JP7267016B2 - スクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、下水処理場等の水路に設置され、水中に浮遊するし渣等の夾雑物を破砕するための破砕機、破砕機の制御装置及び破砕機の運転方法に関するものである。更に詳しくは、水中に浮遊するし渣等の夾雑物をスクリーン部で捕捉し、スクリーン部に捕捉された夾雑物を回転レーキ部により破砕機に掻き寄せ、破砕機で夾雑物を破砕するスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法に関するものである。

下水処理場等の水路には、水中に浮遊するし渣等の夾雑物を破砕するためのスクリーン付破砕機が設置されている。水路に設置されるスクリーン付破砕機は、夾雑物を破砕するための破砕機の他、夾雑物を捕捉するためのスクリーン部と、スクリーン部に捕捉された夾雑物を破砕機に掻き寄せるための回転レーキ部を備えており、水路の全幅に亘って流れる夾雑物を破砕機に掻き寄せて破砕することができる。

例えば、特許文献１には、スクリーン装置と該スクリーン装置の一側方に設置された破砕機とを水路に横断設置し、水中の夾雑物を破砕機へ収集する装置が記載されている。このスクリーン装置は、垂直方向にスリットが形成されている円弧状スクリーン部材と、該円弧状スクリーン部材の間を回転するレーキ群が取り付き、回転する垂直方向のレーキ軸からなり、該レーキ軸をスクリーンの外周縁の中心と偏心して設置することにより、レーキの先端部がスクリーンの外周縁から出没し、スクリーンに捕捉された夾雑物が破砕機へ掻き寄せる装置である。

特開平１１－３２４１０１号公報

特許文献１のようなスクリーン付破砕機では、夾雑物のかみ込み等、破砕機本体への負荷が増加することで破砕機本体の運転が通常運転から外れた場合、スクリーン付破砕機の運転を停止して、原因である夾雑物を取り除いていた。しかし、破砕機本体の運転が通常運転から外れるたびにスクリーン付破砕機の運転を停止することは、処理効率が低下するという問題が生じるとともに、被処理水中の夾雑物が破砕機本体以外の別の箇所（水路内やスクリーン部等）にも堆積するなどの問題が生じる。
したがって、破砕機本体の運転が通常運転から外れた場合において、スクリーン付破砕機の運転をすぐに停止せずに、破砕機本体への負荷を低減させ、破砕処理を継続可能とすることが求められている。また、仮にスクリーン付破砕機を停止させた場合であっても、再開時に破砕機本体への負荷を低減させた状態とすることが求められる。

本発明の課題は、スクリーン付破砕機の破砕機本体の運転が通常運転から外れた際に、破砕機本体に係る負荷を低減させた状態で破砕処理を行うことのできるスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法を提供することである。

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、破砕機とスクリーン部を備えるスクリーン付破砕機において、破砕機とスクリーン部を運転制御する制御部を備え、破砕機の運転が通常運転から変更された際に、スクリーン部の運転を変更することで、破砕機への負荷を低減し、破砕処理を行うことができることを見出して本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下のスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法である。

上記課題を解決するための本発明のスクリーン付破砕機は、水路内の夾雑物を破砕する破砕機と、破砕機へ夾雑物を移送するスクリーン部と、破砕機とスクリーン部の運転を制御する制御部とを備え、制御部は、破砕機の運転状態が通常運転から変更になった際、スクリーン部の運転を変更することを特徴とする。
このスクリーン付破砕機によれば、破砕機の運転状態に応じて、スクリーン部の運転状態を変更する運転制御を行うことで、スクリーン部からの夾雑物の移送量を制限し、破砕機に係る負荷を低減させた状態で破砕処理を行うことができる。

また、本発明のスクリーン付破砕機の一実施態様としては、制御部におけるスクリーン部の運転の変更は、スクリーン部の運転の停止であるという特徴を有する。
この特徴によれば、破砕機の運転状態に応じて、スクリーン部の運転状態を停止することで、スクリーン部からの夾雑物の移送量をより一層低減し、破砕機に係る負荷を効果的に低減させた状態で破砕処理を行うことができる。

また、本発明のスクリーン付破砕機の一実施態様としては、制御部は、破砕機の運転状態が通常運転に戻った際、スクリーン部の運転を通常運転とするという特徴を有する。
この特徴によれば、破砕機の運転状態が通常運転に復帰した際には、スクリーン部の運転も通常運転とすることで、速やかにスクリーン付破砕機の本来の処理能力を発揮できる状態とすることができる。

上記課題を解決するための本発明のスクリーン付破砕機の制御装置は、水路内の夾雑物を破砕する破砕機と、破砕機へ夾雑物を移送するスクリーン部とを備えるスクリーン付破砕機に設けられるスクリーン付破砕機の制御装置であって、制御装置は、破砕機とスクリーン部の運転を制御する制御部を備え、制御部は、破砕機の運転状態が通常運転から変更になった際、スクリーン部の運転を変更することを特徴とする。
この特徴によれば、破砕機の運転状態に応じて、スクリーン部の運転状態を変更する運転制御を行い、スクリーン部からの夾雑物の移送量を制限し、破砕機に係る負荷を低減させた状態で破砕処理を可能とする制御に係る技術を、さまざまなスクリーン付破砕機において利用することができる。特に、既設のスクリーン付破砕機に適用することで、スクリーン付破砕機全体を更新することなく、簡素な取り付け作業によって、破砕機に係る負荷を低減させた破砕処理を可能とするスクリーン付破砕機に更新することができる。

