JP3528135B2 - 往復揺動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、沈澱池などにおける
水面上の浮遊物を誘引・除去するスカム除去装置などを
応動させたり、その他の装置を応動させたりする場合に
利用される往復揺動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最初あるいは最終沈澱池などにおいて
は、その水面上に浮遊物（スカム）が滞留し、これが浄
化処理の妨げになるため、これらの浮遊物を逐次除去す
るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これまでの
浮遊物除去装置は、横長状で誘引口を開口した円筒形の
パイプスキーマーを沈澱池内に回転可能に設置し、同ス
キーマーを軸中心まわりに一方向に回転させることで水
とともに浮遊物を呑み込みようにする一方で、逆方向へ
回転復帰させることで堰き止め状態を得るように構成し
ていた。

【０００４】その後、本出願人は、独自の浮遊物除去装
置を提案した。同装置は、池内に固定して設置されたト
ラフと、同トラフの前側に上下運動可能に設けられた堰
とを備え、同堰を、池内で運動するフライトに連動して
浮沈させるようにしたものである。この装置によれば、
フライトに連動させる方式であるので、それ自体は無動
力であり、確実な作動が保証されるものとして有効であ
る。

【０００５】しかし、この装置は、トラフの前方位置に
沈澱池の幅方向に延びる回転軸を備え、この回転軸から
反トラフの方向にアームを延ばして運動してくるフライ
トに接触して持ち上げられるようにするとともに、回転
軸からトラフの方向に別のアームを延ばして堰を押さえ
るように構成してある。

【０００６】このものは簡易な装置ではあるが、実施し
てみると、堰つきトラフはもとよりであるが、その他
に、前記アームつき回転軸を設計製作・運搬・設置・調
整等をする必要があるとともに、反トラフ方向に延びる
アームの先端にカム板を取り付けて、同カム板をフライ
ト側のローラとの間で当たり調整などをする必要があ
る。これらのことは、コストアップの原因になるととも
に、施工も複雑化していた。

【０００７】そこで、本出願人は、さらに簡易な浮遊物
除去装置を提供すべく鋭意努力を重ねた。すなわち、先
端に水タンクを備え、後端にバランサを備えて中間を支
点に揺動可能にしたものである。このものは、水タンク
に給水して重くすることで先端を下げ、これにより、堰
を押し下げるようにする一方、水タンク内の水を自動的
に排出するとともにバランサが働くことにより、堰が浮
上するように構成したものである。

【０００８】この装置は、給水と停止を切り換える手段
を要する。同手段としては、例えば、フライトの運動で
ワイヤーロープを往復作動させることにより、給水制御
用のバルブを開閉制御する構成である。このものによれ
ば、前記フライトに連動させる構成と、その力をバルブ
まで伝達する構成と、バルブとを少なくとも必要とする
ため、構造が複雑化するとともに、工事も煩雑になる。

【０００９】この発明は前記課題を解決するためになさ
れたもので、さらなる簡易化が達成されてコストの低減
が図れるとともに施工や調整も非常に簡単になるととも
に、設置後の作動の確実・円滑化も達成される往復揺動
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、内部に空間を有する揺動ア
ームを備え、その前後間を揺動支点で支えられて揺動運
動可能とされ、前記揺動アームは、揺動支点を境にし
て、その一方に第１蓄溜部が、また他方に第２蓄溜部が
それぞれ設けられ、これら両蓄溜部が、越流制御部を介
して内部で連通しているとともに、前記第１蓄溜部内に
は、液体が供給されその供給された液体が前記越流制御
部による越流規制により一定量蓄溜されるように構成さ
れ、前記第２蓄溜部は、第１蓄溜部内に蓄溜されて越流
制御部を通じて溢れてくる液体が蓄溜されるとともに、
同第２蓄溜部内に溜まる液体は排出口を通じて排出可能
とされ、同排出口からの排水速度が前記第１蓄溜部への
給水速度よりも大になっている。請求項２記載の発明
は、請求項１において、水面近くに設けられた堰の運動
により水面の浮遊物を誘引したり堰き止めたりする装置
の前記堰に運動を与えるために構成されている。請求項
３記載の発明は、請求項１または２において、第１蓄溜
部の底面は、支点の方向に上がり傾斜状でその上がり端
に同越流制御部の底面が位置する。請求項４記載の発明
は、請求項１において、伝達手段を介して他の装置を連
動させるように構成されている。請求項５記載の発明
は、請求項１から４までのいずれかにおいて、第２蓄溜
部の排出口は、同第２蓄溜部が水面に近づいた時点で初
めて開くバルブを備えている。請求項６記載の発明は、
請求項１から５までのいずれかにおいて、揺動アームに
対するショックアブソーバが設けられ、同ショックアブ
ソーバは、第２蓄溜部の側が下がる一定のタイミングで
作用するように構成されている。

