JP5091830B2 - 可動堰 - Google Patents

Description

本発明は、水路、沈砂池等の管渠に設けられる可動堰に関し、特に、沈砂池等の管渠への後付けが可能な可動堰に関する。

図１は、合流式下水道における沈砂池へ下水を導く管渠と流入ゲートと沈砂池を示す平面図の模式図である。図１に示すように、従来から、下水処理場等の雨水沈砂池や汚水沈砂池へ導く流入管渠３０には、沈砂池入口にゲート２０，２０…が配置されている。このゲート２０，２０…は、電動による閉操作により閉鎖することが可能であるが、このようなゲート２０，２０…では、停電時の開操作ができないため、常時「開状態」となっているのが現状である。
そこで、ひとたび雨が降り出した場合、初期の雨水は、晴天時下水の汚物が入って水質が悪く、雨水沈砂池に初期の雨水が流入すると、放流時公共用水域の汚濁を招くことが知られている。つまり、降雨の初期、このゲート２０，２０…には、晴天時下水の汚物の他、紙やゴム、ビニール、プラスチック等のゴミのほか、小枝、流木等の浮遊物のファーストフラッシュ（初期雨水掃流負荷）が流入するため、このゲート２０の近傍にて雨水沈砂池への流入を防止し、汚水沈砂池へ確実に導水できる可動堰１０の設置が望まれている。
また、この可動堰１０は、雨水沈砂池には雨水（Ｑｒ）だけの流入を可能とし、汚水（Ｑｓ）の流入を防止し、また、雨水が大量に汚水沈砂池に流入しないように、いかなる場合も流入管渠３０内の所定以上の水位上昇を引き起さないきめ細かな運転管理ができる可動堰が望まれている。

従来の技術としては、ゴム堰、エアバッグ駆動可動堰が知られている。これらは形状（幅×高さ）に制約があり、また、エア-の圧縮性により開閉位置が変動し、任意の開閉位置での使用には問題があると言われている。
図５は、従来の簡易な水防用の可動堰を示す斜視図である。図５に示すように、通路レベルに設置する下枠部材１１２と、その左右に立設する一対の側枠部材１１３，１１３間に、堰板１１１を揺動自在に設置されている。また、始端を一方の側枠部材１１３に固定した索条１２３の中間部を堰板１１１の上端縁１１１Ｅの左右端に振り分け配置する方向変換プーリＰ２，Ｐ２に掛け合せ、他方の側枠部材１１３に索条１２３を駆動する巻き胴装置１２１を取り付けられている。巻き胴装置１２１のハンドル１２２を手動で回し、索条１２３を巻き取ることによって、水平姿勢の堰板１１１を起立させ、下枠部材１１２と一対の側枠部材１１３，１１３とに密着させて、流水を堰き止める。

この堰板１１１は、裏面側に多数の補強桟を配設した板金加工部材である。堰板１１１のサイズは、１８０×６０ｃｍに設定され、畳一枚程度で比較的小さい。質量は６０ｋｇ程度と軽量なため、レバー比から減速比を１／４とすれば、クランクハンドル１２２の場合であれば、ちょうど９８Ｎ（１０ｋｇｆ）の人力で開閉が可能である。

特開２００５−１８００６６号公報（図１）

しかしながら、合流式下水道の流入ゲートに多くある幅寸法は２〜３ｍ、高さ３ｍ程度の開口部の場合、堰板を６０度に傾斜させた状態まで堰板を引き起こして下水流入を堰き止めるためには、この堰板のサイズは２ｍ×３．６ｍ×０．８ｃｍであり、裏面にリブによって補強したステンレス鋼板であるから、この堰板の質量は、質量が１０００ｋｇとなり、所定の時間、例えば、１〜２分以内で開閉することは、手動ハンドル操作では到底ができないという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、可動堰を汎用品、汎用機器の組み合わせにより構成し、シンプルで、安価かつメンテナンスが容易な構造とする。また、停電時においても確実に開操作をすることができる可動堰を提供することを課題とする。さらに、既存の水路、沈砂池等の管渠に後付工事が可能であり、閉使用時、停電の場合であっても、速やかに開動作可能な可動堰を提供することを課題とする。