上記課題を解決するための本発明のスクリーン付破砕機の運転方法は、水路内の夾雑物を破砕する破砕機と、破砕機へ夾雑物を移送するスクリーン部と、破砕機とスクリーン部の運転を制御する制御部とを備えたスクリーン付破砕機の運転方法であって、破砕機の運転状態が通常運転から変更になった際、スクリーン部の運転を変更する工程を備えることを特徴とする。
この特徴によれば、破砕機の運転状態に応じて、スクリーン部の運転状態を変更する工程を備えることで、スクリーン部からの夾雑物の移送量を制限し、破砕機に係る負荷を低減させた状態で破砕処理を行うことができる。

本発明によれば、スクリーン付破砕機の破砕機本体の運転が通常運転から外れた際に、破砕機本体に係る負荷を低減させた状態で破砕処理を行うことのできるスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法を提供することができる。

本発明の第１の実施態様のスクリーン付破砕機の構造を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施態様のスクリーン付破砕機の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施態様のスクリーン付破砕機の他の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施態様のスクリーン付破砕機の他の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施態様のスクリーン付破砕機の構造を示す概略説明図である。 本発明の第２の実施態様のスクリーン付破砕機におけるスクリーン部の構造を示す概略説明図である。 本発明の第２の実施態様のスクリーン付破砕機の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施態様のスクリーン付破砕機の構造を示す概略説明図である。 本発明の第４の実施態様のスクリーン付破砕機の構造を示す概略説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法の実施態様を詳細に説明する。また、本発明に係るスクリーン付破砕機の運転方法の説明については、本発明に係るスクリーン付破砕機の運転制御に係る説明に置き換えるものとする。
なお、実施態様に記載するスクリーン付破砕機及びスクリーン付破砕機の制御装置については、本発明に係るスクリーン付破砕機及びスクリーン付破砕機の制御装置を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。また、実施態様に記載するスクリーン付破砕機の運転方法についても、本発明に係るスクリーン付破砕機及びスクリーン付破砕機の制御装置を用いたスクリーン付破砕機の運転方法を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。

本発明のスクリーン付破砕機は、水路に設置され、水路を流れる被処理水中の夾雑物を処理するために使用される。例えば、水路としては下水処理場等の沈砂池等であり、夾雑物としては下水等の汚水に含まれるし渣等が挙げられる。なお、実施態様に記載する水路の構造については、本発明に係るスクリーン付破砕機を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。

〔第１の実施態様〕
（スクリーン付破砕機）
図１は、本発明の第１の実施態様におけるスクリーン付破砕機の構造を示す概略説明図である。なお、図１中の一点破線の矢印は、制御可能に接続されるものを示している。

本発明の第１の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ａは、水路Ｒを流れる被処理水に含まれる夾雑物Ｇを破砕するための破砕機１と、破砕機１へ夾雑物Ｇを移送するスクリーン部２と、破砕機１とスクリーン部２の運転を制御する制御部３を備えている。破砕機１はスクリーン部２の一側方に配置されている。また、破砕機１及びスクリーン部２は、水路Ｒを横断するように互いに近接設置されている。

破砕機１は、水路Ｒ内を流れる被処理水中の夾雑物Ｇを破砕するためのものである。また、破砕機１は、スクリーン部２から夾雑物Ｇが移送されるように水路Ｒ内に配置されるものであればよく、例えば、図１に示すように、スクリーン部２と水路Ｒの側壁Ｒ２の間に設置されるものが挙げられる。本発明の破砕機１としては、どのような破砕機であってもよく、垂直型２軸破砕機、水平型の破砕機等が挙げられる。
本実施態様の破砕機１としては、垂直型の破砕機を使用している。これにより、スクリーン部２の高さ方向に均等に破砕機１を設置することができるという利点がある。

破砕機１は、図１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１１が形成され、後面に被処理水を排出する排出口１２が形成されている。また、破砕機１は、上下方向（紙面垂直方向）に延びる軸周りに、２個の回転破砕刃１３ａ、１３ｂを回転自在に支持し、その刃同士が互いに噛合するように水路Ｒ内の幅方向に並設されている。また、破砕機１は、その上部に回転破砕刃１３ａ、１３ｂを回転駆動する駆動部１４を備えている。なお、本実施態様の駆動部１４としては、縦型電動機を備えている。

そして、破砕機１は、駆動部１４（縦型電動機）が駆動されることで、回転破砕刃１３ａ、１３ｂが夾雑物Ｇを巻き込む方向に回転し、導入口１１から被処理水を導入して被処理水中の夾雑物Ｇ及びスクリーン部２から移送される夾雑物Ｇを、回転破砕刃１３ａ、１３ｂの間に挟み込んで破砕し、排出口１２から下流側に放出する。なお、図１に示すように、本実施態様の破砕機１においては、駆動部１４が所定の出力で駆動し、回転破砕刃１３ａが右回りに回転し、回転破砕刃１３ｂが左回りに回転することで、夾雑物Ｇを破砕するものである。また、このときの破砕機１の運転状態を、破砕機１の通常運転と呼ぶ。

スクリーン部２は、破砕機１へ夾雑物Ｇを移送するためのものである。本実施態様のスクリーン部２は、夾雑物Ｇを捕捉するスクリーン４と、スクリーン４に捕捉された夾雑物Ｇを破砕機１へ掻き寄せるための回転レーキ部５を備えている。

