JP7338973B2 - 破砕機用スクリーン装置及び破砕機用スクリーン装置の運転方法 - 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に対して夾雑物を移送するスクリーン装置及びスクリーン装置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材で捕捉し、スクリーン部材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るスクリーン装置及びスクリーン装置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材と、スクリーン部材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からなるスクリーン装置を備えており、水路の全幅に亘って流れる夾雑物を破砕部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、垂直方向に積層された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を固着してい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、スクリーン装置において、回転するレーキにより夾雑物を掻き寄せると、夾雑物の一部がレーキの回転に巻き込まれて破砕機に流入しないことがある。そして、レーキに巻き込まれた夾雑物は、スクリーン部材の下流側に堆積する。また、スクリーン部材の間隙に夾雑物がかみ込むこともある。このような夾雑物の堆積やかみ込みはレーキの回転に負荷を与え、レーキの損傷にもつながるという問題がある。
したがって、スクリーン装置において、夾雑物の堆積やかみ込みに起因する過負荷の検出を短時間で行い、さらにスクリーン装置に対する適切な対応を行うことが求められている。

本発明の課題は、被処理水中のし渣等の夾雑物を破砕する破砕機に対して夾雑物を移送するスクリーン装置において、スクリーン装置上の負荷を短時間で検出し、過負荷状態に対して適切な対応を行うことができる破砕機用スクリーン装置及び破砕機用スクリーン装置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、スクリーン装置における駆動装置の電流値を測定することで、過負荷状態を瞬時に検知し、スクリーン装置に対して適切な対応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、以下の破砕機用スクリーン装置及び破砕機用スクリーン装置の運転方法である。以下、本発明に係る破砕機用スクリーン装置は、単にスクリーン装置と呼ぶこともある。

上記課題を解決するための本発明の破砕機用スクリーン装置は、水路内の夾雑物を破砕する破砕機へ夾雑物を移送する破砕機用スクリーン装置であって、夾雑物を移送するスクリーン部と、スクリーン部を駆動する駆動部の電流値を検出する検出部と、を備えたことを特徴とする。
この破砕機用スクリーン装置によれば、スクリーン部の駆動部の電流値を検出することで、スクリーン部における過負荷状態を瞬時に判断することができる。これにより、スクリーン部の過負荷状態の解消などの適切な対応を迅速に行うことが可能となる。

また、本発明の破砕機用スクリーン装置の一実施態様としては、スクリーン部の運転を制御する制御部を更に備え、制御部は、検出部で閾値以上の電流を検出した場合、スクリーン部の運転を保護モードに切り替えるという特徴を有する。
この特徴によれば、スクリーン部の過負荷状態に応じて、スクリーン部の運転を保護モードに切り替えることで、レーキの損傷を抑制し、メンテナンスの回数や手間を低減するとともに、スクリーン装置を安定して稼働させることができる。

上記課題を解決するための本発明の破砕機用スクリーン装置の運転方法は、破砕機用スクリーン装置は、夾雑物を移送するスクリーン部と、スクリーン部を駆動する駆動部の電流値を検出する検出部と、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、検出部で閾値以上の電流を検出した場合、前記スクリーン部の運転を保護モードに切り替える工程を備えることを特徴とする。
この特徴によれば、ススクリーン部の駆動部の電流値を検出することで、スクリーン部における過負荷状態を瞬時に判断することができる。また、スクリーン部の過負荷状態に応じて、スクリーン部の運転を保護モードに切り替えることで、レーキの損傷を抑制し、メンテナンスの回数や手間を低減するとともに、スクリーン装置を安定して稼働させることができる。

本発明によれば、被処理水中のし渣等の夾雑物を破砕する破砕機に対して夾雑物を移送するスクリーン装置において、スクリーン装置上の負荷を短時間で検出し、過負荷状態に対して適切な対応を行うことができる破砕機用スクリーン装置及び破砕機用スクリーン装置の運転方法を提供することができる。

