JP4382002B2 - スクリーン装置 - Google Patents

Description

本発明は、河川流水の取水施設に設置するスクリーン装置に関し、特に微細な塵芥を捕捉して除去し、河川へ戻すようにしたスクリーン装置に関するものである。

従来、図６はスクリーン装置であり、このスクリーン装置は河川に浮遊する夾雑物或いは塵芥をスクリーン１で除去して取水する装置であり、スクリーン１の流入側にレーキ３を設けたコンベア２が配設され、スクリーン１に堰き止められた夾雑物はコンベア２に設けたレーキ３で掻き取って、上方に送られて排出される。スクリーン１には、あら目スクリーンと細めスクリーンがあり、あら目スクリーンの有効目幅は６０〜１５０ｍｍであり、細めスクリーンの有効目幅は１５〜５０ｍｍである。この種のスクリーン装置は、スクリーン本体が河川断面内に設置されるのが普通であり、河川流を阻害することになり、河川流を阻害しないためにはスクリーンを築堤勾配と同一に設置する必要があるが、この種のスクリーン装置を河川流入口の取水施設に設置することは困難である。

また、図７（ａ），（ｂ）のスクリーン装置は、河川水又は雨水を本水路４からバイパス水路６に流下させ、塵芥をバースクリーン５に捕捉する装置であり、本水路４からバイパス水路６への開口部にバースクリーン５が設けられ、バースクリーン５の背面側に櫛状のレーキ７が設けられ、レーキ７は駆動装置により回転するスプロケットホイール８，９に張架されたチェーン１０に取り付けられている。レーキ７の櫛状部分がバースクリーン５の背面からスクリーン目に挿入されて噛み合い、レーキ７が上方に引き上げられる。バースクリーン５に捕捉された夾雑物は、レーキ７の櫛状部分がバースクリーン５の前面側から突出し、このレーキ７が上方に引き上げられることにより、夾雑物が掻き上げられて上方に搬送される。レーキ７が上方に搬送されると、レーキ７の櫛状部分がスクリーン目から引き抜かれ、その過程で夾雑物が本水路４に落下するように構成されている。（例えば、特許文献１参照）

特開平７−６２６３３号公報（明細書全文）

スクリーン装置の設置には取水施設の敷地面積等種々の制約があり、取水施設内に５ｍｍ以上の塵芥を流下させない構造のもの、即ち５ｍｍ以上の塵芥は河川に戻すようにし、取水施設内での塵芥の処理コストを軽減したり、悪臭の発生を抑制しようとする要求があり、このような要求にはスクリーンの有効目幅を５ｍｍ以内とする必要がある。河川水を農業用水として利用する場合も同様のことが言える。しかしながら、図７の従来例のスクリーン装置では、スクリーンに捕捉された塵芥を櫛状のレーキで掻き集めて除去する構造であり、目幅を５ｍｍ以内のスクリーンに櫛状のレーキを挿入して塵芥を除去する方法ではスクリーンの製作精度に問題があり、そのようなスクリーンに対応できる櫛状のレーキの製作が困難であった。また、櫛状のレーキの噛み合わせ精度にも問題が生じるとともに、レーキの櫛歯を５ｍｍ未満とした場合、レーキ自体の機械的強度に問題が生じ、上記のようなスクリーン装置を使用することができなかった。

本発明は、上述のような課題に鑑みなされたものであって、河川に浮遊する塵芥の大半を取り込むことなく取水することができ、スクリーンに捕捉された塵芥を除去して河川に戻すようにした微細目幅のスクリーンによるスクリーン装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を達成したものであり、請求項１の発明は、取水口に設けたスクリーンバーによるスクリーンと、該スクリーンの前面側に設けたレーキ部材と、該レーキ部材を摺動させる駆動機構とを備えたスクリーン装置において、板状部材の前記レーキ部材の両端部にガイド車が設けられ、取水口の両側に設けられたガイドフレームが上段ガイドフレームと下段ガイドフレームとの二段構造であり、該上段ガイドフレームの上部には前記ガイド車を前記下段ガイドフレームに導くガイド孔が設けられているとともに、該上段ガイドフレームの下端部に可動板部材が回動自在に設けられ、前記レーキ部材が前記駆動機構による伸長伸縮動作により前記スクリーンの河川水流入面の上端から下端に摺動する際、前記ガイド車が前記ガイド孔を通して前記上段ガイドフレームから前記下段ガイドフレームに移動し、さらに該下段ガイドフレームに沿って下方に転動し、該ガイド車が前記可動板部材を押して該下段ガイドフレームの最下方に転動した後、該ガイド車が該可動板部材に乗り上げて前記上段ガイドフレームに転動するようにし、前記レーキ部材の摺動により前記スクリーンに捕捉された夾雑物を除去することを特徴とするスクリーン装置である。

