JP5357924B2 - 除塵機 - Google Patents

Description

この発明は、水路を遮るように設置されたスクリーンで捕捉された水中の塵芥をレーキの掻上板により掻き上げて回収する除塵機に関し、特にこの発明は、路面下の水路に設置するのに適した除塵機に関する。

市街地などでは、一般に、水路は路面下に設けられており、図５に示すように、路面下の水路ａを流れる水は河川ｂに導かれて流出される。降雨により水かさが増すと、水路ａを流れる水が水路ａから溢れ出るおそれがあるため、水路ａを分岐して水を引き込むための水路ｃを設け、その水路ｃに排水用のポンプｐを設置し水路ａの下流をゲートで遮断することにより、水路ｃに引き込んだ水をポンプｐにより汲み出して河川ｂへ導出している。

水路ｃに引き込まれた水には多量の塵芥が含まれ、この塵芥がポンプｐに詰まると、ポンプｐは動作不能となるため、ポンプｐの設置位置の上流側で水路ｃを流れる塵芥を捕捉して取り除く必要がある。

従来、下水処理場などの水路に設置される除塵機として、水路を遮るように設置したスクリーンに沿ってレーキを昇降させてスクリーンで捕捉した水中の塵芥をレーキ先端の掻上板により水面上まで掻き上げて回収するようにしたモノレーキ除塵機が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−５３６２７号公報

この特許文献１に記載されたモノレーキ除塵機は、図６に示すように、レーキ１００と、レーキ１００の左右の各アーム１０１，１０１を支持するレーキ支持体１０２，１０２と、各レーキ支持体１０２を左右のガイド機構１１０に沿って昇降動作させる昇降機構１０４とを備えたものである。各レーキ支持体１０２には、第１，第２の各ガイドローラ１０７，１０８が軸支され、第２のガイドローラ１０８はガイド機構１１０の直線ガイド１１１に沿って、また、第１のガイドローラ１０７は周回ガイド１１２に沿って、それぞれ走行する。各アーム１０１の長さ中央部は各レーキ支持体１０２の下端部に揺動可能に支持され、その長さ中央部を支点として各アーム１０１は傾動可能となっている。レーキ１００の掻上板１０５はスクリーン１０６に向けてバネ力により押し付けられる。

上記したモノレーキ除塵機は、レーキ１００の全体がスクリーン１０６の上方位置まで上昇動作する構造であるため、ガイド機構１１０の機高が高くなるうえに、レーキ１００が上昇地点で上方へ突き出る。このため、この種のモノレーキ除塵機を水路に設置するには、高さ方向に十分なスペースが必要であり、市街地などの路面下に設けられる水路、例えば、前記した図５に示したポンプｐが配置される水路ｃに設置するのは困難である。

この発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、高さ方向に設置のための十分なスペースを必要とせず、市街地などの路面下に設けられる水路に設置するのが可能な除塵機を提供することを目的とする。

この発明による除塵機は、排水用ポンプが配置された地点の上流側に水路を遮るように設置されるスクリーンと、左右のアームの先端部間に前記スクリーンの面を摺動してスクリーンで捕捉された塵芥を掻き上げるための掻上板が設けられたレーキと、各アームの基端部を支点としてレーキを揺動させるレーキ駆動機構と、水路を挟んで対向する各壁面に取り付けられ各アームの先端部および基端部を支持するとともに各アームの基端部を支点とするレーキの揺動動作を案内するガイド機構と、スクリーンの上端部の位置に配置されレーキの掻上板により掻き上げられた塵芥を回収する回収機構とを備えている。前記レーキの各アームの先端部には走行ローラ、基端部には支点ローラが設けられている。前記ガイド機構は、レーキの掻上動作時に走行ローラを案内する第１の経路とレーキの復帰動作時に走行ローラを案内する第２の経路とを上下に含む周回路を有する周回ガイドと、前記レーキの支点ローラを周回ガイドに対して上下方向に変位可能に支持する支点ガイドとを備えている。前記レーキ駆動機構は、各周回ガイドの第１、第２の各経路の中間に設けられるピンラックと、レーキに搭載されるモータと、左右のアームの先端部間に架設され前記モータに動力伝達機構を介して接続される連結軸と、連結軸の両端に前記走行ローラと同心に設けられ前記ピンラックと噛み合ってピンラックの周囲を周回するピンギヤとで構成されるとともに、前記動力伝達機構は、一方のアームの中空内部を貫通する駆動軸と、モータの回転を駆動軸に伝達する第１の歯車機構と、駆動軸の回転を連結軸に伝達する第２の歯車機構とで構成されている。