本発明の第１の実施態様の破砕機用スクリーン装置を備える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の実施態様の破砕機用スクリーン装置の運転制御を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施態様の他の破砕機用スクリーン装置の運転制御を示す概略説明図である。 本発明の第１の実施態様の破砕機用スクリーン装置の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施態様の破砕機用スクリーン装置の構造を示す概略説明図である。 本発明の第２の実施態様の破砕機用スクリーン装置におけるスクリーン部の構造を示す拡大図である。 本発明の第３の実施態様の破砕機用スクリーン装置の構造を示す概略説明図である。 本発明の第４の実施態様の破砕機用スクリーン装置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破砕機用スクリーン装置及び破砕機用スクリーン装置の運転方法の実施態様を詳細に説明する。また、本発明に係る破砕機用スクリーン装置の運転方法の説明については、本発明に係る破砕機用スクリーン装置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破砕機用スクリーン装置については、本発明に係る破砕機用スクリーン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破砕機用スクリーン装置の運転方法についても、本発明に係る破砕機用スクリーン装置を用いた破砕機用スクリーン装置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。

本発明の破砕機用スクリーン装置は、破砕機とともに水路に設置され、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、本発明に係る破砕機用スクリーン装置及び破砕機用スクリーン装置を備え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破砕機用スクリーン装置を備える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１００は、水路Ｒを流れる被処理水に含まれる夾雑物Ｇを破砕処理するためのものである。本実施態様のスクリーン付破砕機１００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装置２Ａとを備えている。破砕機１はスクリーン装置２Ａの一側方に配置されている。また、破砕機１及びスクリーン装置２Ａ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、スクリーン装置２Ａから夾雑物Ｇが供給されるように配置されていればよく、例えば、図１に示すように、スクリーン装置２Ａと水路Ｒの側壁Ｒ２の間に設置されるものが挙げられる。さらに、本実施態様の破砕機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、垂直型の破砕機を例示しているが、これに限定されない。なお、本実施態様で例示した垂直型の破砕機は、スクリーン装置２Ａ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を備えている（不図示）。なお、本実施態様の駆動部としては、縦型電動機を備えている。

そして、破砕機１は、駆動部（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及びスクリーン装置２Ａ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。

スクリーン装置２Ａは、破砕機１へ夾雑物Ｇを移送するためのものである。スクリーン装置２Ａは、破砕機１の上流側に設けられ、被処理水中の夾雑物Ｇを捕捉して、破砕機１へ夾雑物Ｇを掻き寄せる。これにより、夾雑物Ｇを確実に破砕機１へ供給することができ、スクリーン付破砕機１００の破砕効率が向上するものである。
以下、スクリーン装置２Ａについて詳細に説明する。

（スクリーン装置）
図２は、本発明の第１の実施態様における破砕機用スクリーン装置の構造を示す概略説明図である。なお、一点鎖線の矢印は、制御可能に接続されていることを示すものである。

本実施態様のスクリーン装置２Ａは、夾雑物Ｇを移送するスクリーン部３と、スクリーン部の運転を制御する制御部４を備える。また、スクリーン部３は、夾雑物Ｇを捕捉するスクリーン５と、スクリーン５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６を備えている。

スクリーン５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５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５の上流側に捕捉される。なお、スクリーン５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５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５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５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５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５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６は、回転軸６３と、回転軸６３に固定された複数のレーキ６１と、回転軸６３を回転駆動する駆動部６４で構成されている。レーキ６１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６には、スクリーン５に形成された間隙と同数のレーキ６１が高さ方向に並設されている。また、駆動部６４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６１が回転することを、回転レーキ部６の正転運転と呼び、特にレーキ６１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６のレーキ６１は、夾雑物Ｇを掻き寄せるためのものである。レーキ６１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６１が弾性変形するため、レーキ６１の破損を抑制することができる。

また、レーキ６１の形状は、夾雑物Ｇ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６１の先端部は、図１に示すように、正転運転時のレーキ６１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６２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。

