JP4664171B2 - 夾雑物処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、汚水等の被処理水中の夾雑物を捕集・破砕する夾雑物処理装置に関する。

空缶、プラスチック容器、木片等の夾雑物が下水（被処理水）と一緒に下水処理施設に流入すると、この下水処理施設の配管内やポンプの詰まり、破損等の事故原因となるため、従来からかかる事故を未然に防止する装置として特許文献１及び特許文献２に記載の装置が知られている。特許文献１に記載の装置は、図７に示すように、下水路中にエンドレスループ形状の開放型メッシュスクリーン２と破砕機１を組み合わせたもので、下水中の夾雑物をエンドレスループ形状の開放型メッシュスクリーン２で捕捉して、これを破砕機１へ搬入し、この破砕機１で細かく破砕して下水中に分散させるものである。

また、特許文献２に記載の装置は、図８に示すように、固定式バースクリーン３を水路に斜交状に設置すると共にこのスクリーン３の下流側端部に破砕機４を設置し、バースクリーン３に沿って破砕機４の方へ流下してくる夾雑物をスクリーン３端部に設置された掻取機５で掻き取り破砕機４へ送り込むようにしたものである。
特公平７−８５７８１号公報 特開平８−２２６１６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では以下のような問題があった。略長円形状の周回軌道を移動するメッシュスクリーンにおけるスクリーン部をポリエチレン・ナイロンのような可撓性材料によって構成しているため、スクリーン部を強固なものにすることができず、スクリーン部は損傷しやすく耐久性が悪いという問題があった。また、スクリーンが回転ベルト式であるため、スクリーンが二重になり水流抵抗を大きくし、下水の通過を妨げてしまうという問題と共に前面側を通過した夾雑物が後方側から出て行くのが難しくスクリーン内部に滞留し運転が困難となるという問題があった。また、スクリーンは網状に編み込まれたベルト面であるため、その凹凸により夾雑物が絡み付き易く、夾雑物が一旦絡み付くとほどきにくいという問題があった。

また、特許文献２に記載の装置では、水流が速くなるに連れて、水流の流れ方向の分力が、夾雑物をバースクリーンに沿って移動させる分力よりも過大となってしまい、夾雑物がバースクリーンに押しつけられバースクリーンに沿って移動できずに滞留するという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、スクリーン装置の耐久性の向上を図りつつ、水流抵抗を減少させて水の通りを良くすると共に、スクリーン装置に夾雑物が滞留せずに運転に支承をきたすことなく、効率的且つ確実に夾雑物を破砕機に収集可能な夾雑物処理装置を提供することを目的とする。

本発明による夾雑物処理装置は、被処理水中の夾雑物を捕集するスクリーン装置と、このスクリーン装置により捕集された夾雑物を破砕する破砕機とが、水路を横断するように並設される夾雑物処理装置であって、スクリーン装置と破砕機とは互いに近接して配置され、スクリーン装置は、上下方向に複数が互いに離間して積層された円弧状スクリーン部材と、上下方向に複数が互いに離間して積層され、積層された円弧状スクリーン部材同士の間を移動するレーキと、これらのレーキを支持し上下方向に延在するレーキ軸と、このレーキ軸と共に回転し、回転するレーキが破砕機を指向する位置の手前から当該指向する位置にかけて、破砕機へ向かう被処理水の流れを形成可能な水流案内部と、を備え、破砕機は、上下方向を軸心として回転し夾雑物を破砕可能なカッタ刃を有し、レーキ軸は、円弧状スクリーン部材の外周縁の中心と偏心して設置されることで、レーキの先端部は、円弧状スクリーン部材の外周縁から出没し、スクリーン装置と破砕機とが近接する位置辺りで没入して、スクリーン装置に捕集された夾雑物を掻き寄せて破砕機へ収集可能であることを特徴としている。

