(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面形状が矩形をした沈殿池に、直方体形状のフレームに多数の沈降傾斜板を平行に並列するように保持して構成した沈降装置を、吊り下げて設置するとともに、該沈降装置の沈降傾斜板の並列方向の、沈殿池の側壁に対向する沈降装置の端面部を構成するフレームの４隅と沈殿池の側壁との間に、コイルばね部材からなる緩衝装置を、沈殿池内の水がスロッシングを起こしたときに沈殿池の側壁に当接する位置関係に介在させるようにしたことを特徴とする沈殿池におけるスロッシング抑制構造。
【請求項２】
平面形状が矩形をした沈殿池に、直方体形状のフレームに多数の沈降傾斜板を平行に並列するように保持して構成した沈降装置を、吊り下げて設置するとともに、該沈降装置の沈降傾斜板の並列方向の、沈殿池の側壁に対向する沈降装置の端面部を構成するフレームの４隅と沈殿池の側壁との間に、コイルばね部材からなる緩衝装置の両端部を取り付けて介在させるようにしたことを特徴とする沈殿池におけるスロッシング抑制構造。
【請求項３】
前記コイルばね部材が、弾塑性特性をもつ低降伏点鋼製のコイルばね部材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の沈殿池におけるスロッシング抑制構造。
【請求項４】
平面形状が矩形をした沈殿池に、直方体形状のフレームに多数の沈降傾斜板を平行に並列するように保持して構成した沈降装置を、吊り下げて設置するとともに、該沈降装置の沈降傾斜板の並列方向の、沈殿池の側壁に対向する沈降装置の端面部を構成するフレームの４隅と沈殿池の側壁との間に、ゴム状弾性部材からなる緩衝装置を、沈殿池内の水がスロッシングを起こしたときに沈殿池の側壁に当接する位置関係に介在させるようにしたことを特徴とする沈殿池におけるスロッシング抑制構造。
【請求項５】
前記沈殿池が、沈殿池の長手方向に水流方向が設定され、該水流方向に対して沈降傾斜板の面が平行になるように沈降装置が設置されることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の沈殿池におけるスロッシング抑制構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場等における沈殿池の改良に関するもので、特に、沈降傾斜板を用いた沈降装置を吊り下げて設置した沈殿池におけるスロッシング抑制構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水場等における沈殿池には、流入する水に含まれる固形物の沈降効率を向上するために沈降傾斜板を用いた沈降装置を吊り下げて設置するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この沈降傾斜板を用いた沈降装置は、図３に示すように、平面形状が矩形をした沈殿池１に、沈降装置２の端面部を構成する縦支持材２１ａ及び横支持材２１ｂ並びに沈降装置２の長手方向の横支持材２１ｃで直方体形状の格子状のフレーム２１を形成し、このフレーム２１に多数の沈降傾斜板２２を平行に並列するように保持して構成されており、このように構成した沈降装置２を、沈殿池１の上方に架け渡した桁材２３に、吊部材２４を介して、吊り下げて設置するようにしている。
そして、沈殿池１の長手方向に水流方向が設定され、水流方向に対して沈降傾斜板２２の面が平行になるように沈降装置２を、沈殿池１の長手方向に沈降装置２のユニットを複数並べて設置されるようにしている。
ここで、フレーム２１を構成する縦支持材２１ａ、横支持材２１ｂ及び横支持材２１ｃ並びに吊部材２４は、ステンレス鋼等の耐腐食性を有する金属材料で、沈降傾斜板２２は、ポリ塩化ビニル樹脂等の合成樹脂材料で構成するようにしている。
また、沈降装置２の端面部には、沈降装置２と沈殿池１の側壁との隙間から水が短絡して流れないようにするために、当該隙間を塞ぐゴム製のシート部材からなる側部阻流板２５を配設するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２１６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の沈降傾斜板２２を用いた沈降装置２は、沈殿池１の上方に架け渡した桁材２３に、吊部材２４を介して、吊り下げて設置するようにしているのみで、水中で拘束されていないため、大規模地震時に、沈殿池１内の水のスロッシング（ｓｌｏｓｈｉｎｇ。液体が外部からの比較的長周期な振動によって揺動することをいい、この揺動により、構造物が破壊されたり、液体が容器から溢れ出る被害等が問題となる。）により、沈降装置２が水と共に揺動し、沈降傾斜板２２がフレーム２１から落下して損傷したり、フレーム２１が損傷を受ける事故が発生した。