請求項１に記載の可動堰（１０）の発明は、管渠（３１）の下面（３１ｂ）に下端部（１ａ）が接続され、前記下端部（１ａ）を支点にして回動自在に配設された堰板（１）と、前記堰板（１）の上端部（１ｂ）に連結されたワイヤー（２，２）、または、チェーン（２ａ，２ａ）と、前記ワイヤー（２，２）または、チェーン（２ａ，２ａ）の巻き取り、および、送り出しを行うドラム（３，３）と、前記ドラム（３，３）に挿通されて固定された横向きの軸（４）と、前記管渠（３１）の上面（３１ｃ）に架設され、前記軸（４）を回転可能に両端支持するスタンド（５，５）と、前記軸（４）を回転駆動させるモータ（６）と、前記モータ（６）と前記軸（４）との間に設けられ、停電時、電源がＯＦＦされると開放する電磁クラッチ（７）と、前記軸（４）に、停電時、電源がＯＦＦされると作動するブレーキ（８）と、を備えたことを特徴とするたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可動堰（１０）であって、前記堰板（１）の上部に臭気遮断板（９）を配置し、前記臭気遮断板（９）の上端部（９ｂ）に回動自在の支持部材（１２，１２）が配設されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、電動のワイヤー巻取り方式の可動堰とすることにより、中間開度での使用ができる。また、この発明は、構成部品が汎用品と汎用機器の組み合わせにより構成できるため、シンプルで、安価な構造の可動堰を提供することができる。また、停電時においても、速やかに、堰板の自重によって確実に開操作をすることができる。さらに、既存の水路、沈砂池等の管渠への後付工事は、堰形状に制約がなく、既設躯体への設置ができる。
また、停電時、クラッチが切り離なされた場合、堰板の自重によって確実に開状態へ操作できる可動堰を提供することができる。また、汎用機器を使用しているため、補修部品等供給が容易であり、メンテナンスも容易である。さらに、自動運転が可能な電動のワイヤー巻取り方式のため、遠隔操作等が可能であり、管渠内の所定以上の水位上昇を引き起さないように、きめ細かな運転管理ができる。

また、請求項１に係る発明によれば、軸に、停電時、電源がＯＦＦされると作動するブレーキを備えたことにより、堰板の倒伏速度を抑え、ゆっくりとした速度で、開状態にすることができる。つまり、クラッチとブレーキを設けたことにより、堰板を閉状態から開状態にする際は、クラッチを切り離し、軸の回転速度をブレーキの駆動により抑えることによって、堰板の自重によるスムーズな倒伏速度に調整することができる。

請求項２に係る発明によれば、堰板の上部に臭気遮断板を備えたことにより、管渠内の上部空間スペースを密閉できるので、臭気の遮断ができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、合流式下水道の沈砂池へ流入する管渠と流入ゲートと沈砂池を示す平面の模式図である。図１に示すように、流入管渠３０には雨水沈砂池への流入ゲート２０，２０…と汚水沈砂池へのゲート２０，２０が設けられている。この雨水沈砂池へのゲート２０，２０…は、通常「開」となっている。この雨水沈砂池のゲート２０から近傍の下流の、例えば、雨水沈砂池の管渠３１には、本発明の可動堰１０，１０…が配置されている。

図２は、本発明の第１実施形態の可動堰を示し、（ａ）左側面の摸式図であり、（ｂ）は縦断面の摸式図である。図２に示すように、本発明の可動堰１０は、雨水沈砂池の管渠３１の流水を堰き止める堰板１と、堰板１を引き起こすためのワイヤー２，２と、ワイヤー２，２を巻き取るドラム３，３と、ドラム３，３を通した軸４と、軸４を支持するスタンド５，５と、軸４を回転駆動するモータ６と、モータ６との接続を断つクラッチ７と、軸４の回転を抑えるブレーキ８とから主に構成されている。