このように構成された夾雑物処理装置によれば、上下方向に円弧状スクリーン部材が積層され、この円弧状スクリーン部材間を移動するレーキを複数備えるレーキ軸が、この円弧状スクリーン部材の外周縁の中心と偏心して設置されているため、レーキの先端部が円弧状スクリーン部材の外周縁から出没し、円弧状スクリーン部材によって捕集された夾雑物をレーキによって掻き寄せることができる。従って、夾雑物が円弧状スクリーン部材に滞留したり、絡みついたりすることが無くされ、水流抵抗を減少させて被処理水の流れを良くすると共に夾雑物を破砕機へ確実に収集させることができる。また、円弧状スクリーン部材は、その後側が開放されているため、円弧状スクリーン部材内での夾雑物の滞留が防止される。また、水流抵抗が減少されるため、スクリーン装置に係る応力を低減させることができ、スクリーン装置の耐久性の向上を図ることができる。また、スクリーン装置は、レーキ軸と共に回転し、回転するレーキが破砕機を指向する位置の手前から当該指向する位置にかけて、破砕機へ向かう被処理水の流れを形成可能な水流案内部を備えると共に、レーキの先端部がスクリーン装置と破砕機とが近接する位置辺りで没入するため、捕集された夾雑物が円弧状スクリーン部材の外周縁から剥離し易くなり、一層効率的且つ確実に夾雑物を破砕機に収集することが可能となる。

ここで、レーキの回転速度は、カッタ刃の回転速度の７０％以下であると好ましく、レーキによって掻き寄せられた夾雑物が破砕機に引き込まれ易くなり、一層効率的且つ確実に夾雑物を破砕機に収集することが可能となる。

また、レーキは弾性体から構成されていると、レーキと破砕機との間に、例えば硬い材木等の夾雑物が挟まった場合に、レーキが好適に弾性変形するため、レーキの破損の虞が無くされる。

また、水流案内部は周方向に等間隔で配置されていると、周方向における一のレーキには水流に対向し回転を妨げようとする抵抗が作用するが、一のレーキの反対側の方にある他のレーキには水流により回転を促進しようとする力が作用し、各レーキに係る水流抵抗が好適に分散されるため、レーキ軸の回転動力を抑えることが可能となり省エネ化が図られる。

本発明によれば、スクリーン装置の耐久性の向上を図りつつ、水流抵抗を減少させて水の通りを良くすると共に、スクリーン装置に夾雑物が滞留せずに運転に支承をきたすことなく、効率的且つ確実に破砕機に収集可能な夾雑物処理装置を提供することができる。

以下、本発明の夾雑物処理装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係る夾雑物処理装置を示す平面図、図２は、図１中のウエッジライナーの配置を示す概略断面図、図３は、図１中のスクリーン装置を示す縦断面図、図４は、図３中のレーキを示す平面図、図５は、図３中のレーキ及び水流案内板を示す側面図、図６は、図３中の固定部材を示す側面図である。

図１に示すように、夾雑物処理装置１００は、底１０ａ及び側壁１０ｂ，１０ｃにより形成される矩形断面の水路１０に設置されて、水路１０を流れる汚水等の被処理水中の夾雑物を捕集・破砕するものであり、被処理水が通過する際に夾雑物を捕集すると共に捕集した夾雑物を移送するスクリーン装置４０と、このスクリーン装置４０から移送される夾雑物及び通過する被処理水中の夾雑物を破砕する破砕機３０と、を備えている。また、水路１０の側壁１０ｂ，１０ｃには、内方（幅方向における内側）に向かう斜面１０ｄ，１０ｅが形成され、スクリーン装置４０及び破砕機３０に向かう被処理水の流れが形成される。これにより、水路１０の側壁側の底１０ａに異物が堆積することを防止することができる。

これらの破砕機３０及びスクリーン装置４０は、水路１０を横断するように設置される据付枠９０内に配置され、互いに近接配置されている。この据付枠９０には、スクリーン装置４０を位置決めするための位置決めピン（不図示）と、破砕機３０を位置決めするためのウエッジライナー９１〜９３とが設けられている。位置決めピンは据付枠９０の底部上の所定位置に立設され、ウエッジライナー９１〜９３は、図２に示すように、据付枠９０の背面側の内壁面９０ａに設置され、斜め上方を向く斜面９１ａ〜９３ａを有している。図１及び図２に示すように、ウエッジライナー９１〜９３のうち、両外側に設置されたウエッジライナー９１，９３は、据付枠９０の下部に配置され、中央に設置されたウエッジライナー９２は、据付枠９０の上部に配置されている。