スクリーン４は、略垂直方向に積層された複数のスクリーン部材により構成されており、各スクリーン部材は離間して設置されている。スクリーン４の上流から流れてくる被処理水は、スクリーン部材の間の間隙を通過し、このスクリーン部材の間の間隙よりも大きな夾雑物Ｇは、スクリーン４の上流側に捕捉される。なお、スクリーン４を構成する部材はどのようなものでもよく、例えば、複数のスリットが略水平に形成された板部材等で構成してもよい。

スクリーン４は、他側方（破砕機１と反対側）の端が水路Ｒの側壁Ｒ１に固定され、一側方（破砕機１側）は、水路Ｒの略中央まで延設し、水路Ｒの略中央から下流側に向けて円弧状に湾曲した円弧部を形成している。そして、スクリーン４の一側方は、破砕機１の水路中央側のケーシング側面に固定されている。
なお、スクリーン４の形状は、夾雑物Ｇの捕捉及び移送効率の観点から円弧部を有することが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、水路Ｒの略中央から下流側に向けて折線で形成された弧状部を有するものであってもよい。

スクリーン４は、上述したとおり、一側方（破砕機１側）において円弧部を形成しており、該円弧部は、前記破砕機１の上流領域まで延設されている。これにより、スクリーン４に捕捉された夾雑物Ｇを、破砕機１の刃が噛み合う位置にまで適切に誘導することができる。

回転レーキ部５は、回転軸５２と、回転軸５２に固定された複数のレーキ５１と、回転軸５２を回転駆動する駆動部５３で構成されている。レーキ５１は、積層されたスクリーン部材の間隙を通過可能な厚みを有する平板であり、回転レーキ部５には、スクリーン４に形成された間隙と同数のレーキ５１が高さ方向に並設されている。また、駆動部５３によって破砕機１側に夾雑物Ｇを移送する方向にレーキ５１が回転することを、回転レーキ部５の正転運転と呼び、特にレーキ５１の回転速度が所定の範囲内にあるときを通常運転と呼ぶ。

回転レーキ部５のレーキ５１は、夾雑物Ｇを掻き寄せるためのものである。レーキ５１の材質としては、ゴム、板バネ等の弾性体からなるものが好ましく、特に硬質ゴムからなることが好ましい。これにより、夾雑物Ｇとして木材等の硬いものが挟まった場合に、レーキ５１が弾性変形するため、レーキ５１の破損を抑制することができる。

また、レーキ５１の形状は、夾雑物を掻き寄せることができるものであれば特に限定されない。例えば、レーキ５１の先端部は、図１に示すように、正転運転時のレーキ５１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５１ａを有するものとすることが挙げられる。これにより、夾雑物Ｇがレーキの先端部で絡まることがなく、効率よく移送することができる。また、後述する図５に示すように、レーキ５１の先端部側に第１及び第２の傾斜面を設けるものとしてもよい。

回転レーキ部５の回転軸５２は、複数のレーキ５１が固定されており、スクリーン４の円弧部の中心と偏心して設置されている。駆動部５３により回転軸５２を回転駆動し、回転軸５２を中心にレーキ５１が周回すると、スクリーン部材の間からレーキ５１が突出する。そして、スクリーン４の外周面からレーキ５１が突出する間に、スクリーン４に捕捉された夾雑物Ｇが掻き寄せられ、破砕機１へと流入する。

回転軸５２に対するレーキ５１の固定位置は、スクリーン４に形成された間隙と同数のレーキ５１が高さ方向に並設されているように配置されるものであれば、特に限定されない。例えば、回転軸５２に対して全てのレーキ５１が一列に配置されるものが挙げられる。これにより、回転レーキ部５の設計、組み立てが容易となる。また、回転軸５２に対してレーキ５１の角度をずらして固定し、放射状や螺旋状となるように配置されるものが挙げられる。これにより、破砕機１へ移送する夾雑物Ｇの量を分散させ、破砕機１上で大量の夾雑物Ｇを一度に処理することを抑制し、夾雑物Ｇのかみ込みを抑制することができる。このとき、複数のレーキ５１をレーキ群とし、レーキ群ごとに角度をずらして固定するものとしてもよい。これにより、夾雑物Ｇの掻き寄せ動力を低減することが可能となる。

回転レーキ部５の駆動部５３は、回転軸５２を回転駆動させるものである。駆動部５３は、回転軸５２を回転駆動することができるものであれば、特に限定されない。例えば、破砕機１の駆動部１４と同様に、縦型電動機を用いることが挙げられる。
また、回転レーキ部５の駆動部５３は、レーキ５１の先端の回転速度が、破砕機１の回転破砕刃１３ａ、１３ｂの外周の回転速度よりも遅くなるように駆動させる。例えば、レーキ５１の先端の回転速度が、破砕機１の回転破砕刃１３ａ、１３ｂの外周の回転速度の７０％以下となるようにすることが好ましい。これにより、レーキ５１によって掻き寄せられた夾雑物Ｇが、破砕機１に引き込まれやすくなり、より一層効率的かつ確実に夾雑物Ｇを破砕機１に移送することができる。

