(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体の曲面に河川等の水流を透過するスクリーン（１２）が形成されている略円筒形の回転ドラム（１４）を流路（１６）の水流中に浸漬し、該回転ドラムを水流により軸周りに回転させることで、前記スクリーンで捕捉した水流中の塵芥を集積する無電源除塵機（１０）であって、
河川等の水位の変動に追従して、前記回転ドラムの最上部が水面とほぼ同じ高さとなるように、回転ドラムの重さとバランスする浮力体（２２）を回転ドラムに備えた、ことを特徴とする無電源除塵機。
【請求項２】
前記回転ドラム（１４）の上昇に伴って、回転ドラムの下部と流路（１６）の底との間に形成される空間（A）からの塵芥の通り抜けを防止するための補助スクリーン（２４）を流路底面に設けた、ことを特徴とする請求項１に記載の無電源除塵機。
【請求項３】
前記回転ドラム（１４）の回転軸（２６）は、回転ドラムの昇降を所定範囲内で許容するガイドレール（２８）に回転自在に軸着されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無電源除塵機。
【請求項４】
前記流路（１６）は、前記回転ドラム（１４）の上流側の流路の底が浅く、その下流側の流路の底が深く形成されており、水流は上流側から回転ドラムの上側半分のスクリーンを抜けて回転ドラム内に流入し、下流側のスクリーンを抜けて下流へ流出する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無電源除塵機。
【請求項５】
前記回転ドラム（１４）に、上流側から回転ドラム内に流入する水流を受けて、回転ドラムをスクリーン（１２）上流側で捕捉した水流中の塵芥を引き上げる方向に回転させる流水受け（３２）を備えた、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無電源除塵機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用水路、排水路、河川等の水路を流れる水に含まれる塵芥を回収するための除塵機に関し、より詳細には、例えば水力発電のための取水口の前段に取り付けられ、電力を用いることなく河川水から塵芥を除去する無電源除塵機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水力発電設備においては、水槽内に河川等から引き入れた水を一時的に貯蔵し、この水を発電機に導いて発電を行なうことが多い。ここで水槽内には様々な塵が混入するため、貯蔵した水を取水口から発電機に導き入れる前に、水に混入した塵を除去してやる必要がある。そこで一般に、発電機に水を導き入れる取水口の前段に除塵機を設けることで除塵を行い、発電機に塵芥が流入することを防いでいる。
【０００３】
従来技術として例えば、特許文献１の特開平９−１９５２４９号「水路用除塵機」に、両端部を固定された半円周形状を有する複数個のスクリーンバーと、各スクリーンバー間を回転し、且つスクリーンバーにより形成される半円周形状表面より外方または内方へ出入する機構を有する複数個のレーキと、当該出入するレーキ面に弾性的に接触する機構を有する複数個のスクレーパとを備えることにより、スクリーンバーにより塞き止められたゴミをレーキとスクレーパにより掻揚げ掻落として除塵する水路用除塵機が開示されている。
【０００４】
また特許文献２の特開平１１−３５０４５９号「除塵装置」には、円筒状本体の内周面側にすくい部が複数配設されているリングスクリーンを、支持枠に環状に配設された複数のローラをそのリングスクリーンの外周面側縁部ところがり接触させることにより、回転自在に支持し、リングスクリーンの回転中心軸が塵芥等の流れる水路方向と略直交するようにして、支持枠で支持されたリングスクリーンを水路内に配置し、リングスクリーンを回転させるための駆動機構を、リングスクリーンの上部且つ外周面側に設けた除塵装置が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１９５２４９号公報
【特許文献２】特開平１１−３５０４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの除塵機では、円筒形のスクリーンを回転させるために電力を要するため、装置を稼動させる電源確保のために専用線を引く必要があった。そのため電源を取れない場所又は取りにくい場所にこれらの装置を設置することには困難を伴っていた。
【０００６】