【００１１】

【作用】内部に空間を有する揺動アームを備え、その前
後間を揺動支点で支えられて揺動運動可能とされ、前記
揺動アームは、揺動支点を境にして、その一方に第１蓄
溜部が、また他方に第２蓄溜部がそれぞれ設けられ、こ
れら両蓄溜部が、越流制御部を介して内部で連通してい
るとともに、前記第１蓄溜部内には、液体が供給されそ
の供給された液体が前記越流制御部による越流規制によ
り一定量蓄溜されるように構成され、前記第２蓄溜部
は、第１蓄溜部内に蓄溜されて越流制御部を通じて溢れ
てくる液体が蓄溜されるとともに、同第２蓄溜部内に溜
まる液体は排出口を通じて排出可能とされ、同排出口か
らの排水速度が前記第１蓄溜部への給水速度よりも大に
なっているので、供給される液体の重さを駆動力とする
ことにより、従来のように、２本のアームつき回転軸が
全く不要になり、設計製作・運搬・設置・調整等が簡略
化されるとともに、前記のように、反トラフ方向に延び
るアームの先端にカム板を取り付けて、同カム板をフラ
イト側のローラとの間で当たり調整などをする必要もな
く、これらのことは、コストダウンにつながるととも
に、施工も非常に簡単になる。さらに、前記水タンクと
バランサによるもののようにフライトからの伝達で開閉
バルブを制御する構成も、この発明では全く要らず、連
続給水により運転可能であるので、より安価な装置にな
り、それに伴って施工も一層簡易になる。

【００１２】

【実施例】以下、図示した実施例を参照してこの発明を
詳細に説明する。図１および図２は、この発明の一実施
例を示している。この実施例は、最初あるいは最終沈澱
池内に構成されるスカム除去装置を対象にしてこれを連
動させるために構成された往復揺動装置をスカム除去装
置とともに示している。

【００１３】１は矩形沈澱池の側壁で、両側壁１，１の
対向する方向を左右とし、これに直交する方向を前後と
するとともに、前方は、図１および図２の左方向とす
る。両側壁１，１には、はつりと埋め込み作業により連
通パイプ２が両端が池内に突出するようにして挿通固定
され、その端部にはフランジ３が溶接一体化されてい
る。

【００１４】両フランジ３を利用して長尺状のトラフ４
が両端支持状態で固定されている。このトラフ４は、図
示しないアングル等の取付ブラケットを介してより確実
に支持することもある。

【００１５】このトラフ４は、図示のように、コの字形
でその開口を上に向けたものであり、底壁５、前壁６、
後壁７を備え、前壁６の上端には前方に水平に突出する
前突片８が設けられているとともに、後壁７にも後突片
９が設けられている。前突片８は、水面１０より低く設
定され、後突片９は水面１０より高く設定されている。

【００１６】トラフ４の両端部には、開口１１を有する
端板１２がそれぞれ一体に固着され、この端板１２の開
口１１が前記連通パイプ２の端口に合致するようにして
トラフ４が固定される。連通パイプ２と端板１２の固定
は、ボルト結合することでなされる。前記前突片８の上
には、長尺状でゴム製の前面シール１３が固着され、こ
の前面シール１３の前上方には、同シール１３に接触し
て前方からの水の浸入を阻止するようにして回転軸１４
が設けられている。この回転軸１４は、その両端を前記
端板１２に貫通して同端板１２の図示しない裏面（側壁
１側の面）に固定した軸受に回転自在に支持されてい
る。