上記した構成の除塵機において、レーキ駆動機構のモータが連結軸を回転させると、連結軸の両端の各ピンギヤがピンラックと噛み合ってピンラックの周囲を周回し、この周回とともに各支点ローラがそれぞれの支点ガイドに支持された状態で左右の各走行ローラが周回ガイドの第１、第２の各経路を順次案内されて上昇および下降動作するものである。まずレーキ駆動機構の駆動によりレーキの左右の各アームは基端部を支点として上方へ揺動し、掻上動作する。このとき、各支点ローラがそれぞれの支点ガイドに支持された状態で走行ローラは周回ガイドの第１の経路を案内されて上昇動作する。レーキの掻上板はスクリーンの面に突き当てられており、走行ローラが上昇するのに伴って、レーキの掻上板はスクリーンに捕捉された塵芥を掻き上げてゆく。掻上板が所定の塵芥回収位置に達したとき、掻き上げられた塵芥が回収機構により回収される。

掻上板が上昇端に達すると、走行ローラが各周回ガイドの第１の経路から第２の経路へ案内されて進行方向を変える。このとき、支点ローラは支点ガイドに沿って走行ローラの上方への変位量だけ変位する。つぎに、レーキの左右の各アームは基端部を支点として下方へ揺動し、復帰動作する。このとき、各支点ローラがそれぞれの支点ガイドに支持された状態で走行ローラは周回ガイドの第２の経路を案内されて下降動作する。復帰動作時、レーキの掻上板はスクリーンから離れており、走行ローラが下降するのに伴って下降端まで下降する。
掻上板が下降端に達すると、走行ローラが各周回ガイドの第２の経路から第１の経路へ案内されて進行方向を変えるとともに、支点ローラは支点ガイドに沿って走行ローラの下方への変位量だけ変位し、次の掻上動作へ移行する。

この発明の好ましい実施態様においては、前記スクリーンは、その前面が下端部から上端部に向けて円弧状に円曲するもので、前記周回ガイドの第１、第２の各経路はスクリーンの円弧と一致する曲率の円弧に形成されている。
この実施態様によると、レーキの掻上板をスクリーンに対して常に一定の角度（例えば９０度）で突き当てることが可能となり、スクリーンの前面より塵芥を安定して掻き上げることができる。

なお、レーキの揺動角度が小さい場合、前記スクリーンの面をフラットな平面とし、前記周回ガイドの第１、第２の各経路をスクリーンの前面の平面と平行に形成してもよい。

この発明の好ましい実施態様においては、前記レーキ駆動機構は、各周回ガイドの第１、第２の各経路の中間に設けられるピンラックと、レーキに搭載されるモータと、左右のアームの先端部間に架設され前記モータに動力伝達機構を介して接続される連結軸と、連結軸の両端に前記走行ローラと同心に設けられ前記ピンラックと噛み合ってピンラックの周囲を周回するピンギヤとで構成されており、前記動力伝達機構は、好ましくは、一方のアームの中空内部を貫通する駆動軸と、モータの回転を駆動軸に伝達する第１の歯車機構と、駆動軸の回転を連結軸に伝達する第２の歯車機構とで構成されている。
この実施態様によると、モータが連結軸を回転させると、連結軸の両端の各ピンギヤがピンラックと噛み合ってピンラックの周囲を周回し、この周回とともに各支点ローラがそれぞれの支点ガイドに支持された状態で左右の各走行ローラが周回ガイドの第１、第２の各経路を順次案内されて上昇および下降動作する。

この発明の上記した構成において、前記回収機構として種々の態様のものが考えられるが、レーキの掻上板上の塵芥を掻き取るワイパーと、ワイパーにより掻き取られた塵芥を回収する回収箱とで構成するのが望ましい。
この実施態様によると、レーキの掻上板上の塵芥がワイパーにより掻き取られるので、塵芥の回収が確実に行われる。

