用することができる。このためには、図４Ａに示すように、選択式の連結部または弁１０３を使って、液体を使用するシステム１００と、図１Ａ乃至図１Ｂを参照して上述した空気噴射システム２０とを、連結管１０１で選択的に連結すれば良い。従って、本開示の液体を使用するシステム１００のポンプ１０４および撹拌機１０６からの可変脈流の使用と、図１Ａ乃至図１Ｂの空気を使用するシステム（２０）の圧縮空気タンク（２２）および弁（２５）から噴射された空気の使用とを切り替えて作動できる。さらに、スクリーン２１０の内部で泡沫、霧、流体等を消散させる意図であれば、選択式の連結部１０３は、液体を使用するシステム１００（泡沫、霧等の液体を有する）と空気を使用するシステム（２０）（空気または他の気体を有する）とを組み合わせて、連結管１０１を介して、泡沫、霧、流体等をスクリーン取水口２００に進ませるように設定できる。
【００６４】
クリーニングシステム１００およびスクリーン取水口２００の内外に配置されるその構成要素について理解されたところで、システム１００が取水口２００から塵芥を除去する方法と氷晶を回収する方法とについて今から説明する。前述したように、システム１００によって送出されるクリーニング液の可変脈流は、スクリーン２１０の内部容積分を脈動させ、スクリーン２１０の外側面から塵芥を除去するように作用する。出水口１２２は、例えば以下に論述するような数々の方法でスクリーン２１０の内側容積に脈流効果を発生させるように配置できる。例えば、システム１００のポンプ１０４からの脈流液が、管１２０および出水口１２２から流出すると、その流れによって、スクリーン内部に乱流、渦流または回流が発生しやすい。クリーニング液は、スクリーン２１０の内部を移動して、それを通過し、スクリーン２１０に堆積した外側の塵芥を撹拌することによってスクリーン取水口２００の塵芥を除去する。
【００６５】
スクリーンクリーニングシステム１００は、塵芥を除去するために、長時間に亘って液体の可変脈動を利用する。例えば、システム１００は、１つのスクリーン取水口２００あたり、数分、好ましくは約５乃至１０分の間、液体を脈動できる。従来技術の空気噴射式クリーニングシステムによる６乃至１０秒の空気噴射に比べると、この期間は大幅に延長されている。管１２０は、スクリーン２１０の長手方向に沿って横方向に配置されているので、マニホールド１１０から連通する脈動液は、スクリーン２１０の基端部から先端まで管１２０を流れる。従って、液体の可変脈動をスクリーン２１０の長さに亘って掃引することができ、このことはクリーニングにさらに有益である。
【００６６】
上記で示唆したように、本開示のクリーニングシステム１００は、氷晶の形成を防ぐ点においても、従来技術の空気噴射式クリーニングシステムより効果的であり得る。周知であるが、氷晶は、乱流によって氷が凝結しない場合に過冷却水中に生じる小さな氷の結晶から成る。取水システムにおいては、氷晶の結晶がスクリーン取水口２００の水深位置まで達し、氷晶がスクリーン取水口２００に固着する場合がある。氷晶によって、時間の経過とともにスクリーン２１０の外面上に突出した氷片が堆積し、これによりスクリーン取水口２００へ流入する取水の流れが大幅に遮断され得る。
【００６７】
ひとつのサイクルを通じ、クリーニング液を長時間に亘って撹拌してスクリーン２１０に氷晶を固着させないことで、氷晶の形成を抑制できる。同様に、インラインヒータ１０８によるクリーニング液の加熱が氷晶の形成防止の手助けとなり、当該サイクル中に氷晶を除去するのに役立つ。標準的なクリーニングサイクルに加えて、本開示のシステム１００は、好適な温度下で氷晶除去用に作動できる。この作動中、システム１００は、スクリーン取水口２００の内部で可変、脈動および加熱された液体を撹拌して、氷晶による目詰まりを抑制するように作動するので、スクリーン２１０への氷晶の固着を防ぎ、目詰まりを防止することができる。
【００６８】