回転レーキ部６の回転軸６３は、複数のレーキ６１が固定されており、スクリーン５の円弧部の中心と偏心して設置されている。駆動部６４により回転軸６３を回転駆動し、回転軸６３を中心にレーキ６１が周回すると、スクリーン部材の間からレーキ６１が突出する。そして、スクリーン５の外周面からレーキ６１が突出する間に、スクリーン５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６３に対するレーキ６１の固定位置は、スクリーン５に形成された間隙と同数のレーキ６１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６３に対して全てのレーキ６１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６の設計、組み立てが容易となる。また、回転軸６３に対してレーキ６１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、破砕機１における夾雑物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６１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６の駆動部６４は、回転軸６３を回転駆動させるものである。また、駆動部６４は、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、駆動部６４は、回転軸６３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６の駆動部６４は、レーキ６１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６１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６１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６は、スクリーン５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５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６のように、回転軸６３とレーキ６１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６のように、回転軸６３と、回転軸６３から放射状に取り付けたレーキ６１により構成した回転レーキ部６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６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６を駆動部６４により回転運転することにより、スクリーン５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４は、スクリーン部３の運転を制御するものである。また、制御部４は、スクリーン装置２Ａ単体の運転を制御するものとし、破砕機１の運転制御とは独立して行われることが好ましい。これにより、スクリーン装置における過負荷状態に迅速に対応することが可能となる。
制御部４は、スクリーン部３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４は、スクリーン部３の運転状態を判断する判断部４１と、スクリーン部３の駆動部の電流値を検出する検出部４２と、スクリーン部３の運転状態を制御するスクリーン部運転制御部４３とを備えている。

判断部４１は、スクリーン部３の運転状態を判断するものであり、この判断結果をスクリーン部３の運転を制御する基準とする。スクリーン部３の運転状態とは、通常運転と、それ以外の運転状態を含むものである。通常運転以外の運転状態としては、例えば、スクリーン５における夾雑物Ｇの堆積やかみ込みに起因した回転レーキ部６の過負荷状態や、回転レーキ部６の構成部品の劣化等による運転能力低下状態などが挙げられる。
判断部４１がスクリーン部３の運転状態を判断する手段として、例えば、スクリーン５が夾雑物Ｇ等の異物をかみ込んだことを検出する手段、回転レーキ部６の駆動部６４の能力低下又は出力増加を検出する手段などが挙げられる。特に、スクリーン部３の駆動に係る回転レーキ部６の駆動部６４の出力を短時間で検知する手段が好ましい。具体的には、回転レーキ部６の駆動部６４の電流値を検出する検出部４２を設け、電流値の変化に基づきスクリーン部３の運転状態を判断することが挙げられる。電流値は短時間（１秒以下）で検知されるため、回転レーキ部６の過負荷状態を瞬時に判断することができる。
また、判断部４１は、スクリーン付破砕機１００またはスクリーン部３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スクリーン部３の運転状態に係る判断を行うものとしてもよい。

スクリーン部運転制御部４３は、スクリーン部３の運転状態を制御し、必要に応じてスクリーン部３の保護モードを実行するものである。なお、スクリーン部３の運転状態の制御とは、回転レーキ部６の駆動・停止、減速・加速、回転方向の制御を指すものである。また、スクリーン部３の保護モードとは、スクリーン部３の過負荷状態を解消する運転制御を指し、回転レーキ部６の停止も含まれる。
スクリーン部３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６の駆動部６４の出力を制御する手段が挙げられる。

（破砕機用スクリーン装置の運転制御）
本発明の破砕機用スクリーン装置及び破砕機用スクリーン装置の運転方法は、スクリーン部３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、スクリーン部３の運転状態に応じた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。

スクリーン部３の運転状態において、検出部４２により過負荷を検出した際の運転制御について、図２～図４を参照して説明する。
図２及び図３は、スクリーン装置２Ａの逆転運転時の作動についての（Ａ）逆転運転開始時及び（Ｂ）逆転運転による夾雑物の除去時を示している。なお、図２及び図３は、回転レーキ部６におけるレーキ６１の配置が異なるものである。
また、図４は、本運転制御のフローチャートを示している。

