JP4412700B2 - サンドトラップから沈殿物を除去する方法 - Google Patents

Description

水没し堆積した沈殿物は、多くの場合、上にある水を排出または水位を下げることなく取り除くことが望ましい。沈殿物は、砂利、砂、シルト、有機粒子またはその他の粒子でありうる。河川、運河、トンネル、または配管を流れる水は沈殿物を運ぶ可能性がある。流速が低下すると、水より重い沈殿物は水底に沈み、堆積する。このような状況は、発電所、灌漑設備またはサンドトラップ関連の滞留池や取水池、または沈殿池、または処理設備関連のトンネルや、タンクや湯だまりに発生する。粒子状物質の貯蔵タンクは水または空気で空にすることが望ましい場合が多い。以下の説明では、このような沈殿池はその所期の目的とは関係なく、単純化のために、すべてサンドトラップと表示する。

沈殿物は、水と共に発電所のタービンに流れこむことが許されると、高い摩耗を生ずる可能性がある。一部の発電所では、沈殿物によるそのような摩耗により、タービンを年に数回修理するか、交換しなければならないことは、周知の事実である。さらに、運河やトンネルは沈殿物で塞がってしまうことがある。従って、サンドトラップは、水力発電所と共に、特に河川が大量の沈殿物を運びがちである地域において、配置されることが多い。さらにまた、灌漑設備に関しては、灌漑運河が砂質水で塞がってしまったり、灌漑設備が砂質水で撒水されてしまったりしないように、そのような設備の取水口で少なくともより粗い粒子を分離できることが一般的に好ましい。

サンドトラップに沈殿する沈殿物は岩や砂利や非常に細かい粒子まで多岐に渡っている。水力発電所においては、分離されるべき粒子の大きさの標準的な規準は０．１５から０．５ミリメートルである。

沈殿物を除去する既知の技術には、排水と機械式掘削、または沈殿物上の流速が増加するように水位を下げる洗い流し、とを含む。これら二つの方法には共に、例えば発電所への水の供給が中断されるという不利な点がある。生産の中断が発生し、さらに発電所の操業停止と開始に伴うコストが嵩む。さらにまた、所望の生産と沈殿物の除去との間の対立が後者の繰り延べを招くことが多く、タービンの摩耗が増加することになる。

他の技術は、サンドトラップ底部の穴を通過して洗浄用水路へ吐き出すことを含む。これらの穴には開閉機構（ビエリ特許システム）が随意に設けられていてよい。このシステムの不利な点は、機能を停止しがちであるモータや動力伝達装置や可動部品を必要とすることである。

「サーペント沈殿物樋流し法システム」として知られる更なるシステムは、トロンヘイムのシンテフ社によって開発されたものである。このシステムは可撓性ホースによって一時的に閉じられる洗浄用水路上の縦方向のみぞ穴を特徴とする。ホースは水を抜いたり入れたりすることができ、上昇したり沈下したりしながら洗浄用水路をそれぞれ開いたり閉じたりする。この方法の不利な点としては、可撓性ホースに要する費用、異物に対する脆弱性、比較的複雑な操作、がある。

既に述べたように、縦方向の、且つ少なくとも部分的に連続するみぞ穴を下面に有するパイプは、沈殿物が吐き出しパイプやホースや水路を塞ぐ心配もなく、可能な最高の沈殿物濃度が得られるように、沈殿物を吸い上げることに適している。吸い上げられる沈殿物はみぞ穴付きパイプを覆って堆積した沈殿物である。このみぞ穴付きパイプはＳＩＮＴＥＦ／ＮＴＮＵ社が１９９４年９月に発行した「ジェミニ」誌、第３巻の２０〜２１頁に記述されている（非特許文献１）。この既知のみぞ穴付きパイプの不利な点は、パイプを覆う沈殿物の層厚がパイプの長さと比較して薄い場合、沈殿物は特定の一点のみにおいて吸い上げられ、所望どおりパイプ全体の沈殿物を取り除かない、ということである。

ＳＩＮＴＥＦ／ＮＴＮＵ社、「ジェミニ」、１９９４年９月、第３巻、ｐ．２０−２１

（発明の目的）
本発明の目的は沈殿物が堆積しているサンドトラップや他の場所から沈殿物を取り除く方法を提供することである。本発明の他の目的は、水の供給が中断される必要がなく、且つ洗浄水の消費量が可能なかぎり少なくて済むように、サンドトラップが完全に沈殿物で埋まる前にそのような沈殿物を除去することである。

本発明の更なる目的は、費用が掛からず、且つこの方法を行なう作業員には技術教育も長期の訓練も施す必要がないように本発明に係わる方法を実施することができるようにすることである。