【００１７】この回転軸１４には、中空状の堰（フロー
ト）１５が固着され、一体に回転して水面１０を境に上
下に揺動運動をするようになっている。この堰１５の両
端には、側板１６が固着されて堰１５内が完全に水封形
の空間になっており、同側板１６の外側面に取り付けら
れた側部シール１８が、端板１２の前部に円弧状に形成
したシール受板１２ａの内面に水密状に接触しながら上
下運動するようになっている一方、同側板１６の一方の
ものには、トラフ４の長手方向に向く軸１７が取り付け
られている。この軸１７には、ターンバックル式で長さ
調節可能な連動ロッド１９の下端部が回転自在に取り付
けられている。

【００１８】対向する１対の端板１２のうち一方には、
ステー１２ｂが一体に立設され、このステー１２ｂとそ
の内側に固定したブラケット２０を介して支点軸２１が
水平に取り付けられ、同支点軸２１を介して揺動アーム
２２が取り付けられている。この揺動アーム２２は、他
方（左側）の端板１２には取り付けられていない。尚、
同揺動アーム２２は、力の関係で図２におけるトラフ中
央位置あるいは同中央位置と端位置との間に配置するこ
ともある。

【００１９】揺動アーム２２は、第１蓄溜部２３、越流
制御部２４および第２蓄溜部２５を備える。第１蓄溜部
２３は、上壁は水平であるが前底壁２３ａは支点軸２１
の向きに前上がり傾斜状の部分と後端の水平な部分とで
なる。前上がり角度は、図１のように揺動アーム２２が
水平な状態で１５°である。尚、支点軸２１から第１蓄
溜部２３の後端までは７００ｍｍになっている。越流制
御部２４は、第１蓄溜部２３の前端の狭くなった口部に
連通し、揺動アーム２２の高いところに水平になってい
る。

【００２０】越流制御部２４の底面前後間には、支点軸
２１から５００ｍｍのところにブラケット２６が取り付
けられ、同ブラケット２６には、前記連動ロッド１９の
上端が回転自在に連結されている。また、越流制御部２
４の通路前端下部には、上向きに越流規制突起２７が突
設されている。尚、この越流規制突起２７は、図１の仮
想線のように前方斜め上がり（１５°）に突設してもよ
い。

【００２１】第２蓄溜部２５は、直方体形状で、上下Ａ
＝２００ｍｍ、前後Ｂ＝６００ｍｍ、幅Ｃ＝２００ｍｍ
の寸法とされて、内部空間に全て水が満たされると仮定
すると２４Ｋｇの負荷が発生する。尚、連動ロッド１９
に加わる押し下げ力が３０Ｋｇ必要であると規定してい
る。この第２蓄溜部２５の前端底部には、図３に拡大し
て示されるように、バルブシート２８が取り付けられ、
同シート２８には、第２蓄溜部２５の底壁に明けられた
孔より小さく逆円錐形をした排出口２９が明けられてい
る。この排出口２９には、持ち上がって開になるバルブ
３０が昇降可能に挿通されている。

【００２２】バルブ３０は、逆円錐形をしたバルブ本体
３０ａと下端外部のフロート３０ｂとを備え、フロート
３０ｂが水面１０に接触して同バルブ３０が相対的に上
動することで排出口２９が開くようになっている。排出
口２９の閉止はバルブ３０の自重でなされる。尚、図３
に仮想線で示すように、バルブ３０あるいはシート２８
に突起３１を備えて排出口２９の開きが一定に得られる
ようにしてもよい。また、バルブ３０は、図示しない昇
降ガイドにより上下運動が確実化するようにしてもよ
い。

【００２３】こうした揺動アーム２２の支点軸２１上に
対応する個所には、給水口３２が明けられ、同口３２に
対応して揺動アーム２２上には、円筒部と逆円錐筒部と
でなる給水制御筒３３が縦筒状に取り付けられている。
この制御筒３３は、上端縁にオーバフロー口３３ａが複
数形成され、ストレーナ３４を通じて導かれる殺菌前で
放流用の（下水）処理済水がフレキシブルな配管３５を
通じて連続して供給されて前記オーバフロー口３３ａで
水量制御しながら常に一定の水が給水口３２より揺動ア
ーム２２内に導かれるようになっている。

