JPH09970A - 糸状ゴミ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下水中の糸状ゴミのみを選択的に除去できる
装置を提供する。 【構成】 糸状ゴミ除去装置１０は、両端が密閉された
略円筒状の容器１３を備えている。容器１３の一端側に
容器の円周方向に沿って流入管１４が連結され、容器１
３の他端側に容器の円周方向に沿って流出管１５が連結
されている。容器１３内には、軸方向に平行に複数の棒
状体１６が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、未処理下水（以下「下
水」という）の処理に用いられ、とりわけ下水中に混在
する毛髪、紐くず等の糸状ゴミのみを選択的に除去する
ための糸状ゴミ除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水中の熱を熱交換器を用いて回収する
下水熱回収装置が知られている。ところで下水中には、
微生物塊のような１ｍｍ以下のけん濁物、人間の排泄物
中の未消化物のような数ｍｍ程度のゴミ、および毛髪、
紐くずのような１００ｍｍ以上の糸状ゴミ等多種多様な
ものが含まれている。これら下水中に含まれるものの粒
径分布の一例を図１０に示す。

【０００３】この下水熱回収装置を構成する熱交換器に
おいて、上述したもの、とりわけ毛髪、紐くずのような
糸状ゴミが、熱交換器の内部または熱交換器の伝熱管に
絡まると、熱交換器は正常な機能を果たせなくなる。そ
こで、従来は、耐蝕性および強度を考慮し、バースクリ
ーンを用いたストレーナを熱交換器の前に設けてゴミを
除去するようにしている。このバースクリーンは、用途
に応じてバーの間隔（目開き）が選定される。また、こ
のストレーナはバースクリーンに絡まるゴミを除去する
ために、掻取り、逆洗等のゴミ除去機能を備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、下水熱
回収装置においては、熱交換器に流入するゴミを除去す
るために、バースクリーンを用いたストレーナが熱交換
器の前に設けられている。

【０００５】しかしながら、下水中には、前述したよう
に微生物塊のような１ｍｍ以下のけん濁物、人間の排泄
物中の未消化物のような数ｍｍ程度のゴミ、および毛
髪、紐くずのような直径が１ｍｍ以下で長さが１００ｍ
ｍ程度の糸状ゴミ等多種多様なものが含まれている。

【０００６】このため、１つのストレーナのみでこれら
の多種多様なゴミを適切に除去しようとすることは困難
である。すなわち、従来のストレーナで糸状ゴミを完全
に除去しようとすると目開きを１ｍｍ程度にする必要が
あるが、この場合、増水等でゴミの量が増加すると微生
物塊のような１ｍｍ以下のけん濁物、人間の排泄物中の
未消化物のような数ｍｍ程度のゴミがバースクリーンに
引っ掛り、このことによりバースクリーンの閉塞が生じ
る。このため、実際にはバースクリーンの目開きは５ｍ
ｍ程度以上とする必要があり、糸状ゴミを完全に除去す
ることはできない。

【０００７】このような場合、ストレーナを下水が通過
する前、またはその後に下水から糸状ゴミのみを除去す
ることができれば、その他のゴミやけん濁物の寸法に合
わせてストレーナのバースクリーンの目開きを最適な値
に設定することができて都合がよい。

【０００８】本発明は、このようなことを考慮してなさ
れたものであり、下水中の糸状ゴミのみを選択的に除去
できる装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、両端が密閉さ
れた略円筒状の容器と、この容器の一端側に容器の円周
方向に沿って連結された流入管と、前記容器の他端側に
容器の円周方向に沿って連結された流出管と、前記容器
内に軸方向に平行に配置された複数の棒状体とを備えた
ことを特徴とする糸状ゴミ除去装置である。

【００１０】

【作用】本発明によれば、流入管が容器の一端側に容器
の円周方向に沿って連結され、流出管が容器の他端側に
容器の円周方向に沿って連結されているため、流入管か
ら容器内に流入した下水は、容器内で螺旋流を形成し容
器内を一端側から他端側に向かって流れてゆき、流出管
から流出する。下水に含まれる糸状ゴミはこの螺旋流と
ともに容器内を流れてゆくが、容器内には軸方向に平行
に複数の棒状体が配置されているため、糸状ゴミは、流
出管から下水が流出するまでの間に棒状体絡まり捕獲さ
れる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１及び図２は本発明による糸状ゴミ除去
装置の一実施例を示す図である。