またこれらの従来型の装置は、その構造が複雑であるためその製造コストも高く、低出力の発電所ではその導入が困難であるといった問題もあった。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものであり、その目的は、水流を利用して回転ドラムに回転力を与えることで塵芥の除去を電力を要することなく行なうことができる、簡易な構造で安価な無電源除塵機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するため請求項１に記載の発明は、胴体の曲面に河川等の水流を透過するスクリーン（１２）が形成されている略円筒形の回転ドラム（１４）を流路（１６）の水流中に浸漬し、該回転ドラムを水流により軸周りに回転させることで、前記スクリーンで捕捉した水流中の塵芥を集積する無電源除塵機（１０）であって、河川等の水位の変動に追従して、前記回転ドラムの最上部が水面とほぼ同じ高さとなるように、回転ドラムの重さとバランスする浮力体（２２）を回転ドラムに備えた、ことを特徴とする無電源除塵機を提供する。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、前記回転ドラム（１４）の上昇に伴って、回転ドラムの下部と流路（１６）の底との間に形成される空間（A）からの塵芥の通り抜けを防止するための補助スクリーン（２４）を流路底面に設けた、ことを特徴とする。
【００１０】
ここで請求項３に記載のように、前記回転ドラム（１４）の回転軸（２６）は、回転ドラムの昇降を所定範囲内で許容するガイドレール（２８）に回転自在に軸着されている、ことが好ましい。
【００１１】
また請求項４に記載のように、前記流路（１６）は、前記回転ドラム（１４）の上流側の流路の底が浅く、その下流側の流路の底が深く形成されており、水流は上流側から回転ドラムの上側半分のスクリーンを抜けて回転ドラム内に流入し、下流側のスクリーンを抜けて下流へ流出する、ことが好ましい。
【００１２】
さらに請求項５に記載の発明は、前記回転ドラム（１４）に、上流側から回転ドラム内に流入する水流を受けて、回転ドラムをスクリーン（１２）上流側で捕捉した水流中の塵芥を引き上げる方向に回転させる流水受け（３２）を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述したように本発明の無電源除塵機では、スクリーンを形成した回転ドラムを水流により軸周りに回転させることで、電力を要することなく水中の塵芥を取り除くことができる。また本発明の無電源除塵機はその構造が単純であるため、その製造コストが低く、そのランニングコストもほとんどかからないといった長所がある。
さらに回転ドラムに浮力体を取り付け、回転ドラムの最上部が水面とほぼ同じ高さとなるようにバランスさせ、降雨等により水位が上昇した場合にも、これに追従して回転ドラムを上昇させることで、水流からの力を回転ドラムに効率的に伝えて回転させることができる。
なお回転ドラムの上流側でスクリーンに付着した塵芥は、回転ドラムが回転することで下流側に回り込み、そこでスクリーン内から下流へ流出する水流によってスクリーンから引き剥がされて回収されることになる。
【００１４】
ここで回転ドラムの上昇に伴って回転ドラムの下部と流路の底に形成される空間に、補助スクリーンを設けることで、該空間からの塵芥の通り抜けを防止することができる。
【００１５】
また、回転ドラムの回転軸を回転ドラムの昇降を許容するガイドレールに軸着することで、回転ドラムを所定位置に保持しつつ、その昇降を円滑に行なわせることができる。またガイドレールにより回転ドラムの昇降を所定範囲内で行なわせることで、水位が大きく下降した場合にも、回転ドラムが流路の底に接触することを回避することができる。
【００１６】
また、流路の深さを回転ドラムの上流側を浅く、下流側を深く形成し、水流が回転ドラムの上側半分のスクリーンを抜けて回転ドラム内に流入し、下流側のスクリーンの全面から下流へ流出するようにしてやることで、回転ドラムの上流側に面したスクリーンに付着した塵芥を引き上げる方向に回転ドラムを回転させることができるとともに、引き上げた塵芥が下流側に回り込んだ際には、スクリーンに付着した塵芥を水流によって取り除くことができる。
ここで水流によっても取り除くことができなかった塵芥の除去をより確実に行なうために、回転ドラムに塵芥を除去するためのスクレーパを備え、このスクレーパによって塵芥を削ぎ取るようにして除去してやることも好ましい。なおスクリーンから除去された塵芥は回転ドラムの下流側に設けられた塵芥溜めに蓄積され、所定量以上溜まった時点で回収処理される。
【００１７】
