(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導水渠の上方に導水渠における水流方向に対して直角で水平な支軸を中心として回転自在に支持され、上面に開口する容器と、その容器にスカム破砕用水を供給する給水手段とを備えてなり、前記支軸の位置は、前記容器が空のときは、その容器の重心が前記支軸を通る垂直面を境として前記水流方向の上流側と下流側の一方側に存在し、前記容器に前記給水手段により所定量まで給水されたときは、その容器及び水の重心が前記支軸を通る垂直面を境として前記水流方向の上流側と下流側の他方側に移動して前記容器が回転されて、容器内の水が前記導水渠内の水面に落下するように設定してあることを特徴とするスカム破砕装置。
【請求項２】
導水渠の上方にその導水渠における水流方向に対して直角で水平に設けられた支軸と、上面に開口する水収容空間を有し、前記水流方向に沿った長さ方向中間位置の前記上面付近において前記支軸により揺動自在に支持された容器と、前記容器が空の場合に前記容器の上流側端部を支持してその容器を水平状態に維持する支持手段と、前記容器にスカム破砕用水を供給する給水手段とを備え、前記支軸から前記容器の上面の上流側端部までの距離をＬ１、前記支軸から前記容器の上面の下流側端部までの距離をＬ２とし、前記容器の上流側端部に作用する重力をＷ１、前記容器の下流側端部に作用する重力をＷ２とし、前記支軸を通る垂直面を境として前記容器の上流側部分の容積をＶ１，前記容器の下流側部分の容積をＶ２とし、水の比重をｄすると、前記容器が空のときは、条件式
Ｌ１×Ｗ１＞Ｌ２×Ｗ２，  Ｌ１＜Ｌ２
が満たされ、前記容器への給水量が所定量になったときは、条件式
Ｌ１×(Ｗ１＋Ｖ１×ｄ)＜Ｌ２×(Ｗ２＋Ｖ２×ｄ)，  Ｖ１＜Ｖ２
が満たされるように、前記支軸の位置が設定してあることを特徴とするスカム破砕装置。
【請求項３】
容器には、水収容空間の上流側上端部に重力を増すためのウェイトを付加してあること特徴とする請求項２に記載のスカム破砕装置。
【請求項４】
支軸は、導水渠を形成する両側の壁体の上面に架設したフレームにより回転自在に支持し、容器に固着してあることを特徴とする請求項２又は３に記載のスカム破砕装置。
【請求項５】
容器を有底筒状に形成し、支軸をその容器の軸線と平行にその軸心から上流側に寄った位置に設け、前記容器の開口面の上流側端部にウェイトを突設し、容器が水平状態に復帰したときに、そのウェイトに当たって前記容器の回転を止めるストッパをフレームに設けたことを特徴とする請求項２，３又４に記載のスカム破砕装置。
【請求項６】
容器の底面から下方に延び、前記容器の回転に伴って導水渠内の水面に浮いているスカムを破砕する破砕部材を取付けたことを特徴とする請求項１，２，３，４又５に記載のスカム破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導水渠(沈殿池を含む。以下、同じ。)において水面に浮上するスカムを、スカム除去機構に誘導する前に破砕するためのスカム破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
導水渠において水面に浮いたスカムを放置すると、そのスカムが層となり、ブリッジを形成してしまって、水流に乗って下流側に設けてあるスカム除去機構に移動しなくなる。そこで、スカムを破砕することにより、スカムが水流に乗ってスカム除去機構方向に流れ易くするため、従来、シャワー方式、圧力水吐出方式、造波方式などの各種のスカム破砕装置が用いられている。
【０００３】
シャワー方式は、コンプレッサーから加圧水を配管を経て導水渠の上方に設けた複数群のノズルに供給し、そのノズル群からスカムに向けて散水して、シャワーの運動エネルギーによりスカムを破砕するものである(特許文献１)。また、圧力水吐出方式は、水ポンプから加圧水を配管を経て導水渠の水中に設けた複数のノズルに供給し、そのノズル群からスカムに向けて放出して、水流の運動エネルギーによりスカムを破砕するものである(特 許文献２)。さらに、造波方式は、導水渠内の水面に波を形成して、波の運動エネルギー によりスカムを破砕するものである(特許文献３、４)。
【特許文献１】特開平７−３０３８８４号公報
【特許文献２】特開昭６３−５１９８９号公報
【特許文献３】特開平３−７１０３３号公報
【特許文献４】特開平１１−２９０８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記シャワー方式と圧力水吐出方式は、コンプレッサー又は水ポンプ、配管及び複数群のノズルが必要であるほかに、水を加圧するためのコンプレッサー又は水ポンプを駆動するための消費電力量が多く、さらに、スカム破砕の有効面積はシャワー又は加圧水流が届く範囲に限定されるので、スカム破砕効率がよいとは言えず、破砕されたスカムが再結合して層状になることが少なくない。