破砕機３０は、図１に示すように、据付枠９０の側壁１０ｃ側（図示右側）に設置され、図１及び図２に示すように、前面（図示上側）に被処理水を導入する導入口３０ｂが形成され、後面に被処理水を排出する排出口３０ｃが形成されている。この排出口３０ｃは、据付枠９０に形成された排出口９０ｂを通して下流側に連通されている。破砕機３０は、上下方向（紙面垂直方向）に延びる軸周りに、二個の回転破砕刃（カッタ刃）３２，３２を回転自在に支持し、その刃同士は互いに噛合するように水路１０の幅方向に並設されている。また、破砕機３０は、その上部に回転破砕刃３２，３２を回転駆動する縦型電動機（不図示）を備えている。

そして、この破砕機３０は、縦型電動機が駆動されることで、回転破砕刃３２，３２が夾雑物を巻き込む方向に回転し、導入口３０ｂから被処理水を導入して破砕機３０内を通して排出口３０ｃから排出すると共に、この際に被処理水中の夾雑物及びスクリーン装置４０から移送される夾雑物を、回転破砕刃３２，３２の間に挟み込んで破砕し下流側に放出する。

また、破砕機３０には、この破砕機３０を上記据付枠９０に対して位置決めするためのウエッジライナー３６〜３８が設けられている。このウエッジライナー３６〜３８は、図２に示すように、破砕機３０の背面側の外壁面３０ａに設置され、据付枠９０に設けられたウエッジライナー９１〜９３に対面する位置に各々配置されている。ウエッジライナー３６〜３８は、斜め下方を向く斜面３６ａ〜３８ａを有し、両外側に設置されたウエッジライナー３６，３８は、破砕機３０の下部に配置され、中央に設置されたウエッジライナー３７は、破砕機３０の上部に配置されている。そして、破砕機３０に設置されたウエッジライナー３６〜３８の斜面３６ａ〜３８ａが、据付枠９０に設置されたウエッジライナー９１〜９３の斜面９１ａ〜９３ａに各々面接触することで、破砕機３０が案内されて据付枠９０の所定の位置に位置決めされる。

スクリーン装置４０は、図１に示すように、据付枠９０内で破砕機３０の左斜め前方に隣接して設置されている。このスクリーン装置４０は、図３に示すように、上下方向に複数が互いに離間して積層された円弧状スクリーン部材４５と、上下方向に複数が互いに離間して配置され、積層された円弧状スクリーン部材４５同士の間を移動するレーキ４６と、これらのレーキ４６を支持し上下方向に延在するレーキ軸４７と、このレーキ軸４７を回転駆動する縦型電動機４８と、を備えている。

円弧状スクリーン部材４５は、平板状を成すと共に、図１に示すように、平面視において略円弧状を成している。具体的には、水路１０の側壁１０ｂ側（図示左側）に沿って円弧状スクリーン部材４５における軸心４５ｏの斜め後方から軸心４５ｏの側方まで直線形状を成し、軸心４５ｏの側壁１０ｂ側の側方から、前方、側壁１０ｃ側の側方及び後方にわたり円弧状を成している。また、この円弧状スクリーン部材４５は、その後部の側壁１０ｂ側が開放されて、円弧状スクリーン部材４５内を通過した被処理水が後方へ放出される。

各円弧状スクリーン部材４５は、図１及び図３に示すように、上下方向に離間して配置され、上下方向に延在する複数の支柱４９に溶接によって固定されている。この円弧状スクリーン部材４５同士の間が、被処理水を通す目とされ、この目より大きな夾雑物は、円弧状スクリーン部材４５によって、塞き止められる。なお、本実施形態では、円弧状スクリーン部材４５の上下方向の板厚を約９ｍｍとし、円弧状スクリーン部材４５同士の上下方向の間隔ｔを、約１６ｍｍとしている。