＜堰板＞
堰板１は、図２の（ｂ）に示すように、雨水沈砂池の管渠３１の下面３１ｂに、下端部１ａが接続され、下端部１ａを支点にして回動自在に配設されている。堰板１は、雨水沈砂池の管渠３１のサイズに合わせた大きさになっており、例えば、横２ｍ、縦３．６ｍ、厚み０．８ｃｍのステンレス製の鋼板が好適である。この質量は、約１０００ｋｇあり、手動ハンドルでは迅速な開閉操作ができないかなりの重さになっている。堰板１は、例えば、６０度の傾斜にした場合、ちょうど３ｍの高さまで堰止めることができるステンレス鋼板のサイズになっている。
雨水沈砂池の管渠３１の下面３１ｂには、左右両端部に支持部材１１，１１が配設されている。この支持部材１１，１１は、例えば、ヒンジや蝶番に相当し、回動自在になっている。
堰板１の下端部１ａは、この支持部材１１，１１を介して開口部３１ａの下面３１ｂに固定されている。したがって、堰板１はこの支持部材１１，１１を中心にして回動自在になっている。
なお、図２の（ｂ）に示す堰板１と開口部３１ａとの隙間を閉鎖するためには、開口部３１ａの堰板１の可動範囲にステンレス製の側板を設け、さらに、水密用の耐水性ゴム板を堰板１の左右の両端、および、下部（支持部材の取り付け方向）に固定し、水漏れを防止しても構わない。

＜ワイヤー＞
ワイヤー２，２は、前記した堰板１の上端部１ｂの左右両端部の２箇所に連結されている。このワイヤー２，２を巻き取り、または、送り出しを行い、堰板１の開閉（以下、起伏、倒伏という）動作を回動自在に行う。このワイヤー２，２はドラム３，３に巻き回されて、一端が堰板１に固定され、他端がドラム３，３に固定されている。
＜チェーン＞
チェーン２ａ，２ａは、ワイヤー２，２の代替品である。このチェーン２ａ，２ａをドラム３，３に巻きつけても構わない。さらに、この他の部材であってもよい。

＜ドラム＞
ドラム３，３は正転、逆転によってワイヤー２，２を巻き取り、または、送り出しをする。ドラム３，３はワイヤー２，２の巻き取りによって、堰板１を６０度まで引き上げて開口部３１ａを閉鎖する。また、ドラム３，３はワイヤー２，２の送り出しによって、堰板１を倒伏させて開口部３１ａを開口する。
ドラム３，３は円筒状に形成され、その外周面にはワイヤーの断面形状に合わせた丸溝が設けられ、巻き取り、または、送り出しをスムーズに行うとともに、ワイヤー２，２の損傷を防止している。
また、ドラム３，３には貫通孔が設けられ、この貫通孔には軸４が挿通されており、この軸４とは、図示しない固定手段、例えば、キーやシュパンリング（登録商標）等により固定されている。

＜軸＞
軸４は長尺の丸棒であり、横向きに配置されている。軸４の中央に２つのドラム３，３が挿通されて固定され、両端に架設されたスタンド５，５によって雨水沈砂池の管渠３１の上面３１ｃに両端支持されている。
＜スタンド＞
スタンド５，５は、雨水沈砂池の管渠３１の上面３１ｃに架設され、軸４を回転可能に両端支持する。また、左端には、架台５ａが配置されており、架台５ａは、モータ６とクラッチ７を連続しているモータ軸６ａとクラッチ７を支持している。
＜モータ＞
モータ６は、図２の（ｂ）に示すように、軸４の左側の軸端部に連結され、架台５ａに固定されている。また、モータ軸６ａはクラッチ７を介して軸４に図示しない連結方法によって固定されている。モータ６は軸４を回転駆動する。この架台５ａに固定するモータ６は、ここでは減速機付モータ６とするが、減速機を別置形とするモータ６としても構わない。減速機はサイクロ減速機が好適である。

＜クラッチ＞
電磁クラッチ７は、モータ６と軸４との間に設けられ、停電時、電源がＯＦＦされると開放するクラッチ７である。この電磁クラッチ７は、減速機付モータ６のモータ軸６ａと、軸４とを常時、電源ＯＮで連結している。そして、非常時の停電時の際は、安全対策として、電源がＯＦＦされると連結が開放（図示せず）され、堰板１の自重により、図２の（ａ）に示すように、堰板１が起伏の閉状態から倒伏の開状態へ速やかに変更される。

＜ブレーキ＞
ブレーキ８は、軸４に設けられ、停電時、電源がＯＦＦされると作動する電源ＯＦＦブレーキである。ブレーキ８は、雨水沈砂池の管渠３１の上面３１ｃに設けられ、ブレーキ８には軸４が通されている。このブレーキ８の目的は、停電により電磁クラッチ７が外れてモータ６との連結が開放されると、堰板１の自重降下により、一気に倒伏する倒伏速度を抑えるためのもの、開動作時の衝撃緩和用である。
ブレーキ８は、電源ＯＦＦで作動する仕様のブレーキであり、ブレーキライニングが軸４に取付けられたドラムの外周面を挟持して強力な制動力により軸４の回転速度を抑える。ブレーキ８は、これ以外のブレーキであっても構わない。