なお、本発明の回転レーキ部５は、スクリーン４に捕捉された夾雑物Ｇを破砕機１へ掻き寄せることができれば、どのような構成でもよく、スクリーン４の形状に合わせて適宜設計することができる。例えば、第１の実施態様の回転レーキ部５のように、回転軸５２とレーキ５１からなる構成のほか、後述する第３の実施態様の周回レーキ部８のように、レーキを取り付けたチェーンと、チェーンを周回するための複数のスプロケットを備えた構成等が挙げられる。
第１の実施態様の回転レーキ部５のように、回転軸５２と、回転軸５２から放射状に取り付けたレーキ５１により構成した回転レーキ部５は、チェーンとスプロケットのように噛み合うような構造がなく、簡素な構造物であるため、回転レーキ部５に夾雑物が絡まる等のトラブルが生じにくいという利点がある。

上述したように、回転レーキ部５を駆動部５３により回転運転することにより、スクリーン４に捕捉された夾雑物Ｇが破砕機１に掻き寄せられ、夾雑物Ｇを破砕機１により破砕処理することができる。

（制御部（スクリーン付破砕機の制御装置））
制御部３は、破砕機１とスクリーン部２の運転を制御するものである。また、制御部３は、破砕機１の運転状態とスクリーン部２の運転状態をそれぞれ独立して制御するものである。
制御部３は、破砕機１及びスクリーン部２に対し、配線等により直接接続されるものであってもよく、無線等の通信技術を介して間接的に接続されるものであってもよい。
本実施態様の制御部３は、破砕機１の運転状態を判断する判断部３１と、破砕機１の運転状態を制御する破砕機運転制御部３２と、スクリーン部２の運転状態を制御するスクリーン部運転制御部３３とを備えている。なお、図１においては、破砕機運転制御部３２とスクリーン部運転制御部３３は相互に制御可能に接続されていないものを例示しているが、破砕機１の運転状態とスクリーン部２の運転状態をそれぞれ独立して制御することが可能であればよく、これに限定されない。

判断部３１は、破砕機１の運転状態を判断するものであり、この判断結果を破砕機１及びスクリーン部２の運転を制御する基準とする。破砕機１の運転状態とは、通常運転や運転停止のほかに、負荷の増減に対する破砕機１の運転量（駆動部１４の出力）の増減や、夾雑物Ｇ等の異物のかみ込みによって過負荷を検知した際に、破砕機１が正転運転及び逆転運転を繰り返す動作（以下、「かみ込み動作」と呼ぶ）等を指すものである。
判断部３１が破砕機１の運転状態を判断する手段としては、特に限定されない。例えば、破砕機１が夾雑物Ｇ等の異物をかみ込んだことを検出する手段、破砕機１の駆動部１４の出力増減を検出する手段や、スクリーン付破砕機１００Ａの運転スケジュールに基づき、破砕機１の運転状態を判断する手段などが挙げられる。具体的には、破砕機１における過負荷を検出する機構を設けること、破砕機１の駆動部１４の出力を読み取る機構を設けることや、スクリーン付破砕機１００Ａの運転スケジュール（定期メンテナンスの日程、処理開始・終了の予定等）を入力及び記憶するとともに、この運転スケジュールに基づいた運転状況の判断が可能な機構を設けることなどが挙げられる。
また、判断部３１は、破砕機１及びスクリーン部２に対する外部からの運転命令を受け取る機能を備え、外部からの運転命令の内容に応じて破砕機１の運転状態及びスクリーン部２の運転状態に係る判断を行うものとしてもよい。

破砕機運転制御部３２は、破砕機１の運転状態を制御するものである。なお、破砕機１の運転状態の制御とは、破砕機１の回転破砕刃１３ａ、１３ｂの駆動・停止、減速・加速、回転方向の制御を指すものである。破砕機１の運転状態を制御する手段としては、特に限定されない。例えば、オンオフのスイッチ機構、インバータ等により、破砕機１の駆動部１４の出力を制御する手段が挙げられる。

スクリーン部運転制御部３３は、スクリーン部２の運転状態を制御するものである。なお、スクリーン部２の運転状態の制御とは、回転レーキ部５の駆動・停止、減速・加速、回転方向の制御を指すものである。スクリーン部２の運転状態を制御する手段としては、特に限定されない。例えば、オンオフのスイッチ機構、インバータ等により、回転レーキ部５の駆動部５３の出力を制御する手段が挙げられる。

なお、制御部３に係る構成は、本発明に係る制御装置として独立したものとすることができる。この制御装置は、既設のスクリーン付破砕機に適用することができる。これにより、スクリーン付破砕機全体を更新することなく、簡素な取り付け作業によって、本発明のスクリーン付破砕機及びスクリーン付破砕機の運転方法を提供することができる。

（スクリーン付破砕機の運転制御）
本発明のスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法は、破砕機の運転状態に応じた運転制御を行うものである。以下、本発明に係る実施態様として、破砕機の運転状態ごとに好適な運転制御について例示して説明する。なお、各運転制御における説明及びフローチャートについては、実施態様の例示に過ぎず、これに限定されるものではない。

まず、破砕機１の運転状態において、負荷が一時的に増加することにより、通常運転から変更になった場合の運転制御について、図２を参照して説明する。なお、図２は、本運転制御のフローチャートを示している。

制御部３の判断部３１により、破砕機１における駆動部１４の出力が通常運転において負荷が増加して設定した値を超えたと判断した場合、制御部３のスクリーン部運転制御部３３により、スクリーン部２の運転状態を通常運転から減速するように変更する。また、このとき、破砕機１の運転は継続するものとする。
このように、破砕機１の運転状態が負荷の増加により通常運転から変更になった場合に、スクリーン部２の運転状態を通常運転から減速するように変更することで、スクリーン部２から破砕機１に移送される夾雑物Ｇの量が減少する。これにより、破砕機１には新たに夾雑物Ｇが供給されないため、負荷を低減することができる。したがって、破砕機１の運転を継続し、破砕機１上の夾雑物Ｇを処理することが可能となる。