また、従来の造波方式は、造波用壁体を水流に対向する方向に前後揺動して造波する機構を用いるものと、水流に対向する側に下り傾斜面を有する立体物を水面に対して昇降させて造波する機構を用いるものが知られている。これらは、いずれも、波の破壊作用が比較的広範囲に及ぶ長所があるが、造波壁体を揺動させる動力機又は立体物を昇降させる動力機は、造波する間は常時電力を消費するので、消費電力量は少なくない。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、解決しようとする課題は、スカム破砕効率が高く、しかも、消費電力量の低減効果が得られるスカム破砕装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明によるスカム破砕装置は、導水渠の上方に導水渠における水流方向に対して直角で水平な支軸を中心として回転自在に支持され、上面に開口する容器と、その容器にスカム破砕用水を供給する給水手段とを備えてなり、前記支軸の位置は、前記容器が空のときは、その容器の重心が前記支軸を通る垂直面を境として前記水流方向の上流側と下流側の一方側に存在し、前記容器に前記給水手段により所定量で給水されたときは、その容器及び水の重心が前記支軸を通る垂直面を境として前記水流方向の上流側と下流側の他方側に移動して前記容器が回転されて、容器内の水が前記導水渠内の水面に落下するように設定してあることを特徴としている(請求項１)。
上記の構成により、容器が空のときは、容器の重心が支軸を通る垂直面を境として水流方向の上流側と下流側の一方側に存在するため、容器が水平状態に維持される。容器に水が供給されて、所定量に達すると、例えば満水状態になると、重心が支軸を通る垂直面の上流側と下流側の他方側に移動するため、容器が支軸を中心として回転し、容器内の水が一挙に導水渠内の水面に落下される。このため、水面に大きな波が連続的に発生して、スカムが広範囲に渡って破砕される。水の落下により空になった容器は、重心が当初の位置に戻るため、逆方向に回転して水平状態になり、再び給水される。
【０００７】
また、本発明によるスカム破砕装置は、導水渠の上方にその導水渠における水流方向に対して直角で水平に設けられた支軸と、上面に開口する水収容空間を有し、前記水流方向に沿った長さ方向中間位置の前記上面付近において前記支軸により揺動自在に支持された容器と、前記容器が空の場合に前記容器の上流側端部を支持してその容器を水平状態に維持する支持手段と、前記容器にスカム破砕用水を供給する給水手段とを備え、前記支軸から前記容器の上面の上流側端部までの距離をＬ１、前記支軸から前記容器の上面の下流側端部までの距離をＬ２とし、前記容器の上流側端部に作用する重力をＷ１、前記容器の下流側端部に作用する重力をＷ２とし、前記支軸を通る垂直面を境として前記容器の上流側部分の容積をＶ１，前記容器の下流側部分の容積をＶ２とし、水の比重をｄすると、容器が空のときは、条件式
Ｌ１×Ｗ１＞Ｌ２×Ｗ２，  Ｌ１＜Ｌ２
が満たされ、 容器への給水量が所定量になったときは、条件式
Ｌ１×(Ｗ１＋Ｖ１×ｄ)＜Ｌ２×(Ｗ２＋Ｖ２×ｄ)，  Ｖ１＜Ｖ２
が満たされるように、前記支軸の位置が設定してあることを特徴している(請求項２)。
上記の構成により、容器が空の時は、容器が支持手段により水平状態に維持される。容器に供給された水が所定量に達すると、例えば、満水状態になると、重心が支軸を通る垂直面の上流側から下流側に移動するため、容器が支軸を中心として下流側に回転し、容器内の水が一挙に導水渠内の水面に落下されるため、水面に大きな波が連続的に発生して広範囲に伝搬するので、スカムが広範囲に渡って破砕される。水の落下により空になった容器は、重心が逆方向の当初の位置に移動するので、上流側に回転して水平状態に復帰し、再び給水される。
【０００８】
容器には、水収容空間の上流側上端部に重力Ｗ１を増すためのウェイトを付加することが望ましい(請求項３)。
支軸は、導水渠を形成する両側の壁体の上面に架設したフレームにより回転自在に支持し、容器に固着することが望ましい(請求項４)。
容器は、有底筒状に形成し、支軸をその容器の軸線と平行にその軸心から上流側に寄った位置に設け、前記容器の開口面の上流側端部にウェイトを突設し、容器が水平状態に復帰したときに、そのウェイトに当たって前記容器の回転を止めるストッパをフレームに設けることが望ましい（請求項５)。