【００１２】図１及び図２に示すように、糸状ゴミ除去
装置１０は、内径１０００ｍｍ、長さ１５００ｍｍの円
筒形状に形成された容器１３を備えており、その処理量
は２０００ｍ3 ／日となっている。糸状ゴミ除去装置１
０の清掃時等に洗浄水や容器１３内に滞積した汚物を排
泄するために、容器１３には長手方向中央部に内径４０
ｍｍのドレン管２０が設けられている。また、容器１３
は、その両端に装着され容器１３を密封する円盤形状の
蓋１１、蓋１２を有している。蓋１１、蓋１２にはそれ
ぞれ、その中心に１箇所、その中心を中心とした直径８
００ｍｍの円周上であってこの円周を４等分した位置に
それぞれ４箇所、合計５箇所に後述する棒状体１６用の
直径２０ｍｍの穴が形成されている。また糸状ゴミ除去
装置１０の容器１３は、その長手方向が水平方向を向く
ように設置されている。

【００１３】また、容器１３の一端側には円筒形状の流
入管１４が連結され、容器１３の他端側には円筒形状の
流出管１５が連結され、これら流入管１４と流出管１５
とは容器１３の対角線上に位置している。また流入管１
４および流出管１５は、容器１３の円周方向に沿って、
すなわち、その軸線が連結部における容器１３の内周の
接線方向と平行となるように容器１３に連結されてい
る。ここで流入管１４および流出管１５の内径は、いず
れも４００ｍｍとなっている。

【００１４】さらに、糸状ゴミ除去装置１０は、容器１
３の内部にその軸方向と平行に配置された５本の棒状体
１６を備えている。棒状体１６は前述した蓋１１、蓋１
２の穴にそれぞれ挿入され、棒状体１６の両端に形成さ
れたねじ部にパッキンナットを装着締結することによっ
て、蓋１１、蓋１２に結合され、これによって容器１３
内の所定位置に固定される。この場合、棒状体１６と容
器１３の内壁との距離は略１００ｍｍ，棒状体１６の相
互間距離は４００ｍｍから５００ｍｍとなっている。

【００１５】なお、本実施例においては棒状体１６の相
互間距離は４００ｍｍから５００ｍｍとしたが、棒状体
１６の相互間距離は１００ｍｍ以上が確保されていれば
よい。この理由は、以下のとおりである。すなわち、糸
状ゴミ除去装置１０が実際に使用された場合、１年間に
捕捉される毛髪の量は４０万本程度であり、これは、女
性の毛髪４人分程度の量である。従って、この１年間に
捕捉される毛髪が容器１３の内容積に占める割合はほん
の数パーセントであり、このため、棒状体１６の相互間
距離は絡まった毛髪が架橋しない程度、すなわち相互間
距離１００ｍｍ以上が確保されていれば十分だからであ
る。

【００１６】また、それぞれの棒状体１６には、糸状ゴ
ミを引掛けるため、外径約２５ｍｍ、長さ２０ｍｍの円
筒片状の流れ止め（凸部）１９が、略１００ｍｍの間隔
で設けられている。流れ止め１９は、棒状体１６の外周
面に、流れ止め１９の内周面が嵌合されるように装着固
定される。

【００１７】なお、本実施例においては、糸状ゴミを引
掛けるための手段として円筒片状の流れ止め１９を用い
たが、これに限定されるものではなく、棒状体１６の外
周面に他の凸部を設けること、例えば突起を形成した
り、リングもしくは円盤を装着することによって、糸状
ゴミを引掛けてもよく、さらに棒状体１６の外周面に凹
部を形成して糸状ゴミを引掛けてもよい。

【００１８】なお、上記実施例における糸状ゴミ除去装
置１０の各部寸法等は要求性能に応じて変更されうるも
のであり、上記実施例記載のものに限定されるものでは
ない。