スクリーン部２の運転状態の減速とは、通常運転時の回転レーキ部５の回転速度よりも遅い速度とすることを意味し、回転レーキ部５の停止も含まれる。特に、負荷の増加がかみ込みに基づくものである場合、回転レーキ部５を停止することが好ましい。これにより、スクリーン部２から破砕機１に移送される夾雑物Ｇの量をより減少させ、負荷の抑制及びかみ込み状態の解消を図ることができる。

また、スクリーン部２の運転状態を変更した後、一定時間経過後に、再度判断部３１により破砕機１の運転状態を判断し、破砕機１の運転状態が通常運転に復帰したと判断した場合、スクリーン部運転制御部３３によりスクリーン部２の運転状態を通常運転に戻す。一方、判断部３１により破砕機１の運転状態が通常運転に復帰していない（通常運転から外れた状態である）と判断した場合、破砕機運転制御部３２により、破砕機１の運転を停止する。
すなわち、スクリーン部２から破砕機１に移送される夾雑物Ｇの量を減少させた後に、破砕機１の過負荷状態が解消し、破砕機１の運転が通常運転に復帰した場合には、スクリーン部２も通常運転に戻すものとする。一方、破砕機１の過負荷状態が解消せず、通常運転に復帰しなかった場合には、破砕機１の運転を停止するものとする。なお、破砕機１の運転停止後、別の手段により破砕機１の過負荷状態の解消を試みるものとしてもよい。

さらに、スクリーン部２の運転状態を変更した後、判断部３１による破砕機１の運転状態を再判断し、通常運転から変更されている（過負荷状態が解消されていない）と判断した場合において、判断部３１の判断を所定回数（ｎ回（ｎは任意の数））繰り返すものとしてもよい。また、所定回数目で過負荷状態が解消されない場合は、破砕機の運転を停止するものとする（不図示）。これにより、スクリーン付破砕機１００Ａの運転をすぐに停止することを回避し、破砕処理の継続を図ることができる。

以上のように、破砕機１の運転状態が負荷の増加により通常運転から変更になった場合に、スクリーン部２の運転状態を変更（減速あるいは停止）することで、スクリーン部２から破砕機１に移送される夾雑物Ｇの量を減少させることができる。これにより、破砕機１には新たに夾雑物Ｇが供給されないため、かみ込み動作を起こりにくくし、破砕機１の運転を継続することができる。また、一定時間経過後、破砕機１の運転状態を判断し、破砕機１の運転状態が通常運転に復帰した場合には、スクリーン部の運転も通常運転に戻して破砕処理を継続することができる。一方、破砕機１の運転状態が通常運転に復帰しない場合には、破砕機１の運転を止めることで適切な対応を可能とするものである。

次に、破砕機１の運転状態を、通常運転から停止する場合について、図３を参照して説明する。なお、図３は、本運転制御のフローチャートを示している。

破砕機１の停止とは、回転破砕刃１３ａ、１３ｂの回転が停止することを意味するものであって、停止の理由は特に限定されない。例えば、停止の理由として、定期メンテナンス、処理終了時などのように事前に停止が予定されているものや、故障、異常検知による緊急停止などのように、事前に停止が予定されていないもの等、いずれであってもよい。また、停止の判断基準は、外部からの運転命令に基づくもの、事前に停止が予定されているもの及び駆動部１４の出力が安全運転可能な範囲として設定した値を超えたと判断したものなどが挙げられる。

制御部３の判断部３１により、破砕機１の運転を停止すると判断した場合、制御部３のスクリーン部運転制御部３３により、スクリーン部２の運転状態を通常運転から停止するように変更する。一定時間経過後、破砕機運転制御部３２により、破砕機１の運転を停止する。
このように、破砕機１の運転状態が通常運転から停止する場合に、破砕機１より先にスクリーン部２の運転状態を通常運転から停止することで、スクリーン部２から破砕機１への夾雑物Ｇの移送が停止する。これにより、破砕機１に新たな夾雑物Ｇが供給されない状態となるため、破砕機１上の夾雑物Ｇを処理してから破砕機１を停止することが可能となる。破砕機１上に夾雑物Ｇを残さずに停止することで、破砕機１の再運転をスムーズに行うことが可能となる。また、破砕機１上に残存した夾雑物Ｇの変質による破砕機１の腐食などを抑制する効果も得られる。
なお、本実施態様においては、破砕機１の運転停止時に、スクリーン部２から新たな夾雑物Ｇが供給されることを停止するものであればよく、例えば、スクリーン部２の運転停止と破砕機１の運転停止を同時に行うものとしてもよい。

次に、破砕機１の運転状態を、停止から運転開始とする場合について、図４を参照して説明する。なお、図４は、本運転制御のフローチャートを示している。

破砕機１の運転開始とは、停止状態にある回転破砕刃１３ａ、１３ｂを回転駆動し、通常運転状態にすることを意味するものであって、運転開始の理由は特に限定されない。例えば、定期メンテナンス終了後、スクリーン付破砕機の再運転を行うものや、故障や異常検知の原因が解消し、再運転を行うもの等が挙げられる。また、運転開始の判断基準は、外部からの運転命令に基づくものや、スクリーン付破砕機の運転スケジュール（定期メンテナンスの終了予定時、被処理水の供給開始時など）に基づくものなどが挙げられる。