スクリーン２１０の内部で撹拌流を発生するために用いられる管１２０および出水口１２２の種々の構成について説明する前に、先ずスクリーン取水口２００内部のマニホールド１１０について詳述する。図５Ａは、本開示のクリーニングシステムに用いられるマニホールド１１０の構成要素を示し、図５Ｂは、圧送された液体をスクリーン取水口２００の管１２０に分配する内弁１１４の構成を示す。図５Ａに図示するように、流入口１１６は、圧送された液体の可変脈流をＴ字形状１１３を有し得る分配装置１１２に送る。Ｔ字形状１１３で分かれた流れは、好ましくはスクリーン取水口（２００）の端壁（図４Ｂの２５０）に組み込まれるヘッダ１１８に進む。ヘッダ１１８からは、エルボ１１９が、スクリーン（２１０）の内部で横方向に配設される種々の管１２０に流れを繋ぐ。理解されるだろうが、マニホールド１１０の構成要素は、端壁（２５０）の開口部（２５２）を通過する取水流を制限しないことが好ましく、そのためマニホールドの構成要素は、取水システム（２００）内部での実際の配置が、本明細書で概略的に図示するものとは異なってもよい。
【００６９】
一般的に、流入口１１６からの流れは、ヘッダ１１８によってスクリーン取水装置（２００）内部の管１２０に均等に分配される。このことから、各管１２０は、圧送された液体によって同時に脈動可能である。弁１１４は、管１２０を通過する取水の逆流を防いでもよく、それに加えて、またはそれに代えて、圧送された液体を１つまたは両方のヘッダ１１８へ仕向けるのに使用してもよい。
【００７０】
代替的に、図５Ｂに図示するように、スクリーン取水口２００の弁１１４は、圧送された液体の可変脈流をどのように管１２０へ送るかを制御できる。ヘッダ１１８、エルボ１１９、管１２０等に、弁１１４を組み込むことができる。この構成において、他の管１２０が閉鎖している間に、１つ以上の管１２０が可変および脈動された液体をスクリーン２１０の内部に送出するといった交替制の方法で、圧送された液体を供給するように、弁１１４を構成できる。
【００７１】
詳細には、当該システムのポンプ（１０４）から流入口１１６に進入する流れがマニホールド１１０の弁１１４に分配される。弁１１４は、オン・オフ状態を切り替える時間間隔で作動する。電動式、油圧式および機械的に作動される弁をはじめ種々の弁１１４を使用できる。好ましくは、弁１１４は、圧送された液体からの圧力によって駆動され、その時間間隔を開始する逆止弁である。
【００７２】
クリーニングサイクルの間、第１の時間間隔（例えば、１０乃至３０秒）では第１の弁１１４−１が開き、その後閉じる。そして、第２の弁１１４−２は、同一または異なる時間間隔で開き、その後閉じる。この処理が全ての弁１１４−１乃至１１４−８に対して行われ、複数回に亘って繰り返し可能である。弁１１４は、順にひとつずつ開閉してもよく、互いに重複してもよく、また様々な管１２０の中で順序が変わってもよい。所望の効果は、外部の塵芥を除去するためにスクリーン２１０内で撹拌を生じさせることである。
【００７３】
上述したように、所望の流れ、撹拌または乱流を生じさせてスクリーン２１０の外面から塵芥を除去するために、スクリーン取水口２００内部の管１２０に対して、様々な構成の出水口１２２を使用することができる。図６Ａ乃至図６Ｄは、様々な構成の管１２０および出水口１２２を有するスクリーン取水口２００の端面図である。図６Ａに図示するように、本例示の出水口１２２にはノズル１３０が備えられている。管１２０のノズル１３０は、スクリーン２１０の内面に対して異なる方向（例えば、異なる角度）に配向され得る。したがって、幾つかのノズル１３０が接線方向を向く一方で、他方はより中心を向いたり、スクリーン２１０の内面に向かってより外方に向いてもよい。さらに、幾つかの管（例えば、１２０Ａ）がスクリーン２１０の内側近傍に位置する一方で、他の管（例えば、１２０Ｂ）は離れて位置してもよい。
【００７４】