なお、レーキ部材は、駆動機構である油圧シリンダーのロッドの伸長伸縮に応じてスクリーン面を摺動する。例えば、レーキ部材は摺動フレームに回動自在に設けられ、ロッドの伸長伸縮に応じて摺動フレームがガイドフレームに沿って摺動し、それに応じてレーキ部材が連動して摺動するが、レーキ部材とロッドとの継手構造は摺動フレーム等による構造に限定するものではない。無論、摺動フレームはガイドフレームに沿って走行するので、レーキ部材の安定した上下動させるのに効果的である。また、駆動機構は油圧シリンダーに限定するものではなく、設置場所によっては電動機によるものであってもよいが、構造等が簡便であることから油圧シリンダーが好ましい。

また、請求項２の発明は、前記駆動機構の伸長伸縮動作する軸（例えば、油圧シリンダのロッド）に前記レーキ部材が接続され、該軸に両端にスプロケットギアを回動自在に設けたスプロケット連結軸が設けられ、該両スプロケットギアと前記両側のガイドフレームに設けたガイドピンとがそれぞれ係合し、該軸の伸長伸縮動作に応じて前記スプロケット連結軸が移動するとともに前記レーキ部材が前記スクリーン面を摺動することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン装置であり、レーキ部材の捻れを防止する捻れ防止機構を備えるものである。

また、請求項３の発明は、前記スクリーンが、板状のスクリーンバーを所定の間隔で縦方向に連設したものであり、該スクリーンバーの横断面形状が、河川水流入側の面を幅広とし、河川水通過部分を細幅としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン装置である。なお、スクリーンバーの断面形状は、河川水流入面が拡幅されてテーパー状部分を有するものであり、例えば、その幅広部分が８ｍｍ、細幅が６ｍｍ程度であり、河川水通過部分の長さが５０ｍｍのものであるが、この寸法に限定するものではない。

また、請求項４の発明は、前記レーキ部材が、前記板状部材に加えて刷毛が該板状部材の背面側に設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のスクリーン装置である。なお、刷毛はブラシ板状のものを含み、板状部材の背面側に設けられ、板状部材の下端部から下方に刷毛を突出するように設けられ、レーキ部材がスクリーンの河川水流入面を摺動する際、レーキ部材の板状部材が塵芥を除去しながら刷毛がスクリーン目に挿入されて、スクリーン目に付着する夾雑物を状況する。また、板状部材の背面側とは駆動機構側が設置された方向の面であり、塵芥はその反対面で擦るようにして除去する。

