JP2016108862A - 固形物捕捉装置および固形物捕捉方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水路を流れる汚染物等の固形物を効率よく捕捉する。【解決手段】水とともに固形物が流れる水路に設置され、固形物を捕捉する固形物捕捉装置１００は、シャフト１１０と、複数の孔が形成されたフィルタ機能部１２２を有し、シャフト１１０から径方向に立設するとともに、シャフト１１０の周方向に、予め定められた角度離隔して複数設けられるフィルタ羽根１２０と、シャフト１１０を回転させることでフィルタ羽根１２０を回動させる回転手段１４０と、を備え、複数のフィルタ羽根１２０のうち、少なくともいずれか１のフィルタ羽根１２０のフィルタ機能部１２２は、水の流れ方向と対面する位置関係となって固形物を捕捉し、回転手段１４０は、水路内に位置するフィルタ羽根１２０を水の上流側に向かうように回動させる。【選択図】図２

Description

本発明は、河川等の水路を流れる固形物を捕捉する固形物捕捉装置および固形物捕捉方法に関する。

近年、放射性物質（例えば、Ｃｓ１３７）によって、山や森等の河川の水源となる箇所の葉、樹皮、枝等（以下、「有機固形物」と称する）が汚染される事態が問題となっている。水源が汚染されると、汚染された有機固形物（以下、「汚染物」と称する）が河川に流れ込み、流れ込んだ汚染物が農地や海へ流出するため、水源のみならず、河川、農地、海も放射性物質で汚染されてしまう。

そこで、粒状の濾過材や繊維状の濾過材が充填された濾過装置やストレーナを用いて、汚染物を水から除去することが考えられる。このような濾過装置としては、例えば、粒状の濾過材として籾殻やゼオライトを容器に充填し、濾過材によって固形物を濾過する装置（例えば、非特許文献１）や、繊維状の濾過材として竹ソダを利用し、竹ソダによって固形物を濾過する装置が開示されている。また、ストレーナとしては、フィルタで固形物を濾過するとともにフィルタを高圧洗浄し、高圧洗浄によってフィルタから取り除かれた固形物を水とともにスラッジ貯留室に移動させることで、フィルタの交換頻度を低減させたストレーナ（例えば、特許文献１、２）や、サイクロンと組み合わせることで、水中の固形物の除去効率を向上させたストレーナ（例えば、特許文献３、４）が開示されている。

特公昭５５−３０８８７号公報 実公昭６１−４３５２９号公報 実用新案登録第２５７４４５２号公報 特開平１０−１５１３０７号公報

独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構、モミガラ等を用いた水田水口における農業用水の除染効果、［平成２６年１０月検索］、インターネット（URL:http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/nkk/2012/510a0_02_02.html）

しかし、従来の濾過装置は、一旦目詰まりすると、容器から濾過材を取り出す必要があり、濾過材の交換に多大な労力がかかるため、実用的ではないという問題がある。また、従来のストレーナは、水とともに固形物を排出する構造となっているため、結果として汚染物のみならず水を処分しなければならず、処分する対象の量が水の分だけ増大してしまうという問題がある。

そこで本発明は、このような課題に鑑み、水路を流れる汚染物等の固形物を効率よく捕捉することができる固形物捕捉装置および固形物捕捉方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の固形物捕捉装置は、水とともに固形物が流れる水路に設置され、固形物を捕捉する固形物捕捉装置であって、シャフトと、複数の孔が形成されたフィルタ機能部を有し、シャフトから径方向に立設するとともに、シャフトの周方向に、予め定められた角度離隔して複数設けられるフィルタ羽根と、シャフトを回転させることでフィルタ羽根を回動させる回転手段と、を備え、複数のフィルタ羽根のうち、少なくともいずれか１のフィルタ羽根のフィルタ機能部は、水の流れと対面する位置関係となって固形物を捕捉し、回転手段は、水路内に位置するフィルタ羽根を水の上流側に向かうように回動させることを特徴とする。

また、フィルタ羽根から回動方向前方に立設し、回転手段によってフィルタ羽根が水路の上方に回動された際に、フィルタ機能部から脱落した固形物を受け止める受止部を備えるとしてもよい。