スクリーン装置２Ａの運転を開始し、通常運転を行っている間に、制御部４の検出部４１により、回転レーキ部６における駆動部６４の電流値が通常運転として設定した設定値を超え、判断部４１により過負荷状態にあると判断した場合、制御部４のスクリーン部運転制御部４２により、スクリーン装置の保護モードに切り替える。なお、保護モードとは、スクリーン装置の過負荷状態を解消する運転制御を意味している。本実施態様の保護モードの１つとしては、回転レーキ部６のレーキ６１の回転方向を逆転させた逆転運転を行うことが挙げられる。また、このとき、破砕機１の運転は継続するものとする。

以下、保護モードの１つである回転レーキ部６の逆転運転について説明する。
図２及び図３に示すように、過負荷状態にあると判断した時点Ｔ１を基準にして、回転レーキ部６の逆転運転を行い、図２及び図３においてレーキ６１を左回りに回転させる。なお、図２及び図３において、時点Ｔ１におけるレーキ６１の位置を鎖線で示している。
このとき、過負荷の要因となる夾雑物Ｇを取り除くためには、レーキ６１が正転運転時と反対方向から夾雑物Ｇに接触するように、回転レーキ部６を駆動することが望ましい。
例えば、図２には、回転レーキ部６において、回転軸６３に対してレーキ６１ａ～６１ｄを、スクリーン５の間隙ごとにそれぞれ９０度ずつ角度をずらして固定したものについて示している。図２（Ａ）に示すように、夾雑物Ｇによりレーキ６１ａに負荷がかかり、判断部４１により過負荷状態が検出された際、この時点Ｔ１を基準として逆転運転を開始する。また、図２（Ｂ）に示すように、レーキ６１ａを１回転（３６０度）以上回転させることで、夾雑物Ｇを除去することが可能となる。
一方、図３には、回転レーキ部６において、回転軸６３に対してレーキ６１ａと６１ｃが同一平面上に１８０度角度をずらして固定されており、レーキ６１ｂと６１ｄが、同一平面上に１８０度角度をずらして固定されているものであって、レーキ６１ａ、６１ｃとレーキ６１ｂ、６１ｄはそれぞれ９０度ずつ角度をずらして固定したものについて示している。図３（Ａ）に示すように、夾雑物Ｇによりレーキ６１ａに負荷がかかり、判断部４１により過負荷状態が検出された際、この時点Ｔ１を基準として逆転運転を開始する。また、図３（Ｂ）に示すように、レーキ６１ａを半回転（１８０度）以上回転させることで、同一平面上にあるレーキ６１ｃにより夾雑物Ｇを除去することが可能となる。

図２及び図３に示すように、回転レーキ部６の回転面Ａにおけるレーキ６１の枚数、すなわちスクリーン５に形成されている１つの間隙を通過するレーキ６１の枚数が１枚の場合、レーキ６１を１回転（３６０度）以上回転させることで、夾雑物Ｇを取り除くことができる。また、回転レーキ部６の回転面におけるレーキ６１の枚数、すなわちスクリーン５に形成されている１つの間隙を通過するレーキ６１の枚数が２枚の場合、レーキ６１を半回転（１８０度）以上回転させることで、夾雑物Ｇを取り除くことができる。

したがって、回転レーキ部６の逆転運転は、１回転／（回転面におけるレーキの枚数）の角度以上行うことで、過負荷の要因である夾雑物Ｇを取り除くことが可能となる。また、回転レーキ部６の逆転運転は少なくとも１回転／（回転面におけるレーキの枚数）の角度以上行うものであればよく、上限については特に限定されない。