請求項１の発明では、取水口に設けたスクリーンバーによるスクリーンと、該スクリーンの前面側に設けたレーキ部材と、該レーキ部材を摺動させる駆動機構とを備えたスクリーン装置において、
板状部材の前記レーキ部材の両端部にガイド車が設けられ、取水口の両側に設けられたガイドフレームが上段ガイドフレームと下段ガイドフレームとの二段構造であり、該上段ガイドフレームの上部には前記ガイド車を前記下段ガイドフレームに導くガイド孔が設けられているとともに、該上段ガイドフレームの下端部に可動板部材が回動自在に設けられ、前記レーキ部材が前記駆動機構の伸長伸縮動作により前記スクリーンの河川水流入面の上端から下端に摺動する際、前記ガイド車が前記ガイド孔を通して前記上段ガイドフレームから前記下段ガイドフレームに移動し、さらに該下段ガイドフレームに沿って下方に転動し、該ガイド車が前記可動板部材を押して該下段ガイドフレームの最下方に転動した後、該ガイド車が該可動板部材に乗り上げて前記上段ガイドフレームに転動するようにし、前記レーキ部材の摺動により前記スクリーンに捕捉された夾雑物を除去することを特徴とするスクリーン装置であるので、前記レーキ部材が櫛目のない板状部材であり、レーキ部材がスクリーンの河川水流入面の上端から下端に摺動することによって、スクリーンに捕捉された塵芥がレーキ部材により除去されて河川に戻される。従って、本発明のスクリーン装置によれば、取水施設内で大量の塵芥を処理する必要がない利点があり、塵芥の処理に要する設備や保管場所の確保が不可能な場所であっても河川から取水することができるし、塵芥を集積した際の悪臭等も解消することができる。また、二段構造のガイドフレームとすることで、スプロケットホイールにチェーンを張架してレーキ部材を設ける必要がなく、駆動機構とし油圧シリンダを用いることができるので、レーキ部材によるスクリーンに捕捉された塵芥の除去が極めて良好である。

また、請求項２の発明では、前記駆動機構の伸長伸縮動作する軸に前記レーキ部材が接続され、該軸に両端にスプロケットギアを回動自在に設けたスプロケット連結軸が設けられ、該両スプロケットギアと前記両側のガイドフレームに設けたガイドピンとがそれぞれ係合し、該軸の伸長伸縮動作に応じて前記スプロケット連結軸が移動するとともに前記レーキ部材が前記スクリーン面を摺動することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン装置であるので、レーキ部材は、伸長伸縮動作する軸に設けられたスプロケット連結軸の両端のスプロケットギアが両ガイドフレームに設けたガイドピンに案内されながら走行し、スプロケット連結軸とレーキ部材とが平行に移動し、レーキ部材が前後に捩れることがなく、レーキ部材がスクリーン面を摺動して捕捉された塵芥を確実に除去することができる。

また、請求項３の発明では、前記スクリーンが、板状のスクリーンバーを所定の間隔で縦方向に連設したものであり、該スクリーンバーの横断面形状が、河川水流入側の面を幅広とし、河川水通過部分を細幅としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン装置であるので、スクリーンバー間の有効目幅を５ｍｍ以内とすることができ、微小な塵芥をスクリーンで除去することができるし、スクリーンの前面部分（河川水流入側面）を河川水が通過すると、バースクリーンが細幅であるので、バースクリーンの間隔が広がり、スクリーンの目詰まりが発生し難い利点がある。

また、請求項４の発明では、前記レーキ部材が、前記板状部材に加えて刷毛が該板状部材の背面側に設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のスクリーン装置であるので、スクリーンの河川水流入面に捕捉された塵芥は板状部材で擦るようにして除去することができるし、スクリーンバー間隔（スクリーン目）に付着する水垢などは刷毛で確実に除去することができる利点がある。

以下、本発明に係るスクリーン装置の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１は取水口に設置された本実施形態の概略断面図であり、図２（ａ）がその正面図であり、図２（ｂ）がその上面図である。図３は、本実施形態の要部概略縦断面図であり、図４は本実施形態の要部概略断面図である。図５は本実施形態の要部斜視図である。

図１，図２において、本実施形態のスクリーン装置１２は河川の築堤に設けた取水施設１１の取水口１３に設けられる。スクリーン装置１２は取水口１３にスクリーン１４が設けられ、スクリーン１４に捕捉された塵芥を除去する清掃機構が備えられている。スクリーン１４はスクリーンバーを所定の間隔で縦方向に連設したものであり、スクリーン１４の設置角度、即ちスクリーン面とスクリーン通過側水面とのなす角度が鋭角に設定されている。河川水は、スクリーン１４を通して塵芥が除去されて取水施設１１内に流入し、塵芥は河川に戻される。

