沈殿槽

【発明の名称】沈殿槽
【国際特許分類】
Ｂ０１Ｄ 21/02 (2006.01)
Ｂ０１Ｄ 21/24 (2006.01)
【ＦＩ】
Ｂ０１Ｄ 21/02 　　　Ｓ　　　
Ｂ０１Ｄ 21/24 　　　Ｈ　　　
Ｂ０１Ｄ 21/24 　　　Ｓ　　　
【特許権者】
【識別番号】522425002
【氏名又は名称】静観龍
【住所又は居所】大阪府堺市堺区南旅篭町東1-1-30-701
【代理人】
【識別番号】100143096
【弁理士】
【氏名又は名称】山岸忠義
【発明者】
【氏名】静観龍
【住所又は居所】大阪府堺市堺区南旅篭町東1-1-30-701
【要約】
【課題】小型化が可能な分離槽を提供すること。
【解決手段】沈殿槽１は、第１部材２と、その内部に配置される第2部材３を備え、第１部材１は、円筒壁部６と、円筒壁部６の内部に配置され、下側に向かうに従って縮径する形状を有するロート部７とを備え、第２部材３は、ロート部７の上側に間隔を隔てて対向配置され、下側に向かうに従って縮径する形状を有する天井部１１を備える。原水取込口１３は、ロート部７と天井部１１とによって、周方向に連続するように区画されている。汚泥排出口８は、ロート部７の中心において、ロート部７を上下方向に貫通するように形成されている。清澄水排出口１５は、天井部１１の中心において、天井部１１を上下方向に貫通するように形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と、その内部に配置される第２部材とを備える沈殿槽であって、
前記第１部材は、
上下方向に中心軸を有する円筒壁部と、
前記円筒壁部の内部に配置され、下側に向かうに従って縮径する形状を有するロート部とを備え、
前記第２部材は、前記ロート部の上側に間隔を隔てて対向配置され、下側に向かうに従って縮径する形状を有する天井部を備え、
原水取込口が、前記ロート部と前記天井部とによって、周方向に連続するように区画され、
汚泥排出口が、前記ロート部の中心において、前記ロート部を上下方向に貫通するように形成され、
清澄水排出口が、前記天井部の中心において、前記天井部を上下方向に貫通するように形成されており、
前記原水取込み口から流入する原水の流路の上下方向長さは、中心に向かうに従って広がり、
前記天井部は、曲線に沿うように形成されており、
前記清澄水排出口は、上側に向かうに従って縮径することを特徴とする、沈殿槽。
【請求項２】
前記曲線は、前記沈殿槽の径方向の距離をｘ、上下方向の距離をｙとしてプロットした際に、ｙ＝｜ｘ・ｔａｎθ＋ｋ／ｘ｜の式（ただし、ｋは、１０以上、１０００以下である；単位は、ｍｍ）で表されることを特徴とする、請求項１に記載の沈殿槽。
【請求項３】
前記清澄水排出口の最上端の直径は、前記清澄水排出口の最下端の直径の５０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の沈殿槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈殿槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属加工工場、紙・パルプ工場などの工場や家庭で生じる汚泥を含む水は、当該工場や下水処理場に設置されている沈殿槽によって、汚泥を含まない清澄水と、汚泥の濃度が濃縮された汚泥水とに分離され、清澄水は工業用水や生活用水として再利用される。このような沈殿槽として、傾斜板式沈殿槽が広く使用されている（特許文献１参照）。傾斜板式沈殿槽は、水槽の中に傾斜した板を多数配置し、その傾斜板に汚泥を含む原水を流すことにより、清澄水と汚泥水とに分離する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２－１０２６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、沈殿槽は、小型化されて、持ち運びなどが可能な程度になれば、様々な場所で清澄水を得ることができるため、便利である。しかしながら、傾斜板式沈殿槽では、そのような持ち運び可能なタイプの沈殿槽は、提案されていない。
【０００５】
本発明は、小型化が可能であり、新規な分離槽を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の発明を含む。