なお上流側から回転ドラム内に流入する水流を受け止めて回転ドラムを一定方向に回転させる流水受けを回転ドラムに備えてやれば、より確実に回転ドラムを回転させて塵芥を回収することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の無電源除塵機は、胴体の曲面に水流を透過するスクリーンが形成されている略円筒形の回転ドラムを流路の水流中に浸漬し、水流によって回転ドラムを回転させることでスクリーンにより捕捉した塵芥を回収して除塵を行なうものである。以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明の無電源除塵機を水路に設置した状態を示した斜視図であり、図２はその側面図透過図である。
図に示したように本実施形態の無電源除塵機１０は、略円筒形の回転ドラム１４を備えている。回転ドラム１４の胴体は、並列して並ぶ環状の外枠３１と、この外枠３１の外周面に設けられ金網などで構成されたスクリーン１２を備えている。回転ドラム１４はその中心に回転軸２６を有しており、この回転軸２６が、流路１６の側壁に鉛直方向に伸長して取り付けられたガイドレール２８に回転自在に支持されている。このガイドレール２８は回転ドラム１４の昇降を所定の範囲内でのみ許容するようになっている。また回転ドラムが横長に細長くなる場合には、補強のための外枠をスクリーン１２の途中にも設けてやることも勿論可能である。
【００２０】
回転ドラム１４には、隣り合う外枠３１の間に、外枠間を連結してスクリーン１２を支えるフレーム２９が設けられ、このフレームには浮力体２２が取り付けられている。この浮力体２２には、発砲ウレタンや合成樹脂性タンク等が用いられる。タンクを使用する場合には、このタンク内に水等の液体を入れることで、その浮力を調節できるようにしてやることも好ましい。なお図に示したように、本実施例ではフレーム２９自体が浮力体２２となる構成としている。
回転ドラム１４は、この浮力体２２の発生する浮力により、水位の変動によらずにその最上部が水面とほぼ同じ高さとなるように調節される。しかしながら、ガイドレール２８は回転ドラム１４（回転軸２６）の昇降を、所定の範囲（例えば３０ｃｍ程度）内のみで許容するため、水位が極端に減少した場合にも回転ドラム１４が流路１６の底と接触することはなく、また、水位が極端に増加した場合にも回転ドラム１４と流路１６の底との間に大きな空間が形成されることはない。
【００２１】
回転ドラム１４の上流側に面したスクリーン１２に付着した塵芥は、水流による回転ドラム１４の回転によって引き上げられ、回転ドラム下流側の水路（後述する上側水路４３ａ）において、回転ドラム内から流出する水流によってスクリーンから引き剥がされて水中に解放される。ここで水流によってもスクリーン１２から引き剥がされなかった塵芥を確実に引き剥すため、回転ドラム１４にはスクレーパ３３が備えられている。
【００２２】
このスクレーパ３３は、回転ドラム１４の側方に突出する回転軸２６の左右に回転自在に支持され、スクリーン１２に近接して伸長する金属製のアーム３３ａに取り付けられたブラシ３３ｂを有している。アームは後述する上側水路中の定位置にくるように、例えばガイドレール２８に設けられた支柱３５から吊下げられている（図２参照）。
水流の力により回転ドラム１４が回転してスクリーン１２で捕捉した塵芥を引き上げ、引き上げられた塵芥が下流側に回り込むと、その塵芥の多くは回転ドラム１４内から流出する水流によってスクリーン１２から剥がれ落ちる。しかしながら、水流によっても剥がれ落ちなかった塵芥はスクレーパ３３のブラシ３３ｂによってスクリーン１２から掻き落とされ、下流側の水路（上側水路）の水中に解放される。
【００２３】
図２に示したように、水位の上昇により、ガイドレール２８の許容範囲内で回転ドラム１４が上昇した場合に、回転ドラム１４の下部と流路１６の底部との間に形成される空間（Ａ）からの塵芥の通り抜けを防止するために、回転ドラム１４と流路１６との間には補助スクリーン２４が設けられている。この補助スクリーン２４は、例えば図に示したように、回転ドラム１４の直前の流路１６に取り付けられ、流路の底から回転ドラム１４に向かって傾斜して伸長する櫛型のスクリーンである。この補助スクリーン２４で捕捉された塵芥は、水流により傾斜に沿って補助スクリーンを登り、補助スクリーン先端から零れ落ちた後に回転ドラム１４のスクリーン１２により捕捉される。
【００２４】
ここで、水流による回転ドラム１４の回転力を増加させるために、回転ドラム１４の隣り合う外枠３１の間には、複数の流水受け３２が等間隔に取り付けられている。本実施例の流水受け３２は、隣り合う外枠３１間を連結するフレーム２９兼浮力体２２を利用することで形成される。すなわち水流受け３２は、フレーム２９兼浮力体２２の形状を、上流側から回転スクリーン１２内に流入する水流を受け止めるような凹面を有し、かつ、この凹面の背面側はスクリーン内から下流側に流れ出る水流を受け流すような形状に形成することで構成される。なお水流受け３２をこのような構成とせず、個別の水流受けをフレーム２９等に取り付けてやる構成とすることも勿論可能である。