先の構成で図示したように、管１２０は全て同じ大きさであってもよい。代替的に、図６Ｂに図示するように、管１２０は異なる径を有してもよい。このようにすれば、一連の管（例えば、管１２０Ａ）が脈動液をある（低）圧力で送出するのに使用される一方で、他の一連の管（例えば、管１２０Ｂ）を別の（高）圧力で使用することができる。この構成では、マニホールド１１０の弁（図５Ｂの１１４）を制御可能とし、ある圧力の閾値に応じて開くようにしてもよい。例えば弁（１１４）を、所定の圧力下で開くバネ懸架式の逆止弁としてもよい。最後に、図６Ｃ乃至６Ｄに図示するように、ノズル１３０は、スクリーン２００の円周に対して接線方向または他の角度で、反対方向の両側を向いて配置可能である。
【００７５】
図７Ａ乃至図７Ｂに図示するように、管（例えば、管１２０−１、１２０−２および１２０−３）は、管１２０の長手方向に沿って等間隔に配置されたノズル１３０を有し得る。さらに、管１２０は、一方向を向いたり（例えば、管１２０−１）、二方向を向いたり（例えば、管１２０−２）、複数の方向を向く（例えば、１２０−３）ノズル１３０を有し得る。
【００７６】
圧送された液体を管１２０の全長に亘って適切な圧力で送出できるよう、ノズル１３０の間隔が管の先端に向かって狭められてもよく（例えば、１２０−４）、ノズル１３０の大きさが管の先端に向かって拡大してもよく（例えば、１２０−５）、それに加えて、またはそれに代えて、管の内径（例えば、１２０−６）が先端に向かって縮小してもよい。図６Ａ乃至７Ｂに図示する管１２０およびノズル１３０のこれらおよび他の構成を使用でき、また様々な構成を要望通りに組み合わせることができる。
【００７７】
円筒状のスクリーン取水口２００と共にスクリーンクリーニングシステム１００を使用することについて説明してきたが、システム１００は、水中で水平方向または上下方向に配置される平坦なスクリーン取水口と共に使用することもできる。例えば、図８Ａは、筐体３１０の開口端に配設されたフラットスクリーン３００を示す。フラットスクリーン３００は複数の並列ワイヤ３０２から成り、それらに対して直角に配置されるロッド３０４に取り付けられる。ワイヤ３０２は、スクリーン、フィルタ、分水パネル、塵除け格子等に用いられる特殊形状ワイヤまたは他の適当な種類のワイヤであり得る。筐体３１０は、例示のために概略的に示されるが、１つ以上の出水口（図示せず）を有してもよい。実施態様に応じて、筐体３１０は、取水、ろ過、分水または他の種類のシステムに用いられる任意の適当なモジュール、構成要素、管、流路、出水口、流入口等であり得る。
【００７８】
図８Ａに図示するように、フラットスクリーン３００は、筐体３１０の内部３１２を覆い、図示するように水平に配置され得るが、任意の方向に配向されてもよい。いずれにせよ、フラットスクリーン３００には、スクリーン３００を通過して筐体３１０の内部３１２に流入する水によって運ばれた塵芥が集まり得る。塵芥を除去するために（および場合によっては氷晶を防止するために）、本開示のスクリーンクリーニングシステム１００における出水口１２２を有する管１２０がスクリーン３００に対して平行に配設される。管１２０は、フラットスクリーン３００に隣接する平面に配設され、上記に説明した方法で、システム１００の他の構成要素に連結される。ここで図示するように、出水口１２２はノズル１３０を備えるが、後述するように孔を使用してもよい。
【００７９】
図８Ｂは、図８Ａのフラットスクリーン３００に用いられる管１２０およびノズル１３０の、あるひとつの配置構成を示す。マニホールド１１０は、（流入口１１６および管１２０ａ乃至ｂの幾つかに連結される）基端部と（他の管１２０ｃ乃至ｄに連結される）先端との間に配設された、片落管１１５を備える。マニホールド１１０の径（または流積）は、圧送された液体がクリーニングシステムから流入口１１６に流入する際に、片落管１１５で変更される。
【００８０】