そして、この場合、ライフラインとして最も重要な浄水場の浄水処理能力が低下したり、補修作業のために、浄水処理を停止する必要があり、復旧に多大な時間とコストがかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の沈降傾斜板を用いた沈降装置の有する問題点に鑑み、大規模地震時に沈殿池内の水のスロッシングにより沈降装置が水と共に揺動して、沈降装置が損傷することを防止することができるようにした沈殿池におけるスロッシング抑制構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の沈殿池におけるスロッシング抑制構造は、平面形状が矩形をした沈殿池に、直方体形状のフレームに多数の沈降傾斜板を平行に並列するように保持して構成した沈降装置を、吊り下げて設置するとともに、該沈降装置の沈降傾斜板の並列方向の端部に位置するフレームと沈殿池の側壁との間に緩衝装置を介在させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この場合において、前記緩衝装置を、コイルばね部材やゴム状弾性部材からなるようにすることができる。
【０００９】
また、前記コイルばね部材を、弾塑性特性をもつ低降伏点鋼製のコイルばね部材からなるようにすることができる。
【００１０】
前記沈殿池が、沈殿池の長手方向に水流方向が設定され、該水流方向に対して沈降傾斜板の面が平行になるように沈降装置が設置されるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の沈殿池におけるスロッシング抑制構造は、平面形状が矩形をした沈殿池に吊り下げて設置した直方体形状のフレームに多数の沈降傾斜板を平行に並列するように保持して構成した沈降装置の沈降傾斜板の並列方向の端部に位置するフレームと沈殿池の側壁との間に緩衝装置を介在させるようにすることにより、緩衝装置が、大規模地震時に沈殿池内の水のスロッシングにより沈降装置が水と共に揺動する際に緩衝作用を及ぼす（沈降装置の沈降傾斜板を介して抵抗力を与える）ことによって、沈殿池内の水がスロッシングを起こすことを抑制することができる。
これにより、大規模地震時に沈殿池内の水のスロッシングにより沈降装置が水と共に揺動して、沈降装置が損傷することを防止することができ、ライフラインとして最も重要な浄水場の浄水処理能力が低下したり、補修作業のために、浄水処理を停止することをなくすことができる。
【００１２】
また、前記緩衝装置を、コイルばね部材やゴム状弾性部材からなるようにすることにより、緩衝装置を、簡易な構造の装置で構成することができ、新設、既設の設備に容易に対応することができる。
【００１３】
また、前記コイルばね部材を、弾塑性特性をもつ低降伏点鋼製のコイルばね部材からなるようにすることにより、緩衝装置によるエネルギ吸収性能を高めることができ、沈殿池内の水がスロッシングを起こすことをより確実に抑制することができる。
【００１４】
また、前記沈殿池が、沈殿池の長手方向に水流方向が設定され、該水流方向に対して沈降傾斜板の面が平行になるように沈降装置が設置されるようにすることにより、現在汎用されている設備に容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の沈殿池におけるスロッシング抑制構造の試験装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は緩衝装置としてのコイルばね部材の説明図、（ｃ）は緩衝装置としてのゴム状弾性部材の説明図である。
【図２】同試験装置の（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】従来の沈降傾斜板を用いた沈降装置を吊り下げて設置した沈殿池の説明図である。
【図４】弾塑性特性をもつ低降伏点鋼製のコイルばね部材の復元力特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の沈殿池におけるスロッシング抑制構造の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図２に、本発明の沈殿池におけるスロッシング抑制構造の試験装置を示す。
