(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単、必要動力が小さい、小型軽量でコストの低い、閉塞防止可能なスクリーン装置を提供する。【解決手段】スクリーン素子の一部を、スクリーン素子の長軸方向に往復運動させると同時に、スクリーン素子を通過する流体の流れの方向にも往復運動させる。これにより、スクリーンに付着した塵芥を、スクリーン素子の端まで間欠的に移動せしめ、端に集積した塵芥は流体中に流出するため、閉塞原因となる塵芥を容易に除去することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に設けられるスクリーンと、該スクリーンを構成するスクリーン素子の全数あるいは一部を運動させる手段を有する装置であって、該運動は該スクリーン素子の長手方向に往復運動あるいは長手軸を中心に回転運動をさせる事により、該スクリーン素子に捕捉された塵芥を移動させることを特徴とするスクリーン装置。
【請求項２】
前記スクリーン素子の全数あるいは一部は、該スクリーン素子間を通過する流体の流れに対面した方向に凹凸構造を有するスクリーン素子であり、該凹凸構造は、該スクリーン素子と該スクリーン素子に捕捉された塵芥との間に生じる長手方向の力の大きさが、該スクリーン素子と該塵芥との相対的な運動方向に対応して変化する構造を有することを特徴とする請求項１記載のスクリーン装置。
【請求項３】
前記凹凸構造が弾性変形をする材料で形成されたことを特徴とする、請求項１または２記載のスクリーン装置。
【請求項４】
前記凹凸構造が刃で形成されたことを特徴とする、請求項１または２記載のスクリーン装置。
【請求項５】
前記長手方向に往復運動するスクリーン素子は、該スクリーン素子間を通過する流体の流れの方向にも往復運動することを特徴とする、請求項１から請求項４いずれか記載のスクリーン装置。
【請求項６】
前記回転運動するスクリーン素子は、螺旋状のスクリーン素子であり、該スクリーン素子に捕捉された塵芥を長手方向に移動させることを特徴とする請求項１記載のスクリーン装置。
【請求項７】
隣接するスクリーン素子が回転運動し、該回転運動が塵芥を巻き込む方向である場合、隣接したスクリーン素子の間に、運動しないスクリーン素子を設置することを特徴とする、請求項１あるいは請求項６記載のスクリーン装置。
【請求項８】
前記スクリーン素子を運動させる手段の動力源は、水車であることを特徴とする請求項１から請求項７いずれか記載のスクリーン装置。
【請求項９】
前記スクリーンは、該スクリーンを通過した流体を導水する導水管に取り付けられ、前記水車を該導水管中に設置することを特徴とする請求項１から請求項８いずれか記載のスクリーン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流水から塵芥を分離するスクリーン装置に関し、特に、レーキを使用することなく、スクリーンに捕捉された塵芥を強制的にスクリーンの端に移動する機構を実現したことにより、構造が単純、製作や設置が容易、そして運用、保守の手間を著しく低減することが出来る、閉塞防止可能なスクリーン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、流水中の塵芥を取り除くため、流水中に固定したスクリーンを設け、そのスクリーンに付着する塵芥をレーキで掻き取る方式のスクリーン装置が知られている。（例えば、特許文献1）。この方式のスクリーン装置は、スクリーン素子の構造が簡単であるという利点があった。
また、レーキを駆動する動力源として、水車を利用したスクリーン装置が知られており、動力用エネルギー供給コストを削減できる利点があった（例えば、特許文献２）。
また、レーキを使用しない閉塞防止スクリーンとしては、多重回転円板式スクリーンを使用した装置が知られている（例えば、特許文献３）。
【０００３】
しかしながら、特許文献1の方式は、レーキの存在とレーキを移動させる機構の複雑性、レーキの質量やレーキを移動させる際の摩擦に対抗するための必要動力の供給、そして保守管理等、製造にも設置にも運用にも保守にも手間とコストがかかるといった問題があった。
また、特許文献２の方式は、要求される動力を供給するための水車が大型となり、また水車の支持機構や動力伝達機構が複雑で大型となり、上記方式と同様、手間とコストの低減が問題であった。
【０００４】
一方、特許文献３の方式はレーキを使用しないが、スクリーンユニットの構造が複雑で、塵芥による摩擦抵抗が大きく、必要動力が大きいという問題があった。