なお、回転レーキ部６の構造が、各回転面において取り付けられているレーキ６１の枚数が異なるものであった場合については、夾雑物Ｇを確実に取り除くために、回転面におけるレーキ６１枚数の最小値を用いて逆転運転の角度を算出することが好ましい。また、判断部４１において、スクリーン５に堆積した夾雑物Ｇの位置を把握する機能を備え、過負荷の要因となった夾雑物Ｇの位置の回転面におけるレーキ６１枚数を用いて逆転運転の角度を算出してもよい。これにより、必要最小限の逆転運転により、スクリーン部３の過負荷状態を解消することができる。

図４に示すように、スクリーン部３の逆転運転として、回転レーキ部６の逆転運転を行い、所定角度以上の逆転運転が完了した後は正転運転に戻し、正転運転を所定時間実行する。そして、所定時間経過後に、再度判断部４１によりスクリーン部３の運転状態を判断し、スクリーン部３の過負荷状態が解消したと判断した場合、スクリーン部運転制御部４２によりスクリーン部３の正転運転を継続する。一方、判断部４１によりスクリーン部３の過負荷状態が解消していないと判断した場合、スクリーン部運転制御部４２により再度スクリーン部３の逆転運転を実行する。この操作を繰り返す。

また、図４に示すように、判断部４１により過負荷状態にあると判断された場合、判断部４１に設けたカウンタを起動する。また、過負荷状態にあると判断された回数が所定回数（ｎ回（ｎは任意の数））以上にあるかを判断する。このとき、ｎ回以内である場合は、スクリーン装置２Ａの通常運転に戻る。一方、ｎ回以上である場合、逆転運転による過負荷状態の解消は困難と判断し、保護モードの他の態様の１つであるスクリーン部３の運転停止を実行する。これにより、過負荷の検知回数が所定回数以内においてはスクリーン部３の過負荷状態の解消と破砕処理の継続を図りながら、スクリーン付破砕機１００の運転をすぐに停止することを回避することができる。また、過負荷の検知回数が所定回数を超えた場合は、スクリーン装置２の保護モードの１つとして、スクリーン部の運転を止めるものとする。なお、スクリーン部３の運転停止後、別の手段によりスクリーン部３の過負荷状態の解消を試みるものとしてもよい。

また、判断部４１によって過負荷状態にあると判断された回数が１回目の場合に、タイマーを起動するものとし、リセット時間が経過しない間に、再度過負荷状態と判断された場合においてもスクリーン部３の運転を停止するものとしてもよい。これにより、スクリーン装置２の不具合を早急に察知し、保護モードに移行することで適切な対応が可能となる。なお、リセット時間が経過した場合は、カウンタ及びタイマーをリセットするものとする。

なお、保護モードとしては、スクリーン部３の過負荷状態を解消するものであればよく、図４で示したスクリーン部３（回転レーキ部６）を逆転運転させるものに限定されない。例えば、他の保護モードの一例としては、判断部４１によって過負荷状態にあると判断された場合、すぐにスクリーン部３の運転を停止するもの等が挙げられる。また、スクリーン部３の運転停止後、別の手段によりスクリーン部３の過負荷状態の解消を試みるものとしてもよい。

以上のように、回転レーキ部６の駆動部６３の電流値を検出する検出部４２を用いることで、スクリーン部３の運転状態が過負荷状態にあるか否かを瞬時に判断することができる。また、スクリーン部３が過負荷状態にあると判断された場合、スクリーン部運転制御部４３により、スクリーン部の運転は過負荷状態を解消する保護モードに切り替える。これにより、レーキの損傷を抑制し、メンテナンスの回数や手間を低減するとともに、スクリーン装置を安定して稼働させることが可能となる。

また、スクリーン装置２Ａを独立して運転制御することで、破砕機１の運転は継続したままとすることができ、スクリーン付破砕機１００としての処理効率を低下させることなく夾雑物Ｇの破砕処理を行うことが可能となる。

上述した運転制御は、制御プログラムとして制御部４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。これにより、メンテナンスに係る回数及び時間を大幅に低減させることができる。