レーキ４６は、平板状を成し硬質ゴム等の弾性体によって構成されている。なお、レーキ４６を、その他のゴム、板バネ等の弾性体によって構成してもよい。レーキ４６の先端部は、図４に示すように、レーキ４６の回転方向に対する表側の端部の半径方向の長さが反対側の裏側の端部の半径方向より長くされた傾斜面４６ａとされている。この傾斜面４６ａの傾斜角θは、１０度〜４５度が好ましい。なお、これとは逆に、レーキ４６の回転方向に対する裏側の端部の半径方向の長さが反対側の表側の端部の半径方向より長くされた傾斜面の場合には、夾雑物が、移動するレーキの先端部で回転してしまい、夾雑物を上手く移送できなくなる。このレーキ４６は、図３〜図５に示すように、上下方向に延在する矩形状の水流案内板（水流案内部）５０に固定されている。

この水流案内板５０の上下方向に伸びる一方の端面には、上記複数のレーキ４６が水平方向に伸びるように、上下方向に並設されている。また、水流案内板５０は、ボルト締め用の複数の開口部５０ａを備え、図１及び図６に示すように、レーキ軸４７に固定された固定部材５１を介して、レーキ軸４７に着脱可能に固定されている。水流案内板５０は、レーキ軸４７と共に回転して、被処理水の流れ方向を変更可能とするものであり、回転するレーキ４６が破砕機３０を指向する位置の手前から当該指向する位置にかけて、破砕機３０へ向かう被処理水の流れを形成し、捕集された夾雑物を円弧状スクリーン部材４５の外周縁から剥離し易くさせるものである。この水流案内板５０は、平面視において、円周方向に等間隔（本実施形態では、９０度）で配置されている。このため、被処理水による抵抗を分散して、均一化することができる（詳しくは後述）。なお、最上段の水流案内板５０は、図３に示すように、９串（本）のレーキ４６を備え、その他の水流案内板５０は、１１串（本）のレーキ４６を備えている。この最上段の水流案内板５０の串数を変更することで、水路高さの異なる各種水路に対する適用が可能とされている。

固定部材５１は、図６に示すように、軸方向に分割された半割円筒対５２，５３を備え、その側面には、上下方向に延在し、水流案内板５０を固定するための板状の固定片５４が複数突設されている（なお、図６では、そのうちの一つのみを記載している）。この固定片５４は、円周方向に９０度等配で配置されている。また、固定片５４には、水流案内板５０の開口部５０ａに対応する位置に開口部５４ａが形成され、これらの開口部５０ａ，５４ａには、図１に示すように、ボルト５５が挿通されて、水流案内板５０及び固定部材５１が互いに連結されている。

レーキ軸４７は、図３に示すように、その両端部が軸受け５６，５７によって支承され、下端側の軸受け５６は、最下段の円弧状スクリーン部材４５に連結され、上端側の軸受け５７は、最上段の円弧状スクリーン部材４５に連結されて、レーキ軸４７は、円弧状スクリーン部材４５の外周縁の中心４５ｏ（図１参照）と偏心する位置に配置されている。すなわち、レーキ軸４７は、円弧状スクリーン部材４５の外周縁の中心４５ｏと偏心して設置されることで、回転するレーキ４６の先端部は、円弧状スクリーン部材４５の外周縁から出没して円弧状スクリーン部材４５の外周縁と回転破砕刃３２の周回軌道の外周縁とが近接する位置辺りで没入し、スクリーン装置４０に捕集された夾雑物を掻き寄せて破砕機３０へ収集可能とされている。因みに、本実施形態では、回転破砕刃３２の周回軌道の外周縁と円弧状スクリーン部材４５の外周縁との距離ｘは、約７ｍｍとされている。そして、これら円弧状スクリーン部材４５、レーキ４６、レーキ軸４７、水流案内板５０等を有するスクリーン装置４０は、その下部に、上記据付枠９０の位置決めピンに嵌合する位置決め孔（不図示）を備えている。

次に、夾雑物処理装置１００を設置する方法について説明する。先ず、据付枠９０を水路１０の所定の位置に固定する。次に、スクリーン装置４０に設けられた位置決め孔に、据付枠９０の位置決めピンを嵌合して、スクリーン装置４０の位置決めを行う。また、破砕機３０のウエッジライナー３６〜３８を、据付枠９０のウエッジライナー９１〜９３に対面するように、上方から吊り下ろすことにより、破砕機３０の位置決めを行う。このようにして、破砕機３０及びスクリーン装置４０を据付枠９０の所定の位置に配置し、夾雑物処理装置１００を水路１０に設置する。なお、据付枠９０にスクリーン装置４０、破砕機３０を各々固定した後に、この据付枠９０を吊り下ろして水路１０に設置するようにしてもよい。