４つの管１２０ａ乃至ｄを図示するが、４つ以上またはそれ以下の数の管を使用してもよい。また、管１２０ａ乃至ｄは、マニホールド１１０の反対方向に分岐可能である。図８Ｂに図示する特定の例において、（２つの下側の）管１２０ａ乃至ｂは、その基端が心棒の大径部分に連結され、基端が心棒の小径部分に連結される（２つの上側の）他の管１２０ｃ乃至ｄと比べて、大径（または広い流積）を有する。また、管１２０ａ乃至ｄは、管１２０ａ乃至ｄの約４分の３の長さの位置に片落管１２５を備え、そこで管１２０ａ乃至ｄの径（または流積）が管の先端に向かって縮小する。片落管１１５／１２５および径の異なる管１２０ａ乃至ｄは、管１２０の長手方向に沿って配設されるノズル１３０から流出する液流を制御し、液流の適切な圧力を維持することを目的としている。
【００８１】  全ての管１２０において全てが同一方向を向いたり、１つの管１２０において異なる方向を向いたり、同一または異なる大きさを有する等、管１２０においてノズル１３０を様々に構成可能である。同様に、管１２０は、互いに異なる径を有する、フラットスクリーン３００への距離が異なる、マニホールド１１０の両側から延長する等が可能である。従って、上記の円筒状のスクリーン（２００）に用いられる管１２０およびノズル１３０に対して適用される内容は、フラットスクリーン３００にも適用可能であり、その逆も同様であるので、その説明を省略する。
【００８２】  先の実施態様において、円筒状のスクリーン２１０およびフラットスクリーン３００に用いられる様々な管１２０の出水口１２２には、流れを方向付けるためにノズル１３０のみを使用した。圧送された液流を方向付けるために、ノズル１３０に加えて（または代替的に）、管１２０の全てまたは幾つかの出水口１２２にポート、長孔、開口、穿孔または他の孔を使用してもよい。例えば、図９Ａに図示するように、管（例えば、１２０−７、１２０−８）の出水口１２２に円形開口または細隙形状の孔１３５を使用できる。他の形状を使用することも可能であるが。孔１３５の細隙形状は横方向に向けられているが、縦方向を含む他の方向に向けられてもよい。さらに、管（例えば、１２０−９）は、孔１３５およびノズル１３０を組み合わせた出水口１２２を有することもできる。
【００８３】
図９Ａ乃至図９Ｂに図示し、また上述したように、管１２０は、同一方向に向けられたり（例えば、管１２０−７、１２０−８、１２０−１３）、反対方向に向けられたり（例えば、管１２０−１４）、または複数の方向に向けられた（例えば、管１２０−１５）孔１３５（および存在する場合はノズル１３０）を有し得る。さらに先に詳述したように、管１２０は、管の長手方向に沿って等間隔に配置されたり（例えば、管１２０−７、１２０−８および１２０−９）、異なる間隔で配置されたり（例えば、１２０−１０）、それに加えて、またはそれに代えて、互いに異なる大きさである（例えば、１２０−１１）孔１３５（および存在する場合はノズル１３０）を有し得る。同様に、管（例えば、１２０−１２）の内径は、孔１３５を使用する場合には、先端に向かって縮小し得る。管１２０、ノズル１３０および孔１３５については、図９Ａ乃至９Ｂに図示する配置、およびこれら以外の配置を使用でき、また様々な配置を要望通りに組み合わせることができる。
【００８４】
ノズル１３０および孔１３５を有する出水口１２２に加えて、クリーニングシステム１００に用いられる管１２０の出水口には可動ノズルを使用できる。図１０は、管１２０に使用される可動ノズル１４０の例を示す。ノズル１４０は、球状端部１４２とノズル端部１４４とを有する。球状端部１４２は、管１２０のソケット１２４内で回転可能であるので、ノズル端部１４４は、管の内部流路１２５からスクリーンの内側（図示せず）に流体を方向付けることができる。可動ノズル１４０は作動中、設定された方向に固定され、締結手段または摩擦の利用によって固定状態を維持できる。あるいは圧送された液体がノズル端部１４４から流出し、その流れがソケット１２４内のノズル１４０を旋回するので、クリーニングサイクルの間、ノズル１４０を無作為に動かしてもよい。