〔第２の実施態様〕
図５は、本発明の第２の実施態様の破砕機用スクリーン装置の構成を示す概略説明図である。
第２の実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ｂは、第１の実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ａのレーキ６１を、第１傾斜部６６ａ及び第２傾斜部６６ｂを備えるレーキ６５に代えるものである。なお、本実施態様における破砕機用スクリーン装置２Ｂの構成のうち、第１の実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ａの構成と同じものについては、説明を省略する。

回転レーキ部６を逆転運転する際、レーキ６５がスクリーン５の内部に収容される際に、レーキ６５に引っかかり、夾雑物Ｇがスクリーン部３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６５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５の外周面と鋭角に交差する第１傾斜部６６ａ及び第２傾斜部６６ｂ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６５がスクリーン５の外周面から突出する際には、傾斜部６６ａ、６６ｂは進行方向後方に向かって傾斜した状態となる。

レーキ６５がスクリーン部３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３の内部へ引き込む作用が強い。したがって、傾斜部６６ａ、６６ｂ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６５の先端に形成された第１傾斜部６６ａの傾斜角は小さくし、第１傾斜部６６ａに隣接して形成された第２傾斜部６６ｂ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６６ａでは、夾雑物Ｇの引っかかりを抑制し、第２傾斜部６６ｂ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、本実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ｂの拡大図である。図６を参照して、傾斜部６６ａ、６６ｂについて詳細に説明する。図６に示すように、レーキ６５は、スクリーン部３の外周面に対する傾斜角が異なる第１傾斜部６６ａと第２傾斜部６６ｂを有している。なお、本発明において、スクリーン部３の外周面が湾曲している場合には、スクリーン部３の外周面と傾斜部のなす角（傾斜角）は、スクリーン部３の接線Ｔと傾斜部のなす角をいう。

第１傾斜部６６ａ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６６ｂとのなす角（γ）が小さくなるため、第２傾斜部６６ｂ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６５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６６ｂ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３の内部に流入する恐れがある。

また、第１傾斜部６６ａと第２傾斜部６６ｂ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６６ａと第２傾斜部６６ｂ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６６ａと第２傾斜部６６ｂの各傾斜部がほぼ同等の傾斜角となるため、第１傾斜部６６ａと第２傾斜部６６ｂを設けた効果が小さくなる。

なお、本発明において、回転レーキ部６のレーキ６５には、３つ以上の傾斜部を設けてもよい。夾雑物Ｇを絡め取り、スクリーン５の上流側へ移送する作用、スクリーン部３の内部への夾雑物Ｇの引き込み防止作用等を鑑みれば、異なる傾斜角を有する２以上の傾斜部を設けることが好ましい。

さらに、レーキ６５の傾斜部６６ａ、６６ｂは、逆転運転時のレーキ６５の前面部において、スクリーン部３の外周面から突出する領域すべてに形成されていることが好ましい。これにより、夾雑物Ｇのスクリーン部３の内部への引き込みがより防止される。

なお、本実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ｂにおいては、第１の実施態様と同様の運転制御を行うものとする。

本発明に係る破砕機用スクリーン装置において、スクリーン部の構造や、スクリーン付破砕機へ適用した際の設置については、水路中の夾雑物を捕捉及び移送できるような構造、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７及び図８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７は、本発明の第３の実施態様の破砕機用スクリーン装置の構成を示す概略説明図である。
第３の実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ｃは、スクリーン部３０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破砕機用スクリーン装置２Ｃの構成のうち、第１の実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ａ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３０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装置２Ｃを備えるスクリーン付破砕機１００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破砕機用スクリーン装置である。