この試験装置は、図３に示す、従来の沈降傾斜板２２を用いた沈降装置２を吊り下げて設置した沈殿池１の一部（沈降装置２の１ユニット）を切り出すようにして構成したもので、図３に示す、沈殿池１の長手方向に水流方向が設定され、水流方向に対して沈降傾斜板２２の面が平行になるように沈降装置２を、沈殿池１の長手方向に沈降装置２のユニットを複数並べて設置されるようにした従来の沈殿池１に、そのまま適用できるものである。
【００１８】
そして、この沈殿池におけるスロッシング抑制構造は、平面形状が矩形をした沈殿池１に、直方体形状のフレーム２１に多数の沈降傾斜板２２を平行に並列するように保持して構成した沈降装置２を、吊り下げて設置するとともに、この沈降装置２の沈降傾斜板２２の並列方向の端部に位置するフレーム２１と沈殿池１の側壁との間に緩衝装置３を介在させるようにしている。
【００１９】
この場合において、緩衝装置３には、図１（ｂ）に示すような、コイルばね部材３１、より具体的には、弾塑性特性をもつ低降伏点鋼製のコイルばね部材３１や、図１（ｃ）に示すような、ゴム状弾性部材３３を用いることができる。
特に、コイルばね部材３１に、弾塑性特性をもつ低降伏点鋼である軟鋼（ＳＷＲＭ）線材製のコイルばね部材を用いることにより、緩衝装置によるエネルギ吸収性能を高めることができる。
ここで、弾塑性特性をもつ低降伏点鋼である軟鋼（ＳＷＲＭ）線材製のコイルばね部材は、例えば、図４の復元力特性を示すグラフに示すように、弾性特性域（変位が１０ｍｍ以下）と塑性特性域（変位が１０〜３０ｍｍ）を有するもので、弾性特性域では、主に、緩衝作用を奏し、塑性特性域では、主に、エネルギ吸収作用を奏する。
【００２０】
そして、緩衝装置３としてのコイルばね部材３１やゴム状弾性部材３３は、沈殿池１の側壁に対向する沈降装置２の端面部を構成するフレーム２１の４隅に取り付けるようにする。
また、コイルばね部材３１やゴム状弾性部材３３の取付方法は、基端側を、端板３２や取付部３４を介して、沈降装置２のフレーム２１に取り付けるようにし、先端側を、端板３２を介して又は直接、沈殿池１の側壁に当接又は近接させる（沈殿池内の水がスロッシングを起こしたときに、沈殿池１の側壁に当接する位置関係にする。）ようにするか、端板３２を介して、沈殿池１の側壁に取り付けるようにする。
なお、緩衝装置３の取付位置や個数、その取付方法は、これに限定されず、例えば、緩衝装置３を、沈殿池１の側壁に対向する沈降装置２の端面部を構成するフレーム２１の４隅に加え、その中間位置に取り付けるようにすることもできる。
【００２１】
この沈殿池におけるスロッシング抑制構造は、平面形状が矩形をした沈殿池１に吊り下げて設置した直方体形状のフレーム２１に多数の沈降傾斜板２２を平行に並列するように保持して構成した沈降装置２の沈降傾斜板２２の並列方向の端部に位置するフレーム２１と沈殿池１の側壁との間に緩衝装置３を介在させるようにすることにより、緩衝装置３が、大規模地震時に沈殿池１内の水のスロッシングにより沈降装置２が水と共に揺動する際に緩衝作用を及ぼす（沈降装置２の沈降傾斜板２２を介して抵抗力を与える）ことによって、沈殿池１内の水がスロッシングを起こすことを抑制することができる。
これにより、大規模地震時に沈殿池１内の水のスロッシングにより沈降装置２が水と共に揺動して、沈降装置２が損傷することを防止することができ、ライフラインとして最も重要な浄水場の浄水処理能力が低下したり、補修作業のために、浄水処理を停止することをなくすことができる。
【００２２】
次に、図１〜図２に示す、沈殿池におけるスロッシング抑制構造の試験装置を用いて行った試験結果を説明する。
【００２３】
［実験条件］
沈殿池１に相当する試験装置の水槽１は、幅：２．１０ｍ、奥行き：１．４ｍ、高さ：１．４ｍの平面形状が矩形をしたもので、水深は１．０ｍに設定した。
加振に使用した振動台４は、加速度制御方式の振動台（台寸法：３ｍ×２ｍ、振動数範囲：０．５Ｈｚ〜３０Ｈｚ、搭載重量：４０００ｋｇ）である。
【００２４】
本実験では、水槽１に水だけを入れた場合（Ｃａｓｅ１）、水槽１に沈降装置２を設置した場合（Ｃａｓｅ２）、水槽１に沈降装置２を設置し、沈降装置２に緩衝装置３としてのコイルばね部材３１を取り付けた場合（Ｃａｓｅ３及びＣａｓｅ４）、同ゴム状弾性部材３３を取り付けた場合（Ｃａｓｅ５）の５ケースで実験を行った。
ここで、コイルばね部材３１には、表１に示す、弾塑性特性をもつ低降伏点鋼である軟鋼（ＳＷＲＭ）線材製のコイルばね部材を使用し、ゴム状弾性部材３３には、防振ゴム（倉敷加工社製、型番：ＲＩ−２５ＨＤ、最大ストローク：１１ｍｍ、最大吸収エネルギ：８．８Ｊ）を使用した。
【００２５】
【表１】
0006315479.tif 000002