また、フィルタ羽根と、水路を構成する壁部のうち少なくとも一部との間をシールするシール手段を備えるとしてもよい。

また、水の流れによるフィルタ羽根の回転を制限するロック機構を備えるとしてもよい。

また、フィルタ機能部は、水の流れ方向に隆起および陥没する形状であるとしてもよい。

また、フィルタ羽根は、３以上設けられているとしてもよい。

また、フィルタ機能部に形成された孔の孔径は、０．５ｍｍ〜２ｍｍであるとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の固形物捕捉方法は、シャフトから径方向に立設するとともに、シャフトの周方向に、予め定められた角度離隔して複数設けられる、複数の孔が形成されたフィルタ機能部を有するフィルタ羽根のうち、少なくともいずれか１のフィルタ羽根のフィルタ機能部を、水の流れと対面する位置関係とし、水路内に位置するフィルタ羽根の上流側と下流側との水位との差分が予め定められた値以上となったか否かを判定し、差分が予め定められた値以上となったと判定すると、シャフトを回転させて、水路内に位置するフィルタ羽根を上流側に向かうように回動させ、水路内に位置するフィルタ羽根の回動方向後方に配されるフィルタ羽根を水路内に位置させることを特徴とする。

本発明によれば、水路を流れる汚染物等の固形物を効率よく捕捉することが可能となる。

固形物捕捉装置の使用形態を説明するための図である。 固形物捕捉装置を説明するための第１の図である。 固形物捕捉装置を説明するための第２の図である。 第１の変形例にかかる固形物捕捉装置を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、固形物捕捉装置１００の使用形態を説明するための図である。なお、図１を始め以下の図では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直上下方向）を図示の通り定義する。また、水の流れを白抜き矢印で示す。

図１に示すように、用水路１０を流れる水は、用水路１０から分岐された支線水路１２を介して農地２０に供給されることとなる。用水路１０や支線水路１２、河川等の水路の水源となる箇所の有機固形物（葉、樹皮、枝等）が放射性物質によって汚染されている場合、汚染された有機固形物（汚染物）が水とともに農地２０に流れ込み、農地２０が放射性物質で汚染されてしまう。

そこで、用水路１０や支線水路１２等の水路に固形物捕捉装置１００を設置して、水から汚染物を取り除く。なお、ここでは、畦道２２に沿って設けられる支線水路１２に固形物捕捉装置１００が設置される場合を例に挙げて説明する。

（固形物捕捉装置１００）
図２および図３は、固形物捕捉装置１００を説明するための図であり、図２は固形物捕捉装置１００の斜視図を、図３（ａ）は図２のＩＩＩａ矢視図を、図３（ｂ）は図２のＩＩＩｂ矢視図を示す。なお、図３中、水の流れを白抜き矢印で示し、有機固形物を黒丸で示す。また、図３中、理解を容易にするために、固定台１０２を省略し、図３（ｂ）中、フィルタ羽根１２０を１２０Ａ〜１２０Ｄで示す。

固形物捕捉装置１００は、シャフト１１０を含んで構成され、固定台１０２よって、シャフト１１０の軸心が水路（支線水路１２）の幅方向（図中、Ｘ軸方向）に延在するように設置される。シャフト１１０には、支持棒１１２を介して、複数の（ここでは、４つ）のフィルタ羽根１２０が設けられている。

フィルタ羽根１２０は、シャフト１１０から径方向に立設するとともに、それぞれが、シャフト１１０の周方向に、予め定められた角度（ここでは、９０°）離隔して設けられる。フィルタ羽根１２０は、複数の孔が形成されたフィルタ機能部１２２を備えている。詳しくは後述するが、このフィルタ機能部１２２によって有機固形物が捕捉されることとなる。

本実施形態において、フィルタ機能部１２２は、平板形状のフィルタが折り畳まれて構成されており、支線水路１２に設置された際、水の流れ方向（図中、Ｙ軸方向）に隆起および陥没する形状である。すなわち、フィルタ機能部１２２は、波板形状（コルゲート形状、蛇腹形状）であり、隆起部１２２ａおよび陥没部１２２ｂが水の流れと対面（水の流れ方向と対向）するように配される。

