JP4926206B2 - 傾斜管ユニット及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、浄水場の沈殿池設備に設置される上向流式沈降装置に使用される傾斜管ユニットに関し、特に現場での補修が可能であり、有機溶剤が溶出する恐れのない傾斜管ユニットとその製造方法に関するものである。

本発明の傾斜管ユニットは、図１に示す沈殿池設備に、浮遊物などを効率よく沈殿させる目的で設置される上向流式沈降装置に使用されるものであり、一般的には、沈殿池１内に傾斜管ユニットから構成される上向流式沈降装置２が配置され、上向流式沈降装置２の上部に集水トラフ３、下部に水が流入する流入室４が配置されている。

沈殿池１の側部には整流壁５が配置され、該整流壁５を通して整流された水が流入室４に流入するようになっている。
該流入室４に流入した水は上向流式沈降装置２の下端流入部に流入する。上向流式沈降装置２内においては、流入水は固液分離されて、水は上昇して集水トラフ３に流れ込む。流水中の汚泥は上向流式沈降装置２内で分離され、傾斜面を滑り落ち、流入室４を沈降し、該流入室４の底部に堆積する。堆積したフロック、即ち汚泥は汚泥排出装置６で排泥ピット７に集められた後、沈殿池１の外に排出されるようになっている。

上記沈殿池１に設置される上向流式沈降装置は、浮遊物の沈降距離が短いほど効率的に沈降分離できることに着目し、角型管等を約６０度に傾斜させた傾斜沈降装置であり、その角型管内に水流を通過させ沈降距離を短くしたものである。

沈降物を受ける部材として、一般的には平板や角型管、ハニカム断面管などが使用される。角型管相互や角型管と平板などの接合は、従来、接着剤が使用されている。
なお、使用樹脂としては、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂）などが使用される。

本願発明で使用する上向流式沈降装置としては、傾斜した角型管と平板とを複数組み合わせた図２のような傾斜管ユニットからなる上向流式沈降装置を対象とし、実際に使用するときは、この傾斜管ユニットを図１の沈澱池設備に複数ユニット設置して上向流式沈降装置として使用する。

水道施設設計指針２０００ １９４〜１９９頁「５．５．４ 傾斜板（管）式沈殿池」 平成１２年３月３１日発行 社団法人日本水道協会

図２に示す傾斜管ユニットは、従来、熱可塑性樹脂からなる平板に一定間隔で傾斜管を接着剤で貼り付け、それを複数段積み重ねて、各層間を接着剤で固定する方法で製造されている（図３参照）。

したがって、沈澱池設備に上記傾斜管ユニットからなる上向流式沈降装置を設置した場合、角型傾斜管相互や角型傾斜管と平板との接合に接着剤が使用されているため、作業環境上の問題や接着剤に含まれる有機溶剤などが沈澱水に溶出する問題があった。

また、上記上向流式沈降装置の補修時にも接着剤が使用されることから、補修時においても同様な問題が生じていた。
さらに、傾斜管ユニットの製造に使用される接着剤そのものも、水に溶出する接着剤が使用されているため、経年劣化が生じる欠点もあった。

熱可塑性樹脂同士の接合では超音波などの溶着で行う方法もあり、傾斜管ユニットの製造においても、接着剤を使用しない方法として溶着で行う方法が考えられる。
しかし、角型管相互あるいは角型管と平板などの溶着において、傾斜管の上端・下端近くの箇所での溶着は可能であるが、角型管は幅寸法が５０〜１００ｍｍ、長さは５００〜１５００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ程度であるため、傾斜管の深さ方向の中間部の溶着には特殊な機器を用いる必要があり、かつ、厚みが薄いことから、それらの部材に対して安定した溶着は困難であると考えられていた。

また、熱可塑性樹脂を溶着すると、その溶着箇所に若干の凹凸ができ、この凹凸が傾斜管内部のフロックの沈降を阻害する恐れがあることから、傾斜管ユニットの製造現場では、溶着による接合はこれまで試みられてこなかった。

さらに、傾斜管ユニットを用いた沈降装置の設置時には、特に、上端・下端部が損傷することがあり、そのような場合は、現地にて補修する必要があるが、施行現場での特殊な溶着機器を設置した補修は困難であることも、傾斜管ユニットの製造において、これまで溶着による接合が試みられることがなかった一因である。
本発明の目的は、沈降装置の設置現場においても施工可能な、溶着方法による上向流式沈降装置を製造することにある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、有機溶剤の溶出の恐れや経年での接着剤の劣化の問題がなく、また、管内部のフロックの沈降を阻害する恐れがなく、現場での補修も容易にでき、さらに、作業環境上の問題が無い上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニット及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットの発明は、熱可塑性樹脂で形成された平板及び角型管を複数組み合わせてなる傾斜管ユニットであって、上記平板と角型管とが溶着により接合され、該接合部が設置時に側面となることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットにおいて、使用する熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂及びＡＢＳ樹脂から選ばれる１種又は２種以上の樹脂であることを特徴とする。

請求項３に記載の上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットの製造方法の発明は、熱可塑性樹脂で形成された平板及び角型管を複数組み合わせてなる傾斜管ユニットの製造方法であって、角型管の中に受架台を挿入し、平板側から角型管と平板とを部分的又は全面に亘って溶着により接合することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットの製造方法において、平板と角型管との接合が超音波、熱板又は高周波を用いた溶着にて行われることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットの製造方法において、溶着による接合を空気冷却下で行うことを特徴とする。

