JP6814108B2 - 防波堤システム - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、防波堤システムに関する。

従来より、水を濾過する濾過装置が知られている。例えば、特許文献１には、海水を濾過する濾過装置が開示されている。この濾過装置は、本体部と、本体部に収容された濾過層と、濾過層の下部に設けられた取水管とを備えている。濾過層の本体部に流入した海水は、濾過層を浸透していく間に濾過される。濾過後の海水は、取水管を介して濾過層の外部へ流出していく。このような濾過装置は、使用を継続すると、濾過層にシルト等の目詰まり物質が蓄積される。濾過層が目詰まりすると濾過性能が低下するため、濾過層は定期的に清掃される。例えば、取水管に水を逆流させて、取水管から濾過層に水を噴出させることによって濾過層が清掃される。これにより、濾過層に蓄積した目詰まり物質が浮遊し、本体部から排出される。

特開平６−２１８２０４号公報

しかしながら、前述のように目詰まり物質が本体部から排出されても、目詰まり物質が再び本体内に沈下する虞がある。そのような場合、目詰まり物質を一旦、舞い上がらせるだけで、濾過層の清掃を適切に行うことができない。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、濾過層の適切な清掃を実現することにある。

ここに開示された防波堤システムは、防波堤と濾過装置とを備え、前記防波堤には、水が通過する流通部が形成され、前記濾過装置は、水が流入する流入口が形成された槽本体と、前記槽本体に収容された濾過層と、前記濾過層によって濾過された水を取り込む取水管とを有し、前記流通部、又は、前記流通部における水の流れ方向における前記流通部よりも港内側に配置されている。

前記防波堤システムによれば、濾過層の適切な清掃を実現することができる。

図１は、防波堤システムが設置された港の外観図である。 図２は、第１防波堤の部分斜視図である。 図３は、濾過装置の斜視図である。 図４は、図３のIV−IV線における濾過装置の断面図である。 図５は、変形例１に係る第１防波堤の部分斜視図である。 図６は、変形例２に係る第１防波堤の部分斜視図である。 図７は、変形例３に係る防波堤システムが設置された港の外観図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、防波堤システム１００が設置された港の外観図である。

実施形態に係る防波堤システム１００は、海洋に設置される。防波堤システム１００は、第１防波堤１１と、海水を濾過する濾過装置３とを備えている。港には、第１防波堤１１と第２防波堤１２とが設置される。第１防波堤１１及び第２防波堤１２は、護岸１３から延びている。第１防波堤１１、第２防波堤１２及び護岸１３は、湾口１４を開けた状態で港を区画している。尚、第２防波堤１２は、濾過装置３を備えていない。

図２は、第１防波堤１１の部分斜視図である。第１防波堤１１には、切欠部１５が形成されている。切欠部１５の最も深い部分は、海底に埋まった状態、又は、海底と略面一な状態となっている。第１防波堤１１においては、矢印で示すように、切欠部１５を介して港外から港内へ海水が通過する。切欠部１５は、流通部の一例である。

図３は、濾過装置３の斜視図である。図４は、図３のIV−IV線における濾過装置３の断面図である。濾過装置３は、海水を濾過し、清澄な海水を生成する。例えば、濾過装置３は、淡水化プラントの一部を構成している。濾過装置３は、海水を淡水化する前処理として、海水を濾過する。濾過装置３は、図１に示すように、第１防波堤１１の切欠部１５に設置されている。

濾過装置３は、槽本体４と、槽本体４内に収容される濾過層６と、濾過層６によって濾過された海水を取り込む取水管７とを有している。

槽本体４は、概ね直方体の箱状に形成されている。槽本体４は、天井壁４１と、底壁４２と、４つの側壁とを有している。対抗する一対の側壁４４（図３では１つだけ図示）は、切欠部１５に嵌っている。槽本体４は、海底に載置された状態となっている。槽本体４が切欠部１５に嵌った状態において港外を向く側壁４３を「前壁４３」と、港内を向く側壁４５を「後壁４５」と称する。尚、槽本体４の下部は、海底に埋没した状態であってもよい。