【００１９】次に、このような構成からなる本実施例の
作用について説明する。

【００２０】図１及び図２において、流入管１４が容器
１３の一端側に容器１３の円周方向に沿って連結され、
また流出管１５が容器１３の他端側に容器１３の円周方
向に沿って連結されているので、流入管１４から勢いよ
く（例えば流速２ｍ／ｓｅｃ程度で）下水を流入させる
と、流入した下水は、容器１３内で螺旋流を形成し容器
１３内を一端側から他端側に向かって流れてゆき、流出
管１５から流出する。

【００２１】下水中に混在する毛髪、紐くず等の糸状ゴ
ミのうち比較的長い糸状ゴミは、この螺旋流に乗って容
器１３内を旋回し、ある確率で棒状体１６に衝突して絡
まる。容器１３内では乱流と前記螺旋流が発生してお
り、かつ螺旋流は揺らいでいるので、棒状体１６に絡ま
った糸状ゴミのほとんどは、より一層強固に棒状体１６
に絡みつく。

【００２２】一方、棒状体１６は、それぞれが互いに十
分な間隔をとって配置されているため、比較的短い糸状
ゴミやけん濁物等は、棒状体１６の間を容易に通過する
ことができ、容器１３内にとどまることなく流出管１５
から流出する。このため、下水中に含まれる比較的長い
糸状ゴミのみを選択的に除去することができる。

【００２３】この間、棒状体１６には、略１００ｍｍの
間隔で円筒片状の流れ止め１９が設けられているため、
棒状体１６の長手方向の全域にわたって均等に捕捉され
る。すなわち、棒状体１６に絡みついた糸状ゴミが螺旋
流の影響で流出管１５側に押し流され一か所に固まって
しまうようなことはない。

【００２４】また、流れ止め１９は円筒片状の形状を有
しているため、糸状ゴミ除去装置１０の容器１３内を清
掃する際に、糸状ゴミの除去が容易である。

【００２５】また、容器１３は、その長手方向が水平方
向を向くように設置されているため、螺旋流の流速は長
手方向について均一化され、糸状ゴミが棒状体１６の流
入管１４近傍部分に集中して捕捉されることが防止でき
る。

【００２６】次に、本実施例の糸状ゴミ除去装置を用い
て生下水を処理した結果と、従来方式のバースクリーン
の目開きが２ｍｍの洗浄機能付きストレーナにより生下
水を処理した結果を、図４および図５に比較して示す。
以下の結果は生下水を流速２ｍ／ｓｅｃで流入管１４か
ら容器１３内に流入させた場合のものである。

【００２７】このうち図４は毛髪の長さと捕捉率の関係
を示す。図４に示すように、本実施例の糸状ゴミ除去装
置によっては長さ１００ｍｍ以下の毛髪は捕捉すること
ができなかったが、長さ１５０ｍｍの毛髪に対しては９
０％程度、長さ２００ｍｍ以上の毛髪に対しては９５％
以上捕捉することがができた。通常、熱交換器の内部ま
たは熱交換器の伝熱管に絡まる毛髪長さは、発明者らの
経験上概略２００ｍｍ以上であり、捕捉性能としてはこ
れで十分と考えられる。

【００２８】一方、従来方式のストレーナによっても、
５０ｍｍ以上の毛髪は十分に捕捉されていた。しかしな
がら、従来方式のストレーナには損失水頭の変動が極め
て大きいという問題があった。ここで、ほぼ一年間にわ
たって生下水を処理した場合における、本発明の糸状ゴ
ミ除去装置と従来方式のストレーナの損失水頭の変化を
比較した結果を図５に示す。

【００２９】図５に示すように、従来方式のストレーナ
の損失水頭の最大値は１ｍを超え、その変動幅も極めて
大きかった。なお、６ヵ月経過時点で損失水頭が１ｍを
超えてしまったのは、降雨増水によって生下水中のけん
濁物が増加しスクリーンが閉塞したためである。