この発明によると、各アームの基端部を支点としてレーキを揺動させることにより、掻上板がスクリーンの前面を摺動してスクリーンで捕捉された塵芥を掻き上げるようにしたから、除塵機の設置のために高さ方向に十分なスペースを必要とせず、市街地などの路面下に設けられる水路に設置するのが可能である。

この発明の一実施例である除塵機の側面図である。 図１の除塵機の平面図である。 実施例の除塵機の動作を示す側面図である。 実施例の除塵機の動作を示す側面図である。 路面下の水の引込路にポンプが設置される状態を示す説明図である。 従来例のモノレーキ除塵機の側面図である。

図１および図２は、この発明の一実施例である除塵機１の構成を示している。図示例の除塵機１は、路面下に設けられた水路ｃ（図５に示す）に設置されるもので、ポンプｐが配置された地点の上流側の領域ｓ（図５において斜線で示す領域）に設置される。なお、図１において、矢印Ｐは水流の方向を示し、Ｈは平均的な水面位置を示す。

図示例の除塵機１は、水路ｃを挟んで対向する左右の側壁面９Ｌ，９Ｒ間に水路ｃを遮るように設置されるスクリーン２と、左右のアーム４１，４１の先端部間に掻上板４０が設けられた揺動可能なレーキ４により構成される掻上機構３と、各アーム４１，４１の先端部および基端部を支持する左右の周回ガイド６１，６１および左右の支点ガイド６０，６０を有し各アーム４１，４１の基端部を支点とするレーキ４の揺動動作を案内するガイド機構６とを有するものである。レーキ４が下方から上方へ揺動するとき（以下、「往動時」という。）、掻上板４０がスクリーン２の前面を摺動してスクリーン２で捕捉された塵芥を掻き上げる。その掻き上げられた塵芥は掻上板４０の上昇端において回収機構７により回収される。

スクリーン２は、水路ｃを流れる塵芥を捕捉するもので、前面が下端部から上端部に向けて円曲する円弧状の曲面であり、外周枠内に所定の曲率で曲がる円弧状のバー材２１が幅方向に一定間隔で簀の子状に設けられて成る。スクリーン２の下端は水路ｃの底面上に支持され、上端は水路ｃの下流側へ適当な角度だけ傾けられた状態で複数箇所が支持枠２２により固定されている。各支持枠２２は、両端が水路ｃの左右の両側壁面９Ｌ，９Ｒにそれぞれ固定される。

スクリーン２の上端部の位置には、レーキ４の掻上板４０により掻き上げられた塵芥を回収するための回収機構７が設けられている。図示例の回収機構７は、スクリーン２の上端部の上方位置であってレーキ４の掻上板４０の通過位置に配置されるワイパー７３と、スクリーン２の上端部の背後に配置される左右一対の回収箱７１，７２とから成る。各回収箱７１，７２は上面が開口し、その開口部より掻き上げられた塵芥が受け入れ可能となっている。回収箱７１，７２が満杯になると、上方へ引き揚げられて溜まったものが回収される。

ワイパー７３は基端部が枢軸７５により揺動自由に支持され、先端部の尖った掻取部７４がレーキ４の掻上板４０の上面にほぼ直角に当たるようにストッパー７６により下方に向いた姿勢に保持されている。掻取部７４がレーキ４の掻上板４０に当たると、掻上板４０の上昇に伴って掻上板４０上を回収箱７１，７２に向けて摺動し、レーキ４の掻上板４０に付着した塵芥を掻き取って回収箱７１，７２内に落下させる。

掻上機構３は、レーキ４の各アーム４１，４１の先端部間に架設された連結軸３１の両端に後述するピンギヤ５３と同心に装着された走行ローラ３０，３０と、各アーム４１，４１の基端部に外向きに設けられた支点ローラ３２，３２と、各支点ローラ３２，３２が支持される点を支点としてレーキ４を揺動させるレーキ駆動機構５とを有している。