本発明の更なる目的は、サンドトラップの水位および沈殿物の性質にしたがって凝縮を最も効果的にするために、沈殿物の凝縮を調整することができるようにすることである。

本発明の更なる目的は、この方法に信頼性があり、保守整備の必要性が低い、ということである。

（発明）
前記の諸目的は請求項１に定義された本発明に係る方法によって達成される。

本発明の好適な実施形態は従属請求の範囲に開示されている。

本発明を添付の図面を参照してさらに詳しく説明する。

図１は本発明に係る方法が実行されるサンドトラップの縦断面図である。
図２は図１のサンドトラップの断面図である。
図３は本発明に係る方法の代替の実施形態が実行されるサンドトラップの縦断面図である。
図４は本発明のさらに他の実施形態に係るサンドトラップの縦断面図である。

図１は底部３に狭溝２があるサンドトラップ１の縦断面を示す。溝２に配置されているのは、一端に吐出口５と上昇した対向端６を有するみぞ穴付きパイプ４である。吐出口に近いバルブ８は開いたり閉じたりしてみぞ穴付きパイプ４の操作を調整する。図はまたバルブ１３を多少開いて水を沈殿物の下流にあるパイプ４に供給する供水導管１２を示す。

図２は図１に示したサンドトラップの断面図を示す。狭溝２を覆って、枝のようなより大きな物体が狭溝に落下するのを防ぐための格子７などが配置されている。

図２は溝２の中に相互に重なって配置された二つのみぞ穴付きパイプ４および４’を示す。これらのパイプは容量を増やすために同時に用いられるか、又は二番目のパイプは一番目のパイプが機能しなくなった時に予備として役立つようになっている。さらに図２はサンドトラップの底部３が溝２の下方へ向かって傾斜していることを示し、これは本発明の好ましい実施形態を示すものである。

図３は両端にそれぞれ吐出口５および５’を有するみぞ穴付きパイプ４を示し、従って、サンドトラップは交互に両通り道から空にすることができる。それぞれの端６および６’で、みぞ穴付きパイプは沈殿物の上限レベルを超えて上昇しており、バルブ１１および１１’で閉じることができる。

図４は、分離したみぞ穴付きパイプを有する一部分離した幾つかのサンドトラップを図示する。これはサンドトラップの寸法が大きく、また特にサンドトラップを非常に深くしたくない場合には、適切な解決策となる。さらにまた幾つかのみぞ穴付きパイプを利用することにより、動作信頼度を増すことになる。

みぞ穴付きパイプはその全長に沿って沈殿物で覆われるように設計されている。パイプが特定の箇所でのみならずその全長に沿って沈殿物を吸収する水圧条件を得るためには、そのような設計が必要なのである。同じような理由から、一定の間隔を置いて操作を行なうことが好都合である。みぞ穴付きパイプは一般的に、その吐出口に近いバルブを開き、一つまたは複数のポンプ（不図示）を多分同時に操作してパイプの吸収力を増やすことにより、操作することができる。

溝の寸法は使用場所やサンドトラップの寸法により大幅な範囲で変化可能である。普通の幅は０．２５メートルから１メートルであり、深さは１メートルから５メートルが一般的である。みぞ穴付きパイプの寸法は必要に応じて変えられる。

みぞ穴付きパイプの上流端は沈殿物の上限を超えたレベルまで上げられることが好ましい。その結果は、堆積したすべての沈殿物上に起始点があることが保証される。

サンドトラップ中の水位と吐出口５との高低差を、みぞ穴付きパイプ４の中へ、またそれを通って沈殿物を吸収するための駆動力として利用するのが便利な場合がよくある。この高低差または圧力差を利用することにより、もし電力の供給が中断しても操作が続行するので、動作信頼度が増す。加えて、吐出口パイプを完全に滑らかに設計して、目詰まりする恐れを減らすことができる。より高い駆動力を得るためには一つまたは複数のポンプを使用できる。サンドトラップから砂を吸収するのに必要な圧力差は一般に１メートルから１０メートルである。

みぞ穴付きパイプは特定のサイズまでの粒子を運ぶのに適している。従って、このサイズ以上の粒子を溝で収集することは不便である。それゆえ、ある限界を超えるサイズを有する粒子を拘束するための格子で溝の上部を、その全長のかなりの部分またはそのすべてを、覆うことが好ましい。

システムの故障に対する保護を得るためには、二つまたは複数のみぞ穴付きパイプを一体にして、同一の溝に配置すると便利でよい。パイプの一つが目詰まりしても他のみぞ穴付きパイプによって操作は継続可能である。必要な場合には、例えば氾濫や他の極限状況の中でも、２以上のパイプを同時に操作して容量を増やすことができる。