フィルタ機能部１２２を上記形状とする構成により、フィルタ機能部１２２を平板形状とする場合と比較して表面積を大きくすることができる。これにより、フィルタ機能部１２２の濾過面積を大きくすることができ、フィルタ機能部１２２の目詰まりを低減することが可能となる。

また、本実施形態において、フィルタ機能部１２２に形成された孔の孔径は、有機固形物の平均粒径より小さく、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍである。これにより、フィルタ機能部１２２は、効率よく有機固形物を捕捉することができる。

そして、図３（ｂ）に示すように、４つのフィルタ羽根１２０のうち、少なくともいずれか１のフィルタ羽根１２０（例えば、フィルタ羽根１２０Ａ）のフィルタ機能部１２２が、水の流れ方向（図中、Ｙ軸方向）と対面する位置関係となるように配される。これにより、有機固形物は、フィルタ機能部１２２によって捕捉され、水は、フィルタ機能部１２２を通過して下流に導かれることとなる。

また、フィルタ羽根１２０の外周面には、可撓性を有するゴム等で構成されたシール手段１３０が設けられている。シール手段１３０は、フィルタ羽根１２０と、支線水路１２を構成する壁部（少なくとも一部）との間をシールする。これにより、支線水路１２を流れる有機固形物がフィルタ機能部１２２を迂回して下流に流出する事態を回避することができる。

回転手段１４０は、シャフト１１０に接続されたハンドルで構成され、作業者の操作入力を受け付ける。作業者による操作入力に応じて、回転手段１４０はシャフト１１０を回転させ、これによりフィルタ羽根１２０を回動させる。なお、回転手段１４０は、間欠的にシャフト１１０を回転させる。具体的に説明すると、フィルタ羽根１２０が有機固形物を捕捉している間、回転手段１４０はシャフト１１０の回転を停止し、支線水路１２内に位置するフィルタ羽根１２０（有機固形物を捕捉しているフィルタ羽根１２０Ａ）が目詰まりを起こしそうになると、回転手段１４０は、シャフト１１０を回転させて当該フィルタ羽根１２０を水の上流側に向かうように（図３（ｂ）中矢印の方向に）回動させる。

これにより、支線水路１２内に位置し、有機固形物を捕捉したフィルタ羽根１２０Ａを支線水路１２内から支線水路１２外へ移動させることができる。つまり、有機固形物を支線水路１２内から取り除くことが可能となる。

また、上述したように、本実施形態にかかる固形物捕捉装置１００は、４つのフィルタ羽根１２０Ａ〜１２０Ｄを備えており、また、フィルタ羽根１２０それぞれが、シャフト１１０の周方向に９０°離隔して設けられている。つまり、面内方向が等しい１対のフィルタ羽根１２０Ａ、１２０Ｃと、当該フィルタ羽根１２０Ａ、１２０Ｃの面内方向と面内方向が直交する１対のフィルタ羽根１２０Ｂ、１２０Ｄとが固形物捕捉装置１００に設けられている。

したがって、有機固形物を捕捉する間は、１対のフィルタ羽根１２０（例えば、フィルタ羽根１２０Ａ、１２０Ｃ）が、面内方向が鉛直方向となるように、他の１対のフィルタ羽根１２０（例えば、フィルタ羽根１２０Ｂ、１２０Ｄ）が、面内方向が水平方向となるように支線水路１２内に配される。

そして、図３（ｂ）に示すように、支線水路１２内に配されたフィルタ羽根１２０Ａが目詰まりを起こすときより予め定められた期間前に相当する所定の状態になったと判定されると、回転手段１４０によってシャフト１１０が９０°回転される。そうすると、フィルタ羽根１２０Ａは、図３（ｂ）に示すフィルタ羽根１２０Ｂの位置に配されることとなる。つまり、フィルタ羽根１２０Ａは、面内方向が水平方向となるように回動される。そうすると、支線水路１２から取り除かれた有機固形物に同伴された水は、自重で（重力によって）フィルタ羽根１２０Ａから落下することとなる。これにより、図３（ｂ）に示すフィルタ羽根１２０Ｂの位置において有機固形物を乾燥させることができ、汚染物の処理量を低減することができる。