図３の（ａ）は、降雨時の可動堰の動作の一例について示すブロック図である。
図３の（ａ）に示すように、雨水沈砂池入口に設けられる本発明の可動堰は、降雨前の晴天時は閉状態になっている。つまり、図１に示すように、３倍のＱｓ（汚水量）の汚水沈砂池用水路の許容水量まで受け入れるために、予め可動堰１０は上限の６０度まで引き上げられて閉状態になっている。
図２の（ａ）に示すように、堰板１の上限の傾斜角θは、６０度が好適であり、雨水沈砂池の管渠３１を閉状態にする。なお、Ｑｓとは、時間当りの晴天時最大汚水量であり、３Ｑｓとは前記Ｑｓの３倍量のことで汚水沈砂池の一般的な受入許容量の意味である。
＜Ｓ１ステップ＞
上流にて降雨が開始し、水位が上昇する。
＜Ｓ２ステップ＞
汚水の水位が可動堰１０の高さである３Ｑｓに達し、さらにα分超えると、α分は可動堰１０を越流し、雨水沈砂池へ流入すると同時に汚水沈砂池へも導水されることになる。

＜Ｓ３ステップ＞
そこで、前記したα分の汚水沈砂池への流入を回避するために、可動堰１０の堰板１を倒伏（開方向）させる。
＜Ｓ４ステップ＞
液面計や流量計を配置して、汚水沈砂池への流入量が３Ｑｓ水位を維持するように適宜、堰板１の傾きを調整することが可能となる。
＜Ｓ５ステップ＞
可動堰１０の堰板１を倒伏（開方向）の中間位置（６０〜２０度）で停止し、中間位置を保持する。

図３の（ｂ）は、停電に可動堰を全開にする手順の一例を説明するブロック図である。
図３の（ｂ）に示すように、モータ６との連結がクラッチ７によって開放されると、自動的に瞬時にブレーキ８が作動する。そして、ブレーキ８は堰板１の自重による倒伏速度を緩めて緩速にする。そして、可動堰１０の堰板１を徐徐に全開する。
なお、１．可動堰１０の開度は、流入（堰上流）水位により開度コントロールする。
２．最高水位は、３Ｑｓ水位＋α（安全水位）以内のとし、開度は６０度とする。
なお、安全水位とは、３Ｑｓを超えた場合の汚水沈砂池受入の余裕率を含んだ水位のことで、この水位にするための開度調節はなく、あくまでも増水によりこの水位を超えるようであれば、堰板１を倒して開放し、雨水沈砂池へ汚水・雨水を流すことになる。
３．ブレーキ８により停電時自重開速度を制御、衝撃緩和をし、ブレーキ８による停止はない。
このように、堰板１を自動起伏、自動倒伏できることから、図示しない降雨探知センサ、監視カメラや水位センサ、等を備えたシステムにすることにより、汚水沈砂池の管渠３２内の想定外の水位上昇を引き起さないように、きめ細かな運転管理ができる。また、遠距離からの遠隔操作ができる。

図４は、本発明の第２実施形態の可動堰を示し、（ａ）は左側面の摸式図であり、（ｂ）は縦断面の摸式図である。図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、可動堰１０の堰板１の上部には、臭気が上流側から下流に流れるのを遮断する臭気遮断板９が設けられている。開口部３１ａの側壁または上部には支持部材１２，１２が設けられており、この支持部材１２，１２に臭気遮断板９が回動自在に支持されている。つまり、自重でぶら下がっている状態（フラップ式）になっている。臭気遮断板９の材質は、薄い鉄板のＳＰＣＣ材であるが、臭気の遮断用であるから、耐久性があれば鉄板である必要がなく、水に強いビニール板や、プラスチック板、ポリカーボネート板等であっても構わない。
また、増水によって水位が上昇した場合は、水流の勢いで押し流されて斜めに傾くようになっており、水流を堰き止めることがないようになっている。
臭気遮断板９が堰板１の上部の開口部３１ａに設けられたことによって、開口部３１ａが全て遮蔽されるので、臭気の流れを遮断することができる。また、臭気遮断板９は、フラップ式を基本とするが、動力で開閉する方式であっても構わない。