【００２４】尚、揺動アーム２２の後端には、着脱自在
なバランサ３６が取り付けられて、揺動アーム２２の復
帰を確実にしている。また、図５に示すように揺動アー
ム２２が一定の角度下がってきたところでこれに接触し
てバネで緩衝をするショックアブソーバ３７が側壁１側
に設置されている。このショックアブソーバ３７は、揺
動アーム２２の上面に当たるように配置したり、あるい
は堰１５に接触するようにしたり、その配置は自由に選
択できる。また、トラフ４の後上面には、揺動アーム２
２の復帰位置を水平に保つためのストッパ３８を備え、
これは移動調節可能になっている。

【００２５】この往復揺動装置の作用をここで説明すれ
ば、図３に示すように、揺動アーム２２は、内部の水が
略空になって水平に復帰しストッパ３８に当てられて静
止した状態において、常時供給される水Ｗが第１蓄溜部
２３内に矢印のように注がれている。この時、バランサ
３６が働くとともに堰１５の浮力による持ち上げ力が作
用し、またバルブ３０は閉止している。

【００２６】図３の矢印のように水Ｗの供給が進むと、
前記バランサ３６および浮力が作用したもとで、図４に
示すように、第１蓄溜部２３および越流制御部２４内に
水Ｗが溜まってくる。そして、水Ｗが越流規制突起２７
のレベルまで達すると、水Ｗは同突起２７を越えて第２
蓄溜部２５内まで流れ落ちるようになる。

【００２７】第２蓄溜部２５内での水Ｗが一定に高くな
ると、図５に示すように、第２蓄溜部２５内の水Ｗによ
るモーメントが打ち勝って揺動アーム２２がバランシン
グ状態を越えて前下がり状態になり始める。この際、第
２蓄溜部２５内へは、給水量だけでなく、前記前下がり
運動に伴い第２蓄溜部２５および越流制御部２４内の水
Ｗまでもが、同時に第２蓄溜部２５内に流れ込むことに
なるので、揺動アーム２２はやや速い速度で前方の回転
モーメントを発生して揺動アーム２２はやや大きく前下
がりになる。

【００２８】そして、揺動アーム２２のこの運動により
連動ロッド１９を介して堰１５が押し下げられ、同堰１
５の上端が水面１０を越えるようになり、水面１０上の
スカムが引き込まれ、同堰１５を越えてトラフ４内に誘
引されるようになる。この間も揺動アーム２２内への給
水は少量ずつ継続されかつ前記前下がりにより第１蓄溜
部２３および越流制御部２４内の水Ｗが第２蓄溜部２５
内に流入することで、揺動アーム２２は更に前下がりに
なる。

【００２９】図５の状態を少し経過して水面１０のみを
呑み込む程度まで堰１５が下がったところ（堰１５の上
端が水面１０から略１０ｍｍ下がったところ）で、前記
ショックアブソーバ３７が効き始める。その結果、揺動
アーム２２の前下がり運動は緩徐になるが未だ第１蓄溜
部２３および越流制御部２４内の水Ｗが第２蓄溜部２５
内に流れ込んでいるので、堰１５は少しずつ緩やかに沈
む。

【００３０】ある程度堰１５が沈むと、その時点あるい
はその時点の少し前もしくは後からフロート３０ｂが水
面１０に接触してバルブ３０が排出口２９を開き始めて
排水を始めるので、揺動アーム２２の下げ動作はそこで
略停止して一定時間バランシングする。前記ある程度と
は、水面１０上のスカムをできるだけ少ない水量でもっ
て誘引するに好適な深さであり、同じスカムを誘引する
にも多量の水を呑み込むことのないように設定する。そ
の好適な深さは２０ｍｍ〜３０ｍｍの間であるが、その
深さは前記連動ロッド１９で調整可能であり、池および
スカムの大きさ等の状況に合わせていかにも変更でき
る。