このように構成された夾雑物処理装置１００では、縦型電動機によって、破砕機３０の回転破砕刃３２，３２が駆動され、平面視において、スクリーン装置４０側（図示左側）の回転破砕刃３２は、右回りに回転し、側壁１０ｃ側（図示右側）の回転破砕刃３２は、左回りに回転する。また、縦型電動機４８によって、スクリーン装置４０のレーキ軸４７が駆動され、水流案内板５０及びレーキ４６が、平面視において、右回りに回転する。なお、レーキ４６の先端の回転速度は、回転破砕刃３２，３２の外周の回転速度の７０％以下としている。また、破砕機３０、スクリーン装置４０は、縦型電動機を個別に備えているため、過負荷時の噛み込み反転動作を、破砕機３０、スクリーン装置４０でそれぞれ個別に行うことができる。

ここで、レーキ軸４７は、円弧状スクリーン部材４５の中心４５ｏと偏心されて設置されているため、レーキ４６の先端部は、平面視において、円弧状スクリーン部材４５の外周縁の前面左側から外方に出現し、円弧状スクリーン部材４５の外周縁の前面、右側面において、円弧状スクリーン部材４５外を通過し、円弧状スクリーン部材４５の外周縁の右側面後側で円弧状スクリーン部材４５内に没入する。そして、被処理水中の夾雑物は、スクリーン装置４０の円弧状スクリーン部材４５によって捕集され、この円弧状スクリーン部材４５により捕集された夾雑物は、円弧状スクリーン部材４５の外周縁から突き出したレーキ４６の先端部によって、掻き寄せられ破砕機３０に移送される。また、水流案内板５０が、レーキ軸４７と共に回転しレーキ４６が破砕機３０を指向する位置の手前から当該指向する位置にかけて、破砕機３０へ向かう被処理水の流れを形成するため、捕集された夾雑物が円弧状スクリーン部材４５の外周縁から剥離し易くなり、容易に破砕機３０へ移送される。

このように夾雑物処理装置１００によれば、夾雑物が円弧状スクリーン部材４５に滞留したり、絡みついたりすることが無くされ、水流抵抗を減少させて被処理水の流れを良くすると共に夾雑物を破砕機３０へ確実に収集させることができる。また、円弧状スクリーン部材４５は、その後側が開放されているため、円弧状スクリーン部材４５内での夾雑物の滞留が防止され、運転に支障をきたすことが防止されている。また、水流抵抗が減少されるため、スクリーン装置４０に係る応力を低減させることができ、スクリーン装置４０の耐久性の向上を図ることができる。また、スクリーン装置４０は、水流案内板５０を備えているため、捕集された夾雑物が円弧状スクリーン部材４５の外周縁から剥離し易くなり、一層効率的且つ確実に夾雑物を破砕機３０に収集することができる。

また、レーキ４６の先端の回転速度は、回転破砕刃３２の外周の回転速度の７０％以下であるため、レーキ４６によって掻き寄せられた夾雑物が破砕機３０に引き込まれ易くなり、一層効率的且つ確実に夾雑物を破砕機３０に収集することができる。因みに、これは本発明者の実験により確認されている。

また、レーキ４６は弾性体から構成されているため、レーキ４６と破砕機３０との間に、例えば硬い木材等の夾雑物が挟まった場合に、レーキ４６が好適に弾性変形するため、レーキ４６の破損の虞が無くされる。

また、水流案内板５０は周方向に等間隔で配置されているため、周方向における一のレーキ（上下方向に並ぶレーキ群）４６には水流に対向し回転を妨げようとする抵抗が作用するが、一のレーキ４６の反対側の方にある他のレーキ４６には水流により回転を促進しようとする力が作用し、各レーキ４６に係る水流抵抗が好適に分散されるため、レーキ軸４７の回転動力を抑えることが可能となり省エネ化が図られている。なお、レーキ（上下方向に並ぶレーキ郡）４６は、周方向に４等配に限定されず、２等配、３等配でもよく、５等配以上であってもよい。