＜可動堰の構成をまとめ＞
１）可動堰１は、鋼板製の堰板１に接続したワイヤー２を巻き回したドラム３，３を減速機付モータ６で回転駆動する。回転駆動したドラム３，３にワイヤー２，２を巻き取ることにより、堰板１を起伏と、倒伏をさせて、可動堰１０の堰板１の高さ調整の開閉動作を行うものである。雨水沈砂池の管渠３１、水路本体、堰本体等、幅広く対応可能である。また、可動堰１は、減速機付モータ６、ドラム３の他、減速機付モータ６とドラム３を切り離すクラッチ７及びドラム回転を規制するブレーキ８等で構成される機器であり、開閉かつ任意の開度（位置）での停止も可能な可動堰１である。
２）可動堰１は、汚水が雨水時沈砂池に流入することを防止し、雨水沈砂池からの臭気漏れ防止と、降雨の初期のファーストフラッシュ（初期雨水掃流負荷）の流入による放流雨水質の悪化を防止する。また、晴天時は閉使用とする。通常、沈砂池の流入部には、流入ゲート２０が設置されているが、流入ゲート２０は常時開状態であるため、流入ゲート２０に代わって停電時の電源ＯＦＦになった場合は、クラッチ７により減速機付モータ６の駆動装置から切り離され、可動堰１０は自重開（倒伏）動作を行う。そのため、自重開時の衝撃緩和用として電源ＯＦＦブレーキを備えている。このように、停電時確実な開動作（倒伏）と開時の衝撃を緩和し、堰本体及び躯体をその衝撃から保護する機能を合わせもっている。

合流式下水道の沈砂池へ流入する管渠と流入ゲートと沈砂池を示す平面の模式図である。 本発明の第１実施形態の可動堰を示し、（ａ）左側面の摸式図であり、（ｂ）は縦断面の摸式図である。 （ａ）は、降雨時の可動堰の動作の一例について示すブロック図である。 （ｂ）は、停電に可動堰を全開にする手順の一例を説明するブロック図である。 本発明の第２実施形態の可動堰を示し、（ａ）左側面の摸式図であり、（ｂ）は縦断面の摸式図である。 従来の簡易な水防用の可動堰を示す斜視図である。

符号の説明

１ 堰板
１ａ 下端部
１ｂ 上端部
２ ワイヤー
２ａ チェーン
３ ドラム
４ 軸
５ スタンド
５ａ 架台
６ モータ（減速機付モータ）
７ クラッチ（電磁クラッチ）
８ ブレーキ（電源ＯＦＦブレーキ）
９ 臭気遮断板
１０ 可動堰
１１，１２ 支持部材
２０ 流入ゲート（ゲート）
３０ 流入管渠
３１，３２ 管渠
３１ａ 開口部
３１ｂ 下面
３１ｃ 上面

Claims (2)

1. 管渠（３１）の下面（３１ｂ）に下端部（１ａ）が接続され、前記下端部（１ａ）を支点にして回動自在に配設された堰板（１）と、
   前記堰板（１）の上端部（１ｂ）に連結されたワイヤー（２，２）、または、チェーン（２ａ，２ａ）と、
   前記ワイヤー（２，２）または、チェーン（２ａ，２ａ）の巻き取り、および、送り出しを行うドラム（３，３）と、
   前記ドラム（３，３）に挿通されて固定された横向きの軸（４）と、
   前記管渠（３１）の上面（３１ｃ）に架設され、前記軸（４）を回転可能に両端支持するスタンド（５，５）と、
   前記軸（４）を回転駆動させるモータ（６）と、
   前記モータ（６）と前記軸（４）との間に設けられ、停電時、電源がＯＦＦされると開放する電磁クラッチ（７）と、
   前記軸（４）に、停電時、電源がＯＦＦされると作動するブレーキ（８）と、
   を備えたことを特徴とする可動堰（１０）。
2. 前記堰板（１）の上部に臭気遮断板（９）を配置し、前記臭気遮断板（９）の上端部（９ｂ）に回動自在の支持部材（１２，１２）が配設されたことを特徴とする請求項１に記載の可動堰（１０）。

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