制御部３の判断部３１により、停止した破砕機１の運転を開始すると判断した場合、制御部３の破砕機運転制御部３２により、破砕機１の運転状態を停止から通常運転とする。一定時間経過後、スクリーン部運転制御部３３により、スクリーン部２を停止から通常運転とする。
このように、破砕機１の運転状態を停止から通常運転とする場合に、スクリーン部２より先に破砕機１の運転状態を通常運転とすることで、スクリーン部２から破砕機１へ夾雑物Ｇの移送が始まる前に破砕機１上の夾雑物Ｇを処理することができる。そして、一定時間後に、スクリーン部２を通常運転とすることで、破砕機１の再運転をスムーズに行うことができる。
なお、本実施態様においては、破砕機１の運転を開始した時に、スクリーン部２から新たな夾雑物Ｇが供給されるものであればよく、例えば、スクリーン部２の運転開始と破砕機１の運転開始を同時に行うものとしてもよい。

以上のように、破砕機１の各運転状態に応じた運転制御を行うことで、破砕機１に係る負荷を低減させた状態で破砕処理を行うことができる。また、これらの運転制御は、制御プログラムとして制御部３により全て自動で実行されるものであってもよく、作業員の手動操作を含むものであってもよい。なお、作業員の労力を低減する観点から、制御プログラムによる自動制御とすることがより好ましい。

〔第２の実施態様〕
図５は、本発明の第２の実施態様のスクリーン付破砕機の構成を示す概略説明図である。
第２の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ｂは、第１の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ａの破砕機１の駆動部１４において、通常運転とは逆方向に回転破砕刃１３ａ、１３ｂを回転する逆転運転を行う機能を備え、また、回転レーキ部５の駆動部５３において、破砕機１側に夾雑物Ｇを移送する方向に回転する正転運転に加えて、正転運転と逆方向に回転する逆転運転を行う機能を備えている。なお、図５におけるスクリーン付破砕機１００Ｂは、回転レーキ部５の逆転運転時の動作を示している。また、本実施態様におけるスクリーン付破砕機１００Ｂの構成のうち、第１の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。

破砕機１に移送された夾雑物Ｇの一部は破砕されずに回転破砕刃１３ａ、１３ｂの間にかみ込むことがある。そこで、移送された夾雑物Ｇのかみ込みを防止するためや、かみ込んだ夾雑物Ｇを取り除くために、本実施態様の破砕部１は、通常運転及び逆転運転可能な機能を備えるものとしている。

また、スクリーン部２に捕捉された夾雑物Ｇの一部は、回転レーキ部５の回転に巻き込まれ、破砕機１へ流入せずにスクリーン４の下流側に堆積することがある。また、スクリーン４のスクリーン部材の間隙に夾雑物Ｇがかみ込むことがある。そこで、堆積した夾雑物Ｇやかみ込んだ夾雑物Ｇを取り除くために、本実施態様の回転レーキ部５は、正転運転及び逆転運転可能な機能を備えるものとしている。以下、回転レーキ部５の逆転運転について詳細に説明する。

駆動部５３により回転レーキ部５を逆転運転することにより、スクリーン４の下流側に堆積した夾雑物Ｇをレーキ５４で絡め取ることができる。そして、絡め取られた夾雑物Ｇは、逆転運転するレーキ５４によってスクリーン４の外周面に沿って上流側へ移送される。

スクリーン４の外周面に沿って移送された夾雑物Ｇは、上流側でレーキ５４がスクリーン４の内部に収容される際に、レーキ５４から剥がれ、スクリーン４の外周面上に残る。
そして、スクリーン４の外周面上に残った夾雑物Ｇは、正転運転を再開した際に破砕機１へと掻き寄せられ、破砕される。

また、回転レーキ部５を逆転運転する際、レーキ５４がスクリーン４の内部に収容される際に、レーキ５４に引っかかり、スクリーン部１の内部へ引き込まれることがある。
そのため、図５に示すように、レーキ５４の形状は、逆転運転時の前面部（正転運転時の背面）に、スクリーン４の外周面と鋭角に交差する第１傾斜部５４ａ及び第２傾斜部５４ｂを備えているものとすることが好ましい。すなわち、逆転運転するレーキ５４がスクリーン部２の外周面から突出する際には、傾斜部５４ａ、５４ｂは進行方向後方に向かって傾斜した状態となる。

レーキ５４がスクリーン部２の内部に収容される際に、先端において夾雑物Ｇが引っかかりやすく、スクリーン部２の内部へ引き込む作用が強い。したがって、傾斜部５４ａ、５４ｂの傾斜角を小さくすることが好ましいが、一方で夾雑物Ｇを絡め取る作用も小さくなる。そこで、レーキ５４の先端に形成された第１傾斜部５４ａの傾斜角は小さくし、第１傾斜部５４ａに隣接して形成された第２傾斜部５４ｂの傾斜角は第１傾斜部より大きくすることが望ましい。これにより、第１傾斜部５４ａでは、夾雑物Ｇの引っかかりを抑制し、第２傾斜部５４ｂでは、夾雑物Ｇを絡め取る性能を高めることができる。

図６は、本実施態様のスクリーン付破砕機１００Ｂにおけるスクリーン部２の概略説明図である。図６を参照して、傾斜部５４ａ、５４ｂについて詳細に説明する。図６に示すように、レーキ５４は、スクリーン部２の外周面に対する傾斜角が異なる第１傾斜部５４ａと第２傾斜部５４ｂを有している。