【００３０】これに対して、本発明の糸状ゴミ除去装置
の損失水頭は、初期０．１５ｍであり、その後時間の経
過とともに徐々に上昇してゆき、１年経過後には０．３
ｍとなった。すなわち、本発明の糸ゴミ除去損失水頭の
変化が非常に小さく、安定したろ過性能を示すことが判
明した。

【００３１】なお、この期間を通じて、長さ２００ｍｍ
の毛髪に対して９５％以上の捕捉が達成されていた。

【００３２】以上説明したように、本実施例において
は、１５０ｍｍの毛髪に対し十分な比率で捕捉ができて
いる。また棒状体１６と容器１３の内壁との間がほぼ１
００ｍｍ、５本の棒状体１６の相互間距離が４００〜５
００ｍｍと長いため、捕捉した毛髪は容器１３流路の障
害とはならない。

【００３３】次に、図１および図２に示す実施例におい
て、糸状ゴミ除去装置１０における容器１３の寸法及び
棒状体１６の設定本数等を決定するために参考とした実
験結果について説明する。

【００３４】実験は、図６に示すようなモデルを用いて
行った。このモデルは、図１および図２に示す実施例に
対して、棒状体１６の直径を１０ｍｍとした点、棒
状体１６の本数を２本としそれぞれを容器１３の中心軸
に対して対称位置に間隔１００ｍｍで配置した点（すな
わち、棒状体１６の間隔は９０ｍｍとなる）、容器１
３の内径を２００ｍｍとした点、流入管１４と流出管
１５の内径を４０ｍｍとした点、及び容器１３の長さ
をパラメータとして１００ｍｍ、２００ｍｍ、４００ｍ
ｍ、１０００ｍｍの４種類とした点、が異なっている。
このモデルの詳細な寸法諸元を表１に示す。

【００３５】

【表１】 実験は、表１記載の各々の条件で行い、この実験におい
て図中略したポンプによって流入管１４から流速１ｍ／
ｓで清水が流し込まれた。この状態で、長さ２００ｍｍ
の女性毛髪１００本を１本づつ流入管１４に注入し、流
出管１５から流出する流出水を１００メッシュのふるい
で受けて流出毛髪数を数え、式（１）により毛髪の捕捉
率を求めた。

【００３６】 捕捉率（％）＝１００−流出毛髪数 式（１） 実験結果を図７に示す。捕捉率は容器１０の長さにほぼ
比例して上昇し、長さ４００ｍｍで８０％になった。そ
の後上昇は鈍化し、長さ１０００ｍｍで９７％になっ
た。この結果から、捕捉率は容器１０内で生じる螺旋流
の螺旋段数と棒状体１６の本数との積に比例するものと
考えられる。また、螺旋段数は容器１０の長さに比例
し、比例定数すなわち容器１０の単位長さ当たりの螺旋
段数は、流入管１４での流速、および容器１０、流入管
１４、流出管１５の直径で定まることが判明した。

【００３７】本実験の後、微生物魁のような１ｍｍ以下
けん濁物、人の排泄物の未消化物のような数ｍｍのゴミ
等の捕捉を調べるため、模擬実験を行った。この模擬実
験は、おがくずを清水とともに流入管１４から注入し、
容器１０内におがくずがどの程度捕捉されるかを確認す
るものである。本模擬実験によれば、おがくずは容器１
０のコーナ部に若干の付着が見られただけであった。し
たがって本発明によれば、下水中の比較的長い糸状ゴミ
のみを選択的に除去できることが判明した。

【００３８】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図３は、本発明による糸状ゴミ除去装置の他の実施
例を示す図である。

【００３９】図３に示す実施例は、容器１３を垂直方向
に設置し、流入管１４と流出管１５を容器１３に対して
同じ側（ともに図３における手前側）に互い違いの方向
を向いて配置した点が異なるのみであり、他は図１およ
び図２に示す実施例と略同一である。図１および図２に
示す実施例と同一部分には同一符号を付して詳細な説明
は省略する。