【０００７】
本発明［１］は、第１部材と、その内部に配置される第2部材とを備える沈殿槽であって、
前記第１部材は、
上下方向に中心軸を有する円筒壁部と、
前記円筒壁部の内部に配置され、下側に向かうに従って縮径する形状を有するロート部とを備え、
前記第２部材は、前記ロート部の上側に間隔を隔てて対向配置され、下側に向かうに従って縮径する形状を有する天井部を備え、
原水取込口が、前記ロート部と前記天井部とによって、周方向に連続するように区画され、
汚泥排出口が、前記ロート部の中心において、前記ロート部を上下方向に貫通するように形成され、
清澄水排出口が、前記天井部の中心において、前記天井部を上下方向に貫通するように形成されている、沈殿槽を含む。
【０００８】
このような沈殿槽によれば、ロート部および天井部によって周方向に連続するように区画される原水取込口と、下側に向かって縮径するロート部および天井部によって下側に傾斜するように区画される流路と、ロート部の中心に位置する汚泥排出口と、汚泥排出口の上側に配置される清澄水排出口とを備えている。このため、原水のうち汚泥は、傾斜する流路の底に沿って沈殿しながら流れて汚泥排出口に至り、その一方、清澄水は、天井部に沿って流れ清澄水排出口に至る。その結果、原水を清澄水と、汚泥が濃縮した汚泥水とに分離することができる。また、この沈殿槽は、比較的簡易な構成からなるため、小型化が可能であって、持ち運びが可能である。
【０００９】
本発明［２］は、管部材をさらに備え、
前記管部材の一端は、前記清澄水排出口に連通しており、
前記管部材の他端は、前記汚泥排出口よりも下側に配置されている、［１］に記載の沈殿槽を含む。
【００１０】
このような発明によれば、サイフォンの原理を利用して、管部材の他端から自動的に清澄水を取り出すことができるため、吸い込みポンプなどの動力源を必要とせず、持ち運びがより一層容易である。
【００１１】
本発明［３］は、前記原水取込み口から流入する原水の流路の上下方向長さは、中心に向かうに従って広がる、［１］または［２］に記載の沈殿槽を含む。
【００１２】
このような発明によれば、原水の流路が広がるため、汚泥は流路の底部に、清澄水は流路の天井部に沿ってスムーズに流れることができ、より確実に原水から清澄水と汚泥とを分離することができる。
【００１３】
本発明［５］は、前記清澄水排出口は、上側に向かうに従って縮径する、［１］～［３］のいずれか一項に記載の沈殿槽を含む。
【００１４】
このような発明によれば、清澄水排出口が上側に向かうに従って縮径するため、清澄水を流路の天井部に沿って澄水排出口に誘導して、清澄水排出口から外部に排出させることができるため、より確実に原水から清澄水と汚泥とを分離することができる。
【００１５】
本発明［５］は、前記第２部材が、前記天井部の上側に配置され、上側に向かうに従って縮径する円錐部を備える、［１］～［４］のいずれか一項に記載の沈殿槽を含む。
【００１６】
このような発明によれば、円筒壁部内に原水を注入した際に、原水を、スムーズに円周方向外側にある原水取込口内に誘導させることができ、より短時間で原水を分離することができる。
【００１７】
本発明［６］は、前記原水取込口が、前記第２部材を一周するように区画されている、［１］～［５］のいずれか一項に記載の沈殿槽を含む。
【００１８】
このような発明によれば、原水取込口が広いため、より多くの原水を短時間に分離することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の沈殿槽によれば、小型化が可能であり、持ち運びが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の沈殿槽における平面図（上図）、左側図（中段の左図）、正面図（中段の右図）、および、底面図（下図）を示す。
【図２】図２は、図１のＡ－Ａ断面図（上図）、および、Ｂ－Ｂ断面図（下図）を示す。
【図３】図３は、図１の第１部材における平面図（上図）、正面図（中段の図）、および、底面図（下図）を示す。
【図４】図４は、図１の蓋材における平面図（上図）、左側図（中段の左図）、正面図（中段の右図）、および、底面図（下図）を示す。
【図５】図５は、図２の上図の一部拡大図を示す。