上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットの製造に接着剤を使用しないことで、接着剤から水道水に溶出する有機溶剤などがゼロとなることから、飲料水としての水道水の安全性が高まると同時に、接着剤の経年劣化による傾斜管ユニットの損傷の恐れも回避することができる。
また、従来、接着剤では十分な接着強度が実現できなかったＡ−ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の材料も、溶着法を採用することにより実用上問題がない接着強度が得られ、使用可能な樹脂材料の選択の幅が広がり、傾斜管ユニットの設置環境に応じた最適な材料の選択が可能となる。

また、沈澱池の沈降装置には、水中のため荷重はかからないが、設置や点検保守時に沈降装置の上部にパネルを載せてその上を作業員が乗ることがある。このため、本願発明の傾斜管ユニットでは、角型管と平板との接合に適宜全面又は部分的溶着を採用することにより十分な溶着強度の確保が可能であり、作業員の荷重により沈降装置が座屈することはない。さらに、本願発明の傾斜管ユニットでは、現場での補修も容易に行なうことができ、作業効率，作業環境面からもすぐれた製造方法である。

上向流式沈降装置を設置した沈澱池を示す図である。 傾斜管ユニットを示す図である。 傾斜管ユニットの製造の一部を示す図である。 ホッチキス型の超音波溶着機による溶着を示す図である。 超音波溶着機と受架台による溶着を示す図である。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。
図１は、上水設備で通常採用されている上向流式沈降装置を設置した沈澱池である。
図２は、上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットの全体図である。

図１は、上記傾斜管ユニットの一部の製造例である。これらの傾斜管ユニットの基本的な構造は、従来の接着剤を用いて製造されていたものと同じものである。
この傾斜管ユニットの上部に、さらに、他の単体ユニットを設置し、常に平板側から溶着して、所望寸法の傾斜管ユニットを構成する。接合方法に溶着を採用することで環境面，衛生面ですぐれた傾斜管ユニットを製造でき、また、接合強度面でもすぐれた性能を有するものである。

図４は、傾斜管ユニットの上・下端用や仮止め用にホッチキス型の超音波溶着機を使用して溶着を行う例であり、ホッチキス型のチップを角型管側に、平板側にホーンをはさみ、溶着させる。
この場合、温度を一定に管理するために、超低温空気発生器等の空気冷却機により冷風を溶着機に送風することが好ましい。また、溶着温度と時間、圧力は一定に管理することが好ましい。
そうすることで、超音波振動子などの発熱による溶着効率の低下を防ぎ溶着作業性を向上することができる。また、熱板を使用する場合も、溶着温度を一定範囲に管理することができ、品質の向上につながる。

図５は、傾斜管ユニットの中間部などに超音波溶着機を使用して溶着を行う例であり、溶着圧力を一定とする目的で角型管内に受架台を挿入し、平板側にホーンを当てて溶着する。
このとき、平板側を常に上部にすることで、容易に溶着作業を行なうことができる。
この場合も、温度を一定に管理するために、超低温空気発生器等の空気冷却機により冷風を溶着機に送風することが好ましい。

傾斜管ユニットの設置にあたっては、傾斜管内でのフロックの沈降が容易になるように、ホーンで溶着させた部位が側面になるように設置する必要があり、このため、溶着は、常に水の流れの側面となる傾斜管ユニットの平板側から行う。

厚さ０．５ｍｍ、縦５３０ｍｍ、横２３７８ｍｍのＰＶＣ製平板及び５０ｍｍ角のＰＶＣ製角管を用意し、上記平板に、５０ｍｍ間隔で、６０度の傾きを設け上記ＰＶＣ製角管を溶着により接合した。上記接合には、端部の接着にホッチキス型超音波溶着機を使用し、中間部の溶着には小型超音波溶着機と図５に示す受架台を用いた。また、溶着機の冷却には、空気冷却機を使用した。

上記ＰＶＣ製平板にＰＶＣ製角管を溶着したものを５層重ね、２６７ｍｍ×５３０ｍｍ×２３７８ｍｍのブロック状傾斜管ユニットを製造した。
このブロック状傾斜管ユニットを用いた上向流式沈降装置を実験用の沈澱池に設置し、１０ヶ月実際に運転を行なったところ、従来のものと同様の固液分離性能を有することが確認できた。さらに、接合に際し、有機溶剤を使用しないことで、環境面，衛生面からもすぐれた製造方法であることが確認できた。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明の傾斜管ユニットは、沈澱池設備に設置する上向流式沈降装置に用いることができ、有機溶剤の溶出や接着剤の経年劣化等の問題がなく、すぐれた性能を有するものである。また、その製造方法は、従来の接着剤を用いる方法に比べ、上記傾斜ユニット管を効率的に製造することができ、有機溶剤を使用しないのでその製造現場の環境改善にもつながるものであり、水道施設の新設や補修に際し、極めて有益なものである。

１ 沈殿池
２ 上向流式沈降装置
３ 集水トラフ
４ 流入室
５ 整流壁
６ 汚泥排出装置
７ 排泥ピット
８ 角型管
９ 平板
１０ ホッチキス型の超音波溶着機
１１ 超音波溶着機
１２ 受架台

Claims (2)

1. 熱可塑性樹脂で形成された平板及び角型管を複数組み合わせてなる傾斜管ユニットの製造方法であって、角型管の中に受架台を挿入し、平板側を常に上部にして平板側から角型管と平板とを部分的又は全面に亘って溶着により接合するとともに、該接合を超低温空気発生器を用いた空気冷却下で行うことを特徴とする上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットの製造方法。
2. 前記接合が超音波、熱板又は高周波を用いた溶着にて行われることを特徴とする請求項１に記載の上向流式沈降装置に使用する傾斜管ユニットの製造方法。