【００３１】このバランシングは図６に示す状態であ
り、この状態で排水がなされているので、第２蓄溜部２
５内の水位は図６の矢印のように下降し始める。すなわ
ち、第１蓄溜部２３および越流制御部２４内の水Ｗが殆
ど流出し終わると、給水量のみとなり、従って、給水量
よりも排水量の方が多いので、次第に図７に示すよう
に、第２蓄溜部２５内は空状態になる。

【００３２】この空状態になるに従って揺動アーム２２
は第２蓄溜部２５の方が上がり復帰するようになり、バ
ルブ３０は閉止するとともに、給水さらた水Ｗは第１蓄
溜部２３内に溜まるようになる。第１蓄溜部２３内に水
Ｗが溜まるとともに、バランサ３６による復帰モーメン
トおよび堰１５の浮力による復帰モーメントが働くの
で、揺動アーム２２は図３に示す水平状態に完全に復帰
し、堰１５も水面１０上に完全に浮上してスカムの呑み
込みも停止される。図６の状態から堰１５の上端が水面
１０上に浮上するまでは、第２蓄溜部２５内からの排水
量と給水量とのバランスを調整することで時間的に如何
にも制御できる。すなわち、排水量を給水量を少し越え
る程度に押さえると、長い時間帯にわたってスカムを呑
み込むことができ、逆に排水量を充分大きくとると、ス
カムの呑み込み時間が短くなるのである。また、揺動ア
ーム２２の復帰時間も第１蓄溜部２３内への給水量如何
によるので、かなりの復帰時間をつくることもでき、こ
の時間が次のスカム呑み込みに生かされる。

【００３３】給水は依然続行しているので、第１蓄溜部
２３内に水Ｗが溜まり、再び図３から図７に示すサイク
ルを繰り返すのである。尚、図５に示すように、第２蓄
溜部２５と越流制御部２４の底面４０を屈曲状でなく直
線斜め状に形成してもよい。また、図８に示すように、
第２蓄溜部２５の端面に縦スリット形の排出口４１を形
成し、同口４１に排水量を調整する調整板４２を付属し
てもよい。この排出口４１による方式は、前記実施例の
バルブ３０による方式と併せてあるいは独立して構成す
ることができる。

【００３４】さらに、図９に示すように、給水タンク４
３に、例えば、３本の給水管４４を接続しそれぞれにバ
ルブ４５を備えて、給水管４４を揺動アーム２２の給水
口３２に連通状に構成してもよい。この場合、バルブ４
５を選択的に操作することで、給水量を数段階に得るこ
とができ、これにより、例えば、１本の給水管４４のみ
を使う時は給水量が少ないので、揺動アーム２２の作動
サイクルが非常に長いものとなり、一方、３本の給水管
４４…を使う時は給水量が３倍になって揺動アーム２２
の作動サイクルを短くすることができるのである。前記
ショックアブソーバ３７は機械式のバネを利用している
が、エアー式を含む流体式のショックアブソーバであっ
てもよい。

【００３５】また、前記実施例のスカム除去装置ではト
ラフが固定式でその前に堰を配したが、図１０に示すよ
うに、トラフと堰が一体式で回転式のスカムスキーマ４
７を連動ロッド１９を介して揺動アーム２２で連動可能
に構成することもある。

【００３６】図１０の実施例で、スカムスキーマ４７が
前後に入口のある形式とされ、同スキーマ４７を前後回
転で前後のスカムを誘引可能にすることもできる。この
ことより、図１に示す実施例でも同様のことが言える。
すなわち、トラフ４が前後に開口を備え、堰１５も前後
に配されたものであって、揺動アーム２２により前後の
堰１５が交互に浮沈するようにもすることができる。
尚、同図に示すように、第２蓄溜部２５にヒンジ４８に
よりフロート４９付揺動板５０を取り付けてバルブ３０
を作動させるようにしてもよい。

【００３７】この発明は以上のスカム除去装置に利用す
るだけに終始せず、例えば、図１１に示すように、揺動
アーム２２とともに回転するギア５２に他のギア５３を
組み合わせて他の装置を駆動するために利用することも
できる。また、制御バルブ５５のアクチュエータ５６を
連動させることもできる。さらに、ロッド５８を介して
他の装置を連動させることもできる。