【図６】図６は、図１の流路に関する参考図を示す。
【図７】図７は、第２実施形態の沈殿槽を示す。
【図８】図８は、第３実施形態の沈殿槽を示す。
【図９】図９は、実施例で作製した沈殿槽の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１～図６を用いて、本発明の一例として、第１実施形態の沈殿槽１を説明する。第１実施形態の沈殿槽１は、図１および図２に示すように、第1部材２と、第２部材３と、第１管部材４と、第２管部材５とを備えている。
【００２２】
第１部材２は、上下方向に中心軸を持つ円筒部材であって、円筒壁部６と、ロート部７とを一体的に備えている。
【００２３】
円筒壁部６は、図３に示すように、沈殿槽１の外形を形成しており、上下方向に中心軸を持つ円筒形状を有する。円筒壁部６は、その上下方向長さがロート部７の上下方向長さよりも長く、ロート部７を内包する。本実施形態において、中心とは、平面視における径方向中心を指し、平面視においては、円筒壁部６の中心は、後述するロート部７の中心および第２部材３の中心と一致する。
【００２４】
ロート部７は、円筒壁部６の内部に配置され、その外周縁は、円筒壁部６の内周縁と一致する。すなわち、ロート部７は、円筒壁部６の内周縁から連続するように、かつ、内側に突出するように形成されている。ロート部７は、その中心方向かつ下側に向かうに従って縮径するテーパ形状を有する。すなわち、ロート部７は、即断面視において、その中心方向かつ下側に向かって直線状に傾斜しており、その傾斜角度θ（ロート部７の斜面と、水平面とのなす角、図６参照）は、例えば、１０度以上、６０度以下、好ましくは、３５度以上、５０度以下である。ロート部７の中心（すなわち、ロート部７の最下端）には、上下方向に貫通する汚泥排出口８が形成されている。汚泥排出口８の直径は、例えば、３ｍｍ以上、好ましくは、５ｍｍ以上であり、また、例えば、２０ｍｍ以下、好ましくは、１０ｍｍ以下である。ロート部７は、原水が流れる流路１４において、底部を構成する。
【００２５】
ロート部７の外周端部には、複数（４つ）の被係止部９が周方向に均等な間隔を隔てて形成されている。被係止部９は、後述する第２部材３の係止部１０と勘合して、第２部材３を第１部材２に固定可能にする。
【００２６】
第２部材３は、円筒壁部６の内部に配置される内部部材であって、ロート部７の上側に間隔を隔てて対向配置されている。第２部材３は、図４に示すように、平面視視円形状を有する。第２部材３は、天井部１１と、その上側に配置される円錐部１２を一体的に備えている。具体的には、第２部材３の下部が天井部１１を構成し、その上部が円錐部１２を構成している。天井部１１は、第２部材３の中心方向かつ下側に向かって従って縮径する形状を有し、円錐部１２は、第２部材３の中心方向かつ上側に向かうに従って縮径する形状を有する。天井部１１は、ロート部７と間隔を隔てて配置されている。
【００２７】
これにより、天井部１１の周方向端縁と、ロート部７とによって、周方向に連続する原水取込口１３が区画される。原水取込口１３は、円筒壁部６と一定の間隔を隔てて僅かに内側に位置しており、第２部材３の周端縁を一周するように形成されている。すなわち、原水取込口３は、円筒面形状（平面視円状かつ側面視矩形状）となるように区画されている。原水取込口３の上下方向長さは、例えば、１ｍｍ以上、好ましくは、２ｍｍ以上であり、また、例えば、２０ｍｍ以下、好ましくは、１０ｍｍ以下である。
【００２８】
また、天井部１１の下面とロート部７の上面（傾斜面）とによって、原水の通り道となる流路１４が区画されている。側面視ないし断面視において、流路１４の上下方向長さは、中心に向かうに従って広がっている。より具体的には、径方向の距離をＸ、上下方向の距離をＹとしてプロットすると、ロート部７の形状は、ｙ１＝｜ｘ・ｔａｎθ｜の式が描く直線に沿うように、天井部１１の形状は、ｙ２＝｜ｘ・ｔａｎθ＋ｋ／ｘ｜の式（ただし、ｋは、例えば、１０以上、１０００以下であり、好ましくは、５０以上、５００以下である；単位は、ｍｍ）が描く曲線に沿うことが好ましい（図６参照）。本発明において、直線または曲線に沿うとは、当該直線または当該曲線に一致するか、当該直線または当該曲線の近傍範囲内に収まることを示し、近傍範囲は、当該直線または当該曲線で算出されるｙに対して±１０％以内の範囲である。これにより、原水の流路１４の周方向断面積（２ｘ×π×（ｙ２－ｙ１））が、径方向（ｘ）において一定（２ｋπ）となるため、より安定して原水を流路１４内に流すことができる。