上流側から回転ドラム１４に流入した水流は、複数の流水受け３２に受け止められて回転ドラム１４に回転力を与え、その後水流は、その流速を減少させて流水受けの背面側を抜けて回転ドラム内から下流側に流れ出る。
【００２５】
次に図２および図３を用いて本発明の無電源除塵機１０の設置状況およびその動作を説明する。
【００２６】
水力発電所には、水流で発電を行なう発電機３７が設けられており、河川等から導き入れた水を貯水する水槽３９内の水を、取水口４１から発電機に導くことで発電を行なう。なお図２において、発電機３７は簡略的に示してある。本発明の無電源除塵機１０は、水槽３９内の取水口４１の前段に設置され、水槽内から取水口に流入する水から塵芥を除去する。
【００２７】
回転ドラム１４が浸漬される流路１６の底は、回転ドラム１４の上流側が浅く、その下流側が深くなるように形成されている。通常の状態で、上流側の流路１６の水深は、回転ドラム１４の直前で回転ドラムの半径程度の深さとなるように浅くなり、回転ドラムの設置位置の下方でその深さ急激に深くして回転ドラムの直径程度とする。したがって、水流は上流側から回転ドラム１４の上側半分のスクリーン１２ａを抜けて回転ドラム内に流入し、下流側のスクリーン１２ｂ全面を抜けて下流へ流出することになる。
なお流路１６自体の深さを変更することなく、流路の底に例えば傾斜する面部材を設置することでも、回転ドラム１４の上側半分のスクリーン１２ａから水流を流入させることもできる（図示せず）。
水流中の塵芥は、上流側から回転ドラム１４の上側半分のスクリーン１２ａを抜けて回転ドラム１４内に流入する際に、スクリーンに濾し取られる（図３（ａ））。
水流は、回転ドラム１４の直前でその流速を急激に増し、回転ドラム１４の後方ではその流速を減少させる。そのため回転ドラム１４は、主として流水受け３２が受ける水流の抵抗により上流側のスクリーン１２で捕捉した塵芥を引き上げる方向に回転する（図３（ｂ））。
回転ドラム１４は水流を受けて回転することにより、そのスクリーン１２（１２ａ）で捕捉した当該水流中の塵芥を次に説明する上側水路に回収して除塵を行なう（図３（ｃ））。
【００２８】
浸漬された回転ドラム１４の下流側の流路１６は、回転ドラムで捕捉した塵芥を捕集するための上側水路４３ａと、除塵後の水を発電機３７に導くための下側水路４３ｂに層状に分離されている。上側水路４３ａと下側水路４３ｂとは、上側水路から下側水路への塵芥の通り抜けを防止しつつ水の通り抜けを許容するようになっており、上側水路に回収された塵芥は、上側水路の下流側に位置する塵芥溜めまで水流によって押し流されて集積される（図３（ｄ））。
【００２９】
以上に説明した本発明の無電源除塵機によれば、水流を利用して回転ドラムに回転力を与えることでスクリーンに付着した塵芥の除去を、電力を要することなく行なうことができるため、電源を取れない場所や取りにくい場所にも除塵機を設置することができる。また、本発明の無電源除塵機は簡易な構造でありその製造コストも低廉であるため、低出力の発電所などにも容易に導入することができる。
【００３０】
なお、本発明は上述した発明の実施の形態に限定されず、スクリーンを設けた回転ドラムを水流を利用して無電力で回転させることで除塵を行なうものであれば、図示したような構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の無電源除塵機は、水力発電設備における水槽内に溜まる塵を除去するときに利用できるだけでなく、落ち葉などが溜まりやすい池、貯水池や河川などであって水流が形成される場所であれば、いずれの場所においても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の無電源除塵機を水路に設置した状態を示した斜視図である。
【図２】図１に示した無電源除塵機の設置状況を説明するための側面透過図である。
【図３】本発明の無電源除塵機が塵芥を除去する様子を示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    無電源除塵機
１２    スクリーン
１２ａ  上側半分のスクリーン
１２ｂ  下流側のスクリーン
１４    回転ドラム
１６    流路
２２    浮力体
２４    補助スクリーン
２６    回転軸
２８    ガイドレール
２９    フレーム
３２    流水受け
３１    外枠
３３    スクレーパ
３３ａ  アーム
３３ｂ  ブラシ
３５    支柱
３７    発電機
３９    水槽
４１    取水口
４３ａ  上側水路
４３ｂ  下側水路
【図１】
0004781170.tif 000002
【図２】
0004781170.tif 000003
【図３】
0004781170.tif 000004