【００４０】図３に示すように、容器１３の底面に取付
けられた蓋１１の中央にドレン管２０が設けられてい
る。なお、ドレン管２０が蓋１１の中央に設けられたこ
とにより、図３に示す実施例において容器１３の中央部
から棒状体１６が除かれている。

【００４１】図３において、流入管１４と流出管１５が
容器１３に対して同じ側に配置されているので、容器１
３の片面に流入管１４と流出管１５に連結される配管を
まとめることができる。このため、スペース効率を向上
させることができるとともに、外観のシンプル化を図る
ことができる。

【００４２】また、図３において、糸状ゴミ除去装置１
０の容器１３は、その長手方向が垂直方向を向くように
設置されているため、容器１３の内部を清掃する際に、
蓋１１から棒状体１６を取り外せば、棒状体１６を装着
したまま蓋１２を吊り上げて棒状体１６に絡んだ毛髪を
除去することができる。

【００４３】次に、本発明の応用例について説明する。
図８及び図９は、本発明の応用例を示す図である。

【００４４】図８に示すように、下水ポンプ場のポンプ
井３０、ポンプ３１、洗浄機能付きストレーナ３２、本
発明による糸状ごみ除去装置１０、熱交換器等３４の下
水入り口を順に配管接続し、かつ熱交換器等３４の下水
出口に管３５の一端を接続し、他端をポンプ井３０に解
放して下水熱回収装置が構成される。この場合、洗浄機
能付きストレーナ３２のバースクリーン目開きは５ｍｍ
程度となっている。また、熱交換器３４には伝熱管３６
を介してヒートポンプ３７が接続されている。

【００４５】次に、このような構成からなる図８に示す
応用例の作用について説明する。

【００４６】図８において下水中の固形物（ゴミ）のう
ち略５ｍｍ以下のゴミはストレーナ３２を通過するが、
略５ｍｍ以上のゴミはほとんどストレーナ３２で捕捉さ
れる。また、毛髪、紐くず等の糸状ゴミの一部は、その
約５％程度がストレーナ３２を通過し、特にストレーナ
洗浄の直後では通過量が増える。熱交換器３４内部およ
び伝熱管３６に絡まるのは、前述したように経験的に２
００ｍｍ以上の糸状ゴミであり、ストレーナ３２を通過
した毛髪等の糸状ゴミのうち、１５０ｍｍ以上の比較的
長い糸状ゴミが主としてが糸状ゴミ除去装置１０で選択
的に捕捉される。したがって本応用例によれば、熱交換
器３４内部および伝熱管３６への毛髪等の糸状ゴミの絡
まりが防止できる。また、本応用例によれば、糸状ゴミ
の捕捉を糸状ゴミ除去装置１０により行うことができる
ため、ストレーナ３２のバースクリーン目開きを必要以
上に小さくする必要がない。このため、増水等でゴミの
量が増加する場合にも流路の閉塞がなくかつ毛髪が絡ま
らない安定した下水熱回収装置が得られる。

【００４７】上述した図８に示す応用例においては、１
つの糸状ゴミ除去装置を用いたが、図９に示すように２
つの糸状ゴミ除去装置を組みあわせて使用することもで
きる。この場合は、図９に示すように図８に示す糸状ゴ
ミ除去装置１０の部分を置きかえればよい。

【００４８】すなわち、図９に示すように、第１の糸状
ゴミ除去装置１０ａと第２の糸状ゴミ除去装置１０ｂは
管４１，４２に対して並列に接続されている。また、第
１の糸状ゴミ除去装置１０ａと第２の糸状ゴミ除去装置
１０ｂの流入管１４ａ，１４ｂ側にそれぞれ開閉弁４
３、４６が設けられ、流出管１５ａ，１５ｂ側にそれぞ
れ開閉弁４８、４５が設けられている。

【００４９】また、開閉弁４３と流入管１４ａとの間の
分岐点６０から、開閉弁４７を有する管５０が、開閉弁
４５と流出管１５ｂとの間の分岐点６３まで延びてい
る。また、開閉弁４６と流入管１４ｂとの間の分岐点６
１から、開閉弁４４を有する管４９が開閉弁４８と流出
管１５ａとの間の分岐点６２まで延びている。