【００２９】
第２部材３の平面視中心には、第２部材３の天井部１１および円錐部１２を上下方向に貫通する清澄水排出口１５が形成されている。すなわち、清澄水排出口１５は、天井部１１の中心から円錐部１２の中心に連通している。清澄水排出口１５と、汚泥排出口８は平面視において略一致し、上下方向に対向配置されている。清澄水排出口１５は、第２部材３の最下端から最上端までに至っており、上側に向かうに従って縮径している。清澄水排出口１５の最上端（すなわち、第2部材３の最上端に相当）の直径は、例えば、清澄水排出口１５の最下端（すなわち、第2部材３の最下端に相当）の直径の５０％以下、好ましくは、４０％以下であり、また、例えば、５％以上、好ましくは、１０％以上であり、具体的には、例えば、３ｍｍ以上、好ましくは、５ｍｍ以上であり、また、例えば、２０ｍｍ以下、好ましくは、１０ｍｍ以下である。
【００３０】
天井部１１の外周縁には、複数（４つ）の係止部１０が周方向に均等な間隔を隔てて形成されている。係止部１０は、径方向外側に僅かに突出するように形成されている。複数の係止部１０は、それぞれ、複数の被係止部９に勘合されることにより、第２部材３は、第１部材２と着脱可能なように、固定される。また、円錐部１２には、複数（２つ）の把持部１６が配置されている。把持部１６は、円錐部１２から上側に向かって突出する略円柱状を有している。把持部１６を把持して、円周方向に回転することにより、被係止部９と被係止部１０とを勘合または離合することができ、第１部材２と第２部材３との着脱可能を容易にすることができる。
【００３１】
第１部材２および第２部材３は、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などのプラスチック材料；例えば、アルミニウムなどの金属材料；木材などが挙げられるが、加工性および軽量性の観点から、プラスチック材料が好ましい。
【００３２】
第２部材３は、中空である。すなわち、第２部材３は、円錐部１２を構成する上板と、天井部１１を構成する下板と、清澄水排出口１５の内壁を構成する略円形状の管とを一体化して形成されている。
【００３３】
第１管部材４は、可撓性のチューブであり、第２部材３の円錐部１２と連結している。第１管部材４の一端１７は、円錐部１２の内側に挿通されて、清澄水排出口１５と連通している。第１管部材４の他端１８は、ロート部材１の貫通孔１９および円筒壁部６の下端にある開口２０を通過して、円筒壁部６の外側に配置されている。これにより、他端１８は、ロート部７の下端よりも下側に配置可能なように構成されている。
【００３４】
第２管部材５は、可撓性のチューブであり、第１部材２のロート部７と連結している。第２管部材５の一端は、ロート部７の内側に挿通されて、汚泥排出口８と連通している。第２管部材５の他端は、円筒壁部６の下端にある開口２０を通過して、円筒壁部６の外側に配置されている。
【００３５】
沈殿槽１の大きさは、限定的でないが、例えば、第１部材２の直径は、例えば、１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下であり、上下方向長さは、例えば、１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下である。
【００３６】
このような沈殿槽１によれば、汚泥を含む原水を、汚泥水と、清澄水とに分離することができる。例えば、粒子径が１０μｍ以上の粒子を含む原水に対して、当該粒子を高濃度に含む汚泥水と、当該粒子を実質的に含まない清澄水とに分離することができる。特に、例えば、金属加工工場、紙・パルプ工場などの工場で生じた汚泥を含む水に対して有効に利用することができる。
【００３７】
特に、このような沈殿槽１によれば、原水のうち汚泥は、傾斜する流路１４の底に沿って沈殿しながら流れていき汚泥排出口８に至るとともに、清澄水は、天井部１１に沿って流れていき清澄水排出口１５に至る（図５参照）。このため、原水を清澄水と、汚泥が濃縮した汚泥水とに分離することができる。また、比較的簡易な構成からなるため、小型化が可能であり、持ち運びが可能できる。また、円筒形状の内部に、原水取込口１３、汚泥排出口８および清澄水排出口１５を形成でき、沈殿槽１の外形は円筒形状となり、複雑な突起物などを備えないため、持ち運び性も良好である。