こうして、水が除去された有機固形物は、作業者によって取り除かれることとなる。なお、図３（ｂ）に示すフィルタ羽根１２０Ｂの位置において、フィルタ機能部１２２の隆起部１２２ａおよび陥没部１２２ｂは、水の流れと直交し、かつ、作業者の位置（畦道２２の位置）に向かって延在している。これにより、作業者は、有機固形物をスムーズにフィルタ機能部１２２から取り除くことができる。

また、固形物捕捉装置１００には、水の流れによるフィルタ羽根１２０の回動を制限するロック機構（不図示）が設けられている。ロック機構は、少なくともいずれか１つのフィルタ羽根１２０の面内方向が鉛直方向になっている状態（すなわち、いずれか１つのフィルタ羽根１２０の面内方向が水平方向になっている状態）で、回転手段１４０がシャフト１１０の回転を停止する際に機能し、回転手段１４０がシャフト１１０を回転させる際には機能が解除される。ロック機構を備える構成により、水の流れによってフィルタ羽根１２０が不用意に回動して、フィルタ羽根１２０と支線水路１２を構成する壁との間に間隙が形成され、支線水路１２を流れる有機固形物がフィルタ機能部１２２を迂回して下流に流出する事態を回避することができる。

また、固形物捕捉装置１００には、フィルタ羽根１２０における回動方向前方から立設した受止部１５０が設けられている。受止部１５０を設けない場合、回転手段１４０によってフィルタ羽根１２０が支線水路１２の上方に回動された際に（図３（ｂ）中、フィルタ羽根１２０Ｃの位置に配された際に）、図３（ｂ）のフィルタ羽根１２０Ｂの位置において、十分排除されなかった有機固形物が、再度支線水路１２に落下してしまう。そこで、受止部１５０を備える構成により、回転手段１４０によってフィルタ羽根１２０が支線水路１２の上方に回動された際に、フィルタ機能部１２２から脱落した有機固形物を受け止めることができる。これにより、一旦支線水路１２から取り除いた有機固形物の再度の落下を抑制することが可能となる。

また、受止部１５０に受け止められた有機固形物は、作業者によって取り除かれることとなる。したがって、受止部１５０によって、図３（ｂ）のフィルタ羽根１２０Ｂの位置では取り切れなかった有機固形物を重力によって集約することができ、残存した有機固形物を容易にフィルタ機能部１２２から除去することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態にかかる固形物捕捉装置１００によれば、シャフト１１０を回転させるといった簡易な動作で、支線水路１２（水路）を流れる汚染物等の固形物を効率よく捕捉することが可能となる。

（第１の変形例）
上記実施形態では、フィルタ羽根１２０の外周面にシール手段１３０が設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、図４に示すように、支線水路１２の底面にシール手段２３０を設けた固形物捕捉装置２００としてもよい。この場合、シール手段２３０は、フィルタ羽根１２０の回動軌跡に沿う形状とするとよい。

（第２の変形例）
上記実施形態では、回転手段１４０が作業者の操作入力に応じてシャフト１１０を回転させる構成を例に挙げて説明した。しかし、回転手段１４０を内燃機関やモータで構成してもよい。

また、この場合、固形物捕捉装置が、シャフト１１０、支持棒１１２、フィルタ羽根１２０、シール手段１３０、回転手段１４０、受止部１５０に加えて、水位センサと、制御部とを備えるとよい。

この場合、水位センサは、支線水路１２内に位置するフィルタ羽根の上流側の水位と下流側の水位を測定する。

制御部は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して、固形物捕捉装置全体を管理および制御する。第２の変形例において、制御部は、水位センサが測定した上流側の水位と下流側の水位の差分が予め定められた値以上となったか否かを判定する。具体的に説明すると、制御部は、水位センサが測定した上流側の水位が、下流側の水位より予め定められた値以上高くなったか否かを判定する。

