JP7686821B1 - 沈降促進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロッシングによる沈降傾斜板の破損を安価に確実に抑制することが可能な沈降促進装置を提供する。【解決手段】沈降促進装置は、矩形状の格子構造体１４と、格子構造体１４内に斜めに配置された沈降傾斜板５を備える。沈降傾斜板５は、その下端に形成された下側切り欠き５ａを有している。下側切り欠き５ａは、格子構造体１４の第１鉛直支持部材６－１ｂと下側水平支持部材６－２ｃとの接続部に係合している。沈降傾斜板５の上端と、格子構造体１４の上側水平支持部材６－１ｃとの間には、鉛直方向の隙間Ｇ１が形成されており、沈降傾斜板５は、格子構造体１４内で可動に構成されている。【選択図】図７

Description

本発明は、被処理水に含まれる沈降物を沈殿池に効率的に沈殿させるための沈降促進装置に関し、特に、スロッシング対策が施された沈降促進装置に関する。

浄水場などの水処理設備から排出される被処理水から沈降物（不純物）を効率的に分離するために、沈殿池に配置された沈降促進装置が用いられている。沈降促進装置は、例えば、水平方向に対して斜めに配置された複数の傾斜板（以下、「沈降傾斜板」と称する）と、沈降傾斜板を鉛直方向に複数段および水平方向に複数列並んで配置させるための支持フレームと、支持フレームを沈殿池に吊り下げるための吊り下げ具と、を備えている。

このような沈降促進装置は、一般に、支持フレームを吊り下げ具を介して沈殿池の構造物に吊しているだけの簡易な支持構造を有する。そのため、地震に起因する水のスロッシング（揺動）が沈殿池で発生すると、沈降促進装置も沈殿池に対して揺動してしまうことがある。沈降促進装置の揺動は、支持フレーム、沈降傾斜板、吊り下げ具などの沈降促進装置の構成要素が破損・変形したり、沈降傾斜板が支持フレームから脱落したりするなどの不具合につながるおそれがある。そこで、特許文献１乃至特許文献３に記載されるようなスロッシング対策が多数提案されている。

特許文献１に記載のスロッシング抑制構造では、沈降傾斜板を保持するフレームと沈殿池の側壁の間に、コイルバネ部材やゴム状弾性部材などの緩衝装置を介在させている。特許文献２に記載のスロッシング抑制構造では、沈殿池に配置された鋼製架台と傾斜板ユニットを吊下げるフックボルトとの間に、ダンパを介在させている。特許文献３に記載の傾斜板沈降システムでは、沈殿池の水面近傍に配置された防波板によって、被処理水のスロッシングの波の成長を抑制している。

特開２０１６－１５９１９９号公報 特許第７０７５０７１号公報 特開２０２１－１７１７４１号公報

特許文献１に記載のスロッシング抑制構造では、コイルバネ部材の疲労破壊やゴム状弾性部材の劣化により緩衝装置としての機能を喪失する懸念がある。さらに、緩衝装置は、沈殿池の被処理水中に常時没していることを踏まえると、緩衝装置が地上に配置されるよりも早い速度での劣化が想定される。さらに、緩衝装置によって、沈殿池の側壁とフレームとの衝突は回避できたとしても、フレーム自身の変位は抑制しきれず、フレームを吊り下げる吊りフックや吊りボルトなどの吊り下げ部材に負荷が伝播し、該吊り下げ部材が疲労破壊に至るおそれがある。

特許文献２に記載のスロッシング抑制構造では、傾斜板ユニットの寸法が沈殿池の池幅方向に大きくなると、複数のフックボルトにダンパを介在させる必要があり、スロッシング対策に必要なコストが高額になって経済性に欠け、施工も煩雑になる。

特許文献３に記載の傾斜板沈降システムでは、沈殿池の水面のスロッシングは抑制できても、地震に起因する、傾斜板を保持する支持フレームそのもの変位は防ぐことができず、支持フレームが沈殿池の側壁に衝突して破損してしまう懸念が残っている。