スクリーン１４の清掃機構は、レーキ部材１５と駆動機構１７とにより構成され、レーキ部材１５は板状部材からなり、レーキ部材１５の両側部にガイド車１５ａが設けられている。取水口１３の両側部には、レーキ部材１５のガイド車１５ａが転動し、レーキ部材１５を上下方向に摺動させるためのガイドフレーム１６が設けられている。レーキ部材１５は、油圧シリンダなどの駆動機構１７によりスクリーン１４の河川水流入面を上端から下端下へと摺動するように構成されている。なお、駆動機構１７によるレーキ部材１５の摺動可能なストロークＬは図１に示した。

ガイドフレーム１６は、上段ガイドフレーム１６ａと下段ガイドフレーム１６ｂとの二段構造であり、上段ガイドフレーム１６ａと対面する上部フレームにはガイドピン１６ｃが設けられている。上段ガイドフレーム１６ａにはその上端部近傍にガイド孔１９が設けられ、その下端部に可動板部材２０が回動自在に設けられている。可動板部材２０の下端はガイド車１５ａにより押し上げられない限り、下段ガイドフレーム１６ｂに接している。また、ガイド孔１９はガイド車１５ａがガイド孔１９から下段ガイドフレーム１６ｂへと自重で通過するのに十分な開口幅を有する。ガイド車１５ａの幅はガイド孔１９の開口幅より小さいが、後述するフレームガイドローラ２２は、その幅がガイド孔１９の開口幅より大きく、ガイド孔１９から下段ガイドフレーム１６ｂに落下することがなく、ガイド孔１９上を通過して走行する。

レーキ部材１５は、摺動フレーム２１の先端部分に設けられた可動軸１８に回動自在に設けられている。摺動フレーム２１には前後にフレームガイドローラ２２が設けられ、上段ガイドフレーム１６ａにフレームガイドローラ２２が転動することによって、摺動フレーム２１が上下方向に走行する。また、摺動フレーム２１は、駆動機構１７である油圧シリンダのロッド１７ａに継手部を介して接続されている。この継手部にはスプロケット連結軸２３が設けられ、かつスプロケット連結軸２３の両端部が摺動フレーム２１に固定され、かつスプロケット連結軸２３の両端部にスプロケットギア２３ａが回転自在に設けられている。スプロケットギア２３ａは上段ガイドフレーム１６ａのガイドピン１６ｃに係合し、スプロケット連結軸２３が平行に上下方向に移動可能に設けられている。即ち、両ガイドフレーム１６の摺動フレーム２１が上下方向に一体に走行し、レーキ部材１５が前後に捻れることなく、スクリーン１４面を摺動する捻れ防止構造となっている。また、駆動機構１７及びスプロケット連結軸２３の上部には防護蓋２４が設けられ、駆動機構１７の油圧シリンダ等を雨水などから保護している。

図３は、スクリーン１４と、その前面側（河川水流入側）に設けられるレーキ部材１５を除く清掃機構とを示す図であり、スクリーン１４を断面図で示したように、多数のスクリーンバー１４ａが縦方向に所定の間隔で配列させて固定されている。スクリーンバー１４ａは概略長板状であり、スクリーンバー１４ａの河川水流入面を幅広とし、河川水の通過部分を細幅とした形状であり、スクリーンバー１４ａ間の間隔、即ちスクリーンの目幅は、例えば、５ｍｍ内とし、スクリーンバー１４ａの河川水流入面の広幅部分の寸法が８ｍｍ程度であり、河川水通過部分の細幅部分の寸法が６ｍｍ程度である。無論、これらの寸法に限定するものではなく、微細な塵芥を除去できる構造であればよい。

また、スプロケット連結軸２３は継手を介して駆動機構１７であるロッド１７ａに連結され、スプロケット連結軸２３はその両端に摺動フレーム２１が設けられ、かつスプロケット連結軸２３の両端にはスプロケットギア２３ａが設けられ、スプロケットギア２３ａが両ガイドフレーム１６に設けられたガイドピン１６ｃに係合し、油圧シリンダのロッド１７ａの伸長伸縮動作に応じてスプロケットギア２３ａがガイドピン１６ｃのピッチに従って回転し、摺動フレーム２１に設けられたスプロケット連結軸２３は捻れることなく、ガイドフレーム１６に沿って上下動する。レーキ部材１５はスプロケット連結軸２３が接続されたロッド１７ａの継手部に接続されており、スプロケット連結軸２３が捻れるのを防止できるので、レーキ部材１５も当然捻れることなくスクリーン１４の河川水流入面を摺動させることができる。