また、円弧状スクリーン部材４５同士の上下方向の間隔をｔ（ｔ＝１６）とし、回転破砕刃３２の周回軌道の外周縁と円弧状スクリーン部材４５の外周縁との距離ｘ（ｘ＝７）は、３≦ｘ≦ｔ（単位はｍｍ）の関係を満たし、下流側に流出しても問題にならない大きさの夾雑物はスクリーン装置４５と破砕機３０との間を通過し、下流側に流出させたくない大きさの夾雑物は、スクリーン装置４５と破砕機３０との間を通過できずに、破砕機３０へ移送され、夾雑物の大きさによって選別することができ、効率的且つ確実に夾雑物を破砕機３０に収集することが可能とされている。なお、回転破砕刃３２の周回軌道の外周縁と円弧状スクリーン部材４５の外周縁との距離は、製作誤差等を考慮して３ｍｍ以上とすることが必要である。

なお、円弧状スクリーン部材４５を、プラスチックによって形成することで、軽量化を図ることができると共に、低ひずみとすることができる。

また、スクリーン装置４０と破砕機３０との間に、平板状のスクレーパを上下方向に延在するように配置して、スクリーン装置４０と破砕機３０との間の領域のこれより後方への流れを塞ぎ、スクリーン装置４０と破砕機３０との間の被処理水の流れを破砕機３０に向けるように構成した装置に対しても適用可能である。この場合、スクリーン装置４０と破砕機３０との間から夾雑物が下流側へ流出することを防ぐことができ、夾雑物を効率的且つ確実に破砕機３０へ収集することができる。

本発明の実施形態に係る夾雑物処理装置を示す平面図である。 図１中のウエッジライナーの配置を示す概略断面図である。 図１中のスクリーン装置を示す縦断面図である。 図３中のレーキを示す平面図である。 図３中のレーキ及び水流案内板を示す側面図である。 図３中の固定部材を示す側面図である。 従来の装置を示す斜視図である。 他の従来の装置を示す平面図である。

符号の説明

１０…水路、３０…破砕機、３２…回転破砕刃（カッタ刃）、４０…スクリーン装置、４５…円弧状スクリーン部材、４５ｏ…円弧状スクリーン部材の中心、４６…レーキ、４７…レーキ軸、５０…水流案内板（水流案内部）、１００…夾雑物処理装置。

Claims (4)

1. 被処理水中の夾雑物を捕集するスクリーン装置と、このスクリーン装置により捕集された夾雑物を破砕する破砕機とが、前記水路を横断するように並設される夾雑物処理装置であって、
   前記スクリーン装置と前記破砕機とは互いに近接して配置され、
   前記スクリーン装置は、上下方向に複数が互いに離間して積層された円弧状スクリーン部材と、
   上下方向に複数が互いに離間して配置され、前記積層された円弧状スクリーン部材同士の間を移動するレーキと、
   これらのレーキを支持し上下方向に延在するレーキ軸と、
   このレーキ軸と共に回転し、回転する前記レーキが前記破砕機を指向する位置の手前から当該指向する位置にかけて、前記破砕機へ向かう被処理水の流れを形成可能な水流案内部と、を備え、
   前記破砕機は、上下方向を軸心として回転し夾雑物を破砕可能なカッタ刃を有し、
   前記レーキ軸は、前記円弧状スクリーン部材の外周縁の中心と偏心して設置されることで、前記レーキの先端部は、前記円弧状スクリーン部材の外周縁から出没して前記スクリーン装置と前記破砕機とが近接する位置辺りで没入し、前記スクリーン装置に捕集された夾雑物を掻き寄せて前記破砕機へ収集可能とすることを特徴とする夾雑物処理装置。
2. 前記レーキの先端の回転速度は、前記カッタ刃の外周の回転速度の７０％以下であることを特徴とする請求項１記載の夾雑物処理装置。
3. 前記レーキは弾性体から構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の夾雑物処理装置。
4. 前記水流案内部は周方向に等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の夾雑物処理装置。

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