【００８５】
先の実施形態において、システム１００は、スクリーン取水口２００の内部でマニホールド１１０、分配装置１１２、弁１１４、管１２０等を使用して、ポンプ１０４からスクリーン取水口２００にクリーニング液を送る。代替方法として、マニホールド１１０、分配装置１１２、弁１１４等の代わりに、１つ以上の個別ポンプ１０４から通じている複数の個別管１２０を使用できる。個別管１２０は、陸上または他の圧送位置からスクリーン取水口２００へと個々に延び得る。これにより、スクリーン２００全体を逆洗する代わりにスクリーン２００の個々の箇所を逆洗できるようになる。但し、図４Ａに関して先に注記したように、個別の配管連結部を使用するよりはむしろ、クリーニングサイクル中に内弁１１４を使用して個別または特定群の管１２０を分離することによって、管１２０の個別起動は達成可能である。
【００８６】
先に注記したように、液源１０２、ポンプ１０４、撹拌機１０６等のシステム１００の構成要素は、スクリーン取水口２００と離間してもよく、陸上に置かれてもよい。他の代替方法では、図１１Ａ乃至図１２を参照して以下に論じるように、これらの構成要素をスクリーン取水口２００と共に、またはその近傍で水面下に置くことができる。
【００８７】
図１１Ａ乃至図１１Ｂは、本開示のスクリーン取水システムに係る、水面下に置かれたスクリーンクリーニングシステム１００を示す。システム１００は上記で開示したシステムと類似するので、同種の構成要素には同じ符号を記す。ここで分かるように、水面下に置かれたポンプ１０４、撹拌機１０６およびヒータ１０８はスクリーン取水口２００自体に組み込むことができる。図１１Ａに図示するように、例えば、スクリーン取水口２００に取り付けられた追加のハウジングまたはポッド２３２内に、構成要素を配設できる。代替的に、図１１Ｂに図示するように、空間があれば、出水口２３０や他の場所等、スクリーン取水口２００の既存体の内部に構成要素を収容できる。一般的には、スクリーン取水口２００上の都合の良い任意の箇所に、構成要素用ハウジングを取り付けることができる。図示するように、コントローラ１０５を他の構成要素と一緒に設置してもよいが、コントローラ１０５またはいずれかの構成要素を別々に設置することもできる。
【００８８】
スクリーンクリーニングシステム１００は、図１１Ａに図示するように、個々の管１２０およびスクリーン２１０に対して、個別のポンプ１０４、撹拌機１０６、ヒータ１０８および他の関連機器を使用できる。代替的に、図１１Ｂに図示するとおり、１セットのポンプ１０４、撹拌機１０６、ヒータ１０８および他の関連機器を複数の管１２０およびスクリーン２１０に使用できる。
【００８９】
図１１Ａ乃至図１１Ｂの両方の構成において、単数または複数のポンプ１０４は、スクリーン取水口２００でクリーニングされた水と連通するポンプ取水口１０３を有するので、クリーニングサイクル中、システム１００は取り込んだ水を使用して、スクリーン２１０の塵芥を除去する。なお、ポンプ取水口１０３は、該当水域の水面下または陸上に離間して配設されたクリーニング液のリザーバ（図示せず）と別個の配管によって連通できるので、このことは必ずしも必要ではない。さらに、ポンプ取水口１０３は、スクリーン取水口２００外部の水域と直接連通してクリーニング用の水を得ることができるが、単数または複数のポンプ１０４への塵芥の進入を防ぐため、別個のスクリーンまたはフィルタが必要となり得る。
【００９０】