【００２６】
緩衝装置３としてのコイルばね部材３１及びゴム状弾性部材３３は、水槽１の側壁に対向する沈降装置２の端面部を構成するフレーム２１の両面の４隅に取り付けるようにした。
コイルばね部材３１の取付方法は、基端側を、端板３２を介して、沈降装置２のフレーム２１に取り付けるようにし、先端側を、端板３２を介して、水槽１の側壁に取り付けるようにした。
ゴム状弾性部材３３の取付方法は、基端側を、取付部３４を介して、沈降装置２のフレーム２１に取り付けるようにし、先端側を、直接、水槽１の側壁に当接するようにした。
【００２７】
［実験方法］
振動台４を加振させることにより水槽１の水にスロッシングを起こさせ、その波高、動水圧及び沈降装置２のフレーム２１の変位を計測し、その結果からスロッシングの抑制効果を測定した。
ここで、波高の測定にはフロート式の液面計を用い、フロートの上下方向の変位を波高の変位とする。フロートの変位には、ポテンショメータ式変位変換器（定格容量：０−５００ｍｍ）を用いる。
動水圧の測定には、小型間隙圧力水圧計（定格容量：５０ｋＰａ）を用い、測定位置は、それぞれ水深０．１２ｍ、０．３２ｍ、０．５２ｍとし、上から最大圧力１、２、３として水が入った加振前を動水圧０ｋＰａとした。
沈降装置２のフレーム２１の変位の測定は、水槽１側にポテンショメータ式変位変換器（定格容量：０−５００ｍｍ）のワイヤーを取り付けて計測を行った。
【００２８】
［実験方法］
本実験では、１次モードのスロッシングを対象とした。
実験モデルの１次モードのスロッシング固有振動数は、速度ポテンシャル理論から式（１）より０．５８Ｈｚである。式（１）における各変数は、ｆは１次モードのスロッシング固有振動数、ｇは重力加速度、ｈは水深、ａはスロッシング方向の水槽１の幅の１／２である。
ｆ＝（（１．５８ｇ／ａ）ｔａｎｈ（１．５８ｇ／ａ））１／２／２π・・・（１）
振動台４による加振は、正弦波加振とし、０．５０〜２．００Ｈｚの振動数で行った。
Ｃａｓｅ１では、０．５０〜０．７０Ｈｚは０．０１Ｈｚ刻み、０．７０〜１．０Ｈｚは０．０５Ｈｚ刻み、１．０〜１．５Ｈｚは０．１Ｈｚ刻みで加振を行った。Ｃａｓｅ２〜Ｃａｓｅ５では０．５０〜０．６０Ｈｚは０．０１Ｈｚ刻み、０．６０〜０．７０Ｈｚは０．０２Ｈｚ刻み、０．７０〜０．８０Ｈｚは０．０５Ｈｚ刻み、０．８０〜１．００Ｈｚは０．１Ｈｚ刻み、１．０〜２．０Ｈｚは０．５Ｈｚ刻みで加振を行った。
目標入力加速度は、Ｃａｓｅ１及びＣａｓｅ２では、０．２５ｍ／ｓ２  とし、Ｃａｓｅ３〜Ｃａｓｅ５では、０．２５ｍ／ｓ２及び０．５ｍ／ｓ２とした。これは、スロッシングにより水槽１から水が溢れないよう考慮したためである。
【００２９】
［実験結果及び考察］
実験結果を、表２に示す。
【００３０】
【表２】
0006315479.tif 000003
【００３１】
表２から明らかなとおり、最大液面変位、最大圧力、フレーム加速及びフレーム変位のいずれの値も、水槽１に水だけを入れた場合（Ｃａｓｅ１）及び水槽１に沈降装置２を設置した場合（Ｃａｓｅ２）よりも、水槽１に沈降装置２を設置し、沈降装置２に緩衝装置３としてのコイルばね部材３１を取り付けた場合（Ｃａｓｅ３及びＣａｓｅ４）、同ゴム状弾性部材３３を取り付けた場合（Ｃａｓｅ５）が、また、同じコイルばね部材３１を取り付けた場合（Ｃａｓｅ３及びＣａｓｅ４）では、コイルばね部材３１の線径が大きいＣａｓｅ４（線径φ４）が、スロッシングの抑制効果が大きいことを確認した。
【００３２】
以上、本発明の沈殿池におけるスロッシング抑制構造について、その実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の沈殿池におけるスロッシング抑制構造は、大規模地震時に沈殿池内の水のスロッシングにより沈降装置が水と共に揺動して、沈降装置が損傷することを防止することができることから、沈降傾斜板を用いた沈降装置を吊り下げて設置した浄水場等における沈殿池に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  沈殿池（水槽）
２  沈降装置
２１  フレーム
２１ａ  縦支持材
２１ｂ  横支持材
２１ｃ  横支持材
２２  沈降傾斜板
２３  桁材
２４  吊部材
３  緩衝装置
３１  コイルばね部材
３２  端板
３３  ゴム状弾性部材
３４  取付部
【図１】
0006315479.tif 000004
【図２】
0006315479.tif 000005
【図３】
0006315479.tif 000006
【図４】
0006315479.tif 000007