上記問題のため、従来のスクリーン装置は、製造、設置、運用、保守等の手間とコストの低減が難しく、簡便で低コストが要求される用途、例えば小水力発電や用水路の導水口への適用が難しいという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2007-138548号公報
【特許文献２】特開2001-214423号公報
【特許文献３】特開2002-088742号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来のスクリーン装置が有する問題に鑑み、レーキを使用することなく、スクリーン素子自体を運動させることにより、スクリーンに捕捉される塵芥を移動させてスクリーンの閉塞を防止すること、また必要な動力を簡便な機構から得ること、さらに装置を一体化すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は以下に記す手段を講じ、レーキを使用しない簡便な装置構成で、閉塞防止可能なスクリーン装置を完成したものである。
【０００８】
本第１発明のスクリーン装置は、流路に設けられるスクリーンと、該スクリーンを構成するスクリーン素子の全数あるいは一部を運動させる手段を有する装置であって、該運動は該スクリーン素子の長手方向の往復運動あるいは長手軸を中心とした回転運動をする事により、該スクリーン素子に捕捉された塵芥を移動させることを特徴とする。
【０００９】
本発明におけるスクリーンとは、流体中に設置され、流体中の塵芥を捕捉し、捕捉されない塵芥と流体を通過させる装置であり、柵、網、梁（やな）、フィルター等とも称される。本第１発明は、スクリーンを構成するスクリーン素子を運動させることにより、スクリーン素子に捕捉された塵芥を移動させ、スクリーンの閉塞を防止するものである。
【００１０】
前記往復運動とは、スクリーン素子の長手方向の往復運動である。後述する、スクリーン素子が塵芥に与える推力の大きさが、運動方向によって変化するスクリーン素子を用い、固定したスクリーン素子と往復運動するスクリーン素子を交互に配置することにより、捕捉された塵芥を移動させることが可能である。
【００１１】
前記回転運動とは、スクリーン素子の長手軸を中心とした回転運動である。後述する、螺旋状のスクリーン素子を配置し、これを回転することにより、捕捉された塵芥を移動させることが可能である。
移動した塵芥はスクリーン素子の端に堆積するにしたがい、水流が塵芥をスクリーン素子に押し付ける力に比較して、水流が塵芥を押し流す力が大きくなるため、堆積した塵芥はスクリーン上流の流体中に放流される。つまり、塵芥は常時スクリーン素子上を端まで移動し、流体中に放流されるため、スクリーンが閉塞することがなく、スクリーン閉塞の点検や清掃などの保守作業を著しく減らすことができる。
【００１２】
また、同じ課題を解決するため、本第２発明のスクリーン装置は、前記スクリーン素子の全数あるいは一部は、該スクリーン素子間を通過する流体の流れに対面した方向に凹凸構造を有するスクリーン素子であり、該凹凸構造は、該スクリーン素子と該スクリーン素子に捕捉された塵芥との間に生じる長手方向の力の大きさが、該スクリーン素子と該塵芥との相対的な運動方向に対応して変化する構造を有することを特徴とする。
【００１３】
本第２発明のスクリーン素子の凹凸構造は、一例として鋸歯状を成し、スクリーン素子と塵芥間の相対的な運動方向に対応して、スクリーン素子と塵芥間に生じる力の大きさが変化するものである。これは、スクリーン素子が一方向に移動する際は、スクリーン素子が塵芥を移動させる推力が大きくなり、スクリーン素子が逆方向に移動する際は、スクリーン素子が塵芥を移動させる推力が小さくなる機能で、これを運動方向依存性と呼ぶ。運動方向依存性を一致させて、固定したスクリーン素子と往復運動するスクリーン素子を交互に配置することにより、往復運動するスクリーン素子が一方向に動くたびに、塵芥は抵抗の少ない方向に徐々に移動し、塵芥を一方向に移動させることが可能である。さらに、スクリーン素子の長手方向を水深方向に向けた設置形態においても、重力による塵芥の落下を抑制し、より確実に塵芥を移動させることが可能となった。
【００１４】
また、同じ課題を解決するため、本第３発明のスクリーン装置は、スクリーン素子の前記凹凸構造が弾性変形をする材料で形成されたことを特徴とする。
ここでのスクリーン素子は、前記方向依存性を持つ構造を実現するために、弾性変形をする材料を用いたものである。その形状は、一例として、塵芥を移動させる方向に、この弾性変形をする材料を傾けて櫛歯状に取り付けたものである。こうすることで、塵芥を移動させる方向にスクリーン素子が運動した場合、櫛歯は塵芥を押し上げながら移動させる。スクリーン素子がこの逆方向に運動した場合、塵芥は、固定したスクリーン素子の櫛歯に捕捉され、運動するスクリーン素子の櫛歯は塵芥から離れ、逆方向への塵芥の移動は抑制される。