天井壁４１には、流入口４７が形成されている。海水は、流入口４７を介して槽本体４内へ流入する。流入口４７には、海水が通過可能な格子状の蓋５１が設けられている。蓋５１によって、流木等の漂流物の槽本体４への進入が防止される。また、天井壁４１には、棒状の複数の突起部５２が設けられている。複数の突起部５２は、海水が天井壁４１の近傍を通過する際の抵抗になる。これにより、流入口４７の近傍の海水の流速が低減される。突起部５２は、抵抗部の一例である。

前壁４３には、港外側に突出する邪魔板５３が設けられている。槽本体４の周辺の流れが強くなると、海底のうち前壁４３よりも流れ方向の上流側の部分が海水によって掘られる洗掘という現象が生じる。洗掘によって舞い上がった底質は、流入口４７から槽本体４内に流入する可能性がある。邪魔板５３は、底質の浮上を妨害する。その結果、流入口４７からの底質の進入を低減することができる。邪魔板５３は、妨害部の一例である。

濾過層６は、図４に示すように、濾過砂層６１と、砂利層６２とを含んでいる。濾過砂層６１は、砂利層６２の上に堆積している。

取水管７は、砂利層６２に埋設されている。取水管７のうち砂利層６２に埋没した部分には複数の分岐管７１が設けられている。各分岐管７１には、複数の開口が形成されている。砂利層６２を浸透した海水は、複数の開口を介して分岐管７１に取り込まれる。取水管７は、後壁４５から港内に引き出されている。尚、取水管７は、後壁４５に限られず、底壁４２、側壁４４から引き出されていてもよい。取水管７は、図１に示すように、槽本体４から第１防波堤１１に沿って陸上まで延びている。取水管７は、分岐して取水槽８１及び逆洗槽８２に接続されている。

このように構成された濾過装置３の動作について詳しく説明する。まず、濾過装置３による海水の濾過について説明する。

第１防波堤１１に切欠部１５を設けることによって、図１において実線の矢印で示すように、切欠部１５においては港外から港内への海水の流れが発生する。切欠部１５には濾過装置３が設けられているので、濾過装置３の周辺に流れが発生することになる。

濾過装置３の上方を流れる海水の一部は、流入口４７を介して槽本体４へ流入する。槽本体４へ流入した海水は、濾過砂層６１及び砂利層６２を順番に浸透する間に濾過される。濾過された海水は、分岐管７１の開口を介して取水管７に取り込まれる。海水は、取水管７を介して槽本体４の外部へ取り出され、取水槽８１へと送られる。

こうして濾過を継続すると、濾過層６、特に、濾過砂層６１にはシルト等の目詰まり物質が蓄積されていく。目詰まり物質が増加すると、濾過抵抗が増大し、濾過性能が低下する。そこで、濾過抵抗が或る程度大きくなると、所謂、逆洗が行われる。

逆洗においては、取水管７を介して逆洗槽８２から槽本体４へ海水を逆流させる。取水管７を逆流した海水は、分岐管７１の開口から濾過層６へ噴出する。こうして噴出する海水は、濾過層６を通過して、上方へ吹き上がる。濾過層６中の目詰まり物質は、吹き上がる海水に乗って上方へ舞い上がり、流入口４７から槽本体４の外部へ流出する。このとき、流入口４７は、流出口として機能する。

ここで、切欠部１５においては、港外から港内への海水の流れが存在している。流入口４７から流出した目詰まり物質は、切欠部１５における海流に乗って港内へ運ばれていく。これにより、舞い上がって流入口４７から流出した目詰まり物質が、そのまま沈下して再び槽本体４内へ進入することが防止される。こうして、濾過層６の逆洗を適切に実行することができる。

尚、通常の港においては、前述の湾口１４が設けられているものの、港内の海流が穏やかであるが故に海水の交換性が十分でない場合もある。それに対して、第１防波堤１１に切欠部１５を設け、切欠部１５から港内へ海水を流入させることによって、港内に海流（図１の破線の矢印参照）を発生させることができる。そのため、前述のように目詰まり物質が港内へ流入したとしても、港内の海流に乗って湾口１４から港外へ排出されていく。

また、濾過装置３の周辺に海水の流れを発生させることによって、濾過時においては、流入口４７から槽本体４内へ流入する海水の勢いが増す可能性がある。槽本体４へ流入する海水によって濾過層６（特に、濾過砂層６１）が攪拌されると、濾過層６を構成する砂や砂利等が舞い上がり、流入口４７から槽本体４の外部へ流出してしまう可能性がある。