容器の底面から下方に延び、前記容器の回転に伴って導水渠内の水面に浮いているスカムを破砕する破砕部材を取付けてよい(請求項６）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大量水の一挙投入による連続的造波により広範囲に渡ってスカムを破砕できるから、スカム破砕効率が高い。また、容器に水を供給するためのポンプに電源を必要するだけで、容器の回転・復帰は、水の供給と放出による重心の移動により自動的に行われ、動力を必要としないので、消費電力量の低減効果が得られる。
請求項２の発明によれば、容器とは別のウェイトを用いるので、容器の製造が容易であるとともに、複数個に分割されたウェイトを用いることにより、支軸の取付位置による満水時の重心移動タイミングの適正な設定又は調整を容易に行うことができる。
請求項３の発明によれば、容器及び容器に収容される水の大重量を支持する支軸をベアリングを介してフレームに支持させることが容易にできる。
請求項４の発明によれば、ウェイトの取付けとストッパ機構の取付けとを簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
続いて、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るスカム破砕装置を取り付けた導水渠の開口部の平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【００１１】
導水渠Ｐの上方に形成された矩形の開口部Ｏを形成する壁体１Ｌ，１Ｒ及び１Ｆ，１Ｂのうち、導水渠Ｐ内の水流方向に対して直角な方向に存在する左右の壁体１Ｌ，１Ｒの上面にＨ形鋼などで作られたフレーム材２１，２２が載置して固定してあり、これらのフレーム材２１，２２は、その長手方向両端部において、導水渠Ｐ内の水流方向の前後に存在する前後の壁体１Ｆ，１Ｂの上面に載置して固定された、フレーム材２１，２２と同様のＨ形鋼などで作られたフレーム材２３，２４の各端部に溶接などにより固着されて、開口部Ｏと相似形の一つの矩形フレーム２を構成している。
【００１２】
そして、左右のフレーム材２１，２２の長手方向中間位置よりも若干上流側に寄った位置の上面に、上方に起立する支持脚３が設けられている。各支持脚３は、所要の強度を確保するため、限定されないが、相応の幅を有するＩ状の鋼材３１又は３本の鋼材３１，３２，３２を山状もしくは三角形状に結合したもの等を用いることが望ましい。
【００１３】
そして、各支持脚３の上端部には軸受３３が設けられていて、左右両側の軸受３３に、導水渠Ｐの開口部Ｏの上方を水流方向に対して直角方向に延びる１本の支軸４の両端部が図示されていない軸受を介して回転自在に支持されている。
【００１４】
支軸４には、容器５が固着されている。容器５は、その左右両側面を遮蔽する垂直な側壁５１，５２と、その両側壁の上辺を除く周辺の間を連続して前後方向及び下方を遮蔽する周壁５３とを有して、それらの壁の間に上方に開口する水収容空間５４が形成されている。
【００１５】
周壁５３の断面形状は特に限定されないが、好ましい実施の形態においては、図示されているように断面半円状として、容器全体で有底半円筒状に形成されている。そして、支軸４は、容器５の両側壁５１，５２の開口面付近の前後方向(水流方向)の中間位置よりも、後述する所定距離だけ上流側に寄った位置において、容器５の両側壁５１，５２を貫通させてある。
【００１６】
容器５の上流側の上端部には、水収容空間の外側に突出するようにウェイト６が設けられている。このウェイト６は、容器５が空の状態で、支軸４の中心を通る垂直面を境として、その垂直面から上流側の重量がその垂直面から下流側の重量よりも大きくなるように付加されている。容器５と別部材としてのウェイトを用いることにより、容器をすべて同一厚みの板材で製造することを可能にしてある。また、ウェイト６を複数枚の鉄板などで構成することにより、容器の上流側の重量の調整が容易にできるようにしてある。
【００１７】
このような構成により、支軸４から容器５の上面の上流側端部までの距離をＬ１、支軸４から容器５の上面の下流側端部までの距離をＬ２とし、容器５の上流側端部に作用する重力をＷ１、容器５の下流側端部に作用する重力をＷ２とし、支軸４を通る垂直面を境として容器４の上流側部分の容積をＶ１，容器５の下流側部分の容積をＶ２とし、水の比重をｄすると、容器５が空のときは、条件式
Ｌ１×Ｗ１＞Ｌ２×Ｗ２，  Ｌ１＜Ｌ２
が満たされ、容器５が満水状態になったときは、条件式
Ｌ１×(Ｗ１＋Ｖ１×ｄ)＜Ｌ２×(Ｗ２＋Ｖ２×ｄ)，  Ｖ１＜Ｖ２
が満たされるように、軸４の位置が設定されている。
【００１８】