さらに、スプロケット連結軸２３の両端には摺動フレーム２１が設けられ、摺動フレーム２１が、図４の拡大図で示したように、フレームガイドローラ２２が上段ガイドフレーム１６ａを転動し、駆動機構１７の油圧シリンダのロッド１７ａの伸長伸縮動作に応じてスプロケット連結軸２３とともに摺動フレーム２１が上下動するように構成され、かつ、レーキ部材１５がこの摺動フレーム２１の下端部に回動自在に設けられ、レーキ部材１５の両端に設けられたガイド車１５ａが両ガイドフレーム１６を走行しており、レーキ部材１５が捻れることなく、レーキ部材１５がスクリーン１４面の上端から下端へと摺動し、さらに河川水流入面から離れて上方に移動する。この摺動動作を繰り返し、河川水流入面に捕捉された夾雑物が除去される。

続いて、図４，図５を参照し、本実施形態のレーキ部材１５によるスクリーン１４に捕捉された塵芥の除去動作について説明する。なお、図５に示した矢印がガイド車１５ａの転動方向を示している。先ず、駆動機構１７である油圧シリンダのロッド１７ａが伸縮して上段ガイドフレーム１６ａにあるガイド車１５ａがガイド孔１９から下段ガイドフレーム１６ｂに移動する。駆動機構１７である油圧シリンダのロッド１７ａが伸長を開始すると、ガイド車１５ａが下段ガイドフレーム１６ｂを転動する。上段ガイドフレーム１６ａと下段ガイドフレーム１６ｂとの間隔はガイド車１５ａの直径より僅かに大きいか略等しいので、ガイド車１５ａがこの隙間を下方に転動する。この時、レーキ部材１５の下端部はスクリーン１４の河川水流入面に接触して、スクリーン１４の河川水流入面の上端から下端に摺動し、スクリーン１４に捕捉された塵芥が下方に押し出されて除去される。

油圧シリンダのロッド１７ａがさらに伸長し、ガイド車１５ａが下段ガイドフレーム１６ｂの下方に転動して上段ガイドフレーム１６ａの下端部に設けた可動板部材２０を押し、下段ガイドフレーム１６ｂの最下方端に転動すると、レーキ部材１５がスクリーン１４の河川水流入面から離れ、駆動機構１７である油圧シリンダのロッド１７ａが伸縮を開始すると、ガイド車１５ａは可動板部材２０に乗り上げて上段ガイドフレーム１６ａに転動し、ガイド車１５ａの搬送路が切り替わる。レーキ部材１５は、ガイド車１５ａが可動板部材２０上に転動すると、スクリーン１４の河川水流入面から離れた状態になり、この状態を保持し、ガイド車１５ａは上段ガイドフレーム１６ａを上方に移動し、ガイド孔１９の位置まで移動する。ガイド車１５ａがガイド孔１９に到達すると、ガイド車１５ａはガイド孔１９から下段ガイドフレーム１６ｂに移動し、レーキ部材１５は再びスクリーン１４の河川水流入面に接し、駆動機構１７である油圧シリンダのロッド１７ａが伸長すると、レーキ部材１５は河川水流入面を摺動を開始し、スクリーン１４に捕捉された塵芥が除去される。レーキ部材１５により除去された塵芥は河川に戻される。