図示例のレーキ駆動機構５は、対向する左右の各側壁面９Ｌ，９Ｒに取り付けられ周回ガイド６１の後述する第１、第２の各経路６３，６４の中間に設けられるピンラック５０と、レーキ４に搭載されるモータ５１と、左右のアーム４１，４１の先端部に配設された軸受に回動可能に支持されモータ５１に動力伝達機構８を介して接続される連結軸３１と、連結軸３１の両端部に設けられ前記ピンラック５０と噛み合ってピンラック５０の周囲を周回するピンギヤ５３，５３とで構成されている。ピンラック５０は複数本のピンをスクリーン２と同じ曲率の円弧に沿って配設されたものである。

各アーム４１，４１は中空の鋼管により構成され、一方のアーム４１の中空内部を前記動力伝達機構８を構成する駆動軸８１が貫通している。この実施例の動力伝達機構８は、駆動軸８１と、モータ５１の回転を駆動軸８１に伝達する第１の歯車機構８２と、駆動軸８１の回転を連結軸３１に伝達する第２の歯車機構８３とで構成されている。

前記ガイド機構６を構成する周回ガイド６１および支点ガイド６０は対向する左右の各側壁面９Ｌ，９Ｒの左右対称位置に取り付けられている。周回ガイド６１は、前記ピンラック５０の周囲をピンラック５０の円弧に沿って一周する周回路６２を有している。周回路６２は、レーキ４が上方へ揺動する往動時に走行ローラ３０を案内する円弧状の第１の経路６３の上方に、レーキ４が下方へ揺動する復動時に走行ローラ３０を案内する円弧状の第２の経路６４が形成されたもので、第１、第２の各経路６３，６４を上端位置で繋ぎ走行ローラ３０を第１の経路６３から第２の経路６４へ移行させる第１の連絡路６５と、第１、第２の各経路６３，６４を下端位置で繋ぎ走行ローラ３０を第２の経路６４から第１の経路６３へ移行させる第２の連絡路６６とを含んでいる。

第１、第２の各経路６３，６４は、ともにスクリーン２と同じ曲率の円弧状をなしており、各円弧の曲率中心は支点ガイド６０上に位置している。支点ガイド６０は、周回ガイド６１の中心線６７に沿って設けられ、レーキ４の支点ローラ３２はこの支点ガイド６０によって周回ガイド６１に対して上下方向にのみ変位可能なように支持されている。なお、図中、４２は左右のアーム４１，４１の基端部近くを連結して一体化するための連結軸である。

上記した除塵機において、レーキ駆動機構５のモータ５１が駆動すると、レーキ４の左右の各アーム４１，４１は基端部を支点として上方へ一体に揺動する。この揺動動作の往動時、図３に示すように、左右の各支点ローラ３２がそれぞれの支点ガイド６０に支持された状態で走行ローラ３０は周回ガイド６１の第１の経路６３を案内されて上昇動作する。レーキ４の掻上板４０はスクリーン２の面に突き当てられており、走行ローラ３０が上昇動作するのに伴って、掻上板４０がスクリーン２に捕捉された塵芥を掻き上げてゆく。掻上板４０がスクリーン２の上昇端の塵芥回収位置に達したとき、掻き上げられた塵芥が回収機構７のワイパー７３により掻上板４０より掻き取られて回収箱７１，７２に回収される。
なお、図１において、ピンラック５０および周回路６２の上端部を回収箱７１，７２の側へ彎曲させ（図中、一点鎖線Ｘで示す）、かつその彎曲度合に応じてワイパー７３を長くする（図中、一点鎖線Ｙで示す）ことで、掻上板４０上の塵芥を回収箱７１，７２の中央部寄りに落下させることができる。

掻上板４０が上昇端に達すると、左右の各走行ローラ３０，３０が左右の各周回ガイド６１、６１において第１の経路６３から第２の経路６４へ第１の連絡路６５を通って案内され、進行方向を変えるとともに、左右の各支点ローラ３２，３２が支点ガイド６０に沿って走行ローラ３０，３０の上方への変位量だけ変位し、これによりレーキ４の掻上板４０はスクリーン２の面から離れる。つぎに、レーキ４の左右の各アーム４１，４１は基端部を支点として下方へ一体に揺動する。この復動時、図４に示すように、左右の各支点ローラ３２，３２がそれぞれの支点ガイド６０，６０に支持された状態で左右の走行ローラ３０，３０は各周回ガイド６１，６１の第２の経路６４を案内されて下降動作する。復動時はレーキ４の掻上板４０はスクリーン２から離れた状態で、走行ローラ３０，３０の下降動作に伴って下降する。