それに対し、天井壁４１には複数の突起部５２が設けられている。突起部５２は、天井壁４１の近傍を流れる海水の抵抗として機能する。つまり、流入口４７の近傍を流れる海水の流速が低減される。これにより、流入口４７から進入する海水の勢いが弱められ、濾過層６を構成する砂や砂利等の攪拌、ひいては、流出が低減される。尚、突起部５２は、流入口４７の近傍の海水の流れを完全に消失させるわけではなく、逆洗時の目詰まり物質を運搬していく程度の海水の流れは維持している。

さらに、濾過装置３は、切欠部１５に配置されるため、防波堤の一部としても機能する。それに加えて、切欠部１５を通過する海流が発生するので、濾過装置３の近傍において前述の洗掘が発生しやすくなる。

それに対し、前壁４３に邪魔板５３を設けることによって、洗掘により発生した底質の舞い上がりを低減することができる。詳しくは、洗掘により舞い上がる底質の一部は、前壁４３に沿って浮上していく。このような底質は、やがて邪魔板５３に当たり、それ以上の浮上が阻止される。その結果、流入口４７に到達する底質、即ち、槽本体４に流入する底質が低減される。

以上のように、防波堤システム１００は、第１防波堤１１と濾過装置３とを備え、第１防波堤１１には、海水（水）が通過する切欠部１５（流通部）が形成され、濾過装置３は、海水が流入する流入口４７が形成された槽本体４と、槽本体４に収容された濾過層６と、濾過層６によって濾過された海水を取り込む取水管７とを有し、切欠部１５に配置されている。

この構成によれば、第１防波堤１１に切欠部１５を設けることによって、切欠部１５を通過する海水の流れが発生する。つまり、濾過装置３を切欠部１５に配置することによって、濾過装置３の周辺に海水の流れが発生する。取水管７に水を逆流させて濾過層６を洗浄する逆洗を行うと、濾過層６に蓄積された目詰まり物質が舞い上がり、流入口４７から流出する。流出した目詰まり物質は、前述の濾過装置３の周辺の海流に乗って運ばれていく。そのため、槽本体４から流出した後、再び槽本体４内へ沈下する目詰まり物質が低減される。結果として、逆洗を適切に実行することができる。

また、流入口４７は、槽本体４の上部に形成され、槽本体４の上部には、槽本体４の上方における海水の流通に対する抵抗となる突起部５２（抵抗部）が設けられている。

この構成によれば、海水の濾過時に槽本体４内に流入する海水の勢いを弱め、濾過層６を構成する砂や砂利等の槽本体４からの流出を低減することができる。つまり、濾過装置３の周辺に海水の流れを発生させることにより、逆洗時には目詰まり物質の排出を適切に行うことができる反面、濾過時には海水によって濾過層６が攪拌される虞がある。それに対し、突起部５２を設けることによって、流入口４７の周辺の海水の流れを残したまま、流速を低減することができる。その結果、適切な逆洗と濾過層６の流出の防止とを両立することができる。

さらに、槽本体４のうち、切欠部１５の海水の流れ方向における上流側を向く側壁、即ち、前壁４３には、上流側へ突出して、底質の浮上を妨害する邪魔板５３（妨害部）が設けられている。

この構成によれば、濾過装置３の周辺に海水の流れを発生させることによって生じやすくなる洗掘の悪影響を低減することができる。つまり、洗掘は、海水の流れ方向における槽本体４の上流側の海底で発生する。前壁４３に上流側に突出する邪魔板５３を設けることによって、洗掘により舞い上がる底質の浮上を抑制することができる。これにより、流入口４７から槽本体４へ進入する底質を低減することができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

濾過装置３は、淡水化プラントの一部を構成しているが、これに限られるものではない。例えば、漁港等においては清澄な海水を必要とする。濾過装置３は、そのような用途に用いられてもよい。さらには、濾過装置３は、海水に限らず、淡水を濾過してもよい。

濾過装置３の構成は、一例に過ぎない。例えば、蓋５１、突起部５２又は邪魔板５３は、省略してもよい。槽本体４は、直方体状に限られるものではない。濾過層６の構成も、濾過砂層６１及び砂利層６２以外の構成であってもよい。