そこで、本発明は、スロッシングによる沈降傾斜板の破損を安価に確実に抑制することが可能な沈降促進装置を提供することを目的とする。

一態様では、被処理水に含まれる沈殿物の沈殿を促進させる沈降促進装置であって、矩形状の格子構造体と、前記格子構造体内に斜めに配置された沈降傾斜板を備え、前記格子構造体は、前記沈降傾斜板の上側に位置する上側水平支持部材と、前記沈降傾斜板の下側に位置する下側水平支持部材と、前記沈降傾斜板の両側に位置する第１鉛直支持部材および第２鉛直支持部材を有し、前記沈降傾斜板は、その下端に形成された下側切り欠きを有しており、前記下側切り欠きは、前記第１鉛直支持部材と前記下側水平支持部材との接続部に係合しており、前記沈降傾斜板の上端と、前記上側水平支持部材との間には、鉛直方向の隙間が形成されており、前記沈降傾斜板は、前記格子構造体内で可動に構成されている、沈降促進装置が提供される。

一態様では、前記上側水平支持部材は、その一部が上方に突出した突出部を有しており、前記沈降傾斜板の上端は、前記突出部の下方に位置しており、前記鉛直方向の隙間は、前記沈降傾斜板の上端と前記突出部との間に形成されている。
一態様では、前記沈降傾斜板は、その上端に形成された上側切り欠きをさらに有しており、前記上側切り欠きは、前記上側水平支持部材に係合しており、前記鉛直方向の隙間は、前記上側切り欠きの下端と前記上側水平支持部材との間に形成されている。
一態様では、前記格子構造体の幅は１００ｍｍ以下であり、前記格子構造体の高さは１８０ｍｍ以下である。

地震に起因する水のスロッシング（揺動）が沈殿池で発生したときに、沈降傾斜板は、水圧を受けて下側切り欠きを支点として格子構造体内で動くことができる。したがって、沈降傾斜板は、過大な水圧（負荷）を逃すことができ、結果として、水のスロッシングに起因する沈降傾斜板の破損を防止することができる。

図１は、一実施形態に係る沈降促進装置が配置された沈殿池を模式的に示す平面図である。 図２は、沈殿池の被処理水の流れ方向から眺めた、図１に示す沈降促進装置の模式正面図であり、 図３は、沈殿池の被処理水の流れ方向に沿った側壁から眺めた、図１に示す沈降促進装置の模式側面図である。 図４は、一実施形態に係る支持フレームの正面図である。 図５は、一実施形態に係る沈降傾斜板を示す模式図である。 図６は、３つの格子構造体に支持された沈降傾斜板を示す斜視図である。 図７は、格子構造体および沈降傾斜板の一実施形態を示す拡大斜視図である。 図８は、図７に示す沈降傾斜板と格子構造体を示す側面図である。 図９は、格子構造体および沈降傾斜板の他の実施形態を示す拡大斜視図である。 図１０は、図９に示す沈降傾斜板と格子構造体を示す側面図である。 図１１は、沈降傾斜板の他の実施形態を示す平面図である。 図１２は、図１１に示す沈降傾斜板が格子構造体によって支持されている状態の一実施形態を示す拡大斜視図である。 図１３は、図１２に示す沈降傾斜板と格子構造体を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係る沈降促進装置が配置された沈殿池を模式的に示す平面図である。図２は、沈殿池の被処理水の流れ方向から眺めた、図１に示す沈降促進装置の模式正面図であり、図３は、沈殿池の被処理水の流れ方向に沿った側壁から眺めた、図１に示す沈降促進装置の模式側面図である。以下に説明する実施形態において、図１に示すように、被処理水の流れ方向Ｆと平行な水平方向Ｄ１を、「池長方向Ｄ１」と称することがある。池長方向Ｄ１に垂直な水平方向Ｄ２を、「池幅方向Ｄ２」と称することがある。池長方向Ｄ１は、鉛直方向に対して垂直であり、被処理水の流れ方向Ｆに対して平行である。池幅方向Ｄ２は、鉛直方向および被処理水の流れ方向Ｆに対して垂直である。

図１に示す沈殿池１は、被処理水に含まれる沈殿物（不純物）を沈降させるための設備であり、平面視で略矩形形状を有している。沈殿池１には、沈殿物を効率よく沈降させるための少なくとも１つの（図１では、４つの）沈降促進装置２が配置されている。

図２および図３に示すように、沈降促進装置２は、沈殿物の沈降を促進させるための複数の沈降傾斜板５と、複数の沈降傾斜板５を支持するための複数の（図３では、３つの）支持フレーム６と、支持フレーム６を吊り下げるための複数の吊り下げ具７と、吊り下げ具７を懸架する懸架構造体８と、を備える。以下では、複数の支持フレーム６、およびこれら支持フレーム６に保持される複数の沈降傾斜板５によって構成されるユニットを、「傾斜板保持アッセンブリ３」と称する。