なお、レーキ部材１５は櫛目のない平板状のものであり、その材質は鋼やステンレス鋼、または機械的強度が強く、可撓性を有する樹脂製のものが用いられる。樹脂製としては、例えばＦＲＰ（強化プラスチック）やガラス繊維で強化したＧＲＰ等が好ましい。また、レーキ部材１５は平板状のものに刷毛を設けたもであってもよく、レーキ部材１５がスクリーン１４の河川水流入面を摺動する際、刷毛がスクリーン１４のバースクリーン間の隙間に嵌入し、スクリーン１４に付着する水垢などを除去することができる。刷毛はレーキ部材１５の背面側、即ち駆動機構１７の設置側の面に設けるとよい。このような構造とすることによって、平板状のレーキ部材１５が刷毛に加わる水圧を緩和し、スクリーン１４に捕捉された塵芥や極微細な夾雑物や水垢なども容易に清掃することができる。無論、レーキ部材１５自体をブラシ板としてもよく、ブラシ板の刷毛部分は比較的硬質の材質のフィラメントが好ましい。

また、スクリーン１４の設置角度は、概ね２５°から３０°の範囲に設定される。スクリーン１４をこの角度以上に起立した状態に設置すると、河川水の接触面積が狭くなり、また、流水による影響を受け易く上記の範囲が好ましい。

本発明の活用例としては、上水、農業用水、工業用水、養殖といった河川水を利用するあらゆる分野に利用することができる。

本発明に係るスクリーン装置の一実施形態を示す概略断面図である。 （ａ）は本実施形態の正面図であり、（ｂ）はその上面図である。 本実施形態の要部概略縦断面図である。 本実施形態の要部概略断面図である。 本実施形態の要部概略斜視図である。 従来のスクリーン装置の一例を示す側面図である。 （ａ）は従来のスクリーン装置の他の例を示す側面図、（ｂ）その正面図である。

符号の説明

１１ 取水施設
１２ スクリーン装置
１３ 取水口
１４ スクリーン
１５ レーキ部材
１６ ガイドフレーム
１６ａ 上段ガイドフレーム
１６ｂ 下段ガイドフレーム
１６ｃ ガイドピン
１７ 駆動機構
１７ａ ロッド
１８ 可動軸
１９ ガイド孔
２０ 可動板部材
２１ 摺動フレーム
２２ フレームガイドローラ
２３ スプロケット連結軸
２３ａ スプロケットギア
２４ 防護蓋

Claims (4)

1. 取水口に設けたスクリーンバーによるスクリーンと、該スクリーンの前面側に設けたレーキ部材と、該レーキ部材を摺動させる駆動機構とを備えたスクリーン装置において、
   板状部材の前記レーキ部材の両端部にガイド車が設けられ、取水口の両側に設けられたガイドフレームが上段ガイドフレームと下段ガイドフレームとの二段構造であり、該上段ガイドフレームの上部には前記ガイド車を前記下段ガイドフレームに導くガイド孔が設けられているとともに、該上段ガイドフレームの下端部に可動板部材が回動自在に設けられ、前記レーキ部材が前記駆動機構による伸長伸縮動作により前記スクリーンの河川水流入面の上端から下端に摺動する際、前記ガイド車が前記ガイド孔から前記下段ガイドフレームに移動し、さらに該下段ガイドフレームに沿って下方に転動し、該ガイド車が前記可動板部材を押して該下段ガイドフレームの最下方に転動した後、該ガイド車が該可動板部材に乗り上げて前記上段ガイドフレームに転動するようにし、前記レーキ部材の摺動により前記スクリーンに捕捉された夾雑物を除去することを特徴とするスクリーン装置。
2. 前記駆動機構の伸長伸縮動作する軸に前記レーキ部材が接続され、該軸に両端にスプロケットギアを回動自在に設けたスプロケット連結軸が設けられ、該両スプロケットギアと前記両側のガイドフレームに設けたガイドピンとがそれぞれ係合し、該軸の伸長伸縮動作に応じて前記スプロケット連結軸が移動するとともに前記レーキ部材が前記スクリーン面を摺動することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン装置。
3. 前記スクリーンが、板状のスクリーンバーを所定の間隔で縦方向に連設したものであり、該スクリーンバーの横断面形状が、河川水流入側の面を幅広とし、河川水通過部分を細幅としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリーン装置。
4. 前記レーキ部材が、前記板状部材に加えて刷毛が該板状部材の背面側に設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のスクリーン装置。

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