また、１つの切欠部１５に１つの濾過装置３ではなく、１つの切欠部１５に複数の濾過装置３が配置されていてもよい。さらには、第１防波堤１１には、１つの切欠部１５だけでなく、複数の切欠部１５が形成され、切欠部１５のそれぞれに濾過装置３が配置されていてもよい。

さらに、第１防波堤１１の構成は、前述の構成に限られるものではない。第１防波堤１１の変形例を図５，６に示す。図５は、変形例１に係る第１防波堤２１１の部分斜視図であり、図６は、変形例２に係る第１防波堤３１１の部分斜視図である。

第１防波堤２１１は、切欠部１５の代わりに、間隙２１５が形成されている。つまり、第１防波堤２１１は、途中で完全に分断されている。そうして形成された間隙２１５に濾過装置３が配置される。

第１防波堤３１１は、切欠部１５の代わりに、第１防波堤３１１を貫通する開口３１５が形成されている。濾過装置３は、開口３１５に配置される。濾過装置３が開口３１５に配置された状態において、濾過装置３の上方、即ち、流入口４７の上方には、海水が流通するスペースが確保されている。

これら間隙２１５及び開口３１５も流通部の一例である。このように、第１防波堤に形成される流通部は、水を通過させる限り、任意の構成を採用することができる。

また、濾過装置３は、第１防波堤の流通部ではなく、流通部の水の流れ方向における流通部よりも港内側に配置されていてもよい。図７は、変形例３に係る防波堤システム４００が設置された港の外観図である。防波堤システム４００の第１防波堤１１は、防波堤システム１００の第１防波堤１１と同様の構成をしている。防波堤システム４００においては、濾過装置３は、第１防波堤１１の切欠部１５ではなく、切欠部１５の水の流れ方向における切欠部１５よりも港内側に配置されている。このような構成であっても、切欠部１５に海水の流れが発生するので、濾過装置３の周辺にも海水の流れが発生する。その結果、逆洗によって槽本体４から排出された目詰まり物質は海流に乗って運ばれていくので、逆洗を適切に行うことができる。

以上説明したように、ここに開示された技術は、防波堤システムについて有用である。

１００，４００ 防波堤システム
１１，２１１，３１１ 第１防波堤
１５ 切欠部（流通部）
２１５ 間隙（流通部）
３１５ 開口（流通部）
３ 濾過装置
４ 槽本体
５２ 突起部（抵抗部）
５３ 邪魔板（妨害部）
６ 濾過層
７ 取水管

Claims (4)

1. 防波堤と濾過装置とを備えた防波堤システムであって、
   前記防波堤には、水が通過する流通部が形成され、
   前記濾過装置は、
   水が流入する流入口が形成された槽本体と、前記槽本体に収容された濾過層と、前記濾過層によって濾過された水を取り込む取水管とを有し、前記取水管に水を逆流させることによって前記濾過層を洗浄する逆洗が行われるように構成されていると共に、
   前記流通部に配置され、
   前記槽本体の上部には、天井壁が設けられ、
   前記流入口は、前記天井壁を上下に貫通して形成され、
   逆洗時の排水は、前記槽本体から前記流入口を介して上方へ排出されることを特徴とする防波堤システム。
2. 請求項１に記載の防波堤システムにおいて、
   前記天井壁の上面には、前記槽本体の上方における水の流通に対する抵抗となる抵抗部が設けられていることを特徴とする防波堤システム。
3. 請求項１又は２に記載の防波堤システムにおいて、
   前記槽本体は、前記流通部の水の流れ方向における上流側を向く側壁を有し、水底に載置され、
   前記側壁には、前記上流側へ突出して、底質の浮上を妨害する邪魔板が設けられていることを特徴とする防波堤システム。
4. 防波堤と濾過装置とを備えた防波堤システムであって、
   前記防波堤には、水が通過する流通部が形成され、
   前記濾過装置は、
   水が流入する流入口が形成された槽本体と、前記槽本体に収容された濾過層と、前記濾過層によって濾過された水を取り込む取水管とを有し、前記取水管に水を逆流させることによって前記濾過層を洗浄する逆洗が行われるように構成されていると共に、
   前記流通部に配置され、
   前記槽本体は、前記流通部の水の流れ方向における上流側を向く側壁を有し、水底に載置され、
   前記側壁には、前記上流側へ突出して、底質の浮上を妨害する邪魔板が設けられていることを特徴とする防波堤システム。

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