第１傾斜部５４ａの傾斜角（α）は、特に限定されないが、１～６０°が好ましく、３～５０°が特に好ましい。１°未満の場合には、第２傾斜部５４ｂとのなす角（γ）が小さくなるため、第２傾斜部５４ｂとの角において夾雑物Ｇが引っかかりやすくなり、６０°を超える場合には、傾斜角が大きくなるため、レーキ５４の先端において夾雑物Ｇが引っかかりやすい。

第２傾斜部５４ｂの傾斜角（β）は、特に限定されないが、２０～８９°が好ましく、３０～７０°が特に好ましい。２０°未満の場合には、夾雑物Ｇを絡め取る作用が小さく、夾雑物Ｇを取り除けないことがある。一方、８９°を超える場合には、夾雑物Ｇをスクリーン部２の内部へ引き込む作用が高まり、夾雑物Ｇがスクリーン部２の内部に流入する恐れがある。

また、第１傾斜部５４ａと第２傾斜部５４ｂのなす角（γ）は、特に限定されないが、９５～１７５°が好ましく、１１０～１６５°が特に好ましい。９５°未満の場合には、第１傾斜部５４ａと第２傾斜部５４ｂのなす角に夾雑物Ｇが引っかかりやすくなり、１７５°を超える場合には、第１傾斜部５４ａと第２傾斜部５４ｂの各傾斜部がほぼ同等の傾斜角となるため、第１傾斜部５４ａと第２傾斜部５４ｂを設けた効果が小さくなる。
なお、本発明において、スクリーン部２の外周面が湾曲している場合には、スクリーン部２の外周面と傾斜部のなす角（傾斜角）は、スクリーン部２の接線Ｔと傾斜部のなす角をいう。

（スクリーン付破砕機の運転制御）
次に、本実施態様のスクリーン付破砕機の運転制御について説明する。本実施態様のスクリーン付破砕機においては、第１の実施態様と同様の運転制御に加え、破砕機１及びスクリーン部２の逆転運転に係る運転制御を行うものとする。
以下、第１の実施態様に示した運転制御以外の本実施態様における運転制御について例示して説明する。なお、各運転制御における説明及びフローチャートについては、実施態様の例示に過ぎず、これに限定されるものではない。

破砕機１の通常運転中において、破砕機１及びスクリーン部２における夾雑物Ｇのかみ込みを防止するため、通常運転から変更になった場合の運転制御について、図７を参照して説明する。なお、図７は、本運転制御のフローチャートを示している。

破砕機１通常運転中、一定時間経過後、制御部３の破砕機運転制御部３２により、破砕機１の運転状態を逆転運転とする。そして、破砕機１の逆転回転を所定回数実行後、破砕機１を通常運転に戻す。また、さらに一定時間経過後、制御部３のスクリーン部運転制御部３３により、スクリーン部２の運転状態を逆転運転とする。そして、スクリーン部２の逆転回転を所定回数実行後、スクリーン部２を通常運転に戻す。この操作を繰り返す。
このように、一定時間経過ごとに破砕機１及びスクリーン部２が独立して逆転運転及び正転運転を行うことにより、破砕機１及びスクリーン部２における夾雑物Ｇの絡み付きを解消することが可能となる。

なお、正転運転と逆転運転の切り替えは、時間経過によるものではなく、制御部３の判断部３１による破砕機１の運転状態の判断結果に基づくものであってもよい。例えば、判断部３１により破砕機１において負荷が増加傾向にあると判断された場合、破砕機１及びスクリーン部２の正転運転と逆転運転を行うものとすることが挙げられる。これにより、破砕機１及びスクリーン部２における夾雑物Ｇのかみ込み防止に係る一層の効果が得られる。

本発明に係るスクリーン付破砕機において、破砕機及びスクリーン部の構造や、スクリーン付破砕機の設置については、水路中の夾雑物を捕捉及び破砕できるような構造及び配置となっているものであれば、特に限定されない。例えば、図８及び図９に、本発明に係るスクリーン付破砕機の他の態様を示す。

〔第３の実施態様〕
図８は、本発明の第３の実施態様のスクリーン付破砕機の構成を示す概略説明図である。
第３の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ｃは、スクリーン部６として、下流方向に傾斜して設置された長い直線部と湾曲した円弧部を有するスクリーン７、及び、レーキ８３が取り付けられたチェーン８２と、チェーン８２を駆動するための２つのスプロケット８１ａ、８１ｂ及び駆動部８４を有する周回レーキ部８を備えた構成とするものである。なお、本実施態様におけるスクリーン付破砕機１００Ｃの構成のうち、第１の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。

第３の実施態様のように、スクリーン部６としてチェーンと複数のスプロケットを使用した周回レーキ部８を備えたスクリーン付破砕機１００Ｃは、水路Ｒの幅の大きさを問わず設置することができる。そのため、幅が大きい水路Ｒに設置する場合に適したスクリーン付破砕機である。

第３の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ｃは、制御部３によって破砕機１及びスクリーン部６の運転を制御するものである。また、スクリーン付破砕機１００Ｃに係る運転制御については、第１の実施態様及び第２の実施態様と同様の運転制御を行うことができる。