そして、制御部は、水位の差分が予め定められた値以上となったと判定すると、シャフト１１０を回転させて、支線水路１２内に位置するフィルタ羽根１２０（図３（ｂ）のフィルタ羽根１２０Ａに相当）を上流側に向かうように回動させ、支線水路１２内に位置するフィルタ羽根１２０の回動方向後方に配されるフィルタ羽根１２０（図３（ｂ）のフィルタ羽根１２０Ｄに相当）を支線水路１２内に位置させる。

これにより、フィルタ羽根１２０の交換時期（フィルタ羽根１２０の回動時期）の安定化を図ることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において、フィルタ羽根１２０が４つ設けられる構成を例に挙げて説明した。しかし、フィルタ羽根１２０は、３以上設けられていればよい。

また、上記実施形態において、固形物捕捉装置１００が受止部１５０を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、受止部１５０は必須の構成ではない。

また、上記実施形態において、固形物捕捉装置１００がシール手段１３０を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、シール手段１３０は、必須の構成ではない。

また、上記実施形態において、固形物捕捉装置１００がロック機構を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、ロック機構は、必須の構成ではない。

また、上記実施形態において、固形物捕捉装置１００のフィルタ機能部１２２が水の流れ方向に隆起および陥没する形状である場合を例に挙げて説明した。しかし、フィルタ機能部１２２の形状に限定はなく、例えば、平板形状であってもよい。

本発明は、河川等の水路を流れる固形物を捕捉する固形物捕捉装置および固形物捕捉方法に利用することができる。

１２ 支線水路（水路）
１００ 固形物捕捉装置
１１０ シャフト
１２０ フィルタ羽根
１２２ フィルタ機能部
１３０ シール手段
１４０ 回転手段
１５０ 受止部
２００ 固形物捕捉装置
２３０ シール手段

Claims (8)

1. 水とともに固形物が流れる水路に設置され、該固形物を捕捉する固形物捕捉装置であって、
   シャフトと、
   複数の孔が形成されたフィルタ機能部を有し、前記シャフトから径方向に立設するとともに、該シャフトの周方向に、予め定められた角度離隔して複数設けられるフィルタ羽根と、
   前記シャフトを回転させることで前記フィルタ羽根を回動させる回転手段と、
   を備え、
   複数の前記フィルタ羽根のうち、少なくともいずれか１の該フィルタ羽根の前記フィルタ機能部は、前記水の流れと対面する位置関係となって固形物を捕捉し、
   前記回転手段は、前記水路内に位置する前記フィルタ羽根を前記水の上流側に向かうように回動させることを特徴とする固形物捕捉装置。
2. 前記フィルタ羽根から回動方向前方に立設し、前記回転手段によって前記フィルタ羽根が前記水路の上方に回動された際に、前記フィルタ機能部から脱落した固形物を受け止める受止部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の固形物捕捉装置。
3. 前記フィルタ羽根と、前記水路を構成する壁部のうち少なくとも一部との間をシールするシール手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の固形物捕捉装置。
4. 前記水の流れによる前記フィルタ羽根の回転を制限するロック機構を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固形物捕捉装置。
5. 前記フィルタ機能部は、前記水の流れ方向に隆起および陥没する形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固形物捕捉装置。
6. 前記フィルタ羽根は、３以上設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の固形物捕捉装置。
7. 前記フィルタ機能部に形成された孔の孔径は、０．５ｍｍ〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の固形物捕捉装置。
8. シャフトから径方向に立設するとともに、該シャフトの周方向に、予め定められた角度離隔して複数設けられる、複数の孔が形成されたフィルタ機能部を有するフィルタ羽根のうち、少なくともいずれか１の該フィルタ羽根の該フィルタ機能部を、水の流れと対面する位置関係とし、
   前記水路内に位置する前記フィルタ羽根の上流側と下流側との水位との差分が予め定められた値以上となったか否かを判定し、
   前記差分が予め定められた値以上となったと判定すると、前記シャフトを回転させて、前記水路内に位置する前記フィルタ羽根を前記上流側に向かうように回動させ、該水路内に位置するフィルタ羽根の回動方向後方に配されるフィルタ羽根を該水路内に位置させることを特徴とする固形物捕捉方法。

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