【００１５】
また、同じ課題を解決するため、本第４発明のスクリーン装置は、スクリーン素子の前記凹凸構造が刃で形成されたことを特徴とする。
ここでのスクリーン素子は、塵芥を粉砕または切断するために、刃を使用して凹凸構造を構成したものである。一例として、鋸の歯をスクリーン素子として利用することにより、塵芥を移動する推力の大きさに方向依存性を持たせると同時に、スクリーン素子に絡まって移動しない塵芥を粉砕、切断し、スクリーン上流の流体中に放流させるか、スクリーンを通過させることにより、スクリーンが閉塞することを抑制できる。
【００１６】
また、同じ課題を解決するため、本第５発明のスクリーン装置の往復運動するスクリーン素子は、該スクリーン素子間を通過する流体の流れの方向にも往復運動することを特徴とする。
【００１７】
前記凹凸構造により、スクリーン素子の往復運動により塵芥に与える推力の大きさは方向依存性を持つため、スクリーン素子の長手軸方向に往復運動するスクリーン素子と、固定スクリーン素子との組み合わせのみでも、塵芥を一方向に移動させることが可能である。ここでは、通過する流体の流れの方向にも、前記往復運動と同位相でスクリーン素子を往復運動させる。これは、運動するスクリーン素子が長手軸の一方向に運動する場合は、運動するスクリーン素子を固定スクリーンの上流側に突き出し、塵芥をより確実に捕捉移動するものである。一方、運動するスクリーン素子が長手軸の逆方向に運動する場合は、運動するスクリーン素子の前記突き出し量を減少させるか、固定スクリーンの間に引き込むことにより、塵芥は固定スクリーン素子に捕捉され、かつ運動するスクリーン素子が塵芥に作用する力が減少した状態で逆方向に移動するため、塵芥の逆行をより確実に抑制できる。
【００１８】
また、同じ課題を解決するため、本第６発明のスクリーン装置は、回転運動するスクリーン素子が、螺旋状のスクリーン素子であり、該スクリーン素子に捕捉された塵芥を長手方向に移動させることを特徴とする。
【００１９】
ここでのスクリーン素子は、螺旋状すなわち雄ネジあるいはスクリューコンベヤの形状を有しており、スクリーン素子を回転させることにより、スクリーン素子に接触している塵芥を一方向に移動させるものである。螺旋状のスクリーン素子を配置する方法は任意であるが、右ネジと左ネジを平行に交互に配置し、右ネジと左ネジの回転方向を逆向きにすると、塵芥はスクリーン素子の長手方向へ移動する確率が高くなる。
【００２０】
また、同じ課題を解決するため、本第７発明のスクリーン装置は、隣接するスクリーン素子が回転運動し、該回転運動が塵芥を巻き込む方向である場合、隣接したスクリーン素子の間に、運動しないスクリーン素子を設置することを特徴とする。
【００２１】
ここでは、回転するスクリーン素子が隣り合わせて設置され、各々の回転方向が塵芥を巻き込む方向である場合に、この巻き込みを防止するために、運動しないスクリーン素子を設置するものである。この運動しないスクリーン素子により、塵芥とスクリーン素子との接触部分の接線と、巻き込み方向との成す角度が大きく保たれ、巻き込みを抑制できる。
一方、必要な動力を簡便な機構から得る、という課題を解決するため、本第８発明のスクリーン装置は、動力源として水車を用いることを特徴とする。
【００２２】
前述のように、本発明はレーキを用いず、スクリーン素子を運動させるため、その運動に必要なエネルギーは小さく、水車による動力の供給が容易である。ここでの水車の形状に制限は無い。
さらに装置を一体化する、という課題を解決するため、本第９発明のスクリーン装置は、前記スクリーンが、該スクリーンを通過した流体を導水する導水管に取り付けられ、前記水車を該導水管中に設置することを特徴とする。
これにより、スクリーン、導水管、水車が一体化したスクリーン装置を提供することが可能となり、装置の小型化が実現でき、設置および運用保守が容易になった。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のスクリーン装置はレーキを具備せず、スクリーン素子の運動のみで塵芥を移動し、構造が単純で、部品点数が少なく、製造および設置、運用、保守が容易である。
また、スクリーン素子を運動させるためのエネルギーおよび塵芥を移動させるためのエネルギーは、レーキを使用する装置に比較して小さく、水車動力の利用が容易である。
また、スクリーン装置を構成する構造体内に水車を設置することができるため、取り扱いや流路への設置、運用、保守が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のスクリーン装置の第１の実施例の平面図。