上記のように、空の状態にある容器５の支軸４を通る垂直面よりも上流側の重量が下流側の重量よりも大きいときは、容器５の重心は支軸４を通る垂直面よりも上流側に存在するため、容器５には容器が支軸４周りに上流側が下がるように回転力が働く。そこで、左右のフレーム材２１，２２の上流側端部付近において起立する支持手段に相当するストッパ７を設けて、空の容器５が、図２に実線で示されているように、開口面が水平状態になったときは、ウェイト６がそのストッパ７の上端部に当たって停止されるように、構成してある。
【００１９】
容器５の上方には、容器の水収納空間にスカム破砕用水を供給するための給水管８が設けられている。給水管８には、スカム除去サイクルの到来時刻より所定時間前から図示されていないポンプより導水渠の水の一部がスカム破砕用水として供給される。
【００２０】
給水管８より容器５の水収容空間５４に給水された水の量が所定量に達すると、支軸４を通る垂直面を境として上流側の容積Ｖ１よりも下流側の容積Ｖ２は大きいので、容器及び水の重心が支軸４を通る垂直面よりも下流側に移動する。その結果、容器５に支軸４を中心として図２において時計方向の回転力が働くため、図２に鎖線で示すように、容器の下流側が下がるように回転し、比喩的に言えば、獅子脅し的に、容器内の水が一挙に導水渠Ｐ内に落下する。
【００２１】
図２に鎖線で示されているように、水を収容した容器が最大角度まで回転したときに、水が容易に容器５から落下できるように、容器の周壁５２の下流側端部の角度を外側に広げて、注出口５５を形成することが望ましい。
【００２２】
容器内の水が一挙に導水渠内に落下することにより、導水渠の水面ＷＬに大きな波が発生し、広い範囲に伝搬するため、水面ＷＬに存在する層状のスカムＳが効率よく破砕される。そして、導水渠内には常時水流があるので、破砕されたスカムはその水流に乗って、下流側の図示されていないスカム除去機構に向けて流れる。
【００２３】
上記スカム破砕装置は、導水渠Ｐに水流方向に間隔をおいて設けてある開口部ごとに設置される。従って、破砕されたスカムは再結合する前に下流側のスカム破砕装置により破砕されながら、最下流側のスカム除去機構まで至り、除去されることとなる。
【００２４】
上述のように、断面半円形の容器５は、その中心軸から上流側に寄った位置において支軸４により回転自在に支持されるだけで、モータ等の動力機械を要することなく、ポンプなどを介して容器５にスカム破砕用水を供給すると、収容水量が所定量に近づくにつれて重心移動により容器が自動的に回転して、容器から水が一挙に水面に落下してスカムを破砕する。従って、電力消費量を最小限に止めことができる。また、容器の全幅から水を一挙に落下させて、広範囲に波のエネルギーを伝搬することができるので、高いスカム破砕効率が得られる。
【００２５】
なお、上記の好ましい実施の形態においては、容器の断面形状を半円形としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、台形あるいは矩形としても良い。また、容器から水を落下させる位置は、下流側に限定されず、上流側にしても良い。
【００２６】
図４は、本発明の他の実施の形態を示す側面図である。このスカム破砕装置は、上記容器５の底面に、容器の下方に延びる砕部材９を取付けたものである。この破砕部材９は、容器の回転軸線方向に長い一枚板状でも良いが、回転抵抗を少なくするため、棒状又は板状の複数個を容器の回転軸線方向に間隔をおいて取付けることが望ましい。そして、破砕部材９は、容器５が水平状態にある時は水面ＷＬよりも上方に待機し、容器が水を落下させる時は、水面ＷＬを横切る長さを有している。
【００２７】
こうして、容器５が水供給及び落下により支軸４を中心に回転する際に、図４に実線で示されている水面上方の位置からその水面を横切り、その際に水面に浮いているスカムを破砕することができる。これにより、本発明のスカム破砕装置は、スカムの破砕をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るスカム破砕装置を取り付けた導水渠の開口部の平面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図。
【図３】図１のＹ−Ｙ線断面図。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す側面図。
【符号の説明】
【００２９】
Ｐ    導水渠
Ｏ    開口部
１Ｌ，１Ｒ    左右の壁体
１Ｆ，１Ｂ    前後の壁体
２    フレーム
３    支持脚
４    支軸
５    容器
６    ウェイト
７    支持手段(ストッパ)
８    給水管
９    破砕部材
【図１】
0004782099.tif 000002
【図２】
0004782099.tif 000003
【図３】
0004782099.tif 000004
【図４】
0004782099.tif 000005