第３の実施態様のスクリーン装置２Ｃに係る運転制御については、第１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８は、本発明の第４の実施態様の破砕機用スクリーン装置の構成を示す概略説明図である。
第４の実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ｄは、破砕機１と一つの筐体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８においては、第４の実施態様におけるスクリーン部３に係る構造として、第１の実施態様におけるスクリーン装置２Ａ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３に係る構造と同じものとしてもよい。また、図８に示した本実施態様における破砕機用スクリーン装置２Ｄの構成のうち、第１の実施態様の破砕機用スクリーン装置２Ａ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を設けた筐体９に配置されたスクリーン装置２Ｄ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、簡易的にスクリーン付破砕機１００として水路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装置２Ｄに係る運転制御については、第１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破砕機用スクリーン装置、及び破砕機用スクリーン装置の運転方法の一例を示すものである。本発明に係る破砕機用スクリーン装置、及び破砕機用スクリーン装置の運転方法は、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破砕機用スクリーン装置、及び破砕機用スクリーン装置の運転方法を変形してもよい。

例えば、本実施態様の破砕機用スクリーン装置において、スクリーン部におけ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、スクリーン部に対して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、回転レーキ部からスクリーン側に向けて水流を形成することができ、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、スクリーン装置で捕捉した夾雑物を効率的に破砕機に移送し、夾雑物の破砕処理をより確実に行うことができる。

また、例えば、本実施態様の破砕機用スクリーン装置において、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。

また、例えば、本実施態様の破砕機用スクリーン装置の運転制御は、破砕機の運転制御とは独立して行われるが、破砕機の運転状態を基準としたスクリーン装置の運転制御を行うものとしてもよい。これにより、破砕機の運転状態に異常があった際に、スクリーン装置の運転制御を行うことによる対応も可能となる。

本発明の破砕機用スクリーン装置及び破砕機用スクリーン装置の運転方法は、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。

１００ 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、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ スクリーン装置、３，３０ スクリーン部、４ 制御部、４１ 判断部、４２ スクリーン部運転制御部、５ スクリーン、６ 回転レーキ部、６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ レーキ、６２ 傾斜面、６３ 回転軸、６４ 駆動部、６５ レーキ、６６ａ 第１傾斜面、６６ｂ 第２傾斜面、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 (2)

1. 水路内の夾雑物を破砕する破砕機へ夾雑物を移送する破砕機用スクリーン装置であって、
   前記夾雑物を移送するスクリーン部と、
   前記スクリーン部を駆動する駆動部の電流値を検出する検出部と、
   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、前記検出部で閾値以上の電流を検出した場合、前記スクリーン部の運転を保護モードに切り替え、
   前記保護モードでは、前記スクリーン部の過負荷状態が検出された回転レーキ部の回転面におけるレーキの枚数に応じた最小逆転運転角度を求め、前記回転レーキ部の逆転運転を行い、前記最小逆転運転角度以上（ただし、１回転を超えない）の逆転運転が完了した後は正転運転に戻し、正転運転を所定時間実行し、
   所定時間経過後に、前記スクリーン部の過負荷状態が解消していないと判断したときには、前記保護モードを繰り返し、過負荷状態が解消していないと判断された回数が所定回数以上であるとき、前記スクリーン部の運転を停止することを特徴とする、破砕機用スクリーン装置。
2. 水路内の夾雑物を破砕する破砕機へ夾雑物を移送する破砕機用スクリーン装置の運転方法であって、
   前記破砕機用スクリーン装置は、前記夾雑物を移送するスクリーン部と、前記スクリーン部を駆動する駆動部の電流値を検出する検出部と、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、前記検出部で閾値以上の電流を検出した場合、前記スクリーン部の運転を保護モードに切り替える工程を備え、
   前記保護モードでは、前記スクリーン部の過負荷状態が検出された回転レーキ部の回転面におけるレーキの枚数に応じた最小逆転運転角度を求め、前記回転レーキ部の逆転運転を行い、前記最小逆転運転角度以上（ただし、１回転を超えない）の逆転運転が完了した後は正転運転に戻し、正転運転を所定時間実行し、
   所定時間経過後に、前記スクリーン部の過負荷状態が解消していないと判断したときには、前記保護モードを繰り返し、過負荷状態が解消していないと判断された回数が所定回数以上であるとき、前記スクリーン部の運転を停止することを特徴とする、破砕機用スクリーン装置の運転方法。
   

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