【００５０】また、開閉弁４３，４４，４５および開閉
弁４６，４７，４８はそれぞれ組を形成しており、一方
の組の開閉弁４３，４４，４５が開いている場合には、
他方の組の開閉弁４６，４７，４８が閉じているという
関係になっている。上記の接続法は、メリーゴランド配
列と呼ばれる接続法である。

【００５１】なお、開閉弁４３〜４８は、それぞれを独
立して開閉操作することも可能である。

【００５２】なお、図８において、管４１はストレーナ
３２の出口側に接続されており、管４２は熱交換器３６
の入口側に接続されている。

【００５３】図９に示す応用例によれば、開閉弁４３，
４４，４５を開とし、開閉弁４６，４７，４８が閉とす
ることにより、管４１からの下水は第１の糸状ゴミ除去
装置１０ａから第２の糸状ゴミ除去装置１０ｂ内に流入
する。この場合、開閉弁４３，４４，４５を閉じ、開閉
弁４６，４７，４８を開くように切り替えを行うと、管
４１からの下水は第２の糸状ゴミ除去装置１０ｂから第
１の糸状ゴミ除去装置１０ａ内に流入する。

【００５４】すなわち、図９に示す応用例によれば、第
１の糸状ゴミ除去装置１０ａおよび第２の糸状ゴミ除去
装置１０ｂへの通水順序を選択することができので、２
つの糸状ゴミ除去装置１０ａ，１０ｂの状態（内部の清
浄度など）に応じて通水順序を選択することにより、よ
り安定した糸状ゴミの捕捉が可能となる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
糸状ゴミ除去装置の容器内に配置された複数の棒状体に
よって、下水に含まれる糸状ゴミを選択的に絡めて除去
することができる。このため、糸状ゴミ除去装置の下流
側に設けられる熱交換器等に毛髪等が絡まることはな
く、安定して作動する下水熱回収装置が得られる。

【００５６】また、糸状ゴミの捕捉を糸状ゴミ除去装置
により行うことができるため、糸状ゴミ除去装置と並設
されるストレーナのバースクリーンの目開きをより適切
な値に設定することができ、増水等で下水の流量が増加
する場合でも流路の閉塞が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による糸状ゴミ除去装置の一実施例を示
す一部に断面図を含む斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図。

【図３】本発明による糸状ゴミ除去装置の一変形実施例
を示す一部に断面図を含む斜視図。

【図４】毛髪長さと捕捉率の関係を示す図であって、従
来のバースクリーンを用いたストレーナと本発明による
糸状ゴミ除去装置の一実施例の毛髪捕捉性能を比較した
図。

【図５】通水時間と損失水頭の関係を示す図であって、
従来のバースクリーンを用いたストレーナと本発明によ
る糸状ゴミ除去装置の一実施例の毛髪捕捉性能を比較し
た図。

【図６】実験モデルの構成を示す斜視図。

【図７】容器長さと毛髪捕捉率の関係を示す図。

【図８】本発明を応用した下水熱回収装置の構成を示す
図。

【図９】本発明を応用した下水熱回収装置の構成を示す
図であって、図８に対する変更部分を示す図。

【図１０】下水中に含まれるけん濁物の粒径分布の一例
をを示す図。

【符号の説明】

１０ 糸状ゴミ除去装置 １１、１２ 蓋 １３ 容器 １４ 流入管 １５ 流出管 １６ 棒状体 １９ 流れ止め ２０ ドレン管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 矢 英 士 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 阿 部 法 光 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 竹 村 稔 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端が密閉された略円筒状の容器と、 この容器の一端側に容器の円周方向に沿って連結された
   流入管と、 前記容器の他端側に容器の円周方向に沿って連結された
   流出管と、 前記容器内に軸方向に平行に配置された複数の棒状体
   と、を備えたことを特徴とする糸状ゴミ除去装置。
2. 【請求項２】前記棒状体には、糸状ゴミを引掛けるため
   の凹部または凸部が設けられていることを特徴とする、
   請求項１記載の糸状ゴミ除去装置。