吐出口５の容量内で沈殿物濃度の制御を可能にするためには、みぞ穴付きパイプ４の下流端に給水管１２を設けると便利でよい。吐出口における沈殿物濃度は加えられる水量によって制御される。

通常、沈殿物はすべて一方向のみに導かれるが、みぞ穴付きパイプの交互の向きに沈殿物を導くと便利な場合もありうる。そのような機能性を得るためには、図３に図解したシステムを構築しなければならない。その場合、みぞ穴付きパイプの両端は上げられたパイプ部６’および６にそれぞれ、且つ下げられた吐出口５および５’にそれぞれ接続される。バルブにより、かつ適切な「駆動源」と相まって、沈殿物の方向が決定される。

上述の説明は最も一般的な場合のサンドトラップに関するものであるが、本発明は周囲の流動体が水ではなく、例えば油やガスの場合でも利用しうることは理解できる。

本発明に係る方法が実行されるサンドトラップの縦断面図である。 図１のサンドトラップの断面図である。 本発明に係る方法の代替の実施形態が実行されるサンドトラップの縦断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るサンドトラップの縦断面図である。

符号の説明

１ サンドトラップ
２ 溝
３ 底部
４ ４’ パイプ
５ ５’ 吐出口
６ ６’ 端
７ 格子
８ バルブ
９ みぞ穴
１１、１１’ バルブ
１２ 供水導管
１３ バルブ

Claims (11)

1. 沈殿物がその大きさが岩石から微細粒子にわたって異なる粒子から構成されており、該沈殿物はみぞ穴付きパイプ（４）の少なくとも一つのみぞ穴（９）を通過して実質的に水平または傾斜した該みぞ穴付きパイプ（４）に吸入され、そのみぞ穴付きパイプ（４）から該沈殿物が吐出口（５）を通過してサンドトラップ（１）から外へ導き出される方法であって、
   該サンドトラップ（１）の底部（３）に、該サンドトラップ（１）の縦方向に延びるみぞ（２）を備えており、且つ該みぞ穴付きパイプ（４）は該みぞ（２）の底部近くに配置されていることを特徴とする、サンドトラップから沈殿物を水力で除去する方法。
2. 前記みぞ穴（９）は、前記みぞ（２）の底部に向かい合っていることを特徴とする請求項１の方法。
3. 前記サンドトラップ（１）と前記吐出口（５）との圧力差が前記沈殿物を吸入する駆動力として利用され、且つ吸入開始時期と吸入持続時間が該吐出口（５）に近いバルブ（８）で制御されることを特徴とする請求項１又は２の方法。
4. 前記駆動力は一つまたは複数のポンプによって少なくとも部分的に供給されることを特徴とする請求項３の方法。
5. 前記サンドトラップ（１）の底部（３）は、その横断方向においてみぞに向かって下方に傾斜することを特徴とする請求項１又は２の方法。
6. みぞ穴付きパイプ（４）による前記沈殿物の吸入は、該みぞ穴付きパイプ（４）が該沈殿物に充分覆われた後に開始されることを特徴とする請求項１又は２の方法。
7. 吸入される沈殿物の量は、水をみぞ穴付きパイプ（４）に供給するための供水導管（１２）によって制御されることを特徴とする請求項１又は２の方法。
8. 前記吐出口（５）に対向するみぞ穴付きパイプ（４）の端（６）は堆積した沈殿物よりも高位にあるように上げられていることを特徴とする請求項１又は２の方法。
9. 望ましくない大きさの物体が前記みぞ（２）中に集積するのを防ぐためにみぞ（２）の上に格子（７）を配置することを特徴とする請求項１又は２の方法。
10. 複数のみぞ穴付きパイプ（４）が重なって、および／またはみぞの底部に並んで、配置されていることを特徴とする請求項１又は２の方法。
11. 請求項８の方法であり：
    （１）前記みぞ穴付きパイプ（４）は両端に吐出口（５および５’）を有しかつ少なくとも１つのみぞ穴（９）を有し；
    （２）該吐出口（５）に対向する該みぞ穴付きパイプ（４）の両端（６）及び該吐出口（５’）に対向する該みぞ穴付きパイプ（４）の両端（６’）は常に沈殿物の上に出て配置されており；
    （３）該みぞ穴付きパイプ（４）内には、開閉可能なバルブ（１１，１１’）を有し；並びに、
    （４）該バルブ（１１）が該両端（６’）と該吐出口（５’）を接続し、かつ該バルブ（１１’）が該両端（６）と該吐出口（５）を接続する；
    ことを特徴とする。

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