図１に示すように、懸架構造体８は、沈殿池１の池幅方向Ｄ２に掛け渡されており、複数の沈降傾斜板５および支持フレーム６、すなわち、傾斜板保持アッセンブリ３は、吊り下げ具７および懸架構造体８を介して、沈殿池１が形成された地面または構造物に支持されている。懸架構造体８の例としては、ＰＣ桁や鋼材桁が挙げられる。図示はしないが、懸架構造体８は、吊り下げ具７に連結され、池幅方向Ｄに延びる鋼材桁と、沈殿池１が形成された地面または構造物に敷設され、池長方向Ｆに平行に延びる一対のレールと、鋼材桁に設けられ、一対のレール上を走行可能な一対または複数対の車輪と、で構成されていてもよい。この構成では、懸架構造体８を池長方向Ｄ１に移動させることが可能であり、懸架構造体８の移動によって、傾斜板保持アッセンブリ３を池長方向Ｄ１に移動させることができる。

本実施形態では、吊り下げ具７は、懸架構造体８から支持フレーム６に向かって延びるフックボルト１１と、フックボルト１１の先端に固定された連結フック１２とから構成されている。連結フック１２は、支持フレーム６の上部と係合可能に構成されている。なお、吊り下げ具７の構成は、該吊り下げ具７が傾斜板保持アッセンブリ３を懸架構造体８に吊り下げることができる限り本実施形態の構成に限定されない。

図４は、一実施形態に係る支持フレームの正面図である。図４に示す支持フレーム６は、略矩形形状を有し、外枠を構成するフレーム本体６ａと、沈降傾斜板５を斜めに支持するための支持部材６ｂ，６ｃと、で構成されている。フレーム本体６ａは、例えば、４つの板状体を溶接することで形成してもよいし、４つの板状体を、ボルトなどを用いて締結することで形成してもよい。一実施形態では、フレーム本体６ａを、１つの板状体を屈曲させることで形成してもよい。一実施形態では、支持部材６ｂ，６ｃは、例えば、フレーム本体６ａに格子状に張られた金網またはワイヤーである。支持部材６ｂは、鉛直方向に延び、支持部材６ｃは、水平方向に延びる。支持部材６ｂ、６ｃは、同一の矩形状の格子構造体１４を形成するようにフレーム本体６ａに等間隔に離間して張られる。このような構成により、互いに平行な沈降傾斜板５を鉛直方向に複数段並んで配置させることができる。

図３に示すように、本実施形態では、傾斜板アッセンブリ３は、池長方向Ｄ１に等間隔に配列された３つの支持フレーム６を備えている。一実施形態では、傾斜板アッセンブリ３は、池長方向Ｄ１に等間隔に配列された２つの支持フレーム６を備えていてもよいし、３つ以上の支持フレーム６を備えていてもよい。図２に示すように、沈降傾斜板５は、支持フレーム６の支持部材６ｂ、６ｃによって形成された各格子構造体１４内に斜めに挿入される。複数の沈降傾斜板５が支持フレーム６の各格子構造体１４に挿入されると、各沈降傾斜板５が支持フレーム６の支持部材６ａ，６ｂによって形成された各格子構造体１４の対角線上に斜めに支持される。このような構成により、複数の沈降傾斜板５は、互いに平行になるように配列される。以下では、説明の便宜上、３つの支持フレーム６を、被処理水の流れ方向Ｆに沿って、第１支持フレーム６Ａ、第２支持フレーム６Ｂ、第３支持フレーム６Ｃと称することがある（図３参照）。

図５は、一実施形態に係る沈降傾斜板を示す模式図である。図６は、３つの格子構造体１４に支持された沈降傾斜板を示す斜視図である。沈降傾斜板５は、その下端に３つの下側切り欠き５ａを有している。矩形状の各格子構造体１４は、支持部材６ｂ，６ｃから構成されている。各下側切り欠き５ａは、沈降傾斜板５を支持フレーム６の各格子構造体１４に挿入した際に、支持部材６ｂ，６ｃの交差部に係合する。各下側切り欠き５ａが支持部材６ｂ，６ｃに係合することで、複数の支持フレーム６（すなわち、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）に対する沈降傾斜板５の位置決めがなされるとともに、沈降傾斜板５が支持フレーム６から脱落することが防止される。

図６に示す実施形態では、１枚の沈降傾斜板５は、３つの格子構造体１４に支持されているが、他の実施形態では、１枚の沈降傾斜板５は、２つの格子構造体１４、または４つ以上の格子構造体１４に支持されてもよい。