【図２】同正面図。
【図３】本発明のスクリーン装置の第２の実施例の平面図。
【図４】本発明のスクリーン装置の第３の実施例の平面図。
【図５】本発明のスクリーン装置の第４の実施例の平面図。
【図６】本発明のスクリーン装置の第５の実施例の平面図。
【図７】同正面図。
【図８】本発明のスクリーン装置の第６の実施例の正面図。
【図９】本発明のスクリーン装置の第７の実施例の平面図。
【図１０】本発明のスクリーン装置の第８の実施例の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について、図１から図１０を参照しながら詳細に説明する。図中、Uはスクリーン上流側の流れ、Sはスクリーン上流側の流れの内スクリーンを通過しない流れ、Dはスクリーンを通過した流れ、Wは水車を通過する流れを示す。スクリーン素子を駆動する動力源および動力の伝達機構に制限は無いため、簡略化のため一部描画を省略した。また、回転軸を支持する軸受けの描画も一部省略した。
【実施例１】
【００２６】
本発明の第１の実施例のスクリーン装置の平面図を図１に、同正面図を図２に概略的に示す。このスクリーン装置は、流路に固定される固定スクリーン素子１と、軸５と軸受け４により支持され、クランク機構２により連結される、可動スクリーン素子３から構成されている。クランク機構２は、図の矢印の向きに回転し、可動スクリーン素子３を往復、すなわち図の左右、かつ前後、すなわち図の上下に運動させる。スクリーン装置上流の流れUは、スクリーンを通過する流れDと通過しない流れSに分流する。ここで、軸５から右側のスクリーン素子と塵芥の動きについて説明する。可動スクリーン素子３が図の右に移動すると同時に固定スクリーン素子１の上流側に出ると、流れUに含まれる塵芥でスクリーンに捕捉されたものは、固定スクリーン素子１から離され可動スクリーン素子３に捕捉される。
【００２７】
可動スクリーン素子３が右方向に移動すると、可動スクリーン素子３に捕捉された塵芥も同時に右方向に移動する。可動スクリーン素子３が固定スクリーン素子１の下流側に引き込むと、塵芥は再度固定スクリーン素子１に捕捉される。可動スクリーン素子３が左方向に移動する位相では、塵芥は固定スクリーン素子１に捕捉されたままで、左方向には移動しない。可動スクリーン素子３がこの運動を続けることにより、スクリーンに捕捉された塵芥は徐々に右端に移動し、流れSによりスクリーン素子から離されて放流されるため、塵芥がスクリーン上に堆積することはない。軸５から左側の塵芥の動きは、前記説明と位相が180度異なるだけであるので、省略する。本実施例では、軸５と軸受け４を使用した支持機構およびクランク機構２を使用した例で説明したが、実施の形態はこれに限るものではない。
【００２８】
本発明の第２の実施例のスクリーン装置の平面図を図３に概略的に示す。可動スクリーン素子７が運動する機構は、実施例１と同じであるので説明を省略する。図３に示すように、流路に固定される固定スクリーン素子６および可動スクリーン素子７の形状を、凹凸構造の一例として、鋸歯状としたものである。可動スクリーン素子７が図の右方向に移動すると同時に固定スクリーン素子６の上流側に出ると、塵芥は可動スクリーン素子７の鋸歯状の先端部分に捕捉され、図の右方向に移動する。一方、可動スクリーン素子７が固定スクリーン素子６の下流側に引き込むと、塵芥は再度固定スクリーン素子６の鋸歯状の先端部分に捕捉され、図の左方向への移動は抑制される。このように、凹凸形状により、塵芥の捕捉と移動を確実なものとすることができる。さらに、スクリーン素子の長手方向を水深方向に向けた設置形態においても、重力による塵芥の落下を抑制し、より確実に塵芥を移動させることが可能となる。
【００２９】
本発明の第３の実施例のスクリーン装置の平面図を図４に概略的に示す。可動スクリーン素子１０が運動する機構は、実施例１と同じであるので説明を省略する。図４に示すように、固定スクリーン素子８および可動スクリーン素子１０の凹凸構造を、弾性体９により形成したものである。本弾性体による凹凸構造による塵芥移動の効果は、前実施例２と同様であるが、弾性体を工業用ブラシで構成できるため、コストの低減が可能である。
【００３０】
本発明の第４の実施例のスクリーン装置の平面図を図５に概略的に示す。可動スクリーン素子１２が運動する機構は、実施例１と同じであるので説明を省略する。図５に示すように、固定スクリーン素子１１および可動スクリーン素子１２の凹凸構造を、刃で形成したものである。本刃による凹凸構造による塵芥移動の効果は、前実施例２と同様であるが、塵芥がスクリーン素子に絡まった場合においても、刃による塵芥に対する粉砕、切断機能により、スクリーン素子の閉塞防止効果が向上するものである。