〔第４の実施態様〕
図９は、本発明の第４の実施態様のスクリーン付破砕機の構成を示す概略説明図である。
第４の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ｄは、破砕機１、スクリーン部２が一つの筐体９の内部に設置した構成である。また、この筐体９には、水路Ｒに簡易的に設置することが可能な嵌合機構９１として、凹状嵌合片を備えている。なお、図９においては、第４の実施態様におけるスクリーン部２に係る構造として、第１の実施態様におけるスクリーン部２と同様のものを示しているが、これに限定されない。例えば、第２の実施態様におけるスクリーン部２に係る構造と同じものとしてもよい。また、図９に示した本実施態様におけるスクリーン付破砕機１００Ｄの構成のうち、第１の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。

第４の実施態様のように、嵌合機構９１を設けたスクリーン付破砕機は、凹状嵌合片と、水路Ｒの側壁に設けられた凸状嵌合片と嵌合することにより、簡易的に本発明のスクリーン付破砕機１００Ｄを水路Ｒに設置することができる。

第４の実施態様のスクリーン付破砕機１００Ｄは、制御部３によって破砕機１及びスクリーン部２の運転を制御するものである。また、スクリーン付破砕機１００Ｄに係る運転制御については、第１の実施態様及び第２の実施態様と同様の運転制御を行うことができる。

なお、上述した実施態様はスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法の一例を示すものである。本発明に係るスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係るスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法を変形してもよい。

例えば、本実施態様のスクリーン付破砕機において、破砕機及び／又はスクリーン部に対する被処理水の流れを形成するための構造を設けるものとしてもよい。例えば、水路の側壁に斜面を設けるものが挙げられる。これにより、破砕機及びスクリーン部に対する被処理水の流れを形成するとともに、水路の側壁側の底に夾雑物が堆積することを防止することができる。また、レーキに水流案内板を設け、回転軸と共に回転するものが挙げられる。これにより、スクリーン部から破砕機に向けて水流を形成するとともに、スクリーンに捕捉された夾雑物がスクリーンの外周縁から剥離しやすくなる。
以上のような構造を設けることにより、夾雑物を効率的に破砕機に移送し、夾雑物の破砕をより確実に行うことができる。

また、例えば、本実施態様のスクリーン付破砕機において、スクリーン部を複数設けるものとしてもよい。また、スクリーン部を複数設ける場合、それぞれのスクリーン部は独立して運転可能とすることが好ましい。これにより、スクリーン部同士を時間差で運転することができ、夾雑物を分散して破砕機に移送し、破砕機の負荷を低減させることができる。

本発明のスクリーン付破砕機、スクリーン付破砕機の制御装置及びスクリーン付破砕機の運転方法は、水路を流れる被処理水中の夾雑物を処理するために利用することができる。具体的には、下水処理場の沈砂池において、し渣等の夾雑物を捕捉、破砕するために利用することができる。

また、本発明のスクリーン付破砕機の制御装置は、既設のスクリーン付破砕機に設けることにより、装置全体を更新することなく、簡素な取り付け作業によって本発明のスクリーン付破砕機を提供することができる。

１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ スクリーン付破砕機、１ 破砕機、１１ 導入口、１２ 排出口、１３ａ，１３ｂ 回転破砕刃、１４ 駆動部、２ スクリーン部、３ 制御部、３１ 判断部、３２ 破砕機運転制御部、３３ スクリーン部運転制御部、４ スクリーン、５ 回転レーキ部、５１ レーキ、５１ａ 傾斜面、５２ 回転軸、５３ 駆動部、５４ レーキ、５４ａ 第１傾斜面、５４ｂ 第２傾斜面、６ スクリーン部、７ スクリーン、８ 周回レーキ部、８１ａ，８１ｂ スプロケット、８２ チェーン、８３ レーキ、８４ 駆動部、９ 筐体、９１ 嵌合機構、Ｇ 夾雑物、Ｒ 水路、Ｒ１，Ｒ２ 側壁

Claims (5)

1. 水路内の夾雑物を破砕する破砕機と、
   前記破砕機へ夾雑物を移送するスクリーン部と、
   前記破砕機と前記スクリーン部の運転を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記破砕機の運転状態を判断する判断部を有し、前記判断部が、前記破砕機の運転状態が通常運転から変更になったと判断した際、前記スクリーン部の運転を変更することを特徴とする、スクリーン付破砕機。
2. 前記制御部におけるスクリーン部の運転の変更は、前記スクリーン部の運転速度の減速または運転の停止であることを特徴とする、請求項１に記載のスクリーン付破砕機。
3. 前記制御部は、前記破砕機の運転状態が通常運転に戻った際、前記スクリーン部の運転を通常運転とすることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスクリーン付破砕機。
4. 水路内の夾雑物を破砕する破砕機と、
   前記破砕機へ夾雑物を移送するスクリーン部と、を備えるスクリーン付破砕機に設けられるスクリーン付破砕機の制御装置であって、
   前記制御装置は、前記破砕機の運転状態を判断する判断部と、前記破砕機と前記スクリーン部の運転を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記判断部が、前記破砕機の運転状態が通常運転から変更になったと判断した際、前記スクリーン部の運転を変更することを特徴とする、スクリーン付破砕機の制御装置。
5. 水路内の夾雑物を破砕する破砕機と、
   前記破砕機へ夾雑物を移送するスクリーン部と、
   前記破砕機と前記スクリーン部の運転を制御する制御部と、を備えたスクリーン付破砕機の運転方法であって
   前記制御部が、前記破砕機の運転状態が通常運転から変更になったと判断した際、前記スクリーン部の運転を変更する工程を備えることを特徴とする、スクリーン付破砕機の運転方法。

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