【００３８】
また、沈殿槽１は、第１管部材４をさらに備え、第１管部材４の一端１７は、清澄水排出口１５に連通しており、第１管部材４の他端１８は、汚泥排出口８よりも下側に配置されている。このため、サイフォンの原理を利用して、第１管部材４の他端１８から自動的に清澄水を取り出すことができるため、吸い込みポンプなどの動力源を必要とせず、持ち運びがより一層容易である。
【００３９】
また、断面視において、流路１４の上下方向長さは、中心に向かうに従って広がる。このため、汚泥は流路１４の底部に、清澄水は第２部材３の天井部１１に沿ってスムーズに流れることができ、より確実に原水から清澄水と汚泥とを分離することができる。
【００４０】
また、前記清澄水排出口１５は、上側に向かうに従って縮径する。このため、清澄水１を流路の天井部１１に沿って澄水水排出口１５に誘導して、清澄水排出口１５から外部に排出させることができるため、より確実に原水から清澄水と汚泥とを分離することができる。
【００４１】
また、沈殿槽１では、天井部１１の上側には、上側に向かうに従って縮径する円錐部１２が配置されている。このため、沈殿槽１内に原水を注入した際に、原水を、スムーズに円周方向外側にある原水取込口１３内に誘導させることができ、より短時間で原水を分離することができる。
【００４２】
＜第２～３実施形態＞
上記第１実施形態の沈殿槽１では、第１部材２および第３部材３は、平面視円形状を有し、原水取込口１３は、第２部材３を一周するように区画されているが、例えば、図７に示すように、第２実施形態の沈殿槽１では、第１部材２および第３部材３が、平面視半円形状を有し、原水取込口１３は、第２部材３の半円に沿うように区画されていてもよい。また、例えば、図８に示すように、第３実施形態の沈殿槽１では、第１部材２および第３部材３が、平面視扇形状を有し、原水取込口１３は、第２部材３の円弧に沿うように区画されていてもよい。好ましくは、より多くの原水を安定して短時間に分離することができる観点から、第１実施形態の沈殿槽１である。
【００４３】
＜変形例＞
上記第１～３実施形態では、小型サイズの沈殿槽１を例示しているが、例えば、本発明の沈殿槽１は、上記実施形態で例示した大きさに代表される小型サイズに限定されず、それよりも大きい大型サイズの沈殿槽１としても用いることができる。
【００４４】
＜実施例＞
以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は、下記の実施例に限定されない。
市販の３Ｄプリント製造装置を用いて、図１～６に記載の沈殿槽を製造した。各部材の大きさは、およそ下記の通りとした（図９参照）。第１部材２の直径ａは１４０ｍｍ、その上下方向長さｂは１６３ｍｍ、ロート部７の角度θは４５度、天井部の曲線の定数ｋは１００、第２部材３の直径ｃは１００ｍｍ、その最大高さｄは５３ｍｍ、原水取込口１３の上下方向長ｅは２ｍｍ、汚泥排出口８の直径ｆは７ｍｍ、清澄水排出口１５の最下端の直径ｇは２０ｍｍ、その最上端の直径ｈは７ｍｍ。なお、図９において、第１管部材４および第２管部材５は省略されているが、図１および図３に示すように配置した。
【００４５】
得られた沈殿槽１に、汚泥入りの茶色い水を内部（円錐部１２）に向かって流し続けたところ、数分後には、安定して、清澄水排出口１５を通じて第１管部材４から透明な水が排出され、汚泥排出口８を通じて第２管部材５から濃く濁った茶色い水が排出され続けた。
【符号の説明】
【００４６】
１沈殿槽
２第１部材
３第２部材
４第１管部材
５第２管部材
６円筒壁部
７ロート部
８汚泥排出口
９被係止部
１０係止部
１１天井部
１２円錐部
１３原水取込口
１４流路
１５清澄水排出口
１６把持部
１７一端
１８他端
１９貫通孔
２０開口

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

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