【００３１】
本発明の第５の実施例のスクリーン装置の平面図を図６に、同正面図を図７に概略的に示す。この実施例の可動スクリーン素子１３は、形状を螺旋状にしたもので、１４はスクリーン素子を回転支持する軸受けである。スクリーン素子を図の方向に回転させることにより、スクリーン素子に捕捉された塵芥を、図６の右端に移動させることが可能となる。螺旋状スクリーン素子を複数設置する際は図７に示すように、螺旋の巻き方向が異なるスクリーン素子１３，１５を交互に設置し、これらの回転方向が交互になるような機構を設ける。本実施例では、歯車１６を使用しているが、回転方向を交互にする機構は、歯車に限定するものではない。
【００３２】
本発明の第６の実施例のスクリーン装置の正面図を図８に概略的に示す。この実施例における固定スクリーン素子１７は、塵芥の移動を妨げないよう外面は平坦なものとする。スクリーン素子１７の設置により、塵芥とスクリーン素子との接触部分の接線と、巻き込み方向との成す角度が大きく保たれ、螺旋状スクリーン素子への塵芥の巻き込みを抑制することが可能である。
【００３３】
本発明の第７の実施例のスクリーン装置の平面図を図９に概略的に示す。この実施例は、スクリーン素子１５を水車１８の回転により駆動する構成例である。仕切り板１９は、スクリーン通過水流Dと水車駆動水流Wを分離するために設ける。スクリーン素子１５に捕捉された塵芥は、スクリーン素子の回転に伴って図の右方向に移動し、仕切り板１９近傍で水車駆動水流Wに捕捉放流される。本実施例では、水車軸に直結した螺旋状スクリーン素子で説明しているが、スクリーン素子形状、水車形状、水車設置方法、動力伝達方法等はこれに限るものではない。
【００３４】
本発明の第８の実施例のスクリーン装置の平面図を図１０に概略的に示す。この実施例は、導水管を兼ねる独立した構造体２０に、スクリーン素子１３を設置し、さらに構造体内に水車２１を設置した構成である。軸受け２４はスクリーン素子と水車を支持し、歯車２３は水車の回転をスクリーン素子に伝達する。本実施例により、スクリーンと水車と導水管が一体化し、さらに水車が露出することがないため、取り扱いや水路への設置運用が容易になる。本実施例では、螺旋状スクリーン素子を水車と歯車で駆動する例で説明しているが、スクリーン素子形状、水車形状、水車設置方法、動力伝達方法等はこれに限るものではない。
【００３５】
直径約10cmの導水管に、約28cm x 8cmの取水口を設け、６本螺旋状スクリーン素子をほぼ等間隔に該取水口の長辺に平行に設置し、該導水管に取り付けた水車で該螺旋状スクリーン素子を回転駆動する、スクリーン、導水管、水車が一体化したスクリーン装置を用水路に設置して実験した結果、スクリーン素子に捕捉された塵芥はスクリーン素子の端まで移動して流水中に排除され、48時間経過後もスクリーンは塵芥で閉塞することなく、導水量は実験開始時と変化がなく、スクリーン装置は流水から塵芥を分離導水する機能を維持し続けた。一方、前記スクリーン装置のスクリーン素子の回転を停止した場合、スクリーン素子は約3時間で塵芥により閉塞し、導水量は著しく減少し、スクリーンとしての機能は維持できなかった。
【符号の説明】
【００３６】
U  スクリーン上流側の流れ
S  スクリーン上流側の流れの内スクリーンを通過しない流れ
D  スクリーンを通過した流れ
W  水車を通過する流れ
１  固定スクリーン素子
２  クランク機構
３  可動スクリーン素子
４  軸受け
５  軸
６  鋸歯状固定スクリーン素子
７  鋸歯状可動スクリーン素子
８  弾性体で凹凸構造を構成した固定スクリーン素子
９  弾性体の凹凸構造
１０  弾性体で凹凸構造を構成した可動スクリーン素子
１１  刃で凹凸構造を構成した固定スクリーン素子
１２  刃で凹凸構造を構成した可動スクリーン素子
１３  螺旋状可動スクリーン素子  左巻き
１４  軸受け
１５  螺旋状可動スクリーン素子  右巻き
１６  歯車
１７  固定スクリーン素子
１８  水車
１９  仕切り板
２０  導水機能を有する構造体
２１  水車
２２  歯車
２３  軸受け
【図１】
2013002263.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013002263.tif 000009
【図８】
2013002263.tif 000010
【図９】
2013002263.tif 000011
【図１０】
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