図７は、格子構造体１４および沈降傾斜板５の一実施形態を示す拡大斜視図である。沈降傾斜板５は、矩形状の格子構造体１４内に斜めに配置されている。より具体的には、沈降傾斜板５は、格子構造体１４の対角線に沿って傾いている。沈降傾斜板５は、格子構造体１４に固定されてはいなく、格子構造体１４に単に支持されている。したがって、沈降傾斜板５は、水圧を受けたときに、格子構造体１４内で格子構造体１４に対して相対的に可動となっている。ただし、沈降傾斜板５の長手方向への移動は、下側切り欠き５ａと格子構造体１４との係合により制限される。

格子構造体１４は、支持フレーム６の支持部材６ｂ，６ｃから構成されている。以下の説明では、沈降傾斜板５の上側に位置する支持部材６ｃを、上側水平支持部材６－１ｃと称し、沈降傾斜板５の下側に位置する支持部材６ｃを、下側水平支持部材６－２ｃと称し、沈降傾斜板５の両側に位置する支持部材６ｂを、第１鉛直支持部材６－１ｂ，第２鉛直支持部材６－２ｂと称する。

沈降傾斜板５の下端に形成された下側切り欠き５ａは、下側水平支持部材６－２ｃと第１鉛直支持部材６－１ｂとの接続部に係合する。下側水平支持部材６－２ｃと第１鉛直支持部材６－１ｂとの接続部は、沈降傾斜板５の下側切り欠き５ａ内に位置している。より具体的には、沈降傾斜板５の下側切り欠き５ａは、下側水平支持部材６－２ｃと第１鉛直支持部材６－１ｂとの接続部に緩やかに係合している。沈降傾斜板５は、下側水平支持部材６－２ｃと第１鉛直支持部材６－１ｂに固定されていない。沈降傾斜板５の上端と上側水平支持部材６－１ｃとの間には、鉛直方向の隙間Ｇ１が形成されている。したがって、沈降傾斜板５は、下側切り欠き５ａを支点として格子構造体１４内で動くことができる。

図８は、図７に示す沈降傾斜板５と格子構造体１４を示す側面図である。図８に示すように、地震に起因する水のスロッシング（揺動）が沈殿池１で発生したときに、沈降傾斜板５は、水圧を受けて下側切り欠き５ａを支点として格子構造体１４内で動くことができる。したがって、沈降傾斜板５は、過大な水圧（負荷）を逃すことができ、結果として、水のスロッシングに起因する沈降傾斜板５の破損を防止することができる。

一実施形態では、格子構造体１４の幅Ｗは１００ｍｍ以下であり、格子構造体１４の高さＨは１８０ｍｍ以下である。格子構造体１４の幅Ｗおよび高さＨの下限値は、被処理水に含まれる沈殿物（不純物）の沈降を促進させるという沈降傾斜板５の意図した目的が達成できる限りにおいて、特に限定されない。幅Ｗの上限値が１００ｍｍ、高さＨの上限値が１８０ｍｍである格子構造体１４内に配置される沈降傾斜板５は、比較的小さな表面積を有する。したがって、水のスロッシング（揺動）が沈殿池１で発生したときに、水から沈降傾斜板５に加わる力を小さくすることができる。結果として、沈降傾斜板５の破損を防止することができる。

図９は、格子構造体１４および沈降傾斜板５の他の実施形態を示す拡大斜視図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図５乃至図８を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

本実施形態では、格子構造体１４の上側水平支持部材６－１ｃは、その一部が上方に突出した突出部２０を有している。より具体的には、第２鉛直支持部材６－２ｂに接続される上側水平支持部材６－１ｃの端部は、上方に持ち上げられた形状の突出部２０を形成している。沈降傾斜板５の上端は、上側水平支持部材６－１ｃの突出部２０の下方に位置している。鉛直方向の隙間Ｇ１は、沈降傾斜板５の上端と突出部２０との間に形成されている。

図１０は、図９に示す沈降傾斜板５と格子構造体１４を示す側面図である。図１０に示すように、地震に起因する水のスロッシング（揺動）が沈殿池１で発生したときに、沈降傾斜板５は、水圧を受けて下側切り欠き５ａを支点として格子構造体１４内で動くことができる。特に、突出部２０は、図７および図８を参照して説明した実施形態に比べて、鉛直方向の隙間Ｇ１を大きくすることができる。結果として、水のスロッシングに起因する沈降傾斜板５の破損をより効果的に防止することができる。