掻上板４０が下降端に達すると、左右の各走行ローラ３０が各周回ガイド６１，６１の第２の経路６４から第１の経路６３へ第２の連絡路６６を通って案内され、進行方向を変えるとともに、左右の各支点ローラ３２，３２が各支点ガイド６０，６０に沿って左右の走行ローラ３０，３０の下方への変位量だけ変位する（図１参照）。これにより、レーキ４の掻上板４０はスクリーン２の面に突き当たる。

なお、上記の掻き上げ動作において、掻上板４０とスクリーン２との間に異物が噛み込むことで過負荷の状態になったとき、掻上板４０の前進を止めて一旦後退させた後、再度、掻上板４０を前進させる。この場合、異物の噛込みによる過負荷の状態はモータ５１の電流を監視することにより検出できる他、機械式のトルクスイッチを用いて検出することもできる。

また、除塵機１は、モータ５１が水没しない高さに位置するように水路ｃ内に設けられるが、過度の増水に備えて防水タイプの電動モータや油圧モータを用いるのが望ましい。

１ 除塵機
２ スクリーン
３ 掻上機構
４ レーキ
５ レーキ駆動機構
６ ガイド機構
７ 回収機構
８ 動力伝達機構
３０ 走行ローラ
３２ 支点ローラ
４０ 掻上板
４１ アーム
３１ 連結軸
５０ ピンラック
５１ モータ
５３ ピンギヤ
６０ 支点ガイド
６１ 周回ガイド
６２ 周回路
６３ 第１の経路
６４ 第２の経路
７１，７２ 回収箱
７３ ワイパー
８１ 駆動軸
８２ 第１の歯車機構
８３ 第２の歯車機構

Claims (3)

1. 排水用ポンプが配置された地点の上流側に水路を遮るように設置されるスクリーンと、
   左右のアームの先端部間に前記スクリーンの面を摺動してスクリーンで捕捉された塵芥を掻き上げるための掻上板が設けられたレーキと、各アームの基端部を支点としてレーキを揺動させるレーキ駆動機構と、水路を挟んで対向する各壁面に取り付けられ各アームの先端部および基端部を支持するとともに各アームの基端部を支点とするレーキの揺動動作を案内するガイド機構と、スクリーンの上端部の位置に配置されレーキの掻上板により掻き上げられた塵芥を回収する回収機構とを備え、前記レーキの各アームの先端部には走行ローラ、基端部には支点ローラが設けられており、前記ガイド機構は、レーキの掻上動作時に走行ローラを案内する第１の経路とレーキの復帰動作時に走行ローラを案内する第２の経路とを上下に含む周回路を有する周回ガイドと、前記レーキの支点ローラを周回ガイドに対して上下方向に変位可能に支持する支点ガイドとを備えており、前記レーキ駆動機構は、各周回ガイドの第１、第２の各経路の中間に設けられるピンラックと、レーキに搭載されるモータと、左右のアームの先端部間に架設され前記モータに動力伝達機構を介して接続される連結軸と、連結軸の両端に前記走行ローラと同心に設けられ前記ピンラックと噛み合ってピンラックの周囲を周回するピンギヤとで構成されるとともに、前記動力伝達機構は、一方のアームの中空内部を貫通する駆動軸と、モータの回転を駆動軸に伝達する第１の歯車機構と、駆動軸の回転を連結軸に伝達する第２の歯車機構とで構成されて成る除塵機。
2. 前記スクリーンは、その前面が下端部から上端部に向けて円弧状に円曲し、前記周回ガイドの第１、第２の各経路はスクリーンの円弧と一致する曲率の円弧に形成されている請求項１に記載された除塵機。
3. 前記回収機構は、レーキの掻上板上の塵芥を掻き取るワイパーと、ワイパーにより掻き取られた塵芥を回収する回収箱とで構成されている請求項１に記載された除塵機。

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