【００３８】その一例は図１２に示されている。すなわ
ち、揺動アーム２２の運動をプッシュ・プルワイヤ６０
を介して支点６１を中心に往復揺動する人形６２を連動
させるものに利用できる。６３はカムである。この実施
例の場合、バルブ３０の当たる作動面６４の下方にタン
ク６５を設置し、同タンク６５よりポンプ６６を介して
揺動アーム２２内に給水可能に構成してもよい。また、
この実施例とともにあるいは別個に構成することができ
るものとして、仮想線のように、シャチ等の動物形６７
を揺動アーム２２に付属して同期に運動させるディスプ
レーに利用することもできる。

【００３９】

【発明の効果】この発明は以上のように構成したもので
あるので、さらなる簡易化が達成されてコストの低減が
図れるとともに施工や調整も非常に簡単になるととも
に、設置後の作動の確実・円滑化も達成される往復揺動
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の往復揺動装置をスカム除去装置に適
用した一実施例を示す側断面図。

【図２】図１の実施例の平面図。

【図３】図１の実施例で復帰状態から給水が溜まってく
る様子を示す模式図。

【図４】図１の実施例で第１蓄溜部および越流制御部内
から第２蓄溜部に水が流れ込む様子を示す模式図。

【図５】図１の実施例で第２蓄溜部内に水が蓄溜して揺
動アームが前下がり状態になる様子を示す模式図。

【図６】図１の実施例でさらに揺動アームが前下がり状
態になりバルブで排水している様子を示す模式図。

【図７】図１の実施例で揺動アームが復帰をしている様
子を示す模式図。

【図８】縦スリット形排出口を構成した他の実施例を示
す正面図。

【図９】給水量制御方式を示す正面図。

【図１０】スカムスキーマにこの発明を適用した場合の
模式図。

【図１１】揺動アームにより他の装置を駆動するように
した実施例を示す模式図。

【図１２】ワイヤにより他の装置を駆動するようにした
他の実施例を示す模式図。

【符号の説明】

４…トラフ、１０…水面、１５…堰、２１…支点軸、２
２…揺動アーム、２３…第１蓄溜部、２４…越流制御
部、２５…第２蓄溜部、２９…排出口、３０…バルブ、
３２…給水口、Ｗ…水。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 21/24 C02F 1/40

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に空間を有する揺動アームを備え、
   その前後間を揺動支点で支えられて揺動運動可能とさ
   れ、前記揺動アームは、揺動支点を境にして、その一方
   に第１蓄溜部が、また他方に第２蓄溜部がそれぞれ設け
   られ、これら両蓄溜部が、越流制御部を介して内部で連
   通しているとともに、前記第１蓄溜部内には、液体が供
   給されその供給された液体が前記越流制御部による越流
   規制により一定量蓄溜されるように構成され、前記第２
   蓄溜部は、第１蓄溜部内に蓄溜されて越流制御部を通じ
   て溢れてくる液体が蓄溜されるとともに、同第２蓄溜部
   内に溜まる液体は排出口を通じて排出可能とされ、同排
   出口からの排水速度が前記第１蓄溜部への給水速度より
   も大になっている往復揺動装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、水面近くに設けられ
   た堰の運動により水面の浮遊物を誘引したり堰き止めた
   りする装置の前記堰に運動を与えるために構成されてい
   る往復揺動装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、第１蓄溜部
   の底面は、支点の方向に上がり傾斜状でその上がり端に
   同越流制御部の底面が位置する往復揺動装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、伝達手段を介して他
   の装置を連動させるように構成されている往復揺動装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれかにおい
   て、第２蓄溜部の排出口は、同第２蓄溜部が水面に近づ
   いた時点で初めて開くバルブを備えている往復揺動装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１から５までのいずれかにおい
   て、揺動アームに対するショックアブソーバが設けら
   れ、同ショックアブソーバは、第２蓄溜部の側が下がる
   一定のタイミングで作用するように構成されている往復
   揺動装置。