図９および図１０に示す実施形態では、突出部２０は、上側水平支持部材６－１ｃの一部が持ち上げられた形状の段部として構成されているが、突出部２０の形状は本実施形態に限られない。例えば、突出部２０は、上側水平支持部材６－１ｃの一部が上方に湾曲する湾曲形状を有してもよい。

図１１は、沈降傾斜板５の他の実施形態を示す平面図である。図１１に示すように、沈降傾斜板５は、下側切り欠き５ａに加えて、沈降傾斜板５の上端に形成された上側切り欠き５ｂをさらに有している。上側切り欠き５ｂは、下側切り欠き５ａと同じ数だけ設けられる。

図１２は、図１１に示す沈降傾斜板５が格子構造体１４によって支持されている状態の一実施形態を示す拡大斜視図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図５乃至図８を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。上側切り欠き５ｂは、上側水平支持部材６－１ｃに係合している。より具体的には、上側切り欠き５ｂは、上側水平支持部材６－１ｃに緩やかに係合しており、沈降傾斜板５は上側水平支持部材６－１ｃに固定されていない。鉛直方向の隙間Ｇ１は、上側切り欠き５ｂの下端と上側水平支持部材６－１ｃとの間に形成されている。したがって、沈降傾斜板５の上端は、上側水平支持部材６－１ｃに対して相対的に動くことができる。

図１３は、図１２に示す沈降傾斜板５と格子構造体１４を示す側面図である。図１３に示すように、地震に起因する水のスロッシング（揺動）が沈殿池１で発生したときに、沈降傾斜板５は、水圧を受けて下側切り欠き５ａを支点として格子構造体１４内で動くことができる。特に、上側切り欠き５ｂは、図７および図８を参照して説明した実施形態に比べて、鉛直方向の隙間Ｇ１を大きくすることができる。結果として、水のスロッシングに起因する沈降傾斜板５の破損をより効果的に防止することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 沈殿池
２ 沈降促進装置
３ 傾斜板保持アッセンブリ
５ 沈降傾斜板
５ａ 下側切り欠き
５ｂ 上側切り欠き
６ 支持フレーム
６Ａ 第１支持フレーム
６Ｂ 第２支持フレーム
６Ｃ 第３支持フレーム
６ａ フレーム本体
６ｂ，６ｃ 支持部材
６－１ｂ 第１鉛直支持部材
６－２ｂ 第２鉛直支持部材
６－１ｃ 上側水平支持部材
６－２ｃ 下側水平支持部材
７ 吊り下げ具
８ 懸架構造体
１１ フックボルト
１２ 連結フック
１４ 格子構造体
２０ 突出部
Ｇ１ 隙間

Claims (4)

1. 被処理水に含まれる沈殿物の沈殿を促進させる沈降促進装置であって、
   矩形状の格子構造体と、
   前記格子構造体内に斜めに配置された沈降傾斜板を備え、
   前記格子構造体は、前記沈降傾斜板の上側に位置する上側水平支持部材と、前記沈降傾斜板の下側に位置する下側水平支持部材と、前記沈降傾斜板の両側に位置する第１鉛直支持部材および第２鉛直支持部材を有し、
   前記沈降傾斜板は、その下端に形成された下側切り欠きを有しており、前記下側切り欠きは、前記第１鉛直支持部材と前記下側水平支持部材との接続部に係合しており、
   前記沈降傾斜板の上端と、前記上側水平支持部材との間には、鉛直方向の隙間が形成されており、
   前記沈降傾斜板は、前記格子構造体内で可動に構成されている、沈降促進装置。
2. 前記上側水平支持部材は、その一部が上方に突出した突出部を有しており、
   前記沈降傾斜板の上端は、前記突出部の下方に位置しており、
   前記鉛直方向の隙間は、前記沈降傾斜板の上端と前記突出部との間に形成されている、請求項１に記載の沈降促進装置。
3. 前記沈降傾斜板は、その上端に形成された上側切り欠きをさらに有しており、前記上側切り欠きは、前記上側水平支持部材に係合しており、
   前記鉛直方向の隙間は、前記上側切り欠きの下端と前記上側水平支持部材との間に形成されている、請求項１に記載の沈降促進装置。
4. 前記格子構造体の幅は１００ｍｍ以下であり、前記格子構造体の高さは１８０ｍｍ以下である、請求項１に記載の沈降促進装置。

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