システム１００のポンプ１０４、撹拌機１０６、ヒータ１０８および他の関連機器は、陸上の給電線（図示せず）または他の電源に接続して、直接給電できる。代替的に、図１１Ａ乃至１１Ｂに図示するように、バッテリ等のローカル電源装置１０７をシステム１００に組み込むこともできる。ローカル電源装置１０７は、交換式の電源であり得、また外部の電力源（図示せず）を使用して再充電可能なものであり得る。代替的に、ローカル電源装置１０７は、充電式且つ自動充電式の電源であり得る。例えば、電源装置１０７の自動充電式の構成要素には、スクリーン取水口の出水口２３０を通過する水流によって発電するインペラ１０９が含まれ得る。一般的に、電源装置１０７の自動充電式の構成要素には、ポンプ１０４、撹拌機１０６、ヒータ１０８等を駆動する、平面型の太陽電池、風車、波力アクチュエータまたは任意の非電力もしくは機械的な動力源が含まれるが、これらに限定されない。
【００９１】
上記で示唆したように、図１１Ａ乃至図１１Ｂに示すようなクリーニングシステム１００の水面下に置かれた構成要素を、スクリーン取水口２００に組み込む必要はない。例えば、図１２は、水面下に離れて置かれたスクリーン取水システム用の構成要素を有する、本開示に係る水面下に置かれたスクリーンクリーニングシステム１００を示す。遠隔システム４００Ａで図示するように、ポンプ１０４、撹拌機１０６、ヒータ１０８および関連機器は、１つ以上のスクリーン取水口２００Ａ乃至Ｂの近傍の水域で水面下に設置可能である。相互連結された配管４０４に弁４０６を使用することによって、取水システムの１つ以上のスクリーン取水口２００Ａ乃至Ｂの塵芥を別々または同時に除去するように、遠隔システム４００Ａを作動できる。
【００９２】
この遠隔システム４００Ａにおいて、ポンプ１０４は、湖沼、河川または他の水域の保護ハウジング４０２内で水面下に置かれ、別個のスクリーン４０３は、ポンプの取水口１０３近傍に配設されて、作動中にポンプ１０４が塵芥を吸い込まないようにしている。実際には、保護ハウジング４０２の全体またはその一部分がスクリーン４０３から成ってもよい。従って、ポンプのスクリーン４０３は、システム４００Ａがクリーニングするスクリーン２１０とは別であり、その寸法が異なり得る。ポンプ１０４および関連要素が、スクリーン取水口２００Ａ、Ｂのスクリーン２１０をクリーニングできるように、別個の弁、パイプ等（図示せず）を使用する等、これらの構成要素を使用してポンプのスクリーン４０３をクリーニングしてもよい。
【００９３】
遠隔システム４００Ｂによって図示する別の実施形態において、ポンプ１０４および関連構成要素は、水域内または陸上に配設された格納タンクまたはリザーバ４１０内で水中に配置され得る。この構成において、ポンプ１０４は、タンクまたはリザーバ４１０内のろ過水または他のクリーニング液を使用して、脈動したクリーニング液をスクリーン取水口２００Ａ、Ｂに向けて送出する。当該液体はろ過済みなので、本システム４００Ｂのポンプ１０４は、別個のスクリーンまたはフィルタを不要としてもよい。
【００９４】
好適な実施形態および他の実施形態の以上の説明は、出願人の考える本発明の概念の範囲または適用可能性を限定または制限するものではない。システム１００を円筒状のスクリーンおよびフラットスクリーンと共に使用する場合について説明したが、スクリーンは厳密に円筒状またはフラットである必要はなく、実際は縦方向、横方向またはその両方向に湾曲してもよい。また、システム１００は、ポンプ１０４に関連した撹拌機１０６として弁または流量制御装置を使用するものとして、およびマニホールド１１０に関連して弁または流量制御装置１１４を使用するものとして説明した。圧送された液体を制御して可変脈流を発生させるために、これらの構成要素１０６および１１４のいずれか一方または両方を所定の実施態様で使用してもよい。
【００９５】
本明細書中に含まれる本発明の概念を開示することと引き換えに、出願人は添付の特許請求の範囲により提示される全ての特許権を要望する。従って、添付の特許請求の範囲は、以下に示す特許請求の範囲またはそれと等価のものの範囲内に含まれる全ての変形および変更を含むよう意図されている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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